MX2007000384A - Pantalla con capacidad de valvula de iluminacion por electrohumedecimiento. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a dispositivos de representacion visual de panel plano trasmisores, transflectores o reflectores y, mas especificamente, a unidades de representacion visual de panel plano emisores de luz, construidos a partir de dispositivos de valvulas de luz de electrohumectacion (ELV) de alto rendimiento; se monta una disposicion de dispositivos ELV sobre o adyacentemente a una luz trasera, empleando un reflector que permita una transmision mejorada; la luz trasera puede ser en parte difusamente reflectora o translucida a fin de permitir tambien la creacion de un panel transflector de representacion visual.

Description

PANTALLA CON CAPACIDAD DE VÁLVULA DE ILUMINACIÓN POR ELECTROHUMEDECIMIENTO INTERREFERENCIA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de E.U.A. No. 60/586,555 presentada el 9 de julio del 2004, cuya descripción se incorpora en la presente como referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con dispositivos de panel de pantalla y de manera más específica con dispositivo de panel de pantalla plana que incorporan una estructura de válvula de iluminación por electrohumedecimiento (electrowetting) de alto rendimiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se están desarrollando actualmente muchas tecnologías para proporcionar la siguiente generación de pantallas de panel plano, pantallas de proyección, pantallas flexibles y micropantallas. Los consumidores consideran que las pantallas emisoras de panel plano, las cuales emiten luz en un comportamiento de tipo de Lambert, son el tipo de pantalla más atractivas.

Pese a la afinidad natural del ojo humano por tales pantallas emisoras, las pantallas de cristal líquido (LCD) actualmente dominan el mercado de pantallas comerciales. Debido a que la luz blanca de filtro de los LCD, la cual pasa a través de polarizadores se observa con un ángulo de visión una variación perceptible en la calidad de la imagen. Además, la gran mayoría (aproximadamente 90 por ciento o más) de la luz en una LCD nunca llega al observador debido a la inevitable absorción en los polarizadores de película, los filtros de color y otras pérdidas ópticas en la LCD. De manera general, los polarizadores transmiten sólo aproximadamente 40 por ciento de la luz incidente no polarizada y los filtros de color transmiten sólo aproximadamente 20 por ciento a aproximadamente 30 por ciento de la luz blanca incidente. Las luces traseras de una lámpara fluorescente de cátodo frío (CCFL) los cuales proporcionan una eficiencia de hasta 80 Im/W generalmente resultan en una eficiencia de sólo algunos Im/W. Las tecnologías de pantalla de panel plano alternativas, tales como las pantallas electroluminiscentes inorgánicas, las pantallas electroluminiscentes orgánicas, los paneles de pantalla de plasma y las pantallas de emisión de campo, no requieren polarizadores reductores de eficacia o filtros de color pesados, como los LCD. No obstante, incluso estas tecnologías de pantalla alternativas tienen una eficiencia comparable o menor a la un panel de pantalla de LCD. Además, los procedimientos de fabricación para las LCD convencionales y estas pantallas de panel plano alternativo convencional son altamente complejas.

El electrohumedecimiento (electrowetting) se ha vuelto un esquema de modulación altamente atractivo para una diversidad de aplicaciones ópticas. Por ejemplo, se ha utilizado el electrohumedecimiento como un interruptor óptico para fibras ópticas, como un obturador óptico o un filtro para cámara y sistema de guía, y dispositivos de captación óptica, y en materiales de guía de onda ópticos. El electrohumedecimiento también ha encontrado aplicabilidad en aplicaciones de pantallas, tales como dispositivos de pantallas de prismáticos y para uso de electrohumedecimiento en líquidos claros. Los dispositivos de electrohumedecimiento también se han desarrollado para la formación de pixeles en pantallas de guía de onda emisoras. Los líquidos de electrohumedecimiento opacos actualmente utilizados en pantallas reflejantes convencionales se encuentran muy limitados en contraste. Los líquidos de electrohumedecimiento con colores polares también se han utilizado en pantallas de electrohumedecimiento transmisores convencionales. No obstante, tales líquidos polares son susceptibles de decaimiento rápido de color y una. exposición de luz prolongada durante la operación de la pantalla. Las pantallas de electrohumedecimiento transmisoras son capaces de incrementar la eficiencia de transmisión utilizando un reflector. No obstante, las pantallas de electrohumedecimiento transmisoras convencionales presentan obturación de paralaje debido al reflector, y para eliminar los problemas de paralaje, la luz de fondo debe ser direccional, lo cual limita gravemente el ángulo de visión.

Se necesita una válvula de iluminación de electrohumedecimiento habilitada para pantalla que resuelve estas y otras deficiencias de los dispositivos convencionales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con los principios de la invención, una luz trasera que comprende una guía de luz difusa u otra fuente de luz de área grande, proporciona luz blanca o coloreada que incide sobre una válvula de iluminación óptica. Cuando la válvula de iluminación óptica está en el estado de "APAGADO", absorbe y/o refleja luz trasera dentro de la luz trasera. Cuando la válvula óptica está en el estado "ENCENDIDO", transmite luz con alta eficiencia desde la luz trasera a un observador externo a la pantalla. Adicionalmente, está válvula óptica puede reflejar de manera simultánea y conmutable luz ambiente para uso de alto contraste en ambientes brillantes. Son posibles diversos estados de transmisión para una distribución de tales válvulas ópticas lo que permite la operación de presentación de pantalla de grises. De acuerdo con los principios de esta invención, el electrohumedecimiento (electrowetting) se utiliza para controlar una válvula de iluminación y forma un pixel de presentación conmutable. La válvula de iluminación por electrohumedecimiento (ELV) incluye un líquido no polar negro o de color, y un líquido polar ópticamente transparente, inmiscible, en el cual se coloca el líquido no polar. Una pluralidad de dos o más electrodos proporcionan un campo eléctrico a través de estos líquidos o superficies adyacentes provocando que se muevan vía principios de electrohumedecimiento. El movimiento del líquido provoca que el pixel de la pantalla cambie selectivamente entre los estados ENCENDIDO y APAGADO de transmisión óptica. En una modalidad de la invención, la válvula de iluminación por electrohumedecimiento puede incluir un elemento reflejante colocado parcialmente entre la parte trasera del fluido coloreado y un sustrato de soporte. En otra modalidad de la invención, la válvula de iluminación óptica puede presentar una operación doble con o sin una luz trasera al incluir una placa o película que es parcialmente transmisora y parcialmente reflejante. En un aspecto, el dispositivo de pantalla de la presente invención puede funcionar como una válvula de iluminación de color de alto contraste sin el uso de polarizadores, filtros de color o películas mejoradoras de ángulo de visión. En otro aspecto de la presente invención, el dispositivo de pantalla es capaz de una operación adicional a la reflejante y por lo tanto permite la operación de alto contraste. En otro aspecto adicional de la presente invención, el dispositivo de pantalla se puede fabricar a una fracción del costo de las tecnologías de pantalla de panel plano convencionales debido a su construcción relativamente sencilla. Otro aspecto de la presente invención es una pantalla transflectiva (contracción de reflejante/transmisora) que se puede obtener en iluminación ambiente brillante o en oscuridad completa. Otro aspecto de la presente invención es una válvula de iluminación por electrohumedecimiento para un dispositivo de pantalla que es transmisivo cuando se aplica voltaje y debe ser capaz de utilizar RGBW o esquemas de color secuenciales de campo para una operación de la más alta eficiencia. Otro aspecto adicional de la presente invención es una válvula de iluminación por electrohumedecimiento para un dispositivo de pantalla que permite el funcionamiento doble, con o sin, una luz trasera al incorporar una placa o película que es parcialmente transmisora y reflejante. Además, otro aspecto de la presente invención es una válvula de iluminación por electrohumedecimiento para un dispositivo de pantalla que incluye mejoramiento óptico para eliminar casi toda la absorción de luz en un estado completamente brillante o ENCENDIDO. Otro aspecto de la presente invención es una válvula de iluminación por electrohumedecimiento para un dispositivo de pantalla que es capaz de un alto contraste de ENCENDIDO/APAGADO. En una modalidad de la invención, un dispositivo emisor de luz para una pantalla incluye un aislante hidrofóbico, una pluralidad de electrodos, una cantidad de un primer líquido separado de por lo menos uno de los electrodos por el aislante hidrofóbico y una cantidad de un segundo líquido colocado dentro del primer líquido. El segundo líquido se puede mover en relación al primer líquido. El segundo líquido tiene una transmitancia de luz menor que el primer líquido. El dispositivo incluye además una fuente de iluminación adaptada para generar luz, una trayectoria óptica que se extiende a través de los electrodos, el segundo líquido y el aislante hidrofóbico, y una fuente de voltaje conectada a los electrodos. La trayectoria óptica se adapta para transmitir luz recibida desde la fuente de iluminación. La fuente de voltaje se adapta para aplicar un campo eléctrico entre los electrodos eficaz para mover el segundo líquido en relación al primer líquido para bloquear por o menos una porción de la luz desde la fuente de iluminación evitando que sea transmitida a través de la trayectoria óptica. En otra modalidad, la invención es un dispositivo emisor de luz para una pantalla que incluye un aislante hidrofóbico, una pluralidad de electrodos, una cantidad de un fluido separado de por lo menos uno de los electrodos por el aislante hidrofóbico, una cantidad de líquido colocado dentro del fluido, una fuente de voltaje conectada a los electrodos, una fuente de iluminación adaptada para generar luz y una trayectoria óptica que se extiende a través de los electrodos, el fluido y el aislante hidrofóbico. El líquido se puede mover en relación al fluido. El líquido tiene un índice de refracción mayor en comparación con el fluido. Se adapta la trayectoria óptica para transmitir luz recibida desde la fuente de iluminación y se adapta la fuente de voltaje para aplicar un campo eléctrico entre los electrodos, eficaz para mover el líquido en relación al fluido. El movimiento de líquido provoca un desplazamiento de fase óptica que evita que por lo menos una porción de la luz de la fuente de iluminación sea transmitida a través de la trayectoria óptica.

