專利名稱：包括導光板的顯示板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種顯示板，包括一導光板，一面向該導光板的第二板，位于該導光板和該第二板之間的可移動元件，其中該可移動元件用于部分地將光耦合出導光板，導光板具有一面向該可移動元件并與該可移動元件接觸的接觸表面，該第二板具有一面向該可移動元件并與該可移動元件接觸的接觸表面，該可移動元件具有一面向導光板并與導光板接觸的第一接觸表面和一面向第二板并與第二板接觸的第二接觸表面，用于減小可移動元件和這些板之間的粘附的裝置，以及多個電極，其中該減小粘性的裝置包括導光板的接觸表面處的粗糙度R1以及可移動元件的第一接觸表面處的粗糙度R2，粗糙度R1和R2中的至少一個大于5nm，且粗糙度R1和R2均小于100nm，電極用于使可移動元件的接觸表面分別與導光板的接觸表面以及第二板的接觸表面局部地接觸。
WO99/28890中公開了上述類型的顯示板實施例。
該已知顯示板包括一熒光材料導光板，在該顯示板的操作中產生并捕獲光從而該第一板形成一導光板，一第二板以及一位于這兩個板之間的可移動元件。通過向導光板、第二板和可移動元件上的多個電極上施加適當的電壓，可以使該可移動元件與導光板或第二板局部接觸。該可移動元件上的電極也稱為公共電極。在操作中，在可移動元件與導光板接觸的位置，光從導光板耦合出來并從可移動元件散射出來。光從導光板中耦合出來的位置已知為像素單元。通過控制是否在像素處耦合出光來顯示一個圖像。
粗糙度R1和R2存在于指導光板面向可移動元件的接觸表面和可移動元件面向導光板的接觸表面上，通過減小粘附的范德瓦爾斯力可以減小可移動元件與導光板之間的粘性。利用例如原子力顯微鏡，可以將該粗糙定義為表面輪廓所局限的距離范圍。我們已經知道如果粗糙度R1和R2中的至少一個大于5nm，則范德瓦爾斯力將極大地減小。另一方面，如果粗糙度R1和R2中的一個大于100nm，則可移動元件和導光板之間的光學接觸將減小，從而導致從導光板耦合出的光也嚴重減小。另外，在可移動元件和導光板之間以及可移動元件和第二板之間存在抗粘附層。這些層通過減小化學粘附力的幅度來減小可移動元件與板之間的粘附。
通過具有大約一個微米厚度的絕緣層，可以將這兩個板的面向可移動元件的表面上的電極與可移動元件上的公共電極分開。這些絕緣層位于導光板和第二板上的電極上，從而可以防止與可移動元件上的公共電極直接電接觸。該絕緣層代表板的接觸表面。因此，一個部件面向另一個部件的接觸表面表示該部件的自由表面，不論是否由層覆蓋，它都可以與另一部件直接接觸。
已知的顯示板的缺點在于它需要相對較大的能量來通過向電極施加電壓使導光板與可移動元件之間局部接觸。因此，在操作中，該已知板需要相對較大的能量。
本發明的一個目的是提供一種上述類型的顯示板，它需要較小的能量來操作。
該目的是這樣實現的，即用于減小粘附的裝置還包括，第二板的接觸表面處具有的粗糙R3，可移動元件的第二接觸表面處具有的粗糙R4，粗糙R1和R2都小于粗糙R3和R4中的至少一個。
本發明人已經認識到如果在第二板面向可移動元件的接觸表面處存在粗糙R3并且在可移動元件面向第二板的接觸表面處存在粗糙R4，則通過向電極施加電壓來使導光板和可移動元件局部接觸的能量將變小。如果粗糙R3和R4中的至少一個大于5nm，則第二板和可移動元件之間的范德瓦爾斯力將極大地減小，從而使顯示板只需相對較小的能量就可以將導光板和可移動元件之間局部接觸。僅考慮有這些范德瓦爾斯力時，粗糙R3和R4不需要大于5nm。但是，本發明人還認識到在第二板和可移動元件之間具有給定的電壓差時，粗糙R3和R4將影響第二板和可移動元件之間的吸引性電力。這種吸引性電力與第二板上的電極和可移動元件上的公共電極之間的距離的平方成反比。對于通過緊密的表面接觸而彼此緊緊地粘附在一起的第二板和可移動元件來說，這種吸引性電力相對較大。為了使它們分開，這需要克服該相對較大的吸引性電力，在實際上很難通過去除電壓差來消除這種吸引性電力。