改进的具有选通电极的电泳显示器的利记博彩app

专利名称：改进的具有选通电极的电泳显示器的利记博彩app
与本发明相关的背景技术电泳显示器(EPD)是基于悬浮在溶剂中的带电荷颜料微粒的电泳现象制成的一种非发射性的装置。其在1969年被首次提出。这类显示器通常包括具有电极的两块板，两板彼此相对放置并由间隔物分隔开。通常，其中的一块电极板是透明的。由经染色的溶剂和带电荷颜料微粒构成的悬浮物被密封在二个电极板之间。当在二电极之间施加一电压差时，颜料微粒将迁移到一侧，该颜料的颜色或该溶剂的颜色依电压差的极性显现。
有几种不同类型的电泳显示器。在分区式电泳显示器中(见M.A.Hopper和V.Novotny，IEEE Trans.Dev.，26(8)1148-1152(1979))，在二个电极之间划分区间，以避免如沉淀等不希望的微粒迁移。微胶囊型电泳显示器(如美国专利第5,961,804号以及第5,930,026号说明的)具有基本上二维的微胶囊排列，其中各微胶囊含有由介电质流体与带电荷颜料微粒悬浮物(在视觉上与介电质溶剂对比)所组成的电泳组分。另一种类型的电泳显示器(见美国专利第3,612,758号)具有电泳盒，这些盒是由平行的线槽(linereservoirs)制备而成。这些槽状电泳盒由透明导体覆盖，并与透明导体电接触。一层透明玻璃覆盖该透明导体，从该玻璃一侧进行观看。
在共同提出的未决专利申请中，即美国申请09/518,488(2000年3月3日提交)、美国申请09/759,212(2001年1月11日提交)、美国申请09/606,654(2000年6月28日提交)和美国申请09/784,972(2001年2月15日提交)，披露了一种改进的电泳显示器制造技术，在本文中引述为参考文献。该改进的电泳显示器件包括封闭的盒，这些封闭盒由具有明确定义的形状、大小、和纵横比的微型杯制备而成，并以分散于介电质溶剂中的带电颜料微粒填充。
所有这些电泳显示器都可以用无源矩阵系统进行驱动。对一种典型的无源矩阵系统而言，在该盒的顶侧有行电极，而在该盒的底侧有列电极。顶部行电极和底部列电极互相垂直。然而，有两种众所周知的与无源矩阵系统驱动的电泳显示器相关的问题交叉效应(cross talk)和交叉偏压(cross bias)。当一个盒中的微粒受到一邻近盒的电场施加的偏压作用时，就会产生交叉效应。

图1给出了一个例子。盒A的偏压驱动带正电荷微粒向该盒的底部迁移。因为盒B没有任何偏压，盒B中的带正电荷微粒预期应留在该盒的顶部。然而，如果盒A和盒B互相接近，盒B(30V)的顶部电极电压和盒A(0V)的底部电极电压则产生交叉效应电场，该交叉效应电场会驱使盒B中的一些微粒向下迁移。加宽邻近盒之间的距离可以消除这种问题，但增加该距离也可能会降低显示器的分辨率。
如果一个盒具有相当高的阈值电压，则可以减轻这种交叉效应。在本说明书上下文中，阈值电压被定义为可以施加于一个盒而不引起微粒在该盒的两个相对放置的电极间迁移的最大偏压。如果这些盒具有足够高的阈值电压，那么可以降低交叉效应而同时不牺牲显示器的分辨率。
然而，用通常的电泳材料和现有技术制成的电泳显示器中的盒，通常并不具有足够高的驱动阈值电压以阻止不希望的微粒迁移。其结果是，用这些材料制成的电泳显示器通常达不到高分辨率。
对无源矩阵显示器来说，交叉偏压也是一个众所周知的问题。施加于列电极的电压不仅为在扫描行上的盒提供驱动偏压，而且也影响在同一列上非扫描盒的偏压。这种不希望的偏压可能会驱动非扫描盒中的微粒向带相反电荷的电极板方向迁移。这种不希望的微粒迁移会引起可见的光密度变化并降低该显示器的对比度。
美国专利第4,655,897号和第5,177,467号(已转让Copytele公司)，披露了一种具有选通电极的系统，该系统采用两层电极结构，其中一层作为选通电极，由此使电泳显示器在相对较高的驱动电压下具有较高的分辨率。虽然这些参考文献告诉我们应用选通电极来提高阈值电压，但由于结构的复杂性和低生产率，制造两电极层的成本极其昂贵。此外，在这种类型的电泳显示器中，电极曝露于溶剂中，会导致不希望的电镀效应。
