CN1568442A - 彩色显示设备 - Google Patents

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Abstract

描述了基于介电泳的彩色显示设备。该设备包括在半绝缘液体(24)中包括减原色青色(32)、洋红(34)和黄色(36)的每一种的半绝缘粒子的介电泳混合物。粒子的介电泳频率特性对于相同颜色的粒子是相同或相似的，但在三种颜色之间是不同的。特别地，如果其中一种具有反转意义的介电泳频率特性，则转换频率(f0)对于每种颜色不同，或者两种颜色可以具有相同的转换频率(f0)。此外，粒子的速度对于相同颜色的粒子是相同的，但是在三种颜色之间是不同的。像素以所确定的不同频率(f1、f2、f3、f4)和持续时间的交流电压驱动，使得不同比例的不同颜色的粒子根据其转换频率和速度被移动。由此提供反射式饱和全彩色显示设备。

Description

彩色显示设备
本发明涉及介电泳彩色显示设备，并涉及用于这种显示设备的介电泳混合物。
已知有很多种利用不同类型光调制材料或机制的显示设备。一些例子是阴极射线管、液晶、电致发光、微机械和介电泳显示设备。
在这些显示器中，显示区域通常被分成多个像素。彩色像素以及因此产生的彩色显示通常由将每个像素分成三个子像素来提供，每个子像素显示蓝、绿和红三种加原色中的一种。为了显示这些颜色的其中一种，例如蓝色，将蓝色子像素设置为开模式，而其他两个子像素设置为关模式，从而使得只显示蓝光。对于蓝色、绿色或红色以外的颜色，来自不同子像素的光按照需要以不同的密度被添加。这种显示器能够提供通常具有优异色调的全彩色。
但是，由于这种显示器采用了加原色，因此必然会浪费很大比例的可能的输出光，例如当显示蓝色时，浪费了在光线中落在绿色和红色子像素上的所有蓝色波长。在反射式显示设备的情况中，这实质上意味着被反射的光将总比环境光线暗很多。
相对比，提供饱和色彩的技术不会固定地浪费这么大比例的可能输出光。这种技术用于例如大多数的纸张彩色打印。这里采用了青色、洋红和黄色三种减原色。为了打印三种颜色其中一种的一个点(我们可以认为该点是类似于显示器中的一个像素)，例如青色，则只打印这种颜色以形成一个点。对于青色、洋红或黄色以外的颜色，不同减原色的墨水按照需要以不同的浓度添加到彼此的上面或者在相同的区域上混和以提供一个点。穿过该点的所有彩色墨水的光被纸张反射，然后再次穿过该点。所产生的输出光包括白光减去由墨水点中减原色所减去的波长。由于青色减去红色、洋红减去绿色、以及黄色减去蓝色，因此减原色可以以不同的密度提供全彩色。如果所有三种都用于充足的密度，从而分别减去了所有的红色、绿色和黄色光，则提供黑色。
这种方案提供了饱和彩色图像，因为给定波长的光，例如蓝色，无需被浪费在红色和绿色子像素上。
US 6,120.588公开了对于显示设备中减原色的有限使用，其中公开了使用介电泳混合物作为光调制材料的另一类型的显示设备(此后称为介电泳显示设备)。在进一步讨论该公开之前，将给出介电泳的简单解释。
众所周知，半绝缘粒子沿半绝缘液体的场梯度移动。粒子根据所施加电场的频率(即转移频率f0的哪一侧)向所施加电场的高电场区域或是低电场区域移动。这种现象称为介电泳。该转移频率f0是液体和粒子的导电率和介电常数的复杂函数，且转移频率f0通常接近于粒子和液体之间界面的松弛时间。图1中示出了典型的介电泳频率特性。
回到US 6,120,588，其公开了包括包含两种减原色的粒子和某种称为余下第三种减原色的“内部相”的物质的微囊体的显示介质。US6,120,588指出通过施加相应给定频率的外加电场，可以移动给定颜色的粒子而无需移动其他颜色的粒子，此外还公开了使用该技术来单独(只)显示三种不同的颜色，即，第一种“青色和黄色”，第二种“青色和洋红”以及第三种“洋红和黄色”。
因此，US 6,120,588没有公开全彩色饱和显示，其中可以显示减原色的所有组合，包括单独的青色、洋红或黄色以及其不同的密度。此外，假设已知的介电泳性质，并不清楚在没有超过一种颜色的移动粒子的某些频率下，对于每个施加的频率，依赖单色的粒子移动是如何分别地产生的。
US 6,172,798公开了前面描述的其他类型显示设备中的一种，即采用红、绿和蓝的加原色电泳显示器。如采用介电泳显示器那样，电泳显示器也采用了在液体中移动的着色粒子，然而其使用D.C.电场。因此，存在液体中的粒子的移动方向的D.C.极性依赖性，即，移动方向不是依赖于频率的。US 6,172,798公开了使用具有源于不同Z电势的不同电泳迁移率的不同着色的粒子(红、绿、蓝)。通过使用电场极性定时反转以允许迁移率中的差异来分离不同着色的粒子，不同着色的粒子被吸引到囊体的任一侧。这一过程基本上依赖于(a)作为加原色的颜色，即，读出光仅冲击那些通过移动被带到囊体顶侧的彩色粒子，因此，其他颜色的粒子会保留在囊体的顶侧之下，以及(b)电泳混合物中的粒子移动方向的D.C.极性依赖性。因此，对于原因(a)和(b)中的至少每一种，US 6,172,798公开的方法不适用于采用减原色的介电泳显示器或饱和全彩色显示器。
因此，期望提供一种饱和全彩色显示器，即采用减原色的显示器，其中可以在任一一个像素上提供颜色的每种组合。
在第一个方面中，本发明提供一种用于显示的介电泳混合物，包括在半绝缘液体中的青色、洋红和黄色中的每种颜色的半绝缘粒子，每种颜色的转换频率和其他两种颜色是区分开的，且给定一种颜色的粒子的移动速度基本相同，但是每种相应颜色的粒子的移动速度与其他两种颜色明显不同。给定一种颜色的多个粒子相应转换频率彼此基本相同，或者和其他两种颜色的粒子的转换频率的差异相比，至少彼此相似。
优选地，通过对于每种颜色采用大小基本相同的粒子、而对于不同颜色采用大小不同的粒子，来提供不同的转换频率和移动速度。
在另一方面中，介电泳混合物包含在聚合物囊体中。
在另一方面中，一种或多种颜色的粒子可以具有反转力介电泳频率特性，在这种情况下，该种颜色的转换频率可以和其他颜色其中之一近似相同。
在另一方面中，只包括青色、洋红和黄色的其中两种。
在另一方面中，本发明提供一种包括根据上述任一方面的介电泳混合物的介电泳显示设备，该设备被设计为使得介电泳混合物被分成多个像素，每个像素具有主光调制区域，使得介电泳混合物根据哪一种颜色粒子出现在主光调制区域中而提供穿过主光调制区域混合物的光的选择性颜色调制，该设备还包括排列的电极以提供高电场和低电场区域。
优选地，一个或多个高电场区域或者一个或多个低电场区域对应于主光调制区域，使得粒子可以通过向高电场或低电场区域移动从而移入或移出主光调制区域。
优选地，该设备包括用于以提供不同频率和持续时间(“脉冲长度”)的交流电压来驱动电极的驱动方案，不同频率和持续时间被确定使得不同比例的不同颜色粒子根据其转换频率和速度移动。根据哪种颜色或哪些颜色的粒子将被移动，可以采用频率和持续时间的单一组合，或者顺序采用频率和持续时间的多个组合。
优选地，该设备是反射式显示设备，包括用于将输入光反射回来通过介电泳混合物的反射层。
在另一方面中，本发明提供一种驱动介电泳显示设备的方法，包括使用驱动频率选择来控制哪种颜色的粒子移入或移出像素或像素的主光调制区域，并采用电压脉冲长度(“持续时间”)来控制移动的粒子比例或数量。
优选地，通过将所有颜色移入主光调制区域而将像素重置为黑色，或者通过将所有颜色移出主光调制区域而将像素重置为白色，从而使像素在每一帧被刷新。
本发明的更多方面在附属权利要求中所声明。
