TW201222120A - System and method for tri-state electro-optical displays - Google Patents

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201222120 六、發明說明： 【發明所屬之技彳軒領域】 發明領域 本發明係有關用於三態電光顯示器之系統與方法。 L先前技名好】 發明背景 從過去使用電腦顯示器之陰極射線管（CRT)技術起，顯 π器技術具有顯著地改良。諸如液晶式的那些近期的顯示 器係較明亮，且通常能具有比早期顯示器更高的解析度。 最近已經發展基於㈣帶電粒子之更明亮、低功率的顯 示器。這些顯示器可被稱作為電子墨水顯示器。電子墨水 器之特徵’諸如低功率需求和可易於閱讀能力，已經 使新類型的應用實現。 【潑'明内容】 發明概要 根據本發明之一態樣，本發明提出-種三態電光顯示 益，其包含：多個顯示器胞元，其中該等多個顯示器胞元 中之每一者包含：一第一電極，其中該第-電極包含設置 在一顯示器胞元的一前表面上之一透明電極；相對該第一 電極設置之一第二電極；設置在該第一電極和該第二電極 之間之一介電層，其中該介電層係被圖案化以創造出多個 凹體積，一流體，其設置在由該第一電極、該介電層和 該等凹陷體積所界定之〆體積中，其中該流體包含一不同 於該等多個顯示器胞元中的一鄰接者之顏色的一染料；以 201222120 及設置在該流體中之多個帶電粒子；以及—顯示器介面 其係組配來«該”個帶電粒子抵住該顯示器胞元的前 側以創造出-第-光學狀態、料料多㈣電粒子抵住 該顯不器胞元之後側以創造出一第二光學狀態、或是聚集 該等多個帶電粒子於凹陷區中以創造出一第三光學狀熊。 根據本發明之另-態樣，本發明提出_種用以操作顯 示器胞元之方法’其包含下列步驟：將—第—電壓施加到 一顯示器胞元中的多個電極，以形成一第—光學狀態其 中多個帶電粒子被聚集抵住該顯示器胞元之—前表面；將 -第二電壓施加到該顯示器胞元中的該等多個電極以形 成-第二光學狀態’其中該等多個帶電粒子被聚集抵住該 顯示器胞元之-後表面；以及將-第三電屋施加到該等多 個電極’以形成一第三光學狀態，其中該等多個帶電粒子 被聚集於一介電質中的多個凹陷體積之内；其中該顯示器 胞，包含:一第一電極，其中該第一電極包含設置在:顯 示器胞元的-前表面上之—透明電極；相對該第—電極設 置之-第二電極；設置在該第—電極和該第二電極之間: -介電層，其中該介電層係被圖案化以創造出多個凹陷體 積；-流體，其設置在由該第-電極、該介電層和該等凹a 陷體積所界定之-體積中；以及該等多個帶電粒子係設置 在該流體中。 ’' 根據本發明之又一態樣，本發明提出一種電子裝置， 其包含：一處理器；包含多個顯示器胞元之—顯示器，其 中該等顯示器胞元中之每-者包含：—第—電極，其中該 201222120 第一電極包含設置在一顯示器胞元的一前表面上之一透明 電極；相對該第一電極設置之一第二電極；設置在該第— 電極和該第二電極之間之—介電層’其中該介電層係被圖 案化以創造出多個凹陷體積；一流體，其設置在由該第— 電極、該介電層和該等凹陷體積所界定之一體積中；以及 設置在該流體中之多個帶電粒子；以及_顯示器介面，其 係組配來聚集該等？個帶電粒子抵住該顯示器胞元的前側 以創造出一第一光學狀態、聚集該等多個帶電粒子抵住該 顯示器胞元之後側以創造出一第二光學狀態、或是聚集該 等多個帶電粒子於凹陷區中以創造出一第三光學狀熊以 及一記憶體，其中該記憶體包含組配來導引該處理器以控 制該顯示器介面以便在該顯示器上顯示資料之程式碼。 圖式簡單說明 某些範例實施例係描述於下文詳細描述與參考圖式 中，其中： "" 根據本案技術的一實施例，第1圖係一電子顯示琴穿 置； … 根據本案技術的一實施例，第2圖係第1圖的電光顯示 器之一部分的一放大圖； 根據本案技術的一實施例，第3圖係一單—顯示器胞元 之一放大俯視圖； 根據本案技術的貫施例，第4圖係顯示可用於該顯厂、芎 胞元之個別成分之一個三極顯示器胞元的一載面圖； 根據本案技術的貫施例’第5圖係顯示可用於該顯一。。 201222120 胞元之個別成分之一個二極顯示器胞元的一截面圖； 根據本案技術的一實施例，第6圖係顯示一個三極顯示 器胞元的三態操作之一概要圖； 根據本案技術的一實施例，第7圖係顯示一個二電極顯 示器胞元的三態操作之一概要圖； 根據本案技術的一實施例，第8圖係繪示使用一用來驅 動一顯示器胞元之介電切換層的一圖表； 根據本案技術的一實施例，第9圖係一像素之一概要 圖，其中三個毗連顯示器胞元各作為該像素之一子像素的 功能； 根據本案技術的實施例，第10圖係具有一表皮或一表 面顯示器之一行動電話，該顯示器使用三態顯示器胞元； 根據本案技術的一實施例，第11圖係使用顯示器胞元 來於一背景上顯示資訊之一記號； 根據本案技術的一實施例，第12圖係使用顯示器胞元 作為片段的一分段顯示器之一概要圖； 根據本案技術的一實施例，第13圖係由顯示器胞元所 做成之一貨架價格標籤； 根據本案技術的實施例，第14圖係使用由顯示器胞元 所做成之一電光顯示器的一電子裝置之一方塊圖。