TWI260455B - Interferometric modulator and display unit - Google Patents

Description

1260455 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種干渉 量調變器的顯示器單元，更器及一種具有該干涉測 -反射型顯示器單元的干二…係關於一種適合用於 干几日〕十，歩測：£調變哭。 【先前技術】 π 身又而3 ’反射切gg千哭一 的而言尤其有用。…、…使用環境光’對於行動目 】才木用液a曰之雙折射或光學旋轉動力，將 型顯示器單元用於TN(扭轉 f:弋 向歹J )板式或STN(超扭轉向列） 然而在該等顯示器模式中’需要使用一偏光片，並中由 該偏光片造成的光學損失係大到約6〇%，因此顯示比較暗。 另-方面，已建議使用其中將二色染料加入液晶中的客 主方法^由動態散射模式所表示的透射/散射方法作為液 晶顯示器方法，而無需使用值水μ 而优用偏先片。然而該等顯示器方法 具有較低的對比度而且不切實際。已建議使用溶液中的顏 色粒子之電泳方法、二色旋轉粒子(扭轉珠)方法、及調色劑 顯示器方法’作為採用非液晶的顯示器方法，但是尚未將 該等方法投入實際使用’因為存在驅動電壓、對比度、回 應速度、穩定性及使用期的問題。 近年來，美國專利第5,835,255號及日本國家階段公告案 第2000-5G0245號，已揭示稱為iMGdTM方法之不採用偏光片 的新穎顯示器方法，其中藉由驅動微機器(微機電系統： 95786.doc 1260455 MEMS)而調變入射井 豆用m、干此方法為反射型顯示器系統， '、猎月？電式改變腔（干涉測量調變器腔）之間5¾而$ 變環境光的干涉，該胪且古路 ^ 月工具有一壁，一個為反射器（金屬），而 另一個為感應吸收體(夾持在介電質之間的金屬吸收體)。在 此糸統中，可切換具有紅色(R)、綠色⑼或藍色(B)的單色 顯不器與黑色顯示器。亦即具有對應於光學距離之波長的 光’係在根據法布“羅（Fabry_p叫干涉原理將反射器 與感應吸收體分離達規定的光學距離之狀態中反射至觀察 者，並且係以單色形式顯示。而且藉由調整此光學距離: 可防止（吸收）可見賴射區域中的人射光被反射並以黑光形 式顯示。 此系統具有α下優,點：因4藉由干涉的I色顯示器，所 以CF沒有必要。而且其具有例如高收縮比、低功率消耗及 MEMS之高速回應的優點。此外，此系統可藉由有效地採 用MEMS的磁滯而省略TFT。 然而，因為採用iMoD™方法之光亮顯示器為採用光學干 涉之單色顯示為」，所以在入射角方面存在很大的相依性， 從而引起取決於視角的色像差。為了減小或移除此色像差， 需要輔助前端發光及光學補償機制。而且，彩色顯示器具 有雷射狀顏色色調，其具有特定波長作為中心。另一方面， 白色顯示係由各顏色之干涉反射的頻寬（例如FWHM)限制， 因為RGB之各像素係由添加的顏色混合物實現，因而難以 增加白色顯示的Y數值。此在應用於特定以白色/黑色顯示 的電子書刊方面並非較佳。而且必須製造具有用於各顯示 95786.doc 1260455 顏色之不同結構的像素。此外，採用此方法，可進 仃:進制光党及黑暗顯示，並且藉由根據脈衝寬度調變採 用空間抖動（區域分級方法），從而導致較大負载， 行半色調顯示。 4 ^ $ 【發明内容】 本發明已解決以上問冑，並且本發明目的係提供一 種可適合用於反射型顯示器單元之干涉測量調變器。 根據本發明之一第一方面，提供一種干涉測量；變哭， 其包括-透明基板（折射率：nQ);—光學薄膜（複折射率： Nni · kl) ’其係提供在該透明基板上；及—吸收體層（複 折射率：Ns=ns_i.ks)，其係與該光學薄膜相董子，其與該光 學薄膜的一間隙之距離係可變的，其中滿足以下關=: ni >n〇 ’ kgo及ns>n〇。〜較佳大於2 〇。 在一具體實施例中，滿足以下表達式（1)， ， n0k 2 f ls-n°J (1) 在另一具體實施例中，對於可見輻射區域中的波長入而 言，光學薄膜之實體膜厚度di滿足以下表達式（2)，~此時 ni2-ns2-ks2>〇， 、 Λ η, d n0ns + 2n J 一 — tan-2π 2n k n n、k 或滿足以下表達式（3)，此時ηΛηΛί^Ι Λ Γ (2) d 2n ί· n 1 J + : ——tan'1 广 \ Ί -2n k ) --- 1 s [V 2 J 2π j :整數 95786.doc (3) 1260455 在另一具體實施例中，山為取j、數值，其中滿足表達式（2) 或（3) 〇在另一具體實施例中，填奋a、 、兄I成方；光學薄膜與吸收體層 之間的間隙之媒體的折射率小J %九学溥Μ的折射率m，並 且假定間隙之實體距離為d對 野方；可見輻射區域中的波長λ 而言，滿足以下表達式（4)， d 〜（2m + l)A m :整數 v (4) 在另一具體實施例中，光學葰 予厚膜係由等效的多層膜組成。 依據本杳明之一第一方面’提供一種干涉測量調變器， 其包括-透明基板（折射率：ηϋ);„堆疊層膜，其係提供在 该透明基板上；及-吸收體層（複折射率：wi 4)，盆 係與該堆疊層膜相對’其與該堆疊層膜的一間隙之距離係 可雙的’其中假定該堆疊層膜一 *且增胰具有二或多個透明薄膜層， —鄰近透明薄膜層之複折射率石T h门 , 曰〜饭外耵手互不相同，自離透明基板最 近的側面之第j薄膜層的複折射率A ·文々耵手馮η广η」-1 · kj，相位膜厚度為δ」，而B及C係由以下表達式給定，

C

In j=! c〇s彳 i.sing)/" 丫 η. · sml cos (5) M〇,並且在可見波長區域（380 ηηι<λ<78〇疆）中，滿足以 下表達式（6)，

VB-C

VB — C VB + cjU.B + c < Λ切s (*共軛複數）（6) 在另-具體實施例中，假定填充形成於堆疊層膜與則 95786.doc 1260455 體層之間的間隙之媒體的折射率為…，間隙的實體距離為 r μ ( zz < Π Η cos δ 1 * //. · sinl i·吨)/"; cos cos δ V i * * sin( cos (7) 在寬頻之可見波長區域（380 nm<a<78〇nm)中，滿足以下表 達式（8)，

