基于相變材料的顯示器件的制作方法
【專利摘要】一種顯示器件，所述顯示器件包括多個(gè)像素，每個(gè)像素具有固態(tài)相變材料的部分(10)，諸如鍺?銻?碲(GST)或二氧化釩的部分，其中，該相變材料可逆地進(jìn)入非晶態(tài)或晶態(tài)并且具有可逆電控制的折射率。設(shè)置多個(gè)電極(14、16)，這些電極中的至少兩個(gè)與材料的所述部分(10)接觸。設(shè)置控制器(19)，該控制器適用于將至少一個(gè)電壓經(jīng)由所述電極(14、16)施加至所述材料(10)以改變所述折射率。這種材料的部分的陣列可布置用于制備像素化顯示器，例如，容積式立體顯示器。
【專利說(shuō)明】
基于相變材料的顯示器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種顯示器件。
【背景技術(shù)】
[0002]例如在便攜計(jì)算和通信裝置的領(lǐng)域中，顯示器技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。一些顯示器技術(shù)，諸如背光彩色顯示器具有相對(duì)高的能量消耗并且其制備是復(fù)雜的。不同的技術(shù)提供了非背光黑白顯示器，但是具有較慢的轉(zhuǎn)換速度，從而不能顯示錄像，并且當(dāng)然缺乏彩色。其它技術(shù)需要不便于生成的高驅(qū)動(dòng)電壓，并且趨向于具有高能量消耗。對(duì)于所有的這些技術(shù)，還存在生產(chǎn)高分辨率顯示器的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明。
[0004]因此，本發(fā)明提供了一種顯示器件，包括:
[0005]多個(gè)電極；
[0006]固態(tài)材料的部分，其中，所述材料具有通過(guò)將電壓施加至所述電極而能夠可逆控制的折射率;以及
[0007]控制器，所述控制器用于經(jīng)由所述電極施加至少一個(gè)電壓以改變所述材料的所述折射率。
[0008]在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的進(jìn)一步可選的特征。
[0009]本發(fā)明使得能夠制造高速運(yùn)行并且提供彩色的顯示器件。本發(fā)明提供了能夠簡(jiǎn)單制造且能夠賦予高分辨率顯示的顯示器件。本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示器件與其它現(xiàn)有商用電子和工業(yè)技術(shù)兼容，并且能夠在包括柔性基板的多種基板上制造。
【附圖說(shuō)明】
[0010]參照所附附圖，現(xiàn)將僅通過(guò)示例的方法來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中:
[0011]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示器件的一部分的橫截面示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的相變材料的電流-電壓特性圖。
[0013]圖3(a)至圖3(b)為對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示元件的數(shù)個(gè)不同厚度的透射分隔層，反射率相對(duì)于波長(zhǎng)的圖示；圖3(a)為相變材料處于晶相；以及圖3(b)為相變材料處于非晶相。
[0014]圖4為不出了對(duì)于一系列不同厚度的分隔層以及固態(tài)相變材料的非晶相和晶相，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示器件的顯示元件的顏色的CIE顏色空間的圖。
[0015]圖5為對(duì)于數(shù)個(gè)不同分隔層厚度，根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的元件中，光反射率相對(duì)于波長(zhǎng)的變化百分比的圖。
[0016]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示器件的像素陣列的電極布置的平面示意圖。
[0017]圖7為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的顯示器的一部分的橫截面示意圖。
[0018]圖8為根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式的顯示器的一部分的橫截面示意圖。
[0019]圖9為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方式的顯示器的一部分的橫截面示意圖。
