使用介电泳力驱动电泳显示器的方法

使用介电泳力驱动电泳显示器的方法
【专利摘要】一种介电泳显示器，其从低频率关闭状态经多个中间频率状态变换到高频率开启状态；这样的多个频率阶跃的使用减少了在转变中的闪烁。第二种类型的介电泳显示器具有通过其能够观看到介电泳媒质的光透射电极和在数个点处连接至该光透射电极的导体以减少在该光透射电极中的电压改变。
【专利说明】使用介电泳力驱动电泳显示器的方法
[0001]本申请是申请号为200880003952.1、题目为“使用介电泳力驱动电泳显示器的方法”的中国专利申请的分案申请。
[0002]本申请涉及:
[0003](a)美国专利 N0.7，116，466 ;
[0004](b)美国专利公开 N0.2006/0038772;
[0005](c)美国专利公开 N0.2005/0213191;
[0006](b)美国专利 N0.7，259，744 ;和
[0007](c )美国专利 N0.7，193，625。
[0008]本发明涉及用于使用介电泳力驱动电泳显示器的方法。更具体地，本发明涉及用于使用电泳和介电泳力在不同光学状态之间转换基于粒子的电泳显示器的驱动方法。本发明的显示器可以是快门模式显示器(如在下面被限定的该术语)或者是光调制器，也就是指可变透射窗口、反射镜和被设计成调制通过其中的光或其它电磁辐射的量的类似设备；为了方便，这里一般地使用术语“光”，但是该术语应该在广义被理解为包括在非可见波长的电磁辐射。例如，如下面所提到的，可以应用本发明来提供可以调制红外辐射的窗口用于控制建筑物中的温度。更具体地，本发明涉及使用基于粒子的电泳媒质来控制光调制的电光显不器和光调制器。
[0009]在这里以成像领域中的常规含义使用术语“灰态”，以指示介于像素的两个极端光学状态的中间的状态，并且不一定是暗示在这两个极端光学状态之间的黑白转变。例如，下面提及的数个专利和公开的申请描述极端状态是白和深蓝的电泳显示器，使得中间的“灰态”实际上是淡蓝。实际上，两个极端状态之间的转变可以根本不是颜色的改变，而是显示器的一些其它光学特性的改变，例如光学透射、反射、荧光或者旨用于机器阅读的显示器的情况下，可以是在可视范围外的电磁波长在反射改变意义下的伪彩色。
[0010]在这里以本领域中的常规含义使用术语“双稳定的”和“双稳定性”，以指示包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态至少有一种光学性质不同，使得任何给定元件通过具有有限持续时间的寻址脉冲被驱动成呈现其第一或第二显示状态后，在寻址脉冲终止后，该状态将持续至少是改变该显示元件的状态所需寻址脉冲的最小持续时间的几倍时间，例如至少是四倍时间。在美国专利N0.7，170，670中示出:一些基于粒子的能够显示灰度级的电泳显示器不仅在其极端的黑和白状态下稳定，而且在其中间的灰态下也稳定，对于其它一些类型的电光显示器同样如此。这种类型的显示器被恰当地称为“多稳态”而不是双稳态，但是为了方便起见这里使用的术语“双稳态”覆盖双稳态和多稳态显不器。
[0011]在这里以其传统含义使用术语“脉冲”，以指示电压相对于时间的积分。然而，一些双稳态电光媒质用作为电荷换能器，并且对于这些媒质可以使用脉冲的可选定义，即电流对时间的积分(等于所施加的总电荷)。根据媒质是否用作电压-时间脉冲换能器或电荷脉冲换能器，应该使用脉冲合适的定义。
[0012]数年来被大量研究和开发的是基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下穿过流体。与液晶显示器相比较，电泳显示器的优点在于具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性以及低功耗。然而，这些显示器的长期图像质量问题妨碍了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子趋向于沉降，导致这些显示器的使用寿命不够。
[0013]如上所述，电泳媒质中需要存在流体。在大部分现有技术的电泳媒质中这种流体是指液体，但是电泳媒质可以用气态的流体制成；参见诸如Kitamura, T.等人的“在电子纸类显不器中电子色粉的运动”("Electrical toner movement for electronicpaper-like display"), IDff 日本，2001, Paper HCSl-1 和 Yamaguchi, Y.等人的“利用带静电的绝缘粒子的色粉显示器” ("Toner display using insulative particlescharged triboelectrically"), IDff 日本，2001, Paper AMD4-4。同时参见美国专利公开 N0.2005/0001810;欧洲专利申请 I, 462，847、1，482，354、1，484，635、1，500，971、
