TW202232454A - 用於在多色電泳顯示器中達成原色集的增強型推挽（ｅｐｐ）波形 - Google Patents

用於在多色電泳顯示器中達成原色集的增強型推挽（ｅｐｐ）波形 Download PDF

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Abstract

用於驅動包含四種不同類型粒子(例如一個散射粒子組及三個減色性粒子組)之4粒子電泳介質的增強型推挽驅動波形。在使用具有至少5個不同電壓位準的電壓驅動器時識別用於目標顏色狀態的較佳波形之方法。

Description

用於在多色電泳顯示器中達成原色集的增強型推挽(EPP)波形
[相關申請案]
本申請案請求2020年11月2日所提出之美國臨時專利申請案第63/108,521號的優先權。以參照方式將在此所揭露之所有專利及公開的全部併入本文。
本發明係關於驅動電泳顯示器的方法及識別增強型推挽波形的方法。
電泳顯示器(EPD)藉由改變帶電有色粒子相對於透光觀看面的位置來改變顏色。這樣的電泳顯示器通常被稱為「電子紙」或「ePaper」，因為所得到的顯示器具有高對比度且在陽光下係可閱讀的，很像紙上的墨水。電泳顯示器已在eReader(例如AMAZON KINDLE®)中得到廣泛採用，因為電泳顯示器提供書本般的閱讀體驗，耗電量低，並且允許使用者在輕型手持裝置中攜帶數百冊的藏書。
多年來，電泳顯示器只包含兩種類型的帶電顏色(黑色及白色)粒子。(當然，在此使用的「顏色」包括黑色及白色。)白色粒子通常是光散射型的且包含例如二氧化鈦，而黑色粒子在整個可見光譜範圍內係吸收性的且可以包含炭黑或吸收性金屬氧化物(諸如亞鉻酸銅)。從最簡單的意義上講，黑白電泳顯示器只需要一個位於觀看面的透光電極、一個背電極及一個包含帶相反電荷的白色及黑色粒子之電泳介質。當提供一種極性的電壓時，白色粒子移動至觀看面，而當提供相反極性的電壓時，黑色粒子移動至觀看面。如果背電極包括可控制區域(像素)-----由電晶體控制的分段電極或一種像素電極的主動矩陣-----可以使圖案以電子方式出現在觀看面。例如，圖案可以是一本書的文本。
最近，電泳顯示器在市場上已有各種顏色可供選擇，包括三色顯示器(黑色、白色、紅色；黑色、白色、黃色)及四色顯示器(黑色、白色、紅色、黃色)。與黑白電泳顯示器的操作相似，具有三個或四個反射顏料之電泳顯示器的操作類似於簡單的黑白顯示器，因為所需的顏色粒子被驅動至觀看面。驅動方案遠比只有黑色及白色要複雜得多，但是最後，粒子的光學功能是一樣的。
高級彩色電子紙(ACeP™)亦包含四種粒子，但青色、黃色及洋紅色粒子是減色性的而不是反射性的，因此每個像素可以產生數千種顏色。色彩處理在功能上等同於平板印刷及噴墨印表機中長期使用的印刷方法。藉由在鮮明的白紙背景上使用正確比例的青色、黃色及洋紅色來產生給定的顏色。在ACeP的情況下，青色、黃色、洋紅色及白色粒子相對於觀看面的相對位置將決定每個像素的顏色。雖然這種類型的電泳顯示器允許在每個像素上呈現數千種顏色，但是在厚度約為10至20微米的工作空間內仔細地控制每種(50至500奈米尺寸的)顏料的位置是至關重要的。顯然，顏料位置的變動將導致在給定像素處顯示不正確的顏色。於是，這樣的系統需要精細的電壓控制。這種系統的更多細節可在以下美國專利中獲得，所有這些專利的全部均以參照方式併入本文：美國專利第9,361,836、9,921,451、10,276,109、10,353,266、10,467,984及10,593,272號。
本發明係有關於用於驅動彩色電泳顯示器的波形，特別是但不限於能夠使用包含複數個有色粒子(例如白色、青色、黃色及洋紅色)的單層電泳材料呈現多於兩種顏色的電泳顯示器。在某些情況下，兩種粒子帶正電，而兩種粒子帶負電。在某些情況下，一種帶正電粒子將具有厚的聚合物外殼，並且一種帶負電粒子具有厚的聚合物外殼。
術語「灰階狀態」在本文中以其成像技藝中之傳統含義用於提及在像素之兩個極端光學狀態間的狀態，以及不一定暗示這兩個極端狀態間之黑色-白色過渡(black-white transition)。例如，下面提及的數個E Ink專利及公開申請案描述電泳顯示器，其中，極端狀態為白色及深藍色，以致於中間「灰階狀態」實際上是淺藍色。確實，如所述，光學狀態之變化可能根本不是顏色變化。術語「黑色」及「白色」在下面可以用以意指顯示器之兩個極端光學狀態，以及應該理解為通常包括完全不是黑色及白色之極端光學狀態，例如前述白色及深藍色狀態。
術語「雙穩態(bistable)」及「雙穩性(bistability)」在本文中以該項技藝中之傳統含義用以提及顯示器包括具有在至少一光學性質方面係不同的第一及第二顯示狀態之顯示元件，以及以便在以有限持續時間之定址脈波驅動任何一給定元件後，呈現其第一或第二顯示狀態，以及在定址脈波終止後，那個狀態將持續至少數次，例如至少4次；定址脈波需要最短持續時間來改變顯示元件之狀態。美國專利第7,170,670號顯示一些具有灰度能力之粒子系的電泳顯示器不僅在其極端黑色及白色狀態中，而且在其中間灰階狀態中係穩定的，並且一些其它類型的電光顯示器亦同樣是如此。這種類型的顯示器可適當地稱為多穩態(multi-stable)而不是雙穩態，但是為了方便起見，術語「雙穩態」在此可以用以涵蓋雙穩態及多穩態顯示器。
當用於指驅動電泳顯示器時，術語「脈衝(impulse)」在本文中用於指在顯示器被驅動的時段期間施加的電壓相對於時間的積分。當用於驅動電泳顯示器時，術語「波形」用於描述在給定時段(秒、時框(frame)等)內提供給電泳介質的一系列電壓或圖案，以在電泳介質中產生期望的光學效應。
吸收、散射或反射寬帶或被選波長的光之粒子在本文中稱為有色或顏料粒子。本發明的電泳介質及顯示器中亦可以使用除顏料之外的各種吸收或反射光的材料(在那個術語的嚴格意義上是指不溶性有色材料)，例如染料或光子晶體等。
粒子系的電泳顯示器數年來已成為密集研發的主題。在這樣的顯示器中，複數個帶電粒子(有時稱為顏料粒子)在電場之影響下移動通過流體。當相較於液晶顯示器時，電泳顯示器可具有良好的亮度及對比、寬視角、狀態雙穩定性及低功率耗損之屬性。然而，關於這些顯示器之長期影像品質的問題已阻礙它們的廣泛使用。例如，構成電泳顯示器之粒子易於沉降，導致這些顯示器的使用壽命不足。
如上所述，電泳介質需要流體之存在。在大部分習知技藝電泳介質中，此流體係液體，但是可使用氣體流體來生產該電泳介質；參見例如Kitamura, T., et al., Electrical toner movement for electronic paper-like display, IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1以及Yamaguchi, Y., et al., Toner display using insulative particles charged triboelectrically, IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4。亦參見美國專利第7,321,459及7,236,291號。當在一允許粒子沉降之方位上(例如在垂直平面中配置介質之標記中)使用該等介質時，這樣的氣體系電泳介質似乎易受相同於液體系電泳介質之因粒子沉降所造成之類型的問題所影響。確實，粒子沉降似乎在氣體系電泳介質中比在液體系電泳介質中更是嚴重問題，因為相較於液體懸浮流體，氣體懸浮流體之較低黏性允許該等電泳粒子之更快速沉降。
