用于三态电光显示器的系统和方法

专利名称：用于三态电光显示器的系统和方法
用于三态电光显示器的系统和方法背景技术
显示器技术已从过去被用于计算机显示器的阴极射线管(CRT )技术显著进步。较新的显示器、诸如基于液晶的那些较轻，并且可能常常具有比早期的显示器高得多的分辨率。最近，已经开发了基于移动带电粒子的甚至更轻、更低功率的显示器。这些显示器可以称为电子墨显示器。电子墨显示器的特性、诸如低功率需求和容易的可读性已经使得新型的应用切合实际。


在以下详细描述中并参考附图来描述某些示例性实施例，在附图中: 图1是根据本技术的实施例的电子显示设备； 图2是根据本技术的实施例的图1的电光显示器的一部分的放大视图； 图3是根据本技术的实施例的单个显示单元的放大顶视图； 图4是根据本技术的实施例的示出了可以在显示单元中使用的单独部件的三电极显示单元的横截面； 图5是根据本技术的实施例的示出了可以在显示单元中使用的单独部件的双电极显示单元的横截面； 图6是示出了根据本技术的实施例的三电极显示单元的三个操作状态的示意图； 图7是示出了根据本技术的实施例的双电极显示单元的三个操作状态的示意图； 图8是图示出根据本技术的实施例的可以用来驱动显示单元的电介质开关层的使用的图表； 图9是根据本技术的实施例的其中三个邻接显示单元中的每一个起像素中的子像素作用的像素的示意图； 图10是根据本技术的实施例的使用三态显示单元的具有皮肤或表面显示器的移动电话；图11是根据本技术的实施例的使用显示单元来在背景上显示信息的标记(Sign)； 图12是根据本技术的实施例的使用显示单元作为段的分段显示器的图示； 图13是根据本技术的实施例的可以由显示单元构成的货架价格标签；以及 图14是根据本技术的实施例的使用由显示单元构成的电光显示器的电子设备的方框图。
具体实施方式
本技术的实施例提供了一种基于显示单元中的粒子位置而具有三个主要操作状态的显示单元。在第一光学状态下，当白色粒子在单元前面时，例如，显示单元可以显示白色。在第二光学状态下，当粒子在单元的背面处、允许有色流体显示时，例如，显示单元可以显示色彩。在第三光学状态下，当粒子已被封装在小的凹陷体积中时，显示单元可以显示背景色，诸如黑色。
显示单元可以用来形成一种电光显示器，其可以称为电子墨显示器。由于电光显示器可能不产生用以产生图像的光，所以其与许多其他技术相比可能具有较低的功率使用率，包括例如发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器或液晶显示器(LCD)0然而，使用反射环境光来形成图像可能促使电子墨显示器变暗。在过去的彩色电子墨显示器中，通过将例如来自构成显示器中的层的三原色的反射光组合或通过黑白显示单元上的滤色器的使用而产生白色。在实施例中，本文所讨论的显示单元和应用可以通过直接从位于显示器前面处的粒子反射白光来克服此困难。
在实施例中，通过向显示单元中的三个电极施加电压来使粒子移动。第一、透明电极位于显示单元前面处的第一体积上。第二电极可以位于第一体积的背面处。第二电极可以是有色的，例如黑色，并且当粒子被收集在例如位于该单元背面处的凹陷体积中时可以是可见的。如本文所述的第二电极也可以是透明的，并且在下面具有暗色或黑色吸收层。第三组电极可以位于例如通过第二电极从第一体积突出的凹陷体积的背面处。显示单元不限于三个电极，因为使用两个电极的实施例可以用来产生全部的三个主要显示状态，如下面所讨论的。可以将显示器结合到任何数目的电子设备中。
在双电极配置或三电极配置中，可以将电压设置成第一水平以在各种电极之间产生电场，该电场可以用来例如通过电泳使粒子移动至单元的前面或单元的背面。另外，可以将不同的一组电压施加于相同或不同的电极以通过流过显示单元的电流来使粒子移动，例如以使粒子移动至凹陷体积中。
该显示单元可以在任何数目的应用中使用。例如，该显示单元可以用作像素化显示器中的像素或子像素，如相对于图1所讨论的。在其他实施例中，显示单元可以是符号或分段显示器中的单个显示元件，如相对于图10 —14所讨论的。可以通过检查示例性应用来更清楚地解释该显示器，如图1中所示。
