平面内切换显示设备的制作方法

专利名称：平面内切换显示设备的制作方法
平面内切换显示设备发明领域本发明涉及显示设备，尤其是平面内切换电泳显示设备。
技术背景电泳显示设备是双稳态显示技术的 一 个例子，其利用粒子在电场中 的运动来选择性地提供光散射或吸收功能。在一个例子中，白色粒子悬浮在吸收性液体中，并且利用电场将这 些粒子带到设备的表面。这些粒子在这一位置可以实现光散射功能，使 得显示器呈现白色。远离顶面的运动可以使人们看见液体的颜色，例如 黑色。在另 一个例子中，在透明流体中可能悬浮着两种类型的悬浮粒子， 例如黑色带负电的粒子和白色带正电的粒子。存在有多种可能的不同配 置。人们已经认识到，电泳显示设备由于其双稳定性(在不施加电压的 情况下保留图像)而能够实现低功耗，由于不需要背光和偏振器，因此 可以形成薄的显示设备。这些显示设备也可以由塑料材料制成，在这种 显示器的制造中，还可以低成本的巻绕式加工。例如，已经提出了利用塑料衬底的薄的、内在的挠性以及低功耗性 质，将电泳显示设备并入到智能卡中。如果要将成本保持到尽可能地低，则可采用无源寻址方案。显示设 备的最简单的配置是分段的反射显示器，并且在很多应用中这种类型的 显示器已经足够了。分段的反射电泳显示器具有低功耗，良好的亮度， 并且在操作中也是双稳态的，因此即使当关闭该显示器时，也能够显示 信息。但是，利用矩阵寻址方案提供了改进的性能和通用性。电泳显示器 可利用无源矩阵寻址，这种电泳显示器通常包括下电极层、显示介质层 和上电极层。向上和/或下电极层中的电极选择性地施加偏压，以便控制 与加偏压的电极相关联的显示介质的(多个)部分的状态。已知无源矩阵显示器布局。这些电极一般位于两个独立的衬底上。无源矩阵电泳显示器包括以多行和多列排列并且夹在顶部电极层和底部电极层之间的电泳单元的阵列。列电极1 o是透明的。交叉偏压(cross bias)是无源矩阵显示器设计中的一个问题。交叉 偏压指的是向与不位于扫描行(随显示数据而更新的行)中的显示单元 相关联的电极所施加的偏压。例如，为了改变普通显示器的扫描行中的 单元的状态，可以为将要一皮改变的那些单元而向顶部电极层中的列电极 施加偏压，或者使这些单元保持在其初始状态。这种列电极与在其列中 的所有显示单元相关联，包括不位于该扫描行中的许多单元。另 一种类型的电泳显示设备利用所谓的"平面内切换"。这种类型的 设备利用粒子在显示材料层中横向的选择性的运动。当粒子朝侧电极移 动时，在粒子之间出现一个开口，通过该开口能够看到底面。当粒子随 机地分散时，它们阻挡光通过到达底面，于是看到的是粒子的颜色。可 以给这些粒子加上颜色并使底面为黑色或白色，也可以使这些粒子为黑 色或白色并给底面加上颜色。平面内切换的优点在于使该设备能够适于透射操作，或者透反操 作。特别是，粒子的运动形成光的通路，使得通过该材料能够实现反射 和透射操作。可以在一个衬底上提供全部平面内电极，或者向两个衬底提供这些 电极。设计上的限制之一是需要避免结构中不必要的交叉(cross-over), 其已经影响了在这种类型的显示设备中的像素设计。在最简单的实现方案中，每个像素都与两个电极相关联，但是也存 在利用每像素三电极的设计，即像素电极，储能电极(reservoir electrode ) 和才册电才及。本发明特别涉及平面内切换显示设备，并且旨在提供改进的像素设计。发明内容根据本发明，提供一种显示设备，其包括由像素的行和列组成的阵 列，其中每个像素都包括由第一和第二行方向电极组成的部分以及由第 一和第二列方向电才及组成的部分。这种像素布置具有专用于每个像素的四个电极的独特组合，这四个 电极排列为两对平行电极。平行电极对能够很容易地制造，可能是每一对位于不同衬底上，也可能是这两对都位于同一衬底上。优选将这些电 极提供在公共衬底上。每个像素都能够由不与任何其他行共用的第一和第二行方向电极 以及由不与任何其他列共用的第一和第二列方向电极来限定边界。可选择的是，可能有多于一个像素共用行方向或列方向电极中的一 个或多个，其前提是有至少一个行方向电极不与任何其他行共用，并且 有至少一个列方向电极不与任何其他列共用。