讓渡給Massachusetts Institute of Technology (MIT)及E Ink Corporation或在它們的名義下之許多專利及申請案描述在膠囊型電泳及其它電光介質方面所使用之各種技術。這樣的膠囊型介質包括許多小膠囊，每個膠囊本身包括一包含在一流體介質中之電泳移動粒子的內相(internal phase)及一包圍該內相之膠囊壁。通常，該等膠囊本身係保持於一高分子黏著劑中，以形成一位於兩個電極間之黏著層(coherent layer)。在這些專利及申請案中所述之技術包括： (a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如美國專利第7,002,728及7,679,814號； (b)膠囊、黏著劑及膠囊化製程；參見例如美國專利第6,922,276及7,411,719號； (c)微單元結構、壁材及形成微單元之方法；參見例如美國專利第7,072,095 及9,279,906號； (d)用於填充及密封微單元之方法；參見例如美國專利第7,144,942及7,715,088號； (e)包含電光材料之薄膜及次總成(sub-assemblies)；參見例如美國專利第6,982,178及7,839,564號； (f)在顯示器中所使用之背板、黏著層及其它輔助層以及方法；參見例如美國專利第7,116,318及7,535,624號； (g)顏色形成及顏色調整；參見例如美國專利第6,017,584；6,545,797；6,664,944；6,788,452；6,864,875；6,914,714；6,972,893；7,038,656；7,038,670；7,046,228；7,052,571；7,075,502；7,167,155；7,385,751；7,492,505；7,667,684；7,684,108；7,791,789；7,800,813；7,821,702；7,839,564；7,910,175；7,952,790；7,956,841；7,982,941；8,040,594；8,054,526；8,098,418；8,159,636；8,213,076；8,363,299；8,422,116；8,441,714；8,441,716；8,466,852；8,503,063；8,576,470；8,576,475；8,593,721；8,605,354；8,649,084；8,670,174；8,704,756；8,717,664；8,786,935；8,797,634；8,810,899；8,830,559；8,873,129；8,902,153；8,902,491；8,917,439；8,964,282；9,013,783；9,116,412；9,146,439；9,164,207；9,170,467；9,170,468；9,182,646；9,195,111；9,199,441；9,268,191；9,285,649；9,293,511；9,341,916；9,360,733；9,361,836；9,383,623；及9,423,666號；以及美國專利申請案公開第2008/0043318；2008/0048970；2009/0225398；2010/0156780；2011/0043543；2012/0326957；2013/0242378；2013/0278995；2014/0055840；2014/0078576；2014/0340430；2014/0340736；2014/0362213；2015/0103394；2015/0118390；2015/0124345；2015/0198858；2015/0234250；2015/0268531；2015/0301246；2016/0011484；2016/0026062；2016/0048054；2016/0116816；2016/0116818；及2016/0140909號； (h)驅動顯示器之方法；參見例如美國專利第5,930,026；6,445,489；6,504,524；6,512,354；6,531,997；6,753,999；6,825,970；6,900,851；6,995,550；7,012,600；7,023,420；7,034,783；7,061,166；7,061,662；7,116,466；7,119,772；7,177,066；7,193,625；7,202,847；7,242,514；7,259,744；7,304,787；7,312,794；7,327,511；7,408,699；7,453,445；7,492,339；7,528,822；7,545,358；7,583,251；7,602,374；7,612,760；7,679,599；7,679,813；7,683,606；7,688,297；7,729,039；7,733,311；7,733,335；7,787,169；7,859,742；7,952,557；7,956,841；7,982,479；7,999,787；8,077,141；8,125,501；8,139,050；8,174,490；8,243,013；8,274,472；8,289,250；8,300,006；8,305,341；8,314,784；8,373,649；8,384,658；8,456,414；8,462,102；8,514,168；8,537,105；8,558,783；8,558,785；8,558,786；8,558,855；8,576,164；8,576,259；8,593,396；8,605,032；8,643,595；8,665,206；8,681,191；8,730,153；8,810,525；8,928,562；8,928,641；8,976,444；9,013,394；9,019,197；9,019,198；9,019,318；9,082,352；9,171,508；9,218,773；9,224,338；9,224,342；9,224,344；9,230,492；9,251,736；9,262,973；9,269,311；9,299,294；9,373,289；9,390,066；9,390,661；以及9,412,314號； 以及美國專利申請案公開第2003/0102858；2004/0246562；2005/0253777；2007/0091418；2007/0103427；2007/0176912；2008/0024429；2008/0024482；2008/0136774；2008/0291129；2008/0303780；2009/0174651；2009/0195568；2009/0322721；2010/0194733；2010/0194789；2010/0220121；2010/0265561；2010/0283804；2011/0063314；2011/0175875；2011/0193840；2011/0193841；2011/0199671；2011/0221740；2012/0001957；2012/0098740；2013/0063333；2013/0194250；2013/0249782；2013/0321278；2014/0009817；2014/0085355；2014/0204012；2014/0218277；2014/0240210；2014/0240373；2014/0253425；2014/0292830；2014/0293398；2014/0333685；2014/0340734；2015/0070744；2015/0097877；2015/0109283；2015/0213749；2015/0213765；2015/0221257；2015/0262255；2015/0262551；2016/0071465；2016/0078820；2016/0093253；2016/0140910；及2016/0180777號(這些專利及申請案在下文中可能被稱為MEDEOD(用於驅動電光顯示器的方法)應用)； (i)顯示器之應用；參見例如美國專利第7,312,784及8,009,348號；以及 (j)非電泳顯示器，其如美國專利第6,241,921；以及美國專利申請案公開第2015/0277160號；以及美國專利申請案公開第2015/0005720及2016/0012710號所述。
