专利名称：配备有电致变色过滤器的反射式显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如电子纸之类的反射式显示装置，尤其涉及配备有电致变色过滤器的反射式显示设备，其中电致变色装置用作滤色器。更具体地说，本发明涉及在尽管使用了滤色器但只实现单色图像的情况下能够获得高反射率和高对比度的反射式显示器。
背景技术：
随着图像显示装置替代液晶显示器(IXD)，已经提出了使用诸如电泳法、电致变色法、热测(thermal)法、和双色颗粒自旋法(two-color particle spin method)之类的技术的反射式显示装置。在这些反射式显示装置之中，使用电泳法的电子纸被提出并受到公众关注，在电泳法中，由分散颗粒和着色剂制成的分散溶液被微胶囊化并布置于相对基板之间。此外，最近提出了一种干式电子纸，在该干式电子纸中，在不使用分散溶液的情况下两种或更多种具有不同的颜色和电气特性的颗粒密封在两个基板之间，两个基板中至少一个基板是透明的，从形成在一个基板上或这两个基板上的电极对向所述颗粒施加电场， 并且所述颗粒通过库仑力飞行和移动，从而显示图像。干式电子纸显示装置的单元结构如图1所示。如图1所示，该干式电子纸显示装置包括由塑料或玻璃制成的上基板160和下基板110、分别在上基板160和下基板110上由透明电极(ITO)形成并被配置为提供用于驱动该装置的电压的上电极170和下电极120、被配置来将单元分隔开的肋栅(barrier rib) 130、和存在于两个电极之间的黑色的正(+)带电颗粒140和白色的负㈠带电颗粒150。该干式电子纸显示装置是反射式显示器并被配置成主要使用滤色器或彩色颗粒来显示彩色图像。图2和图3是分别示出了使用传统的RGB滤色器和传统的RGB彩色颗粒的电子纸显示装置的结构的剖面图。首先，图2是示出了使用传统的RGB滤色器的电子纸显示装置结构的剖面图。如图2所示，使用滤色器的电泳式显示装置的基板包括形成在上基板221之上且被配置以实现彩色的红色(R)滤色器220、绿色(G)滤色器220、和蓝色(B)滤色器220、被配置为将RGB 单元227分隔开并对光进行屏蔽的肋栅223、以及被配置以将电压提供给RGB单元227的透明电极2M和225。通过对从彼此相邻的R滤色器220、G滤色器220、和B滤色器220发出的光纹的颜色进行混合而实现彩色图像的表现。图3是示出了使用传统的RGB彩色颗粒的电子纸显示装置结构的剖面图。如图3 所示，该电子纸显示装置包括包括在各个RGB单元内并被配置以实现各种颜色的红色(R) 的彩色颗粒M0R、绿色(G)的彩色颗粒M0G、和蓝色(B)的彩色颗粒MOB、被配置为将RGB 单元分隔开并对光进行屏蔽的肋栅、以及黑色带电颗粒236 (即，一种吸光材料)。该电泳式显示装置通过使用包括在各个RGB单元内并经过电泳的彩色颗粒M0R、240G、和MOB来实现彩色。也就是说，当将电压提供给相对的电极时，彩色颗粒飞行或落下，具有飞行的彩色颗粒的颜色的光纹被反射，并且反射的光纹混合，从而显示彩色。
在传统的反射式显示装置或传统的电子纸中，为了实现彩色，使用1)使用滤色器的方法或幻制造彩色单元结构的方法。因为可以使用现有工艺制造滤色器，所以可容易地使用1)使用滤色器的方法，但是由于滤色器原因，该方法具有低反射率和低对比度。此外， 2)使用彩色单元结构的方法不需要制造滤色器的过程，但由于生产彩色球或彩色颗粒并将它们注入到各个像素里的工艺很复杂，因此该方法难以实现。此外，2)使用彩色单元结构的方法虽然使用彩色颗粒，但不可避免地具有低反射率和低对比度。也就是说，现有的彩色实现方法在彩色画面中不可避免地具有低反射率和低对比度。此外，在主要提供单色画面的电子纸的情况下，同不使用滤色器的单色面板比起来，使用滤色器在面板中实现单色具有极低的反射率和对比度。
发明内容