[0020]圖10(a)至圖10(e)為根據(jù)本發(fā)明的又另一實(shí)施方式的顯示器的透射濾光器的一部分的橫截面示意圖。
[0021]圖11示出了用于顯示器的像素的驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)實(shí)施方式；以及
[0022]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的3D顯示器的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0023]將參照?qǐng)D1來(lái)描述顯示器件的實(shí)施方式，其在橫截面中顯示出層狀結(jié)構(gòu)。固態(tài)材料的部分10以層的形式設(shè)置。該層的材料具有通過(guò)施加適當(dāng)?shù)碾妷憾軌蛴谰们铱赡孀兓恼凵渎?。?dāng)在非晶相和晶相之間轉(zhuǎn)換時(shí)，這種已知被稱為相變材料(PCM)的材料的實(shí)折射率和虛(imaginary)折射率均產(chǎn)生巨大的變化。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該材料為Ge2Sb2Te5(GST)0
[0024]材料的部分10設(shè)置在反射器12上，其中，在該實(shí)施方式中，反射器12為金屬(諸如鉑或鋁)的層。分隔層14夾在材料10和反射器12之間。覆蓋層16設(shè)置在材料層10的頂部。在該【具體實(shí)施方式】中，覆蓋層16的上表面18構(gòu)成顯示器件的觀視表面，并且反射器12為背反射器。如圖1中的箭頭所示，光通過(guò)觀視表面18進(jìn)入和離開(kāi)。然而，由于依賴于材料層10的折射率和分隔層14的厚度的干涉效應(yīng)，反射率隨著光的波長(zhǎng)顯著變動(dòng)，這將在下文中進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]分隔層14和覆蓋層16均是能透光的，并且理想上盡可能地透明。在該實(shí)施方式中，分隔層14和覆蓋層16還具有雙重功能:作為電極以用于將電壓施加至夾在這些電極之間的材料層10。因此，分隔層14和覆蓋層16由透明的導(dǎo)電材料，諸如氧化銦錫(ITO)制成。
[0026]圖1示出的整個(gè)結(jié)構(gòu)可設(shè)置在基板(未示出)，諸如半導(dǎo)體晶片(S12)或柔性基板(諸如聚合物膜)上。這些層可利用濺射來(lái)沉積，該濺射可在100攝氏度的相對(duì)低溫下進(jìn)行。也可根據(jù)需要利用已知的常規(guī)光刻技術(shù)或其它技術(shù)(例如印刷)對(duì)這些層進(jìn)行圖案化。按照所需也可為器件設(shè)置額外的層。
[0027]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，由GST構(gòu)成的材料層10小于10nm厚，并且優(yōu)選小于1nm厚，諸如6nm厚或7nm厚。如下所討論，根據(jù)所需的色彩和光學(xué)性質(zhì)，使分隔層14生長(zhǎng)為通常在1nm至250nm范圍內(nèi)的厚度。覆蓋層6為例如20nm厚。
[0028]在該實(shí)施方式中，層10的材料GST能夠發(fā)生電誘導(dǎo)可逆相變。其以非晶態(tài)沉積。圖2示出了該材料膜的電特性。圖2中的下曲線對(duì)應(yīng)于非晶態(tài)，其具有相對(duì)高的電阻。當(dāng)施加的電壓達(dá)到約3.5V的閾值電壓時(shí)，發(fā)生電子躍迀，這允許高得多的電流流動(dòng)，使材料變熱和結(jié)晶。(在圖2的實(shí)施例中，將最大電流限制為120毫安以使器件在閾值之后，免受電流激增的損壞。)當(dāng)隨后降低電壓時(shí)，電流特性遵循圖2中的上曲線，該線的斜率表明晶相的導(dǎo)電率為非晶相的導(dǎo)電率的約350倍。在室溫條件下，該材料處于晶相時(shí)是無(wú)限穩(wěn)定的。為了轉(zhuǎn)換回非晶態(tài)，施加較高的電壓，諸如5V以使該材料熔化，并且如果足夠快速地去除電壓，則該材料冷凍回非晶相。
