TWI226503B

TWI226503B - An improved electrophoretic display with dual-mode switching

Info

Publication number: TWI226503B
Application number: TW092122468A
Authority: TW
Inventors: Rong-Chang Liang; Jerry Chung
Original assignee: Sipix Imaging Inc
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-08-15
Publication date: 2005-01-11
Also published as: US20040032391A1; US7038656B2; CN1295558C; WO2004074911A3; CN1521549A; TW200415432A; JP4598758B2; WO2004074911A2; JP2006518051A

Description

1226503 玖、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關於一種包括傳統的上/下切換以及平面切換模式之改良的EPD。換言之，該改良的EPD具有雙切換模式。【先前技術】電泳顯不器（EPD)是一種基於影響懸浮在溶劑中之帶電的顏料微粒之電泳現象的非發射性的裝置。此種一般類型之顯示器係在1 969年首次被提出。EPD典型地係包括一對相對的、間隔開且為板狀的電極，其具有在該電極之間預先決定一段特定距離的間隔物。至少一個該電極，典型是在觀看側之上的電極是透明的。對於被動類型的EpD而言，分別在頂端（觀看側）以及底端板之上的列與行電極是驅動顯示器所必需的。相對地，對於主動矩陣類型的EpD而言，在該底端板之上的一個陣列的薄膜電晶體（TFT)以及在頂端觀看基板之上的一個未形成圖案之透明的導體板是必要的。一種由有色的介電質溶劑以及被散佈於其中之帶電的顏料微粒所構成之電泳流體係被封入在該兩個電極之間〇當一電壓差被施加於該二個電極之間時，該顏料微粒將因為被具有極性相反於該些顏料微粒的極性之板的吸引力而遷移。因此，在該透明的板所顯示之顏色可以藉由選擇性地充電该等板來加以決定為該溶劑的顏色或是該顏料微粒的顏色。板極性的反轉將會使得該等微粒遷移回到相 1226503 對的板，藉以反轉該顏色。因為被吸引至該透明板之中間程度的顏料微粒所造成之中間的顏色密度（或是灰階）可以藉由透過一個範圍的電壓來控制該板電荷而加以獲得。在此類型的反射式EPD顯示器中並不需要背光源，儘管背光源可以隨意地被添加來改善該顯示器在黑暗中的可見度。 /、有不同的像素或是格子結構的Epj)先前已經被報導過，例如是分隔式的EPD(請參閱M A· H〇pper以及V. Novotny，IEEE 電子元件期刊，26(8) : 1 148 至"Μ 頁 (1 979年））以及微膠囊化的EpD(如同在美國專利號 5,961，804以及美國專利號5,93〇,〇26中所述）。如以下所述地，每一種EPD都具有其本身的問題。在分隔式的EPD中，在該兩個電極之間有用於分割該空間成為較小的格子之分隔，以便於防止該微粒不想要的移動’例如是沈殿作用。然@ ’在該等分隔的形成、用流體填入該顯示器的過程、將該流體封入該顯示器中、以及保持不同的顏色之懸浮物彼此分開上都遭遇到困難。甚至更困難的問題係在用於此種分隔類型的顯示器之捲動製造過程之開發上被遭遇到。禧微膠囊化的EPD具有一種實質上二維的微膠囊配置 ’而每個Μ膠囊中係具有一種介電質流體以及在視覺上與介電質溶劑成對比之帶電的顏料微粒之散佈的電泳組成物。該等微膠囊典型地係在一種水溶液之中製備之，並且為了達到-個有用的反差比，其平均的微粒尺寸係相當的大 (5 0至1 5 0 U米）。大的微膠囊尺寸係導致不良的抗刮性以 !226503 及對於特定的電壓為慢的響應時間，這是因為對於大的膠 =而言，在兩個相對的電極之間需要大的間隙之緣故。同時，在一種水溶液之中所製備的微膠囊之親水的外殼典型地導致對於高濕度以及溫度的環境之敏感性。若該微膠囊被瓜入大畺的聚合物基材以排除這些缺點時，該基材的使用則導致更慢的響應時間以及/或是更低的反差比。為了改進切換速率，在此種類型的EPD中通常需要一種電荷控制劑。然而，在水溶液之中的微膠囊化製程係在可以被使用之電荷控制劑的類型上造成一項限制。對於彩色的應用而S ，其它與該微膠囊系統相關的缺點則包含不良的解析度以及不良的可定址能力。美國專利號3，61 2，7 5 8係揭露另一種類型的e PJ)，其中該電泳格子係從含有被散佈在一種介電質溶劑中之帶電的顏料彳放粒之平行線儲液囊來加以形成的。該通道狀的電泳格子係被覆蓋以透明的導體，並且與該透明的導體電氣接觸。該面板從其側面被觀看之一層透明的玻璃係位在該透明的導體之上。微型通道、微型槽或是微型柱的使用來形成該EPD陣列仍然有著不想要的微粒沈澱或是沿著該柱方向的乳油化之問題。此外，對於將該電泳流體封在該兩個電極之間内，欠缺一種無縫的、無氣囊的以及連續的密封製程係使得該捲動製造極為困難。一種改良的EPD技術以及一種捲動製造過程最近被揭露在共同申請之申請案，2〇〇〇年3月3曰申請之美國序號 1226503 09/51 8, 488、2001年1月U日申請之美國序號 09/759, 21 2、2000年6月28日申請之美國序號 09/606, 6 54、以及2001年2月15日申請之美國序號 0 9/784, 972之中，所有該等申請案都被納入在此案中作為參考17亥改良的EPD係包括由具有明確定義的形狀、尺寸以及味I比並且被填充以散佈在一種介電質溶劑之中的帶電之顏料微粒的微型杯所形成之封閉的格子。此種涉及微型杯之改良的技術係在單色EPD上容許有高影像品質。一種彩色顯示裔也可以藉由利用一個空間上相鄰的陣列之被填充以具有不同顏色的（例如，紅色、綠色或是藍色）染料之微型杯所構成的小像素來加以製成。然而，在只具有傳統的上/下切換模式之此類型的系統上有一項主要的缺點，換言之，從該等‘‘被關閉的，，有色的像素反射的白光大大地降低“被啟動的，，顏色的色彩飽和度。就這一點而言之更多細節係在以下的“實施方式，，章節之中被闡述。儘管此後者的缺點可以藉由一個例如是一種散佈著聚合物的液晶之覆蓋的快門裝置，以切換該“關閉的，，像素至该黑色狀態並且保持該“啟動的”像素在所要的顏色狀態下來加以補救，但是此種解決方式的缺點是該覆蓋的裝置之高成本、與該快門裝置相關之高的Dmin(此係背景之最小的光學密度）、以及複雜的驅動電路設計。或者是，正常的上/下切換模式之彩色顯示器可以藉由利用覆蓋在該顯示器的觀看側之上的彩色濾光片來被製備。然而，暗的Dmin以及欠缺一種高品質“白色，，的狀態是利 1226503 用彩色濾光片的反射式彩色顯示器之主要的問題。該“平面”切換概念已被揭露在E. Kishi等人所著之 5. 1 ·平面EPD的發展”，Canon研究中心，SID 00文摘，第24至27頁以及Sally A. Swanson等人所著之“5· 2 :高效能的EPD”，IBM Almaden研究中心，SID 00文摘，第29 j 31頁之中。在這些先前技術的系統中，彩色的效果係藉由利用一個帶有白色或是黑色微粒之有色的背景來達成。沒些先前技術的系統之缺點係欠缺高品質的“白色，，或是高品質的“黑色，，狀態。更多的細節也在該“實施方式，，章節之中被闡述。一口此’對於也可以用_種有效率的方式，尤其是藉由種捲動製過程來加以製造之具有高品質的全彩功能之改良的EPD仍然有著需求。【發明内容】本么月係有關於-種包括傳統的上/下切換以及平面切、《良的EPD。換言之，該改良白勺EPD具有雙切換棋式。 y月的早色EPD係能夠顯示不同於文字的顏色之高㈣帛。例如’白色的背景、藍色的文字、以及此冰，：儿度可以被顯示在該顯示器任何所選的區域中。之”“二:1的㈣EPD係能夠顯示具有高的色彩飽和度之同對比衫像。高品質彩顯示器之中3丌〜、色狀態在本發明的全路一疋可能的。本發明物並不需要複雜的電心並且與低成本以及高產量的捲動製造過程相容。 1226503 本發明的另-項特點係有關於一種電泳顯示器，盆同時具有雙切換模式以及灰階的功能。在本發明之此項特點，中’顏色之不同的值(或是暗度)以及飽和度都可以透過灰階的技術來加以控制。