TW200306505A - Display device comprising a light guide - Google Patents

Description

200306505 ⑴ 狄、發明說明； MCM ·發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本發明相關於一話4人 卜·洽__ 4+ —所 ^ ，孓種包含一光導及一平板的顯示裝置，其 I質上係以相互間隔的關係平行地延伸，該顯示裝置尚包 ^ 一可移動兀件，其係與該光導相間隔而放置在該光導及 4平板之間’選擇裝置用以局部將該可移動元件與該光導 相接觸，& 一些間隔元件安置在該光導或該平板上，用以 分別地保持該可移動元件及該光導及該平板之間的間隔。 先前技術 “ ”’員不衣置係已知於美國專利us 4，丨13,36〇。在該專利中 士 Λ月-㈣不裝^，其包含-第-螢光材料的平板，操作 恰一 $會產生於其中並且被捕捉（所以該平板會形成一光導） ，一第二平板係為在距離該第一平板的某距離，在該兩平 ^ 可私動元件以薄膜形式存在。藉由將電壓施加於 在该第一及第二平板上的可定址電極以及-在該可移動元 件上2電極，該可移動元件能夠局部地碰觸到該第一平板 也就：中斷該接點。一透明接點液體系存在該接點表面 ，在k些位置上，該可移動元件係與該第一平板相接觸 ，光係從該第一平板去耦合。這促成影像的表現。假如該可 私動7L件沒有接觸到該光導’則它會與該第二平板相接觸。 嗜對：該顯示裝置的合適運行1要的是，一方面在該光 :與4可移動疋件之間的接觸能夠造成並且能以精確又可 :方式中冑’但是另-方面’該設計係簡單且不需要求很 夕能量來執行。 (2) (2)200306505 該已知顯示裝置具有缺點係其製造要求相當多的步鰥 而就本身而論係複雜的。 發明内容 本發明的目的係提供如前言中所提的顯示裝置，其係精 確、可靠及耐用的’並且能夠以最少的處理步驟來製造。 根據本發明的顧示裝置因此特徵為該等間隔元件係形成 該可移動元件的不可或缺的零件。 在該顯示裝置的較佳實施例中，該可移動元件係分割成 π條，該等間隔元件形成該等長條的不可或缺的零件。分 隔4 4膜忐顯著地降低該聞名於該領域中的效應，即”串音 或父互耦合（cross-coupllng)，，，因為每個長條的鄰近物的 數目係降低到一或兩鄰近物’其取決於該長條的位置。有 利地。亥等运擇叙置或驅動器的數目能夠降低，即一金屬片 (丁、刀剔成X長條，该（列）驅動器的數目能夠降低一指數X。 根據其他較佳的實施例’ -些長條係分割成次長條。該 等次長條係取例如，，橋，，的形式，其包含—對鄰近的間隔元 件及-在其中延伸的零件。每個橋能夠利用該選擇裝置分 :地與該光導相接觸。假如能夠創造出相當小的尺寸的像 素’該產生的接觸區域的尺寸可以製造的很小。再者，這 些薄膜橋係只貼附在兩相對的 相對的遺上，其導致減低所需用以 建立與該光導的光學接觸的力吾， ^ J刀二 因叨降低所需用以操作 違頭示裝置的電能。因外莖 卜5亥手橋仏為分開的實體，該串音 200306505

