專利名稱：具有大孔徑的轉換顯示器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有可觀看側和像素元件的顯示器件，這些像素元件能可逆地至少在反射光的第一狀態(tài)和吸收光的第二狀態(tài)之間轉換，所述像素元件包括疊層，疊層包括一個由可光轉換材料制成的使像素元件從第一狀態(tài)轉換成第二狀態(tài)的可轉換層，所述層由電轉換部件轉換。
背景技術：
US 5 905 590公開了一種包括轉換薄膜的轉換器件，該薄膜包含釓或其它三價金屬的氫化物。通過氫的交換，轉換薄膜能可逆地從透明狀態(tài)經(jīng)由中間黑色吸收狀態(tài)轉換至零透射的類反射鏡狀態(tài)(mirror-likestate)。轉換薄膜包含在位于透明基質(zhì)上的疊層當中。通過在轉換薄膜上制造圖案并為圖案化的轉換薄膜提供透明電極，可以生產(chǎn)出薄形顯示器。從其上設置著疊層的基片一側觀看顯示器。
該顯示器由轉換部件驅動。轉換部件包含在像素元件中并決定著顯示器的孔徑比，即，顯示器的顯示區(qū)域的比率，對于顯示器的總表面面積來說，顯示區(qū)域在轉換中是有效的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種轉換反射鏡器件，它具有增大了的孔徑比。為了達到這個目的，本發(fā)明的特征在于，電轉換部件位于相對于顯示器件的可觀看側來說的可光轉換材料層的后面。因而，電轉換部件不再決定顯示器的孔徑比，所以孔徑比顯著地增大了。
在從屬權利要求中描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
下面結合后文所述的實施例說明本發(fā)明的這些和其它方面。


在附圖中，圖1A、1B是背景技術的轉換反射鏡顯示器的疊層的剖面圖；圖2是背景技術的轉換反射鏡顯示器的像素元件的剖面圖；圖3A、3B表示本發(fā)明的轉換反射鏡顯示器的疊層；
圖4是本發(fā)明的轉換反射鏡器件的像素的剖面圖。
具體實施例方式
基本上，相同的附圖標記表示相同的元件。
圖1A、1B是背景技術的轉換反射鏡器件的剖面圖。層厚度不是按比例制圖的。該器件包括透明玻璃板1，用諸如真空蒸發(fā)、濺射、激光消融(laser ablation)、化學汽相沉積或電鍍這樣的傳統(tǒng)方法把疊層設置在該玻璃板上。疊層包括LMgHx的層3，作為轉換薄膜，厚度約為200nm(L表示Ni，Sc或Y或者從元素周期表中選出的鑭系元素)；鈀層5，厚度約為5nm；離子傳導(ion-conducting)電解質(zhì)層7，厚度為0.1-10μm；以及氫存儲層9。
就所關心的光學特性和轉換時間而言，GdMgHx是很適合的轉換材料，但也可以使用其它三價鎂-鑭合金。轉換薄膜3能經(jīng)由中間氫成分而在低氫(x＜～2)成分和飽和的高氫(x～5)成分之間可逆地轉換。各種成分具有不同的光學性能。氫的含量低，薄膜就具有金屬特性并且是不透明的。那么薄膜就像反射鏡一樣反射光線。氫的含量高，薄膜3是半導體并且是透明的，而在中等氫濃度時，轉換薄膜是吸收的。
鈀層5用于增加氫化或非氫化的比率，從而增加轉換速度。也可以使用其它電子催化金屬或合金，例如鉑或鎳。另外，該金屬層保護下面的轉換薄膜3以抵抗電解質(zhì)的侵蝕。鈀層5的厚度可以在2-25nm之間。但優(yōu)選2-10nm的薄層，因為薄膜的厚度決定了轉換器件的最大透射。
為了起到正確的作用，還需要H存儲層9和H離子傳導電解質(zhì)層7。良好的H離子傳導電解質(zhì)是ZrO2Hx。電解質(zhì)必須是良好的離子傳導體，但它必須是電子的絕緣體以便防止器件的自動放電。為使器件簡化，最好使用透明的固體電解質(zhì)；它們防止密封問題，并使器件易于操作。
如果需要轉換反射鏡的透明狀態(tài)，WO3是存儲層的良好選擇。
