DE60213638T2

DE60213638T2 - Farbbildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE60213638T2
Application number: DE60213638T
Authority: DE
Inventors: M. John SHANNON; D. Ian FRENCH; N. Jeremy SANDOE
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: KR20040052224A; DE60213638D1; US7106297B2; TWI224767B; JP2005505021A; EP1438631B1; GB0124247D0; CN1568442A; CN1308762C; WO2003032070A1; EP1438631A1; US20030070929A1; ATE335220T1

Description

Diese Erfindung betrifft dielektrophoretische Farbanzeigevorrichtungen und dielektrophoretische Mischungen zur Verwendung in solchen Anzeigevorrichtungen.
Es sind viele Typen von Anzeigevorrichtungen bekannt, die verschiedene Typen von Lichtmodulationsmaterialien oder -mechanismen verwenden. Einige Beispiele sind Kathodenstrahlröhren und Flüssigkristall-, Elektrolumineszenz-, mikromechanische und elektrophoretische Anzeigevorrichtungen.
In solchen Anzeigen wird eine Anzeigefläche konventionell in Pixel aufgeteilt. Farbpixel, und daher Farbanzeigen, werden gewöhnlich erzeugt, indem jedes Pixel in drei Subpixel aufgeteilt wird, wobei jedes Subpixel eine der drei additiven Primärfarben Blau, Grün und Rot anzeigt. Um eine dieser Farben anzuzeigen, z.B. Blau, wird das blaue Subpixel in einen Ein-Modus versetzt, und die anderen zwei Subpixel werden in einen Aus-Modus versetzt, so dass nur blaues Licht angezeigt wird. Für andere Farben als Blau, Grün oder Rot wird Licht aus den verschiedenen Subpixeln nach Bedarf in unterschiedlichen Dichten addiert. Solche Anzeigen sind in der Lage, alle Farben darzustellen, oft mit hervorragenden Farbtönen.
Da diese Anzeigen aber additive Primärfarben verwenden, wird inhärent ein großer Anteil des potentiellen Ausgangslichts verschwendet, z.B., wenn die Farbe Blau angezeigt wird, werden alle blauen Wellenlängen im Licht, das auf die grünen und roten Subpixel fällt, verschwendet. Bei reflektierenden Anzeigevorrichtungen bedeutet dies grundsätzlich, dass das reflektierte Licht stets erheblich dunkler ist als das Umgebungslicht.
Demgegenüber verschwenden Techniken, die gesättigte Farben darstellen, nicht inhärent so große Anteile des potentiellen Ausgangslichts. Solche Techniken werden zum Beispiel in den meisten Farbdrucken auf Papier verwendet. Hier werden die drei subtraktiven Primärfarben Cyan, Magenta und Gelb verwendet. Um einen Bildpunkt (der einem Pixel in einer Anzeige entspricht) in einer dieser Farben zu drucken, z.B. Cyan, wird nur diese Farbe gedruckt, um den Bildpunkt zu formen. Für andere Farben als Cyan, Magenta oder Gelb wird Druckfarbe verschiedener subtraktiver Primärfarben nach Bedarf in unterschiedlichen Dichten übereinander addiert oder auf andere Weise auf der gleichen Fläche vermischt, um einen Bildpunkt zu ergeben. Licht läuft durch alle Druckfarben des Bildpunkts, wird vom Papier reflektiert und läuft dann wieder durch den Bildpunkt. Das resultierende Ausgangslicht umfasst weißes Licht abzüglich der Wellenlängen, die durch die subtraktiven Primärfarben im Druckfarb-Bildpunkt subtrahiert wurden. Weil Cyan Rot subtrahiert, Magenta Grün subtrahiert und Gelb Blau subtrahiert, können die subtraktiven Primärfarben in unterschiedlichen Dichten alle Farben ergeben. Wenn alle drei in ausreichender Dichte verwendet werden, um jeweils das ganze rote, grüne und gelbe Licht zu subtrahieren, dann wird Schwarz erzeugt.
Solch eine Anordnung ergibt ein gesättigtes Farbbild, da Licht einer gegebenen Wellenlänge, z.B. Blau, nicht verschwendet zu werden braucht, indem es auf rote und grüne Subpixel fällt.
Die eingeschränkte Verwendung der subtraktiven Primärfarben in einer Anzeigevorrichtung wurde durch US 6.120.588 für einen weiteren Typ von Anzeigevorrichtung offenbart, der eine dielektrophoretische Mischung als Lichtmodulationsmaterial verwendet (und nachstehend als dielektrophoretische Anzeigevorrichtung bezeichnet wird). Bevor weiter auf diese Offenbarung eingegangen wird, folgt nun eine kurze Erläuterung der Dielektrophorese.
Es ist bekannt, dass halbisolierende Partikel sich in einer halbisolierenden Flüssigkeit entlang eines Feldgradienten bewegen. Die Partikel bewegen sich entweder zu den hohen Feldregionen oder zu den niedrigen Feldregionen eines angelegten elektrischen Felds hin, abhängig von der Frequenz des angelegten Felds (d.h., auf welcher Seite von einer Übergangsfrequenz f₀). Das Phänomen wird Dielektrophorese genannt. Die Übergangsfrequenz f₀ ist eine komplizierte Funktion der Leitfähigkeiten und Permittivitäten der Partikel und der Flüssigkeit und liegt oft nahe an der Relaxationszeit der Grenzfläche zwischen einem Partikel und der Flüssigkeit. Eine typische dielektrophoretische Frequenzcharakteristik wird in 1 gezeigt.
Um wieder auf US 6.120.588 zurückzukommen, diese Patentschrift offenbart ein Anzeigemedium, umfassend Mikrokapseln, die Partikel mit zwei der subtraktiven Primärfarben enthalten und etwas, das als eine „innere Phase" der verbleibenden dritten subtraktiven Primärfarbe bezeichnet wird. US 6.120.588 geht davon aus, dass Partikel einer bestimmten Farbe bewegt werden können, ohne die Partikel anderer Farben zu bewegen, durch Anlegen einer jeweiligen bestimmten Frequenz des angelegten elektrischen Felds, und offenbart die Anwendung dessen zur getrennten Anzeige von (nur) drei verschiedenen Farben, d.h., einer ersten Farbe aus „Cyan und Gelb", einer zweiten Farbe aus „Cyan und Magenta" und einer dritten Farbe aus „Magenta und Gelb".
Daher gelingt es US 6.120.588 nicht, eine volle farbgesättigte Anzeige zu offenbaren, in welcher alle Kombinationen der subtraktiven Primärfarben, einschließlich Cyan, Magenta und Gelb einzeln, und verschiedene Dichten davon angezeigt werden können. Außerdem ist es aufgrund des bekannten dielektrophoretischen Verhaltens nicht klar, wie die einfarbige Partikelbewegung, auf die man sich stützt, getrennt für jede angelegte Frequenz erfolgt, ohne dass einige der Frequenzen Partikel mehr als einer Farbe bewegen.
US 6.172.798 offenbart eine der Anzeigevorrichtungen anderen Typs, die früher beschrieben wurden, nämlich eine elektrophoretische Anzeige, die die additiven Primärfarben Rot, Grün und Blau verwendet. Wie bei dielektrophoretischen Anzeigen verwenden auch elektrophoretische Anzeigen farbige Partikel, die sich in einer Flüssigkeit bewegen, doch sie verwenden Gleichstromfelder. Daher besteht eine Gleichstrom-Polaritätsabhängigkeit der Bewegungsrichtung der Partikel in der Flüssigkeit, d.h., die Bewegungsrichtung ist nicht frequenzabhängig. US 6.172.798 offenbart die Verwendung von verschiedenfarbigen Partikeln (Rot, Grün, Blau) mit verschiedenen elektrophoretischen Mobilitäten, die sich aus verschiedenen Zeta-Potentialen ergeben. Die verschiedenfarbigen Partikel werden zu beiden Seiten einer Kapsel angezogen, durch den Polaritätswechsel des elektrischen Felds, die so zeitgesteuert sind, dass sie die Trennung der verschiedenfarbigen Partikel durch die Differenz in der Mobilität erlauben. Dieses Verfahren beruht grundsätzlich darauf, dass (a) die Farben additive Primärfarben sind, d.h., angezeigtes Licht nur auf solche Farbpartikel trifft, die durch die Bewegung an die Oberseite der Kapsel gebracht wurden, und die Partikel der anderen Farben daher unter der Oberseite der Kapsel bleiben können, und (b) auf der Gleichstrom-Polaritätsabhängigkeit der Bewegungsrichtung von Partikeln in einer elektrophoretischen Mischung. Deshalb ist der in US 6.172.798 offenbarte Ansatz aus mindestens jedem der Gründe (a) und (b) auf dielektrophoretische Anzeigen oder auf eine gesättigte Vollfarbanzeige mit den subtraktiven Primärfarben nicht anwendbar.
Daher wäre es wünschenswert, eine gesättigte Vollfarbanzeige bereitzustellen, d.h., eine Anzeige mit subtraktiven Primärfarben, in welcher jede Farbkombination an jedem einzelnen Pixel angezeigt werden kann.
In einem ersten Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung eine dielektrophoretische Mischung für eine Anzeige, umfassend halbisolierende Partikel jeder der Farben Cyan, Magenta und Gelb in einer halbisolierenden Flüssigkeit, wobei die Übergangsfrequenz jeder der Farben von denen der zwei anderen getrennt ist und die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel einer bestimmten Farbe im wesentlichen gleich ist, die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel jeder jeweiligen Farbe sich aber auf signifikante Weise von den zwei anderen Farben unterscheidet. Die jeweiligen Übergangsfrequenzen der mehrfachen Partikel einer bestimmten Farbe sind im Wesentlichen gleich oder mindestens miteinander vergleichbar, im Vergleich zur Trennung der Übergangsfrequenz von denen der Partikel anderer Farben.
Bevorzugt werden sowohl verschiedene Übergangsfrequenzen als auch Bewegungsgeschwindigkeiten vorgesehen, indem für jede Farbe Partikel im Wesentlichen gleicher Größe verwendet werden, aber verschiedene Größen für die jeweiligen Farben.
In einem weiteren Aspekt ist die dielektrophoretische Mischung in Polymerkapseln eingeschlossen.
In einem weiteren Aspekt können Partikel einer oder mehrerer der Farben eine dielektrophoretische Frequenzcharakteristik mit entgegengerichteter Kraft aufweisen, wobei die Übergangsfrequenz für diese Farbe dann etwa die gleiche wie die einer anderen Farbe sein kann.
In weiteren Aspekten sind nur zwei der Farben Cyan, Magenta und Gelb eingeschlossen.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine dielektrophoretische Anzeigevorrichtung bereit, umfassend eine dielektrophoretische Mischung nach einem der oben beschriebenen Aspekte, wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, dass die dielektrophoretische Mischung in Pixel aufgeteilt ist, wobei jedes Pixel eine Hauptlichtmodulationsfläche aufweist, so dass die dielektrophoretische Mischung eine selektive Farbmodulation des Licht gewährleistet, das die Hauptlichtmodulationsfläche durchläuft, je nachdem, welche Farbpartikel in der Hauptlichtmodulationsfläche vorhanden sind, und die Vorrichtung außerdem Elektroden umfasst, die angeordnet sind, um Regionen mit hohem und niedrigem elektrischen Feld zu erzeugen.
Bevorzugt entsprechen eine oder mehrere Regionen mit hohem elektrischen Feld oder eine oder mehrere Regionen mit niedrigem elektrischen Feld der Hauptlichtmodulationsfläche, so dass Partikel in die Hauptlichtmodulationsfläche hinein oder aus ihr hinaus bewegt werden können, indem sie entweder zu Regionen mit hohem oder mit niedrigem elektrischen Feld bewegt werden.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Treiberanordnung zum Treiben der Elektroden mit Wechselspannungen, die verschiedene Frequenzen und Dauern („Impulslänge") bereitstellen, wobei die verschiedenen Frequenzen und Dauern so bestimmt werden, dass verschiedene Anteile der verschiedenen Partikelfarben abhängig von ihren Übergangsfrequenzen und Geschwindigkeiten bewegt werden. Je nachdem, welche Partikelfarbe oder -farben bewegt werden sollen, können einzelne oder mehrere Kombinationen aus Frequenz und Dauer nacheinander angelegt werden.
Bevorzugt ist die Vorrichtung eine reflektierende Anzeigevorrichtung, umfassend eine Reflektionsschicht, um Eingangslicht durch die dielektrophoretische Mischung zurück zu reflektieren.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Treiben einer dielektrophoretischen Anzeigevorrichtung bereit, umfassend das Verwenden der Treiberfrequenzwahl, um zu steuern, welche Farbpartikel in ein Pixel oder eine Hauptlichtmodulationsfläche hinein oder aus dieser hinaus bewegt werden, und das Verwenden der Spannungsimpulslänge („Dauer"), um den Anteil oder die Zahl der Partikel zu steuern, die sich bewegen.
Bevorzugt werden die Pixel bei jedem Frame aufgefrischt, wobei sie auf Schwarz zurückgesetzt werden, indem alle Farben in die Hauptlichtmodulationsfläche hinein bewegt werden, oder wobei sie auf Weiß zurückgesetzt werden, indem alle Farben aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus bewegt werden.
