薄平面開關及它們的發明應用領域的製作方法

2023-10-09 03:34:04 1

專利名稱：薄平面開關及它們的發明應用領域的製作方法
技術領域：
本發明涉及閉鎖平面固體狀態的光學和電子開關裝置領域，該裝置帶有一種針對其開關狀態的內存，尤其用於平面開關應用，用於平板顯示，用於高效率彩色顯示，以及用於觸控螢幕應用中。
背景技術：
在各種不同的應用中，需要有一種具有閉鎖屬性的開關裝置，以便當其打開時，保持閉鎖在關閉狀態中，直到經由一種禁用功能將其再一次斷接。這種開關通常有雙穩態的行為，也就是它們有兩個先取優先的開關條件，開啟和關閉，且很少有情況處於這兩種優先的條件之間。它們也通常具有無歐姆(無電阻)的行為，也就是說，它們是非線性電子裝置，甚至在到達它們的開關臨限之前也是如此。在具有至少兩個傳導性狀態的最早類型的開關裝置中，有一種在F.Argall的文章「在鈦氧化物薄膜中的開關現象」中得到報告，載於《固體狀態電子學》中，Vol.11，pp.535-541，1968，其中鈦氧化物薄膜通過陽極化處理程序而生成。該文也提供了關於其它材料和開關裝置的參考信息，其中包括在電介質材料的一種高、低阻抗狀態之間的可逆開關。然而，從得到報告的行為中可以發現，開關效果不總是可再生的，而且沒有提供應用的任何方法的細節，申請者也沒有清楚從這些裝置發展而來的任何顯著的商業應用。
在已經得到商業應用的現有技術中描述的雙穩態閉鎖開關通常是固體狀態的半導體裝置，例如四腿形p-n-p-n裝置，而且，由於它們是多層結構，所以通常相對更為複雜，因此製造成本昂貴，且產量可能較低。這種現有技術的半導體雙穩態開關的一種例證可以參見美國US專利第3,986,177號，擁有人為J.E.Picquendar et al，題為「半導體儲存元件和由這種元件的矩陣所形成的內存」。另外一種類型的雙穩態開關裝置在美國US專利第3,440,588號中得到描述，擁有人為C.F.Drake et al，題為「玻璃質雙穩態電開關和內存裝置」。該裝置使用一種玻璃質材料，而且它的製造需要達到攝氏1150度的高溫，或利用一種帶有加熱基體的複雜輝光放電方法。這兩種方法都無法顯示出運行的簡單性，且在一種平面配置中甚至更少顯示簡單性。
閉鎖開關的應用範圍廣泛，從電源開關裝置到非揮發性內存應用，再到平板顯示，尤其是基於液晶的顯示。在後者中，由薄膜電晶體(TFT)驅動的液晶元件陣列和儲存電容器通常被用來提供大面積顯示必需的閉鎖開關功能。這種陣列複雜且昂貴，因此使這種有源矩陣式顯示的成本也變得比較高。以鐵電為基礎的閉鎖開關和液晶也被用於顯示工業中，但是它們的成本也很高。
許多普遍採用的平板顯示基於扭絞向列(TN)或超級扭絞向列(STN)液晶技術。這種顯示有兩種主要類型，無源矩陣式液晶顯示和有源矩陣式液晶顯示。
一種無源液晶顯示，如它的名稱所暗示的那樣，不需要有源的電子電路，例如薄膜電晶體(TFT)來驅動它，正因為如此，它的生產成本顯著低於有源矩陣式TFT顯示。結果，無源顯示是適合用於成本-敏感型應用的較佳類型，例如用於蜂窩式電話、手持裝置、個人裝置助手(掌上電腦PDA)以及其它大量生產的、低成本電器中。
然而，無源液晶顯示(LCD)的性能在許多領域顯著劣於有源矩陣式LCD。下面的表1摘錄自Loyola大學運行的網站，描述了顯示裝置技術，呈現了兩種類型主要屬性之間的比較。
表1

造成需要顯示多線的平板應用中的無源LCD的劣等性能的首要原因在於它們的像素通過多工處理而得到尋址的方法。信息以一次一列的方式被應用到欄電極。無源根均方(RMS)電壓回應、扭絞向列(TN)和超級扭絞向列(STN)LCD的驅動限制能以眾所周知的公式得到描述，該公式由P.M.Alt和P.Pleshko在出版於《電子裝置上的IEEE處理》中的文章「液晶顯示的掃描限制」中(Vol.ED-21，pp.146ff，1974)發展得出，此處全文引用以作參考。Alt和Pleshko表明，能被多工處理的線的數目取決於液晶材料的轉移特性的陡度。因此，當使用TNLCD的時候，為了多工處理200個列，開和關電壓之間的差別需要小於約7％。為了要提供帶有如此小的應用電壓變化的良好對比度，這一點需要一種具有非常陡的特性的液晶。STN LCD具有所有普遍使用的材料中最陡的特性，且能在使用中使多工比率高達約480，但是對比度通常被限制在10或20∶1的規則上，或甚至更少。如果不是因為多工問題，那麼在無源LCD中可獲得的對比度可以達到100∶1，這要取決於在顯示中所使用的液晶技術。然而，為了在使用多工處理時達成這種的對比級別，將需要一種LCD材料，其特性比現在可用技術的特性都要陡很多，而且這種材料現在還得不到，除了鐵電液晶裝置例外，它們都很貴、缺乏灰階、且製造困難。使用現在可得的材料來讀取這種具有超過大約400列的無源顯示是很困難的，這一點使這種無源顯示不適合用於高解析度大屏幕裝置，例如計算機屏幕。
因為這個原因，無源型顯示被限制在比較簡單的顯示中，例如手持型顯示，其中得到驅動的列的最大數目在規則上只有100-200，且對比能作出讓步。在這種應用中，為了達成較高的解析度或對比度，使用有源矩陣式TFT顯示的高成本不能得到保證。
使用平面開關裝置的另一種應用領域是彩色顯示領域。在現在可得的電子彩色顯示中，無論是否基於陰極射線管(CRT)技術、液晶顯示(LCD)技術，還是基於其它技術，顯示在屏幕上的彩色格式通常通過一種標準方法得到呈現，其中每個彩色像素由三個較小的亞像素組成，這些亞像素以並排方式被放置在它們所合成的較大像素區域之內，每亞像素顯示一種不同的顏色，以致於三種顏色構成的、具有合適加權的一種凸面組合應該提供合成的較大像素的所需顏色。為實現這個目的，有三種顏色通常被選擇作為一種標準，以便產生所有實際需要的顏色，這三種顏色是紅色、綠色和藍色(RGB)。這三種顏色可能通過不同的方法被應用在顯示中，包括獨立光源的使用，以及被放置在每個像素上的彩色濾波器的使用。在多數應用中，採用彩色-濾波器方式，因為它的應用比較容易。
不幸的是，這個配置是浪費的，不僅在光利用方面，而且在空間利用方面。舉例來說，如果顯示像素將要展現一種綠色，那麼只有像素的綠色部分得到照明，而紅色和藍色保持黑暗。因此，總像素麵積只有33％得到使用。這一點有一種雙重結果(i)與單色顯示器可以達到的解析度相比，最大解析度降低了66％，因為三個RGB亞像素的組合面積比單一像素的面積大三倍。
(ii)與單色顯示器可以達到的光效率相比，光效率降低了66％，意謂著電源消耗比單色像素充填所需要的要高三倍。
使用平面開關裝置的另一種應用領域是在觸控螢幕領域中。觸控螢幕是一種對接觸敏感的計算機顯示屏幕，允許用戶通過碰觸屏幕上的照片、符號或文字來與一種基於計算機的信息系統發生交互。觸控螢幕在許多目前基於計算機的信息系統中得到應用，尤其是有些系統，其本身的屬性要求它們具有非常高的用戶介面強化使用程度，例如掌上電腦、自動收款機、信息-資訊服務站、以計算機為基礎的訓練裝置，以及供那些在操作滑鼠或鍵盤方面有困難的殘障人士使用的計算機系統。觸控螢幕技術也能在Web瀏覽器等應用中被用作一種可替換的用戶介面，這些應用通常需要滑鼠。此外，一些應用被設計專門用於觸控螢幕技術，其通常比典型的個人計算機應用具有更大的圖標和連結。儘管它們非常普遍，但是這些接觸-敏感的裝置的成本一直比傳統的鍵盤介面同等物成本高。
顯示器可以帶有內置的觸控螢幕技術，或在可以替代的方法中，可以單獨提供觸控螢幕工具盒，用於將觸控螢幕安裝在傳統的顯示器的前面上。現在可以使用四種主要類型的觸控螢幕技術-電阻性的、電容性的、紅外線的和基於表面聲波(SAW)的技術。
一種電阻性觸控螢幕典型地使用一種顯示覆蓋，其由分開的多層所組成，每層在其內部表面上帶有一種傳導性塗層。傳導性的內部層被特別的隔離器點分開，平均地分布在有源面積上。手指壓力在觸點引起內部的電接觸，為觸控螢幕控制器提供垂直和水平的定義類比電壓，電壓的位置能得到數位化處理，作為用戶介面的輸入。
帶有陰極射線管(CRT)的電阻性觸控螢幕使用通常經過彎曲處理，以便匹配彎曲的陰極射線管屏幕外形。這使視差變得最小。用於這種彎曲應用的材料性質限制了光通量。通常可獲得兩個選擇-清潔的擦亮或防閃光處理。擦亮處理選擇提供清晰性，但是會包含一些閃光效果。防閃光處理選擇使閃光變得最小，但是會造成稍微的圖像光通量漫射。結果，與一種相等的非觸控螢幕顯示相比，這種接觸屏要麼顯示更多的閃光，要麼顯示更多的光漫射。儘管存在著優劣平衡，但是電阻性觸控螢幕技術現在或許是使用最普遍的類型，這可能是因為用戶戴著手套也能操作它，而不像普遍使用程度或許名列第二的類型，後者基於電容性技術，這一點將在下文得到描述。
也存在著用於平板觸控螢幕的電阻性觸控螢幕材料。這種材料不同於那些用於彎曲的屏幕陰極射線管的材料，而且它們顯示了較好的光學清晰度，甚至帶有合理水平的防閃光屬性。因為這一點，與彎曲屏幕陰極射線管應用相比，電阻性觸控螢幕技術在平板應用中的使用要普遍得多。
一種電容性觸控螢幕典型地包含一種玻璃覆蓋，上面塗有一層當作電荷儲存層的電容性材料。位於玻璃覆蓋角落的振蕩器電路測量因為碰觸覆蓋的人手指而引起的層電容改變。這種在電容方面發生的改變引起每個振蕩器依照覆蓋被觸摸的位置而改變它的振蕩頻率。一種觸控螢幕控制器測量這些頻率變化，且由此決定接觸點的坐標。
因為電容性塗層通常與它被應用到其上的玻璃至少具有相等的硬度，所以這種電容性觸控螢幕對來自銳利物件的刮痕非常具有耐受性，而且甚至能抵抗火花損害。然而，因為其操作性質，當用戶戴著大多數類型無傳導性的手套時，通常無法啟動電容性觸控螢幕。一種紅外線觸控螢幕合併一種發光-二極體(LED)的聚光圈和在直徑方向逆反的、圍住顯示面的光感電晶體檢波器。控制器電路將一個序列的脈衝指向發光二極體，僅在表面之前用紅外光波束的不可見格子掃瞄屏幕。控制器環路能夠發現光束被任何固體物件阻隔的位置，例如用戶的手指，並將這個位置輸入系統。紅外觸控螢幕的缺點是包裝發射機和檢波器的聚光圈系統能將設計局限加在操作員介面產品上。
一種SAW觸控螢幕使用一種固體玻璃顯示覆蓋作為觸覺感應器。兩個超聲納表面聲波被透射到玻璃感應器表面，其中一個針對水平檢波，一個針對垂直檢波。每個波通過沿著覆蓋邊緣反彈離開反射器陣列而分布在屏幕上。兩個接收機發現波，針對每一軸都有一個接收機。因為聲波經過玻璃的速度是已知的，而且覆蓋的尺度是固定的，所以波抵達各自接收機的時間也是已知的。當用戶觸摸玻璃表面時，用戶與玻璃表面接觸的手指的水含量吸收了一些超聲納能量，因此衰減了聲波。控制器環路及時測量兩個聲波的接收振幅降低的點，因此能決定接觸點的坐標。
除了X和Y坐標而外，SAW技術也能提供Z軸(深度)信息。用戶按壓屏幕愈用力，聲波對手指的耦合也愈佳，手指將吸收的能量也越大，且信號強度的傾角也越大。控制器然後測量信號強度，以便提供Z軸信息。
正如本技術領域的專業人士所熟悉的那樣，上述每一種技術都有各自的優勢和缺點。除了上文提到的特定缺點、以及那些通常已知的缺點而外，且這些已知缺點對一種或另外一種觸控螢幕技術也是特定的，所有這些技術都有兩個共同的缺點(i)它們全部需要使用額外的屏幕和特別的控制器和驅動器來使用觸控螢幕面板，因此增加了觸控螢幕顯示的成本。
(ii)這些額外的屏幕被放置在顯示之前，因此降低了它的光效率。
鑑於當前可用的平面閉鎖開關和它們在實際應用中的上述缺點和限制，因此急切需要一種分層閉鎖開關，其具有簡單的構造和較低的成本，但仍然有能力製造出大的表面面積。
同樣也急切需要一種平板顯示技術，這種技術將具有構造方面的簡單性，且因此具有無源矩陣式LCD的低成本，但是具有較貴的有源矩陣式TFTLCD所典型具備的解析度和對比度。
因此，也急切需要一種彩色顯示裝置，這種裝置將比現在可用的彩色監視器具有更高的解析度和電源效率，以致於解析度和效率應更緊密地接近單色顯示器可提供的解析度和效率。
同時也對一種新類型的觸控螢幕存在著重要需要，這種觸控螢幕將克服現有技術觸控螢幕的許多上述缺點。
在本說明書中提到的所有出版物公布，以及在這些出版物中引證的所有文件公布都在此得到全文引用，作為參考。

發明內容
本發明試圖提供一種新的閉鎖的、固體狀態電子雙穩態開關裝置，尤其有能力被構建在大表面面積的層中，以便它能以優勢方式用於下列裝置平板顯示、高效率彩色顯示、觸控螢幕、或其它的大面積應用。針對在這些應用中的使用，該裝置在較佳方法中是透明於可見光的。該裝置的電子性質在於，它具有針對其開關狀態的內存，且直到被裝置重設條件強制操作之前，該裝置較少發生向回開關的趨向。在本說明書和權利要求書中使用的術語「平面」被理解為包含稍微具有輪廓包圍的表面，例如用易曲材料造形的表面。
符合本發明的一種較佳實施例，因此可以提供一種由一種開關材料層所組成的裝置，該層被夾在兩個用作電極的電導體之間。該裝置起到一種雙穩態開關的作用。在開的狀態中，當沒有電壓被應用到電極時，開關材料實際上是一種絕緣體，且該裝置以平行於平行雜散電阻的方式起到一種電容器的作用，如同對夾在兩個電極之間的絕緣材料所要求的那樣。當一種比某臨限級別更高的電場被應用到開關材料時，該材料變得具有傳導性，且該裝置因此本質上變成了一種關閉開關，具有較低的電阻。僅僅通過將一種電壓應用到兩個電極上，就可能產生該電場。此外，在解除該電場時，開關繼續保持一段特定時間的關閉狀態，以便開關成為一種閉鎖的、雙穩態開關。所應用的電場可能是一種直流電場，或一種交流電場。
在較佳方法中，該開關裝置能被提供作為一種平面層，或如果得到合適的建構，它可能被造型來匹配一種彎曲表面，例如陰極射線管表面，或更彎曲的表面。如果用易曲的電極基體來製造，該裝置能被彎曲來匹配它要應用的幾乎任何所需的光滑物件。雖然在本說明書中，本發明通常在一種平的平面配置方式中得到描述，且在權利要求書也以此方式得到普遍表述，或許因為這種方式是其最普遍的使用模式，但是應該理解，本發明沒有被刻意限制在平面開關裝置中，而是在彎曲表面配置中具有相等的可操作性。
依照任何一種可以提供合適光滑和均勻厚度層的方法，開關材料層可以被夾在該裝置的電極之間。依照一種第一較佳方法，開關材料被平鋪在一種第一基體之上，該基體上存放一組電極，且帶有第二組電極的一種第二基體與第一基體發生緊密接觸，擠壓出去任何過量的開關材料，留下一種薄層。這個層的厚度以及它的均勻度通過位於基體之間的具有已知厚度的墊片來決定。
依照一種第二較佳方法，開關材料以自旋方式根據標準方法被塗在基體之一之上，這一點在現有技術中已經為人所熟知。自旋塗層通常比平鋪和擠壓層薄很多。
