CN101288019A - 电场驱动反射显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电场驱动反射显示装置。该电场驱动反射显示装置包括：障壁，其具有多个驱动槽以及第一和第二表面；反射构件，其设置在驱动槽内并且具有电荷；第一电极，其设置在障壁的第一表面上；以及第二电极，其设置在障壁的第二表面上，其中平行于第一和第二表面的各驱动槽的截面积彼此相等。
Description
技术领域
[1]本发明涉及平面显示装置，特别是涉及电场驱动反射显示装置。
背景技术
[2]在传统的平面显示装置中，存在液晶显示(LCD)装置，等离子显示板(PDP)装置，有机发光显示(OLED)装置，场效应显示(FED)装置，电泳显示装置等。液晶显示(LCD)装置广泛应用于显示器和电视机。等离子显示板(PDP)装置广泛应用于大尺寸的电视机。对用于移动电话机屏幕的有机发光显示(OLED)装置进行了积极地研究和开发以用于中等或大尺寸显示装置。此外，对场效应显示(FED)装置和电泳显示装置进行了研究和开发以用于显示器、电视机或者电子纸。
发明内容
[3]这些传统的显示装置具有它们自身的缺陷。例如，液晶显示装置的缺点是视角窄并且造价高。等离子显示板装置的缺点是难于将像素尺寸降低到特定尺寸以下、高能耗，以及大的热释放。
[4]本发明提供新颖的平面显示装置，其能消除传统平面显示装置的缺点。
[5]根据本发明的一个方案，提供电场驱动反射显示装置，包括：障壁，其具有多个驱动槽以及第一和第二表面；反射构件，其设置在驱动槽内并且具有电荷；第一电极，其设置在障壁的第一表面上；以及第二电极，其设置在障壁的第二表面上，其中该反射构件表面的颜色是白色。
[6]根据本发明的另一方案，提供电场驱动反射显示装置，包括：障壁，其具有多个驱动槽以及第一和第二表面；反射构件，其设置在驱动槽内并且具有电荷；第一电极，其设置在障壁的第一表面上；以及第二电极，其设置在障壁的第二表面上，其中该反射构件的表面涂成从红色、绿色以及蓝色中选择的一种颜色。
[7]本发明的上述方面中，平行于第一和第二表面的每个驱动槽的截面积彼此相等，并且驱动槽是圆柱形槽。
[8]此外，驱动槽填充有惰性气体、氮气以及干燥空气的至少一种，或者驱动槽保持在真空状态。
[9]此外，反射构件的形状可以是圆形，并且反射构件的直径可以小于驱动槽的直径。
[10]此外，该电场驱动反射显示装置可进一步包括：第一绝缘层，设置于障壁的第一表面和第一电极之间；以及第二绝缘层，设置于障壁的第二表面和第二电极之间。
[11]此外，可以设置多个第一电极，第二电极形成为对应于所有第一电极的单个电极，并且电场驱动反射显示装置也可进一步包括转换器件，其设置在障壁的第一表面上并且连接到第一电极从而控制施加到第一电极的电压。
[12]此外，转换器件可以是薄膜晶体管。
[13]此外，障壁的颜色可以是黑色的，并且障壁可以通过执行使用包括作为掩模的黑色着色剂的感光膜的曝光过程以及显影过程来形成。
[14]此外，电场驱动反射显示装置可进一步包括设置在障壁的第一和第二表面之一上的阻光层。
[15]此外，电场驱动反射显示装置可进一步包括设置在第一和第二电极的外表面之一上的绝缘基板。
[16]此外，该绝缘基板可包括第一和第二基板，其分别设置在第一和第二电极的外表面上。
[17]此外，第一电极中的一个可与多个槽重叠。
[18]此外，第二电极可由透明导电材料制成。此外，第二电极可由ITO或IZO制成。
[19]此外，第一和第二电极可以形成为带状，并且第一和第二电极可以互相交叉。
[20]此外，驱动槽可形成有在障壁中的底部。
[21]此外，通过调整反射构件反射光的时间间隔来表现灰阶。
[22]此外，通过在第一和第二电极之间间歇地和反复地施加电压来调整反射构件反射光的时间间隔。
[23]此外，通过改变第一和第二电极之间施加的电压的强度来调整驱动槽中反射构件的位置，从而表现灰阶。
[24]在根据本发明的电场驱动反射显示装置中，由于白色、红色、绿色和蓝色反射构件的位置通过使用电场力(electric force)来调整，可以控制从外部进入反射构件并在反射构件上反射的光的量，所以能显示期望的图像。
附图说明
[25]通过参考附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明上述以及其他特征和优点将变得更加明显，其中：
[26]图1为示出根据本发明的实施例的电场驱动反射显示装置的截面图；
[27]图2为示出根据本发明的另一实施例的电场驱动反射显示装置的截面图；
[28]图3到图6为示出根据本发明的其他实施例的电场驱动反射显示装置的截面图。
具体实施方式
[29]现在，将参考附图描述本发明的优选实施例。
