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CN116802722A - 多色电泳显示器中的连续波形驱动 - Google Patents

多色电泳显示器中的连续波形驱动 Download PDF

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CN116802722A
CN116802722A CN202280013307.8A CN202280013307A CN116802722A CN 116802722 A CN116802722 A CN 116802722A CN 202280013307 A CN202280013307 A CN 202280013307A CN 116802722 A CN116802722 A CN 116802722A
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CN
China
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particles
electrode
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electrophoretic medium
color
Prior art date
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Application number
CN202280013307.8A
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English (en)
Inventor
A·迪利瓦拉
S·K·萨伊尼斯
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E Ink Corp
Original Assignee
E Ink Corp
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Publication date
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Abstract

提供了用于驱动包括四种不同类型的粒子，例如一组散射粒子和三组减色粒子的四粒子电泳介质的连续波形。当使用连续或准连续电压驱动器/控制器时识别目标颜色状态或目标转变的优选波形的方法。

Description

多色电泳显示器中的连续波形驱动
相关申请
本申请要求于2021年2月29日提交的美国临时专利申请No.63/147,465的优先权。本文公开的所有专利和出版物的全部内容通过引用并入。
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。由于所得到的显示器具有高对比度并且在阳光下是可读的，非常像纸上的墨水，这种电泳显示器通常被称作“电子纸”或“ePaper”。电泳显示器已经在诸如AMAZON之类的电子阅读器中被广泛的采用，因为电泳显示器提供了类似书本的阅读体验，用电少，并且允许用户在轻便的手持装置中携带数百本书籍的图书馆。
多年来，电泳显示器仅包括黑、白两种类型的带电颜色粒子。(当然，本文所用的“颜色”包括黑色和白色)。白色粒子通常是光散射类型，并且包括例如二氧化钛，而黑色粒子在可见光谱上具有吸收性，并且可以包括炭黑或吸收性金属氧化物(例如亚铬酸铜)。在最简单的意义上，黑白电泳显示器只需要位于观察表面处的透光电极、背电极以及包括带有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，白色粒子移动至观察表面处，而当提供相反极性的电压时，黑色粒子移动至观察表面处。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—则可以使图案在观察表面以电子方式呈现。该图案可以是例如书本的文本。
最近，对于电泳显示器，多种颜色选项已经在商业上可行，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性颜料的电泳显示器的操作类似于简单的黑白显示器，因为将期望的颜色粒子驱动至观察表面。该驱动方案远比仅黑白要复杂，但最终粒子的光学功能是相同的。另外，值得注意的是，这样的显示器一次只能显示一种颜色，即，已经被驱动至观察表面的一组粒子的颜色。
高级彩色电子纸(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性的，因此允许在每个像素处产生数千种颜色。该颜色处理在功能上与胶版印刷和喷墨打印机所长期使用的印刷方法相当。通过在亮的白纸背景上使用合适比例的青色、黄色和品红色来产生给定的颜色。以ACeP为例，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确定每个像素的颜色。尽管这种类型的电泳显示器允许在每个像素处呈现数千种颜色，但是在厚度约为10-20微米的工作空间内小心控制(50-500纳米尺寸的)每种颜料的位置是关键的。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，这种系统需要精细的电压控制。该系统的更多细节可在以下美国专利中获得：美国专利No.9,361,836、9,921,451、10,276,109、10,353,266、10,467,984和10,593,272，所有这些专利的全部内容通过引用全部并入。
在大多数情况下，如上文所述的电泳介质设计成用低压方波驱动，该低压方波例如是由来自薄膜晶体管背板的驱动电路产生的。这样的驱动器电路可以廉价地大量生产，因为它们与驱动电路和用于生产例如在智能电话、笔记本电脑显示器和电视机中发现的液晶显示面板的制造方法密切相关。在过去，即使当电泳介质通过隔离电极(例如分段电极)直接驱动时，驱动脉冲以具有幅度和时间宽度的方波的形式输送。参见例如美国专利7,012,600，其全部内容通过引用并入。利用这种驱动形式，电冲激(electrical impulse)(即带电粒子暴露于给定强度的场的时间量)，决定了在观察表面处看到的最终“状态”。
