CN103080811A - 包括可调整的彩色滤光器的电子显示器 - Google Patents

Abstract

在此描述一种彩色显示器以及一种包括彩色显示器的电子装置。显示器包括照明单元，照明单元与设置有多个彩色滤光器元件的彩色滤光器叠置，其中彩色滤光器元件的各自的透射率是可调整的以允许波长范围内的选择波长透射或者多个来自波长范围的波长透射。这样的可调整的透射率可利用可驱动流体来实施，可驱动流体可通过电湿润手段控制。

Description

包括可调整的彩色滤光器的电子显示器

技术领域

本发明涉及包括彩色滤光器的电子显示器。本发明更涉及包括设置有彩色滤光器的电子彩色显示器的电子装置。

背景技术

从WO2007/063440已知一种设置有彩色滤光器的电子显示器的实施例。已知的电子显示器包括显示效应层，其可设置为反射或发射具有宽频谱的光(白光)，滤色层叠置于显示效应层上方。彩色滤光器层设置为通过截断特定波长而将白光变为有色光。需要适当对准显示效应层与彩色滤光器层，例如，以防止视差(parallax)或孔径(aperture)问题。

发明内容

在一些示例中，在彩色显示器中必须做出亮度与色彩饱和度之间的折衷。诸如反射式电泳或是反射/透射LCD的显示效应可实现良好的黑白亮度。通常将这些黑白显示与彩色滤光器阵列结合而实现彩色。为了产生饱和的色彩，彩色滤光器对不同色彩的波长需要有充分高的吸收。相比于原始的黑/白像素亮度，这将会减少白光的亮度50%-70%。

手持式、以显示器为基础的装置，诸如电子阅读器、移动电话、PDA等，用于各种各样的应用。对于阅读，通常黑白显示器是优选的，然而对于图片或图形观看则可能需要全彩显示器。此外，对于多样的环境照明条件，例如对于室内及室外使用，显示器必须具有足够的亮度和/或对比度。

在此预期的至少一个发明的目的为提供一种彩色显示器，其对于各种环境照明条件和/或使用模式，可实现实质上最优化的亮度和/或对比度。

为此，根据一个所设想的发明的电子彩色显示器包括设置有多个彩色滤光器元件的彩色滤光器，所述彩色滤光器叠置在显示器的照明区域上，所述照明区域设置为发射、透射、或反射在波长范围内的光，其中彩色滤光器元件的各自的透射率是可调整的。

一个所设想的发明的技术措施是基于这样的见解，通过允许有目的地调整彩色滤光器元件的透射率，所述波长范围的一部分的透射率或实质上全部波长范围的透射率可容易地以可重复的方式被实现。

一个预期的发明的技术措施是基于另一见解，通过提供具有可调整的透射率（优选具有可调整的透射率及饱和度）的彩色滤光器的滤光器元件，诸如亮度、和/或对比度、和/或饱和度的电子装置属性不必须要对于给定应用进行优化，但取而代之地，这些显示器属性可依据基于当前使用的应用或环境条件的需求进行调整。

根据一个所设想的发明，彩色滤光器元件的各自的透射率对于选择波长被修改。这种修改或调整可根据装置的预想使用模式或根据环境参数（如环境照明条件）而执行。

详而言之，照明单元可设置为产生白色或黑色像素。照明单元可涉及反射式有源矩阵显示器，然而此实施例并非限制性的。彩色滤光器的滤光器元件可有利地设置为对对应于实质白光光谱的波长可实现高的或最大的透射率。以这样的方式，可实现黑/白图片的显示。可以理解的是，灰阴影视为黑色与白色之间的中间水平。可替换地，当彩色滤光器的像素被调整为仅对于部分可见光光谱（例如红、蓝、绿色）可实现高的或最大的透射率时，可实现彩色显示模式。结果，提供了多功能彩色显示器，其具有最佳的亮度或者选择性最优亮度及对比度，特别是对于黑色及白色显示。另外，注意到黑色的最低反射率可通过使用照明单元并且将彩色滤光器的像素开关为仅通过部分可见光光谱来显示黑色而获得，由此使总体黑色反射率约减小到1/3。然而，对于此黑色水平与灰色或彩色的阴影结合使用时，彩色滤光器像素需要是可单独寻址的。

根据一个所设想的发明的彩色显示器的实施例，彩色滤光器包括可开关元件的阵列，这些元件的开关状态确定由可开关元件透射的一部分的可见光光谱。

发现提供具有利用电湿润原理工作的滤光器元件的彩色滤光器是特别优选的，这是因为以这样的方式，滤光器元件的实质上瞬时且独立的调整是可能的。分别利用设置在这些滤光器元件内的有色液体可提供红、蓝、或绿色滤光器元件的实施。电湿润原理为本领域已知的。从US2007/0243110已知设置有可驱动流体的装置的示例。

