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CN106133816A - 电光显示器的背板结构 - Google Patents

电光显示器的背板结构 Download PDF

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CN106133816A
CN106133816A CN201580014719.3A CN201580014719A CN106133816A CN 106133816 A CN106133816 A CN 106133816A CN 201580014719 A CN201580014719 A CN 201580014719A CN 106133816 A CN106133816 A CN 106133816A
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pixel
electro
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Application number
CN201580014719.3A
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R·J·小波利尼
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E Ink Corp
Original Assignee
E Ink Corp
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Publication date
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Abstract

本发明涉及具有背板的显示器，该背板具有：前表面和在背板的相对侧上的反向表面，前表面具有以行列矩阵布置的多个像素电极，行列矩阵具有行线和列线，反向表面具有至少一个驱动芯片；以及导电孔，将前表面上的行列电连接至反向表面上的驱动芯片，从而整个观看表面区域可以是光学有效的。

Description

电光显示器的背板结构
背景技术
在将独立的电光显示器拼接在一起以产生更大型的显示器的应用中，较佳的是，观看区域是完全有效的。因此，本发明涉及具有背板的电光显示器，该背板具有在至少两个表面上电路元件、布置在背板的前表面上的矩阵中的多个像素、在反向表面上(与背板的前表面相对)的至少一个驱动芯片、以及将前表面上的多个像素连接至反向表面上的驱动芯片的导体，从而整个观看表面区域是光学有效的。
术语“电光”，如应用于材料或显示器的，在本文中使用图像技术领域中的常规含义，意指具有第一显示状态和第二显示状态的材料，第一显示状态和第二显示状态在至少一个光学属性方面不同，通过将电场施加到材料，材料从它的第一显示状态改变到它的第二显示状态。尽管光学属性对于人眼通常是颜色感知的，它也可以是另外的光学属性，诸如光传输、反射率、光强度，或者在意欲用于机器阅读的显示器的情况下，可见范围之外的电磁波长的反射率变化意义方面的伪彩色。
一些电光材料是固态的，从该意义上，材料具有固态的外表面，尽管材料可以具有并通常具有内部液体或气体填充空间。为了方便起见，在下文中，这种使用固态电光材料的显示器被称作“固态电光显示器”。因而，“固态电光显示器”包括旋转双色部件显示器、封装的电泳显示器、微单元电泳显示器和封装的液晶显示器。
术语“双稳态”和“双稳性”在本文中使用本领域的常规含义，意指包括有第一显示状态和第二显示状态的显示元件的显示器，其中，第一显示状态和第二显示状态至少在一个光学属性方面不同，并且，从而在任何给定的元件被驱动之后，通过有限持续时间的寻址脉冲的方式，呈现其第一显示状态或第二显示状态，在寻址脉冲结束之后，该状态将持续改变显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍，例如，至少四倍。在美国专利号7,170,670中示出，一些具有灰度等级的基于粒子的电泳显示器不仅在其极端的黑色状态和白色状态是稳定的，而且在其中间的灰色状态也是稳定的，并且对于一些其他类型的显示器亦是如此。这种类型的显示器恰当地被称为“多稳态”而不是双稳态，但为了方便起见，在本文中可以使用术语“双稳态”来包括双稳态和多稳态的显示器。