在一另外較佳的實施例中，一些該次長條包含一間隔元 件於其一端，該次長條的相對另一端則係可以自由地移動 。因為這些薄膜”下潛板（diving boards)，，現在只貼附在—滇 ’所需用以建立與該光導的光學接觸的力量係進一步降低 ，其直接導致更進一步最小化所需用以操作該顯示裝置的 電能。 為了降低該内部應力’該等次長條係包含一或更多剪除 (cut-out)的零件。此外作為另一選擇，該等次長條係包含 具有不同彈性程度的區域。 在尚有其他較佳的實施例中，該等間隔元件實質上係以 垂直於該等長條的縱向方向延伸。在該實施例_，該等間 隔為間隙最短的，因此允許該可移動元件能夠自由移動。 有利地’該稍前所提的力量及結果該操作電能也因此大大 地降低。再者，該實施例允許在該等長條的頂部上的一列 模式的選擇裝置的定義。 根據其他較佳實施例，該選擇裝置包含玫置於該可移動 元件上的電極，該等電極包含一反射物質。該反射物質確 保光反射到該顯示的一邊，因此增該流明的效率。該流明 效率可以藉由整合該等彩色濾片來改I，其通常都係出現 在該顯示裝置的可移動元件中，例如在該等長條中。 在另-選擇的較佳實施例中，該等間隔元件係放置在該 平板，而該顯示裝置尚包含一些放置在該光導上’用以維 持該可移動元件與該光導間的間隔的支撐。無用的吸收現 在可以有利地降低。再者，在該排列中，該可一動元件的 (4) (4)200306505 光學接觸表面現在係可達到的，而重要的參數’像是硬户 及粗I度把夠進仃處理，因此允許微調該顯示裝置的大， 份關鍵零件。 σ, 本祆月也相關於一種根據本發明以最少步驟來製;告— 示裝一置的方法。該方法包含步驟有，安排一第一組：電:: (在基材上）、以一層的絕緣材料覆蓋於該等電極、安 -層的犧牲材料於該絕緣層上以定義出_用於該可 件的模式、安排-層用於該可移動元件的材料於： 及該犧牲層：建構該可移動元件層、安排一第二組的電： 於:可移動7L :層上’及移除該犧牲層。有利地該方

门步私中同時地建構該第二組的命 極及該可移動元件層而進一步減少。 I 實施方式 在所有圖示中，相同來考符铗作 亏们“用以標記相同元件。圖！ ί丁、為根據本發明的顯示裝置1的一一 ▲ 的上視圖。圖2係為取㈣…广;：a實施例的圖表 …貝不衣且1的線A的橫戴面視圖， 反之圖3係為取該顯示裝置1的線B的橫戴面視圖。 ，置1。包含一光導2、一可移動元件3及一第二平板* 及：：別安排在該光導2面對著㈣ 面上，以及在該可移動元件3面對著該第二平板的表 曲上。 該第二平板的表面係裝有一共同φ ▲ 電極7包含，傳導層。該一傳導層可:衩佳地’該共同 層，像是〆半透明的銘層，—層€明=—半透明的金屬 盾透明的傳導塗層，像是銦 (5) 200306505 發臀綱·縷養.

亿錫（IT〇) ’或是一網狀的金屬執。應記住在該具有整合彩 色濾片於該等間隔器（spacers)的實施例中（如圖7所示），該 共同包極不需要係透明的，因為該等列電極係為反射的。 在这實^例中’會使用標準的傳導材料，像是銅。

在該範例中，該光導係由一光導平板2所形成。該光導可 以係由玻璃所製。該可移動元件可以係由一透明的聚合物 所組成，其具有該顯示裝置的至少該操作溫度的玻璃轉換 溫度，以防止該可移動元件的非彈性變形。實際上，該顯 示裝置的操作溫度係約在〇〜7〇t間的範圍内。一合適的透 明聚合物係例如parylene，其具有一玻璃變換溫度為90t。 該等電極5及6形成兩組電極，其互相以較佳為9〇度的角 度相交。藉由在該等電極5、6與該可移動元件3之間局部產 生勢能差，在操作中藉由施加電壓於該等電極與該可移動 元件3，而產生局部施於該可移動元件上的力量，其會將該 可移動元件拉離該光導2或拉離該第二平板4。

