CN1666122A - 具有两个光导的薄片显示器 - Google Patents

Abstract

公开了一种显示设备，其包括可移动元件(17)和选择装置(15、16)，该选择装置用于局部地使可移动元件与两个光导(11、12)中选中的一个相接触，其设置在可移动元件的任一侧上。这提供了基本对称的显示设备，其中在可移动元件的每一侧上具有一个光导。该显示器能够在两个方向上显示信息，并且可以以适当的方式控制该选择装置以激励所选择的光导的部分。本发明能够用于提供双向显示。

Description

具有两个光导的薄片显示器

本发明涉及一种显示设备，包括光导、可移动元件和选择装置，该选择装置用于局部地使可移动元件与光导相接触。

这种显示设备通常称作“薄片(foil)”显示器，这是因为可移动元件通常是夹在光导和无源板之间很薄的薄片。该薄片能够通过静电力激励，该静电力是通过向设置在该光导和该无源板上的电极施加电压而产生的。例如在WO99/28890中公开了这种显示器。

在某些情况下，期望提供一种能够在两个方向上，即从屏幕的两侧显示信息的显示设备。

以前，针对这个问题的解决方案是基于利用双倍数目的像素。偶数像素用于在屏幕的一侧上生成图像，而奇数像素用于在另一侧上生成图像。这种显示器能够借助通过交替构造相邻像素的多种显示器技术(PolyLED，E-ink)制成。

然而，这种双路显示器有一些局限性。仅有一半像素是主动观察区域。因此，该显示器不会非常亮。而且，需要两倍数量的像素、列驱动器和列电极。至少需要一个前光源的事实限制了显示器的尺寸(限制到小于大约5”)。

本发明的目的是提供一种能够在两个方向上显示信息的显示器，其中所有像素都用来生成图像。

利用开篇段落中所述类型的显示设备就能实现这些目的，该显示设备还包括第二光导，其中可移动元件设置在所述光导之间，并且其中该选择装置设置为局部地使可移动元件与所述光导中选中的一个相接触。

根据本发明，提供了一种基本上对称的显示设备，其中在可移动元件的每一侧上各具有一个光导。因此，该显示器可以在两个方向上显示信息，并且能够以适当的方式控制该选择装置来激励所选择的光导的部分。

这种双路显示器够进一步设计为具有全孔径的大尺寸观察区域，而仅需要一组列驱动器、行驱动器和电极。不需要附加的吸收器，并且与普通薄片显示器相比其处理过程并不会更复杂。而且，除了用于常规薄片显示器中的常用光导外，不需要前光源。

该显示器可以设置为在该显示器的每一侧上独立地显示图像信息，或者该显示器可以设置为在每个方向上显示相同的信息。

在第一种情况中，该可移动元件是反射型的。因此，来自一个光导的光不会被散射到第二光导中，并且可以交替地并且彼此独立地激励光导。这种显示器能够用于在每一侧上再现相同的或者不同的图像内容。

在第二种情况中，该可移动元件优选是透明的。因此，从一个光导中分离出的光将穿过该薄片并在该显示器的另一侧上射出，使得图像显示在该显示器的两侧上。这种显示器能够用于利用不同光导交替地(在该显示器的一侧或两侧上)显示图像。(当然，图像会在一侧上被镜像。)通过将光导设置为以不同的特性发射光，例如不同的偏振，这种显示器能够借助适当视觉辅助装置(例如眼镜)用作3D显示器。

