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平面內(nèi)可切換電泳顯示器件的制作方法

文檔序號(hào):2737538閱讀:181來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):平面內(nèi)可切換電泳顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及移動(dòng)粒子顯示器件,具體來(lái)說(shuō)涉及平面內(nèi)電泳顯示器件。
背景技術(shù)
移動(dòng)粒子顯示器件,例如電泳顯示器,許多年前就已經(jīng)已知,并
且基于如下的原理帶電粒子,尤其是帶電的有色粒子或染色粒子, 在電場(chǎng)的影響下可以運(yùn)動(dòng),從而可以改變顯示器的光學(xué)外觀。例如, 美國(guó)專(zhuān)利US3612758描述了一種電泳顯示器,其中的電泳材料的外觀 是可以借助電場(chǎng)進(jìn)行控制的。
因此,電泳介質(zhì)在一般情況下包括具有第一光學(xué)外觀(如黑色) 的帶電粒子,這些帶電粒子包含在具有第二光學(xué)外觀(如白色)的一 種流體中,如液體或空氣中,第一光學(xué)外觀與第二光學(xué)外觀是不同的。 顯示器通常包括多個(gè)像素,每個(gè)像素都可借助由電極裝置提供的單獨(dú) 的電場(chǎng)進(jìn)行單獨(dú)的控制。于是,借助電場(chǎng),帶電粒子可以在可見(jiàn)光區(qū)、 不可見(jiàn)光區(qū)、和可能還有中間的半可見(jiàn)光區(qū)之間移動(dòng)。由此使顯示器 的外觀的可控的。
粒子通過(guò)電泳介質(zhì)移動(dòng)的距離大致地與所加電場(chǎng)相對(duì)于時(shí)間的積 分成比例。因此,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,所加電場(chǎng)的時(shí)間越長(zhǎng),粒子運(yùn)動(dòng)越 遠(yuǎn)。
所謂"平面內(nèi),,電泳像素使用的是平行于顯示器基底的電場(chǎng),將 粒子從觀察者看不到的存儲(chǔ)區(qū)移動(dòng)到有源區(qū)。從有源區(qū)來(lái)回移動(dòng)的帶 電粒子數(shù)越大,則像素的光學(xué)外觀的變化就越大。本申請(qǐng)人的國(guó)際專(zhuān) 利申請(qǐng)W02004 / 008238給出了典型的平面內(nèi)電泳顯示器的一個(gè)例子。 可以使用平面內(nèi)電泳像素形成反射式的、透反式或透射式的顯示器。
圖1表示包括3個(gè)像素4、 5、 6的一個(gè)已知的平面內(nèi)電泳顯示器 的剖面圖。這些像素是在一個(gè)反射式的基底1的上方設(shè)置的,并且在 像素上方設(shè)置一個(gè)部分透明的基底2。通過(guò)多個(gè)分隔壁9將這些像素相 互分隔開(kāi)來(lái)?;?除了涂敷黑色掩膜3的那些區(qū)域外都是透明的。每個(gè)像素都包括一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)IO和一個(gè)有源區(qū)ll,用黑色掩膜使存儲(chǔ)區(qū) IO不能由觀察者13觀察到,而有源區(qū)11通過(guò)透明基底2是觀察者13 可以觀察到的。給像素填充包括帶電粒子12的電泳流體,因此帶電粒 子可以在存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間移動(dòng)以便控制像素的光學(xué)外觀。例如像 素5的所有帶電粒子12都已經(jīng)移動(dòng)到黑色掩膜3下方的存儲(chǔ)區(qū)10,所 以入射光線7通過(guò)電泳流體并反射回到觀察者,對(duì)比之下,像素6的 所有帶電粒子12都已經(jīng)移動(dòng)到有源區(qū)11,所以入射光線8被帶電粒子 12吸收,不會(huì)反射回到觀察者13。因此,每個(gè)像素的光學(xué)外觀可以通 過(guò)改變有源區(qū)11內(nèi)的帶電粒子的數(shù)目和分布來(lái)控制。
顯示器14的對(duì)比度是可由每個(gè)像素顯示的最亮光學(xué)外觀和最暗光 學(xué)外觀之差。因此,為使顯示器的對(duì)比度最大,最暗光學(xué)外觀應(yīng)該極 暗并且最亮光學(xué)外觀應(yīng)該極亮。
為了實(shí)現(xiàn)極暗的外觀(當(dāng)吸光粒子12都在有源區(qū)11內(nèi)的時(shí)候), 必須做的是,應(yīng)使黑色掩膜3盡可能地暗,以使黑色掩膜不會(huì)將任何 光反射回到觀察者13。
為了實(shí)出極亮的外觀(當(dāng)吸光粒子12都在存儲(chǔ)區(qū)10內(nèi)的時(shí)候), 必須做的是,確定黑色掩膜3的尺寸并且使其非常準(zhǔn)確地相對(duì)于存儲(chǔ) 區(qū)IO對(duì)齊,從而使像素除了必要的部分以外的任何較大的部分都不會(huì) 吸收光。例如,如果黑色掩膜3不經(jīng)意間覆蓋了像素的某個(gè)有源區(qū), 則這個(gè)像素的亮度就要下降。
與形成高對(duì)比度平面內(nèi)顯示器有關(guān)的某些問(wèn)題是制造黑色掩膜的 困難,黑色掩膜要強(qiáng)烈吸光、具有正確的尺寸、并且相對(duì)于像素的存 儲(chǔ)區(qū)準(zhǔn)確地對(duì)齊。
與電泳顯示器有關(guān)的另 一個(gè)問(wèn)題是,難以均勻地填充每個(gè)像素以 使每個(gè)像素有相同數(shù)目的帶電粒子。具有較少數(shù)目的帶電粒子的像素 所顯示的光學(xué)外觀不可能像具有較多數(shù)目的帶電粒子的像素所顯示的 光學(xué)外觀那樣暗。

