CN101341528B - 用于降压显示器的公共透明电极 - Google Patents

用于降压显示器的公共透明电极 Download PDF

Info

Publication number
CN101341528B
CN101341528B CN200780000809.2A CN200780000809A CN101341528B CN 101341528 B CN101341528 B CN 101341528B CN 200780000809 A CN200780000809 A CN 200780000809A CN 101341528 B CN101341528 B CN 101341528B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pixel
display
voltage
layer
image forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200780000809.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101341528A (zh
Inventor
M·S·贝伯瑞
C·M·小瑞金
T·K·瑞克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HKC Co Ltd
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Industrial Technology Research Institute ITRI filed Critical Industrial Technology Research Institute ITRI
Publication of CN101341528A publication Critical patent/CN101341528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101341528B publication Critical patent/CN101341528B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3622—Control of matrices with row and column drivers using a passive matrix
    • G09G3/3629—Control of matrices with row and column drivers using a passive matrix using liquid crystals having memory effects, e.g. ferroelectric liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/02—Composition of display devices
    • G09G2300/023—Display panel composed of stacked panels
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0469—Details of the physics of pixel operation
    • G09G2300/0478—Details of the physics of pixel operation related to liquid crystal pixels
    • G09G2300/0482—Use of memory effects in nematic liquid crystals
    • G09G2300/0486—Cholesteric liquid crystals, including chiral-nematic liquid crystals, with transitions between focal conic, planar, and homeotropic states
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/06—Details of flat display driving waveforms
    • G09G2310/061—Details of flat display driving waveforms for resetting or blanking

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本发明涉及一种依次包括支撑物(20)、第一图案化导体(1)、第一电调制成像材料层(11)、共延的公共电极导体(3)、第二电调制成像材料层(12)以及第二图案化导体(2)的显示器以及使显示器成像的方法。

