專利名稱：利用光子晶體特性的顯示方法及 裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種利用光子晶體特性的顯示方法及裝置。更具體的是，本發(fā)明是有關(guān)于一種利用光子晶體特性的顯示方法及裝置，其中當多個具有電荷的粒子散布于有電極化特性(electrical polarization characteristics)的溶劑中，或具有電荷及電極化特性的粒子散布于溶劑中時，施加電場以控制粒子間的空距從而控制從粒子反射的光的波長。
背景技術(shù)：
最近，由于人們積極從事下一代顯示器的研發(fā)，因此正在引進各式各樣的顯示構(gòu)件。下一代顯示器的典型例子可包含電子墨水(electronic ink)。電子墨水這種顯示器是施加電場至有特定顏色(例如，黑與白)及各自帶有負、正電荷的粒子以顯示特定顏色。電子墨水具有低耗電量與撓性顯示的優(yōu)點。不過，電子墨水的局限性是難以呈現(xiàn)各種顏色，因為粒子的顏色被設(shè)定成特定的顏色，而且由于顯示切換速度低，電子墨水還具有不適合顯示移動影像的局限性。為了根本克服傳統(tǒng)的下一代顯示器的上述問題，有人已提出各種方法，例如，利用光子晶體的原理的方法。術(shù)語“光子晶體”是指被作成通過對于入射于規(guī)則排列微結(jié)構(gòu)的光線只反射在特定波長范圍內(nèi)的光線且透射其它波長范圍的光線而有對應(yīng)至特定波長范圍的顏色的材料或晶體。光子晶體的典型例子包括蝴蝶翅膀、甲蟲殼等等。盡管它們不含任何顏料，然而它們有獨特的光子晶體結(jié)構(gòu)，因此它們可產(chǎn)生獨特的顏色。最近的光子晶體的研究證實，盡管存在于自然的現(xiàn)有光子晶體只反射特定波長的光線，然而人工合成的光子晶體可利用不同外界刺激任意改變它的結(jié)晶結(jié)構(gòu)(例如，光子晶體的夾層厚度)，因此，可自由地調(diào)整反射光的波長范圍以涵蓋紫外線或紅外線區(qū)以及可見光區(qū)。聚焦于這一點，在發(fā)現(xiàn)有可能利用光子晶體特性來實現(xiàn)顯示方法及裝置后，本案發(fā)明人已做出本發(fā)明。施加電場至具有電荷或電極化特性的粒子及具有電極化特性的溶劑以控制粒子間的空距，由此由粒子反射在某一波長范圍內(nèi)的光線。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標是要提供一種利用光子晶體特性的顯示方法及裝置，其中，當具有電荷的粒子散布于溶劑中、具有電荷及電極化特性的粒子散布于溶劑中、或具有電荷的粒子散布于有電極化特性的溶劑中時，施加電場以控制所述粒子之間的空距以由此控制所述粒子的反射光的波長。本發(fā)明的另一目標是要提供一種利用光子晶體特性的顯示方法及裝置，該方法及裝置通過調(diào)整施加至粒子及溶劑的電場的強度、方向及施加持續(xù)時間來控制粒子反射光的波長。
本發(fā)明的又一目標是要提供一種利用光子晶體特性的顯示方法及裝置，該方法及裝置使用諸如囊體(capsule)、格子(cell)、分段電極(partitioned electrode)之類的結(jié)構(gòu)來獨立地控制粒子間的間距。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種利用光子晶體特性的顯示方法，其中，當多個具有電荷的粒子散布于溶劑時，施加電場以控制所述粒子之間的間距。所述粒子與該溶劑中至少其中之一具有電極化特性。在施加該電場時，所述粒子之間的該間距可通過以下兩者的相互作用保持在一特定范圍內(nèi)在該電場與所述粒子之間產(chǎn)生而導致所述粒子電泳(electrophoresis)的電力(electric force)，以及在該等多個具有電荷的粒子之間產(chǎn)生的電力，并且在所述粒子之間的該間距保持在該特定范圍內(nèi)時，該多個粒子可反射有特定波長模式(wavelength pattern)的光線。在施加該電場時，所述粒子之間的間距可通過以下三者的相互作用保持在一特定范圍內(nèi)在該電場與所述粒子之間產(chǎn)生而導致所述粒子電泳的電力、在該多個具有電荷的粒子之間產(chǎn)生的電力、以及由電極化產(chǎn)生的電力，并且在所述粒子之間的間距保持在該特定范圍內(nèi)時，該多個粒子可反射有特定波長模式的光線。所述粒子之間的間距可隨著以下各項中的至少一項的變化而改變該電場的強度、方向、施加持續(xù)時間、施加周期、及施加次數(shù)。該多個粒子的反射光的波長可隨著該粒子之間的間距的變化而改變。所述粒子與該溶劑的折射率差可大于0. 3。所述粒子及該溶劑可用透光絕緣材料封入囊中或分隔開。有施加該電場的一個區(qū)域可分成至少兩個部份區(qū)域，以及可分別施加該電場至該至少兩個隔開的部份區(qū)域。在施加該電場至所述粒子或該溶劑之后，可施加極性與該電場相反的電場以重置所述粒子之間的間距。在施加該電場之前，可施加一后備電場(standby electric field)以便使所述粒子之間的間距保持預定的粒子間的間距。使用穿經(jīng)所述粒子的光線可產(chǎn)生電能，以及可使用該電能來施加該電場。通過上電極及下電極來施加該電場，以及設(shè)定該電場的強度小于預定值以控制所述粒子的移動范圍小于預定值，可顯示所述粒子、該溶劑、及該上或下電極的獨特顏色。通過上電極及下電極來施加該電場，以及設(shè)定該電場的強度大于等于預定值以使所述粒子朝著該上電極或者該下電極的至少一部份移動，可顯示所述粒子、該溶劑、及該上或下電極的獨特顏色。通過在有負電荷的第一粒子與有正電荷的第二粒子散布于該溶劑中的狀態(tài)下施加電場，所述第一粒子之間的間距與所述第二粒子之間的間距彼此可獨立地用該電場控制。所述粒子與該溶劑可包含透射可見光的材料，以及在該多個粒子之反射光的波長范圍超出可見光的波長范圍內(nèi)時，該多個粒子及該溶劑變得透明。所述粒子或該溶劑可包含可通過電子極化(electronic polarization)、離子極化(ionic polarization)、界面極化(interfacial polarization)及方寵轉(zhuǎn)極化(rotational polarization)巾白勺ftfS]"一禾中白勺#14。所述粒子或該溶劑可包含超順電(superparaelectric)或鐵電材料。該溶劑可包含極性指數(shù)(polarity index)等于或大于1的材料。該溶劑可由呈凝膠態(tài)(gel state)的材料制成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種利用光子晶體特性的顯示裝置，其包含顯示單元，其包含多個具有電荷的粒子與所述粒子散布于其中的溶劑；以及，用于產(chǎn)生施加至該顯示單元的電場的電場產(chǎn)生和/或施加單元，其中，當所述多個具有電荷的粒子散布于該溶劑中時，施加該電場以控制所述粒子之間的間距。所述粒子與該溶劑至少其中之一具有電極化特性。有施加了該電場的區(qū)域可分成至少兩個部份區(qū)域，以及可分別施加該電場至該至少兩個隔開的部份區(qū)域?？墒褂么┙?jīng)所述粒子的光線來產(chǎn)生電能，以及可使用該電能來施加該電場。憑借著通過上電極及下電極來施加的該電場，以及設(shè)定該電場的強度小于預定值以控制所述粒子的移動范圍小于一預定值，可顯示所述粒子、該溶劑、及該上或下電極的獨特顏色。憑借著通過上電極及下電極來施加的該電場，以及設(shè)定該電場的強度大于等于預定值以使所述粒子移動到該上電極或者該下電極的至少一部份，可顯示所述粒子、該溶劑、 及該上或下電極的獨特顏色。通過在有負電荷的第一粒子與有正電荷的第二粒子散布于該溶劑中的狀態(tài)下施加電場，所述第一粒子之間的間距與所述第二粒子之間的間距彼此可獨立地用該電場控制。


由以下優(yōu)選具體實施例結(jié)合附圖的描述可明白本發(fā)明以上及其它的目標及特征。圖1及圖2的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包含在顯示裝置內(nèi)的粒子的組態(tài)；圖3的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的粒子或溶劑在施加電場后的極化組態(tài)；圖4的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的分子不對稱排列所展現(xiàn)的單元極化特性；圖5的視圖示出了順電材料、鐵電材料及超順電材料的滯后曲線；圖6的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的具有可能含于粒子中的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料；圖7的視圖概念性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一具體實施例的控制粒子間的間距的組態(tài)；圖8的視圖概念性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二具體實施例的控制粒子間的間距的組態(tài)；圖9的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置的配置；圖10及圖11的視圖概念性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一、第二具體實施例的顯示裝置的配置；圖12的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包括電場產(chǎn)生和/或施加單元的顯示裝置的配置，該電場產(chǎn)生和/或施加單元含有多個電極；圖13的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包含于顯示裝置的粒子及溶劑均封裝于多個囊體之中的配置；圖14的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包含于顯示裝置的粒子及溶劑均散布于介質(zhì)之中