[发明专利]有源光学元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于作为表面和表面涂层的通过应用控制电压改变颜色的有源元件的领域，并涉及电子显示器领域，更具体地涉及用于矩阵显示器和指示器中的元件的领域。

背景技术

多种元件被用来在不同的电子显示器中显示图像和信息，电子显示器被分为两个主要类别：有源显示器和无源显示器。

在无源显示器中，控制信号改变矩阵颗粒的反射水平，并且利用外部光会形成可见的图像；根据在控制电极之间产生的电场，光会被反射或吸收。无源显示器的能量消耗较低并且在强外部光条件下更易于读取。与有源显示器相比，无源显示器的主要缺点是：对比度低、视角窄且反应时间长；而其主要优点是能量消耗较低。无源显示器用于，例如电池驱动的装置(如表、计算器、和移动电话)中，这些装置需考虑功率消耗。

在有源显示器中，图像是通过发射不同强度光的矩阵的每一个点形成的。矩阵的每一个点由通过晶体管(由膜技术形成)改变(转换)开或关的一个发光二极管或加速改变(转换)这些点的其他发光元件(等离子体解决方案等)制成。与无源显示器相比，这些类型的显示器需要更多的能量源、图像对比度更好并具有更宽的图像视角。有源显示器用于，例如电源驱动的较大的便携式和固定设备，其中功率消耗不是突出的问题。有源显示器的主要缺点是光强度相当低，且图像在强外部光(例如直射的太阳光)的条件下不容易看到；而且它们的制造成本和能量消耗相对高，这限制了它们的实施可能性。

通常认为所谓的电磁信息牌(记分板)也是依赖于施加到电磁体的电脉冲的极化，而使板(一侧为有色光，而另一侧是暗的)的一侧或另一侧转向观察者。借助于线圈不可能得到非常小的点而且装置的机械惰性(mechanical inertness)非常高。这显著限制了这类显示器的应用领域。

已知的类似显示器有几个不同的专利。通常已知的是在美国专利US4288788中所披露的静电显示器，其用于制造大的数字牌(记分板)。为了形成数字，要使用大的条状电子元件。通过使用这些元件，能够组成数字8的符号图案。为了使数字显现出来，要用控制电压为某些元件充电，并使所需的条状物的亮侧或暗侧转向观察者。在同样是关于数字牌(记分板)的美国专利US4163162中，描述了一种用静电执行器替代电磁体的方法。这些解决方案的主要缺点是需要高电压，并且它们的最小物理尺寸意味着它们不能用于较小的高分辨率显示器。

国际专利申请WO03034140描述了一种由单分子单层制成的显示器，其中颗粒的光传输或反射取决于所施加的电场。

美国专利第US6054071号中描述了与本发明目最为相似的目的，该专利披露了形成电子纸显示器，其中图像是用其中置入纸的小驻极体颗粒形成的。这些颗粒在施加电场时被极化。所添加的粉末着色剂覆盖被一定程度上极化的颗粒的一极，并会在纸中形成图像。该解决方案的缺点是在形成图像的过程中，颗粒在电子纸显示器中被极化并着色，这使得实现该解决方案非常复杂。虽然其结果与本发明相似，但原理不同。本发明不同之处在于改变了预极化和预着色的颗粒相对于观察者的方向。

发明内容

本发明涉及有源元件的构造，其中悬浮在乳状液中的预极化且预着色的微小颗粒被用来通过施加改变微小颗粒定向的控制电压而形成图像。

本发明的目的是形成有源元件，使得能够构造高对比度和低能量消耗的矩阵显示器以及反应时间短和可视性高的表面。

本发明所述的有源元件使得能够制造基于驻极体乳状液的显示器和表面，其具有下列优点：

-技术简单，产量高且生产成本低，因为不需要使用精确和昂贵的光过滤器来生产彩色显示器；

-图像具有高对比度；

-能量消耗低；

-关闭控制电压后的图像保留高；

-在强外部光条件下良好的图像可视性；以及

-寿命长，这是由于所利用的物理现象在时间上的固有稳定性而带来的。

上述特征使得除了能够将本发明用于不同搜显示器和指示器之外，还可用于在控制电压打开和关闭时能够改变颜色的表面和表面涂层。

由本发明形成的有源元件基于含有漂浮微小颗粒的乳状液，该微小颗粒被预极化和预着色并具有不同着色的极。显示点的颜色取决于其哪一极转向观察者。该颗粒由驻极体材料制成并被预极化从而在由控制电压施加电场时改变它们的取向。如果控制电极间的电场极化发生改变，那么颗粒的取向也会发生改变。