专利名称：具有改善驱动的快速全色电泳显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电泳显示器，并且特别涉及提供高亮度、高更新速度和制造容易的彩色电泳显示器。
背景技术：
与结构化RGB(红，绿，蓝)滤色器组合使用单色显示器，可以提供全色电泳显示器-这已利用E-Ink显示器表明了。结构化RGB滤光器经由相应的R、G和B部分透射红、绿和蓝光。不被透射的光在滤光器中被吸收，并且实质上转换为热。使用这种全色方案的一般问题是显示器的亮度受到限制。本质上，由于RGB滤光器中的吸收，全色显示器只有单色版本的1/3亮。余下的2/3光在滤色器中被吸收。由EInkCorporation提供基于具有相反极性的黑与白粒子根据这个原理的现有技术的系统。
上述装置的一种替代(方式)是创建一种电泳显示器，其中每个像素可以取任何颜色，从而不需要子像素。这可以通过控制从“容器(reservoir)”区域(包含所有三种颜色的许多粒子)移到可见像素区域中的每个颜色的粒子的数量来实现。以这样的方式，可以提供比等效反射LCD亮3-6倍的显示器。WO 03/019279中描述了基于该原理的装置。
然而，为了能够分离不同着色的粒子，这些粒子必须具有不同的移动性。这导致比目前商业上可得到的系统更复杂的粒子系统。
US 2002/0180688提供了各种电泳显示器的综合说明。特别地，US 2002/0180688考虑了两种不同类型的显示元件发射(或透射)显示元件类型和反射显示元件类型。发射显示器据说根据加色规则操作，而反射显示器据说根据减色规则操作。在加色系统中，通过来自多个发射或透射粒子的发射波长的叠加，显示感知的彩色。例如，分别由三个子像素(一个用于红光，一个用于绿光，以及一个用于蓝光)组成的像素能够通过叠加从子像素发射的具有不同强度的光而生成所有的颜色。然而，在减色系统中，观看者所感觉到的颜色由在光入射到反射器上时未被吸收的光谱部分构成。因而，反射系统被认为是减色系统，因为每个反射面从入射光中减去某些基色。黄色反射器吸收蓝光，绛红色反射器吸收绿光，而青色反射器吸收红光。根据US2002/0180688中所述的一个实施例，与白色状态组合利用所述反射器，可以实现减色类型的显示元件。
然而，当前设计或者具有受限的亮度和/或色饱和度，或者是非常复杂和昂贵的，并由此时常与慢更新速度相关联。因此，希望创建一种电泳显示器，与RGB方案相比，呈现改进的亮度，并且还降低复杂性，而且与使用具有不同移动性的粒子或许多颜色状态和若干组粒子的技术方案相比，增加更新速度。
发明内容
为此，本发明建议一种基于新颖滤光结构的新的电泳显示器设计。
如众所周知的，为了提供全色显示，需要三基色(红、绿和蓝)。也就是，在三基色的强(亮)度单独可控制的情况中，任何颜色都是可实现的。在现有技术的RGB滤色器方案中，通过三个子像素单独提供诸颜色。每个子像素装备有吸收除了该特定子像素中需要的光之外的所有光的滤色器(例如，红色滤色器部分吸收绿光和蓝光，即，所有光的2/3)。另一方面，单色显示器仅仅充当光阀，或多或少反射经由RGB滤色器透射的光。
当然，最佳方案将具有可容易地并且彼此独立地精确控制的三种不同颜色的粒子。使用不同活动性的方案是有关该原理的变型，但是导致复杂性和成本的极大增加。
因而，根据本发明的总方面，提供一种彩色电泳显示器。本发明的显示器包括至少一个像素，该像素用于发射预定波长范围中的可见光，并且包括至少两个子像素。每个子像素又包括用于吸收所述波长范围的固定子范围的滤色器；包括两种类型粒子的电泳介质，每种类型的粒子分别用于吸收所述波长范围中的第二和第三子范围；以及用于单独控制可见位置与不可见位置之间所述电泳介质中的相应粒子的空间分布的装置。每个像素中相应子像素的固定子范围基本不重叠，并且共同基本上覆盖所有的预定波长范围。而且，每个子像素中的第二和第三子范围是彼此不同的，并且只与相关子像素的固定子范围一起基本上覆盖所有的预定范围波长。滤色器可以是例如滤色器元件或者作为着色流体被包含在电泳介质中。
实际上，可以利用每个像素中一个以上的子像素基本显示预定波长范围中的任何波长。为此，重要的是，第二和第三子范围都不覆盖显示器操作的整个预定波长范围(例如，在整个可见谱中操作的全色显示器中，没有哪种粒子类型是黑的)，因为这将使像素不可用于显示一个以上的饱和色。