VD-EY "◦ .d-e 77。.D + E又"。.D + E Λ+ "s

7hzl切J (514共輛複數） ⑻ 在另一具體實施例中，堆疊層膜具有一交替的堆疊層 膜，其中具有互不相同的複折射率之一第一透明薄膜層及 一第二透明薄膜層係交替地堆疊；以及一第三透明薄膜 層，其係提供在該交替的堆疊層膜上並與吸收體層相對。 在另一具體實施例中，在干涉測量範圍内改變形成於光 學薄膜或堆疊層膜與吸收體層之間的間隙之距離。 在另一具體實施例中，將形成於光學薄膜或堆疊層膜與 吸收體層之間的間隙之距離改變為不會發生干涉的光學距 離0 在另一具體實施例中，逐步改變形成於光學薄膜或堆疊 層膜與吸收體層之間的間隙之距離。 在另一具體實施例中，干涉測量調變器進一步包括用以 改變形成於光學薄膜或堆疊層膜與吸收體層之間的間隙之 距離的一驅動元件。 在另一具體實施例中，該驅動元件包括一壓電元件。 在另一具體實施例中，形成於光學薄膜或堆疊層膜與吸 收體層之間的間隙為真空或採用氣體加以填充。 95786.doc -10- 1260455 在另一具體實施例中，形成於光學薄膜或堆叠層膜盘口 收體層之間的間隙採用液體加以填充。 、/、吸 在另一具體實施例中，干涉測量調變哭谁一 σσ 步包括用以 透過具有特定波長的光之彩色濾光片。 在另一具體實施例中，干涉測量調變器進一牛 V包括一朵 散射層。 光學薄膜或堆疊層膜包括至少 在另一具體實施例中 透明導電層。 在另一具體實施例中，依據施加於該至少_ / 遷明導電展 的電壓而改變形成於光學薄膜或堆疊層膜與吸收體岸Β 的間隙之距離。 《之間 本發明之-顯示器單元具有複數個像素，各像素 據以上具體實施例之任一項的干涉測量調變器。 在另一具體實施例中’該等複數個像素包括—第一像素 及:第二像素，其中在光學薄膜、堆疊層膜或吸收體層之 組悲中’提供用於該第一像素及該第二像素的干涉測量調 變器相互不同。 在本發明之干涉測量調變器中，藉由調整提供在透明基 板上的光學薄膜或堆疊膜與吸收體層之間的間隙長度，可 控制從透明基板側入射的光之反射比。依據本發明之第一 f面的干涉測量調變器之基本設計概念係使用光學薄膜， =版作為抗反射膜（即反射減小膜⑷或反射增強膜，其對 、可見波長區域内的波長（例如550 nm)而言最有效。另一 依據本無日月之第三方面的干涉測量調變器之基本設 95786.doc 1260455 雜念係使用堆疊膜，該膜能達到抗反射膜及/或反射增強 膜，其對於可見波長區域中即寬頻中的任何波長而言最有 效。在任-情況下’藉由形成與吸收體層的間隙（例如空氣 層)之預定距離’當與吸收體層接觸時構造成為抗反射膜的 光學薄膜或堆疊膜作為反射增強膜。因此與基於

Fabry_P0rot干涉的iMoDTM方法之傳統干涉測量調變器相 比’本發:之干涉測量調變器提供較高反射比及較高對比 率而且藉由使用本發明之干涉測量調變器，可產生具有 南売度及高對比率之反射型顯示器單元。 【實施方式】 、以下將參考圖式說明依據本發明之一具體實施例的干涉 測里凋.交态之組態及操作。然而本發明不限於該等具體者 施例。 、 參考圖1’將首先說明依據本發明之H體實施例的 干涉測量調變器之基本組態及操作原理。 本發明之干涉測量調變器包括一透明基板（折射率··以）； 一光學薄膜（複折射率·· Nm—i.h)，其係提供在該透明 基板上；及一吸收體層（複折射率：Ns=ns-i.ks)，其係與該 光學薄膜相對，其與該光學薄膜的一間隙之距離係可變 的，其中滿足以下關係·· ni>n〇，ki_ns>n〇。此光學薄膜 用以依據與吸收體層的間隙之距離而減少（防止）或增加反 射。例如當光學薄膜與吸收體層接觸時，該膜作為抗反射 月旲’而當形成具有與吸收體層的預定距離之空氣層時，該 膜作為反射增強膜。 95786.doc -12- 1260455 般而5 ，已知具有小於光的波長之膜厚度的薄膜具有 除光反射及折射以外之各種對於薄膜而言係特定的特性。 光學薄膜之各種特性係應用於塗佈所謂的光學多層膜，例 如玻璃表面上的抗反射膜（非反射塗層）、用於分光器或反射 器的高反射膜及各種光學濾片。此外，其用於各種薄膜光 學電路元件（例如光波導）及採用半導體薄膜的光接收/發射 元件領域。 各種薄膜材料制於該等光學應用，但是係在很大程度 上以光學方式分類為透明主體（具有大於吸收端的波長之 緣體及半導體）及光吸收體（金屬（包括合金）、具有小於吸 收鈿的波長之半導體）。將材料的種類劃分為介電質、金屬 ^半導體。該等薄膜材料之光學特性通常係由以下數值獨 特地表不.其光學常數N=n-i · k(複折射率：折射率η、消光 係數k)，及實體膜厚度d或相位膜厚度s=27c.N.d.c〇se^ (二射角λ為入射光之波長）’因此藉由組成光學多層 膜㈣數個層之各光學常數及各膜厚度以具有堆疊的: 學薄膜之光學多層膜的特性。因& ’指示薄膜之光學特性 的光學常數（複折射率）N=n-i · k尤其重要。 不 例如如圖1之⑷所示’當一環境光係從具有折射率n。的透 明=媒體(入射媒體n ’垂直入射在由具有複折射率 s〜1 ks之吸收體組成的基板4上時，該環境光之折射因 數（入射光2與反射光3之強度比）〜係由以下表達式（η)表 ΤΓΓ 0 95786.doc 1260455

(1-1) 此處，在透明媒體1為空氣（η()= 1)，而吸收體基板4為鎢 W(ns=3.5，ks=2.73，λ二551 nm)的情況下，R〇 等於 49.46%。 接著若具有折射率ηι及實體膜厚度山之第一透明主體薄 膜5係形成於吸收體基板4上，如圖1之（b)所示，假定垂直入 射中的相位膜厚度為g ^ }di/λ，則反射比R1係由以下表 不 達式（1-2)表 η + cos(A) ·(ns - i ·ks cos(《）+ 1—^(n _i.k) n

