DE60211180T2

DE60211180T2 - Elektrophoretische anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE60211180T2
Application number: DE60211180T
Authority: DE
Inventors: K. Dirk DE BOER; T. Mark JOHNSON
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: US7250933B2; JP2005501296A; TW574528B; CN1545637A; KR20040044449A; EP1421438A1; WO2003019279A1; ATE325364T1; DE60211180D1; EP1421438B1; KR100956569B1; CN1307480C; US20030038772A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrophoretische Anzeigeanordnung mit mindestens einem Pixel mit einem elektrophoretischen Medium in einem Hauptreservoir, das mindestens eine Elektrode und Mittel, über die das Pixel in verschiedene optische Zustände gebracht werden kann, umfasst.
Wo in dieser Anmeldung eine (Schalt-) Elektrode erwähnt wird, kann diese, wenn gewünscht, in eine Vielzahl von Sub-Elektroden geteilt werden, die extern oder über Schaltelemente mit ein und derselben Spannung gespeist werden.
Elektrophoretische Anzeigeanordnungen basieren auf der Bewegung geladener, normalerweise farbiger Partikel unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes zwischen zwei Extremzuständen mit einem unterschiedlichen Lichttransmissionsgrad oder einer unterschiedlicher Lichtreflexion. Mit diesen Anordnungen können dunkle (farbige) Buchstaben auf einem hellen (farbigen) Hintergrund und umgekehrt abgebildet werden.
Elektrophoretische Anzeigeanordnungen werden deshalb merklich in Anzeigeanordnungen verwendet, welche die Funktion von Papier übernehmen und als „papierweiße" Applikationen bezeichnet werden (elektronische Zeitungen, elektronische Taschenkalender).
Eine elektrophoretische Anordnung der oben erwähnten Art ist aus WO 99/53373 bekannt, das Anzeigeanordnungen mit einem elektrophoretischen Medium zwischen Schaltelektroden zeigt. Die Schaltelektroden werden mit Ansteuerspannungen versorgt, um das Pixel in einen von zwei optischen Extremzuständen zu bringen. Eines der Substrate hat zwei, beispielsweise auf der Oberseite eines Anzeigeelements realisierte, Schaltelektroden. Im Fall einer negativen Spannung über diesen Schaltelektroden in Bezug auf eine Bodenelektrode, welche die gesamte Bodenfläche des Anzeigeelements bedeckt, bewegen sich Partikel (die in diesem Beispiel positiv geladen sind) zu der Potenzialfläche, die durch die zwei leitenden Elektroden auf dem oberen Substrat definiert ist. Die geladenen Partikel verteilen sich über die (Front-) Fläche des Anzeigeelements (Pixel), das dann die Farbe der geladenen Partikel annimmt. Im Fall einer positiven Spannung über den Schaltelektroden mit Bezug auf die Bodenelektrode verteilen sich die positiv geladenen Partikel auf der Bodenfläche, sodass das Anzeigeelement (Pixel) die Farbe der Flüssigkeit annimmt. Anstatt dass sich die geladenen Partikel zwischen dem oberen und unteren Substrat bewegen, ist auch eine laterale Bewegung möglich, wie in USP 6.144.361 gezeigt.
In beiden Fällen werden geladene Partikel an bestimmten Orten gesammelt, wenn in einen transparenten Zustand des Bildelements geschaltet wird. In WO 99/53373 wird zu diesem Zweck eine kleine Elektrode auf der (oberen) Fläche verwendet, während in USP 6.144.361 Partikel entlang Wänden des Hauptreservoirs (oder an anderen Orten innerhalb des genannten Hauptreservoirs) gesammelt werden. Dies geht auf Kosten der Apertur.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem mindestens teilweise und ist zu diesem Zweck gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gekennzeichnet.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass über ein passendes Impulsmuster an den weiteren Elektroden für jede Mischfarbe verschiedene optische Zwischenzustände erhalten werden können, wenn man für verschiedene Farben elektrophoretische Partikel mit einer unterschiedlichen Beweglichkeit verwendet.
Um im Fall einer Änderung der Einstellung eine zufriedenstellende Verteilung auf der Oberfläche zwischen den beiden Elektroden zu erhalten, wird bevorzugt, die geladenen Partikel im Voraus über die andere Elektrode zu verteilen, beispielsweise indem das Pixel vor der Selektion in einen definierten Zustand (zum Beispiel durch Geben eines Rücksetzpulses) gebracht wird, wenn nötig, in Kombination mit einer kleinen alternierenden Feldkomponente.