許多上述專利及申請案認識到在膠囊型電泳介質中包圍離散微膠囊的壁可以由連續相來取代，從而產生所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中電泳介質包含複數個離散小滴的電泳流體及連續相的聚合材料，並且即使沒有離散的膠囊膜與每個個別小滴相關聯，在這樣的聚合物分散型電泳顯示器內之離散小滴的電泳流體可以被視為膠囊或微膠囊；參見例如美國專利第6,866,760號。於是，基於本申請案的目的，這樣的聚合物分散型電泳介質被視為膠囊型電泳介質的亞種。
一種相關類型之電泳顯示器係所謂的「微單元電泳顯示器」。在微單元電泳顯示器中，沒有將帶電粒子及流體裝入微膠囊中，而是將其保持在載體介質(carrier medium)(通常是聚合膜)內所形成之複數個空腔(cavities)中。參見例如美國專利第6,672,921及6,788,449號。
雖然電泳介質通常是不透光的(因為，例如在許多電泳介質中，粒子大致阻擋通過顯示器之可見光的傳輸)且在反射模式中操作，但是可使很多電泳顯示器在所謂「光柵模式(shutter mode)」中操作，在該光柵模式中，一顯示狀態係大致不透光的，而一顯示狀態係透光的。參見例如美國專利第5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；6,271,823；6,225,971；以及6,184,856號。介電泳顯示器(dielectrophoretic displays) (其相似於電泳顯示器，但是依賴電場強度之變化)可在相似模式中操作；參見美國專利第4,418,346號。其它類型之電光顯示器亦能夠在光柵模式中操作。以光柵模式操作的電光介質可用於全彩顯示器的多層結構中；在這樣的結構中，與顯示器的觀看面相鄰的至少一層以光柵模式操作，以暴露或隱藏離觀看面較遠的第二層。
一種膠囊型電泳顯示器通常沒有遭遇傳統電泳裝置之群集(clustering)及沉降(settling)故障模式且提供另外的優點，例如，將顯示器印刷或塗佈在各種撓性及剛性基板上之能力。(文字「印刷」之使用意欲包括所有形式之印刷及塗佈，其包括但不侷限於：預計量式塗佈(pre-metered coatings)(例如：方塊擠壓式塗佈(patch die coating)、狹縫型或擠壓型塗佈(slot or extrusion coating)、斜板式或級聯式塗佈(slide or cascade coating)及淋幕式塗佈(curtain coating))；滾筒式塗佈(roll coating)(例如：輥襯刮刀塗佈(knife over roll coating及正反滾筒式塗佈(forward and reverse roll coating))；雕型塗佈(gravure coating)；濕式塗佈(dip coating)；噴灑式塗佈(spray coating)；彎月形塗佈(meniscus coating)；旋轉塗佈(spin coating)；刷塗式塗佈(brush coating)；氣刀塗佈(air-knife coating)；絲網印刷製程(silk screen printing processes)；靜電印刷製程(electrostatic printing processes)；熱印刷製造(thermal printing processes)；噴墨印刷製程(ink jet printing processes)；電泳沉積(electrophoretic deposition)(參見美國專利第7,339,715號)；以及其它相似技術)。因此，結果的顯示器可以是可撓性的。再者，因為可(使用各種方法)印刷顯示介質，所以可便宜地製造顯示器本身。
如上所述，大多數簡單的習知技藝電泳介質實質上只顯示兩種顏色。這樣的電泳介質在具有第二不同顏色的有色流體中使用具有第一顏色的單一類型的電泳粒子(在這種情況下，當粒子鄰近顯示器的觀看面時，顯示第一顏色，而當粒子與觀看面間隔開時，顯示第二顏色)或在無色流體中使用具有不同的第一及第二顏色的第一及第二類型的電泳粒子(在這種情況下，當第一類型的粒子鄰近顯示器的觀看面時，顯示第一顏色，而當第二類型的粒子鄰近觀看面時，顯示第二顏色)。通常這兩種顏色是黑色及白色。如果需要全彩顯示器，可以在單色(黑白)顯示器的觀看面上沉積彩色濾光片陣列。帶有彩色濾光片陣列的顯示器依靠區域共享及顏色混合來產生顏色刺激(color stimuli)。在諸如紅/綠/藍(RGB)或紅/綠/藍/白(RGBW)的三或四個原色之間共享可用的顯示區域，以及濾光片可以一維(條紋)或二維(2x2)重複形態來進行排列。其它原色或多於三種原色的選擇在本領域中亦是已知的。三個(在RGB顯示器的情況下)或四個(在RGBW顯示器的情況下)子像素被選擇得足夠小，以便在預期的觀看距離處，它們在視覺上混合在一起成為具有均勻顏色刺激(「顏色混合」)的單個像素。區域共享的固有缺點是著色劑始終存在，以及只能藉由將下面單色顯示器的相應像素切換為白色或黑色(打開或關閉相應的原色)來調製顏色。例如，在理想的RGBW顯示器中，紅色、綠色、藍色及白色原色中之每一者都佔據顯示區域的四分之一(四個子像素中的一個)，白色子像素與下面單色顯示器白色一樣亮，並且每個彩色子像素不會比單色顯示器白色的三分之一亮。顯示器整體顯示的白色亮度無法大於白色子像素亮度的一半(顯示器之白色區域係藉由顯示每四個子像素中的一個白色子像素加上每個彩色子像素以其彩色形式相當於白色子像素的三分之一而產生，所以三個彩色子像素組合起來的貢獻不超過一個白色子像素)。顏色的亮度及飽和度會因與切換成黑色之顏色像素的區域共享而降低。當混合黃色時，區域共享特別有問題，因為黃色比相同亮度的任何其它顏色亮且飽和黃色幾乎與白色一樣亮。將藍色像素(顯示區域的四分之一)切換成黑色會使得黃色太暗。
美國專利第8,576,476及8,797,634號描述多色電泳顯示器，其具有包含可獨立定址的像素電極之單個背板及共同透光前電極。背板與前電極之間設置有複數個電泳層。這些申請案中描述的顯示器能夠在任何像素位置處呈現任何原色(紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色、白色及黑色)。然而，位於一組定址電極之間的多個電泳層的使用存在缺點。在一個特定層中的粒子所經歷之電場低於以相同電壓定址之單個電泳層的情況。此外，最靠近觀看面之一個電泳層中的光學損失(例如，因光散射或不需要的吸收所引起)可能會影響在下面電泳層中形成之影像的顯現。
