光调制器的制作方法

专利名称：光调制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于调制光的光调制器。本发明还涉及包括这种光调制器的显示面板、包括这种显示面板 的显示装置、包括这种显示面板的告示牌和包括这种显示面板的标 签。本发明还涉及用于这种光调制器的控制器，和用于驱动这种光调 制器的方法。
背景技术：
US 2002/0171620中公开了用于调制光的光调制器。所公开的光调 制器是电泳显示面板。电泳显示面板通常基于带电的、通常为彩色的颗粒在电极间电场 的影响下的运动。使用这些显示面板，能够将暗的或彩色的符号成像 在亮的或彩色背景上，而且反之亦然。电泳显示面板因此显著地用于 显示装置替代纸的功能，被称作"纸张白"(paper white)的应用， 例如电子报纸和电子日记。公开的电泳显示面板是结合背光并具有多个像素的透射彩色显示 面板。每个像素包括三个单元(ceil)，它们垂直堆叠，在面板的水平 表面一个直接处于另一个上面。所述单元包含光透射流体和能够吸收 部分可见光谱的带电色素颗粒，在一堆中的每个单元包含的颗粒的颜 色与在所述堆中的其它单元中的颗粒的颜色不同。像素的颜色由可见 光谱部分确定，可见光谱来源于经历在堆中移动(traversing)每个单 元的累积效果后存留的背光。每个单元透射的光的量和颜色由单元内的色素颗粒的位置和颜色 控制。反过来，由施加于存在于每个单元中的收集和对电极的合适电 压调整位置。
收集电极用作垂直地朝向面板的前窗口的像素的薄的垂直侧壁。 此外，收集电极垂直地对准。对电极也在像素中垂直地定向和对准。 对电极和收集电极能够整个地由导电金属形成，比如通过电沉积到形 成在光致抗蚀剂层中的图案上，并随后去除光致抗蚀剂。收集电极还 可以被作为沉积在非导电侧壁的单元内表面上的导电薄膜形成。
构造公开的电泳显示面板的过程能够参照图1，图1为示出具有
三个堆积的彩色单元的单个像素1026的结构的剖视图。
每个像素1026具有三个单独的驱动元件103a、 103b、及103c。 驱动元件103a用于操作单元1014中的对电极1020a，驱动元件103b 用于操作单元1015中的对电极1020b，驱动元件103c用于操作单元 1016中的对电极1020c。
诸如Si02的透明绝缘膜105覆盖单元1016的后窗口 104c的顶表 面，包括驱动元件103a、 103b、及103c和它们的相关连接。为了在 驱动元件和它们各自的电极之间形成电接触，使用普通的光刻和刻蚀 技术以通过绝缘膜105形成正确对准的孔。
使用标准的光刻、刻蚀、及沉积技术(例如IBM的美国专利 6144361号描述的)制作壁电极108c、存在于对电极1020c内部的垂 直线路107a和107b、以及对电极1020c自己。对电极1020c通过其 在绝缘层105中的接触孔直接形成在驱动元件103c上。垂直线路107a 和107b分别直接形成在驱动元件103a和103b上，并容许来源于它 们各自的驱动元件的信号在分别通往对电极1020a和1020b的它们的 路线上通过单元1016。板102b、 102c具有容许电导体从后面板的表 面上的驱动元件通过以到每个单元的对电极的孔。所述孔可以被填充 导电材料，导电材料用作连接垂直线路的导体，例如作为与窗口 102b、 102c的孔中的导电材料接触的线路109a的末端。
通过在壁电极108c、对电极1020c、及垂直线路107a和107b的 顶面上安置薄透明板形成单元1016的顶部。
通过使用光刻和刻蚀技术在薄板102c/104b中制造暴露于和容许 连接到垂直线路107a和107b的孔开始结构的下一级。能够使用标准 的光刻、刻蚀、及沉积技术制作壁电极108b、存在于对电极1020b
内部的垂直线路109a、以及对电极1020b自己。对电极1020b直接 形成在垂直线路107b上(107b连接到驱动元件103b)。垂直线路109a 直接形成在垂直线路107a上并容许来源于垂直线路107a的信号(该 信号起源于驱动单元103a)在它们通往对电极1020a的路线上通过单 元1015。
通过在壁电极108b、对电极1020b、及垂直线路109a的顶面上安 置薄透明板形成单元1015的顶部。
对电极1020c和1020b是空心的并从而具有用于电连接器的通道， 电连接器比如是107a、 107b和109a，它们嵌套(nested)于电极1020c 和1020b内部。空心对电极1020c内部的嵌套线路107a和107b和空 心对电极1020b内部的嵌套线路109a容许电连接到上部对电极 1020a，而周围的电极1020c和1020b屏蔽下部单元中的悬浮液 (suspension)免受由嵌套线路107a和107b产生的电场。
通过使用光刻和刻蚀技术在薄板102b/104a中制造暴露于和容许 连接到垂直线路109a的孔开始结构的最后一级。能够使用标准的光 亥'J、刻蚀、及沉积技术制作壁电极108a、对电极1020a。对电极1020b 直接形成在垂直线路109a上，垂直线路109a连接到垂直线路107a， 垂直线路107a依次连接到驱动元件103a。
