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CN106575067B - 彩色显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种每个像素能够显示至少六种高质量的颜色状态的彩色显示装置以及用于这种电泳显示器的电泳流体。不同类型的颗粒呈现不同水平的吸引力以显示不同的颜色状态。

Description

彩色显示装置
技术领域
本发明涉及其中每个像素可以显示多个高质量颜色状态的彩色显示装置，以及用于这种电泳显示器的电泳流体。
背景技术
为了实现彩色显示器，通常使用颜色过滤器。最常见的方法是在像素化显示器的黑色/白色子像素之上附加颜色过滤器以显示红色、绿色和蓝色。当需要红色时，绿色和蓝色子像素变为黑色状态，以使得仅显示红色。当需要蓝色时，绿色和红色子像素变为黑色状态，以使得仅显示蓝色。当需要绿色时，红色和蓝色子像素变为黑色状态，以使得仅显示绿色。当需要黑色状态时，三个子像素都变为黑色状态。当需要白色状态时，三个子像素分别变为红色、绿色和蓝色，结果观看者看到白色状态。
将这种技术用于反射式显示器的最大弊端在于，由于每个子像素具有所需白色状态的大约三分之一的反射率，所以白色状态相当暗。为了补偿这一点，可以增加仅可以显示黑色和白色状态的第四个子像素，以使得白色水平在红色、绿色或蓝色水平损失(其中每个子像素仅占像素面积的四分之一)的情况下加倍。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实现的，从而使得颜色非常浅并且不饱和。通过降低三个子像素的颜色饱和度可以实现类似的结果。即使使用该方法，白色水平通常实质上小于黑白显示器的白色水平的一半，致使其对于诸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的显示装置来说是不可接受的选择。
附图说明
图1示出能够显示不同的颜色状态的显示层。
图2-1至2-7示出如何显示不同的颜色状态。
图3示出单个驱动脉冲。
图4示出脉冲波形。
图5和6示出可替代的驱动方案。
图7示出未与像素电极对齐的显示单元。
具体实施方式
本发明的电泳流体包含分散在介电溶剂或溶剂混合物中的至少六种类型的颗粒。
如图1所示，颗粒可以被称为第一类型的颗粒、第二类型的颗粒、第三类型的颗粒、第四类型的颗粒、第五类型的颗粒和第六类型的颗粒。六种类型的颗粒具有不同的颜色。
应当理解，本发明的范围广泛地涵盖任何颜色的颗粒，只要多种类型的颗粒在视觉上可区分即可。作为示例，六种类型的颗粒可以是白色颗粒(W)、黑色颗粒(K)、红色颗粒(R)、绿色颗粒(G)、蓝色颗粒(B)、青色颗粒(C)、品红色颗粒(M)和黄色颗粒(Y)的任意组合。
除了颜色之外，六种不同类型的颗粒还可以具有其他不同的光学特性，例如光透射、反射率、发光，或者在用于机器读取的显示器的情况下，从可见光范围外的电磁波长的反射率变化的意义而言的伪色。
此外，六种类型的颗粒具有不同的电荷电势水平。例如，六种类型的颗粒可以是高正颗粒、中正颗粒、低正颗粒、高负颗粒、中负和低负颗粒。
应注意，在本申请的上下文中，术语“电荷电势”可与“Zeta电势”互换使用。
可以根据美国专利申请公开No.2014-0011913中描述的方法调整颗粒的电荷极性和电荷电势水平，其内容通过引用整体包含在本文中。
“高正”颗粒和“高负”颗粒的幅值可以相同或不同。同样，“中正”颗粒和“中负”颗粒的幅值可以相同或不同，以及“低正”颗粒和“低负”颗粒的幅值可以相同或不同。
可以根据Zeta电势测量颗粒的电荷电势。在一个实施例中，通过具有CSPU-100信号处理单元的胶体动力学声波筛选器IIM(ESA EN#Attn流通池(K：127))来确定Zeta电势。在测试之前输入仪器常数，例如在样品中使用的溶剂的密度、溶剂的介电常数、溶剂中的声速、溶剂的粘度，所有这些常数在测试温度(25℃)下得到。将颜料样品分散在溶剂(其通常是具有少于12个碳原子的烃流体)中，并稀释至以重量计的5-10％。样品还包含电荷控制剂(17000，从Lubrizol公司、Berkshire Hathaway公司可获得)，电荷控制剂与颗粒的重量比为1:10。测定稀释样品的质量，然后将样品加载到流通池中以测定Zeta电势。
如图所示，显示流体夹在两个电极层之间。电极层中的一个是公共电极(11)，其是在显示装置的整个顶部上延伸的透明电极层(例如，ITO)。另一个电极层(12)是像素电极(12a)的层。
两条竖直虚线之间的空间表示像素。因此，每个像素具有对应的像素电极(12a)
像素电极在美国专利No.7,046,228中描述，其内容通过引用整体包含在本文中。注意，虽然提及了针对像素电极层的使用薄膜晶体管(TFT)背板的有源矩阵驱动，但是本发明的范围涵盖其他类型的电极寻址，只要电极用于所需的功能即可。
