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Die
Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung
und ein Verfahren zur Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung.
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Die
Erfindung ist insbesondere für
Anzeigeeinrichtungen relevant, bei welchen sich Teilchen in einer
Flüssigkeit
zwischen Elektroden bewegen, wie beispielsweise elektrophoretischen
Anzeigen.
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Gewöhnlich ist
eine elektrophoretische Anzeigeeinrichtung eine Matrixanzeige mit
einer Matrix von Pixeln, welche den Schnittpunkten sich kreuzender
Datenelektroden und Auswahlelektroden zugeordnet sind. Ein Graupegel
oder ein Färbungspegel eines
Pixels hängt
von der Zeit ab, welche eine Ansteuerungsspannung mit einem bestimmten
Pegel an dem Pixel vorhanden ist. In Abhängigkeit von der Polarität der Ansteuerungsspannung
verändert
sich der optische Zustand des Pixels von seinem gegenwärtigen optischen
Zustand kontinuierlich in Richtung auf eine der beiden Grenzsituationen
(alle geladenen Teilchen befinden sich nahe der Unterseite oder
nahe der Oberseite des Pixels). Graustufen werden durch Steuern
der Zeit erhalten, welche die Spannung an dem Pixel vorhanden ist.
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Gewöhnlich werden
alle Pixel der Matrixanzeige Zeile für Zeile ausgewählt, indem
entsprechende Spannungen an die Auswahlelektroden geliefert werden.
Die Daten werden parallel über
die Datenelektroden an die Pixel geliefert, welche der ausgewählten Zeile
zugeordnet sind. Die Zeit, welche erforderlich ist, um alle Pixel
der Matrixanzeige einmal auszuwählen,
wird die Sub-Frame-Periode genannt. Ein bestimmter Pixel empfängt während der ganzen
Sub-Frame-Periode in Abhängigkeit
von der erforderlichen Veränderung
des optischen Zustands entweder eine positive Ansteuerungsspannung,
eine negative Ansteuerungsspannung oder eine Ansteuerungsspannung
von null. Eine Ansteuerungsspannung von null wird an den Pixel geliefert,
wenn sich der optische Zustand nicht verändern soll.
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Um
in der Lage zu sein, Graustufen zu erzeugen (oder Zwischenfarbzustände), umfasst
eine Frame-Periode gewöhnlich
mehrere Sub-Frames. Die Graustufen eines Bilds können reproduziert werden, indem
pro Pixel ausgewählt
wird, während
wie vielen Sub-Frames der Pixel welche Ansteuerungsspannung (positiv,
negativ oder null) empfangen soll. Gewöhnlich weisen die Sub-Frames
alle die gleiche Dauer auf. Gegebenenfalls kann die Dauer der Sub-Frames
unterschiedlich ausgewählt
werden.
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Bei
einer Anzeige unter Verwendung einer elektrophoretischen Metallfolie
sind viele isolierende Schichten zwischen den ITO-Elektroden vorhanden. Von
der Zeit und den Daten abhängige
Spannungsabfälle
bewirken eine ernste Bildretention. Bekannte Verfahren zum Minimieren
der Bildretention verwenden Rücksetzimpulse,
welche an alle Pixel geliefert werden. Die Rücksetzimpulse bewirken, dass
das angezeigte Bild nach jeder Sub-Frame-Periode vollständig weiß oder schwarz
wird. Folglich vermindern diese Rücksetzimpulse das Leistungsvermögen der Anzeige
ernsthaft, weil die Anzeige zwischen separaten Bildern zwischen
schwarz oder weiß (oder
zwischen zwei Farbzuständen)
blinkt.
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US
2002/0063661 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, die Bildretention mit weniger Einfluss
auf das visuelle Leistungsvermögen
der Anzeige zu reduzieren.
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Ein
erster Gesichtspunkt der Erfindung stellt eine Anzeigevorrichtung
mit einer Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 bereit. Ein zweiter
Gesichtspunkt der Erfindung stellt ein Verfahren zur Ansteuerung
der Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 13 bereit. Vorteilhafte Ausführungsformen
werden in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Die
Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst eine Anzeigeeinrichtung mit Pixeln, bei welcher sich Teilchen
in einer Flüssigkeit
zwischen Elektroden bewegen. Ein optischer Zustand der Pixel wird
gewöhnlich
durch einen Wert einer Ansteuerungsspannung und durch eine Dauer
einer Ansteuerungsperiode definiert, während welcher die Ansteuerungsspannung
an dem Pixel vorhanden ist. Ein Beispiel einer derartigen Anzeigeeinrichtung
ist eine elektrophoretische Anzeige.
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Eine
Graustufe eines bestimmten Pixels hängt von dem Pegel der Ansteuerungsspannung und/oder
einer Dauer der Ansteuerungsperiode ab, während welcher die Ansteuerungsspannung
an dem Pixel vorhanden ist. Die Ansteuerung liefert während entsprechender,
aufeinanderfolgender Ansteuerungsperioden eine Sequenz von Ansteuerungsspannungen
an dem Pixel. Die Ansteuerungsspannungen und die Dauer der Ansteuerungsperioden
müssen
ausgewählt
werden, um einen optischen Zustand des Pixels zu erhalten, welcher
zu dem Bildsignal passt, welches angezeigt werden soll.