图1是根据本技术的实施例的电子显示设备100。电子显示设备100可以具有可以由塑料、金属或其他材料制成的外壳102。外壳102可以拥有许多按钮104，其能够用来控制电子显示设备100，例如选择出版物、翻页或者打开到服务器的连接。在实施例中，电子显示设备100可以具有使用在本文所述的显示状态下操作的显示单元的电光显示器106。显示单元可以具有多个状态，其允许电光显示器106清楚地显示高对比度文本108和图像110。在图2中示出了电光显示器106的一部分的放大视图112。
图2是根据本技术的实施例的图1的电光显示器106的一部分的放大视图112。在放大视图112中，示出了单独像素202。每个像素202可以包括一个或多个显示单元，其可以充当子像素以允许像素202显示不同的色彩，如本文所述。虽然像素202被示为六边形，但其可以是任何适当的形状，包括正方形、圆形等。像素202可以是允许像素202的棋盘形布置的形状，诸如正方形、矩形、三角形或六边形(如所示)。在放大视图112中示出了像素202的多个状态，其中，第一组像素204正在显示彩色，第二组像素206正在显示白色，并且第三组像素208正在显示黑色。
图3是根据本技术的实施例的单个显示单元300的放大顶视图。显示单元300可以具有凹陷体积302。凹陷体积302可以用来保持反射粒子，允许诸如暗表面或光吸收材料的背景可见。如图3中所示，可以在显示单元300中使用许多凹陷体积302，以便减少粒子可能必须行进以进入凹陷区域302的距离。这可以改善显示单元300的开关速度。凹陷体积302可以具有关于整个面积的低孔径或可见横截面，以减少凹陷体积302中的粒子对总体色彩的影响。例如，在实施例中，显示单元的宽度304可以为约50—500 μ m。通过比较，凹陷体积302可以具有约2 — 20 μ m的直径306，并且因此可能基本上不会影响显示单元300的光学对比度。显示单元300不限于这些尺寸，因为可以使用任何数目的尺寸。一般地，凹陷体积需要具有大到足以容纳存在于显示单元300中的所有反射粒子的组合体积。此外，在诸如分段显示器的其他应用中，像素202 (图2)或显示单元300可以如单个段或单独图形区域(诸如字母或单词)一样大。然而，显示单元300常常将较小以减少粒子沉降。
图4是根据本技术的实施例的示出了可以在显示单元400中使用的单独部件的三电极显示单元400的横截面。显示单元400被显示单元的前表面上的透明层402覆盖,其保护显示单元400并允许光撞击在显示单元400上。透明层402可以是任何透明、不导电材料，诸如塑料、玻璃或透明矿物(clear mineral)。例如,透明层402可以包括丙烯酸、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、熔凝石英、钠钙玻璃、蓝宝石或任何适当的透明材料。可以使用电介质材料404来形成显示单元，电介质材料404诸如聚四氟乙烯(PTFE)、负性光致抗蚀剂SU-8或各种压花树脂。在其他实施例中，可以使用用于制造集成电路的标准技术由硅层或其他电介质材料来制成显示单元400 (或相对于图5所讨论的)的电介质材料404，所述标准技术诸如电介质层的沉积和电介质层的蚀刻。
电介质材料404可以用来限定第一体积406，其在显示单元400的大部分表面面积下面，如相对于图3所讨论的。可以在电介质材料404中形成一个或多个凹陷体积408，例如从第一体积406的背面突出，与前表面相对。形成显示单元400的不同部分的电介质材料404不限于用于所有部件的特定材料。例如，形成显示单元400的最底层的电介质材料404可以不同于形成凹陷体积408的电介质材料404。可以选择不同的材料以简化显示单元404的产生。此外，凹陷体积408不必垂直于第一体积406，而是可以成一定角度以降低包含在第二体积408内的粒子的可见度。此外，每个显示单元400可以具有许多凹陷体积08，如相对于图3所讨论的。
显示单元400可以填充有非极性载体流体410。非极性载体流体410可以是具有低介电常数k的流体，例如小于约20，并且在某些实施例中，小于约3。在实施例中，非极性载体流体410可以具有约2的介电常数。一般地，载体流体410充当用于载送粒子412和可以用于电荷稳定化的任何关联组分的媒介物(vehicle)。低介电常数流体的使用趋向于减少电极的静电屏蔽，并且因此能够增加在向流体施加电压时存在于流体中的电场。能够清楚地理解的是当在显示单元400中使用时，载体流体410填充在显示器中限定的观看区域。非极性载体流体410可以包括例如选自碳氢化合物、卤化或部分地卤代烃、氧化流体、硅氧烷和/或硅树脂的一个或多个非极性溶剂。非极性溶剂的某些特定示例包括全氯乙烯、卤化碳、环己烷、十二烷、矿物油、异链烷烃、环戊硅氧烷、环己硅氧烷及其组合。
