一种基于电润湿的显示器件的制作方法

1.本技术属于显示技术领域，更具体地说，是涉及一种基于电润湿的显示器件。


背景技术：

2.lcd(liquid crystal display，液晶显示器)显示模组由背光模组、fog模组(fpc on glass)、玻璃盖板组成，其中背光模组为lcd显示提供均匀的面光源，fog从上到下主要依次由上偏光片、上玻璃板、彩色滤光层、液晶层、tft(thin film transistor，薄膜晶体管)层、下玻璃板、下偏光片等构成。为实现画面显示，背光模组发出的非偏振光经过下偏光片后变成偏振光，液晶层中的液晶分子能够改变偏振光的偏振角度，并且偏振角度的大小通过tft层的阵列基板控制电路可以进行精确控制。上偏光片的偏振方向与下偏光片的偏振方向夹角为90
°
，上偏光片起到检偏的作用，液晶分子偏转角度越大，通过液晶分子偏振方向转动的角度也就越大，透过上偏光片的光也就越强，因此可以通过阵列基板控制电路来控制液晶分子偏转，从而控制单个像素的亮度；光束通过上偏光片后才会有灰度显示。彩色滤光层由黑矩阵、rgb(红、绿、蓝)彩色层构成，rgb彩色层分别仅允红、绿、蓝颜色的光透过，从而控制颜色显示；光束通过彩色滤光层后才能有颜色显示。人眼在观看lcd显示屏时，可显示完整画面的平面在上偏光片的上表面。
3.lcd显示面板的最上层是玻璃盖板，它的厚度为0.6
‑
0.7mm，玻璃盖板与上偏光片通过oca光学胶粘连。人眼看到lcd面板显示的画面在上偏光片表面，隔着一层玻璃盖板，可明显感觉显示画面在lcd模组内部。而传统的纸类印刷制品，画面显示会在制品表面，人眼观看时会感觉更加舒适。而lcd显示面板由于成像面在模组内部，人眼观看时的舒适度更低。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种基于电润湿的显示器件，以解决现有技术中lcd显示面板由于成像面在模组内部，人眼观看时的舒适度不佳的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种基于电润湿的显示器件，基于电润湿的显示器件包括fog模组和玻璃盖板，基于电润湿的显示器件还包括电润湿层，电润湿层位于fog模组和玻璃盖板之间，电润湿层包括第一透明电极、第二透明电极、介电层以及挡墙，，介电层铺设于第二透明电极，挡墙设置于第一透明电极和第二透明电极之间，在第一透明电极、第二透明电极以及挡墙之间形成多个空间并构成多个阵列排布的电润湿单元，每一电润湿单元中填充有相互接触但不混溶的非极性液体和极性液体；第一透明电极和第二透明电极在通电的状态下，非极性液体在介电层表面的接触角发生变化，从而改变入射光的相位，使得显示画面成像于玻璃盖板的面向电润湿层的一侧表面至玻璃盖板远离电润湿层的一侧空间中的任一位置。
6.可选地，介电层为疏水的绝缘层，介电层的表面设有疏水涂层，疏水涂层为非极性的透明绝缘层。
7.可选地，疏水涂层在靠近挡墙的边沿部分翘起；或者，疏水涂层延伸贴合至挡墙的内侧壁。
8.可选地，疏水涂层的表面为平面。
9.可选地，疏水涂层为聚四氟乙烯或者聚对二氯甲苯薄膜。
10.可选地，非极性液体和极性液体之间的界面张力为20
‑
30mn/m。
11.可选地，玻璃盖板和电润湿层之间、fog模组和电润湿层之间均通过oca光学胶粘合。
12.可选地，玻璃盖板的表面为具有凹坑或凸起结构的哑光漫反射表面；或者，玻璃盖板的表面贴合有防眩光膜。
13.可选地，fog模组包括依次层叠的第一偏光片、第一玻璃板、tft层、液晶层、彩色滤光层、第二玻璃板以及第二偏光片。
14.可选地，各个电润湿单元单独控制。
15.可选地，每一电润湿单元的位置、大小与一个像素对应；
16.或者，每一电润湿单元的位置、大小与一个子像素对应。
17.可选地，基于电润湿的显示器件包括背光模组，背光模组接合于fog模组远离电润湿层的一侧。
