用于電泳顯示器的光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于電泳顯示器的光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明針對(duì)一種顯示設(shè)備，其包括包夾在第一襯底層和第二襯底層之間的顯示流體層以及在顯示流體層和第二襯底層之間的光增強(qiáng)層。該光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)由顯示設(shè)備顯示的顏色，尤其是通過電泳流體中的帶電色素微粒的橫向切換顯示的顏色。
【專利說明】用于電泳顯示器的光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電泳顯示設(shè)備的光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。該光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)由顯示設(shè)備顯示的顏色，尤其是通過電泳流體中的帶電色素微粒的橫向切換顯示的顏色。
【背景技術(shù)】
[0002]電泳顯示器(EPD)是基于散布在溶劑中的帶電色素微粒的電泳現(xiàn)象的非發(fā)射設(shè)備。該顯示器通常包括兩塊板，其上設(shè)置有彼此相對(duì)的電極。電極之一一般是透明的。由通過散布在其中的帶電色素微粒著色的溶劑構(gòu)成的電泳流體被密封在兩塊板之間。當(dāng)在兩個(gè)電極之間施加電壓差時(shí)，色素微粒從一側(cè)遷徙至另一側(cè)，由此使色素微粒的顏色或溶劑的顏色從觀察側(cè)被看到。
[0003]替代地，電泳流體可包括具有對(duì)比色并攜帶相反電荷的兩種帶電色素微粒，并且這兩種帶電色素微粒被散布在純凈溶劑或溶劑混合物中。在這種情形下，當(dāng)在兩電極板之間施加電壓差時(shí)，這兩種帶電的色素微粒將移動(dòng)至顯示單元中相對(duì)的兩端(頂端或底端)。因此，這兩種帶電的色素微粒的其中一種顏色將在顯示單元的觀察側(cè)被看到。
[0004]前面描述的兩種電泳顯示器可涉及帶電的色素微粒的垂直切換。換句話說，帶電的色素微?？杀或?qū)動(dòng)以向上和向下移動(dòng)，這導(dǎo)致帶電的色素微粒接近或位于頂電極板或底電極板。
[0005]一種替代的驅(qū)動(dòng)機(jī)制涉及帶電的色素微粒的橫向移動(dòng)。通過這種驅(qū)動(dòng)方法，在顯示單元的觀察側(cè)要么露出顯示單元的底部要么露出其中散布有帶電色素微粒的溶劑的顏色。橫向切換方法的優(yōu)勢(shì)之一是所顯示的顏色在陽光下看上去是褪色的，這會(huì)很大程度地影響所顯示圖象的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及一種顯示設(shè)備，包括:
[0007](a)顯示流體層，其包括用顯示流體填充的微型容器，并且所述顯示流體層被包夾在第一襯底層和第二襯底層之間，其中第一襯底層在觀察側(cè)上；
[0008](b)在顯示流體層和第二襯底層之間的光增強(qiáng)層；以及
[0009](C)在第二襯底層上的電極，所述電極可橫向地驅(qū)動(dòng)顯示流體。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，顯示流體是電泳流體，該電泳流體包括散布在溶劑或溶劑混合物中的帶電色素微粒，并且該顯示設(shè)備能通過橫向地切換帶電的色素微粒來顯示顏色。
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，第二襯底層上的電極是面內(nèi)電極。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，第一襯底層包括共用電極。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，第一襯底層包括共用電極而第二襯底層包括多個(gè)底電極和面內(nèi)電極。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，第二襯底層上的電極具有不同的尺寸。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，帶電的色素微粒具有一種顏色并攜帶相同的電荷極性。[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，帶電的色素微粒具有兩種顏色并攜帶相反的電荷極性。