Weitere Aspekte der Erfindung sind wie in den beiliegenden Ansprüchen beansprucht.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine dielektrophoretische Frequenzcharakteristik zeigt;
2 die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder der verschiedenen Partikelfarben und eine Angabe der verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Partikelfarben in einer dielektrophoretischen Mischung zeigt;
3 eine schematische, nicht massstabgetreue Querschnittsansicht durch ein Pixel einer dielektrophoretische Anzeigevorrichtung zeigt, in welcher die dielektrophoretische Mischung von 2 als Lichtmodulationsmaterial verwendet wird;
4 Treiberspannungen zeigt, die während eines Frames für das Pixel von 3 angelegt werden, wenn das Pixel grünes Ausgangslicht anzeigen soll;
5 ein Schaltbild einer Aktivmatrix-Anordnung zeigt, die auf einer Grundplatte einer Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, die das Pixel von 3 umfasst;
6 vier Pixel einer weiteren dielektrophoretischen Anzeigevorrichtung zeigt, in welcher eine dielektrophoretische Mischung in transparenten Polymerkapseln eingeschlossen ist;
7 schematisch eine Weise veranschaulicht, wie Felder mit hohen und niedrigen elektrischen Feldern in den Pixeln/Kapseln von 6 erzeugt werden können;
8 schematisch eine andere Weise veranschaulicht, wie Felder mit hohen und niedrigen elektrischen Feldern in den Pixeln/Kapseln von 6 erzeugt werden können;
9 eine gegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik zeigt;
10 die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder verschiedenen Partikelfarbe und eine Angabe der verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Partikelfarben in einer anderen dielektrophoretische Mischung zeigt, in der eine der Farben eine gegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweist;
11 ein halbisolierendes Schalenstruktur-Partikel mit einer gegengerichteten dielektrophoretischen Frequenzcharakteristik zeigt;
12 die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder verschiedenen Partikelfarbe und eine Angabe der verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Partikelfarben in einer anderen dielektrophoretische Mischung zeigt;
13 eine Elektrodenanordnung zeigt, die verwendet werden kann, um eine andere Anordnung von Regionen mit hohen und niedrigen Feldern bereitzustellen;
14 die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder verschiedenen Partikelfarbe und eine Angabe der verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Partikelfarben in einer anderen dielektrophoretische Mischung zeigt, in der eine der Farben eine gegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweist;
15 die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder verschiedenen Partikelfarbe und eine Angabe der verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Partikelfarben in einer anderen dielektrophoretische Mischung zeigt, in der eine der Farben eine gegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweist;
16 die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder verschiedenen Partikelfarbe und eine Angabe der verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Partikelfarben in einer anderen dielektrophoretische Mischung zeigt, in der eine der Farben eine gegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweist;
17 die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder verschiedenen Partikelfarbe und eine Angabe der verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Partikelfarben in einer anderen dielektrophoretische Mischung zeigt; und
18 die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder verschiedenen Partikelfarbe und eine Angabe der verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Partikelfarben in einer anderen dielektrophoretische Mischung zeigt, in der eine der Farben eine gegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweist.
Wie oben in der Einleitung erwähnt, bewegen sich halbisolierende Partikel unter dem Phänomen, das Dielektrophorese genannt wird, entlang eines Feldgradienten in einer halbisolierenden Flüssigkeit. Die Partikel bewegen sich entweder zu den relativ höheren Feldregionen oder zu den relativ niedrigeren Feldregionen eines angelegten elektrischen Felds, abhängig von der Frequenz des angelegten Felds (d.h., auf welcher Seite von einer Übergangsfrequenz f₀).
In der ersten Ausführungsform werden transparente farbige Partikel, jede mit einer dielektrophoretischen Frequenzcharakteristik etwa der in 1 gezeigten Form, in einer transparenten Flüssigkeit verwendet. 1 zeigt einen Plot 1, der die Kraft an einem Partikel zeigt, die auf den dielektrophoretischen Effekt als eine Funktion der angelegten Frequenz (f) zurückzuführen ist, die durch die Frequenzachse 2 dargestellt ist. In 1 dient die Frequenzachse 2 auch dazu, anzuzeigen, ob die Kraft am Partikel zu der Region mit relativ höherem Feld gerichtet ist, die durch den „positiven" Abschnitt 3H der Kraftachse angezeigt wird, d.h., dort, wo der Plot 1 über der Frequenzachse 2 liegt, oder ob die Kraft am Partikel zu der Region mit relativ niedrigerem Feld gerichtet ist, die durch den „negativen" Abschnitt 3L der Kraftachse angezeigt wird, d.h., dort, wo der Plot 1 unter der Frequenzachse 2 liegt. Auch die Übergangsfrequenz f₀ wird gezeigt, d.h., die Frequenz, bei der die Kraft am Partikel zwischen dem Gerichtetsein zur Region mit höherem Feld und dem Gerichtetsein zur Region mit niedrigerem Feld wechselt.
In dieser Ausführungsform wird eine dielektrophoretische Mischung verwendet, umfassend eine transparente Flüssigkeit, die mehrere transparente Partikel jeder der drei subtraktiven Primärfarben enthält, d.h., Cyan, Magenta und Gelb. Die transparente Flüssigkeit ist Wasser mit Kaliumchlorid, das darin aufgelöst ist, um dessen Leitfähigkeit zu regeln. Es versteht sich aber, dass jede andere geeignete halbisolierende transparente Flüssigkeit verwendet werden kann, wobei eine andere Möglichkeit zum Beispiel Isopar ist, was eine organische transparente Flüssigkeit ist.
Es versteht sich, dass ein transparentes Cyan-Partikel eines ist, das rotes Licht im wesentlichen absorbiert, aber blaues und grünes Licht (das zusammen Cyan ergibt) im wesentlichen durchlässt, ein transparentes Magenta-Partikel eines ist, das grünes Licht im wesentlichen absorbiert, aber blaues und rotes Licht (das zusammen Magenta ergibt) im wesentlichen durchlässt, und ein transparentes Gelb-Partikel eines ist, das blaues Licht im wesentlichen absorbiert, aber grünes und rotes Licht (das zusammen Gelb ergibt) im wesentlichen durchlässt.
Die mehrfachen Partikel jeder Einzelfarbe sind so beschaffen, dass sie im Wesentlichen die gleiche dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweisen, insbesondere im Wesentlichen die gleiche Übergangsfrequenz f₀ wie die anderen. Doch die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik, insbesondere die Übergangsfrequenz f₀ ist zwischen den drei Farben unterschiedlich. 2 zeigt, im gleichen Format, und, falls zutreffend, mit denselben Bezugszeichen wie in 1, die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder der drei Partikelfarben, nämlich den Plot 1C für die Cyan-Partikel mit der Übergangsfrequenz f_0C, den Plot 1M für die Magenta-Partikel mit der Übergangsfrequenz f_0M und den Plot 1Y für die Gelb-Partikel mit der Übergangsfrequenz f_0Y. Die Plots 1C, AM und 1Y wurden in 2 normalisiert, so dass die Kräfte an den Partikeln von den Übergangsfrequenzen fort für jede Farbe auf gleichem Niveau dargestellt werden, obwohl die Kräfte in der Praxis nicht für jede Farbe die gleiche Stärke aufweisen müssen. Auch ist die Frequenzachse 2 ist nicht maßstabsgetreu gezeichnet und statt dessen in 2 angepasst, um die auseinanderliegenden Übergangsfrequenzen der drei Farben zu verdeutlichen. In dieser Ausführungsform sind die Übergangsfrequenzen wie folgt: f_0C = 25 kHz, f_0M = 250 kHz und f_0Y = 2,5 MHz.
Die mehrfachen Partikel jeder einzelnen Farbe weisen im Wesentlichen die gleiche auf den elektrophoretischen Effekt zurückzuführende Geschwindigkeit in der transparenten Flüssigkeit auf. Doch die Geschwindigkeit zwischen den drei Farben ist unterschiedlich, mit zunehmender Geschwindigkeit in umgekehrter Reihenfolge im Vergleich zur Zunahme der Übergangsfrequenz, d.h., die Cyan-Partikel sind schneller als Magenta-Partikel, die ihrerseits schneller sind als die Gelb-Partikel, wie in 2 durch den zunehmenden Partikelgeschwindigkeitsanzeiger 20 angegeben. In dieser Ausführungsform ist die Geschwindigkeit der Cyan-Partikel in der Größenordnung von zehn mal größer als die der Magenta-Partikel, die ihrerseits in der Größenordnung von zehn mal größer ist als die der Gelb-Partikel. Diese Differenz ist besonders geeignet, da sie die zuverlässige Trennung der Farben erlaubt (wie weiter unten beschrieben), während sie keine übermäßig langen Verzögerungen bewirkt. Die Mischung kann aber mit anderen Geschwindigkeitsunterschieden geformt werden, vorausgesetzt, diese Unterschiede reichen aus, um entlang der Leitungen verwendet zu werden, die in dieser und anderen Ausführungen weiter unten beschrieben werden. Wenn geeignet, können Differenzen geringerer Größe verwendet werden, einschließlich zum Beispiel einer Differenz um den Faktor zwei.
Demnach müssen die transparenten Partikel eine zunehmende Übergangsfrequenz und eine abnehmende Geschwindigkeit haben, wenn man Cyan, dann Magenta und dann Gelb in Betracht zieht. Jede geeigneten transparenten halbisolierenden Partikel können verwendet werden. Die verschiedenen Anforderungen können durch jede geeignete Materialwahl usw. erreicht werden. Doch in dieser Ausführungsform werden sowohl die zunehmende Übergangsfrequenz als auch die abnehmende Geschwindigkeit auf praktische Weise erreicht, indem unterschiedlich große Partikel desselben halbisolierenden Materials verwendet werden, nämlich Latex, das in der entsprechenden Farbe gefärbt ist. Die Partikel jeder der drei Farben sind im wesentlichen sphärisch geformt und können zum Beispiel etwa die folgenden Durchmesser haben: Cyan-Partikel = 8 μm; Magenta-Partikel = 2 μm; Gelb-Partikel = 0,5 μm.
Die weiteren Einzelheiten, die in 2 angegeben sind, betreffen eine mögliche Arbeitsweise für eine Anzeigevorrichtung mit der oben beschriebenen Mischung und werden weiter unten beschrieben.
3 zeigt eine schematische, nicht massstabgetreue Querschnittsansicht durch ein Beispielpixel 22 einer dielektrophoretischen Anzeigevorrichtung, in der die oben beschriebene dielektrophoretische Mischung als Lichtmodulationsmaterial verwendet wird. Die oben erwähnte transparente Flüssigkeit (durch das Bezugszeichen 24 angezeigt) wird zwischen zwei Platten gehalten, die praktischerweise als Deckplatte 26, die transparent ist, und Grundplatte 28 bezeichnet werden können. Diese Platten können aus jedem konventionellen Plattenmaterial bestehen, wie z.B. Materialien, die konventionell für Anzeigeplatten benutzt werden, wie Glas oder Kunststoff. Wenn, wie in 3, die weiße Reflektionsschicht 29 auf der oberen (d.h., inneren) Fläche der Grundplatte 28 angeordnet ist, braucht die Grundplatte 28 nicht transparent zu sein. Doch die weiße Reflektionsschicht 29 kann alternativ dazu auf der unteren (d.h., äußeren) Fläche der Grundplatte 28 angeordnet sein, wobei die Grundplatte 28 in diesem Fall transparent sein muss.
Die oben erwähnten transparenten Cyan-Partikel (die durch das Bezugszeichen 32 angegeben sind), die Magenta-Partikel (die durch das Bezugszeichen 34 angegeben sind) und die Gelb-Partikel (die durch das Bezugszeichen 36 angegeben sind) sind in der transparenten Flüssigkeit 24 enthalten.
Elektroden 30 aus jedem geeigneten aufgetragenen Stromleiter sind auf der oberen (d.h. inneren) Fläche der Grundplatte 28 vorgesehen. Die Elektroden 30 sind im Vergleich zur Fläche, die zwischen ihnen liegt, nur über einer kleinen Fläche angeordnet, d.h., nur über einem kleinen Abschnitt der Pixelfläche. In Betrieb werden die Elektroden 30 mit Wechselspannung betrieben, um ein elektrisches Feld zwischen den zwei Elektroden 30 zu erzeugen, das in 3 durch Feldlinien 38 dargestellt ist. Das elektrische Feld weist Feldregionen 40 mit relativ höherer Stärke in der Nachbarschaft der Elektroden auf, wo die Feldlinien relativ näher zusammenliegen, und eine Feldregion 42 mit relativ niedrigerer Stärke in der Hauptfläche zwischen den Elektroden 30 und durch die Tiefe der Flüssigkeit zwischen den Platten 26 und 28 hindurch, wo die Feldlinien relativ weiter auseinanderliegen, wie im Prinzip schematisch in 3 zu sehen.