Description

用于降压显示器的公共透明电极
技术领域
本发明涉及一种能够更有效地使双稳态显示器成像的结构和驱动方案。
背景技术
包括透明衬底、设置在衬底上的透明电极、设置在透明电极上的聚合物分散胆甾型液晶、设置在液晶层上的对比吸收层(contrastingabsorbing layer)以及印刷的顶部电极的显示器已在例如美国专利US6,788,362以及其中的引用中进行了描述。这些显示器相较于液晶层设置在多块玻璃或塑料支撑之间的显示器以及具有行与列交替图案的多个堆叠透明电极的显示器具备一些优点。这些优点包括易于制造、低成本和更灵活的设计。
双稳态胆甾型液晶相较于更传统的液晶显示器具有优势，因为其不需要偏振滤光片并且可以在无源阵列中寻址。这些显示器的缺点在于由聚合物主体(host)和设置在行电极和列电极之间的吸收体层所引起的厚度增加。该结构导致更高的驱动电压，尤其是将像素返回到稳定的平面状态(planar state)所需的复位电压。更高的驱动电压又会导致更高的系统成本。
美国专利4,423,929公开了一种包含至少两个沿视线重叠的液晶显示单元的多层显示器。相邻的显示单元层可共用它们之间的公共透明板。可通过在相对的图案和公共电极之间选择性地施加电压来显示图案。通过电连接不同层中的电极可减少从器件移除的信号线的数目。被连接的电极可以是不重叠的以增加字符的数目，这些字符可同时被显示，或者重叠起来以单独显示。总的来说，该发明提供了一种包含多个沿视线重叠的单独显示单元的改进的数字显示设备。根据该发明制造的液晶显示器件包括至少两个具有相对的透明板的显示单元；所述单元在平面视图(plan view)中重叠在一起。在每个单元的一个板的一个内表面上提供透明图案电极，并且在该单元的相对的透明板上设置至少一个透明公共电极。所述透明图案电极用于在图案电极的片段(segments)与相对的公共电极之间选择性地施加电压时形成显示图案。相邻的显示单元层可共用它们之间的公共透明板，其中透明电极被沉积在公共板的两个表面上。图案电极的片段可形成七段式字母数字的分段字符或者形成完整的数字或字母。这些显示器需要多个透明衬底，因此导致成本更高、更厚并且更不灵活的显示器，并且这些显示器需要用于每个成像层的分别的驱动信号。
美国专利5,796,447公开了一种液晶显示器，更具体地说，一种反射式液晶显示器。该发明提供多个像素，这些像素在液晶显示器的液晶面板上排列成矩阵的形式。用于显示多种不同颜色的宾-主(GH)液晶层以及透明电极被交替堆叠在反射板上，因此每个像素具有三个液晶层。提供给各个液晶层的多条电压信息(potential information)被连接至信号线和扫描线的开关元件控制。信号线和扫描线被分别连接至驱动集成电路(IC)，并且与信号处理电路连接。在每个像素，当一个液晶层的电压信息被控制的时候，其余液晶层被设定在悬浮状态(floating state)。该显示器需要位于液晶层堆之间的多个交替的透明电极(即，图案化的交替的行和列)。尽管这在寻址全彩色显示器时是需要的，然而对交替电极的需求增加了所需的独立驱动信号的数量、所需连接的数量，并且增加了制造的复杂性，所有这些因素都导致了更高的系统成本。这些显示器还缺少被插入在电极之间的吸收层，因此减弱了对比吸收层的效果。
美国专利5,764,317公开了具有体多层屏(volumetric multiplayerscreen)的三维体视显示器。特别地，该发明的优选实施例针对具有多个可电切换层(其光学特性可电切换)的体多层屏。该公开涉及一种体视显示器，其类型被称作可切换的多层显示器。该体多层屏包括堆叠在一起并且共延(coextensive)的多个可电切换层，所述多个可电切换层的每一个可电切换层包括：具有第一面和第二面的第一透明电介质衬底；涂覆在第一透明衬底的第一面上的第一透明电极；以及涂覆在第一透明电极上的可电切换聚合物分散液晶膜。该可电切换聚合物分散液晶膜包括：a)具有某折射率的主聚合物以及b)向列液晶，该液晶具有i)寻常折射率，当从第一透明电极施加穿过可电切换聚合物分散液晶膜的电场时，该寻常折射率与主聚合物的折射率基本匹配，以及2)非寻常折射率，当未从第一透明电极施加穿过可电切换聚合物分散液晶膜的电场时，该非寻常折射率引起可见光在主聚合物/向列液晶的界面处被散射。这些显示器的缺点也是需要多个支撑物。
美国专利6,593,901公开了一种使用多层显示装置的电子设备，其中例如液晶显示面板层的多个层被结合，更具体地，被结合至该电子设备，该电子设备被设计成可以结合多层显示面板层的显示状态。该发明被描述为具有多层显示面板的电子设备，其中在多层显示面板的任意显示面板层显示信息的过程中，显示驱动装置保持其他显示面板层的所有显示片段处于不工作状态，从而实现简单的显示控制。此公开的电子设备没有使用胆甾型液晶材料，从而需要偏振滤光片。
WO0046636公开了一种多层的或堆叠的胆甾型液晶显示器，更具体地是一种使用单组驱动电子元件驱动附于多个堆叠衬底上的多组空间分离的行电极和多组列电极的堆叠胆甾型液晶显示器。该堆叠的无源显示装置包括第一和第二手性向列液晶材料层，还包括将第一液晶材料层和第二液晶材料层结合在一起的衬底以防止第一和第二液晶材料层之间的信息交换。电导体将第一行电极和第二行电极连接在一起，并且电导体将第一列电极和第二列电极连接在一起。行驱动电子元件被电连接至第一行电极和第二行电极中的一个电极，用于对第一行电极和第二行电极施加电压。列驱动电子元件被电连接至第一列电极和第二列电极中的一个电极，用于对第一列电极和第二列电极施加电压。此公开的缺点也是沿着穿过器件的视线需要多个支撑物。
WO2005/081779总的说来涉及驱动分层的液晶显示器。更具体地，该申请涉及一种使用分层的双稳态液晶并采用共享电极寻址的彩色显示器。使用共享电极寻址的堆叠彩色液晶显示器包括多个液晶层，其中每个液晶层被夹在导电层之间。相邻的液晶层共用位于相邻的液晶层之间的一个或两个电极层：所采用的驱动方案可通过按顺序地、同时地、或两者组合的方式刷新液晶层来驱动显示器。而且，还公开了利用沉积工艺制造该显示器的方法。此显示器需要位于液晶层堆叠之间的多个交替的透明电极(即，图案化的交替的行与列)。尽管这在寻址全彩色显示器时是需要的，然而对交替电极的需求增加了所需的独立驱动信号的数量、所需连接的数量，并且增加了制造的复杂性，所有这些因素都导致了更高的系统成本。这些显示器还缺少被插入在电极之间的吸收层，因此减弱了对比吸收层的效果。
非常需要降低复位仅具有一个透明衬底的无源矩阵聚合物分散胆甾型液晶显示器所需的驱动电压，并且基本上不降低器件的总亮度和总对比度。
发明内容
本发明涉及一种显示器，其依次包括支撑物、第一图案化导体、第一电调制成像材料层、共延的公共电极导体、第二电调制成像材料层以及第二图案化导体。本发明还包括一种使显示元件成像的方法，该方法包括提供显示元件，该显示元件依次包括支撑物、第一图案化导体、第一电调制成像材料层、共延的公共电极导体、第二电调制成像材料层以及第二图案化导体；识别显示元件要更新的区域，其中要更新的区域包括多行的像素，而其中像素由第一图案化导体和第二图案化导体形成；施加具有三阶段步骤的驱动信号序列以使所述显示元件成像，其中该三阶段步骤包括：在阶段1，跨过要更新区域的像素施加第一像素电压使得达到临界电压，并且保持所述第一像素电压直至达到垂直排列结构(hemeotropic texture)；在阶段2，设置第二像素电压以使所述垂直排列结构松弛为稳定的平面结构，其中第二像素电压为非常低的电压；在阶段3，当选择由第一图案化电极和第二图案化电极形成的多行像素中的一行像素并且通过顺序寻址(sequentialaddressing)更新这一行像素时，共延的公共电极被允许悬浮(float)，其中顺序寻址包括：施加能够将像素从稳定的平面结构转换为非反射的焦点圆锥结构(focal conic texture)的第三像素电压穿过像素以产生转换的像素，施加不能将像素从稳定的平面结构转换为非反射的焦点圆锥结构的第四像素电压以产生非转换像素从而使其保持在稳定的平面结构，以及重复该寻址步骤直到要更新区域的所有行的像素都被寻址。
本发明具有几个优点，但不是所有优点都包含在单个实施例中。通过使用位于液晶层之间的公共电极(该液晶层依次位于图案化电极之间)，本发明将所需擦除电压减少一半，而且不显著降低器件的总亮度和总对比度，如同简单地减少插入在可寻址的行电极和列电极之间的液晶层或吸收层的厚度所出现的情况。本发明以增加最小程度的复杂性达到这些目标，从而保持显示亮度和对比度同时显著减低系统成本。
附图说明
参考如下所述附图可理解本文所述的发明：
图1a和1b是传统的电压驱动显示结构的等距视图(isometricviews)；
图2a和2b是使用公共电极层的电压驱动显示结构的等距视图；
图3是传统的电压驱动显示结构的侧视图；
图4是使用公共电极层的电压驱动显示结构的侧视图；