因而，当交叉偏压和/或交叉效应可能存在时，需要一种方法来有效提高盒的阈值电压以避免显示器性能下降。
发明简述一个电泳盒通常有一个顶部电极层(至少有一个行电极)和一个底部电极层(至少有一个列电极)。如果没有任何选通电极存在的话，由行电极和列电极产生的电场将控制带电荷微粒的上/下迁移。本发明涉及一种改进的设计，该设计至少有一个面内选通电极。该选通电极可以在顶部电极层、在底部电极层，或在上述两层。
应该理解的是，本发明可以有很多种实施方式。下面介绍本发明的几个实施例。
在一个实施例中，电泳显示器包括电泳盒，该电泳盒以分散于介电质溶剂中的带电荷微粒填充。每个盒放置在一顶部电极层和一底部电极层之间。该顶部电极层包括至少一个驱动电极，其中，驱动电极放置在多于一个盒的上面。该底部电极层包括至少一个驱动电极，其中，驱动电极放置在多于一个盒的下面。该显示器包括至少一个面内的位于顶层或底层的选通电极。
选通电极提供了一种选通效应，该选通效应提高了有效阈值电压，从而阻止盒中不希望发生的带电荷微粒迁移。此外，可以采用低成本材料和有效工艺制造本发明的显示器。
本发明的特征和优点将在下面的详细描述和相应的附图中详细介绍，通过实施例说明本发明的原理。
本发明详述I.交叉偏压以及由此引起的驱动电压和阈值电压之间的关系在本说明书中，术语“阈值电压”(Vth)被定义为不会引起盒中微粒在电极板之间迁移的最大偏压。在本说明书中，术语“驱动电压”(Vd)被定义为为改变该盒的颜色状态而施加的偏压，如通过驱动该盒中的微粒从一个初始位置或接近一个电极板，迁移至一个最终位置、或接近相反电极板。特定应用的驱动电压必须在所需性能参数(包括完成状态转变所需时间)的范围内，完成盒颜色状态的变化。
在无源矩阵显示器中的“扫描”行是显示器中正在被更新或刷新的行。“非扫描”行是显示器中当时未被更新或刷新的行。在本说明书中，“正偏压”被定义为能引起带正电荷微粒向下迁移(即，较高电极比较低电极具有更高的电势)的偏压。在本说明书中，“负偏压”被定义为能引起带正电荷微粒向上迁移(即，较低电极比较高电极具有更高的电势)的偏压。
对一种典型的无源矩阵来说，行电极是在顶部，列电极则是在底部并与行电极垂直。图4A和4B是2×2无源矩阵。图4A是常规的2×2无源矩阵的俯视图。在该图中，电压A驱动上部的非扫描行而电压B驱动下部的扫描行。
如图4B所示，在盒W、盒Y、和盒Z中的微粒起初是在所在盒的顶部，而盒X中的微粒是在所在盒的底部。假设对扫描行B进行调整以致盒Y中的微粒向底部电极迁移而盒Z中的微粒仍留在现有的位置(在顶部电极)。在非扫描行的盒中微粒当然应留在它们起始位置盒W中的微粒在顶部电极、盒X中的微粒在底部电极，即使存在交叉偏压。
由于盒W和盒X是在非扫描行，目标是即使有交叉偏压影响该行，仍确保上述两盒中的微粒留在目前的电极位置。在这两种情况下，该盒的阈值电压是重要因素。除非阈值电压等于或大于可能存在的交叉偏压，否则的话，当存在这种交叉偏压时，这些盒中的微粒将迁移，从而降低对比度。
为了在特定时间内把盒Y中的微粒从顶部电极驱动到底部电极，必须施加驱动电压Vd。在特定应用场合使用的驱动电压可由一些因素来确定，非限定性地包括盒的几何形状、盒的设计、排列设计和布置，以及所使用的材料和溶剂。为了在不影响盒W、盒X、和盒Z的微粒的情况下迁移盒Y中的微粒，为改善盒Y的状态而施加的驱动电压Vd必须具有一定的大小、并以一定的方法施加，从而不会导致其余的盒受到大于这些盒的阈值电压Vth的交叉偏压的影响。
