TWI820725B - 驅動顯示層之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於四粒子電泳顯示器的改進驅動方法。當第一像素正在顯示相反極性之第一高帶電荷粒子及第二低帶電荷粒子的混合狀態時，而相鄰之像素正在顯示與第一高帶電荷粒子具有相反極性的第二高帶電荷粒子之狀態時，此等驅動方法改進顏色狀態表現。例如，這些粒子可為全反射的，或一種類型的粒子可為部分透光的。

Description

驅動顯示層之方法 [參考相關申請案]
本申請案主張對2021年5月25日提交的美國臨時專利申請案第63/192,905號之優先權。下面提及的所有專利與公告之整個內容全部以引用的方式併入本文中。
本發明係針對用於彩色電泳顯示裝置之改進驅動方法，其中每一個像素可顯示至少四種高品質的顏色狀態。
諸如來自E Ink控股公司(臺灣新竹)之市售電泳顯示器(電子紙、ePaper等)，由於它們消耗非常少之電力，因此具有輕巧、耐用、及環保的優點。此技術已被併入電子閱讀器(例如電子書、eBook)及其他顯示環境(例如手機、平板電腦、電子貨架標籤、醫院標牌、路牌、大眾運輸時間表)。低功耗及陽光下可讀性之結合已允許所謂的“非插即用”操作迅速增長，其中數位標牌系統係僅只附接至表面，並與現有通訊網路界接，以提供資訊或影像的定期更新。因為顯示器是由電池或太陽熱能收集器供電，所以不需要運行公用設施，或甚至不需要在顯示器上懸掛插頭。
最近，用於電泳顯示器之多種顏色選擇已變得可行的，其範圍從改進的濾色片陣列，至複雜之減色顏料組，再至視多組反射顏色粒子而定的高逼真度顏色選擇。此最後一種系統已被如同食品店、服裝店、及電子產品零售商中之商業標牌所廣泛接受。尤其是，可於世界各地的雜貨店、消費電子產品零售商、及家庭裝修店中發現三種粒子之E Ink SPECTRA TM符號。即將進行的改良將包括第四反射電泳粒子，例如，如在美國專利案第9,170,468、9,812,073、9,640,119及10,147,366號中所敘述，所有這些專利係全部以引用之方式併入本文中。四粒子系統典型包括黑色、白色、紅色及黃色粒子，然而取決於工程顏料的選擇，各種各樣之顏色都是可能的。此外，如在9,640,119中所敘述，其係亦可以於觀看表面呈現四種類型粒子之其中兩種粒子的混合，以在觀看表面達成例如作為紅色及黃色粒子之混合的橙色。本發明為此等系統提供驅動波形之改進，尤其是當於具有像素電極陣列的顯示器中施行時。
本發明提供用於驅動具有四種類型之顏色粒子的電泳顯示器中之相鄰像素的改進方法。尤其是，藉由協調高電壓脈衝以抵達大約同一幀，大大地減少由於模糊現象之顏色變化。此外，藉由修整使用於處理高帶電荷粒子狀態的高電壓脈衝，在混合狀態像素中之顏色漂移更少，且最終影像中的顏色逼真度得到改善。於一態樣中，一種驅動顯示層之方法，顯示層設置在包括透光電極的觀看表面及於顯示層之與觀看表面相對之側上的第二表面之間，此第二表面包括第一驅動電極及第二驅動電極，顯示層包括電泳介質，其包含流體及分散在此流體中的第一、第二、第三與第四類型之粒子，其中此第一、第二、第三及第四類型的粒子分別具有彼此不同之第一、第二、第三、及第四光學特性，第一及第三類型的粒子具有第一極性之電荷，且第二及第四類型的粒子具有與第一極性相反之第二極性的電荷，以及第一及第三類型之粒子未具有相同的電荷量值，而第二及第四類型之粒子未具有相同的電荷量值。此方法包含以下步驟：將具有高量值及第一極性之第一電場施加至第一驅動電極持續一段第一時間期間，以驅動第一類型的粒子朝觀看表面，藉此造成顯示層在第一驅動電極上方之觀看表面顯示第一光學特性；將具有高量值及第二極性的第二電場施加至第二驅動電極持續一段第二時間期間，以驅動第二類型之粒子朝觀看表面，藉此造成顯示層於第二驅動電極上方的觀看表面顯示第二光學特性，其中第一電場施加至第一驅動電極，同時第二電場施加至第二驅動電極；在第一期間之後，未將電場施加至第一驅動電極持續一段第三期間；將具有低量值及第一極性的第三電場施加至第二驅動電極持續與第三時間期間重疊之一段第四時間期間，以驅動第三類型之粒子朝觀看表面，藉此造成顯示層於第二驅動電極上方的觀看表面顯示第三光學特性；重複先前步驟；及將具有與步驟(ii)相同之量值及極性的第四電場施加至第二驅動電極持續一段第五時間期間，藉此造成顯示層於第二驅動電極上方之觀看表面顯示第二及第三光學特性的混合，同時在第一驅動電極上方之觀看表面顯示第一光學特性。於一實施例中，第一時間期間比第三時間期間短。在一實施例中，第二時間期間比第四時間期間短。於一實施例中，第五時間期間比第一時間期間長，且比第三時間期間短。在一實施例中，第三電場的量值小於第二電場的量值之50%。
如業已提及，本發明有關用於包含電泳介質之顯示層的驅動方法，此電泳介質含有第一、第二、第三及第四類型之粒子，所有這些粒子都分散在流體中且都具有不同的光學特性。這些光學特性典型是人眼可感知之顏色，但可為其他光學性質，如同光學傳送、反射率、發光，或在意欲用於機器閱讀的顯示器之案例中，在可見範圍以外的電磁波長之反射率中的變化意義上為偽彩色。本發明廣義上涵蓋任何顏色之粒子，只要多種類型的粒子於視覺上係可區別。
存在於電泳介質中之四種類型的粒子可被視為包含兩對帶相反電荷之粒子。第一對(第一及第二類型的粒子)由第一類型之正粒子及第一類型的負粒子所組成；類似地，第二對(第三及第四類型之粒子)由第二類型的正粒子及第二類型之負粒子所組成。在此兩對帶相反電荷的粒子中，有一對(第一及第二粒子)比另一對(第三及第四粒子)帶有更強之電荷(例如，較大量值，例如，“更高的電荷”)。因此，四種類型之粒子亦可稱為高正粒子、高負粒子、低正粒子及低負粒子。
於本申請案的上下文中，“電荷電位”一詞可與“界達電位(Zeta Potential)”或與電泳遷移率互換使用。粒子之電荷極性及電荷電位的位準可藉由美國專利申請案公告第2014/0011913號中所敘述之方法來變動，及/或能依據界達電位來測量。在一實施例中，界達電位係藉由帶有CSPU-100信號處理單元、ESA EN# Attn流經單元(K:127)的Colloidal Dynamics AcoustoSizer IIM所決定。儀器常數、諸如樣品中所使用之溶劑的密度、溶劑之介電常數、溶劑中的聲速、溶劑之黏度，所有這些於測試溫度(25°C)下都在測試之前輸入。顏料樣品被分散於溶劑中(其通常是碳原子少於12的碳氫化合物流體)，且重量稀釋至5-10%。樣品亦含有電荷控制劑(Solsperse™17000，可由伯克希爾哈撒韋公司旗下之路博潤公司購買)，電荷控制劑與粒子的重量比為1:10。稀釋後之樣品的質量被決定，且接著將樣品裝入用於決定界達電位之流經單元。用於測量電泳遷移率的方法及設備對於那些熟諳電泳顯示器之技術者來說是眾所周知的。
