TW201636719A - 用於彩色顯示裝置的驅動方法 - Google Patents

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Abstract

本發明針對用於驅動可以顯示高品質的彩色狀態之彩色顯示裝置的驅動方法。該顯示裝置利用電泳流體，其包括具有不同光學特徵的三種顏料顆粒。

Description

用於彩色顯示裝置的驅動方法
本發明針對用於彩色顯示裝置的驅動方法以顯示高品質的彩色狀態。
為了達成彩色顯示，常常使用彩色濾光器。最常見的做法是將彩色濾光器添加在像素化顯示器之黑色/白色次像素的頂部上以顯示紅色、綠色、藍色。當想要紅色時，綠色和藍色次像素轉變成黑色狀態，如此則僅顯示的顏色是紅色。當想要藍色時，綠色和紅色次像素轉變成黑色狀態，如此則僅顯示的顏色是藍色。當想要綠色時，紅色和藍色次像素轉變成黑色狀態，如此則僅顯示的顏色是綠色。當想要黑色狀態時，所有三種次像素都轉變成黑色狀態。當想要白色狀態時，三種次像素分別轉變成紅色、綠色、藍色；結果，觀看者看到白色狀態。
此種技術的最大缺點在於因為每個次像素具有所要白色狀態之約三分之一(1/3)的反射度，故白色狀態是相當模糊。為了補償此點，可以添加第四次像素，其可以僅顯示黑色和白色狀態，如此則白色程度是以紅色、綠色或藍色程度為代價下加倍(其中每個次像素現在僅是像素面積的四分之一)。雖然比較明亮的顏色可以藉由增加來自白色像素的光而達成，但這是以色域為代價下來達成而使得顏色極淡而不飽和。類似的結果可以 藉由減少三種次像素的顏色飽和度而達成。即使以這些做法來說，白色程度正常而言實質小於黑白顯示器的一半，使得它對於例如電子閱讀器或需要良好可讀之黑白亮度和對比之顯示器的顯示裝置來說不是可接受的選擇。
本發明的驅動方法可以綜述如下：一種用於電泳顯示器的驅動方法，該電泳顯示器包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、電泳流體，該流體夾在共同電極和一層像素電極之間並且包括第一種顏料顆粒、第二種顏料顆粒、第三種顏料顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)三種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)第一種顏料顆粒和第二種顏料顆粒攜帶相反的電荷極性；以及(c)第三種顏料顆粒具有相同於第二種顏料顆粒的電荷極性但在較低強度，該方法包括以下步驟：(i)將電泳顯示器中的像素驅動成第一種顏料顆粒的顏色狀態或第二種顏料顆粒的顏色狀態；(ii)施加第一驅動電壓到在第一種顏料顆粒之顏色狀態的像素達第一時間，該驅動電壓具有相同於第二種顏料顆粒的極性，並且第一時間不夠長以將像素驅動成第二種顏料顆粒的顏色狀態，或者施加第二驅動電壓到在第二種顏料顆粒之顏色狀態的像素達第二時間，該驅動電壓具有相同於第一種顏料顆粒的極性，並且第二時間不夠長 以將像素驅動成第一種顏料顆粒的顏色狀態；以及(iii)施加搖動波形。
於一實施例中，第一種顏料顆粒帶負電的，並且第二種顏料顆粒帶正電的。
於一實施例中，第一種顏料顆粒是白色，並且第二種顏料顆粒是黑色。
於一實施例中，第三種顏料顆粒是紅色。
10‧‧‧像素或次像素
11‧‧‧白色顆粒
12‧‧‧黑色顆粒
13‧‧‧有色顆粒
14‧‧‧共同電極
15‧‧‧電極層
15a‧‧‧像素電極
16‧‧‧第一表面
17‧‧‧第二表面
21‧‧‧白色顏料顆粒
22‧‧‧黑色顏料顆粒
23‧‧‧有色顆粒
24‧‧‧共同電極
25‧‧‧像素電極
t1、t2‧‧‧時間
圖1顯示可應用於本發明的電泳顯示流體。
圖2是顯示驅動方案之範例的圖解。
圖3示範本發明的驅動方法。
圖4示範本發明的替代性驅動方法。
本發明針對用於彩色顯示裝置的驅動方法。