还如图1所示，使用本发明的显示流体的显示装置具有两个表面，观看侧上的第一表面(13)和在第一表面(13)的相对侧上的第二表面(14)。因此，第二表面在非观看侧。术语“观看侧”是指观看到图像的一侧。
分散有颗粒的溶剂是透明且无色的。对于高颗粒迁移率，其优选具有约2至约30，更优选约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，例如异链烷烃、十氢化萘(DECALIN)、5-亚乙基-2-降冰片烯、脂肪油、石蜡油、硅流体、例如甲苯、二甲苯、苯基二甲苯基乙烷、十二烷基苯或烷基萘的芳烃；卤化溶剂，例如全氟萘烷、全氟甲苯、全氟二甲苯、二氯三氟甲苯、3,4,5-三氯三氟甲苯、氯代五氟苯、二氯壬烷或五氯苯；以及全氟化溶剂，例如来自St.Paul MN的3M公司的FC-43、FC-70或FC-5060，例如来自美国Portland，Oregon的TCI的聚(全氟环氧丙烷)的包含低分子量卤素的聚合物，例如来自River Edge，NJ的卤烃产品公司的卤烃油的聚(氯三氟乙烯)，例如来自Ausimont的Galden或来自Delaware的DuPont的Krytox油和油脂K-Fluid系列的全氟聚烷基醚，来自Dow-corning的聚二甲基硅氧烷基硅油(DC-200)。
颗粒优选是不透明的。它们可以是没有聚合物壳的初级颗粒。可替代地，每个颗粒可以包含具有聚合物壳的不溶性核。核可以是有机或无机颜料，并且其可以是单核颗粒或者是多个核颗粒的聚集体。颗粒还可以是中空颗粒。
在白色颗粒(W)的情况下，初级颗粒或核颗粒可以是TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、Sb2O3、BaSO4、PbSO4等。
对于黑色颗粒(K)，初级颗粒或核颗粒可以是CI颜料黑26或28等(例如，锰铁氧体黑尖晶石或铜铬黑尖晶石)或炭黑。
对于其它有色颗粒(非白色和非黑色)，初级颗粒或核颗粒可包括但不限于CI颜料PR 254、PR122、PR149、PG36、PG58、PG7、PB28、PB15:3、PY83、PY138、PY150、PY155或PY20。这些是在颜色索引手册，“New Pigment Application Technology”(CMC出版有限公司，1988)和“Printing Ink Technology”(CMC出版有限公司，1984)中描述的常用的有机颜料。具体示例包括Clariant Hostaperm Red D3G 70-EDS、Hostaperm Pink E-EDS、PV fast redD3G、Hostaperm red D3G 70、Hostaperm Blue B2G-EDS、Hostaperm Yellow H4G-EDS、F2G-EDS、Novoperm Yellow HR-70-EDS、Hostaperm Green GNX、BASF Irgazine red L 3630、Cinquasia Red L 4100HD和Irgazin Red L 3880HD；太阳化学酞菁蓝、酞菁绿、苯胺黄或苯胺AAOT黄。
对于其它有色颗粒(非白色和非黑色)，初级颗粒或核颗粒也可以是无机颜料，例如红色、绿色、蓝色和黄色颜料。示例可以包括，但不限于，CI颜料蓝28、CI颜料绿50和CI颜料黄227。
流体中不同类型的颗粒的百分比可以变化。例如，一种类型的颗粒可占电泳流体的体积的0.1％至10％，优选0.5％至5％；另一种类型的颗粒可占流体体积的1％至50％，优选5％至20％；并且每种剩余类型的颗粒可占流体体积的2％至20％，优选4％至10％。
还注意到，六种类型的颗粒可以具有不同的颗粒尺寸。例如，较小的颗粒可以具有约50nm至约800nm的尺寸。较大的颗粒的尺寸可以是较小颗粒的尺寸的约2至约50倍，更优选为约2至约10倍。
本发明的电泳流体包含六种类型的颗粒，并且由于颗粒之间的不同水平的吸引力而显示颜色。
在六种类型的颗粒中，三种类型携带的电荷极性与其他三种类型的电荷极性相反。
示例
以下是示出本发明的示例。在如图2-1至2-7所示的该示例中，黑色颗粒(K)(即第一类型)携带正电荷，而黄色颗粒(Y)(即第二类型)携带负电荷。
蓝色(B)(即第三类型)和红色(R)(即第五类型)颗粒带正电荷；但它们的幅值渐次小于黑色颗粒的幅值，这意味着黑色颗粒是高正颗粒，蓝色颗粒是中正颗粒，而红色颗粒是低正颗粒。
绿色(G)(即第四类型)和白色(W)(即第六类型)颗粒带负电荷；但是它们的幅值渐次小于黄色颗粒的幅值，这意味着黄色颗粒是高负颗粒，绿色颗粒是中负颗粒以及白色颗粒是低负颗粒。
图2-1
在图2-1中，当在像素(2b)上施加高负驱动电压(例如，-15V)足够长的时间段时，产生电场以使得高负黄色颗粒被推向公共电极(21)侧以及使得高正黑色颗粒被拉至像素电极(22a)侧。