如圖1中所顯示之範例，第一、黑色粒子(K)及第二、黃色粒子(Y)係第一對帶相反電荷的粒子，且在此對中，黑色粒子係高正粒子，及黃色粒子係高負粒子。第三、紅色粒子(R)及第四、白色粒子(W)係第二對帶相反電荷之粒子，且於此對中，紅色粒子係低正粒子，及白色粒子係低負粒子。
在另一未顯示的範例中，黑色粒子可為高正粒子；黃色粒子可為低正粒子；白色粒子可為低負粒子，且紅色粒子可為高負粒子。於另一未顯示之範例中，黑色粒子可為高正粒子；黃色粒子可為低正粒子；白色粒子可為高負粒子，且紅色粒子可為低負粒子。在另一未顯示的範例中，黑色粒子可為高正粒子；紅色粒子可為低正粒子；白色粒子可為高負粒子，且黃色粒子可為高負粒子。當然，任何特定之顏色可根據應用的需要而以另一顏色取代。例如，如果想要黑色、白色、綠色、及紅色粒子之特定組合，圖1中所顯示的高負黃色粒子可用高負綠色粒子取代。
此外，四種類型之粒子的顏色狀態可有意地混合。例如，黃色顏料自然地通常具有淡綠色，且如果想要更好之黃色狀態，可使用黃色粒子及紅色粒子，於此兩種類型的粒子帶有相同之電荷極性，及黃色粒子比紅色粒子的電荷更高。因此，在黃色狀態下，將有少量之紅色粒子與偏綠的黃色粒子混合，以造成黃色狀態具有更好之顏色純度。
於一些實施例中，粒子係不透明的，在某種意義上說它們應為光反射的而不是透光的。於其他實施例中，一些粒子係透光的、亦即如第WO2021/247991號中所敘述部分透光的，允許加色組合，由此部分透光的粒子僅只吸收入射光之光譜的一部分，並允許其餘光線通過部分透光的粒子，並與緊隨部分透光的粒子後方的粒子相互作用。白色粒子當然是光散射的而不是反射的，但應注意確保沒有太多之光線通過一層白色粒子。例如，如果在下面所討論的圖2F中所顯示之白色狀態中，白色粒子層允許大量的光線通過，並從於其後面之黑色及黃色粒子反射，白色狀態的亮度可為大量降低。
在一些實施例中，此等粒子是沒有聚合物殼體之初級粒子。或者，每一個粒子可包含帶有聚合物殼體的不溶性核心。此核心可為有機或無機顏料，且它可為單一核心粒子或多核心粒子之聚合體。此等粒子亦可為空心粒子。
白色粒子可為由無機顏料、諸如TiO 2、ZrO 2、ZnO、Al 2O 3、Sb 2O 3、BaSO 4、PbSO 4或類似物所形成。黑色粒子可為由CI顏料黑26或28或類似物(例如錳鐵礦黑尖晶石或銅鉻礦黑尖晶石)或碳黑所形成。其他彩色粒子(非白色且非黑色)可為紅色、綠色、藍色、品紅色、青色、黃色或任何其他想要的彩色粒子，並可為由例如CI顏料PR254、PR122、PR149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15：3、PY83、PY138、PY150、PY155或PY20所形成。那些係顏色索引手冊中“新顏料應用技術”(CMC出版有限公司，1986年)及“印刷油墨技術”(CMC出版有限公司，1984年)中所敘述之常用有機顏料。具體範例包括Clariant Hostaperm Red D3G 70-EDS、Hostaperm Pink E-EDS、PV fast red D3G、Hostaperm red D3G 70、Hostaperm Blue B2G-EDS、Hostaperm Yellow H4G-EDS、Novoperm Yellow HR-70-EDS、Hostaperm Green GNX、BASF Irgazine red L 3630、Cinquasia Red L 4100 HD、及Irgazin Red L 3660 HD；太陽化工的酞菁藍、酞菁綠、二芳基黃或二芳基AAOT黃。有色粒子亦可為無機顏料、諸如紅色、綠色、藍色及黃色。範例可包括、但不限於CI顏料藍28、CI顏料綠50及CI顏料黃227。
四種類型粒子分散於其中的流體可為純淨且無色。用於高粒子流動性，它較佳為具有低黏度及在約2至約30、較佳為在約2至約15之範圍中的介電常數。合適之介電溶劑的範例包括碳氫化合物，諸如異構烷烴、十氫萘(DECALIN)、5-亞乙基-2-降冰片烯、脂肪油、石蠟油、矽流體；芳烴，諸如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二烷基苯或烷基萘；鹵化溶劑，諸如全氟萘烷、全氟甲苯、全氟二甲苯、二氯三氟甲苯、3,4,5-三氯三氟甲苯、氯五氟苯、二氯壬烷或五氯苯；及諸如來自明尼蘇達州聖保羅市之3M公司的FC-43、FC-70或FC-5060之全氟溶劑、諸如來自俄勒岡州波特蘭市TCI美國公司的六氟環氧丙烷的均聚物之含低分子量鹵化聚合物、諸如來自新澤西州River Edge的Halocarbon產品公司之鹵烴油的聚(三氟氯乙烯)、諸如來自Ausimont或Krytox Oils之Galden的全氟聚烷基醚、及來自德拉威州杜邦公司之K-Fluid系列的潤滑脂、來自道康寧之聚二甲基矽氧烷為基礎的矽油(DC-200)。
不同類型的粒子於流體中之百分比可變動。例如，一種類型的粒子可占電泳流體的體積之0.1%至10%、較佳為0.5%至5%；另一種類型的粒子可占流體之體積的1%至50%、較佳為5%至20%；且每種其餘類型之粒子可占流體的體積之2%至20%、較佳為4%至10%。
諸多類型的粒子可具有不同之粒子大小。例如，較小粒子可具有由約50奈米至約800奈米的範圍之大小。較大粒子的大小可為較小粒子之大小的約2至約50倍，且更佳的是約2至約10倍。
電泳顯示器通常包含一層電泳材料及設置在電泳材料之相反側上的至少二個其他層，這些二層之其中一者係電極層。於大多數此等顯示器中，兩層都是電極層，且二電極層的其中一者或兩者被圖案化以界定顯示器之像素。典型地，每一個像素係藉由單一驅動場所界定、例如驅動(像素)電極與頂部透光電極之間的可定址電場。例如，一個電極層可被圖案化成細長之列電極，且另一電極層可被圖案化成相對列電極成直角延伸的細長之行電極，像素藉由列電極及行電極的交叉點所界定。或者，且更常見的是，一個電極層具有單一連續式電極之形式，而另一電極層被圖案化成像素電極的矩陣，每一個像素電極界定顯示器之一個像素。在一些實施例中，每一個像素電極係耦接至單一薄膜電晶體，此電晶體另外耦接至資料線及閘極線。於意欲與手寫筆一起使用的另一種類型之電泳顯示器中，打印頭或類似的可運動電極與顯示器分開，僅只與電泳層相鄰接之諸多層的其中一者包含電極，電泳層之相反側上的層典型係保護層意欲防止可運動電極損壞電泳層。