几种类型的电光显示器是已知的。一种类型的电光显示器是旋转双色部件显示器，例如，如美国专利号5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467以及6,147,791中所描述的(尽管这种类型的显示器常常被称作“旋转双色球”显示器，术语“旋转双色部件”优选为是更准确的，因为在上述一些专利中，旋转部件不是球面的)。这种显示器使用大量的小的主体(典型地球面或柱面)，该主体具有不同光学特征的两个或多个界面以及内部偶极子。这些主体悬浮在基体内液体填充的液泡中，液泡被液体填充，从而主体自由旋转。通过向显示器施加电场，显示器的外观被改变，从而将主体旋转到各种位置并且改变通过观看表面看到的主体的界面。这种类型的电光介质典型地是双稳态的。
另一类型的电光显示器使用电致变色介质，例如，以纳米发色(nanochromic)膜形式的电致变色介质，包括至少部分从半导电金属氧化物形成的电极以及附着至电极能够可逆变色的多个染料分子。例如，参见O'Regan,B等人(Nature 1991，353,737)和Wood,D的“Information Display”，18(3)，24(2002年3月)。还可以参见Bach,U等人的Adv.Mater.,2002,14(11),845。例如，这种类型的纳米发色膜也在美国专利号6,301,038、6,870,657和6,950,220中描述了。这种类型的介质也是典型地双稳态。
另一类型的电光显示器是由飞利浦开发的电润湿显示器并且在Hayes，R.A等人的"Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting"(Nature,425,383-385，2003)中描述。在美国专利号7,420,549中示出这种电润湿显示器可以制成双稳态。
已被深入研究和发展许多年的一种电光显示器类型是基于粒子的电泳显示器，其中，多个带电粒子在电场的影响下移动穿过液体。当与液晶显示器相比时，电泳显示器能够具有良好的明亮度和对比度、广视野角度、状态双稳性以及低功耗的属性。然而，这些显示器存在的长期图像质量问题阻碍了其广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子易于沉淀，导致这些显示器的使用寿命不足。
如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多现有技术的电泳介质中，这种流体是液体，但是也可以使用气态流体来生产电泳介质，例如，参见Kitamura,T.等人的“Electrical toner movement for electronic paper-like display”(IDW Japan,2001,Paper HCS1-1)和Yamaguchi,Y等人的“Toner display using insulative particlescharged triboelectrically”(IDW Japan,2001,Paper AMD4-4)。还可参见美国专利号7,321,459和7,236,291。当介质在允许这种沉淀的方位使用时，例如，在介质在垂直平面中放置的标识牌中，这种基于气态的电泳介质显示出与基于液体的电泳介质一样易受因粒子沉淀所导致的相同类型问题的影响。事实上，相对于基于液体的电泳介质，在基于气态的电泳介质中，粒子沉淀显现为是更严重的问题，因为相对于液体，气态悬浮流体的较低黏度使电泳粒子的沉淀更快。
许多转让给或属于麻省理工(MIT)和E Ink公司的专利和申请描述了使用在封装的电泳和其他电光介质中的多种技术。这种封装的介质包括许多小的胶囊，每个胶囊本身包括内部相和围绕内部相的胶囊壁，所述内部相包含在流体介质中的电泳移动颗粒。典型地，该胶囊自己在聚合物粘合剂之中就位，以形成位于两个电极之间的连续层。在这些专利和申请中描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂，例如，参见美国专利号7,002,728和7,679,814；
(b)胶囊、粘合剂和封装过程，例如，参见美国专利号6,922,276和7,411,719；
(c)包含电光材料的膜和子组件，例如，参见美国专利号6,982,178和7,839,564；