如果第二板和可移動元件之間的距離較大，則可移動元件和第二板就不會由于緊密的表面接觸而彼此緊緊地粘附在一起，即兩個接觸表面主要通過從任意一個表面或兩個表面上突出的突起尖端彼此接觸，因此很容易把它們分開。很明顯，如果可移動元件與第二板緊緊粘在一起，則分開這種接觸所需的可移動元件和導光板上電極之間的電壓差相對較大。利用第二板面向可移動元件的接觸表面上的粗糙R3和可移動元件面向第二板的接觸表面上的粗糙R4，如果可移動元件與第二板接觸，則為了分開這種接觸，就必須克服可移動元件和第二板之間的較小吸引性電力。如果粗糙度R3和R4中的一個小于5nm且另一個粗糙度等于5nm，則這種吸引性電力仍然不能忽視。大于5nm的粗糙可以使分開這種接觸所需的能量變小。實際上，利用導光板和第二板之間的間隔來限制粗糙R3和R4的最大值，該間隔可以利用可移動元件的厚度來減小。
如果可移動元件與第二板接觸，則通過向可移動元件和第二板上的電極施加電壓，而在可移動元件和第二板之間感應出的相對較小的吸引性電力將導致分開這種接觸所需的電力變得相對較小且相對較不易受到變化的影響和較易控制，該分開接觸所需的電力是通過在可移動元件和光導板之間施加電壓而感應出來的。
在本發明的顯示板的一個實施例中，粗糙度R3和R4中至少一個大于100nm，且R3和R4都小于1000nm。
兩個板中面向可移動元件的表面上的電極都被絕緣層覆蓋，該絕緣層的厚度大約為一個微米。該絕緣層表示該板的接觸表面。對于粗糙度小于100nm的情況，由于粗糙度與絕緣層厚度相比小，因此很難降低需要克服的電力。對于較大的粗糙度值，可以顯著地減小需要克服的電力。如果粗糙度大于1000nm，則與兩個板之間大約四個微米的距離相比，該粗糙度將不能被忽略，這種距離可以通過可移動元件的厚度來減小，該厚度通常在一和兩個微米之間。
在本發明顯示板的另一實施例中，粗糙度R2大于粗糙度R1，粗糙度R4大于粗糙度R3。導光板和第二板都具有光滑的接觸表面，這種表面較易在制造中實現。另外，隨著導光板表面的光滑度提高，導光板的導光性也得以提高。
在上面實施例的改進例中，粗糙度R2處于5和100nm之間的范圍內，粗糙度R4處于100和1000nm之間的范圍內。這些都是目前可移動元件上粗糙度的優選范圍。另外，如果粗糙度R4范圍為100和1000nm之間，則像素處所發射的光的均質性(isotropicity)也很大。
最好利用可移動元件上的無機突起來實現粗糙度R2和R4中的至少一個。當可移動元件與其中一個板接觸時，該無機突起不容易彈性或塑性變形，從而可以防止這種彈性和/或塑性變形導致的范德瓦爾斯粘附。最佳情況下，具有一定體積的可移動元件包括一個基體層和一氧化銦錫層，其中該基體層可以從包括玻璃態非晶體、結晶聚合物層的組中選擇，且其體積的1％到25％都被直徑為200到400nm之間的TiO2粒子占據。該基體層或者處于玻璃質非晶狀態，或者處于結晶狀態，或者處于玻璃質非晶態/結晶狀態的混合態，從而使該聚合材料的剛性與結晶有機材料非常類似。這些基體層可以是例如聚對亞苯基二甲基、聚甲基丙烯酸甲酯、某些含氟聚合物和聚酰亞胺層。這些材料不易于塑性變形或蠕變。由于TiO2粒子稍微從可移動元件上突起，因此可移動元件在面向導光板的表面上的表面粗糙的范圍可以是30到50nm，且面向第二板的表面的表面粗糙的范圍是100到1000nm。可移動元件的厚度可以是例如一到二微米之間。為了向可移動元件施加電壓，導電氧化銦錫層(ITO)作為可移動元件整個表面上的公共電極。該ITO層是透明的，從而可以防止在導光板和可移動元件之間接觸表面處發射的光的吸收。ITO層的最佳厚度大約為30到50nm。利用可移動元件從導光板提取出的光被可移動元件的兩個表面上的散射中心以及表面粗糙散射，該散射中心例如是TiO2。小于0.05微米的粒子不會非常有效地散射光。大于1微米的粒子又太大，以至于不能被合適地限制在可移動元件中。
在本發明顯示板的實施例中，顯示板是顯示設備的一部分。顯示設備還包括選擇裝置，用于根據將要顯示的圖像信息來向電極施加電壓。
