DE69827278T2

DE69827278T2 - Neue adressierungsschaltungen für elektrophoretische anzeigevorrichtungen

Info

Publication number: DE69827278T2
Application number: DE69827278T
Authority: DE
Inventors: Barrett Comiskey; D. Jonathan ALBERT; M. Joseph JACOBSON; Paul Drzaic
Original assignee: E Ink Corp
Current assignee: E Ink Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: DE69827278D1; DE69814410T2; DE69814410D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Adressierungsvorrichtung und Verfahren für elektronische Anzeigen, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Adressierungsvorrichtung und Verfahren für verkapselte elektrophoretische Anzeigen.
Hintergrund der Erfindung
Bei den üblichen elektronischen Anzeigen, beispielsweise einer Flüssigkristallanzeige, wurde ein opto-elektrisches aktives Material zwischen zwei Glasplatten Sandwich-artig eingeschlossen. In vielen Fällen wurde jede Glasplatte geätzt, und eine durchsichtige Elektrodenstruktur wurde unter Benutzung von Indium-Zinnoxid gebildet. Eine erste Elektrodenstruktur steuert sämtliche Segmente der Anzeige, die adressiert werden können, d. h. sie ändern sich von einem visuellen Zustand zu einem anderen. Eine zweite Elektrode, die gelegentlich als Gegenelektrode bezeichnet wird, adressiert alle Anzeigeelemente als eine große Elektrode und ist allgemein so ausgebildet, dass sie nicht die rückwärtigen Elektrodendrahtverbindungen überlappt, die im erzeugten Bild nicht erwünscht sind. Stattdessen ist die zweite Elektrode so gemustert, dass spezielle Segmente der Anzeige gesteuert werden. Bei diesen Anzeigen haben unadressierte Bereiche der Anzeige eine definierte Erscheinungsform.
Elektrophoretische Anzeigemedien, die allgemein gekennzeichnet sind durch die Bewegung von Partikeln über ein angelegtes elektrisches Feld, sind hoch reflektiv und können bistabil ausgebildet werden und sie verbrauchen nur eine geringe Leistung. Verkapselte elektrophoretische Anzeigen ermöglichen ein Ausdrucken der Anzeige. Diese Anzeigen ermöglichen es, die verkapselten elektrophoretischen Anzeigemedien in zahlreichen Fällen anzuwenden, bei denen traditionelle elektronische Anzeigen nicht geeignet sind, beispielsweise bei flexiblen Anzeigen. Die elektro-optischen Eigenschaften der verkapselten Anzeigen ermöglichen es, und sie erfordern es in gewissen Fällen, neuartige Schemen oder Konfigurationen zu benutzen, um die Anzeige zu adressieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine rückwärtige Elektrodenstruktur für elektrisch adressierbare Anzeigen und ein Verfahren zu schaffen, um diese zu erzeugen, wie dies in den beiliegenden Ansprüchen gekennzeichnet ist.
Eine verkapselte elektrophoretische Anzeige kann so konstruiert werden, dass der optische Zustand der Anzeige für eine gewisse Zeitdauer stabil ist. Wenn die Anzeige zwei Zustände besitzt, die auf diese Weise stabil sind, dann wird die Anzeige als bistabil bezeichnet. Wenn mehr als zwei Zustände der Anzeige stabil sind, dann kann die Anzeige als multistabil bezeichnet werden. Zum Zwecke dieser Erfindung wird der Ausdruck "bistabil" benutzt, um eine Anzeige zu bezeichnen, bei der jeder optische Zustand fixiert bleibt, nachdem einmal die Adressierungsspannung abgeschaltet ist. Die Definition eines bistabilen Zustands hängt von der Anwendung der Anzeige ab. Ein langsam abklingender optischer Zustand kann effektiv bistabil sein, wenn der optische Zustand im Wesentlichen über die erforderliche Betrachtungszeit unverändert bleibt. Bei einer Anzeige, die alle paar Minuten aktualisiert wird, ist beispielsweise ein Anzeigebild, das für Stunden oder Tage stabil ist, effektiv bistabil für jene Anwendung. Im Rahmen dieser Erfindung kennzeichnet der Ausdruck bistabil auch eine Anzeige mit einem optischen Zustand, der ausreichend langlebig ist, um wirksam für die in Aussicht genommene Anwendung bistabil zu sein. Stattdessen ist es möglich, verkapselte elektrophoretische Anzeigen zu schaffen, bei denen das Bild schnell abklingt, nachdem die Adressierungsspannung der Anzeige abgeschaltet ist (d. h. die Anzeige ist nicht bistabil oder multistabil). Es wird beschrieben, wie es bei gewissen Anwendungen vorteilhaft ist, eine verkapselte elektrophoretische Anzeige zu benutzen, die nicht bistabil ist. Ob eine verkapselte elektrophoretische Anzeige bistabil ist oder nicht und das Ausmaß der Bistabilität kann über geeignete chemische Modifikationen der elektrophoretischen Partikel über das Suspendierungsfluid, über die Kapseln und über die Bindermaterialien gesteuert werden.
Eine verkapselte elektrophoretische Anzeige kann zahlreiche Formen annehmen. Die Anzeige kann Kapseln aufweisen, die in einem Binder dispergiert sind. Die Kapseln können jede Größe und Form annehmen. Die Kapseln können beispielsweise kugelförmig sein, und sie können Durchmesser im Millimeterbereich oder im Mikrometerbereich haben, aber es ist zu bevorzugen, dass sie einen Durchmesserbereich zwischen zehn und einigen Hundert Mikrometern haben. Die Kapseln können durch eine Verkapselungstechnik, wie weiter unten beschrieben, hergestellt werden. Die Partikel können in den Kapseln verkapselt werden. Die Partikel können in zwei oder mehreren unterschiedlichen Partikeltypen vorgesehen werden. Die Partikel können beispielsweise farbig, lumineszent, lichtabsorbierend oder transparent sein. Die Partikel können beispielsweise reine Pigmente oder gefärbte (lackierte) Pigmente oder Pigment/Polymer-Zusammensetzungen sein. Die Anzeige kann außerdem ein Suspendierungsfluid aufweisen, in dem die Partikel dispergiert sind.
Die erfolgreiche Konstruktion einer verkapselten elektrophoretischen Anzeige erfordert das ordnungsgemäße Zusammenwirken von verschiedenen unterschiedlichen Material- und Verarbeitungstypen, beispielsweise eines Polymerbinders und wahlweise einer Kapselmembran. Diese Materialien müssen chemisch kompatibel mit den elektrophoretischen Partikeln und dem Fluid und auch miteinander kompatibel sein. Das Kapselmaterial kann in zweckmäßigen Oberflächenwirkungen mit den elektrophoretischen Partikeln arbeiten oder als chemische oder physikalische Grenze zwischen dem Fluid und dem Binder wirken.
In gewissen Fällen ist der Verkapselungsschritt in dem Verfahren nicht erforderlich, und das elektrophoretische Fluid kann direkt im Binder (oder einem Vorläufer des Bindermaterials) dispergiert oder emulgiert werden, und es kann eine wirksame "Polymer-dispergierte elektrophoretische Anzeige" konstruiert werden. Bei derartigen Anzeigen können im Binder erzeugte Hohlräume als Kapseln oder Mikrokapseln selbst dann bezeichnet werden, wenn keine Kapselmembran vorhanden ist. Die im Binder dispergierte elektrophoretische Anzeige kann von der Emulsionstype oder der Phasentrenntype sein.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird auf Druck oder Bedruckung Bezug genommen. Im Rahmen der Beschreibung soll die Bedruckung alle Formen von Druck und Überzügen einschließlich der folgenden umfassen: vorbemessene Überzüge, wie z. B. Fleckenformüberzüge, Schlitz- oder Extrusionsüberzüge, Gleit- oder Kaskadenüberzüge und Vorhangüberzüge; Walzüberzüge, wie z. B. Walzenrakel-Streichüberzüge, Vorwärts- und Rückwärts-Walzüberzüge; Gravierüberzüge; Tauchüberzüge; Sprühüberzüge; Meniskusüberzüge; Spinüberzüge; Bürstüberzüge; Luftmesserüberzüge; Siebschirmdruckverfahren; elektrostatische Druckverfahren; thermische Druckverfahren; und andere ähnliche Techniken. Ein "bedrucktes Element" bezieht sich auf ein Element, welches unter Benutzung einer der obigen Techniken hergestellt wurde.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Erzeugung einer rückwärtigen Elektrodenstruktur für elektrisch adressierbare Anzeigen, wie dies im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese eine rückwärtige Elektrodenstruktur für elektrisch adressierbare Anzeigen, wie dies im Patentanspruch 5 gekennzeichnet ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird in ihrer Vielseitigkeit in den beiliegenden Ansprüchen gekennzeichnet. Die Vorteile der Erfindung, wie sie oben beschrieben wurden, zusammen mit weiteren Vorteilen, sind deutlicher unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung verständlich. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht und stattdessen sind wichtige Teile betont hervorgehoben, um die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen. In der Zeichnung zeigen:
1A ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur für eine auf Partikeln basierende Anzeige, bei der an die kleinere Elektrode eine Spannung relativ zur großen Elektrode angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach der kleineren Elektrode wandern.
1B ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur für eine auf Partikeln basierende Anzeige, bei der an die größere Elektrode eine Spannung relativ zu der kleineren Elektrode angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach der größeren Elektrode wandern.
1C ist eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur.
2A ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur mit einer retro-reflektierenden Schicht, die der größeren Elektrode zugeordnet ist, wobei an die kleinere Elektrode eine Spannung relativ zur großen Elektrode angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach der kleineren Elektrode wandern.
