具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示基于微流控系统层流特性的电子墨水屏整体结构示意图，包括微墨水泵站1、单向阀2、微通道3、显像腔4、屏幕5。其中每个微墨水泵站1由黑白混色墨水泵站K&W、黄白混色墨水泵站Y&W、洋红色和白色混色墨水泵站M&W和青白混色墨水泵站C&W四种混色墨水泵站组成。屏幕5同一排的每个像素点共用四种混色墨水泵站连接的上下排列的四个显像腔4，同一排像素点的每个显像腔4通过单向阀2、微通道3与一种混色墨水泵站的闭环连接。实例如图1所述一排为5个像素点，5个像素点对应上下4个显像腔4，每个显像腔4与一种混色墨水泵站相连。

如图2所示装置中的一个显像腔结构示意图，上基板6、阴极板7、挡板8、垫圈9、阳极板10、下基板11、绝缘垫圈12、带正电荷的(C/M/Y/K)粒子13以及不带电的白色(W)粒子14。

如图1、2所示，同一显像腔4的不同像素点上下各有一个阴极板7和阳极板10，同一显像腔4(图中同一排为5个像素点)的各个像素点作为一组，同一组的所有阴极板7置于同一个显像腔4与上基板6之间，同一组的所有阳极板10置于同一个显像腔4与下基板11之间，显像腔4两侧有绝缘垫圈9，将阴极板7和阳极板10与外隔离，显像腔4两侧挡板8将上基板6、下基板11和垫圈9压合。同一显像腔4的不同像素点的所有阴极板直接连接电源负极，同一显像腔4的不同像素点的所有阳极板通过各自的驱动管接电源正极。通过电控使得显像腔4内的带正电荷的(C/M/Y/K)粒子13以及不带电的白色(W)粒子14有序排列进行显色。

因为微流控系统的层流特性是在满足一定条件下才会发生的，该条件即为雷诺数(Re)远小于3000，又因Re＝ρvd/μ，其中v是液体的流速；ρ是液体密度；d是特征长度；μ是流体黏度。其中值得注意的是特征长度d，本发明中所使用的微通道3与显像腔4均为圆形截面管道，显像腔4的管道直径略大于微通道3的直径，这样设计的好处是显像腔为实现色彩的显示会吸附并滞留一部分有色带电粒子13，局部带电粒子堆积与液体介质的不断循环流动可能会互相干扰，所以显像腔4的直径会略大，但是如果显像腔的直径可以满足层流条件，那么微通道3同样的直径尺寸同样可满足层流条件。所述白色墨水粒子与CMYK墨水粒子的粒径为1～100微米。

当系统中的液体条件以及硬件条件满足层流现象发生的条件时，混色墨水从微泵中流出后白色墨水粒子束会在流体介质的上层流动，有色墨水粒子束会在流体介质的下层流动，在不通电状况下整个介质流动的过程中有色粒子和白色粒子都会保持这种运动状态。

如图1、图3所示，所述显像腔4与各个微墨水泵站：黑白混色墨水泵站K&W中装盛的是带正电荷的(K)粒子和不带电的白色(W)粒子，黄白混色墨水泵站Y&W中装盛的是带正电荷的(Y)粒子和不带电的白色(W)粒子，洋红色和白色混色墨水泵站M&W中装盛的是带正电荷的(M)粒子和不带电的白色(W)粒子，青白混色墨水泵站C&W中装盛的是带正电荷的(C)粒子和不带电的白色(W)粒子。然后，通过微通道3和输入输出两组单向阀将微墨水泵站同显像腔相连接，在整个通道中会流通一种无色液体作为有色正电荷粒子和白色无电荷粒子运动的介质，通过微泵与单向阀的配合使用，使得液体介质在整个通道中按照一定流速沿通道顺时针流动。