【實施方式】除非在此說明書中另有定義，否則所有的技術用語在此都是根據其習知的定義來被使用，如同其由具有一般此技術技能者所一般使用以及理解地。該等用語“明確定義的、冰寬比”以及“影像的曝光”係被定義在以上所指明之共❿ 同申請的申請案之中。八瞭解到的是本發明的範疇係包含習知的EpD以及從微型杯、微型通道、微膠囊與類似者所製造出的epd。該用語“習知的EPD”指的是在此項技術中任何所知的電泳格子。該等電泳袼子可以具有任何形狀以及尺寸，並且該顯示器係包含例如是該分隔類型的顯示器。邊用浯‘‘微型通道’’指的是在美國專利號361 2，758中所揭露的類型之電泳格子。 _ 該用語“微型杯’’指的是杯狀的凹陷，其可以藉由例如是微壓花、或是影像的曝光且接著是一個顯影步驟來移除未曝光或是已曝光的區域之方法來被產生。同樣地，該複數型式的“微型杯”在整個上下文中一般可以指的是包括複數個此種微型杯整體被形成或是結合來做成一個建構的二 · 維微型杯陣列之微型杯總成。該些微型杯的尺寸係被揭露在以上所指出之共同申請的申請案之中。 12 1226503 该用語“頂端密封，，係欲指的是一種密封製程，其中被建構在一第一基板或是電極層之上的顯示器格子被填充並被頂鳊么封。在習知的邊緣密封製程中，兩個基板或是電極層以及一種邊緣密封的黏著劑是包圍且邊緣密封顯示叩/爪體在格子中所必需的。相反地，在頂端密封的製程中，顯示器流體是在一第二基板或是電極層被設置到顯示器格子上之前就被包圍且頂端密封的。。亥用浯Dmax，係指顯示器之最大可達到的光學密度。該用語“Dmin”係指顯示器背景之最小的光學密度。 5亥用浯反差比”係被定義為電泳顯示器在Dmin狀態下的反射度百分比與該顯示器在Dmax狀態下的反射度百分比之比率。 I.-習知的EPD之缺fj：^ (1 )後具有上/下切第1圖的EPD僅具有上/下切換的模式。在該圖中的格子係被填充以一種懸浮物，丨中白色帶正電的微粒被散佈在一種有色的(紅色、綠色以及藍色)介電質流體中。在第 1圖中之所有二個袼子係顯示被充電以一個在頂端以及底端電極(未顯示)之間的電壓差。在該綠色以及藍色袼子中，该頂端電極具有-JtiL ISJ^ t ,低電壓，在這兩個格子中之白色帶正電的微粒係遷移至該透明的頂端觀看電極，並且於是該微粒的顏色（亦即，白色)係透過在該兩個格子中之透明的導體膜而被反射至觀看者。在該紅色格子中，該底端電極具有一個低電壓；因此該白色帶正電的微粒係遷移至該格子 13 1226503 的底端，因而該媒介的顏色（亦即，紅色）係透過該頂端透明的導體膜而被看見。在如第1圖中所示之情形中，從該綠色以及藍色像素反射的白色光係大大地降低該紅色像素的色彩飽和度。 (2)僅具有平面切換模式之FPr) 第2A至2D圖係描繪僅具有平面切換模式的先前技術 EPD之缺點。在第2A圖中，該等袼子係被填充以一種無色的介電質溶劑，帶有白色帶電的微粒被散佈於其中。該等袼子的背籲景係有色的（亦即，紅色、綠色或是藍色）。當有一個電壓差在該等平面電極之間時，該白色微粒係遷移至該格子的每一側，因而該背景的顏色（亦即，紅色、綠色或是藍色）係從該頂端透明的開口被看見。當在該等平面電極之間沒有電壓差時，該等微粒係被散佈在該介電質溶劑之甲，導致白色的顏色（亦即，該些微粒的顏色）從該頂端透明的開口被看見。此種無色的溶劑、有色的背景以及白色的微粒之配置係導致一種欠缺一高密度的黑色狀態之顯示器。在第2B目中，該等袼子係被填充以一種無色的流體，帶有黑色的微粒被散佈於其中。該等格子的背景係有色的 (亦即 '红色、綠色或是藍色）。當有一個電壓差在該等平面^極之間時’該些微粒係遷移至該格子的每一側，因而 W的顏色（亦即’紅色、綠色或是藍色）係從該頂端透· 广：開口被看見。當在該等平面電極之間沒有電壓差時，· 该等微粒係被散佈在該介電質溶劑之中，導致黑色的顏色 14 1226503 (亦即，該些微粒的顏色）從該頂端透明的開口被看見。此種/合劑/为景/微粒的顏色之配置係導致一種帶有不想要的以及反差比之不純白色的狀態。第2C圖係顯示該等格子被填充以一種無色的流體，帶有有色的微粒（亦即，紅色、綠色或是藍色）被散佈於其中。孩等格子的背景係為黑色。當有一個電壓差在該等平面電極之間時，該些有色的帶電的微粒係遷移至該格子的每一側，因而該背景的顏色（亦即，黑色）係從該頂端透明的開口被看見。當在該等平面電極之間沒有電壓差時，該等有色的微粒係被散佈在該介電質溶劑之中，導致該等微粒的顏色（亦即，紅色、綠色或是藍色）從該頂端透明的開口被看見。在此種設計之中，該黑色狀態是具有高品質的。然而’高品質的白色狀態是不可能的。因&，此種類型的反射式顯示器顯露出具有一個不純的背景或是在該D m丨n區域中之低度的反射。在第2D圖中，該等袼子係被填充以一種無色的流體，帶有有色的微粒（紅色、綠色或是藍色）被散佈於其中。該等格子的背景係為白色。當有一個電壓差在該等平面電極之間時，該等微粒遷移至該格子的每一側，因而該背景的顏色（亦即，白色）係從該頂端透明的開口被看見，導致一種高品質的白色狀態。當在該等平面電極之間沒有電壓差時，該等微粒係被散佈在該流體之中，導致該等微粒的顏色（亦即，紅色、綠色或是藍色）從該頂端透明的開口被看見。在此設計中並不可得高品質的黑色狀態。 15 1226503 總之’遠只有平面切換的模式導致不是一種沒有高品貝的黑色狀態之反射式彩色顯示器、就是一種沒有高品質的白色狀態之顯示器。在此類型的平面切換、反射式彩色顯示杰中’反差比以及色彩飽和度係不良的。在所有的平面切換EPD中，在該平面電極的相反側之上的基板典型地是一種透明的絕緣體，其通常是該顯示器的觀看側。 1 L本發明的電泳顯示裴第3圖係描繪本發明的一個典型的電泳格子之側視圖。儘官只有一個杯狀的袼子係被描繪，但瞭解到的是本發 _ 明的範疇係包含由微型通道與類似者所構成的格子以及所有類型的習知電泳格子。孩格子（3 0 )係被夾設在一個頂層（3丨）以及一個底層 (32)之間。該頂層係包含一個透明的頂端電極（未顯示）。忒底層（32)係由一層（32a)以及一選配的有色的背景層 (32b)所組成，该層（32a)包括一個平面切換電極（34)在左手側、一個底端電極（35)以及另一個+面電極（36)在右手側。有-個間隙（37)來分開該兩個平面電極（34、36)鱼底Φ 端電極（35)。一一、該背景層（32b)可以在該電極層（32a)的頂端之上（未顯 Γ^、Λ是在該電極層（32a)之下。或者是，㈣咖可以有='7、層’並且在此例中’該層32a彳以是黑色或是具有其它的顏色。雷福種替代方式係為該底層可以僅具有—個平面切換 ^ 個底端電極，其之間有一個間隙。 16 1226503 /、型地，在第3圖中的格子係被填充以一種透明的、但2有色的（亦即，紅色、綠色或是藍色）介電質溶劑（38) ，帶有白色微粒（39)被散佈於其中，並且該些格子的背景顏色典型地是黑色。該些微粒可以是帶正電的或是帶負電的為了祝明之目的，假設的是在此整個申請案中，該些微粒是帶正電的。在一個顯示器之個別的格子中之帶電的微粒可以是具有相同的顏色或是具有不同的顏色。該些個別的格子也可乂被填充以一種含有具有混合的顏色之帶電的微粒之電泳· 流體。如在第4A至4C圖中所示，該雙切換模式係容許該些微粒移動在該垂直的（上/下）方向或是該平面的（左/右）方向上。例如，在第4A圖中，該頂端電極的電壓係被設定為低的，並且該底端電極以及該平面電極的電壓係被設定為同的。該些白色微粒係遷移並且聚集在該頂端透明的導體膜’因而該白色顏色（亦即，該些微粒的顏色)係被觀看者看見。 _ 在第4B圖中，該等平面電極係被設定在低電壓，並且忒頂端以及該底端電極係被設定在高電壓。在此情形之中。亥些白色微粒遷移至該袼子的側邊，透過該頂端透明的導體膜所看見的顏色因此是該背景的顏色（亦即，黑色）。在第4C圖中，當該頂端電極的電壓係被設定為高的，· 該底端電極的電壓係被設定為低的，並且該平面電極係被· 設定在低電壓時，該白色微粒遷移至該格子的底端。在此· 17 1226503 情形之中，該流體的顏色（亦即，紅色、綠色或是藍色）係透過該頂端透明的導體膜被觀看者看見，如在第4C圖的紅色格子中所示。為了在一個全彩顯示器中呈現一個紅色像素，在該綠色以及藍色格子中之白色微粒可以如在第代圖中所示地被吸引至側邊、或是至頂端（未顯示）。前者是較佳的，因為其典型地展現一個比後者更佳的色彩飽和度。因此，該雙切換模式技術最先帶來其中具有高品質之包含紅色 '綠色、藍色、黑色以及白色之所有的顏色在同一

