NL8103377A - Weergeefinrichting. - Google Patents

Description

ΕΗΝ 1Q.097 * 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Weergeefinrichting"

De uitvinding heeft betrekking (¾) een weergeefinrichting bevat-tende een elektro-optisch waergeefmedium. tussen twee steunplaten, welke zijn voorzien van een stelsel van in rijen en kolcmmen gerangschikte beeldelenenten en een stelsel van rij- en kolcmelektroden voor het aan-5 sturen van het stelsel van beeldelenenten, waarbij elk beeldelenent net een elektrode van het stelsel van rij- en kolorelektroden kan warden verbonden door middel van een schakelelenent.

Een dergelijke weergeefinrichting is geschikt voor het weergeven van alpha-numerieke en video informatie met passieve elektro-optische 10 weergeef media, zoals vloeibare kristallen, elektrqphoretische suspensies en elektrochraie mater ialene

De bekende passieve elektro-optische weergeefmedia bezitten in het algemeen een onvoldoend steile drenpel ten opzichte van de aangelegde spanning en/of bezitten een onvoldoend intrinsiek geheugen. Deze eigen-15 schappen veroorzaken bij mtrixweergeefinrichtingen, dat het aantal aan te sturen lijnen gering is. Door het gebrek aan geheugen moet de aan een geselkteerde rij-elektrode via de kolorelektroden aangeboden informatie steeds opnieuw warden ingeschreven. Bovendien staan de op de kolan-elektroden aangeboden spanningen niet alleen over de beeldelenenten van 20 een geselekteerde rij elektrode, maar ook over de beeldelenenten van alio andere rijelektroden. Hierdoor ondervinden beeldelenenten gedurende de tijd, dat deze niet zijn aangestuurd een effektieve spanning, die vol-doende kan zijn on een beeldelenent in de aan—toestand te brengen. Voorts neenrt bij een toenemend aantal rijelektroden de verhouding van de effek-25 tieve spanning, die een beeldelenent in de aan- en uit-toestand onder-vindt af. Door het gebrek aan een voldoend steile dreipel neerat daardoor het kontrast tussen beeldelenenten in de aan- en uittoestand af.

Het is bekend dat het aantal aan te sturen rijen kan warden ver-groot door per beeldelenent een extra schakelaar te integreren. Deze 30 schakelaar zorgt voor een voldoende drenpel ten opzichte van de aangelegde spanning en zorgt ervoor dat de aan een aangestuurde rij elektrode aangeboden informatie over een beeldelenent blijft staan gedurende de tijd, dat de overige rijelektroden warden aangestuurd. De schakelaar 8103377 k t' EHN 10.097 2 λ 1 ---------voorkcmfc tevens dat een beeldelement een effektieve spanning ondervindt gedurende de tijd, dat deze niet is aangestuurd.

Een weergeefinrichting van een in de aanhef genoemde soort is bekend uit het artikel "Active Matrix Addressing Techniques" S.I.D.

5 Seminar lecture Notes Mei 1980 pagina 1-34. Als schakelelementen worden in dit artikel niet-lineaire weerstanden, zoals varistoren; netaal-oxide halfgeleider (MOS) strukturen en dunne film transistoren genoemd.

Deze bekende schakelelementen hebben het nadeel, dat bij de drempelspanning van het elektro-optische effekt steeds de drempelspan-10 ning van het schakelelement en de spanningsval over de serieweerstand van het schakelelement moet warden qpgeteld0

Verder bezitten deze- schakelelementen een betrekkelijk grote kapaciteit ten opzichte van de kapaciteit van een beeldelercent. Bij het aansturen treedt een spanningsdeling over deze kapaciteiten op, als ge-15 volg waarvan slechts een deel van de aangeboden spanning over een beeldelement kornt te staan. Aktieve schakelelementen hebben voorts het nadeel, dat de weerstand van het schakelelement in de open toestand vaak niet groot genoeg is cm lekstromen te voorkoroen. Hierdoar is de bereikbare geheugentijd van de weergeefinrichting beperkt.

20 De bekende schakelelementen nemen voorts een betrekkelijk groot oppervlak ten opzichte van het oppervlak van de beeldelementen in.

Het is dan ook het doel van de uitvinding een weergeefinrichting voorzien van nagenoeg ideale schakelelementen aan te geven. Een weergeefinrichting van een in de aanhef genoemde soort wordt daartoe geken-25 merkt, doordat elk schakelelement wordt gevormd door ten minste SSn elektrostatisch bestuurbare mikrobladveer. Deze mikrobladveren worden geschakeld door een spanningsverschil aan te liggen tussen de mikrobladveren en de te kontakteren elektroden. De mikrobladveren zijn bi-stabiel, dat wil zeggen dat de mikrobladveren pas boven een zekere drettt-30 pelspanning naar de te kontakteren elektroden cmklappen. Dergelijke zeer kleine mikrobladveertjes kunnen vervaardigd worden net behulp van op zich bekende opdamp- en onderetstechnieken. Dergelijke technieken zijn beschreven in de riederlandse octrooiaanvrage 7510103 en in de niet voor-gepubliceerde nederlandse octrooiaanvragen 8001281 en 8002635.