参考附图，通过示例方式将描述本发明的实施例，其中：
图1示出了介电泳频率特性；
图2示出了介电泳混合物中每种不同颜色粒子的介电泳频率特性，以及不同颜色粒子的不同速度表示；
图3示出了穿过介电泳显示设备的一个像素的示意性的非比例性截面视图，其中图2的介电泳混合物用作光调制材料；
图4示出了当像素将显示绿色输出光时，对图3的像素在一帧期间施加的驱动电压；
图5示出了提供在包括图3的像素的显示设备底板上的有源矩阵阵列的电路图；
图6示出了进一步的介电泳显示设备的四个像素，其中介电泳混合物被封在透明聚合物囊体之中。
图7示意性地示出了可以在图6的像素/囊体中提供高电场和低电场区域的一种方式；
图8示意性地示出了可以在图6的像素/囊体中提供高电场和低电场区域的另一种方式；
图9示出了反转意义的介电泳频率特性；
图10示出了在另一介电泳混合物中每种不同颜色的粒子的介电泳频率特性和不同颜色粒子的不同速度表示，其中一种颜色具有反转意义的介电泳频率特性；
图11示出了具有反转意义的介电泳频率特性的外壳结构半绝缘粒子；
图12示出了在另一介电泳混合物中，每种不同颜色的粒子的介电泳频率特性和不同颜色粒子的不同速度表示；
图13示出了可以用于提供另一种方案的低电场和高电场的电极排列；
图14示出了在另一介电泳混合物中每种不同颜色的粒子的介电泳频率特性和不同颜色粒子的不同速度表示，其中一种颜色具有反转意义的介电泳频率特性；
图15示出了在另一介电泳混合物中每种不同颜色的粒子的介电泳频率特性和不同颜色粒子的不同速度表示，其中一种颜色具有反转意义的介电泳频率特性；
图16示出了在其中一种颜色具有反转的传感介电泳频率特性的另一介电泳混合物中，每种不同颜色的粒子的介电泳频率特性和不同颜色粒子的不同速度表示；
图17示出了在另一介电泳混合物中，每种不同颜色的粒子的介电泳频率特性和不同颜色粒子的不同速度表示；以及
图18示出了在另一介电泳混合物中每种不同颜色的粒子的介电泳频率特性和不同颜色粒子的不同速度表示，其中一种颜色具有反转意义的介电泳频率特性。
如上述介绍中所述，在称为介电泳的现象之下，半绝缘粒子在半绝缘液体中沿场梯度移动。粒子根据所施加电场的频率(即转移频率f0的哪一侧)向所施加电场的相对较高电场区域或是相对较低电场区域移动。
在第一实施例中，在透明液体中，采用了每个都具有近似于图1中所示形式的介电泳频率特性的透明着色粒子。图1示出了曲线1，表示由于介电泳效应而作用在粒子上的力，作为由频率轴2表示的所施加频率(f)的函数。在图1中，频率轴2还作为指示粒子上的力是朝向相对较高的场区或是朝向相对较低的场区，朝向相对较高的场区由力轴的“正”部分3H，即曲线1位于频率轴2的上方位置所表示，朝向相对较低的场区由力轴的“负”部分3L，即曲线1位于频率轴2的下方位置所表示。还指示出转换频率f0，即粒子上的力在指向较高场区和指向较低场区之间发生改变的频率。
在该实施例中，采用了包括含有三种减原色即青色、洋红和黄色其中每一种颜色的多个透明粒子的透明液体的介电泳混合物。透明液体是其中溶解有氯化钾的水，以设定其导电率。但是，应当理解，可以使用任意合适的半绝缘透明液体，另一种可能的例子是合成异构烷油，其是一种有机透明液体。
可以理解，透明青色粒子是一种基本上吸收红光但基本上允许蓝光和绿光(这两种光一起提供了青色)通过的粒子，透明洋红粒子是一种基本上吸收绿光但基本上允许蓝光和红光(这两种光一起提供了洋红)通过的粒子，且透明黄色粒子是一种基本上吸收蓝光但基本上允许绿光和红光(这两种光一起提供了黄色)通过的粒子。
每种单独颜色的多个粒子被制成彼此具有基本相同的介电泳频率特性，特别是基本相同的转换频率f0。然而，这三种颜色之间的介电泳频率特性，特别是转换频率f0是不同的。图2采用相同格式和以图1的相同参考数字示出了三种颜色粒子的每种的介电泳频率特性，即对于青色粒子的曲线1C，具有转换频率f0C；对于洋红粒子的曲线1M，具有转换频率f0M；对于黄色粒子的曲线1Y，具有转换频率f0Y。曲线1C、1M和1Y在图2中被标准化，以便对于每种颜色在相同的水平上示出离开转换频率的粒子上的力，尽管实际中这些力对于每种颜色无需为相同的强度。此外，频率轴2没有画出刻度，而是在图2中被调整以方便地示出三种颜色的转换频率间隔。在该实施例中，转换频率如下：f0C＝25kHz，f0M＝250kHz，f0Y＝2.5MHz。
每种单独颜色的多个粒子在透明液体中由于电泳效应而具有基本彼此相同的速度。但是，三种颜色之间的速度是不同的，和转换频率的增大相比具有倒序的速度增大，即，青色粒子的速度比洋红粒子更快，而它们两者都比黄色粒子更快，如图2中通过增大的粒子速度指示符20所示。在该实施例中，青色粒子的速度比洋红快十倍的量级，而洋红本身又比黄色的速度快十倍的量级。这一差异量级特别适合，由于它可靠地允许颜色的分离(将在下文描述)同时不引入过分长的延迟。但是，混合物会以其他的速度差异而形成，所提供的差异足以按照将在该实施例和下面的其他实施例中描述的方针来利用。在适当的时候，可以利用更小规模的差异，例如包括二倍的差异。
因此，当考虑青色、然后是洋红、然后是黄色时，需要透明粒子以具有提高的转换频率和降低的速度。可以使用任何合适的透明着色半绝缘粒子。通过材料等的任意合适选择可以实现不同的要求。然而，在本实施例中，提高的转换频率和降低的速度可以通过使用相同半绝缘材料，即，被染成适当颜色的乳胶的不同大小的粒子来方便地实现。这三种颜色每一种的粒子基本上都是球形形状的，并且可以例如近似为下列直径：青色粒子＝8μm；洋红粒子＝2μm；黄色粒子＝0.5μm。
在图2中指示的进一步的项涉及对于包括上述混合物的显示设备的工作方案，并将在下文描述。
图3示出了穿过介电泳显示设备的一个示例像素22的示意性的非比例性截面视图，其中上述的介电泳混合物用作光调制材料。上述透明液体(由参考数字24指示)被保持在两个板之间，所述板可以合适地被称为顶板26和底板28，顶板26是透明的。这些板可以由任何传统的板材料，诸如通常用于显示板的例如玻璃或塑料的材料制成。底板28具有提供于其上的白色反射涂层29。如图3所示，当白色反射涂层29位于底板28的上(即，内)表面时，底板不需要为透明的。但是，白色反射涂层也可以提供在底板28的下(即，外)表面，在这种情况下底板28需要是透明的。
上述透明青色粒子(由参考数字32指示)、透明洋红粒子(由参考数字34指示)和透明黄色粒子(由参考数字36指示)包含在透明液体24中。
任意适当的沉积导体的电极30被提供在底板28的上(即，内)表面。电极30提供在和其之间的区域相比仅仅是很小的一个区域之上，即仅在像素的一小部分区域之上。在工作中，电极30以交流电压驱动，以便在两个电极30之间提供在图3中由电场线38表示的电场。电场在电极附近具有相对更高的场强区40，这里电场线相对更紧密地聚集在一起，并且在电极30之间以及穿过板26和28之间的液体深度上具有相对较低的场强区42，这里电场线相对更分离，这可以在图3中示意性地大体看出。
在工作中，输入光44指向或落在透明顶板26上，然后穿过透明液体24，由白色反射涂层29反射，返回穿过透明液体24并再通过透明顶板26出来以提供输出光46(注意输入光44和输出光46在图3中为了清楚起见而仅以到板26的角度示出)。输入光44例如可以为日光或任意其他的环境光。由于电极30是和像素22的区域相比很小的区域，因此输出光的颜色基本上由处在主低场区42中的粒子所调制(即，这将是主光调制区域)，并不会受到处于高场区40中的粒子的显著影响。
