СВЕТОЗАДЕРЖИВАЮЩЕЕ ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО С УПРАВЛЯЮЩИМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ Российский патент 2010 года по МПК G05G5/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к плоским дисплейным устройствам, а более конкретно к светозадерживающим дисплейным устройствам такого типа, в которых используется управляющее электрическое поле.

Уровень техники

К плоским дисплейным устройствам относятся жидкокристаллический дисплей (LCD), плазменная дисплейная панель (PDP), органический электролюминесцентный дисплей (OLED), дисплей на эффекте поля (FED) и электрофоретическое дисплейное устройство. Из них жидкокристаллический дисплей широко используется в мониторах или телевизорах, а плазменная дисплейная панель широко используется в телевизорах с большим экраном. Дисплей на органической электролюминесценции используется в миниатюрных дисплейных устройствах, таких как жидкокристаллический дисплей в мобильном телефоне. Активно ведутся исследования по применению дисплея на органической электролюминесценции в дисплейном устройстве с экраном среднего или большого размера. Кроме того, проводятся исследования по применению дисплея на эффекте поля или электрофоретического дисплейного устройства в мониторах, телевизорах или "электронной бумаге".

Сущность изобретения

Техническая проблема

Однако хорошо известным дисплейным устройствам присущи свои проблемы. Например, жидкокристаллический дисплей имеет узкий угол обзора, низкую скорость реакции и высокую стоимость производства. В плазменном дисплейном устройстве трудно изготовить пиксель с размером ниже некоторого заданного размера. Кроме того, высоким является потребление энергии и выделяется большое количество тепла.

Техническое решение

Настоящее изобретение предназначено для решения вышеуказанных проблем и целью настоящего изобретения является создание нового плоского дисплейного устройства, не имеющего недостатков, присущих обычным плоским дисплейным устройствам.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предлагается светозадерживающее дисплейное устройство с управляющим электрическим полем, содержащее барьерный слой, включающий множество приводных отверстий и имеющий первую поверхность и вторую поверхность; приводные тела, которые вставлены в приводные отверстия и имеют заряд; пиксельный электрод, сформированный на первой поверхности барьерного слоя; и общий электрод, сформированный на второй поверхности барьерного слоя, причем площадь поперечного сечения приводных отверстий, параллельного первой и второй поверхностям, постепенно меняется от первой поверхности ко второй поверхности.

В вышеупомянутом аспекте настоящего изобретения светозадерживающее дисплейное устройство с управляющим электрическим полем может дополнительно содержать первый изолирующий слой, сформированный между первой поверхностью барьерного слоя и пиксельным электродом, и второй изолирующий слой, сформированный между второй поверхностью барьерного слоя и общим электродом. Приводные отверстия заполнены по меньшей мере одним из следующего: инертным газом, азотом и осушенным воздухом. Кроме того, могут иметься переключающие элементы, сформированные на первой поверхности барьерного слоя, причем эти переключающие элементы могут быть связаны с соответствующими пиксельными электродами и предназначены для управления напряжениями, подаваемыми на соответствующие пиксельные электроды. Каждый из переключающих элементов может содержать тонкопленочный транзистор.

Каждое из приводных тел может иметь сферическую форму и быть выполнено из непрозрачного материала. Каждое из приводных отверстий может иметь форму усеченного конуса. Площадь поперечного сечения каждого из приводных тел, проходящего через его центр, может быть больше поперечного сечения каждого из приводных отверстий.

Барьерный слой может быть черным. Барьерный слой может быть сформирован путем экспонирования и проявки фоточувствительного слоя, содержащего черный пигмент, с использованием маски. Светозадерживающее дисплейное устройство может дополнительно содержать светозащитный слой, сформированный на любой из первой и второй поверхностей барьерного слоя.

Светозадерживающее дисплейное устройство может дополнительно содержать изолирующую подложку по меньшей мере на внешней поверхности пиксельного электрода или на внешней поверхности общего электрода. Изолирующая подложка может включать первую изолирующую подложку на внешней поверхности пиксельного электрода и вторую подложку на внешней поверхности общего электрода.

Пиксельный электрод может перекрывать множество приводных отверстий. Площадь поперечного сечения приводных отверстий, параллельного первой и второй поверхностям барьерного слоя, при переходе от первой поверхности ко второй поверхности может постепенно увеличиваться или уменьшаться.

Светозадерживающее дисплейное устройство может дополнительно содержать цветовой светофильтр, сформированный на внешней поверхности пиксельного электрода или на внешней поверхности общего электрода. Светозадерживающее дисплейное устройство может дополнительно содержать изолирующую подложку на внешней поверхности пиксельного электрода, а светофильтр может быть расположен между пиксельным электродом и изолирующей подложкой.

