用于电泳显示器的光增强结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于电泳显示器的光增强结构。本发明针对一种显示设备，其包括包夹在第一衬底层和第二衬底层之间的显示流体层以及在显示流体层和第二衬底层之间的光增强层。该光增强结构可增强由显示设备显示的颜色，尤其是通过电泳流体中的带电色素微粒的横向切换显示的颜色。
【专利说明】用于电泳显示器的光增强结构
发明领域
[0001]本发明涉及一种用于电泳显示设备的光增强结构。该光增强结构可增强由显示设备显示的颜色，尤其是通过电泳流体中的带电色素微粒的横向切换显示的颜色。
【背景技术】
[0002]电泳显示器(EPD)是基于散布在溶剂中的带电色素微粒的电泳现象的非发射设备。该显示器通常包括两块板，其上设置有彼此相对的电极。电极之一一般是透明的。由通过散布在其中的带电色素微粒着色的溶剂构成的电泳流体被密封在两块板之间。当在两个电极之间施加电压差时，色素微粒从一侧迁徙至另一侧，由此使色素微粒的颜色或溶剂的颜色从观察侧被看到。
[0003]替代地，电泳流体可包括具有对比色并携带相反电荷的两种带电色素微粒，并且这两种带电色素微粒被散布在纯净溶剂或溶剂混合物中。在这种情形下，当在两电极板之间施加电压差时，这两种带电的色素微粒将移动至显示单元中相对的两端(顶端或底端)。因此，这两种带电的色素微粒的其中一种颜色将在显示单元的观察侧被看到。
[0004]前面描述的两种电泳显示器可涉及带电的色素微粒的垂直切换。换句话说，带电的色素微粒可被驱动以向上和向下移动，这导致带电的色素微粒接近或位于顶电极板或底电极板。
[0005]一种替代的驱动机制涉及带电的色素微粒的横向移动。通过这种驱动方法，在显示单元的观察侧要么露出显示单元的底部要么露出其中散布有带电色素微粒的溶剂的颜色。横向切换方法的优势之一是所显示的颜色在阳光下看上去是褪色的，这会很大程度地影响所显示图象的质量。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种显示设备，包括:
[0007](a)显示流体层，其包括用显示流体填充的微型容器，并且所述显示流体层被包夹在第一衬底层和第二衬底层之间，其中第一衬底层在观察侧上；
[0008](b)在显示流体层和第二衬底层之间的光增强层；以及
[0009](C)在第二衬底层上的电极，所述电极可横向地驱动显示流体。
[0010]在一个实施例中，显示流体是电泳流体，该电泳流体包括散布在溶剂或溶剂混合物中的带电色素微粒，并且该显示设备能通过横向地切换带电的色素微粒来显示颜色。
[0011 ] 在一个实施例中，第二衬底层上的电极是面内电极。
[0012]在一个实施例中，第一衬底层包括共用电极。
[0013]在一个实施例中，第一衬底层包括共用电极而第二衬底层包括多个底电极和面内电极。
[0014]在一个实施例中，第二衬底层上的电极具有不同的尺寸。
[0015]在一个实施例中，带电的色素微粒具有一种颜色并携带相同的电荷极性。[0016]在一个实施例中，带电的色素微粒具有两种颜色并携带相反的电荷极性。
[0017]在一个实施例中，显示设备进一步包括颜色层。
[0018]在一个实施例中，光增强层是散布在固体介质中的微粒材料的层。在一个实施例中，微粒材料的折射率和介质的折射率之间的差至少大约为0.3。在一个实施例中，微粒材料从由 T1、Zn、Zr、Ba、Ca、Mg、Fe、Al、S1、Au、Ag、Mn、Co、N1、Cu、Sn 或 C 的氧化物或氮化物构成的组中选取。在一个实施例中，微粒材料是碳纳米管、石墨烯或富勒烯。在一个实施例中，固态介质是聚合物粘胶、聚合物附着剂或无机材料。
[0019]在一个实施例中，光增强层是表面粗糙的反射体。
[0020]在一个实施例中，光增强层是微透镜阵列。
[0021]在一个实施例中，光增强层是由液体介质中的微粒材料散布构成的膜。在一个实施例中，微粒材料从由 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构成的组中选取。在一个实施例中，微粒材料的折射率和液体介质的折射率之间的差至少大约为0.3。
[0022]在一个实施例中，显示流体是电泳流体，该电泳流体包括散布在气体或气体混合物中的带电的色素微粒，并且该显示设备能通过横向地切换带电的色素微粒来显示颜色。