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 本案技術的實施例提出具有基於該顯示器胞元中粒子 的位置而操作之三個主要狀態之一顯示器胞元。在一第一 201222120 光學狀態中，該顯示器胞元可顯示一白色，例如當白色粒 子在該胞元的前面時。在一第二光學狀態中，該顯示器胞 元可顯示一顏色，例如當該等粒子在一胞元的後面時，允 許顯示一彩色流體。在一第三光學狀態中，當該等粒子已 經被聚集於小凹陷體積中，該顯示器胞元可顯示諸如黑色 之一背景顏色， 該等顯示器胞元可用來形成電光顯示器中的一種類 型，其可稱作一電子墨水顯示器。因一電光顯示器可能不 產生光來產出一影像，故其可能具有比許多其他技術較為 低之功率使用，該等其他技術包括，例如發光二極體(LED) 顯示器、有機發光二極體（OLED)顯示器或液晶顯示器 (LCD) 〇然而，使用反射的環境光線來形成一影像，可能會 造成該電子墨水顯示器暗淡。在過去的彩色電子墨水顯示 器中，白色係藉由結合反射光而產生，該反射光例如來自 組成顯示器中之層疊的三原色、或是係透過在黑色和白色 顯示器胞元上使用色彩過濾器而得。在一實施例中，本文 所討論之該顯示器胞元和應用方式，可藉由直接從位處於 該顯示器前側之粒子反射白光，來克服這個困難。 在一實施例中，該等粒子係藉由施加電壓到該顯示器 胞元中的三個電極來移動。一第一透明電極係位處於該顯 示器胞元之前側的一第一體積上方。一第二電極可位處於 該第一體積之後側。該第二電極可為例如黑色之彩色，且 能夠在粒子被收集於例如位處於該胞元的後側之該等凹陷 體積時被看見。如同本文所注意地，該第二電極也能係為 7 201222120 透明，以及具有在其底下之一深色或黑色吸收體層。一第 三組電極可位處於例如透過該第二電極而從該第一體積突 出的凹陷體積之後側。該顯示器胞元並不限於三個電極， 蓋因如同下文所討論，使用兩個電極之實施例可被用來產 生所有的三種主顯示狀態。該顯示器可被納入任何數量的 電子裝置中。 在一個兩電極組態或是一個三電極組態中，電壓可被 設定成一第一位準，以在各種電極之間創造出一電場，該 電場可被用來藉由如電泳來將該等粒子移動到該胞元的前 側或該胞元的後側。更進一步地，一不同組的電壓可被施 加至相同或不同的電極，以藉由一電流流經該顯示器胞元 來移動該等粒子，例如移動該等粒子到該等凹陷體積中。 該顯示器胞元可用於任何數目的應用中。舉例來說， 如同關於第1圖所討論地，該顯示器胞元在一像素顯示器中 可被用來當作是一像素或是一子像素。在其他的實施例 中，如同關於第10〜14圖所討論地，該顯示器胞元在一記號 或分段顯示裝置中可為一單獨顯示器元件。如第1圖中所顯 示地，該顯示器可藉由審視一範例應用來解釋。 根據本案技術的一實施例，第1圖係一電子顯示器裝置 100。該電子顯示器裝置100可具有一外殼102，其可由塑 膠、金屬或其他材料所製成。該外殼102可持留數個按鈕 104，該等按鈕可被用來控制該電子顯示器裝置100，例如 選擇一發表物、旋轉一頁面、或開啟對一伺服器之一連結。 在一實施例中，該電子顯示器裝置100可具有一電光顯示器 201222120 106 ’其使用操作於本文所描述的顯示狀態中之該等顯示器 胞元。該等顯示器胞元可具有允許該電光顯示器106清晰地 顯示高對比文字1〇8和影像110之多重狀態。該電光顯示器 106的一部分之一放大圖112係顯示於第2圖中。 根據本案技術的一實施例，第2圖係第1圖的該電光顯 示器106之一部分的一放大圖112。在放大圖112中，顯示個 別的像素202 ^如同本文描述地，每個像素2〇2能夠包括玎 扮演子像素之一或更多個顯示胞元，以允許像素2〇2顯示不 同顏色。雖然該等像素202被顯示成六邊形，然而它們可係 任何合適的形狀，包括方形、圓形及其類似形狀等。該等 像素202可為允許像素202嵌合之一形狀，例如一正方形、 矩形、三角形或六邊形（如圖所示）。該等像素202之多重狀 態係顯示於該放大圖112中，其中該等像素中的一第一群組 204係正在顯示一顏色，該等像素中的一第二群組206係正 在顯不白色，且該等像素中的一第三群組2〇8係正在顯示黑 色。 根據本案技術的一實施例，第3圖係一單一顯示器胞元 300之一放大俯視圖。該顯示器胞元3〇〇可具有凹陷體積 3〇2。該等凹陷體積302可被用來持留反射粒子，允許諸如 一深色表面或光線吸收性材料之—背景可被看見。如同第3 圖所顯示，為了降低-粒子可能必須行經而進人—凹陷體 積观的距離，該等凹陷體_2中的數個可於該顯示器胞 兀300中使用。這樣可改進該顯示器胞元獅之切換速度。 該等凹陪體積302可具有相對該整體區域之—低孔口或可 201222120 見截面，以降低在該等凹陷體積302中之該等粒子對整體顏 色的衝擊。舉例來說，在一實施例中，該顯示器胞元之寬 度304可約為50-500μπι。藉由比較，該等凹陷體積302可具 有大約2-20μπι之一直徑306，且因此不會實質影響該顯示器 胞元300之光學對比。該顯示器胞元300不限於這些尺寸， 蓋因任何數目的大小可遭使用。