CN101027711A - 剩余电压降低的电光显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于降低电光显示器中剩余电压影响的材料和方法(包括驱动方法)。

Description

剩余电压降低的电光显示器

本发明涉及剩余电压降低的电光显示器，以及用于减小电光显示器中剩余电压的方法。术语“剩余电压”在这里用于表示，寻址脉冲(用于改变电光介质的光学状态的电压脉冲)终止之后，在特定电光显示器中剩余的持久或衰减电场。已经发现，这种剩余电压会导致对电光显示器上显示的图像产生不良影响；特别地，剩余电压会导致所谓的“重影(ghosting)”现象，即在重写该显示器之后，先前图像的轨迹仍然是可见的。本发明特别地旨在用于电泳显示器，但本发明并非仅仅适用于电泳显示器。

电光显示器包括电光材料层，在此使用的术语“电光材料”在成像技术领域中的传统意义是指包括至少有一种光学性能不同的第一和第二显示状态的材料，对该材料施加电场可将其从第一显示状态改变到第二显示状态。尽管人眼通常能够在颜色上感觉到该光学性能，但这种光学性能可以是另外的光学性能，例如光学透射率、反射率、发光、或者是对于机器读取的专用显示器，在可见光范围之外的电磁波反射率改变意义上的伪色。

在本发明的显示器中，从该电光介质具有固体外部表面的角度来说，电光介质通常是固体的(在下文中为了方便将这种显示器称为“固体电光显示器”)，尽管这种介质可具有且通常具有内部液体或气体填充空间。因此，术语“固体电光显示器”包括胶囊化电泳显示器、胶囊化液晶显示器、以及下述的其它类型显示器。

在此使用术语“灰度状态”，在成像技术领域中其传统意思是指介于像素的两个极端光学状态之间的一种状态，但并不一定意味着处于这两个极端状态之间的黑白过渡。例如，下文中所参考的诸多专利和公开申请描述了这样的电泳显示器，即，该极端状态为白色和深蓝色，使得中间的“灰度状态”实际上为淡蓝色。实际上，正如所已经描述的，该两个极端状态之间的过渡有可能根本不是颜色变化。

在此使用术语“双稳态”和“双稳态性”，在成像技术领域中其传统意思是指包括如下显示元件的显示器，该显示元件具有至少有一种光学性能不同的第一和第二显示状态，使得通过有限持续时间的寻址脉冲驱动任意特定元件以呈现其第一或第二显示状态，该寻址脉冲终止之后，该状态将会持续一定的时间，该时间为改变显示元件状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少好几倍，例如至少四倍。公开的美国专利申请No.2002/0180687表明，能够显示灰度级的一些基于颗粒的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰度状态，一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器确切地可称为是“多稳态的”而非双稳态的，尽管为了方便，在此使用术语“双稳态”以同时覆盖双稳态和多稳态显示器。

在此使用术语“脉冲”，在成像技术领域中其传统意思是指电压对时间的积分。然而，一些双稳态电光介质充当电荷转换器，因此对于这些介质可采用脉冲的备选定义，即电流对时间的积分(等于所施加的总电荷)。应当根据该介质是用作电压-时间脉冲转换器还是用作电荷脉冲转换器而使用脉冲的恰当定义。

已知好几种类型的电光显示器。一种电光显示器为例如美国专利No.5808783、5777782、5760761、6054071、6055091、6097531、6128124、6137467、和6147791中所描述的旋转双色部件类型(尽管这种类型的显示器经常称为“旋转双色球”显示器，优选使用更为确切的术语“旋转双色部件”，这是因为在部分上述专利中旋转部件不是球形的)。这种显示器使用许多小物体(典型地为球形或圆柱形)和内部偶极子，其中该小物体具有光学特性不同的两个或多个部分。这些小物体悬浮在矩阵中的填充了液体的液泡中，用液体填充该液泡，使得这些小物体可自由地旋转。通过对显示器施加电场，由此将小物体旋转到各种位置并改变透过观察表面能够看到的小物体部分，从而改变显示器的外观。这种类型的电光介质通常是双稳态的。

另一种类型的电光显示器使用电变色介质，例如形式为纳米变色薄膜的电变色介质，该纳米变色薄膜包括至少部分地由半导电金属氧化物制成的电极以及粘接到该电极的能够进行可逆颜色变化的多个染料分子；例如可参考O’Regan，B.et al.，Nature 1991，353，737和Wood，D.，Information Display，18(3)，24(March 2002)。还可参考Bach，U.，et al.，Adv.Mater.，2002，14(11)，845。例如在美国专利No.6301038、国际专利申请No.WO 01/27690、以及美国专利申请2003/0214695中也描述了这种类型的纳米变色薄膜。这种类型的介质通常也是双稳态的。

成为许多年来广泛研究和发展目标的另一种电光显示器为基于颗粒的电泳显示器，其中多个带电颗粒在电场的影响下移动穿过悬浮液。和液晶显示器相比，电泳显示器具有良好的明度和对比度、宽视角、状态的双稳定性、以及低功耗的优点。然而，这些显示器的与长期图像质量相关的问题已经阻碍其广泛使用。例如，构成电泳显示器的颗粒趋于沉淀，导致这些显示器的使用寿命不足。

如前所述，电泳介质需要存在悬浮液。在绝大多数现有技术的电泳介质中，这种悬浮液为一种液体，但是可以使用气体悬浮液制造电泳介质；例如参考Kitamura，T.，et al.，“Electrical toner movementfor electronic paper-like display”，IDW Japan，2001，PaperHCS1-1和Yamaguchi，Y.，et al.，“Toner display using insulativeparticles charged triboelectrically”，IDW Japan，2001，PaperAMD4-4)。还可参考欧洲专利申请1429178、1462847、1482354、和1484625，以及国际申请WO 2004/090626、WO 2004/079442、WO2004/077140、WO 2004/059379、WO 2004/055586、WO 2004/008239、WO 2004/006006、WO 2004/001498、WO 03/091799、以及WO 03/088495。这种基于气体的电泳介质似乎由于颗粒沉淀，当在允许这种沉淀的取向中使用该介质时，例如对于将该介质置于垂直平面的情形，遭受和基于液体的电泳介质相同类型的问题。实际上，基于气体的电泳介质中的颗粒沉淀似乎比基于液体的电泳介质中更为严重，因为和液体悬浮液相比，气体悬浮液的粘度更低，使电泳颗粒沉淀地更快。

最近已经公开了授权给或以麻省理工学院(MIT)和E Ink公司的名义申请的、描述胶囊化电泳介质的许多专利和申请。这种胶囊化介质包括许多小胶囊，每个小胶囊本身包括内部相和包围该内部相的胶囊，该内部相含有悬浮在液体悬浮介质中的电泳移动颗粒。通常，该胶囊本身保持在聚合物粘接剂内，从而形成置于两个电极之间的相干层。例如在下述专利和申请中描述了这种类型的胶囊化介质：美国专利No.5930026、5961804、6017584、6067185、6118426、6120588、6120839、6124851、6130773、6130774、6172798、6177921、6232950、6249721、6252564、6262706、6262833、6300932、6312304、6312971、6323989、6327072、6376828、6377387、6392785、6392786、6413790、6422687、6445374、6445489、6459418、6473072、6480182、6498114、6504524、6506438、6512354、6515649、6518949、6521489、6531997、6535197、6538801、6545291、6580545、6639578、6652075、6657772、6664944、6680725、6683333、6704133、6710540、6721083、6727881、6738050、6750473、6753999、6816147、6819471、和6822782，美国专利申请公开号No.2002/0019081、2002/0060321、2002/0060321、2002/0063661、2002/0090980、2002/0113770、2002/0130832、2002/0131147、2002/0171910、2002/0180687、2002/0180688、2003/0011560、2003/0020844、2003/0025855、2003/0053189、2003/0102858、2003/0132908、2003/0137521、2003/0137717、2003/0151702、2003/0214695、2003/0214697、2003/0222315、2004/0008398、2004/0012839、2004/0014265、2004/0027327、2004/0075634、2004/0094422、2004/0105036、2004/0112750、和2004/0119681，以及国际申请公开号No.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、WO2004/049045、WO 2004/059378、WO 2004/088002、WO 2004/088395、和WO 2004/090857。

许多前述专利和申请意识到，可以用连续相替代胶囊化电泳介质中包围离散微胶囊的壁，从而产生所谓的聚合物分散电泳显示器，其中电泳介质包括多个电泳液体的离散小滴和聚合物材料的连续相；还意识到，这种聚合物分散的电泳显示器中的电泳液体的离散小滴可以被看作是胶囊或微胶囊，尽管离散胶囊膜并不和每个单独的小滴相关联，见例如前述的专利申请2002/0131147。因此，从本申请的角度来说，这种聚合物分散电泳介质被看作是胶囊化电泳介质的亚种。

一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，带电颗粒以及悬浮液体并不包裹在微胶囊内，而是保持在形成于载体介质(通常为聚合物薄膜)内的多个腔内。例如，见国际申请公开No.WO 02/01281和已公开的美国专利申请No.2002/0075556，这两个专利申请都授权给Sipix Imaging公司。

许多前述E Ink及MIT专利和申请还考虑到微单元电泳显示器和聚合物分散的电泳显示器。术语“胶囊化电泳显示器”可指所有这些显示器类型，这些显示器也可共同地描述成“微腔电泳显示器”以概括壁的形貌。

另一种类型的电光显示器为由Philips研发的电浸湿显示器，在Nature期刊2003年9月25日这一期中标题为“Performing Pixels：Moving Images on Electronic Paper”的文章中得到描述。在于2004年10月6日提交的未决的申请序号No.10/711802中表明，这种电浸湿显示器可制成是双稳态的。

本发明中还可以使用其它类型的电光材料。特别让人感兴趣的是，双稳态铁电液晶显示器(FLC)在本领域中是已知的并呈现出剩余电压性质。

尽管电泳介质经常是不透明的(因为例如，在许多电泳介质中，颗粒基本上阻断可见光透射过显示器)并工作于反射模式，但许多电泳显示器可制成工作于所谓的“快门模式”，其中一个显示器状态基本上是不透明的，一个显示器状态为透光的。例如，见前述美国专利No.6130774和6172798以及美国专利No.5872552、6144361、6271823、6225971、和6184856。介电电泳显示器和电泳显示器相似但依赖于电场强度的变化，可工作于类似的模式，见美国专利No.4418346。其它类型的电光显示器还可以工作于快门模式。