35 Een groot voordeel van deze mikrobladveertjes als schakelelenent is, dat in de gesloten toestand de drertpelspanning van het schakelelement verdwijnt. Bovendien is, cmdat er een zuiver metaal-netaal kontakt gemaakt wordt, de serieweerstand van het schakelelenent in de gesloten 8103377 PEN 10.097 3 4 a ______ toestand verwaarloosbaar klein. Hierdoor behoeft bij de drempelspanning van bet elektro-optiscbe effekt niet meer de spanningsval over bet schakelelement te warden opgeteld. De vocr bet aansturen van de weer-geeflnrichting benodigde spanningen kunnen hierdoor met gebtruikelijke 5 geintegreerde schakelingen warden verkregen.

Een vender groot voordeel van deze microbladveertjes is, dat de weerstand van bet schakelelement in de open toestand oneindig groot is. Een micxobLadveer ligt in de niet bekrachtigde toestand immers los van de te kontakteren elektrode. Hierdoor kan de spanning over een 10 beeldelement niet via de scbakelaar weglekken, zodat de gebeugentijd van de weergeefinrichting aanzienlijk wardt verlengd.

Een vender voordeel van de microbladveertjes als schakelelement is, dat de scbakelelementen een verwaarloosbare capaciteit ten opzichte van de capaciteit van de beeldelementen bezitten. Hierdoor 15 kcrafc nagenoeg geheel de aanstuurspanning over een beeldelement te staan.

Voarts neroen de micro-bladveert j es slechts een gering opper-vlak in beslag ten opzichte van bet cppervlak van de beeldelementen, zodat de scbakelelementen nagenoeg onzichtbaar zijn. Bovendien laten de 20 microbladveertjes een grote ontwerpsvrijbeid toe en kunnen de microbladveertjes op velerlei wijzen warden gerealiseerd.

Cpgemerkt wardt dat uit bet artikel "Micromechanical Membrane Switches on Silicon" I.B.M. J. Res. Develop. 23, 4, 1979 , 376-385 micro-schakelelementen op zicb bekend zijn. De scbakelelementen warden gevormd 25 door gemetaliseerde Si02“membranen, die in een siliciumsubstraat zijn aangebracbt met behulp van IC-technieken. De membranen kunnen onder invloed van een spanningsverschil doarbuigen en daarmede kontakt mafeen met een andere elektrode. Het betreft hier echter geen scbakelelementen voor een weergeefinrichting met een elektro-cptisch weergeefmedium, die 30 het elektro-optiscbe weergeefmedium van een drempel en van een geheugen voarzien.

Een eerste uitvoeringsvorm van een weergeefinrichting volgens de uitvinding wardt gekenmerkt, doordat elk beeldelement wardt gevormd door twee op de naar elkaar toegekeerde oppervlakken van de steunplaten 35 aangebrachte beeldelektroden, doordat de rijelektroden op de ene steunplaat en de kolonelektroden op de andere steunplaat zijn aange-bracht, en doordat elke beeldelektrode op de ene steunplaat met een rijelektrode kan warden verbanden door middel van ten minste een micro- 8103377

» V

t EHN 10.097 4 ____bladveer. Een microbladveer staat bij deze uitvoeringsvorm in serie ____________ met een beeldelement tussen een rijelektrode en een kolcmelektrode.

Deze uitvoeringsvorm is het analogon van een ideale niet-lineaire weerstand. Opgemerkt wordt dat zowel de rij- als kolcnelektroden als 5 aanstuurelektroden en informatie-elektroden dienst kunnen doen.

Een tweede uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de rijelektroden onder de beeldelektroden verlopen en elektrisch van de beeldelektroden zijn geisoleerd, doordat de beeldelektroden zijn voor-zien van een opening, welke zich uitstrekt over een rijelektrode, welke 10 ter plaatse van de opening niet is geisoleerd, en doordat elke beeld-elektrode met een rijelektrode kan worden verbonden door middel van ten minste een ter plaatse van de opening in de beeldelektrode aangebrachte microbladveer, welke is opgesloten in een holte, welke wordt gevormd door een zich over de opening in een beeldelektrode uitstrekkende 15 elektrisch geleidende afdekkap. Bij deze uitvoeringsvorm beweegt de microschakelaar zich niet vrij in het weergeefmedium maar wordt afgedekt ✓ door een afdekkap. Bij een vloeibaar kristal als weergeefmedium biedt deze uitvoeringsvorm bet voordeel, dat de orienteringslaag voor de vloeibaar kristal molekulen ter plaatse van de schakelaar niet onder-20 broken hoeft te worden maar over de afdekkap kan doorlopen. Het optreden van mogelijke storende gebieden ter plaatse van de schakelaars wordt hiermee voorkomen.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de beeldelektroden en de afdekkap reflekterend zijn.

25 Bij de eerste en tweede uitvoeringsvorm kunnen volgens een verdere uitvoeringsvorm op voordelige wijze de beeldelektroden en de kolonelektroden op de andere steunplaat zijn geintegreerd tot strip-vormige elektroden.

