改进型面内切换电泳显示器的制作方法

专利名称：改进型面内切换电泳显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电泳显示器，并具体涉及切换特性得以改善的面内电泳 显示器。
背景技术：
电泳显示设备是利用处在像素位置处的电介质流体(液体或气体) 中的带电粒子为观察者提供视觉可识别图像的反射型或透射型显示器。
在授予Lee等人的美国专利No. 8，612,758 ('758专利)中提供了电泳显 示设备的示例，其全部内容在此引作参考。在758专利中的设备包括彼 此相对设置的基板，其间有间隙，间隙中有彩色电介质液体，在液体中 散布有带电粒子，以及沿基板布置有电极。通过对该设备施加不同极性 的电场，可使得粒子从一个电极到另一电极迁移。该类型电泳显示设备 被称为"垂直迁移类型"。
在垂直迁移类型的电泳显示器中存在多种问题，包括服务寿命退 化、显示设备稳定以及显示器对比度降低。面内切换("IPS")电泳 显示设备(称为水平迁移显示设备)利用处在底部基板上和像素壁上的 电极(称为收集电极)。这样的设计解决垂直迁移类型电泳显示器的某 些问题，然而，仍存留一些问题，如具有不对称且较慢的切换速度，且 电泳显示器常常需要较高的驱动电压。解决这些问题的多种尝试导致生 产出"厚"像素(即，像素具有较高的壁，这是由于使收集电极的表面 区域与显示电极相匹配)，这样的高度导致视角减小，孔径损失，以及 显示设备的亮度和对比度减小。
在电泳显示器中，带电粒子通常受到出现在显示电极之间的力作 用，该力沿电场矢量方向起作用，并与电场矢量的幅度成正比。从而， 期望在每个受控像素处，对所有电泳粒子都施加同样强度的电场。然而， 在水平迁移类型电泳显示设备中，所生成的电场矢量的幅度在显示电极 的外围区域中较强，而在显示电极的中心区域中较弱。从而，在显示设 备的像素或子像素处，对电泳粒子施加不均匀的电场。不均匀的电场导 致电泳粒子不均匀地覆盖像素，这导致生成不均匀或有间隙的像素图
像，例如，其中，像素的中心和其他部分有不均匀的分布。使电极的电 荷增多解决其中某些电泳粒子分布问题，然而，通常产生诸如在像素边 缘周围有不均匀电泳粒子分布的其他问题。

发明内容
本发明系统的目的在于克服在现有技术中的这些以及其他缺点。 本发明系统提出了可用于电泳显示设备中的像素，可使得在所述设 备中包含的带电粒子有更均匀的分布。通过本发明系统，可开发出如下 特点的像素，即，改进粒子切换速度，减少图像残留，仅需较低驱动电 压，通过避免使用"厚，，像素提供良好视角，在黑白系统中提高灰度级， 以及提高彩色显示设备的切换速度。
本发明的显示系统包括，具有彼此相对设置的上基板和基载体(base carrier)的像素；填充于上基板之间的间隙中的具有散布的电泳粒子的 电介质流体(即，液体或气体)；在相邻像素之间在上基板和基载体的 其中至少之一上设置的壁，以防止电泳粒子在相邻像素之间迁移；与壁 邻近设置且基本平4亍于壁的内表面延伸的环绕电极；以及促进结构 (facilitating structure ),促进结构可为导体或绝缘体。
当促进结构为导体时，可将促进结构有益地基本沿环绕电极的内表 面设置，促进结构具有相对环绕电极电浮动的弯曲内表面。促进结构沿 环绕电极的内表面可以是连续或间断的。在一个实施例中，促进结构的 外表面基本平行于环绕电极的内表面。
可以将壁的外表面设计成具有至少三个边的闭合几何形状。
像素可包括设置在基载体附近且基本平行于基载体内表面延伸的 驱动电极。促进结构在驱动电极上基本上处于中央。
当促进结构由一种或多种绝缘材料制造时，有益地将促进结构实际 上设置在驱动电极上面或者处于驱动电极下面，或者处于驱动电极上面 和下面，并且可由一种或多种层叠材料组成。促进结构可由透明、半透 明和有色材料中的之一形成。在本发明设备的一个实施例中，促进结构 为第一促进结构，并且可以在驱动电极的中心位置构造出一个或多个窗 口；并且在驱动电极下面设置第二促进结构。
在驱动电极上面可设置平坦化层(planarizing layer)，使电介质流 体(即液体或气体)不进入平坦化层与驱动电极之间，并且增大驱动电
极与电介质流体之间的间隙。可以将平坦化层构造为形成面对电介质流 体的斜面、棱锥、孔洞和切口表面之一。这样构造驱动电极和基载体， 使平坦化层产生与电介质流体(即液体或气体)接触的基本平坦的表面 区域。在一个实施例中，平坦化层为笫一平坦化层，且像素包括沉积在 第 一平坦化层上面的第二平坦化层，产生与电介质流体接触的基本平坦 的表面区域。第二平坦化层可以为抗粘着层。
