Электрооптические дисплеи и способы их возбуждения
Изобретение относится к способам возбуждения электрооптических устройств отображения. Способ возбуждения пикселей электрофоретического дисплея, содержащего частицы четырех типов, где частицы первого типа и частицы третьего типа заряжены положительно, а частицы второго типа и частицы четвертого типа заряжены отрицательно, включает следующие стадии: (i) подачу первого возбуждающего напряжения на пиксель электрофоретического дисплея в течение первого отрезка времени с первой амплитудой для возбуждения пикселя с его переводом в состояние цвета частиц четвертого типа на наблюдаемой стороне; и (ii) подачу второго возбуждающего напряжения, противоположного первому возбуждающему напряжению, и со второй амплитудой, меньшей первой амплитуды, на пиксель электрофоретического дисплея в течение второго отрезка времени для возбуждения частиц второго типа с их смещением в направлении ненаблюдаемой стороны. Изобретение обеспечивает повышение яркости и контрастности изображения. 6 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.
Родственная заявка
[0001] Данная заявка относится к предварительной заявке на выдачу патента США №62/773,609, поданной 30 ноября 2018 года, и испрашивает приоритет согласно указанной заявке.
[0002] Содержание указанной выше заявки полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
[0003] Предмет изобретения, представленный в настоящем документе, относится к способам возбуждения электрооптических устройств отображения.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
[0004] Для получения цветного изображения часто используются цветные светофильтры. Наиболее распространенный подход заключается в добавлении цветных светофильтров поверх черных/белых субпикселей в пиксельном дисплее для отображения красного, зеленого и синего цветов. Когда необходимо получить красный цвет, зеленые и синие субпиксели переводятся в состояние черного, вследствие чего единственным отображаемым цветом будет красный. Когда необходимо получить синий цвет, зеленые и красные субпиксели переводятся в состояние черного, вследствие чего единственным отображаемым цветом будет синий. Когда необходимо получить зеленый цвет, красные и синие субпиксели переводятся в состояние черного, вследствие чего единственным отображаемым цветом будет зеленый. Когда необходимо получить черный цвет, субпиксели всех трех цветов переводятся в состояние черного. Когда необходимо получить белый цвет, субпиксели трех цветов переводятся, соответственно, в состояние красного, зеленого и синего, в результате чего пользователь может видеть белый цвет.
[0005] Самый большой недостаток такой методики заключается в том, что поскольку коэффициент отражения каждого из субпикселей равен примерно трети (1/3) требуемого белого, белый цвет будет достаточно тусклым. Для компенсации такого состояния может быть добавлен четвертый субпиксель, который будет отображать только черный или белый цвет, вследствие чего уровень белого будет удвоен за счет уровня красного, зеленого или синего цвета; при этом каждый субпиксель будет занимать лишь одну четвертую часть площади пикселя. За счет дополнительного света от белого пикселя могут быть получены более яркие цвета, но это происходит за счет гаммы цветов, вследствие чего они становятся очень светлыми и ненасыщенными. Аналогичный результат может быть получен за счет уменьшения цветовой насыщенности трех субпикселей. Но даже при использовании таких подходов уровень белого обычно составляет по существу менее половины уровня белого в черно-белом дисплее, что неприемлемо для устройств отображения, таких как электронные книги или дисплеи, где необходима высокая яркость и контрастность черно-белого изображения.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
[0006] Настоящим изобретением предложен способ возбуждения, предназначенный для возбуждения пикселя электрофоретического дисплея, характеризующегося наличием первой поверхности на наблюдаемой стороне, второй поверхности на ненаблюдаемой стороне и электрофоретического флюида, располагающегося между первым светопропускающим электродом и вторым электродом; при этом электрофоретический флюид содержит частицы первого типа, частицы второго типа, частицы третьего типа и частицы четвертого типа, и все они диспергированы в растворителе, причем частицы пигментного красителя четырех типов обладают разными оптическими характеристиками, частицы первого типа и частицы третьего типа заряжены положительно, но величина положительного заряда у частиц первого типа выше, чем у частиц третьего типа, а частицы второго типа и частицы четвертого типа заряжены отрицательно, но величина отрицательного заряда у частиц второго типа выше, чем у частиц четвертого типа; при этом предложенный способ предусматривает следующие стадии: (i) подачу первого возбуждающего напряжения на пиксель электрофоретического дисплея в течение первого отрезка времени с первой амплитудой для возбуждения пикселя с его переводом в состояние цвета частиц четвертого типа на наблюдаемой стороне; и (ii) подачу второго возбуждающего напряжения, противоположенного первому возбуждающему напряжению, и со второй амплитудой, меньшей первой амплитуды, на пиксель электрофоретического дисплея в течение второго отрезка времени для возбуждения частиц второго типа с их смещением в направлении ненаблюдаемой стороны.
Краткое описание чертежей
[0007] Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения описаны в привязке к прилагаемым чертежам. Следует понимать, что представленные чертежи не обязательно вычерчены в масштабе. Элементы, встречающиеся на множестве чертежей, обозначены одними и теми же номерами позиций на всех чертежах, на которых они встречаются.
[0008] На фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее электрооптический дисплей согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
[0009] На фиг. 2 показана эквивалентная схема, отображающая электрооптический дисплей, проиллюстрированный на фиг. 1;
[0010] На фиг. 3 показан вид в поперечном разрезе электрооптического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
[0011] На фиг. 4а и 4b показан дисплей в состоянии перехода от желтого к красному согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
[0012] На фиг. 5 показан один из вариантов реализации возбуждения электрооптического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
[0013] На фиг. 6 показан электрооптический дисплей в состоянии перехода от красного к желтому согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
[0014] На фиг. 7 показан другой вариант осуществления способа возбуждения, предназначенного для возбуждения электрооптического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
[0015] На фиг. 8 показан еще один вариант осуществления способа возбуждения, предназначенного для возбуждения электрооптического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
[0016] На фиг. 9 показан еще один вариант осуществления способа возбуждения, предназначенного для возбуждения электрооптического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;
[0017] На фиг. 10 представлены экспериментальные результаты испытания Q-sun согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе; и
[0018] На фиг. 11 представлены экспериментальные результаты испытания RA согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
[0019] Настоящее изобретение относится к способам возбуждения электрооптических дисплеев в «темном» режиме, в частности, бистабильных электрооптических дисплеев, а также к устройству, которое используется при реализации таких способов. В частности, настоящее изобретение относится к способам возбуждения, которые позволяют уменьшить «двоение» и краевые артефакты, а также уменьшить мерцание таких дисплеев при отображении белого текста на черном фоне. Настоящее изобретения предназначено, в частности, но не исключительно, для использования с электрофоретическими дисплеями на основе частиц, во флюиде которых присутствуют электрически заряженные частицы одного или нескольких типов, перемещающиеся в этом флюиде под действием электрического поля, изменяя изображение на дисплее.
[0020] Термин «электрооптический» применительно к материалу или дисплею используется в настоящем документе в значении, общепринятом в сфере формирования изображений, для обозначения материала, который характеризуется первым и вторым состояниями отображения, отличающимися друг от друга, по меньшей мере, одним оптическим свойством, причем этот материал переходит из первого состояния отображения во второе состояние отображения при приложении к нему электрического поля. Хотя оптическое свойство обычно представляет собой цвет, различимый человеческим глазом, может быть предусмотрено и другое оптическое свойство, такое как оптическая передача, коэффициент отражения, высвечивание или в случае использования дисплеев, предназначенных для машинного чтения - псевдоцвет в смысле изменения коэффициента отражения электромагнитных волн за пределами видимой области спектра.