發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面,提供包括多個(gè)像素的一種顯示器件,每 個(gè)像素包括
5-可移動(dòng)的帶電粒子;
-一個(gè)有源區(qū),移動(dòng)進(jìn)入有源區(qū)的帶電粒子的數(shù)目確定了像素的 光學(xué)外觀;
-一個(gè)存儲(chǔ)區(qū),用于存儲(chǔ)離開(kāi)有源區(qū)的帶電粒子;并且其中的帶 電粒子在電場(chǎng)的影響下可以在有源區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)之間移動(dòng);并且其中的
和。
、 , ^, '、 "
像素的一個(gè)區(qū)域的光學(xué)外觀在一般情況下不是區(qū)域內(nèi)帶電粒子數(shù)
的線性函數(shù)。在一般情況下,在區(qū)域中的帶電粒子越多,移動(dòng)附加帶
電粒子到這個(gè)區(qū)域?qū)@個(gè)區(qū)域的光學(xué)外觀的影響越少。
當(dāng)在區(qū)域內(nèi)存在足夠多的帶電粒子、以致增加更多的帶電粒子到
這個(gè)區(qū)域?qū)τ谟^察者看到的這個(gè)區(qū)域的光學(xué)外觀不會(huì)產(chǎn)生明顯的效果
時(shí),則認(rèn)為像素的這個(gè)區(qū)域是飽和的。
由于每個(gè)像素包括足夠多數(shù)目的帶電粒子以使存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)同
時(shí)飽和,使存儲(chǔ)區(qū)飽和的足夠多數(shù)目的帶電粒子總是可以利用的,即 使要求有源區(qū)也要飽和。
因此,對(duì)于存儲(chǔ)區(qū)上方的黑色掩膜的要求大大地降低了,因?yàn)槎?個(gè)帶電粒子總是保存在存儲(chǔ)區(qū)內(nèi),并且保存在存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的那些帶電粒 子能至少部分地實(shí)現(xiàn)黑色掩膜的功能。
因此,可使黑色掩膜不太致密(對(duì)光的吸收較少),這是因?yàn)閹?電粒子就在它的下方的緣故,從而就可以簡(jiǎn)化黑色掩膜的產(chǎn)生。
而且,黑色掩膜的準(zhǔn)確尺寸和位置可能變得不太重要,這是因?yàn)?闖入像素有源區(qū)的黑色掩膜的影響當(dāng)黑色掩膜變得不太致密時(shí)可能變 得不太嚴(yán)重的緣故。
作為選擇,在存儲(chǔ)區(qū)上方的黑色掩膜可以完全去除,極大地簡(jiǎn)化 和減少了制造過(guò)程的成本。因此,觀察者可以觀察到存儲(chǔ)區(qū)。
有益的是,用如此多的可同時(shí)使存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)飽和的帶電粒子 填充像素,意味著總是有足夠多的帶電粒子至少使有源區(qū)飽和,并因 此使不均勻的像素填充變得更加不太成為問(wèn)題。
每個(gè)像素可以包括與存儲(chǔ)區(qū)相關(guān)的一個(gè)存儲(chǔ)電極和一個(gè)與有源區(qū) 相關(guān)的觀察電極??梢杂每刂菩盘?hào)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)電極和觀察電極,以便建 立控制帶電粒子運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)。像素還可以包括與有源區(qū)相關(guān)的一個(gè)附
6加電極,附加電極可用控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)以便改善帶電粒子在有源區(qū)上的 分布。
而且,每個(gè)l象素還可以包4舌一個(gè)門(mén)電極(gate electrode),門(mén) 電極與存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間的門(mén)區(qū)相關(guān),帶電粒子可以經(jīng)過(guò)門(mén)區(qū)在存 儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間移動(dòng)。因此,可以使用與門(mén)區(qū)有關(guān)的門(mén)電極來(lái)控制 在存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間運(yùn)動(dòng)的帶電粒子的數(shù)目。
此外,可以將多個(gè)像素安排成像素的行和列的一個(gè)陣列,每行像 素與對(duì)應(yīng)的行電極相關(guān),行電極連接到這行像素的部分門(mén)電極或形成 這行像素的部分門(mén)電極,并且,每列像素與對(duì)應(yīng)的列電極相關(guān),列電 極連接到這個(gè)列像素的部分觀察電極(viewing electrodes)或形成 這個(gè)列像素的部分觀察電極。
可以使用行電極來(lái)選擇要尋址的像素行,并且可以使用列電極向 所選行的所有像素同時(shí)提供數(shù)據(jù)。因此,可以使用行電極和列電極來(lái) 設(shè)定多個(gè)像素中的每個(gè)像素的光學(xué)外觀。