可以理解的是，虽然在US2007/0243110中是参考宏观装置，但是包括利用电湿润原理工作的实质上宏观的滤光器元件的滤光器阵列的制造是本领域普通技术人员已知的。然而，可以理解的是，为了使填充有可驱动流体的可调整的滤光器元件工作，每一个包括可驱动流体的单元应具有由电源（power supply）供应的电极。电性连接于未图案化的公共电极的电源通过合适的处理器可以是可控制的，该处理器用于在单元上设定期望的电压以通过可驱动流体改变单元的空间填充。此实施例的更多细节将参照图3a呈现。

在根据一个所设想的发明的彩色显示器的另一实施例中，照明区域设置有黑色和白色像素，彩色滤光器的滤光器元件于尺寸上对应于黑色和白色像素并且与所述黑色和白色像素对齐。

发现彩色滤光器的元件对应于照明区域的像素是有利的。以这样的方式，所设想的显示模式条件可一对一转换为合适的滤光器特性。

在特定实施例中，彩色显示器的彩色显示亮度和/或分辨率是可调整的。

发现包括彩色滤光器元件的可控制的彩色滤光器以及显示器的各个分辨率不必是相同的。例如，如果显示器的分辨率在x以及y方向上是彩色滤光器的分辨率两倍大，则这种分辨率上的差异可用于产生额外的颜色和/或调整亮度。如果彩色滤光器的分辨率比显示器的分辨率高，则这种差异可用于在彩色模式中最优化白色通道的使用。

在根据一个所设想的发明的彩色显示器的又一实施例中，彩色滤光器包括第一显示部分以及至少一第二显示部分，第一显示部分以及该至少一第二显示部分的滤光器元件是彼此独立受控的。

发现不是具有一个区域而是提供适当的多个这种区域是有利的。这会导致对彩色滤光器的不同区域可实现关于色彩饱和度以及亮度的不同的设定。这样的功能性会是有利的，例如，当显示器的不同观看区域具有不同的目的时。这样的实施例可以通过用两个或多个图案化电极取代可开关的滤光器元件堆叠中的未图案化的公共电极而实现。在此情况下，需要提供适当的多个独立电源。此实施例的更多细节将参照图3c讨论。

在根据一个所设想的发明的彩色显示器的又一实施例中，基板具有用于控制照明区域的显示对置电极、以及用于控制彩色滤光器的彩色滤光器电极，显示对置电极以及彩色滤光器电极是接合的。此特征的优点为通过选择适当的基板层材料，该基板层通常使显示对置电极和彩色滤光器电极分离，所述电极可被接合。结果，照明单元的总体亮度可提升。此特征将参照图1进一步讨论。

在根据一个所设想的发明的彩色显示器的又一实施例中，照明区域包括透射元件的阵列。

发现将彩色滤光器与具有透射显示效果的照明单元结合是有利的。在此情况下，彩色滤光器可与背光或者与反射像素垫结合。对于这样的配置，可以将彩色滤光器定位于照明单元前方或在照明单元与背光或反射层之间。

一个所设想的发明还涉及电子便携式装置，包括如参考以上描述的电子彩色显示器。例如，电子便携式装置涉及移动电话、电子阅读器、组织者、掌上装置（palm-top）等。有利地，彩色显示器可以是可设定于第一模式及第二模式的，其中选择波长以及所述波长范围的透射率基于第一模式或第二模式是可调整的。优选地，第一模式对应于阅读模式，而第二模式对应于图片观看模式。在示范性示例中，所述第一模式设置为可实现单色显示，所述第二模式设置为可实现多色显示。

例如，对于电子阅读器，彩色显示器可设定为高分辨率、高亮度单色模式。对于图片观看，显示器可置于彩色模式。在彩色模式中，色彩饱和度将增加而亮度稍微减少。显示器的模式选择可通过显示器连接到其的单一电源来执行。可以理解的是，照明单元可包括电泳材料以及可依照传统用于驱动电泳显示器的驱动而被驱动。