在实施例中，载体流体410可以包括一个或多个染料，其通过吸收未对被赋予载体流体410的色彩有所贡献的波长来向载体流体410赋予色彩。例如，载体流体410可以包括吸收或发射青色、品红色、黄色、蓝色、红色、绿色或任何数目的其他色彩的染料。该染料可以溶解于载体流体410中，或者可以包括悬浮在载体流体410中的颜料的不带电粒子。因此，当带电白色(或宽带反射)粒子412在载体流体410后面时，染料的色彩可以显示，例如未被染料吸收的光的波长。此类染料包括非电离偶氮和蒽醌染料、Si酞菁或萘酞菁染料、酞菁或萘酞菁染料。有用染料的示例包括但不限于油红EGN、苏丹红、苏丹蓝、油蓝、透明蓝(Macrolex Blue)、溶剂蓝35、来自亚利桑那州Pylam Products公司的Pyiam Spirit黑和Fast Spirit黑、来自Aldrich的苏丹黑B、来自BASF的热塑塑料黑X-70以及来自Aldrich的蒽醌蓝、蒽醌黄114、蒽醌红111和135及蒽醌绿28。在其中使用氟化或全氟电介质溶剂的情况下可以使用全氟染料。可以使用诸如来自亚利桑那州Pylam Products公司的PyiamSpirit黑和Fast Spirit黑、来自Aldrich的苏丹黑B、来自BASF的热塑塑料黑X-70或诸如炭黑的黑色颜料来在载体流体410中产生黑色。
在实施例中，粒子412选自不吸收、高折射率材料，诸如二氧化钛、氧化锌、氧化铝、二氧化锆、金刚石等。一般地，散射强度随粒子412与载体流体410之间的折射率差而增加。例如，光的瑞利散射具有对粒子412的材料与非极性载体流体410之间的折射率的差的四阶依赖关系。因此，较高折射率材料可以导致例如撞击在显示单元400上的宽谱的光的散射的增加。非极性载体流体410可以通常具有约1.5的折射率。通过比较，二氧化钛的金红石形式具有约2.90的折射率，而锐钛矿形式具有2.49的折射率，使得两个形式成为用于粒子412的适当选择。其他材料可能是适当的，尽管具有较低折射率。例如，粒子412可以由氧化锆制成，其具有约2.16的折射率，或者由金刚石制成，其具有约2.42的折射率。粒子412不限于高折射率材料，因为诸如尺寸的其他性质也可以影响散射。在实施例中，粒子的尺寸可以在纳米范围内，例如从100 nm至1000 nm。在实施例中，粒子可以在约300 nm±200 nm 范围内。
粒子412不限于上述类型，其趋向于散射宽谱的光，并且因此当在白色环境光下看时可能看起来是白色的。在其他实施例中，粒子412可以由固体有机或矿物染料制成或与之混合以提供不同的色彩或色彩强度。
在实施例中，可以对粒子412充电以使得能够响应于电压而实现其在载体流体中的运动。这可以通过将带电粒子412结合到载体流体410中来执行，例如在也结合了载送相反电荷的种类的反向胶束中。用于将带电粒子结合到非极性载体流体410中的技术是本领域的技术人员已知的。
本文公开的组合可以具有相对高的电动电位(zeta potential)(例如大于或等于+ 20mV)，并且因此可以适合于电光显示器，如本文所讨论的。此类电光显示器可以包括由电泳、电对流或两者驱动的那些。此外，可以在具有平面内百叶窗架构的显示器中使用该组合，其中，粒子412在显示单元400中横向地移入和移出视场。
可以在显示单元400的前表面上的透明层402下面结合透明第一电极414。在实施例中，第一电极414可以由透明金属氧化物形成，特别地，诸如氧化铟锡“ΙΤ0”。ITO是光透射的，并且因此允许光穿透至显示单元400中，被反射并逸出，而基本上不会被第一电极414衰减。因此，第一电极414可以允许入射光的多达50%被从显示单元400反射回来。在其他实施例中，第一电极414可以允许光的60 %、70 %、80 %或者甚至更多被从显示单元400反射回来。适合于用作第一电极414的其他材料包括氧化铝、氧化锡、氧化铟、氧化锌、氧化铟锌、氧化锌铟锡、氧化锑、铝掺杂氧化锌以及其混合物。包括此类导电氧化物的第一电极414的厚度可以大于约10纳米。在实施例中，该厚度可以在约10纳米至约50纳米、从约50纳米至约100纳米或者从约100纳米至约200纳米范围内。
