CN100397229C - 电泳器件、驱动电泳器件的方法及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电泳器件包括：一对基板；形成在这对基板上的多个像素电极和一个公共电极；通过将密封在这对基板之间的带电颗粒分散所获得的液体材料；以及驱动电路，其中驱动电路用于向像素电极和公共电极施加电压，以在它们之间生成电场。在显示图像改变时，驱动电路在所有像素电极与公共电极之间生成第一电场，以删除此前整个显示区域上所显示的图像。然后，在写入新显示图像时，驱动电路在与显示相对应的像素电极和公共电极之间生成第二电场，并且在公共电极和与显示不相对应的像素电极之间生成第三电场。

Description

电泳器件、驱动电泳器件的方法及电子装置
技术领域
本发明涉及一种使用电泳现象的电泳器件、一种驱动电泳器件的方法、以及一种包括电泳器件的电子装置。
本申请要求于2005年2月17日提交的日本专利申请No.2005-040229的优先权，该申请的图像结合于此用作参考。
背景技术
作为电泳现象，分散在液体中的带电颗粒由于电场而迁移这种现象已经是众所周知的了。作为应用这种现象的技术，已经知道了这样一种技术：当在一对电极之间施加电场时，带电颗粒受到电极中任何一个电极的吸引，其中这对电极所处的状态是在所述电极对之间插入了通过将带电的颜料微粒分散为带有染料颜色的分散液而形成的材料。人们一直尝试使用这种现象来实现显示器件。通过将带电颗粒分散为带有染料颜色的分散液而形成的材料称作电泳墨水，并且使用电泳墨水的显示器件称作电泳显示器(EPD)。
当从外部向电泳墨水施加电场时，如果带电微粒的极性为正，则带电微粒将沿着电场方向移动，并且如果带电微粒的极性为负，则带电微粒将沿着与电场方向相反的方向移动。结果，观察电泳墨水的一侧，即显示表面，看起来像带有溶剂的颜色以及带电颗粒的颜色中的任一种颜色。因此，针对每一个像素控制位于每个像素表面上的电泳墨水中带电微粒的移动，从而可以在显示表面上对显示信息进行显示。
近年来，提出了这样一种技术：将电泳墨水填充在微胶囊中，以构成微胶囊方式的电泳墨水，由此改进显示器的可靠性。在微胶囊中填充两种带电颗粒，这两种带电颗粒包括带有形成显示的色彩的带电颗粒以及带有形成背景的色彩的带电颗粒。换句话说，在有源矩阵类型的元件阵列上涂上以微胶囊方式制造的电泳墨水，以获得具有优异可见度及低功耗的显示器件(电泳器件)。
然而，通过将以微胶囊方式构成的电泳墨水与有源矩阵类型的元件阵列相组合而形成的电泳器件在驱动方法上具有如下问题。
显示图像改变时所需的电压(电势差)取决于微胶囊的尺寸(直径)，并且大约是1V/μm。一般的微胶囊的直径是几十个μm，因此电压至少需要10V。这里，描述如下的情形：驱动电压设置为10V，并且将驱动液晶显示器的典型方法用于电泳器件。
首先，将施加于公共电极的电压设置为10V，并且将施加于像素电极的电压设置为0V或20V。换句话说，当公共电极的电势大于像素电极的电势时，施加于像素电极的电压被设置为0V。相反，当像素电极的电势大于公共电极的电势时，施加于像素电极的电压被设置为20V。因此，可以重写所显示的图像。
然而，对于施加于像素电极的电压，当开关与像素电极的TFT相连时，驱动电压太高了，因此难以获得TFT的可靠性。另外，20V的电压只是近似值，并且电压可能是30V或更高。这种情形中，更加难以获得可靠性。
另外，作为驱动液晶显示器的另一种典型方法，已知一种改变公共电极的电势的方法，这种方法称作共同摆动方法(common swingmethod)。换句话说，当公共电极的电势大于像素电极的电势时，施加于像素电极的电压被设置为0V，并且施加于公共电极的电压被设置为10V。相反，当像素电极的电势大于公共电极的电势时，施加于像素电极的电压被设置为10V，并且施加于公共电极的电压被设置为0V。结果，可以以10V的电压来重写所显示的图像，并且可以改进TFT的可靠性。
然而，这种方法具有如下问题。
例如，假设分别向公共电极和像素电极施加10V和0V的电压以便重写任何像素的显示图像。这种情形中，必须将10V的电压施加于并不重写显示图像的其他像素电极，以便防止错误的重写操作。然而，因为通过顺序选择每个像素晶体管来向每个像素电极施加电压，所以向每个像素电极施加电压时的定时与向公共电极施加电压时的定时不一致，因此出现延迟。结果，担心会出现错误的重写。另外，即使在错误的重写出现之前就向每个像素电极施加了电压，像素电极的电压也会由于像素晶体管的泄漏而逐渐下降。可能会出现错误的重写。
因此，作为解决这些问题的传统技术，提供了这样一种显示器件(电泳器件)，其中，当改变所显示的图像时，在整个显示区域上删除在此之前所显示的图像，并且在显示区域上写入新的显示图像(例如，参见日本未审查专利申请公开No.2002-149115)。
换句话说，将所有的多个像素电极都设置为具有相同的电势，将电压施加在公共电极与像素电极之间，并且在整个显示区域上删除在此之前所显示的图像。此后，当在显示区域上重写新的显示图像时，公共电极的电势与像素电极的电势相同，并且将预定电势施加于要重写的像素电极。
通过以这种方式进行驱动，可以防止上述的错误重写。
然而，上述传统显示器件(电泳器件)具有如下问题。
图13A和13B是用于图示显示器件的问题的图，其中标号1表示第一基板(未示出)上提供的多个像素电极，并且标号2表示第二基板(未示出)提供的公共电极。包含黑色颗粒3和白色颗粒4的液体材料(未示出)密封在像素电极1与公共电极2之间，从而夹在这两者之间。黑色颗粒3带有黑色，充当显示色彩，并且带有正极性的电荷，而白色颗粒4带有白色，充当背景色彩，并且带有负极性的电荷。在显示器件(电泳器件)中，公共电极2形成显示表面。另外，通常使用微胶囊类型的液体材料。然而，在这种情形中，为了描述的简洁，省略了微胶囊的描述。
