專利名稱：用于電泳單元的驅(qū)動方法和電泳設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種比如用在電泳顯示器中的電泳單元。更具 體來說，本發(fā)明涉及一種電泳單元的驅(qū)動方法以及一種適于實現(xiàn)該方 法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
電泳顯示器設(shè)備是雙穩(wěn)態(tài)顯示器技術(shù)的一個例子，其利用受到電 場控制的帶電粒子的移動來提供選擇性的光散射或吸收功能。
在一個例子中，白色粒子懸浮在吸收性液體中，并且可以使用電 場把所述粒子帶到所述設(shè)備的表面。在該位置處，所述粒子可以執(zhí)行 光散射功能，從而使得所述顯示器呈現(xiàn)白色。遠(yuǎn)離頂表面的移動允許 看到所述液體的顏色，例如黑色。在另一個例子中可以有兩種類型的 粒子，例如懸浮在透明流體中的帶負(fù)電的黑色粒子和帶正電的白色粒 子。
電泳顯示器設(shè)備作為其雙穩(wěn)態(tài)(在不施加電壓的情況下可以保持 圖像)的結(jié)果可以實現(xiàn)低功率消耗，并且由于不需要背光或偏光器而 可以實現(xiàn)又薄又亮的顯示器設(shè)備。
電泳顯示器中的另一個重要因素是低成本制造。由于所述設(shè)備可
以由塑料材料制成，因此有可能通過巻到巻(reel-to-reel)制造來降低 成本。對于這種制造來說，期望所述電子設(shè)備僅僅使用單一顯示介質(zhì) 層。低成本要求進一步使得期望采用無源直接驅(qū)動尋址方案。這種顯 示器設(shè)備的最簡單的配置是分段反射顯示器。分段反射電泳顯示器的 功率消耗較低，其具有良好的亮度并且在操作中也是雙穩(wěn)態(tài)的，因此 即使在斷電的情況下也能夠顯示信息。
一種具有無源矩陣的形式并且利用具有一定閾值的粒子的已知的 電泳顯示器包括下電極層、容納懸浮在透明或有色流體中的所迷粒子 的顯示介質(zhì)層以及上電極層。對所述上電極層和/或下電極層中的電極 選擇性地施加偏置電壓，以便控制所述顯示介質(zhì)的與所偏置的電極相 關(guān)聯(lián)的(多個)部分的狀態(tài)。一種類型的電泳顯示器設(shè)備使用所謂的"平面內(nèi)切換"。平面內(nèi) 電泳顯示器利用所述粒子在顯示材料層中的選擇性側(cè)向移動。當(dāng)所述 粒子隨機分散時，其阻擋光通到底層表面，此時看到粒子的顏色。所
述粒子可以是有色的，并且所述底層表面是黑色或白色的；或者所述 粒子可以是黑色或白色的，并且所述底層表面是有色的。
平面內(nèi)切換的一個優(yōu)點是可以把所述設(shè)備適配于反射操作和/或透 射操作。所述粒子可以被移動來產(chǎn)生一個用于光的通道，從而可以實 現(xiàn)反射和透射操作。這就實現(xiàn)了利用背光進行照明的操作，以及通過 環(huán)境光進行照明并且利用反射體的反射操作。所述平面內(nèi)電極被提供 在一塊基板上，或者為彼此相對的兩塊基板提供電極。平面內(nèi)電泳顯 示器設(shè)備可以提供獨立于視角的亮度和顏色。
有源矩陣尋址方案也被用于電泳顯示器。 一般來說，在對于具有 更高對比度比值和許多灰度級的明亮的全彩色顯示器期望有快速圖像 更新時就需要所述有源矩陣尋址方案。這種設(shè)備對于標(biāo)志和告示牌應(yīng) 用特別有意義，以及作為電子櫥窗和環(huán)境照明應(yīng)用中的(像素化)光 源?？梢岳脼V色器來實現(xiàn)顏色，于是所述顯示器像素充當(dāng)灰度設(shè)備。 或者可以通過減色原理來實現(xiàn)顏色，或者同時利用濾色器和減色原理 的組合來實現(xiàn)顏色。
已知的電泳顯示器通常由復(fù)雜的驅(qū)動信號來驅(qū)動。為了把像素從 一個灰度級切換到另一個灰度級，常常首先在重置階段中將其切換到 白色或黑色，并且隨后才將其切換到最終的灰度級?；叶燃壍交叶燃?過渡和黑色/白色到灰度級過渡比黑色到白色、白色到黑色、灰色到白 色或者灰色到黑色過渡更慢并且更加復(fù)雜。
例如，在彩色顯示器中使用具有特征吸收光譜的粒子，并且在驅(qū) 動所述顯示器時可以實現(xiàn)各特征波長下的許多不同的吸收水平。通過 精確地控制品紅色粒子的數(shù)目，例如可以使得所述介質(zhì)的光學(xué)密度在 所述光譜的綠色部分內(nèi)具有許多不同的值，這也被稱作"灰度級"。
(特別被設(shè)置在基于無源矩陣的顯示器中的)電泳單元的一個重大 問題在于尋址及寫入圖像所花費的時間。這部分地是因為像素輸出取 決于所述粒子在像素單元內(nèi)的物理位置，并且把所述粒子移動一定距 離將花費時間，由于所述粒子一般來說移動相對緩慢，因此對所述電 泳單元進行寫入也較緩慢。這在IPEP顯示器中特別成問題，在此類顯示器中，所述粒子比起"平面外，，設(shè)備的情況通常必須移動更長的(平 面內(nèi))距離。
典型的像素尋址/寫入時間范圍對于平面外切換電泳顯示器中的小 尺寸像素是從幾十到幾百毫秒，對于平面內(nèi)電泳顯示器中的更大尺寸 像素則長達幾分鐘。此外，所述粒子的移位速度與所施加的場成比例。 因此在原理上，所施加的場越高，所述尋址/寫入時間就越短，但是并 不總是可以獲得或者可能使用生成這些場的高電壓。
在其最筒單的形式下，電泳像素可以被控制來展現(xiàn)兩種不同顏色，
例如黑色和白色，即1比特顏色。這對于被認(rèn)為需要至少4-6比特灰 度的電子書和電子標(biāo)志來說是不可接受的。當(dāng)前，在可以買到的產(chǎn)品 中所能實現(xiàn)的精確可再現(xiàn)的灰度僅僅是4個。
因此期望按照可再現(xiàn)并且均勻的方式針對多于一種類型的顏料再 現(xiàn)多于1比特顏色。但是這需要對于每個單元控制多于一種類型的粒 子，從而需要更加復(fù)雜的單元(例如包括更多電極的單元)或者具有 不同顏色的多個單元來形式多色像素。在一個已知的實例中，通過層 疊兩個或多個具有不同顏色的單色顯示層來實現(xiàn)多色。但是圖像質(zhì)量 會由于所述層疊而受到損害，或者可能出現(xiàn)視差和/或增大光吸收。
平面內(nèi)電泳顯示器設(shè)備的另 一方面是像素孔徑，即所述單元區(qū)域 的直接對可見輸出有貢獻的部分，其包括諸如對比度、亮度、視角、 色飽和度、視差、莫爾條紋等參數(shù)。希望所述像素的可見區(qū)域盡可能 大。但是由于一個像素中的粒子數(shù)目是固定的，因此在亮狀態(tài)期間必 須把導(dǎo)致暗狀態(tài)的顏料儲存在某處。這是通過存儲電極的方式以像素 孔徑為代價而實現(xiàn)的。
US 20040239613公開了一種電泳顯示器設(shè)備，其包括與觀看側(cè)基 板間隔開并且與之相對的后基板。所述單元位于兩個基板之間的空間 內(nèi)，所述空間填充有透明絕緣遷移液體，其中有兩種類型的帶電粒子。 所述粒子的電荷極性和顏色不同。在每一個單元內(nèi)，所述顯示區(qū)域具 有布置在其中一塊所述基板上的透明顯示電極的形式，并且有兩個收 集電極，所述兩個收集電極分別處在每一塊基板上并且彼此相對。在 US 20040239613中，所述兩種類型的粒子關(guān)于所述基板的表面被側(cè)向 及垂直移動。為了實現(xiàn)多色顯示，US 20040239613公開了把所述單元 層疊起來，其中，所述層疊當(dāng)中的每一個單元具有不同著色的粒子。由于顯示電極覆蓋所述像素的可見區(qū)域，因此這不可避免地會導(dǎo)致增 大視差、莫爾條紋以及光吸收，從而導(dǎo)致較不明亮的像素。這還會導(dǎo) 致更加復(fù)雜并且更加昂貴的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是克服或者至少減輕先有技術(shù)中的問題。本發(fā) 明的一個具體目的是通過控制至少兩種不同類型的粒子來高效地并且 較為快速地驅(qū)動電泳單元。
本發(fā)明由所附獨立權(quán)利要求限定。在從屬權(quán)利要求、下面的描述 和附圖中闡述了優(yōu)選實施例。
因此，根據(jù)笫一方面，可以從下面的描述中明顯看出的上述和其 他目的是通過一種用于電泳單元的驅(qū)動方法來實現(xiàn)的，所述單元包括 第一存儲電極、第二存儲電極、第一目標(biāo)區(qū)域電極、第二目標(biāo)區(qū)域電 極、第一種類型的粒子以及第二種類型的粒子，所述第二種類型的粒 子具有與所述第一種類型的粒子相反的電荷極性，所述目標(biāo)區(qū)域電極