的配置；圖15及圖16的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的散布于介質(zhì)中的粒子及溶劑散布于介質(zhì)中的組合物；圖17的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置所含粒子及溶劑被分隔成多個格子的配置；圖18至圖20的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的施加于顯示裝置的電壓圖形(pattern)；圖21的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包含太陽能電池單元的顯示裝置之配置；圖22至圖M的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的構(gòu)成電場產(chǎn)生和/或施加單元的電極被形成圖形的配置；圖25的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的用于顯示黑色或白色的顯示裝置的配置；圖沈的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的用于實現(xiàn)透明顯示器的顯示裝置的配置；圖27的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的利用彼此有不同電荷的粒子來實現(xiàn)光子晶體顯示器的顯示裝置的配置；圖觀的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的利用施加接地電壓的電極來實現(xiàn)雙面光子晶體顯示器的顯示裝置的組態(tài)；圖四的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例的顯示裝置的配置；圖30及圖31的圖表及相片示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的在具有電荷的粒子散布于有電極化特性的溶劑時，做施加電場的實驗所得到的粒子反射光；圖32及圖33的圖表示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的在具有電荷的粒子散布于有不同極性指數(shù)的各種溶劑時，做施加電場的實驗所得到的粒子反射光波長；圖34及圖35的圖表及相片示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的在具有電荷及電極化特性的粒子散布于溶劑時，做施加電場的實驗所得到的粒子反射光；圖36的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的用于實現(xiàn)透明顯示器的配置的實驗結(jié)果；圖37的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的隨著顯示裝置的觀看角度而變化的顯示器效能的實驗結(jié)果(亦即，顯示器視角的實驗結(jié)果)；以及圖38及圖39的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例的通過施加電場及磁場至具有電荷及磁性的粒子來實際實現(xiàn)顯示器的結(jié)果。主要組件符號說明
110. · 粒子730..極化區(qū)
112. · 核殼810. ·粒子
114.. 多核900. ·顯示裝置
116. · 團簇結(jié)構(gòu)910. ·顯示單元
118. ·.電荷層912..粒子
120.. 溶劑914. ·溶劑
510...順電材料920. ·電場產(chǎn)生和/或施加單元
520. ·.鐵電材料1210..顯示單元
530. ·.超順電材料1212. 粒子
710...單元極化溶劑1214. 溶劑
720. · 粒子1222..第一電極
1224...第二電極2225..下電極
1226...第三電極2230..柵格狀絕緣層
1228...第四電極2320..第一電極
1300. ·顯示單元2325..第二電極
1312.··粒子2420..第一電極
1314..·溶劑2425..第二電極
1322. ·第一囊體2510..顯示單元
1324. ·第二囊體2512..黑色粒子
1326. ·第三囊體2520..透明上電極
1328...第四囊體2522,2524...第一、第二下電極
1332，1334，1336，1338...電極2610. · ·顯示單元
1400. ·顯示裝置2612..透明粒子
1410...第一區(qū)域2620..上電極
1412，1414...區(qū)域2622. ·.下電極
1420...第二區(qū)域2700..顯示裝置
1430..·介質(zhì)2710..顯示單元
1442...第一電極2712..粒子
1444...第二電極2714..粒子
1510.··粒子2720..上電極
1520...透光材料2725..下電極
1610.··粒子2800..顯示裝置
1620..·溶劑2810..第一顯示單元
1630..·介質(zhì)2815..第二顯示單元
1700. ·顯示裝置2820..上電極
1712.··粒子2825..下電極
1714..·溶劑2830..接地電極
1732，1734，1736，1738.. 格子2900...顯示裝置
2100. ·顯示裝置2910. . ·顯示單元
2120.·.電場產(chǎn)生和/或施加單元2912··粒子
2130.·.太陽能電池單元2922..第一電極
2220.·.上電極2924..第二電極
2926.·.第三電極2934...線圈
2930.·.磁場施加單元3710-3760. · ·色彩圖形
2932. ·.電磁鐵
具體實施例方式在以下的詳述中，是以參考附圖的方式來說明可實踐本發(fā)明的特定具體實施例。 所述具體實施例會充分地加以詳述使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可實踐本發(fā)明。應(yīng)了解，本發(fā)明的各種具體實施例盡管彼此不同，然而它們不一定互相排斥。例如，本文結(jié)合一具體實施例來描述的特定特征、結(jié)構(gòu)及特性可用于其它的具體實施例而不脫離本發(fā)明的精神與范疇。此外，應(yīng)了解，可改變個別組件在具體實施例之中的位置或排列而不脫離本發(fā)明的精神與范疇。因此，以下的詳述沒有限定的意思，而本發(fā)明的范疇只由隨附的權(quán)利要求書來定義，該權(quán)利要求書的適當解釋應(yīng)包含權(quán)利要求書所涉及的所有等價范圍。附圖中，在多個視圖中的相同或類似的組件或功能用相同的組件符號表示。以下，以參考附圖的方式來詳述本發(fā)明的配置使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可輕易實行本發(fā)明。顯示裝置的配置本發(fā)明的顯示裝置的具體實施例的主要技術(shù)特征在于，當多個具有電荷的粒子散布于溶劑、多個具有電荷的粒子散布于有電極化特性的溶劑、或多個具有電荷及電極化特性的粒子散布于溶劑時，施加電場以控制粒子間的間距，由此利用光子晶體特性來實現(xiàn)全光譜的顯示器。[具有電荷的粒子]圖1及圖2的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置內(nèi)含粒子的組態(tài)。首先，請參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，散布于溶劑120的粒子110為帶有負電荷或正電荷的粒子。在此時，通過同類電荷在粒子110間所造成的排斥力，粒子110 彼此以預定的間隔排列。粒子110的直徑范圍可以是從數(shù)納米至數(shù)百個微米，但不一定受限于此。請參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，粒子110可具有由如圖2(a)所示的不同類型材料制成的核殼(core-shell) 112配置，由如圖2(b)所示的不同種類材料制成的多核114配置，或者由如圖2(c)所示的多個納米粒子制成的團簇結(jié)構(gòu)(cluster structure) 116，在該結(jié)構(gòu)中有電荷的電荷層(charge layer) 118包圍粒子著粒子。更具體的是，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，粒子110可用以下元素制成，例如硅(Si)、鈦(Ti)、鋇(Ba)、鍶(Sr)、鐵(Fe)Jf (Ni)、鈷(Co)、鉛 0 )、鋁(Al)、銅(Cu)、銀 (Ag)、金(Au)、鎢(W)、及鉬(Mo)或它們的化合物。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述粒子可由聚合物材料制成，例如PS (聚苯乙烯)、PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)、PVC (聚氯乙烯)、以及PET (聚乙烯對苯二甲酸酯)。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，可通過將