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一种状态，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，下文中所涉及的伊英克公司的几个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。
当用于指驱动电泳显示器时，术语“冲激(impulse)”在此用于指在驱动显示器的周期期间所施加的电压相对于时间的积分。当用于指驱动电泳显示器时，术语“波形”用于描述在给定时间周期(秒、帧等)内提供给电泳介质的电压序列或电压图案，以在电泳介质中产生所需的光学效果。
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作有色或颜料粒子。除了吸收或反射光的颜料(该术语严格意义上是指不溶性有色材料)之外的各种材料，例如染料或光子晶体等，也可以用于本发明的电泳介质和显示器中。
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。这种封装的介质包括许多小囊体，每一个小囊体本身包括内相以及包围内相的囊壁，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、颜色调整；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；
(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电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的微滴和聚合物材料的连续相，并且在这种聚合物分散型电泳显示器内的离散的电泳流体的微滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体薄膜与每个单独的微滴相关联；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用于全色显示器的多层结构中；在此类结构中，与显示器的观察表面相邻的至少一层以快门模式操作，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，得到的显示器可以是柔性的。另外，因为显示介质可以(使用多种方法)被印刷，所以显示器本身可以廉价地制造。另外，如美国专利申请序列17/088,762中所述，封装的电泳介质可并入非平面表面中，该非平面表面又并入日常物品中。因此，当提供适当的电场时，可以对产品、建筑材料等的表面进行工程化以改变颜色。
发明内容
本文公开了用于驱动包括至少四种类型的粒子的电泳介质的改进方法，其中，每种粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合。这种电泳介质的一个实施例在商业上称作高级彩色电子纸或但是本文描述了其它合适的电泳介质，并且所描述方法通常适用于四粒子(或更多)电泳系统。一方面，该方法包括提供至少500ms的连续驱动波形，其中，该连续驱动波形在500ms内具有至少16个独特电压电平。在转变中所得到的波形结果是更少“闪光”或者对观察者来说不明显地刺眼。所得到的波形还允许受控的转变，这种转变可以例如是突变、平滑、斜坡或脉冲/振荡。在一个实施例中，波形在至少500ms内具有不大于3V/ms的变化率，同时，变化率(二阶导数)的变化在-1V/ms2和1V/ms2之间。在一个实施例中，波形在500ms内包括至少32个独特电压电平。在一个实施例中，连续驱动波形持续至少1秒。在一个实施例中，所述至少四种类型的粒子包括两种第一极性的粒子和两种第二极性的粒子。在一个实施例中，所述至少四种类型的粒子包括三种第一极性的粒子和一种第二极性的粒子。在一个实施例中，光学性质是颜色，所述颜色选自由白色、红色、品红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色和黑色组成的组。在一个实施例中，至少两种类型的粒子包括表面聚合物，并且所述两种类型的粒子中的每一种具有不同种类的表面聚合物。
另一方面，一种用于驱动包括至少四种类型的粒子的电泳介质的方法，其中每种粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合。该方法包括提供至少500ms的连续驱动波形，其中作为时间的函数的连续驱动波形的形式为：
在所述波形的整个期间，其中，V(t)是作为时间的函数的波形电压，x是时间的代表值，以及其中所述波形包括至少三个电压电平。在一个实施例中，所述连续驱动波形持续至少1秒。在一个实施例中，所述至少四种类型的粒子包括两种第一极性的粒子和两种第二极性的粒子。在一个实施例中，所述至少四种类型的粒子包括三种第一极性的粒子和一种第二极性的粒子。在一个实施例中，光学性质是颜色，所述颜色选自由白色、红色、品红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色和黑色组成的组。在一个实施例中，至少两种类型的粒子包括表面聚合物，以及两种类型的粒子中的每一种具有不同种类的表面聚合物。
另一方面，一种显示系统，包括：第一透光电极；电泳介质，所述电泳介质包括至少四种类型的粒子，其中每种粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合；第二电极，其中电泳介质设置在第一透光电极和第二电极之间；控制器；以及电源，所述电源可操作地连接到所述第一透光电极和所述第二电极，并且被配置为提供至少16个独特电压电平，其中当所述电泳介质从第一显示状态改变到第二显示状态时，控制器在第一透光电极和第二电极之间提供至少三个独特电压电平。在一个实施例中，电源提供至少两个相差20伏以上的电压电平。在一个实施例中，所述至少四种类型的粒子包括两种第一极性的粒子和两种第二极性的粒子。在一个实施例中，所述至少四种类型的粒子包括三种第一极性的粒子和一种第二极性的粒子。在一个实施例中，光学性质是颜色，以及所述颜色选自由白色、红色、品红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色和黑色组成的组。