技术问题因此，考虑到现有技术中存在的上述问题而做出本发明，并且本发明的目的是通过使用能够在彩色模式和单色模式之间切换的电致变色装置作为反射式显示装置的滤色器，使得尽管使用了滤色器，但是当实现单色图像时仍然获得了高反射率和高对比度。技术方案为了实现上述目的，根据本发明的一方面的配备有电致变色过滤器的反射式显示设备包括反射式显示装置；和电致变色过滤器，所述电致变色过滤器附接至所述反射式显示装置，并被配置成根据是否施加了电信号而选择性地使光透过或不透过电致变色材料。优选的是，所述反射式显示装置是通过布置在相对电极之间的颗粒的运动来显示图像的电子纸。更优选的是，所述反射式显示装置包括下基板；形成在所述下基板上的下电极；布置成与所述下电极相对的上电极，配置成将所述下电极和所述上电极之间的像素分隔开并且形成多个像素空间的肋栅；和密封在所述像素空间中的多个颗粒。此外，所述电致变色过滤器可以是电致变色装置，所述电致变色装置包括透明电极和电致变色材料层。所述电致变色过滤器可包括前基板，形成在所述前基板上的第一电极，布置成与所述第一电极相对的第二电极，布置在所述第一电极和所述第二电极之间的电致变色材料，和填充在所述第一电极和所述第二电极之间的电解质。此外，优选的是，所述反射式显示装置具有多个像素空间，并且所述电致变色过滤器包括多个电致变色过滤器，所述多个电致变色过滤器包括各自的能够根据各自的像素空间而改变为不同颜色的电致变色材料。根据本发明的另一方面的配备有电致变色过滤器的反射式显示设备包括反射式显示装置；和电致变色过滤器，所述电致变色过滤器附接至所述反射式显示装置，并且被配置成根据是否施加了电信号而选择性地使光透过或不透过电致变色材料。所述反射式显示装置包括下基板、形成在所述下基板上的下电极、布置成与所述下电极相对的上电极、配置成将所述下电极和所述上电极之间的像素分隔开并且形成多个像素空间的肋栅、和密封在所述像素空间中的多个颗粒。所述电致变色过滤器包括前基板、形成在所述前基板上的第一电极、布置成与所述第一电极相对的第二电极、布置在所述第一电极和所述第二电极之间的电致变色材料、和填充在所述第一电极和所述第二电极之间的电解质。
所述电致变色过滤器的第二电极可堆叠在所述反射式显示装置的上电极之上，以使所述电致变色过滤器附接至所述反射式显示装置。所述反射式显示设备可进一步包括绝缘层，所述绝缘层被包括在所述反射式显示装置的上电极和所述电致变色过滤器的第二电极之间。此外，优选的是，所述电致变色过滤器包括多个电致变色过滤器，所述多个电致变色过滤器包括各自的能够根据各自的像素空间而改变为不同颜色的电致变色材料。其他的实施方式的具体内容被包括在具体描述和附图中。
图1是示出了作为传统的反射式显示装置的干式电子纸的结构的立体图；图2是示出了使用传统的RGB滤色器的电子纸显示装置的结构的剖面图；图3是示出了使用传统的RGB彩色颗粒的电子纸显示装置的结构的剖面图；图4是示出了根据本发明的一个实施方式的配备有电致变色过滤器的反射式显示设备的结构的剖面图；图5是示出了根据本发明的一个实施方式的用作滤色器的电致变色装置的结构的立体图；图6是例示了根据本发明的电致变色过滤器变成透明状态的图；图7是例示了根据本发明的电致变色过滤器变成不透明状态的图；图8是例示了根据本发明的反射式显示装置的电致变色过滤器切换到了单色模式的状态的剖面图；和图9是例示了根据本发明的反射式显示装置的电致变色过滤器切换到了彩色模式的状态的剖面图。