許多讓渡給麻省理工學院(MIT)、E Ink公司、E Ink加利福尼亞有限公司、E Ink控股公司、Prime View國際公司、及相關公司或以此等公司之名義的專利及申請案敘述使用於封裝及微胞電泳及其他電光介質之諸多技術。封裝的電泳介質包含許多小膠囊，每一個膠囊本身包括內質，其含有在流體介質中之電泳可動粒子，及圍繞內質的膠囊壁。典型地，此等膠囊本身被固持於聚合物接合劑內，以形成定位於二個電極之間的黏合層。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子及流體未被封裝於微膠囊內，而替代地是被保留在載體介質、典型為聚合物薄膜內所形成之複數個孔腔內。這些專利案及申請案中所敘述的技術包括： (a)電泳粒子、流體及流體添加劑；例如看美國專利案第7,002,728及7,679,814號； (b)膠囊、接合劑及封裝製程；例如看美國專利案第6,922,276及7,411,719號： (c)微胞結構、壁面材料、及形成微胞之方法；例如看美國專利案第7,072,095及9,279,906號； (d)用於填充及密封微胞的方法；例如看美國專利案第7,144,942及7,715,088號； (e)含有電光材料之薄膜及次總成；例如看美國專利案第6,982,178及7,839,564號； (f)背板、黏著劑層及其他使用於顯示器的輔助層及方法；例如看美國專利案第7,116,318及7,535,624號； (g)顏色形成及顏色調整；例如看美國專利案第7,075,502及與7,839,564號； (h)驅動顯示器之方法；例如看美國專利案第7,012,600及7,453,445號； (i)顯示器的應用；例如看美國專利案第7,312,784及8,009,348號；及 (j)非電泳顯示器，如美國專利案第6,241,921號及美國專利申請案公告第2015/0277160號中所敘述；及除顯示器以外之封裝及微胞技術的應用；例如看美國專利申請案公告第2015/0005720及2016/0012710號。
上述許多專利及申請案認識到，在封裝電泳介質中圍繞離散微膠囊之壁面可藉由連續相所取代，從而生產所謂的聚合物分散電泳顯示器，其中電泳介質包含複數個電泳流體的離散液滴及聚合物材料的連續相，且此聚合物分散式電泳顯示器內之電泳流體的離散液滴可被視為膠囊或微膠囊，即使沒有離散之膠囊膜係與每一個別的液滴相關聯；例如看前述之第2002/0131147號。因此，用於本申請案的目的，此等聚合物分散電泳介質被視為封裝之電泳介質的亞種。
一種相關類型之電泳顯示器係所謂的“微胞電泳顯示器”。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子及懸浮流體未封裝於微膠囊內，而是被保留在載體介質、典型是聚合物薄膜內所形成之複數個孔腔內。例如，看國際申請案公告第WO 02/01281號、及美國專利案第6,788,449號。
現在將參考附圖詳細地敘述本發明的較佳實施例，儘管僅只是通過說明之方式。
圖1係經過可藉由本發明的方法所驅動之顯示層的示意性橫截面圖。顯示層具有兩個主表面，即第一、觀看表面13(如圖1所說明的上表面)，使用者經過它來觀看顯示器，及顯示層之與第一表面13相對的側面上之第二表面14。顯示層包含電泳介質，其包含流體及第一、具有高正電荷的黑色粒子(K)，第二、具有高負電荷之黃色粒子(Y)，第三、具有低正電荷的紅色粒子(R)，及第四、具有低負電荷之白色粒子(W)。顯示層係設有如本技術領域中已知的用於橫越顯示層施加電場之電極，亦即包括二電極層，其中第一電極層係延伸橫越顯示層的整個觀看表面13之透光或透明的共用電極層11。此電極層11可為由氧化銦錫(ITO)或類似之透光導體所形成。另一電極層12係第二表面14上的一層離散之像素電極12a，這些電極12a界定顯示器的個別像素，這些像素係藉由圖1中之垂直虛線所指示。或者，另一電極層12可為固體電極、例如金屬箔、或石墨平面、或導電聚合物。或者，電極層12亦可為透光或透明的電極層、類似於透明之共用電極層11。藉由施加至共用電極上之電壓與施加至對應像素電極的電壓之間的電位差為像素創建電場。像素電極12a可形成具有例如薄膜電晶體(TFT)背板之有源矩陣驅動系統的一部分，但可使用其他類型之電極定址，倘若此等電極提供橫越顯示層的需要之電場。在一些實施例中，複數個電極係用允許所想要的電荷傳遞至像素電極之開關來直接控制。於一些實施例中，電極層12可被分段，以致當那些分段式電極通電時，預定的圖案顯現在觀看側。
像素電極可為如美國專利案第7,046,228號中所敘述。像素電極12a可形成有源矩陣薄膜電晶體(TFT)背板的一部分，但亦可使用其他類型之電極定址，倘若此等電極提供橫越顯示層的需要之電場。
於一實施例中，藉由“低電荷”粒子所攜帶之電荷可為少於藉由“高電荷”粒子所攜帶之電荷的約50%、較佳為約5%至約30%。在另一實施例中，“低電荷”粒子可為少於藉由“高電荷”粒子所攜帶之電荷的約75%、或約15%至約55%。在另一實施例中，如所指示之電荷位準的比較應用至具有相同電荷極性之兩種類型的粒子。“高正”粒子及“高負”粒子上之電荷可為相同或不同的。同樣地，“低正”粒子及“低負”粒子之幅度亦可為相同或不同的。於任何特定之電泳流體中，兩對高低電荷粒子可具有不同程度的電荷差。例如，在一對中，低正帶電荷粒子可具高正帶電荷粒子30%之電荷強度，且於另一對中，低負帶電荷粒子可具高負帶電荷粒子50%之電荷強度。
圖2A-2J說明可在圖1中所顯示的顯示層之每一個像素的觀看表面顯示之六種顏色狀態及它們之間的轉變。如先前所提及，高正粒子係黑色(K)；高負粒子係黃色(Y)；低正粒子係紅色(R)；且低負粒子係白色(W)。
於圖2A及2B中，當高負驅動電壓(以下簡稱為V H2，例如-15V、例如-30V)持續足夠長之時間期間施加至像素電極22a(下文將假設共用電極21將維持在0V，所以在此案例中，共用電極相對像素電極為強正的)時，生成電場，以造成高負黃色粒子被驅動鄰接共用電極21、及高正黑色粒子被驅動鄰接像素電極22a，以產生圖2A之狀態。
因為它們攜帶較弱電荷的低正紅色R及低負白色W粒子比帶較高電荷之黑色及黃色粒子運動得更慢，且因此，它們停留於像素的中間中，使白色粒子在紅色粒子上方，並使兩者都藉由黃色粒子所遮蔽，且因此於觀看表面處看不見。因此，在觀看表面顯示黃色。
反之，當高正驅動電壓(下文被稱為V H1，例如+15V、例如+30V)持續足夠長之時間期間被施加至像素電極22a(以致共用電極21相對像素電極為強負的)時，生成電場，以造成高正黑色粒子被驅動鄰接共用電極21及高負黃色粒子鄰接像素電極22a。圖2B之結果狀態正好是圖2A的反面，並在觀看表面顯示黑色。
圖2C及2D說明於圖1中所顯示之顯示層的觀看表面顯示低正(紅色)粒子之方式。此過程由圖2A中所顯示的(黃色)狀態開始，並如圖2C重複。低正電壓(V L1，例如+3V、例如+5V、例如+10V)被施加至像素電極22a(亦即共用電極21相對於像素電極變得略為負的)持續足夠長度之時間期間，以造成高負黃色粒子朝像素電極22a運動，而高正黑色朝共用電極21運動。然而，當黃色及黑色粒子在像素及共用電極的中間相遇時，如圖2D中所顯示，它們保留於中間位置，因為藉由低驅動電壓所生成之電場不足夠強以克服它們之間的吸引力。如所顯示，黃色及黑色粒子以混合狀態停留在像素及共用電極之中間。