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，顯示設(shè)備進(jìn)一步包括顏色層。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，光增強(qiáng)層是散布在固體介質(zhì)中的微粒材料的層。在一個(gè)實(shí)施例中，微粒材料的折射率和介質(zhì)的折射率之間的差至少大約為0.3。在一個(gè)實(shí)施例中，微粒材料從由 T1、Zn、Zr、Ba、Ca、Mg、Fe、Al、S1、Au、Ag、Mn、Co、N1、Cu、Sn 或 C 的氧化物或氮化物構(gòu)成的組中選取。在一個(gè)實(shí)施例中，微粒材料是碳納米管、石墨烯或富勒烯。在一個(gè)實(shí)施例中，固態(tài)介質(zhì)是聚合物粘膠、聚合物附著劑或無機(jī)材料。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，光增強(qiáng)層是表面粗糙的反射體。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，光增強(qiáng)層是微透鏡陣列。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，光增強(qiáng)層是由液體介質(zhì)中的微粒材料散布構(gòu)成的膜。在一個(gè)實(shí)施例中，微粒材料從由 T1、Zn、Zr、Ba、Ca、Mg、Fe、Al、S1、Au、Ag、Mn、Co、N1、Cu、Sn 或 C 的氧化物或氮化物以及任何透明材料構(gòu)成的組中選取。在一個(gè)實(shí)施例中，微粒材料的折射率和液體介質(zhì)的折射率之間的差至少大約為0.3。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，顯示流體是電泳流體，該電泳流體包括散布在氣體或氣體混合物中的帶電的色素微粒，并且該顯示設(shè)備能通過橫向地切換帶電的色素微粒來顯示顏色。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，顯示流體是包含液滴的電加濕流體，并且顯示設(shè)備能通過橫向地驅(qū)動(dòng)電加濕流體來顯示顏色。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1a-1c示出如何通過帶電色素微粒的橫向切換構(gòu)造電泳顯示器的例子。
[0025]圖2a_2c示出如何通過帶電色素微粒的橫向切換構(gòu)造電泳顯示器的例子。
圖3a_3b示出如何通過帶電色素微粒的橫向切換構(gòu)造電泳顯示器的例子。
圖4示出雙切換模式。
圖5示出另一替代設(shè)計(jì)，其中第二襯底層包括兩個(gè)像素電極(54a、54b)。
圖6a_6c示出與圖1a-1c的那些相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
圖7a和圖7b示出類似于圖3a和圖3b的微粒分散在溶劑或溶劑混合物中的例子，除了顯示流體包括兩種類型的帶電的色素微粒外。
圖8a_8f示出具有本發(fā)明的光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的電泳顯示器。
[0026]發(fā)明詳述
[0027]圖1-7示出如何通過帶電色素微粒的橫向切換構(gòu)造電泳顯示器的例子。
[0028]在圖1a中，僅包含一種帶電色素微粒(11)的顯示流體(10)被包夾在第一襯底層
(12)和第二襯底層(13)之間，該第二襯底層(13)包括兩個(gè)面內(nèi)電極(14a)、(14b)。當(dāng)將適當(dāng)?shù)碾妷弘娢徊钍┘釉趦蓚€(gè)面內(nèi)電極之間時(shí)，帶電的色素微粒將移動(dòng)至面內(nèi)電極之一附近或其上。因此在這種情形下，其中散布有帶電的色素微粒的溶劑的顏色從觀察側(cè)被看到。
[0029]在圖1b中，其設(shè)計(jì)類似于圖1a的設(shè)計(jì)，除了在第二襯底層(13)的頂上具有顏色層(15)外。顏色層可以是顏色附著層。在這種情形下，從觀察側(cè)看到的顏色將是溶劑和顏色層的復(fù)合顏色。
[0030]盡管在附圖中示出顏色層位于第二襯底層的頂部之上，但該顏色層也可位于第二襯底層之下，如果第二襯底層是透明的話。替代地，第二層本身可充當(dāng)顏色層，從觀察側(cè)看到其顏色與溶劑顏色的組合。
[0031]圖1c示出另一替代方案，其中頂部顏色層(16)位于第一襯底層(12)的頂部。顏色層也可位于第一襯底層(未示出)的下面。
