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CN116490913A - 用于在多色电泳显示器中实现原色集的增强型推挽（epp）波形 - Google Patents

用于在多色电泳显示器中实现原色集的增强型推挽（epp）波形 Download PDF

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CN116490913A
CN116490913A CN202180071682.3A CN202180071682A CN116490913A CN 116490913 A CN116490913 A CN 116490913A CN 202180071682 A CN202180071682 A CN 202180071682A CN 116490913 A CN116490913 A CN 116490913A
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Abstract

用于驱动包括四种不同类型的粒子的四粒子电泳介质的增强型推挽驱动波形，四种不同类型的粒子例如是一组散射粒子和三组减色粒子。在使用具有至少五个不同电压电平的电压驱动器时识别用于目标颜色状态的优选波形的方法。

Description

用于在多色电泳显示器中实现原色集的增强型推挽(EPP) 波形
相关申请
本申请要求2020年11月2日提交的美国临时专利申请No.63/108,521的优先权。本文公开的所有专利和出版物均通过引用整体并入。
背景技术
电泳显示器(EPD)通过修改带电有色粒子相对于透光观察表面的位置来改变颜色。这种电泳显示器通常被称为“电子纸”或“ePaper”，因为由此产生的显示器具有高对比度并且在阳光下可读，很像纸上的墨水。电泳显示器在电子阅读器例如中得到广泛采用，因为电泳显示器提供书本般的阅读体验，耗电量小，并允许用户在轻型手持装置中携带数百本书的图书馆。
多年来，电泳显示器只包含两种类型的带电颜色粒子，即黑色和白色。(可以肯定的是，此处使用的“颜色”包括黑色和白色。)白色粒子通常是光散射类型的，并且包括例如二氧化钛，而黑色粒子在可见光谱范围内具有吸收性，并且可以包括炭黑，或吸收性金属氧化物，诸如亚铬酸铜。从最简单的意义上讲，黑白电泳显示器只需要在观察表面处的透光电极、背电极、以及包括带相反电荷的白色和黑色粒子的电泳介质。当提供一种极性的电压时，白色粒子移动到观察表面，而当提供相反极性的电压时，黑色粒子移动到观察表面。如果背电极包括可控区域(像素)——分段电极或由晶体管控制的像素电极的有源矩阵——则可以使图案以电子方式出现在观察表面处。例如，图案可以是一本书的文本。
最近，多种颜色选项商业上可用于电泳显示器，包括三色显示器(黑色、白色、红色；黑色、白色、黄色)和四色显示器(黑色、白色、红色、黄色)。与黑白电泳显示器的操作类似，具有三种或四种反射颜料的电泳显示器的操作类似于简单的黑白显示器，因为所需的颜色粒子被驱动到观察表面。驱动方案远比只有黑色和白色复杂，但最终，粒子的光学功能是相同的。
先进彩色电子纸(ACePTM)也包括四种粒子，但青色、黄色和品红色粒子是减色的而不是反射的，因此允许在每个像素处产生数千种颜色。彩色工艺在功能上等同于胶版印刷和喷墨打印机长期以来使用的印刷方法。通过在明亮的白纸背景上使用正确比例的青色、黄色和品红色来产生给定的颜色。在ACeP的实例中，青色、黄色、品红色和白色粒子相对于观察表面的相对位置将决定每个像素处的颜色。虽然这种类型的电泳显示器允许每个像素处有数千种颜色，但在厚度约为10至20微米的工作空间内仔细控制每种(50至500纳米大小的)颜料的位置至关重要。显然，颜料位置的变化将导致在给定像素处显示不正确的颜色。因此，这种系统需要精确的电压控制。该系统的更多细节可在以下美国专利中获得，所有这些专利均通过引用整体并入：美国专利No.9,361,836、9,921,451、10,276,109、10,353,266、10,467,984和10,593,272。
本发明涉及用于驱动彩色电泳显示器的波形，尤其但不排他地涉及能够使用包含多种有色粒子(例如白色、青色、黄色和品红色粒子)的单层电泳材料呈现多于两种颜色的电泳显示器。在某些情况下，两种粒子将带正电，两种粒子将带负电。在一些情况下，一种带正电的粒子将具有厚的聚合物壳，而一种带负电的粒子具有厚的聚合物壳。
术语“灰色状态”在此使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是介于像素的两个极端光学状态之间的状态，但并不一定意味着处于这两个极端状态之间的黑白转变。例如，下文中所涉及的几个伊英克专利和公开申请描述了这样的电泳显示器，其中，该极端状态为白色和深蓝色，使得中间的灰色状态实际上为淡蓝色。实际上，如已经提到的，光学状态的改变可以根本不是颜色改变。下文可使用术语“黑色”和“白色”来指代显示器的两个极端光学状态，并且应当被理解为通常包括并非严格的黑色和白色的极端光学状态，例如上面提到的白色和深蓝色状态。
术语“双稳态的”和“双稳定性”在此使用的是其在本领域中的常规含义，指的是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的至少一个光学特性不同，从而在利用有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续的时间是用于改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。在美国专利No.7,170,670中示出，支持灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，以及一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被恰当地称为是多稳态的而非双稳态的，但是为了方便，在此可使用术语“双稳态的”以同时涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
术语冲激在用于涉及驱动电泳显示器时在本文中用于指代驱动显示器期间所施加的电压相对于时间的积分。术语“波形”在用于涉及驱动电泳显示器时，用于描述在给定时间段(秒、帧等)内提供给电泳介质的电压系列或模式，以在电泳介质中产生期望的光学效果。
吸收、散射或反射宽带或选定波长的光的粒子在本文中被称为有色或颜料粒子。除了颜料之外的吸收或反射光的各种材料(严格意义上该术语是指不溶性有色材料)，例如染料或光子晶体等，也可用于本发明的电泳介质和显示器中。
多年来一直是密集研究和开发的主题的是基于粒子的电泳显示器。在这样的显示器中，多个带电粒子(有时被称为颜料粒子)在电场的影响下移动通过流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可以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的属性。然而，这些显示器的长期图像质量的问题已经阻碍了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子易于沉降，从而导致这些显示器的使用寿命不足。