泫顯示裝置尚包含一光辱9及一反射器1。光導2具有一光 輸入1 1，其中该光源9所產生的光係|禺合進到該光導）。該 光源係發射出白光，或是任何顏色的光，其取決於該裝置 。也有可能的是具有超過兩光源’例如，一光源在兩邊或 在該裝置的每邊。也有可能連續使用不同彩色的光源以形 成一白光顯示。 亥可移動元件3係利用間隔器（Spacers) 1 3放置在々玄光導？ 與該第二平板之間。電極5及共同電極7係分別由絕緣層丨2 及丨4所覆蓋，以避免該可移動元件3與該等電極間的直接導 -10 - (6) (6)200306505 發明說壤繽翼· 電接觸。藉由將電壓施加於該等電極盥 產生的雷私士曰 4可移動兀件，所 *力置能夠將該可移動元件拉離在該光 雷極5。兮命4·ΤΓ - ^ 命-上的 4包極）係透明的。該可移動元件 觸合；土土'止η,、 、Λ尤夺間的接 η曰4成先脫離該光導，然後進 的位f卜。^_ d 了私動兀件於該接觸 在该可移動元件中，該光侍I / 1 > i Λ疋1丁、^散射，其部分合 經由違透明電極5及該#莫 技）夂3先守2脱離该顯示裝置，而一部分备 牙透過該第二平搞4雜門 山古-r斗 曰 ^ 十板4雒開。也有可能使用一組透明電極，i 他係為反射的’這會增加光在某-方向上的輸出。’、 M本發明’間隔元件13形成該可移動it件3的不可或缺 的零件。該可移動元件3係分割成許多長條3，，這可見於圖 及:其依-人再分割成次長條2 3。該等間隔器丨3係安排在 人κ h 2〇的兩相反邊上’當該次長條23具有矩形的外形 時’較：地都在該最短邊上。因此，每個次長條形成一，，橋” 口為每個次長條2 3對應於該顯示裝置的一像素，該像素 大小係有效地減少。 在操作中，該光行進於該光導之内，而由於内反射，其 無法從其中脫離’除非如圖3所示的情況發生。圖3說明該 可和動元件2 j平放在該光導2上。在該狀態中，該光的一部 T會進入到該可移動元件。該可移動元件會散射該光，使 侍光離開該顯示裝置。該光能夠從兩邊或某一邊離開。在 圖3 ’這係以箭頭指示。 可以計鼻出對於一光接觸面積為5〇%，粗略會需要|〇%的 正常電壓差來將一橋連接到該光導’其總計大約需75 V , 及甚至少於該值的1 /3 (〜2 v)以將一下潛板連接到該光導。 200306505 ⑺ - 發明說钥:繽頁 :般來說，該間隔元件13實質上係平行延伸於實質上垂 直该等長條方向的方向。 里圖4 '明该顯示裝置丨的定址架構的範例。當該被動平板 2 一無結構的共同參考電極7，該等羯(fcnl)電極係當作 ^極使用’則能夠使用該穩徤定址的方法。該技術的詳 =料見於PHNL〇〇〇〇59 Ep心其係以該相同應用的稱 2竿乂先期的專利應用。該穩健定址的方法係非常有趣的 =為匕允卉以一單一力量作用該結構上來將該等橋作開 f關的切杈。這能夠最小化像素散佈在該要求定址電壓上 、文C因為平衡兩相反的力量一般會放大在該箔（foily々 換仃為的變異。圖4說明該等三種定址狀態， ^ 一第一定址狀態“穩健開啟”80， 一第二定址狀態“由於雙安定性沒有事情發生”8卜及 一第三定址狀態“穩健關閉”82。 言亥笑一台 σΛ '二線條指示在該行電極5上的電壓、在該列電極6上 、二及在a玄共同電極7上的電壓。應了解的是在切換期間 ’只有一單一力量會作用在該像素上。 圖）圖表示說明一供可移動元件3的可供選擇實施例。做 為遠等橋的替代選擇，一些次長條係包含一間隔器1 3於其 的竿一 ^ ^ 立而上’該次長條3 3的另一端係為自由移動。因此， 人長fr、j j形成一“下潜板。因為每個次長條3 3對應於 。亥頭示裝置的一像素，在該例中像素大小也能夠有效地減 ^ 疮夠計算出對於一光學接觸面積為50%，需要少於3 0% 的正常電壓差用於一下潛板，其總計大約需2 V。 -12 - (8) (8)200306505 發明說明績貝 圖6係為該可務知；# #動7C件的其他可供選擇的實施例的上視 圖。在圖6中，表示+ _θ Φ ~具有剪除部份24的兩個次長條23, 的另外實施例。該等前 于乃除（cut-out)部份24進一步該橋的剛 性（stiffness)，其主要稃山 — 、 要仏由該彎曲剛性來決定。在該例中， 該等次長條係為橋23，，作县 — 疋對熟悉該項技#者很明顯的是