(d)使用在显示器中的背板、粘合层和其他辅助层以及方法，例如，参见美国专利号D485,294、6,124,851、6,130,773、6,177,921、6,232,950、6,252,564、6,312,304、6,312,971、6,376,828、6,392,786、6,413,790、6,422,687、6,445,374、6,480,182、6,498,114、6,506,438、6,518,949、6,521,489、6,535,197、6,545,291、6,639,578、6,657,772、6,664,944、6,680,725、6,683,333、6,724,519、6,750,473、6,816,147、6,819,471、6,825,068、6,831,769、6,842,167、6,842,279、6,842,657、6,865,010、6,967,640、6,980,196、7,012,735、7,030,412、7,075,703、7,106,296、7,110,163、7,116,318、7,148,128、7,167,155、7,173,752、7,176,880、7,190,008、7,206,119、7,223,672、7,230,751、7,256,766、7,259,744、7,280,094、7,327,511、7,349,148、7,352,353、7,365,394、7,365,733、7,382,363、7,388,572、7,442,587、7,492,497、7,535,624、7,551,346、7,554,712、7,583,427、7,598,173、7,605,799、7,636,191、7,649,674、7,667,886、7,672,040、7,688,497、7,733,335、7,785,988、7,843,626、7,859,637、7,893,435、7,898,717、7,957,053、7,986,450、8,009,344、8,027,081、8,049,947、8,077,141、8,089,453、8,208,193和8,373,211；以及美国专利申请公开号2002/0060321、2004/0105036、2005/0122306、2005/0122563、2007/0052757、2007/0097489、2007/0109219、2007/0211002、2009/0122389、2009/0315044、2010/0265239、2011/0026101、2011/0140744、2011/0187683、2011/0187689、2011/0286082、2011/0286086、2011/0292319、2011/0292493、2011/0292494、2011/0297309、2011/0310459和2012/0182599以及国际申请公开号WO00/38000，欧洲专利号1,099,207B1和1,145,072B1；
(e)色彩形成和色彩调节，例如，参见美国专利号7,075,502和美国专利申请公开号2007/0109219；
(f)用于驱动显示器的方法，例如，参见美国专利号7,012,600和7,453,445；
(g)显示器的应用，例如，参见美国专利号7,312,784和8,009,348以及
(h)非电泳显示器，如在美国专利号6,241,921、6,950,220、7,420,549和8,319,759以及美国专利申请公开号2012/0293858中所描述的。
许多上述专利和申请认识到在封装的电泳介质中围着离散微胶囊的壁可被连续相替代，从而产生所谓的聚合物分散的电泳显示器，其中，电泳介质包括电泳流体的多个离散的液滴和聚合物材料的连续相，并且在这种聚合物分散的电泳显示器中的电泳流体的离散液滴可被看作胶囊或微胶囊，尽管没有单独的胶囊膜与各个独立的液滴相关，例如，参见上述美国专利号6,866,760。因此，为了本发明的目的，这种分散聚合物的电泳介质被看作是封装的电泳介质的亚种。
相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在微胶囊内，而是保留在形成于载体介质内的多个腔中，典型地载体介质是聚合物膜。例如，参见美国专利号6,672,921和6,788,449，两者都转让给SipixImaging公司。
尽管电泳介质常常是不透明的(例如，由于在许多电泳介质中，粒子大体上阻止可见光穿过显示器的传输)并且工作在反射模式，许多电泳显示器可以被制成操作在所谓的“快门模式”，其中，一个显示状态是大体不透明的并且一个是透光的。例如，参见美国专利号5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971和6,184,856。与电泳显示器相似但依赖于电场强度变化的介电电泳显示器可以工作在相似的模式，参见美国专利号4,418,346。其他类型的电光显示器也能够操作在快门模式。工作在快门模式中的电光介质在用于全彩色显示器的多层结构中是有用的。在这种结构中，邻近显示器观看表面的至少一个层工作在快门模式，以显示或隐藏距离观看表面更远的第二层。
