TW200419271A - Electrophoretic multi-color display device - Google Patents

Description

200419271 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一電泳多色顯示裝置。 私冰顯不凌置係根據帶電粒子，通常是有色粒子，受二 不同透射率或反射率的極端狀態間電場的影響所產生的運 動。有了這些顯示裝置，暗色的（有色的）字母可呈現於一光 源（有色的）背景上，反之亦然。電泳顯示裝置廣泛用於取代 、’氏張的顯不裝置内’並通常被稱為"電子紙張，，或”白紙白” 應用（電子報，電子日誌）。 【先前技術】 寬冰顯示裝置提供一極佳效 對可移式顯示應用而 心’包括因影像穩定性較長而使電力消耗較低，白色狀態 反射率較高，對比鮮明’及，，與紙張類似的”光學增進可讀 易-Λ f·生這些反射顯示裝置的光學效能使其對於環境 照明的明暗度和方向較不敏感。電泳顯示裝置提供實際: =正常紙張一樣寬的視角。對許多裝置來說，該效能：不 需要辅助性的照明方案，例如前光源。 已成功將根據微膠囊化電泳墨水的光學材料整合至傳統 的非晶石夕薄膜電晶體（TFT)，非晶㈣膜電晶體係建立在# 合的鐵箱或有機薄膜電晶體(TFT)上。與液晶顯示裝置(二 的製程相較，此種將材料以簡易的機械方式整合至主動/ 矩陣，實質上簡化了細胞組合製程。在例如單色的電泳= 不裝置中…塗佈銦錫氧化物（lndium如时也，⑽）和雷 泳介質的彈性塑膠前板被直接印製到一薄膜電晶體的背板

O:\91\9I131.DOC 200419271 上在製成薄板後，沿該顯示裝置的周邊施加一邊緣封膠。 原則上，+需偏光板薄膜，對準層，拭除製程，或空：。 μ已”、’員不§ —彩色濾光片陣列經適當設計並整合至該顯示 装置内¥，仍能保持電泳顯示裝置許多的效能優點。在電 氺夕色顯不裝置中’白色和暗色狀態的反射性及該色彩飽 和度，對於明亮度和觀看條件相當不敏感。 該等已知電泳多色顯示裝置的缺點之—為：該等電泳多 色顯示裝置的製造（組合）相當複雜。 【發明内容】 本發明目標為全部或部份消除上述缺點。根據本發明， 為達此㈣，在首段中所提及的該種電泳多色顯示裝置包 括： 複數個細胞，具有一電泳介質， 數個畫素電極，用於選擇一細胞子群體， 一彩色濾光片陣列，與該等畫素電極相關， 該彩色濾光片陣列和晝素電極位於該電泳介質的同一 側。 本發明人已洞悉，透過將該彩色濾光片陣列和晝素電極 形成於電泳介質的同一側，能將該彩色濾光片陣列對準晝 素電極的過程大大地簡化。以此法，料電泳多色顯示裝 置的製造變得相當簡單。 " 通常採以下方式形成一已知電泳多色顯示裝置的佈局。 在一具有導電層的（塑膠）板子上塗佈一層電泳介質。具有該 電泳介質的此（塑膠）板子在一具有畫素電極的基材上被製

