CN1983005A - 电泳显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电泳显示器，该电泳显示器包括：包括第一电极的第一基板；包括第二电极的第二基板，其中第二电极设置得面对第一电极；一个以上的凝胶体构件，划分形成在第一电极和第二电极之间的多个空间；以及包括多个带电颗粒的流体，设置在多个空间内。本发明的实施例提供了一种具有改善的柔性的电泳显示器。

Description

电泳显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电泳显示器以及制造电泳显示器的方法。
背景技术
电泳显示器是一种平板显示器，并且通常用于电子书(e-book)应用。电泳显示器包括其上形成有电极且彼此面对的两块基板，并且包括在两块基板之间的带电颗粒。电泳显示器在彼此面对设置的电极之间施加电势差。带电颗粒远离相对于该带电颗粒具有相同极性的电极，而向具有相反极性的电极靠近，由此该显示器显示图像。
电泳显示器具有高的反射率和对比度，并且该显示并不依赖于视角。因此，电泳显示器可以类似于纸张稳定地显示图像。而且，电泳显示器是双稳态的，无需连续地施加电压来保持图像，由此减小了功耗。与液晶显示器(LCD)不同，电泳显示器不需要偏振板、配向层、液晶等，由此可以低成本地制造。
但是，对于某些应用，电泳显示器不够柔软。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种具有改善的柔性的电泳显示器。
本发明的另一个方面一种用于制造具有改善的柔性的电泳显示器的方法。
本发明前述和/或其它方面提供如下的一种电泳显示器而实现，该电泳显示器包括：包括第一电极的第一基板；包括第二电极的第二基板，其中第二电极设置得面对第一电极；一个以上的凝胶体构件，划分形成在第一电极和第二电极之间的多个空间；以及包括多个带电颗粒的流体，设置在多个空间内。
根据本发明的一个实施例，多个空间中至少一个与第一基板和第二基板中至少一个直接接触。
根据本发明的一个实施例，多个空间中一个的至少部分在基本垂直于第一基板表面的方向上延伸。
根据本发明的一个实施例，多个空间中至少一个由一个以上的凝胶体构件围绕。
根据本发明的一个实施例，多个空间的平均横截面小尺度为多个带电颗粒的平均横截面大尺度的100倍到10000倍。
根据本发明的一个实施例，多个空间的平均横截面大尺度包括在从10微米到100微米的范围内。
根据本发明的一个实施例，一个以上的凝胶体构件包括无机材料。
根据本发明的一个实施例，一个以上的凝胶体构件包括硅石。
根据本发明的一个实施例，第一电极和第二电极配置来在它们之间产生电场，并且其中多个带电颗粒配置来响应于在第一电极和第二电极之间产生的电场向上和向下移动。
根据本发明的一个实施例，多个带电颗粒包括白色子颗粒。
根据本发明的一个实施例，多个带电颗粒包括白色子颗粒和黑色子颗粒，并且其中白色子颗粒和黑色子颗粒具有相反的极性。
根据本发明的一个实施例，第一基板包括绝缘基板和形成在绝缘基板上的薄膜晶体管，以及其中第一电极连接到薄膜晶体管。
根据本发明的一个实施例，第一电极包括在多个第一电极中，并且其中多个空间中的至少一个面对多个第一电极中的至少两个。
根据本发明的一个实施例，第一电极包括在多个第一电极中，并且第一电极中的至少一个面对至少两个空间。
根据本发明的一个实施例，第一基板和第二基板中的至少一个包括塑料绝缘基板。
根据本发明的一个实施例，流体是透明有机溶液。
根据本发明的一个实施例，一个以上的凝胶体构件的总体积为多个空间的总体积的20％到100％。
本发明前述和/或其它方面提供如下的一种制备电泳显示器的方法而实现，该制备电泳显示器的方法包括：提供包括第一电极的第一基板；将包括多个空间的薄膜型凝胶体构件粘附到第一基板；在多个空间中提供流体和带电颗粒；以及将包括第二电极的第二基板粘附到凝胶体构件。
根据本发明的一个实施例，凝胶体构件包括无机材料。
根据本发明的一个实施例，第一电极包括在多个第一电极中，并且其中多个空间中的至少一个面对至少两个第一电极中。
根据本发明的一个实施例，第一电极包括在多个第一电极中，并且第一电极中的至少一个面对至少两个空间。
附图说明
参考附图，通过详细地描述本发明的示范性实施例，本发明的上述以及其它的特征将变得更加清楚，在附图中：
