CN108139645A - 电泳显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供适用于无源矩阵驱动的电泳显示器。电泳显示器包括三种类型的颗粒,其中第一(11;21;41)和第二(12;22;42)类型的带电颗粒携带相反极性的电荷并具有对比色。第三类型的颗粒(13;23;43)具有与第一或第二类型的颗粒相同的颜色。

Description

电泳显示装置
相关申请
本申请涉及:
(a)美国专利No.8,717,664;8964282;和9,360,733;以及美国专利公开No.2016/0260372;
(b)美国专利公开No.2015/0103394;
(c)美国专利公开No.2015/0097877;以及
(d)美国专利公开No.2016/0293111。
这些专利和共同未决申请以及下面提到的所有其他美国专利和公开和共同未决申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及电泳显示器、用于驱动这种显示器的方法以及用于这种显示器的电泳介质。
背景技术
电泳显示器(EPD)是基于分散在溶剂中的带电颜料颗粒的电泳现象的非发射装置。该显示器通常包括具有彼此相对放置的电极的两个板。其中一个电极通常是透明的。由其中分散有带电颜料颗粒的有色流体组成的电泳介质封闭在两个板之间。当在两个电极之间施加电压差时,颜料颗粒迁移到一侧或另一侧,从而导致从观察侧看到的颜料颗粒的颜色或流体的颜色。
可替换地,电泳介质可以包括两种(或更多种)带有对比颜色并带有相反电荷的带电颜料颗粒,并且这两种带电颜料颗粒分散在透明流体中。在这种情况下,当在两个电极板之间施加电压差时,两种带电颜料颗粒将移动到相反侧。因此,在观察侧会看到两种带电颜料颗粒的颜色之一。
前述专利和公开申请描述了包含三种类型的颗粒的电泳介质,其典型地全部具有不同的光学特性。(尽管光学特性通常是人眼可察觉的颜色,但它可以是另一种光学特性,例如光学透射、反射、发光,或者在用于机器读取的显示器的情况下,在可见光范围之外的电磁波长的反射的变化而言的伪彩色)。第一和第二类型的颗粒携带相反极性的电荷。第三类型的颗粒携带与第二类型的颗粒相同极性的电荷,但具有比第一或第二类型的颗粒更低的电动电势和/或电泳迁移率。通过仔细控制施加到这样的电泳介质的电场的幅度和顺序,可以在显示器的观察表面处显示三种类型的颗粒的光学特性。如例如在上述美国专利No.8,717,664的图2所示,通过以与在前段讨论的两种颗粒介质中基本相同的方式将适当极性的高电场施加到电泳介质来显示第一和第二类型的颗粒的光学特性。为了显示第三类型的颗粒的光学特性,首先驱动介质以显示第一类型的颗粒(即,带有与第三类型的颗粒相反极性的电荷的颗粒)的光学特性,然后施加倾向于将第三类型的颗粒朝向观察表面驱动的极性的低电场。该低电场使得第一类型的颗粒远离观察表面移动,第二类型的颗粒和第三类型的颗粒朝向观察表面移动。然而,看起来(尽管本发明绝不局限于该观点),带高电荷的第一和第二类型的颗粒彼此聚集,以使得只有第三类型的颗粒被驱动靠近观察表面,使得显示第三类型的颗粒的光学特性。
常规电泳介质的一个问题是它们不能使用无源矩阵驱动方法来驱动(其中通过设置在电泳介质的一侧上的第一组细长电极施加电场,并且第二组细长电极布置在电泳介质的相对侧上,第一和第二组细长电极以其长轴彼此成一定角度布置,以使得形成多个像素,每个像素由第一组的一个电极与第二组的一个电极的重叠来限定)。无源矩阵驱动方法要求电泳介质具有大的阈值电压(即,可以长时间施加在介质上而不引起所显示的光学状态的任何变化的电压),并且大多数常规电泳介质不具有阈值电压或只有一个最小的阈值电压。现在已经发现,在前述专利和公开的申请中描述的三种颗粒电泳介质的子集可以由无源矩阵驱动方法驱动,并且本发明涉及这种介质、包含这种介质的电泳显示器以及用于这种电泳显示器的驱动方法。
发明内容
因此,在一个方面,本发明提供了一种具有观察表面并且包括电泳介质和用于向电泳介质施加电场的装置的电泳显示器,该电泳介质包括流体以及分散在流体中的第一、第二和第三类型的颗粒,其中:
(i)第一和第二类型的颗粒承载相反极性的电荷并且具有彼此不同的第一和第二光学特性;
