CN112384851A - 电光显示器和驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动显示器的驱动方法，该显示器包括具有至少一种类型的着色颜料粒子的电泳材料，该方法包括施加至少一个脉冲对以重置至少一种类型的着色颜料粒子，施加分离脉冲，以及施加第二脉冲对以重置至少一种类型的着色颜料粒子。

Description

电光显示器和驱动方法
相关申请的引用
本申请涉及2018年7月17日提交的美国临时申请62/699,117。
前述申请的全部公开内容通过引用包含于此。
技术领域
本文提出的主题涉及用于电光显示装置的驱动方法。
背景技术
为了实现彩色显示，经常使用彩色滤光片。最常见的方法是在像素化显示器的黑色/白色子像素的顶部上添加彩色滤光片，以显示红色、绿色和蓝色。当期望红色时，绿色和蓝色子像素变成黑色状态，使得显示的唯一颜色为红色。当期望蓝色时，绿色和红色子像素变成黑色状态，使得显示的唯一颜色为蓝色。当期望绿色时，红色和蓝色子像素变成黑色状态，使得显示的唯一颜色为绿色。当期望黑色状态时，所有三个子像素均变成黑色状态。当期望白色状态时，三个子像素分别变成红色、绿色和蓝色，结果，观察者看到白色状态。
这种技术的最大缺点是，由于每个子像素的反射率约为期望的白色状态的三分之一(1/3)，因此白色状态相当暗。为了对此进行补偿，可以添加仅能够显示黑色和白色状态的第四子像素，使得白色水平在牺牲红色、绿色或蓝色水平的情况下加倍(其中，每个子像素现在仅占像素面积的四分之一)。可以通过增加来自白色像素的光来实现更亮的颜色，但这是以牺牲色域为代价而实现的，从而导致颜色非常亮且不饱和。通过减少三个子像素的色彩饱和度可以实现类似的结果。即使使用这些方法，白色水平通常远小于黑白显示的白色水平的一半，这使其成为显示装置(例如，需要良好可读的黑白亮度和对比度的电子阅读器或显示器)不可接受的选择。
发明内容
本文公开的主题涉及用于驱动显示器的驱动方法，该显示器包括具有至少一种类型的着色颜料粒子的电泳材料。一种这样的方法可以包括施加至少一个脉冲对以重置所述至少一种类型的着色颜料粒子，施加分离脉冲，以及施加第二脉冲对以重置所述至少一种类型的着色颜料粒子。
附图说明
将参考以下附图描述本申请的各个方面和实施例。应当理解，附图不一定按比例绘制。出现在多个图中的项目在所有出现的图中均用相同的附图标记表示。
图1示出了根据本文提出的主题的电光显示器的示意性表示；
图2示出了表示图1所示的电光显示器的等效电路；
图3示出了根据本文提出的主题的电光显示器的横截面图；
图4示出了根据本文提出的主题的用于驱动电光显示器的驱动方法的一个实施例；以及
图5示出了根据本文提出的主题的用于驱动电光显示器的驱动方法的另一实施例。
具体实施方式
本发明涉及在暗模式下驱动电光显示器(特别是双稳态电光显示器)的方法，并且涉及用于这种方法的设备。更具体地，本发明涉及当在黑色背景上显示白色文本时，可以允许在这种显示器中减少“重影”和边缘伪影以及减少闪烁的驱动方法。本发明特别地但非排他地旨在与基于粒子的电泳显示器一起使用，其中一种或多种类型的带电粒子存在于流体中，并在电场的影响下移动通过流体以改变显示器的外观。
作为应用于材料或者显示器的术语“电光”，其在此使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是具有第一和第二显示状态的材料，该第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，通过向所述材料施加电场使该材料从其第一显示状态改变到第二显示状态。尽管光学性质通常是人眼可感知的颜色，但它可以是另一种光学性质，例如光透射、反射、发光，或者在用于机器阅读的显示器的情况下，在可见光范围之外的电磁波长的反射率的变化意义上的伪色。
术语“灰色状态”在此使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是介于像素的两个极端光学状态之间的一种状态，但并不一定意味着处于这两个极端状态之间的黑白转变。例如，上文中所涉及的伊英克公司的几个专利和公开申请描述了这样的电泳显示器，其中，该极端状态为白色和深蓝色，使得中间的“灰色状态”实际上为淡蓝色。实际上，如已经提到的，光学状态的改变可以根本不是颜色改变。下文可使用术语“黑色”和“白色”来指代显示器的两个极端光学状态，并且应当被理解为通常包括并非严格的黑色和白色的极端光学状态，例如上面提到的白色和深蓝色状态。下文可使用术语“单色”来表示仅将像素驱动至其两个极端光学状态，而没有中间灰色状态的驱动方案。
下面许多的讨论将集中于通过从初始灰阶(或“灰色调”)至最终灰阶(其可能或可能没有不同于初始灰阶)的转变来驱动电光显示器的一个或多个像素的方法。术语“灰色状态”、“灰阶”和“灰色调”在本文中可互换使用，且包括极端光学状态以及中间灰色状态。由于诸如显示驱动器的帧速率所施加的驱动脉冲的离散性和温度灵敏度的限制，在当前***中的可能灰阶的数目通常是2-16个。例如，在具有16个灰阶的黑白显示器中，通常，灰阶1为黑色且灰阶16为白色；然而，黑色和白色灰阶的指定可以颠倒。在此，灰色调1将用以指定黑色。当该灰色调朝灰色调16(亦即，白色)前进时，灰色调2将是较浅的黑色。