在实施例中，可以使用金属的薄透明层作为第一电极414。该透明金属层可以具有小于或等于约50纳米的厚度。在实施例中，该金属厚度可以在从约50纳米至约5纳米的范围内。用于第一电极414的适当金属可以包括例如银、铜、钨、镍、钴、铁、硒、锗、金、钼、铝、碳或其混合物或其合金。金属可以是一种连续薄膜、一层薄膜、纳米线网、纳米片或图案化薄膜。可以用诸如物理汽相沉积、化学汽相沉积或溅射的技术在底层元件上沉积第一电极 414。
在实施例中，可以使用其他材料来产生第一电极414，包括诸如PEDOT (聚(3，4-乙烯二氧噻吩))和PSS (聚(苯乙烯磺酸))和混合层的导电聚合物。此外，第一电极414可以由碳纳米管或其他材料的网络构造而成。可以用来形成第一电极414的其他材料包括例如聚苯胺及其他导电聚合物以及导电纳米纤维和纳米结构。
此类材料可以用来形成第二电极416或凹陷电极418。如果这些电极416或418中的一个或两个是透明的，则可以向在第二电极416或凹陷电极418后面的电介质404的表面施加色彩。例如，当粒子412被收集在凹陷体积408中时，在透明第二电极416后面施加的暗色或黑色涂层是可见的。在某些实施例中，第二电极416或凹陷电极418可以由彩色材料形成，诸如暗氧化层、石墨层等。在任一种情况下，第二电极416可以允许暗表面在粒子412被封装在凹陷体积408中时是可见的。
可以在第一电极414、第二电极416或凹陷电极418中的每一个上施加电介质开关层420。例如，电介质开关层420可以是约10 nm至I μ m厚的电介质材料层，其具有阈值设定能力，诸如氧化钽或其他金属氧化物。可以控制厚度的因素是该层在没有针孔的情况下形成光滑层的能力。本文所使用的阈值设定能力指示在称为阈值的某个电位以下，电介质起绝缘体作用，而在该阈值以上，电介质可以允许电流的流动。电介质开关层420可以作为显示单元400中的开关来执行，允许较高施加电位下的电流流动，如相对于图8进一步讨论的。许多金属氧化物可以用作电介质开关层420，特别地，包括例如氧化铝以及氧化铪。
第一体积406的深度422可以为约5至100 μ m。最佳深度422可以由开关速度对比色彩饱和度之间的权衡确定。浅单元可以具有较高开关速度，但较低的色彩饱和度。在实施例中，第一体积406具有约IOym的深度422。在实施例中，深度422可以为约5 μ m、ΙΟμπκ 20μπι或更高。凹陷体积408的深度424可以取决于被封装时的粒子412的体积以及每个显示单元400内的凹陷体积408的数目。在实施例中，凹陷体积408的深度424可以是5 μ m、ΙΟμπκ 20 μ m或更高。在实施例中，凹陷体积408的深度424可以为约5 μ m。
由于图4中所示的结构，显示单元400可以具有三个主要光学状态，如相对于图6进一步讨论的。可以理解的是图6中所示的三个光学状态是最终状态。然而，粒子412可以处于提供所提供色彩的更精细控制的中间状态。此外，三态显示单元不限于三个电极，因为可以使用双电极系统来产生三个光学状态，如在本文中所讨论的。
图5是根据本技术的实施例的示出了可以在显示单元500中使用的单独部件的双电极显示单元500的横截面。该材料与相对于图4所讨论的那些类似。然而，如图5中所示，可以消除相对于图4所讨论的第二电极416和第二电极316上的任何薄电介质层420，并且用与显示单元500的前表面相对的电介质404上的暗层502来替换。当粒子412处于凹陷体积408时，可以使暗层502暴露。在双电极显示单元500中，凹陷电极504可以在形成凹陷体积408的电介质层404下面跨显示单元500延伸。
在上文所讨论的显示单元400或500的实施例中的任一个中，可以向显示单元400或500中形成电接触点以在驱动显示单元400或500以产生所选色彩时向电极414、416、418和/或504施加适当电位。在示例中，可以使电接触点沿着显示单元400或500的侧面定位，其中，电位或电场被施加于来自显示单元400或500的侧面的电极414、416、418和/或504中的一个。在另一示例中，可以使用背板来实现电极414、416、418和/或504中的至少一个的电连接。该背板可以包括例如被配置成驱动显示单元400或500的电极和被配置成驱动电极的适当硬件。该电极可以用来施加电位和/或电流，其可以用来驱动三个主要显示状态，如相对于图6和7所讨论的。在图4或图5中，可以通过使粒子412移动到载体流体410中而不针对前表面414、暗层502封装粒子412或者使其进入凹陷体积408中来产生中间显示状态。
