电光显示器的底板的制作方法

专利名称：电光显示器的底板的制作方法
技术领域：
本发明涉及电光显示器和在这种显示器中使用的底板。更具体地，在一个方面中，本发明涉及这种设有在相邻像素之间的低介电常数和/或高电阻率的区域的底板。本发明还涉及结合了这种底板的电光显示器。在另一方面中，本发明涉及电光显示器及其部件，其被设计用以消除在相邻像素之间由用于制作底板的低分辨率工艺引起的非成像区域。
背景技术：
电光显示器包括电光材料层，这是在这里使用的一种术语，其在成像领域中的常规意思表示具有在至少一个光学特性方面不同的第一和第二显示状态的材料，该材料通过给材料施加电场从其第一变到第二显示状态。尽管该光学特性一般是人眼可察觉的颜色，但它可以是另一种光学特性，例如光传输、反射系数、发光、或在预期用于机器读取的显示器的情况下，在可见光范围以外的电磁波长反射系数变化的意义上的伪颜色。
本发明的电光显示器一般包含电光材料，其在电光材料具有固体外表面的意义上是固体，尽管该材料可以并且通常具有内部液体或填充气体的空间，以及使用这种电光材料组装显示器的方法。为了方便起见，在下文可以将这种使用固体电光材料的显示器称为“固体电光显示器”。由此，术语“固体电光显示器”包括旋转双色元件显示器(参见下面)、气体基电泳显示器、封装的电泳显示器、微单元电泳显示器、和封装的液晶显示器。
这里以其在本领域中的常规意义使用术语“双稳态”和“双稳性”用来表示包括具有在至少一个光学特性方面不同的第一和第二显示状态的显示元件，并且以便在驱动任何给定元件之后，借助有限持续时间的寻址脉冲来采取其第一或第二显示状态，在终止该寻址脉冲之后，该状态将持续至少几次，例如至少四次，改变显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间。在公开的美国专利申请No.2002/0180687中表明，具有灰度的一些粒子基电泳显示器不仅在其极端黑白状态中是稳定的，而且在其中间灰度状态中也是稳定的，一些其它类型的电光显示器的情况也是一样的。这种类型的显示器被适当地称为“多稳态”而不是双稳态，尽管为了方便起见这里可以使用常规术语“双稳态”来涵盖双稳态和多稳态显示器。
几种类型的电光显示器是已知的。一种类型的电光显示器是例如下述中所描述的旋转双色元件类型美国专利No.5,808,783；5,777,782；5,760,761；6,054,071 6,055,091；6,097,531；6,128,124；6,137,467和6,147,791(尽管这种类型的显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但是术语“旋转双色元件”优选是更精确的，因为在上述一些专利中，旋转元件不是球形的)。这种显示器使用大量小型体(一般是球形的或圆柱形的)，其具有两个或更多个具有不同光学特性的部分，和内部偶极子。这些体悬浮在矩阵内的充满液体的空泡内，这些空泡填充着液体以便这些体能够自由旋转。显示器的外观通过对其施加电场来改变，由此将体旋转到各个位置并改变通过可视表面看到的体的那些部分。这种类型的电光介质一般是双稳态的。
另一种类型的电光显示器使用介质，例如采用纳米铬膜形式的电铬介质，其包括至少部分地由半导电金属氧化物形成的电极和多个具有附着到电极的可逆颜色变化的染料分子；参见例如O′Regan，B.等人的Nature 1991，353，737；和Wood，D.的InformationDisplay，18(3)，24(2002年3月)。还参见Bach，U.等人的Adv.Mater.(2002，14(11)，845)。这种类型的纳米铬膜在例如美国专利No.6,301,038、国际申请公开No.WO 01/27690、和美国专利申请2003/0214695中也有描述。这种类型的介质一般也是双稳态的。
另一种类型的电光显示器，其是积极研究和研制了许多年的主题，即粒子基电泳显示器，其中在电场的影响下多个带电粒子移动通过悬浮流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳性、和低功耗的性质。不管怎样，这些显示器的长期图像质量的问题已经阻碍了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子易于稳定，结果导致这些显示器的不充分的使用寿命。