En otro aspecto de la invención, un método de operación de un pixel en una pantalla de panel plano comprende transmitir luz a través de una trayectoria óptica en el pixel y mover una cantidad de un líquido en relación a la trayectoria óptica eficaz para cambiar la intensidad de la luz transmitida a través de la trayectoria óptica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos anexos, los cuales se incorporan y constituyen una parte de esta especificación, ilustran modalidades de la invención y, junto con una descripción general de la invención proporcionada en lo anterior así como una descripción detallada de las modalidades que se proporcionan en lo siguiente, sirve para explicar los principios de la invención. La figura 1A es una vista en sección transversal de una modalidad de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento (electrowetting), mostrada en un estado ENCENDIDO, ópticamente brillante; La figura 1B es una vista en sección transversal de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento de la figura 1A, que se muestra en un estado de APAGADO, ópticamente oscuro; La figura 1C es una vista en sección transversal de la válvula de iluminación por electrohumedecimiento de la figura 1A que se muestra en un estado en escala de grises, parcialmente brillante; La figura 2A es una vista en sección transversal de una modalidad alternativa de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento que se muestra en un estado de ENCENDIDO ópticamente brillante; La figura 2B es una vista en sección transversal de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento de la figura 2A, que se muestra en un estado de APAGADO, ópticamente oscuro; La figura 3 es una vista en sección transversal de una modalidad alternativa de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento que se muestra en un estado ENCENDIDO, ópticamente brillante; La figura 4 es una vista en sección transversal de una modalidad alternativa de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento, de capa doble, que se muestra en un estado de ENCENDIDO, ópticamente brillante; La figura 5 es una vista en sección transversal de una modalidad alternativa de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento que se muestra en un estado de ENCENDIDO, ópticamente brillante; La figura 6 es una vista en sección transversal de una modalidad alternativa de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento biestable, que se muestra en un estado de ENCENDIDO, ópticamente brillante; La figura 7A es una vista en sección transversal de una modalidad alternativa de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento, que se muestra en un estado de ENCENDIDO, ópticamente brillante; y La figura 7B es una vista en sección transversal de una modalidad alternativa de una válvula de iluminación por electrohumedecimiento que se muestra en un estado de APAGADO ópticamente oscuro.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Aunque la invención se describirá en lo siguiente en relación con algunas modalidades, se pretende que la descripción de la invención abarque todas las alternativas, modificaciones y distribuciones equivalentes que se puedan incluir dentro del espíritu y alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones anexas. En particular, aquellos expertos en la técnica reconocerán que los componentes de los dispositivos de válvula de iluminación por electrohumedecimiento modulados y las pantallas descritas en la presente se pueden distribuir de maneras múltiples diferentes. Con referencia a las figuras 1A-1C, un dispositivo 10a de válvula de iluminación por electrohumedecimiento (ELV) representa uno, o uno de los arreglos distribuidos de manera pasiva o activa o segmentos, de los dispositivos 10a ELV sustancialmente idénticos múltiples que constituyen un dispositivo de pantalla (no mostrado). El dispositivo de pantalla, como se entiende por las personas habitualmente expertas en la técnica, incorpora múltiples dispositivos 10a ELV para formar una construcción emisora de luz. Un sistema de coordenadas carteasianas se utilizará para definir direcciones y orientaciones específicas, en donde el dispositivo 10a ELV está conformado sobre sustratos definidos en el plano x-y y la emisión de luz del dispositivo 10a ELV se desplaza alejándose del dispositivo con por lo menos un componente de vector parcial en la dirección z. La referencia a los términos tales como "encima" y "debajo" son por conveniencia de descripción únicamente y representan solo un marco de referencia posible para describir la invención. Las dimensiones x-y del dispositivo 10a ELV preferiblemente varían de aproximadamente 10 µm a aproximadamente 10 cm, en base en la aplicación de pantalla final, pero no se limitan a esto en todas las formas posibles de práctica. Una distribución de los dispositivos 10a ELV se acoplan con una fuente de iluminación o luz trasera 11 , de la cual se muestra solo una porción en las figuras 1A-1C. La luz trasera 11 puede estar acoplada de manera íntima al dispositivo 10a o puede existir como una unidad autosustentable. El dispositivo 10a ELV generalmente es sostenido por un sustrato 12 de soporte. El sustrato 12 de soporte se puede seleccionar de materiales rígidos o flexibles, ópticamente transparentes o reflejantes que incluyen pero que no se limitan a vidrios, polímeros, metales o cristales. El sustrato 12 de soporte está dentro de proximidad adecuada, o está ópticamente unido a la luz trasera. En una modalidad alternativa de la invención, el sustrato 12 de soporte y la luz trasera 11 se pueden combinar en un solo elemento. En una modalidad alternativa, el sustrato 12 de soporte o una o más películas adicionales transportadas por el sustrato 12 de soporte pueden ser de apariencia, completa o parcial, espejos, translúcidos, difusos, iridiscentes, coloreados o reflejantes. Sobre el sustrato 12 de soporte se forma un reflector 13 que incluye una abertura 26 a través de la cual se puede llevar a cabo la transmisión de luz a través del dispositivo 10a ELV. El área de esta abertura 26 se divide entre el área total de cada dispositivo 10a ELV, que incluye área de separación entre dispositivos 10a ELV adyacentes, denominado comúnmente como factor de llenado. El reflector 13 puede incluir, pero no se limita a materiales comprimidos de metales reflejantes, espejos dieléctricos inorgánicos u orgánicos multiestratificados, materiales difusos blancos, materiales refractarios, materiales prismáticos o combinaciones de los mismos. El reflector 13 tiene un espesor generalmente dentro, pero sin limitarse al intervalo de 0.01 µm a 10 µm. Como se describirá en lo siguiente, el reflector 13 ventajosamente permite una velocidad de conmutación mejorada, contraste y eficiencia para dispositivos 10a ELV. No obstante, la invención contempla la construcción de dispositivos 10a ELV con o sin la presencia del reflector 13. Con referencia continua a las figuras 1A-1C, colocadas sobre, o adyacentes al reflector 13 se encuentra un electrodo 14 transparente que puede estar constituido, pero que no se limita a metales muy delgados, mallas metálicas, semiconductores delgados, polímeros conductores delgados, óxidos conductores transparentes delgados tales como óxido de indio y estaño (ITO), o combinaciones de los mismos. El espesor del electrodo 14 transparente generalmente está en el intervalo de aproximadamente 0.001 µm a aproximadamente 10 µm. El electrodo 14 transparente funciona para proporcionar voltaje mientras que adicionalmente proporciona transparencia a la luz. Aunque no se muestra, el reflector 13 puede estar aislado eléctricamente del electrodo 14 transparente por una o más capas aislantes eléctricas adicionales. Soportado por el electrodo 14 transparente se encuentra un aislante 15 sustancialmente hidrofóbico que cubre por lo menos parcialmente una o más superficies sólidas, expuestas internamente del dispositivo 10 ELV. Los materiales adecuados para aislante 15 hidrofóbico incluyen, pero no se limitan a fluoropolímeros tales como TEFLONMR AF (DuPont Corp), Fluoropel (Cytonix Corp.), CYTOPMR (Asahi Glass) o polímeros de baja energía superficial tales como PARYLENEMR (Cookson Inc.). Tales materiales hidrofóbicos adecuadamente tienen una energía superficial baja de <35 dinas/cm, y de manera preferible <20 dinas/cm. De manera alternativa, el aislante 15 hidrofóbico se puede construir de un material con una energía superficial de <35 dinas/cm, pero esto puede degradar el funcionamiento del dispositivo 10a ELV al incrementar el tiempo de conmutación a APAGADO. Otra modalidad alternativa adicional de la presente invención sería el uso de un aislante 15 hidrofóbico con energía superficial insuficientemente alta, pero el cual incluye una monocapa molecular en su superficie que puede incrementar la hidrofobicidad de la superficie del aislante 15.