图5a、5b和5c是用于说明利用公共电极来写显示元件的第一驱动序列的侧视图；
图6a、6b和6c是用于说明利用公共电极来写显示元件的第二驱动序列的侧视图；
图7说明了在给定平面或焦点圆锥初始条件下的显示元件的稳定反射率与电压之间的关系；
图8显示了公共电极结构的一个实施例；
图9显示了使用图8中的公共电极结构产生具有红色顶部的显示图案；
图10显示了使用图8中的公共电极结构产生具有蓝色侧边部分的显示图案；
图11显示了使用图8中的公共电极结构产生具有混合的彩色区域或点、红色顶部和底部以及蓝色边缘部分的显示图案；
上述附图仅是示例性的，描述了本发明不同的实施例。参考所附文字，其他实施例对于本领域技术人员将是明显的。
具体实施方式
本发明涉及支撑物、被图案化成列的第一导体、第一电调制成像材料层、共延的穿过多个列的公共电极、第二电调制成像材料层以及被图案化成行的第二导体。本发明包括一种元件和制造该元件的方法。本器件也可包括彩色对比层或有颜色的层以及在电调制材料层-公共电极-电调制材料层的堆叠任一侧并与第一和第二电极以及其他功能层相邻的或者包含在对比吸收层中的场扩展层(field spreading layer)。也包括了给电极加电压以复位和选择图像数据的特定装置。本发明的一个优选实施例以最有效率的方式集成了两个堆叠的显示器件。特定的用途包括用于柔性手性向列液晶显示器以及其他场驱动显示器，例如电泳显示器。同其他可选方式相比，本发明还减少了所需的驱动通道的数量，从而降低了系统成本，并且在一些实施例中可提供专色(spotcolor)。
可通过在显示材料层的中央增加额外的电极改变双稳态电压驱动显示器的结构从而显著降低所需驱动电压。这在使用胆甾型液晶(ChLC)作为显示材料的情况下已被证明。胆甾型液晶可以被制造成具有两个稳定的光学状态，今后称作“焦点圆锥”和“平面”。焦点圆锥状态指的是液晶材料主要为透明的情况。平面状态指的是第二种状态，其中材料通常针对光波长的特定波段是反射性的。依赖于液晶的螺旋扭曲，反射的波长可以是窄带的，例如单色，也可以是宽带的，反射更宽范围的颜色。
在某些胆甾型液晶驱动结构中，需要更高的电压以达到平面状态。一个特定的例子是称作“左手倾斜(left hand slope)”(LHS)的驱动方式。在左手倾斜方式中，使用较高的电压，比如150V，将整个显示器驱动到平面状态。然后将被选中的区域驱动到焦点圆锥状态，这通常需要较低的电压，例如20V。绝大多数的电压驱动系统基本上充当电容器，这意味着如果材料的厚度减小，驱动它们所需的电压也会降低。例如，如果显示材料的厚度减少一半，那么驱动电压也会减少一半。其不好的副作用是显示材料平面状态的反射率也会降低相同的比例。因此，需要一种系统既可以降低显示的驱动电压，又不减少显示材料的有效厚度。
图1a和1b显示了传统的基于电压的显示器，其利用了衬底20、第一导体1、显示成像材料全层(full layer)10以及第二导体2。该系统还可包括可选的彩色层，今后称作纳米层15。该层可位于显示堆叠中的任何位置，依赖于其它层的透明性。主要目的是通过吸收额外波长的光并且使焦点圆锥状态显得更暗而增加焦点圆锥状态和平面状态之间的对比度。出于这一原因，纳米层通常位于显示成像层离观察者较远的一侧。
传统的显示器使用左手倾斜方式写入，首先将整个显示器写到平面状态，然后将个别像素写到焦点圆锥状态。在无源矩阵系统中，这是通过施加第一电压于第一导体内的所有电极并施加第二电压于第二导体内的所有电极来实现的。这将显示器写至平面状态。然后通过施加写入电压于第一和第二导体中被选中的电极并且施加非写入(或“保持”)电压于未被选中的区域来写入被选中的像素。显示器的完全写入需要数次“扫描”，或将数个写入和非写入信号的组合发送至不同电极的序列。
图2a和2b显示了一个改进的系统，其增加了第三电极至该系统以降低驱动电压同时不显著损失反射系数。这种新结构利用衬底20、第一导体1、第一电调制成像材料(这里也称作显示成像材料)层11、公共电极3、第二电调制成像材料(这里也称作显示成像材料)层12以及第二导体2。同传统显示器一样，也可以包括可选的纳米层15。
公共电极的目的在于降低驱动电压同时不影响总的显示亮度或不显著增加所需的驱动通道的数量。图3和4分别是传统的电极系统和公共电极系统的侧视图。全部显示成像层10的厚度被设为t1，第一和第二显示成像层的厚度分别被设为t2a和t2b。在一个实施例中，t2a可以等于t2b，并且t2a和t2b的总和可以等于t1，如果使用相同的成像材料这就导致系统具有相等的总反射系数。在这种情况下，如果公共电极3被允许电“悬浮”，那么这两个系统可以以相同的方式驱动。
然而，图5a、5b和5c显示了一种可选的驱动方法，其可以显著降低所需的驱动电压同时不损失光学性能。图5a显示了材料的初始状态。在此例中，所有的电调制成像材料(这里也称作显示成像材料)都以混合的平面/焦点圆锥状态(如同制造完成时的情况)呈现，并且电极未充电。这仅是一个例子，并不是要求的初始状态。所述材料可以处于任何光学状态并仍用这种方法驱动。图5b显示了平面复位，其中第一写入电压被施加在公共电极3上，第二写入电压被施加在第一和第二导体1、2的所有电极上并且足以将所有像素写至平面状态。因为该系统的有效厚度现在仅是t1的一半，因此达到平面状态所需的电压也被降低。图5c显示了该序列的写入部分，其中被选中的将要被写至焦点圆锥状态的像素被寻址。通过施加合适的写入电压在第一和第二导体的被选中的电极5上，同时未被选中的电极6被设定在保持电压以及公共电极3被允许电悬浮可实现这一目的。应该注意将全部厚度的显示材料写至焦点圆锥状态所需的电压通常小于将甚至一半厚度的材料写至平面状态所需的电压。使用此方法，显示器的一次或多次扫描可生成焦点圆锥像素31和未改变的平面像素30的图案从而形成所需图像，其中写显示器所需的总体电压是同等的传统显示器所需写入电压的一半。
图6a、6b和6c显示了一种可选的驱动方法和结构，其通过使用公共电极可以使得在初始的单色(例如黑、白)显示器上具有可调专色的附加能力。在此结构中，制造第一和第二成像层11、12使其反射不同波长的光。如果这些波长是互补的(例如青色和红色)并且使用黑色纳米层，那么当两者都设置为平面状态时，显示器就将呈现白色。如果以与图5所示相同的方法写显示器，那么最终的图像将呈现黑色和白色。然而，如果这些层被个别寻址，那么个别的其他颜色的区域也可以被显示。图6a还显示了如前所述的公共电极平面复位。这样可通过将第一成像层11或第二成像层12的一个或多个区域写至焦点圆锥状态并且保留该区域的平面像素30为非写入层的颜色来增加专色的区域。图6b显示了这样的一个例子。在此实施例中，写入电压被施加在第二导电层2上的一组或多组电极上，同时第二写入电压被施加在所有剩余的电极上。这包括第二导电层2上的所有剩余电极、第一导电层1上的所有电极以及公共电极3。这将第二成像层12位于被选中的电极5和未被选中的电极6之间的部分设置为焦点圆锥像素31，同时剩余的显示材料保持为平面像素30。图6c显示了按照上述实施例所写的个别的焦点圆锥像素31。在此实施例中，如果第二成像层12是青色，第一成像层11是红色并且纳米层是黑色，那么显示器可包含颜色为黑色(两层都是焦点圆锥状态)、红色(第二成像层为焦点圆锥状态)、青色(第一成像层为焦点圆锥状态)或白色(两层都是平面状态)的像素。
本发明的所述器件包括支撑物。该支撑物可以是任何自承(self-supporting)材料。最优选的支撑物是柔性支撑物，尤其是塑料支撑物。柔性塑料衬底可以是任何支撑导电金属薄膜的柔性自承塑料膜。“塑料”代表高聚合物，通常由聚合物合成树脂制成，其可以与其他成分混合，例如固化剂、填料、增强剂、着色剂以及可塑剂。塑料包括热塑性塑料和热硬化材料。
柔性塑料膜必须具有足够的厚度和机械完整性从而能够自支撑，然而不能过厚以至于变成刚性。通常，柔性塑料衬底是合成膜在厚度上最厚的层。因此，衬底在很大程度上决定了完全构造后的合成膜的机械和热稳定性。
柔性塑料衬底材料的另一个主要特性是其玻璃转变温度(Tg)。Tg定义为玻璃转变温度，在该温度下塑料材料将从玻璃态转变为橡胶态。在材料真正变得流动之前该温度可包含一个范围。适于用作柔性塑料衬底的材料包括具有相对较低的玻璃转变温度(例如高至150℃)的热塑性材料以及具有更高的玻璃转变温度(例如超过150℃)的材料。柔性塑料衬底所用材料的选择依赖于一些因素，例如制造工艺条件(例如沉积温度和退火温度)以及例如在显示器制造厂的工艺线上的制造后条件(post-manufacturing conditions)。以下讨论的某些塑料衬底可以经受更高的至少高达约200℃，某些高达300-350℃，的处理温度而不会损坏。