Een derde uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de rij-30 elektroden en de kolonelektroden zijn aangebracht op de ene steunplaat, het stelsel van beeldelementen wordt gevoond door op de ene steunplaat aangebrachte beeldelektroden en een op de andere steunplaat aangebrachte gemeenschappelijke tegenelektrode en doordat een beeldelektrode met een bijbehorende kolcmelektrode kan worden verbonden door middel van 35 tenminste een microbladveer, welke door de bijbehorende rijelektrode kan worden geschakeld. Deze uitvoeringsvorm is het analogon van een ideale TET-rschakelaar. De rij- en kolcmelektroden bevinden zich op <*, dezelfde steunplaat. Een beeldelektrode> en een kolcmelektrode warden 8103177' EHN 10.097 5 « V * gekcntakteerd door een microbladveer, welke wordt geschakeld door ____ een rijeldctrode.

Een vierde uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat op elk kruispunt een kolcmalektrode van een rijelektrode is geisoleerd 5 door middel van een elektrisch geleidende brag, doordat een microblad-veer zich order de brag uitstrekt over de rijelektrode en een gedeelte van de bijbehorende beeldelektrode en doordat de microbladveer met ten-minste een uiteinde aan een kolcmelektrode is bevestigd. Bij deze uitvoeringsvorm warden een beeldelektrode en een kolatelektrode 10 gekantakteerd door een microbladveer, welke is opgenamen in de kolcm-elektrode. De microbladveer, welke weer wordt geschakeld door een rijelektrode, is hierbij zelf strocmvoerend.

Een vijfde uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de kolatelektroden en de rijelektroden op de kruispunten van elkaar zijn 15 geisoleerd, doordat de vaste uiteinden van de microbladveren op de ene steunplaat zijn aangebracht en doordat elke microbladveer zich uitstrekt over een rijelektrode en een gedeelte van een kolatelektrode en een gedeelte van een bijbehorende beeldelektrode. De microbladveren zijn bij deze uitvoeringsvorm niet zelf stroomvoerend. Elke micro-20 bladveer wordt door een rijelektrode geschakeld en maken in geschakelde toestand kontakt met een kolatelektrode en een beeldelektrode.

Ter verhoging van de bedrij f szekerheid kunnen de beeldelementen bij een weergeefinrichting volgens de uitvinding worden voorzien van meerdere microbladveren in serie, parallel of een karibinatie daarvan.

25 De uitvinding wordt bij wijze van voarbeeld nader toegelicht aan de hand van bijgaande tekening, waarin: figuur 1 een doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm toont, figuur 2 een hovenaanzicht van een deel van het binnenqppervlak van een van de steunplaten uit figuur 1 toont, 30 figuur 3a t/m c een eerste werkwijze voor het vervaardigen van het in fig. 2 getoonde stelsel toelichten, figuur 4 en 5 een tweede respektievelijk een derde werkwijze voor het vervaardigen van het in fig. 2 getoonde stelsel toelichten, figuur 6 een schematische voorstelling van de eerste uitvoeringsvorm 35 toont, figuur 7a en 7b schematisch de eerste uitvoeringsvorm met meerdere schakelelementen per beeldelement tonen, figuur 8a een eerste variant van de eerste uitvoeringsvorm toont, 8103377 # PHN 10.097 6 ____ figuur 8b en 8c een tweede variant van de eerste uitvoeringsvorm tonen, figuur 9 een bovenaanzicht van een deel van een steunplaat van een tweede uitvoeringsvom toont, figuur 10 een doorsnede langs de lijn X-X in figuur 9 toont, 5 figuur 11a t/m d een werkwijze voor bet vervaardigen van bet in fig. 10 getoonde stelsel toelichten, figuur 12 een bovenaanzicht van een deel van een steunplaat van een derde uitvoeringsvorm toont, figuur 13 een doorsnede langs de lijn XHI-XIII in fig. 12 toont, 10 figuur 14 een schematische voorstelling van de derde uitvoeringsvorm toont, en figuur 15 een bovenaanzicht van een deel van een steunplaat van een vierde uitvoeringsvorm toont.

