TWI782564B - 電光顯示器及驅動方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於驅動包括四類粒子之一電泳顯示器之驅動方法，第一類粒子與第三類粒子帶正電，且第二類粒子與第四類粒子帶負電，該方法包括以下步驟：(i)以第一振幅施加一第一驅動電壓至該電泳顯示器之像素達第一時間期間，以在觀看側驅動該像素至該第四類粒子之一顏色狀態；及(ii)施加一第二驅動電壓至該電泳顯示器之該像素達第二時間期間，以朝向非觀看側驅動該第二類粒子，該第二驅動電壓與該第一驅動電壓相對且一第二振幅小於該第一振幅。

Description

電光顯示器及驅動方法
[相關申請案的參照]
本申請案係關於2018月11月30日提出之美國臨時申請案62/773,609且聲明對其之優先權。
前述申請案之全文以參照方式併入本文。
此處所示主題指向用於電光顯示器裝置之驅動方法。
為達成彩色顯示，常使用彩色濾波器。最常見的方法是將彩色濾波器加在像素化顯示器之黑/白子像素頂部上，以顯示紅、綠及藍色。當要紅色時，綠與藍子像素轉為黑色狀態，使得僅顯示紅色。當要藍色時，綠與紅子像素轉為黑色狀態，使得僅顯示藍色。當要綠色時，紅與藍子像素轉為黑色狀態，使得僅顯示綠色。當要黑色狀態時，三種子像素均轉為黑色狀態。當要白色狀態時，三種子像素分別轉為紅、綠及藍，觀看者即可看到白色狀態。
此技術的最大缺點在於由於每一子像素具有所要白狀態之約三分之一(1/3)反射率，故白狀態相當暗。為對此補償，可加入僅顯示黑與白狀態之第四個子像素，使得白色位準在犧牲紅、綠或藍色位準下加倍(其中每一子像素現僅係像素面積的四分之一)。可藉由加入來自白像素之光而達成較亮色，但此係在犧牲色域下達成，導致顏色極亮且未飽和。類似結果可藉由降低三子像素之顏色飽和而達成。即使具有這些方法，白位準一般實質上小於黑與白顯示位準的一半，使之為顯示器裝置如需具良好可讀之黑白亮度與對比度之電子閱讀器或顯示器所棄用。
一種用於驅動一電泳顯示器之一像素之驅動方法，其包括在一觀看側上之一第一表面、在一非觀看側上之一第二表面、及位於一第一透光電極與一第二電極間之一電泳流體，該電泳流體包括第一類粒子、第二類粒子、第三類粒子及第四類粒子，其等所有均散佈於一溶劑中，其中該四類顏料粒子具不同光學特性；該第一類粒子與該第三類粒子帶正電，其中該第一類粒子所具正電荷量高於該第三類粒子；及該第二類粒子與該第四類粒子帶負電，其中該第二類粒子所具負電荷量高於該第四類粒子，該方法包括以下步驟：以第一振幅施加一第一驅動電壓至該電泳顯示器之像素達第一時間期間，以在觀看側驅動該像素至該第四類粒子之一顏色狀態；及施加一第二驅動電壓至該電泳顯示器之該像素達第二時間期間，以朝向非觀看側驅動該第二類粒子，該第二驅動電壓與該第一驅動電壓相對且一第二振幅小於該第一振幅。
本發明係關於用於驅動在暗模式下之電光顯示器之方法，尤其是雙穩態電光顯示器，及此方法中使用之設備。詳言之，本發明係關於驅動方法，其可允許降低「鬼影」及邊緣假影，及降低在此顯示器中顯示白文字於黑背景時之快閃。本發明尤其但不限於欲採用粒子系電泳顯示器，其中一種以上帶電粒子存在流體中，且在電場影響下移動經過流體，以改變顯示器之呈現。
術語「電光」適用於材料或顯示器，此處採用其在成像技術中的習知意義，係指具有至少一光學性質相異之第一與第二顯示狀態之材料，藉由施加電場至該材料使其自第一顯示狀態變為第二顯示狀態。雖然一般人眼可見的光學性質是顏色，但亦可係其他光學性質如光學穿透性、反射率、照度，或是對於供機器讀取之顯示器而言，在可見光範圍外之電磁波長之假色(pseudo-color)反射率變化。
術語「灰狀態」在此處採用其在成像技術中的習知意義，係指介於像素之兩極端光學狀態間的狀態，且非必意指兩極端狀態間之黑白過渡。例如，以下參考之數個電子墨水專利與公開申請案中所述電泳顯示器之極端狀態係白與深藍，使得中間的「灰階狀態」實際係指淡藍。如前述，光學狀態變化確實可非顏色變化。術語「黑」與「白」在此後可用以指稱顯示器之兩極端光學狀態，且應被視於一般包含非僅黑與白之極端光學狀態，例如前述的白與深藍狀態。術語「單色」在此後可指稱僅將像素驅動至無中間灰階狀態之兩極端光學狀態之驅動機制。
以下諸多討論將聚焦於以自一初始灰階(或「灰調」至一最終灰階(異於初始灰階與否皆可)之過渡驅動電光顯示器之一個以上像素之方法。術語「灰狀態」、「灰階」及「灰調」在此可互通且包含極端光學狀態及中間灰狀態。囿於諸如顯示驅動器之訊框率所致驅動脈衝之離散性及溫度敏感性之限制，在現行系統中可能的灰階數一般為2-16。例如在具16個灰階之黑與白顯示中，灰階1係黑且灰階16係白；但黑白灰階指定可顛倒。在此之灰調1將用於指定黑。灰調2將係較亮黑影，灰調按此續向灰調16(亦即白)。
