專利名稱：用于三態(tài)電光顯示器的系統(tǒng)和方法
用于三態(tài)電光顯示器的系統(tǒng)和方法背景技術(shù)
顯示器技術(shù)已從過去被用于計算機顯示器的陰極射線管(CRT )技術(shù)顯著進步。較新的顯示器、諸如基于液晶的那些較輕，并且可能常常具有比早期的顯示器高得多的分辨率。最近，已經(jīng)開發(fā)了基于移動帶電粒子的甚至更輕、更低功率的顯示器。這些顯示器可以稱為電子墨顯示器。電子墨顯示器的特性、諸如低功率需求和容易的可讀性已經(jīng)使得新型的應用切合實際。


在以下詳細描述中并參考附圖來描述某些示例性實施例，在附圖中: 圖1是根據(jù)本技術(shù)的實施例的電子顯示設(shè)備； 圖2是根據(jù)本技術(shù)的實施例的圖1的電光顯示器的一部分的放大視圖； 圖3是根據(jù)本技術(shù)的實施例的單個顯示單元的放大頂視圖； 圖4是根據(jù)本技術(shù)的實施例的示出了可以在顯示單元中使用的單獨部件的三電極顯示單元的橫截面； 圖5是根據(jù)本技術(shù)的實施例的示出了可以在顯示單元中使用的單獨部件的雙電極顯示單元的橫截面； 圖6是示出了根據(jù)本技術(shù)的實施例的三電極顯示單元的三個操作狀態(tài)的示意圖； 圖7是示出了根據(jù)本技術(shù)的實施例的雙電極顯示單元的三個操作狀態(tài)的示意圖； 圖8是圖示出根據(jù)本技術(shù)的實施例的可以用來驅(qū)動顯示單元的電介質(zhì)開關(guān)層的使用的圖表； 圖9是根據(jù)本技術(shù)的實施例的其中三個鄰接顯示單元中的每一個起像素中的子像素作用的像素的示意圖； 圖10是根據(jù)本技術(shù)的實施例的使用三態(tài)顯示單元的具有皮膚或表面顯示器的移動電話；圖11是根據(jù)本技術(shù)的實施例的使用顯示單元來在背景上顯示信息的標記(Sign)； 圖12是根據(jù)本技術(shù)的實施例的使用顯示單元作為段的分段顯示器的圖示； 圖13是根據(jù)本技術(shù)的實施例的可以由顯示單元構(gòu)成的貨架價格標簽；以及 圖14是根據(jù)本技術(shù)的實施例的使用由顯示單元構(gòu)成的電光顯示器的電子設(shè)備的方框圖。
具體實施方式
本技術(shù)的實施例提供了一種基于顯示單元中的粒子位置而具有三個主要操作狀態(tài)的顯示單元。在第一光學狀態(tài)下，當白色粒子在單元前面時，例如，顯示單元可以顯示白色。在第二光學狀態(tài)下，當粒子在單元的背面處、允許有色流體顯示時，例如，顯示單元可以顯示色彩。在第三光學狀態(tài)下，當粒子已被封裝在小的凹陷體積中時，顯示單元可以顯示背景色，諸如黑色。
顯示單元可以用來形成一種電光顯示器，其可以稱為電子墨顯示器。由于電光顯示器可能不產(chǎn)生用以產(chǎn)生圖像的光，所以其與許多其他技術(shù)相比可能具有較低的功率使用率，包括例如發(fā)光二極管(LED)顯示器、有機發(fā)光二極管(OLED)顯示器或液晶顯示器(LCD)0然而，使用反射環(huán)境光來形成圖像可能促使電子墨顯示器變暗。在過去的彩色電子墨顯示器中，通過將例如來自構(gòu)成顯示器中的層的三原色的反射光組合或通過黑白顯示單元上的濾色器的使用而產(chǎn)生白色。在實施例中，本文所討論的顯示單元和應用可以通過直接從位于顯示器前面處的粒子反射白光來克服此困難。
在實施例中，通過向顯示單元中的三個電極施加電壓來使粒子移動。第一、透明電極位于顯示單元前面處的第一體積上。第二電極可以位于第一體積的背面處。第二電極可以是有色的，例如黑色，并且當粒子被收集在例如位于該單元背面處的凹陷體積中時可以是可見的。如本文所述的第二電極也可以是透明的，并且在下面具有暗色或黑色吸收層。第三組電極可以位于例如通過第二電極從第一體積突出的凹陷體積的背面處。顯示單元不限于三個電極，因為使用兩個電極的實施例可以用來產(chǎn)生全部的三個主要顯示狀態(tài)，如下面所討論的?？梢詫@示器結(jié)合到任何數(shù)目的電子設(shè)備中。
在雙電極配置或三電極配置中，可以將電壓設(shè)置成第一水平以在各種電極之間產(chǎn)生電場，該電場可以用來例如通過電泳使粒子移動至單元的前面或單元的背面。另外，可以將不同的一組電壓施加于相同或不同的電極以通過流過顯示單元的電流來使粒子移動，例如以使粒子移動至凹陷體積中。
該顯示單元可以在任何數(shù)目的應用中使用。例如，該顯示單元可以用作像素化顯示器中的像素或子像素，如相對于圖1所討論的。在其他實施例中，顯示單元可以是符號或分段顯示器中的單個顯示元件，如相對于圖10 —14所討論的。可以通過檢查示例性應用來更清楚地解釋該顯示器，如圖1中所示。
