CN1688925A - 电泳显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于显示信息的显示器件，该显示器件包括：多个具有电泳介质的显示元件；与每个显示元件相关联的第一电极(6)、第二电极(6’)和第三电极(7)，用于接收驱动信号；以及控制装置，用于根据要显示的信息向电极提供驱动信号，以用于实现中间光学状态。为了省去导致显示器件暂时空白的复位脉冲，该显示器件的电泳介质包括两组电泳粒子，一组带正电的电泳粒子(14)和一组带负电的粒子(14’)，并且第一组电泳粒子的颜色与第二组电泳粒子的颜色相同。

Description

电泳显示器件
本发明涉及一种用于显示连续图象的显示器件，其包括多个带有电泳介质的显示元件。
电泳显示器件是基于带电的、通常是有色的粒子在电场的影响下在两个极端状态之间的运动，这两个极端状态具有不同的透射率或反射率。利用这些显示器件，暗的(有色的)字符可被成像到亮的(有色的)背景上，反之亦然。
这种类型的显示器件用于，例如监视器、笔记本计算机、个人数字助手(PDA)、移动电话和电子书。
首段中所提到的那种类型的显示器件在未出版的国际专利申请IB02/00611中进行了描述。该专利申请描述了一种电子墨水显示器，该显示器包括两个衬底，其中一个是透明的，这个透明衬底设有行电极和列电极。行电极和列电极之间的交叉点带有显示元件。显示元件通过薄膜晶体管(TFT)耦合到列电极，薄膜晶体管的栅极耦合到行电极。显示元件、TFT晶体管以及行电极和列电极的这种配置共同形成有源矩阵。此外，显示元件包括第一电极、第二电极和第三电极。行驱动器可以通过薄膜晶体管选择显示元件的第一电极，所述薄膜晶体管的栅电极与行电极相连接并且其源电极与列电极相连接。第一列电极上的数据信号通过与漏电极相耦合的TFT传送到第一电极。此外，在每个显示元件中，第二电极通过额外的TFT连接到额外的驱动装置和并连接到额外的列电极来接收用于实现中间光学状态的第二数据电压。第三电极，例如借助一个或多个共用反电极接地。此外，在第一电极、第二电极和共用电极之间提供了电子墨水。电子墨水包括多个约10～100微米的微囊体。每个微囊体包括悬浮在白色流体中带正电的黑色粒子。当向第一电极和第二电极施加正电压V时，黑色粒子运动到指向最低电势的微囊体的一侧，在这种情况下是第三电极。假如从包括第一和第二电极的透明衬底一侧观察显示器件，显示现在具有流体的颜色，这种情况下是白色。为了获得中间光学状态，例如，第二电极接地，同时第一电极连接到负电压V-并且第三电极接地。带正电的黑色粒子移动到最低电势，这种情况下是第一电极附近的区域。当从透明衬底一侧观察显示器件时，显示元件只有部分黑色粒子的颜色和部分流体的颜色。由此得到灰度值。可以通过控制移动到微囊体顶部的第一和第二电极的粒子数量在显示器件中产生中间光学状态、灰度级。例如，通过控制第一电极、第二电极和第三电极之间的电场线，使更多或更少的粒子向着第一和第二电极之间的区域移动，并且可以获得不同的中间光学状态(灰度值)。
在已知的显示器件中，为了提高中间光学状态的可再现性，需要在选择之前使象素进入已定义的状态，例如通过提供复位脉冲，该复位脉冲引起带电粒子预先均匀地分布在第三电极上。已知的显示器的不足之处是这种复位脉冲会导致屏幕的暂时空白，并且与慢速视频再现不兼容。
本发明的目的是提供首段中所提到的那种类型的、没有暂时空白的显示器件。
为了实现这个目的，本发明的第一个方面提供了如权利要求1所定义的显示器件。
本发明基于这样的认识，即当实现随后图象的随后中间状态时，实现待显示信息的中间光学状态的粒子应该从第一和第二电极之间的区域移开，以便基本上没有剩余的粒子会影响随后图象的中间光学状态。
利用两组颜色相同的粒子，第一组是带正电粒子，第二组是带负电粒子，使得当随后的图象之间不需要复位脉冲时向这些电极提供合适的电压成为可能。当合适的电压提供给象素电极时，第一组的粒子根据期望的中间光学状态移动到第一和第二电极之间的区域，并且第二组的粒子移动到第三电极。在下一个随后的图象中，可以选择提供给这些电极的电压使得第一组的粒子从第一和第二电极之间的区域被释放，并且第二组的粒子根据该第二个随后的图像的中间光学状态移动到第一和第二电极之间的区域。
在权利要求2中定义了本发明的一个特定实施例，通过交替形成中间光学状态的带电粒子组，不再需要复位脉冲，所以基本消除了显示的暂时空白。
在另外的从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。