低正红色和中正蓝色颗粒也向像素电极移动，但是移动地比高正黑色颗粒更慢，因此，蓝色颗粒在黑色颗粒上方但是在红色颗粒下方，因为蓝色颗粒相比红色颗粒携带更高的电荷电势。黑色颗粒最靠近像素电极侧。
中负绿色颗粒和低负白色颗粒也向公共电极移动，但是移动地比高负黄色颗粒更慢，因此，绿色颗粒在白色颗粒上方但是在黄色颗粒下方，因为绿色颗粒相比白色颗粒携带更高的电荷电势。黄色颗粒最靠近公共电极侧，绿色和白色颗粒隐藏在黄色颗粒下方。结果，在观看侧看到黄色(参见2(a))。
在图2-1中，当在像素2(a)上施加高正驱动电压(例如，+15V)足够长的时间段时，产生正极性的电场，其使得颗粒分布与图2(a)所示的相反，结果，在观看侧看到黑色。
还应注意，图2-1中施加的高驱动电压可以是如图3(a)或3(b)所示的单个脉冲或如图4(a)或4(b)所示的脉冲波形。
脉冲波形具有交替的0V和驱动电压。所涉及的驱动电压的幅值可以与单脉冲方法的驱动电压的幅值相同或不同。可能有10-200个脉冲周期。脉冲波形可以产生更好的颜色性能，因为它可以防止颗粒彼此聚集，颗粒彼此聚集通常导致颗粒层的遮盖能力的降低。
图2-2
在图2-2中，当对图2(a)的像素施加(即，从黄色状态驱动)低正驱动电压(例如，+3V)达足够长度的时间段时，产生电场以使高负黄色颗粒和中负绿色颗粒朝向像素电极(22a)移动，同时高正黑色和中正蓝色颗粒朝向公共电极(21)移动。然而，当它们在像素的中间相遇时，他们明显减慢并保持在那里，因为由低驱动电压产生的电场不足以克服它们之间的吸引力。如图所示，黄色、绿色、黑色和蓝色颗粒以混合状态停留在像素的中间。
在本申请的上下文中，术语“吸引力”涵盖线性依赖于颗粒电荷电势的静电相互作用，并且吸引力可以通过引入其它力来进一步增强，例如范德华力、疏水相互作用等。
另一方面，在低正红色颗粒与高负黄色颗粒和中负绿色颗粒之间以及在低负白色颗粒与高正黑色和中正蓝色颗粒之间也存在吸引力。然而，这些吸引力不如黑色、蓝色、黄色和绿色颗粒之间的吸引力强，因此它们可以被低驱动电压产生的电场克服。换句话说，可以分离低带电颗粒和相反极性的高或中带电颗粒。
此外，由低驱动电压产生的电场足以分离低负白色颗粒和低正红色颗粒，以使红色颗粒向公共电极(21)侧(即观看侧)移动而白色颗粒向像素电极(22a)侧移动。结果看到红色。在这种情况下，白色颗粒最靠近像素电极。
图2-2中的低正驱动电压可以被施加为如图3所示的单个脉冲或如图4所示的脉冲波形。脉冲波形中的驱动电压的幅值可以与单个驱动脉冲的驱动电压的幅值相同或不同。在脉冲波形中，可以有10-200个脉冲周期。
图2-3
在图2-3中，当对图2(b)的像素(即，从黑色状态驱动)施加低负驱动电压(例如，-5V)足够长的时间段时，产生电场以使得高正黑色和中正蓝色颗粒向像素电极(22a)移动，而高负黄色颗粒和中负绿色颗粒向公共电极(21)移动。然而，当它们在像素的中间相遇时，它们明显减慢并保持在那里，因为由低驱动电压产生的电场不足以克服它们之间的吸引力。如所示的，黄色、绿色、黑色和蓝色颗粒以混合状态停留在像素的中间。
同时，在低正红色颗粒与高负黄色颗粒和中负绿色颗粒之间以及在低负白色颗粒与高正黑色和中正蓝色颗粒之间也存在吸引力。然而，这些吸引力不如黑色、蓝色、黄色和绿色颗粒之间的吸引力强，因此它们可以被低驱动电压产生的电场克服。换句话说，可以分离低带电颗粒和相反极性的高或中带电颗粒。
此外，由低驱动电压产生的电场足以分离低负白色颗粒和低正红色颗粒，以使白色颗粒向公共电极侧(即，观看侧)移动而红色颗粒向像素电极侧移动。结果看到白色。在这种情况下，红色颗粒最靠近像素电极。
低负驱动电压可以被施加为如图3所示的单个脉冲或如图4所示的脉冲波形。脉冲波形中的驱动电压的幅值可以与单个驱动脉冲的驱动电压的幅值相同或不同。在脉冲波形中，可以有10-200个脉冲周期。
注意，图2-2中的+3V的幅值不同于图2-3中的-5V的幅值。这是因为，如上所述，中正颗粒携带的电荷的幅值可以不同于中负颗粒携带的电荷的幅值，并且低正颗粒携带的电荷的幅值可以不同于低负颗粒携带的电荷的幅值。
图2-2和2-3的驱动方法可以总结如下：
一种用于电泳显示器的驱动方法，所述电泳显示器包括在观看侧上的第一表面、在非观看侧上的第二表面以及电泳流体，电泳流体夹在公共电极和像素电极层之间，并且包括第一类型的颗粒、第二类型的颗粒、第三类型的颗粒、第四类型的颗粒、第五类型的颗粒和第六类型的颗粒，它们全部分散在溶剂或溶剂混合物中，其中：
(a)六种类型的颜料颗粒具有彼此不同的光学特性；
(b)第一和第二类型的颗粒携带相反的电荷极性；
(c)第三和第五类型的颗粒携带与第一类型的颗粒相同的电荷极性，并且第一类型、第三类型和第五类型的颗粒的幅值逐渐减小；以及
(d)第四和第六类型的颗粒携带与第二类型的颗粒相同的电荷极性，并且第二类型、第四类型和第六类型的颗粒的幅值逐渐减小，
方法包括：