如图2，图4所示，当微通道3中的液体以层流状态携带不带电的白色粒子束和带电的有色粒子束流入显像腔时，位于上基板6和显像腔4之间的阴极会根据各像素点的图像色彩需求，每个阴极通过吸附相应带正电的有色墨水粒子便可呈现出所需色彩。此处突显出白色墨水粒子与有色墨水粒子混合的重要性，当某一个像素点不需要显示除白色外其他颜色，即阴极不吸附有色带电粒子，那么白色墨水将正常从该极板下流过，并在屏幕上显示白色，如果某一像素点需要某种特殊颜色，而该颜色可能是青色(C)、洋红色(M)、黄色(Y)、黑色(K)和白色(W)按不同比例混合出的结果，此时阴极依然是按照所需的有色粒子量对有色墨水粒子进行吸附，但是并不会整个上层液体介质中都充满某一颜色，那么电极吸附的少量有色粒子就可以和白色粒子束混合在一起，形成所需的颜色比例。所有的像素点均是同样的实现方法。

在一次墨水粒子供应结束后，多余的混合墨水粒子将会伴随有机液体介质循环回微泵站中，通过分离、储备用于下一次粒子供应。因为微通道3中的有色粒子13与白色粒子14始终是保持“混合”的，即循环回来的液体介质上层含有白色粒子，液体介质下层含有有色粒子，所以为实现不同的粒子流回到微泵中各自相应的区域，本发明的解决方案是：如图5所示，每个混色墨水泵站有两个墨水灌装口101，一个为有色墨水灌装口(C/M/Y/K),对应灌入泵站中的有色墨水区域，一个是白色墨水灌装口(W)，对应灌入泵站中的白色墨水区域，每个混色墨水泵站输出微管为Y形，上下两微管再合并为一根微管，上微管联通白色墨水区域，下管联通有色墨水区域；在混色墨水泵站的输入端微通道下方引出三个支管16通入混色墨水泵站，在每个支管入口前的微通道外管壁上安置电极15，并在每个支管的外管壁上安装颜色传感器17。实施过程如下：因为白色粒子是不带电的，所以不会受电场干扰，依然随液体介质保持原流向流动，而带有正电荷的有色墨水粒子，会因为阴极极板的吸引而偏离原本的流动轨迹，那么在合适的电压下，有色墨水粒子就可以进入到支管16中。在支管壁上设置颜色传感器17可防止有色墨水粒子过早的全部流入支管中，导致白色墨水粒子也流入其后的支管中，或者有色墨水粒子没有分离干净，随着白色墨水粒子束进入白色墨水池中，有了颜色传感器就可以监测每个支管16中颜色粒子的流入量，通过反馈调节改变施加在电极上的电压大小，保证有色粒子束在流经最后一个支管口时，所有的有色粒子都被吸入到支管中，最大限度地不造成墨水粒子颜色污染。

颜料的选配：本发明为了更好的复现出图像中应有的颜色，取用了印刷四色墨水：青色(C)，洋红色(M)，黄色(Y)和黑色(K)加白色(W)墨水的方法，CMYK墨水中含有的是带正电荷的有色粒子，W墨水中含有的是不带电荷的白色粒子。该方法不使用基色CMY调配黑色，主要是为了防止基色CMY不纯的情况下无法调配出真正的黑色。在基色墨水确定后，将一定量的白色墨水粒子与等比例的有色墨水粒子混合，并将混合后的混色墨水分装至各个微墨水泵中，此做法的目的会在微通道中流体发生层流现象时体现出来。

特此说明，本发明所述的CMYK墨水与W墨水混合是指:CMYK分别与W混合装入同一个微墨水泵站中，但是泵站的内部划分出两个子区域，分别盛装有色墨水CMYK和白色墨水，详见示意图5。

微通道和显像腔的制备：微通道和显像腔均是由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成的，因为PMMA的密度大约是1.15～1.19g/cm³,是玻璃的一半，抗拉伸和抗冲击的能力是普通玻璃的7～18倍，最主要的是PMMA的透光率高达92％，比玻璃的透光率更高。基于以上PMMA的优点，本发明中使用PMMA制作微通道和显像腔。显像腔是置于上基板和下基板之间的圆柱形腔体，墨水粒子在显像腔中停留时形成的色域可以透过基板在屏幕上显像。因各像素点的颜色有所区别，所以为使相当量的有色墨水粒子可以在指定腔壁位置滞留以满足各像素点显色需求，本发明中将四根不同混色的显像腔视为一组，每一组显像腔与上基板接触处沿腔壁排布若干个电极(阴极)，不同颜色显像腔对应的的四个阴极组成一个像素点，每组显像腔沿腔外壁装配与所需像素点个数等量的电极，每组显像腔横向惯穿屏幕，屏幕纵向按需排列若干组显像腔，至此像素点个数可以满足需求。