一般來說，該等凹陷體積 需要具有一經結合體積，其大到能夠來容納該顯示器胞元 300中所呈現的所有反射粒子。更進一步地，在諸如分段顯 示器之其他應用中，一像素202(第2圖）或一顯示器胞元300 可如同一單一分段或例如一字母或文字之單一圖形區域般 地大。然而，該顯示器胞元300通常將會較小以降低粒子之 沉澱。 根據本案技術的實施例，第4圖係顯示可用於該顯示器 胞元400之個別成分之一個三極顯示器胞元4〇〇的一截面 圖。在該顯示器胞元之前表面上方，該顯示器胞元4〇〇係由 一透明層402所覆蓋，其保護該顯示器胞元4〇〇並且允許光 線照射在該顯示器胞元4〇〇上。該透明層4〇2可為任何透 明、不傳導的材料，諸如塑膠、玻璃或一清晰的礦物。舉 例而言，該透明層402可包括丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸 醋、聚對苯二甲酸乙二g旨、賴石英、朗玻璃、藍石英 或任何合適的清晰材料。諸如聚四氟乙烯(pTFE)、負型光 阻SU-8或各種可UV或熱性固化的壓紋樹脂之一介電材料 404,可被用來形成該顯示器胞元。在其他實施例中，該顯 示器胞元400的該介電材料彻(或是有關第5圖所討論者）可 10 201222120 =用例如沈積介電層與钱刻介電層之用以製造積體電路的 &準技術’切層或其他介電材料所製成。 該介電材料404可用來定義一第一體積4〇6，其如同有 關第3圖所討論地位於該顯示器胞元400之大部分的表面區 域之下。—或更多個凹陷體積408可形成於該介電材料4〇4 中例如從該第一體積406的背面並相對於該第一表面突 出。形成該顯示器胞元4〇〇的不同部分之該介電材料4〇4並 不限於針對所有該等成分之一特定材料。舉例而言，形成 該顯示器胞元4〇〇之一最底層的該介電材料4〇4可不同於形 成該凹陷體積408之該介電材料404。該等不同材料可被選 擇來緩和該顯示器胞元404之突出。更進一步地，該等凹陷 區域408不必然垂直於該第一體積4〇6，反而可處於一角度 以降低第二體積408内所含有之粒子的可見度。更進一步來 說’如同有關第3圖所討論地，顯示器胞元400各可具有多 個凹陷體積408。 該顯示器胞元400可填充一非極性載體流體41〇。該非 極性載體流體410可為具有一低介電常數k之一流體，該低 介電常數為例如約低於20,且在某些實施例中，約低於3。 在一實施例中，該非極性載體流體410可具有大約為2之一 介電常數。大體上，該載體流體410扮演用以攜帶粒子412 之一載具以及任何可用於電荷穩定之相關成分的角色。低 介電常數之使用有助於降低該等電極之靜電屏蔽，且因而 能夠增加在施加一電壓於其上時該流體中所呈現的一電 場。可清楚了解到的是，當在一顯示器胞元400中使用時， 11 201222120 該載體流體4職充該顯示器中所定義之—檢視區域。該非 極性載體流體可包括例如選自於烴類化合物、纽或部 分函化烴類化合物、純越、⑪魏狀切氧樹脂之一 或更多非極性溶劑。非極性溶劑之某些特定實例包括四氣 乙稀、鹵碳化合物、環己炫、+ -饮 … 衣⑽十—说、礦物油、異烧烴流 體、環戊矽氧烷、環己矽氧烷以及其等組合^ 在一實施例中，該載體流體41〇可包括_或更多染料， 其藉由吸收對-顏色沒有貢獻之波長而將該顏色分授給該 載體流體410。舉例來說，該載體流體41〇可包括一染料， 其吸收或傳送青色、洋紅色、黃色、藍色、紅色、綠色或 任何數量的其他顏色。該染料可分解於該載體流體41〇中， 或可包括懸浮於該載體流體410内的一顏料之未帶電粒 子"從而，當帶電的白色（或宽頻反射)粒子412係在該載體 流體410的後面，則可顯示該顏料的顏色，例如光的波長沒 有被該染料所吸收。此等染料包括非離子性偶氮成分和蒽 酿染料、妙酿花青或萘花青、酜花青或是萘花青染料q有 用的染料之實例包括但不限於油紅EGN(Oil Red EGN)、蘇 丹紅（Sudan Red)、蘇丹藍（Sudan Blue)、油藍（Oil Blue)、朗 盛藍(Macrolex Blue)、溶劑藍35(Solvent Blue 35)、來自亞 利桑那州的匹聯產品公司（Pylam Products Co〇之匹聯靈魂 黑（Pylam Spirit Black)和快速靈魂黑（Fast Spirit Black)、來 自奥德里奇（Aldrich)公司之蘇丹黑B (SudanBlackB)、來自 巴斯夫（BASF)公司之熱塑黑 X-70 (Thermoplastic Black X-70)以及來自奥德里奇公司之蒽酿藍（anthraquinone