根据图2所示的每种粒子颜色的介电泳频率特性曲线，较高场区40和较低场区42对应于粒子上的两种可能的力方向(分别是3H和3L)。
返回图2，还示出用于驱动本实施例的显示设备的四个驱动频率f1、f2、f3和f4。驱动频率f1低于f0C，驱动频率f2在f0C和f0M之间，驱动频率f3在f0M和f0Y之间，驱动频率f4高于f0Y。
可以从图2中看出，在驱动频率f1上，曲线1C、1M和1Y的每一个都在频率轴2之上，即所有三种颜色的粒子上的力将朝向参照图3中所示的像素所描述的高场区40。结果，当图3的电场以驱动频率f1施加时，三种颜色的粒子将趋向于向着高场区40移动，即离开像素的主光调制区域。
在驱动频率f2处，曲线1M和1Y仍然在频率轴2之上，而曲线1C在频率轴2之下。因此，洋红和黄色粒子上的力将朝向高场区40，而青色粒子上的力将朝向低场区42。结果，当图3的电场以驱动频率f2施加时，洋红和黄色粒子将趋向于向着高场区40移动，即离开像素的主光调制区域，而青色粒子将趋向于向着低场区42移动，即进入像素的主光调制区域。
在驱动频率f3处，曲线1Y仍然在频率轴2之上，而曲线1C和1M在频率轴2之下。因此，黄色粒子上的力将朝向高场区40，而青色和洋红粒子上的力将朝向低场区42。结果，当图3的电场以驱动频率f3施加时，黄色粒子将趋向于向着高场区40移动，即离开像素的主光调制区域，而洋红和青色粒子将趋向于向着低场区42移动，即进入像素的主光调制区域。
最后，在驱动频率f4处，曲线1C、1M和1Y每一个都在频率轴2之下，即，三种颜色的粒子上的力都将朝向低场区42。结果，当图3的电场以驱动频率f3施加时，所有三种颜色的粒子将趋向于向着低场区42移动，即进入像素的主光调制区域。
将会对于一种简单情况描述提供三种不同颜色的显示，其中对于将被提供在像素的主光调制区域中的每种颜色的粒子，基本上该种颜色的所有粒子都提供在该区域中。
像素22是显示设备的像素阵列其中的一个像素。在传统方式中，阵列的像素依次被寻址以提供将显示的一帧图像。像素22在每一帧被寻址，随后的数据信号被施加到电极上。
首先，为了“刷新”该像素，施加频率f4的a.c.电压，此时的趋势是将所有三种颜色的粒子移动至低场区42，即像素的主光调制区域。频率f4的电压施加足够长的持续时间以允许基本上所有、甚至是最慢颜色的粒子，即黄色粒子，都成功移动到主光调制区域(这一持续时间或“脉冲长度”此后称为“长”，以“L”表示)。在该示例中，该持续时间为L＝5ms。由于这意味着基本上所有三种颜色的所有粒子现在都处在主光调制区域中，因此输入光44的所有波长都被阻塞，像素所呈现的为黑色。
如果该像素在这帧要显示黑色，则寻址现在完成。但是，如果该像素要显示一种彩色或白色，则进而施加一个或更多的a.c.电压以将给定颜色的粒子移出低场区42并移入高场区40，只留下为了显示该颜色像素所需的那些颜色的粒子(即，移除所有提供白色输出光的粒子而没有粒子剩余；移除一些颜色并只留下分别提供青色、洋红或黄色输出光的青色、洋红或黄色粒子；只移除黄色粒子并留下提供蓝色输出光的青色和洋红粒子；只移除洋红粒子并留下提供绿色输出光的青色和黄色粒子；并且只移除青色粒子并留下提供红色输出光的洋红和黄色粒子)。
根据哪种颜色需要被从低场区42移走并移动到高场区40，如下所示使用不同的频率和不同的持续时间。
再次参考图2，频率f3只用于移除黄色粒子，因为在f3，只有黄色粒子趋向于朝向高场区40移动。此外，为了允许黄色粒子(最慢的颜色)有足够的时间来移动至高场区，以上述定义的长持续时间施加频率f3的a.c.电压。
频率f2类似地用于移动黄色和洋红粒子，因为在f2这两种颜色的粒子，而不是青色粒子，将趋向于朝向高场区40移动。当只移动黄色粒子时，以上述定义的长持续时间施加频率f2的a.c.电压，以便为了允许黄色粒子有足够的时间来移动至高场区。还应该注意，由于洋红粒子以比黄色粒子更快的速度移动，因此该长持续时间也足以允许洋红粒子有足够的时间来移动至高场区40。
类似地，频率f1用于将所有三种颜色的粒子移动至高场区40，再次施加长持续时间以便为了允许慢速的黄色粒子有足够时间来移动。
可以理解，上述选择代表了可以单独使用频率控制来移动的颜色粒子的选择限度。这是因为，由于要求使用远离刷新频率的频率(这里刷新频率为f4)来产生其转换频率远离刷新频率的颜色的移动，因此其转换频率接近刷新频率的其他那些颜色也会自然地移动。
通过与上述说明的改变粒子速度相关联地改变所施加a.c.电压的持续时间，来实现将被移动的颜色的其他选择，如下所述。
频率f2用于只移除洋红粒子，但是只施加一段足够长的持续时间以允许基本上所有洋红粒子移动至高场区40，但是这段时间并非足够长以允许移动更慢的黄色粒子离开较低的场区42(这一持续时间或“脉冲长度”此后称为“中等”，以“M”表示)。在本示例中，该持续时间M＝500μs。
为了移除青色和洋红粒子，而不移除黄色粒子，使用频率f1但只施加上述定义的中等持续时间，以便黄色粒子再一次不具有时间来离开较低的场区42。
频率f1还用于只移除青色粒子，但是只施加一段足够长的持续时间以允许基本上所有青色粒子都移动到高场区40，但是该时间并非足够长以允许移动更慢的洋红或黄色粒子离开较低的场区42(这一持续时间或“脉冲长度”此后称为“短”，以“S”表示)。在本示例中，该持续时间S＝50μs。
上述组合可以表格形式示出在表1中，其中列出了从低场区42(即，主光调制区)移出到高场区40的颜色。
         f1(L)C+Y+M    f2(L)Y+M    f3(L)Y    f4(L)-
         f1(M)C+M      f2(M)M      f3(M)-    f4(M)-
         f1(S)C        f2(S)-      f3(S)-    f4(S)-
                           表1
可以看出，没有一种上述单一频率/持续时间的组合能够实现移除青色和黄色粒子，而不移除洋红粒子。但是这可以通过施加频率f3的a.c.电压一段很长的持续时间来移除黄色粒子、紧接着通过施加频率f1的a.c.电压一段很短的持续时间来移除青色粒子来实现。(注意到，这些也许不能以相反的顺序实施，因为施加频率f3的长持续时间电压会将青色粒子带回低场区42)。
图4通过示例的方式示出了当通过使黄色和青色粒子保留在低场区42中而使像素22显示绿色输出光时，在长度100ms的一帧58期间对像素22施加的驱动电压。最初以频率f4施加电压5ms，提供其中像素被重置为黑色的刷新动作(由参考数字52表示)。接着以频率f2施加电压500μs，引起洋红粒子的移除(由参考数字54表示)。对于帧58的剩余时间，剩余的黄色和青色粒子提供将显示绿色的输出显示光(参考数字56表示)。图4还示出了下一帧的开始，当再次施加频率f4的电压以再次将像素重置为黑色(参考数字60表示)。
图5示出了提供在显示设备的底板28上的有源矩阵阵列62的电路图，所述电路用于将上述施加的电压传递给像素22和设备的其他像素(为了清楚起见，仅示出对于像素22和五个其他像素的阵列，即像素22a-22e，但是在实际中包括大量更多的像素)。通过相应的薄膜晶体管(TFT)81-86将电压施加在每个像素22-22e上。像素和TFT以行和列的形式排成阵列。每一行提供有地址线72、73，用于基于一次一行来选择用于驱动的像素(通过开启相应的TFT)。每一列提供有各自的数据线64-66用于提供所施加的电压信号，并且如图所示，在两个相邻列之间共享地线70、71。在工作中，采用适用于提供上述的不同频率和持续时间的传统显示驱动电子设备来实行基于逐行的像素寻址。