In figuur 1 is schematisch in doorsnede een deel van een eerste 15 uitvoeringsvorm van een vloeibaar kristal weergeefinrichting volgens de uitvinding getekend. De weergeefinrichting bevat twee transparante glazen steunplaten 1 en 2, welke zich op een afstand van 10^um van elkaar bevinden. De steunplaten kunnen ook van een keramisch of van een ander materiaal zijn vervaardigd. Op de steunplaat 1 is een groot aantal in 20 rijen en kolcmmen gerangschikte beeldelektroden 3 aangebracht. Tussen de rijen van beeldelektroden 3 zijn transparante stripvormige rij-elektroden, zogenaamde scanelektroden 4 aangebracht. Elke beeldelektrode 3 kan met een scanelektrode 4 warden gekontakteerd door middel van een microbladveer 5. Cp de steunplaat 2 is eveneens een groot aantal in 25 rijen en kolotmen gerangschikte beeldelektroden 6 aangebracht. Tussen de kolcnmen van beeldelektroden 6 zijn transparante stripvormige kolomelektroden, zogenaamde data-elektrode 7 aangebracht, waarmee de beeldelektroden geleidend zijn verbonden. De beeldelektroden 6 vormen met de beeldelektroden 3 op de steunplaat 1 de beeldelementen van de 30 weergeefinrichting. Opgemerkt wordt dat de dataelektroden 7 en de beeldelektroden 6 op vcardelige wijze kunnen warden gexntegreerd tot stripvormig verlopende elektroden. Dit maakt het uitrichten van de steunplaten ten ppzichte van elkaar eenvoudiger. Tussen de steunplaten 1 en 2 bevindt zich een vloeibaar kristal 8. De weergeefinrichting is 35 geschikt cm toegepast te warden met alle bekende elektro-optische effekten gebaseerd op vloeibare kristallen, zoals bet getwist-nematisch veldeffekt, de cbolesterisch-nematische fase-overgang en bet zogenaamde ..... guest-host effekt. Op het oppervlak van de steunplaat 1 behalve ter 8Ϊ1ΤΠΤ ” PHN 10.097 7 .... plaatse van de microbladveren 5 en op bet oppervlak van de steunplaat 2 zijn vloeibaar kristal orienterende lagen 9 aangebracht. In figuur 2 is schematisch in hovenaanzicht een deel van bet binnenoppervlak van steunplaat 1 weergegeven. De in rijen en kolcmmen gerangschikte 5 beeldelektroden 3 zijn nagenoeg rechthoekig en hebben een qppervlakte 2 van ongeveer 250 x 250yum . Tussen de rijen van beeldelektroden 3 verlcpen de scanelektroden 4, walke een breedte van ongeveer 25^um bezitten. De beeldelektroden 3 en de scanelektrodei 4 zijn vervaardigd van tin- en/of indiimcxide. Elke beeldelektrode 3 kan met een scan- 10 elektrode 4 verbonden warden door middel van een microbladveer 5, waarvan bet vaste uiteinde aan de scanelektrode 4 is bevestigd. De 2 afmetingen van de microbladveren 5 bedragen ongeveer 10 x 20^um .

De microbladveren 5 nemen slechts een zeer gering cppervlak in ten cpzichte van bet oppervlak van de beeldelektroden 3.

15 Het vervaardigen van dergelijke microbladveren 5 wordt toege- licht aan de hand van de figuren 3a t/m c. In figuur 3a is de glazen steunplaat 1 wsergegeven, waarop op bekende wijze de beeldelektroden 3 en de scanelektroden 4 met een dikte van 0,01 a 0,02^um zijn aangebracht. Hierover is een 0,3^υπι dikke aluminiumlaag 10 aangebracht. Op 20 de aluminiumlaag 10 wordt vervolgens een laag 11 van een fotlak aangebracht. In deze laag 11 warden cp bekende wijze openingen 12 aangebracht. Deze openingen 12 komen over een met de uiteinden van de microbladveren welke vast aan de scanelektroden 4 bevestigd dienen te blijven. Vervolgens wordt het aluminium ter plaatse van de openingen 12 25 geanodiseerd, waama de laag 11 weer wordt verwijderd. In figuur 3b zijn deze geanodiseerde gebiedjes met verwijzingscijfer 13 aangeduid. Cp de aluminiumlaag 10 wordt een nikkellaag met een dikte van 0,15^um aan-gebracht. Het aanbrengen van deze nikkellaag geschiedt door het gal-vanisch aangroeien van deze laag uit een nikkelsulfanaatbad. Hierdoor 30 wordt een nikkellaag verkregen, die nagenoeg zonder mechanische span-ningen aanligt tegen de aluminiumlaag 10. Vervolgens wordt het patroon van de microbladveren 5 met een foto-etsmetbode in de nikkellaag geetst. Het etsmiddel is daarbij verdund salpeterzuur bij circa 40°C, dat de aluminiumlaag 10 en de geanodiseerde gebieden 13 niet aantast.

35 Vervolgens wordt geetst met geconcentreerd fosforzuur bij circa 60°C, dat de nikkelen microbladveren 5 en de geanodiseerde gebieden 13 niet aantast maar wel de aluminiumlaag 10. De aluminiumlaag 10 wordt door onderetsing via de randen van de microbladveer 5 verwijderd, waama de 8103377 PHN 10.097 8 .......-in figuur 3c getekende konstruktie wordt verkregen. -----------

Een tweede werkwijze voor het vervaardigen van de microblad-veren wordt toegelicht aan de hand van figuur 4. Bij deze werkwijze wordt bij het in figuur 3a weergegeven stadium het aluminium ter plaatse 5 van de openingen 12 niet geanodiseerd maar verwijderd. Vervolgens wordt weer een nikkellaag 14 aangebracht, die zoals in fig. 4 is aangegeven ook de wanden van de openingen in de aluminiumlaag 10 bedekt. De werkwijze verlocpt verder op dezelfde wijze als aan de hand van fig. 3 beschreven is, met dit verschil, dat bij de laatste etsstap als 10 etsmiddel een 1¾ oplossing van natronloog wordt gebruikt, dat de . nikkelen bladveren 5 niet aantast maar wel de aluminiumlaag 10.