可以將多個(gè)像素設(shè)置在第一和第二基底之間,并且?guī)щ娏W涌梢?在每個(gè)像素的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間的基底中橫向地移動(dòng)。第二基底在 每個(gè)像素的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)這兩者的上方可以是透明的,以使觀察者 可以觀察到存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)(即,在存儲(chǔ)區(qū)上方?jīng)]有用于阻擋存儲(chǔ)區(qū) 被觀察者看到的黑色掩膜)。因此,消除了在存儲(chǔ)區(qū)上方形成黑色掩 膜的成本和復(fù)雜性。
此外還有,第二基底在每個(gè)像素的門(mén)區(qū)的上方也可以是透明的, 以使觀察者可以觀察到門(mén)區(qū)(即,在門(mén)區(qū)上方并沒(méi)有用于阻擋門(mén)區(qū)被 觀察者看到的對(duì)準(zhǔn)的黑色掩膜)。
而且,可以使第二基底在整個(gè)像素區(qū)都是透明的,其中包括除存 儲(chǔ)區(qū)外的任何區(qū)域,例如在任何有源電路區(qū)的上方。第二基底的在像 素區(qū)外的區(qū)域,例如在像素之間存在的任何分隔壁上方的區(qū)域,可以 是也可以不是透明的。
按照本發(fā)明的第二方面,提供一種驅(qū)動(dòng)顯示器件的方法,顯示器 件至少包括第一和第二像素,每個(gè)像素包括
-可移動(dòng)的帶電粒子;
-一個(gè)有源區(qū),移動(dòng)進(jìn)入有源區(qū)的帶電粒子的數(shù)目確定了像素的 光學(xué)外觀;-一個(gè)存儲(chǔ)區(qū),用于存儲(chǔ)離開(kāi)有源區(qū)的帶電粒子;并且其中的帶 電粒子在電場(chǎng)的影響下可以在有源區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)之間移動(dòng);并且其中的 每個(gè)像素包括足夠多數(shù)目的帶電粒子以使存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)兩者同時(shí)飽 和;所i兌方法包才舌
-將第 一像素的所有帶電粒子吸引到第 一像素的存儲(chǔ)區(qū),借此使 第一像素的存儲(chǔ)區(qū)飽和;
-將第一數(shù)目的帶電粒子從第 一像素的存儲(chǔ)區(qū)吸引到第 一像素的 有源區(qū);并且
其中帶電粒子的第一數(shù)目足夠大以使有源區(qū)飽和,但所述的第一 數(shù)目又不是太大以致使存儲(chǔ)區(qū)失去飽和。
因此,所提供的驅(qū)動(dòng)方法總是能夠使足夠多數(shù)目的帶電粒子保存 在存儲(chǔ)區(qū)里以便至少部分地實(shí)現(xiàn)黑色掩膜的功能。因此,極大地降低 了對(duì)于黑色掩膜的要求。而且,由于總是有可用于至少使每個(gè)像素的 有源區(qū)達(dá)到飽和的足夠多數(shù)目的帶電粒子,所以不均勻的像素填充就 變得不太成為問(wèn)題了。
此外還有,可以驅(qū)動(dòng)第二像素,以便將它的所有帶電粒子移動(dòng)進(jìn) 入它的有源區(qū),使它的存儲(chǔ)區(qū)去飽和。因此,在觀察者可以觀察到存 儲(chǔ)區(qū)的情況下(即,未由黑色掩膜遮擋的情況下),存儲(chǔ)區(qū)的光學(xué)外 觀是可控的,并且可以利用這種可控性給出可再現(xiàn)的灰度級(jí),或者有 效地增加像素的分辨率。如果像素的有源區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)之一是飽和的, 就可以控制這個(gè)像素的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)中的另一個(gè)的光學(xué)外觀。
進(jìn)而,通過(guò)將較多或較少數(shù)目的帶電粒子移動(dòng)進(jìn)入像素的有源區(qū), 就可以驅(qū)動(dòng)像素以便產(chǎn)生中間的光學(xué)狀態(tài)(如灰度級(jí))。帶電粒子移 動(dòng)的距離與所加電場(chǎng)的時(shí)間和強(qiáng)度成比例,因此,通過(guò)控制外加電場(chǎng) 的時(shí)間和強(qiáng)度就可以控制在每個(gè)像素的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間移動(dòng)的帶 電粒子的數(shù)目。


現(xiàn)在僅借助實(shí)例并參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例,其中
圖l表示已知的平面內(nèi)電泳像素的示意剖面圖2A- 2C表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的電泳像素的示意平面圖3表示圖2A- 2C的像素的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)的光學(xué)外觀的一個(gè)曲
8線圖4表示圖2A-2C的電泳像素的一個(gè)陣列的示意平面圖。 附圖并不是按照比例畫(huà)出的,使用相同的或類(lèi)似的符號(hào)代表相同 的或類(lèi)似的特征。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖2A-2C描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖2A、 2B、 2C表示 電泳像素200的示意平面圖,電泳像素200具有存儲(chǔ)區(qū)20、門(mén)區(qū)22、 和有源區(qū)24。存儲(chǔ)區(qū)20與存儲(chǔ)電極21相關(guān)聯(lián),門(mén)區(qū)22與門(mén)電極23 相關(guān)聯(lián),有源區(qū)24與觀察電極25相關(guān)聯(lián)。
