专利名称：带有保持电极的电泳显示器的制作方法
与本发明相关的背景技术电泳显示器(EPD)是基于悬浮在溶剂中的带电荷颜料微粒的电泳现象制成的一种非发射性的装置。其于1969年首次提出。该显示器通常包括具有电极的两块板，两板彼此相对放置并由间隔物分隔开。通常，其中的一块电极板是透明的。在二个电极板之间密封有经染色的溶剂和带电荷颜料微粒构成的悬浮物。当在二电极之间施加一电压差时，颜料微粒将迁移到一侧，该颜料的颜色或该溶剂的颜色依电压差的极性显现。
有几种不同类型的电泳显示器。在分区式电泳显示器中(见M.A.Hopper和V.Novotny，IEEE Trans.Dev.，26(8)1148-1152(1979))，在二个电极之间划分区间，以避免如沉淀等不希望的微粒迁移。微胶囊型电泳显示器(如美国专利第5,961,804号以及第5,930,026号说明的)具有基本上二维的微胶囊排列，其中各微胶囊含有由介电质流体与带电荷颜料微粒悬浮物(在视觉上与介电溶剂对比)所组成的电泳组分。另一种类型的电泳显示器(见美国专利第3,612,758号)具有电泳盒，这些盒是由平行的线槽制备而成。这些槽状电泳盒由透明导体覆盖，并与透明导体电接触。一层透明玻璃覆盖该透明导体，从该玻璃一侧进行观看。
在共同提出的未决专利申请，即美国申请09/518,488(2000年3月3日提交)、美国申请09/759,212(2001年1月11日提交)、美国申请09/606,654(2000年6月28日提交)和美国申请09/784,972(2001年2月15日提交)中，披露了一种改进的电泳显示器制造技术，在本文中引述为参考文献。该改进的电泳显示器件包括封闭的盒，这些封闭盒由有明确定义的形状、大小、和纵横比的微型杯制备而成，并以分散于介电溶剂中的带电颜料微粒填充。
所有这些电泳显示器都可以用一种无源矩阵系统进行驱动。对于一种典型的无源矩阵系统而言，在该盒的顶侧有行电极，而在该盒的底侧有列电极。顶部行电极与底部列电极互相垂直。然而，有两种众所周知的与无源矩阵系统驱动的电泳显示器相关的问题交叉效应和交叉偏压。当一个盒中的微粒受到一邻近盒的电场施加的偏压作用时，就会产生交叉效应。
图1给出了一个例子。盒A的偏压驱动带正电荷微粒向该盒的底部迁移。因为盒B没有任何偏压，盒B中的带正电荷微粒预期应留在该盒的顶部。然而，如果盒A和盒B互相接近，盒B(30V)的顶部电极电压和盒A(0V)的底部电极电压则产生交叉效应电场，该交叉效应电场会驱使盒B中的一些微粒向下迁移。加宽邻近盒之间的距离可以消除这种问题，但增加该距离也可能会降低显示器的分辨率。
如果一个盒具有相当高的阈电压，则可以减轻这种交叉效应。在本说明书上下文中，阈电压被定义为可以施加于一个盒而不引起微粒在该盒的两个相对放置的电极间迁移的最大偏压。如果这些盒具有足够高的阈电压，那么可以降低交叉效应而同时不牺牲显示器的分辨率。
然而，用通常的电泳材料和现有技术制成的电泳显示器中的盒，通常并不具有足够高的驱动阈电压以阻止不希望的微粒迁移。其结果是，用这些材料制成的电泳显示器通常达不到高分辨率。
对无源矩阵显示器来说，交叉偏压也是众所周知的一个问题。施加于列电极的电压不仅为在扫描行上的盒提供驱动偏压，而且也影响在同一列上非扫描盒的偏压。这种不希望的偏压可能会驱动非扫描盒中的微粒向带相反电荷的电极板方向迁移。这种不希望的微粒迁移会引起可见的光密度变化并降低该显示器的对比度。美国专利第4,655,897号和第5,177,467号(已转让Copytele公司)，披露了一种具有选通电极的系统，该系统采用两层电极结构，其中一层作为选通电极，由此使电泳显示器在相对较高的驱动电压下具有较高的分辨率。虽然这些参考文献告诉我们应用选通电极来提高阈电压，但由于结构的复杂性和低产出率，制造两电极层的成本极其昂贵。此外，在这种类型的电泳显示器中，电极暴露于溶剂中，会导致不希望的电镀效应。
在很多情况下，显示器除了显示主要的显示颜色以外，希望能够显示阴影和色彩。例如，一台显示器的主要颜色是白色与黑色，比如电泳显示器，电泳盒可以在白色状态和黑色状态之间进行转换，那么能够显示灰色阴影的情况是所想要的。这种显示在本技术领域中称为灰度级显示。
有很多方法可以获得灰度级显示。空间调变通过混色来产生灰度级，混色是这样一种方法，在构成该显示器的像素(或是盒)数组的局部区域内，将某一特定部分的像素设定成第一颜色，将该局部区域内其余的像素设定成第二颜色，这就给观察者提供了一个介于第一与第二颜色之间的一种阴影显示的视觉效果。例如，为了获得灰色阴影，局部区域中每隔一个的像素可以设定成白色，其余的像素设定成黑色。为了得到较浅的灰色阴影，可以把局部区域中较高比例的像素设定成白色。为了得到较深的灰色阴影，则把局部区域中较高比例的像素设定成黑色。其它的阴影和颜色可以通过把像素设定成两种或是多种不同的颜色，再进行结合，从而被显示或是近似显示。另一种获得灰度级显示的方式是使用画面速率控制，快速地切换一个或多个像素的通断，使眼睛察觉该像素为灰色。