In einer ersten Ausführungsform umfasst das Pixel, aus einer Richtung quer zu einer Hauptoberfläche der Anzeigeanordnung gesehen, Hilfsreservoirs entlang mindestens zweier Seiten des Hauptreservoirs. Da das Hilfsreservoir nun für eine Vielzahl von (Reihen von) Pixeln gemeinsam ist, erhält man eine größere Apertur.
In einer Anzeigeanordnung für vielfarbige Anzeige können die elektrophoretischen Partikel verschiedener Farben beispielsweise selektiv von einem Hilfsreservoir in das Hauptreservoir verschoben werden, wenn beispielsweise elektrophoretische Partikel einer unterschiedlichen Beweglichkeit verwendet werden.
Es kann auch wünschenswert sein, die elektrophoretischen Partikel zu fixieren. In einer weiteren Ausführungsform ist die elektrophoretische Anzeigeanordnung deshalb mit Mitteln zum Erzeugen eines elektrischen Feldes quer zu der Richtung der Verschiebung der elektrophoretischen Partikel zwischen dem Hauptreservoir und einem Hilfs reservoir versehen. Alternativ kann eine mechanische Trennung zwischen dem Hauptreservoir und einem Hilfsreservoir geschaffen werden.
Um einen eingestellten Grauwert zu fixieren, können die elektrophoretischen Partikel und mindestens eine Wand des Hauptreservoirs die Fähigkeit gegenseitiger Adhäsion haben.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden deutlich aus und erklärt mit Bezug auf die hiernach beschriebenen Ausführungsformen.
In der Zeichnung zeigen:
1 ein elektrisches Äquivalent eines Teils einer Farbanzeigeanordnung;
2 eine schematische Draufsicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Farbanzeigeanordnung;
3 einen an der Linie III - III gemachten Querschnitt;
4 eine Draufsicht eines Teils einer weiteren elektrophoretischen Farbanzeigeanordnung, welche die Prinzipien der Anzeige zeigt, in der unterschiedliche Grauwerte (optische Zwischenzustände) realisiert werden können;
5 eine Querschnittsansicht einer Variante von 4;
6 eine Variante von 5;
7 eine Draufsicht einer Variante von 5;
8 ein anderes Prinzip, mit dem unterschiedliche Farben in einer erfindungsgemäßen Farbanzeigeanordnung realisiert werden können;
9 eine Querschnittsansicht davon, wie unterschiedliche Grauwerte durch Verwendung des Prinzips von 8 in einer Farbanzeigeanordnung realisiert werden können;
10 eine Variante der Anzeigeanordnung von 9; und
11 eine andere erfindungsgemäße elektrophoretische Farbanzeigeanordnung.
Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgerecht gezeichnet; entsprechende Teile sind generell mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 ist ein elektrisches Äquivalent eines Teils einer Farbanzeigeanordnung 1, auf welche die Erfindung anwendbar ist. Sie umfasst eine Matrix von Pixeln 10 an der Fläche der Kreuzungen von Reihen- oder Selektionselektroden 7 und Spalten- oder Da tenelektroden 6. Die Reihenelektroden 1 bis m werden nacheinander mithilfe eines Reihentreibers 4 selektiert, während die Spaltenelektroden 1 bis n über ein Datenregister 5 mit Daten versorgt werden. Die Pixel in den Spalten 1, 4, 7, ..., n-2 bilden in diesem Beispiel rote Pixel, die Pixel in den Spalten 2, 5, 8, ..., n-1 bilden blaue Pixel und die Pixel in den Spalten 3, 6, 9, ..., n bilden grüne Pixel. Zu diesem Zweck werden eingehende Daten 2 zuerst, wenn nötig, in einem Prozessor 3 bearbeitet. Gegenseitige Synchronisation zwischen dem Reihentreiber 4 und dem Datenregister 5 findet über Ansteuerleitungen 8 statt.
Ansteuersignale von dem Reihentreiber 4 und dem Datenregister 5 selektieren ein Pixel 10 aus (als passives Treiben bezeichnet). In einer bekannten Anordnung empfängt eine Spaltenelektrode 6 in Bezug auf eine Reihenelektrode 7 eine solche Spannung, dass sich das Pixel an der Kreuzungsfläche in einem von zwei Extremzuständen befindet (beispielsweise schwarz oder farbig, abhängig von den Farben der Flüssigkeit und der elektrophoretischen Partikel).