12 201222120 blue)、蒽酉昆黃 114 (anthraquinone yellow 114)、蒽酉昆紅 111 和 135 (anthraquinone red 111 and 135)與蒽 S昆綠 28 (anthraquinonegreen28)。全氟化染料可被用於使用一經氟 化或全氟化介電溶劑的情況中。一黑色染或染料混合體可 被用來在該載體流體410中產生一黑色顏色，該染料混合體 可例如為來自亞利桑那州的匹聯產品公司之匹聯靈魂黑和 快速靈魂黑、來自奥德里奇公司之蘇丹黑8、來自巴斯夫 (BASF)公司之熱塑黑χ_70或例如碳黑的一黑色顏料。 在一貫知例中，該等粒子412係選自於非吸收性、高折 射係數材料，諸如二氧化鈦、氧化鋅、氧⑽、二氧化錯、 金鋼石等等。—般而言’散射強度隨著該等粒子412和該載 體流體彻之_係數差異而增加。舉例來說，光線的瑞利 政射(Rayleigh scattering)依據該粒子4i2和該非極性載體流 體彻的材料之間的折射係數中的差異具有一第四階。因 此’較高的折射係數材料可導致增加例如撞擊於該顯示器 胞元400上的-廣域光譜之散射。該非極性載體流體彻通 常可具有大約h5的-折射係數。相較之下鈦氧化物之金 开沈、有大約2.9的-折射係數，而銳鈦礦形式則具有 2.49的折㈣數，使兩種形式都是針對該等粒子412之適合 選擇。儘管其他材料具有—私 八 較低折射係數，仍可係適合的。 二說’該等粒子412可由具有約2.16的-折射係數之氧 高折射倾材料，蓋因糾尺寸之其它性 曰散射。在實施例中，該等粒子的尺寸可在奈米 13 201222120 範圍内’例如從l〇0nm至聊nm。在一實施例中，該等粒 子可在約300nm加減200nm的範圍内。 6亥等粒子412並不限於上文所描述的類型，其傾向於散 射一廣域光譜，以及因此當在—白色環境光下檢視時會顯 現出白色。在其他實施例中，該等粒子412可由固態有機或 無機染料所製作或混合，以提供不同顏色或顏色強度。 在一貫施例中，該等粒子412可被充電以響應於電壓使 它們在該載體流體中的移動致能。這可藉由將帶電粒子412 併入該流體載體410中而執行，例如，在逆性膠微粒中也合 併載有一相反電荷的種類。用以將帶電粒子併入一非極性 載體流體410之技術對於熟於此技者係已知。 本文所揭示的組合可具有相對高的界達電位（zeta potentials)(例如大於或等於+20 mV)，且因而可如合適於本 文所討論的電光顯示器。此等電光顯示器可包括由電泳、 電對流或此兩者所驅動者。更進一步地，該等組合可用於 具有平面内光閘架構之顯示器，其中該等粒子412可橫向地 移動進出該顯示器胞元400中的一視場。 一透明第一電極414能在該顯示器胞元400的前表面上 被併到該透明層402之下。在實施例中，該第一電極414可 形成自諸如氧化銦錫「IT0」之透明金屬氧化物以及其它物 質。IT◦是可光傳導的，且因而無需由該第一電極414實質 弱化，該IT0可允許光通過至將要被反射之該顯示器胞元 400。從而，該第一電極414可允許多達50%的入射光被反 射回該顯示器胞元400之外。在其它實施例中，該第一電極 14 201222120 4M可允許60%、7〇%、⑽％或甚至更多的光背反射回該顯 示器胞元彻之外。適合用來當該第—電極414之其它材料 包括氧化鋁、氧化錫、氧化銦、氧化鋅、氧化銦鋅、氧化 鋅錮錫、氧化銻、摻純化鋅及其混合物。包括如此的— 電性傳導氧化物之一第一電極414的厚度可比約莫1〇奈米 大。在實施例中，該厚度可為從約10奈米至約5〇奈米、從 約50奈米至約100奈米、或是從約1〇〇奈米至約200奈米的範 圍。 在一貫施例中，一薄的透明金屬層可被用來作為該第 一電極414。該透明金屬層可具有少於或等於約莫5〇奈米的 一厚度。在實施例中，該金屬厚度可為從約5〇奈米至約5奈 米。用於該第一電極414的合適金屬可包括例如銀、銅、鶴、 錄、始、鐵、砸、鍺、金、翻、銘、碳、或是其等混合物 或其等合金。該等金屬可具有一連續薄膜、一層薄膜、奈 米線之一網目、一奈米層片或一圖案化薄膜的一形式。該 第—電極414可藉由諸如物理氣相沉積、化學氣相沉積或濺 錢的—技術來沉積在底層元件上。 在貫施例中，其它材料可被用來創造出該第一電極 414 ’包括諸如PEDOT(聚(3,4-伸乙二氧基噻吩))和PPS(聚 (本乙烯項酸S旨））的一混合層之傳導性聚合物。更進一步 地’遠第一電極414能被建構形成碳奈米管或其他材料的網 目。可被用來形成該第一電極414之其它材料，包括例如聚 笨胺和其它傳導性聚合物、以及傳導性奈米纖維與奈米結 構0 15 201222120 類似材料可被用來形成一第二電極416或是-凹陷電 極418。若這些電極416或418中的一者或兩者是透明的則 顏色可被如力^到該第二電極416或該凹陷電極4⑻复面的 «玄電貝404之表面。舉例來說，施加到一透明第二電極416 之後的㊣色或黑色塗層在該等粒子412被收集於該凹陷 體積408中時為可見的。在某些實施例中，該第二電極稱 或凹電極418可形成自一有色材料，諸如—暗色氧化層、 -石墨層或類似物。在這兩種情況中，該第二電極416可允 。午S粒子412被聚集於該等凹陷體積中時，可見一暗色 表面。 一介電切換層420可被施加到該第一電極414、該第二 電極416或該凹陷電極418的每—者之上方。舉例來說該 介電切換層420可具有-臨界能力約為一個^⑽至⑽厚 的介電材料層，例如—氧化组歧其它金屬氧化物。可控 制厚度的因素是該料需針孔而形成-平滑層的能力。如 同於此使用地，-臨界能力指出，當低於稱為__臨界值之 一某個電位，該介電質扮演一絕緣體的功能，而當超過該 臨界值時，該介電質可允許電流流動。