[0021] Термин «состояние серого» в контексте настоящего документа используется в значении, общепринятом в сфере формирования изображений, для обозначения состояния, промежуточного между двумя крайними оптическими состояниями пикселя, и не обязательно предполагает черно-белый переход между этими двумя крайними состояниями. Например, несколько патентов и опубликованных заявок корпорации Е Ink относятся к указанным выше электрофоретическим дисплеям, в которых крайними состояниями являются белый и темно-синий цвета, вследствие чего промежуточным «состоянием серого» фактически будет светло-голубой цвет. Безусловно, как уже было сказано выше, изменение оптического состояния может быть вообще не связано с изменением цвета. Термины «черный» и «белый» могут быть использованы ниже для обозначения двух крайних оптических состояний дисплея, и должны пониматься, как обычно включающие в себя крайние оптические состояния, которые не являются строго черным и былым цветами, а могут представлять собой, например, белый и темно-синий цвета, указанные выше. Термин «монохромный» может быть использован ниже для обозначения схемы возбуждения, которая переводит пиксели лишь в их два крайних оптических состояния, минуя состояния серого.
[0022] Описание, представленное ниже, в основном сфокусировано на способах возбуждения одного или нескольких пикселей электрооптического дисплея за счет перехода от исходного уровня серого (или «серого тона») к окончательному уровню серого (который может отличаться или не отличаться от исходного уровня серого). Термины «состояние серого», «уровень серого» и «серая шкала/серый тон» используются в настоящем документе взаимозаменяемо и включают в себя крайние оптические состояния, а также промежуточные состояния серого цвета. Количество возможных уровней серого в существующих системах обычно составляет 2-16 из-за определенных ограничений, таких как дискретность возбуждающих импульсов, обусловленных частотой смены кадров в драйверах дисплея и термочувствительностью. Например, в черно-белом дисплее с 16 уровнями серого обычно уровень 1 серого представляет собой черный цвет, а уровень 16 серого белый цвет; однако может быть предусмотрена и обратная нумерация для обозначения тонов черного и белого цветов. В настоящем документе для обозначения черного цвета будет использоваться серый тон 1. Серый тон 2 представляет собой более светлый оттенок черного в направлении смещения серой шкалы к серому тону 16 (т.е. к белому цвету).
[0023] Термины «бистабильный» и «бистабильно» используются в настоящем документе в значении, общепринятом в данной области техники, для обозначения дисплеев, содержащих отображающие элементы, которые характеризуются первым и вторым состояниями отображения, отличающимися друг от друга, по меньшей мере, одним оптическим свойством; при этом после возбуждения любого заданного элемента с помощью адресного импульса конечной длительности для придания ему первого или второго состояния отображения обеспечивается, что по окончании подачи адресного импульса это состояние сохраняется в течение определенного отрезка времени, который, по меньшей мере, в несколько раз, например, по меньшей мере, в четыре раза превышает минимальную длительность адресного импульса, необходимую для изменения состояния отображающего элемента. В патенте США №7,170,670 показано, что некоторые электрофоретические дисплеи на основе частиц, в которых предусмотрена шкала серого, проявляют стабильность не только в крайних состояниях черного и белого, но также и в промежуточных состояниях серого, причем то же самое относится к электрооптическим дисплеям некоторых других типов. Дисплеи этого типа правильно называть «мультистабильными», а не бистабильными, хотя для удобства описания термин «бистабильный» может использоваться в настоящем документе как в отношении бистабильных дисплеев, так и в отношении мультистабильных дисплеев.
[0024] Термин «импульс» используется в настоящем документе в своем общепринятом значении интеграла напряжения по времени. Однако некоторые бистабильные электрооптические среды выполняют функцию преобразователей заряда, и в такой среде могут быть использованы импульсы с альтернативным определением, а именно в значении интеграла тока по времени (равного общему подаваемому заряду). Соответствующее определение импульса должно использоваться в зависимости от того, выполняет ли среда функцию вольт-секундного преобразователя или преобразователя заряда.
[0025] Термин «колебательный сигнал» будет использован для обозначения кривой зависимости напряжения от времени, используемой для осуществления перехода от определенного исходного уровня серого до заданного окончательного уровня серого. Обычно такой колебательный сигнал содержит множество элементов колебательного сигнала; причем эти элементы характеризуются по существу прямоугольной формой (т.е. когда заданный элемент предусматривает подачу постоянного напряжения в течение определенного периода времени); и эти элементы могут называться «импульсами» или «возбуждающими импульсами». Термин «схема возбуждения» обозначает набор колебательных сигналов, достаточных для осуществления всех возможных переходов между различными уровнями серого в конкретном дисплее. Дисплей может использовать более одной схемы возбуждения; например, упомянутый выше патент США №7,012,600 указывает на то, что может потребоваться модификация схемы возбуждения в зависимости от таких параметров, как температура дисплея или время, в течение которого он находится в рабочем состоянии на протяжении срока своей службы, и поэтому дисплей может быть снабжен множеством разных схем возбуждения, которые используются при разных температурах и пр. Набор схем возбуждения, используемых таким образом, может называться «набором связанных схем возбуждения». Кроме того, предусмотрена возможность, как это описано в нескольких указанных заявках MEDEOD (способы возбуждения электрооптических дисплеев), одновременного использования более одной схемы возбуждения на разных участках одного и того же дисплея; и используемый таким образом набор схем возбуждения может называться «набором схем одновременного возбуждения».
[0026] Известны несколько типов электрооптических дисплеев. Одним из типов электрооптических дисплеев является дисплей с вращающимися бихромными элементами, описанный, например, в патентах США №№5,808,783; 5,777,782; 5,760,761; 6,054,071; 6,055,091; 6,097,531; 6,128,124; 6,137,467; и 6,147,791 (хотя дисплеи этого типа часто называются дисплеями «с вращающимися бихромными шариками», причем термин «с вращающимися бихромными элементами» является предпочтительным как более точный, поскольку в некоторых из указанных патентов форма вращающихся элементов не является сферической). В таких дисплеях используется большое количество тел небольшого размера (обычно сферической или цилиндрической формы), имеющих два или более сегмента с разными оптическими характеристиками и внутренний диполь. Эти тела находятся в подвешенном состоянии в заполненных жидкостью пузырьках матрицы, причем эти пузырьки заполнены жидкостью с тем, чтобы указанные тела могли свободно вращаться. Внешний вид изображения на дисплее меняется при подаче на него электрического поля, в результате чего происходит вращение тел с их переходом в различные положения, и через рабочую поверхность дисплея можно видеть смену сегментов тел. Электрооптическая среда этого типа обычно является бистабильной.
