CN1602510A - 包括导光板的显示板 - Google Patents

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Abstract

显示板21包括一导光板2、一第二板4和一位于两个板之间的可移动元件3，该可移动元件用于将部分光从导光板2中耦合出来。施加到电极5，6，25的电压可以使可移动元件3部分地与导光板2或第二板4接触。用于减小可移动元件3与这些板之间的粘附的装置包括导光板2面向可移动元件3的接触表面14上的粗糙R1、可移动元件3面向导光板2的接触表面15上的粗糙R2、第二板4面向可移动元件3的接触表面16上的粗糙R3、可移动元件3面向第二板4的接触表面17上的粗糙R4。粗糙度R1和R2小于粗糙度R3和R4中的至少一个。这样，就可以减小粘附，从而显示板21的操作可以只需要相对较小的能量。

Description

包括导光板的显示板
本发明涉及一种显示板，包括一导光板，一面向该导光板的第二板，位于该导光板和该第二板之间的可移动元件，其中该可移动元件用于部分地将光耦合出导光板，导光板具有一面向该可移动元件并与该可移动元件接触的接触表面，该第二板具有一面向该可移动元件并与该可移动元件接触的接触表面，该可移动元件具有一面向导光板并与导光板接触的第一接触表面和一面向第二板并与第二板接触的第二接触表面，用于减小可移动元件和这些板之间的粘附的装置，以及多个电极，其中该减小粘性的装置包括导光板的接触表面处的粗糙度R1以及可移动元件的第一接触表面处的粗糙度R2，粗糙度R1和R2中的至少一个大于5nm，且粗糙度R1和R2均小于100nm，电极用于使可移动元件的接触表面分别与导光板的接触表面以及第二板的接触表面局部地接触。
WO99/28890中公开了上述类型的显示板实施例。
该已知显示板包括一荧光材料导光板，在该显示板的操作中产生并捕获光从而该第一板形成一导光板，一第二板以及一位于这两个板之间的可移动元件。通过向导光板、第二板和可移动元件上的多个电极上施加适当的电压，可以使该可移动元件与导光板或第二板局部接触。该可移动元件上的电极也称为公共电极。在操作中，在可移动元件与导光板接触的位置，光从导光板耦合出来并从可移动元件散射出来。光从导光板中耦合出来的位置已知为像素单元。通过控制是否在像素处耦合出光来显示一个图像。
粗糙度R1和R2存在于指导光板面向可移动元件的接触表面和可移动元件面向导光板的接触表面上，通过减小粘附的范德瓦尔斯力可以减小可移动元件与导光板之间的粘性。利用例如原子力显微镜，可以将该粗糙定义为表面轮廓所局限的距离范围。我们已经知道如果粗糙度R1和R2中的至少一个大于5nm，则范德瓦尔斯力将极大地减小。另一方面，如果粗糙度R1和R2中的一个大于100nm，则可移动元件和导光板之间的光学接触将减小，从而导致从导光板耦合出的光也严重减小。另外，在可移动元件和导光板之间以及可移动元件和第二板之间存在抗粘附层。这些层通过减小化学粘附力的幅度来减小可移动元件与板之间的粘附。
通过具有大约一个微米厚度的绝缘层，可以将这两个板的面向可移动元件的表面上的电极与可移动元件上的公共电极分开。这些绝缘层位于导光板和第二板上的电极上，从而可以防止与可移动元件上的公共电极直接电接触。该绝缘层代表板的接触表面。因此，一个部件面向另一个部件的接触表面表示该部件的自由表面，不论是否由层覆盖，它都可以与另一部件直接接触。
已知的显示板的缺点在于它需要相对较大的能量来通过向电极施加电压使导光板与可移动元件之间局部接触。因此，在操作中，该已知板需要相对较大的能量。
本发明的一个目的是提供一种上述类型的显示板，它需要较小的能量来操作。
该目的是这样实现的，即用于减小粘附的装置还包括，第二板的接触表面处具有的粗糙R3，可移动元件的第二接触表面处具有的粗糙R4，粗糙R1和R2都小于粗糙R3和R4中的至少一个。
