電泳顯示裝置中的電極設計

馬桂英 宋麗妍

（國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000）

電泳顯示裝置中的電極設計

馬桂英 宋麗妍

（國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000）

人們在對電泳顯示器的研究設計中，針對像素之間的電場串擾，彩色顯示狀態(tài)下濾色器對對比度的影響，響應速度、多狀態(tài)切換顯示等問題提出了多種多樣的技術方案。基于此，重點從要解決的技術問題出發(fā)，分析歷年來電泳顯示器中電極設計的發(fā)展趨勢。

電泳；顯示；電極；專利

1 技術背景

最早的電泳顯示技術是由Xerox公司Palo-Alto中心的研究人員Nicholas K.sheridan在1974年發(fā)明的扭轉(zhuǎn)球型電泳顯示器，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電泳顯示技術日趨成熟，產(chǎn)品兼具紙張優(yōu)越的微薄度、柔韌性、高對比度以及電子顯示器的相關特性［1］。

2 電泳顯示裝置電極設計的專利申請分析

1985年，飛利浦公司針對電泳顯示器中的電極設計，提出了第一份專利申請；隨后，E-ink公司、Sipix公司等也投入到對電極設計的研究中，相關專利申請量隨之增加；2007年，專利申請量出現(xiàn)了第一個小高峰；2011年，專利申請量達到頂峰；但自2011以后，專利申請逐漸減少，該技術趨于成熟。從專利向國家申請的專利數(shù)量來看，電泳顯示裝置中對于電極設計方面的改進的專利申請主要集中在美國、日本、中國、韓國和歐洲等國家。其中，美國專利申請數(shù)量最多，達到全球總量的42%；緊隨其后的是日本，為總量的14%；中國申請量也占有重要位置，為12%；韓國和中國臺灣的專利申請量占有一定比例，為10%。這一數(shù)據(jù)分布主要原因為：美國作為世界第一大經(jīng)濟體，擁有大量資金與人才，科研活力充沛，是技術創(chuàng)新的搖籃；而中國市場廣闊，吸引了大量投資及產(chǎn)品投放，專利占有量不容小覷。

3 電泳顯示裝置電極設計的主要技術方案

3.1 電場串擾

在電泳顯示裝置處于圖像非更新狀態(tài)時，塑料基板的表面會產(chǎn)生靜電，對柵極布線施加柵極信號也會產(chǎn)生直流電場，該靜電場引起電泳粒子在微膠囊中移動；并且，由于像素電極間的間距窄，出現(xiàn)了施加來自相鄰的像素電極的樓電場的情況，從而引起交叉干擾，導致顯示質(zhì)量惡化。

精工愛普生株式會社針對電場串擾的問題提出了改進方案（專利公開號JP2009222902A），將相鄰的像素電極間的距離設置為5μm以上，同時在100μm以下，在能夠緩解交叉干擾的同時進行高精度的顯示。日本NEC液晶技術株式會社也對電場串擾問題進行了研究，并將相關技術申請了專利（專利公開號JP2010044337A）。其核心改進點在于：在TFT基板上布置的布線和塑料基板或粘合層之間設置電場屏蔽層，至少在顯示圖像的非更新狀態(tài)時將第一導電層和第二導電層施加特定電位，這里兩者電位相同，使得在兩個層之間不產(chǎn)生任何電位差，藉此屏蔽在絕緣基板上產(chǎn)生的靜電和來自布線等的直流電場引起的電場，因此可以抑制絕緣基板的充電，防止顯示圖像質(zhì)量下降。精工愛普生針對隔壁型的電泳顯示裝置中相鄰單元易產(chǎn)生串擾的問題提供了一種解決方案（專利公開號JP2012002924A），即在基板上設置第一電極，以覆蓋第一電極的方式在基板上方配置電泳層，在電泳層上配置第二電極，第二電極在多個收容部的各個中心處向第一電極側(cè)形成凸狀，各個單元的中心處的電極間的距離比單元的周邊部的電極間的距離短。

3.2 彩色顯示的對比度

彩色電泳顯示器在光電技術和集成電路技術的推動下已經(jīng)成為主流的顯示設備，其關鍵技術在于主要是通過像素電極陣列背板控制平面電泳單元中導電顆粒的移動，從而控制來自背光源的白光通過；然后，由像素彩色濾光陣列膜中具有紅、綠、藍三原色的彩色濾光片，使通過平面電泳顯示單元的白光成為具有相應顏色的光纖，進而由這些光線混合顯示彩色圖像。然而，這種方法要求現(xiàn)有彩色濾光陣列膜中的彩色濾光片必須與像素電極陣列背板上的各個像素電極精確對準，從而增大了制作復雜性，且增大了光線傳輸過程中的損耗，降低了對比度。