和在所述目標(biāo)區(qū)域電極之間延伸的區(qū)域形成目標(biāo)區(qū)域，每一個所述存
儲電極位于所述目標(biāo)區(qū)域外部，所述方法包括在重置階段中，施加 電極控制信號，從而使得所述第一和第二種類型的粒子被重置到所述 單元內(nèi)的確定的重置位置處；在第一寫入階段中，施加電極控制信號， 從而使得所述第一種類型的粒子被移到和/或移出其中 一個所述存儲電 極，從而令所述第一種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量發(fā)生改變， 并且所述第二種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量得到保持；在第 二寫入階段中，施加電極控制信號，從而使得所述第二種類型的粒子 被移到和/或移出其中一個所述存儲電極，從而令所述第二種類型的粒 子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量發(fā)生改變，并且所述第一種類型的粒子被 保留在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)；以及在擴散階段中，施加電極控制信號，從 而使得位于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的所述第一和第二種類型的粒子分布并混 合在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。
根據(jù)笫二方面，可以從下面的描述中明顯看出的上述和其他目的 是通過一種電泳設(shè)備來實現(xiàn)的，所述電泳設(shè)備包括至少 一個電泳單元， 所述單元包括第一存儲電極、第二存儲電極、第一目標(biāo)區(qū)域電極、第 二目標(biāo)區(qū)域電極、第一種類型的粒子以及第二種類型的粒子，所述第
9二種類型的粒子具有與所述第一種類型的粒子相反的電荷極性，所述
每一個所述存儲電極位于所述目標(biāo)區(qū)域外部，所述設(shè)備還包括用于控 制所述至少一個電泳單元的電極電勢的控制器，所述控制器適于執(zhí)行
以下操作在重置階段中，施加電極控制信號，從而使得所述第一和 第二種類型的粒子被重置到所述單元內(nèi)的確定的重置位置處；在第一 寫入階段中，施加電極控制信號，從而使得所述第一種類型的粒子被 移到和/或移出其中一個所述存儲電極，從而令所述第一種類型的粒子 在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量發(fā)生改變，并且所述第二種類型的粒子在所 述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量得到保持；在第二寫入階段中，施加電極控制信 號，從而使得所述第二種類型的粒子被移到和/或移出其中一個所述存 儲電極，從而令所述第二種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量發(fā)生 改變，并且所述第一種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量得到保持； 以及在擴散階段中，施加電極控制信號，從而使得位于所述目標(biāo)區(qū)域 內(nèi)的所述第一和第二種類型的粒子分布并混合在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)注意到，粒子的"數(shù)量"在這里也可以包括0個粒子。所述 兩種電性相反的粒子類型連同每一種類型的雙電極允許在移動一種類 型的同時把另一種類型保持在所述目標(biāo)區(qū)域的內(nèi)部以及外部。這就使 得有可能在每一個寫入階段中保持對不被移到/移出所述目標(biāo)區(qū)域的該 類粒子的控制。
除了所述重置階段之外的所有階段都是基于把粒子移到/移出確定 位置，這正是所述重置階段的主要原因，即允許執(zhí)行其他階段。所述 重置階段中的確定位置例如可以是令一種類型的粒子處在每一個所述 存儲電極處、全部兩種類型處在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)、 一種類型處在每一 個目標(biāo)區(qū)域電極處、 一種類型處在一個存儲電極處并且另一種類型處 在一個目標(biāo)區(qū)域電極處。還有可能的情況是例如一種類型的粒子的一 定數(shù)量處在存儲電極處，剩余的該類粒子處在目標(biāo)區(qū)域電極處等。
所述寫入階段僅僅涉及到把粒子移到或移出所述目標(biāo)區(qū)域，而不 要求必須把所述粒子移到某個精確位置處或者擴散在該區(qū)域內(nèi)。全部 兩種類型的電子例如都可以被移動到最近的目標(biāo)區(qū)域電極。因此所述 粒子在全部兩個寫入階段期間被移動的距離可以較短，從而可以較為 快速地執(zhí)行所述寫入階段。此外，例如與對于所述粒子僅僅使用一個較大的目標(biāo)(或顯示)電極的情況相比，所述目標(biāo)區(qū)域電極之間的區(qū) 域允許所述電極之間的具有低吸收的透明孔徑。
所述存儲電極可以位于所述目標(biāo)區(qū)域的相同側(cè)，所述第一存儲電
極的位置可以最接近所述目標(biāo)區(qū)域，并且所述方法可以進一步包括 在所述第一寫入階段中，可以把所述第一種類型的粒子移到和/或移出 所述笫一存儲電極；在所述寫入階段之間的交換階段中可以施加電極 控制信號，從而把所述第一存儲電極處的任何第一種類型的粒子交換 到所述第二存儲電極處；以及在所述第二寫入階段中，可以把所述第 二種類型的粒子移到和/或移出所述第一存儲電極。
在所述第一寫入階段期間利用所述最近的存儲電極把粒子移到和/ 或移出所述目標(biāo)區(qū)域可以促進所述第一寫入階段的快速執(zhí)行。在所述 交換階段中，所述第一種類型的粒子被移動到所述第二存儲電極，以 便空出所述第一存儲電極以供在所述第二寫入階段期間使用。在所述 第二寫入階段中，所述第二種類型的粒子被移到/移出所述第一存儲電 極，因此所述第二種粒子將依照與所述第一種類型的粒子在所述第一 寫入階段中所移動的相同短距離移到/移出所述目標(biāo)區(qū)域，這也將允許 快速的第二寫入階段。
如果所述笫一和第二種類型的粒子都不具有在移動所述粒子時所 利用的閾值屬性，則可以有利地把所述"相同側(cè)存儲，，電極布局與位 于所述第一存儲電極與目標(biāo)區(qū)域之間的單一門控電極相組合。由其中 一個所述存儲電極所支持的所述單一門控電極允許在所述寫入階段期 間同時控制全部兩種粒子類型。例如當(dāng)所述存儲電極位于所述目標(biāo)區(qū) 域的每一側(cè)并且所述粒子沒有閾值屬性時，通常將需要兩個門控電極。
所述第二寫入階段期間的控制信號可以是所述第一寫入階段期間 的控制信號的反轉(zhuǎn)形式。這可以被利用來簡化所述控制信號的生成，
的存儲電極相結(jié)合而實現(xiàn)。
所述存儲電極可以位于所述目標(biāo)區(qū)域的相對側(cè)，并且在所述第一 寫入階段中，所述第一種類型的粒子可以被移到或移出所述第一存儲 電極；在所述第二寫入階段中，所述第二種類型的粒子可以被移到或 移出所述第二存儲電極。粒子從相對側(cè)被移到/移出所述目標(biāo)區(qū)域，這 意味著全部兩種類型的粒子在所述寫入階段期間可以移動相等的短距離，而無需例如所述寫入階段之間的附加的交換階段。
所述單元可以進一步包括位于其中一個所述存儲電極與所述目標(biāo) 區(qū)域之間的門控電極，其中，在至少其中一個所述寫入階段中，可以 施加電極控制信號從而把所述門控電極設(shè)置到保持不被移到/移出所述 存儲電極的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量的電勢。
在至少其中一種類型的粒子不具有閾值屬性時，門控電極是特別 有意義的。但是應(yīng)當(dāng)注意到，在一種或多種類型的粒子具有閾值屬性 時也可以使用門控電極。使用門控電極使得所述方法更加通用。