Wenn gewünscht, können Ansteuersignale von dem Reihentreiber 4 die Bildelektroden über Dünnfilmtransistoren (TFTs) 9, deren Gates elektrisch mit den Reihenelektroden 7 und deren Source-Elektroden elektrisch mit den Spaltenelektroden 6 verbunden sind, selektiert werden (als aktives Treiben bezeichnet). Das Signal an der Spaltenelektrode 6 wird über die TFTs an eine Bildelektrode eines Pixels 10, die an die Drain-Elektrode gekoppelt ist, übertragen. Die anderen Bildelektroden des Pixels 10 sind beispielsweise mittels beispielsweise einer (oder mehrerer) gemeinsamer Gegen-Elektrode oder – Elektroden mit Masse verbunden. In dem Beispiel von 1 ist ein solcher TFT 9 schematisch nur für ein Pixel 10 gezeigt.
In einer ersten Farbanzeigeanordnung, welche die Prinzipien der Anzeige zeigt, ist jedes Pixel mit einer oder mehreren weiteren Elektroden und, wie im Nachfolgenden beschrieben wird, weiteren Treibermitteln zum Versehen der weiteren Elektrode oder Elektroden mit elektrischer Spannung versehen. Obwohl die Spaltenelektroden 6 als Datenelektroden bezeichnet werden und die Reihenelektroden 7 als Selektionselektroden bezeichnet werden, können sie während Teilen einer Ansteuerperiode eine andere Funktion erfüllen, wie im Folgenden beschrieben wird, beispielsweise können sie verursachen, dass elektrophoretische Partikel verschoben werden. Zu diesem Zweck umfassen die Treibermittel beispielsweise in dem Datenregister 5 (und möglicherweise einem Teil des Treibers) extra Speichermittel oder andere Elektronik wie auch extra Spaltenelektroden (nicht gezeigt) (und extra TFTs in dem Fall von aktivem Treiben).
Ein Pixel 10 (2, 3) umfasst ein erstes Substrat 11, beispielsweise aus Glas oder einem synthetischen Material, das mit Schaltelektroden 12, 13, 14 versehen ist, und ein zweites transparentes Substrat 15. Erfindungsgemäß umfasst das Pixel ein Hauptreservoir 16, das mit einem elektrophoretischem Medium gefüllt ist, beispielsweise einer weißen Flüssigkeit 17, und (in diesem Beispiel) vier Hilfsreservoirs 18 für die elektrophoretische Flüssigkeit, in der in diesem Beispiel farbige positiv geladene Partikel, beispielsweise rote, grüne, blaue und, wenn notwendig, schwarze Partikel vorhanden sind (in 2, 3 sind Hilfsreservoirs mit 18R, 18G, 18B, 18Z bezeichnet). Das Pixel 10 ist beispielsweise durch eine Wand 19 abgeschlossen, während die Hilfsreservoirs 18, wenn notwendig, mit einer schwarzen Maske 21 auf der Sichtseite, bezeichnet mit einem Pfeil 20, bedeckt sind.
Ein vollständiger Ansteuerzyklus für die Anordnung von 1, 2, 3 umfasst eine Anzahl von Schritten. In einem ersten Schritt werden möglicherweise farbige (oder schwarze) positiv geladene elektrophoretische Partikel 22, die in dem Hauptreservoir vorhanden sind (beispielsweise durch einen vorhergehenden Ansteuerzyklus), mithilfe einer Rücksetzspannung zwischen den Elektroden 12 und 13, die (in diesem Beispiel) ein in Richtung der Elektrode 13 gerichtetes Feld erzeugt, aus diesem Reservoir entfernt. Diese Partikel haben nicht nur eine unterschiedliche Farbe, sondern auch einen Unterschied in der Beweglichkeit. Beispielsweise bewegen sich die roten Partikel in einem elektrischen Feld schneller als die grünen und diese wiederum bewegen sich schneller als die blauen,
Um den Rücksetzschritt auszuführen, wird zuerst, wenn nötig, eine Situation erzeugt, in der sich alle Partikel in der Nähe der Elektrode 14 befinden (diese Elektrode hat dann beispielsweise ein Potenzial von 0, während die Elektrode 13 ein Potenzial von +V hat). Das Pixel hat dann ein im wesentlichen weißes Aussehen.
