CN1274430A - 显示器件 - Google Patents
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Abstract
一种显示器件,它包括一个第一衬底、一个第二衬底和电压供应装置。第一衬底具有至少一个由一种第一材料制成的透明的第一图象电极,第二衬底具有至少一个由一种第二材料制成的第二图象电极,与第一衬底上的图象电极和中间光电子材料一道共同形成象素,电压供应装置给各图象电极提供电压,其中至少其中一个图像电极涂覆有至少一个钝化材料层,从而大幅度减少或消除显示器件的任何不对称的工作情况。
Description
本发明涉及一种显示器件，它包括一个第一衬底、一个第二衬底和电压供应装置。第一衬底具有至少一个由一种第一材料制成的透明的第一图象电极，第二衬底具有至少一个由一种第二材料制成的第二图象电极，与第一衬底上的图象电极和中间光电子材料一道共同形成象素，电压供应装置给各图象电极提供电压。
这种类型的显示器件是众所周知的，通常由大量象素组成。第一种类型包括例如LCD(液晶显示器)，分有源型和无源型两种。第二种类型包括例如称为PALC显示器的等离子体分址液晶显示器件。
值得注意的是，这些显示器件当第二图象电极是反射性的时，其驱动过程对于加到象素两端的正负电压的交变电源是敏感的。这通常以例如闪光的形式表现出来。在写入正电压的图象周期，同样的图象信息在其后的图象周期象素两端产生不同的电压，即写入负电压。帧频为例如60赫时，会使闪光频率达30赫，这显然在画面上会引人注目。这些显示器件的图象还经常停止不动。在本申请中，反射的图象电极还应理解为部分反射半透明的电极，如反射性显示器件中所使用的。
本发明的目的是提供一种至少部分或完全解决上述的一个或多个问题的显示器件。
本发明的另一个目的是提供一种大幅度减少或消除闪光现象的显示器件。
按照本发明的显示器件的第一个实施例，上述和其它目的是这样达到的，即通过将其中至少一个图象电极涂覆有至少一个钝化材料层，从而大幅度减少或消除显示器件的任何不对称的工作情况。
在本发明的一些最佳实例中，至少其中一个图象电极涂覆有至少一层介电材料和至少一层钝化材料，从而减少了显示器件的任何不对称的工作情况。
最理想的情况是，本发明的反射性LCD可采用硅芯片作为显示单元的反射壁，采用玻璃片作为其透光壁。寻址电子元件与矩阵电极和开关一起集成在芯片上。电子元件的铝金属化也可用作显示单元的反射性电极，而标准的氧化铟锡(ITO)用作透射性电极。整个硅芯片或其一部分表面敷上钝化材料，其作用是大幅度减少或消除显示器件不对称的工作情况。
本发明中使用的术语“钝化材料”及其派生术语是指能有效地改善构成显示器件以使其表现出具有一定程度的比其在没有这种材料时小的不对称工作情况的反射反应的材料或者使其适应这种反应的材料。
本发明是基于这样的认识提出的，即“闪光”问题是显示单元不对称而引起的。我们观察到，反射性LCD单元或象素在对称交流电信号下工作时迟早会产生不对称的反射性反应。鉴于这种现象的出现可能还有其它若干原因，因而我们并不局限于解释本发明的任何一个理论或假设，但我们发现，反射的不对称性是构成显示单元的材料的不对称性引起的，即采用的是在某些电气性能或效能不同的材料，使得显示器件在工作时表现出不对称。在我们的工作中，反射性LCD单元可以模拟为一个漏泄的电容器。一种典型的结构包括，一个电极构成一个反射性图象电极，例如由铝制成，一个第二电极构成一个透明的图象电极，例如由ITO制成。介电材料，例如聚酰亚胺介电材料，与各电极紧密接触，由液晶材料将该两材料层连接起来。本发明的一个重要前提是，铝电极与聚酰亚胺介电材料之间形成的肖特基势垒和ITO电极与聚酰亚胺介电之间形成的肖特基势垒不一样。认为这是由于两电极材料的性能不同所致，使得引起交流操作时的漏泄不对称。同时相信，这反过来又促使电荷过量，从而使响应对称电压的电场不对称。此外，是本地电场影响或控制LC(液晶)响应，而不是远处各电极上的电压。因此，本发明就给铝和ITO或两者涂覆一层能够有效地钝化铝或ITO或两者的材料，这最好是一层诸如金、铂、铱、铑或钯之类的贵金属，最理想是金，由此减小各材料之间的非相似性，从而减小不对称性。由于硅芯片通常的断面都是呈阶梯形的，因而贵金属层是不连续的，从而不妨碍铝金属化。