墨水的供应与循环：利用PMMA制成的微通道连接微墨水泵站(简称微泵)和显像腔，微通道中流通着有机溶剂作为运输CMYK和白色(W)墨水粒子的液体介质。在每个微泵的输入端和输出端均设有单向阀，设计目的是：保证液体介质始终沿着微通道按顺时针方向循环流动，而不发生液体回流，以确保显像腔中有充足的墨水粒子供应。

在一次墨水粒子供应结束后，多余的混合墨水粒子将会伴随有机液体介质循环回微泵站中，通过分离、储备用于下一次粒子供应。因为微通道中的有色粒子与白色粒子始终是保持“混合”的，即循环回来的液体介质上层含有白色粒子，液体介质下层含有有色粒子，所以为实现不同的粒子流回到微泵中各自相应的区域，本发明的解决方案是：在微泵的输入端微通道上引出三个支管，在每个支管入口前的微通道外管壁上安置电极，并在每个支管的外管壁上安装颜色传感器。这样设计的原因及意义是：因为白色粒子是不带电的，所以不会受电场干扰，依然随液体介质保持原流向流动，而带有正电荷的有色墨水粒子，会因为阴极极板的吸引而偏离原本的流动轨迹，那么在合适的电压下，有色墨水粒子就可以进入到支管中。在支管壁上设置颜色传感器是为了防止有色墨水粒子过早的全部流入支管中，导致白色墨水粒子也流入其后的支管中，或者有色墨水粒子没有分离干净，随着白色墨水粒子束进入白色墨水池中，有了颜色传感器就可以监测每个支管中颜色粒子的流入量，通过反馈调节改变施加在电极上的电压大小，保证有色粒子束在流经最后一个支管口时，所有的有色粒子都被吸入到支管中，最大限度地不造成墨水粒子颜色污染。

利用层流特性实现全彩显示：在微通道布设完毕后，灌装合适的墨水，通过阀门控制微通道内混合液体流速，使整个系统满足雷诺数条件(Re＝ρvd/μ远小于3000)，即可发生层流现象。其中v是液体的流速；ρ是液体密度；d是特征长度；μ是流体黏度。本发明中所涉及的通道均为截面是圆形的管道，所以此处的d是指管道的直径，而显像腔的直径略大于微通道的直径，故显像腔满足层流条件时，微通道内必满足层流条件。发生层流现象时白色墨水会和有色墨水发生明显的层流现象，即白色墨水在通道内流体的上层流动，有色墨水在通道内流体的下层流动，当流体保持此状态流经显像腔内部时，由于白色墨水粒子不带电，所以白色墨水粒子经过电场时依然可以在液体上层保持原方向流动。但是位于下层的有色墨水粒子是带正电荷的，显像腔的顶部装有电极(阴极)，当有色粒子流经阴极下方时，阴极会根据该像素点需要的有色墨水粒子量对有色墨水粒子进行吸附。白色墨水粒子虽然在流体上层，但是墨水粒子间存有间隙，因此有色墨水粒子完全可以穿过白色墨水粒子层到达阴极下方。在有色墨水粒子被吸附后可能会存在的问题是：因通道中上层液体介质是夹杂着白色墨水粒子不停流动的，有色墨水粒子有一定的几率会被白色粒子束冲走。此处的解决办法是：下层的有色粒子束在介质运动过程中也不断的流经显像腔，使显像腔中始终存在一些有色粒子相对显像腔是静止的，这样就会实时有有色墨水粒子填补到被介质冲走的粒子空位上。

本发明目标应用场景是：(1)活动现场展示牌(2)商铺产品/活动告示牌(3)路边广告牌(4)车站信息牌。本发明在加工工艺满足的条件下，可期望应用到电子阅读器上。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。