如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该流体是液体，但是电泳介质可以使用气态流体来产生；参见例如Kitamura,T.,et al.,Electricaltoner movement for electronic paper-like display,IDW Japan,2001,Paper HCS1-1,和Yamaguchi,Y.,et al.,Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically,IDW Japan,2001,Paper AMD4-4)。也参见美国专利No.7,321,459和7,236,291。当这种基于气体的电泳介质在允许粒子沉降的方向上使用时，例如用在介质在竖直平面内布置的指示牌中时，由于与基于液体的电泳介质相同的粒子沉降，这种基于气体的电泳介质容易遭受同样类型的问题。实际上，在基于气体的电泳介质中的粒子沉降问题比基于液体的电泳介质更严重，因为与液体相比，气态悬浮流体的较低的粘度允许电泳粒子更快的沉降。
被转让给麻省理工学院(MIT)和伊英克公司或以它们的名义的许多专利和申请描述了用于封装的电泳以及其他电光介质的各种技术。这些封装的介质包括许多小囊体，每个小囊体本身包括内相以及围绕内相的囊壁，其中所述内相含有在流体介质中的可电泳移动的粒子。典型地，囊体本身被保持在聚合物粘结剂中以形成位于两个电极之间的连贯层。在这些专利和申请中描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利No.7,002,728和7,679,814；
(b)囊体、粘结剂和封装工艺；参见例如美国专利No.6,922,276和7,411,719；
(c)微单元结构、壁材料和形成微单元的方法；参见例如美国专利No.7,072,095和9,279,906；
(d)用于填充和密封微单元的方法；参见例如美国专利No.7,144,942和7,715,088；
(e)包含电光材料的薄膜和子组件；参见例如美国专利No.6,982,178和7,839,564；
(f)用于显示器中的背板、粘合剂层和其他辅助层以及方法；参见例如美国专利No.7,116,318和7,535,624；
(g)颜色形成和颜色调节；参见例如美国专利No.6,017,584；6,545,797；6,664,944；6,788,452；6,864,875；6,914,714；6,972,893；7,038,656；7,038,670；7,046,228；7,052,571；7,075,502；7,167,155；7,385,751；7,492,505；7,667,684；7,684,108；7,791,789；7,800,813；7,821,702；7,839,564；7,910,175；7,952,790；7,956,841；7,982,941；8,040,594；8,054,526；8,098,418；8,159,636；8,213,076；8,363,299；8,422,116；8,441,714；8,441,716；8,466,852；8,503,063；8,576,470；8,576,475；8,593,721；8,605,354；8,649,084；8,670,174；8,704,756；8,717,664；8,786,935；8,797,634；8,810,899；8,830,559；8,873,129；8,902,153；8,902,491；8,917,439；8,964,282；9,013,783；9,116,412；9,146,439；9,164,207；9,170,467；9,170,468；9,182,646；9,195,111；9,199,441；9,268,191；9,285,649；9,293,511；9,341,916；9,360,733；9,361,836；9,383,623；和9,423,666；以及美国专利申请公开No.2008/0043318；2008/0048970；2009/0225398；2010/0156780；2011/0043543；2012/0326957；2013/0242378；2013/0278995；2014/0055840；2014/0078576；2014/0340430；2014/0340736；2014/0362213；2015/0103394；2015/0118390；2015/0124345；2015/0198858；2015/0234250；2015/0268531；2015/0301246；2016/0011484；2016/0026062；2016/0048054；2016/0116816；2016/0116818；和2016/0140909；
(h)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利No.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；8,514,168；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；和9,412,314；以及美国专利申请公开No.2003/0102858；2004/0246562；2005/0253777；2007/0091418；2007/0103427；2007/0176912；2008/0024429；2008/0024482；2008/0136774；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；2015/0262551；2016/0071465；2016/0078820；2016/0093253；2016/0140910；和2016/0180777(这些专利和申请可以在下文中被称为MEDEOD(用于驱动电光显示器的方法)申请)；
(i)显示器的应用；参见例如美国专利No.7,312,784和8,009,348；以及
(j)非电泳显示器，如在美国专利No.6,241,921和美国专利申请公开No.2015/0277160，以及美国专利申请公开No.2015/0005720和2016/0012710中所述。
许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中围绕离散的微囊体的壁可以由连续相替代，由此产生所谓的聚合物分散型的电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的液滴和聚合物材料的连续相，并且在这种聚合物分散型的电泳显示器内的离散的电泳流体的液滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体膜与每个单独的液滴相关联；参见例如美国专利No.6,866,760。因此，为了本申请的目的，这样的聚合物分散型的电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