像素200填充包括可移動(dòng)的黑色帶電粒子28的電泳流體。黑色帶 電粒子28帶正電,因此在與電力線方向相同的方向移動(dòng),這對(duì)于本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。
使用存儲(chǔ)電極21、門(mén)電極23、觀察電極25來(lái)產(chǎn)生經(jīng)過(guò)門(mén)區(qū)22在 像素200的存儲(chǔ)區(qū)20和有源區(qū)24之間移動(dòng)黑色帶電粒子28的電場(chǎng)。 像素200包括黑色掩膜27,黑色掩膜27隱藏用于圍住電泳流體的4個(gè) 像素壁中的兩個(gè)。在存儲(chǔ)區(qū)或門(mén)區(qū)的上方,或者當(dāng)然在有源區(qū)的上方, 不存在黑色掩膜,因此,存儲(chǔ)區(qū)、門(mén)區(qū)、和有源區(qū)都是觀察者可以觀 察到的。因此,存儲(chǔ)區(qū)、門(mén)區(qū)、和觀察區(qū)的光學(xué)外觀取決于在它們內(nèi) 的黑色帶電粒子數(shù)。
圖2A表示的是情況A,所有的黑色帶電粒子28都在存儲(chǔ)區(qū)20之 內(nèi)。黑色帶電粒子吸收了在存儲(chǔ)區(qū)20上入射的光,并且從有源區(qū)下方 的白色反射體(為清楚起見(jiàn)沒(méi)有表示出來(lái))將在有源區(qū)24上入射的光 向觀察者反射回去。因此,這個(gè)像素有一個(gè)白色的光學(xué)外觀。這個(gè)白 色反射體可以通過(guò)位于像素下方的基底形成,或者通過(guò)在基底和有源 區(qū)之間的一層形成,或者簡(jiǎn)單地通過(guò)觀察電極形成。很清楚,如果將 白色反射體放在觀察電極的與有源區(qū)相對(duì)的側(cè)上,觀察電極25必須是 透明的。
為提供如圖2A所示的狀態(tài),要將存儲(chǔ)電極21的電壓設(shè)定在0伏, 將門(mén)電極23的電壓設(shè)定在+ 10伏,并將觀察電極25的電壓設(shè)定在+ 15伏,由此即可建立將黑色帶電粒子28吸收到存儲(chǔ)區(qū)20的一個(gè)電場(chǎng)。 在黑色帶電粒子已經(jīng)移動(dòng)到存儲(chǔ)區(qū)20以后,將觀察電極設(shè)定到0伏,
9由于在門(mén)電極21和存儲(chǔ)電極23之間的電場(chǎng)的作用,將黑色帶電粒子 保存在存儲(chǔ)區(qū)。
圖2B表示的是情況B (緊跟在情況A之后),將第一數(shù)目的黑色 帶電粒子28從存儲(chǔ)區(qū)20吸引到有源區(qū)24。為了提供情況B,在要足
以使第一數(shù)目的黑色帶電粒子從存儲(chǔ)區(qū)移動(dòng)到有源區(qū)的一段時(shí)間,門(mén) 電極23的電壓要降低到0伏,并且觀察電極25的電壓要降低到-5伏。 然后,將門(mén)電極23的電壓向回提升到為+ 10伏,將觀察電極25的電 壓向回提升到為0伏。
黑色帶電粒子將要自然擴(kuò)散,從而使它們自已基本上均勻地分布 在有源區(qū)24上,不過(guò),作為可替換的方案,可以使一個(gè)附加電極與有 源區(qū)24相關(guān)聯(lián)以加速黑色帶電粒子的分配。
第一數(shù)目的黑色帶電粒子28剛好足以使有源區(qū)24飽和,使像素 200呈現(xiàn)黑色光學(xué)外觀。在存儲(chǔ)區(qū)20的內(nèi)仍舊還有足夠多數(shù)目的黑色 帶電粒子28,因此,存儲(chǔ)區(qū)仍舊飽和,仍舊具有黑色光學(xué)外觀。因此, 不需要有黑色掩膜覆蓋存儲(chǔ)區(qū)20,并且在像素內(nèi)總是有足夠多的黑色 帶電粒子28以使有源區(qū)飽和,即使由于不均勻像素填充而使像素具有
的黑色帶電粒子數(shù)少于應(yīng)該有的黑色帶電粒子數(shù)亦是如此。
圖2C表示的是情況C (也緊跟在情況A之后),第二數(shù)目的黑色 帶電粒子28已經(jīng)從存儲(chǔ)區(qū)20吸引到有源區(qū)24。為了提供情況C,在 要足以使第二數(shù)目的黑^帶電粒子從存儲(chǔ)區(qū)移動(dòng)到有源區(qū)的 一段時(shí) 間,門(mén)電極23的電壓要降低到0伏,并且觀察電極25的電壓要降低 到-5伏。然后,將門(mén)電極23的電壓向回提升到為+ 10伏,將觀察電 極25的電壓向回提升到為0伏。
第二數(shù)目的黑色帶電粒子28比足以使有源區(qū)24飽和的數(shù)目還要 大,使像素200呈現(xiàn)黑色光學(xué)外觀。第二數(shù)目的黑色帶電粒子28的數(shù) 目是如此地大,以致存儲(chǔ)區(qū)20變?yōu)槿ワ柡?,并且由于現(xiàn)在可以觀察到 在存儲(chǔ)區(qū)下方的白色反射體(為簡(jiǎn)化起見(jiàn)沒(méi)有示出)而呈現(xiàn)白色的光 學(xué)外觀。在存儲(chǔ)區(qū)下方的白色反射體的形成方式與以上參照?qǐng)D"討論
的有源區(qū)下方的白色反射體的形成方式相同。
笫一和第二數(shù)目的粒子的絕對(duì)數(shù)目取決于存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)的相對(duì)
面積和體積,并且取決于黑色帶電粒子28的吸收特性,這對(duì)于本領(lǐng)域
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