图6是示出了根据本技术的实施例的三电极显示单元600的三个主要操作状态的示意图。在图6 (A)中示出了第一状态。在第一操作状态下，可以在显示单元600的前电极604与显示单元600的后电极606之间施加差分电压602，例如，在前电极602上强加正电压。用来产生电场的所施加的电压不限于前电极604和后电极606,而是还可以应用于凹陷电极616。该电压在电极604、606和616之间产生梯度或电场。在电极604、606和616之间产生的梯度可以促使悬浮在载体流体610中的带负电粒子608移动至显示单元600的前面。结果，撞击在显示单元600上的环境白光612被作为反射白光614从显示单元600反射回来。在实施例中，施加于前电极604的电压可以与施加于后电极606的电压匹配，虽然可以施加不同的电压以获得不同的光学状态。
在图6 (B)中所示的第二状态下，施加于电极604、606和616的电压的极性被反转，促使带负电粒子608移动至显示单元600的背面。再次地，可以将施加于后电极606的电压施加于凹陷电极616。由于粒子608位于显示单元600的背面处，所以环境白光612通过彩色载体流体610，从显示单元600的背面处的粒子608反射回来并且作为彩色光618离开显示单元600。
在图6 (C)中所示的第三状态下，可以向凹陷电极616施加更强的正电位，同时向前电极604和后电极606施加负电压。这可以使粒子608移动到凹陷体积620中，使后电极606暴露。如果后电极606是黑色的，则环境白光612能够被吸收，使得显示单元600看起来是黑色622。可以使用各种其他电压梯度，例如以使粒子移动至在电极之间的位置，形成中间色彩强度的光学状态。
在这种情况下施加于显示单元600的电压可以在电极604、606和616上的电介质开关层的开关或阈值电压以上，如相对于图4所讨论的。这可以引起从前电极640和后电极606到凹陷电极616的电流流动。随后，电流的流动可以引起载体流体的对流运动。因此，可以通过强加的电场(其可以称为电泳运动)和流体流动(其可以称为电对流运动)来使粒子608移动。电流流动可以改善用于从第一状态(图6 (A)或第二状态(图6 (B))移动至第三状态(图6 (C))的开关时间。相对于图8来进一步讨论电介质开关。
显示单元600可以是多稳态的，例如当施加的电压被去除时粒子608仍处于最后状态下。然而，可能从布朗运动和/或对流电流发生某些漂移，尤其是在较大显示单元600的情况下。因此，可以连续地强加例如约I至IOV的电压以将粒子608保持就位。在实施例中，可以使用约3V的电压来将粒子保持就位。三个主要操作状态不限于三电极显示单元600，而是还可以使用双电极显示单元来执行。
图7是示出了根据本技术的实施例的双电极显示单元700的三个主要操作状态的示意图。类似于图6中所示的三电极实施例，双电极实施例可以通过强加引起电泳运动的电位使粒子608移动至显示单元700的前面或背面，如图7 (A)和7 (B)中所示。在这种情况下，在第一电极604与背面电极704之间强加电场。如图7 (C)中所示的较高电位的强加可以通过电泳和电对流运动的组合而促使粒子608移动至凹陷体积722中。可以通过电介质开关层来增强图7 (A)或7 (B)中所示的操作状态与图7 (C)中所示的操作状态之间的差，如相对于图8所讨论的。
图8是图示出根据本技术的实施例的可以用来驱动显示单元的电介质开关层的使用的图表800。在图表800中，X轴802表示在显示单元的两个电极之间施加的电压，并且Y轴804表示结果产生的电流流动。在阈值电压水平806下面，例如在图表中被示为10v，可以在显示单元上强加电场，但是发生最小电流流动，例如电介质开关层可以起绝缘体的作用。此范围808 —般可以用于相对于图6 (A)和6 (B)、7 (A)和7 (B)所讨论的第一和第二显示状态，或者用于将粒子保持就位。因此，施加约8 —10 V的电压806可以引起通过施加电场的粒子运动(电泳运动)，而没有取决于非线性电阻器层的厚度的显示单元中的电流流动。此外，施加约I一3v的电压810可以针对由对流电流或布朗运动弓I起的运动将粒子保持就位。通过比较，施加较高电压812、例如约14v可以促使电介质开关层切换至导通状态并允许电流流动，导致电泳运动和电对流运动两者。如上所述，显示单元可以用作较大系统的像素或子像素部分。相对于图9，这可以更清楚地看到。