在权利要求3中定义的实施例中，通过在驱动信号前提供预置信号，可进一步改善再现性。在这个实施例中，电泳粒子在它们根据随后的驱动脉冲被引导到新位置前从电极被释放。
优选预置脉冲的极性与驱动信号的脉冲的极性相反。
在权利要求5中定义的实施例中，可以产生包括偶数个极性相反的预置脉冲的预置信号，用于最小化DC成份和显示器件的预置信号的可见性。一个具有正极性和一个具有负极性的两个预置脉冲可以将这种工作模式中的显示器件的功耗降到最小。
在权利要求7中定义的实施例中，粒子呈现在衬底之间的流体中。作为选择，粒子可能呈现在微囊体中。
在权利要求8中定义的实施例中，包含第三电极的衬底的表面设有疏水物质(hydrofobic)，例如一层四氟乙烯(tetrafluorethyleen)。这提供了一个光滑层，所以通过第三电极的电势被吸引到该衬底的粒子可以更均匀地分布。
通过下面参照实施例的阐述，本发明的这些和其它方面将变得明显。
在图中：
图1概略地示出了显示器件的一部分，
图2示出了电泳显示器件的一个象素，在该显示器件中已实现了不同的灰度值或中间光学状态，
图3示出了电泳显示器件的一个象素中的电场线，
图4示出了在数据信号之前提供给电泳显示器件的象素电极的4个预置脉冲，以及
图5示出了电泳显示器件的一个象素，其设有包含带电电泳粒子的微囊体。
这些图是示意性的并未按比例绘制，并且一般说来相似的参考数字代表相似的部件。
图1概略地示出了适用本发明的显示器件1的一部分的等效电路图。它包含了一个由象素10构成的矩阵，这些象素10位于行电极或选择电极7与两个列电极或数据电极6、6’相交的区域。利用行驱动器4连续选择行电极，同时通过数据寄存器5向列电极1、1’～n、n’提供数据。为此，如果需要，输入数据2首先在处理器11中被处理。行驱动器4与数据寄存器5之间的相互同步通过驱动线路8进行。
来自行驱动器的驱动信号通过薄膜晶体管(TFT)9、9’选择图像电极(picture electrode)，该TFT 9、9’的栅极电连接到行电极7并且它们的源电极21分别电连接到列电极6、6’。第一列驱动器6上的信号通过TFT 9传送到第一图像电极。第二列驱动器6’上的信号通过TFT 9’传送到第二图像电极。象素10的第三图像电极接地，例如借助于一个或多个反电极。在图1的示例中仅概略地示出了一个象素10的TFT 9、9’。
图2A示出了一个象素，其包含：第一衬底11，例如玻璃或合成材料，该衬底设有第三电极7；第二透明衬底12，该衬底设有第一电极6。该象素充满了电泳介质，例如包含带正电的黑色粒子14和带负电的黑色粒子14’的白色流体。该第二透明衬还包含第二电极6’，以便通过第二电极6’上的电压来实现中间光学状态。该第三切换电极6’上的电压影响两个光学状态之间的切换行为。
例如，在图2A中，建立了第一光学状态。另外，第三电极7接地，同时第一和第二电极中的一个6连接到第一电压+V1，并且第一和第二电极中的另一个6’连接到第二电压V2，由此V1＞V2＞0，黑色的带正电粒子14向处于最低电势的电极移动，在这种情况下是第三切换电极7。黑色的带负电粒子14向处于最高电势的电极移动，在这种情况下是第一电极6并且出现在第一电极6下方紧挨着第一电极6的区域。从观察方向15来看，象素现在基本上具有流体13的颜色，除了接近第一电极6的部分，这部分的象素颜色在这个示例中是接近白色的。图2B中的示例实现了一个极端的光学状态。在图2B中第三电极7接地，同时第一和第二电极6、6’都连接到电压-V。带正电的黑色粒子14向最低电势移动，在这种情况下向着第一和第二电极6、6’之间的平行于并且沿着第一衬底12的电势平面移动，并且带负电的黑色粒子14’向着最高电势移动，在这种情况下是由第三电极7定义的电势平面。从观察方向15观察，象素现在具有黑色粒子14的颜色。如果第一和第二电极6、6’连接到电压+V，并且第三电极7接地，则出现类似的光学状态。带负电的黑色粒子14’向着最高电势移动，在这种情况下是向着平行于并且沿着第一衬底12的电势平面移动；并且带正电的黑色粒子14向着最低电势移动，在这种情况下是向着由第三电极7定义的电势平面移动。当从观察方向15观察时，该象素也具有黑色粒子的颜色。