Een derde werkwijze wordt toegelicht aan de hand van figuur 5. Op de steunplaat wordt eerst weer een aluminiumlaag en vervolgens een nikkellaag aangebracht. Vervolgens warden in de nikkellaag de micro-15 bladveren 5 geetst met een vorm zoals in figuur 5 is weergegeven.

Het gedeelte van de microbladveren 5, dat aan de scanelektroden 4 beves-tigd dient te blijven, is breder dan de rest van de microbladveren 5. Vervolgens wordt door onderetsing het aluminium via de randen van de microbladveren 5 verwijderd. Hiermee wordt gestqpt op het moment, 20 dat het aluminium onder het smalle gedeelte van de microbladveren is verwijderd. Onder het brede, gedeelte van elke microbladveer 5 bLijft een aluminium pilaartje staan, hetgeen in figuur 5 met de gestippelde lijn 16 is weergegeven.

Op boven beschreven wijzen is het mogelijk qp eenvoudige 25 manier microbladveertjes te vervaardigen voor schakelelementen in vloeibaar kristal weergeefinrichtingen. De schakelelementen voorzien het vloeibare kristal van een voldoend steile drempel ten cpzichte van de aangelegde spanning en voorzien het vloeibare kristal van een geheugen.

30 De werking van.de in figuur 1 getoonde weergeefinrichting wordt toegelicht aan de hand van figuur 6, die een schematische voor-stelling van de weergeefinrichting toont. ’

Tussen de scanelektroden 4 en de data-elektroden 7 zijn de beeldelementen geschakeld, waarbij in serie met elk beeldelement een 35 schakelelement voorzien van een microbladveer 5 is geschakeld. Bij · het inschrijven van de weergeefinrichting warden achtereenvolgens de scanelektroden 4 aangestuurd met spanningspulsen +V . In de tijd dat b - . een scanelektrode 4 is aangestuurd, warden aan geselecteerde data- 8103377 it · H3N 10.097 9 ________elektroden 7 spanningspulsen -V^ toegevoerd. Over deze geselecteerde dataelektroden 7 en de bijbehorende scanelektrode 4 staat dan een spanningsverschil Vg + V^. Dit spaimingsverschil staat eveneens over de serieschakeling van de kapaciteit van een beeldelement en de kapa-5 citeit van een schakelelement. Over deze kapaciteiten treedt een spanningsdeling cap. De kapaciteit van de schakelelementen met micro-bladveren 5 is echter zeer veel kleiner dan de kapaciteit van de beeldelementen, zodat nagenoeg geheel het spanningsverschil V + V, over S d de schakelelementen komt te staan. De spanning Vg + is groter dan de 10 drenpelspanning van de schakelelementen. Door de cptredende elektro-statische krachten warden de microbladveren 5 naar de beeldelektroden 3 getrckken. Nadat een schakelelement is gesloten komt de spanning Vg + volledig over een beeldelement te staan. De spanningsval over een schakelelement zelf is verwaarloosbaar klein, andat het kontakt tussen 15 een microbladveer 5 en een beeldelektrode 3 een zuiver iretaal-metaal kontakt is. De spanning Vg + over een aangestuurd beeldelement brengt het vloeibare kristal in een andere orientatietoestand en daarmee in een qptisch andere toestand. Aan de niet-geselekteerde dataelektroden 7 warden spanningspulsen +V^ toegevoerd. Over deze data-20 elektroden 7 en de scanelektrode 4 staat dan een spanningsverschil Vg - V^. Dit spanningsverschil Vg - is kleiner dan de dreirpel-spanning % van de schakelelementen, zodat deze niet bekrachtigd warden. De aan de dataelektroden toegevoerde spanningspulsen kcrnen ook over de schakelelementen van de niet aangestuurde scan-25 elektroden 4 te staan. De spanningspulsen zijn echter kleiner dan de drempelspanning van de schakelelementen. Hierdoor wordt eveneens voorkanen dat informatie wordt ingeschreven bij beeldelementen van niet aangestuurde scaneleketroden 4.

Nadat de informatie cp een aangestuurde scanelektrode 4 is 30 ingeschreven, springen de microbladveren 5 weer terug, zodat de weerstand van de schakelelementen oneindig groot is. Hierdoor kan de spanning over een beeldelement niet via het schakelelement weglekken, zodat de geheugentijd van de ingeschreven informatie zeer groot is.

Voar het getoonde uitvoeringsvoorbeeld met microbladveren 35 van 10 x 20^um, beeldelektroden van 250 x 250yUm en een afstand tussen de microbladveren en de te kcntakteren beeldelektrode van 0,3^um bedraagt de drempelspanning van de schakelelementen angeveer = 10 V.