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Eine
Gleichstromabgleichschaltung steuert die Amplituden der Ansteuerungsspannungen und/oder
der Dauern der Ansteuerungsperioden für jeden Pixel separat (oder
für relativ
kleine Subgruppen benachbarter Pixel), um einen Zeitdurchschnittswert
der Ansteuerungsspannung an jedem der Pixel von im Wesentlichen
null zu erhalten. Diese Steuerung der Amplitude der Ansteuerungsspannungen und/oder
der Dauer der Ansteuerungsperioden gestattet ein Minimieren der
Bildretention, ohne Rücksetzimpulse
für alle
Pixel zu erfordern. Die Rücksetzimpulse,
welche allen Pixeln geliefert werden, bewirken, dass das angezeigte
Bild regelmäßig vollständig weiß oder schwarz
wird. Folglich wird die Bildretention gemäß der vorliegenden Erfindung
mit weniger störenden
visuellen Effekten minimiert.
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Bei
einer Anzeigeeinrichtung, bei welcher Graustufen unter Verwendung
eines Festwerts der Ansteuerungsspannung (positiv und negativ sowie null)
und einer variablen Dauer der Ansteuerungsperioden erzeugt werden,
ist es möglich,
den Wert der Ansteuerungsspannung, innerhalb von Grenzen, an dem
Pixel zu variieren, um die variable Dauer der Ansteuerungsperioden
zu kompensieren. Die Kompensation trägt der Tatsache Rechnung, dass
die Ansteuerungsspannung in Abhängigkeit
davon, ob der Pixel dunkler oder heller (oder mehr oder weniger
gefärbt)
oder umgekehrt werden soll, ihr Vorzeichen verändert.
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Bei
einer Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 7, bei welcher eine Ansteuerungsspannung
derartig mit einem Pegel an den Pixel geliefert wird, dass der Graupegel
(oder der Färbungsbetrag)
sich nach einer Anfangszeitdauer nicht mehr verändert, kann der Gleichstromabgleich
durch Variieren der Dauer der Ansteuerungsperioden durchgeführt werden.
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Es
ist auch möglich,
sowohl die Dauer der Ansteuerungsperioden als auch die Ansteuerungsspannung
zu steuern.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 2 wird der Gleichstromabgleich durch Summieren einer Zahl
in einem Speicher erhalten, welche eine Multiplikation einer Dauer
der Ansteuerungsperiode (beispielsweise der Anzahl Subfelder, in
welchen die Ansteuerungsspannung an den Pixel geliefert wird, wenn
alle Subfelder die gleiche Dauer aufweisen) für diesen Pixel mit einem Wert
der Ansteuerungsspannung angibt, welche diesem Pixel während der
Ansteuerungsperiode geliefert wird. Die Zahl gibt die integrierte Spannung über den
Pixel an. Der Wert der Ansteuerungsspannung und/oder die Dauer der
Ansteuerungsperiode wird derartig angepasst, dass die Zahl so nahe
wie möglich
bei im Wesentlichen null gehalten wird.
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Vorzugsweise
wird die Zahl für
alle Pixel der Matrixanzeige berechnet und gespeichert. Dies gestattet
einen separaten Gleichstromabgleich aller Pixel. Es ist auch möglich, die
Zahl für
Subgruppen benachbarter Pixel zu berechnen. Dies basiert auf der Einsicht,
dass sich der optische Zustand benachbarter Pixel über eine
längere
Zeitperiode gewöhnlich nicht
stark unterscheidet. Vorzugsweise umfassen die Subgruppen nur wenige
benachbarte Pixel, beispielsweise zwei horizontal oder vertikal
benachbarte Pixel.
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Bei
der gewöhnlichen
Subfeld-getriebenen Matrixanzeigeansteuerung kann die Zahl durch
Zählen
der Anzahl Subfelder eines Felds bestimmt werden, während welchem
die Ansteuerungsspannung vorhanden ist, wenn die Ansteuerungsspannung
fest ist und wenn die Subfelder alle die gleiche Dauer aufweisen.
In Abhängigkeit
von der Polarität
der Ansteuerungsspannung muss diese Zahl zu der bisher bestimmten
Zahl addiert oder von ihr subtrahiert werden.
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Die
Gleichstromabgleichschaltung steuert die Anzahl Subfelder, während welcher
die Ansteuerungsspannung an den Pixeln vorhanden ist, und/oder die
Ansteuerungsspannung derartig, dass die Zahl so nahe wie möglich bei
null liegt.
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Wenn
die Zahl beispielsweise angibt, dass bis jetzt eine positive Ansteuerungsspannung
an dem Pixel geherrscht hat und dass sich der optische Zustand des
Pixels während
eines nächsten
Felds derartig verändern
muss, dass eine negative Ansteuerungsspannung erforderlich ist,
ist die Anzahl Subfelder, während
welcher die negative Spannung geliefert wird, größer als nötig, um den erforderlichen optischen
Zustand zu erreichen. Auf diese Weise verändert sich die Zahl in die
Richtung auf null. Vorzugsweise wird die Anzeige derartig angesteuert,
dass der korrekte optische Zustand noch erreicht wird. Beispielsweise
kann eine Anzeige verwendet werden, bei welcher unterhalb oder oberhalb
eines bestimmten Werts der Ansteuerungsspannung die Veränderungsgeschwindigkeit
des optischen Zustands nicht weiter beeinflusst wird. Oder es kann
eine Anzeige verwendet werden, bei welcher sich bei einem bestimmten
Wert der Ansteuerungsspannung der optische Zustand nur während einer
Anfangszeitdauer verändert.
Nach der Anfangszeitdauer weist die Ansteuerungsspannung, obwohl
sie noch an dem Pixel vorhanden ist, im Wesentlichen keine Wirkung
auf den optischen Zustand des Pixels auf. Hinsichtlich bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindung nach Anspruch 10 oder 11 wird eine derartige Anzeige
und ihre Ansteuerung ausführlicher
erforscht.