2B ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur mit einer retro-reflektierten Schicht, die der größeren Elektrode zugeordnet ist, wobei an die größere Elektrode eine Spannung relativ zu der kleineren Elektrode angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach der größeren Elektrode wandern.
2C ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur mit einer retro-reflektierten Schicht unter der größeren Elektrode, wobei an die kleinere Elektrode eine Spannung relativ zu der großen Elektrode angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach der kleineren Elektrode wandern.
2D ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur mit einer retro-reflektierten Schicht unter der größeren Elektrode, wobei an die größere Elektrode eine Spannung relativ zur kleineren Elektrode angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach der größeren Elektrode wandern.
3A ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Adressierungsstruktur, bei der ein elektrisches Gleichstromfeld an die Kapsel angelegt wurde, das bewirkt, dass die Partikel nach der kleineren Elektrode wandern.
3B ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Adressierungsstruktur, bei der ein elektrisches Wechselstromfeld an die Kapsel angelegt wurde, das bewirkt, dass die Partikel in die Kapsel dispergieren.
3C ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Adressierungsstruktur mit transparenten Elektroden, wobei ein elektrisches Gleichstromfeld an die Kapsel angelegt wurde, das bewirkt, dass die Partikel nach der kleineren Elektrode wandern.
3D ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Adressierungsstruktur mit transparenten Elektroden, wobei ein elektrisches Wechselstromfeld an die Kapsel angelegt wurde, das bewirkt, dass die Partikel in die Kapsel dispergieren.
4A ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur für eine auf Partikeln basierende Anzeige, bei der an mehrere kleinere Elektroden eine Spannung relativ zu mehreren größeren Elektroden angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach den kleineren Elektroden wandern.
4B ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur für eine auf Partikeln basierende Anzeige, bei der an mehrere größere Elektroden eine Spannung relativ zu mehreren kleineren Elektroden angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach den größeren Elektroden wandern.
5A ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur für eine auf Partikeln basierende Anzeige mit gefärbten Elektroden und einer weißen Elektrode, wobei an die gefärbten Elektroden eine Spannung relativ zu den weißen Elektroden angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach den gefärbten Elektroden wandern.
5B ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur für eine auf Partikeln basierende Anzeige mit gefärbten Elektroden und einer weißen Elektrode, wobei an die weiße Elektrode eine Spannung relativ zu den gefärbten Elektroden angelegt wurde, die bewirkt, dass die Partikel nach der weißen Elektrode wandern.
6 ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Farbanzeigeelementes mit roten, grünen und blauen Partikeln unterschiedlicher elektrophoretischer Mobilität.
7A bis 7B zeigen die Schritte, die durchgeführt werden, um die Anzeige gemäß 6 für eine Rotanzeige zu adressieren.
8A bis 8D zeigen die Schritte, die durchgeführt werden, um die Anzeige gemäß 6 für eine Blauanzeige zu adressieren.
9A bis 9C zeigen die Schritte, die durchgeführt werden, um die Anzeige gemäß 6 für eine Grünanzeige zu adressieren.
10 ist eine persepktivische Ansicht einer rückwärtigen Elektrodenstruktur zur Adressierung einer 7-Segment-Anzeige.
11 ist eine persepktivische Ansicht einer rückwärtigen Elektrodenstruktur zur Adressierung eines 3 × 3-Matrixanzeigeelementes.
12 ist eine Querschnittsansicht einer Printplatte, die als rückwärtige Elektrodenadressierungsstruktur benutzt wird.
13 ist eine Schnittansicht eines dielektrischen Blattes, das als rückwärtige Elektrodenadressierungsstruktur benutzt wird.
14 ist eine Schnittansicht einer rückwärtigen Elektrodenadressierungsstruktur, die durch Drucken hergestellt wurde.
15 ist eine persepktivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Steuergitter-Adressierungsstruktur.
16 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektrophoretischen Anzeige, die unter Benutzung einer Nadel adressiert wurde.
Einzelbeschreibung der Erfindung
Eine elektronische Tinte ist ein opto-elektronisch aktives Material, das aus wenigstens zwei Phasen besteht: einer elektrophoretischen Kontrastmediumphase und einer Überzugs/Binderphase. Die elektrophoretische Phase umfasst bei gewissen Ausführungsbeispielen eine einzige Art von elektrophoretischen Partikeln, dispergiert in einem reinen oder gefärbten Medium, oder es ist mehr als eine Art elektrophoretischer Partikel vorgesehen, die unterschiedliche physikalische und elektrische Charakteristiken besitzen und in einem reinen oder gefärbten Medium dispergiert sind. Bei gewissen Ausführungsbeispielen ist die elektrophoretische Phase verkapselt, d. h. es befindet sich eine Kapselwand zwischen den beiden Phasen. Die Überzugs/Binderphase umfasst bei einem Ausführungsbeispiel eine Polymermatrix, die die elektrophoretische Phase umschließt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Polymer in dem Polymerbinder in der Lage, getrocknet, vernetzt oder auf andere Weise wie bei herkömmlichen Tinten ausgehärtet zu werden, und daher kann ein Druckverfahren benutzt werden, um die elektronische Tinte auf einem Substrat abzulagern. Eine elektronische Tinte ist in der Lage, durch unterschiedliche verschiedene Verfahren aufgedruckt zu werden, je nach den mechanischen Eigenschaften der speziellen Tinte, die benutzt wird. Beispielsweise kann die Empfindlichkeit oder Viskosität einer speziellen Tinte zur Wahl eines anderen Verfahrens führen. Eine sehr viskose Tinte ist nicht sehr gut geeignet zur Ablagerung bei einem Tintenstrahl-Druckverfahren, während eine empfindliche Tinte nicht in Verbindung mit einem Walzenrakel-Streichverfahren benutzt werden sollte.
Die optische Qualität einer elektronischen Tinte ist sehr unterschiedlich gegenüber anderen elektronischen Anzeigematerialien. Der bemerkenswerteste Unterschied besteht darin, dass die elektronische Tinte ein hohes Maß sowohl an Reflexion als auch an Kontrast liefert, weil sie auf Pigmenten basiert (ebenso wie gewöhnliche Drucktinten). Die Lichtstreuung von der elektronischen Tinte kommt aus einer sehr dünnen Pigmentschicht in der Nähe der Oberseite der Betrachtungsoberfläche. In dieser Beziehung besteht eine Ähnlichkeit zu einem gewöhnlichen gedruckten Bild. Auch kann die elektronische Tinte leicht über einen weiten Betrachungswinkel in der gleichen Weise wie eine gedruckte Seite erfasst werden, und eine solche Tinte nähert sich mehr als irgendein anderes elektronisches Anzeigematerial einer Lambertianischen Kontrastkurve. Da die elektronische Tinte gedruckt werden kann, kann sie in der gleichen Oberfläche angeordnet werden wie irgendein anderes Druckmaterial einschließlich herkömmlicher Tinten. Elektronische Tinte kann optisch stabil in allen Anzeigekonfigurationen gemacht werden, d. h. die Tinte kann in einen ausdauernden optischen Zustand eingestellt werden. Die Fabrikation einer Anzeige durch Druck einer elektronischen Tinte ist wegen dieser Stabilität besonders nützlich bei Anwendungen mit geringer Leistung.
Elektronische Tintenanzeigen sind insofern neu, als sie durch Gleichspannung adressiert werden können und sehr wenig Strom ziehen. Aus diesem Grunde können die Leiter und Elektroden, die benutzt werden, um die Spannung an die elektronischen Tintenanzeigen anzulegen, einen relativ hohen Widerstandswert aufweisen. Die Möglichkeit der Benutzung von Leitern mit hohem Widerstand erweitert wesentlich die Zahl der Materialtypen, die als Leiter in elektronischen Tintenanzeigen benutzt werden können. Insbesondere ist es nicht erforderlich, die in üblichen Flüssigkristallanzeigen benutzten kostspieligen, im Vakuum gesputterten Indium-Zinnoxid (ITO)-Leiter zu benutzen. Abgesehen von der Kostenersparnis kann der Ersatz von ITO durch andere Materialien Vorteile im Hinblick auf die Ansicht, die Verarbeitungsmöglichkeit (gedruckte Leiter), Flexibilität und Dauerhaftigkeit ergeben. Außerdem stehen die gedruckten Elektroden nur mit einem festen Binder in Berührung und nicht mit einer Fluidschicht (wie bei Flüssigkristallen). Dies bedeutet, dass einige leitfähige Materialien, die sich sonst auflösen würden oder die in Berührung mit den Flüssigkristallen beschädigt werden, in einer elektronischen Tintenanzeige benutzt werden können. Hierfür kommen opake Metalltinten für die rückwärtige Elektrode (z. B. Silber- und Graphittinten) sowie leitfähige, transparente Tinten für jedes Substrat in Betracht. Diese leitfähigen Überzüge umfassen Halbleiterkolloide. Beispiele hiervon sind Indium-Zinnoxid und mit Antimon dotiertes Zinnoxid. Organische Leiter (Polymerleiter und molekulare organische Leiter) können ebenfalls benutzt werden. Die Polymere umfassen, ohne hierauf beschränkt zu sein, Polyaniline und Derivate hiervon, Polythiophene und Derivate hiervon, Poly3,4-Ethylendioxythiophene (PEDOT) und Derivate hiervon, Polypyrrole und Derivate hiervon und Polyphenylenvinylene (PPV) und Derivate hiervon. Organische molekulare Leiter umfassen, ohne hierauf beschränkt zu sein, Derivate von Naphthalen, Phthalocyanin und Pentacen. Die Polymerschichten können dünner und mit einer besseren Transparenz ausgebildet werden als tradionelle Anzeigen, weil die Leitungserfordernisse nicht so streng sind.