In Betrieb wird das Eingangslicht 44 auf die transparente Deckplatte 26 gerichtet oder fällt darauf ein, läuft dann durch die transparente Flüssigkeit 24, wird von der weißen Reflektionsschicht 29 reflektiert, läuft durch die die transparente Flüssigkeit 24 zurück und tritt durch die transparente Deckplatte 26 wieder aus, um Ausgangslicht 46 zu ergeben (das Eingangslicht 44 und das Ausgangslicht 46 sind übrigens in 3 lediglich der Klarheit halber in einem Winkel zur Platte 26 dargestellt). Das Eingangslicht 44 kann zum Beispiel Tageslicht oder jedes andere Umgebungslicht sein. Da die Elektroden 30 im Vergleich zur Fläche der Pixel 22 relativ kleinflächig sind, wird die Farbe des Ausgangslichts im wesentlichen durch jene Partikel moduliert, die in der Hauptregion 42 mit niedrigem Feld sind (d.h., dies ist die Hauptmodulationsfläche), und wird durch jene Partikel, die in den Regionen 40 mit hohem Feld sind, nicht signifikant beeinflusst.
Die Regionen 40 mit höherem Feld und die Regionen 42 mit niedrigerem Feld entsprechen den zwei möglichen Kraftrichtungen (jeweils 3H und 3L) an den Partikeln den dielektrophoretischen Frequenzcharakteristik-Plots für jede Partikelfarbe entsprechend, wie in 2 gezeigt.
Wieder auf 2 Bezug nehmend, zeigt diese ferner vier Steuerfrequenzen f₁, f₂, f₃ und f₄, die verwendet werden, um die Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform zu steuern. Die Steuerfrequenz f₁ ist niedriger als f_0C, die Steuerfrequenz f₂ liegt zwischen f_0C und f_0M, die Steuerfrequenz f₃ liegt zwischen f_0M und f_0Y, und die Steuerfrequenz f₄ ist höher als f_0Y.
Wie in 2 zu sehen, liegt bei einer Steuerfrequenz f₁ jeder der Plots 1C, 1M und 1Y über der Frequenzachse 2, d.h., die Kraft an den Partikeln jeder der drei Farben ist zu den Regionen 40 mit hohem Feld gerichtet, die in Bezug auf das in 3 gezeigte Pixel beschrieben wurden. Wenn das elektrische Feld von 3 bei der Steuerfrequenz f₁ angelegt wird, neigen die Partikel aller drei Farben demnach dazu, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen, d.h., aus der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels heraus.
Bei einer Steuerfrequenz f₂ liegen die Plots 1M und 1Y noch über der Frequenzachse 2, doch der Plot 1C liegt unter der Frequenzachse 2. Daher wird die Kraft an den Magenta- und Gelb-Partikeln zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin gerichtet sein, wogegen die Kraft an den Clan-Partikeln zur Region 42 mit niedrigem Feld hin gerichtet ist. Wenn das elektrische Feld von 3 bei der Steuerfrequenz f₂ angelegt wird, neigen die Magenta- und Gelb-Partikel demnach dazu, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen, d.h., aus der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels heraus, wogegen die Cyan-Partikel dazu neigen, sich zur Region 42 mit niedrigem Feld hin zu bewegen, d.h., in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels hinein.
Bei einer Steuerfrequenz f₃ liegt nur noch der Plot 1Y über der Frequenzachse 2, und die Plots 1C und 1M liegen unter der Frequenzachse 2. Daher wird die Kraft an den Gelb-Partikeln zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin gerichtet sein, wogegen die Kraft an den Cyan- und Magenta-Partikeln zur Region 42 mit niedrigem Feld hin gerichtet ist. Wenn das elektrische Feld von 3 bei der Steuerfrequenz f₃ angelegt wird, neigen die Gelb-Partikel demnach dazu, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen, d.h., aus der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels heraus, wogegen die Magenta- und Cyan-Partikel dazu neigen, sich zur Region 42 mit niedrigem Feld hin zu bewegen, d.h., in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels hinein.
Bei einer Steuerfrequenz f₄ liegt schließlich jeder der Plots 1C, 1M und 1Y unter der Frequenzachse 2, d.h., die Kraft an den Partikeln jeder der drei Farben ist zu der Region 42 mit niedrigem Feld hin gerichtet. Wenn das elektrische Feld von 3 bei der Steuerfrequenz f₄ angelegt wird, neigen die Partikel aller drei Farben demnach dazu, sich zu der Region 42 mit niedrigem Feld hin zu bewegen, d.h., in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels hinein.
Die Erzeugung von verschiedenen Anzeigefarben wird nun für einen einfachen Fall beschrieben, in dem für jede Partikelfarbe, die in der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels erzeugt werden soll, im wesentlichen alle Partikel dieser Farbe des Pixels in dieser Fläche vorgesehen werden.
Das Pixel 22 ist ein Pixel einer Pixelanordnung der Anzeigevorrichtung. Die Pixel der Anordnung werden auf konventionelle Weise der Reihe nach adressiert, um ein Frame des anzuzeigenden Bilds zu ergeben. Das Pixel 22 wird bei jedem Frame adressiert, mit den folgenden Signalen, die an die Elektroden angelegt werden.
Zuerst, um das Pixel „aufzufrischen", wird eine Wechselspannung bei der Frequenz f₄ angelegt, wodurch die Partikel aller drei Farben dazu neigen, sich in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein zu bewegen, d.h., in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels. Diese Spannung bei der Frequenz f₄ wird für eine Dauer angelegt, die lang genug ist, um im wesentlichen allen Partikeln selbst der langsamsten Partikelfarbe, nämlich den Gelb-Partikeln, die Bewegung in die Hauptlichtmodulationsfläche zu gestatten (solch eine Dauer oder „Impulslänge" wird nachstehend als „lang" bezeichnet, mit der Notation „L"). In diesem Beispiel ist diese Dauer L = 5 ms. Da dies bedeutet, dass im wesentlichen alle Partikel jeder der drei Farben sich nun in der Hauptlichtmodulationsfläche befinden, werden alle Wellenlänge des Eingangslichts 44 gesperrt, und das Pixel erscheint schwarz.
Wenn das Pixel in diesem Bild Schwarz anzeigen soll, ist die Adressierung nun abgeschlossen. Doch wenn das Pixel eine Farbe oder Weiß anzeigen soll, dann muss eine oder mehrere weitere Wechselspannungen angelegt werden, um Partikel bestimmter Farben aus der Region 42 mit niedrigem Feld heraus und in die Regionen 40 mit hohem Feld hinein zu bewegen, um nur die Partikelfarben übrig zu lassen, die zur Anzeige der für das Pixel benötigten Farbe notwendig sind (d.h., das Entfernen aller Farben ergibt ein weißes Ausgangslicht, da keine Partikel übrig sind; das Entfernen von Farbpaaren und das Übriglassen nur der Cyan-, Magenta- oder Gelb-Partikel ergibt jeweils zyanfarbenes, magentafarbenes oder gelbes Ausgangslicht; das Entfernen nur der Gelb-Partikel und das Übriglassen der Cyan- und Magenta-Partikel ergibt blaues Ausgangslicht; das Entfernen nur der Magenta-Partikel und das Übriglassen der Cyan- und Gelb-Partikel ergibt grünes Ausgangslicht; und das Entfernen nur der Cyan-Partikel und das Übriglassen der Magenta- und Gelb-Partikel ergibt rotes Ausgangslicht).
Je nachdem, welche Farbe oder Farben aus der Region 42 mit niedrigem Feld fort zu den Regionen 40 mit hohem Feld bewegt werden sollen, werden verschiedene Frequenzen und verschiedene Dauern benutzt, wie folgt.
Wieder auf 2 Bezug nehmend, wird die Frequenz f₃ benutzt, um nur die Gelb-Partikel zu entfernen, weil bei f₃ nur die Gelb-Partikel dazu neigen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen. Damit die Gelb-Partikel (die langsamste der Farben) zudem Zeit genug haben, sich zur Region mit hohem Feld zu bewegen, wird die Wechselspannung der Frequenz f₃ für die oben definierte lange Dauer angelegt.
Die Frequenz f₂ wird dementsprechend verwendet, um sowohl die Gelb- als auch die Magenta-Partikel zu bewegen, weil bei f₂ diese beiden Partikelfarben, aber nicht die Cyan-Partikel, dazu neigen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen. Wie bei der Bewegung nur der Gelb-Partikel wird diese Wechselspannung der Frequenz f₂ für die oben definierte lange Dauer angelegt, damit die Gelb-Partikel genug Zeit haben, sich zu den Regionen mit hohem Feld zu bewegen. Da die Magenta-Partikel sich mit größerer Geschwindigkeit bewegen als die Gelb-Partikel, reicht diese lange Dauer auch aus, um den Magenta-Partikeln genug Zeit zu lassen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu bewegen.
Dementsprechend wird die Frequenz f₁ benutzt, um alle drei Partikelfarben zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu bewegen, wieder mit der langen Dauer, um den langsamen Gelb-Partikeln genug Zeit zu lassen, sich dorthin zu bewegen.
Es ist anzumerken, dass die obigen Auswählen die Grenze der Farbpartikel-Auswahlen darstellen, die durch die Frequenzsteuerung allein bewegt werden können. Dies deshalb, weil es erforderlich ist, Frequenzen zu verwenden, die weiter von der Auffrischfrequenz (hier ist die Auffrischfrequenz f₄) entfernt sind, um Bewegung in Farben zu erzeugen, deren Übergangsfrequenzen weiter von der Auffrischfrequenz entfernt sind, weil die anderen Farben, deren Übergangsfrequenzen näher an der Auffrischfrequenz liegen, inhärent ebenfalls bewegt werden.
Andere Auswahlen von Farben, die bewegt werden sollen, werden erreicht, indem die Dauer der angelegten Wechselspannung in Beziehung auf die verschiedenen Partikelgeschwindigkeiten, die oben genannt wurden, wie folgt variiert wird.
Die Frequenz f₂ wird benutzt, um nur die Magenta-Partikel zu entfernen, wird aber nur für eine Dauer angelegt, die lang genug ist, um im wesentlichen allen Magenta-Partikeln die Bewegung zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu erlauben, aber nicht lang genug, um den sich langsamer bewegenden Gelb-Partikeln das Verlassen der Region 42 mit niedrigerem Feld zu erlauben (solch eine Dauer oder „Impulslänge" wird nachstehend als „mittel" bezeichnet, mit der Notation „M"). In diesem Beispiel entspricht diese Dauer M = 500 μs.
Um die Cyan- und Magenta-Partikel zu entfernen, nicht aber die Gelb-Partikel, wird die Frequenz f₁ benutzt, sie wird aber nur für die oben definierte mittlere Dauer angelegt, damit die Gelb-Partikel wieder nicht die Zeit haben, die Region 42 mit niedrigerem Feld zu verlassen.
Die Frequenz f₁ wird auch benutzt, um nur die Cyan-Partikel zu entfernen, wird aber nur für eine Dauer angelegt, die lang genug ist, damit sich im wesentlichen alle Cyan-Partikel zu den Regionen 40 mit hohem Feld bewegen können, aber nicht lang genug, um den sich langsamer bewegenden Magenta- oder Gelb-Partikeln das Verlassen der Region 42 mit niedrigerem Feld zu erlauben (solch eine Dauer oder „Impulslänge" wird nachstehend als „kurz" bezeichnet, mit der Notation „S"). In diesem Beispiel entspricht diese Dauer S = 50 μs.
Die obigen Kombinationen können in Tabellenform dargestellt werden, wie in Tabelle 1 gezeigt, wo die Farben, die aus der Region 42 mit niedrigerem Feld (d.h., der Hauptlichtmodulationsfläche) heraus zu den Regionen 40 mit hohem Feld bewegt werden, aufgelistet sind.
Tabelle 1
Es ist zu sehen, dass keine der obigen Frequenz/Dauer-Einzelkombinationen die Entfernung der Cyan- und Gelb-Partikel, aber nicht der Magenta-Partikel erreicht. Dies wird dennoch erreicht, indem eine Wechselspannung der Frequenz f₃ für die lange Dauer angelegt wird, um die Gelb-Partikel zu entfernen, gefolgt von einer Wechselspannung der Frequenz f₁ für die kurze Dauer, um die Cyan-Partikel zu entfernen. (Es ist anzumerken, dass diese nicht in umgekehrter Reihenfolge angelegt werden können, da die Spannung mit langer Dauer bei der Frequenz f₃ die Cyan-Partikel sonst in die Region 42 mit niedrigem Feld zurückbringen würde.)
4 zeigt beispielhaft die Steuerspannungen, die für das Pixel 22 während eines Frames 58 von 100 ms Länge angelegt werden, wenn das Pixel 22 grünes Ausgangslicht erzeugen soll, indem es die Gelb- und Cyan-Partikel in der Region 42 mit niedrigerem Feld lässt. Zuerst wird die bei der Frequenz f₄ angelegte Spannung 5 ms lang angelegt, was einen Auffrischvorgang bewirkt, in dem das Pixel auf Schwarz zurückgesetzt wird (durch das Bezugszeichen 52 angezeigt). Dann wird die bei der Frequenz f₂ angelegte Spannung 500 μs lang angelegt, was die Entfernung der Magenta-Partikel bewirkt (durch das Bezugszeichen 54 angezeigt). Während der restlichen Zeit des Frames 58 ergeben die verbleibenden Gelb- und Cyan-Partikel ein grün gefärbtes Anzeigelicht (durch das Bezugszeichen 56 angezeigt). 4 zeigt ferner den Beginn des nächsten Frames, wo die bei der Frequenz f₄ angelegte Spannung wieder angelegt wird, um das Pixel wieder auf Schwarz zurückzusetzen (durch das Bezugszeichen 60 angezeigt).