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Es
ist nicht erforderlich, dass die Zahl in jeder Ansteuerungsperiode
eines bestimmten Pixels null ist. Der Bereich, in welchem der Pegel
der Ansteuerungsspannung variiert werden kann und/oder in welchem
die Anzeigeperiode variiert werden kann, ist begrenzt. Eine zu hohe
Spannung beschädigt
die Anzeigevorrichtung; eine zu niedrige Spannung kann keine Wirkung
auf den optischen Zustand des Pixels aufweisen. Weiterhin ist gewöhnlich eine
vorbestimmte minimale Zeit erforderlich, um eine Veränderung
in dem „Grau"-Pegel eines Pixels
zu erhalten, und eine zu lange Zeit ist unmöglich, weil die Ansteuerungsspannung
nicht länger
geliefert werden kann, als während
aller Subfelder eines Felds. Es ist jedoch möglich, die Dauer der Feldperiode
(vorübergehend) zu
erhöhen.
Natürlich
vermindert eine zu große
Feldperiode das Auffrischintervall der Anzeigevorrichtung zu stark;
dies kann Bewegungsartefakte und eine zu große Dissipation verursachen.
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Aufgrund
der begrenzten Freiheit beim Auswählen des Pegels der Ansteuerungsspannungen und
der Dauer der Ansteuerungsperioden kann die Zahl um null herum variieren,
ohne tatsächlich
null zu werden. In der Situation, dass eine Anzeige verwendet wird,
bei welcher sich der optische Zustand des Pixels nach der Anfangszeitperiode
nicht mehr verändert
und die Subfeldperiode die kürzeste
Zeitperiode ist, in welcher die Dauer der Ansteuerungsperiode verändert werden
kann, ist es im Prinzip immer möglich,
den Wert von null der Zahl zu erreichen, weil in Abhängigkeit
von der Polarität
der Ansteuerungsspannung immer die gleiche grundlegende Zeitperiode
(die Subfeldperiode) ganzzahlig oft addiert oder subtrahiert wird.
Wenn jedoch die Ansteuerungsspannung eines bestimmten Pixels fast
immer die gleiche Polarität
während
aufeinanderfolgender Feldperioden aufweist, kann es eine beträchtliche
Menge Felder dauern, bevor die Zahl wieder auf null gesteuert wird.
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Weiterhin
bewirken im Gegensatz zu LCD-Anzeigen positive und negative Ansteuerungsspannungen
mit einem gleichen Absolutwert unterschiedliche optische Zustände. Es
ist folglich nicht möglich,
einfach einen Gleichstromabgleich der Spannung an dem Pixel auszuführen, indem
die Polarität
des Ansteuerungssignals periodisch verändert wird. In Abhängigkeit
von dem Bild, welches angezeigt werden soll, kann es auftreten,
dass in einigen aufeinanderfolgenden Ansteuerungsperioden während aufeinanderfolgender
Frames die gleiche Polarität
der Ansteuerungsspannung auftritt.
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Während einer
derartigen Sequenz von Ansteuerungsperioden ist kein Gleichstromabgleich möglich, und
folglich ist es unmöglich,
die Zahl nahe null zu halten. Doch sobald eine Ansteuerungsperiode
mit einer Ansteuerungsspannung mit einer entgegengesetzten Polarität auftritt,
wird die Ansteuerungsspannung und/oder die Dauer der Ansteuerungsperiode
größer als
nötig ausgewählt, um
die Zahl so weit wie möglich
in Richtung null zu verändern.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 3 wird die Matrixeinrichtung in dem gewöhnlichen
Subfeldmodus angesteuert, wobei jedes Feld eine vorbestimmte Anzahl
Subfelder umfasst. Während
eines bestimmten Felds wird eine Graustufe eines bestimmten der
Pixel durch die bestimmte Anzahl Subfelder festgestellt, in welchen
die Ansteuerungsspannung an dem bestimmten Pixel vorhanden ist.
Folglich ist die Ansteuerungsperiode dieses bestimmten Pixels die
Dauer dieser bestimmten Anzahl Subfelder.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 4 wird ein Rücksetzimpuls
an den Pixel geliefert, wenn der Absolutwert der Zahl für einen
bestimmten Pixel eine Schwellenzahl übersteigt. Dieser Rücksetzimpuls
arbeitet auf die gleiche Weise wie beim Stand der Technik. Es ist
ein Vorteil gegenüber
dem Stand der Technik, dass dieser Rücksetzimpuls nur sporadisch
und nur an diejenigen Pixel geliefert wird, bei welchen es erforderlich
ist, und folglich wird das visuelle Leistungsvermögen weniger
häufig
und nur für die
relevanten Pixel verschlechtert. Nach dem Rücksetzimpuls wird der Wert
der Zahl entsprechend den relevanten Pixeln korrigiert, um dem Einfluss
des Rücksetzimpulses
Rechnung zu tragen.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 5 hängt
die Zahl auch von der Temperatur des Pixels ab, um der Tatsache
Rechnung zu tragen, dass die Bildretention bei höheren Temperaturen schneller verläuft.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 6 hängt
die Zahl nicht linear von dem Wert der Ansteuerungsspannung ab,
um das nicht lineare Verhältnis zwischen
der Bildretention und der Ansteuerungsspannung zu bewältigen.