(ii)第三类型颗粒基本上具有第一光学特性并且承载与第二类型的颗粒相同极性的电荷但具有比第二类型的颗粒更低的电动电势或电泳迁移率;以及
(iii)当在观察表面处显示第一光学特性时,将朝向观察表面驱动第二类型的颗粒的极性的电场E施加时间T将导致第二光学特性在观察表面处显示,但是将相同极性的电场E/3施加时间T将导致第一光学特性保持在观察表面处显示。
在本发明的该电泳显示器中,第一和第二光学特性可以是不同的颜色,例如白色和黑色。在电泳显示器的第一实施例中,第一类型的颗粒是白色且带负电荷,第二类型的颗粒是黑色且带正电荷,并且第三类型的颗粒是白色且带正电荷。在第二实施例中,第一类型的颗粒是黑色且带正电荷,第二类型的颗粒是白色且带负电荷,第三类型的颗粒是黑色且带负电荷。在第三实施例中,第一类型的颗粒是白色且带正电荷,第二类型的颗粒是黑色且带负电荷,并且第三类型的颗粒是白色且带负电荷。在第四实施例中,第一类型的颗粒是黑色且带负电荷,第二类型的颗粒是白色且带正电荷,第三类型的颗粒是黑色且带正电荷。
在本发明的电泳显示器中,第三类型的颗粒可以具有比第一和第二类型的颗粒更大的平均尺寸;例如,第三类型颗粒可以是第一或第二类型的颗粒的尺寸的约2至约50倍。用于施加电场的装置可以包括邻近观察表面设置的第一组细长电极和设置在所述电泳介质的与观察表面的相对侧上的第二组细长电极,第一和第二组细长电极为以它们的长轴彼此成一定角度布置,从而形成多个像素,每个像素由第一组的一个电极与第二组的一个电极的重叠限定,从而形成无源矩阵驱动系统。
另一方面,本发明提供了用于驱动本发明的显示器的(第一或“经由第一”)方法,该显示器具有多个像素,每个像素能够从第一图像到第二图像在观察表面处显示第一或第二光学特性。该方法包括:
(i)驱动显示器的所有像素以显示第一光学特性;以及
(ii)将在第二图像中显示第二光学特性的像素从第一光学特性驱动到第二光学特性。
在本发明的该第一方法中,显示器可以是无源矩阵显示器(如上所定义的)并且步骤(b)可以逐行实施。在这种无源矩阵方法中,步骤(b)可以通过向一组的电极施加0或±(2V/3)并向另一组的电极施加±(V/3)来实现,其中V是将像素从显示第一光学特性驱动至显示第二光学特性所需的电压差。
在另一方面,本发明提供了一种(第二或“平衡两步”)方法。一种用于驱动具有多个像素的本发明的显示器的方法,每个像素能够从第一图像到第二图像在观察表面处显示第一或第二光学特性。该方法包括:
(i)驱动在第一图像中具有第一光学特性且在第二图像中具有第二光学特性的像素以显示第二光学特性;以及
(ii)驱动在第一图像中具有第二光学特性且在第二图像中具有第一光学特性的像素以显示第一光学特性。
在本发明的该第二方法中,显示器可以是无源矩阵显示器(如上所定义的)并且步骤(a)和(b)都可以在逐行的基础上实施。在这种无源矩阵方法中,步骤(a)和(b)可以分别通过向一组的电极施加0或±(2V/3)并向另一组的电极施加±(V/3)来实现,其中V是将像素从显示第一光学特性驱动至显示第二光学特性所需的电压差,反之亦然。
另一方面,本发明提供一种电泳介质,其包括流体和分散在流体中的第一、第二和第三类型的颗粒,其中:
(i)第一和第二类型的颗粒承载相反极性的电荷并且具有彼此不同的第一和第二光学特性;以及
(ii)第三类型的颗粒基本上具有第一光学特性并且承载与第二类型的颗粒相同极性的电荷但具有比第二类型的颗粒更低的电动电势或电泳迁移率。
在这种电泳介质中,第一和第二光学特性可以是不同的颜色,例如白色和黑色。第三类型的颗粒可以具有比第一和第二类型的颗粒更大的平均尺寸;例如,第三类型的颗粒可以是第一或第二类型的颗粒的尺寸的约2至约50倍。
附图说明
图1是穿过本发明的电泳显示器的示意性横截面。
图2是类似于图1的示意性横截面,但是示出了在本发明的驱动方法的各个步骤期间实现的颗粒位置的变化。
图3是类似于图2的横截面的示意性横截面,但是示出了将各种电场施加到图2中所示的各种状态的效果。
图4是类似于图3的横截面的示意性横截面,但示出了替代电泳显示器,其中与图3的显示器相比,各种颗粒的颜色是相反的。
图5A示出了无源矩阵驱动系统中的电极的布置。
图5B示出了图5A的无源矩阵驱动系统中从第一图像到第二图像的转变。