已經嘗試提供使用單個電泳層的全彩電泳顯示器。例如，美國專利第8,917,439號描述一種包含電泳流體的彩色顯示器，電泳流體包含一種或兩種類型之分散在透明無色或有色溶劑中的顏料粒子，電泳流體設置在一個共同電極與複數個像素或驅動電極之間。驅動電極配置成暴露背景層。美國專利第9,116,412號描述一種用於驅動顯示單元的方法，顯示單元填充有電泳流體，電泳流體包含兩種類型之帶有相反電荷極性及兩種對比色的帶電粒子。這兩種類型的顏料粒子分散在有色溶劑中或在具有不帶電或微帶電有色粒子的溶劑中。所述方法包括藉由施加為最大驅動電壓的約1至約20%的驅動電壓來驅動顯示單元，以顯示溶劑的顏色或者不帶電或微帶電的有色粒子之顏色。美國專利第8,717,664及8,964,282號描述一種電泳流體及一種用於驅動電泳顯示器的方法。流體包括第一、第二及第三類型的顏料粒子，所有這些粒子都分散在溶劑或溶劑混合物中。第一及第二類型的顏料粒子帶有相反的電荷極性，以及第三類型的顏料粒子之電荷位準小於第一或第二類型的顏料粒子之電荷位準的約50%。這三種類型的顏料粒子具有不同位準的臨界電壓或或不同位準的遷移率或兩者。這些專利申請案中沒有一個揭露在下面使用之術語的意義上之全彩顯示器。
本文揭露驅動全彩電泳顯示器的改進方法及識別用於使用這些驅動方法之全彩電泳顯示器的波形之方法。在一個態樣中，揭露一種驅動電泳顯示器的方法。該方法包括提供包含四個粒子組的一電泳介質，其中每個粒子組具有一不同光學特性及一不同電荷特性；設置該電泳介質在一第一透光電極與一第二電極之間；提供一電壓驅動器，該電壓驅動器構造成提供至少5個電壓位準，一高負電壓、一中負電壓、一零電壓、一中正電壓及一高正電壓；以及藉由提供一推挽波形將該電泳介質驅動至一期望光學狀態。該推挽波形包含一第一正部分，其由一第一脈波及一第二脈波組成，該第一脈波具有一第一正振幅及一第一時間寬度，而該第二脈波具有一第二正振幅及一第二時間寬度。該推挽波形額外地包含一第二負部分，其由一第三脈波及一第四脈波組成，該第三脈波具有一第一負振幅及一第三時間寬度，而該第四脈波具有一第二負振幅及一第四時間寬度。該第一正振幅、該第二正振幅、該第一負振幅及該第二負振幅皆不為零，並且該第一、第二、第三及第四時間寬度中之至少三者不為零。在一個實施例中，該第一粒子組係反射性的，而該第二、第三及第四粒子組係減色性的。在一個實施例中，該等粒子組中的兩個粒子組帶正電，而該等粒子組中的兩個粒子組帶負電。在一個實施例中，該等粒子組中的一個粒子組帶正電，而該等粒子組中的三個粒子組帶負電。在一個實施例中，該等粒子組中的三個粒子組帶正電，而該等粒子組中的一個粒子組帶負電。在一個實施例中，該第二電極包括以陣列排列之複數個像素電極。在一個實施例中，該第二電極係透光的。在一個實施例中，該高負電壓在-30V與-20V之間，該中負電壓在-20V與-2V之間，該中正電壓在2V與20V之間，以及該高正電壓在20V與30V之間。
在另一個態樣中，一種識別增強型推挽波形的方法。該識別增強型推挽波形的方法包括選擇一有限電壓組來驅動一電泳顯示器，其中該有限電壓組包括至少5個不同電壓位準；選擇用於候選波形的一有限時間寬度；計算具有由一第一脈波及一第二脈波組成之一第一正部分及由一第三脈波及一第四脈波組成之一第二負部分的所有波形，其中該第一脈波具有一第一正振幅及一第一時間寬度，而該第二脈波具有一第二正振幅及一第二時間寬度，以及該第三脈波具有一第一負振幅及一第三時間寬度，而該第四脈波具有一第二負振幅及一第四時間寬度。該第一個正振幅、該第二正振幅、該第一負振幅及該第二負振幅各自具有來自該有限電壓組的一數值，以及該第一時間寬度、該第二時間寬度、該第三時間寬度及該第四時間寬度之和等於該有限時間寬度。最後步驟是使用一電泳顯示器的模型來計算由該等候選波形中之每一者產生之一光學狀態，該電泳顯示器具有包含四個粒子組的一電泳介質，其中每個粒子組具有一不同光學特性及一不同電荷特性，並且該電泳介質設置在一第一透光電極與一第二電極之間；以及選擇一波形，以產生一目標光學狀態。在一個實施例中，選擇包括將一目標顏色與一預期輸出顏色進行比較。在一個實施例中，將被選的該波形輸入至一實體電泳顯示器中，該實體電泳顯示器具有包含四個粒子組的一電泳介質，其中每個粒子組具有一不同光學特性及一不同電荷特性，並且該電泳介質設置在一第一透光電極與一第二電極之間。在一個實施例中，評估該實體電泳顯示器的顏色輸出及將該顏色輸出與該目標顏色進行比較。在一個實施例中，該有限電壓組包括在-30V與-20V之間的一高負電壓、在-20V與-2V之間的一中負電壓、在2V與20V之間的一中正電壓以及在20V與30V之間的一高正電壓。在一個實施例中，該有限電壓組包括-27V、0V及+27V。在一個實施例中，該第一粒子組係反射性的，而該第二、第三及第四粒子組係減色性的。在一個實施例中，該等粒子組中的兩個粒子組帶正電，而該等粒子組中的兩個粒子組帶負電。在一個實施例中，該等粒子組中的一個粒子組帶正電，而該等粒子組中的三個粒子組帶負電。在一個實施例中，該等粒子組中的三個粒子組帶正電，而該等粒子組中的一個粒子組帶負電。
本發明詳述用於識別用以驅動多粒子彩色電泳介質的增強型推挽波形之方法，例如，其中至少兩個粒子係彩色的且減色性的，而至少一個粒子係散射的。通常，這樣的系統包括一個白色粒子以及青色、黃色及洋紅色減色性原色粒子。這樣的系統被示意性地顯示在圖1中，並且它可以在每個像素上提供白色、黃色、紅色、洋紅色、藍色、青色、綠色及黑色。
在ACeP的情況下，8種主要顏色(紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色、黑色及白色)中之每一種都對應於4種顏料的一個不同配置，使得觀看者只能看到在白色顏料(亦即，唯一散射光的顏料)的觀看側之那些彩色顏料。已經發現，將4種顏料分類成適當配置以製作這些顏色的波形至少需要5個電壓位準(高正、低正、零、低負、高負)。參見圖1。為了實現更廣泛的顏色，顏料的更精細控制必須使用額外的電壓位準，例如7個電壓位準，例如9個電壓位準。本發明提供用於識別增強型推挽波形以驅動這樣的電泳介質之方法，使得像素顏色的更新更快、更少閃爍，並且產生更令觀看者滿意的色譜。
提供例如用於ACeP系統之三個減色性原色的三個粒子可以實質上是非光散射的(「SNLS」)。SNLS粒子的使用允許顏色的混合且提供比使用相同數量的散射粒子可以獲得的更多顏色結果。有關於電壓驅動位準的這些臨界值必須充分分離，以避免粒子之間的串擾，並且這種分離需要對某些顏色使用高定址電壓。此外，以最高臨界值對有色粒子進行定址亦會移動所有其它有色粒子，並且這些其它粒子必須隨後在較低電壓下切換至它們的期望位置。這樣的逐步顏色定址方案會產生不需要顏色的閃爍及較長的轉變時間。
如前所述，所附圖式的圖1係在顯示黑色、白色、三個減色性原色及三個加色性原色時ACeP型電泳介質中之各種粒子的位置之示意性剖面圖。在圖1中，假定顯示器的觀看面在頂部(如圖所示)，亦即，使用者從此方向觀看顯示器，並且光從此方向入射。如前所述，在較佳實施例中，本發明的電泳介質中使用之四種粒子中只有一種粒子實質上使光散射，並且在圖1中，假定這種粒子是白色顏料。此光散射白色粒子構成白色反射器，以白色反射器為背景可以看到白色粒子上方的任何粒子(如圖1所示)。進入顯示器的觀看面之光通過這些粒子，被白色粒子反射，向後通過這些粒子，以及從顯示器射出。因此，白色粒子上方的粒子可以吸收各種顏色，並且呈現給使用者的顏色是由白色粒子上方的粒子組合產生的。任何設置在白色粒子下方(從使用者的角度來看)的粒子都被白色粒子遮蔽，且不會影響顯示的顏色。因為第二、第三及第四粒子實質上是非光散射的，所以它們相對於彼此的順序或排列並不重要，但由於已經說明的原因，它們相對於白色(光散射)粒子的順序或排列是關鍵的。