基本上，显示器操作的预定波长范围由此被划分为三个空间子范围，其中每个子范围对应于全部波长范围的彩色部分。在现有技术中，RGB用低复杂度显示(即，只有一或两种粒子类型)；每个子像素一般致力于仅显示三种颜色中的一种，并因而可在黑暗状态与特定颜色状态之间切换。然而，在本发明的显示器中，每个子像素用于显示两个光谱子范围(即，除了被相应滤色器元件吸收之外的每个子范围)。因而，替代仅利用一个子像素，而利用两个子像素，可以显示预定波长范围中的任何给定波长，导致两倍亮度的低复杂度显示器。
滤色器可以被设置在电泳介质的观看者一侧上或设置在电泳介质的对边(即，背面)上。在滤色器被设置在观看者一侧上的情况中，其应当透射它不吸收的波长范围的子范围。然而，在滤色器被设置在背面的情况中，它应当反射它不吸收的波长范围的子范围。在此情况中，滤色器可以作为滤色器操作和作为反射器操作。这些粒子应最好透射它们以基本上非反向散射方式不吸收的波长范围的子范围。因而，经由电泳介质传播的光线可以被多个光线相交粒子过滤，这些粒子由此叠加其滤色特性。另一可能性是使粒子反射，使得它们反射它们不吸收的波长范围。然而，在这种情况下，它们的滤色特性不能被叠加，使得图象控制更加困难。因而，根据一个实施例，滤色器以及粒子用于透射它们不吸收的相应子范围。当然，粒子和/或滤色器仍然可以有边缘反射边界效应。然而，根据该实施例，滤色器和粒子基本上以非反向散射方式透射不被吸收的波长范围的子范围的剩余物，使得滤色特性可以被有效地叠加。
根据本发明的电泳显示器可以用作可在可见光的全光谱中操作的全色显示器，或者它能够仅仅对一部分可见光谱操作(即，显示两种颜色，并省略红、绿、蓝中的一种颜色)。换言之，显示器操作的波长预定范围可以是整个可见光谱的受限区域。然而，全色显示器被最广泛地使用。因而，根据一个实施例，显示器操作的预定波长范围包括可见光的整个光谱。
在显示器是操作在可见光的整个光谱中的全色显示器的情况下，子像素的相应固定子范围(即，相应滤色器吸收的子范围)最好分别是红色、绿色和蓝色，使得相应滤色器元件用于透射青色、绛红色、黄色光波。这种滤色器经常被分别简称为青色、绛红色和黄色滤色器。具有黄色滤色器的子像素不能够发射蓝光，因为它在该滤色器中被吸收，但是可以潜在地发射红光和绿光(取决于电泳介质中特定粒子配置)。具有绛红色滤色器的子像素不能发射绿光，因为绿光在滤色器中被吸收，但是可以潜在地发射红光和蓝光。并且，最后，具有青色滤色器的子像素不能发射红光，因为它在滤色器中被吸收，但是可以潜在地发射蓝光和绿光。
根据一个实施例，这些粒子用于分别吸收红、绿和蓝色光波，并用于透射青色、绛红色和黄色光波。因而，每个子像素中的粒子的吸收光谱基本不重叠。这样的粒子经常被简称作青色、绛红色和黄色粒子。与青色、绛红色和黄色滤色器元件组合，滤色器的三元组和每个子像素中的两类粒子类型共同形成覆盖整个可见光谱的非重叠谱。这些粒子可以用来选择地吸收经由滤色器元件透射的光的部分。例如，子像素具有黄色滤色器元件并且可见位置中只有青色粒子将呈现绿色，如同子像素具有青色滤色器元件并且可见位置中只有黄色粒子一样。然而，具有黄色滤色器元件的子像素可以替代地呈现红色，在此情况下，只有绛红色粒子在可见位置中，并且具有黄色滤色器元件的子像素可以替代地呈现红色，在此情况下，只有绛红色粒子在可见位置中。
根据本发明的替代实施例，这些粒子反而用于分别吸收青色、绛红色和黄色光波，并且透射红、蓝、绿色光波。这样的粒子经常被分别简称为红、蓝、绿粒子。这样的红、蓝、绿粒子系统实际上具有与上述粒子系统相同的功能效果。例如，在具有黄色滤色器元件的子像素中，红和绿色粒子可以散布在电泳介质中。随后，子像素可以仅仅通过使得绿色粒子可见来显示红光，并且可以替代地通过仅仅使红色粒子可见来显示绿光。与青色、绛红色和黄色粒子系统相比较，主要差别是红、绿、蓝色粒子不仅用于吸收滤色器元件不吸收的两种颜色之一，而且还用于吸收与滤色器元件相同的颜色。然而，这个附加吸收效果没有真实的关联性，因为附加颜色总是要被滤色器吸收。
开发这样的在每个子像素中仅仅需要两种类型粒子的简单粒子系统，提供了相应粒子位置的简单和直接的控制。通过利用相反极性对这些粒子充电，最方便地提供相应粒子类型的选择控制。因此，根据一个实施例，每个子像素中两种粒子类型具有不同的极性。