[0029]如前所解釋，當(dāng)上述材料在非晶相和晶相之間轉(zhuǎn)換時(shí)，折射率發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化。該材料在任一狀態(tài)下均是穩(wěn)定的。這就意味著，當(dāng)顯示器處于穩(wěn)態(tài)(不進(jìn)行轉(zhuǎn)換)時(shí)，能夠完全去除電壓，從而該器件的能量消耗較低。該轉(zhuǎn)換能夠有效地進(jìn)行無(wú)限次。轉(zhuǎn)換速度也非?？?，通常小于300ns，并且當(dāng)然比人眼所能感知的要快若干個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0030]控制器19(如圖1示意性示出)設(shè)置用于以必要的持續(xù)時(shí)間施加所需的電壓以使圖1的器件的材料層10在具有不同的特定折射率的非晶相和晶相之間轉(zhuǎn)換，并且，反之亦然。該控制器可包括由微處理器驅(qū)動(dòng)的特定電子電路?？刂破鞯囊恍┗蛩械碾娐房杉稍趫D1的具有光學(xué)層的基板上，或可作為獨(dú)立的專用電路來(lái)設(shè)置。
[0031]圖3(a)和圖3(b)示出了圖1的器件的光學(xué)響應(yīng)。對(duì)于具體厚度的分隔層14，圖3(a)和圖3(b)示出了晶態(tài)和非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)換如何隨著入射光的波長(zhǎng)來(lái)改變反射率。圖3(a)和圖3(b)還示出了利用不同厚度的分隔層14如何隨著波長(zhǎng)函數(shù)來(lái)影響反射率的波峰和波谷的位置。
[0032]因此，從圖1的器件來(lái)看，其呈現(xiàn)特定的顏色，并且通過(guò)選擇分隔層14的厚度能夠容易地得到各種顏色。器件的表觀顏色可通過(guò)使材料層10在非晶態(tài)和晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)換來(lái)改變。
[0033]圖4示出了呈現(xiàn)出這些結(jié)果的其它方式。圖4示出了CIE顏色空間的一部分并且標(biāo)示出器件的表觀顏色的xy顏色坐標(biāo)，其中，顏色空間對(duì)應(yīng)于雙度觀測(cè)器和D50照明器。通過(guò)圖4右手側(cè)符號(hào)表中的符號(hào)示出了分隔層14的各個(gè)制造厚度。對(duì)于每個(gè)符號(hào)，在顏色空間中用兩個(gè)點(diǎn)來(lái)描繪，對(duì)應(yīng)于處于晶相的材料層10(通過(guò)相鄰于符號(hào)的#來(lái)表示)，以及處于非晶相的材料層10(沒(méi)有#的符號(hào))。由此可以看出，根據(jù)分隔層14的選定厚度，能夠產(chǎn)生寬范圍的顏色。同樣，在多數(shù)情況下，通過(guò)材料層10的兩個(gè)相之間的轉(zhuǎn)換能夠?qū)崿F(xiàn)感知顏色的顯著變化。
[0034]圖5示出了層1的晶態(tài)和非晶態(tài)之間光學(xué)反射率的變化百分比，(Rcry-Ramo)X100/Ramo，其中，Rcry和Ramo為當(dāng)材料層10分別處于晶態(tài)和非晶態(tài)時(shí)器件的反射率。圖示為光譜圖并且表明了數(shù)個(gè)不同厚度的分隔層14的響應(yīng)。由此可以看出，在特定波長(zhǎng)下，通過(guò)選擇分隔層14的厚度能夠選擇性地在相當(dāng)大范圍內(nèi)調(diào)整反射率。
[0035]以這種方式，可使圖1的顯示器件呈現(xiàn)出均勻的顏色，隨后通過(guò)改變反射率來(lái)將其轉(zhuǎn)換為呈現(xiàn)對(duì)比顏色，或呈現(xiàn)出深得多或淺得多的顏色。在一種形式的顯示器件中，許多諸如圖1所示的結(jié)構(gòu)可被彼此相鄰地制造在陣列中，其中，每個(gè)結(jié)構(gòu)能夠獨(dú)立地進(jìn)行電控制并且構(gòu)成整個(gè)顯示器的像素。在另一變型中，每個(gè)像素可包括若干彼此相鄰的諸如圖1結(jié)構(gòu)的集簇，但是集簇中的每個(gè)結(jié)構(gòu)具有不同厚度的分隔層14。以這種方式，集簇中的每個(gè)結(jié)構(gòu)能夠在不同的顏色之間轉(zhuǎn)換，并且包括該集簇的像素能夠呈現(xiàn)出在顏色空間內(nèi)的寬范圍的不同顏色，而不僅僅是在兩個(gè)顏色坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換。包括像素的集簇內(nèi)的不同厚度的個(gè)體結(jié)構(gòu)的數(shù)目可為3個(gè)或甚至更多?？刂破骺稍O(shè)置有轉(zhuǎn)變器以在一組顏色坐標(biāo)(諸如RGB)和形成像素的集簇內(nèi)結(jié)構(gòu)的必須轉(zhuǎn)換狀態(tài)之間映射，從而能夠容易地顯示出顏色圖像。