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Es
ist auch möglich,
die Zahl sowohl für
die Temperatur als auch für
den Wert der Ansteuerungsspannung zu korrigieren.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 7 wird eine gewünschte
Färbung
(oder der Graupegel) des Pixels nach einer Anfangszeitdauer erreicht (auch
als die Anfangsdauer der Ansteuerungsperiode oder als die Anfangsdauer
bezeichnet). Eine längere
Dauer der Ansteuerungsperiode beeinflusst die Färbung des Pixels (im Wesentlichen)
nicht.
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Falls
die Zahl angibt, dass bisher eine bestimmte Polarität der Ansteuerungsspannung herrscht,
und falls eine Polarität
der gegenwärtigen Ansteuerungsspannung
der herrschenden Polarität entgegengesetzt
ist, steuert die Steuerung die Dauer der gegenwärtigen Ansteuerungsperiode
so, dass sie länger
als die Anfangszeitdauer wird. Gewöhnlich wird die Dauer der gegenwärtigen Ansteuerungsperiode
so gesteuert, dass sie länger
wird, indem die Ansteuerungsspannung während mehr Subfeldern eines
Felds an den Pixel geliefert wird.
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Aufgrund
des umgekehrten Vorzeichens der gegenwärtigen Ansteuerungsspannung
wird der Absolutwert der Zahl kleiner, wenn die Multiplikation der gegenwärtigen Ansteuerungsspannung
mal der Dauer der gegenwärtigen
Ansteuerungsperiode (gewöhnlich
durch die Anzahl Subfelder während
eines Felds angegeben, in welchem die Ansteuerungsspannung an dem
Pixel vorhanden ist) zu dem Wert der bisher gespeicherten Zahl addiert
wird.
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Im
Allgemeinen ist es möglich,
die gegenwärtige
Dauer der Ansteuerungsperiode ausreichend lang auszuwählen, um
für die
Zahl einen Wert von genau null zu erhalten, wenn die Dauer der Ansteuerungsperiode
willkürlich
ausgewählt
werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 8 wird die Dauer der gegenwärtigen Ansteuerungsperiode
nicht länger
ausgewählt
als die Anfangsdauer der Ansteuerungsperiode, wenn die Anfangsdauer bewirkt,
dass die Zahl das Vorzeichen verändert.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 9 wird die Dauer der gegenwärtigen Ansteuerungsperiode
so ausgewählt,
dass sie im Wesentlichen mit der Anfangsdauer identisch ist, wenn
die Zahl angibt, dass eine bestimmte Polarität der Ansteuerungsspannung
herrscht, und wenn eine Polarität
der gegenwärtigen
Ansteuerungsspannung mit dieser herrschenden Polarität identisch
ist. Auf diese Weise steigt der Absolutwert der Zahl minimal an.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 10 umfasst der Pixel zwei Schaltelektroden und eine weitere
Elektrode, und die Ansteuerung liefert Ansteuerungsspannungen an
die Elektroden, um optische Zwischenzustände des Pixels zu steuern.
Dies weist den Vorteil auf, dass sich der optische Zustand des Pixels
nach der Anfangszeitdauer auch dann nicht mehr verändert, wenn
die Ansteuerungsspannung noch vorhanden ist. Bei einer derartigen
Anzeige wird der Gleichstromabgleich vorzugsweise nur durch Steuern
der Dauer der Ansteuerungsperioden durchgeführt. Insbesondere durch Vergrößern der Dauer der
Ansteuerungsperioden, so dass sie größer als die Anfangszeitdauer
werden, um den Wert der Zahl zu minimieren.
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Diese
Ansteuerungsweise wird in der europäischen Patentanmeldung EP-P-01
200 952.8 ausführlicher
erklärt.
Dieses Dokument offenbart die Erkenntnis, dass das elektrische Feld
innerhalb eines Pixels durch elektrische Spannungen auf der weiteren
Elektrode in einer derartigen Weise beeinflusst werden kann, dass
beispielsweise die elektrischen Feldlinien an einer positiven Spannung
zwischen den Schaltelektroden in einer derartigen Weise gestört werden,
dass sich die negativ geladenen Teilchen in Richtung auf einen Abschnitt
der Oberfläche
zwischen einer der Schaltelektroden und der weiteren Elektrode bewegen.
In Abhängigkeit
von den elektrischen Spannungen an den Schaltelektroden und der weiteren
Elektrode (oder den mehreren weiteren Elektroden) bewegen sich mehr
oder weniger Teilchen in Richtung auf die Oberfläche zwischen der einen der
Schaltelektroden und der weiteren Elektrode, und es werden unterschiedliche
optische Zwischenzustände
(Grauwerte) erhalten.
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Bei
einer Ausführungsform
nach Anspruch 11 umfasst der Pixel mindestens zwei Elektroden, und
die Ansteuerung liefert die Ansteuerungsspannungen zwischen den
mindestens zwei Elektroden für
ein Setzen einer Graustufe des Pixels durch Bereitstellen einer
Ansteuerungsspannung, welche kleiner ist als eine gewöhnlich angewandte
Ansteuerungsspannung. Die gewöhnlich
angewandte Ansteuerungsspannung setzt einen Graupegel durch Modulieren
der Dauer der Ansteuerungsperiode, während welcher die gewöhnlich angewandte
Ansteuerungsspannung vorhanden ist. Bei dieser Anzeige wird der
Gleichstromabgleich auch vorzugsweise nur durch Steuern der Dauer
der Ansteuerungsperioden durchgeführt.