上述两种获得灰度级显示的方法，普遍运用在扭曲向列型(TN)以及超扭曲式向列型(STN)的液晶显示器中。然而，在这些系统中有一些主要的缺点。空间调变实际上降低了影像分辨率，并且也可能产生一种可见的混色点效应，这种效应使得眼睛在混色后的区域中察觉到点或不均匀，尤其是在非常浅的灰色区域中(有时称为突出显示(highlight)区域)。画面速率控制需要较高的驱动频率来快速地切换像素的通断，因此某些有颜色的区域也可能看起来像在运动中。
电泳显示器(EPD)的盒可以设定成多种稳定状态中的一种，这使得电泳显示器技术非常适合用于灰度级显示。图2A至2D显示了一个电泳显示器盒的侧视图，其中，白色带电的微粒悬浮在一种黑色溶剂中。图2A显示一种白色状态，其中已经将所有的白色微粒驱动至顶部。图2B显示一种黑色状态，其中已经将所有的白色微粒驱动至底部。图2C显示一种60％的灰度级状态，其中大约60％的白色微粒已经被驱离顶部，其余40％的白色微粒则留在该盒的顶部。图2D显示一种25％的灰度级状态，其中大约25％的白色微粒已经被驱离该盒的顶部。
熟悉本领域的技术人员将会认可，至少有三种方式来驱动电泳显示器进行灰度级显示1.电压幅度调制施加具有不同幅度的偏压电压到不同的盒上，则该盒中的带电微粒就被驱动成各种分布，这些分布取决于分别施加到每个盒上的偏压电压的幅度，从而感知不同的灰度级。
2.脉冲宽度幅度调制(PWM)施加具有不同脉冲宽度的驱动脉冲到不同的盒上，带电的微粒就被驱动成各种分布，由此也获得各种灰度级感知。
3.脉冲率调变在一个对于每个盒而言都相同的有限驱动期间中，施加不同数目的驱动脉冲到不同的盒上，驱动带电的微粒形成各种的分布，由此也使得可感知各种灰度级。
上述的三种驱动脉冲调变法则可以结合应用，以获得最佳的灰度级品质。相同的灰度级驱动法则也可以运用于彩色电泳显示，这将大为改善显示器的色彩品质。
然而，当上述的调变法则应用到以一种典型的无源矩阵驱动的电泳显示器时，并且该显示器具有上下切换(微粒在一个顶部电极和一个底部电极之间进行切换)或是平面切换(微粒在散布于溶剂中和保持在侧电极之间进行切换)，上述的交叉偏压和交叉效应使得灰度级很难以控制。除非电泳盒具有充分高的阈电压，否则该交叉效应和交叉偏压可能会造成不希望的微粒迁移，这将使得灰度级改变。然而，利用目前所拥有的材料、制作流程以及技术难以达到这种高的阈电压。
因此，有必要制作这样一种电泳显示器，其中的交叉效应和交叉偏压不会造成显示器效能的降低，即使是使用具有相当低的内在阈电压的电泳盒。此外，也有必要提供这样的显示器，其中灰度级不会因为交叉效应和/或交叉偏压而造成效能降低。
发明简述一个典型的电泳显示器件通常有一个顶部电极层，在一个实施例中可以有一个或更多的行电极；以及在一个底部电极层，一个实施例中可以有一个或更多的列电极。在没有任何保持电极的情况下，由该行和该列电极产生的电场将控制带电荷微粒的上/下迁移，这些带电荷微粒位于顶部电极层和底部电极层之间、该行与该列电极交叉位置处的电泳盒之中。这种电极结构对交叉效应和交叉偏压非常敏感。本发明披露了一种改进的设计，该设计至少具有一个保持电极。在一个实施例中，该保持电极位于底部电极层中，并且平行于列电极。在非扫描的周期期间，该保持电极和顶部行电极用来保持微粒。
在一个实施例中，电泳显示器包括多个电泳盒，该电泳盒以分散于介电溶剂中的带电荷微粒填充。每个电泳盒放置在一顶部电极层和一底部电极层之间。该顶部电极层包括至少一个驱动电极，其中，驱动电极放置在多于一个电泳盒的上面。该底部电极层包括至少一个驱动电极，其中驱动电极放置在多于一个电泳盒的下面。该显示器还包括一个位于底部电极层的保持电极。
本发明披露了一种电泳灰度级显示器。在一个实施例中，该电泳显示器包括多个电泳盒，该电泳盒以分散于介电溶剂中的带电荷微粒填充。每个电泳盒放置在一顶部电极层和一底部电极层之间。该顶部电极层包括至少一个驱动电极，其中，驱动电极放置在多于一个电泳盒的上面。该底部电极层包括至少一个驱动电极，其中，驱动电极放置在多于一个电泳盒的下面。该显示器还包括一个位于底部电极层的保持电极。另外，还包括一个位于底部电极层之下，并且透过该底部电极层可见的有色背景层。
在一个实施例中，这些电泳盒拥有带正电荷的微粒，并且在非扫描的周期期间，施加到保持电极以及顶部行电极的电压低于施加到任何其它电极的电压。因此，吸引到这些电极上的带正电荷的微粒不会迁移。
