具有正和负工作模式的可矩阵方式寻址的显示器 【技术领域】
本发明涉及一种具有两种工作模式、可由无源矩阵寻址的显示器，具体来说，涉及胆甾(手性向列)液晶显示器及其电驱动机制，以及具有至少两种工作模式的分段显示器。
背景技术
参照图4C，现有技术的分段显示器1包括可以被写成ON状态如段6，或OFF状态如段3的分段区。因为在非分段区4上没有电极，非分段区4不可寻址。无论分段区处于ON还是OFF状态，非分段区4地显示都与分段区不同。这就在显示器1上产生不希望的图像。
1997年6月3日公开的Yuan等人的US5,636,044披露了一种使用胆甾液晶的分段显示器，其具有两个基板。第一基板分成分段区和由设置在基板上的电极材料中的间隔定义的非分段区。第二基板分成与第一基板上的分段和非分段区相应的公共电极。这种装置可以改变分段区以及非分段区的状态，从而能显示正或负图像。不过，该装置不是矩阵驱动的，从而其具有太多的引线电极，会限制其应用。例如，为了显示4位7段图像，第一基板必须具有28条引线。为了显示8位7段图像，第一基板必须具有56条引线。
2001年11月27日公开的Petruchik的US6,323,928 B1披露了一种使用胆甾液晶的分段显示器，其具有一个基板。具有第一电极的基板由设置在该基板上的电极材料中的间隙而分成数字区。第二分段电极印制在胆甾液晶层上。然后在分段电极顶部沉积一层具有通孔的介电材料。最后在介电层上沉积另一层导体，形成与不同数字中相应段连接的列电极。该装置以无源矩阵方式寻址。为了显示8位7段图像，引线的总数量为15。可以将非分段区域的外观着色，以与分段区的外观匹配。不过，该装置仅能表示一类图像，因为非分段区不可在状态之间切换。
【发明内容】
需要一种能呈现两种工作模式或正和负模式，并且依然能以矩阵方式寻址，特别是以无源矩阵方式寻址的显示器。
根据本发明通过提供一种制造显示器的方法而满足这一需要，该显示器具有能在背景中显示多个字符的显示区，字符包括多段，该方法包括步骤：提供基板；在基板上形成第一图案化导体层，其具有定义字符区域的电分隔区域，该第一图案化导体基本上与显示区共同延伸；在第一图案化导体层上沉积一层光调制材料；在光调制材料层上形成第二图案化导体层，并具有定义字符段和背景的电分隔区，该第二图案化导体基本上与显示区共同延伸；在第二图案化导体层上沉积介电层，该介电层在第二图案化导体层的每一段和背景区域上定义有孔；以及在介电层上形成第三图案化导体层，其定义多个通过介电层中的孔与第二图案化导体中定义字符段的区域和背景区域相连的导体；至少一个导体与不止一个字符中的段相连，从而可通过对第一和第二组多个接触器进行电寻址，而以矩阵方式寻址显示器，并且可以以正或负模式驱动显示器。
本发明具有以至少两种工作模式进行显示，并通过无源矩阵寻址方法减小分段和非段区阴影的优点。
【附图说明】
图1A为本发明显示器的第一图案化导体层的俯视图；
图1B为图1A显示器的第一图案化导体层上面的光调制材料层的俯视图；
图1C为图1B显示器的光调制材料层上面的第二图案化导体层的俯视图；
图1D为图1C显示器的第二图案化导体层上沉积的图案化介电层的俯视图；
图1E为图1D显示器的介电层上的第三图案化导体层的俯视图；
图1F为图1C中所示分段电极的俯视图；
图2A为沿线2-2作出的图1A显示器的剖面图；
图2B为沿线2-2作出的图1B显示器的剖面图；
图2C为沿线2-2作出的图1C显示器的剖面图；
图2D为沿线2-2作出的图1D显示器的剖面图；
图2E为沿线2-2作出的图1E显示器的剖面图；
图3A为图1B显示器的光调制材料层上另一种第二图案化导体的俯视图；
图3B为图3A显示器的第二图案化导体上沉积的图案化介电层的俯视图；
图3C为图3B显示器的介电层上沉积的第三图案化导体层的俯视图；
图3D为图3A的分段电极的俯视图；