圖1是根據(jù)本技術(shù)的實施例的電子顯示設(shè)備100。電子顯示設(shè)備100可以具有可以由塑料、金屬或其他材料制成的外殼102。外殼102可以擁有許多按鈕104，其能夠用來控制電子顯示設(shè)備100，例如選擇出版物、翻頁或者打開到服務器的連接。在實施例中，電子顯示設(shè)備100可以具有使用在本文所述的顯示狀態(tài)下操作的顯示單元的電光顯示器106。顯示單元可以具有多個狀態(tài)，其允許電光顯示器106清楚地顯示高對比度文本108和圖像110。在圖2中示出了電光顯示器106的一部分的放大視圖112。
圖2是根據(jù)本技術(shù)的實施例的圖1的電光顯示器106的一部分的放大視圖112。在放大視圖112中，示出了單獨像素202。每個像素202可以包括一個或多個顯示單元，其可以充當子像素以允許像素202顯示不同的色彩，如本文所述。雖然像素202被示為六邊形，但其可以是任何適當?shù)男螤?，包括正方形、圓形等。像素202可以是允許像素202的棋盤形布置的形狀，諸如正方形、矩形、三角形或六邊形(如所示)。在放大視圖112中示出了像素202的多個狀態(tài)，其中，第一組像素204正在顯示彩色，第二組像素206正在顯示白色，并且第三組像素208正在顯示黑色。
圖3是根據(jù)本技術(shù)的實施例的單個顯示單元300的放大頂視圖。顯示單元300可以具有凹陷體積302。凹陷體積302可以用來保持反射粒子，允許諸如暗表面或光吸收材料的背景可見。如圖3中所示，可以在顯示單元300中使用許多凹陷體積302，以便減少粒子可能必須行進以進入凹陷區(qū)域302的距離。這可以改善顯示單元300的開關(guān)速度。凹陷體積302可以具有關(guān)于整個面積的低孔徑或可見橫截面，以減少凹陷體積302中的粒子對總體色彩的影響。例如，在實施例中，顯示單元的寬度304可以為約50—500 μ m。通過比較，凹陷體積302可以具有約2 — 20 μ m的直徑306，并且因此可能基本上不會影響顯示單元300的光學對比度。顯示單元300不限于這些尺寸，因為可以使用任何數(shù)目的尺寸。一般地，凹陷體積需要具有大到足以容納存在于顯示單元300中的所有反射粒子的組合體積。此外，在諸如分段顯示器的其他應用中，像素202 (圖2)或顯示單元300可以如單個段或單獨圖形區(qū)域(諸如字母或單詞)一樣大。然而，顯示單元300常常將較小以減少粒子沉降。
圖4是根據(jù)本技術(shù)的實施例的示出了可以在顯示單元400中使用的單獨部件的三電極顯示單元400的橫截面。顯示單元400被顯示單元的前表面上的透明層402覆蓋,其保護顯示單元400并允許光撞擊在顯示單元400上。透明層402可以是任何透明、不導電材料，諸如塑料、玻璃或透明礦物(clear mineral)。例如,透明層402可以包括丙烯酸、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、熔凝石英、鈉鈣玻璃、藍寶石或任何適當?shù)耐该鞑牧??？梢允褂秒娊橘|(zhì)材料404來形成顯示單元，電介質(zhì)材料404諸如聚四氟乙烯(PTFE)、負性光致抗蝕劑SU-8或各種壓花樹脂。在其他實施例中，可以使用用于制造集成電路的標準技術(shù)由硅層或其他電介質(zhì)材料來制成顯示單元400 (或相對于圖5所討論的)的電介質(zhì)材料404，所述標準技術(shù)諸如電介質(zhì)層的沉積和電介質(zhì)層的蝕刻。
電介質(zhì)材料404可以用來限定第一體積406，其在顯示單元400的大部分表面面積下面，如相對于圖3所討論的。可以在電介質(zhì)材料404中形成一個或多個凹陷體積408，例如從第一體積406的背面突出，與前表面相對。形成顯示單元400的不同部分的電介質(zhì)材料404不限于用于所有部件的特定材料。例如，形成顯示單元400的最底層的電介質(zhì)材料404可以不同于形成凹陷體積408的電介質(zhì)材料404?？梢赃x擇不同的材料以簡化顯示單元404的產(chǎn)生。此外，凹陷體積408不必垂直于第一體積406，而是可以成一定角度以降低包含在第二體積408內(nèi)的粒子的可見度。此外，每個顯示單元400可以具有許多凹陷體積08，如相對于圖3所討論的。
顯示單元400可以填充有非極性載體流體410。非極性載體流體410可以是具有低介電常數(shù)k的流體，例如小于約20，并且在某些實施例中，小于約3。在實施例中，非極性載體流體410可以具有約2的介電常數(shù)。一般地，載體流體410充當用于載送粒子412和可以用于電荷穩(wěn)定化的任何關(guān)聯(lián)組分的媒介物(vehicle)。低介電常數(shù)流體的使用趨向于減少電極的靜電屏蔽，并且因此能夠增加在向流體施加電壓時存在于流體中的電場。能夠清楚地理解的是當在顯示單元400中使用時，載體流體410填充在顯示器中限定的觀看區(qū)域。非極性載體流體410可以包括例如選自碳氫化合物、鹵化或部分地鹵代烴、氧化流體、硅氧烷和/或硅樹脂的一個或多個非極性溶劑。非極性溶劑的某些特定示例包括全氯乙烯、鹵化碳、環(huán)己烷、十二烷、礦物油、異鏈烷烴、環(huán)戊硅氧烷、環(huán)己硅氧烷及其組合。