另一方面，一种用于确定用于驱动设置在第一透光电极和第二电极之间的电泳介质的连续波形的方法，所述电泳介质包括至少四种类型的粒子，其中，每种类型的粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合，所述方法包括：确定所述电泳介质的第一光学状态；确定所述电泳介质的第二光学状态；在从所述第二光学状态到所述第一光学状态的期望时间跨度上反向传播帧宽度的迭代驱动电压，同时基于所述第一透光电极和所述第二电极之间的所述电泳介质的可微分替代模型来最小化成本函数；以及组合帧宽度的所述迭代驱动电压以产生连续波形。在一些实施例中，成本函数为：
在一些实施例中，期望时间跨度是至少为500ms，以及帧宽度小于50ms。
另一方面，一种用于确定用于驱动设置在第一透光电极和第二电极之间的电泳介质的连续波形的方法，所述电泳介质包括至少四种类型的粒子，其中，每种类型的粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合，所述方法包括：确定所述电泳介质的第一光学状态；确定所述电泳介质的第二光学状态；在从所述第二光学状态到所述第一光学状态的期望时间跨度上反向传播帧宽度的迭代驱动电压，其中帧之间的转变不涉及大于±40V的电压变化；以及组合所述迭代驱动电压以产生连续波形。在一个实施例中，所述第一光学状态和所述第二光学状态之间的所述连续波形不具有小于-1V/ms2或大于1V/ms2的作为时间的函数的电压变化率的变化。
附图说明
专利或申请文件包含至少一幅以颜色执行的图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求和支付必要费用时由专利局提供。
图1A是四粒子电泳显示器的代表性横截面，其中电泳介质封装在囊体中。
图1B是四粒子电泳显示器的代表性横截面，其中电泳介质封装在微单元中。
图2A示出了使用具有存储电容器的有源矩阵背板的电泳显示器的单个像素的示例性等效电路。
图2B示出了本发明的简化的电泳显示器的示例性等效电路，其中电源被配置为提供许多电压电平。
图3A示出了在白色-青色-品红色-黄色(WCMY)四粒子电泳显示器中产生八种标准颜色的四组粒子中的每一组粒子的优选位置，其中白色粒子是反射性的，以及青色、品红色和黄色粒子是吸收性的。
图3B示出了在黑色-红色-黄色-蓝色(KRYB)四粒子电泳显示器中产生八种标准颜色的四组粒子中的每一组粒子的优选位置，其中黑色粒子是吸收性的，以及红色、黄色和蓝色粒子是反射性的。
图4A和4B示出了可以用于在包括一种反射性(白色)粒子和三种减色(青色、黄色、品红色)粒子的EPD系统中实现特定颜色的(现有技术的)简单的推挽波形。
图5A示出了可以为四粒子电泳系统定义的颜色空间，以及从第一颜色到第二颜色的转变可以如何沿着多于一个路径进行。
图5B示出了波形如何能够迭代地从第二光学状态反向传播到第一光学状态，然后组合以产生优选的波形。
图6A示出了作为在WCMY EPD系统中在多个帧上传递的连续电压的函数的从第一颜色状态到第二颜色状态的预测的颜色转变，以及图6B示出了向系统提供预测波形的实验结果。
图7A示出了作为在WCMY EPD系统中在多个帧上传递的连续电压的函数的从第一颜色状态到第二颜色状态的预测的颜色转变，以及图7B示出了向系统提供预测波形的实验结果。
图8A示出了作为在WCMY EPD系统中在多个帧上传递的连续电压的函数的从第一颜色状态到第二颜色状态的预测的颜色转变，以及图8B示出了向系统提供预测波形的实验结果。
具体实施方式
本发明详细描述了用于识别驱动具有至少四个不同电泳粒子组的多粒子彩色电泳介质的增强连续波形的方法，例如，其中至少三个粒子组是有色的和减色的，并且至少一种粒子是散射/反射性的，或者当至少三个粒子组是有色的和反射性的，并且至少一种粒子是减色的时。通常，这样的系统包括反射性白色粒子和青色、黄色和品红色减色的原色粒子，或者红色、黄色和蓝色反射性粒子和吸收性黑色粒子。当然，选择合适的原色，则可以使用可选的颜色选择。此外，开发用于驱动这种多粒子系统的连续波形的方法可应用于电泳显示系统，该电泳显示系统包括更多类型的粒子，例如五粒子、六粒子、七粒子和八粒子系统。
连续电压波形具有传统的推挽或基于方脉冲的波形所不具有的可调谐过渡外观的独特性质。这对于控制器具有许多可用电压电平(高位深度)并且其过渡外观和最终颜色是极其重要的应用是特别重要的。对模型内的踪迹颜色的访问允许结合与颜色状态相关的复杂的、可微分成本。
在现有技术中已经讨论了用于制造包括四种(或更多种)粒子的电泳显示器的方法。电泳流体可以封装在微囊体中或并入之后用聚合物层密封的微单元结构中。微囊体或微单元层可以涂布或层压到具有导电材料的透明涂层的塑料基板或膜上。可替代地，可以使用喷涂技术将微囊体涂布到透光基板或其它电极材料上。(参见美国专利No.9,835,925，其通过引用并入本文)。可使用导电粘合剂将得到的组件层压至承载像素电极的背板上。可替代地，该组件可附接至背板上的一个或多个分段电极，其中该分段电极被直接驱动。在另一个实施例中，可以包括非平面透光电极材料的组件用囊体喷涂然后用背电极材料覆盖。(参见序列号17/088,762的美国专利申请)。可替代地，电泳流体可直接分配在已经布置在背板上的薄的开孔格栅上，该背板包括像素电极的有源矩阵。然后可以用集成的保护片/透光电极对填充的格栅进行顶部密封。