De manera alternativa, el aislante 15 hidrofóbico puede estar constituido internamente de capas sólidas o de partículas dispersadas o fusionadas, las capas sólidas o partículas constituidas de uno o más materiales dieléctricos inorgánicos u orgánicos tales como, pero sin limitarse a SiO2, AI2O3, BaTiO3 o Parylene, las cuales están recubiertas en la superficies de manera sencilla, permeadas o mezcladas con polímeros o fluoropolímeros de baja energía para obtener la hidrofobicidad deseada. El aislante 15 hidrofóbico generalmente tiene un espesor de aproximadamente 0.001 µm a aproximadamente 10 µm. El aislante 15 hidrofóbico puede tener una textura lisa, rugosa, con dibujo o periódica para mejorar sus propiedades hidrofóbícas. El aislante 15 hidrofóbico sirve como una superficie de baja energía superficial que se puede modificar temporalmente en una superficie hidrofílica de alta energía superficial cuando se polariza con un campo eléctrico aplicado externo. Situado por encima del aislante 15 hidrofóbico está un montaje de un líquido 20 sustancialmente negro o de color y una cantidad de un líquido 21 sustancialmente transparente. Los líquidos 20 y 21 no son miscibles entre sí. De manera general, se prefiere un nivel de menos de 10%, preferiblemente menos de 1 % de solubilidad cruzada entre los líquidos. El líquido 20 tiene una transmitancia de luz menor que el líquido 21. Preferiblemente, el líquido 21 es altamente transparente para que la luz entre al dispositivo ELV mientras que el líquido 20 es altamente opaco a la luz que entra al dispositivo ELV. Ninguno, cualquiera por ambos del líquido 20 y el líquido 21 pueden tener en contacto con una multiplicidad o con una de las superficies de los lados, superior o inferior de las características sólidas internas del dispositivo 10 ELV. Se entiende que la representación específica de la colocación del líquido en las figuras anexas es únicamente con propósitos de ilustración y no se pretende que limite la invención. El líquido 20 es un fluido negro o de color, no polar que, debido a su carácter no polar, se considera que es ventajoso para obtener un dispositivo 10a ELV con un tiempo de duración adecuadamente prolongado. Se considera además que la utilización de un líquido 20 negro o de color no polar alivia la extensión de color inducida por la luz, en comparación con sustancias polares de otra manera adecuadas para uso como el líquido 20. Se entiende por una persona habitualmente experta en la técnica que una sustancia molecular no polar como el líquido 20 carece de concentraciones de carga eléctrica positiva o negativa. El líquido 20 no polar puede tener una energía superficial de <40 dinas/cm y preferiblemente de <25 dinas/cm. Las sustancias adecuadas para uso como un líquido 20 no polar incluyen, pero no se limitan a líquidos de hidrocarburo como alcanos, líquidos de fluorocarburo, silicona o líquidos de siloxano, solventes no polares y mezclas de los mismos. Si el líquido 20 no polar no es intrínsecamente negro o de color, con el fin de volver al líquido 20 no polar negro o de color, un enfoque ejemplar pero no limitante es agregar impurezas al líquido 20 con colorantes de antraquinona o azo no polares.

El líquido 21 , el cual es polar, puede tener una energía superficial de >25 dinas/cm y, de manera preferible, >40 dinas/cm. Las sustancias adecuadas para uso como líquido 21 polar incluyen, pero no se limitan a agua, sulfóxido de dimetilo y mezclas de los mismos. Como se entiende por una persona habitualmente experta en la técnica, las sustancias moleculares polares como el líquido 21 , son virtualmente insolubles en sustancias moleculares no polares, como el líquido 20. Para el dispositivo 10a ELV, dado el carácter polar del líquido 21 y el carácter no polar del líquido 20, sin que se aplique de manera externa campo eléctrico alguno al aislante 15 hidrofóbico, el líquido 20 de manera natural forma una película líquida sobre la superficie hidrofóbica del aislante 15 hidrofóbico. Esto es debido a las relaciones de tensión superficial interfaciales líquido-líquido y líquido-sólido. Con la aplicación de campos eléctricos a través del aislante 15 hidrofóbico, el líquido 21 y/o el líquido 20, el líquido 21 es atraído hacia el aislante 15 hidrofóbico y, conforme el líquido 21 se mueve, desplace el líquido 20 principalmente en las direcciones x-y. La ubicación, composición y movimiento deseado de los líquidos 20 y 21 no se limitan a los ejemplos específicos proporcionados para esta invención. En vez de esto, cualquier líquido 20 no polar y líquido 21 polar, y distribución de los mismos, son adecuados en la medida en que los líquidos 20, 21 se pueden colocar en movimiento relativo a través de los principios de electrohumedecimiento para satisfacer los criterios de conmutación óptica dentro del espíritu de la invención. Además, el líquido 20 necesita únicamente ser ópticamente opaco a las longitudes de onda de luz deseadas. Además, en modalidades alternativas de la invención, el líquido 20 también puede ser blanco reflejante o metálico reflejante o con una apariencia de espejo. El color blanco reflejante para el líquido 20 se puede obtener, pero no se limita al agregar impurezas al líquido con partículas de pigmento. De manera general, los líquidos 20 y 21 pueden estar, cada uno, en el intervalo de aproximadamente 0.1 µm a aproximadamente 1000 µm en espesores individuales, de manera preferible en el intervalo de aproximadamente 1 µm a aproximadamente 100 µm de espesor. De manera general, los líquidos 20 y 21 tienen, pero no se limitan a una viscosidad adecuada menor de 100 centistokes (cSt) a temperaturas de operación del dispositivo, y de manera preferible menor de 2 cSt. Como es bien sabido por las personas habitualmente expertas en la técnica de electrohumedecimiento, el líquido 21 polar también puede contener electrolitos para los cuales los ejemplos no limitantes son NaCI, CaCl, KCl y otros compuestos solubles en líquidos polares. La viscosidad, la variación de temperatura, la estabilidad a largo plazo y otros temas que determinan los méritos de diversos líquidos son bien conocidos por las personas habitualmente expertas en la técnica de electrohumedecimiento y son aplicables a la invención. Ambos, cualquiera o ninguno del líquido 20 o líquido 21 puede incluir materiales adicionales o mezclas de otros materiales sólidos o líquidos solubles con el fin de modificar su tensión superficial eficaz, propiedades ópticas, propiedades eléctricas, estabilidad, viscosidad, punto de congelamiento o de fusión y/o aceptabilidad de adición de impurezas/mezcla. Con referencia continua a las figuras 1A-1C, dos separadores 16 sustancialmente hidrofílicos flanquean los lados del líquido 20 no polar. Estos separadores 16 hidrofílicos tienen una energía superficial elevada que atrae al líquido 21 polar. Esto evita eficazmente que el líquido 20 no polar escape del dispositivo 10a ELV individual. Los materiales hidrofílicos adecuados para el separador 16 hidrofílico incluyen, pero no se limitan a acrílicos, nylon, poliéster, metales, semiconductores, aislantes, óxidos basados en titanio, pinturas negras o tintas, color o pinturas o tintas blancas, pinturas o tintas reflejantes y otros materiales que tengan una energía superficial elevada de >25 dinas/cm, preferiblemente >35 dinas/cm. Los espesores del separador 16 hidrofílico adecuado incluyen, pero no se limitan a aproximadamente 0.0001 µm hasta aproximadamente 1000 µm. De manera alternativa, el separador 16 hidrofílico no necesita ser fuertemente hidrofílico, sino que puede formar una pared física que aisla físicamente a los líquidos entre los dispositivos 10a ELV adyacentes. De manera alternativa, el separador 16 hidrofílico puede ser una modificación química, eléctrica o física localizada de la superficie del material dieléctrico 15 hidrofílico que incrementa la energía superficial de la sustancia dieléctrica 15 hidrofóbica. De manera alternativa, el separador 16 hidrofílico puede ser una ausencia localizada del material dieléctrico 15 hidrofóbico de manera tal que después se expone una superficie con una energía superficial adecuadamente mayor.