如此處所使用的“吸引力”一詞涵括靜電相互作用，線性地取決於粒子電荷電位，且此吸引力可藉由其他力量、例如凡德瓦力、疏水性相互作用等進一步增強。
顯然，在低正紅色粒子與高負黃色粒子之間、以及在低負白色粒子與高正黑色粒子之間亦存在吸引力。然而，這些吸引力並不像黑色與黃色粒子之間的吸引力那麼強，且因此紅色與白色粒子上之微弱吸引力可藉由低驅動電壓所生成的電場來克服，以致極性相反之低帶電荷粒子及高帶電荷粒子可被分開。藉由低驅動電壓所生成的電場係亦足以分開低負白色與低正紅色粒子，藉此造成紅色粒子運動鄰接共用電極21以及白色粒子運動鄰接像素電極22a。其結果是，像素顯示為紅色，而白色粒子位於最接近像素電極，如圖2D中所顯示。
圖2E及2F說明在圖1中所顯示之顯示器的觀看表面顯示低負(白色)粒子之方式。此過程由圖2B的(黑色)狀態開始，並如圖2E重複。低負電壓(V L2，例如-3V、例如-5V、例如-10V)係施加至像素電極(亦即共用電極相對於像素電極變得略為正的)持續足夠長度之時間期間，以造成高正黑色粒子朝像素電極22a運動，而高負黃色粒子朝共用電極21運動。然而，當黃色及黑色粒子在像素及共用電極的中間相遇時，如圖2F中所顯示，它們保留於中間位置，因為藉由低驅動電壓所生成之電場不足夠強以克服它們之間的吸引力。因此，如先前參考圖2D所討論，黃色及黑色粒子以混合狀態停留在像素及共用電極之中間。
如上面參考圖2C及2D所討論，在低正紅色粒子與高負黃色粒子之間、以及在低負白色粒子與兩者高正黑色粒子之間亦存在吸引力。然而，這些吸引力不會和黑色與黃色粒子之間的吸引力一樣強，且因此於紅色及白色粒子上之微弱吸引力可藉由低驅動電壓所生成的電場所克服，以致極性相反之低帶電荷粒子與高帶電荷粒子可分開。藉由低驅動電壓所生成的電場足以分開低負白色及低正紅色粒子，藉此造成白色粒子運動鄰接共用電極21以及紅色粒子運動鄰接像素電極22a。其結果是，像素顯示為白色，而紅色粒子位於最接近像素電極，如圖2F中所顯示。
圖2G及2H說明可在圖1中所顯示之顯示層的觀看表面顯示之低負(紅色)粒子及高負(黃色)粒子的混合之方式。此過程基本上是導致紅色狀態的過程之延續，例如，如圖2C及2D中所顯示。於抵達品質的紅色狀態後，提供縮短之高負電壓(V H2，例如-15V、例如-30V)，以驅動高負(黃色)粒子的一部分朝觀看表面，但衝量不足以達成如圖2A中所顯示之全黃色狀態。如下面更詳細地解釋，達成成功的橙色狀態取決於達成本質之紅色狀態。因此，達成橙色光學狀態的大部分波形係與紅色波形完全相同。
圖2I及2J說明可在圖1中所顯示的顯示層之觀看表面顯示之低負(白色)粒子及高正(黑色)粒子的混合之方式。此過程基本上是導致白色狀態的過程之延續，例如，如圖2E及2F中所顯示。於抵達品質的白色狀態後，提供縮短之高正電壓(V H1，例如+15V、例如+30V)，以驅動高正(黑色)粒子的一部分朝觀看表面，但衝量不足以達成如圖2B中所顯示之全黑色狀態。如下面更詳細地解釋，達成成功的灰色狀態取決於達成本質之白色狀態。因此，達成灰色光學狀態之大部分波形係與白色波形完全相同。
在圖1及2A-2J所顯示的顯示層中，黑色粒子(K)攜帶有高正電荷，黃色粒子(Y)攜帶有高負電荷，紅色(R)粒子攜帶有低正電荷，且白色粒子(W)攜帶有低負電荷，然而原則上，攜帶有高正電荷、或高負電荷、或低正電荷或低負電荷之粒子可為任何顏色。所有這些變動都落於本申請案的範圍內。
亦應注意的是，為抵達圖2D及2F之顏色狀態而施加的低電位差可為將像素由高正粒子之顏色狀態驅動至高負粒子的顏色狀態、或反之亦然所需的高電位差之約5%至約50%，亦即如圖2A及2B中所顯示。
儘管為了易於說明，圖1及2A-2J顯示此顯示層是未封裝的，但電泳流體可被填充進入顯示單元，其可為美國專利案第6,930,818號中所敘述之杯狀微胞。顯示單元亦可為其他類型的微容器，諸如微膠囊、微通道或同等物，無論其形狀或大小如何。所有這些都落在本申請案之範圍內。
對那些熟諳成像科學者將輕易地變得明顯，如果要獲得圖2A-2J中所說明的諸多顏色狀態中之“乾淨”、很飽和的顏色，電泳介質中所使用之所有非黑色及非白色粒子應為光反射的、而不是透光的。(白色粒子本質上是光散射的，而黑色粒子本質上是光吸收的)。例如，於圖2D的紅色狀態中，如果紅色粒子實質上是透光的，那麼經過觀看表面進入電泳層之相當大比例的光線將通過紅色粒子，且此透射光之一比例將由紅色粒子“後面”(亦即下面如圖2D中所說明)的黃色粒子反射回來。總體效果將為所想要之紅色帶有黃色色調的嚴重“汙染”。
然而，使用精心挑選的顏料、諸如Hostaperm Red D3G 70顏料或Kremer Pigmente 45030群青藍顏料允許入射光之部分透射及部分反射，當部分透光的顏料配置在觀看者與白色顏料之間時，允許疊加的顏色狀態產生第一種顏色，且當部分透光的顏料係與反射的顏料混合時產生第二種顏色，如圖16A-16F(透光的藍色粒子)及17A-17F(透光的紅色粒子)中所顯示。例如，當兩種顏料如圖16A中所顯示地配置時，部分透光的藍色顏料鄰接觀看表面，且反射的紅色顏料緊鄰在藍色顏料自觀看表面的相對側上，所有經過觀看表面進入並通過藍色顏料之可見輻射將藉由紅色顏料所吸收，且觀看表面將顯現黑色。
關於圖16A-16F，高正部分透光的粒子為藍色(B)；高負粒子為黃色(Y)；低正粒子為紅色(R)；且低負粒子為白色(W)。圖16A中所顯示之轉變由完全混合狀態開始，標示為“(M)”，藉由施加如下述的抖動脈衝所產生。當高正電位差(例如+15V)及無電位差(0V)之交替脈衝被施加至像素電極22a持續足夠長度的時間期間時，藍色(B)及紅色(R)粒子被驅動朝共用電極(21)或觀看側，而黃色及白色粒子被驅動朝像素電極22a側。因為它們攜帶較弱之電荷，紅色(R)及白色(W)粒子比帶高電荷的藍色及黃色粒子運動得更慢。其結果是，藍色粒子位於緊鄰共用電極，而紅色粒子緊挨著它們下方(如圖16A中所說明)。為了上面業已討論過之理由，這造成像素顯示為黑色，在圖16A中標示為“(K)”；白色及黃色粒子係藉由反射的紅色粒子所掩蓋，且不影響所顯示之顏色。
類似地，圖16B中所顯示的轉變由完全混合狀態(M)開始，藉由施加如下述的抖動脈衝所產生。當高負電位差(例如-15V)及無電壓(0V)之交替脈衝被施加至像素電極22a持續足夠長度的時間期間時，藍色(B)及紅色(R)粒子被驅動朝像素電極22a側，而黃色及白色粒子被驅動朝共用電極側。因為它們攜帶較弱之電荷，紅色(R)及白色(W)粒子比帶高電荷的藍色及黃色粒子運動得更慢。其結果是，反射的黃色粒子位於緊鄰共用電極，因此造成像素顯現為黃色，在圖16B中標示為“(Y)”；白色、紅色及藍色粒子都藉由反射的黃色粒子所掩蓋，且不影響所顯示之顏色。雖然原則上黃色可藉由-15V及0V的交替脈衝產生，但實際上更複雜之波形係較佳的。