依照本發明的另外一種較佳實施例，開關材料可能包含一種絕緣材料，在該絕緣材料中散布一種小百分率的傳導性材料。這種材料被用於通過平鋪和擠壓而形成的開關層中。開關材料的一種方便型較佳配置可以通過絕緣環氧基樹脂中的一種小量精細分開的金屬懸浮的形式來獲得。在較佳方法中，可以通過將一種納米-顆粒或微-顆粒膠質懸浮形式的金屬與環氧基樹脂相混合來製造這種配置。環氧基樹脂混合物並不一定需要硬化，且無論環氧基樹脂根據平常方式以添加硬化催化劑的手段進行硬化或通過省略添加任何硬化劑而沒有得到硬化，該裝置都能以令人滿意的方式運行。然而，在這兩種情形中，開關特性有稍微的不同。其它較佳的絕緣材料包括一些聚合物粘合劑，例如接觸粘合劑，以及一系列其它粘合性的液體和固體，包括乳膠體和油。絕緣材料這個術語在本說明書和權利要求中的使用具有一種比較的意義，因為要求在於，它的電阻係數比傳導狀態要高出相當多的程度，不管它是否在絕對意義上被稱為絕緣體。
在較佳方法中使用的傳導性材料的百分率根據規則從0.005％到20％，雖然在這個範圍之外的濃度也可能為開關材料提供其特別的屬性。依照本發明進一步的較佳實施例，商業級的有機溶劑，例如丙銅或PMA(丙烯乙二醇甲基似太醋酸鹽)也能被當作一種開關材料來使用，不需要添加任何傳導性材料。然而，這些商業級溶劑通常含有小濃度的金屬離子，且可能的情況是，在本發明這些實施例中作為傳導元件工作的正是這些離子。然而，這種提出的機制只是一種假說，且應該強調，本發明的這些實施例的工作性能不取決於在該裝置中工作的實際物理過程。然而，沒有任何顯著級別的傳導性材料的純粹絕緣體，例如乾淨的油，通常不能夠在如此厚的平鋪層中使用。
同樣地，雖然環氧基樹脂載體的使用在實施開關材料的的過程中是一種特別方便的方法，但是生產材料的替代性、和較佳方法也可能包括在一種熱凝性或其它塑料絕緣材料中散布傳導性懸浮，或在其它適當的有機或無機絕緣體中散布。
含有散布的傳導性材料的開關材料通常在較佳方法中被用在下面的開關實施例中在這種開關中，開關層得到平鋪和擠壓，且因此比較厚。沒有任何傳導性材料添加成分的開關材料通常被用於下面的開關較佳實施例中在這種開關中，開關層得到自旋塗層處理，且因此比較薄。會出現的情況是，在沒有任何傳導性添加成分的開關材料中工作的機制可以造成所使用的厚度比那些使用傳導性添加成分的材料要薄很多。
該裝置開和關狀態的電阻以及它的固有電容，這些一起決定了開關的暫態響應，這些電阻和電容能通過控制開關材料的參數選擇來得到選擇。這些參數包含所使用的傳導材料的性質，所使用的絕緣材料的性質，絕緣材料矩陣中傳導材料的濃度，以及開關材料層的厚度。此外，應用在臨限值之上的開關電壓水平也影響關開關所需要的時間，且影響它在關閉狀態下的電阻。
在該裝置被切換到關閉狀態之後，即使應用在它之上的電場被減少臨限水平之下，或甚至被減少到零位，開關也保持這個關閉狀態。甚至適度反向電場的應用通常也不會開啟開關，且開關因此具有有力的閉鎖水平。該開關的一些實施例可以保持較長時間的關閉狀態，甚至達到數秒，這一點取決於裝置參數和周圍條件。一些較佳材料允許開關保持數個小時、甚至幾天的關閉狀態。
依照本發明的閉鎖開關的各種實施例能根據開關材料中開關過渡的內存時長被分為許多不同的類型。這些類型被方便地稱為全內存(FM)開關，部份內存(PM)開關，持續性內存(SM)開關和零內存(ZM)開關。對於FM裝置，在應用開關電壓以將開關狀態改變為一種高傳導係數狀態之後，開關典型地在一個長時期內(較佳方法中達到幾分鐘，甚至幾個小時)保持這種高傳導係數狀態，除非得到有源開啟。對於PM裝置，傳導係數內存被維持在一段時期之內，從幾百微秒到毫秒之間。更重要的是，PM開關具有一種定義良好的內存範圍。它們有一種定義良好的上時限，超過這個時間，如果沒有應用電壓，材料就將自己重新設置到它最初狀態，且具有一種定義良好的下限，在這個下限時間中，如果沒有應用電壓，材料就保持它的目前狀態。對於SM裝置，只有當一種維持電壓被應用到開關時，關閉狀態才會得到維持，在這種條件之下，開關能在非常長的時期內維持它的傳導性狀態。通常，SM開關只被用於當一個維持電壓出現時保持關閉狀態，它們不被用於電壓取消時的迅速重設。對於ZM裝置，在開關電壓取消之後，開關幾乎立刻恢復到它正常的高電阻模式，典型情況下，在幾納秒到100納秒之間的時間之後。
除了在上文被描述為開關的閉鎖平面開關裝置的應用之外，依照本發明的進一步較佳實施例，它們可能被當作內存元件使用，由於相同的描述，依照內存能保持信息的時間，它們能被分為各種類型。對於這種應用，FM開關配置因為具有非揮發性，所以似乎是最適當的。
將物理壓力應用到裝置上，可以通過一種較佳方法再一次打開上述任何一種開關，應用形式可以是壓力，也可以是彎曲的形式，或是熱的應用。因此關閉裝置的較佳方法包含機械震動、壓力或振動的應用。以受控制的方式來應用這些方法的一種較佳手段是使用一種附加到裝置上的壓電晶片或層，以便將一種水平的壓力引導進入開關材料。可以替換以及較佳的方法是，壓電材料能被混合進入開關材料之內。依照本發明另外一種較佳實施例，在開關材料中添加彈性體可以便於開關更迅速地返回到開的狀態。依照更佳的實施例，使用一種粘合性的或類似乳膠體的絕緣矩陣式材料也能便於開關返回開的狀態。
依照本發明更多的實施例，該開關可能對應用到它之上的壓力很敏感，應用的壓力越大，關閉開關所需要的電壓也越大。結果，依照本發明另一種較佳實施例，該裝置能被當作一種壓力感應器來使用。
一旦開關被開啟，再一次關閉開關所需要的臨限電壓則取決於開啟之後經歷的時間。通常，經過的時間越長，所需要的電壓就越高。當開關在開啟之後非常短的時間之內被關閉，所需要的電壓只是當開關處於平衡開啟狀態時關閉開關所需的一部分，典型情況下，在某些條件下，前者只是正常臨限電壓的10％。
除了它的電開關屬性之外，根據本發明進一步較佳實施例，該裝置也具有光學透射屬性，在一些方面平行於它的電開關屬性。因此，對於具有較高水平的傳導材料濃度的較佳實施例，其中未經激勵的開啟狀態開關中存在顯著水平的不透明度，這時與處於開放狀態的開關相比較，關閉開關的操作會引起光透射大幅度增加。同樣地，即使當激磁電壓被消除，閉鎖的關閉光學開關也在一種特定時隔內保持透明，這一點與其電行為方式大致相當。
和電開關同等物相比較，光學開關的行為之間時常有差別。在材料的多種組合中，光學開關開始關閉時的電壓比相等同的電屬性要低。此外，在開關的多種組合中，從不透明度到透明的過渡在光學版本中比電版本發生得更具逐步性，開關的透射性是應用電壓的一種校平功能。在本發明一些較佳實施例中，這種屬性的應用可能具有優勢，其中光學開關被用在顯示面板中。
裝置結構是平面的，這個事實使該裝置的生產能以大張形式得到實現。本發明這種形式的實施例使閉鎖開關可以在許多有用的應用中得到使用，特別在基於液晶技術的新型平板顯示中，在一種新類型的、聯合平板顯示使用或獨立使用的觸控螢幕中，以及在新類型彩色顯示的製造中。即將獲得通過的美國暫時申請描述了進一步的應用1.美國申請號60/330,228，申請人Tuvia Kutscher，標題為″一種新型的數字顯示面板″，2001年10月18日提交，以及2.美國申請號60/330,485，申請人Tuvia Kutscher，標題為″光學互連″，2001年10月23日提交，這兩個申請均在此得到全文引用，作為參考。
參照本發明更為較佳的實施例，提供了一種開關裝置，其包括一對較佳方法中為平面的、用於應用一種開關電壓的電極，且包括一种放置在電極之間的開關材料，該開關材料包括散布在絕緣材料中的傳導性材料的一種混合物。依照本發明的這個較佳實施例，開關材料可能使開關裝置只有當電壓比一種被預定臨限電壓更大時才會關閉。此外，開關材料可能使開關裝置具有雙穩態，或處於閉鎖狀態。
在可以增加的、且較佳的方法中，絕緣材料可能是一種環氧樹脂，可以是經過硬化處理的或未經硬化處理的，或一種聚合物。在較佳方法中，傳導性材料可能是一種金屬，可以在較佳方法中含銀、鐵、金、銅或鋅。傳導性材料的濃度可能在較佳方法中處於從0.005％到20％的範圍中。參照本發明另一種較佳實施例，絕緣材料可能是一種有機的溶劑，而傳導性材料可能是存在於溶劑中的金屬雜質。
參照本發明另一種較佳實施例，提供了一種依照上文所描述的開關裝置，以及包括一種可以在關閉狀態下開啟開關的壓電元件。該壓電元件可能被散布在開關材料中。在可以替換的、且較佳的方法中，開關材料也包含一種彈性體元件。
參照本發明另一種較佳實施例，提供一種依照上文所描述的開關裝置，且其中電極包含在薄絕緣片上塗層的一種透明傳導層。在較佳方法中，透明傳導層可能是銦錫氧化物。
參照本發明進一步的較佳實施例，也提供一種光學開關裝置，其包括一對通常透明的、平面的、用於應用電壓的電極，以及放置在電極之間的、通常透明的開關材料層，該開關材料包括散布在絕緣材料中的傳導性材料的一種混合物。
參照本發明一種進一步較佳實施例，光學開關裝置的開關材料使光學透射成為應用電壓的一種功能。此外，該開關材料可以使開關裝置具有雙穩態，或處於閉鎖狀態。
在可以增加的、且較佳的方法中，光學開關裝置的絕緣材料可能是一種環氧樹脂，其可能經過硬化處理或未經硬化處理，或一種聚合物。在較佳方法中，傳導性材料可能是一種金屬，可以在較佳方法中包含銀、鐵、金、銅或鋅。在較佳方法中，傳導性材料的濃度可能處於從0.005％到20％的範圍中。參照本發明另一種較佳實施例，絕緣材料可能是一種有機溶劑，且傳導性材料可能是存在於溶劑中的金屬雜質。
參照本發明另一種較佳實施例，提供了一種依照上文所描述的開關裝置，且包括用於在關閉狀態下開啟開關的壓電元件。壓電元件可能被散布在開關材料中。在可以替代的、且較佳的方法中，開關材料也包含一種彈性體元件。
參照本發明另一種較佳實施例，也提供一種依照上文所描述的開關裝置，其中電極包含一種在薄絕緣片上塗層的透明傳導層。在較佳方法中，該透明傳導層可能是銦錫氧化物。
參照本發明一種較佳實施例，也提供一種包括一種絕緣基座材料的開關材料，以及一種經過該絕緣基座材料散布的傳導性材料，其中當受到一種應用電場影響時，開關材料以閉鎖方式變更它的導電係數。
此外，參照本發明另一種較佳實施例，提供一種包括一種透明絕緣基座材料的開關材料，以及一種經過絕緣基座材料散布的傳導性材料，其中當受到一種應用電場影響時，開關材料以閉鎖方式變更它的光學透射性。
本發明進一步試圖提供一種新的平板顯示，其中一種透明的閉鎖開關層被集合進一種顯示，可以在像素圖像顯示層的上面或下面，且和該層發生電接觸。在較佳方法中，這個開關層用一層開關材料來建造，且該層的一種較佳位置夾在圖像層的電極之一和圖像層本身之間。在較佳方法中，開關層屬於閉鎖類型，以便當轉變到關閉狀態時，它能維持關閉狀態的時間大大超過顯示裝置的循環時間。閉鎖開關層的每個像素區域都被產生於被應用到圖像像素的電壓電場或電流所轉變，其中像素與該區域產生接觸，且直接位於該區域的上面或下面。在較佳方法中，像素圖像顯示基於液晶技術，雖然應該理解，當基於任何其它功能相似的顯示技術時，本發明也都是可以工作的。
在應用一數據信號以便開啟一特定像素時，經由正確選擇顯示陣列的的欄和列，可以關閉直接與特定顯示像素接觸的開關像素。關閉開關像素所需要的電壓取決於開關層本身的屬性，且應該比所謂的開關臨限電壓更大。因為開關層的閉鎖屬性，開關像素保持關閉狀態的時間超過顯示的周期時間。為了在不限定時間內將該像素維持在開啟狀態，可能需要一種具有比圖像顯示元件的開啟電壓更大、但是比閉鎖開關臨限電壓更低的電壓的啟動信號。因此，在較佳方法中，整個圖像可能首先經由在開啟或關閉狀態中循序設定閉鎖開關裝置的像素來進行寫操作，然後經由應用到圖像裝置的一種啟動電壓來操作，以便開啟所有的像素，這些像素各自的開關是關閉的。然後，通過將啟動電壓同時應用到全部陣列的每個像素，可以無限期有效地保持開關狀態。如果開關層的類型能無限期保持閉鎖關閉狀態，那麼針對開關不需要這種啟動電壓，該電壓只用於圖像裝置的開啟。
在這些平板顯示應用中，閉鎖開關的屬性被用來在一種有源矩陣式液晶顯示中模擬薄膜電晶體(TFT)的功能。在這種顯示中，通過將適當的選擇電壓應用到選擇出來的、連接針對該列像素的TFT門的線，可以選擇一列像素。當選擇一列像素時，所需要的電壓能經由像素的數據線被應用到每個像素。當一像素被選擇時，必須將一給定電壓應用到這一個像素，而不應用到任何未經選擇的像素。那些未經選擇的像素應該完全與在陣列內循環的電壓隔離，這一點對驅動所選像素是必須的，且提供這種隔絕功能的正是TFT。在理想情況下，TFT有源矩陣式能被認為是一種理想開關陣列，具有零關閉電阻，以及無限開啟電阻。
依照本發明的大型平面閉鎖開關層的使用(該層位於液晶層和它的驅動電極之一之間)能夠實現如同TFT一般的功能，但是在一種無源類型LCD的幾何布局中，沒有發生TFT陣列及其驅動電路的費用和複雜性。在較佳方法中，平面閉鎖開關是透明，以便實現它在本實施例中的功能。雖然這些實施例以液晶顯示的方式得到描述，但是應該理解，它也適用於任何其它類型的、經由應用到像素上的電壓來操作的像素顯示。
依照上文描述的發明的較佳實施例，閉鎖開關層本身是均勻的連續層。在較佳方法中，它們由於聯合電極結構的像素性質而獲得它們的像素性質，該結構以工作方式針對電極陣列的像素將開關層分成有效像素區域。但是，本技術領域的專業人士清楚地明白，當使用在物理上以顯微鏡標度被分為像素的開關層時，本發明具有相等的操作性，其中，在較佳方法中，每個像素都被其自己的電極所控制。因此，應該理解，被用來描述開關層以及本應用權利要求所宣稱的術語「像素」的意義包含物理上的像素層，也包含由於聯合電極結構的像素性質而產生的、事實上或有效經過像素處理的層。
因此，依照本發明的一種較佳實施例，提供一種圖像顯示，其包括一種被分為像素的圖像層，每個像素對於經由開關層而應用的信號都是可以單獨尋址的，也包括一種與圖像層發生電接觸的閉鎖開關裝置，通過應用在與該區域接觸的像素上應用的信號，該閉鎖開關裝置的每個區域都可轉變到一種關閉位置。
依照本發明進一步的較佳實施例，也提供包括一種像素圖像層的一種顯示，該層的像素對所應用的信號都是可以單獨尋址的，也包括一種與該圖像層發生電接觸的閉鎖開關裝置，通過應用在與鄰近該區域的像素上應用的信號，該閉鎖開關裝置的每個區域都可轉變為一種關閉狀態。在較佳方法中，該圖像層可能是一種液晶裝置。依照本發明另一種較佳實施例，圖像層和閉鎖開關裝置任一邊上放置的直角導體組提供了應用的信號。在較佳方法中，閉鎖開關裝置的像素可能被應用的信號進行閉鎖關閉，且如此可以在應用的信號被消除之後維持它們的電狀態。
在上文描述的顯示中，在較佳方法中，閉鎖開關裝置可能包含一層開關材料，且這個開關材料可以在較佳方法中包含散布在絕緣材料中的傳導性材料混合物。
依照本發明更為較佳的實施例，還提供一種依照上文所描述的顯示，且其中從下列組成的組合中選擇閉鎖開關裝置有機開關、玻璃質型雙穩態開關，半導體陣列雙穩態開關，低波段間隙結合聚合物開關、無定形硫族化物半導體、ZnSe-Ge異質結構、無定形矽引導聚合物、多種二元和三元氧化物、鐵電異質結構，帶有氧化物的MIM結構，例如塗有0.2％的Cr或V作為絕緣體層的TiO3、SrZrO3、SrTiO3、Ca2Nb2O7和Ta2O5，以及分子開關。