根据本发明的一个特定方面，提供了一种全色电泳显示器，其中每个像素包括包括黄光滤色器的黄色子像素；以及包括具有相反极性的青色粒子和绛红色粒子的电泳介质；包括绛红色滤光器的绛红色子像素以及包括具有相反极性的青色粒子和黄色粒子的电泳介质；以及包括青色滤光器的青色子像素；和包括黄色粒子与绛红色粒子的电泳介质。这些子像素还包括用于单独控制相应粒子的空间分布的装置，使得在每个像素中可以利用三个不同着色子像素中的两个来显示红、绿、蓝中的任何基色。由于在每个子像素中仅使用两种粒子类型，所以与利用不同粒子活动性的设置相比，可以简化驱动装置。然而，与现有技术RGB显示器相比，每个仅吸收一个基色的滤色器和粒子的组合使用导致了增加的亮度。
根据这个方面，子像素的相应滤色器部分透射(红、绿、蓝之中)两个基色并且只吸收一个基色。因而，透射光的2/3，与现有技术RGB装置相比，增加100％。滤色器基本上是CMY滤色器(青色、绛红色和黄色)，采用与现有技术RGB滤色器的相同方式构成，但是改为提供青色、绛红色和黄色滤色器部分。此外，根据本发明，每个子像素中的电泳介质包括两种不同类型的粒子，每种粒子类型吸收未被相应滤色器吸收的两个基色之一。因此，在具有青色滤色器(吸收红光)的子像素中，电泳介质包括绛红着色粒子(吸收绿光)和黄着色粒子(吸收蓝光)。每个子像素中的相应彩色粒子利用相反极性进行充电，并因而可容易地利用电场控制。利用这种设置，三个子像素中的两个可以发射出每个基色。例如，在需要红色的情况下，黄色子像素中的绛红色粒子和绛红色子像素中的黄色粒子被使用。因而，蓝光被黄色滤色特质吸收，而绿光被绛红色滤色特质吸收。在青色子像素中，绛红色和黄色粒子被使用，导致暗的子像素，因为所有光都被吸收。
换言之，根据该特定方面，使用CMY滤色器并结合减少数量的粒子类型一起提供明亮的全彩色的电泳显示器，所述粒子仅具有正或负电荷，而没有要求的移动性差别。通过提供CMY粒子(即，分别具有R、G、B光吸收)并将例如C和M粒子与Y滤色器(和剩余两个置换)组合，有可能生成亮度是具有RGB滤色器的显示器两倍的显示器。根据一个实施例，每个子像素中的电泳介质被包含在提供所述可见位置的可见像素体和两个容器中，每个容器提供用于相应类型粒子的不可见位置。这种设置提供了相应容器中粒子类型的容易分离，与提供观看者可见的实际像素区的可见像素体分离。
根据一个实施例，用于单独控制相应粒子的空间分布的装置包括设置在每个容器中的数据电极和复位电极。复位电极和数据电极提供相应粒子类型的位置的精确控制。这些容器最好被彼此相对地沿直径方向进行安排，利用可见像素体分离开。因而，一个容器的电极可以容易地形成电场结构的一部分，用于移动相反容器的粒子。通常，对于每个容器，一个复位电极和一个数据电极就足够了。然而，电极的实际数量及其特定形状取决于即将到来的显示设计。
根据一个实施例，黑矩阵覆盖容器，使得驻留在相应容器中的粒子是不可见的。因而，像素的出现不依赖于容器内精确的粒子位置。
本发明的电泳显示器可以是反射环境光的反射型显示器，或者可以是包括光源的透射型显示器。
因此，根据一个实施例，每个子像素包括反射器，使得经由所述滤色器元件和所述电泳介质透射的环境光被反向反射，并经由所述滤色器元件被再透射。因此，经由滤色器并经由电泳介质透射的波长的预定范围中的任何环境光被有效地反向反射并且对于观看者是可见的。作为选择，通过使用前光组件可以增强该反射显示器的亮度。
然而，根据另一实施例，发明的电泳显示器还包括一个光源，用于经由所述电泳介质通过所述滤色器元件发射光。因此，从显示器的观看者侧来看，光源被安装在电泳介质的后面。该光源可以是任何传统类型的，例如包括经由光导向电泳介质发射光的光生成器或者灯泡。反射与透射配置之间的选择通常基于传统考虑，比如较之允许的功耗的所需亮度。因而，本发明需要两个不同粒子放置在每个不同的子像素中。粒子的简单数量因而是六。然而，根据一个实施例，粒子全部从由以下粒子构成的组中选出用于吸收第一颜色的波长的带正电荷粒子，用于吸收第二颜色波长的带负电荷粒子，用于吸收第三颜色波长的带正电荷以及带负电荷粒子。因而，显示器中的粒子类型的总数被减至四，从而提供了更简单的粒子系统，并且不需要供应许多粒子类型。
