[发明专利]基于微胶囊技术的显示单元和显示装置

说明书

技术领域

涉及一种基于微胶囊的显示技术及其装置，特别是利用电场力的作用推动多个具有不同光学特性的不导电液体在腔室和导流管构成的封闭环境中流动从而实现在观察面表现出不同的光学特性的显示技术和显示装置。

背景技术

根据电学的基本知识，电荷之间具有电场力，相同极性的电荷具有互相排斥的电场力，而不同极性的电荷之间具有相互吸引的电场力。在液体中的电荷在电场力的作用下运动就是电泳现象。利用电场力和电泳现象开发电子显示设备和电子纸的技术也出现了众多不同的技术。

一类是旋转双色元件构成的显示器，例如美国专利No.5808783、5777782、5760761、6054071、6055091、6097531、6218124、6137467、6147791中所记载(尽管这类型显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但旋转双色元件更准确，因为在上述一些专利中旋转元件并非球形的)。这种显示器采用了大量含有两个或多个具有不同光学性质的部分的小物体(通常为球形或圆柱形)，以及一种内部偶极子。这些小物体悬浮在基质内充有液体的液泡中，该液泡充有液体以便所述物体能自由旋转。向显示器施加电场，从而使所述物体旋转到各种位置并改变由观察表面所看到的物体部分，从而改变显示器的呈现。这类显示器通常为双稳态显示器。

另一类是基于颗粒的电泳显示器，人们对其进行了多年的开发研究，其中带电颗粒在电场作用下移动通过悬浮的流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可具有良好的亮度和对比度，广泛的视角，双稳态以及低功耗的优点。

受让给或属于Massachusetts Institute of Technology(MIT)和E-InkCorporation的大量专利和申请被公开，其中记载了封装的电泳介质。这种封装的电泳介质包含大量的小胶囊，每个小胶囊本身包括含有悬浮在液体悬浮介质中的电泳移动颗粒的分散相以及饱含着该分散相的胶囊壁。典型地，所述胶囊自身固定在一种聚合物粘合剂内，从而在两个电极之间形成的连贯层。这类封装介质在例如美国专利No.5930025、5961804、6017584、6067185等以及公开号为WO 99/67678、WO 00/05704、WO 00/38000、WO 00/38001、WO 00/36560、WO 00/67110、WO 00/67327、WO 01/07961、WO 01/08241、WO 03/107315、WO 2004/023195和WO 2004/049045中有所记载。

另一类相干的电泳显示器被称为“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电颗粒和悬浮液体没有封装在微胶囊中，取而代之留在载体介质(通常为聚合物膜)内形成的大量腔室中。参见例如公开号为WO 02/01281的国际申请和公开的美国申请No.2004/0075556，二者都受让给了Sipix Imaging，Inc.。

电泳显示器只需要很低的电功率来从一种状态切换到另一种状态。然而电泳显示器不具有无限的图像稳定性。颜料颗粒的布朗扩散和沉降以及由于施加切换脉冲和其他因素引起的小残余电压所驱动的运动，都有可能衰减通过显示器切换所获得的光学状态。在没有机制来防止这种光学状态衰减的情况下，所述光学状态必须定期更新，更新显示器消耗功率，从而降低了该显示器的实用性，很难或者不可能在没有消隐脉冲(即在被驱动到最终所期望的光学状态之前驱使像素到其一个极端光学状态下的脉冲)的情况下完成单个像素的更新。为此仍然急需提高电泳介质的图像稳定性。

在申请号为200480036461.9的中国专利申请“电泳介质”中公开了通过提供具有改性的聚合物壳的电泳颗粒的方法以产生出快速并且图像稳定的显示器。同时提供了电泳颗粒的制作方法。

发明内容

本发明提供一种新的基于电场力的显示单元设计技术以及包含这种显示单元的显示装置和电子纸。在具有上述电泳显示器具备的良好的亮度和对比度，广泛的视角，双稳态以及低功耗的优点外，还具有更好的图像稳定性。同时能够支持多个颜色分辨率的液体显示单元和显示装置，并通过较小的电压就可以有效的控制，以实现低能耗的薄型显示应用。

为了实现上述目的，提出的技术方案如下：

显示单元，包括：

流体腔室，其包含带有一种电荷的微胶囊和至少两种流体，流体相互接触且不可混溶而且微胶囊外层与流体也不混溶，每种流体之间具有不同的光学特性；和

电极结构，其中包含位于流体腔室两端各一个电极；同时