CN101176028A - 波纹效应减轻的显示器 - Google Patents

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Abstract

一种显示器具有减轻的波纹干扰。所述显示器具有包含通用像素阵列的后面板和包含通用单元阵列的前面板。后面板和前面板被层叠在一起。整个显示器上的开口分布的宽度(有效像素面积上的总内部单元面积除以总像素面积)降低。可将正弦曲壁或其他曲线像素边缘用于前面板或后面板以控制所述分布。

Description

波纹效应减轻的显示器
技术领域
本发明涉及电子显示设备，特别是涉及由前面板和后面板制造的显示器，其中波纹效应被减轻或消除。
背景技术
显示器通常由后面板和前面板装配而成，后面板包含驱动电子线路的像素电极和导体阵列来驱动，前面板上设有显示器的电光单元前面板。电泳有源矩阵显示器，例如，可包含有源矩阵后面板和电泳前面板。前面板不必是电泳的。前面板可具有电润湿(electrowetting)或液晶显示元件或者相对于排列在后面板上的电子定位的另一种类型的光电像素元件。这种显示器从例如Xiaojia Wang等人的已出版的US 2004/0219306A号申请中获知，该申请通过引用而结合到本文中。制造这种显示器的最终处理步骤之一可为通过前面板和后面板的层叠或其他装配来产生显示器的单元。
有效像素面积是显示器本身的后面板像素的面积，不包括在显示器工作期间不改变光或电状态的像素的面积。不包括在有效像素面积中的面积例如有像素的行和列电极以及薄膜晶体管(TFT)所占的面积。从而，显示器的每个显示元件具有开口，所述开口可作为被量化成例如在有效像素面积上的前面板上的总内部单元面积除以后面板上对应像素的全部面积(总像素面积)。
波纹效应是当线、点或其他重复特征的构形或图案互相叠加时发生的光或其他辐射的干扰图案。显示屏上的阵列中的显示元件的开口可以是这种重复图案。一般来说，通过将后面板层叠到前面板而形成的显示器通常是方形像素的规则阵列。若作为前面板一部分的电泳或其他类型的箔也是个体单元的规则阵列(如微单元或方形微杯(microcup)结构，则前面板和后面板的层叠可能会产生波纹效应。
已公开了一些用于减轻显示器中的波纹效应的方法。这些波纹效应由各种原因导致。例如，已出版的Viktors Berstis的US2003/0132895号和US 2003/0184665号申请公开了用不均匀分隔的像素来避免显示元件(如LCD、LED或TFT)和显示的或由传感阵列检测到的图象的特征之间的波纹效应。6,075,581号美国专利公开了用于减轻LCD或其他具有矩阵式像素图案的显示器中的波纹效应的滤光器。Rong-Chang Liang等人的WO 2004/051354号公开申请公开了具有两层结构的电泳显示器，其中以一定角度将顶部微杯层层叠到底部层或使用低对称微杯阵列来避免产生不希望有的波纹图案。
现有的一些解决方案不致力于或不太致力于源自整个显示器的开口分布的波纹效应。因此，需要减轻其中前面板和后面板层叠在一起的显示器中的那些几何结构差异导致的波纹效应。
发明内容
因此，本发明的一个目的是例如通过减轻这种显示器中的波纹效应来克服现有技术的缺点。为此，设计和制造某种显示器，其中，例如，控制在整个显示器表面上的开口分布的尺寸或宽度。
申请人的研究表明：波纹效应通常主要由整个显示器上的开口分布导致。若减小开口分布的宽度，则可相应减轻波纹效应。
为达到该目的和其他目的，在本发明的一个实施例中，用曲壁结构而不是直壁来隔开前面板中的单元，从而减轻波纹效应。
在其他一些实施例中，前面板单元壁可具有参差的边缘，例如锯齿图案的边缘，或弯曲成包含一个或多个角。
在本发明的另一实施例中，具有方形阵列的前面板可与具有像素阵列的后面板结合，所述像素阵列中的像素具有弯曲的像素边缘。
在另一些实施例中，后面板单元壁可具有参差的边缘，例如锯齿图案的边缘，或可弯曲成包含一个或多个角。
可采用其他方法来改变开口，例如，通过改变有效像素面积，或通过使有效像素面积显示元件之间各不相同，或通过改变总像素面积，或通过前面板上单元之间的其他形状改变。
附图说明
从下文描述的实施例，本发明的这些和其他形态将变得明确，以下，参照这些实施例进行说明。
在这些附图中：
图1a示出有源矩阵后面板中的像素布局。
图1b示出有源矩阵前面板中的典型电泳单元结构。
图2a是叠加在具有方形像素结构的后面板上的具有方形像素结构的前面板中单元的总体视图。
图2b是叠加在具有方形像素结构的后面板上的具有正弦曲壁的像素结构的前面板中单元的总体视图。
图3a和3b说明具有图2a所示的前面板的显示器中的开口分布。
图4a和4b说明具有曲壁的显示器中的开口分布。
图5a和5b说明在互相成一定角度的前面板和后面板中像素具有直壁的显示器中的开口分布。
图6a和6b说明其中像素具有直壁且每个前面板像素具有四个单元的显示器的开口分布。
图7a和7b说明其中前面板单元具有曲壁且每个前面板像素具有四个单元的开口分布。
具体实施方式
图1a是有源矩阵后面板中的后面板像素105的总体视图。像素区102构成有效像素面积。TFT区101、列电极区103和行电极区104也占用后面板单元105上的空间。在双金属层设计中，特别是对有源矩阵后面板来说，有效像素面积小于总像素面积，因为行、列和像素TFT需要一些面积。