在任何一種上文描述的顯示中，在較佳方法中，開關裝置的阻抗可能是應用信號的一種變量功能，以便圖像層的像素能被轉變到各種不同的灰階。此外，像素可能是真正的像素，或可能在上文提到的直角導體的交叉處得到形成。
依照本發明一種進一步較佳實施例，也提供在一種顯示裝置中顯示一種圖像的方法，其包括下列步驟(a)提供一種被分為像素的圖像層，每一個像素都對一種應用的開關電壓是可以單獨尋址的，(b)提供一種與該圖像層發生電接觸的閉鎖開關裝置，(c)將一種開關電壓應用到該圖像層的一個像素，開關電壓在與像素接觸的閉鎖開關裝置區域中足夠接近開關，(d)依照所需要的圖像，將進一步的開關電壓循序地應用到該圖像層的其它像素，以及(e)其後將一種啟動電壓同時應用到圖像層的多個像素，該啟動電壓足夠對圖像層的像素進行開關操作以便顯示所需要的圖像。
在上述方法中，通過位於該圖像層和閉鎖開關裝置任一邊上的直角導體，可以在較佳方法中應用開關電壓。開關電壓可能是直流電壓或交流電壓。此外，像素可能是真正的像素，或在直角導體交叉位置形成的虛擬像素。
依照本發明另一種較佳實施例，也提供一種由多個元件組成的系統，其中每個元件至少有兩個交替工作的條件。該系統通過交替其元件的工作條件來進行工作。該系統也含有一種閉鎖開關層，該層的位置與與多個元件發生電接觸，且任何元件的工作條件都由一種信號的應用進行交替處理，該信號被應用到元件和毗連元件的閉鎖開關層的系列組合和其間的串聯電接觸。
本發明也試圖提供一種新類型的彩色顯示裝置，其中顏色的產生經由一種減法彩色程序而得到運行，而不是現有技術的顯示裝置中所用的加法程序。
根據依照本發明的彩色顯示的一種第一較佳實施例，本發明的閉鎖光學的開關被用來建造新形式的彩色顯示，基於產生彩色的一種減法系統，而非在目前的顯示中使用的加法系統。依照這種較佳實施例，屏幕由三層像素閉鎖光學開關組成，依照本發明，這種開關被安排在直通聯接中，一個在另一個之上。這些層之一有其傳導性金屬色散色彩，藍綠色，第二，紅紫色和第三，黃色。這些顏色是那些照慣例在減法顏色印刷或顯示過程中使用的顏色，在現有技術中已經廣為人知。當在第一層中沒有電壓應用在像素之上時，像素的顏色是金屬的色彩，即藍綠色。如果開關層被正確建造，而且材料得到正確選擇，沒有太高或太低的金屬濃度，那麼具有一種增加電壓的像素的電極應用，引起像素從其不透明藍綠色變為事實上完全透明顏色。第二層具有同樣的情形，任何像素都能從一種完全不透明的紅紫色轉變到事實上透明的顏色，黃色的第三層也同樣如此。因為層處於系列中，因此屏幕的屬性可以使任何像素都能從事實上完全透明的顏色變為藍綠色-紅紫色-黃色彩色結合的任何組合，因此提供一種模擬減法彩色印刷過程的反射顯示。
雖然使用上述描述的、作為其工作元件的光學開關裝置來描述這種新型彩色顯示面板實施例，但是應該理解，在任何其它類型的、能經由在像素上應用的電壓從透明顏色被轉換到任何其它顏色的像素顯示材料中，該裝置也是可以工作的。
與大多數當前使用的彩色顯示技術相比，這種顯示具有實質上更高的解析度和光效率，現有技術中每個像素都被再次細分為三個最初的彩色亞像素。在這種現有技術中，空間解析度只是依照本發明的這些實施例的新型彩色顯示的三分之一。此外，電效率可以只有本發明彩色顯示的三分之一，因為在現有技術的亞像素顯示中，舉例來說，被一種綠色亞像素所覆蓋的區域只是依照本發明的這些實施例所描述的綠色像素的三分之一。
因此，依照本發明一種較佳實施例，提供一種包括三個像素濾波器的彩色顯示，其中每一個具有不同的顏色，依次向上疊加，相互緊密接觸，以便避免它們之間的視差效果。通過對每個像素應用適當的控制電壓，在每一個所述的濾波器中的每一個像素的彩色密度都能夠在電方面從其最大彩色密度變化到必要的透明性。三個濾波器的顏色構成一種減法的彩色組，該組可以在較佳方法中是藍綠色、紅紫色和黃色，如傳統的減法彩色印刷系統所用的方法。
通過將一種反射表面放置在與顯示觀看邊相反的三個像素濾波器之後，上文所描述的彩色顯示能在較佳方法中被用作一種反射顯示。在可以替換的、且較佳的方法中，通過用一種白光源從遠離觀看者的位置來照明顯示，該顯示能被用於一種透射實施例。
依照本發明另一種較佳實施例，像素彩色濾波器可以通過使用上文所描述的閉鎖平面光學開關陣列來建造。平面開關由一對通常透明的平面電極所建造，其中每一個在較佳方法中都以一組平行導體形式出現，該導體呈直角排齊，以便它們可以定義一組像素。這些電極被用於將控制電壓應用到開關的每個像素區域。在這些電極之間夾著一層由一種傳導性材料混合物構成的開關材料，該傳導性材料具有安裝在其中的濾波器的顏色，且被散布在一種本質上透明的絕緣材料中。開關材料在較佳方法中可以使像素的光學透射具有連續易變性，作為應用到像素的電壓的一種功能，其範圍從濾波器的完全彩色密度向下一直到像素的必要透明性。
依照上文描述的較佳實施例，濾波器本身是均勻的連續層。由於聯合電極結構的像素性質，它們可以獲得自己的像素性質，其中該電極結構以工作方式依照電極陣列的像素將濾波器分為有效像素區域。這些電極陣列在較佳方法中是兩個在彼此呈直角的方向中運行的陣列的導體，它們在交叉處定義像素。但是，本技術領域的專業人士應該清楚地明白，使用物理上按照顯微鏡標度被分為像素的濾波器，每個像素在較佳方法中都被它自己的電極所控制，這時本發明仍具有相等的可操作性。因此，應該理解，術語「像素」，當被用來描述濾波器時，以及作為權利要求所宣稱的內容，意味著包括由於聯合電極結構的像素性質而在物理上經過像素處理的濾波器，和事實上或有效地經過像素處理的濾波器。
依照本發明另一種較佳實施例，提供一種包括依次疊加的、具有不同顏色的三個像素濾波器的彩色顯示，其中在每一個濾波器中的每一個像素的彩色密度都在電方面可以從其最大彩色密度轉變為必要的透明性，其中三個濾波器的顏色構成一種減法顏色組。減法彩色組可以在較佳方法中包含彩色藍綠色、紅紫色和黃色。
依照本發明另一種較佳實施例，上文所描述的彩色顯示也可以包括一種位於三個像素濾波器之後的反射表面，濾波器的位置位於顯示觀看邊的對面。
此外，每一個濾波器都既可以經由用電極的通常透明的平面陣列來定義濾波器上的像素區域而得到有效的像素處理，也可以在可以替換的、且較佳的方法中，每一個濾波器都可以在物理上得到像素處理。
依照本發明另一種較佳實施例，在上述的彩色顯示中，每一個像素濾波器在較佳方法中都包含一對用於應用電壓的、通常透明的電極平面陣列，該電極陣列定義濾波器上的像素區域，以及放置在電極之間的材料層，該材料包括一種具有安裝在其中的濾波器顏色的傳導性材料混合物，且被散布在一種通常透明的絕緣材料中，以便濾波器的像素區域的光學彩色密度由應用電壓所改變。傳導性材料可以是一種經過精細分開的金屬，該金屬可以在較佳方法中從由下列構成的組合種選擇銀、鐵、金、銅和鋅。此外，那絕緣材料可以是一種聚合物，或甚至在較佳方法中是一種環氧樹脂。依照本發明一種更為較佳的實施例，傳導性材料可以通過在其中聯合一種染料而得到染色，或經由一種有機金屬的複合體來染色。像素平面電極可以在較佳方法中用銦錫氧化物製成。
依照本發明一種更為較佳的實施例，也提供一種在顯示面板中以電子方式產生顏色的方法，其包括下列步驟(a)提供一組三像素顏色濾波器，構成一種減法的顏色設定，濾波器的透射以電方式從最大彩色密度變化到必要的透明性，(b)以依次疊加的方式排齊濾波器，以便對應的像素組呈線性疊放狀態，(c)應用電壓到至少一組疊放的像素，在每一個濾波器中應用到一個像素，以及(d)通過改變電壓來調整至少一組疊放像素的彩色密度，以便通過該組疊放像素的光經由一種減法顏色過程獲得一種預定的顏色。
在上述方法中，經由通常透明的電極像素平面陣列，每一個濾波器都可以得到有效的像素處理，其中該電極定義濾波器上的像素，或在可以替換的方法中，每一個濾波器都可以得到物理上的像素處理。
依照這個方法，顯示面板在較佳方法中所具有的解析度比對應的加法顯示大約高三倍，且光效率大約比對應的加法顯示高三倍。此外，依照本發明另一種較佳實施例，提供一種改良顯示面板的解析度的方法，該面板包括具有不同顏色的三組像素濾波器，該方法包括選擇顏色成為減法彩色組的步驟，將濾波器進行疊置的步驟，以便每一個濾波器中至少一組對應像素得到疊放，且在一種減法模式中啟動疊放的像素組。
依照本發明另一種較佳實施例，提供一種改良顯示面板光效率的方法，其中該面板包括具有不同顏色的三組像素濾波器，該方法包括選擇顏色成為一種減法彩色組的步驟，將濾波器進行疊放的步驟，以便每一個濾波器中至少一組對應像素得到疊放，且在減法模式中啟動疊放的像素組。
上述閉鎖開關裝置具有壓力敏感屬性，其中壓力的應用可以開啟作為閉鎖閉合的開關元件，依照上文的描述，該屬性使本發明裝置能根據本發明更為較佳的實施例而被用作新型的觸摸面板或觸控螢幕。觸摸面板能在較佳方法中被用作傳統的觸摸面板，用作一種單獨的單元，安裝在與其聯合工作的屏幕之前，但是其中沒有任何的直接電聯繫。在這種實施例中，觸摸面板在較佳方法中由一種大型閉鎖開關面板所製成，該面板由夾在兩個薄透明基體之間的開關材料層組成。每一個基體上面都有一個透明導體陣列，每個陣列都在一個直角方向中。通過應用一種整體的開關電壓，整個觸控螢幕都被保持在關閉狀態。當觸摸壓力開啟觸控螢幕的像素之一時，掃瞄整個面板的電子環路(掃描方式是經由兩個直角陣列的導體逐欄、逐列來進行的)顯示開啟的像素，且因此提供關於觸摸位置的信息。
在可以替換的、且較佳的方法中，觸摸面板能被結合在一種顯示面板中，通過將開關層結合進入顯示元件的屏幕結構，通常位於顯示元件層本身的上面分，以便觸摸壓力的效果直接與顯示元件像素的工作發生交互。然後掃瞄環路必須決定觸摸面板像素的系列阻抗和它下面的顯示元件像素是否有改變。顯示元件層能在較佳方法中是一種液晶元件層，如同在平板顯示中普遍使用的那樣。
依照本發明的一種較佳的觸摸面板實施例，觸摸面板的一種元件的阻抗改變可以改變它下面的顯示元件像素的電流，且因此根據元件是否被接觸來變更像素的透射或反射狀態。在這種方式中，能實現一種整合的交互式觸摸面板。所有上述實施例都是具有可操作性的，既可以和普遍使用的液晶顯示類型使用，也可以和任何其它類型的、經由應用到它的像素元件之上的電壓來操作的像素顯示一起工作。
除了上文描述的閉鎖平面開關而外，也存在進一步類型的閉鎖平面開關，該開關在反向中操作，也就是說，當處於開啟狀態時，壓力應用引起它們進入關閉狀態。應該理解，雖然在這個應用中用壓力開啟的開關來描述較佳實施例，但是根據本發明更為較佳的實施例，可以建造同等的觸摸面板，其中使用通過應用壓力來關閉的開關。
因此，依照本發明的一種較佳實施例，提供一種觸摸面板，該面板的組成包括一種具有一種第一陣列導體的第一平面電極，一種具有一種第二導體陣列的第二平面電極，其中第二導體陣列與第一導體陣列形成一個角度，以及一種壓力-敏感的、位於電極之間的平面閉鎖開關層。第一導體陣列和第二導體陣列在較佳方法中在它們的交叉點為觸摸面板定義一組像素。方位角度可以在較佳方法中使第一和第二導體陣列本質上呈直角分布。
在上文描述的觸摸面板中，開關層可以使一層區域上的壓力作用可以開啟該區域裡面處於關閉狀態的開關區域，或依照可以替換的實施例，關閉區域裡面處於開啟狀態的開關區域。
依照本發明另一種較佳實施例，進一步提供一種依照上文所描述的觸摸面板，其中壓力位置的決定通過測量第一陣列中至少一個導體和第二陣列中至少一個導體之間的阻抗來進行。在可以替換的、且較佳的方法中，壓力位置的決定可以通過對第一導體陣列和第二導體陣列進行循序電子掃描來進行，以便發現任何一對導體之間的阻抗變化，其中一個導體來自第一導體陣列，另一個來自第二導體陣列。
上述任何一種觸摸面板都可以被覆蓋在一種平板顯示上，以便觸摸面板可以和顯示一起工作。
依照本發明另一種較佳實施例，提供一種觸控螢幕，其組成內容包括一種具有一種第一導體陣列的第一平面電極，一種具有一種第二導體陣列的第二平面電極，其中第二導體陣列與第一導體陣列形成一個角度，一種壓力-敏感的、位於電極之間的平面閉鎖開關層，以及一種位於電極之間的、與壓力-敏感的、平面閉鎖開關層發生電接觸的平面顯示層。方位角度可以在較佳方法中使第一和第二導體陣列在本質上呈直角分布。
此外，開關層可以使在第一陣列的至少一個導體和第二陣列的至少一個導體之間應用的電壓可以關閉在應用電壓的導體之間的平面閉鎖開關層的開關區域，且啟動平面顯示層的對應區域。在這種觸控螢幕中，位於應用電壓的導體之間的區域在較佳方法中定義觸控螢幕的像素。
在上文描述的觸控螢幕中，開關層可以使層的一個區域上的壓力作用可以開啟區域裡面處於關閉狀態的開關區域，或依照可以替換的實施例，在區域裡面關閉處於開啟狀態的開關區域。
依照本發明另一種較佳實施例，進一步提供一種依照上文所描述的觸控螢幕，其中壓力位置的決定通過測量在第一陣列的至少一個導體和第二陣列至少至一個導體之間的阻抗來進行。在可以替換的、且較佳方法中，壓力位置的決定可以通過對第一導體陣列和第二導體陣列進行循序電子掃描來進行，以便發現任何一對導體之間的阻抗是否發生變化，其中一個導體來自第一陣列，另一個導體來自第二導體陣列。
依照本發明更為較佳的實施例，提供一種依照上文所描述的觸控螢幕，其中開關層可以使壓力作用在區域裡面開啟處於關閉狀態的開關區域，該作用也可以變更與開關區域相聯的顯示層的光學狀態。在可以替換的、且較佳的方法中，在適用於所使用的開關層類型時，在開關區域裡面關閉處於開啟狀態的開關區域的壓力作用也可以變更與開關區域相聯的顯示層的光學狀態。
在上述任何一種觸控螢幕中，平面顯示層都可以在較佳方法中是一種液晶層。
附圖簡單說明從下列各項結合附圖的詳細描述中可以得出有關本發明更為完全的理解和認識

圖1以概要方式舉例說明一種閉鎖平面開關，其建造和工作方式依照本發明的一種較佳實施例；圖2是一種用來決定圖1顯示的類型的平面閉鎖開關特性的示意電路圖；圖3A和3B是具有長備電偶極矩的一種分子陣列的示意圖。圖3A顯示任意定位的分子，而圖3B顯示由電場應用而得到定位的分子；圖4是一種顯示用作應用電壓功能的LCD的光學透射的示意圖；圖5以概要方式舉例說明一種現有技術的有源矩陣式TFT陣列，被用來對液晶顯示像素進行尋址；
圖6是無源LCD和開關顯示組合的一種示意圖，其建造和工作方式依照本發明的一種較佳實施例；圖7是顯示將被用來經由開關狀態來定義圖像的數據信號寫入依照本發明的一種較佳實施例的顯示陣列的欄和列的方法的示意圖；圖8以概要方式舉例說明一種無源LCD和開關顯示組合，其建造和工作方式依照本發明另一種較佳實施例，該實施例使用一種適用於同時也作為閉鎖開關層使用的LC層，且仍然能克服驅動線之間的短路問題；圖9顯示現有技術的顏色顯示示意圖，顯示一種由三個原色的三個亞像素構成的彩色像素，其中亞像素並排排列；圖10以概要方式顯示一種新穎的減法顏色顯示，其建造和工作方式依照本發明的一種較佳實施例；圖11以概要方式舉例說明一種觸控螢幕顯示，其建造和工作方式依照本發明的一種第一較佳實施例；圖12是一種獨立觸摸面板層的示意圖，依照本發明另一種較佳實施例，用於安裝在一種顯示屏之上；以及圖13顯示相似於圖11所顯示的觸控螢幕的觸控螢幕的示意圖，但是在液晶和開關層之間包括一種薄的、固體傳導性材料層，該材料層僅僅在z方向中具有傳導性，而在x或y方向中不具有傳導性。