利用電泳流體的裝置顯示於圖1。流體包括三種顏料顆粒，其分散於介電溶劑或溶劑混合物中。為了易於示範，三種顏料顆粒可以稱為白色顆粒(11)、黑色顆粒(12)、有色顆粒(13)。有色顆粒是非白色且非黑色。
然而，要了解本發明的範圍廣泛涵蓋任何顏色的顏料顆粒，只要三種顏料顆粒具有可視覺分辨的顏色即可。因此，三種顏料顆粒也可以稱為第一種顏料顆粒、第二種顏料顆粒、第三種顏料顆粒。
對於白色顆粒(11)而言，它們可以由無機顏料所形成，例如TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、Sb2O3、BaSO4、PbSO4或類似者。
對於黑色顆粒(12)而言，它們可以由CI顏料黑26或28或類似者(譬如錳肥粒鐵黑尖晶石或銅鉻鐵礦黑尖晶石)或碳黑所形成。
第三種顆粒可以有顏色，例如紅色、綠色、藍色、洋紅色、青綠色或黃色。用於這種顆粒的顏料可以包括但不限於CI顏料PR254、PR122、PR149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15：3、PY138、PY150、PY155或PY20。那些是描述於「新顏料應用科技」(CMC出版有限公司，1986年)和「印刷油墨科技」(CMC出版有限公司，1984年)之顏色索引手冊的常用有機顏料。特定的範例包括：Clariant的Hostaperm紅D3G 70-EDS、Hostaperm粉紅E-EDS、PV快紅D3G、Hostaperm紅D3G 70、Hostaperm藍B2G-EDS、Hostaperm黃H4G-EDS、Hostaperm綠GNX；BASF的Irgazine紅L 3630、Cinquasia紅L 4100 HD、Irgazin紅L 3660 HD；Sun的酞氰藍、酞氰綠、二芳基黃或二芳基AAOT黃。
除了顏色以外，第一、第二、第三種顆粒還可以具有其他明確區分的光學特徵，例如光學穿透度、反射度、發光度或在打算用於機器讀取之顯示器情形下的擬色性(其意謂在可見光範圍以外之電磁波長有反射度的改變)。
當中分散了三種顏料顆粒的溶劑可以是澄清而無色的。它較佳而言具有用於高顆粒移動性的低黏滯度和範圍約2到約30(較佳而言約2到約15)的介電常數。適合的介電溶劑範例包括：烴，例如異烷烴、十氫萘(DECALIN)、5-亞乙基-2-降莰烯、脂肪油、石蠟油、矽流體；芳香烴，例如甲苯、二甲苯、苯茬乙烷、十二苯或烷基萘；鹵化溶劑，例如全氟DECALIN、全氟甲苯、全氟二甲苯、三氟化二氯苯、三氟化3,4,5-三氯苯、氯五氟苯、 二氯壬烷或五氯苯；全氟化溶劑，例如來自明尼蘇達州St.Paul之3M公司的FC-43、FC-70或FC-5060；低分子量含鹵素聚合物，例如來自奧勒岡州Portland之TCI美國的聚(全氟環氧丙烯)、例如來自紐澤西州River Edge的Halocarbon產品公司之Halocarbon油的聚(氯三氟乙烯)、例如來自Ausimont之Galden或來自德拉瓦州的DuPontKrytox之油和脂K流體系列的全氟聚烷基醚、來自Dow-coming之基於聚二甲矽氧烷的聚矽氧油(DC-200)。
利用本發明之顯示流體的顯示層具有二表面：在觀看側上的第一表面(16)、在第一表面(16)之相反側上的第二表面(17)。第二表面因此是在非觀看側上。「觀看側」(viewing side)一詞是指觀看影像的那一側。
顯示流體夾在此二表面之間。在第一表面(16)的那一側上有共同電極(14)，其是透明電極層(譬如氧化銦錫(ITO))而分布在顯示層的整個頂部上。在第二表面(17)的那一側上有電極層(15)，其包括多個像素電極(15a)。
顯示流體填充於顯示胞格中。顯示胞格可以對齊或不對齊於像素電極。「顯示胞格」(display cell)一詞是指填充了電泳流體的微容器。「顯示胞格」的範例可以包括像杯狀的微胞格(如美國專利第6,930,818號所述)和微膠囊(如美國專利第5,930,026號所述)。微容器可以有任何的形狀或尺寸，其全都在本案的範圍裡。