当制造显示器时，电泳介质和正确粒子类型和数量的确切混合物通常被填充在每个子像素中。直接了当的方法在此是使用三种不同类型的混合物，每个混合物适于一种类型的子像素。然而，仅使用两种类型的混合物，有可能进一步简化制造过程。例如，在CMY像素中，可以使用包括正的青色和绛红色粒子与负的黄色粒子的第一混合物，以及包括正的青色和负的绛红色粒子的第二混合物。第一混合物用于青色和绛红色子像素，而第二混合物用于黄色子像素。黄色子像素中显然没有差别，它们仍然仅包含两个不同粒子类型。然而，青色和绛红色子像素包含三个粒子类型，其中的两个类型不能被电场分离，因为它们具有相同的极性。因而，在这些子像素中，青色和绛红色粒子将总是“手拉手(hand in hand)”。增加可见青色粒子的数量将不可避免地增加可见绛红色粒子的数量，并且反之亦然。然而，在青色子像素中，红光已经被滤色器吸收，所以那些子像素的显示图像将不受青色粒子出现的影响，因为将没有红光吸收。这同样适用于绛红色子像素中的绛红色粒子。
因此，根据一个实施例，电泳介质包括第三粒子类型，用于吸收基本上与相应滤色器元件相同的光谱子范围。第三粒子类型可以出现在每个子像素中，或者仅出现在每个像素的子像素的子集中。因而，对于具有三个子像素的像素，将所需的不同电泳混合物的数量减少了一个，从三减到二。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造如上所述的彩色电泳显示器的方法。根据本发明的方法，利用喷墨打印技术，利用粒子/电泳介质填充像素。例如，以类似于用于制造聚合物发光二极管显示器的方式，可以利用喷墨打印头测定进入各个子像素区中的流体中粒子悬浮的定义体积，其中每个子像素区被像素墙结构包围。
根据再一个方面，提供了一种用于驱动如上所述的电泳显示器的方法。本发明的方法包括以下步骤通过把粒子移动到其相应容器来复位每个子像素，接收关于待显示的图像的像素图像信息，确定对应于所述图像的粒子混合物，以及利用彩色粒子填充每个像素体，由此形成所述粒子混合物。通过在寻址显示器之前在其相应容器中复位粒子，可以实现具有最小色偏差的准确彩色，其中色偏差是由于不精确的粒子位置而出现的。
根据驱动方法的一个实施例，复位每个子像素的步骤包括以下子步骤把复位电压施加到每个子像素中的复位电极上，以及填充每个像素体的步骤包括以下子步骤把填充电压施加到所述复位电极上，所述填充电压低于所述复位电压，通过把控制电压施加到每个子像素中的数据电极上，控制进入每个像素体的粒子的数量；通过增加控制电压，从像素体中除去任何过剩粒子。
根据一个实施例，对于每个子像素中的两种粒子类型，同时执行填充每个像素体的步骤。
根据另一实施例，对于每个子像素中的两种粒子类型，顺序执行填充每个像素体的步骤。
下面将参照附图解释本发明的电泳显示器的布局和操作，其中图1是图示可见光的整个光谱的示意图，包括红色、蓝色和绿色范围，以及青色、绛红色、黄色、红色、绿色和蓝色吸收滤波器的吸收范围；图2示意地显示本发明的显示器的横截面，并图示了绿光的透射比；图3和图4分别图示了具有CMY和RGB粒子的本发明实施例的横截面，并且还图示了每个子像素透射的可能颜色；图5和图6图示了具有可见范围和两个容器的发明的显示器的横截面；图7和图8图示了用于本发明显示器的两个替代的驱动方案。
具体实施例方式
图1图示了可见光的整个光谱，包括红色区域101、绿色区域102和蓝色区域103。青色滤色器107吸收红色区域，绛红色滤色器108吸收绿色区域，黄色滤色器109吸收蓝色区域。这种类型的滤色器通常被称作减色，因为消除一种特定颜色，而其它颜色保留不受影响。相比较起来，红色105滤色器吸收绿色和蓝色区域(使红光不受影响)，绿色106滤色器吸收红色和蓝色区域，蓝色104滤色器吸收红色和绿色区域。
图2示意地显示了像素200的横截面，该像素包括青色210、绛红色220和黄色230子像素。该特定像素转而显示纯绿光。因此，绿光被反射并吸收剩余光。青色子像素210不能显示绿光(被青光滤色器211吸收)，并因此该特定子像素210通过显示两种粒子类型(绛红色202和黄色201)而变黑。绛红色子像素220(包括绛红色滤色器221)通过仅显示黄色粒子203而反射绿光；并且黄色子像素230(包括黄色滤色器231)通过仅呈示绛红色粒子202而反射绿光。因而，碰撞绿光的2/3被反射(由子像素的绛红色反射1/3，黄色反射1/3)。然而，这些值是理论值，并且由于孔径比和其它可能的限制因数而必定降低这些值。