在上述简单情况中，对于将被提供在像素的主光调制区域中的每种颜色的粒子，基本上该种颜色像素的所有粒子都提供在该区域中。替代地，为了以与相应的减原色的不同比例或密度的颜色粒子来显示颜色混合(色度)，将相应的频率施加介于在上述定义的短、中等和长持续时间中间的持续时间。这将每种颜色所需比例的粒子移出低场区42并移入高场区40。
图6示出了进一步实施例的显示设备的四个示例像素(示意性地显示，不按比例)。在该实施例中，采用已知技术将上述类型的介电泳混合物封在透明聚合物囊体90(也称为微囊体)中，例如在US5,961,804中公开的那样，其内容在此公开作为参考。因此，每个囊体90包含透明液体24、透明青色着色的粒子32、透明洋红着色的粒子34和透明黄色着色的粒子36。该设备还包括透明顶板26和底板28，底板28具有提供在其上的白色反射涂层29。
顶板26和底板28通过近似等于囊体90的直径的距离彼此间隔，以便提供一个囊体厚度的一层囊体。输入光44因此穿过囊体90，由白色反射涂层29反射，再次穿过囊体90并作为根据其穿过的哪种颜色的粒子而被调制的输出光逸出设备。
在囊体90的大部分宽度之上延伸的相对大面积的电极30a-30d提供在底板28的内表面上。仅在囊体的端部和相邻囊体之间的间隙之上延伸的相对小面积的电极31a-31d提供在透明顶板26的内表面上。电极30a-d、31a-d的排列允许每个或若干囊体用作显示设备的一个像素。
以如上述用于第一实施例的不同频率和/或持续时间的施加电压对每个像素进行寻址，从而除了下述所描述的别的方式之外，以和上述相同的方式实现不同的显示颜色。具体而言，再次提供低和高场区，使得低场区基本上对应于像素的主光调制区域，即底板28上的大电极30a-d的相应电极之上的区域，高场区基本上对应于更小的区域，即透明顶板26上的小电极31a-d的相应电极之下的区域。根据这些区域的重叠，顶电极31a-31d可以以透明电极的形式提供。
图7示意性地示出了高电场和低电场区域可以提供在图6的像素/囊体中的一种方式。设备的特征由图6中所使用的相同参考数字所指示。为了清楚起见，只示出一个象素/囊体。同样为了清楚起见，在图7中忽略白色反射层29和着色粒子32、34、36。
囊体90的任一侧的透明顶板26上的两个电极31a、31b每个均以相同的交变电位驱动，其相对于提供在底板28上(即囊体90下)的电极30a的电位来驱动。因此，在电极31a和电极30a之间提供由电场线38a表示的电场，在电极31b和电极30a之间提供由电场线38b表示的电场。
电场在顶电极31a、31b的附近分别具有相对更高强度的场区40a、40b，其中场线38a、38b相对更靠近在一起，以及在底电极30a之上的主区域中具有相对较低强度的场区42，其中场线38a、38b相对更分离，如图7中示意性示出。
图8示意性示出了高电场和低电场区域可以提供在图6的像素/囊体中的另一种方式。设备的特征再次由图6中所使用的相同参考数字所指示。同样为了清楚起见，仅示出了一个像素/囊体，而在图8中忽略了白色反射层29和着色粒子32、34、36。
囊体90的任一侧面的透明顶板26上的两个顶电极31a、31b以其之间的交变电位驱动，例如0到10v之间。因此，在电极31a和电极30a之间提供了由电场线38表示的电场。
电场在顶电极31a、31b的附近分别具有相对更高强度的场区40a、40b，其中场线38相对更靠近在一起，以及在底电极30a之上的主区域中具有相对较低强度的场区42，其中场线38相对更分离，如图7中示意性示出的。
在此示例中，使用提供在底板28上(即囊体90下方)的电极30a来改变电场，以改进像素中着色粒子的分布。这种方案和技术可以在适当的情况下应用到其他实施例中。在该示例中，较低电场42通过进一步延伸至粒子90的深度而改变，而不是依靠电压电极30a被固定在顶电极31a、31b的交流电压之间的电压，比如5V的情况。
在上述实施例中，每种颜色的粒子具有近似于图1所示形式的介电泳特性。但是，其他粒子，例如具有多层结构的更复杂的粒子，具有图9所示形式的介电泳特性(其中和图1中相同的特性用相同的参考数字给出)。图9示出了表示由于介电泳效应而导致粒子上的力作为所施加频率(f)的函数的曲线201。如图1中较早的曲线1所示，对于图9中的曲线201，粒子上的力在朝向较高场区(3H)和朝向较低场区(3L)之间的转换频率f0任一侧再次发生变化。然而，曲线201(以及因此图9中所示的介电泳频率特性)不同于曲线1(并因此不同于图1中所示的介电泳频率特性)，因为对于曲线201，粒子上的力(以及因此粒子的介电泳移动)以增大的频率从朝向较低场区改变到朝向较高场区，而对于曲线1，粒子上的力(以及因此粒子的介电泳移动)以增大的频率从朝向较高场区改变到朝向较低场区。这可以称为具有介电泳力的反转符号，或者称为具有介电泳特性的反转意义。
在更大范围的实施例中，上述实施例每个均以具有介电泳力的反转符号的黄色着色粒子来实现(即，由图9的曲线201而不是图1的曲线1表示的介电泳特性)。
图10示出了三种颜色的粒子每一种的介电泳频率特性，即对于青色粒子具有转换频率f0C的曲线1C、对于洋红粒子具有转换频率f0M的曲线1M和对于黄色粒子具有转换频率f0Y的曲线201Y。曲线1C、1M和201Y均在图10中被归一化，以便远离转换频率的粒子上的力对于每种颜色以相同水平示出，尽管实际上这些力无需对于每种颜色为相同的强度。此外，频率轴2没有画出刻度，而是在图10中调整以合适地示出具有相同意义介电泳频率特性的两种颜色的转换频率的显著背离间隔，即青色和洋红。黄色粒子的转换频率可以合适地位于接近或等于f0C和f0M其中任一，这里例如接近f0M。在本实施例中，转换频率如下所示：f0C＝25kHz，f0M＝250kHz，f0Y＝240kHz。
每种单独颜色的多个粒子由于彼此间的介电泳效应，还具有在透明液体中基本上相同的速度。此外，该速度在三种颜色之间是不同的，其中黄色粒子比青色粒子更快，而它们两者都比洋红粒子更快，如图10中通过增大的粒子速度指示符220所示。在该实施例中，黄色粒子的速度比青色快十倍的量级，而青色本身又比洋红的速度快十倍的量级。但是，混合物会以其他的速度差异大小而形成，所提供的差异足以按照将在该实施例和下面的其他实施例中描述的方针被利用。
图10还示出了用于驱动本实施例的显示设备的三种驱动频率f1、f2和f3。驱动频率f1低于f0C，驱动频率f2高于f0C但低于f0M和f0Y，而驱动频率f3高于f0M和f0Y。
可以从图10中看出，在驱动频率f1处，曲线1C、1M在频率轴2之上，但曲线201Y在频率轴2之下。因此青色和洋红粒子上的力将朝向高场区40，而黄色粒子上的力将朝向低场区42。因此，当以驱动频率f1施加电场时，青色和洋红粒子将趋向于朝向高场区40移动，即离开像素的主光调制区域，而黄色粒子将趋向于朝向低场区移动，即进入像素的主光调制区域。
在驱动频率f2处，曲线1M在频率轴2之上，曲线1C和201Y在频率轴2之下。因此洋红粒子上的力将朝向高场区40，而青色和黄色粒子上的力将朝向低场区42。因此，当以驱动频率f2施加电场时，洋红粒子将趋向于朝向高场区40移动，即离开像素的主光调制区域，而青色和黄色粒子将趋向于朝向低场区移动，即进入像素的主光调制区域。