该选择装置可以包括行和列电极以及用于向行和列电极施加电压的装置。通过在电极与可移动元件之间局部地生成电势差，在可移动元件上施加静电力，从而将其拉离其中一个光导。

在根据本发明的显示器中，利用两个有源光导，仅需要一组列和行电极及驱动器和一个可移动元件，就可以在该设备的每一侧上提供一个图像。

该光导可以由两个透明材料(例如玻璃)板制成。因此，该可移动元件夹在这些板之间，从而形成了具有双路显示能力的紧凑型显示器。

该显示设备可以包括用于将光引入光导的发光装置。然后在该可移动元件与光导相接触的区域中能够将该光从光导中分离出来。

该发光装置可以设置为向光导中发射UV光，并且该显示设备包括当由UV辐射激发时发出可见光的元件。

根据优选实施例，该发光装置设置为交替地将光引入到所述第一和第二光导中。通过适当控制这种光源，可以防止对显示器两侧上所生成图像的不期望的干扰。

本发明的这些和其它方面将通过参照附图更加清楚描述的优选

实施例而显而易见。

图1示意性表示了现有技术的薄片显示器。

图2示意性表示了根据本发明的具有两个光导的配置。

图3表示了根据本发明实施例的显示器的横截面图。

图4a和4b表示了用于在两个方向上显示不同图像的图3中的显示器。

图5a-b表示了三种不同的像素布局。

图6表示了如何通过图3中的显示器显示两组视频数据。

图7表示了用于显示具有交替光学特性的图像的图3中的显示器。

图1表示了根据现有技术的薄片显示器，其包括两个玻璃板1、2以及夹在这些板中间的薄片形式的可移动元件3。光源4设置成与其中一个板1(有源板)的边缘相连，而另一个板2是无源的。有源和无源板设有平行(且透明)电极组5、6，这些电极彼此垂直地设置。电极涂敷有介电层，例如SiO₂。可以向两个交叉的电极施加适当的电压脉冲，从而生成静电场，该静电场能够促使(在电极的交叉处限定的区域中的)薄片3与两个板1、2中的任意一个相接触。当薄片3与用作光导的有源板1相接触时，光从该光导中分离出来，从而使得光从该显示器中发射并且可以表示图像。在这种显示器的变型(WO 00/50949)中，光源发出UV辐射，并且有源板涂敷有磷光颗粒，用于当由UV辐射激发时发出可见光。

图2中表示了根据本发明的配置，其中将两个玻璃板11、12都用作有源光导，并且独立的光源13a、13b、14a、14b设置为与每个光导11、12相连。在图2中，两对光源13a、13b、14a、14b位于两个玻璃板11、12的边缘处。

图3表示了根据本发明实施例的双光导薄片显示器的横截面图。按照与图1所示的常规显示器相似的方式，将电极15、16设置在板11、12上。薄片17通过对称设置的间隔物18夹在两个玻璃板11、12之间。该薄片17的成份相对于板11、12也是对称的。薄片17可以由聚对二甲苯制成，并且在聚对二甲苯中可以包含光散射颗粒，例如TiO₂。

现在，通过施加电压可以将光从任一玻璃板11、12中提取出来，其使薄片17移位从而与各个光导11、12相接触。为了仅从其中一个光导11中生成由像素上(on pixel)和像素外(off-pixel)的图案构成的图像，必须在生成该图像期间将另一光导12上的光源关闭。

由于薄片显示器固有的短切换时间，可以利用上述特征从而形成以下述方式交替地从两个光导出射光的显示器。

将两对闪光光源，例如依照需要的方案调制的LED，用于将光交替地发射到两个光导其中之一持续一时间段(例如8ms)。这样，该显示器能够在图4a、4b所示的两种状态之间快速切换。使驱动器电子设备与经过调制的LED相同步，并且在每个周期(例如8ms)将对应于全屏内容的视频数据施加到该薄片显示器的电极上。

可以有利地使用多线寻址方案来寻址电极。通过脉冲持续时间调制或控制LED强度，能够生成不同的灰度级。

利用彩色LED能够以连续的方式实现根据本发明的彩色显示器类型。然而，对于具有8位灰度级的VGA应用来讲，这种寻址方法需要单个像素的快速切换，参见图5a。

作为一种可选方案，因此提出了利用常规像素布局(200μm宽×600μm高)，并且代替的是由三个相邻子像素限定一个像素。因此，可以通过独立地控制三个子像素来调整从一个像素发出的光量，参见图5b。这样，三个子像素的空间调制可以用于实现附加的灰度定级，从而缓解了对于薄片切换的时间限制。例如，利用三个子像素，仅仅通过接通正确数目的子像素就可以实现8个灰度级，即不需要调制。

根据本发明的第一实施例，如图4a、4b所示，根据这个实施例的薄片17是反射型的。这可以通过在聚对二甲苯中包含Al的中心层来实现，该层既作为反射器也作为(未组织的)电极。在该Al层的两侧上都可以结合TiO₂颗粒。

图4a和4b表示了如何将这种显示器用于在该显示器的两侧上独立地显示不同(或相同)的图像。

当激励光源13、14时，在薄片17已经与对应的光导11、12接触的区域中通过薄片17将光散射，并且由于反射层，光仅仅将从一个方向中射出该光导。

因此，薄片17的反射特性防止了从一个光导11中提取的光穿过第二光导12，以及在该第二观察方向上引起幻像。

如上所述，将一组完整的视频数据组提供给电极，并且光导交替地接通和关断。采用适当的视频处理选择，则可以将两组视频数据以下述方式发送给薄片显示器，即两个不同并且独立的图像在薄片显示器的前和后侧上都是可见的。如图6所示。