术语“双稳态”和“双稳定性”在此使用的是其在本领域中的传统含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，从而在利用有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续的时间是用于改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。在美国专利No.7,170,670中示出，支持灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，以及一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被恰当地称为是“多稳态”而非双稳态的，但是为了方便，在此可使用术语“双稳态”以同时涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
术语“冲激”在此使用的是其常规含义，即电压关于时间的积分。然而，一些双稳态电光介质用作电荷转换器，并且对于这种介质，可以使用冲激的一种替代定义，即电流关于时间的积分(其等于施加的总电荷)。根据介质是用作电压-时间冲激转换器还是用作电荷冲激转换器，应当使用合适的冲激定义。
术语“波形”将用于表示用于实现从一个特定初始灰阶至特定最终灰阶的转变的整个电压关于时间的曲线。通常，这种波形将包括多个波形元素；其中这些元素基本上是矩形的(即，给定元素包括在一时间段内施加恒定电压)；该元素可以被称为“脉冲”或“驱动脉冲”。术语“驱动方案”表示足以实现特定显示器的灰阶之间的所有可能转变的一组波形。显示器可以利用多于一个驱动方案；例如，前述美国专利No.7,012,600教导，驱动方案可能需要根据诸如显示器的温度或在其寿命期间已经操作的时间等的参数被修改，并且由此显示器可以提供有在不同温度等下使用的多个不同驱动方案。以这种方式使用的一组驱动方案可以被称为“一组相关驱动方案”。如在前述MEDEOD申请中的几个所述，还可以在相同显示器的不同区域中同时使用多于一个驱动方案，并且以该方式使用的一组驱动方案可以被称为“一组同时驱动方案”。
已知几种类型的电光显示器。一种类型的电光显示器是旋转双色构件类型，如在例如美国专利No.5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467以及6,147,791中所述(尽管这种类型的显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但术语“旋转双色构件”优选为更精确，因为在以上提到的一些专利中，旋转构件不是球形的)。这种显示器使用许多小的主体(通常球形或圆柱形的)和内部偶极子，主体包括具有不同光学性质的两个或更多个部分。这些主体悬浮在基质内的填充有液体的液泡内，液泡填充有液体以使得主体自由旋转。显示器的外观通过以下而改变：将电场施加至显示器，由此将主体旋转至各个位置并改变通过观察表面看到的主体的哪部分。这种类型的电光介质通常是双稳态的。
另一类型的电光显示器使用电致变色介质，例如采用纳米致变色(nanochromic)膜形式的电致变色介质，该膜包括至少部分由半导体金属氧化物形成的电极和附着到电极的能够反向颜色改变的多个染料分子；参见例如O'Regan,B.等,Nature 1991,353,737；以及Wood,D.,Information Display,18(3),24(2002年3月)。还参见Bach,U.等,Adv.Mater.,2002,14(11),845。这种类型的纳米致变色膜例如在美国专利No.6,301,038；6,870,657；和6,950,220中也有描述。这种类型的介质也通常是双稳态的。
另一类型的电光显示器是由飞利浦开发的电润湿显示器，其在Hayes,R.A.等人的“Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting”,Nature,425,383-385(2003)中描述。在美国专利No.7,420,549中示出这样的电润湿显示器可被制造成双稳态的。
多年来一直是密集研究和开发的主题的一种类型的电光显示器是基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下移动通过流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可以具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性以及低功耗的属性。然而，这些显示器的长期图像质量的问题已经阻碍了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子易于沉降，从而导致这些显示器的使用寿命不足。