该保持电极提供了一种保持效果，即防止带电荷的微粒在盒中产生不希望的迁移。这样，不必要给电泳盒提供足够高的阈电压以避免交叉效应和/或交叉偏压。此外，本发明的设计可以利用有效率的制作流程，以低成本材料加以实现。
本发明的特点及优点将在下面的详细描述和附图中详细介绍，并通过举例来说明本发明的原理。
附图简要描述利用以下的详细说明结合附图而更容易理解本发明，其中，相同的参考图号标示相同结构的组件，并且其中图1说明电泳显示器的“交叉效应”现象。
图2A是在白色(0％灰度级)状态中的微粒分布的示意图。
图2B是在黑色(100％灰度级)状态中的微粒分布的示意图。
图2C是在60％的灰度级状态中的微粒分布的示意图。
图2D是在25％的灰度级状态中的微粒分布的示意图。
图3A-3C是各种保持电极结构的示意图。
图4A和4B说明微粒在两个步骤的驱动过程中的迁移，该驱动步骤用来切换一个电泳盒。
图5说明在非扫描的周期期间内，电泳盒底层上的微粒的保持效果。
图6说明扫描行上非切换盒的偏压情况。
图7A和7B说明在非扫描的周期期间内，电泳盒顶层上的微粒的保持效果。
图8A和8B说明一种具有保持电极的灰度级电泳显示器的两个步骤的驱动过程。
图9是一种灰度级电泳显示器两个步骤的驱动过程的驱动电压波形的示意图。
图10说明非扫描行中电泳盒在两个步骤的灰度级驱动过程之后的保持效果。
发明详述以下提供了本发明的优选实施例的详细描述。尽管本发明结合该优选实施例来加以说明，但本发明并不局限于任何一个实施例。相反，本发明的范畴仅限于所附的权利要求的范围，因而涵盖了许多替代、修改和等同置换。为了结合该实施例，许多特定的细节将在下面的说明中进行阐述，以便完整地理解本发明。可以根据权利要求，在缺乏部分或全部特定细节的情况下实施本发明。为简洁起见，本说明书没有对本发明的相关技术领域中已知的技术资料进行详细描述，因而不至于造成对本发明的不必要的混淆。I.各种保持电极结构本说明书披露了一种至少具有一个保持电极的电泳显示器。如图3A所示的实施例中，该显示器件包括一个顶部电极层21和一个底部电极层22，至少有一个电极层是透明的(例如，顶部电极层21)，以及一个放置在该两层电极层之间的电泳盒20。该顶部电极层21包括一个行电极23。该底部电极层22包括三个列电极25以及两个保持电极24，每个保持电极被放置在两个列电极之间。间隙28将保持电极24和相邻的列电极25间隔开。顶部行电极和底部列电极彼此垂直。一个背景层29放置在底部电极层22之下。该电泳盒20包括了位于一种有色的介电溶剂27中的带电荷微粒26。在一个实施例中，背景层29和带电荷的微粒26都是白色的。在一个实施例中，微粒26是带正电荷的。
如图3B所示的另一替代实施例，其中，该顶部电极层包括多个行电极23，这些电极分别与同一行的电泳盒相连。附加的间隙28将多个行电极23彼此分隔开。在一个实施例中，用来分隔行电极的间隙可以不同于用来分隔保持电极和相邻列电极的间隙。
图3C所示的实施例具有单一保持电极24，该保持电极放置在底部电极层，两个行电极25之间。
图3A-3C仅说明了一些代表性的设计。应当明了的是，为了符合特定电泳显示器的特定要求，保持电极的数目、放置、及尺寸都可以改变，所有这些变化都在本发明的范围内。II.具有保持电极的无源驱动矩阵对于典型的无源驱动矩阵而言，对电泳盒逐行扫描，预定电压分别施加到该显示器的各个电极上，从而驱动微粒到预定位置。无源矩阵显示器中的一个“扫描”行是在该显示器件中正被更新或刷新的一个行。一个“非扫描”行是目前未被更新或刷新的一个行。施加到与该显示器特定的电泳盒相结合的各个电极上的电压在这里被称为“偏压情况”或“偏压电压”。在本说明书中，“正偏压”定义为能引起带正电荷微粒向下迁移(即，较高电极比较低电极具有更高的电势)的偏压。在本说明书中，“负偏压”定义为能引起带正电荷微粒向上迁移(即，较低电极比较高电极具有更高的电势)的偏压。对于在扫描行中的电泳盒而言，驱动电压(即，偏压情况)或者驱动微粒到预期的新位置，或者使微粒保持在原来的位置。对于在非扫描行中的电泳盒而言，即使底部的列驱动电压(即，施加到与该盒相结合的列电极的电压)改变，驱动电压也应该保持微粒在原来的位置，比如，如果在该扫描行中、且在该列中的电泳盒正在被切换时(即，在交叉偏压的情况下)，这种情况可能会发生。
施加驱动电压到一个电极上，用以驱动带电荷的微粒到达盒的顶部、到达一个在顶部电极层或靠近顶部电极层的位置、或者驱动带电荷的微粒到达盒的底部、到达一个在底部电极层或靠近底部电极层的位置，这个电极被称为“驱动电极”，例如在前面章节中所述的顶部电极、底部电极、和图3A-3C的行电极23与列电极25。