個裝置之中都是可得之全彩的EPD。此外’該背景顏色可以具有任意顏色(例如，青綠色，黃色或是洋紅色），代替普遍被使用的黑色。例如，第圖的格子可以被填充以一種紅色透明的介電質溶劑，帶琴白色帶正電的微粒被散佈於其中，並且該格子的背景顏舍可以是黃色。在此例中，當該些微粒遷移至該頂端日^智白色顏色(亦即，該些微粒的顏色)係被觀看者當該些微粒遷移來覆蓋該格子的底端時，該 w

亦即，紅色）係透過該透明的導體被看妙、"色白色微粒遷移至該格子的側邊時，、而s s亥些膜所看見的顏色將以橙色的陰影。^頂端透明的導體其它的陰影或是色調可以藉由利背景的顏色組合來加以達成，例如 °、U粒/媒介/ 白色/紅色/洋紅色、白色/藍色/黃巴/月綠色、、白色/藍色/洋紅色、白色/綠色/黃色、白色/青綠色色、白色/藍色/洋紅色、等等。色/綠色/青綠 18 1226503 達成-個全彩顯示器之較佳的組合係為白色微粒、黑色背景、以及分別地帶有—個加色法原色（亦#，紅綠色或是藍色）的流體。本發明的另一項特點是一種具有高亮度選項的單色顯示器。在此例子中，在該顯示器中之所有的格子都具有相同的背景顏色，並且被填充以相同的電泳流體（亦即，具有相同的微粒/溶劑顏色的組合）。例如，該顯示器可以具有白色微粒，該溶劑是該些原紅色、、綠色或^色/中之-，並且該背景顏色是—個對比於該溶劑顏色的顏色。此種配置係有用於一種具有有色的高亮度選項之相當簡單的兩種顏色之裝置。例如，一種具有白色微粒、一種黃色介電質溶劑、以及一個黑色背景@咖可以在每個格子或是像素之中顯示至少三種不同的顏色，如在第4d圖中所示(俯視圖）。當該白色微粒全部被吸引至該頂端觀看電極時’白色的顏色係被看見。當該白色微粒一致地被吸引至該底端電極時’黃色的顏色係透過該頂端觀看電極而被看見。當該白色微粒係被吸引至在該格子的任一側邊之上的平面電極時，黑色的顏色係透過該頂端觀看電極被看見。若該些微粒被驅動至中間的狀態，則中間的顏色也是可能的。此種在該顯*器的任何像素中的高亮度功能之高度想要的特性可以藉由利用本發明的雙切換機構而被實現，以驅動一種具有用於該微粒、該溶劑以及該背景之預先選擇的顏色之低成本的單色Ερρ。總之，具有雙切換模式之本發明的EPD可以提供先前 19 1226503 無法達成的高品質之全彩EPD以及在單色顯示器的任何像素中都具有高亮度顏色功能之單色EPD。 111.本發明的電泳格子之芻備該微型杯一般而言可以藉由如同在2000年3月3日申請之美國序號09/51 8, 488以及2001年2月15日申請之美國序號0 9 / 7 8 4，9 7 2之中所揭示的微壓花或是微影加以製成雖然只有杯狀的格子係被描繪在該些圖式之中，但瞭解到的是習知的電泳格子以及從微型通道、微型柱與類似者所製備的電泳格子也都在本發明的範疇之中。 111 (a)致由公模的微壓花製備之微剞权陣而丨的該公模可以藉由任何適當的方法被製備，例如鑽石車削製程或是光阻製程而接著在該光阻被顯影之後的韻刻或是電鍍。用於該公模的主模板可以藉由例如是電鑛之任何適當的方法而被製造出。在電鍍之下，一個玻璃基底係被濺鍵一種例如是鉻英高錄的種晶金屬之业 3000A)。其接著被塗佈以一曰地 #先阻層’並以曝光於紫外光。二該紫外光與光阻層之間。該光阻曝光的區域接著藉由以一適當的溶劑清洗之而被移除。殘留的硬化光阻被烘八屈2狂上且丹_人破錢鍍以一種晶金屬缚層。該主模接著準備的典型材料為㈣。咬者θ #士 Μ 種用於電鑄 Α者疋，該主模可由鎳萝薄覆蓋片光學媒介之連續、猎由如似⑽年）中所描述的SC二了會議，卷·· 電‘或無電鎳沈積。該模具的底 20 1226503 ::度典型為約50至_微米之間。該主模亦可使用其他 =工程技術被製作’包含電子束寫入、乾式姓刻、化學心雷射寫入或雷射干涉，如在“用於顯微光學的複製技 :，，會議，卷期：76_82 ( 1 997年）中所描述。 :曰疋：該模具可使用塑膠、陶€或金屬、藉由鑽石車削或疋光學加工來製作之。如此製備的公模典型具有大約3至5〇〇微米之間的突已物，較佳是在大約5至1〇〇微米之間，更好是大約⑶至

且0微米，並且可以具有任何像是圓形、方形的形狀、或是 =其它幾何形狀。公模可以是呈帶狀、滾筒狀或片狀的 /。對於連、續的製造而f，帶狀或滾筒狀類型的模子係較佳的。在塗佈紫外光可固化的樹脂組成物以前，模子可以脫模劑加以處理’以幫助脫模過程。為了進一步改進該脫模過程，該導體膜可以被預先塗覆一底塗層或是黏著;：進層’以改善在該導體與該微型杯之間的黏著。