Пиксельный электрод и общий электрод могут быть изготовлены из прозрачного проводящего материала. Примеры прозрачного проводящего материала включают оксид индия-олова (ITO) и оксид цинка-индия (IZO).

Светозадерживающее дисплейное устройство может дополнительно содержать датчик положения для определения угла наклона экрана дисплея. Светозадерживающее дисплейное устройство может дополнительно содержать блок подсветки, который расположен на первой поверхности или второй поверхности барьерного слоя и испускает свет для создания изображения. Блок подсветки может содержать лампу, которая испускает свет, и светонаправляющую пластину, которая преобразует свет, испускаемый лампой, в светящуюся поверхность. Светозадерживающее дисплейное устройство может дополнительно содержать конденсорную линзу, которая собирает свет, испускаемый блоком подсветки, в соответствующие приводные отверстия.

Пиксельный электрод и общий электрод могут быть выполнены в виде полос, причем пиксельный электрод и общий электрод могут пересекать друг друга.

Полутон можно отобразить, управляя промежутком времени, в течение которого каждое из приводных тел перекрывает каждое из приводных отверстий. Промежутком времени, в течение которого каждое из приводных тел перекрывает каждое из приводных отверстий, можно управлять, периодически и многократно подавая напряжение между пиксельным электродом и общим электродом.

Полутон можно отобразить, изменяя напряжение, подаваемое между пиксельным электродом и общим электродом, с целью управления положениями приводных тел в приводных отверстиях.

Приводные отверстия могут быть вакуумированы.

Светозадерживающее дисплейное устройство может дополнительно содержать источник света в виде светящейся поверхности, установленный на первой поверхности или на второй поверхности барьерного слоя и испускающий свет для создания изображения.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается светозадерживающее дисплейное устройство с управляющим электрическим полем, содержащее барьерное ребро, включающее множество приводных отверстий и имеющее первую поверхность и вторую поверхность; приводные тела, которые вставлены в приводные отверстия и имеют заряд; пиксельный электрод, сформированный на первой поверхности барьерного ребра, и общий электрод, сформированный на второй поверхности барьерного ребра, причем площадь поперечного сечения приводных отверстий, параллельного первой и второй поверхностям, постепенно меняется от первой поверхности ко второй поверхности.

Положительный эффект

Согласно настоящему изобретению можно создать желаемое изображение, управляя положениями приводных тел с использованием силы тяжести и электрической силы для управления количеством света.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятны из подробного описания вариантов выполнения настоящего изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, где:

на фиг.1 показано сечение светозадерживающего дисплейного устройства с управляющим электрическим полем согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения;

на фиг.2 в укрупненном масштабе показана часть устройства, изображенного на фиг.1;

на фиг.3 показано сечение дисплейной панели светозадерживающего дисплейного устройства с управляющим электрическим полем согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения;

на фиг.4 и 5 иллюстрируется способ управления управляющим электрическим полем в зависимости от угла наклона светозадерживающего дисплейного устройства с управляющим электрическим полем; и

на фиг.6-10 показаны сечения светозадерживающих дисплейных устройств с управляющим электрическим полем согласно другим вариантам выполнения настоящего изобретения.

Варианты выполнения изобретения

Ниже со ссылками на сопровождающие чертежи описаны варианты выполнения настоящего изобретения, так что специалисты в данной области техники могут легко его реализовать.

На чертежах с целью более четкого изображения слоев и областей толщина показана увеличенной. Кроме того, на протяжении всего описания одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями. Если сказано, что слой, пленка, область или пластина помещена на каком-либо элементе, это включает случай, когда эти слои, пленка, область или пластина помещены непосредственно на этом элементе, а также случай, когда другой элемент расположен между ними. Напротив, если сказано, что один элемент помещен непосредственно на другом элементе, это означает, что между ними не расположено никакого элемента.

На фиг.1 показано сечение светозадерживающего дисплейного устройства с управляющим электрическим полем согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения, а на фиг.2 более крупно показана часть устройства, изображенного на фиг.1.

На фиг.1 светозадерживающее дисплейное устройство, выполненное согласно данному варианту выполнения настоящего изобретения, содержит дисплейную панель 100 и блок 300 задней подсветки. Дисплейная панель 100 управляет количеством света, необходимого для создания изображения, и включает множество приводных отверстий 151 и приводных тел 101, вставленных в приводные отверстия 151 и имеющих заряд. Блок 300 задней подсветки испускает свет в сторону дисплейной панели 100 и содержит лампу 302, предназначенную для испускания света, светонаправляющую пластину 301, предназначенную для преобразования света, испускаемого лампой 302, которая является точечным или линейным источником света, в светящуюся поверхность, и конденсорную линзу 303, предназначенную для собирания света, испускаемого светопроводящей пластиной 301, и передачи этого света в приводные отверстия 151 дисплейной панели. Здесь лампа 302 может быть линейным источником света, например флуоресцентной лампой с холодным катодом (CCFL, Cold cathode fluorescent lamp), флуоресцентной лампой с внешним электродом (EEFL, External electrode fluorescent lamp) или точечным источником света, например светоизлучающим диодом (LED). Альтернативно, лампа 302 может быть источником света в виде светящейся поверхности, и в этом случае светонаправляющая пластина 301 может отсутствовать. Конденсорная линза 303 может быть сформирована непосредственно на светонаправляющей пластине 301 в виде монослоя или отдельной пленки. Альтернативно, конденсорная линза 303 может быть сформирована на дисплейной панели 100 в виде одного слоя.