Als Ausführungsbeispiel gibt es eine Klasse von Materialien, die sogenannten elektro-leitfähigen Pulver, die ebenfalls als transparente Überzugsleiter bei elektronischen Tintenanzeigen nützlich sind. Ein Beispiel ist Zelec ECP elektroleitfähiges Pulver von DuPont Chemical Co., Wilmington, Delaware.
In den 1A und 1B ist ein Adressierungsschema zur Steuerung auf Partikel basierender Anzeigen dargestellt, wobei die Elektroden nur auf einer Seite der Anzeige angeordnet sind, so dass die Anzeige von rückwärts adressiert werden kann. Die Benutzung nur einer Seite der Anzeige für die Elektroden vereinfacht die Herstellung der Anzeigen. Beispielsweise können, wenn die Elektroden nur auf der rückwärtigen Seite einer Anzeige angeordnet sind, beide Elektroden unter Benutzung eines opaken Materials hergestellt werden, weil die Elektroden nicht transparent zu sein brauchen.
1A zeigt eine einzelne Kapsel 20 eines verkapselten Anzeigemediums. In einer kurzen Übersicht umfasst das Ausführungsbeispiel gemäß 1A eine Kapsel 20, die wenigstens einen Partikel 50, dispergiert in einem Suspendierungsfluid 25, aufweist. Die Kapsel 20 wird durch eine erste Elektrode 30 und eine zweite Elektrode 40 adressiert. Die erste Elektrode 30 ist kleiner als die zweite Elektrode 40. Die erste Elektrode 30 und die zweite Elektrode 40 können auf Spannungspotentiale eingestellt werden, die die Position der Partikel 50 in der Kapsel 20 bestimmen.
Die Partikel 50 repräsentieren 0,1% bis 20% des Volumens, das von der Kapsel 20 eingeschlossen ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen repräsentieren die Partikel 50 2,5% bis 17,5% des von der Kapsel 20 eingeschlossenen Volumens. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen repräsentieren die Partikel 50 5% bis 15% des Volumens, das durch die Kapsel 20 eingeschlossen ist. Noch zweckmäßiger ist es, wenn die Partikel 50 9% bis 11% des Volumens repräsentieren, das durch die Kapsel 20 definiert ist. Im Allgemeinen sollte der Volumenprozentsatz der Kapsel 20, der die Partikel 50 repräsentiert, so gewählt werden, dass die Partikel 50 den größten Teil der zweiten größeren Elektrode 40 freilegen, wenn sie über der ersten kleineren Elektrode 30 liegen. Wie im Einzelnen weiter unten beschrieben, können die Partikel 50 mit irgendeiner Farbe eingefärbt sein. Die Partikel 50 können entweder positiv oder negativ geladen sein.
Die Partikel 50 sind in einem Dispergierungsfluid 25 dispergiert. Das Dispergierungsfluid 25 sollte eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweisen. Das Fluid 25 kann klar oder im Wesentlichen klar sein, so dass das Fluid 25 die Betrachtung der Partikel 50 und der Elektroden 30, 40 von der Stelle 10 aus nicht behindert. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist das Fluid 25 eingefärbt. Bei gewissen Ausführungsbeispielen hat das Dispergierungsfluid 25 eine bestimmte Massenkraft, die der Dichte der Partikel 50 angepasst ist. Diese Ausführungsbeispiele können ein bistabiles Anzeigemedium bilden, weil die Partikel 50 sich nicht in gewissen Zusammensetzungen zu bewegen trachten, wenn ein über die Elektroden 30, 40 angelegtes elektrisches Feld fehlt.
Die Elektroden 30, 40 sollten so bemessen und angeordnet sein, dass sie zusammen die gesamte Kapsel 20 adressieren. Es kann exakt ein Paar von Elektroden 30, 40 pro Kapsel 20 vorgesehen werden, oder es können mehrere Elektrodenpaare 30, 40 pro Kapsel 20 vorgesehen werden, oder es kann ein einziges Elektrodenpaar 30, 40 mehrere Kapseln 20 überspannen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1A und 1B hat die Kapsel 20 eine abgeflachte rechteckige Form. Bei diesem Ausführungsbeispiel sollten die Elektroden 30, 40 den größten Teil des abgeflachten Oberflächenbereichs oder den gesamten Bereich benachbart zu den Elektroden 30, 40 adressieren. Die kleinere Elektrode 30 ist höchstens halb so groß wie die größere Elektrode 40. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen hat die kleinere Elektrode eine Ausdehnung von nur einem Viertel der größeren Elektrode 40, und bei noch zweckmäßigeren Ausführungsbeispielen hat die kleinere Elektrode 30 nur eine Flächenausdehnung von einem Achtel der größeren Elektrode 40. Noch zweckmäßiger ist es, wenn die kleinere Elektrode 30 ein Sechzehntel der Fläche der größeren Elektrode 40 einnimmt. Dabei soll festgehalten werden, dass die Bezugnahme auf "kleiner" in Verbindung mit der Elektrode 30 bedeutet, dass die Elektrode 30 einen geringeren Anteil der Oberfläche der Kapsel 20 adressiert, und es bedeutet nicht notwendigerweise, dass die Elektrode 30 physikalisch kleiner ist als die größere Elektrode 40. Beispielsweise könnten Mehrfachkapseln 20 so positioniert werden, dass ein geringerer Anteil jeder Kapsel 20 durch die "kleinere" Elektrode 30 adressiert wird, selbst wenn beide Elektroden 30, 40 in ihrer Größe gleich bemessen sind. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass, wie in 1C dargestellt, die Elektrode 30 nur eine kleine Ecke der rechteckigen Kapsel 20 adressieren kann (in 1C angedeutet), was erfordert, dass die größere Elektrode 40 die kleinere Elektrode 30 auf zwei Seiten umschließt, um die Kapsel 20 ordnungsgemäß zu adressieren. Die Wahl des prozentualen Volumens der Partikel 50 und der Elektroden 30, 40 ermöglicht auf diese Weise, dass das verkapselte Anzeigemedium wie unten beschrieben adressiert werden kann.
Elektroden können aus verschiedenen elektrisch leitfähigen Materialien derart hergestellt werden, dass die Elektrode 30, 40 ein elektrisches Feld an die Kapsel 20 anlegen kann. Wie oben erwähnt, ermöglichen es die rückwärtig adressierten Ausführungsbeispiele gemäß 1A und 1B, dass die Elektroden 30, 40 aus opaken Materialien bestehen, beispielsweise aus einer Lötpaste, aus Kupfer, aus mit Kupfer überzogenen Polyimiden, aus Graphittinten, aus Silbertinten und anderen Metall enthaltenden leitfähigen Tinten. Stattdessen können die Elektroden auch unter Benutzung transparenter Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus Indium-Zinnoxid und leitfähigen Polymeren, beispielsweise Polyanilin oder Polythiophenen. Die Elektroden 30, 40 können mit kontrastierenden optischen Eigenschaften versehen werden. Bei gewissen Ausführungsbeispielen besitzt eine der Elektroden eine optische Eigenschaft, die komplementär zu den optischen Eigenschaften der Partikel 50 ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die Kapsel 20 positiv geladene schwarze Partikel 50 und ein im Wesentlichen klares Suspendierungsfluid 25. Die erste kleinere Elektrode 30 ist schwarz eingefärbt, und sie ist kleiner als die zweite Elektrode 40, die weiß eingefärbt oder hoch reflektiv ist. Wenn die kleinere schwarze Elektrode 30 auf ein Potential gelegt wird, das eine negative Spannung gegenüber der größeren weißen Elektrode 40 aufweist, dann wandern die positiv geladenen Partikel 50 nach der kleineren schwarzen Elektrode 30. Für einen Betrachter der Kapsel 20 von der Stelle 10 aus ergibt sich eine Mischung aus der größeren weißen Elektrode 40 und der kleineren schwarzen Elektrode 30, wodurch ein Effekt erzielt wird, der im Wesentlichen weiß ist. Wenn gemäß 1B an die kleinere schwarze Elektrode 30 eine gegenüber der größeren weißen Elektrode 40 positive Spannung angelegt wird, dann wandern die Partikel 50 nach der größeren weißen Elektrode 40, und dem Betrachter wird eine Mischung von schwarzen Partikeln 50 dargeboten, die die größere weiße Elektrode 40 und die kleinere schwarze Elektrode 30 bedecken, was im Effekt als Schwarz erkannt wird. Auf diese Weise kann die Kapsel 20 adressiert werden, um entweder einen visuellen weißen Zustand oder einen visuellen schwarzen Zustand zu liefern.