在驱动频率f3处，曲线201Y在频率轴2之上，曲线1C和1M在频率轴2之下。因此黄色粒子上的力将朝向高场区40，而青色和洋红粒子上的力将朝向低场区42。因此，当以驱动频率f3施加图3的电场时，黄色粒子将趋向于朝向高场区40移动，即离开像素的主光调制区域，而青色和洋红粒子将趋向于朝向低场区移动，即进入像素的主光调制区域。
在像素上提供三种不同的颜色将再次针对一种简单情况进行描述，其中对于将被提供在像素的主光调制区域中的每种颜色的粒子，基本上像素的该种颜色的所有粒子都提供在该区域中。
为了“刷新”该像素，在上述定义的“长”持续时间内，施加频率f3的a.c.电压，在本示例中，该持续时间足够长以便移动即使是最慢的洋红粒子。其将洋红和青色粒子移动至低场区42，即像素的主光调制区域。但是，在频率f3，黄色粒子已经移动到高场区40。因此，为了提供黑色作为刷新模式，然后施加频率f1的另一a.c.电压以将黄色粒子移动至低场区42。该电压仅施加先前定义的“短”持续时间，以防止在频率f1的作用下青色和洋红粒子具有充足的时间移出低场区42到达高场区40。(可替换地，可以使用f2，在这种情况下该电压可以施加上述定义的“中等”持续时间，由于该持续时间需要足够短以防止洋红粒子移出)
如果该像素要显示黑色，则寻址现在完成。但是，如果该像素要显示一种颜色或白色，则施加一个或更多的a.c.电压以将给定颜色的粒子移出低场区42并移入高场区40，只留下需要显示该像素所需颜色的那些颜色的粒子。
根据哪种颜色需要被从低场区42移走并移动到高场区40，如下所示使用不同的频率和不同的持续时间。
再次参考图10，频率f3用于只移除黄色粒子，因为在f3只有黄色粒子趋向于朝向高场区40移动。在该示例中，黄色粒子是最快的，因此频率f3的施加只需短持续时间，尽管如果更合适的话可以使用中等或长持续时间。
频率f2用于只移除洋红粒子，因为在f2只有洋红粒子趋向于朝向高场区40移动。此外，为了允许洋红粒子(最慢的颜色)有足够的时间来移动至高场区40，则施加频率f3的a.c.电压持续较长时间。
频率f1可用于移除青色和洋红粒子，由于在f1这些颜色的粒子，而不是黄色粒子，趋向于朝向高场区40移动。为了允许洋红粒子有足够的时间来移动至高场区40，施加频率f1的a.c.电压持续上述定义的长持续时间。还注意到，由于青色粒子以大于洋红粒子的速度移动，所以该持续时间也足够长，以使青色粒子有足够的时间来移动至高场区40。
通过施加f1中等的持续时间，频率f1还用于仅移除青色粒子，这是由于该持续时间将允许青色粒子—而不是更慢的洋红粒子—有足够的时间来移动至较高场区42。
上述组合可以表格形式示出在表2中，其中列出了从低场区42(即，主光调制区)移出到高场区40的颜色。
           f1(L)C+M    f2(L)M    f3(L)Y
           f1(M)C      f2(M)-    f3(M)Y
           f1(S)-      f2(S)-    f3(S)Y
                         表2
可以看出，每种颜色可以被单独地移除。通过顺序地施加适当的单独的频率/脉冲组合来移除颜色的组合。
为了移除黄色粒子和青色粒子，可以施加f1(M)，接着施加f3(S)——这必须按照该顺序进行，因为如果按照其他顺序进行，则黄色粒子将在f1(M)的作用下返回。
为了移除黄色粒子和洋红粒子，可以施加f2(L)，接着施加f3(S)或f3(M)。
青色和洋红可以通过f2(L)接着是f1(M)来一起移除，或是以单一频率/持续时间组合f1(L)。
所有三种颜色可以通过施加f2(L)、接着是f1(M)、接着是f3(S)来移除。
关于粒子材料的类似考虑应用与参考先前的实施例所讨论的情况相同。例如，粒子大小可以用于定义其速度特征和/或转换频率。然而在这些实施例中，不可能对于所有三种颜色的粒子使用相同的材料，由于其中一种颜色(这里是黄色)要求如同根据图9中的曲线201一样具有反转意义的介电泳频率特性(即，介电泳力的反转符号)。
采用外壳结构来反转介电泳力的符号，可以实现提供显示如曲线201所示的介电泳频率特性的透明半绝缘粒子，正如剑桥大学出版社1995年出版Thomas B.Jones所著的Electromechanics of Particles中第238-247页所公开的，该特殊主题在此包括作为参考。图11示出了具有反转意义的介电泳频率特性(与例如曲线201相同)的外壳结构半绝缘粒子250，其通过使用透明氧化铟锡(ITO)层254而不是使用固体传导材料来保持透明度。全部的结构包括聚合物核252，以及下列从核向外操作的层：ITO层254、绝缘体层256、以及作为半绝缘材料的外部聚合物层258。
(也可以通过改变透明液体和粒子表面的导电率比率来反转介电泳力的符号，而无需外壳结构。)
在上述实施例中，通过将像素重置为黑色来刷新像素。但是，在进一步的实施例中，可以替代地通过将像素重置为白色而刷新像素。例如，图12示出了与上面参考图2所描述的相对应的介电泳混合物(对于相同特征使用相同的参考数字)，除了在该混合物中黄色粒子比洋红粒子更快，而它们两者都比青色粒子更快，如同增大的粒子速度指示符230所示(即，和图2相比较速度顺序被反转)。通过施加频率f1较长的持续时间f1(L)来刷新像素，即持续时间足够长以便使甚至是最慢的粒子颜色(这次是青色)也可以移动。其将所有三种颜色的基本上所有粒子从低场区42移动至高场区40，即，移出主光调制区域，因此提供白色。为了为像素提供所需的颜色，根据表3的内容，以所施加电压的适当的频率/持续时间组合(或顺序组合)对像素寻址，表3示出了对于不同频率/持续时间组合，哪种(或哪些)颜色的粒子移动至主光调制区域中。
        f1(L)-    f2(L)C    f3(L)C+M    f4(L)C+M+Y
        f1(M)-    f2(M)-    f3(M)M      f4(M)M+Y
        f1(S)-    f2(S)-    f3(S)-      f4(S)Y
                           表3
上述白色刷新的使用可以也应用于反转力混合物，诸如参考图10所描述的内容。
在所有上述实施例中，排列电极使得朝向相对高场区的粒子移动与移出主光调制区域的行为相对应，而朝向相对低场区的粒子移动对应于移入主光调制区域的行为。然而，在进一步的实施例中，可以代替地排列电极使得反转发生，即，使得朝向相对高场区的粒子移动对应于移入主光调制区域的行为，而朝向相对低场区的粒子移动对应于移出主光调制区域的行为。
在图13中通过示例方式示出了用于提供该目的的一种电极排列250，其中相同的数字用于已经描述的那些特征，其中为了清楚起见忽略了着色粒子和白色反射层29。电极排列250包括在顶板26的内表面上的小的不透明电极252(例如铝电极)，以及在底板28的内表面上的两个大的透明电极255a和255b(例如ITO)。在工作中，在两个大电极255a、255b之间施加交流电压来在其间提供电场，由场线238表示。这在大电极255a、255b处提供了高场区40，在小电极252之下提供了低场区42。小电极252的电势保持在两个大电极255a、255b电势的中间电势上，改变场线238以便放大其效应。光落在其上的主区域是对应于大电极的区域，因此所看见的主视觉效应是对于该区域，因此其提供了主光调制区域。小电极252的不透明性进一步支持该效应。