[0036]進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)施方式為層10的材料不必在全晶態(tài)和全非晶態(tài)之間簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)換。可獲得相的混合物，諸如，20%的晶態(tài)，40%的晶態(tài)等。部分晶體化通過(guò)在轉(zhuǎn)換期間簡(jiǎn)單地限制所允許的最大電流來(lái)實(shí)現(xiàn)(例如，利用與連接至器件的一個(gè)電極串聯(lián)的可變電阻器)。根據(jù)部分晶體化的程度，所得到的材料的有效折射率為在全晶態(tài)和全非晶態(tài)的兩個(gè)極值之間的某值。典型地，能夠獲得4至8個(gè)不同的混合相，但是通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂?，能夠獲得更多，諸如128個(gè)值，并且能夠有效地獲得連續(xù)的折射率值，對(duì)應(yīng)于示蹤整個(gè)顏色空間的路徑。
[0037]圖6以平面圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示器件的電極布置。設(shè)置有基板20，在該基板中或該基板上，設(shè)置有用于每個(gè)像素的反射器。接下來(lái)，裝配多個(gè)水平電極24.1、24.2.....24.η。這些電極還構(gòu)成了分隔層14。沉積并圖案化固態(tài)相變材料層。隨后，裝配一系列的垂直電極26.1、26.1.....26.η。對(duì)反射器和相變材料層進(jìn)行圖案化，從而它們僅存在于水平電極和垂直電極的每個(gè)交叉點(diǎn)處。所有的裝配、沉積和圖案化可利用熟知的光刻技術(shù)來(lái)進(jìn)行。
[0038]水平電極和垂直電極的每個(gè)交叉點(diǎn)現(xiàn)構(gòu)成了如圖1所示的堆疊狀結(jié)構(gòu)，其包括能夠獨(dú)立電控制的像素。在裝配期間，(通過(guò)光刻)可獨(dú)立地限定分隔層/水平(底)電極的厚度，從而每個(gè)像素控制特定范圍的顏色，如參照?qǐng)D3至圖5所進(jìn)行的解釋。通過(guò)在水平電極和垂直電極之間施加合適的電壓分布，能夠按照所需轉(zhuǎn)換在交叉點(diǎn)處的像素的材料的相。然而，并不影響陣列中的其它像素，從而對(duì)像素的訪問(wèn)(addressing)是簡(jiǎn)單的。
[0039]可實(shí)施器件的其它實(shí)施方式，其中，其它電子組件以集成的方式裝配至每個(gè)像素，以提供本領(lǐng)域已知的有源矩陣。
[0040]現(xiàn)將參照?qǐng)D7至圖9來(lái)描述顯示器件的其它實(shí)施方式。相同的附圖標(biāo)記用于表示與圖1的實(shí)施方式中相對(duì)應(yīng)的部件，為避免重復(fù)，將省略對(duì)這些材料組分和功能的描述。
[0041]圖7示出了透射式顯示器，其中，分隔層14、相變材料層10和覆蓋層16設(shè)置在透明或至少部分透射的基板30上。合適基板的實(shí)例包括:石英(S12)和柔性聚合物基板(諸如聚酯薄膜)。在該情況下，顯示器件可以透射模式使用，并且能夠設(shè)置在諸如玻璃、窗口或透明顯示面板的物件上。
[0042]圖8示出了圖1和圖7的有效結(jié)合的顯示器件的實(shí)施方式。其具有通常的正向?qū)?6、10和14以及背反射器12加上透明層30。當(dāng)從觀視表面18看時(shí)，以與圖1實(shí)施方式相同的方式，其可用作非背光彩色顯示器。然而，其也可以背光式顯示模式使用。在該實(shí)施方式中，可設(shè)置額外的層32，其包括背光照射源，諸如多個(gè)LED。光源不必以層的形式并入到疊體中，只要存在合適的手段來(lái)將光引入到透明層30以背部照明顯示器即可。
[0043]圖9示出了用于提供能夠用于前述任一實(shí)施方式中的電極的替代布置。在該實(shí)施方式中，分隔層14和覆蓋層16是透光的，但并不導(dǎo)電。相反地，電極40、42被裝配至材料部分10的兩側(cè)，并且與相變材料部分10電接觸，從而轉(zhuǎn)換能夠通過(guò)在電極40、42之間施加合適的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0044]盡管一些實(shí)施方式使用ITO作為用于透明電極的優(yōu)選材料，但是這僅僅是一實(shí)例，并且還可使用其它合適的材料，諸如碳納米管、或金屬(諸如銀)的薄層。還應(yīng)理解的是，當(dāng)采用諸如圖9的結(jié)構(gòu)時(shí)，電極不必是透明的，在該情況下，電極40、42可由導(dǎo)電材料，諸如鎢或鈦來(lái)制造。