I,501，194、1，536，271、1，542，067、1，577，702、1，577，703 和 I, 598，694 ;以及国际申请W02004/090626、W02004/079442和W02004/001498。这种基于气体的电泳媒质容易遇到跟基于液体的电泳媒质同种类型的由于粒子沉降带来的问题，当媒质用于允许存在这种沉降的方向时，例如用于标牌，其中媒质位于在一个垂直的平板上。事实上，在基于气体的电泳媒质中粒子沉降问题比基于液体的电泳媒质中似乎更严重，这是因为与液态流体相比气态悬浮流体的粘性更低，这使得电泳粒子沉降得更快。
[0014]转让给麻省理工学院(MIT)和伊英克(E Ink)公司的或在这二者名下的大量专利和申请最近已经公布，它们描述了封装的电泳媒质。这种封装的媒质包括大量的小囊，其中每一个小囊本身包含内相以及环绕内相的囊壁，其中所述内相含有悬浮在液体悬浮媒质中的可电泳运动的粒子。典型地，这些囊本身保存在聚合粘合剂中以形成位于两个电极之间的粘附层。例如，在美国专利 N0.5，930，026; 5，961，804; 6，017，584; 6，067，185; 6，118，426;6, 120，588;6, 120，839;6, 124，851;6，130，773;6, 130，774;6,172，798;6,177，921;6,232，950; 6, 249，271;6，252，564; 6, 262，706; 6, 262，833; 6, 300，932; 6, 312，304; 6, 312，971;6，323，989; 6，327，072; 6，376，828; 6，377，387; 6，392，785 ; 6，392，786; 6，413，790; 6，422，687;6, 445，374;6, 445，489;6, 459，418;6，473，072;6, 480，182; 6, 498，114;6，504，524;6, 506，438; 6, 512，354;6, 515，649;6, 518，949;6, 521，489;6, 531，997;6, 535，197;6，538，801; 6,545，291; 6, 580, 545; 6，639，578; 6，652，075; 6，657，772 ; 6，664，944; 6，680, 725; 6，683，333;6，704，133; 6，710，540; 6，721，083; 6，724，519; 6，727，881; 6，738，050; 6，750，473 ; 6，753，999 ; 6，816，147; 6，819，471; 6，822，782; 6，825，068; 6，825，829; 6，825，970; 6，831，769 ; 6，839，158 ; 6，842，167; 6，842，279 ; 6，842，657; 6，864，875; 6，865，010; 6，866，760; 6，870，661;6，900，851; 6, 922，276; 6，950，200 ; 6，958，848; 6，967，640; 6，982，178; 6，987，603; 6，995，550; 7, 002，728; 7, 012，600; 7, 012，735; 7, 023，420; 7, 030，412;7，030，854; 7, 034，783; 7, 038，655 ; 7，061，663; 7，071，913; 7，075, 502; 7，075, 703; 7，079, 305; 7，106，296; 7，109，968 ; 7，110，163; 7, 110，164;7, 116，318;7，116，466;7, 119，759;7, 119，772;7, 148，128;7，167，155; 7，170，670; 7，173，752; 7，176，880 ; 7，180，649; 7，190，008; 7，193，625; 7，202，847; 7，202，991; 7, 206，119;7，223，672; 7, 230，750; 7, 230，751; 7, 236，790;和 7，236，792;以及美国专利申请公开 N0.2002/0060321; 2002/0090980; 2003/0011560; 2003/0102858; 