Ter verhoging van de betrouwbaarheid van de waergeefinrichting 8103377 PHN 10.097 10 _____kunnen de beeldelementen zijn voorzien van meerdere in serie en/of .............

parallel geschakelde schakelelementen. In fig. 7a zijn in serie met het beeldelement twee schakelelementen geplaatst. In het geval dat έέη van de schakelelementen door het optreden van laspunten tussen de 5 microbladveer en de te kontakteren elektrode uitvalt, wordt de schakel-funktie overgenomen door het andere schakelelement. In fig. 7b zijn per beeldelement parallel twee in serie geschakelde schakelelementen geplaatst. Indien een van de schakelelementen in een van de twee parallele takken uitvalt, wordt de schakelfunktie door de andere tak 10 overgencmen.

In figuur 8a is een uitvoeringsvorm getekend waarbij qp de te kontakteren beeldeldctrode 3 een extra kontaktpunt 17 aangebracht is voor het verkrijgen van een goed metaal-metaal kontakt indien de weerstand van het kontakt niet klein genoeg blijkt te zijn.

15 Een variant van de eerste uitvoeringsvorm wordt toegelicht aan de hand van fig. 8b en 8c. Figuur 8b toont schematisch een boven- » aanzicht van een deel van de steunplaat 1. De microbladveer 5 is hierbij met zijn ene uiteinde op de scanelektrode 4 en met zijn andere uiteinde op de steunplaat 1 bevestigd. Cnder de microbladveer 5 20 strekt zich. een gedeelte 19 van de beeldelektrode 3 uit. Ter verduide-lijking is in fig. 8c een doarsnede langs de lijn VIIIc-VIIIc in fig.

8b weergegeven. Bij bekrachtiging van het schakelelement klapt het centrale gedeelte van de microbladveer 5 tussen de twee vaste uiteinden naar het gedeelte 19 van de beeldelektrode 3.

25 Een tweede uitvoeringsvorm van een weergeefinrichting volgens de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van figuur 9, die schematisch een bovenaanzicht van een deel van de steunplaat 20 toont.

De opbouw van de weergeefinrichting is voor het overige dezelfde als bij de in fig. 1 getoonde weergeefinrichting. De scanelektroden 21 30 zijn voorzien van een isolerende laag 22. Over de scanelektroden 21 zijn reflekterende beeldelektroden 23 aangebracht. Ter plaatse van de scanelektroden 21 zijn de beeldelektroden 23 voorzien van een opening 24. De isolatielaag 22 over de scanelektroden 21 is in de opening 24 onderbroken. Op de beeldelektrode 23 is het vaste uiteinde 35 aangebracht van een microbladveer 25, die zich in de opening 24 tot over de scanelektrode 21 uitstrekt. De microbladveer 25 is opgesloten in een holte, die gevormd wordt door het oppervlak van de steunplaat 20 en een over de opening 24 aangebrachte afdekkap 26.

8103377 PHN 10.097 11 . ... In figuur 10 is scbematisch een doorsnede langs de lijn X-X in figuur 9 weergegeven. Bet voordeel van deze uitvoeringsvorm is, dat de op de steunplaat 20 aangebrachte laag voor bet orienteren van de vloeibaar kristalnDlekulen ook op de afdekkap 26 kan warden 5 aangebracht. Hiermee wordt bet cptreden van mogelijke storende gebieden door bet onttreken van een orienteringslaag ter plaatse van de schakel-elementen voarkcmsn. De aansturing van de wsergeefinrichting geschiedt op dezelfde wijze als beschreven aan de band van figuur 6.

Evenals bij de in fig. 8b en 8c getoonde uitvoeringsvorm kan de micro-10 bladveer 25 met twee uiteinden vast aan de scanelekfcrode 21 zijn verbonden.

Een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke weer-geefinrichting wardt toegelicht aan de band van figuren 11a t/m d.

Cp de steunplaat 20 zijn op bekende wijze de scanelektroden 21 15 en de reflekterende beeldelektroden 23 aangebracht. Vervolgens wardt het geheel bedekt met een 0,3^um dikke laag 27 van aluminium. Vervolgens wardt een stroak van nikkel met een dikte van 0,15yUm aangebracht, waarin mat bebulp van een salpeterzuuroplossing bij 40°C het patroon van de microbladveer 25 wordt uitgeetst. Vervolgens wordt een laag 28 van 20 aluminium met een dikte van 0,7 micrometer aangebracht. Hierover wordt een laag fotolak aangebracht, waarin langs fotolithografische weg maskers 29 warden aangebracht, zoals in fig. 10a is weergegeven. De lengte van een masker 29 kcntt overeen met de lengte van de opening 24 in de beeldelektroden 23 en de hreedte van een masker 29 kcrnt 25 overeen met de breedte van de afdekkap 26 (zie fig. 9).