O:\91\9I131.DOC 200419271 成薄板。總言之，這些晝素電極形成部份的 式矩陣基材。由於該彩色濾光片陣列與該電、八叫的主動 排列方式的關係，需從（塑膠）板子的該側丢冰；丨貝間偏好 顯示裝置。在如本發明之該電泳多 已知電泳多色 夕邑顯不裝置架構中，兮 彩色遽光片陣列係位於顯示裝置的觀者"側。 〜 該已知電泳多色顯示裝置的組裝過程，亦即1 極和彩色濾光片陣列置於電泳介質 —”电 月q邳對側，因電 相當不透明的性質而受到阻礙。 、 宅外）丨貝阻礙了彩耷、、者 片陣列對準畫素電極。 &屬7^ 在如本發明之電泳多色顯示裝置中 衣1 τ，畫素電極和彩色濾 光片陣列係位於電泳介質的同一側。畫素電極和彩色遽光 片陣列與電泳介質的此種排列方式意味著，如本發明之電 泳多色顯示裝置是從與已知顯示裝置相反的另_側觀看。 電泳多色顯示裝置是從該”主動式矩陣”側觀看。電泳声可 酉土己置於該主動式矩陣基材上。在電泳多色顯示裝置之一較 佳具體實施例中，該電泳層係形成於一分離的（塑膠）薄膜或 板子上，尚包括該共同電極。 通常彩色渡光片陣列包括一 ”紅”，一 〃綠"和一，，藍f，細胞， 一起形成一所謂的該電泳多色顯示裝置的”晝素”。 為使觀看該電泳多色顯示裝置不受到干擾，最好畫素電 極為半透明的。最好以氧化銦錫（ITO)或任何其它適合的透 明導電材料來製作畫素電極。 可以不同架構排列該彩色濾光片陣列的細胞。最好以一 矩陣形式（具有行和列）排列該等細胞。細胞可為每一色彩的

〇^l\9ll3!.D〇C 200419271 個別”光點’’’其中每_ ”光點”或細胞對應—晝素電極。在另 -具體實施例中’色彩係沿著跟隨晝素電極的列的線條排 列。在如本發明該電泳多色顯示裝置之—較佳具體實施例 中’衫色濾、光片陣列的每—細胞與_晝素電極記錄在— 起。在如本發明該電泳多色顯示裝置之—替代較佳具體實 施例中’ $色濾光片陣列的細胞係沿著與該等畫素電極記 :在-起的線條配置。此外，可以其他各種方式，例如以 一三角形或稜鏡的形式，來建構色彩細胞。 最好晝素電極與具有電泳介質的該等細胞緊密接觸。為 達此目的’如本發明該電泳多色顯示裝置之—較佳具體實 %例：徵在於，畫素電極係位於等細胞和彩色濾光片陣列 間右形色濾光片陣列位於畫素電極和細胞之間，則在彩 色濾光片陣列之上會有一不想要的電壓降。 為改良該電泳多色顯示裝置之反射率，可在彩色遽光片 陣列和晝素電極間施加一折射率低的層。為達此目的，如 本發明該電泳多色顯示裝置之—較佳具體實施例特徵在 於’在畫素電極和彩色遽光片陣列間提供—低折射率的絕 緣材料。提供此—低折射率的層能韻從該電泳介質折回 的光線能以_不低於總内部反射角的角度進入基材層。 最好絕緣材料選自以下各群：_象聚合物，—低介電無 機薄膜和-低介電奈米孔隙薄瞑。偏好的絕緣材料為氣： 石夕氧化石夕奈米泡泳的）高分子和氣凝膠。此等材料的折 射率的範圍從u,n.4不等。例如，氟聚合物的反料㈣

O:\91\91131.DOC 9- 200419271 :本發明該電泳多色顯示裝置之一較佳具體實施例，特 二在：該等：胞中的每一細胞與一薄膜電晶體相關。最好 +透^視窗上提供彩色遽光片陣列和薄膜電晶體， 衫色遽光片陣列的構件被排列在鄰接薄膜電晶體處。 如本發明該電泳多色 ^ 巴”貝不忒置之一較佳具體實施例，特 徵在於經由該彩色濾光片陣列 平幻円的被截除部份來提供該晝 素電極和個別薄膜電晶體p1帝 电曰日體間的电接觸。當晝素電極係形成 於該彩色濾光片陣列的上方，而雷 , 私極間具有一層低折射率 的材料時，畫素電極經由多奋、、奮 、由才/色4先片陣列内開口的通孔接 觸。 如本發明電泳多色顯示裝置之一較佳具體實施例，特徵 在於該彩色濾光D車列的細胞包括—低折射率的材料，其 折射率nh"於i.G^nii^ 15的範圍内。透過導人—低折射率 材料可攸細胞連結更多光線，而增加該電泳多色顯示裝 置的亮度。係根據以下認知採用一低折射率材料：無法‘ 、月已連、、那些以冋於總内部折射的限制角度所散佈的光 線。導入-低折射率材料可增加所謂的限制角&，而使細 胞發出更多光線。 、 在細胞上入射的光線透過擴大散佈而在該已知電泳多色 顯示裝置内重新配置，且若在該前視窗表面上的正常角度 超過該限制角度0la，則光線無法從該前視窗逸出。若該： 射光線的光通量為Iin ’且折射光線的光通量為，則該入 射光線和從細胞連結的光線間的關係，第—階近似值:表 示如下：