为确定在这些条件下避免不需要的基本无源矩阵(如图4A和4B所示)的状态变化所需最小阈值电压，必须满足下述不等式条件A-C≤VthD-A≤VthB-C≥VdB-D≤Vth该方程组的解法如下把三个涉及Vth的不等式相加，获得不等式(A-C)+(D-A)+(B-D)≤Vth+Vth+Vth，并简化为B-C≤3Vth或3Vth≥B-C。把该不等式与余下的不等式B-C≥Vd相关起来，得出如下结论3Vth≥B-C≥Vd，进一步有3Vth≥Vd或Vth≥1/3Vd。也就是说，对图4A和4B所示的无源矩阵而言，这些盒必须具有等于或大于三分之一驱动电压的阈值电压(施加该驱动电压以改变一些盒的状态，此改变是所需要的)，而避免交叉偏压引起其他盒的状态变化(此变化是不需要的)。在图4A和4B所示的例子中，假设B＝Vd，于是A＝1/3Vd，C＝0以及D＝2/3Vd。例如，在一实施例中，为获得可接受性能所需的驱动电压是30V。如果在图4A和4B所示的无源矩阵显示器中，驱动电压Vd＝30V，于是为改变盒Y的状态(通过对盒Y施加30V的驱动电压)，而同时保持盒W、盒X、和盒Z的起始状态，所需要的最小阈值电压应是Vth＝10V。假定B＝30V，上述方程的解则是A＝10V、C＝0V和D＝20V。参看图4A和4B，可以发现，在这些条件下施加于盒W、盒X、和盒Z的偏压事实上将小于或等于最小阈值电压Vth＝10V。为获得适当的效果和性能，相对于为改变电泳显示器的盒状态而施加的驱动电压来说，盒的阈值电压必须相当高以避免不希望有的状态变化或交叉偏压引起的显示器性能的降低。
然而，如上所述，用目前可得到和商业上可行的材料、技术、和设计方法制成的电泳显示器，通常并不具有这样的高阈值电压。
II.各种面内选通电极的结构本说明书披露了一种至少含有一个面内选通电极的电泳显示器件。在本说明书中使用的术语“面内选通电极”是指一种选通电极，该选通电极与该选通电极所要施加选通功能的电极大体上位于同一平面或层上。选通功能的实施是通过有效增加电压差(偏压)，该电压差必须施加于被选通电极实施选通作用的电极和相反电极之间，从而使微粒离开受到选通电极作用的电极。例如，在一个具有顶部电极层和底部电极层的电泳显示器中，一个或一个以上的面内选通电极可以放置在顶层、或放置在底层、或放置在上述两层。因而该术语“面内选通电极”，把大体上处于相关电极同一层的选通电极和位于分层(separate layer)的选通电极区别开来，在前述转让Copytele公司的专利中描述了这种分层式的选通电极。
在图2A所示的实施例中，该显示器包括一个顶部电极层21和一个底部电极层22，其中至少一个是透明电极层21，盒20放置在该两电极层之间。顶部电极层21包括一系列的行电极，底部电极层22则包括一系列的与顶部行电极垂直的列电极。顶部电极层21有两个行电极23和放置在两个行电极之间的一个面内选通电极24a，该面内选通电极24a与每个行电极23由间隙28隔开。底部电极层22有一个列电极25并且没有选通电极。在一个实施例中，面内选通电极24a制备在与行电极23相同的制造模块中。其方法是首先沉积一层电极材料，然后依据图形蚀刻掉部分电极材料，从而在同一层制成行电极和选通电极。可选地，可在底部电极层的两个列电极(图中未示出)之间放置一个面内选通电极，而在顶部电极层则没有选通电极。
图2B是在一实施例中使用的电泳显示器，该电泳显示器有两个面内选通电极24b和24c，其中之一24b位于顶部电极层的两个行电极23之间，另一个24c则是位于底部电极层的两个列电极25之间。面内选通电极24b与每个行电极23由间隙28加以隔开，面内选通电极24c与每个列电极25由间隙28加以隔开。
图2C是另一种设计，其中选通电极24b和24c是在同一顶部电极层，并放置在行电极23的两侧。每个面内选通电极24b和24c与行电极23由间隙28加以隔开。另外，两个选通电极可在同一底部电极层并放置在列电极(图中未示出)的两侧。
图2D是具有四个选通电极24d、24e、24f、和24g的平面图，两个选通电极24d和24e是在顶部电极层，其他两个选通电极24f和24g是在底部电极层。这些选通电极是位于行电极23和列电极25的两侧。每个面内选通电极24d和24e与行电极23由间隙28加以隔开，每个面内选通电极24f和24g与列电极25由间隙28加以隔开。
图2A-2D中的盒以分散于着色的介电质溶剂27中的带电荷颜料微粒26填充。