10因?yàn)橛袝r(shí)難以準(zhǔn)確地并且可再現(xiàn)地將像素切換到在白色和黑色之 間的中間亮度值(稱(chēng)之為灰度級(jí)或色輝),所以如果已知的顯示像素 需要代表接近于黑色而不是接近白色的一個(gè)灰度級(jí),則通常將已知的 顯示像素切換到黑色,或者,如果已知的顯示像素需要代表接近于白 色而不是接近黑色的一個(gè)灰度級(jí),則通常將已知的顯示像素切換到白 色。然而,在存儲(chǔ)區(qū)上方不存在黑色掩膜的優(yōu)點(diǎn)是還可以控制存儲(chǔ)區(qū) 的光學(xué)外觀,有效地增加顯示器的準(zhǔn)確和可再現(xiàn)的灰度級(jí)的數(shù)目。
例如,如果要求像素200的70%是黑色的,并且要求這個(gè)像素的 其它30%是白色的(即灰度級(jí)是70% ),則不是像現(xiàn)有技術(shù)顯示器那 樣使整個(gè)像素都呈現(xiàn)黑色的,而是可以使有源區(qū)(在此例中代表70% 的像素面積)呈現(xiàn)黑色,并且使存儲(chǔ)區(qū)(在此例中代表30%的像素面 積)為呈現(xiàn)白色。顯然,這對(duì)于在物理上很大的像素是特別有效的, 在這樣的像素上,應(yīng)該是黑色的70%像素覆蓋有源區(qū),應(yīng)該是白色的 30%像素覆蓋存儲(chǔ)區(qū)。下面針對(duì)圖4描述使用這種方案有效增加顯示 器的分辨率的方法。
帶電粒子可以具有一直到黑色的不同顏色,例如它們可以是黃、 青、品紅、綠、紅或藍(lán)各種顏色,只要它們對(duì)于包含它們?cè)趦?nèi)的電泳 流體具有不同的外觀就成。
黑色掩膜的區(qū)域沿像素200的相對(duì)兩側(cè)的方向連續(xù)地延伸,所以 不要求黑色掩膜相對(duì)于這個(gè)方向?qū)R。因此,這與巻至巻式的 (Roll-to-roll )制造技術(shù)特別相容,在這種4支術(shù)中,在基底的輸送 方向像素基底的延伸是難以控制的,因此在基底輸送方向進(jìn)行準(zhǔn)確的 對(duì)準(zhǔn)更加困難。
此外,可以從無(wú)效區(qū)完全去除黑色掩膜27的區(qū)域以便進(jìn)一步發(fā)揮 成本優(yōu)勢(shì)。可選擇地,可以延長(zhǎng)黑色掩膜27以便覆蓋像素200的門(mén)區(qū) 22,改善像素的對(duì)比度。還可延伸黑色掩膜27,以便覆蓋像素的存儲(chǔ) 區(qū),并且,由于黑色帶電粒子在存儲(chǔ)區(qū)內(nèi),可使黑色掩膜不太致密, 所以可以簡(jiǎn)化黑色掩膜的制造。而且,當(dāng)黑色掩膜不太致密時(shí)黑色掩 膜27的對(duì)準(zhǔn)不那么重要,因?yàn)楹谏谀げ皇枪室獾仃J入有源區(qū)上方的 區(qū)域?qū)⑽蛰^少的光。由于光必須有兩次通過(guò)并非故意地處在有源區(qū) 內(nèi)的黑色掩膜(一次是入射時(shí), 一次在反射時(shí)),所以不期望的光吸 收減小了,減小的量與黑色掩膜密度減小的平方成比例。以上所述的像素200是無(wú)源的,不包括任何有源的切換電路。此 外,像素200還可以是有源的電泳像素,在每個(gè)像素的有源電路區(qū)內(nèi) 可以包括有源的電路。例如,每個(gè)像素可以包括一個(gè)薄膜晶體管(TFT), 控制所述的薄膜晶體管以便切換加到像素的電極上的電壓。有源電路 區(qū)可以或者不可以由黑色掩膜覆蓋。
圖3的曲線圖表示圖2A- 2C的像素的存儲(chǔ)區(qū)20和有源區(qū)24的光 學(xué)外觀當(dāng)黑色帶電粒子28從存儲(chǔ)區(qū)20移動(dòng)到有源區(qū)24時(shí)是如何改變 的。沿著x軸示出了黑色帶電粒子28在像素200的存儲(chǔ)區(qū)20和有源 區(qū)24之間的分布,沿著y軸示出了存儲(chǔ)區(qū)20和有源區(qū)24的光學(xué)外觀。 距x軸越遠(yuǎn),在存儲(chǔ)區(qū)24內(nèi)的黑色帶電粒子28越少,并且在有源區(qū) 24內(nèi)的黑色帶電粒子28越多。距y軸越遠(yuǎn),在某個(gè)區(qū)域內(nèi)的黑色帶電 粒子越少(曲線30表示存儲(chǔ)區(qū)20,曲線32表示有源區(qū)24),因此, 距黑色BLK越遠(yuǎn),并且距這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)的白色WHTE越近。
在x軸上標(biāo)記的點(diǎn)A、 B、 C對(duì)應(yīng)于如圖2A、 2B、 2C所示的情況A、 B、 C的粒子分布。還標(biāo)記了點(diǎn)Sat-Act和Sat-Stor, Sat一Act表示有 源區(qū)24中具有的黑色帶電粒子剛好達(dá)到飽和(并且呈現(xiàn)黑色), Sat-Stor表示存儲(chǔ)區(qū)20中具有的黑色帶電粒子剛好達(dá)到飽和(并且呈 現(xiàn)黑色)。
曲線30表示存儲(chǔ)區(qū)20的光學(xué)外觀,曲線32表示有源區(qū)24的光 學(xué)外觀。如從曲線可以看出的,在點(diǎn)A,當(dāng)所有的黑色帶電粒子都在存 儲(chǔ)區(qū)20中時(shí),存儲(chǔ)區(qū)具有黑色BLK的光學(xué)外觀,有源區(qū)具有白色WHTE 的光學(xué)外觀。
當(dāng)進(jìn)一步沿x軸移動(dòng)時(shí),因?yàn)樵絹?lái)越多的黑色帶電粒子從存儲(chǔ)區(qū) 20移動(dòng)到有源區(qū)24,有源區(qū)的光學(xué)外觀越來(lái)越接近黑色BLK。在點(diǎn) Sat-Act有源區(qū)變?yōu)轱柡?,所以向有源區(qū)進(jìn)一步增加黑色帶電粒子不會(huì) 使光學(xué)外觀發(fā)生視覺(jué)上顯著的變化。