術語「雙穩的」及「雙穩態」在此處採用其在此技術中的習知意義，係指顯示器包括具有至少一光學性質相異之第一與第二顯示狀態之顯示單元，且使得在以有限期程定址脈衝驅動任何給定單元後，假定其處於第一或第二顯示狀態，在終止定址脈衝後，該狀態將持續至少數倍(例如至少4倍)於改變顯示單元狀態所需定址脈衝之最低期程。在美國專利號7,170,670中顯示有些具灰階之粒子系電泳顯示器，不僅在極端黑白狀態下穩定，在其中間的灰階狀態亦然，且此對於一些其他類型的電光顯示器亦同。此類顯示器適合稱之為「多穩態」而非雙穩態，然為便利之故，術語「雙穩態」在此可用以涵蓋雙穩態及多穩態顯示器。
術語「突波」在此處採用其習知意義，係指電壓對時間之積分。但有些雙穩態電光介質充作電荷傳感器，且具此介質可採用突波之一替代定義，亦即電流對時間的積分(其等於所施加的總電荷)。應視介質是否充做電壓-時間突波傳感器或電荷突波傳感器而採適當突波定義。
術語「波形」將用以標註用於影響自一特定初始灰階過渡至一特定最終灰階之整體電壓對時間曲線。此波形一般將包括複數個波形單元，其中這些單元基本上為矩形(亦即其中的給定單元包括施加恆定電壓一時段)，該等單元可稱之為「脈衝」或「驅動脈衝」。術語「驅動機制」表示足以影響特定顯示之灰階間所有可能過渡之一組波形。顯示器可利用不只一個驅動機制，例如前述美國專利號7,012,600教導指出驅動機制可能需要視參數如顯示器溫度或在顯示器壽年期間實際操作時間修改，且因此顯示器可具有複數個不同的驅動機制供不同溫度等使用。以此方式使用的一組驅動機制可稱之為「一組相關驅動機制」。亦可如前述數個方法申請案中所述，在同一顯示器之不同區域採用不只一種驅動機制，且按此方式採用之一組驅動機制稱之為「一組同時驅動機制」。
已知數種電光顯示器。一種電光顯示器係旋轉雙色構件型，述如美國專利號5,808,783；5,777,782；5,760,761；6,054,071 6,055,091；6,097,531；6,128,124；6,137,467；及6,147,791 (但此類顯示器常稱之為「旋轉雙色球」顯示器，而術語「旋轉雙色構件」因較精確而較佳，因為在前述部分專利中，旋轉構件並非球狀)。此顯示器採用大量小主體(一般為球狀或圓柱)，其具有具不同光學特性之兩個以上區段及一內部偶極。這些主體懸浮於在一矩陣內之液體填充之液泡內，液泡內填充著液體，使得該等主體可自由旋轉。藉由施加電場致顯示器而改變其外觀，因而使主體旋轉至各種位置且改變經由觀看面所見主體區段。此類電光介質一般係雙穩態。
另一類電光材料顯示係使用電致變色材料，例如呈奈米變色膜形式之電致變色介質，其包括至少部分來自半導金屬氧化物之電極與附接於該電極之可翻轉色之複數個染料分子，見於例如O'Regan,B.等人之「Nature 1991, 353, 737」；及Wood,D.之「Information Display, 18(3), 24 (March 2002)」。亦見於Bach,U.等人之「Adv. Mater., 2002, 14(11), 845」。此類奈米變色膜亦見於例如美國專利號6,301,038；6,870,657；及6,950,220。此類介質一般亦為雙穩態。
另一類電光顯示係電濕性顯示，其係由例如Philips發展且見於Hayes,R.A.等人之「基於電濕性之視頻速度電子紙，Nature, 425, 383-385 (2003)」。美國專利號7,420,549中顯示此電濕性顯示可為雙穩態。
一類已多年係研發主題之電光顯示係粒子系電泳介質，其中複數個帶電粒子在電場影響下移動通過流體。與液晶顯示器相較，電泳顯示器具有良亮度及對比度、廣視角、雙穩態及低功耗等屬性。但這些顯示器的長期影像品質的問題有礙其推廣使用。例如構成電泳顯示器之粒子傾向於沉澱，造成這些顯示器之服務壽年不佳。
如前述，電泳介質需要有流體。在大部分的先前技術電泳介質中，此流體為液體，但亦可利用氣態流體產生電泳介質，見於例如Kitamura,T.等人之「用於類電子紙顯示之電碳粉移動，IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1」及Yamaguchi, Y.等人之「利用絕緣摩擦生電粒子之碳粉顯示，IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4」。亦見於美國專利號7,321,459；及7,236,291。此類氣體系之電泳介質用於允許此沉澱之定向時，例如在介質係位於垂直平面之標誌中時，看起來會因粒子沉澱而易有與基於液體之電泳介質相同類型的問題。粒子沉澱在氣體系之電泳介質中確實看起來較基於液體之電泳介質中嚴重，因為氣態懸浮流體之黏度較液態懸浮流體低，使得電泳粒子沉澱較快。