Es können andere Zweifarb-Schematas leicht geschaffen werden, indem die Farbe der kleineren Elektrode 30 und die Farbe der Partikel 50 geändert wird oder indem die Farbe der größeren Elektrode 40 geändert wird. Beispielsweise ermöglicht eine Veränderung der Farbe der größeren Elektrode 40 eine Herstellung einer rückwärtig adressierten Zweifarbanzeige, die Schwarz als eine der Farben benutzt. Stattdessen kann die Farbe der kleineren Elektrode 30 und die Farbe der Partikel 50 geändert werden, wodurch sich ein rückwärtig adressiertes Zweifarbsystem ergibt, das Weiß als eine der Farben aufweist. Außerdem ist es möglich, dass die Partikel 50 und kleinere Elektrode 30 unterschiedliche Farben aufweisen. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann eine Zweifarbanzeige mit einer zweiten Farbe erzeugt werden, die von der Farbe der kleineren Elektrode 30 und der Farbe der Partikel 50 unterschieden ist. Beispielsweise kann eine rückwärtig adressierte Orange-Weiß-Anzeige erzeugt werden, indem blaue Partikel 50, eine rote kleinere Elektrode 30 und eine weiße hochreflektive größere Elektrode 40 vorgesehen werden. Im Allgemeinen können die optischen Eigenschaften der Elektroden 30, 40 und der Partikel 50 unabhängig gewählt werden, um die gewünschten Anzeigecharakteristiken zu erreichen. Bei gewissen Ausführungsbeispielen können die optischen Eigenschaften des Dispergierungsfluids 25 ebenfalls geändert werden, und z. B. kann das Fluid 25 eingefärbt sein.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die größere Elektrode 40 reflektiv anstatt weiß ausgebildet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die Partikel 50 nach der kleineren Elektrode 30 bewegt werden, Licht von der reflektienden Oberfläche 60 reflektiert, die der größereren Elektrode 40 zugeordnet ist, und die Kapsel 20 erscheint hell in der Farbe, z. B. weiß (vergleiche 2A). Wenn die Partikel 50 nach der größeren Elektrode 40 bewegt werden, wird die reflektierende Oberfläche 60 abgedeckt, und die Kapsel 20 erscheint dunkel (vergleiche 2B), weil Licht durch die Partikel 50 absorbiert wird, bevor das Licht die reflektierende Oberfläche 60 erreicht. Die reflektierende Oberfläche 60 für die größere Elektrode 40 kann retro-reflektive Eigenschaften, Spiegelreflexions-Eigenschaften, diffuse Reflexions-Eigenschaften oder Reflexionsverstärker-Eigenschaften aufweisen. Bei gewissen Ausführungsbeispielen reflektiert die reflektierende Oberfläche 60 Licht mit einer Lambertianischen Verteilung. Die Oberfläche 60 kann in Form einer Vielzahl von Glasperlen ausgebildet sein, die auf der Elektrode 40 angeordnet sind oder als brechende reflektierende Schicht, beispielsweise als holographisch ausgebildeter Reflektor oder als Oberfläche, die eine totale innere Reflexion für das einfallende Licht hat oder als ein die Helligkeit verbessernder Film oder als diffuse Reflexionsschicht oder als geprägter Plastik- oder Metallfilm oder als irgendeine bekannte Reflexionsoberfläche. Die reflektierende Oberfläche 60 kann als getrennte Schicht auf der größeren Elektrode 40 laminiert werden oder die reflektierende Oberfläche 60 kann als einheitlicher Teil der größeren Elektrode 40 hergestellt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2C und 2D kann die reflektierende Oberfläche vom Betrachtungspunkt 10 aus gesehen unter den Elektroden 30, 40 angeordnet werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen sollte die Elektrode 30 transparent sein, so dass Licht von der Oberfläche 60 reflektiert werden kann. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine ordnungsgemäße Schaltung der Partikel durch eine Kombination eines elektrischen Wechselstromfeldes (AC) und eines elektrischen Gleichstromfeldes (DC) verwirklicht werden, wie dies weiter unten in Verbindung mit den 3A bis 3B beschrieben wird.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die rückwärtig adressierte Anzeige, wie sie oben diskutiert wurde, so ausgebildet sein, dass ein Übergang zwischen hauptsächlich durchlässigen und hauptsächlich opaken Betriebsmoden durchgeführt werden kann (dies wird als "Verschlussmodus" bezeichnet). Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1A und 1B enthält die Kapsel 20 wenigstens einen positiv aufgeladenen Partikel 50, dispergiert in einem im Wesentlichen klaren Dispergierungsfluid 25. Die größere Elektrode 40 ist transparent und die kleinere Elektrode 30 ist opak. Wenn an die kleinere opake Elektrode 30 ein negatives Spannungspotential relativ zur größeren durchlässigen Elektrode 40 angelegt wird, dann wandern die Partikel 50 nach der kleineren opaken Elektrode 30. Der Eindruck auf einen an der Stelle 10 befindlichen Betrachter der Kapsel 20 ist eine Mischung von der größereren transparenten Elektrode 40 und der kleineren opaken Elektrode 30, und dies bewirkt eine im Wesentlichen ganzflächige Transparenz. Gemäß 1B wandern Partikel 50 nach der zweiten Elektrode 40, wenn an die opake Elektrode 30 ein gegenüber der größeren transparenten Elektrode 40 positives Spannungspotential angelegt wird, und dem Betrachter wird eine Mischung von opaken Partikeln 50 dargeboten, die die größere transparente Elektrode 40 und die kleinere opake Elektrode 30 bedecken, was zu einer im Wesentlichen opaken Bedeckung führt. Auf diese Weise kann unter Benutzung der in den 1A und 1B dargestellten Kapsel eine Umschaltung zwischen einem durchlässigen Modus und einem opaken Modus durchgeführt werden. Eine solche Anzeige kann benutzt werden, um ein Fenster zu konstruieren, das opak gemacht werden kann. Obgleich die 1A bis 2D ein jeder Kapsel 20 zugeordnetes Elektrodenpaar zeigen, ist es klar, dass jedes Elektrodenpaar mehr als einer Kapsel 20 zugeordnet werden kann.
Eine gleiche Technik kann in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen nach 3A, 3B, 3C und 3D benutzt werden. Gemäß 3A enthält eine Kapsel 20 wenigstens einen dunklen oder schwarzen Partikel 50, dispergiert in einem im Wesentlichen klaren Dispergierungsfluid 25. Eine kleinere opake Elektrode 30 und eine größere transparente Elektrode 40 legen beide elektrische Gleichstromfelder (DC) und Wechselstromfelder (AC) an die Kapsel 20 an. Ein Gleichstromfeld kann an die Kapsel 20 angelegt werden, um die Partikel 50 zu veranlassen, nach der kleineren Elektrode 30 zu wandern. Wenn beispielsweise die Partikel 50 positiv geladen sind, dann wird an die kleinere Elektrode eine Spannung angelegt, die gegenüber der größeren Elektrode 40 negativ ist. Obgleich die 3A bis 3D nur eine Kapsel pro Elektrodenpaar zeigen, können mehrere Kapseln unter Benutzung des gleichen Elektrodenpaars adressiert werden.
Die kleinere Elektrode 30 ist höchstens halb so groß wie die größere Elektrode 40. Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen hat die kleinere Elektrode die Größe von einem Viertel der größeren Elektrode 40, und noch zweckmäßiger ist es, wenn die kleinere Elektrode 30 ein Achtel der Größe der größeren Elektrode 40 besitzt. Noch zweckmäßiger ist es, wenn die kleinere Elektrode 30 ein Sechzehntel der Größe der größeren Elektrode 40 aufweist.
Indem die Partikel 50 veranlasst werden, nach der kleineren Elektrode 30 zu wandern, wie in 3A dargestellt, kann Licht durch die größere transparente Elektrode 40 einfallen und von einer Reflexionsoberfläche 60 reflektiert werden. Im Verschlussmodus wird die reflektierende Oberfläche 60 durch eine transluzente Schicht oder eine transparente Schicht ersetzt oder es ist keine Schicht vorgesehen und das einfallende Licht kann durch die Kapsel 20 einfallen, d. h. die Kapsel 20 ist durchlässig.
Nunmehr wird auf 3B Bezug genommen. Die Partikel 50 werden durch Anlegen eines Wechselstromfeldes an die Kapsel 20 über die Elektroden 30, 40 in der Kapsel 20 dispergiert. Die Partikel 50, die in der Kapsel 20 durch das Wechselstromfeld dispergiert werden, blockieren die einfallende Strahlung und bewirken, dass diese nicht durch die Kapsel 20 hindurchtreten kann, und dies bewirkt, dass dem Betrachter an der Stelle 10 eine dunkle Stelle dargeboten wird. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3A bis 3B kann im Verschlussmodus benutzt werden, indem keine reflektierende Oberfläche 60 benutzt wird und stattdessen eine transluzente Schicht oder eine transparente Schicht oder gar keine Schicht vorgesehen wird. Im Verschlussmodus bewirkt das Anlegen eines elektrischen Wechselstromfeldes, dass die Kapsel 20 opak erscheint. Die Transparenz der Verschlussmodusanzeige, die durch die Vorrichtung gemäß 3A bis 3D erzeugt wird, kann durch die Zahl der Kapseln eingestellt werden, die unter Benutzung von Gleichstromfeldern und Wechselstromfeldern adressiert werden. Beispielsweise würde eine Anzeige, bei der jede zweite Kapsel 20 unter Benutzung eines Wechselstromfeldes adressiert wird, eine 50%ige Durchlässigkeit aufweisen.
Die 3C und 3D zeigen ein Ausführungsbeispiel der Elektrodenstruktur, wie sie vorstehend in Verbindung mit den Elektroden 30, 40 beschrieben wurde, auf der "Oberseite" der Kapsel 20, d. h. die Elektroden 30, 40 liegen zwischen dem Betrachtungspunkt 10 und der Kapsel 20. Bei diesem Ausführungsbeispiel sollten beide Elektroden 30, 40 transparent sein. Transparente Polymere können unter Benutzung leitfähiger Polymere hergestellt werden, beispielsweise aus Polyanilin, Polythiophenen oder Indium-Zinnoxid. Diese Materialien können löslich gemacht werden, so dass die Elektroden unter Benutzung von Überzugstechniken hergestellt werden können, beispielsweise durch Spritzüberzug, durch Meniskusüberzug, durch Drucktechniken, durch vordere und hintere Walzüberzugstechniken und dergleichen. Bei diesen Ausführungsbeispielen tritt Licht durch die Elektroden 30, 40 hindurch und wird entweder durch die Partikel 50 absorbiert, durch die retro-reflektive Schicht 60 (wenn vorhanden) reflektiert oder durch die Kapsel 20 übertragen (wenn eine retro-reflektive Schicht 60 nicht vorhanden ist).