5 zeigt ein Schaltbild einer Aktivmatrix-Anordnung 62, die auf der Grundplatte 28 der Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, um dem Pixel 22 und den anderen Pixeln der Vorrichtung die oben beschriebenen angelegten Spannungen zuzuführen (der Klarheit halber wird die Anordnung nur für das Pixel 22 und fünf andere Pixel gezeigt, nämlich die Pixel 22a–22e, umfasst aber in der Praxis viel mehr Pixel). Die Spannungen werden an jedes der Pixel 22a–22e über einen jeweiligen Dünnschichttransistor (TFT) angelegt. Die Pixel und TFTs sind in Zeilen und Spalten angeordnet. Jede Zeile ist mit einer Adressleitung 72, 73 zum Wählen der Pixel versehen, um eine Zeile auf einer Zeitbasis anzusteuern (durch Einschalten der jeweiligen TFTs). Jede Spalte ist mit einer separaten Datenleitung 64–66 versehen, um das angelegte Spannungssignal zuzuführen, und Erdungsleitungen 70, 71 werden von zwei benachbarten Spalten gemeinsam benutzt, wie gezeigt. In Betrieb wird die Pixeladressierung auf zeilenweiser Basis mit konventioneller Anzeigesteuerelektronik durchgeführt, die geeignet ist, die verschiedenen Frequenzen und Dauern bereitzustellen, die oben beschrieben wurden.
Im obigen einfachen Fall werden für jede Partikelfarbe, die in der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels erzeugt werden soll, im wesentlichen alle Partikel dieser Farbe des Pixels in dieser Fläche angeordnet. Um statt dessen auch Farbmischungen (Farbtöne) mit unterschiedlichen Anteilen oder Dichten der Farbpartikel der jeweiligen subtraktiven Primärfarben anzuzeigen, werden die jeweiligen Frequenzen für Dauern angelegt, die zwischen den oben definierten kurzen, mittleren und langen Dauern liegen. Dies bewegt die erforderlichen Anteile jeder Partikelfarbe aus der Region 42 mit niedrigem Feld heraus und in die Regionen 40 mit hohem Feld hinein.
6 zeigt vier Beispielpixel einer Anzeigevorrichtung einer weiteren Ausführungsform (schematisch und nicht maßstabsgerecht). In dieser Ausführungsform ist eine dielektrophoretische Mischung des oben beschriebenen Typs in transparenten Polymerkapseln 90 (auch als Mikrokapseln bekannt) eingeschlossen, mit Hilfe von bekannten Techniken, die zum Beispiel in US 5.961.804 offenbart werden. Jede Kapsel 90 enthält die transparente Flüssigkeit 24, transparente cyanfarbene Partikel 32, transparente magentafarbene Partikel 34 und transparente gelbe Partikel 36. Die Vorrichtung umfasst wieder eine transparente Deckplatte 26 und eine Grundplatte 28, wobei die Grundplatte 28 eine weiße Reflektionsschicht 29 aufweist, die darauf vorgesehen ist.
Die Deckplatte 26 und die Grundplatte 28 sind um eine Entfernung beabstandet, die etwa dem Durchmesser der Kapseln 90 entspricht, so dass sie eine Kapselschicht mit der Dicke einer Kapsel ergeben. Das Eingangslicht 44 läuft also durch eine Kapsel 90, wird von der weißen Reflektionsschicht 29 reflektiert, läuft wieder durch die Kapsel 90 und tritt aus der Vorrichtung als Ausgangslicht aus, das den Farbpartikeln, die es durchlaufen hat, entsprechend moduliert worden ist.
Relative großflächige Elektroden 30a–30d, die sich über die Mehrheit der Breite der Kapsel 90 erstrecken, sind auf der Innenfläche der Grundplatte 28 vorgesehen. Relativ kleinflächige Elektroden 31a–31d, die sich nur über dem äußersten Teil der Kapsel 90 und den Lücken zwischen angrenzenden Kapseln erstrecken, sind auf der Innenfläche der transparenten Deckplatte 26 vorgesehen. Die Anordnung der Elektroden 30a–d und 31a– d erlaubt jeder der Kapseln oder mehreren Kapseln, als ein Pixel der Anzeigevorrichtung zu dienen.
Jedes Pixel wird mit angelegten Spannungen verschiedener Frequenz und/oder Dauer adressiert, wie oben für die erste Ausführungsform beschrieben, um die verschiedenen Anzeigefarben auf gleiche Weise wie oben beschrieben zu erreichen, außer bei anderslautender Angabe im folgenden. Insbesondere Regionen mit niedrigem und hohem Feld sind wieder vorgesehen, und zwar so, dass die Region mit niedrigem Feld im wesentlichen der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels entspricht, d.h., der Fläche über den jeweiligen großen Elektroden 30a–d auf der Grundplatte 28, und die Region mit hohem Feld im wesentlichen einer viel kleineren Fläche entspricht, der Fläche unter den jeweiligen kleinen Elektroden 31a–d auf der transparenten Deckplatte 26. Je nach Überlappung dieser Flächen können die oberen Elektroden 31a–31d in Form von transparenten Elektroden vorgesehen werden.
7 veranschaulicht schematisch eine Weise, wie in den Pixeln/Kapseln von 6 die Regionen mit hohem und niedrigem Feld geschaffen werden können. Die Merkmale der Vorrichtung werden durch die gleichen Bezugszeichen wie in 6 angezeigt. Der Klarheit halber wird nur ein Pixel/eine Kapsel dargestellt. Auch der Klarheit halber wurden die weiße Reflektionsschicht 29 und die Farbpartikel 32, 34, 36 in 7 ausgelassen.
Die zwei Elektroden 31a, 31b auf der transparenten Deckplatte 26 beiderseits der Kapsel werden jeweils mit dem gleichen Wechselpotential angesteuert, das relativ zum Potential der Elektrode 30a angesteuert wird, das auf der Grundplatte 28 vorgesehen ist (d.h., unter der Kapsel 90). Dadurch werden elektrische Felder zwischen der Elektrode 31a und der Elektrode 30a erzeugt, die durch Feldlinien 38a dargestellt sind, und zwischen der Elektrode 31b und der Elektrode 30a, die durch Feldlinien 38b dargestellt sind.
Die elektrischen Felder weisen jeweilige Feldregionen 40a, 40b mit relativ höherer Stärke in der Nachbarschaft der oberen Elektroden 31a, 31b auf, wo die Feldlinien 38a, 38b relativ näher zusammenliegen, und eine Feldregion 42 mit relativ niedrigerer Stärke in der Hauptfläche über der unteren Elektrode 30a, wo die Feldlinien 38a, 38b relativ weiter auseinanderliegen, wie im Prinzip schematisch in 7 zu sehen.
8 veranschaulicht schematisch eine andere Weise, wie in den Pixeln/Kapseln von 6 die Regionen mit hohem und niedrigem Feld erzeugt werden können. Die Merkmale der Vorrichtung werden wieder durch die gleichen Bezugszeichen wie die in 6 verwendeten angezeigt. Der Klarheit halber wird wieder nur ein Pixel/eine Kapsel dargestellt. Auch der Klarheit halber wurden die weiße Reflektionsschicht 29 und die Farbpartikel 32, 34, 36 in 8 wieder ausgelassen.
Die zwei Elektroden 31a, 31b auf der transparenten Deckplatte 26 beiderseits der Kapsel werden mit dem Wechselpotential zwischen diesen angesteuert, zum Beispiel zwischen 0 und 10 Volt. Dadurch wird ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 31a und der Elektrode 30a erzeugt, die durch Feldlinien 38a dargestellt sind, und zwischen der Elektrode 31b und der Elektrode 30a, das durch Feldlinien 38 dargestellt ist.
Das elektrische Feld weist Feldregionen 40a, 40b mit relativ höherer Stärke in der Nachbarschaft der oberen Elektroden 31a, 31b auf, wo die Feldlinien 38 relativ näher zusammenliegen, und eine Feldregion 42 mit relativ niedrigerer Stärke in der Hauptfläche über der unteren Elektrode 30a, wo die Feldlinien 38 relativ weiter auseinanderliegen, wie im Prinzip schematisch in 8 zu sehen.
In diesem Beispiel wird das elektrische Feld durch die Elektrode 30a verändert, die auf der Grundplatte 28 (d.h., unter der Kapsel 90) vorgesehen ist, um die Verteilung der farbigen Partikel im Pixel zu verbessern. Solch eine Anordnung und Technik kann in anderen Ausführungsformen angewandt werden, wo sie geeignet ist. In diesem Beispiel wurde die Region 42 mit niedrigerem Feld modifiziert, indem sie weiter in die Tiefe der Partikel 90 ausgedehnt wurde, als dies sonst aufgrund der Elektrode 30a der Fall wäre, die zwischen den Wechselpotentialen der oberen Elektroden 31a, 31b auf ein Potential von etwa 5 Volt gehalten wird.
In den obigen Ausführungsformen weist jede Partikelfarbe eine dielektrophoretische Frequenzcharakteristik etwa der in 1 gezeigten Form auf. Doch andere Partikel, zum Beispiel komplexere Partikel mit mehrlagigen Strukturen, weisen jedoch eine dielektrophoretische Frequenzcharakteristik der in 9 gezeigten Form auf (in welcher gleichen Merkmalen wie in 1 die gleichen Bezugszeichen zugewiesen wurden). 9 zeigt einen Plot 201, der die Kraft an einem Partikel zeigt, die auf den dielektrophoretischen Effekt als einer Funktion der angelegten Frequenz (f) zurückzuführen ist. Wie beim vorherigen Plot 1 in 1 wechselt die Kraft am Partikel wieder auf beiden Seiten einer Übergangsfrequenz f₀, zwischen dem Gerichtetsein zu einer Region mit höherem Feld (3H) hin und dem Gerichtetsein zu einer Region mit niedrigerem Feld (3L) hin. Doch der Plot 201 (und daher die in 9 gezeigte dielektrophoretische Frequenzcharakteristik) weicht vom Plot 1 (und daher von der in 1 gezeigten dielektrophoretischen Frequenzcharakteristik) darin ab, dass die Richtung der Kraft an den Partikeln (und daher die dielektrophoretische Bewegung der Partikel) beim Plot 201 mit zunehmender Frequenz von der Region mit niedrigerem Feld zu der Region mit höherem Feld wechselt, wogegen die Richtung der Kraft an den Partikeln (und daher die dielektrophoretische Bewegung der Partikel) beim Plot 1 mit zunehmender Frequenz von der Region mit höherem Feld zu der Region mit niedrigerem Feld wechselt. Dies kann als dielektrophoretische Kraft mit umgekehrten Vorzeichen bezeichnet werden, oder als eine entgegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik.
In einem weiteren Bereich von Ausführungsformen werden die oben beschriebenen Ausführungsformen alle mit Gelb-Partikeln implementiert, die eine dielektrophoretische Kraft mit umgekehrtem Vorzeichen aufweisen (d.h., eine dielektrophoretische Frequenzcharakteristik, wie durch Plot 201 von 9 dargestellt, statt wie durch Plot 1 von 1 dargestellt).
10 zeigt die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik jeder der drei Partikelfarben, nämlich den Plot 1C für die Cyan-Partikel mit der Übergangsfrequenz f_0C, den Plot 1M für die Magenta-Partikel mit der Übergangsfrequenz f_0M und den Plot 201Y für die Gelb-Partikel mit der Übergangsfrequenz f_0Y. Die Plots 1C, AM und 201Y wurden in 10 normalisiert, so dass die Kräfte an den Partikel von den Übergangsfrequenzen fort für jede Farbe auf gleichem Niveau angezeigt werden, obwohl die Kräfte in der Praxis nicht für jede Farbe die gleiche Stärke aufweisen müssen. Auch ist die Frequenzachse 2 nicht maßstabsgetreu gezeichnet und statt dessen in 10 angepasst, um einen signifikanten Abstand der Übergangsfrequenzen der zwei Farben mit gleichgerichteter dielektrophoretischer Frequenzcharakteristik zu verdeutlichen, nämlich Cyan und Magenta. Die Übergangsfrequenz der Gelb-Partikel kann praktischerweise nahe bei oder gleich f_0C oder f_0M sein, und liegt hier zum Beispiel nahe bei f_0M. In dieser Ausführungsform sind die Übergangsfrequenzen wie folgt: f_0C = 25 kHz, f_0M = 250 kHz und f_0Y = 240 kHz.