2003/0151702;2003/0222315;2004/0094422;2004/0105036;2004/0112750;2004/0119681;2004/0136048;2004/0155857;2004/0180476;2004/0190114;2004/0196215;2004/0226820;2004/0257635;2004/0263947;2005/0000813;2005/0007336;2005/0012980;2005/0017944;2005/0018273;2005/0024353;2005/0062714;2005/0067656;2005/0099672;2005/0122284;2005/0122306;2005/0122563;2005/0134554;2005/0151709;2005/0152018;2005/0156340;2005/0179642;2005/0190137;2005/0212747;2005/0213191;2005/0219184;2005/0253777;2005/0280626;2006/0007527;2006/0024437;2006/0038772;2006/0139308;2006/0139310;2006/0139311;2006/0176267;2006/0181492;2006/0181504;2006/0194619;2006/0197736;2006/0197737;2006/0197738;2006/0202949;2006/0223282;2006/0232531;2006/0245038;2006/0256425;2006/0262060;2006/0279527;2006/0291034;2007/0035532;2007/0035808;2007/0052757;2007/0057908;2007/0069247;2007/0085818;2007/0091417;2007/0091418;2007/0097489; 2007/0109219; 2007/0128352;和 2007/0146310;以及国际申请公开 N0.W000/38000;W000/36560;W000/67110; WOO1/07961;以及欧洲专利 N0.1，099，207B1;和1，145，072B1中均描述了这种类型的封装的媒质。
[0015]已知的封装的和未封装的电泳媒质可以分成两个主要类型，这里为了方便分别称为“单粒子”和“双粒子”。两种类型的完整描述可以在国际申请公开N0.W002/093245中找至IJ。实质上，单粒子媒质只有悬浮在悬浮媒质中的单一类型的电泳粒子，其至少一个光学特性与粒子的光学特性不同，而双粒子媒质具有至少一个光学特性不同的两个不同类型的粒子和无色或有色(典型地为无色)的悬浮流体。两种类型的粒子在电泳活动性方面不同。单和双粒子电泳显示器都能够具有介于显示器的两个极端光学状态中间的光学特性的中间灰态。
[0016]上述许多专利和申请认识到在封装的电泳媒质中的围绕分离微囊的壁可以用连续相代替，因而产生所谓的“聚合物分散的电泳显示器”，其中电泳媒质包括多个电泳流体的分离的小滴以及聚合物材料的连续相，并且即使分离的囊膜不与每个单独的小滴相关，但在这样聚合物分散的电泳显示器内的电泳流体的分离小滴也可以被认为是囊或微囊；参见诸如前述的美国专利N0.6，866，760。因此，为了本申请的目的，这种聚合物分散的电泳媒质被认为是封装的电泳媒质的子类。
[0017]一种相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不是封装在微囊中而是保持在形成于载体媒质(通常是聚合物膜)内的多个腔内。参见诸如美国专利N0.6，672，921和6，788，449，其均转让给Sipix Imaging公司。
[0018]虽然电泳媒质通常是不透明的(因为，例如在很多电泳媒质中粒子基本阻挡通过显示器的可见光的透射)并且在反射模式下工作，许多电泳显示器可以制成在所谓的“快门模式”下工作，在该模式下一种显示状态基本是不透明的而一种显示状态是透光的。参见诸如前述的美国专利N0.6，130, 774和6，172，798，以及美国专利N0.5，872，552、6，144，361,6, 271，823,6, 225，971和6，184，856。类似于电泳显示器，但是依赖于电场强度变化的介电泳显示器也可以在类似的模式下工作；参见美国专利N0.4，418，346。其它类型的电光显示器也能够在快门模式下工作。