通过在壁电极108b、对电极1020b的顶面上安置厚透明板形成单 元1014的顶部。
显示面板中的每个像素1026的壁电极108a、 108b、及108c优选 地保持在公共电压，公共电压优选地接地。为确保三个壁电极结构(每 个与三层中的每层相关)保持在公共电压，可以在显示屏的最外部像 素的外部边缘之间制作电连接，穿过薄透明板102c/104b和 102b/104a。可选地，可以使用标准的光刻、刻蚀、及沉积技术，通 过薄透明板102c/104b和1G2b/104a中的孔形成在三个壁电极结构之 间的电连接。
所述公开的显示面板的缺点是制造困难。

发明内容
本发明的目的是提供一种光调制器，所述光调制器具有由至少两 个可以不同方式寻址的介质组成的堆，所述光调制器的制造相对容 易。
为达此目的，本发明提供用了一种于调制光的光调制器，所述光 调制器包括光调制元件和控制器，所述光调制元件具有
-第一和第二介质，每个介质在第一方向延伸并具有取决于施加于 所述第一和所述第二介质上的电压的物理状态，及
-取决于所述物理状态的光学状态，
所述控制器被设置为使所述第一和所述第二介质进入用于调制光 的物理状态，所述控制器包括
-电极结构(a configuration of electrodes),所述结构在所述第一方 向延伸；所述第一介质、所述第二介质及所述电极结构形成堆；所述 结构的所述电极被设置为向所述第一和所述第二介质施加所述电压； 以及
-去耦装置，被设置为响应于所述施加的电压将所述第一介质的物 理状态变化与所述第二介质的物理状态变化去耦。
发明人意识到从所述第一方向延伸的所述电极结构容许相对简单 的制造工艺，比如标准光刻、亥U蚀、及沉积技术。因此，能够相对容 易地制造所述电极结构。每个都在相同方向延伸的所述第一介质、所 述第二介质和所述电极结构的堆叠也是简单的制造工艺，获得能够被 相对容易地制造的光调制器。此外，所述去耦装置减小或消除所述第 一和所述第二介质对所述施加的电压的所述响应的所述耦合。因此， 所述第一和所述第二介质能够被不同地寻址。消除所述耦合也指完全 去耦。
在一个实施例中，所述去耦装置包括作为所述堆的部分的并被设 置为引起所述第一介质和所述第二介质经受不同的施加电压的物理 空间。这样，没有附加的元件被引入到光调制器中。在一个示例中， 所述第一介质比所述第二介质经受更大幅度的施加的电压。在关于实 施例的变化中，物理空间包括具有介电常数的介电材料用于去耦。这 样，能够容易地控制所述第一和所述第二介质所经受的施加的电压中
的差异并能够容易地改善去耦。在关于实施例的另一变化中，所述电 极结构设置在所述第一介质和所述第二介质之间。以这种方式，所述 第一介质和所述第二介质都能被直接从所述电极控制，即电场线不必 通过所述第一介质到达所述第二介质。在关于实施例的另一变化中， 所述物理空间包括所述第一介质。这样，该设置相对容易实现。在示 例中，第一介质设置在所述第二介质和所述电极结构之间。这样，所 述电极能够相对容易地连接到驱动电子器件。如果，此外，所述第一 介质的介电常数大于l，优选地大于3，则所述去耦得到改善。如果 所述第一介质的所述介电常数大于所述第二介质的介电常数，这是进 一步的优点。这更好地汇聚了所述第一介质中的所述电场线。
在另一实施例中，所述去耦装置包括所述第一介质和所述第二介 质的不同的电性质，以响应于所述施加的电压在物理状态中引起不同 的变化。这样，没有附加的元件被引入到所述光调制器中。在示例中， 在所经受的施加电压相同的情况下，第一介质比第二介质更快地改变 其物理状态。在另一示例中，响应于所述施加的电压，所述第一介质 的所述物理状态具有对应于第一阈值的阈值行为，并且响应于所述施 加的电压，所述第二介质的所述物理状态具有对应于第二阈值的阈值 行为，所述第一和所述第二阈值不相同。这样，基本消除所述耦合。 堆布局可以是这样的，使得电极结构设置在所述第一介质和所述第二 介质之间。以这种方式，所述第一和所述第二介质都能够被从所述电 极直接控制。
在另一实施例中，所述电极结构包括至少三个电极而去耦装置包 括被设置为向所述第一和所述第二介质施加所述电压的所述结构的 所述电极，所述电压包括
-第一施加的电压，用于使所述第二介质进入与调制光的物理状态 相关的物理状态，及，随后地，
-第二施加的电压，用于使所述第一和所述第二介质进入用于调制 光的物理状态。这样，改善了获得的光学状态的精度。关于实施例的 变化中，电极数量为三。这样相对简单的驱动设计是可能的。对于更
大数量的电极，更先进的并i因此更精确的驱动是可能的。如果，此