Anschließend erhält die zu dem Hilfsreservoir 18R gehörende Elektrode 13 einen negativen Impuls (Rechteckspannung) mit einer Amplitude von -V, wobei der Impuls lange genug dauert, um zu verursachen, dass sich alle roten Partikel 22R zu dieser Elektrode hin bewegen. Indem gleichzeitig oder anschließend der zu dem Hilfsreservoir 18R gehörenden Elektrode 12 eine negative Spannung in Bezug auf die genannte Elektrode 13 gegeben wird, werden alle der roten Partikel 22R in dem Hilfsreservoir 18R gespeichert.
Inzwischen haben die grünen Partikel 22G beispielsweise den halben Abstand zwischen den Elektroden 14 und 13 zurückgelegt. Wenn ein negativer Impuls (Rechteckspannung), der mit einer doppelten Dauer an die zu dem Hilfsreservoir 18G gehörenden Elektrode 13 gelegt wird, und möglicherweise positive Spannungen an den anderen Elekt roden 13 verwendet werden, erreichen diese Partikel die zu dem Hilfsreservoir 18G gehörende Elektrode 13. Indem anschließend der zu dem Hilfsreservoir 18G gehörenden Elektrode 12 eine negative Spannung in Bezug auf die genannte Elektrode 13 gegeben wird, werden alle der grünen Partikel 22G in einer ähnlichen Weise wie oben mit Bezug auf die roten Partikel beschrieben in dem Hilfsreservoir 18G gespeichert. Ähnlich werden alle der blauen Partikel 22B in dem Hilfsreservoir 18B (und, wenn vorhanden, die schwarzen Partikel 22Z in dem Hilfsreservoir 18Z) gespeichert. Aus dem Obigen wird auch deutlich, dass an die Partikel 22 die Anforderung gestellt wird, dass sie im Wesentlichen nicht überlappen sollten, so weit ihre (Beweglichkeits-) Eigenschaften betroffen sind.
Anschließend wird ein positiver Impuls (beispielsweise eine Rechteckspannung) zwischen der Elektrode 14 und der zu einem der Hilfsreservoirs 18, beispielsweise Hilfsreservoir 18R gehörenden Elektrode 12 angelegt. Abhängig von der Dauer und dem Wert des Impulses, verteilt sich eine Anzahl roter Partikel 22R über das Hauptreservoir. Dadurch wird der Grauwert für die rote Farbe in dem Pixel 10 definiert. Für die anderen Farben können die Grauwerte entweder nacheinander oder gleichzeitig mit der Festlegung des Grauwertes für die rote Farbe definiert werden.
Die Einstellung von Grauwerten ist auch mithilfe nur eines Spannungsimpulses zwischen den zu den verschiedenen Hilfsreservoirs 18 gehörenden Elektroden 12, 13 möglich. In dem Fall kann die Elektrode 14 weggelassen werden, wenn gewünscht, aber die Grauwerte können nur nacheinander definiert werden.
Da die Partikel aufgrund von beispielsweise Bewegung in der Flüssigkeit nicht immer auf dem Substrat positioniert bleiben, kann es vorteilhaft sein, dieses mit einer Haftschicht mit einer geringen Adhäsion zu versehen.
Wenn nötig können die so eingestellten Grauwerte auch mithilfe eines magnetischen Feldes oder eines elektrischen Feldes in einer Richtung quer zu den Substraten fixiert werden.
In der Praxis kann es schwer sein, die verschiedenen Hilfsreservoirs 18 mit Partikeln einer einzigen Farbe zu füllen. Eine Lösung ist, ein gemeinsames Hilfsreservoir (beispielsweise Hilfsreservoir 18Z in 2) zu verwenden. Um den Rücksetzschritt auszuführen, empfängt die zu dem Hilfsreservoir 18Z gehörende Elektrode 12 einen negativen Impuls (beispielsweise eine negative Rechteckspannung mit einer Amplitude von -V), der lange genug dauert, um alle Partikel 22 zu veranlassen, sich zu dieser Elektrode hin zu bewegen.