图9是根据本技术的实施例的其中三个邻接显示单元中的每一个起像素900中的子像素902、904或906作用的像素900的示意图。可以使用三电极显示单元400 (图4)或双电极显示单元500(图5)用作子像素902、904和906。在像素900中，第一子像素902可以是其中载体流体包含红色染料的显示单元。第二子像素904可以是其中载体流体包含绿色染料的显示单元，并且第三子像素906可以是其中载体流体包含蓝色染料的显示单元。如对于本领域的技术人员而言将很清楚的，染料的色彩对应于通过染料透射的光。此外，着色剂可以不仅由附加着色剂、而且由减性着色剂以及其组合组成。
在本示例中，全部的三个显示单元处于第二状态，如相对于图6 (B)或7 (B)所讨论的，并且因此，反射色彩对应于染料色彩。例如，撞击在第一子像素902上的白光908作为红光910反射，而撞击在第二子像素904上的白光908作为绿光912反射，并且撞击在第三子像素906上的白光908作为蓝光914反射。虽然，可以认识到的是来自此状态的总反射光是白色的，但总强度可以是低的，提供略带灰色的白色。
然而，在本技术的实施例中，显示单元每个具有三个状态，如上文所讨论的。因此，子像素902、904和906可以产生像素900，其具有二十七个基础状态，即使在没有粒子的部分运动的情况下。将显而易见的是许多这些光学状态可以重叠。例如，可以通过使所有粒子在子像素902、904和906的前面来产生白色，但是也可以通过使粒子在子像素902、904和906的后面来产生，即使在调光显示器中。因此，像素可以通过使全部的三个子像素902、904和906处于第一状态来提供明亮得多的白色色彩，如相对于图6 (A)或7 (A)所讨论的。将状态组合的可能性还可以允许控制色彩的色调或亮度，例如通过使用处于第一或第三状态下的某些显示单元。本技术的显示单元可以在其中低功率使用和显示材料的容易修改是优点的任何数目的应用中使用，如下面相对于图10—14所讨论的。
图10是根据本技术的实施例的使用三态显示单元的具有皮肤1002或表面显示器的移动电话1000。可以通过使用由显示单元形成的分段或像素化显示器来显示图形1004或文本而对皮肤1002进行自定义。皮肤1002可以例如被用户重配置以对图形进行自定义。由于可以低功耗来保持显示单元中的显示状态，所以皮肤1002能够在基本上不缩短电池寿命的情况下提供自定义图形。例如，电池寿命可以在没有皮肤1002情况下是在电池寿命的I %、5 %或10 %内。如果显示单元是多态的，则可以实现进一步的电池寿命，例如通过保持显示单元小以使对流电流和布朗运动最小化。
图11是根据本技术的实施例的使用显示单元来在背景1102上显示信息的标记1100。标记1100可以使用分段显示器，其中，文本字符1104和/或图形元素1106由相对大的显示像素组成，并且因此具有固定设计。在实施例中，可以使背景1102像素化，允许标记的文本1104和图形元素1106是完全可配置的。低功率需求可以允许在不具有方便的线路功率的零售应用中使用该标记，例如使用电池或电容器来提供保持电荷。标记1100可以是购买点标记、较大显示器，诸如饭店菜单、或者大型室外标记，诸如在公共汽车站处。
图12是根据本技术的实施例的可以使用显示单元作为段的分段显示器1200的图示。此类显示器可以提供用于定价信息或开价的彩色显示器。在实施例中，诸如段1202或小数点1204的每个显示元素可以由单个显示单元或单个像素组成。然而，较大显示单元的使用可以允许粒子沉淀出来，尤其是在未向显示器1200施加保持场时的时刻。因此，每个显示元素可以由被连接以便被一起控制的许多较小显示单元组成。
图13是根据本技术的实施例的可以由显示单元构成的货架定价标签1300。货架定价标签1300可以具有被像素化以用于文本1302或图形元素的显示的区域以及被分段以用于数字1304的显示的其他区域。可以与微处理器和库存系统相结合地使用货架定价标签1300以自动地显示对应于相邻货架上的物品的信息。此外，货架定价标签1300可以显示所计算的信息以帮助消费者，诸如封装重量I 306和每单位定价1308。当系统检测到库存变化时可以计算这些值一次，然后使用低功耗来保持直至下一库存变化。