外，电极具有朝向所述第一和所述第二介质的基本平的表面，这样， 能够相对简单地制造电极几何结构。如果，此外，电极表面出现在基 本平的平面内，则电极的制造工艺被进一步简化。堆布局可以是使得 第一介质被设置在第二介质和电极结构之间。这样，能够相对容易地 将电极连接到驱动电子器件。如果，此外，第二介质未经受第二施加 的电压，这样仅第一介质经历由第二施加的电压产生的电场，例如， 电场约束在第一介质中。如果，例如对结构中随后的电极第二施加的 电压符号交替变化，则能够实现这种约束。在关于实施例的另一变化 中，-施加所述第一施加的电压能够使所述第二介质进入调制光的所 述物理状态，并且，随后-施加所述第二施加的电压能够使所述第一介质进入调制光的所 述物理状态，所述第二介质的所述物理状态基本不变。这样，从第二 介质的寻址完全去耦第一介质的寻址并且获得的光学状态更精确。在另一实施例中，光调制元件包括基本上对光调制元件的光学状 态不起作用的贮藏部分和基本上对光调制元件的光学状态起作用的 光学有源部分。这样改善了获得的光学状态的精度。在关于实施例的 变化中，贮藏部分包括所述电极之一。这样，进一步改善了获得的光 学状态的精度。在另一实施例中，光调制器还包括用于产生要被调制的光的光源。 这样光调制器调制来自光源的光，所述光源用于例如照明应用、例如 用于照明房间或道路的照明系统，所述光源的光输出的强度和/或颜 色和/或方向是可调的。此外，如果将被调制的光投射到墙壁或屏幕 上，则能够使得光调制元件内部的可能的平滑和详细的图案更明显。在另一实施例中，第一和第二介质中的每一个包括双稳电光效应。 这样，能量消耗相对低。介质能够例如被连续地写入。在另一实施例中，第一介质包括第一带电颗粒，第二介质包括第 二带电颗粒，光学状态取决于作为第一和第二颗粒的物理运动的结果 的第一和第二颗粒的布置，并且控制器设置为控制第一和第二颗粒的 布置以调制光。在示例中，第一介质包括第一带电颗粒，第二介质包
括第二带电颗粒，光学状态取决于第一和第二颗粒的取向，并且控制 器设置为控制第一和第二颗粒的取向以调制光。这是例如扭转球光调 制器或具有能够被定向的Al板的悬浮颗粒光调制器。明显地，能够 在扭转球光调制器或悬浮颗粒光调制器中实施光调制器的前述实施例。扭转球光调制器的示例是扭转球显示面板(Gyricon)。这种显示 面板具有好的纸状/白色的显示性质。在另一示例中，第一介质包括 包含第一带电颗粒的第一电泳介质，第二介质包括包含第二带电颗粒 的第二电泳介质，光学状态取决于第一和第二颗粒的位置，并且控制 器设置为控制第一和第二颗粒的位置以调制光。这是例如电泳光调制 器。明显地，能够在电泳光调制器中实施光调制器的前述实施例。电 泳光调制器的示例是电泳显示面板。这种显示面板具有更好的纸状/ 白色的显示性质。除了像电子书(e-书)、e-杂志和e-报纸的电子阅读 应用外，电泳显示面板能够形成可以显示信息的多种应用的基础，信 息的显示的形式例如是信息标记、公共交通标记、广告海报、定价标 签、货架标签、告示牌等。另外，它们可以用于需要变化的非信息表 面的地方，比如具有变化图案或色彩的壁纸，尤其是如果表面需要纸 状外观。在关于实施例的变化中，第一和第二电泳介质由分隔层分开。 这样，能够使用很宽范围的电泳介质。然而，如果第一和第二电泳介 质相接触并且是不溶合的，则可以省略分隔层。如果第一电泳介质包 括第一溶剂且第二电泳介质包括第二溶剂，第一溶剂和第二溶剂不溶 合，则相对容易实现不溶合的介质。在示例中，第一溶剂是非极性有 机溶剂而第二溶剂是氟化有机溶剂，例如第一和第二溶剂分别是十二 烷和FC-40。在关于实施例的变化中，第一和第二电泳介质中至少一 个包括表面活性剂用于降低表面能，其中第一和第二介质相接触。这 样，防止了第一和第二介质相互置换(displacing one another)。本发明的另一方面提供了用于显示图画的包括如权利要求1中所 述的光调制器的显示面板。在实施例中，显示面板具有透射的操作模 式。在另一实施例中，显示面板具有反射的、减小能量消耗的操作模 式。本发明的另一方面提供了一种显示装置，其包括如权利要求33中
所述的显示面板和用于给所述显示面板提供图像信息的电路。.本发明的另一方面提供用于显示广告信息的包括如权利要求33中所述的显示面板的告示牌。本发明的另一方面提供用于显示信息的包括如权利要求33中所 述的显示面板的标签(label)。本发明的另一方面提供用于光调制器的控制器，光调制器用于调 制光，光调制器包括光调制元件，光调制元件具有-第一和第二介质，每种介质在第一方向延伸且具有取决于施加于 第一和第二介质的电压的物理状态，及-取决于所述物理状态的光学状态，所述控制器被设置为使所述第一和所述第二介质进入用于调制光的物理状态，所述控制器包括-电极结构，所述结构在所述第一方向延伸；所述第一介质、所述 第二介质及所述电极结构形成堆；所述结构的所述电极被设置为向所 述第一和所述第二介质施加所述电压；以及-去耦装置，被设置为响应于所述施加的电压将所述第一介质的物 理状态变化与所述第二介质的物理状态变化去耦。本发明的另一方面提供用于驱动光调制器的方法，所述光调制器 用于调制光并包括光调制元件，光调制元件包括-第一和第二介质，每种介质在第一方向延伸且具有取决于施加于 第一和第二介质的电压的物理状态，及-取决于所述物理状态的光学状态，所述光调制器包括'-电极结构，所述结构在所述第一方向延伸；所述第一介质、所述 第二介质及所述电极结构形成堆；所述结构的所述电极被设置为向所 述第一和所述第二介质施加所述电压；以及-去耦装置，被设置为响应于所述施加的电压将所述第一介质的物 理状态变化与所述第二介质的物理状态变化去耦，所述方法包括使第一和第二介质进入用于调制光的物理状态的步 在不同的权利要求中提到某些措施的简单事实不表明这些措施的 组合不能被有利地利用。