封装的电泳显示器典型地不受传统电泳设备的聚焦和沉淀失效模式的影响并且提供了进一步的优势，诸如在多种多样的柔性和刚性基底上印制或涂覆显示器的能力。(使用词语“印制”意在包括所用形式的印制和涂覆，包括但不限于：预计量涂覆，诸如补丁模具涂覆、槽或挤压涂覆、滑动或级联涂覆、帘膜式涂覆；滚式涂覆，诸如刀滚涂覆、正反向滚式涂覆；凹面涂覆；浸渍涂覆；喷式涂覆；半月板涂覆；旋转涂覆；刷涂覆；气刀涂覆；丝网印制过程；静电印制过程；热敏印制过程；喷墨印制过程；电泳沉积(参见美国专利号7,339,715)以及其他类似技术)。从而制成的显示器可以是柔性的。进一步地，因为显示器介质可被印制(使用各种方法)，因此，显示器本身可被廉价地制成。
其他类型的电光显示器也可以使用在本发明中。特别值得关注地，双稳态铁电液晶(FLC)显示器和胆甾液晶显示器在现有技术中是已知的。
电泳显示器通常包括电泳材料层和至少两个配置在电泳材料层的相对面的其他层，这两层中的一层是电极层。在众多这种显示器中，两层都是电极层，并且一个或两个电极层被图案化以限定显示器的像素。例如，一个电极层可被图案化为长型的行电极并且另一被图案化为与行电极成直角延伸的长型的列电极，像素由行电极和列电极的交点限定。可选地且更通常地，一个电极层具有单个连续电极的形式并且另一个电极层被图案化为像素电极的矩阵，每个像素电极限定显示器的一个像素。在另外一种类型的电泳显示器中，其倾向于使用与显示器分离的触针、打印头或类似的可移动电极，仅有与电泳层邻近的一个层包括电极，在电泳层相对面上的层典型地是保护层，意在用于防止可移动电极破坏电泳层。
三层电泳显示器的制造通常涉及至少一项层压操作。例如，在上述MIT和E ink公司的几个专利和申请中，描述了用于制造封装的电泳显示器的过程，其中，在粘合剂中包含胶囊的封装的电泳介质被涂覆在包含铟锡氧化物(ITO)的柔性基底上或涂覆在塑料膜上的类似导电涂层(其作为最终显示器的一个电极)、胶囊/粘合剂涂层被干燥，以形成稳固地附着至基底的粘附层。单独地，准备背板，该背板包含像素电极阵列以及适当布置的导体，以连接像素电极至驱动电路。为了形成最终的显示器，使用层压粘合剂将其上具有胶囊/粘合剂层的基底层压至背板。(通过用简单的保护层(例如塑料膜)代替背板，可以使用非常相似的过程来制造可用触针或类似可移动电极的电泳显示器，触针或其他可移动电极可在保护层之上滑动)。在一个首选形式的这种过程中，背板本身是柔性的并且通过将像素电极和导体印制在塑料膜或其他柔性基底上来制造背板。通过这种过程大量生产显示器的明显的层压技术是使用层压粘合剂的辊式层压。
如在上述美国专利号6,982,178中所论述的(参见第3栏第63行至第5栏第46行)，许多用在电泳显示器中的组件以及用来制造这种显示器的方法源自于用在液晶显示器(LCD)中的技术。例如，电泳显示器可以利用背板，该背板包括晶体管或二极管阵列和相应的像素电极阵列以及在透明基底上的“连续”的前电极(指延伸越过多个像素且典型地整个显示器的电极)，这些组件基本上与LCD中的相同。然而，用于组装LCD的方法不能被用于封装的电泳显示器。LCD通常通过在分离的玻璃基底上形成背板和前电极来组装，然后将这些组件粘接地固定在一起，在它们之间留下小的开口，将形成的组件放置在真空中，并将组件浸泡在液晶的浴中，从而液晶流过背板和前电极之间的开口。最后，随着液晶就位，开口被封闭以提供最终的显示器。
这种LCD组装的过程不能被简单地移植到封装的显示器。因为电泳材料是固态的，它必须在背板和前电极互相紧固之前存在于这两个部件之间。此外，与简单地放置在前电极和背板之间而不附着到任何一方的液晶材料不同，封装的电泳介质通常需要被紧固到两者；在大多数情况下，电泳介质形成在前电极上，因为这一般比将介质形成在包含电路的背板上更容易，并且，前电极/电泳介质组合随后被层压到背板，这典型地通过用粘合剂来覆盖电泳介质的整个表面并在热、压力以及可能的真空的条件下层压。因此，用于固态电泳显示器的最终层压的大部分现有技术的方法基本上是分批处理的方法，其中(典型地)，电光介质、层压粘合剂和背板临近最终组装之前被放到一起，并且期望提供适合于大量生产的更好的方法。
包括电泳显示器的电光显示器可能是昂贵的；例如，存在于便携计算机中的彩色LCD的成本典型地是计算机全部成本的相当大一部分。随着这种显示器的使用蔓延到比便携式计算机便宜得多的诸如蜂窝电话和个人数字助理(PDA)的设备，降低这种显示器成本面临巨大的压力。如上所论述的，通过在柔性基底上的印制技术形成电泳介质的层的能力开辟了通过使用大规模生产技术来降低显示器的电泳组件的成本的可能性，大规模生产技术诸如使用用于生产涂层纸、聚合物薄膜和类似介质的商用设备的卷对卷涂覆(roll-to-roll coating)。
