TW201305671A - 半透射半反射顯示器 - Google Patents

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Zhang-Lin Zhou
Jeffrey Todd Mabeck
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Abstract

一種半透射半反射顯示器，包含一個背光和一個顯示器疊層。該顯示器疊層，包含一片液晶層，和一片以運作方式連接該液晶層之定址層。有一片白電光層，位於該等背光與顯示器疊層之間。

Description

半透射半反射顯示器
本發明係有關半透射半反射顯示器。
發明背景
本發明一般係有關半透射半反射顯示器。
該顯示器可能為反射性(亦即，周遭光線被用來照明該顯示器)、發射性/透射性(亦即，該顯示器之光源所發出的光線，被用來照明該顯示器)、或半透射半反射(亦即，使用周遭光線和/或來自該顯示器之光源的光線，來照明該顯示器)。一些半透射半反射顯示器，在被周遭光線照明時，會呈現反射性質，以及在被該顯示器光源照明時，會呈現透射性質。結果，彼等半透射半反射顯示器，在明亮和黑暗兩者之環境中均屬有用。
依據本發明之一實施例，係特別提出一種半透射半反射顯示器，其包含：一個背光；一個顯示器疊層，其包含：一個液晶層；和一個以運作方式連接至該液晶層之定址層；和一個位於該等背光與顯示器疊層間之白電光層。
圖式簡單說明
本發明之範例的特徵和優點，將藉由參照下文之詳細說明和諸圖，而變為明確，其中，相似之參考數字，係對應於類似或相同之組件。為簡明計，一些參考數字，或一些具有某一先前說明過之功能的特徵，可能會或可能不會 配合出現彼等之其他繪圖加以說明。
第1A、1B、和1C圖，係一個半透射半反射顯示器在透射模態中、在反射模態中、以及在透射/反射模態中之範例的一個示意側視圖；第2圖係一個半透射半反射顯示器之範例的一個透視分解圖；第3圖係該半透射半反射顯示器之定址層的一個範例之示意圖；第4A和4B圖係一個白電光層在透射模態和反射模態中的一個範例之橫截面圖；第5A至5C圖係該白電光層之其他範例的橫截面圖；第6圖係一個可能被使用在該白電光層之範例中的電極組態之頂視圖；第7圖係一個可能被使用在該白電光層之範例中的另一個電極組態之頂視圖；第8A圖係該白電光層之又一範例的橫截面圖；第8B圖係第8A圖中所示之白電光層的一個範例之頂視圖；第9A和9B圖係一片白電光層在透射模態和反射模態中之另一範例的橫截面圖；而第10圖則係該半透射半反射顯示器之另一範例的橫截面圖。
較佳實施例之詳細說明
在下文之詳細說明中，方向性術語，諸如“頂部”、“底部”、“前部”、“背部”、等等，在使用上係參照正在說明之繪圖的方位。本發明之範例的組件，可使位於許多不同之方位中，以及因而該方向性術語在使用上，係屬例示性而絕無限制意。理應瞭解的是，有其他範例可能會被利用，以及在不違離本發明之界定範圍下，係可能完成一些結構上或邏輯上之改變。誠如本說明書所使用，術語“傍著”並非受限於任何特定之方位，以及可包括上方、下方、側立、鄰接、和/或上面。此外，術語“傍著”可涵蓋一些在一個第一組件與一個第二組件間之中間組件，其中，該第一組件，係“傍著”該第二組件。而且，誠如本說明書所使用，術語“鄰接”並非受限於任何特定之方位，以及可鄰接包括上方、下方、側立、鄰接、和/或上面。此外，術語“鄰接”可涵蓋在一個第一組件與一個第二組件間的一些中間組件，其中，該第一組件，係“鄰接”該第二組件。
本說明書所揭示之半透射半反射顯示器的範例，包含位於一個背光與該一個顯示器疊層間的一個白電光層。在一個範例中，該白電光層係以運作方式連接至一個可響應周遭光線條件而控制該白電光層之狀態的光感測器。該白色光線電層之狀態，可能會在自一個全透射模態至一個全反射模態之範圍內的任何處。該白電光層之調變，至少部份取決於該等周遭光線條件，以及就此而論，在某些實例中，該白電光層，可能會在該顯示器為反射性和透射性兩者的一個中間狀態中。相較於一些在反射和透射模態中具 有反相影像或使用反射或透射子像素之半透射半反射顯示器，添加該白電光層，可提供所想要之反射和透射性能。
一個半透射半反射顯示器之完全透射模態和完全反射模態，係分別示意顯示在第1A和1B圖中。第1C圖係示意例示該半透射半反射顯示器之透射/反射模態。更明確而言，此等繪圖係示意例示該半透射半反射顯示器10的一個範例之側視圖，其包含一個顯示器疊層12、一片白電光層16(其會進一步參照其他繪圖加以討論)、和一個光源14(其在本說明書中，亦被稱作一個背光)。在完全透射模態(見第1A圖)中，該背光14係在啟通狀態中，以及會發出足夠之光線18，使通過該等顯示器疊層12和白電光層16，以照明該顯示器螢幕(未示出)，而可舉例而言被一位觀眾24觀看。在反射模態(見第1B圖)中，該背光14係在啟斷狀態中，以及不會發出光線18。更確切地說，在反射模態中，該等顯示器疊層12和白電光層16經配置，可使來自一個外在光源22之周遭光線20的光線反射。該外在光源22，可能為家庭、工作、或戶外環境常見之任何光源，或一個被裝接或整合至該顯示器10而被使用在反射模態中之光源。在一個範例中，該外在光源會發出白色光線，其包含紅光、綠光、和藍光。在反射模態中，入射至該顯示器10上面之光線20會被調變，以致該顯示器螢幕，可在該顯示器10之想要的坐標處，反射某一希望之色彩。理應瞭解的是，該半透射半反射顯示器10，亦可能同時在該等反射和透射模態中運作。此舉例而言，可能發生於該周遭光線存在時，但係不 足以達成一個明亮之彩色顯示器。此中間或透射/反射模態，係顯示在第1C圖中。