本發明的這些和其他方面將參照附圖進行進一步說明，附圖為
圖1示意性示出了顯示板的截面圖；圖2示意性示出了顯示板的一部分；圖3示意性示出了顯示板一部分的詳細圖；圖4示意性示出了可移動元件；和圖5示意性示出了顯示設備。
上述附圖都是示意性的，并沒有按比例繪制，所有圖中相同的附圖標記表示對應部分。
在圖1中，顯示板21包括一導光板2、一可移動元件3和一第二板4。電極5和6分別排列在導光板2和第二板4面向可移動元件3的側上。顯示板21包括一與導光板2連接的覆蓋元件7，從而形成空間8。顯示板21還包括光源9。光源9產生的光被耦合進入導光板2。該光在導光板2內部傳播，并且由于內部反射，除非如圖2所示的情況發生，否則該光將不能脫離該導光板2。圖2示出可移動元件3局部與導光板2抵靠的情況。在這種狀態下，部分光進入可移動元件3中。可移動部件3使光散射，從而使其離開顯示板21。這些光可以從兩側或一側射出。優選地，為了使光從可移動元件3中出來，可移動元件3包括一個材料層，例如聚合物層，也稱為基體層，其中存在散射中心。這種散射中心可以由基體層材料以外的其他材料粒子形成，或者利用基體層中的氣泡形成。進入可移動元件3的光由散射中心散射。在圖2中，這由直線箭頭來表示。另外，在圖2中還表示出導光板2面向可移動元件3的接觸表面14，可移動元件3面向導光板2的接觸表面15，第二板4面向可移動元件3的接觸表面16，以及可移動元件3面向第二板4的接觸表面17。
在圖3中，利用襯墊12和13將可移動元件3定位在導光板2和第二板4之間。公共電極25為可移動元件3的一部分。該公共電極25可以位于可移動元件3面向導光板2的一側、可移動元件面向第二板4的一側或甚至可以是可移動元件3的本體的一部分。為了避免可移動元件3上的公共電極25與電極5和6直接電接觸，可以利用絕緣層10和11覆蓋電極5和6。如果公共電極25處于可移動元件3面向第二板4的一側上，則不需要導光板2上的絕緣層10。通過向電極5、6以及可移動元件3上的公共電極25施加適當的電壓，可以產生電力F，該電力F將可移動元件3抵壓在導光板2上的電極5上。電極5透明且可由ITO構成。可移動元件3和導光板2之間的接觸導致光離開導光板2并在接觸位置處進入可移動元件3中。在可移動元件3中，光被散射并通過透明電極5和導光板2離開顯示板21。導光板2面向可移動元件3的接觸表面14處的粗糙度R1和可移動元件3面向導光板2的接觸表面15的粗糙度R2可以減小可移動元件3與導光板2之間的粘附。粗糙度R1和R2中至少一個大于5nm，且粗糙度R1和R2均小于100nm。第二板4面向可移動元件3的接觸表面16處的粗糙度R3和可移動元件3面向第二板4的接觸表面17處的粗糙度R4可以減小可移動元件3與第二板4之間的粘附，其中粗糙R1和R2都小于粗糙R3和R4中的至少一個。優選地，粗糙度R3和R4中的至少一個大于100nm，且R3和R4均小于1000nm。如果粗糙度R2大于粗糙度R1且粗糙度R4大于粗糙度R3，則導光板2和第二板4都具有面向可移動元件3的光滑接觸表面，這在制造過程中較為容易實現。特別是，可移動元件面向導光板2和第二板4的接觸表面處存在優選的粗糙度范圍粗糙度R2在5和100nm之間的范圍，粗糙度R4在100和1000nm之間的范圍。
在圖4中，基體層18為玻璃質非晶層。該基體層18也可以是結晶聚合物層。這些層的例子包括聚對亞苯基二甲基、聚甲基丙烯酸甲酯、含氟聚合物以及聚酰亞胺層。也可使用機械屬性與玻璃態非晶體或結晶聚合物層相同的交聯聚合物層。基體層18的厚度優選在0.5到3微米之間，更優選取值為1到2微米之間。散射粒子19也起到無機突起24的作用，且由例如TiO2、BN、ZrO2、SiO2、Si3N4以及Al2O3制成。散射粒子19的平均尺寸優選在200到400nm之間。散射粒子19的濃度為1到50百分比之間。優選在1和25百分比之間。基體層18和散射粒子19之間的折射率的差大于0.1。如果差值較小，則散射粒子19的散射效率就非常低。當折射率大于0.5時，就可以得到較好的散射結果。用作散射粒子19的優選材料為TiO2、BN和Al2O3，因為這些材料實際上都無色。基體材料18的折射率優選接近導光板2的材料的折射率，即它們的差小于大約0.2。在這種情況下，導光板2和可移動元件3之間的接觸表面處的反射很小。存在一個導電的氧化銦錫層20，從而向可移動元件施加電壓。