从上述内容可知，显示纯红光或纯蓝光是简单的。此外，每个子像素的粒子密度的精确平衡有助于利用高达每个相应颜色的冲撞光的2/3的亮度来显示任何混色。
图3示意地显示了用于本发明显示器的可能的粒子系统。在该特定实施例中，青色子像素310包括绛红色301和黄色302粒子，绛红色子像素320包括黄色302和青色303粒子，并且黄色子像素330包括绛红色301和青色303粒子。因而，每个子像素中的粒子用于选择地仅吸收相应滤色器不吸收的基色之一。在每个子像素中，这些粒子种类之一带有正电荷，而其他的带有负电荷。
然而，图4图示了一个替代粒子系统，其中青色子像素410包括蓝色401和绿色402粒子，绛红色子像素420包括红色403和蓝色401粒子，而黄色子像素430包括红色403和绿色402粒子。该实施例实际上以参考图3所述的系统的相同方式操作。唯一区别是在每个子像素中，相应粒子不仅吸收两个剩余颜色，而且还吸收应已经被滤色器吸收任何颜色的光。因而，滤色器和每个像素中的粒子具有重叠吸收带。如果滤色器实际上吸收其相应颜色的所有光，则重叠不影响感觉到的图像。在替代实施例中，重叠仅仅是部分的。这里重要的问题是，粒子不必完全分离吸收带。然而，它们应当具有基本分离开的吸收带用于未被相应滤色器吸收的颜色，以提供完整和可控制的彩色重现。
为了提供完全黑的图象，每个子像素中的粒子和滤色器必需能够吸收整个可见颜色范围。然而，实际吸收带边界(即，三基色之每个的定义)有可能依据应用而改变。然而，重要的是，形成上述粒子系统的每个子像素中的两类粒子类型都不能从相应滤色器中吸收全部剩余彩色带，因为这将使像素不能操作来显示一个以上的原(基)色，以及使得明亮的全彩色重现是不可能的。
上述像素全部包括三个子像素并提供全色图象。然而，也有可能使用仅有两个子像素的像素来提供图像。例如，参见图3，但是例如省略了黄色子像素330，假定像素仍用于显示任何颜色。然而，显示红光和绿光的能力降低，因为只有一个子像素可以被使用(给出1/2的亮度)。另一方面，显示蓝光的能力增加至1/1，因为每个子像素能够显示蓝光。并且，当然，黑色状态仍然可用于每个子像素。依据即将到来的应用，这也许是有优势的。例如，可以选择滤色器的吸收带和粒子，使得可以仅利用一个子像素显示的波长带(子区域)宽于可以利用两个子像素显示的波长带。因而，可以使每个波长带的最大亮度相等。使用该方案替代简单使用具有不同颜色的粒子而没有滤色器的子像素的优点是提供黑色状态。
作为选择，有可能把三个以上子像素添加到每个像素上，从而有助于所谓的多基色显示。在此，在该说明书的基础上，对于本领域的熟练技术人员，也可以想象许多不同的变型。
考虑特定实施例中的单个子像素500，如图5所示，能够注意到，子像素包括利用可见像素体530分离开的两个容器510、520，每个分别用于每种粒子类型514、524。子像素还包括滤色器540。在该图中，子像素的相应区域用虚线分隔开，这些仅仅用于讨论目的。容器510、520包括数据电极512、521，用于带负电荷粒子514的复位电极511和用于带正电荷粒子524的复位电极522。数据电极512、521可以经由薄膜晶体管(TFT)连接有源矩阵中的数据驱动器，从而从可见显示器中被屏蔽；而复位电极可以是用于多个像素或者甚至用于整个显示器的公用电极。黑矩阵513、523覆盖容器。像素还包括白(色)反射背景531。此外，构成子像素墙的(阻)挡板(barrier)可以使子像素彼此分离。作为选择，可以通过使用前光部件来增强这个反射型显示器的亮度。
在一个替代实施例中，本发明的显示器是透射型的。这被显示在图6中，其中每个子像素包括两个容器610、620，可见区域630和滤色器640。每个容器610、620包括相应的数据和复位电极612、623、611、622，用于控制负粒子和正粒子614、624的位置，并且所述容器被黑色矩阵613、623覆盖。然而，该显示器配备有背光替代白色反射器，包括例如光导631和光源632。
用于特定应用的透射型与反射型显示器之间的选择通常基于习惯作出，这依赖于例如期望的亮度和允许的功耗。