n + + cos(^) (ng ~ i ·k ) (1-2) cos(A) + i^^(n —i.k ) 此時，視折射率ni及相位膜厚度δι而改變反射比，如圖 2A所不，因而在波長λ=551 nm的情況下針對特定折射率m 及相位膜厚度§丨而執行完全反射預防。當將透明薄膜用於 透月基板而形成抗反射膜時，意味透射比會增加，因為有 以下關係：反射比+透射比=卜然而當將透明薄膜用於吸收 體(例如金屬)而形成抗反射膜時，則意味著吸收體之光吸收 田丹頁折射率112及 係提供在吸收體基板4與第：透:月主：：：…體薄膜 則反射比RA由以下表達式（卜3)表示。 95786.doc -14- 1260455 +c。· cci^^ (1-3) 此時視第二透明主體薄膜6的折射率w及相位膜厚度、而 改變反射比R2，如圖2B所示。圖⑸顯示第一透明主體薄膜 5滿足以上反射防止條件（表達式（1_2))之情況。若第二透明 主體薄膜6的折射率n 2小方令第一透明主體薄膜5的折射率 m，而且第二透明主體薄膜6的相位膜厚度~係在特定範圍 内，則反射比大於單獨存在吸收體基板4之情況（圖i之 (a))(R2>R0) 〇 從圖2B可看出，隨著折射率比〜〜越大，反射增加效應 會越明顯。因此為了獲得最大反射比，第—透明主體薄膜: 較佳具有盡可能高的折射率（ηι)，而第二透明主體薄膜6具 有盡可能低的折射率（η。。第一透明主體薄膜5的折射率（以) 較佳為2.G或更大。而且從圖2B可看出，藉由改變第二透明 主體薄膜6之相位膜厚度l，可調變反射比（即反射光之強 度）。 依據本^月之第一方面的一種干涉測量調變器使用堆 豐層膜，其係構造成具有可見波長區域（380 ηΐΏ<λ<78〇ηη]〇 中的反射減小效應及/或反射增加效應，而非使用光學薄 膜，其係構造成作為用於具有特定波長之光的抗反射膜及/ 或反射增強膜。 反射增加效應係因光學干涉而引起的反射之增加。然而 95786.doc -15- 1260455 2光學系統中包含厚膜的情況下，藉由採用多重反射獲得 回方；吸收體簡單物質的反射之效應係稱為反射增加效應。 表達式（1-1)至（1_3)在薄膜光學領域中已為人所熟知，而 且此說明書中提供的其他表達式⑴至⑻可由熟習此項技 2者㈣料出’因此該等表達式^此加以導出。對於 荨表達式的方法，凊參考（例如）由東京大學 Shuppankak Sadashi Y〇shida等人提出的「薄膜光學裝置」。 依據本發明之具體實施例的干涉測量調變器係基於以上 原理。 以下將說明採用丨涉測量調、變器的&射型_ $器單元之 較佳具體貫施例，但是本發明之干涉測量調變器可應用於 除反射型顯示器單元以外的使用。 (具體實施例1) 圖3為顯示依據本發明之第一具體實施例的反射型顯示 态單兀10之組怨的示意圖。例如反射型顯示器單元10具有 複數個配置成矩陣狀的干涉測量調變器，其中各干涉測量 調變器組成一像素。圖3顯示反射型顯示器單元之二個像 素，即一個干涉測量調變器，其中左邊的干涉測量調變器 係處於黑色顯示狀態（具有最小反射的狀態），而右邊的干涉 測量調變器係處於白色顯示狀態（具有最大反射的狀態）。 構成反射型顯示器單元丨〇的各干涉測量調變器包括一透 明基板12 ; —光學薄膜13，其係提供在該透明基板12上； 及一吸收體層14，其具有與該光學薄膜13的間隙之可變距 離0 95786.doc -16- 1260455 吸收體層14係形成於提供在基板2 〇上的驅動元件1 5上。 基板20及透明基板12(此處為形成於透明基板12上的光學 薄膜1 3)係隔開預定間距，並由間隔壁丨7固定。間隔壁1 7封 裝填充形成於吸收體層14與光學薄膜13之間的間隙之媒體 19。雖然在此由（例如）間隔壁17分開各像素（干涉測量調變 為），但是可提供間隔壁1 7來包圍複數個像素。當串音現象 在鄰近像素之間受到感應時，例如當吸收體層14係由回應 外部電場（具體實施例4)的吸收體粉末組成時，較佳提供間 隔壁17給獨立的各像素。 作為用以改變吸收體層14與光學薄膜13之間的間隙之距 離的驅動元件15，在此使用壓電元件15。壓電元件15依據 供應給電極18的電壓產生容量變化，因此可改變吸收體層 14與光學薄膜13之間的間隙之距離(分離距離)。此處，當： 收體層14與光學薄膜π接觸時，間隙 一、 τ间I糸之距離（分離距離）係表 不為0 nm 〇 驅動元件15不限於壓電元件，而可以為任—豆他元件， 只要其可改變吸收體層14與光學薄膜13之間的分離距離， 以回應電場、磁場、壓力、聲波、電磁波（光）及孰之至少一 項的外部場' 然而可受電場電性控制的驅動元件易於製 造，並且很有益㈣示品質、成本及能量消耗方面。^ 在驅動元件具有於停止施加電壓 ^ ^ 电&之後保持該狀態的記憶體 寸：：情況下’無需用以保持電壓的主動元件，而且可使 用簡單的矩陣結構。因此可減 i 表仏成本。而且當使用沒 4體特性的吸收體層時，需要用以保持像素的主動元 95786.doc 1260455 件，其中較佳使用主動矩陣結構。 當吸收體層14與光學薄膜13接觸時，光學_ 於吸收體層14的抗反射膜，因此入射光u係吸 收 層14中，如圖3之左邊的像素所 收歧 層14及光學薄膜13形成具有預定距離的間隙時，大多數入且 射光係因反射增加效應而得到反射，&圖3之右邊的像素 (反射光16)所指示。 μ 百先，以下將說明用以獲得圖3之左邊所示的黑色顯示狀 態之條件。此處，假定透明基板12之折射率為ηΰ，光學薄 月旲13之稷折射率為’及吸收體層之複折射率為 ns_i · ks。 現在參考圖4，卩下將說明吸收體層14之光學特徵。圖4 顯不具有在可見輻射區域中的光之各種吸收體（金屬及半 導體）的折射率〜及消光因數ks。用以繪圖的波長區域隨元 件而不同，但疋可以從約4〇〇 nmS 8〇〇 。而且圖4之半圓 曲線表示對於光學薄膜13之折射率以〜^至3·5)而言，全非 反射的及收體層之折射率心及消光因數匕。此處玻璃的折射 率1.52係用作透明基板12的折射率，而光學薄膜13為具有 數值111的單一膜。光學薄膜13較佳係透明的，並且kg〇。 首先應注意圖4之半圓曲線。半圓上升處的數值〜等於透 明基板12之折射率η〇數值。因此若吸收體層14之折射率& 不滿足條件ns >η〇，則不能有效地進行反射預防。而且隨著 光學薄膜1 3之折射率ηι越大，圓的直徑會越大。因此隨著 光學薄膜1 3之折射率ηι越大，越可能滿足獲得反射減小效 95786.doc •18- 1260455 ::件。亦即存在選擇吸收體層-之材料的較大範圍， 折::有因波長色散而引起的較小影響。若吸收體層13之 Τ'不滿足條件η〜則不能執行有效反射預防1 ^ 2.G，並且〜更佳大於2.5。圖种透明基板Μ為玻 每n〇 1.52)，其令隨著透明基板以折射率n。越小，半圓 的直輕會越大’從而擴大範圍來提供以上優點。因此更佳 =用塑膠基板，其具有比作為透明基板以玻璃低的折射 如將可從用於圖4之各種材料㈣圖中看出，具有低於！ 的折射率MAI或Ag不滿足條件ns>n〇，並且無法用作吸收 體層Η之材料。此與以下情況形成對比·· μ或姻合用作 採用iMoDTM方法的干涉測量調變器之反射器。