茲參考第2圖，所描述為該半透射半反射顯示器10的一個範例。一般而言，該半透射半反射顯示器10，包含該等背光14、顯示器疊層12、白電光層16、和一個以運作方式連接至該白電光層16之光感測器26。
該背光14係位於該顯示器10之背面，使在透射或透射/反射模態中運作時，至少有某些來自該背光14之光線，前行通過各個薄層12、16，而使該顯示器被照明。一個適當之背光14的範例，為一個無色彩的白色背光。理應瞭解的是，在此一範例中，為符合無色彩的白色規範，該背光14之光譜性能，可能會依據所使用之技術而改變。一些適當之背光範例，包括冷螢光燈(CCFL)、發光二極體(LED)、和量子點背光。
在本說明書所揭示之範例中，該顯示器疊層12，係鄰接該背光14，以及該白電光層16，係位於在該等顯示器疊層12與背光14之間。該顯示器疊層12，可能會被像素化，以致不同之像素，可能會個別地被定址。在一個範例中，該等像素係由一些可切換該液晶LC之電極來加以界定。相形之下，該白電光層16，可能係非像素化，至少部份係由於其係運作為一個橫跨該顯示器表面之白色漫射反射鏡，或者運作為一個橫跨該顯示器表面而在該透射模態中之透明層。
在一個範例中，該顯示器疊層12，包含一片液晶層28， 和一片以運作方式連接至該液晶層28之定址層30。此一系統包含兩個在該液晶LC之對立端部的電極E1、E2。上述施加至該等對應之環繞電極E1、E2的電壓，可能會變更該液晶LC之配列，以控制光線之透射。在一個範例中，該(等)電極E1、E2，係以某種呈導電和透光兩者性質之材料製成。一些適當之電極E1、E2材料的範例，包括銦錫氧化物(ITO)或聚乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、單壁或多壁奈米碳管、銀奈米線、等等。
該液晶層28，可能包含一些在兩片正交偏光板(未示出)間之扭曲向列型液晶。依據是否有電壓施加，上述具有偏光板之液晶，係作用為一個電光快門。在本說明書所揭示之範例中，該液晶性質，一般希望的，包括材料穩定性、寬儲存溫度範圍、和有關快速響應之低黏滯係數。一般相信，穩定性係與保存溫度有關，以及液晶在各種溫度下應該穩定，舉例而言，自-50℃左右至100℃左右。黏滯係數，尤其是轉動黏滯係數，在液晶顯示器響應時間中佔有一角。一個向列型液晶裝置之響應時間，係線性正比於轉動黏滯係數，以及一個液晶之轉動黏滯係數，係取決於分子成分、結構、分子間締合、和溫度。一些適當之液晶範例，包括取代式苯基-環己烷液晶、氰基聯苯液晶、取代式(1,1'-雙環己基)-4-苯鄰液晶、取代式二苯乙炔液晶、取代式聯苯-二乙炔液晶、取代式聯苯-二乙炔液晶、和取代式雙二苯乙炔液晶。
雖未顯示出，理應瞭解的是，有一些隔珠，可能會被 用來界定該等包含液晶LC之基體(舉例而言，電極E1、E2)間之間隙。
每個在該顯示器疊層12內的像素，可能會使用該定址層30來加以定址。該定址層的一個範例，係顯示在第3圖中。第3圖中所顯示之定址層30，係利用主動矩陣定址技術，以及因而包含一個交換裝置32。雖未顯示出，理應瞭解的是，該定址層30亦可能就被動定址加以配置，其中，該液晶層28具有一個有關交換之臨界值，以及可能具有某些固有之記憶體。在被動定址中，可能不存在一個交換裝置32。該裝置10亦可能為一個直接驅動裝置，其中，該顯示器10的每個像素，係個別連接至一個驅動電極。
依據一個範例，該定址層30，包含許多水平線路34和許多垂直線路36。在第3圖中所顯示之範例中，該交換裝置32，係以運作方式連接在該等水平線路34與垂直線路36間的每個交點處。每個交換裝置32，亦使連接至該液晶層28的一個電極(舉例而言，電極E1)。在第2圖中所顯示之範例中，該定址層30，可能會被整合進該電極E1與該白電光層16之電極38間的疊層12內。誠如先前所討論，依據該電極E1透過該交換裝置32接收到之電氣信號，該液晶LC之配列可能會被改變。
一種可能被使用之類型的交換裝置32，係一個電晶體，諸如薄膜電晶體(TFT)或金屬絕緣體半導體場效電晶體場效電晶體(MISFET)裝置。電晶體通常包含三個端子：一個閘極、一個汲極、和一個源極；然而，其中有許多電晶 體組態(舉例而言，N-通道或P-通道裝置、等等)。若供應至一個P-通道MISFET裝置之閘極的信號，超過某一臨界值電壓，則該電晶體可能會在一個啟通狀態中，而容許電流通過該汲極與一個源極之間。若一個電晶體係在啟斷狀態中，則電流在該等源極鄧汲極間之流動會被阻斷。一個TFT包含一些澱積在一個透明基體薄膜上面之半導體材料層和電導性材料層。該等TFT之薄膜性質，可能係特別適合平板顯示器。
每個交換裝置32之閘極端子，可能使連接至一條垂直線路36，而每個交換裝置32之源極端子，可能使連接至一條水平線路34，或者反之亦然。若該交換裝置32，為一個P-通道裝置，則一個沿該垂直線路36接收到之信號，可能會使沿該線路之電晶體，交換成一種啟通狀態。若一個電晶體在一個啟通狀態中，以及接收到一個來自一條水平線路34之信號，該信號可能會流過該電晶體而至該電極E1。因此，一個個別之電極E1的電氣狀態，可能會因透過該定址矩陣30接收到之信號而被改變。
在某些範例中，每個電晶體可能會使用一個電容性裝置。該電容性裝置，可能會使該電極E1，保持在其被指定之狀態中，直至該顯示器10之次一更新周期為止。一些典型之顯示器裝置10，包括一個更新周期，其中，每個像素之狀態，會在有規律之時間間隔下被更新。此等有規律之時間間隔，通常比起肉眼能偵測到的更為快速。