这里所说的电压值可以是正数、负数、或是0。在本说明书中，如果第一电压比第二电压的电势高，则第一电压“高”于第二电压。换句话说，在本说明书中，如果带正电荷的微粒倾向于从第一电压下的区域迁移到第二电压下的区域时，则第一电压高于第二电压。依照这种惯例，40V的正电压高于20V的正电压。40V的电压同样高于0V的电压，并且高于-20V的电压。同样地，-20V的电压高于-40V的电压，即使后者的电压绝对值较大。类似地，在本说明书中，如果第一电压比第二电压的电势高，则第一电压“大于”第二电压。相反地，如果第一电压比第二电压的电势低，则第一电压“低于”或是“小于”第二电压。
在一个实施例中，电泳显示器每次更新一行，目的是更新扫描行的电泳盒，而保持非扫描行的电泳盒不变。在一个实施例中，扫描行中所有的电泳盒首次重置在一种带电荷微粒位于顶部电极或者靠近顶部电极的状态。在一个实施例中，通过施加一个负偏压到该行中所有的电泳盒上而达到上述状态，例如，设定顶部行电极为0V，设定底部列电极和保持电极都为30V。
一旦重置到上述状态时，扫描行中的每一个电泳盒都在偏压的作用下(1)切换该电泳盒达到一种微粒位于保持电极或是靠近保持电极的状态，或者(2)保持该电泳盒处于这种重置状态(即，微粒是在顶部电极或是靠近顶部电极处)。
例如，在一个运用如图3A所示结构的实施例中，微粒为白色且带有正电荷，该微粒运用一个两步骤的驱动周期，从处于顶部电极或是靠近顶部电极的第一个状态切换到处于保持电极或是靠近保持电极的第二个状态。图4A表明了这种扫描行中的电泳盒，其微粒位于或是靠近顶部电极23。该电泳盒处在正偏压30V的作用下，因此微粒向下迁移到设定在0V的底部电极25和保持电极24上。图4B说明第二步骤。顶部电极23和底部电极25设定在30V，保持电极24设定在0V。在这种偏压情况下，微粒迁移到保持电极24或是靠近保持电极24的位置上。在这种状态下，底部的白色背景29露出，并且该显示器处在彩色状态中(溶剂颜色)。
图5说明了如图4A和4B所示的，在一个扫描周期内完成两步骤的驱动过程之后的非扫描阶段，如上所述，带电荷的微粒已经被驱动到保持电极24或是靠近保持电极24的位置。为了在非扫描周期内保持这种状态，顶部电极23和保持电极24都设定在0V。即使底部电极25设定在30V，所有的微粒都被保持在0V的保持电极24处，例如，改变或保持扫描行上的电泳盒的状态可能是必要的，并且该电泳盒与图5中所示的电泳盒在同一列之上(例如，如果图4B所示的偏压情况已经作用于该扫描行中的电泳盒)。
图6说明扫描行中的一个电泳盒的偏压情况，该电泳盒保持在重置状态，即电泳盒中微粒在该顶部电极23处或靠近顶部电极23。如图4A和4B所示的电泳盒，顶部行电极23在扫描周期内设定为30V，因为相同的行电极23覆盖了该扫描行所有的电泳盒。为了防止带正电荷的微粒驱动到底部电极25和/或保持电极24，通过施加50V电压到底部列电极25，使得该电泳盒受到负偏压作用。在一个实施例中，除了在上述的重置操作状态以外，保持电极24一直设定在0V。选择顶部行电极23和底部列电极25的电压，以及该列电极25和保持电极24的相对尺寸，可以大大防止顶部电极23的带电荷微粒被驱动到保持电极24上，尽管实际上保持电极24设定的电压低于顶部行电极23的电压，如图6所示。
图7A显示了在非扫描周期中的图6所示的电泳盒，在这个周期中的目标是把微粒保持在顶部电极23或靠近顶部电极23。如图5所示的非扫描行的电泳盒，顶部行电极23设定为0V。保持电极24也设定在0V，因为保持在其它非扫描行中与保持电极相结合的其它电泳盒的状态可能是必要的。底部列电极25设定在30V，例如，如图4B所示，这可能是完成在同一列、并且在扫描行中的一个电泳盒的驱动过程所必要的。图7B显示了在非扫描周期中图6所示的另一个电泳盒，在这个周期，该电泳盒将保持在重置状态(即，微粒在顶部电极或靠近顶部电极)。在这种情况下，底部列电极25设定在50V，在一个实施例中，位于相同列、并且在扫描行中的一个电泳盒保持在重置状态，如上图6所示。施加0V电压到顶部电极23，并且将图7A所示的偏压情况或图7B所示的偏压情况作用于微粒，则微粒将保持在顶部电极23。
如上所述，由于使用了保持电极，使得不再需要一种具有高阈电压的电泳盒用以避免显示器由于交叉效应和/或交叉偏压而降低效能。对于在非扫描行中设定为“有色”(即，盒中微粒在底部，因而显露出溶剂的颜色)状态的电泳盒而言，保持电极主动地将微粒保持在电泳盒的底部、在保持电极或靠近保持电极处，即使存在交叉偏压或交叉效应。由于使用了保持电极，对于非扫描行，有可能一直设定顶部行电极在0V(如图5和图7所示)，因为没有必要设定行电极在较高的电压上以抵消交叉偏压效应，对于在非扫描行中设定为白色状态的电泳盒而言，就确保了带正电荷的微粒保持在顶部行电极，并且露出微粒的白色颜色，而不论是否施加非负电压到与该电泳盒相结合的列电极上。