從此點看， 將瞭解依據本發明之干涉測量調變器的干涉不同於 Fabry-Perot干涉。 較佳使用用於依據本發明之干涉測量調變器的吸收體層 1 4之材料，其滿足條件ns 並具有較小的波長色散。更明 確地說，可適當地使用Ta、Cr及W。特定言之，從顯示品 品質之觀點看，W更佳，因為其波長色散較小，並且在可 見輪射區域内滿足條件ns >n()。對於Ta而言，可選擇所用的 光波長及/或透明基板材料’但在波長區域之一部分（在較長 的波長側）中ns低於1.52。將Rh或Ni用作吸收體不現實，因 為其會與光學薄膜組合。 光學薄膜13及吸收體層I4之材料不限於現有材料，而形 成具有任何複折射率之層可藉由混合沈積方法、氧化度$ 95786.doc -19- 1260455 法或用以改變膜之宓γ ^ 一 、山度的方法。而且猎由不僅最佳化光學 薄膜1 3之折射率η而且最佳介 ^且取U化貝體膜厚度di，可增強反射減 小效應，如下文將說明。 乂下將况明較佳組態’其用以在中心處於反射減小波長入 之較寬頻帶内獲得優良黑色顯示（反射減小效應）。 為了獲得黑色顯示中的優良反射減小效應，較佳滿足以 下表達式（1)之關係。 ( 1 2、1/2 n, = n0n+-^i_ ^ ns - n〇 J ( 1 ) 而且對於反射預防的中心、波長λ，光學薄膜η之實體膜厚 度山較佳滿足以下表達式⑺，此時ηΛ^2 >〇 , d A 2n 一 2n k 、 一 k 或滿足以下表達式（3)，此時⑴ d 2n If. ο 'J + ^T ——tan'1 (-2nk ) ...1 s V 1π ^n2-n2^k2 [ 、 s s y J 、表達式（1 2)所表不的Ri為最小之條#中獲得以上表 達式（1)至（3)。 j :整數 -ks2<〇， j :整數 ⑺ (3) 在表達式⑺及（3)中，若增加」·，則在各干涉級中的反射 減小波長之間隔比較窄，而且中心處於反射減小波長的具 有二射減小效應之波長區域比較窄（例如參見圖6)。因此為 獲付中心處於反射減小波長λ之較寬頻帶中的反射減小效 應，山為滿足表達式⑺或（3)的最小數值。亦即較佳滿足可 見波長區域（從38G胆至麵）中的關係㈣,灿…。 95786.doc -20- 1260455 為了獲得白色顯示中的優良反射增加效應]真充間隙的 媒體之折射率（表達式（i _ 3)中的n 2)小於光學薄膜丄3之折射 率〜，亚且假定吸收體層14與光學薄膜13之間的分離距離 在白色顯示中為dv’對於反射減小波長、言，滿 達式（4)， ^ d 二（2ηι + ιμ m :整數 v (4) 亦即光學距離〜心最佳與（2m+丨）λ/4匹配。從由表達式 (1-3)所表不的1為最大之條件中獲得表達式（4)。 ^ 汝以上所δ兒明，為獲得優良反射增加效應，填充間隙的 媒體之折射率ην必須小於〜。而且，為獲得高反射增加效 應^折射率比ην/ηι(圖2Β中的nAm佳為盡可能小。因此 :獲侍白色顯示中的高反射增加效應，填充間隙的媒體較 佺為真空或氣體，例如具有折射率1的空氣。或者，可使用 /、有低折射率的液體，例如水（〜=1 · y )。 依據本發明之顯示器單元中的白色顯示係在光學多層系 統中實施，該彡統係由提供用於各像素之干涉測量調變器 的:光學薄膜/間隙/吸收體層」組成，因此藉由將黑色顯示 狀恶切換為自色顯示狀而出現的吸收體層之移動距離（間 隙的距離之變化量），係在可發生光學干涉的範圍内。當間 隙之距離為〇時，反射比最低；而當間隙之距離等於光學距 離的（2ηι+1)λ/4，或等於相位膜厚度的（2m+1>/2(m為整數） 時，反射比最高。 或者，間隙之距離的最大值可以為將不會發生光學干涉 95786.doc -21 - 1260455 之h况下的距離。若間隙之距離就光波長而言足夠大（例如 約100倍或更大）時，則在兩者之間的邊界處會出現干涉測 里多重反射，而不會引起光學干涉。在此狀態中允許白色 顯不。使用此組態，存在可輕易地控制用於白色顯示的間 隙距離之優點。若間隙距離比典型像素尺寸之一側長，則 觀祭者會感覺到視差，因此較佳將間隙距離之最大值設定 為5 00 μηι或更小。 因為視間隙之距離而改變提供用於依據本發明之反射型 顯示器單元的干涉測量調變器之反射比，所以可藉由逐步 改變：隙距離而逐步進行從黑色顯示(最小反射比)至白色 ^ τ (最大反射tb )的半色調顯;^。因此不必使用像祕〇ΤΜ 方法-樣的區域分級’從而可採用較少數量的像素進行高 品質半色調顯示。 為增強本發明之反射型顯示器單元的顯示品質，可進一 步提供光散射層及/或彩色遽光片。其係置放在（例如）透明 基板12之觀察者側。 光散射層提供足夠的發光強度分佈給顯示器單元，從而 實施紙狀顯示。光散射層可以為内部光散射膜(例如且：粒 子的樹脂膜’該等粒子具有不同於分散的樹脂之折射率的 折射率）、表面散射膜（例如表面上具有卩數㈣為單位的不 規則度之壓紋精工膜)或其組合。尤其係在黑色顯示狀態 中，光散射層較佳具有正向散射特徵以減少觀察者側上的 散射光。因此，内部光散射膜比表面光散射膜更佳。 在本發明之反射型顯示器單元中，例如將反射減小波μ 95786.doc -22- 1260455 設定為對應於R、G&B之各像素，並且形成最佳化用於各入 的干涉測量調變器（光學薄膜或吸收體層）以實現彩色顯示 器。然而藉由根據需要進一步提供彩色濾光片，可增強彩 色顯不器之品質（例如擴大彩色複製範圍）。當使用具有較小 波長色散之干涉測量調變器（例如採用鎢w形成吸收體層） 時，干涉測量調變器之組態係共用於各像素，並且將彩色 濾光片用於著色。使用此組態，可產生廉價的反射型顯示 器單元。 採用以下方式特定地構造圖3所示的反射型顯示器單元 10 ° 將具有厚度1.1 mm的玻璃片（波長λ=55〇 nm、折射率 n〇 1.52)用作透明基板12及基板2〇。不需要基板為透明 的光學薄膜13可以為Ti〇2薄膜，其具有厚度33 nm(波長 λ 550 nm、折射率ni=2.5 0、kfO)。藉由喷濺方法形成Ti〇2 薄膜於玻璃基板12上。 藉由間隔壁17定義基板12上的光學薄膜13與基板2〇之間 的間隔。例如此間隔為約15 μιη。例如採用光敏樹脂形成間 隔壁1 7。 吸收體膜14可以為鈕Ta薄膜，其具有厚度約]^^^(波長 λ = 550 nm、折射率ns=2.47、、引·84)。依據像素之縱向及 橫向尺寸，吸收體層14之尺寸較佳從約5〇 )^1^至3〇〇卜⑺。 壓電兀件1 5可以為電場回應凝膠，其中聚乙烯醇（pvA) 中包含二甲亞砜（DMSO)。此凝膠具有以下特性··當施加電 %犄，其在平行於電場的方向收縮而在垂直於電場的方向 95786.doc -23- 1260455 膨脹，並具有比壓電材料（例如陶瓷）大的位移、優良彈性及 與光學薄膜13的優良黏著性。 在反射型顯不為單元1 〇之干涉調變器中，藉由調整平行 配置在基板20上的二電極丨8之間的電壓，改變吸收體層工4 與光學薄膜13之間的間隙距離。亦即其係在接觸狀態與分 開狀態之間切換。例如一對電極18係配置成具有2〇 的間 距，各電極18具有0.5 _的高度及5 μχη的寬度。此處壓電 元件15之厚度為約10 μπι。