更具體地，當青色、洋紅色及黃色粒子位於白色粒子下方時(圖1中的情況[A])，沒有粒子在白色粒子上方，因而像素僅顯示白色。當單個粒子位於白色粒子上方時，顯示那單個粒子的顏色，分別在圖1的情況[B]、[D]及[F]中的黃色、洋紅色及青色。當兩個粒子位於白色粒子上方時，顯示的顏色是這兩個粒子的組合；在圖1的情況[C]中，洋紅色及黃色粒子顯示紅色，在情況[E]中，青色及洋紅色粒子顯示藍色，而在情況[G]中，黃色及青色粒子顯示綠色。最後，當所有三個有色粒子都位於白色粒子上方(圖1中的情況[H])時，所有入射光都被三個減色性原色粒子吸收，且像素顯示黑色。
一種減色性原色可能由使光散射的粒子來呈現，以致於顯示器可以包含兩種類型的光散射粒子，其中一種是白色的，而另一種是彩色的。然而，在這種情況下，光散射有色粒子相對於覆蓋白色粒子的其它有色粒子的位置將是重要的。例如，在呈現黑色時(當所有三個有色粒子都位於白色粒子上方時)，散射有色粒子不能位於非散射有色粒子上方(否則它們將部分或完全隱藏在散射粒子後面，呈現的顏色將是散射有色粒子的顏色，而不是黑色)。
如果多於一種類型的有色粒子使光散射，則不容易呈現黑色。
圖1顯示一種理想化的情況，其中顏色未被污染(亦即，光散射白色粒子完全遮蔽位於白色粒子後面的任何粒子)。實際上，用白色粒子遮蔽可能是不完美的，以致於理想情況下完全被遮蔽的粒子可能會吸收一些光。這樣的污染通常會降低所呈現顏色的亮度及色度。在本發明的電泳介質中，這樣的顏色污染應該被最小化至形成的顏色與演色性(color rendition)的產業標準相稱的程度。一種特別受歡迎的標準是SNAP(報紙廣告製作標準)，它指定上述8種原色中每一種的L*、a*及b*值。(以下，「原色」將用於意指圖1所示之黑色、白色、三個減色性原色及三個加色性原色的8種顏色。)
圖2A及2B顯示在ACeP型電泳顯示器中使用之4種顏料類型(1-4；5-8)的示意性剖面圖。在圖2A中，被吸附至核心顏料的聚合物外殼用深色陰影來表示，而白色的核心顏料本身顯示為無陰影。如在本技藝中所眾所周知，多種形式可用於核心顏料：球形、針狀或其它不等軸的、較小粒子的聚集體(亦即「葡萄簇」)、包含分散在黏合劑中之小顏料粒子或染料的複合粒子等等。聚合物外殼可以是藉由本技藝熟知的接枝過程或化學吸附製成的共價鍵結聚合物，或者可以被物理吸附至粒子表面上。例如，聚合物可以是包含不溶及可溶鏈段的嵌段共聚物。
在圖2A的實施例中，第一及第二粒子類型較佳地具有比第三及第四粒子類型更堅固(covalently bonded polymer)的聚合物外殼。光散射白色粒子屬於第一或第二種類型(帶負電或帶正電)。在接下來的論述中，假定白色粒子帶有負電荷(亦即，屬於類型1)，但是熟悉該項技藝者將明瞭，所描述的一般原理將適用於一組粒子，其中白色粒子帶正電。
此外，如圖2B所示，與第三及第四粒子類型相比，不需要第一及第二粒子類型具有不同的聚合物外殼。如圖2B所示，4個粒子上足夠的不同電荷將允許對粒子進行電泳控制並在觀看面產生期望顏色。例如，粒子5可以具有比粒子7還大的負電荷，而與粒子8相比，粒子6具有更大的正電荷。亦可以使用聚合物官能性與電荷(或粒度)的其它組合；然而，在合適電場(例如，可以用商用數位電子裝置產生的低壓電場)存在的情況下，所有4種粒子一定可以相互分離。
在圖2A的系統中，在含有電荷控制劑的懸浮溶劑中分離由類型3及4的粒子混合物形成的聚集體所需的電場大於分離由兩種類型的粒子之任何其它組合形成的聚集體所需的電場。另一方面，分離在第一種類型粒子與第二種類型粒子之間形成的聚集體所需的電場小於分離在第一種粒子與第四種粒子或第二種粒子與第三種粒子之間形成的聚集體所需的電場(當然小於分離第三種粒子與第四種粒子所需的電場)。
在圖2A中，包含粒子的核心顏料被顯示為具有大致相同的尺寸，並且雖然未顯示，但假定每個粒子的ξ電位(zeta potential)電位大致相同。不同的是圍繞每個核心顏料之聚合物外殼的厚度。如圖2A所示，這種聚合物外殼對於類型1及2的粒子比對於類型3及4的粒子還厚。 在本發明中，所有彩色顏料的表現沒有必定如圖2A及2B所描述的那樣。如圖2C所示，第三種粒子可以具有堅固的聚合物外殼且可以具有大範圍的電荷，其包括弱正電。在這種情況下，第三種粒子的表面化學必須與第一種粒子的不同。例如，第一種粒子可以帶有共價附接的矽烷外殼，其中矽烷外殼上接枝有聚合物，而所述聚合物可以由為較佳疏水之丙烯酸或苯乙烯單體組成。第三種粒子可以包含未共價附接但藉由分散聚合沉積至核心粒子的表面上之聚合物外殼。在這種情況下，本發明不限於上面圖2A及2B所述之機制。
為了獲得高解析度顯示器，顯示器的個別像素必須是可定址的，而不會受到相鄰像素的干擾。實現此目的的一種方式是提供非線性元件(諸如電晶體或二極體)陣列，至少一個非線性元件與每個像素相關聯，以產生一種「主動矩陣」顯示器。一個定址像素電極定址一個像素，並經由相關非線性元件連接至一個適當電壓源。當非線性元件係電晶體時，像素電極連接至電晶體的汲極，並且在下面描述中將採用這種配置，但是它實質上是任意的，且像素電極可以連接至電晶體的源極。傳統上，在高解析度陣列中，像素以列及行的二維陣列來配置，使得任一特定像素由一指定列與一指定行的交叉點來唯一界定。每行中之所有電晶體的源極連接至單一行電極，而每列中之所有電晶體的閘極連接至單一列電極；再者，源極至列及閘極至行的分配係常規的，但本質上係任意的，且如果需要的話，可以是顛倒的。該等列電極連接至一列驅動器，該列驅動器本質上確保在任何給定時刻只選擇一列，亦即，施加一選擇電壓至該被選列電極，以確保在該被選列中之所有電晶體係導通的，而施加一非選擇電壓至所有其它列，以確保在這些未被選列中之所有電晶體保持未導通。該等行電極連接至複數個行驅動器，該等行驅動器將電壓施加至不同的行電極，其被選來驅動在該被選列中之像素至它們期望的光學狀態。(該等前述電壓係相對於一共同前電壓，其中該共同前電壓在傳統上係設置在該電光介質之遠離該非線性陣列的相對側且延伸橫跨整個顯示器。)在稱為「線定址時間(line address time)」的預選間隔之後，取消該被選列，選擇下一列及改變在該等行驅動器上之電壓，以便寫入該顯示器之下一條線。重複此程序，以便一列接一列地寫入整個顯示器。顯示器中定址之間的時間稱為「時框(frame)」。因此，以60Hz更新的顯示器具有16msec的時框。
傳統上，每個像素電極具有與其相關聯的一個電容器電極，使得像素電極與電容器電極構造一個電容器；參見例如國際專利申請案WO01/07961。在一些實施例中，N型半導體(例如，非晶矽)可以用於形成電晶體，並且施加至閘極電極的「選擇」及「非選擇」電壓可以分別為正的及負的。
附圖的圖3描繪電泳顯示器的單個像素之示例性等效電路。如圖所示，電路包括形成在一個像素電極與一個電容器電極之間的電容器10。電泳介質20以並聯的一個電容器及一個電阻器來表示。在一些情況下，在與像素相關聯之電晶體的閘極電極與像素電極之間的直接或間接耦合電容30(通常稱為「寄生電容」)可能對顯示器產生不需要的雜訊。通常，寄生電容30遠小於儲存電容器10的電容，並且當顯示器的像素列被選擇或取消選擇時，寄生電容30可能對像素電極造成小的負偏移電壓，亦稱為「回踢電壓(kickback voltage)」，通常小於2伏。在一些實施例中，為了補償不需要的「回踢電壓」，可以將共同電位V com供應至頂板電極及與每個像素相關聯之電容器電極，以致於當V com被設定為等於回踢電壓(V KB)的數值時，供應至顯示器的每個電壓都可以被抵消相同的量，並且不會經歷淨直流不平衡。
在美國專利第9,921,451號中描述用於驅動具有4種粒子之彩色電泳顯示器的一組波形，在此以參照方式將所述美國專利併入本文。在美國專利第9,921,451號中，將7種不同的電壓施加至像素電極：三個正電壓、三個負電壓及一個零電壓。然而，在一些實施例中，這些波形中使用的最大電壓高於非晶矽薄膜電晶體可以處理的電壓。在這樣的情況下，可以藉由使用頂板切換(top plane switching)來獲得合適的高電壓。然而，當使用頂板切換時，使用與V com設定一樣多的個別電源既昂貴又不方便。再者，已知頂板切換會增加回踢，從而降低顏色狀態的穩定性。