图1b示出具有微杯结构的电泳前面板像素单元106，它具有总像素面积107。
图2a、2b说明其中直壁被曲壁代替的几何结构。通过引入曲壁来产生更均匀的开口，减轻波纹效应。波纹效应的减轻可从图2a和2b看出。
在图2a中，前面板210中30×30单元(单元尺寸290×290μm2)的区域和后面板(像素大小300×300μm2，在图2a中的210后)中的30×30像素的区域是重叠的。此处，有效像素面积对应于总像素的方形区域。有效像素面积是300×300μm2的后面板像素中心的270×270μm2的区域。前面板中的单元被某一厚度的壁隔开。在下面讨论的实施例中，壁厚度设成20μm。
图2b中的几何结构与图2a中的相同，只是前面板210′中的单元正弦弯曲，其正弦波具有60μm的振幅。图2a和2b中的x-轴和y-轴的像素尺寸以μm为单位。
图3a和3b示出前面板覆盖的30×30像素区域的开口分布。每个像素的大小是300×300μm2。有效像素大小是270×270μm2。这些单元具有20μm厚度的直壁。单元尺寸是290×290μm2。后面板和前面板行排成一行(即失配角是0°)。图3a是其上像素具有相同的开口值的间隔0.01的线(等开口线)连接点的标绘图。图3b是沿着穿过像素区域的对角线的像素数量(x-轴)对像素的开口值(y-轴)的标绘图。
图4a和4b示出前面板覆盖的30×30像素区域的开口分布。像素大小是300×300μm2。有效像素大小是270×270μm2。单元尺寸是290×290μm2。这些单元具有20μm厚度的正弦曲壁，正弦曲线的振幅是60μm，且失配角是0°。等开口线之间的间隔也是0.01。
图5a和5b示出前面板覆盖的30×30像素区域的开口分布。像素大小是300×300μm2。有效像素大小是270×270μm2。单元尺寸是290×290μm2。这些单元具有20μm厚度的直壁，且失配角是45°。等开口线之间的间隔是0.01。
图6a和6b示出前面板覆盖的30×30像素区域的开口分布。像素大小是300×300μm2。有效像素大小是270×270μm2。单元尺寸是145×145μm2。因此，后面板像素具有略大于四个前面板单元的区域。该显示器的四个前面板单元适配于图3a和3b中显示器的一个前面板单元。这些单元具有20μm厚度的直壁，失配角是0°。等开口线之间的间隔也是0.01。
图7a和7b示出前面板覆盖的30×30像素区域的开口分布。像素大小是300×300μm2。有效像素大小是270×270μm2。单元尺寸是145×145μm2。因此，后面板像素具有略大于四个前面板单元的区域。该显示器的四个前面板单元适配于图4a和4b中显示器的一个前面板单元。这些壁是振幅为30μm的正弦曲线且具有20μm的厚度。失配角是0°。等开口线之间的间隔是0.01。
下表总结了对于图3-7的5个几何结构，最大和最小开口以及开口分布的相对宽度。
表
  几何结构   最大开口   最小开口   相对宽度
  1.单元290μm；直壁；角度0°(图3a、3b)   0.780   0.694   11.7％
  2.单元290μm；曲壁；角度0°(图4a、4b)   0.683   0.654   4.3％
  3.单元290μm；直壁；角度45°(图5a、5b)   0.729   0.648   11.8％
  4.单元145μm；直壁；角度0°(图6a、6b)   0.695   0.588   16.7％
  5.单元145μm；曲壁；角度0°(图7a、7b)   0.562   0.518   8.1％
表中的相对宽度是：2×(Max开口-Min开口)/(Max开口+Min开口)×100％。
从前述内容可以看出，几何结构1(直壁)的开口分布的相对宽度远低于几何结构2(曲壁)的开口分布的相对宽度。
几何结构3(直壁)示出：改变前面板和后面板之间的失配角的确会改变分布图案，但不会改变开口分布的相对宽度。
引入曲壁的作用不依赖像素大小和单元尺寸之间的比率，这可通过比较几何结构4(直壁)和几何结构5(曲壁)看出。本发明可有利地用于减轻显示器中的波纹效应，在该显示器中，壁厚已被最小化而有效像素面积被最大化到对于显示器设计可行的程度。
最后，上面讨论只是要解释本发明而不应视为将所附权利要求限制到任何特定的实施例或实施例组。因此，虽然已参照其中的特定示范性实施例对本发明进行了特别详细的描述，但是也应理解到，在不背离后附的权利要求中说明的本发明的较宽和预期的精神和范围的前提下，可对本发明进行大量的修改和改变。因此，说明书和附图应视为是解释性的，而不是要限制附加的权利要求的范围。
理解附加的权利要求时应注意：
a)词“包含(comprising)”不排除在给定权利要求中列出的那些要素或步骤之外的要素或步骤的存在；
b)要素前面的词“一(a或“an)”不排除存在多个这种要素的情况；
c)权利要求中的任何附图标记只是解释目的而不是限制保护范围；
d)若干“部件(means)”可由同一项目或由同一以硬件或软件实现的结构或功能来代表；以及
e)各公开的要素可由硬件部分(例如分立电路)、软件部分(例如计算机程序)或它们的任何组合组成。