Die mehrfachen Partikel jeder Einzelfarbe weisen wieder im wesentlichen die gleiche auf den elektrophoretischen Effekt zurückzuführende Geschwindigkeit in der transparenten Flüssigkeit auf. Die Geschwindigkeit ist zwischen den drei Farben ebenfalls verschieden, wobei die die Gelb-Partikel schneller sind als die Cyan-Partikel, die ihrerseits schneller sind als die Magenta-Partikel, wie durch den zunehmenden Partikelgeschwindigkeitsanzeiger 220 in 10 angegeben. In dieser Ausführungsform ist die Geschwindigkeit der Gelb-Partikel wieder in der Größenordnung von zehn mal größer ist als die der Cyan-Partikel, die ihrerseits in der Größenordnung von zehn mal größer ist als die der Magenta-Partikel. Doch auch hier die Mischung kann mit anderen Geschwindigkeitsunterschieden geformt werden, vorausgesetzt, diese Unterschiede reichen aus, um entlang der Leitungen verwendet zu werden, die in dieser und den anderen Ausführungen im folgenden beschrieben werden.
10 zeigt ferner drei Steuerfrequenzen f₁, f₂, und f₃, die benutzt werden, um die Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform zu steuern. Die Steuerfrequenz f₁ ist niedriger als f_0C, die Steuerfrequenz f₂ ist höher als f_0C, aber niedriger als f_0M und f_0Y, und die Steuerfrequenz f₃ ist höher als f_0M und f_0Y.
Wie in 10 zu sehen, liegen bei einer Steuerfrequenz f₁ die Plots 1C und 1M über der Frequenzachse 2, der Plot 201Y liegt aber unter der Frequenzachse 2. Daher ist die Kraft an den Cyan- und Magenta-Partikeln zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin gerichtet, wogegen die Kraft an den Gelb-Partikeln zur Region 42 mit niedrigem Feld hin gerichtet ist. Wenn das elektrische Feld bei der Steuerfrequenz f₁ angelegt wird, neigen die Cyan- und Magenta-Partikel demnach dazu, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen, d.h., aus der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels heraus, wogegen die Gelb-Partikel dazu neigen, sich zur Region mit niedrigem Feld zu bewegen, d.h., in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels hinein.
Bei einer Steuerfrequenz f₂ liegt der Plot 1M über der Frequenzachse 2, und die Plots 1C und 201Y liegen unter der Frequenzachse 2. Demnach ist die Kraft an den Magenta-Partikeln zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin gerichtet, wogegen die Kraft an den Cyan- und Gelb-Partikeln zur Region 42 mit niedrigem Feld hin gerichtet ist. Wenn das elektrische Feld bei der Steuerfrequenz f₂ angelegt wird, neigen die Magenta-Partikel demnach dazu, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen, d.h., aus der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels heraus, während die Cyan- und Gelb-Partikel dazu neigen, sich zur Region 42 mit niedrigem Feld zu bewegen, d.h., in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels hinein.
Bei einer Steuerfrequenz f₃ liegt der Plot 201Y über der Frequenzachse 2, und die Plots 1C und 1M liegen unter der Frequenzachse 2. Daher ist die Kraft an den Gelb-Partikeln zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin gerichtet, wogegen die Kraft an den Cyan- und Magenta-Partikeln zur Region 42 mit niedrigem Feld hin gerichtet ist. Wenn das elektrische Feld von 3 bei der Steuerfrequenz f₃ angelegt wird, neigen die Gelb-Partikel demnach dazu, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen, d.h., aus der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels heraus, wogegen die Magenta- und Cyan-Partikel dazu neigen, sich zur Region mit niedrigem Feld hin zu bewegen, d.h., in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels hinein.
Die Erzeugung verschiedener Farben im Pixel wird wieder für einen einfachen Fall beschrieben, in dem für jede Partikelfarbe, die in der Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels erzeugt werden soll, im wesentlichen alle Partikel dieser Farbe des Pixels in dieser Fläche angeordnet werden.
Zum „Auffrischen" des Pixels wird eine Wechselspannung bei der Frequenz f₃ für die oben beschriebene „lange" Dauer angelegt, die zum Beispiel lang genug ist, um selbst die langsamsten Magenta-Partikel zu bewegen. Dies bewegt die Magenta- und Cyan-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein, d.h., in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels. Bei der Frequenz f₃ sind die Gelb-Partikel aber zu den Regionen 40 mit hohem Feld bewegt worden. Deshalb wird dann, um Schwarz als Auffrischmodus zu erzeugen, eine andere Wechselspannung bei der Frequenz f₁ angelegt, um die Gelb-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein zu bewegen. Diese wird nur für die zuvor definierte „kurze" Dauer angelegt, um zu verhindern, dass die Cyan- und Magenta-Partikel genug Zeit haben, um unter der Wirkung der Frequenz f₁ die Region 42 mit niedrigem Feld zu verlassen und in die Regionen 40 mit hohem Feld zurückzukehren. (Alternativ dazu kann f₂ verwendet werden, wobei diese Frequenz in diesem Fall für die oben definierte „mittlere" Dauer angelegt wird, da die Dauer dann nur kurz genug sein muss, um die Magenta-Partikel daran zu hindern, sich heraus zu bewegen).
Wenn das Pixel in diesem Bild Schwarz anzeigen soll, ist die Adressierung nun abgeschlossen. Doch wenn das Pixel eine Farbe oder Weiß anzeigen soll, dann muss eine oder mehrere weitere Wechselspannungen angelegt werden, um Partikel bestimmter Farben aus der Region 42 mit niedrigem Feld heraus und in die Regionen 40 mit hohem Feld hinein zu bewegen, damit nur die Partikelfarben übrig bleiben, die zur Anzeige der für das Pixel benötigten Farbe benötigt werden.
Je nachdem, welche Farbe oder Farben von der Region 42 mit niedrigem Feld fort zur Regionen 40 mit hohem Feld hin bewegt werden sollen, werden verschiedene Frequenzen und verschiedene Dauern benutzt, wie folgt.
Wieder auf 10 Bezug nehmend, wird die Frequenz f₃ verwendet, um nur die Gelb-Partikel zu entfernen, weil bei f₃ nur die Gelb-Partikel dazu neigen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu bewegen. In diesem Beispiel sind die Gelb-Partikel die schnellsten, weshalb die Frequenz f₃ nur für die kurze Dauer angelegt zu werden braucht, obwohl auch die mittlere oder lange Dauer verwendet werden kann, wenn dies praktischer ist.
Die Frequenz f₂ wird verwendet, um nur die Magenta-Partikel zu entfernen, weil bei f₂ nur die Magenta-Partikel dazu neigen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld hin zu bewegen. Um den Magenta-Partikeln (der langsamsten der Farben) genug Zeit zu lassen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu bewegen, wird die Wechselspannung der Frequenz f₂ zudem für die lange Dauer angelegt.
Die Frequenz f₁ kann verwendet werden, um sowohl die Cyan- als auch die Magenta-Partikel zu entfernen, weil bei f₁ diese beiden Partikelfarben, nicht aber die Gelb-Partikel, dazu neigen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu bewegen. Diese Wechselspannung der Frequenz f₁ wird für die oben definierte lange Dauer angelegt, um den Magenta-Partikeln genug Zeit zu lassen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu bewegen. Es ist anzumerken, dass diese lange Dauer auch ausreicht, um den Cyan-Partikeln genug Zeit zu lassen, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu bewegen, da die Cyan-Partikel sich mit größerer Geschwindigkeit bewegen als die Magenta-Partikel.
Die Frequenz f₁ wird auch benutzt, um nur die Cyan-Partikel zu entfernen, indem f₁ für die mittlere Dauer angelegt wird, da diese Dauer auch den Cyan-Partikeln genug Zeit lässt, sich zu den Regionen 40 mit hohem Feld zu bewegen, nicht aber den langsameren Magenta-Partikeln.
Die obigen Kombinationen können in Tabellenform dargestellt werden, wie in Tabelle 2 gezeigt, wo die Farben, die aus der Region 42 mit niedrigerem Feld (d.h., der Hauptlichtmodulationsfläche) heraus zu den Regionen 40 mit hohem Feld bewegt werden, aufgelistet sind.
Tabelle 2
Es ist zu ersehen, dass jede der Farben einzeln entfernt werden kann. Farbkombinationen werden entfernt, indem die entsprechenden einzelnen Frequenz/Impuls-Kombinationen aufeinanderfolgend angelegt werden.
Um sowohl die Gelb-Partikel als auch die Cyan-Partikel zu entfernen, kann f₁(M) angelegt werden, gefolgt von f₃(S) – dies muss in dieser Reihenfolge erfolgen, da die Gelb-Partikel unter der Wirkung von f₁(M) zurückkommen würden, wenn es in der anderen Reihenfolge durchgeführt würde.
Um sowohl die Gelb-Partikel als auch die Magenta-Partikel zu entfernen, kann f₂(L) angelegt werden, gefolgt von f₃(S) oder f₃(M).
Cyan und Magenta können beide durch f₂(L), gefolgt von f₁(M), oder mit der einzelnen Frequenz/Dauer-Kombination f₁(L) entfernt werden.
Alle drei Farben können entfernt werden, indem f₂(L) angelegt wird, gefolgt von f₁(M), gefolgt von f₃(S).
Hinsichtlich der Materialien für die Partikel gelten ähnliche Überlegungen wie zuvor Bezug nehmend auf die vorherigen Ausführungsformen beschrieben. Zum Beispiel kann die Partikelgröße verwendet werden, um deren Geschwindigleitseigenschaften und/oder Übergangsfrequenz zu definieren. In diesen Ausführungsformen ist es aber nicht möglich, dasselbe Material für alle drei Partikelfarben zu verwenden, da eine der Farben (hier Gelb) eine entgegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik haben muss, die dem Plot 201 in 9 entspricht (d.h., dielektrophoretische Kräfte mit umgekehrten Vorzeichen).
Die Bereitstellung von transparenten halbisolierenden Partikeln, die die durch den Plot 201 dargestellte dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweisen, kann mit Hilfe von Schalenstrukturen implementiert werden, um das Vorzeichen der dielektrophoretischen Kraft umzukehren, wie in „Electromechanics of Particles" von Thomas B. Jones, Cambridge University Press, 1995, Seiten 238–247 offenbart. 11 zeigt ein halbisolierendes Schalenstruktur-Partikel 250 mit einer entgegengerichteten dielektrophoretischen Frequenzcharakteristik (wie z.B. Plot 201), das die Transparent beibehält, indem es statt eines festen leitfähigen Materials eine transparente Indium-Zinn-Oxid (ITO)-Schicht 254 verwendet. Die Vollstruktur umfasst einen Polymerkern 252 und die folgenden Schichten, die auf dem Kerns übereinandergeschichtet sind: die ITO-Schicht 254, eine Isolatorschicht 256 und eine äußere Polymerschicht 258 als halbisolierendes Material.
(Das Vorzeichen der dielektrophoretischen Kraft kann übrigens auch ohne Schalenstruktur umgekehrt werden, indem das Verhältnis der Leitfähigkeiten der transparenten Flüssigkeit und der Oberfläche eines Partikels verändert wird.)
In den obigen Ausführungsformen wird das Pixel aufgefrischt, indem es auf Schwarz zurückgesetzt wird. Doch in anderen Ausführungsformen kann es statt dessen aufgefrischt werden, indem es auf Weiß zurückgesetzt wird. 12 zeigt zum Beispiel eine dielektrophoretische Mischung, die der oben Bezug nehmend auf 2 beschriebenen entspricht (wobei für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden), mit der Ausnahme, dass in dieser Mischung die Gelb-Partikel schneller sind als die Magenta-Partikel, die ihrerseits schneller sind als die Cyan-Partikel, wie durch den zunehmenden Partikelgeschwindigkeitsanzeiger 230 angezeigt (d.h., die Geschwindigkeitsfolge ist im Vergleich zu 2 umgekehrt). Das Pixel wird aufgefrischt, indem die Frequenz f₁ für die lange Dauer angelegt wird, f₁(L), d.h., lang genug, damit selbst die langsamste Partikelfarbe, diesmal Cyan, sich bewegen kann. Dies bewegt im wesentlichen alle Partikel aller drei Farben von der Region 42 mit niedrigem Feld zu den Regionen 40 mit hohem Feld, d.h., aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus, wodurch Weiß erzeugt wird. Um eine benötigte Farbe für das Pixel zu erzeugen, wird das Pixel dann mit der entsprechenden Frequenz/Dauer-Kombination (oder aufeinanderfolgenden Kombinationen) der angelegten Spannung adressiert, dem Inhalt von Tabelle 3 entsprechend, die zeigt, welche Partikelfarbe (oder Partikelfarben) sich bei verschiedenen Frequenz/Dauer-Kombinationen in die Hauptlichtmodulationsfläche hinein bewegen.
Tabelle 3
Die oben beschriebene Verwendung der Weiß-Auffrischung kann auch auf Mischungen mit entgegengerichteter Kraft angewandt werden, wie die Bezug nehmend auf 10 beschriebenen.
In allen obigen Ausführungsformen sind die Elektroden so angeordnet, dass die Bewegung der Partikel zu der Region mit relativ hohem Feld der Bewegung aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus entspricht und die Bewegung der Partikel zu der Region mit relativ niedrigerem Feld der Bewegung in die Hauptlichtmodulationsfläche hinein entspricht. Doch in anderen Ausführungsformen können die Elektroden statt dessen so angeordnet sein, dass das Gegenteil auftritt, d.h., so, dass die Bewegung der Partikel zu der Region mit relativ hohem Feld der Bewegung in die Hauptlichtmodulationsfläche hinein entspricht und die Partikel zu der Region mit relativ niedrigerem Feld der Bewegung aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus entspricht.