在所述擴散階段中，可以通過切換施加在所述目標(biāo)區(qū)域電極之間 的電壓的極性在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)分布并混合該目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的粒子。擴 散所述粒子通常是為了實現(xiàn)所述粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的均勻且同質(zhì) 的分布，可以通過上述類型的控制使得所述擴散變得更快。在這里所 利用到的事實是，施加在所述目標(biāo)區(qū)域上的電場在相反的方向上影響 帶相反電荷的兩種類型的粒子。例如，當(dāng)每一種粒子類型在所述擴散 階段的開頭主要位于每一個所述目標(biāo)區(qū)域電極處時，極性切換將導(dǎo)致 把所述粒子朝向彼此驅(qū)動并且將其擴散在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。
在至少其中一個所述寫入階段的至少一部分期間，可以按照在笫 一控制信號電平與第二控制信號電平之間交替的電壓脈沖的形式來施 加所述控制信號。所述交替脈沖允許更好地控制所述粒子移動，這可 以通過由電流體力學(xué)流所導(dǎo)致的負(fù)面效應(yīng)的減少來解釋。所述脈沖允 許更好地控制所述粒子的子數(shù)量，其可以被劃分在去到/來自所述目標(biāo) 區(qū)域的"包"中，所述"包，，又可以被用來例如實現(xiàn)灰度或色調(diào)。
所述第一控制信號電平可以允許所述粒子移到或移出所述目標(biāo)區(qū) 域，所述第二控制信號電平可以防止所述粒子移到或移出所述目標(biāo)區(qū) 域。
被移到或移出所述目標(biāo)區(qū)域的粒子數(shù)量可以由所述交替脈沖的占 空比和/或幅度和/或頻率和/或數(shù)目來決定。
所述單元可以進一步包括一種附加類型的帶電粒子，在其中被移 到和/或移出其中一個所述存儲電極的第一或第二種類型的粒子與所述 附加類型的粒子具有相同極性的寫入階段中，施加所述電極控制信號， 從而使得所述附加類型的粒子也被移到和/或移出其中一個所述存儲電 極，從而改變其在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量。與所述第一或第二種類型的粒子(其與所述附加類型的粒子具有 相同極性)相比，所述附加類型的粒子的有效電泳遷移率可以顯著不
同，優(yōu)選地相差2倍或更多。
與所述第一或第二種類型的粒子(其與所述附加類型的粒子具有 相同極性)相比，所述附加類型的粒子的閾值屬性可以不同。
例如，在所述附加類型的粒子具有閾值屬性時所述第一或第二種 類型可以沒有閾值屬性，在所述第一或第二種類型具有閾值屬性的同 時所述附加類型可以沒有閾值屬性，所述附加類型的閾值水平可以不 同于所述第一或第二種類型的閾值水平，等等。
應(yīng)當(dāng)注意到，所述第一和第二寫入階段都可以包括附加類型的粒 子，即在每一個單元內(nèi)包括2種類型的粒子，并且在一個單元內(nèi)總共 包括4種不同類型的粒子。因此可以把單一單元控制成在所述目標(biāo)區(qū) 域內(nèi)提供4種不同粒子類型的任意組合，從而利用與這些粒子類型相 聯(lián)系的不同屬性的組合。例如，如果所述設(shè)備是顯示器設(shè)備并且所述 粒子是具有不同顏色的顏料，則單一單元可以提供4種不同顏色分量 的任意組合，比如YMCK (實際上是3個顏色分量YMC和1個亮度 分量K)。這可以有利地與還能夠在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)提供每一種粒子 類型的不同數(shù)量的單元(即還可以為之單獨控制每一種粒子類型的屬 性的效果或影響的單元)相組合。例如，在所述顏料粒子的情況下， 如果還可以在不同色調(diào)或灰度下提供每一種顏色，則所述單元可以提 供全色覆蓋，從而這種單元可以形成全色顯示器或其一部分。所述電 極之間的粒子傳輸可以在一個平面內(nèi)進行，因此所述單元可以是平面 內(nèi)電'泳單元。
所述電極之間的粒子傳輸可以在一個平面內(nèi)進行，因此所述單元 可以是平面內(nèi)電'泳單元。
可以把多個單元設(shè)置成陣列中的各行和各列，每一個單元內(nèi)的至
少其中一個所述電極可以是僅與被設(shè)置于同一行中的其他單元共享的 行電極，并且每一個單元內(nèi)的至少其中一個所述電極可以是僅與被設(shè) 置于同一列中的其他單元共享的列電極，其中所述方法可以進一步包 括通過施加電極控制信號來選擇將經(jīng)歷所述第一和第二寫入階段的 單元，其中使得該單元的行電極和列電極的電極控制信號不同于被施 加到將不經(jīng)歷所述寫入階段的單元的行電極和列電極的電極控制信號。
在所述重置階段和擴散階段中，所述陣列中的所有單元可以都有 相同的電極控制信號。此外，所述交換階段期間的控制信號可以被并 行施加并且可以對于所述陣列內(nèi)的所有單元都是相同的，而不管所述 單元是否將被寫入或者已被寫入。這就使得有可能較快地執(zhí)行這些階 段，至少與其中在所有行內(nèi)都有必須被尋址的單元的寫入階段相比是
這樣的，在后一種情況下必須按照連續(xù)逐行方式來處理。
所述陣列可以具有無源矩陣的形式。使用無源矩陣?yán)鐝某杀竞?br> 制造的觀點來看是很有吸引力的，所述方法與被設(shè)置在這種矩陣中的
單元相容并且可以有利地操作在此類單元上。
所述設(shè)備可以是電泳顯示器設(shè)備、電泳透鏡、電泳給料設(shè)備或者
濾光設(shè)備。所述電泳顯示器設(shè)備可以具有電子紙張、電子標(biāo)志設(shè)備、
電子價簽或者電子告示牌的形式，在這里僅僅舉出幾種應(yīng)用。


下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各實例，其中
圖la示意性地示出了對應(yīng)于無源矩陣形式的電泳單元的電極布局。
圖lb示意性地示出了對應(yīng)于圖la的設(shè)備電極布局的電泳單元的 電極布局。
圖lc示意性地示出了對應(yīng)于電泳單元的替換電極布局。 圖2是用于說明一個驅(qū)動方法實施例中的不同階段期間的電極電 勢和電荷傳送的一個實例。
圖3是描述根據(jù)一個實施例的驅(qū)動方法的流程圖。 圖4是已調(diào)電極電勢的一個示意性實例。
圖5a示意性地示出了一種類型的粒子在對應(yīng)于電極電勢的不同調(diào) 制水平的不同控制字下的數(shù)量改變。
圖5b示出了圖5a的曲線和對應(yīng)于具有不同電泳遷移率的另一種 粒子類型的相應(yīng)曲線。
應(yīng)當(dāng)注意到，這些圖是示意性的而非按比例繪制的。為了附圖的 清楚和方便起見，這些圖的各部件的相對維度和比例在尺寸上被夸大 或縮小。
具體實施例方式
圖la示意性地示出了包括電泳單元的電泳設(shè)備的電極布局。將在 下面聯(lián)系圖2描述的根據(jù)一個實施例的方法適于在該設(shè)備上操作。
由于在下面將主要把顯示器設(shè)備用作實例，因此也可以把目標(biāo)區(qū) 域和目標(biāo)區(qū)域電極分別可互換地稱作顯示或觀看區(qū)域和顯示或觀看電 極。出于相同的原因，還可以把單元可互換地稱作像素單元或者簡稱 為像素，并且可以把粒子可互換地稱作顏料粒子或者簡稱為顏料(指 代顯示器設(shè)備中的粒子的提供顏色的效應(yīng))。
雖然僅僅對于圖1中的一個單元20闡述了附圖標(biāo)記，但是應(yīng)當(dāng)理 解，所示出的布局包括被設(shè)置在2行和3列中的6個單元20。每一個 單元20包括電荷極性相反的至少兩種類型的粒子的懸浮液、第二目標(biāo) 區(qū)域電極30、第一目標(biāo)區(qū)域電極28、門控電極26、第一存儲電極24 以及第二存儲電極22。在圖la中主要垂直延伸的電極具有與水平電極 平行的水平部分。因此，圖la的各單元20僅僅包括平行的電極部分。
所述第一 24和第二 22存儲電極在面積和尺寸上可以是相同的， 但是不是必需的。當(dāng)所述笫二存儲電極位于所述第一存儲電極與像素 壁之間時該第二存儲電極的尺寸可以較小，這是因為當(dāng)可以通過所述 第一存儲電極把粒子保持在該第一存儲電極與所述像素壁之間的適當(dāng) 位置處時，所述粒子不必位于所述第二存儲電極上。
此外，當(dāng)所述粒子類型的數(shù)量和/或類型例如由于所述顏料的不同 光學(xué)屬性而不同時，所述存儲電極的尺寸可以不同。
在顯示器設(shè)備的情況下，所述粒子類型通常是具有不同顏色的顏 料粒子。所述顏料流體(即所述粒子懸浮液)可以(但是不必需)包 含相同數(shù)量的全部兩種粒子類型。