在實施例中，載體流體410可以包括一個或多個染料，其通過吸收未對被賦予載體流體410的色彩有所貢獻的波長來向載體流體410賦予色彩。例如，載體流體410可以包括吸收或發(fā)射青色、品紅色、黃色、藍色、紅色、綠色或任何數(shù)目的其他色彩的染料。該染料可以溶解于載體流體410中，或者可以包括懸浮在載體流體410中的顏料的不帶電粒子。因此，當帶電白色(或?qū)拵Х瓷?粒子412在載體流體410后面時，染料的色彩可以顯示，例如未被染料吸收的光的波長。此類染料包括非電離偶氮和蒽醌染料、Si酞菁或萘酞菁染料、酞菁或萘酞菁染料。有用染料的示例包括但不限于油紅EGN、蘇丹紅、蘇丹藍、油藍、透明藍(Macrolex Blue)、溶劑藍35、來自亞利桑那州Pylam Products公司的Pyiam Spirit黑和Fast Spirit黑、來自Aldrich的蘇丹黑B、來自BASF的熱塑塑料黑X-70以及來自Aldrich的蒽醌藍、蒽醌黃114、蒽醌紅111和135及蒽醌綠28。在其中使用氟化或全氟電介質(zhì)溶劑的情況下可以使用全氟染料。可以使用諸如來自亞利桑那州Pylam Products公司的PyiamSpirit黑和Fast Spirit黑、來自Aldrich的蘇丹黑B、來自BASF的熱塑塑料黑X-70或諸如炭黑的黑色顏料來在載體流體410中產(chǎn)生黑色。
在實施例中，粒子412選自不吸收、高折射率材料，諸如二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、二氧化鋯、金剛石等。一般地，散射強度隨粒子412與載體流體410之間的折射率差而增加。例如，光的瑞利散射具有對粒子412的材料與非極性載體流體410之間的折射率的差的四階依賴關(guān)系。因此，較高折射率材料可以導致例如撞擊在顯示單元400上的寬譜的光的散射的增加。非極性載體流體410可以通常具有約1.5的折射率。通過比較，二氧化鈦的金紅石形式具有約2.90的折射率，而銳鈦礦形式具有2.49的折射率，使得兩個形式成為用于粒子412的適當選擇。其他材料可能是適當?shù)模M管具有較低折射率。例如，粒子412可以由氧化鋯制成，其具有約2.16的折射率，或者由金剛石制成，其具有約2.42的折射率。粒子412不限于高折射率材料，因為諸如尺寸的其他性質(zhì)也可以影響散射。在實施例中，粒子的尺寸可以在納米范圍內(nèi)，例如從100 nm至1000 nm。在實施例中，粒子可以在約300 nm±200 nm 范圍內(nèi)。
粒子412不限于上述類型，其趨向于散射寬譜的光，并且因此當在白色環(huán)境光下看時可能看起來是白色的。在其他實施例中，粒子412可以由固體有機或礦物染料制成或與之混合以提供不同的色彩或色彩強度。
在實施例中，可以對粒子412充電以使得能夠響應于電壓而實現(xiàn)其在載體流體中的運動。這可以通過將帶電粒子412結(jié)合到載體流體410中來執(zhí)行，例如在也結(jié)合了載送相反電荷的種類的反向膠束中。用于將帶電粒子結(jié)合到非極性載體流體410中的技術(shù)是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。
本文公開的組合可以具有相對高的電動電位(zeta potential)(例如大于或等于+ 20mV)，并且因此可以適合于電光顯示器，如本文所討論的。此類電光顯示器可以包括由電泳、電對流或兩者驅(qū)動的那些。此外，可以在具有平面內(nèi)百葉窗架構(gòu)的顯示器中使用該組合，其中，粒子412在顯示單元400中橫向地移入和移出視場。
可以在顯示單元400的前表面上的透明層402下面結(jié)合透明第一電極414。在實施例中，第一電極414可以由透明金屬氧化物形成，特別地，諸如氧化銦錫“ΙΤ0”。ITO是光透射的，并且因此允許光穿透至顯示單元400中，被反射并逸出，而基本上不會被第一電極414衰減。因此，第一電極414可以允許入射光的多達50%被從顯示單元400反射回來。在其他實施例中，第一電極414可以允許光的60 %、70 %、80 %或者甚至更多被從顯示單元400反射回來。適合于用作第一電極414的其他材料包括氧化鋁、氧化錫、氧化銦、氧化鋅、氧化銦鋅、氧化鋅銦錫、氧化銻、鋁摻雜氧化鋅以及其混合物。包括此類導電氧化物的第一電極414的厚度可以大于約10納米。在實施例中，該厚度可以在約10納米至約50納米、從約50納米至約100納米或者從約100納米至約200納米范圍內(nèi)。