无论显示器是反射的还是透射的，以及无论使用的电光介质是否是双稳态的，为了获得高分辨率的显示器，显示器的单个像素必须是可寻址的而没有来自于相邻像素干扰。达到该目标的方法之一是提供非线性元件的阵列，诸如晶体管或二极管，以制造“有源矩阵”显示器，其中至少一个非线性元件与每个像素相关。寻址一个像素的地址或像素电极通过相关的非线性元件连接至电压源。典型地，当非线性元件是晶体管时，像素电极被连接至晶体管的漏极，在下面的描述中假定是这种布置，尽管它基本上是任意的并且像素电极可以连接至晶体管的源极。常规地，在高分辨率的阵列中，像素被布置在行列两维的阵列中，从而任何特定的像素唯一地由一个特定行和一个特定列的交点来限定。在每列中所有晶体管的源极被连接至单个列电极，而每行中所有晶体管的栅极被连接至单个行电极；再次，源极到行和栅极到列的分配是常规的但实质上是任意的，并且如果需要可以反向。行电极被连接至行驱动器，其基本上确保在任何给定的运动中，只有一行被选择，即，施加电压到选择的行电极，以确保所选择行中的所有晶体管是导电的，同时施加电压到所有其它行，以确保这些未选择行中的所有晶体管是非导电的。列电极被连接至列驱动器，列驱动器施加被选择的多个列电极电压，以将选择行中的像素驱动到要求的光学状态。(上述电压是相对于公用的前电极的，前电极常规地设置在相对于非线性阵列的电光介质的相对侧并且延伸跨过整个显示器)。经过被称为“行寻址时间”的预选择的间隔之后，所选择的行被取消选定，并且列驱动器上的电压被改变到显示器的下一个线被写入的电压。重复该过程，从而以逐行的方式写整个显示器。
很好地确立了用于制造有源矩阵的显示器的过程。例如，薄膜晶体管可以使用各种沉积和光刻技术来制造。晶体管包括栅极、绝缘介电层、半导体层以及源极和漏极电极。向栅电极施加电压提供了跨过介电层的电场，这显著地增加了半导体层的源极到漏极的导电性。这种变化允许源极和漏极电极之间的电传导。典型地，栅极电极、源极电极和漏极电极是被图案化的。通常，半导体层也是被图案化的，以减小相邻电路元件之间的杂散传导(例如，串道)。
电光显示器通常被用来形成大面积的显示器，例如，以大型标识牌或广告牌的形式。这种大面积的显示器通常通过将离散的电光显示器“拼接”(并置)在一起来形成，由于技术原因，诸如通过光刻生产的背板尺寸的限制，单个电光显示器不能经济地超过一定的尺寸。为了造成单一大面积显示器的错觉，重要的是，显示器的整个可视区域是有效的，在邻接的显示器之间没有无源的边界。遗憾地，常规的电光显示器需要通常围绕显示器的周边设置的驱动器电子件。当独立地使用显示器时，由于显示器的有效面积通常被用作隐藏驱动电子件的边框环绕，这种外围的驱动器的电子元件不是问题。然而，当使用多个显示器以形成大面积的显示器时，由于外围区域是固有地光学无效的，这种外围的驱动器电子件会导致问题。因此，需要将显示器拼接在一起以形成大面积显示器而不在单个的显示器的外围部分引入无效区域的方法。
发明内容
因此，本发明涉及具有背板的显示器，该背板设有前表面和在背板的相对侧上的反向表面，前表面具有以行列矩阵布置的多个像素电极，行列矩阵具有行线和列线，各个行线和列线处设有导电孔，并且反向表面具有在各个行线和列线处连接至导电孔的至少一个驱动芯片，其中在前表面上的多个像素电极被电连接至反向表面上的驱动芯片，从而整个观看表面区域可以是光学有效的。
另一方面，本发明提供用于电光显示器的背板，该背板包括：具有多个像素电极的第一主表面，该多个像素电极布置在具有行线和列线的行列阵列中；与第一主表面相对的第二主表面，具有至少两个驱动芯片；以及在各行线和各列线处的多个导电孔，以将行线连接至第一驱动芯片并且将列线连接至第二驱动芯片。
另一方面，本发明提供包含背板的电光组装，该背板具有在前表面上的多个像素电极、在反向表面上的至少一个驱动器以及在像素电极和驱动器之间的电连接，从而几乎100％的观看表面可以是光学有效的。
附图说明
图1是根据一些实施例的有源矩阵电光显示器的一个像素的示意性电路图。
图2是示出了根据一些实施例的显示器的观看表面的单个像素的俯视平面图。
图3是具有5x5像素阵列的本发明的背板的前表面的俯视平面图。
图4是图3示出的背板的反向表面、单个驱动器及其连接的平面图。
图5是与图4相似的平面图，但是示出了两个驱动器及其连接的实施例。
图6是用在大型标识牌中的本发明的说明性表示。
具体实施方式