В светозадерживающем дисплейном устройстве электрическая сила прикладывается к приводным телам 101 в приводных отверстиях 151 с целью перемещения приводного тела 101 и тем самым управления прохождением света, испускаемого блоком 300 задней подсветки, в результате чего создается желаемое изображение.

Ниже со ссылкой на фиг.2 подробно описана дисплейная панель 100 светозадерживающего дисплейного устройства.

На одной поверхности прозрачной изолирующей подложки 110, изготовленной из стекла, выполнено множество пиксельных электродов 120. В данном случае пиксельные электроды 120 выполнены из прозрачного проводящего материала, например оксида индия-олова (ITO) или оксида цинка-индия (IZO) и равномерно размещены в виде матрицы.

Переключающие элементы 130, предназначенные для независимого переключения напряжения, подаваемого на пиксельные электроды 120, сформированы на изолирующей подложке 110 и связаны с пиксельными электродами 120. В данном случае переключающий элемент 130 может быть тонкопленочным транзистором. Переключающие элементы 130 сформированы на изолирующей подложке 110 так, что провода, идущие к управляющим электродам (не показаны) и предназначенные для передачи сигналов развертки с целью включения/выключения тонкопленочных транзисторов, и провода для передачи данных (не показаны), предназначенные для подачи на пиксельные электроды 120 напряжений, соответствующих уровням яркости (полутонам), пересекают друг друга.

Первый изолирующий слой 140 выполнен на пиксельных электродах 120 и переключающих элементах 130. В данном случае первый изолирующий слой 140 выполнен из неорганического изолирующего материала, например нитрида кремния SiN_x или оксида кремния SiO, или органического изолирующего материала, например полимера. Альтернативно, первый изолирующий слой 140 может быть сформирован ниже переключающих элементов 130.

На первом изолирующем слое 140 сформирован барьерный слой 150, который может быть выполнен в виде ребра и в котором имеется множество приводных отверстий 151. Барьерный слой 150 может быть выполнен из светопроницаемого материала или из непрозрачного материала, через который свет пройти не может. Предпочтительно, барьерный слой 150 изготовлен из материала черного цвета, чтобы качество изображения на дисплее не ухудшалось из-за проникновения или отражения нежелательного света. Барьерный слой 150 может быть сформирован путем экспонирования и проявки фоточувствительного слоя, содержащего черный пигмент, с использованием специальной маски или способом нанопечати. Альтернативно, барьерный слой 150 может быть сформирован путем экспонирования и проявки фоточувствительного слоя, используемого в качестве маски, и выполнения последующей обработки с целью блокировки света. Площадь поперечного сечения приводного отверстия 151, параллельного поверхности барьерного слоя (или поверхности изолирующей подложки 110), постепенно меняется от нижней поверхности к верхней поверхности барьерного слоя 150. На фиг.2 площадь поперечного сечения приводного отверстия 151 при переходе от нижней поверхности к верхней поверхности барьерного слоя 150 постепенно увеличивается. И наоборот, при переходе от нижней поверхности к верхней поверхности барьерного слоя 150 площадь поперечного сечения приводного отверстия 151 может постепенно уменьшаться. В данном варианте выполнения настоящего изобретения приводное отверстие 151 имеет форму усеченного конуса. Однако приводное отверстие 151 может иметь и другую форму.

Приводное отверстие 151 в барьерном слое 150 заполнено инертным газом, например аргоном, неоном или гелием. Кроме того, приводное тело 101 вставлено в приводное отверстие 151 барьерного слоя 150. В данном случае приводное тело 101 выполнено из непрозрачного материала, а поверхность приводного тела 101 является черной, препятствуя отражению света, и имеет заранее заданный заряд. Заряд может быть отрицательным или положительным. Вместо инертного газа приводное отверстие 151 может быть заполнено другим газом, подходящим для поддержания заряда на приводном теле 101, например азотом или осушенным воздухом. Альтернативно, в приводном отверстии 151 может быть вакуум. Хотя в данном варианте выполнения настоящего изобретения приводное тело 101 имеет сферическую форму, приводное тело 101 может иметь другую форму, например цилиндрическую, в зависимости от формы приводного отверстия 151. Площадь поперечного сечения, проходящего через центр приводного тела 101 (в дальнейшем называемого центральным поперечным сечением), предпочтительно превышает наименьшую площадь поперечного сечения приводного отверстия 151, чтобы имелась возможность полной блокировки приводного отверстия 151 и создания абсолютно черного состояния. В приводном теле 101 может быть выполнена полость, что позволяет снизить вес приводного тела 101.