具體實施例方式
現在參考以概要方式舉例說明一種閉鎖平面開關的圖1，其建造和工作方式依照本發明的一種較佳實施例。該裝置由一對基體10組成，在較佳方法中用玻璃、石英、多元乙稀、多元酯、或一種相似的薄型片狀絕緣材料製成，在其中間夾入一層開關材料14。開關材料14，依照本發明另一種較佳實施例，是一種加入金屬的環氧基樹脂，其製法是在硬化處理之前在一種環氧基樹脂混合物中加入銀、鐵、金、銅、鋅、鋁或另外相似金屬的懸浮液。環氧基樹脂在較佳方法中可以是Epon樹脂828，由美國德克薩斯的休斯頓殼牌化學品公司供應，該產品具有Cap-cure3-800硬化劑。這種產品，以及許多其它的適當環氧樹脂的化學成分都是具有一種三琉醇交叉聯接催化劑的雙楔形A/表氯醇。然而，本發明的運用也能使用三琉醇之外的其它樹脂，例如三苯甲烷三甘油似太，和其它商業性交叉聯接物。此外，甲苯、等-丙烷基酒精、乙醇、丙烯乙二醇甲基似太醋酸鹽(PMA)等溶劑都能被用於為製備材料層提供具有工作性的穩定性。除此之外，依照其它實施例，一種類似二茂(絡)鐵或二茂(絡)鐵脫水羧基的階體在製備開關材料的過程中也是有優勢的。依照本發明其它的較佳實施例，開關材料能在較佳方法中通過在環氧樹脂中散布傳導材料而不進行硬化、即不加入硬化劑而得到製成。依照另一種較佳實施例，絕緣材料可以是一種粘合性乳膠體，例如Sylgard 516，一種由杜邦化學公司供給的高粘度矽乳膠體(美國德拉瓦州威爾明頓，或其它RTV矽生產企業)。如果使用銀作為傳導材料，那麼它能在較佳方法中以漿狀形式出現，例如6462型導體，由杜邦化學公司供給，(美國德拉瓦州威爾明頓)。金屬也可以以一種精細分開的粉末形式出現，或一種膠質懸浮液形式。任何相似和相等的元件，正如本技術領域的專業人士所熟知的那樣，通常都可以被用來替換上述的較佳類型，只要它們不會顯著地降低裝置的工作效果。
每個基體片10的外部表面都在較佳方法中塗上一層透明傳導材料的一種薄層12，例如銦錫氧化物(ITO)，正如本技術領域的專業人士所熟知的那樣，作為透明的電極來發揮作用。這種基體已經塗上一層傳導電極，可以由例如加州Santa Rosa的NeoVac公司等許多廠商所供給。基體在較佳方法中被排齊，以便電極與開關材料發生直接的接觸，且開關驅動電壓V被連接到這些電極。開關材料層的厚度，對於那些具有平鋪或擠壓開關材料的開關而言，能由具有所需尺度的墊片元件16的使用所控制，該元件位於基體之間。針對這種裝置的開關材料層的方便厚度能在較佳方法中處於20到100μm的範圍中，在這個範圍裡，針對位於硬化環氧基樹脂中的5％左右濃度的銀而言，臨限開關電壓大約位於30到60伏的範圍中。
對於那些具有自旋塗層的開關材料的開關而言，通常不需要墊片，且層厚度由塗層過程和材料的特性所決定。針對這種裝置的開關材料層的方便厚度要薄很多，且在較佳方法中處於50nm到2μm的範圍中。但是，應該強調，上面提到的這些厚度和典型臨限電壓不是限制性的，而在具有這些範圍外面的厚度、且開關電壓等量於這些厚度時，閉鎖開關也能以令人滿意的方式工作。
現在參考圖2，該圖是用來決定依照本發明較佳實施例的平面閉鎖開關特性的一種電路圖。測試中的裝置，DUT，被以串聯方式連接到一種可變電壓源20，以及一種高阻抗電阻器R。經過裝置的電流通過監測電阻器R上面的壓降而得到決定。只要應用的直流電壓比一些臨限值Vth低，那麼就會發現實質上沒有可測量的電流，所有電壓都落下裝置，也就是，裝置被當作斷路來使用。在可以替代的、且較佳的方法中，一種交流電壓能被用來確定開關的特性。當應用電壓超過Vth的時候，大部份應用電壓被發現落到高阻抗串聯電阻R上，也就是裝置被用作一種低電阻。這個低電阻水平典型地處於10kohm到1Mohm之間，取決於開關的參數，例如，儘管不限於，如上文所述的開關材料的組成、傳導性材料的濃度、開關的厚度和面積。因此，開關能以平行於一種閉鎖電阻器的方式被定型為一種電容器，其在臨限下具有一種高阻抗，且閉鎖到臨限上的一種低阻抗。
依照本發明，有許多不同類型的閉鎖開關的較佳實施例，其特性決定開關材料中開關過渡的內存時長。這些實施例在所使用的生產方法和作為開關層的材料方面存在差異。這樣，可能定義閉鎖開關的五種不同較佳實施例，雖然這些實施例只是製備的開關的例證，且有許多可供本發明工作的材料和厚度組合。
1.依照一種第一實施例，閉鎖開關有下列各項屬性(i)開關材料帶有三硫醇的雙楔形A/表氯醇樹脂或另一種商業級的交叉聯結物，帶由甲苯或等-丙烷基酒精用作一種溶劑；或沒有任何交叉聯結物的、帶有用作溶劑的丙烯乙二醇甲基似太醋酸鹽(PMA)的三苯甲烷三甘油似太。(ii)過程在較佳方法中以自旋方式塗層到60nm和500nm之間的厚度。(iii)開關特性當沒有電壓應用時，該材料是斷路，當達到一種足夠高的電壓水平時，切換成一種閉合電路。(iv)分類在開關電壓消除之後，保持關閉狀態達到幾秒到幾分鐘，且在某些情況下，甚至長達幾小時。它因此被分類為FM開關。而且，在開關電壓消除之後，應用一種小的AC電壓能夠維持關閉狀態長達許多個小時，且因此也被分類為SM類型的開關。
2.依照一種第二實施例，閉鎖開關有下列各項屬性(i)開關材料帶有三硫醇的雙楔形A/表氯醇樹脂或另一種商業級交叉聯結物，帶有金屬膠質添加成分。(ii)過程平鋪和擠壓，在較佳方法中達到20和100μm之間的厚度。(iii)開關特性當沒有應用電壓時，該材料是斷路，且在達到一種足夠高的電壓水平時，切換成一種閉合電路。(iv)分類在開關電壓消除之後，保持關閉狀態達到數分鐘。它因此被分類為FM開關。
而且，在開關電壓消除之後，應用一種小的AC電壓能夠保持關閉狀態長達許多個小時，且因此也被分類為SM類型的開關。
3.依照一種第三實施例，閉鎖開關有下列各項屬性(i)開關材料帶有三硫醇或另一種商業級交叉聯結物的雙楔形A/表氯醇樹脂，帶有二茂(絡)鐵或二茂(絡)鐵脫水羧基的階體，以及帶有金屬膠質添加成分。
(ii)過程平鋪和擠壓，在較佳方法中達到20到100pm之間的厚度。
(iii)開關特性當沒有應用電壓時，該材料是斷路，且在達到一種足夠高的電壓水平時切換成一種閉合電路。
(iv)分類在開關電壓消除時，或該電壓被縮減到一種非常低的數值時，開關返回到其高阻抗狀態，該狀態處於從幾百微秒到幾毫秒的範圍裡。它因此被分類為PM開關。
4.依照一種第四實施例，閉鎖開關有下列各項屬性(i)開關材料商業級的RTV矽基樹脂乳膠體，帶有在硬化之前就散布在它裡面的鋁粉末。(ii)過程平鋪和擠壓，在較佳方法中達到20和100μm之間的厚度。(iii)開關特性當沒有應用電壓時，該材料是斷路，且當達到一種足夠高的電壓水平時，切換成一種閉合的電路。(iv)分類在開關電壓的消除之後，關閉狀態本質上可以無限期保持。它因此被分類為FM開關。
5.依照一種第五實施例，閉鎖開關有下列各項屬性(i)開關材料基於鈦丁氧金屬。這是基本的響應物，其作用在於為TiO2膠質物提供來源。鈦丁氧金屬和幹溶劑混合，例如2-丙醇，或乙醇，然後和下列任何一種酸混合形成TiO2膠質物5N鹽酸pH2硝酸pH3醋酸(ii)過程在較佳方法中以自旋方式塗層達到60nm到500nm之間的厚度。(iii)開關特性當沒有應用電壓時，該材料是斷路，且當達到一種足夠高的電壓水平時，切換成一種閉合的電路。通過應用一種具有高頻含量的信號，開關能被重新設定到其開啟狀態。舉例來說，如果開關被頻率為100赫茲的一種三角波所關閉，那麼它能通過使用一種具有相同或更高頻率的矩形波形來重新設定其低傳導係數狀態，因為這種波形具有所需的高頻含量。一般認為，擦抹機制可能是一種電壓劇烈改變的結果，也就是一種電壓脈衝。因此當應用一種矩形電壓脈衝時，該脈衝包含的電壓梯度遠遠大於相應三角電壓脈衝中含有的電壓梯度，這時開關重新設定，然而在使用相同振幅的三角電壓脈衝時，它保持原有的狀態。
(iv)分類這是一種雙穩態元件，其用一種波形得到關閉，而用另一種波形得到開啟。它的狀態由最初的三角波形來維持，即使振幅被降低。當開關電壓消除幾分鐘之後，它的狀態仍可以得到保持，因此將它分類為FM開關。在開關電壓消除之後應用一種小的AC電壓可以造成關閉狀態被維持許多個小時，以便該開關也被歸類為SM開關。
通過使用適當的波形可以立刻運行擦抹功能。
正如上文所描述的那樣，在激勵電壓消除之後的時間裡，開關保持關閉狀態，直到返回它未經激勵的開啟狀態之前，這段時間主要取決於開關材料的組成。正如已經暗示的那樣，在混合物中加入某些類型的彈性體可以在應用電壓消除之後縮短關閉時長。在裝置上進行熱加熱或物理壓力也能縮短裝置保持其受到激勵的、關閉的狀態的時間。
最後，臨限電壓Vth的數值取決於一些獨立的參數，如下列所示(a)開關材料中傳導性材料的濃度-有一些跡象顯示，濃度越高，Vth就越低。
(b)開關材料層的厚度-厚度越大，Vth就越高。
(c)應用到裝置的物理壓力-應用壓力越大，Vth就越高。
(d)裝置溫度-有跡象顯示，溫度越高，Vth就越高。
從在許多開關材料上進行的測量來看，觀察結果表明臨限電壓具有一種顯著的趨向可以隨著開關材料厚度的增加而上升，且和隨著傳導性材料的濃度增加而下降。此外，出現的情況是，關閉狀態的開關電阻隨著傳導性材料濃度的增加而減少。
依照本發明一種更位較佳的實施例，該開關也可以起到一種光學開關的作用。因此，當開關由必要的驅動電壓應用所關閉時，這個電壓在光學開關情況下可以低於一種相等的電開關所需的臨限電壓，這時開關材料本質上對可見光是透明的。另一方面，當開關處於開啟狀態時，開關材料具有不透明的表現，這一點可以有效地將光的透射減少到一種可以忽略的水平。因此，除了它的電閉鎖開關屬性而外，該裝置還可以起到一種閉鎖光學開關的作用。作為針對這種光學閉鎖開關的開關材料的絕緣基礎使用的較佳材料，包括處於未經硬化處理狀態的、較佳類型的環氧樹脂，即沒有添加硬化劑。依照一種較佳實施例，上文提到的10％濃度的6462型導體銀漿狀物，混合在Epon樹脂828中(上文也曾提到，沒有添加任何硬化劑)，可以產生良好的光學開關作用。一般而言，已經發現在針對這種光學開關而工作的材料之中，依照本發明這些較佳實施例，作為絕緣材料而使用的液體或半液體能提供最好的性能。
這種閉鎖光學開關能以優勢方式在一種平面屏幕顯示中被用作直接驅動的、有源圖像元件，不需要在其中使用任何附加的液晶元件。
對包含傳導性材料添加的開關材料的性能所進行的一種可能的解釋在於，依照上文提到的本發明的各種較佳實施例，無論是電的或光學的，假定具有誘電性元件的一種極性校準，其與材料的金屬元件相聯合。開關電場的應用引起電雙偶矩與電場方向對準，將金屬粒子與它們對齊，且因此為開關電流提供一種傳導路徑。光學屬性也可以由此得到解釋，雙級分子的對準經過電場方向中的裝置引起一種清楚的，或更清楚的光學透射路徑。作用在裝置上的壓力效果也因為這個模式而可以得到說明，因為壓力的應用將引起對準被擾亂，因此需要一種更高的電壓來重新對齊雙偶體、且復原完整的傳導係數。對準模式在圖3A和3B中得到顯示，這兩個圖是具有長備電雙偶矩的一種分子陣列的示意圖。圖3A顯示了在應用任何電場之前的、任意定位的分子，而圖3B則顯示了由電場E.的應用所定位的分子。根據觀察結果，依照這個模式，被對準的雙偶體可以經由相聯的金屬粒子來提供一種更有效率的傳導路徑和一種更好的光學透射路徑。對不含任何傳導性材料添加的開關材料薄層的性能所進行的一種可能的解釋在於，在開關電場的影響之下，材料經歷了一種結構性相位變化，從一種無定形狀態變成一種結晶狀態。然而，需要理解，本發明，在其全部實施例中，可以不取決於在裝置中實際工作的物理程序的性質而得到實施。
現在參考圖4，該圖以概要方式顯示了作為應用電壓功能的LCD的光學透射特性。電壓曲線顯示了一種典型的、低於電壓V1的低平穩段水平，在這個平穩段上，元件不進行透射，且一種元件切換到其透射狀態的尖銳過渡區位於值V2的上面。這個過渡區的陡度決定能在無源LCD得到多工處理的元件的數量，這一點依照上述該應用的背景部分解釋內容，結合了Alt和Pleshko的理論。圖4中曲線的顯示針對一種通常處於關閉狀態(通常為黑色模式)的LCD，但應該理解，本發明在一種通常處於開啟狀態(通常為白色模式)的LCD中同樣適合使用，其中的差異在於透射曲線從位於較低電壓的最大亮度轉變為位於較高電壓的最小亮度。這是由於LCD的偏光器處於一種交叉狀態，不同於平行的狀態。應該進一步理解，雖然圖4中的曲線針對一種LCD裝置，但是顯示類似開關特性的其它開關圖像元件經由一種更多或更少電壓過渡區從一種開啟狀態轉變為一種關閉狀態，或反之亦然，且以一種類似的方式起到應用開關電壓的功能，這種元件也可能在本發明中以較佳方法得到使用。
現在參考圖5，該圖以概要方式舉例說明了一種現有技術的有源矩陣TFT陣列110，其被用來對液晶顯示進行尋址處理。在這種顯示中，除了液晶材料之外(為清晰起見，本圖未顯示)，在每個像素的電極之間夾入一種電容器112和一種薄膜電晶體114，其中電晶體與液晶材料形成串聯，且電容器平行於液晶材料，通過這種安排，無源顯示的多工處理限制得到減輕。當像素處於非選擇狀態時，TFT被用作從流通驅動電壓中緩衝液晶像素的一種方法，針對具有N列的顯示而言，這種非選擇狀態每一周期出現N-1次。當液晶材料處於非選擇狀態時，平行的電容器被用來維持液晶材料上的電壓。
通過將適當的選擇電壓應用到所選的、將TFT閘門與該列像素連接的線路116，可以選擇一列像素。一旦選擇了一列像素，經由被應用到經由數據線路118進行TFT尋址的欄的所需電壓，該列每個像素都可以得到尋址。當一個像素得到選擇時，必須將所需的電壓應用到這一個像素上，而不應用到任何非選擇像素。那些非選擇像素應該完全與經過陣列的、驅動所選像素所必需的流通電壓形成隔離。在理想狀態中，TFT有源矩陣被認為是一種理想的開關陣列，具有零關閉電阻，且具有無限開啟電阻。這種有源矩陣的工作方式依下列描述進行(a)適當的列選擇電壓被應用於TFT第一列116的閘門，非選擇電壓被應用於所有其它像素列的TFT閘門。(b)數據電壓同時被應用到欄電極，以便對將所選擇列的每個像素的電容器充電到所需的電壓，也就是說，依照像素所需要的狀態，充電到開和關的電壓。
(c)應用於TFT第一列閘門的列選擇電壓被改變為一種非選擇電壓，且列選擇電壓然後被應用於第二列117。
(d)對每個後續的列而言，都重複步驟(a)到(c)，直到所有的列得到相繼的選擇，且像素電容器被充電到所需要的電壓，即開啟電壓或關閉電壓。因此，在每個周期中，數據被寫到整個LCD的每一個像素。