回頭參照第2圖，該顯示器10，亦包含該白電光層16。 誠如本說明書進一步之討論，該白電光層16，係可在一個白色反射模態與一個清晰透射模態間交換，或者在此兩模態間之任何一個狀態中。一般而言，該白電光層16，可能為一種橫向電泳裝置或一個動電裝置。每個此等裝置之範例，將進一步參照第4A-5C圖和第8A-9B圖說明。
該白電光層16之每一範例，包含兩個在其間界定有一個空間之電極38、42。該等電極38、42間之空間，填充了某種白色素顆粒膠體溶液40。理應瞭解的是，該白電光層16在本說明書所揭示之任何組態，可能包括一些可密封該兩電極38、42間之空間的薄層。
該白色素顆粒膠體溶液(亦即，白色油墨)40，包含某種具有一些散佈其中之白色素顆粒(見第4A、4B、5A-5C、8A、9A、和9B圖中之參考數字44處)的攜帶液(顯示在第4A、4B、5A-5C、8A、9A、和9B圖之參考數字46處)。誠如本說明書所使用，術語“攜帶液”係指稱一種填滿一個顯示器中所界定之觀看區域而通常被配置為一種在其中承載白色顆粒之媒介的流體。在驅動該顯示器10的電極之際，響應一個施加至該等顏料顆粒之充份電位或電場，該等白色顆粒，會趨向移動及/或轉動至該觀看區域內之各種點，以便產生一個想要之可見效應。任何所使用之適當攜帶液46，可能包含某種非極性流體(亦即，某種具有類似舉例而言低於或在某些情況中低於2左右之低介電常數k的流體)或一種各向異性流體(舉例而言，液晶)。一般相信，一個各向異性流體，或在該透射模態中，或在該反射模態中，促 成了該顯示器10之雙穩態。一些適當之非極性攜帶液的範例，包括碳化氫、鹵化或部份鹵化之碳化氫、和/或矽氧烷。某些非極性攜帶液之特定範例，包括四氯乙烯、環己烷、十二烷、礦物油、異烷烴流體、環戊矽氧烷、環己矽氧烷、環八甲基矽氧烷、和彼等之組合。此等流體可在驅動該顯示器10時，趨於降低電流之洩漏，加上增加該流體中所存在之電場。理應瞭解的是，該攜帶液46可能為任何可促成帶電粒子之流體運動的適當媒體。
該白色素顆粒44，係散佈在該攜帶液46內。在一個範例中，該白色素44，係由某種帶電材料構成，其能夠無限期地保持穩定之電荷，以使該顯示器10之重複運作，不致影響到該色素44上面之電荷。理應瞭解的是，彼等白色素44，具有可保持穩定電荷之有限能力，在彼等維持電荷之際，可能亦被使用在本說明書所揭示的範例中。該等白色素44，具有可產生光散射之性質。結果，該等顆粒會呈現白色，其可提供一種想要之光效應。在一個範例中，該白色素44係選自二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋅、硫化鋅、氧化銻、氧化鋯、矽酸鋯、和彼等之組合。每個白色素44之直徑，通常係在自100 nm左右至1 μm左右之範圍內。在一個範例中，每個白色素44直徑，係在自150 nm左右至250 nm左右之範圍內。理應瞭解的是，一些具有相同之平均直徑的色素44，係可能加以使用，或者可能使用一些具有多數不同直徑之色素44。該等被選定之色素44的尺寸，至少可能部份取決於該等要被吸收及/或散射之可見波長。舉例 而言，一些包括多重尺寸之色素44，可提供橫跨可見光譜之各種波長下的散射。該等使用之色素顆粒44的尺寸，可能亦取決於上述被選作該等色素44之材料的折射指數。
該白色素顆粒膠體溶液40，可能包含該攜帶液46中之任何想要數量的色素44。該數量至少部份取決於該顯示器10在反射模態期間想要之外貌。一般而言，少於50 wt%之膠體溶液40，係由色素44構成。在一個範例中，該膠體溶液40內所包含之色素44的濃度，係在自0.5 wt%左右至20 wt%左右之範圍內。在其他範例中，該色素44之濃度，係在自1 wt%左右至10 wt%左右之範圍內。
該等白色色素44，通常不會自我散佈在該非極性攜帶液46中。就此而論，該油墨40亦可能包含一個或多個散佈劑。一些散佈劑之範例包括：不均勻散佈劑，諸如美國俄亥俄州威克利夫市之留勃裡佐爾公司所製造的SOLSPERSE®序列者(舉例而言，SOLSPERSE® 3000,SOLSPERSE® 8000,SOLSPERSE® 9000,SOLSPERSE® 11200,SOLSPERSE® 13840,SOLSPERSE® 16000,SOLSPERSE® 17000,SOLSPERSE® 18000,SOLSPERSE® 19000,SOLSPERSE® 21000，和SOLSPERSE® 27000)；德國BYKchemie股份有限公司所製造之各種散佈劑(舉例而言，DISPERBYK® 110,DISPERBYK® 163,DISPERBYK® 170，和DISPERBYK® 180)；德國Evonik Goldschmidt股份有限公司所製造之各種散佈劑(舉例而言，TEGO® 630,TEGO® 650,TEGO® 651,TEGO® 655,TEGO® 685，和TEGO® 1000)；和密蘇里州聖路 易市西克瑪艾爾迪希公司所製造之各種散佈劑(舉例而言，SPAN® 20,SPAN® 60,SPAN® 80，和SPAN® 85)。在某些範例中，該白色油墨40中之散佈劑的濃度，可能會在自0.5 wt%左右至20 wt%左右之範圍內。在其他範例中，該散佈劑之濃度，可能會在自1 wt%左右至10 wt%左右之範圍內。