對應於像素電極的區域可以稱為像素(或次像素)。對應於像素電極之區域的驅動是藉由在共同電極和像素電極之間施加電壓電位差(或已知為驅動電壓或電場)而進行。
像素電極可以是具有薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)背 面的主動矩陣式驅動系統或是其他類型的電極定址，只要電極發揮所要的功能即可。
二條垂直虛線之間的空間代表像素(或次像素)。為了簡潔起見，當在驅動方法中提到「像素」(pixel)時，該詞也涵蓋「次像素」(sub-pixel)。
三種顏料顆粒中的二種攜帶相反的電荷極性，並且第三種顏料顆粒稍微帶電。「稍微帶電」(slightly charged)或「較低電荷強度」(lower charge intensity)打算是指顆粒的電荷程度低於較強帶電顆粒之電荷程度的約50%，較佳而言約5%到約30%。於一實施例，電荷強度可以就ζ電位來測量。於一實施例，ζ電位是由膠體動力學AcoustoSizer IIM所決定，其具有CSPU-100訊號處理單元、ESA EN# Attn流經胞格(K：127)。在測試之前先輸入所有的儀器常數，例如樣品所用溶劑的密度、溶劑的介電常數、溶劑中的音速、溶劑的黏滯度，這都是在測試溫度下(25℃)。顏料樣品分散於溶劑中(其經常是具有少於12個碳原子的烴流體)，並且稀釋成在5~10重量%之間。樣品也包含電荷控制劑(Solsperse 17000®，其可得自Lubrizol公司，Berkshire Hathaway公司；「Solsperse」是註冊商標)，電荷控制劑對顆粒的重量比例為1：10。決定稀釋樣品的質量，然後將樣品載入流經格室裡以決定ζ電位。
舉例而言，如果黑色顆粒帶正電並且白色顆粒帶負電，則有色顏料顆粒可以稍微帶電。換言之，於此範例，黑色和白色顆粒所攜帶的電荷程度高於有色顆粒所攜帶的電荷程度。
附帶而言，攜帶輕微電荷之有色顆粒所具有的電荷極性乃相同於其他二種較強帶電顆粒中任一者所攜帶的電荷極性。
注意在三種顏料顆粒中，稍微帶電的那一種顆粒較佳而言可以具有較大的尺寸。
附帶而言，於本案的上下文，高驅動電壓(VH1或VH2)定義為足以將像素從某一極端顏色狀態驅動到另一極端顏色狀態的驅動電壓。如果第一和第二種顏料顆粒是帶較高電荷的顆粒，則高驅動電壓(VH1或VH2)是指足以將像素從第一種顏料顆粒之顏色狀態驅動到第二種顏料顆粒之顏色狀態的驅動電壓，或者反之亦然。舉例而言，高驅動電壓VH1是指當施加達適當時間時足以將像素從第一種顏料顆粒之顏色狀態驅動到第二種顏料顆粒之顏色狀態的驅動電壓，並且VH2是指當施加達適當時間時足以將像素從第二種顏料顆粒之顏色狀態驅動到第一種顏料顆粒之顏色狀態的驅動電壓。
以下範例示範不同的顏色狀態可以如何由上述電泳流體所顯示的驅動方案。
<範例>
這範例示範於圖2。白色顏料顆粒(21)帶負電，而黑色顏料顆粒(22)帶正電，並且此二種顏料顆粒都可以小於有色顆粒(23)。
有色顆粒(23)攜帶相同於黑色顆粒的電荷極性，但是稍微帶電。結果，在特定驅動電壓下，黑色顆粒移動得比有色顆粒(23)快。
於圖2a，施加的驅動電壓是+15伏特(亦即VH1)。於此情形，白色顆粒(21)移動成靠近或在像素電極(25)，並且黑色顆粒(22)和有色顆粒(23)移動成靠近或在共同電極(24)。結果，在觀看側看到黑色。有色顆粒(23)移動朝向在觀看側的共同電極(24)；然而因為它們的電荷強度較低並且尺寸 較大，所以它們移動得比黑色顆粒慢。
於圖2b，當施加-15伏特的驅動電壓(亦即VH2)時，白色顆粒(21)移動成靠近或在共同電極(24)而在觀看側，並且黑色顆粒和有色顆粒移動成靠近或在像素電極(25)。結果，在觀看側看到白色。
注意VH1和VH2具有相反的極性，並且具有相同的振幅或不同的振幅。於圖2所示的範例，VH1是正的(相同於黑色顆粒的極性)，並且VH2是負的(相同於白色顆粒的極性)。