通常，柔性衬底可以是聚乙烯酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚砜(polysulfone)、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯、聚酰亚胺、聚醚酯(polyetherester)、聚醚酰胺(polyetheramide)、纤维素乙酸酯(cellulose acetate)、脂肪族聚氨酯(aliphatic polyurethane)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)、聚(甲基(x-甲基丙酸烯))(poly(methyl(x-methacrylates)))、脂肪族聚烯烃(aliphatic polyolefin)或再生聚烯烃(cyclic polyolefin)、多芳基化合物(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯聚(全氟烷氧基)氟聚物(Teflon poly(perfluoro-alkoxy)fluoropolymer，PFA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚(乙烯基聚四氟乙烯)氟聚物(PETFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate)以及各种丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯共聚物(PMMA)。脂肪族聚烯烃可包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)以及聚丙烯，其中聚丙烯包括定向聚丙烯(OPP)。再生聚烯烃可包含聚二环戊二烯(poly(bis(cyclopentadiene)))。优选的柔性塑料衬底是再生聚烯烃或聚酯。多种再生聚烯烃适合作为柔性塑料衬底。例如Japan Synthetic Rubber Co.，Tokyo，Japan生产的Arton
Figure 2007800008092_0
、Zeon ChemicalsL.P.，Tokyo，Japan生产的Zeanor T、以及Celanese A.G.，Kronberg，Germany生产的Topas
Figure 2007800008092_1
。Arton是一种聚二环戊二烯冷凝物(一种聚合物膜)。可选地，柔性塑料衬底也可以是聚酯。优选的聚酯是芳族聚酯，例如Arylite。尽管以上提出了多种塑料衬底的例子，然而也应该认识到衬底也可以由其他材料制成，例如玻璃和石英。
使用硬涂层可增强柔性塑料衬底。通常，该硬涂层为丙烯酸树脂涂层。这样的硬涂层厚度通常为1至15微米，优选2至4微米，可通过由热辐射或紫外辐射引发的合适的可聚合材料的自由基聚合反应得到。根据衬底可选用不同的硬涂层。当衬底为聚酯或Arton时，一种特别优选的硬涂层是称作“Lintec”的涂层，Lintec包含紫外线固化的聚酯丙烯酸酯和硅胶。当沉积在Arton上时，其表面组分为原子百分比为35％的碳、原子百分比为45％的氧和原子百分比为20％的硅，并且不含氢。另一种特别优选的硬涂层是Tekra Corporation，New Berlin，Wisconsin销售的商标为“Terrapin”的丙烯酸酯涂层。
至少两个导电层出现在显示器件中。第一导体被形成于衬底上。第一导体可以是铟锡氧化物(ITO)的透明导电层，并且ITO是优选的材料。或者，第一导体可以是由金属(例如铜、铝或镍)构成的不透明的电导体。如果第一导体是不透明金属，则金属可以是金属氧化物以形成光吸收的第一导体。该导电层可包括其他金属氧化物，例如氧化铟、氧化钛、氧化镉、铟镓氧化物、五氧化铌以及二氧化锡。可参考Polaroid(宝丽来)公司的国际公开WO 99/36261。除了例如ITO等主要氧化物，所述至少一个导电层还可包含第二金属氧化物，例如铈、钛、锆、铪和/或钽的氧化物。可参考Fukuyoshi等人(Toppan PrintingCo.)的美国专利5,667,853。其他透明导电氧化物包括，但不限于，ZnO2、Zn2SnO4、Cd2SnO4、Zn2In2O5、MgIn2O4、Ga2O3--In2O3或TaO3。
根据导电层的材料或其下层的材料，导电层可通过例如低温溅射技术或直流溅射技术(例如直流溅射或射频-直流溅射)形成。通常，导电层被溅射在衬底上，其电阻小于250欧姆每平方(ohms per square)。
第二导体可应用在光调制成像层的表面。第二导体应具有足够的电导率以承载穿过光调制成像层的电场。第二导电层可包含任何上述用于第一透明导电层的导电材料。然而，第二导电层不需要透明。第二导电层可在真空环境中使用例如铝、锡、银、铂、碳、钨、钼或者铟的材料形成。这些金属的氧化物可用于将可图案化的导电层变黑。金属材料可被来自电阻加热、阴极电弧、电子束、溅射或磁控激发的能量激发。第二导电层也可包括氧化锡或铟锡氧化物的涂层，从而导致该层透明。或者，第二导电层通过导电墨水印刷得到。为了得到更高的电导率，导电层可包括基于银的层，该层仅包含银或者包含还含有不同元素的银，例如铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、镉(Cd)、金(Au)、锌(Zn)、镁(Mg)、锡(Sn)、铟(In)、钽(Ta)、钛(Ti)、锆(Zr)、铈(Ce)、硅(Si)、铅(Pb)或钯(Pd)。所述电极彼此电隔离。本发明包括电调制成像层，其为场驱动或电压驱动切换层。本发明的导电元件之间不存在层，因为这会显著降低这些导电层产生能够切换其间的电调制成像层的电场的能力。
除了第二导电层，其他装置也可用来产生能够切换液晶层状态的电场，例如如美国专利申请20010008582 A1、20030227441 A1、20010006389 A1以及美国专利6,424,387、6,269,225以及6,104,448所述，所有都以引用方式并入本文中。
透明公共电极与多行和多列电极共延。“公共”的含义是指多个可独立寻址的像素共用共延的电极。与公共电极的接触例如可在显示区域的外部边缘的单个点处形成，在公共电极上产生的电信号可在器件的多行和多列之间共享。公共电极的材料或者材料的组合可从前面列举的用于透明电极的同样的物质中选择，然而应该薄得多，因此更透明，因为其有效区域比行电极或列电极大得多。
显示器包括设置在合适的支撑结构上(例如在一个或多个电极上或之间)的合适的电调制成像材料。电调制可成像材料可以是光发射的或光调制的。光发射材料在性质上可以是无机的或有机的。特别优选的是有机发光二极管(OLED)或者聚合物发光二极管(PLED)。光调制成像材料可以是反射式或透射式。电调制可成像材料可通过电场寻址，然后在撤去电场后保持它的图像，这种特性通常称作“双稳性”。电调制成像材料可以是电致变色材料、电化学材料、电泳材料(例如Gyricon粒子)、可旋转的微囊化微球(microencapsulated micropheres)、液晶材料、胆甾型/手性向列液晶材料、聚合物分散液晶(PDLC)、聚合物稳定液晶、表面稳定液晶、碟状(smectic)液晶、铁电材料、磁性材料、电致发光材料或者任何其他现有技术已知的大量的光调制成像材料。液晶材料可以是扭曲向列型(TN)液晶、超扭曲向列型(STN)液晶、铁电型液晶、磁性液晶、或手性向列液晶。特别优选手性向列液晶。手性向列液晶可以是聚合物分散液晶(PDLC)。然而，在某些情况下，具有堆叠的成像层或多个支撑层的结构可被选择用来提供额外的优点。
液晶(LC)被用作光开关。支撑物通常被制造具有透明导电电极，电“驱动”信号被耦合入该电极中。驱动信号产生电场导致液晶材料的相变或状态改变，根据其相和/或状态，液晶呈现不同的光反射特性。
液晶可以是向列型(N)、手性向列型(N*)或碟状，依赖于在中间相(mesophase)中的分子排列方式。在优选实施例中，电调制成像材料是包含在聚合物基体中的手性向列液晶。手性向列液晶可用于制造在环境光下同时为双稳态的和可视的电子显示器。而且，液晶材料可被分散成位于水性介质中的微米大小的液滴，并与合适的粘合剂材料混合，然后被涂覆在柔性导电支撑物上以生成潜在的低成本显示器。这些显示器的运作依赖于平面反射状态和弱的散射焦点圆锥状态之间的对比。
手性向列液晶指的是具有比扭曲向列型和超扭曲向列型液晶更精细的间距(pitch)的一类液晶。手性向列液晶的名称源自这类液晶配方通常通过向主向列液晶中添加手性剂获得。因为其稳定的“存储”特性，手性向列液晶可用来提供双稳或多稳反射型显示器，并且不需要连续的驱动电路以保持显示图像，因此可显著降低能量消耗。手性向列液晶在没有电场的时候是双稳的，两个双稳结构为反射平面结构和弱的散射焦点圆锥结构。在平面结构中，手性向列液晶分子的螺旋轴基本平行于其上设置液晶的支撑物。在焦点圆锥状态下，液晶分子的螺旋轴总体上随机取向。通过调整手性掺杂物在手性向列材料中的浓度，液晶分子的间距长度可调，进而其反射的辐射的波长也可调。反射红外辐射的手性向列材料已经被用于科学研究。商用显示器绝大多数由反射可见光的手性向列材料制造。一些已知的LCD器件包括如美国专利5,667,853(以引用方式并入本文中)所述的覆盖在玻璃衬底上的化学刻蚀的透明导电层。本发明可使用分散在连续基体中的手性向列液晶混合物作为光调制层。这种材料被称作“聚合物分散液晶”材料或“PDLC”材料。