将参照附图对本发明的光凋制器的这些和其它方面作进一步的阐 述和描述，其中图1图解地示出现有技术电泳显示面板的剖视图，其示出具有三 个堆叠彩色单元的单个像素的结构；图2图解地示出根据本发明的显示面板的实施例的正视图；图3图解地示出沿图2中的II-II的横断面视图，横断面表示像素 布局；图4图解地示出沿图3中的m-m的横断面视图；图5、 6、 7、 8、 9图解地示出像素的其它布局；图IO示出以双悬浮物在单——步中填充显示面板；两种悬浮物不 相混合，形成自然地(inherently)堆积的显示面板；图11示出碳氟化合物溶剂中的碳黑悬浮物和十二垸中的品红色 色素的悬浮物之间的边界的细节的照片；没有观察到从一种流体到另 一种流体的颗粒的转移；图12A和12B示出两层像素的可能的驱动设置，使用一个有源板(a) 驱动所有电极(交替+和一)以限制电场于底部流体层(图12A);(b) 驱动更少的电极以将电场也扩展到顶部流体层(图12B);及 图13示出具有堆积在彼此之上的三个不混溶的流体层的像素和两个有源板内的电场线的示意性描述；第3液体对可见光透明并具有 高的介电常数。在所有的图中，由相同的参考数字表示相应的部分。
具体实施方式
图2-4以显示面板1的形式示出光调制器示例，显示面板1具有 第一基板8、第二透明的相对的基板9和多个作为像素2的光调制元 件2。优选地，像素2在二维结构中沿基本地直的线设置。像素2的 其它设置也是可能的，例如蜂窝设置。在有源矩阵实施例中，像素2 还可以包括开关电子器件，例如，薄膜晶体管(TFT)、 二极管、MIM 器件等。每个像素2具有第一和第二介质，每个介质在第一方向22延伸并 具有取决于施加于所述第一和所述第二介质上的电压的物理状态，及 取决于所述物理状态的光学状态。此外，控制器IOO、 95被设置为将 所述第一和所述第二介质引入物理状态用于调制所述光以显示图画， 所述控制器100、 95包括电极结构和去耦装置。电极结构95在所述 第一方向22延伸。此外，所述第一介质、所述第二介质及所述电极 结构95形成堆且所述结构95的所述电极被设置为用于向所述第一和 所述第二介质施加所述电压。去耦装置被设置为响应于所述施加的电 压将所述第一介质的物理状态变化与所述第二介质的物理状态变化 去耦。去耦装置包括作为所述堆的部分的并被设置为引起所述第一介 质和所述第二介质经历不同的施加电压的物理空间。去耦装置包括第 一介质。图2-4的显示面板1是电泳显示面板。第一介质包括在透明流体 中具有第一带电颗粒6的第一电泳介质。第二介质包括在透明流体中 具有第二带电颗粒7的第二电泳介质。两种介质都存在于基板8、 9 之间。电泳介质本身例如从US2002/0180688是已知的。第一带电颗 粒6具有第一光学性质。第二带电颗粒7具有不同于第一光学性质的 第二光学性质。第一颗粒6可以有任何颜色，而第二颗粒7可以具有 不同于第一颗粒6的颜色的任何颜色。第一和第二颗粒6、 7可以具 有减色法原色(subtractive primary colors),例如第一颗粒6是青色的 而第二颗粒7为品红色的。第一颗粒6的颜色的其它示例例如是红色、 绿色、蓝色、黄色、青色、品红色、白色或黑色。颗粒可以足够大以 散射光，或足够小以基本上不散射光。在示例中为后者。第一颗粒6 能够占用像素2的第一单元13中的位置，而第二颗粒7能够占用像 素2的第二单元14中的位置。第一和第二单元13、 14垂直地堆叠并 由透明层或基板12隔开。像素2的光学状态取决于像素2中颗粒6、 7的位置。在此装置中，组合像素2和(互补)滤色器是有用的，例如青色和品红色颗粒与黄色滤色器，如专利申请WO2005/040908中所述。每种介质包括一种以上的带电颗粒也是可能的，优选为两种具有 不同的光学性质的颗粒。在那种情况下，不同类型的颗粒应当具有明 显不同的电泳性质，以容许控制不同颗粒的运动。这意味着不同颗粒 应当有明显不同的电荷，或者在符号上或者在大小上。对于两层而言， 能够使用四种不同的颗粒。例如，品红色和黄色在第一介质/层中， 以及青色和黑色在第二介质/层中。以这种方式，能够实现全色显示 器而不需要附加的滤色器。电极结构95在第一方向22延伸(参照图4)。电极95能够从驱 动装置100接收电压。此外，驱动装置被设置为控制电压以控制第一 和第二颗粒6、 7的位置来调制光用于显示图画。第一和第二介质也 在第一方向22延伸。面对第二基板9的第一基板8的表面15可以是反射的或具有任何 颜色。如果在光透射模式使用面板l，基板8甚至可以是透明的。像 素2具有光输出耦合表面91，也表示为观察面91，用于耦合出调制 的光。此外，形成像素壁的隔板514将像素2和其环境隔开。电极 95a的表面附近的单元13中的区域提供颗粒6的贮藏区且电极95a 的表面附近的单元14中的区域提供颗粒7的贮藏区。贮藏区对像素 2的光学状态基本上不起作用。这通过电极95a和观察者之间的黑色 矩阵层(matrix layer) 513实现。电极95b-95d在像素2的光学有源 部分。在透射模式下，像素2的光学状态由在第一基板8 —侧92入射到 像素2上的可见光谱部分确定，可见光谱是经历穿过电极结构95、 第一基板8、单元13、层12、单元14及第二基板9的累积效果后存 留的。这样，优选地，电极95是透明的。在反射模式，像素2的光 学状态由在第二基板9 一侧92入射到像素2上的可见光谱部分确定， 可见光谱是经历如下累积效果后存留的穿过第二基板9、单元14、 层12、单元13，随后与可以是反射的或具有任何颜色的第一基板8