雖然藉由施加從〇 V至約1〇 ν的電壓於電極18之間而改 變光學薄膜13與吸收體層14之間的間隙距離，但是反射型 顯示器單元1G之各像素（即干涉測量調變器），在間隙距離為 零（即接觸狀態）時為黑色顯示；而在間隙距離為約135 nm(最高亮度）時為白色顯示。 士 上組態中，Ti〇2薄膜之膜厚度（4)33 nm滿足dl， 時表達式（3)中波長λ=550 nm並且j = 〇(表達式（3)的右

:33·42)，而且di為最小值，在此情況下反射比取最小值 亚且該膜厚度滿足第一最小條件。 交藉由模擬獲得具有以上組態的反射型顯#器單元1 〇之 子特斂，亚且以下將說明模擬結果。使用由SCI公司製造 Film Wizard™進行模似。 、。 首先圖5顯不黑色顯示狀態及白色顯示狀態之光譜反 比特徵。其表示在入射角〇。及3〇。情況下的黑色顯示狀態 白色顯示狀態。入射角0。意味著光從螢幕法線方向入射 如將可從圖5看出，黑色顯示為微紅，但是優良對比率 95786.doc -24- 1260455 在中心處於反射減小波長550 nm之寬波長區域内獲得。而 ^在入射角30。的情況下之特徵幾乎等效於入射角〇。之特 j ’因此視角特徵比採用iM〇E>TM方法的傳統干；步測量調變 器之特徵更優良。/亦即雖然若改變視角，則會改變使用干 涉顏色之採用iM〇DTM方法的調變器之顏色，但是此具體實 %例之干涉測里调變器在光譜反射比方面變化較小。 而且藉由改變光學薄膜丨3與吸收體層丨4之間的間隙距 離’此具體實施例之干涉測量調變器可顯示半色調，如圖6 斤丁圖6A顯不當知用與圖5所示相同的、组態，將間隙距離 從0 n m改變為2 8 〇 n m時的光譜反射比特徵。 從圖6A可看出，隨著間隙距離從〇 nm增加，反射比會在 寬波長區域内單調地增加。當將間隙距離從i2〇 nm改變為 140 nmBf，存在其中反射比為波長倒數的一區域。當間隙 距離接近135 nm時，可獲得最優良白色顯示，如圖$所示。 若間隙距離係進-步從14G _增加，則反射比會逐漸減 小，但是其中反射比為最小的波長區域比較窄，而且中心 波長偏移#更顯|。因此當逐步改變間隙距離以表示半色 5周％，較佳將間隙距離控制在從〇 nm(接觸狀態）至在該情 況下首先可最大化反射比之數值（在此約U5nm)的範圍内。 圖6B顯示當以上組態中的光學薄膜13之厚度為約 M3 nm(第二最小條件）時的光譜反射比特徵。從圖6a與圖 6B之間的比較可明白’與將光學薄膜13之厚度設定為滿足 以上表達式（2)(或表達式（3))(圖6A)之最小值的情況相比， 圖6B中的反射比具有較大的波長色散。因此為抑制反射比 95786.doc - 25- 1260455 之波長色散，較佳將光學薄膜13之厚度設定為滿足以上表 達式（2)(或表面式（3))之最小值（第一最小條件）。 雖然在此具體實施例中將反射減小波長設定為55〇咖 (綠色）’但是在其他波長亦有以上傾向。而且耗以上解釋 中未使用彩色濾光片，但是當使用彩色渡光片時，可減輕 對反射比之波長色散的要求。因此可在考量反射比及對比 率之、、、巴對值的情況下構造干涉測量調變器，以充分地抑制 所需波長區域中的波長色散。 壓電元们5之組態不㈣以上具體實施例，而可使用各 種熟知的壓電元件。例如壓電材料可以為石英、洛瑟爾氏 ^ 1 ^ KPD' BaTi〇3、ZnC)、ρτ、ρζτ、plzt、 UNb〇ALiTzQ3e而且其可以為氟化聚偏二乙稀（例如有機 壓電材料）、PVDF及三氟化乙烯（TFE)或氣化乙稀（fV)之共 聚物，或由PVDF氟橡膠組成的合成材料，或㈣無機鐵磁 材料（例如BaTi〇3或PZT)混合的環氧樹脂。 而且具有電回應特性的高分子凝膠之範例可包括作為離 子高分子凝勝的naphyon、作為導電高分子的聚苯胺及聚吼 咯、作為非離子高分子凝膠的聚亞安酯彈性體。某些具有 電回應特性的液晶彈性體包含高分子，該等高分子在其中 低分子液晶膨脹的側鏈中具有液晶類似結構，因此於電場 料下低分子液晶之方向的變化係傳遞成向高分子側鏈的 :動’從而引起宏變形。例如，具有與交聯試劑在基上共 來的監聯苯基並在低分子液晶中膨脹之丙烯酸單體已為人 所熟知。此夕卜，可使用典型蠟、脂肪酸、脂肪酸衍生物及 95786.doc -26- 1260455 芳族胺。 之形狀及配置方法 場之吸收體組成時 (具體實施例2) 而且壓電效應包括縱向效應’其中物質在平行於電軸的 方向膨脹或收縮；及橫向效應中物質在垂直於電軸的 方向膨脹或收縮。可選擇各種結構，例如單片型、堆疊型、 雙壓電晶片型、木尼型及音鈸型。而且當使用陶瓷材料時， 可將間隙放置於真空中。可視壓電元件的種類而選擇電極 而且當吸收體層本身係由回應外部電 可省略驅動元件。 圖7為顯示依據本發明之第一方面的具體實施例2之反射 型顯示器單元30的組態之示意圖。 構成反射型顯示器單元3 〇的各干涉測量調變器包括一透 明基板32 光學薄膜33，其係提供在該透明基板η上； 及一吸收體層34,其具有與該光學薄膜33的一間隙之可變 距離。 吸收體層34係形成於提供在基板4〇上的驅動元件35上。 基板40及透明基板32(此處為形成於透明基板^上的光學 薄膜33)係隔開預定間隔，並由間隔壁37固定。間隔壁37封 裝填充形成於吸收體層34與光學薄膜33之間的間隙之媒體 3 9。由一對電極3 8控制壓電元件3 5。 當吸收體層34與光學薄膜33接觸時，光學薄膜33作為用 於吸收層3 4的彳几反射膜，因此將入射光3丨吸收至吸收體 層34中如圖7之左邊的像素所指示。另—方面，當吸收體 層34與光學薄膜33形成具有預定距離的間隙時，因反射增 95786.doc -27- 1260455 加效應而反射大多數入射光 3 6 )所指示。 雖然具體實施例1之反射型顯示器單元10中的光學薄膜 13為單一膜，但是反射型顯示器單元30具有由等效多層膜 組成的光學薄膜33。其他組態與反射型顯示器單元1〇相 同，並且在此省略詳細解釋。 -般而言，具有某折射率的光學薄膜可採用多層膜等效 地取代’该多層膜係由以下層組成：具有大於光學薄膜之 折射率的折射率之一層（高折射率層），及具有小於光學薄膜 的折射率之—層（低折射率層）。此類多層膜係稱為 、^夕日膜，亚且其特徵為單—複折射率 :可Π具有與膜之中心平面對稱置放的多層膜，或:層 :射车Γ厚度足夠小。構成多層膜的各高折射率層及 種异堆^不限於一種’而可將具有不同折射率的三或多 種層隹宜成與中心平面對稱。 藉由使用等效多層膜33,相 13,可改進反射減小效應。 早…學薄膜 =亡所說明…將光學薄膜⑶乍 滿足預定條件（複折射率 ㈣而要 ^ 、予度）。然而實際可用於光學薄 ==選擇受到限制。，言，不可_-枓形成先學溥膜13，其具 材 射比為零，從而對應於吸收體^ 該折射率使反 使用等效多層膜，則呈有且日之複折射率。相反，若 曰膜貝丨具有中間複折射率的 南折射率層及低折射率層之組 … 涛膜3係由 、、口 >成，從而滿足（或幾乎滿 95786.doc -28- 1260455 足）反射預防條件。 二且，構成光學薄膜33的複數個層當中，定位成離吸收 —乂4取近的層具有最低折射率，從而進-步減小黑色顯 示狀態中的&^ ^ _ …、。更佳的係由具有與填充間隙的媒體相 5、斤射率的材料，製造定位成離吸收體層34最近的層。 因，黑色顯示出現在其中吸收體層34與光學薄膜33接觸的 ^心中所以右吸收體層34與光學薄膜33之間的接觸不充 則曰減小反射減小效應。在此情況下，若在光學薄膜 疋位成離吸收體層3 4最近的層之折射率為最低，則填 ^間隙的媒體之折射率的差異小於具有單一層結構之光學 薄膜13的情況’從而抑制較低反射減小效應。此外若定位 成離吸收體層34最近的層係由與填充間隙的媒體相同之材 料製造，則存在以下優點··即使當光學薄膜33之表面受到 吸收體層34與光學薄膜之間的接觸之損壞時，仍不太可能 減小反射減小效應。 採用以下方式特定地構造圖7所示的反射型顯示器單元 30 〇 將具有厚度1.1 mm的玻璃片（波長λ=55〇 nm、折射率 η〇-1·52)用作透明基板32及基板40。藉由間隔壁37將基板32 上的光學薄膜33與基板40之間的間隔設定為約15 μιη。 將具有厚度約200 nm(波長λ=550 nm、折射率ns=3」7、 1(^3·33)的鉻Cr薄膜用作吸收體層34。 作為用於在Ο之吸收體層34的波長（λ = 550 nm)情況下 進行完全反射預防之理想光學薄膜（折射率ηι=3·88、實體膜 95786.doc -29- 1260455 厚度山=20.35 nm)的等效多層膜33之光學薄膜33，係由具有 膜厚度17.17 nm的單晶Si薄膜及具有膜厚度2 37腿的⑽ 薄膜’按順序從與麵基板32接觸㈣面形成。單晶㈣ -般用作用於紅外線的透明材料，但是可適#地用於依據 本發明具體實施例之干涉測量調變器的光學薄膜，因為折 射率η在可見輻射區域中高達3.6至55,並且消光係數低至 0_2至0.6。而且Si〇2薄膜可利用“薄膜的自然氧化物膜。 將具有與具體實施1相同的厚度約10 μιη之電場回應凝膠 用作壓電元件35。其他組態與具體實施例丨之反射型顯示器 單元10相同。 藉由採用與反射型顯示器單元1G相同的方式，橫跨電極 38而施加0V至約10V的電壓，反射型顯示器單元3〇之各像 素（即干涉測量調變器）可進行分級顯示。 從圖8A所示的光譜反射比特徵看，當光學薄膜33與吸收 體層34之間的間隙距離為零（即接觸狀態）時，進行黑色顯 示；而當間隙距離為約140 0111時，進行白色顯示（最高亮 度）。如將可從圖8A與圖6A之間的比較中明白，此具體實: 例之反射型顯示器單元30在反射減小波長55〇 nm之情 的黑色顯示中具有較低反射比，而在白色顯示中具有較高 反射比。藉由採用此方式使用等效多層膜，可獲得更優Z 反射減小效應。 雖然圖8A存在比圖6A大的波長相依性，例如當進行彩色 顯示時，但是將反射減小波長設定用於各顏色 需要進一步使用彩色濾光片，從而存在等效多 ’並且根據 層膜之更多 95786.doc -30- 1260455 優點。 其中光學薄膜33係由具有膜 圖8 B顯示光譜反射比特徵 尽度8 3 · 4 5 n Hi的早晶s 1壤日望爲目士 μ 平日丨厚朕及具有膜厚度4·37 nm的8丨02薄 膜，按順序從與玻璃其故^ 0 土板3 2接觸的側面形成（第二最小條 件）將k圖8A與圖8B之間的比較中明白，與將光學薄膜（等 效夕層)33之等效厚度設定為滿足表達式⑺（或表達式 (3顧8A)的最小值相比，圖8β中的反射比之波長色散較