如上所述，电泳介质需要存在有悬浮流体。在大多数现有技术的电泳介质中，这种悬浮流体是液体，但电泳介质可以使用气态悬浮流体产生；参见例如Kitamura，T.等人的″Electrical toner movementfor electronic paper-like display″(IDW Japan，2001，PaperHCS1-1)，和Yamaguchi，Y.等人的″Toner display usinginsulative particles charged triboelectrically″(IDWJapan，2001，Paper AMD4-4)。还参见欧洲专利申请1,429,178；1,462,847；1,482,354和1,484,625；和国际申请WO 2004/090626；WO 2004/079442；WO 2004/077140；WO 2004/059379；WO2004/055586；WO 2004/008239；WO 2004/006006；WO 2004/001498；WO 03/091799和WO 03/088495。当介质在允许这种稳定的取向中使用时，例如在介质设置在垂直平面的迹象中，由于如同液体基电泳介质那样的粒子稳定，这种气体基电泳介质呈现出容易受到相同类型的问题的影响。实际上，粒子稳定在气体基电泳介质中呈现出比在液体基电泳介质中更严重的问题，因为与液体悬浮流体相比，气态悬浮流体的较低粘性允许电泳粒子的更快速的稳定。
近来公开了被受让给或以Massachusetts Institute ofTechnology(MIT)和E Ink Corporation的名义的许多专利和申请，其描述了封装电泳介质。这种封装介质包括许多小囊体，其每一个本身包括悬浮在液体悬浮介质中的包含内相的电泳移动粒子，和围绕该内相的囊体壁。一般，这些囊体自己保持在聚合粘合剂(binder)内以形成位于两个电极之间的粘附层。这种类型的封装介质例如在下述中有描述美国专利No.5,930,026；5,961,804；6,017,584；6,067,185；6,118,426；6,120,588；6,120,839；6,124,851；6,130,773；6,130,774；6,172,798；6,177,921；6,232,950；6,249,271；6,252,564；6,262,706；6,262,833；6,300,932；6,312,304；6,312,971；6,323,989；6,327,072；6,376,828；6,377,387；6,392,785；6,392,786；6,413,790；6,422,687；6,445,374；6,445,489；6,459,418；6,473,072；6,480,182；6,498,114；6,504,524；6,506,438；6,512,354；6,515,649；6,518,949；6,521,489；6,531,997；6,535,197；6,538,801；6,545,291；6,580,545；6,639,578；6,652,075；6,657,772；6,664,944；6,680,725；6,683,333；6,704,133；6,710,540；6,721,083；6,727,881；6,738,050；6,750,473；6,753,999；6,816,147；6,819,471；6,822,782；6,825,068；6,825,829；6,825,970；6,831,769；6,839,158；6,842,279；6,842,657；和6,842,167；以及美国专利申请公开No.2002/0060321；2002/0060321；2002/0063661；2002/0090980；2002/0113770；2002/0130832；2002/0131147；2002/0171910；2002/0180687；2002/0180688；2003/0011560；2003/0020844；2003/0025855；2003/0102858；2003/0132908；2003/0137521；2003/0151702；2003/0214695；2003/0214697；2003/0222315；2004/0012839；2004/0014265；2004/0027327；2004/0075634；2004/0094422；2004/0105036；2004/0112750；2004/0119681；和2004/0196215；2004/0226820；2004/0233509；2004/0239614；2004/0252360；2004/0257635；2004/0263947；2005/0000813；2005/0001812；2005/0007336；2005/0007653；2005/0012980；2005/0017944；2005/0018273；和2005/0024353；和国际专利申请No.WO 99/67678；WO 00/05704；WO00/38000；WO 00/38001；WO 00/36560；WO 00/67110；WO 00/67327；WO 01/07961；WO 01/08241；WO 03/107,315；WO 2004/023195；WO2004/049045；WO 2004/059378；WO 2004/088002；WO 2004/088395；WO 2004/090857；和WO 2004/099862。