[0019]封装的电泳显示器通常不遭受传统电泳设备的聚集和沉淀失效模式，并且提供了另外的优点，例如能够将显示器印制或涂覆在各种柔性和刚性基底上。(使用词语“印制”意在包括但不限于下列所有印刷和涂覆形式:诸如斑块压型涂覆(patch die coating)的预先计量式(pre-metered)涂覆、狭缝式或挤压式涂覆、坡流式或阶式(cascade)涂覆、帘式涂覆；诸如棍式刮刀(knife over roll)涂覆、向前和反向棍涂覆的压棍涂覆；照相凹板式涂覆；浸溃涂覆；嗔涂；弯月面(meniscus)涂覆；旋涂；刷涂；气刀涂覆；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺、喷墨印刷工艺；电泳沉积(参见美国专利公开N0.2004/0226820)以及其它类似技术)。因此，所得到的显示器可以是柔性的。此外，由于显示媒质可以(使用各种方法)被印制，显示器本身可以廉价地制造。
[0020]快门模式显示器的一种潜在的重要应用是作为光调制器，也就是指可变透射窗口、反射镜和被设计用于调制通过其中的光或其它电磁辐射的量的类似设备。例如，本发明可以应用于提供调制红外辐射的窗口用于控制建筑物中的温度。
[0021]如在前述的2005/0213191中所讨论的，电泳媒质一种潜在的重要市场是具有可变光透射的窗口。由于建筑和汽车的能源性能变得日渐重要，电泳媒质能够被用作在窗口上的涂层以使得通过窗口透射的入射辐射的比例能够通过改变电泳媒质的光学状态来电子控制。这种电子控制能够取代由通过诸如使用窗帘的入射辐射的“机械”控制。期望在建筑中的这种电子“可变透射”(“VT”)技术的有效实施以提供(I)在炎热天气中的不期望的热效应的减少，从而减少需要用于冷却的能量的量、空调设备的大小和峰值电需求；(2)自然光的增加使用，从而减少需要用于照明的能量和峰值电需求；以及(3)通过增加热和视觉舒适度来提高的居住者的舒适度。甚至期望在机动车上产生更大的益处，在机动车中抛光表面与所封闭的体积的比率明显比普通建筑物大。尤其是，期望在机动车中VT技术的有效实行不仅提供前述的益处，还提供(I)增加的驾驶安全性，(2)减少的眩光，(3)增强的反射镜性能(通过在反射镜上使用电光涂层)，和(4)增加的使用平视显示器的能力。包括VT技术的其它潜在的应用包括调光玻璃(privacy glass)和在电子设备中的眩光防护。
[0022]本发明设法为使用电泳和介电泳力的电泳显示器提供改进的驱动方案。本发明特别地(尽管不是专门地)意欲在这样的显示器中用作光调制器。
[0023]迄今，对于其中当包括光调制器的电泳快门模式显示器在它们的开启和关闭光学状态之间运动时，电泳粒子移动的确切方式似乎相对很少被关注。如在前述的2005/0213191中所讨论的，开启状态是由电泳粒子的场依存聚合而带来的；这样的场依存聚合可以表现为到囊或者微单元的侧壁的电泳粒子的介电泳运动的形式，或者“链”，即在囊或微单元中的电泳粒子的串的形成，或可能的以其他方式。不管获得的聚合的确切类型如何，这种电泳粒子的场依存聚合导致粒子仅占据每个囊或微单元的可视区域的小部分，就如同垂直于观察表面(观察者通过其观察媒质)观看所看到的。因此，在透明状态，每个囊或微单元的可视区域的主要部分是没有电泳粒子的并且光能够自由通过。相反的，在不透明状态，电泳粒子遍布每个囊或微单元(粒子可以不均匀分布在悬浮液的体中或者集中在邻近电泳层的一个主要表面的层中)的整个可视区域，使得没有光能够从中通过。
[0024]前述的2006/0038772描述用于驱动介电泳显示器的各种方法。特别的，该公开描述了一种用于操作介电泳显示器的方法，该方法包括提供具有限定至少一个腔的壁的基底，该腔具有观察表面；包含在该腔中的流体；和在流体中的至少一种类型的多个粒子；以及有效施加电场到该基底以引起粒子的介电泳运动，使得粒子仅占据观察表面的较小部分。
[0025]本公开还描述一种用于操作介电泳显示器的方法，该方法包括提供包括流体和在流体中至少一种类型的多个粒子；施加具有第一频率的电场至该媒质，从而引起粒子经历电泳运动并产生第一光学状态；并施加具有比所述第一频率高的第二频率的电场至该媒质，从而引起该粒子经历介电泳运动并产生与第一光学状态不同的第二光学状态。该方法被称作为“变频”方法。在这样的方法中，所述第一频率可以不大于约IOHz并且所述第二频率可以为至少大约100Hz。方便地，电场基本上具有方波或正弦波的形式，当然也可以使用其它波形。第二频率电场具有比第一频率电场更大的振幅是有利的。