O:\91\9113I.DOC 10- 200419271 / 乂（1 -咖(2心)) out ~ ~ 在上述公式中，在該等細胞内的折射率假設符合蘭伯氏 面（Lambertian)。已介紹過方程式中該$負的記號代表已忽 略額外的菲涅耳損失（Fresnellosses)。表I已算出正常情況下 各種鈾視窗折射率的反射通量iQut。 表I各種前視窗折射率的反射通量。 前視窗的折射率n 限制角度0la J 反射通量 1.0 90.0。 1.001 η — Π 65.4° 0.831 η 1.2 56.4° 0.691 η ~ Γ3 50.3° 0.591 η 1.4 45.6° 0.511 η 1.5 41.8° 0.441 η — Π6~ 38.7° 0.391 η 對一以玻璃或聚乙烯對苯二酸鹽（PET)製的前視窗而 吕’其η « 1.5且只有〇.44\1丨„的入射光被反射。對一η ^ L6 的聚碳酸鹽（Polycarbonate)製前視窗而言，僅反射〇.39xiin 的入射光。 透過導入一低折射率材料，能從該彩色濾光片陣列的細 胞連結更多光線。最好低折射率材料的折射率為nli ^丨.4。 如本發明該電泳多色顯示裝置之一較佳具體實施例，特 徵在於該低反射率材料係選自以下各群中：一氟聚合物， 一介電無機薄膜和一低介電奈米孔隙薄膜。對氟聚合物而 言，該折射率約為1.3。 根據表I ’ η & ι·3的反射通量增至〇 59xiin，對該已知電泳

O:\91\9ll3l.DOC -11 - 200419271 夕色頒不K置的增益為〇·59/0·44=1.34。例如可在氣化物， 如η β 1·39的氟化經（LiF)，或η。1.38的氟化鎂（MgF2)内找 到低介電薄膜。同時已知氟矽酸鹽（flu〇silicates)的折射率 很低，例如，氟矽酸鎂（MgSiF0)其n s 1·35，而氟石夕酸卸 (KJiF6)的n = 134。奈米孔隙薄膜或氣凝膠的折射率可低 至1 · 〇 5到1 · 1。對n 3 1 · 1而言，折射通量的增益約為2。 如本發明該電泳多色顯示裝置之一較佳具體實施例，特 徵在於該電泳介質出現於一微囊内。最好電泳多色顯示裝 置包括每個細胞一微囊或每個子細胞一微囊。該帶電荷的 電泳粒子可出現於基材間的液體内，但電泳介質也可能出 現於一微囊内，通常也被視為一微膠囊化的電泳介質。 【實施方式】 從以下所述之具體實施例中將很明顯看出本發明的這些 和其它觀點，並將參考這些具體實施例加以說明。 在附圖中：該圖式僅為概要表示且未依比例繪製。更為 了 /月晰起見而特別4大某些尺寸。並儘可能以相同參考號 碼表示圖式中類似的元件。 圖1非常概要地圖 裝置1之電機相等物 不可適用本發明之部份電泳多色顯示 3它包括複數個細胞1 〇(圖1僅圖示一細 位於列（即廷擇電極7)和行（即資料電極6)交錯的區 胞） ::、列驅動為4連績選擇圖1中從1編號到m的該等選擇 私極7 H貪料暫存器5供應資料給圖1中從1編號到η 的該等資料電極6。 3内處理進入資料2 為達此目的，若有必要，則先在處理器 3經由連接至該處理器3的驅動線8使該