大口此為抑制反射比之波長色散，較佳將光學薄膜Μ之 厚度設定為滿足表達式(2)(或表面式(3))之最小值(第一最 小條件）。 (具體實施例3 ) 圖9為顯示依據本於明夕楚^ 豕不^月之弟一方面的具體實施例3之反射 型顯示為單元5 〇的組態之示意圖。 構成反射型顯示器單元5〇的各干涉測量調變器包括一透 月基板52，一堆疊膜53，其係提供在該透明基板”上；及 :吸收體層54,其具有與該堆疊膜53的一間隙之可變距 離。堆璺膜53具有三或多個透明薄膜層，二鄰近透明薄膜

之複折射率互不相同。此處所示的堆疊膜兄具有交替的堆 ®月吴，其中具有較大折射率的-第-透明薄膜層53a與具有 較小折射率的一第二透明薄膜層53b係交替地堆疊；及一第 二透明薄膜層53c，其係與提供在交替之堆疊膜上的吸收體 裁層54相對。使用交替的堆疊膜，可相對廉價地製造堆疊 膜53。 吸收體層54係形成於提供在基板6〇上的驅動元件55上。 95786.doc -31 - 1260455 基板60及透明基板52(此處為形成於透明基板52上的堆疊 膜53)係隔開預定間隔，並由間隔壁57固定。間隔壁57封裝 填充形成於吸收體層54與堆疊膜53之間的間隙之媒體59。 壓電元件55係由一對電極58控制。 當吸收體層54與堆疊膜53接觸時，堆疊膜53作為用於吸 收體層54的抗反射膜，因此將入射光5丨吸收至吸收體層54 中，如圖9之左邊的像素所指示。另一方面，當吸收體層54 與堆疊膜53形成具有預定距離的間隙時，因反射增加效應 而反射大夕數入射光，如圖9之右邊的像素（反射光％)所指 示。 反射型頒示器單元5〇具有堆疊膜53，而非具體實施例1 :反射型顯示器單元10中的光學薄膜13，目而存在較寬頻 贡内勺k良反射減小效應。纟中反射比為零的完全反射預 防僅出現在單一層膜情況下的單-波長（中心波長）中。-般 物貝的光予$數隨波長而改變並具有波長色散，因 :在除中〜波長以外的波長情況下反射比並非確切為零， / 一而要用於車乂見波長區域内的反射預防之多層膜。圖9 所不的反射型顯不器單元5〇具有堆疊膜Μ，各層的厚度已 改變’從而擴大反射減小區域並改進視角相依性。 以下將說Μ下條件：其中堆疊膜53與吸收體層54之組 合展現出可見_域中寬頻内的反射減小效應(黑色顯 不）及反射增加效應（白色顯示）。 :°抓用多層膜系統（在此系統包括堆疊膜53及吸 收體層54)之特徵矩陣表示多層膜之光學特徵，其中將多層 95786.doc -32- 1260455 '仏政矩較義為各層之特徵矩陣的乘積。在具有光學 /内（折射率⑻的入射媒體與具有特定光學導納的多層膜 :統，間的邊界平面上獲得反射比。因此當二光學導納相 4配化，獲得反射減小效應；❿當其差異較大時，獲得反 射增加效應。 处在其中堆豐Μ(Μ為等於或大於3的正整數）層的堆疊 ^ ^ 叙疋透明基板52的折射率為η〇，吸收體層54的折 于率為^=ns-i.ks，從離透明基板52較近的側面之第』層 8j 3b453c)的複折射率為· kj，及相位膜厚度為 7 ’則需要用以獲得白色顯示中的高反射比之條件為¥〇， 其中各層係透明的。 而且，為獲得黑色顯示中的優良反射減小效應，若bac 係由以下表達式（5)給定， c〇s 彳 i-sink )/η； ^•sin^.) cos(^.)' 、可見波長區域（380 ηπι<λ<780 nm)中，較佳滿足以下表 達式（6)，

\u( U=| π 卜1 V

、"J (5)

V •B - CY ， < rkzn± U + 7U(*共輛複數）（6) 、VB + c 而且為使填充間隙59的物質與吸收體層54、堆疊膜53及 門隙之、、且口達到可見輻射區域中的寬頻内之反射增加效應 (白色顯示），較佳滿足以下表達式。 假定填充形成於堆疊層膜53與吸收體層54之間的間隙之 媒體的折射率為％，間隙的實體距離為係由以 八 95786.doc 1260455 下表達式（7)給定， cos 夂 i · sin(jJ/77. i."」· sin(气）cos( r μ r 二 < Π cos δ v ."v.sin( sin cos (7) 則在覓頻之可見波長區域（38〇ηιη<λ<780 ηιη)中，滿足以下 表達式（8)， > (S) "〇 + "s人7/。+ "J ( *共軛複數) 八 VD - E VdTe 特疋。之，為達到優良白色顯示，較佳的係折射率％為 盡可能低，而實體膜厚度心為在其中存在反射減小效應之 波長區域中之特定波長的（2m+1);r/2(m為整數）。 採用以下方式特定地構造圖9所示的反射型顯示器單元 50 〇 將具有厚度1.1 miT^玻璃片（波長λ=55〇 nm、折射率 η〇=1·52)用作透明基板52及基板6〇。藉由間隔壁57將基板w 上的堆疊膜53及光學薄膜13與基板6()之間的間隔設定為約 1 5 μηι 〇 將具有厚度約20〇 nm的鎢w薄膜用作吸收體層54。 堆疊膜53可以為交替的堆疊膜，其係由以下按順序從與 觀察者側上的玻璃基板52接觸之側面的各膜組成：具有厚 度14.56麵的Ta2〇5(第一透明薄膜層53a)、具有厚度33·58_ 的Si〇2(第二透明薄膜層53b)、具有厚度ΐ38.88 _的 Ta205、具有厚度35·53 ^^的以⑺、具有厚度33·44 的 Ta205、具有厚度27.〇9 nn^々Si〇2、具有厚度89 〇9 的

Ta2〇5、具有厚度25·7疆的以〇2、具有厚度13.52 nm的 Ta205、具有厚度106·2 _的81〇2及具有厚度6 93 _的 95786.doc •34· 1260455 提供在吸收體層54之側面上的 具有厚度31.24⑴立的Ti02膜。 空沈積形成，而丁i〇2薄膜係由

Ta；2〇5。在交替的堆叠膜中， 第三透明薄膜層53c可以為 TaW5薄膜及Si〇2薄膜係由真 贺錢形成。 猎由採用與反射型顯示器單元10相同的方式，橫跨電極 58而施加〇V至約1〇V的電壓，反射型顯示器單元50之各像 素（即干涉測量調變器）可進行分級顯示。 從圖1〇A所示的光譜反射比特徵看，當堆疊膜53與吸收體 層=之間的間隙距離為零（即接觸狀態）時，進行黑色顯示，· m距離為約14G nm時，進行白色顯示（最高亮度卜 如將可從圖10A與圖6A之間的比較中明白，此具體實施例 =射型顯示器單㈣在反射減小波長55Gnm之情況下的 2顯示t具有較高反射比，而在較寬區域内具有較低反 U 士反射型顯示器單元50在較寬區域内的白色顯示 f /、有較南反射比。里声顧+ 一 …色顾不及白色顯示中的γ數值為5·2 及82.5，而對比率為約16。 旦二=顯示光譜反射比特徵，其中第三透明薄膜53c係由 〆、有月果居度142.61 nm Γ第-ί政、 nmU —㈣、條件）的加_成。如將 可攸圖10A與圖i0B之間的比奢 之波……]的比較中明白，圖_中的反射比 色放大於將堆疊膜53中的第三透明薄膜& 设疋為最小數值的情 又 (圖1GA)。因此為抑制反射比之波長 月，較佳將第三透明薄膜53 最小條件）。 值（第— 雖然在以上具體實施例〗至3,，將破璃基板用作透明基 95786.doc -35- 1260455 板，但是本發明不限於此。 要了見心射透射比較高，則 透明基板的種類可以為朔朦你士、 — 马心形成相塑膠基板的聚合物 之粑例包括纖維素脂、聚醒胺、聚碳酸賴、聚醋、聚笨乙 稀、聚稀烴、聚㈣、聚丙稀酸醋、聚赌亞胺、聚甲基丙 烯酸甲酯mathaCrylate及聚酯酮。 J U為作為光入射媒體的透 明基板之折射率11〇係用以決定光學 疋尤予，專膜及吸收體層之組態 的因素，所以低折射率較佳。锈明其 選月基板的厚度不受限制， 除非膜太厚以致不引起夯學牛，^ θ以 个，丨1九予干涉，但是該厚度可依據使用 目的而加以適當選擇。 光學薄膜材料之範例包括具有高折射率的Ti〇2、Zr〇2、