[0023]在一个实施例中，显示流体是包含液滴的电加湿流体，并且显示设备能通过横向地驱动电加湿流体来显示颜色。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1a-1c示出如何通过带电色素微粒的横向切换构造电泳显示器的例子。
[0025]图2a_2c示出如何通过带电色素微粒的横向切换构造电泳显示器的例子。
图3a_3b示出如何通过带电色素微粒的横向切换构造电泳显示器的例子。
图4示出双切换模式。
图5示出另一替代设计，其中第二衬底层包括两个像素电极(54a、54b)。
图6a_6c示出与图1a-1c的那些相同的结构设计。
图7a和图7b示出类似于图3a和图3b的微粒分散在溶剂或溶剂混合物中的例子，除了显示流体包括两种类型的带电的色素微粒外。
图8a_8f示出具有本发明的光增强结构的电泳显示器。
[0026]发明详述
[0027]图1-7示出如何通过带电色素微粒的横向切换构造电泳显示器的例子。
[0028]在图1a中，仅包含一种带电色素微粒(11)的显示流体(10)被包夹在第一衬底层
(12)和第二衬底层(13)之间，该第二衬底层(13)包括两个面内电极(14a)、(14b)。当将适当的电压电位差施加在两个面内电极之间时，带电的色素微粒将移动至面内电极之一附近或其上。因此在这种情形下，其中散布有带电的色素微粒的溶剂的颜色从观察侧被看到。
[0029]在图1b中，其设计类似于图1a的设计，除了在第二衬底层(13)的顶上具有颜色层(15)外。颜色层可以是颜色附着层。在这种情形下，从观察侧看到的颜色将是溶剂和颜色层的复合颜色。
[0030]尽管在附图中示出颜色层位于第二衬底层的顶部之上，但该颜色层也可位于第二衬底层之下，如果第二衬底层是透明的话。替代地，第二层本身可充当颜色层，从观察侧看到其颜色与溶剂颜色的组合。
[0031]图1c示出另一替代方案，其中顶部颜色层(16)位于第一衬底层(12)的顶部。颜色层也可位于第一衬底层(未示出)的下面。
[0032]在图2a_2c中，第一衬底层(22)包括共用电极(22a)。当合适的电压电位差被施加在共用电极(22a)和第二衬底层(23)上的两个面内电极(24a、24b)之间时，带电的色素微粒将移动至两个面内电极附近或其上，由此使溶剂的颜色(图2a)、或溶剂和与第二衬底层(23)关联的颜色层(25)的复合色(图2b)、或溶剂和顶部颜色层(26)的复合色(图2c)从观察侧被看见。
[0033]在图3a中，没有电压电位差被施加在面内电极34a、34b之间，因此带电的色素微粒分散在它们散布在的溶剂中。替代地，如图3b所示，没有电压电位差被施加在共用电极(32a)和两个面内电极(34a、34b)之间，这使得带电的色素微粒分散在溶剂中。在两种情形下，从观察侧看到的颜色是色素微粒的颜色。
[0034]图4示出双切换模式。在这种设计中，第一衬底层(42)包括共用电极(42a)而第二衬底层(43)包括一个底电极(43a)以及在底电极每一侧上的两个面内电极(44a、44b)。带电的色素微粒可垂直地(向上/向下)或横向地(向两旁)移动。如图所示，当带电色素微粒移动至接近或到达面内电极时，溶剂的颜色从观察侧被观察到。对于这种设计也可使颜色层靠近第二衬底层(例如图1b中看到的)或使顶部颜色层靠近第一衬底层(例如图1c中看到的)。
[0035]图5示出另一替代设计，其中第二衬底层包括两个像素电极(54a、54b)。像素电极之一在面积上明显大于另一像素电极。因此，当带电的色素微粒移动至较小的像素电极附近或其上时，从观察侧看到溶剂和较大像素电极的复合色。同样也可使颜色层靠近第二衬底层(例如图1b中看到的)或使顶部颜色层靠近第一衬底层(例如图1c中看到的)。
[0036]图6a_6b示出与图la_lc的那些相同的结构设计。然而在这种情形下，流体包括散布在溶剂或溶剂混合物中的两种类型的带电的色素微粒。
[0037]类似于图3a和图3b，图7a和图7b示出微粒分散在溶剂或溶剂混合物中的例子，除了显示流体包括两种类型的带电的色素微粒外。在这种情形下，从观察侧看到的颜色是两种类型的色素微粒的颜色。
[0038]如所述那样，在任何附图中示出的颜色层可以是附着层。可通过将染料或色素添加至该层来引入颜色。
[0039]在附图所示例子中，从观察侧看到的颜色可以是溶剂的颜色、溶剂和颜色层的复合色或微粒的颜色。然而，这些颜色可能看上去是褪色的，尤其是在强环境阳光的情形下。