现在的手性向列液晶材料通常包括至少一种与手性掺杂物混合的向列主体。合适的手性向列液晶混合物优选具有正的介电各向异性并且包括其数量可有效地形成焦点圆锥和扭曲平面结构的手性材料。因为其优秀的反射特性、双稳性和灰度存储(gray scale memory)，因此优选手性向列液晶材料。手性向列液晶通常是向列液晶和其数量足以产生需要的间距长度的手性材料的混合物。
手性向列液晶材料和单元以及聚合物稳定手性向列液晶和单元在现有技术中是周知的，并且被描述在例如美国专利5,695,682、申请序列号为07/969,093的美国专利申请、序列号为08/057,662的美国专利申请、Yang et al.，Appl.Phys.Lett.60(25)pp 3102-04(1992)、Yang et al.，J.Appl.Phys.76(2)pp 131(1994)公开的国际专利申请PCT/US92/09367以及公开的国际专利申请PCT/US92/03504，所有这些以引用方式并入本文中。
液晶层还可包含其他成分。例如，当颜色由液晶材料本身引入时，可加入多向色性(pleochroic)染料以增强或改变单元反射的颜色。类似地，诸如气相二氧化硅等添加剂可溶解在液晶混合物中以调整各种手性向列结构的稳定性。也可使用其数量在大约0.25％到大约1.5％范围内的染料。
LCD还可包含功能层，包括位于可固化层和支撑物之间的导电层以及如上所述的类似于固化层的任何层。一种类型的功能层可以是彩色对比层。彩色对比层可以是辐射反射层或辐射吸收层。在某些情况下，每个显示器的最后面的衬底优选被涂成黑色。彩色对比层也可以是其他颜色。在另一实施例中，黑色层包含粉碎的非导电颜料。材料被粉碎至小于1微米以形成“纳米颜料”。包含被粉碎至小于1微米的颜料的层也被称为纳米层。彩色对比层可以是纳米层。在一个优选实施例中，黑色层吸收跨越可见光谱的所有波长的光(波长从400nm到700nm)。黑色层也可包含一组或多个颜料分散体(dispersions)。功能层可包括保护层或阻挡层(barrier layer)。在另一实施例中，聚合的衬底可进一步包括抗静电层，以控制在滚动传送或薄片抛光过程中在薄片或薄板(web)上出现有害的电荷。功能层还可包括介电材料。出于本发明的目的，介电层为非导电的或者用于阻挡电流的层。
所述显示器至少依次包括衬底、第一导电层、第一电调制成像材料层、公共电极、第二电调制成像材料层以及第二导电层。在一个优选实施例中，导电层为ITO且成像层为液晶材料。两个液晶层可由手性向列液晶构成。这两层在平面状态下可具有相同的或相反的圆偏振反射的旋向性(handedness)。光调制成像层可具有相同的峰值反射波长或者可以覆盖光谱的不同区域。它们通常，但不是必须，具有大约相同的厚度。在一个优选实施例中，对比光吸收物层将在光调制层和非透明电极之间共延。在一个更优选的实施例中，对比光吸收物层也是场扩展层。
所述显示器也可包括两个偏振材料薄片，并且电调制成像溶液位于偏振薄片之间。偏振材料的薄片可以是玻璃衬底或透明塑料衬底。在一个实施例中，在透明的多层柔性支撑物上涂覆可被图案化的第一导电层，在第一导电层上涂覆电调制成像层。施加第二导电层，并且在其上涂覆功能层。添加介电的导电行触点，包括可在导电层和介电导电行触点之间提供互连的导通孔。
在典型的矩阵可寻址的光调制显示器件中，许多光调制器件被形成于单个衬底上，并且被成组排列在规则的栅格图案中。激活(activation)可按照行和列进行，或者在具有单独的阴极和阳极路径的有源矩阵中进行。
除了显示器，本发明还可用于其它应用中。例如，另一种可能的应用是用于光学元件的具有手性液晶相的聚合物薄膜，例如手性向列宽带偏振片或手性液晶延迟膜。在这些之中是有源和无源光学元件或彩色滤光片以及液晶显示器，例如STN、TN、AMD-TN、温度补偿、无聚合物或聚合物稳定的手性向列结构(PFCT、PSCT)显示器。可能的显示器工业应用包括用于笔记本电脑以及台式电脑、仪器面板、视频游戏机、可视电话、移动电话、手持电脑、PDA、电子书(e-books)、可携式摄像机、卫星导航系统、仓库和超市收费系统、高速公路标记、信息显示、智能卡、玩具以及其他电子装置的超亮、柔性、便宜的显示器。本发明还可用于其他产品的生产，例如传感器、医疗测试薄膜、太阳能电池、燃料电池等等。
用于本发明的优选的驱动方法包括施加具有4阶段方式的驱动信号序列以使双稳态矩阵可寻址显示元件成像，其特征在于平面复位、左斜选择(left slope selection)方法。在第一阶段，待更新的显示器区域被复位至平面结构。参考图5，在公共电极3与行2和列1之间施加交流像素电压，使得达到临界电压(如果未超过临界电压)。将交流像素电压的持续时间保持一段合适的时间以达到垂直结构。在第二阶段，将显示器的像素电压设置为足够低的电压，使得液晶材料的垂直域松弛为稳定的平面结构。第三阶段是扫描阶段，公共电极被悬浮(即连接至高阻抗)同时显示器待更新的每一行被寻址，优选地顺序寻址。当行被寻址时，其被称作“被选中”，而任何其他行被称作“未被选中”。在被选中的行，需要从稳定的平面结构转换为非反射的焦点圆锥结构的像素接收到穿过它们并且比V1大的像素电压脉冲，以产生平面至焦点圆锥(P-FC)的转换。需要保持在稳定的平面结构的像素接收到一个或一组脉冲，使得对像素的最终结构的影响可忽略，其最终结构为稳定平面结构。在该像素电压脉冲或多个像素电压脉冲已经充分导致平面-焦点圆锥转换以在被选中的行中选择像素后，下一个待寻址的行被选中。重复该选择过程直至所有行都被寻址。这种驱动方法或方案可被描述为公共电极平面复位、左斜选择方法。最后，将所有像素电压从显示器更新后的区域移除。
特别地，图7代表在所施加的电压被移除以及手性向列液晶得到稳定的结构后手性向列液晶的稳定反射率。该图通常通过首先施加交流像素电压并持续一段固定的时段以复位显示器至已知状态(焦点圆锥或垂直)得到。在复位时段之后是显示器被允许稳定下来进入初始结构的时段。在显示器稳定后，施加交流测试电压至手性向列液晶并持续一段固定的时段，然后移除电压。经过一段短暂的松弛/稳定时间后，测量手性向列液晶的反射率。对于x轴上的每个测试电压都要执行复位到初始状态的步骤。
本发明的驱动方法可以有很多变化。例如，可以通过施加大于图7中的电压V2的选择电压来减小将像素从稳定平面结构转换为焦点圆锥结构的时间。跟随该缩短的高压脉冲的电压可以是零伏或某个保持电压，如美国专利申请2005/0024307 A1所述(以引用方式并入本文中)。还可以出现具有多个脉冲的情况。应该了解本发明支持的特征(enabling feature)是在所有情况下显示器先被复位至稳定的平面结构，然后通过将被选中的像素转换为焦点圆锥结构实现更新。
为了产生如图9所示的具有红色顶部的显示，至少需要如下结构：
a.    ITO列
b.    红色液晶
c.    公共电极
d.    蓝色液晶
e.    黑色纳米层
f.    行
利用该结构执行以下步骤：
将两层都设置为平面结构。
施加信号“x”至公共电极。
施加信号“-x”至所有的行与列。
通过将蓝色层中被选中的行设置为焦点圆锥结构，将被选中的区域写为红色。
施加信号“x”至公共电极、所有的列以及未选中的行。
施加信号“-x”至选中的行。
将选中的像素写为黑色。
“悬浮”公共电极。
施加信号“x”至行1，施加信号“-x”至需要的列和剩余的行。
对剩余的行重复以上步骤。
注意：驱动信号“x”和“-x”指的是交流驱动信号及其反相信号。
为了产生如图10所示的具有蓝色侧边部分的显示，至少需要如下结构：
a.    ITO列
b.    红色液晶
c.    公共电极
d.    蓝色液晶
e.    黑色纳米层
f.    行
利用该结构执行以下步骤：
将两层都设置为平面结构。
施加信号“x”至公共电极。
施加信号“-x”至所有行与列。
通过将红色层中被选中的列设置为焦点圆锥结构，将被选中的区域写为蓝色。
施加信号“x”至公共电极、所有的行以及未选中的列。
施加信号“-x”至选中的列。
将选中的像素写为黑色。
“悬浮”公共电极。
施加信号“x”至行1，信号“-x”至需要的列和剩余的行。
对剩余的行重复以上步骤。
注意：驱动信号“x”和“-x”指的是交流驱动信号及其反相信号。
为了产生如图11所示的具有蓝色侧边部分以及红色顶部和底部的显示，至少需要如下结构：
a.    ITO列
b.    红色液晶
c.    公共电极