[0026]在该变频方法中，以“间断的方式”来施加第二频率电场是明智的，其中第二频率电场的施加的两个或更多周期被其中没有电场的一个或多个周期所分开、或被与所施加的第二频率电场波形不同的波形的一个或多个周期所分开。因此在变频方法的一种形式中，第二频率电场的施加通过以下来实现:施加第二频率电场持续第一周期；此后施加零电场持续一个周期；并且此后施加第二频率电场持续第二周期。在变频方法的另一个形式中，第二频率电场的施加通过以下来实现:以第一振幅施加第二频率电场持续第一周期；此后以比第一振幅小的第二振幅施加第二频率电场持续一个周期；并且此后以第一振幅施加第二频率电场持续第二周期。在变频方法的第三种形式中，第二频率电场的施加通过以下来实现:施加第二频率电场持续第一周期；此后施加具有比所述第二频率小的频率的电场持续一个周期；并且此后施加所述第二频率电场持续第二周期。
[0027]该公开还描述用于操作介电泳显示器的方法，该方法包括:提供包括流体和在流体中至少一种类型的多个粒子；施加具有高振幅、低频率分量和低振幅、高频率分量的电场至该媒质，从而导致所述粒子经历电泳运动并产生第一光学状态；以及施加具有低振幅、低频率分量和高振幅、高频率分量的电场至所述媒质，从而导致所述粒子经历介电泳运动并产生不同于第一光学状态的第二光学状态。本方法被称作为“变振幅”方法。在这样的方法中，低频率分量可以具有不大于大约IOHz的频率，且高频率分量可以具有至少大约IOOHz的频率。该部分可以基本上是方波或正弦波的形式。
[0028]消费者期望具有可能最宽光学透射范围的可变透射窗口，这是因为这给消费者最大的自由度来改变由可变透射窗口控制的光强级，或者相反的改变由这样的窗口提供的调光度(degree of privacy)。因为提供窗口的充分的非透射“关闭”状态(在关闭状态，电泳媒质能够容易地被配置成基本不透明)通常是不困难的，对于在关闭状态中任意期望程度的不透明性，最大化光学透射范围通常相当于最大化“开启”状态透射。影响开启状态透射的因素包括材料、显示器构造和用于形成窗口的生产工艺，和用于驱动窗口到它们的开启和关闭状态的方法。
[0029]如已经提到的，前述2006/0038772中描述了用于介电泳显示器的变频驱动方法，其中所述显示器在引起电泳粒子的电泳运动的第一低频率处和在引起电泳粒子的介电泳运动的第二高频率处被驱动。这样的驱动方法能够引起电泳粒子形成邻近囊、小滴或微单元壁的聚合体，和/或在介电泳媒质中电泳粒子的链的形成。已经发现，使用恒定高驱动频率驱动显示器至其开启状态趋向于产生松散包裹的聚合体并因此产生小于最佳开启状态的光学透射。在该共同未决申请中所描述的各种方法的使用能够产生更紧密包裹的聚合体并因此产生更具透射性的开启状态。然而，目前已经发现，使用突然大幅改变的驱动频率的方法可以导致对显示器的观察者可见的令人讨厌的闪烁(即，光学透射中的快速改变)。
[0030]前面提到的美国专利N0.7，116，466和公开N0.2006/0256425描述了一种电泳显示器，包括:具有悬浮在悬浮流体中的多个带电粒子的电泳媒质和布置在电泳媒质的相对侧上的两个电极，至少一个电极为光透射的并形成观察者能够通过其观察显示器的观察表面，该显示器具有关闭光学状态和开启光学状态，该关闭光学状态中带电粒子基本散布整个观察表面以使得光不能通过电泳媒质，该开启光学状态中电泳粒子形成在电极之间延伸的链以使得光能够通过电泳媒质，该显示器还包括布置在电极和电泳媒质之间的绝缘层。该专利和申请表明，该显示器可以包括用于施加电压至两个电极的电压源装置，该电压源装置被布置为供应高频率交流电压以起到驱动显示器至其开启光学状态的作用和供应低频率交流电压或直流电压以起到驱动显示器到其关闭光学状态的作用；电压源装置可以被布置为供应具有介于所述高频率交流电压和所述低频率交流电压或直流电压之间的频率的至少一个中间频率的交流电压，该中间频率交流电压起到驱动该显示器至介于显示器的开启和关闭光学状态之间的灰态。
[0031]本发明提供在前述的美国专利N0.7，116,466中描述的可变频率驱动方法的改进，其减少或消除了闪烁。本发明的改进的驱动方法还改善在开启状态的光学透射。
[0032]本发明还涉及改进在介电泳显示器中用于连接显示器电极至电压源的导体。
[0033]因此，在一个方面本发明提供用于操作介电泳显示器的方法，该方法包括:
[0034]提供包括流体和在流体中至少一种类型的多个粒子的介电泳媒质；
[0035]施加具有第一频率的电场至所述媒质，从而引起所述粒子经历电泳运动并产生第一光学状态；
[0036]施加具有比所述第一频率高的第二频率的至少一个电场至所述媒质，从而引起所述粒子经历介电泳运动，并且
[0037]施加具有比所述第二频率高的第三频率的电场至所述媒质，从而引起所述粒子经历介电泳运动并产生与所述第一光学状态不同的第二光学状态。
[0038]本方法特征在于在所述第一和第三频率场之间使用多个中间频率电场，使得在转变范围中(如下面所限定的)在连续施加的电场之间的频率阶跃不超过所述第一和第三频率之间总频率差异的10%。