[0027] В электрооптических дисплеях другого типа используются электрохромные среды, например, электрохромная среда в виде нанохромной пленки, содержащей электрод, выполненный по меньшей мере, частично из полупроводящего металл-оксида, и множество окрашенных молекул, выполненных с возможностью обращаемого изменения цвета и прикрепленных к электроду; см., например, работу автора по имени O'Regan В. с соавторами, журнал Nature, 1991 год, 353, 737; и работу автора по имени Wood D., журнал Information Display, 18(3), 24 (март 2002 года). См. также работу автора по имени Bach U. с соавторами, журнал Adv. Mater., 2002 год, 14(11), 845. Нанохромные пленки этого типа также описаны, например, в патентах США №№. 6,301,038; 6,870,657; и 6,950,220. Среда этого типа обычно также характеризуется бистабильностью.
[0028] Еще один тип электрооптических дисплеев представлен дисплеем с электросмачиванием, который был разработан компанией Philips и описан в работе «Видеоскоростная электронная бумага на принципе электросмачивания», автор Hayes R.A. с соавторами, журнал Nature, 425, 383-385 (2003 год). В патенте США №7,420,549 показано, что такие дисплеи с электросмачиванием могут быть выполнены бистабильными.
[0029] Одним из типов электрооптических дисплеев, которые в течение многих лет являются предметом серьезных исследований и разработок, является электрофоретический дисплей на основе частиц, в котором множество заряженных частиц перемещается во флюиде под действием электрического поля. Электрофоретические дисплеи могут характеризоваться такими признаками, как высокая яркость и контрастность, широкие углы обзора, бистабильность состояний и низкое энергопотребление в отличие от жидкокристаллических дисплеев. Тем не менее, широкому применению этих дисплеев мешают проблемы с сохранением надлежащего качества изображений на этих дисплеях в течение длительного периода времени. Например, частицы, составляющие электрофоретические дисплеи, проявляют тенденцию к осаждению, что приводит к уменьшению срока службы этих дисплеев.
[0030] Как было указано выше, электрофоретические среды требуют наличия флюида. В большинстве электрофоретических сред предшествующего уровня техники таким флюидом является жидкость, но электрофоретическая среда может быть также создана с использованием газообразных флюидов; см., например, работу «Движение электрического тонера в электронном бумагоподобном дисплее», автор Kitamura Т. с соавторами, издательство IDW, Япония, 2001 год, документ HCS1-1; и работу «Тонерный дисплей, использующий трибоэлектрически заряженные изоляционные частицы», автор Yamaguchi Y. с соавторами, издательство IDW, Япония, 2001 год, документ AMD4-4. См. также патенты США №№7,321,459 и 7,236,291. Такие электрофоретические среды на основе газа представляются чувствительными к таким же проблемам, обусловленным осаждением частиц, что и электрофоретические среды на основе жидкости, когда эти среды используются в ориентации, которая обеспечивает возможность такого осаждения, как это может наблюдаться, например, в надписи с расположением среды в вертикальной плоскости. Безусловно, осаждение частиц представляется более серьезной проблемой в электрофоретических средах на основе газа, чем в аналогичных средах на основе жидкости, поскольку более низкая вязкость газообразных взвешенных флюидов в сравнении с жидкими флюидами обеспечивает более быстрое осаждение электрофоретических частиц.
[0031] В многочисленных патентах и заявках, переуступленных Массачусетскому технологическому институту (MIT) и компании Е Ink Corporation или полученных на их имя, описаны различные технологии, используемые в инкапсулированных электрофоретических и прочих электрооптических средах. Такие инкапсулированные среды включают в себя множество капсул небольшого размера, каждая из которых сама включает в себя внутреннюю фазу, содержащую электрофоретически подвижные частицы в текучей среде, причем эту внутреннюю фазу охватывают стенки капсул. Сами капсулы обычно удерживаются в полимерном вяжущем, образуя сцепляющий слой, который располагается между двумя электродами. Технологии, описанные в этих патентах и заявках, включают в себя:
(a) Электрофоретические частицы, флюиды и добавки к флюидам; см., например, патенты США №№7,002,728 и 7,679,814;
(b) Капсулы, связующие вещества и процессы инкапсуляции; см., например, патенты США №№6,922,276 and 7,411,719;
(c) Пленки и субблоки, содержащие электрооптические материалы; см., например, патенты США №№6,982,178 и 7,839,564;
(d) Задние панели, клеевые слои и прочие вспомогательные слои и способы, используемые в дисплеях; см., например, патенты США №№7,116,318 и 7,535,624;
(e) Изменение цвета и цветокоррекция; см., например, патент США №7,075,502 и публикацию заявки на патент США №2007/0109219;
(f) Со способами возбуждения дисплеев можно ознакомиться, например, в патентах США №№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; и 9,412,314; и в публикациях заявок на патент США №№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; и 2016/0180777;
(g) Сферы применения дисплеев; см., например, патент США №7,312,784 и публикацию заявки на патент США №. 2006/0279527; и
(h) Не электрофоретические дисплеи, описанные в патентах США №№6,241,921; 6,950,220; и 7,420,549; и в публикации заявки на патент США №2009/0046082.
[0032] Во многих указанных патентах и заявках признано, что стенки, окружающие дискретные микрокапсулы в инкапсулированной электрофоретической среде, могут быть заменены сплошной фазой, в результате чего образуется так называемый электрофоретический дисплей с диспергированным полимером, в котором электрофоретическая среда содержит множество дискретных капель электрофоретического флюида и сплошную фазу полимерного материала, и что дискретные капли электрофоретического флюида в таком электрофоретическом дисплее с диспергированным полимером могут рассматриваться как капсулы или микрокапсулы, даже если ни одна мембрана дискретной капсулы не связана с каждой отдельной каплей; см., например, указанный патент США №6,866,760. Соответственно, в целях настоящего изобретения такие электрофоретические среды с диспергированным полимером рассматриваются как подвиды инкапсулированных электрофоретических сред.
[0033] Родственным типом электрофоретического дисплея является так называемый «микроячеистый электрофоретический дисплей». В микроячеистом электрофоретическом дисплее заряженные частицы и флюид не инкапсулированы в микрокапсулы, а вместо этого удерживаются во множестве полостей, сформованных в несущей среде, которая представляет собой, например, полимерную пленку. См., например, патенты США №№6,672,921 и 6,788,449, права на которые принадлежат компании Sipix Imaging, Inc.
[0034] Хотя электрофоретические среды часто бывают непрозрачными (поскольку, например, во многих электрофоретических средах частицы по существу блокируют передачу видимого света через дисплей) и работают на отражение, многие электрофоретические дисплеи могут быть выполнены с возможностью функционирования в так называемом «шторочном режиме», который предусматривает два состояния дисплея, в одном из которых он непрозрачен, а в другом - может пропускать свет. См., например, патенты США №№5,872,552; 6,130,774; 6,144,361; 6,172,798; 6,271,823; 6,225,971; и 6,184,856. В аналогичном режиме могут функционировать диэлектрофоретические дисплеи, которые схожи с электрофоретическими дисплеями, но принцип работы которых основан на изменении напряженности электрического поля; см. патент США №4,418,346. В шторочном режиме могут также работать электрооптические дисплеи и других типов. Электрооптические среды, функционирующие в шторочном режиме, могут демонстрировать эффективность в многослойных структурах полноцветных дисплеев. В таких структурах, по меньшей мере, один слой, примыкающий к рабочей поверхности дисплея, работает в шторочном режиме, открывая или скрывая второй слой, располагающийся дальше от рабочей поверхности.