的表面15相互作用并随后通过单元13、层12、单元14及基板9传 回。此外，通过单元13、 14内的颗粒6、 7的位置和颜色控制由每个 单元13、 14透射的光的量和颜色。当颗粒位于光进入单元的路径上 时，颗粒吸收选定部分的光而剩余部分的光透射通过单元。当颗粒基 本上被从光进入单元的路径上移走时，光能够通过单元并不显现出明 显的可见的变化。观察者看到的光，因此，取决于垂直堆(vertical stack)中的每个单元13、 14中的颗粒6、 7的分布。在一个示例中，考虑第一和第二颗粒6、 7带负电并且第一颗粒6 (通过吸收红色光)具有青色而第二颗粒7(通过吸收绿色光)具有 品红色。此外，第一基板8的表面15是白色。此外，考虑图3的像 素布局且用于显示图画的像素2的光学状态为青色。为达到这种光学状态，首先，通过合适地改变由电极95a-95d接 收的电压，例如95a-95d分别接收15伏、10伏、5伏和0伏的电压， 使品红色的颗粒7在电极95a的表面附近在单元14中的区域中进入 它们的收集状态。注意能够备选地使用15伏、0伏、0伏、及0伏的 电压。随后，通过合适地改变由电极95a-95d接收的电压，例如95a-95d 分别接收0伏、3伏、3伏和3伏的电压，使青色的颗粒6在单元13 中进入它们的分布状态。品红色颗粒7基本上不可移动，因为由于颗 粒7和电极95之间相对大的距离和相对低的电压，感觉到的电场基 本上为零。因此，品红色颗粒7基本上从光进入单元的路径上被移走 且光能够通过单元而没有明显的可见的变化。此外，因为青色颗粒6 处于光进入单元的路径上，所以像素2的光学状态是青色。注意像素2具有至少4个可实现的光学状态青色、品红色、白 色和蓝色。为获得品红色光学状态，首先，通过合适地改变由电极 95a-95d接收的电压，使品红色的颗粒7在单元14中进入它们的分布 状态。随后，通过合适地改变由电极95a-95d接收的电压，使青色的 颗粒6在电极95a的表面附近进入它们的收集状态。在后面的转变中， 品红色颗粒7基本上不可移动。为获得白色的光学状态，通过合适地改变由电极95a-95d接收的 电压，使青色的和品红色的颗粒6、 7进入它们各自的收集状态。
当青色和品红色颗粒6、 7都在单元13、 14中它们的分布状态时， 光学状态为蓝色。像素2的许多其它布局是可能的；参照例如示于图5-8中的布局。 图5中电极结构95存在于朝向第一和第二介质的第一基板8 —侧上。 去耦装置包括作为所述堆的部分的并被设置为引起所述第一介质和 所述第二介质经历不同的施加电压的物理空间。去耦装置包括第一介 质。图6中电极结构95存在于层12上。去耦装置包括作为所述堆的 部分的并被设置为引起所述第一介质和所述第二介质经历不同的施 加电压的物理空间。物理空间包括具有用于去耦的介电常数的分隔层 12。图7中，电极结构95包括存在于朝向第一和第二介质的第一基 板8 —侧上的6个电极。去耦装置包括第一介质。图8中，电极结构 95包括存在于远离第一和第二介质朝向的第一基板8 —侧上的5个 电极。这里电极95a大于电极95b-95e。去耦装置包括第一介质。图9示出显示面板1的另一实施例。像素2具有单元13，单元13 包括在透明流体中具有第一带电颗粒6的第一电泳介质。像素2具有 单元14，单元14包括在透明流体中具有第二带电颗粒7的第二电泳 介质。像素2具有单元83，单元83包括在透明流体中具有第三带电 颗粒60的第三电泳介质。像素2具有单元84，单元84包括在透明 流体中具有第四带电颗粒70的第四电泳介质。单元13、 14、 83、 84 是堆叠的。第一、第二、第三、第四颗粒6、 7、 60、 70具有相互不 同的光学性质。控制器具有电极结构95，电极结构95从驱动装置100接收电压 用于控制第一和第二颗粒6、 7的位置且控制器具有电极结构96，电 极结构96从驱动装置100接收电压用于控制第三和第四颗粒60、 70 的位置。光学状态取决于像素2中第一、第二、第三和第四颗粒6、 7、 60、 70的位置。存在层12、 82、 92，用于将介质相互隔开。层82还可以具有大 的介电常数以从单元83和84去耦单元13和14。如果层82具有高 的电阻，例如玻璃层，则更有效。考虑第一颗粒6带正电并在透射中具有黄色，第二颗粒7带正电