該介電切換層42〇可 在該顯示器胞元400中執行作為一切換器，允許電流在較高 附加電位流動，有關第8圖有更進一步地討論。許多金屬氧 化物可被用來作為該介電切換層42〇,包括例如氧化鋁和氧 化铪等等。 該第一體積406的深度422可為約5至ι〇〇μηι。最佳深度 422可由切換速度對顏色飽和度之間的異動來決定。一淺薄 201222120 胞元可具有一較高切換速度，但較低顏色飽和度。在一實 施例中，該第一體積406具有大約1〇μηι的一深度422。在實 施例中，該深度422可為大約5μιη、ΙΟμηι、20μηι或更深。 該凹陷體積408之深度424可依該等粒子421於被聚集時的 體積’以及每一個顯示器胞元400内的凹陷體積408的數量 而定。在實施例中，該凹陷體積408的該深度424可為大約 5μιη、ΙΟμηι' 20μηι或更深。在一實施例中，該凹陷體積408 具有大約5μπι的一深度424。 如同第4圖中所顯示的結構之結果，該顯示器胞元4〇〇 可具有三個主要光學狀態，有關第6圖有更進一步地討論。 可以理解的是，第6圖中所顯示的該等三個光學狀態是末端 狀態。然而，該等粒子412可處於提供所供給的顏色之較好 控制之中間狀態。更進一步地，一個三態顯示器胞元並不 限於二極’蓋因正如同下文所討論地，一個二極系統可被 用來產生三個光學狀態。 根據本案技術的實施例，第5圖係顯示可用於顯示器胞 70500之個別成分之一個二極顯示器胞元500的一截面圖。 該等材料類似於有關第4圖所討論的那些材料。然而，如第 5圖中所顯示地’有關第4圖所討論的該第二電極416和在該 第二電極416上方之任何薄介電層42〇能夠被消除，並且在 相對於該顯示器胞元500的前表面之該介電質404上以一暗 色層502取代。當該等粒子412係於該等凹陷體積4〇8時，該 暗色層502可遭暴露。在該二極顯示器胞元5〇〇中，該凹陷 電極504可延伸跨過該顯示器胞元500並於形成該等凹陷體 17 201222120 積408之該介電層404之下。 在上文所討論的該等顯示器胞元4〇〇或5〇〇之二個實施 例的任一者中，電性接點可形成在該顯示器胞元4〇〇或5〇〇 内’以在驅動該顯示器胞元400或500時將一合適電位施加 到電極414、416、418及/或504，來產生一選定顏色。在一 實例中，該等電性接點可位處於沿著該顯示器胞元4〇〇或 500的一侧，其中該電位或電場係從該顯示器胞元4〇〇或5〇〇 中之一側，施加到該等電極414、416、418及/或504中的一 者。在另一實例中’該等電極414、416 ' 418及/或504中的 至少一者的電連接，係可利用一基板來完成。該基板可例 如包括組配來驅動該顯示器胞元4〇〇或5〇〇之電極、與組配 來驅動該等電極之適合硬體。如有關第6和7圖所討論地， 該等電極可被用來強加可用於驅動三個主要顯示狀態之一 電位及/或電流。在第4圖或是第5圖任一者中，不用將該等 粒子聚集抵住該前表面414、該暗色層502或聚集於該等凹 陷體積408中，中間顯示狀態可藉由將粒子412移動至該載 體流體410中來創造/ 根據本案技術的一實施例，第6圖係顯示一個三極顯示 器胞元600的三個主要狀態的操作之一概要圖。一第—狀態 係顯示於第6(A)圖中。在操作於該第一狀態中時，一差分 電壓602可例如以強加於前電極6〇4的正電壓，來施加到該 顯示器胞元600的前電極6〇4與該顯示器胞元6〇〇的後電極 606之間。被用來創造出電場之經施加電壓並不限於該前電 極604和該後電極606 ’也可能施加到凹陷電極616。該電壓 18 201222120 創造出介於電極604、606和616之間的一梯度(gradient)或電 場。創造於該等電極6〇4、606和616之間的該梯度能夠導致 帶負電粒子608中止於該載體流體610，以移動到—顯示器 胞元600之前側。於是，撞擊於該顯示器胞元6〇〇之環境白 光612係從該顯示器胞元6〇〇往回反射出去成為經反射白光 614。在一實施例中，雖然可施加不同電壓來獲得不同光學 狀態’不過施加到該前電極604之電壓可與施加到該後電壓 606之電壓匹配。 在第6(B)圖中所顯示的一第二狀態中，施加到該等電 極604、606和616之電壓的極性被反轉，致使帶負電粒子6〇8 移動到6亥顯示器胞元600的背面。再一次地，施加到該後電 極606之電壓可施加到該凹陷電極616。由於該等粒子6〇8係 位處於該顯示器胞元600的背面，故環境白光通過該有色載 體流體610，反射離開該顯示器胞元6〇〇的背面上的粒子 608 ’並且離開該顯示器胞元6〇〇成為有色光618。 在第6(C)圖中所顯示的一第三狀態中，可施加一較強 的正電位到該凹陷電極616,同時可施加一負電壓到前電極 604和後電極606兩者上。這樣可移動該等粒子6〇8到該凹陷 體積620中’使後電極606暴露。若該後電極6〇6是黑色，則 環境白光612會被吸收，使得該顯示器胞元6〇〇顯現為黑色 622。各種其他電壓梯度可遭使用來例如移動該等粒子到該 等電極中之間的位置、形成中間顏色強度的光學狀態。 