胶囊化或微单元电泳显示器通常不遭受传统电泳装置的群聚和沉淀失效模式，并且可提供另外的优点，例如能够在许多柔性和刚性衬底上印刷或涂敷该显示器的能力。(使用单词“印刷”的目的是包括所有形式的印刷和涂敷，包括但不限于：诸如斑片模压涂敷，狭槽或挤压涂敷，滑块或级联涂敷、幕涂的预测量涂敷；诸如刀上辊涂，正向和逆向辊涂的辊涂；凹版涂敷；浸渍涂敷；喷涂；弯月涂敷；旋涂；刷涂；气刀涂敷；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积；和其它类似的技术)。因此，所得到的显示器可以是柔性的。此外，由于可以(使用各种方法)印刷显示器介质，显示器本身的制造并不昂贵。

基于颗粒的电泳显示器以及显示相似行为的其它电光显示器(这种显示器在下文中为了方便而称为“脉冲驱动显示器”)的双稳态或多稳态行为与传统液晶(LC)显示器的行为成显著对比。扭转向列型液晶并不是双稳态或多稳态的，而是起着电压转换器的作用，使得对这种显示器的像素施加特定的电场会在该像素产生特定灰度电平，该灰度电平与像素上先前的灰度电平无关。此外，LC显示器只沿一个方向受驱动(从非透光或“暗”转变到透光或“亮”)，通过降低或消除电场可实现从较亮状态到较暗状态的逆向转变。最后，LC显示器上像素的灰度电平对电场的极性不敏感而只对其强度敏感，实际上出于技术原因，商品化的LC显示器通常以频繁的间隔使驱动电场的极性反转。与此对照的是，双稳态电光显示器在一级近似下充当脉冲转换器，使得像素的最终状态不仅取决于所施加的电场以及施加该电场的时间，还取决于施加该电场前像素的状态。

同样，为了获得高分辨率的显示器，显示器的单个像素必须是能够不受邻近像素干扰而可寻址的。获得这个目标的一个途径是提供诸如晶体管或二极管的非线性元件阵列，至少一个非线性元件和每个像素相关联，从而产生“有源矩阵”显示器。寻址一个像素的寻址电极或像素电极通过关联的非线性元件连接到适当的电压源。通常，当非线性元件是晶体管时，像素电极连接到晶体管的漏极，将在下文中采用这种布置，该连接基本上是任意的并且像素电极可连接到晶体管的源极。传统上，在高分辨率阵列中，像素布置成行和列的二维阵列，使得由一个特定行与一个特定列的交叉而唯一地定义任何特定像素。各列中所有晶体管的源极连接到单个列电极，而各行中所有晶体管的栅极连接到单个行电极；同样，传统上将源极分配到行，将栅极分配到列，但这种分配基本上是任意的，如果需要可以进行相反的分配。行电极连接到行驱动器，这基本上确保在任一特定时刻只选择一个行，即，对所选定的行电极施加电压从而确保选定行内的所有晶体管都是导通的，而对所有其它行施加电压从而确保这些未被选择的行内的所有晶体管保持不导通。列电极连接到列驱动器，该驱动器对各种列电极施加选定电压，将选定行内的像素驱动到其预期光学状态。(前述电压是相对于公共前电极，并在整个显示器上延伸，其中该公共前电极传统上设于电光介质上与非线性阵列相对的一侧上。)经过预先选定的间隔(已知为“线寻址时间”)后，取消选定已选定的行，选择下一行，列驱动器上的电压被改变到写显示器下一条线的电压。重复这个过程，使得以逐行的方式写整个显示器。

前述2003/0137521描述了直流(DC)不平衡波形如何导致形成剩余电压，通过测量显示器像素的开路电化学势可以确定该剩余电压。

出于在前述未决申请中已经详细解释的原因，当驱动电光显示器时，理想地使用DC平衡的驱动方案，即，基于这个方案，对于任何光学状态序列，在最终光学状态和初始光学状态匹配的任何时刻，所施加的电压的积分为零。这保证了光电层所经历的净DC不平衡限制在已知值之内。例如，可以使用15V、300ms脉冲将电光层从白色状态驱动到黑色状态。在该转变之后，成像层已经经历4.5V的DC不平衡脉冲。为了将薄膜驱动回到白色，如果使用-15V、300ms的脉冲，则在从白色转变到黑色以及恢复到白色的一系列转变过程中，成像层是DC平衡的。

现在已经发现，无论是从原因还是从结果上说，剩余电压是电泳及其它脉冲驱动电光显示器中更为普遍的现象。另外还发现，DC不平衡导致电泳显示器长期的寿命退化。

通过使用长时间(例如几个小时或几天)未被开关的样品而测量电泳显示器中的剩余电压。将电压表连接开放像素电路上，测量“基础电压”读数。随后对像素施加例如转换波形的电场。该波形结束后，立即使用电压表测量一系列周期内的开路电势，将测量的读数与原始的基础电压之间的差看作是“剩余电压”。

剩余电压以复杂的方式衰减，在数学上可弱近似成多个指数之和。在典型实验中，对电光介质施加15V约1秒。在该电压脉冲结束之后，立即测量得到+3V和-3V之间的剩余电压；1秒之后测量+1V和-1V之间的剩余电压；10分钟之后剩余电压接近零(相对于原始的基础电压)。

在此使用术语“剩余电压”，有时为了方便而用其表示整体现象。然而，脉冲驱动电光显示器的转换行为的基础是在电光介质上施加电压脉冲(电压对时间的积分)。如附图中的图1(该图为剩余电压随时间变化的典型图示)所示，在施加驱动脉冲之后，剩余电压立即到达峰值(用102表示)(图1中的时间标尺基本上是任意的)；之后，剩余电压指数衰减，如图1中的曲线104所示。剩余电压持续一显著的时间段，对电光介质施加“剩余脉冲”，如曲线104下的区域106所示；严格而言，剩余脉冲而非剩余电压影响了电光显示器的光学状态，而通常认为是剩余电压影响该光学状态。

理论上，剩余电压的效应应该直接对应于剩余脉冲。然而实际上，脉冲切换模式在低电压下精确度降低。包括在这里所描述的实验中用到的优选电泳介质在内的一些电光介质具有小的阈值，使得约为1V的剩余电压不会导致介质的光学状态在驱动脉冲终止之后出现明显变化。因此，两种等效的剩余脉冲在实际结果上互不相同，提高电光介质的阈值以降低剩余电压的影响，这种做法是有用的。E Ink已经生产出具有“小阈值”的电泳介质，其阈值足够小，能够防止在典型使用中出现的剩余电压在驱动脉冲结束后立即改变显示图像。如果阈值不够或者剩余电压过高，则显示器会呈现回扫/自擦除或自增强的现象。

即使当剩余电压低于小的阈值时，如果发生下一个图形更新时该剩余电压仍然存在，则该剩余电压还会对图像转换产生严重的影响。例如，假设在电泳显示器的图像更新期间，施加+/-15V驱动电压以移动电泳颗粒。如果先前的更新中持续+1V的剩余电压，驱动电压将实际上从+15V/-15V偏移到+16V/-14V。因此，像素将被朝黑色或白色状态偏置，取决于剩余电压为正或负。此外，由于剩余电压的衰减速率，该效应随经历时间而改变。在紧接着前一图像更新之后，使用15V、300ms驱动脉冲将像素中的电光材料转换到白色，该电光材料实际上经历了更接近16V、300ms的波形，而一分钟后使用完全相同驱动脉冲(15V、300ms)转换到白色状态的像素内的材料实际上经历了更接近15.2V、300ms的波形。因此，像素会呈现显著不同的白色阴暗。

如果已经由先前的图像(例如白色背景上的黑线)在多个像素上产生剩余电压场，则剩余电压也会在该显示器上以相似的图形排成阵列。从实际角度出发，显示器上剩余电压的最显著效应就是重影。这个问题是对前述问题的补充，即，DC不平衡(例如16V/14V而非15V/15V)可能是电光介质缓慢的寿命退化的原因。

使用光度计可以从光学上测量重影或者类似的视觉假象。在头戴式装置显示器屏幕中，具有相同目标明度的两个相邻像素的实际明度差异应该小于2L^*(其中L^*具有常用的ICE定义：

L^*＝116(R/R₀)^1/3-16

其中R为反射率，R₀为标准反射率值)，优选地小于1L^*，理想地小于0.3L^*以避免给用户造成障碍。

如果剩余电压衰减缓慢，近似不变，则其在波形漂移方面的效应在不同图像更新时是相同的；和衰减迅速的剩余电压相比，衰减缓慢的剩余电压实际上产生更小的重影。因此，10分钟后更新一个像素和11分钟后更新另一个像素时所经历的重影远小于迅速更新一个像素和1分钟后更新另一个像素时的重影。相反地，如果剩余电压迅速衰减，在发生下一个更新之前变为零，则该剩余电压实际上不会导致可检测到的重影。因此，出于实用目的，大于约0.2V且持续时间为10ms至1小时(最为特殊的是50ms至10分钟)的剩余电压最受关注。

从上述讨论中显而易见，通过最小化剩余脉冲可以减小剩余电压的影响。如图1所示，通过减小峰值剩余电压或通过增大衰减速率可以实现这一点。理论上可以预测，如果在驱动脉冲结束后能够瞬时完美地测量剩余电压，则峰值剩余电压的大小几乎等于驱动脉冲的电压，而符号相反。实践中，许多剩余电压似乎衰减迅速(例如小于20ms)，使得实验上测量的“峰值”剩余电压要小得多。因此，实践中降低“峰值”剩余电压的方法有(1)使显示器工作于更低的电压，或者(2)提高在图像更新后的最初几毫秒内发生的极快的衰减，该衰减可导致非常低的剩余脉冲。实际上，除了工作于更低电压之外，减小剩余脉冲的一个主要途径是增大衰减速率。

剩余电压有好几种可能来源。我们认为(尽管本发明根本不受该看法的限制)，剩余电压的主要起因为形成显示器各层的材料内的离子极化。

这种极化发生的方式有好几种。在第一种(为了方便，用“I型”表示)极化中，在材料界面上或毗邻界面产生离子双层。例如，氧化铟锡(ITO)电极处的正电势会在相邻的叠层粘合剂中产生相应的阴离子极化层。这种极化层的衰减速率和叠层粘合剂层中的分离离子的复合相关联。这种极化层的几何结构由界面的形状决定，但本质上典型地为平面形状。