具体实施例方式现在将参照附图详细描述本发明的一些示例性实施方式。可以更容易地从下列实施方式理解本发明。下列实施方式仅为说明性的，而非旨在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求限制。图4是示出了根据本发明的一个实施方式的配备有电致变色过滤器的反射式显示设备的结构的剖面图。如图4所示，本发明的实施方式涉及配备有电致变色过滤器的反射式显示设备1，反射式显示设备1包括反射式显示装置10和电致变色过滤器20。在本说明书中，反射式显示装置10可包括例如使用电泳法的干式电子纸，该电泳法通过布置在相对的电极之间的颗粒的运动来显示图像。术语“电致变色过滤器” 20指的是一种实现电致变色装置(ECD)的过滤器，其中当将电场施加于电致变色材料时，通过电氧化还原反应来改变该电致变色材料的颜色，这样就改变了透光特性。在本发明中，电致变色过滤器20附接至反射式显示装置10，在反射式显示设备中使用电致变色装置代替普通的滤色器。在诸如电子纸之类的反射式显示装置中，因为仅使用了外界光，所以重要的是使光效率最大化。如果使用滤色器实现彩色，则由于低的透射率导致只能获得暗画面(dark screen)和低对比度。此外，即使是实现单色画面，同不使用滤色器的结构比起来，也只能获得低对比度，从而使得不利于在主要使用单色画面的电子书中产生彩色。因此，本发明包括使用电致变色装置作为过滤器的可变滤色器，以便仅在需要彩色实现的彩色模式中产生彩色。为此，根据本发明的电致变色过滤器20必须根据是否施加了电信号而选择性地使光透过或不透过电致变色材料，并且必须与反射式显示装置10耦接在一起。特别地，如图1所示，反射式显示装置10在不具有上基板的情况下优选包括下基板12、形成在下基板上的下电极11、布置成与下电极相对的上电极13、配置成将下电极和上电极之间的像素分隔开并且形成多个像素空间的肋栅14、以及密封在像素空间中的多个颗粒15。此外，如图1 所示，电致变色过滤器20更优选地在不具有后基板的情况下包括前基板21、形成在前基板 21上的第一电极22、布置成与第一电极22相对的第二电极23、布置在第一电极22和第二电极23之间的电致变色材料M、和填充在第一电极22和第二电极23之间的电解质25。根据本发明，电致变色过滤器20的第二电极23堆叠在反射式显示装置10的上电极13之上，这样电致变色过滤器20附接至反射式显示装置10。在此情况下，在结构上存在难题，即，不能将结构构思为仅仅简单地将传统的电致变色装置和电子纸组合。可以使用本发明所属的技术领域中已知的全部方法来执行电致变色过滤器20和反射式显示装置10的附接和组合。此外，根据本发明，为了分别操作电致变色过滤器20和反射式显示装置10，可在反射式显示装置10的上电极13和电致变色过滤器20的第二电极23之间进一步包括绝缘层30。优选的是，绝缘层30由透明材料制成。而且，在图1中，反射式显示装置10的上电极13和电致变色过滤器20的第二电极23被示出为彼此分离，这使得不同的电压能够被施加到上电极13和第二电极23上。然而，本发明可以包括集成电极，在该集成电极中反射式显示装置10的上电极13和电致变色过滤器20的第二电极23集成为一个电极。图5是示出了根据本发明的一个实施方式的用作滤色器的电致变色装置的结构的立体图。如图5所示，根据本发明的电致变色过滤器20可以是包括透明电极和电致变色材料层的电致变色装置。更具体地说，根据本发明的电致变色过滤器20包括前基板21、形成在前基板21上的第一电极22、布置成与前基板21相对的后基板沈、在后基板沈上朝着前基板21的方向上形成的第二电极23、形成在第二电极23上的电致变色材料M、和填充在第一电极22和第二电极23之间的电解质25。就电致变色材料M分散在电解质25中的电致变色装置而言，与图1所示不同，电致变色材料M可以分散在电解质25中。电致变色装置基于这样的原理，S卩，当施加了电场时，通过电流流动而产生氧化还原反应，并且电致变色材料M的颜色被改变。电致变色装置用于窗或门的智能窗、车辆的室内镜、简单的显示装置等。美国专利6，605，239披露了一种使用电致变色材料的电子纸。 然而，全部的传统的使用电致变色材料的电子纸都将电致变色材料用作位于用于显示图像的单元内的颗粒，并且其从根本上不同于本发明，在本发明中电致变色装置被用作滤色器。图6和图7是例示了根据本发明的电致变色过滤器20分别变成透明状态和不透明状态的图。