Wenn man die Partikel aus dem gemeinsamen Hilfsreservoir in das Hauptreservoir (oder die anderen Hilfsreservoirs) verschiebt, müssen Partikel einer unterschiedlichen Farbe zuerst getrennt werden. Zu diesem Zweck können, wenn nötig, weitere Elektroden geschaffen werden, um Potenzialbarrieren zu erzeugen, die den Durchgang gegebener Partikel (die beispielsweise eine größere Ladung als andere Partikel haben) verhindern. Mit zwei oder drei solcher Barrieren in Serie können die Partikel dann wieder untereinander getrennt werden (beispielsweise während eines Teils des Rücksetzschritts). Da dieser Schritt für alle Pixel derselbe ist, können die Elektroden zur Erzeugung von Potenzialbarrieren gemeinsam für eine Vielzahl (oder alle) Pixel geschaffen werden. Andere Möglichkeiten der gegenseitigen Trennung von Partikeln einer unterschiedlichen Farbe sind beispielsweise die Bereitstellung physikalischer Barrieren (beispielsweise Filter) in Kombination mit farbigen Partikeln unterschiedlicher Abmessungen oder Oberflächenmodifikationen (Unterschied der Adhäsion), sodass Partikel einer Farbe das gemeinsame Hilfsreservoir leichter (oder im Gegensatz mit größerer Schwierigkeit) verlassen.
4 ist eine Draufsicht auf zwei nebeneinander gelegte Pixel 10, 10' mit gemeinsamen Hilfsreservoirs 18, 18R, 18G, 18B. Während des Rücksetzschritts empfängt die zu dem Hilfsreservoir 18 gehörige Elektrode 12 eine in Bezug auf die Elektroden 14, 14' einen negativen Impuls (mithilfe der Spannungsquelle 23), um so alle Partikel 22 zu veranlassen, sich zu dieser Elektrode hin zu bewegen. Anschließend empfängt die zu den Hilfsreservoirs 18, 18R, 18G, 18B gehörende Elektrode 13 einen in Bezug auf die Elektrode 12 negativen Impuls, wie oben beschrieben (mithilfe der Spannungsquelle 24) und, möglicherweise gleichzeitig oder anschließend, mithilfe der Spannungsquelle 23 eine Spannung an den Elektroden 14, die in Bezug auf die an der Elektrode 12 negativ ist. Folglich werden alle der roten, grünen und blauen Partikel in den Hilfsreservoirs 18R, 18G, 18B gespeichert, woraufhin die Grauwerte wieder mithilfe beispielsweise Spannungen zwischen den Elektroden 14, 14' und der Elektrode 12 definiert werden. Farbauswahl (Bestimmen, welche Partikel in welchem Hilsreservoir 18R, 18G, 18B gespeichert werden) wird wieder durch Erzeugen von Potenzialbarrieren bewirkt, gegenseitiges Trennen von Partikeln einer unterschiedlichen Farbe durch Bereitstellen physikalischer Barrieren (beispielsweise Filter) oder mithilfe von Oberflächenmodifikationen. Die gemeinsamen Hilfsreservoirs 18, 18R, 18G, 18B sind mit einer schwarzen Maske 21 abgedeckt.
5 ist ein Querschnitt eines anderen Beispiels eines erfindungsgemäßen Pixels, in dem die Hilfsreservoirs 18, 18R, 18G, 18B durch ein einzelnes Hilsreservoir zwi schen der Elektrode 12 und einer weiteren Eintrittselektrode 25 ausgetauscht sind. In diesem Beispiel wird die Funktion wieder in einem Rücksetzschritt (eine negative Spannung zwischen den Elektroden 12 und 14) ausgeführt, der verursacht, dass sich alle Partikel zu der Elektrode 12 hinbewegen. Anschließend findet eine Farbselektion statt, in der Partikel einer unterschiedlichen Farbe eine unterschiedliche Beweglichkeit haben. Abhängig von der Beweglichkeit und der Impulsdauer und Impulshöhe des (negativen) Impulses an der Eintrittselektrode 25, wie in US 6.017.584 beschrieben, bewegen sich Partikel einer Farbe zu der Elektrode 25, beispielsweise zuerst die roten Partikel.
Durch eine passende Wahl der Spannungen an den Elektroden 14, 25 (abhängig von dem einzustellenden Grauwert) wird die gewünschte Anzahl an Partikeln zu dem sichtbaren Gebiet geführt.