电泳显示器通常包括电泳材料层和设置在电泳材料的相对侧上的至少两个其它层，该两个层中的其中一个是电极层。在大多数此类的显示器中，两个层都是电极层，并且电极层中的一个或两个被图案化以定义显示器中的像素。例如，一个电极层可以被图案化为细长的行电极，而另一个电极层可以被图案化为与行电极成直角延伸的细长的列电极，像素由行电极和列电极的交叉点定义。可替代地，更常见地，一个电极层具有单个连续电极的形式，而另一个电极层被图案化为像素电极矩阵，每个像素电极限定显示器的一个像素。在另一类型的电泳显示器中，其旨在用于与与显示器分开的触控笔、打印头或类似的可移动电极一起使用，与电泳层相邻的层中只有一层包括电极，电泳层相对侧上的层通常是用于防止可移动电极损坏电泳层的保护层。
本文所用的电泳介质包括在颜色、反射或吸收性能、电荷密度和电场中迁移率(测量为电动电势)方面变化的带电粒子。吸收、散射或反射在宽波段或选定波长处的光的粒子在本文中称作有色或颜料粒子。除了吸收或反射光的颜料(该术语在严格意义上是指不溶性有色材料)之外的各种材料，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。例如，电泳介质可以包括流体、分散在流体中的多个第一粒子和多个第二粒子，该第一粒子和第二粒子带有极性相反的电荷，该第一粒子是光散射粒子，第二粒子具有减色原色中的一种，以及分散在流体中的多个第三粒子和多个第四粒子，该第三粒子和第四粒子带有极性相反的电荷，该第三和第四粒子各自具有彼此不同且不同于第二粒子的减色原色，其中分离由第三粒子和第四粒子形成的聚集体所需的电场大于分离由任何其它两种类型的粒子形成的聚集体所需的电场。
本发明的电泳介质可以包含任何在现有技术电泳介质中使用的添加剂，例如在上述伊英克公司和麻省理工学院的专利和申请中所描述的。因此，例如，本发明的电泳介质通常包括至少一种电荷控制剂以控制各种粒子上的电荷，并且该流体可具有溶解或分散其中的聚合物，该聚合物的数均分子量超过约20,000，并且该聚合物基本上不吸附在粒子上，以改善显示器的双稳定性，如上述美国专利No.7,170,670中所描述。
在一个实施例中，本发明使用一种光散射粒子(通常为白色)和三种基本上非光散射粒子。当然不存在完全光散射粒子或完全非光散射粒子，并且在本发明的电泳中使用的光散射粒子的最小光散射程度，以及在基本上非光散射的粒子中可容许的最大可容许光散射程度可以有所变化，这种变化取决于多个因素，诸如所使用的确切颜料、它们的颜色以及对于与理想的期望颜色的一定偏差用户或应用的容忍能力。颜料的散射和吸收性质可以通过测量分散在合适基质或液体中的颜料样品对白色和黑暗背景的漫反射率来评估。根据本领域公知的多个模型，例如一维库贝尔卡－蒙克(Kubelka-Munk)处理，可以对来自这些测量的结果进行解释。在本发明中，当颜料在包含颜料和折射率小于1.55的液体的厚度为1μm的层中以15％体积近似地各向同性地分布时，优选白色颜料在550nm处呈现在黑色背景上测量的至少5％的漫反射率。优选地，在相同条件下，黄色、品红色和青色颜料分别在650、650和450nm处呈现在黑色背景上测量的小于2.5％的漫反射率。(以上选择的用于测量黄色、品红色和青色颜料的波长对应于这些颜料最小吸收的光谱区域)。满足这些标准的有色颜料在下文中被称作“非散射”或“基本上非光散射”。合适粒子的具体示例公开在美国专利No.9,921,451中，该专利通过引用并入本文。
也可以使用可替代的粒子组，其包括四组反射性粒子，或者一种具有三组或四组不同反射性粒子的吸收性粒子，即，如美国专利922,603和10,032,419中所描述，所述专利通过引用并入本文。例如，白色粒子可以由诸如TiO2、ZrO2、ZnO、Al2O3、Sb2O3、BaSO4、PbSO4等的无机颜料形成，而黑色粒子可以由CI颜料黑26或28等(例如，锰铁氧体黑尖晶石或铜铬铁矿黑尖晶石)或炭黑形成。第三/第四/第五类型的粒子可以是诸如红色、绿色、蓝色、品红色、青色或黄色的颜色。这种类型的粒子的颜料可以包括，但不限于，CI颜料PR254，PR122，PR149，PG36，PG58，PG7，PB28，PB15:3，PY138，PY150，PY155或PY20。具体示例包括ClariantHostaperm Red D3G 70-EDS,Hostaperm Pink E-EDS,PV fast redD3G,Hostaperm redD3G 70,Hostaperm Blue B2G-EDS,Hostaperm YellowH4G-EDS,Hostaperm Green GNX,BASF Irgazine red L 3630,Cinquasia RedL 4100HD,和Irgazin Red L 3660HD；SunChemical酞菁蓝，酞菁绿，二芳基黄或二芳基AAOT黄。
如图1A和图1B所示，电泳显示器(101,102)通常包括顶部透明电极110、电泳介质120和底部电极130，底部电极130通常是由薄膜晶体管(TFT)控制的像素的有源矩阵的像素电极。然而，并且特别是对于本发明的显示器，底部电极130可以是单独的较大电极，例如石墨背板，PET/ITO膜，金属化膜或导电涂料。在本文所述的电泳介质120中，存在四种不同类型的粒子121,122,123和124，但是更多的粒子组可以与本文所描述的方法和显示器一起使用。电泳介质120通常由微囊体126或微单元127的壁分隔。可选的粘合剂层140可邻近任何层设置，然而，其通常邻近电极层(110或130)。在给定的电泳显示器(105,106)中可以有多于一个粘合剂层140，但是只有一个层是更常见的。整个显示叠层通常设置在基板150上，基板150可以是刚性的或柔性的。显示器(101,102)通常还包括保护层160，其可以简单地保护顶部电极110免受损坏，或者其可以包封整个显示器(101,102)以防止进水，等等。电泳显示器(101,102)还可以根据需要包括有密封层180。在一些实施例中，粘合剂层140可以包括底漆组分以改进对电极层110的粘合，或者可以使用单独的底漆层(图1B中未示出)。电泳显示器的结构和组成部件、颜料、粘合剂、电极材料等描述在由伊英克公司发表的许多专利和专利申请中，例如US 6,922,276；7,002,728；7,072,095；7,116,318；7,715,088；和7839564，所有这些专利的全部内容通过引用并入本文。