在實施例中，可以使用金屬的薄透明層作為第一電極414。該透明金屬層可以具有小于或等于約50納米的厚度。在實施例中，該金屬厚度可以在從約50納米至約5納米的范圍內(nèi)。用于第一電極414的適當金屬可以包括例如銀、銅、鎢、鎳、鈷、鐵、硒、鍺、金、鉬、鋁、碳或其混合物或其合金。金屬可以是一種連續(xù)薄膜、一層薄膜、納米線網(wǎng)、納米片或圖案化薄膜?？梢杂弥T如物理汽相沉積、化學汽相沉積或濺射的技術(shù)在底層元件上沉積第一電極 414。
在實施例中，可以使用其他材料來產(chǎn)生第一電極414，包括諸如PEDOT (聚(3，4-乙烯二氧噻吩))和PSS (聚(苯乙烯磺酸))和混合層的導電聚合物。此外，第一電極414可以由碳納米管或其他材料的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造而成。可以用來形成第一電極414的其他材料包括例如聚苯胺及其他導電聚合物以及導電納米纖維和納米結(jié)構(gòu)。
此類材料可以用來形成第二電極416或凹陷電極418。如果這些電極416或418中的一個或兩個是透明的，則可以向在第二電極416或凹陷電極418后面的電介質(zhì)404的表面施加色彩。例如，當粒子412被收集在凹陷體積408中時，在透明第二電極416后面施加的暗色或黑色涂層是可見的。在某些實施例中，第二電極416或凹陷電極418可以由彩色材料形成，諸如暗氧化層、石墨層等。在任一種情況下，第二電極416可以允許暗表面在粒子412被封裝在凹陷體積408中時是可見的。
可以在第一電極414、第二電極416或凹陷電極418中的每一個上施加電介質(zhì)開關(guān)層420。例如，電介質(zhì)開關(guān)層420可以是約10 nm至I μ m厚的電介質(zhì)材料層，其具有閾值設(shè)定能力，諸如氧化鉭或其他金屬氧化物?？梢钥刂坪穸鹊囊蛩厥窃搶釉跊]有針孔的情況下形成光滑層的能力。本文所使用的閾值設(shè)定能力指示在稱為閾值的某個電位以下，電介質(zhì)起絕緣體作用，而在該閾值以上，電介質(zhì)可以允許電流的流動。電介質(zhì)開關(guān)層420可以作為顯示單元400中的開關(guān)來執(zhí)行，允許較高施加電位下的電流流動，如相對于圖8進一步討論的。許多金屬氧化物可以用作電介質(zhì)開關(guān)層420，特別地，包括例如氧化鋁以及氧化鉿。
第一體積406的深度422可以為約5至100 μ m。最佳深度422可以由開關(guān)速度對比色彩飽和度之間的權(quán)衡確定。淺單元可以具有較高開關(guān)速度，但較低的色彩飽和度。在實施例中，第一體積406具有約IOym的深度422。在實施例中，深度422可以為約5 μ m、ΙΟμπκ 20μπι或更高。凹陷體積408的深度424可以取決于被封裝時的粒子412的體積以及每個顯示單元400內(nèi)的凹陷體積408的數(shù)目。在實施例中，凹陷體積408的深度424可以是5 μ m、ΙΟμπκ 20 μ m或更高。在實施例中，凹陷體積408的深度424可以為約5 μ m。
由于圖4中所示的結(jié)構(gòu)，顯示單元400可以具有三個主要光學狀態(tài)，如相對于圖6進一步討論的?？梢岳斫獾氖菆D6中所示的三個光學狀態(tài)是最終狀態(tài)。然而，粒子412可以處于提供所提供色彩的更精細控制的中間狀態(tài)。此外，三態(tài)顯示單元不限于三個電極，因為可以使用雙電極系統(tǒng)來產(chǎn)生三個光學狀態(tài)，如在本文中所討論的。
圖5是根據(jù)本技術(shù)的實施例的示出了可以在顯示單元500中使用的單獨部件的雙電極顯示單元500的橫截面。該材料與相對于圖4所討論的那些類似。然而，如圖5中所示，可以消除相對于圖4所討論的第二電極416和第二電極316上的任何薄電介質(zhì)層420，并且用與顯示單元500的前表面相對的電介質(zhì)404上的暗層502來替換。當粒子412處于凹陷體積408時，可以使暗層502暴露。在雙電極顯示單元500中，凹陷電極504可以在形成凹陷體積408的電介質(zhì)層404下面跨顯示單元500延伸。
在上文所討論的顯示單元400或500的實施例中的任一個中，可以向顯示單元400或500中形成電接觸點以在驅(qū)動顯示單元400或500以產(chǎn)生所選色彩時向電極414、416、418和/或504施加適當電位。在示例中，可以使電接觸點沿著顯示單元400或500的側(cè)面定位，其中，電位或電場被施加于來自顯示單元400或500的側(cè)面的電極414、416、418和/或504中的一個。在另一示例中，可以使用背板來實現(xiàn)電極414、416、418和/或504中的至少一個的電連接。該背板可以包括例如被配置成驅(qū)動顯示單元400或500的電極和被配置成驅(qū)動電極的適當硬件。該電極可以用來施加電位和/或電流，其可以用來驅(qū)動三個主要顯示狀態(tài)，如相對于圖6和7所討論的。在圖4或圖5中，可以通過使粒子412移動到載體流體410中而不針對前表面414、暗層502封裝粒子412或者使其進入凹陷體積408中來產(chǎn)生中間顯示狀態(tài)。