[0035] Инкапсулированный электрофоретический дисплей обычно не страдает таким недостатком, как выход из строя по причине образования сгустков и расслоения, который присущ обычным электрофоретический устройствам, а обеспечивает дополнительные преимущества, такие как возможность печати и покрытия дисплея на гибких и жестких подложках самых разных типов (использование слова «печать» предполагает включение всех видов печати и покрытия, в том числе, помимо прочего: покрытие с предварительным дозированием, такое как точечное покрытие с использованием матрицы, покрытие с использованием щелевой головки или методом экструзии, покрытие обливом или каскадное покрытие и покрытие поливом; покрытие валиком, такое как покрытие с помощью ножевого валика и покрытие с помощью реверсивного валика; покрытие с помощью гравированного цилиндра; покрытие погружением; покрытие распылением; менисковое покрытие; покрытие методом центрифугирования; покрытие щеткой; покрытие воздушным шабером; способы шелкотрафаретной печати; электростатические способы печати; способы термопечати; способы краскоструйной печати; электрофоретическое осаждение (см. патент США №7,339,715); и прочие аналогичные методы). Таким образом, в итоге может быть получен гибкий дисплей. Кроме того, поскольку среда дисплея может быть получена методом печати (с использованием самых разных способов), производство самого дисплея может быть малозатратным.
[0036] В дисплеях согласно настоящему изобретению могут быть также использованы электрооптические среды других типов.
[0037] Бистабильные или мультистабильные свойства электрофоретических дисплеев на основе частиц и прочих электрооптических дисплеев, демонстрирующих такие же свойства (эти дисплеи для удобства могут также именоваться «импульсными дисплеями»), заметно отличаются от аналогичных свойств обычных жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев). Скрученные нематические жидкие кристаллы не являются бистабильными или мультистабильными, а выполняют функцию преобразователей напряжения, вследствие чего подача заданного электрического поля на пиксель такого дисплея придает этому пикселю заданный уровень серого вне зависимости от того, какой уровень серого у него был ранее. Более того, ЖК-дисплеи возбуждаются только в одном направлении (с переходом из непропускающего или «темного» состояния в пропускающее или «светлое» состояние), причем обратный переход из более светлого состояния в более темное состояние осуществляется путем уменьшения или устранения электрического поля. И, наконец, на серый цвет пикселя в ЖК-дисплее влияет не полярность электрического поля, а только его величина; и обычно серийные ЖК-дисплеи регулярно меняют полярность возбуждающего поля на противоположную лишь по техническим причинам. В то же время бистабильные электрооптические дисплеи, в первом приближении, выступают в роли импульсных датчиков, вследствие чего окончательное состояние пикселя будет зависеть не только от подаваемого электрического поля и времени, в течение которого это поле подается, но также и от состояния пикселя до подачи электрического поля.
[0038] Для получения дисплея с высоким разрешением необходимо обеспечить, чтобы адресации отдельных пикселей дисплея не мешали соседние пиксели вне зависимости от того, является ли используемая электрооптическая среда бистабильной или нет. Один из способов достижения этой цели состоит в том, чтобы обеспечить наличие массива нелинейных элементов, таких как транзисторы или диоды; причем для получения дисплея с «активной матрицей» с каждым пикселем должен быть связан, по меньшей мере, один нелинейный элемент. Через соответствующий нелинейный элемент адресный или пиксельный электрод, который обращается к одному пикселю, соединен с соответствующим источником напряжения. Обычно, когда в качестве нелинейного элемента используется транзистор, пиксельный электрод соединен со стоком транзистора, и эта схема будет принята в последующем описании, хотя такой выбор носит по существу произвольный характер, и пиксельный электрод может быть соединен с истоком транзистора. В массивах с высокой разрешающей способностью пиксели обычно располагаются в виде двухмерного массива строк и столбцов так, что каждый отдельный пиксель будет однозначно определен в точке пересечения одной конкретной строки и одного конкретного столбца. Истоки всех транзисторов в каждом столбце соединены с одним столбцовым электродом, тогда как затворы всех транзисторов в каждой строке соединены с одним строчным электродом. Повторим еще раз, что схема с привязкой истоков к строкам, а затворов - к столбцам является стандартной, но при необходимости она может быть изменена на обратную. Строчные электроды соединены со строчным драйвером, который по существу обеспечивает выбор только одной строки в каждый данный момент времени; т.е. при подаче напряжения на выбранный строчный электрод гарантируется, что все транзисторы в выбранной строке будут токопроводящими, тогда как при подаче напряжения на все остальные строки гарантируется, что все транзисторы в этих невыбранных строках останутся непроводящими. Столбцовые электроды соединены со столбцовыми драйверами, которые подают на различные столбцовые электроды напряжения, выбранные для возбуждения пикселей в выбранной строке с целью получения требуемого оптического состояния (указанные напряжения соотносятся с общим передним электродом, который обычно предусмотрен на противоположной стороне электрооптической среды относительно массива нелинейных элементов и проходит поперек всего дисплея). По истечении предварительно заданного времени, известного как «время адресации строки», выбор выбранной строки отменяется, выбирается следующая строка, и напряжения на столбцовых драйверах изменяются, вследствие чего на дисплее отображается следующая строка. Этот процесс повторяется, обеспечивая построчное заполнение всего дисплея.
[0039] Следует понимать, что хотя в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, описанных ниже, используются электрофоретические материалы на основе микроячеек для демонстрации принципов работы согласно предмету изобретения, представленному в настоящем документе, эти же принципы могут быть свободно приняты для электрофоретических материалов на основе частиц, заключенных в микрокапсулы (например, пигментных частиц). Электрофоретический материал на основе микроячеек используется в настоящем документе лишь в иллюстративных целях, и не носит ограничительного характера.
[0040] На фиг. 1 схематически показана модель пикселя 100 электрооптического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, представленному в настоящем документе. Пиксель 100 может включать в себя пленку 110 для формирования изображения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленка 110 для формирования изображения может представлять собой слой электрофоретического материала, и может быть бистабильной по своей природе. Этот электрофоретический материал может включать в себя множество электрически заряженных окрашенных частиц пигментного красителя (например, черного, белого, желтого или красного цвета), располагающихся во флюиде и способных перемещаться в этом флюиде под действием электрического поля. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленка 110 для формирования изображения может представлять собой электрофоретическую пленку на основе микроячеек с заряженными частицами пигментного красителя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленкой 110 для формирования изображения может служить, помимо прочего, инкапсулированная электрофоретическая пленка для формирования изображения, которая может включать в себя, например, заряженные частицы пигментного красителя. Следует понимать, что способ возбуждения, представленный ниже, может быть свободно принят для электрофоретического материала обоих типов (например, инкапсулированного или в виде пленки с микроячейками).
[0041] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленка 110 для формирования изображения может располагаться между передним электродом 102 и задним или пиксельным электродом 104. Передний электрод 102 может быть сформирован между пленкой для формирования изображения и лицевой поверхностью дисплея. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения передний электрод 102 может быть прозрачным и светопропускающим. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения передний электрод 102 может быть выполнен из любого подходящего прозрачного материала, включая, помимо прочего, оксид индия-олова (ITO). Задний электрод 104 может быть сформирован на стороне пленки 110 для формирования изображения, противоположной переднему электроду 102. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения между передним электродом 102 и задним электродом 104 может быть образована паразитная емкость (не показана).