出于方便呈現(xiàn)的原因，圖lb示出了單元20的主要部分，其中所 述電極按照平行的方式在兩個單元壁20a、 20b之間對準(zhǔn)。
所述目標(biāo)區(qū)域電極28、 30以及其間的空間構(gòu)成目標(biāo)區(qū)域31。在這 里，兩個相鄰電極之間的最大距離是第二目標(biāo)區(qū)域電極30與第一目標(biāo) 區(qū)域電極2 8之間的距離。特別當(dāng)所述電泳單元是顯示器設(shè)備中的像素 單元時期望有較大的目標(biāo)區(qū)域31，其允許所述目標(biāo)區(qū)域電極之間的較 大孔徑。所述顯示區(qū)域內(nèi)的顏料粒子的類型和數(shù)量決定所述像素的光
15學(xué)外觀，比如顏色、亮度等等。
應(yīng)當(dāng)注意到，這里所提到的目標(biāo)區(qū)域可以對應(yīng)于用在顯示器應(yīng)用 中的像素單元內(nèi)的顯示區(qū)域，但是所述顯示區(qū)域就其實際上可見的含
義來說通常僅僅指代所述目標(biāo)區(qū)域電極之間的空間內(nèi)的區(qū)域，以避免 由所述目標(biāo)區(qū)域電極本身造成干擾。
在所述單元壁20a、 20b旁邊的電極(在這里是第二目標(biāo)電極30 和第二存儲電極22)在整體上或者部分地分別可以是對應(yīng)的單元壁的 一部分或者被集成在其中。把電極與像素壁相組合的一個有利的原因 在于允許更大的顯示區(qū)域31。
在圖lb的布局的一種示例性實現(xiàn)方式中，在分開的像素壁和電極 的情況下，200nm的孔徑(即所述目標(biāo)電極之間的區(qū)域)代表總像素 的大約42%(圖lb中的比值WA/WC)。在另一種示例性實現(xiàn)方式中， 在所述第二存儲電極被集成在所述像素壁中的情況下，240nm的孔徑 代表總像素的大約50%?？傁袼孛娣e對于全部兩種示例性實現(xiàn)方式都 是相同的。
圖lc示出了另一種電極布局，其中所述電極按照平行的方式在兩 個單元壁120a、 120b之間對準(zhǔn)。在這里，目標(biāo)區(qū)域131的每一側(cè)有一 個存儲電極122、 124，并且一個門控電極126a、 126b把每一個存儲電 極與所述目標(biāo)區(qū)域分隔開。
應(yīng)當(dāng)注意到，在下面將使用圖la-lc中的電極布局作為參考，所 述布局僅僅是作為實例給出的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，將要給出 的方法還適于在具有其他電極布局的設(shè)備上進行操作，比如在所移動 的粒子具有閾值屬性時沒有門控電極的電極布局。此外， 一個或多個 單元的形狀和尺寸可以不同于所述實例，并且在相同的設(shè)備中可以存
在多個具有不同尺寸和形狀的像素。
圖2是用于說明針對電泳設(shè)備的驅(qū)動方法的不同階段期間的電極 電勢和電荷傳送的一個實例，其中所述電泳設(shè)備包括無源矩陣形式的
各單元。在每一個階段中都示出了至少一個電泳單元，其包括對應(yīng)于 結(jié)合圖la- lb描述的電極的電極集合。圖2中所示出的每一個單元都 是用于說明該單元內(nèi)的電性相反的兩種類型的粒子的不同位置。所述 兩種類型是帶正電的第一類型32和帶負(fù)電的第二類型33。在圖2中的 每一個電極處示出了導(dǎo)致所述粒子位置的示例性電極電勢。應(yīng)當(dāng)注意到，出于舉例的目的，從所述電勢所導(dǎo)致的所述電極之間的電壓極性 比精確的電勢值更具相關(guān)性。在商業(yè)應(yīng)用中，所述電勢通常是幾伏特， 但是所能夠使用以及所期望使用的精確電勢必須是在逐事例的基礎(chǔ)上 確定的，并且將取決于具體應(yīng)用、粒子類型等等。
在所繪制出的與圖2中的每一個單元相交的虛線右側(cè)是包括所述 目標(biāo)區(qū)域電極28、 30的目標(biāo)區(qū)域31。在所述虛線左側(cè)是門控電極26、 第一存儲電極24以及第二存儲電極22。
當(dāng)對于每個階段(如在所述重置階段中那樣)僅僅示出一個單元 時，這表示所述電極電勢和粒子分布對于所述矩陣中的所有單元都是 相同的。當(dāng)在一行中有兩個單元時，左側(cè)單元對應(yīng)于"寫入，，單元(即 其在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的粒子數(shù)量在當(dāng)前尋址循環(huán)期間已發(fā)生改變的單 元)或者與這種單元共享所述存儲電極的單元，也就是說，左側(cè)單元 對應(yīng)于其存儲電極(可能對應(yīng)于矩陣列)已被設(shè)置到特定電勢(其可 以被視為加載有數(shù)據(jù)的列)以用于對所述矩陣中的單元進行寫入并且 改變其內(nèi)容。與此相對，右側(cè)單元對應(yīng)于"非寫入單元，，，即共享存 儲電極的單元，其中所述存儲電極處的電勢在當(dāng)前尋址循環(huán)期間已經(jīng) 被設(shè)置成使得沒有內(nèi)容改變發(fā)生，所述"非寫入單元"也就是其在所 述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的粒子數(shù)量得到保持的單元。應(yīng)當(dāng)注意到，所述顯示電 極28、 30和笫二存儲電極22在每一個階段中分別被設(shè)置到一個對于 所有單元都是相同的電勢，也就是說不管第一存儲電極24和門控電極 26的電勢如何。因此，所述顯示電極28、 30和第二存儲電極22可以 是對應(yīng)于所述陣列的公共電極。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，所述顯示電極甚至在 所有階段中都具有相同的電勢，因此可能甚至無需改變。
例如，圖la中的第二存儲電極22可以被設(shè)置成對應(yīng)于整個顯示 器的一個公共電極，這樣做例如可以節(jié)省成本，并且由于(對于各第 一存儲電極)僅僅需要1條輸入線，因此與具有完整的一組第二電極 1/0的情況相比，界限失效的風(fēng)險更低。
下面將利用圖3的流程圖來描述根據(jù)一個實施例的驅(qū)動方法。下 面將參照圖la-lc的電極布局、前面描述的電泳設(shè)備以及圖2來描述 所述方法。
在對應(yīng)于圖2的重置階段的第一步驟210中，所述粒子類型32、 33被分離并且被移動到初始位置?？梢酝ㄟ^下面的操作把每一種粒子類型分離到每一個所述存儲電極處的初始位置處首先對所述第二存 儲電極22施加最高電極電勢，從而把帶有負(fù)極性的粒子類型33移動 到該電極；隨后對所述第一存儲電極24施加最低電極電勢，從而把帶 有正極性的粒子32移動到該電極。優(yōu)選地，在第一分離步驟中，在外 部電極之間使用線性電勢梯度，所述外部電極在這里就是第二存儲電 極22和第二目標(biāo)區(qū)域電極30?？商鎿Q地，所述中間電極24、 26、 28 可以浮動或者可以被控制成使得存在指數(shù)的、漸近線的或者對數(shù)的電 勢梯度。
由于所述重置階段之前所述粒子在不同單元內(nèi)的位置是未知的或 者至少是不同的，因此在所述重置階段期間的電勢應(yīng)當(dāng)被設(shè)置成長到 足以使得幾乎所有粒子都有時間移動到對應(yīng)的存儲電極。但是由于所 述重置階段對于所有單元都是相同的，因此可以對所述矩陣內(nèi)的所有 單元并行施加所述重置階段電勢，這與例如"逐行，，尋址和寫入相比 可以節(jié)省時間，對于較大的矩陣尤其如此。針對加速所述重置階段的 另一種解決方案是使用更大的電勢差。潛在地必須行經(jīng)最大距離的粒 子在這里是去到所述第二存儲電極22的帶負(fù)電的粒子33,其優(yōu)選地是 具有最大有效電泳遷移率并且從而允許更快的重置階段的粒子。但是 所有兩種粒子類型也可以具有基本上相同的有效電泳遷移率。在所述 粒子32、 33已經(jīng)分離并且分別被定位在所述第二存儲電極22(+160V) 和第一存儲電極24 (-100V)處的確定初始位置處之后，所述門控電極 26被設(shè)置到+160V，以便確保所述粒子保持停留在其初始位置處。
仍然參照圖3,在步驟210之后是對應(yīng)于圖2中的第一寫入階段的 步驟220，在該步驟中，每一個單元內(nèi)的帶正電的粒子32被選擇成保 留或改變其在所述目標(biāo)區(qū)域31內(nèi)的數(shù)量。