18.本技术提供的基于电润湿的显示器件的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的基于电润湿的显示器件通过在第二偏光片和玻璃盖板之间设置电润湿层，使得显示画面成像于玻璃盖板的面向电润湿层的一侧表面至玻璃盖板远离电润湿层的一侧空间中的任一位置，不仅可使得人眼观看时，有观看类似纸类印刷制品的效果，会感觉更加舒适、自然，而且电润湿层作为可控调节的微透镜薄膜，可以通过对电润湿层的调控而实现精细调节成像画面所显示的具体层面，还可以根据需要仅将一部分画面的成像位置上浮至玻璃盖板远离电润湿层的一侧表面附近，或者配合内容需要进行动态化显示，显示效果更加生动丰富、多样化。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术一个实施例提供的基于电润湿的显示器件的结构示意图；
21.图2为图1所示的基于电润湿的显示器件的电润湿层的结构示意图；
22.图3是图2中的电润湿层的电润湿单元在不通电的状态下的结构示意图，展示了在不通电状态下非极性液体的形状和接触角的变化；
23.图4是图2中的电润湿层的电润湿单元在通电的状态下的结构示意图，展示了在通电状态下非极性液体的形状和接触角的变化；
24.图5为本技术一个实施例提供的基于电润湿的显示器件的结构示意图；
25.图6为本技术一个实施例提供的基于电润湿的显示器件的结构示意图；
26.图7为图6中的基于电润湿的显示器件的电润湿层的结构示意图；
27.图8为本技术一个实施例提供的基于电润湿的显示器件的结构示意图。
28.其中，图中各附图标记：
[0029]1‑
第一偏光片；2
‑
第一玻璃板；3
‑
tft层；4
‑
液晶层；5
‑
彩色滤光层；6
‑
第二玻璃板；7
‑
第二偏光片；8
‑
电润湿层；81
‑
电润湿单元；811
‑
第一透明电极；812
‑
第二透明电极；813
‑
介电层；8131
‑
疏水涂层；814
‑
挡墙；815
‑
非极性液体；816
‑
极性液体；9
‑
玻璃盖板；10
‑
背光模组。
具体实施方式
[0030]
为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0031]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0032]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0033]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]
请一并参阅图1至图4，现对本技术第一个实施例提供的基于电润湿的显示器件进行说明。所述基于电润湿的显示器件包括fog模组、电润湿层8以及玻璃盖板9。示例性地，fog模组包括依次层叠的第一偏光片1、第一玻璃板2、tft(thin film transistor，薄膜晶体管)层3、液晶层4、彩色滤光层5、第二玻璃板6、第二偏光片7。
[0035]
如图2所示，电润湿层8位于第二偏光片7和玻璃盖板9之间，电润湿层8包括第一透明电极811、第二透明电极812、介电层813以及挡墙814。第一透明电极811和第二透明电极812相对平行且间隔地设置，介电层813铺设于第二透明电极812面向第一透明电极811的一侧表面，挡墙814竖立设置于第一透明电极811和第二透明电极812之间，在第一透明电极811、第二透明电极812以及挡墙814之间形成多个空间并构成多个阵列排布的电润湿单元81。每一电润湿单元81中填充有相互接触但不混溶的非极性液体815和极性液体816。例如，非极性液体815为油相液体，极性液体816为水。极性液体816会位于非极性液体815的上方，非极性液体815具有透光作用且相当于一个微透镜。
[0036]