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，带电粒子和流体不被封装在微囊体内，而是保持在载体介质(通常为聚合物薄膜)内形成的多个空腔中。参见例如美国专利No.6,672,921和6,788,449。
虽然电泳介质通常是不透明的(因为，例如在很多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透射通过显示器)并且在反射模式下操作，但许多电泳显示器可以制成在所谓的快门模式(shutter mode)下操作，在该模式下，一种显示状态是基本上不透明的，而一种显示状态是光透射的。参见例如美国专利No.5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；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的变化的介电泳显示器可以在类似的模式下操作；参见美国专利No.4,418,346。其他类型的电光显示器也能够在快门模式下操作。在快门模式下操作的电光介质可以用于全彩色显示器的多层结构中；在这样的结构中，与显示器的观察表面相邻的至少一层在快门模式下操作以暴露或隐藏距离观察表面更远的第二层。
封装的电泳显示器通常不受传统电泳装置的聚集和沉降故障模式的困扰并提供更多的有益效果，例如在多种柔性和刚性基板上印刷或涂布显示器的能力。(使用词“印刷”意于包括印刷和涂布的所有形式，包括但不限于：诸如修补模具涂布、狭缝或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布；诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布；凹面涂布；浸渍涂布；喷涂；弯月面涂布；旋转涂布；刷涂；气刀涂布；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No.7,339,715)；以及其他类似技术。)因此，所产生的显示器可以是柔性的。另外，因为显示器介质可以(使用多种方法)被印刷，所以显示器本身可以被廉价地制造。
如上所述，最简单的现有技术的电泳介质基本上仅显示两种颜色。这种电泳介质使用在具有第二不同颜色的有色流体中的具有第一颜色的单一类型的电泳粒子(在这种情况下，当粒子位于显示器的观察表面附近时显示第一颜色，当粒子与观察表面分隔时显示第二颜色)，或者在无色流体中的具有不同的第一和第二颜色的第一和第二类型的电泳粒子(在这种情况下，当第一类型的粒子位于显示器的观察表面附近时显示第一颜色，当第二类型的粒子位于观察表面附近时显示第二颜色)。通常这两种颜色是黑色和白色。如果需要全彩色显示器，则可以在单色(黑白)显示器的观察表面上沉积彩色滤波器阵列。具有彩色滤波器阵列的显示器依靠区域共享和颜色混合来创建颜色刺激。可用显示区域在诸如红/绿/蓝(RGB)或红/绿/蓝/白(RGBW)等三种或四种原色之间共享，滤波器可以一维(条纹)或二维(2x2)重复图案布置。原色或多于三种原色的其他选择在本领域中也是已知的。三个(在RGB显示器的情况下)或四个(在RGBW显示器的情况下)子像素被选择得足够小，以便在预期的观察距离处它们在视觉上混合在一起成为具有均匀颜色刺激的单个像素(“颜色混合”)。区域共享的固有缺点是着色剂始终存在，并且只能通过将底层单色显示器的相应像素切换为白色或黑色(打开或关闭相应的原色)来调制颜色。例如，在理想的RGBW显示器中，红色、绿色、蓝色和白色原色各占据显示区域的四分之一(四分之一的子像素)，白色子像素与底层单色显示白色一样亮，并且每个有色子像素不比单色显示白色的三分之一亮。由显示器整体显示的白色的亮度不能超过白色子像素的亮度的一半(显示器的白色区域是通过如下方式产生的：显示每四个白色子像素中的一个白色子像素，加上每个有色子像素的有色形式相当于三分之一的白色子像素，因此三个有色子像素的总和贡献不超过一个白色子像素)。颜色的亮度和饱和度通过与切换为黑色的颜色像素的区域共享而降低。混合黄色时，区域共享尤其成问题，因为它比亮度相同的任何其他颜色都亮，而饱和的黄色几乎与白色一样亮。将蓝色像素(显示区域的四分之一)切换为黑色会使黄色太暗。
美国专利No.8,576,476和8,797,634描述了具有单个背板的多色电泳显示器，该背板包括可独立寻址的像素电极和公共透光前电极。背板与前电极之间设置有多个电泳层。这些申请中描述的显示器能够在任何像素位置呈现任何原色(红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色、白色和黑色)。然而，使用位于单组寻址电极之间的多个电泳层存在缺点。特定层中的粒子所经历的电场低于用相同电压寻址的单个电泳层的情况。此外，最靠近观察表面的电泳层中的光学损失(例如，由光散射或不希望的吸收引起)可能影响在下面的电泳层中形成的图像的外观。
已经尝试使用单个电泳层来提供全彩色电泳显示器。例如，美国专利No.8,917,439描述了一种彩色显示器，其包括电泳流体，该电泳流体包括分散在透明且无色或有色的溶剂中的一种或两种类型的颜料粒子，电泳流体设置在公共电极和多个像素或驱动电极之间。驱动电极布置成暴露背景层。美国专利No.9,116,412描述了一种用于驱动显示单元的方法，该显示单元填充有电泳流体，该电泳流体包括带有相反电荷极性且具有两种对比色的两种类型的带电粒子。两种类型的颜料粒子分散在有色溶剂中或分散有不带电或轻微带电的有色粒子的溶剂中。该方法包括通过施加为全驱动电压的约1％至约20％的驱动电压来驱动显示单元以显示溶剂的颜色或不带电或轻微带电的有色粒子的颜色。美国专利No.8,717,664和8,964,282描述了一种电泳流体和一种用于驱动电泳显示器的方法。该流体包含第一、第二和第三类型的颜料粒子，它们全部分散在溶剂或溶剂混合物中。第一和第二类型的颜料粒子带有相反的电荷极性，第三类型的颜料粒子的电荷水平小于第一或第二类型的颜料粒子的电荷水平的约50％。三种类型的颜料粒子具有不同水平的阈值电压，或不同水平的迁移率，或两者。这些专利申请都没有公开下文所用术语意义上的全彩色显示器。
发明内容
本文公开了驱动全彩色电泳显示器的改进方法和使用这些驱动方法识别用于全彩色电泳显示器的波形的方法。一方面，公开了一种驱动电泳显示器的方法。该驱动方法包括提供包括四组粒子的电泳介质，其中每个粒子组具有不同的光学特性和不同的电荷特性；将电泳介质设置在第一透光电极和第二电极之间；提供电压驱动器，其被配置为提供至少五个电压电平：高负电压、中等负电压、零电压、中等正电压和高正电压；以及通过提供推挽波形将电泳介质驱动到期望的光学状态。这种推挽波形包括由第一脉冲和第二脉冲组成的第一正部分，第一脉冲具有第一正幅度和第一时间宽度，第二脉冲具有第二正幅度和第二时间宽度。推挽波形还包括由第三脉冲和第四脉冲组成的第二负部分，第三脉冲具有第一负幅度和第三时间宽度，第四脉冲具有第二负幅度和第四时间宽度。第一正幅度、第二正幅度、第一负幅度和第二负幅度均不为零，并且第一时间宽度、第二时间宽度、第三时间宽度和第四时间宽度中的至少三个不为零。在一个实施例中，第一组粒子是反射的，而第二组粒子、第三组粒子和第四组粒子是减色的。在一个实施例中，粒子组中的两组带正电，并且粒子组中的两组带负电。在一个实施例中，粒子组中的一组带正电，并且粒子组中的三组带负电。在一个实施例中，粒子组中的三组带正电，并且粒子组中的一组带负电。在一个实施例中，第二电极包括布置成阵列的多个像素电极。在一个实施例中，第二电极是透光的。在一个实施例中，高负电压在-30V和-20V之间，中等负电压在-20V和-2V之间，中等正电压在2V和20V之间，以及高正电压在20V和30V之间。