如2001年2月15日提出申請之美國序號〇9/784,972 ^所揭不’微型杯可以在批次的製程中或是在連續的捲動裝程中被形成。在該微壓花製程的第一個步驟中，一種紫外光可固化的樹脂係典型地藉由任何適當的手段被塗佈在—個透明的圖案化的導體膜之上，例如是藉由滚筒塗佈、壓模塗佈 :擠壓㈣、開縫塗佈、刮刀塗佈、與類似者。該導體膜係通吊藉由濺鍍塗佈在一個例如是聚對苯二曱酸乙酯、聚酸乙酯、聚環醯胺、聚醯亞胺、聚環烯烴、聚楓以及聚 21 1226503 碳酸酯的塑膠基板之上而被製備。所使用的輕射可固化的材料是一種熱塑性的或是熱固的前趨物，例如多官能基的丙烯酸酯或是甲基丙烯酸酯、乙烯醚、環氧化物以及其寡聚物、聚合物與類似者。多官能基的丙烯酸酯以及其寡聚物是最佳的。要達到所要的物理機械性質，多官能基之環氧化物與多官能基之丙烯酸酯的組合也是非常有用的。該紫外光可固化的樹脂在配送前可以先除氣，並且可以選擇性地含有一種溶劑。該溶劑（如果有的話）可輕易地蒸發。被塗佈在该導體膜/基板之上的輻射可固化的材料係藉 _ 由該公模在壓力下被壓花。若該公模是金屬的並且不透明的，則該導體膜/基板典型上對於用來固化樹脂的光化性輻射而言是透明的。相反地，公模可以是透明的，而該導體膜/基板對於光化性輻射而言是不透明的。在曝光於輻射之後’該輻射可固化的材料係變硬。該公模係接著從所形成的微型杯鬆開。 111 (b)盞由微影之撒不陣外的製備用於微型杯陣列的製備之微影製程係被顯示在第5A與籲 5B圖中。如在第5A與5B圖中所示，該微型杯陣列可以藉由一種輻射可固化的材料（51a)，透過一個遮罩（56)曝光於紫外光線（或者是其它型式的輻射、電子束與類似者），以形成對應於透過該遮罩（56)投影的影像之壁（51b)而被製備，其 ♦ 中4材料（51 a)係藉由任何已知的方法被塗佈到一個透明的、圖案化的導體膜（52)之上。該導體膜（52)係在一個塑膠 22 1226503 基板（53)之上。在第5A圖中之光罩（56)中，該等暗的矩形（54)係代表對於所使用的輻射為不透明的區域，而在該等暗的矩形之間的間隔(55)係代表輻射透射的區域。該紫外光透過該開口區域（55)放射到該輻射可固化的材料（51a)之上。如在第5B g|中所示，該等曝光的區域（⑽係變硬，並且》亥等未曝光的區域（受該遮罩（56)之不透明的區域（54) 保護）係接著藉由-種適t的溶劑或是顯像劑而被移除以

形成該微型杯（57)。該溶劑或是顯像劑係從用於溶解或是分散輻射可固化的材料之常用者中被基明、甲苯、丙嗣、異丙醇或是類似者。或者是，該曝光可以藉由置放該光罩在該導體膜/基板之下來完成。在此例中，該導體膜/基板必須是對於用於曝光之輪射波長為透明的。根據上述的方法所製備之微型杯的開口可以是圓形、

矩形、長方形、六角形、或是任何其它的形狀。在該些開口之間的分隔區域較佳的是祜徂姓炎，^ ]疋被保持為小的，以便於達到高的色彩飽和度以及對比，同時維持所要的機械性質。因此 ’該等蜂巢狀的開口是比例如為圓形的開口較佳的。對於反射式電泳顯示器而士，皮口口而母一個別的微型杯之尺寸可以是在大約102至大約1χ1(16丨丨 \ d丄X i ϋ μιη2的範圍中，較佳的是從大約1〇3至大約lxl〇5 2。兮 μ 違试型杯的深度係在大約5 至大約200微米的範圍中，較佳的曰

μ 权住的疋從大約1 0至大約1 0C 微米。該開口至該總面積的卜卜也丨及▲ 槓的比例係在從大約0.05至大約 23 1226503 0.95的範圍中，較佳的是從大約〇·4至大約〇·9，其中該總面積被定義為一個包含從壁中心量起的壁之杯的面積。该些格子有色的背景層可以藉由上漆、印刷、塗佈、氣相沉積、濺鍍或是疊層一個有色的層至該底層（非觀看層）來加上去。 III (c)懸浮物的,# 该些袼子係被填充以一種包括散佈在有色的介電質溶劑中之帶電的顏料微粒之電泳組成物。該等懸浮物可以選配地含有在该電場之中並不遷移的額外的著色劑。該顏料 _ 政佈物可根據本技藝眾所週知的方法製備，諸如美國專利第 6,01 7,584 號、第 5,914,806 號、第 5,573,71 1 號、第 5,403,51 8 號、第 5,380,362 號、第 4,68〇，1〇3 號、第 4,285,801 號、第 4,093,534 號、第 4,071，430 號以及第 3, 668, 1 06號。也請參閱IEEE會刊，電子元件，ED—24 , 第827頁（ 1 977年），以及應用物理雜誌，49(9)，第482〇頁（ 1 978 年）。該介電質溶劑較佳的是具有低黏滯性以及一個介電質 _ 常數在大約2至大約30的範圍中，對於高微粒遷移率而言，則較佳的是大、約2至大約15。適當的介電溶劑的實例包含有諸如十氫萘（DECALIN)、5-亞乙基—2 —原冰片烯、脂肪油、石蠟油等碳氫化合物；諸如甲笨、二甲苯、苯美一曰甲苯乙燒、十二苯和烧基萘等之芳香族碳氫化合物· 一氯笨並二說、3, 4, 5-三氣苯並三氟、氯五氟基苯、二氣壬烯、五氣基苯等之函化溶劑；諸如全氟化十氫萘、:氟 · 24 1226503 甲苯、全氟二曱苯、來自明尼蘇達州St· paul之3M公司的FC-43、FC-70和FC-5060之全氟溶劑；諸如來自奥勒崗川Portland之TCI America的聚全氟環氧丙烷之低分子量之含鹵素的聚合物；諸如來自紐澤西州River Edge之

Halocarbon Product公司的Halocarbon油之聚氣三氟乙烯；諸如來自 Ausimont 的 Galden、HT-200 與 Fluorolink 之全氟化聚烷基醚、以及來自德拉瓦州DuP〇nt的Kryt〇x 油脂K-流體系列。於一較佳實施例中，使用聚氣三氟乙烯做為’丨電質溶劑。於另一較佳的具體實施例中，使用聚全氟環氧丙燒做為介電溶劑。该介電質溶劑可以被著色以對比的染料或是顏料。非離子偶氮與憩醌染料特別地有用。有用的染料包含（但非僅限於此）·亞利桑那州的pylam Products公司的i Red EGN ^ Sudan Red > Sudan Blue ^ Oil Blue ^ Macrolex Blue、Solvent Blue 35、Pylam Spirit Black 與 Fast