ZnS、Hf02、Ta2〇5、Nb205、In2〇3、Nd2〇3、讥2〇3、Ce〇2、 ZnSe、CdS、Sb2S3、Si、Ge及PbTe;具有中折射率的八匕…、 CeF3、Mg〇、LaF3、CSF3、Th〇2、La2〇3、si〇 ;及具有低 透明導

折射率的 MgF2、Si02、CaF2、NaF、Na3AlF6&LiF 電膜之範例包括 ITO、ZnO(A卜 In、Si)、Cd〇-Sn〇2(CT〇 ·

CdSn〇4)、ZnO- Sn02(Zn2Sn04)、CdIn2〇4，其依據光學特徵 而有意地加以使用。 而且該等膜形成方法包括實體汽相沈積（PVD)，例如採用 蒸發的真空沈積方法及惰性氣體離子之喷濺方法、採用化 學反應的化學汽相沈積（CVD)、採用自液相生長之電化學電. 鍍、及喷淋方法。 (具體貫施例4) 雖然在以上具體實施例1至3中，（採用干涉）控制光學薄 膜或堆疊膜與吸收體層之間的間隙以進行白色顯示，但是 95786.doc -36 - 1260455 在此無需干涉即可進行白色顯示。具體實施例3之修改係作 為範例，而可同樣修改具體實施例1及2。 具體實施例4之反射型顯示器單元7 0，具有由具有厚度 1.1 mm之玻璃製造的一對上透明基板72及下透明基板8〇， 其係藉由間隔壁78以約50 μιη的間隔固定，如圖9所示。將 空氣填充在間隙79中。 而且將具有厚度200 nm的ΙΤΟ電極77提供在觀察者侧上 的觀察者側玻璃基板72上，並將堆疊膜73提供在吸收體層 74上。堆疊膜73與具體實施例3之反射型顯示器單元5〇的堆 豐膜5 3相同。 將ITO電極76提供在下玻璃基板80上，並將具有厚度5 μηι 的正電洞傳輸層75形成於該電極上。形成正電洞傳輸層 75係藉由以下方法··藉由旋轉塗佈方法將以重量比ι ··工 混合的作為正電洞傳輸材料4_dietylamina_2_ methylbenzaldehyde-l，l-diPhenyl_hydraZone及聚碳酸酯之 所組成的溶液塗佈在IT0電極76上。 (W)粉末組成。形成此片狀粉末係藉由塗佈正光阻齊 ⑻⑴，Shipley)作為犧牲層於基板上，藉由喷錢方法形: 具有厚度280讀的W膜於該層上，藉由微影將該膜圖案化 為3 μπι正方形，並採用酒精作為溶劑對犧牲層進行溶解。 組成吸收體層74的片狀粉末係藉由施加電屢（〇 V至約 刚V)於電極76與77之間所產生的靜電力驅動，並在録 堆疊膜73接觸的狀態（圖u的左邊）與其被完全分離的狀能 95786.doc -37- 1260455 (圖11的右邊）之間加以切換。 在吸收體層74與堆疊膜73接觸的狀態中進行黑色顯示， 而在其與堆疊膜73(沈積在正電洞傳輸層乃上1隙距離為 約彻峨全分離的狀態中進行白色顯示。分離狀態中的 距離可能會足夠長，以致不會引起光學干涉，而且不必控 制電壓，因而用於驅動的組態比較簡單。 雖然在圖U所示的範例中IT0電極77係形成於觀察者侧 上的硯察者側玻璃基板72上，但是當例如工丁〇之透明導電膜 係提供在離吸收體層74最近的堆疊膜73(第三透明薄膜層 73c)之側面上時，可將透明導電膜用作上電極。使用此組 態，存在可簡化結構之優點。特定言之，在結構中可簡化 簡單矩陣型顯示器單元。使用此透明導電膜的簡化組態亦 可應用於依據具體實施例丨至3的反射型顯示器單元。 才木用本务明，可產生具有高反射比及高對比率的干涉測 量調變器Μ吏用此干涉測量調變器，可產生具有高亮度及 高對比率的反射型顯示器單元。雖然本發明之反射型顯示 器單元可適當地用於各種電子設備，但是該單元可適合於 在由用於戶外的行動目的之電子書刊所代表的可攜式電子 σ又備中，顯不字符資訊及訊息資訊（包括移動圖像資訊）。 本發明之干涉測量調變器不限於直視型之反射型顯示器 單元而亦可應用於投影型顯示器單元，及光調變元件， 例如空間光調變元件、光學通信切換元件及光快門。 【圖式簡單說明】 圖1為用以解釋依據本發明之一具體實施例的干涉測量 95786.doc -38- 1260455 調變器之基本組態及操作原理的示意圖。 圖2 A為顯示在圖1之（b)所示的基本組態中如何視折射率 〜及相位膜厚度δ!而改變反射比心的示意圖，而圖2β為顯 不在圖1之（C)所示的基本組態中如何視折射率比及相 位膜厚度δ2而改變反射比R2的示意圖。 圖3為顯示依據本發明之具體實施例1的反射型顯示哭單 元10之組態的示意圖。 圖4為表示吸收體（金屬、半導體）之複折射率的曲線圖。 圖5為表示反射型顯示器單元1〇之黑色顯示特徵及白色修 顯不特徵的曲線圖。 圖6A及6B表示當反射型顯示器單元1()中的間隙距離係 從〇 nm改變為280⑽時，光譜反射比特徵之曲線圖，其中 圖6A為第一最小條件而圖6B為第二最小條件。 圖7為顯示依據本發明之呈髀眚 参4，、體貝鈿例2的反射型顯示器單 元30之組態的示意圖。 圖8A及叫示當反射型顯示器單元％中的間隙距離係 從“m改變為280 nm時光譜反射比特徵之曲線圖，其中圖 8 A為弟-最小條件而圖8 B為第二最小條件。 圖9為顯示依據本發明之呈濟者 一” L例3的反射型顯示器單 儿5 0之組態的示意圖。 圖1 〇 A及1 〇B表示當反射型顯口 作"人n ^ ^ ”、、員不早兀50中的間隙距離 係仗0 nm改變為280 !^時光譜反 ffll0AA. 了尤〜反射比特徵之曲線圖，其中 為弟一农小條件而圖10B為第二最小條件。 圖11為顯示依據本發明之一且给 /、篮焉施例的反射型顯示器 95786.doc -39- 1260455 單元70之組態的示意圖。 【主要元件符號說明】 1 透明媒體 2 入射光 3 反射光 4 基板 5 第一透明主體薄膜 6 第二透明主體薄膜 10 反射型顯示器單元 11 入射光 12 基板 13 光學薄膜 14 吸收體層 15 驅動元件 16 反射光 17 間隔壁 18 電極 19 媒體 20 基板 30 反射型顯示器單元 31 入射光 32 透明基板 33 光學薄膜 34 吸收體層 35 驅動7G件 95786.doc -40- 1260455 36 反射光 37 間隔壁 39 媒體 40 基板 50 反射型顯示器單元 51 入射光 52 透明基板 53 堆疊膜 54 吸收體層 55 驅動元件/壓電元件 56 反射光 57 間隔壁 58 電極 59 媒體 60 基板 70 反射型顯示器單元 72 上透明基板 73 堆疊膜 74 吸收體層 75 正電洞傳輸層 77 電極 78 隔壁 79 間隙 80 下透明基板 95786.doc -41 -