Se proporciona un segundo electrodo 17 transparente por encima o adyacente a los líquidos 20, 21. Este segundo electrodo 17 transparente se pone en corto eléctricamente o se acopla de manera capacitiva a los líquidos 20, 21. Este electrodo 17 transparente, el cual se puede formar de uno o varios materiales constitutivos iguales que el electrodo 14, sirve como un contraelectrodo para el electrodo 14 transparente. Los electrodos 14 y 17 transparentes se acoplan eléctricamente con una fuente 30 de voltaje. La fuente 30 de voltaje se puede conectar directamente a la fuente de voltaje, un transistor de película delgada, un electrodo de hilera o columna conectado a circuitaje activador o combinaciones de los mismos, los cuales son bien conocidos por aquellos expertos en la técnica de pantalla. La fuente 30 de voltaje permite la aplicación de un campo eléctrico a través del líquido 20, el líquido 21 y el aislante 15 hidrofóbico. Esta aplicación del campo eléctrico controla la conmutación del dispositivo 10a ELV, lo cual se describirá en lo siguiente. En una modalidad alternativa de esta invención, si conduce adecuadamente de manera eléctrica, el líquido 21 polar en sí mismo puede servir como un electrodo y se puede conectar directamente a la fuente 30 de voltaje. En otra modalidad alternativa adicional de la presente invención, el electrodo 14 y el electrodo 17 se pueden modificar en posición o funcionalidad, o se pueden incluir electrodos adicionales. De manera general, el electrodo 17 transparente será transportado por un sustrato 18 sellante. De manera similar al sustrato 12 de soporte, el sustrato 18 sellante puede estar constituido, pero no se limita a vidrios rígidos o polímeros flexibles. Una o más capas 19 funcionales también pueden ser transportadas por el sustrato 18 sellante. Esta capa 19 funcional puede jugar varios papeles, que incluyen pero que no se limitan a proporcionar una capa hidrofóbica, hidrofílica y/o dieléctrica o combinaciones de los mismos. En una modalidad preferida, la capa 19 funcional simplemente es un material dieléctrico que permite el acoplamiento capacitivo del electrodo 17 a los líquidos 20 y 21. La transmisión del dispositivo 10a ELV se puede entender con referencia a las figuras 1A-1C. Sin voltaje aplicado al dispositivo 10a ELV, el sistema del líquido 20 y el líquido 21 se orientarán a sí mismos de manera geométrica, como se muestra en la figura 1 B. Como se muestra en la figura 1B, el líquido 20, el cual es no polar, forma una película continua o de cubierta sobre la totalidad o parte del aislante 15 hidrofóbico. Esta configuración del sistema líquido que comprende al líquido 20 y al líquido 21 se proporciona por la relación de tensión superficial interfacial entre el líquido 21 polar, el líquido 20 no polar y el material dieléctrico 15 hidrofóbico. Esta configuración en la figura 1B es para un dispositivo 10a ELV en el estado "APAGADO". En el estado APAGADO, la fuente 30 de voltaje no suministra voltaje, o suministra un voltaje inadecuado a los electrodos 14 y 17 transparentes provocando que la configuración geométrica de los líquidos bloquee adecuadamente la emisión de luz de la luz trasera 11 a través de la abertura 26 en el reflector 13. En una modalidad alternativa de la presente invención, si cualquiera de los objetos siguientes, la capa de aceite es reflejante o semirreflejante, el estado de APAGADO corresponde a la supresión de reflexión de luz ambiente desde el dispositivo 10 ELV. Tal operación doble, transmisora y reflejante, con frecuencia se denomina como operación "transflectiva". Con referencia nuevamente a la figura 1A, el dispositivo 10a ELV se puede cambiar al estado "ENCENDIDO" al aplicar voltaje suficiente de una fuente 30 de voltaje lo que provoca que el sistema líquido se reoriente a sí mismo. El líquido 20 es repelido de la cobertura de la abertura 26 en el reflector 13, provocando luz en una trayectoria óptica e indicado generalmente por las flechas 40 de cabeza sencilla de la luz trasera 11 para ser transmitido a través del dispositivo 10a ELV. El voltaje aplicado desde la fuente 30 de voltaje incrementa el campo eléctrico aplicado al sistema y provoca que el líquido 21 polar atraiga al aislante 15 hidrofóbico. Los voltajes aplicados adecuados están en el intervalo pero no se limitan a aproximadamente 1 V a aproximadamente 100 V, y preferiblemente en el intervalo de 3 V a aproximadamente 15 V. Los voltajes adecuados también incluyen modulación de aproximadamente 1 V a aproximadamente 100 V además de un voltaje de desviación DC fijo de aproximadamente 1 V a aproximadamente 100 V. Como se muestra en la figura 1C, los estados de conmutación intermedios son posibles cuando la fuente 30 de voltaje aplica un voltaje adecuado únicamente para desplazar parcialmente el líquido 20 que cubre la abertura 26 en el reflector 13. Esto permite que el dispositivo 10a ELV obtenga conmutación en escala de grises. Otros dominios de tiempo diversos, conversión a escala de grises espacial y/o métodos de voltaje aplicado de la generación de escala de grises, los cuales son conocidos por las personas habitualmente expertas en la técnica de pantallas, también son aplicables al dispositivo 10a ELV. El papel del reflector 13 ahora se describe e incluye, pero no se mantiene o se limita a incrementar la eficiencia de transmisión óptica, incrementar el contraste de ENCENDIDO/APAGADO, reducir el voltaje de operación y la potencia e incrementar la velocidad del dispositivo que permite adicionalmente un color secuencial de campo de rojo/verde/azul de alta eficiencia para el dispositivo 10a ELV. El reflector 13 aumenta la pantalla de esta manera al reducir la distancia requerida en que el líquido 20 debe ser movido por electrohumedecimiento con el fin de que el dispositivo 10a ELV esté completamente ENCENDIDO o completamente APAGADO. El reflector 13 permite esta reducción en la abertura 26 al reflejar o reciclar luz incidente en el reflector 13 de regreso dentro de la luz trasera 11 hasta que la luz se vuelve incidente sobre la abertura 26. De acuerdo con los principios de la presente invención, el reflector 13 se sitúa típicamente adyacente al líquido 20 con cualquier separación que se produzca en una o más de las películas delgadas de un espesor total de <100 µm y de manera preferible de <10 µm. Los componentes descritos para las figuras 1A-1C comprenden un conjunto básico de elementos de la presente invención. No obstante, estos elementos no comprenden un conjunto limitante y se entiende por las personas habitualmente expertas en la técnica de pantallas y electrohumedecimiento que los elementos múltiples demostraron actualmente en la pantalla y los dispositivos de electrohumedecimiento se pueden incluir de manera adicional en la invención. Como se muestra en la figura 2A, en la cual los números de referencia similares se refieren a características similares en las figuras 1A-1C y, de acuerdo con una modalidad alternativa de la invención, un dispositivo 10b ELV utiliza uno o más líquidos negros o de color 20a y 20b. Estos líquidos negros o de color 20a y 20b están separados para el dispositivo 10b ELV de la figura 2A en el estado ENCENDIDO. En el estado APAGADO, el voltaje suministrado por la fuente 30 de voltaje se reduce lo suficiente de manera que, como se muestra en la figura 2B, para un dispositivo 10b ELV, dos o más líquidos negros o de color 20a y 20b se combinan para formar una o más películas continuas de líquido 20. Nótese, en la figura 2B que la forma del líquido 20 sea cóncava en vez de convexa similar a la del líquido 20 en la figura 1B. Una geometría de líquido negro o de color ejemplar es aquella en la cual los líquidos 20a y 20b representan la imagen en sección transversal de un anillo anular (circular), rectangular o de otra geometría de un líquido negro o de color. En modalidades alternativas de la presente invención, tal como el dispositivo 10b de ELV de la figura 2B, el líquido 20 puede tomar cualquier geometría apropiada con la única limitación de que dicha geometría se modifica por el electrohumedecimiento o por tensiones superficiales y energías de superficie o geometrías de diversos elementos de los dispositivos 10b ELV. Como se muestra en la figura 3, en la cual números de referencia similares se refieren a características similares en las figuras 1A-1 C y en las figuras 2A, 2B, y de acuerdo con una modalidad alternativa de la invención, un dispositivo 10c ELV se encuentre en estado ENCENDIDO de esta invención utiliza aberturas 26 registradas múltiples definidas por reflectores 13 múltiples, porciones divididas de líquidos negros o de color 20a, 20b y 20c y separadores 16 hidrofílicos múltiples. Esta modalidad de la invención funciona bajo la misma física de los dispositivos 10a y 10b ELV, pero ofrece varias ventajas potenciales. Cada porción del líquido 20a, 20b y 20c pueden mejorar la velocidad de conmutación al disminuir la distancia total y la masa de líquidos que deben moverse durante la conmutación de ENCENDIDO/APAGADO. De manera alternativa, este enfoque puede permitir el aumento de tamaño del dispositivo 10c ELV sin pérdida de la velocidad de conmutación. Además, este enfoque puede permitir un promediado óptico y por lo tanto una respuesta en escala de grises más repetible de porciones en movimiento múltiples de los líquidos negros o de color 20a, 20b, 20c en un pixel único. En efecto, esto puede mejorar el rendimiento de pixel y la uniformidad en la elaboración. Por ejemplo, un arreglo 6x2 de porciones de líquidos negro o de color en un dispositivo 10c ELV únicos permite que una porción individual del líquido negro o de color de un total de doce porciones de líquido negro o de color para mal funcionamiento, mientras aún mantienen más de 90% de precisión para la conmutación de ENCENDIDO/APAGADO del pixel. Utilizando porciones múltiples de líquidos negros o de color, tales como las porciones 20a, 20b y 20c por pixel también tiene el efecto de mejorar el factor de condición fija percibido o reducir la pixelación de imagen, como se observa macroscópicamente por el observador de la pantalla. Con referencia a la figura 4, en la cual números de referencia similares hacen referencia a características similares en las figuras 1A-3 y de acuerdo con una modalidad alternativa de la invención, el dispositivo 10d ELV en el estado ENCENDIDO incluye porciones opuestas del líquido 20f y 20g que son moduladas sobre la abertura 26 común definido en el reflector 13. Con el fin de obtener esta distribución, una porción del líquido 20g y una capa 15a hidrofóbica adicional, similar a la capa 15 hidrofóbica, son transportadas adicionalmente por el sustrato 18 sellante y el electrodo 17 transparente. Dado que ambas porciones del líquido 20f y 20g avanzan/retroceden sobre la misma abertura 26 en el reflector 13, el tiempo de conmutación se puede reducir en comparación con el dispositivo 10a de la figura 1A y puede ser comparable al tiempo de conmutación que se obtiene para el dispositivo 10b de la figura 2A. Además, de manera similar a las pantallas basadas en electrohumedecimiento reflejante conocido por las personas habitualmente expertas en la técnica de las pantallas de electrohumedecimiento, un pixel transmisor o transflectivo de color completo se puede obtener de esta manera utilizando los procesos de filtrados cian, magenta y amarillo, en vez de los procesos de absorción de luz negra. De manera alternativa, en el estado de ENCENDIDO, los líquidos negros o de color 20f y 20g pueden residir en el mismo lado x-y del dispositivo 10d ELV pero no se limitan de esta manera. Con referencia a la figura 5, en los cuales números de referencia similares se refieren a características similares y las figuras 1A a 4 y de acuerdo con una modalidad alternativa de la invención, el dispositivo 10e ELV en el estado ENCENDIDO incluye la adición de una primera capa 35 óptica entre o adyacente al sustrato 12 y un electrodo 14 transparente y/o una segunda capa óptica 36 entre o adyacente al electrodo 17 transparente y el sustrato 18 sellante. La capa 35 óptica es por lo menos parcialmente transmisora de manera tal que la luz, indicada de manera diagramática por la flecha 42a se transmite a través de una trayectoria óptica indicada de manera diagramática por 40a, b a un observador del dispositivo 10e. Debe hacerse notar que la trayectoria óptica 10a,b es esquemática y representativa de subregiones o áreas del dispositivo 10e ELV. En una modalidad transflectiva alternativa de la presente invención, la capa 35 óptica es parcialmente reflejante de manera óptica de manera tal que la luz ambiente, indicada de manera diagramática por una flecha 41a de cabeza única, refleja hacia el exterior la capa 35 óptica y transmite el dispositivo 10e ELV como luz reflejada, lo cual se indica de manera diagramática por la flecha 40b. Un ejemplo no limitante de un material parcialmente reflejante de manera difusa para la capa óptica 35 incluye polvo de TiO2 dispersado en un polímero con un índice de refracción menor tal como TEFLONMR o polimetacrilato de metilo.