图6A-6D图示了使用本发明的第一方法实现图5B中所示的整体转变所需的各个步骤以及在这些步骤期间施加于图5A中所示的各个电极的电势。
图7A-7E示出使用本发明的第二方法实现图5B中所示的整体转变所需的各个步骤以及在这些步骤期间施加于图5A中所示的各种电极的电势。
具体实施方式
如上所述,本发明提供了电泳介质、包含这种介质的电泳显示器、以及用于这种电泳显示器的驱动方法。本发明的电泳介质特别适用于无源矩阵显示器。
图1是本发明的电泳显示器的示意性横截面,该显示器包括设置在两个电极层14和15之间的电泳介质(总体标记为10)。显示器可以是有源矩阵显示器,在这种情况下,电极层14是跨过显示器的一个整个表面延伸的公共的光透射电极(例如由氧化铟锡,ITO形成),并且另一个电极层15是像素电极层(例如,薄膜晶体管(TFT)背板)。可替换地,显示器可以是无源矩阵显示器,在这种情况下,电极层之一包括一组细长行电极,而另一电极层包括一组列电极,其中行电极和列电极(通常)垂直于彼此。如已经指出的那样,本发明的电泳介质特别适用于无源矩阵驱动。
为便于理解,在下文中将假设每个显示器的上表面(如图中所示)是用户通过其观察显示器的观察表面。应该理解,光学特性也可以在较低(如图示的)非观察表面上显示,并且取决于电极层15是光透射还是非光透射的,这种光学特性可以是可见的。
图1中的虚线表示显示器的各个像素。如果显示器是有源矩阵显示器,则每个像素具有对应的像素电极。如果显示器是无源矩阵显示器,则通过一个行电极和一个列电极之间的重叠来限定像素。可以使用其他类型的电极寻址,只要电极在电泳介质上提供必要的电场。
电泳介质10包括分散在流体中的三种类型的带电颗粒,流体典型地为介电溶剂或溶剂混合物,三种类型的颗粒将被称为第一类型的颗粒11、第二类型的颗粒12和第三类型的颗粒13。第一和第二类型的颗粒具有不同的光学特性(通常为对比色)并携带相反极性的电荷。第一类型的颗粒可以是白色颗粒,第二类型的颗粒可以是黑色颗粒,如图1所示,一种类型带正电荷,另一种类型带负电荷。
第三类型的颗粒13具有与第一类型的颗粒基本相同的光学特性,但是携带具有与第二类型的颗粒相同极性但是具有较低强度的电荷。如下所述,如果电极之间的电压低于特定值,则第二类型的颗粒将不会移动为邻近观察电极,从而第二类型的颗粒可被认为具有阈值电压。
术语“阈值电压”为了当前的目的被定义为当像素从与颗粒的颜色状态不同的颜色状态被驱动时在不会使颗粒出现在像素的观察表面处的情况下可施加至颗粒一段时间(通常不超过30秒,优选不超过15秒)的在电极之间的最大电压。阈值电压可以是带电颜料颗粒的固有特性或添加剂诱导的性质。在前一种情况下,阈值是由颗粒之间或颗粒与特定衬底表面之间的某种吸引力产生的。阈值还可以通过两种带相反电荷的颗粒的相互作用产生。在后一种情况下,为了实现阈值电压,可以添加诱导或增强电泳介质的阈值特性的阈值试剂。阈值试剂可以是可溶或可分散在电泳流体的溶剂或溶剂混合物中并承载或诱导与带电颜料颗粒的电荷相反的电荷的任何材料。阈值试剂可能对施加电压的变化敏感或不敏感。术语“阈值试剂”可以广泛地包括染料或颜料、电解质或聚电解质、聚合物、低聚物、表面活性剂、电荷调节剂等。与阈值试剂有关的附加信息可以在美国专利No.8,115,729中找到,其内容通过引用整体并入本文。
为了促成无源矩阵驱动,阈值电压是从第一类型的颗粒的颜色状态驱动到第二类型的颗粒的颜色状态所需的电压的至少三分之一。更多细节在下面给出。
第三类型的颗粒具有比第二类型的颗粒低的电荷强度,尽管这两种类型的颗粒带有相同极性的电荷。由第三类型的颗粒携带的电荷可以小于由第二类型的颗粒携带的电荷的约50%,优选地约5%至约30%。在本申请的上下文中,术语“电荷强度”可以与“电动电势”或电泳迁移率互换使用。颗粒的电荷极性和电荷电势水平可以通过美国专利申请公开No.2014/0011913中所述的方法改变和/或可以根据电动电势来测量。在一个实施例中,电动电势通过具有CSPU-100信号处理单元的Colloidal Dynamics AcoustoSizer IIM、ESAEN#Attn流通电解池(K:127)来确定。在测试之前输入在测试温度(25℃)下的仪器常数,诸如样本中使用的溶剂的密度、溶剂的介电常数、溶剂中声音的速度、溶剂的粘度。颜料样本分散在溶剂(其通常是具有少于12个碳原子的烃流体)中,并按重量稀释至5-10%。样本还包含电荷调节剂(Solsperse 17000,从一个Berkshire Hathaway公司,LubrizolCorporation可得;“Solsperse”是注册商标),其具有电荷调节剂与颗粒的1:10的重量比。稀释样本的质量被确定,并且样本之后被装入流通电解池中以确定电动电势。用于测量电泳迁移率的方法和设备对于电泳显示器的技术的技术人员来说是公知的。