讓與予麻省理工學院(MIT)、E Ink Corporation、及相關公司或在其等名下之多項專利及申請案，描述囊封及其他電光介質採用之各種技術。囊封介質包括多個小膠囊，其每一者本身包括一內相，其包含在一流體介質中之電泳移動粒子，及環繞內相之膠囊壁。膠囊本身一般維持在聚合物黏結劑中，以形成位於兩電極間之相干層。這些專利及申請案中所述技術包含： (a)電泳粒子、流體及流體添加物；詳見如美國專利案號7,002,728及7,679,814； (b)膠囊、黏合劑及囊封處理；詳見如美國專利案號6,922,276及7,411,719； (c)包含電光材料之膜及子總成；詳見如美國專利案號6,982,178及7,839,564； (d)顯示器用背板、黏著層及其他輔助層與方法；詳見如美國專利案號7,116,318及7,535,624； (e)顏色形成及顏色調整；詳見如美國專利案號7,075,502；及美國專利申請案公開號2007/0109219； (f)用於驅動顯示器之方法；詳見如美國專利案號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；8,537,105；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；及9,412,314；及美國專利申請案公開號2003/0102858；2004/0246562；2005/0253777；2007/0070032；2007/0076289；2007/0091418；2007/0103427；2007/0176912；2007/0296452；2008/0024429；2008/0024482；2008/0136774；2008/0169821；2008/0218471；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；2016/0071465；2016/0078820；2016/0093253；2016/0140910；及2016/0180777； (g)顯示器之應用；詳見如美國專利案號7,312,784及美國專利申請案公開號2006/0279527； (h)非電泳顯示器；見於美國專利案號6,241,921；6,950,220；及7,420,549；及美國專利申請案公開號2009/0046082。
許多前述專利及申請案咸認在囊封式電泳介質中圍繞離散微膠囊的壁可以連續相取代，因而產生所謂的聚合物分散式電泳顯示器，其中電泳介質包括電泳流體之複數個離散液滴及聚合材料之一連續相，及在聚合物分散式電泳顯示器內之電泳流體之離散液滴可視為膠囊或微膠囊，即使並無與每一個別液滴相關聯之離散膠囊薄膜亦然；詳見如美國專利號6,866,760。因此，為達本申請案之目的，將此聚合物分散式電泳介質視為囊封式電泳介質之亞種。
一種相關類型之電泳顯示器係所謂的「微胞」電泳顯示器。在一微胞電泳顯示器中，帶電粒子與懸浮流體並未囊封於微膠囊內，而係維持在一載體介質如聚合膜內形成之複數個孔穴內。見如美國專利號6,672,921及6,788,449，兩案均受讓予Sipix Imaging, Inc。
雖然電泳介質常不透光(因為例如在許多電泳介質中，粒子實質上會阻擋穿透顯示器之可見光傳輸)且於反射模式操作，許多電泳顯示器經製造成在所謂的「快門模式」操作，其中一顯示狀態實質上不透光且一者透光。見如美國專利號5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；6,271,823；6,225,971；及6,184,856。介電泳顯示器與電泳顯示器類似，但視電場強度而變，可於類似模式下操作；詳見美國專利號4,418,346。其他類電光顯示器亦可於快門模式下操作。在快門模式下操作之電光介質可用於供全彩顯示器用之多層結構；在此結構中，與顯示器觀看面相鄰的至少一層係在快門模式下操作，以暴露或隱藏距觀看面較遠的第二層。
囊封型電泳顯示器一般不受傳統電泳裝置之叢集與沉澱錯誤模式之擾，且提供進一步的優點如在多種撓性及剛性基板上印刷或塗布顯示器之能力。(使用字眼「印刷」係為涵括所有形式之印刷及塗布，包含但不限於：預計量塗層如貼片模頭塗層、狹縫或擠出塗層、滑動或級聯塗層、幕簾塗層；輥塗如刮刀式輥塗、正向和反向輥塗；凹版塗層；浸塗；噴塗；彎月面塗層；旋塗；刷塗；氣刀塗層；絲網印刷處理；靜電印刷處理；熱印刷處理；噴墨印刷處理；電泳沉積(詳見美國專利號7,339,715)；及其他類似技術。)因此，所得顯示器可具撓性。此外，由於可印刷(利用多種方法)顯示介質，故顯示器本身造價不高。