Eine Elektrodenanordnung 250, die verwendet werden kann, um dies zu erreichen, wird beispielhaft in 13 gezeigt, wo gleiche Bezugszeichen für gleiche Merkmale verwendet werden, die bereits beschrieben wurden, und wo die Farbpartikel und die weiße Reflektionsschicht 29 der Klarheit halber ausgelassen wurden. Die Elektrodenanordnung 250 umfasst eine kleine undurchsichtige Elektrode 252 (z.B. aus Aluminium) auf der Innenfläche der Deckplatte 26 und zwei große transparente Elektroden 255a und 255b (z.B. aus ITO) auf der Innenfläche der Grundplatte 28. In Betrieb wird die Wechselspannung zwischen den zwei großen Elektroden 255a und 255b angelegt, um ein elektrisches Feld dazwischen zu erzeugen, das durch Feldlinien 238 dargestellt ist. Dies erzeugt Regionen 40 mit hohem Feld an den großen Elektroden 255a und 255b und eine Region 42 mit niedrigem Feld unter der kleinen Elektrode 252. Die kleine Elektrode 252 wird auf ein Potential gehalten, das zwischen dem der zwei großen Elektroden 255a und 255b liegt, um die Feldlinien 238 so zu modifizieren, dass dieser Effekt verstärkt wird. Die Hauptfläche, auf der Licht einfällt, ist die Fläche, die den großen Elektroden entspricht, und deshalb ist der optische Haupteffekt auf dieser Fläche zu sehen, die daher der Hauptlichtmodulationsfläche entspricht. Die Undurchsichtigkeit der kleinen Elektrode 252 unterstützt diesen Effekt zusätzlich.
In einer dieser Ausführungsformen kann eine dielektrophoretische Mischung des oben Bezug nehmend auf 12 beschriebenen Typs verwendet werden, in welcher die Gelb-Partikel schneller sind als die Magenta-Partikel, die ihrerseits schneller sind als die Cyan-Partikel, wie durch den zunehmenden Partikelgeschwindigkeitsanzeiger 230 angezeigt. Das Pixel wird aufgefrischt, indem die Frequenz f₁ für die lange Dauer angelegt wird, f₁(L), was im wesentlichen alle Partikel in die Hauptlichtmodulationsfläche hinein bewegt, die durch die großen Elektroden 255a und 255b erzeugt wird, wodurch es auf Schwarz zurückgesetzt wird. Um eine benötigte Farbe für das Pixel zu erzeugen, wird das Pixel dann mit der entsprechenden Frequenz/Dauer-Kombination (oder aufeinanderfolgenden Kombinationen) der angelegten Spannung adressiert, dem Inhalt von Tabelle 4 entsprechend, die zeigt, welche Partikelfarbe (oder Partikelfarben) sich bei verschiedenen Frequenz/Dauer-Kombinationen aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus bewegen.
Tabelle 4
(Es ist hervorzuheben, dass, obwohl diese Einträge die gleichen sind wie die in Tabelle 3, die zwei Tabellen für verschiedene Bewegungsrichtungen gelten.)
Die oben beschriebene Umkehr der Beziehung hohes/niedriges Feld zur Bewegung hinein/heraus kann auch auf Mischungen mit entgegengerichteter Kraft angewandt werden, wie die Bezug nehmend auf 10 beschriebene.
Wir kehren nun zu Beispielen zurück wo die Elektroden so angeordnet sind, dass die Bewegung der Partikel zur Region mit relativ hohem Feld der Bewegung aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus entspricht und die Bewegung der Partikel zur Region mit relativ niedrigerem Feld der Bewegung in die Hauptlichtmodulationsfläche hinein entspricht; und wo die Partikel einer der Farben eine umgekehrte Kraftcharakteristik aufweisen (d.h., eine entgegengerichtete dielektrophoretische Frequenzcharakteristik), wie in 10 zum Beispiel, wo Gelb entgegengerichtet ist. Weitere Ausführungsformen dieser Typen werden nun unter Bezugnahme auf 14–16 beschrieben, die jede eine dielektrophoretische Mischung zeigen, die der oben Bezug nehmend auf 10 beschriebenen entspricht (wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Merkmale verwendet werden), sich aber von 10 durch die relative Reihenfolge der Geschwindigkeit der verschiedenfarbigen Partikel unterscheiden.
In der Mischung von 14 sind die Cyan-Partikel schneller als die Magenta-Partikel, die ihrerseits schneller sind als Gelb-Partikel, wie durch den zunehmenden Partikelgeschwindigkeitsanzeiger 260 angezeigt (d.h., die Gelb-Partikel sind nun die langsamsten). Das Pixel wird aufgefrischt, indem eine Frequenz f₂ für die lange Dauer angelegt wird (d.h., lang genug, um selbst die langsamsten Partikel zu bewegen, die hier die gelben sind), was die Gelb- und Cyan-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein bewegt, gefolgt von der Frequenz f₃ für die mittlere Dauer, was die Magenta-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein bewegt, um dadurch Schwarz zu ergeben (d.h., f₂(L), dann f₃(M)). Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung von Schwarz ist, f₁(L) anzulegen, gefolgt von f₃(M). Um eine benötigte Farbe für das Pixel zu erzeugen, wird das Pixel dann mit der geeigneten Frequenz/Dauer-Kombination (oder aufeinanderfolgenden Kombinationen) der angelegten Spannung adressiert, dem Inhalt von Tabelle 5 entsprechend, die zeigt, welche Partikelfarbe (oder Partikelfarben) sich bei verschiedenen Frequenz/Dauer-Kombinationen aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus bewegen.
Tabelle 5
In der Mischung von 15 sind die Cyan-Partikel schneller als die Gelb-Partikel, die ihrerseits schneller sind als Magenta-Partikel, wie durch den zunehmenden Partikelgeschwindigkeitsanzeiger 270 angezeigt (d.h., die Geschwindigkeit der Gelb-Partikel liegt nun zwischen der der Cyan- und der Magenta-Partikel). Das Pixel kann zum Beispiel durch Anlegen der Frequenz f₃ für die lange Dauer aufgefrischt werden (d.h., lang genug, um selbst die langsamsten Farbpartikel zu bewegen, die hier die magentafarbenen sind), was die Magenta- und Cyan-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein bewegt, gefolgt durch die Frequenz f₂ für die mittlere Dauer, was die Gelb-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein bewegt, um dadurch Schwarz zu ergeben (d.h., f₃(L), dann f₂(M)). Um eine benötigte Farbe für das Pixel zu erzeugen, wird das Pixel dann mit der geeigneten Frequenz/Dauer-Kombination (oder aufeinanderfolgenden Kombinationen) der angelegten Spannung adressiert, dem Inhalt von Tabelle 6 entsprechend, die zeigt, welche Partikelfarbe (oder Partikelfarben) sich bei verschiedenen Frequenz/Dauer-Kombinationen aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus bewegen.
Tabelle 6
In der Mischung von 16 weisen die Gelb-Partikel etwa die gleiche Geschwindigkeit wie die Cyan-Partikel auf, und beide sind schneller als die Magenta-Partikel, wie durch den zunehmenden Partikelgeschwindigkeitsanzeiger 280 angezeigt. Dies erlaubt potentielle Einsparungen bei der Partikelherstellung. Es besteht auch nur die Notwendigkeit, zwei Dauern (Impulslängen) der angelegten Spannung vorzusehen, z.B. eine lange Dauer (lang genug, um selbst die langsamsten (d.h., magentafarbenen) Partikel zu bewegen) und eine kurze Dauer (zu kurz, um die Magenta-Partikel zu bewegen, aber lang genug, um die Cyan- und Gelb-Partikel zu bewegen). Das Pixel kann zum Beispiel aufgefrischt werden, indem die Frequenz f₃ für die lange Dauer angelegt wird, was die Magenta- und Cyan-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein bewegt, gefolgt von der Frequenz f₂ für die kurze Dauer, was die Gelb-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein bewegt, um dadurch Schwarz zu ergeben (d.h., f₃(L), dann f₂(S)). Um eine benötigte Farbe für das Pixel zu erzeugen, wird das Pixel dann mit der entsprechenden Frequenz/Dauer-Kombination (oder aufeinanderfolgenden Kombinationen) der angelegten Spannung adressiert, dem Inhalt von Tabelle 7 entsprechend, die zeigt, welche Partikelfarbe (oder Partikelfarben) sich bei verschiedenen Frequenz/Dauer-Kombinationen aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus bewegen.
Tabelle 7
In allen obigen Ausführungsformen erlaubt die Verwendung aller drei subtraktiven Primärfarben die Bereitstellung einer Vollfarbanzeige an jedem Pixel. In einigen Anwendungen kann es aber ausreichen, über eine Anzeige zu verfügen, die eine begrenzte Farbskala darstellt, wie sie zum Beispiel durch zwei der drei subtraktiven Primärfarben erzeugt wird. Ausführungsformen, die nur zwei der drei subtraktiven Primärfarben nutzen, werden nun Bezug nehmend auf 17 und 18 beschrieben. Diese Ausführungsformen erlauben potentielle Einsparungen bei der Partikelherstellung. Es besteht auch nur die Notwendigkeit, zwei Dauern (Impulslängen) der angelegten Spannung vorzusehen, z.B. eine lange Dauer (lang genug, um selbst die langsamere Partikelfarbe zu bewegen) und eine kurze Dauer (zu kurz, um die langsameren Partikel zu bewegen, aber lang genug, um schnelleren Partikel zu bewegen).
17 zeigt eine dielektrophoretische Mischung, die der oben Bezug nehmend auf 2 beschriebenen entspricht (wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Merkmale verwendet werden), mit der Ausnahme, dass nur Cyan- und Magenta-Partikel eingeschlossen sind. Die Cyan-Partikel sind wieder schneller als die Magenta-Partikel, wie durch den zunehmenden Geschwindigkeitsanzeiger 290 angezeigt. Das Pixel kann zum Beispiel aufgefrischt werden, indem die Frequenz f₃ für die lange Dauer angelegt wird, d.h., f₃(L), was die Magenta- und Cyan-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein bewegt, um Blau zu ergeben. Um eine benötigte Farbe für das Pixel zu erzeugen, wird das Pixel dann mit der entsprechenden Frequenz/Dauer-Kombination (oder aufeinanderfolgenden Kombinationen) der angelegten Spannung adressiert, dem Inhalt von Tabelle 8 entsprechend, die zeigt, welche Partikelfarbe (oder Partikelfarben) sich bei verschiedenen Frequenz/Dauer-Kombinationen aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus bewegen. Tabelle 8
18 zeigt eine dielektrophoretische Mischung, die der oben Bezug nehmend auf 10 beschriebenen entspricht (wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Merkmale verwendet werden), mit der Ausnahme, dass (i) nur Cyan- und Gelb-Partikel eingeschlossen sind, und (ii) die Cyan-Partikel schneller sind als die Gelb-Partikel, wie durch den zunehmenden Geschwindigkeitsanzeiger 300 angezeigt, und nur zwei Frequenzen (f₁ und f₃) angelegt zu werden brauchen. Das Pixel kann zum Beispiel aufgefrischt werden, indem die Frequenz f₁ für die lange Dauer angelegt wird, was die Gelb-Partikel in die Region 42 mit niedrigem Feld hinein bewegt, gefolgt von der Frequenz f₃ für die kurze Dauer, wodurch die Cyan-Partikel in die Region mit niedrigem Feld hinein bewegt werden, was Grün ergibt (d.h., f₁ (L), dann f₃(S)). Um eine benötigte Farbe für das Pixel zu erzeugen, wird das Pixel dann mit der entsprechenden Frequenz/Dauer-Kombination (oder aufeinanderfolgenden Kombinationen) der angelegten Spannung adressiert, dem Inhalt von Tabelle 9 entsprechend, die zeigt, welche Partikelfarbe (oder Partikelfarben) sich bei verschiedenen Frequenz/Dauer-Kombinationen aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus bewegen.
Um die Cyan- und Gelb-Partikel beide aus der Hauptlichtmodulationsfläche heraus bewegen, wird die Frequenz f₃ für die lange Dauer angelegt, gefolgt von der Frequenz f₁ für die kurze Dauer, d.h., f₃ (L), dann f₁(S).
Die Verwendung von Farbpartikeln mit nur zwei der subtraktiven Primärfarben kann auf jede der oben beschriebenen Ausführungsformen angewandt werden, wo dies geeignet ist.
Alle obigen Ausführungsformen sind lediglich Beispiele, und viele Details und Aspekte können geändert werden, wie nun erläutert wird.