许多上述专利和申请认识到，围绕封装的电泳介质中的离散微囊体的壁可以被连续相代替，由此形成所谓的聚合物分散电泳显示器，其中电泳介质包括电泳流体的多个离散微滴和聚合材料的连续相，并且即使没有离散囊体膜片与每单个微滴相关联，这种聚合物分散电泳显示器内的电泳流体的离散微滴可以被认为是囊体或微囊体；参见例如上述2002/0131147。因此，为了本申请，这种聚合物分散电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和悬浮流体没有被封装在微囊体内，而是保留在形成在载体介质内的多个腔内，一般是聚合膜。参见例如国际申请公开No.WO 02/01281，和公开的美国申请No.2002/0075556，两者都被受让给Sipix Imaging，Inc。
另一种类型的电光显示器是由Philips研制的电润湿显示器，并在期刊“Nature”2003年9月25日的文章(名称为″PerformingPixelsMoving Images on Electronic Paper″)中被描述。在2004年10月6日提交的共同未决的美国申请序列号No.10/711,802中表明这种电润湿显示器可以被制作成双稳态的。
其它类型的电光材料，例如聚合物分散液晶，也可用于本发明的显示器。
尽管电泳介质通常是不透明的(因为，例如，在许多电泳介质中，粒子基本上阻挡了可见光通过显示器的传输)并且以反射模式工作，但是可以将许多电泳显示器制作成以所谓的“快门模式”工作，其中一种显示状态基本上是不透明的并且一种是透光的。参见例如上述美国专利No.6,130,774和6,172,798以及美国专利No.5,872,552；6,144,361；6,271,823；6,225,971和6,184,856。介电泳显示器，其类似于电泳显示器但是依赖于电场强度的变化，可以以类似的模式工作；参见美国专利No.4,418,346。其它类型的电光显示器还能够以快门模式工作。
封装的或微单元电泳显示器一般不会受到传统电泳器件的聚集和稳定失效模式的影响，并提供另外的优点，例如在很多种柔性和刚性基板上印刷或涂敷显示器的能力。(词语“印刷”的使用旨在包括所有形式的印刷和涂敷，包括但不限于预测量式涂敷，例如小块模具式涂敷(patch die coating)、狭峰或挤压式涂敷、斜板或层叠式涂敷、淋幕式涂敷；滚筒式涂敷，例如刀过滚筒式涂敷、正反向滚筒式涂敷；凹版式涂敷；浸渍式涂敷；喷射式涂敷；新月式涂敷；旋转式涂敷；刷式涂敷；气刀式涂敷；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积；和其它类似技术。)这样，所得到的显示器可以是柔性的。另外，由于显示介质可以被印刷(使用多种方法)，因此显示器本身制作价格不高。
除了电光材料层之外，电光显示器通常还包括设置在电光材料的相对侧上的至少两个其它层，这两层之一是电极层。在大多数这种显示器中，这两层都是电极层，并且这些电极层之一或两个都被构图以限定显示器的像素。例如，一个电极层可以被构图成细长的行电极，并且另一个被构图成垂直于行电极延伸的细长的列电极，像素通过行和列电极的交叉来限定。可替换地，并且更通常地，一个电极层具有单个连续电极的形式，并且另一个电极层被构图成像素电极矩阵，其每一个限定显示器的一个像素。在另一种类型的电光显示器中，其预期与铁笔、印刷头或类似的与显示器分开的可移动的电极一起使用，仅相邻电光层的层之一包括电极，电光层的相对侧上的层一般是旨在防止可移动电极损坏电光层的保护层。
三层电光显示器的制造通常涉及至少一次层叠操作。例如，在几个上述MIT和E Ink专利和申请中，描述了用于制造封装的电泳显示器的工艺，其中在粘合剂中包括囊体的封装的电泳介质被涂敷到在塑料膜上包括氧化铟锡或类似导电涂层(其用作最终显示器的一个电极)的柔性基板上，囊体/粘合剂涂层被干燥以形成坚固地粘附到基板上的电泳介质的粘附层。分别准备包含像素电极阵列的底板和将像素电极连接到驱动电路的适当的导体配置。为了形成最终的显示器，其上具有囊体/粘合剂层的基板使用层叠粘附剂被层叠至底板。(可使用非常类似的工艺来准备电泳显示器，其通过用简单的保护层例如塑料膜替换底板可与铁笔或类似可移动电极一起使用，铁笔或其它可移动电极可以在其上方滑动。)在这种工艺的一种优选形式中，底板本身是柔性的，并且通过在塑料膜或其它柔性基板上印刷像素电极和导体来准备。通过这种工艺用于显示器的大量生产的明显的层叠技术是使用层叠粘附剂的滚筒式层叠。类似的制造技术可以与其它类型的电光显示器一起使用。例如，微单元电泳介质或旋转双色元件介质可以用与封装的电泳介质基本相同的方式被层叠至底板。