其他類型之電光介質亦可用於本發明之顯示器中。
粒子系電泳顯示器之雙穩態或多穩態行為極顯示類似行為之其他電光顯示器(為便利之故，此後可將此類顯示器稱之為「突波驅動型顯示器」)，與習知液晶(「LC」)顯示器具強烈對比。扭曲向列型液晶係雙或多穩但做為電壓傳感器，使得不論此顯示器之像素先前存在灰階與否，施加一給定電場至該像素會在像素處產生特定灰階。此外，LC顯示器僅於一方向驅動(自不穿透或「暗」至穿透或「亮」，自較亮狀態至較暗狀態之反向過渡受降低或去除電場之影響。最終，LC顯示器之像素灰階對電場極性不敏感而僅對其大小敏感，及因技術考量市售LC顯示器確實常頻繁逆轉驅動電場極性。相反地，雙穩態電光顯示器做為突波傳感器(第一趨近)，使得像素的最終狀態不僅依存於所施加的電場及施加此電場時間，亦依存於施加電場前的像素狀態。
所採用的電光介質是否是雙穩態以獲得高解析度顯示，顯示器之個別像素必須可定址而不受鄰近像素干擾。一種達成此目的之方式係提供非線性單元如電晶體或二極體之陣列，具有與每一像素相關聯之至少一個非線性單元，以產生「主動矩陣型」顯示器。定址一像素之一定址或像素電極透過相關非線性單元連接至一適當電壓源。一般當非線性單元係電晶體時，像素電極連接至電晶體汲極，且在下述中均假定按此配置，但基本上可任意且像素電極可連接至電晶體源極。習知在高解析度陣列中，像素以列與行之二維陣列配置，使得任何特定像素均專由一特定列與一特定行之交點界定。在每一行中所有電晶體的源極均連接至單一行電極，而在每一列中所有電晶體的閘極均連接至單一列電極；類似地，對列之源極及對行之閘極指定基本上係任意，且若需要可相反。列電極連接至列驅動器，其基本上確保在任何給定時刻僅選擇一列，亦即施加電壓至所選列電極，使得以確保所選列中的所有電晶體均導通，同時對所有其他列施加之電壓使得以確保在這些未選列中的所有電晶體均不導通。行電極連接至行驅動器，選擇施加於各行電極之電壓以驅動所選列中的像素至所要的光學狀態。(前述電壓係相對於共用前電極，其設置於非線性陣列之電光介質之相對側上且延伸跨越整個顯示器。)在已知為「線定址時間」之預選時段後，所選列被斷選，選擇次一列，且改變行驅動器上的電壓至寫入顯示器之次一線之電壓。重複此處理使得以逐列寫入整個顯示器。
應知即使下述各實施例利用具微胞之電泳材料例示依此處所示主題之工作原理，相同原理易用於具微囊封式粒子(例如顏料粒子)之電泳材料。此處所用具微胞之電泳材料僅供例示而無限制之意。
圖1例示依此處所示主題之電光顯示器之顯示像素100之概略模型。像素100可包含成像膜110。在一些實施例中，成像膜110可係一層電泳材料且本質係雙穩態。此電泳材料可包含位於流體中且在電場影響下可移動經過流體之複數個帶電彩色顏料粒子(例如黑、白、黃或紅)。在一些實施列中，成像膜110可係具有具帶電顏料粒子之微胞之電泳膜。在一些其他實施例中，成像膜110可包含但不限於囊封式電泳成像膜，其可包含例如帶電顏料粒子。應知下列驅動方法可容易用於各類電泳材料(例如囊封式或具微胞之膜)。
在一些實施例中，成像膜110可位於前電極102與後或像素電極104間。前電極102可形成於成像膜與顯示器前端間。在一些實施例中，前電極102可為透明且透光。在一些實施例中，前電極102可由任何適當的透明材料形成，包含但不限於銦錫氧化物(ITO)。後電極104可形成於成像膜100對前電極102之相對側上。在一些實施例中，可於前電極102與後電極104間形成寄生電容(未圖示)。
像素100可係複數個像素之一。複數個像素可配置於列與行之二維陣列中形成矩陣，使得任何特定像素均專由一特定列與一特定行之交點界定。在一些實施例中，像素矩陣可係「主動矩陣」，其中每一像素與至少一個非線性電路單元120相關聯。該非線性電路單元120可耦合於背板電極104與定址電極108間。在一些實施例中，非線性單元120可係二極體及/或電晶體，包含但不限於MOSFET或薄膜電晶體(TFT)。MOSFET或TFT之汲極(或源極)可耦合至背板或像素電極104，MOSFET或TFT之源極(或汲極)可耦合至定址電極108，及MOSFET或TFT之閘極可耦合至驅動器電極106，其構造成控制MOSFET或TFT之啟動和關閉(activation and deactivation)。(為簡化之故，耦合至背板電極104之MOSFET或TFT之端子將稱之為MOSFET或TFT之汲極，耦合至定址電極108之MOSFET或TFT之端子將稱之為MOSFET或TFT之源極。但熟悉此技術者將知曉在一些實施列中，MOSFET或TFT之源極與汲極可互換。)