在第二种(II型)极化中，单个材料内的结核、晶体、或其它类型的材料不均匀会形成这样的区域，即，离子在这些区域中的移动速度快于或慢于在周围材料中的移动速度。离子迁移速率的不同会导致介质体内电荷极化程度的不同，因此会在单个显示器元件内出现极化。基本上这种极化在本质上是局域化的，或者分散在整个层内。

在第三种(III型)极化中，会在对于任何特定类型离子的电荷输运而言代表势垒的任何界面处发生极化。微腔电泳显示器中这种界面的一个重要示例为包括悬浮介质和颗粒(“内部相”)的电泳悬浮液与包括壁、粘合剂、和胶合剂的周围介质(“外部相”)之间的边界。在许多电泳显示器中，内部相为憎水液体，而外部相为例如凝胶的聚合物。内部相中存在的离子通常不会在外部相中溶解和扩散，反之亦然。当垂直于该界面施加电场时，会在该界面的两侧上积聚符号相反的极化层。除去所施加的电场时，最终的非平衡电荷分布会导致可测量的剩余电压电势，该可测量的剩余电压电势以某一弛豫时间衰减，该弛豫时间由界面两侧的任一侧上的两个相中离子的迁移率决定。

通常在驱动脉冲期间发生极化。典型地，每个图像更新是引发剩余电压的事件。正波形电压会在电光介质上产生极性相同或相反(或几乎为零)的剩余电压，具体取决于特定的电光显示器，这将在下文中得到描述。

从前述讨论显而易见，会在电泳或其它电光显示器内的多个位置发生极化，每个位置具有各自的衰减时间特征光谱，主要是在界面和材料不均匀的位置发生极化。依赖于这些电压源相对于电活性元件(例如电泳悬浮液)的布置(换而言之，极化电荷分布)，以及各种电荷分布之间的电学耦合程度以及颗粒运动穿过悬浮液或其它电光微腔，各种极化将会产生或多或少有害的影响。由于电泳显示器是通过带电颗粒的运动进行工作，这本质上会导致电光层的极化，某种意义上说，优选的电泳显示器不是指显示器上的剩余电压总为零的情形，而是指剩余电压不会导致讨厌的电光行为。理想地，可最小化脉冲，在1秒(优选地为50ms)内将剩余电压降低到1V之下，优选地低于0.2V，使得通过在图像更新之间引入最小中断，电泳显示器可实现光学状态之间的所有转换而无需考虑剩余电压效应。对于工作于视频速率或电压低于+/-15V的电泳显示器，这些理想值应相应地降低。类似的考虑适用于其它类型的电光显示器。

总而言之，剩余电压作为一种现象，至少基本上是发生在显示材料元件内的离子极化所致，该离子极化可能发生于材料的界面或者发生于材料本身内部。这种极化会产生问题，特别是当该极化持续约50ms至约1小时之间的某个中间时间长度时。剩余电压本身可通过各种方式而表现为图像重影或视觉假象，其严重程度随图像更新之间所经历的时间而变化。剩余电压还会产生DC不平衡，并降低最终显示器寿命。因此对于电泳或其它电光装置的质量而言，剩余电压的影响通常是有害的，应该最小化剩余电压本身以及装置的光学状态对剩余电压影响的敏感度。

在先前的E Ink专利申请中描述了降低或消除由剩余电压所致的重影和视觉假象的诸多方法。例如，前述申请2003/0137521以及于2004年6月29日提交的未决申请序列号PCT/US2004/21000(还可参考相应的国际申请PCT/US2004/21000)描述了所谓的“轨道稳定”驱动方案，其中周期性地将电光介质驱动到“光学轨道”(电光介质的两个极端光学状态)之一；在该方案中，小的剩余电压对光学状态没有明显的影响。于2004年4月30日提交的未决申请序列号No.10/837062(还可参考相应的国际申请PCT/US2004/13573)描述了控制电泳介质的胶囊高度和色素水平，使得在转换成黑色和白色时，小的剩余电压将不会导致显著的光学变化。

尽管这种方法可用于单色显示器，但并没有解决剩余电压的根本原因。此外，尽管一定程度上对灰度级或彩色显示有帮助，这些方法并没有彻底解决系统寻址到灰度级的问题，这是因为电泳显示器中的灰度级通常依赖于白色和黑色颗粒的混合比例，而不受到校正颗粒速度上的差异的物理壁的影响，因此灰度级寻址通常更易受目标波形和电泳介质经历的实际电压之间微小差异的影响。

在前述2003/0137521所描述的方法中，测量了剩余电压，在每个图像转换之后立即或者周期性地施加校正平衡脉冲，以获得零剩余电压状态。这对于单色和灰度级寻址都是有帮助的。然而，使用前述2003/0137521中所描述的方法测量剩余电压并非都是实用的。

本发明旨在提供用于电光显示器的附加寻址方法，该方法将能够减小由剩余电压所致的重影，但该方法无需测量像素水平的剩余电压。本发明还旨在提供电光显示器的附加寻址方法，该方法并不测量剩余电压，但相对于前述方法以及测量剩余电压的备选方法得到改进。本发明的方法可用于除了电泳显示器之外的电光显示器。本发明还旨在提供电光材料、制造方法、和将剩余电压最小化的设计。通过减小峰值剩余电压，加速电压衰减速率或其任意组合，能够实现剩余电压的降低。

本发明提供了呈现剩余电压的电泳或其它电光显示器的改进寻址方法。本发明还提供了呈现剩余电压的电泳和其它电光显示器的改进的显示电子装置。

一方面，本发明提供了双稳态电光显示器的驱动方法，该显示器具有多个像素，每个像素能够显示至少两个灰度级。该方法包括对显示器的每个像素施加由像素的初始及最终灰度级确定的波形。对于从特定初始灰度级到特定最终灰度级的至少一次转换，可得到互不相同的至少第一和第二波形。根据本发明的这个方面，在转换之前就确定了正在发生转换的像素的剩余电压，根据所确定的剩余电压而对该转换采用第一或第二波形。

在下文中为了方便，将本发明的这个方面称为本发明的“波形选择”方法。在该波形选择方法的优选变形(下文中为了方便称之为“停留时间波形选择”方法)，对特定转换中使用的第一或第二波形的选择是基于相关像素的停留时间，即，在该转换之前该相关像素已经处于其初始灰度级的时间。如果该像素处于初始灰度级的时间小于预定间隔，则使用第一波形，如果该像素处于初始灰度级的时间大于预定间隔，则使用第二波形。对于相同的转换，停留时间波形选择方法当然可以利用不止两个波形。因此，在停留时间波形选择方法的一个形式中，对于相关的转换，使用了至少第一、第二、和第三波形，所有波形互不相同；如果像素处于初始灰度级而时间上小于第一预定时间间隔，则使用第一波形，如果像素处于初始灰度级而时间上大于第一预定时间间隔且小于第二预定时间间隔，则使用第二波形，如果像素处于初始灰度级而时间上大于第二预定时间间隔，则使用第三波形。第一和第二预定时间间隔当然将随所使用的特定波形和电光显示器而变化；然而，第一预定时间间隔范围为约0.3至3秒，第二预定时间间隔范围为约1.5至15秒。

如前述2003/0137521所述，可以使用查找表执行本发明的波形选择方法。因此，波形选择方法包括：

存储包含数据的查找表，对于像素灰度级之间的每个可能转换，该数据代表该转换将使用的一个或多个波形；

存储初始状态数据，该初始状态数据代表每个像素的至少一个初始状态；

存储停留时间数据，该停留时间数据代表每个像素保持在其初始状态的时间段；

接收输入信号，该输入信号代表显示器至少一个像素的预期最终状态；以及

产生输出信号，该输出信号代表将一个像素的初始状态转换到最终状态所需的波形，由查找表确定该波形，该输出信号依赖于初始状态数据、停留时间数据、和输入信号。

如前述2003/0137521、PCT/US2004/21000、以及于2004年3月31日提交的未决申请序列号10/814205(还可参考相应的国际申请WO2004/090857)所述，本发明的这种“查找表波形选择”方法利用了查找表方法的任一可选方面；特别地可利用如这些未决申请中所描述的查找表方法中先前状态、温度补偿、寿命补偿方面，而不损害前述声明的一般性。因此查找表波形选择方法可包括存储数据，该数据代表每个像素的初始状态之前的至少一个先前状态；并基于相关像素的至少一个先前状态和初始状态而产生输出信号。该查找表波形选择方法还包括接收代表显示器至少一个像素的温度的温度信号，并根据该温度信号产生输出信号。该查找表波形选择方法还包括产生代表相关像素的工作时间的寿命信号，并基于该寿命信号产生输出信号。

本发明还提供了用于执行本发明的查找表波形选择方法的装置控制器，该控制器因此用于控制具有多个像素的双稳态电光显示器，每个像素能够显示至少两个灰度级。该控制器包括：

用于存储查找表数据的存储工具，对于像素灰度级之间的每个可能转换，该查找表数据代表该转换将使用的波形，至少一个转换具有与其相关的至少两个不同的波形，该存储工具还用于存储初始状态数据和停留时间数据，该初始状态数据代表每个像素的至少一个初始状态，该停留时间数据代表每个像素保持在其初始状态的时间段；

用于接收输入信号的输入工具，该输入信号代表显示器至少一个像素的预期最终状态；

计算工具，根据输入信号、初始状态数据、停留时间数据和查找表数据来确定将一个像素的初始状态改变为预期最终状态所需的波形；以及

用于产生代表波形的输出信号的输出工具。

在这种“查找表波形选择控制器”中，存储工具还可用于存储每个像素在其初始状态之前的至少一个先前状态，计算工具可用于确定依赖于输入信号、初始状态数据、停留时间数据、先前状态数据、和查找表的波形。该输入工具可用于接收代表显示器至少一个像素的温度的温度信号，计算工具可用于确定依赖于输入信号、初始状态数据、停留时间数据、和温度信号的波形。该控制器可进一步包括寿命信号发生工具，用于产生代表相关像素工作寿命的寿命信号，并包括根据输入信号、初始状态数据、停留时间数据、和寿命信号确定波形的计算工具。

在另一个方面中，本发明提供了包括电光材料层和电压提供工具的电光显示器，该电压提供工具用于沿跨过电光材料层的任一方向施加不大于预定值的电压，其中该电光材料的阈值电压大于零，但小于该预定值的约三分之一。