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Diese
Ansteuerungsweise wird im Patentanwaltsverzeichnis PHNL 020 347
ausführlicher
erklärt. Diese
nicht vorveröffentlichte
europäische
Patentanmeldung offenbart die Erkenntnis, dass bei elektrophoretischen
Anzeigen, wenn eine konstante, niedrige Ansteuerungsspannung an
dem Pixel angewandt wird, die Kombination der Flüssigkeit und der geladenen
Teilchen in dem Pixel einer Gleichgewichtsphase zuneigt, bei welcher
der optische Zustand des Pixels stabil ist. Derart niedrige Ansteuerungsspannungen sind
typischerweise kleiner als 5 Volt. Der Begriff „niedrig" bedeutet eine Spannung, welche kleiner
ist als gewöhnlich
auf einen Pixel angewandt wird, um seinen Graupegel mit Ansteuerungsspannungsimpulsen
mit einer variablen Dauer zu setzen. Die gewöhnlich erforderlichen Spannungen
sind typischerweise größer als
10 Volt. Bei dem gewöhnlichen Ansteuerungsverfahren
wird der Graupegel im Wesentlichen durch die Dauer bestimmt, während welcher die
Ansteuerungsspannung an dem Pixel vorhanden ist. PH-NL020347 offenbart
ein Ansteuerungsverfahren, wobei sich der optische Zustand des Pixels
nur während
einer Anfangszeitperiode in Richtung auf einen gewünschten
Graupegel verändert.
Nach der Anfangszeitperiode ist der gewünschte Graupegel erreicht und
ist im Wesentlichen von der Zeit unabhängig, welche die niedrige Ansteuerungsspannung vorhanden
ist.
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Das
Verfahren zum Erhalten einer elektrophoretischen Anzeige und/oder
einer Ansteuerung einer derartigen Anzeige, so dass sich der optische Zustand
nach einer Anfangszeitdauer nicht weiter verändert, ist für die Erfindung
nicht unerlässlich.
Es wird deshalb nicht ausführlich
erläutert.
Es ist wichtig zu beachten, dass diese Ansteuerungsweise eine bevorzugte
Implementierungsweise der vorliegenden Erfindung ist.
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Diese
und andere Gesichtspunkte der Erfindung werden unter Bezugnahme
auf die hier nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen erläutert und
offenkundig.
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Bei
den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
Anzeigevorrichtung mit einer Gleichstromabgleichschaltung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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2 ein
Blockdiagramm einer Ausführungsform
einer Gleichstromabgleichschaltung,
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3 eine
Ausführungsform
einer Ansteuerungsspannung an einem bestimmten Pixel einer Anzeigevorrichtung
und
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4 eine Ausführungsform eines Pixels, welcher
einen optischen Zustand nur innerhalb einer vorbestimmten Anfangszeitdauer
verändert.
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Die
gleichen Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren beziehen sich
auf die gleichen Signale oder auf die gleichen Elemente, welche
die gleiche Funktion durchführen.
Es ist vorgesehen, dass sich ein Bezugszeichen, bei welchem mindestens
ein Großbuchstabe
von einem Index i oder j oder von einer Kombination dieser Indices
gefolgt wird, auf alle Gegenstände
bezieht, welche mit dem gleichen, mindestens einen Großbuchstaben
beginnen und von einer Zahl an Stelle des Indexes i oder j gefolgt
werden.
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1 zeigt
eine Anzeigevorrichtung mit einer Gleichstromabgleichschaltung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die Anzeigevorrichtung 1 umfasst eine Anzeigeeinrichtung
DD, Ansteuerungsschaltungen 4 und 5 und eine Gleichstromabgleichschaltung 3.
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Die
elektrophoretische Anzeigeeinrichtung DD umfasst eine Pixelmatrix 10,
welche Schnittpunkten sich kreuzender Datenelektroden 6 (von
1 bis n nummeriert) und Auswahlelektroden 7 (von 1 bis
m nummeriert) zugeordnet sind. In 1 wird eine
aktiv adressierte Matrixanzeigeeinrichtung DD beispielhaft gezeigt,
bei welcher die Pixel 10 einen Transistor 9 umfassen.
Der Transistor 9 verbindet die Spannung auf der entsprechenden
Datenelektrode 6 mit dem Pixel 10, wenn die entsprechende
Auswahlelektrode 7 bewirkt, dass der Transistor 9 leitend
wird. Die andere Seite des Pixels 10 ist geerdet. Ersatzweise kann
die Matrixanzeigeeinrichtung DD auch passiv adressiert werden.
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Eine
Datenansteuerung 5 empfängt
Eingabedaten DI und liefert Datenspannungen an die Datenelektroden 6.
Die Auswahlansteuerung 4 liefert Auswahlspannungen an die
Auswahlelektroden 7.
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Eine
Steuerungsschaltung 32 (man siehe 2), welche
als Teil der Gleichstromabgleichschaltung 3 gezeigt wird,
empfängt
ein Eingangssignal VI, welches anzuzeigende Daten und Zeitinformationen
umfasst, welche die Position der Daten auf der Anzeigeeinrichtung
DD bestimmen. Die Steuerungsschaltung 32 erzeugt Steuerungssignale 8,
welche an die Auswahlansteuerung 4 und die Datenansteuerung 5 geliefert
werden. Gewöhnlich
steuert die Steuerungsschaltung 32 die Auswahlansteuerung 4, um
die Auswahlelektroden 7 eine nach der anderen auszuwählen, und
die Steuerungsschaltung 32 steuert die Datenansteuerung 5,
um die Datenspannungen parallel über
die Datenelektroden 6 an die Pixel 10 der ausgewählten Auswahlelektrode 7 zu
liefern.
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Gewöhnlich weist
die Ansteuerungsspannung VDi an dem Pixel 10 einen festen
positiven oder negativen Wert auf, um den optischen Zustand des Pixels
in Richtung auf einen von zwei stabilen Grenzzuständen zu
verändern.