图1示意性图示了根据本发明示范性实施例的电泳显示器的驱动原理。
图2是根据本发明第一实施例的电泳显示器的横截面视图。
图3是根据本发明第一实施例的电泳显示器的分解透视图。
图4是图示制备根据本发明第一实施例的电泳显示器的方法的流程图。
图5是根据本发明第二实施例的电泳显示器的横截面视图。
具体实施方式
下面将详细地本发明的示范性实施例，在附图中示出了本发明的示范性实施例，其中通篇类似的参考标号表示类似的元件。
首先，将参考图1说明书根据本发明示范性实施例的电泳显示器的驱动原理。
如图1所示，根据本发明示范性实施例的电泳显示器包括成对的电极10和20。通过在电极10和20之间施加电势差，在这些电极之间产生电场。该成对的电极10和20包括像素电极和公共电极。在电极10和20之间的电势差依赖于通过电源30施加的电压。在电极10和20之间分散有流体40，而带电颗粒50分散在流体40中。该带电颗粒50可以是正电或负电的，并且可以是黑的或白的。
在根据本发明示范性实施例的电泳显示器中，如果对电极10和20施加电压以在其间产生电势差(+，-)，那么带电颗粒50从一个电极到另一个相反极性的电极向上和向下移动。因此，观察者将察觉到由带电颗粒反射的光。如果带电颗粒50向上(朝着)观察者移动，则观察者将更强烈地感受到带电颗粒50的颜色。如果带电颗粒向下(远离)，则观察者将感受到带电颗粒50的颜色强度减小(更淡)。
带电颗粒50通过电泳移动，电泳是其中表面电荷颗粒在电场中向着带有相反电荷的电极移动的现象。电泳不单单是电磁现象，而可以通过胶体科学和流体动力学来解释。
将参考图2和3来说明根据本发明示范性实施例的电泳显示器1。
电泳显示器1包括第一基板100、面对第一基板100的第二基板200、夹置在第一基板100和第二基板200之间的凝胶体构件350。凝胶体构件350分划空间310。流体321和分散在流体321中的带电颗粒331和332，并设置在每个空间310中。
栅电极121形成在第一基本110上。栅电极121可以低电阻率的单层结构，或者可以是多层结构，其包括低电阻率的层和良接触性质的层。例如，用于栅电极121的单层结构可以包括低电阻率材料，例如银(Ag)、银合金、铝(Al)或铝合金。用于栅电极121的多层结构可以包括低电阻率层和包括具有良接触性质的铬(Cr)、钛(Ti)、钽(Ta)或其它材料的另一层。
氮化硅(SiNx)的栅绝缘层131覆盖在第一绝缘基板110上的栅电极121。
非晶硅的半导体层132形成在栅绝缘层131。由重掺杂有硅化物或n型杂质的n+氢化非晶硅制成的欧姆接触层133形成半导体层132上。欧姆接触层133相对于栅电极121被划分为两个区域。
数据线组件141和142形成在欧姆接触层133和栅绝缘层131上。数据线组件141和142可以包括低电阻率的银或铝，和/或良接触性质的导电材料。数据线组件141和142包括源电极141和漏电极142，源电极141设置在欧姆接触层133的一个区域上，漏电极142与源电极141分开并跨过栅电极121设置在与源电极141相对的欧姆接触层133的区域上。
钝化层151形成在数据线组件141和142上和未被数据线组件141和142覆盖的半导体层132的部分上。钝化层151包括比如通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积的氮化硅、a-Si:C:O层或a-Si:O:F，以及丙烯酸有机绝缘层等。暴露漏电极142的接触孔152形成在钝化层151中。
像素电极161形成在钝化层151上。像素电极161通常包括比如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料。
多个像素电极161连接到薄膜晶体管(TFT)T，这些TFT规则地布置在第一基板100上，如图3所示。
参考第二基板200，公共电极220形成在第二绝缘基板210上。
公共电极220通常包括比如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料。公共电极220在第二绝缘基板210上形成，并且在公共电极220和每个像素电极161之间的电势差形成了在公共电极220和像素电极161之间的区域内的电场以驱动正电或负电的带电颗粒331和332。