如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该流体是液体，但是电泳介质可以使用气态流体来产生；参见例如Kitamura，T.等,“Electronictoner movement for electronic paper-like display”，IDW Japan，2001，Paper HCS 1-1，和Yamaguchi，Y.等,“Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically”,IDW Japan,2001,Paper AMD4-4)。也参见美国专利No.7,321,459和7,236,291。当这种基于气体的电泳介质在允许粒子沉降的方向上使用时，例如用在介质在垂直平面内布置的指示牌中时，由于与基于液体的电泳介质相同的粒子沉降，这种基于气体的电泳介质容易遭受同样类型的问题。实际上，在基于气体的电泳介质中的粒子沉降问题比基于液体的电泳介质更严重，因为与液体相比，气态悬浮流体的较低的粘度允许电泳粒子更快的沉降。
被转让给麻省理工学院(MIT)和伊英克公司或以它们的名义的许多专利和申请描述了用于封装的电泳以及其他电光介质的各种技术。这种封装的介质包括许多小囊体，每一个小囊体本身包括内相以及包围内相的囊壁，其中所述内相含有在流体介质中的可电泳移动的粒子。典型地，囊体本身保持在聚合物粘结剂中以形成位于两个电极之间的连贯层。在这些专利和申请中描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利No.7,002,728和7,679,814；
(b)囊体、粘结剂和封装工艺；参见例如美国专利No.6,922,276和7,411,719；
(c)包含电光材料的膜和子组件；参见例如美国专利No.6,982,178和7,839,564；
(d)用于显示器中的背板、粘合剂层和其他辅助层以及方法；参见例如美国专利No.7,116,318和7,535,624；
(e)颜色形成和颜色调节；参见例如美国专利No.7,075,502以及美国专利申请公开No.2007/0109219；
(f)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利号No.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；和9,412,314；以及美国专利申请公开No.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；和2016/0180777；
(g)显示器的应用；参见例如美国专利No.7,312,784；和美国专利申请公开No.2006/0279527；以及
(h)非电泳显示器，如在美国专利No.6,241,921；6,950,220；和7,420,549以及美国专利申请公开No.2009/0046082中所述。
许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中围绕离散的微囊体的壁可以由连续相替代，由此产生所谓的聚合物分散型电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的微滴和聚合物材料的连续相，并且在这种聚合物分散型的电泳显示器内的离散的电泳流体的微滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体膜与每个单独的微滴相关联；参见例如前述美国专利No.6,866,760。因此，为了本申请的目的，这样的聚合物分散型电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
一种相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在微囊体内，而是保持在载体介质(通常是聚合物膜)内形成的多个空腔中。参见例如美国专利No.6,672,921和6,788,449，两者均被转让给SipixImaging公司。
虽然电泳介质通常是不透明的(因为，例如在很多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透射通过显示器)并且在反射模式下工作，但许多电泳显示器可以制成在所谓的“快门模式(shutter mode)”下工作，在该模式下，一种显示状态是基本上不透明的，而一种显示状态是光透射的。参见例如美国专利No.5,872,552、6,130,774、6,144,361、6,172,798、6,271,823、6,225,971和6,184,856。类似于电泳显示器但是依赖于电场强度的变化的介电泳显示器可以在类似的模式下工作；参见美国专利No.4,418,346。其他类型的电光显示器也能够在快门模式下工作。在快门模式下工作的电光介质可以用于全色显示器的多层结构；在该结构中，邻近显示器的观察表面的至少一层在快门模式下工作，以暴露或隐藏更远离观察表面的第二层。