d.    蓝色液晶
e.  黑色纳米层
f.  行
利用该结构执行以下步骤：
将两层都设置为平面结构。
施加信号“x”至公共电极。
施加信号“-x”至所有的行与列。
通过将红色层和蓝色层中的区域设置为焦点圆锥结构，将被选中的区域写为蓝色和红色。
施加信号“x”至公共电极、未选中的行以及未选中的列。
施加信号“-x”至选中的列和行。
将选中的像素写为黑色。
“悬浮”公共电极。
施加信号“x”至行1，信号“-x”至需要的列和剩余的行。
对剩余的行重复以上步骤。
注意：驱动信号“x”和“-x”指的是交流驱动信号及其反相信号。
以下例子被提供用于说明本发明。
控制1(两个成像层并且没有插入的公共电极)
准备了一种控制，用于比较有和没有公共电极的显示器的响应。使用由E.M.Industries of Hawthorne，N.Y.U.S.A.提供的胆甾型液晶油MERCK BL118并按照Stephenson的美国专利6,556,262所述工艺进行有限聚结(coalescence)得到乳剂。
对于其域尺寸大约为10微米的乳剂，使用以下工艺：首先制备BL118浆以制造乳剂。一种溶液包含230克蒸馏水、103.5克BL118、3.41克LUDOX
Figure 2007800008092_2
 M50以及7.12克MAE己二酸。同时还有，包含2.0克MAE己二酸和18克蒸馏水的MAE己二酸溶液。将这些溶液添加在一起，加热到50℃，然后在高剪切Silverson混合器中在5000rpm下混合2分钟。然后将该溶液在3000psi的压力和50℃下通过高压微射流设备(Microfluidizer)两次。从由90克干胶和2克抗微生物剂加入908克水中制成的1000克分量的凝胶(gelatin)溶液中取出408克在50℃融化后加入微射流分散后的BL118浆。
每英寸30个像素的无源矩阵显示器按照以下方法制造。在从Bekaert Specialty Films，San Diego California获得的5英寸宽的聚乙烯对苯二酸酯(polyethylene terephthalate)支撑物上溅射涂覆ITO直至其电阻为300欧姆每平方，利用聚焦激光束对整个薄片进行图案化以产生被大约100微米间隙隔开的电隔离列。除了用于隔离列的激光刻蚀线以外，还在距支撑物顶部边缘大约0.5厘米处刻蚀线条穿过这些列。这是为了使边缘与随后的ITO溅射涂层接触并且不与列短路。
底层涂层是通过制备涂层水溶液制得，每一所述水溶液包含重量百分比为8％的指定的液晶乳剂、重量百分比为5％的凝胶以及重量百分比大约为0.2％的涂层表面活性剂。该涂层溶液被加热到45℃以降低乳剂的粘性到大约8厘泊(centipoise)。125微米厚、5英寸宽并且具有铟锡氧化物导电层(300欧姆每平方)的聚乙烯对苯二酸酯衬底在涂层机上被按照46.1cm3/m2的量连续涂覆加热的乳剂并进行干燥。
使用与上述同样的涂层溶液，将第二成像层通过刀刮涂覆在样品上使湿厚度为46.1cm3/m2。干燥后，彩色对比层按照以下方法制备。按重量计2％的照相凝胶溶液和去离子水混合并加热到45℃。一旦混合物被匀质化，被粉碎到尺寸小于1微米的洋红色(magenta)和青色非导电颜料的混合物被加入到溶液中以配成蓝色。刀刮涂覆该溶液直到湿厚度为43.0cm3/m2。
在涂层完成后，使用丝网印刷的紫外线固化银墨(Allied Inc.提供)片(silver ink patch)施加第二导体以形成本发明所述显示器。例1(具有插入的公共电极的两成像层)
进行实验以检验在手性向列液晶的顶部增加导电层的效果。使用由E.M.Industries of Hawthorne，N.Y.U.S.A.提供的胆甾型液晶油MERCK BL118并按照Stephenson的美国专利6,556,262所述工艺进行有限聚结(coalescence)得到乳剂。
对于其域尺寸大约为10微米的乳剂，使用以下工艺：首先制备BL118浆以制造乳剂。一种溶液包含230克蒸馏水、103.5克BL118、3.41克LUDOX
Figure 2007800008092_3
 M50以及7.12克MAE己二酸。同时还有，包含2.0克MAE己二酸和18克蒸馏水的MAE己二酸溶液。将这些溶液添加在一起，加热到50℃，然后在高剪切Silverson混合器中在5000rpm下混合2分钟。然后将该溶液在3000psi的压力和50℃下通过高压微射流设备(Microfluidizer)两次。从由90克干胶和2克抗微生物剂加入908克水中制成的1000克分量的凝胶(gelatin)溶液中取出408克在50℃融化后加入微射流分散后的BL118浆。
每英寸30个像素的无源矩阵显示器按照以下方法制造。在从Bekaert Specialty Films，San Diego California获得的5英寸宽的聚乙烯对苯二酸酯(polyethylene terephthalate)支撑物上溅射涂覆ITO直至其电阻为300欧姆每平方，利用聚焦激光束对整个薄片进行图案化以产生被大约100微米间隙隔开的电隔离列。除了用于隔离列的激光刻蚀线以外，还在距支撑物顶部边缘大约0.5厘米处刻蚀线条穿过这些列。这是为了使边缘与随后的ITO溅射涂层接触并且不与列短路。
底层涂层是通过制备涂层水溶液制得，每一所述水溶液包含重量百分比为8％的指定的液晶乳剂、重量百分比为5％的凝胶以及重量百分比大约为0.2％的涂层表面活性剂。该涂层溶液被加热到45℃以降低乳剂的粘性到大约8厘泊(centipoise)。125微米厚、5英寸宽并且具有铟锡氧化物导电层(300欧姆每平方)的聚乙烯对苯二酸酯衬底在涂层机上被按照46.1cm3/m2的量连续涂覆加热的乳剂并进行干燥。
在底层被涂覆、干燥和卷绕在一起后，在卷上溅射涂覆ITO以形成其表面电阻大约为50-100欧姆/平方的透明导电层。将ITO层与下面的涂层相对偏移以得到沿顶部边缘的电接触。溅射涂层是通过从铟/锡比例为90％/10％的蒸发源直流溅射ITO得到的。
使用与上述同样的涂层溶液，将第二成像层通过刀刮涂覆在样品上使湿厚度为46.1cm3/m2。干燥后，彩色对比层按照以下方法制备。按重量计2％的照相凝胶溶液和去离子水混合并加热到45℃。一旦混合物被匀质化，被粉碎到尺寸小于1微米的洋红色(magenta)和青色非导电颜料的混合物被加入到溶液中以配成蓝色。刀刮涂覆该溶液直到湿厚度为43.0cm3/m2。
在涂层完成后，使用丝网印刷的紫外线固化银墨(Allied Inc.提供)片(silver ink patch)施加第二导体以形成本发明所述显示器。
控制驱动方法
用于测试控制和例子的驱动方法包括三阶段方法。在第一阶段，待更新的显示器区域被复位至平面结构。施加交流电压穿过第一和第二导体(行和列)使得达到临界电压(如果未超过临界电压)。将交流电压(大约120V)的持续时间保持一段合适的时间以达到垂直结构。在第二阶段，将显示器的电压设置为足够低的电压(大约0V)使得垂直域松弛为稳定的平面结构。第三阶段是扫描阶段，显示器待更新的每一行被顺序寻址。当行被寻址时，其被称作“被选中”，而任何其他行被称作“未被选中”。在被选中的行中，需要从稳定的平面结构转换为非反射的焦点圆锥结构的像素接收到穿过它们并且比V1(大约40V)大的电压脉冲以产生平面至焦点圆锥(P-FC)的转换。需要保持在稳定的平面结构的像素接收到一个或一组脉冲，使得对像素的最终结构的影响可忽略，其最终结构为稳定平面结构。在该电压脉冲或多个电压脉冲已经充分导致平面-焦点圆锥转换以在被选中的行中选择像素后，下一个待寻址的行被选中。重复该选择过程直至所有行都被寻址。
寻址以上控制和例子的结果产生可接受的图像。
实验的驱动方法
用于说明本发明驱动方法的在实验样品上使用的驱动方法包括以下步骤。在第一阶段，待更新的显示器区域被复位至平面结构。施加交流电压穿过第一和公共电极以及第二和公共电极，使得达到临界电压(如果未超过临界电压)。将交流电压(大约60V)的持续时间保持一段合适的时间以达到垂直结构。在第二阶段，将显示器的电压设置为穿过第一和公共电极以及第二和公共电极的足够低的电压(大约0V)使得垂直域松弛为稳定的平面结构。第三阶段是扫描阶段，显示器待更新的每一行被顺序寻址。公共电极被悬浮(即连接至高阻抗)。当行被寻址时，其被称作“被选中”，而任何其他行被称作“未被选中”。在被选中的行中，需要从稳定的平面结构转换为非反射的焦点圆锥结构的像素接收到穿过它们并且比V1(大约20V)大的电压脉冲，以产生平面至焦点圆锥(P-FC)的转换。需要保持在稳定的平面结构的像素接收到一个或一组脉冲，使得对像素的最终结构的影响可忽略，其最终结构为稳定平面结构。在该电压脉冲或多个电压脉冲已经充分导致平面-焦点圆锥转换以在被选中的行中选择像素后，下一个待寻址的行被选中。重复该选择过程直至所有行都被寻址。
所述实验的驱动方法以控制驱动方法的复位电压的一半电压产生可接受的图像。