尽管附图中示出的具体显示器使用黑色和白色颗粒作为第一和第二类型的颗粒,但应该理解,本发明的范围广泛地包括两种类型的任何颜色的颗粒,只要它们是视觉上形成对比的。
白色颗粒可以由无机颜料形成,诸如TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、Sb2O3、BaSO4或PbSO4等。黑色颗粒可以由CI颜料黑26或28等(例如,铁锰黑或铜铬黑)或碳黑形成。非白色和非黑色的颗粒可以是红色、绿色、蓝色、品红色、青色、黄色或任何其它所需的着色,并且可以由例如CI颜料PR254、PR122、PR149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15:3、PY83、PY138、PY150、PY155或PY20形成。这些是在颜色索引手册“New Pigment Application Technology”(CMCPublishing Co,Ltd,1986)和“Printing Ink Technology”(CMC Publishing Co,Ltd,1984)中描述的常用的有机颜料。具体示例包括科莱恩公司的Hostaperm Red D3G 70-EDS,Hostaperm Pink E-EDS,PV fast red D3G,Hostaperm red D3G 70,Hostaperm Blue B2G-EDS,Hostaperm Yellow H4G-EDS,Novoperm Yellow HR-70-EDS,Hostaperm Green GNX,BASF Irgazine red L 3630,Cinquasia Red L 4100HD,和Irgazin Red L 3660HD;太阳化学公司的酞菁蓝、酞菁绿、苯胺黄或苯胺AAOT黄。彩色颗粒还可以是无机颜料,诸如红色、绿色、蓝色和黄色。示例可以包括但不限于CI颜料蓝28、CI颜料绿50和CI颜料黄227。
所使用的颗粒可以是没有聚合物外壳的原始颗粒。可替换地,每个颗粒可以包括具有聚合物外壳的不溶性核心。核心可以是有机或无机颜料,并且它可以是单个核心颗粒或多个核心颗粒的集合体。颗粒也可以是中空颗粒。
颗粒分散其中的流体可以是清澈的和无色的。为了高的颗粒迁移率,其优选地具有低粘度和在约2至约30、更优选地约2至约15的范围的介电常数。合适的介电溶剂的示例包括诸如异链烷烃、十氢化萘(DECALIN)、5-亚乙基-2-降冰片烯、脂肪油、石蜡油、硅液的碳氢化合物,诸如甲苯、二甲苯、二芳基乙烷、十二烷基苯或烷基萘的芳烃,诸如全氟萘烷、全氟甲苯、全氟二甲苯、二氯三氟甲苯、3,4,5-三氯三氟甲苯、一氯五氟化苯、二氯壬烷或五氯苯的卤化溶剂,以及诸如来自3M Company,St.Paul MN的FC-43、FC-70或FC-5060的全氟溶剂,诸如来自TCI America,Portland,Oregon的聚全氟丙烯氧化物、诸如来自HalocarbonProduct Corp.,River Edge,NJ的卤烃油的聚三氟氯乙烯的包含聚合物的低分子量卤素,诸如来自Ausimont或Krytox Oils的Galden和来自DuPont,Delaware的Greases K-FluidSeries的全氟聚醚,来自Dow-corning的基于聚二甲基硅氧烷的硅油(DC-200)。
电泳显示器中的电泳流体可以填充在显示单元中。显示单元可以是如美国专利No.6,930,818中所述的微单元,其内容通过引用整体并入本文。显示单元也可以是其他类型的微容器,例如微囊体、微通道或等同物,而不管它们的形状或尺寸。所有这些都在本发明的范围内。