图4A为从基板侧观看时以第一模式驱动的本发明显示器的俯视图；
图4B为工作于第二模式的图4A显示器的俯视图；以及
图4C为现有技术显示器的俯视图。
【具体实施方式】
参照图1A至图2E描述根据本发明形成显示器的第一种方法。图1A为本发明显示器的第一图案化导体层10的俯视图。如图2A中所示，该显示器包括基板15，其可以为薄透明聚合材料，诸如由聚酯塑料形成的厚度在20至200微米之间的Kodak EstarTM薄膜基板。
在一个实施例中，基板15可以为125微米厚聚酯膜基片。还可以使用其他聚合物，如透明的聚碳酸酯。在基板上形成第一图案化导体10形式的电极。第一导体10可为氧化锡或者氧化铟锡(ITO)，其中ITO为优选材料。通常，在基板上溅射一层第一导体材料，具有小于每平方250欧姆的电阻。或者，第一图案化导体10可以为有机导电聚合物如聚噻吩，或者不透明导电材料如铜、铝或镍。然后通过传统光刻或激光蚀刻方法或者任何公知方法将第一导体层图案化，形成第一图案化导体10。第一图案化导电层10具有用于定义字符区的导电分隔区18。第一图案化导体层10基本上与显示区共同延伸，仅仅段之间很细的线条没有被导体层10覆盖。用于使第一图案化导体层中每个字符区域电接触的第一组多个接触器200，与第一图案化导体10电连接。
参照图1B，光调制材料如聚合物分散胆甾(或手性向列)液晶光调制层20覆盖第一图案化导体层10。在一个实施例中，聚合物分散胆甾光调制层20包括聚合物宿主材料和分散的胆甾液晶材料，如1997年12月9日公开的Doane等人的US5,695,682中所披露的，该专利的内容在此引作参考。施加多种幅值和持续时间的电场，可以将手性向列材料驱动成反射状态、透射状态或者中间状态。这些胆甾材料具有在去除电场后无限期地保持给定状态的优点。胆甾液晶材料可以是可从纽约的E.M.Industries of Hawthorne购得的Merck BL112，BL118或BL126。
在该实施例中，E.M.Industries提供的聚合物宿主材料胆甾材料BL-118分散在去离子照相明胶中。液晶材料以8％的浓度分散在5％去离子明胶水溶液中。使该混合物分散，以在水悬浮液中产生10微米直径的液晶畴。该材料涂覆在图案化的ITO聚酯片上，形成7微米厚聚合物分散胆甾涂层。可以使用其他有机粘接剂，如聚乙烯醇(PVA)或聚氧化乙烯(PEO)。这种化合物可以与光刻膜一起机械涂覆在部件上。
图1C表示第二图案化导体层30形式的电极重叠在聚合物光调制层20上。第二图案化导体层30应当具有足够大的传导率，以便在聚合物光调制层20上建立电场。可以在真空环境中使用诸如铝、银、铂、碳、钨、钼、锡或铟或其混合物形成第二图案化导体层30。第二图案化导电层30可以表现为沉积层形式。可以使用金属氧化物使第二图案化导电层30变黑。氧化锡或氧化铟锡涂层使第二图案化导体层30透明。
电极10与50，31，32，33，34，35，36，37，41，51，61处于光调制层20的相对侧，并且分别设置成行和列，使行与列的交点定义当电压施加给电极时在光调制层20上施加电场的区域。
在一个实施例中，第二图案化导体层30为印刷导电墨，如Acheson公司的Electrodag 423SS丝网印刷导电材料。这种印刷材料为热塑树脂中精细分割的石墨粒子。
在本实施例中，第二图案化导体层30具有定义字符段和背景的电分隔区，并且大体上与显示区共同延伸。图1F表示7段字符的分段电极31，32，33，34，35，36，37，其与图1C中最左侧字符相应。在图1C中，其他字符的分段电极41，51和61与最左侧字符的分段电极31相应。虽然图1C中所示的四个字符具有相同形状(即标准的7段数字字符)，不过它们可以采用不同分段形状，如子母字符，汉字字符或者其他特殊用途的图标。背景区域或非分段区域为与背景电极50相连的单一电连接区域。