在一些实施例中，例如，如图1A所示，电泳显示器可以仅包括第一透光电极、电泳介质和第二(后)电极，该第二电极也可以是透光的。然而，为了产生例如用于显示图像的高分辨率显示器，使用单独的像素来控制图像上的颜色。当然，每个像素必须是可寻址的、不受相邻像素的干扰，以便在显示器中如实地再现图像文件。实现该目的的一种方法是提供一种具有与每个像素相关联的至少一个非线性元件的诸如晶体管或二极管的非线性元件阵列，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定这种布置，尽管它基本上是任意的，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，将像素布置在行和列的二维阵列中，使得任何特定的像素由一个特定的行和一个特定的列的交点唯一地定义。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，但是基本上是任意的，并且如果有需要的话可以颠倒。行电极连接至行驱动器，这基本上确保了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都是导通的，然而对所有其它行施加了非选择电压，以确保这些非选择行中的所有晶体管保持不导通。列电极连接到列驱动器，列驱动器在不同的列电极上施加被选择的电压，以将在被选择的行中的像素驱动到它们期望的光学状态。(前述电压相对于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跨过整个显示器的公共前电极)。在称为“线地址时间”的预选间隔之后，取消选择所选择的行，选择下一行，并且改变列驱动器上的电压，以便写入显示器的下一行。重复该过程，使得整个显示器以逐行方式写入。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。
然而，帧不限于与有源矩阵背板一起使用，并且本文描述的许多驱动波形是参考帧作为时间单位来描述的。虽然可以用例如由电源和电位器产生的模拟电压信号驱动电泳介质，数字控制器的使用将波形离散化成通常为10ms数量级的块，但是较短或较长的帧宽度是可能的。例如，帧可以是0.5ms或更大，例如1ms、5ms、10ms、15ms、20ms、30ms或50ms。在大多数情况下，帧小于100ms，如250ms、200ms、150ms或100ms。在本文所述的大多数应用中，帧的宽度在10ms和30ms之间。合适的控制器可从例如Digi-Key和其它电子元件供应商处获得。
在使用有源矩阵背板的常规电泳显示器中，每个像素电极具有与其相关联的电容器电极(存储电容器)，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WO01/07961。在一些实施例中，可以使用N型半导体(例如，非晶硅)来形成晶体管，并且施加到栅电极的“选择”和“非选择”电压可以分别是正电压和负电压。
附图的图2A示出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极和像素电极之间的直接或间接耦合电容30(通常称作“寄生电容”)可能对显示器产生不想要的噪声。通常，寄生电容30远小于存储电容器10的电容，并且当选择或取消选择显示器的像素行时，寄生电容30可以导致像素电极产生小的负偏移电压，也称为“反冲电压”，其通常小于2伏。[在一些实施例中，为了补偿不需要的“反冲电压”，可将公共电势Vcom提供给与每个像素相关联的顶平面电极和电容器电极，这样，当将Vcom设置为与反冲电压(VKB)相等的值时，提供给显示器的每个电压可以偏移相同的量，并且不会经历净直流不平衡]。已经发现了将四粒子系统的颜料分类成合适的配置以制作这些颜色的驱动波形需要至少五个电压电平(高正、低正、零、低负、高负)。更详细地，参见美国专利申请序列No.17/088,762。然而，如下所述，当使用连续范围的电压电平(或近似)来驱动这样的四粒子系统时，可以实现更广泛的颜色和颜色转变的变型。
图2A的等效电路代表驱动四粒子电泳系统的“典型”方式，特别是当用于显示高分辨率图像(如照片和文本)时。然而，也可以用更简单的如图2B所示的等效电路来驱动电泳介质。该简单电路仅仅表示耦合到与电泳介质相邻的第一电极和在电泳介质的另一侧接地的第二电极的电压源。如果电压源能够提供任何任意的电压波形，则该简单电路能够产生任何可能的显示颜色、以及显示颜色之间的任何可能的转变。与图2A类似，电泳介质20本身可以表示为并联的电容器和电阻器。当然，第二电极本身不必接地，而是它可以设置在任意电压电平。可以从泰克公司(Tektronix)获得能够提供任意波形的适当电压，但是在许多情况下，将电源与数字控制器相结合是更加经济有效的。
如图3A所示，在包括与反射性白色粒子配对的减色青色、黄色和品红色粒子的四粒子系统的实例中，八种主要颜色(红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色、黑色和白色)中的每一种对应于四种颜料的不同排列。例如，对于高级彩色电子纸(ACeP)显示器，提供三种减色原色的三种粒子可以是基本非光散射的(“SNLS”)。SNLS粒子的使用允许颜色的混合，并提供比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，并且这种分离需要使用针对某些颜色的高寻址电压。另外，寻址具有最高阈值的有色粒子也移动所有其它有色粒子，并且这些其它粒子随后必须在较低电压下切换至其所需的位置。