在該白色油墨40之某些範例中，係包括一個電荷導子。誠如本說明書所使用，術語“電荷導子”，係指稱一種在被使用時可促進該等白色顆粒44帶電之材料。在一個範例中，該電荷導子係呈鹼性，以及會與該酸改性白色顆粒反應，使該顆粒44帶負電。換言之，該顆粒44之帶電，係經由該等電荷導子與酸改性顆粒表面間之酸鹼反應來完成。理應瞭解的是，該電荷導子，可能亦被使用在該白色油墨40中，使避免該攜帶液46中之白色素顆粒40的不當集結。在其他情況中，該電荷導子係呈酸性，以及會與該鹼改性白色顆粒反應，使該顆粒44帶正電。再次地，該顆粒44之帶電，係經由該等電荷導子與鹼改性顆粒表面間之酸鹼反應來完成。該電荷導子，可能係選自一些能夠在該攜帶液46內形成微胞之小分子或聚合物。此類電荷導子通常係無色，以及係易於散佈或溶解在該攜帶液46中。在一個範例中，該電荷導子係選自一種中性和不可分離式單體或聚合物，諸如舉例而言，聚異丁烯琥珀醯亞胺。該電荷導子之另一範例，包括一種能夠分離形成電荷之可離子化分子。此種電荷導子之範例，包括鈉二-2-乙基己基磺基琥珀酸酯和二辛基磺基琥珀酸酯。該電荷導子之又一範例，包 括某種類似舉例而言卵磷脂等兩性離子電荷導子。
在本說明書所說明之白色油墨的任何範例中，該油墨40之其餘部分，為該攜帶液46。
茲將參照第4A至9B圖，來說明該白電光層16之適當組態的各種範例。雖然本說明書提供了多重之範例，理應瞭解的是，該電光層16之成分，可能具有任何可使該等白色素44能夠自一個透射模態交換至一個反射模態之幾何結構。此外，理應瞭解的是，任何此等範例可能被使用在該顯示器10中。
第4A和4B圖分別例示該白電光層16A在該等透射模態和反射模態中的一個範例。該白電光層16A之此一範例，包含一些澱積在對應之對立且大體上相平行之基體48、50上面的電極38A、42A。在此一範例中，該等電極38A、42A，係澱積為該等對應之基體48、50上面之包敷層。就此而論，該等電極38A、42A和該等基體48、50，係呈透明狀。一些適當之透明電極材料的範例，包括奈米碳管層、透明電導氧化物(諸如ITO(銦錫氧化物))、或透明電導聚合物(諸如PEDOT(聚3,4-乙烯二氧噻吩)。一些適當之透明基體材料的範例，包括塑料(舉例而言，聚乙烯對苯二酸酯(PET)、聚醚磺酸(PES)、聚對萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、等等)、玻璃、或其他光學上適當之清明/透明材料。
雖未顯示在第4A和4B圖中，理應瞭解的是，有些薄層可能連接至該等基體48、50，其方式可使該白色素膠體溶液40，密封在該等電極38A、42A間之空間內。該等薄層可 能為一些界定在該等對立之基體上面的結構，或為一些界定在該介電層52內之結構。
在該白電光層16A之此一範例中，有一片介電層52，澱積在及樣式化至該電極42A上面。該介電層52之樣式，包括多數具有某一預定形狀之凹口54。該等凹口54，可容許該等帶電之白色素44，響應一個施加至該等電極38A、42A之適當偏壓，而壓緊於其中。誠如第4A和4B圖中所顯示，該介電層52可能會被樣式化，而使該電極42A暴露在每個凹口54處。在另一範例中，該介電層52可能會被樣式化，使在每個凹口54處，薄至足使該等凹口54呈電氣活性。換言之，該介電層52之薄層部分，可能會保持在該等凹口54內，只要該電極42A係以電氣方式耦合至該等凹口54中之白色素膠體溶液40。在此一範例中，該介電層52之較厚部分(亦即，未形成凹口54處)，係作用為一個在該電極42A與該白色素膠體溶液40間之絕緣體。
該介電層52有關之適當材料的範例，包括某些UV熟化型樹脂、光顯像樹脂、其他塑料、和各種氧化物。
第4A圖例示上述在一個壓緊狀態或透射模態中之白色素44。在此一模態中，該背光14所出之光線18，係容許通過該顯示器10。第4B圖例示在一個展延狀態或反射模態中之白色素44。在此一模態中，該等白色素44可使入射光子(來自周遭光源，舉例而言，光線20)，散射回至一個觀眾24，以及該背光14並未被利用。
第5A-5C圖例示該等白電光層16B、16C、16D之其他範 例。第5A和5C圖中所顯示之範例，係在透射模態中，而第5B圖中所顯示之範例，係在反射模態中。在此等範例(以及在參照第8A和8B圖所例示之範例中)中，該等電極38、42中，至少有一個為一個電導性線、網絲、或網格電極。彼等電導性線、網絲、或網格電極，可被配置來改善該白電光層16之此等範例的透明度。此透明度係該通光孔徑的一個功能，該通光孔徑係界定為未被電導電線佔據之區域，倘若上述透過該顯示器10之任何基體和介電層的吸收，係假定為可被忽略。在一個範例中，該等電導電線(第5A至8B圖中所顯示之電極)之線寬，可為數微米或次微米，以極大化該通光孔徑，而使該顯示器10之透明度，為90%或更佳。
第5A圖之白電光層16B，包含上述平行且面對該透明基體48之透明基體50。
在此一範例中，該電極42B係一個貯存器電極，以及係平行且面對該電極38B。該電極42B包含一些形成在該基體50上面而成段或被像素化之導體的片段。此一類型之電極42B的兩個範例，係顯示在第6和7圖中，且係參照彼等而做進一步之說明。該電極42B有關之適當材料的範例，包括任何適當之導體，諸如金屬、銀奈米線、或奈米碳管。在此一範例中，該電極38B係一個形成在該基體48上面之連續包敷或實心板電極。該電極38B可能由某種如先前所說明之透明電導性材料形成。
在此一範例中，該介電層52係形成在該基體50上面，以及在部份之電極42B上面。該介電層52，係以凹口54來澱 積(或澱積及樣式化)，該等凹口54可響應一個相對於電極38B而施加至電極42B之適當偏壓，而容許帶電之白色顆粒44，壓緊在該電極42B之暴露部分上面。