在下文中为了方便，将本发明的这个方面称为本发明的“低阈值”显示器。这种低阈值显示器旨在降低剩余电压对显示器的影响。在这种低阈值显示器中，电光材料的阈值电压不小于预定值的约五十分之一，但小于预定值的约三分之一。这种低阈值显示器中的电光材料可以是前述类型中的任意一种；然而，该低阈值显示器专门使用基于颗粒的电泳材料，该基于颗粒的电泳材料包括悬浮液和多个带电颗粒，其中多个带电颗粒保持在该悬浮液中，并在电光材料层上施加电压时能够移动穿过悬浮液。该电泳材料可以是例如胶囊化电泳材料、聚合物分散电泳材料、或微单元电泳材料。该悬浮液可以是液体或气体。

在另一个方面中，本发明提供了一种电泳介质，包括悬浮液、多个第一类型带电颗粒、和多个第二类型带电颗粒，其中该多个第一类型带电颗粒保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液，多个第二类型带电颗粒保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液，第二类型颗粒的电荷极性与第一类型颗粒的极性相反，其中第二类型颗粒上的总电荷为第一类型颗粒上总电荷的一半至两倍。

在下文中，为了方便将本发明的这个方面称为本发明的“电荷平衡双模颗粒电泳介质”。该电泳介质可以是例如胶囊化电泳材料、聚合物分散电泳材料、或微单元电泳材料。该悬浮液可以是液体或气体。理想地，对这种电荷平衡双模颗粒电泳介质施加15V、300毫秒的方波寻址脉冲1秒之后，该电泳介质所呈现的剩余电压低于约1V，优选地低于约0.2V。

在另一个方面，本发明提供了一种电泳介质，包括悬浮液、多个第一类型带电颗粒、和多个第二类型带电颗粒，其中该多个第一类型带电颗粒保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液，多个第二类型带电颗粒保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液，第二类型颗粒的电荷极性与第一类型颗粒的电荷极性相反，对该电泳介质施加15V、300毫秒的方波寻址脉冲1秒之后，呈现的剩余电压低于1V。

在下文中，为了方便将本发明的这个方面称为本发明的“低剩余电压电泳介质”。理想地，对这种电泳介质施加15V、300毫秒的方波寻址脉冲1秒之后，该电泳介质所呈现的剩余电压低于约0.2V。

在另一个方面中，本发明提供了包括分散在连续相中的悬浮液的多个离散小滴，该小滴进一步包括保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液的多个带电颗粒，其中连续相的体电阻率不大于约小滴体电阻率的一半，连续相和小滴的体电阻率都小于约1011ohm.cm。在下文中，为了方便将本发明的这个方面称为本发明的“体电阻率平衡电泳介质”，该介质可以是任何前述类型的电泳介质；因此，例如，该体电阻率平衡电泳介质可以是胶囊化电泳介质(胶囊壁包围小滴，聚合物粘合剂包围这些胶囊)、聚合物分散电泳介质、或者微单元电泳介质。

本发明还提供了用于降低电光介质和显示器(特别是电泳显示器和介质)上剩余电压影响的附加改进和设计技术。例如，本发明提供了一种电泳显示器，该显示器包括被选择或设计成具有承载低峰值剩余电压的能力或允许剩余电压快速衰减(在缩短的剩余脉冲内)的材料。本发明还提供了一种电泳显示器，该显示器包括已经掺杂、处理、纯化、或其它加工以降低其携带剩余电压的能力的材料。本发明还提供了包括胶合剂和层叠粘合剂的电泳显示器，该胶合剂和粘合剂具有相似的成分、电导率、或离子迁移率。本发明还提供了一种电泳显示器，其中至少两个相邻元件之间的界面已经被处理以降低剩余电压，或者其中至少部分地引入中间层以降低剩余电压。在下文中，将本发明的这些方面共同称为“材料选择”发明。

本发明还提供了一种电泳显示器，该显示器包括用于降低剩余电压的位于显示器像素内的导电路径。在下文中将本发明的这个方面称为“导电路径”发明。

本发明还提供了包括两种带电颗粒的电泳显示器，选择各种颗粒的总电荷以降低剩余电压。在下文中将本发明的这个方面称为“ζ电势”发明。

本发明还提供了一种电泳悬浮液，包括降低剩余电压的悬浮液中的添加剂。在下文中将本发明的这个方面称为“悬浮液添加剂”发明。

本发明还为具有降低的剩余电压的微腔电泳显示器提供了外部相材料。在下文中将本发明的这个方面称为“微腔外部材料”发明。

本发明还提供了具有降低的剩余电压的电泳显示器和其它电光显示器的制造方法，并提供了用于确定剩余电压的工具。

如前所述，附图中的图1示出了电光显示器中剩余电压随时间衰减的典型曲线。

图2为示意性侧面图，示出了在涂敷胶囊化电泳介质期间胶囊和周围液体之间的接触圆。

图3A为示意性侧面图，示出了在涂敷胶囊化电泳介质时作用于稀疏涂敷胶囊上的力。

图3B为示意性侧面图，和图3A的侧面图相似，但示出了由于图3A所示力的作用，在最后干燥的胶囊层内胶囊的形式。

图4A和4B为示意性侧面视图，分别和图3A及3B相似，示出了作用于密堆积涂敷胶囊上的力以及最后干燥的胶囊层内胶囊的形式。

如前所述，本发明提供了电光显示器和介质方面的诸多不同改进，并提供了用于驱动该显示器的波形和控制器方面的改进。下面将分别(或关联组)描述本发明的不同方面，尽管应该了解到，单个显示器或介质可利用本发明的不止一个方面。例如，单个显示器可包括本发明的体电阻率平衡电泳介质并使用本发明的波形选择方法来驱动该介质。

确定剩余电压的方法，用于呈现剩余电压的电光显示器的寻址方法和控 制器

前面已经描述，从剩余电压对电光显示器光学性能的有害影响角度考虑，当显示器遭受这种剩余电压时，通常需要或者理想地要采用可最小化剩余电压影响的寻址方法。

对于电光显示器的特定像素，剩余电压的状态受“图像历史”(即，先前施加的电场)的影响很大，因此受例如所使用的波形、电场强度、和连续图像更新之间经历时间这些参数的影响。

在前述2003/0137521以及于2003年5月23日提交的美国专利申请No.10/249973(亦可参考国际专利申请WO 03/107315)中所描述的一组有用的寻址方法中，使用了先前图像数据的知识。使用了一种查找表，其中例如，将黑色像素转换成白色的波形是不同的，取决于该黑色像素先前是否为白色，或者是否先前曾经为灰色(灰色转变假设为不同的波形，将会产生不同数量的剩余电压)。实际上已经发现，这种“先前n个状态查找表”确实能减小由剩余电压引起的重影。

然而，这种方法有好几个缺点。首先，在跟踪先前的光学状态时，在某些情形中，所使用的算法并未考虑到每个图像转换(光学状态改变)之间所经历的时间，因此选择查找表中所选用的值时，必须记住某些使用模型，例如平均每秒更新一次。第二，这个方法要求附加的存储器，为了获得更高的精度，必须增大查找表的尺寸，而所需要的存储器的数量进一步增大，特别是当n超过2或3时。在前述专利申请中已经讨论，在某些情形中，需要的查找表非常大，难以容纳在便携装置中。

根据本发明的波形选择方法，现在提出一种备选方法，其中首先确定每个像素的剩余电压(或者使用已知与剩余电压有关的各种参数来评估)，然后至少部分地基于所确定或评估的剩余电压而选择两个或多个波形中的一个。这种波形选择方法可利用诸多可能的途径，基于已知或测量的显示特性而评估或预计剩余电压。波形选择方法还可能涉及剩余电压的直接测量。

在穷举方法中，记录每个像素的完整的更新历史，包括所施加的电压以及图像更新之间经历的时间。使用衰减模型预计每个先前的更新所遗留的剩余电压。在所考虑的转变之前的足够长时间(通常约为10分钟)所发生的更新可以被忽略，可以擦除其历史，这是因为其对剩余电压电平的贡献已经基本上降为零。该像素的剩余电压可以模型化为来自每个先前相关更新的剩余电压的总数。

实际上，需要更少存储器的优选方法是跟踪每个像素的单个剩余电压值和时间标记。在每个图像更新之前，每个像素的剩余电压值被降低，降低的数量取决于显示器的衰减函数，并更新该时间标记。在每次更新之后，基于实际使用的波形，将剩余电压值增大或减小一定数量，并更新时间标记。这样，任何时间的剩余电压都被跟踪，但每个像素只需要存储两个数据值。

可以使用任何适当的方式计算该衰减函数和变化函数，例如通过基于公式和数据参数的逻辑计算、使用模拟逻辑装置、或者使用具有适合于显示器应用的足够等级的查找表。可以以任何适当的方式，例如组合两种计算结果的单个步骤进行所存储的剩余电压和时间标记值的实际更新。如果用于图像更新的波形包括在长时间段(例如300至1000毫秒)上扩展的一系列脉冲，则在图像更新本身期间更新剩余电压和/或时间标记值是有利的。

特定显示器的衰减函数对许多因素非常敏感，例如显示器中所使用材料、制造方法、以及系统设计特征。因此，对于不同的电光显示器，需要改变衰减函数或函数参数值。实践中，由于电光介质和显示器的复杂性，已经发现最有用的做法为，实验上测量一系列施加电压下显示器系统的剩余电压响应和衰减，由此创建查找表或者对数据进行函数拟合。在制造过程中周期性地重复这个测量步骤是有帮助的，例如，当转换到新材料组或进行批改变时。在组装之后单独地表征每个显示器的衰减函数并在显示控制器中记录最终参数，这种做法也是有帮助的。

特定显示器的剩余电压衰减和响应函数会受诸如温度和湿度水平的环境因素影响。可对显示器添加传感器或用户可选取的输入值(或包括该显示器的装置)以跟踪这种因素。因此，使用剩余响应和衰减函数或者考虑到这些环境参数的查找表是有利的。同样，优选定期地(例如每隔30至300秒)更新剩余电压值，而不管显示器是否已经更新，使得所存储的值考虑到诸如温度和湿度的环境变化并保持精确性。

如果显示器中的像素小，像素上的整体剩余电压可能受到其相邻的剩余电压的显著影响。因此，使用考虑到横向场效应的剩余电压更新函数，或者引入前处理或后处理算法以考虑这种效应。同样地，响应于其紧邻的剩余电压值而周期性地更新每个像素的剩余电压值，从而获得对实际剩余电压值的足够精确的评估。

前述讨论注重于基于系统输入和特征而评估剩余电压的方法。备选的方法是直接测量剩余电压。在美国专利No.6512354中描述了感测电泳显示器状态的技术。类似的技术可用于感测其它电光显示器中的剩余电压。前述2003/0137521特别描述了使用比较器测量剩余电压。可在每个图像更新之前或者周期性地执行剩余电压的直接测量，以更新和校正前述数据值。