如果在公共衬底上提供第一和第二行方向电极以及第一和第二列 方向电极，那么可以以构图的第 一金属层的形式提供第 一和第二行方向 电极，并以构图的第二金属层的形式提供第一和第二列方向电极，在两 个金属层之间具有绝缘层。在一个例子中，列方向电极包括屏蔽电极和数据电极，行方向电极 包括储能电极和选择电极。这种布置在该像素结构中提供了额外的屏蔽 电极，并且可将其用于降低串扰。在另一个例子中，列方向电极包括第一和第二数据电极，行方向电 极包括储能电极和选择电极。这种布置在该像素结构中提供了额外的数 据电极，并且可将其用于改进像素切换特性。在每种情况下，数据电极(或其中之一)都连接到像素电极衬垫。本发明对于电泳无源矩阵显示设备特别有利。


现在将参照附图详细地描述本发明的例子，在附图中图l示出已知的无源矩阵显示器布局；图2A和2B示出可能的平面内切换像素布局的例子；图3示意性地示出用于本发明设备的像素结构的第一个例子；图4示意性地示出利用像素结构的第二个例子的本发明的显示设备；图5更详细地示出本发明的像素布局的第 一 个例子；以及 图6更详细地示出本发明的像素布局的第二个例子。
具体实施方式
不同附图中所用的相同的附图标记表示相同的层或部件，并且不重复描述。
图2示出已经由申请人提出的像素布局的两个例子。
在图2A中，第一列电极20连接到公共的储能电极22。列电极20 包括突出(spur) 23。第二列电极(数据电极)24连接到像素电极26, 栅/选才奪电极28沿行方向延伸。
因此，每个像素包括三个电极。像素电极用于将粒子移到像素的可 见部分中，为此该像素电极26占据大部分像素区。在图2A中，每个像 素区表示为区域30。储能电极20、 22、 23用于将粒子横向移到该像素 的隐藏部分。栅电极28用于防止粒子在除选定线以外的所有线中从该 像素的储能部分运动到可见部分，因此能够实现逐行地操作这些像素。 基本上，栅电极28的作用是中断在数据电极和像素电极之间的电场，
会干扰电场。
采用无源寻址方案的结果是需要栅电极28,并需要该栅电极向选定 行提供与非选定行不同的条件。
在图2B中，将公共的储能电极22设置为多个行电极来代替列电极 的突出，但是像素的操作是相同的。
图2的像素布局可以形成为不需要在两个衬底中任一个上的任何交 叉结构。这增强了该结构的可制造性，特别是如果以巻绕式制造方法制 造该设备。
第一衬底包括储能、数据和像素电极20、 23、 24、 26,相对的衬底 配有栅电极28。所有像素电极26都由数据驱动器来单独地驱动。可选 的是，可以将像素壁增加至围绕每个像素从而使像素彼此隔离，将衬底 之间的空间充满电泳流体。
发明提供每像素四个专用电极的像素设计，即两个行电极和两个列电 极。具有四个控制电极的独特組合的每个像素的操作能够实现各种不同 的驱动方案。但是，将第四个像素电极引入到无源矩阵显示像素中而与 2电极或3电极的情况相比不增大制作复杂性也是可能的。这能够保持 低成本制作方法，如巻绕式制作。
图3示出本发明的四电极平面内切换无源矩阵像素的第一种布置， 其不需要任何交叉结构。这一实施例在每个衬底上提供了平面内电极。在图的左方示出底部 衬底，在图的右方示出顶部衬底。底部衬底32具有列电极34的阵列，这些列电极交替地连接到不同 的驱动电^各，其中一个驱动电路36在显示器的顶部， 一个驱动电^各38 在显示器的底部。相邻的 一对列电极用于各自的像素列。顶部衬底40具有行电极42的阵列，这些行电极交替地连接到不同 的驱动电路，其中一个驱动电路44在显示器的左边， 一个驱动电路46 在显示器的右边。相邻的一对行电极用于各自的像素行。在一个或两个衬底上，两个驱动器中之一能够驱动同时与该驱动器 相关联的多于一个列电极或行电极，并且可选地，可以驱动同时与该驱 动器相关联的所有列电极或行电极。通过在将多于一个列电极或行电极 连到相关联的驱动器之前对这些电极进行电连接，就可以实现等效的情 况。可选的是，在将所有列电极或行电极连到相关联的驱动器之前将这 些电极电连接。