[0045]前述實(shí)施方式參照GST(Ge2Sb2Te5)作為層10的相變材料進(jìn)行了描述，但是對(duì)于本發(fā)明，這并不是必須的，并且許多其它合適的材料可單獨(dú)或以組合的方式來(lái)使用，這些材料包括選自以下清單中的元素組合的化合物或合金:GeSbTe、GeTe、GeSb、GaSb、AgInSbTe、InSb、InSbTe、InSe、SbTe、TeGeSbS、AgSbSe、SbSe、GeSbMnSn、AgSbTe、AuSbTe 和 AlSb。還應(yīng)當(dāng)理解的是，這些材料的多種化學(xué)計(jì)量形式是可以的，例如GexSbyTez;并且另一合適的材料為Ag3IruSb76Ten(也被稱為AIST)。此外，上述材料可包括一種或多種摻雜劑，諸如C或N。
[0046]盡管本文中所述的實(shí)施方式提及了材料層在兩種狀態(tài)，諸如晶相和非晶相之間轉(zhuǎn)換，但是該變換可在任何兩種固相之間進(jìn)行，包括但不限于晶相至另一晶相或準(zhǔn)晶相或反之亦然;非晶相至晶相或準(zhǔn)晶相/半有序相或反之亦然；以及在這之間的所有形式。實(shí)施方式也不僅限于兩種狀態(tài)。
[0047]轉(zhuǎn)換的機(jī)理并不限于施加的電脈沖誘導(dǎo)的加熱，也可為任何電磁場(chǎng)誘導(dǎo)的加熱，例如來(lái)自激光或其它源的光脈沖，或可為熱導(dǎo)加熱，例如利用與相變材料熱接觸的相鄰層的電阻加熱。
[0048]在光學(xué)器件的另一實(shí)施方式中，將一層或多層額外的相變材料層10和分隔層14提供至前述結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生多層疊體。如在該實(shí)施方式中，通過(guò)重復(fù)交替層，能夠使光譜響應(yīng)峰的寬度降低，從而使其更加具有波長(zhǎng)(顏色)特定性。然而，吸收損耗隨著多個(gè)層的增加而增加，因此相變材料層的最大數(shù)目典型地為2或3。
[0049]在多層疊體光學(xué)器件中，可彼此獨(dú)立地選擇每個(gè)層的厚度以設(shè)計(jì)所需的光學(xué)性質(zhì)。例如，每個(gè)相變材料層10的厚度決定了在光譜中材料10的不同狀態(tài)或相之間的對(duì)比度。通過(guò)獨(dú)立地轉(zhuǎn)換/選擇每個(gè)材料層的相能夠得到多種顏色組合(光譜)。例如，在兩個(gè)相變材料層的情況下，通過(guò)以下組合能夠得到四種不同的表觀顏色:Am-Am ； Cry-Am ； Am-Cry和Cry-Cry(其中，符號(hào)Am =非晶相，以及Cry =晶相，并且每對(duì)符號(hào)對(duì)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)層)。當(dāng)提供合適的相應(yīng)電極時(shí)，多個(gè)層中的每層可獨(dú)立地轉(zhuǎn)換。
[0050]本發(fā)明的另一實(shí)施方式類似于圖7，用于提供透射式顯示器。如圖10(a)所示，該器件包括夾在兩個(gè)薄光學(xué)透射層52、54之間的相變材料的層50用于形成透射模式的濾光器，也被稱為分色濾光器或薄膜濾光器。濾光器可設(shè)置在基板(諸如圖7中所示的基板30)上或可封裝在另一頂層和底層(未示出)之間，諸如Si02。該相變材料層50可在狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換以提供色彩對(duì)比度。該轉(zhuǎn)換可通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行局部加熱來(lái)以熱的方式實(shí)現(xiàn);該加熱可通過(guò)電學(xué)方法或光學(xué)(例如，IR照射)方法來(lái)完成。在一種情形中，圖案化或像素化的電極允許與一個(gè)或多個(gè)層電接觸以能夠進(jìn)行加熱和轉(zhuǎn)換。如圖10(a)所示，其可通過(guò)將電壓施加在上層52和下層54之間以使電流垂直通過(guò)層50而引起歐姆加熱?？商娲?，如圖10(b)所示，電流可側(cè)向地通過(guò)層50。加熱可通過(guò)設(shè)置鄰近相變材料層50的加熱器來(lái)完成。如圖10(c)、圖10(d)和圖10(e)所示，該加熱器可為透明導(dǎo)電層56，諸如ΙΤ0，設(shè)置在層狀結(jié)構(gòu)的任一表面或兩個(gè)表面上。圖10的圖示僅僅是示意性的并且僅示出了單個(gè)可轉(zhuǎn)換像素，實(shí)際的顯示器可具有數(shù)百萬(wàn)的像素。除具有顏色的半透明顯示器之外，該器件可用作可調(diào)諧濾光器用于光電子器件(例如，LCD)或用于智能首飾或裝飾性的物件(如地板)或其它領(lǐng)域。