第一绝缘基板110和第二绝缘基板210中至少一个可以是透明的，并且第一绝缘基板110和第二绝缘基板210中至少一个可以包括塑料材料。该塑料可以是聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚砜(PES)、聚芳酯(PAR)、聚萘二酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或其它适当的塑料。如果第一绝缘基板110和第二绝缘基板210包括塑料，则电泳显示器1可以相对较轻、薄和柔软。
凝胶体构件350设置在第一绝缘基板110和第二绝缘基板210之间以划分空间310，在空间310中设置了流体321和带电颗粒331和332。
流体321可以具有低的粘度，使得带电颗粒331和332可以具有高的迁移率。而且，流体321可以具有低的介电常数以限制化学反应。优选的，流体是透明的以提高反射亮度。流体321例如包括：碳氢化合物，比如萘烷、5-亚乙基-2-降冰片烯(5-ethylidene-2-norbomene)、脂肪油、石蜡油；芳香碳氢化合物，比如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二烷基苯、烷基萘；卤化溶剂，比如全氟萘烷、全氟甲苯、全氟二甲苯、二氯三氟甲苯、3，4，5-三氯三氟甲苯、一氯五氟苯、二氯壬烷或五氯苯。
在流体321中分散的带电颗粒331和332包括白色的子颗粒331和黑色的子颗粒332。白色的子颗粒331和黑色的子颗粒332带有彼此不同的极性，因此它们在电场中在相反的方向上移动。白色的子颗粒331可以包括氧化钛(TiO2)或硅石(SiO2)。黑色的子颗粒332可以包括碳黑、着色为黑色的TiO2或SiO2。
带电颗粒331和332响应于在像素电极161和公共电极220之间产生的电场向上和向下移动，以调节反射的光的量。例如，当白色的子颗粒331向上移动和黑色的子颗粒332向下移动时，则显示了白色。比较而言，当白色的子颗粒331向下移动和黑色的子颗粒332向上移动，则显示了黑色。单个像素161可以显示灰色。
带电颗粒331和332可以具有它们自己通过电荷控制剂充电的电荷，或者在溶剂中漂移时获得电荷。电荷控制剂可以是聚合物或非聚合物，离子或非离子，并且可以包括十二烷基磺酸钠、金属皂、聚丁烯琥珀酰亚胺(polybutene succineimide)、马来酐共聚物、乙烯吡啶(piridine)共聚物、乙烯吡咯烷酮(pirolidone)共聚物、丙烯酸(甲基丙稀酸)共聚物或其它适当的材料。
分散在流体321中的颗粒，比如带电颗粒331和332、电荷控制剂颗粒等，应该彼此处于胶质稳定态。可以通过调节颗粒的大小及其表面电荷来获得胶质稳定态。
凝胶体构件350划分空间310。凝胶体构件350具有多孔形状，比如其中分散空间310的薄膜形状，如图3所示。优选的，凝胶体构件350透明。
当胶质溶液(Sol)到达或超过预定浓度时，凝胶体就从胶质溶液(Sol)形成了，胶质溶液形成了网络以形成该凝胶体。凝胶体的示例为琼脂、硅胶和其它类型的通过硬化在比如水的分散介质中的材料而形成的凝胶，在其中分散了胶质颗粒的网络。凝胶体通过加热而变为流体，因为网络由于分子运动等而破坏。水凝胶是其中水作为分散介质的凝胶。干凝胶是其中空气作为分散介质的凝胶。干凝胶例如包括硅藻土、酸性粘土等。
再次参见空间310，空间310设置在第一基板100和第二基板200之间。在图示的实施例中，空间310在垂直于基板100和200的表面的方向上延伸。优选的，每个空间310的体积充分地超过带电颗粒331和332的尺寸，从而带电颗粒331和332(通常为纳米尺寸)容易向上和向下移动。在实施例中，空间310具有10微米到100微米的平均直径d1，该值大概是带电颗粒331和332的平均直径的约100倍到10000倍。对于其中空间310和/或带电颗粒331和332不具有单一直径的情形，可应用的尺度可以具有上述关系。例如，空间310的平均横截面小尺度可以在10微米到100微米的范围内，该值可以为颗粒331和332的平均横截面大尺度的大约100到10000倍。例如，对于具有沿空间的纵向范围变化的椭圆形横截面的特定空间310，横截面小尺度指最小短轴。对于颗粒331和332，横截面大尺度指表面上的点之间的最大直线距离。