该导另除部份也能夠恭A 貝於该描述的下潛板。如同圖5中所 示的該下潛板的位置，下 下潛板會由於内部應力而受到變形 。做為該剪除部份的其他選擇，該次長條可以包含彈性部 分’在該次長條中的不同區域的楊氏係數(Young’s modulus)可以係不同的 j A杈氏仏數在某些要求剛 性的區域可以小一點，；—# 在其他要求較高彎"長的區域 4杨氏係數可以大一點。 請為根據本發明的一顯示裝置4〇的_第四較… 施例的橫裁面圖示。列電極46包含反射材料。某此人二 反射材料的例如像是銘⑷)或銀(Ag)。該等反 ： 常從該顯示的被動邊脫離的光，因 ^ · 明效力。 _ ♦日數為2增加該流 此外，顯示裝置40包含一些形成 彩色決定裝置48，*特別地該(次 士丁派—从 W j ’其可以作為橋 或下潛板。廷些兀件可以係例如彩 1 m 巴應片元件，直一 特定的彩色（紅、綠、藍色等等）的 ，、凡汗 疋迷過。該等 元件對於該進來光的要求彩色的特定頻寬， 邑悠片 2 0%的穿透率（transparency )，以及對於，，〜有至 > 為 色的穿透率係在0到2%間的範圍。廏、±立 光的其他彩 主思的是該次長條及 -13 - (9)200306505 難說屬績真· 該彩色濾片較佳地具有一厚度係為近乎只有該正常厚产的 —〇 在一另外可供選擇實施例中，該等列電極包含Ιτ〇而气系 色濾片材料係施加於該平板上。雖然該另外實施例係較沒 效率’因為只有該光的50%係供作使用，這允許創造出彩 色的光及该穩健定址方法的使用。很明顯的是該等位在々歹 可移動元件上的電極應該係透明的。

一其他選擇，一 UV燈係用於將1;^/光饋送到該光導内’離 開該光導而入設於鱗光元件上。該碌光元件係由該uv光發 射彩色燈所激發。該UV光及磷光元件的使用會增加該顯= 裝置的效率。在尚有其他實施例中，會使用發射藍光的光 源。該藍光係饋送到該光導内然後離開該光導而入射到磷 光元件上，將該藍光轉換成紅光及綠光。以此方式，便能 夠獲得一個對該施加光非常有效率的轉換。

圖8係為根據本發明的一顯示裝置5〇的一第五較佳的實 施例的橫載面視圖。在顯示裝置50中，該等間隔器63係= 排在該平板4。此外，該顯示裝置尚包含一些安排在該光導2 上的支撐用以維持該可移動元件3與該光導2間的空隙。 在該第五實施射，該等次長條53的上表 光導令取出光。因為該等間隔器63没有接觸到該光導會 降低無用的光吸枚。再者’這個觀念允許該等次長條的表 面的處理。像是該等次長條的最關鍵部分的粗糙度及硬度 的特徵現在可以微調。 的方法會在下面描述。 一種根據本發明製造該顯示裝置 -14 - (10)200306505 _說_鸯 並且利用在 根據本發明的方法包含該等下面基礎的步驟 圖10A ' B及C中的實施例60來說明。 爱驟a.l^排一第一組的雷搞 -股而S ’ -層電氣傳導材料，較佳地為銦化錫(IT0)， =施加於-合適的基材上，m定—該等電極形狀的模式係 t排在該電氣傳導層。在該文及該等圖示中，胃第一组的 電極係稱之為列電極5。該等完成該步驟的技 技藝中。 、d