并在透射中具有青色，第三颗粒60带负电并在透射中具有品红色， 第四颗粒70带负电并具有黑色。电极95a和96a是对像素2的光学状态基本上不起作用的贮藏区 的部分。其它的电极95b-95d、 96b-96d在光有源部分。在图9的实施例中，光有源部分中的颗粒6、 7、 60、 70的位置确 定像素2的光学状态。考虑光例如从背光源(未绘出)在第一基板8 一侧92进入像素2，并经由观察表面91离开象素2。像素2能够实现最少如下有利的光学状态三个减色原色中的任 一个(黄色、青色、品红色)，三个原色中的任一个(当光有源部分 仅有青色和黄色颗粒时，像素的光学状态是绿色；当光有源部分仅有 品红色和青色颗粒时，像素的光学状态是兰色；当光有源部分仅有品 红色和黄色颗粒时，像素的光学状态是红色)，黑色和白色。此外，能够通过调节施加于电极95a-95d的电压的值获得第一和 第二颗粒6、 7的不同强度水平，并且通过调节施加于电极96a-96d 的电压的值获得第三和第四颗粒60、 70的不同强度水平。以这种方 式，设想了具有使用2电极结构的电分类机构(electric sorting mechanism)的4颗粒电泳像素2 。例如图3中的透明分隔层12 (或图9中的层12、 82、 92)可以导 致视差，即观察角对颜色的依赖。通过在互不相溶的溶剂中制备两种 不同的电泳悬浮物能够移走分隔层12。这样，能够使用两种悬浮物 在一步中填充像素2，获得两个分开的流体层而不需要分隔层。这图 解地示于图10中。两种流体应当不相溶，且应当不导电和电化学地 稳定。 一种可能的组合是第一流体是非极性有机溶剂，例如十二垸， 而另一种是氟化有机溶剂，例如FC-40。实验显示使两种悬浮物紧密 接触而没有色素从一种流体转移到另一中流体是可能的(参照例如图 11)。甚至在有力的抖动(vigorous shaking)后，两个流体层也将整 齐地分相。所以，可以随后使用分开的流体填充像素2，或使用相互 混合的两种流体的乳剂填充，它们然后会分相(phase separate)。第 一选择是优选的，因为它最可能给出最好的结果。为了防止流体层相互置换(displacing),可能需要给一或两个基板8、 9镀上对于要和基板接触的流体具有高吸附力的涂层。此外，当表面活性不致太大以致将促进两种流体在彼此中的乳化时，向一或两 种流体加入表面活性剂以最小化两种流体接触处的表面能能够有用。 可能需要两种添加物以保持两种流体在期望的位置，而且例如在显示 器倾斜时支配流体分布的密度不具有差异。可选地，可能在两种介质之间原地生长分隔层，以提高系统的物 理稳定性并在倾斜、混合和/或乳化时防止不同的介质相互置换。这 可以通过几种原地聚合技术实现。 一种可能的(不限于此)的实施例 使用需要组合两种不同单体的两组分聚合技术。通过在第一介质中溶 解第一单体，并在第二介质中溶解第二单体，聚合将只发生在两种介质之间的边界。这样，在两种介质之间生长了薄的聚合体层。这将有助于稳定显示器，而不导致诸如如图3中描绘的与透明层12相关的 视差和光泄漏。可以从如图12中图解地示出的一个有源板实现这种2层装置的驱 动。当使用电极之间具有足够小的间隙，优选地等于或小于第一流体 层的厚度，的(面内)电极结构95时，产生的电场将主要限制于第 一流体层。当仅寻址相隔更远的电极时，电场也将扩展到第二层内， 由此操作两层中的颗粒6、 7。这第二种情况可以通过分组(grouping) 电极(将它们与它们的相邻电极短路)，向"未使用的"电极施加零 或中间电压、或使它们浮置来实现。这样能够以交替的方式执行这两种驱动方案。首先，可以在两层 中移动颗粒6、 7 (图12B)以使顶层颗粒7到达需要的位置。然后， 能够将仅在底层的颗粒6移动(图12A)到它们需要的位置，而不影 响顶层中的颗粒7。以这种方式，能够从单个有源板有效地驱动整个 显示面板1。在示于图9中的实施例中的最小化杂散场的选择以设计自由度为 代价实现。电极将必须放置在离彼此相对小的距离内。很可能这不是 最佳的电极几何结构。克服杂散电场的另一个选择是选择层82为具 有合适高介电常数的透明流体的薄层，它与单元13和单元84中的电 泳介质不相溶。这种流体的一个选择是水。然后该第三流体可以夹于
其它两种液体之间，并用作对来自有源板的杂散场的"屏蔽"层。这 将防止那些杂散场扩展入不期望它们进入的流体层。这图解地示于图 13中。许多其它的显示原理是可能的。
一个示例是旋转球显示面板，比如来自Gyricon的"SmartPaper"显示面板。另一示例是电润湿显示 器，比如来自Philips的显示器，参照B丄Feenstra， R.A.Hayes和 M.W丄Prins， Display Device, PCT申请WO 03/00196。如果电润湿显 示器是双稳显示器，驱动是直接的。如果电润湿显示器不是双稳显示 器，则可以选择驱动最低电压层或同时驱动两层。
权利要求