可以结合使用评估及直接测量方法。例如，在每个图像更新时可以使用评估方法，但可基于实际测量而周期性地更新剩余电压值。由于剩余电压响应和衰减速率会随显示器的工作寿命(几年的时间)而改变，优选使用显示控制器软件跟踪这些变化并使用基于实际数据而更新预测参数的适应性算法，例如Bayesian算法。

类似地，可对每个像素使用评估方法，可在一个或多个测试像素上直接感测剩余电压值，并至少部分地基于该测试像素的评估剩余电压和测量剩余电压之间的差异而调整其余像素的剩余电压值。该测试像素可以是显示器观察者能够或不能看到的像素。

在至少一些情形中，显示器的剩余电压特性对显示器的一个或多个特定层(例如粘合层)的电学性能非常敏感。因此，评估或测量剩余电压的前述方法可被调整成评估或测量对剩余电压特性有主要影响的特定层(例如粘合层)的电学特性，并恰当地调整各像素的剩余电压值的算法。可使用传感器检测显示器的特定层，传感器可检测或不检测与可见像素相关的材料。此外，可在显示器之外提供相关层的材料的物理样品作为传感器的一部分，该传感器直接包括这种材料以测量其随时间的响应和变化。

剩余电压感知波形和寻址方法

通过上述或其它任何恰当方法评估或测量剩余电压(或间接变量)后，根据本发明的波形选择方法，至少部分地基于评估或测量得到的当前剩余电压或间接变量而选择寻址方法。可基于特定像素的剩余电压、该像素及其周围像素的剩余电压、或者大于一个像素及其紧邻像素的整个或部分显示器上的整体剩余电压，选择寻址方法。

可使用各种方法调整标准波形(即，不是剩余电压感知波形)以考虑特定像素或像素组的剩余电压。例如，可以从预期波形减去剩余电压并施加降低的电压，使得该像素所经历的有效波形是原始的预期波形。备选地，可对该波形施加缩放因子或其它转变。备选地，可保持波形内的电压电平不变，而调整其持续时间。例如，如果标准波形要求10V、50ms的脉冲，但像素具有2V的剩余电压，则该脉冲可为10V 40ms、8V 50ms、8.94V 44.7ms，或者甚至是插入了0V 10ms脉冲的两个10V 20ms的脉冲(为了简化，这些示例并不考虑2V剩余电压的衰减速率，并且可以更为精确地调整以匹配从2V初始值衰减的预期剩余脉冲)。也可以调整这些波形以考虑这个实情，即，净脉冲并不一定严格地保持不变，因为电光介质具有轻微的阈值或者对波形脉冲中电压或持续时间的光学响应不对称。

按这个方式直接计算波形调整会对显示控制器增加巨大的开销。为了降低这个开销，控制器可从分别与某个范围的剩余电压值相关联的一系列选项中选择寻址波形、算法、公式或查找表。因此本发明的波形选择方法扩展到在两个或多个基本上等效的波形(在波形结束后，像素的最终光学状态基本上没有差别)内进行选择，从而最小化像素内总体剩余电压的变化(即，获得非常低的剩余电压波形)。通过模型化电光介质的衰减速率，或通过直接实验以及对波形的调谐和优化过程，可确定最佳波形。本发明的波形选择方法还扩展到在产生等效或非最小剩余电压的基本上等效波形内进行选择，选择使特定像素的净剩余电压更接近零的波形；这种波形称为“偏置剩余电压波形”。

如前述WO 2004/090857和PCT/US2004/21000所述，可以且通常理想地使用这样的驱动方案：每个转换所使用的波形是DC平衡(和DC平衡的总体驱动方案相反)。在其它情形中，波形的特定部分可以是DC平衡的，即使整个波形非DC平衡；这种示例为振动脉冲、消隐脉冲(见下文)、以及许多轨道稳定寻址方法。在这种DC平衡波形序列中，部分序列涉及被驱动到极端光学状态(下文中为了方便而假设为黑色和白色)的像素，控制器可以选择先转换到哪个方向，先向白色还是先向黑色转换。在转换到一极端光学状态之后转换到另一个极端光学状态时，第二次转换会对剩余电压产生更大的影响，简单的原因为该转换发生的时间靠后以及剩余电压随时间衰减的效应。因此，在DC平衡波形序列中，选择先向黑色转换还是向白色转换会决定特定像素的剩余电压会轻微增大或减小。这是本发明的偏置剩余电压波形的另一个示例。

一些驱动方案需要周期性(典型地约每10分钟一次或在每次图像更新时)的消隐脉冲，将像素驱动到两个极端光学状态；例如参考前述的2003/0137521。例如，消隐脉冲可将显示器转换到全白然后全黑，或者转换到全黑然后全白。根据本发明的波形选择方法，可在这些备选中进行选择以降低剩余电压并因此降低察觉到的重影。备选地，通过确定显示器的像素是否含有全部、正的、或负的剩余电压，可通过选择恰当的消隐序列(黑/白或白/黑)而降低显示器上的总剩余电压而不增大图像更新时间。在一个变形中，首先转换到哪个光学轨道(极端光学状态)的决定不是基于整体剩余电压，而是基于任意方向上具有高剩余电压的像素的数目。更为普遍地，鉴于目标应用的用户喜好，可以使用任何适当的算法确定将介质先驱动到哪个轨道，从而最小化界外值或由剩余电压引起的显示器的其它分散视觉假象。

如果需要，在剩余电压沿一个或两个方向为极值时，该算法还可准备引入附加的消隐序列(白-黑-白或白-黑-白-黑)。显而易见的是，可以调整各像素上消隐脉冲的电压电平而非持续时间。

本发明的波形选择方法还扩展到，扩展电光介质已经处于极端光学状态(即处于光学轨道)时的电压脉冲的周期，由此增大或减小剩余电压而不分散光学变化。每次像素处于极端光学状态时都有这种电压脉冲扩展的机会。前述消隐脉冲是一个示例。波形选择方法因此提供了基于逐个像素的消隐脉冲持续时间(或电压)的改变。基于每个像素计算结果，通过延长某个方向上的脉冲，可施加净剩余电压分量，由此可降低或消除该像素的总剩余电压。因此，消隐脉冲可用于降低显示器上所有像素的剩余电压，而没有明显的光学影响。实际问题为，脉冲延长的程度能够得到量化，即，基于剩余电压范围可将所有像素分类并对各类别中的所有像素施加相同的调整。

所谓的“轨道稳定”驱动方案是已知的(例如，参考前述2003/0137521、WO 2004/090857、和PCT/US2004/21000)，该方案允许任何特定像素经过有限数目的转换而不接触光学轨道，因此经常将待转换的每个像素转换其极端光学状态中的一个极端光学状态。例如，将像素从一个灰度级转换到另一个灰度级，可首先将该像素转换到黑色或白色状态(可能保持一延长的周期)，接着施加后续脉冲以到达预期灰度级。由于像素被寻址朝向极端光学状态的周期长，这种转换趋于创建正的或负的剩余电压。根据本发明的波形选择方法，通过使该转变使用光学轨道，由该转变方向所创建的剩余电压的符号与该转变之前像素所承载的剩余电压的符号相反，由此可最小化像素的剩余电压。

使用轨道稳定驱动方案的一个原因是减轻剩余电压的光学影响。如前所述，逐个像素级别地评估剩余电压的测量可以减小使用这种轨道稳定驱动方案的必要性。一种混合方法是在剩余电压相对高的像素中使用轨道稳定方法，而在剩余电压低或不影响图像时直接将像素转变到预期状态(直接脉冲方法)。

另一个降低剩余电压的方法为识别剩余电压为极值(即，幅度大于某些预定值)的像素，在通常的图像更新之前，对这种像素施加偏置电压以降低其剩余电压，或者预先调整显示器上的剩余电压电平。这种预先调整可减小轨道稳定的周期并获得更快的察觉图像更新时间。如果偏置电压小并保持相同的时间，或者如果趋于延长轨道稳定的周期而不是将颗粒从轨道拉回，则可以实现剩余电压的降低而不分散视觉效果。

上述讨论集中在跟踪净剩余电压和选择降低剩余电压的恰当算法。像素或显示器的图像历史的另一个参数为净DC不平衡。成像技术领域的技术人员将会了解到，不论是和剩余电压的任何调整相组合或者是独立地使用上述方法，绝大部分上述方法可以被调整以跟踪和校正净DC不平衡。上述方法中确定先选择哪个光学轨道以及什么样的预先调整是恰当的时候，可以使用DC不平衡。同样地，例如，即使当通过调整波形而降低剩余电压时，如果像素已经是DC不平衡且在剩余电压调整后变得更加不平衡，则驱动方案省略这个校正。类似地，当评估每个像素上的剩余电压时，将会考虑到显示器的任何改变或波形的调整以实现净DC平衡。

因此，本发明的波形选择方法可归纳为能够呈现剩余电压的电光显示器的寻址方法，其中确定和剩余电压相对应的数据值，并至少部分地基于剩余电压值而选择寻址波形。在这种方法中，通常明确地跟踪时间和剩余电压值或代表各值的数据。然而，应该认识到，电泳和其它电光显示器的寻址波形隐含或近似地说明了时间和剩余电压值。例如，在前述2003/0137521、WO 2004/090857、和PCT/US2004/21000中描述的所谓“先前n个状态”的寻址方法并不跟踪时间，但这些方法跟踪先前像素光学状态的历史，如果驱动方案设计人员具有关于典型的使用模型以及图像更新之间通常经历的时间方面的知识，则从该方法可得到时间。因此，现在意识到这种方法趋于降低剩余电压，因此呈现改善的重影行为。

以前使用这种方法的一个实际原因为，许多电光显示器中的显示控制器没有访问时钟信息以跟踪图像更新之间经历的时间，可能是因为这种经历时间数据对于双稳态显示器是最为有用的，而迄今为止已经商品化的双稳态显示器极少。在本发明的波形选择方法的优选形式中，控制器包括时钟或等效计时机制。备选地，控制器与外部信息源(诸如使用该显示器作为输出装置的装置)逻辑通信，该外部信息源产生经历时间值并将该信息提供给控制器。例如，该装置可以将时间信息和函数调用一起提供给显示控制器，或者和每个新的图像数据组一起向控制器提供。这种时间信息被量化(例如，立即、0.5秒、1秒、2秒、10秒、30秒、60秒、60秒以上)，由此降低数据带宽而仍然提供有用的信息，特别是如果量化的时间带被选择成对应于剩余电压的基本指数衰减。