本发明的这些和其他方面将参照附图进一步讨论，其中相同的参考标号表示相同的元件。可以理解的是。附图仅提供用于示例目的，而不用于限制所附权利要求的范围。

附图说明

所附权利要求具体阐释本发明的特征。本发明与其目的和优点一起从以下结合附图的详细说明可得到最好的理解，其中：

图1示出根据本发明的设置有可调整的彩色滤光器的彩色显示器的实施例的示意性截面图；

图2为合并了根据本发明的彩色显示器的电子装置的实施例的示例性图示；

图3a示出根据本发明的设置有单一电源以开关滤光器元件的彩色显示器的实施例的示意图；

图3b示意性示出实施该装置的这样的工作所需要的（图3a的）电极1a及2b的俯视图；以及

图3c示意性示出根据本发明的彩色显示器的实施例，其设置有适于分别开关显示器的不同区域中的滤光器元件的多个电源。

具体实施方式

图1显示根据本发明的实施例的设置有可调整的彩色滤光器的彩色显示器的实施例的示意图。根据实施例的彩色显示器15包括照明单元14，照明单元14实施为包括下基板3，下基板3设置有适当的像素垫4以控制适当的电泳盒（electrophoretic capsules）5。例如，电泳盒5包括分散在透明流体中的带电荷的白色粒子5a以及黑色粒子5b（或例如分散在黑色或有色流体中的白色粒子，未示出）且可设置为以反射方式工作。为了驱动电泳盒，照明单元14包括设置在另一基板2上的显示对置电极2a，其中适当的驱动电压可施加于电极4以及2a之间。根据该示范性实施例，照明单元14与设置有多个彩色滤光器元件16a、16b、16c的彩色滤光器叠置，其中彩色滤光器元件16a、16b、16c的各自的透射率是可调整的，以允许元件7b、8b、9b发出的所述波长范围内的一选择波长透射，或者允许来自所述波长范围的多个或所有波长透射。

在彩色显示器15的示范性实施例中，彩色显示器包括滤光器元件16a、16b、16c的阵列，滤光器元件16a、16b、16c包括各自的流体7b、8b、9b，其中所述流体在利用其他原理当中利用电湿润原理被驱动，适当的控制手段7a、8a、9a设置用于实施电湿润原理。优选地，彩色滤光器16设置有基本的红-绿-蓝滤光器，其可通过在适当的耦合介质17（例如水）中提供适当的有色油7b、8b、9b来实施，耦合介质17可至少部分填充各个彩色滤光器元件16a、16b、16c。为了驱动有色油，彩色滤光器包括滤光器对置电极1a，滤光器对置电极1a设置为施加适当的驱动电压到对应于彩色滤光器元件16a、16b、16c的滤光器元件的壁上。滤光器对置电极1a优选地位于另一基板1上。最后，彩色显示器15可包括黑矩阵6，黑矩阵6设置在如图1所示的基板1的顶上或在基板1的底侧（未示出）。彩色滤光器的驱动模式的实施例将参照视图10a、10b、10c来讨论。

在视图10a中，示出了一种驱动模式，其中对于照明单元14发出的宽范围的光波长，彩色滤光器元件设定为允许高或最大的透射率。通过示例方式，实质上透射整个白光光谱。为达此目的，施加第一驱动电压至彩色滤光器元件16a、16b、16c的各个壁上，使得有色油实质上被限制于在黑矩阵6下方的区域。可施加驱动电压于电极2b与1a之间。可以理解的是，有色油7b、8b、9b可从对应的贮存器（reservoirs）提供至各个像素。可替换地，滤光器元件16a、16b、16c可能被驱动使得各个有色油离开滤光器元件16a、16b、16c输送至贮存器。

由这样的驱动模式造成的对应图像可能由一系列的黑色及白色像素11a、11b、11c呈现。图像也可呈现灰调（grey tones）。此图像具有高分辨率、高亮度、且实质上为单色，其对应于彩色显示器15的阅读模式。

在视图10b中给出另一模式，其中滤光器元件16a、16b、16c被驱动使得各个有色油7b、8b、9b部分地覆盖彩色滤光器元件的各个区域。对应的图像由一系列的多色像素12a、12b、12c呈现，其具有标准的分辨率、适中的亮度以及适中的色彩饱和度。像素12a、12b、12c的颜色对应于各个液体（例如油7b、8b、9b）的颜色。鉴于这里所揭露的内容，本领域技术人员容易理解，何种类型的液体适合于电湿润。

在视图10c中给出又一模式，其中滤光器元件16a、16b、16c被驱动使得彩色滤光器元件的各个区域完全被各自的有色油填充。所产生的图像由一系列的像素13a、13b、13c呈现，其具有标准的分辨率、低亮度、以及高色彩饱和度。