封装的电泳显示器通常不受传统电泳装置的聚集和沉降故障模式的困扰并提供更多的有益效果，例如在多种柔性和刚性基板上印刷或涂布显示器的能力。(使用词“印刷”意于包括印刷和涂布的所有形式，包括但不限于：诸如修补模具涂布、狭缝或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布；诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布；凹面涂布；浸渍涂布；喷涂；弯月面涂布；旋转涂布；刷涂；气刀涂布；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积(参见美国专利No.7,339,715)；以及其他类似技术。)因此，所产生的显示器可以是柔性的。另外，因为显示介质可以(使用多种方法)被印刷，所以显示器本身可以被便宜地制造。
其他类型的电光介质也可以用于本发明的显示器中。
基于粒子的电泳显示器的双稳态或多稳态行为和显示类似行为的其他电光显示器(在下文中为方便起见，可将这种显示器称为“冲激驱动显示器”)与常规液晶(“LC”)显示器形成鲜明对比。扭曲向列液晶不是双稳态或多稳态的，而是充当电压转换器，因此，将给定电场施加到这种显示器的像素在像素处产生特定的灰阶，而与先前在像素处上出现的灰阶无关。此外，LC显示器仅在一个方向上驱动(从非透射或“暗”到透射或“亮”)，通过减小或消除电场来实现从较亮状态到较暗状态的反向转变。最后，LC显示器的像素的灰阶对电场的极性不敏感，仅对电场的大小敏感，并且实际上由于技术原因，商用LC显示器通常以频繁的间隔反转驱动场的极性。相反，双稳态电光显示器作为冲激转换器近似地起作用，从而像素的最终状态不仅取决于施加的电场和施加该电场的时间，还取决于施加电场之前的像素的状态。
无论所使用的电光介质是否是双稳态的，为了获得高分辨率的显示，显示器的各个像素必须是可寻址的，且不受相邻像素的干扰。实现该目的的一种方法是提供非线性元件(例如晶体管或二极管)的阵列，且至少一个非线性元件与每个像素相关联，以产生“有源矩阵”显示器。用以寻址一个像素的寻址或像素电极通过相关联的非线性元件连接到适当的电压源。通常，当非线性元件是晶体管时，像素电极连接到晶体管的漏极，且将在下面的描述中假定为这种布置，虽然它本质上是任意的且该像素电极可连接到晶体管的源极。常规地，在高分辨率阵列中，像素可以布置在具有行和列的二维阵列中，以使得任何特定的像素唯一地由一个特定行和一个特定列的交叉点定义。在每列中的所有晶体管的源极连接到单个列电极，而在每行中的所有晶体管的栅极连接到单个行电极；同样的，源极到行和栅极到列的分配是常规的但本质上是任意的，并且如果需要的话可以被颠倒。行电极连接到行驱动器，该行驱动器实质上确保在任何给定时刻仅选择一行，即，向所选择的行电极施加电压，例如以确保在所选择的行中的所有晶体管都是导通的，同时向所有其它的行施加电压，例如以确保在这些未选择的行中的所有晶体管保持不导通。列电极连接到列驱动器，该列驱动器将电压施加至不同的列电极，所述电压被选择以驱动在所选择的行中的像素至它们期望的光学状态。(前面提到的电压是相对于公共前电极，该公共前电极常规地设置在电光介质的与非线性阵列的相对侧上并延伸跨越整个显示器。)在被称为“行地址时间”的预选间隔之后，所选择的行被取消选择，下一行被选择，且在列驱动器上的电压被改变，以使得显示器的下一行被写入。重复该过程，从而以逐行的方式写入整个显示。
应当理解，即使以下提出的各种实施例使用具有微单元的电泳材料来说明根据本文提出的主题的工作原理，但对于具有微囊化粒子(例如颜料粒子)的电泳材料可以容易地采用相同的原理。具有微单元的电泳材料在本文中用于说明而不用于限制。
图1示出了根据本文提出的主题的电光显示器的显示像素100的示意性模型。像素100可以包括成像膜110。在一些实施例中，成像膜110可以是电泳材料层并且本质上是双稳态的。该电泳材料可以包括多个带电的着色颜料粒子(例如，黑色、白色或红色)，其布置在流体中并且能够在电场的影响下移动通过流体。在一些实施例中，成像膜110可以是具有带有带电颜料粒子的微单元的电泳膜。在一些其他实施例中，成像膜110可以包括但不限于封装的电泳成像膜，其可以包括例如带电的颜料粒子。应当理解，以下提出的驱动方法可以容易地用于任一类型的电泳材料(例如，封装的或具有微单元的膜)。
在一些实施例中，成像膜110可以布置在前电极102和后电极或像素电极104之间。前电极102可以形成在成像膜和显示器的前面之间。在一些实施例中，前电极102可以是透明的并且是透光的。在一些实施例中，前电极102可以由任何合适的透明材料形成，包括但不限于氧化铟锡(ITO)。后电极104可以形成在成像膜110的与前电极102相对的一侧上。在一些实施例中，寄生电容(未示出)可以形成在前电极102和后电极104之间。