通常，最有用的是，控制器接收每个像素的经历时间数据，因为某些像素在更新期间可能没有变化。然而，控制器接收对应于经历时间的数据仍然是有用的，这是因为最近的图像更新、最近的消隐脉冲、或像素组的最近更新影响最大。另外，控制器可接收表示显示器的可能更新频率的数据，例如表示用户是否正输入文本(要求对整个显示器或其特定区域进行快速连续的更新)的标记。

在本发明的停留时间波形选择方法中使用另一个形式的对剩余电压的近似校正，该方法提供了多个波形供选择以实现图像转变，其中在多个波形间进行选择至少部分是基于相关像素在其初始灰度状态的停留时间，或者该停留时间的某些代表。在多个波形之间进行的这种时间敏感选择隐含地解释了剩余电压随时间的衰减，即使没有明确跟踪、评估、或测量该剩余电压。

例如，本发明的特定停留时间波形选择方法可应用于显示器的控制器，该显示器具有四个灰度级，使用基于具有16项的逻辑转换表的驱动方案，各项对应于从一个灰度级(0，1，2，3)到另一个(0，1，2，3)的转变。项的选择是基于关于预期转变的初始和最终灰度级。在每个项内，有三种可能的波形。当在先前图像更新之后的1秒内发生图像转变时，控制器选择第一波形；当在先前图像更新之后的1至5秒内发生图像转变时，控制器选择第二波形；当在先前图像更新之后的5秒以上发生图像转变时，控制器选择第三波形。

在停留时间波形选择方法中，可以用查找表代表波形(如前所述)，可以调整波形(或分裂成多个子表)以考虑环境条件的变化，还可以在制造显示器时整体或部分地设置以包括单个显示器的特定参数。简而言之，本方法中使用的波形可能包括在前述2003/0137521、WO2004/090857、和PCT/US2004/21000中描述的任一可选分量和变化。

从前述描述可以看出，尽管在本发明的停留时间波形选择方法中没有明确跟踪剩余电压，尽管经历的时间可以是基于自从显示器更新之后经历的时间而不是基于自从特定像素更新之后经历的时间，但该停留时间波形选择方法确实隐含地近似剩余电压和经历的像素更新时间，因此呈现优于现有技术驱动方案的改进的重影行为。

材料选择

如前所述，用于电光显示器的材料选择对在这种显示器工作过程中出现的剩余电压有着主要影响，因此对这种显示器的电光性能有着主要影响。

同样如前所述，当用于电光显示器时，特定材料呈现对剩余电压有贡献的I型极化。我们认为(尽管本发明根本不受该看法的限制)，但是该极化经常是由于移动穿过至少一个成分材料的离子的迁移率和浓度引起的。

制备测试单元，其中材料与拟制造的显示器中相同的界面接触，由此可以测量任意特定材料的剩余电压衰减速度。例如，制备出包括涂敷到ITO衬底上的受控厚度的叠层粘合剂的测试单元，在层叠粘合剂/ITO界面上施加电场。随后通过切断充电电路，用高阻抗电压表监视像素上的电压，由此测量剩余电压峰值和衰减。

已经发现，具有更高离子迁移率的叠层粘合剂呈现更快的剩余电压衰减速率。优选的叠层粘合剂具有小于约10¹¹ohm.cm的体电阻率。

先前的E Ink专利申请，例如前述的2003/0011867和2003/0025855，以及与2004年2月10日提交的美国专利申请序列号10/708121描述了具有受控电阻率的叠层粘合剂，或非均相或各向异性导电的例如Z轴粘合剂。这种粘合剂可提供进一步降低剩余电压的优点。

叠层粘合剂也可以呈现II型极化。在测试单元中，已经发现增大的粘合剂厚度与更高的剩余电压相关联。由于在界面的极化应该和薄膜厚度无关，这个结果暗示着存在内部电荷极化位置，这是II型极化效应的特征。因此必须谨慎地选择粘合剂厚度，以及对于胶囊化电泳显示器来讲其在胶囊周围的形貌。加热相同的测试叠层粘合剂，以逐出可疑的杂质和结晶区域。之后呈现降低的剩余电压。

可在显示器内存在材料界面的任何位置发生I型极化。已经发现，叠层粘合剂和胶合剂使用相同的材料(即，用于包围胶囊和将它们形成粘接层的材料，如许多前述E Ink及MIT专利和申请中所描述的)，消除界面，并降低剩余电压。因此，本发明提供了包括微腔胶合剂和叠层粘合剂的电泳显示器，其中这些材料是相同的或者在成分上是相似的，或者在电导率或离子迁移率上是电学等效的。在材料组分不同的一些情形中，理想地掺杂弱导电材料以在界面的两侧上获得基本上相同的离子迁移率。

在某些界面的I型极化会受表面粗糙度影响。优选地对某些界面进行平整化或引入纹理，由此在界面的任意侧上提供一定程度的材料相互贯穿。这些技术会导致特定界面处的极化增强或极化减弱，根据所考虑的特定显示器，任意一种情形可以是有利的。例如，抵消显示器中其它位置极化的一个位置上的极化增大可能导致整个电光介质上剩余电压降低。典型地，如果界面形成强耦合到电光介质的剩余电压，则理想地应降低界面处的极化程度及其衰减速率。

在某些表面的I型极化也会受到表面清洁度影响。理想地应在涂敷和层叠之前清洗衬底以获得一致的电学行为。

电泳层中的导电路径

在微腔电泳显示器中，存在单元壁(这里使用该术语包括胶囊化显示器的胶囊壁)，该单元壁与电泳内部相(悬浮液和带电颗粒)电学上并联。形式为带电离子的电流可以流过该内部相或者穿过单元壁。单元壁可以是诸如凝胶的聚合物，或者可以是任何其它适当的材料。单元壁通常进一步地被前述的胶合剂包围。因此，部分电流会通过胶合剂或单元壁在显示器的电极之间流动，而不流过电泳内部相，因此对显示器或像素的电光状态的改变没有贡献。

在前述E Ink和MIT专利及申请中所述的优选电泳显示器中，单元壁和胶合剂的电导率通常略微高于内部相的电导率。因此通过胶合剂和单元壁可部分地发生剩余电压的弛豫。

对电泳介质施加电场时，带电颗粒向显示器的两个电极移动。如果带电颗粒在前电极(通常观察者穿过这个电极察看显示器)附近群聚一段时间，相应的电子或电荷相反的离子相应地可流过该单元壁和/或胶合剂。由此创建的带电区域可产生剩余电压，该电压影响后续的图像更新。因此，单元壁和胶合剂的电导率和离子迁移率和其形貌一样重要。

可以使用和上面的叠层粘合剂中所描述的方法相似的方法测量特定单元/胶合剂形貌的剩余电压。根据本发明的体电阻率平衡电泳介质方面，优选地胶合剂和单元壁的体电阻率至少比电泳内部相的体电阻率小两倍，且该两个体电阻率均小于约10¹¹ohm.cm。更为普遍地，在包括分散在连续相(形式上可以是聚合物分散介质、胶囊化电泳介质中单元壁和胶合剂的组合、或仅仅是微单元电泳介质内的单元壁内的单个连续相)内的多个悬浮液离散小滴的电泳介质中，该小滴包括保持在悬浮液中并在对电泳介质施加电场时可移动穿过悬浮液的多个带电颗粒，优选地该连续相的体电阻率不大于小滴的体电阻率的约一半，且该连续相和小滴的体电阻率都小于约10¹¹ohm.cm。在优选实施例中，胶合剂和单元壁占据电泳层体积的约5％至20％(其余为电泳内部相)，胶合剂均匀地分布在胶囊壁之间。

考虑ζ电势以及电荷平衡双模颗粒电泳介质

在许多前述E Ink和MIT专利和申请中描述的优选类型电泳介质为所谓的“相反电荷双模颗粒(dual particle)”介质，其中电泳内部相包括两种不同类型的颗粒，所述颗粒携带的电荷的极性相反(例如见前述2002/0171910中不同类型电泳介质的讨论)。例如通过在前述2002/0185378以及在2004年10月7日提交的未决申请序列号10/711829(还可参考相应的国际申请No.PCT/US2004/33188)中所描述的表面改性，可以控制每个颗粒上电荷的数量。通过在胶囊化或填充微单元之前，选择在电泳内部相中提供的颗粒的总数量，可以通过可预计的方式控制每个微腔内的颗粒的数目。将每个颗粒的平均电荷数乘以每个微腔的平均颗粒数目，可以评估该微腔内各种类型颗粒的总电荷。

已经发现，如果电荷类型相反颗粒的总电荷不是近似平衡，在极化微腔内产生特别大的极化，这会在连续相材料内引入相应大的缓慢衰减的极化。还已经发现，通过改变颗粒类型的净总电荷，可以在下述状态之间改变胶囊化电泳显示器：电场留下相同符号的剩余电压(使得相反方向的后续更新被延迟)的状态、出现非常小的剩余电压的状态、以及电场留下相反符号的剩余电压(使得相反方向的后续更新得到促进)的状态。

根据本发明的电荷平衡双模颗粒方面，优选地，任意一种类型的电泳颗粒的总电荷不大于另一种电泳颗粒总电荷的约两倍。同样优选地，根据本发明的低剩余电压电泳介质方面，在相反电荷双模颗粒电泳显示器中，选择颗粒电荷、颗粒质量、和颗粒迁移率，使得该显示器呈现“低剩余电压行为”；该行为在此被定义为，施加15V、300毫秒方波DC寻址脉冲1秒之后，测量的剩余电压低于约1V(理想地低于约0.2V)。

为了评估相反电荷双模颗粒电泳内部相中的电荷平衡，分析每个颗粒上的电荷与质量之比(因为在制造时可以容易地测量质量)是有帮助的。我们认为，尽管本发明根本不受该看法的限制，但可以使用下述关系评估电荷与质量之比：

q/M正比于ξ/d²    (1)

其中：

q为颗粒电荷；

M为质量；

ξ为ζ电势(mV)；

d为颗粒直径。

理想地，应该通过仔细地协同优化颗粒电荷、颗粒质量、颗粒直径、和ζ电势而控制电泳内部相的总净电荷。

在呈现(如前所定义的)低剩余电压行为的基本上电荷平衡的电泳介质中，如果发生任一下述情况则该行为通常会停止：(a)任一类型颗粒上的平均电荷改变了约20％至100％；(b)一种类型颗粒的相对质量改变了约50％至300％；(c)一种类型颗粒的平均直径改变了约30％至200％；以及(d)一种类型颗粒的平均迁移率改变了约20％至100％。