[0040]发明人现在已发现，如果在显示流体层(82)和底电极层(83)(即图1-7中的第二衬底层)之间设置光增强结构(81)，如图8a所示，则通过横向切换模式显示的颜色的强度可大为增加。
[0041]如果存在如图Sb所示的颜色层，则可将颜色层(84)设置在光增强结构(81)的顶部上，并且该颜色层是透明的。
[0042]图Sc和8d示出其中颜色层(85或86)高于或低于第一衬底层的附加选择。
[0043]替代地，颜色层(87或88)可被设置在光增强层(81)下面，如图8e和8f所示。在这种情形下，光增强层需要是透明的。[0044]术语“光增强结构或层”也可被称为光散射结构或层。术语“散射”指其中光通过小体积的不同折射率发散的过程。该小体积可以是微粒、泡沫、液滴甚至密度波动物质的形式。
[0045]因此，在本发明的一个实施例中，光散射结构可以是体积散射层，该体积散射层包括含微粒材料的介质，该微粒材料的折射率与微粒材料散布在其中的介质的折射率不同。微粒材料的折射率和介质的折射率之间的差优选地至少为大约0.3，更优选地至少为大约
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，金属碳酸盐或金属硫酸盐，例如CaCO3或BaSO4，可用作微粒材料的外壳或用作添加剂。
[0048]替代地，碳纳米管、石墨烯或富勒烯可被用作微粒材料。
[0049]在介质中，术语“微粒材料”可以是微粒、凝块、絮片、管等等。它们的尺寸一般是微米级的。
[0050]在一个实施例中，介质可以是固态介质，例如聚合物粘胶、聚合物附着剂或无机材料。该微粒材料可以是带电的或不带电的。
[0051 ] 在另一实施例中，光增强结构可以是设置在底电极层和显示流体层之间的粗糙反射体。这种粗糙层的粗糙度可以是几纳米至几微米(即表面的最高峰和最低谷之间的垂直距离)。所使用的粗糙化工艺可以是物理的或化学的。对于物理的粗糙化，可使用若干技术。示例包括但不仅限于，通过离子轰击的干蚀。对于化学粗糙化，其中一种可行的方法是通过化学蚀刻剂的湿蚀。粗糙化的层可由聚合物、金属、半导体、纸等形成。
[0052]在又一实施例中，散射结构可以是微透镜阵列。微透镜是直径小于大约I毫米的小透镜。微透镜可通过微浮饰或光刻法来制造。这些先进的半导体类技术已使微透镜的制造更成本高效。
[0053]另外，微透镜也可由自组装工艺完成，籍此可形成材料的透镜类形状，这遵循材料的热力学的最低能量状态。在一种方法中，疏水材料被用来在衬底上形成微透镜。针对这种目的的合适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)或任何其它类似的有机或聚合材料。
[0054]光增强结构的又一例子可以是包含微粒材料的散布的膜。该微粒材料是非充电的，并且其散布在液体介质中。该散布分隔在各微结构中。微结构可以是微胶囊。被密封的散布物被嵌入到粘合材料中以形成光增强层。
[0055]微粒材料可从由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构成的组中选取。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。针对这种目的的最合适材料是二氧化硅、氧化铝、银、金、氧化钛、碳纳米管等等。除微粒外，材料也可以是凝块、絮片或小管的形式。
[0056]光增强层可通过前述任何方法被粗糙化；但该粗糙化是可选的。
[0057]微结构也可以是如美国专利N0.6，930，818中描述的微型杯，该文献的内容全篇地援引包含于此。
[0058]为此目的，合适的溶剂可以是任何有机或无机溶剂。该溶剂可通过染料或色素变得有颜色。光增强层的颜色也可来自附连于颜色增强层的滤光器。
[0059]在该实施例中，优选地，散布在溶剂中的微粒材料的折射率也不同于溶剂的折射率。更优选地，折射率之差至少为大约0.3。
[0060]尽管具体地提到电泳显示器，但要注意本发明也可应用至其它类型的显示设备，例如电加湿显示器或液晶显示器。
