[发明专利]可切换影像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及可切换影像显示装置，特别是涉及一种使用具有中孔洞的颗粒的可切换影像显示装置。 

背景技术

资讯显示装置是可用于取代传统液晶显示器的新一代显示装置。例如，目前已有使用电泳(electrophoretic)、电致变色(electro chromic)、热致变色(thermo chromism)、双色拧转球(dichroic particles rotary)、电沉积或胆固醇液晶等技术的资讯显示装置来取代传统液晶显示器。 

对于资讯显示装置而言，亟需一种成本低，且具有类似于一般纸张的广视角的显示器，并可在阳光下或其他各种光条件下阅读。此外，与液晶显示器相比较，资讯显示装置具有能耗较小及双稳态(bistability)较好的优点，甚至在电源关闭后也可维持影像可供阅读，且其制作成本低至可与传统纸张相同。电子纸(E-paper)是一种模仿纸上油墨样貌的显示技术。相较于传统使用背光源的平板显示器，电子纸反射光源如同一般纸张，且当需要使影像变换时才需消耗电能。此外，电子纸也可在无需电源的情况下保留文字及影像。 

颗粒型显示器(particle based display)，例如电泳(electrophoretic display device)显示装置及干粉型显示装置，广泛地使用于电子纸中。颗粒型显示器包含由复数个独立可定址的显示单元(display cell)所排列而成的阵列，每个显示单元中含有多种色素颗粒(pigment particles)，其充填于两分隔且具有相反极性的电极之间。 

电泳显示装置通过电泳现象来影响悬浮于介电溶液中的带电色素颗粒的移动。然而，由带电色素颗粒产生的高黏阻力所导致的低反应速率为电泳显示装置所面临的主要问题。此外，比重(specific gravity)较重的色素颗粒，例如二氧化钛，常用于作为白色颗粒并分散于比重较轻的介电溶液中。因此，白色颗粒与介电溶液之间的比重差异，会导致不想要的沉降(sedimentation)、 聚集或老化导致的絮凝(flocculation)，使电泳显示装置的显示特性及颗粒分散的状态难以保持。虽然，使用微封装(microencapsulating)可使显示单元的尺寸降至微封装的尺寸范围(约50至100μm)，以降低过多沉降或絮凝的机率，但仍未解决其根本问题。 

干粉型显示装置是一种未使用溶液的颗粒型显示器。一般的干粉型显示装置包含两对比色且电性相反的干色素颗粒，位于带有不同电位的对电极之间。若将对电极所产生的静电场施予色素颗粒上时，可使色素颗粒受力移动并显像。此外，电极与干色素颗粒之间的吸引力(电性及非电性)可让使用者在“不需电力”的情况下储存影像，因而使用此技术的干粉型电子纸的能耗极低。 

然而，干粉型显示装置也面临一些问题。首先，如想要控制在电场中所产生的力及色素颗粒与电极之间的吸引力，色素颗粒的电荷密度为最重要的参数。然而，由于色素颗粒颗粒的电荷密度低，干粉型显示装置需要比电泳显示器高的电压来工作。例如，用以控制干粉型显示装置的颗粒移动的电压一般为约数十伏特，驱动电压约数百伏特。虽然干粉的电荷密度可通过染料颗粒彼此之间的摩擦带电作用或使用合适的电荷控制剂来增加，但仍难以降低驱动电压及缩短达到所希望的对比度所需的时间。根据DLVO(Derjaguin，Landau，Verwey and Overbeek)理论的预测，由于在低电荷密度颗粒之间的作用是范德华力较库仑斥力占优势，低电荷密度颗粒会倾向越过二级最小位能(secondary potential minimum)能障而聚集或絮凝。电荷密度的降低及颗粒的聚集或絮凝皆会导致驱动电压增高及使达到所希望的对比度所需的时间增长，且也会导致临界电压及使用温度范围(operation temperature latitude)的改变，因而造成图像调制(image modulation)困难、图像粘滞(image stickiness)或重影(ghost image)。 

此外，精确控制色素颗粒的电荷数量或显著增加色素颗粒的电荷密度也相当困难。