(i)给电泳显示器的像素施加驱动电压或者驱动电压与非驱动电压交替的脉冲波形，其中，像素处于第一类型的颗粒的颜色状态中，并且驱动电压具有与第一类型的颗粒相反的极性，以将所述像素驱动到在观看侧的第六类型的颗粒的颜色状态，或
(ii)给电泳显示器的像素施加驱动电压或者驱动电压与非驱动电压交替的脉冲波形，其中，像素处于第二类型的颗粒的颜色状态，并且驱动电压具有与所述第二类型的颗粒相反的极性，以将所述像素驱动到在观看侧的第五类型的颗粒的颜色状态。
在该驱动方法中，所涉及的驱动电压是低驱动电压。
存在可用于将像素从黑色驱动到白色或者从黄色驱动到红色的替代驱动方案，这些方案在下面的部分中描述。
图2-4
图2-4示出了如何从白色状态(其是带最低负电的颗粒的颜色)驱动至蓝色状态(其是带第二最高正电的颗粒的颜色)。
在一种方案中，给白色状态2(d)下的像素施加中正驱动电压(例如+12V)。施加的电压不足以将高正黑色与高负黄色颗粒分离，但足以使中正蓝色颗粒和中负绿色颗粒从群体脱离。
在该方案中，中正蓝色颗粒和低正红色颗粒向观看侧移动，而红色颗粒移动地比蓝色颗粒更慢，因为红色颗粒携带较低的电荷电势。另外，蓝色颗粒更靠近公共电极侧。结果在观看侧看到蓝色。
中负绿色颗粒和低负白色颗粒向非观看侧移动，而白色颗粒移动地比绿色颗粒更慢，因为白色颗粒携带较低的电荷电势。另外，绿色颗粒更靠近像素电极。结果在像素电极侧呈现绿色。
注意，在该过程中，当白色颗粒越过中间区域中的黑色和黄色颗粒向像素电极移动时，由+12V的中正驱动电压产生的电场足以将低负白色与高正黑色颗粒分离。类似地，当低正红色颗粒从像素电极侧移动到公共电极侧时，可以与高负黄色颗粒分离。
然而，如所述的，因为蓝色颗粒具有比红色颗粒更高的电荷电势并且比红色颗粒移动地更快，并且它们也更靠近于公共电极侧，所以它们在红色颗粒之前到达公共电极侧。结果在观看侧可以看到高质量的蓝色。
这种使用中正驱动电压的单脉冲方法可以以适当的时机产生蓝色状态。单脉冲的驱动时间可以在约100至约2000毫秒的范围内。如果施加脉冲太长时间，红色颗粒将追上观看侧上的蓝色颗粒，这可能导致在蓝色状态中出现一些红色色调。
可替代地，可以通过如图4所示的脉冲波形来实现如图2-4所示的驱动。脉冲波形具有交替的0V和驱动电压。所涉及的驱动电压的幅值可以与单脉冲方法的驱动电压的幅值相同或不同。可能有10-200个脉冲周期。脉冲波形可以产生更好的颜色性能，因为它可以防止蓝色颗粒彼此聚集，颗粒彼此聚集通常导致颗粒层的遮盖能力降低。
图2-5
可替代地，蓝色状态也可以根据图2-5实现。对白色状态2(d)下的像素施加中正驱动电压(例如，+8V)。由所施加的驱动电压产生的电场也不足以将高正黑色与高负黄色颗粒分离，但足以使中正蓝色颗粒从群体分离并向观看侧移动。
如上所述，红色颗粒也向公共电极侧移动，但是比蓝色颗粒更慢。
然而，图2-5提出了由+8V的驱动电压产生的电场不足以将中负绿色颗粒和低负白色颗粒与高正黑色颗粒分离的可能性。结果，当在观看侧看到蓝色状态时，非观看侧可以显示黄色、绿色、白色和黑色的混合色状态。
这种方案是可能的，因为中正蓝色颗粒的幅值与中负绿色颗粒的幅值不同，并且低正红色颗粒的幅值与低负白色颗粒的幅值不同。
该驱动序列还可以通过如图3所示的单脉冲方法或如图4所示的脉冲波形来实现。
还应注意，在图2-4中，在像素电极侧是绿色，而在图2-5中，在像素电极侧是混合色。
还有这些图中未示出的另一种可能性，即，当向2(d)的像素施加正电压时，由于绿色和白色颗粒携带的不同的电荷电势，高正黑色颗粒仅捕获绿色颗粒，而白色颗粒可能从群体脱离并移动到像素电极侧。在该方案中，在像素电极侧是白色。
图2-6
图2-6示出如何从红色状态(其是带最低正电的颗粒的颜色)驱动至绿色状态(其是带第二最高负电的颗粒的颜色)。
在一种方案中，给红色状态2(c)下的像素施加中负驱动电压(例如-10V)。施加的电压不足以将高正黑色与高负黄色颗粒分离，但足以使中负绿色颗粒和中正蓝色颗粒从群体脱离。
在该方案中，中负绿色颗粒和低负白色颗粒向观看侧移动，而白色颗粒移动地比绿色颗粒更慢，因为白色颗粒携带较低的电荷电势。另外，绿色颗粒更靠近公共电极侧。结果在观看侧看到绿色。
中正蓝色颗粒和低正红色颗粒向非观看侧移动，而红色颗粒移动地比蓝色颗粒更慢，因为红色颗粒携带较低的电荷电势。另外，蓝色颗粒更靠近像素电极侧。结果在像素电极侧呈现蓝色。
注意，在该过程中，当红色颗粒越过中间区域中的黑色和黄色颗粒向像素电极移动时，由-10V的中负驱动电压产生的电场足以将低正红色颗粒与高负黄色颗粒分离。类似地，当低负白色颗粒从像素电极侧移动到公共电极侧时，可以与高正黑色颗粒分离。
然而，如所述的，因为绿色颗粒具有比白色颗粒更高的电荷电势并且比白色颗粒移动地更快，并且它们在起始像素2(a)中更靠近公共电极，所以它们在白色颗粒之前到达公共电极侧。结果在观看侧可以看到高质量的绿色。
这种使用中负驱动电压的单脉冲方法可以以适当的时机产生绿色状态。单脉冲的驱动时间可以在约100至约2000毫秒的范围内。如果施加脉冲太长时间，白色颗粒将追上观看侧上的绿色颗粒，这可能导致绿色色调稍浅。