图14是根据本技术的实施例的使用由显示单元构成的电光显示器的电子设备1400的方框图。电子设备可以使用像素化显示器，诸如图1的电子显示设备，或者可以使用分段显示器，诸如图11的货架定价标签。电子设备可以具有被总线1404耦合到许多操作单元的处理器1402。操作单元可以包括显示接口 1406，其可以驱动电光显示器1408，如在本文中所讨论的。
可以通过总线1404将存储器1410耦合到处理器1402。存储器1410可以包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、RAM磁盘、硬盘驱动器或任何其他类型的非临时计算机可读介质。存储器1410可以包括被配置成指示处理器1402在使用具有三个光学状态的显示单元的电光显示器1408上显示数据的代码和信息，如在本文中所述。存储器1410还可以包括要显示的内容，诸如书、标记信息等。此外，存储器1410可以包括被配置成指示处理器访问控制器1412以便接受和作用于用户输入的代码，所述用户输入诸如用以通过接口 1414来访问卖主并将文本下载到电子设备的请求。
权利要求
1.一种三态电光显不器(106),包括: 多个显示单元(300、400、500)，其中，所述多个显示单元(300、400、500)中的每一个包括: 第一电极(414)，其中，所述第一电极(414)包括布置在显示单元(300、400、500)的前表面上的透明电极； 第二电极(418、504),与第一电极相对地布置； 电介质层(404),布置在第一电极(414)与第二电极(418、504)之间，其中，电介质层(404)被图案化以产生多个凹陷体积(302、408)； 流体(410)，布置在由第一电极(414)、电介质层(404)以及凹陷体积(302、408)限定的体积(406、408 )中，其中，所述流体(410 )包括来自所述多个显示单元中的相邻一个的不同色彩的染料；以及 多个带电粒子(412)，布置在流体(410)内；以及 显示接口( 1406)，其被配置成针对显示单元(300、400、500)的前面封装所述多个带电粒子(412)以产生第一光学状态，针对显示单元(300、400、500)的背面封装所述多个带电粒子(412)以产生第二光学状态，或者将所述多个带电粒子(412)封装到凹陷区域(408)中以产生第三光学状态。
2.权利要求1的三态电光显示器，其中，显示单元(300、400、500)包括布置在第一电极(414)或第二电极(41 8、504)或两者上的电介质开关层(420)，其中，电介质开关层(420)被配置成当所施加的电压(802)超过阈值水平(806)时从非传导状态切换至传导状态。
3.权利要求1的三态电光显示器，其中，显示单元(300、500)包括与第一电极(414)相对并在电介质层(404)之上、在所述多个凹陷体积(408)外面形成的第三电极(416)。
4.权利要求3的三态电光显示器，其中，所述显示接口(1406)被配置成当在第一电极(414)与第三电极(416)之间施加差分电压时针对第三电极(416)封装所述多个带电粒子(412)。
5.权利要求1的三态电光显示器，其中，所述多个凹陷体积(302、408)的孔径(306)基本上不影响显示单元(300)的光学对比度。
6.权利要求1的三态电光显示器，包括在所述多个凹陷体积(302、408)中的每一个的底部处形成的电极(418)。
7.一种用于操作显示单元(300、400、500)的方法，包括: 向显示单元(300、400、500)中的多个电极(414、416、418、504)施加第一电压以形成其中多个带电粒子(414)被针对显示单元(300、400、500)的前表面封装的第一光学状态；向显示单元(300、400、500)中的多个电极(414、416、418、504)施加第二电压以形成其中多个带电粒子(412)被针对显示单元的背表面封装的第二光学状态；以及 向所述多个电极(414、416、418、504)施加第三电压以形成其中所述多个带电粒子(412)被封装在电介质(404)中的多个凹陷体积(408)内部的第三光学状态； 其中，所述显示单元(300、400、500)包括: 第一电极(414)，其中，所述第一电极(414)包括布置在显示单元(300、400、500)的前表面上的透明电极； 第二电极(418、504)，与第一电极(414)相对地布置；电介质层(404),布置在第一电极(414)与第二电极(418、504)之间，其中，电介质层(404)被图案化以产生多个凹陷体积(406)； 流体，布置在由第一电极、电介质层以及凹陷体积限定的体积中；以及 所述多个带电粒子被布置在流体内。