圖6是示出了根據(jù)本技術(shù)的實施例的三電極顯示單元600的三個主要操作狀態(tài)的示意圖。在圖6 (A)中示出了第一狀態(tài)。在第一操作狀態(tài)下，可以在顯示單元600的前電極604與顯示單元600的后電極606之間施加差分電壓602，例如，在前電極602上強加正電壓。用來產(chǎn)生電場的所施加的電壓不限于前電極604和后電極606,而是還可以應用于凹陷電極616。該電壓在電極604、606和616之間產(chǎn)生梯度或電場。在電極604、606和616之間產(chǎn)生的梯度可以促使懸浮在載體流體610中的帶負電粒子608移動至顯示單元600的前面。結(jié)果，撞擊在顯示單元600上的環(huán)境白光612被作為反射白光614從顯示單元600反射回來。在實施例中，施加于前電極604的電壓可以與施加于后電極606的電壓匹配，雖然可以施加不同的電壓以獲得不同的光學狀態(tài)。
在圖6 (B)中所示的第二狀態(tài)下，施加于電極604、606和616的電壓的極性被反轉(zhuǎn)，促使帶負電粒子608移動至顯示單元600的背面。再次地，可以將施加于后電極606的電壓施加于凹陷電極616。由于粒子608位于顯示單元600的背面處，所以環(huán)境白光612通過彩色載體流體610，從顯示單元600的背面處的粒子608反射回來并且作為彩色光618離開顯示單元600。
在圖6 (C)中所示的第三狀態(tài)下，可以向凹陷電極616施加更強的正電位，同時向前電極604和后電極606施加負電壓。這可以使粒子608移動到凹陷體積620中，使后電極606暴露。如果后電極606是黑色的，則環(huán)境白光612能夠被吸收，使得顯示單元600看起來是黑色622?？梢允褂酶鞣N其他電壓梯度，例如以使粒子移動至在電極之間的位置，形成中間色彩強度的光學狀態(tài)。
在這種情況下施加于顯示單元600的電壓可以在電極604、606和616上的電介質(zhì)開關(guān)層的開關(guān)或閾值電壓以上，如相對于圖4所討論的。這可以引起從前電極640和后電極606到凹陷電極616的電流流動。隨后，電流的流動可以引起載體流體的對流運動。因此，可以通過強加的電場(其可以稱為電泳運動)和流體流動(其可以稱為電對流運動)來使粒子608移動。電流流動可以改善用于從第一狀態(tài)(圖6 (A)或第二狀態(tài)(圖6 (B))移動至第三狀態(tài)(圖6 (C))的開關(guān)時間。相對于圖8來進一步討論電介質(zhì)開關(guān)。
顯示單元600可以是多穩(wěn)態(tài)的，例如當施加的電壓被去除時粒子608仍處于最后狀態(tài)下。然而，可能從布朗運動和/或?qū)α麟娏靼l(fā)生某些漂移，尤其是在較大顯示單元600的情況下。因此，可以連續(xù)地強加例如約I至IOV的電壓以將粒子608保持就位。在實施例中，可以使用約3V的電壓來將粒子保持就位。三個主要操作狀態(tài)不限于三電極顯示單元600，而是還可以使用雙電極顯示單元來執(zhí)行。
圖7是示出了根據(jù)本技術(shù)的實施例的雙電極顯示單元700的三個主要操作狀態(tài)的示意圖。類似于圖6中所示的三電極實施例，雙電極實施例可以通過強加引起電泳運動的電位使粒子608移動至顯示單元700的前面或背面，如圖7 (A)和7 (B)中所示。在這種情況下，在第一電極604與背面電極704之間強加電場。如圖7 (C)中所示的較高電位的強加可以通過電泳和電對流運動的組合而促使粒子608移動至凹陷體積722中?？梢酝ㄟ^電介質(zhì)開關(guān)層來增強圖7 (A)或7 (B)中所示的操作狀態(tài)與圖7 (C)中所示的操作狀態(tài)之間的差，如相對于圖8所討論的。
圖8是圖示出根據(jù)本技術(shù)的實施例的可以用來驅(qū)動顯示單元的電介質(zhì)開關(guān)層的使用的圖表800。在圖表800中，X軸802表示在顯示單元的兩個電極之間施加的電壓，并且Y軸804表示結(jié)果產(chǎn)生的電流流動。在閾值電壓水平806下面，例如在圖表中被示為10v，可以在顯示單元上強加電場，但是發(fā)生最小電流流動，例如電介質(zhì)開關(guān)層可以起絕緣體的作用。此范圍808 —般可以用于相對于圖6 (A)和6 (B)、7 (A)和7 (B)所討論的第一和第二顯示狀態(tài)，或者用于將粒子保持就位。因此，施加約8 —10 V的電壓806可以引起通過施加電場的粒子運動(電泳運動)，而沒有取決于非線性電阻器層的厚度的顯示單元中的電流流動。此外，施加約I一3v的電壓810可以針對由對流電流或布朗運動弓I起的運動將粒子保持就位。通過比較，施加較高電壓812、例如約14v可以促使電介質(zhì)開關(guān)層切換至導通狀態(tài)并允許電流流動，導致電泳運動和電對流運動兩者。如上所述，顯示單元可以用作較大系統(tǒng)的像素或子像素部分。相對于圖9，這可以更清楚地看到。
