專利名稱：基于受抑全內(nèi)反射的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，包括具有基本平面表面和朝向所述平面表面的基本棱柱形表面的基本透明的基片。
這種類型的顯示裝置在例如“New Reflective Display Based onTotal Reflection in Prismatic Microstructures”(Proc.20th IDRCconference，pp.311-314(2000))一文中有描述。該文說明了基于受控抑制的全內(nèi)反射的原理。通過用電泳將光吸收顆粒移向棱柱形表面，使得全內(nèi)反射在一種狀態(tài)下不可能發(fā)生。
電泳顯示裝置基于帶電并且通常是有色顆粒在電場影響下在具有不同透射率或反射率的兩種極限狀態(tài)之間的運動。使用這些裝置，可以將暗(有色)字母成象在亮(有色)背景上，以及反過來將亮字母成象在暗背景上。
電泳顯示裝置因此取代紙張的功能被大量用在顯示裝置中，稱作“白紙”應用(電子新聞紙、電子日記本)。
本發(fā)明基于一個完全不同的機理，用于實現(xiàn)反射光在兩種(暗和亮)光學狀態(tài)下的差異。
為此目的，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置包括一個位于象素位置的儲存器，該儲存器含有至少兩種具有不同折射率或不同吸收系數(shù)以及不同電導率的基本不相混流體，所述顯示裝置還包括用于使所述流體互相相對位移的驅(qū)動裝置。
后面將會解釋，光束在所述兩種狀態(tài)之一下完全反射(通過對所述流體的適當選擇從而選擇折射率)，同時光束在另一種狀態(tài)下由所述流體吸收(或者部分透射并在其他地方吸收)。
面向觀看一側(cè)觀看者的基片表面可以是平面，同時該基片的至少一部分棱柱形表面構(gòu)成儲存器的部分圍壁?；蛘撸部梢允抢庵?，同時該基片的至少一部分平面表面構(gòu)成儲存器的部分圍壁。
為了使所述流體互相相對位移，利用電導率的差別，并且在象素儲存器的圍壁區(qū)域，驅(qū)動裝置包括至少兩個能夠與所述流體電耦合的電極。
在象素儲存器的圍壁區(qū)域，驅(qū)動裝置優(yōu)選包括兩個與流體絕緣的電極，和一個與所述導電流體電接觸的第三電極。
為此目的，一種矩陣裝置包括多個象素，位于行電極(或選擇電極)與列電極(或數(shù)據(jù)電極)的交點區(qū)域，在象素電極與行電極或列電極之間具有至少一個開關(guān)元件。
在參照下面所述的實施例之后將會明白本發(fā)明的這些和其他方面。
在附圖中

圖1簡要表示本發(fā)明顯示裝置所基于的原理，圖2表示圖1的變體，圖3表示本發(fā)明顯示單元的一種可能形式，而圖4表示本發(fā)明顯示單元的另一可能形式，以及圖5為本發(fā)明顯示裝置的電路等同示意圖。
這些附圖只是示意性的，沒有按比例畫出；對應的部件都用相同的標號加以表示。
圖1簡要表示一種具有兩種液體或者流體3、4處位于透明的例如玻璃或合成材料外殼2中的顯示單元1，所述流體不會互相混合，并且其中之一導電而另一種絕緣。在此例中，顯示單元1包括例如含水(有色)溶液4(導電)，例如亞甲藍或普魯士藍(C6Fe2Kn6)的水溶液，并且選擇氣體比如氮氣或非極性油(比如烷烴(例如十二烷或十六烷)、硅油、氯萘、溴萘或1-溴代十二烷)作為絕緣流體。
在流體的兩側(cè)，顯示單元1包括絕緣電極5、6，其通常饋送以對于多個象素共用的電壓Vcom1、Vcom1，在相關(guān)例子中饋送電壓為0和V。顯示單元1還包括電極7，通過外殼2與導電流體4電接觸。電極7被饋送以電壓Vpixel，由它調(diào)整顯示單元的光學狀態(tài)。盡管為理解本發(fā)明起見將電極5、6畫在外殼的外部，但是它們實際上設(shè)置在外殼內(nèi)部，并通過具有較低潤濕滯后的絕緣涂層比如含氟聚合物與所述流體絕緣。