1、一种用于调制光的光调制器(1)包括光调制元件(2)和控制器(100，95)，所述光调制元件(2)具有-第一和第二介质，每种介质在第一方向(22)延伸并具有取决于施加于所述第一和所述第二介质上的电压的物理状态，及-取决于所述物理状态的光学状态，所述控制器(100，95)被设置为使所述第一和所述第二介质进入用于调制光的物理状态，所述控制器(100，95)包括-电极结构，所述结构在所述第一方向(22)延伸；所述第一介质、所述第二介质及所述电极结构(95)形成堆；所述结构(95)的所述电极被设置为向所述第一和所述第二介质施加所述电压；以及-去耦装置，被设置为响应于所述施加的电压将所述第一介质的物理状态变化与所述第二介质的物理状态变化去耦。
2、 如权利要求1所述的光调制器(1)，其特征在于，所述去耦 装置包括作为所述堆的部分的并被设置为导致所述第一介质和所述 第二介质经受不同的施加电压的物理空间。
3、 如权利要求2所述的光调制器(1)，其特征在于，所述物理 空间包括具有用于去耦的介电常数的介电材料。
4、 如权利要求2或3所述的光调制器(1)，其特征在于，所述 电极结构设置在所述第一介质和所述第二介质之间。
5、 如权利要求2所述的光调制器(1)，其特征在于，所述物理 空间包括所述第一介质。
6、 如权利要求5所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第一 介质设置在所述第二介质和所述电极结构之间。
7、 如权利要求6所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第一 介质的介电常数大于l，优选地大于3。
8、 如权利要求7所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第一 介质的所述介电常数大于所述第二介质的介电常数。
9、 如权利要求1所述的光调制器(1)，其特征在于，所述去耦 装置包括所述第一介质和所述第二介质的不同的电性质，以响应于 所述施加的电压引起物理状态的不同变化。
10、 如权利要求9所述的光调制器(1)，其特征在于，响应于所 述施加的电压，所述第一介质的所述物理状态具有对应于第一阈值 的阈值行为，并且响应于所述施加的电压，所述第二介质的所述物 理状态具有对应于第二阈值的阈值行为，所述第一和所述第二阈值 不相等。
11、 如权利要求9所述的光调制器(1)，其特征在于，所述电极 结构设置在所述第一介质和所述第二介质之间。
12、 如权利要求2所述的光调制器(1)，其特征在于，所述电极 结构包括至少三个电极，并且所述去耦装置包括被设置为用于向所 述第一和所述第二介质施加所述电压的所述结构的所述电极，所述 电压包括-第一施加的电压，用于使所述第二介质进入与调制光的所述物 理状态相关的物理状态，及，随后地，-第二施加的电压，用于使所述第一和所述第二介质进入用于调 制光的物理状态。
13、 如权利要求12所述的光调制器(1)，其特征在于，所述电极数量为三。
14、 如权利要求12所述的光调制器(1)，其特征在于，所述电 极具有朝向所述第一和所述第二介质的基本平的表面。
15、 如权利要求14所述的光调制器(1)，其特征在于，所述电 极的所述表面出现在基本平的平面内。
16、 如权利要求12所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第 一介质被设置在所述第二介质和所述电极结构之间。
17、 如权利要求16所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第 二介质不经受所述第二施加的电压。
18、 如权利要求17所述的光调制器(1)，其特征在于，对所述 结构中随后的电极，所述第二施加的电压符号交替变化。
19、 如权利要求12所述的光调制器(1)，其特征在于， -施加所述第一施加的电压能够使所述第二介质进入用于调制光的所述物理状态，并且，随后，-施加所述第二施加的电压能够使所述第一介质进入用于调制光 的所述物理状态，所述第二介质的所述物理状态基本不变。
20、 如权利要求l所述的光调制器(1)，其特征在于，所述光调制元件包括对所述光调制元件的所述光学状态基本上不起作用的C:藏部分和对所述光调制元件的所述光学状态基本上起作用的光学有 源部分。
21、 如权利要求20所述的光调制器(1)，其特征在于，所述贮 藏部分包括所述电极之一。
22、 如权利要求1所述的光调制器(1)，其特征在于，所述光调 制器还包括用于产生要被调制的光的光源。
23、 如权利要求22所述的光调制器(1)，其特征在于，将所述 被调制的光投射到墙壁或屏幕上。
24、 如权利要求1所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第一 和第二介质的每一个包括双稳态电光效应。
25、 如权利要求1所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第一 介质包括第一带电颗粒，所述第二介质包括第二带电颗粒，所述光 学状态取决于作为所述第一和所述第二颗粒的物理运动的结果的所 述第一和所述第二颗粒的布置，并且所述控制器被设置为控制所述 第一和所述第二颗粒的布置以调制光。