Der erforderliche optische Zustand eines Pixel wird durch Variieren
der Dauer Di der Ansteuerungsperiode TDi erhalten, während welcher
die Ansteuerungsspannung VDi an dem Pixel 10 (man siehe 3)
vorhanden ist. Gewöhnlich
wird die elektrophoretische Matrixanzeige in Feldern TFi von Subfeldern
TFSij angesteuert. Während
eines Subfelds TFSij wird an jeden der Pixel 10 eine Ansteuerungsspannung
VDi mit dem entsprechenden Pegel und der entsprechenden Polarität geliefert.
Die Dauer Di wird durch Auswählen,
in welchen Subfeldern TSFij welcher Pixel 10 welche Polarität der Ansteuerungsspannung
VDi empfängt,
gesteuert. Beispielsweise kann ein Pixel 10 mit einem Schwarzzustand
während
eines der Subfelder TFSij durch Liefern einer Ansteuerungsspannung
VDi mit einer positiven Polarität
in einen Dunkelgrauzustand verändert werden.
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Die
Gleichstromabgleichschaltung 3 hält die durchschnittliche Spannung
an jedem der Pixel 10 nach und passt den Pegel der Ansteuerungsspannung
VDi oder die Dauer Di der Ansteuerungsperiode TDi (man siehe 3),
während
welcher die Ansteuerungsspannung VDi an einen bestimmten Pixel 10 geliefert
wird, derartig an, dass der durchschnittliche Wert der Ansteuerungsspannung
VDi an dem Pixel 10 im Wesentlichen null ist. Ein Mikroprozessor 311 kann
die durchschnittliche Spannung und den erforderlichen Pegel der
Ansteuerungsspannung VDi und/oder die erforderliche Dauer der Ansteuerungsperiode
TDi berechnen. Der Pegel der Ansteuerungsspannung VDi kann durch
Anpassen der Eingabedaten DI variiert werden, welche an die Datenansteuerung 5 geliefert
werden. Die Dauer der Ansteuerungsperiode TDi wird gewöhnlich in
Schritten mit der Dauer einer Subfeldperiode TSFij variiert, wie oben
stehend erläutert
wird.
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In 1 wird
weiterhin ein optionales Temperaturmesselement 11 gezeigt,
welche ein Signal TE liefert, welches die Temperatur des Pixels 10 angibt.
Das Signal TE kann von dem Mikroprozessor 311 verwendet
werden, um die Zahl in Abhängigkeit von
der Temperatur einzustellen.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
einer Gleichstromabgleichschaltung. Die Gleichstromabgleichschaltung 3 umfasst
die bereits diskutierte Steuerungsschaltung 32, einen Speicher 30 und
eine Steuerung 31. Die Steuerung 31 speichert
eine Zahl N für
jeden Pixel 10 der Anzeigevorrichtung DD derartig in dem
Speicher 30, dass der durchschnittliche Wert der Spannung-Dauer
für jeden Pixel 10 gespeichert
wird.
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Die
Steuerung 31 bestimmt die durchschnittliche Spannung-Dauer
durch Summieren der Dauer Di der gegenwärtigen Ansteuerungsperiode
TDi multipliziert mit dem Wert A (man siehe 3) der gegenwärtigen Ansteuerungsspannung
VDi, welche während
der gegenwärtigen
Ansteuerungsperiode TDi an dem Pixel 10 anliegt, zu der
Zahl N. Folglich stellt die Zahl N die Ansteuerungsspannung VDi
dar, welche von einem ausgewählten
Startmoment bis zu dem gegenwärtigen
Moment integriert ist. Bei einer Subfeld angesteuerten Anzeige,
bei welcher die Subfelder TFSij alle die gleiche Dauer aufweisen,
wird die Dauer Di durch die Anzahl Subfelder der Ansteuerungsspannung
VDi angegeben, welche an dem Pixel 10 anliegt. Diese Anzahl
Subfelder wird weiterhin als die aktive Zahl (Subfelder) bezeichnet.
Wenn die Ansteuerungsspannung VDi den festen Pegel A (eine positive
Ansteuerungsspannung mit Pegel A), -A (eine negative Ansteuerungsspannung
mit dem Pegel A) oder null aufweist, ist das Summieren besonders
einfach. Wenn die Ansteuerungsspannung VDi positiv ist, wird die
Zahl N gleich der gegenwärtigen Zahl
N plus der aktiven Zahl, wenn die Ansteuerungsspannung VDi negativ
ist, wird die Zahl N gleich der gegenwärtigen Zahl N minus der aktiven
Zahl, und wenn die Ansteuerungsspannung VDi null ist, wird die Zahl
N nicht verändert.
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Der
Startmoment kann der Moment sein, an welchem die Anzeigevorrichtung
DD hergestellt wird. Es ist auch möglich, dass der Startmoment
als der Moment definiert wird, an welchem die Anzeigevorrichtung
eingeschaltet wird. Der Startmoment kann auch auf der Grundlage
eines regelmäßigen Zeitintervalls
definiert werden. Bei den letzten beiden Beispielen wird die Zahl
N regelmäßig auf
null zurückgesetzt.
Gewöhnlich
ist dies kein Problem, da die Bildretention überwiegend von einer frischen
Historie der Ansteuerungsspannung VDi über den Pixel 10 bestimmt
wird.