在主動矩陣的一些實施例中，在每一行中所有像素之定址電極108可連接至相同行電極，且在每一列中所有像素之驅動器電極106可連接至相同列電極。列電極可連接至列驅動器，其可藉由對所選列電極施加足以啟動所選列中所有像素100之非線性單元120之電壓而選擇一列以上之像素。行電極可連接至行驅動器，其可於一所選(啟動)像素之定址電極106上施加足以驅動像素至所要光學狀態之電壓。施加於定址電極108之電壓可相對於施加至像素之前板電極102之電壓(例如近乎零伏特電壓)。在一些實施例中，在主動矩陣中所有像素之前板電極102可耦合至共用電極。
使用時，主動矩陣的像素100可以逐列方式寫入。例如可藉由列驅動器選擇一列像素，且可由行驅動器施加對應於該列像素之所要光學狀態之電壓至該等像素。在已知為「線定址時間」之預選時段後，可棄選該所選列，可選擇另一列，且可改變行驅動器上的電壓，使得以寫入顯示器的另一線。
圖2例示依此處所示主題之位於前電極102與後電極104間之電光成像層110之電路模型200。電阻器202及電容器204可代表電光成像層110、前電極102與後電極104(包含任何黏著層)之電阻與電容。電阻器212與電容器214可代表層疊黏著層之電阻與電容。電容器216可代表可形成於前電極102與後電極104間，例如層間介面接觸區如成像層與疊層黏著層間及/或疊層黏著層與背板電極間之電容。跨像素成像膜110之電壓Vi可包含像素之殘餘電壓。
類似於圖1所示成像層110之示例性成像膜300(例如電泳膜)剖面圖示如圖3。如圖3所示，黑粒子(K)與黃粒子(Y)係第一對相反電荷粒子，且在此對中，黑粒子係高正粒子且黃粒子係高負粒子。紅粒子(R)及白粒子(W)係第二對相反電荷粒子，且在此對中，紅粒子係低正粒子且白粒子係低負粒子。
在未顯示之另一示例中，黑粒子可係高正粒子，黃粒子可係低正粒子，白粒子可係低負粒子及紅粒子可係高負粒子。
此外，四類粒子的顏色狀態可傾向混合。例如，由於黃顏料本質上常具淡綠色，及若欲較佳的黃色狀態，則可利用黃粒子與紅粒子，其等電荷極性相同且黃粒子帶電較紅粒子多。結果使得在黃狀態下，將有較少量的紅粒子與淡綠的黃粒子混合，使得黃狀態純度較佳。
已知本發明之範疇廣含任何顏色粒子，只要四類粒子具視覺可辨色即可。
白粒子可自無機顏料如TiO2 、ZrO2 、ZnO、Al2 O­3 、 Sb2 O3 、 BaSO4 、PbSO4 等形成。
黑粒子可自CI顏料黑26或28等(例如錳鐵氧體黑尖晶石或亞鉻酸銅黑尖晶石)或碳黑形成。
非白及非黑色粒子係個別色，如紅、綠、藍、洋紅、靛(cyan)或黃色。彩色粒子用顏料可包含但不限於CI顏料PR254、PR122、PR149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15:3、PY83、PY138、PY150、PY155或PY20。該等顏料係顏色指引手冊「新顏料應用技術」(CMC出版公司，1984)及「印刷墨水技術」(CMC出版公司，1984)中的常用有機顏料。特定示例包含Clariant Hostaperm 紅 D3G 70-EDS、Hostaperm 粉 E-EDS、PV 堅牢紅 D3G、Hostaperm 紅 D3G 70、Hostaperm 藍 B2G-EDS、Hostaperm 黃 H4G-EDS、Novoperm 黃 HR-70-EDS、Hostaperm 綠 GNX、BASF Irgazine 紅 L 3630、Cinquasia 紅 L 4100 HD及Irgazin 紅 L 3660 HD；Sun Chemical酞菁藍，酞菁綠，二芳基化物黃(diarylide yellow)或二芳基化物AAOT黃(diarylide AAOT yellow)。
彩色粒子亦可係無機顏料如紅、綠、藍及黃。示例可包含但不限於CI顏料藍28、CI顏料綠50及CI顏料黃227。
除了這些顏色外，四類粒子可具有其他不同的光學特性如透光性、反射率、螢光，或在用於機器閱讀之顯示器之情況下，就可見光範圍外之電磁波長反射率變化而言之假色。
利用本發明之顯示流體之顯示層具有兩個表面，在觀看側上的第一表面(313)及在第一表面(313)之相對側上之第二表面(314)。顯示流體夾於兩表面間。在第一表面(313)側上具有共用電極(311)，其係透明電極層(例如ITO)，散佈於顯示層整個頂端上。在第二表面(314)側上具有電極層(312)，其包括複數個像素電極(312a)。應注意圖3所示及此處討論之顯示層可係基於膠囊或基於杯罩之電泳材料，且此處所示工作原理適用於任何材料。