在同时具有第一平坦化层和第二平坦化层的实施例中，可以将第二 平坦化层沉积在基载体上面，处于驱动电极与基载体之间，以产生与电 介质流体(即液体或气体)接触的基本平坦的第 一 平坦化层的表面区域。 在一个实施例中，平坦化层可由透明材料形成，并且像素可包括设置在
平坦化层下面的滤色器。滤色器可以形成为按照RGB颜色体系、CMY 颜色体系、以及RGB和CMY颜色体系的组合中的一种着色的多种滤色 器之一。


应当清楚地理解，为了说明的目的而包含附图，附图并不代表本发 明系统的范围。在附图中，不同附图中的相同附图标记表示相同元件。 图1表示根据本发明系统一个实施例的像素显示系统的顶视图； 图2表示根据本发明系统 一 个实施例的像素显示系统的剖面图； 图3表示根据本发明系统一个实施例的电场线的分布； 图4表示根据本发明系统一个实施例可用于增大像素密度的不同形 状的像素；
图5表示本发明系统的一个实施例；
图6表示本发明系统的另一实施例；
图7表示本发明系统一个实施例的操作；
图8表示本发明系统实施例的进一步操作；
图9A， 9B表示本发明系统的另一实施例；和
图10A, IOB和11表示本发明系统一个实施例的操作。
具体实施例方式
本领域普通技术人员可知，在此全文使用的术语"显示设备"指利 用可移动粒子显示可由观察者看到的图像的任何设备，包括但不限于具
有围绕每个像素的公共电极的IPS电泳显示器，该电极作为保护电极和 收集电极操作；和带有制作成薄膜结构形成的保护电极的IPS电泳显示 器在显示器平面中。该术语还指不具有公共电极的电泳显示器。显示设 备可以符合、但并非必须符合标准IPS AMLCD基础结构。
此处所使用的术语"像素"指显示设备中所包含的特定的单元状结 构。单元状结构不限制尺寸、形状或设计，从而可包含多种可用于制造 本发明显示设备的形状和结构，包括子像素在内。
术语"电场线"指沿电场矢量方向作用的力，该力源于起始电极， 并且朝向目的电极的方向前进。
此处所使用的关于方位和位置的术语，是针对图像元素(像素)而 使用的。因而，诸如内部、外部等的术语，是针对包括限定像素界限的 外壁的像素结构。因此，诸如内部、外部等的术语表示像素在像素(外) 壁内的部分，术语"像素壁的外表面"等除外，其是自说明性的。其他 方位表示均用于说明像素外壁以内的空间。由此，本领域普通技术人员 很容易理解此处的其他方位表示。
图1-5表示本发明像素显示系统的一个实施例，其中，在像素中 利用促进结构重新分布电场线，该电场线是通过在一个或多个驱动电极 与一个或多个其他("公共，，)电极之间施加电压差而引起的。
图1表示可用于显示设备的多个像素101的顶视图，包括外壁103, 导电和电浮动促进结构105,由促进结构105的内表面111 (指像素的 内部)产生的内部构造107,以及驱动电极109。可选择地，内部构造 107可以是弯曲，圆形，椭圆形，伸长的椭圓形，或其他规则和/或不规 则的连续或不连续的弯曲结构。下面的示例表示优选的弯曲构造。
说明性地，图1中所示的用于每个像素101的壁103可以是正方形 形状。不过，如图4中所示，壁可以为任何形式的，包括但不限于矩形、 三角形、六边形、八边形和其他闭合几何形状，例如在二维中具有至少 三个边，以及包括圆形和椭圆形或其他形状的弯曲形状，以促进像素密 度。壁103的内表面115限定了像素的内部空间(例如封闭像素腔)。 由此，促进结构105的内表面111为像素101限定了内部构造107。
在为像素101形成内部构造107时，促进结构105的内表面可以但 不限于例如球形、椭圆形、伸长的椭圆形或其他连续或不连续的、规则 或不规则的弯曲结构。促进结构105的外表面113可以为多种形状，包
括但不限于矩形、三角形、六边形、八边形和其他闭合几何形状，例如
在二维中具有至少三个边，以及包括圓形和椭圓形或其剪切结构(cutout formation)(例如不连续)的弯曲形状。促进结构105的外表面113可 以但不是必需要与壁113的内表面115的形状相符(例如匹配)。
促进结构105可由透明、半透明、有色或无色材料构造而成，并且 可由适于导电的各种材料制成，例如，氧化铟锡(ITO),氮化钛(TiN)， 铝(Al),钛(Ti),导电聚合物薄膜，诸如填充有碳或金属粒子的聚 对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚醚砜(PES),适合使用的其他材料等。 通过常规方法制造的说明性结构105,可以是连续的片，或者可以是不 连续的，其内表面111通常形成弯曲内部构造。