Ein möglicher Überschuss an Partikeln in dem sichtbaren Gebiet (dem Hauptreservoir 16) kann, wenn nötig, durch Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden 12 und 13 entfernt werden, wobei die Elektroden 13, 14 im Wesentlichen auf der gleichen Spannung gehalten werden. Anschließend werden diese Schritte (mit Ausnahme des Rücksetzschritts) für die anderen zwei Farben wiederholt. Die endgültige Einstellung kann, wenn notwendig, durch ein elektrisches Feld fixiert werden. Dieses kann (wenn notwendig, auf einem vergleichsweise großen Teil der gesamten Anzeigeanordnung) beispielsweise mithilfe der Elektroden 32 und der Spannungsquelle 33 geschaffen werden.
6 ist ein Querschnitt einer Variante mit einer physikalischen Barriere 31. Hier ist die Farbauswahl wieder mithilfe der Elektroden 12, 25 realisiert, während die Grauwerte mithilfe der Elektroden 13, 14 eingestellt werden.
Der Prozess kann durch Wiederverwenden einer Draufsicht, die mit der von 2 vergleichbar ist, und durch Erweitern der gezeigten Anzeigezelle durch die Eintrittselektrode 25 wie in 7 gezeigt beschleunigt werden. Alle Hilsreservoirs 18, 18R, 18G, 18B umfassen nun rote, grüne, blaue (und möglicherweise schwarze) Partikel. Die Farbauswahl und anschließende Einstellung des Grauwertes kann aber für die drei (vier) Arten von Partikeln (Farben) gleichzeitig stattfinden. Die Bezugszeichen haben dieselbe Bedeutung wie in den vorigen Beispielen.
Die in 5, 6, 7 gezeigten Anordnungen sind merklich besonders für Anzeigeanordnungen geeignet, die auf den Farben Gelb, Zyan und Magenta (subtraktive Farbmischung) basieren.
8 ist ein Querschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Farbanzeigezelle. Ein Hilfsreservoir 18, nun unterhalb des Hauptreservoirs 16 angeordnet, wird wieder mit einem elektrophoretischen Medium gefüllt, beispielsweise eine weiße Flüssigkeit, in der sich elektrophoretische Partikel 22, in diesem Beispiel farbige positiv geladene Partikel, befinden, die aus roten Partikeln 22R, grünen Partikeln 22G und blauen Partikeln 22B bestehen. Die Partikel haben in diesem Beispiel nicht nur eine unterschiedliche Farbe, sondern auch einen Unterschied in der Beweglichkeit. Beispielsweise bewegen sich die roten Partikel in einem elektrischen Feld schneller als die grünen und diese wiederum bewegen sich schneller als die blauen.
In der Situation von 8a befinden sich alle Partikel in der Nähe der Elektrode 12 (sie hat ein Potenzial von 0, während Elektrode 13 ein Potenzial von +V hat). Das Pixel hat deshalb ein weißes Aussehen. In 8b empfängt die Elektrode 13 einen negativen Impuls (Rechteckspannung) 28 mit einer Amplitude von -V, der lange genug dauert, um zu verursachen, dass sich alle roten Partikel 22R zu der Elektrode 13 hinbewegen. Die blauen Partikel 22B haben beispielsweise den halben Abstand zwischen den Elektroden 12, 13 zurückgelegt. Durch anschließendes Anlegen von Spannungen 0, -V an die Elektroden 27, 26 (8c) bewegen sich die roten Partikel 22R überwiegend zu der Elektrode 16 hin und für Rot wird wieder ein Grauwert eingeführt. Abhängig von den Spannungen an den Elektroden 27, 26 werden verschiedene Grauwerte eingestellt.
In einer Anzeigeanordnung mit drei solcher Pixel wird der negative Impuls (Rechteckspannung) 28 mit einer Amplitude von -V während der doppelten Dauer angelegt, wenn eine blaue Farbe bei einer Beweglichkeit der blauen Partikel, die näherungsweise die halbe der roten Partikel beträgt, gewünscht wird. Alle der roten und blauen Partikel befinden sich dann am Ort der Elektrode 13. Anschließend empfängt die Elektrode 13 einen positiven Impuls (Rechteckspannung) mit einer Amplitude von +V, der lange genug andauert, um zu verursachen, dass sich alle der roten Partikel 22R von der Elektrode 13 wegbewegen. Durch anschließendes Anlegen von Spannungen an die Elektroden 27, 26 bewegen sich die blauen Partikel zu den Elektroden 26, 27 hin und es wird wieder ein Grauwert eingeführt. Ähnliche Impulsmuster schaffen die Möglichkeit, einen Grauwert für ein blaues Pixel einzustellen. Das Hilfsreservoir kann wieder für eine Vielzahl von Pixeln gemeinsam sein.