如同有關第4圖所討論地，在此情況中施加到顯示器胞 元600的電壓可超過該等電極6〇4、606和616上方之一介電 19 201222120 刀換層的切換或s品界電壓。這樣可導致·一電流從該前電 極604和該後電極6〇6流到該凹陷電極6ΐ6。依次地，電流的 流動可導致該載體流體之對流運動。如此該等粒子608可藉 由強加的電場（其可稱作電泳運動)和流體流動（其可稱作電 鑛對劉運動）兩者而移動。該電流可增進從該第一狀態（第 6(A)圖）或是該第二狀態（第6(Β)圖）中任一者移動到該第三 狀態（第6(C)圖）之切換時間。該介電切換動作進一步地參照 第8圖討論。 該顯示器胞元600可為多穩態，例如當該施加電壓移除 時仍具有保持在最後狀態之粒子6〇8。然而，某些偏移可發 生自布朗運動(Brownian motion)及/或對流電流，特別是在 較大的顯示器胞元600的情況中。緣此，可連續強加例如大 約1至10V的一電壓以持留該等粒子6〇8於適當位置。在實施 例中’可使用大約3V的一電壓以持留該等粒子於適當位 置。該等三個主要狀態的操作並不限於三極顯示器胞元 6〇〇 ’而且也可使用二極顯示器胞元來實施。 根據本案技術的一實施例，第7圖係顯示一個二極顯示 器胞元700的三個主要狀態操作之一概要圖。類似於第6圖 中所顯示的三極實施例，如第7(A)和7(B)中所顯示地，二極 實施例可藉由強加致生電泳運動的電位來將粒子608移動 到該顯示器胞元700的前側或背側。在此情況中，該等電場 係強加於該第一電極604和一背側電極704之間。一較高電 位的強加動作，如第7(C)圖所示地，可藉由電泳和電對流 運動的組合來致使該等粒子608移動到一凹陷體積722中。 20 201222120 如同關於第8圖所討論地，在第7(A)或7(B)圖中所顯示的該 等操作狀態與在第7(C)圖中所顯示的操作狀態之間的差別 可由介電質的切換層來提升。 根據本案技術的一實施例，第8圖係繪示使用一用來驅 動一顯示器胞元之介電切換層的一圖表8〇〇。在該第8圖 中X軸802表示施加在一顯示器胞元的兩個電極之間的電 壓，且y軸804表示產生的電流。在一臨界電壓位準8〇6之 下例如在圖表中顯示為1〇v，可強加一電場於該顯示器胞 元但會發生最小的電流，例如該介電切換層可功能上作 為一絕緣體。此範圍808可大體上用於關於第6(八)和6(則、 和7⑻圖所討論的該等第—和第二顯示狀態或是用於 持留粒子於適當位置。如此，施加大約8幻_—電壓8〇6 可依據非線性電阻闕之厚度，使粒子運動於經施加的電 場（電泳運動）中而在該顯示器胞元中沒有電I更進一步 地’施加大mm電壓81Q可持留粒子於適當位置抵 抗由對流電流或布朗運動所導致的運動。相較之下，施加 例如大約14v之—較高電壓812，可導致該介電切換層切換 到-傳導狀態並允許-電流流動，致生電泳運動和對流運 動兩者。如上文所提及地，鱗_示||胞元刊來作為- 像素或是一較大系統的 看出來。 一子像素。這參 照第9圖續'更清楚地 根據本案技術的-實施例，第9圖係一像素議之一概 要圖’其中三細連顯示ϋ胞元各作為該像素觸之一子像 素搬、㈣9_魏。該三㈣㈣胞 21 201222120 是該二極顯示器胞元500(第5圖）可用來作為子像素902、904 或906。在該像素9〇〇中，一第一子像素9〇2可係一顯示器胞 元其中5玄載體流體含有一紅色染料。該第二子像素904可 係一顯示器胞元，其中該載體流體含有一綠色染料，以及 s玄第二子像素9〇6可係一顯示器胞元，其中該載體流體含有 一藍色染料。如同對於一熟於此記者會是清楚地，該染料 的顏色對應於透過該染料所傳送的光。更進一步地，這些 顏料不僅能構成添加顏料(additive colorant)，也能組成減負 顏料（subtractive colorant)及其組合物。 在此實例中’該等顯示器胞元中的全部三個都處於如 同有關第6(B)或7(B)圖所討論的第二狀態，且因此經反射的 顏色對應該顯示器顏色。舉例來說，撞擊該第一子像素902 之白色光908反射為紅色光91〇，而撞擊該第二子像素904之 白色光908反射為綠色光912,以及撞擊該第三子像素9〇6之 白色光908反射為藍色光914。雖然可認定的是，自此狀態 之所有經反射的光是白色，惟整體強度可係低的，提供某 種程度的灰白色。 然而，在本案技術的實施例中，如同上文所討論地， 該等顯示器胞元個具有三個狀態。從而，該等子像素902、 904、906可甚至不而該專粒子之部分移動，即創造出且有 27種基礎狀態之一像素900。將會清楚的是，這種光學狀態 中的數個可能會重疊。例如，藉由使所有粒子在該等子像 素902、904和906的前側來創造出白色，但是儘管在一調光 器顯示器中，也能藉由使該等粒子在該等子像素9〇2、9〇4