其中挡墙814可为长板状且数量为多个，多个挡墙814排布于第一透明电极811和第二透明电极812之间，从而在第一透明电极811和第二透明电极812之间划分形成多个空间区域以对应形成多个电润湿单元81。当然，在另一实施例中，挡墙814可以为具有多个网格的框架，这样结构的挡墙814也可以在第一透明电极811和第二透明电极812之间划分形成多个空间区域以对应形成多个电润湿单元81。
[0037]
如图2中a位置和图3所示，当第一透明电极811和第二透明电极812在不通电的状态下时，即第一透明电极811和第二透明电极812之间电压为零时，非极性液体815在介电层813的表面形成凹液面，此时非极性液体815在介电层813表面的接触角θ1比较小。
[0038]
如图2中b位置和图4所示，当第一透明电极811和第二透明电极812在通电的状态下时，介电层813处累积电荷。以下公式为极性液体816和介电层813表面之间的接触角的计算公式：
[0039][0040]
其中，公式中θ0为极性液体816和介电层813表面之间的初始接触角；θ为在第一透明电极811和第二透明电极812上加电压后极性液体816和介电层813表面之间的接触角；u为在第一透明电极811和第二透明电极812之间加的电压值；σ
gl
为气液相之间的表面张力，为常数；ξ0为真空的介电常数；ξ
r
为介电层813介质的有效介电常数；d为介电层813的疏水介质的有效厚度。
[0041]
根据上述公式可知，极性液体816在介电层813表面的接触角的余弦值随电压u的升高而增大，接触角减小，浸润性增强，即表面疏水性减弱、亲水性增强，从而产生的电润湿效应驱动流体发生运动，最终使得此时非极性液体815在介电层813表面的接触角θ2变大，非极性液体815在介电层813的表面形成弧形凸液面，如图2中b位置所示。这样非极性液体815而形成了一定曲率的微透镜，具体的曲率半径根据所需成像的焦面而定，一般约为50
‑
150μm。非极性液体815在介电层813表面的接触角发生变化，于是经各个像素或子像素发出的光线经过非极性液体815形成的微透镜聚焦，从而改变入射光的相位，使得显示画面成像于玻璃盖板9的面向电润湿层8的一侧表面至玻璃盖板9远离电润湿层8的一侧空间中的任一位置。
[0042]
根据所需成像的焦面位置，可以通过控制在第一透明电极811和第二透明电极812之间所施加的电压大小来控制电润湿层8的非极性液体815的曲率，具体可在如图3和图4所示的状态之间变化，以更加精细地调节画面所显示的位置。例如，可以通过控制第一透明电极811和第二透明电极812之间电压，使得大部分光线聚焦到玻璃盖板9的远离电润湿层8的一侧表面，使得显示画面从传统的偏光片表面上浮到玻璃盖板9的表面的作用，以实现更加舒适、类纸的人眼观感。此外，也可以调节画面显示在玻璃盖板9面向电润湿层8的一侧表面至玻璃盖板9远离电润湿层8的一侧表面之间的任意一层位置；或者也可以调节画面显示在超出玻璃盖板9远离电润湿层8的一侧表面的附近空间中任意一层位置，以满足更加丰富的显示需求。
[0043]
本技术提供的基于电润湿的显示器件，与现有技术相比，通过在第二偏光片7和玻璃盖板9之间设置电润湿层8，使得显示画面成像于玻璃盖板9的面向电润湿层8的一侧表面至玻璃盖板9远离电润湿层8的一侧空间中的任一位置，不仅可使得人眼观看时，有观看类似纸类印刷制品的效果，会感觉更加舒适、自然，而且可以通过对电润湿层8的调控而实现精细调节画面所显示的具体层面，丰富显示效果。
[0044]
在本技术另一实施例中，为达到更优的显示效果，玻璃盖板9为ag防眩玻璃，玻璃盖板9的表面为具有凹坑或凸起结构的哑光漫反射表面。ag(anti
‑
glare，抗眩光)防眩玻璃
