[发明专利]移动粒子显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及移动粒子显示设备，尤其涉及用于这种显示器的像素电极布局。

背景技术

先前的诸如电泳显示器之类的移动粒子显示器许多年来就是已知的；例如可从美国专利US3612758获悉。

电泳显示器的基本原理在于，封装在显示器中的电泳材料的外观可以借助于电场来控制。

为此目的，电泳材料一般而言包括具有第一光学外观(例如黑色)的带电粒子，所述粒子包含于诸如液体或空气之类、具有与第一光学外观不同的第二光学外观(例如白色)的流体中。该显示器一般包含多个像素，每个像素可以单独地借助于由电极布置提供的单独的电场来控制。这样，粒子可以借助于电场在可见位置、不可见位置以及可能还有中间的半可见位置之间来移动。因此，显示器的外观是可控的。粒子的不可见位置可以例如在液体的深处或者在黑色屏蔽之后。

粒子移动穿过电泳材料的距离大致与所施加的电场关于时间的积分成比例。因此，电场强度越大且电场所施加的时间越长，那么粒子将移动得更远。

在例如WO99/53373中，电子墨水(E Ink)公司描述了电泳显示器的更近时期的一种设计。

平面内电泳显示器使用显示器基底侧向的电场来将粒子从对观察者隐藏的屏蔽区移动到观察区。移往/移自观察区的粒子数越大，那么观察区的光学外观的变化就越大。申请人的国际申请WO2004/008238给出了典型平面内电泳显示器的一个实例。

一般而言，移动粒子显示器的极端(例如黑色和白色)光学状态是良好定义的，其中所有的粒子都被吸引到一个特定的电极。然而，在中间光学状态(灰度级)下，这些粒子之间总存在空间的扩散。

电泳显示器中的灰度级或中间光学状态一般通过施加电压脉冲达指定时间段以便使粒子穿过电泳材料沿空间分布来提供。

已经认识到，作为电泳显示设备双稳态性(没有施加电压时仍保留图像)的结果，它们可以实现低功耗，并且它们允许形成薄而明亮的显示设备，这是因为并不需要背光或者偏振器。它们还可以由塑料材料制造，并且在制造这样的显示器时还存在低成本卷到卷(reel-to-reel)处理的可能性。

如果要保持尽可能低的成本，那么采用无源寻址方案。最简单的显示设备结构是分段反射式显示器，并且存在许多其中这种类型的显示器适用的应用。分段反射式电泳显示器具有低功耗、良好的亮度，工作时也是双稳态的，并且因而甚至在关闭该显示器时也能够显示信息。

然而，使用矩阵寻址方案提供了改善的性能和通用性。使用无源矩阵寻址的电泳显示器一般包括低端电极层、显示介质层和高端电极层。将偏置电压选择性地施加到所述高端和/或低端电极层中的电极上，以便控制与偏置的电极相关联的显示介质部分的状态。

一种特定类型的电泳显示设备使用所谓的“平面内开关”。这种类型的设备使用在显示材料层中横向有选择性的粒子移动。当粒子朝横向电极移动时，粒子之间出现开口，通过该开口可以看到底下的表面。当粒子随机散布时，它们阻止光通过到达所述底下的表面并且看见粒子颜色。这些粒子可以是彩色的且所述底下的表面可以为黑色或白色，或者反过来，这些粒子可以为黑色或白色且所述底下的表面可以是彩色的。

平面内开关的优点在于，所述设备可以适于透射式操作或者透反式操作。特别地，粒子的移动形成光的通路，以便反射式和透射式操作都可以通过所述材料来实现。这允许实现使用背光而不是反射式操作的照明。平面内电极可以全部在一个基底上提供，或者相反，两个基底都可以具有电极。

有源矩阵寻址方案也用于电泳显示器，并且当具有高分辨率灰度级的亮全色显示器要求更快的图像更新时，通常需要这些方案。正在为标志和宣传显示应用开发这样的设备，并且将这样的设备作为电子窗和环境照明应用中的(像素化(pixilated))光源。

使用矩阵寻址方案的显示器的寻址涉及依次寻址像素行。当寻址了一行时，将数据提供给列线，从而将像素数据装载到沿着寻址到的行的每个像素中。这种寻址产生到该像素的电荷流，并且该电荷流从像素沿着放电线耗散掉，所述放电线可以耦合到地。

移动粒子显示器的一个问题在于，像素具有大的电容，与液晶显示技术相比，情况尤其如此。结果，将数据装载进像素中可能需要明显大的电荷流，这接着会造成明显大的电流沿着放电线流动。此外，一般通过利用电压对电泳显示设备的像素充电来向这些像素装载数据，所述电压对于所有像素极性相同。结果，如果与将数据装载到多个像素中相关联的电流流向公共的放电线，那么这些电流将会累积。于是，放电线需要设计成具有足够低的电阻以便允许这些电流的流动，而不沿着放电线长度给出电压变化。