〇\9|\9| 131 DOC 200419271 列驅動為4和賁料暫存器5間產生彼此同步化。 …來自列.驅動器4的驅動信號經由薄膜t晶體阳）9選擇 該等電極’其閘極以電機方式連接至選擇電極7,且其源極 ^电機方式連接至貧料電極6(被視為主動式驅動）。在資料 電極6處的信號經由薄膜電晶體移轉至一晝素電極I〗，耦合 至一細胞10的汲極。該細胞1〇的其它電極透過一（或多個） 所謂的共同（計數器）電極12連接至例如接地。在圖i的實例 中’此-薄膜電晶體9具有—畫素電，域概要圖示一 細胞10的一共同電極12。 對如本發明之該電泳多色顯示裝置而言，薄膜電晶體並 非必要。當該電泳多色顯示裝置内未提供電晶體時，畫素 電極即為資料電極，而共同電極則為選擇電極。 圖1非常概要地圖示來自一彩色濾光片陣列13的三色彩 構件藍，、緑，紅（B，G，R)。在圖！的實例中，以一線性 方式配置該色彩構件藍，緑，紅（B，G，R)。此外，該彩 色濾光片陣列内個別的色彩線條係以與該選擇電極7同向 的方式配置。該彩色濾光片陣列丨3内的色彩介質可為，例 如’一傳送光的彩色濾光片構件。 可以不同架構安排該彩色濾光片陣列的細胞。對每一色 衫而言，該細胞可為個別的”光點"，其中每一 ”光點，，或細胞 對應一晝素電極。在更進一步的替代具體實施例中，彩色 濾光片陣列的每一細胞與一晝素電極記錄在一起。此外， 可以各種其它方式建構色彩細胞，例如以三角形或稜鏡的 方式。或者’將該彩色濾光片陣列内的個別色彩線條沿著

〇 观 91131.DOC -13 - 200419271 與該畫素電極11記錄在一起的線條配置，也可能很有用。 圖2非常概要地且未依比例圖示如本發明一具體實施例 之一電泳多色顯示裝置的一些細胞1 〇，1 〇,，1 〇”橫斷面。一 半透明前視窗20具有一薄膜電晶體矩陣9，9,，9”，...。最 好以玻璃或聚乙烯對苯二酸鹽（PET)製作該前視窗20。在該 薄膜電晶體9，9,，9”，…之間配置包括該三色彩構件藍， 绿’紅（B，G，R)的彩色濾光片陣列1 3。電泳細胞10與該色 彩構件B相關，電泳細胞1 〇,與該色彩構件g相關，且電泳細 胞1 〇 ’’與該彩色濾光片陣列1 3的色彩構件r相關。三個側接 的細胞10，10’，1〇”，…產生一電泳反射彩色畫素。在圖2 中’也顯示d亥專細胞1 〇 ’ 1 〇’，1 〇 ”，·,·每一細胞間的牆24， 以象徵性地界定每一細胞的側面。這些侧細胞牆24係為解 釋的目的而圖示，且不一定得出現在該實際的具體實施例 中。 在圖2中’畫素電極n，n’，n”，…位於彩色濾光片陣 列13之上。敢好畫素電極11，丨丨，，} 1 ”，· · ·為半透明的，且 取好以氧化銦錫（ITO)或任何其它適合的透明導電材料製 成。具有該等薄膜電晶體陣列9，9,，9”，…的半透明前視 窗20形成一已知的主動式矩陣基材，此基材於液晶顯示裝 置業界中已加以採用。 在圖2的實例中，在彩色濾光片陣列13和晝素電極u， Η，1Γ'，...間提供低折射率的一層絕緣材料17。該低折射 率的絕緣材料17改良了該電泳多色顯示裝置的反射性。 在細胞10 , 10，’ 10"的一側提供數個計數器電極，亦即所