在上述工艺中，支撑电光层的基板至底板的层叠可以通过真空层叠被有利地执行。真空层叠在从层叠的两层材料之间排出空气方面是有效的，由此避免了在最终显示器中的不想要的气泡；这种气泡可能在显示器上形成的图像中引入不希望有的伪像(artifact)。然而，以这种方式，电光层的这两部分的真空层叠对所使用的层叠粘附剂强加严格的要求，尤其是在使用封装电泳介质的显示器的情况下。层叠粘附剂必须具有足够的粘附强度以将电光层粘合到其将要层叠的层(一般是电极层)，并且在封装电泳介质的情况下，粘附剂还必须具有足够的粘附强度以将囊体机械地固定在一起。如果电光显示器是柔性类型的(并且旋转双色元件和封装电泳显示器的重要优点之一在于它们可被制作成柔性的)，则粘附剂必须具有足够的柔韧性以便当显示器弯曲时不在显示器中引入缺陷。层叠粘附剂必须在层叠温度下具有适当的流动性质以确保高质量层叠，并且在这一点上，层叠封装电泳和一些其它类型的电光介质的要求异乎寻常地困难；该层叠在不超过约110℃的温度下进行，因为介质不能在没有损伤的情况下暴露于显著较高的温度，但是粘附剂的流动必须克服包含囊体的层的相对不平的表面，该表面是由下面囊体的不规则导致的。层叠温度实际上应当保持尽可能地低，并且室温层叠将是理想的，但是没有发现允许这种室温层叠的商用粘附剂。层叠粘附剂必须与显示器中的所有其它材料是化学上兼容的。应当避免溶剂基层叠粘附剂；已经发现(尽管并没有显现在文献中已经有描述)，在层叠之后留在粘附剂中的任何溶剂都具有在电光介质中引入不希望有的污染物的强趋势。
如在上述美国专利No.6,831,769中详细讨论的，用于电光显示器中的层叠粘附剂必须满足一定的电准则，并且这在选择层叠粘附剂时会引入相当多的问题。层叠粘附剂的商业制造者自然投入相当多的努力来确保调整这种粘附剂的该特性，例如粘附强度和层叠温度，以便粘附剂在它们的主要应用中很好地实施，其一般涉及层叠聚合和类似的膜。然而，在这些应用中，层叠粘附剂的电特性不是相关的，因此商业制造商并不注意这些电特性。实际上，E Ink研究人员已经观察到不同批次的相同商用层叠粘附剂之间的某些电特性的显著变化(高达几倍)，这大概是因为制造商试图优化层叠粘附剂的非电特性(例如抗细菌生长性)以及根本不关心所得到的电特性的变化。
然而，在电光显示器中，其中层叠粘附剂通常位于电极之间，其施加所需的电场以改变电光介质的电状态，粘附剂的电特性变得至关重要。如对电气工程师来说显而易见的，层叠粘附剂的体积电阻率变得重要，因为跨越电光介质的电压降基本等于电极两端的电压降，减去跨越层叠粘附剂的电压降。如果粘附层的电阻率太高，则在粘附层内将出现显著电压降，需要增加电极两端的电压。以这种方式增加电极两端的电压是不希望的，因为它增加了显示器的功耗，并且可能需要使用更复杂和昂贵的控制电路来处理所涉及的增加的电压。另一方面，如果跨越显示器连续延伸的粘附层与电极矩阵接触，如同在有源矩阵显示器中那样，则粘附层的体积电阻率应当不要太低，或者电流通过连续粘附层的横向传导可能在相邻电极之间引起不希望有的串扰。
实际上，具有10-15μm的均匀厚度和约为10-10～10-9S/cm的电导率的层叠粘附层已经用于电光显示器中。这种电导率范围是基于显示器性能的电模型、一般用于这种显示器中的各种电光材料的已知电导率和像素大小选择的。该目标电导率范围实际上代表了一种折中。希望更导电的层叠粘附剂，因为较高的电导率意味着电光材料层引起较大的电压梯度。然而，由于层叠粘附剂的电导率以恒定像素分辨率和存储电容来增加，因此提供给像素的电荷被泄漏到相邻像素；这降低了跨越墨水的电压梯度并抵消了增加层叠粘附层电导率的效应。此外，如已经提到的，这种横向电荷泄漏可能引起相邻像素的光学状态的变化。希望将层叠粘附剂设计成提供良好的横向电压保持能力，并且跨越墨水层的电压梯度被最大化；因此，对高分辨率(每英寸100～200行，每毫米4～8行)有源矩阵显示器的研制性能要求需要各向同性导电的粘附剂具有在上述范围内的电导率。