Второй изолирующий слой 210 сформирован на барьерном слое 151. Второй изолирующий слой 210 может быть выполнен в виде пленки. Второй изолирующий слой 210 может быть изготовлен из нитрида кремния или оксида кремния.

Общий электрод 220, выполненный из прозрачного проводящего материала, например ITO или IZO, сформирован на втором изолирующем слое 210.

Светозащитный слой 230, задающий область пикселя, сформирован на общем электроде 220. Светозащитный слой 230 предотвращает смешивание друг с другом света, испускаемого соседними пикселями. Если барьерный слой 150 может функционировать в качестве светозащитного слоя, светозащитный слой 230 может отсутствовать.

На светозащитном слое 230 сформированы светофильтры красного 240R, зеленого 240G и синего 240В цветов. Светофильтры 240R, 240G и 240В расположены в позициях, соответствующих приводным отверстиям 151.

В дисплейной панели 100 на стороне изолирующей подложки 110 или светофильтров 240R, 240G и 240 В может иметься блок 300 задней подсветки.

Ниже описана работа светозадерживающего дисплейного устройства с управляющим электрическим полем.

В общем случае дисплейное устройство используется в состоянии, при котором экран дисплея установлен в вертикальном положении. Соответственно, внутренняя поверхность приводного отверстия 151 в барьерном слое 150 образует наклонную поверхность. Под действием силы тяжести приводное тело 101 скатывается вниз по наклонной поверхности. Однако, когда между пиксельным электродом 120 и общим электродом 220 подано напряжение, создается электрическое поле, и на приводное тело, имеющее заряд, действует электрическая сила, в результате чего приводное тело катится вверх по наклонной поверхности против силы тяжести. Соответственно, управляя напряжением между пиксельным электродом 120 и общим электродом 220, можно управлять электрической силой, действующей на приводное тело 101, и, таким образом, можно управлять и положением приводного тела 101. В этом варианте выполнения настоящего изобретения угол наклона наклонной поверхности приводного отверстия 151 является постоянным. Альтернативно, угол наклонной поверхности приводного отверстия 151 может постепенно увеличиваться в направлении снизу вверх, то есть приводное отверстие 151 может иметь форму раструба.

Поскольку площадь пиксельного электрода 120 меньше площади общего электрода 220, интенсивность электрического поля, создаваемого между электродами 120 и 220, постепенно возрастает в направлении к пиксельному электроду 120. В этом случае напряжением на электродах 120 и 220 управляют так, что приводное тело 101 останавливается в заранее заданной точке в приводном отверстии 151.

Площадь приводного отверстия 151, доступная для прохождения света, изменяется в зависимости от положения приводного тела 101. В частности, чем выше положение приводного тела 101, тем более узкой является область приводного отверстия 151, через которую проходит свет. Когда приводное тело 101 расположено в самой нижней части наклонной поверхности, площадь приводного отверстия 151, доступная для прохождения света, становится максимальной. Когда приводное тело 101 расположено в верхней части наклонной поверхности и полностью перекрывает приводное отверстие 151, свет полностью задерживается. Соответственно, управляя напряжением между пиксельным электродом 120 и общим электродом 220, можно управлять пропусканием света.

Хотя управление количеством света осуществляют, управляя положением приводного тела 101 в приводном отверстии 151, количеством света можно управлять, управляя промежутком времени, в течение которого приводное тело 101 перекрывает свет. Ниже описан этот способ.

Когда промежуток времени, в течение которого один пиксель непрерывно отображает конкретную информацию изображения, соответствует одному кадру, количеством света можно управлять, изменяя промежуток времени, в течение которого приводное тело 101 перекрывает приводное отверстие 151 на протяжении одного кадра. Например, когда напряжение временно подается в течение одного кадра так, что приводное тело 101 расположено в самой нижней части наклонной поверхности, отображается состояние "белого", которое характеризуется максимальной яркостью, а когда напряжение подается в течение одного кадра так, что приводное тело 101 перекрывает приводное отверстие 151, отображается состояние "черного", которое соответствует самому темному полутону. Когда напряжение подано так, что приводное тело 101 перекрывает приводное отверстие 151 в течение промежутка времени, соответствующего половине одного кадра, отображается промежуточный уровень яркости (уровень "серого"). При этом промежутком времени, когда приводное тело 101 перекрывает приводное отверстие 151, можно управлять, подавая напряжение на приводное тело 151 непрерывно или периодически и многократно в течение промежутка времени, соответствующего уровню серого. Например, при отображении 156-ого уровня серого с использованием светозадерживающего дисплейного устройства, которое способно отображать 256 уровней серого, один кадр делят на 256 секций и напряжение непрерывно подают в течение промежутка времени, соответствующего 100 секциям, или же в течение промежутка времени, соответствующего одной секции, напряжение прикладывают 100 раз, таким образом обеспечивая яркость, соответствующую 156-ому уровню серого.