En una modalidad alternativa de la presente invención, la capa 35 óptica tiene una capacidad de refracción óptica tal que la luz indicada generalmente por la flecha 42b que se origina desde la luz trasera 11 se enfoca alejándose de la incidencia en el líquido 20 y sale del dispositivo 10e ELV a través de la trayectoria 40a,b óptica. Los ejemplos no limitantes de tal capa 35 óptica refractiva incluyen un elemento de lente óptico, una estructura prismática, o una estructura de tubo de luz fabricado de materiales ópticamente transparentes. En una modalidad alternativa de la presente invención, en donde el dispositivo 10e ELV es de operación reflejante o transflectiva, la capa 36 óptica tiene una capacidad óptica de refracción o reflejante de manera tal que la luz 41 b ambiente se enfoca alejándose de la incidencia en el líquido 20 y es reflejada por la capa 35 óptica, u otra capa reflejante y sale del dispositivo ELV. Los ejemplos no limitantes de tal capa 36 óptica refractiva incluyen un elemento de lente óptico, una estructura prismática o una estructura de tubo de luz fabricado a partir de materiales ópticamente transparentes. En una modalidad alternativa de la presente invención en donde el dispositivo 10e ELV es transmisor, transflectivo o reflejante en su operación, la capa 36 óptica tiene capacidad ópticamente reflejante o difusiva de manera tal que la luz 40a ambiente se dispersa para surgir cerca de ambas flechas 40a y 40c, o desde la totalidad del área 10e del dispositivo ELV. Los ejemplos no limitantes de dicha capa 36 óptica refractaria incluyen un elemento de lente óptico, una estructura prismática, un material ópticamente difuso o una estructura de tubo de luz fabricada a partir de materiales ópticamente transparentes. La funcionalidad descrita en lo anterior para la capa 36 óptica permite que el dispositivo 10e ELV reflejante de la presente invención exceda de manera significativa las limitaciones de contraste de los dispositivos ELV convencionales. La capa 36 óptica del dispositivo 10e ELV es capaz de proporcionar una proporción de contraste de ENCENDIDO/APAGADO mayor que o igual a 100:1 , lo cual es suficiente para la presentación de imágenes fijas o de video de alta calidad. Respecto a las modalidades alternativas de la presente invención que utilizan una multiplicidad, pero una de la capa 35 óptica y la capa 36 óptica, cualquier distribución de dichas capas ópticas se permite con el fin de obtener la funcionalidad definida en lo anterior. Por lo tanto, las ubicaciones múltiples, distribuciones, geometrías y composiciones son posibles y las distribuciones específicas de las capas ópticas para el dispositivo 10e ELV no representan un concepto limitante. Además, la funcionalidad de las capas ópticas se puede combinar con la funcionalidad de otros elementos del dispositivo 10e ELV. Un ejemplo no limitante puede ser un material dieléctrico 15 hidrofóbico que también sirve como un elemento reflejante parcialmente difusor al incorporar polvo de TiO2 dispersado en un polímero con un índice de refracción menor tal como TEFLON R AF. Además, se hace notar que la capa 35 óptica puede ser parcial, débilmente o por completo no reflejante, la luz trasera 11 puede ser reflejante de la luz ambiente 41a, 41 b, reciclar la luz y redirigir la luz para que salga el dispositivo 10e ELV u otros dispositivos 10e ELV que comparten una luz trasera 11 común. Además, el reflector 13 descrito para los dispositivos 10a-d ELV de las figuras 1A-4 se puede incorporar parcialmente, cerca o adyacente, a ambos, cualquiera o a ninguna de la capa 35 óptica y la capa 36 óptica. La intención general, pero no limitante de incorporar al reflector 13, la capa 35 óptica y la capa 36 óptica es mejorar la transmisión, reflexión, contraste, velocidad de conmutación, voltaje de activación u otro funcionamiento de los dispositivos 10e ELV. Se permite cualquier combinación útil o distribución del reflector 13, la capa 35 óptica y la capa 36 óptica, bajo el espíritu y la intención de la presente invención. Con referencia a la figura 6, en la cual números de referencia similares se refieren a características similares en las figuras 1A-5 y de acuerdo con una modalidad alternativa de la presente invención, el dispositivo 10f ELV en el estado de ENCENDIDO es capaz de operación biestable. La operación biestable permite que el dispositivo 10f ELV se mantenga en el estado ENCENDIDO, el estado APAGADO o en cualquier estado en la escala de grises, sin la aplicación continua de voltaje. Un primer electrodo 14a transparente se acopla eléctricamente a una primera fuente 30a de voltaje. Un segundo electrodo 14b reflejante se acopla eléctricamente a una segunda fuente 30b de voltaje. En la configuración que se muestra en la figura 6, no necesita aplicarse voltaje aplicado ya sea al electrodo 14a o al electrodo 14b para mantener al dispositivo 10f ELV en el estado ENCENDIDO como se indica por la posición del líquido 20d y la transmisión de luz a través de la trayectoria 40 óptica. El dispositivo 10f ELV puede ser conmutado al estado APAGADO al utilizar momentáneamente la fuente 30b de voltaje para colocar voltaje suficiente en el electrodo 14b de manera tal que el líquido 20d se mueve a la posición indicada por las líneas 20e discontinuas. El dispositivo 10f ELV se puede conmutar de regreso al estado de ENCENDIDO al utilizar momentáneamente la fuente 30a de voltaje para colocar voltaje suficiente en el electrodo 14a de manera que la posición del líquido negro o de color indicada por las líneas 20e discontinuas se mueve de regreso a la posición indicada por el líquido 20d. Diversas técnicas de voltaje, tal como voltaje diferencial o por modulación de la duración del tiempo en que se aplica momentáneamente un voltaje ya sea al electrodo 14a o el electrodo 14b, se pueden utilizar para obtener estados de conmutación de escala de grises para permitir la transmisión o reflexión parciales. Para el dispositivo 10f ELV de la figura 6, el funcionamiento similar, las características y la funcionalidad descritas para las figuras 1A-5 también se incorporan dentro del espíritu de esta modalidad alternativa de la presente invención. Con referencia a las figuras 7A, 7B, en las cuales números de referencia similares se refieren a características similares en las figuras 1A-6 y de acuerdo con una modalidad alternativa de la invención, un dispositivo 10g ELV es capaz de operación reflejante, transflectiva o transmisiva modulada en interferencia. La operación modulada en interferencia de una válvula de luz utilizando membranas de sistema microelectromecánico (MEM) se describe en la patente de E.U.A. No. 5,835,255, la patente de E.U.A. No. 6,650,455 y Miles et al., "Digital Paper™ for reflective displays", Journal of the SID, 11/1 , p. 209-215, 2003. En esta modalidad alternativa de la presente invención, el reflector MEM movible utilizado en una estructura modulada en interferencia es sustituido con un líquido que es movible vía electrohumedecimiento. En esta modalidad alternativa de la presente invención, uno o más líquidos se pueden mover dentro o fuera de la trayectoria óptica de luz de manera que provoquen un retraso de fase de la luz debido a la diferencia en el índice de refracción del líquido y el índice de refracción en ausencia del líquido. Esta modalidad alternativa de la presente invención utiliza dos elementos modulados en interferencia complementarios en el dispositivo 10g ELV. El primer elemento modulado en interferencia consiste de un elemento 37a óptico y/o un elemento 37b óptico. El segundo elemento modulado en interferencia consiste del elemento 37c óptico y/o el elemento 37d óptico. Como se muestra en la figura 7A, se pueden utilizar dos elementos 37 ópticos para cada elemento modulado en interferencia con modalidades alternativas de la presente Invención limitadas únicamente el intervalo de uno o una multiplicidad de elementos 37 ópticos por elemento modulado en interferencia. Como se muestra en la figura 7A, un líquido 50 suficientemente transparente con un índice de refracción alto provoca un retraso de fase en la luz ambiente incidente indicado diagramáticamente por la flecha 45a, o la luz transmitida en una trayectoria óptica a través del dispositivo 10g ELV indicada diagramáticamente por las flechas 44a, 46a, de manera tal que la interferencia de construcción o la carencia de absorción en el elemento 37a óptico y el elemento 37b óptico permite que la luz salga del dispositivo 10g ELV. Como se muestra en la figura 7A, un líquido 51 suficientemente transparente con un índice de refracción bajo provoca un retraso de fase en la luz ambiente incidente indicada diagramáticamente por la flecha 45b o la luz transmitida en una trayectoria óptica a través del dispositivo 10g ELV, indicado diagramáticamente por las flechas 44b, 46b, de manera tal que la interferencia constructiva o la carencia de absorción en los elementos 37c ópticos y los elementos 37d ópticos permiten que la luz salga del dispositivo 10g ELV. Esta configuración de la figura 7A corresponde a un dispositivo 10g ELV en un estado completamente ENCENDIDO o un estado ópticamente brillante. En la figura 7B, el líquido 50 de índice de refracción alta y el líquido 51 con un índice de refracción baja se conmutan en posición, en comparación con sus posiciones respectivas mostradas en la figura 7A, vía electrohumedecimiento por aplicación de voltaje apropiado entre el electrodo 17 y el electrodo 14a o el electrodo 14b. El funcionamiento apropiado del dispositivo 10g ELV requiere además que el líquido 50 y el líquido 51 estén opuestos en términos de tensión superficial polar o no polar de manera que no sean miscibles. Lo adecuado de las geometrías del líquido que se muestra en las figuras 7A, 7B, el líquido 50 es polar, pero esto no es limitante dentro del alcance de la presente invención. Con el líquido 50 y el líquido 51 conmutados en posición, se induce un desplazamiento de fase nuevo para cada elemento modulado en interferencia. Con el líquido 51 con un índice de refracción bajo ahora en la trayectoria óptica del elemento 37a óptico y el elemento 37b óptico, la interferencia destructiva o la absorción evitan que la luz salga de ésa área del dispositivo 10g ELV. Con el líquido 50 con índice de refracción alto ahora en la porción de la trayectoria 44b, 45b óptica que incluye al elemento 37c óptico y al elemento 37d óptico, la interferencia destructiva o la absorción evitan que la luz salga del área del dispositivo 10g ELV. Los estados de escala de grises intermedios se obtienen al colocar el líquido 50 con un índice de refracción alto cerca del centro horizontal (x-y) del dispositivo 10g ELV. La interferencia destructiva o la absorción es capaz de proporcionar el funcionamiento transmisor, reflejante o transflectivo para el dispositivo 10g ELV. En modalidades alternativas de la presente invención, el líquido 51 con índices de refracción bajo se puede sustituir por un gas con un índice de refracción de aproximadamente 1.0. Los índices de refracción adecuados pero no limitantes para el líquido con un índice de refracción alto son de aproximadamente 1.3 a aproximadamente 2.4 para los cuales los ejemplos no limitantes incluyen solventes aromáticos, líquidos de silicona, sulfóxido de dimetilo, diyodometano o agua con impurezas, con material sólido soluble. Los índices de refracción adecuados, pero no limitantes para el líquido con un índice de refracción bajo son de aproximadamente 1.25 a aproximadamente 1.5 para los cuales los ejemplos no limitantes incluyen líquidos de alcano, líquidos de silicona, líquidos fluorados y agua. Los elementos 37 ópticos se pueden fabricar de una o más películas delgadas apiladas de vidrios, polímeros, metales, semiconductores o cristales, en donde los ejemplos no limitantes incluyen SiO2, SiN, Si, C, TiO2, TEFLONMR AF, MgF, AI, Ag e ln2O3:SnO2. Los espesores de los elementos 37 ópticos generalmente están en el orden de fracciones o múltiplos de la longitud de onda de la luz visible (aproximadamente 0.1 a aproximadamente 10 µm) pero no necesariamente están limitados a estos. De manera alternativa, ya sea el líquido 50 o el líquido 51 pueden ser negros o de color de manera tal que absorba la luz a un máximo óptico en los elementos interferométricos del dispositivo 10g ELV. Los diseños, materiales, configuraciones y métodos de funcionamiento alternativos son evidentes para aquellos expertos en la técnica de óptica, y más específicamente aquellos expertos en la técnica de las estructuras de interferencia de película delgada y microcavidades ópticas y se inducen en modalidades alternativas dentro del espíritu de la presente invención. Las modalidades alternativas de la presente invención aplicables a todas las figuras anexas se exponen en la presente dentro del espíritu de la presente invención. Aunque la mayor parte de la descripción en la presente pertenece al uso de dispositivos 10a-g ELV en pantallas, las aplicaciones que no son en pantalla, alternativas para los moduladores de luz espacial ELV son evidentes para aquellos expertos en la técnica de los moduladores de luz espacial los cuales están dentro del espíritu de la presente invención. Diversas formas de esquemas de electrohumedecimiento y de electrodos son aplicables para la presente invención como se describe por Pollack et al.