9具有電荷的材料涂布于沒有電荷的粒子或團簇上來制作所述粒子。這種粒子的實例可包含用具有烴基的有機化合物加工(即，涂布)其表面的粒子，用具有羧酸基、酯基及?；挠袡C化合物加工(即，涂布)其表面的粒子，用含有鹵(F、Cl、Br、I、等等)元素的絡(luò)合物 (complex compound)加工(即，涂布)其表面的粒子，用含有胺、酰醇及磷化氫的配位化合物(coordination compound)加工(即，涂布)其表面的粒子，以及具有通過在表面上形成基團而產(chǎn)生的電荷的粒子。同時，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，為了通過保持穩(wěn)定的膠態(tài)(colloidal state)且粒子不在溶劑中沉淀而有效地展現(xiàn)光子晶體特性，包含粒子及溶劑的膠體溶液的電動電位(electrokinetic potential，亦即，zeta電位)的數(shù)值可大于等于預設(shè)值，粒子與溶劑的比重差可小于等于預設(shè)值，以及溶劑與粒子的折射率差值可大于等于預設(shè)值。例如，膠體溶液的電動電位絕對值可大于等于10mV，粒子與溶劑的比重差可小于等于5，以及粒子與溶劑的折射率差值可小于等于0. 3。[電極化特性]此外，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，內(nèi)含于顯示裝置的粒子或溶劑可具有電極化特性。此類粒子或溶劑可包含用以下方法中的任一項來電極化的材料電子極化、離子極化、界面極化、以及旋轉(zhuǎn)極化，因為在施加外部電場時會造成原子或分子的電荷分布不對稱。圖3的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的粒子或溶劑在施加電場后的極化組態(tài)。請參考圖3的(a)與(b)，如果不施加外部電場，粒子和/或溶劑保持電平衡態(tài) (electrical equilibrium state)，然而，如果施加外部電場，粒子和/或溶劑中的電荷會在預定的方向中移動，因此可極化粒子或溶劑。請參考圖3的(c)與(d)，如果不施加外部電場，具有由于電性不對稱成分(electrically asymmetric component)造成的單元極化 (unit polarization)的粒子和/或溶劑的分子的混亂或隨機地排列。然而，如果施加外部電場，可使有單元極化的粒子和/或溶劑的分子沿著外部電場的方向重新排列成有預定的方向，從而，整體可展現(xiàn)相當大的極化值。同時，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，呈不對稱排列(asymmetrical arrangement)的電子或離子，或呈不對稱結(jié)構(gòu)的分子可發(fā)生單元極化。 在不施加外部電場時，由于有此單元極化，也會有很小的剩余極化值。圖4的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的不對稱排列分子所展現(xiàn)的單元極化特性。更具體的是，圖4圖示了水分子(H2O)的情形。除了水分子以外，三氯乙烯(trichloroethylene)、四氯化碳(carbon tetrachloride)、二異丙醚 (di-iso-propyl ether)、甲苯、甲基第三丁基醚(methyl—t—bytyl ether)、二甲苯、苯、二乙醚、二氯甲烷(dichloromethanehl, 2-二氯乙烷、乙酸丁酯、異丙醇、正丁醇、四氫呋喃 (tetrahydrofuran)、正丙醇、氯仿(chloroform)、乙酸乙酯、2_ 丁酮、環(huán)氧己烷(dioxane)、 丙酮、甲醇、乙醇、乙腈(acetonitrile)、醋酸、二甲基甲酰胺(dimethylformamide)、二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide)、碳酸丙烯酯(propylene carbonate)、等等也可用作構(gòu)成粒子或溶劑的材料，因為它們有由不對稱分子結(jié)構(gòu)所致的單元極化特性。供參考，用來比較材料極化特性的極性指數(shù)為顯示給定材料相對于水的(H2O)極化特性的相對極化程度的指數(shù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，粒子或溶劑可包含鐵電材料，它在施加外部電場時顯示極化增強，甚至在不施加外部電場的情形下顯示有大的剩余極化及殘余滯后 (remnant hysteresis)，所述粒子或溶劑可包含超順電材料，它在施加外部電場時顯示極化增加而在不施加外部電場時顯示沒有剩余極化及殘余滯后。從圖5可看到，存在由外部電場得到的順電(paraelectric)材料510、鐵電材料520及超順電材料530的滯后曲線 (hysteresis curve)。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，粒子或溶劑可包含具有鈣鈦礦 (perovskite)結(jié)構(gòu)的材料。有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料實施例(例如，ABO3)可包含諸如H^r03、 PbTi03、Pb (Zr, Ti) O3> SrTiO3> BaTiO3> (Ba, Sr) Ti03、CaTiO3> LiNbO3 之類的材料。圖6的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例可包含于粒子或溶劑中的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料。請參考圖6，鋯(或鈦)在或Inyrio3)(亦即，ABO3結(jié)構(gòu)之中的B) 的位置可隨著施加于或I^bTiO3)之外部電場的方向而改變，因此，可改變此&03(或 PbTiO3)的整體極性。同時，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，該溶劑可包含極性指數(shù)等于或大于1的材料。不過，粒子與溶劑的成分不一定受限于以上所列出的，而在本發(fā)明的目標的范疇內(nèi)可適當?shù)丶右愿淖?，亦即，在可用電場來控制粒子間的間距的范疇內(nèi)。[顯示裝置的操作原理與配置]同時，根據(jù)本發(fā)明的第一具體實施例，當有同號或同極性的電荷的多個粒子散布于有電極化特性的溶劑時，如果施加電場至散布的所述粒子及包含散布的所述粒子的溶劑，與電場強度及粒子電荷量成正比的電吸力(electrical attraction)會由于粒子的電荷而作用于所述粒子。因此，多個粒子通過電泳在預定方向中移動，從而使粒子之間的間距變窄。反之，在產(chǎn)生于具有有同號或同極性的電荷的多個粒子之間的電斥力(electrical repulsion)會隨著粒子間之間距變窄而增加，從而可到達預定的平衡態(tài)同時阻止粒子間之間距繼續(xù)變窄。此外，由于該溶劑有電極化特性而會在預定的方向中電極化，從而，在局部產(chǎn)生電吸力，并且電吸力施加預定的作用于在與極化溶劑有電性相互作用的多個粒子之間的間距。亦即，根據(jù)本發(fā)明的第一具體實施例，在由外部電場誘導的電吸力、有同極性電荷的粒子之間的電斥力、由極化誘導的電吸力及其類似力處于平衡時，可使多個粒子在空間距離上規(guī)則排列。根據(jù)以上原理，粒子間的間距可控制于預定的水平，以及以預定間隔排列的多個粒子可用作光子晶體。由于多個規(guī)則排列粒子所反射的光線波長取決于粒子之間的間距，因此可通過控制粒子間的間距來任意控制多個粒子所反射的光線波長。在此，可用各種因子表示反射光的波長模式，例如所施加的電場的強度與方向、粒子的大小與質(zhì)量、粒子及溶劑的折射率、粒子的電荷量、溶劑的電極化特性、粒子散布于溶劑的濃度、等等。圖7的視圖概念性地示出了根據(jù)本發(fā)明之第一具體實施例控制粒子間的間距的配置。請參考圖7，如果不施加外部電場，通過與粒子的電荷相互作用，可使在有電荷的粒子720周圍的單元極化溶劑710強烈地在粒子的方向上排列，以及在與粒子的距離變長時， 單元極化溶劑710的排列變得更加混亂或隨機(請參考圖7的(a))。此外，請參考圖7，如果施加外部電場，會使位于不受粒子720影響的區(qū)域(亦即，遠離粒子720的區(qū)域)的單元極化溶劑710在電場方向中重新排列。然而通過由粒子720的電荷誘導的電吸力與外部電場誘導的電吸力的相互作用，可使位于會受由粒子720的電荷誘導的電吸力強烈影響的區(qū)域(亦即，粒子720的周圍區(qū)域)的單元極化溶劑710不對稱排列。因此，溶劑710在粒子 720周圍區(qū)域中呈不對稱排列的區(qū)域(亦即，極化區(qū)730)就像一個電極化大粒子，從而可與其它的大極化區(qū)相互作用，由此使得具有電荷的粒子規(guī)則排列，同時其間保持預定的間隔 (請參考圖7的(b))。根據(jù)本發(fā)明的第二具體實施例，當有同號或同極性電荷及電極化特性的多個粒子散布于溶劑時，如果施加電場至粒子及溶劑，與電場強度及粒子電荷量成正比的電吸力由于粒子有電荷而作用于所述粒子。因此，所述粒子通過電泳而在預定的方向移動，從而使粒子間的間距變窄。反之，產(chǎn)生于有同號或同極性電荷的多個粒子之間的電斥力會隨著粒子之間的間距變小而增加，從而可到達預定平衡態(tài)同時阻止粒子之間的間距繼續(xù)變小。所述粒子由于粒子有電極化特性而在預定的方向中電極化。從而，在多個極化粒子之間局部產(chǎn)生電吸力，以及電吸力施加預定的作用于粒子間的間距。亦即，根據(jù)本發(fā)明的第二具體實施例，在由外部電場誘導的電吸力，有同號電荷的粒子之間的電斥力，以及極化所誘導的電吸力處于平衡時，可使所述粒子以一距離規(guī)則排列。根據(jù)以上原理，粒子間的間距可控制于預定的間隔，以及以預定間隔排列的多個粒子可用作光子晶體。由于多個規(guī)則排列粒子所反射的光線波長取決于粒子之間的間距，因此可通過控制粒子間的間距來任意控制多個粒子所反射的光線波長。在此，可用因子以各種方式表示反射光的波長模式，所述因子例如是電場的強度與方向、粒子的大小與質(zhì)量、粒子及溶劑的折射率、粒子的電荷量、粒子的電極化特性、粒子散布于溶劑的濃度等等。圖8的視圖概念性地示出了根據(jù)本發(fā)明之第二具體實施例控制粒子間的之間距的配置。請參考圖8，如果不施加外部電場，粒子810未被極化(請參考圖8(a))，然而，如果施加外部電場，由于內(nèi)含于粒子810的材料有電極化特性而可使粒子810電極化，因此， 可使粒子810規(guī)則排列同時其間可保持預定的間隔(請參考圖8(b))。在本發(fā)明的第一及第二具體實施例中，溶劑或粒子的電極化值越大，極化區(qū)730 之間或極化粒子810之間的相互作用程度越高，由此使得粒子的排列更加規(guī)則。