於圖2c，當施加足以驅動有色顆粒到觀看側並且具有相同於有色顆粒極性的低電壓(譬如+5V)時，白色顆粒被往下推，並且有色顆粒往上移動朝向共同電極(24)而抵達觀看側。黑色顆粒無法移動到觀看側，因為當二種較強和帶相反電荷的顆粒(亦即黑色顆粒和白色顆粒)相遇時，低驅動電壓不足以將此二種顏料顆粒彼此分開。
有二個議題或可衝擊三種顏色狀態中之每一者的品質。
其中一議題是黑色和白色狀態的色調。如果有色顆粒是紅色，則白色狀態可以遭受具有紅色調(亦即高a*數值)，其來自未與白色顆粒良好分開的紅色顆粒。雖然白色和紅色顆粒攜帶相反的電荷極性，但是在白色狀態的觀看側顯示小量的紅色顆粒或可引起紅色調，這對觀看者而言是令人不悅的。
黑色狀態也遭受紅色調。雖然黑色和紅色顆粒攜帶相同的電荷極性，但具有不同程度的電荷強度。帶較高電荷的黑色顆粒預期移動得比帶較低電荷的紅色顆粒快，以顯示良好的黑色狀態而無紅色調；但是實務上難以避免紅色調。
第二議題是鬼影現象，其是從不同顏色狀態驅動到相同顏色狀態的像素所引起；並且因為先前狀態有不同的顏色，所以所得的顏色狀態常常顯示L*有差異(亦即△L*)和/或a*有差異(亦即△a*)。
於一範例，二組像素同時驅動成黑色狀態。從白色狀態驅動成黑色狀態的第一組像素可以顯示15的L*，並且從黑色狀態驅動成最後黑色狀態的另一組像素可以顯示10的L*。於此情形，最後黑色狀態將具有5的△L*。
於圖2所示之三色系統的另一範例，三組像素同時驅動成黑色狀態。從紅色驅動成黑色狀態的第一組像素可以顯示17的L*和7的a*數值(在此高a*數值也指出有色調化)。從黑色狀態驅動成最後黑色狀態的第二組像素可以顯示10的L*和1的a*數值。從白色狀態驅動成最後黑色狀態的第三組像素可以顯示15的L*和3的a*。於此情形，最嚴重的鬼影乃源自△L*是7並且△a*是6。
本發明人現在已經發現可以提供對此二議題之改善的驅動方法。換言之，本驅動方法不僅可以減少/消除色調化(亦即降低黑色和/或白色狀態的a*數值)，而且也減少/消除鬼影(亦即降低△L*和△a*)。
圖3和4示範本發明的驅動方法。在將像素驅動成所要的顏色狀態之前，每種方法也可以視為「重置」(re-set)或「預先調控」(pre-condition)。
圖3的波形包括三個部分：(i)驅動成白色；(ii)施加具有相同於黑色顆粒極性的驅動電壓(VH1，譬如+15伏特)達短時間t1，其不夠長以從白色狀態驅動成黑色狀態，而導致灰色狀態；以及(iii)搖動。
圖4的波形包括三個部分：(i)驅動成黑色；(ii)施加具有相同於白色顆粒極性的驅動電壓(VH2，譬如-15伏特)達短時間t2，其不夠長以從黑色狀態驅動成白色狀態，而導致灰色狀態；以及(iii)搖動。
t1或t2的長度會不僅取決於所驅動成的最終顏色狀態(在圖3或4的重置和預先調控波形之後)，也還取決於最終顏色狀態所要的光學表現(譬如a*、△L*、△a*)。舉例而言，當圖3波形中的t1是40msec並且像素驅動成紅色狀態時，則有最少的鬼影，而不管它們是否從紅色、黑色或白色來驅動。類似而言，當t1是60msec並且像素驅動成黑色狀態時，則有最少的鬼影，而不管它們是否從紅色、黑色或白色來驅動。
標記「msec」代表毫秒。
搖動波形是由重複一對相反的驅動脈波達許多週期所構成。舉例而言，搖動波形可以由20msec的+15伏特脈波和20msec的-15伏特脈波所構成，並且這樣一對脈波重複50次。此種搖動波形的總時間會是2000毫秒。
搖動波形中的每個驅動脈波施加得不超過從完全黑色狀態驅動成完全白色狀態所需之驅動時間的一半，或者反之亦然。舉例而言，如果將像素從完全黑色狀態驅動成完全白色狀態(或反之亦然)要花300msec，則搖動波形可以由正和負脈波所構成，每一者施加不多於150msec。實務上，偏好更短的脈波。
注意於圖3和4，搖動波形有所縮減(亦即脈波數目少於真實數目)。