在图2C中，为了建立中间光学状态，第一电极6连接到第一电压+V1，第二电极6’连接到第三电压+V3，由此V1＞V3＞0且V3＜V2，并且第三电极7接地。带正电的黑色粒子14向最低电势移动，在这种情况下是第三电极7周围的区域。带负电的黑色粒子14’向着第一电极6周围的区域移动。从方向15观察，象素现在具有部分黑色粒子的颜色和部分白色流体的颜色。由此得到了灰色色调。通过改变提供给第二电极6’的电压V3的大小，可以得到不同的灰影。图3示出了四种可能的电极6、6’与电极7上的电压组合下的电势线，并且箭头16概略地示出了施加在带正电粒子上的力。这样，可以在该显示器上显示具有第一灰色色调的第一图象。通过使第一电极6连接到负的第一电压-V1并且第二电极6’连接到负电压-V3(由此V1＜V3＜0)，同时第三电极7保持接地，显示连续的具有第二灰色色调的第二图象。在这种情况下带正电的粒子14向最低电势移动，在这种情况下是靠近第一电极6的区域。带负电的粒子14’向第三电极7附近的区域移动，从而得到一个新的灰色色调。出现在衬底12下的黑色粒子14的数量以及由此得到的灰色色调，依赖于第一和第二电极6、6’上的电压V1和V3的大小。通过将第一电极6再次连接到正电压+V1、第二电极6’再次连接到正电压+V3上，显示下一个连续的图象。通过分别相对于第三电极7交替提供给第一和第二电极6、6’的电压V1和V3的极性，显示每个更后面的连续的图象。与传统的电泳显示器相比，这种显示器的优势是可以显示连续的图象，而不需要施加复位脉冲将所有粒子14、14’从第一衬底12释放。这样就防止了显示屏的暂时空白。
优选在每个新图象之前，有少量预置脉冲先于数据脉冲V1、V3施加到第一和第二电极6、6’，以改善响应时间。图4示出了施加到象素10的电极6、6’中的一个或两个上的四个预脉冲40和数据脉冲Vn、Vn+1、Vn+2、Vn+3的组合。与提供给第一电极6的预置脉冲40的大小和持续时间相关联的能量足以释放第一电极6附近的第一区域中的电泳粒子14、14’，但是不足以将它们移动到第三电极7附近的区域。优选最后一个预脉冲40的极性与提供给第一和第二电极6、6’的电压V1、V3的极性相反。作为选择，可以在将电压V1、V2提供给电极6、6’之前向第三电极7提供预脉冲40。
可以向衬底11和衬底12提供疏水层，例如四氟乙烯，以防止带电粒子14和14’粘住衬底。
作为选择，粒子可被封装到微囊体中，正如“Micro-encapsulatedElectrophoretic Materials for Electronic Paper Displays，20th IDRCconference，pp.84-87(2000)”中描述的那样。电泳介质，包含带正电的粒子14和带负电的粒子14’的流体，现在呈现在透明衬底或粘合剂(binder)中的微囊体16中。
图5A和5B示出了包括两个微囊体16的显示器件的一部分的横截面50，第三电极7再次接地，同时第一和第二电极6、6’分别连接到电压V1和V2。微囊体16的横向尺寸L大致等于第一和第二电极6、6’之间的距离。
显然，不脱离所附的权利要求的范围，在本发明范围内可能有多种变化。

Claims (9)

1.用于显示信息的显示器件，包括：
多个具有电泳介质的显示元件，该电泳介质包括两组电泳粒子，一组带正电的电泳粒子和一组带负电的粒子，并且第一组电泳粒子的颜色与第二组电泳粒子的颜色相同；
与每个显示元件相关联的第一电极、第二电极和第三电极，用于接收驱动信号；以及
控制装置，用于根据待显示信息向电极提供驱动信号，以实现中间光学状态。
2.根据权利要求1的电泳显示器件，其中待显示信息包括连续的图象并且控制装置能够产生驱动信号，以便第一、第二和第三电极之间的电压差分别与每个后续图象的显示同步在正和负之间交替。
3.根据权利要求1的电泳显示器件，其该控制装置被进一步设置成在驱动信号前提供包含预置脉冲的预置信号，该预置脉冲所具有的能量足以将电泳粒子从衬底上的电极中的一个附近的第一位置释放，但是对于使这些粒子到达衬底上的其它电极中的一个附近的第二位置则太低。
4.根据权利要求3的电泳显示器件，其中预置信号提供给第一和第二电极中的一个。
5.根据权利要求4的电泳显示器件，其中该控制装置进一步设置成用于产生具有正极性或负极性的预置脉冲，并且该控制进一步设置成用于产生包含具有正或负脉冲的脉冲的驱动信号，由此预置脉冲的极性与驱动信号的脉冲的极性相反。
6.根据权利要求3的电泳显示器件，其中预置信号提供给第三电极。
7.根据权利要求1的电泳显示器件，其中电泳介质呈现在两个衬底之间，该两个衬底中的一个包含第一和第二电极，且另一个包含第三电极。
8.根据权利要求7的电泳显示器件，其中包含第三电极的衬底的表面设有疏水层。
9.根据权利要求1的电泳显示器件，其中的电泳介质呈现在微囊体中。
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