在圖5中，顯示設備1包括該顯示板21和選擇裝置22，該選擇裝置22用于根據將要顯示的圖像信息來向電極5、6和25施加電壓。
權利要求
1.一種顯示板(21)，包括一導光板(2)，一面向該導光板(2)的第二板(4)，一位于該導光板(2)和該第二板(4)之間的可移動元件(3)，該可移動元件(3)用于局部地將光耦合出導光板(2)，導光板(2)具有一面向該可移動元件(3)并與該可移動元件(3)接觸的接觸表面(14)，該第二板(4)具有一面向該可移動元件(3)并與該可移動元件(3)接觸的接觸表面(16)，該可移動元件(3)具有一面向導光板(2)并與導光板(2)接觸的第一接觸表面(15)和一面向第二板(4)并與第二板(4)接觸的第二接觸表面(17)，用于減小可移動元件(2)和板(2，4)的粘附的裝置，以及電極(5，6，25)，其中該減小粘附的裝置包括導光板(2)的接觸表面(14)處的粗糙度R1，可移動元件的第一接觸表面(15)處的粗糙度R2，粗糙度R1和R2中的至少一個大于5nm，且粗糙度R1和R2均小于100nm，電極(5，6，25)用于使可移動元件的接觸表面(15，17)分別與導光板(2)的接觸表面(14)以及第二板(4)的接觸表面(16)局部地接觸，其特征在于用于減小粘附的裝置還包括第二板(4)的接觸表面(16)處的粗糙度R3和可移動元件(3)的第二接觸表面(17)處的粗糙度R4，粗糙度R1和R2都小于粗糙度R3和R4中的至少一個。
2.如權利要求1所述的顯示板(21)，其特征在于粗糙度R3和R4中至少一個大于100nm，且粗糙度R3和R4都小于1000nm。
3.如權利要求1所述的顯示板(21)，其特征在于粗糙度R2大于粗糙度R1，粗糙度R4大于粗糙度R3。
4.如權利要求3所述的顯示板(21)，其特征在于粗糙度R2處于5和100nm之間的范圍內，粗糙度R4處于100和1000nm之間的范圍內。
5.如權利要求3所述的顯示板(21)，其特征在于利用可移動元件(3)上的無機突起(24)來實現粗糙度R2和R4中的至少一個。
6.如權利要求5所述的顯示板(21)，其特征在于具有體積的可移動元件(3)包括一基體層(18)和一氧化銦錫層(20)，該基體層(18)是從包括玻璃質非晶態和結晶聚合物層的組中選擇的，其體積的1％-25％被TiO2粒子(19)占據，該粒子的直徑為200到400nm之間。
7.一種包括如權利要求1所述顯示板(21)的顯示設備(1)。
全文摘要
顯示板21包括一導光板2、一第二板4和一位于兩個板之間的可移動元件3，該可移動元件用于將部分光從導光板2中耦合出來。施加到電極5，6，25的電壓可以使可移動元件3部分地與導光板2或第二板4接觸。用于減小可移動元件3與這些板之間的粘附的裝置包括導光板2面向可移動元件3的接觸表面14上的粗糙R1、可移動元件3面向導光板2的接觸表面15上的粗糙R2、第二板4面向可移動元件3的接觸表面16上的粗糙R3、可移動元件3面向第二板4的接觸表面17上的粗糙R4。粗糙度R1和R2小于粗糙度R3和R4中的至少一個。這樣，就可以減小粘附，從而顯示板21的操作可以只需要相對較小的能量。
文檔編號F21V8/00GK1602510SQ02824560
公開日2005年3月30日 申請日期2002年11月20日 優先權日2001年12月10日
發明者J·馬拉, P·L·H·M·科本, J·M·E·巴肯, G·G·P·范戈科姆, P·A·杜內 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司