存在与在电光显示器中使用粘附剂相关的另一问题，即像素“溢出(blooming)”，也就是说，在大于被像素电极本身占据的区域的区域上方像素电极引起电光介质的显示状态的变化的趋势。这种溢出效应在附图的图1A中被示意性地示出，其示出由施加驱动电压至电光显示器的两个相邻像素电极所引起的等势线。如从图1A中所看到的，等势线随着与像素电极的距离的增加而向外展开，并且由于施加到像素电极的驱动电压引起电光介质的显示状态的变化的区域遵从这些等势线，因此如果(比如)像素1，左手边像素是图1A已经对其施加驱动电压，其使电光介质转向其黑色显示状态(如观察者从图1A上面的介质观察所看到的)，则所得到的黑色区域，用D1表示，显著大于像素1本身。类似地，如果像素2，右手边像素是图1A已经对其施加驱动电压，其使电光介质转向其黑色显示状态，则所得到的黑色区域，用D2表示，显著大于像素2本身。无论何时驱动电压施加到像素1或像素2，像素1和2之间的中央区域都将转向黑色。这种像素溢出是不希望的，因为它不利地影响了显示图像的质量。
像素溢出可通过减小粘附层的厚度来降低，但是太薄的粘附层可能产生其它问题。例如，沉积在形成封装的电泳介质的囊体层上方的粘附层可以不仅用于层叠囊体至底板，还可用于平面化囊体层的不平的表面。太薄的粘附层可能不能提供足够的粘附力并且可能不能平面化囊体层。因此，不希望减小太多的粘附层的厚度，并且所选厚度可以是降低像素溢出所需的厚度和平面化和良好的粘附力所需的厚度之间的折中。

发明内容
上述2004/0252360描述了使用各向异性层叠粘附剂的电光显示器，该各向异性层叠粘附剂具有沿垂直于层叠粘附剂层的方向比沿该层的平面更高的电导率。本发明的一个方面涉及提供类似于使用各向异性层叠粘附剂所提供的那些优点的粘附层的替换修改而不需要形成这种粘附剂。本发明的这一方面也减小了像素溢出。
尽管上面已经将溢出描述为电光显示器中的问题，但是存在受控制的量的溢出实际上可能有用的特定情况，并且本发明的第二方面涉及提供具有这种受控溢出的电光显示器。
特定类型的电光显示器，尤其是所谓的“直接驱动显示器”(其中存在多个像素，每个像素具有像素电极和与其相关的分离导体，该显示器具有被设置用于控制通过其相关导体施加给每个像素电极的电压的控制器)，通常使用低分辨率工艺来制作，其在相邻像素之间留下显著间隙；这种显示器可以例如具有七段显示的形式用于显示数字。在这种显示器中，对于电光介质有利的是显示受控制的量的溢出，以便其光学状态通过像素电极来改变的电光介质的区域覆盖相邻像素电极之间的间隙，使得当观察者观察所得到的显示时这些间隙有效地消失。然而，该溢出不应当如此大以至于预期显示的图像变得失真。本发明的第二个主要方面涉及用于获得电光显示器中的这种受控溢出的方法。
在一个方面中，本发明提供用于电光显示器的底板，该底板包括多个像素电极，和与底板相邻设置的粘附层，该粘附层包括与底板的像素电极相邻设置的多个像素区，和设置在底板的两个像素之间的至少一个像素间(inter-pixel)区，该至少一个像素间区具有与粘附层的像素区相比较低的介电常数和较高的体积电阻率中的至少一个。
为了方便起见，本发明的该方面在下文可以被称为本发明的“肋状底板”。在该底板的优选形式中，像素间区包括由与形成像素区的材料不同的材料形成的至少一个肋。这种肋可具有小于约3的介电常数，和/或大于约1012ohm cm的体积电阻率。该肋可以具有至少约0.5的纵横比(肋的高度除以其宽度)，希望是至少约1.0，优选是至少约2.0。该肋或这些肋可以不完全延伸通过粘附层，因此该或每个肋的远离底板的端被粘附剂覆盖。
本发明提供包括本发明的肋状底板和与粘附层相邻的电光介质层的电光显示器。这种显示器可以使用上述任何类型的双稳态电光介质。由此，例如，该显示器可包括电泳电光介质，其包括悬浮流体中的多个带电粒子并能够在施加电场给悬浮流体时移动通过该悬浮流体。悬浮流体可以是气态的或液体。电泳介质可以是封装的，即，带电粒子和悬浮流体可以被限定在多个囊体或微单元内。第一方法还可以与包括旋转双色元件或电铬介质的显示器一起使用。
如所提到的，本发明的第二个主要方面涉及在电光显示器中形成受控溢出以覆盖相邻像素电极之间的间隙。在该整个目标内，本发明的该第二个主要方面包含几种不同的方法。本发明提供包括彼此间隔开的至少两个像素电极和与像素电极相邻设置的电光介质层，该电光介质层具有约20～约25μm的厚度和约1×1010～约4×1010ohm cm的体积电阻率。
本发明还提供一种电光显示器，其包括彼此间隔开的至少两个像素电极，和邻近像素电极的粘附层，以及设置在粘附层与像素电极的相对侧上的电光介质，该粘附层具有约40～约60μm的厚度和约3×109～约8×109ohm cm的体积电阻率。