[0051 ]在圖10的優(yōu)選實(shí)施方式中，相變材料層50為二氧化釩(VO2)或更常見(jiàn)的V0X(取決于化學(xué)計(jì)量學(xué))，并且?jiàn)A層52、54為銀(Ag)或任何透明層或半透明層。VO2本質(zhì)上是單穩(wěn)態(tài)的:在65C以下的溫度，其處于第一晶態(tài)(單斜晶體)；當(dāng)加熱至65C以上時(shí)，其轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙B(tài)(金紅石)，但是只要移除熱源其即刻回復(fù)至第一狀態(tài)。這兩種狀態(tài)之間大的顏色對(duì)比度可通過(guò)一定范圍內(nèi)的層厚來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，VOx可在20nm至40nm厚的范圍內(nèi)，并且每個(gè)Ag層可在8nm至I Onm厚的范圍內(nèi)。
[0052]VOx化合物僅僅是用于這些其它實(shí)施方式的合適相變材料的一個(gè)實(shí)例。任何被稱為“莫特憶阻器”(在一些特定溫度下，進(jìn)行金屬至絕緣體轉(zhuǎn)變的材料，MIT)的材料都是合適的，例如NbOx。這些化合物當(dāng)然可用于本文從圖1開(kāi)始的任一前述實(shí)施方式中。
[0053]需要驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制由單穩(wěn)態(tài)材料(諸如，如上所述的VO2)組成的每個(gè)像素的轉(zhuǎn)換。相變是溫度依賴性的，但是對(duì)每個(gè)像素設(shè)置熱電偶和溫度控制反饋系統(tǒng)是不切實(shí)際的；然而，同樣重要的是，精細(xì)地控制所提供的電流以防止過(guò)熱和不必要的能量消耗。驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)合適形式是自激振蕩電路，諸如皮爾森-安森振蕩器，如圖11所示。這需要非常少的組件，并且能夠?yàn)槊總€(gè)像素提供被動(dòng)控制。當(dāng)像素轉(zhuǎn)換為“開(kāi)始”(通過(guò)開(kāi)關(guān)SW從dc源Vl施加驅(qū)動(dòng)電壓)時(shí)，振蕩的時(shí)間常數(shù)(通過(guò)電阻器Rl和電容器Cl來(lái)設(shè)定)可具有MHz的頻率，從而被人類觀察者感知為連續(xù)的。電阻器Rl值還控制振蕩的工作周期，并且與像素的相變材料串聯(lián)的另一電阻器R2設(shè)定最大電流。從而，通過(guò)改變這些電阻器R1、R2的值，能夠容易地改變轉(zhuǎn)換的像素的感知亮度和顏色，從而確保在納米級(jí)像素上進(jìn)行有效的自控灰度調(diào)節(jié)。
[0054]任意前述實(shí)施方式的進(jìn)一步的變型包括在層狀顯示結(jié)構(gòu)的正表面或背表面的任一面上的液晶透射式顯示器(未示出)。該液晶顯示器可用于對(duì)進(jìn)入和/或離開(kāi)顯示器件的光的偏振提供額外的控制。
[0055]可生產(chǎn)采用本發(fā)明的顯示器件，其具有低能量消耗，但提供高分辨率、顏色顯示(分辨率僅受限于光刻技術(shù))。顯示器件可以高速地轉(zhuǎn)換，從而能夠顯示錄像，并且具有寬視角。該器件可利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來(lái)進(jìn)行裝配，并且可被制得非常薄，并且如果需要還可以是柔性的。
[0056]本發(fā)明的前述實(shí)施方式提供了二維(2D)顯示器。盡管，顯示面板可為柔性和/或可設(shè)置在曲面上，其仍然基本上是2D。然而，所期望的是提供物體能以三維(3D)形式可視的顯示器。如前所提及的，圖7或圖10的布置提供了透射式顯示器。如圖12所示，通過(guò)提供彼此平行優(yōu)選地彼此隔開(kāi)的且處于疊體中的若干這種透射式2D顯示面板，可產(chǎn)生物體的3D圖像?？刂葡?0訪問(wèn)每個(gè)2D顯示面板并且為每個(gè)面板提供物體的切片(slice)的圖像數(shù)據(jù)。該圖像可實(shí)時(shí)地改變，從而能夠顯示3D電影。