S 22 201222120 和906的後側來創造出白色。因此，該像素可藉由處於如同 第6(A)或7(A)圖中所討論的該第一狀態之該等子像素 902、904和906，提供一較亮的白色顏色。結合狀態之可能 性亦可允許控制一顏色的調性或明亮度，例如，藉由使用 處於該等第一或第三狀態之該等顯示器胞元中的某些者。 本案技術之該等顯示器胞元可用於任何數量的應用，其中 經顯示材料之改變的低耗電與緩和是有利的，如同下文有 關第10~14圖所討論者。 根據本案技術的實施例，第10圖係具有—表皮1002或 一表面顯示器之一行動電話1000，該顯示器使用三態顯示 器胞元。該表皮1002可由使用顯示器胞元所形成之一片段 化或像素化顯示器的顯示圖形1004或文字來客製化。*玄表 皮10 〇 2可例如由該使用者來重新組配以客製化該等圖妒。 因為該顯示器胞元中的一顯示狀態可擁有低耗電量故^玄 表皮1〇〇2能夠無須實質上縮短電池壽命而可提供經客制= 的圖形。舉例而言，該電池壽命可落於没有該表皮⑺⑽的 電池壽命之1%、5%或1G%内。若該等顯示器胞元是多重穩 定的，則進-步的電池壽命可實現，例如藉由使該等顯: 器胞元保持很小以最小化對流電流和布朗運動。 ·’、、不 根據本案技術的一實施例，第U圖係— m '、 5己就11〇〇，发 使用顯示器胞元來於一背景1102上顯示次 ^ 兵 可使用-分段的顯示器，其中文字符號^ 設計。在實施例中，該背如财係經像素化的 固定 ，允許該 1106係由相對大的顯示器像素所製成，且因此^圖形元件 23 201222120 記號之該文字1104和彡元件n嶋可完全地組配。該低 電置需求可允許該記號被用於沒有方便的線路電量之零售 應用’例如’使用_電池或電容器來提供保存電荷。該記 说1100可為-賭買點(pGintGfpurehase)記號、諸如一餐龐 菜單之一較大顯示器或諸如在一公車站之—大型戶外記 號。 根據本案技術的-實施例，第12圖係使用顯示器胞元 作為片段的-分段顯示器i之__概要0。這樣的一顯示 器可提供用於價格訊息或報價之—彩色顯示器。在實施例 中，諸如部段1202或小數點12〇4之顯示器元件各可由一單 :顯示器就或-單-像素製成。然而，使用較大的顯示 器胞元可允許該等粒子穩定下來，尤其是在#沒有對該顯 示器1200施加一保持電場之際。因此，該等顯示器元件各 可由數個被連接以便一起控制之較小顯示器胞元所製成。 根據本案技術的一實施例，第13圖係由顯示器胞元所 做成之一貨架價格標籤1300。該貨價價格標籤13〇〇可具有 針對文字1302或圖形元件之顯示畫面像素化之區域，以及 針對號碼1304的顯示晝面部段化之其他區域。該貨架價格 才示籤1300可用於與一微處理器和一庫存系統聯結，以自動 地顯示對應於在一鄰近貨架上之品項的資訊。更進一步 地，該貨架價格標籤1300可顯示經計算資訊以協助顧客， 諸如包裝重量1306和每單位價格13〇8。這些值可在該系統 檢測一存貨變化時作一次計算，然後利用低耗電保持，直 到下一次存貨變化為止。 24 201222120 根據本案技術的實施例，第14圖係使用由顯示器胞元 所做成之一電光顯示器的一電子裝置1400之一方塊圖。該 電子裝置可使用例如第1圖的電子顯示器裝置之一經像素 化顯示器’亦或可使用例如第η圖的貨架價格標籤之一經 部段化顯示器。該電子裝置可具有一處理器1402，其藉由 一匯流排1404耦接到數個可操作單元。該等可操作單元可 包括一顯示器介面1406，其可如本文所討論地驅動一電光 顯示器1408。 一記憶體1410可透過該匯流排1404耦合到該處理器 1402。該記憶體可包括例如一隨機存取記憶體(ram)、一 唯讀記憶體(ROM)、一RAM碟片、一硬式驅動機、或是任 何類型的非暫時性電腦可讀媒體。該記憶體1410可包含組 配來導引該處理器1402於一電光顯示器1408上顯示資料之 碼或資訊，該電光顯示器1408使用如本文所討論地具有三 個光學狀態之顯示器胞元。該記憶體141〇也可包括要被顯 示的内容，例如書籍、記號資訊等等。更進一步地，該記 憶體1410可包括組配來為了接受與啟動使用者輸入而導引 該處理器存取控制1412之碼，該使用者輸入例如為透過一 介面1414以與一供應商接取與下載一文字檔到該電子裝置 之一請求。 【圖式^簡單_ 明】 第1圖係一電子顯示器褒置； 第2圖係第1圖的電光顯示器之一部分的一放大圖； 第3圖係一單一顯示器胞元之一放大俯視圖； 25 201222120 第4圖係顯示可用於該顯示器胞元之個別成分之一個 三極顯示器胞元的一截面圖； 第5圖係顯示可用於該顯示器胞元之個別成分之一個 二極顯示器胞元的一截面圖； 第6圖係顯示一個三極顯示器胞元的三態操作之一概 要圖， 第7圖係顯示一個二電極顯示器胞元的三態操作之一 概要圖， 第8圖係繪示使用一用來驅動一顯示器胞元之介電切 換層的一圖表； 第9圖係一像素之一概要圖，其中三個毗連顯示器胞元 各作為該像素之一子像素的功能； 第10圖係具有一表皮或一表面顯示器之一行動電話， 該顯示器使用三態顯示器胞元； 第11圖係使用顯示器胞元來於一背景上顯示資訊之一 記號； 第12圖係使用顯示器胞元作為片段的一分段顯示器之 一概要圖； 第13圖係由顯示器胞元所做成之一貨架價格標籤； 第14圖係使用由顯示器胞元所做成之一電光顯示器的 一電子裝置之一方塊圖。 