在一个实施例中，用沉积材料填充图2A-2D所示的实施例的间隙28，填充是在选通电极形成之后进行。在一个实施例中，间隙28约为15微米宽。在另一实施例中，间隙小于15微米。
图2A-2D仅说明了几种代表性的设计。应当明了的是，为了满足电泳显示器的特殊要求，可以变化面内选通电极的数目、放置位置、和尺寸等，所有这些变化都在本发明的范围内。
为进一步说明图2A-2D所示的结构如何应用于电泳显示器，图3是电泳显示器的俯视图，其中有四个面内选通电极，如同图2D所示的实施例。两个选通电极34a和34b是在顶部电极层31并位于行电极33的两侧。其它两个选通电极34c和34d是在底部电极层32，并位于列电极35的两侧。顶部和底部电极层互相垂直，行电极和列电极的每个交叉处则构成盒的所在位置。
III.带面内选通电极的无源驱动矩阵的应用当面内选通电极是在顶部电极层时，如图2A所示结构或图2C所示结构，对顶部行电极可以施加高电压，对底部列电极可以施加低电压，而顶部选通电极的电压则可以设定高于行电极的电压。在这些条件下，可以阻止盒顶部的带正电荷微粒向下迁移。
在另一种情况下，选通电极是在底部电极层。当顶部行电极设定在低电压、底部列电极设定在高电压时，设定的底部选通电极的电压则高于列电极的电压，从而阻止盒底部的带正电荷微粒向上迁移。图5说明了一个盒(未示出)放置在顶部电极层51和底部电极层52之间的情况。在该盒的所在位置(即，顶部行电极和底部列电极的交叉点)，顶层有一个行电极53，底层有一个列电极55，而两个选通电极54a和54b则是在列电极55的两侧。设定该盒是在非扫描行，因而会保持该盒的初始状态(带正电荷微粒在顶部)。进一步设定下述偏压条件行电极为10V、列电极为20V，每个选通电极为30V。在该例中施加于行电极和列电极的电压可能是由于来自施加在扫描行中的其他盒的电压而形成的交叉偏压所造成，从而改变或保持它们的状态，如关于在图4A和图4B中盒X的描述。因为图5中的盒在上述假定条件下是10V的负偏压(底部电极比顶部电极具有更高的电势)，因而需要至少10V的阈值电压以阻止这些微粒从该盒底部的迁移。
如上所述，在缺少选通电极时，用现有材料和技术不可能获得这样高的阈值电压而不造成显示器性能的降低。然而在图5所说明的显示器中，在上述的偏压条件下，两个选通电极的存在可阻止微粒从底部电极向上迁移。选通电极产生的选通效应，通过降低或消除相邻盒的偏压条件而产生的任何力，也抵消交叉效应；否则的话，相邻盒的偏压条件可能会把带电荷微粒吸引到相反的电极。选通电极产生的选通效应因而有效地把阈值电压增加到电泳显示器的无源矩阵驱动所需要的水平，而同时并没有由于交叉偏压或交叉效应而降低显示器的性能。
在图6所示的实施例中，有四个选通电极64a、64b、64c、和64d，其中两个在顶部电极层61并在行电极63的两侧，其他两个是在底部电极层62并在列电极65的两侧。假设如下条件对顶部行电极63施加10V的电压；对底部列电极65施加0V的电压；对每个顶部选通电极64a和64b施加20V的电压；以及对每个底部选通电极64c和64d施加10V的电压。图中的盒受到10V的正偏压作用(顶部电极的电势高于底部电极的电势)。两个顶部选通电极产生的选通效应倾向于阻止微粒向下迁移。在所示的偏压条件下，底部选通电极有助于顶部选通电极产生的选通效应。在顶部和底部电极层存在的选通电极产生一种吸持力从而保持带电荷微粒在顶部位置或在底部位置，同时施加于每个电极的电压经适当调整从而保持理想的状态。例如，当对底部电极施加10V的电压和对顶部电极施加0V的电压时，为保持微粒在底部列电极，可以对底部选通电极施加20V的电压和对顶部选通电极施加10V的电压(即，与图6所示的条件相反)。因而这种设计对两个驱动方向都提供了选通效应，并有效地增加了在两个方向的阈值电压。
