CN1791824A - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于层移动或层破裂的光学开关，例如显示单元。这种光学开关具有至少两种不同的状态，在第一状态，一种诸如油的流体(5)至少毗邻第一支承板(3)，而在第二状态，另一种流体(6)至少部分地毗邻第一支承板。除去了另外的均匀电极(7)的一部分，以实现对油移动的控制。

Description

显示设备
本发明涉及一种光学开关，这种光学开关在第一透明支承板与第二支承板之间的空间内至少含有相互不混溶的第一流体和第二流体，第二流体是导电的或有极性的。具体地说，本发明涉及一种包括像素的显示设备，所述像素在第一透明支承板与第二支承板之间的空间内至少含有相互不混溶的第一流体和第二流体，第二流体是导电的或有极性的。
光学开关可以用于快门应用、光阑，而且还可以用于例如显示应用中的可切换的滤色器。
TFT-LCD之类的显示设备用于膝上型计算机和用于管理器(organizer)，而且发现在GSM电话中有越来越广泛的应用。代替LCD，也在使用例如(聚合物)LED显示设备。
除了这些现在沿用已久的显示效能之外，其它显示技术也在发展，诸如适合于纸白色(paper white)应用的电泳显示器。
本发明基于一种称为电润湿(electro-wetting)的原理。本发明提供了一些新的应用这种原理的方式。
例如，如果一种(第一)流体是(有色)油而另一种(第二)流体是水，由于界面张力，就形成了包括水层和油层的两层系统。然而，如果在水与第一支承板上的电极之间施加电压，油层就会由于静电力的作用移到旁边或破裂。由于水的一些部分现在透过油层，因此这个像素就成为部分透明的。
如果用一些均匀的(铟锡氧化物)电极对这些像素寻址，由于这是最直接的方式，电场就施加到整个像素上。因此，按照原理，(第一)流体(油)的移动没有优选方向。然而，在实践中，像素内部始终会有(小的)不均匀性(绝缘物或油的厚度的变化、像素壁的轻微不规则等等)，像素内部的这种不均匀性将决定(第一)流体(油)朝那个方向移动。结果，施加电压后始终会出现相同的运动。然而，这种运动对于不同的像素会是不同的。
由于一些原因，包括灰度级均匀性和减小相邻像素之间的油混合的机会，应该更好地控制油的运动。
为此，按照本发明的显示设备在每个像素内包括只是部分地覆盖该像素整个区域的第一电极。优选的是，第一电极至少使沿像素边缘的像素的一部分不被覆盖。
在施加电压时，在电极所在处会有电场。实际上，这个区域将变得对第二流体的更可润湿(即，在油-水系统内更亲水)。另一方面，在没有电极处没有电场，因此这个区域对第二流体的可润湿性较小(较疏水)。结果，油将会向可润湿性最小的区域移动。
在一个具体实施例中，按照本发明的显示设备在像素的剩余区域包括至少另一个电极。如果存在驱动装置以将电压施加到第一和另一电极上，就可以使油的运动增强。
从以下结合附图对实施例的说明中可以清楚地看到本发明的这些及其他一些情况。在这些附图中：
图1为按照本发明的显示设备的一部分的示意截面图；
图2为按照本发明的显示设备的一部分的另一截面图；
图3和4为按照本发明的显示设备的一部分的平面图；以及
图5示出了驱动电压。
这些附图是图示性的，并没有按比例绘制。相应的元件通常标以相同的附图标记。
图1为按照本发明的显示设备1的一部分的截面图。在两个透明的基板或者支承板3、4之间充有相互不混合的第一流体5和第二流体6。例如，第一流体5是链烷类的十四烷或十六烷，或者如在这个例子中是一种油(硅油)。第二流体6是导电的或有极性的，例如水或盐溶液(例如KCl溶于水和乙醇的混合物的溶液)。
在第一状态，当没有施加外部电压时(图1a)，流体5、6与例如玻璃或塑料的第一和第二透明支承板3、4毗邻。在第一支承板3上配置了(透明的)电极7，例如为氧化铟(锡)，和可润湿性较小的(疏水的)中间层8，在这个例子中这层为一层非晶态氟聚合物(AF1600)。
在(从电压源9)通过互连线20、21施加电压时，层5移动到旁边或破裂成小液滴(见图1b，破碎的膜)。这种现象在静电能量增益大于由于产生弯曲表面导致的表面能损耗时出现。作为一种重要的情况，人们已发现可以通过电开关装置(电压源9)来实现覆盖支承板3的连续膜5和毗领壁2的膜之间的可逆切换。
图2示出了按照本发明的显示设备的一个实施例，其中电极7的一部分已除去(也可以见图3)。在施加电压时，在电极(ITO)存在处会有电场。在这个区域内，涂层对于第二流体将变得更可润湿。另一方面，在不存在电极(ITO)的左下角部(图3)没有电场，因此该涂层将继续保持较小的可润湿性。结果，油将会向可润湿性最小的区域-左下角-移动。结果，一旦施加电压，始终会出现同样的朝显示单元的特别设计的角部的移动。
利用驱动单元22施加电压。应该适当地挑选被除去的ITO的区域的大小。在选择大区域时，剩下的油区域因此也较大，由此降低了显示器的亮度。另一方面，在所选的区域太小时，油的移动将不再优先移动入这个角部。优选的是，至少除掉沿像素的边缘的、占像素的总面积的5％的一部分，而至多除掉沿像素的边缘的、占像素总面积的50％(优选的是10％)的一部分。
在矩阵驱动显示设备内，可以选择开关元件(例如薄膜晶体管(TFT))矩阵来施加驱动信号。优选的是将这些薄膜晶体管设置在不存在电极7的区域。如果必要的话，这区域(以及像素间区域)可以用黑色遮罩覆盖，以增强对比度。
图4示出了在像素的一个角部配置了另一电极7′的另一实施例。如图5所示的电压脉冲施加到电极7、7′上，以加速油膜的收缩。首先，将电压脉冲15施加到电极7上，将油从有源区的大部分移走。电极7′接地，因此油将移入像素的相应角部。在去除施加在电极7上的电压后，将一个短的电压脉冲16施加到电极7′上。结果，油从电极7’移去，并且在像素的剩余部分重新分布。在去除施加在电极7′上的电压时，油将也遍布像素的这个部分。
在这里所选的电极结构只是一个例子。也可以选择其它的电极结构，诸如圆形的几何结构。这样的圆形几何结构用于例如快门应用和光阑。
其上收集油的电极与整个尺寸相比应该尽可能小，同时仍大到足以确定移动方向。
本发明的特征在于每个新颖的特征和这些特征的各种组合。权项内的附图标记并不限制这些权项所给出的专利保护范围。所谓“包括”并不排除在权项内所表明的之外还存在其他元件。元件前冠词“一个”的使用并不排除存在多个这样的元件。