Es wurde oben erklärt, dass die Partikel mit einem positiven Vorzeichen der dielektrophoretischen Kraft (d.h., wie im Plot 1 von 1) oder mit einem umgekehrten Vorzeichen der dielektrophoretischen Kraft (d.h., wie im Plot 201 von 9) versehen sein können. In einigen der obigen Ausführungsformen (z.B. 2) weisen die Partikel jeder Farbe ein positives Vorzeichen der dielektrophoretischen Kraft auf. Es versteht sich, dass in all diesen Ausführungsformen die Partikel alternativ dazu ein umgekehrtes Vorzeichen der dielektrophoretischen Kraft aufweisen können, wobei die relative Reihenfolge der Geschwindigkeiten der Farben und die erforderlichen Auswahlen der Frequenz/Dauer-Kombinationen entsprechend angepasst werden. In einigen der obigen Ausführungsformen (z.B. 10) weisen die Partikel einer der Farben ein umgekehrtes Vorzeichen der dielektrophoretischen Kraft auf, und die Partikel der übrigen zwei Farben weisen ein positives Vorzeichen der dielektrophoretischen Kraft auf.
In den obigen Ausführungsformen werden für jede Partikelfarbe, die in die Hauptlichtmodulationsfläche des Pixels hinein oder aus dieser heraus bewegt werden soll, im wesentlichen alle Partikel dieser Farbe in diese Fläche oder aus dieser heraus bewegt. Um auch Farbmischungen mit verschiedenen Anteilen (Farbtöne) oder Dichten (Tönungen) bereitzustellen, werden die jeweiligen Frequenzen f₁–f₃ für Dauern angelegt, die zwischen den oben definierten kurzen, mittleren und langen Dauern liegen. Dies bewegt die erforderlichen Anteile jeder Partikelfarbe aus der Region mit niedrigem Feld heraus und in die Regionen mit hohem Feld hinein oder aus den Regionen mit hohem Feld heraus und in die Region mit niedrigem Feld hinein, um die gewünschten Farbtöne und/oder Tönungen zu erhalten.
In den obigen Ausführungsformen können aufgrund von Fertigungs- und Auslegungstoleranzen die die jeweiligen Übergangsfrequenzen der Partikel jeder Einzelfarbe im Rahmen dieser Toleranzen voneinander abweichen. Dies wird nicht die erfolg reiche Implementierung verhindern, solange die Streuung in solchen Werten (z.B. die Streuung der Übergangsfrequenzwerte der Cyan-Partikel um eine Nennfrequenz oder mittlere Frequenz der Cyan-Partikel herum) im Vergleich zur Differenz zwischen den Werten der Übergangsfrequenz der verschiedenen Farben (z.B. die Differenz zwischen der Nennfrequenz oder mittleren Frequenz der Cyan-Partikel und der Nennfrequenz oder mittleren Frequenz z.B. der Magenta-Partikel) ausreichend klein ist. Mit anderen Worten, die dielektrophoretische Frequenzcharakteristik, insbesondere die Übergangsfrequenz der Partikel einer bestimmten Farbe können gleich, im wesentlichen gleich oder mindestens miteinander vergleichbar sein. Ferner kann solch eine Streuung absichtlich als andere Weise vorgesehen und/oder verwendet werden, um verschiedene Anteile (Farbtöne) und Dichten (Tönungen) der Farbpartikel der jeweiligen subtraktiven Primärfarben zu erzeugen, durch Verwendung von Steuerfrequenzwerten, die im Streubereich der Übergangsfrequenz einer Farbe liegen, zum Beispiel durch Variieren der Steuerfrequenz innerhalb des Übergangsfrequenzstreubereichs einer bestimmten Farbe, um einen entsprechenden Partikelanteil zu bewegen.
Alle obigen Ausführungsformen wurden in Form von spezifischen Partikelmerkmalen beschrieben, die jeweils einer bestimmten Farbe der drei subtraktiven Primärfarben zugewiesen wurden, z.B. weisen in 2 die Cyan-Partikel die niedrigste Übergangsfrequenz und die höchste Geschwindigkeit auf, die Magenta-Partikel weisen die mittlere Übergangsfrequenz und die mittlere Geschwindigkeit auf, und die Gelb-Partikel weisen die höchste Übergangsfrequenz und die niedrigste Geschwindigkeit auf. Es versteht sich aber, dass in allen obigen Ausführungsformen diese Zuweisung der drei Farben, d.h., die Frage, welchen der drei Partikeltypen welche der drei Farben verliehen wird, nur ein Beispiel ist und statt dessen in jeder Kombination ausgetauscht werden kann. Zum Beispiel können im Fall von 2 als eine Alternative die Magenta-Partikel mit der niedrigsten Übergangsfrequenz und der höchsten Geschwindigkeit versehen werden, und die Gelb-Partikel können mit der mittleren Übergangsfrequenz und der mittleren Geschwindigkeit versehen werden, während die Cyan-Partikel mit der höchsten Übergangsfrequenz und der niedrigsten Geschwindigkeit versehen werden. In einem anderen Beispiel können die Gelb-Partikel mit der niedrigsten Übergangsfrequenz und der höchsten Geschwindigkeit versehen werden, und die Magenta-Partikel können mit der mittleren Übergangsfrequenz und der mittleren Geschwindigkeit versehen werden, wobei die Cyan-Partikel mit der höchsten Übergangsfrequenz und der niedrigsten Geschwindigkeit versehen werden, und so weiter.
Dementsprechend kann in den Ausführungsformen, die Bezug nehmend auf 17 und 18 beschrieben wurden, jedes Farbenpaar verwendet werden. In allen Fällen, wo die Farben im Vergleich zu den obigen Ausführungsformen ausgetauscht werden, ändern sich die Auswahldetails einschließlich der in Tabelle 1–9 dementsprechend.
Obwohl in den obigen Ausführungsformen gewisse beispielhafte Details der Materialien und der Form der Farbpartikel beschrieben werden, versteht es sich, dass jedes geeignete Material und jede geeignete Form verwendet werden kann. Folglich kann jede Kombination aus Material, Größe, Form, Oberflächenbehandlung usw. verwendet werden, um Partikel mit geeigneter dielektrophoretische Frequenzcharakteristik und Bewegungsgeschwindigkeit zu erhalten. Die Partikel können mit absoluten Übergangsfrequenzwerten versehen werden, die von den oben genannten abweichen. Die Einstellung dieser Eigenschaften kann auch die Veränderung der transparenten Flüssigkeit beinhalten, welche die Partikel enthält. Was die transparente Flüssigkeit anbetrifft, kann diese aus jedem geeigneten Material bestehen. Die transparente Flüssigkeit ist bevorzugt farblos, kann aber eine weiße Farbe haben, wobei die weiße Reflektionsschicht dann entfallen kann.
Auch die für den Steuerspannungspegel angegebenen Werte einschließlich der Steuerfrequenzen und Dauern (Impulslängen) sind lediglich Beispiele und können nach Bedarf abgeändert werden, um an die spezifische Mischungseigenschaften angepasst zu werden. Dementsprechend kann die Treiberschaltung jede Anordnung sein, die geeignet ist, verschiedene Frequenzen, Dauern, Formen der Frameadressierung usw. zu gestatten. Ferner kann andere Typen von Pixelanordnung verwendet werden, z.B. eine Punktmatrix.
Die Elektrodenanordnungen können im Vergleich zu den in den obigen Ausführungsformen beschriebenen geändert werden, und dementsprechend die verschiedenen Ausdehnungen oder relativen Stärken der niedrigen und hohen Feldregionen. Darüber hinaus kann die Änderung der Elektrodenanordnungen verschiedene Weisen der Bereitstellung einer Hauptlichtmodulationsfläche für ein Pixel ermöglichen. In Bezug aus diesen letzteren Aspekt kann auch eine Lichtabschirmung geschaffen werden, um bestimmte Bereiche der Pixelfläche daran zu hindern, das Eingangslicht zu modulieren, falls erwünscht. Solch eine Abschirmung kann mit Hilfe konventioneller Flachbildschirmtechnologie leicht vorgesehen werden, zum Beispiel durch Auftrag von Aluminium oder einer undurchsichtigen Isolierschicht (z.B. auf der Innenfläche der Deckplatte 26 an den Stellen, die jeder der kleinen Elektroden 30 direkt gegenüberliegen).
In allen obigen Ausführungsformen ist die Anzeigevorrichtung eine reflektierende Vorrichtung mit einer weißen Reflektionsschicht, die das Eingangslicht so reflektiert, dass es die gefärbten Partikel zweimal durchläuft. Alternativ dazu können durchlässige Vorrichtungen vorgesehen werden, durch Auslassen der weißen Reflektionsschicht und Verwenden einer transparenten unteren Platte, wobei das Licht die Partikel daher nur einmal durchläuft. Transparente Elektroden z.B. aus ITO können bei Bedarf je nach Elektrodenanordnung verwendet werden, um den Durchgang des Lichts zu gestatten.
Die beschriebenen Ausführungsformen können in zahlreichen Anzeigeanwendungen eingesetzt werden. Die Geschwindigkeiten, mit welcher die Partikel sich unter Dielektrophorese bewegen, und die entsprechenden Zeiten, die für die Bewegung vorgesehen werden müssen, machen diese Anzeige langsamer als manch andere Typen von Anzeigevorrichtungen und wären deshalb für viele Videoanwendungen zu langsam. Doch selbst dieser Nachteil wird dadurch gemindert, dass nur ein Pixel adressiert zu werden braucht, im Gegensatz zu drei separat gefärbten Subpixeln.
Überdies gewährleisten die oben beschriebenen dielektrophoretischen Anzeigevorrichtungen eine gesättigte Vollfarbanzeige für jedes Pixel, was im Vergleich zu konventionellen Flachbildschirm-Anzeigevorrichtungen das Erreichen einer hohen Helligkeit ermöglicht. Eine Anwendung, bei der dies besonders vorteilhaft ist und wo die relativ langsame Bildwechselfrequenz der oben beschriebenen Vorrichtung kein signifikantes Problem darstellt, ist die Bereitstellung von sogenanntem „elektronischem Papier". Der Ausdruck „elektronisches Papier" bezieht sich auf eine reflektierende Anzeigeanwendung eines Typ, bei dem die Vorrichtung eine flache Form hat und z.B. ein „aktualisierbares" (aber nicht unbedingt bewegtes) Bild auf einem weißen Hintergrund anzeigt. Durch Bereitstellung einer gesättigten Vollfarbanzeige an jedem Pixel können die oben beschriebenen dielektrophoretischen Anzeigevorrichtungen verwendet werden, um eine optische Qualität in einer Anwendung als „elektronischen Papier" zu gewährleisten, die viel näher liegt an der, die durch Druckfarbe auf Papier erreicht wird, als dies durch konventionelle Farbanzeigen möglich wäre, die Subpixel verschiedener Farben erfordern.
Legende der Zeichnungen
1

toward high field region – zur Region mit hohem Feld hin
toward low field region – zur Region mit niedrigem Feld hin

2

increasing particle speed – zunehmende Partikelgeschwindigkeit

4

52 – auf Schwarz zurücksetzen
54 – Magenta entfernen
56 – Farbe anzeigen
60 – auf Schwarz zurücksetzen
50 – Frame-Zeit

Claims

Dielektrophoretische Mischung für eine Anzeigevorrichtung, umfassend: eine transparente Flüssigkeit (24); eine Vielzahl von ersten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (32) einer ersten der subtraktiven Primärfarben; und eine Vielzahl von zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (34) einer zweiten der subtraktiven Primärfarben; wobei die ersten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikel (32) im Vergleich zu den zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (34) eine andere dielektrophoretische Frequenzcharakteristik in der transparenten Flüssigkeit (24) haben; und wobei die ersten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikel (32) im Vergleich zu den zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (34) eine andere Geschwindigkeit bei der dielektrophoretischen Bewegung in der transparenten Flüssigkeit (24) haben.
Dielektrophoretische Mischung nach Anspruch 1, wobei die ersten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikel (32) im Vergleich zu den zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (34) eine andere Übergangsfrequenz (f₀) aufweisen, bei der sich die dielektrophoretische Bewegung in der transparenten Flüssigkeit (24) von einer Bewegung zu einem höherem elektrischen Feld (3H) zu einer Bewegung zu einem niedrigeren elektrischen Feld (3L) oder von einer Bewegung zu einem niedrigeren elektrischen Feld (3L) zu einer Bewegung zu einem höherem elektrischen Feld (3H) ändert.
Dielektrophoretische Mischung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikel (32) eine dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweisen, bei welcher die dielektrophoretische Bewegung mit zunehmender Frequenz von einer Bewegung zu einem höherem elektrischen Feld (3H) zu einer Bewe gung zu einem niedrigeren elektrischen Feld (3L) wechselt; und die zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikel (34) eine dielektrophoretische Frequenzcharakteristik aufweisen, bei welcher die dielektrophoretische Bewegung mit zunehmender Frequenz (f) von einer Bewegung zu einem niedrigeren elektrischen Feld (3L) zu einer Bewegung zu einem höherem elektrischen Feld (3H) wechselt.
Dielektrophoretische Mischung nach einem der obigen Ansprüche, ausserdem umfassend: eine Vielzahl von dritten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (36) einer dritten der subtraktiven Primärfarben; wobei die dritten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikel (36) im Vergleich zu den ersten und zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (32, 34) eine andere dielektrophoretische Frequenzcharakteristik in der transparenten Flüssigkeit (24) haben.
Dielektrophoretische Mischung nach Anspruch 4, wobei die dritten dielektrophoretischen Partikel (36) im Vergleich zu den ersten und zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (32, 34) eine andere Geschwindigkeit bei der dielektrophoretischen Bewegung in der transparenten Flüssigkeit (24) haben.