本发明人已经认识到如果在第二板面向可移动元件的接触表面处存在粗糙R3并且在可移动元件面向第二板的接触表面处存在粗糙R4，则通过向电极施加电压来使导光板和可移动元件局部接触的能量将变小。如果粗糙R3和R4中的至少一个大于5nm，则第二板和可移动元件之间的范德瓦尔斯力将极大地减小，从而使显示板只需相对较小的能量就可以将导光板和可移动元件之间局部接触。仅考虑有这些范德瓦尔斯力时，粗糙R3和R4不需要大于5nm。但是，本发明人还认识到在第二板和可移动元件之间具有给定的电压差时，粗糙R3和R4将影响第二板和可移动元件之间的吸引性电力。这种吸引性电力与第二板上的电极和可移动元件上的公共电极之间的距离的平方成反比。对于通过紧密的表面接触而彼此紧紧地粘附在一起的第二板和可移动元件来说，这种吸引性电力相对较大。为了使它们分开，这需要克服该相对较大的吸引性电力，在实际上很难通过去除电压差来消除这种吸引性电力。如果第二板和可移动元件之间的距离较大，则可移动元件和第二板就不会由于紧密的表面接触而彼此紧紧地粘附在一起，即两个接触表面主要通过从任意一个表面或两个表面上突出的突起尖端彼此接触，因此很容易把它们分开。很明显，如果可移动元件与第二板紧紧粘在一起，则分开这种接触所需的可移动元件和导光板上电极之间的电压差相对较大。利用第二板面向可移动元件的接触表面上的粗糙R3和可移动元件面向第二板的接触表面上的粗糙R4，如果可移动元件与第二板接触，则为了分开这种接触，就必须克服可移动元件和第二板之间的较小吸引性电力。如果粗糙度R3和R4中的一个小于5nm且另一个粗糙度等于5nm，则这种吸引性电力仍然不能忽视。大于5nm的粗糙可以使分开这种接触所需的能量变小。实际上，利用导光板和第二板之间的间隔来限制粗糙R3和R4的最大值，该间隔可以利用可移动元件的厚度来减小。
如果可移动元件与第二板接触，则通过向可移动元件和第二板上的电极施加电压，而在可移动元件和第二板之间感应出的相对较小的吸引性电力将导致分开这种接触所需的电力变得相对较小且相对较不易受到变化的影响和较易控制，该分开接触所需的电力是通过在可移动元件和光导板之间施加电压而感应出来的。
在本发明的显示板的一个实施例中，粗糙度R3和R4中至少一个大于100nm，且R3和R4都小于1000nm。
两个板中面向可移动元件的表面上的电极都被绝缘层覆盖，该绝缘层的厚度大约为一个微米。该绝缘层表示该板的接触表面。对于粗糙度小于100nm的情况，由于粗糙度与绝缘层厚度相比小，因此很难降低需要克服的电力。对于较大的粗糙度值，可以显著地减小需要克服的电力。如果粗糙度大于1000nm，则与两个板之间大约四个微米的距离相比，该粗糙度将不能被忽略，这种距离可以通过可移动元件的厚度来减小，该厚度通常在一和两个微米之间。
在本发明显示板的另一实施例中，粗糙度R2大于粗糙度R1，粗糙度R4大于粗糙度R3。导光板和第二板都具有光滑的接触表面，这种表面较易在制造中实现。另外，随着导光板表面的光滑度提高，导光板的导光性也得以提高。
在上面实施例的改进例中，粗糙度R2处于5和100nm之间的范围内，粗糙度R4处于100和1000nm之间的范围内。这些都是目前可移动元件上粗糙度的优选范围。另外，如果粗糙度R4范围为100和1000nm之间，则像素处所发射的光的均质性(isotropicity)也很大。
最好利用可移动元件上的无机突起来实现粗糙度R2和R4中的至少一个。当可移动元件与其中一个板接触时，该无机突起不容易弹性或塑性变形，从而可以防止这种弹性和/或塑性变形导致的范德瓦尔斯粘附。最佳情况下，具有一定体积的可移动元件包括一个基体层和一氧化铟锡层，其中该基体层可以从包括玻璃态非晶体、结晶聚合物层的组中选择，且其体积的1％到25％都被直径为200到400nm之间的TiO2粒子占据。该基体层或者处于玻璃质非晶状态，或者处于结晶状态，或者处于玻璃质非晶态/结晶状态的混合态，从而使该聚合材料的刚性与结晶有机材料非常类似。这些基体层可以是例如聚对亚苯基二甲基、聚甲基丙烯酸甲酯、某些含氟聚合物和聚酰亚胺层。