可替代地，可以通过如图4所示的脉冲波形来实现如图2-6所示的驱动。脉冲波形具有交替的0V和驱动电压。所涉及的驱动电压的幅值可以与单脉冲方法的驱动电压的幅值相同或不同。可能有10-200个脉冲周期。脉冲波形可以产生更好的颜色性能，因为它可以防止绿色颗粒彼此聚集，颗粒彼此聚集通常导致颗粒层的遮盖能力降低。
图2-7
可替代地，绿色状态也可以根据图2-7实现。对红色状态2(c)下的像素施加中负驱动电压(例如，-8V)。由所施加的驱动电压产生的电场也不足以将高正黑色与高负黄色颗粒分离，但足以使中负绿色颗粒从群体分离并向观看侧移动。
如上所述，白色颗粒也向公共电极侧移动，但是比绿色颗粒更慢。
然而，图2-7提出了由-8V的驱动电压产生的电场不足以将中正蓝色颗粒和低正红色颗粒与高负黄色颗粒分离的可能性。结果，当在观看侧看到绿色状态时，非观看侧可以显示黄色、蓝色、红色和黑色的混合色状态。
这种方案是可能的，因为中负绿色颗粒的幅值与中正蓝色颗粒的幅值不同，并且低负白色颗粒的幅值与低正红色颗粒的幅值不同。
该驱动序列还可以通过如图3所示的单脉冲方法或如图4所示的脉冲波形来实现。
还应注意，在图2-6中，在像素电极侧是蓝色，而在图2-7中，在像素电极侧是混合色。
还有这些图中未示出的另一种可能性，即，当向2(c)的像素施加正电压时，由于蓝色和红色颗粒携带的不同的电荷电势，高负黄色颗粒仅捕获蓝色颗粒，而红色颗粒可能从群体脱离并向像素电极侧移动。在该方案中，在像素电极侧呈现红色。
总之，图2-4、2-5、2-6和2-7的驱动方法可以总结如下：
一种用于电泳显示器的驱动方法，所述电泳显示器包括在观看侧上的第一表面、在非观看侧上的第二表面以及电泳流体，电泳流体夹在公共电极和像素电极层之间，并且包括第一类型的颗粒、第二类型的颗粒、第三类型的颗粒、第四类型的颗粒、第五类型的颗粒和第六类型的颗粒，它们全部分散在溶剂或溶剂混合物中，其中：
(a)六种类型的颜料颗粒具有彼此不同的光学特性；
(b)第一和第二类型的颗粒携带相反的电荷极性；
(c)第三和第五类型的颗粒携带与第一类型的颗粒相同的电荷极性，并且第一类型、第三类型和第五类型的颗粒的幅值逐渐减小；以及
(d)第四和第六类型的颗粒携带与第二类型的颗粒相同的电荷极性，并且第二类型、第四类型和第六类型的颗粒的幅值逐渐减小，
方法包括：
(i)给电泳显示器的像素施加驱动电压或者驱动电压与非驱动电压交替的脉冲波形，其中，像素处于第六类型的颗粒的颜色状态中，并且驱动电压具有与第六类型的颗粒相反的极性，以将所述像素驱动到在观看侧的第三类型的颗粒的颜色状态，或
(ii)给电泳显示器的像素施加驱动电压或者驱动电压与非驱动电压交替的脉冲波形，其中，像素处于第五类型的颗粒的颜色状态，并且驱动电压具有与所述第五类型的颗粒相反的极性，以将所述像素驱动到在观看侧的第四类型的颗粒的颜色状态。
图2-4、2-5、2-6和2-7所涉及的驱动电压是中驱动电压。
如本示例所示，存在三种水平的正驱动电压(高正、中正和低正)以及三种水平的负驱动电压(高负、中负和低负)。中正驱动电压可以是高正驱动电压的40％至100％，优选50％至90％，以及低正驱动电压可以是高正驱动电压的5％至50％，优选15％至40％。中负驱动电压可以为高负驱动电压的40％至90％，优选为50％至80％，以及低负驱动电压可以为高负驱动电压的10％至90％，优选为30％至70％。
上述的“高”驱动电压(正或负)通常是将像素从一种类型的最高带电颗粒的颜色状态驱动到携带相反电荷的另一种类型的最高带电颗粒的颜色状态所需的驱动电压。在上述示例中，高驱动电压是用于将像素从黑色状态驱动到黄色状态所施加的电压，或反之亦然。
替代驱动方案
图5和图6描绘了一组驱动方案，其用于将像素从黑色状态(其是最高正颗粒的颜色状态)驱动到白色状态(其是最低负颗粒的颜色状态)，或者用于将像素从黄色状态(其是最高负颗粒的颜色状态)驱动到红色状态(其是最低正颗粒的颜色状态)。
如图5所示，在初始步骤中，给像素施加高负驱动电压(V2，例如，-15V)t1的时间以将像素向黄色状态驱动，然后施加正驱动电压(+V1')t2的时间以将像素向红色状态驱动。+V1'的幅值小于V2的幅值。在一个实施例中，+V1'的幅值小于V2的幅值的50％。在一个实施例中，t2大于t1。在一个实施例中，t1可以在20-400毫秒的范围内，而t2可以≥200毫秒。
图5的波形重复至少2个周期(N≥2)，优选至少4个周期，更优选至少8个周期。在每个驱动周期后，红色变得更强。
如图6所示，在初始步骤中，给像素施加高正驱动电压(V1，例如，+15V)t3的时间以将像素驱动至黑色状态，然后施加负驱动电压(-V2')t4的时间以将像素向白色状态驱动。-V2'的幅值小于V1的幅值。在一个实施例中，-V2'的幅值小于V1的幅值的50％。在一个实施例中，t4大于t3。在一个实施例中，t3可以在20-400毫秒的范围内，而t4可以≥200毫秒。