Pirit Black、Aldrich 公司的 Sudan Black B、BASF 公司的 Thermoplastic Black X-70、以及 Aldrich 公司的憩醌藍、恩醌黃li4、憩醌紅lu與135、憩醌綠28。當全氟化的/谷劑被使用時，氟化的染料係特別有用的。在對比勺』料之If $中’ 5亥媒介的著色劑也可以被散佈在該介電貝媒；I之中，並且較佳的是未帶電的。若該對比的顏色顏料Μ粒係f電的，則其較佳的是帶有電荷為相反於該些帶電的原色顏料微粒之電荷。若該對比的顏色以及該原色顏料U粒都f有相同的電荷，則它們應該具有不同的電荷密 25 1226503 度或是不同的電泳遷移率。在EPD中所使用之染料或是顏料必須是化性穩定的，並且與在該懸浮物中之其它的成分相容的。該帶電的原色微粒較佳的是白色的，並且可以是有機的或是無機的顏料所形成的，例如Ti〇2、BaS04、ZnO或類似者。若有色的顏料微粒係被使用，其可以從來自於 Chemical的肽花青藍、酞花青綠、二芳香醯苯胺黃、二芳香醯苯ΑΑ0Τ黃、以及奎吖啶（quinacrid〇ne)、偶氮、若丹明（rhodamine)、二萘嵌苯顏料系列、來自於 φ Kanto Chemical之Hansa黃色G微粒、以及來自於Fisher 之Carbon Lampblack中選出。微粒尺寸較佳的是在〇〇1一 5微米的範圍中，並且甚至更佳的是在〇〇5 — 2微米的範圍中。該微粒應該具有可接受的光學特性，不應該因為該介 2質溶劑而膨脹或是軟化，並且應該是化性穩定的。在正常的作業條件下，所產生的懸浮物亦必須穩定且能抗沈澱、乳化或凝結。該些遷移的顏料微粒可以呈現一原有的電荷，或可使 _ 用電荷控制劑直接產生帶電，或可在懸浮於介電質溶劑中時獲得電荷。適當的電荷控制劑為本技藝所熟知的；其可為聚合或非聚合性質，且亦可為離子化或非離子化，包含 :子界面活化劑，諸如氣溶膠〇τ、十二苯磺酸鈉、金屬肥 ^、聚丁烯琥珀醯亞胺、順丁烯二酸酐共聚物、乙烯吡咯 · •5 ，、來物（邊如來自 International Specialty Products之Ganex)、（曱基）丙烯酸共聚物、N，N一二曱基胺 26 1226503 基乙基（曱基）丙烯酸乙酯共聚物。氟化界面活性劑在全氟化碳溶劑中作為電荷控制劑是特別有用的。這些包括了 F(：氟化界面活性劑，諸如來自3M公司的FC-170C、FC-171、 FC-176、FC430、FC431 和 FC-740 以及 Zonyl 氟代表面活性劑諸如來自 Dupont 的 Zonyl FSA、FSE、FSN、FSN-100 、FSO 、 FSO-100 、 FSD 和 UR 。適當的帶電顏料分散可藉由任何熟知的方法製造，包含研磨、粉碎、磨粉、微流體化（micr〇fluidizing)以及超音波技術。例如，細微粉末形式的顏料微粒被添加至該懸Φ 洋溶劑，而所產生的混合物被球磨或磨粉數小時，而將高度凝結的乾燥顏料粉末粉碎成最初的微粒。儘管不是較佳的，但用於產生該介電質溶劑的顏色的染料或顏料可在該球磨製程期間被添加至該懸浮物。該顏料微粒的沈澱或乳化可藉由以適當的聚合物微膠囊化或塗佈該微粒而被消除，使得其比重與該介電溶劑的比重一致。該顏料微粒的微膠囊化或塗佈可以化學或物理 :方式完成。典型的微膠囊化方法包含界面聚合、原位聚· 合、相分離、凝聚、靜電塗佈、噴霧乾燥、流化床塗佈以及溶劑蒸發。，密度相符之内含顏料的微粒子可以依據以下共同申請的吴國專利中請案中所揭露的方法加以製備，咖2年】月 3日申請之美國序號60/345,936、也在2002年i月3日申 · 請之美國序號60/345,934、2002年12@ 31日申請之美國· 序號1 0/335, 21 0、2002彳12 3 31曰申請之美國序號. 27 1226503 10/335’〇51、2002年7月3〇日申請之美國序號 60/400,02!、2002 | 10 $ 1〇日申請之美國序號 6〇/418,〇78、2002 | 2 θ u日申請之美國序號 60/356, 226 ’該等巾請案的内容係被納人於此作為參考。該密度相符之内含顏料的微粒子之平均粒子尺寸可以是在〇.1至ιομιη的範圍中，較佳的是在〇 25至3岬的範圍中 0 II 1(d)微型杯的填充以及遠填充以及頂端密封的程序係描述在共同申請的申請 _ 案，美國序號09/518, 488、美國序號〇9/784, 972、美國序號09/879, 408、美國序號〇9/874, 391、以及美國序號 60/408, 256之中，其内容係以其整體被納入於此作為參考〇在該等微型杯被填充以一種電泳組成物之後，它們被頂知猃封。該等微型杯的頂端密封之重要步驟可以用數種方式來加以完成。較佳的方法為將一種紫外光可固化的組 0 成物分散於一種電泳流體内，該電泳流體係包含有分散於一種有色的介電質溶劑中的帶電荷顏料或是内含顏料的微粒。適當的紫外光可固化的材料包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、笨乙烯'OC-甲基苯乙烯、丁二烯、異戊二烯、丙烯基丙稀酸酯、多價的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、氰基丙烯酸酿、多價的乙烯化物（包括乙烯基苯、乙烯基矽烷、乙 · 烯基醚）、多價的環氧化物、多價的異氰酸酯、多價的丙 · 稀化物、以及募聚物或是包含可交聯之官能基的聚合物。 28 !2265〇3 该紫外光可固化的組成物與該介電質溶劑為不互溶的，並且具有較該包含介電質溶劑及顏料微粒之電泳組成物為小 =比重n組成物，亦即紫外光可固化的組成物與該广冰組成物’係用例如是線上混合器來完全地混合，並以諸如Myrad棒、凹板印刷術、到刀片、擠壓塗佈或細縫塗佈等精確的塗佈機構而立即被塗佈於該微型杯上。過量的流體將藉由掃桿刮刀或類似的裝置而被刮除。小量的弱溶 J或者堵如庚烧、異丙醇、甲醇之溶劑混合物可被使用於清洗該微型杯之分隔壁頂端表面上殘留的電泳流體。揮發性的有冑溶劑可被使用於控制該電泳流體的黏滯性與覆蓋性。如此填充的微型杯接著被烘乾，且該紫外光可固化的組成物係漂浮至該電泳流體的頂端。藉由在該浮至表面的紫外光可固化層浮至頂端期間或之後將其進行固化，該微型杯可被頂端密封。紫外光或諸如可見光、紅外線及電子束等其他形式的輻射皆可被使用於固化該頂端密封層以將該微型杯密封。或者是，若使用熱或濕氣可固化組成物時，熱或濕氣亦可被使用於固化該頂端密封層。呈現所要的密度且對於丙烯酸酯單體與募聚體有溶解度差別的較佳介f質溶劑族群$函化石炭氫化物、尤其是例如來自於義大利的AUSimont公司或是德拉瓦州的Dup〇nt 之全氟乙喊的全氟溶劑、及其生成物。界面活性劑可被使用以改良該電泳流體與該密封材料間之界面的黏著性與潤濕性。界面活性劑包含有3M公司的FC界面活性劑、來自 DuPont的Zonyl氟化界面活性劑、氟化丙烯酸酯、氟化甲 29 1226503 基丙烯酸酯、氟取代長鏈醇類、全氟取代的長鏈羧酸及其生成物。或者是，該電泳流體以及該頂端密封組成物可以依序地被施加進入該微型杯以防止混合，尤其當該頂端密封前趨物係至少部分地與該介電質溶劑相容時。因此，該等微型杯的密封可以藉由表面塗佈一薄層的頂端密封組成物在該被填入的微型杯之表面上而被達成，且該密封組成物是可藉由輻射、熱能、溶劑的蒸發、濕度或是界面反應而硬化的。揮發性的有機溶劑可以被使用至調整該些塗佈的黏滯性以及厚度。當一種揮發性的溶劑係被使用在該表面塗佈上，較佳的是其係與該介電質溶劑為不能相混合的，以減少在該頂端密封層以及該電泳流體之間的混合程度。為了進一步降低混合程度，高度所期盼的是該表面塗佈的頂端密封層之比重係不大於該電泳流體的比重。在年6 月4日申請之共同申請的專利申請案，美國序號 874,391中，包含一熱塑性的彈性體的組成物已經被揭示為較佳的頂端密封組成物。在另—共同巾請的專利申請案’美國序號60/408,256中（其内容係以其整體被納入於此作為參考），包含聚亞安酯的組成物已經被揭示為較佳的頂立而挽封組成物。例如是氧化石夕微粒、黏合劑聚合物以及界面活性劑的添加物可以被使用來改進膜的完全性以及塗佈的品質。或者是’界面的聚合作用、再接著紫外光固化已經被發現到非常有利於頂端密封製程。在該電泳層以及該頂端 30 1226503 达、封的表面塗佈之間的混合係藉由在該界面處，藉由界面的聚合作用或是交聯之一薄的阻障層之形成來顯二也加以抑制。該頂端密封係接著藉由一道後固化步驟來加以完成 ’車父佳的是藉由紫外光輻射。該兩個步驟的表面塗佈製程 =使用的染料是至少部分可溶解在該頂端中時是特別有用的。

Hi(e)莖微却紅岣劈枣該頂端密封後的微型杯係接著與其它的電極膜一 ί 的是用一黏著層。適當的黏著材料係包含丙稀‘ =橡膠類型的壓力敏感之黏著劑、紫外光可固化的黏有例如是多官能基的丙稀酸輯、環氧化物、乙烯 =或是硫稀（thiQlene))、以及濕度或是熱W㈣者W，例如是環氧樹脂、聚氨基酯黏著劑。以及虱基丙烯酸板可t::明的一個實施例中，一個含有薄膜電晶體的基吏用作為底層電極中之-，也來提供主動的驅動 "且違頂端電極在此情形之中係為透明的。、濺=(θ頂端）電極層也可以藉由塗佈、印刷、氣相沉積杯之上:疋以上的一種組合被設置在該頂端密封後的微型 IV· (1)電極電路設計弟6A圖是該兩層的被動矩陣電極電路設計之側視圖 31 1226503 第6B圖係顯示一種用於雙模式的兩層的被動矩陣電極設計之俯視圖。該等格子（6〇)係被夾設在一個頂層（61)以$ -個底層(62)之間。該些水平條是透明且延伸通過該些格子的頂端之列電極⑽。該底層（62)係由—個在該格^ 左手側上的平面電極（64)、一個底端行電極（65)以及另一個在右手側上的平面電極（66)所組成。在平面電極之間以及在該平面電極與該行電極之間有間隙（67)。