使用电光显示器的技术正在从电子文档阅读器的应用扩展到各种电子显示产品，包括产品标签、零售货架标签、设备监控指示器、手表、标识牌以及宣传或广告显示屏。典型地，电光显示器被框架或边框遮住，以隐藏通常沿着显示器放置的显示器的电连接。在一些应用中，具体地，如大型的拼接显示器，通常优选的是，电光显示器的整个观看区域是光学有效的；例如，通过将多个电光显示器拼接在一起以产生大型显示器而制成的广告牌，其中各个独立的显示器的整个观看表面是光学有效的，并且各个显示器之间的空间被最小化，从而该大型显示器呈现为单一连续的显示器。
因此，本发明提供具有背板的电光显示器，该背板具有在至少两个表面上的电路元件、布置在具有行线和列线的背板的前表面上的行列阵列中的多个像素电极、在反向表面(与背板的前表面相对)上的至少一个驱动芯片、以及将前表面上的所述多个像素电极的行线和列线连接至反向表面上的驱动芯片的导电孔，从而整个观看表面区域可以是光学有效的。
另一方面，本发明提供具有背板的电光显示器，该背板具有：两个主表面，其中，第一主表面具有多个像素电极，并且与第一主表面相对的第二主表面具有至少一个驱动芯片；具有用于各个栅极线的导电孔的多个栅极线；具有至少一个导电孔的多个公用线，以将所述多个像素电极电连接至驱动芯片，从而整个观看表面区域可以是光学有效的。
另一方面，本发明提供包含背板的电光组装，该背板具有：在前表面上的多个像素电极；在反向表面上的至少一个驱动器；以及在像素电极和驱动器之间的电连接，从而几乎100％的观看表面可以是光学有效的。
在本文中使用的术语“背板”与电光显示器的现有技术中和上述专利中以及出版的应用中的常规含义一致，意指设有一个或多个电极的刚性或柔性材料。背板还可设有用于寻址显示器的电子件，或者这种电子件可以设置在独立于背板的单元中。背板可以包含多个层。背板可以被称作背部电极结构。背板的前表面指与显示器的前电极最接近的表面。背板的反向表面指最远离前电极的表面。
本文中使用的术语“观看表面”与电光显示器的现有技术中和上述专利中以及出版的应用中的常规含义一致，意指与前电极的最接近的表面(远离背板的表面)。
本文中使用的术语“非观看表面”意指不是观看表面的任何表面或侧面。这包括背板的反向侧面、背板的侧面以及如果多层时，不在观看表面上的背板的任何层。
典型地，背板具有像素电极阵列。每个像素电极形成“像素单元”的一部分，像素单元通常还包括薄膜晶体管、存储电容和将每个像素单元电连接至驱动芯片的导体。尽管像素电极在技术上是像素单元的子部件，术语“像素”和“像素电极”通常可交换地使用并且指背板有源区域的单元格。术语“列线”和“行线”通常指像素晶体管的“栅极线”和“源极线”。这些术语在本文中可交换地使用。
图1是一种类型的单一薄膜晶体管像素(100)的电路的说明性原理图，包括像素电极(105)、电容电极(104)、薄膜晶体管(106)、栅极线(103)、源级线(101)和公用(接地)线(102)。源极线(101)连接至晶体管(106)的源极，栅极线(103)连接至晶体管(106)的栅极，并且晶体管(106)的漏极连接至像素电极(105)。电容电极(104)连接至接地线(102)，因此像素电极(105)和电容电极(104)共同形成存储电容(107)。
图2是单个像素的本发明的说明性原理图，包括像素电极(105)、电容器电极(104)、薄膜晶体管(106)、栅极线(103)、源极线(101)和公用(接地)线(102)。在各栅极线(201)处和各源极线(200)处的导电孔将像素电极电连接至背板的反向表面上的驱动器。导电孔(203)将接地线(102)连接至反向表面上的驱动器。
像素电极的薄膜晶体管可以通过形成穿过背板的孔的开口来电连接至驱动芯片。开口可以用导电材料来填充，以形成将观看面上的电子组件互连至背板的反向表面上的电子组件的孔。孔的开口例如可以蚀刻、冲孔、钻孔或激光钻孔穿过背板的聚合物材料，从而将观看面上的电子组件连接至反向面上的驱动器。可以使用各种材料和技术来填充孔的开口，包括印制(例如，喷墨、丝网、或胶印)导电树脂的应用、荫罩蒸发或常规的光刻方法。简单的电连接可以沿着基底的边缘使用厚膜导体来制成。
图3是本发明的背板的5x5像素阵列的说明性示意图，包括像素电极(105)、电容电极(104)、薄膜晶体管(106)、栅极线(103)、源极线(101)、公用(接地)线(102)、源极线导电孔(200)、栅极线导电孔(201)和公用线导电孔(203)。像素组件是分层的，或者夹在半导体层之间，以提供电连接并防止相邻组件之间的串道。像素电极通常在背板的前表面上并且是与观看表面最接近的层。电光层附着至像素电极层，从而，基本上整个观看表面是光学有效的。当电光层用作掩盖背板上下面的组件时，像素电极层可以是透射光的。