如图3A所示，该系统原则上类似于在亮的白纸上印刷，因为观察者只看到在白色颜料的观察侧上的那些有色颜料(即，唯一散射光的颜料)。在图3A中，假定显示器的观察表面在顶部(如图所示)，即用户从该方向观察显示器，并且光从该方向入射。如已指出的，在优选的实施例中，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3A中假定该粒子是白色颜料。该光散射白色粒子形成白色反射器，白色粒子上方的任何粒子(如图3A所示)都可以通过该白色反射器看到。进入显示器观察表面的光通过这些粒子，从白色粒子反射，通过这些粒子返回并从显示器出射。因此，白色粒子之上的粒子可以吸收各种颜色，并且对于用户来说，呈现的颜色是由白色粒子之上的粒子的组合产生的颜色。布置在白色粒子下面(从用户的角度看位于其后面)的任何粒子被白色粒子遮盖，并且不影响所显示的颜色。因为第二、第三和第四粒子基本上是非光散射的，它们相对于彼此的顺序或布置不重要，但是由于已经指出的原因，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之下时(图3A中的情况[A])，在白色粒子之上没有粒子，并且像素仅仅显示白色。当单个粒子在白色粒子之上时，该单个粒子的颜色在图3A中的情况[B]、[D]和[F]中分别显示为黄色、品红色和青色。当两个粒子位于白色粒子之上时，所显示的颜色是这两种粒子的颜色的组合；在图3A中，在情况[C]中，品红色和黄色粒子显示红色，在情况[E]中，青色和品红粒子显示蓝色，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位于白色粒子之上时(图3A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。
在图3B中示出了使用反射性颜色粒子的可选粒子组。在图3B的实施例中，反射性粒子是红色、黄色和蓝色，然而如果颜色的组合适当地跨越有用的颜色谱，则可以使用可选的颜色组。在图3B的系统中，在表面观察到的颜色是由于有色粒子的直接反射，并且通常在显示粒子和不被显示的粒子之间放置一层吸收性黑色层，以尽量保持颜色真实。因为观察者正在观看主要仅与一个颜料表面相互作用的光，所以用图3B的系统产生的图像看起来更饱和。然而，使用图3B的系统的整个颜色色域减小，因为难以实现对混合在一起以产生二次颜色(例如橙色、绿色、紫色)的特定粒子的量的精细控制。在诸如数字标牌之类的应用中，饱和度通常比色域更重要，并且许多用户对一组八个“标准”颜色感到满意。
光散射和光吸收粒子组的不同组合也是可能的。例如，一种减色原色可以由散射光的粒子呈现，使得显示器将包括两种类型的光散射粒子，其中一种将是白色的，而另一种将是彩色的。然而，在这种情况下，光散射有色粒子相对于覆盖白色粒子的其它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之上时)，散射有色粒子不能位于非散射有色粒子之上(否则它们将部分或完全隐藏在散射粒子之后，并且呈现的颜色将是散射有色粒子的颜色，不是黑色)。当然，如果一种以上的有色粒子散射光而不存在吸收性黑色粒子，则不容易使颜色呈现为黑色。
图3A和3B示出了颜色未被污染的理想情况(即，光散射白色粒子完全遮盖图3A中位于白色粒子后面的任何粒子，或者光吸收黑色粒子遮盖图3B中不应当可见的光散射粒子)。实际上，白色粒子的遮盖可能是不完美的，因此，理想情况下会被完全遮蔽的粒子可能会吸收一些少量的光。这种污染通常降低所呈现的颜色的亮度和色度。在图3B的实例中，由于反射性粒子的不完全散射，光吸收粒子的存在通常使整个图像看起来更暗。另外，因为很难设计出在色谱上精确等距间隔的颜料，所以图3B中的组合颜色，例如橙色、绿色和紫色可能无法实现所期望的颜色。这对于绿色来说是特别有问题的，因为人眼对不同色调的绿色非常敏感，而不同色调的红色不太明显。在一些实施例中，这可以通过包括具有不同空间或电荷性质的附加粒子(例如，绿色散射粒子)来校正，但是附加粒子的加入使驱动方案变得复杂，并且可能需要更宽范围的驱动电压。显然，在本文所描述的电泳介质中，这种颜色污染应当最小化到所形成的颜色与色彩再现的工业标准相当的程度。一个特别有利的标准是SNAP(报纸广告制作的标准)，它规定了上述八种原色中每种原色的L*、a*和b*的值。
用于驱动四粒子电泳介质的波形已经在前面描述过，但是它们与本发明的波形相差很大。美国专利No.9921451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。大多数商业电泳显示器在有源矩阵背板(202/024)的构造中使用非晶硅基薄膜晶体管(TFT)，这是因为制造设备的更广泛可用性和各种原材料的成本。当提供将允许切换高于约+/-15V15V的电压的栅极电压时，非晶硅薄膜晶体管变得不稳定。因此，如在先前专利/申请中对该类系统所描述的，通过相对于背板像素电极上的偏压额外地改变顶部透光电极的偏压来实现改进的性能，这是已知的顶面切换技术。因此，如果需要+30V的电压(相对于背板)，则可以将顶面切换到-15V，同时将适当的背板像素切换到+15V。在例如美国专利No.9,921,451中更详细地描述了用于驱动具有顶面切换的四粒子电泳系统的方法。
在高级彩色电子纸(ACeP)的先前实施例中，描述并绘制了施加到本发明显示器的背板的像素电极的波形(电压对时间的曲线)，同时假定前电极接地(即，处于零电位)。当然，电泳介质所经历的电场由背板和前电极之间的电势差以及将它们分开的距离来确定。显示器通常通过其前电极观察，使得与前电极相邻的粒子控制由像素显示的颜色，并且如果考虑前电极相对于背板的电位，有时更容易理解所涉及的光学转变；这可以通过简单地反转下面所讨论的波形来实现。这种类型的两个示例性波形示于图4A和4B中，它们相当于美国专利No.9,921,451的图7A和7B。值得注意的是，根据连续的普通数学定义，这些类型的“推挽”波形不是连续的。也就是说，当波形从推到拉翻转时(见虚线圆)，波形不满足方程式1的表达式:
limt→x V(t)＝V(x)(1)
其中V(t)是作为时间函数的波形电压，x是时间的代表值。因为帧是时间单位，时间轴可以用帧数代替，如图4A和4B所示。在某种程度上，推挽波形的形状是用于驱动电泳介质的物理结构的伪影。也就是说，因为AM-TFT仅提供有限范围的驱动电压，所以波形必须在那些约束条件内构造。虽然已经进行了大量的努力来优化这样的波形，但是由于电压极性的突然切换，它们往往明显地抖动。