一个或多个空间310直接接触第一基板100上的一个以上像素电极161和第二基板200上的公共电极200。一些空间310面对单个像素电极161，但是其它空间310面对两个以上的像素电极161。类似的，一些像素电极161面对两个以上的空间310。在特定空间310内的带电颗粒331和332，如果它们面对不同的像素电极161则在不同的方向上移动。虽然空间310通常不是一对一地对应于像素电极161，但是通过像素电极161来控制带电颗粒331和332的移动以形成希望的图像。
置于第一基板100和第二基板200之间的凝胶体构件350占据的体积可以为空间310的体积的20％和100％的范围内。如果凝胶体构件350的体积小于空间310的体积的20％，则凝胶体350的强度可能不足够。相反，如果凝胶体构件350的体积大于空间310的体积的100％，则凝胶体350的强度可能不足以提供希望的分辨率。
如上所述，电泳显示器1使用凝胶体构件350来划分空间310。凝胶体构件350相对于传统的壁在柔性方面得以改进，由此增加了电泳显示器1的柔性。凝胶体构件350减小了流体321和带电颗粒331和332的损失，如果电泳显示器1破裂的话。而且固体状态的凝胶体构件350保持了第一基板100和第二基板200之间的单元间隙。所以，不需要额外的分隔体。在一些实施例中，凝胶体构件350的高度(h)可以是几个微米到几十纳米。
电泳显示器1的响应时间可以通过调节胶体构件350的厚度以及施加到像素电极161和公共电极220的电压来控制。
下面将参考图1-4说明根据本发明第一实施例的制造电泳显示器的方法400。
首先，提供其中形成了像素电极161的第一基板100(410)。第一基板100包括TFTT和连接到这些TFTT的像素电极161。第一基板100可以通过本领域普通技术人员公知的方法制造，因此不在这里说明了。
将凝胶体构件350粘附到像素电极161(420)。例如，薄膜类型的凝胶体构件350可以层叠在像素电极161上，从而凝胶体构件350粘附到第一基板100。孔(即空间350)在凝胶体构件350中随机分布，并且在凝胶体构件350的厚度方向上延伸。
流体321和带电颗粒331和332被注入到凝胶体构件350的空间310中(430)。例如这是通过将部分或所有凝胶体构件350沉积到其中分散了带电颗粒331和332的流体321中。在该示例中，包括带电颗粒331和332的流体321通过毛细作用等被注入到空间310中。
在步骤440，降第二基板200(其中形成了公共电极220)粘附到凝胶体构件350，以完成电泳显示器1，如图2所示。
可以使用密封剂(未示出)来将第一基板100附着到第二基板200。
在一些实施例中，凝胶体构件350可以附着到像素电极161，同时流体321和带电颗粒331和332中至少之一已经被注入到空间310中。在一些实施例中，凝胶体构件350可以首先粘附到第二基板200，然后可以附着到第一基板100。
之后，将参考图5说明根据本发明第二实施例的电泳显示器1。应该理解，下面的说明强调了与第一实施例不同的特征，对相类似的特征的讨论将不在这里重复了。
第一基板100还包括形成在像素电极161上的第一密封/粘附层171。第二基板200还包括与流体321和凝胶体构件350接触的第二密封/粘附层230。密封/粘附层171和230粘附到凝胶体构件350以防止在一个空间310中的带电颗粒332移动到另一个空间310。密封/粘附层171和230可以包括聚合物。
在一些实施例中，显示器1这样形成，通过将密封/粘附层171和230粘附到凝胶体构件350的相对侧，然后将密封/粘附层171和230粘附到第一基板100和第二基板200。在一些实施例中，显示器1这样形成，通过将密封/粘附层171和230黏附到第一基板100和第二基板200，然后将密封/粘附层171和230粘附到凝胶体构件350。
与上述第一实施例相比，仅带电颗粒332是黑色的。带电颗粒332向上移动以显示黑色，而向下移动以显示白色。
第二实施例中的空间310可以以多种构造提供。例如，凝胶体构件350可以设置在一个以上的空间和第二基板200之间，如“A”所示，或者一个以上的空间310可以由凝胶体构件350围绕，如“B”所示。
带电颗粒332的移动通过设置在其下的像素电极161控制，因此无论空间310的空间如何而形成图像。
如上所述，本发明的实施例提供了具有改善的柔性的电泳显示器。
本发明的实施例提供了一种用于制造具有改善的柔性的电泳显示器的方法。