以一層絕綾材料 較佳地，使用一合適的介電質材#，像是s丨⑴，好地 厚度實質上為1μιη。在該等圖示中，該產生的料 層係稱之為1 2。 一層犧牲材料於該级绫居^ 該犧牲層8係用以定義該可移動元件的模式。更特別地， 该犧牲層定義在該休息狀態中的可移動元件與在該光導上 的接觸面積之間的空隙。適合做為該犧牲層的材料的:子 如鋁及銅及/或，通常所有易於蝕刻的材料像是葡萄糖 鲁 (glucose)。較佳地，該犧牲層具有厚度實質上係為I⑺ 。亥模式係利用已知的技術來定義。 材料用於玆矸移動元件 在該步驟中，一層材料用於該可移動元件3，其也稱之、 箔（toil)材料，係安排在該絕緣層級該犧牲層# 〜 -、 — 。5系省材料 %女棑在該犧牲層的上 四使得 -， 一 乏待該可移動 疋件的間隔元件1 3會形成該可移動元件的不 J或缺的部分 > !5 - 200306505 (i〇 發明說明::繽真 。適合用於該箔層的材料的例子係已知於該技藝中，旅且 例如係描述於在該相同應用的名稱的先前專利應用中，像 是wo 99/2889〇，其係在此併入以作為參考。較佳地，一 聚合物材料包含散射粒子，像是聚醯亞胺-氧化欽或 parylene-氧化鈦係被使用。該步驟的技術像是旋轉濺鍍 (spinning)技術在該技藝種係可用的。 步驟e)建構該可菸動元株層 該箔層係利用已知的建構技術來建構，像是用以建構聚 蝕刻。在該步驟中，該可移動元件能夠可選擇地分成^

該—步驟係相似於在此描述於前面的步驟a)。在該文中 α亥等圖示中亥第二組的電極係稱之為列電極6。 步驟g)移除該犧 及 像是蝕刻技 該犧牲層8現在則是利用已知的技術來移除 術。 係為-顯示裝置7Q的橫⑲，其係根據本發明… 该方法的較佳實称存丨成^： 4 A ^ — ^ 、 &產生的。根據該較佳的實施例，节 第一組的I；極及該可 。結果’該落3的佈局及該等列電極 广中 該等長條分成次長條，像是橋23，每個且；=的’即

Ha、13b，其如同R J间k态 门圖所不。對於該實施 所提到的該穩鍵定妯沾社十处私‘ 让此上面 弋址的技丨打犯夠有利地使用。 (12) (12)200306505 發明說嗫鏟j 上面所描述的方法也可以用以製造具有下潛板的顯示裝 f。根據一更加的實施例’同步建構的步驟係以該D與該 寺列電極6係沿著該線條廿而不是線條c的方向分割的方式 來執仃纟。亥例中，該等產生次長條係為下潜板每個只 有-間隔器13 ’其大部分係由該等鄰近間隔器以及別所 組成。 為，了最/化4等次長條的彎赭應力’更待別係該下潛板 ，U及電極）·材料能夠在—額外的步料移除在該大彎曲 應力區域的部/分。或者，能夠降低某些區域的楊氏係數。 為了該目的，該等次長條的選擇性光聚合作用(photo-polymerisation)能夠施加於一較高剛度係有用的區域上（例 如防止凡得瓦粘著)。在其他區域，該彎曲延伸應該最大化 的地方’可以抑制x連結。 在此上面所提到的彩色濾片能夠利用在該技藝中，就其 本身已知的技術來整合於該箔中。 應注意的是該項”列”及，，行”在整個本文中彼此係可互換 的。 再者，本發明當然不會限制於該描述的或顯示的實施例 。作為一可供選擇的方法，該等列電極能夠安排在該被動 平板上，在該例中，該等箔電極能夠連接以形成次組合。 這允許該等列控制器的減少。 本發明因此通常可以延伸到任何實施例，按照該前面描 途及圖示所見到的，其符合所附的申請專利範圍。 圖式簡單說明 -17 - 200306505 發哦國績薦 本兔明將利用所附的圖示做進一步解釋，其中： 圖1係為根據本發明的一顯示裝置的一第一較佳實施例 的概略上視圖； 圖2係為取圖1的實施例中的線A的橫戴面視圖； 圖3係為取圖1的實施例中的線B的橫戴面視圖； 圖4說明該第一較佳實施例的定址架構的範例；

圖3係為根據本發明的顯示裝置的一第二較佳實施例的 可移動元件成形零件的另一可供選擇的實施例的側視圖； 圖6係為根據本發明的顯示裝置的一第三較佳實施例的 可移動元件成形零件的其他可供選擇的實施例的上視圖； 圖7係為根據本發明的顯示裝置的一第四較佳實施例的 橫戴面視圖； 圖8係為根據本發明的顯示裝置的一第五較佳實施例的 橫裁面視圖； 圖9根據本發明表示一說明本方法步驟的流程圖；