以上讨论了在各种情形下施加偏压，以改变或是保持电泳盒状态的情况，虽然这些电泳盒用来作为举例结构的，如图3A所描述的结构(见图4A-7)，但是可以运用相同的技术到具有如图3B和3C中所描绘的电极结构的电泳盒上。在所有图3A-3C描绘的举例结构中，保持电极都位于底部电极层中。如图5和7所示及其说明所述，在每个实施例中，对于一个非扫描行而言，顶部行电极和保持电极都设定在最低的驱动电压，以在非扫描周期内保持微粒在起始位置处(在顶部行电极或者在底部保持电极，下面有更完整的解释)。同样，如图4A-4B和图6所示，及相关描述的技术也可以运用到另一些结构上，如图3B和3C所示。如上所述，图3A-3C所示的结构仅是举例，也可以利用其它或不同的使用保持电极的结构，这取决于特定显示器的设计考虑。
这里所述的电极结构非常简单。电泳显示器的顶层和底层只需要一个单一的电极层，因为形成的保持电极与底部列电极在同一层中。可以利用低成本材料和流程来制作这种电极层。还有一个优点是，低成本的驱动器可以用来驱动各种电极达到所要求的电压，而不需要驱动器能够施加多个不同的电压到非扫描行以防止交叉效应和交叉偏压。III.具有保持电极的灰度级电泳显示器以上集中论述了改变或保持一个电泳盒的状态，该状态处于第一个状态和第二个状态之间，其中，第一个状态为电泳盒中带电荷的微粒在顶部电极或靠近顶部电极，第二个状态为所有或大多数带电荷的微粒位于在该底部电极层中的保持电极或靠近保持电极。如上所述，在一个实施例中，带电荷的微粒是白色，并且当该电泳盒设定在第一个状态时，微粒的白色颜色可以被感知。当该电泳盒设定在第二个状态时，溶剂的颜色可以被感知。通过控制被保持在电泳盒顶部电极或保持电极的微粒量，可以获得介于微粒颜色和溶剂颜色之间的各种灰度级。
例如，可以利用如图3A-3C所示的保持电极结构来提供一种电泳灰度级显示器。如上所述，在一个实施例中，扫描行中的每个电泳盒被重置到一个带电荷微粒在顶部行电极或靠近顶部行电极的状态。那么可以运用一种两步骤的驱动周期来获得灰度级显示
步骤1图8A是扫描行中的一个电泳盒的示意图，电泳盒中微粒重置后的起始位置是在顶部电极23或靠近顶部电极23之处。顶部电极23在特定的脉冲宽度T1下设定在40V，而底部电极25和保持电极24在相同的期间内设定在0V。在这些偏压情况下，某些(但不是全部)微粒向底部电极25和保持电极24的方向上往下迁移。选择脉冲宽度T1，使得一个特定部分的微粒从顶部电极23移开。在第一步骤中，从顶部电极23移开的某些微粒可能到达底部电极25或保持电极24，而其它的微粒则散布在该电泳盒顶部和底部之间的溶剂中。
步骤2如图8B所示，在灰度级驱动操作的第二步骤中，顶部电极23在特定的脉冲宽度T2下设定在40V，在相同的期间内，底部电极25设定在40V，保持电极24设定在0V。在这种情况下，底部电极25的微粒将会迁移到保持电极24。由于施加到保持电极24上的电压低，分散液中的大部分微粒也将迁移到保持电极24。顶部电极23的大部分微粒将留在顶部电极23，其中只有很少的微粒迁移到保持电极24，因为顶部电极23和保持电极24之间的场不足以强到将微粒从该顶部电极23拉开，原因在于施加到底部列电极25上的高电压，以及列电极25和保持电极24之间的相对尺寸。
图9是上述两步骤的灰度级驱动过程的驱动波形的示意图。如上所述，仔细选择T1与T2的脉冲宽度，特定数量的微粒迁移并且保持在顶部电极23和保持电极24处，从而获得一个特定的灰度等级。其它的调变算法，如电压振幅调变、脉冲率调变、以及这些调变法则的组合也可以应用于这种电极结构，以达到类似的结果。各种调变技术与这里披露的保持电极结构结合运用时，也在本发明的范围之内。
图10说明了上述两步骤的灰度级驱动过程之后的非扫描周期。为了维持两步骤的灰度级驱动过程之后的电泳盒的灰度级状态，顶部电极23和保持电极24在非扫描周期内设定在0V。因此，在任何交叉偏压情况下，例如图10所示条件，在两步骤的灰度级驱动过程的期间内驱动到这两个电极上的微粒得以保持，其中底部列电极25设定在40V(例如，为了维持或改变同一列上、但在扫描行中的盒的状态)。
本发明获得了一种具有简易的无源矩阵电极结构的高品质灰度级显示器。保持电极和驱动电压过程消除了交叉效应和交叉偏压的影响，并且因此不再需要提供具有高阈电压的电泳盒。本发明的电极结构极其简单。电泳显示器的顶层和底层只需要一个单一的电极层。可以利用低成本材料和流程来制作这种电极层。