該白電光層16B，係顯示在一個清明光學狀態(亦即，透射模態)中。在此一範例中，該清明光學狀態，在提供上係藉由相對於一個施加至電極38B之參考偏壓，而施加一個負偏壓給電極42B。上述施加至電極42B之負偏壓，可提供一個可吸引帶正電之白色素44的電泳拉力。結果，該白色素44會壓緊在凹口54內之電極42B的表面上。理應瞭解的是，本說明書所揭示之任何一個範例中的白色顆粒44，可在任一極性中帶電，以及因而移動彼等所需之偏壓，將會據以改變。
在一個範例中，該等帶正電之白色素44，可能會以電泳方式及以對流方式移動至電極42B，以及會藉由相對於電極38B而施加至電極42B之負偏壓，使保持在該處。在一個範例中，該對流流動，係一種暫態效應，其係由該攜帶液46中之離子質量輸運所造成，而在該等攜帶液46與電極42B之間，並無電荷轉移。在此一情況中，該對流流動會進行一段有限量之時間，以及會促成彼等白色素44在凹口54內之電極42B上面的壓實。在壓實之後，該等白色素44，會藉由與電極42B之耦合所產生的靜電力，而保持在該等凹口54內之電極42B上面。
在另一範例中，該對流流動，係藉由該攜帶液46內之離子質量輸運，以及藉由該攜帶液46與該等電極42B和電極 38B間之電荷轉移而引起。該電荷轉移，可發生於該攜帶液46或透過與該等電極38B、42B之直接接觸或因一片內含一個或多個材料之中間層而與該等電極38B、42B分離使耦合至該等電極38B、42B時。在後者之情況中，電荷移動之促成，係藉由該中間層之內導電性，或體積型缺陷、或針孔缺陷和其他缺陷。
第5B圖例示該白電光層16C之另一範例。此一範例係與第5A圖中所顯示之範例相類似，除外的是，該白電光層16C，包含一些介電鈍化層56和58。該第一介電鈍化層56在形成上，係與該電極38C直接接觸。該第二介電鈍化層58，包含一些自我排齊在該電極42C上方之分開層，彼等係在該介電層52之凹口54內。在另一未示出之範例中，該第二介電鈍化層58，可能係連續地形成在該等電極42C和基體50上方。在又一未示出之範例中，該第一介電鈍化層56係可被排除，同時，該(等)第二介電鈍化層58係可納入。
該等介電鈍化層56、58，係呈現非線性之電阻值。誠如本說明書所使用，上述呈現非線性電阻值之介電材料，為其電阻值會隨所施加之電壓而降低者。在本說明書所揭示之範例中，上述行經一個呈非線性電阻值之介電質的電流，會呈現臨界行為，其中，當所施加之電場，低於某一臨界值時，該電流基本上為零，以及當所施加之電場，高於該臨界值時，該電流便會增加。就此而論，上述呈非線性電阻值之介電體，在電壓超過該臨界值之下，係作用為一個導體，但在電壓低於該臨界值下，係作用為一個電荷 阻斷裝置。由於該臨界電壓，係由電流密度支配，該顯示器10經配置，可能會呈現任何對應於上述被選定之材料的電流密度之臨界值。更明確而言，該等介電鈍化層56、58，提供了一個有關電流流動之選擇性障壁，以及因而會對該白電光層16，導入一個臨界電壓值，以致該白電光層16，會在所施加之電位，高於該臨界值時，改變其光學狀態，但在所施加之電位，低於該臨界值時，不會改變其光學狀態。
一般相信，該等介電鈍化層56、58，係能夠呈現一種具有施體(亦即，普爾-夫倫克爾效應(Poole-Frenkel effect))、具有缺陷(亦即，異常普爾-夫倫克爾效應)、和/或具有透納效應(舉例而言，在SiNx之情況中)之非線性電阻行為。雖然所有三種機構，可能促成該等鈍化層56、58之選擇性導電率的因素，一般相信，上述促成Ta2O5之非線性電阻行為的因素之主要機構，為該普爾-夫倫克爾效應，以及上述促成SiNx之非線性電阻行為的因素之主要機構，為透納效應。一些可呈現非線性電阻值之適當介電材料的範例，包括陽極氧化之Ta2O5、SiNx(亦即，經由電漿增強化學汽相沈積(PECVD)或其他類似技術製備之非晶矽氮化物，彼等可能包含多達30%之氫，以及可能以a-SiNx：H來表示，其中，x之範圍係自1(舉例而言，SiNH)至1.3(舉例而言，Si3N4)，或者一些經由鉭或鉭合金(舉例而言，鉭鋁、鉭鈮、鉭鎢、等等)之氧化作用製成的氧化物，或彼等之組合。第5B圖中所顯示之白電光層16C的範例，係在反射模態中。該白色素44之展延狀態在提供上，係藉由相對於施加至電極 38C之參考偏壓而施加脈波或無偏壓至電極42C。上述施加至電極42C之脈波或無偏壓，可使該白色素44展延遍及該等電極42C、38C間之空間。
第5C圖例示該白電光層16D之又一範例。此一範例係與第5B圖中所顯示之範例相類似，除外的是，該白電光層16D，包含建立在該等基體50和電極42D上方之介電層52'。該介電層52'之此一範例，並未包含凹口54，但反而是在該電極42D上方薄至足以迫使鄰接該電極42D之區域呈電氣活性。
該白電光層16D，係顯示在該透射模態中。此一模態在獲得上，舉例而言，係藉由相對於施加至電極38D的一個參考偏壓，而施加一個負偏壓給電極42D。上述施加至電極42D之負偏壓，可提供一個可吸引帶正電之白色素44的電泳拉力。結果，該白色素44會壓緊在鄰接電極42D之介電層52'的表面上。
茲參考第6圖，所描述為該等電極42B、42C、42D的一個範例之頂視圖。該等電極42B、42C、42D之此一範例，包括一個電導性共用接觸區域60，和一些耦合至該電導性共用接觸區域60之電導性線路62、62'。雖然在第6圖中，係例示總數為四條之線路62、62'，理應瞭解的是，耦合至該共用接觸區域60的，可為任何數目之電導性線路62、62'。