在上述显示器件中，当改变所显示的图像时，在整个显示区域上删除此前所显示的图像(图像删除)，如图13A所示。
换句话说，所有的像素电极1具有相同的电势(Vss)，并且向公共电极2施加不同电压，以使其具有某一电势(Vdd)(但是，Vdd＞Vss)。结果，在像素电极1与公共电极2之间生成从公共电极2指向像素电极1的电场(图13A中箭头所示)，带有负极性电荷的白色颗粒4由于电场作用向着公共电极2移动(迁移)，而带有正极性电荷的黑色颗粒3向着像素电极1移动(迁移)。通过以这种方式驱动，因为充当显示表面的公共电极2通过白色颗粒4形成了背景色彩，所以删除了先前所显示的图像。
此后，在显示区域上重写新的显示图像(新图像写入)，如图13B所示。
换句话说，选择性地向与显示相对应的像素电极1a施加电压，以使该像素电极的电势变为电势(Vdd)，并且向公共电极2施加不同的电压，以使公共电极的电势变为电势(Vss)。结果，电场的方向只是在与显示相对应的像素电极1a上反转，因此黑色颗粒3向着公共电极2移动，并且白色颗粒4向着像素电极1a移动。另一方面，在与显示不对应并且实际上形成背景的像素电极1b中，公共电极2与像素电极1b变为相同的电势(Vss)。因此，颗粒3和4保持在删除图像时所处的位置，并且由于电场去除，颗粒不会移动。
然而，因为开关元件或导线通常与像素电极1(1a和1b)相连，所以像素电极会由于沟道电阻或导线电阻以及导线电容等的影响而经历压降。结果，像素电极1(1a和1b)的电势变为Vss’，而不是Vss，即便向其施加的电压是要使像素电极具有Vss的电势，如图14A和14B所示。换句话说，Vss’稍大于Vss。
如果这样的话，在删除图像时不存在问题，如图14A所示。但是，当如图14B所示重写新图像时，在形成背景的像素电极1b中出现公共电极2的电势(Vss)与像素电极1b的电势(Vss’)之间的电势差，因此生成从像素电极1指向公共电极2的弱电场。结果，颗粒3和4从删除图像时的位置稍稍移动，并且在原本应该显示白色(充当背景色彩)的部分显示灰色，由此恶化对比度及图像质量。
发明内容
因此，设计本发明来解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种电泳器件、一种驱动电泳器件的方法、以及一种包括电泳器件的电子装置，它们能够防止对比度的恶化并改进图像质量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电泳器件，包括：一对基板；形成在这对基板上的多个像素电极和一个公共电极；通过将密封在这对基板之间的带电颗粒分散所获得的液体材料；以及驱动电路，用于向所述像素电极和所述公共电极施加电压，以在它们之间生成电场，所述电泳器件使用由于施加所述电压而生成的所述电场来移动所述带电颗粒，由此执行显示，其中，在显示图像改变时，所述驱动电路使所有像素电极具有第一电势，使公共电极具有第二电势，在所有像素电极与公共电极之间生成第一电场，并且删除整个显示区域上此前所显示的图像。然后，在写入新显示图像时，所述驱动电路使公共电极的电势变为第三电势，使与显示相对应的像素电极的电势变为第四电势，使与显示不相对应的像素电极的电势变为第五电势，在公共电极和与显示相对应的像素电极之间生成第二电场，并且在公共电极和与显示不相对应的像素电极之间生成第三电场。所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相反，所述第一电场的方向与所述第三电场的方向相同，并且所述第二电场的强度大于所述第三电场的强度。
根据所述电泳器件，当显示图像改变时，删除整个显示区域上此前所显示的图像，并且写入新图像，这样传统技术一样。另外，当写入新的显示图像时，与显示相对应的像素电极的电势改变为第四电势，并且公共电极的电势改变为第三电势。
具体地说，第一电势是图14A和4B中所示的电势(Vss’)。换句话说，本发明中提到的第一电势不是意味着从驱动电路向像素电极(1a和1b)所施加的电压，而是在像素电极由于沟道电阻或导线电阻以及导线电容影响等而经历压降之后像素电极处的电势(Vss’)。另外，考虑到电势(Vss’)在像素电极之间稍有变化。这种情形中，将像素电极的最大值而不是平均值定义为本发明中的第一电势(Vss’)。
另外，第二电势是图14A所示的电势(Vdd)。向所有像素电极1施加第一电势，并且向公共电极2施加第二电势，从而如图14A所示生成从公共电极2指向像素电极1的第一电场。根据本发明，当写入新的显示图像时，公共电极2的电势变为第三电势(Vbias)，而不是像传统技术中那样是电势(Vss)，与显示相对应的像素电极的电势变为第四电势(即，Vdd)，与显示不相对应的像素电极的电势变为第五电势(即，Vss’)。结果，在公共电极和与显示相对应的像素电极之间生成第二电场，并且在公共电极和与显示不相对应的像素电极之间生成第三电场。这里，第一电场的方向与第二电场的方向相反，并且第一电场的方向与第三电场的方向相同。结果，在与显示不对应并形成背景的像素电极中，不会如图14B所示那样生成从像素电极1b指向公共电极2的电场。因此，可以防止由于从像素电极1b指向公共电极2的电场而导致的对比度和图像质量恶化。
另外，在与显示相对应的像素电极中，由于电场，颗粒移动到所设置的电极一侧，以形成所希望的显示，与图14B相类似。
另外，当所有电势(即，Vbias、Vss’以及Vdd)具有负极性时，颗粒的带电极性与图14A和14B所示的示例相反，从而可以获得与所有电势都是正极性时相同的效果。
在所述电泳器件中，因为第二电场的强度大于第三电场的强度，所以在从图像删除模式改变为新图像写入模式时，可以相对迅速地执行显示切换。换句话说，通过电泳颗粒的移动而进行的显示切换的速度取决于第二电场的强度。因此，因为第二电场的强度大于不执行显示切换一侧的第三电场的强度，所以可以如上所述相对迅速地执行显示切换。