美國專利號7,046,228中述及像素電極，其全文內容以參照方式併入本文。注意雖然針對像素電極層提及以薄膜電晶體(TFT)背板驅動主動矩陣，但只要其他類型電極提供所要定址功能，本發明之範疇即涵括該等電極。
圖1中兩點狀垂直線間的每一空間標註為一像素。如所示，每一像素具有一對應像素電極。對一像素之電場係由施加至共用電極之電壓與施加至對應像素電極之電壓間之電位差產生。
其中散布著四類粒子之溶劑係透明無色的。為達高粒子移動率，較佳具低黏度且範圍在約2至約30、較佳約2至約15之介電常數。合適的介電溶劑示例包含烴如Isopar®、十氫萘(DECALIN)、5-亞乙基-2-降莰烯、脂肪油、石蠟油、矽流體(silicon fluids)；芳烴如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二烷基苯或烷基萘、鹵化溶劑如全氟萘烷(perfluorodecalin)、全氟甲苯、全氟二甲苯、二氯苯三氟、3,4,5-三氯苯三氟、氯五氟苯、二氯壬烷或五氯苯；以及全氟化溶劑，例如明尼蘇達州聖保羅市之3M公司的FC-43、FC-70或FC-5060，低分子量含鹵素聚合物如來自美國俄勒岡州波特蘭市之TCI之聚(全氟環氧丙烷)，聚(氯三氟乙烯)如來自新澤西州River Edge之Halocarbon Product公司之Halocarbon Oils，全氟聚烷基醚如來自Ausimont之Galden或來自特拉華州杜邦公司之Krytox Oils及Greases K-Fluid系列，來自Dow-corning之基於聚二甲基矽氧烷之矽油(DC-200)。
在一實施例中，「低電荷」粒子所載電荷可低於「高電荷」粒子所載電荷之約50%，較佳約5%至約30%。在另一實施例中，「低電荷」粒子所載電荷可低於「高電荷」粒子所載電荷之約75%，較佳約15%至約55%。在一進一步實施例中，所示粒子電荷位準之比較適用於具相同電荷極性之兩類粒子。
可由Z電位測量電荷強度。在一實施例中，Z電位係由具CSPU-100信號處理單元之Colloidal Dynamics AcoustoSizer IIM判定(ESA EN#註記流經電解池(K:127))。該儀器常數如樣本中使用之溶劑密度、溶劑介電常數、溶劑中聲速、溶劑黏度，在測試前均係在測試溫度(25ºC)下進入。顏料樣本散佈在溶劑(常係少於12個碳原子之烴類流體)中，且溶解重量係5-10%。樣本亦包含電荷控制劑(出自Lubrizol Corporation、Berkshire Hathaway company之Solsperse 17000®；「Solsperse」係註冊商標)，其中電荷控制劑對粒子之重量比為1:10。決定溶解樣本量且接著將樣本載入流經電解池中，以判定Z電位。
「高正」粒子及「高負」粒子之大小可為相同或相異。類似地，「低正」粒子及「低負」粒子之大小可為相同或相異。
亦注意在相同流體中，兩對高低電荷粒子可具不同電荷差異位準。例如在一對中，低正電荷粒子電荷強度可係高正電荷粒子電荷強度之30%，且在另一對中，低負電荷粒子電荷強度可係高負電荷粒子電荷強度之50%。
圖4a及4b例示利用此顯示流體之顯示器裝置示例。如圖4a及4b所示，高正粒子係黑色(K)，高負粒子係黃色(Y)，低正粒子係紅色(R)，及低負粒子係白色(W)。
操作時，如圖4a所示，當施加高負電位差(例如-15V)至像素一夠長時段，所生電場導致黃粒子(Y)被推至共用電極(421)側且黑粒子(K)被拉至像素電極(422a)側。紅(R)及白(W)粒子因所載電荷較少，故移動較高電荷黑與黃粒子慢，結果使之停在像素中間，白粒子在紅粒子之上。在此情況下，在觀看側見到黃色。
此外，如圖4b所示，當施加低正電位差(例如+6V或+3V)至圖4a之像素(亦即自黃狀態驅動)一夠長時段，所生電場導致黃粒子(Y)被移向像素電極(422a)側，同時黑粒子(K)移向共用電極(421)側。但當他們在像素中間相遇時，速度驟降且停滯在該處，因為低驅動電壓所生電場之強度不足以克服其間的強吸引力。換言之，低驅動電壓所生電場足以隔離較低電荷之白與紅粒子，導致低正紅粒子(R)一路移至共用電極(421)側(亦即觀看側)，且低負白粒子(W)移至像素電極(422a)側。結果見到紅色。亦注意在此圖中，較低電荷粒子(例如R)與相反極性(例如Y)之較高電荷粒子間亦具吸引力。但這些吸引力未若兩類高電荷粒子(K與Y)間吸引力強，且因而被低驅動電壓所生電場克服。換言之，可隔離低電荷粒子與相反極性之較高電荷粒子。