【主要元件符號說明】 100電子顯示器裝置 104按鈕 102外殼 106、1408電光顯示器 26 201222120 108文字 110影像 112放大圖 202、900 像素 204第一群組 206第二群組 208第三群紐_ 300、400、500、600、700 顯 示器胞元 302、408、620、722 凹陷體 積 304寬度 306直徑 402透明層 404介電材料 406第一體積 410、610載體流體 412、608 粒子 414、416、418、504、604、606、 616'704 電極 420介電切換層 422、424 深度 502暗色層 602差分電壓 612、614、618、622、908、910 912、914 光 800 圖表 802 X 軸 804 y 軸 806、810、812 電壓 808範圍 902、904'906 子像素 1000行動電話 1002表皮 1004顯示圖形 1100記號 1102背景 1104文字符號 1106 圖形元件 1200顯示器 1202部段 1204小數點 1300貨架價格標籤 1302文字 1304號碼 1306包裝重量 1308每單位價格 1400電子裝置 27 201222120 1402 處理器 1406 1404 匯流排 1410 介面 記憶體

S 28

Claims (1)

1. 201222120 七、申請專利範圍： L 一種三態電光顯示器，其包含： 多個顯示器胞元，其中該等多個顯示器胞元中之每 一者包含： 一第一電極，其中該第一電極包含設置在一 顯示器胞元的一前表面上之一透明電極； 相對該第一電極設置之一第二電極； 設置在該第一電極和該第二電極之間之一 介電層，其中該介電層係被圖案化以創造出多 個凹陷體積； 一流體，其設置在由該第一電極、該介電層 和該等凹陷體積所界定之一體積中，其中該流 體包含一不同於該等多個顯示器胞元中的一鄰 接者之顏色的一染料；以及 設置在該流體中之多個帶電粒子；以及 -顯示器介面，其係組配來聚集該等多個帶電粒子 抵住該顯不器胞元的前側以創造出一第一光學狀態、聚 集該等多個帶電粒子抵住該顯示器胞元之後側以創造 出-第二光學狀態、或是聚集該等多個帶電粒子於凹陷 區中以創造出一第三光學狀態。 2.如申請專利範圍第！項之三態電光顯示器，其中一顯示 器胞元包含設置在該第m該第二電極、或該兩者 之上的-介電切換層’其中該介電切換層係組配來在— 施加電屋超過-臨界位準時，從—不傳導狀態切換至_ 29 201222120 傳導狀態。 3. 如申請專利範圍第i項之三態電光顯示器，其中一顯示 器胞元包含相對於該第一電極且形成於該介電層上方 之第二電極，其係在該等多個凹陷體積之外。 4. 如申晴專利範圍第3項之三態電光顯示器，#中該顯示 裔介面係組配來在一差分電壓施加於該第一電極和該 第二電極之間時，聚集該等多個帶電粒子抵住該第三電 極0 5. 如申請專利範圍第1項之三態電光顯示器，其中該等多 個凹陷體積之-孔口不會實質影響該顯示器胞元之光 學對比。 6.如申請專利範圍第！項之三態電光顯示器，其包含形成 於該等多個凹陷體積中的每—者之底部的-電極。 7…種用以操作顯示器胞元之方法，其包含下列步驟： 將-第-電壓施加到一顯示器胞元中的多個電 極’以形成-第-光學狀態，其中多個帶電粒子被聚集 抵住s亥顯示器胞元之一前表面丨 將-第二電壓施加到該顯示器胞元中的該等多個 電極’以形成-第二光學狀態，其中該等多個帶電粒子 被聚集抵住該顯示器胞元之一後表面， ·以及 將-第三電塵施加到該等多個電極，以形 ： 光學狀態’其中該等多個帶電粒子被聚集於一； 的多個凹陷體積之内； T 其t該顯示器胞元包含： S 30 201222120 一第一電極，其中該第一電極包含設置在一顯 示器胞元的一前表面上之一透明電極； 相對該第一電極設置之一第二電極； 設置在該第一電極和該第二電極之間之—介 電層，其中該介電層係被圖案化以創造出多個凹陷 體積； 一流體，其設置在由該第一電極、該介電層和 該等凹陷體積所界定之一體積中；以及 該等多個帶電粒子係設置在該流體中。 8·如申請專利範圍第7項之方法’其包含操作多個鄰接的 顯示器胞元作為一單一像素。 9·如申請專利範圍第7項之方法，其包含下列步驟： 使用操作於該第一光學狀態和該第三光學狀態之 顯示器胞元來顯示一第一組資訊；以及 使用操作於該第二光學狀態、與該第-光學狀態或 第二光學狀態之顯示器胞元來顯示一第二組資訊。 10·—種電子裝置，其包含： 一處理器； 包含多個顯示器胞元之—顯示器，其中該等顯示器 胞元中之每一者包含： 一第—電極，其中該第一電極包含設置在一顯 不器胞7〇的—前表面上之一透明電極； 相對該第—電極設置之一第二電極； 設置在該第一電極和該第二電極之間之一介 31 201222120 電層’其中該介電層係被圖案化以創造出多個凹陷 體積； 一流體，其設置在由該第一電極、該介電層和 該等凹陷體積所界定之一體積中；以及 設置在該流體中之多個帶電粒子；以及 一顯示器介面’其係組配來聚集該等多個帶電粒子 抵住該顯示器胞元的前側以創造出一第一光學狀態、聚 集該等多個帶電粒子抵住該顯示器胞元之後側以創造 出一第二光學狀態、或是聚集該等多個帶電粒子於凹陷 區中以創造出一第三光學狀態；以及 一記憶體’其中該記憶體包含組配來導弓丨該處理器 以控制該顯示器介面以便在該顯示器上顯示資料之程 式碼。 32