图1D表示沉积在第二图案化导体层30上的介电层120。介电层120具有多个通孔。通孔71，72，73，74，75，76，77，81，91和101能分别电连接分段电极31，32，33，34，35，36，37，41，51和61。通孔70能与背景电极50电连接。其他通孔能与第一图案化导体10电连接。介电层120为不导电聚合物，如Acheson公司的Electrodag 1015可丝网印刷UV固化介电材料。
图1E表示沉积在介电层120上的第三图案化导体层。第三图案化导体层具有多个导体111，112，113，114，115，116和117，其通过通孔与第二图案化导体的所有分段电极相连。具体而言，导体111分别通过通孔71，81，91和101与分段电极31，41，51和61相连。同样。导体112与第一字符的分段电极32及其他字符的相对部分(counterpart)相连。第三图案化导体层还具有导体110，其通过通孔70与第二图案化导体的背景电极50相连。第三图案化导体层可以具有或者不具有通过附加通孔与第一图案化导体相连的导体。
最好，第三图案化导体层为印刷导电墨，如Acheson公司的Electrodag 423SS印刷丝网导电材料。这种印刷材料为热塑树脂中精细分割的石墨粒子。或者，第三图案化导体层可以为银、铝、ITO或其他导电材料。
用于使第三图案化导体层中的导体电接触的第二组多个接触器202，与第二图案化导体的分段和背景电极相连。
该显示器可以以正或负模式寻址。在正模式寻址中，字符为暗，背景为亮；在负模式中，字符为亮，背景为暗。
图2A，2B，2C，2D和2E分别为沿线2-2作出的图1A，1B，1C，1D和1E的剖面图。
根据第一实施例，背景区域为单一电连接区域50。从而具有电接触器数量最少的优点。不过，在某些情况下难以用细线进行电分隔。
根据第二实施例，背景区域分成多个电分隔区域，其通过第三导体层中的导体电连接。本实施例通过仅增加少量附加电接触器而克服了第一实施例的问题。
正如在第一实施例中，如图1A和2A中所示在基板15上形成第一图案化导体层10。然后光调制材料层如聚合物光调制层20覆盖第一图案化导体层10，如图1B和2B中所示。
参照图3A，第二图案化导体层30与图1C不同。背景区域包括多个电分隔区域。图3D表示7段字符的分段电极31，32，33，34，35，36，37，和背景电极38和39，其与图3A中所示的公共背景电极50电分隔。
介电层120沉积在第二图案化导体层30上，具有与图1D中所示相同的通孔71，72，73，74，75，76，77，81，91和101，能分别与分段电极31，32，33，34，35，36，37，41，51和61电连接。通孔70能与公共背景电极50电连接。与图1D相比，分别在背景电极38和39上形成附加通孔78和79。
图3C与图1E相对应，表示形成在介电层120上的第三图案化导体层。第三图案化导体层具有多个导体，其通过介电层中的孔与第二图案化导体中定义字符段的区域和背景区域相连；至少一个导体与不止一个字符中的段相连。导体111至117与定义字符段的区域相连，导体110、118和119分别通过通孔70、78和79与背景区域相连。
图4A表示根据本发明第一种方法制造的4位7段显示器5，以负模式驱动时的显示。图4B表示以正模式驱动时图4中所示的同一显示器。在这两种情形中，分段区域和背景区域均可以矩阵方式电寻址。该显示器具有12条电导线。对于根据本发明第一种方法制造的8位7段显示器，电导线总数为16条。可使用任何已知驱动方法，如传统驱动方法(参见例如1993年10月5日公开的Doane等人的US5,251,048)或动态驱动方法(参见例如1998年5月5日公开的Huang等人的US5,748,277)寻址显示器。
使用这些方法形成的显示器可以用于例如用于零售业的廉价的可电写标签。