像素100可以是多个像素中的一个。该多个像素可以布置成行和列的二维阵列以形成矩阵，使得任何特定的像素唯一地由一个特定行和一个特定列的交叉点定义。在一些实施例中，像素的矩阵可以是“有源矩阵”，其中每个像素与至少一个非线性电路元件120相关联。非线性电路元件120可以耦合在背板电极104和寻址电极108之间。在一些实施例中，非线性元件120可以是二极管和/或晶体管，包括但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或薄膜晶体管(TFT)。MOSFET或TFT的漏极(或源极)可以耦合至背板或像素电极104，MOSFET或TFT的源极(或漏极)可以耦合至寻址电极108，并且MOSFET或TFT的栅极可以耦合至驱动器电极106，该驱动器电极106被配置为控制MOSFET或TFT的激活和去激活。(为简单起见，MOSFET或TFT的耦合到背板电极104的端子将被称为MOSFET或TFT的漏极，以及MOSFET或TFT的耦合到寻址电极108的端子将被称为MOSFET或TFT的源极。然而，本领域普通技术人员将认识到，在一些实施例中，MOSFET或TFT的源极和漏极可以互换。)。
在有源矩阵的一些实施例中，每列中所有像素的寻址电极108可以连接到相同的列电极，并且每行中所有像素的驱动器电极106可以连接到相同的行电极。行电极可以连接到行驱动器，该行驱动器可以通过向所选择的行电极施加电压来选择一行或多行像素，所述电压足以激活所选择行中所有像素100的非线性元件120。列电极可以连接到列驱动器，该列驱动器可以在所选择的(激活的)像素的寻址电极106上施加适合于将像素驱动到期望的光学状态的电压。施加到寻址电极108的电压可以相对于施加到像素的前板电极102的电压(例如，大约零伏的电压)。在一些实施例中，有源矩阵中所有像素的前板电极102可以耦合到公共电极。
在使用中，有源矩阵的像素100可以以逐行的方式写入。例如，行驱动器可以选择一行像素，并且列驱动器可以将与像素行的期望的光学状态相对应的电压施加到像素。在被称为“行地址时间”的预选择间隔之后，所选择的行可以被取消选择，另一行可以被选择，并且可以改变列驱动器上的电压，以使得显示器的另一行被写入。
图2示出了根据本文提出的主题的电光成像层110的电路模型，该电光成像层100设置在前电极102和后电极104之间。电阻器202和电容器204可以表示包括任何粘合剂层的电光成像层110、前电极102和后电极104的电阻和电容。电阻器212和电容器214可以表示层压粘合剂层的电阻和电容。电容器216可以表示可以在前电极102和后电极104之间形成的电容，例如，层之间的界面接触区域，诸如成像层和层压粘合剂层之间的界面和/或层压粘合剂层和背板电极之间的界面。横跨像素的成像膜110的电压Vi可以包括像素的残余电压。
在图3中示出了类似于图1所示的成像层110的示例性成像膜310(例如，电泳膜)的横截面图。成像膜310可以包括包围电泳流体的微单元。应当理解的是，本文使用具有微单元的电泳材料来说明本文提出的主题的一般工作原理，其中相同的原理可以用于具有囊体的电泳膜。如图所示，成像膜310可包括分散在介电溶剂或溶剂混合物中的三种类型的颜料粒子。为了便于说明，可以将三种类型的颜料粒子称为白色粒子311、黑色粒子312和着色粒子313，其中着色粒子是非白色和非黑色的。
然而，应当理解，本文提出的主题的范围广泛地涵盖任何颜色的颜料粒子，只要这三种类型的颜料粒子具有视觉上可区分的颜色即可。因此，这三种类型的颜料粒子也可以被称为第一类型的颜料粒子、第二类型的颜料粒子和第三类型的颜料粒子。
还应理解，即使本文使用三粒子***来说明该主题的一般原理，但是相同的原理可以容易地应用于具有不同数量的粒子(例如4粒子、5粒子、6粒子等)的***。
对于白色粒子，它们可以由诸如TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、Sb2O3、BaSO4、PbSO4等的无机颜料形成。对于黑色粒子，它们可以由Cl颜料黑26或28等(例如铁锰黑或铜铬黑)或炭黑形成。