一種1000×1000像素單色有源矩陣LCD有一百萬個TFT，且需要與外部驅動電路形成的2000個連接。一種彩色顯示具有三倍的連接。這種陣列因此很複雜，且造價昂貴，產量可能因此也較低。此外，在每個周期中將數據寫入每個像素的需要也有必要處理和路由處理大量尋址信號信息，這一點涉及複雜的電路和較高的電源消散。
現在參考圖6，該圖是一種此處所稱的準-有源LCD的示意圖，該LCD的構造和工作方式依照本發明一種較佳實施例，該實施例提供圖5所示的現有技術有源矩陣TFT陣列LCD的性能優勢，但是沒有顯示該裝置複雜性所產生的缺點。與無源矩陣LCD相比，這種新型顯示實施例在建造方面只有稍微的複雜性，因此在一種有源矩陣TFT陣列顯示上產生了顯著的成本節省。
這個實施例的LCD與傳統無源LCD的底座結構是相同的，且在較佳方法中包括一種前表面偏光器120，液晶材料122，該材料的厚度由夾在兩個玻璃封蓋平面之間的墊片123所決定，電極124被印刷在該墊片上，電極傳導器以彼此呈直角的方向運行，以便在它們的交叉處定義像素，另外還包括一種極化分析器126，和針對反射LCD情形的一面鏡子128。然而，本發明的LCD與現有技術的無源LCD的基本結構是不同的，區別在於增加了一種透明閉鎖開關層130。在較佳方法中，這個層是由一層開關材料建造的，該材料被夾在位於一邊的電極124和位於另一邊的液晶材料之間。在較佳方法中，開關合成物的選擇可以使開關在可見光範圍內是透明的。雖然在上文這個應用中得到描述的閉鎖開關適合用於這些平板顯示實施例，但是應該理解，本發明在任何合適的現有技術或將來的閉鎖開關裝置類型中都具有相等的可操作性。
應用到LCD各種像素的電壓在閉鎖開關上產生的效果是一種位置化的效果。依照所考慮的較佳實施例，如果從應用到直接高於(或低於)該位置的LCD像素的電壓中出現的電壓(或電場)超過開關臨限水平，那麼只有在這些位置開關才會閉合。應用到LCD像素列的電壓是0或2/3V，而那些應用到欄的電壓是1/3V或V，其中V是一種大於開關臨限的電壓，且根據下文描述的進一步限制得到決定。對於在這個應用中得到描述的閉鎖平面開關層而言，V的數值範圍典型地從毫伏延伸到幾百伏，取決於開關層的厚度和金屬的攙雜層次。
現在參考圖7，該圖是舉例說明對被用來定義圖象的數據信號進行寫操作過程的示意圖，這些信號被寫入圖6所示的較佳類型的顯示的列和欄。在選擇狀態中，一種被選擇的列具有的應用電壓為零，且所有其它列在較佳方法中具有在該時間點應用的、2/3V的電壓。在所選擇的列中的任何像素都將被變成黑色，即要被開啟，這種像素具有被應用到該像素欄的電壓V。所有不是黑色的像素在較佳方法中具有等於應用到它們欄的1/3V水平的電壓。結果，將被開啟的每個像素都有電壓V經過它，這一點就是應用自像素的列和欄的電壓之間的差別。因為電壓V大於臨限電壓，所以這樣能閉合閉鎖開關。所有其它像素具有經過它們的1/3V的電壓，這一點是列和欄電壓的合量。因為1/3V小於臨限電壓，因此這個電壓無法關閉應用到它的像素。
第一列上的電壓然後被切換到2/3V，且第二列上的電壓被減少到零位，以便第二列的數據可以得到寫入。同樣，依照像素是否被選擇為關閉或保持開啟狀態，欄電壓得到應用。該開關陣列的閉鎖屬性確保先前列中每個關閉的開關像素區域即便在它的開關電壓消除之後都能保持其關閉狀態達到一個顯著的時間。正是上述的屬性才為本發明的顯示賦予了將數據寫入每個列的能力，其寫入方式是一次一列，不影響被寫入先前寫入列的數據。因此，在一個單一數據寫入循環之後，所有要被開啟的像素都將它們聯合的開關像素關閉，且那些不要被開啟的像素都將它們的開關像素開啟。這個過程組成了寫入數據信號的作用，這個作用定義了將在整個顯示上顯示圖像。事實上，當每個像素寫入信號都被應用時，顯示像素本身可能得到暫時的開啟，因為臨限電壓比LCD接通電壓V2通常要高出許多，但這一點只是一種不影響顯示的正確操作的人為產物。雖然上述的數據寫入程序以電壓量為1/3V和2/3V的方式得到描述，這種電壓劃分為應用電壓提供了最寬的耐受範圍，但是應該理解，本發明沒有被限制在這些電壓中，而是在任何電壓組合中都具有相等的可操作性，這些電壓的差別在所選像素上提供了正確電壓，以便關閉或開啟開關。
一旦圖像信息寫入周期結束，像素寫入電壓就被消除，且開關陣列的閉鎖屬性就確保每個關閉狀態的開關像素區域即使在它的開關電壓消除之後都保持一定時間的關閉狀態，該時間通常比周期時間長很多。在可以替換的、且較佳方法中，開關電壓沒有被完全減少到零位，但被減少到某種小的剩餘值，足以根據確定的方式將關閉狀態的開關區域保持關閉狀態達到一段幾乎無限的時間，而不會危及開關的開啟。這種操作模式被稱為持續內存模式，下文將對此作進一步的討論。在這個時間點，結果出現了一種被分為像素區域的開關裝置，每個區域中的開關依照先前應用的寫入模式處於開啟或關閉狀態，該寫入模式代表將在這個時段在LCD上顯示的圖像。如果開關層在較佳方法中是均勻的、物理上沒有得到像素處理的層，那麼該像素區域可能是虛擬的像素，而且其中的像素區域只有由於應用到並置LCD像素的電壓才能產生。
一旦寫入圖像在開關像素的矩陣中得到建立，依照本發明的這個較佳實施例，一種啟動信號然後被應用於矩陣中的每個單元。這個啟動電壓被稱為Vact，它可能是一種交流或直流電壓，其振幅比V2大，其中V2是以肯定方式切換LCD像素所必需的電壓，如圖4的LCD透射曲線所示。這個啟動電壓同時被應用到整個開關矩陣，在較佳方法中通過一方面連接所有列導體和另一方面連接所有欄導體，且在它們之間應用啟動電壓而實現。所有那些聯合的開關像素區域先前被保持開啟狀態的LCD像素現在將在液晶材料上接收零伏電壓，因為本質上整個電壓將在開啟狀態的開關中下降。因此這些像素將處於關閉狀態。那些聯合的開關像素在寫入相位中被改變成關閉狀態的LCD像素將在本質上接收整個應用電壓Vact，且將因此接通，因為聯合的開關是關閉的，且因此不會承載任何有意義的壓降。啟動電壓Vact的數值一定要選擇明顯小於V，以便當啟動電壓得到應用時，它不影響開關的狀態。然而，啟動電壓可能保持那些在其閉鎖關閉狀態下關閉的開關。
依照本發明的這種較佳實施例，LCD平板的這種操作模式能被稱為使用一種關閉開關模式、或一種準-有源操作模式的像素驅動方法。這種較佳方法的使用結合了與顯示層接觸的一種閉鎖開關層，與現有技術顯示相比，產生了許多顯著的優勢1.理論上，能被寫入這些無源類型顯示的列的數目是無限的，因為寫入操作是針對一種具有內存的裝置而言的，而且當越來越多的像素以循序方式得到寫入時，寫入信息不會隨時間而發生明顯的衰退。這一點與TFT技術是相反的，在TFT技中，雖然該裝置在尋址時起到一種關閉或開啟的開關的作用，但是不具備任何的固有內存。
2.對比度比具有現有技術寫入的無源顯示多工方式所能獲得對比度要高很多，在現有技術中，由於這種顯示的RMS響應性質以及內存的缺乏，必須犧牲對比度以便增加列的數目。
3.在啟動模式中，沒有寫入數據。啟動模式能被認為是一種操作或保持信號，其工作只是為了分別開啟或保持LCD像素的狀態，而只有當數據被改變時，數據才需要被寫入，因此可以關閉或開啟開關。因此，針對公告欄、信息標示或類似的裝置而言，其中數據更新不是很頻繁，這時數據只需要一次寫入，其後數據就斷開，因為啟動信號保持圖像的開啟狀態。因為這個啟動信號沒有信息內容，所以必需的電路結構的複雜程度與一種傳統的無源LCD顯示幾乎相同。然而，通常信息處理能力需要比一種傳統無源LCD顯示的能力少很多，因為只有需要在信息內容方面發生改變的列才需要在每個周期得到重寫，典型情況下，該周期是30msec。因此，與傳統無源LCD顯示比較，計算機總線上的信息流要少很多。在個人計算機上的文字處理應用中，舉例來說，所顯示的圖像能被認為是準-靜態的，因為數據的更新比每30msec的周期要慢很多。結果，在大多數的計算機應用中，除了那些具有高視頻含量的應用，依照本發明的較佳實施例，這種寫入顯示信息的方法是非常有利的。
4.有可能利用比現有技術無源顯示響應快很多的液晶裝置。因此，可能使用迅速的、高開關速率的、扭絞和超級扭絞向列的LCD，因為啟動的液晶像素連續地接收大於或等於它們啟動電壓的電壓，且由於和它們聯合的、處於開啟狀態的開關，關閉的像素連續地接收一種零電壓。這種情形不同於RMS-響應的LCD的情況，其中開啟像素只有在RMS的意義上才接收一種『ON′電壓，且不是連續的，而關閉像素通常接收一種非零的RMS電壓。
本發明的這個較佳實施例本質上是一種電源顯示屏的新方法，首先通過關閉適當的開關來寫入將要顯示的信息顯示，然後經由一種沒有任何信息內容的交流或直流信號來提供電源，以便驅動有關的像素進入開啟狀態。在現有技術帶有TFT驅動的有源矩陣顯示中，在每個周期中都寫入圖像信息，這種周期被稱為刷新周期。因為每個周期都需要對電晶體提供電源並對與每個TFT相關的電容器重新充電，這種顯示消散了許多電量，這一點除了提供刷新狀態之外無法實現有用的目的。依照本發明，只有當信息發生變更時，才需要寫入信息，且開關在被切換進入穩定狀態位置之後幾乎不消耗電源，因此使驅動電路更簡單，且可以顯著地節約電源預算。
LC應用中的一種主要電源消耗花費在驅動電壓的開關中，因為LC材料起到了一種電容器的作用，因此每當驅動電壓改變時，該材料必須得到重新充電。此外，因為LC材料可能被長期應用的直流電壓所傷害，所以LC材料上的電壓的直流元件應該儘可能接近零位。在LC材料上的電壓因此只能被設計為交流，且所選的頻率要使LC開關速率比LC響應時間更快，LC響應時間為幾十到幾百毫秒。通過選擇這種頻率，LC響應開關電壓的RMS，而不響應瞬時電壓。基於響應時間的這些典型數值，一種適當的幀刷新率在較佳方法中是30-100Hz。然而，由於無源顯示的操作需求，例如那些經常用於比較廉價的LC裝置中的顯示，LC電壓必須被切換到比幀速率高很多的速率。這樣做的理由在於，這種顯示的掃瞄是逐列的，且每個開啟的像素都接收一種開關電壓，而每個關閉的像素都接收一種關閉電壓。因此，即使當一列處於非選擇狀態時，其上的電壓也發生切換。如果顯示中有N列要切換，那麼像素上有效的切換速率因此要達到N*f，其中f是幀速率。結果，雖然屏幕的幀速率可能只有幾十赫茲，但是每個像素上的有效開關速率針對一種只有幾十列的顯示卻可能達到許多千赫。結果，由於電路中出現的雜散電阻的消散，在電容器的充電和放電過程中消耗了大量的電源。
然而，通過使用依照本發明的較佳實施例建造的顯示，其中信息只得到一次寫入，當適當的開關處於關閉時，像素上的有效開關頻率在最壞的情形中可能是f*N，但是每一圖像才發生一次。然後，應用一種低很多的頻率電壓，只為了給所有列都彼此短路的裝置提供電源，且對欄進行相同操作。這個頻率可以與幀速率f同樣低，因為電源同時被應用到整個屏幕中的每個像素。因為在這種無源LCD中主要的電源消耗被花費在LC電容器的充電過程中，且這種充電頻率現在被從f*N有效地減少到f，驅動電源的節約是非常高的，這中電源由等於顯示中列數目的一種係數所減少。
為了讓上述圖像信息寫入周期的開關機制具有最佳的可操作性，與液晶層的電阻相比較，開關層的開啟和關閉電阻是有限制的。如果RLC是液晶材料的電阻，Rswitch_Off在處於開啟(off)狀態的開關的電阻，且RSwitch_On在處於關閉(on)狀態的開關的電阻，在較佳方法中需要RSwitch_Off＞＞RLCRSwitch_On＜＜RLC這個需求是理想的狀態，且產生最佳的效率。然而，這種選擇可能在開關的重開過程中引起問題，因為開關裝置所需的電壓開啟和關閉經常在數值上是接近的。因此，如果在關閉狀態中，開關阻抗非常低，那麼它只將接收應用電壓的一小部分。因此，需要應用在串聯於液晶的開關上的開關電壓，為了開啟開關，將比被用來關閉開關的電壓大出不合理的範圍。為了減輕這個問題，如果開關的開啟和關閉電阻都被安排得大於液晶的阻抗，那麼顯示裝置也可能以令人滿意的方式進行工作。用於開啟和關閉開關的開關電壓然後不會太有區別，因為大部份電壓將在開關上產生。然而，依照這個較佳的實施例，針對開啟的像素，由於相當水平的電源在開關上消散了，所以電源效率會被減少。
然而，依照本發明更為較佳的實施例，關於這個問題有一些替代性的解決方案。
在一種第一解決方案中，依照本發明一種較佳實施例，關閉狀態的開關可能被關閉，從其高傳導性狀態返回一種高阻抗狀態，經由一種具有不同於關閉過程的性質的信號，以便通過一種不同的機制進行重新設定。因此，舉例來說，關閉操作可以通過一種電流機制來實現，其中開啟操作由一種電壓機制來執行。
使用上文描述的新型開關材料可應用一種第二較佳解決方案，其中描述了一些開關材料的配置這些材料在開關電壓消除後很快能返回到其開啟狀態，測量其速度的時間標尺位於毫秒或更小的範圍中，該標尺通常小於顯示刷新率的周期。結果，一旦幀的顯示達到了其所需的預定時間，且啟動電壓被消除，這時顯示像素在它們的特性衰變時間內返回到它們的關閉狀態，或白色狀態，對於通常使用的LCD而言，其中衰變時間典型地為幾毫秒，且曾被關閉的開關像素在上述毫秒範圍中測量的時標裡回到它們的開啟狀態。這樣做然後可以消除將任何顯著開啟電壓應用到開關的需要，且因此也消除了甚至使開關的關閉阻抗也要比顯示元件的阻抗高的需要。
上文描述的許多新型開關材料的配置可能在可以替換的、且較佳方法中被用來完成更有效率的顯示操作模式，依照下列所述(i)-種持續內存(SM)開關材料的配置，其中只有當一個維持電壓被應用到開關時，關閉狀態才得到維持，在這種條件之下，它能在非常長的時間裡維持它的傳導性狀態。這個實施例是可接收的，條件是，在排除維持信號之後，開關快速返回到它的開啟狀態。通常，SM開關只負責在維持電壓在場時保持關閉狀態，且不是所有的SM配置都能在電壓排除之後快速地重新設定。(ii)一種部分內存(PM)開關材料的配置，其中在開關電壓排除之後，關閉狀態在典型情況下可以被保持幾毫秒。通常以交流形式出現的開關電壓因此被應用到像素，且在排除該電壓時，其中的像素開關關閉特性的PM時標，沒有應用任何的正路關閉電壓。為了適當使用具有交流開關驅動電壓的PM開關，必須確保驅動信號的頻率足夠高，以便電壓靠近零的水平，該時間短於PM元件的關閉時間。(iii)含有TiO2膠質物的、基於鈦丁氧金屬的開關材料。通過應用一種帶有高頻內容的信號，這種開關能被重新設定到其開啟狀態。舉例來說，如果開關被一種三角波所關閉，它能在較佳放中通過使用一種具有相同、或更高頻率的矩形波形來被重新設定到其低傳導係數狀態，因為這種波形具有所需的高頻內容。
依照本發明的各種實施例，使用任何上述的較佳開關材料因此可以使顯示接通像素中的信息能夠被擦抹，且像素能以一種具有能源效率的方式在啟動電壓排除之後再一次關閉，且刷新速率足夠快，能滿足正常的人類視覺需要。此外，對整個圖像而言，不需要操作擦抹過程，該操作可以針對經過特殊選擇的像素或列進行有選擇的應用。擦抹程序能被認為是一種明確的電壓應用步驟，其中實際使用的電壓取決於所用開關的類型。對於SM配置而言，應用電壓是任何小於維持電壓的電壓，對PM配置而言，應用電壓是一種持續足夠時間的有效零電壓，且針對TiO2膠質添加型開關配置而言，應用電壓是一種具有正確形態和頻率的波形，以便它含有所需的高頻元件。