在所述电泳器件中，优选地，第二电场与第三电场之间的关系满足如下公式1：
[公式1]
第三电场的强度≤(第二电场的强度)/10。
根据这一方面，第二电场的强度比第三电场的强度大十倍或更多。因此，当图像删除模式改变为新图像写入模式时，可以相对迅速地执行显示切换，从而可以改进显示特性。
另外，优选地，第三电场的强度实质上为零。这种情形中，即使第二电场的强度相对较小，第二电场的强度也会充分大于第三电场的强度。
在所述电泳器件中，优选地，其中分散了带电颗粒的液体材料填充在微胶囊中。
根据这一方面，可以防止电泳墨水由于充当带电颗粒的颜料微粒的凝聚而可靠性降低，并且可以增加显示的可靠性。
在所述电泳器件中，优选地，带电颗粒由带有第一极性电荷并具有第一色彩(例如，显示色彩)的第一电泳颗粒以及带有第二极性电荷并具有第二色彩(例如，背景色彩)的第二电泳颗粒组成。
根据这一方面，不必将其中分散了带电颗粒的分散溶液着色为背景色彩。因此，可以获得高清晰度的显示。
在所述电泳器件中，优选地，基板对由柔性基板组成。
根据这一方面，因为电泳器件例如可以用作电子纸张，所以电泳器件可以具有许多用途。
另外，本发明提供了一种驱动电泳器件的方法，其中所述电泳器件包括一对基板、分别形成在这对基板上的多个像素电极和一个公共电极、通过将密封在这对基板之间的带电颗粒分散所获得的液体材料、以及驱动电路，其中所述驱动电路用于向所述像素电极和所述公共电极施加电压，以在它们之间生成电场，所述电泳器件通过由于施加所述电压而生成的所述电场来移动所述带电颗粒，由此执行显示，所述方法包括：在显示图像改变时，使所有像素电极具有第一电势，并且使公共电极具有第二电势，以在所有像素电极与公共电极之间生成第一电场，由此删除整个显示区域上所显示的当前图像；并且在写入新显示图像时，使公共电极的电势变为第三电势，使与显示相对应的像素电极的电势变为第四电势，并且使与显示不相对应的像素电极的电势变为第五电势，以在与显示相对应的像素电极和公共电极之间生成第二电场，并且在公共电极和与显示不相对应的像素电极之间生成第三电场。在驱动电路驱动所述电泳器件时，所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相反，所述第一电场的方向与所述第三电场的方向相同，并且所述第二电场的强度大于所述第三电场的强度。
根据所述驱动电泳器件的方法，在写入新的显示图像时，公共电极2的电势为第三电势(Vbias)，而不是像传统技术中那样是电势(Vss)，这与上述电泳器件相类似。因此，可以防止由于从像素电极1b指向公共电极2的电场而导致的对比度和图像质量恶化。
因为第二电场的强度大于第三电场的强度，所以在图像删除模式改变为新图像写入模式时可以相对迅速地执行显示切换。
根据本发明的一种电子装置包括所述电泳器件。
根据所述电子装置，因为所述电子装置包括可以防止图像质量恶化并且在执行新图像写入时可以相对迅速地执行显示切换的电泳器件，所以可以增加使用电泳器件的显示单元的可靠性。
附图说明
图1是示出了根据本发明第一实施例的电泳器件的示意结构的实质部分的侧截面图。
图2是示出了具有像素电极的基板的内表面的平面图。
图3A至3C是微胶囊和电泳颗粒的解释图。
图4A和4B是驱动电路的解释图。
图5A和5B是用于图示本发明的驱动方法的示意图。
图6是根据本发明第二实施例的电泳器件的平面图。
图7A和7B是根据本发明第三实施例的电泳器件的图。
图8A和8B是用于图示驱动根据本发明第三实施例的电泳器件的方法的图。
图9是示出了作为根据本发明的电子装置的示例的计算机的外部结构的立体图。
图10是示出了作为根据本发明的电子装置的示例的移动电话的外部结构的立体图。
图11是示出了作为根据本发明的电子装置的示例的电子纸张的外部结构的立体图。
图12是示出了作为根据本发明的电子装置的示例的电子笔记本的外部结构的立体图。
图13A和13B是用于图示传统电泳器件的问题的图。
图14A和14B是用于图示传统电泳器件的问题的图。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明。
(第一实施例)
图1示出了根据本发明第一实施例的电泳器件。在图1中，标号10表示电泳器件。电泳器件10通过在基板11上附上相对基板12形成。在相对基板12的内侧提供公共电极13，并且在公共电极13与基板11上形成的像素电极14之间提供微胶囊层15a。微胶囊层15a由其中封装了电泳颗粒的微胶囊15组成。
TFT(薄膜晶体管)16的漏极17与每个像素电极14串联，并且TFT 16用作开关元件。
另外，在具有上述结构的电泳器件10中，基板11和相对基板12之一用作显示表面(观察表面)。另外，电极和用作显示表面的基板需要具有高的透射率，并且优选地是透明的。在本实施例中，相对基板12用作显示表面，因此相对基板12和公共电极13由透明材料制成。
另外，当显示器件1需要具有柔性时(例如，IC卡或电子纸张)，基板11和相对基板12使用具有矩形膜形状或矩形薄片形状的树脂基板。
另外，如上所述，用作显示表面(观察表面)的相对基板12由上述透明材料(高透射率的材料)制成。具体地说，适合使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)。同时，不用作基显示表面的板11不需要由透明材料(高透射率的材料)制成。因此，可以使用聚酯如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)、压克力(acryl)或聚丙烯酸酯以及上述材料。
另外，当电泳器件10与普通面板一样不需要柔性时，每个基板可以由玻璃、硬树脂制成，或者由硅制成的半导体基板构成。