圖9的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置的配置。請參考圖9，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，顯示裝置900可包含顯示單元910與電場產(chǎn)生和/或施加單元920。更具體的是，根據(jù)本發(fā)明的第一具體實施例，有同號電荷的多個粒子912(其系散布于有電極化特性的溶劑914)可包含于顯示單元910中。以及根據(jù)本發(fā)明的第二具體實施例，有同號電荷及電極化特性的多個粒子912(其系散布于溶劑914 中)可包含于顯示單元910中。圖10及圖11的視圖概念性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一、第二具體實施例的顯示裝置的配置。由于已參照圖7及圖8很詳細地描述了本發(fā)明的第一及第二具體實施例，因此省略圖10及圖11的附加解釋。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，顯示單元910根據(jù)所施加電場的強度和/或方向執(zhí)行反射在某一波長范圍內(nèi)的光線的功能(亦即，從可見光區(qū)觀察時為有某一色彩的光線)。如上述，達成此事可通過根據(jù)施加于顯示單元910的電場強度和/或方向來控制粒子 912之間的間距。接下來，電場產(chǎn)生和/或施加單元920執(zhí)行施加有預定強度和/或方向的電場于顯示單元910的功能。在想要由顯示單元910反射的光線波長范圍內(nèi)可適當?shù)乜刂齐妶霎a(chǎn)生和/或施加單元920所施加的電場的強度和/或方向。更具體的是，圖12的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的含有由多個電極組成的電場產(chǎn)生和/或施加單元的顯示裝置的配置。請參考圖12，電場產(chǎn)生和/或施加單元1222、1224、12 及12 包含能夠獨自只對顯示單元1210中的某些部份施加電場的多個電極1222、1224、12 及1228，由此可獨立地并更精確地控制內(nèi)含于顯示單元1210的粒子1212之間的間距。可用精密驅(qū)動電路，例如薄膜晶體管(TFT)，來單獨控制多個電極1222、1224、12 及12觀。電場產(chǎn)生和/或施加單元1222、1224、12沈及12 可由透光材料制成以免妨礙由顯示單元1210射出的光線前進。例如，電場產(chǎn)生和/或施加單元1222、·、1226及1228可由銦錫氧化物(ITO)，鈦氧化物(Ti02)，碳納米管(這些均為透光材料)，以及其它的導電聚合物薄膜制成。請參考圖12，電場產(chǎn)生和/或施加單元1222、1224、12 及12 可包含第一電極 1222、第二電極1224、第三電極12 及第四電極12觀。由于沒有電場施加至沒有外加電壓的第一電極1222所涵蓋的空間，位于第一電極1222所涵蓋之空間中的粒子1212呈不規(guī)則排列。因此，由第一電極1222控制的顯示單元1210不呈現(xiàn)由光子晶體產(chǎn)生的色彩。接下來，由于對應(yīng)于各個電壓的電場施加至有不同外加電壓的第二電極1224、第三電極12 及第四電極12 所涵蓋的空間，位于第二電極1224、第三電極12 及第四電極12 所涵蓋的空間中的粒子1212彼此可以預定間距呈規(guī)則排列，同時由電場造成的電吸力(亦即，造成電泳的力)，有同號電荷的粒子1212之間的電斥力，以及由粒子1212或溶劑1214極化 (或極化的增加)所造成的電吸力等等都處于平衡。因此，由第二電極12M、第三電極12 及第四電極12 控制的顯示單元1210對于各個區(qū)域可反射不同波長范圍的光線(亦即， 由光子晶體產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色(structural color))。例如，在假設(shè)施加于第四電極12 的電壓大于施加于第三電極12 的電壓下，位于第四電極12 所涵蓋的空間中的粒子1212之間的間距小于位于第三電極12 中間的粒子1212之間的間距。從而，由第四電極12 控制的顯示單元1210可反射光線波長比由第三電極12 控制的顯示單元1210的短。圖13的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包含于顯示裝置的粒子及溶劑均封裝于多個囊體之中的配置。請參考圖13，內(nèi)含于顯示單元1300的粒子1312及溶劑1314封裝于由透光材料制成的多個囊體1312、1324、13沈及13 中。通過如圖13所示封裝粒子1312及溶劑1314，可阻止內(nèi)含于不同囊體的粒子1312及溶劑1314之間發(fā)生直接干擾，例如混合 (incorporation)，可防止粒子呈現(xiàn)由帶電荷粒子的電液動力(EHD，electrohydrodynamic) 運動引起的不規(guī)則排列，通過使粒子及溶劑的密封更簡單而可改善顯示裝置1300的薄膜加工性；從而，對于每個囊體，可獨立控制內(nèi)含于顯示裝置1300的各粒子之間的間距。請繼續(xù)參考圖13，顯示裝置1300可包含4個囊體1322、1324、13 及13沘。第一電壓、第二電壓、第三電壓及第四電壓可各自施加至位于第一囊體1322、第二囊體13M、第三囊體13 及第四囊體13 的一部份中的電極1332、1334、1336及1338。因此，施加不同強度及不同方向的電場的囊體各自反射不同波長范圍的光線。因此，采用根據(jù)本發(fā)明的具體實施例的顯示裝置1300，可為每個囊體實施一個獨立顯示。不同于圖13，即使不以彼此對應(yīng)的方式配置電極及囊體，而是電極所涵蓋的區(qū)域小于囊體或一個囊體被兩個或更多電極覆蓋，對于顯示單元的給定區(qū)域，仍可按需要利用電極圖形執(zhí)行獨立顯示。亦即，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，當由涵蓋一囊體的多個電極中的一個電極施加電場至該囊體中的特定區(qū)域時，在存在于該囊體中的粒子中，只有該特定區(qū)域之中的粒子和/或溶劑與電場有反應(yīng)，而其它區(qū)域之中的粒子和/或溶劑不會與電場有反應(yīng)。從而，反射有特定波長的光線的區(qū)域(亦即，顯示區(qū))可取決于電極圖形，而不是囊體的大小或圖形。圖14的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包含于顯示裝置的粒子及溶劑均散布于介質(zhì)之中的配置。請參考圖14，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，內(nèi)含于顯示裝置1400的粒子及溶劑可散布于由透光材料制成的介質(zhì)1430中。更具體的是，預定量的粒子及溶劑是以微滴的形式散布及分布于不會響應(yīng)外界刺激(例如，電場)而改變的透光材料1430中，從而部份隔離內(nèi)含于顯示裝置1400的粒子。亦即，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，有粒子散布于其中的溶劑散布及分布于透光介質(zhì)1430中以防止在內(nèi)含于不同區(qū)域的粒子或溶劑之間發(fā)生直接干擾(例如，混合)，由此可更加獨立地控制內(nèi)含于顯示裝置1400的粒子之間的間距。顯示裝置1400可包含內(nèi)含于介質(zhì)1430的多個區(qū)域1412、1414。更具體的是，可彼此獨立地控制內(nèi)含于第一區(qū)域1410的粒子的間距和內(nèi)含于第二區(qū)域1420的粒子的間距， 其中，第一區(qū)域1410位于有外加第一電壓的第一電極1442中間，第二區(qū)域1420位于有外加第二電壓的第二電極1444中間。因此，第一區(qū)域1410與第二區(qū)域1420可反射不同波長范圍的光線。因此，用顯示裝置1400可為每個區(qū)域執(zhí)行一個獨立顯示。圖15的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的封裝于透光介質(zhì)中的溶液的組合物。供參考，圖15對應(yīng)于用電子顯微鏡拍照的參照圖13描述的顯示裝置1300的橫截面的相片。請參考圖15，可看到，有粒子1510散布于其中的溶劑封裝于不因電場而改變的透光材料中。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，有粒子1510散布于溶劑而呈膠態(tài)的溶液(亦即，粒子與溶劑的混合物)與不同種類的不混溶溶液(immiscible solution)混合以形成乳膠，然后乳膠的界面涂上透光材料1520，由此封裝于透光材料1520中。在此，涂上電荷層的氧化鋼(FeOx)團簇可用作所述粒子，有電極化特性的溶劑可用作所述溶劑，以及含有凝膠的透光聚合物材料可用作囊體材料。圖16的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的散布于介質(zhì)中的粒子及溶劑的組合物。供參考，圖16對應(yīng)于用電子顯微鏡拍照的參考圖14描述的顯示裝置1400的橫截面的相片。請參考圖16，可看到，有粒子1610散布于其中的溶劑1620散布于由呈固態(tài)或膠態(tài)的透光材料制成的介質(zhì)1630中，該透光材料不響應(yīng)于例如電場、磁場等的外界刺激而改變。具有電荷的粒子1610散布于溶劑1620中，最終的混合物是以微滴的方式均勻地混合于透光介質(zhì)1630，由此得到圖示于圖16的組合物。此外，在圖16中，粒子1610可為涂上電荷層的氧化鋼O^eOx)團簇，溶劑1620可為乙二醇(EG)，以及介質(zhì)1630可為聚二甲基硅氧燒(polydimethylsiloxane, PDMS)。圖17的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包含于顯示裝置的粒子及溶劑分隔成多個格子的配置。