在此一範例中，該等電導性線路62、62'，包括一些線路區域64和一些圓點區域66。在一個範例中，該等圓點區域64，具有一些比起該等線路區域64更大的橫截面寬度。每條電導性線路62、62'，係經由一個線路區域64，使耦合 至該共用接觸區域60。此外，每個圓點區域66，係藉由一個線路區域64，使連接至一個鄰接之圓點區域66。在一個範例中，每個圓點區域66，係與一個凹口54或電氣活性區域(舉例而言，在第5C圖中)排齊。每個線路區域64和共用接觸區域60，係以該等介電層52、52'覆蓋。在第6圖中所例示之範例中，每個電導性線路62之圓點區域66，係自每個電導性線路62'之圓點區域66偏置。在此一範例中，彼等第一電導性線路62和第二電導性線路62'，係彼此交替且成等間距。在另一未示出之範例中，每個電導性線路62之圓點區域66，係與每個電導性線路62'之圓點區域66排齊。在又一未示出之範例中，該等電導性線路62、62'間之間隔，係非週期性地改變，以及每個圓點區域66間沿每個電導性線路62、62'之間隔，亦可能非週期性地改變。在又未示出之一範例中，該等電導性線路62、62'，可能不具有彼等圓點區域66，以及該等電導性線路62、62'間之間隔，可能會非週期性地改變，以及每條電導性線路62、62'之形狀，可能會被扭曲。
本說明書所揭示之圓點區域66，可能具有任何適當之幾何結構，其中包括圓形、菱形、具某一被移除之三角形部分的圓形、具四個被移除之三角形部分的圓形、三角形、多角形、等等。
茲參考第7圖，所描述為該等電極42B、42C、42D之另一範例的頂視圖。該等電極42B、42C、42D之此一範例，包括該共用接觸區域60和一個耦合至該共用接觸區域60之網 絲68。該網絲68包含一些第一電導性線路70和一些第二電導性線路72。在第7圖所顯示之範例中，該等第一電導性線路70，係垂直於該等第二電導性線路72。在一個範例中，每條第一電導性線路70與每條第二電導性線路72之交點，係對齊一個凹口54或電氣活性區域(舉例而言，在第5C圖中)。該等第一和第二電導性線路70、72和該共用接觸區域60之剩餘部分，係以該等介電層52、52'覆蓋。
該網絲68可能係設計成本說明書未示出之其他組態中。在一個範例中，一個圓點區域(舉例而言，類似第6圖中所顯示之參考數字66)，可能係位於每個第一電導性線路70與每個第二電導性線路72之交點。此等圓點區域，分別可能對齊該等凹口54或該介電層52'之電氣活性區域。
在另一範例中，該等電導性線路70、72，係使形成進入一個耦合至該共用接觸區域60之電導性六角形網格結構內。此種電導性六角形網格結構之相對寬度和尺寸，可能經最佳化，使提供一個通光孔徑。在一個範例中，每條線路片段之寬度為4.0 μm，每條線路片段之長度為73.5 μm，以及每個六角形之半徑為63.7 μm，以提供一個94%之通光孔徑。在另一範例中，每條線路片段之寬度為4.0μm，每條線路片段之長度為42.7 μm，以及每個六角形之半徑為37.0 μm，以提供一個90%之通光孔徑。在又一範例中，每條線路片段之寬度為4.0 μm，每條線路片段之長度為29.5 μm，以及每個六角形之半徑為25.5 μm，以提供一個86%之通光孔徑。理應瞭解的是，其他有關W、L、和R之適當值，可 能會被用來提供上述想要之通光孔徑。
茲參考第8A和8B圖，所描述分別為該白電光層16E之另一範例的橫截面圖和頂視圖。該層16E之此一範例，包括該基體50、電極42E、一個包含凹口54之介電層52、一個白色素膠體溶液40、一個閘極電極74、電極38E、和基體48。誠如所例示，該閘極電極74，係鄰接該等凹口54之頂端。
誠如第8B圖中所示，該電極42E為一個貯存器電極，以及包含一個電導性共用接觸區域60，和一些耦合至該共用接觸區域60之電導性線路62、62'。該等電導性線路62、62'，包含一些圓點區域66，和一些在該等圓點區域66間之線路區域64。該閘極電極74，包含一個電導性共用接觸區域60'，和一些耦合至該電導性共用接觸區域60'之電導性線路62"、62'''。該閘極電極74之電導性線路62"、62'''，包括一些環形區域76，和一些在該等環形區域76間之線路區域78。每個環形區域76，係環繞一個對應之凹口54，以及係對齊該電極42E的一個圓點區域66。在一個範例中，彼等電極42E和閘極電極74，係以同樣之電導性材料製成。在另一範例中，該等電極42E和閘極電極74，係以某種介電鈍化層加以鈍化，而使此等組件，在電氣上與該自白色素膠體溶液40相隔離。
該閘極電極74，可能被用來控制該等白色素44移動進出凹口54之量。該閘極電極74，亦可能被用來控制該等白色素44自凹口54釋出之量及移動進入該等電極42E、38E間之空間的量。
第9A和9B圖例示該白電光層16F之又一範例。第9A圖顯示該白電光層16F在壓緊狀態/透射模態中，以及第9B圖顯示該白電光層16F在展延狀態/反射模態中。
第9A和9B圖中所示之範例，係一個橫向電泳裝置。此一範例中之電極38F、42F，在方位上係垂直於該等基體48、50，以及係對齊一些可使該兩基體48、50分開之支柱78。該等電極38F、42F，亦可能被製造為一些沿上述未與該基體48接觸之基體50的長條線路。
在第9A和9B圖中所示之裝置中，若被利用的為帶正電之白色顆粒44，此等顆粒44，可能會藉由相對於電極38F上面之電壓，施加一個負電壓給電極42F，而在該電極42F處被收集。該等顆粒44，係藉由上述施加之電場中的電泳作用而使移動。