在習知技藝中已論述製造ACeP型電泳顯示器的方法。可以將電泳流體封裝在微膠囊中或併入微單元結構中，然後用聚合物層來進行密封。微膠囊或微單元層可以塗佈或壓印至帶有透明導電材料塗層的塑料基板或薄膜上。可以使用導電黏著劑將此組合件層壓至帶有像素電極的背板。或者，可以將電泳流體直接分配在薄的開放式單元網格(open-cell grid)上，其中開放式單元網格已經配置在包含像素電極的主動矩陣之背板上。然後，可以使用整合式保護片/透光電極對填充的網格進行頂部密封。
圖4顯示ACeP型電泳顯示器的顯示結構200之示意性剖面圖(未按比例)。在顯示器200中，將電泳流體圖示為被限制在微杯中，但是亦可以使用包含微膠囊的等效結構。可以是玻璃或塑料的基板202帶有像素電極204，像素電極204係個別的定址段或與主動矩陣配置中的薄膜電晶體相關聯。(基板202與電極204的組合通常被稱為顯示器的背板。)層206係施加至背板之依據本發明的可選介電層。(在美國專利申請案第16/862,750號中描述用於沉積合適的介電層之方法，在此以參照方式將所述美國專利申請案併入本文。)顯示器的前板包括帶有透明導電塗層220的透明基板222。覆蓋在電極層220上的是可選介電層218。(多)層216係聚合物層，其可以包括用於將微杯黏附至透明電極層220的底漆層及構成微杯底部的一些殘留聚合物。微杯212的壁用於容納電泳流體214。微杯用層210密封，並且使用導電黏著層208將整個前板結構黏附至背板上。在習知技藝中(例如在美國專利第6,930,818號中)描述用於形成微杯的製程。在一些情況下，微杯的深度小於20μm，例如深度小於15μm，例如深度小於12μm，例如深度約10μm，例如深度約8μm。
由於製造設施的更廣泛可用性及各種起始材料的成本，大多數商用電泳顯示器在主動矩陣背板(202/024)的構造中使用非晶矽基薄膜電晶體(TFT)。不幸的是，當提供的閘極電壓允許高於約+/-15V的電壓切換時，非晶矽薄膜電晶體會變得不穩定。但是，如下所述，當允許高正負電壓的振幅超過+/-15V時，ACeP的性能會得到改善。於是，如先前揭露所述，藉由相對於背板像素電極上的偏壓額外地改變頂部透光電極的偏壓(亦稱為頂板切換)來實現改進的性能。因此，如果需要+30V的電壓(相對於背板)，則可以將頂板切換至-15V，同時將適當的背板像素切換至+15V。例如在美國專利第9,921,451號中更詳細地描述用於驅動具有頂板切換的4粒子電泳系統之方法。
頂板切換方法有幾個缺點。首先，當(通常)頂板沒有像素化，而是在顯示器的整個表面上延伸的單個電極時，其電位會影響顯示器中的每個像素。如果它被設置成匹配背板上可用之最大振幅的電壓中之一(例如，最大的正電壓)，則當此電壓在背板上確立時，墨水兩端將沒有淨電壓。當將任何其它可用電壓提供至背板時，總會有負極性電壓提供給顯示器中的任何一個像素。因此，如果一個波形需要一個正電壓，則在改變頂板電壓之前，不能將其提供給任何一個像素。在第三實施例的多色顯示器中使用的典型波形使用多個正極性及負極性的脈波，並且這些脈波的時間長度在用於製作不同顏色的波形中係不同的。此外，不同顏色的波形相位可能不同：換句話說，對於某些顏色，正脈波可能在負脈波之前，而對於其它顏色，負脈波可能在正脈波之前。為了適應這種情況，必須在波形中建置「休息」(亦即，暫停)。實際上，這會導致波形的時間比理想情況下需要的更長(多達到兩倍)。
其次，在頂板切換中，可選擇的電壓位準是有限制的。如果施加至頂板的電壓分別表示為V t+及V t-，而施加至背板的電壓分別表示為V b+及V b-，以便在電泳流體兩端實現零伏條件，則|V t+|=|V b+|及|V t-|=|V b-|必須是真實的。然而，正電壓與負電壓的振幅不必相同。
在高級彩色電子紙(ACeP)的先前實施例中，描述並繪製施加至本發明的顯示器之背板的像素電極之波形(電壓對時間曲線)，同時假定前電極接地(亦即，處於零電位)。電泳介質所經歷的電場當然由背板與前電極之間的電位差以及它們之間的距離來決定。顯示器通常是透過它的前電極來觀看，以致於與前電極相鄰的粒子控制由像素顯示的顏色，並且如果考量前電極相對於背板的電位，有時會更容易理解所涉及的光學轉變；這可以簡單地藉由反轉下面論述的波形來完成。
圖5顯示用於驅動上述4粒子彩色電泳顯示系統的典型波形(以簡化形式)。這樣的波形具有簡單的「推挽」結構：亦即，它們由包含兩個相反極性的脈波之偶極子(dipole)組成。這些脈波的振幅及時間長度決定所獲得的顏色。至少應該有5個這樣的電壓位準。圖5顯示高低正負電壓以及零伏。通常，「低」(L)意指大約5-15V的範圍，而「高」(H)意指大約15-30V的範圍。一般來說，「高」電壓的振幅越高，顯示器實現的色域越好。「中」(M)位準通常約為15V；然而，M值將在某種程度上取決於粒子的組成以及電泳介質的環境。如果只有三個電壓可用(亦即，+V high、0及-V high)，則藉由使用電壓V high的脈波但工作週期為1/n的定址，可以獲得與在較低電壓(例如V hign/n，其中n是一個正整數＞1)下定址相同的結果。
可以用更多的驅動位準來實現增強型推挽(EPP)波形。例如，7位準驅動器可以在顯示器的一個被選像素之更新期間提供7種不同的電壓(例如，V H、V H’、V H”、0、V L”、V L’、V L；例如，+V H、+V M、+V L、0、-V L、-V M、-V H)至資料線。驅動位準之間的間距可以是相同或不同的，這取決於電泳介質的配方。無論如何，當使用7位準驅動器驅動具有單個控制器的主動矩陣背板時，控制器一次一個時框只能更新一個給定像素。於是，任何增強型推挽波形由脈波的某種組合所構成，每個脈波持續一個時框期間，亦即，如圖6所示。假設在這樣的波形中圖6的每個脈波可能有零個或n個，用於在介質中實現期望光學狀態的所得波形由圖6的脈波之某種組合構成。
使用標準非晶矽背板很難實施具有足夠電壓振幅的7位準驅動器。已經發現，使用具有更高電子遷移率之不太常見的材料之控制電晶體允許電晶體切換更大的控制電壓，例如+/-30V，如實施7位準驅動所需。新開發的主動矩陣背板可能包括包含金屬氧化物材料(諸如氧化鎢、氧化錫、氧化銦及和氧化鋅)的薄膜電晶體。在這些應用中，使用這樣的金屬氧化物材料為每個電晶體形成一個通道形成區域，從而例如在大約-27V至+27V的範圍內允許更高電壓的更快切換。這樣的電晶體通常包括閘極電極、閘極絕緣膜(通常為SiO 2)、金屬源極電極、金屬汲極電極及在閘極絕緣膜上方與閘極電極、源極電極及汲極電極至少部分重疊的金屬氧化物半導體膜。這樣的背板可從諸如Sharp/Foxconn、LG及BOE的製造商獲得。用於這樣的應用之一種較佳金屬氧化物材料是氧化銦鎵鋅(IGZO)。IGZO-TFT的電子遷移率是非晶矽的20-50倍。藉由在主動矩陣背板中使用IGZO-TFT，可以藉由合適的顯示驅動器提供大於30V的電壓。
使用例如7位準驅動器，增強型推挽(EPP)波形可以使用更大空間的波形形狀及持續時間來實現期望的光學性能。EPP波形被限制為由有限數量的正脈波或負脈波組成，其中N P是易於處理的數，其中N是可能的電壓位準數，P是脈波數。參見圖6。例如，如果N=7，則P＜5。對於一組電壓位準選擇、固定波形長度及脈波數，可以列舉所有可能的波形。對於每個脈波，我們可以擁有N個電壓位準中的每一者，從而導致N P個獨特的電壓排列(可放回)，其中P是脈波數。對於脈波長度，我們可以根據波形的總長度M是固定的約束來選擇這些。如果我們考慮有P個脈波的情況，有鑑於相鄰脈波的長度不能相同(這將是P-1個脈波)，P個脈波有N*(N-1) P個獨特的電壓位準選擇。然後，我們可以用