通過把所述門控電極26電壓降低到60V來選擇單元(圖2中的選 擇行)。對于所選單元，通過把所述第一存儲電極設(shè)置到+100V來寫 入所述帶正電的粒子，即在這里將其選擇移動到所述目標(biāo)區(qū)域31 (圖 2中的選擇行、左列)。因此對于這些單元來說，第一存儲電極24與 門控電極26之間的電壓被改變，并且這些電極之間的電壓極性被反轉(zhuǎn)。 結(jié)果，所述第一種類型的粒子越過所述門控并且移動到第一目標(biāo)區(qū)域 電極28。對于其中帶正電的粒子32被選擇不移動到所述目標(biāo)區(qū)域31 的共享相同門控電極26的所選單元(圖2中的選擇行、右列)，笫一目標(biāo)區(qū)域電極28電壓不改變，并且第一存儲電極24與門控電極26之 間的電壓的極性不改變。結(jié)果，所述帶正電的粒子32對于這些單元將 不越過所述門控26。
對于未被選擇的單元，所述門控電壓保持在+160V(圖2中的非選 擇行)。
對于與正被寫入的所選單元共享第一存儲電極24的未被選擇的單 元，所述第一存儲電極的電壓處于+100V(圖2中的非選擇行、左列)。 因此，當(dāng)所述第一存儲電極24的電壓改變時，該第一存儲電極24與 門控電極26之間的電壓的極性不改變。所述門控26具有高于第一目 標(biāo)區(qū)域電極28和第一存儲電極24的電勢，因此所述第一種類型的粒 子32不越過所述門控到達所述目標(biāo)區(qū)域31，或者從該目標(biāo)區(qū)域到達第 一存儲電極。后一種情況對于先前已被寫入并且其中所述第一種類型 的粒子32已經(jīng)駐留在目標(biāo)區(qū)域31內(nèi)的單元來說是相關(guān)的。
對于與未被寫入的所選行共享第一存儲電極24的未被選擇的單元 (圖2中的非選擇行、右列)來說，所述電壓在這里與所述重置階段之 后的情況下相同，從而所述門控26防止所述第一種類型的粒子32移 到或移出所述目標(biāo)區(qū)域31。
在圖2中還應(yīng)當(dāng)注意到，在整個笫一寫入階段期間并且對于所有 單元來說，所述帶負(fù)電的粒子33從所述重置階段以來就被保持在其處 于所述第二存儲電極22處的初始位置處，所述第二存儲電極22被保 持在+160V。應(yīng)當(dāng)注意到，+160￥是所有電極當(dāng)中的最高電勢，但是應(yīng) 當(dāng)注意到更具相關(guān)性的是所述第二存儲電極的電勢被設(shè)置成使得所述 第一存儲電極(在第一寫入階段期間的所有值下)提供針對第二存儲 電極22處的帶負(fù)電的粒子33的勢壘。因此，所述第一存儲電極可以 在第一寫入階段期間被視為針對笫二存儲電極22處的負(fù)極性類型的粒 子33的(鎖定)門控。
因此，在具有公共門控電極(行)的所有單元都被選擇用于根據(jù) 第一寫入階段進行寫入之后，所述單元當(dāng)中的每一個單元內(nèi)的帶正電 的粒子32或者位于第一存儲電極24上(未寫入)，或者位于第一目 標(biāo)區(qū)域電極28上(已寫入)。
仍然參照圖2，在步驟220之后是步驟230，其對應(yīng)于圖2中的交 換階段。在該步驟中，處在所述第一和第二收集器電極處的粒子被交換位置，也就是說，對應(yīng)于未被寫入的所選單元的正極性粒子32被移 動到第二存儲電極22，以便為從第二存儲電極22被移動到第一存儲電 極24的負(fù)極性粒子33騰出空間。應(yīng)當(dāng)注意到，這是通過反轉(zhuǎn)所述存 儲電極22、 24之間的電壓極性而實現(xiàn)的。與此同時，所述門控電極26 的極性被反轉(zhuǎn)，從而被設(shè)置成使得實現(xiàn)一個勢壘，所述勢壘把所述負(fù) 粒子33保持在第一存儲電極24處的位置處。由于所述第一與第二存 儲電極之間的距離相對較小，因此這一位置改變發(fā)生得非?？?。如前 所述，在所述交換階段中還可以使用不同于圖2中所描繪的其他電勢， 但是所述電極電勢應(yīng)當(dāng)被設(shè)置成使得處在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的正粒子32 保持在該處。此外還應(yīng)當(dāng)注意到，在所述交換階段中，所述目標(biāo)區(qū)域 31內(nèi)的正極性粒子32將被朝向處于-20V的第二目標(biāo)電極移位。這樣 可以降低所述正極性粒子32朝向所述存儲電極22、 24回流的風(fēng)險。
仍然參照圖3，在步驟230之后是步驟240，其對應(yīng)于圖2中的第 二寫入階段。在該步驟中，在驅(qū)動處于所述第一存儲電極處的帶負(fù)電 的粒子時所使用的驅(qū)動方案具有與用在第一寫入階段期間的控制信號 相比經(jīng)過反轉(zhuǎn)的控制信號。在圖2中可以看出，所述電極電勢與第一 寫入階段相比被反轉(zhuǎn)，所述負(fù)極性粒子33的移動和分布對應(yīng)于所述正 極性粒子32在第一寫入階段中的移動。因此應(yīng)當(dāng)很容易理解，上面聯(lián) 系第一寫入階段所做的描述和推理同樣適用于第二寫入階段。
在步驟240之后是步驟250,其對應(yīng)于圖2中的擴散階段。在第二 寫入階段結(jié)束時，所選數(shù)量的粒子位于全部兩個或者其中一個所述目 標(biāo)區(qū)域電極28、 30處，即存在于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。但是這些粒子并不 是同質(zhì)地分布及混合的。因此，在所述擴散階段中，所述顏料需要行 進到相反的方向上。為此，所述目標(biāo)區(qū)域電極之間的電壓極性被反轉(zhuǎn)， 在此這是通過交換所述電極之間的電勢而實現(xiàn)的。結(jié)果，所述目標(biāo)區(qū) 域31內(nèi)的粒子混合并分布在該目標(biāo)區(qū)域內(nèi)(圖2中的左列)。所述存 儲電極之間的電壓極性以及所述門控電極的極性被反轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致尚未 被移動到所述目標(biāo)區(qū)域的粒子將處在與所述重置階段之后相同的存儲 電極22、 24處(圖2中的右列)。應(yīng)當(dāng)注意到，在所述擴散階段中應(yīng) 當(dāng)注意所述目標(biāo)電極和所述門控電極的極性反轉(zhuǎn)的定時和順序，以便 防止粒子從所述目標(biāo)區(qū)域泄露回到所述存儲電極。
在獲得了令人滿意的分布和混合之后可以有一個保持階段(未示出)，其中所述混合及分布得到保持。為此，可以對于至少所述目標(biāo)
區(qū)域電極使用低頻交替電勢。所述保持階段電勢可以是DC、 AC或其 組合，其可以從連續(xù)或時間驅(qū)動得到或者從無驅(qū)動得到，并且可以在 規(guī)則或不規(guī)則間隔下被中斷等。
由于上面描述的基于無源矩陣的驅(qū)動方法僅僅允許并行寫入共享 門控電極的單元(逐行尋址)，因此每一個寫入階段通常涉及到針對 門控電極26的后續(xù)選擇，直到所有門控電極處的單元都已被選擇并寫 入。
在有N個共享門控電極的情況下(例如對應(yīng)于無源矩陣內(nèi)的N行)， 通常有N次選擇/寫入操作?？梢詫懭胍粋€附加的虛擬行，以便允許對 應(yīng)于第N行中的各單元的粒子按照與先前被尋址的各行均等的方式穩(wěn) 定下來。
應(yīng)當(dāng)理解的是，在對應(yīng)的寫入階段中可以跳過不需要關(guān)于特定粒 子類型為之寫入任何單元的各行。
應(yīng)當(dāng)注意到，在所述重置階段、交換階段以及擴散階段中，所述 電極電勢對于所有單元都相同，因此可以在無需例如逐行尋址的情況 下并行尋址所有單元，從而允許相對較快地執(zhí)行這些階段。例如，在 針對具有N行將被寫入的單元的陣列(每一行單元有一個門控電極) 的寫入階段中必須執(zhí)行2*N次尋址操作，但是對于所有其他階段合起 來只需要3次尋址操作。因此如果把更新/寫入1行單元所需的時間縮 短時間ts，則可以得到2*N*ts的總縮短。所述階段之間的速度差還有 改進在具有許多將被寫入的單元行的大陣列中非常明顯，比如在向顯 示器中的各單元寫入圖像時通常就是這種情況。