回頭參照第2圖，該顯示器10的一個範例，進一步包括一個光感測器26。該光感測器26，係以運作及電氣方式連接至該白電光層16之電極38、42。該光感測器26，可偵測該顯示器10所暴露之周遭光線，以及可調整傳遞給該白電光層16之電極38、42的電壓量，以調變該白電光層16中之白色素44的狀態。此光感測器26和其對應之驅動電子電路，會依據該等周遭光線條件，使該白電光層16，自動調制至該透射模態、反射模態、或至該等透射和反射模態間的某一狀態。當該周遭光線存在，但不足以有效地照明該顯示器10時，該光感測器26，將會傳遞一個可容許某些色素44被壓緊以及其他被展延之電壓。此可使周遭光線20能 被反射，以及使來自背光14之光線18，能通過該顯示器10。上述壓實和展延之量，將會依據該光感測器26所偵測到之周遭光線的量而變化。
一個適當之周遭光感測器26的一個範例，為一個光胞元(舉例而言，Si光感測器、光敏電阻(LDR)、光敏電阻器、發光二極體、等等)。理應瞭解的是，有些額外之電子元件，可能以運作方式，連接至該周遭光源26和該白電光層16之電極38、42，使響應所感測之光線，而驅動該白電光層16。
該光感測器26，亦係以運作方式連接至該背光14。當就該白電光層16，有足夠之周遭光線被偵測到，使在該全反射模態中時，該光感測器26，會傳遞一個信號給該背光14而使啟斷。同理，當該光感測器26所偵測之周遭光線的量，不足以照明該顯示器螢幕時，該光感測器26，會傳遞一個信號給該背光14而使啟通。在該白電光層為在該透明狀態中之黑暗環境中，該背光14可能係使變弱光。
理應瞭解的是，第2圖中所顯示之顯示器10，為一個範例，以及有些額外之光學層和/或排齊層/組件，可能會依需要添加。舉例而言，該顯示器10，可能包含一個(些)偏光板、四分之一波長板、透明電導層、濾色片、等等。上述包含額外之薄層/組件之顯示器10的一個特定範例，係顯示在第10圖中。
在該顯示器10'之此一範例中，納入了兩個偏光板80和86、一個濾色片84、和一片透明電導層82。有一個偏光板80，為一個水平定向之偏光板，以及係位於該等白電光層 16與定址層30之間，以及有另一個偏光板86，為一個垂直定向而位於該顯示器10'之頂端的偏光板(亦即，離該背光14更遠)。該等濾色片84和透明電導層82，係位於該液晶層28與該垂直定向之偏光板86間。
該等額外被利用之光學和/或排齊層/組件，係至少部份取決於上述被利用之液晶結構。舉例而言，某些液晶結構，需要兩個偏光板(如第10圖所示，具有一個正交之偏光板結構)；某些液晶結構，需要一個單純之偏光板和一個四分之一波長板(舉例而言，在一個正交之偏光板結構中)；某些液晶結構，需要一個單純之偏光板和無四分之一波長板(舉例而言，在一個平行偏光板之結構中)；以及某些液晶結構，不需要無偏光板，但確實需要一個四分之一波長板(舉例而言，Cole-Kashnow組態和其他賓主結構)。
理應瞭解的是，本說明書所提供之範圍，包括所陳述之範圍，和所陳述之範圍內的任何值或子範圍。舉例而言，一個範圍自1 nm左右至1 μm左右之尺寸，應被理解為不僅包括清楚地陳述之1 nm左右至1μm左右的量限度，而且亦包括個別之量，諸如10 nm、50 nm、220 nm、等等，和一些子範圍，諸如50 nm至500 nm、等等。此外，當“左右”被利用來說明一個值時，此係意謂涵蓋離所陳述之值的小量變動(多達+/- 5%)。
雖然已詳細說明了幾個範例，本技藝之專業人士可明瞭的是，所揭示之範例係可能加以修飾。所以，前文之說明內容，應被視為非限制意。
10‧‧‧半透射半反射顯示器
10'‧‧‧顯示器
12‧‧‧顯示器疊層
14‧‧‧光源
16‧‧‧白電光層
16A-16F‧‧‧白電光層
18‧‧‧光線
20‧‧‧週遭光線
22‧‧‧週遭光源
24‧‧‧觀眾
26‧‧‧光感測器
28‧‧‧液晶層
30‧‧‧定址層
32‧‧‧交換裝置
34‧‧‧水平線路
36‧‧‧垂直線路
38‧‧‧電極
38A-38F‧‧‧電\極
40‧‧‧白色素顆粒膠體溶液
42‧‧‧電極
42A-42F‧‧‧電\極
44‧‧‧白色素
46‧‧‧攜帶液
48,50‧‧‧基體
52,52'‧‧‧介電層
54‧‧‧凹口
56,58‧‧‧介電鈍化層
60,60'‧‧‧電導性共用接觸區域
62,62',62",62'''‧‧‧電導性線路
64‧‧‧線路區域
66‧‧‧圓點區域
68‧‧‧絲網
70‧‧‧第一電導性線路
72‧‧‧第二電導性線路
74‧‧‧閘極電極
76‧‧‧環形區域
78‧‧‧線路區域
80,86‧‧‧偏光板
82‧‧‧透明電導層
84‧‧‧濾色片
E1,E2‧‧‧電極
LC‧‧‧液晶
第1A、1B、和1C圖，係一個半透射半反射顯示器在透射模態中、在反射模態中、以及在透射/反射模態中之範例的一個示意側視圖；第2圖係一個半透射半反射顯示器之範例的一個透視分解圖；第3圖係該半透射半反射顯示器之定址層的一個範例之示意圖；第4A和4B圖係一個白電光層在透射模態和反射模態中的一個範例之橫截面圖；第5A至5C圖係該白電光層之其他範例的橫截面圖；第6圖係一個可能被使用在該白電光層之範例中的電極組態之頂視圖；第7圖係一個可能被使用在該白電光層之範例中的另一個電極組態之頂視圖；第8A圖係該白電光層之又一範例的橫截面圖；第8B圖係第8A圖中所示之白電光層的一個範例之頂視圖；第9A和9B圖係一片白電光層在透射模態和反射模態中之另一範例的橫截面圖；而第10圖則係該半透射半反射顯示器之另一範例的橫截面圖。
10‧‧‧半透射半反射顯示器
12‧‧‧顯示器疊層
14‧‧‧光源
16‧‧‧白電光層
26‧‧‧光感測器
28‧‧‧液晶層