第三类型的粒子可以是诸如红色、绿色、蓝色、品红色、青色或黄色的颜色。用于该类型的粒子的颜料可以包括但不限于CI颜料PR254、PR122、PR149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15：3、PY138、PY150、PY155或PY20。那些是在颜料索引手册“New Pigment ApplicationTechnology”(CMC Publishing Co.Ltd.1986)和“Printing Ink Technology”(CMCPublishing Co.Ltd.1984)中描述的常用有机颜料。具体的示例包括科莱恩(Clariant)的Hostaperm Red D3G 70-EDS、Hostaperm Pink E-EDS、PV fast red D3G、Hostaperm RedD3G 70、Hostaperm Blue B2G-EDS、Hostaperm Yellow H4G-EDS、Hostaperm Green GNX、巴斯夫(BASF)的Irgazine Red L 3630、Cinquasia Red L 4100HD和Irgazin Red L 3660HD；Sun Chemical的酞菁蓝、酞菁绿、苯胺黄或联苯胺黄。
除了颜色之外，第一、第二和第三类型的粒子可以具有其他不同的光学特性，例如光透射、反射、发光，或者在用于机器阅读的显示器的情况下，在可见光范围之外的电磁波长的反射率的变化意义上的伪色。
其中分散有三种类型的颜料粒子的溶剂可以是透明且无色的。对于高粒子移动性，溶剂优选地具有低粘度和在约2至约30范围内、优选地在约2至约15范围内的介电常数。合适的介电溶剂的示例包括烃类，例如异构烷泾溶剂(isopar)、萘烷(DECALIN)、5-亚乙基-2-降冰片烯、脂肪油、石蜡油、硅油；芳族烃，例如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二烷基苯或烷基萘；卤化溶剂，例如全氟萘烷、全氟甲苯、全氟二甲苯、二氯三氟化苯、3,4,5-三氯三氟甲苯、氯五氟苯、二氯壬烷或五氯苯；以及全氟化溶剂，例如来自明尼苏达州圣保罗(St.Paul MN)的3M公司的FC-43、FC-70或FC-5060；低分子量含卤素的聚合物，例如来自俄勒冈州波特兰(Portland,Oregon)的TCI America的聚(全氟环氧丙烷)；聚(三氟氯乙烯)，例如来自新泽西州里弗埃奇区(River Edge,NJ)的Halocarbon Product Corp.的Halocarbon Oils；全氟聚烷基醚，例如来自蒙特公司(Ausimont)的Galden或来自特拉华州(Delaware)杜邦公司(DuPont)的Krytox Oils和Greases K-Fluid系列，来自道康宁(Dow-corning)的基于聚二甲基硅氧烷的硅油(DC-200)。
利用本发明的显示流体的显示层具有两个表面，在观察侧的第一表面316和在第一表面316的相对侧的第二表面317。因此，第二表面在非观察侧上。术语“观察侧”是指观察图像的一侧。
显示流体被夹在两个表面之间。在第一表面316的侧面上，存在公共电极314，其是透明电极层(例如，ITO)，分布在显示层的整个顶部上。在第二表面317的侧面上，存在电极层315，其包括多个像素电极315a。
显示流体填充在显示单元中。显示单元可以与像素电极对准或不对准。术语“显示单元”是指填充有电泳流体的微容器。“显示单元”的示例可以包括如美国专利No.6,930,818中所述的杯状微单元和如美国专利No.5,930,026中所述的微囊体。微容器可以具有任何形状或尺寸，所有这些都在本申请的范围内。
与像素电极相对应的区域可以被称为像素(或子像素)。通过在公共电极和像素电极之间施加电压电位差(或称为驱动电压或电场)来实现与像素电极相对应的区域的驱动。
像素电极可以是具有薄膜晶体管(TFT)背板的有源矩阵驱动***，或者可以是其他类型的寻址电极，只要该电极提供所需的功能即可。
两条垂直虚线之间的间隔表示像素(或子像素)。为简便起见，当在驱动方法中提到“像素”时，该术语也涵盖“子像素”。
在一些实施例中，三种类型的颜料粒子中的两种可以携带相反的电荷极性，第三类型的颜料粒子可以轻微带电。术语“轻微带电”或“较低电荷强度”旨在提及比较强带电粒子的电荷水平小约50％、优选地约5％至30％的粒子的电荷水平。在一个实施例中，可以根据ζ(zeta)电位来测量电荷强度。在一个实施例中，ζ电位由具有CSPU-100信号处理单元、ESA流通池(K：127)的Colloidal Dynamics AcoustoSizer IIM确定。在测试之前输入仪器常数，例如样品中使用的溶剂密度、溶剂的介电常数、溶剂中的声速、溶剂的粘度，所有这些均在测试温度(25℃)下。将颜料样品分散在溶剂(其通常是具有少于12个碳原子的烃类流体)中，并稀释至5-10％(重量)。该样品还含有电荷控制剂(Solsperse
Figure BDA0002883691560000131
可从伯克希尔哈撒韦公司(Berkshire Hathaway company)的路博润公司(Lubrizol Corporation)购买；“Solsperse”是注册商标)，电荷控制剂与粒子的重量比为1:10。确定稀释样品的质量，然后将样品装入流通池(flow through cell)中，以确定ζ电位。
例如，如果黑色粒子带正电，而白色粒子带负电，则着色颜料粒子可以轻微带电。换句话说，在该示例中，由黑色和白色粒子所携带的电荷水平高于由着色粒子所携带的电荷水平。