最后，本发明提供驱动电光显示器的方法，该电光显示器包括彼此隔开的至少两个像素电极，和邻近像素电极设置的电光介质层，该方法包括施加电压脉冲给两个像素电极，该电压脉冲具有获得电光介质的饱和光学状态所需的电压和持续时间的约1.1～约3倍的电压和持续时间。希望该电压脉冲具有获得饱和光学状态所需的电压和持续时间的至少约1.3倍、优选至少约1.5倍的电压和持续时间。


如已经提到的，附图的图1A示出当将驱动电压施加给现有技术的电光显示器的两个相邻像素时产生的等势线。
图1B是类似于图1A的视图，但示出了当将驱动电压施加给结合了肋状底板的本发明的电光显示器的两个相邻像素时产生的等势线。
图2是结合了肋状底板的本发明的封装电泳显示器的小部分的示意侧视图。
具体实施例方式
如已经提到的，在其第一个主要方面中，本发明提供用于电光显示器的底板，该底板包括多个像素电极，和与底板相邻设置的粘附层，该粘附层包括与底板的像素电极相邻设置的多个像素区，和设置在底板的两个像素之间的至少一个像素间区，该至少一个像素间区具有与粘附层的像素区相比较低的介电常数和较高的体积电阻率中的至少一个。
本发明还提供结合了这种底板的电光显示器，即包括下述的电光显示器固体电光材料层，包括与电光材料层相邻设置的多个像素电极的底板，和插入在电光材料和底板之间的粘附层，该粘附层包括与底板的像素电极相邻设置的多个像素区，和设置在底板的两个像素之间的至少一个像素间区，该至少一个像素间区具有与粘附层的像素区相比较低的介电常数和较高的体积电阻率中的至少一个。
理论上，粘附层的像素间区的较低介电常数和较高体积电阻率能够通过处理最初基本上同质的粘附层来形成。例如，粘附层可以以成图像的方式被辐照固化以形成具有比粘附层的像素区更高的体积电阻率的像素间区。然而，目前优选像素间区由体(肋)形成，其与粘附层的剩余部分分开。这些肋优选具有非常低的介电常数(一般小于k＝3)并且是非常好的绝缘体(体积电阻率期望大于1012ohm cm)。这些肋的纵横比(高度/宽度)期望大于约0.5，优选大于约1.0，并且最期望大于约2.0。典型地，这些肋将具有1-20μm量级的宽度。商业可用的低k介电材料的实例包括具有k＝2.2的Nanoglass(注册商标)E(美国Sunnyvale California的Honeywell Corporation)，具有k＝3的Black Diamond(美国California，Santa Clara的AppliedMaterials)，具有1.1＜k＜2.5的纳米多孔硅石气凝胶(美国NewMexico，Albuquerque的Nanopore Inc.)，或其他本领域技术人员已知的这类材料。这些肋可以具有多种截面，包括正方形、矩形、梯形、半圆形等等，这取决于用于形成它们的工艺和使用它们的具体显示器。这些肋可以使用光刻法、印刷技术、或其它本领域技术人员已知的工艺来制作。取决于所包括的像素的大小，还可以制作用于底板的一组肋作为单独的目标(例如，通过冲压、管芯切割或铸模材料网，然后切割该网以形成用于单个显示器的肋的组)，然后将这些肋的组层叠或粘附至底板。
如图1B所示，这些肋(或其它像素间区)通过降低等势线展开成溢出(blooming)图案的趋势来起作用。更具体的说，这些肋防止了等势线在粘附层的厚度位于底板和肋的上部边缘(如图1B所示)之间的部分内的溢出，因此整体上像素溢出被降低，并且由像素3和4形成的区域D3和D4小于图1A所示的相应区域D1和D2。另外，当然，区域D3和D4之间的交叠显著小于D1和D2之间的交叠。
图2是结合了肋状底板的本发明的封装电泳显示器的小部分的示意侧视图。该显示器(通常用200表示)包括具有像素电极204和206的底板202、粘附层208、封装电泳层210、公共前电极212和透明前基板214，其形成观察表面，观察者通过其观察显示器200。
根据本发明，显示器200进一步包括肋216，图2中仅示出其中一个肋。肋216是矩形截面，并且没有完全延伸通过粘附层208的厚度，因此它们不接触通过粘附层208的部分厚度与其分开的电泳层210的囊体。例如，如果粘附层是大约15μm厚，则肋216可以是大约6μm高，由此降低了场扩展和溢出至用9μm的粘附层观察到的情况。
根据本发明的肋的使用允许使用较厚的或更导电的粘附层，其否则在通过溢出效应不牺牲分辨率的情况下是可以的。更导电的粘附剂降低了粘附层内的电压降，由此增加了跨越电光介质本身的电压降，并由此增加了介质的切换速度。