理论上，没有必要使用不连续的驱动波形。特别地，当对介质两端的电压进行独立控制时(参见图2A)，并且对电压电平的数量和更新的长度的限制较少，实际上存在无限数量的不同方式从第一颜色前进到第二颜色。因此，可以选择特定的转变“样式”；例如非常慢的转变、非常锐利的转变或者在颜色之间振荡或建立为特定颜色的转变。如图5A所示，可以用包括反射性白色粒子和青色、黄色和品红色减色粒子的四粒子系统获得全色空间。为了标准化，对应于图3A的颜色空间的顶点已经用通常使用的RGB值来标记，即[255，0，0]，[0，255，0]，[0，0，255]，[0，255，255]，[255，0，255]，[255，255，0]，[255，255，255]和[0，0，0]。因此，从第一颜色到第二颜色的任何颜色转变都可以被可视化为在该颜色空间内从开始到结束的一些路径，即，如图5A所示。
显示器的电压响应最终是电泳介质类型、电泳叠层的电容和电阻(参见图2A)以及各种其他外部函数(例如环境温度和入射光的光谱)的函数如果颜色空间完全由/>描述，则可以沿着第一和第二颜色状态之间的一个或多个路径构造新的波形，如图5A所示。此外，如图5B所示，可以通过查询/>的导数并从目标颜色反向传播回起始颜色来导出连续电压波形。该步骤可以通过下面的问题语句进行数学描述：
当然，对方程(2)有许多解，其中一些是非常昂贵的(对系统更新或磨损的时间)，并且一些不反映最终显示的物理真实性。目标是识别以可接受的闪烁次数、时间长度等实现目标光学状态的波形。这是一个困难的优化问题，因为反演过程是非对称的；对于每个V(t)，存在独特的光学状态，但是对于每个光学状态，存在多个/无限的输入电压列表。这里在连续电压波形的上下文中描述了逆问题，即从期望的光学状态到电压列表(即波形)。
方程(4)的成本函数表示在任意高维空间中作为输入电压列表V(t)的函数的目标颜色与模型的输出颜色之间的欧几里得距离，其中i是输出维度。这可以用来计算偏导数，如下所示：
其中表示相对于列表中第i帧的偏导数。该偏导数可用于以迭代方式计算Vi中电压的更新，直至收敛。该过程导致产生利用一定范围内的任何电压的波形的局部最小值。边界条件可以通过防止电压被更新到超出预定义的Vmax或Vmin来施加。如本文所述，在Vmax至Vmin之间的摆动通常为50V，但是它也可以更高。如同任何需要对多对一映射进行反演的错位反演问题一样，该初始条件成为一个灵敏度点。因此，该过程是并行的，通过从许多不同的随机初始位置(在这种情况下是不同的v(t))开始，并对这些信号中的每一个应用梯度下降处理，以产生许多候选波形，用于下游的人工或算法的向下选择。
最后，需要将波形解析为用于数字存储和执行的帧，例如由电压控制器执行。虽然波形可以是任意长度，但是它通常在500毫秒到5秒的数量级上，例如1秒。根据转变所需的时间帧，可以对帧的大小进行适当地调整。对于在控制器上的使用，可以将这些电压离散化以匹配可用的位深度，尽管实际上该方法适用于所提供的位深度足以移除大的量化伪影(即大于8位)的应用。然而，在大多数情况下，4位深度(16个电压电平)是足够的，而32个或更多的电压电平改善了所计算的最终颜色状态和实际最终颜色状态之间的相关性。当通过该装置的电流由给定时，控制器应该能够支持所驱动显示器的波形所需频率的电流。对于大多数的应用，变化率小于3V/ms就足够了。另外，为了实现平滑转变，更新速率的变化率(即函数的二阶导数)优选在-1V/ms2和1V/ms2之间，即不小于-1V/ms2，且不大于1V/ms2。
建立颜色空间的函数的优选方式是使用微分模型，该模型是表示最终显示结构的替代模型。特定的电泳显示结构可由传递函数表示。以其最简单的形式：
O(t)＝f(V(t),x(0)) (7)
其中O(t)是作为时间函数的光学状态，f是作为时间函数的施加到显示器的电压的函数，给定系统在t＝0处的一些初始状态(x(0))。此处可以指定额外的输入，包括但不限于温度、相对湿度和入射光谱。该函数f可以使用各种方法来估计，例如根据组件测量建立的“从头算”模型。可以相对廉价地构建合适的模型，然而，函数的精确度将取决于考虑粒子组之间的非线性相互作用以及囊体-或微单元-壁-粒子相互作用的能力。在一些实施例中，利用来自太阳的模拟光谱的照明来选择任意操作条件，例如20℃和50％相对湿度是足够的。然而，当电泳介质的应用偏离这样的理想条件时，模型的价值就会降低。另外，为了使替代模型是可微分的，它必须是电压和时间的连续(且可逆)函数。然而，已经发现在一些四种粒子系统中存在滞后，但如果滞后不太严重仅仅对后向和前向路径进行平均就足以实现函数f。
示例
连续电压波形的示例在图6A、6B、7A、7B、8A和8B中示出。在PET-ITO层和玻璃上的石墨背板之间设置包括反射性白色粒子和三个减色(C，M，Y)粒子的微囊体化电泳介质。顶部和底部电极耦合到专用控制器(伊英克公司的LUCYTM控制器，)，其可通过计算机编程并在0和50V之间产生至少256个独特电压电平。显示器安装在文献中所述类型的分光光度光学测量装置的工作台上。(参见D.Hertel,“Application of the Optical MeasurementMethodologies of IEC and ISO Standards to Reflective E-Paper Displays,”Society for Information Display,International Symposium Digest of TechnicalPapers,Volume 49,issue 1,pages 161-164(2018年5月)，其通过引用并入本文)。如图6A、7A和8A所示，使用一系列测量值来建立训练模型，最终建立的训练模型足以预测特定波形的显示颜色。图6A、6B、7A、7B、8A和8B的图像驱动面板粗略地示出了在每个帧处观察到的颜色状态(图6B、7B、8B)以及作为帧数的函数的从第一状态(帧0)到第二状态(帧85)的进展。因为总波形为2秒，每帧大约是20μs。实际波形用黑线表示。在图6B中，青色、品红色和黄色线表示这些有色粒子组相对于显示器观察侧的相对位置(参见图3A)。实际上，青色、品红色和黄色线的“电压”值代表顶部(观察)电极和电泳介质下方的相对电极之间的相对位置。大的正电压离观察表面较近，而大的负电压离观察表面最远。青色、品红色和黄色线不是波形。