另外，携带轻微电荷的着色粒子的电荷极性与其他两种类型的较强带电粒子之一所携带的电荷极性相同。
注意，在三种类型的颜料粒子中，优选的是，轻微带电的一种类型的粒子可以具有较大的尺寸。
另外，在本文提出的主题的上下文中，高驱动电压可以被定义为足以将像素从一种极端颜色状态驱动到另一极端颜色状态的驱动电压。如果第一和第二类型的颜料粒子是较高带电粒子，则高驱动电压是指足以将像素从第一类型的颜料粒子的颜色状态驱动到第二类型的颜料粒子的颜色状态的驱动电压，反之亦然。
在实践中，白色颜料粒子311可以带负电，而黑色颜料粒子312带正电，并且两种类型的颜料粒子可以小于着色粒子313。着色粒子313可以携带与黑色粒子相同的电荷极性，但轻微带电。结果，在某些驱动电压下，黑色粒子比着色粒子313移动得更快。
在实践中，可能出现会影响三种颜色状态中的每一种的质量的多个问题。问题之一是黑色和白色状态的染色(tinting)。例如，如果着色粒子是红色，则白色状态可能遭受有红色染色(即高的a*值)的影响，这是由于红色粒子与白色粒子没有良好地分离。尽管白色和红色粒子可以携带相反的电荷极性，但是在白色状态下在观察侧上显示的少量红色粒子会导致红色染色，这会使观察者不愉快。黑色状态也遭受红色染色的影响。尽管黑色和红色粒子携带相同的电荷极性，但具有不同水平的电荷强度。预期较高带电的黑色粒子比较低带电的红色粒子移动的更快，以显示良好的黑色状态，而没有红色染色；但是在实践中，红色染色是难以避免的。
可能出现的第二个问题是重影现象，其可能是由从不同颜色状态驱动到相同颜色状态的像素引起的，并且所得到的颜色状态通常显示L*的差异(即ΔL*)和/或a*的差异(即Δa*)，因为先前的状态具有不同的颜色。
在一个示例中，可以将两组像素同时驱动到黑色状态。从白色状态驱动到黑色状态的第一组像素可以显示L*为15，且从黑色状态驱动到结束黑色状态的另一组像素可以显示L*为10。在该情况中，结束黑色状态的ΔL*为5。
在三色***的另一示例中，三组像素被同时驱动到黑色状态。从红色状态驱动到黑色状态的第一组像素可以显示L*为17，且a*值为7(此处的高a*值也指示颜色染色)。从黑色状态驱动到结束黑色状态的第二组像素可以显示L*为10，且a*值为1。从白色状态驱动到结束黑色状态的第三组像素可以显示L*为15且a*为3。在这种情况下，最严重的重影源于ΔL*为7且Δa*为6。
可能出现的另一个问题是颜色随时间的退化。例如，在约50次图像更新之后，使用具有高电阻密封材料的前平面层压板的显示器可能经历逐渐的颜色退化。这种退化通常不是永久性的，但仍然是容易复现的。
本文提出的主题包括可以对所有上述问题提供改善的驱动方法。换句话说，本文提出的驱动方法不仅可以减少/消除颜色染色(即降低黑色和/或白色状态的a*值)，而且可以减少/消除重影效应(即降低ΔL*和Δa*)，同时提高颜色纯度并减少随时间推移可能发生的颜色退化。
在实践中，减少或消除上述不想要的光学缺陷(例如，颜色染色、重影和颜色退化)的一种方法是在将像素驱动到期望的颜色状态之前“重置”或“预处理”粒子。图4和图5示出了根据本文公开的主题的可用于执行“重置”或“预处理”的驱动方法。
如本文所使用的符号“msec”代表毫秒。
在一些实施例中，粒子的重置或预处理可以包括振动波形，其中这种振动波形可以包括将具有相反极性的驱动脉冲对重复许多周期。例如，如图4所示，振动波形400可以由具有20毫秒的+15V脉冲和20毫秒的-15V脉冲的脉冲对组成，并且这种脉冲对可以重复80次以上，其中该振动波形的总持续时间将超过3200毫秒。
在一些实施例中，振动波形中的每个驱动脉冲可以施加的时间不超过将显示像素从全黑状态驱动到白色状态(或反之亦然)所需的驱动时间的一半。例如，如果将像素从全黑状态驱动到全白状态(或反之亦然)花费了300毫秒，则振动波形可以由正脉冲和负脉冲组成，每个脉冲的施加时间不超过150毫秒。在实践中，通常优选的是，这些脉冲的持续时间较短。
在一些其他实施例中，可能优选的是，振动波形包括一个或多个分离脉冲。这意味着，代替如图4所示重复和连续地施加+15V/-15V脉冲对，可以引入分离脉冲以重置或分离脉冲对。其中本文使用的术语“分离脉冲”是指与上述脉冲对不同的具有恒定电压振幅和极性的脉冲。换句话说，恒定电压脉冲可以设置在重复的+15V/-15V脉冲对之间，并且取决于预期的显示应用，重置或分离脉冲的持续时间可以比+15V/-15V脉冲对更长或更短。例如，+15V/-15V脉冲对可以由20毫秒的+15V脉冲和20毫秒的-15V脉冲组成，总持续时间为40毫秒。其中，分离脉冲的持续时间可以是脉冲对的2倍或3倍或更多倍。优选的是，分离脉冲的持续时间不足够长以将显示像素驱动到极端光学状态(例如，全黑或全白)。在图5所示的一个实施例中，具有多个+15V/-15V脉冲对的振动波形可以被分成8组，利用分离脉冲将这些组分开。在该实施例中，振动脉冲对由+15V脉冲和-15V脉冲组成。