在另一個實施例中，所述粒子32、 33被重置到所述目標(biāo)區(qū)域31 內(nèi)的初始位置。在這種情況下，可以按照反轉(zhuǎn)的方式執(zhí)行所述各階段。 這一點成為可能的原因在于，在所述擴散階段中，所述兩種類型的粒 子于相反的方向上在所述目標(biāo)區(qū)域31內(nèi)行進。因此，可以通過使用所 述門控26把其中一種類型的粒子選擇移動到笫一存儲電極24。為了在 所述目標(biāo)區(qū)域31內(nèi)重新混合所述顏料的剩余部分，所述第一與第二目 標(biāo)區(qū)域電極28、 30之間的電勢被反轉(zhuǎn)，從而允許把第一存儲電極24 處的粒子同時朝向第二存儲電極22移動，并且允許通過所述門控26 把另一種類型的粒子移動到第一存儲電極24。如果先前描述的方法從"亮"狀態(tài)(在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)沒有粒子)更新顯示器設(shè)備，則該"反 轉(zhuǎn)，，方法則從"暗狀態(tài)"(所有粒子都處在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi))更新所 述顯示器設(shè)備。
在另一個實施例中，所述方法操作在對應(yīng)于圖lc的電極布局上。 在這里，可以同時執(zhí)行所述第一和第二寫入階段。例如可以通過門控
電極126a把帶正電的粒子從第一存儲電極122移動到第一 目標(biāo)區(qū)域電 極128，同時通過門控電極126b把帶負(fù)電的粒子從第一存儲電極124 移動到第二目標(biāo)區(qū)域電極130。
應(yīng)當(dāng)理解的是，這一點成為可能是由于兩個目標(biāo)區(qū)域電極和具有 相反極性的粒子類型。在該實施例中同樣有一個重置階段，從而使得 所述粒子初始地位于每一個單元內(nèi)的確定位置處。但是由于所述存儲
電極不需要儲存不同類型的粒子，因此不需要交換階段。所述擴散階 段可以與前面描述的相同。
在另一個實施例中，所述粒子類型具有閾值屬性。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到， 在這種情況下可以省略所述門控電極，并且所述粒子的閾值水平可以 取代所述門控電極的"閾值"功能，即如前所述的由所述門控電極提 供來防止粒子去到或離開所述目標(biāo)區(qū)域的勢壘。
取代把所有粒子移到/移出所述目標(biāo)區(qū)域，所述方法可以涉及移動 各子數(shù)量，以便例如在顯示器設(shè)備中實現(xiàn)"灰度，，或色調(diào)。例如，對 于4個(=2比特)色調(diào)來說，針對一種類型的粒子(比如帶正電的粒 子)的寫入階段可以被分成兩個寫入周期，其中一個占用2/3的過渡時 間，另一個占用1/3。因此，每一個寫入周期的持續(xù)時間被設(shè)置成短于 移動所有所述粒子所需的時間(總周期)。這意味著可以選擇大致對 應(yīng)于所述總周期的各分?jǐn)?shù)的各粒子分?jǐn)?shù)以將其從笫一存儲電極傳送到 第一目標(biāo)區(qū)域電極。在一個例子中，在所述第一寫入階段周期期間， 具有66%到100%吸收的像素被寫入到所述目標(biāo)區(qū)域，而在所述第二寫 入周期期間，具有33%到100%的像素被寫入。應(yīng)當(dāng)注意到，相同的像 素可以被第二次寫入，這是因為已經(jīng)在所述第一寫入階段周期期間被 寫入到第一目標(biāo)區(qū)域電極26的粒子不受所述第二寫入階段周期干擾。
應(yīng)當(dāng)注意到，不要求對應(yīng)于某一待寫入單元的所有粒子都移到或 移出所述目標(biāo)區(qū)域，因此可以通過把各子數(shù)量的粒子寫入到所述目標(biāo) 區(qū)域來實現(xiàn)產(chǎn)生灰度的不同方式?？梢栽谄渲幸粋€或者全部兩個所述寫入階段中執(zhí)行灰度寫入。
用于寫入灰度的一種特別有利的方法涉及通過在"寫入"電勢電 平與"非寫入"電勢電平之間交替電勢來調(diào)制對應(yīng)于待寫入的所選單 元的電極電勢。下面將參照前面描述的方法更加詳細(xì)地描述這種方法。
取代在寫入階段中向?qū)?yīng)于待寫入的所選單元的第一存儲電極26 施加固定電勢，通過在"寫入"與"非寫入"電勢之間反復(fù)切換所述 第一存儲電極電勢來調(diào)制該電勢。例如，在圖2的第一寫入階段中， 第一存儲電極"寫入"電勢是+100V，非寫入電勢是-100V，其中將在 例如+100V與-100V之間切換所選的左列單元。因此，所述調(diào)制表現(xiàn)為 所述寫入階段期間的一串N個脈沖。
圖4是上述已調(diào)電極電勢的一個示意性實例。幅度為A的總共N 個脈沖當(dāng)中的脈沖n的周期為TP。所述N個脈沖的持續(xù)時間為TN, 所述寫入階段的持續(xù)時間為Twrite。通過改變占空比(即對應(yīng)于"寫 入"電勢的TP的分?jǐn)?shù)，其中所述"寫入"電勢即允許把粒子傳送到/ 傳送出所述目標(biāo)區(qū)域的電勢)，可以控制被傳送到(或傳送出)所述 目標(biāo)區(qū)域的粒子數(shù)量。所述脈沖可以被調(diào)諧成使得50%的占空比導(dǎo)致 沒有粒子越過所述門控。于是偏離50%的占空比將導(dǎo)致所述目標(biāo)區(qū)域 內(nèi)的粒子數(shù)量的凈改變。
為了控制將被移到(或移出)所述目標(biāo)區(qū)域的粒子數(shù)量可以改變 所述脈沖串的其他參數(shù)，比如脈沖幅度、脈沖持續(xù)時間(TPn)、脈沖 串時續(xù)時間(TN)以及脈沖串持續(xù)時間(TN)占寫入階段持續(xù)時間 (Twrite)的分?jǐn)?shù)。
一個8比特控制字例如可以決定把256個粒子子數(shù)量當(dāng)中的多少 移到(或移出)所述目標(biāo)區(qū)域。最大控制字值0例如可以導(dǎo)致100%占 空比，并且所有粒子都移動到所述目標(biāo)區(qū)域；最小控制字值255可以 導(dǎo)致沒有粒子被移到所述目標(biāo)區(qū)域。應(yīng)當(dāng)注意到，在方波整形脈沖的 情況下，100%占空比對應(yīng)于固定(寫入)電勢。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以在單一寫入階段內(nèi)執(zhí)行用以達到所述目標(biāo)區(qū)域 內(nèi)的各粒子子數(shù)量(灰度)的上述"已調(diào)電勢"方式，而無需在各后 續(xù)階段中寫入各子數(shù)量(灰度級)。
在一個實施例中，在每一個寫入階段中寫入兩種類型的粒子，因 此在每一個單元內(nèi)有兩種附加類型的粒子，每一種極性各一種。這些類型的粒子的有效電泳遷移率與具有相同極性的其他粒子相比相差大
約2倍或更多。下面將參照前面描述的驅(qū)動方法和所述基于已調(diào)電勢 寫入灰度的方法詳細(xì)描述本實施例。
圖5a描繪了對于單一類型的粒子(比如對于一種類型的帶正電的 粒子)可以通過一個寫入階段內(nèi)的灰度寫入被移動到所述目標(biāo)區(qū)域的 總粒子數(shù)量的各子數(shù)量。所述各子數(shù)量例如可以對應(yīng)于在顯示器的一 個像素單元內(nèi)提供的各亮度值。對于所述第一存儲電極電勢的與一個 高于128的控制字值(8比特字)相對應(yīng)的的調(diào)制，所述粒子不越過所 述門控26進入到所述目標(biāo)區(qū)域31中，但是對于低于128的值，將有越 來越多的粒子移動到所述目標(biāo)區(qū)域31中，正如圖5a中的線101a所示。 因此，控制字128可以對應(yīng)于50%的占空比，控制字0對應(yīng)于100%占 空比，控制字255對應(yīng)于0%占空比。因此在255到0之間的控制字值 對應(yīng)于0到100%之間的占空比。當(dāng)粒子位于所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)時，低于 50%的占空比導(dǎo)致粒子被移出所述目標(biāo)區(qū)域。因此，當(dāng)所述占空比在 0%到100%之間改變時，其等效于在255到0之間改變所述控制字， 所得到的結(jié)果是曲線101a和101b，其形成滯后類型的曲線。
圖5b示出了來自圖5a的曲線101a-b，但是現(xiàn)在還針對所述具有