Claims (1)

1260455 2. 、申請專利範圍： 一種干涉測量調變器，其包括·· —透明基板（折射率·· ^); 一光學薄膜（複折射率：· 明基板上；及 —吸收體層（複折射率·· N二 S丄上s 月吴相對，盆愈-tp /¾ ^ nti· jlL· ” η °亥先予潯膑的一間隙之該距 k】），其係提供在該透 其中滿足以下關係： ni>n〇，kgO 及 ns>n()。 如凊求項1之干涉測量調變器，其中 k1)，其係與該光學薄 離係可變的； 之關係， r 滿足以下表達式（1) η〇η + ϋΐ ns—η. \ 1/2 夂員1之干涉測量調變器，其巾 中的一、、古二 /、τ對於一可見輻射區域 體膜厚度1滿足以 下表達式（2)，此時2 2_ks2>〇， 波長λ而言，該光學薄膜之—實 Λ .1 J ~~ tan'1 f - 2n k ) 1 s [ 2 2 1 2 n 一 n — k 1 V 1 S S J 或滿足以;^達式⑺，此時 d ξΛ, Γ； , Π 1 ( 一2nk Μ :整數 (2) J+I tan- η2-η2—k ••整數 式⑵$員3之干涉測量調.變器’其中di為其中滿足該表達 式⑺或（3)之最小數值。 5 ·如請求項1 、之干涉測量調變器，其中填充形成於該光學 95786.doc 1260455 膜與該吸收體芦夕„ aa 該光學薄膜的折射：、—間隙之一媒體的折射率〜小於 的波長==n,’!:假定對於該可見―域中 (4), '之—貫體距離為d»’滿足《下表達式 6. d ^ (2m + \)λ m :整數 v 汝口月求項1之干涉測量調變器 效多層膜組成。 (4) ’其中該光學薄膜係由一等 ==之干涉測量調變器，其中在-干涉測量範圍内 成於该光學薄膜或該堆疊層膜與該吸收體層之間 的该間隙之該距離。 8·如:求項1之干涉測量調變器，其中將形成於該光學薄膜 或4堆$層膜與該吸收體層之間的該間隙之該距離，改 變為不會發生干涉之該光學距離。 9 ·如明求項1之干涉測量調變器，其中逐步改變形成於該光 學薄膜或該堆疊層膜與該吸收體層之間的該間隙。 1〇·如請求項1之干涉測量調變器，其進一步包括用以改變形 成於该光學薄膜或該堆疊層膜與該吸收體層之間的該間 隙之該距離的一驅動元件。 11 ·如請求項1〇之干涉測量調變器，其中該驅動元件包括一 壓電元件。 12·如请求項i之干涉測量調變器，其中該間隙形成於該光學 4膜或達堆疊層膜與該吸收體層之間係真空或採用氣體 加以填充。 95786.doc 工260455 13·如凊求们之干㈣ 薄膜或該/、令遠間隙形成於該光學 充。層膜與該吸收體層之間係採用液體加以填 14·如請求们之干涉 有一特定^ 里巧文其進—步包括用以透過具 、疋波長的光之一彩色濾光片。 •如請求項丨之干涉測 層。 其進—步包括一光散射 16.如請求項1之+、牛、、日f e ^ 層膜包、 ☆，其中該光學薄膜或該堆疊 層朕包括至少一透明導電層。 女明求項16之干涉測量調變 -透明導雷m 纟中依據施加於該至少 疊芦… 電壓，改變形成於該光學薄膜或該堆 18層聪與该吸收體層之間的該間隙之該距離。 U· ~種顯示器單元， 求〜， 、具有?灵數個像素，各像素包括如請 、之干涉測量調變器。 第—像^18之顯不②早7^，其中該等複數個像素包括- 膜戈：第二像素，其中在該光學薄膜、該堆疊層 «層之該組態中，提供詩該第_像辛^ 像素的該等干涉測量調變器互不相同。 " =·二種電子設傷，其包括如請求項此顯示器單元。 一.一種干涉測量調變器，其包括： 一透明基板（折射率·· η〇); -堆疊層膜’其係提供在該透明基板上；及 —吸收體層（複折射率：m.ks)，其係與該堆疊層 月、相對’其與該堆疊層膜的—間隙之距離俦可變的； 95786.doc 1260455 其中假定該堆疊層膜具有三或多個透明薄膜層，二鄰 近透明薄膜層之該等複折射率互不相同，自離該透明基 板最近的側面之該第j薄膜層的該複折射率為η;=：η』一丨· k \uf rz < Π lJ=1 V cos δ. 1 · 7 · sin( 該相位膜厚度為δ」，而B及C係由以下表達式（5)給定 、… 1 •吨X，、 、口 cos (5) kj三0 ’並且在一可見波長區域（380 ηπι<λ<78〇 nm)中， 滿足以下表達式（6)， VB - C 、/7〇B + C % Λ •Β - C •B + C (*共軛複數）（6) 22·如請求項21之干涉測量調變器，其中假定填充形成於該 堆疊層膜與該吸收體層之間的該間隙之一媒體的折射率 為Ήν ’该間隙之一貫體距離為δ ν，而D及Ε係由以下表達式 (7)給定， cos δ. i-η. -sin^.)

cos ^ ⑺ 在1頻之一可見波長區域（380 ηπι<λ<780 nm)中，滿足以 下表達式（8)， -Εγ"〇 .D-E、 -E ; /7. * D + E V > 23. 如請求項2 1之干涉測量調變器，其中該堆疊層膜具有一 父替的堆疊層膜，其中具有互不相同的複折射率之一第 透明薄膜層及一弟一透明薄膜層係交替地堆疊；以及 95786.doc 1260455 第透月薄膜層，其係提供在該交替的堆疊層膜上並 與该吸收體層相對。 24·如明求項2 1之干涉測量調變器，其中在一干涉測量範圍 内改、欠形成於該光學薄膜或該堆疊層膜與該吸收體層之 間的該間隙之該距離。 25_如請求項21之干涉測量調變器，其中將形成於該光學薄 膜或該堆疊層膜與該吸收體層之間的該間隙之該距離， 改變為不會發生干涉的該光學距離。 26·如请求項2 1之干涉測量調變器，其中逐步改變形成於該 光學薄膜或該堆疊層膜與該吸收體層之間的該間隙。 27·如清求項21之干涉測量調變器，其進一步包括用以改變 形成於該光學薄膜或該堆疊層膜與該吸收體層之間的該 間隙之該距離的一驅動元件。 28. 如請求項27之干涉測量調變器，其中該驅動元件包括一 壓電元件。 29. 如請求項2 1之干涉測量調變器，其中形成於該光學薄膜 或該堆疊層膜與該吸收體層之間的該間隙為真空或採用 氣體加以填充。 30·如請求項21之干涉測量調變器，其中形成於該光學薄膜 或該堆疊層膜與該吸收體層之間的該間隙採用液體加以 填充。 3 1 ·如請求項21之干涉測量调變為'’其進一步包括用以透過 具有一特定波長的光之一彩色濾光片。 32·如請求項21之干涉測量調變器，其進一步包括一光散射 95786.doc 1260455 層。 33 34. 35. 36. 37. .如請求項21之干涉測量調變器，其中該光學薄膜或該堆 豐層膜包括至少一透明導電層。 如請求項33之干涉測量調變器，其中依據施加於該至少 :透明導電層的-電麼，改變形成於該光學薄膜或該堆 豐層膜與該吸收體層之間的該間隙之該距離。 示器單元，其具有複數個像素，各像素包括如請 禾員2 1之干涉測量調變器。 如請求項35之顯示器單 第-像素及一第一像夸；中㈣複數個像素包括- m 其中在該光學薄膜、該堆晶声 朕或该吸收體層之該組態中 4隹-層 第二像素的爷等+、、+ ’、;该第—像素及該 -種電！ Γ調變器互不相同。 種電子設備，其包括如請 貝5之顯示器單元。 95786.doc