在这些实施例的其中一个中，可以使用上述参考图12描述的介电泳混合物类型，其中黄色粒子比洋红粒子更快，而它们两者都比青色粒子更快，如同增大的粒子速度指示符230所示。通过施加频率f1较长的持续时间f1(L)来刷新像素，其基本上将所有粒子移入由大电极255a、255b提供的主光调制区域，因此提供黑色重置。为了为像素提供所需的颜色，根据表4的内容，以所施加电压的适当的频率/持续时间组合(或顺序组合)对像素寻址，表4示出了对于不同频率/持续时间组合，哪种(或哪些)颜色的粒子移出主光调制区域。
        f1(L)-    f2(L)C    f3(L)C+M    f4(L)C+M+Y
        f1(M)-    f2(M)-    f3(M)M      f4(M)M+Y
        f1(S)-    f2(S)-    f3(S)-      f4(S)Y
                        表4
(请注意，尽管这些条目和表3中所示的相同，但这两个表是对于不同的移动方向。)
上述和移入/移出相比较的高/低场关系的反转也可以应用于反转力混合物，诸如参考图10所描述的内容。
我们现在返回到示例中，其中排列电极使得朝向相对高场区的粒子移动对应于移出主光调制区域，以及使得朝向相对低场区的粒子移动对应于移入主光调制区域；且其中一种颜色的粒子具有反转力特性(即反转意义介电泳频率特性)，例如图10所示，这里黄色被反转。这些类型的进一步实施例将参考图14-16进行描述，其每个图示出了对应于上述参考图10描述的介电泳混合物(相同的参考数字用于相同的特征)，但是由于不同着色粒子的速度的相对次序而不同于图10。
在图14的混合物中，青色粒子比洋红粒子更快，而它们两者都比黄色粒子更快，如同增大的粒子速度指示符260所示(即，黄色粒子现在是最慢的)。通过施加频率f2较长的持续时间来刷新像素(即，持续时间足够长，以便移动甚至是最慢的颜色粒子，这里是黄色粒子)，其将黄色和青色粒子移入低场区42，接着通过施加频率f3一个中等的持续时间，其将洋红粒子移入低场区42并由此提供黑色(即，f2(L)接着是f3(M))。另一种提供黑色的可能性是施加f1(L)接着施加f3(M)。为了提供像素所需的颜色，根据表5的内容，以所施加电压的适当的频率/持续时间组合(或顺序组合)对像素寻址，表5示出了对于不同频率/持续时间组合，哪种(或哪些)颜色的粒子移出主光调制区域。
                f1(L)C+M    f2(L)M    f3(L)Y
                f1(M)C+M    f2(M)M    f3(M)-
                f1(S)C      f2(S)-    f3(S)-
                              表5
在图15的混合物中，青色粒子比黄色粒子更快，而它们两者都比洋红粒子更快，如同增大的粒子速度指示符270所示(即，黄色粒子的速度现在位于青色粒子和洋红粒子的速度之间)。通过施加频率f3较长的持续时间来刷新像素(即，持续时间足够长，以便移动甚至是最慢的颜色粒子，这里是洋红粒子)，其将洋红和青色粒子移入低场区42，接着通过施加频率f2一个中等的持续时间，其将黄色粒子移入低场区42，并由此提供黑色(即，f3(L)接着是f2(M))。为了提供像素所需的颜色，根据表6的内容，以所施加电压的适当的频率/持续时间组合(或顺序组合)对像素寻址，表6示出了对于不同频率/持续时间组合，哪种(或哪些)颜色的粒子移出主光调制区域。
              f1(L)C+M    f2(L)M       f3(L)Y
              f1(M)C      f2(M)-       f3(M)Y
              f1(S)C      f2(S)-       f3(S)-
                            表6
在图16的混合物中，黄色粒子和青色粒子大约是相同的速度，而它们两者都比洋红粒子更快，如同增大的粒子速度指示符280所示。因此，使得粒子制造可能比较经济。此外，仅仅需要提供所施加电压的两种持续时间(脉冲长度)，即长持续时间(足够长以便移动甚至是最慢(即洋红)的粒子)和短持续时间(太短从而无法移动洋红粒子，但是足够长以便移动青色和黄色粒子)。例如，通过施加频率f3较长的持续时间可以刷新像素，其将洋红和青色粒子移入低场区42，接着通过施加频率f2较短的持续时间，其将黄色粒子移入低场区42因此提供黑色(即，f3(L)接着是f2(S))。为了提供像素所需的颜色，根据表7的内容，以所施加电压的适当的频率/持续时间组合(或顺序组合)对像素寻址，表7示出了对于不同频率/持续时间组合，哪种(或哪些)颜色的粒子移出主光调制区域。
              f1(L)C+M    f2(L)M       f3(L)Y
              f1(S)C      f2(S)-       f3(S)Y
                            表7
在所有上述实施例中，使用所有三种减原色允许在每个像素上提供全彩色显示。但是在一些应用中，由三种减原色其中两种提供的具有提供有限范围的颜色的显示就已足够。采用仅仅两种减原色的着色粒子的实施例现在将参考图17和18进行描述。这些实施例提供了在粒子制造中潜在的节约。此外，仅仅需要提供所施加电压的两种持续时间(脉冲长度)，即长持续时间(足够长以便移动甚至是最慢的颜色粒子)和短持续时间(太短从而无法移动最慢的颜色粒子，但是足够长以便移动最快的颜色粒子)。
图17示出了对应于上述参考图2描述的介电泳混合物(相同的参考数字用于相同的特征)，其区别在于这里仅包括青色和洋红粒子。青色粒子还比洋红粒子更快，如同增大的粒子速度指示符290所示。例如，通过施加频率f3较长的持续时间，即f3(L)来刷新像素，其将洋红和青色粒子移入低场区42，因此提供蓝色。为了提供像素所需的颜色，根据表8的内容，以所施加电压的适当的频率/持续时间组合(或顺序组合)对像素寻址，表8示出了对于不同频率/持续时间组合，哪种(或哪些)颜色的粒子移出主光调制区域。
              f1(L)C+M    f2(L)M       f3(L)-
              f1(S)C      f2(S)-       f3(S)-
                           表8
图18示出了对应于上述参考图10描述的介电泳混合物(相同的参考数字用于相同的特征)，但其中(i)仅包括青色和黄色粒子，以及(ii)青色粒子比黄色粒子更快，如同增大的粒子速度指示符300所示，并且仅需施加两种频率(f1和f3)。例如，通过施加频率f1较长的持续时间来刷新像素，其将黄色粒子移入低场区42，接着通过施加频率f3较短的持续时间，其将青色粒子移入低场区，因此提供绿色(即，f1(L)接着是f3(S))。为了提供像素所需的颜色，根据表9的内容，以所施加电压的适当的频率/持续时间组合(或顺序组合)对像素寻址，表9示出了对于不同频率/持续时间组合，哪种(或哪些)颜色的粒子移出主光调制区域。
                 f1(L)C        f3(L)Y
                 f1(S)C        f3(S)-