9 ist ein Querschnitt eines Pixels, das auf der Basis des oben beschriebenen Prinzips arbeitet. Das Hilfsreservoir 18 befindet sich zwischen den Elektroden 12, 13. Ähnlich wie mit Bezug auf 8 beschrieben, werden Partikel einer gegebenen Farbe ausgewählt, die sich nach der Auswahl an dem Ort der Elektrode 14 befinden. Mithilfe einer passenden negativen Spannung an Elektrode 29 werden die Partikel in das Hauptreservoir 16 eingeführt. Da die Partikel nicht immer auf dem Substrat positioniert bleiben, beispielsweise durch Bewegung in der Flüssigkeit, kann es vorteilhaft sein, dieses mit einer Haftschicht mit einer geringen Adhäsion zu versehen, um so die Partikel gleichmäßig über dem Substrat 11 zu verteilen. Die gleichmäßige Verteilung der Partikel über dem Substrat kann auch mithilfe einer geringen Wechselspannung an einer Extraelektrode 30 (die für eine Vielzahl von Pixeln gemeinsam sein kann) erreicht werden.
Anschließend wird wieder über elektrische Spannungen an den Elektroden 26, 27 (möglicherweise in Kombination mit einer Spannung an Elektrode 30) ein Grauwert eingestellt. Wenn nötig, können die so eingestellten Grauwerte mithilfe eines magnetischen Feldes oder durch ein elektrisches Feld in einer Richtung quer zu den Substraten fixiert werden. Mithilfe von Spannungen an der Elektrode 13 werden Partikel unterschiedlicher Farbe daran gehindert, das Hauptreservoir 16 zu erreichen.
In der Anordnung von 10 wird das Letztere mittels einer Barriere 31 aus beispielsweise einem organischen (Polymer) oder anorganischen (Glasurmasse) Material erreicht. Die Elektrode 13 befindet sich nun in dem Hilfsreservoir 18. Die Bezugszeichen haben wieder die gleiche Bedeutung wie in dem vorigen Beispiel. In den Beispielen von 8, 9 kann Elektrode 29 weggelassen werden, wenn nötig. Dies verlangt unterschiedliche Ansteuermuster an den Elektroden 26, 27, 30, um das gewünschte Anziehungsfeld zu erzeugen, während zudem die Elektroden 27, 30 an den anderen Seiten der Pixel bereitgestellt sind.
11 zeigt, wie ein vielfarbiges Pixel, vergleichbar mit dem von 8, angesteuert werden kann. Nachdem im Wesentlichen alle der roten Partikel 22R wieder mithilfe, beispielsweise, eines negativen Impulses (Rechteckspannung) mit einer Amplitude, die ausreichend lange genug andauert, um alle von ihnen zu der Elektrode 13 hinzubewegen, bewegt wurden, werden die roten Partikel mithilfe von Spannungen V1, V2 an den Elektroden 26, 27, wobei V2 >> V1, hauptsächlich zu der Elektrode 27 (siehe 11a) hinbewegt. Die blauen Partikel 22B befinden sich in der Nähe und direkt unterhalb der Elektrode 13, abhängig von der Beweglichkeit und der Spannung an Elektrode 13. Nachdem sich alle Partikel zu Elektrode 13 hinbewegt haben, werden blaue Partikel 22B mithilfe von Spannungen V2, V1, wobei V2 < V1, hauptsächlich zu der Elektrode 26 hinbewegt. Nur die grünen Partikel 22G (siehe 11b) befinden sich dann noch in dem Hilfsreservoir. Abhängig von den Spannungen V1, V2 an den Elektroden 26, 27 wird eine Endsituation erreicht, in dem das Substrat 11 vollständig (siehe 11c) oder komplett (siehe 11d) mit farbigen Partikeln 22 bedeckt ist. Die endgültige Farbe und der endgültige Grauwert hängen natürlich auch von den für die Elektroden 26, 27 verwendeten Spannungen und Impulsweiten ab.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die hierin zuvor beschriebenen Beispiele begrenzt. Die obigen Beispiele beziehen sich auf rote, grüne und blaue Farben für die Sub-Pixel, während, wie schon geäußert wurde, exzellente Ergebnisse auch mit den Farben Gelb, Zyan und Magenta erreicht werden können, während ein viertes (beispielsweise schwarzes) Element hinzugefügt werden kann. Die Erfindung ist auch auf Anordnungen mit zwei Farben (einfarbig, beispielsweise Schwarz und Weiß) anwendbar.