[0061]尽管已参照其具体实施例对本发明进行了描述，然而本领域内技术人员应当理解，可在不背离本发明的范围的情况下作出各种变化并用等效物进行替代。另外，可作出许多修正以使具体情形、材料、组成、工艺、工艺步骤或步骤适应本发明的目的和范围。所有此类修改均落在所附权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种显示设备，包括: (a)显示流体层，其包括用显示流体填充的微型容器，所述显示流体层被包夹在第一衬底层和第二衬底层之间，其中所述第一衬底层在观察侧上而所述第二衬底层包括横向地驱动所述显示流体的电极；以及 (b) 在所述显示流体层和所述第二衬底层之间的光增强层。
2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述显示流体是电泳流体，所述电泳流体包括散布在溶剂或溶剂混合物中的带电的色素微粒，并且所述显示设备能够通过横向地切换带电的色素微粒来显示颜色。
3.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述电极是面内电极。
4.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，所述第一衬底层包括共用电极。
5.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述第一衬底层包括共用电极而所述第二衬底层包括多个底电极和面内电极。
6.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述电极是不同尺寸的。
7.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述带电的色素微粒是一种颜色的并携带相同的电荷极性。
8.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述带电的色素微粒是两种颜色的并携带相反的电荷极性。
9.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，还包括颜色层。
10.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述光增强层是散布在固体介质中的微粒材料的层。
11.如权利要求10所述的显示设备，其特征在于，所述微粒材料的折射率和所述介质的折射率之间的差至少约为0.3。
12.如权利要求10所述的显示设备，其特征在于，所述微粒材料从由T1、Zn、Zr、Ba、Ca、Mg、Fe、Al、S1、Au、Ag、Mn、Co、N1、Cu、Sn和C的氧化物或氮化物构成的组中选取。
13.如权利要求10所述的显示设备，其特征在于，所述微粒材料是碳纳米管、石墨烯或富勒烯。
14.如权利要求10所述的显示设备，其特征在于，所述固体介质是聚合物粘胶、聚合物附着剂或无机材料。
15.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述光增强层是粗糙化的反射体。
16.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述光增强层是微透镜阵列。
17.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述光增强层是包括散布在液体介质中的微粒材料的膜。
18.如权利要求17所述的显示设备，其特征在于，所述微粒材料从由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构成的组中选取。
19.如权利要求17所述的显示设备，其特征在于，所述微粒材料的折射率和所述液体介质的折射率之间的差至少约为0.3。
20.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述显示流体是电泳流体，所述电泳流体包括散布在气体或气体混合物中的带电的色素微粒，并且所述显示设备能够通过横向地切换所述带电的色素微粒来显示颜色。
21.如权利要求1 所述的显示设备，其特征在于，所述显示流体是包含液滴的电加湿流体，并且所述显示设备能通过横向地驱动所述电加湿流体来显示颜色。
【文档编号】G02F1/167GK103543570SQ201310299157
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2012年7月17日
【发明者】杨柏儒, 谢曜任 申请人:希毕克斯影像有限公司