可以理解的是，取代提供非图案化的电极2b以及1a，而可将任一电极图案化，导致彩色滤光器的不同区域具有不同的设定，例如，关于色彩饱和度及亮度。然而，以这种方式，每一滤光器部分必须具有自己的电源。进一步的实施例将参照图3c更详细地讨论。

此外或可替换地，基板2可设置用于接合电极2a以及2b。省略一个电极层可导致总体亮度的提升。

可以理解的是，彩色显示器14不利用基于电湿润效应的显示效应还可利用其他的显示效应，例如，基于Ch-LC(胆固醇液晶)、GH-LC(宾主液晶)、基于PDLC(高分子分散液晶)、或基于MEMS(微机电系统)的显示效应。

图2示出根据本发明的示范性范例的电子装置的实施例。电子装置20包括壳体22和可缩回的、尤其是可包覆（wrappable）的显示器25，优选设置在刚性盖体22a上。显示器25设置有参考以上描述的可调整的彩色滤光器。显示器25可根据参考图1描述的实施例而设置。可替换地，显示器25可设置有其他适当的手段，从而可实现滤光器元件对于一个或多个波长的透射率的适当调整。刚性盖体22a可设置为与显示器25缠绕在一起围绕壳体22至位置21a。刚性盖体22a可包括边缘构件23，边缘构件23设置有刚性区域23a和配合盖体22a的铰炼26a、26b的柔性区域24a、24b。当显示器25收回至关于壳体22缠绕的位置，显示器25的表面可邻接壳体22。优选地，壳体22或显示器25包括可实现模式选择的手段（图未示），该模式选择用于控制各个彩色滤光器元件的透射率设定以至少关于亮度及分辨率提供最优的观看模式。观看模式的选择可由使用者主动进行或者可耦接至要显示的图像的元数据（metadata）。可替换地，若没有元数据可用，要显示的图像的品质可由图像分析来确定或由用于提供图像的应用（在装置20上执行的计算机程序）来控制。可以理解的是，替代可包覆的显示器，电子设备可包括优选在一部分壳体内部的可卷绕显示器，使得柔性显示器25在储存时设置为卷绕于适当的辊上，或者包括配置在装置壳体的外侧的刚性显示器。

图3a示意性示出根据本发明的实施例的彩色显示器的实施例，其设置有单一电源，用于开关滤光器元件。

根据本发明的示范性实施例的一个方面，由于各个可驱动的流体7b、8b、9b经由各个控制手段7a、8a、9a由公共电源30控制，彩色显示器15设置以实现来自所有滤光器元件16a、16b、16c的统一响应。在利用电极1a以及2b提供触发电压至对应于流体的单元上时，滤光器元件16a、16b、16c上的可驱动流体的各自的空间分布可被改变，见图1示出的视图10a、10b、及10c。

可以理解的是，图3中示出的其他项目可与参考图1讨论的项目实质相同。因此，各个电泳盒5可包括分散在透明流体中的带电的白色粒子5a以及黑色粒子5b（或例如分布在黑色或彩色流体中的白色粒子，未示出）且可设置为以反射方式工作。为了驱动电泳盒5，照明单元14包括设置在另一基板2上的显示对置电极2a，其中适当的驱动电压可施加于电极4与2a之间。根据本发明，照明单元14以彩色滤光器覆盖，彩色滤光器设置有多个彩色滤光器元件16a、16b、16c，其中各个彩色滤光器元件16a、16b、16c的透射率是可调整的，以允许元件7b、8b、9b发出的在该波长范围内的选择波长透射，或者允许来自所述波长范围的多个或所有的波长透射。图3b示意性示出用于实施装置的这样的操作所需的电极1a和2b的俯视图。

图3c以示意的方式示出根据本发明的彩色显示器的实施例，其设置有适于分别开关显示器中不同区域的滤光器元件的多个电源。在此实施例中，并非具有如图3b所示的一个电极区域，而是多个电极区域被图案化，101a、101a’、101a’’、101a’’’。底部电极2b可保持为对于所有滤光器元件16a、16b、16c是公共的。

为了实施区域性开关，每个图案化电极101a、101a’、101a’’、101a’’’连接至专用电源30a、30b、30c、30d。每个这样的电源设置为在非图案化底部电极2b以及各个图案化子电极101a’、101a’’、101a’’’之间提供控制电压。这样的功能性是有利的，当其支持显示器的区域相关的开关时，允许在特别指定的显示区域呈现信息。例如，一个区域可指定用于控制目录，然而另一个区域可指定用于阅读、发电子邮件等。