[30]在图中，为了清晰地描述层和区域而放大了厚度。此外，在整个描述中，相同的构件由相同的附图标记表示。如果提到层、膜、区域或者板设置在不同的构件上，则包括层、膜、区域或者板恰好设置在不同的构件上的情况，以及另一构件在不同构件之间设置的情况。相反，如果提到一个构件恰好设置于另一构件上，其意味着没有构件设置于其间。
[31]图1为示出根据本发明的实施例的电场驱动反射显示装置的截面图。
[32]参考图1，根据本发明的实施例的电场驱动发射显示装置，作为通过调整光的量而显示图像的装置，包括多个驱动槽151以及设置在驱动槽151内并且具有电荷的反射构件101。每个反射构件151的表面涂成白色。
[33]在反射构件101上施加电场力来移动反射构件101，从而从外部进入驱动槽151并在反射构件101上被反射的光A和B的量得以调整来显示期望的图像。
[34]现在，将参考图1，具体描述根据本发明实施例的电场驱动反射显示装置的构造和操作。
[35]多个像素电极120设置在由玻璃材料等制成的透明绝缘基板110的一个表面上。像素电极120由诸如铬(Cr)和铝(Al)的金属材料制成，或者诸如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)的透明导电材料制成。像素电极120以矩阵或者其他规则图案排列。
[36]用于单独转换施加到像素电极120的电压的转换器件130设置在绝缘基板110上。转换器件130连接至像素电极120。转换器件130可以是薄膜晶体管。用于传输扫描信号来开启和关闭薄膜晶体管的栅极线(未显示)以及用于传输施加到像素电极120的灰阶电压的数据线(未显示)可设置成在绝缘基板110上互相交叉。
[37]第一绝缘层140设置在像素电极120和转换器件130上。第一绝缘层140可由诸如氮化硅SiNx或氧化硅SiOx的无机绝缘材料制成，或者由诸如树脂的有机绝缘材料制成。此外，第一绝缘层140可设置在转换器件130下面。
[38]其中形成有多个驱动槽151的障壁150设置在第一绝缘层140上。障壁150可由透光的透光材料或者不透光的不透明材料制成。优选地，为了防止显示质量恶化，障壁150由黑色材料制成，从而不必要的光线不能穿过障壁150或在障壁150上被反射。障壁150可通过执行使用包括黑色着色剂作为掩模的感光膜的曝光过程以及显影过程或者纳米印刷方法而形成。
[39]可选择地，障壁150可通过执行使用感光膜作为掩模的曝光过程以及显影过程而形成，此后，可执行后处理来阻止光穿过障壁150。
[40]每个驱动槽150具有圆柱形状。平行于障壁的第一和第二表面的每个驱动槽151的截面积彼此相等。每个反射构件101设置在障壁150的每个驱动槽151内，并且驱动槽101填充有惰性气体，如氦气和氖气。如上所述，反射构件101由不透明材料制成并且具有涂成白色的表面，所以在反射构件101上反射的光可表现为白色。此外，如上所述，反射构件101具有电荷。电荷可以是正或负电荷。替代惰性气体，驱动槽151可填充氮气、干燥空气或者适于保持反射构件101的电荷的其他气体。可选择地，驱动槽可保持在真空状态。在实施例中，反射构件101具有球形。可选择地，反射构件101可以是圆柱形或者根据驱动槽151的形状的其他形状。优选地，反射构件101的直径d1小于驱动槽151的直径d2。通过这么做，反射构件101可在驱动槽中移动而没有大的摩擦。反射构件101可形成为具有空洞，目的是减少其重量。
[41]参考图1，第二绝缘层210设置在障壁的左表面上。第二绝缘层210可形成为薄膜形。此外，第二绝缘层210可由氮化硅或者氧化硅制成。
[42]由诸如ITO和IZO的透明导电材料制成的公共电极220设置在第二绝缘层210上。
[43]用于分隔像素区域的阻光层(未显示)可设置于公共电极220上对应于障壁150的位置处，从而防止相邻像素间的光串扰。在障壁具有作为阻光层的功能的情况下，阻光层可以省略。
[44]为了保护根据本发明的显示装置远离外部影响或者外来物质，保护膜160和250分别设置在绝缘基板110和公共电极220的外侧。
[45]现在，将描述电场驱动反射显示装置的操作。
[46]当在像素电极120和公共电极220之间施加电压时，其间产生电场，从而带电的白色反射构件101在电场的作用下沿驱动槽151移动。通过调整像素电极120和公共电极220之间的电压，可以控制施加到反射构件101上的电场，从而可以调整反射构件101的位置。
[47]随着反射构件101的位置变化，进入驱动槽151并在反射构件101上被反射的光的量变化。