虽然本发明已经参考其特定的具体实施例而加以描述，但是对于本领域技术人员来说，可以容易地对上述实施方案进行多种修改，以及有多种的等效物可以取代而不脱离本发明的精神和范围。特别地，虽然在以上详细说明的某些实施例中，顶部电极层包括一个或多个行电极，底部电极层包括一个或多个列电极，本发明也涵盖了利用其它电极配置的显示器。例如，一种顶部电极是列电极并且底部电极是行电极的显示器也在本发明的范围内。除了惯常的列与行的配置以外，也可以利用其它的驱动电极配置。此外，可以做许多修改来适合特殊的情况、材料、组分、工艺、一个工艺步骤或多个工艺步骤，而不偏离本发明的目标、精神和范围。所有这些改动均在本发明权利要求范围内。
所以，本发明的范围是在现有技术所允许的前提下，按照所附权利要求的范围，并以说明书为依据。
组件符号说明20电泳盒21顶部电极层22底部电极层23行电极24保持电极25列电极26带电荷微粒27介电溶剂28间隙29背景层
权利要求
1.一种电泳显示器，其特征在于包括(a)多个由分散于介电溶剂中的带电荷微粒填充的电泳盒；每个所述的电泳盒位于一个顶部电极层和一个底部电极层之间，所述的顶部电极层包括至少一个位于一个以上所述电泳盒上面的驱动电极，所述的底部电极层包括至少一个位于一个以上所述电泳盒下面的驱动电极；以及(b)一个位于所述底部电极层的保持电极。
2.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述底部电极层包括至少两个驱动电极，所述保持电极位于所述底部电极层的所述至少两个驱动电极中的两个驱动电极之间。
3.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述至少一个保持电极位于所述底部电极层中并与所述至少一个驱动电极相邻。
4.根据权利要求3所述的电泳显示器，还包括位于所述底部电极层中并且在所述保持电极以及与所述保持电极相邻的至少一个驱动电极之间的一个间隙。
5.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述顶部电极层的所述至少一个驱动电极是行电极。
6.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述底部电极层的至少一个驱动电极是列电极。
7.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述带电荷的微粒是带正电荷的微粒；所述保持电极与至少一个所述电泳盒相结合；以及在与所述保持电极相结合的所述至少一个电泳盒的非扫描周期期间，所述保持电极设定在一个小于或等于施加到与所述保持电极相结合的所述至少一个电泳盒的相结合的其它任何电极的最低电压，以阻止在与所述保持电极相结合的所述至少一个电泳盒中的所述带电荷微粒从所述保持电极或靠近保持电极的位置移开。
8.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述带电荷的微粒是带负电荷的微粒；所述保持电极与至少一个所述电泳盒相结合；以及在与所述保持电极相结合的所述至少一个电泳盒的非扫描周期期间，所述保持电极设定在一个等于或大于施加到与所述保持电极相结合的所述至少一个电泳盒相结合的其它任何驱动电极的最高电压，以阻止在与所述保持电极相结合的所述至少一个电泳盒中的所述带电荷微粒从所述保持电极或靠近保持电极的位置移开。
9.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述微粒是带正电荷的微粒；并且在顶部电极层的驱动电极上的单个所述电泳盒的非扫描周期内，所述顶部电极层的至少一个驱动电极的单个驱动电极设定在一个小于或等于施加到与任何所述单个电泳盒相结合的任何电极的最低电压，所述顶部电极层的驱动电极在所述电泳盒之上；因此，在任何一个所述单个电泳盒中，位于所述顶部电极层的驱动电极或靠近所述驱动电极的所述带电荷微粒被阻止从或靠近所述顶部电极层的所述驱动电极的位置移开。
10.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述微粒是带正电荷的微粒，并且，为了迁移一个所述电泳盒中的带电荷微粒从所述顶部电极层或靠近顶部电极层的第一位置到所述底部电极层或靠近底部电极层的第二位置，与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极设定在第一电压，与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极设定在高于所述第一电压的第二电压，并且与所述电泳盒相结合的保持电极设定在一个小于或等于所述第一电压的电压。