尽管驱动电极109可以是不连续的，〗旦是说明性驱动电才及109延伸 了像素101的长度和宽度，例如可用于构造子像素，如本领域普通技术 人员会意识到的。电极109所用的材料包括诸如钛(Ti)，铝(Al)， 金(Au),铜(Cu),铬(Cr)，钼(Mo)的金属，ITO等，碳，银 糊，导电高聚合物材料，以及同类的材料的其他材料。在使用驱动电极 109作为反光层(例如用于反射式电泳单元)的情形中，还可以适当使 用具有高反射率的材料，诸如银(Ag),铝(Al)等。
促进结构105相对于驱动电极109而言可以直接处于驱动电极109 上面的中心位置，并且距离壁103—定距离设置，从而促进结构105起 到浮动电极的作用(例如与驱动电极109不直接电接触)。促进结构105 可以被形成为提供不同直径的弯曲内部构造107。促进结构105的外壁 113可以邻接像素壁103的内表面115设置(例如通过形成或者后续处 理)，或者可以稍稍偏离。考虑对像素性质的影响，包括孔径损失，像 素亮度减小，视角，保护电位，驱动电压，图象残留，以及本领域普通 技术人员应当很容易理解的像素的其他性质，促进结构105的宽度和长 度可根据显示设备制造商的需要而改变。促进结构105的宽度和长度可 以彼此相等或不相等。
由促进结构105的内表面111所形成的内部构造107,与促进结构 105的边可以具有相等的半径，或者可表现为使弯曲内部构造107的一 个或多个边具有比弯曲内部构造107的其他边(一个或多个)更大或更 小半径的通常的弯曲形状。
图2为包括像素201的电泳显示器的剖面图，包括顶部基板203,
基载体205,像素壁207,公共(环绕)电极209，驱动电极211,促进 结构213,内部弯曲构造215,电压驱动装置217,电介质流体219，以 及散布(例如悬浮)在流体(例如液体或气体)219内的带电粒子221。 顶部基板203和基载体205彼此相对设置。电介质液体219填充在顶部 基板203与基载体205之间的间隙中。壁207设置在相邻像素之间顶部 基板203和基载体205其中至少之一上面(参见图1),防止电泳粒子 221在相邻像素之间迁移。公共电极209设置在壁附近，并且基本平行 于壁的内表面延伸。以在基载体表面上的薄导电结构薄膜的形式提供公 共电极，或者可以是采用在基载体205的表面上薄导电结构膜形式的附 加公共电极。促进结构213沿环绕电极209的内表面设置，并且^f皮构造 成具有弯曲的内表面，其相对于环绕电极209是电浮动的。
顶部基板203可由透明材料，诸如包括但不限于聚对苯二甲酸乙二 酯(PET)，聚醚砜(PES)的聚合物薄膜，以及诸如玻璃，石英的无 机材料，以及其他适合使用的材料制成。通常，不使用导电材料形成顶 部基板203。
基载体205可以是大面积电子设备，诸如有源矩阵。在一个优选实 施例中，使用薄膜晶体管(TFT)技术实现有源矩阵设备，以保证所有 像素都被单独驱动。TFT是薄膜大面积电子设备中众所周知的开关元件, 并且在例如平板显示器应用中具有广阔的应用前景。在工业中，TFT的 主要制造方法是基于非晶Si ( a-Si)或低温多晶Si ( LTPS )技术，不过 可使用其他技术，诸如有机半导体或其他基于非Si的半导体技术(诸如 CdSe或ZnO )。
与使用TFT相比尽管灵活性较差，不过也可以使用在技术上要求更 低的薄膜二极管技术或金属-绝缘体-金属(MIM) 二极管技术来实现根 据本发明的基于有源矩阵的设备。
基载体205可由导电材料形成，包括但不限于诸如聚对苯二甲酸乙 二酯(PET),聚醚砜(PES)的聚合物薄膜，以及诸如石英的无机材 料，以及其他适合使用的材料。基载体205在操作上与电压施加装置217 耦合。可以将基载体205形成为容纳驱动电极211。可以将驱动电极211 形成为跨越像素201的长度和宽度或者其某一部分。如上面参照图1所 描述的，驱动电极211可由诸如钛(Ti),铝(Al),金(Au),铜(Cu) 等的金属，碳，银糊，或导电高聚合物材料制造而成。
像素壁207设置在顶部基板203与底部基载体205之间。像素壁207 形成像素201的内部。像素壁207可由聚合物树脂或者其他适当材料制 造而成。可以将像素壁207形成为使公共电极209嵌入或者部分嵌入其 中，或者附加地或者可选择地，可将公共电极形成为位于基载体205表 面上的薄导电结构薄膜。公共电极209的高度等于或者小于像素壁207 的高度。闭合电极(enclosing electrode) 209可以由导电材料制造而成， 诸如钛(Ti),铝(Al),金(Au)，铜(Cu)等，碳，银糊，导电高 合物聚材料等。