請參考圖17，內(nèi)含于顯示裝置1700的粒子1712及溶劑1714可用由絕緣材料制成的隔墻(partition wall)或其類似物隔離及分隔成多個格子1732、1734、1736及1738。通過分隔粒子1712及溶劑1714，可防止在內(nèi)含于不同格子的粒子1712和/或溶劑1714之間發(fā)生直接干擾，例如混合。因此，對于每個格子，可獨立控制內(nèi)含于顯示裝置1700的粒子之間的間距，以及可防止粒子呈現(xiàn)由帶電荷粒子的電液動力(EHD)運動引起的不規(guī)則排列。同時，不同于圖17，即使不以彼此對應(yīng)的方式配置電極及格子而是電極所涵蓋的區(qū)域小于格子或一個格子被兩個或更多電極覆蓋，對于顯示單元的給定區(qū)域，仍可按需要利用電極圖形進行獨立顯示。亦即，當由涵蓋一格子的多個電極中的一個電極施加電場至該格子中的特定區(qū)域時，在存在于該格子中的粒子中，只有該特定區(qū)域之中的粒子或溶劑與電場有反應(yīng)，而其它區(qū)域之中的粒子和/或溶劑不會與電場有反應(yīng)。從而，反射有特定波長的光線的區(qū)域(亦即，顯示區(qū))可取決于電極圖形，而不是格子的大小或圖形。如上所述，通過封裝粒子及溶劑或使它們散布于介質(zhì)中或分隔它們，對于每個囊體、每個區(qū)域、或每個格子，可獨立控制粒子間的間距，由此使得能更加精確的顯示以及使顯示裝置的維修及修理更容易。同時，盡管是在上、下電極兩者都分成多個電極的情形下描述圖12至圖17的具體實施例，但上、下電極中的任一個都可以形成公共電極。例如，在實際應(yīng)用于顯示產(chǎn)品時，上電極可以形成由透明電極材料制成的公共電極，而下電極可分成數(shù)個單元格子以及連接至用以驅(qū)動每個格子的晶體管以及可以不是由透明電極材料制成。圖18至圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的施加于顯示裝置的電壓圖形。首先，請參考圖18，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，顯示裝置還可包含控制單元 (未示出)，其功能是，在依序施加不同強度和/或不同方向的電場到包括粒子及溶劑的散布物質(zhì)時，在電場強度和/或方向改變的間隔，復位或初始化粒子間之間距，從而實現(xiàn)連續(xù)顯示。更具體的是，當使用電場產(chǎn)生和/或施加單元依序施加第一電壓及第二電壓至包括粒子及溶劑的散布物質(zhì)時，控制單元的功能是在施加第一電壓之后，在施加第二電壓之前， 通過施加極性與第一電壓相反的復位電壓至所述散布物質(zhì)，使粒子(第一電壓使它們以預定間隔排列)之間的間距回到初始狀態(tài)。由此，顯示裝置可改善顯示效能，包括改善操作速度及抑制殘影(afterimage)。此外，施加極性與其之前的外加電壓相反的復位電壓。因此， 即使在顯示裝置關(guān)掉的情形下，通過強迫在先前外加電壓作用下在預定方向中運動及排列的粒子反向運動，可提高操作速度。接下來，請參考圖19，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，顯示裝置可進一步包含控制單元(未示出)，該控制單元的功能是在依序施加有不同強度及不同方向的電場至包含粒子及溶劑的散布物質(zhì)時預先使粒子之間的間距保持預定間隔(后備間隔)從而實現(xiàn)連續(xù)顯示。更具體的是，當使用電場產(chǎn)生和/或施加單元依序施加第一電壓及第二電壓至包含粒子及溶劑的散布物質(zhì)，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，控制單元的功能是先施加預定的后備電壓(predetermined standby voltage)，來快速地將粒子間的間距調(diào)整為想要的間距， 然后再施加第一電壓及第二電壓。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，顯示裝置可改善顯示效能，包括增加反應(yīng)速度以及使屏幕的變化更快。亦即，在傳統(tǒng)的電子紙張技術(shù)中，有特定顏色的粒子必須由格子的一端跑到對面的另一端以便顯示特定的顏色，然而，本發(fā)明可用以下方式實現(xiàn)光子晶體施加不足以反射可見光譜中的光的相對低位的準后備電壓，以形成不對應(yīng)于可見光的粒子間的后備間距，然后施加有特定電平或更大的電壓以反射在可見光譜之中的光線。在此，僅僅通過使粒子做少量運動，即可實現(xiàn)反射可見光譜中的光線的光子晶體，從而使得這種反射型顯示裝置的操作速度可更快。接著，請參考圖20，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，顯示裝置可進一步包含控制單元(未示出)，該控制單元的功能是，當依序施加有不同強度和/或不同方向的電場至所述散布物質(zhì)時，施加有各種圖形的強度的、各種施加持續(xù)時間等的電場以便實現(xiàn)連續(xù)顯示。 更具體的是，當利用電場產(chǎn)生和/或施加單元施加電壓至包含粒子及溶劑的散布物質(zhì)時， 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的控制單元可加減電壓的電平至預定電壓(請參考圖20的 (a))，可延長或縮短施加某一電壓的持續(xù)時間或時段(請參考圖20的(b))，以及通過重復施加間斷的脈沖電壓可得到與連續(xù)施加電壓一樣的效果(請參考圖20的(C))。這樣，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置可改善顯示效能，包括使得能夠顯示各種圖形以及減少耗電量。不過，應(yīng)注意，本發(fā)明的施加電場的模式不一定受限于以上所列出的，而是在本發(fā)明的目標范疇內(nèi)可適當?shù)丶右愿淖儯嗉?，在可用電場控制粒子間之間距的范疇內(nèi)。圖21的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的包含太陽能電池單元的顯示裝置的配置。請參考圖21，顯示裝置2100可進一步包含太陽能電池單元2130，其功能為利用透射通過顯示裝置2100的光線來產(chǎn)生電動勢(electromotive force)及儲存于該電動勢。由太陽能電池單元2130產(chǎn)生的電動勢可用來利用電場產(chǎn)生和/或施加單元2120產(chǎn)生和施加電壓，由此顯示裝置2100可實現(xiàn)上述光子晶體顯示器而不依賴外部的電源。不過，根據(jù)本發(fā)明，顯示裝置與太陽能電池單元的組合不一定受限于以上所列出的，由太陽能電池單元產(chǎn)生的電動勢可用于驅(qū)動顯示裝置以外的其它目的。圖22至圖M的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的構(gòu)成電場產(chǎn)生和/或施加單元的電極被圖形化的配置。首先，請參考圖22，在電場產(chǎn)生和/或施加單元的下電極2225(或上電極2220)上可形成柵格狀絕緣層2230，因而使下電極22 (或上電極2220)以預定間隔圖形化。根據(jù)示于圖22的顯示裝置，電極的圖形間隔被設(shè)定成有大約數(shù)微米至數(shù)百微米寬，由此可防止粒子呈現(xiàn)由帶電荷粒子的電液動力(EHD)運動引起的不規(guī)則排列從而實現(xiàn)均勻的顯示。特別是，根據(jù)示于圖22的顯示裝置，可以不通過復雜的處理而有效防止粒子被電液動力運動而偏移，所述復雜的處理例如是需要很多時間及成本的封裝或分割成格子。接下來，請參考圖23，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的電場產(chǎn)生和/或施加單元的下電極(或上電極)可分成兩個電極(第一電極2320與第二電極232 。更具體的是， 請參考圖M，構(gòu)成電場產(chǎn)生和/或施加單元的下電極(或上電極)的第一電極M20與第二電極M25可以被圖形化為交替的齒狀物的形式。根據(jù)示于圖23及圖M的顯示裝置，以成本節(jié)省而言是有利的，因為可以只在一個基板上形成電極，以及可以提高顯示裝置的操作速度，因為可減少由施加電場所造成的粒子移動距離。
不過，應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明的電極圖形不一定受限于以上所列出的，而是在本發(fā)明的目標范疇內(nèi)可適當?shù)丶右愿淖?，亦即，在可用電場控制粒子間的間距的范疇內(nèi)。同時，由于利用光子晶體特性的顯示裝置的操作原理是選擇性地反射入射光中有特定波長的光線，因而利用光子晶體特性的顯示裝置不容易呈現(xiàn)全黑或全白。以下描述用利用光子晶體特性的顯示裝置來顯示黑色或白色的配置。圖25的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置用于顯示黑色或白色的配置。請參考圖25，顯示單元2510可包含黑色粒子2512，以及電場產(chǎn)生或施加單元可包括透明上電極2520與白色的第一及第二下電極2522、2524。首先，如果施加于顯示單元 2510的電場強度小于預定值或不施加電場，粒子2512不會形成光子晶體，但可反射黑色 (這是它們自己唯一的顏色)，或反射由粒子及溶劑之折射率差異造成的散射光，由此使得顯示單元2510可顯示黑色(請參考圖25的(a))。盡管未圖示于圖25，通過施加高于閾值的電場至顯示單元2510，可使黑色粒子2512與上電極2520緊密接觸地排列。就此情形而言，顯示單元2510也能夠顯示黑色。接下來，如果施加強度適當?shù)碾妶鲋溜@示單元2510，由形成光子晶體的粒子2512反射有某一想要波長范圍的光線(請參考圖25的(b))。然后， 如果施加高于預定強度的電場至顯示單元2510，則能夠引起電泳現(xiàn)象的電吸力的大小會變得太大，因而粒子2512間的間距無法保持適當?shù)拈g隔以及粒子2512會被吸到一邊。例如， 如果只施加高于預定值的電場至第一下電極2522部份，內(nèi)含于顯示單元2510的所有粒子 2512不會形成光子晶體而被吸到第一下電極2522所涵蓋的狹窄區(qū)域。