11.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述微粒是带正电荷的微粒，并且，为了迁移一个所述电泳盒中的带电荷微粒从或靠近与该电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极的第一位置迁移到与该电泳盒相结合的保持电极或靠近保持电极的第二位置，与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极设定在第一电压，与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极设定在等于或大于所述第一电压的第二电压，并且与所述电泳盒相结合的保持电极设定在一个小于所述第一电压的电压。
12.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中所述微粒是带正电荷的微粒，并且，通过配置所述显示器，使得所述电泳盒中的带电荷微粒从所述顶部电极层或靠近顶部电极层的第一位置迁移到与所述电泳盒相结合的一个或多个保持电极或者靠近所述一个或多个保持电极的第二位置，上述过程由以下驱动过程完成与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极设定在第一电压，与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极设定在高于第一电压的第二电压，并且与所述电泳盒相结合的所述一个或多个保持电极设定在一个小于或等于第一电压的电压；并且与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极设定在第三电压，与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极设定在等于或大于所述第三电压的第四电压，并且与所述电泳盒相结合的所述一个或多个保持电极设定在一个小于所述第三电压的电压。
13.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述微粒是带正电荷的微粒，在与所述顶部电极层的至少一个共用电极相结合的一组所述电泳盒的扫描周期期间，为了维持一个所述电泳盒中的微粒在所述顶部电极层或靠近顶部电极层的位置上，其中，该电泳盒是所述一组盒中的一个，则与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极设定在第一电压，与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极设定在大于所述第一电压的第二电压，并且与所述电泳盒相结合的保持电极设定在一个小于或等于所述第一电压的电压。
14.根据权利要求13所述的电泳显示器，其中所述一组电泳盒包括一行电泳盒，并且所述顶部电极层的至少一个共用电极是一个行电极。
15.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，仅与未被扫描的电泳盒相结合的所述顶部行电极层的驱动电极以及与所述未被扫描的电泳盒相结合的所述保持电极设定在一个小于或等于当前施加到与所述电泳盒相结合的任何驱动电极的最低电压的电压，以阻止所述微粒从(1)所述顶部电极层或靠近顶部电极层处，或者(2)与所述未被扫描的电泳盒中的每一个单个电泳盒相结合的所述保持电极或靠近所述保持电极处的先前设定的位置移开。
16.一种电泳显示器，其特征在于包括(a)以分散于介电溶剂中的带电荷微粒填充的多个电泳盒；每个所述电泳盒放置在顶部电极层和底部电极层之间，所述顶部电极层包括至少一个驱动电极，其中驱动电极放置在多于一个所述电泳盒的上面，所述底部电极层包括至少一个驱动电极，其中，所述驱动电极放置在所述多于一个电泳盒的下面；(b)一个位于所述底部电极层的保持电极；以及(c)一个位于所述底部电极层下面并且透过所述底部电极层可见的有色背景层。
17.根据权利要求16所述的电泳显示器，其中所述带电荷的微粒是带正电荷的微粒，并且具有与所述有色背景相同的颜色；所述介电溶剂是有色溶剂，并且与所述有色背景的颜色不同；以及为了在所述多个电泳盒中的一个电泳盒内获得一个介于所述背景颜色和所述介电溶剂颜色之间的灰度等级，从所述微粒已经重置在所述顶部电极层或靠近顶部电极层的位置的起始情况开始，与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极在一段时间T1内设定在第一电压，与所述电泳盒相结合的顶部电极层的驱动电极在所述时间T1内设定在大于所述第一电压的第二电压，以及与所述电泳盒相结合的保持电极设定在一个小于或等于所述第一电压的电压；由此，一部分，但不是全部，所需要的所述微粒从所述顶部电极层移开。
18.根据权利要求17所述的电泳显示器，选择所述时间T1来获得所要的灰度等级。