Claims (11)

1.一种光学开关，在第一透明支承板(3)和第二支承板(4)之间的空间内至少含有相互不混溶的第一流体(5)和第二流体(6)，第二流体是导电的或有极性的，所述光学开关在至少一个所述基板上包括只是部分地覆盖该光学开关整个区域的第一电极(7)。
2.如权利要求1所述的光学开关，其中所述第一电极至少使沿该光学开关的边缘的该光学开关的一部分不被覆盖。
3.如权利要求2所述的光学开关，其中所述第一电极至少使沿基本上是矩形的该光学开关的角部之一的一部分不被覆盖。
4.如权利要求2所述的光学开关，其中所述第一电极至少使沿该光学开关的边缘的、占该光学开关总面积的5％的一部分不被覆盖。
5.如权利要求2所述的光学开关，其中所述第一电极最多使沿该光学开关的边缘的、占该光学开关总面积的50％的一部分不被覆盖。
6.如权利要求5所述的光学开关，其中所述第一电极最多使沿该光学开关的边缘的、占该光学开关总面积的10％的一部分不被覆盖。
7.如权利要求1所述的光学开关，在该光学开关的剩余区域至少包括另一个电极(7′)。
8.如权利要求7所述的光学开关，包括将电压施加到第一和另一电极上的驱动装置。
9.一种包括像素的显示设备，像素具有按照权利要求1或2所述的光学开关。
10.如权利要求9所述的显示设备，其中开关装置配置在不被第一电极覆盖的部分。
11.如权利要求10所述的显示设备，其中不被第一电极覆盖的部分被黑色遮罩覆盖。
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