Claims (22)

1.一种显示器，其依次包括支撑物、第一图案化导体、第一电调制成像材料层、共延的公共电极导体、第二电调制成像材料层以及第二图案化导体；
其中所述显示器被加电压复位并且通过具有三阶段步骤的驱动信号序列选择图像，平面复位、左斜选择是该步骤的特征，其中所述三阶段步骤包括：
在第一阶段，施加第一像素电压穿过待更新的区域的像素使得达到临界电压；并且保持所述第一像素电压直至达到垂直结构；
在第二阶段，设置第二像素电压以使所述垂直结构松弛为稳定的平面结构，其中第二像素电压为大约0V的交流电压；
在第三阶段，当选择所述待更新的区域的由第一图案化电极和第二图案化电极形成的多行像素中的一行像素并且通过顺序寻址更新这一行像素时，所述共延的公共电极导体被允许悬浮，其中顺序寻址包括：
施加能够将所述像素从所述稳定的平面结构转换为非反射的焦点圆锥结构的第三像素电压穿过所述像素以产生转换的像素；
施加不能将所述像素从所述稳定的平面结构转换为所述非反射的焦点圆锥结构的第四像素电压以产生非转换的像素从而使其保持在稳定的平面结构；以及
重复所述寻址步骤直到所述待更新的区域的所述多行的像素都被寻址。
2.如权利要求1所述的显示器，其中所述第一图案化导体被图案化为列以及所述第二图案化导体被图案化为行。
3.如权利要求1所述的显示器，其中电调制成像材料为手性向列液晶材料。
4.如权利要求1所述的显示器，其中电调制成像材料为聚合物分散液晶材料。
5.如权利要求1所述的显示器，其中所述第一电调制成像材料层和所述第二电调制成像材料层包含同样的材料。
6.如权利要求1所述的显示器，其中所述第一电调制成像材料层和所述第二电调制成像材料层包含不同的材料。
7.如权利要求6所述的显示器，其中所述第一电调制成像材料层和所述第二电调制成像材料层包含具有不同扭曲的手性材料。
8.如权利要求6所述的显示器，其中所述第一电调制成像材料层和所述第二电调制成像材料层包含具有不同颜色的材料。
9.如权利要求1所述的显示器，其中电调制成像材料为电泳材料。
10.如权利要求1所述的显示器，其中所述共延的公共电极导体未被图案化。
11.如权利要求1所述的显示器，其中所述共延的公共电极导体是透明的。
12.如权利要求1所述的显示器，其中所述共延的公共电极导体是有色彩的。
13.如权利要求1所述的显示器，其中所述共延的公共电极导体包含聚噻吩。
14.如权利要求1所述的显示器，其中所述共延的公共电极导体包含铟锡氧化物。
15.如权利要求1所述的显示器，其还包括彩色对比层或有颜色的层。
16.如权利要求1所述的显示器，其还包括位于与电调制成像材料层相对的所述第一和第二图案化导体的任一侧的场扩展层。
17.一种使显示元件成像的方法，包括：
提供一种显示元件，其依次包括支撑物、第一图案化导体、第一电调制成像材料层、共延的公共电极导体、第二电调制成像材料层以及第二图案化导体；
识别所述显示元件的待更新的区域，其中所述待更新的区域包括多行的像素，而其中所述像素由所述第一图案化导体和第二图案化导体形成；
施加具有三阶段步骤的驱动信号序列以使所述显示元件成像，其中所述三阶段步骤包括：
在第一阶段，施加第一像素电压穿过所述待更新的区域的所述像素使得达到临界电压；并且保持所述第一像素电压直至达到垂直结构；
在第二阶段，设置第二像素电压以使所述垂直结构松弛为稳定的平面结构，其中第二像素电压为大约0V的交流电压；
在第三阶段，当选择所述待更新的区域的由第一图案化电极和第二图案化电极形成的多行像素中的一行像素并且通过顺序寻址更新这一行像素时，所述共延的公共电极导体被允许悬浮，其中顺序寻址包括：
施加能够将所述像素从所述稳定的平面结构转换为非反射的焦点圆锥结构的第三像素电压穿过所述像素以产生转换的像素；
施加不能将所述像素从所述稳定的平面结构转换为所述非反射的焦点圆锥结构的第四像素电压以产生非转换的像素从而使其保持在稳定的平面结构；以及
重复所述寻址步骤直到所述待更新的区域的所述多行的像素都被寻址。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述第一像素电压、所述第二像素电压、所述第三像素电压以及所述第四像素电压包括交流电压。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述第一像素电压、所述第二像素电压、所述第三像素电压以及所述第四像素电压的至少其中之一为电压脉冲。
20.如权利要求17所述的方法，其中所述第一电调制成像材料层和第二电调制成像材料层包括聚合物分散双稳态手性向列液晶成像层。
21.如权利要求17所述的方法，其中所述第一像素电压为60V的交流电压。
22.如权利要求17所述的方法，其中所述第三像素电压为20V的交流电压。
CN200780000809.2A 2006-01-06 2007-01-05 用于降压显示器的公共透明电极 Active CN101341528B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/327,724 2006-01-06
US11/327,724 US20070159574A1 (en) 2006-01-06 2006-01-06 Common transparent electrode for reduced voltage displays
PCT/US2007/000413 WO2007081885A1 (en) 2006-01-06 2007-01-05 Common transparent electrode for reduced voltage displays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101341528A CN101341528A (zh) 2009-01-07
CN101341528B true CN101341528B (zh) 2011-07-13