用以達成此黃至紅過渡之示例波形示如圖5。
現參考圖5，在一初始步驟中，施加高負驅動電壓(例如VH2 ，-15V)一時段t7，將黃粒子推向觀看側，接著係正驅動電壓(+V’)一時段t8，將黃粒子向下推且將紅粒子推向觀看側。
+V’振幅小於VH (例如VH1 或VH2 )振幅。在一實施例中，+V’振幅小於VH (例如VH1 或VH2 )振幅的50%。
在一實施例中，t8大於t7。在一實施例中，t7範圍在20-400毫秒，且t8可係≥200毫秒。
圖5波形可重複至少2個週期(N≥2)，較佳至少4個週期及更佳至少8個週期。紅色在每一驅動週期後變得更強。
類似地，顯示器可自紅狀態驅動至黃狀態，示如圖6。實際上，為驅動顯示像素至黃狀態，可在紅波形後施加短暫的負十五伏特脈衝，示如圖7。黃粒子係攜載高負電荷之較佳粒子且具高負性，將被負十五伏特脈衝推至觀看側(例如圖7所示t1)。
但實際上前述黃狀態可係最熱敏感，且RA延遲最多。在一些情況下，黃狀態可具較低b*而L*為佳。亦即在觀看側可能不具足夠的黃粒子。黃粒子與白粒子混合或甚至在白粒子之後。
b*及L*係Commission Internationale de L’Elcairage或CIE彩色座標，其中L*係指亮度，而b*係指黃/藍座標。
在一些實施例中，一波形可用以改善此議題。如圖8所示，為隔離白粒子與黃粒子，可在-15V脈衝(亦即t1 804)後施加弱正電壓v2 802。其中白粒子具弱負電荷且可被弱正電壓進一步拉至底部。接著施加另一-15V脈衝，將黃粒子進一步向上拉向觀看側，接著為另一弱正電壓v2。此外，隨著額外添加週期，更多白粒子可被拉至底部，同時強負電荷黃粒子可留在觀看側。實際驅動週期數及脈衝寬度可根據顯示介質的物理性質最佳化。
在一實施例中，依在此呈現主題之一種驅動方法可摘要為一種用於驅動一電泳顯示器之一像素之驅動方法，其包括在一觀看側上之一第一表面、在一非觀看側上之一第二表面，及位於一第一透光電極與一第二電極間之一電泳流體，該電泳流體包括第一類粒子、第二類粒子、第三類粒子及第四類粒子，其等所有均散佈於一溶劑中，其中 a.   該四類顏料粒子具不同光學特性； b.   該第一類粒子與該第三類粒子帶正電，其中該第一類粒子所具正電荷量高於該第三類粒子；及 c.   該第二類粒子與該第四類粒子帶負電，其中該第二類粒子所具負電荷量高於該第四類粒子； 該方法包括以下步驟： (i)  以第一振幅施加一第一驅動電壓至該電泳顯示器之像素達第一時間期間，以在觀看側驅動該像素至該第四類粒子之一顏色狀態；及 (ii) 施加一第二驅動電壓至該電泳顯示器之該像素達第二時間期間，以朝向非觀看側驅動該第二類粒子，該第二驅動電壓與該第一驅動電壓相對且一第二振幅小於該第一振幅。
在另一實施例中，依在此呈現主題之一種驅動方法可摘要為一種用於驅動一電泳顯示器之一像素之驅動方法，其包括在一觀看側上之一第一表面、在一非觀看側上之一第二表面，及位於一第一透光電極與一第二電極間之一電泳流體，該電泳流體包括第一類粒子、第二類粒子、第三類粒子及第四類粒子，其等所有均散佈於一溶劑中，其中 a.   該四類顏料粒子具不同光學特性； b.   該第一類粒子與該第三類粒子帶正電，其中該第一類粒子所具正電荷量高於該第三類粒子；及 c.   該第二類粒子與該第四類粒子帶負電，其中該第二類粒子所具負電荷量高於該第四類粒子； 該方法包括以下步驟： i.    以第一振幅施加一第一驅動電壓至該電泳顯示器之像素達第一時間期間，以在該觀看側驅動該像素至該第三類粒子之一顏色狀態； ii.   施加一第二振幅之一第二驅動電壓至該電泳顯示器之像素達第二時間期間，以在該觀看側驅動該像素至該第四類粒子之一顏色狀態；及 iii.  施加一第三驅動電壓至該電泳顯示器之該像素達第三時間期間，以朝向非觀看側驅動該第二類粒子，該第三驅動電壓與該第二驅動電壓相對且一第三振幅小於該第二振幅。
在一些實施例中，電壓v2可異於用以驅動像素至紅狀態之PP電壓VR。在一些其他實施例中，紅波形週期902及紅波形與t1波形間的等待時間可進一步最佳化，以縮短整體波形長度，示如圖9。例如，在一些實施例中，等待時間可大幅縮減。在另一實施例中，等待時間可完全移除。
RS ID # WF 初始 EO Q-Sun 延遲後 70c 延遲後
RS180426-47 L* a* b* ΔL* Δa * Δb * ΔL* Δa * Δb *
舊 Y WF 57.5 10.2 54.9 -5.4 1.4 -11.5 -3.9 0.8 -8.5
新 Y WF 59.8 7.6 55.2 -3.1 2 -0.4 -2.9 1.5 -1.4