疊層夾在，例如，銦錫氧化物(ITO)的兩個透明導電電極層11、13之間。電極層11、13連接到一個外部電源(未示出)。另外，可以在層9的上面設置防止氣體滲入包含例如ZrO2Hy的疊層的阻擋層。圖中沒有示出該層。
通過施加DC電流，低氫、類反射鏡成分轉變成透明和中間灰度的高氫成分。如圖1A中虛線所示的那樣，現(xiàn)在器件是一個透明的窗口。當電流反向時，轉換薄膜3變成低氫狀態(tài)，如圖1B所示，這個狀態(tài)是反射鏡狀且是不透明的。轉換時間可與傳統(tǒng)的電致變色器件相比?？梢栽谑覝叵虏僮髟撈骷?。一旦反射鏡達到希望的光學狀態(tài)，實際上沒有電流會流過器件。這意味著該顯示器會以低功率保持信息。
背景技術：
的轉換反射鏡器件的問題在于，如圖2中所示，在像素元件20的可觀看側24，即，觀看顯示器的那側，所謂有源矩陣的元件22可以被看到。這個有源矩陣(薄膜晶體管，行，列，存儲電容器等)包括轉換像素元件所必需的電子元件。有源矩陣嵌入嵌入層26，它也包含在像素元件中。有源矩陣與電極層13、15電連接。絕緣層28使有源矩陣元件22與疊層絕緣。
在
背景技術：
的結構中，被有源矩陣占據(jù)的表面面積不能用于光有效層3。如果從可見到的一側24看顯示器的話，這減小了顯示器的孔徑(aperture)。具體地，由于驅動電路相當復雜，以及因此而把晶體管制造得相當大以便對付為轉換反射鏡顯示器充電所需的高電流，孔徑相當小。
圖3A、3B表示本發(fā)明的轉換反射鏡顯示器的疊層。在這種情況下，顯示器是從其上設置著疊層的基片的一側24來觀看的。包含著轉換層3的疊層的順序已經(jīng)被顛倒了。這意味著，以從基片的表面開始的順序，疊層包括存儲氫的第一層9、傳導氫的第二層7、和可轉換層3。
疊層夾在導電電極層11和13之間?？晒廪D換材料3通過改變氫密度而從反射光的狀態(tài)轉換到吸收光的狀態(tài)。在導電層上施加DC電壓改變了氫密度。
在疊層中，第二層包含電解質(zhì)材料，例如ZrO2Hx，分離層5位于第二層7和可轉換層3之間，而第一層9包含GdMgHx，由于這樣的層而得到了良好結果。
圖4是本發(fā)明的像素元件20的剖面圖。疊層的順序被顛倒(如圖3A、3B中更詳細地表示出的那樣)且轉換層3在有源矩陣元件22上延伸。因而電轉換部件設置在相對于顯示器可觀看側24來說的光轉換材料層的后面。相反地，當轉換層從反射狀態(tài)轉換到吸收狀態(tài)時，有源矩陣元件22不可見。有源矩陣元件不再決定孔徑，因而增大了孔徑。
轉換層3也隱藏了處于基片和轉換層之間的傳導層13。所以，傳導層13不需要透明且可以包含金屬，這改進了傳導性。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如果電極層13包含反射金屬，則可以達到同樣的效果，但轉換層從透射狀態(tài)轉換為吸收狀態(tài)。由于金屬電極層的反射性，顯示器仍然從反射狀態(tài)轉換到吸收狀態(tài)。由于疊層的總厚度少于1μm，不會產(chǎn)生因為視差而引起的問題。
如果在轉換層和基片之間的層包含光吸收材料的話，也可以達到相同的效果，但轉換反射鏡在反射狀態(tài)和透明狀態(tài)之間轉換。由于這些層的吸收性能，顯示器有效地從反射狀態(tài)轉換到吸收狀態(tài)。例如，當電解質(zhì)層7包含具有缺陷的CaF，存儲層9包含吸收氫化物，而電極層13包含例如Cr/CrOx這樣的吸收材料時，可以得到吸收層。
由于不需要轉換反射鏡的透明狀態(tài)，第二LMgHx層可以用作存儲層(L表示Ni或Y或者鑭系元素)。因此，氫存儲層主要包含與可轉換層相同的成分，但層中所含各種成分的相互比率可與可轉換層的不同。