TFT 16包括：在基板11上的底部绝缘膜18之上形成的源极层19、沟道20以及漏极层21；在这些部件之上形成的栅极绝缘膜22；在栅极绝缘膜22之上形成的栅极23；在栅极层19之上形成的源极24；以及在漏极层21之上形成的漏极17。另外，TFT 16依次覆盖有绝缘膜25和绝缘膜26。
公共电极13由上述透明材料(高透射率的材料)制成。具体地说，用于形成公共电极的透明材料可以是诸如ITO(铟锡氧化物)之类的导电氧化物、诸如聚苯胺之类的电子导电聚合物、以及通过将离子材料(例如，NaCl、LiClO4以及KCl)分散在基体树脂(例如，聚乙烯醇树脂以及聚碳酸酯树脂)中所获得的离子导电聚合物，并且选择性使用这些材料中的一种或多种材料。另一方面，因为上面形成有像素电极14的基板11并不用作显示表面，所以像素电极14不需要是透明(高透射率)的。因此，用于形成像素电极14的材料可以是一般的导电材料，例如铝(Al)。当然，也可以使用上述透明材料。
这里，根据本实施例，像素电极14由分段电极组成。图2是示出了基板11的内侧的平面图。在基板11中，每个像素电极14具有七个分段电极14a(称作七段电极)以及背景电极14b和14c(形成分段电极14a的显示的背景)。分段电极14a排列成数字8的形状，从而可以显示从0到9的数字。在本实施例中，形成三组分段电极14a，从而可以显示三位数字。另外，背景电极14b排列在分段电极14a的外部，并且背景电极14c排列在根据上述方法排列的分段电极中四个分段电极14a所包围的区域中。另外，背景电极14b和14c可以如此形成：它们在分段电极14a之间彼此连接在一起，并且总是具有相同的电势。
在根据本实施例的电泳器件10中，如图1所示，利用粘合剂(未示出)将封装了电泳颗粒的微胶囊15粘合在一起，从而在基板11与相对基板12之间形成微胶囊层15a。如图3A所示，在每个微胶囊15中封装了由两种电泳颗粒3和4以及用于分散电泳颗粒3和4的液体分散剂5组成的电泳分散液(液体材料)6。
液体分散剂5可以是水，诸如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、辛醇以及甲基溶纤剂(2-甲氧基乙醇)之类的醇基溶液，诸如乙酸乙酯和乙酸丁酯之类的各种酯，诸如丙酮、甲基乙基酮以及甲基异丁基酮之类的酮，诸如戊烷、己烷以及辛烷之类的脂肪族烃，诸如环己烷以及甲基环己烷之类的脂环烃，诸如具有长链烷基团的苯(例如，苯、甲苯、二甲苯、己基苯、庚基苯、辛基苯、壬基苯、癸基苯、十一烷基苯、十二烷基苯、十三烷基苯以及十四烷基苯)之类的芳香烃，诸如二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳以及1，2-二氯乙烷之类的卤代烃，以及通过将表面活性剂与羧酸酯或者羧酸酯之外的各种油中的每一种或者各种油的混合物进行混合所获得的材料。
另外，电泳颗粒3和4是具有如下特性的有机或无机颗粒(聚合物或胶体)：由于液体分散剂5中的电势差引起的电泳而移动。
电泳颗粒3和4可以由如下颜料中选出的两种材料制成：黑色颜料，例如苯胺黑、碳黑以及钛黑(titan black)；白色颜料，例如二氧化钛、氧化锌以及三氧化锑；黄色颜料，例如异吲哚啉酮、铬黄、黄色氧化铁、镉黄、钛黄以及锑；偶氮基颜料，例如单偶氮、双偶氮以及多偶氮；红色颜料，例如喹吖酮红(quinacridonelate)和铬朱红；蓝色颜料，例如酞菁蓝、阴丹士林蓝(induslene)、蒽醌基颜料、铁蓝、群青蓝以及钴蓝；绿色颜料，例如酞菁绿。
另外，如果必要的话，可以向这些颜料中加入由颗粒制成的电荷控制剂(例如，电解质、表面活性剂、金属皂、树脂、橡胶、油、清漆以及化合物)、分散剂(例如基于钛的偶联剂、基于铝的偶联剂以及基于硅烷的偶联剂)、润滑剂以及稳定剂。
另外，将电泳颗粒3和4的比重设置为基本上等于用于分散电泳颗粒的液体分散剂5的比重。
另外，用于形成微胶囊15的壁膜的材料可以是混合物，例如阿拉伯树胶和明胶的复合膜、聚氨酯树脂、以及尿素树脂。
根据本实施例，两种电泳颗粒3和4之一带有正极性的电荷，并且其中另一种带有负极性的电荷。另外，在两种电泳颗粒3和4中，电泳颗粒3充当形成图案的黑色颗粒，并且电泳颗粒4充当形成背景的白色颗粒。根据本实施例，黑色颗粒3由充当黑色颜料的碳黑形成，并且带有正极性的电荷。另外，白色颗粒由充当白色颜料的二氧化钛形成，并且带有负极性的电荷。
另外，在微胶囊层15a中，可以使用对微胶囊15的壁膜具有极佳的亲和力、对于基底具有极佳的附着力并且具有绝缘特性的材料作为用于将微胶囊15固定在其中的粘合剂。例如，用于形成粘合剂的材料可以是：热塑性树脂，如聚乙烯、氯化聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯、ABS树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂、氯乙烯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-偏1，1-二氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、乙烯-乙烯醇-氯乙烯共聚物、丙烯-氯乙烯共聚物、偏氯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛和纤维素树脂；聚合物，如聚酰胺树脂、聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚砜、聚酰胺酰亚胺、聚氨基双马来酰亚胺、聚醚砜、聚亚苯基砜、聚芳酯(polyalylate)、接枝聚苯醚(polyphenlyene eter)、聚醚醚酮(polyether ethyl ketone)和聚醚酰亚胺；氟树脂，如聚四氟乙烯、聚氟化乙烯丙烯(polyethykene propylene)、聚四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚一氯三氟化乙烯和氟橡胶；以及有机硅树脂，如硅橡胶，甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、聚丁烯和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯苯乙烯共聚物。