[0032]在圖2a_2c中，第一襯底層(22)包括共用電極(22a)。當(dāng)合適的電壓電位差被施加在共用電極(22a)和第二襯底層(23)上的兩個(gè)面內(nèi)電極(24a、24b)之間時(shí)，帶電的色素微粒將移動(dòng)至兩個(gè)面內(nèi)電極附近或其上，由此使溶劑的顏色(圖2a)、或溶劑和與第二襯底層(23)關(guān)聯(lián)的顏色層(25)的復(fù)合色(圖2b)、或溶劑和頂部顏色層(26)的復(fù)合色(圖2c)從觀察側(cè)被看見。
[0033]在圖3a中，沒有電壓電位差被施加在面內(nèi)電極34a、34b之間，因此帶電的色素微粒分散在它們散布在的溶劑中。替代地，如圖3b所示，沒有電壓電位差被施加在共用電極(32a)和兩個(gè)面內(nèi)電極(34a、34b)之間，這使得帶電的色素微粒分散在溶劑中。在兩種情形下，從觀察側(cè)看到的顏色是色素微粒的顏色。
[0034]圖4示出雙切換模式。在這種設(shè)計(jì)中，第一襯底層(42)包括共用電極(42a)而第二襯底層(43)包括一個(gè)底電極(43a)以及在底電極每一側(cè)上的兩個(gè)面內(nèi)電極(44a、44b)。帶電的色素微?？纱怪钡?向上/向下)或橫向地(向兩旁)移動(dòng)。如圖所示，當(dāng)帶電色素微粒移動(dòng)至接近或到達(dá)面內(nèi)電極時(shí)，溶劑的顏色從觀察側(cè)被觀察到。對(duì)于這種設(shè)計(jì)也可使顏色層靠近第二襯底層(例如圖1b中看到的)或使頂部顏色層靠近第一襯底層(例如圖1c中看到的)。
[0035]圖5示出另一替代設(shè)計(jì)，其中第二襯底層包括兩個(gè)像素電極(54a、54b)。像素電極之一在面積上明顯大于另一像素電極。因此，當(dāng)帶電的色素微粒移動(dòng)至較小的像素電極附近或其上時(shí)，從觀察側(cè)看到溶劑和較大像素電極的復(fù)合色。同樣也可使顏色層靠近第二襯底層(例如圖1b中看到的)或使頂部顏色層靠近第一襯底層(例如圖1c中看到的)。
[0036]圖6a_6b示出與圖la_lc的那些相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然而在這種情形下，流體包括散布在溶劑或溶劑混合物中的兩種類型的帶電的色素微粒。
[0037]類似于圖3a和圖3b，圖7a和圖7b示出微粒分散在溶劑或溶劑混合物中的例子，除了顯示流體包括兩種類型的帶電的色素微粒外。在這種情形下，從觀察側(cè)看到的顏色是兩種類型的色素微粒的顏色。
[0038]如所述那樣，在任何附圖中示出的顏色層可以是附著層。可通過將染料或色素添加至該層來引入顏色。
[0039]在附圖所示例子中，從觀察側(cè)看到的顏色可以是溶劑的顏色、溶劑和顏色層的復(fù)合色或微粒的顏色。然而，這些顏色可能看上去是褪色的，尤其是在強(qiáng)環(huán)境陽光的情形下。
[0040]發(fā)明人現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)，如果在顯示流體層(82)和底電極層(83)(即圖1-7中的第二襯底層)之間設(shè)置光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(81)，如圖8a所示，則通過橫向切換模式顯示的顏色的強(qiáng)度可大為增加。
[0041]如果存在如圖Sb所示的顏色層，則可將顏色層(84)設(shè)置在光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(81)的頂部上，并且該顏色層是透明的。
[0042]圖Sc和8d示出其中顏色層(85或86)高于或低于第一襯底層的附加選擇。
[0043]替代地，顏色層(87或88)可被設(shè)置在光增強(qiáng)層(81)下面，如圖8e和8f所示。在這種情形下，光增強(qiáng)層需要是透明的。[0044]術(shù)語“光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)或?qū)印币部杀环Q為光散射結(jié)構(gòu)或?qū)印Ｐg(shù)語“散射”指其中光通過小體積的不同折射率發(fā)散的過程。該小體積可以是微粒、泡沫、液滴甚至密度波動(dòng)物質(zhì)的形式。
[0045]因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光散射結(jié)構(gòu)可以是體積散射層，該體積散射層包括含微粒材料的介質(zhì)，該微粒材料的折射率與微粒材料散布在其中的介質(zhì)的折射率不同。微粒材料的折射率和介質(zhì)的折射率之間的差優(yōu)選地至少為大約0.3，更優(yōu)選地至少為大約