在另一方面，一种识别增强型推挽波形的方法。识别增强型推挽波形的方法包括选择有限组的电压来驱动电泳显示器，其中该组包括至少五个不同的电压电平；为候选波形选择有限时间宽度的时间；计算具有第一正部分和第二负部分的所有波形，第一正部分由第一脉冲和第二脉冲组成，其中第一脉冲具有第一正幅度和第一时间宽度，第二脉冲具有第二正幅度和第二时间宽度，第二负部分由第三脉冲和第四脉冲组成，第三脉冲具有第一负幅度和第三时间宽度，第四脉冲具有第二负幅度和第四时间宽度。第一正幅度、第二正幅度、第一负幅度和第二负幅度各自具有来自有限组的电压的值，第一脉冲宽度、第二脉冲宽度、第三脉冲宽度和第四脉冲宽度之和等于有限时间宽度。最后一步是使用具有包括四组粒子的电泳介质的电泳显示器的模型计算由每个候选波形产生的光学状态，其中每个粒子组具有不同的光学特性和不同的电荷特性，并且电泳介质设置在第一透光电极和第二电极之间，以及选择波形以产生目标光学状态。在一个实施例中，选择包括将目标颜色与预测的输出颜色进行比较。在一个实施例中，将所选择的波形输入到物理电泳显示器中，所述物理电泳显示器包括包含四组粒子的电泳介质，其中每个粒子组具有不同的光学特性和不同的电荷特性，并且电泳介质设置在第一透光电极和第二电极之间。在一个实施例中，评估物理电泳显示器的颜色输出并将颜色输出与目标颜色进行比较。在一个实施例中，所述有限组的电压包括-30V和-20V之间的高负电压、-20V和-2V之间的中等负电压、2V和20V之间的中等正电压、以及20V和30V之间的高正电压。在一个实施例中，所述有限组的电压包括-27V、0V和+27V。在一个实施例中，第一组粒子是反射的，而第二组粒子、第三组粒子和第四组粒子是减色的。在一个实施例中，所述粒子组中的两组带正电，并且所述粒子组中的两组带负电。在一个实施例中，所述粒子组中的一组带正电，并且所述粒子组中的三组带负电。在一个实施例中，所述粒子组中的三组带正电，并且所述粒子组中的一组带负电。
附图说明
图1是示出在显示黑色、白色、三种减色原色和三种加色原色时本发明的电泳介质中的各种有色粒子的位置的横截面示意图。
图2A以示意图形式示出了在多粒子电泳介质中使用的四种类型的不同颜料粒子。
图2B以示意图形式示出了在多粒子电泳介质中使用的四种类型的不同颜料粒子。
图2C以示意图形式示出了在多粒子电泳介质中使用的四种类型的不同颜料粒子。
图3示出了电泳显示器的单个像素的示例性等效电路。
图4示出了示例性电泳彩色显示器的层。
图5示出了可用于在优化系统中实现一组原色的简单推挽波形，优化系统包括一个反射(白色)粒子和三个减色(青色、黄色、品红色)粒子。
图6示出了可用于电泳显示器的七级驱动器的电压脉冲组。可用于驱动电泳介质的每个波形都是这些电压脉冲的某种组合。
图7示出了用于识别增强型推挽波形的算法。
图8示出了示例性增强型推挽波形。
图9示出了示例性增强型推挽波形。
图10示出了使用金属氧化物TFT背板和四粒子ACeP型电泳介质的模型通过增强型推挽波形实现的10000个最终颜色状态。
图11示出了使用金属氧化物TFT背板和四粒子ACeP型电泳介质的模型的DC平衡EPP波形的子集。
图12A和图12B比较计算的DC不平衡(图12A)和DC平衡(图12B)波形以获得特定的绿色。
图13A和图13B比较计算的DC不平衡(图13A)和DC平衡(图13B)波形以获得特定的绿色。
具体实施方式
本发明详述了用于识别用于驱动多粒子彩色电泳介质的增强型推挽波形的方法，例如，其中至少两种粒子是有色的和减色的，并且至少一种粒子是散射的。通常，这样的系统包括白色粒子以及青色、黄色和品红色减色原色粒子。这样的系统在图1中被示意性地示出，并且它可以在每个像素处提供白色、黄色、红色、品红色、蓝色、青色、绿色和黑色。
在ACeP的实例中，八种主要颜色(红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色、黑色和白色)中的每一种都对应于四种颜料的不同布置，以使得观察者只能看到位于白色颜料(即散射光的唯一颜料)的观察侧上的那些有色颜料。已经发现，将四种颜料分类为适当的配置以产生这些颜色的波形需要至少五个电压电平(高正、低正、零、低负、高负)。参见图1。为了实现更广泛的颜色范围，必须使用额外的电压电平来更好地控制颜料，例如，七个电压水平，例如，九个电压水平。本发明提供了用于识别增强型推挽波形以驱动这种电泳介质的方法，使得像素颜色的刷新更快、不那么闪烁，并产生更令观察者满意的色谱。
提供三种减色原色的三种粒子(例如，对于ACeP系统)可以是基本上非光散射的(“SNLS”)。SNLS粒子的使用允许混合颜色并提供比使用相同数量的散射粒子所能实现的更多的颜色结果。这些阈值必须相对于电压驱动电平充分分离，以避免粒子之间的串扰，并且这种分离需要对某些颜色使用高寻址电压。此外，寻址具有最高阈值的有色粒子也会移动所有其他有色粒子，并且这些其他粒子随后必须在较低电压下切换到它们的期望位置。这种阶梯式颜色寻址方案会产生不希望的颜色闪烁和较长的转变时间。
如前所述，附图中的图1是示出在显示黑色、白色、三种减色原色和三种加色原色时ACeP型电泳介质中的各种粒子的位置的横截面示意图。在图1中，假设显示器的观察表面在顶部(如图所示)，即用户从这个方向观察显示器，并且光从这个方向入射。如已经指出的，在优选实施例中，在本发明的电泳介质中使用的四种粒子中只有一种基本上散射光，并且在图1中，该粒子被假设为白色颜料。这种光散射的白色粒子形成白色反射器，凭借该反射器，在白色粒子上方的任何粒子(如图1所示)都可以被观察。进入显示器观察表面的光穿过这些粒子，被白色粒子反射，再穿过这些粒子返回并从显示器射出。因此，白色粒子上方的粒子可以吸收各种颜色并且呈现给用户的颜色是由白色粒子上方的粒子的组合产生的。位于白色粒子下方(从用户的视角来看在后面)的任何粒子都会被白色粒子掩蔽，并且不会影响所显示的颜色。因为第二、第三和第四粒子基本上是非光散射的，所以它们相对于彼此的顺序或布置并不重要，但是出于已经陈述的原因，它们相对于白色(光散射)粒子的顺序或布置是关键的。
更具体地，当青色、品红色和黄色粒子位于白色粒子下方时(图1中的情况[A])，白色粒子上方没有粒子并且像素仅显示白色。当单种粒子位于白色粒子上方时，该单种粒子的颜色在图1的情况[B]、[D]和[F]中分别显示为黄色、品红色和青色。当两种粒子位于白色粒子上方时，所显示的颜色是这两种粒子的颜色组合；在图1中，在情况[C]中，品红色和黄色粒子显示红色，在情况[E]中，青色和品红色粒子显示蓝色，以及在情况[G]中，黄色和青色粒子显示绿色。最后，当所有三种有色粒子都位于白色粒子上方时(图1中的情况[H])，所有入射光被三种减色原色粒子吸收并且像素显示黑色。