圖1 〇 A根據本發明以一上視圖，根據本方法，圖例說明該 等基本步驟； 圖10B取圖10A中線A的橫戴面，說明圖10A的基本步驟； 圖1 0C取圖1 〇 A中線B的橫戴面，說明圖10 A的基本步驟； 及 圖I 1說明根據本發明的方法的一較佳實施例所導致的顯 示裝置，以橫戴面做圖表式說明。 圖式代表符號說明 1 反射器（顯示裝置） -18 - 200306505 (14) 發明說钥繽賀 2 光導 可移動元件（箔） 4 一第二平板 5、 6 電極糸統 7 共同電極 9 光源 10、 20、 30、 顯示裝置 40、 50、 60、70 11 光輸入 12、 14 絕緣層 13、 13a 、13b、63 間隔器 23、 23’ η η Λ J J Λ 次長條（橋） 43、 53 24 剪除部份 46 列電極 48 一些彩色決定元件 60 實施例

Claims (1)

1. 200306505 拾、申請專利範圍 1. 4, 一種顯示裝置（1 〇 ; 2 0 ; 3 〇 ; 4 〇 · 5 〇 一光導（2)及一平板（4)，其實質上铲、 70)，其包含 平行地延伸’該顯示裝置尚包厶—:以相互間隔的關係 33; 43; 53)，其係與該光導相^ ;可移動元件（3 ; 23 ; 平板之間，選擇裝置（5、6)用 π而玫·®•在該光導及該 該光導相接觸，及一些間Ρ 部將該可移動元件與 或該平板上’用以分別地‘二二63-)安置在該光導 該平板之間的間隔’其待徵為二m及該光導及 動元件中不可或缺之部分。寺間隔7"件構成該可移 :申請專利範圍第丨項之顯示裝置，其 保分吾丨1成長條（3，），而該| ’、 Λ可移動元件 可或缺之部分。 寺間隔元件形成該等長條的 如申請專利範圍第丨或1 分割成次長條(23 4 ,顯示裝置’其中 ,; 53)。 :申請專利範圍第★顯示裝置… 5 —對相鄰的間隔元件 '、 去次長條 -3；43；53)〇 —在其間延伸的零件 如申請專利範圍第3或 人 工員之顯示裝賢，1φ (^)包含一間隔元件於复 < 置，、中〜些次長鸽 可以自由移動。 、/、某一端，該次長條的另一 如申請專利範圍第3、 長條包含-或吏多的赞：項之顯示裝置’其中該 ^除部份（24)。 如申請專利範圍第3、d + 成5項之顯示裝置’其中該等 不 些長條係 包 (23 端係 等二) 次 200306505 串講蓴継鼷顚 長條包含具有不同程度彈性之區域。 8. 如七述申請專利範圍一或更多項之顯示裝置，其中該等 間隔疋件係以實質上垂直於該等長條的縱向方向的方 向延伸。 9. 如一述申請專利範圍一或更多項之顯示裝置，其中該選 擇衣1包含電極（46)，其係安排於該可移動元件（43)上 ’該等電極包含一反射材料。 1 〇.如刚述申請專利範圍一或更多項之顯示裝置，包含一些 衫色濾片（48)，其形成該可移動元件（43)的不可或缺的 部分。

   12, 如刚述申請專利範圍一或更多項之顯示裝置，其中該等 門元件（6〇)係安棑在該平板上，該顯示裝置尚包含一 二支撐(；8) ’其安排在該光導上，用以維持該可移動 件與該光導之間的空隙。 疋 ::用來製造如前述申請專利範圍一或更多項之每亍 衣且之方法，其中該方法包含以下步驟： a) 安排一第一組電極在一基材上； b) 以一層絕緣材料覆蓋該等電極； 定義出該可移動 C)安排一層犧牲材料於該絕緣層 元件的模式； 絕緣層及 句安排-層供該可移動.元件使用的材料於兮 該犧牲層上； κ e)建構該可移動元件層； 0女排第一組電極於該可移動元件層上；及 200306505 申譆專繼鼷繽買 g)移除該犧牲層。 13.如申請專利範圍第12項之方法，其中該第二組電極及該 可移動元件層係同時在一個步驟内建構。