Кроме того, при использовании светофильтров 240R, 240G, 240В изображение отображается в цвете.

В данном случае, поскольку размер приводного тела 101 составляет несколько микрометров, а приводное тело 101 может быть приведено в движение напряжением в несколько десятков или в несколько сотен милливольт и с высокой скоростью, можно создать дисплейное устройство, имеющее высокую скорость реакции и высокоточную настройку. Поскольку рабочая скорость приводного тела 101 обратно пропорциональна его массе, для уменьшения массы приводного тела 101 в нем можно сделать полость.

Хотя приводное тело 101 приводится в действие с использованием силы тяжести и электрической силы, в качестве средства для замены или компенсации силы тяжести можно использовать электрическую силу, которая действует в направлении, противоположном действию существующей электрической силы. Другими словами, путем инвертирования напряжения между пиксельным электродом 120 и общим электродом 220 можно перемещать приводное тело 101 независимо от силы тяжести.

На фиг.3 показано сечение светозадерживающего дисплейного устройства с управляющим электрическим полем согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения.

Как показано на фиг.3, на одной поверхности первой изолирующей подложки 110, изготовленной из прозрачного материала, например стекла, в виде матрицы сформирован светофильтр 240 красного, зеленого и синего цветов.

Пиксельные электроды 120 сформированы на соответствующих светофильтрах 240. В данном случае пиксельный электрод 120 выполнен из прозрачного проводящего материала, например ITO или IZO.

Переключающие элементы 130 для независимого переключения напряжения, подаваемого на пиксельные электроды 120, сформированы на изолирующей подложке 110 и соединены с пиксельными электродами 120. В данном случае переключающий элемент 130 может быть тонкопленочным транзистором. Переключающие элементы 130 сформированы на изолирующей подложке 110 так, что провода, идущие к управляющим электродам (не показаны) для передачи сигналов развертки с целью включения/выключения тонкопленочных транзисторов, и провода для передачи данных (не показаны), предназначенные для подачи на пиксельные электроды 120 напряжений, соответствующих уровням яркости, пересекают друг друга.

Первый изолирующий слой 140 выполнен на пиксельных электродах 120 и переключающих элементах 130. В данном случае первый изолирующий слой 140 выполнен из неорганического изолирующего материала, например нитрида кремния SiN_x, или оксида кремния SiO, или органического изолирующего материала, например полимера. Альтернативно, первый изолирующий слой 140 может быть сформирован ниже переключающих элементов 130.

На первом изолирующем слое 140 сформирован барьерный слой 150, в котором имеется множество приводных отверстий 151. Предпочтительно, чтобы барьерный слой 150 был черным. Барьерный слой 150 может быть сформирован путем экспонирования и проявки фоточувствительного слоя, содержащего черный пигмент, с использованием специальной маски или способа нанопечати. Площадь поперечного сечения приводного отверстия 151, параллельного поверхности барьерного слоя (или поверхности изолирующей подложки 110), постепенно меняется от нижней поверхности к верхней поверхности барьерного слоя 150. На фиг.3 площадь поперечного сечения приводного отверстия 151 при переходе от нижней поверхности к верхней поверхности барьерного слоя 150 постепенно увеличивается. И наоборот, при переходе от нижней поверхности к верхней поверхности барьерного слоя 150 площадь поперечного сечения приводного отверстия 151 может постепенно уменьшаться. В данном варианте выполнения настоящего изобретения приводное отверстие 151 имеет форму усеченного конуса. Однако приводное отверстие 151 может иметь и другую форму.

Для предотвращения выхода из строя приводного отверстия 151 множество приводных отверстий 151 перекрывают один пиксельный электрод 120. Путем использования нескольких десятков приводных отверстий 151 на каждый пиксель можно обеспечить высокую однородность рабочих параметров.

Приводное отверстие 151 в барьерном слое 150 заполнено инертным газом, например аргоном, неоном или гелием. В данном случае предпочтительно, чтобы поверхность приводного тела 101 была черной и имела заранее заданный заряд. Заряд может быть отрицательным или положительным. Вместо инертного газа приводное отверстие 151 может быть заполнено другим газом, подходящим для поддержания заряда на приводном теле 101, например азотом или осушенным воздухом. Альтернативно, в приводном отверстии 151 может быть вакуум. Хотя в данном варианте выполнения настоящего изобретения приводное тело 101 имеет сферическую форму, приводное тело 101 может иметь другую форму, например цилиндрическую, в зависимости от формы приводного отверстия 151. Площадь центрального поперечного сечения предпочтительно превышает наименьшую площадь поперечного сечения приводного отверстия 151, чтобы имелась возможность полной блокировки приводного отверстия 151 и создания абсолютно черного состояния. В приводном теле 101 может быть выполнена полость, что позволяет снизить массу приводного тела 101.