由于電潤濕現(xiàn)象或電毛細現(xiàn)象，導電流體4由靜電力沿電極5、6的方向吸引，也即由正比于(Vpixe1-Vcom1)2的力向電極5吸引以及由正比于(Vpixel-Vcom2)2的力向電極6吸引。各靜電力之差限定了流體4在顯示單元中的位置。在圖1中，Vcom1＝0并且Vcom2＝V。在Vpixel＝0時，導電流體4處于電極6的位置(圖1a)，而在Vpixel＝V時，導電流體4處于電極5的位置(圖1b)。通過改變象素電壓Vpixel，可以由此影響導電流體4的位置。盡管電極7在此例中被示為導電電極，并且突入所述流體中，但是這不是必需的。也可以通過電容耦合在導電流體上提供電壓。在此情況下，電極7設(shè)置在例如儲存器2的外部或者設(shè)有絕緣保護涂層。
圖2表示圖1的變體，其中同樣饋送以電壓Vpixel的電極7被分成兩個子電極7、7′。流體之間的界面現(xiàn)在基本平行于外殼2的上下壁，并且由于所用效果而導致在圖示平面內(nèi)有較小偏移(在圖2中，這通過斜線8示意畫出)。
圖3表示上述原理如何用于基于全內(nèi)反射的顯示裝置中。顯示單元1包括玻璃或合成材料制成的透明基片10，具有基本平面的表面11和與所述平面表面相對的基本棱柱形的表面12、12′。該顯示單元包括一個儲存器13，它含有具有不同折射率的至少兩種不相混流體3、4，所述流體不會互相混合并且其一為導電流體而另一為絕緣流體。顯示單元1還包括饋送以電壓Vpixel的電極7，該電極通過外殼(未畫出)與導電流體4電接觸。盡管這在圖3中沒有畫出，但顯示單元最好具有用于所述兩種流體的與溫度變化等所致膨脹有關(guān)的公共溢流儲存器(或者可用于多個顯示單元)。顯示單元在所述流體的兩側(cè)具有絕緣電極5、6，所述電極被饋送以公共電壓Vcom1、Vcom1，在相關(guān)例子中饋送電壓為0和V。
在Vpixel＝0時，導電流體4處于電極6的位置(圖3a)，而在Vpixel＝V時，導電流體4處于電極5的位置(圖3b，其中電極未畫出)。在第一所述情況(圖3a)下，入射光束14由透明(ITO)電極5透過并通過適當選擇絕緣流體的折射率而受到全反射。反射光束14′再一次受到表面12′的全反射，二次反射光束14″基本上沒有任何光損耗地離開顯示單元1。在第二種情況下(圖3b)，入射光束14同樣由透明(ITO)電極5透過，但繼而在表面12上由含水溶液4全部或部分吸收。光束14的可能反射部分14′在表面12′上被吸收。
在此例中，電極6僅表示在象素的下側(cè)上，因為當例如在矩陣顯示裝置中將數(shù)個象素組合在一個基片上時，這是有利的。在其他情況下，電極6最好也沿著儲存器13的圍壁設(shè)置。這在圖3a中用虛線示意表示出。
圖4簡要表示如圖2所述兩個類似象素和儲存器的組合，但現(xiàn)在在象素一側(cè)上具有基本平面的表面11，而在觀看一側(cè)上具有基本棱柱形的表面12、12′。除此之外，相同的標號具有與前述附圖中相同的含義。
圖5表示可應用本發(fā)明的彩色顯示裝置1的一部分的等效電路。它包括象素20的矩陣，其中象素20位于行電極(或選擇電極)27與列電極(或數(shù)據(jù)電極)26的交點區(qū)域。行電極1至m由行驅(qū)動器24依次選擇，而列電極1至n由數(shù)據(jù)寄存器25提供數(shù)據(jù)。列1、4、7、...、n-2中的象素在此例中構(gòu)成紅色象素，列2、5、8、...、n-1中的象素在此例中構(gòu)成藍色象素，列3、6、9、...、n中的象素在此例中構(gòu)成綠色象素。為此目的，如果需要，輸入數(shù)據(jù)22在處理器23中首先處理。行驅(qū)動器24與數(shù)據(jù)寄存器25之間相互同步由驅(qū)動線28進行。
來自行驅(qū)動器24和數(shù)據(jù)寄存器25的驅(qū)動信號通過薄膜晶體管(TFT)29選擇象素20，其中薄膜晶體管29的柵極電連接至行電極27，其源極電連接至列電極26(屬有源驅(qū)動)。列電極26處的信號經(jīng)由TFT傳送至與其漏極相連的象素20的電極7。電極7具有與上面參照圖1至4所述的相同功能。象素20的其他電極5、6連接至例如具有Vcom1(在此例中為接地)和Vcom2(在此例中為V)的一個(或多個)公共電極。在圖5所示的例子中，僅對于一個象素20簡要畫出了這種TFT29。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)當然可以有多種變型。例如，可以采用具有不同折射率的兩種不相混流體。在一定的電極結(jié)構(gòu)中，入射光可以到達象素的下側(cè)。如果需要，象素可以在其下側(cè)上設(shè)有光吸收層。