了相應(yīng)的曲線102a-b。因此，所述附加類型的粒子將更快移動到所述 目標(biāo)區(qū)域。實際上，對于有效遷移率相差兩倍的情況，所述附加類型 的粒子在控制字值192下已經(jīng)向所述目標(biāo)區(qū)域移動，并且全部數(shù)量的 所述附加類型的粒子已經(jīng)在控制字值128下被寫入。因此，恰好在第 一種類型的粒子能夠并開始越過所述門控到達所述目標(biāo)區(qū)域的該點 (控制字值128)之前，全部所述附加類型的粒子已經(jīng)處在所述目標(biāo)區(qū) 域內(nèi)。在把所述附加類型的粒子從所述目標(biāo)區(qū)域中移出時，所得到的 結(jié)果是曲線102b。
圖5b的兩條基本上無重疊的"滯后"曲線101a-b和102a-b意 味著在單一寫入階段中，可以控制具有相同符號的兩種類型的粒子移 到/移出所述目標(biāo)區(qū)域。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，除了有效電泳遷移率差之外或者與之相組合，在所 述粒子類型例如具有不同閾值時也可以獲得類似的無重疊"滯后，，曲 線。應(yīng)當(dāng)注意到，在朝向所述第一存儲電極重新收集過量之前，可能 需要首先把所述附加粒子類型完全寫入到所述目標(biāo)區(qū)域中。例如在僅 有第一種類型的粒子應(yīng)當(dāng)處在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)時就可能是這種情況。
當(dāng)不同的粒子類型代表不同的顏色(比如青色和品紅色)時，可
以實現(xiàn)這些顏色的不同組合。
應(yīng)當(dāng)理解的是，通過在所述第二寫入階段中采用相同的原理，可 以依照每一種類型的不同數(shù)量把總共四種不同的粒子類型寫入/寫出所 述目標(biāo)區(qū)域。
這例如可以被利用來控制3種不同著色的顏料(YMC)，以便實 現(xiàn)這些顏色的不同組合。可以控制第四種黑色顏料來設(shè)置對應(yīng)于在所 述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)沒有黑色粒子或者有完全數(shù)量的黑色粒子的情況的任何 亮度級。當(dāng)在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有黑色粒子時，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的白色 反射體的反射屬性可以決定亮度級上限。
應(yīng)當(dāng)理解的是，可以擴展所述原理，從而在一個寫入階段中還可 以對具有相同符號的三種類型的不同粒子進行單獨尋址。例如可以有 一種類型的粒子不具有閾值屬性，還有兩種類型的粒子具有基本上相 差2倍的閾值。在該例中也可以形成基本上無重疊的滯后曲線。因此 可以依照每一種類型的不同數(shù)量把總共六種不同的粒子類型寫入/寫出 所述目標(biāo)區(qū)域。這例如可以被利用來控制6種不同著色的顏料 (Y1Y2M1M2C或RGBYMC )，以便獲得照片質(zhì)量的電子紙張。
此外，所述方法是針對無源矩陣尋址描述的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員將認(rèn)識到，其基本原理同樣適用于有源矩陣。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，還可 以利用其他粒子系統(tǒng)來實現(xiàn)全色顯示器，例如RGB，其使用散射粒子 和黑色背景等等。此外，前面參照一個平面內(nèi)的電極結(jié)構(gòu)給出了實例。 雖然把所述方法操作在這種結(jié)構(gòu)上是特別有利的，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到， 所述方法也可以被操作在其中所述電極處在不同平面內(nèi)和/或處在不同 載體上的電極結(jié)構(gòu)上。例如可以提升所述門控電極，以便附加地通過 機械的方式而不是通過電門控來阻礙粒子移位(因此存在部分像素 壁)。
雖然在附圖和前面的描述中詳細(xì)說明并描述了本發(fā)明，但是這種 說明和描述應(yīng)當(dāng)被視為說明性或示例性而非限制性的；本發(fā)明不限于 所公開的實施例。通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求書，本領(lǐng)施例的各種變型。在所附權(quán)利要求書中，"包括" 一詞不排除其他元 件，并且"一個，，不排除多個。在互不相同的從屬權(quán)利要求中引述特 定措施并不表示不能使用這些措施的組合來獲益。權(quán)利要求書中的任 何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被視為限制其范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于電泳單元(20)的驅(qū)動方法，所述單元包括第一存儲電極(24)、第二存儲電極(22)、第一目標(biāo)區(qū)域電極(28)、第二目標(biāo)區(qū)域電極(30)、第一種類型的粒子(32)以及第二種類型的粒子(33)，所述第二種類型的粒子具有與所述第一種類型的粒子相反的電荷極性，所述目標(biāo)區(qū)域電極(28，30)和在所述目標(biāo)區(qū)域電極(28，30)之間延伸的區(qū)域形成目標(biāo)區(qū)域(31)，每一個所述存儲電極(22，24)位于所述目標(biāo)區(qū)域(31)外部，所述方法包括在重置階段(110)中施加電極控制信號，從而使得所述第一和第二種類型的粒子被重置到所述單元內(nèi)的確定重置位置處；在第一寫入階段(120)中施加電極控制信號，從而使得所述第一種類型的粒子(32)被移到和/或移出其中一個所述存儲電極(22，24)，從而令所述第一種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域(31)內(nèi)的數(shù)量發(fā)生改變，并且所述第二種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量得到保持；在第二寫入階段(140)中施加電極控制信號，從而使得所述第二種類型的粒子(33)被移到和/或移出其中一個所述存儲電極(22，24)，從而令所述第二種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域(31)內(nèi)的數(shù)量發(fā)生改變，并且所述第一種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量得到保持；以及在擴散階段(150)中施加電極控制信號，從而使得位于所述目標(biāo)區(qū)域(31)內(nèi)的所述第一和第二種類型的粒子(32，33)分布并混合在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動方法，其中，所述存儲電極(22， 24) 位于所述目標(biāo)區(qū)域(31)的相同側(cè)，并且所述第一存儲電極(24)的 位置最接近所述目標(biāo)區(qū)域，所述方法進一步包括在所述第一寫入階段(120)中把所述第一種類型的粒子(32)移 到和/或移出所述第一存儲電極(24);在所述寫入階段之間的交換階段(130)中施加電極控制信號，從 而把所述笫一存儲電極(24)處的任何第一種類型的粒子(32)交換 到所述第二存儲電極(22)處；以及在所述第二寫入階段(140)中把所述第二種類型的粒子(33)移 到和/或移出所述第一存儲電極(24)。
3、 如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動方法，其中，所述第二寫入階段(140) 期間的控制信號是所述第一寫入階段(120)期間的控制信號的反轉(zhuǎn)形 式。
4、 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動方法，其中，所述存儲電極(122， 124)位于所述目標(biāo)區(qū)域(131)的相對側(cè)，其中在所述第一寫入階段(120)中，所述第一種類型的粒子(32)被 移到或移出所述第一存儲電極(124);以及在所述第二寫入階段(140)中，所述第二種類型的粒子(33)被 移到或移出所述第二存儲電極(122)。