悬浮液添加剂

已经发现，向电泳介质的悬浮液添加表面活性剂会降低剩余电压。例如，使用相同的双模颗粒相反电荷的电泳介质制备单个像素显示器时，对其中一个悬浮液添加脱水山梨醇三油酸酯(作为Span 80销售)，包括脱水山梨醇三油酸酯的显示器呈现降低的剩余电压。

我们认为尽管本发明并不限于该看法，但是表面活性剂改变了两种电泳颗粒之间的相对电荷平衡。我们还认为，表面活性剂通过调整电泳内部相内的电荷弛豫速率而降低了III型极化，使其更紧密地平衡外部相内相应的弛豫速率。

因此，本发明提供了呈现(前面所定义的)低剩余电压行为的电泳显示器，如果电泳内部相中的表面活性剂或电荷控制剂的浓度改变了约30％至200％，则这种行为终止。

用于微腔电泳显示器的外部相材料

可以选择用于微腔电泳显示器的外部相材料，或者混合、掺杂、或调整这种材料，以获得预期的剩余电压弛豫速率。如前所述，内部相的弛豫速率会受许多因素影响，包括电泳颗粒的选择、表面活性剂的浓度、和电荷控制剂。本发明的一个方面提供了外部相材料和内部相材料在弛豫速率上的平衡(因子小于2)。

本发明的这个方面提供了呈现(前面所定义的)低剩余电压行为的电泳显示器，如果外部相材料的电导率改变了约30％至200％，则这种行为终止。

在典型的胶囊化电泳显示器中，关键的外部相材料为凝胶胶囊壁。壁的电导率受湿度影响显著。在优选实施例中，电泳显示器包括湿气阻挡层，对工作环境的相对湿度(RH)变化有抵抗性。在另一个优选实施例中，(通过将显示器放置于湿度受控的环境中直到平衡和/或在湿度受控的环境中制造该显示器)将显示器调整成最终显示器内的电泳层的相对湿度为20％RH至55％RH，优选为35％RH。

因此，本发明提供了包括RH调节显示器材料的电泳显示器的制造方法。该电泳显示器还包括不渗透水的湿气阻挡层或衬底。

低阈值电光显示器

可以通过许多方式制造小阈值的电泳或其它电光显示器。该阈值由颗粒和壁之间或颗粒之间的吸引力所致。该吸引力可以是电学的，例如电荷极性相反的颗粒之间的吸引力；物理的，例如来源于表面张力的吸引力；或者是磁性的。阈值也可由悬浮液的性质决定，该性质可以为强剪切变稀、或具有明显的屈服应力(例如对于Bingham流体)或电流变性能。附加电场例如由面内电极或控制栅格创建的电场可以替代阈值。

出于本申请的目的，当在特定电压电平下对显示器施加1秒持续时间的方波DC脉冲导致小于2L^*的光学变化时，认为在该特定电压电平下存在阈值。

已知在显示技术中，电光介质的阈值用于无源寻址方案的基础。通常，这种方案依赖于等于转变电压一半的阈值(“V/2”)；在一些驱动方案中，使用为转变电压三分之一(“V/3”)的最小阈值可实现无源寻址。

相反，如前所述，和转变电压的±15V相比，小到1V的阈值有助于降低剩余电压对电光性能的影响。因此，本发明的低阈值显示器方面提供了工作电压不大于±V的电光显示器，其中电光材料的阈值电压大于零但小于约3/V。

制造具有降低的剩余电压的电泳显示器

本发明的最后一个方面涉及电泳显示器制造的改进，以降低由此制造的显示器所呈现的剩余电压。

在胶囊化电泳显示器制造过程中，胶囊通常悬浮在浆料中，该浆料包括胶囊和聚合物胶合剂，还可包括各种添加剂，例如水、可塑剂、pH值调节剂、抗微生物剂、和表面活性剂或电荷控制剂。出于当前的目的，这种浆料可以被看作包括构成浆料的非挥发性成分的、不包括胶囊的“胶合剂”。在一些情形中，胶合剂材料在浆料制备过程中或运输和储存过程中可能分离，在涂敷之前并不总是充分混合。因此存在区域间不均匀的区域，导致最终显示器中的II型极化问题。为了缓解这种问题，理想地应彻底混合这种胶合剂材料，例如通过诸如使用螺旋桨叶片进行混合或者在辊轧机上处理时间加长等适当的方法。

干燥胶合剂材料理想地应具有均匀的电学特性，使得在施加15V电压脉冲300ms并在1秒后停止，测量得到的粘合剂材料本身的剩余电压应该小于约1V，优选小于0.2V。

如前所述，理想地应控制被胶合剂占据的、胶囊之间的间隙大小，因为这个间隙对III型极化有贡献。可以使用电沉积直接控制胶囊间距，如于2004年3月24日提交的未决申请序列号10/807594中所描述的。在微单元或光图形化电泳显示器中，可以直接控制微腔间距。

在涂敷胶囊化电泳显示器中，干燥胶囊间距和形貌是由许多可控制因素的结果，如诸多前述E Ink和MIT专利及申请中所讨论的。总而言之，通过改变胶囊壁厚度和弹性、涂敷浆料的配方、涂敷衬底的表面能、涂敷模具距离衬底的高度、流过或泵压经过模具到衬底上的涂敷浆料的数量、衬底丝网的速度、以及湿涂敷薄膜的干燥条件诸如温度、持续时间和气流可以调节胶囊形态。下面将描述有助于胶囊间距和形貌控制的原理。

A：胶囊壁性能对干燥胶囊形状的影响

胶囊壁性能随材料变化而不同，并随胶囊化的过程变量特别是混合速度而变化。胶囊壁应该理想地是足够弹性的，以允许整体胶囊高度/直径比例为0.33至0.5。然而，胶囊壁理想地也应该允许局部变化，实现在涂敷胶囊的衬底上在胶囊六方密堆积的锐角转角上出现接近90度的转弯半径，如美国专利No.6067185和6392785中的示例所描述的。

我们认为(尽管本发明根本不受该看法的限制)，胶囊壁的弹性会受到胶囊壁材料(弱交联通常会产生更具柔性的胶囊壁)的交联程度以及壁厚度的影响。壁厚度受到内部相配方、凝胶/阿拉伯胶水平、以及工艺参数影响。对于特定胶囊堆积图形，降低壁厚度可改善介质的“孔径比”(即，发生光学状态变化的电泳介质区域与被胶囊壁占据不发生这种变化的区域之间的比值)；然而，太薄的壁容易破裂。

在下表中列出了已经发现的对壁厚度有重要影响的特定工艺参数。通过在4L尺度下进行胶囊化实验而产生该表中所列的结果。还在该表中示出了和标准的胶囊化工作程序相比较的壁厚度的相对定量排序。4L胶囊化的标准工艺条件为阿拉伯胶水平(为标准水平的100％)、pH值(4.95)、乳化温度(40℃)、冷却速率(3小时)、和内部相添加速率。在该表中，序号3表示标准厚度的壁，1表示非常薄的壁，5表示厚壁。

表：

对壁厚度的影响	排序	排序
			参数	低	高
阿拉伯胶：25％的质量变化	3	1.5
			pH值：3％的pH值大小变化	3	2
乳化温度：10％的变化	4	3
			冷却速率：±2小时	2	4
内部相添加速度：喷射/逐滴	2.5	3.5

对壁性能而言，pH值为一个关键的参数，不仅影响壁厚度，而且在不同pH水平下的凝聚层固体含量和粘性大不相同。最终，所使用的凝胶和阿拉伯胶的类型对壁性能具有极大的影响。

B：胶合剂蒸发作为改变干燥胶囊形状的机制

胶合剂蒸发的影响取决于涂敷的浆料仍是湿的时候胶囊的密堆积程度。相同的胶合剂比例，对于相同的胶囊直径，根据湿胶囊接近程度会产生平坦的(扁椭球形)或高的(基本上为棱柱形)胶囊。

图2示出了这样的情形，即胶囊/胶合剂浆料涂敷到衬底110上使得胶囊112稀疏涂敷，即，胶囊112被与胶囊112的直径相当的胶囊112之间的间隙分开。如图2所示，在这些情形下，胶囊112仅部分浸渍在未固化胶合剂114中，使得远离衬底110的胶囊112部分从胶合剂层114凸出，胶合剂和各胶囊之间的边界是围绕基本圆形胶囊的半径为rc的圆。可以确定干燥过程中表面张力作用在胶囊上的向下的力为：

F＝2πσr_csinψ_c

其中：

F为胶囊上向下的力；

σ为包围胶囊的液体的表面张力；

r_c为液体和胶囊的接触圆的直径，如图2所示；以及

ψ_c为包围胶囊的液体的接触角的余角(即，90°-接触角)。

从图2可以看出，胶囊尺寸增大时及周围液体水平降低时，r_c将增大。

在如图的图3A和3B及图4A和4B中分别示出了这种向下的力的两个极端情形。在图3A和4A中，箭头A表示水从湿润胶合剂中蒸发，而箭头B表示表面张力对胶囊所施加的力。在图3B和4B中，“C”表示干燥的胶合剂。(注意，从图3A一直到图4B，都忽略了所示两个胶囊之外的胶合剂的存在。)图3A和3B阐述了该向下的力对稀疏涂敷的湿胶囊的作用，即，胶囊被涂敷成在相邻胶囊之间留下的间隙基本上为胶囊直径的相当大部分。从图3A和3B可以看出，向下的力的效果是将原始球形胶囊平整成扁椭球，该椭球通常将在最终干燥层内相互接触，但这些椭球经过相邻胶囊之间的接触只出现微小畸变或根本不畸变。相反，图4A和4B阐述了向下的力对密堆积涂敷湿胶囊的作用，其中涂敷的湿胶囊相互接触。从图4A和4B可以看出，向下的力的效果是强迫胶囊在逐渐越来越大的区域上相互接触，使得在最终干燥层内，这些胶囊基本上具有多棱柱的形式，棱柱的高度基本上大于其宽度；如果湿胶囊为六方密堆积(理想地就是这种情形)，干燥的胶囊将基本上具有六方棱柱的形式。应该注意，如果胶囊太过稀疏堆积，干燥后会在胶囊之间留下空隙并趋于连接成串。