在具有上述结构的微胶囊中，当从外部向微胶囊施加电场时，微胶囊中的电泳颗粒3和4(黑色颗粒和白色颗粒)根据电荷极性沿着电场方向移动。
例如，当公共电极13的电势高而像素电极14的电势低时，在公共电极13与像素电极14之间生成从公共电极13指向像素电极14的电场(图13A中箭头所示)，如图3B所示。然后，由于所生成的电场，带有负极性电荷的白色颗粒4向着公共电极13移动(迁移)，并且带有正极性电荷的黑色颗粒3向着像素电极14移动(迁移)。然后，因为充当显示表面的公共电极13由于白色颗粒4而形成了背景色彩，所以在充当显示表面的相对基板12上只显示背景色彩而不是实际的显示。
另外，当公共电极13的电势低而像素电极14的电势高时，在公共电极13与像素电极14之间生成从像素电极14指向公共电极13的电场(图13A中箭头所示)，如图3C所示。然后，由于所生成的电场，带有负极性电荷的白色颗粒4向着像素电极14移动(迁移)，并且带有正极性电荷的黑色颗粒3向着公共电极13移动(迁移)。然后，因为充当显示表面的公共电极13由于黑色颗粒3而形成了显示色彩，所以在充当显示表面的整个相对基板12上实现黑色显示。
另外，驱动电路与像素电极14和公共电极13相连，用于向这些电极施加电压以移动电泳颗粒3和4(黑色和白色颗粒)，由此执行显示。
图4A是用于图示驱动电路的图。在图4A中，标号30表示驱动电路。驱动电路30包括与公共电极13连接的公共电极侧电路31以及与像素电极14连接的像素电极侧电路32。公共电极侧电路31和像素电极侧电路32分别由作为主要构成元件的三态缓冲电路33构成。
也就是说，通过向每个像素电极14连接一个三态缓冲电路33，像素电极侧电路32向每个像素电极14施加地电势Vss(0V)或者15V的电压Vdd。另一方面，通过将偏压设置电路34通过三态缓冲电路33与公共电极13相连，公共电极侧电路31向公共电极13施加偏压设置电路34中设置的偏压(Vbias)或者15V的电压Vdd。例如，通过如图4B所示将可变电阻器与运算放大器(电压跟随器)组合在一起来构成偏压设置电路34。
这里，如图1所示充当开关元件的TFT 16与每个像素电极14相连，并且导线也与每个像素电路相连。因此，当向每个像素电极14施加地电势Vss(0V)时，由于沟道电阻或者导线电阻和导线电容，像素电极14受到压降的影响。因此，像素电极14的电势变为Vss’，而不是Vss(0V)，即使是施加地电势(0V)以变为Vss时。Vss’稍大于Vss，并且在本实施例中，Vss’是0.5V。
这种情形中，在删除图像时不存在问题。然而，在写入新图像时，在形成背景的像素电极14这一侧，在公共电极13的电势(Vss)与像素电极14的电势(Vss’)之间出现电势差，因此对比度和图像质量恶化。
因此，在本发明中，在写入新图像时，与现有技术中施加地电势(0V)不同，将偏压设置电路34先前所设置的偏压(Vbias)施加于形成背景的像素电极14，而不是施加于形成实际显示的部分(与显示相关的像素电极14)。
换句话说，当驱动电路30通过微胶囊15中电泳颗粒3和4的移动(迁移)来改变要显示在相对基板12一侧(公共电极13一侧)上的图像时，首先在整个显示区域上删除所显示的图像，然后在显示区域上写入新的显示图像，这与传统技术类似。将参考图5A和5B示意性地描述驱动电路30的驱动方法。在图5A和5B中，通过与图13和14相对应，省略了对微胶囊的描述，以便简化图5A和5B的描述。
首先，如图5A所示，将所有的像素电极14设置为具有第一电势(Vss’)，并且将公共电极13设置为具有第二电势(Vdd＝15V)。这样，在像素电极14与公共电极13之间生成第一电场E1，并且在整个显示区域上删除此前所显示的图像。换句话说，由于第一电场E1，带有负极性电荷的白色颗粒(电泳颗粒)4向着公共电极13移动(迁移)，并且带有正极性电荷的黑色颗粒(电泳颗粒)3向着像素电极14移动(迁移)。结果，充当显示表面的公共电极13通过白色颗粒4形成背景色彩，从而删除了先前所显示的图像。此时，第一电场E1的方向是从公共电极13指向像素电极14的方向，并且第一电场E1的强度是通过将公共电极与像素电极之间的电势差(这种情形中是15V)除以公共电极与像素电极之间的距离所得到的值。
这里，显示区域意味着像素电极14(也包括像素区域14之间的区域)与公共电极13之间插入的区域。另外，将所有像素电极14设置为第一电势(Vss’)实际上意味着向每个像素电极14施加地电势Vss(0V)，这与传统技术中一样。通过向每个电极施加地电势，每个像素电极14的电势(第一电势)由于导线电容、压降等的影响变为Vss’。
另外，考虑到第一电场(Vss’)在像素电极14之间会有微小的变化。这种情形中，将像素电极14的最大值而不是平均值定义为本发明中的第一电势(Vss’)。换句话说，由导线电容或压降的影响所确定的第一电势(Vss’)的最大值变为0.5V
此后，如图5B所示，重写新的显示图像(写入新图像)。
换句话说，选择性地向与显示相对应的像素电极14施加电压，以将电势改变为第四电势(即，Vdd)，并且向公共电极13施加不同的电势，以将电势改变为第三电势(Vbias)。以这种方式，在公共电极13和与显示相对应的像素电极14之间生成第二电场E2。
同时，向与显示不相对应的像素电极14施加第五电势(即，Vss’)。这样，在公共电极13和与显示不相对应的像素电极14之间生成第三电场E3。