促进结构213按照通常平行的方式说明性地位于驱动电极211的上 面。电介质材料位于促进结构213与驱动和公共电极211， 209之间。 由此方式，促进结构213相对于驱动电才及211和7>共电极209是浮动的。 换言之，促进结构213与驱动电极211和公共电极209可以不电耦合(例 如绝缘)。在驱动电极211和公共电极209之间所感应的电场中设置促 进结构213,导致电场线重新分布，从而如下面更详细描述的，在^f象素 的观察区域上将导致更好的粒子分布。
可根据促进结构213距驱动电极211的距离，调节促进结构213距 壁207的距离，在有些实施例中包括考虑像素尺寸(例如读取直径)， 使得即便在圆形像素的情况下，也能增大粒子位移(包括朝向像素中 心)。
在驱动电极211与促进结构213之间可设置抗粘着层。如上面参照 图1所讨论的，促进结构213的内表面在驱动电极211上面形成内部弯 曲构造215。说明性地，在像素210内促进结构213可以基本形成在中 心，以便促进结构213通常距像素210是等距离的，不过可以适当利用 在此配置中的变化。可以将促进结构213的外表面形成为任何形状结构， 包括但不限于矩形、三角形、六边形和其他闭合几何形状，例如在二维 中具有至少三个边，以及包括圆形和椭圆形形状的弯曲形状等。根据本 发明系统的一个实施例，促进结构213的外表面通常与像素壁207内表 面的轮廓相符，不过正如本领域普通技术人员4艮容易想到的，也可以适 当引入其他改变。促进结构213的内表面通常为弯曲形状，在像素201 内形成通常弯曲的内部空间。
电介质流体219 (即液体或气体)可以是有色或无色的，通常是透 明的，并且由例如硅油，曱苯，二曱苯，高纯度石油，或者其他普通透
明液体或无色气体等制成。带电粒子221设置在电介质流体219的内部 (例如悬浮)。带电粒子221可以是有色的，黑色，白色，反射性着色， 或者其他颜色或颜色的组合。粒子221可以由诸如聚乙烯，聚苯乙烯的 材料或者其他材料制成。
在像素201操作期间，电压驱动装置217可操作地与驱动电极和公 共电极耦合，向其施加电压，并且在其间感应出电场。公共电极209说 明性地可以作为像素201的公共电极操作，并且可作为数个像素的公共 电极来操作，诸如图1中所示的数个像素101。
才艮据本发明系统，在通过电压驱动装置217施加电压时，在驱动电 极211与7>共电极209之间感应出的电场线通常是重新分布形成的、朝 向像素201内部分布的放射状(radial-shaped)电场线。换言之，由促 进结构213形成的内部圆形构造215促使电场线在像素201的内部更均 匀地放射状(radial)分布。电场线放射状地重新分布通常会增大通过像 素201的中心感应出的电场线的强度，因而通常使粒子在像素201的观 察孔内以及驱动电极211上更均匀地分布。
考虑显示板结构性质，诸如在显示板内像素覆盖区域，通过促进结 构213可使像素201保持三角形、正方形、六边形或其他形状结构，同 时改进粒子分布的均匀性，与外部像素形状无关。
图3表示根据本发明系统的一个实施例，包括促进结构303的像素 301的场线重新分布。在施加电压时，在驱动电极315与公共电极(为 了简化附图没有表示出，说明性地在结构上可以与图2中所示的公共电 极209相同)之间感应出的电场线309,由于促进结构303的内部弯曲 表面311而朝向像素301的中心基本上成放射状对称的重新分布。在此 结构中，由于电场导致的感应电荷，促进结构303起到浮动电极的作用。 如参照之前的附图例如图2所描述的，促进结构303可以处于y^共电招^ 附近，不过与公共电极没有电接触。因而，在促进电极303上产生的电 荷是由于感应电荷(例如电容性耦合)造成的，而不是由于公共电极， 驱动电极与促进结构303之间的电导通引起的。因此，促进结构303作 为重新分布电极的浮动电场线起作用，不作为粒子收集电极。
图4示意性地表示根据本发明系统的实施例的像素可采用的外部形 状403和相应促进结构405的示意性内部形状，说明性地，其可以;陂形 成为连续的促进结构(例如连续的促进结构407),或者不连续的促进结构(例如不连续的促进结构409)。适当的外部形状包括但不限于矩 形，三角形，六边形和例如在二维中具有至少三个边的其他闭合几何形 状，以及包括圆形和椭圆形的弯曲形状。可根据设计考虑，包括但不限 于如上所述具有像素的显示板的像素密度来选择像素的外部形状。
图5表示本发明像素显示系统的一个实施例，由具有壁503的像素 501，形成与参照图1-4所述相同构造的内部弯曲构造509的第一促进结 构505，以及第二 (浮动)促进结构507组成。