经过特殊的化学工艺处理制成，使原玻璃反光表面变为具有许多凹坑或凸起结构的哑光漫反射表面。光线聚焦于玻璃盖板9的表面附近后再经玻璃盖板9表面的凹坑或者凸起结构散射后射出到人眼，人眼观感为图像层位于玻璃盖板9远离电润湿层8的一侧表面上，观感类纸舒适。此外，在其他实施例中，玻璃盖板9也可以采用普通的光面玻璃，但是玻璃盖板9的表面贴合有防眩光膜。
[0045]
在本技术另一个实施例中，请一并参阅图3和图4，介电层813为疏水的绝缘层，介电层813的表面设有疏水涂层8131。非极性液体815接触疏水涂层8131，在不通电状态下，非极性液体815在疏水涂层8131表面上的接触角θ1比较小；在通电状态下，非极性液体815在疏水涂层8131表面上的接触角θ2变大。
[0046]
可选地，疏水涂层8131为非极性的透明绝缘层，选择疏水性强、低迟滞、非极性的透明绝缘材料，例如，疏水涂层8131为聚四氟乙烯或者聚对二氯甲苯薄膜。可采用聚四氟乙烯(也称特氟龙)或者聚对二氯甲苯(也称派瑞林c)等材料对玻璃表面进行涂布或者蒸镀，得到疏水绝缘薄膜。
[0047]
在本技术另一个实施例中，请参阅图3和图4，疏水涂层8131在靠近挡墙814的边沿部分翘起。这样在疏水涂层8131的边沿位置设置翘起的坡形结构，整个疏水涂层8131呈碗型，可有利于非极性液体815在通电状态下形成弧形的凸液面，并使得非极性液体815在疏水涂层8131表面的接触角θ2更大。在其他实施例中，疏水涂层8131延伸贴合至挡墙814的内侧壁，这样的方式同样有利于非极性液体815在通电状态下形成弧形的凸液面，并使得非极性液体815在疏水涂层8131表面的接触角θ2更大；疏水涂层8131的贴合于介电层813的部分和贴合于挡墙814的内侧壁的部分可为一体结构，也可以不是一体的结构。
[0048]
在本技术另一个实施例中，非极性液体815为非极性透明有机溶剂。非极性液体815应选表面能低的、非极性透明有机溶剂，例如非极性液体815为含氟烷烃、硅烷、正十烷、正十二烷中的一种或多种。极性液体816为电解质溶液，例如，极性液体816为nacl溶液或kcl溶液。非极性液体815和极性液体816之间的界面张力为20
‑
30mn/m。两种液体不混溶，且密度尽量接近。
[0049]
在本技术另一个实施例中，玻璃盖板9和电润湿层8之间、fog模组的第二偏光片7和电润湿层8之间均通过oca光学胶粘合。采用oca(optically clear adhesive)光学胶进行粘合，不影响光线在第二偏光片7、电润湿层8以及玻璃盖板9之间的穿透，从而不影响最终的显示效果。
[0050]
在本技术另一个实施例中，请参阅图1，每一电润湿单元81的位置、大小与一个子像素对应。彩色滤光层5由黑矩阵、rgb彩色层构成，单个电润湿单元81的位置、大小与rgb单个子像素的位置、大小一一对应，这样经过每个子像素发出的光线均可通过对应的电润湿单元81的非极性液体815形成的微透镜进行聚焦。
[0051]
在本技术另一个实施例中，参阅图5，每一电润湿单元81的位置、大小与一个像素对应。也就是说，单个电润湿单元81的位置、大小与rgb三个子像素构成的单个像素的位置、大小一一对应，这样经过每个像素发出的光线均可通过对应的电润湿单元81的非极性液体815形成的微透镜进行聚焦。
[0052]
在本技术另一个实施例中，各个电润湿单元81单独控制。这样除了使整面的画面上浮显示于玻璃盖板9之外，还可以通过单独控制各个电润湿单元81实现分区域显示，即可
仅开启电润湿层8的部分区域或内容的电润湿单元81，从而形成电润湿微透镜，使相应的画面显示于玻璃盖板9，例如，可将显示画面中需要重点突出的部分，答案解析等内容上浮显示至玻璃盖板9远离电润湿层8的一侧表面附近，其余不开启部分的电润湿单元81对应的画面则像常规显示器一样显示于第二偏光片7表面，达到有层次的显示效果。此外，还可以根据显示内容的需要对各个区域画面进行动态化显示，丰富显示效果。
[0053]