无论本发明工作的实际机制或假说如何，我们发现，应用这种钝化层或钝化材料能有效大幅度减少或消除根据本发明的这种包含钝化后的LCD的显示器件中的“闪光”问题。
本发明还涉及制造这种钝化反射性LCD的方法，其步骤包括在显示器件表面、最好是在显示器件的邻近金属化的部分的表面、或者是位于或邻近包括该金属化的部分的该器件的一部分的表面上形成例如象贵金属之类的钝化材料，最好是金。
上述方法可以不同的方式进行，例如，将透明图象电极或反射图象电极或两者涂覆至少一层包括至少一个薄层的相同或不同的缺化材料。
此外，当采用(有机)介电材料(最好选自含或不含氟的聚酰亚胺类或聚酰胺酸类组成的材料群)时，可以给反射图象电极和透明图象电极涂覆一层包括至少一层相同(有机)介电材料的材料层，当这些电极涂覆有一层包括至少一层相同(有机)介电材料层的材料层时，两图象电极中的一个电极上的材料受到例如紫外线处理。
如果这个材料具有自发极化，则称为包含偶极子的材料。
如需要，介电材料层可起定向层的作用。
具体地，在本发明的显示器件的最佳实施例中，钝化材料是在硅芯片上形成的一个薄层的金、铂、铱、铑或钯，形成的方法是将经过硅加工的整个硅芯片涂覆一个钝化材料薄层。作为原料的例如硅芯片，包括一个其上可形成反射的铝电极的表面，同时在下面的硅中可形成开关元件(晶体管)。
此外，在一些特别优选的实施例中，采用了一个ITO电极来制造反射性LCD，并采用硅芯片上的铝金属化作为另一LCD电极，全地址电子元件都在硅芯片中形成，铝既可起反射作用又可起金属化作用。在这种实施例中，钝化材料最好是金(Au)，设在硅芯片上的铝与其余的LCD单元之间。
可以采用不同的钝化材料量，优选的量的范围在大约1纳米至大约5纳米。重要的是，加入薄膜中的钝化材料量应不致使显示器的各独立的象素之间造成短路。我们发现，当金是钝化材料而且其分量足以使厚度增加1纳米至5纳米时，由于铝的厚度和所得出的表面结构，金的这个厚度不会形成连接原本各个分开的铝金属区的连续膜层。这样，可以利用这种台阶式的涂覆层的优点可达到避免电路短路的目的。
图1是根据本发明的一个测试显示器件的一部分的剖面图；
图2是根据本发明的一个显示器件的一部分的剖面图；
图3和图4是图2的变型。
附图是示意性的，没有按比例画出。相应的各组成部分通常采用相同的标号。
从下面的一些具体的实施例的详细说明可以更好理解本发明。
参看图1，图中示出一个测试结构，其中只包括LC单元的某些部分，旨在测试显示器件中所采用的钝化材料的效果。带一个ITO层的玻璃衬底用旋涂法涂覆上聚酰亚胺。ITO层的一个小部位保留着未被涂覆，以用作背电极的接触部位。接着，将此构件放在一个遮罩上，并在聚酰亚胺表面上蒸发出多个圆形金属点。这里尝试使用各种金属，包括金、铝、钛及其组合。试验结构的所有其它参数都是相同的。图1也是个剖面示意图，包括一个用于电流-电压测量的电连接图。此测试结构被进行电测试。直流电流-电压的测试是在施加-0.5至+0.5伏范围的电压的情况下进行的。此任意值选作在典型的反射性LCD工作情况下的聚酰亚胺两端的具代表性的电场值。LC需要大约5-6伏的工作电压。对于任一样本来说，为了测试电流-电压上的不对称，±0.25伏下的电流值在各不同点的变化可能会达到5-10倍，但一组点的由正到负的比值一般小于约25％。标准比值用R表示，其定义如下
R＝|I(-0.25V)|/I(+0.25V)，即，-0.25伏的电流的绝对值除以+0.25伏的电流。
一般认为，R值接近1是有利的，因为总希望对称的情况，而偏离1越大对反射性LCD的工作越是不利。
采用液态金属滴而不采用上述的蒸发点，分别得出了铝、钛和金各单层的R值，金有铝的覆盖层，还得出汞的R值。结果列于下表中。
表
金属 R值
铝 6.5