图5表明进一步包括笫二促进结构507。第二促进结构设置在驱动 电极513的下面。驱动电极513如图所示具有另一特征，如图所示在驱 动电极513中形成有(例如蚀刻)通常的圆形窗口 515。在其他实施例 中，根据需要，窗口 515的具体形状是可以改变的，诸如矩形，三角形， 六边形，以及例如在二维中具有至少三个边的其他闭合几何形状，以及 包括圆形和椭圆形的弯曲形状等。第二促进结构507可由诸如适于导电 的材料制成，包括金属和聚合物导电薄膜。第二促进结构507可以是透 明，半透明或者有色的。第二促进结构507可以作为电容耦合电极，并 且根据需要，可突出到或者贯穿到驱动电极513的表面，或者没有突出 到或贯穿到驱动电极513的表面。第二促进结构5(X7在操作上作用与第 一促进结构505的操作相同，即由于电容耦合使电场线重新分布。
下面在图6-11中说明根据本发明系统进一步控制电场线使粒子均 匀分布。
图6表示通过使用平坦化和隔离薄膜层613来控制像素601的电场线。
像素601包括通过像素壁607提供预定间隙的顶部基板603和基载 体605。显示电极609处于基载体605的上面。显示电极609可以是有 色，无色，白色，黑色，反射性的等。可以将公共(即环绕)电极611 部分或者完全嵌入像素壁607之内。可选择地，公共电极可以形成为处 于基载体605表面上面的薄导电结构薄膜。
像素壁607所产生的间隙包含其中散布有带电粒子617的电介质流 体615。电介质流体615是无色透明流体，由例如硅油，甲苯，二甲苯， 高纯度石油，和其他适合使用的材料或者气体制成。根据需要，带电粒 子617可以是有色，黑色，白色，反射性的等。粒子617由诸如聚乙烯, 聚苯乙烯的材料，以及其他适合使用的材料制成。
如图示意性所示，平坦化和隔离薄膜层613沉积在显示电极609的 顶部上。如图6中所示，可以将薄膜613形成(例如沉积)成产生优先 收集区域，根据需要，其形状包括但不限于斜面，棱锥，孔洞，切口， 以及其他形状。适合用作薄膜层613的材料包括但不限于非晶氟树脂 (amorphous fluoresin),高透明聚酰亚胺，PET,氮化珪(SiNx ) ， 二 氧化硅(SiOx),氧化铝(Al2Ox),氧化钽和其他类似材料，诸如其 他电介质材料。薄膜613可以是透明，半透明或有色的。薄膜613也可 以-陂形成为滤色器(CF)或者抗粘着层。
根据本实施例，薄膜613工作促进在多个位置处对带电粒子的优先 采集，其中，较大电场和场线密度有选择地停留一定时间周期。通过有 选择地刺激像素，粒子617可以在不同阶段覆盖(例如填充)多个位置， 从而取决于粒子617的性质和不同阶段改进灰度级或者颜色分布。
图7表示根据本发明系统一个实施例的包括薄膜层703的像素701 的操作方法。
在从电压驱动装置705施加电压时，利用倾斜薄膜层703调节局部 电场强度。开始时(例如在像素被复位之后)，电场线的最密集聚集处 和较大电场处于调整薄膜703最薄的位置。带电粒子707优先选择在该 位置处开始收集。之后，当沉积在该初始位置的粒子707带电时，局部 场线开始被局部遮蔽，与所覆盖区域相邻的位置变为优选位置。因此， 通过增大和/或维持施加电场，像素701的可视部分在某些不同阶段越来 越多地被粒子707覆盖。另外，通过反转极性，像素701的可视部分按 照反转的顺序清晰化，具有最薄薄膜层703的区域首先清晰化，从而进 一步提供相对不同的阶段。
图8表示本发明系统两个实施例的示例。第一实施例801表示具有 大体棱锥形状的薄膜层803。在操作过程中，粒子首先收集在棱锥的每 一侧。当这些位置被局部遮蔽时，粒子继续填充到相邻位置，如图8中 实施例801的随后再现。第二实施例805示意地表示具有大体孔洞形状 (例如反转棱锥)的薄膜层807。在操作过程中，粒子首先优先收集在 孔洞〗氐点。而且，当初始位置纟皮局部遮蔽时，粒子继续填充相邻位置。
如图7和8中所示，使用这种遮蔽调整层(例如薄膜)，能够获得 基本均匀的逐步的粒子分布。说明性地，对于暗色粒子，本实施例增大
和改善了颜色/灰度级。
本发明设备在显示(例如驱动)电极处还可以包含两个或多个结构 化的隔离层(例如薄膜)，包含相同或者不同尺寸、直径和形状，采用 粗糙或精细图案特征，引入具有像素级的子部分的进一步结构(例如子 像素)。通过子部分，多个稍有不同的优先收集区域，例如贯穿表面区 域差异，薄膜厚度等，将启动连续状的收集，并且在这些区域处或者从 这些区域释放收集，而在像素表面区域上进行次划分的情形中，可实现 更加均匀的覆盖。这些层可以处于显示电极的顶部上，如图所示，从而