一种减色原色可以由散射光的一种粒子呈现，因此显示器将包含两种类型的光散射粒子，其中一种是白色的，另一种是有色的。然而，在这种情况下，光散射有色粒子相对于覆盖在白色粒子上的其他有色粒子的位置将是重要的。例如，在呈现黑色时(当所有三种有色粒子都位于白色粒子上方时)，散射有色粒子不能位于非散射有色粒子上方(否则它们将部分或完全隐藏在散射粒子后面，呈现的颜色将是散射有色粒子的颜色，而不是黑色)。
如果超过一种类型的有色粒子散射光，则不容易呈现黑色。
图1示出了一种理想化的情况，其中颜色未被污染(即，光散射白色粒子完全掩蔽了位于白色粒子后面的任何粒子)。实际上，白色粒子的掩蔽可能不完美，因此理想情况下会被完全掩蔽的粒子可能对光有少量的吸收。这种污染通常会降低所呈现颜色的亮度和色度。在本发明的电泳介质中，这种颜色污染应该被最小化到所形成的颜色与颜色再现的工业标准相称的程度。一个特别受欢迎的标准是SNAP(报纸广告制作标准)，它为上面提到的八种原色中的每一种指定了L*、a*和b*值。(下文中，“原色”将用于指代如图1所示的八种颜色，即黑色、白色、三种减色原色和三种加色原色。)
图2A和2B示出了ACeP型电泳显示器中使用的四种颜料类型(1-4；5-8)的横截面示意图。在图2A中，吸附到核心颜料上的聚合物壳由深色阴影表示，而核心颜料本身显示为无阴影。多种形式可用于核心颜料：球形、针状或其他不等轴形、较小粒子的聚集体(即“葡萄簇”)、包含分散在粘结剂中的小颜料粒子或染料的复合粒子，等等，如本领域公知的。聚合物壳可以是通过本领域公知的接枝过程或化学吸附制成的共价键合聚合物，或者可以物理吸附到粒子表面上。例如，聚合物可以是包含不溶性和可溶性链段的嵌段共聚物。
在图2A的实施例中，第一和第二粒子类型优选具有比第三和第四粒子类型更坚固的聚合物壳。光散射白色粒子属于第一或第二类型(带负电或带正电)。在接下来的讨论中，假设白色粒子带负电(即，属于类型1)，但本领域技术人员将清楚，所描述的一般原理将适用于一组粒子，其中白色粒子带正电。
此外，如图2B所示，与第三和第四粒子类型相比，第一和第二粒子类型不需要具有不同的聚合物壳。如图2B所示，四种粒子上的足够差分电荷将允许对粒子进行电泳控制并在观察表面处创建期望颜色。例如，粒子5可以具有比粒子7更大量级的负电荷，而与粒子8相比，粒子6具有更大量级的正电荷。也可以使用聚合物官能度和电荷(或粒度)的其他组合；但是，必须是这样的情况，即所有四种粒子都可以在存在合适电场的情况下彼此分离，该电场例如是可以用商业数字电子器件产生的低压电场。
在图2A的系统中，本发明在含有电荷控制剂的悬浮溶剂中分离由类型3和4的粒子的混合物形成的聚集体所需的电场大于分离由两种类型的粒子的任何其他组合形成的聚集体所需的电场。另一方面，分离第一和第二类型的粒子之间形成的聚集体所需的电场小于分离第一和第四粒子或第二和第三粒子之间形成的聚集体所需的电场(当然小于分离第三和第四粒子所需的电场)。
在图2A中，包含粒子的核心颜料被显示为具有大致相同的尺寸，并且每个粒子的电动电势(尽管未显示)被假设为大致相同。不同的是围绕每种核心颜料的聚合物壳的厚度。如图2A所示，类型1和2的粒子的聚合物壳比类型3和4的粒子的聚合物壳厚。
在本发明中没有必要所有有色颜料都表现得如上文参考图2A和2B所述。如图2C所示，第三粒子可以具有坚固的聚合物壳，并且可以具有宽范围的电荷，包括弱正电荷。在这种情况下，第三粒子的表面化学性质必须不同于第一粒子的表面化学性质。例如，第一粒子可以具有共价连接的硅烷壳，该硅烷壳上接枝了聚合物，该聚合物可以由优选为疏水性的丙烯酸或苯乙烯单体组成。第三粒子可包含未共价连接但通过分散聚合沉积在核心粒子表面上的聚合物壳。在这种情况下，本发明不限于上面参考图2A和2B描述的机制。
为了获得高分辨率显示器，显示器的各个像素必须是可寻址的，而不受相邻像素的干扰。实现该目标的一种方式是提供例如晶体管或二极管的非线性元件的阵列，至少一个非线性元件与每个像素相关联，以产生“有源矩阵”显示器。寻址一个像素的寻址或像素电极通过相关联的非线性元件连接到适当的电压源。通常，当非线性元件是晶体管时，像素电极连接到晶体管的漏极，并且在下面的描述中将假设这种布置，尽管它本质上是任意的并且像素电极可以连接到晶体管的源极。通常，在高分辨率阵列中，像素被布置成行和列的二维阵列，使得任何特定像素由一个指定行和一个指定列的交集唯一定义。每列中所有晶体管的源极连接到单个列电极，而每行中所有晶体管的栅极连接到单个行电极；同样，源极到行和栅极到列的分配是常规的但基本上是任意的，并且如果需要可以颠倒。行电极连接到行驱动器，这基本上确保在任何给定时刻仅选择一行，即，向所选择的行电极施加选择电压以确保所选择的行中的所有晶体管是导通的，同时向所有其他行施加非选择电压以确保这些未选择的行中的所有晶体管保持不导通。列电极连接到列驱动器，列驱动器在各个列电极上施加电压，电压被选择为将所选择的行中的像素驱动到它们的期望光学状态。(上述电压是相对于公共前电极而言的，该前电极通常设置在电光介质的与非线性阵列相对的一侧上，并延伸穿过整个显示器。)在被称为“线寻址时间”的预选择间隔之后，取消选择所选择的行，选择下一行，并改变列驱动器上的电压，以便写入显示器的下一条线。重复此过程，以便以逐行方式写入整个显示器。在显示器中寻址之间的时间被称为“帧”。因此，以60Hz更新的显示器具有16毫秒的帧。
传统上，每个像素电极具有与其相关联的电容器电极，使得像素电极和电容器电极形成电容器；参见例如国际专利申请WO 01/07961。在一些实施例中，N型半导体(例如，非晶硅)可以用于形成晶体管，并且施加到栅电极的“选择”和“非选择”电压可以分别是正的和负的。
附图的图3描绘了电泳显示器的单个像素的示例性等效电路。如图所示，该电路包括形成在像素电极和电容器电极之间的电容器10。电泳介质20表示为并联的电容器和电阻器。在一些情况下，与像素相关联的晶体管的栅电极和像素电极之间的直接或间接耦合电容30(通常被称为“寄生电容”)可能对显示器产生不希望的噪声。通常，寄生电容30远小于存储电容器10的电容，当显示器的像素行被选择或取消选择时，寄生电容30可能对像素电极造成小的负偏移电压，也被称为“反冲电压”，通常小于2伏。在一些实施例中，为了补偿不希望的“反冲电压”，可以向与每个像素相关联的顶板电极和电容器电极提供公共电势Vcom，使得当Vcom被设置为等于反冲电压(VKB)的值时，提供给显示器的每个电压都可以偏移相同的量，并且没有经历净DC不平衡。
美国专利No.9,921,451中描述了用于驱动具有四种粒子的彩色电泳显示器的一组波形，该专利通过引用并入本文。在美国专利No.9,921,451中，七个不同的电压被施加到像素电极：三个正电压、三个负电压和零电压。然而，在一些实施例中，这些波形中使用的最大电压高于非晶硅薄膜晶体管可以处理的电压。在这种情况下，可以通过使用顶板切换来获得合适的高电压。然而，当使用顶板切换时，使用与Vcom设置一样多的独立电源既昂贵又不方便。此外，已知顶板切换会增加反冲，从而降低颜色状态的稳定性。
现有技术中已经讨论了用于制造ACeP型电泳显示器的方法。电泳流体可以被封装在微囊体中或并入随后用聚合物层密封的微单元结构中。可以将微囊体或微单元层涂布或压印到带有透明导电材料涂层的塑料基板或薄膜上。可以使用导电粘合剂将该组件层压到带有像素电极的背板。可替代地，电泳流体可以被直接分配在已经布置在包括像素电极的有源矩阵的背板上的薄开孔网格上。然后可以用集成的保护片/透光电极对填充的网格进行顶部密封。