[48]如图1所示，当白色反射构件101位于公共电极220附近时，从外部进入的光B由白色反射构件101完全反射，表现出白色。当白色反射构件101位于像素电极220附近时，从外部进入的光A没有被白色反射构件101反射，表现出黑色。
[49]因此，通过调整像素电极120和公共电极220之间的电压，白色反射构件101的位置可得以调整，从而能控制反射光的量。
[50]尽管通过调整驱动槽151内反射构件101的位置来控制反射光的量，通过调整反射构件100反射光的反射时间间隔，也能控制反射光的量。现在，将具体描述控制反射光的方法。
[51]单个像素连续显示特定图像信息的时间间隔定义为帧。当白色反射构件101在一帧内反射光时，通过改变时间间隔可以控制光的量。例如，当反射构件101位于反射构件101靠近公共电极220的反射位置(在一些例子中，反射位置可以是反射构件101靠近像素电极120的位置)持续一帧时，白色反射构件101反射光的反射时间间隔保持为一帧，表现最高灰阶，即白色状态。当反射构件101位于反射构件101靠近像素电极120的非反射位置持续一帧时，则反射构件101不反射光的非反射时间间隔保持一帧，表现最低灰阶，即黑色状态。当反射构件101位于反射位置持续半帧时，表现中间灰阶。为了控制灰阶，反射构件101可以位于反射位置持续对应于灰阶的时间间隔。可选择地，为了控制灰阶，通过向反射构件101间断地和反复地施加电压和反向电压，反射构件101可以在驱动槽151内的反射和非反射位置之间往复移动。例如，为了在设计用来显示256灰阶的电场驱动反射显示装置中表现灰阶156，该一帧被分割为256个断(section)，并且反射构件101位于反射位置持续对应于100个断的时间间隔，从而可以获得灰阶156的亮度。可选择地，通过向反射构件101施加电压和反向电压，反射构件101在反射位置和非反射位置迅速和往复地移动，从而为了获得灰阶156的亮度，反射构件101位于反射位置的时间间隔之和可以是对应于100断的时间间隔。
[52]反射构件101的尺寸是几微米到几十微米。因此，反射构件101可以在几十毫伏(mV)到几伏的驱动电压下迅速移动，从而可能实现具有高操作速度和高准确度的显示装置。由于反射构件101的操作速度与其重量成反比，反射构件101可以形成为具有空洞从而减轻其重量。
[53]另一方面，通过使用涂成为红色，绿色和蓝色的反射构件，可以显示彩色图像。现在，将参考图2具体描述可以显示彩色图像的电场驱动反射显示装置。
[54]图2是示出根据本发明另一实施例的电场驱动反射显示装置的截面图。
[55]参考图2，多个像素电极120设置在由玻璃材料等制成的透明绝缘基板110的一个表面上。像素电极120由诸如铬(Cr)和铝(Al)的金属材料或者诸如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)的透明导电材料制成。像素电极120排列成矩阵或其它规则图案。
[56]用于单独转换施加到像素电极120的电压的转换器件130设置在绝缘基板110上。转换器件130连接至像素电极120。转换器件130可以是薄膜晶体管。用于传输扫描信号来开和关薄膜晶体管的栅极线(未显示)以及用于传输施加到像素电极120的灰阶电压的数据线(未显示)可设置为在绝缘基板110上彼此交叉。
[57]第一绝缘层140设置在像素电极120和转换器件130之上。第一绝缘层140可由无机绝缘材料如氮化硅SiNx或者氧化硅SiOx制成或者由有机绝缘材料如树脂制成。此外，第一绝缘层140可设置于转换器件130的下面。
[58]其中形成有多个驱动槽151的障壁150设置在第一绝缘层140上。障壁150可由透光的透光材料或者不透光的不透明材料制成。优选地，为了防止显示质量恶化，障壁150由黑色材料制成，从而不必要的光不能穿过障壁150或在障壁150上被反射。障壁150可通过执行使用包括黑色着色剂作为掩模的感光膜的曝光过程以及显影过程或者纳米印刷方法而形成。可选择地，障壁150可通过执行使用感光膜作为掩模的曝光过程以及显影过程而形成，此后，可执行后处理来阻止光线穿过障壁150。
[59]每个驱动槽150具有圆柱形状。平行于障壁的第一和第二表面的每个驱动槽151的截面积彼此相等。
[60]每个反射构件101R、101G和101B设置在障壁150的每个驱动槽151内，并且驱动槽101填充有惰性气体，如氦气和氖气。如上所述，反射构件101R、101G和101B由不透明材料制成并且分别具有涂成红色、绿色和蓝色的表面，所以在反射构件101上反射的光线可表现红色，绿色和蓝色。此外，如上所述，反射构件101具有电荷。电荷可以是正或负电荷。代替惰性气体，驱动槽151可填充氮气、干燥空气或者适于保持反射构件101R、101G和101B的电荷的其他气体。可选择地，驱动槽可保持在真空状态。在实施例中，反射构件101R、101G和101B具有球形。可选择地，反射构件101R、101G和101B可以是圆柱形或者根据驱动槽151的形状的其他形状。优选地，每个反射构件101R、101G和101B的直径d1小于驱动槽151的直径d2。通过这么做，反射构件101R、101G和101B可在驱动槽中移动而没有大的摩擦。反射构件101R、101G和101B可形成为具有空洞，目的是减少其重量。