产生不均匀的表面，然而，利用沉积在显示电^f及顶部上并且^:例如平坦 化膜621覆盖的平坦化和隔离薄膜，诸如产生在流体介面处大致平坦的 表面区域的一定厚度的抗粘着层，可引起局部电场改变。在一个可替换
或者附加实施例中，通过在显示电极下面构造薄膜，诸如通过在TFT和 存储电容级别的当前制造方法中所使用的，可以引入显示电极的外形， 作为在显示电极顶部上沉积附加薄膜的 一 种替换方法。
图9A, 9B表示本发明设备的一个实施例，显示出像素内的子部分。 在像素901中，在显示电极905上设置第一薄膜层903,在靠近显示电 极905中心处制造该薄膜层的切口 907。在第一薄膜层903上面设置笫 二薄膜层卯9,然而，第二薄膜层被蚀刻，沉积等，从而使其仅处于第 一薄膜层903上面，说明性地，示出于像素901的右侧上。当向像素施 加电压时，带电粒子911将优先收集在电场线最密集集中以及具有较大 电场的位置，在此情形中为显示电极905没有被薄膜层903和909覆盖 的区域。当处于该位置的局部场线#皮遮蔽时，填充电场线的下一个最密 集集中的位置。在所示实施例中，下一填充区域为仅被第一薄膜层903 覆盖的区域。如前所述，当该区域被遮蔽时，填充具有下一个最密集集 中的电场线和下一个最大电场的下 一 区域，在此情形中为同时被第 一薄 膜层903和第二薄膜层909覆盖的区域。通过增大施加的电场，像素S>01 因而变得例如越来越暗。因此，在反转极性时，像素按照相反的顺序清 晰化，没有薄膜层的区域首先清晰化。
在电泳显示设备中使用成形薄膜层逐步分布带电粒子的方法，可应 用于彩色显示设备，以及黑白(例如灰度)显示设备。在彩色显示设备 中，可采用使用一个或多个滤波器的滤色器。滤色器可以为RGB滤色 器，CMY滤色器，或者这两种滤色器的组合。可使用滤色器在像素内 产生子部分，并且可以与一个或多个薄膜层结合使用。在显示电极处可
具有两个或多个结构化的具有不同厚度或介电常数的隔离滤色器层，从 而调整显示电极的观察侧的局部电场。如图所示，这些层可以处于显示 电极的顶部上，从而产生不均匀的表面。在一个可选实施例中，可利用 沉积在显示电极顶部上的并且被滤色器薄膜或平坦化膜所覆盖的平坦
化和隔离层来引入局部电场调整，例如图6中所示的平坦化膜621,例 如在流体界面处产生基本平坦的表面区域的一定厚度的抗粘着层。注 意，通过在显示电极下面构造薄膜，诸如通过在TFT和存储电容级别的 当前制造方法中所使用的，可以引入显示电极的外形，作为在显示电极 和/或滤色器顶部上沉积附加薄膜的 一 种替换。
图10A, IOB表示应用于利用RGB滤色器的彩色显示设备的本发明 系统的一个示意性的实施例。像素1001包括驱动电极1003，在其上设 置有具有部分1013, 1015, 1017的滤色器。在图10中，滤色器为RGB 滤色器，其中左侧部分1013为红(R)色，中间部分1015为绿(G)色， 右侧部分1017为蓝(B)色。在滤色器上设置第一薄膜层1007,在滤色 器1005的中心1015上面具有切口 1009。在第一薄膜层1007的顶部上 设置(例如蚀刻，沉积等)笫二薄膜层1011,不过将第二薄膜层1011 形成(例如切割)为仅覆盖滤色器1005的右側部分1017。
如图10A, IOB中所示，当向4象素施加电压时，中心切口 1009作为 优先收集区域。从RGB层完全没有被覆盖的起始状态开始，通过施加 电压，像素1001的颜色外观从白色变为品红色，表示滤色器1005的左 侧部分1013 (红)与右侧部分1017 (蓝)组合。当保持或增大电压时， 下一个优选区域被覆盖，在此情形中，该区域为第一薄膜层1007上的 处于滤色器1005左侧部分1013上的区域，并且像素1001色表变为蓝 色，仅表示滤色器的左侧部分1017 (蓝)。在这一阶段，如果保持或者 进一步增大电压，则将覆盖第三优选区域，该区域为处于第二薄膜层 1011上面的区域，并且像素1001此时将变为黑色。如果此时反转驱动 电压的极性，则粒子将首先从最优选区域离开，在此情形中离开中心切 口 1009。像素1001的色表颜色将变为青色，表示滤色器1005的左侧部 分1017 (蓝)与中心部分1015 (绿)的组合。
图10A, 10B中的像素1001也可以从所有区域都被粒子覆盖的黑色 状态开始。当反转电压的极性时，中心切口 1009首先清晰化，像素1001 的外观变为绿色。当保持或增大反转电压时，下一个优选区域清晰化，