这些材料不易于塑性变形或蠕变。由于TiO2粒子稍微从可移动元件上突起，因此可移动元件在面向导光板的表面上的表面粗糙的范围可以是30到50nm，且面向第二板的表面的表面粗糙的范围是100到1000nm。可移动元件的厚度可以是例如一到二微米之间。为了向可移动元件施加电压，导电氧化铟锡层(ITO)作为可移动元件整个表面上的公共电极。该ITO层是透明的，从而可以防止在导光板和可移动元件之间接触表面处发射的光的吸收。ITO层的最佳厚度大约为30到50nm。利用可移动元件从导光板提取出的光被可移动元件的两个表面上的散射中心以及表面粗糙散射，该散射中心例如是TiO2。小于0.05微米的粒子不会非常有效地散射光。大于1微米的粒子又太大，以至于不能被合适地限制在可移动元件中。
在本发明显示板的实施例中，显示板是显示设备的一部分。显示设备还包括选择装置，用于根据将要显示的图像信息来向电极施加电压。
本发明的这些和其他方面将参照附图进行进一步说明，附图为：
图1示意性示出了显示板的截面图；
图2示意性示出了显示板的一部分；
图3示意性示出了显示板一部分的详细图；
图4示意性示出了可移动元件；和
图5示意性示出了显示设备。
上述附图都是示意性的，并没有按比例绘制，所有图中相同的附图标记表示对应部分。
在图1中，显示板21包括一导光板2、一可移动元件3和一第二板4。电极5和6分别排列在导光板2和第二板4面向可移动元件3的侧上。显示板21包括一与导光板2连接的覆盖元件7，从而形成空间8。显示板21还包括光源9。光源9产生的光被耦合进入导光板2。该光在导光板2内部传播，并且由于内部反射，除非如图2所示的情况发生，否则该光将不能脱离该导光板2。图2示出可移动元件3局部与导光板2抵靠的情况。在这种状态下，部分光进入可移动元件3中。可移动部件3使光散射，从而使其离开显示板21。这些光可以从两侧或一侧射出。优选地，为了使光从可移动元件3中出来，可移动元件3包括一个材料层，例如聚合物层，也称为基体层，其中存在散射中心。这种散射中心可以由基体层材料以外的其他材料粒子形成，或者利用基体层中的气泡形成。进入可移动元件3的光由散射中心散射。在图2中，这由直线箭头来表示。另外，在图2中还表示出导光板2面向可移动元件3的接触表面14，可移动元件3面向导光板2的接触表面15，第二板4面向可移动元件3的接触表面16，以及可移动元件3面向第二板4的接触表面17。
在图3中，利用衬垫12和13将可移动元件3定位在导光板2和第二板4之间。公共电极25为可移动元件3的一部分。该公共电极25可以位于可移动元件3面向导光板2的一侧、可移动元件面向第二板4的一侧或甚至可以是可移动元件3的本体的一部分。为了避免可移动元件3上的公共电极25与电极5和6直接电接触，可以利用绝缘层10和11覆盖电极5和6。如果公共电极25处于可移动元件3面向第二板4的一侧上，则不需要导光板2上的绝缘层10。通过向电极5、6以及可移动元件3上的公共电极25施加适当的电压，可以产生电力F，该电力F将可移动元件3抵压在导光板2上的电极5上。电极5透明且可由ITO构成。可移动元件3和导光板2之间的接触导致光离开导光板2并在接触位置处进入可移动元件3中。在可移动元件3中，光被散射并通过透明电极5和导光板2离开显示板21。导光板2面向可移动元件3的接触表面14处的粗糙度R1和可移动元件3面向导光板2的接触表面15的粗糙度R2可以减小可移动元件3与导光板2之间的粘附。粗糙度R1和R2中至少一个大于5nm，且粗糙度R1和R2均小于100nm。第二板4面向可移动元件3的接触表面16处的粗糙度R3和可移动元件3面向第二板4的接触表面17处的粗糙度R4可以减小可移动元件3与第二板4之间的粘附，其中粗糙R1和R2都小于粗糙R3和R4中的至少一个。优选地，粗糙度R3和R4中的至少一个大于100nm，且R3和R4均小于1000nm。如果粗糙度R2大于粗糙度R1且粗糙度R4大于粗糙度R3，则导光板2和第二板4都具有面向可移动元件3的光滑接触表面，这在制造过程中较为容易实现。特别是，可移动元件面向导光板2和第二板4的接触表面处存在优选的粗糙度范围：粗糙度R2在5和100nm之间的范围，粗糙度R4在100和1000nm之间的范围。