Die Adressierungsstruktur gemäß 3A bis 3D kann mit elektrophoretischen Anzeigemedien und verkapselten elektrophoretischen Anzeigemedien benutzt werden. Die 3A bis 3D zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Elektrode 30, 40 statisch am Anzeigemedium festgelegt ist. Bei gewissen Ausführungsbeispielen haben die Partikel 50 eine Bistabilität, d. h. sie sind im Wesentlichen bewegungslos beim Fehlen eines elektrischen Feldes. Bei diesen Ausführungsbeispielen können die Elektroden 30, 40 als Teil eines "Schreibers" oder einer anderen Vorrichtung benutzt werden, die über dem Material abgetastet wird, um jede Kapsel oder jede Gruppe von Kapseln zu adressieren. Dieser Modus der Adressierung auf Partikel basierender Anzeigen wird weiter unten in Verbindung mit 16 beschrieben.
In den 4A und 4B ist eine Kapsel 20 aus einem elektronisch adressierbaren Medium dargestellt, bei welcher die oben beschriebene Technik in Verbindung mit mehrfach rückwärtig adressierten Elektroden beschrieben ist. Die Kapsel 20 enthält wenigstens einen Partikel 50, dispergiert in einem klaren Suspendierungsfluid 25. Die Kapsel 20 wird durch mehrere kleinere Elektroden 30 und mehrere größere Elektroden 40 adressiert. Bei diesen Ausführungsbeispielen sollten die kleineren Elektroden 30 so gewählt sein, dass sie kollektiv wenigstens die halbe Größe der größeren Elektroden 40 einnehmen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen nehmen die kleineren Elektroden 30 kollektiv ein Viertel der Größe der größeren Elektroden 40 ein. Bei weiteren Ausführungsbeispielen nehmen die kleineren Elektroden 30 kollektiv ein Achtel der Größe der größeren Elektroden ein. Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen nehmen die kleineren Elektroden 30 kollektiv ein Sechzehntel der Größe der größeren Elektroden ein. Jede Elektrode 30 kann als getrennte Elektrode ausgebildet sein, die parallel zur Steuerung der Anzeige gesteuert wird. Beispielsweise kann jede getrennte Elektrode im Wesentlichen gleichzeitig auf die gleiche Spannung wie alle anderen Elektroden dieser Größe eingestellt werden. Stattdessen können die Elektroden 30, 40 interdigital angeordnet werden, um das Ausführungsbeispiel gemäß 4A und 4B zu liefern.
Die Arbeitsweise der rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur gemäß 4A und 4B ist ähnlich der Arbeitsweise wie oben beschrieben. Beispielsweise kann die Kapsel 20 positiv geladene schwarze Partikel 50 aufweisen, die in einem im Wesentlichen klaren Suspendierungsfluid 25 dispergiert sind. Die kleineren Elektroden 30 sind schwarz gefärbt und die größeren Elektroden 40 sind weiß oder hoch reflektierend ausgebildet. Gemäß 4A werden die kleineren Elektroden 30 an ein Potential angelegt, das negativ relativ zu dem Potential der größeren Elektroden 40 ist, wodurch bewirkt wird, dass die Partikel 50 innerhalb der Kapsel nach den kleineren Elektroden 30 wandern und die Kapsel 20 vom Betrachtungspunkt 10 aus als Mischung der größeren weißen Elektroden 40 und der kleineren schwarzen Elektroden 30 erscheint, was in der Wirkung weiß wird. Gemäß 4B wandern die Partikel 50, wenn an die kleineren Elektroden 30 ein positives Potential relativ zu den größeren Elektroden 40 angelegt wird, nach den größeren Elektroden 40, wodurch bewirkt wird, dass die Kapsel 20 eine Mischung größerer weißer Elektroden 40, bedeckt durch die schwarzen Partikel 50, zeigt und die kleineren schwarzen Elektroden 30 erzeugen eine Wirkung, die schwarz ist. Die oben in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach 1A und 1B erzeugte Technik zur Erzeugung von zwei Farben arbeitet mit gleicher Wirksamkeit in Verbindung mit diesen Ausführungsbeispielen.
Die 5A und 5B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer rückwärtig adressierten Elektrodenstruktur, die eine reflektierte Farbanzeige in einer Weise erzeugt, die ähnlich ist einer Halbtonanzeige oder einer Pointilismusanzeige. Die Kapsel 20 enthält weiße Partikel 55, dispergiert in einem klaren Suspendierungsfluid 25. Die Elektroden 42, 44, 46, 48 sind eingefärbt mit Cyan, Magenta, Gelb bzw. Weiß. Gemäß 5A wandern negativ geladene Partikel 55, wenn an die eingefärbten Elektroden 42, 44, 46 ein positives Potential relativ zu der weißen Elektrode 48 angelegt wird, nach diesen drei Elektroden und bewirken, dass die Kapsel 20 vom Betrachtungspunkt 10 aus eine Mischung weißer Partikel 55 und der weißen Elektrode 48 aufweist, wodurch in der Wirkung größtenteils Weiß erzeugt wird. Gemäß 5B wandern Partikel 55, wenn an die Elektroden 42, 44, 46 ein relativ zur Elektrode 48 negatives Potential angelegt wird, nach der weißen Elektrode 48, und dem Auge 10 wird eine Mischung von weißen Partikeln 55 der Cyan-Elektrode 42, der Magenta-Elektrode 44 und der gelben Elektrode 46 zugeführt, was in der Wirkung größtenteils schwarz oder grau wird. Durch Adressierung der Elektroden kann jede Farbe erzeugt werden, die durch einen subtraktiven Farbprozess erzeugt werden kann. Wenn beispielsweise die Kapsel 20 veranlasst wird, eine orange Farbe dem Betrachtungspunkt 10 zu liefernm, dann werden die gelbe Elektrode 46 und die Magenta-Elektrode 42 auf ein Spannungspotential gesetzt, das positiver ist als das Spannungspotential, das an die Cyan-Elektrode 42 und die weiße Elektrode 48 angelegt wird. Weiter können die relativen Intensitäten dieser Farben durch tatsächliche Spannungspotentiale gesteuert werden, die an die Elektroden angelegt werden.
Gemäß einem weiteren in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Farbanzeige durch eine Kapsel 20 geliefert, deren Größe d eine vielfältige Spezies von Partikeln in einem klaren Dispergierungsfluid 25 aufweist. Jede Spezies von Partikeln besitzt unterschiedliche optische Eigenschaften und besitzt unterschiedliche elektrophoretische Mobilitäten (μ) gegenüber den anderen Spezien. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 6 enthält die Kapsel 20 rote Partikel 52, blaue Partikel 54 und grüne Partikel 56 und
|μ_R| > |μ_B| > |μ_G|
Das heißt, die Größe der elektrophoretischen Mobilität der roten Partikel 52 überschreitet durchschnittlich die elektrophoretische Mobilität der blauen Partikel 54 und die elektrophoretische Mobilität der blauen Partikel 54 überschreitet durchschnittlich die elektrophoretische Mobilität der grünen Partikel 56. Als Beispiel kann eine Spezies roter Partikel mit einem Zeta-Potential von 100 Millivolt (mV), eine Spezies von blauen Partikeln mit einem Zeta-Potential von 60 mV und eine Spezies von grünen Partikeln mit einem Zeta-Potential von 20 mV vorgesehen werden. Die Kapsel 20 wird zwischen zwei Elektroden 32, 43 gefügt, die an die Kapsel ein elektrisches Feld anlegen.
Die 7A bis 7B zeigen die Schritte, die durchgeführt werden müssen, um die in 6 dargestellte Anzeige zu adressieren und um dem Betrachter bei 10 eine rote Farbe zu vermitteln. Gemäß 7A werden die Partikel 52, 54, 56 nach einer Seite der Kapsel 20 durch Anlegen eines elektrischen Feldes in einer Richtung angezogen. Das elektrische Feld sollte an die Kapsel 20 lange genug angelegt werden, um sogar die langsamer beweglichen grünen Partikel 56 nach der Elektrode 34 zu bewegen. Gemäß 7B wird das elektrische Feld gerade lange genug umgekehrt, damit die roten Partikel 52 nach der Elektrode 32 wandern können. Die blauen Partikel 54 und die grünen Partikel 56 bewegen sich auch in dem umgekehrten elektrischen Feld, aber sie bewegen sich nicht so schnell wie die roten Partikel 52, und so werden sie von den roten Partikeln 52 überdeckt. Die Zeitdauer, während der das elektrische Feld umgekehrt werden muss, kann aus den relativen elektrophoretischen Mobilitäten der Partikel, aus der Stärke des angelegten elektrischen Feldes und aus der Größe der Kapsel bestimmt werden.