O:\91\9U31.DOC -14- 200419271 的’、同電極12 ’而该電泳介質14面向遠離該晝素電極 丄 1，11，，11，，， V- …。在一背板25上提供該共同電極12。 在該絕緣材料17内提供數個孔穴，以致能 :-，···和個別薄膜電晶體9,9，，9”，… =替代具體實施例中，經由彩色渡光片陣列内的被截除 邛份，提供晝素電極和個別薄膜電晶體間的電機接觸。 一與已知之顯示裝置妓，係從該顯示器的主動式矩陣側 觀看如本發明之電泳多色顯示裝置。 圖3^顯示如本發明進一步具體實施例之一電泳多色顯示 裝置（單一）細胞橫斷面。在圖3的實例中，在電泳介質和 連接至該薄膜電晶體（TFT)9的畫素電極u間提供一層低折 射率材料27，該薄膜電晶體（TF丁)9係配置於鄰接該三色彩 構件Γ，Β”）之-，色彩構件與半透明前視f2()相關。在該背 板25上提供共同電極12。 在一替代具體實施例中，在半透明前視窗和與該半透明 前視窗相關的切換電極間提供低折射率材料。最好切換電 極的厚度小於或等於光線的波長。 透過加入一或多層具低折射率之材料，來改良該電泳多 色顯示裝置的亮度。低折射介質的折射率與空氣的折射率 愈接近’所能實現的亮度改良愈高。最好層低折射率材料 27的折射率為nii$ L4。可取得在偏好折射率範圍内的材 料。最好低拆射率材料27係選自以下各群中··一氟聚合物， 一低介電無機薄膜和一低介電奈米孔隙薄膜。對氟聚合物 而言，該折射率約為1.3，而奈米孔隙薄膜或氣凝膠的折射 O:\9I\9I131.DOC -15- 200419271 率約為l · 1。例如可在氟化物内找到低介電薄膜，例如氟化 鋰（LiF)的η « 1.39，或氟化鎂（MgF2)的η « 1.38。此外，週 知氟矽酸鹽的折射率較低，例如，氟矽酸鎂（MgSi]p6)的η ^ 1·35 ’而氟矽酸鉀dSiF6)的η « 1·34。奈米孔隙薄膜或氣 凝膠的折射率可低至1.05到1.1。 圖3Β圖示如本發明進一步具體實施例之一電泳多色顯示 裝置細胞橫斷面。在圖3Β的實例中，該細胞1〇包括一低折 射率材料27，具有一低反射率材料（以參考號碼,，1〇+27，，標 示於圖3Β内）。 應注意上述具體實施例僅為說明而非限制本發明，且熟 諳此藝者將能設計出許多替代具體實施例，而不偏離賴 申請專利範圍之範疇^在該申請專利範圍中，任何在括號 内的參考記號不應被解釋為限制該申請專利範圍。使用動° 詞"包括"及其詞類變化並不排除會出現那些在申請專利範 圍内未瞭述的構件或步驟。置於一構件之前的冠詞”一”也 亚不排除會出現複數個此構件。 、，、、 再1干了以包括數個不同構件的 更眩，並透過一適當程式化之電 實現本發明。在device =内枚舉數個裝置，這些裝置中有許多可用_個及相同 1的=具體貫現。僅就某些方法在彼此不同的獨立申 。月專利乾圍内一再被列舉的事 ， 一 Λ 亚不表示不能#闲；古此 方法的組合以獲益。 。二 【圖式簡單說明】 圖1圖示部份電泳多色顯示裝置之電機相等物； 圖2圖示如本發明一具體實施例之’ 7巴顯不裝置的

O:\9I\9I131.DOC -16- 200419271 細胞橫斷面圖，及 圖3 A和3B圖示如本發明進一步具體實施例之電泳多色 顯示裝置的細胞橫斷面圖。 【圖式代表符號說明】 1 電泳多色顯示裝置 2 進入資料 3 處理器 4 列驅動器 5 資料暫存器 6 貧料電極 7 選擇電極 8 驅動線 9 薄膜電晶體 10 細胞 11 畫素電極 12 共同（計數器）電極 13 彩色濾光片陣列 14 電泳介質 17 絕緣材料 20 前視窗 24 牆 25 背板 27 低折射率材料 10 + 27 低反射率材料 O:\91\9I131 DOC -17-