电致变色过滤器20具有前基板21、第一电极22、电解质25、电致变色材料24、 第二电极23、和后基板沈被顺序地堆叠的结构。在第一电极22和电解质25之间可以进一步包括离子存储层四。离子存储层四包括氧化钛(titanium oxide)，以向电解质25提供离子。在不将电力提供给第一电极22和第二电极23的状态中，电致变色过滤器20透射可见光线和红外线的大部分并且反射可见光线和红外线的一部分。当在图6的状态中将电力提供给第一电极22和第二电极23时，电致变色材料M通过电解质25变成离子状态。因此，通过提供给第一电极22和第二电极23的电压，离子状态的电致变色材料M显示特定颜色，因此离子状态的电致变色材料M反射可见光线和红外线的大部分，但是透射可见光线和红外线的一部分。电致变色材料M可以分成无机的电致变色材料和有机的电致变色材料。无机的电致变色材料可包括例如W03、NiOxHy、Nb2O5、TiO2、和MoO3,并且有机的电致变色材料可以包括例如紫罗碱、吩噻嗪、和聚苯胺。在WO3(—种电致变色材料)中，颜色改变的过程可以由式1表不。[式1]WO3(漂白的，透明的)+Xe - +XM+^MXWO3 (暗而模糊的颜色，深蓝色)在式1中，M表示锂(Li)、质子、或钙，并且锂(Li)主要被用作M。锂(Li)离子具有电致变色效应，锂(Li)离子通过与WO3反应而改变为上述深蓝色。如上所述，固体电解质可以被用来提供锂(Li)离子。此外，根据本发明，可根据电致变色材料M的类型和作用基(action radical)的类型来使用能够实现各种颜色的电致变色材料Μ。根据本发明，反射式显示装置10可具有多个像素空间，并且电致变色过滤器20可包括多个电致变色过滤器20，所述多个电致变色过滤器20包括各自的能够根据像素空间而改变为不同颜色的电致变色材料Μ。此外，液体电解质和固相聚合物电解质可以用作电解质25。固相聚合物电解质是能够在固态下传递离子的材料。固相聚合物电解质在环境友好这一点上是有利的，因为固相聚合物电解质不具有诸如制造装置时液体渗漏之类的问题，并且因为固相聚合物电解质可以制造得很薄，因此固相聚合物电解质还可以制造成所有期望的形式。液体电解质可以包括例如IM的LiOH水溶液、IM的LiCLO4水溶液、和IM的KOH水溶液。无机水合物可包括 Ta2O5 · 3. 92H20、Sb2O5 · 4Η20,并且聚 AMPS、聚(VAP)、或改性 PE0/LiCF3S03 可用作固相聚合物电解质。图8和图9是例示了根据本发明的反射式显示设备的电致变色过滤器已被分别切换到单色模式和彩色模式的剖面图。根据本发明，如上所述，代替现有的滤色器的电致变色层形成在反射式显示面板上或电子纸面板之上。因此，当实现单色图像时，电致变色层变成透明的，并且电致变色层在需要彩色的画面中发出彩色，从而实现彩色图像。在使用传统的RGB过滤器的例子中，存在在反射式显示装置中光反射率降低太多 (大约30%)的问题。然而，在本发明中，电致变色装置用作滤色器，使得电致变色装置能够切换到单色模式。此外，传统的电致变色装置和使用电泳或液体粉末的反射式显示装置集成为一体。因此，可实现彩色，该彩色具有比当仅使用传统的电致变色装置和反射式显示装置之一时的对比度更高的对比度。换句话说，根据本发明，如图8和图9所示，电致变色过滤器20可以有选择地透射或不透射光，并且电致变色过滤器20可以切换到单色模式(参看图8)和彩色模式(参看
8图9)。因此，可以实现彩色，并且当实现单色图像时可以获得高反射率和高对比度。尽管已经参照特定的示例性的实施方式描述了本发明，但是本发明不由实施方式的限制，而仅仅由所附的权利要求限制。需要明白的是，本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围和精神的基础上对实施方式进行改变或变型。工业实用性如上所述，根据本发明，能够在彩色模式和单色模式之间切换的电致变色装置用作反射式显示设备的滤色器。因此，存在这样的优点，即，尽管使用了滤色器，但是当实现单色图像时能够获得高反射率和高对比度。也就是说，根据本发明，在比如电子纸之类的反射式显示装置中，为了实现彩色并提高反射效率，电致变色层代替现有的I3R式滤色器被用作滤色器。因此，可提供能够根据图像在单色模式和彩色模式之间切换的电子纸。