江蘇麗恒電子有限公司提出了一種無需使用現(xiàn)有技術中的彩色濾光陣列膜即可實現(xiàn)彩色圖像顯示的技術方案（專利公開號CN101957533A），該彩色電泳顯示器按垂直接收沿入射方向的入射光的順序依次包括垂直于入射方向的如下平面構件：透明基板、透明導電層、平面電泳單元及背面基板，其中背面基板包括第一阻擋反射電極、第二阻擋反射電極和第三阻擋反射電極，第一阻擋反射電極、第二阻擋反射電極和第三阻擋反射電極對穿過透明基板入射的光進行帶阻反射，并分別形成第一阻帶的第一帶阻光、第二阻帶的第二帶阻光和第三阻帶的第三帶阻光，第一阻帶、第二阻帶和第三阻帶分別對應雪青色、黃色和洋紅色，從而可以基于三色印刷工業(yè)中使用的雪青色、黃色和洋紅色彩色模式實現(xiàn)彩色圖像的顯示。

樂金顯示有限公司提出了另一種解決方案，提供了一種在結構上簡化的電泳顯示器件中（專利公開號KR20100038920A），其包括下基板，在該下基板按順序形成第一和第二像素電極。其中，第一像素電極以平板狀形成于下基板的紅、綠、藍子像素的每一個上，第二電極在第一電極上形成為具有多個縫隙，在紅、綠、藍子像素上的第二電極的縫隙寬度彼此不同。具體的，紅色子像素上的第二電極縫隙寬度比綠色子像素的第二電極縫隙寬度寬，綠色子像素上的第二電極縫隙寬度比藍色子像素上的第二電極的縫隙寬度寬。用這種技術方案可避免濾色器對準過程中產(chǎn)生的缺陷，入射光兩次經(jīng)過濾色器引起反射率的降低，濾色器由于用于組合的粘結劑的耐熱性而退化等問題。

3.3 圖像切換響應速度

精工愛普生公開了一種提高圖像切換速度的電泳顯示裝置（專利公開號JP2012150261 A），分散液是多個黑色微粒分散在分散介質(zhì)中而成的電泳分散液，黑色微粒以帶正電的狀態(tài)分散，在電路基板上的顯示區(qū)域中，多個堤臺部相互隔開狹縫而設置，多個堤臺部的各個由絕緣材料形成，具有大致長方體的形狀。多個堤臺部按矩陣排列在顯示區(qū)域中的多個像素的每個中各設置一個。狹縫是形成在排列成矩陣狀的多個堤臺部間的間隙，在多個堤臺部的各個的上側(cè)的面上設有白反射板，在狹縫的地面設有狹縫電極。對置電極的電位電平總是為0電平，若向狹縫電極供給低電平，則帶正電的多個黑色微粒通過狹縫電極和對置電極之間的電場所產(chǎn)生的電力向狹縫電極側(cè)移動，并被狹縫收置，由此在電路基板上俯視觀察，幾乎不存在或完全不存在與白反射板重疊的黑色微粒，能夠通過白反射板可靠地反射光，因此在各像素中顯示白色；若向狹縫電極供給高電平，則帶正電的多個黑色微粒通過狹縫電極和對置電極之間的電場所產(chǎn)生的電力向?qū)χ秒姌O側(cè)移動，被配置在對置基板上，由于入射光被黑色微粒吸收，所以能夠顯示黑色。在該電泳顯示裝置中，由于在分散液中僅分散有黑色微粒這一種電泳微粒，所以能夠降低微粒濃度，從而提高黑色微粒在分散液中移動的速度，提高切換顯示時的速度。

4 電泳微粒移動方向控制

普利司通株式會社提供了一種快速吸收粒子橫向移動的方法（專利公開號CN1653694A），圖像顯示設備的電極的部分或全部具有微凹部分、微凸部分或微凹部分和微凸部分，優(yōu)選微凹部分和/或微凸部分滿足下式：平均寬度/最大平均顆粒尺寸＞2；和平均高度/最大平均顆粒尺寸＞2。電極表面的微凹部分和/或微凸部分的形狀可以是環(huán)形、橢圓形、正方形、長方形、多邊形、線性、曲線形、不定形或其組合。通過電極表面的微凹部分和/或微凸部分引入微小不均勻電場，尤其該微小不均勻電場包括沿橫向即沿平行于基板表面方向的電場分量，橫向移動的顆粒被迅速吸入或拋出并被固定，因此可抑制由于顆粒聚集而產(chǎn)生的不具備顆粒分布。

5 結語

通過利用電極設計來解決電泳顯示裝置所面臨的電場串擾、對比度、切換速度、微粒移動方向控制等問題的專利分析，以期讀者對電泳顯示領域有較廣泛和深入的了解，為電泳技術的發(fā)展提供思路。

［1］劉會剛，朱勇，商光輝，等.電泳顯示器的研究及進展［J］.現(xiàn)代顯示，2006（59-60）：64-68.

Electrode Design in Electrophoretic Display Device

Ma Guiying Song Liyan
（Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office，SIPO，Suzhou Jiangsu 215000）

In the research and design of electrophoretic display,People have proposed a series of technical solutions to avoid the electrical crosstalk，color display effect under the condition of the color filter of contrast,response speed, multi state switching display and so on.Based on this,focus on the technical problems to be solved,the development trend of electrode design in electrophoretic display over the years was conducted.

electrophoretic；display；electrode；patent

TN104.3

A

1003-5168(2016)09-0073-02

2016-08-12

馬桂英（1987-），女，碩士，研究方向：專利審查。