如上所述，因为平面选通电极可以在要受到选通功能作用的电极的同一工艺步骤或模块中制成，所以在此描述的设计优越于在分层制备选通电极的方法，因为分层结构不可靠、需要额外的工艺步骤、并且包括更复杂和易损坏的结构，这导致较低的生产率(也就是在制成的部件中合格品的百分率更低)。
上述的一些实施例使用了带正电荷微粒，然而在这里描述的方法和结构也可以应用于使用带负电荷微粒的电泳显示器。在使用带负电荷微粒的盒的实施例中，本领域技术人员应知道必须使用相反极性的偏压。例如，在一个实施例中，使用了如图5所示的结构，通过对上部电极53施加第一电压，对下部电极55施加低于第一电压的第二电压，以及对每个选通电极54a和54b施加低于第二电压的第三电压，从而产生选通效应，以保持带负电荷的微粒在下部电极。例如，对上部电极52可以施加-10V的电压、对下部电极55施加-20V的电压，以及对每个选通电极54a和54b施加-30V的电压。可选地，可以对上部电极53施加+20V的电压，对下部电极55施加+10V的电压，以及对每个选通电极54a和54b施加0V的电压。
虽然本发明已经参考其特定的具体实施例而加以描述，但是对于本领域技术人员来说，可以容易地对上述实施方案进行多种修改和改进，或应用于其它领域。可以做多种的改变，以及有多种的等效物可以取代。此外，可以做许多修改来适合特殊的情况、材料、组分、工艺、一个工艺步骤、或多个步骤，而不偏离本发明的目的、精神、和范围。所有这些改动均在本发明权利要求范围内。
所以，希望本发明的范围是在现有技术所允许的前提下，按照下面权利要求的范围，并以说明书为依据。
组件符号说明21 顶部电极层(透明)22 底部电极层23 行电极24a 两个行电极之间的一个面内选通电极24b、24c 个面内选通电极24d、24e、24f和24g 选通电极25 电极26 带电荷颜料微粒27 介电质溶剂28 间隙31 顶部电极层33 行电极34a和34b34c和34d 选通电极51 顶部电极层52 底部电极层53 行电极53 上部电极54a和54b 选通电极54a和54b 选通电极55 列电极55 下部电极61 顶部电极层62 底部电极63 顶部行电极64a、64b、64c和64d 选通电极65 列电极65 底部列电极
权利要求
1.一种电泳显示器包括(a)以分散于电介质溶剂中的带电荷微粒填充的电泳盒，每个所述的盒位于一个顶部电极层和一个底部电极层之间，所述顶部电极层包括至少一个位于一个以上所述盒上面的驱动电极，所述底部电极层包括至少一个位于一个以上所述盒下面的驱动电极；以及(b)至少一个面内选通电极。
2.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述至少一个面内选通电极位于所述的顶部电极层中。
3.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述至少一个面内选通电极位于所述的底部电极层中。
4.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述至少一个面内选通电极与至少一个在顶部电极层中或底部电极层中的驱动电极相关。
5.根据权利要求4所述的电泳显示器，其中，在所述至少一个面内选通电极和所述至少一个与面内选通电极相关的驱动电极之间有间隙。
6.根据权利要求1所述的电泳显示器包括至少两个面内选通电极，其中，所述至少两个面内选通电极的至少一个位于该顶部电极层中，以及所述至少两个面内选通电极的至少一个位于该底部电极层中。
7.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述上部电极层包括至少两个与至少一个所述盒相关的驱动电极，以及所述面内选通电极之一位于该上部电极层中并位于所述与至少一个盒共同相关的至少两个驱动电极之间。
8.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述底部电极层包括至少两个与至少一个所述盒共同相关的驱动电极，以及所述面内选通电极之一位于该底部电极层中并位于所述至少两个与至少一个盒共同相关的驱动电极中的两个驱动电极之间。