权利要求
1.一种配备有电致变色过滤器的反射式显示设备，该反射式显示设备包括 反射式显示装置；和电致变色过滤器，所述电致变色过滤器附接至所述反射式显示装置，并被配置成根据是否施加了电信号而选择性地使光透过或不透过电致变色材料。
2.如权利要求1所述的反射式显示设备，其中，所述反射式显示装置包括通过布置在相对电极之间的颗粒的运动来显示图像的电子纸。
3.如权利要求1所述的反射式显示设备，其中，所述反射式显示装置包括 下基板；形成在所述下基板上的下电极； 布置成与所述下电极相对的上电极；配置成将所述下电极和所述上电极之间的像素分隔开并且形成多个像素空间的肋栅；和密封在所述像素空间中的多个颗粒。
4.如权利要求1所述的反射式显示设备，其中，所述电致变色过滤器包括电致变色装置，所述电致变色装置包括透明电极和电致变色材料层。
5.如权利要求1所述的反射式显示设备，其中，所述电致变色过滤器包括 前基板；形成在所述前基板上的第一电极； 布置成与所述第一电极相对的第二电极； 布置在所述第一电极和所述第二电极之间的电致变色材料；和填充在所述第一电极和所述第二电极之间的电解质。
6.如权利要求1所述的反射式显示设备，其中， 所述反射式显示装置具有多个像素空间，并且所述电致变色过滤器包括多个电致变色过滤器，所述多个电致变色过滤器包括各自的能够根据各自的像素空间而改变为不同颜色的电致变色材料。
7.—种配备有电致变色过滤器的反射式显示设备，该反射式显示设备包括 反射式显示装置；和电致变色过滤器，所述电致变色过滤器附接至所述反射式显示装置，并且被配置成根据是否施加了电信号而选择地使光透过或不透过电致变色材料，其中，所述反射式显示装置包括下基板、形成在所述下基板上的下电极、布置成与所述下电极相对的上电极、配置成将所述下电极和所述上电极之间的像素分隔开并且形成多个像素空间的肋栅、和密封在所述像素空间中的多个颗粒；并且所述电致变色过滤器包括前基板、形成在所述前基板上的第一电极、布置成与所述第一电极相对的第二电极、布置在所述第一电极和所述第二电极之间的电致变色材料、和填充在所述第一电极和所述第二电极之间的电解质。
8.如权利要求7所述的反射式显示设备，其中，所述电致变色过滤器的第二电极堆叠在所述反射式显示装置的上电极之上，以使所述电致变色过滤器附接至所述反射式显示装置。
9.如权利要求8所述的反射式显示设备，该反射式显示设备还包括绝缘层，所述绝缘层被包括在所述反射式显示装置的上电极和所述电致变色过滤器的第二电极之间。
10.如权利要求7所述的反射式显示设备，其中，所述电致变色过滤器包括多个电致变色过滤器，所述多个电致变色过滤器包括各自的能够根据各自的像素空间而改变为不同颜色的电致变色材料。
全文摘要
本发明涉及具有电致变色过滤器的反射式显示装置。具体地说，本发明包括反射式显示装置；和电致变色过滤器，所述电致变色过滤器附接至所述反射式显示装置，并根据是否施加了电信号而选择性地使光透过或不透过电致变色材料。因此，由于本发明采用了能够对彩色模式和黑白模式进行切换的电致变色部件作为反射式显示装置的滤色器，因此即使应用了滤色器，当实现黑白图像时，本发明也能够获得高反射率和高对比度。
文档编号G02F1/15GK102301274SQ200980155869
公开日2011年12月28日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者权纯亨, 金元根, 金映锡, 金永薰, 韩正仁 申请人:Sk电信有限公司