需要強調的是，雖然上述較佳實施例的舉例說明是使用串聯LCD來進行的，且該LCD具有本應用上文所描述的新型閉鎖開關，但是這不表示本發明被限制在這個組合中，而是一種新類型的總體顯示驅動技術，其中信息首先被記錄在一種開關陣列上，然後經由一種通常的、依照開關像素的狀態操作整個顯示的啟動信號，該信息被轉移到圖像像素之上。本發明因此可以在任何類型的閉鎖開關陣列中使用，包括但不限於，上文描述的有機開關、玻璃質型雙穩態開關、半導體陣列雙穩態開關、或任何其它適當類型的開關。一些這樣類型的開關在A.Bech及它人所寫的文章″用於內存應用的氧化物薄膜中的可再生的開關效果″中得到描述，該文發表在《應用物理學文獻》中，Vol.77，pp.139-141(2000年7月)，此處引用，作為參考。在提到的開關類型當中，薄膜可以具有下列材料無定形硫族化物半導體、無定形矽傳導性聚合物、ZnSe-Ge異質結構，多種二元和三元氧化物，例如Nb2O5、Al2O3、Ta2O3、TiO2和NiO，一些鐵電異質結構，例如BaTiO3和MIM(金屬-絕緣體-金屬)結構，其具有氧化物，例如TiO3、SrZrO3、SrTiO3、Ca2Nb2O7和Ta2O5，其中混有0.2％的Cr或V，作為絕緣體層。一些這樣的MIM結構開關顯示了多層次的開關操作，其中開啟或關閉狀態的電阻取決於被用來切換裝置的、單個寫入脈衝的長度和振幅。此外，在文章″低波段間隙成對聚合物的電流-電壓特性中的內存效果″中(作者是D.M.Taylor及它人)，發表於《應用物理學雜誌》，Vol.90，pp.306-309(2001年7月)，其中描述了低波段-間隙聚合物中的可逆電壓感應雙穩態開關現象，該聚合物為poly(4-dicyanomethylene-4H-cyclopenta[2，1-b3，4-b′]dithiophene)，被稱為PCDM。同樣也在這裡報導了帶有驅動電壓的開關狀態阻抗的依賴性。在授予J.F.Dewald及它人的US美國專利3,241,009號″多元電阻半導體元件″中，描述了玻璃質型雙穩態開關，觀察顯示，其中有一些具有超過兩個的電阻狀態。最後，分子開關，例如M.A.Reed和J.M.Tour在文章″用分子計算″中所描述的那些開關，該文發表在2000年6月的《科學的美國人》雜誌上，這種開關也可能適合本發明的應用。依照本發明另一種較佳實施例，這種開關裝置的使用具有一種開啟或關閉阻抗的範圍，其取決於應用到裝置的驅動電壓，可以將本發明顯示的像素切換到各種不同的灰階。通過控制開關的關閉狀態的電阻，液晶元件或任何其它圖像裝置上的電壓降落都可能是受控制的，因為LC或其它圖像裝置元件與開關元件是串聯的。依照這些較佳實施例，被切換的像素的亮度因此也可以得到控制。
除此之外，發明在有任何種類的像素顯示面板中都可以工作，這種面板具有帶有開關特徵的圖像元件，其中該元件經由一種電壓過渡區從一種開啟狀態變成一種關閉狀態。這種顯示包括、但是不限於，LCD、磷光和發光顯示。
上文說明現有技術LCD顯示的表1因此可以得到重寫，以便包括依照本發明上述較佳實施例的一種LCD，其具有的對比度和列數目比現有技術無源顯示更高。因此結果產生了一種具有有源矩陣型顯示的典型屬性的顯示，但其成本和製造難度相當於無源矩陣顯示。與一種傳統的無源矩陣LCD不同的唯一結構性差別在於添加了額外層，由於開關效果的局部性，該層模擬了每像素開關裝置的效果。這一點應該使人能在大面積應用中使用廉價的無源顯示，且用於需要高解析度和對比度的應用，例如筆記本電腦顯示等。除此之外，由於LCD顯示性能得到增加，這種顯示將改良許多廉價的手持應用，而不需要明顯增加成本。
依照本發明另一種較佳實施例，液晶層本身得到適應性處理，以便起到顯示的閉鎖開關層的作用。這一點可能在較佳方法中通過將傳導性金屬散布進LC材料之內而實現，或通過調整液晶層的厚度來實現，較佳方法是將該層做得相當薄。在這種操作模式中，當電壓超過臨限值時，LC像素本身變成了一種關閉的開關元件，且LC元件上沒有保持電壓，因為它是短路。因此，與先前描述的實施例相反，在信息寫入周期中，當有關的LC像素處於關閉狀態時，一種超過臨限電壓的電壓被應用任何應該在其上不產生(穩定狀態)電壓的像素，因此關閉該開關像素，且防止產生的電壓會開啟LC像素。將要開啟的LC像素接收一種低於臨限電壓的低電壓。然而，這個實施例可能是有問題的，因為當相當大的開關區域被關閉時，由於開關層(現在被整合進入LC層之內)的傳導係數，驅動電極的欄和列可能是彼此短路的。那麼，該裝置將不能依照上文描述的方式進行工作。
現在參考圖8，該圖是本發明較佳實施例的一種概要說明，該實施例使用一種也適合用作閉鎖開關層的LC層，且仍能克服短路問題。圖8顯示了顯示的中央部分，且包含放置在絕緣基體上的導體陣列140，142的直角組，用於定義位於它們交叉處的像素，且用於將列和欄信號提供給像素。通過結合散布的金屬添加成分，LC圖像層144也被用作閉鎖開關層。然而，所顯示的顯示與較早描述的實施例是不同的，區別在於添加了位於圖像元件144和任一導體層之間的另一種薄的絕緣材料層146，以便確保在列或欄中鄰近的導體之間沒有短路。因此，當在所有列和欄導體之間應用啟動電壓時，可以關閉或開啟正確的LC像素，而不會發生短路。選擇絕緣材料和厚度以便提供一種阻抗，該阻抗在兩種需要之間進行平衡需要在不同的層之間維持適當的電接觸，以及需要在橫向提供充足的電阻以避免在毗連導體之間發生短路。因此，重要的一點在於確定當應用啟動電壓時，在信息被寫入之後，一個足夠水平的電壓進入圖像裝置，以便開啟未短路的像素，然而該電壓不應該太高，其水平可以引起金屬裝載圖像裝置中的開關得到關閉，且因此使該像素短路。通過決定以串聯方式連接的絕緣層和金屬裝載LC層上的電壓分割，可以迅速發現正確水平的阻抗。現在參考圖8中的層148。增加這個層的目的在於克服被描述過分局部化的開關的效果。在圖6顯示的先前實施例中，有一種傳導性層，在較佳方法中具有ITO，覆蓋全部閉鎖開關層，以便當閉鎖開關層的一種像素區域的一部分被關閉時，該像素開關區域的全部也是關閉的，例如由於出現了多個傳導路徑。依照圖8的實施例，因為出現了絕緣層146，可能有源圖像元件的只有部分，即恰好位於虛擬傳導線之下的部分，是短路的，而像素其它應該處於短路的部分卻沒有短路，因為在絕緣層和圖像元件之間缺少傳導層。通過增加位於絕緣層和圖像元件之間的一種像素棋盤格式傳導層148，可以防止這種局部化傳導。該層在較佳方法中以真空方式被放置在薄的絕緣層146表面之上，且在較佳方法中由一種透明傳導性材料的薄層矩陣所構成，例如ITO，這些材料以適當方式得到排齊，以便每個像素區域都以有效方式得到覆蓋，而不覆蓋像素中間的區域。因此，由於層之間的導體矩陣，如果在像素上有局部化的傳導，整個像素都是短路。如果一種很低混雜水平的金屬開關材料被用在閉鎖開關層中，那麼相同的像素矩陣也可能用於圖6的實施例中，為了在整個像素上平鋪電位，如果沒有像素傳導矩陣，該像素可能只在有限的傳導路徑上才得到局部化處理。
如同先前描述的實施例一樣，針對信息寫入階段、或針對啟動階段，也不必需一種正確的電壓。造成這一點的原因在於，在開關關閉之後，與電路中的其它阻抗相比而言，它起到一種短路的作用，不取決於被用來引起它短路的特定電壓。唯一的要求是，信息寫入信號大於臨限電壓，且關閉任何開關所需的最大電壓與關閉任何開關所需的最小電壓之間的比率不超過係數3。這一點確保了不會無意關閉開關，且另一方面，確保了不會漏過需要關閉的開關。這一點來自己知的結果，即在無源矩陣裝置中，能在像素的選擇狀態和非選擇狀態中應用到像素的電壓之間獲得的最大瞬時(不是RMS)比率是三。對於啟動階段而言，也不需要一種準確的電壓。所需要的一切就在於一種大於LC「開啟」電壓的電壓，且該電壓低於關閉開關的臨限電壓。造成這一點的原因在於，開關的功能僅僅在於決定有關的LC元件是否接收電壓。這一點與無源矩陣、RMS驅動的LC裝置是相反的，其中必須非常準確地設定開啟和關閉電壓。然而，如果需要使用上述不同的開關元件實施例來產生準確的灰階圖像水平，且不僅僅是二元開關水平，那麼就需要在信息寫入電壓上進行更高水平的控制。
本發明的呈現在於通過使用與顯示元件發生串聯電接觸的閉鎖開關陣列來提供一種新型的平板顯示。然而，本技術領域的專業人士應該理解，使用上述這種閉鎖開關的解決方案也可以用於顯示之外的其它裝置，其中一種裝置以串聯方式與一種依照本發明實施例之一的雙穩態或多穩態開關一起工作。舉例來說，這些其它裝置可以包括觸控螢幕、鍵盤和其它涉及一種具有交替操作狀態的相似裝置。為了將開關返回到它的基本狀態，通常使用的已知機制在於應用一種負脈衝，但這種機制可能無法有效工作，因為，當開關與另一種裝置發生串聯時，且被開啟時，因為其在關閉狀態中具有的低阻抗，大部份應用的關閉電壓脈衝不會落到開關上。因此，如果關閉過程取決於一種開關上的電場效應，那麼它將不會輕易地成功。
依照本發明的較佳實施例，具有維持內存配置、部份內存配置，或TiO2膠質加法型的開關可能被用於以高開關效率關閉這些串聯元件。用於裝置開關的現有技術的可重設開關通常是三終端裝置，其中第三個終端是一種用於切換另外兩個電極(舉例來說，閘電極)之間的路徑電導性的控制電極，且用於切換一種閘電晶體中的源極和溢流之間的路徑電導性。另一方面，符合本發明的方法所使用的閉鎖開關可以作為兩個終端可重設的開關來工作，且因此能夠改良效率和尤其減少這種系統的接線複雜程度，這種系統含有的單獨元件的狀態根據系統需求而得到交替。
現在參考圖9，該圖是現有技術彩色顯示210的示意圖，顯示了由三個不同的彩色亞像素構成的一種彩色像素212，該像素以一種被放大的形式得到顯示，且由R，G和B標記三原色。這三個亞像素，R，G，B，並排位於較大的複合像素210中。所顯示的顯示是自己發光的，如同從顯示射入觀眾眼睛216的光線214所示。依照這種現有技術顯示，所看到的顏色以加法方式由被三個亞像素所顯示的三原色形成，這些亞像素按照不同的預定強度得到增加，以便產生所需要的顏色。
然而，還有可以替換的方法來用基礎顏色產生全範圍顏色，那就是減法過程，這一點廣泛用於照相和印刷業，尤其用於數字印刷業中。在這些應用中，所需要的效率和解析度通常特別高於顯示監視器所需的效率和解析度。通過以相互疊加的方式顯示基礎的彩色像素，可以獲得這些特性，這一點不同於現有技術加法系統顯示中並排放置的方法。通過這個方法，每個複合像素需要不大於亞像素的尺寸，因此在解析度方面立刻提供了一種三重改良。除了經過改良的解析度，減法系統也能夠產生一種以更高的光效率形式出現的性能改良。
減法過程中的混色配置不同於加法過程的配置。減法系統包括彩色染料或從光譜的選擇區域吸收功率的濾波器，因此被命名為減法。三個濾波器典型地以串聯方式放置。因此，舉例來說，一種在白光下被看成藍綠色的染料吸收來自入射白光的長波(紅色)光，因此留下藍綠色通過。通過控制藍綠色染料或墨水的數量，可以控制圖像中的紅色數量。這個過程被用於反射媒體，舉例來說，攝影、彩色印表機。在彩色印刷方面，印表機墨水的染料吸收某顏色，且任何不被吸收的剩餘顏色產生所需的可見色彩。
在一種減法系統中取得大範圍顏色通常是經由以藍綠色、紅紫色和黃色(CMY)出現的濾波器來實施的。藍綠色與紅紫色匯接產生藍，藍綠色與黃色產生綠色，紅紫色與黃色產生紅色。
在印刷工業中，其通過反射到眼睛的光線而產生看得見的產品，經由減法彩色系統，通過將一層顏色置於另一層顏色之上可以取得所需的顏色。在任何通過相互疊加的彩色像素調變來利用光的技術中，不同與像素並排排列的方法，一定要用減法彩色系統。
為了經由藍綠色、紅紫色、黃色(CMY)系統顯示顏色，必須能形成CMY顏色的任何凸起組合。這意味著，應該可能引起彩色C的一部分a通過，彩色M的一部分β通過，且彩色Y的一部分γ通過，以便αα+β+γγ＝1和αα，ββ，γγ≥1實際上，這意味著，如果一種顯示的實施要包括這些特性，那麼分別為藍綠色、紅紫色和黃色的三個光學元件一定要以串聯方式得到使用，且每個單獨元件必需能夠從完全透明性，即完全光投射，以其最大密度變為任何一種單色，藍綠色、紅紫色和黃色。根據申請者最佳的理解，這一點目前在液晶材料中還是不可能的，而液晶材料在平面顯示中是使用最普遍的媒介。通過在液晶圖像元件(層)上放置一種濾波器，這種液晶材料只能從完全不透明度，即沒有光投射，變為任何給定的顏色。因此，這種材料不能將其投射水平從任何給定顏色向下擴充到透明性。為了實施一種需要這個屬性的減法顯示監視器，有必要生產一種新類型的顯示構造和工作方式，如上述本發明的各種較佳實施例所提供的那樣。
現在參考圖10，該圖以概要方式顯示一種新型減法彩色顯示，其建造和工作方式依照本發明的一種較佳實施例。該顯示是一種反射顯示，且含以串聯方式放置在一種反射表面220之前的三個可變彩色濾波器C，M和Y。每一濾波器元件都在較佳方法中由一種彩色平面光學可變層所建造。這種裝置的一種類型在上述關於閉鎖平面開關實施例中得到了描述。在那些裝置中，該裝置的透射不只在電方面是可控制的，它還被閉鎖，即在變更它的光學透射水平之後，在電壓排除時，該裝置可以在一段時間裡保持它的閉鎖顏色水平。然而，需要理解，在任何適當類型的平面彩色透射裝置中，本發明都具有相等的可操作性，只要該透射裝置的光學密度能經由一種控制信號而得到改變，無論該透射裝置是閉鎖類型還是非閉鎖類型。
依照本發明的這種較佳實施例，屏幕由以串聯方式相互疊加排列的三層像素光學可變層，C、M、Y，組成，其中在它們之後有一種反射的無源面板220。層C之一具有染成藍綠色的、散布的傳導性金屬粒子，第二層具有M紅紫色，第三層具有Y黃色。根據本技術領域中已知的、將這種顏色加入金屬粒子較佳方法，散布的金屬粒子能獲得所需的顏色，其方法範圍從膠質粒子對染料的簡單物理吸附作用到部分金屬粒子產生合適染色的有機金屬複合物。雖然為了描述清楚的目的，三個分開的像素光學層屏幕陣列在圖10中以廣泛分開的方式得到顯示，但是應該理解，實際上，三層相互疊加，形成有效的接觸，以便產生一種具有最小視差的薄屏幕。
當沒有在第一層中的像素222上應用電壓時，像素顏色是金屬的顏色，即藍綠色。如果開關層得到正確的建造，且材料得到正確選擇，沒有太高或太低的金屬濃度，那麼對該像素的電極應用的一種增加電壓引起像素逐漸從其不透明的藍綠色顏色變為事實上完全透明狀態。如果濃度太高，當獲得全部驅動電壓時，像素將不會完全轉為透明。如果濃度太低，像素將不會具有一種足夠強的開動顏色來正確起到一種減法濾波器的作用。同樣地，針對第二層，像素能從完全紅紫色切換到事實上透明狀態，第三層黃色同樣如此。因為這些層在光學方面是串聯的，屏幕因此具有的屬性使其中任何複合像素都能從事實上完全透明性轉變到藍綠色-紅紫色-黃色彩色組合的任何組合。屏幕由入射環境光224所觀看，該光從背部反射表面220處得到反射，且整個組合因此構成一種反射顯示，其模擬減法彩色印刷過程。