Vervolgens wordt het aluminium van de lagen 27 en 28 buiten het masker 29 weggeetst met een natronloogoplossing van ongeveer 40°C. Hiema wardt bet geheel voorzien van een 1^um dikke nikkellaag, die door galvanisch aangroeien wordt aangebracht. Vervolgens wordt in de 30 nikkellaag met bebulp van een salpeterzuuroplossing bij 40°C bet patroon van de afdekkap 26 uitgeetst (zie figuur 11b). De aluminium-· lagen 27 en 28 onder de afdekkap 26 en de microbladveer 25 warden vervolgens geheel verwijderd met bebulp van een natronloog-* oplossing bij 40°C. Hiema wardt met de afdekkap 26 als masker een 35 laag 31 van siliciumoxide aangebracht (fig. 11c). In figuur 11d is een dwarsdoorsnede van figuur 11c getekend. De microbladveer is opgesloten in een holte, die gevormd wardt doer de steunplaat 20, de afdekkap 26 en de laag 31.

8103377 EHN 10.097 12 c

Een derde uitvoeringsvorm van een weergeef inr ichting volgens de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van figuur 12, welke een bovenaanzicht van een deel van een steunplaat 40 weergeeft. Op de steunplaat 40 zijn weer in rijen en kolcmmen gerangschikte beeld-5 elektroden 41 aangehracht. Tussen de rijen van heeldelektroden 41 lopen stripvormige scanelektroden 43. Tussen de kolcninen van beeld-elektroden lopen stripvormige dataelektroden 44. De dataelektroden 44 zijn van de scanelektroden 43 gelsoleerd door middel van geleidende hruggen 45. Qnder elke brug 45 is tevens een gedeelte 42 van de bij-10 behorende beeldelektrode 41 gelegen. Een microbladveer 46, die met zijn vaste uiteinde is bevestigd aan een dataelektrode 44 strekt zich onder een brug 45 uit over een scanelektrode 43 en bet gedeelte 42 van een beeldelektrode 41. Qnder de brug 45 is op de scanelektrode 43 een isolerende laag 49 aangebracht cm kortsluiting te voorkomen.

15 In figuur 13 is een doorsnde langs de lijn XIII-XIII in fig. 12 weerge-geven. Het vervaardigen van derdelijke kruisende verbindingen geschiedt op nagenoeg dezelfde wijze als beschreven aan de hand van figuur 11.

De andere steunplaat is voorzien van een voor alle heeldelektroden 41 geneenschappelijke tegenelektrode.

20 Bovenbeschreven uitvoeringsvorm is het analogon van een ideale TFT-schakelaar. Doordat de scanelektroden en de dataelektroden zich op dezelfde steunplaat bevinden, kan de randelektronika op eenvoudige wijze worden aangesloten.

De aansturing van deze weergeefinrichting wordt toegelicht 25 aan de hand van figuur 14, die een schematische voorstelling van de weergeef inr ichting toont. Het inschrijven van de infoonatie geschiedt door het achtereenvolgens aansturen van de scanelektroden 43 met spanningspulsen Vg. Deze spanningspulsen Vg zijn groter dan de drenpelspanning van de schakelelementen. Door de optredende 30 elektrostatische krachten worden de microbladveren 46 behorende bij een aangestuurde scanelektrode 43 naar de gedeelten 42 van de beeld-elektroden 41 getrckken, zodat een geleidende verbinding tot stand kcrat tussen de dataelektroden 44 en de bij behorende heeldelektroden 41 (zie fig. 13). Na het sluiten van de schakelelementen worden aan ge-35 selecteerde dataelektroden 44 spanningspulsen toegevoerd, welke over de vloeibare kristallaag 47 tussen de heeldelektroden 41 en de gemeenschappelijke tegenelektrode 47 komen te staan. De microbladveren 46 zijn hierbij dus strocmvoerend. Qnder invloed van de spanningen ........—"~ 8103377

V

ΒΗΝ 10.097 13 ......vindt een verandering in de orientatie van de vloeibare kristal molekulen plaats, waardoor een optisch andere toestand wardt verkregen. Madat de informatie op de beeldelenenten van een aangestuurde scan-elektxode 43 is ingeschreven wordt de volgende scanelektrode 43 5 aangestuurd. Hierdoor springen de schakelelementen behorende big de vorige aangestuurde scanelektrode 43 weer open, zodat de ingeschreven informatie niet via de schakelelementen kan weglekken. Hierdoor wordt een zeer lange geheugentijd verkregen. Dit maakt het mogelijk een zeer groat aantal lijnen achtereenvolgens aan te sturen en van 10 informatie te voarzien. Een korte geheugentijd houdt nanelijk in, dat het aantal aan te sturen lijnen beperkt is, doordat de informatie steeds cpnieuw moet warden ingeschreven.