                          表9
为了将青色和黄色粒子移出主光调制区域，施加频率f3较长的持续时间，接着施加频率f1较短的持续时间，即，f3(L)接着是f1(S)。
对于其中仅两种减原色的着色粒子的使用可以在适合的场合应用于任意其他先前描述的实施例。
所有上述实施例仅仅是示例，正如现在将会讨论的，很多细节和方面可以进行改变。
上面解释了粒子可以提供有介电泳力的正符号(即，如根据图1的曲线1)或介电泳力的反转符号(即，如根据图9的曲线201)。在一些上述实施例中(例如图2)，每种颜色的粒子具有介电泳力的正符号。可以理解，在所有这种实施例中，每种颜色的粒子可以替换地具有介电泳力的反转符号，具有因此适合的颜色速度的相对顺序和所需的频率/持续时间组合的选择。在一些上述实施例中(例如图10)，其中一种颜色的粒子具有介电泳力的反转符号，而剩余两种颜色的粒子具有介电泳力的正符号。可以理解，在所有这种实施例中，可代替的是仅有其中一种颜色的粒子具有介电泳力的正符号，而剩余两种颜色的粒子具有介电泳力的反转符号。
在上述实施例中，对于将被提供在或移出像素的主光调制区域的每种颜色的粒子，像素的基本上所有这种颜色的所有粒子被提供在或移出该区域。为了以各个减原色的颜色粒子的不同比例(色度)或密度(色调)显示混合颜色，需要在上述定义的短、中等和长持续时间之间的持续时间内施加相应的频率f1-f3。这会将每种颜色的粒子的所需比例移出低场区并移入高场区，或者移出高场区并移入低场区，以提供所需的颜色色度和/或色调。
在上述实施例中，由于制造和设计容差，任一单一颜色粒子的相应的转换频率会在容差的范围内彼此不同。只要在这种值中任意的扩展(例如，青色粒子的标称或平均值附近的青色粒子的转换频率值的扩展)和不同颜色的转换频率的值之间的差异(例如，在青色粒子的标称或平均转换频率和比如洋红粒子的标称或平均转换频率之间的差异)相比足够小，则这将不会阻止成功的实现。换句话说，给定颜色的粒子的介电泳频率特性，尤其是转换频率可以是彼此相同的、基本上相同的、或至少相似的。此外，通过使用位于颜色的转换频率的扩展之中的驱动频率值，例如通过改变给定颜色的转换频率扩展之中的驱动频率以便移动相应比例的粒子，这种扩展可以被提供和/或用于作为提供各个减原色的颜色粒子的不同比例(色度)或密度(色调)的另一种方式的目的。
所有上述实施例根据相应地分配给三种减原色的一种特定颜色的特定粒子特性进行了描述，例如在图2中，青色粒子具有最低的转换频率和最高的速度，洋红粒子具有中间的转换频率和中间的速度，黄色粒子具有最高的转换频率和最低的速度。然而应该理解，在所有上述实施例中，三种颜色的这种分配，即三种类型的粒子的哪一种将被给出三种颜色的哪一种的问题仅仅是示例，并且可以代替地在任意组合中互换。例如，在图2的情况中，一种替换方案是洋红粒子可以提供有最低的转换频率和最高的速度，黄色粒子可以提供有中间的转换频率和中间的速度，而青色粒子提供有最高的转换频率和最低的速度。在另一示例中，黄色粒子可以提供有最低的转换频率和最高的速度，洋红粒子可以提供有中间的转换频率和中间的速度，而青色粒子提供有最高的转换频率和最低的速度；等等。同样地，任意的一对颜色可以用于参考图17和18描述的实施例中。当然，在和上述示例相比颜色互换的所有情况中，包括表1-9中的内容的选择细节也将相应地改变。
尽管在上述实施例中，描述了着色粒子的材料和形状的特定示例性细节，但可以理解，可以使用任何适当的材料和形状。类似的，材料、尺寸、形状、表面处理等的任何组合可以被利用以产生合适的介电泳频率特性和移动速度的粒子。可以提供具有除了上述提到以外的绝对转换频率值的粒子。这些特性的控制还可以包括包含粒子的透明液体中的变化。具体地对于透明液体，其可以是任意适合的材料。透明液体优选是无色的，但是在可以省略白色反射层的情况中可以具有白色。
对于驱动电压电平所包括的值，包括驱动频率和持续时间(脉冲长度)也仅仅是示例，并可以根据需要变化以适应于任意特定的混合物特性。同样地，驱动电路可以是任意适合的设置用于提供不同频率、持续时间、帧寻址形式等等。此外，可以使用其他类型的像素阵列，例如点矩阵。
电极设置可以和上述实施例中描述的内容相比而进行变化，同样地，高和低场区的不同范围或相对强度也可以变化。此外，改变电极设置可以提供为像素提供主光调制区域的不同方式。关于后一个方面，如果需要的话，也可以提供光屏蔽来阻挡像素区域的某些区域接收调制输入光。这种屏蔽可以容易地采用方便的平板显示技术来提供，例如通过沉积铝或不透明绝缘层(例如，在直接相对每个小电极30的位置上的顶板26的内表面上)。
在所有上述实施例中，显示设备是反射式设备，其具有反射输入光的白色反射层使得其产生穿过着色粒子的两个通路。可替换的，通过省略白色反射层并使用透明底板，可以提供透射式设备，使得光因此产生穿过粒子的单一通路。根据电极设置可以按照需要使用例如ITO的透明电极，以允许光通过。
所描述的实施例可以用在多种显示应用中。粒子在介电泳下移动的速度，以及对于这种移动所必须允许的随之发生的次数，使得这种显示比某些其他类型的显示设备更慢，并因此对于很多视频应用来说太慢。但是，即使是该缺点也可以依靠相对于三种不同的着色子像素而只有一个像素需要被寻址来得到缓解。
此外，上述的介电泳显示设备提供了每个像素上的饱和全彩色显示，其使得和传统的平板显示设备相比将会实现高亮度。在上述设备的相对慢的帧速率并非是重要问题的情况中，特别具有优势的一种应用是所谓的“电子纸张”的提供。术语“电子纸张”涉及一类反射式显示应用，其中设备是平板形式并在白色背景中显示例如可更新(但是无需移动)的图像。通过在每个像素上提供饱和全彩色显示，上述介电泳显示设备可以用于在“电子纸张”应用中提供比由要求不同颜色的子像素的传统彩色显示所可能提供的更加接近于通过在纸张上用墨水实现的视觉质量。

Claims (31)

1.一种用于显示设备的介电泳混合物，包括：
透明液体；
第一种减原色的多个第一颜色透明介电泳粒子；以及
第二种减原色的多个第二颜色透明介电泳粒子；其中
第一颜色透明介电泳粒子在透明液体中与第二颜色透明介电泳粒子相比具有不同的介电泳频率特性；并且
第一颜色透明介电泳粒子在透明液体中的介电泳移动具有与第二颜色透明介电泳粒子相比不同的速度。
2.根据权利要求1的介电泳混合物，其中与第二颜色透明介电泳粒子相比，第一颜色透明介电泳粒子具有不同的转换频率，在透明液体中的介电泳移动以该频率从朝向更高电场的移动改变为朝向更低电场的移动，或者从朝向更低电场的移动改变为朝向更高电场的移动。
3.根据权利要求1或2的介电泳混合物，其中第一颜色透明介电泳粒子具有一种介电泳频率特性，其中介电泳移动以增加的频率从朝向更高电场的移动改变为朝向更低电场的移动；并且第二颜色透明介电泳粒子具有一种介电泳频率特性，其中介电泳移动以增加的频率从朝向更低电场的移动改变到朝向更高电场的移动。
4.根据任一前述权利要求的介电泳混合物，还包括：
第三种减原色的多个第三颜色透明介电泳粒子；其中
第三颜色透明介电泳粒子在透明液体中的介电泳频率特性与第一和第二颜色透明介电泳粒子均不同。
5.根据权利要求4的介电泳混合物，其中第三颜色透明介电泳粒子在透明液体中进行介电泳移动的速度与第一和第二颜色透明介电泳粒子均不同。
6.根据在从属于权利要求2时的权利要求5所述的介电泳混合物，其中第三颜色透明介电泳粒子的转换频率与第一和第二颜色透明介电泳粒子均不同。