图3示出的晶体管阵列可以使用许多适当的方法中的任何一种来制造。例如，可以使用诸如蒸发或溅射的基于真空的方法来沉积形成晶体管所必需的材料，并且此后，被沉积的材料可以被图案化。可选地，可以使用湿印制方法或转移方法来沉积形成晶体管所必需的材料。对于薄膜晶体管的制造，基底例如可以是硅片、玻璃板、钢箔或塑料片。栅极电极例如可以是诸如金属或导电聚合物的任何导电材料。用作半导体层的材料例如可以是诸如非晶硅或多晶硅的无机材料。可选地，半导体层可以由有机半导体形成，诸如，聚噻吩及其衍生物、低聚噻吩和并五苯。通常，在产生常规薄膜晶体管中有益的任何半导电材料都可以在本实施例中使用。用于栅极介电层的材料可以是有机或无机材料。合适的材料的例子包括但不限于聚酰亚胺，二氧化硅，以及多种无机涂料和玻璃。源极和栅极电极可以由诸如金属或导电聚合物的任何导电材料制成。
参照图3描述的晶体管阵列可以是用于寻址电子显示器的任何类型的晶体管。另外的(例如电阻器)或可选的(例如，电容和晶体管)驱动组件同样可以使用。在另一实现中，寻址电子背板可以包含作为非线性元件的二极管，而不是晶体管。本发明可应用于各种电子显示器，包括电泳显示器、液晶显示器、发射型显示器(包括有机发光材料)和旋转球显示器。
可选地，可以使用无源矩阵背板而不是有源矩阵背板来驱动显示器。如在现有技术中公知的，无源矩阵背板使用两组以直角延伸的长型电极以在屏幕中显示图像。每个像素由两个电极的交点限定，一个电极来自一个组。通过改变给定交点处的电荷，可以改变相应像素的电光属性。
图4是本发明的背板的反向表面的说明性示意图，示出了驱动器(400)、导电孔(200、201、203)和将前表面上5x5阵列中的像素连接至反向表面上的驱动器的导体(401、402)。图4示出了根据优选实施例的位于各列和各行一端的导电孔，然而，孔可以位于沿着栅极和源极线的任何地方以形成电连接。
图4说明了用于晶体管阵列以驱动显示器的导电引线和元件的平面图。阵列包括具有将驱动器连接至像素电极的导电孔的源极线和栅极线。为了寻址像素电极，将电压施加到适当的源极线和栅极线。通过寻址与显示元件相关的像素电极，实现了显示元件的光学特性的改变。
从上述可以看出，本发明提供包含背板的电光组件，该背板具有：布置在前表面上的行列中的多个像素；在反向表面上的至少一个驱动器；以及像素阵列的行线和列线和驱动器之间的电连接，从而100％的观看表面可以是光学有效的。
根据电光显示器的应用、基底材料和PCB设计准则可以优化显示器的尺寸和分辨率。像素尺寸可以不同，从大约100μm每侧到超过10mm每侧(大约10,000μm2to 100mm2)。取决于显示器的像素尺寸，导电孔的尺寸范围从25μm到250μm。单个的显示器尺寸范围可以从几平方英尺到之大到小于一平方英寸。对于具有大观看距离的大型显示器，优选较大的像素尺寸。例如，广告牌显示器可以由大约400mm x 400mm的单个显示器来制造，其具有4mm x4mm像素和大约250μm的导电孔。对于具有较短观看距离的大型显示器，优选较小的像素尺寸。例如，壁式显示器可以由具有250μm x 250μm像素的大约200mm x 200mm的单个显示器来制造。
根据设计规则可以优化驱动芯片的数量。可以使用至少一个驱动芯片。优选地，使用至少两个驱动芯片，一个驱动栅极线，另一个驱动源极线。
图5是本发明的说明性的示意图，示出了两个驱动器(500、501)，到源极线(200)和栅极线(201)的导电孔、到公用线(203)的导电孔以及将前表面上5x5阵列中的像素连接至反向表面的驱动器的导体(401、402)。一个驱动器(500)寻址源极线并且另一个驱动器(501)寻址栅极线和公用线。
在本发明的一个方面中，可以在背板的前表面上制造薄膜晶体管、电容电极和像素电极，而在相对的表面上形成驱动器和连接栅极和源极的线(以及任何另外的电子组件)，然后形成孔的开口，并最终填充孔的开口以形成孔。可以用导电物质来填充孔，诸如焊料或导电环氧树脂或绝缘物质，诸如环氧树脂。可选地，可以在背板的前表面上形成栅极和源极线。在另一选择中，可以钻孔和填充基底以形成孔，然后形成薄膜晶体管阵列，从而源极和栅极线到达(对齐)导电孔。
在另一选择中，可以如此形成背板：将源极线、栅极线和薄膜晶体管印制在基底上，然后钻孔并填充导电孔，然后用电介质覆盖孔，并且，最后印制像素电极。
背板基底材料可以是任何允许制造一个或多个孔的开口的合适的材料，诸如聚酯，聚酰亚胺，多层玻璃纤维，不锈钢，PET或玻璃。穿过期望有导电通路的地方，包括穿过任何必需的介电层，来冲孔、钻孔、打磨或熔化出洞。可选地，可以在组装之前，在背板材料上形成开口，并且然后在组装时对齐开口。可以使用导电墨水来制造和填充洞。如现有技术中已知的，可以使用导电墨水来印制像素电极。可以优化墨水的黏度以及开口的尺寸和布局，从而将墨水填充到开口。当印制反向表面结构时，再次使用导电墨水，再次填充洞。通过这种方法，可以自动化地制成基底的前部和背部之间的连接。