[0042] Пикселем 100 может служить любой из множества пикселей. Множество пикселей может располагаться в виде двухмерного массива, состоящего из образующих матрицу строк и столбцов так, что каждый отдельный пиксель будет однозначно определен в точке пересечения одной конкретной строки и одного конкретного столбца. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения матрица пикселей может представлять собой «активную матрицу», в которой каждый пиксель соотносится, по меньшей мере, с одним нелинейным элементом 120. Нелинейный элемент 120 цепи может быть включен между задним электродом 104 и адресным электродом 108. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нелинейным элементом 120 может служить диод и/или транзистор, включая, помимо прочего, полевой МОП-транзистор (полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник) или тонкопленочный транзистор (TFT). Сток (или исток) полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора может быть соединен с задним или пиксельным электродом 104; исток (или сток) полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора может быть соединен с адресным электродом 108; а затвор полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора может быть соединен с электродом 106 драйвера, выполненным с возможностью управления активацией и деактивацией полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора (для упрощения вывод полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора, соединенный с задним электродом 104, будет называться стоком полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора; а вывод полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора, соединенный с адресным электродом 108, будет называться истоком полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора; однако специалисту в данной области техники станет очевидным, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения термины «сток» и «исток» полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора могут использоваться взаимозаменяемо).
[0043] В некоторых вариантах осуществления активной матрицы адресные электроды 108 всех пикселей в каждом столбце могут быть соединены с одним общим электродом, а электроды 106 драйверов всех пикселей в каждой строке могут быть соединены с одним и тем же строчным электродом. Строчные электроды могут быть соединены со строчным драйвером, который может выбрать одну или несколько строк пикселей путем подачи на выбранные строчные электроды напряжения, достаточного для активации нелинейных элементов 120 всех пикселей 100 в выбранной строке/строках. Столбцовые электроды могут быть соединены со столбцовыми драйверами, которые могут подавать на адресный электрод 106 выбранного (активированного) пикселя напряжение, рассчитанное на приведение пикселя в требуемое оптическое состояние. Напряжение, подаваемое на адресный электрод 108, может представлять собой напряжение, являющееся относительным по отношению к напряжению, подаваемому на передний электрод 102 пикселя (например, равное примерно нулю вольт). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения передние электроды 102 всех пикселей в активной матрице могут быть соединены с общим электродом.
[0044] В процессе работы пиксели 100 активной матрицы могут заполняться построчно. Например, строка пикселей может быть выбрана строчным драйвером, а напряжения, соответствующие требуемым оптическим состояниям для строки пикселей, могут подаваться на пиксели столбцовыми драйверами. По истечении предварительно заданного времени, известного как «время адресации строки», выбор выбранной строки может быть отменен, может быть выбрана следующая строка, и напряжения на столбцовых драйверах могут быть изменены, вследствие чего на дисплее отобразится следующая строка.
[0045] На фиг. 2 показана модель цепи электрооптического слоя 110 формирования изображения, расположенного между передним электродом 102 и задним электродом 104, согласно предмету изобретения, представленному в настоящем документе. Резистор 202 и конденсатор 204 могут отображать сопротивление и электрическую емкость электрооптического слоя 110 формирования изображения, переднего электрода 102 и заднего электрода 104, включая любые клеевые слои. Резистор 212 и конденсатор 214 могут отображать сопротивление и электрическую емкость многослойного клеевого слоя. Конденсатор 216 может отображать электрическую емкость, которая может быть образована между передним электродом 102 и задним электродом 104, например, в пограничных контактных областях между слоями, таких как граница раздела между слоем формирования изображения и многослойным клеевым слоем и/или между многослойным клеевым слоем и задним электродом. Напряжение Vi на пленке 110 для формирования изображения пикселя может включать в себя остаточное напряжение на пикселе.
[0046] Вид в поперечном разрезе одного из примеров осуществления пленки 300 для формирования изображения (например, электрофоретической пленки), аналогичной слою 110 формирования изображения, показанному на фиг. 1, проиллюстрирован на фиг. 3. Как показано на фиг. 3, черные частицы (K) и желтые частицы (Y) образуют первую пару противоположно заряженных частиц; и в этой паре черные частицы представляют собой частицы с высоким положительным зарядом, а желтые частицы представляют собой частицы с высоким отрицательным зарядом. Красные частицы (R) и белые частицы (W) образуют вторую пару противоположно заряженных частиц; и в этой паре красные частицы представляют собой частицы с низким положительным зарядом, а белые частицы представляют собой частицы с низким отрицательным зарядом.
[0047] В другом примере, который не показан, черные частицы могут представлять собой частицы с высоким положительным зарядом; желтые частицы могут представлять собой частицы с низким положительным зарядом; белые частицы могут представлять собой частицы с низким отрицательным зарядом; а красные частицы могут представлять собой частицы с высоким отрицательным зарядом.
[0048] Кроме того, цветовые состояния частиц четырех типов могут целенаправленно смешиваться. Например, поскольку по своей природе желтый пигмент часто имеет зеленоватый оттенок, а требуется более насыщенный желтый цвет, то могут быть использованы желтые и красные частицы, причем частицы этих двух типов несут заряд одинаковой полярности, но заряд желтых частиц выше заряда красных частиц. В результате в состоянии желтого останется небольшое количество красных частиц, перемешанных с зеленовато-желтыми частицами, что повышает чистоту цвета в состоянии желтого.
[0049] Следует иметь в виду, что объем настоящего изобретения в широком смысле охватывает частицы пигментного красителя любого цвета при условии, что четыре типа частиц характеризуются визуально различимыми цветами.
[0050] Белые частицы могут быть образованы из неорганического пигмента, например, TiO2, ZrO2, ZnO, Al2O3, Sb2O3, BaSO4, PbSO4H т.п.
[0051] Черные частицы могут быть образованы из черного пигмента, имеющего по справочнику C.I. (Color-Index) обозначение «Pigment black 26» или «Pigment black 28» или подобное (например, ферромарганцевая черная шпинель или меднохромовая черная шпинель), или из углеродной сажи.
[0052] Частицы не белого и не черного цвета сами по себе характеризуются таким цветом, как красный, зеленый, синий, пурпурный, голубой или желтый. Пигменты для цветных частиц могут включать в себя, помимо прочего, пигмент, имеющий по С.I. обозначение PR 254, PR122, PR149, PG36, PG58, PG7, РВ28, РВ15:3, PY83, PY138, PY150, PY155 или PY20. Они представляют собой широко используемые органические пигменты, описанные в справочнике С.I. «Технология применения новых пигментов» (CMC Publishing Со, Ltd, 1986 год) и «Технология печатных красок» (CMC Publishing Со, Ltd, 1984 год). Конкретные примеры включают в себя такие пигменты, как Hostaperm Red D3G 70-EDS (красный), Hostaperm Pink E-EDS (розовый), PV Fast Red D3G (прочный красный), Hostaperm Red D3G 70 (красный), Hostaperm Blue B2G-EDS (синий), Hostaperm Yellow H4G-EDS (желтый), Novoperm Yellow HR-70-EDS (желтый) и Hostaperm Green GNX (зеленый) от компании Clariant; Irgazine Red L 3630 (красный), Cinquasia Red L 4100 HD (красный) и Irgazin Red L 3660 HD (красный) от компании BASF; фталоцианиновый синий, фталоцианиновый зеленый, диарилидный желтый или диарилидный желтый ААОТ от компании Sun Chemical.