这里，第三电势(Vbias)被预先设置在满足下列所有条件的范围之内。
·第一电场E1的方向与第二电场E2的方向相反。
·第一电场E1的方向与第三电场E3的方向相同。
·第二电池E2的强度大于第三电场E3的强度。
在本实施例中，因为如上所述第一电势(Vss’)是0.5V，所以认为第三电势(Vbias)是1V。
如上所述，因为第一电场E1的方向与第三电场E3的方向相同，所以不会像传统技术中那样，在与显示不对应的公共电极14一侧不会生成从像素电极14指向公共电极13的电场并形成背景。如图5B所示，在像素电极14一侧，生成从公共电极13指向像素电极14的弱电场(第三电场E3)。
因此，本发明可以解决如下问题：颗粒3和4从删除图像时所处的位置稍稍移动，因此在原本应该显示充当背景色彩的白色的部分显示灰色，由此恶化对比度和图像质量。
另外，因为第一电场E1的方向与第二电场E2的方向(在写入新的显示图像时从与显示相对应的像素电极14开始)相反，所以每个颗粒移动到在设计时提供每个颗粒的电极一侧，并进行所希望的显示，这与传统技术相类似。
另外，第二电场E2的强度(将第四电势(Vdd)与第三电势(Vbias)之间的差值除以电极之间的距离所得到的值)大于第三电场E3的强度(将第三电势(Vbias)与第五电势(Vss’)之间的差值除以电极之间的距离所得到的值)。因此，当从删除图像模式改变为新图像写入模式时，可以相对迅速地执行显示切换。换句话说，如上所述，由电泳颗粒3和4的移动进行的显示切换速度取决于第二电场E2的强度。因此，因为第二电场E2的强度大于不执行显示切换一侧的第三电场E3的强度，所以可以相对迅速地执行显示切换。
这里，为了更迅速地执行显示切换以改进显示特性，第二电场E2的强度可以大于第三电场E3的强度。具体地说，优选地，第二电场E2与第三电场E3之间的关系满足如下公式1：
[公式1]
第三电场E3的强度≤(第二电场E2的强度)/10
根据上述公式，第二电场E2的强度比第三电场E3的强度大十倍或更多。因此，当从图像删除模式改变为新图像写入模式时，可以相对迅速地执行显示切换，从而可以改进显示特性。根据本实施例，因为如上所述将第五电势(Vss’)设置为0.5V，将第四电势(Vdd)设置为15V，并且将第三电势(Vbias)设置为1V，所以满足上述条件，因此可以充分改进显示特性。
另外，根据本实施例，所有电势(即，Vbias、Vss’和Vdd)都是正极性。然而，当所有电势(即，Vbias、Vss’和Vdd)都是负极性时，将每个颗粒的带电极性相对于图5A和5B所示的示例反转，从而获得与所有电势都是正极性时相同的效果。
在根据本实施例的电泳器件10中，当写入新的显示图像时，将公共电极13的电势设置为第三电势(Vbias)，而不是像传统技术中那样设置为电势(Vss)。因此，可以防止由于从像素电极14指向公共电极13的电场而引起的对比度和图像质量的恶化。
另外，因为第二电场E2的强度大于第三电场E3的强度，所以在从图像删除模式改变为新图像写入模式时可以相对迅速地执行显示切换。
另外，在驱动本发明的电泳器件的方法中，可以获得与上述电泳器件相同的效果。
(第二实施例)
接着，将描述根据本发明第二实施例的电泳器件。
本发明的第二实施例与第一实施例的主要不同在于，使用排列成点状的电极作为像素电极，而不是使用与显示图像相对应的分段电极，并且以有源矩阵方式来驱动电极。
图6是示出了根据本发明第二实施例的电泳器件的图。在图6中，标号40表示电泳器件。电泳器件40具有由微胶囊15组成的微胶囊层15a，微胶囊层15a夹在包括多个像素电极41的基板(未示出)与包括公共电极的基板(未示出)之间。
在形成了像素电极41的一个基板上，形成了多条数据线42、与多条数据线42相交的多条扫描线43、用于向多条数据线42提供数据信号的数据线控制电路44、以及用于向多条扫描线43提供扫描信号的扫描线控制电路45。另外，由TFT构成的开关元件46在数据线42与扫描线43之间的交叉部分附近分别与数据线42和扫描线43相连，并且像素电极41通过开关元件46与数据线42和扫描线43相连。根据上述结构，像素电极41排列成矩阵。这里，数据线控制电路44和扫描线控制电路45构成第一实施例的像素电极侧电路32。
在另一个基板上，公共电极排列在整个显示区域上，即，与如上所述形成了像素电极41的区域相对的整个区域。根据第一实施例的公共电极侧电路31(图6中未示出)与公共电极相连。另外，由数据线控制电路44和扫描线控制电路45组成的像素电极侧电路32与公共电极侧电路31构成了根据本发明的驱动电路30(图6中未示出)。
另外，与第一实施例类似，驱动电路30驱动根据第二实施例的电泳器件40。
换句话说，当公共电极一侧所显示的图像由于微胶囊15中电泳颗粒3和4的移动(迁移)而改变时，驱动电路30删除整个显示区域上所显示的图像，然后在显示区域上写入新的显示图像。
为了删除整个显示区域上的显示图像，首先，向公共电极施加预定电压，以将公共电极设置为具有第二电势(Vdd；例如，15V)。另外，顺序从数据线控制电路44向所有数据线42提供Vss(例如，0V)。另外，由扫描线控制电路45选择扫描线43之一，并且接通所选中的扫描线43相连的开关元件46。另外，通过重复这一过程，将数据线42的电压提供给所有像素电极41，以使所有像素电极41具有第一电势。与第一实施例相似，由于数据线42的导线电阻或导线电容以及开关元件46的沟道电阻，在像素电极41中出现压降。因此，像素电极41的电势(第一电势)变为Vss’(例如，0.5V)。