在完成搖動之後，三種顆粒應該在顯示流體中呈混合狀態。
在完成圖3或4這「重置」或「預先調控」之後，則將像素驅動成所要的狀態(譬如黑色、紅色或白色)。舉例而言，可以施加正脈波以將像素驅動成黑色；可以施加負脈波以將像素驅動成白色；或者可以施加負脈波再接著較低振幅的正脈波以將像素驅動成紅色。
當比較有或沒有本發明之「重置」或「預先調控」的驅動方法時，在達成相同程度的光學表現下(包括鬼影)，本發明之具有「重置」或「預先調控」的方法具有較短波形時間的增添優點。
雖然本發明已經參考其特定的實施例來描述，不過熟於此技藝者應了解可以做出多樣的改變並且可以用等同者來取代，而不偏離本發明的範圍。附帶而言，可以做出許多修改以將特殊的狀況、材料、組成、過程、一或多個過程步驟調適於本發明的目的和範圍。所有此種修改打算是在所附請求項的範圍裡。
21‧‧‧白色顏料顆粒
22‧‧‧黑色顏料顆粒
23‧‧‧有色顆粒
24‧‧‧共同電極
25‧‧‧像素電極

Claims (9)

  1. 一種用於驅動電泳顯示器的驅動方法，該電泳顯示器包括在觀看側上的第一表面、在非觀看側上的第二表面、夾在共同電極和一層像素電極之間的電泳流體；該電泳流體包括第一種顏料顆粒、第二種顏料顆粒、第三種顏料顆粒，其都分散於溶劑或溶劑混合物中，其中：(a)該等三種顏料顆粒具有彼此相異的光學特徵；(b)該第一種顏料顆粒和該第二種顏料顆粒攜帶相反的電荷極性；以及(c)該第三種顏料顆粒具有相同於該第二種顏料顆粒的電荷極性但在較低強度；該方法包括以下步驟：(i)將該電泳顯示器中的像素驅動成該第一種顏料顆粒的顏色狀態或該第二種顏料顆粒的顏色狀態；(ii)施加第一驅動電壓到在該第一種顏料顆粒之該顏色狀態的該像素達第一時間，其中該第一驅動電壓具有相同於該第二種顏料顆粒的極性，並且該第一時間不夠長以將該像素驅動成該第二種顏料顆粒的該顏色狀態，或者施加第二驅動電壓到在該第二種顏料顆粒之該顏色狀態的該像素達第二時間，其中該第二驅動電壓具有相同於該第一種顏料顆粒的極性，並且該第二時間不夠長以將該像素驅動成該第一種顏料顆粒的該顏色狀態；以及(iii)施加搖動波形。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第一種顏料顆粒帶負電，並 且該第二種顏料顆粒帶正電。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該等三種顏料顆粒具有不同的顏色。
  4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第一種顏料顆粒是白色，並且該第二種顏料顆粒是黑色。
  5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第三種顏料顆粒是非白色且非黑色。
  6. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第三種顏料顆粒是紅色。
  7. 如申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括：施加具有相同於該第一種顏料顆粒之極性的驅動電壓，以將該像素在該觀看側驅動成該第一種顏料顆粒的該顏色狀態。
  8. 如申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括：施加具有相同於該第二種顏料顆粒之極性的驅動電壓，以將該像素在該觀看側驅動成該第二種顏料顆粒的該顏色狀態。
  9. 如申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括：施加具有相同於該第三種顏料顆粒之極性的驅動電壓，以將該像素在該觀看側驅動成該第三種顏料顆粒的該顏色狀態。
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