1.0。
[0046]微粒材料的例子可包括但不限于，T1、Zn、Zr、Ba、Ca、Mg、Fe、Al、S1、Au、Ag、Mn、Co、N1、Cu、Sn、C等的氧化物或氮化物等等。
[0047]替代地，金屬碳酸鹽或金屬硫酸鹽，例如CaCO3或BaSO4，可用作微粒材料的外殼或用作添加劑。
[0048]替代地，碳納米管、石墨烯或富勒烯可被用作微粒材料。
[0049]在介質(zhì)中，術(shù)語“微粒材料”可以是微粒、凝塊、絮片、管等等。它們的尺寸一般是微米級(jí)的。
[0050]在一個(gè)實(shí)施例中，介質(zhì)可以是固態(tài)介質(zhì)，例如聚合物粘膠、聚合物附著劑或無機(jī)材料。該微粒材料可以是帶電的或不帶電的。
[0051 ] 在另一實(shí)施例中，光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以是設(shè)置在底電極層和顯示流體層之間的粗糙反射體。這種粗糙層的粗糙度可以是幾納米至幾微米(即表面的最高峰和最低谷之間的垂直距離)。所使用的粗糙化工藝可以是物理的或化學(xué)的。對(duì)于物理的粗糙化，可使用若干技術(shù)。示例包括但不僅限于，通過離子轟擊的干蝕。對(duì)于化學(xué)粗糙化，其中一種可行的方法是通過化學(xué)蝕刻劑的濕蝕。粗糙化的層可由聚合物、金屬、半導(dǎo)體、紙等形成。
[0052]在又一實(shí)施例中，散射結(jié)構(gòu)可以是微透鏡陣列。微透鏡是直徑小于大約I毫米的小透鏡。微透鏡可通過微浮飾或光刻法來制造。這些先進(jìn)的半導(dǎo)體類技術(shù)已使微透鏡的制造更成本高效。
[0053]另外，微透鏡也可由自組裝工藝完成，籍此可形成材料的透鏡類形狀，這遵循材料的熱力學(xué)的最低能量狀態(tài)。在一種方法中，疏水材料被用來在襯底上形成微透鏡。針對(duì)這種目的的合適疏水材料可包括但不限于，PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))、PDMS(聚二甲基硅氧烷)或任何其它類似的有機(jī)或聚合材料。
[0054]光增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的又一例子可以是包含微粒材料的散布的膜。該微粒材料是非充電的，并且其散布在液體介質(zhì)中。該散布分隔在各微結(jié)構(gòu)中。微結(jié)構(gòu)可以是微膠囊。被密封的散布物被嵌入到粘合材料中以形成光增強(qiáng)層。
[0055]微粒材料可從由T1、Zn、Zr、Ba、Ca、Mg、Fe、Al、S1、Au、Ag、Mn、Co、N1、Cu、Sn、C 的
氧化物或氮化物或任何透明材料構(gòu)成的組中選取。例如，微粒材料可包括但不限于，氧化硅、氮化硅或任何透明材料。針對(duì)這種目的的最合適材料是二氧化硅、氧化鋁、銀、金、氧化鈦、碳納米管等等。除微粒外，材料也可以是凝塊、絮片或小管的形式。
[0056]光增強(qiáng)層可通過前述任何方法被粗糙化；但該粗糙化是可選的。
[0057]微結(jié)構(gòu)也可以是如美國(guó)專利N0.6，930，818中描述的微型杯，該文獻(xiàn)的內(nèi)容全篇地援引包含于此。
[0058]為此目的，合適的溶劑可以是任何有機(jī)或無機(jī)溶劑。該溶劑可通過染料或色素變得有顏色。光增強(qiáng)層的顏色也可來自附連于顏色增強(qiáng)層的濾光器。
[0059]在該實(shí)施例中，優(yōu)選地，散布在溶劑中的微粒材料的折射率也不同于溶劑的折射率。更優(yōu)選地，折射率之差至少為大約0.3。
[0060]盡管具體地提到電泳顯示器，但要注意本發(fā)明也可應(yīng)用至其它類型的顯示設(shè)備，例如電加濕顯示器或液晶顯示器。
[0061]盡管已參照其具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下作出各種變化并用等效物進(jìn)行替代。另外，可作出許多修正以使具體情形、材料、組成、工藝、工藝步驟或步驟適應(yīng)本發(fā)明的目的和范圍。所有此類修改均落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種顯示設(shè)備，包括: (a)顯示流體層，其包括用顯示流體填充的微型容器，所述顯示流體層被包夾在第一襯底層和第二襯底層之間，其中所述第一襯底層在觀察側(cè)上而所述第二襯底層包括橫向地驅(qū)動(dòng)所述顯示流體的電極；以及 (b) 在所述顯示流體層和所述第二襯底層之間的光增強(qiáng)層。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述顯示流體是電泳流體，所述電泳流體包括散布在溶劑或溶劑混合物中的帶電的色素微粒，并且所述顯示設(shè)備能夠通過橫向地切換帶電的色素微粒來顯示顏色。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述電極是面內(nèi)電極。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一襯底層包括共用電極。