以这种方式，在像素电极41与公共电极之间生成第一电场E1，并且在整个显示区域上删除此前所显示的图像。换句话说，通过第一电场E1，带有负极性电荷的白色颗粒(电泳颗粒)向公共电极一侧移动(迁移)，并且带有正极性电荷的黑色颗粒(电泳颗粒)向像素电极一侧移动(迁移)。结果，充当显示表面的公共电极一侧通过白色颗粒形成背景色彩，因此删除先前所显示的图像，这与第一实施例类似。此时，第一电场E1的方向是从公共电极指向像素电极41的方向，并且第一电场E1的强度是通过将公共电极与像素电极之间的电势差(这种情形中是15V)除以公共电极与像素电极之间的距离所得到的值。
然后，为了写入新的显示图像，向公共电极施加不同的电压，从而公共电极的电势变为第三电势(Vbias)。另外，由数据线控制电路44和扫描线控制电路45组成的像素电极侧电路32选择性地向与显示相对应的像素电极41施加电压，从而像素电极41的电势顺序改变为第四电势(即，Vdd)。另外，顺序向与显示不对应并形成背景的像素电极41施加与重写图像之前的电压相等的电压(Vss’)(作为第五电势)。结果，在公共电极和与显示相对应的像素电极41之间生成第二电场E2，并且在公共电极和与显示不相对应的像素电极41之间生成第三电场E3。
这里，第三电势(Vbias)被预先设置在满足所有上述条件的范围之内，这与第一实施例类似。根据本实施例，第三电势例如是1V。
这样，在与显示不对应并且形成背景的像素电极中，不会像传统技术中那样，不会生成从像素电极41指向公共电极的电场，并且生成从公共电极指向像素电极41的弱电场(即，第三电场E3)。
因此，本发明可以解决如下问题：颗粒3和4从删除图像时所处的位置稍稍移动，因此在原本应该显示充当背景色彩的白色的部分显示灰色，由此恶化对比度和图像质量。
另外，在屏幕上完成新图像的写入之后，所有扫描线43变为非选中状态，因此可以保持它们的显示状态。
此外，在根据本实施例的电泳器件40中，当写入新的显示图像时，将公共电极的电势设置为第三电势(Vbias)，而不是像传统技术中那样设置为电势(Vss)。因此，可以防止由于从像素电极41指向公共电极的电场而引起的对比度和图像质量的恶化。
另外，因为第二电场E2的强度大于第三电场E3的强度，所以在从图像删除模式改变为新图像写入模式时可以相对迅速地执行显示切换。
另外，在驱动电泳器件的方法中，可以获得与电泳器件相同的效果。
(第三实施例)
接着，将描述根据本发明第三实施例的电泳器件。
本发明的第三实施例与第二实施例的主要不同在于，根据第三实施例的电泳器件是面内(in-plane)类型的。
图7A和7B是示出了根据本发明第三实施例的电泳器件的图。在图7A和7B中，标号50表示电泳器件。电泳器件50是面内类型的，并且多个像素电极52和多个公共电极53形成在一个基板51上，如图7A的侧截面图所示。另外，在像素电极52和公共电极53之上提供另一个基板54。由上述实施例中所述的电泳颗粒(黑色颗粒)3和用于分散电泳颗粒3的液体分散剂5组成的电泳分散介质(液体材料)6密封在基板54与基板51上的像素电极52和公共电极53之间。然而，根据第三实施例，电泳颗粒(黑色颗粒)3带有负极性的电荷，而不是正极性的电荷。
像素电极52和公共电极53排列为彼此相邻，如图7B中实质部分的平面图所示，并且彼此相邻的一组像素电极52和公共电极53组成一个单元像素P。另外，像素电极52与公共电极53的面积比(宽度比)例如是20∶1，从而像素电极52的宽度远大于公共电极53的宽度。因此，主要由像素电极52形成的显示区域不会由于公共电极53而变小。在图7A和7B中，为了方便起见，将像素电极52与公共电极53的面积比(宽度比)表示为小于实际的面积比。
在具有像素电极52和公共电极53的基板51上形成上述第二实施例中所述的驱动电路30(在图7A和7B中未示出)。换句话说，像素电极侧电路32与每个像素电极52相连，并且公共电极侧电路31与每个公共电极53相连。
另外，驱动电路30以与第一和第二实施例相同的方式来驱动根据第三实施例的电泳器件50。
换句话说，当所显示的图像由于电泳颗粒3的移动(迁移)而改变时，首先，驱动电路30删除整个显示区域上所显示的图像，然后写入新的显示图像。
为了删除整个显示区域上的显示图像，首先，向每个公共电极53施加预定电压，以使所有公共电极53具有第二电势(Vdd；15V)，如图8A所示。另外，像所有像素电极52施加一个共同的电压，以使所有像素电极52具有第一电势(Vss’；0.5V)。然后，在彼此相邻的像素电极52与公共电极53之间生成从公共电极53指向像素电极52的第一电场E1，从而在整个显示区域上删除此前所显示的图像。
换句话说，由于第一电场E1，带有负极性电荷的黑色颗粒(电泳颗粒)3向公共电极53移动(迁移)，从而在像素电极52中不存在黑色颗粒(电泳颗粒)3。然后，因为如上所述公共电极53的面积足够小于像素电极52的面积，所以几乎不能看到公共电极53中存在的黑色颗粒(电泳颗粒)3。结果，只能看到像素电极52形成的背景色彩而没有实质性显示，因此删除了先前所显示的图像。
然后，为了写入新的显示图像，向公共电极53施加不同的电压，以将公共电极53的电势改变为第三电势(Vbias)，如图8B所示。另外，选择性地向与显示相对应的像素电极52a施加电压，从而像素电极的电势改变为第四电势(例如，Vdd)。另外，向形成背景而与显示不对应的像素电极52b施加与重写图像之前的电压相等的电压(Vss’)(作为第五电势)。结果，在公共电极53和与显示相对应的像素电极52a之间生成第二电场E2，并且在公共电极53和与显示不相对应的像素电极52b之间生成第三电场E3。
这里，第三电势(Vbias)被预先设置在满足所有上述条件的范围之内，这与上述实施例类似。根据本实施例，第三电势例如是1V。
这样，在形成背景而与显示不对应的像素电极52b中，不会生成从像素电极52b指向公共电极53的电场，并且生成从公共电极53指向像素电极52b的弱电场(即，第三电场E3)。
因此，本发明可以解决如下问题：黑色颗粒(电泳颗粒)3从删除图像时所处的位置稍稍向像素电极52b移动，从而黑色颗粒3表现为条状，由此恶化对比度和图像质量。