[0039]为了方便下文中将本发明的该方法称为“频率阶跃方法”。如已经指出的，该频率阶跃方法利用在用于产生粒子的电泳运动的第一低频率(其可以是直流)电场和用于产生介电泳运动的第三高频率之间的多个第二或中间频率。换句话说，当从显示器的低频率(关闭)状态到高频率(开启)状态移动时，频率阶跃方法包括至少三个“频率阶跃”。然而，通常期望多于三个频率阶跃。
[0040]已经发现，为了优化用作可变透射窗口或类似光调制器的介电泳显示器的驱动，需要密切地控制显示器的操作电压和在显示器的转换中所施加的驱动频率相对于时间的变化。因为VT窗口典型地为大面积显示器，并且所使用的VT媒体相对薄，在媒体的每侧上的电极分开(比如说)100 μ m的情况下，则在电极之间存在相当大的电容，并且在对该电容充电和放电中浪费了相当大的能量，尤其是在高频率操作期间。因为能量浪费与操作电压的平方成比例，期望保持操作电压尽可能低的同时保持好的开启和关闭状态。已经发现，实际上随着增加操作电压，开启和关闭状态稳定地提高直到一定电压，在此之后电压的进一步增加不会广生开启和关闭状态的任何进一步相当大的提闻。因此，可能限定一个最佳驱动电压，该最佳驱动电压是达到与能够由更高驱动电压所实现的最大和最小开启和关闭状态的透射的差异不大于1%的开启和关闭状态所需要的最小驱动电压。实际上，通常发现最佳驱动电压为大约100-150伏特。例如，在一个系列实验中，发现VT显示器在60伏特和低频率处给出10%的关闭状态透射，而在相同电压和高频率处给出60%开启状态透射。在100伏特处相应的透射分别为8%和62%，在120伏特处分别为5%和65%，而在200伏特处分别为4%和66%。(在200伏特以上观察到在开启和关闭状态中基本没有进一步改变)。在该显示器中，最佳驱动电压是120伏特。
[0041]应该说明的是，在VT显示器的开启和关闭状态之间的转变通常是高度不对称的，使得显示器的关闭能够使用基本上比开启相同显示器低的电压来实现。在这样的情况下，可能限定两个不同的最佳驱动电压，一个用于开启而一个用于关闭，并且确实可以使用用于开启和关闭的不同驱动电压来方便地操作VT显示器，带来巨大的能量节约但在驱动电路中有一些附加成本。在这样的情况中，下文中“最佳驱动电压”是指开启和关闭最佳驱动电压中的较高者。
[0042]还发现，对于任意给定驱动电压，可能限定产生最小光学透射而没有令人反感的闪烁的最佳关闭状态频率。下文中“最佳关闭状态频率”是指在最佳驱动电压处测量的最佳关闭状态频率，如在上面所限定的。典型地，最佳关闭状态频率是在15和IOOHz之间，最常用的是在20和40Hz之间。
[0043]类似地，可能限定最佳开启状态频率作为最小频率，如上面所限定的，当其在最佳驱动电压处被应用时，产生在最大光学透射的1%内的光学透射，所述最大光学透射能够在较高频率和相同的最佳驱动电压处实现。因为上面已经说明过的原因，当然期望保持最佳开启状态频率尽可能低以最小化在操作中的能量消耗。
[0044]已经发现，本发明的频率阶跃方法中存在特定的频率范围，在该频率范围中频率随时间的改变必须被谨慎地控制以确保最佳开启状态。所获得的开启状态典型地对在从最佳关闭状态频率到该频率的两倍的范围内，和在从最佳开启频率的一半到该开启状态频率本身的范围内的频率随时间的变化不敏感。然而，在经验地限定为从最佳关闭状态频率的两倍到最佳开启状态频率的一半的转变范围中，所获得的开启状态取决于频率随时间的变化。在该转变范围中，频率阶跃应该保持小，小于所使用的最佳关闭和开启状态频率之间总频率差异的大约10%，优选地小于大约5%，并且最期望小于大约1%。实际上，已经发现期望保持单个频率阶跃相当的小(例如，大约IHz)，以使得在转变范围内频率随时间的变化基本上是连续的。所使用的各种频率可以在算术或几何序列中。
[0045]在转变范围之外，频率阶跃可以相对大而对产生的开启状态基本上没有影响。例如，在一些情况中，在单一阶跃中从最佳关闭状态频率跳跃到该频率的两倍(转变范围的开始)和在单一阶跃中从最佳开启状态频率的一半(转变范围的结束)跳跃到该最佳开启状态频率没有对产生的开启状态造成不利地影响。
[0046]如已经提到的，介电泳显示器的开启和关闭状态之间的转变是不对称的，并且根据转变的方向频率阶跃的效果不同；开启状态的透射典型地对在关闭至开启转变期间所使用的频率阶跃高度敏感，而关闭状态的质量对在开启至关闭转变期间所使用的频率阶跃相对不敏感。按照发明人对关闭和开启状态的本性的当前理解，这是可以解释的(尽管发明绝对没有受该解释所限制)，如参考在本申请的第一段中所提到的申请中所陈述的那样。介电泳显示器的关闭状态仅需要将电泳粒子基本上均匀地分散在围绕它们的流体中，并且该需要的分散通过在用以产生关闭状态的低频率处占主导的电泳力来实现。关闭该显示器仅仅需要打破存在于开启状态中的任何聚合体以使得在关闭状态中粒子变成均匀分散的，并且如果达到基本均匀的粒子分散，不期望这样的聚合体的打破对所使用的电压对时间的曲线敏感。