在第一时间间隔T1期间，馈送给显示器的视频信号包含第一图像信息(图像A)。同时，并且与这个持续时间同步地，第一光源13被激励(导通)，而光源14被去除激励(关断)。因此，光导11将显示图像A。在第二时间间隔T2期间，视频信号包含第二图像信息(图像B)，并且第二光源14被激励(导通)，而光源13被去除激励(关断)，因此光导12将显示图像B。这个过程继续，从而产生在每个光导上快速闪动的一个图像。如果该闪动足够快(上述的8ms)，那么人眼会感觉该闪动图像为一幅图像。

图6还表示了薄片电压，其每帧或每两帧进行切换。这是一种在薄片显示器领域中的常规技术，用以避免在板中积累DC电荷。这意味着由视频信号产生的行和列寻址电压需要在正(+)和负(-)薄片电压之间翻转。

要注意，如图6所示，必须处理第二图像信息以在该显示器的另一侧上生成正确的图像。这是因为薄片17与相对的光导相接触，如果不处理，则常规的图像信号将会产生镜像的图像。当然，这个处理过程可以由显示器驱动器自身来实现，或者在显示器驱动器之前的电路中实现。

这种双向薄片显示器有许多令人关注的用途。最显著的是，利用两个有源板取代一个有源板，不会对该薄片显示器的可缩放性施加更多的限制，从而显示器尺寸≥30”的其它用途是可能的。

在工作和学习环境中(办公室、图书馆、计算中心、网吧等等)，仅利用一个显示器就可以处理并显示两个视频输出。因此，两个用户可以在同一显示器上进行工作，节约了成本和空间。

在机场、车站和旅馆/会议中心入口区域的信息显示器中，通常使用背对背的两个相同的显示器来向两侧显示相同或不同的信息，例如Schiphol机场(飞机的起飞和到达时间)。利用本发明，可以利用具有两个观察区域的一个显示器以降低的成本实现这种用途。

双向显示器优选可有利地用于两个游戏者的游戏中，其中两个游戏者实质上位于不同的位置或者拥有不同的信息，例如Battleship(“Zeeslag”)。

当然，对于更小尺寸的用途而言，可以以极少或者没有额外的成本使用双路电话显示器。

根据第二实施例，薄片17是透明的，并且该光导设置为发出具有不同光学特性(例如偏振、波长等等)的光。

图7a、7b表示了这种设备如何操作来交替显示具有不同光学特性的图像。对应于图4a、4b中元件的元件具有相同的参考标记。

在这种情况下，当光源13、14被激励时，光被薄片17散射，并且其将在两侧上射出已被激励的光导。

同样，将一组完整的视频数据组提供给电极，光导交替地接通和关断。恰当地选择视频处理，则可以交替地由第一和第二光导再现图像，每个发射出具有不同特性的光。其结果是所显示的图像具有交替的光学特性。应当注意，如图7a、7b所示，该图象在该显示器的两侧上显示。当然，如果需要一侧显示，则可以覆盖该显示器的一侧。

参照图6中的图表，用于操作图7a、7b中的显示器的过程与上述过程相似。然而，该显示信号不包括两个交错的图像信号(A和B)，而仅仅是一个图像信号(图像A)，其交替地翻转从而使薄片与交替的光导相接触。这种翻转可以在驱动器电子设备中实现。如果该显示器用于例如3D应用中，则图像信号实际上可以包括两个略微不同的图像A和A’，以便生成3D效果。

关于显示器尺寸的优点与上述的双向显示器相同。

Claims (8)

1.一种显示设备，包括第一光导、可移动元件和选择装置，该选择装置用于局部地使可移动元件与所述光导相接触，其特征在于该显示设备包括第二光导，其中所述可移动元件设置在所述光导之间，并且其中所述选择装置设置为局部地使可移动元件与所述光导中选中的一个相接触。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述可移动元件是反射型的。

3.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述可移动元件是透明的。

4.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述选择装置包括行和列电极以及用于向行和列电极施加电压的装置。

5.根据权利要求1所述的显示设备，还包括用于将光引入所述光导中的发光装置。

6.根据权利要求5所述的显示设备，其中所述发光装置设置为向光导中发射UV光，并且其中该显示设备包括当由UV辐射激发时发出可见光的元件。

7.根据权利要求5或6所述的显示设备，其中所述发光装置设置为交替地将光引入所述第一和第二光导中。

8.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述光导由透明材料的板形成，并将可移动元件夹在它们之间。

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