本发明的肋状底板在其中单个像素很小的高分辨率显示器方面是特别有用的，由于溢出主要是位于电极之间的层厚度的作用，并且因为通常不可以随着像素大小的减小而减小这些层的厚度，所以在受溢出影响的区域相对于单个像素的大小变得更大的意义上，溢出在具有较小像素的情况下变成更大的问题。在高分辨率彩色显示器方面溢出尤其是问题，其中不同颜色的像素彼此紧密相邻。考虑例如红/绿/蓝色显示器，其中像素排列成相同颜色的行，因此例如在相邻行中红色像素在侧面与蓝色和绿色像素相接。如果需要显示纯红色，则红色像素被设置成显示红色，而绿色和蓝色像素被设置成显示黑色。如果溢出发生在红色像素处，则部分相邻的绿色和蓝色像素将分别显示绿色和蓝色，由此导致所需的红色较不饱和。这种显示器的像素越小，给定量的溢出的效应越大。
由于这些原因，本发明的肋状底板在彩色显示器方面是特别有用的。这种彩色显示器可以是本领域中已知类型的电光显示器中的任何一种，并且尤其可以是上述2004/0263947中描述的类型中的任何一种，在此结合其整个公开作为参考，并且读者可以特别参考其来获得进一步的信息。该公开的申请中描述的显示器包括(a)显示器，包括包括第一可寻址子像素和与第一子像素相独立地可寻址的第二子像素的全色像素，其中第一子像素和第二子像素中的每个包括电泳粒子，并且当被寻址时能够显示选自包括白色、黑色、红色、绿色、蓝色、青色、品红色和黄色中的三种或更多种颜色(特别参见该公开的申请的图1D和段落 )；(b)其中粒子横向移动以便覆盖或显露设置在粒子距观察者的相对侧上的有色反射器或滤色器的显示器(特别参见图@a-2D和3A-3E，以及段落 ～ )；(c)通常类似于以上(b)中提到的那些的显示器，但具有两种不同类型的粒子，其具有不同的颜色，因此该显示器的每个像素可以显示(i)第一类型的粒子的颜色；(ii)第二类型的粒子的颜色；或(iii)设置在粒子距观察者的相对侧上的反射器或滤色器的颜色(参见图3F-3I，以及段落 ～ )；(d)通常地对于以上(c)中提到的那些的显示器，但其中悬浮粒子的悬浮流体是有色的并且省略了反射器或滤色器，因此当悬浮流体的颜色对于观察者可见时，出现第三种有色状态(参见段落 的图3L)；以及(e)具有三种不同类型的粒子的显示器，这些粒子具有不同的颜色(参见图3M，6A-6B，7A-7D和8A-8C以及段落 ～ )。
当然通过使用本发明的肋状底板还可以改善多种其它类型的彩色显示器。
肋状底板在防止柔性显示器中的“蠕变(creep)”方面也是有利的，例如底板(和存在的任何前基板)由柔性聚合膜、柔性金属箔或类似柔性材料形成的显示器。当这种显示器弯曲时，用于固定底板至电光介质和显示器的其它层的粘附层易于经受流体流动，结果电光介质相对于底板发生稍微移动。这可能导致严重的问题，例如如果该显示器是彩色显示器，其中滤色器阵列设置在电光介质距底板的相对侧上，因为在这种显示器中，滤色器阵列的各种颜色条纹或其它单元需要与像素电极对准，或者在显示的图像中可能出现严重的颜色失真。考虑例如其中两个相邻像素电极与红色和蓝色滤色器元件对准的显示器。如果滤色器阵列相对于底板蠕变，使得最初与红色元件对准的像素电极现在与半个红色元件和半个蓝色元件对准，那么易于显而易见的是，显示的图像的颜色将显著不同于预期的颜色。
根据本发明通过在粘附层内提供肋，可以最小化或消除蠕变。肋可用于仅防止蠕变并且不会降低溢出，在这种情况下肋的介电常数和体积电阻率是不相关的，并且仅需要肋足够刚性，并充分粘附到底板上，以抵抗粘附剂的流体流动。然而，更典型地，肋将用于同时降低溢出和蠕变。
现在将讨论本发明的第二个主要方面，即在相邻电极之间具有间隙的显示器中形成受控的溢出。如已经提到的，本发明提供三种不同方法来提供这种受控的溢出，即(a)控制电光介质的厚度和体积电阻率；(b)控制粘附层的厚度和体积电阻率；以及(c)控制驱动脉冲的长度，或更具体地说使用显著长于获得电光介质的饱和光学状态所需的相同电压的脉冲的持续时间的驱动脉冲。(术语“获得饱和光学状态”指的是开始于电光介质处于其极端光学状态之一的脉冲将导致电光介质朝着另一极端光学状态横穿其整个光学范围的90％。
已经发现，上述E Ink和MIT专利和申请，特别是本申请的第一部分中提到的“相关申请”中的一些中描述的优选电泳现在非常适合于受控的溢出。典型地，这种电泳显示器的电泳层将被优化用于不希望任何溢出的高分辨率有源矩阵底板，将具有约20μm的厚度和约4×1010ohm cm的体积电阻率，而其相关的粘附层具有约25μm的厚度和约8×109ohm cm的体积电阻率。用于这种显示器的典型波形是使用15V、800毫秒脉冲的全局更新(即每个像素被重写)。
在通过低分辨率工艺制作的底板中，相邻像素之间的典型间隙可以是200μm(0.2mm)，以及上述现有技术电泳显示器的溢出不足以“关闭”这些间隙。已经发现，足以关闭200μm的间隙的受控溢出可以通过增加电光介质和/或粘附层的厚度和/或电导率、或者通过使用比获得光学饱和所需的寻址脉冲更长的寻址脉冲来获得。