图4示出了ACeP型电泳显示器的显示结构200的横截面示意图(未按比例)。在显示器200中，电泳流体被示为限制在微杯中，尽管也可以使用包含微囊体的等效结构。可以是玻璃或塑料的基板202带有像素电极204，像素电极204是单独寻址的片段或者与有源矩阵布置中的薄膜晶体管相关联。(基板202和电极204的组合通常被称为显示器的背板。)层206是根据本发明施加到背板上的可选介电层。(在通过引用并入的美国专利申请No.16/862,750中描述了用于沉积合适介电层的方法。)显示器的前板包括带有透明导电涂层220的透明基板222。覆盖电极层220是可选的介电层218。一个层(或多个层)216是聚合物层，其可以包括用于将微杯粘附到透明电极层220的基础层和构成微杯底部的一些残余聚合物。微杯212的壁用于容纳电泳流体214。微杯用层210密封，整个前板结构使用导电粘合剂层208粘附到背板上。在现有技术中例如在美国专利No.6,930,818中描述了用于形成微杯的过程。在一些情况下，微杯的深度小于20微米，例如，深度小于15微米，例如，深度小于12微米，例如，深度约10微米，例如，深度约8微米。
由于制造设施的广泛可用性和各种起始材料的成本，大多数商用电泳显示器在有源矩阵背板(202/024)的构造中使用基于非晶硅的薄膜晶体管(TFT)。不幸的是，非晶硅薄膜晶体管在提供允许高于大约+/-15V的电压切换的栅极电压时变得不稳定。尽管如此，如下所述，当允许高正负电压的幅度超过+/-15V时，ACeP的性能得到改善。因此，如之前的公开所述，通过另外相对于背板像素电极上的偏压改变顶部透光电极的偏压实现改善的性能，其也被称为顶板切换。因此，如果需要+30V(相对于背板)的电压，则可以将顶板切换至-15V，同时将适当的背板像素切换至+15V。用于利用顶板切换驱动四粒子电泳系统的方法在例如美国专利No.9,921,451中有更详细的描述。
顶板切换方法有几个缺点。首先，当(通常情况下)顶板没有像素化而是在显示器的整个表面上延伸的单个电极时，其电势会影响显示器中的每个像素。如果它被设置为匹配可从背板获得的最大幅度的电压之一(例如，最大的正电压)，当该电压在背板上生效时，墨水上将没有净电压。当向背板提供任何其他可用电压时，将始终向显示器中的任何像素提供负极性的电压。因此，如果波形需要正电压，则在顶板电压改变之前不能将其提供给任何像素。用于第三实施例的多色显示器的典型波形使用正极性和负极性的多个脉冲，并且这些脉冲的长度与用于产生不同颜色的波形的长度不同。此外，不同颜色的波形的相位可能不同：换句话说，对于某些颜色，正脉冲可能先于负脉冲，而对于其他颜色，负脉冲可能先于正脉冲。为了适应这种情况，必须在波形中加入“休止”(即暂停)。实际上，这会导致波形比理想情况下需要的长得多(多达两倍)。
其次，在顶板切换中，对可选择的电压电平存在限制。如果施加到顶板的电压分别表示为Vt+和Vt-，施加到背板的电压分别表示为Vb+和Vb-，以便在电泳流体中实现零伏条件，则必须为|Vt+|＝|Vb+|和|Vt-|＝|Vb-|。然而，正电压和负电压的幅度不必相同。
在先进彩色电子纸(ACeP)的先前实施例中，描述并绘制了施加到本发明的显示器的背板的像素电极的波形(电压对时间曲线)，同时假设前电极接地(即处于零电势)。电泳介质所经历的电场当然是由背板和前电极之间的电势差以及它们之间的距离决定的。通常通过其前电极观察显示器，因此正是与前电极相邻的粒子控制像素显示的颜色，如果考虑前电极相对于背板的电势，有时更容易理解所涉及的光学转变；这可以简单地通过反转下面讨论的波形来完成。
图5示出了用于驱动上述四粒子彩色电泳显示系统的典型波形(简化形式)。这种波形具有“推挽”结构：即，它们由一个偶极子组成，偶极子包含两个极性相反的脉冲。这些脉冲的幅度和长度决定了获得的颜色。至少应该有五个这样的电压电平。图5示出了高低正负电压，以及零伏。通常，“低”(L)指的是大约5–15V的范围，而“高”(H)指的是大约15–30V的范围。一般来说，“高”电压的幅度越高，显示器实现的色域就越佳。“中等”(M)电平通常在15V左右；然而，M的值将在一定程度上取决于粒子的组成以及电泳介质的环境。在一些实施例中，高负电压在-30V和-20V之间，中等负电压在-20V和-2V之间，中等正电压在2V和20V之间，高正电压在20V和30V之间。例如，高负电压为-27V，中等负电压为-15V，中等正电压为15V，高正电压为27V。如果只有三个电压可用(即+Vhigh、0和-Vhigh)，则可以通过使用电压为Vhigh但占空比为1/n的脉冲进行寻址来实现与在较低电压下寻址相同的结果(例如，Vhigh/n，其中n是大于1的正整数)。
增强型推挽(EPP)波形可以通过更多的驱动电平来实现。例如，七级驱动器可在显示器的选定像素更新期间向数据线提供七个不同的电压(例如，VH,VH’,VH”,0,VL”,VL’,VL；例如，+VH,+VM,+VL,0,-VL,-VM,-VH)。驱动电平之间的间距可以相同或不同，这取决于电泳介质的配方。例如，+VH＝27V,+VM＝15V,+VL＝5V,0,-VL＝-5V,-VM＝-15V,-VH＝-27V。例如，+VH＝30V,+VM＝20V,+VL＝10V,0,-VL＝-10V,-VM＝-20V,-VH＝-30V。无论如何，当使用七级驱动器驱动具有单个控制器的有源矩阵背板时，控制器一次只能更新一个给定像素一帧。因此，任何增强型推挽波形都由一些脉冲组合组成，每个脉冲持续一个帧周期，即，如图6所示。用于在介质中实现期望光学状态的所得到的波形由图6的脉冲的某种组合构成，假设这样的波形可以没有图6的每个脉冲或具有一定数量n的图6的每个脉冲。
使用标准的非晶硅背板很难实现具有足够电压幅度的七级驱动器。已经发现，使用具有更高电子迁移率的不太常见的材料制成的控制晶体管允许晶体管根据需要切换更大的控制电压，例如+/-30V，以实现七级驱动。新开发的有源矩阵背板可以包括结合金属氧化物材料的薄膜晶体管，该金属氧化物材料例如为氧化钨、氧化锡、氧化铟和氧化锌。在这些应用中，使用这种金属氧化物材料为每个晶体管形成沟道形成区域，从而允许更快地切换更高的电压，例如，在约-27V至+27V的范围内。这种晶体管通常包括栅电极、栅极绝缘薄膜(通常为SiO2)、金属源电极、金属漏电极和栅极绝缘薄膜上方的金属氧化物半导体薄膜，该金属氧化物半导体薄膜至少部分地与栅电极、源电极和漏电极重叠。此类背板可从夏普/富士康、LG和BOE等制造商处获得。用于此类应用的一种优选金属氧化物材料是氧化铟镓锌(IGZO)。IGZO-TFT的电子迁移率是非晶硅的20-50倍。通过在有源矩阵背板中使用IGZOTFT，可以通过合适的显示驱动器提供大于30V的电压。
通过使用例如七级驱动器，增强型推挽(EPP)波形可以使用更大空间的波形形状和持续时间来实现期望的光学性能。EPP波形被限制为由有限数量的正脉冲或负脉冲组成，其中是NP是易于处理的数字，其中N是可能的电压电平数，P是脉冲数。参见图6。例如，如果N＝7，则P<5。对于一组电压电平选择、固定波形长度和脉冲数，可以枚举所有可能的波形。对于每个脉冲，我们可以拥有N个电压电平中的每一个，从而导致NP个独特的电压排列(有替换)，其中P是脉冲数。对于脉冲长度，我们可以选择这些受限于波形的总长度M是固定的。如果我们考虑P个脉冲的情况，则对于P个脉冲有N*(N-1)P个独特的电压电平选择，因为相邻的脉冲不能具有相同的长度(这将是P-1个脉冲)。然后我们可以计算脉冲长度的数量为其中它被读作M-1选择P-1(二项式系数)。总之：