[0047]然而，显示器的开启是不同的。实质上，显示器的开启需要粒子从均匀分散移动到许多分离的聚合体，并且为了提供良好的开启状态该聚合体应该占据显示器面积的尽可能小的比例。实际上，这意味着期望形成一些大聚合体，并且在微腔显示器(这里所使用的术语用来指其中的粒子和围绕的流体被限制在连续相中的多个分离的腔内的显示器；该术语因此覆盖了基于囊的、微单元和聚合物分散的显示器)的情况下，粒子应该尽可能远地被移动到腔的侧壁而不是形成与所述壁间隔的聚合体。形成这样的大聚合体取决于粒子-粒子的相互作用，以及在电场下单个粒子之间的相互作用，并且因此开启状态的质量可能受在开启显示器期间使用的频率对时间曲线的影响也就不令人惊讶了。
[0048]考虑到显示器开启和关闭之间的不对称，本发明的频率阶跃方法对于两个转变所使用的相同频率对时间曲线不必相同。实际上，至少在一些情况中，当关闭显示器时不必使用频率阶跃方法，这是因为直接从开启最佳频率变换到关闭最佳频率可以给出满意的结果O
[0049]在本发明的频率阶跃方法中，施加每个中间频率的周期可以大范围改变。在使用大量中间频率的情况下，可以施加每个中间频率持续非常短的时间，比如说大约0.05秒，以模拟连续频率改变。在其他情况下，维持特定频率持续较长周期可能是有用的。例如，如果所使用的驱动电路不允许频率的细微变化，使得仅有限数量的中间频率可用，可能期望以(比如说)0.05秒的间隔快速地阶跃通过转变范围之外的中间频率，而维持转变范围内的中间频率持续(比如说)0.5或I秒的较长周期。
[0050]本发明的频率阶跃方法中，第一、第二和第三频率电场可以均以基本上相同的振幅被施加，或可以以比低频率场更大的振幅施加较大频率场，以使得例如可以以比第一频率场大的振幅施加第三频率场。
[0051]本发明还提供一种介电泳显示器包括:
[0052]包含流体和在所述流体中的至少一种类型的多个粒子的介电泳媒质；
[0053]布置成用于施加电场至介电泳媒质的至少一个电极；和
[0054]用于控制由所述至少一个电极施加的电场的电场控制装置，所述电场控制装置被布置成用于施加具有第一频率的电场，该第一频率电场引起粒子经历电泳运动并产生第一光学状态；具有比所述第一频率高的第二频率的至少一个电场，其引起粒子经历介电泳运动，和具有比所述第二频率高的第三频率的电场，其引起粒子经历介电泳运动并产生与所述第一光学状态不同的第二光学状态。本发明的显示器的特征在于:所述电场控制装置被布置成用于施加在所述第一和第三频率场之间的多个中间频率电场，以使得在转变范围中(如这里所限定的)在接续施加的电场之间的频率阶跃不超过所述第一和第三频率之间总频率差异的10%。
[0055]本发明延伸到包括本发明的显示器的可变透射窗口、光调制器、电子书阅读器、便携式计算机、平板计算机、蜂窝电话、智能卡、标牌、手表、货架标签或闪存驱动器。
[0056]本发明还提供一种介电泳显示器，包括:[0057]包含流体和在所述流体中的至少一种类型的多个粒子的介电泳媒质，在施加电场至介电泳媒质的情况下所述粒子可以移动通过所述流体；
[0058]与所述介电泳媒质邻近安置的至少一个光透射电极以便可以通过所述光透射电极观察所述介电泳媒质；和
[0059]从光透射电极向电压源延伸的导体，所述导体具有比光透射电极更高的电导率，所述导体在至少两个间隔开的点处与所述光透射电极接触。
[0060]为了方便，这个类型的显示器在下文中可以称为本发明的“多点接触”显示器。在这样的介电泳显示器的一种形式中，介电泳媒质和光透射电极是矩形的并且导体被布置成与光透射电极基本上在电极的每个边缘的中点处接触。当介电泳媒质和光透射电极足够大以使如果导体仅在单一点连接至光透射电极则在介电泳媒质上存在与所述单一连接点距离至少200_的至少一个点时，本发明的介电泳显示器尤其有用。
[0061]导体可以为基本上围绕光透射电极的整个外周延伸的导电迹线的形式。由于下面所解释的原因，导体的电导率是重要的并且在许多情况下，导体应该具有不大于I欧姆/平方的电阻率。光透射电极可以包括铟锡氧化物。介电泳显示器可以表现为在介电泳媒质的两侧上具有光透射电极的可变透射窗口的形式。然而，本发明的介电泳显示器的使用不限于可变透射窗口 ；介电泳显示器可以用在之前曾经使用介电泳显示器和电泳显示器的任意应用中。因此，本发明例如还提供包括本发明的显示器的电子书阅读器、便携式计算机、平板计算机、蜂窝电话、智能卡、标牌、手表、货架标签或闪存驱动器。
[0062]附图的图1是仅使用单一中间频率的现有技术的频率阶跃方法的示意性电压对时间曲线。