更具体地说，已经发现，适当程度受控的溢出可以使用厚度为约20～约25μm以及体积电阻率为约1×1010～约4×1010ohm cm的电光介质来获得。电光介质的电导率可以通过适当选择材料来控制；当电光介质包括包含处于连续粘结相的电泳粒子的悬浮流体的多个微滴时，如上述E Ink和MIT专利和申请中所描述的，一般最容易的是通过选择粘结相来控制电光介质的电导率。电光介质的电导率还可以通过在其中包括离子添加剂来控制。
适当程度受控的溢出还可以通过使用具有约40～约60μm的厚度以及约3×109～约8×109ohm cm的体积电阻率的粘附层来获得。粘附层的电导率可以通过适当选择材料、通过在其中包括添加剂、或者通过控制粘附剂的交联程度来控制，如上述共同未决的申请序列号No.10/810,761和WO 2004/088395中所描述的。
最后，已经发现，适当程度受控的溢出还可以使用驱动脉冲来获得，所述驱动脉冲长于获得电光介质的光学饱和所需的驱动脉冲，更具体地说是具有超过获得光学饱和所需的长度10～200％的长度的驱动脉冲。所使用的驱动方案可以包括全局或局部更新，即所有像素可以在每个更新中被重写或者仅需要改变的像素。受控溢出还可以通过重复施加寻址脉冲及其倒转给被寻址的像素来获得，因为已经发现这提供了比仅施加单个驱动脉冲更大的溢出。
根据上述，可以看出，本发明的第二方面提供了用于可选地闭合电光显示器中的像素之间的间隙的有效方法，其可以是上述类型中的任何一种。这些方法大大改善了通过低分辨率方法形成的显示器的外观，由此增加了这种显示器的商业上的吸引力。
权利要求
1.一种用于电光显示器的底板，该底板包括多个像素电极，和与底板相邻设置的粘附层，该底板特征在于，粘附层包括与底板的像素电极相邻设置的多个像素区，和设置在底板的两个像素之间的至少一个像素间区，该至少一个像素间区具有与粘附层的像素区相比较低的介电常数和较高的体积电阻率中的至少一个。
2.根据权利要求1的底板，其中该至少一个像素间区包括由与形成像素区的材料不同的材料形成的至少一个肋。
3.根据权利要求2的底板，其中该至少一个肋具有小于3的介电常数。
4.根据权利要求2的底板，其中该至少一个肋具有大于1012ohmcm的体积电阻率。
5.根据权利要求2的底板，其中该至少一个肋具有至少为0.5的纵横比。
6.根据权利要求5的底板，其中该至少一个肋具有至少为1.0的纵横比。
7.根据权利要求6的底板，其中该至少一个肋具有至少为2.0的纵横比。
8.根据权利要求2的底板，其中该至少一个肋没有完全延伸通过粘附层，使得该至少一个肋远离底板的一端被粘附剂覆盖。
9.一种包括根据权利要求1的底板和邻近粘附层的固体电光介质层的电光显示器。
10.根据权利要求9的电光显示器，其中该至少一个像素间区包括由与形成像素区的材料不同的材料形成的至少一个肋。
11.根据权利要求9的电光显示器，其中电光介质包括电泳电光介质，其包括在悬浮流体中的多个带电粒子，并且能够在施加电场至悬浮流体时移动通过该悬浮流体。
12.根据权利要求11的电光显示器，其中悬浮流体是气态的。
13.根据权利要求11的电光显示器，其中带电粒子和悬浮流体被限定在多个囊体或微单元内。
14.根据权利要求9的电光显示器，其中电光介质包括旋转双色元件或电铬介质。
15.一种电光显示器，包括彼此隔开的至少两个像素电极，和邻近像素电极设置的电光介质层，该显示器特征在于，电光介质层具有20～25μm的厚度和1×1010～4×1010ohm cm的体积电阻率。
16.一种电光显示器，包括彼此间隔开的至少两个像素电极，和邻近像素电极的粘附层，以及设置在粘附层距像素电极的相对侧上的电光介质，该显示器特征在于，粘附层具有40～60μm的厚度和3×109～8×109ohm cm的体积电阻率。
17.一种驱动电光显示器的方法，该电光显示器包括彼此隔开的至少两个像素电极，和邻近像素电极设置的电光介质层，该方法特征在于，施加电压脉冲给所有像素电极，该电压脉冲具有获得电光介质的饱和光学状态所需的1.1～3倍的电压和持续时间。
全文摘要
一种用于电光显示器的底板包括多个像素电极，和与底板相邻设置的粘附层，该粘附层包括与底板的像素电极相邻设置的多个像素区，和设置在底板的两个像素之间的至少一个像素间区，该至少一个像素间区具有与粘附层的像素区相比的较低介电常数和较高体积电阻率中的至少一个。
文档编号G09G3/36GK1985295SQ200580006302
公开日2007年6月20日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年2月27日
发明者G·M·杜塔勒, G·M·丹纳, J·C·平托, J·J·阿布拉姆森, D·D·米勒, J·阿特金逊, A·布沙尔 申请人:伊英克公司