图6的波形重复至少2个周期(N≥2)，优选至少4个周期，更优选至少8个周期。在每个驱动周期后，白色变得更强。
通过这些替代驱动方案实现的白色和红色状态可以用作要驱动到其它颜色状态的像素的起始颜色。例如，图5中实现的红色状态可以被驱动到绿色状态，或者图6中实现的白色状态可以被驱动到蓝色状态，如在前面的部分中所描述的。
图5和6的驱动方法可以总结如下：
一种用于电泳显示器的驱动方法，所述电泳显示器包括在观看侧上的第一表面、在非观看侧上的第二表面以及电泳流体，电泳流体夹在公共电极和像素电极层之间，并且包括第一类型的颗粒、第二类型的颗粒、第三类型的颗粒、第四类型的颗粒、第五类型的颗粒和第六类型的颗粒，它们全部分散在溶剂或溶剂混合物中，其中：
(a)六种类型的颜料颗粒具有彼此不同的光学特性；
(b)第一和第二类型的颗粒携带相反的电荷极性；
(c)第三和第五类型的颗粒携带与第一类型的颗粒相同的电荷极性，并且第一类型、第三类型和第五类型的颗粒的幅值逐渐减小；以及
(d)第四和第六类型的颗粒携带与第二类型的颗粒相同的电荷极性，并且第二类型、第四类型和第六类型的颗粒的幅值逐渐减小，
方法包括如下步骤：
(i)给电泳显示器的像素施加第一驱动电压第一时长以将像素向第二类型的颗粒的颜色状态驱动；
(ii)给像素施加第二驱动电压第二时长，其中，第二驱动电压具有与所述第五类型的颗粒相同的极性和低于第一驱动电压幅值的幅值，以将所述像素从第二类型的颗粒的颜色状态向第五类型的颗粒的颜色状态驱动，以在观看侧呈现；以及
重复步骤(i)和(ii)。
可替代地，方法可以包括如下步骤：
(i)给电泳显示器的像素施加第一驱动电压第一时长以将像素向第一类型的颗粒的颜色状态驱动；
(ii)给像素施加第二驱动电压第二时长，其中，第二驱动电压具有与所述第六类型的颗粒相同的极性和低于第一驱动电压幅值的幅值，以将所述像素从第一类型的颗粒的颜色状态向第六类型的颗粒的颜色状态驱动，以在观看侧呈现；以及
重复步骤(i)和(ii)。
在一个实施例中，第二驱动电压的幅值小于第一驱动电压的幅值的50％。在一个实施例中，步骤(i)和(ii)重复至少2次，优选至少4次，更优选至少8次。
在本发明中，由于通过改变电压水平来控制六种颜色状态，并且每种颗粒类型/颜色可以在特定驱动电压下占据像素面积的100％，因此每种单独颜色状态的亮度并非折中的。这种类型的全色EPD显示器不仅提供非折中的白色和黑色状态，还提供其他颜色(例如红色、绿色和蓝色)的非折中颜色状态。
如所描述的，每个像素可以显示六种颜色状态。如果像素包括三个子像素并且如上所述的每个子像素可以显示六种颜色状态，则可以显示更多的颜色状态。例如，如果所有三个子像素都显示六种颜色状态中的一种颜色，则像素将显示该颜色。此外，如果三个子像素分别显示红色、蓝色和黑色状态，则该像素看起来在品红色状态。如果三个子像素分别显示绿色、蓝色和黑色状态，则该像素看起来在青色状态。如果三个子像素分别显示红色、绿色和黑色状态，则该像素看起来在黄色状态。
可以通过调节驱动波形或图像处理来显示更多的颜色状态。
所述电泳流体被填充在显示单元中。显示单元可以是如美国专利No.6,930,818中所描述的微单元，其内容通过引用整体包含在本文中。显示单元还可以是其他类型的微容器，例如微囊体、微通道或等同物，不管它们的形状或尺寸如何。所有这些都在本申请的范围内。
图7是显示单元阵列的截面视图。如图所示，显示单元(70)和像素电极(72a)不必对准。每个像素(72)可以根据施加在公共电极(71)和相应的像素电极(72a)之间的驱动电压来显示颜色状态。然而，因为显示单元和像素电极未对准，所以显示单元可与多于一个像素电极相关联，这导致显示单元显示多于一种颜色状态的可能性，如图所示。
除了常见的显示应用之外，本发明的显示装置还可以用于装饰目的，例如在服装和配饰(例如，帽子、鞋或腕带)中。
在本发明的另一方面，本发明的流体还可以包括基本上不带电的中性浮力颗粒。
术语“基本上不带电荷”是指不带电荷或携带的电荷小于较高带电颗粒携带的平均电荷的5％的颗粒。在一个实施例中，中性浮力颗粒是不带电的。
术语“中性浮力”是指不随重力上升或下降的颗粒。换句话说，颗粒将漂浮在两个电极板之间的流体中。在一个实施例中，中性浮力颗粒的密度可以与它们所分散于的溶剂或溶剂混合物的密度相同。
显示流体中基本上不带电的中性浮力颗粒的浓度优选在以体积计的约0.1％至约10％的范围内，更优选在以体积计的约0.1％至约5％的范围内。
术语“约”是指在指示值的±10％的范围内。
基本上不带电的中性浮力微粒可以由聚合物材料形成。聚合物材料可以是共聚物或均聚物。