Da die Hilfsreservoirs nicht zu dem aktuellen Pixel gehören, werden sie vorzugsweise mit einer lichtundurchlässigen (schwarzen) Maske abgedeckt. Die Kanten eines Pixels oder einer Gruppe von Pixeln fallen dann vorzugsweise mit Wänden 19 der kombinierten Reservoirs (Kapseln) zusammen. Dies verhindert Übersprechen zwischen nebeneinander gelegten Pixeln, weil eine vollständige Trennung zwischen den Reservoirs (Kapseln) realisiert wird.
Eine Kombination einer oder mehrerer dieser Möglichkeiten ist in der Praxis auch anwendbar.
Der Schutzrahmen der Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen begrenzt.
Die Erfindung wohnt jeder einzelnen neuen kennzeichnenden Eigenschaft und jeder einzelnen Kombination kennzeichnender Eigenschaften inne. Referenzzeichen in den Ansprüchen begrenzen nicht ihren Schutzrahmen. Verwendung des Verbs „umfassen" und seine Konjugationen schließen nicht die Anwesenheit von anderen als der in den Ansprüchen vorgetragenen Elemente aus. Verwendung eines Artikel „ein", „eine" oder „einer" vor einem Element schließen nicht die Anwesenheit einer Vielzahl solcher Elemente aus.

Claims

Elektrophoretische Anzeigeanordnung (1) mit mindestens zwei Pixeln (10), wobei jedes Pixel ein elektrophoretisches Medium in einem Hauptreservoir (16) hat, das mindestens eine Elektrode (12, 14, 26, 27) und Mittel, über die das Pixel in verschiedene optische Zustände gebracht werden kann, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Pixel ein gemeinsames Hilfsreservoir (18) und mindestens eine weitere Elektrode (13) und Ansteuermittel zum Verschieben elektrophoretischer Partikel (22) aus dem Hilfsreservoir in das Hauptreservoir über elektrische Spannungen haben.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass quer zu der Anzeigeanordnung gesehen, mindestens Teile der Ränder eines oder mehrerer Pixel mit Wänden (19), die mindestens zwei Hauptreservoirs (16) und ein Hilfsreservoir (18) einschließen, übereinstimmen.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeanordnung Mittel (23) umfasst, um das Pixel vor der Selektion in einen definierten Zustand zu bringen.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptreservoir mindestens eine weitere Elektrode (25) umfasst und die Ansteuermittel über elektrische Spannungen optische Zwischenzustände realisieren.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige Ansteuermittel zum selektiven Verschieben elektrophoretischer Partikel aus einem Hilfsreservoir in das Hauptreservoir hat.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsreservoir für elektrophoretische Partikel mit einer unterschiedlichen Beweglichkeit gemeinsam ist.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (31) zum Fixieren der elektrophoretischen Partikel hat.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Elektroden (14, 26, 27) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes quer zu der Verschiebungsrichtung der elektrophoretischen Partikel zwischen dem Hauptreservoir und einem Hilfsreservoir hat.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrophoretischen Partikel und mindestens eine Wand des Hauptreservoirs die Fähigkeit gegenseitiger Adhäsion haben.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel hat, das Verschieben elektrophoretischer Partikel zwischen dem Hauptreservoir und einem Hilfsreservoir für mindestens einen Teil der elektrophoretischen Partikel aufzuhalten.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Feldes quer zu der Verschiebungsrichtung der elektrophoretischen Partikel zwischen dem Hauptreservoir und einem Hilfsreservoir hat.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Barriere (31) zwischen dem Hauptreservoir und dem Hilfsreservoir hat.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 10, für Vielfarbenanzeige, dadurch gekennzeichnet, dass elektrophoretische Partikel selektiv von dem Hilfsreservoir in das Hauptreservoir verschoben werden können.
Elektrophoretische Anzeigeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Richtung quer zu einer Hauptoberfläche auf das Pixel gesehen, das Hilfsreservoir hinter den Hauptreservoirs angeordnet ist.