[61]参考图2，第二绝缘层210设置在障壁的左表面上。第二绝缘层210可形成为薄膜形。此外，第二绝缘层210可由氮化硅或者氧化硅制成。
[62]用于分隔像素区域的阻光层(未显示)可设置于公共电极220上对应于障壁150的位置，从而避免相邻像素间的光串扰。在障壁150具有作为阻光层的功能的情况下，阻光层可以省略。
[63]为了保护根据本发明的显示装置远离外部影响或者外来物质，保护膜160和250分别设置在绝缘基板110和公共电极220的外侧。
[64]现在，将描述电场驱动反射显示装置的操作。
[65]用于分隔像素区域的阻光层(未显示)可设置于公共电极220上对应于障壁150的位置，从而避免相邻像素间的光串扰。在障壁具有作为阻光层的功能的情况下，阻光层可以省略。
[66]当在像素电极120和公共电极220之间施加电压时，其间产生电场，从而每个带电的红色、绿色和蓝色反射构件101R，101G和101B在电场下沿驱动槽151移动。通过调整像素电极120和公共电极220之间的电压可以控制施加到反射构件101R、101G和101B上的电场，从而可以调整反射构件101R、101G和101B的位置。
[67]随着反射构件101R、101G和101B的位置变化，进入驱动槽151并在反射构件101R、101G和101B上被反射的光的量变化。
[68]如图2所示，由于蓝色反射构件101B位于公共电极220附近，从外部进入的光D由蓝色反射构件101B完全反射，表现出蓝色的最高灰阶。由于红色反射构件101R位于红色反射构件101R靠近像素电极220的位置，外部进入的光C没有被红色反射构件101R反射，不表现红色。由于绿色反射构件101G位于公共电极220和像素电极120之间的中间位置，从外部进入的光的一部分由绿色反射构件101G反射，从而表现出绿色的中间灰阶。
[69]如此，通过调整像素电极120和公共电极220之间的电压，可以调整红色、绿色和蓝色反射构件101R、101G和101B的位置，所以可以控制反射光的量来显示彩色图像。
[70]此外，与白色反射构件101相似，当红色、绿色和蓝色反射构件101R、101G和101B反射光时，通过单独调整反射时间间隔，可以控制反射光的量。
[71]在上述实施例中，描述了主动式电场驱动反射显示装置，但是本发明可以应用到被动式电场驱动反射显示装置。
[72]图3到图6为示出根据本发明的其他实施例的电场驱动反射显示装置的截面图。
[73]首先，在根据图3所示的实施例的被动式电场驱动反射显示装置中，第一和第二绝缘层140和210设置在障壁150的两个表面上，第一和第二电极121和221以带状设置在两个绝缘层140和210的外侧表面上。所述第一和第二电极121和221的纵向彼此垂直。
[74]在被动式电场驱动反射显示装置中，当向第一电极121中的一个以及第二电极221中的一个施加电压时，位于两个电极121和221的交叉处被施加电压的反射构件101由电场力驱动。
[75]在根据图4所示的实施例的电场驱动反射显示装置中，驱动槽151形成有底部从而不穿过障壁150。阻光层230设置在障壁150的一侧上，并且第二电极221设置在阻光层230上。由于驱动槽不穿过障壁150，不需要用于使反射构件101与第二电极221绝缘的单独的绝缘层。通过使用纳米打印方法，可以容易地制成具有这个构造的障壁150。此外，由于阻光层230形成为防止相邻驱动槽之间的光串扰，障壁150可由光传输材料制成。
[76]与图4所示的实施例不同，在根据图5所示的实施例的电场驱动反射显示装置中，驱动槽151形成为穿过障壁150和阻光层230，所以在阻光层230中形成的孔可用于驱动槽151。此外，提供用于将反射构件101与第二电极221绝缘的第二绝缘层210。
[77]与图5所示的实施例不同，在根据图6所示的实施例的电场驱动反射显示装置中，阻光层230设置在第二电极221的外表面上。
[78]在根据本发明的电场驱动反射显示装置中，由于白色、红色、绿色和蓝色反射构件的位置通过使用电场力调整，可以控制从外部进入反射构件并在反射构件上被反射的光的量，从而可以显示期望的图像。
[79]虽然已经描述本发明的示例性实施例和修改例，本发明不局限于该实施例和范例，而是可以各种形式修改而不脱离本发明所附的权利要求、详细的说明书以及附图的范围。因此，很自然地，这样的修改属于本发明的范围。