虽然示出了和说明了本发明的一些实施例，但是本领域的普通技术人员应该理解，不背离本发明的原则和精神，可以对这些实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同特征限定。

Claims (21)

1、一种电泳显示器，包括：
包括第一电极的第一基板；
包括第二电极的第二基板，其中所述第二电极设置得面对所述第一电极；
一个以上的凝胶体构件，划分形成在所述第一电极和第二电极之间的多个空间；以及
包括多个带电颗粒的流体，设置在所述多个空间内。
2、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述多个空间中至少一个与所述第一基板和第二基板中至少一个直接接触。
3、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述多个空间中一个的至少部分在基本垂直于所述第一基板表面的方向上延伸。
4、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述多个空间中至少一个由所述一个以上的凝胶体构件围绕。
5、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述多个空间的平均横截面小尺度为所述多个带电颗粒的平均横截面大尺度的100倍到10000倍。
6、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述多个空间的平均横截面大尺度包括在从10微米到100微米的范围内。
7、根据权利要求1或3的电泳显示器，其中所述一个以上的凝胶体构件包括无机材料。
8、根据权利要求7的电泳显示器，其中所述一个以上的凝胶体构件包括硅石。
9、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述第一电极和第二电极配置来在它们之间产生电场，并且其中所述多个带电颗粒配置来响应于在所述第一电极和第二电极之间产生的电场向上和向下移动。
10、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述多个带电颗粒包括白色子颗粒。
11、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述多个带电颗粒包括白色子颗粒和黑色子颗粒，并且其中所述白色子颗粒和黑色子颗粒具有相反的极性。
12、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述第一基板包括绝缘基板和形成在所述绝缘基板上的薄膜晶体管，以及其中所述第一电极连接到所述薄膜晶体管。
13、根据权利要求12的电泳显示器，其中所述第一电极包括在多个第一电极中，并且其中所述多个空间中的至少一个面对所述多个第一电极中的至少两个。
14、根据权利要求12的电泳显示器，其中所述第一电极包括在多个第一电极中，并且所述第一电极中的至少一个面对至少两个所述空间。
15、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述第一基板和第二基板中的至少一个包括塑料绝缘基板。
16、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述流体是透明有机溶液。
17、根据权利要求1的电泳显示器，其中所述一个以上的凝胶体构件的总体积为所述多个空间的总体积的20％到100％。
18、一种制备电泳显示器的方法，包括：
提供包括第一电极的第一基板；
将包括多个空间的薄膜型凝胶体构件粘附到所述第一基板；
在所述多个空间中提供流体和带电颗粒；以及
将包括第二电极的第二基板粘附到所述凝胶体构件。
19、根据权利要求18的制备电泳显示器的方法，其中所述凝胶体构件包括无机材料。
20、根据权利要求18的制备电泳显示器的方法，其中所述第一电极包括在多个第一电极中，并且其中所述多个空间中的至少一个面对至少两个所述第一电极中。
21、根据权利要求18的制备电泳显示器的方法，其中所述第一电极包括在多个第一电极中，并且所述第一电极中的至少一个面对至少两个所述空间。
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