三种类型的颗粒可以具有不同的尺寸;例如,三种类型的颗粒中的一种可以大于其他两种类型。在三种类型的颗粒中,具有较低电荷强度的第三类型优选具有较大的尺寸。例如,第一和第二类型的颗粒可以相对较小,并且它们的尺寸(通过动态光散射测试)可以在约50nm至约800nm的范围内,更优选地在约200nm至约700nm的范围内,并且在该示例中,携带较低电荷强度的第三类型的颗粒优选为第一和第二类型的颗粒的尺寸的约2至约50倍,更优选地约2至约10倍。
电泳介质可以包含额外的添加剂以增强显示器的性能,诸如添加剂以改善转换速度、双稳定性和可靠性。
图2是示出在本发明的驱动方法的各个步骤期间实现的颗粒位置变化的示意性横截面。在图2所示的电泳介质中,第一类型的颗粒21是白色并且带负电荷,第二类型的颗粒22是黑色并且带正电荷。第三类型的颗粒23是白色的并且带有正电荷,但是其强度比第二类型的颗粒的强度低。结果,由于黑色颗粒携带更强的电荷,当施加高电场时,黑色颗粒22比第三类型的颗粒23移动得更快。在图2中,在有源矩阵驱动的情况下,邻近观察表面布置的“顶部”或“前”电极24是公共电极,并且“底部电极”25是像素电极。可替换地,在无源矩阵驱动中,与像素相关联的“顶部电极”可以是行电极并且底部电极可以是列电极,反之亦然。
在图2中的状态(a)中,像素电极25相对于前电极24被设置为+15V(在下文中,将假设前电极将被维持在0V,因此在这种情况下,公共电极相对于像素电极强烈地为负),因此第一类型的颗粒21移动为邻近像素电极25,而黑色颗粒22和第三类型的颗粒23移动为邻近前电极24。由于它们的较低电荷,第三类型的颗粒23比黑色颗粒22更慢地朝向前电极24移动,以使得黑色颗粒22紧邻前电极24并掩蔽第三类型的颗粒23,从而在观察表面显示黑色。
在图2中的状态(b)中,像素电极25相对于前电极24被设置为-15V,因此第一类型的颗粒21移动为邻近前电极24,而黑色颗粒22和第三类型的颗粒21移动为邻近像素电极25,从而在观察表面处显示白色。
图2中的状态(c)示出了在观察表面处显示第三类型的颗粒23的颜色的方式。该过程从白色状态(b)开始。在像素电极25上施加足够长的时间段的低正电压(例如+5V),以使第一类型的颗粒21朝向像素电极25移动,而黑色颗粒22和第三类型的颗粒23朝向前电极24移动。然而,当第一和第二类型的颗粒21和22如图2的状态(c)所示在像素电极和正面电极的中间相遇时,它们保持在中间位置,因为由低驱动电压产生的电场不够强以克服它们之间的吸引力。如所示,第一和第二类型的颗粒以混合状态保持在像素电极和前电极的中间。因此,第三类型的颗粒的颜色(白色)在观察表面处可见。在非观察表面附近,假设像素电极25是光透射的,则第一和第二类型的颗粒被混合,导致显示中间颜色(灰色)。
图3的上部重复来自图2的状态(a)和(b)并且示出使用±15V的驱动电压在它们之间的转变。图3还示出了向状态(b)中的像素施加+5V驱动电压将其转换为状态(c),其中第三颗粒23的颜色在观察表面处显示。然而,由于第三颗粒23的光学特性(颜色)基本上与第一颗粒21的光学特性(颜色)相同,所以从状态(b)到状态(c)的转变不引起像素外观的可见变化。
最后,图3示出当将-5V的驱动电压施加到在状态(b)中的像素时,没有任何颗粒移动,因为-5V驱动电压的作用是将第一颗粒21驱动为邻近前电极24以及将第一和第三颗粒驱动为邻近像素电极25。因此,图3示出了一旦通过-15V的驱动电压将像素从黑色状态(a)驱动到白色状态(b),稍后施加+5V或-5V驱动电压不会引起进一步的可见变化。正是本发明的该电泳特性使其特别适用于无源矩阵驱动。
图4非常类似于图3,但是示出了如下的电泳显示器,其中第一类型的颗粒41是黑色且带正电荷的并且第二类型的颗粒42是白色且带负电荷的。第三类型的颗粒43是黑色且带负电荷的。白色颗粒(即,第二类型)具有阈值电压,该阈值电压是从黑色状态驱动到白色状态所需的电压的三分之一。