Claims (19)

1.一种显示器，包括：
具有电子像素阵列的后面板，所述电子像素中的两个或更多个各具有有效像素面积和总像素面积；以及
包含电光元件阵列的前面板，
所述前面板固定在所述后面板上，
所述后面板中的两个或更多个电子像素中至少两个的有效像素面积，对应于相应的两个或更多个电光元件中至少两个的各自的内部单元面积，并至少形成显示器的相应的第一显示元件和第二显示元件，
第一显示元件和第二显示元件各有一开口，且
第一显示元件的开口具有不同于第二显示元件的开口的预定值。
2.如权利要求1所述的显示器，其中：所述开口的预定值是相应的第一显示元件或第二显示元件的总内部单元面积除以相应的第一显示元件或第二显示元件的总像素面积。
3.如权利要求1所述的显示器，其中，开口分布的相对宽度确定为等于下式的百分值：
2×100×(Max开口-Min开口)/(Max开口+Min开口)
其中Max开口是显示器像素的最大开口，而Min开口是显示器像素的最小开口；以及
所述显示器具有开口分布的预定的相对宽度。
4.如权利要求1所述的显示器，其中：电光元件包含一个或多个具有一个或多个曲壁的电光单元。
5.如权利要求4所述的显示器，其中：所述一个或多个曲壁中的一个呈正弦弯曲。
6.如权利要求1所述的显示器，其中：电光元件包含一个或多个具有参差边缘的电光单元。
7.如权利要求6所述的显示器，其中：所述一个或多个电光单元中的一个或多个具有以锯齿图案形成的边缘。
8.如权利要求1所述的显示器，其中：所述电子像素的一个或多个具有曲线边缘。
9.如权利要求8所述的显示器，其中：所述一个或多个曲线边缘中的一个呈正弦弯曲。
10.如权利要求1所述的显示器，其中：所述电子像素的一个或多个具有参差边缘。
11.如权利要求10所述的显示器，其中：所述电子像素的一个或多个具有以锯齿图案形成的边缘。
12.一种制造显示器的方法，包括如下工序：
提供具有电子像素阵列的后面板；以及
为具有光电像素元件阵列的前面板确定所要求的几何结构，所要求的几何结构具有相对于显示器中的开口值缩减的开口，在所述显示器中，光电像素元件的单元呈矩形且基本上与电子像素的单元对称。
13.如权利要求12所述的方法，包含如下工序：将所述后面板层叠在具有所要几何结构的前面板上。
14.如权利要求12所述的方法，其中：所要几何结构的前面板中的光电像素元件，包含一个或多个具有曲壁的光电单元。
15.如权利要求14所述的方法，其中：所述具有曲壁的光电单元中的一个或多个壁呈正弦弯曲。
16.如权利要求12所述的方法，其中：所要几何结构的前面板中的光电像素元件，包含一个或多个具有以参差图案延伸的壁的光电单元。
17.如权利要求16所述的方法，其中：一个或多个具有以参差图案延伸的壁的光电单元中的一个或多个具有以锯齿图案延伸的壁。
18.一种设计显示屏的方法，包括如下步骤：
为所述显示屏确定两个或更多个可能的像素阵列的像素开口变化；以及
为所述显示屏选择两个或更多个可能的阵列之一，该两个或更多个可能的所选像素阵列之一，具有小于两个或更多个可能的阵列中的第二个的相对开口宽度。
19.如权利要求18所述的方法，其中：所述显示屏的像素包括层叠在一起的电子像素元件和光电像素元件，所述像素开口是所述光电像素元件的总内部像素面积，它对应于电子像素的有效像素面积除以电子像素元件的总像素面积，而相对开口宽度等于按下式算出的百分比：
2×100×(Max开口-Min开口)/(Max开口+Min开口)
其中Max开口是显示器像素的最大开口，而Min开口是显示器像素的最小开口。
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