26、 如权利要求25所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第 一介质包括第一带电颗粒，所述第二介质包括第二带电颗粒，所述 光学状态取决于所述第一和所述第二颗粒的取向，并且所述控制器 被设置为控制所述第一和所述第二颗粒的所述取向以调制光。
27、 如权利要求25所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第 一介质包括包含第一带电颗粒的第一电泳介质，所述第二介质包括 包含第二带电颗粒的第二电泳介质，所述光学状态取决于所述第一 和所述第二颗粒的位置，并且所述控制器被设置为控制所述第一和 所述第二颗粒的所述位置以调制光。
28、 如权利要求27所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第一和所述第二电泳介质由分隔层分开。
29、 如权利要求27所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第 一和所述第二电泳介质相接触并且是不混溶的。
30、 如权利要求29所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第 一电泳介质包括第一溶剂且所述第二电泳介质包括第二溶剂，所述 第一溶剂和所述第二溶剂不混溶。
31、 如权利要求30所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第 一溶剂是非极性有机溶剂而所述第二溶剂是氟化有机溶剂。
32、 如权利要求30所述的光调制器(1)，其特征在于，所述第 一和所述第二电泳介质中至少一个包括表面活性剂用于降低所述第 一和所述第二介质相接触处的表面能。
33、 一种用于显示图画的显示面板，包括如权利要求1所述的光 调制器。
34、 如权利要求33所述的显示面板，其特征在于，所述显示面 板具有透射的操作模式。
35、 如权利要求33所述的显示面板，其特征在于，所述显示面 板具有反射的操作模式。
36、 一种显示装置，包括如权利要求33所述的显示面板和向所 述显示面板提供图像信息的电路。
37、 一种告示牌，用于显示广告信息，其包括如权利要求33中 所述的显示面板。
38、 一种标签，用于显示信息，其包括如权利要求33中所述的 显示面板。
39、 一种用于光调制器的控制器，所述光调制器用于调制光并包括光调制元件，所述光调制元件具有-第一和第二介质，每种介质在第一方向延伸且具有取决于施加 于所述第一和所述第二介质的电压的物理状态，及 -取决于所述物理状态的光学状态， 所述控制器被设置为使所述第一和所述第二介质进入用于调制光的物理状态，所述控制器包括-电极结构，所述结构在所述第一方向延伸；所述第一介质、所 述第二介质及所述电极结构形成堆；所述结构的所述电极被设置为 向所述第一和所述第二介质施加所述电压；以及-去耦装置，被设置为响应于所述施加的电压将所述第一介质的 物理状态变化与所述第二介质的物理状态变化去耦。
40、 一种用于驱动光调制器的方法，所述光调制器用于调制光并 包括光调制元件，所述光调制元件包括-第一和第二介质，每种介质在第一方向延伸且具有取决于施加 于所述第一和所述第二介质的电压的物理状态，及 -取决于所述物理状态的光学状态， 所述光调制器包括-电极结构，所述结构在所述第一方向延伸；所述第一介质、所 述第二介质及所述电极结构形成堆；所述结构的所述电极被设置为 向所述第一和所述第二介质施加所述电压；以及-去耦装置，被设置为响应于所述施加的电压将所述第一介质的 物理状态变化与所述第二介质的物理状态变化去耦，所述方法包括使所述第一和所述第二介质进入用于调制光的物 理状态的步骤。
全文摘要
用于调制光的光调制器(1)包括光调制元件(2)和控制器(100，95)。光调制器(1)具有至少两个可以不同方式寻址的介质的堆，且光调制器(1)制造相对容易，光调制元件(2)具有第一和第二介质，每个介质在第一方向(22)延伸并具有取决于施加于第一和第二介质上的电压的物理状态，及取决于物理状态的光学状态。此外控制器(100，95)被设置为使所述第一和所述第二介质进入用于调制光的物理状态，控制器(100，95)包括电极结构(95)，所述结构在第一方向(22)延伸；第一介质、第二介质及电极结构(95)形成堆；所述结构(95)的电极被设置为向第一和第二介质施加电压；以及去耦装置，被设置为响应于施加的电压将第一介质的物理状态变化与第二介质的物理状态变化去耦。
文档编号G02F1/167GK101213486SQ200680024453
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月29日 优先权日2005年7月7日
发明者L·J·M·施兰根, M·P·B·范布吕根, M·T·约翰逊, P·J·贝斯尤 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司