圖16C中所顯示之轉變由完全混合狀態(M)開始。當高負電位差(例如-15V)及低正電位差(例如+8V)的交替脈衝，以低正脈衝比高負脈衝長得多，被施加至像素電極22a持續足夠長度之時間期間時，紅色(R)粒子被驅動朝共用電極21側，且白色粒子(W)被驅動朝像素電極22a側。振盪電場的效應係造成高度帶電之藍色及黃色粒子以在電泳層厚度的中間反複地相互通過，且高度帶電的正負粒子之間的強電吸引力大大地減緩這些粒子之運動，並傾向於使它們保持在電泳層厚度的中間。然而，藉由低正脈衝所生成之電場係足以分開帶低電荷的白色及紅色粒子，藉此允許低正紅色粒子(R)一直運動至共用電極21側，且低負白色粒子運動至像素電極22a側。其結果是，反射的紅色粒子位於緊鄰共用電極，藉此造成像素顯現為紅色，在圖16C中標示為“(R)”；白色、黃色及藍色粒子都藉由反射的紅色粒子所掩蓋，且不影響所顯示之顏色。重要的是，此系統允許較弱之帶電粒子將與相反極性的較強帶電粒子分開。
圖16D中所顯示之轉變由完全混合狀態(M)開始。當高正電位差(例如+15V)及低負電位差(例如-8V)的交替脈衝，以低負脈衝比高正脈衝長得多，被施加至像素電極22a持續足夠長度之時間期間時，紅色(R)粒子被驅動朝像素電極22a側，且白色粒子(W)被驅動朝共用電極21側。如圖16C中所顯示的轉變，振盪電場之效應係造成高度帶電之藍色及黃色粒子於電泳層厚度的中間保持在一起。然而，藉由低負脈衝所生成之電場係足以分開帶低電荷的白色及紅色粒子，藉此允許低正紅色粒子(R)一直運動至像素電極22a側，且低負白色粒子運動至共用電極21側。其結果是，白色粒子位於緊鄰共用電極，因此造成像素顯現為白色，在圖16D中標示為“(W)”；紅色、黃色及藍色粒子都藉由白色粒子所掩蓋，且不影響所顯示之顏色。雖然原則上白色可藉由+15V及-8V的交替脈衝產生，但實際上更複雜之波形係較佳的。
圖16E中所顯示之轉變由圖16D中所顯示的白色狀態(W)開始。於此狀態中將正電位差脈衝施加至此裝置，此脈衝之總體衝量不足以將裝置驅動至圖16A中所顯示之黑色狀態(K)。正脈衝造成高度帶電的藍色粒子運動朝共用電極21側，且白色粒子運動朝像素電極22a側。然而，既然高度帶電之藍色粒子比低帶電的白色粒子運動得更快，經過觀看表面可看到藍色粒子及白色粒子之混合，以致像素顯現為藍色。
首先圖16E可能顯現，因為來自緊鄰前電極所設置的白色顏料之反射，在觀看表面所看到的藍色之飽和度將大大降低。然而，應該理解，圖16E(及亦圖16A-16D、16F與17A-17F)都是高度示意性。實際上，顏料粒子不是球形的(因為所使用之晶質顏料優先沿著某些晶面斷裂--例如，通常使用作電泳介質中的白色顏料之金紅石二氧化鈦是四邊形，並傾向於形成方形棱柱體)，此等粒子的大小變動很大，來自白色粒子之“反射”基本上是朗伯氏光散射，而不是鏡面反射，且比圖16E中所說明的存在更多層之粒子。(當然，確切的層數取決於電泳介質中的粒子加載、此介質之厚度及個別粒子的大小，但實際上通常存在至少5-10層。)所有上述因素之總體效應是經過觀看表面進入電泳介質的僅只很小比例之可見光係藉由白色粒子直接經過觀看表面反射回來，且實際上可達成很好的飽和藍色。
儘管圖16A亦顯示於完全分開層中之藍色及紅色粒子，而圖16E顯示藍色及白色粒子的完全混合，將理解的是這些代表兩種極端狀態，且實際上，在完全分開層與完全混合之間可有連續的漸變。倘若獲得所需之顏色，本發明就不局限於關於粒子的確切位置及它們及其他粒子之混合程度的任何理論解釋。
最後，圖16F中所顯示之轉變由圖16C中所顯示的紅色狀態(R)開始。於此狀態中將負電位差脈衝施加至此裝置，此脈衝之總體衝量不足以將裝置驅動至圖16B中所顯示之黃色狀態(Y)。負脈衝造成高度負的黃色粒子運動朝共用電極(21)側，而低正紅色粒子更加緩慢地運動朝像素電極(22a)側。其結果是可經過共用電極21看見紅色及黃色粒子之混合，且像素顯現為橙色。
圖17A-17F說明使用部分透光的紅色粒子之替代實施例。圖17A顯示與圖16A所顯示者類似的轉變，而由完全混合狀態(M)開始。在最後狀態(K)中，紅色透光的粒子緊鄰共用電極21，而藍色反射粒子緊鄰它們下方(如圖17A中所說明)，以致盡管如與圖16A相比，紅色及藍色粒子之位置顛倒，但仍然生成黑色的光學狀態。
圖17B顯示與圖16B所顯示者類似之轉變。再次產生黃色狀態，因為鄰接共用電極的黃色粒子掩蓋了白色、紅色及藍色粒子，以致如與圖16B相比，圖17B中之紅色及藍色粒子的位置顛倒，對光學狀態沒有影響。
圖17C顯示與圖16C所顯示者類似之轉變。如於圖16C中，圖17C的轉變使低正粒子鄰接共用電極，且由於這些低正粒子現在是反射的藍色粒子，產生藍色光學狀態而不是圖16C之紅色光學狀態。
圖17D顯示與圖16D所顯示者類似的轉變。再次產生白色狀態，因為鄰接共用電極之白色粒子掩蓋了黃色、紅色及藍色粒子，以致如與圖16D相比，圖17D中的紅色及藍色粒子之位置顛倒，對光學狀態沒有影響。
圖17E顯示與圖16E中所顯示者類似的轉變。如於圖16E中，圖17E之轉變將高正粒子及白色粒子的混合體帶至鄰接共用電極，且由於這些高正粒子現在是透光的紅色粒子，所以產生紅色光學狀態(R)而不是圖16E的藍色光學狀態。
最後，圖17F顯示與圖16F所顯示者類似之轉變。初始狀態係低正粒子位於鄰接共用電極的狀態，其在圖17F之介質中是藍色光學狀態(B)。因此，最後狀態具有與共用電極鄰接的低正藍色粒子及高負黃色粒子之混合，且因此顯示綠色光學狀態(G)。
為了確保顏色亮度及顏色純度兩者，於將顯示層由一種顏色狀態驅動至另一種顏色狀態之前，可施加抖動波形。圖3係此抖動波形的電壓對時間之曲線圖。抖動波形可由重複一對相反的驅動脈衝持續許多週期所組成。當與有源矩陣顯示器一起使用時，每一個正或負脈衝至少是更新之幀寬度。例如，當顯示器係以60 Hz更新時，每一個脈衝寬度可為大約16 msec。然而，事實上，由於背板的電容元件之諸多電荷及衰減時間，幀時間典型要長一些。例如，如圖3中所顯示，抖動波形可由用於20 msec的+15V脈衝及用於20 msec之-15V脈衝所組成，而此對脈衝係重複50次。此抖動波形的總持續時間將為2000 msec。為了易於說明，圖3僅只說明七對脈衝。
脈衝寬度不需受限於幀時間，且每一個脈衝可包括多數幀，例如40 msec脈衝寬度、例如60 msec脈衝寬度、例如80 msec脈衝寬度、例如100 msec脈衝寬度。在一些實施例中，抖動脈衝之每一個成分的脈衝寬度可為80 msec或更少、例如60 msec或更少、例如40 msec或更少、例如20 msec或更少。實際上，可有至少4次重複(亦即四對正負脈衝)、例如至少6次重複、例如至少8次重複、例如至少10次重複、例如至少12次重複、例如至少15次重複。類似地，所有顯示抖動波形之後續圖面以相同方式簡化抖動波形。於施加驅動電壓之前，無論光學狀態如何，都可施加抖動波形。在施加抖動波形之後，光學狀態(於觀看表面或第二表面處，如果可看見)將不是一種純色，而是將為諸多類型的顏料粒子之顏色的混合。在某些情況中，多數個抖動脈衝將以於抖動脈衝之間有0V的停頓之方式遞送，以允許電泳介質平衡及/或允許電極上的累積電荷消散。