在图4中，基体层18为玻璃质非晶层。该基体层18也可以是结晶聚合物层。这些层的例子包括聚对亚苯基二甲基、聚甲基丙烯酸甲酯、含氟聚合物以及聚酰亚胺层。也可使用机械属性与玻璃态非晶体或结晶聚合物层相同的交联聚合物层。基体层18的厚度优选在0.5到3微米之间，更优选取值为1到2微米之间。散射粒子19也起到无机突起24的作用，且由例如TiO2、BN、ZrO2、SiO2、Si3N4以及Al2O3制成。散射粒子19的平均尺寸优选在200到400nm之间。散射粒子19的浓度为1到50百分比之间。优选在1和25百分比之间。基体层18和散射粒子19之间的折射率的差大于0.1。如果差值较小，则散射粒子19的散射效率就非常低。当折射率大于0.5时，就可以得到较好的散射结果。用作散射粒子19的优选材料为TiO2、BN和Al2O3，因为这些材料实际上都无色。基体材料18的折射率优选接近导光板2的材料的折射率，即它们的差小于大约0.2。在这种情况下，导光板2和可移动元件3之间的接触表面处的反射很小。存在一个导电的氧化铟锡层20，从而向可移动元件施加电压。
在图5中，显示设备1包括该显示板21和选择装置22，该选择装置22用于根据将要显示的图像信息来向电极5、6和25施加电压。

Claims (7)

1.一种显示板(21)，包括一导光板(2)，一面向该导光板(2)的第二板(4)，一位于该导光板(2)和该第二板(4)之间的可移动元件(3)，该可移动元件(3)用于局部地将光耦合出导光板(2)，导光板(2)具有一面向该可移动元件(3)并与该可移动元件(3)接触的接触表面(14)，该第二板(4)具有一面向该可移动元件(3)并与该可移动元件(3)接触的接触表面(16)，该可移动元件(3)具有一面向导光板(2)并与导光板(2)接触的第一接触表面(15)和一面向第二板(4)并与第二板(4)接触的第二接触表面(17)，用于减小可移动元件(2)和板(2，4)的粘附的装置，以及电极(5，6，25)，其中该减小粘附的装置包括导光板(2)的接触表面(14)处的粗糙度R1，可移动元件的第一接触表面(15)处的粗糙度R2，粗糙度R1和R2中的至少一个大于5nm，且粗糙度R1和R2均小于100nm，电极(5，6，25)用于使可移动元件的接触表面(15，17)分别与导光板(2)的接触表面(14)以及第二板(4)的接触表面(16)局部地接触，其特征在于用于减小粘附的装置还包括第二板(4)的接触表面(16)处的粗糙度R3和可移动元件(3)的第二接触表面(17)处的粗糙度R4，粗糙度R1和R2都小于粗糙度R3和R4中的至少一个。
2.如权利要求1所述的显示板(21)，其特征在于粗糙度R3和R4中至少一个大于100nm，且粗糙度R3和R4都小于1000nm。
3.如权利要求1所述的显示板(21)，其特征在于粗糙度R2大于粗糙度R1，粗糙度R4大于粗糙度R3。
4.如权利要求3所述的显示板(21)，其特征在于粗糙度R2处于5和100nm之间的范围内，粗糙度R4处于100和1000nm之间的范围内。
5.如权利要求3所述的显示板(21)，其特征在于利用可移动元件(3)上的无机突起(24)来实现粗糙度R2和R4中的至少一个。
6.如权利要求5所述的显示板(21)，其特征在于具有体积的可移动元件(3)包括一基体层(18)和一氧化铟锡层(20)，该基体层(18)是从包括玻璃质非晶态和结晶聚合物层的组中选择的，其体积的1％-25％被TiO2粒子(19)占据，该粒子的直径为200到400nm之间。
7.一种包括如权利要求1所述显示板(21)的显示设备(1)。
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