钛 3.1
汞 1.1
金 0.9
金/铝* 0.8(*金与聚酰亚胺接触)
铝的所示R值是其最大的，金的R值相当接近1。的确，只要薄的金涂覆层与聚酰亚胺接触，厚的铝覆盖层对数据的就没有显著的影响。这些测试的初步结论是：(1)电极材料通过肖特基势垒上的差别的不对称是造成闪光问题的至少部分原因；(2)至少单从电特性考虑，选用金作为钝化材料要比选用铝好得多，虽然铝在反射性方面更具优点。
为了测试这些假设的可行性，在反射性LCD的测试结构的铝金属化部分覆盖地淀积(即不用掩模)一个大约30D的金薄膜，再从这个镀金件制取一个工作测试单元。结果是，测试单元的闪光显著减少，而且各象素也不因金属导体的覆盖淀积而短路。
图2是一个显示器件的一部分的剖面图，包括一个电光显示单元，在本例中，是一个带有在包括一个电极5的例如玻璃制成的第一透明衬底3与第二衬底4之间的一个扭曲的向列液晶材料2的液晶单元1。电极5由例如ITO的透光材料制成。第二衬底4包括由诸如铝之类的反射性或漫射性材料制成的电极6。第二衬底4在本例中是不透明的，可以由例如其中集成有多个开关元件的硅芯片的各种材料所组成。
可以采用不同的电光效应，特别是液晶效应，例如(S)IN[(超)扭曲向列]效应、宾主效应、PDLC(聚合物弥散液晶)效应、铁电效应、VAN(增值网络)效应、反射性过载断路效应、HAN(混合排列向列)效应，等等。根据所采用的效应，显示器件包括一个偏振器7。在本例中，显示器件还包括一个或多个定向层8、9，其作用是使衬底内壁上的液晶材料定向，从而使液晶单元在本例中的扭曲角大约为90E。显示器件包括用于向电极5、6提供驱动电压的驱动装置。这些驱动装置用开关10和电压源21示意地示出。在本例中，ITO层5和铝电极6的其中之一或两者涂覆有金钝化层14。一个或多个定向层8、9还可被涂覆一层介电材料，或者可用介电材料代替定向层。
在图3所示的器件中，衬底4采用硅芯片，其中装有多个开关元件，用于向各开关电极6提供电力。各开关电极彼此分开，整个芯片涂覆有一层只有几个单层厚度的薄金钝化层14。由于表面涂覆有金，反射性能几乎不受影响。此外，该层薄到不产生或几乎不产生任何侧向电导；因而电极6两端的电压完全取决于下面的开关元件。在此实施例中，所得到的是对称反射性显示单元，特别适用于投射应用场合。
闪光可有各种测试方式。例如，可以用光学的方法测试，给象素两端加上正负幅值相同的方波电压，(例如用曝光计)测试闪光情况，并通过加以补偿而使闪光大致上看不出来。另一种方法是纯粹的电的方法，只适用于有源驱动。在此方法中，象素两端的电压在非选择期间的变化可采用采样保持电路而加以固定。在负场或帧和其后的正场或帧期间产生的电压差经过彼此相互比较之后，必要时引入补偿电压以消除电压差。通过最大限度地减小这些电压差(在此情况下，是通过形成钝化层14而达到)，相当程度地减小了内部直流电压(从而减少了闪光现象同时还减少了图象停止不动和所述的瞬变现象)。
透明导体5也可以采用不同于ITO的材料制成，例如氧化锡/三氧化二铟或聚苯胺。
图4是一个显示器件的一部分的剖面图，包括一个电光显示单元，其中是一个带有在包括一个电极5的例如玻璃制成的第一透明衬底3与第二衬底4之间的一个扭曲的向列液晶材料2的液晶单元1。各电极在至少一个衬底上涂覆有电导小且具有例如烃、氟化烃等的内部偶极子的有机介电材料层18、19。需要时，介电材料层18和19可涂覆以定向材料涂覆层8、9。适用的材料包括聚酰胺酸材料、原始聚酰亚胺、含氟材料、含氟的聚酰胺酸材料、聚乙烯亚胺，等等。一层钝化材料14铺设在铝电极6与层19之间。一种优选的介电材料的例子有均苯四甲酸酐和2，2-二[4-4-(氨基苯氧基)苯基]-六氟丙烯
本发明当然不局限于上述实例。例如，图4中，材料层18、19可以用适合用于液晶材料的定向材料的材料制成。这时，材料层8、9就可以不用了。
在不脱离本发明的精神实质和范围或主要特征在前提下，本发明可按其它具体形式实施，本说明书公开的例子仅仅是其最佳实施例而已。
Claims (15)