因此，第二下電極 2524可反射白色(這是它自己唯一的顏色)而不被黑色粒子2512影響，因而顯示單元2510 可顯示白色(請參考圖25的(c))。不過，盡管是在規(guī)定粒子及電極的顏色為黑色和白色的情形下描述圖25的具體實施例，本發(fā)明不一定受限于此，而是可按需要改變可應(yīng)用于本發(fā)明顯示裝置的粒子及電極的顏色，此外，粒子及電極的顏色可設(shè)定成透明。以下描述通過用利用光子晶體特性的顯示裝置來實現(xiàn)透明顯示的配置。圖沈的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置用于實現(xiàn)透明顯示的配置。請參考圖沈，顯示單元沈10可包含含有能透過可見光的材料(例如，SiOx)的透明粒子沈12，以及電場產(chǎn)生和/或施加單元可包括也呈透明的上電極沈20、下電極沈22。 首先，如果施加至顯示單元沈10的電場強度小于預定值或不施加電場，粒子沈12不形成光子晶體以及不呈現(xiàn)由光子晶體產(chǎn)生的顏色，以及使入射光因粒子及溶劑的折射率的差異而散射(請參考圖26的(a))。接下來，如果施加有適當強度的電場至顯示單元沈10，形成光子晶體的粒子2612可反射有某一想要波長范圍的光線(請參考圖沈的(b))。然后，如果施加高于預設(shè)強度的電場至顯示單元沈10，則導致產(chǎn)生電泳的電吸力的大小會變得太大， 因而粒子沈12之間的間距能夠只反射波長范圍比可見光譜還短(例如，紫外線光譜)的光線。亦即，就此情形而言，可見光譜之中的光線不被光子晶體反射而是透射，因此上電極沈20、下電極沈22及粒子沈12全都變成透明，因而圖沈的顯示裝置完全透明(請參考圖 26 的(c))。同時，盡管未具體圖示于圖沈，在圖沈的(C)中，如果有特定顏色的電極用作下電極，則可見光譜之中的光線不被光子晶體反射而是透射，然后被下電極反射。結(jié)果，可顯示下電極的顏色。亦即，在本發(fā)明的顯示裝置中，如果施加低于特定電平的電壓，入射光被散射而變成半透明或不透明，如果施加在特定范圍內(nèi)的電壓，可見光譜中的入射光會被規(guī)則排列的粒子(亦即，光子晶體)反射，從而可顯示預定的顏色，以及如果施加超過特定電平的電壓， 粒子之間的間距變得太窄因而可見光譜中的入射光會被透射而波長范圍比可見光譜短的紫外線光譜入射光會被反射，因而變透明。因此，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置，可以形成變色玻璃或其類似物，該變色玻璃或其類似物不僅能夠反射某一波長范圍的光線，它還能變透明或不透明。并且，能夠?qū)崿F(xiàn)一種顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)通過調(diào)整顯示裝置的透明度，使得站在顯示裝置的一面的觀察者可看到或看不到呈現(xiàn)于另一面的特定顏色或圖形。圖27的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置的配置，該顯示裝置利用彼此有不同電荷的粒子來實現(xiàn)光子晶體顯示。首先，請參考圖27，顯示裝置2700的顯示單元2710可包含有不同電荷的粒子，亦即，有負電荷的一種粒子2712與有正電荷的另一種粒子2714。當施加電場至顯示單元2710 時，有負電荷的粒子2712與有正電荷的粒子2714各自可在反方向運動及規(guī)則排列。例如， 如果電場產(chǎn)生和/施加單元的上電極2720為正電極而下電極2725為負電極，則可使有負電荷的粒子2712與有正電荷的粒子2714各自在上電極2720方向及下電極2725方向中運動，并排列成光子晶體，同時使粒子之間保持預定間距。就此情形而言，顯示裝置2700在兩面都可反射有某一波長范圍的光線(亦即，上電極2720的那一面與下電極2725的那一面)，因而可實現(xiàn)雙面顯示。此外，如果帶負電荷粒子2712的電荷量與帶正電荷粒子2714 的電荷量彼此不同，在施加電場時，帶負電荷粒子2712之間的間距與帶正電荷粒子2714之間的間距可彼此不同。從而，顯示裝置2700兩面可反射不同波長范圍的光線，可對顯示裝置的兩面進行彼此獨立的控制。同時，如參照圖25所述，內(nèi)含于圖27的顯示裝置2700中的帶負電荷粒子2712與帶正電荷粒子2714可具有它們的獨特的顏色。就此情形而言，只通過調(diào)整施加至上電極 2720及下電極2725的電場的極性，顯示裝置的上、下部即可顯示不同的顏色。例如，假如有負電荷的粒子2712呈黑色而有正電荷的粒子2714呈白色，當施加正電壓至上電極2720 時，可使有負電荷的黑色粒子2712向上電極2720運動以顯示黑色于顯示裝置的上部，以及當施加負電壓至上電極2720時，可使有正電荷的白色粒子2714向上電極2720運動以顯示白色于顯示裝置的上部。與此一致，帶負電荷粒子2712與帶正電荷粒子2714也可形成光子晶體從而可反射有某一波長的光線。從而，同一個格子可顯示黑色與白色，以及也可顯示有某一波長范圍的反射光。圖觀的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示裝置的配置，該顯示裝置利用施加接地電壓的電極來實現(xiàn)雙面光子晶體顯示。請參考圖28，顯示裝置觀00可包含接地電極觀30，用于在上電極觀20、下電極 2825之間施加接地電壓。當不同的電壓施加于上電極觀20及下電極2825時，可獨立施加有不同方向及大小的電場至在上電極觀20和接地電極觀30之間的空間，以及在下電極2825 和接地電極觀30之間的空間。因此，可彼此獨立地控制出現(xiàn)于位在上電極觀20、接地電極 2830之間的第一顯示單元觀10之中的粒子與出現(xiàn)于位在下電極觀25、接地電極觀30之間的第二顯示單元觀15之中的粒子。從而，顯示裝置280在兩面(亦即，上電極觀20的那一面與下電極觀25的那一面)可反射不同波長的光線，因此可實現(xiàn)兩面可彼此獨立地控制的
顯不器。以下，根據(jù)本發(fā)明之另一具體實施例，描述一種利用光子晶體特性的顯示方法及裝置，其中施加電場至具有電荷的粒子及溶劑以控制粒子間的間距由此可反射某一波長范圍的光線。與根據(jù)圖9所示的本發(fā)明具體實施例的顯示裝置900 —樣，本發(fā)明另一具體實施例的顯示裝置(未示出)可包含顯示單元與電場產(chǎn)生和/或施加單元，并且該顯示單元包含散布于某一介質(zhì)之中的多個具有電荷的粒子。根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例，如果施加電場至粒子，有預定方向的電吸力因粒子有電荷而作用于粒子上，因此，粒子會通過電泳而被吸到一邊，從而使粒子之間的間距變小。反之，當電斥力在有同號電荷的粒子之間起作用，粒子之間的間距不會繼續(xù)變小而到達預定平衡態(tài)。因此，取決于由電場產(chǎn)生的電吸力與有同號電荷粒子之間的電斥力的相對力量，可決定粒子之間的間距，從而以預定間隔排列的多個粒子可以作為光子晶體。亦即，由于多個規(guī)則排列粒子所反射的光線波長取決于粒子之間的距離，因此通過控制粒子之間的距離可改變粒子所反射的光線波長。同時，應(yīng)注意，以上在參照圖12至圖23描述的配置及具體實施例也可應(yīng)用于本發(fā)明顯示裝置之另外的具體實施例。以下根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，描述一種利用光子晶體特性的顯示方法及裝置，其中施加電場和/或磁場至具有電荷、磁性的散布粒子及溶劑以控制粒子間的間距，并由此反射某一波長范圍的光線。根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，提供一種顯示裝置，其中施加電場和/或磁場至包含溶劑和具有電荷及磁性的粒子的散布物質(zhì)(dispersion)以控制粒子間的間距。用磁場控制帶磁性粒子之間的間距的原理與用電場控制帶電荷粒子之間的間距一樣，因而省略操作原理的詳細說明。根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，除了具有電荷的材料以外，具有電荷及磁性的粒子可包含超順磁性(superparamagnetic)材料或磁性納米粒子，例如鐵(Fe)氧化物，鎳(Ni)氧化物，以及鈷(Co)氧化物。不過，應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例， 粒子的成分不受限于以上所列出的，而是在本發(fā)明的目標范疇內(nèi)可適當?shù)丶右愿淖?。更具體的是，根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，在通過施加預定電場至包含具有電荷及磁性的粒子的顯示單元來實現(xiàn)在顯示單元上顯示特定顏色的情況下，如果施加有預定方向及大小的磁場至顯示單元中的某一部份，可改變顯示于顯示單元中的對應(yīng)部份的顏色。另外，根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，在通過施加有預定方向及大小的磁場至包含具有電荷及磁性的粒子的顯示單元中的某一部份來實現(xiàn)在顯示單元的所述部份上顯示特定顏色的情況下，如果施加有預定方向及大小的電場至顯示單元的整個區(qū)域，可復位遍及顯示單元整個面積的顯示。亦即，利用根據(jù)本發(fā)明又一具體實施例的顯示裝置，使用磁場與電場都可控制粒子間的間距，因此顯示器的控制方法是多樣化的。圖四的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例的顯示裝置的配置。請參考圖29，根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，顯示裝置四00可包含顯示單元四10，其包含具有電荷及磁性的粒子四12，用于施加電場至顯示單元四10的電場產(chǎn)生和/或施加單元四22、2擬4及四沈，以及用于施加磁場至顯示單元四10的磁場產(chǎn)生和/或施加單元四30。磁場施加單元四30可包含電磁鐵四32與線圈四34以控制施加至顯示單元 2910的磁場強度及方向。