该区域为处于滤色器1005左側部分1013上面的第一薄膜层1001上的 区域，并且像素1001外观变为黄色，表示滤色器1005的中心部分1015 (绿)与左侧部分1013 (红)的组合。在此阶段中，如果保持或者增大 反转电压，则所有区域都将清晰化，并且像素1001的外观将变为白色。 如果改变反转电压，使其变为正电压，则下一优选区域将首先被填充， 在此情形中为中心切口 1009,并且像素1001的颜色将变为红色，表示 滤色器1005的没有被覆盖的左侧区域1013 (红)。
还可以以包含CMY滤色器的系统利用图IOA， 10B中所示的实施 例。图11表示这种包含CMY滤色器的系统。在CMY滤色器完全没有 被覆盖的起始状态下开始，当施加电压时，像素1001的外观颜色从白 变为绿。保持或增大电压，进一步将像素的外观颜色变为黄色。在此阶 段，通过增大电压，此时像素变为黑色。通过将电压反转，滤色器区域 此时有选择地没有被覆盖，与上面所述的RGB像素相似。
在一个可选实施例中，在彩色显示设备中，在显示设备制造过程中 通过调整驱动电极的外形，可以出现均匀地分布的带电粒子。在像素中， 外形改变的驱动电极可以被设置在像素中的滤色器的下面。在制造过程 中，在定义驱动电极之前，可使用不同厚度的薄膜层用于引入外形。引 入到TFT和存储电容器级别的驱动电极的外形，避免进行附加处理。驱 动电极依然通过薄膜层或滤色器而被平坦化。
由于本发明设备控制电场线分布，形成更均匀的带电粒子分布，减 小了显示设备中像素间的串扰。本发明设备适用于采用闭合公共(例如 环绕)电极的显示设备中，以及不采用这种闭合公共电极的设备中。
已参照附图描述了本发明的实施例，应该理解，本发明并不局限于 具体实施例，并且，在不偏离如所附权利要求所限定的范围或精神的奉 件下，本领域普通技术人员可想到多种变化和修改。例如，尽管通常将 调整结构描述为连续结构，不过在不偏离本发明的精神和范围的条件 下，可易于采用分区、子分区，和/或子像素的形式对这些结构进行修改。 特别是，这些修改的结构可用于提高像素内的色彩混合。此外，尽管将 粒子示意性地描述为有色或反射式的，本领域普通技术人员会容易地意 识到，还可适宜地采用有色、反射性、不同色、白和/或黑粒子的任何组 合，其中，选出具有不同电荷特性的不同常用类型粒子(例如，不同色 彩)，以便可以有选择性地灵活移动(mobilize)不同常用类型粒子。
此外，在以上对本发明系统的实施例的描述中参考了附图，附图构 成说明书的 一部分，在附图中示意性地显示出可使系统得以实现的具体 实施例。对这些实施例的描述足够详尽到使得本领域普通技术人员能够 实现本发明所披露的系统，且应该理解，在不偏离本发明精神和范围的 条件下，可使用其他实施例以及可对结构和逻辑进行修改。例如，本领 域技术人员显然能够想到，在不偏离本发明精神或范围的条件下，可结 合作为例子在此讨论的分步式粒子分布层利用此处清楚描述的促成结 构。这些组合以及其他明显组合显然处在本发明系统的范围和范畴内。 因此，说明书不具有限制意义，本发明的范围仅由所附权利要求进行定 义。
在解释所附权利要求时，应该理解
a) 词语"包括"不排除存在有不同于给定权利要求中所罗列元件 或动作的其他元件或动作；
b) 词语元件之前的"一个或一"不排除有多个这样的元件存在；，
c) 权利要求中参考标记并不限制其范围；
d) 数个"装置"可通过同样的物品或硬件或软件实现的结构或功 能表示；
e) 所4皮露的任何元件都可包括硬件部分(例如，包括分立和集成 的电子电路)、软件部分(例如，计算机编程)，及其任何组合；
f) 硬件部分可包括模拟和数字部分的之一或二者；
g) 如果没有其他明确表示，可将在此所披露的设备或其部分组合 在一起或分成更多部分；以及
h) 如果没有明确表示，动作或步骤并非要按照特定顺序进行。
权利要求
1.一种像素，包括彼此相对设置的上基板和基载体(205，605)；散布有电泳粒子的电介质流体，所述流体处在上基板与基载体之间；环绕电极，设置在所有或部分电介质流体周围；以及位于像素中的促进结构，其中，促进结构配置成调整与围绕电极相关的电场。
2. 根据权利要求l的像素，其中，促进结构是导电的，且相对于环 绕电极配置成是电浮动的。
3. 根据权利要求l的像素，其中，促进结构沿环绕电极的内表面设 置，并且配置成具有弯曲的内表面。
4. 根据权利要求1的像素，还包括设置在上基板或基载体其中至少 一个上并且在像素与相邻像素之间的壁，所述的壁配置成防止电泳粒子 在像素与相邻像素之间迁移。
5. 根据权利要求4的像素，其中，该环绕电极设置在壁附近，并且 基本平行于壁的内表面延伸。