Второй изолирующий слой 210 сформирован на барьерном слое 151. Второй изолирующий слой 210 может быть выполнен в виде пленки. Второй изолирующий слой 210 может быть изготовлен из нитрида кремния или оксида кремния.

Общий электрод 220, выполненный из прозрачного проводящего материала, например ITO или IZO, сформирован на втором изолирующем слое 210.

Вторая изолирующая подложка 290 выполнена на общем электроде 220.

Дисплейная панель с вышеуказанной конфигурацией может быть изготовлена путем формирования на первой изолирующей подложке 110 цветовых светофильтров 240, пиксельных электродов 120, переключающих элементов 130, первого изолирующего слоя 140 и барьерного слоя 150, формирования на второй изолирующей подложке 290 общего электрода 220 и второго изолирующего слоя 210, вставки приводных тел 101 в приводные отверстия 151 и объединения подложек 110 290 друг с другом в атмосфере, например, инертного газа или азота. Поскольку на втором изолирующем основании 290 сформирован только общий электрод 220 и второй изолирующий слой 210, подложки 110 и 290 можно легко подогнать друг к другу.

На фиг.4 и 5 поясняется способ регулировки управляющего электрического поля в соответствии с углом наклона светозадерживающего дисплейного устройства с управляющим электрическим полем.

Дисплейное устройство обычно используется в конфигурации, при которой экран дисплея расположен строго в вертикальном положении, но может использоваться в конфигурации, при которой экран дисплея немного отклонен по отношению к вертикальной плоскости как в портативном компьютере. Согласно настоящему изобретению в светозадерживающем дисплейном устройстве, когда экран дисплея отклонен относительно вертикальной плоскости, угол наклонной поверхности приводного отверстия 151 меняется и, таким образом, влияет на управление приводным телом 101 с использованием электрического поля.

Как показано на фиг.4, когда дисплейная панель 100 отклонена на угол θ₀, приводное тело 101, находящееся на наклонной поверхности приводного отверстия 151, скатывается вниз по наклонной поверхности силой mgcos(θ₀+θ₁), обусловленной силой тяжести (см. фиг.5). Здесь θ₁ обозначает угол наклона поверхности приводного отверстия 151. Когда на пиксельный электрод 120 и общий электрод 220 подано напряжение V, приводное тело 101 катится вверх по наклонной поверхности за счет электрической силы:

.

Здесь Q обозначает величину заряда приводного тела 101, d - расстояние между электродами 120 и 220. Соответственно, для того, чтобы сила тяжести и электрическая сила были равны друг другу, между пиксельным электродом 120 и общим электродом 220 необходимо подать напряжение V:

Управляющее напряжение между пиксельным электродом 120 и общим электродом 220 вычисляют как функцию θ₀ и θ₁. В данном случае, поскольку θ₁ определено заранее, необходимое управляющее напряжение можно вычислить путем измерения θ₀.

Соответственно, согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения на светозадерживающем дисплейном устройстве установлен датчик положения, предназначенный для измерения угла наклона, причем установленный блок регулировки управляющего напряжения принимает величину угла наклона, обнаруженного датчиком положения, и управляющее напряжение, соответствующее углу наклона, подается между пиксельным электродом 120 и общим электродом 220, обеспечивая создание желаемого изображения.

Хотя выше было описано светозадерживающее дисплейное устройство активного типа, настоящее изобретение может относиться к светозадерживающему дисплейному устройству пассивного типа.

На фиг.6-10 показаны сечения светозадерживающих дисплейных устройств с управляющим электрическим полем согласно другим вариантам выполнения настоящего изобретения.

Сначала обратимся к фиг.6. Первый изолирующий слой 140 и второй изолирующий слой 210 сформированы на обеих поверхностях барьерного слоя 150, а полосковые пиксельные электроды 121 и общие электроды 221 сформированы на внешней поверхности изолирующих слоев 140 и 210, соответственно. В данном случае продольные направления пиксельных электродов 121 и общих электродов 221 перпендикулярны друг другу. В данном варианте выполнения настоящего изобретения приводное тело 101 и барьерный слой 150 являются черными и светозащитного слоя не требуется.

В дисплейном устройстве пассивного типа, когда подано напряжение между одним из множества пиксельных электродов 121 и одним из множества общих электродов 221 соответственно, приводное тело 101, расположенное в месте пересечения электродов 121 и 221, приводится в действие посредством электрической силы.