雖然這種新型彩色顯示面板實施例的描述使用了上述光學開關裝置作為它的工作元件，但是應該理解，它在任何其它類型的像素顯示材料中也能具有可操作性，該顯示材料能經由應用在像素上的電壓從透明轉變到任何其它的顏色。
依照本發明另一種較佳實施例，減法過程顯示也能被應用在一種透射實施例中，其方法是使用經過三個串聯放置的像素閉鎖光學開關投射的一種白光源，其中每個開關具有C、M和Y顏色之一。現在參考圖11，該圖以概要方式舉例說明了一種觸控螢幕顯示，其建造和工作方式依照本發明的一種第一較佳實施例。這個實施例能在一種″選擇一種圖標″的配置中得到英喲國內，這一點在一種較佳操作模式中是顯而易見的。在這種較佳實施例中，觸控螢幕和顯示屏都被整合進入一個裝置之內。在圖11的較佳實施例中顯示的顯示屏幕是基於液晶的，但是應該了解，本發明在其它類型的適當顯示元件中也具有相等的可操作性。
在圖11中舉例說明的觸控螢幕顯示結構包含一種與一種平面開關層312接觸的顯示材料310，在較佳方法中，該材料的類型如上文應用所描述。一種位於液晶/開關組合任一側面上的、得到合適排齊的偏光器314和分析器315依照一種較佳實施例以相互呈90°角的方式得到排齊，它們確保經過液晶透射的光使圖像成為可見的圖像。在較佳方法中經由在X軸方向上運行的一層透明電導體316和在Y軸方向中運行的一層相似的導體318，整個顯示得到像素處理。由任何一對這種導體在其交叉點定義的顯示元件/開關組合的區域構成顯示的一個像素。術語「交叉點」被理解為表示一個導體投射到另一個導體的交叉點，因為空間上分開的導體並不在物理意義上彼此相交。在具有一種關閉開關的特定像素上應用的壓力引起開關的開啟。這種開啟能在許多較佳方法中得到利用，如同下文將描述的那樣。
依照一種較佳的實施例，當屏幕有一種顯示的圖像時，圖像的每個像素都在功能上是黑色的，意謂著與該像素聯合的局部性平面開關是關閉的。在這種狀態中，依照一種較佳的使用方法，通過按下一種被顯示的圖標可以進行一種選擇。圖標由很多像素組成，但是通過首先經過掃瞄閉鎖開關元件的整個陣列來決定顯示中的任何像素是否被按壓，然後決定像素位於哪個圖標，這樣能識別一種被選擇的圖標。在相等的方法中，可能決定與一個給定圖標聯合的任何一個開關是否已經改變了它們的狀態。因為壓力的應用開啟開關，所以需要檢查任何一個與給定圖標聯合的開關是否被開啟。因此，目前的圖像必須在較佳方法中被逐行和逐列掃瞄，且必須確認任何像素的阻抗變化。然後，與該像素聯合的列或欄定義被按壓的圖標。
因為每個像素基本上是″平面閉鎖開關″材料和顯示材料的一種交互重疊，無論它是液晶或任何其它的適當顯示材料，所以觸覺-指示一環路可以計算這兩個串聯材料的每像素阻抗。該顯示材料和開關材料的每像素阻抗在″ON″和″OFF″狀態下都是已知的，即在開關分別處於關閉或開啟狀態時。為了顯示屏幕上的圖像，在較佳方法中將一種電壓應用在每個元件上，且通過用經過該像素運行的電流來分開被應用到給定像素的電壓，可以獲得該像素的串聯阻抗。從這個串聯阻抗水平出發，可以決定開關層的串聯阻抗以及它的狀態，即開啟或關閉。然後，這一點可以定義該像素是否被接觸。
依照本發明另一種較佳實施例，其中觸控螢幕的操作在被稱為″在一種黑色屏幕上繪畫″的配置中進行，該屏幕最初完全是黑色的。依照這個實施例，寫入不同於平常的寫入模式，因為與平常寫在白背景上的黑色字符相比較，白字符被寫在黑色的背景之上。使用開關層，當像素聯合的開關層被關閉時，即產生一種黑色像素時，任何像素都被″開啟″。當在這種顯示配置中的任何像素被按壓時，下列事件會發生(i)如第一實施例所描述的那樣，掃瞄模式電壓被以不變方式應用到矩陣的列和欄，且每列和欄的電流以連續方式得到檢測，以便決定壓力的位置。(ii)當屏幕上的一點被按壓時，與該點聯合的開關被開啟，且顯示像素轉變到白色，即其關閉狀態的顏色。(iii)同時，經過該像素的電流變低，以便電子環路可輕易發覺像素已經被手指壓力關掉。
在上述兩個實施例中，觸控螢幕和顯示屏都被整合進入一種裝置之內。依照本發明一種更為較佳的實施例，開關的操作獨立於顯示，作為一種外部或附加的覆蓋層。這是最普遍的使用方式，其中應用觸控螢幕面板，如同上文背景部分所提到的那樣。
現在參考圖12，該圖是依照一種較佳實施例、用於安裝在一種顯示屏之上的獨立觸摸面板層的一種概要例證。開關層320被夾在兩個基體之間，在較佳方法中是一種易曲薄膜，例如聚酯或聚乙稀。一種基體322具有一層定型的、在X軸方向中運行的透明電導體，而另一個基體324，具有一層類似的定型導體，其在較佳方法中在Y軸方向中運行。導體在較佳方法中由銦錫氧化物組成，該氧化物具有傳導性和光學透明性。定型層交叉點定義開關層的像素。
這個實施例在較佳方法中按照下列方法工作。觸控螢幕的所有像素最初都是關閉的。當用戶壓下觸控螢幕時，按壓區域之下的像素被開啟。電子環路通過先前解釋的逐列掃瞄來發現這個現象。依照一種較佳實施例，電子環路只將觸摸位置輸入信息處理裝置。依照一種第二較佳實施例，環路的安排也將反饋提供給安裝觸摸面板的顯示屏，以便以視覺方式指示觸摸的影響位置。
當含有開關材料的觸控螢幕面板在外面時，依照上文的描述，顯示屏已經由標準顯示保護層所保護，且不需要附加的保護。此外，依照這個實施例，能在″在白色上書寫模式」中運行寫入處理，而不是在圖11所描述的″在黑色上書寫″的模式中進行，因為觸控螢幕不是顯示的一部分，且顯示因此能夠以獨立於觸控螢幕的方式操作。
在上述實施例的實施中有兩個複雜問題(i)今天使用的最通常的顯示材料是一種液晶。液晶材料對壓力是敏感的，且通常需要給予保護性的玻璃或塑料封蓋以避免材料受到壓力。然而，上述實施例需要在開關上需要壓力以便操作觸控螢幕。
圖13舉例說明了克服這個問題的一種較佳方法。圖13顯示了一種類似於圖11的觸控螢幕顯示，且具有相同部分的命名法，但是加入了薄的固體層330，其具有一种放置在液晶和開關層之間的、只有在z方向中才具有傳導性的材料，該材料不在x或y方向中具有傳導性。這種薄的透明層具有一種所選水平的剛性，以便它能保護液晶材料免於能改變其透射屬性的壓力的傷害，但是，如果一種給定的像素開關是關閉的，該透明層仍能按照需要將電壓傳遞到液晶材料。
如果一種對壓力不敏感的固體材料被用作顯示材料，那麼壓力問題就消除了。在可以替代的、且較佳的方法中，開關層可以被放置在顯示媒介之下，因此將它從壓力的完全效果中隔離開來。這一點具有額外的優勢，即它消除了顯示清晰度或透明性方面的任何下降。(ii)，列和欄中的電流需要得到事實上連續的檢測，以便決定觸摸受到影響的時間和位置。這個檢測決定電流是低於或高於某個水平。造成這種情況的原因在於，當在像素上應用一種電壓時，電流能具有兩個數值之一(a)I＝V/(ZDispiaying medium(顯示介質)+ZSwitching device(開關裝置)，ON)；或(b)I＝V/(ZDisplaying medium(顯示介質)+ZSwitching device(開關裝置)，OFF)；其中Z指示阻抗，ZDisplaying medium(顯示媒介)表示顯示媒介本身的阻抗，且Zswitching device(開關裝置)，ON和ZSwitching device(開關裝置)，OFF分別表示開關的ON和OFF阻抗。對於圖12顯示的實施例而言，其中只用了一個觸摸面板，ZDisplaying medium(顯示媒介)的數值是零，且所測量的阻抗只是開關裝置的阻抗。
本技術領域的專業人士將理解，本發明不限於上文特別顯示和描述的內容。相反，本發明的範圍包括上文描述的各種特徵的組合和亞組合，以及本技術領域的專業人士在閱讀上述描述時能想到的、不存在於現有技術中的各種變更和修改。
權利要求
1.一種開關裝置，其包含一對用於應用一種開關電壓的電極；和一種置於所述的電極之間的開關材料，所述的開關材料包含一種散布在一種絕緣材料內的傳導性材料的混合物。
2.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的開關材料可以使開關裝置只有當所述的電壓比一種預定的臨限電壓高時，才為關閉狀態。
3.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的開關材料可以使所述的開關裝置為雙穩態。
4.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的開關材料可以使所述的開關裝置被閉鎖。
5.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的絕緣材料是一種環氧樹脂。
6.根據權利要求5所述的一種開關裝置，其中所述的環氧樹脂未經硬化處理。
7.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的絕緣材料是一種聚合物。
8.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的傳導性材料是一種金屬。
9.根據權利要求8所述的一種開關裝置，其中所述的金屬從由銀、鐵、金、銅、鋁和鋅所組成的一組中被挑選出來。
10.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的傳導性材料的濃度處於0.005％到20％的範圍中。
11.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的絕緣材料是一種有機的溶劑且所述的傳導性材料在所述的溶劑中是一種金屬的雜質。
12.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其也包含一種壓電元件，可以在所述的開關關閉時將其開啟。
13.根據權利要求12所述的一種開關裝置，其中所述的壓電元件散布於所述的開關材料中。
14.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的開關材料也包含一種彈性體元件。
15.根據權利要求1所述的一種開關裝置，其中所述的電極包含一種塗在一層薄的絕緣片上的透明傳導性層。
16.根據權利要求15所述的一種開關裝置，其中所述的透明傳導性層由銦錫氧化物組成。
17.根據權利要求1到15中的任何一條的一種開關裝置，其中所述的裝置是一種信息儲存內存。
18.一種閉鎖開關裝置包含一對用於應用一種開關電壓的電極；和一種在所述的電極之間的聚合的開關材料，所述的材料在閉鎖的電傳導性狀態之間進行開關的操作，起到一種所述的開關電壓的功能；其中所述的開關裝置在所述的開關電壓消除之後，通過一種維持電壓的應用仍維持其閉鎖狀態，該維持電壓實質上少於所述的開關電壓。
19.根據權利要求18所述的一種閉鎖開關裝置，其中所述的聚合材料是一種環氧樹脂。
20.根據權利要求18所述的一種閉鎖開關裝置，其中所述的聚合材料本質上為光學透明性。
21.根據權利要求18所述的一種閉鎖開關裝置，其中所述的聚合材料在本質上通過一種旋轉塗層被存放在室溫下。
22.根據權利要求18所述的一種開關裝置，其中所述的裝置是一種信息儲存內存。
23.一種閉鎖開關裝置包含一對用於應用一種開關電壓的電極；和一種在所述的電極之間的聚合的開關材料，所述的材料在閉鎖的電傳導性狀態之間進行開關的操作，起到一種所述的開關電壓的功能；其中所述的開關裝置在所述的開關電壓消除之後仍暫時維持其閉鎖狀態，實質上在其轉為非閉鎖狀態之前，維持的時間小於一秒鐘。
24.根據權利要求23所述的一種閉鎖開關裝置，其中所述的聚合材料是一種環氧樹脂。
25.根據權利要求23所述的一種閉鎖開關裝置，其中所述的聚合材料本質上是光學透明。
26.根據權利要求23所述的一種閉鎖開關裝置，其中所述的聚合材料在本質上通過一種旋轉塗層被存放在室溫下。
27.根據權利要求23所述的一種開關裝置，其中所述的裝置是一種信息儲存內存。
28.一種閉鎖開關裝置包含一對用於應用一種開關電壓的電極；和一種在所述的電極之間的環氧開關，所述的材料在閉鎖的電傳導性狀態之間進行開關的操作，起到一種所述的開關電壓的功能；其中所述的開關裝置在所述的開關電壓消除之後仍暫時維持其閉鎖狀態，實質上在其轉為非閉鎖狀態之前，維持的時間超過十秒鐘。
29.根據權利要求28所述的一種閉鎖開關裝置，其中所述的環氧材料在本質上通過一種旋轉塗層被存放在室溫下。
30.根據權利要求28所述的一種開關裝置，其中所述的裝置是一種信息儲存內存。
31.一種光學開關裝置包含一對通常為透明的、用於應用一種電壓的電極；和一種在所述的電極之間的通常為透明的開關材料層，所述的開關材料包含散布於一種絕緣材料內的傳導性材料混合物。
32.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其中所述的開關材料使所述的開關裝置的光學透射成為所述的應用電壓的一種功能。
33.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其中所述的開關材料使所述的光學開關裝置為雙穩態。
34.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其中所述的開關材料使所述的開關裝置為閉鎖狀態。
35.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其中所述的絕緣材料是一種環氧樹脂。
36.根據權利要求35所述的一種光學開關裝置，其中所述的環氧樹脂未經硬化處理。
37.根據權利要求31所述的一種開關裝置，其中所述的絕緣材料為一種聚合物。
38.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其中所述的傳導性材料是一種金屬。
39.根據權利要求38所述的一種光學開關裝置，其中所述的金屬從由銀、鐵、金、銅、鋁和鋅所組成的一組中被挑選出來。
40.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其中所述的傳導性材料濃度在0.005％到20％的範圍中。
41.根據權利要求31所述的一種開關，其中所述的絕緣材料是一種有機溶劑，且所述的傳導性材料在所述的溶劑中是一種金屬雜質。
42.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其也包含一種壓電元件，可以在所述的開關關閉時將其開啟。
43.根據權利要求42所述的一種光學開關裝置，其中所述的壓電元件散布在說開關材料中。