[0053] В качестве цветных частиц могут быть использованы неорганические пигменты, например, красного, зеленого, синего и желтого цвета. Примеры таких пигментов могут включать в себя, помимо прочего, синий пигмент, имеющий по справочнику С.I. обозначение «Pigment blue 28»; зеленый пигмент, имеющий по справочнику С.I. обозначение «Pigment green 50»; и желтый пигмент, имеющий по справочнику С.I. обозначение «Pigment yellow 227».
[0054] Помимо цвета, частицы четырех типов могут отличаться и другими оптическими характеристиками, такими как оптическая передача, коэффициент отражения, высвечивание или в случае использования дисплеев, предназначенных для машинного чтения псевдоцвет в смысле изменения коэффициента отражения электромагнитных волн за пределами видимой области спектра.
[0055] Отображающий слой, в котором используется флюид дисплея согласно настоящему изобретению, характеризуется наличием двух поверхностей, а именно первой поверхности 313 на наблюдаемой стороне и второй поверхности 314 на стороне, противоположной первой поверхности 313. Флюид дисплея располагается между двумя указанными поверхностями. На стороне первой поверхности 313 предусмотрен общий электрод 311, который представляет собой прозрачный электродный слой (например, ITO), захватывающий всю верхнюю часть отображающего слоя. На стороне второй поверхности 314 предусмотрен электродный слой 312, содержащий множество пиксельных электродов 312а. Следует отметить, что отображающий слой, показанный на фиг. 3 и описанный в настоящем документе, может представлять собой электрофоретический материал на основе микрокапсул или на основе чашеобразных микроячеек, причем принцип работы, представленный в настоящем документе, применим к обоим указанным материалам.
[0056] Пиксельные электроды описаны в патенте США №7,046,228, содержание которого полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. При этом следует отметить, что хотя активная матрица с подложкой из тонкопленочных транзисторов (TFT) указана применительно к слою пиксельных электродов, объем заявленного изобретения включает в себя адресные электроды другого типа при условии, что они соответствуют требуемым функциям.
[0057] Каждое пространство между двумя вертикальными пунктирными линиями, показанными на фиг. 1, обозначает пиксель. Как можно видеть, каждый пиксель снабжен соответствующим пиксельным электродом. За счет разности потенциалов между напряжением, подаваемым на общий электрод, и напряжением, подаваемым на соответствующий пиксельный электрод, для пикселя генерируется электрическое поле.
[0058] Растворитель, в котором диспергированы частицы четырех типов, выполнен прозрачным и бесцветным. В предпочтительном варианте он обладает низкой вязкостью и диэлектрической постоянной в диапазоне от около 2 до около 30, предпочтительно в диапазоне от около 2 до около 15 при высокой подвижности частиц. Примерами подходящего для использования диэлектрического раствора служат углеводороды, такие как высокочистые изопарафины-растворители (Isopar®), декагидронафталин (декалин), 5-этилиден-2-норборнен, жирные масла, парафиновое масло, кремнийсодержащие жидкости, ароматические углеводороды, такие как толуол, ксилол, фенилксилилэтан, додецилбензол или алкилнафталин, галогенированные растворители, такие как перфлюородекалин, перфтортолуол, перфторксилол, дихлорбензотрифторид, 3,4,5-трихлорбензотрифторид., хлорпентафторбензол, дихлорнонан или пентахлорбензол, и перфторированные растворители, такие как FC-43, FC-70 или FC-5060 от компании 3М (г. Сент-Пол, штат Миннесота, США), галоген с малой молекулярной массой, содержащий полимеры, такие как полиперфторпропиленоксид от компании TCI America (г. Портленд, штат Орегон, США), полихлортрифторэтилен, такой как галогеноуглеродные масла от компании Halocarbon Product Corp.(Ривер-Эдж, штат Нью-Джерси, США), перфторполиалкилэфир, такой как Galden от компании Ausimont или масла Krytox и смазки серии кератиновых флюидов от компании DuPont (штат Делавэр, США), силиконовое масло на основе полидиметилсилоксана от компании Dow Corning (DC-200).
[0059] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения уровень заряда, переносимого частицами с низким зарядом, может составлять менее чем около 50%, а в предпочтительно варианте - от около 5% до около 30% уровня заряда, переносимого частицами с высоким зарядом. В другом варианте осуществления настоящего изобретения уровень заряда, переносимого частицами с низким зарядом, может составлять менее чем около 75% или от около 15% до около 55% уровня заряда, переносимого частицами с высоким зарядом. А в еще одном из вариантов осуществления настоящего изобретения указанное сравнение уровней заряда применимо к частицам двух типов с одинаковой полярностью заряда.
[0060] Интенсивность заряда может быть измерена в виде дзета-потенциала. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения дзета-потенциал определяется прибором AcoustoSizer ИМ от компании Colloidal Dynamics с блоком обработки сигналов CSPU-100 и проточной ячейкой от компании ESA (K:127). Все постоянные прибора, такие как плотность раствора, используемого в пробе, диэлектрическая постоянная раствора, скорость звука в растворе и вязкость раствора, вводятся при температуре тестирования (25°С) перед тестированием. Пробы пигмента диспергируются в растворе (который обычно представляет собой углеводородный флюид, содержащий менее 12 атомов углерода) и разбавляется до концентрации в пределах 5-10 масс. %. Проба также содержит агент управления зарядом (Solsperse 17000®, реализуемый корпорацией Lubrizol Corporation, компания Berkshire Hathaway; «Solsperse» является зарегистрированной торговой маркой), причем соотношение между агентом управления зарядом и частицами составляет 1:10. Сначала определяется масса разбавленной пробы, после чего проба загружается в проточную ячейку для определения дзета-потенциала.
[0061] Амплитуды частиц с высоким положительным зарядом и частиц с высоким отрицательным зарядом могут быть одинаковыми или разными. Аналогичным образом амплитуды частиц с низким положительным зарядом и частиц с низким отрицательным зарядом могут быть одинаковыми или разными.
[0062] Следует отметить, что в одном и том же флюиде две пары частиц с высоким и низким зарядом могут характеризоваться разными уровнями дифференциала заряда. Например, в одной паре положительно заряженные частицы с низким уровнем заряда могут характеризоваться интенсивностью заряда, составляющей 30% от интенсивности заряда положительно заряженных частиц с высоким уровнем заряда, а в другой паре отрицательно заряженные частицы с низким уровнем заряда могут характеризоваться интенсивностью заряда, составляющей 50% от интенсивности заряда отрицательно заряженных частиц с высоким уровнем заряда.
[0063] На фиг. 4а и 4b приведен один из примеров устройства отображения, в котором используется такой флюид дисплея. Как показано на фиг. 4а и 4b, частицы с высоким положительным зарядом имеют черный цвет (K); частицы с высоким отрицательным зарядом имеют желтый цвет (Y); частицы с низким положительным зарядом имеют красный цвет (R); а частицы с низким отрицательным зарядом имеют белый цвет (W).