。亥頂编列電極、底端行電極以及平面電極的截面係界定了該顯示器的袼子。 (2 )驅動的時序為了描繪本發明的雙模式切換，包括—個共同的黑色背景以及被散佈在—種透明、有色的溶劑中之帶正電的白色微粒之電泳格子係被使用。

一種純白色的狀態可以藉由用極性相反於該些微粒的極性^充電所選的袼子或是像素的頂端列電極（63)以吸引該些微粒向上、同時用相同於該些微粒的極性來充電該底鈿仃電極(65)以及平面電極(64)而被產生。白色的顏色係透過該頂端透明的導體層而被觀看者所看見。第7A圖疋一個陣列的格子之剖面圖，其係展示該純白色的狀_ °當在所有的袼子中之白色微粒遷移至格子的頂立而τ所產生的顏色（亦即，白色）係從該頂端透過該透明的導體膜（未顯示善目 ^ >>破看見。弟7B圖是顯示該純白色的狀態之陣列的格子之俯視圖。一種純黑色的狀態可以藉由例如是一種兩個步驟的驅 32 1226503 動過程被達成。在第一步驟中，該列電極（63)的電壓係被設定為高的’並且該行電極（6 5 )以及該等兩個平面電極 (64)的電壓係被設定為低的。於是，白色微粒係先被吸引至5亥格子的底端。在第二步驟中’該等平面電極的電壓係被設定為低的，該行電極的電壓係被設定為高的，並且該列電極也被設定為高的。在這些設定之下，該些白色微粒藉由電場的驅動而遷移至該格子的側邊，並且覆蓋該格子的側邊，導致該黑色背景顏色透過該頂端透明的導體膜而被看見。或者是，一種純黑色的狀態也可以藉由利用一種一個步驟的驅動過程而被達成。更明確地說，該黑色的顏色可以藉由用高電壓來設定所選的格子之列（63)以及行（65)電極，並且設定該等平面電極在一個低電壓之下而被看見。被施加至該列以及行電極的電壓可以不是相同的。此係容許來自於該頂端列電極（63)以及該底端行電極（65)的電場迫使在所選的格子中之微粒快速地朝向格子的邊緣移動，因而導致一種具有高品質的純黑色狀態。第8A圖是相同的陣列的格子（如同先前在第7A圖中所不）之剖面圖，以展現本發明的純黑色狀態。在所有的格子中之白色微粒係遷移至格子的側邊，導致該背景的顏色 (亦即，黑色）從該頂端透明的導體膜被看見。第8B圖是顯示該純黑色狀態之陣列的格子之俯視圖。所選的格子之一種有色的（例如，紅色、藍色或是綠色 )狀態可以在一個頂端（列）電極（63)的電壓係被設定為高的 1226503 ，並且一個行電極（65)以及該等兩個平面電極（64)的電壓係被設定為低的之際被達成。在此例中，在該格子中之白色微粒被該電場驅動以遷移至在底端的行電極。該格子的底端將會被該白色微粒覆蓋’因而該介電質溶劑的顏色（亦即，紅色、綠色或是藍色）係透過該頂端透明的導體層而被看見。根據本發明，任何的顏色組合都可以藉由移動在-個像素之所選的格子中之帶電的白色微粒至底端而被達成。灰階也可以藉由調整該電壓來部分地移動該些微粒至底端行電極而被獲得。 _ 第9A圖是相同的陣列的格子（如同在第7a以及8A圖中所不）之剖面圖，以展現在本發明之同一 EpD顯示器中之白色、黑色以及兩種顏色狀態。具有白色微粒被遷移至該頂知列電極（63)的格子係顯現白色的顏色；具有白色微粒被遷移至底端行電極（65)的格子係顯現該介電質溶劑的顏色（亦即，紅色、綠色或是藍色）；並且具有白色微粒被遷移至該袼子的側邊之格子係顯現黑色的顏色。第9B圖是癱顯示多個顏色之陣列的格子之俯視圖。擊儘笞。亥雙切換模式已經在以上藉由利用在一個格子中之兩個平面電極（64)來加以描繪，相同的結果也可以藉由僅利用一個平面電極或是利用多個平面電極而被達成。 1 矩陳 (1)電極電路設計在LCD顯示器系統中所使用之TFT(薄膜電晶體）主動 · 矩陣已义被揭露在美國專利號5, 1 32, 820中。此種TFT技 34 1226503 的EPD。在一個較佳實