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Die
Steuerung 31 kann eine Berechnungseinheit 311 umfassen,
welche beispielsweise ein Mikroprozessor ist. Vor dem Beginn einer
Ansteuerungsperiode TDi eines bestimmten Pixels 10 liest die
Berechnungseinheit 311 die Zahl N für diesen bestimmten Pixel 10 aus
dem Speicher 30 aus. Dann evaluiert die Berechnungseinheit 311 das
Eingangssignal VI und berechnet den Pegel der gegenwärtigen Ansteuerungsspannung
VD und/oder die Dauer der gegenwärtigen
Ansteuerungsperiode TDi derartig, dass der korrekte optische Zustand
des Pixels 10 erreicht wird und derartig dass ein Absolutwert
der Zahl N minimiert wird. Die berechneten Werte werden in einem
Steuerungssignal CS an die Steuerungsschaltung 32 geliefert.
Die Steuerungsschaltung 32 passt den Pegel der gegenwärtigen Ansteuerungsspannung
VDi und/oder die Dauer der gegenwärtigen Ansteuerungsperiode
TDi dementsprechend an. Weiterhin summiert die Berechnungseinheit 311 den
gegenwärtigen
Wert der Ansteuerungsspannung VDi multipliziert mit der Dauer der
gegenwärtigen
Ansteuerungsperiode TDi für
den bestimmten Pixel 10 zu der Zahl N hinzu und speichert
den neuen Wert von N in dem Speicher 30. Vorzugsweise führt die
Berechnungseinheit 311 diese Operationen für alle Pixel 10 der
Matrixanzeige durch.
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Gegebenenfalls
kann die Steuerung 31 einen Schwellenpegel THN empfangen,
um die Steuerungsschaltung 32 zu steuern, einen Rücksetzimpuls an
den Pixel 10 zu liefern. Weiterhin kann die Steuerung 31 das
Signal TE empfangen, welches die Temperatur des Pixels 10 angibt.
Die Zahl N kann mit der gemessenen Temperatur angepasst werden,
um dem Einfluss der Temperatur auf die Bildretention Rechnung zu
tragen. Auf die gleiche Weise kann die Steuerung 31 dem
Wert der Ansteuerungsspannung VD Rechnung tragen. Diese optionalen
Aktivitäten können von
dem Mikroprozessor 311 durchgeführt werden, oder es kann geeignete
Hardware verwendet werden.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
einer Ansteuerungsspannung an einem bestimmten Pixel einer Anzeigevorrichtung.
In 3 werden zwei Frame-Perioden TF1 und TF2 gezeigt,
welche beide nur beispielhaft 9 Subfelder umfassen. Die
Frame-Periode TF1, welche im Moment t1 beginnt und im Moment t4
endet, umfasst die Subfeldperioden TSF11 bis TSF19. Die Frame-Periode
TF2, welche im Moment t4 beginnt und im Moment t7 endet, umfasst
die Subfeldperioden TSF21 bis TSF29.
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Im
Allgemeinen wird ein Frame oder eine Frame-Periode als TFi bezeichnet,
und ein Subfeld oder eine Subfeldperiode wird als TSFij bezeichnet. Nur
beispielhaft ist die Dauer aller Subfeldperioden TSFij gleich der
Dauer der Subfeldperiode TSF11, welche vom Moment t1 bis t2 dauert.
Gewöhnlich sind
die Dauern der unterschiedlichen Subfeldperioden TSFij in der gleichen
Feldperiode TFi die gleichen, jedoch ist dies nicht unerlässlich.
Gewöhnlich weisen
die entsprechenden Subfeldperioden TSFij in unterschiedlichen Feldperioden
TFi die gleiche Dauer auf.
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Zuerst
wird die Situation ohne den Gleichstromabgleich diskutiert. Ein
bestimmter Pixel 10 in jedem der Felder TFi muss in einen
optischen Zustand gebracht werden, welcher dem Eingangssignal VI
entspricht. Es wird angenommen, dass das Eingangssignal VI Ansteuerungsspannungen
VDi für
die beiden Ansteuerungsperioden TD1 und TD2 erfordert, welche einen
Pegel VD1 = A und VD2 = –A,
bzw. eine Dauer D1, D2' aufweisen.
Die Dauer D1 dauert vier Subfeldperioden TSFij, und die Dauer D2' dauert zwei Subfeldperioden
TSFij.
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Es
wird zweitens angenommen, dass sich bei der verwendeten Anzeigeeinrichtung
DD der optische Zustand des Pixels 10 nach einer minimalen Anfangszeitdauer
nicht verändert.
Es ist deshalb möglich,
die Dauer D2' auf
vier Subfeldperioden TSFij auszudehnen, ohne den erforderlichen
optischen Zustand des Pixels 10 zu beeinflussen. Diese
Ausdehnung auf die Dauer D2 wird derartig von der Gleichstromabgleichschaltung 3 bestimmt,
dass die Zahl N null wird.
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Es
wird angenommen, dass die Zahl N null ist, bevor die Ansteuerungsperiode
TD1 beginnt. Nach der Ansteuerungsperiode TD1 weist die Zahl N den
Wert A × D1
= 4 × A
auf. Beim Beginn der Ansteuerungsperiode TD2 erfasst die Berechnungseinheit 311,
dass die Polarität
des Eingangssignals VI, welches auf dem bestimmten Pixel 10 angezeigt
werden soll, die umgekehrte Polarität wie in der Ansteuerungsperiode
TD1 aufweist. Die Berechnungsschaltung prüft das Eingangssignal VI auf
die erforderliche Anzahl Subfeldperioden TSFij, welche die Ansteuerungsspannung
VD2 aufweist, welche an den Pixel 10 geliefert werden soll,
um den erforderlichen optischen Zustand zu erreichen. Nun existieren
einige Optionen.