在一些其他实施例中，如上所述的振动波形不必具有均匀地间隔开的脉冲对组。这意味着，振动波形内的每个脉冲对组可以包括不同数量的脉冲对(例如，上述的+15V/-15V脉冲对)。例如，一组可以具有20个脉冲对，而另一组可以具有30个这样的脉冲对。
在又一些其他实施例中，为了优化显示性能的目的，分离脉冲可以具有不同的持续时间。例如，一个分离脉冲可以具有第一持续时间，而同一振动波形内的另一个分离脉冲可以具有与第一持续时间不同的第二持续时间。此外，分离脉冲可以具有不同的电压振幅。例如，第一分离脉冲可以具有第一电压振幅，而同一振动波形内的第二分离脉冲可以具有与第一振幅不同的第二振幅。
还应该理解，如图5所示，分离脉冲可以携带不同的极性。图5示出了具有负极性(例如，负15伏)的分离脉冲510。需要注意的是，分离脉冲可以很好地携带正极性(例如，正15伏)。并且还需要注意的是，振动波形内的分离脉冲可以携带与另一个分离脉冲相反的极性。例如，第一分离脉冲的振幅和极性可以是正15伏，而同一振动波形内的不同分离脉冲的振幅和极性可以是负15伏。类似地，分离脉冲可以具有与另一个分离脉冲不同的电压振幅。例如，一个分离脉冲的振幅可以为正10伏，而第二分离脉冲的振幅可以为15伏。
还应当注意，振动脉冲的持续时间或长度可以取决于电泳材料和/或显示器本身的物理属性。例如，取决于显示器上使用的密封材料的电阻，振动脉冲的持续时间可以增加或减少。
还应注意，在图4和5中，可以缩短振动波形(即，脉冲数量小于某些驱动方法的实际数量)。
在完成具有振动的“重置”或“预处理”后，三种类型的粒子在显示流体中应该处于混合状态。随后，可以将像素驱动到期望的颜色状态(例如，黑色、红色或白色)。例如，可以施加正脉冲以将像素驱动至黑色；可以施加负脉冲以将像素驱动至白色；或者可以施加负脉冲，接着施加较低振幅的正脉冲，以将像素驱动至红色。
当比较具有或不具有本发明的“重置”或“预处理”的驱动方法时，具有本发明的“重置”或“预处理”的方法具有附加的优点，在实现相同水平的光学性能(包括重影)时，波形时间更短。
在实践中，在将像素驱动到期望的颜色状态(例如，红色)之前，如图4和5所示的振动波形之后可以跟随0伏驱动的时间段。
应当注意，图4和5中所示的脉冲对是直流(DC)平衡的，这意味着正脉冲(例如+15伏脉冲)和负脉冲(例如-15伏脉冲)的振幅相等，导致整个振动波形是直流平衡的。如此，由于施加振动波形，不会将过量的电荷引入显示介质(例如，电泳介质)或显示器本身，这可以防止显示性能退化。然而，在一些应用中，直流不平衡脉冲对可用于实现各种目的(例如，更好的粒子分离)。例如，脉冲对可以由+15伏的正脉冲和-10伏的负脉冲组成。并且类似于图4和5所示的主题，由这种脉冲对组成的振动波形也可以包括分离脉冲。在脉冲对和振动波形为直流不平衡的情况下，可以在更新结束时应用电荷放电过程(例如，残余电压放电过程)。在美国专利申请No.15/266,554中更详细地讨论了放电残余电压和电荷的示例性方法，该专利申请的全部内容包含于此。
对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述本发明的特定实施例进行许多改变和修改。因此，前述说明书的全部将被解释为说明性的而非限制性的意义。

Claims (10)

1.一种用于驱动显示器的驱动方法，所述显示器包括具有至少一种类型的着色颜料粒子的电泳材料：
施加至少一个脉冲对以重置所述至少一种类型的着色颜料粒子；
施加分离脉冲，以及
施加第二脉冲对以重置所述至少一种类型的着色颜料粒子。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，所述至少一个脉冲对包括具有正振幅的脉冲和具有负振幅的脉冲。
3.根据权利要求2所述的驱动方法，其中，所述具有正振幅的脉冲和所述具有负振幅的脉冲具有相同的持续时间。
4.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，所述分离脉冲具有比所述至少一个脉冲对更长的持续时间。
5.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，所述至少一个脉冲对具有与所述第二脉冲对不同的持续时间。
6.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，所述脉冲对是直流平衡的。
7.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，所述驱动方法是直流平衡的。
8.根据权利要求2所述的驱动方法，其中，所述分离脉冲具有与所述具有负振幅的脉冲相同的振幅。
9.根据权利要求2所述的驱动方法，其中，所述分离脉冲具有与所述具有正振幅的脉冲相同的振幅。
10.根据权利要求2所述的驱动方法，其中，所述分离脉冲具有与所述具有负振幅的脉冲不同的振幅。
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