Een vierde uitvoeringsvarm van een weergeefinrichting wordt toegelicht aan de hand van figuur 15, die een bovenaanzicht van een 15 deel van een steunplaat 50 toont. Cp de steunplaat 50 zijn weer in rijen en koloranen gerangschikte beeldelektroden 51, waartussen scan-elektroden 52 en dataelektroden 53 verlcpen, welke op de kruispunten van elkaar zijn gexsoleerd door middel van een elektrisch geleMende hrug 54. De dataelektroden 53 zijn voarzien van gedeelten 55, die zich 20 uitstrekken naar gedeelten 56 van de beeldelektroden 51. Bij elke beeldelektrode 51 is een microbladveer 57 met zijn vaste uiteinde 58 cp de steunplaat 50 aangebracht. De microbladveer 57 strekt zich uit over een scanelektrode 52 en de gedeelten 55 en 56 van respektievelijk de dataelektrode 53 en de beeldelektrode 51. De verdere opbouw van de 25 weergeefinrichting is hetzelfde als de aan de hand van fig. 12 beschreven weergeefinrichting. Het inschrijven van informatie geschiedt op dezelfde wijze als aan de hand van figuur 13 is beschreven, maar met dit verschil dat de microbladveren 57 niet zelf strocmvoerend zijn. Een microbladveer 57 maakt slechts kantakt tussen de gedeelten 30 55 en 56 van een dataelektrode 53 en een beeldelektrode 51.

De bovenbeschreven uitvoeringsvoorbeelden betreffen alle vloeibaar kristal weergeefiirichtingen. De uitvinding kan echter toegepast warden voor alle elektro-optische weergeefmedia, die een getrek aan een voldoende steile drerrpel en/of een gebrek aan 35 intrinsiek geheugen hebben, zoals elektrophoretische suspensies en elektrochrcme materialen.

8103377

Claims (6)

1. 2. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, met^fiet'kenmerk, dat elk beeldelement wordt gevormd door twee op de naar elkaar vtoege-keerde oppervlakken van de steunplaten aangebrachte beeldelektroden, dat de rijelektroden qp de ene steunplaat en de kolcmelektroden qp de andere steunplaat zijn aangebracht en dat elke beeldelektrode op de 15 ene steunplaat met een rijelektrode kan worden verbonden door middel van ten minste een microbladveer.
2. 3. Weergeefinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de rijelektroden onder de beeldelektroden verlqpen en elektrisch van de beeldelektroden zijn geisoleerd, dat de beeldelektroden zijn voorzien 20 van een opening, welke zich uitstrekt over een rijelektrode, welke ter plaatse van de opening niet is geisoleerd, en dat elke beeldelektrode met een rijelektrode kan worden verbonden door middel van tenminste 6en ter plaatse van de opening in de beeldelektrode aangebrachte microbladveer, welke is opgesloten in een holte, welke wordt gevontd 25 door een zich over de opening in een beeldelektrode uitstrekkende elektrisch geleidende afdekkap.
3. 4. Weergeefinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de beeldelektroden op de ene steunplaat en de bijbehorende afdekkappen reflekterend zijn.
4. 5. Weergeefinrichting volgens conclusie 2,3 of 4, met het kenmerk, dat de beeldelektroden en de kolcmelektroden qp de andere steunplaat zijn geintegreerd tot stripvormige elektroden.
5. 6. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, met hetkenmerk, dat de rijelektroden en de kolcmelektroden zijn aangebracht qp de ene 35 steunplaat, het stelsel van beeldelementen wordt gevontd door qp de ene steunplaat aangebrachte beeldelektroden en een op de andere steunplaat aangebrachte gemeenschappelijke tegenelektrode, en dat een beeld-...... elektrode met een bijbehorende kolcmelektrode' kan worden verbonden door 8103377 r FHN 10.097 15 . . . middel van ten minste een microbladveer, welke door de bijbehorende rijelektrode kan warden geschakeld.
6. 7. Weergeefinrichting volgens conclusie 6, met bet kenmerk, dat qp elk kruispunt een kolcmelektrode van een rijelektrode is 5 geisoleerd door middel van een elektrisch geleidende brug, dat een micax»bladveer zich onder de brug uitstrekt over een rijelektrode en een gedeelte van de bijbehorende beeldelektrode en dat de micro-bladveer met tenminste een uiteinde aan een kolonelektrode is bevestigd. 8. ifeergeefinrichting volgens oonclusie 6, met bet kenmerk, dat de kolcxrelektroden en de rijelektroden op de kruispunten van elkaar zijn geisoleerd, dat de vaste uiteinden van de microbladveren op de ene steunplaat zijn aangetracht en dat elke microbladveer zich uitstrekt over een rijelektrode, een gedeelte van een kolomelektrode 15 en een gedeelte van de bijbehorende beeldelektrode. 9. ifeergeefinrichting volgens een der voargaande conclusies 1 t/m 8, met het kenmerk, dat elk schakelelement wordt gevarmd door een aantal in serie en/of parallel geschakelde microbladveren. 10. ifeergeefinrichting volgens een der voargaande conclusies 20 1 t/m 9, net bet kenmerk, dat ten minste een van de steunplaten en de daarcp aangebrachte elektroden transparent zijn. 11. ifeergeefinrichting volgens een der voargaande conclusies, met het kenmerk, dat het elektro-optische weergeefmedium een vloeibaar kristal is. 12. ifeergeefinrichting volgens een der voargaande conclusies 1 t/m 10, met het kenmerk, dat het elektro-optische weergeefmsdium een elektro-phoretische suspensie is. 13. ifeergeefinrichting volgens een der voargaande conclusies 1 t/m 10, met het kenmerk, dat het elektro-optische weergeefmedium 30 een elektrochroan materiaal is. 35 8103377