Family

ID=37946436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200780000809.2A Active CN101341528B (zh) 2006-01-06 2007-01-05 用于降压显示器的公共透明电极

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20070159574A1 (zh)
CN (1) CN101341528B (zh)
TW (1) TW200903082A (zh)
WO (1) WO2007081885A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE416480T1 (de) * 2005-06-16 2008-12-15 Asulab Sa Herstellungsverfahren für ein transparentes element mit transparenten elektroden und entsprechendes element
US20100090943A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-15 Fricke Peter J Electrophoretic Display Apparatus and Method
US8350794B2 (en) * 2009-06-05 2013-01-08 Industrial Technology Research Institute Display device having concurrently drivable multiple display material layers, and circuitry for and method of driving the same
JP5306926B2 (ja) * 2009-07-09 2013-10-02 株式会社ジャパンディスプレイウェスト 液晶表示装置
JP5638229B2 (ja) * 2009-11-25 2014-12-10 大日本印刷株式会社 ツイストボール型電子ペーパー
TWI471658B (zh) * 2012-04-09 2015-02-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 膽固醇液晶顯示器及其驅動方法
CN105793989A (zh) * 2013-09-27 2016-07-20 科思创德国股份有限公司 用于lcd-tft应用的在高cte、低延迟的聚合物膜上的igzo氧化物tft的制造
US10446585B2 (en) * 2014-03-17 2019-10-15 E Ink Corporation Multi-layer expanding electrode structures for backplane assemblies
CN108415204B (zh) * 2018-04-28 2024-02-13 华南师范大学 一种多稳态电响应智能窗及其制备方法
US11567375B2 (en) * 2021-01-29 2023-01-31 Meta Platforms, Inc. Techniques for complex wavefront modulation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508831A (en) * 1992-09-17 1996-04-16 Fujitsu Limited Liquid crystal display panel with a color layer having at least two color regions within one pixel and with a liquid crystal layer having two portions of differing bandwidths
US5796447A (en) * 1995-09-13 1998-08-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Liquid crystal display having multiple liquid crystal layers per pixel in which electrode pairs are driven at different phases or float
CN1298114A (zh) * 1999-11-26 2001-06-06 卡西欧计算机株式会社 叠置型显示装置
US6356323B1 (en) * 2000-08-11 2002-03-12 Eastman Kodak Company Color display using cholesteric liquid crystals
US6639637B2 (en) * 2001-12-26 2003-10-28 Eastman Kodak Company Field spreading layer for dispersed liquid crystal coatings
CN1460199A (zh) * 2001-03-30 2003-12-03 美能达株式会社 液晶显示设备

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US624387A (en) * 1899-05-02 Safety-pin
JPS5364559A (en) * 1976-11-22 1978-06-09 Seiko Epson Corp Multilayer display body for watches
US5453863A (en) * 1991-05-02 1995-09-26 Kent State University Multistable chiral nematic displays
US5695682A (en) * 1991-05-02 1997-12-09 Kent State University Liquid crystalline light modulating device and material
US6104448A (en) * 1991-05-02 2000-08-15 Kent State University Pressure sensitive liquid crystalline light modulating device and material
WO1993023496A1 (en) * 1992-05-18 1993-11-25 Kent State University Liquid crystalline light modulating device & material
EP0608458B1 (en) * 1993-01-29 2002-01-02 Citizen Watch Co. Ltd. A method of operating an optical modulator device
US5667853A (en) * 1995-03-22 1997-09-16 Toppan Printing Co., Ltd. Multilayered conductive film, and transparent electrode substrate and liquid crystal device using the same
US5764317A (en) * 1995-06-26 1998-06-09 Physical Optics Corporation 3-D volume visualization display
JP3369076B2 (ja) * 1997-06-06 2003-01-20 富士ゼロックス株式会社 反射型液晶表示素子およびその駆動方法、駆動装置
US6154263A (en) * 1997-07-25 2000-11-28 Eveready Battery Company, Inc. Liquid crystal display and battery label including a liquid crystal display
US20010015723A1 (en) * 1998-05-01 2001-08-23 Hoi-Sing Kwok Method and apparatus for driving reflective bistable cholesteric displays
JP3532415B2 (ja) * 1998-07-06 2004-05-31 シャープ株式会社 情報記録装置
BR9909213A (pt) * 1998-12-15 2000-11-14 Citizen Watch Co Ltd Dispositivo eletrônico
US6600467B1 (en) * 1999-04-28 2003-07-29 Homer L. Webb Flat panel display architecture
US20010006389A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Katsuyuki Nanba Electronic document distributing system, information display system, electronic conference system and terminal devices used for these systems
US6556262B1 (en) * 2000-01-06 2003-04-29 Eastman Kodak Company Display sheet having memory using limited coalescence domains
KR100769783B1 (ko) * 2002-03-29 2007-10-24 가부시끼가이샤 도시바 표시 입력 장치 및 표시 입력 시스템
US6788362B2 (en) * 2002-08-16 2004-09-07 Eastman Kodak Company Pigment layer for polymer-dispersed liquid crystal displays
KR101072167B1 (ko) * 2004-07-20 2011-10-10 삼성전자주식회사 콜레스테릭 혼합물을 이용한 단일 픽셀 풀 컬러디스플레이 장치
US7999832B2 (en) * 2005-05-20 2011-08-16 Industrial Technology Research Institute Controlled gap states for liquid crystal displays
US7876400B2 (en) * 2005-10-31 2011-01-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical modulation system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508831A (en) * 1992-09-17 1996-04-16 Fujitsu Limited Liquid crystal display panel with a color layer having at least two color regions within one pixel and with a liquid crystal layer having two portions of differing bandwidths
US5796447A (en) * 1995-09-13 1998-08-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Liquid crystal display having multiple liquid crystal layers per pixel in which electrode pairs are driven at different phases or float
CN1298114A (zh) * 1999-11-26 2001-06-06 卡西欧计算机株式会社 叠置型显示装置
US6356323B1 (en) * 2000-08-11 2002-03-12 Eastman Kodak Company Color display using cholesteric liquid crystals
CN1460199A (zh) * 2001-03-30 2003-12-03 美能达株式会社 液晶显示设备
US6639637B2 (en) * 2001-12-26 2003-10-28 Eastman Kodak Company Field spreading layer for dispersed liquid crystal coatings

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开平10-339881A 1998.12.22

Also Published As

Publication number Publication date
US20130141655A1 (en) 2013-06-06
CN101341528A (zh) 2009-01-07
TW200903082A (en) 2009-01-16
US20070159574A1 (en) 2007-07-12
WO2007081885A1 (en) 2007-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101341528B (zh) 用于降压显示器的公共透明电极
US10901285B2 (en) Methods for driving electro-optic displays
US7999832B2 (en) Controlled gap states for liquid crystal displays
US8228301B2 (en) Multiple color writing tablet
US7626753B2 (en) Color filter substrate, electrophoretic display device having the same, and method thereof
US20160116816A1 (en) Multi-color electrophoretic displays
US7564528B2 (en) Conductive layer to reduce drive voltage in displays
US20060204675A1 (en) Display device with improved flexibility
WO2007116447A1 (ja) 表示素子の駆動方法および表示装置
JP4968262B2 (ja) 液晶表示素子及びそれを用いた電子ペーパー
US8872860B2 (en) Display device and driving method thereof
JP4244446B2 (ja) 情報表示装置及びその駆動方法
JP4946754B2 (ja) 圧力書き込み型表示装置
US20050253987A1 (en) Reflectance-matching layer for cholesteric display having dye layer and reflective conductors
US7916255B2 (en) Cholesteric liquid crystal display (LCD) device, and method for its production
CN1940690B (zh) 显示面板的改写方法
US7148937B2 (en) Display comprising blended mixture of different uniform domain sizes with the ratio of smallest to largest domain size no more than 1:2
EP3729191B1 (en) Electro-optic displays, and methods for driving same
JP2009265270A (ja) 電気光学表示装置
JP2006003392A (ja) 散乱反射型表示体
TW434439B (en) A liquid crystal display device and method of fabrication
CN110488521A (zh) 电子式书写板
JP2011133639A (ja) 液晶表示素子
JP2009294488A (ja) 表示記録媒体及び画像書込み装置
JP2008129555A (ja) 液晶表示素子の駆動装置および駆動方法、並びに液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180105

Address after: Taiwan Hsinchu County, Taiwan, Hsinchu County, Huadong Town, Ren Ai Li Bei Xing Road 2 section 81 Lane 6 Lane 5, 6 floor

Patentee after: Star Hing Industrial Limited by Share Ltd.

Address before: Hsinchu County, Taiwan, China

Patentee before: Industrial Technology Research Institute

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180408

Address after: Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Shiyan street water Tamura Private Industrial Park Industrial Park, building 1 HKC 2, building 3, No. 1, building 5, sunshine 7 Building

Patentee after: HKC Co.,Ltd.

Address before: Taiwan Hsinchu County, Taiwan, Hsinchu County, Huadong Town, Ren Ai Li Bei Xing Road 2 section 81 Lane 6 Lane 5, 6 floor

Patentee before: Star Hing Industrial Limited by Share Ltd.

TR01 Transfer of patent right