替代薄膜晶體管(TFT)29，可以選擇其他開關(guān)元件例如二極管電路。
第三電極5也可以省略，假定所用流體3、4具有產(chǎn)生所述位移的疏水性差異(圍壁具有浸潤特性的差異)。從而所述兩個電極之一用作驅(qū)動電極。
如上所述，也可以采用電容耦合；這同樣適用于通過TFT或其他開關(guān)元件對電極的驅(qū)動。
本發(fā)明的保護范圍并不限于上述實施例。
本發(fā)明存在于每個及所有新穎特征和特定特征的每個及所有組合之中。權(quán)利要求書中的標號不限制其保護范圍。動詞“包括”及其變形的使用并不排除權(quán)利要求中存在所述元件之外的元件。元件之前使用量詞“一個”或“一”并不排除存在多個這種元件。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括具有基本平面表面和面向所述平面表面的基本棱柱形表面的基本透明的基片，所述顯示裝置包括位于象素位置的儲存器，該儲存器含有至少兩種具有不同折射率或不同吸收系數(shù)以及不同電導率的基本不相混流體，所述顯示裝置還包括用于使所述流體互相相對位移的驅(qū)動裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，包括具有不同折射率的兩種不相混流體，其中一種流體導電而另一種流體基本絕緣。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，在基片的觀看一側(cè)具有所述平面表面，其中所述基片的至少一部分棱柱形表面構(gòu)成所述儲存器的一部分圍壁。
4.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，在基片的觀看一側(cè)具有所述棱柱形表面，其中所述基片的至少一部分平面表面構(gòu)成所述儲存器的一部分圍壁。
5.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中位于象素儲存器圍壁區(qū)域的驅(qū)動裝置包括至少兩個能夠電連接至所述流體的電極。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其中位于象素儲存器圍壁區(qū)域的驅(qū)動裝置包括兩個與所述流體絕緣的電極，和一與所述導電流體電接觸的第三電極。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，包括多個象素，其位于行電極或選擇電極與列電極或數(shù)據(jù)電極的交點區(qū)域，在一象素電極與一行電極或列電極之間具有至少一個開關(guān)元件。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，在所述電極與列電極之間每個象素具有一薄膜晶體管，其中薄膜晶體管的柵極與一行電極相連。
全文摘要
顯示單元(10)，含有兩種具有不同折射率或吸收系數(shù)的不相混流體(3、4)，該單元位于具有能夠?qū)崿F(xiàn)全內(nèi)反射(TIR)的棱柱形結(jié)構(gòu)的透明基片(10)的下方。由于(外部)電極(5、6)上靜電力和施加于所述流體之一的導電流體(4)上的電壓作用，通過流體在單元中的分布，基于受抑TIR進行開關(guān)。
文檔編號G02B26/08GK1513132SQ02811302
公開日2004年7月14日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月5日
發(fā)明者M·W·J·普林斯, H·J·科爾內(nèi)利森, M W J 普林斯, 科爾內(nèi)利森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司