5.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一襯底層包括共用電極而所述第二襯底層包括多個(gè)底電極和面內(nèi)電極。
6.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述電極是不同尺寸的。
7.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述帶電的色素微粒是一種顏色的并攜帶相同的電荷極性。
8.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述帶電的色素微粒是兩種顏色的并攜帶相反的電荷極性。
9.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，還包括顏色層。
10.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述光增強(qiáng)層是散布在固體介質(zhì)中的微粒材料的層。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述微粒材料的折射率和所述介質(zhì)的折射率之間的差至少約為0.3。
12.如權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述微粒材料從由T1、Zn、Zr、Ba、Ca、Mg、Fe、Al、S1、Au、Ag、Mn、Co、N1、Cu、Sn和C的氧化物或氮化物構(gòu)成的組中選取。
13.如權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述微粒材料是碳納米管、石墨烯或富勒烯。
14.如權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述固體介質(zhì)是聚合物粘膠、聚合物附著劑或無機(jī)材料。
15.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述光增強(qiáng)層是粗糙化的反射體。
16.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述光增強(qiáng)層是微透鏡陣列。
17.如權(quán)利要求2所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述光增強(qiáng)層是包括散布在液體介質(zhì)中的微粒材料的膜。
18.如權(quán)利要求17所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述微粒材料從由T1、Zn、Zr、Ba、Ca、Mg、Fe、Al、S1、Au、Ag、Mn、Co、N1、Cu、Sn和C的氧化物或氮化物以及任何透明材料構(gòu)成的組中選取。
19.如權(quán)利要求17所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述微粒材料的折射率和所述液體介質(zhì)的折射率之間的差至少約為0.3。
20.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述顯示流體是電泳流體，所述電泳流體包括散布在氣體或氣體混合物中的帶電的色素微粒，并且所述顯示設(shè)備能夠通過橫向地切換所述帶電的色素微粒來顯示顏色。
21.如權(quán)利要求1 所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述顯示流體是包含液滴的電加濕流體，并且所述顯示設(shè)備能通過橫向地驅(qū)動(dòng)所述電加濕流體來顯示顏色。
【文檔編號(hào)】G02F1/167GK103543570SQ201310299157
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】楊柏儒, 謝曜任 申請(qǐng)人:希畢克斯影像有限公司