9.根据权利要求1所述的电泳显示器包括至少两个面内选通电极。
10.根据权利要求9所述的电泳显示器，其中，所述至少两个面内选通电极位于所述顶部电极层中的驱动电极的两侧。
11.根据权利要求9所述的电泳显示器，其中所述至少两个面内选通电极的两个面内选通电极是位于底部电极层的驱动电极的两侧。
12.根据权利要求9所述的电泳显示器，其中，所述至少两个面内选通电极之一是位于所述上部电极层中并在所述上部电极层的两个驱动电极之间，所述上部电极的两个驱动电极与至少一个盒共同相关，另一个面内选通电极位于所述底部电极层并在所述底部电极层的两个驱动电极之间，所述底部电极层的两个驱动电极与至少一个所述盒共同相关。
13.根据权利要求1所述的电泳显示器包括至少四个面内选通电极。
14.根据权利要求13所述的电泳显示器，其中，所述至少四个面内选通电极中的两个位于所述上部电极层中的驱动电极的两侧，而其余两个选通电极位于所述底部电极层的驱动电极的两侧。
15.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述每个面内选通电极与顶部电极层的至少一个驱动电极、或与底部电极层的至少一个驱动电极相关，并且所述每个面内选通电极按一定形式排列从而产生选通效应，以阻止至少所述电泳盒之一中的带电荷微粒从至少一个与选通电极相关的驱动电极迁移到相对的至少一个与所述选通电极相关的驱动电极一侧。
16.根据权利要求15所述的电泳显示器，其中，所述选通效应是通过对所述面内选通电极、至少一个与该选通电极相关的驱动电极、和相反的驱动电极施加电压而产生。
17.根据权利要求16所述的电泳显示器，其中所述带电荷微粒是带正电荷的微粒；当所述相反驱动电极设定在第一个电压、所述的至少一个与选通电极相关的驱动电极设定在高于第一个电压的第二个电压、以及所述的选通电极设定在高于第二个电压的第三个电压时，则会产生其中所述的选通效应。
18.根据权利要求16所述的电泳显示器，其中，所述带电荷微粒所带为负电荷，并且其中，当所述相反驱动电极设定在第一电压、所述至少一个与选通电极相关的驱动电极设定在低于所述第一电压的第二电压、以及所述的选通电极设定在低于所述第二电压的第三电压时，则会产生所述的选通效应。
19.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述顶部电极层包括一个或多个行电极。
20.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述底部电极层包括一个或多个列电极。
21.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述顶部电极层包括一个或多个行电极，所述底部电极层包括一个或多个列电极，并且每个所述电泳盒位于至少一个行电极和至少一个列电极的交叉处。
22.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述电泳盒由微型杯制备而成。
23.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述电泳盒由微型槽制备而成。
24.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述电泳盒由微型胶囊制备而成。
全文摘要
本发明涉及改进的具有选通电极的电泳显示器。该电泳显示器包括至少一个面内选通电极。该选通电极提供了一种选通效应，该选通效应提高了有效阈值电压，从而阻止盒中不希望的带电荷微粒迁移。可以用低成本材料和有效工艺制造本发明设计的电泳显示器。
文档编号G02F1/167GK1403862SQ0114442
公开日2003年3月19日 申请日期2001年12月17日 优先权日2001年9月12日
发明者钟冶明, 陈先彬 申请人:希毕克斯幻像有限公司