一種基于聲表面波技術的顯示裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及基于顆粒聚集和分散的顯示技術，尤其涉及一種基于聲表面波技術的顆粒聚集和分散的顯示裝置及方法。
【背景技術】
[0002]聲表面波技術是20世紀60年代發(fā)展起來的一門融合電子學、聲學的交叉技術。聲表面波波長很短，工作頻率高達30-3000 MHz ;相比電磁波傳播速度慢，在彈性材料表面?zhèn)鞑?000-45000m/s，因此容易對其采集處理；作為一種機械波，聲表面波具有比電磁波強的抗干擾、抗輻射能力；而且產生聲表面波的聲電換能器件的制作工藝與半導體制作工藝兼容，易于實現(xiàn)，使得聲表面波技術具有廣泛的應用領域。其中，利用聲電換能器件將射頻電信號轉換為聲信號在彈性材料表面?zhèn)鞑r，貼附在材料表面深度2-3個波長范圍內的物體會受到聲表面波聲共振力的作用，導致運動狀態(tài)發(fā)生改變，這一特性使聲表面波技術廣泛應用于微流控和光流控等領域[1，2]。
[0003]現(xiàn)有的基于顆粒聚集和分散的顯示技術全部是電泳顯示技術。電泳顯示技術最早由麻省理工學院媒體實驗室提出，美國E-1nk公司商品化的一種電子紙顯示技術，因便于閱讀、耗電量低、厚度薄、分辨率高、視角廣闊等“類紙”特性成為電子紙顯示的主流技術。電泳顯示的原理主要是基于顆粒的電泳運動來實現(xiàn)的，具體地，帶相反電荷的黑白粒子分散在絕緣液體中，當在顯示像素的兩端分別施加不同電壓時，黑白顆粒會分別位于電極的兩端，從而顯示不同的顏色(黑色，白色)，顯示像素的灰度可以通過驅動波形控制黑白顆粒的混合來實現(xiàn)[3]。
[0004]然而這種方法對顆粒的大小，帶電荷量，密度等要求比較高，限制了可用于電泳顯示的顆粒種類，難以實現(xiàn)高亮度的彩色和視頻速度。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于聲表面波驅動顆粒聚集和分散來實現(xiàn)顯示的裝置及方法，該顯示方法，不需要外加光源，利用環(huán)境光即可實現(xiàn)。通過聲表面波的作用使有色顆粒聚集和分散，達到顏色變化和灰度顯示的目的，且響應時間短，響應速度快，對顆粒的形狀和材料類型局限小。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題的解決方案是:一種基于聲表面波技術的顯示裝置，包括至少一個顯示組件，所述顯示組件包括:
彈性壓電基底；
設置于所述彈性壓電基底上的腔體；所述腔體內填充有含有有色顆粒的流體；
設置于彈性壓電基底上，且位于腔體側方的若干叉指電極；所述叉指電極對稱地設置在腔體側方；
蓋板，用于密封所述腔體；
控制系統(tǒng)，用于施加射頻電信號到叉指電極。
[0007]優(yōu)選地，所述叉指電極為銅、金、銀或鋁金屬電極；或，鋁-銅、鋁-鈦、金-鈦或金-鉻合金電極；或，鋁銅合金/銅/鋁銅合金、鋁/鎂/鋁層狀電極。
[0008]優(yōu)選地，所述彈性壓電基底為無機壓電材料或有機壓電材料。
[0009]進一步優(yōu)選地，所述無機壓電材料為石英晶體、鎵酸鋰、鈮酸鋰或鉭酸鋰；所述有機壓電材料為聚偏氟乙稀。
[0010]優(yōu)選地，所述流體內填充的有色顆粒為陶瓷粉、剛玉粉、熟料、白堊、玻璃粉、金屬粉、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚苯乙烯。
[0011]優(yōu)選地，所述有色顆粒的平均直徑為1-10微米。
[0012]優(yōu)選地，所述蓋板材料為無機玻璃、聚氯乙烯塑料、聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)、聚碳酸酯或聚苯乙烯塑料等。
[0013]優(yōu)選地，所述溶劑為水、氯化鈉溶液、烷烴、醇或脂類。
[0014]作為上述方案的進一步改進，所述腔體的寬度為叉指電極叉指周期的1/2。