这样的子区域甚至可实现对彩色滤光器的不同区域关于色彩饱和度以及亮度定义不同的设定。例如，这样的功能性可以是有利的，例如当显示器的不同观看区域具有不同目的时。

可以理解的是，虽然根据本发明的彩色显示器以及电子设备的特定实施例分别讨论用于清楚说明的目的，但可设想参考分离的附图讨论的兼容特征的可互换性。

应进一步理解的是，在此申请中以下的术语应具有以下含义：

“照明单元”涉及显示器的反射、发射和/或透射区域；

“亮度”涉及在发射或背光透射显示器的亮度；以及反射式显示器的反射率;

“选择波长”涉及一部分的可见光光谱；可与特定颜色相关；

“滤光器元件”涉及通过选择波长且抑制其他波长的元件。

虽然本发明以特定实施例描述如上，但可以理解的是，本发明可以另外的方式实施。以上描述旨在是示例性的而不是限制性的。因此，对本领域的技术人员明显的是，在不偏离下述权利要求范围的情况下，可对如所述的本发明做出修改。

Claims (23)

1.一种电子彩色显示器，包括：

彩色滤光器，设置有多个彩色滤光器元件，所述彩色滤光器叠置于该显示器的照明区域上，所述照明区域设置以发射、透射、或反射在一波长范围内的光，其中彩色滤光器元件的各自的透射率是可调整的。

2.根据权利要求1所述的电子彩色显示器，其中该波长范围对应于实质上的白光光谱。

3.根据权利要求1所述的电子彩色显示器，其中该滤光器元件是可调整的以允许透射选择的颜色、或透射实质上的白光光谱。

4.根据权利要求2所述的电子彩色显示器，其中该滤光器元件是可调整的以允许透射选择的颜色、或透射实质上的白光光谱。

5.根据权利要求1所述的电子彩色显示器，其中该彩色滤光器包括填充有各自的液体的滤光器元件的阵列，该液体在该所述滤光器元件中的空间分布通过电湿润的手段是可控制的。

6.根据权利要求5所述的电子彩色显示器，其中该照明区域设置有黑色及白色像素，该彩色滤光器的滤光器元件设置为在空间和尺寸上对应于所述黑色及白色像素。

7.根据权利要求1所述的电子彩色显示器，其中该彩色滤光器包括第一部分以及第二部分，该第一部分以及该第二部分的滤光器元件彼此独立受控。

8.根据权利要求1所述的电子彩色显示器，还包括基板，设置有控制该照明区域的显示对置电极以及控制该彩色滤光器的彩色滤光器电极，该显示对置电极以及该彩色滤光器电极是接合的。

9.根据权利要求1所述的电子彩色显示器，其中该彩色显示器的亮度和/或分辨率是可调整的。

10.根据权利要求1所述的电子彩色显示器，其中该照明区域包括透射元件的阵列。

11.根据权利要求1所述的电子彩色显示器，其中该彩色显示器为柔性的。

12.根据权利要求11所述的电子彩色显示器，其中该彩色显示器为可折叠的。

13.一种电子便携式装置，包括根据权利要求1所述的电子彩色显示器。

14.根据权利要求13所述的电子便携式装置，所述彩色显示器可设定于第一模式以及第二模式，在该第一模式以及该第二模式中对于一选择波长以及对于所述多个波长的透射率是不同的。

15.根据权利要求14所述的电子便携式装置，其中该第一模式对应于阅读模式且该第二模式对应于图片观看模式。

16.根据权利要求15所述的电子便携式装置，其中所述第一模式的透射率设置用于实现单色显示，所述第二模式设置用于实现多色显示。

17.一种显示器，包括：

第一基板，具有照明区域；

彩色滤光器单元，具有该照明区域上的第一电极与第二电极；

有色流体，设置于该第一电极与第二电极之间且部分覆盖该照明区域的表面，其中该照明区域的被该有色流体覆盖的区域是由施加到该第一电极与第二电极上的电压控制。

18.根据权利要求17所述的显示器，还包括该第一基板上的黑矩阵。

19.根据权利要求18所述的显示器，其中该黑矩阵部分覆盖被该有色流体覆盖的该照明区域。

20.根据权利要求17所述的显示器，还包括设置于该第一电极与第二电极之间用于至少控制该有色流体的水平的控制单元。

21.根据权利要求17所述的显示器，还包括第三电极，其中该第二电极设置于该第一电极与该第三电极之间。

22.根据权利要求17所述的显示器，其中该有色流体为油或是基于油的。

23.根据权利要求17所述的显示器，还包括电源，与该第一电极与第二电极电性连接，用于提供控制电压至该第一电极与该第二电极。

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