圖9是根據(jù)本技術(shù)的實施例的其中三個鄰接顯示單元中的每一個起像素900中的子像素902、904或906作用的像素900的示意圖?？梢允褂萌姌O顯示單元400 (圖4)或雙電極顯示單元500(圖5)用作子像素902、904和906。在像素900中，第一子像素902可以是其中載體流體包含紅色染料的顯示單元。第二子像素904可以是其中載體流體包含綠色染料的顯示單元，并且第三子像素906可以是其中載體流體包含藍色染料的顯示單元。如對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將很清楚的，染料的色彩對應于通過染料透射的光。此外，著色劑可以不僅由附加著色劑、而且由減性著色劑以及其組合組成。
在本示例中，全部的三個顯示單元處于第二狀態(tài)，如相對于圖6 (B)或7 (B)所討論的，并且因此，反射色彩對應于染料色彩。例如，撞擊在第一子像素902上的白光908作為紅光910反射，而撞擊在第二子像素904上的白光908作為綠光912反射，并且撞擊在第三子像素906上的白光908作為藍光914反射。雖然，可以認識到的是來自此狀態(tài)的總反射光是白色的，但總強度可以是低的，提供略帶灰色的白色。
然而，在本技術(shù)的實施例中，顯示單元每個具有三個狀態(tài)，如上文所討論的。因此，子像素902、904和906可以產(chǎn)生像素900，其具有二十七個基礎(chǔ)狀態(tài)，即使在沒有粒子的部分運動的情況下。將顯而易見的是許多這些光學狀態(tài)可以重疊。例如，可以通過使所有粒子在子像素902、904和906的前面來產(chǎn)生白色，但是也可以通過使粒子在子像素902、904和906的后面來產(chǎn)生，即使在調(diào)光顯示器中。因此，像素可以通過使全部的三個子像素902、904和906處于第一狀態(tài)來提供明亮得多的白色色彩，如相對于圖6 (A)或7 (A)所討論的。將狀態(tài)組合的可能性還可以允許控制色彩的色調(diào)或亮度，例如通過使用處于第一或第三狀態(tài)下的某些顯示單元。本技術(shù)的顯示單元可以在其中低功率使用和顯示材料的容易修改是優(yōu)點的任何數(shù)目的應用中使用，如下面相對于圖10—14所討論的。
圖10是根據(jù)本技術(shù)的實施例的使用三態(tài)顯示單元的具有皮膚1002或表面顯示器的移動電話1000?？梢酝ㄟ^使用由顯示單元形成的分段或像素化顯示器來顯示圖形1004或文本而對皮膚1002進行自定義。皮膚1002可以例如被用戶重配置以對圖形進行自定義。由于可以低功耗來保持顯示單元中的顯示狀態(tài)，所以皮膚1002能夠在基本上不縮短電池壽命的情況下提供自定義圖形。例如，電池壽命可以在沒有皮膚1002情況下是在電池壽命的I %、5 %或10 %內(nèi)。如果顯示單元是多態(tài)的，則可以實現(xiàn)進一步的電池壽命，例如通過保持顯示單元小以使對流電流和布朗運動最小化。
圖11是根據(jù)本技術(shù)的實施例的使用顯示單元來在背景1102上顯示信息的標記1100。標記1100可以使用分段顯示器，其中，文本字符1104和/或圖形元素1106由相對大的顯示像素組成，并且因此具有固定設(shè)計。在實施例中，可以使背景1102像素化，允許標記的文本1104和圖形元素1106是完全可配置的。低功率需求可以允許在不具有方便的線路功率的零售應用中使用該標記，例如使用電池或電容器來提供保持電荷。標記1100可以是購買點標記、較大顯示器，諸如飯店菜單、或者大型室外標記，諸如在公共汽車站處。
圖12是根據(jù)本技術(shù)的實施例的可以使用顯示單元作為段的分段顯示器1200的圖示。此類顯示器可以提供用于定價信息或開價的彩色顯示器。在實施例中，諸如段1202或小數(shù)點1204的每個顯示元素可以由單個顯示單元或單個像素組成。然而，較大顯示單元的使用可以允許粒子沉淀出來，尤其是在未向顯示器1200施加保持場時的時刻。因此，每個顯示元素可以由被連接以便被一起控制的許多較小顯示單元組成。
圖13是根據(jù)本技術(shù)的實施例的可以由顯示單元構(gòu)成的貨架定價標簽1300。貨架定價標簽1300可以具有被像素化以用于文本1302或圖形元素的顯示的區(qū)域以及被分段以用于數(shù)字1304的顯示的其他區(qū)域?？梢耘c微處理器和庫存系統(tǒng)相結(jié)合地使用貨架定價標簽1300以自動地顯示對應于相鄰貨架上的物品的信息。此外，貨架定價標簽1300可以顯示所計算的信息以幫助消費者，諸如封裝重量I 306和每單位定價1308。當系統(tǒng)檢測到庫存變化時可以計算這些值一次，然后使用低功耗來保持直至下一庫存變化。