5、 如任一條在前權(quán)利要求所述的驅(qū)動方法，其中，所述單元(20) 進一步包括位于其中一個所述存儲電極(22， 24)與所述目標(biāo)區(qū)域(31) 之間的門控電極(26)，其中，在至少其中一個所述寫入階段(120， 140)中施加電極控制信號，從而把所述門控電極(26， 126)設(shè)置到 保持不被移到/移出所述存儲電極的粒子(32, 33)在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi) 的數(shù)量的電勢。
6、 如任一條在前權(quán)利要求所述的驅(qū)動方法，其中，在所述擴散階 段(150)中，通過切換施加在所述目標(biāo)區(qū)域電極(28， 30)之間的電 壓極性在所述目標(biāo)區(qū)域(31)內(nèi)分布并混合該目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的粒子(32， 33)。
7、 如任一條在前權(quán)利要求所述的驅(qū)動方法，其中，在至少其中一 個所述寫入階段(120, 140)的至少一部分期間，按照在第一控制信 號電平與第二控制信號電平之間交替的電壓脈沖的形式來施加所述控 制信號。
8、 如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動方法，其中，所述第一控制信號電平 允許所述粒子移到或移出所述目標(biāo)區(qū)域(31)，并且所述第二控制信 號電平防止所述粒子移到或移出所述目標(biāo)區(qū)域。
9、 如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動方法，其中，被移到或移出所述目標(biāo) 區(qū)域的粒子數(shù)量由所述交替脈沖的占空比和/或幅度和/或頻率(印)和 /或數(shù)目(N)決定。
10、 如任一條在前權(quán)利要求所述的驅(qū)動方法，其中，所述單元(20) 進一步包括一種附加類型的帶電粒子，其中，在其間被移到和/或移出 其中一個所迷存儲電極(22， 24)的第一 (32)或第二種(33)類型的粒子與所述附加類型的粒子具有相同極性的寫入階段(120, 140) 中施加所述電極控制信號，從而使得所述附加類型的粒子也被移到和/ 或移出其中一個所述存儲電極(22， 24)，從而改變其在所述目標(biāo)區(qū) 域(31)內(nèi)的數(shù)量。
11、 如權(quán)利要求IO所述的驅(qū)動方法，其中，與具有和所述附加類 型的粒子相同的極性的所述第一或第二種類型的粒子相比，所述附加 類型的粒子的有效電泳遷移率顯著不同，優(yōu)選地是相差2倍或更多。
12、 如權(quán)利要求10或11所述的驅(qū)動方法，其中，與具有和所述 附加類型的粒子相同的極性的所述第一或第二種類型的粒子相比，所 述附加類型的粒子的閾值屬性不同。
13、 如任一條在前權(quán)利要求所述的驅(qū)動方法，其中，所述電極之 間的粒子傳輸在一個平面內(nèi)進行，因此所述單元是平面內(nèi)電泳單元。
14、 如任一條在前權(quán)利要求所述的驅(qū)動方法，其中，多個單元(20) 被設(shè)置成陣列中的各行和各列，其中每一個單元內(nèi)的至少其中一個電 極(22， 24， 28， 30)是僅與被設(shè)置于同一行中的其他單元共享的行 電極，并且每一個單元內(nèi)的至少其中一個電極(22， 24， 28， 30)是 僅與被設(shè)置于同 一列中的其他單元共享的列電極，所述方法進一步包 括通過施加電極控制信號來選擇將經(jīng)歷所述第一和第二寫入階段 (220， 240)的單元，使得該單元的行電極和列電極的電極控制信號不;信號。 、，、'一 '
15、 如權(quán)利要求14所述的驅(qū)動方法，其中，在所述重置階段和擴 散階段中，所述陣列中的所有單元都經(jīng)歷相同的電極控制信號。
16、 一種包括至少一個電泳單元(20)的電泳設(shè)備，所述單元包 括第一存儲電極(24)、第二存儲電極(22)、笫一目標(biāo)區(qū)域電極(28)、 第二目標(biāo)區(qū)域電極(30)、第一種類型的粒子(32)以及第二種類型 的粒子(33)，所述第二種類型的粒子具有與所述第一種類型的粒子 相反的電荷極性，所述目標(biāo)區(qū)域電極(28， 30)和在所述目標(biāo)區(qū)域電 極(28， 30)之間延伸的區(qū)域形成目標(biāo)區(qū)域(31)，每一個所述存儲 電極(22， 24)位于所述目標(biāo)區(qū)域(31)外部，所述設(shè)備還包括用于 控制所述至少一個電泳單元(20)的電極電勢的控制器，所述控制器 適于執(zhí)行以下操作在重置階段UIO)中施加電極控制信號，從而使得所述笫一和第二種類型的粒子被重置到所述單元內(nèi)的確定重置位置處；在第一寫入階段(120)中施加電極控制信號，從而使得所述第一種類型的粒子(32)被移到和/或移出其中一個所述存儲電極(22, 24)， 從而令所述第一種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域(31)內(nèi)的數(shù)量發(fā)生改 變，并且所述第二種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量得到保持；在第二寫入階段(140)中施加電極控制信號，從而使得所述第二 種類型的粒子(33 )被移到和/或移出其中一個所述存儲電極(22， 24 ), 從而令所述第二種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域(31)內(nèi)的數(shù)量發(fā)生改 變，并且所述笫一種類型的粒子在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)量得到保持； 以及在擴散階段(150)中施加電極控制信號，從而使得位于所述目標(biāo) 區(qū)域(31)內(nèi)的所述第一和第二種類型的粒子(32， 33)分布并混合 在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。
17、 如權(quán)利要求16所述的電泳設(shè)備，其中，所述設(shè)備是電泳顯示 器設(shè)備、電泳透鏡、電泳給料設(shè)備或者濾光設(shè)備。
18、 如權(quán)利要求17所述的電泳設(shè)備，其中，所述電泳顯示器設(shè)備 具有電子紙張、電子標(biāo)志設(shè)備、電子價簽或者電子告示牌的形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電泳單元的驅(qū)動方法以及一種適于實現(xiàn)所述方法的設(shè)備。所述單元包括第一存儲電極(24)、第二存儲電極(22)、第一目標(biāo)區(qū)域電極(28)、第二目標(biāo)區(qū)域電極(30)、第一種類型的粒子(32)以及第二種類型的粒子(33)，所述第二種類型的粒子具有與所述第一種類型的粒子相反的電荷極性。在所述目標(biāo)區(qū)域電極(28，30)之間延伸的區(qū)域(31)形成目標(biāo)區(qū)域。所述方法包括重置階段(110)，其中所述第一和第二種類型的粒子被重置到確定重置位置處；第一寫入階段(120)，其中所述第一種類型的粒子被移到和/或移出所述存儲電極，并且在所述目標(biāo)區(qū)域(31)內(nèi)的數(shù)量發(fā)生改變；第二寫入階段(140)，其類似于所述第一寫入階段但是針對所述第二種類型的粒子；以及擴散階段(150)，其中使得位于所述目標(biāo)區(qū)域(31)內(nèi)的所述粒子分布并混合。所述方法允許較短的移動距離，并且可以較快地寫入相同單元內(nèi)的兩種粒子類型。
文檔編號G09G3/34GK101542577SQ200780043942
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者A·R·M·弗朔伊倫, F·P·M·巴德澤拉爾, M·H·W·M·范德爾登, P·J·貝斯喬, S·J·魯森達爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司