[0057]該實(shí)施方式的3D顯示器尤其適用于利用斷層攝影術(shù)的任何領(lǐng)域，諸如常見(jiàn)的醫(yī)學(xué)成像，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)是作為被成像的物體的切片來(lái)內(nèi)在地獲得的?？刂葡?0為每個(gè)2D顯示面板提供物件的相應(yīng)切片的圖像數(shù)據(jù)，并且使用者能夠繞3D顯示器移動(dòng)以從不同的角度觀看物體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種顯示器件，包括: 多個(gè)電極； 固態(tài)材料的部分，其中，所述材料具有通過(guò)將電壓施加至所述電極而能夠可逆控制的折射率;以及 控制器，所述控制器用于經(jīng)由所述電極施加至少一個(gè)電壓以改變所述材料的所述折射率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述材料通過(guò)至少兩個(gè)所述電極電接觸；以及所述控制器用于在所述折射率已變化至選定值時(shí)停止向所述材料施加任何電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的器件，其中，所述材料為相變材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的器件，其中，所述材料包括選自以下各組合的清單中的元素組合的化合物或合金:GeSbTe、VOx、NbOx、GeTe、GeSb、GaSb、AgInSbTe、InSb、InSbTe、InSe、SbTe、TeGeSbS、AgSbSe、SbSe、GeSbMnSn、AgSbTe、AuSbTe和AlSb。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其中，所述材料包括所述清單中的元素組合的化合物或合金的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的器件，其中，所述材料進(jìn)一步包括至少一種摻雜劑。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述材料包括Ge2Sb2Te5。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述材料的部分小于10nm厚，優(yōu)選小于I Onm厚。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，其中，至少一個(gè)所述電極能夠透射光。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，其中，至少一個(gè)所述電極包括氧化銦錫或銀。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，所述器件具有觀視表面，并且進(jìn)一步包括分隔層，所述分隔層能夠透射光并且設(shè)置在所述材料的部分的與所述觀視表面相反的一側(cè)上。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的器件，其中，所述分隔層具有1nm至250nm的厚度。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的器件，其中，所述分隔層包括一個(gè)所述電極。14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的器件，所述器件進(jìn)一步包括反射器，其中，所述分隔層設(shè)置在所述反射器與所述材料的部分之間。15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，所述器件具有觀視表面和光源，所述光源用于照射所述材料的部分的與所述觀視表面相反的一側(cè)。16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述電極設(shè)置為使電流通過(guò)所述材料和/或使電流通過(guò)與所述材料相鄰的加熱器以控制所述材料的折射率。17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的器件，所述器件包括設(shè)置為陣列的多個(gè)所述固態(tài)材料的部分，其中，每個(gè)材料的部分的折射率是獨(dú)立可控的。18.—種3D顯示器，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示器件，其中，每個(gè)顯示器件包括2D陣列，并且所述顯示器件彼此平行地設(shè)置并且能夠以垂直于它們的2D陣列的方向置換。
【文檔編號(hào)】G02F1/19GK105849626SQ201480070797
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日
【發(fā)明人】哈里什·巴斯卡蘭, 培曼·胡賽尼
【申請(qǐng)人】埃西斯創(chuàng)新有限公司