圖14是根據(jù)本技術(shù)的實施例的使用由顯示單元構(gòu)成的電光顯示器的電子設(shè)備1400的方框圖。電子設(shè)備可以使用像素化顯示器，諸如圖1的電子顯示設(shè)備，或者可以使用分段顯示器，諸如圖11的貨架定價標簽。電子設(shè)備可以具有被總線1404耦合到許多操作單元的處理器1402。操作單元可以包括顯示接口 1406，其可以驅(qū)動電光顯示器1408，如在本文中所討論的。
可以通過總線1404將存儲器1410耦合到處理器1402。存儲器1410可以包括例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、RAM磁盤、硬盤驅(qū)動器或任何其他類型的非臨時計算機可讀介質(zhì)。存儲器1410可以包括被配置成指示處理器1402在使用具有三個光學狀態(tài)的顯示單元的電光顯示器1408上顯示數(shù)據(jù)的代碼和信息，如在本文中所述。存儲器1410還可以包括要顯示的內(nèi)容，諸如書、標記信息等。此外，存儲器1410可以包括被配置成指示處理器訪問控制器1412以便接受和作用于用戶輸入的代碼，所述用戶輸入諸如用以通過接口 1414來訪問賣主并將文本下載到電子設(shè)備的請求。
權(quán)利要求
1.一種三態(tài)電光顯不器(106),包括: 多個顯示單元(300、400、500)，其中，所述多個顯示單元(300、400、500)中的每一個包括: 第一電極(414)，其中，所述第一電極(414)包括布置在顯示單元(300、400、500)的前表面上的透明電極； 第二電極(418、504),與第一電極相對地布置； 電介質(zhì)層(404),布置在第一電極(414)與第二電極(418、504)之間，其中，電介質(zhì)層(404)被圖案化以產(chǎn)生多個凹陷體積(302、408)； 流體(410)，布置在由第一電極(414)、電介質(zhì)層(404)以及凹陷體積(302、408)限定的體積(406、408 )中，其中，所述流體(410 )包括來自所述多個顯示單元中的相鄰一個的不同色彩的染料；以及 多個帶電粒子(412)，布置在流體(410)內(nèi)；以及 顯示接口( 1406)，其被配置成針對顯示單元(300、400、500)的前面封裝所述多個帶電粒子(412)以產(chǎn)生第一光學狀態(tài)，針對顯示單元(300、400、500)的背面封裝所述多個帶電粒子(412)以產(chǎn)生第二光學狀態(tài)，或者將所述多個帶電粒子(412)封裝到凹陷區(qū)域(408)中以產(chǎn)生第三光學狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1的三態(tài)電光顯示器，其中，顯示單元(300、400、500)包括布置在第一電極(414)或第二電極(41 8、504)或兩者上的電介質(zhì)開關(guān)層(420)，其中，電介質(zhì)開關(guān)層(420)被配置成當所施加的電壓(802)超過閾值水平(806)時從非傳導狀態(tài)切換至傳導狀態(tài)。
3.權(quán)利要求1的三態(tài)電光顯示器，其中，顯示單元(300、500)包括與第一電極(414)相對并在電介質(zhì)層(404)之上、在所述多個凹陷體積(408)外面形成的第三電極(416)。
4.權(quán)利要求3的三態(tài)電光顯示器，其中，所述顯示接口(1406)被配置成當在第一電極(414)與第三電極(416)之間施加差分電壓時針對第三電極(416)封裝所述多個帶電粒子(412)。
5.權(quán)利要求1的三態(tài)電光顯示器，其中，所述多個凹陷體積(302、408)的孔徑(306)基本上不影響顯示單元(300)的光學對比度。
6.權(quán)利要求1的三態(tài)電光顯示器，包括在所述多個凹陷體積(302、408)中的每一個的底部處形成的電極(418)。
7.一種用于操作顯示單元(300、400、500)的方法，包括: 向顯示單元(300、400、500)中的多個電極(414、416、418、504)施加第一電壓以形成其中多個帶電粒子(414)被針對顯示單元(300、400、500)的前表面封裝的第一光學狀態(tài)；向顯示單元(300、400、500)中的多個電極(414、416、418、504)施加第二電壓以形成其中多個帶電粒子(412)被針對顯示單元的背表面封裝的第二光學狀態(tài)；以及 向所述多個電極(414、416、418、504)施加第三電壓以形成其中所述多個帶電粒子(412)被封裝在電介質(zhì)(404)中的多個凹陷體積(408)內(nèi)部的第三光學狀態(tài)； 其中，所述顯示單元(300、400、500)包括: 第一電極(414)，其中，所述第一電極(414)包括布置在顯示單元(300、400、500)的前表面上的透明電極； 第二電極(418、504)，與第一電極(414)相對地布置；電介質(zhì)層(404),布置在第一電極(414)與第二電極(418、504)之間，其中，電介質(zhì)層(404)被圖案化以產(chǎn)生多個凹陷體積(406)； 流體，布置在由第一電極、電介質(zhì)層以及凹陷體積限定的體積中；以及 所述多個帶電粒子被布置在流體內(nèi)。