"Electrowetting-based actuation of droplets for integrated microfluidics", Lab on Chip Vol. 2, p. 96-101 , 2002. El electrodo, el material dieléctrico y las otras capas y materiales de la presente invención pueden ser continuos, perforados, conformados, texturizados o en cualquier geometría física que soporte la funcionalidad de los dispositivos 10a-g ELV de la presente invención. Dos, tres o varios electrodos separados y fuentes de voltaje son posibles para cada dispositivo 10a-g ELV. Las fuentes de voltaje se pueden aplicar como DC o formas de onda AC, o cualquier forma de onda superimpuesta sobre una forma de onda DC o AC. Un ejemplo de las cuales la fase de refuerzo o las formas de onda adicionales comunes a los esquemas de activación para pantallas de cristal líquido. El observador o la persona que mida el dispositivo 10a-g ELV puede observar al dispositivo ELV ya sea desde la parte superior o la inferior en la medida en que los componentes tales como la luz trasera 11 estén configurados apropiadamente para permitir dicho funcionamiento. Las geometrías de electrodo y reflector 13 pueden tener una forma circular, de cuña u otras formas, para mejorar la creación de estados múltiples de escala de gris con aplicación de voltaje. Las películas y superficies de los dispositivos 10a-g ELV de la presente invención tienen espesor, capacitancia, textura, surcos o irregularidades que varían espacialmente para ayudar en la conmutación de escala de grises o para evitar que los fluidos se apilen en las superficies o que presenten un comportamiento de conmutación histerético.