用于基本上不带电的中性浮力颗粒的聚合物材料的示例可以包括但不限于聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚苯胺、聚吡咯、多酚和聚硅氧烷。聚合物材料的具体示例可包括但不限于，聚(五溴苯甲基丙烯酸酯)、聚(2-乙烯基萘)、聚(甲基丙烯酸萘酯)、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(N-苄甲基丙烯酰胺)和聚(甲基丙烯酸苄酯)。
更优选地，基本上不带电的中性浮力颗粒由聚合物形成，所述聚合物不溶于显示流体的溶剂中并且还具有高折射率。在一个实施例中，基本上不带电的中性浮力颗粒的折射率不同于其中分散有颗粒的溶剂或溶剂混合物的折射率。然而，基本上不带电的中性浮力颗粒的折射率通常高于溶剂或溶剂混合物的折射率。在一些情况下，基本上不带电的中性浮力颗粒的折射率可以大于1.45。
在一个实施例中，用于基本上不带电的中性浮力颗粒的材料可以包括芳族部分。
基本上不带电的中性浮力颗粒可以通过聚合技术或物理方法由单体制备，聚合技术例如悬浮聚合、分散聚合、种子聚合、无皂聚合、乳液聚合，物理方法包括反相乳化-蒸发过程。单体在存在分散剂的情况下聚合。分散剂的存在允许聚合物颗粒在期望的尺寸范围内形成，并且分散剂还可以形成物理或化学结合到聚合物颗粒表面的层，以防止颗粒聚集。
分散剂优选地具有(至少八个原子的)长链，其可以使聚合物颗粒在烃溶剂中稳定。这样的分散剂可以是丙烯酸酯封端或乙烯基封端的高分子，这是合适的，因为丙烯酸酯或乙烯基基团可以与反应介质中的单体共聚。
分散剂的一个具体示例是丙烯酸酯封端的聚硅氧烷(Gelest，MCR-M17，MCR-M22)。
另一类型的合适的分散剂是聚乙烯大分子单体，如下所示：
CH3-(-CH2-]3-CH2O-C(＝O)-C(CH3)＝CH2
大分子单体的主链可以是聚乙烯链，整数“n”可以是30-200。这种类型的大分子单体的合成可以参见Seigou Kawaguchi等人的Designed Monomers and Polymers(2000年第3期第263卷)。
如果流体系统被氟化，则分散剂优选也被氟化。
可替代地，基本上不带电的中性浮力颗粒也可以由涂覆有聚合物壳的核颗粒形成，并且壳可以由例如上述的任何聚合物材料形成。
核颗粒可以具有例如TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、CI颜料黑26或28等(例如锰铁氧体黑尖晶石或铜铬黑尖晶石)的无机颜料，或例如酞菁蓝、酞菁绿、苯胺黄、苯胺AAOT黄和喹吖啶酮、偶氮、若丹明、来自Sun Chemical的二萘嵌苯颜料系列、来自Kanto Chemical的汉萨黄G颗粒和来自Fisher的碳等黑等的有机颜料。
在基本上不带电的核-壳中性浮力颗粒的情况下，它们可以通过微囊化方法形成，例如凝聚、界面缩聚、界面交联、套管聚合或基质聚合。
基本上不带电的中性浮力颗粒的尺寸优选在约100纳米至约5微米的范围内。
在本发明的该方面的一个实施例中，添加到流体中的基本上不带电的中性浮力颗粒可以具有与六种类型的带电颗粒中的一种的颜色视觉上大致相同的颜色。例如，在显示流体中，可以存在带电的白色、黑色、红色、黄色、绿色和蓝色颗粒以及基本上不带电的中性浮力颗粒，并且在这种情况下，基本上不带电的中性浮力颗粒可以是白色、黑色、红色、黄色、绿色或蓝色。
在另一个实施例中，基本上不带电的中性浮力颗粒可以具有与六种类型的带电颗粒中的任一种的颜色大致不同的颜色。
流体中基本上不带电的中性浮力颗粒的存在增加了入射光的反射，因此也提高了对比度，特别是它们由反射材料形成的情况下。
还可以通过在六个颗粒流体系统中添加基本上不带电的中性浮力颗粒来改善图像稳定性。基本上不带电的中性浮力颗粒可以填充在电场下由于带电颗粒在电极的表面上过度聚集而产生的间隙中，从而防止带电颗粒由于重力而沉积。
此外，如果基本上不带电的中性浮力颗粒是白色的，则它们可以提高显示器的反射率。如果它们是黑色的，它们可以提高显示器的黑度。
在任何情况下，基本上不带电的中性浮力颗粒不影响流体中的六种类型的带电颗粒的驱动行为。
尽管已经参照本发明的具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的真实精神和范围的前提下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。此外，可以进行许多修改以使特定情况、材料、组合物、工艺、工艺步骤适应本发明的目的、精神和范围。所有这样的修改意图在所附权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种驱动包含电泳介质的电泳显示器的方法，所述电泳介质具有第一观看表面(13)和在第一表面(13)的相对侧上的第二表面(14)，所述电泳介质包括流体和全部分散在所述流体中的第一(K)、第二(Y)、第三(B)、第四(G)、第五(R)和第六(W)类型的颗粒，其中：
(a)六种类型的颗粒(K、Y、B、G、R、W)具有彼此不同的光学特性；