這樣會產(chǎn)生對稱的器件，它具有優(yōu)點是器件可以更薄。而且，為了在反射和吸收狀態(tài)之間轉換，傳輸所需的電荷(H離子)減少了即，轉換所需的電流減少了。一般地，對于100nm的薄Gd40Mg60氫化物層，把所有的氫從一層傳輸?shù)搅硪粚有枰蠹s0.1C/cm2的電荷以便在透明和反射狀態(tài)之間轉換。對于只在反射和吸收狀態(tài)之間轉換的情況，必須傳輸?shù)腍更少(大約需要0.05C/cm2)。
對稱器件可以應用于只需要在反射和吸收狀態(tài)之間轉換的應用中。如果可觀看側24設有漫射箔，就會提高顯示器的對比度。由于箔的存在，反射狀態(tài)中的轉換反射鏡像素會呈白色，而吸收狀態(tài)中的轉換反射鏡像素呈會黑色。這種類型的顯示器可以用作例如文件閱讀器。該原理與彩色濾光器結合將會產(chǎn)生全彩色文件閱讀器。
另外，可以特意制造粗糙的反射層表面以產(chǎn)生希望的漫反射，從而提供白色或黑色的觀看反射狀態(tài)。
總之，本發(fā)明涉及一種具有增大了的孔徑的轉換反射鏡顯示器。該顯示器包括具有可轉換層的像素元件，該顯示器通過改變可轉換層的氫含量而在反射和吸收狀態(tài)之間轉換。在導電層上施加DC電壓以改變氫含量。這些導電層中間夾持著包含可轉換層的疊層，該疊層已經(jīng)被設置在透明基片上。從其上設置著疊層的基片的一側觀看顯示器。像素元件由有源矩陣元件驅動?？赊D換層在有源矩陣元件上延伸并隱藏該元件。這增大了顯示器的孔徑。
應當注意到，本發(fā)明不限于上述實施例的說明，本領域普通技術人員可以在不超出所附權利要求之范圍的前提下設計出很多別的實施例。在權利要求中，括號中的任何附圖標記都不應該被認為是對權利要求的限制。動詞“包括”及其動詞變化不排除沒有在權利要求中陳述的那些元件或步驟的存在。
權利要求
1.一種具有可觀看側(24)和像素元件(20)的顯示器件，這些像素元件能可逆地至少在反射光的第一狀態(tài)和吸收光的第二狀態(tài)之間轉換，所述像素元件包括疊層，疊層包括一個由可光轉換材料制成的使像素元件從第一狀態(tài)轉換成第二狀態(tài)的可轉換層(3)；以及用于轉換所述可轉換層(3)的電轉換部件(22)，該電轉換部件設置在相對于顯示器件的可觀看側來說的可轉換層(3)的后面。
2.一種如權利要求1所述的顯示器件，其中疊層設置在基片(1)的表面上，按照從基片(1)表面開始的順序，疊層包括存儲氫(9)的第一層、用于傳導氫的第二層(7)、和可轉換層(3)，通過改變氫的密度使可光轉換材料轉換。
3.一種如權利要求2所述的顯示器件，其中可轉換層(3)包含LMgHx，其中的L表示Ni、Sc或Y或者鑭系元素，而存儲氫的第一層(9)包含的材料主要包括與可轉換層(3)相同的成分。
4.一種如權利要求3所述的顯示器件，其中顯示器的可觀看側(24)上設有漫射箔。
5.一種如權利要求3所述的顯示器件，其中可轉換層(3)的表面被制造得粗糙以便漫射光線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有增大了的孔徑的轉換反射鏡顯示器。該顯示器包括具有可轉換層(3)的像素元件(20)，該顯示器通過改變可轉換層(3)的氫含量而在反射和吸收狀態(tài)之間轉換。在導電層(11、13)上施加DC電壓以改變氫含量。這些導電層(11、13)中間夾持著包含可轉換層(3)的疊層，該疊層已經(jīng)被設置在透明基片(1)上。從其上設置著疊層的基片的一側(24)觀看顯示器。像素元件(20)由有源矩陣元件(22)驅動?？赊D換層(3)在有源矩陣元件(22)上延伸并隱藏該元件。這增大了顯示器的孔徑。
文檔編號G02F1/15GK1392968SQ01802908
公開日2003年1月22日 申請日期2001年9月14日 優(yōu)先權日2000年9月28日
發(fā)明者M·T·約翰森, P·范德斯勒伊斯, A·－M·楊納, H·J·科尼利森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司