抖動波形中之每一個驅動脈衝係施加達不超過用於由高正粒子的顏色狀態驅動至高負粒子之顏色狀態所需的驅動時間之50%(或不超過30%、10%或5%)，或反之亦然。例如，如果花費300 msec來將顯示裝置由圖2B的顏色狀態驅動至圖2A之高正粒子的顏色狀態，或反之亦然，則抖動波形可由正負脈衝所組成，每一個脈衝施加不超過150 msec。實際上，較佳的是脈衝更短。
對於目前之目的，高驅動電壓(V H1或V H2)被界定為驅動電壓，其足以將像素由高正粒子之顏色狀態驅動至高負粒子的顏色狀態、或反之亦然(看圖2A及2B)。低驅動電壓(V L1或V L2)被界定為驅動電壓，其可為足以將像素由高帶電粒子的顏色狀態驅動至低帶電粒子之顏色狀態(看圖2D及2F)。一般來說，V L的量值(例如，V L1或V L2)小於V H的幅度(例如，V H1或V H2)的50%、或較佳為小於40%。
圖4A說明可使用於實行圖2C及2D之黃色至紅色(高負至低正)轉變的標準波形。在圖4A之波形中，高負驅動電壓(V H2，例如-15V)被施加持續期間t1，以驅動像素朝黃色狀態(看圖2C)。此高負驅動電壓之初始施加係已知為平衡相位，且被包括以確保圖4A的整個波形為直流平衡的。(“直流平衡”一詞於此中意指施加至像素之驅動電壓相對於整個波形上所花費的時間之積分實質上為零)。t1的平衡脈衝可持續達500 msec或更多、例如比1 sec長。然後施加抖動波形(又稱混合波形)，接著施加高負驅動電壓(V H2)持續期間t2，其使像素處於圖2C中所顯示的黃色狀態。期間t2之寬度典型比t1小，例如長達期間的一半，例如約200 ms、或約250 ms、或約500 ms。在圖4A之一些實施例中，抖動脈衝的每一個脈衝可為約80 ms寬，然而更長或更短之脈衝寬度是可接受的。由此黃色狀態，像素藉由施加低正驅動電壓(V L1，例如+3V)持續期間t3而被驅動至紅色狀態，以實行由圖2C至圖2D所顯示的黃色至紅色之轉變。當施加V H2時，期間t2係足以將像素驅動至黃色狀態，且當施加V L1時，期間t3係足以將像素由黃色狀態驅動至紅色狀態。期間t3典型比t2長，例如約300 ms、例如約400 ms，例如約600 ms。可理解的是，圖4A之波形係用於在觀看表面製備紅色的“基本”波形。
於許多工業應用中，例如，如圖4A中所顯示之基本波形係不足以提供藉由使用者所想要的豐富顏色。因此，可重複波形之諸多部分，例如，在施加第一驅動脈衝之前，可重複平衡脈衝及抖動脈衝。於一些實施例中，在波形的重複部分之間可有0V的停頓，亦即平衡、抖動、停頓、平衡、抖動。此外，可將清理脈衝添加至如美國專利案第10,586,499號中所敘述之波形，其全部以引用的方式併入本文中。適合用於達成飽和之紅色狀態的重複波形之範例係顯示在圖4B中。於圖4B的範例中，平衡脈衝t1、抖動脈衝、及預脈衝t2係大致相當於圖4A，但定址脈衝t3已用一系列重複之脈衝t17及t18所取代，如圖4B中所顯示。典型地，脈衝t17係高負脈衝，且具有在20-400 msec之間的脈衝寬度，而t18係具有≥200 msec之脈衝寬度的低正脈衝。此系列脈衝係重複達至少2個週期(N≥2)、較佳係至少4個週期、且更佳係至少8個週期。於每一個驅動週期之後，紅色變得更加強烈。可以對圖4B有許多修改，包括在t17與t18之間提供零伏特的“等待”脈衝，例如，如美國專利案第9,640,119號中所顯示。添加等待脈衝對於同步化相鄰像素之脈衝可為有用的，如下面所敘述。
以類似方式，圖5A及5B說明可使用於實行圖2E至圖2F之黑色至白色(高正至低負)轉變的波形。圖5A之波形係標準波形，而圖5B的波形包括脈衝t19及t20之重複，其係上面所討論的t17及t18之倒換脈衝。在圖5A的波形中，其基本上是圖4A之波形的倒置版本，高正驅動電壓(V H1，例如+15V)作為平衡脈衝被施加持續期間t4。然後施加抖動波形，接著施加高正驅動電壓(V H1)持續期間t5，因此確保像素處於圖2E中所顯示之黑色狀態。由此黑色狀態，像素藉由施加低負驅動電壓(V L2，例如-3V)持續期間t6而被驅動至白色狀態，以實行由圖2E至圖2F中所顯示之黑色至白色的轉變。當施加V H1時，期間t5係足以將像素驅動至黑色狀態，且當施加V L2時，期間t6係足以將像素由黑色狀態驅動至白色狀態。類似地，圖5B基本上是圖4B之波形的倒置版本。
圖6A說明可使用於實行圖2A至2B之黃色至黑色(高負至高正)轉變的標準波形。寬度為t7且具有高負電壓的平衡脈衝在抖動波形之前被遞送。平衡脈衝為整個波形達成直流平衡，且包括抖動脈衝以確保顏色的亮度及純度。於平衡及抖動脈衝之後，如圖6A中所顯示，高正驅動電壓(V H1，例如+15V，+30V)被施加持續期間t8，以在抖動波形之後驅動像素朝黑色狀態。如與紅色(圖4B)及白色(圖5B)的重複波形相比，圖6B中所顯示之黑色重複波形實際上係相當簡單。基本上用寬度為t7的平衡脈衝、抖動脈衝、及連續之高正驅動脈衝t21開始重複波形，以於所想要的像素達成飽和之黑色狀態。典型地，脈衝t21具有在20-400 msec之間的脈衝寬度，而無電壓“靜置”或“等待”期間t22具有≥200 msec之脈衝寬度。重複此系列的脈衝至少2個週期(N≥2)，較佳為至少4個週期且更佳為至少8個週期。於每一個驅動週期之後，黑色變得更加強烈。重要的是，連續式高驅動脈衝之間的等待時間t22並不重要，且其可被調整±40%，以允許黑色波形與其他顏色同步化，如下面所討論。
圖7A及7B說明可使用於實行圖2B至2A之黑色至黃色(高正至高負)轉變的波形。寬度為t9且具有高負電壓之平衡脈衝係在抖動波形之前遞送。平衡脈衝對整個波形達成直流平衡，且包括抖動脈衝以確保顏色亮度及純度。在平衡及抖動脈衝之後，如圖7A中所顯示，施加高負驅動電壓(V H2，例如-15V，-30V)持續期間t10，以於抖動波形之後將像素驅動朝黃色狀態。圖7B類似於圖7A地開始，但以寬度為t23的連續高負脈衝結束，藉由零伏特且具有t24的脈衝寬度之“等待”脈衝隔開。圖7A及7B的波形基本上是圖6A及6B之波形的倒置，且各自脈衝之脈衝寬度係如上面關於圖6A及6B所敘述。