在點(diǎn)B,在存儲(chǔ)區(qū)20和有源區(qū)24內(nèi)都具有超過(guò)達(dá)到飽和的黑色帶 電粒子。因此,通過(guò)在曲線上的點(diǎn)A和B之間移動(dòng),就可以控制有源區(qū) 24的光學(xué)外觀,同時(shí)存儲(chǔ)區(qū)20的光學(xué)外觀基本上仍舊保持相同(即, 黑色BLAK)。因此,在存儲(chǔ)區(qū)20之內(nèi)的黑色帶電粒子,在曲線上的點(diǎn) A和點(diǎn)B之間,至少部分地實(shí)現(xiàn)黑色掩膜的功能。通過(guò)改變移動(dòng)到有源 區(qū)24的黑色帶電粒子的數(shù)目,可以將有源區(qū)24的光學(xué)外觀設(shè)定為灰
12度梯度,例如在曲線上的GRY,這是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的。
當(dāng)進(jìn)一步沿x軸移動(dòng)時(shí),存儲(chǔ)區(qū)失去如此多的黑色帶電粒子,以 致在點(diǎn)Sat —Stor之后存儲(chǔ)區(qū)去飽和。在點(diǎn)C,所有的黑色帶電粒子28 都已經(jīng)移動(dòng)到有源區(qū)24,所以存儲(chǔ)區(qū)呈現(xiàn)白色WHTE。移動(dòng)這樣多的來(lái) 自存儲(chǔ)區(qū)的黑色帶電粒子是有益的,這樣一來(lái)就可以準(zhǔn)確和可再現(xiàn)地 設(shè)定像素的灰度級(jí),或者有效地提高這個(gè)像素的分辨率,正如參照以 上的圖2A-2C和下面的圖4更詳細(xì)描述的那樣。
圖4表示一部分顯示器的平面圖。這部分顯示器包括設(shè)置在第一 和第二基底(為清楚起見(jiàn)沒(méi)有示出)之間的4個(gè)如圖2A-2C所示的電 泳像素。第一基底有一個(gè)白色反射涂層,因此這個(gè)像素形成一個(gè)反射 式的顯示器。用另一種方法,第一基底可以是透明的,因此這個(gè)像素 形成一個(gè)透射式的顯示器。第二基底在每個(gè)像素的整個(gè)區(qū)域是透明的, 不過(guò)按照另 一種方式,第二基底還可涂敷黑色掩膜以使觀察者看不見(jiàn) 這個(gè)像素的某些區(qū)域區(qū)域(例如參照?qǐng)D2A-2C所描述的)。期望像素 40、 41、 42、 43所顯示的圖像是這樣的在^f吏輪廓線45的形狀以內(nèi)的 圖像為黑色的,輪廓線45的形狀以外的圖像為白色的。
將這些像素安排成行和列的一個(gè)陣列,每行像素都與對(duì)應(yīng)的行電 極RE相關(guān),部分行電極形成這行像素的門(mén)電極23,每一列像素都與對(duì) 應(yīng)的列電極CE相關(guān),列電極CE連接到該列像素的觀察電極25。每個(gè) 像素的存儲(chǔ)電極21經(jīng)過(guò)電極29連接到0伏電位。
顯然,電極RE和29通過(guò)一個(gè)絕緣層或通過(guò)形成在第一基底和第 二基底的不同基底上而與電極CE絕緣。
用控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)行電極和列電極,以便設(shè)定像素的光學(xué)外觀。首 先,通過(guò)將所有的列電極CE設(shè)定在+ 15伏和將所有的行電極RE設(shè)定 在+ 10伏,將像素的所有正電荷的黑色帶電粒子28移動(dòng)到每個(gè)像素的 存儲(chǔ)區(qū)20。然后,將列電極CE的電壓降低到0伏電位,同時(shí)通過(guò)門(mén)電 極23和存儲(chǔ)電極21之間的電場(chǎng)將黑色帶電粒子28存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)20。
其次,像素的各行一個(gè)接一個(gè)地全都被尋址,并且列電極CE同時(shí) 向每個(gè)被尋址的行的每個(gè)像素提供數(shù)據(jù),以便設(shè)定所述行的像素的光 學(xué)外觀。通過(guò)瞬時(shí)將所述行的行電極RE從+ 10伏降低到0伏來(lái)尋址一 行像素。例如,對(duì)于具有白色光學(xué)外觀的被尋址行的每個(gè)像素,將與 這個(gè)像素有關(guān)的列電極CE設(shè)定為+ 5伏,從而將黑色帶電粒子保持在
13存儲(chǔ)區(qū)內(nèi),并且,對(duì)于具有黑色光學(xué)外觀的被尋址的行的每個(gè)像素,
將與這個(gè)像素有關(guān)的列電極CE設(shè)定為-5伏,從而可以吸引黑色帶電 粒子通過(guò)門(mén)區(qū)"進(jìn)入有源區(qū)2、移動(dòng)到這個(gè)像素的有源區(qū)內(nèi)的黑色帶 電粒子的數(shù)目取決于這個(gè)像素的門(mén)和觀察電極分別保持在0伏和-5 伏的時(shí)間長(zhǎng)短。
像素40和42兩者都在輪廓45之內(nèi),并且因此兩者都有它們的飽 和的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū),從而它們可以顯示黑色的光學(xué)外觀。像素43在 輪廓45之外,并且在它的有源區(qū)之內(nèi)沒(méi)有任何黑色帶電粒子,因而它 顯示白色的光學(xué)外觀。輪廓45交叉穿過(guò)像素41,有源區(qū)基本上在輪廓 45之內(nèi),并且存儲(chǔ)區(qū)基本上在區(qū)域45之外。因此,使有源區(qū)飽和,從 而具有黑色光學(xué)外觀,而存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)沒(méi)有任何黑色帶電粒子,因而顯示 白色光學(xué)外觀。由于可以控制存儲(chǔ)區(qū)的光學(xué)外觀,以便無(wú)論何時(shí)要求 有源區(qū)顯示黑色都可以顯示黑色或白色,所以可以有效地提高顯示器 的分辨率,使其超過(guò)像素的水平。例如,像素40和41兩者都可顯示 黑色有源區(qū),但像素40顯示黑色的存儲(chǔ)區(qū),而像素41顯示白色存儲(chǔ) 區(qū)。當(dāng)按照顯示像素分辨率改變高分辨率源圖像(如輪廓45)的比例 時(shí),這將使得這個(gè)圖像顯示器具有用其它方法不會(huì)出現(xiàn)的特征。借用 附加的圖像處理,通過(guò)獨(dú)立地控制小的(存儲(chǔ)區(qū))像素區(qū)和較大的(有 源區(qū))像素區(qū),就可以很好地利用存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)。