7.根据权利要求6的介电泳混合物，其中不同着色粒子的不同速度按照三种粒子颜色的递增的转换频率从最低速度到最高速度变化，或者从最高速度到最低速度变化。
8.根据在从属于权利要求3时的权利要求4或5所述的介电泳混合物，其中第三颜色透明介电泳粒子的转换频率至少与第一和第二颜色透明介电泳粒子中一个不同。
9.根据任一前述权利要求的介电泳混合物，其中各个颜色之间的速度上的差异包括至少两倍的差异。
10.根据权利要求9的介电泳混合物，其中各个颜色之间的速度上的差异包括十倍的差异。
11.根据任一前述权利要求的介电泳混合物，其中各个颜色之间的不同速度基本上是由不同尺寸的不同颜色的粒子决定的。
12.根据任一前述权利要求的介电泳混合物，其中混合物被封在多个聚合物囊体中。
13.一种介电泳显示设备，包括：
在其间设置有光调制层的相对的板；
包括根据任一前述权利要求的介电泳混合物的光调制层；其中
至少一个所述的板配有被设置为向光调制层提供电场的多个电极，电极被设置为使得光调制层可操作地被分成多个可单独寻址的像素，每个像素包括光调制层区域，其中当驱动电极时，提供至少一个更高电场区和至少一个更低电场区，光调制层和电极被进一步设置为使得当提供具有预定频率和持续时间的驱动电压来驱动电极时，根据与驱动电压的频率和持续时间相比的不同着色粒子的介电泳频率特性和速度之间的关系，通过光调制层的光在每个像素上进行颜色调制。
14.根据权利要求13的设备，其中所述板中的一个板配有白色反射层，使得在使用中穿过光调制层的光经过反射向回穿过光调制层，由此提供反射式显示设备。
15.根据权利要求13或14的设备，其中多个电极对于每个像素包括至少两个电极，对于该像素的电场终止于所述电极上，还包括至少另一个电极，用于调节至少一个更高电场区域和至少一个更低电场区域的相对位置。
16.根据权利要求13-15其中任一的设备，其中还包括提供在所述板中的至少一个板上的有源矩阵驱动阵列。
17.一种用于驱动介电泳显示设备的驱动电路，包括：
用于通过施加刷新交流电压来刷新设备的像素的装置，所述刷新交流电压具有频率和持续时间的一种组合或顺序施加的多种组合，以便将每种减原色的基本上所有的介电泳粒子移动至像素的刷新场区域，其中的刷新场区域包括更高电场区域或更低电场区域之中的一个预定区域；以及
用于通过施加驱动交流电压来驱动像素的装置，所述驱动交流电压具有频率和持续时间的一种组合或顺序施加的多种组合，以便将相应颜色的所需比例的介电泳粒子移动至像素的驱动场区域，其中的驱动场区域包括与刷新场区域相比的、更高电场区域或更低电场区域之中的另一个区域。
18.一种介电泳显示设备，包括：
透明液体；
多个透明青色粒子；
多个透明洋红色粒子；和
多个透明黄色粒子；其中
相同颜色的粒子具有彼此基本相同的介电泳频率特性和彼此基本相同的介电泳速度；
三种颜色的粒子的介电泳频率特性相互不同；以及
在所述三种颜色的粒子中，至少两种颜色的粒子的介电泳速度相互不同。
19.根据权利要求18的设备，其中
三种颜色的粒子的介电泳速度相互不同。
20.根据权利要求18或19的设备，还包括白色反射层。
21.一种驱动介电泳显示设备的像素的方法，其中该设备是根据权利要求13-16和18-20其中任一的设备，该方法包括：
通过施加刷新交流电压来刷新像素，所述刷新交流电压具有频率和持续时间的一种组合或顺序施加的多种组合，以便将每种颜色的基本上所有的介电泳粒子移动至像素的刷新场区域，其中的刷新场区域包括更高电场区域或更低电场区域之中的一个预定区域；以及
通过施加驱动交流电压来驱动像素，所述驱动交流电压具有频率和持续时间的一种组合或顺序施加的多种组合，以便将相应颜色的所需比例的介电泳粒子移动至像素的驱动场区域，其中的驱动场区域包括与刷新场区域相比的、更高电场区域或更低电场区域之中的另一个区域。
22.根据权利要求21的方法，其中像素的刷新场区域包括该像素的基本上所有的光调制区域。
23.根据权利要求22的方法，其中将每种减原色的基本上所有的介电泳粒子移动至刷新区域导致粒子吸收基本上所有波长的光，由此为像素提供黑色刷新模式，而根据粒子的颜色将粒子移出刷新区域将导致那些剩余的粒子只吸收某些波长的光，由此为像素提供包括白色的饱和全彩色模式。
24.根据权利要求21的方法，其中像素的驱动场区域包括该像素的基本上所有的光调制区域。
25.根据权利要求24的方法，其中将每种减原色的基本上所有的介电泳粒子移动至刷新区域导致没有任何一种波长的光被吸收，由此为像素提供白色刷新模式，而根据粒子的颜色将粒子移出刷新区域并移入驱动区域将使如此移动的粒子吸收某些波长的光，由此为像素提供包括黑色的饱和全彩色模式。
26.根据权利要求21-25其中任一的方法，其中通过驱动信号移动的粒子的一种或几种颜色是由驱动信号的一种或几种频率决定的，而通过驱动信号移动的一种或几种确定颜色的粒子比例是由每种或几种频率的驱动信号的相应持续时间决定的。
27.根据权利要求21-26其中任一的方法，包括施加这样一种频率的电压，该频率趋向于移动需要被移动的单一颜色或两种颜色的粒子并趋向于移动需要被保持不移动的单一颜色或两种颜色的粒子，施加该电压的持续时间足够长以便基本上移动需要被移动的单一颜色或两种颜色的粒子，并足够短以便使需要被保持不移动的单一颜色或两种颜色的粒子基本上不移动。
28.根据权利要求21-27其中任一的方法，其中施加刷新或驱动电压包括：施加第一频率的更长持续时间的信号，用于移动第一颜色粒子，接着施加第二频率的更短持续时间的信号，用于移动第二颜色粒子。
29.根据权利要求21的方法，其中显示设备包括根据权利要求6的介电泳混合物；
通过施加刷新电压来刷新像素的步骤包括施加单一刷新频率的电压足够长的持续时间，该持续时间的长度足以使所有颜色的基本上所有粒子移动至刷新场区域，单一刷新频率是从三种单独颜色转换频率中的最低者到三种单独颜色的转换频率中的最高者的转换频带之外的频率；
不同着色粒子的不同速度是使得：最快的着色粒子是其转换频率离刷新频率最远的颜色的粒子，而最慢的着色粒子是其转换频率离刷新频率最近的颜色的粒子；且
通过施加一种频率的电压来将仅仅一种或仅仅两种颜色的基本上所有粒子从刷新场区域移动至驱动场区域从而提供所需的显示颜色，所施加的频率超过距离将被移动的一种或几种颜色的刷新频率最远的转换频率，但是不能距离刷新频率过远以至于超过任何更远的、无需被移动的任意颜色的转换频率，所施加的电压持续足够长的持续时间以允许移动所述仅仅一种或仅仅两种颜色的基本上所有的粒子，但是该持续时间的长度又不足以允许任何无需被移动、而其转换频率介于刷新频率和所施加的频率之间的颜色的任意粒子发生移动。
30.根据权利要求21的方法，其中显示设备包括根据在从属于权利要求3时的权利要求4所述的介电泳混合物；通过在一个持续时间内施加电压使得给定颜色的粒子基本上沿所需方向移动而基本上没有沿不希望的方向移动其他的一种或两种颜色的粒子，所述的持续时间足够长从而可以移动给定颜色的粒子，但是其长度又不足以基本上移动其他一种或两种颜色的粒子。
31.根据权利要求21-30其中任一的方法，还包括通过在一个持续时间内施加驱动电压来移动所选颜色的所选比例的粒子，所述的持续时间介于足够长从而可用于移动给定颜色的基本上所有的粒子的持续时间与足够短从而基本上避免给定颜色的任意粒子发生移动的持续时间之间。
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