在所有的情况下，都降低了驱动器电子设备的成本。像素区显示为48,并且该像素区由四个电极线来限定边界，所述电 极线即来自每个衬底的两根电极线。这种布局提供了四电极平面内切换无源矩阵像素，而不需要任何交 叉结构。在每个衬底上提供两个电极阵列，同时将这些电极馈出到衬底 的相对侧。按照这种方式，每个衬底上的两个电极阵列都能够在不需要 交叉的情况下进行构图。通过耦合这两个衬底，使得存在向显示器的所有四个侧边的馈出， 从而完成该显示器。在这种布置中，像素可以形成为每像素四电极，且 在任一个衬底上都不需要任何交叉结构。这简化了该结构的制造，特别 是如果要以巻绕式制造方法制造该设备时。但是，需要两个衬底的正确 的相对对准。如果多于一个列电极或行电极电连接在一起，那么电连接 必须位于显示区之外，并且位于显示器的与用于驱动至少一个行方向电 才及和/或至少一个列方向电^ l的一侧相对的一侧，其中所述至少一个4亍方 向电极不与任何其他行共用，且所述至少一个列方向电极也不与任何其 他列共用。但是，在这种布置中，公共电极馈出可以在显示区之外发送 到显示器的任一侧，包括驱动电极所处的那一侧。此外，在这种布置中， 像素可以形成为每个像素四个电极，而不需要在任一个衬底上的任何交 叉结构。在图4的例子中，四电极平面内切换无源矩阵的像素配置具有单个 交叉层，以便将下层中的两个电极阵列34与上金属层中的两个电极阵 列42相隔离。图4示意性地示出了本发明的完整的显示设备的例子。这种布置使用了两个层，每一层都具有如图3中单独的衬底上所示 的两个电极阵列。这两层由位于该衬底上的单个交叉层图案而分开。每 一层又是可以使用这些电极向衬底的相对侧的馈出。按照这种方式，可 以实现每一层的两个电极阵列，而不需要在该层中的交叉。这两个电极 层相互设置为存在向该显示器的所有四个侧边的馈出。此外，如果多于 一个列电极或行电极电连接在一起，那么电连接必须位于显示区之外， 并且位于显示器的与用于驱动至少一个行方向电极和/或至少一个列方 向电极的一侧相对的一侧，其中所述至少一个4亍方向电极不与任何其他 行共用，并且所述至少一个列方向电极不与任何其他列共用。但是，在 这种布置中，公共电极馈出可以在显示区之外发送到显示器的任一侧， 包括驱动电极所处的那一侧。此外，在这种布置中，像素可以形成为每 个像素四个电极，而不需要在每层中的任何交叉结构。通过提供没有电极图案的第二衬底来完成该显示器。在这种布置 中，电极又是可以形成为每像素四电极，并且仅仅需要在一个衬底上的 单个交叉结构。这不再需要两个衬底精确对准。如上面所提到的，提供四个像素电极能够实现改进的像素设计。图5示出了每像素四电极的例子，其中将附加的第四电极用作公共 的屏蔽电极。图5的布局类似于图2A的布局。但是，现在列电极50的第一阵列 充当屏蔽电极，并且提供公共的储能电极作为一系列行电极52。这样， 每个像素都具有列屏蔽电极50、连接到像素电极26的列数据电极54、 行储能电极52和行栅电极56。两个行电极阵列52、 56能够存在于第二 衬底上，或者可选择的是作为第二金属层，并由交叉结构分开。因此，这种布置可以提供在不具有交叉的两个村底上，或者具有单 个交叉层的一个衬底上。附加的屏蔽电极50屏蔽从一个像素到邻近像 素的电场。因此与图2A的布置相比，这种布置降低了串扰。已知的是， 这些场通过无意地移动粒子并且改变邻近像素的亮度级而引起串扰。在 图5中，示出将屏蔽电极50连接在一起作为单个电极。这不是必要的， 但是具有以下优点，即整个显示器需要单个屏蔽电压，这节约了制造成本并降低了复杂度。在显示器的与将要驱动列数据电极相对的一侧，对 屏蔽电极进行电连接，连接区根据需要位于显示区之外。
在可选择的实施例中，第四电极可用作附加的数据电极，图6中示
出了利用这一原理的布置。
图6的布局类似于图2A的布局。但是，现在列电极60的笫一阵列 充当附加的数据电极，并且如在图5的例子中一样，提供公共的储能电 极作为一系列行电极52。因此，每个像素都具有列数据电极60、连接 到像素电极26的列数据电极54、行储能电极52和行栅电极56。