Вариант выполнения настоящего изобретения, показанный на фиг.7, отличается от варианта выполнения настоящего изобретения, показанного на фиг.6, тем, что на общих электродах 221 дополнительно сформированы конденсорные линзы 303.

В варианте выполнения настоящего изобретения, показанном на фиг.8, в барьерном слое 150 сформированы приводные углубления 151, светозащитный слой 230 сформирован на одной поверхности барьерного слоя 150, а общие электроды 221 сформированы на светозащитном слое 230. Поскольку приводные отверстия 151 не проходят через барьерный слой 150, нет необходимости в формировании изолирующего слоя для изоляции общих электродов 221 от приводных тел 101. Барьерный слой 150 может быть легко сформирован с использованием способа нанопечати. Кроме того, поскольку светозащитный слой 230 препятствует перемешиванию света, идущего от приводных отверстий 151, барьерный слой 150 может быть выполнен из светопроницаемого материала.

Вариант выполнения настоящего изобретения, показанный на фиг.9, отличается от варианта выполнения изобретения, показанного на фиг.8, тем, что приводные отверстия 151 проходят через барьерный слой 150 и светозащитный слой 230, и сформирован второй изолирующий слой 210 для изоляции общих электродов 221 от приводных тел 101.

Вариант выполнения настоящего изобретения, показанный на фиг.10, отличается от варианта выполнения настоящего изобретения, показанного на фиг.9, тем, что светозащитный слой 230 сформирован на внешней поверхности общих электродов 221.

Как сказано выше, согласно настоящему изобретению можно создать желаемое изображение, управляя положениями приводных тел с использованием силы тяжести и электрической силы для управления количеством света.

Хотя были описаны варианты и модифицированные примеры выполнения настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничено этими вариантами и примерами, но может быть модифицировано в различных формах в рамках формулы изобретения. Поэтому естественно, что такие модификации находятся в объеме настоящего изобретения.

Изобретение относится к плоским дисплейным устройствам. Светозадерживающее дисплейное устройство с управляющим электрическим полем содержит барьерный слой, включающий множество приводных отверстий (151) и имеющий первую поверхность и вторую поверхность; приводные тела (101), которые вставлены в приводные отверстия (151) и имеют заряд; пиксельный электрод, сформированный на первой поверхности барьерного слоя; и общий электрод, сформированный на второй поверхности барьерного слоя, причем площадь поперечного сечения приводных отверстий (151), параллельного первой и второй поверхностям, постепенно меняется от первой поверхности ко второй поверхности. Каждое из приводных тел имеет сферическую форму и площадь поперечного сечения, проходящего через его центр, превышающую поперечное сечение каждого из приводных отверстий. Приводные отверстия заполнены, по меньшй мере, одним из следующего: инертным газом, азотом и осушенным воздухом. Техническим результатом является увеличение скорости реакции, снижение стоимости, снижение потребления энергии. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Светозадерживающее дисплейное устройство с управляющим электрическим полем, содержащее: барьерный слой, включающий множество приводных отверстий и имеющий первую поверхность и вторую поверхность; приводные тела, которые вставлены в приводные отверстия и имеют заряды; пиксельный электрод, сформированный на первой поверхности барьерного слоя; и общий электрод, сформированный на второй поверхности барьерного слоя, причем площадь поперечного сечения приводных отверстий, параллельного первой и второй поверхностям, постепенно меняется от первой поверхности ко второй поверхности, а каждое из приводных тел имеет сферическую форму и площадь поперечного сечения, проходящего через его центр, превышающую поперечное сечение каждого из приводных отверстий.

2. Дисплейное устройство по п.1, дополнительно содержащее: первый изолирующий слой, сформированный между первой поверхностью барьерного слоя и пиксельным электродом, и второй изолирующий слой, сформированный между второй поверхностью барьерного слоя и общим электродом.

3. Дисплейное устройство по п.1, в котором приводные отверстия заполнены по меньшей мере одним из следующего: инертным газом, азотом и осушенным воздухом.

4. Дисплейное устройство по п.1, в котором сформировано множество пиксельных электродов, сформирован один общий электрод, соответствующий всем пиксельным электродам, и дополнительно имеются переключающие элементы, сформированные на первой поверхности барьерного слоя, причем эти переключающие элементы связаны с соответствующими пиксельными электродами для управления напряжениями, подаваемыми на соответствующие пиксельные электроды.

5. Дисплейное устройство по п.4, в котором каждый из переключающих элементов содержит тонкопленочный транзистор.

6. Дисплейное устройство по п.1, в котором каждое из приводных тел имеет сферическую форму.

7. Дисплейное устройство по п.6, в котором поверхность каждого из приводных тел является черной.

