專利名稱：顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)開關(guān)，這種光學(xué)開關(guān)在第一透明支承板與第二支承板之間的空間內(nèi)至少含有相互不混溶的第一流體和第二流體，第二流體是導(dǎo)電的或有極性的。具體地說，本發(fā)明涉及一種包括像素的顯示設(shè)備，所述像素在第一透明支承板與第二支承板之間的空間內(nèi)至少含有相互不混溶的第一流體和第二流體，第二流體是導(dǎo)電的或有極性的。
光學(xué)開關(guān)可以用于快門應(yīng)用、光闌，而且還可以用于例如顯示應(yīng)用中的可切換的濾色器。
TFT-LCD之類的顯示設(shè)備用于膝上型計(jì)算機(jī)和用于管理器(organizer)，而且發(fā)現(xiàn)在GSM電話中有越來越廣泛的應(yīng)用。代替LCD，也在使用例如(聚合物)LED顯示設(shè)備。
除了這些現(xiàn)在沿用已久的顯示效能之外，其它顯示技術(shù)也在發(fā)展，諸如適合于紙白色(paper white)應(yīng)用的電泳顯示器。
本發(fā)明基于一種稱為電潤濕(electro-wetting)的原理。本發(fā)明提供了一些新的應(yīng)用這種原理的方式。
例如，如果一種(第一)流體是(有色)油而另一種(第二)流體是水，由于界面張力，就形成了包括水層和油層的兩層系統(tǒng)。然而，如果在水與第一支承板上的電極之間施加電壓，油層就會(huì)由于靜電力的作用移到旁邊或破裂。由于水的一些部分現(xiàn)在透過油層，因此這個(gè)像素就成為部分透明的。
如果用一些均勻的(銦錫氧化物)電極對這些像素尋址，由于這是最直接的方式，電場就施加到整個(gè)像素上。因此，按照原理，(第一)流體(油)的移動(dòng)沒有優(yōu)選方向。然而，在實(shí)踐中，像素內(nèi)部始終會(huì)有(小的)不均勻性(絕緣物或油的厚度的變化、像素壁的輕微不規(guī)則等等)，像素內(nèi)部的這種不均勻性將決定(第一)流體(油)朝那個(gè)方向移動(dòng)。結(jié)果，施加電壓后始終會(huì)出現(xiàn)相同的運(yùn)動(dòng)。然而，這種運(yùn)動(dòng)對于不同的像素會(huì)是不同的。
由于一些原因，包括灰度級均勻性和減小相鄰像素之間的油混合的機(jī)會(huì)，應(yīng)該更好地控制油的運(yùn)動(dòng)。
為此，按照本發(fā)明的顯示設(shè)備在每個(gè)像素內(nèi)包括只是部分地覆蓋該像素整個(gè)區(qū)域的第一電極。優(yōu)選的是，第一電極至少使沿像素邊緣的像素的一部分不被覆蓋。
在施加電壓時(shí)，在電極所在處會(huì)有電場。實(shí)際上，這個(gè)區(qū)域?qū)⒆兊脤Φ诙黧w的更可潤濕(即，在油-水系統(tǒng)內(nèi)更親水)。另一方面，在沒有電極處沒有電場，因此這個(gè)區(qū)域?qū)Φ诙黧w的可潤濕性較小(較疏水)。結(jié)果，油將會(huì)向可潤濕性最小的區(qū)域移動(dòng)。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，按照本發(fā)明的顯示設(shè)備在像素的剩余區(qū)域包括至少另一個(gè)電極。如果存在驅(qū)動(dòng)裝置以將電壓施加到第一和另一電極上，就可以使油的運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。
從以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的說明中可以清楚地看到本發(fā)明的這些及其他一些情況。在這些附圖中

圖1為按照本發(fā)明的顯示設(shè)備的一部分的示意截面圖；圖2為按照本發(fā)明的顯示設(shè)備的一部分的另一截面圖；圖3和4為按照本發(fā)明的顯示設(shè)備的一部分的平面圖；以及圖5示出了驅(qū)動(dòng)電壓。
這些附圖是圖示性的，并沒有按比例繪制。相應(yīng)的元件通常標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記。
圖1為按照本發(fā)明的顯示設(shè)備1的一部分的截面圖。在兩個(gè)透明的基板或者支承板3、4之間充有相互不混合的第一流體5和第二流體6。例如，第一流體5是鏈烷類的十四烷或十六烷，或者如在這個(gè)例子中是一種油(硅油)。第二流體6是導(dǎo)電的或有極性的，例如水或鹽溶液(例如KCl溶于水和乙醇的混合物的溶液)。
在第一狀態(tài)，當(dāng)沒有施加外部電壓時(shí)(圖1a)，流體5、6與例如玻璃或塑料的第一和第二透明支承板3、4毗鄰。在第一支承板3上配置了(透明的)電極7，例如為氧化銦(錫)，和可潤濕性較小的(疏水的)中間層8，在這個(gè)例子中這層為一層非晶態(tài)氟聚合物(AF1600)。
在(從電壓源9)通過互連線20、21施加電壓時(shí)，層5移動(dòng)到旁邊或破裂成小液滴(見圖1b，破碎的膜)。這種現(xiàn)象在靜電能量增益大于由于產(chǎn)生彎曲表面導(dǎo)致的表面能損耗時(shí)出現(xiàn)。作為一種重要的情況，人們已發(fā)現(xiàn)可以通過電開關(guān)裝置(電壓源9)來實(shí)現(xiàn)覆蓋支承板3的連續(xù)膜5和毗領(lǐng)壁2的膜之間的可逆切換。
圖2示出了按照本發(fā)明的顯示設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，其中電極7的一部分已除去(也可以見圖3)。在施加電壓時(shí)，在電極(ITO)存在處會(huì)有電場。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，涂層對于第二流體將變得更可潤濕。另一方面，在不存在電極(ITO)的左下角部(圖3)沒有電場，因此該涂層將繼續(xù)保持較小的可潤濕性。結(jié)果，油將會(huì)向可潤濕性最小的區(qū)域-左下角-移動(dòng)。結(jié)果，一旦施加電壓，始終會(huì)出現(xiàn)同樣的朝顯示單元的特別設(shè)計(jì)的角部的移動(dòng)。