[0064] Когда в ходе работы, как это показано на фиг. 4а, в течение отрезка времени достаточной продолжительности на пиксель подается высокое отрицательное напряжение (например, -15В), генерируется электрическое поле, инициирующее смещение желтых частиц (Y) в направлении общего электрода 421, тогда как черные частицы (K) смещаются в направлении пиксельного электрода 422а. Красные (R) и белые (W) частицы, поскольку они переносят более слабый заряд, смещаются медленнее, чем черные и желтые частицы с более сильным зарядом, и в результате они останавливаются посередине пикселя, причем белые частицы располагаются выше красных частиц. В этом случае на наблюдаемой стороне виден желтый цвет.
[0065] Кроме того, как показано на фиг. 4b, когда в течение отрезка времени достаточной продолжительности на пиксель, показанный на фиг. 4а (т.е. возбужденный для перехода из желтого состояния), подается более низкое положительное напряжение (например, +6В или +3В), генерируется электрическое поле, инициирующее смещение желтых частиц (Y) в направлении пиксельного электрода 422а, тогда как черные частицы (K) смещаются в направлении общего электрода 421. Однако когда они встречаются посередине пикселя, их движение существенно замедляется и останавливается, поскольку электрическое поле, генерируемое низким возбуждающим напряжением, оказывается недостаточно мощным, чтобы преодолеть сильное притяжение между ними. С другой стороны, электрическое поле, генерируемое низким возбуждающим напряжением, достаточно для того, чтобы разделить белые и красные частицы с более слабым зарядом, инициируя максимальное смещение красных частиц (R) с низким положительным зарядом в сторону общего электрода 421 (т.е. в направлении наблюдаемой стороны) и смещение белых частиц (W) с низким отрицательным зарядом в сторону пиксельного электрода 422а. В результате виден красный цвет. Следует также отметить, что на этой фигуре наблюдаются также силы притяжения между частицами с более слабым зарядом (например, R) и частицами с более сильным зарядом противоположной полярности (например, Y). Однако эти силы притяжения не так сильны, как сила притяжения между двумя типами частиц с более сильным зарядом (K и Y), и поэтому они могут быть преодолены электрическим полем, сгенерированным низким возбуждающим напряжением. Иначе говоря, частицы с более слабым зарядом могут быть отделены от частиц с более сильным зарядом противоположной полярности.
[0066] Один из примеров колебательного сигнала для реализации этого перехода от желтого к красному приведен на фиг. 5.
[0067] Как показано на фиг. 5, на начальной стадии предусмотрена подача высокого отрицательного возбуждающего напряжения (VH2, например, -15В) в течение времени t7 для смещения желтых частиц в направлении наблюдаемой стороны, после чего следует подача положительного возбуждающего напряжения (+V') в течение времени t8 для осаждения желтых частиц и смещения красных частиц в направлении наблюдаемой стороны.
[0068] Амплитуда +V' меньше амплитуды VH (например, VH1 или VH2). В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения амплитуда +V' составляет менее 50% от амплитуды VH (например, VH1 или VH2).
[0069] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения величина t8 превышает величину t7. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения величина t7 может лежать в диапазоне 20-400 мс, а величина t8 может составлять ≥200 мс.
[0070] Колебательный сигнал, проиллюстрированный на фиг. 5, может быть повторен, по меньшей мере, в течение двух циклов (N≥2); в предпочтительном варианте - по меньшей мере, в течение четырех циклов; а в более предпочтительном варианте - по меньшей мере, в течение восьми циклов. После каждого цикла возбуждения красный цвет становится более насыщенным.
[0071] Аналогичным образом дисплей может быть переведен из состояния красного в состояние желтого, как это показано на фиг. 6. На практике для возбуждения пикселя дисплея с целью его перевода в состояние желтого может быть подан короткий отрицательный импульс в пятнадцать вольт, который следует за колебательным сигналом «Красный», как это показано на фиг. 7. В предпочтительном варианте желтые частицы представляют собой отрицательно заряженные частицы, несущие высокий отрицательный заряд, и они смещаются к наблюдаемой стороне под действием отрицательного импульса в пятнадцать вольт (например, t1, как показано на фиг. 7).
[0072] Однако на практике состояние желтого, описанное выше, может оказаться наиболее термочувствительным состоянием, и RA спадает в наибольшей степени. В некоторых случаях состояние желтого может характеризоваться низким показателем b* при оптимальном показателе L*. Это значит, что на наблюдаемой стороне может быть недостаточное количество желтых частиц. Желтые частицы перемешаны с белыми частицами или даже располагаются за белыми частицами.
[0073] При этом показатели b* и L* представляют собой координаты цвета согласно модели Международного комитета по цветоведению (Commission Internationale de L'Eclairage или CIE), где показатель L* обозначает степень интенсивности цвета, а показатель b* указывает на координату желтого/синего цвета.
[0074] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения для смягчения означенной проблемы может быть использован колебательный сигнал. Как показано на фиг. 8, для отделения белых частиц от желтых частиц может быть подано слабое положительное напряжение v2 (802) после подачи импульса -15В (т.е. t1 (804)); при этом белые частицы имеют слабый отрицательный заряд, и они могут быть смещены еще дальше вниз под действием слабого положительного напряжения. После этого подается еще один импульс -15В, смещающий желтые частицы дальше вверх к наблюдаемой стороне, после чего следует подача еще одного слабого положительного напряжения v2. Кроме того, за счет повторных добавленных циклов может быть осаждено большее количество белых частиц, причем отрицательно заряженные желтые частицы с высоким уровнем заряда остаются на наблюдаемой стороне. Точное количество циклов возбуждения и длительность импульсов могут быть оптимизированы, исходя из физических свойств среды дисплея.
[0075] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ возбуждения согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе, может быть обобщенно сформулирован как способ возбуждения, предназначенный для возбуждения пикселя электрофоретического дисплея, характеризующегося наличием первой поверхности на наблюдаемой стороне, второй поверхности на ненаблюдаемой стороне и электрофоретического флюида, располагающегося между первым светопропускающим электродом и вторым электродом, причем электрофоретический флюид содержит частицы первого типа, частицы второго типа, частицы третьего типа и частицы четвертого типа, и все они диспергированы в растворителе, при этом:
а. частицы пигментного красителя четырех типов обладают разными оптическими характеристиками;
b. частицы первого типа и частицы третьего типа заряжены положительно, но величина положительного заряда у частиц первого типа выше, чем у частиц третьего типа; и
c. частицы второго типа и частицы четвертого типа заряжены отрицательно, но величина отрицательного заряда у частиц второго типа выше, чем у частиц четвертого типа;
и предложенный способ предусматривает следующие стадии:
(i) подачу первого возбуждающего напряжения на пиксель электрофоретического дисплея в течение первого отрезка времени с первой амплитудой для возбуждения пикселя с его переводом в состояние цвета частиц четвертого типа на наблюдаемой стороне; и
(ii) подачу второго возбуждающего напряжения, противоположенного первому возбуждающему напряжению, и со второй амплитудой, меньшей первой амплитуды, на пиксель электрофоретического дисплея в течение второго отрезка времени для возбуждения частиц второго типа с их смещением в направлении ненаблюдаемой стороны.