6. —种像素，包括 彼此相对设置的上基板和基载体；填充在上基板与基载体之间的间隙中的具有散布的电泳粒子的电 介质流体；设置在上基板和基载体其中至少一个上且处于相邻像素之间的壁， 所述壁配置成防止电泳粒子在相邻4象素之间迁移；环绕电极，设置在所述壁附近，并且基本平行于壁的内表面延伸；以及沿环绕电极的内表面设置的促进结构，其配置成具有弯曲的内表 面，其中，所述促进结构配置成相对于环绕电极是电浮动的。
7. 根据权利要求6的像素，其中，所述促进结构沿环绕电极的内表 面是不连续的。
8. 根据权利要求6的像素，其中，所述促进结构沿环绕电极的内表 面是连续的。
9. 根据权利要求6的像素，其中，所述促进结构的外表面基本平行于环绕电极的内表面。
10. 根据权利要求6的像素，其中，所述壁的外表面配置成为具有 至少三个边的闭合几何形状。
11. 根据权利要求6的像素，包括设置在基载体附近并且基本平行 于基载体的内表面延伸的驱动电极。
12. 根据权利要求11的像素，其中，所述促进结构基本处于驱动电 极上面的中心位置处。
13. 根据权利要求6的像素，其中，由透明，半透明或有色材料之 一配置所述促进结构。
14. 根据权利要求6的像素，其中，所述促进结构为第一促进结构， 进一步包括配置在驱动电极的一部分中的开口；以及设置在驱动电极下面的第二促进结构。
15. 根据权利要求14的像素，其中，所述开口处于驱动电极的中心部分。
16. 根据权利要求11的像素，包括设置在驱动电极上面的平坦化 层，其中，所述平坦化层配置成使电介质流体不进入平坦化层与驱动电极之间，并且配置成在驱动电极与电介质流体之间产生增大间隙。
17. 根据权利要求16的像素，其中，所述平坦化层配置成形成斜面, 棱锥，孔洞或面对电介质流体的切口表面之一。
18. 根据权利要求16的像素，其中所述驱动电极和基载体配置成使 平坦化层产生与电介质流体接触的基本平坦的表面区域。
19. 根据权利要求16的像素，其中，所述平坦化层为第一平坦化层， 该像素包括沉积在第一平坦化层上面并且配置成产生与电介质流体接 触的基本平坦的表面区域的第二平坦化层。
20. 根据权利要求16的像素，其中，所述第二平坦化层配置成为抗 粘着层。
21. 根据权利要求16的像素，其中，所述平坦化层为第一平坦化层， 该像素包括沉积在基载体上面、处于驱动电极之间的第二平坦化层，其 中，将所迷第二平坦化层配置成产生与电介质流体接触的基本平坦的第 一平坦化层的表面区域。
22. 根据权利要求16的像素，其中，所述平坦化层是由透明材料制成的，该像素包括滤色器。
23. 根据权利要求22的像素，其中，所述滤色器设置在平坦化层的 下面。
24. 根据权利要求22的像素，其中，所述滤色器为配置成按照RGB 颜色系统，CMY颜色系统或RGB与CMY颜色系统的组合之一着色的 多个滤色器中的一个。
25. —种形成显示器的方法，包括如下动作 形成彼此相对设置的上基板和基载体；将有散布电泳粒子的电介质流体填充在上基板与基载体之间的间 隙中；在相邻像素之间形成设置在上基板与基载体中的至少一个上的壁， 防止电泳粒子在相邻像素之间迁移；在壁附近设置环绕电极，该环绕电极基本平行于壁的内表面延伸；以及沿环绕电极的内表面设置促进结构，以提供弯曲的内表面，且相对 于环绕电极是电浮动的。
26. 根据权利要求25的方法，包括如下动作在基载体的附近设置基本平行于基载体的内表面延伸的驱动电极； 在驱动电极上面设置平坦化层，使电介质流体不进入平坦化层与驱 动电极之间，并增大驱动电极与电介质流体之间的间隙。
27. 根据权利要求26的方法，其中，所述像素包括滤色器。
28. 根据权利要求26的方法，包括将平坦化层形成为斜面，棱锥， 孔洞和面对电介质流体的切口表面之一 的动作。
全文摘要
一种像素(101)，具有彼此相对设置的上基板(203)和基载体(205)；在上基板与基载体之间的间隙中填充具有散布电泳粒子(221)的电介质流体(219)；在相邻像素之间设置在上基板与基载体中的至少一个上的壁(207)，防止电泳粒子在相邻像素之间迁移；设置在壁附近并且基本平行于壁的内表面延伸的环绕电极(209)；以及沿环绕电极的内表面设置的促进结构(213)，其具有弯曲的内表面，其中，所述促进结构相对于环绕电极是电浮动的。可以以被着色，黑，白，和/或反射性的粒子使用所述像素。所述像素中可包含滤色器。
文档编号G02F1/01GK101341440SQ200680048232
公开日2009年1月7日 申请日期2006年12月14日 优先权日2005年12月20日
发明者M·H·W·M·范德尔登, M·T·约翰逊, R·M·舒尔比尔斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司