圖8A及8B說明由紅色狀態達成橙色狀態的波形，如用圖2G至2H之轉變所說明。對於大多數部分，圖8A及圖8B的波形係與圖4A及4B之紅色波形完全相同，除了最後脈衝，圖8A中的t11及圖8B中的t25以外，其係截形的高負脈衝，以驅動黃色粒子之一些部分朝觀看表面，以致黃色粒子與業已存在觀看表面的紅色粒子混合。圖8A之最後脈衝t11的寬度典型比t2或t3之寬度短，但與t2的量值及極性相等(相對於0V)。典型地，t11不長於t2之寬度的50%。類似地，圖8B之最後脈衝t25的脈衝寬度比t18之寬度短，但與t17的量值及極性相等(相對於0V)。典型地，t25不長於t18之脈衝寬度的約50%，然而t25典型係與t17一樣長或更長。
圖9A及9B說明由白色狀態達成灰色狀態之波形，如用圖2I至2J的轉變所說明。對於大多數部分，圖9A及圖9B之波形係與圖5A及5B的白色波形完全相同，除了最後脈衝，圖9A中的t12及圖9B中的t26以外，其係截形的高正脈衝，以驅動黑色粒子之一些部分朝觀看表面，以致黑色粒子與業已存在觀看表面的白色粒子混合。圖9A之最後脈衝t12的寬度典型比t5或t6之寬度短，但與t5的量值及極性相等(相對於0V)。典型地，t12不長於t5之寬度的50%。類似地，圖9B之最後脈衝t26的脈衝寬度比t20之寬度短，但與t19的量值及極性相等(相對於0V)。典型地，t26不長於t20之脈衝寬度的約50%，然而t26典型係與t19一樣長或更長。
因此迄今為止所敘述之波形已意欲顯示圖2A-2J中所顯示的六種光學狀態之其中一種，基本上是顯示層中存在的四種粒子之其中一者的顏色，或一個高帶電荷粒子及一個低帶電荷粒子之混合，於此粒子具有相反的極性。將由前文看出，雖然先前敘述之本發明的實施例允許在每一個像素處顯示六種顏色之任何一種，但它們並沒有提供用於可重複地控制每一種顏色的灰階或其飽和度之簡單方法。因此，如果想要的是使用本發明來提供灰階彩色影像，就將需要高頻抖動(面積地調製)顯示器之像素，以提供需要的灰階。例如，可藉由將顯示器之交替像素設置為紅色及白色來顯示非飽和的紅色(粉紅色)。面積調製實際上用增加之灰階數目來換取顯示解析度中的降低(因為個別像素實際上使用作能夠灰階顯示之較大像素的子像素)，而解析度中之損失可藉由增加能在每一個像素顯示之可再現顏色狀態(原色)的數目來限制。
如先前所討論，四粒子電泳介質之主要應用是供使用於數位標牌、諸如電子貨架標籤，在此像素化的影像被使用來向觀看者傳達資訊，諸如價格、數量、產地、或特殊特色，諸如“無麩質”。返回至圖1之系統的橫截面，很明顯的是，當呈現文本、影像等時，將有邊界，於此一個像素是第一種顏色，且鄰接像素係不同顏色。此概念係在圖10中說明，在此第一像素名義上是黑色，用圖6B之波形所驅動，且第二及第三像素名義上是橙色，用圖8B的波形所驅動。因此，每一個連續之像素具有如上所述的有序之粒子組，例如，關於圖2B及2H。
不幸的是，實際上，電泳介質所經歷的電場不僅直接來自電泳介質下方之像素電極，亦來自相鄰之像素電極。在某些情況中，來自鄰接像素的電場線足以造成粒子之錯位，其在多粒子電泳介質中導致顏色變化。此特徵於電泳顯示器的領域中係已知為“模糊現象”，且在圖11中說明此問題，於此最左邊之像素具有已由觀看表面拉回來的少量黑色顏料，而中間像素實際上達成完全不同之顏色，因為由於來自隔壁像素中的高負電荷狀態之電場，黃色粒子係在與它們意欲位置相反的方向中偏移。因為人眼對某些顏色非常敏感，彩色顯示器中之模糊現象可能會使人衰弱。例如，於540 nm(綠色)至580 nm(橙色)的波長之間，有大量可獨立地識別的顏色(琥珀色、檸檬色、金黃色、芥末色、黃綠色、鮮綠色)，且在此區域中之微小顏色偏移尤其吸引人注意。歷史上，已藉由在電極之間添加絕緣結構(看美國專利案第7,388,572號)來減少電泳顯示器中的模糊現象、或藉由使用特殊層來減少電泳顯示器中的模糊現象，特殊層將給定像素發出的定向場線限制為主要是上下、而不是側面。例如，看美國專利案第7,110,163及10,613,407號。
於上述類型之四粒子電泳介質中，在圖11中所說明的情況下，模糊現象最為明顯，亦即其中有與具有高電荷粒子之光學狀態的像素鄰接之混合狀態像素，而高電荷粒子於混合狀態下不存在。對於上面所討論的顏色組，這當黑色像素與橙色像素相鄰時、或當黃色像素與灰色像素相鄰時發生。在這些情況中，混合狀態非常易於遭受來自鄰接像素電極之拉力。因此，橙色狀態會變成紅色，且灰色狀態看起來是黃色。
圖12中顯示有源矩陣測試板的照片，顯示一系列顏色組合。觀看右下角之“可讀性”橫幅，由於圖11中所說明的模糊現象類型，吾人可看到環繞黑色字體之顯著的紅色光暈。此外，整個面板上之文字並不像例如頂級黑白電泳顯示器預期的那樣乾淨。尤其是面板左側上之“a”、“e”、“d”、及“b”的彎曲部分具有斷裂部，在此像素沒有正確地定址。(與下面之圖15比較)。於許多情況下，文字逼真度中的損失對於數字標牌來說將仍然是足夠的，諸如超市之貨架標籤。然而，顏色變化典型更顯著的、尤其是在橙色、黃色及綠色中。
更貼近地觀看鄰接像素之驅動波形，定址脈衝典型如圖13所顯示地遞送，於此像素1被定址為黑色，且像素2被定址為橙色，亦即，如上面關於圖6B及8B所討論。典型的電泳顯示器驅動器具有顏色波形之資料庫，以經過一些預先的幀數遞送至個別像素。在更新影像之過程中，相鄰像素的幀典型未協調，有時候高電壓脈衝重疊，且有時候當高電壓脈衝係相互錯開時。或許更重要的是，亦有時候當一極性之較低電壓定址脈衝與同一極性的較高電壓定址脈衝重疊時，以例如於觀看表面處達成紅色之光學狀態。其結果是，藉由與顯示不同的最後光學狀態之像素相鄰的較低電荷粒子所經歷之脈衝(時間x電壓)將遠非最佳。此外，在圖13的情況中，高帶電荷粒子之最後高電壓定址亦有可能出現在完成橙色波形之後(看虛線框)。
已發現修整鄰接的較高電荷狀態粒子波形並使高電壓脈衝同步化以抵達大約相同之幀，僅此一項就可大大地減少關於顏色變化的模糊現象效果。雖然不是必需，但當第一極性之高電壓脈衝實質上未與同一極性的低電壓脈衝重疊時亦是有益的。圖14中顯示用於鄰接像素之波形的此一修改組。當用協調之波形將圖12的完全相同測試面板定址時，如圖15中所顯示，環繞測試面板之右下方中的“可讀性”之紅色光暈消失，且文字大致上更易於閱讀，如藉由圖15所表明。
因此，本發明提供用於驅動具有四種類型的彩色粒子之電泳顯示器中的鄰接像素之改進方法。尤其是，藉由協調高電壓脈衝以抵達大約同一幀，大幅地減少由於模糊現象而產生的顏色變化。此外，藉由修整使用於處理高度帶電荷粒子狀態之高電壓脈衝，混合狀態的像素中有更少之顏色漂移，並改善顏色的逼真度。
雖然本發明已參考其特定實施例來敘述，但藉由熟諳本技術領域之人員所應該理解，在不脫離本發明範圍的情況下，可做出諸多改變，並可用同等物取代。此外，可進行許多修改，以使特定之情況、材料、組合物、製程、製程步驟或步驟適於本發明的目標及範圍。所有此等修改係意欲在所隨附之請求項的範圍內。
1:像素 2:像素 11:電極層 12:電極層 12a:像素電極 13:第一、觀看表面 14:第二表面 21:共用電極 22a:像素電極 W:白色粒子 Y:黃色粒子 R:紅色粒子 K:黑色粒子 B:藍色粒子 t1~t12,t17~t26:期間 V H1:高正驅動電壓 V H2:高負驅動電壓 V L1:低正驅動電壓 V L2:低負驅動電壓