(b)第一(K)、第三(B)和第五(R)类型的颗粒携带一种极性的电荷，第一类型的颗粒(K)的Zeta电势高于第三类型的颗粒(B)的Zeta电势，而所述第三类型的颗粒(B)的Zeta电势高于第五类型的颗粒(R)的Zeta电势；以及
(c)第二(Y)、第四(G)和第六(W)类型的颗粒携带相反极性的电荷，第二类型的颗粒(Y)的Zeta电势高于第四类型的颗粒(G)的Zeta电势，而所述第四类型的颗粒(G)的Zeta电势高于第六类型的颗粒(W)的Zeta电势，所述电泳显示器还包括用于在第一表面(13)和第二表面(14)之间施加电场的部件(11、12a；71、72a)，所述方法包括以任意顺序的如下步骤：
(i)施加第一电场，所述第一电场具有高幅值和将所述第一类型的颗粒(K)向观看表面(13)驱动的极性，从而使得所述介质在所述观看表面(13)显示第一光学特性；以及
(ii)施加第二电场，所述第二电场具有高幅值和将所述第二类型的颗粒(Y)向观看表面(13)驱动的极性，从而使得所述介质在所述观看表面(13)显示第二光学特性；
所述方法的特征在于：
(iii)当在所述观看表面(13)显示所述第二光学特性时，施加第三电场，所述第三电场具有低幅值和将所述第五类型的颗粒(R)向观看表面(13)驱动的极性，从而使得所述介质在所述观看表面(13)显示第五光学特性；
(iv)当在所述观看表面(13)显示所述第一光学特性时，施加第四电场，所述第四电场具有低幅值和将所述第六类型的颗粒(W)向观看表面(13)驱动的极性，从而使得所述介质在所述观看表面(13)显示第六光学特性；
(v)当在所述观看表面(13)显示第六光学特性时，施加第五电场，所述第五电场具有介于所述第一电场和所述第三电场之间的幅值和将所述第三类型的颗粒(B)向观看表面(13)驱动的极性，从而使得所述介质在所述观看表面(13)显示第三光学特性；以及
(vi)当在所述观看表面(13)显示所述第五光学特性时，施加第六电场，所述第六电场具有介于所述第二电场和所述第四电场之间的幅值和将所述第四类型的颗粒(G)向观看表面(13)驱动的极性，从而使得所述介质在所述观看表面(13)显示第四光学特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一至第六电场中至少之一被施加为在非零电场和无电场之间交替的脉冲电场。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三电场的幅值是所述第一电场的幅值的5-50％，和/或所述第四电场的幅值是所述第二电场的幅值的5-50％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第五电场的幅值是所述第一电场的幅值的40-90％，和/或所述第六电场的幅值是所述第二电场的幅值的40-90％。
5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(iii)通过如下来实现：
(i)给所述电泳介质施加第二电场第一时长，以及
(ii)之后给所述电泳介质施加第三电场第二时长；以及
(iii)重复步骤(i)和(ii)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第三电场的幅值小于所述第二电场的幅值的50％。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(i)和(ii)被重复至少4次。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(iv)通过如下来实现：
(i)给所述电泳介质施加所述第一电场第一时长，以及
(ii)之后给所述电泳介质施加所述第四电场第二时长；以及
(iii)重复步骤(i)和(ii)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第四电场的幅值小于所述第一电场的幅值的50％。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，步骤(i)和(ii)被重复至少4次。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一类型的颗粒(K)是黑色的，以及所述第二类型的颗粒(Y)是白色或黄色的。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述六种类型的颗粒(K、Y、B、G、R、W)的光学特性选自黑色、白色、黄色、绿色、蓝色和红色构成的组。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述电泳介质还包括基本上不带电的中性浮力颗粒。
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