De manera alternativa, algunos esquemas de activación tales como la activación pasiva-matriz, la modificación de los dispositivos 10a-g ELV para un comportamiento de conmutación histerético fuerte se pueden desear. Las películas de mejoramiento de pantalla común se pueden aplicar a cualquier superficie o se pueden incluir en cualquier lugar de manera que mejoren adicionalmente o que modifiquen el funcionamiento de los dispositivos 10a-g ELV. Las distribuciones de líquido pueden variar como se describen por Heikenfeld y Steckí, "Electrowetting Light Valves with Greater than 80% Transmisión, Uniimited View Angle, and Video Response", Proc. of the Soc. for Inf. Displays, Book II, pp. 1674-1677, 2005, y referencias en ése documento. Las aberturas 26 adyacentes múltiples son implementables dentro de un dispositivo 10a-g ELV único de manera tal que de esta manera se separan por voltaje niveles definidos de respuesta de escala de grises. Los diseños de luz trasera altamente específicos no se discuten en la presente debido a que el dispositivo 10a-g ELV es compatible fácilmente con esquemas de luz trasera conocidos por aquellos expertos en la técnica de las pantallas de cristal líquido. La luz trasera 11 y el dispositivo 10a-g ELV pueden ser rígido, flexible, plegable, enrollable, conformado o deformable en una o más direcciones. La luz trasera 11 también puede tener un espejo con una apariencia translúcida o difusa u otra apariencia reflejante de manera tal que los dispositivos 10a-g ELV descritos en la presente pueden funcionar adicionalmente como dispositivos de pantalla transflectivos al reflejar luz ambiente que incide sobre la pantalla. La luz trasera 11 se puede dirigir o puede ser iluminación de borde y puede ser de un color blanco estándar. Se pueden agregar diseños de filtro de color estándar a los dispositivos 10 ELV de manera que se pueden crear pantallas o pixeles de color único, múltiple o completo a partir de los dispositivos 10 ELV utilizando una luz trasera 11 blanca sencilla. Los filtros de color se pueden alinear con los dispositivos 10 ELV de una manera complementaria en color. Por ejemplo, el líquido 20 de color rojo se puede utilizar junto con un filtro de color azul para obtener un dispositivo 10a-g ELV que puede conmutar entre un estado negro APAGADO y un estado azul ENCENDIDO. Utilizando esta complementariedad de color se eliminan las dificultades y retos en crear un líquido 20 completamente opaco. La abertura 26 o el reflector 13 pueden no presentar características espectrales o comprender un filtrado de color específico o capacidades reflejantes de color. Son de interés particular la capacidad reflejante de color (y por lo tanto el reciclado de color) para un apilado de interferencia de película delgada que se coloca en el lugar de la abertura 26. Se puede utilizar cualquier distribución de filtros de color que incluya rojo/verde/azul, cian/magenta/amarillo, pixeles blancos adicionales o combinaciones de los mismos. Parte o la totalidad de los filtros de color se pueden eliminar utilizando las luces de fondo de campo secuencial rojo/verde/azul o luces traseras de colores. De manera similar a algunos formatos de LCD reflejantes, se pueden incluir materiales fluorescentes para mejorar la reflectividad.

La luz trasera 11 puede consistir de una distribución de emisores de luz roja, verde, azul o blanca tales como dispositivos electroluminiscentes, diodos emisores de luz o de plasma. La luz trasera 11 después se alinea con los dispositivos 10a-g ELV de manera tal que se requiere poco o nulo filtrado óptico. Los diseños de luz trasera 11 también incluyen diseños basados en fibra óptica y películas electroluminiscentes en polvo. Las modalidades adicionales de la presente invención también incluyen variaciones de las luces traseras y sistemas ópticos asociados utilizados para pantallas basadas en proyección, lo que permite al dispositivo 10a-g ELV de esta invención que sea utilizado como un motor de iluminación transmisor o reflejante en un sistema de presentación de proyección. Utilizando la luz trasera 11 de guía de onda transparente, el dispositivo 10a-g ELV puede ser visto u observado a través de la luz trasera 11 en un esquema de iluminación frontal bien conocido para uso en las LCD basadas en reflexión. Este esquema de iluminación frontal requiere que las superficies existentes o las películas, o además de las superficies o películas del dispositivo 10a-g ELV, que redirijan ópticamente la luz hacia el observador a través de refracción, reflexión, reflexión difusa u otra técnica. Esta modalidad, y de acuerdo con otras modalidades de la presente invención permite que ambos, cualquiera o ninguno de los electrodos 14 y 17 sean reflejantes, opacos o parcialmente transparentes. La luz trasera 11 puede ser del tipo de Lambert de manera tal que los dispositivos 10a-g ELV proporcionen un ángulo de visión amplio. Inversamente, la luz trasera 11 se puede volver direccional con propósitos de privacía o para aumentar la brillantez utilizando enfoques o productos tales como los proporcionados por Minnesota Mining and Manufacturing Co. (3M) como productos Vikuity. Los siguientes ejemplos y el ejemplo comparativo ilustran propiedades particulares y ventajas de algunas modalidades de la presente invención. EJEMPLO 1 Se fabrican dispositivos ELV en sustratos de vidrio Corning 1737. Un electrodo conectado a tierra con un patrón inferior consiste de una película de aproximadamente 50 nm de 90%/10% de ln2?3/SnO2 (ITO) que es transparente (>90%) y eléctricamente conductora (<40 ohm/sq). Después se disuelve el fluoropolímero amorfo DuPont TEFLONMR AF 2400 a aproximadamente 1% en peso en fluorosolvente (3M Corp. FC-75 FLUORINERTMR) y se recubre por inmersión sobre el sustrato de ITO/vidrio. Después de un horneado durante aproximadamente 15 minutos y un ciclo de recocido, el fluoropolímero forma una película dieléctrica transparente con un espesor de <1 µm con una energía de superficie de <20 dinas/cm (hidrofóbica). Después se forma un patrón óptico con una rejilla hidrofílica (aproximadamente 40 dinas/cm) a partir de una protección acrílica fotocurable que es resistente a la disolución o expansión en aceites y solventes limpiadores. Las líneas de retícula hidrofílica tienen una anchura de aproximadamente 150 µm, un espesor de aproximadamente 40 µm y definen una celda ELV que tiene un área de aproximadamente 1 x 1 mm2. Después se dosifican sobre los arreglos de celdas ELV algunos cientos de microlitros (µl) de agua desionizada. Posteriormente, se insertan en cada celda ELV aproximadamente decenas a aproximadamente centenas de nanolítros (ni) de aceite de dodecano negro, formando una capa de aceite con un espesor de decenas de µm. El aceite de dodecano tiene una tensión superficial de aproximadamente 25 dinas/cm lo que provoca que forma una película continua colocada entre el agua (aproximadamente 73 dinas/cm) y el material dieléctrico hidrofóbico (<20 dinas/cm). El aceite se confina adicionalmente de manera lateral por la retícula hidrofílica que atrae fuertemente y se humedece por la capa de agua superpuesta. El aceite se vuelve opaco a través de aproximadamente 1 por ciento en peso (% en peso) de sustancia adicional con cromóforos de color rojo, amarillo y azul. Los cromóferos son compuestos orgánicos no polares que son solubles en el aceite no polar y que absorben fuertemente luz visible sin decaimiento radiante. Después se coloca una placa de vidrio superior con electrodos, sobre los dispositivos ELV. Para operación transmisora, se coloca una guía de luz difusa (luz trasera) debajo de la distribución ELV. En la guía de luz es iluminación de borde con una distribución de diodo emisor de luz blanco-fósforo-convertido InGaN (LED). Los ELV se prueban y se encuentra que presentan 20:1 de contraste ENCENDIDO/APAGADO, una velocidad de conmutación de 20 ms y una transmisión máxima de 55%.