与图5的例子一样，两个行电极阵列52、 56能够存在于第二衬底 上，或者可选择的是作为第二金属层，并由交叉结构分开。附加的数据 电极60的目的在于，通过引入不同的电场分布来增强粒子往可见像素 区中的运动，由此将粒子更快速地从储能区移到可见像素区，或者可选 择的是，在可见像素区中实现更均匀的粒子分布。
在图6中，为像素的每一列提供可独立控制的附加的数据电极。这 不是必要的，因为附加的数据电极可以连接在一起。但是，这具有以下 优点，即在考虑由像素实现的光学状态时，能够在每个像素中实现最佳 粒子运动。
本发明的布局利用最小数量的交叉提供了最大数量的像素电极。通 过将列和/或行之间的接触和/或电连接用于显示器的所有四个侧边，可 以通过使2个像素电极位于两个衬底的每一个上来实现没有任何交叉的 4电极像素设计，或者通过使所有4个像素电极位于两个衬底中之一上 来实现仅有单个交叉层的4电极像素设计。
电泳显示系统能够形成可以显示信息的各种应用的基础，例如以信 息标志、公共运输标志、广告招贴、价签、告示牌等的形式。此外，其 可以用于需要改变无信息表面的应用，如具有变化的图案或颜色的墙 纸，特别是如果该表面需要像外观一样的纸。
像素的结构设计没有详细地进行描述，因为这对于本领域技术人员 是已知的。
各种修改对于本领域技术人员来说都是显而易见的。
权利要求
1. 一种显示设备，包括由像素的行和列组成的阵列，其中每个像素(48)包括由第一和第二行方向电极(42)组成的部分以及由第一和第二列方向电极(34)组成的部分。
2. 如权利要求1中所述的设备，其中每个像素由不与任何其他行所 共用的第一和第二行方向电极(52, 56 )以及不与任何其他列所共用的 第一和第二列方向电极(50, 54 )限定边界。
3. 如权利要求l中所述的设备，其中与另一个行或列共用第一和第 二行方向或者列方向电极中的一个，并且其中在显示区之外进行电连 接。
4. 如前面任一项权利要求中所述的设备，其中在第一衬底(40)上 提供第一和第二行方向电极，并且在第二衬底(32)上提供第一和第二 列方向电才及。
5. 如权利要求l、 2或3中所述的设备，其中在公共衬底上提供第 一和第二行方向电极以及第 一和第二列方向电极。
6. 如权利要求5中所述的设备，其中以构图的第一金属层的形式提 供第 一和第二行方向电极，并且以构图的第二金属层的形式提供第 一和 第二列方向电极，在金属层之间具有绝缘层。
7. 如前面任一项权利要求中所述的设备，其中在该显示器的全部四 个侧边提供电接触。
8. 如前面任一项权利要求中所述的设备，其中列方向电极包括屏蔽 电极(50)和数据电极(54),行方向电极包括选择电极(52)。
9. 如权利要求8中所述的设备，其中数据电极(54)连接到像素电 极衬垫(26)。
10. 如权利要求1至7中任一项所述的设备，其中列方向电极包括 第一和第二数据电极(54, 60)，行方向电极包括选择电极(52)。
11. 如权利要求10中所述的设备，其中数据电极(54)中之一连接 到像素电极衬垫(26)。
12. 如前面任一项权利要求中所述的设备，其包括电泳无源矩阵显 示设备。
13. 如权利要求12中所述的设备，其中每个像素包括置于相对的衬 底之间的电泳流体。
全文摘要
一种显示设备，其包括由像素的行和列组成的阵列，其中每个像素(48)包括由第一和第二行方向电极(42)组成的部分以及由第一和第二列方向电极(34)组成的部分。这一像素布置具有专用于每个像素的四个电极的独特组合，这四个电极被设置为两对平行电极。该平行电极对能够容易地制造，并且每一对能够位于不同衬底上，或者，这两对电极能够位于同一个衬底上。这一结构用于电泳显示器中。
文档编号G02F1/167GK101288023SQ200680038153
公开日2008年10月15日 申请日期2006年10月10日 优先权日2005年10月14日
发明者M·T·约翰森 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司