此外，磁場施加單元四30可采用固定及安裝于顯示裝置四00的特定部份的激勵物形式，或采用筆的形式以便使用者操縱從而施加磁場至顯示單元四10 的給定區(qū)域上。請參考圖四，位于沒有外加電壓的第一電極四22中間的粒子四12可呈不規(guī)則排列，位于有外加電壓的第二電極四對中間的粒子四12可呈規(guī)則排列，同時由施加于第二電極四對中間的電場來保持預定粒子間的距離。可使被磁場產(chǎn)生和/或施加單元四30所施加的磁場和被第三電極四26所施加的電場影響的粒子四12的規(guī)則排列比位于第二電極 2924中間的粒子四12更緊密或更松散。請繼續(xù)參考圖四，磁場施加單元四30可包含有纏繞著線圈四34的電磁鐵四32以產(chǎn)生由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，以及用于使電流在線圈四34中流動的電源(未示出)。采用這種配置，通過調(diào)整供給至線圈四34的電流變化，可改變由于線圈四34所感生的及由電磁鐵四32產(chǎn)生的磁場強度。從而，可用動態(tài)地及精確地控制內(nèi)含于顯示單元四10的粒子之間的間距，結(jié)果，可實現(xiàn)在顯示單元四10上顯示在全波長范圍的結(jié)構(gòu)色。此外，請參考圖29，根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，磁場施加單元四30可做“抹除”功能用以復位在顯示單元四10上實現(xiàn)的顯示，以及“寫入”功能用以在顯示單元四10 上實現(xiàn)顯示各種顏色。亦即，根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，通過改變流到裝在磁場產(chǎn)生和 /或施加單元四30上的線圈四34的電流的強度及方向，可將內(nèi)含于顯示單元四10的粒子之間的間距設(shè)定為特定的間隔，或反之，可復位或初始化包含于顯示單元四10的粒子之間的間距。因此，采用顯示裝置四00，能夠?qū)崿F(xiàn)有各種背景顏色的彩色板，該彩色板具有在背景上寫入和/或抹除各種顏色的字符的功能，以及實現(xiàn)顯示在全波長范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)色的顯
7J\ O同時，應(yīng)注意，以上參照圖12至圖23描述的配置及具體實施例也可應(yīng)用于本發(fā)明顯示裝置其他具體實施例。實驗結(jié)果首先，圖30及圖31的圖表及相片示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的在具有電荷的粒子散布于有電極化特性的溶劑時，做施加電場的實驗所得到的粒子反射光。供參考，在圖30及圖31的實驗中，有100至200納米大小的粒子被賦予負電荷及涂上氧化硅膜用作具有電荷的粒子，極性指數(shù)大于1的溶劑用作有電極化特性的溶劑。以及可施加電場至粒子及溶劑的所施加的電壓的強度設(shè)定范圍是在0至5V之間變化。同時，示于圖30的圖表是描繪在施加不同強度的電場時在可見光光譜的波長范圍內(nèi)的粒子反射光的反射率。 由圖30可看到，反射光波長分布隨著電場強度變化而改變的程度愈大，則粒子間間距的變化愈大。這意味著通過控制電場強度使得粒子可反射有更多不同波長的光線。請參考圖30，可看到粒子反射光的波長分布取決于外加電場的強度(亦即，電壓的強度)。更具體的是，可看到，整體上，外加電場的強度(亦即，電壓的強度)愈高，粒子反射光的波長愈短。根據(jù)圖30的實驗結(jié)果，可看到，外加電場的強度(亦即，電壓的強度)愈高，粒子反射的由紅色變到藍色的光愈多。請參考圖31，可用視覺證實上述反射光的顏色變化。
接下來，圖32及圖 33的圖表示出了，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在具有電荷的粒子散布于有不同極性指數(shù)的各種溶劑時，做施加電場的實驗所得到的粒子反射光波長。供參考，在圖32及圖33的實驗中，有100至200納米大小的粒子被賦予負電荷及涂上氧化硅膜用作具有電荷的粒子，以及極性指數(shù)等于0、2、4及5的溶劑用作有電極化特性的溶劑。更具體的是，圖32的圖表(a)、(b)、(c)及(d)分別繪出極性指數(shù)等于0、2、4及5的溶劑的實驗結(jié)果，以及圖33的圖表(a)、(b)、(c)及(d)分別繪出用極性指數(shù)=0的溶劑與極性指數(shù)=4的溶劑各以90 10,75 25,50 50及0 100比率混合所得的溶劑的實驗結(jié)果。同時，圖示于圖32及圖33的圖表描繪了在施加不同強度的電場時在可見光光譜的波長范圍內(nèi)的粒子反射光的反射率。反射光波長分布隨著電場強度變化而改變的程度愈大，則粒子間間距的變化愈大。這意味著通過控制電場強度使得粒子可反射有更多不同波長的光線。請參考圖32，由顯示極性指數(shù)=0的溶劑的實驗結(jié)果圖表(a)可看到，電場強度 (亦即，電壓的強度)的變化幾乎不導致反射光的波長分布改變。可看到，極性指數(shù)愈高(亦艮口，如同由圖表(a)進展到圖表(d)的實驗結(jié)果)，反射光波長分布隨著電場強度(亦即， 電壓強度)的變化而改變愈大。此外，請參考圖33，可看到，高極性指數(shù)的溶劑的比率愈高 (亦即，如同由圖表(a)進展到圖表(d)的實驗結(jié)果)，反射光波長分布隨著電場強度(亦艮口，電壓強度)的變化而改變愈大。由上述實驗結(jié)果可看到，采用本發(fā)明一個具體實施例的顯示裝置，通過適當?shù)卣{(diào)整粒子的電荷量和/或極化量、溶劑的極化量、和/或外加電場的強度，可實現(xiàn)能夠反射有某一波長的光線的光子晶體，因而可實現(xiàn)在某一波長范圍內(nèi)(全光譜)的顯示。接下來，圖34及圖35的圖表及相片示出了，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在具有電荷及電極化特性的粒子散布于溶劑時，做施加電場的實驗所得到的粒子反射光。供參考，在圖34及圖35的實驗中，SrTi03粒子(請參考圖34的(a))與BaTi03粒子(請參考圖34的(b))兩者都被施加電荷，并作用具有電荷及電極化特性的粒子，并且這些粒子散布于極性指數(shù)=0的溶劑。請參考圖34，可看到，施加于粒子及溶劑的電場的強度愈高，整體上光線的反射率愈低。由此實驗結(jié)果，可得出結(jié)論，在施加電場時，可使散布于溶劑中的粒子電極化以及在電場的方向排列(請參考圖35的(b))，而且這種排列導致能夠反射入射光的粒子數(shù)減少而減少光線的反射率。盡管此實驗不包含反射光波長的急劇變化(這在使用在有電極化特性的粒子散布于無極性溶劑(nonpolar solvent)中時施加電場的配置產(chǎn)生該反射光)，已發(fā)現(xiàn)在施加電場時粒子的排列在固定方向上。由此可得出結(jié)論，通過優(yōu)化條件，例如粒子表面上的電荷，可改變反射光的波長。接下來，圖36的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的用于實現(xiàn)透明顯示的配置的實驗結(jié)果。供參考，在此實驗中，使用由可見光譜光線可透射的透明材料制成的粒子、溶劑及電極，以及在逐漸增加施加至使用光子晶體的顯示裝置的電場強度時，可視覺觀察顯示器的透明程度。請參考圖36，如果電場的強度相對低，可看到，在可見光譜的光被光子晶體反射時預定的顏色會顯示在顯示裝置上(請參考圖36的(a)及(b))。不過，如果電場的強度相對高，可看到在光子晶體反射光的波長范圍逐漸由可見光譜移到紫外線光譜時，顯示于顯示裝置上的顏色會明顯變得 更淡(請參考圖36的(C))。如果電場的強度變更高，可看到在光子晶體反射光的波長范圍全部在可見光譜外而顯示不出顏色時，顯示裝置會變成透明狀態(tài) (請參考圖36的(d)與(e))。利用此特征，本發(fā)明的顯示裝置可用來作為智能玻璃(smart glass)，例如變色玻璃。圖37的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的顯示器效能隨顯示裝置的觀看角度二改變的實驗結(jié)果(亦即，顯示器視角的實驗結(jié)果)。請參考圖37，可看到，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，即使顯示裝置的觀看角度由 20度變到70度，觀察到反射光的色彩分布3710至3760幾乎沒有改變。已發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的光子晶體顯示裝置有色彩分布隨著觀看角度改變而顯著變化的缺點，而根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的優(yōu)點則是顯示保持不變的色彩分布且隨著觀看角度改變色彩分布幾乎沒有任何變化。 應(yīng)了解，此優(yōu)點是來自以下事實由本發(fā)明顯示裝置形成的光子晶體是具有短程有序排列 (short range order)的準晶體(quasi crystal)。因此，與只能形成有長程有序排列的光子晶體的傳統(tǒng)顯示裝置相比，本發(fā)明的顯示裝置可大幅改善顯示效能。同時，圖38及圖39的視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的又一具體實施例，通過施加電場 (圖38)及磁場(圖39)至具有電荷及磁性的粒子來實際實現(xiàn)顯示器的結(jié)果。供參考，在此實驗中，包含氧化鐵(Fe3O4 ；磁鐵礦)及涂上有負電荷的氧化硅(SiOx)的粒子用作所述粒子，以及將散布于溶劑中的這些粒子注入顯示裝置。首先，在圖38的實驗中，為一種透光電極材料的銦錫氧化物用作用以施加電場的電極材料。此外，在此實驗中，通過施加正電壓至顯示裝置的上電極，使有負電荷的粒子以
偏向上電極的方式排列。同時，在此實驗中，0V、1V、2V.....IOV的電壓依序施加至顯示裝