圖1係經過含有四種不同類型的粒子並能夠顯示四種不同顏色狀態之顯示層的示意性橫截面圖。本發明主要係與非觀看側上之個別控制的像素電極(驅動電極)有關，然而替代之驅動電極係亦適用於本發明。雖然顏色狀態及波形(驅動序列)主要針對高度帶電的正黑色粒子、低度帶電之正紅色粒子、高度帶電的負黃色粒子、及低度帶電之負白色粒子，但本發明不限於此等顏色組，且應該理解，諸多顏料顏色可如所想要地替換，然而諸多電荷狀態的相互作用將保持相同。
圖2A-2J係與圖1之那些者相似的示意性橫截面圖，但說明由於施加特定電荷及極性之驅動序列而導致的粒子位置中之變化。
圖3顯示可使用於本發明的驅動方法中之通用“抖動”波形。當與有源矩陣顯示器一起使用時，每一個週期(+HV至-HV)的時間寬度至少是用於所述顯示器之幀時間的2倍。然而，對驅動電泳介質沒有任何物理限制，且每一個週期之時間寬度可比有源矩陣顯示器之典型更短或更長。
圖4A說明用於四粒子電泳顯示器的基本紅色之驅動波形。
圖4B說明紅色波形的工業實施，其包括一串重複之脈衝。重複的脈衝改進紅色粒子與介質中的其他粒子之分開，導致在觀看表面的更飽和之紅色光學狀態。
圖5A說明用於四粒子電泳顯示器的基本白色之驅動波形。
圖5B說明白色波形之工業實施，其包括一串重複的脈衝。重複之脈衝改進白色粒子與介質中的其他粒子之分開，導致在觀看表面之更飽和的白色光學狀態。
圖6A說明用於四粒子電泳顯示器的基本黑色之驅動波形。
圖6B說明黑色波形之工業實施，其包括一串重複的脈衝。重複之脈衝改進黑色粒子與介質中的其他粒子之分開，導致在觀看表面的更飽和之黑色光學狀態。
圖7A說明用於四粒子電泳顯示器的基本黃色之驅動波形。
圖7B說明黃色波形的工業實施，其包括一串重複之脈衝。重複的脈衝改進黃色粒子與介質中之其他粒子的分開，導致在觀看表面之更飽和的黃色光學狀態。
圖8A說明用於四粒子電泳顯示器的基本橙色之驅動波形。
圖8B說明橙色波形之工業實施，其包括一串重複的脈衝。重複之脈衝改進紅色粒子與介質中的其他粒子之分開，導致在觀看表面的更飽和之橙色光學狀態。
圖9A說明用於四粒子電泳顯示器的基本灰色之驅動波形。
圖9B說明灰色波形的工業實施，其包括一串重複之脈衝。重複的脈衝改進白色粒子與介質中之其他粒子的分開，導致在觀看表面之更飽和的灰色光學狀態。
圖10說明當三個連續像素被定址至黑色、橙色、及橙色時，彩色電泳粒子之理想化布置。圖10沒有考慮到由於相鄰像素被定址至不同的光學狀態之電場中的差異。
圖11(更逼真地)說明當三個連續像素被定址至黑色、橙色、及橙色時，相鄰像素電荷對最終光學狀態之影響。
圖12顯示當驅動波形在相鄰像素中不協調時，本發明的黑色、白色、紅色、黃色電泳顯示器中之測試圖案的照片。
圖13顯示來自鄰接像素之示範性黑色及橙色波形，其中電場脈衝未同步化，且黑色波形未被截斷。
圖14顯示來自鄰接像素的示範性黑色及橙色波形，其中電場脈衝係同步化，並截斷黑色波形，以致其不會與橙色波形之最後脈衝相干擾。
圖15顯示當驅動波形係於相鄰像素中協調時，本發明的黑色、白色、紅色、黃色電泳顯示器中之測試圖案的照片，如圖14中所顯示。
圖16A-16F係與圖2A-2J之那些者相似的示意性橫截面圖，但顯示使用藍色部分透光粒子之顯示裝置中的諸多光學轉變。
圖17A-17F係與圖2A-2J之那些者相似的示意性橫截面圖，但顯示使用紅色部分透光粒子之顯示裝置中的諸多光學轉變。
11:電極層
12:電極層
12a:像素電極
13:第一、觀看表面
14:第二表面
W:白色粒子
Y:黃色粒子
R:紅色粒子
K:黑色粒子

Claims (9)

  1. 一種驅動顯示層之方法，該顯示層設置在包括透光電極的觀看表面及於該顯示層之與該觀看表面相對之側上的第二表面之間，該第二表面包括第一驅動電極及第二驅動電極，該顯示層包括電泳介質，其包含流體及分散在該流體中的第一、第二、第三與第四類型之粒子，其中該第一、第二、第三及第四類型的粒子分別具有彼此不同之第一、第二、第三、及第四光學特性，該第一及第三類型的粒子具有第一極性之電荷，且該第二及第四類型的粒子具有與該第一極性相反之第二極性的電荷，以及該第一及第三類型之粒子未具有相同的電荷量值，而該第二及第四類型之粒子未具有相同的電荷量值，該方法包含以下步驟：(i)將具有高量值及該第一極性之第一電場施加至該第一驅動電極一段持續第一時間期間，以驅動該第一類型的粒子朝該觀看表面，藉此造成該顯示層在該第一驅動電極上方之觀看表面顯示該第一光學特性；(ii)將具有高量值及該第二極性的第二電場施加至該第二驅動電極一段持續第二時間期間，以驅動該第二類型之粒子朝該觀看表面，藉此造成該顯示層於該第二驅動電極上方的觀看表面顯示該第二光學特性，其中該第一電場施加至該第一驅動電極同時該第二電場施加至該第二驅動電極； (iii)在該第一時間期間之後，未將電場施加至該第一驅動電極一段持續第三時間期間；(iv)將具有低量值及該第一極性的第三電場施加至該第二驅動電極一段持續與該第三時間期間重疊之第四時間期間，以驅動該第三類型之粒子朝該觀看表面，藉此造成該顯示層於該第二驅動電極上方的觀看表面顯示該第三光學特性；(v)重複步驟(i)-(iv)；及(vi)將具有與步驟(ii)相同之量值及極性的第四電場施加至該第二驅動電極一段持續第五時間期間，藉此造成該顯示層於該第二驅動電極上方之觀看表面顯示該第二及第三光學特性的混合，同時在該第一驅動電極上方之觀看表面顯示該第一光學特性。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一時間期間比該第三時間期間短。
  3. 如請求項2之方法，其中該第二時間期間比該第四時間期間短。
  4. 如請求項3之方法，其中該第五時間期間比該第一時間期間長，且比該第三時間期間短。
  5. 如請求項1之方法，其中該第三電場的量值小於該第二電場之量值之50%。
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其中該第一時間期間及該第四時間期間在時間上未重疊。
  7. 如請求項1之方法，其中該第一及第三類型的粒子帶負電，且該第二及第四類型之粒子帶正電。
  8. 如請求項7之方法，其中該第一類型的粒子係黃色，該第二類型之粒子係黑色，該第三類型的粒子係白色，且該第四類型之粒子係紅色。
  9. 如請求項1之方法，其中該第一類型的粒子係透光的，該第二類型之粒子係黃色，及該第四類型的粒子係白色，且其中該第一及第三類型之粒子分別係紅色及藍色，或該第一及第三類型之粒子分別係藍色及紅色。
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