1.一种显示器件，它包括一个第一衬底(3)、一个第二衬底(4)和电压供应装置(10，21)。所述第一衬底具有至少一个由一种第一材料制成的透明的第一图象电极(5)，所述第二衬底具有至少一个由一种第二材料制成的第二图象电极(6)，与所述第一衬底(3)上的图象电极(5)和中间光电子材料(2)一道共同形成象素，所述电压供应装置给各图象电极提供电压，其特征在于，至少其中一个所述图象电极涂覆有至少一个钝化材料层(14)，从而大幅度减少或消除所述器件的任何不对称的工作情况。
2.根据权利要求1所述的包括第一衬底(3)的显示装置，其特征在于，所述第二图象电极(5)由一种第一反射性材料制成，其特征还在于，至少其中一个所述图象电极涂覆有至少一个导电材料层(12)，并且所述反射性电极涂覆有至少一个钝化材料层(14)。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，至少其中一个所述图象电极涂覆有至少一个含偶极子的材料层(18，19)，并且至少所述第二图象电极(6)涂覆有至少一个钝化材料层(14)。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第二图象电极(6)是反射性的。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，至少其中一个所述图象电极(5，6)涂覆有至少一个导电材料层(12)和至少一个含偶极子的材料层(18，19)。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一图象电极(5)涂覆有一个包括至少一个所述第二图象电极的材料薄层(12)的层。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述钝化材料是贵金属。
8.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，含偶极子的材料(18，19)选自聚酰亚胺类和聚酰胺酸类的材料群。
9.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述第一图象电极(5)和所述第二图象电极(6)涂覆有一个包括至少一个具有偶极子的相同材料层的层(18，19)。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，至少其中一个所述衬底为涂覆有贵金属钝化层的硅芯片。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述贵金属是金。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述钝化层的厚度不大于几个单层。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述钝化层的厚度在1纳米至5纳米的范围内。
14.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，整个硅芯片涂覆有所述钝化层，所述硅芯片包括处在所述芯片下面的硅区域中的多个开关元件和彼此分开的多个开关电极。
15.一种显示器件，它包括一个第一衬底(3)、一个第二衬底(4)和装置(10，21)。所述第一衬底具有至少一个由一种第一材料制成的透明的第一图象电极(5)，所述第二衬底具有一个涂覆有一个介电层的沟道板，其中沟道(16)配备有沟道电极(17)，与所述第一衬底(3)上的图象电极(5)和中间光电子材料(2)一道共同形成像素，所述装置驱动各象素，其特征在于，至少其中一个所述图象电极(5)、介电层(18，19)、和/或至少一个沟道电极(17)涂覆有至少一个钝化材料层(14)，从而大幅度减少或消除所述器件的任何不对称的工作情况。
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