在本技术另一个实施例中，请参阅图6和图7，与图3、图4中所示的疏水涂层8131的边沿翘起的坡形结构不同，图6和图7中的疏水涂层8131的表面为平面。这样在第一透明电极811和第二透明电极812之间不加电压时，非极性液体815会自动在疏水涂层8131上铺开，形成满足焦面位置和曲率要求的弧形凸液面，从而作为微透镜对光线进行聚焦，达到使画面上浮于玻璃盖板9的效果。而当在第一透明电极811和第二透明电极812之间外加电压时，介电层813处累积电荷，固液界面自由能降低，极性液体816在介电层813表面上的接触角的余弦值随电压u的升高而增大，接触角减小，浸润性增强，即表面疏水性减弱、亲水性增强，从而产生的电润湿效应驱动流体发生运动，极性液体816将非极性液体815推挤到电润湿单元81的一侧面靠近挡墙814的角落位置，此时非极性液体815形成球体状，非极性液体815在介电层813表面的接触角θ2较大，且非极性液体815在光线透射方向上占据的宽度减小，光线可正常透过，也就是说，和前面实施例相反，此时在通电状态下电润湿层8的非极性液体815对光线没有聚焦作用，不能使得画面上浮于玻璃盖板9的位置，而是和传统的显示器件一样，画面显示于第二偏光片7表面。
[0054]
进一步地，在图6和图7所示的结构中，每一电润湿单元81的位置、大小与rgb单个子像素的位置、大小一一对应，这样经过每个子像素发出的光线均可通过对应的电润湿单元81的非极性液体815形成的微透镜进行聚焦。
[0055]
在本技术另一个实施例中，如图8所示，介电层813的疏水涂层8131表面也为平面，这样在第一透明电极811和第二透明电极812之间不加电压时，非极性液体815会自动在疏水涂层8131上铺开，形成满足焦面位置和曲率要求的弧形凸液面，从而作为微透镜对光线进行聚焦，达到使画面上浮于玻璃盖板9的效果；而当在第一透明电极811和第二透明电极812之间外加电压时，固液界面自由能降低，从而产生的电润湿效应驱动流体发生运动，极性液体816将非极性液体815推挤到电润湿单元81的一侧面靠近挡墙814的角落位置，此时非极性液体815形成球体状，光线可正常透过，画面显示于第二偏光片7的表面。每一电润湿单元81的位置、大小与一个像素对应。也就是说，单个电润湿单元81的位置、大小与rgb三个子像素构成的单个像素的位置、大小一一对应，这样经过每个像素发出的光线均可通过对应的电润湿单元81的非极性液体815形成的微透镜进行聚焦。
[0056]
在本技术的另一个实施例中，所述基于电润湿的显示器件包括背光模组10，背光模组10接合于fog模组远离电润湿层8的一侧。具体来说，背光模组10接合于fog模组的第一偏光片1远离第一玻璃板2的一侧。背光模组10适用于上述所有实施例。
[0057]
本技术提供的基于电润湿的显示器件具有以下优点：第一，通过设置电润湿层8，电润湿层8所形成的微透镜与子像素或像素一一对应，将子像素发射出的光聚焦到玻璃盖板9处，lcd面板的成像画面平移上浮到玻璃盖板9，而不是显示于玻璃盖板9下面的第二偏光片7的表面，从而人眼在观看lcd显示画面时，有观看类似纸类印刷制品的效果，会感觉更加舒适、自然。第二，相比于固定的微透镜阵列结构，可通过单独调控电润湿层8的各个电润
湿单元81，实现分区域上浮显示，也就是说可以仅有一部分画面上浮显示于玻璃盖板9处，而其余画面则依然向传统显示器件那样显示于第二偏光片7的表面，此外还可以根据显示内容的需要进行动态化显示。第三，相比于固定的微透镜阵列结构，可以通过调节第一透明电极811和第二透明电极812之间的电压，来精细调节非极性液体815的接触角，从而调节非极性液体815作为微透镜聚焦时的曲率，最终显示画面的位置可以在玻璃盖板9的面向电润湿层8的一侧表面至玻璃盖板9远离电润湿层8的一侧空间中的任一位置之间进行精细调节，丰富显示效果。
[0058]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。