电泳显示专利技术发展现状及其发展趋势-终稿.docVIP

电泳显示专利技术发展现状及其发展趋势 周小祥 （国家知识产权局专利复审委员会第六申诉处） 任志伟 代云丽 胡婉约 （国家知识产权局专利局光电技术发明部） 摘要 电泳显示技术是基于悬浮在电介质溶剂中的带电荷颜料微粒的电泳 在信息高度发达的今天，更快更优的信息显示技术的研究开发已引起人们极大的关注。传统的显像管（CRT）显示，因其物理构造限制了向更大屏幕超薄方向的发展，从而逐渐被平板显示器（FPD）所取代。平板显示器分受光型（如液晶显示LCD）和发光型（如等离子显示PDP）。LCD显示兼备薄型、质量轻、功耗低、工作电压低等优点，但还有待于进一步扩大视角，提高对比度，增加色纯度，提高响应速度。彩色PDP的特点是视角大、响应快、有存储特性、色彩丰富、数字化工作模式、易于制作大尺寸，但在图像的亮度、对比度、色彩保真度等方面与显像管显示存在明显的差距，且成品率低，功耗大，价格昂贵。为克服现有显示技术的不足，人们正试图提出新的显示概念，开发新颖的显示技术。 电泳显示（electrophoretic displays，EPD）是一种新型显示技术，它利用电泳原理使夹在电极间的带电物质在电场的作用下运动，并通过带电物质的运动交替显示两种或两种以上不同颜色。以一个电泳单元为一个像素，将电泳单元进行二维矩阵式排列构成显示平面，根据要求像素可显示不同的颜色，其组合就能得到平面图像。电泳显示主要有扭转球型、电子墨水型及其他类型。扭转球型EPD是处于绝缘液中的带电双色球在电场作用下旋转运动，双色球的运动导致显示不同颜色的技术。扭转球型EPD有双稳态好的优点，一旦成像，图像将在电场被除去的状态下一直保存。但是扭转球型EPD也存在以下问题：（1）由于像素是球型，导致在平面上有效显色面积变小，对比度相对变小（2）双色球有时不能获得完全的旋转而不能获得更高的对比度（3）滞后效应的存在降低了响应时间。电子墨水型EPD是在两平板电极间注入带电粒子和绝缘悬浮液，电泳粒子在电场的作用下穿过绝缘液体聚集在透明电极一侧，即带电粒子的颜色。当改电流方向，带电粒子朝相反电极移动时，透明电极处即显绝缘悬浮液的颜色。电泳粒子和绝缘悬浮液构成了电子墨水系统。除驱动电路外，电子墨水系统是电子墨水型EPD的核心材料，电子墨水型EPD的关键参数大都由电子墨水的性能决定。a.电泳粒子是电子墨水中的分散相，其性能直接影响对比度、图像灰度、响应时间等质量问题。 b.分散介质的作用是分散固体颗粒，一般应该具备以下条件：较高的沸点和较低的熔点；较低的介电常数、较高的电阻率和较低的水溶性；良好的光学和电化学稳定性；动力学黏度要低；良好的环境相容性，低毒性。在分散体系中根据需要还要加入染料、电荷控制剂、稳定剂等。 c.对于微胶囊技术而言，电泳微粒被包覆在一个个独立的微胶囊中，大大减少了微粒之间的碰撞和相互作用力，有效阻止微粒大面积沉积，并通过电压调节电泳，实现灰度等级控制，同时也可满足可印刷显示设备的要求。微胶囊应具备粒径适度，粒度分布均匀，形状规则，囊壁清晰透明，机械强度高，高电阻，密封性能好、不渗透等优点。与传统的电泳显示相比，可避免不均匀显示，还可获得更好的对比度和显示质量。微胶囊可采用化学法、物理法和物理化学法来制备。 d.对于显示屏技术来说，其包括电子墨水配方、涂布与封装技术。选择特定的黏结剂、分散介质和表面活性剂，按一定的比例将制备好的微胶囊稳定地分散在其中配制成电子墨水。再将得到的电子墨水均匀涂布在具有透明电极的薄膜底材上。电子墨水可以通过各种方式涂覆在基材上，如狭缝或挤出印刷、滚筒印刷、凹版印刷、喷雾印刷、旋转涂布、刷涂、静电印刷、热印刷等。涂布时涂布辊与ITO面保持合适的间隙，干燥后得到微胶囊记录层。将制备的微胶囊板通过黏结剂与一块敷有ITO膜的玻璃板紧密粘接在一起，最后用胶黏剂将上下电极黏结密封在一起就构成了一个电泳显示屏。其封装黏结剂要求高度绝缘和防水。 e.驱动电路设计则是指应用于电泳显示的驱动电路和面板显示控制等。例如朗讯公司的贝尔研究所开发的塑料晶体管（或称有机晶体管），是基于碳基化合物形成的晶体管，不需要诸如非结晶体硅树脂之类的昂贵的生产工艺。 （二）发展历史 电泳显示技术的研究和开发，至今已走过了30多个年头。Paul F. Evans早在1969年就发明了电泳显示器。但由于当时的电泳材料满足不了电泳显示技术的要求，没有发挥出该技术的优势，在其后的近二十年里研究进展不大。上世纪末，材料科学、高分子科学、电子科学的发展使得制备电泳显示的材料及技术有了重大突破，从而使人们看到了其巨大的应用前景，促使世界各大集团公司研究开发这一显示技术。目前，施乐、菲利浦、佳能、爱普生、理光、IBM等国际著名公司都在进行电泳型电子纸方面的研究。 有关电泳显示和电子纸的研究与发展，基本上可分为以