例如使用喷墨打印技术，这些子像素被填充相应电泳溶液，包括正确着色的和带电的粒子。在喷墨打印中，可以利用喷墨打印头测定进入各个子像素区中的流体中粒子悬浮的定义体积，其中每个子像素区被像素墙结构包围。类似技术用于制造聚合体发光二极管显示器。
像素的感知颜色由每个子像素体中存在的每种颜色类型的可见粒子的数量来确定。如果没有粒子存在，则子像素取它的滤色器的颜色(在全色显示器中，2/3亮度，由于孔径比而被减少)。如果所有粒子存在，则子像素变黑。通过提供相应粒子的中间数量，实现其它颜色。
根据图7所示的本发明的一个实施例，提供了描述像素操作的同时驱动技术方案。该技术方案如下进行复位(步骤701)通过把负和正电压分别提供给复位电极730和710，使所有正和负充电粒子返回到其相应容器。由于这些电极对于整个显示器可以是公用的，所以有可能把极高电压施加到这些电极上，因为它们(与数据电极不同)不需要被连接到TFT。
填充分别向复位电极710、730提供较低的负和正电压。
如果没有任何一种类型的粒子被移动到像素体中，则把更高的正电压供应给一个数据电极720，并把更低的或负电压供应给其它的数据电极740(步骤702)。
如果只有一种类型的粒子被移动到像素体中，则把较高电压供应给数据电极之一，以及把低或零电压供应给其它数据电极(分别地，步骤703或704)。
如果两种类型的粒子都将被移动到像素体中，则同时把较低的负和正电压提供给数据电极720和740(步骤705)。
当足够数量的粒子已进入像素体时，通过把更高的负电压供应给一个数据电极720，或者把较高的正电压供应给其它数据电极740，使过剩的粒子返回到容器。在填充两种粒子的情况中，把例如较高负电压供应给一个数据电极720将阻止负充电粒子的进一步填充(步骤706)，但是将增加正充电粒子的填充速度。在此情况下，必须修改驱动信号，以缩短在把更高正电压供应给其它数据电极740(以停止像素的填充)之前的时间。类似考虑适用于正充电粒子(步骤707)。在步骤708中，不填充任何类型的粒子。
在完成填充过程之后，数据电极720、740和复位电极710、730可以被设置为0V，并且如果需要的话，则可以降低系统的功率，以避免功率耗散。
根据图8所示的本发明的另一实施例，提供一种利用顺序驱动方法的替代驱动方案，该方案利用不同类型粒子顺序填充像素体。前两个步骤801和802等于参考图7所述的同时驱动(即，步骤701和702)。然而，在此情况下，当首先填充正粒子(步骤803)时，向一个数据电极820供应较高负电压将阻止负充电粒子的填充，同时允许正充电粒子的填充。接着，当负粒子被填充(步骤804)时，向其它数据电极840提供较高正电压将防止负充电粒子的填充，同时允许正充电粒子的填充。在这个实施例中，将比前一实施例更快地进行正和负粒子的填充(因为填充电场可以较高)。
通常，可以使用6种不同类型的带电粒子来实现本发明的具有三个子像素的像素的像素设计。然而，粒子的数量可以被减小到只有4类。这是对于具有三种子像素的像素所需要的粒子种类的最小数量。在此情况下，第一颜色的粒子仅需要提供正极性(例如，青色)，第二颜色的粒子仅需要提供负极性(例如，绛红色)，同时第三颜色的粒子需要提供两个极性(例如，黄色)。在此情况下，每个像素的三个子像素的填充可以如下进行
-子像素1青色(+)/绛红色(-)-子像素2黄色(+)/绛红色(-)-子像素3青色(+)/黄色(-)在另一个实施例中，有可能进一步减小在制造期间填充步骤的数量，从上述三个步骤减到只有两个步骤。这可以通过使用三种粒子的预混合悬浮例如青色(+)/绛红色(-)/黄色(+)(混合物1)和青色(+)/绛红色(-)/黄色(-)(混合物2)用于子像素填充来实现。三个子像素中的两个可以用第一混合物来填充，第三子像素用第二混合物来填充，例如黄色子像素中的混合物1，青色子像素中的混合物1以及绛红色子像素中的混合物2。这是可能的，因为在每个子像素中，粒子(C，Y或M)之一的颜色对应于滤色器，使得这些粒子基本上对于观看者是不可见的。利用这种技术方案，可以降低处理步骤的数量。然而，由于仅仅在类型一子像素中使用第二混合物，因此仅需要包含两种粒子种类。因而，在一个替代实施例中，只有一个混合物包含三种不同粒子种类(例如，混合物1青色(+)/绛红色(-)/黄色(+))，而其它混合物仅包含两种粒子种类(例如，混合物2青色(+)/黄色(-))。