Die 8A bis 8D beschreiben die Adressierung des Anzeigeelementes auf einen blauen Zustand. Wie in 8A dargestellt, sind die Partikel 52, 54, 56 anfänglich zufällig in der Kapsel dispergiert. Sämtliche Partikel 52, 54, 56 werden auf einer Seite der Kapsel 20 durch Anlegen eines elektrischen Feldes in einer Richtung (in 8B dargestellt) angezogen. Gemäß 8C wird das elektrische Feld gerade lange genug umgekehrt, um es den roten Partikeln 52 und den blauen Partikeln 54 zu ermöglichen, nach der Elektrode 32 zu wandern. Die Zeitdauer, während der das elektrische Feld umgekehrt werden muss, kann aus den relativen elektrophoretischen Mobilitäten der Partikel, der Stärke des angelegten elektrischen Feldes und der Größe der Kapsel bestimmt werden. Gemäß 8D wird dann das elektrische Feld ein zweites Mal umgekehrt und die roten Partikel 52 bewegen sich schneller als die blauen Partikel 54 und verlassen die blauen Partikel 54, so dass sie vom Betrachtungspunkt 10 freiliegen. Die Zeitdauer, während der das elektrische Feld umgekehrt werden muss, kann aus den relativen elektrophoretischen Mobilitäten der Partikel, der Stärke des angelegten elektrischen Feldes und der Größe der Kapsel bestimmt werden.
Die 9A bis 9C zeigen die Schritte, die vorgenommen werden müssen, um dem Betrachter bei 10 eine grüne Anzeige zu liefern. Wie in 9A dargestellt, sind die Partikel 52, 54, 56 anfänglich in zufälliger Anordnung in der Kapsel 20 angeordnet. Sämtliche Partikel 52, 54, 56 sind nach jener Seite der Kapsel 20 angezogen, die dem Betrachter bei 10 proximal liegt, indem ein elektrisches Feld in einer Richtung angelegt wird. Das elektrische Feld sollte der Kapsel 20 lange genug angelegt bleiben, um die sich langsamer bewegenden grünen Partikel 56 nach der Elektrode 32 zu bewegen. Wie in 9C dargestellt, wird das elektrische Feld gerade so lange angelegt, dass die roten Partikel 52 und die blauen Partikel 54 nach der Elektrode 54 wandern können, so dass die sich langsamer bewegenden grünen Partikel 56 dem Betrachtungspunkt dargeboten werden. Die Zeitdauer, während der das elektrische Feld umgekehrt werden muss, kann aus den elektrophoretischen Mobilitäten der Partikel, der Stärke des angelegten elektrischen Feldes und der Größe der Kapsel bestimmt werden.
Bei anderen Ausführungsbeispielen enthält die Kapsel mehrere Formen von Partikeln und ein gefärbtes Dispergierungsfluid, das auf eine der anderen Farben einwirkt. Bei anderen Ausführungsbeispielen können mehr als drei Spezien von Partikeln vorgesehen werden, die zusätzliche Farben aufweisen. Obgleich die 6 bis 9C zwei Elektroden aufweisen, die einer einzigen Kapsel zugeordnet sind, können diese Elektroden mehrere Kapseln oder weniger als eine volle Kapsel adressieren.
In 10 ist das rückwärtige Substrat 100 für eine 7-Segment-Anzeige dargestellt, wodurch eine normale rückwärtige Elektrodenstruktur verbessert wird, indem Mittel vorgesehen werden, um willkürlich jeden Elektrodenabschnitt mit der Rückseite der Anzeige zu verbinden, ohne dass es notwendig wäre, leitfähige Spurlinien auf der Oberfläche des Mustersubstrats oder der Mustergegenelektrode auf der Vorderseite der Anzeige vorzusehen. Kleine leitfähige Leitungen durch das Substrat ermöglichen Verbindungen nach der rückwärtigen Elektrodenstruktur. Auf der Rückseite des Substrats werden diese Leitungen an ein Netz von Leitern angeschlossen. Diese Leiter können so verlaufen, dass sie eine einfache Verbindung mit der gesamten Anzeige herstellen. Beispielsweise wird das Segment 112 über die Leitung 114 durch das Substrat 116 mit dem Leiter 118 verbunden. Ein Netzwerk von Leitern kann über zahlreiche nicht dargestellte Verbindungen nach einem Randverbinder 122 laufen. Diese Verbinder können in der Struktur des Leiters als Randverbinder 122 eingebaut sein. Jedes Segment der rückwärtigen Elektrode kann individuell einfach über den Randverbinder 122 adressiert werden. Eine durchgehende obere Elektrode kann mit dem Substrat 116 benutzt werden.
Die rückwärtige Elektrodenstruktur, wie sie in 10 dargestellt ist, erweist sich für jedes Anzeigemedium als nützlich, aber besonders vorteilhaft für auf Partikeln basierende Anzeigen, weil derartige Anzeigen im nicht adressierten Zustand kein definiertes Aussehen haben. Die rückwärtige Elektrode sollte vollständig in einem elektrisch leitfähigen Material abgedeckt liegen mit einem Raum nur für die notwendige Isolation der verschiedenen Elektroden. Dies ist derart, dass die Verbindungen auf der Rückseite der Anzeige ohne Beeinträchtigung des Aussehens der Anzeige geführt werden können. Wenn eine kontinuierlich am weitesten hinten liegende Elektrodenanordnung vorhanden ist, wird gewährleistet, dass das Anzeigematerial von der rückwärtigen Elektrodenverdrahtung abgeschirmt wird.
In 11 ist eine 3 × 3-Matrix dargestellt. Hier ist das Matrixsegment 124 auf einer ersten Seite des Substrats 116 über 114 an einen Leiter 118 einer zweiten Seite des Substrats 116 angeschlossen. Die Leiter 118 laufen nach einem Rand und enden in einem Randverbinder 122. Obgleich das Anzeigeelement gemäß 11 quadratische Elemente 124 zeigt, können diese Segmente auch in jedem anderen vorbestimmten Anzeigemuster gestaltet oder bemessen sein.
In 12 wird eine Printplatte 138 als rückwärtige Elektrodenstruktur benutzt. Die Vorderseite der Printplatte 138 weist Kupferleitungen 132 auf, die in der gewünschten Form geätzt sind. Es gibt plattierte Wege 114, die diese Elektrodenkissen mit einer geätzten Drahtstruktur 136 auf der Rückseite der Printplatte 138 verbinden. Die Drähte 136 können nach einer Seite oder der Rückseite der Printplatte 138 laufen, und es kann eine Verbindung unter Benutzung eines Standardverbinders hergestellt werden, beispielsweise unter Benutzung eines auf der Oberfläche montierten Verbinders oder durch Benutzung eines flexiblen Verbinders oder eines anisotropen Klebers (nicht dargestellt). Die Wege können mit einer leitfähigen Substanz, beispielsweise einem Lötmittel oder einem leitenden Epoxydharz oder einer isolierenden Substanz, beispielsweise einem Epoxydharz, ausgefüllt werden.
Stattdessen kann eine flexible Schaltung, beispielsweise ein mit Kupfer überzogenes Polyimid, für die rückwärtige Elektrodenstruktur benutzt werden. Die Printplatte 138 kann aus Polyimid bestehen, das sowohl als flexibler Verbinder als auch als Substrat für die Elektrodenstruktur wirkt. Anstelle von Kupferkissen 132 können Elektroden (nicht dargestellt) in die Kuperabdeckung der Polyimid-Printplatte 138 geätzt werden. Die Plattierung über die Wege 114 verbindet die Elektroden, die auf die Oberfläche der Rückseite der Printplatte 138 eingeätzt sind, die ein geätztes Leiternetz darauf tragen können (das geätzte Leiternetz ist ähnlich der geätzten Drahtstruktur 136).
In 13 kann ein dünnes dielektrisches Blatt 150, beispielsweise aus Polyester, Polyimid oder Glas, benutzt werden, um eine rückwärtige Elektrodenstruktur herzustellen. Durch das Blatt werden Löcher 152 gestochen, gebohrt, gefräst oder geschmolzen, und zwar an den Stellen, wo leitfähige Pfade erforderlich sind. Die vordere Elektrode 154 kann aus leitfähiger Tinte hergestellt werden, die unter Benutzung irgendeiner der oben beschriebenen Techniken ausgedruckt sein kann. Die Löcher sollten so bemessen sein und die Tinte sollte mit einer solchen Viskosität gewählt werden, dass die Tinte die Löcher ausfüllt. Wenn die rückwärtige Struktur 156 wieder unter Benutzung der leitfähigen Tinte gedruckt wird, dann werden die Löcher wieder angefüllt. Durch dieses Verfahren wird auotmatisch eine Verbindung zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Substrats hergestellt.
In 14 kann die rückwärtige Elektrodenstruktur vollständig aus gedruckten Schichten hergestellt werden. Eine leitfähige Schicht 166 kann auf die Rückseite der Anzeige aufgedruckt werden, die aus einer klaren, vorderen Elektrode 168 und einem druckbaren Anzeigematerial 170 besteht. Eine klare Elektrode kann aus Indium-Zinnoxid oder leitfähigen Polymeren, beispielsweise Polyanilinen und Polythiophenen, hergestellt werden. Ein dielektrischer Überzug 176 kann unter Belassung von Bereichen für die Wege aufgedruckt werden. Dann kann die rückwärtige Schicht der leitfähigen Tinte 178 aufgedruckt werden. Falls erforderlich, kann eine zusätzliche Schicht aus leitfähiger Tinte benutzt werden, bevor die endgültige Tintenstruktur aufgedruckt ist, um die Löcher zu füllen.