置的電極，以及在施加電壓0至IOV后的顯示裝置反射光的顏色分別圖示于圖38的(a)至 (k)。請參考圖38，可看到，盡管施加在0至4V的相對低電壓的情況下觀察不到特定的顏色變化，然而在施加相對高電壓5至IOV時可觀察到明顯的顏色變化。特別是，外加電壓愈高，可觀察到顯示裝置更多由綠至藍的顏色變化。可以這樣認為，這是因為粒子之間的間距會隨著由電場導致的作用于粒子的電吸力(亦即，造成電泳的力)變大而更靠近，從而使粒子反射光的波長變短(請參考圖38的(a)至(k))。接下來，在圖39的實驗中，通過逐漸減少產(chǎn)生磁場的永久磁體與顯示裝置的距離來逐漸增加施加于顯示裝置的磁場強度。請參考圖39，可看到，顯示裝置反射光的波長會隨著磁場強度的變化而改變。更具體的是，可看到，磁場的強度愈低，紅色反射光的波長會愈長，以及磁場的強度愈高，藍色反射光的波長愈短。由圖38及圖39的實驗結(jié)果可知，通過施加電場和/或磁場至顯示裝置可獨立改變粒子的間距。利用此特性，能夠制造一種獨特的顯示裝置，其使用電場來抹除通過磁場實現(xiàn)的顯示，或反之，在用電場實現(xiàn)的顯示上使用磁場來形成某一圖形。如以上所解釋的，采用根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置，通過控制帶電荷粒子之間的間距從而控制粒子反射光的波長可實現(xiàn)涵蓋整個波長范圍的結(jié)構(gòu)顏色。此外，用本發(fā)明的顯示裝置，通過獨立控制具有電荷的粒子可實現(xiàn)各種不同及精密的顯示，以及可實現(xiàn)使顯示裝置的維護及修理更簡單的效果。特別是，與只能顯示特定顏色以及需要使用單獨的彩色濾光器來顯示與該特定顏色不同的顏 色的現(xiàn)有顯示器(例如，電子墨水)相比，本發(fā)明顯示裝置的效率在于，它可實現(xiàn)有效地顯示涵蓋整個波長范圍的結(jié)構(gòu)顏色，而不必使用單獨的彩色濾光器O盡管以使用光子晶體的顯示裝置為焦點來描述以上的具體實施例，然而本發(fā)明的配置可應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域，包括含變色玻璃、變色壁紙、變色太陽能電池、變色傳感器、 變色紙、變色墨水、防偽標簽等等。例如，使用此概念，通過把由化學反應(yīng)得到的化學訊號轉(zhuǎn)換成電子訊號而且以某種顏色顯示電子訊號，能夠制造能夠偵測該化學反應(yīng)的便攜式生物傳感器而不需昂貴的測量設(shè)備。此外，如果一種材料的相(phase)可被光、熱、壓力等等所改變，并將該材料用作使用于本發(fā)明顯示裝置的溶劑，則可實現(xiàn)能穩(wěn)定不變地反射某一顏色的電子紙張、電子墨水等。此外，通過在內(nèi)含于本發(fā)明顯示裝置的粒子或溶劑中加入諸如磷材料或量子點(QD)材料之類的材料，在明亮的環(huán)境中可實現(xiàn)使用光子晶體的顯示器，以及在黑暗環(huán)境或紫外線環(huán)境中可實現(xiàn)使用磷或量子點的顯示器。盡管已用特定的具體實施例來圖示及描述本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解仍可做出各種改變及修改而不脫離由以下權(quán)利要求書定義的本發(fā)明精神及范疇。
權(quán)利要求
1.一種利用光子晶體特性的顯示方法，其中，當多個具有電荷的粒子散布于溶劑時，施加電場以控制粒子之間的間距。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示方法，其中所述粒子與該溶劑中的至少一種具有電極化特性。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示方法，其中，在施加該電場時，粒子之間的間距通過以下兩者之間的相互作用保持在特定范圍內(nèi)在該電場與所述粒子之間產(chǎn)生而導致所述粒子電泳的電力，及在具有電荷的多個粒子之間產(chǎn)生的電力；并且在所述粒子之間的間距保持在該特定范圍內(nèi)時，所述多個粒子反射特定波長分布的光線。
4.如權(quán)利要求2所述的顯示方法，其中，在施加所述電場時，所述粒子之間的間距通過以下三者之間的相互作用保持在特定范圍內(nèi)在所述電場與所述粒子之間產(chǎn)生而導致所述粒子電泳的電力、在具有電荷的多個粒子之間產(chǎn)生的電力、以及由電極化產(chǎn)生的電力；并且在所述粒子之間的間距保持在該特定范圍內(nèi)時，所述多個粒子反射特定波長分布的光線。
5.如權(quán)利要求1和2中任一項的顯示方法，其中所述粒子之間的間距隨著以下各項中的至少一項的變化而改變該電場的強度、方向、施加持續(xù)時間、施加周期、以及施加次數(shù)， 并且由所述多個粒子所反射的光的波長隨著該粒子之間的間距的變化而改變。
6.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中所述粒子與該溶劑間的折射率差值大于0.3。
7.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中所述粒子及該溶劑被用絕緣材料加以封裝或分隔。
8.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中施加該電場的區(qū)域劃分成至少兩個部份區(qū)域，并且該電場分別施加至被劃分的該至少兩個部份區(qū)域。
9.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中，在施加該電場至所述粒子或該溶劑之后，施加極性與該電場相反的電場以復位所述粒子之間的間距。
10.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中，在施加該電場之前，施加后備電場以便使所述粒子之間的間距保持預定的間距。
11.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中使用穿經(jīng)所述粒子的光線產(chǎn)生電能，以及使用該電能來施加該電場。
12.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中，通過使用上電極及下電極施加該電場，且設(shè)定該電場的強度小于預定值，以控制所述粒子的移動范圍小于預定值，從而顯示所述粒子、該溶劑、及該上或下電極中之一的獨特顏色。
13.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中，通過使用上電極及下電極施加該電場，以及設(shè)定該電場的強度大于預定值，以使所述粒子移動到該上電極或者該下電極的至少某部份，從而顯示所述粒子、該溶劑、及該上或下電極中之一的獨特顏色。
14.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中通過在具有負電荷的多個第一粒子與具有正電荷的多個第二粒子散布于該溶劑中的狀態(tài)下施加電場，并且控制所述第一粒子之間的間距與所述第二粒子之間的間距，所述第一粒子之間的間距與所述第二粒子之間的間距彼此獨立地受該電場所控制。
15.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的顯示方法，其中該溶劑由呈凝膠態(tài)的材料制成。
16.如權(quán)利要求2所述的顯示方法，其中所述粒子與該溶劑包含透射可見光的材料， 并且在由所述多個粒子所反射的光的波長范圍不在可見光的波長范圍內(nèi)時，所述多個粒子及該溶劑變透明。
17.如權(quán)利要求2所述的顯示方法，其中所述粒子或該溶劑包含可通過電子極化、離子極化、界面極化及旋轉(zhuǎn)極化中的任一中被電極化的材料。
18.如權(quán)利要求2所述的顯示方法，其中所述粒子或該溶劑包含超順電或鐵電材料。
19.如權(quán)利要求2所述的顯示方法，其中該溶劑包含極性指數(shù)等于或大于1的材料。
20.一種利用光子晶體特性的顯示裝置，其包含顯示單元，其包含具有電荷的多個粒子與溶劑，所述粒子散布于該溶劑中；以及電場產(chǎn)生和/或施加單元，其用于產(chǎn)生施加至該顯示單元的電場， 其中，當所述具有電荷的所述多個粒子散布于該溶劑中時，施加該電場以控制粒子之間的間距。
21.如權(quán)利要求20所述的顯示裝置，其中所述粒子與該溶劑中至少一種具有電極化特性。
22.如權(quán)利要求20和21中任一項所述的顯示裝置，其中施加該電場的區(qū)域被劃分成至少兩個部份區(qū)域，并且該電場分別施加至被劃分的該至少兩個部份區(qū)域。
23.如權(quán)利要求20和21中任一項所述的顯示裝置，其中使用穿經(jīng)所述粒子的光線來產(chǎn)生電能，并且使用該電能來施加該電場。
24.如權(quán)利要求20和21中任一項所述的顯示裝置，其中，通過上電極及下電極施加該電場，且設(shè)定該電場的強度小于預定值，以控制所述粒子的移動范圍小于預定值，從而顯示所述粒子、該溶劑、及該上或下電極中的一種的獨特顏色。
25.如權(quán)利要求20和21種任一項所述的顯示裝置，其中，通過上電極及下電極施加該電場，且設(shè)定該電場的強度大于預定值，以使所述粒子移動到該上電極或者該下電極的至少某一部份，從而顯示所述粒子、該溶劑、及該上或下電極的其中之一的獨特顏色。
26.如權(quán)利要求20和21中任一項所述的顯示裝置，其中通過在具有負電荷的多個第一粒子與具有正電荷的多個第二粒子散布于該溶劑中的狀態(tài)下施加電場，并且控制所述第一粒子之間的間距與所述第二粒子之間的間距，所述第一粒子之間的間距與所述第二粒子之間的間距彼此獨立地受該電場控制。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種利用光子晶體特性的顯示方法及裝置。在本發(fā)明利用光子晶體特性的顯示方法中，當多個具有電荷的粒子散布于一溶劑時，施加電場以控制所述粒子之間的間距。
文檔編號G02F1/167GK102422213SQ201080020543
公開日2012年4月18日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者朱宰賢, 李仁淑, 葛振河, 高多賢 申請人:納諾布雷克株式會社