Figure 02_image001
計算脈波長度的數量，其中將其讀作M-1個選擇P-1個(二項式係數)。總之：
Figure 02_image003
此公式描述給定多脈波結構之波形的數量。這亦包括測試脈波長度的每一時框變化。通常，可以藉由每D個時誆進行測試來顯著地減少波形的數量，這需要在上面的等式中進行代換：
Figure 02_image005
。為了計算所有可能獨特之以脈波為基礎的結構，其中
Figure 02_image007
，我們公式化，
Figure 02_image009
其在簡化之後產生
Figure 02_image011
其中 2F 1係超幾何函數。
當然，識別「最佳」波形並不是一項簡單的任務。假設N=7、P=3、M=42，獨特波形的總數為206,640。這206,640個波形中之每一者都需要針對一組給定的環境條件(例如，光源及溫度)進行測試，並增加一個前置波形，以提供適當的清除(例如振動脈波)，以致於介質的初始狀態與波形的期望起始狀態相匹配。
識別較佳EPP波形的一種更有效方法是在代表最終顯示結構的代理模型中虛擬地執行每個提出的EPP 波形。特定的電泳顯示器結構可以由轉移函數(transfer function)來表示。在其最簡單的形式：
Figure 02_image013
其中O(t)係為時間的函數之光學狀態，f係為時間的函數之施加至顯示器的電壓之函數，系統的某個初始狀態在t=0時為(x(0))。可以在此處指定額外的輸入，其包括但不限於溫度、相對濕度及入射光譜。可以使用各種手段(例如由組件測量構建的ab initio模型)來估計函數f，但是在此所述的較佳實施例是f由根據循環神經網路架構的可微分深度學習網路來表示之實施例，此後被描述為
Figure 02_image015
，因為真實的f正在由以深度學習為基礎的建模來逼近。
一旦建立
Figure 02_image015
後，可以在代理模型上估計每個增強型推挽(EPP)波形，以便獲得最終光學狀態顏色值以及中間狀態(光跡資訊)及隨後的可計算量(例如重影性能、電壓靈敏度、轉變顯現(例如「閃爍」)及溫度靈敏度)。任何或所有這些指標都可以組合成一個識別較佳EPP波形的總成本函數，隨後在實際測試的電泳顯示器上進行驗證。這些對實際電泳顯示器的後續測量可以反饋到深度學習模型中，以提供
Figure 02_image015
的進一步細化。這個完整的過程以方塊格式被描述在圖7中。應該認識到，圖7中描述的方法在其參數化中是詳盡無遺的，亦即，搜索所有可能的排列。因此，所述方法自然地克服參數化的常見挑戰，亦即，如何確保最佳化演算法對參數空間進行充分採樣。具有設定的時鐘週期之主動矩陣驅動與具有有限電壓位準的驅動器之組合大大地減小參數空間，但輸出波形卻是有意義的且可以立即應用於實際顯示器。因此，EPP調整方法在數學上是詳盡無遺的，因而在調整用於產生顯示的最終波形時不需要額外的最佳化。
如圖7所示，過程從選擇波形長度(710)開始。如上所述，諸如時框寬度、客戶應用及功率消耗的限制可能會限制這種計算。然而，所述方法可用於從10毫秒到數秒的各種波形長度。在步驟(720)及(730)中，分別選擇脈波數以及選擇總電壓及電壓位準數，這可能再次受到波形的儲存媒體之成本及可用性以及商用生產限制(諸如多個電源的成本與可變電源的額外費用)的限制。一旦累積所有這些因素，就在步驟(740)中產生一組基本的獨特波形，隨後在步驟(750)中對照顏色目標評估每個波形。顏色目標可以是例如數位影像的RGB色碼或十六進制代碼。或者，顏色目標可以是Pantone顏色或CMYK列印標準。在步驟(760)中獲得最接近顏色目標的結果之波形作為候選波形輸出。此波形實際上可以被饋送至與模型顯示器相對應的真實4粒子電泳顯示器，藉此用校準的光具座(optical bench)測量結果並與目標進行比較。在一些實施例中，這些測量值經由步驟(770)被反饋至模型中。在“Optical measurement standards for reflective e-paper to predict colors displayed in ambient illumination environments,” Color Research and Application, vol. 43, issue 6, pages 907-921 (2018)中可以找到用於評估4粒子電泳顯示器的輸出之合適校準光具座的更多細節，在此以參照方式將其全部併入本文。
使用上述方法，可以快速地隔離更快且更少閃爍之ACeP型系統的顏色波形子集，以供進一步測試。這樣的推挽波形可以包括偶極子，這些偶極子實際上雙叉(或三叉)成相對極性的脈波高度與寬度之某種組合。例如，如圖8及圖9所示，一個增強型推挽波形可以包括負偶極子之具有振幅V L及第一寬度t 1的第一部分以及負偶極子之具有振幅V'及第二寬度t 2的第二部分。偶極子的正部分可以是具有例如振幅VH及第三寬度t3的單個脈波，或者偶極子的正部分可以根據模型
Figure 02_image017
及使用者對更新的需求(例如速度、能量消耗、顏色特異性)來進行雙叉或三叉。當然，如圖9所示的鏡像增強型推拉功能可能是更適合使用者需求的波形。
當然，用推挽驅動脈波實現期望顏色取決於粒子從一個已知狀態開始這個過程，其中已知狀態不太可能是像素上顯示的最後一種顏色。於是，一系列重置脈波在驅動脈波之前，這增加將像素從第一顏色更新至第二顏色所需的時間量。重置脈波更詳細地被描述在美國專利第10,593,272號中，在此以參照方式將上述美國專利併入本文。可以選擇這些脈波(更新及定址)的長度及任何休息(亦即，它們之間的零電壓期間)的長度，使得整個波形(亦即，整個波形上之電壓相對於時間的積分)是直流平衡的(亦即，電壓對時間的積分大致上為零)。直流平衡可以藉由調整在重置階段中之脈波及休息的長度來實現，以便在重置階段中所提供的淨脈衝與在定址階段中所提供的淨脈衝大小相等，符號相反，其中在定址階段期間顯示器被切換至一個特定期望顏色。
EPP波形的使用優於完全不受約束的波形，因為轉變顯現一定是一組最大的P個突然顏色變化。雖然可以設計不受約束的波形來減少顏色變化的次數，或具有令人愉悅的轉變顯現，但是這是一個需要對訓練資料進行更大的解析及需要更多的計算能力的技術難題。使用此處描述之選擇的EPP波形會容易得多。此外，這種EPP調整方法允許對以方形脈波為基礎的波形進行詳盡的列舉，其中這些波形歷來在具有受管理的轉變顯現之簡單的波形結構與最佳化的複雜性之間提供良好的折衷。防止單個時框驅動及大量瞬變亦可能使獲得的EPP波形在其它方面(溫度敏感度、電壓敏感度、製造可變性的穩健性)更加穩健。 實例
上述方法用於構建描述金屬氧化物AM-TFT背板及4粒子電泳介質的模型函數，該4粒子電泳介質包含一種反射性(白色)粒子及三種減色性粒子(青色、洋紅色及黃色)。對於85Hz(0.5s)的42-時框波形，測試每個3-脈波EPP波形(總共206,640個獨特波形)。選擇八種顏色目標，其對應於黑色、白色、洋紅色、藍色、青色、綠色、黃色及紅色。選擇最接近這八種目標中之每一者的最終顏色狀態之10,000個波形進行進一步評估。這10,000個最終顏色狀態點被繪製在圖10中的a*-b*圖上。