该公式描述了给定多脉冲结构的波形的数量。这还包括测试脉冲长度的每一帧变化。一般来说，通过测试每D个帧，可以显著减少波形的数量，这需要在上面的等式中进行替换：为了计算所有可能的独特的基于脉冲的结构，其中P≤脉冲数，我们用公式表示，
将其简化后产生，
其中，2F1是超几何函数。
当然，识别“最佳”波形并不是一项简单的任务。给定N＝7，P＝3，M＝42，独特波形的总数量为206640。这206640个波形中的每一个都需要针对一组给定的环境条件(例如，光源和温度)进行测试，并增加前缀波形以提供适当的清除(例如，振动脉冲)，以使介质的初始状态与波形的预期开始状态相匹配。
识别优选EPP波形的更有效方法是在代表最终显示器构造的替代模型中虚拟地执行每个建议的EPP波形。特定的电泳显示器构造可以由传递函数来表示。在其最简单的形式：
O(t)＝f(V(t),(0))
其中O(t)是作为时间的函数的光学状态，f是作为时间的函数施加到显示器的电压的函数，给定系统在t＝0时的某个初始状态为(x(0))。可以在此处指定其他输入，包括但不限于温度、相对湿度和入射光谱。可以使用多种方式来估计该函数f，例如从组件测量构建的从头算模型，但是此处描述的优选实施例是其中f由基于递归神经网络架构的可微分深度学习网络表示的实施例，此后描述为因为真实的f是通过基于深度学习的建模来近似的。
一旦建立，每个增强型推挽(EPP)波形都可以在替代模型上进行评估，以获得最终的光学状态颜色值，以及中间状态(光学跟踪信息)，以及随后的可计算量，如重影性能、电压灵敏度、转变外观(例如“闪烁”)和温度灵敏度。可以将这些指标中的任何一个或所有指标组合成总成本函数，以识别优选EPP波形，随后在被测的实际电泳显示器上对其进行验证。这些对实际电泳显示器的随后测量可以被反馈到深度学习模型中，以提供/>的进一步改进。这个完整的过程在图7中被以块格式描述。应该认识到，图7中描述的方法在其参数化中是穷举的，即搜索所有可能的排列。因此，该方法自然地克服了参数化的常见挑战，即如何确保优化算法对参数空间进行充分采样。具有设定时钟周期的有源矩阵驱动和具有有限电压电平的驱动器的组合极大地减少了参数空间，但输出波形是有意义的并且可以立即应用于物理显示器。因此，EPP调谐方法在数学上可能是穷举的，因而在为生产显示器调谐最终波形时不需要额外的优化。
如图7所示，该过程从选择波形长度(710)开始。如上所述，诸如帧宽度、客户应用和功耗等限制可能会限制此计算。尽管如此，该方法可用于从数十毫秒到数秒的各种波形长度。在步骤(720)和(730)中，分别选择脉冲数以及总电压和电压电平数，这可能再次受到波形存储介质的成本和可用性以及诸如多个电源的成本与可变电源的额外费用的商业生产限制的限制。一旦累积了所有这些因素，就在步骤(740)中生成一组基本的独特波形，随后在步骤(750)中针对颜色目标评估每个波形。例如，颜色目标可以是数字图像的RGB颜色代码或十六进制代码。可替代地，颜色目标可以是Pantone颜色或CMYK印刷标准。在步骤(760)中将实现最接近颜色目标的结果的波形输出为候选波形。该波形实际上可以被馈送到与模型化显示器相对应的真实四粒子电泳显示器，从而用校准的光具座测量结果并与目标进行比较。在一些实施例中，这些测量值经由步骤(770)被反馈回模型。有关用于评估四粒子电泳显示器输出的合适校准光具座的更多详细信息可以参阅“Optical measurementstandards for reflective e-paper to predict colors displayed in ambientillumination environments,”Color Research and Application,vol.43,issue 6,pages907-921(2018)，其全部内容通过引用并入。
通过使用上述方法，ACeP型系统的速度更快且不那么闪烁的颜色波形子集被快速隔离，以供进一步测试。这种推挽波形可以包括偶极子，这些偶极子实际上双分叉(或三分叉)成脉冲高度和相对极性宽度的某种组合。例如，如图8和图9所示，增强型推挽波形可以包括具有VL的幅度和第一宽度t1的负偶极子的第一部分，以及具有VL'的幅度和第二宽度t2的负偶极子的第二部分。偶极子的正极部分可以是单个脉冲，例如幅度为VH和第三宽度t3，或者偶极子的正极部分可以根据模型和用户更新的需要(例如，速度、能量消耗、颜色特异性)进行双分叉或三分叉。当然，如图9所示的镜像增强型推挽功能可为用户的需要提供更佳的波形。
当然，使用推挽驱动脉冲实现期望的颜色取决于从已知状态开始过程的粒子，该已知状态不太可能是像素上显示的最后一种颜色。因此，一系列复位脉冲先于驱动脉冲，这增加了将像素从第一颜色更新为第二颜色所需的时间量。在通过引用并入的美国专利No.10,593,272中更详细地描述了复位脉冲。这些脉冲(刷新和寻址)和任何休止(即它们之间的零电压周期)的长度可以被选择，使得整个波形(即整个波形上电压相对于时间的积分)是DC平衡的(即，电压随时间的积分基本上为零)。DC平衡可以通过调整复位阶段中脉冲和休止的长度来实现，使得在复位阶段提供的净冲激与在寻址阶段提供的净冲激的幅度相等，符号相反，在寻址阶段期间显示器被切换到特定的期望颜色。
EPP波形的使用优于完全不受约束的波形，因为转变外观被限制为一组最大值为P的突然颜色变化。虽然不受约束的波形可以被设计成减少颜色变化的次数，或具有令人愉悦的转变外观，但这是一个技术难题，需要更多的训练数据解析和更多的计算能力。对于如本文所述选择的EPP波形，这要容易得多。此外，这种EPP调谐方法允许对基于方脉冲的波形进行完全枚举，这些波形历来在具有受控转变外观的简单波形结构和优化复杂性之间提供了良好的权衡。防止单帧驱动和大量瞬变也可能使所得到的EPP波形在其他方面(温度灵敏度、电压灵敏度、制造可变性的稳健性)更加稳健。
示例
上述方法用于构建描述金属氧化物AM-TFT背板和四粒子电泳介质(包括一个反射(白色)粒子和三个减色粒子(青色、品红色和黄色))的模型函数。对于85Hz(0.5s)的42帧波形，测试了每个3脉冲EPP波形(总共206640个独特波形)。选择了八个颜色目标，对应于黑色、白色、品红色、蓝色、青色、绿色、黄色和红色。选择具有与这八个目标中的每一个目标最接近的最终颜色状态的10000个波形进行进一步评估。这10000个最终颜色状态点绘制在图10中的a*-b*图上。
有趣的是，本文的方法在搜索其他显著特征(例如重影或DC平衡)时提供了更深入的了解。如图11所示，使用DC平衡(三角形)或DC不平衡(圆形)波形可以实现许多相同的颜色状态。请注意图11中代表性颜色状态下DC不平衡EPP波形(圆形)和DC平衡EPP波形(三角形)之间的重叠。然而，观察实际波形，值得注意的是，在某些情况下，DC平衡和DC不平衡波形的形状非常相似。比较例如图12A和12B(对应于图11中的正方形)与图13A和13B(对应于图11中的星形)。在图12A和12B的实例中，DC平衡和DC不平衡波形之间的差异非常小，而在图13A和13B中，DC平衡和DC不平衡波形之间的差异非常明显。