Die Technik zum Drucken von Anzeigen kann benutzt werden, um die rückwärtige Elektrodenstruktur auf einer Anzeige aufzubauen oder um zwei getrennte Schichten zu erzeugen, die miteinander laminiert werden, um die Anzeige zu erzeugen. Beispielsweise kann eine elektronisch aktive Tinte auf eine Indium-Zinnoxid- Elektrode aufgedruckt werden. Getrennt kann eine rückwärtige Elektrodenstruktur wie beschrieben auf einem geeigneten Substrat, beispielsweise Plastik, Polymerfilmen oder Glas, aufgedruckt werden. Die Elektrodenstruktur und das Anzeigeelement können laminiert werden, um eine Anzeige zu erzeugen.
Nunmehr wird auf 15 Bezug genommen. Es kann ein Schwellwert in eine elektrophoretische Anzeigezelle durch Einsatz einer dritten Elektrode eingeführt werden. Eine Seite der Zelle ist eine kontinuierlich verlaufende transparente Elektrode 200 (Anode). Auf der anderen Seite der Zelle ist die transparente Elektrode bemustert mit einer Gruppe isolierter Spaltenelektrodenstreifen 210. Ein Isolator 212 bedeckt die Spaltenelektroden 210, und eine Elektrodenschicht auf der Oberseite des Isolators ist in eine Gruppe isolierter Zeilenelektrodenstreifen 230 unterteilt, die senkrecht zu den Spaltenelektroden 210 verlaufen. Die Zeilenelektroden 230 sind mit einer dichten Anordnung von Löchern oder einem Gitter versehen, worunter der freiliegende Isolator 212 entfernt ist und mehrere physikalische und potentielle Löcher bildet.
Ein positiv geladener Partikel 50 wird in die potentiellen Löcher geschickt, indem ein positives Potential (z. B. 30 V) an alle Spaltenelektroden 210 angelegt wird, während die Zeilenelektroden 230 auf einem weniger positiven Potential (z. B. 15 V) gehalten werden und die Anode 200 auf 0 Volt steht. Die Partikel 50 können konforme Kapseln sein, die sich selbst in die physikalischen Löcher des Steuergitters einfügen. Das Steuergitter selbst kann einen rechteckigen Querschnitt besitzen, oder die Gitterstruktur kann im Profil dreieckig sein. Es kann auch eine unterschiedliche Gestalt haben, die die Mikrokapseln veranlasst, sich in das Gitter, beispielsweise halbkugelförmig, abzusetzen.
An die Anode 200 wird dann ein positives Potential von z. B. 50 V angelegt. Die Partikel bleiben in den Potentiallöchern infolge der Potentialdifferenz in den Potentiallöchern: dies wird als Haltebedingung bezeichnet. Um ein Anzeigeelement zu adressieren, wird das Potential der Spaltenelektrode, das jenem Element zugeordnet ist, beispielsweise um einen Faktor von zwei vermindert, und das Potential an der Zeilenelektrode, das jenem Element zugeordnet ist, wird gleich oder größer als das Potential an der Spaltenelektrode. Die Partikel in diesem Element werden dann durch das elektrische Feld infolge der positiven Spannung an der Anode 200 transportiert. Die Potentialdifferenz zwischen den Zeilenelektroden und den Spaltenelektroden für die verbleibenden Anzeigeelemente ist nunmehr kleiner als die Hälfte jener in der normalen Haltebedingung. Die Geometrie der potentiellen Lochstruktur und die Spannungspegel werden derart gewählt, dass dies auch eine Haltebedingung ergibt, d. h. keine Partikel verlassen diese oder andere Anzeigeelemente, und daher ergeben sich keine Halbwählprobleme. Dieses Adressierungsverfahren kann jedes gewünschte Element in einer Matrix auswählen und schreiben, ohne dass das Pigment in irgendeinem anderen Anzeigeelement beeinträchtigt würde. Eine Steuerelektrodenanordnung kann derart betätigt werden, dass die Anoden-Elektroden-Seite der Zelle betrachtet wird.
Das Steuergitter kann durch irgendein bekanntes Verfahren hergestellt werden oder durch verschiedene neue Verfahren, wie sie beschrieben sind. Das heißt, gemäß einer traditionellen Praxis kann das Steuergitter einstufig oder mehrstufig photolithographisch hergestellt und danach geätzt werden oder das Steuergitter kann mit einer Maske und durch "Sandstrahltechnik" erzeugt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Steuergitter durch eine Prägetechnik auf einem plastischen Substrat erzeugt. Die Gitterelektroden können durch Vakuumablagerung oder durch Sputtern entweder vor oder nach dem Prägeschritt erzeugt werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Elektroden auf der Gitterstruktur, nachdem diese hergestellt ist, aufgedruckt und die Elektroden bestehen aus irgendeinem druckfähigen leitfähigen Material, das nicht durchsichtig zu sein braucht (z. B. einem Metall oder einem mit Kohlenstoff dotierten Polymer, einem ausfallsicheren leitfähigen Polymer usw.).
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Steuergitter in Verbindung mit einer Reihe von Druckschritten hergestellt. Die Gitterstruktur wird aus einer Reihe von einem oder mehreren gedruckten Schichten aufgebaut, nachdem die Kathode abgelagert ist, und die Gitterelektrode wird auf der Gitterstruktur aufgedruckt. Es kann ein zusätzlicher Isolator auf der Oberseite der Gitterelektrode angeordnet werden, und es können mehrere Gitterelektroden durch den Isolator in der Gitterstruktur getrennt sein. Die Gitterelektrode kann nicht die gesamte Breite der Gitterstruktur aufnehmen, und sie kann nur einen Mittelbereich der Struktur einnehmen, um innerhalb reproduzierbarer Toleranzen zu verbleiben. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Gitter durch Photoätzen eines Glases, beispielsweise eines photostrukturellen Glases, hergestellt.
Bei einer verkapselten elektrophoretischen Bildanzeige wird eine elektrophoretische Suspension, beispielsweise eine der oben beschriebenen, innerhalb diskreter Kammern angeordnet, die in einer Polymermatrix dispergiert sind. Dieses resultierende Material ist höchst empfindlich gegenüber einem elektrischen Feld über der Dicke des Films. Ein solches Feld wird normalerweise unter Benutzung von Elektroden angelegt, die auf beiden Seiten des Materials angeordnet sind. Wie oben in Verbindung mit 3A bis 3D beschrieben, können jedoch gewisse Medien durch Schreiben elektrostatischer Ladung auf einer Seite des Anzeigematerials adressiert werden. Die andere Seite hat normalerweise eine durchsichtige oder opake Elektrode. Beispielsweise kann ein Blatt eines verkapselten elektrophoretischen Anzeigemediums mit einem Kopf adressiert werden, der Gleichspannungen liefert.
Gemäß einer weiteren Anordnung kann die verkapselte elektrophoretische Suspension auf einen Bereich eines leitfähigen Materials, beispielsweise einer druckfähigen Silber- oder Graphittinte, einem aluminisierten Mylar oder irgendeiner anderen leitfähigen Oberfläche, aufgedruckt werden. Diese Oberfläche, die eine Elektrode der Anzeige bildet, kann auf Masse oder Hochspannung gelegt werden. Ein elektrostatischer Kopf, der zahlreiche Elektroden aufweist, kann über die Kapseln geführt werden, um diese zu adressieren. Stattdessen kann ein Stylus benutzt werden, um die verkapselte elektrophoretische Suspension zu adressieren. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein elektrostatischer Schreibkopf über die Oberfläche des Materials geführt. Dies ermöglicht eine Adressierung mit hoher Auflösung. Da verkapseltes elektrophoretisches Material auf Plastikmaterial angeordnet werden kann, ist es flexibel. Dies schafft die Möglichkeit, das Material über normale Papierverarbeitungseinrichtungen zu führen. Ein solches System arbeitet wie ein Photokopierer, aber ohne Verbrauch. Das Blatt aus Anzeigematerial durchläuft die Maschine und ein elektrostatischer oder elektrophotographischer Kopf adressiert das Materialblatt.
Gemäß einer weiteren Ausbildung wird eine elektrische Ladung auf der Oberfläche des verkapselten Anzeigematerials oder auf einem dielektrischen Blatt über Reibungsladung oder triboelektrische Ladung aufgebracht. Die Ladung kann unter Benutzung einer Elektrode aufgebracht werden, die später entfernt wird. Gemäß einer weiteren Anordnung wird Ladung auf der Oberfläche der verkapselten Anzeige unter Benutzung eines Blattes aus piezoelektrischem Material aufgebaut.
16 zeigt eine elektrostatisch geschriebene Anzeige. Ein Stylus ist an eine positive oder negative Spannung angeschlossen. Der Kopf des Stylus 300 kann isoliert sein, um den Benutzer zu schützen. Die dielektrische Schicht 302 kann beispielsweise ein dielektrischer Überzug oder ein Film aus Polymer sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist keine dielektrische Schicht 302 vorgesehen, und der Stylus 300 berührt die verkapselte elektrophoretische Anzeige 304 direkt. Das Substrat 306 ist mit einem durchsichtigen leitfähigen Überzug, beispielsweise einem mit ITO überzogenen Polyester, überzogen. Der leitfähige Überzug ist auf Masse gelegt. Die Anzeige 304 kann von beiden Seiten betrachtet werden.
Mikroverkapselte Anzeigen ermöglichen die Schaffung zweckmäßiger elektronischer Anzeigen, von denen viele überzogen oder ausgedruckt werden können. Es gibt viele Versionen mikroverkapselter Anzeigen, einschließlich mikroverkapselter elektrophoretischer Anzeigen. Diese Anzeigen können hoch reflektiv, bistabil und mit geringer Leistung ausgebildet werden.
Um hoch auflösende Anzeigen zu erhalten, ist es nützlich, gewisse äußere Adressiermittel mit dem mikroverkapselten Material zu benutzen.