8. Дисплейное устройство по п.1, в котором каждое из приводных отверстий имеет форму усеченного конуса.

9. Дисплейное устройство по п.1, в котором барьерный слой является черным.

10. Дисплейное устройство по п.9, в котором барьерный слой сформирован путем экспонирования и проявки фоточувствительного слоя, содержащего черный пигмент, с использованием маски.

11. Дисплейное устройство по п.1, дополнительно содержащее светозащитный слой, сформированный на любой из первой и второй поверхностей барьерного слоя.

12. Дисплейное устройство по п.1, дополнительно содержащее изолирующую подложку на внешней поверхности пиксельного электрода и/или на внешней поверхности общего электрода.

13. Дисплейное устройство по п.12, в котором изолирующая подложка включает первую изолирующую подложку на внешней поверхности пиксельного электрода, и вторую подложку на внешней поверхности общего электрода.

14. Дисплейное устройство по п.1, в котором пиксельный электрод перекрывает множество приводных отверстий.

15. Дисплейное устройство по п.1, в котором площадь поперечного сечения приводных отверстий, параллельного первой и второй поверхностям барьерного слоя, постепенно увеличивается от первой поверхности ко второй поверхности.

16. Дисплейное устройство по п.1, в котором площадь поперечного сечения приводных отверстий, параллельного первой и второй поверхностям барьерного слоя, постепенно уменьшается от первой поверхности ко второй поверхности.

17. Дисплейное устройство по п.1, дополнительно содержащее цветовой светофильтр, сформированный на внешней поверхности пиксельного электрода или на внешней поверхности общего электрода.

18. Дисплейное устройство по п.17, дополнительно содержащее изолирующую подложку на внешней поверхности пиксельного электрода, причем цветовой фильтр расположен между пиксельным электродом и изолирующей подложкой.

19. Дисплейное устройство по п.1, в котором пиксельный электрод и общий электрод изготовлены из прозрачного проводящего материала.

20. Дисплейное устройство по п.20, в котором пиксельный электрод и общий электрод изготовлены из оксида индия-олова (ITO) и оксида цинка-индия (IZO).

21. Дисплейное устройство по п.1, дополнительно содержащее датчик положения для определения угла наклона дисплейного экрана.

22. Дисплейное устройство по п.21, дополнительно содержащее блок регулировки управляющего напряжения, который регулирует напряжение, управляющее яркостью и подаваемое между общим электродом и пиксельным электродом, в зависимости от угла наклона, определенного датчиком положения.

23. Дисплейное устройство по п.1, дополнительно содержащее блок задней подсветки, который расположен на первой поверхности или второй поверхности барьерного слоя и испускает свет для создания изображения.

24. Дисплейное устройство по п.23, в котором блок задней подсветки содержит лампу, которая испускает свет, и светонаправляющую пластину, которая преобразует свет, испускаемый лампой, в светящуюся поверхность.

25. Дисплейное устройство по п.24, дополнительно содержащее матрицу конденсорных линз, которая собирает свет, испускаемый блоком задней подсветки, в соответствующие приводные отверстия.

26. Дисплейное устройство по п.1, в котором пиксельный электрод и общий электрод выполнены в виде полос, причем пиксельный электрод и общий электрод пересекают друг друга.

27. Дисплейное устройство по п.1, в котором полутон отображается путем управления промежутком времени, в течение которого каждое из приводных тел перекрывает каждое из приводных отверстий.

28. Дисплейное устройство по п.27, в котором управление промежутком времени, в течение которого каждое из приводных тел перекрывает каждое из приводных отверстий, осуществляется путем прерывистой и повторяющейся подачи напряжения между пиксельным электродом и общим электродом.

29. Дисплейное устройство по п.1, в котором отображение полутона осуществляется путем изменения напряжения, подаваемого между пиксельным электродом и общим электродом для управления положениями приводных тел в приводных отверстиях.

30. Дисплейное устройство по п.1, в котором в приводных отверстиях создан вакуум.

31. Дисплейное устройство по п.1, дополнительно содержащее источник света в виде светящейся поверхности, установленный на первой или на второй поверхности барьерного слоя и испускающий свет для создания изображения.

32. Светозадерживающее дисплейное устройство с управляющим электрическим полем, содержащее: барьерное ребро, включающее множество приводных углублений и имеющее первую поверхность и вторую поверхность; приводные тела, которые вставлены в приводные отверстия и имеют заряд; пиксельный электрод, сформированный на первой поверхности барьерного ребра; и общий электрод, сформированный на второй поверхности барьерного ребра, причем площадь поперечного сечения приводных отверстий, параллельного первой и второй поверхностям, постепенно меняется от первой поверхности ко второй поверхности, а каждое из приводных тел имеет сферическую форму и площадь поперечного сечения, проходящего через его центр, превышающую поперечное сечение каждого из приводных отверстий.