30‧‧‧定址層
38‧‧‧電極
40‧‧‧白色素顆粒膠體溶液
42‧‧‧電極
LC‧‧‧液晶
E1,E2‧‧‧電極

Claims (20)

  1. 一種半透射半反射顯示器，其包含：一個背光；一個顯示器疊層，其包含：一個液晶層；和一個以運作方式連接至該液晶層之定址層；和一個位於該等背光與顯示器疊層間之白電光層。
  2. 如申請專利範圍第1項之半透射半反射顯示器，其中進一步包含一個以運作方式連接至該白電光層之光感測器，該光感測器，可響應一些周遭光線條件，來控制該白電光層在一個透射模態與一個反射模態間之狀態。
  3. 如申請專利範圍第1項之半透射半反射顯示器，其中，該白色之電光層包含：一些在其間界定有一些空間之第一和第二電極；一種佔據該等第一和第二電極間之空間的攜帶液；一些存在於該攜帶液內之白色素；和一種存在於該攜帶液內之散佈劑。
  4. 如申請專利範圍第3項之半透射半反射顯示器，其中，該白色素係選自二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋅、硫化鋅、氧化銻、氧化鋯、矽酸鋯、和彼等之組合。
  5. 如申請專利範圍第4項之半透射半反射顯示器，其中，每個白色素之直徑，範圍係自100 nm左右至1 μm左右。
  6. 如申請專利範圍第4項之半透射半反射顯示器，其中，該白色素包含多數具有不同直徑之色素顆粒。
  7. 如申請專利範圍第3項之半透射半反射顯示器，其中，在該第一電極上面，進一步包含一個介電層，該介電層具有一些形成於其內而具電氣活性之凹口區域。
  8. 如申請專利範圍第3項之半透射半反射顯示器，其中，該攜帶液係選自一個非極性流體和一個各向異性流體。
  9. 如申請專利範圍第3項之半透射半反射顯示器，其中，該第一電極，包含多數之線路電極，其中，該第二電極係一個包敷透明電極，以及其中，該白色素可響應一個施加至該等電極之偏壓，而被移至一個透射模態、一個反射模態、或一個中間模態。
  10. 如申請專利範圍第1項之半透射半反射顯示器，其中進一步包含一個偏光板、四分之一波長板、或彼等之組合中的任何一個。
  11. 如申請專利範圍第1項之半透射半反射顯示器，其中，該液晶層具有一個第一和第二側部，其中，一個第一側部在位置上，係鄰接該定址層，以及其中，該顯示器疊層進一步包含：一個在位置上鄰接該液晶層之第二側部的透明電導層；和一個在位置上鄰接該液晶層之第二側部的濾色片。
  12. 如申請專利範圍第1項之半透射半反射顯示器，其中，該顯示器疊層係使像素化，以及其中，該白電光層係不使像素化。
  13. 一種半透射半反射顯示器，其包含： 一個背光；一個具有彼此對立之第一和第二側部的白電光層，此白電光層之第一側部在位置上，係鄰接該背光；一個以運作方式連接至該白電光層之光感測器，藉以控制一個傳遞給該白電光層之電壓信號；一個具有彼此對立之第一和第二側部的定址層，此定址層之第一側部在位置上，係鄰接該白電光層之第二側部；一個具有彼此對立之第一和第二側部的液晶層，此液晶層係以運作方式連接至該定址層；一個具有彼此對立之第一和第二側部的透明電導層，此透明電導層之第一側部在位置上，係鄰接該液晶層之第二側部；和一個在位置上鄰接該透明電導層之第二側部的濾色片。
  14. 如申請專利範圍第13項之半透射半反射顯示器，其中，該液晶層包含一個扭曲向列型液晶，以及其中，該顯示器進一步包含：一個水平定向而位於該等白電光層與定址層間之偏光板；和一個垂直定向而在位置上鄰接該液晶層之第二側部的偏光板。
  15. 如申請專利範圍第13項之半透射半反射顯示器，其中，該白電光層包含： 一些在其間界定出一個空間之第一和第二電極；一個佔據該等第一和第二電極間之空間的攜帶液，其中，該攜帶液係選自一個非極性液晶和一個各向異性液晶；和一些存在於該攜帶液中之白色素，其中，該白色素係選自二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋅、硫化鋅、氧化銻、氧化鋯、矽酸鋯、和彼等之組合。
  16. 如申請專利範圍第15項之半透射半反射顯示器，其中，該白電光層，包含多數具有不同直徑之色素顆粒。
  17. 一種涉及一個包含一些液晶層和一個以運作方式連接至該液晶層之定址層的顯示器疊層之方法，此種方法包括：使一個白電光層，定位於一個背光與該顯示器疊層之定址層間；以及以運作方式使該白電光層，連接至一個光感測器，其可響應一些周遭光線條件，來控制該白電光層在一個透射模態與一個反射模態間之狀態。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中進一步包括該白色的光電層之形成，係藉由：定位該等第一和第二電極，而使其間界定出一個空間；以及將一種白色素膠體溶液導入該空間內，該白色素膠體溶液，包含一個攜帶液和一些散佈在該攜帶液內之白色素。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中進一步包括： 自任何一個非極性流體或各向異性流體，選擇該攜帶液；以及自任何一個二氧化鈦、二氧化矽、氧化鋅、硫化鋅、氧化銻、氧化鋯、矽酸鋯、和彼等之組合，選擇該等白色素。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中，選擇該等白色素，包括選擇一些具有可散射不同之可見波長的不同之顆粒尺寸的白色素之混合物。
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