[0063]图2和3示出本发明的两个频率阶跃方法的两个不同的频率对时间曲线。
[0064]图4示出现有技术显示器的等效电路和低频率驱动中的电压对位置曲线。
[0065]图5示出了与图4的那些类似的等效电路和电压对位置曲线，但示出了与图4中相同的现有技术显示器的高频率驱动期间的情况。
[0066]图6示出了与图5的那些类似的等效电路和电压对位置曲线，但示出了本发明的多点接触显示器的高频率驱动期间的情况。
[0067]如在上面所指出的，本发明提供用于驱动介电泳显示器的频率阶跃方法(以及使用该方法的相应显示器)和多点接触显示器。本发明的这两方面将在下面分别地进行主要描述，但是应该理解，单个物理显示器可以使用本发明的两方面。实际上，由于下面所解释的原因，对于使用频率阶跃方法驱动的显示器也使用多点接触构造是有利的。
[0068]本发明的频率阶跃方法是用于操作介电泳显示器的方法，该介电泳显示器是前述的美国专利N0.7，116，466的变频驱动方法的变形。本发明的方法中，不仅使用引起粒子经历电泳运动并产生第一光学状态的低频率，以及引起粒子经历介电泳运动并产生与第一光学状态不同的第二光学状态的高频率来驱动显示器，而且还使用至少多个中间频率来驱动该显示器。因此，在一系列阶跃中而不是如现有技术的方法中的仅在两个阶跃中实现使从电泳到介电泳的粒子移动的改变所需要的频率的增加。
[0069]虽然频率阶跃方法能够仅使用一些频率阶跃来实现，但是期望使用大量的频率阶跃，这是因为(本发明人已经发现)单个频率阶跃越小，观察者越不可能观察到闪烁。理论上，期望通过连续地改变电场的频率来实现从显示器的低频关闭状态到高频开启状态的转变，没有离散的频率阶跃。然而，这样的连续频率改变一般不能利用通常用于驱动电光显示器的类型的驱动电路来实现。因此，实践中通常使用连续施加的离散频率来实现频率阶跃方法，但仍然期望保持单个频率阶跃小，使得介电泳媒质实际上经历驱动频率的逐渐增加。
[0070]如在上面所讨论的，尽管施加每个频率的最佳周期随着驱动电路的特性和所使用的特定介电泳媒质而改变，但是施加每个频率的周期也是重要的。期望给观察者在光学透射中的光滑连续改变的印象而不是一系列离散阶跃。当频率改变时振幅(即，施加在显示器上的电压)可以或不必保持恒定，但是使用恒定的振幅一般是优选的，这是因为这便于使用更简单的驱动电路。另一方面，由于低频率阶跃通常在较低电压处执行良好，因此在低频率阶跃中使用较低电压将减少显示器的总功耗。
[0071]附图的图1示意性示出了对于一个现有技术的频率阶跃方法的电压与时间曲线。如在图1中所示，使用方波交流电压驱动显示器，在频率fi持续时间，然后在较高的频率f2持续时间t2，此后在更高的频率f3持续时间t3。
[0072]相反地，下表示出了用于驱动介电泳显示器从其关闭到其开启状态的本发明的更典型的波形。
[0073]表
[0074]
【权利要求】
1.一种介电泳显不器,包括: 包含流体和在所述流体中的至少一种类型的多个粒子的介电泳媒质，在施加电场至介电泳媒质的情况下所述粒子移动通过所述流体； 与所述介电泳媒质邻近安置的至少一个光透射电极，通过所述光透射电极能够观察所述介电泳媒质；和 从所述光透射电极向电压源延伸的导体，所述导体具有比所述光透射电极更高的电导率，所述介电泳显示器的特征在于所述导体在至少两个间隔开的点处与所述光透射电极接触。
2.根据权利要求1所述的介电泳显示器，其中所述介电泳媒质和所述光透射电极是矩形的，并且所述导体被布置成基本上在所述电极的每个边缘的中点处与所述光透射电极接触。
3.根据权利要求1所述的介电泳显示器，其中所述介电泳媒质和所述光透射电极足够大以使如果该导体仅在单一点处连接到该光透射电极，则在该介电泳媒质上存在与所述单一点距离至少200mm的至少一个点。
4.根据权利要求1所述的介电泳显示器，其中所述导体具有基本围绕所述光透射电极的整个外周延伸的导电迹线的形式。
5.根据权利要求1所述的介电泳显示器，其中所述导体的电阻率不大于大约I欧姆/平方。
6.根据权利要求1所述的介电泳显示器，其中所述光透射电极包括铟锡氧化物。
7.根据权利要求1所述的介电泳显示器，其表现为在所述介电泳媒质的两侧上具有光透射电极的可变透射窗口的形式。
8.一种包括根据权利要求1所述的显示器的光调制器、电子书阅读器、便携式计算机、平板计算机、蜂窝电话、智能卡、标牌、手表、货架标签或闪存驱动器。
【文档编号】G09G3/34GK103474034SQ201310418237
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2008年1月24日 优先权日:2007年2月2日
【发明者】G·G·哈里斯, 小R·J·保利尼 申请人:伊英克公司