显示器的背板可以包括：在前表面上具有薄膜晶体管阵列的基底；位于各列和各行处的导电孔；在基底反向表面上的驱动器；以及将薄膜晶体管阵列连接至驱动器的栅极和源极线。
可选地，印制电路板可以用作背部电极结构。印制电路板的前部可以具有以期望的形状蚀刻的铜焊盘。覆镀的孔将电极焊盘连接至在印制电路板的反向表面上的蚀刻导线结构(或导体)。导线可以延伸到印制电路板的反向表面背部，并且可以使用标准的连接器来形成连接，诸如表面安装连接器或使用柔性连接器和各向异性胶。
可选的，诸如覆铜聚酰亚胺的柔性电路可以用作背部电极结构。印制电路板可以由聚酰亚胺制成，它既作为柔性连接器也作为用于电极结构的基底。取代铜焊盘，电极可以被蚀刻在覆盖聚酰亚胺印制电路板的铜中。覆镀的贯通孔将蚀刻到基底上的电极连接至印制电路板的背部，印制电路板上可以具有蚀刻的导体网络(蚀刻的导体网络类似于蚀刻的导线结构)。
可选地，可以完全由印制层制成背部电极结构。可以将导电层印制在由透明的前电极和可印制的显示材料构成的显示器的后部。透明的电极可以由氧化铟锡或导电性聚合物来制造，诸如聚苯胺和聚噻吩。可以印制介电涂料，留出用于孔的区域。然后，可以印制导电墨水的后部的层。如有必要，在印制最后的墨水结构以填充洞之前，可以使用导电墨水的其他层。
这种用于印制显示器的技术可以用来在显示器上构建背部电极结构，或者构造两个独立的层，它们被层压在一起以形成显示器。例如，可以将电子活性油墨印制在铟锡氧化物电极上。单独地，上述的背部电极结构可以印制在合适的基底上。诸如塑料、聚合物膜或玻璃。电极结构和显示器元件可以被层压以形成显示器。
此外，封装的电泳显示器是与柔性基底高度兼容的。这使得高分辨率的薄膜晶体管显示器成为可能，其中，晶体管被沉积在柔性基底上，如柔性玻璃、塑料或金属箔。然而，连同任何类型的薄膜晶体管或其他非线性元件一起使用的柔性基底不必是单片的玻璃、塑料、金属箔。反而，它可以用纸构成。可选地，它可以用织物材料构成。可选地，它可以是这些材料的复合物或层状组合。
图6是在大型的标识牌中使用的本发明的说明性的表示。单个电光显示器(600)用5乘4的阵列来拼接。虚线(601)表示单个显示器的边缘。该图示出了用于火车站的标识牌，其显示了指示火车方向的图标和文字(602)。
电光显示器可以具有前板，以从背板开始的顺序，该前板包括沉积在薄膜晶体管阵列上的电光材料层、沉积在电光材料上的单一连续的电极以及，可选地，前保护层或其他阻挡层。保护层的上表面形成显示器的观看表面。边封可以围绕电光材料的周界延伸以防止湿气进入到电光材料。
另一方面，本发明提供电光显示器，其中，电光材料掩盖电连接，从而观看表面可以是完全地光学有效的。前平面层压件的电光材料可覆盖像素电极以相对于观看表面遮挡背板连接。另一方面，前平面层压件的电光材料可以延伸超过像素电极以相对于观看表面遮挡背板连接。
另一方面，如在美国专利号8,705,164中所描述的，前电极连接可以在背板的非观看面上。可选地，前电极连接可以在观看面上制成。这种连接在观看表面上产生非有效的区域。这些非有效区域通常直径大约2mm，但取决于显示器的电压要求和连接的总数量，也可更大或更小。相比于全部的有效观看区域，显示器仍然可以呈现100％的有效。在本发明中，优选至少95％的有效观看区域。

Claims (6)

1.一种电光显示器，具有背板，所述背板包括：
第一主表面，包括布置在具有行线和列线的行列阵列中的多个像素电极；
与所述第一主表面相对的第二主表面，具有至少一个驱动芯片；以及
将所述像素阵列的行线电连接至所述驱动芯片的多个导电孔。
2.根据权利要求1所述的显示器，还包括将所述像素阵列的列线电连接至所述驱动芯片的多个导电孔。
3.根据权利要求1所述的显示器，还包括：
在所述第二主表面上的第二驱动芯片；以及
将所述像素阵的列线电连接至所述第二驱动芯片的多个导电孔。
4.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述背板是印制电路板、柔性电路、或印制层的基底。
5.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述多个像素电极的每一个具有与其相关的薄膜晶体管。
6.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述像素尺寸在3mmx3mm和5mmx5mm之间。
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