Claims (24)
1、一种电场驱动反射显示装置，包括：
障壁，其具有多个驱动槽以及第一和第二表面；
反射构件，其设置在所述驱动槽内并且具有电荷；
第一电极，其设置在所述障壁的第一表面上；以及
第二电极，其设置在所述障壁的第二表面上，
其中平行于所述第一和第二表面的各驱动槽的截面积彼此相等。
2、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述反射构件的表面颜色是白色。
3、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述反射构件的表面涂成从红色、绿色和蓝色中选择的颜色。
4、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述驱动槽是圆柱形槽。
5、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述反射构件具有球形的形状。
6、如权利要求5所述的电场驱动反射显示装置，其中所述反射构件的直径小于所述驱动槽的直径。
7、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述驱动槽填充有惰性气体、氮气以及干燥空气中的至少一种。
8、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述驱动槽保持在真空状态。
9、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，进一步包括：
第一绝缘层，其设置在所述障壁的第一表面和第一电极之间；以及
第二绝缘层，其设置在所述障壁的第二表面和第二电极之间。
10、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，设置多个第一电极，其中所述第二电极形成为对应于所有所述第一电极的单个电极；以及
其中所述电场驱动反射显示装置进一步包括转换器件，所述转换器件设置在障壁的第一表面上，并且连接到所述第一电极以控制施加到所述第一电极上的电压。
11、如权利要求10所述的电场驱动反射显示装置，其中所述转换器件是薄膜晶体管。
12、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中障壁的颜色是黑色。
13、如权利要求12所述的电场驱动反射显示装置，其中障壁是通过执行使用包括黑色着色剂作为掩模的感光膜的曝光过程以及显影过程而形成的。
14、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，进一步包括设置在所述障壁的第一和第二表面之一上的阻光层。
15、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，进一步包括设置在第一和第二电极外表面之一上的绝缘基板。
16、如权利要求15所述的电场驱动反射显示装置，其中所述绝缘基板包括第一和第二基板，所述第一和第二基板分别设置在所述第一和第二电极的外表面上。
17、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述第一电极中的一个与多个槽重叠。
18、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述第二电极由透明导电材料制成。
19、如权利要求18所述的电场驱动反射显示装置，其中第二电极由ITO或IZO制成。
20、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述第一和第二电极形成为带状，并且所述第一和第二电极互相交叉。
21、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中所述驱动槽形成有在所述障壁中的底部。
22、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中通过调整所述反射构件反射光的时间间隔来表现灰阶。
23、如权利要求22所述的电场驱动反射显示装置，其中通过间歇地和反复地在所述第一和第二电极之间施加电压来调整所述反射构件反射光的时间间隔。
24、如权利要求1所述的电场驱动反射显示装置，其中通过改变在所述第一和第二电极之间施加的电压的强度来调整所述驱动槽中反射构件的位置，从而表现灰阶。
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