有趣的是，本文的方法在搜尋其它區別特徵(例如重影或直流平衡)時提供更深刻的理解。如圖11所示，可以使用直流平衡(三角形)或直流不平衡(圓形)波形來實現許多相同的顏色狀態。注意到在圖11中的代表性顏色狀態下直流不平衡EPP波形(圓形)與直流平衡EPP波形(三角形)之間的重疊。然而，從實際波形來看，值得注意的是，在某些情況下，直流平衡波形與直流不平衡波形的形狀非常相似。例如將對應於圖11中之方形的圖12A及12B與對應於圖11中之星形的圖13A及13B進行比較。在圖12A及12B的情況中，直流平衡波形與直流不平衡波形之間的差異是非常小的，而在圖13A及13B中，直流平衡波形與直流不平衡波形之間的差異是相當明顯的。
在圖10及11中，值得注意的是，較佳目標顏色(圖11中的「X」)在使用EPP波形之給定ACeP型電泳顯示器構建中可能是無法實現的。這種現像在實際顯示器中係重現的。
已經如此描述本申請案的技術之數個態樣及實施例，應當理解，本技術領域中具有通常知識者將容易想到各種變更、修改及改進。這樣的變更、修改及改進意欲在本申請案中所述之技術的精神及範圍內。例如，本技術領域中具有通常知識者將可輕易地設想出用於執行本文所述之功能及/或獲得本文所述之結果及/或一個或多個優點的各種其它手段及/或結構，因此這樣的變更及/或修改中的每一者被認為是在本文所描述的實施例之範圍內。熟悉該項技藝者將認識到或能夠僅使用例行實驗來確定本文描述之特定實施例的許多均等物。因此，應當理解，前述實施例僅以示例的方式來呈現，並且在所附權利請求項及其均等物的範圍內，可以以不同於具體描述的方式來實踐本發明的實施例。此外，本文所述之兩個以上的特徵、系統、物品、材料、套件及/或方法的任何組合在沒有相互矛盾的情況下包含在本發明的範圍內。
10:電容器 20:電泳介質 30:寄生電容 200:顯示結構 202:基板 204:像素電極 206:介電層 208:導電黏著層 210:層 212:微杯 214:電泳流體 216:聚合物層 218:介電層 220:透明電極層 222:透明基板
圖1係在顯示黑色、白色、三個減色性原色及三個加色性原色時本發明的電泳介質中之各種有色粒子的位置之示意剖面圖。
圖2A係以示意的形式顯示在多粒子電泳介質中使用之四種類型的不同顏料粒子。
圖2B係以示意的形式顯示在多粒子電泳介質中使用之四種類型的不同顏料粒子。
圖2C係以示意的形式顯示在多粒子電泳介質中使用之四種類型的不同顏料粒子。
圖3係說明電泳顯示器的單個像素之示例性等效電路。
圖4係顯示示例性電泳彩色顯示器的層。
圖5係顯示可用於在最佳系統中實現一組原色的簡單推挽波形，最佳系統包括一個反射性(白色)粒子及三個減色性(青色、黃色、洋紅色)粒子。
圖6係說明可用於電泳顯示器的7位準驅動器之一組電壓脈衝。可用於驅動電泳介質的每個波形都是這些電壓脈波的某種組合。
圖7係說明用於識別增強型推挽波形的演算法。
圖8係顯示示例性增強型推挽波形。
圖9係顯示示例性增強型推挽波形。
圖10係使用金屬氧化物TFT背板及4粒子ACeP型電泳介質的模型顯示由增強型推挽波形實現的10,000個最終顏色狀態。
圖11係使用金屬氧化物TFT背板及4粒子ACeP型電泳介質的模型顯示直流平衡EPP波形的子集。
圖12A及圖12B係比較計算出的直流不平衡(圖12A)波形與直流平衡(圖12B)波形，以實現特定的綠色。
圖13A及圖13B係比較計算出的直流不平衡(圖13A)波形與直流平衡(圖13B)波形，以實現特定的綠色。
無。

Claims (18)

  1. 一種驅動電泳顯示器的方法，包括： 提供包含四個粒子組的一電泳介質，其中每個粒子組具有一不同光學特性及一不同電荷特性； 設置該電泳介質在一第一透光電極與一第二電極之間； 提供一電壓驅動器，該電壓驅動器構造成提供至少5個電壓位準，一高負電壓、一中負電壓、一零電壓、一中正電壓及一高正電壓；以及 藉由提供一推挽波形將該電泳介質驅動至一期望光學狀態，該推挽波形具有： 一第一正部分，其由一第一脈波及一第二脈波組成，該第一脈波具有一第一正振幅及一第一時間寬度，而該第二脈波具有一第二正振幅及一第二時間寬度，以及 一第二負部分，其由一第三脈波及一第四脈波組成，該第三脈波具有一第一負振幅及一第三時間寬度，而該第四脈波具有一第二負振幅及一第四時間寬度，其中該第一正振幅、該第二正振幅、該第一負振幅及該第二負振幅皆不為零，並且該第一、第二、第三及第四時間寬度中之至少三者不為零。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一粒子組係反射性的，而該第二、第三及第四粒子組係減色性的。
  3. 如請求項2之方法，其中該等粒子組中的兩個粒子組帶正電，而該等粒子組中的兩個粒子組帶負電。
  4. 如請求項2之方法，其中該等粒子組中的一個粒子組帶正電，而該等粒子組中的三個粒子組帶負電。
  5. 如請求項2之方法，其中該等粒子組中的三個粒子組帶正電，而該等粒子組中的一個粒子組帶負電。
  6. 如請求項1之方法，其中該第二電極包括以陣列排列之複數個像素電極。
  7. 如請求項1之方法，其中該第二電極係透光的。
  8. 如請求項1之方法，其中該高負電壓在-30V與-20V之間，該中負電壓在-20V與-2V之間，該中正電壓在2V與20V之間，以及該高正電壓在20V與30V之間。
  9. 一種識別增強型推挽波形的方法，包括： 選擇一有限電壓組來驅動一電泳顯示器，其中該有限電壓組包括至少5個不同電壓位準； 選擇用於候選波形的一有限時間寬度； 計算具有由一第一脈波及一第二脈波組成之一第一正部分及由一第三脈波及一第四脈波組成之一第二負部分的所有波形，其中該第一脈波具有一第一正振幅及一第一時間寬度，而該第二脈波具有一第二正振幅及一第二時間寬度，以及該第三脈波具有一第一負振幅及一第三時間寬度，而該第四脈波具有一第二負振幅及一第四時間寬度， 其中該第一個正振幅、該第二正振幅、該第一負振幅及該第二負振幅各自具有來自該有限電壓組的一數值，以及 其中該第一時間寬度、該第二時間寬度、該第三時間寬度及該第四時間寬度之和等於該有限時間寬度； 使用一電泳顯示器的模型來計算由該等候選波形中之每一者產生之一光學狀態，該電泳顯示器具有包含四個粒子組的一電泳介質，其中每個粒子組具有一不同光學特性及一不同電荷特性，並且該電泳介質設置在一第一透光電極與一第二電極之間；以及 選擇一波形，以產生一目標光學狀態。
  10. 如請求項9之方法，其中選擇包括將一目標顏色與一預期輸出顏色進行比較。
  11. 如請求項10之方法，進一步包括將被選的該波形輸入至一實體電泳顯示器中，該實體電泳顯示器具有包含四個粒子組的一電泳介質，其中每個粒子組具有一不同光學特性及一不同電荷特性，並且該電泳介質設置在一第一透光電極與一第二電極之間。
  12. 如請求項11之方法，進一步包括評估該實體電泳顯示器的顏色輸出及將該顏色輸出與該目標顏色進行比較。
  13. 如請求項9之方法，其中該有限電壓組包括在-30V與-20V之間的一高負電壓、在-20V與-2V之間的一中負電壓、在2V與20V之間的一中正電壓以及在20V與30V之間的一高正電壓。
  14. 如請求項9之方法，其中該有限電壓組包括 -27V、0V及+27V。
  15. 如請求項9之方法，其中該第一粒子組係反射性的，而該第二、第三及第四粒子組係減色性的。
  16. 如請求項15之方法，其中該等粒子組中的兩個粒子組帶正電，而該等粒子組中的兩個粒子組帶負電。
  17. 如請求項15之方法，其中該等粒子組中的一個粒子組帶正電，而該等粒子組中的三個粒子組帶負電。
  18. 如請求項15之方法，其中該等粒子組中的三個粒子組帶正電，而該等粒子組中的一個粒子組帶負電。
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