[0015]本發(fā)明的另一方面，還提供了一種基于聲表面波技術的顯示方法，基于上述的顯示裝置，包括以下步驟:啟動控制系統(tǒng)，施加射頻電信號到叉指電極，叉指電極將射頻電信號轉化成聲波信號在彈性壓電基底表面?zhèn)鞑?；通過改變射頻電信號頻率，實現(xiàn)流體內有色顆粒聚集分散程度的改變；通過改變射頻信號功率，實現(xiàn)有色顆粒聚集分散速度，即顯示效果的切換速度的改變。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明基于聲表面波來驅動顆粒聚集和分散從而達到顯示效果，顆粒分散在分散相中時顯示顆粒的顏色，顆粒聚集時露出下基板從而顯示下一層基板材料的顏色，提供了一種新型顯示技術，并且拓展了聲表面波技術應用領域。
[0017]2.本發(fā)明的顯示方法，適用于不同材料和大小的顆粒，易于形成彩色顯示，且適用范圍廣。
[0018]3.本發(fā)明的聲表面波驅動顆粒聚集和分散的響應時間很短，響應速率很快，可以用于動態(tài)顯示。
[0019]4.本發(fā)明的顯示方法可以通過控制顆粒的聚集和分散，達到灰度顯示的效果。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領域的技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他設計方案和附圖。
[0021]圖1是本發(fā)明的顯不器件不意圖；(A) —截面圖，(B) 一立體圖；
圖2是本發(fā)明顯示原理示意圖；(A)—無聲表面波作用下，顆粒均勻分散于液體中；(B)，(C) 一不同頻率下，顆粒聚集程度的變化效果示意圖；
圖3是當腔體的寬度為叉指電極叉指周期的1/2時的顯示效果示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下將結合實施例和附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領域的技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個技術特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。
[0023]如圖1所示，示出了本發(fā)明的基于顆粒聚集和分散顯示技術的顯示裝置I的實施方式的圖示截面圖圖1 (A)和立體圖圖1 (B)，該顯示裝置包括多個顯示組件100，在圖中示出了其中的一個。
[0024]顯示組件100包括彈性壓電基底I和蓋板3。彈性壓電基底I和蓋板3可以是每個顯示組件100的分離的部件，但是優(yōu)選地，彈性壓電基底I和蓋板3被多個顯示組件100共有。彈性壓電基底I可以由無機壓電材料或有機壓電材料制成的，優(yōu)選為石英晶體、鎵酸鋰、鈮酸鋰、鉭酸鋰或聚偏氟乙烯等。
[0025]優(yōu)選地，彈性壓電基底I厚度為200-500微米。
[0026]蓋板3主要起到密封的作用，且要具有一定的透明度，以滿足顯示要求?？梢杂赏该鞑ＡЩ蛲该骶酆衔镏瞥桑鐭o機玻璃、聚氯乙烯塑料、聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)、聚碳酸酯、聚苯乙烯塑料等。
[0027]顯示裝置具有觀看面30和背面40，在觀看面30上由該顯示裝置形成的圖像或文字可以被觀看。彈性壓電基底I面向背面40，蓋板3面向觀看面30，可選地，彈性壓電基底I可以面向觀看面30。顯示裝置可以是反射型、透射型或透射反射型的。以反射型為例，可以在彈性壓電基板I下設置白色反射板，白板的材料，沒有特殊要求，一般不作說明，具有一定反射率的普通白色面板即可。以進一步反射，顯示腔體內有色顆粒6的顏色。
[0028]顯示裝置可以是分段顯示型的，在其中圖像可以由段組成，每一段包括幾個顯示組件100。多個顯示組件100可以是單色的。對于彩色顯示裝置，顯示組件2可以分組，每組具有不同的顏色。顯示裝置可以是有源陣列驅動顯示型的，或者是無源驅動顯示裝置。
[0029]彈性壓電基底I和蓋板3之間的形成由像素墻7限制而形成的腔體，也稱為像素格，腔體截面可以是任意需要的形狀，通常是正方形或長方形。像素墻7可以被示為從彈性壓電基底I底面突出的結構，像素墻7可以從彈性壓電基底I和蓋板3之間的形成由像素墻7限制而形成的腔體，也稱為像素格向蓋板3延伸，但是也可以從蓋板3向彈性壓電基底I部分地延伸。
[0030]像素墻7材料通常是可通過光刻或者印刷方法形成微結構