利用驅(qū)動(dòng)單元22施加電壓。應(yīng)該適當(dāng)?shù)靥暨x被除去的ITO的區(qū)域的大小。在選擇大區(qū)域時(shí)，剩下的油區(qū)域因此也較大，由此降低了顯示器的亮度。另一方面，在所選的區(qū)域太小時(shí)，油的移動(dòng)將不再優(yōu)先移動(dòng)入這個(gè)角部。優(yōu)選的是，至少除掉沿像素的邊緣的、占像素的總面積的5％的一部分，而至多除掉沿像素的邊緣的、占像素總面積的50％(優(yōu)選的是10％)的一部分。
在矩陣驅(qū)動(dòng)顯示設(shè)備內(nèi)，可以選擇開關(guān)元件(例如薄膜晶體管(TFT))矩陣來施加驅(qū)動(dòng)信號。優(yōu)選的是將這些薄膜晶體管設(shè)置在不存在電極7的區(qū)域。如果必要的話，這區(qū)域(以及像素間區(qū)域)可以用黑色遮罩覆蓋，以增強(qiáng)對比度。
圖4示出了在像素的一個(gè)角部配置了另一電極7′的另一實(shí)施例。如圖5所示的電壓脈沖施加到電極7、7′上，以加速油膜的收縮。首先，將電壓脈沖15施加到電極7上，將油從有源區(qū)的大部分移走。電極7′接地，因此油將移入像素的相應(yīng)角部。在去除施加在電極7上的電壓后，將一個(gè)短的電壓脈沖16施加到電極7′上。結(jié)果，油從電極7’移去，并且在像素的剩余部分重新分布。在去除施加在電極7′上的電壓時(shí)，油將也遍布像素的這個(gè)部分。
在這里所選的電極結(jié)構(gòu)只是一個(gè)例子。也可以選擇其它的電極結(jié)構(gòu)，諸如圓形的幾何結(jié)構(gòu)。這樣的圓形幾何結(jié)構(gòu)用于例如快門應(yīng)用和光闌。
其上收集油的電極與整個(gè)尺寸相比應(yīng)該盡可能小，同時(shí)仍大到足以確定移動(dòng)方向。
本發(fā)明的特征在于每個(gè)新穎的特征和這些特征的各種組合。權(quán)項(xiàng)內(nèi)的附圖標(biāo)記并不限制這些權(quán)項(xiàng)所給出的專利保護(hù)范圍。所謂“包括”并不排除在權(quán)項(xiàng)內(nèi)所表明的之外還存在其他元件。元件前冠詞“一個(gè)”的使用并不排除存在多個(gè)這樣的元件。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)開關(guān)，在第一透明支承板(3)和第二支承板(4)之間的空間內(nèi)至少含有相互不混溶的第一流體(5)和第二流體(6)，第二流體是導(dǎo)電的或有極性的，所述光學(xué)開關(guān)在至少一個(gè)所述基板上包括只是部分地覆蓋該光學(xué)開關(guān)整個(gè)區(qū)域的第一電極(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)開關(guān)，其中所述第一電極至少使沿該光學(xué)開關(guān)的邊緣的該光學(xué)開關(guān)的一部分不被覆蓋。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)開關(guān)，其中所述第一電極至少使沿基本上是矩形的該光學(xué)開關(guān)的角部之一的一部分不被覆蓋。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)開關(guān)，其中所述第一電極至少使沿該光學(xué)開關(guān)的邊緣的、占該光學(xué)開關(guān)總面積的5％的一部分不被覆蓋。
5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)開關(guān)，其中所述第一電極最多使沿該光學(xué)開關(guān)的邊緣的、占該光學(xué)開關(guān)總面積的50％的一部分不被覆蓋。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)開關(guān)，其中所述第一電極最多使沿該光學(xué)開關(guān)的邊緣的、占該光學(xué)開關(guān)總面積的10％的一部分不被覆蓋。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)開關(guān)，在該光學(xué)開關(guān)的剩余區(qū)域至少包括另一個(gè)電極(7′)。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)開關(guān)，包括將電壓施加到第一和另一電極上的驅(qū)動(dòng)裝置。
9.一種包括像素的顯示設(shè)備，像素具有按照權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)開關(guān)。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備，其中開關(guān)裝置配置在不被第一電極覆蓋的部分。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其中不被第一電極覆蓋的部分被黑色遮罩覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于層移動(dòng)或?qū)悠屏训墓鈱W(xué)開關(guān)，例如顯示單元。這種光學(xué)開關(guān)具有至少兩種不同的狀態(tài)，在第一狀態(tài)，一種諸如油的流體(5)至少毗鄰第一支承板(3)，而在第二狀態(tài)，另一種流體(6)至少部分地毗鄰第一支承板。除去了另外的均勻電極(7)的一部分，以實(shí)現(xiàn)對油移動(dòng)的控制。
文檔編號G02B26/02GK1791824SQ200480013823
公開日2006年6月21日 申請日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者B·菲恩斯特拉, R·A·哈耶斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司