EJEMPLO 2 Los dispositivos ELV del ejemplo 1 se modifican por inclusión de un reflejante de Al con una abertura colocada entre el sustrato vitreo y el electrodo transparente. Los dispositivos ELV se prueban y se encuentra que presentan un contraste de ENCENDIDO/APAGADO de 60:1 , una velocidad de conmutación de 10 ms y un máximo de 85% de transmisión.

EJEMPLO 3 Los dispositivos ELV del ejemplo 1 se modifican por inclusión de un material dieléctrico que refleja de manera difusa y que transmite parcialmente DuPont LuxprintMR entre el material dieléctrico hidrofóbico y el electrodo transparente. Los dispositivos ELV se prueban y se encuentran que son legibles tanto en iluminación oscura debido a la luz trasera como con luz solar brillante de 100,000 luxes debido a la reflexión del material dieléctrico difuso parcialmente reflejante.

EJEMPLO COMPARATIVO 1 Se realizó un intento por utilizar líquido polar negro y líquido no polar transparente. Se encontró que el cromóforo agregado como impureza en el líquido polar provoca un incremento significativo en la conductividad eléctrica y provoca una falla eléctrica en el dispositivo. Se encontró adicionalmente que los cromóforos pueden ser fotoblanqueados fácilmente cuando se exponen por períodos prolongados a la luz de la luz trasera. Se concluye que para una duración prolongada es teñido de negro o de color al agregar impurezas con cromóforos. Aunque la invención se ha ilustrado por una descripción de diversas modalidades y aunque estas modalidades se han descrito con detalle considerable, no es la intención de los solicitantes restringir o limitar de manera alguna el alcance de las reivindicaciones anexas a dicho detalle. Las ventajas y modificaciones adicionales aparecerán fácilmente para aquellos expertos en la técnica. Por ejemplo, las combinaciones múltiples y los líquidos negros o transparentes, polares o no polares, los electrodos múltiples, las capas hidrofóbicas e hidrofílicas y los separadores, reflectores, electrodos transparentes o reflejantes, filtros de color, separadores, elementos ópticos, luces traseras, sustratos y otros componentes conocidos por aquellos expertos en la técnica de pantallas y electrohumedecimiento se pueden incluir en diversas combinaciones dentro del espíritu de esta invención. Así, la invención en su aspecto más amplio por lo tanto no se limita a los detalles específicos, aparatos y al método representativo y al ejemplo ilustrativo que se muestra y describe. En consecuencia, pueden producirse desviaciones de dichos detalles sin que por esto se aparten del espíritu o alcance del concepto inventivo general de los solicitantes.

Claims (12)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo emisor de luz para una pantalla, caracterizado porque comprende: un aislante; una pluralidad de electrodos; una cantidad de un primer líquido separado de por lo menos uno de los electrodos por el aislante; una cantidad de un segundo líquido colocado dentro del primer líquido, el segundo líquido se puede mover en relación al primer líquido y el segundo líquido tiene una transmitancia de luz menor que el primer líquido; una fuente de iluminación adaptada para generarlos; una trayectoria óptica que se extiende a través del segundo líquido y el aislante, la trayectoria óptica está adaptada para transmitir luz recibida desde la fuente de iluminación; y una fuente de voltaje conectada a los electrodos, la fuente de voltaje está adaptada para aplicar un campo eléctrico entre los electrodos eficaz para mover el segundo líquido en relación al primer líquido para bloquear por lo menos una porción de la luz desde la fuente de iluminación que es transmitida a través de la trayectoria óptica. 2.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende: una capa reflejante con una abertura colocada en la trayectoria óptica, la abertura operativa para transmitir la luz desde la fuente de iluminación a la trayectoria óptica y las porciones de la capa reflejante adyacente a la abertura operativa para reflejar la luz desde la fuente de iluminación en una dirección de regreso hacia la fuente de iluminación. 3.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende: una capa óptica colocada en la trayectoria óptica, la capa óptica es operativa para transmitir la luz desde la fuente de iluminación a la trayectoria óptica, y la capa óptica es operativa para reflejar luz ambiente externa incidente sobre dicho dispositivo. 4.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende: una capa óptica de enfoque colocada en la trayectoria óptica, la capa óptica de enfoque es operativa para dirigir la luz desde la fuente de iluminación alrededor del segundo líquido cuando se aplica un potencial a los electrodos eficaz para transmitir luz a través de la trayectoria óptica. 5.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque comprende: una capa reflejante colocada en la trayectoria óptica, la capa reflejante operadora para reflejar luz ambiente externa incidente en el dispositivo. 6.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el primer líquido es polar, el segundo líquido es no polar y el primero y segundo líquidos son no miscibles. 7.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el primer líquido es sustancialmente transparente y el segundo líquido es sustancialmente opaco. 8.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el primer líquido es transparente y el segundo líquido es negro o de color. 9.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende: un primero y segundo separadores que flanquean al primero y segundo líquidos, el primero y segundos separadores están sustancialmente hidrofílicos para configurar el primero y segundo líquidos entre los electrodos. 10.- Un dispositivo emisor de luz para una pantalla, caracterizado porque comprende: un aislante; una pluralidad de electrodos; una cantidad de un fluido separado de por lo menos uno de los electrodos por el aislante; una cantidad de líquido colocado dentro del fluido, el líquido se puede mover en relación al fluido, el líquido y el fluido se confinan entre los electrodos, y el líquido tiene un índice de refracción mayor que el del fluido; una fuente de iluminación; una trayectoria óptica que se extiende a través fluido, el líquido y el aislante, la trayectoria óptica está adaptada para transmitir luz recibida desde la fuente de iluminación; y una fuente de voltaje conectada a los electrodos, la fuente de voltaje está adaptada para aplicar un campo eléctrico entre los electrodos eficaz para mover el líquido en relación al fluido y de esta manera provocar un desplazamiento de fase óptica que evita por lo menos una porción de la luz de la fuente de iluminación sea transmitida a través de dicha trayectoria óptica. 11.- El dispositivo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el fluido es un gas. 12.- Un método para operar un pixel en una pantalla de panel plana, caracterizado porque comprende: transmitir luz a través de una trayectoria óptica en el pixel; y mover una cantidad de un líquido en relación a la trayectoria óptica eficaz para cambiar una intensidad de la luz transmitida a través de la trayectoria óptica. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el mover la cantidad del líquido comprende además: aplicar un primer campo eléctrico eficaz para desplazar la cantidad del líquido en relación a la trayectoria óptica para proporcionar una primera intensidad de la luz transmitida a través de la trayectoria óptica; y aplicar un segundo campo eléctrico eficaz para desplazar la cantidad del líquido en relación a la trayectoria óptica para proporcionar una segunda intensidad de la luz transmitida a través de la trayectoria óptica que difiere del primer porcentaje. 14.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque mover la cantidad del líquido comprende además: aplicar un campo eléctrico eficaz para mover la cantidad de líquido en relación a la trayectoria óptica. 15.- El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la aplicación del campo eléctrico comprende además: provocar un desplazamiento de fase óptica con la cantidad del líquido que cambia la intensidad de luz transmitida. 16.- El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la aplicación del campo eléctrico comprende además: desplazar el líquido para bloquear por lo menos una porción de la trayectoria óptica para cambiar la intensidad de la luz transmitida.