应当注意，本发明的上述实施例不构成为限制本发明，而是提供如何可以利用本发明的实例。本领域熟练技术人员能够设计本发明的许多可替代实施例，而又不背离由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围。
特别地，虽然已经描述了有关具有2个和3个子像素的彩色系统的实施例，但是本领域普通技术人员将会明白，这些发明同样可应用于包括3个以上子像素并利用所谓的多基色方法操作的系统。
此外，尽管已经描述了许多实施例，借此把滤色器设置在与反射元件相对的显示器一侧上，但是也有可能把滤色器安排为邻近反射器的位置，或者调整反射器的反射波谱，以建立合适的减着色反射器。
实质上，本发明提供了一种用于彩色电泳显示器的新设计。在该显示器中，每个像素包括至少两个子像素，并且每个子像素配备有滤色器并包含电泳介质，电泳介质包括两种粒子类型。每个像素的子像素中的滤色器具有基本上不重叠的诸多吸收带，并且共同覆盖显示器可操作的基本上所有的波长。此外，每个子像素中粒子的吸收带分别覆盖相应子像素中未被滤色器覆盖的波长的一部分。波长带通常对应于不同的颜色。因此，每个波长带或者颜色可以由每个像素的一个以上子像素发射，导致亮度增加。根据一个特定实施例，每个像素包括分别具有青色、绛红色和黄色吸收滤色器的三个子像素。
权利要求
1.一种彩色电泳显示器，包括至少一个用于显示预定波长范围(101、102、103)中可见光的像素(200)，每个像素(200)包括至少两个子像素(210，220，230)，每个子像素包括滤色器，用于吸收所述预定波长范围(101，102，103)中的固定子范围(107，108，109)；包括两种类型粒子(201，202，203)的电泳介质，每种类型的粒子分别用于吸收所述预定波长范围(101，102，103)中的第二和第三子范围(107，108，109；104，105，106)；以及用于单独控制可见位置(530)与不可见位置(510，520)之间所述电泳介质中相应粒子(201，202，203)的空间分布的装置(511，512，521，522)；其中每个像素中相应子像素的所述固定子范围(107，108，109)基本上不重叠，并且共同基本上覆盖所有的所述预定波长范围(101，102，103)；以及其中在每个子像素中，所述第二和第三子范围(107，108，109)是彼此不同的，并且仅与相关子像素的固定子范围共同基本上覆盖所有的所述预定波长范围(101，102，103)。
2.根据权利要求1所述的彩色电泳显示器，其中滤色器是滤色器元件(211，221，231)。
3.根据权利要求1所述的彩色电泳显示器，其中电泳介质包括滤色器作为着色流体。
4.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，其中所述滤色器(211，221，231)和所述粒子(201，202，203)用于透射未被吸收的波长。
5.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，其中所述预定波长范围(101，102，103)基本上覆盖整个可见光谱。
6.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，其中每个像素(200)包括三个子像素(210，220，230)，其中滤光器元件(211，221，231)的固定子范围分别覆盖红色(107)、绿色(108)和蓝色(109)波长，使得相应滤光器元件分别用于透射青色、绛红色和黄色光波。
7.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，其中所述粒子(201，202，203)分别用于吸收红色(107)、绿色(108)或蓝色(109)波长，并因而透射青色、绛红色或黄色波长。
8.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，其中所述粒子分别用于吸收青色(105)、绛红色(106)或者黄色(104)波长，并由此透射红色、绿色或蓝色波长。