Dielektrophoretische Mischung nach Anspruch 5, wenn von Anspruch 2 abhängig, wobei die dritten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikel (36) im Vergleich zu den ersten und zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (32, 34) eine andere Übergangsfrequenz (f₀) aufweisen.
Dielektrophoretische Mischung nach Anspruch 6, wobei die verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenfarbigen Partikel der zunehmenden Übergangsfrequenz (f₀) der drei Partikelfarben entsprechend von der niedrigsten Geschwindigkeit zur höchsten Geschwindigkeit oder von der höchsten Geschwindigkeit zur niedrigsten Geschwindigkeit wechseln.
Dielektrophoretische Mischung nach Anspruch 4 oder 5, wenn abhängig von Anspruch 3, wobei die dritten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikel (36) im Vergleich zu mindestens einem von den ersten und zweiten farbtransparenten dielektrophoretischen Partikeln (32, 34) eine andere Übergangsfrequenz (f₀) aufweisen.
Dielektrophoretische Mischung nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Differenz in den Geschwindigkeiten zwischen den jeweiligen verschiedenfarbigen Partikeln mindestens eine Faktor zwei-Differenz umfasst.
Dielektrophoretische Mischung nach Anspruch 9, wobei die Differenz in den Geschwindigkeiten zwischen den jeweiligen verschiedenfarbigen Partikeln mindestens eine Faktor zehn-Differenz umfasst.
Dielektrophoretische Mischung nach einem der obigen Ansprüche, wobei die verschiedenen Geschwindigkeiten zwischen jeweiligen Farben im wesentlich durch die verschiedenen Grössen der verschiedenfarbigen Partikel bestimmt werden.
Dielektrophoretische Mischung nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Mischung in einer Vielzahl von Polymerkapseln (90) eingeschlossen ist.
Dielektrophoretische Anzeigevorrichtung, umfassend: gegenüberliegende Platten (26, 28) mit einer Lichtmodulationsschicht, die dazwischen angeordnet ist; wobei die Lichtmodulationsschicht eine dielektrophoretische Mischung nach einem der obigen Ansprüche umfassen; wobei mindestens eine der Platten (26, 28) mit einer Vielzahl von Elektroden (30; 31; 32) versehen ist, die angeordnet sind, um die Lichtmodulationsschicht mit elektrischen Feldern (38) zu versehen, wobei die Elektroden (30; 31; 32) so angeordnet sind, dass die Lichtmodulationsschicht in Betrieb in eine Vielzahl von einzeln adressierbaren Pixeln (22) aufgeteilt ist, wobei jedes Pixel (22) einen Bereich der Lichtmodulationsschicht umfasst, in welchem mindestens eine Region mit einem höheren elektrischen Feld (40) und mindestens eine Region mit einem niedrigeren elektrischen Feld (42) vorgesehen ist, wenn die Elektroden (30; 31; 32) betrieben werden„ und die Lichtmodulationsschicht und die Elektroden (30; 31; 32) ausserdem so angeordnet sind, dass, wenn Steuerspannungen mit bestimmten Frequenzen (f₁–f₄) und Dauern angelegt werden, um die Elektroden (30; 31; 32) zu steuern, Licht (44), das die Lichtmodulationsschicht durchläuft, in jedem Pixel (22) den Beziehungen zwischen den dielektrophoretischen Frequenzcharakterisiken und Geschwindigkeiten der verschiedenfarbigen Partikel im Vergleich zu den Frequenzen (f₁–f₄) und Dauern der Steuerspannungen entsprechend farbmoduliert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine der Platten (26, 28) mit einer weissen Reflektionsschicht (29) versehen ist, so dass bei Gebrauch Licht, das die Lichtmodulationsschicht durchläuft, durch die Lichtmodulationsschicht zurück reflektiert wird, wodurch eine reflektierende Anzeigevorrichtung geschaffen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Vielzahl von Elektroden für jedes Pixels (22) mindestens zwei Elektroden umfassen, an denen das elektrische Feld für das Pixel (22) abgeschlossen wird, und mindestens eine weitere Elektrode, die vorgesehen ist, um die relativen Stellen der mindestens einen Region mit einem höheren elektrischen Feld (40) und der mindestens einen Region mit einem niedrigeren elektrischen Feld (42) einzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, ausserdem umfassend eine Aktivmatrix-Anordnung (62), die auf mindestens einer der Platten (26, 28) vorgesehen ist.
Treiberschaltung zum Treiben einer dielektrophoretische Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, umfassend: Mittel zum Auffrischen eines Pixels (22) der Vorrichtung durch Anlegen einer Auffrischwechselspannung, umfassend eine Kombination oder mehrere Kombinationen, die nacheinander angelegt werden, aus Frequenz (f₁–f₄) und Dauer, um im Wesentlichen alle dielektrophoretischen Partikel (32, 34, 36) jeder der subtraktiven Primärfarben zu einer Auffrischfeldregion des Pixels (22) zu bewegen, wobei die Auffrischfeldregion eine vorbestimmte von einer Region mit einem höheren elektrischen Feld (40) oder einer Region mit einem niedrigeren elektrischen Feld (42) umfasst; und Mittel zum Treiben der Pixel (22) durch Anlegen einer Steuerwechselspannung, umfassend eine Kombination oder mehrere Kombinationen, die nacheinander angelegt werden, aus Frequenz (f₁–f₄) und Dauer, um benötigte Anteile der dielektrophoretischen Partikel der jeweiligen Farben zu einer Treiberfeldregion des Pixels (22) zu bewegen, wo bei die Treiberfeldregion im Vergleich zur Auffrischfeldregion die andere von der Region mit einem höheren elektrischen Feld (40) oder der Region mit einem niedrigeren elektrischen Feld (42) umfasst.
Verfahren zum Treiben eines Pixels einer dielektrophoretischen Anzeigevorrichtung, wobei die Vorrichtung einem der Ansprüche 13 bis 18 entspricht, wobei das Verfahren umfasst: das Auffrischen des Pixels (22) durch Anlegen einer Auffrischwechselspannung, umfassend eine Kombination oder mehrere Kombinationen, die nacheinander angelegt werden, aus Frequenz (f₁–f₄) und Dauer, um im Wesentlichen alle dielektrophoretischen Partikel (32, 34, 46) jeder der subtraktiven Primärfarben zu einer Auffrischfeldregion der Pixel (22) zu bewegen, wobei die Auffrischfeldregion ein vorbestimmtes von einer Region mit einem höheren elektrischen Feld (40) oder einer Region mit einem niedrigeren elektrischen Feld (42) umfasst; und das Treiben der Pixel (22) durch Anlegen einer Steuerwechselspannung, umfassend eine Kombination oder mehrere Kombinationen, die nacheinander angelegt werden, aus Frequenz (f₁–f₄) und Dauer, um benötigte Anteile der dielektrophoretischen Partikel der jeweiligen Farben zu einer Treiberfeldregion des Pixels (22) zu bewegen, wobei die Treiberfeldregion im Vergleich zur Auffrischfeldregion die andere von der Region mit einem höheren elektrischen Feld (40) oder der Region mit einem niedrigeren elektrischen Feld (42) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Auffrischfeldregion des Pixels (22) im Wesentlichen die gesamte Lichtmodulationsfläche des Pixels (22) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Bewegen im Wesentlichen aller dielektrophoretischen Partikel jeder der subtraktiven Primärfarben (32, 34, 36) zur Auffrischregion bewirkt, dass die Partikel (32, 34, 36) im Wesentlichen alle Wellenlängen des Lichts absorbieren, wodurch ein Schwarz-Auffrischmodus für das Pixel (22) geschaffen wird, und das Bewegen von Partikeln ihrer Farbe entsprechend aus der Auffrischregion heraus bewirkt, dass diese Partikel bleiben, um nur bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbieren, wodurch ein gesättigter Vollfarbmodus für das Pixel (22) geschaffen wird, der Weiss einschliesst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Treiberfeldregion des Pixels (22) im Wesentlichen die gesamte Lichtmodulationsfläche des Pixels (22) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Bewegen im Wesentlichen aller dielektrophoretischen Partikel jeder der subtraktiven Primärfarben (32, 34, 36) zur Auffrischregion bewirkt, dass keine der Wellenlängen des Lichts absorbiert wird, wodurch ein Weiss-Auffrischmodus für das Pixel (22) geschaffen wird, und das Bewegen von Partikeln ihrer Farbe entsprechend aus der Auffrischregion zur Treiberfeldregion bewirkt, dass diese bewegten Partikel bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbieren, wodurch ein gesättigter Vollfarbmodus für das Pixel (22) geschaffen wird, der Schwarz einschliesst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei die Farbe oder die Farben der durch das Steuersignal bewegten Partikel durch die Frequenz oder Frequenzen (f₁–f₄) des Steuersignals bestimmt wird und der Anteil der Partikel der bestimmten Farbe oder Farben, die durch das Steuersignal bewegt werden, durch die jeweilige Dauer des Steuersignals für jede Frequenz oder jede der Frequenzen (f₁–f₄) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, umfassend das Anlegen einer Spannung bei einer Frequenz (f₁–f₄), die dazu neigt, Partikel einer einzigen Farbe oder zweier Farben, die bewegt werden sollen, zu bewegen, und die dazu neigt, Partikel einer einzigen Farbe oder zweier Farben, die unbewegt bleiben sollen, unbewegt zu lassen, wobei die Spannung für eine Dauer angelegt wird, die lang genug ist, um im Wesentlichen alle Partikel der einzigen Farbe oder zweier Farben, die bewegt werden sollen, zu bewegen, und kurz genug ist; um die Partikel einer einzigen Farbe oder zweier Farben, die unbewegt bleiben sollen, unbewegt zu lassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei das Anlegen der Auffrisch- oder Steuerspannung das Anlegen eines Signals längerer Dauer bei einer ersten Frequenz zum Bewegen von Partikeln einer erste Farbe umfasst, gefolgt von einer Signal kürzerer Dauer bei einer zweiten Frequenz zum Bewegen von Partikeln einer zweiten Farbe.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Anzeigevorrichtung eine dielektrophoretischen Mischung nach Anspruch 6 umfasst; der Schritt des Auffrischens des Pixels (22) durch Anlegen einer Auffrischspannung das Anlegen einer Spannung der einzigen Auffrischfrequenz für eine Dauer umfasst, die lang genug ist, damit im Wesentlichen alle Partikel jeder Farbe (32, 34, 36) sich zur Auffrischfeldregion bewegen, wobei die einzelne Auffrischfrequenz eine Frequenz ist, die ausserhalb eines Übergangsfrequenzbands liegt, das von der niedrigsten der drei einzelnen Farbübergangsfrequenzen zur höchsten der drei einzelnen Farbübergangsfrequenzen reicht; die verschiedenen Geschwindigkeiten der verschiedenfarbigen Partikel deran sind, dass die schnellsten farbigen Partikel jene sind, deren Übergangsfrequenz (f₀) am weitesten von der Auffrischfrequenz entfernt sind, und die langsamsten farbigen Partikel jene sind, deren Übergangsfrequenz (f₀) der Auffrischfrequenz am nächsten sind; und eine benötigte Anzeigefarbe geschaffen wird, indem im Wesentlichen alle Partikel nur einer oder nur zweier der Farben aus der Auffrischfeldregion zur Treiberfeldregion bewegt werden, indem eine Spannung bei einer angewandten Frequenz angelegt wird, die über der Übergangsfrequenz (f₀) liegt, die von der Auffrischfrequenz der Farbe oder der Farben, die bewegt werden soll, am weitesten entfernt ist, aber nicht so weit von der Auffrischfrequenz entfernt, um über weiter entfernte Übergangsfrequenzen von Farben zu liegen, die nicht bewegt werden sollen, für eine Dauer, die lang genug ist, um im Wesentlichen alle Partikel der nur einen oder nur zwei Farben, die bewegt werden sollen, bewegen zu können, aber zu kurz, um im Wesentlichen Partikel einer Farbe bewegen zu können, die nicht bewegt werden sollen, deren Übergangsfrequenz (f₀) aber zwischen der Auffrischfrequenz und der angewandten Frequenz liegt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Anzeigevorrichtung eine dielektrophoretischen Mischung nach Anspruch 4 umfasst, wenn von Anspruch 3 abhängig; und Partikel einer bestimmten Farbe im Wesentlichen in eine benötigte Richtung bewegt werden, ohne im Wesentlichen Partikel einer oder beider der anderen Farben in eine unerwünschte Richtung zu bewegen, indem eine Spannung für eine Dauer angelegt wird, die lang genug ist, um im Wesentlichen die Partikel der bestimmten Farbe zu bewegen, aber nicht lang genug, um im Wesentlichen die Partikel einer oder beider der anderen Farben zu bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, ausserdem umfassend das Bewegen gewählter Anteile gewählter Partikelfarben durch Anlegen der Steuerspannungen für Dauern zwischen Dauern, die lang genug sind, um im Wesentlichen alle der Partikel einer bestimmten Farbe zu bewegen, und kurz genug, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Partikel der bestimmten Farbe sich bewegen.