表 1 可靠性測試前後之 EO
上表1所示係實驗數據，顯示利用舊與新波形之可靠性測試前後之黃狀態光學性能。可看出利用此處所示的新的黃波形已改善黃CIE指標b*。
圖10及圖11例示具不同粒子散布配方之30個樣本的數據，其中歷經Qsun(圖10)及70C RA(圖11)測試。所示兩測試利用新波形均改善b*。
熟悉此技術者將明瞭可在不背離本發明之範疇下對上述本發明之特定實施例進行多種改變與修改。因此，將前述整體視為具例示而無限制之意。
100:像素 102:前電極 104:後電極 106:驅動器電極 108:定址電極 110:成像膜 120:非線性單元 200:電路模型 202:電阻器 204:電容器 212:電阻器 214:電容器 216:電容器 311:共用電極 312:電極層 312a:像素電極 313:第一表面 314:第二表面 421:共用電極 422a:像素電極
將參考下列圖式描述本申請案之各種態樣與實施例。應知該等圖式無需按比例繪製。在多個圖式中出現的項目在有出現之所有圖式中均以相同符號標示。
圖1例示依此處所示主題之電光顯示器之概略圖；
圖2例示代表圖1所示電光顯示器之等效電路；
圖3例示依此處所示主題之電光顯示器之剖面圖；
圖4a及4b例示依此處所示主題之自黃至紅之顯示器；
圖5例示驅動依此處所示主題之電光顯示器之一實施例；
圖6例示依此處所示主題之自紅至黃之電光顯示；
圖7例示用以驅動依此處所示主題之電光顯示器之驅動方法之又另一實施例；
圖8例示用以驅動依此處所示主題之電光顯示器之驅動方法之另一實施例；
圖9例示用以驅動依此處所示主題之電光顯示器之驅動方法之又另一實施例；
圖10例示依此處所示主題之Qsun測試之實驗結果；
圖11例示依此處所示主題之RA測試之實驗結果。
100:像素
102:前電極
104:後電極
106:驅動器電極
108:定址電極
110:成像膜
120:非線性單元

Claims (7)

  1. 一種用於驅動一電泳顯示器之一像素之驅動方法，其包括在一觀看側上之一第一表面、在一非觀看側上之一第二表面及位於一第一透光電極與一第二電極間之一電泳流體，該電泳流體包括第一類粒子、第二類粒子、第三類粒子及第四類粒子，其等所有均散佈於一溶劑中，其中a.該第一類粒子、該第二類粒子、該第三類粒子及該第四類粒子具不同光學特性；b.該第一類粒子與該第三類粒子帶正電，其中該第一類粒子所具正電荷量高於該第三類粒子；及c.該第二類粒子與該第四類粒子帶負電，其中該第二類粒子所具負電荷量高於該第四類粒子；該驅動方法包括以下步驟：(i)以第一振幅施加一第一驅動電壓至該電泳顯示器之該像素達第一時間期間，以在該觀看側驅動該像素至該第三類粒子之一顏色狀態；(ii)以第二振幅施加一第二驅動電壓至該電泳顯示器之該像素達第二時間期間，以在該觀看側驅動該像素至該第二類粒子之一顏色狀態；及(iii)以第三振幅施加一第三驅動電壓至該電泳顯示器之該像素達第三時間期間，以驅動該第四類粒子朝向該非觀看側，及(iv)重複步驟(ii)， 其中該第一驅動電壓的振幅與該第三驅動電壓的振幅不同，該第一時間期間與該第三時間期間不同，且該第一驅動電壓的極性與該第三驅動電壓的極性相同；其中該第二驅動電壓的振幅大於該第一驅動電壓的振幅，且該第二驅動電壓的極性與該第一驅動電壓的極性相反；及其中該第二驅動電壓的振幅大於該第三驅動電壓的振幅，該第三時間期間大於該第二時間期間，且該第二驅動電壓的極性與該第三驅動電壓的極性相反。
  2. 如請求項1之驅動方法，其進一步包括在步驟(i)之後及步驟(ii)之前之第四時間期間不施加驅動電壓至該顯示像素。
  3. 如請求項1之驅動方法，其中在步驟(ii)之後，將步驟(iii)和步驟(iv)的組合重複總共至少3次。
  4. 如請求項1之驅動方法，其中該第三驅動電壓之振幅小於該第二驅動電壓之振幅的50%。
  5. 如請求項1之驅動方法，其中該方法進一步包括步驟(v)：在步驟(i)之前，以第五振幅施加一第五驅動電壓至該電泳顯示器之該像素達第五時間期間，其中該第五驅動電壓的振幅大於該第一驅動電壓的振幅，該第五驅動電壓的極性與該第一驅動電壓的極性相反，該第五時間期間不同於該第一時間期間，及其中該第五時間期間不同於該第二時間期間。
  6. 如請求項5之驅動方法，其中在施加該第二驅動電壓之前，將步驟(v)與步驟(i)的組合重複至少一次。
  7. 如請求項6之驅動方法，其中在步驟(ii)之後，將步驟(iii)和步驟(iv)的組合重複至少三次。
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