所有黑色帶電粒子移出存儲(chǔ)區(qū)所需的時(shí)間在一般情況下小于所有 黑色帶電粒子移出有源區(qū)所需的時(shí)間,這是因?yàn)榇鎯?chǔ)區(qū)有較小的面積 并且黑色帶電粒子移出存儲(chǔ)區(qū)不必那么遠(yuǎn)的緣故。
總之,公開(kāi)了一種顯示器件,顯示器件包括多個(gè)像素,每個(gè)像素包 括在電場(chǎng)影響下可以在像素的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間移動(dòng)的帶電粒子。 在有源區(qū)內(nèi)的帶電粒子的數(shù)目主要決定像素的光學(xué)外觀,存儲(chǔ)區(qū)用于 存儲(chǔ)離開(kāi)有源區(qū)的帶電粒子。每個(gè)像素包括足夠多的帶電粒子以使存 儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)兩者都飽和,以致移動(dòng)附加的帶電粒子至這些區(qū)域不會(huì) 明顯影響這些區(qū)域的光學(xué)外觀。因此,在像素內(nèi)總有可得到的足夠的 帶電粒子以使有源區(qū)飽和,甚至當(dāng)有源區(qū)飽和時(shí)存儲(chǔ)區(qū)也可飽和。
落在所附的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的許多其它的實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是顯而易見(jiàn)的。還可以有許多不同的電極安排和 驅(qū)動(dòng)方案用來(lái)產(chǎn)生在每個(gè)像素的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間移動(dòng)帶電粒子的
14電場(chǎng)。例如,像素可以包括一個(gè)附加電極,定位在像素的有源區(qū),有 助于帶電粒子在整個(gè)有源區(qū)的移動(dòng)和分布。
已經(jīng)相對(duì)于包括位于存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)之間的門(mén)電極在內(nèi)的電極安 排描述了本發(fā)明,不過(guò),按照另一種方式,門(mén)電極可以不存在,并且 可以通過(guò)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的一個(gè)電極和有源區(qū)內(nèi)的一個(gè)電極來(lái)簡(jiǎn)單地控制帶 電粒子的移動(dòng)。
帶電粒子可以是任何顏色,帶電粒子的顏色對(duì)于包含帶電粒子的 介質(zhì)是不同的。例如,可以使用染料或顏料給帶電粒子著色,或者帶 電粒子可以由天然的有色材料制成,天然的有色材料例如碳或氧化鈦
(carbon and titanium oxide )。帶電粒子可以帶負(fù)電而不是帶正電, 這會(huì)要求在上述實(shí)施例中討論的的驅(qū)動(dòng)信號(hào)反向,以便產(chǎn)生類(lèi)似的帶 電粒子移動(dòng)。
已經(jīng)相對(duì)于傳統(tǒng)的電泳像素描述了本發(fā)明,不過(guò),本發(fā)明同樣地 可以用于其它類(lèi)型的移動(dòng)粒子像素,如液體粉末顯示器(LDP)像素。
雖然在說(shuō)明書(shū)中參照的是行和列,但可以理解,這些術(shù)語(yǔ)是可以 互換的。例如,如果將顯示器旋轉(zhuǎn)90°,行就可以被認(rèn)為是列,列可以 被認(rèn)為是行。在權(quán)利要求書(shū)中的參考符號(hào)不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求書(shū)范圍的 限制。
權(quán)利要求
1、一種顯示器件,所述的顯示器件包括多個(gè)像素(200),每個(gè)像素包括-可移動(dòng)的帶電粒子(28);-一個(gè)有源區(qū)(24),移動(dòng)進(jìn)入有源區(qū)的帶電粒子(28)的數(shù)目確定了像素(200)的光學(xué)外觀;-一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)(20),用于存儲(chǔ)離開(kāi)有源區(qū)(24)的帶電粒子(28);并且其中的帶電粒子(28)在電場(chǎng)的影響下可以在存儲(chǔ)區(qū)(20)和有源區(qū)(24)之間移動(dòng);并且其中的每個(gè)像素包括足夠數(shù)目的帶電粒子(28)以便使存儲(chǔ)區(qū)(20)和有源區(qū)(24)兩者同時(shí)飽和(Sat_Act,Sat_Stor)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器件,其中每個(gè)像素(200 )包 括與存儲(chǔ)區(qū)(20)有關(guān)的存儲(chǔ)電極(21)和與有源區(qū)(24)有關(guān)的觀 察電極(25)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示器件,其中每個(gè)像素(200 )進(jìn) 一步包括與位于存儲(chǔ)區(qū)(20)和有源區(qū)(24)之間的門(mén)區(qū)(22)有關(guān) 的門(mén)電極(23),并且其中的帶電粒子(28)可以經(jīng)過(guò)門(mén)區(qū)(")在存 儲(chǔ)區(qū)U0)和有源區(qū)(24)之間移動(dòng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示器件,其中將多個(gè)像素安排成像 素的行和列的陣列(40、 41、 42、 43),每一行像素與對(duì)應(yīng)的行電極(RE)相關(guān),行電極連接到這行像素的門(mén)電極(23)或者形成這行像 素的門(mén)電極(23)的一些部分;每一列像素與對(duì)應(yīng)的列電極(CE)相 關(guān),列電極連接到這列像素的觀察電極(25)或者形成這列像素的觀 察電極(25)的一些部分;并且其中的行電極(RE)和列電極(CE) 是可以用控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)的,以便確定像素的光學(xué)外觀。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的顯示器件,其中多個(gè)像 素(200 )設(shè)置在第一和第二基底之間,帶電粒子(28)可以橫向移動(dòng) 到在每個(gè)像素的存儲(chǔ)區(qū)(20)和有源區(qū)(24)之間的基底,并且其中 第二基底在每個(gè)像素的存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)這兩者的上方是透明的,從而 使觀察者可以觀察到存儲(chǔ)區(qū)和有源區(qū)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示器件,其中第二基底在每個(gè)像素的整體上都是透明的,因此觀察者可以觀察到每個(gè)像素的整體。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的顯示器件,其中多個(gè)像 素(200 )是有源矩陣式的平面內(nèi)電泳像素,并且其中每個(gè)像素在每個(gè)像素的有源電路區(qū)內(nèi)包括有源電路。
8、 一種驅(qū)動(dòng)顯示器件的方法,顯示器件至少包括第一像素(40) 和第二像素(41),每個(gè)像素包括-可移動(dòng)的帶電粒子(28);-一個(gè)有源區(qū)(24),移動(dòng)進(jìn)入有源區(qū)的帶電粒子(28)的數(shù)目 確定了像素的光學(xué)外觀;-一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)(20),用于存儲(chǔ)離開(kāi)有源區(qū)的帶電粒子(28);以及其中帶電粒子(28)在電場(chǎng)的影響下可以在有源區(qū)(24)和存儲(chǔ)區(qū)(20) 之間移動(dòng);并且其中每個(gè)像素包括足夠多數(shù)目的帶電粒子(28)以使 存儲(chǔ)區(qū)(20)和有源區(qū)(24)兩者同時(shí)飽和(Sat—Act, Sat-Stor ); 所說(shuō)方法包括-將笫一像素(40)的所有帶電粒子(28)吸引到笫一像素的存 儲(chǔ)區(qū)(20),借此使第一像素的存儲(chǔ)區(qū)飽和;-將第一數(shù)目的帶電粒子(28)從第一像素(40)的存儲(chǔ)區(qū)(20) 吸引到第一像素的有源區(qū);并且其中帶電粒子(28)的第一數(shù)目足夠大以使有源區(qū)飽和,但所述 的第一數(shù)目又不是太大以致使存儲(chǔ)區(qū)失去飽和。
9、 權(quán)利要求8的方法,進(jìn)一步還包括-將第二像素(41)的所有帶電粒子(28)吸引到第二像素(41) 的存儲(chǔ)區(qū)(20),借此使第二像素(")的存儲(chǔ)區(qū)(20)飽和;-將第二數(shù)目的帶電粒子(")從第二像素(")的存儲(chǔ)區(qū)(20) 吸引到第二像素(41)的有源區(qū)(24);并且其中帶電粒子(28)的 第二數(shù)目足夠大以使有源區(qū)(24)飽和并使存儲(chǔ)區(qū)(20)去飽和,借 此可以改變存儲(chǔ)區(qū)(20)的光學(xué)外觀。
全文摘要
包括多個(gè)像素(200)的一種顯示器件,每個(gè)像素包括在電場(chǎng)的影響下可以在像素的存儲(chǔ)區(qū)(20)和有源區(qū)(24)之間移動(dòng)的帶電粒子(28)。在有源區(qū)(24)內(nèi)的帶電粒子(28)的數(shù)目確定了像素(200)的光學(xué)外觀,并且使用存儲(chǔ)區(qū)(20)存儲(chǔ)離開(kāi)有源區(qū)(24)的帶電粒子(28)。每個(gè)像素(200)包括足夠數(shù)目的帶電粒子以便使存儲(chǔ)區(qū)(20)和有源區(qū)(24)兩者飽和,從而移動(dòng)附加的帶電粒子到這些區(qū)不會(huì)顯著地影響這些區(qū)的光學(xué)外觀。因此,在像素(200)內(nèi)總是有足夠多數(shù)目的帶電粒子(28)可以利用以使有源區(qū)(24)飽和,并且即使在有源區(qū)(24)飽和時(shí)也可使存儲(chǔ)區(qū)(20)飽和。
文檔編號(hào)G02F1/167GK101512424SQ200780032396
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月30日
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