TW200419271A - Electrophoretic multi-color display device - Google Patents
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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)
- 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
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