Claims (1)

1. 200419271 拾、申請專利範圍： 1 · 一種電泳多色顯示裝置，包括： 複數個細胞（10，10，10，..·），具有一電泳介質（14)， 數個晝素電極（11，1Γ，11"，···），用於選擇一細胞子 群組， 一彩色濾光片陣列（13)，與該等晝素電極（u , u,， 11”，·.·）相關， 彩色渡光片P車列（13)和畫素電極（11，11 ’，11 ”，）位 於電泳介質（14)的同一側。 • 2·如申請專利範圍第1項之一電泳多色顯示裝置，特徵在於 細胞（10，10’，10”，…）係依一矩陣排列，並且在於彩色 渡光片陣列（13)的每一細胞（10，10’，1〇’，，…）與一書素電 極（Η，1Γ，11"，…）記錄在一起。 3·如申請專利範圍第1項之一電泳多色顯示裝置，特徵在於 細胞（10，10’，1〇”，…）係根據一矩陣排列，並且在於彩 色濾光片陣列（13)的該等細胞（10，10,，1〇”，…）係沿著 與該等晝素電極（11，11，，11”，…）記錄的線條配置。 4·如申請專利範圍第1，2或3項之一電泳多色顯示裝置，特 徵在於畫素電極（1丨，U’，Η”，…）位於該等細胞（1〇，1〇,， 1〇π ’ ···）和彩色濾光片陣列（13)間。 5·如申請專利範圍第1，2或3項之一電泳多色顯示裝置，特 徵在於在晝素電極（η，丨丨，，η”，…）和彩色濾光片陣列 (1 3)間提供一低折射率的絕緣材料（丨7)。 6·如申請專利範圍第5項之一電泳多色顯示裝置，特徵在於 O:\91\9U3I.DOC 419271 低介電 絕緣：料(η)係選自以下各群中：一氟聚合物， 無機薄臈和—低介電奈米孔隙薄臈。

   8. 如申請專利範圍第5項之一電泳多色顯示裝置，特徵在於 絕緣材料（17)係選自以下各群中：氮切，氧切，高分 子化合物和氣凝膠。 如申請專利範圍第1 ’ 2或3項之—電泳多色顯示裝置，特 徵在於細胞（10, 10，，10”，…）中的每一細胞與一薄膜電 晶體（9，9,，9’，，···）相關。 9·如申請專利範圍第8項之一電泳多色顯示裝置，特徵在於 •在一半透明前視窗（20)上具有彩色濾光片陣列（13)和薄 膜電晶體(9, 9，，9”，…)，彩色濾光片陣列⑽的構件被 排列於鄰接薄膜電晶體，9,，9”，·孩。 10.如申請專利範圍第8項之一電泳多色顯示裝置，特徵在於 經由彩色濾光片陣列（13)内的被截除cut_〇ut部份提供畫 素電極（11，11，’ 11，，.·.）和個別薄膜電晶體（9, 9,，9"，..） 間的電機接觸。 U.如申請專利範圍第1，2或3項之一電泳多色顯示裝置，特 徵在於細胞（10, 1〇1，10"，…）包括—低折射率材料（27)， 其折射率nli之範圍為1 ·〇 $ nii $ 1.5。 如申請專利範圍第U項之一電泳多色顯示裝置，特徵在 於低折射率材料（27)的折射率為1.4。 13·如申請專利範圍第n項之一電泳多色顯示裝置，特徵在 於低折射率材料（27)係選自以下各群：一氟聚合物，一低 介電無機薄膜和一低介電奈米孔隙薄膜。 O:\91\9H31.DOC 200419271 14·如申請專利範圍第1，2或3項中之一電泳多色顯示裝置， 特徵在於電泳介質（14)出現於一微囊内。 15.如申請專利範圍第14項之一電泳多色顯示裝置，每個細 胞有一微囊或每個子細胞有一微囊。 O:\91\91131.DOC