9.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，其中每个子像素中的所述两种粒子类型具有不同的极性。
10.根据权利要求2所述的彩色电泳显示器，其中每个子像素(500)中的所述电泳介质被包含在提供所述可见位置的可见像素体(530)中，和包含在两个容器(510，520)中，每个容器提供相应类型粒子的可见位置。
11.根据权利要求10所述的彩色电泳显示器，其中用于单独控制相应粒子的空间分布的所述装置包括设置在每个容器中的数据电极和复位电极(511，512，521，522)。
12.根据权利要求10所述的彩色电泳显示器，其中所述容器(510，520)被黑色矩阵(513，523)覆盖，使得驻留在相应容器中的粒子是不可见的。
13.根据权利要求1或2所示的彩色电泳显示器，其中每个子像素(500)包括反射所述预定波长范围中的光的反射器(531)，使得通过所述滤色器元件和通过所述电泳介质透射的环境光被反向反射，并通过所述滤色器元件被重新透射。
14.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，还包括光源(631，632)，用于经由所述滤色器元件和经由所述电泳介质发射所述预定波长范围中的光。
15.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，其中全部从由以下构成的组中选择所述粒子用于吸收第一颜色波长的正充电的粒子，用于吸收第二颜色波长的负充电的粒子，用于吸收第三颜色波长的正充电的粒子，和用于吸收所述第三颜色波长的负充电的粒子，使得显示器中粒子类型的总数为四。
16.根据权利要求1或2所述的彩色电泳显示器，其中至少一个子像素中的所述电泳介质包括第三粒子类型，该粒子类型用于基本上吸收与该子像素中相应滤色器元件相同的波长子范围。
17.一种制造根据权利要求1或者2所述的彩色电泳显示器的方法，使用喷墨打印技术，用于利用所述电泳介质填充所述像素。
18.一种用于驱动根据权利要求10所述的彩色电泳显示器的方法，包括以下步骤通过把粒子移动到其相应容器，复位(701，801)每个子像素；接收关于待显示的图像的像素图像信息；确定对应于所述图像的粒子混合物；和利用彩色粒子填充(703，704；803，804)每个像素体，由此形成所述粒子混合物。
19.根据权利要求18所述的方法，其中复位(701，801)每个子像素的步骤包括以下子步骤施加复位电压到每个子像素中的复位电极上，和其中填充每个像素体的步骤包括以下子步骤施加(703，704)填充电压到所述复位电极上，所述填充电压低于所述复位电压，通过把控制电压施加到每个子像素中的数据电极上，控制进入每个像素体的粒子的数量；通过增加控制电压，从像素体中移去(707，708)任何过剩粒子。
20.根据权利要求18所述的方法，其中对于每个子像素中的两种粒子类型，同时执行填充每个像素体的步骤。
21.根据权利要求18所述的方法，其中对于每个子像素中的每种粒子类型，顺序地执行填充每个像素体的步骤。
全文摘要
本发明提供了一种彩色电泳显示器的新颖设计。在该显示器中，每个像素(200)包括至少两个子像素(210，220，230)，并且每个子像素配备有滤色器(211，221，231)，并包含包括两种粒子类型(201，202，203)的电泳介质。每个像素的子像素中的滤色器(211，221，231)具有基本不重叠的吸收带，并一起基本上覆盖显示器操作的所有波长。此外，每个子像素(210，220，230)中粒子的吸收带分别覆盖未被相应子像素中滤色器(211，221，231)覆盖的波长部分。这些波长带通常对应于不同的颜色。因而，能够由每个像素中一个以上的子像素发射每个波长带或颜色，导致增强的亮度。根据一个特定实施例，每个像素包括三个子像素，其分别具有青色、绛红色和黄色吸收滤光器。
文档编号G02F1/167GK1871547SQ200480031309
公开日2006年11月29日 申请日期2004年10月13日 优先权日2003年10月23日
发明者M·T·约翰逊, L·J·M·舒兰根, P·J·贝斯朱, G·周 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司