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Erstens
ist, wie in 3 gezeigt, die erforderliche
Anzahl Subfeldperioden TSFij kleiner als die Anzahl Subfeldperioden
TSFij, welche erforderlich ist, um einen Wert von null der Zahl
N zu erhalten. Jetzt wird die Ansteuerungsperiode TD2 auf die Anzahl
Subfeldperioden TSFij erweitert, welche erforderlich ist, um einen
Wert null für
die Zahl N zu erhalten. In 3 wird die
Ansteuerungsperiode TD2 von zwei auf vier Subfeldperioden TSFij
erweitert und dauert von t4 bis t6, anstatt bis t5.
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Zweitens
ist die erforderliche Anzahl Subfeldperioden TSFij größer als
die Anzahl Subfeldperioden TSFij, welche erforderlich ist, um einen
Wert null der Zahl N zu erhalten. Die Anzahl Subfeldperioden TSFij
wird nicht verändert.
Der Wert der Zahl N wird negativ.
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Drittens
ist die erforderliche Anzahl Subfeldperioden TSFij gleich der Anzahl
Subfeldperioden TSFij, welche erforderlich ist, um einen Wert null
der Zahl N zu erhalten. Die Anzahl Subfeldperioden TSFij wird nicht
verändert.
Der Wert der Zahl N wird null.
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4 zeigt eine Ausführungsform eines Pixels, welcher
einen optischen Zustand nur innerhalb einer vorbestimmten Anfangszeitdauer
verändert. Der
Pixel 10 umfasst ein erstes Substrat 11, welches beispielsweise
aus Glas oder einem synthetischen Material ist und welches mit der
Schaltelektrode 7 versehen ist, und ein zweites transparentes
Substrat 12, welches mit einer Schaltelektrode 6 versehen
ist. Der Pixel ist mit einem elektrophoretischen Medium, beispielsweise
einer weißen
Suspension 13 gefüllt, welche
bei diesem Beispiel positiv geladene, schwarze Teilchen 14 enthält. Weiterhin
ist der Pixel 10 mit einer dritten Elektrode 6' versehen, um
optische Zwischenzustände
zu realisieren.
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In 2A
ist die Schaltelektrode 7 beispielsweise mit Masse verbunden,
während
beide Elektroden 6 und 6' mit einer Spannung +V verbunden
sind. Die schwarzen Teilchen 14 bewegen sich in Richtung auf
die Elektrode mit dem niedrigsten Potenzial, in diesem Fall die
Elektrode 7. Aus der Sichtrichtung 15 gesehen
weist der Pixel 10 jetzt die Farbe der Flüssigkeit 13 auf
(welche bei diesem Beispiel weiß ist).
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In 2B
ist die Schaltelektrode 7 mit Masse verbunden, während sowohl
die Elektrode 6 als auch 6' mit einer Spannung –V verbunden
sind. Die positiv geladenen schwarzen Teilchen bewegen sich parallel und
genau entlang der Seite des Substrats 12 in Richtung auf
das niedrigste Potenzial, in dieser Situation in Richtung auf die
Potenzialebene, welche durch die Elektroden 6 und 6' definiert ist.
Aus der Sichtrichtung 15 gesehen weist der Pixel nun die schwarze
Farbe der Teilchen 14 auf.
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In 2C
ist die Schaltelektrode 7 wieder mit Masse verbunden, während die
Elektrode 6 mit der Spannung –V verbunden ist und die Elektrode 6' mit Masse verbunden
ist. Die positiv geladenen, schwarzen Teilchen bewegen sich zu dem
niedrigsten Potenzial, welches der Bereich um die Elektrode 6 herum
ist. Dies ist sogar noch mehr der Fall, wenn die dritte Elektrode 6' mit der Spannung
+V verbunden ist, wie in 2D gezeigt. Aus der Sichtrichtung 15 gesehen
weist der Pixel 10 jetzt nur teilweise die Farbe der schwarzen
Teilchen 14 und teilweise die Farbe der weißen Flüssigkeit
auf, und es wird ein Graupegel erhalten (dunkelgrau im Fall der 2C und
hellgrau im Fall der 2D). Es sind einige unterschiedliche
Typen elektrophoretischer Vorrichtungen möglich, Typen, bei welchen sich
die geladenen Teilchen aufwärts
und abwärts
(d.h. transversal zu der Ebene der Anzeige) oder lateral zu der
Ebene der Anzeigeeinrichtung bewegen.
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Es
sollte angemerkt werden, dass oben stehend beschriebene Ausführungsformen
die Erfindung illustrieren statt sie zu begrenzen und dass Durchschnittsfachleute
in der Lage sind, viele alternative Ausführungsformen zu entwerfen,
ohne den Schutzumfang der angefügten
Ansprüche
zu verlassen.
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In
den Ansprüchen
darf kein Bezugszeichen, welches in Klammern steht, als den Anspruch
beschränkend
angesehen werden. Das Wort „umfassend" schließt die Gegenwart
von anderen als denjenigen in einem Anspruch aufgeführten Elementen oder
Schritten nicht aus. Die Erfindung kann mittels Hardware, welche
einige distinkte Elemente umfasst, und mittels eines geeignet programmierten
Computers implementiert werden. In dem Geräteanspruch, welcher einige
Mittel aufzählt,
können
einige dieser Mittel von einem und dem gleichen Hardware-Gegenstand
ausgeführt
werden. Die bloße
Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen
in einander verschiedenen abhängigen
Ansprüchen
aufgeführt
sind, zeigt nicht an, dass eine Kombination aus diesen nicht vorteilhaft
verwendet werden kann.