C：浆料制备对干燥胶囊形状的影响

胶囊的pH水平会影响干燥胶囊的形状。当pH值增大时，凝胶上的电荷变化，影响凝胶与涂敷胶囊的衬底(典型地为ITO表面)之间的吸引力，并使胶囊的位置移动变得更困难或更容易。通过改变衬底而选择衬底表面能可以影响这个关系。

表面活性剂等级影响胶囊之间的相互粘附(胶粘)并可能影响到与胶合剂的粘附。表面活性更强的表面活性剂削弱表面张力，应降低干燥过程中作用于胶囊上的表面张力。表面活性弱的配方有助于平整胶囊。

胶合剂比例是影响干燥胶囊形状的关键因素。低的胶合剂比例形成更圆的胶囊。2∶1的胶合剂比例(即，两份重量的胶囊比一份重量的胶合剂)足以在干燥时包围作为完全球形的每个胶囊，因此形成最不平整的胶囊。低的胶合剂比例允许胶合剂在干燥时填充各胶囊之间的空隙。根据涂敷条件，8∶1的胶合剂比例足以获得平坦的胶囊或加高的(多边形)胶囊。

D：涂敷参数对干燥胶囊形状的影响

如前所述，涂敷工艺应最佳地将湿胶囊沉积成相互之间形成预定间距。获得这种预期间距的关键参数包括涂敷速度、模具类型、模具高度、和浆料流速。

实验上已经发现，增大涂胶机内的浆料流速，同时保持所有其它参数不变，可增大涂敷高度，产生湿胶囊更紧密放置的结果。这会导致部分胶囊太过密集，导致平整度更低/更为增高的干燥胶囊。

在相关涂敷实验中，将模具内间隙减小到低数值(例如40-50微米)会将模具的高度增大到与所使用的湿胶囊相当的值。在该模具高度，实际上胶囊是单层排列，但通常堆积得非常紧密。在低的模具高度下涂敷趋于形成增高的干燥胶囊。理想地，胶囊应涂敷成湿润时“几乎相互接触”但又不堆积在一起。

E：干燥参数对干燥胶囊形状的影响

实验上已经发现，链条式平炉在60℃下干燥2分钟能够创建包括胶囊的薄膜，该薄膜具有平整的、增高的、和球形的干燥胶囊。太快干燥胶囊的尝试导致在胶合剂顶部形成“皮肤”；该皮肤捕获胶合剂内的湿并使得薄膜干燥非常慢。

干燥时的气流速率影响蒸发速率并影响蒸发气体是否被捕获在胶囊之间。不使用足够的通风难以获得成功，胶合剂上方的气流对此有帮助。

*******************************************

上述描述已经强调了本发明应用于电泳显示器。这种电泳显示器可以是任何类型，并仍然受益于本发明的至少一些方面。因此，该显示器可包括：例如胶囊化、微单元、微杯、和聚合物分散显示器的微腔电泳显示器；使用一种或多种颗粒的电泳显示器(双模颗粒电泳显示器所特有的本发明的方面当然除外)；使用无色或染料悬浮液的电泳显示器；包括油基和气体悬浮介质的电泳显示器；柔性和刚性电泳显示器；通过非线性装置(例如薄膜晶体管)，通过无源工具(例如控制栅格)，以及通过直接驱动而寻址的电泳显示器；通过电泳颗粒的横向或面内移动，通过垂直或电极到电极移动，或其任意组合而工作的电泳显示器；以及全色、点色、和单色电泳显示器。

最后再次强调，尽管主要将本发明描述成应用于电泳显示器，但本发明的许多方面可适用于具有剩余电压的任何电光显示器或介质，对于双稳态电光显示器具有特殊重要性。

Claims (25)

1.一种具有多个像素的双稳态电光显示器的驱动方法，每个像素能够显示至少两个灰度级，该方法包括对显示器的每个像素施加由像素的初始和最终灰度级决定的波形，所述方法的特征在于，对于从特定初始灰度级到特定最终灰度级的至少一个转变，如果像素处于初始灰度级而时间上小于预定时间间隔则使用第一波形，如果像素处于初始灰度级而时间上大于预定时间间隔则使用不同于第一波形的第二波形。

2.根据权利要求1的方法，其中对于至少一个转变，使用互不相同的第一、第二、和第三波形，如果像素处于初始灰度级而时间上小于第一预定时间间隔则使用第一波形，如果像素处于初始灰度级而时间上大于第一预定时间间隔且小于第二预定时间间隔则使用第二波形，如果像素处于初始灰度级而时间上大于第二预定时间间隔则使用第三波形。

3.根据权利要求2的方法，其中第一预定时间间隔的范围为0.3至3秒，第二预定时间间隔范围为1.5至15秒。

4.根据权利要求1的方法，包括：

存储包含数据的查找表，对于像素灰度级之间的每个可能转换，该数据代表该转换将使用的一个或多个波形；

存储初始状态数据，该初始状态数据代表每个像素的至少一个初始状态；

存储停留时间数据，该停留时间数据代表每个像素保持在其初始状态的时间段；

接收输入信号，该输入信号代表显示器至少一个像素的预期最终状态；以及

产生输出信号，该输出信号代表将一个像素的初始状态转换到最终状态所需的波形，由查找表确定该波形，该输出信号依赖于初始状态数据、停留时间数据、和输入信号。

5.根据权利要求4的方法，进一步包括存储数据，该存储数据代表在初始状态之前的每个像素的至少一个先前状态，其中根据一个像素的至少一个先前状态和初始状态而产生输出信号。

6.根据权利要求4的方法，进一步包括接收代表显示器至少一个像素的温度的温度信号，并基于该温度信号产生输出信号。

7.根据权利要求4的方法，进一步包括产生代表像素工作时间的寿命信号，并根据该寿命信号而产生输出信号。

8.一种用于控制具有多个像素的双稳态电光显示器的装置控制器，其中每个像素能够显示至少两个灰度级，该控制器包括：

用于接收输入信号的输入工具，该输入信号代表显示器至少一个像素的预期最终状态；

用于存储查找表数据的存储工具，对于像素灰度级之间的每个可能转换，该查找表数据代表该转换将使用的波形，该存储工具还用于存储初始状态数据，该初始状态数据代表每个像素的至少一个初始状态；

计算工具，根据输入信号、初始状态数据、和查找表确定将一个像素的初始状态改变为预期最终状态所需的波形；以及

用于产生代表波形的输出信号的输出工具，

该控制器的特征在于，对于至少一个转变，存储工具存储至少两个与其相关联的不同波形，并存储代表每个像素保持在初始状态时间段的停留时间数据，计算工具部分地根据该停留时间数据确定使用至少两个不同波形中的哪一个波形。

9.根据权利要求8的控制器，其中该存储工具还用于存储代表每个像素在其初始状态之前的至少一个先前状态的先前状态数据，计算工具用于确定依赖于输入信号、初始状态数据、停留时间数据、先前状态和查找表的波形。

10.根据权利要求8的控制器，其中该输入工具用于接收代表显示器至少一个像素的温度的温度信号，计算工具用于确定依赖于输入信号、初始状态数据、停留时间数据、和温度信号的波形。

11.根据权利要求8的控制器，进一步包括寿命信号发生工具，用于产生代表像素工作寿命的寿命信号，并包括根据输入信号、初始状态数据、停留时间数据、和寿命信号确定波形的计算工具。

12.一种包括电光材料层和电压提供工具的电光显示器，该电压提供工具用于沿跨过电光材料层的任一方向施加不大于预定值的电压，该显示器的特征在于，该电光材料的阈值电压大于零但小于该预定值的三分之一。

13.根据权利要求12的电光显示器，其中该电光材料具有不小于预定值的五十分之一但小于预定值的三分之一的阈值电压。

14.根据权利要求13的电光显示器，其中该电光材料包括基于颗粒的电泳材料，该基于颗粒的电泳材料包括悬浮液和保持在悬浮液内并在电光材料层上施加电压时可移动穿过悬浮液的多个带电颗粒。

15.根据权利要求14的电光显示器，其中该电泳材料为胶囊化电泳材料、聚合物分散电泳材料或微单元电泳材料。

16.根据权利要求14的电光显示器，其中悬浮液为气体。

17.一种电泳介质，包括悬浮液、多个第一类型带电颗粒、和多个第二类型带电颗粒，其中该多个第一类型带电颗粒保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液，多个第二类型带电颗粒保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液，第二类型颗粒的电荷极性与第一类型颗粒的极性相反，该电泳介质的特征在于第二类型颗粒上的总电荷为第一类型颗粒上总电荷的一半至两倍。

18.根据权利要求17的电泳介质，其中该电泳介质为胶囊化电泳介质、聚合物分散电泳介质或微单元电泳介质。

19.根据权利要求17的电泳介质，其中该悬浮液为气体。

20.根据权利要求17的电泳介质，其中对其施加15V、300毫秒的方波寻址脉冲1秒之后，该电泳介质所呈现的剩余电压低于1V。

21.根据权利要求20的电泳介质，其中对其施加15V、300毫秒的方波寻址脉冲1秒之后，该电泳介质所呈现的剩余电压低于0.2V。

22.一种电泳介质，包括悬浮液、多个第一类型带电颗粒、和多个第二类型带电颗粒，其中该多个第一类型带电颗粒保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液，多个第二类型带电颗粒保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液，第二类型颗粒的电荷极性与第一类型颗粒的电荷极性相反，该电泳介质的特征在于对该电泳介质施加15V、300毫秒的方波寻址脉冲1秒之后，呈现的剩余电压低于1V。

23.根据权利要求22的电泳介质，其中对其施加15V、300毫秒的方波寻址脉冲1秒之后，该电泳介质所呈现的剩余电压低于0.2V。

24.一种具有多个像素的双稳态电光显示器的驱动方法，每个像素能够显示至少两个灰度级，该方法包括对显示器的每个像素施加由像素的初始和最终灰度级决定的波形，该方法的特征在于，对于从特定初始灰度级到特定最终灰度级的至少一个转变，可以使用互不相同的至少第一和第二波形，在转变之前确定正在经历转变的像素的剩余电压，根据所确定的剩余电压对该转变使用第一或第二波形。

25.一种包括分散在连续相中的悬浮液的多个离散小滴的电泳介质，该小滴进一步包括保持在悬浮液中并在电泳介质上施加电场时能够移动穿过悬浮液的多个带电颗粒，该介质的特征在于连续相的体电阻率不大于小滴体电阻率的一半，连续相和小滴的体电阻率都小于1011ohm.cm。

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