個TFT(104a)的汲極（103a)。每個袼子的平面電極都連接術也可以被應用至本發明之雙模式施例中，由一種透明的導電材料，，至另一個TFT(104b)的汲極（i〇3b)。該等TFT(l〇4a與 104b)的源極（l〇5a與i〇5b)係連接至信號線（1〇68與1〇6b) ，該信號線係垂直地延伸通過該裝置的底端表面。該等 TFT(104a與104b)的閘極（l〇7a與107b)係連接至一條掃描線（1 08 )，該掃描線係水平地延伸通過該裝置的底端表面。該等掃描以及信號線係形成一個矩陣結構，但是彼此為絕緣的。在該雙模式的切換中，對於每個格子來獨立地控制該底纟而電極（101)以及該等平面電極（102)而言，兩個 T F T (1 0 4 a與1 0 4 b )是必要的。當一列的格子（1 0 0 )被掃描時，該掃描線（1 08)係施加一個電壓至在該列的格子上之 TFT(104a與l〇4b)的閘極（107a與l〇7b)，其係導通該些 TFT。同時，用於每個電極的信號係被施加在連接至該些 TFT的源極（l〇5a與105b)之信號線（l〇6a與106b)。這些信號接著被切換至該些TFT的分別連接至該底端電極以及平面電極之汲極（l〇3a與103b)。該等信號係構成每個格子 1226503 之所要的偏壓條件。儲存電容器U〇9a與i〇9b)係被加入以保持該等電壓，因此在該等電極處的電壓係持續提供該偏壓至該格子，即使是在切換之後亦是如此。此種驅動方式顯著地加快切換時間。此外，在該等儲存電容器（1〇9a與 109b)被充電之後，該驅動器可以繼續切換下一列。用於每列的電極之切換時間僅僅是用於該等儲存電容器之充電時間而已。此大大地降低該顯示器的響應時間。 (2)驅動的時序為了描繪本發明的雙模式切換，包括一個共同的黑色 _ 月景以及被散佈在一種透明而有色的溶劑中之帶正電的白色从粒之電泳格子係被使用。在—個較佳實施例中，該裝置的頂端電極係永久地連接至接地（0V)。如同在第10C圖中所描繪地，該掃描線係被設定在一個電壓，ν〇η，以導通在該掃描列上之所有的 TFT。在該等信號線上的電壓係接著被切換至該底端電極以及及專平面電極。當該底端電極以及平面電極都被設定在-個負電遂時，在該格子中之微粒係移動至該格子的底 * 端表面。該格子的底端將會被白色微粒所覆蓋，因而該介電質溶劑的顏色（亦即’紅色、綠色或是藍色）係透過該頂端透明的導體層而被看見。 “如同在第10D圖中所描繪地，當該底端電極以及平面電極都被設定在一個正電壓時，在該格子中之微粒係移動至該格子的頂端表面。當在該格子中之白色微粒遷移至該. 格子的頂端時，所產生的白色顏色係透過該導體層而從了貝. 36 1226503 立而被看見。戈口 w隹弟10E圖中所描繪地，者 0 V，而兮巫二& 1 田5亥底端電極被設定在 UV，而该千面電極被設定在一個疋隹兮笠i + Λ 貝電屢知，微粒係移動至忒寻小平面電極的區域，導致砂勒主 ^ Ββ ά^ι Ά m x…、色月景顏色係透過頂蠕透明的導體膜而被看見。只而在列的格子被掃描之後，每個袼子的儲存電容根據該信號線電壓而被充電。合一 σσ /、直系田幻的袼子不被掃描時，其係在非知描的相位下。在非播 Μ▼描的相位期間，該具有一個糟由儲存電容器所設定的電之電極係持續地產生該電 %並且控制微粒的移動。％此種設計的掃描時間限制係由該儲存電容器的放電時間所決定。該電容器在該電壓下降超㉟m之前，需要被更新(再充電)來維持良好的切換速度。該顯示器的響應( 開/關）時間係由像素的開/關時間所決定，因為每個像素可以㈣地被充電以及更新。因& ’線至線的掃描延遲可以被消除。 IV(C)兹复座陣以及組合 · (1)電極電路設計在此種新穎的設計中，被動矩陣電極以及TFT主動矩陣兩者係被使用在該驅動電極設計之中。第11A圖係顯示該驅動電路設計的俯視圖，而第11B圖係顯示其側視圖。該底端電極層（11 7)係包括該底端行電極（i丨i )以及平面電極（112)。每個格子的平面電極係連接至一個TFT(U3)的 /及極。该TFT的源極係連接至一條信號線（丨丨4)，該信號線 37 1226503 (114)係垂直地延伸通過該裝置的底端表面。該TFT的閘極係連接至一條掃描線（丨丨5)，該掃描線（丨丨5)係水平地延伸通過該裝置的底端表面。該等掃描與信號線係形成一個矩陣結構’但是此兩種類型的線彼此為絕緣的。該等格子 (110)係被夾設在一頂層（116)以及一底層（117)之間。該等水平的條是透明並且延伸通過該格子（i丨〇 )的頂端之頂端列電極（118)。有一個間隙（119)分開該兩個平面電極（112)以及孩行電極（111)。該頂端列電極、底端行電極、以及平面電極的截面係界定了該顯示器的格子。 _ 泫等頂端列電極（118)以及底端行電極（111)係形成控制U粒在上與下方向上之移動的被動矩陣。該平面電極 (112)以及底端行電極（111)係提供用於微粒之平面移動的偏壓電壓。該等平面電極係藉由該TFT主動矩陣而被控制〇 (2)驅動的時序為了彳田、、會本發明的雙模式切換，包括一個共同的黑色背景以及被散佈在一種透明而有色的溶劑中之帶正電的自· 色微粒之電泳格子係被使用。如同在第11C圖中所描繪地，該掃描信號係被設定在個電，Von，以導通在該掃描列上之所有的TFT。在該寺信號線上的電壓係接著被切換至該平面電極。當該底端行電極以及平面電極都被設定在一個低電壓，並且該頂端列電極係被設定在一個高電壓時，在該格子中之微粒係J 動至格子的底端表面。因此，該格子的底端係被該白色微· 38 1226503 粒所覆蓋，因而該介電質溶劑的顏色(亦即，紅色、綠色或是藍色）係透過該頂端透明的導體層而被看見。同在第11D圖中所描繪地，當該底端電極以及平面電極都被設定在-個高電壓，並且該頂端列電極係被設定在個低電C ’在該格子中之微粒係移動至格子的頂端表面。當在該格子中之白色微粒遷移至格子的頂端時，白色的顏色係k »亥頂端被看見，因而該格子係處於白色狀態中。如同在第11E圖中所描繪地，當該頂端列電極以及底籲端行電極係被設定在一個高電壓’並且該平面電極係被設定在-個低電屢時，微粒係移動至該等小平面電極的區域 ’導致該黑色背景顏色透過該頂端透明的導體膜而被看見 Ο 此種設計具有減少平面切換時間的優點。當該等平面電極被該# TFT控制b夺，該儲存電容器係保持在平面電極上之電壓。在非掃描相位的期間，具有一個被該儲存電容器設定的電壓之電極係繼續來產生該電場並且控制微粒白勺Φ 移動。此係有效地減少該格子的切換時間。 vi (d)鼓—動矩陣以及JJPT主動矩陣的替代细厶 (1)電極電路設計在另一種新穎的設計中，該被動矩陣電極以及TFT主動矩陣兩者被使用在該驅動電極設計之中。第丨2 A圖係顯 · 示該驅動電路設計的俯視圖，而第12B圖係顯示其侧視圖。該底端電極層（127)係包括底端行電極（12ι)以及平面電 39 1226503 極（122)。每個格子的底端電極係連接至一個TFT(123)的 /及極。该TFT的源極係連接至一條信號線（124)，該信號線 (124)係垂直地延伸穿過該裝置的底端表面。該TFT的閘極係連接至一條掃描線（125)，該掃描線（125)係水平地延伸穿過忒叙置的底端表面。該等掃描與信號線係形成一個矩陣結構，但是其彼此是絕緣的。該等格子（12〇)係被夾設在頂層（126)以及一底層（127)之間。該等水平條是透明並且延伸穿過該格子的頂端之頂端列電極（128)。有一個間隙 (129)係分開該兩個平面電極（122)以及該底端電極（ΐ2ι)。。亥等頂知列電極、底端電極、以及平面電極的截面係界定了該顯示器的格子。该等頂端列電極以及平面電極係形成該被動矩陣。該等平面電極以及底端電極係提供用於微粒的平面移動之偏壓電壓。该底端電極係被該TFT主動矩陣所控制。 (2 )驅動的時序為了“、、’g本务明的雙模式切換，包括一個共同的黑色月景以及被散佈在一種透明而有色的溶劑中之帶正電的白色微粒之電泳格子係被使用。如同在第12C圖中所描繪地，該掃描信號係被設定在個電S，yon，以導通在該掃描列上之所有的丁Μ。在該信號線上的電壓係接著被切換至該底端電極。當該底端電極以及平面電極都被設定在一個低電壓，並且該頂端=電極被設定在一個高電壓時，在該袼子中之微粒係移動至該格子的底端表面。該袼子的底端將會被白色微粒所覆蓋， 1226503 因而該介電質溶劑的顏色（亦即，紅色、綠色或是藍色）係透過該頂端透明的導體層而被看見。如同在第12D圖中所描繪地，當該底端電極以及平面電極都被設定在一個高電壓，並且該頂端列電極被設定在一個低電麼時，在該袼子中之微粒係移動至該格子的頂端 §在w亥袼子中之白色微粒遷移至格子的頂端時，所產生的白色顏色係從該頂端被看見，目而該像素係處於該白色狀態下。如同在第12E目中所描繪地，當該頂端列電極以及底端行電極被設定在-個高電壓，並且該平面電極被設定在 -個低電料，微粒係移動至該等小平面電極的區域，導致該黑色背景顏色係透過該頂端透明的導體膜而被看見。此種設計具有減少該上下切換時間的優點。當該底端電極被該m控料，該儲存電容器係婦在該底端電極上之電壓。在非掃描的相位期間 Μ間具有一個由該儲存電容為所設定之電壓的電極係繼續來產座生°亥電％並且控制微粒的移動。此係有效地減少該格子的切換時間。 V.雙切換模式EPD的顏色抟岳,丨_ 在許多情形中，所要的是能鈞瓶—^ 贵7疋月匕夠顯不陰影以及除了主要的顯示顏色之外的顏色。例如， ,.^ m ^ 牡一中主要的顏色是紅色、白色與黑色的雙模式顯示器，例 ^ . , 例如疋其中的袼子可以變換在紅色狀怨、白色狀態與里 — 、色狀怨之間的電泳顯示器中，月b夠顯不一個顏色之中間的陰 )丨农〜可旎是所需要該項技術中被稱為灰階技術。 41 I226503 第1 3圖係描繪具有一種雙模式的切換模式之灰階選項。例如，第13圖的格子可以被填充一種紅色的透明介電質溶劑，帶有白色帶電的微粒散佈於其中，並且該些格子的月景顏色是黑色。在此例中，當微粒遷移至頂端時，白色顏色係被觀看者看見，並且當白色微粒遷移至袼子的側邊呀黑色的月景顏色係被看見。然而，當微粒遷移至底端時，觀看者透過頂端透明的導體層所看見之顏色是紅色 /在此種情形巾’在黑色的背景上被白色微粒覆蓋的範圍係影響到紅色顏色的“暗度，，。在每個格子中，“紅色度，，或疋暗度”的位準之感知係根據黑色區域與紅色區域的比例而疋、或換言之，其係根據白色微粒覆蓋該黑色背景之範圍而疋。例如，格子A將會呈現比格子B與C更暗的紅色 ’因為在格子A中較多的背景區域未被白色微粒所覆蓋。袼子C將會呈現純紅色顏色，這是因為大部分的黑色背景區域係被白色微粒所覆蓋。此種顏色控制的方案係適合用於加色法的彩色系、统，例如，包括帶有白色微粒散佈於其中的紅色、綠色與藍色溶劑之袼子的RGB系統。此種類型的灰階控制可以藉由首先驅動所有的白色微粒至平面電極來加以獲得，即如袼子A t所示者。然後根據所要的顏色值，一特定量的白色微粒係被驅動至底端電 ::白色狀態係藉由驅動所有的白色微粒至頂端以覆蓋頂端觀看的表面來加以獲得。 "被驅動至底端電極的微粒量可以藉由利用灰階控制技術來加以決定。該灰階控制可以藉由驅動脈衝的振幅控制 42 1226503 或是驅動脈衝的寬度控制來實施之。第丨5A圖係指出較高的脈衝振幅係提供較大的驅動功率（在格子c中），因此較多的微粒係被驅動至底端電極。若第15B圖的驅動波形被施加時，具有較寬的脈衝寬度之脈衝也提供較大的驅動功率（在格子c中），因而較多的微粒係被驅動至底端電極。另一種驅動方法是施加多個脈衝至該些電極（未顯示出）。較多的脈衝可提供較大的驅動功率，並且移動較多的微粒至底端電極。上述的這三種驅動脈衝調變的法則也可以結合來獲得最佳的顏色灰階控制。第14圖係描繪利用一雙切換模式的EPD之色彩飽和度的灰階控制。為了說明起見，假設第14圖的格子係具有散佈於一透明的洋紅色介電質溶劑中之白色帶電的微粒以及黑色的背景。在此例+，色彩飽和度可以藉由控制微粒在頂端與底端電極之間的分布來達成。當微粒是如格子a 中所示地隨機分布在格子的上方部分時，較多的白色微粒疋可見的，因而色彩飽和度是低的。當白色微粒是如格子 c中所示地隨機分布在格子的下方部分時，較少的白色微粒是可見的，因而色彩飽和度是高的。換言之，格子c的顏色是比格子A的顏色較飽和。因此，色彩飽和度的控制可以藉由首先驅動所有的白色微粒至頂端，而接著藉由利用灰階控制技術被驅動朝向底端來達成。此種顏色控制的方案係適合用於減色法的彩色系統，例如，包括帶有白色微粒散佈於其中的青綠色、洋紅色與黃色溶劑之格子的 CMY系統。黑色狀態係藉由驅動所有的白色微粒至平面電 43 1226503 極以容許黑色的背景被看見來加以獲得。此種類型的灰階控制也可以藉由驅動脈衝的振幅控制或是驅動脈衝的寬度控制來實施之。第15A圖係指出較高的脈衝振幅提供較大的驅動功率（在格子C中），因此較多的微粒係被驅離頂端電極。若第15B圖的驅動波形被施加時，具有較寬的脈衝寬度之脈衝也提供較大的驅動功率（在格子C中），因而較多的微粒係被驅離頂端電極。另一種驅動方法是施加多個脈衝至該些電極（未顯示出）。較多的脈衝可提供較大的驅動功率，並且移動較多的微粒至底鲁端電極。上述的這三種驅動脈衝調變的法則也可以被結合來獲得最佳的顏色灰階控制。儘管本發明已經參考其特定的實施例來加以敘述，但尺A習此項技術者應瞭解的是，各種的變化可以被完成，並且等同物可加以替代而不脫離本發明之真正的精神與範嘴。此外，許多修改可以被完成來適配一種特殊的狀況、材料、組成物、方法、方法的一或多個步驟至本發明的目、精神以及範疇。所有此種修改都欲在此所附的申請專利範圍之範疇中。因此’希望的是本發明藉由所附的申請專利範圍之先月，J技術所能容許並且在考量本說明書下之儘可能寬的範疇來加以界定。【圖式簡單說明】 (一）圖式部分應注意的是所有的圖均被顯示為概要圖並且不是按比 44 1226503 例的第1圖係描纷傳統的僅且有般缺點。 m/下切換杈式之EPD的一 EPD:::至2D圖係描繪在一種僅具有平面切換模式的 =中人缺純白色或是純黑色的狀態。盘平本發明的—個典型的電泳格子以及上/下 /、千面切換電極之一般的位置。弟4A至4C圖係描綠且右鑠禮彳可能的情形。一有雙模式之改良的則之各種第4D圖係⑽本發明的高亮度選項（俯視圖）。之微L5A:J。圖係描繪涉及透過光罩之第6A與6B圖係描繪兩層的ΙΤ0電極系統。 P丨！：與7B圖係為插繪本發明的純白色狀態之俯視以及剖面圖。弟8A與8B圖係描纷本發明的純黑色狀態之剖面圖。 & & 第9A與9B圖係描繪本發明的多個顏色狀態及剖面圖。 ^ 1〇A至1〇E圖係描緣該TFT主動驅動機構。第11A i 11E圖係描繪該主動以及被動的驅動機構之結合。弟12A至12E圖係栺繪該主動以及被動驅動機構之一種替代的結合。 45 1226503 第13圖係描繪顏色之不同的值是如何可以藉由灰階控制而獲得。第14圖係描繪色彩飽和度之不同的位準是如何可以藉由灰階控制而獲得。第15A圖係描繪具有各種脈衝振幅的驅動信號用於第 I3與圖的格子。第15B圖係描繪具有各種脈衝寬度的驅動#遽用於第13與1 4圖的格子。 (一）元件代表符號 30 31 32 32a 32b 34 35 36 37 51a 51b 格子頂層底層層有色的背景層平面切換電極底端電極平面電極間隙幸δ射可固化的材料壁