8.权利要求7的方法，包括使多个相邻显示单元(902、904、906)作为单个像素(900)进行操作。
9.权利要求7的方法，包括: 使用在第一光学状态和第三光学状态下操作的显不单兀(300、400、500)来显不第一组/[目息;以及 使用在第二光学状态和第一光学状态或第三光学状态下操作的显不单兀(300、400、500)来显示第二组信息。
10.一种电子设备(1400),包括: 处理器(1402)； 显示器(1408)，包括多个显示单元(300、400、500)，其中，所述多个显示单元(300、400、500)中的每一个包括: 第一电极(414)，其中，所述第一电极(414)包括布置在显示单元(300、400、500)的前表面上的透明电极； 第二电极(418、504),与第一电极相对地布置； 电介质层(404),布置在第一电极(414)与第二电极(418、504)之间,其中，电介质层(404)被图案化以产生多个凹陷体积(302、408)； 流体(410)，布置在由第一电极(414)、电介质层(404)以及凹陷体积(408)限定的体积(406、408)中；以及 多个带电粒子(412)，布置在流体(410)内；以及 显示接口(1406)，其被配置成针对显示单元(300、400、500)的前面封装所述多个带电粒子(412)以产生第一光学状态，针对显示单元(300、400、500)的背面封装所述多个带电粒子(412)以产生第二光学状态，或者将所述多个带电粒子(412)封装到凹陷区域(408)中以产生第三光学状态；以及 存储器(1410)，其中，所述存储器(1410)包括被配置成指示处理器(1402)控制显示接口( 1406)从而在显示器(10 6、1408)上显示数据的代码。
11.权利要求10的电子设备，其中，显示单元(300、400、500)中的流体(410)包括来自至少一个相邻显示单元(300、400、500)的不同色彩的染料。
12.权利要求10的电子设备，包括像素(900)，其包括三个邻接显示单元(902、904、906)，其中，第一邻接显示单元(902)包括红色染料，第二邻接显示单元(904)包括绿色染料，并且第三邻接显示单元(906 )包括蓝色染料。
13.权利要求10的电子设备(1400)，其中，所述多个显示单元(300、400、500)中的每一个包括分段显示器(1200)中的显示元件(1202、1204)的至少一部分。
14.权利要求10的电子设备(1400)，包括电子书阅读器(100)。
15.权利要求10的电子设备(1400)，包括货架标签(1300)、用于电子设备(1000)的皮肤(1002)、标记(1100)、价格显示器或其任何组合。
全文摘要
提供了一种包括许多显示单元(400)的显示器。显示单元(400)中的每一个包括第一电极(414)，其是透明的并布置在显示单元(400)的前表面上。第二电极(418)被与第一电极(414)相对地布置。电介质层(404)被布置在第一电极(414)与第二电极(418)之间，并且被图案化以产生多个凹陷体积(408)。流体被布置在由第一电极(414)、电介质层(404)以及凹陷体积(408)限定的体积中。流体(410)包括来自相邻显示单元(400)的不同色彩的染料。带电粒子(412)被布置在流体(410)内。该显示器还包括显示器驱动器，其被配置成针对显示单元的前面封装带电粒子(412)以产生第一光学状态，针对显示单元(400)的背面封装带电粒子(412)以产生第二光学状态，或者将所述粒子封装到凹陷区域(408)中以产生第三光学状态。
文档编号G02F1/19GK103140798SQ201080069508
公开日2013年6月5日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者全裕灿, R.H.亨策, 余宗锡, G.吉布森, J.T.马贝克, P.科尔尼洛维奇, G.A.坎布斯, 周樟林 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业