8.權(quán)利要求7的方法，包括使多個相鄰顯示單元(902、904、906)作為單個像素(900)進行操作。
9.權(quán)利要求7的方法，包括: 使用在第一光學狀態(tài)和第三光學狀態(tài)下操作的顯不單兀(300、400、500)來顯不第一組/[目息;以及 使用在第二光學狀態(tài)和第一光學狀態(tài)或第三光學狀態(tài)下操作的顯不單兀(300、400、500)來顯示第二組信息。
10.一種電子設(shè)備(1400),包括: 處理器(1402)； 顯示器(1408)，包括多個顯示單元(300、400、500)，其中，所述多個顯示單元(300、400、500)中的每一個包括: 第一電極(414)，其中，所述第一電極(414)包括布置在顯示單元(300、400、500)的前表面上的透明電極； 第二電極(418、504),與第一電極相對地布置； 電介質(zhì)層(404),布置在第一電極(414)與第二電極(418、504)之間,其中，電介質(zhì)層(404)被圖案化以產(chǎn)生多個凹陷體積(302、408)； 流體(410)，布置在由第一電極(414)、電介質(zhì)層(404)以及凹陷體積(408)限定的體積(406、408)中；以及 多個帶電粒子(412)，布置在流體(410)內(nèi)；以及 顯示接口(1406)，其被配置成針對顯示單元(300、400、500)的前面封裝所述多個帶電粒子(412)以產(chǎn)生第一光學狀態(tài)，針對顯示單元(300、400、500)的背面封裝所述多個帶電粒子(412)以產(chǎn)生第二光學狀態(tài)，或者將所述多個帶電粒子(412)封裝到凹陷區(qū)域(408)中以產(chǎn)生第三光學狀態(tài)；以及 存儲器(1410)，其中，所述存儲器(1410)包括被配置成指示處理器(1402)控制顯示接口( 1406)從而在顯示器(10 6、1408)上顯示數(shù)據(jù)的代碼。
11.權(quán)利要求10的電子設(shè)備，其中，顯示單元(300、400、500)中的流體(410)包括來自至少一個相鄰顯示單元(300、400、500)的不同色彩的染料。
12.權(quán)利要求10的電子設(shè)備，包括像素(900)，其包括三個鄰接顯示單元(902、904、906)，其中，第一鄰接顯示單元(902)包括紅色染料，第二鄰接顯示單元(904)包括綠色染料，并且第三鄰接顯示單元(906 )包括藍色染料。
13.權(quán)利要求10的電子設(shè)備(1400)，其中，所述多個顯示單元(300、400、500)中的每一個包括分段顯示器(1200)中的顯示元件(1202、1204)的至少一部分。
14.權(quán)利要求10的電子設(shè)備(1400)，包括電子書閱讀器(100)。
15.權(quán)利要求10的電子設(shè)備(1400)，包括貨架標簽(1300)、用于電子設(shè)備(1000)的皮膚(1002)、標記(1100)、價格顯示器或其任何組合。
全文摘要
提供了一種包括許多顯示單元(400)的顯示器。顯示單元(400)中的每一個包括第一電極(414)，其是透明的并布置在顯示單元(400)的前表面上。第二電極(418)被與第一電極(414)相對地布置。電介質(zhì)層(404)被布置在第一電極(414)與第二電極(418)之間，并且被圖案化以產(chǎn)生多個凹陷體積(408)。流體被布置在由第一電極(414)、電介質(zhì)層(404)以及凹陷體積(408)限定的體積中。流體(410)包括來自相鄰顯示單元(400)的不同色彩的染料。帶電粒子(412)被布置在流體(410)內(nèi)。該顯示器還包括顯示器驅(qū)動器，其被配置成針對顯示單元的前面封裝帶電粒子(412)以產(chǎn)生第一光學狀態(tài)，針對顯示單元(400)的背面封裝帶電粒子(412)以產(chǎn)生第二光學狀態(tài)，或者將所述粒子封裝到凹陷區(qū)域(408)中以產(chǎn)生第三光學狀態(tài)。
文檔編號G02F1/19GK103140798SQ201080069508
公開日2013年6月5日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者全裕燦, R.H.亨策, 余宗錫, G.吉布森, J.T.馬貝克, P.科爾尼洛維奇, G.A.坎布斯, 周樟林 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)