鉴于前面对图3中所示的转变的解释,相信图4中所示的转变对于电泳显示器领域的技术人员来说将是显而易见的,并且因此图4中所示的转变可以总结如下。当对图4所示的状态(a)中的像素(这当然是像素的白色状态)施加+15V的驱动电压时,第一类型(黑色)颗粒41移动为邻近前电极44并且白色颗粒42移动为邻近像素电极45,从而在观察侧显示黑色。第三类型的颗粒43与白色颗粒42一起移动,但比白色颗粒更慢地移动。向在状态(b)中的像素施加-15V的驱动电压可逆转这些颗粒移动并恢复白色状态(a)。
图4还示出了向在状态(b)中的像素施加±5V驱动电压的效果。如图4所示,并且如从前面对图3的解释中应该显而易见的,向在状态(b)中的像素施加-5V驱动电压导致状态(c),其中第三类型的颗粒43邻近前电极44并且第一和第二类型的颗粒41和42的聚集混合物位于前电极44和像素电极45中间。由于第三类型的颗粒是黑色,所以在观察表面处显示黑色,而如果像素电极45是光透射的,则在非观察表面处可见灰色。类似地,向在状态(b)中的像素施加+5V驱动电压基本上不产生颗粒移动,并且像素保持与图4中的(d)所示相同的状态。因此,从图4可以得出结论:一旦使用+15V驱动电压将像素从白色状态(a)驱动到黑色状态(b),随后向像素施加±5V驱动电压不会产生像素外观的进一步可见变化。
更一般地,前面对图3和4的考虑表明,在本发明的电泳介质中,一旦使用驱动电压E(图3和图4中的±15V)将像素从显示第二类型的颗粒的光学特性的状态(状态(a))驱动到显示第一类型的颗粒的光学特性的状态(状态(b)),随后向像素施加±(E/3)的驱动电压(图3和图4中的±5V将不会在像素外观上产生进一步的可见变化(状态(c)和(d))。显示第一类型的颗粒的光学特性的像素的该抗扰度使得本发明的电泳介质特别适用于无源矩阵驱动,尽管根据需要可以使用有源矩阵或其他驱动技术。
图5A示意性地描绘了典型无源矩阵显示器中的电极的配置。如图所示,一组列电极(C1-C3)垂直于一组行电极(R1-R3);在实践中,通常会有更大数量的列电极和行电极,并且每组中的电极的数量不需要相等,因为例如纵横比为4:3的显示器可能具有600个行电极和800个列电极。如图5A所示,列电极位于行电极之下。显示器的每个像素由一个行电极和一个列电极之间的重叠限定,因此对于如图所示的每个像素,行电极将是前电极,并且列电极将是底电极。为了说明的目的,所示的九个像素被指定为(a)-(i)。像素(a)-(c)在线1上;像素(d)-(f)在线2上;以及像素(g)-(i)在线3上。
图5B示出了在下面讨论本发明的方法时使用的两个样本图像。在第一图像中,像素(a)-(i)分别是W(白色)、K(黑色)、W、K、W、K、W、W和W。在第二图像中,像素(a)-(i)分别是K、W、W、W、K、K、W、K和K。下面描述用于将第一图像驱动到第二图像的本发明的方法。
图6A-6D示出使用本发明的第一方法,通过第一方法将图3的电泳显示器从图5B中所示的第一图像驱动到第二图像所需的步骤。在图6A所示的步骤1中,驱动所有像素以显示第一类型的颗粒的颜色(白色),而不管它们在第一图像中的状态如何。为了实现这一点,所有的列电极C1-C3被设置为-10V,并且所有的行电极R1-R3被设置为+5V。结果,所有像素都经历了-15V的驱动电压,因此切换到显示第一类型的颗粒的颜色的状态(图3中的状态(b))。
在步骤2(图6B)中,仅驱动线1以将在第二图像中需要为黑色的任何像素切换为黑色。如图所示,像素(a)是唯一需要被驱动到黑色状态的像素(见图5B)。为此,列电极C1-C3被分别设置为+10V、0V和0V,行电极R1-R3被分别设置为-5V、+5V和+5V。结果,像素(a)经历+15V的驱动电压,因此切换到黑色状态(参见图3,从状态(b)到状态(a)的转变)。其余的像素经历+5V或-5V的驱动电压并且因此保持白色(参见图3,分别从状态(b)到状态(c)和(d)的转变)。
在步骤3(图6C)中,仅驱动线2以将在第二图像中需要为黑色的任何像素切换为黑色。在该示例中,像素(e)和(f)是仅有的需要被驱动到黑色状态的像素(参见图5B)。为此,列电极C1-C3被分别设置为0V、+10V和+10V,行电极R1-R3被分别设置为+5V、-5V和+5V。结果,像素(e)和(f)都经历+15V的驱动电压,因此从白色切换到黑色,并且其余像素经历+5V或-5V的驱动电压,并因此保持白色(参见前段中步骤2的描述)。