在图10和11中值得注意的是，在给定的ACeP型电泳显示器构建中，使用EPP波形可能无法实现优选的目标颜色(图11中的“X”)。这种现象在物理显示器中重现。
已经如此描述了本申请的技术的几个方面和实施例，应当理解，本领域的普通技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在在本申请中描述的技术的精神和范围内。例如，本领域的普通技术人员将容易地设想用于执行功能和/或获得本文描述的结果和/或一个或多个优点的各种其他装置和/或结构，以及这些变型和/或修改中的每一个被认为在本文描述的实施例的范围内。本领域的技术人员将认识到或仅使用常规实验能够确定本文所述的特定实施例的许多等同物。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述的方式实践本发明的实施例。此外，本文所述的两个或更多个特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合(如果这些特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不相互不一致)被包括在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种驱动电泳显示器的方法，包括：
提供包括四组粒子的电泳介质，其中每个粒子组具有不同的光学特性和不同的电荷特性；
将所述电泳介质设置在第一透光电极和第二电极之间；
提供电压驱动器，其被配置为提供至少五个电压电平：高负电压、中等负电压、零电压、中等正电压和高正电压；以及
通过提供推挽波形将所述电泳介质驱动到期望的光学状态，所述推挽波形具有：
第一正部分，由第一脉冲和第二脉冲组成，所述第一脉冲具有第一正幅度和第一时间宽度，所述第二脉冲具有第二正幅度和第二时间宽度，以及
第二负部分，由第三脉冲和第四脉冲组成，所述第三脉冲具有第一负幅度和第三时间宽度，所述第四脉冲具有第二负幅度和第四时间宽度，其中所述第一正幅度、所述第二正幅度、所述第一负幅度和所述第二负幅度均不为零，并且所述第一时间宽度、所述第二时间宽度、所述第三时间宽度和所述第四时间宽度中的至少三个不为零。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一组粒子是反射的，而第二组粒子、第三组粒子和第四组粒子是减色的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述粒子组中的两组带正电，并且所述粒子组中的两组带负电。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述粒子组中的一组带正电，并且所述粒子组中的三组带负电。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述粒子组中的三组带正电，并且所述粒子组中的一组带负电。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电极包括布置成阵列的多个像素电极。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电极是透光的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高负电压在-30V和-20V之间，所述中等负电压在-20V和-2V之间，所述中等正电压在2V和20V之间，以及所述高正电压在20V和30V之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压驱动器被配置为提供七个电压电平：高负电压、中等负电压、低负电压、零电压、低正电压、中等正电压和高正电压。
10.一种识别增强型推挽波形的方法，包括：
选择有限组的电压来驱动电泳显示器，其中所述组包括至少五个不同的电压电平；
为候选波形选择有限时间宽度的时间；
计算具有第一正部分和第二负部分的所有波形，所述第一正部分由第一脉冲和第二脉冲组成，所述第一脉冲具有第一正幅度和第一时间宽度，所述第二脉冲具有第二正幅度和第二时间宽度，所述第二负部分由第三脉冲和第四脉冲组成，所述第三脉冲具有第一负幅度和第三时间宽度，所述第四脉冲具有第二负幅度和第四时间宽度，
其中所述第一正幅度、所述第二正幅度、所述第一负幅度和所述第二负幅度各自具有来自所述有限组的电压的值，以及
其中第一脉冲宽度、第二脉冲宽度、第三脉冲宽度和第四脉冲宽度之和等于所述有限时间宽度；
使用具有包括四组粒子的电泳介质的电泳显示器的模型计算由每个候选波形产生的光学状态，其中每个粒子组具有不同的光学特性和不同的电荷特性，并且所述电泳介质设置在第一透光电极和第二电极之间；以及
选择波形以产生目标光学状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，选择包括将目标颜色与预测的输出颜色进行比较。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括将所选择的波形输入到物理电泳显示器中，所述物理电泳显示器包括包含四组粒子的电泳介质，其中每个粒子组具有不同的光学特性和不同的电荷特性，并且所述电泳介质设置在第一透光电极和第二电极之间。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括评估所述物理电泳显示器的颜色输出并将所述颜色输出与所述目标颜色进行比较。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述有限组的电压包括-30V和-20V之间的高负电压、-20V和-2V之间的中等负电压、2V和20V之间的中等正电压、以及20V和30V之间的高正电压。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述有限组的电压包括-27V、0V和+27V。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述组包括七个电压电平：高负电压、中等负电压、低负电压、零电压、低正电压、中等正电压和高正电压。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，第一组粒子是反射的，而第二组粒子、第三组粒子和第四组粒子是减色的。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述粒子组中的两组带正电，并且所述粒子组中的两组带负电。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述粒子组中的一组带正电，并且所述粒子组中的三组带负电。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述粒子组中的三组带正电，并且所述粒子组中的一组带负电。
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