此外，在根据本实施例的电泳器件50中，当写入新的显示图像时，将公共电极的电势设置为第三电势(Vbias)，而不是像传统技术中那样设置为电势(Vss)。因此，可以防止由于从像素电极52指向公共电极53的电场而引起的对比度和图像质量的恶化。
另外，因为第二电场E2的强度大于第三电场E3的强度，所以在从图像删除模式改变为新图像写入模式时，可以相对迅速地执行显示切换。
另外，在驱动电泳器件的方法中，可以获得与上述电泳器件相同的效果。
另外，本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明精神的前提下可以做出各种改变。例如，基板对可以都是由硬的基板组成，而不是一个或所有基板由柔性基板组成。
另外，虽然在上述实施例中描述了提供一个显示区域的情形，但是本发明可以应用于以孤岛形状分别形成多个显示区域的情形。
接着，将描述本发明的电子装置。本发明的电子装置包括上述根据本发明的电泳器件。
后文将描述包括电泳器件的电子装置的示例。
(移动计算机)
首先，将描述电泳器件应用于移动类型个人计算机的示例。图9是示出了个人计算机的结构的立体图。如图9所示，个人计算机80包括主体82，其具有键盘81以及具有电泳器件64的显示单元。
(移动电话)
接着，将描述电泳器件应用于移动电话的显示单元的示例。图10是示出了移动电话的结构的立体图。如图10所示，移动电话90包括多个操作按钮91、听筒92、话筒93、以及电泳器件64。
(电子纸张)
接着，将描述电泳器件应用于电子纸张的显示单元的示例。图11是示出了电子纸张的结构的立体图。电子纸张110包括主体111，其由具有与纸张相同的质地或柔性的可重写薄片以及具有电泳器件64的显示单元组成。
(电子笔记本)
图12是示出了电子笔记本的结构的立体图。如图12所示，电子笔记本120是通过将图11所示的多片电子纸张110装订在一起并将这些电子纸张110插入封面121中获得的。封面121具有显示数据输入装置，因此在装订在一起的多片电子纸张的状态中电子纸张上所显示的图像可以改变。
根据这些电子装置，可以防止图像质量的恶化。另外，因为每个电子装置具有在写入新图像时可以相对迅速执行显示切换的电泳器件，所以每个电子装置中所包括的使用电泳器件的显示单元可以具有高可靠性。
另外，电子装置可以是包括电泳器件作为显示单元以及指纹识别传感器的IC卡、电子书、取景器类型和监视器直接观看类型录像机、汽车导航设备、寻呼机、电子记事本(electronic organizer)、计算器、字处理器、工作站、视频电话、POS终端、包括触摸板以及图9所示的个人计算机的装置、图10所示的移动电泳、图11所示的电子纸张、以及图12所示的电子笔记本。另外，电泳器件可以用作这些不同电子装置的显示单元。

Claims (7)

1.一种电泳器件，包括：
一对基板；
分别形成在这对基板之间的多个像素电极和一个公共电极；
与所述像素电极中的每一个相连的多个第一开关；
与所述公共电极相连的第二开关；
通过将密封在这对基板之间的带电颗粒分散所获得的液体材料；以及
驱动电路，用于向所述像素电极和所述公共电极施加电压，以在它们之间生成电场，所述电泳器件通过由于施加所述电压而生成的所述电场来移动所述带电颗粒，由此执行显示，其中
所述驱动电路适于在显示图像改变时，通过操作所述多个第一开关和所述第二开关，在所有像素电极与所述公共电极之间生成第一电场，以删除整个显示区域上所显示的当前图像，
所述驱动电路适于在要表示新显示图像时，通过操作所述多个第一开关和所述第二开关，在所述公共电极和与显示相对应的像素电极之间生成第二电场，并且在所述公共电极和与所述显示不相对应的像素电极之间生成第三电场，
所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相反，
所述第一电场的方向与所述第三电场的方向相同，并且
所述第二电场的强度大于所述第三电场的强度。
2.根据权利要求1所述的电泳器件，其特征在于所述第二电场与所述第三电场之间的关系满足如下公式：
第三电场的强度≤(第二电场的强度)/10。
3.根据权利要求1所述的电泳器件，其特征在于其中分散了所述带电颗粒的所述液体材料被填充在微胶囊中。
4.根据权利要求1所述的电泳器件，其特征在于所述带电颗粒由带有第一极性电荷并具有第一色彩的第一电泳颗粒以及带有第二极性电荷并具有第二色彩的第二电泳颗粒组成。
5.根据权利要求1所述的电泳器件，其特征在于所述基板对由柔性基板组成。
6.一种驱动电泳器件的方法，其中所述电泳器件包括一对基板、分别形成在这对基板之间的多个像素电极和一个公共电极、与所述像素电极中的每一个相连的多个第一开关、与所述公共电极相连的第二开关、通过将密封在这对基板之间的带电颗粒分散所获得的液体材料、以及驱动电路，其中所述驱动电路用于向所述像素电极和所述公共电极施加电压，以在它们之间生成电场，所述电泳器件通过由于施加所述电压而生成的所述电场来移动所述带电颗粒，由此执行显示，所述方法包括：
在显示图像改变时，通过操作所述多个第一开关和所述第二开关，在所有像素电极与所述公共电极之间生成第一电场，以删除整个显示区域上所显示的当前图像；以及
在写入新显示图像时，通过操作所述多个第一开关和所述第二开关，在所述公共电极和与显示相对应的像素电极之间生成第二电场，并且在所述公共电极和与所述显示不相对应的像素电极之间生成第三电场，
其中所述第一电场的方向与所述第二电场的方向相反，
所述第一电场的方向与所述第三电场的方向相同，并且
所述第二电场的强度大于所述第三电场的强度。
7.一种电子装置，具有根据权利要求1所述的电泳器件。
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