[0076] В другом варианте осуществления настоящего изобретения способ возбуждения согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе, может быть обобщенно сформулирован как способ возбуждения, предназначенный для возбуждения пикселя электрофоретического дисплея, характеризующегося наличием первой поверхности на наблюдаемой стороне, второй поверхности на ненаблюдаемой стороне и электрофоретического флюида, располагающегося между первым светопропускающим электродом и вторым электродом, причем электрофоретический флюид содержит частицы первого типа, частицы второго типа, частицы третьего типа и частицы четвертого типа, и все они диспергированы в растворителе, при этом:
a. частицы пигментного красителя четырех типов обладают разными оптическими характеристиками;
b. частицы первого типа и частицы третьего типа заряжены положительно, но величина положительного заряда у частиц первого типа выше, чем у частиц третьего типа; и
c. частицы второго типа и частицы четвертого типа заряжены отрицательно, но величина отрицательного заряда у частиц второго типа выше, чем у частиц четвертого типа;
и предложенный способ предусматривает следующие стадии:
(i) подачу первого возбуждающего напряжения на пиксель электрофоретического дисплея в течение первого отрезка времени с первой амплитудой для возбуждения пикселя с его переводом в состояние цвета частиц третьего типа на наблюдаемой стороне;
(ii) подачу второго возбуждающего напряжения на пиксель электрофоретического дисплея в течение второго отрезка времени со второй амплитудой для возбуждения пикселя с его переводом в состояние цвета частиц четвертого типа на наблюдаемой стороне; и
(iii) подачу третьего возбуждающего напряжения, противоположенного второму возбуждающему напряжению, и с третьей амплитудой, меньшей второй амплитуды, на пиксель электрофоретического дисплея в течение третьего отрезка времени для возбуждения частиц второго типа с их смещением в направлении ненаблюдаемой стороны.
[0077] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения напряжение v2 может отличаться от РР-напряжения VR для возбуждения пикселя с целью его перевода в состояние красного (RS). В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения циклы 902 колебательного сигнала «Красный» и время ожидания между колебательным сигналом «Красный» и колебательным сигналом t1 могут быть дополнительно оптимизированы для сокращения общей длительности колебательных сигналов, как это показано на фиг. 9. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения время ожидания может быть существенно сокращено. В другом варианте осуществления настоящего изобретения время ожидания может быть вообще сведено к нулю.
[0078] В Таблице 1, представленной выше, показаны экспериментальные данные, иллюстрирующие оптические характеристики состояния желтого цвета до и после испытания на надежность, проведенного с использованием старого и нового колебательных сигналов (WF). Как можно видеть, показатель b* желтого цвета по CIE улучшен за счет использования нового колебательного сигнала для желтого цвета (Y), представленного в настоящем документе.
[0079] На фиг. 10 и 11 показаны данные 30 проб с разными составами дисперсии частиц (FPL), которые прошли испытания на надежность (RA) Q-sun (фиг. 10) и 70С (фиг. 11). Оба теста выявили улучшение показателя b* при использовании новых колебательных сигналов.
[0080] Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, описанные выше, могут быть внесены многочисленные изменения и модификации без отступления от объема заявленного изобретения. Соответственно, предшествующее описание в полном объеме должно толковаться как носящее иллюстративный, а не ограничительный характер.
1. Способ возбуждения, предназначенный для возбуждения пикселя электрофоретического дисплея, характеризующегося наличием первой поверхности на наблюдаемой стороне, второй поверхности на ненаблюдаемой стороне и электрофоретического флюида, располагающегося между первым светопропускающим электродом и вторым электродом, причем электрофоретический флюид содержит частицы первого типа, частицы второго типа, частицы третьего типа и частицы четвертого типа, и все они диспергированы в растворителе, при этом:
a) частицы пигментного красителя четырех типов обладают разными оптическими характеристиками;
b) частицы первого типа и частицы третьего типа заряжены положительно, но величина положительного заряда у частиц первого типа выше, чем у частиц третьего типа; и
c) частицы второго типа и частицы четвертого типа заряжены отрицательно, но величина отрицательного заряда у частиц второго типа выше, чем у частиц четвертого типа;
и этот способ возбуждения предусматривает следующие стадии:
(i) подачу первого возбуждающего напряжения на пиксель электрофоретического дисплея в течение первого отрезка времени с первой амплитудой для возбуждения пикселя с целью его перевода в состояние цвета частиц третьего типа на наблюдаемой стороне;
(ii) подачу второго возбуждающего напряжения на пиксель электрофоретического дисплея в течение второго отрезка времени со второй амплитудой для возбуждения пикселя с целью его перевода в состояние цвета частиц второго типа на наблюдаемой стороне;
(iii) подачу третьего возбуждающего напряжения на пиксель электрофоретического дисплея в течение третьего отрезка времени с третьей амплитудой для возбуждения частиц четвертого типа с целью их смещения в направлении ненаблюдаемой стороны; и
(iv) повторение стадии (ii);
при этом амплитуда первого возбуждающего напряжения, подаваемого в течение первого отрезка времени, недостаточна для возбуждения пикселя с целью его перевода в состояние цвета частиц первого типа на наблюдаемой стороне;
при этом амплитуда первого возбуждающего напряжения отличается от амплитуды третьего возбуждающего напряжения, первый отрезок времени отличается от третьего отрезка времени, а полярность первого возбуждающего напряжения совпадает с полярностью третьего возбуждающего напряжения;
при этом амплитуда второго возбуждающего напряжения превышает амплитуду первого возбуждающего напряжения, а полярность второго возбуждающего напряжения противоположна полярности первого возбуждающего напряжения; и
при этом амплитуда второго возбуждающего напряжения превышает амплитуду третьего возбуждающего напряжения, третий отрезок времени длиннее второго отрезка времени, а полярность второго возбуждающего напряжения противоположна полярности третьего возбуждающего напряжения.
2. Способ возбуждения по п. 1, дополнительно предусматривающий подачу нулевого напряжения на пиксель дисплея в течение четвертого отрезка времени после выполнения стадии (i) и перед выполнением стадии (ii).
3. Способ возбуждения по п. 1, в котором комбинация стадии (iii) и следующей за ней стадии (iv) повторятся всего, по меньшей мере, три раза после выполнения стадии (ii).
4. Способ возбуждения по п. 1, в котором амплитуда третьего возбуждающего напряжения составляет менее 50% амплитуды второго возбуждающего напряжения.
5. Способ возбуждения по п. 1, отличающийся тем, что перед выполнением стадии (i) этот способ дополнительно предусматривает выполнение стадии (v) подачи пятого возбуждающего напряжения на пиксель электрооптического дисплея в течение пятого отрезка времени с пятой амплитудой, при этом амплитуда пятого возбуждающего напряжения превышает амплитуду первого возбуждающего напряжения, полярность пятого возбуждающего напряжения противоположна полярности первого возбуждающего напряжения, а пятый отрезок времени отличается от первого отрезка времени, причем пятый отрезок времени также отличается от второго отрезка времени.
6. Способ возбуждения по п. 5, в котором комбинация стадии (v) с последующей стадией (i) повторяется, по меньшей мере, один раз перед подачей второго возбуждающего напряжения.
7. Способ возбуждения по п. 6, в котором комбинация стадии (iii) с последующей стадией (iv) повторяется, по меньшей мере, три раза после выполнения стадии (ii).