在最后的步骤4(图6D)中,仅驱动线3以将在第二图像中需要为黑色的任何像素切换为黑色。在该示例中,像素(h)和(i)是仅有的需要被驱动到黑色状态的像素(参见图5B)。为此,列电极C1-C3被分别设置为0V、+10V和+10V,行电极R1-R3被分别设置为+5V、+5V和-5V。结果,像素(h)和(i)都经历+15V的驱动电压,因此从白色切换到黑色,并且其余像素经历+5V或-5V的驱动电压,因此保持白色(参见前两段中的步骤2和3的描述)。
因此,如图6A-6D所示,本发明的第一驱动方法包括将所有像素驱动为第一类型的颗粒的颜色的初始步骤,然后驱动(逐行驱动直到全部线已经被驱动)需要在第二图像中处于不同的颜色状态的像素。虽然黑色和白色的颜色状态已被用于举例说明该方法,但应该理解,只要两种颜色状态在视觉上可区分,本方法可应用于任何两种颜色状态。
图7A-7E示出了本发明的第二驱动方法的步骤。在该第二方法中,像素被逐行驱动,并且在所示系统中,在白色像素被驱动为黑色之前,黑色像素被驱动为白色(即,显示第二类型的颗粒的颜色的像素被驱动为第一类型的颗粒的颜色)。
在图7A所示的步骤1中,如果在第二图像中需要像素为白色,则仅驱动线1以将任何黑色像素切换为白色。如图所示,线1中的像素(b)是唯一需要从黑色驱动到白色的像素(参见图5B)。为此,列电极C1-C3被分别设置为0V、-10V和0V,行电极R1-R3被分别设置为+5V、-5V和-5V。结果,像素(b)经历-15V的驱动电压,因此切换到白色状态(参见图3A,从状态(b)到状态(a)的转变)。其余像素经历+5V或-5V的驱动电压,并且因此保持不变。
在步骤2(图7B)中,仅驱动线2以切换在第二图像中需要为白色的任何黑色像素。在该示例中,像素(d)是唯一需要从黑色驱动到白色的像素(参见图5B)。为此,列电极C1-C3被分别设置为-10V、0V和0V,行电极R1-R3被分别设置为-5V、+5V和-5V。像素(d)经历-15V的驱动电压并从黑色切换到白色,而其余像素经历+5V或-5V的驱动电压并保持不变。
在线3处没有像素需要从黑色驱动到白色(参见图5B)。因此,可以在所示的方法中省略该步骤,但应该注意,第二方法通常需要2N个步骤,其中N在无源矩阵中的行电极的数量中。
在如图7C所示的下一步骤中,仅驱动线1以将任何白色像素切换成黑色(如果在第二图像中需要该像素为黑色)。在该示例中,像素(a)是唯一需要被驱动到黑色状态的像素(参见图5B)。为此,列电极C1-C3被分别设置为+10V、0V和0V,行电极R1-R3被分别设置为-5V、+5V和+5V。像素(a)经历+15V的驱动电压,因此从白色切换到黑色,而其余像素经历+5V或-5V的驱动电压,因此保持不变。
在如图7D所示的下一步骤中,仅驱动线2以将任何白色像素切换为黑色(如果在第二图像中需要该像素为黑色)。在该示例中,像素(e)是唯一需要驱动到黑色状态的像素(参见图5B)。为此,列电极C1-C3被分别设置为0V、+10V和0V,行电极R1-R3被分别设置为+5V、-5V和+5V。像素(e)经历+15V的驱动电压,因此从白色切换到黑色,而其余像素经历+5V或-5V的驱动电压并保持不变。
在如图7E所示的最后的步骤中,仅驱动线3以将任何白色像素切换成黑色(如果在第二图像中需要该像素为黑色)。在该示例中,像素(h)和(i)是仅有的需要被驱动到黑色状态的像素(参见图5B)。为此,列电极C1-C3被分别设置为0V、+10V和+10V,行电极R1-R3被分别设置为+5V、+5V和-5V。像素(h)和(i)经历+15V的驱动电压,因此从白色切换到黑色,其余像素经历+5V或-5V的驱动电压并保持不变。
因此,在本发明的第二方法中,如图所示,逐行执行驱动直到第二遍的最后一行,此时所有像素已经被驱动为第二图像中所需的颜色。
从上述内容可以看出,本发明可以提供很好地适用于无源矩阵驱动方案的电泳介质、电泳显示器和驱动方法。

Claims (15)

1.一种电泳显示器,其具有观察表面并包括电泳介质(10)和用于向电泳介质(10)施加电场的装置(24,25;44,45),所述电泳介质包括流体和分散在流体中的第一(11;21;41)、第二(12;22;42)和第三(13;23;43)类型的颗粒,其中:
(i)所述第一(11;21;41)和第二(12;22;42)类型的颗粒承载相反极性的电荷并且具有彼此不同的第一和第二光学特性,所述显示器的特征在于:
(ii)第三类型(13;23;43)的颗粒基本上具有第一光学特性并且承载与第二类型(12;22;42)的颗粒相同极性的电荷但具有比第二类型(12;22;42)的颗粒更低的电动电势或电泳迁移率;以及
(iii)当在观察表面处显示第一光学特性时,将朝向观察表面驱动第二类型(12;22;42)的颗粒的极性的电场E施加时间T将导致第二光学特性在观察表面处显示,但是将相同极性的电场E/3施加时间T将导致第一光学特性保持在观察表面处显示。
2.根据权利要求1所述的电泳显示器,其中所述第一和第二光学特性是不同的颜色。
3.根据权利要求2所述的电泳显示器,其中所述第一和第二光学特性是白色和黑色。
4.根据权利要求3所述的电泳显示器,其中,所述第一类型的颗粒(21)是白色且带负电荷,所述第二类型的颗粒(22)是黑色且带正电荷,并且所述第三类型的颗粒(23)是白色且带正电荷。
5.根据权利要求3所述的电泳显示器,其中所述第一类型的颗粒(41)是黑色且带正电荷,所述第二类型的颗粒(42)是白色且带负电荷,并且所述第三类型的颗粒(43)是黑色且带负电荷。
6.根据权利要求3所述的电泳显示器,其中所述第一类型的颗粒是白色且带正电荷,所述第二类型的颗粒是黑色且带负电荷,并且所述第三类型的颗粒是白色且带负电荷。
7.根据权利要求3所述的电泳显示器,其中所述第一类型的颗粒是黑色且带负电荷,所述第二类型的颗粒是白色且带正电荷,并且所述第三类型的颗粒是黑色且带正电荷。
8.根据权利要求1所述的电泳显示器,其中所述第三类型的颗粒(13;23;43)具有比所述第一类型的颗粒和所述第二类型的颗粒大的平均尺寸。
9.根据权利要求8所述的电泳显示器,其中所述第三类型的颗粒(13;23;43)是所述第一或第二类型的颗粒的尺寸的约2至约50倍。
10.根据权利要求1所述的电泳显示器,其中所述用于施加电场的装置包括邻近所述观察表面设置的第一组细长电极(R1-R3)和设置在所述电泳介质的与观察表面的相对侧上的第二组细长电极(C1-C3),其中第一和第二组(R1-R3,C1-C3)细长电极以它们的长轴彼此成一定角度布置,从而形成多个像素(a-i),每个像素(a-i)由第一组(R1-R3)中的一个电极与第二组(C1-C3)中的一个电极的重叠限定,由此形成无源矩阵驱动系统。
11.一种用于驱动根据权利要求1所述的显示器的方法,所述显示器具有多个像素,每个像素能够从第一图像到第二图像在所述观察表面处显示所述第一或第二光学特性,所述方法包括:
(a)驱动显示器的所有像素以显示第一光学特性;以及
(b)将在第二图像中显示第二光学特性的像素从第一光学特性驱动到第二光学特性。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述显示器是根据权利要求10所述的无源矩阵显示器,并且逐行实施步骤(b)。
13.一种用于驱动根据权利要求1所述的显示器的方法,所述显示器具有多个像素,每个像素能够从第一图像到第二图像在所述观察表面处显示所述第一或第二光学特性,所述方法包括:
(a)驱动在第一图像中具有第一光学特性且在第二图像中具有第二光学特性的像素以显示第二光学特性;以及
(b)驱动在第一图像中具有第二光学特性且在第二图像中具有第一光学特性的像素以显示第一光学特性。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述显示器是根据权利要求10所述的无源矩阵显示器,并且步骤(a)和(b)都是在逐行的基础上实施的。
15.一种电泳介质,其包括流体以及分散在所述流体中的第一、第二和第三类型的颗粒,其中:
(i)第一和第二类型的颗粒承载相反极性的电荷并且具有彼此不同的第一和第二光学特性;以及
(ii)第三类型的颗粒基本上具有第一光学特性并且承载与第二类型的颗粒相同极性的电荷但具有比第二类型的颗粒更低的电动电势或电泳迁移率。
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