52 53 54 55 56 導體膜塑膠基板矩形間隔遮罩 46 1226503 57 微型杯 60 格子 61 頂層 62 底層 63 列電極 64 平面電極 65 行電極 66 平面電極 67 間隙 100 格子 101 底端電極 102 平面電極 103a、 103b 汲極 104a、 104b TFT 105a、 105b 源極 106a、 106b 信號線 107a、 107b 閘極 108 掃描線 109a、 109b 儲存電容器 110 格子 111 底端行電極 112 平面電極 113 TFT 114 信號線

47 1226503 115 掃描線 116 頂層 117 底端電極層 118 頂端列電極 119 間隙 121 底端行電極 122 平面電極 123 TFT 124 信號線 125 掃描線 126 頂層 127 底端電極層 128 頂端列電極 129 間隙 48

Claims

1226503 拾、申請專利範圍·· 1 . 一種電泳顯示器，其係包括： a) —包括一個頂端電極的頂層， b) -包括-個底端電極與至少_個平面電極的底層， c) -個陣列的電泳格子，其係央設在該頂層與底層之曰’並且每個格子係具有一格子背景並且被填入一種電泳，、且成物，该組成物只包括一種類型的帶電顏料微粒，該些顏料微粒係散佈在一染色的介電質溶劑或是溶劑混合 ’以及 d)一灰階機構，其係用以控制在該染色的介電質溶劑中之顏料微粒的分布。旦2如申％專利範圍第1項所述之電泳顯示器，其中大量的該些顏料微粒係散佈在靠近該底端電極板或是在該底端電極板之處。 3/如申請專利範圍第丨項所述之電泳顯示器，其中該格子背景的覆蓋程度係決定顏色的值。此4、如申請專利範圍第1項所述之電泳顯示器，其中該一顏料U粒係、藉由驅動脈衝而被散佈纟言亥電泳顯示子中。士申μ專利範圍第1項所述之電泳顯示器，其中可見的顏料微粒之數目係決定色彩飽和度。，比如申請專利範圍第i項所述之電泳顯示器，其中該灰階機構係藉由驅動脈衝的振幅控制或是驅動脈衝的控制來實施之。 49 1226503 7·如申請專利範圍第！項所述之電泳顯示器，其中該灰階機構係藉由多個驅動脈衝來實施之。 8·如申請專利範圍第丨項所述之電泳顯示器，其中該灰階機構係藉由從一個由驅動脈衝的振幅控制、驅動脈衝的寬度控制或是多個驅動脈衝之群組中選出的一或多個之組合來實施之。

拾壹、圖式：如次頁

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