44.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其中所述的開關材料也包含一種彈性體元件。
45.根據權利要求31所述的一種光學開關裝置，其中所述的電極包含一種塗在一種薄的絕緣透明片上的透明傳導性層。
46.根據權利要求45所述的一種光學開關裝置，其中所述的透明傳導性層由銦錫氧化物組成。
47.根據前述權利要求中的任何一條的一種裝置，其中所述的裝置是平面。
48.根據前述權利要求中的任何一條的一種裝置，其中所述的裝置是彎曲形。
49.一種開關材料包含一種絕緣基座材料；和散布在整個所述的絕緣基座材料上的一種傳導性材料；其中，當受到一種應用電場的影響時，所述的開關材料以閉鎖的方式改變其導電係數。
50.一種開關材料包含一種透明絕緣基座材料；和散布在整個所述的絕緣基座材料上和一種傳導性材料；當受到一種應用電場的影響時，所述的開關材料以閉鎖的方式改變其光學透射性。
51.一種顯示包含像素圖像層，所述的層的像素對應用信號而言都是可以單獨尋址；和一種與所述的圖像層串聯的電接觸的閉鎖開關層，所述的閉鎖開關層的至少一種區域可以開至關閉狀態，這是由應用於臨近所述的至少一種區域的像素的信號引起的。
52.根據權利要求51所述的一種顯示，其中所述的信號被應用到所述的像素的串聯結合中，且所述的閉鎖開關層的至少一種區域臨近於所述的像素且與之串聯的電接觸。
53.根據權利要求51所述的一種顯示，其中所述的圖像層是一種液晶裝置。
54.根據權利要求51所述的一種顯示，其中所述的應用信號由多組直角導體提供，且置於所述的圖像層和所述的閉鎖開關層的任何一邊。
55.根據權利要求51所述的一種顯示，其中所述的閉鎖開關層的像素被所述的應用信號關閉，且在所述的應用信號消除之後保持其電狀態。
56.根據前述權利要求中的任何一條所述的一種顯示，其中所述的閉鎖開關層包含開關材料的一層。
57.根據權利要求56所述的一種顯示，其中所述的開關材料包含散布於一種絕緣材料內的傳導性材料的混合物。
58.根據權利要求56所述的的一種顯示，其中所述的開關材料包含一種聚合材料。
59.根據前述權利要求中的任何一條所述的一種顯示，其中所述的閉鎖開關層使所述的層的一種開關區域在所述的應用信號暫時消除之後保持閉鎖關閉狀態，其保持時間短於所述的顯示的刷新率，使所述的圖像層的所述像素可能被重寫，而無需應用一種擦抹信號。
60.根據權利要求59的一種顯示，其中，只要一種小於所述信號的維持電壓被應用於所述區域，所述的閉鎖開關層就使所述層的一種開關區域在所述的應用信號消除之後保持閉鎖關閉狀態。
61.根據權利要求59和60其中任何一條所述的一種顯示，其中所述的時間是少於5毫秒。
62.根據前述權利要求51至55中任何一條所述的一種顯示，其中所述的閉鎖開關層從下列集合中選出有機開關、玻璃質類型雙穩態開關、半導體陣列雙穩態開關、低波段間隙成對聚合開關、非定形的硫族化物半導體、ZnSe-Ge異質結構、非定形矽傳導聚合物，多種二元和三元氧化物、鐵電異質結構，帶有如(Ba，Sr)TiO3、SrZrO3、SrTiO3、Ca2Nb2O7和Ta2O5的氧化物的MIM結構，其中混有多達0.2％的Cr或V作為絕緣體層，和分子開關。
63.根據前述權利要求中任何一條所述的一種顯示，其中所述的閉鎖開關層的阻抗是所述的應用信號的一種易變功能，使所述的圖像層的所述像素夠開至各種不同的灰階。
64.根據前述權利要求中任何一條所述的一種顯示，其中所述的像素是真正的像素。
65.根據前述權利要求中任何一條所述的一種顯示，其中所述的像素是虛擬像素，在所述的直角導體的交叉點形成。
66.在一種顯示裝置中顯示一種圖像的方法，包含如下步驟提供一種分為像素的圖像層，所述像素的每一種對應用開關電壓而言都是可以單獨尋址；提供一種與所述圖像層串聯電接觸的閉鎖開關層；將一種開關電壓應用於一種與所述閉鎖開關層串聯電接觸的所述圖像層的像素，所述的開關電壓有效地關閉場地所述像素相接觸的所述閉鎖開關層區域內的開關；從而進一步將開關電壓應用於所述圖像層的其它像素，該圖像層根據所需圖像與所述閉鎖開關層進行串聯電接觸；且然後將一種啟動電壓同時應用於與所述閉鎖開關層串聯接觸的所述圖像層的多個像素，所述啟動電壓有效地開關所述圖像層的所述像素，以便顯示所述的所需圖像。
67.根據權利要求66所述的方法，也包含如下步驟，將一種擦抹電壓應用到與所述閉鎖開關層串聯電接觸的所述圖像層的這些像素，其中需要圖像被擦抹。
68.根據權利要求66所述的方法，其中所述的開關電壓通過位於所述圖像層和所述閉鎖開關層中任何一邊的直角導體而得到應用。
69.根據權利要求66所述的方法，其中所述的開關電壓是直流電壓。
70.根據權利要求66所述的方法，其中所述的開關電壓是交流電壓。
71.根據權利要求66所述的方法，其中所述的像素是真正的像素。
72.根據權利要求66所述的方法，其中所述的像素是虛擬像素，在所述的直角導體的交叉點形成。
73.一種改變一種系統的一種元件的操作條件的方法，所述系統包含多個所述元件，且通過交替所述元件的所述條件變為可操作性，該方法包含如下階段提供包含多個所述元件的系統；放置與多個所述元件中的至少一種串聯電接觸的閉鎖開關層，多個所述元件中的至少一種的操作條件通過將一種信號應用到所述至少一種元件的串聯結合得到交替，所述閉鎖開關層臨近所述至少一種元件且與之串聯電接觸。
74.根據權利要求73所述的方法，其中所述的信號的所述應用也可以關閉臨近所述元件的所述閉鎖開關層。
75.根據權利要求73所述的方法，其中所述至少一種元件的條件可以被交替，而不需要經由一種附加的控制引線來應用一種附加的控制信號。
76.根據權利要求73所述的方法，其中所述的系統是一種像素顯示。
77.根據權利要求73所述的方法，其中所述的系統是一種觸控螢幕。
78.根據權利要求73所述的方法，其中所述的系統是一種鍵盤。
79.一種系統，其包含多個元件，所述的具有至少兩種交替的操作條件，所述的系統通過所述元件的交替的所述條件具有可操作性，且進一步包含一種閉鎖開關層，其所處位置與所述多個元件的其中至少一種進行電接觸，所述元件的其中至少一種的操作條件通過將一種信號應用於所述至少一種元件的串聯結合中而具有交替性，且所述閉鎖開關層臨近所述至少一種元件且與之串聯電接觸。
80.根據權利要求79所述的系統，其中所述至少一種元件的條件為可交替性，而無需由一種附加的控制引線所應用的一種附加的控制信號。
81.根據權利要求79所述的系統，其中所述的系統是一種像素顯示。
82.根據權利要求79所述的系統，其中所述的系統是一種觸控螢幕。
83.根據權利要求79所述的系統，其中所述的系統是一種鍵盤。
84.一種彩色顯示，包含不同顏色的三種像素濾波器，相互疊加在一起，每一種像素的色彩密度在每一種所述濾波器內以電的方式從其最大色彩密度變化到必要透明性，其中所述三種濾波器的顏色構成一種減法彩色組。
85.根據權利要求84所述的一種彩色顯示，其中所述減法彩色組包含藍綠色、紅紫色和黃色。
86.根據權利要求84至85中任何一條所述的一種彩色顯示，也包含一種反射表面，其置於所述三種像素濾波器之後，與一種邊相對應，通過該邊，所述顯示可調節至視野領域內。
87.根據前述權利要求中的任何一條所述的一種彩色顯示，其中所述濾波器的每一種有效地通過電極的通常透明的陣列進行像素處理，該電極在所述濾波器上界定像素區域。
88.根據前述權利要求中的任何一條所述的一種彩色顯示，其中所述濾波器的每一種在物理上經過像素處理的。
89.根據權利要求84到86中的任何一條所述的一種彩色顯示，其中所述像素濾波器的第一種包含一對用於應用電壓的電極的通常透明的陣列，電極的所述陣列在所述濾波器上界定像素區域；且一種材料層位於所述電極之間，所述材料包含一種具有安裝在其中的所述濾波器色彩的傳導性材料的混合物，該材料被散布在一種通常透明的絕緣材料中，以便所述濾波器的所述像素區域的光學彩色密度被說的應用電壓所改變。
90.根據權利要求89所述的一種彩色顯示，其中傳導性材料是一種精細分開的金屬。
91.根據權利權利要求90所述的一種彩色顯示，其中所述的金屬從下列集合中選出銀、鐵、金、銅和鋅。
92.根據權利要求89所述的一種彩色顯示，其中所述的絕緣材料是一種聚合物。
93.根據權利要求89所述的一種彩色顯示，其中所述的絕緣材料是一種環氧樹脂。
94.根據權利要求89所述的一種彩色顯示，其中所述傳導性材料通過與一種染料相關聯而得到染色。
95.根據權利要求90所述的一種彩色顯示，其中所述傳導性材料通過一種有機金屬聯合體的方式得到染色。
96.根據權利要求89所述的一種彩色顯示，其中所述的像素電極包含銦錫氧化物。
97.在一種顯示面板中電子地產生顏色的方法，包含如下步驟提供顏色的三種像素濾波器構成一種減法彩色組，所述濾波器的透射以電的方式從最大彩色密度變化至必要透明性；所述濾波器互相疊加在一起，使所述濾波器的每一種的對應像素的至少一組被疊放；將電壓應用於疊放的的像素中的至少一組上，所述濾波器的每一種內放一個；且通過改變所述電壓來調整疊放的的像素的至少一種的彩色密度，使經過所述的疊放的像素組的光通過一種減法色彩程序的方式獲得預定的顏色。
98.根據權利要求97所述的方法，其中所述濾波器的每一種有效地通過界定所述濾波器上的像素區域的電極的通常透明的像素陣列來進行像素處理。
99.根據權利要求97所述的方法，其中所述濾波器的每一種在物理上經過像素處理。
100.根據權利要求97所述的方法，其中所述的顯示面板具有的分辯率大約比對應的加法顯示的分辯率高三陪。
101.根據權利要求97所述的方法，其中所述顯示面板具有的光學效率大約是一種對應的加法顯示效率的三陪。
102.顯示面板的經過改良的分辯率的方法包含不同顏色的像素濾波器的三組，包含如下步驟選擇所述顏色以成為一種減法彩色組；所述濾波器互相疊加在一起，使所述濾波器每一種的對應像素的至少一組被疊放；且啟動在一種減法模式中的所述的疊放像素組。
103.顯示面板的經過改良的分辯率的方法包含不同顏色的像素濾波器的三組，包含如下步驟選擇所述顏色以成為一種減法彩色組；所述濾波器互相疊加在一起，使所述濾波器每一種的對應像素的至少一組被疊放；且啟動在一種減法模式中的所述的疊放像素組。
104.一種觸摸面板包含第一平面電極，其具有導體的一種第一陣列；第二平面電極，其具有導體的一種第二陣列，該導體與所述的導體第一陣列形成一種角度；且一種壓力-敏感的平面閉鎖開關層置於所述電極之間。
105.根據權利要求104所述的一種觸摸面板，其中所述的導體第一陣列與所述的導體的第二陣列的交叉點在它們的交叉點針對所述觸摸面板界定一組像素。
106.根據權利要求104所述的一種觸摸面板，其中所述的角度使所述的導體的第一和第二陣列本質上為直角。
107.根據權利要求104所述的一種觸摸面板，其中所述開關層使所述層的一種區域上的壓力作用能夠在所述區域內開啟關閉開關區域。
108.根據權利要求104所述的一種觸摸面板，其中所述開關層使所述層的一種區域上的壓力作用能夠在所述區域內關閉開啟開關區域。
109.根據權利要求107和108的任何一條所述的觸摸面板，其中所述壓力的位置由阻抗測量決定，該阻抗在所述第一陣列的導體的至少其中之一與所述第二陣列的導體的至少其中之一這二者之間。
110.根據權利要求107和108的任何一條所述的觸摸面板，其中所述壓力的位置由導體的所述第一陣列和導體的所述第二陣列的順序電子掃描決定，以便探測導體的任何一對之間的阻抗變化，一個來自導體的所述第一陣列，另一個來自導體的所述第二陣列。
111.根據前述權利要求中的任何一條所述的觸摸面板，其中所述的觸摸面板在一種平的面板顯示上被覆蓋，以便所述觸摸面板能夠與所述顯示一起進行操作。
112.觸控螢幕包含第一平面電極，其具有一種導體的第一陣列；第二平面電極，其具有一種導體的第二陣列，與導體的所述第一陣列形成一種角度；一種壓力-敏感，平面閉鎖開關層置於所述電極之間；和一種平面顯示層，置於所述電極之間，且與壓力-敏感，平面閉鎖開關層產生電接觸。
113.根據權利要求112所述的一種觸控螢幕，其中所述角度使導體的第一和第二陣列本質上為直角。
114.根據權利要求112所述的一種觸控螢幕，其中所述開關層使應用於所述第一陣列的所述導體的至少其中之一和所述第二陣列的所述導體的至少其中之一之間的一種電壓能夠可操作性地關閉所述導體之間的所述平面閉鎖開關層的開關區域，所述電壓被應用於該所述導體，且啟動所述平面顯示層的一種對應區域。
115.根據權利要求114所述的一種觸控螢幕，其中電壓被應用於所述導體之間的所述區域，該區域界定所述觸控螢幕的像素。
116.根據權利要求112所述的一種觸控螢幕，其中所述開關層使所述層的一種區域上的壓力作用能夠開啟所述區域內的關閉開關區域。
117.根據權利要求112所述的一種觸控螢幕，其中所述開關層使所述層的一種區域上的壓力作用能夠關閉所述區域內的開啟開關區域。
118.根據權利要求116和117中任何一條所述的一種觸控螢幕，其中所述壓力的位置由阻抗測量決定，該阻抗在所述第一陣列的導體的至少其中之一與所述第二陣列的導體的至少其中之一這二者之間。
119.根據權利要求116和117中任何一條所述的一種觸控螢幕，其中所述壓力的位置由導體的所述第一陣列和導體的所述第二陣列的順序電子掃描決定，以便探測導體的任何一對之間的阻抗變化，一個來自導體的所述第一陣列，另一個來自導體的所述第二陣列。
120.根據權利要求116所述的一種觸控螢幕，其中能夠在所述區域內開啟所述關閉開關區域的壓力作用也能夠操作性地改變與所述開關區域相關聯的顯示層的光學狀態。
121.根據權利要求117所述的一種觸控螢幕，其中能夠在所述區域內關閉所述開啟開關區域的壓力作用也能夠操作性地改變與所述開關區域相關聯的顯示層的光學狀態。
122.根據權利要求112和121中任何一條所述的一種觸控螢幕，其中所述平面顯示層是一種液晶層。
全文摘要
一種新型薄平面閉鎖開關裝置，通常基於一層夾在用作電極的兩個電平面導體之間的聚合開關材料上。該裝置起到一種雙穩態開關的作用。此外，該開關裝置通常展現一種內存效果。在開的狀態中，當沒有電壓被應用到電極時，該開關材料實際上是一種絕緣體。當一種大於特定臨限水平的電場被應用到開關材料時，該材料變得更具傳導性，而且該裝置因此在本質上變成了一種關閉的開關。這種開關裝置應用的描述針對平板顯示中的使用，顯示通常基於液晶，用於高效率彩色顯示，以及用於觸控螢幕中。
文檔編號G06F3/048GK1636163SQ02816022
公開日2005年7月6日 申請日期2002年6月20日 優先權日2001年6月20日
發明者圖維亞·德羅爾·庫切爾, 多隆·馬可, 加迪·圖爾柳克, 託維特·格倫, 埃米爾·伊拉特 申請人:賽特勒有限公司