Ein Verfahren der Adressierung flüssiger Kristallanzeigen ist die Benutzung von auf Silizium basierenden dünnen Filmtransistoren, um eine adressierende Rückseite für das Flüssigkristall zu bilden. Bei Flüssigkristallanzeigen sind diese dünnen Filmtransistoren im typischen Fall auf Glas abgelagert, und sie bestehen im typischen Fall aus amorphem Silizium oder Polysilizium. Andere elektronische Schaltkreise (z. B. Ansteuerelektroniken oder Logikschaltungen) sind gelegentlich in den Umfang der Anzeige integriert. Ein auftretendes Feld ist die Ablagerung von amorphen Silizium- oder Polysiliziumeinrichtungen auf flexiblen Substraten, z. B. Metallfolien oder Plastikfilmen.
Die adressierende elektronische Rückplatte sollte Dioden als nicht lineares Element anstelle von Transistoren aufweisen. Auf Dioden basierende aktive Matrixanordnungen haben sich als kompatibel mit Flüssigkristallanzeigen erwiesen, um Einrichtungen mit hoher Auflösung zu schaffen.
Es gibt auch Beispiele kristalliner Siliziumtransistoren, die auf Glassubstraten benutzt werden. Kristallines Silizium besitzt hohe Mobilitäten und kann demgemäß benutzt werden, um Hochleistungsvorrichtungen herzustellen. Gegenwärtig besteht der einfachste Weg der Konstruktion von kristallinen Siliziumeinrichtungen in der Anordnung auf Siliziumwafern. Zur Benutzung bei vielen Typen flüssiger Kristallanzeigen wird die kristalline Siliziumschaltung auf einem Siliziumwafer konstruiert und dann auf ein Glassubstrat durch einen "liftoff"-Prozess übertragen. Stattdessen können die Siliziumtransistoren auf einem Siliziumwafer erzeugt und über einen "liftoff"-Prozess entfernt und dann auf einem flexiblen Substrat, beispielsweise auf Plastik, einer Metallfolie oder Papier, abgelagert werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte das Silizium auf einem anderen Substrat abgelagert werden, das in der Lage ist, hohe Temperaturen auszuhalten (beispielsweise Glas oder Metallfolien), wobei das Silizium dann abgehoben und auf ein flexibles Substrat übertragen wird. Gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel wird der Siliziumtransistor auf einem Siliziumwafer erzeugt, der dann insgesamt oder teilweise als Substrat für die Anzeige benutzt wird.
Die Benutzung von auf Silizium basierenden Schaltungen mit Flüssigkristallen stellt die Basis einer großen Industrie dar. Nichtsdestoweniger besitzen diese Anzeigen schwerwiegende Nachteile. Flüssigkristallanzeigen leuchten selbst nicht, so dass die meisten Flüssigkristallanzeigen irgendeine Hintergrundbeleuchtung benötigen. Reflektive Flüssigkristallanzeigen können zwar konstruiert werden, aber sie sind im typischen Fall infolge des Vorhandenseins von Polarisatoren sehr schwach. Die meisten Flüssigkristallanzeigen erfordern einen präzisen Abstand des Zellenspaltes, so dass sie mit flexiblen Substraten nicht sehr gut kompatibel sind. Die meisten Flüssigkristallanzeigen erfordern einen "Reibungs"-Prozess, um die Flüssigkristalle auszurichten, und dies ist schwierig einzustellen und birgt die Gefahr einer Beschädigung der TFT-Anordnung in sich.
Die Kombination dieser dünnen Filmtransistoren mit mikroverkapselten elektrophoretischen Anzeigen wäre sogar noch vorteilhafter als mit Flüssigkristallanzeigen. Dünne Filmtransistoranordnungen ähnlich jenen, wie sie in Flüssigkristallen benutzt werden, könnten auch mit dem mikroverkapselten Medium benutzt werden. Wie oben erwähnt, erfordern Flüssigkristallanordnungen im typischen Fall einen "Reibungs"-Prozess, um die Flüssigkristalle auszurichten, und dies kann entweder zu einer mechanischen oder statisch elektrischen Beschädigung des Transistoraufbaus führen. Eine derartige Reibung ist bei mikroverkapselten Anzeigen nicht erforderlich, und dies verbessert die Anordnung und vereinfacht das Herstellungsverfahren.
Mikroverkapselte elektrophoretische Anzeigen können hoch reflektiv sein. Dies ergibt einen Vorteil im Hinblick auf Anzeigen mit hoher Auflösung, da kein Hintergrundlicht erforderlich ist, um eine gute Sichtbarkeit zu gewährleisten. Es kann auch eine Anzeige mit hoher Auflösung auf opaken Substraten aufgebaut werden, und dies eröffnet einen Bereich neuartiger Materialien zur Ablagerung von Dünnfilm-Transistoranordnungen.
Außerdem sind mikroverkapselte elektrophoretische Anzeigen in hohem Maße kompatibel mit flexiblen Substraten. Dies ermöglicht die Herstellung von TFT-Anzeigen hoher Auflösung, bei denen die Transistoren auf flexiblen Substraten, wie flexiblem Glas, Plastik oder Metallfolien, angeordnet sind. Das flexible Substrat, das mit irgendwelchen Dünnfilmtransistoren oder anderen nicht linearen Elementen benutzt wird, braucht nicht ein einziges Blatt aus Glas, Plastik, Metallfolie zu sein. Stattdessen könnte es aus Papier bestehen. Stattdessen könnte es aus gewebtem Material bestehen. Stattdessen könnte es eine Verbundanordnung oder eine Schichtkombination dieser Materialien sein.
Wie bei Flüssigkristallanzeigen kann eine äußere Logik oder eine Ansteuerschaltung auf dem gleichen Substrat aufgebaut werden wie die Dünnfilm-Transistorschalter.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte die adressierende elektronische Rückebene Dioden als nicht lineares Element anstelle der Transistoren aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausbildung ist es möglich, Transistoren auf einem Siliziumwafer auszubilden und die Transistoren dann zu zerschneiden und sie auf einem großflächigen Feld anzuordnen, um ein großes TFT-adressiertes Anzeigemedium zu schaffen. Ein Beispiel dieses Konzeptes besteht darin, mechanische Eindrücke in dem Aufnahmesubstrat anzubringen und dann das Substrat mit einer Aufschlämmung oder einer anderen Art von Transistoren zu bedecken. Durch Rühren fallen die Transistoren in die Einprägungen, wo sie festgelegt werden können und in den Schaltkreis eingeschaltet werden können. Das Aufnahmesubstrat könnte Glas, Plastik oder ein anderes nicht leitendes Material sein. Auf diese Weise kann die Wirtschaftlichkeit der Erzeugung von Transistoren unter Benutzung von Standard-Herstellungsverfahren ausgenutzt werden, um großflächige Anzeigen zu erzeugen, ohne dass es notwendig wäre, großflächige Silizium-Verarbeitungseinrichtungen zu benutzen.
Die hier beschriebenen Beispiele benutzen verkapselte elektrophoretische Anzeigen, jedoch gibt es auch andere auf Partikeln basierende Anzeigemedien, die in gleicher Weise wirksam werden, einschließlich verkapselten, suspendierenden Partikeln und Anzeigen mit rotierenden Kugeln.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von speziellen bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es ist jedoch für den Fachmann klar, dass zahlreiche Änderungen in der Form und in Einzelheiten getroffen werden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, wie dieses in den beiliegenden Ansprüchen gekennzeichnet ist.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer rückwärtigen Elektrodenstruktur für elektrisch adressierbare Anzeigen, ausgehend von einem Substrat (168, 170) mit einem darauf angeordneten Leiter (166), wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte: es wird ein dielektrischer Überzug (176) über wenigstens einen Teil des Leiters (166) aufgedruckt und dieser dielektrische Überzug besitzt wenigstens eine darin angeordnete Öffnung; es wird eine Schicht aus einer leitfähigen Farbe (178) auf den dielektrischen Überzug (176) aufgedruckt, und die leitfähige Farbe (178) kontakiert den Leiter (166) über die Öffnung im dielektrischen Überzug (176) und bildet einen leitfähigen Pfad, der sich durch den dielektrischen Überzug erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einem druckfähigen Anzeigematerial (170) besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Laminierung eines Anzeigematerials auf der rückwärtigen Elektrodenstruktur.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (166) durch Aufdrucken eines leitfähigen Materials auf dem Substrat (170) erzeugt wird.
Rückwärtige Elektrodenstruktur zur elektrischen Adressierung von Anzeigen, welche Elektrodenstruktur die folgenden Merkmale aufweist: ein Substrat (170); und einen auf dem Substrat (170) angeordneten Leiter (166), wobei die Elektrodenstruktur dadurch gekennzeichnet ist, dass: ein dielektrischer Überzug (176) auf wenigstens einem Teil des Leiters (166) aufgedruckt ist, und der dielektrische Überzug (176) wenigstens eine Öffnung darin aufweist; und eine Schicht aus einer leitfähigen Farbe (178) auf dem dielektrischen Überzug (176) aufgedruckt ist, wobei sich die leitfähige Farbe (178) durch die Öffnung im dielektrischen Überzug (176) erstreckt, um einen leitfähigen Pfad zu schaffen, der sich durch den dielektrischen Überzug (176) hindurch erstreckt.
Rückwärtige Elektrodenstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (168) ein aufdruckbares Anzeigematerial (170) enthält.
Rückwärtige Elektrodenstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anzeigematerial darauf laminiert ist.
Rückwärtige Elektrodenstruktur nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (166) aus einem leitfähigen Material besteht, das auf dem Substrat (170) aufgedruckt ist.