19.根据权利要求17所述的电泳显示器，其中，一旦所述需要的一部分微粒已经从所述顶部电极层移开，则与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极在时间T2内设定在第三电压，与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极在所述时间T2内设定在小于或等于所述第三电压的第四电压，并且与所述电泳盒相结合的所述保持电极设定在一个小于所述第四电压的电压，由此，大部分已经从所述顶部电极层移开的微粒迁移到与所述电泳盒相结合的保持电极或靠近保持电极的位置，并且，大部分未从所述顶部电极层移开的微粒维持它们在所述顶部电极层或靠近顶部电极层的位置，由此获得所要的灰度等级。
20.根据权利要求19所述的电泳显示器，其中所述第三电压与所述第二电压相同。
21.根据权利要求19所述的电泳显示器，其中所述第四电压与所述第三电压相同。
22.根据权利要求19所述的电泳显示器，其中，为了在非扫描周期期间维持所述电泳盒的固定灰度等级，与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极以及与所述电泳盒相结合的所述保持电极设定在一个小于或等于当前施加到与所述电泳盒相结合的任何其它电极的最低电压，由此，大部分已经迁移到所述保持电极的微粒维持它们在所述保持电极或靠近所述保持电极的位置，并且大部分未从所述顶部电极层移开的微粒维持它们在所述顶部电极层或靠近所述顶部电极层的位置。
23.根据权利要求19所述的电泳显示器，选择所述时间T1和所述时间T2来获得所述需要的灰度等级。
24.根据权利要求16所述的电泳显示器，其中所述带电荷的微粒是带正电荷的微粒，并且具有与所述有色背景相同的颜色；所述介电溶剂是有色溶剂，并且与所述有色背景的颜色不同；并且为了在所述多个电泳盒中的一个电泳盒内获得一个介于所述背景颜色和所述介电溶剂颜色之间的所要的灰度等级，从所述微粒已经被重置在所述顶部电极层或靠近所述顶部电极层的位置的起始情况开始，在第一个期间，与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极在具有相同脉冲宽度的N1个脉冲下设定在第一电压，在该第一期间，与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极在具有相同脉冲宽度的N1个脉冲下设定在大于所述第一电压的第二电压，并且与所述电泳盒相结合的所述保持电极设定在一个小于或等于第一电压的电压；由此，一部分(但不是全部)所要的所述微粒从所述顶部电极层移开。
25.根据权利要求24所述的电泳显示器，其中，选择所述数目N1来获得所述需要的灰度等级。
26.根据权利要求24所述的电泳显示器，一旦所要的一部分所述微粒已经从所述顶部电极层移开，在第二个期间，与所述电泳盒相结合的所述顶部电极层的驱动电极在具有相同脉冲宽度N2个脉冲下设定在第三电压，在所述第二期间，与所述电泳盒相结合的所述底部电极层的驱动电极在具有相同脉冲宽度的N2个脉冲下设定在小于或等于所述第三电压的第四电压，并且与所述电泳盒相结合的所述保持电极设定在一个小于所述第四电压的电压，由此，已经从所述顶部电极层移开的大部分微粒迁移到一个与所述电泳盒相结合的所述保持电极或靠近所述保持电极的位置，并且未从所述顶部电极层移开的大部分微粒维持它们在所述顶部电极层或靠近所述顶部电极层的位置，由此获得所述需要的灰度等级。
27.根据权利要求26所述的电泳显示器，其中，选择所述数目N1和数目N2来获得所述需要的灰度等级。
28.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述电泳盒由微型杯制备而成。
29.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述电泳盒由微型槽制备而成。
30.根据权利要求1所述的电泳显示器，其中，所述电泳盒由微胶囊制备而成。
全文摘要
本发明涉及改进的至少带有一个保持电极的电泳显示器。该显示器包括多个以分散在一种介电溶剂中的带电荷颜料微粒填充的电泳盒。每个电泳盒位于一个顶部电极层和一个底部电极层之间，该顶部电极层包括至少一个位于多个盒上方的驱动电极，该底部电极层包括至少一个位于多个盒下方的驱动电极，以及一个位于底部电极层的保持电极。该显示器还包括一个位于底部电极层之下并且透过该底部电极层可见的有色背景。
文档编号G02F1/1343GK1416007SQ0212220
公开日2003年5月7日 申请日期2002年5月31日 优先权日2001年10月29日
发明者钟冶明, 陈先彬 申请人:希毕克斯幻像有限公司