如在测量轨迹6B、7B、8B中所示，当在实际显示器上执行预测波形时，在每种情况下都(大致)达到最终状态，并且整个转变非常接近预测值。图6B示出了尖锐的光学转变，图7B示出了平滑的光学转变，以及图8B示出了具有不规则周期的振荡转变。因此，这种新的波形结构至少也执行标准的推挽驱动，其好处是具有不同的转变外观，这对于特定的应用来说可以被认为是更愉快的或所希望的。
已经描述了本申请的技术的几个方面和实施例，应当理解，本领域普通技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在落入本申请中所描述的技术的精神和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或本文描述的一个或多个优点的各种其他手段和/或结构，以及每个这样的变化和/或修改被认为在本文描述的实施例的范围内。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来确定本文描述的具体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来实践本发明的实施例。另外，本文描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/或方法不相互矛盾，则包括在本公开的范围内。

Claims (19)

1.一种用于驱动包括至少四种类型的粒子的电泳介质的方法，其中，每种粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合，所述方法包括：
提供至少500ms的连续驱动波形，其中，所述连续驱动波形在500ms内具有至少16个独特电压电平，所述连续驱动波形具有能够以V/ms测量的变化率，以及所述变化率随时间在-1V/ms2和1V/ms2之间变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波形在500ms内包括至少32个独特电压电平。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少四种类型的粒子包括两种第一极性的粒子和两种第二极性的粒子。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少四种类型的粒子包括三种第一极性的粒子和一种第二极性的粒子。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学性质是颜色，以及所述颜色选自由白色、红色、品红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色和黑色所组成的组。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，至少两种类型的粒子包括表面聚合物，以及其中，所述两种类型的粒子中的每一种具有不同种类的表面聚合物。
7.一种用于驱动包括至少四种类型的粒子的电泳介质的方法，其中，每种粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合，所述方法包括：
提供至少500ms的连续驱动波形，其中，作为时间的函数的所述连续驱动波形具有以下形式：
limt→x V(t)＝V(x)，
在所述波形的整个期间，其中，V(t)是作为时间的函数的所述波形电压，x是时间的代表值，以及其中，所述波形包括至少三个电压电平。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述连续驱动波形持续至少1秒。
9.一种显示系统，包括：
第一透光电极；
电泳介质，所述电泳介质包括至少四种类型的粒子，其中，每种粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合；
第二电极，其中，所述电泳介质设置在所述第一透光电极和所述第二电极之间；
控制器；以及
电源，其可操作地连接到所述第一透光电极和所述第二电极且被配置为提供至少16个独特电压电平，其中，当所述电泳介质从第一显示状态变成第二显示状态时，所述控制器在所述第一透光电极和所述第二电极之间提供至少三个所述独特电压电平。
10.根据权利要求9所述的显示系统，其中，其被配置为提供至少32个独特电压电平。
11.根据权利要求9所述的显示系统，其中，所述电源提供至少两个相差20伏以上的电压电平。
12.根据权利要求9所述的显示系统，其中，所述至少四种类型的粒子包括两种第一极性的粒子和两种第二极性的粒子。
13.根据权利要求9所述的显示系统，其中，所述至少四种类型的粒子包括三种第一极性的粒子和一种第二极性的粒子。
14.根据权利要求9所述的显示系统，其中，所述光学性质是颜色，以及所述颜色选自由白色、红色、品红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色和黑色所组成的组。
15.一种用于确定用于驱动设置在第一透光电极和第二电极之间的电泳介质的连续波形的方法，所述电泳介质包括至少四种类型的粒子，其中，每种类型的粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合，所述方法包括：
确定所述电泳介质的第一光学状态；
确定所述电泳介质的第二光学状态；
在从所述第二光学状态到所述第一光学状态的期望时间跨度上反向传播帧宽度的迭代驱动电压，同时基于所述第一透光电极和所述第二电极之间的所述电泳介质的可微分替代模型来最小化成本函数；以及
组合帧宽度的所述迭代驱动电压以产生连续波形。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述成本函数为：
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述期望时间跨度至少为500ms，以及所述帧宽度小于50ms。
18.一种用于确定用于驱动设置在第一透光电极和第二电极之间的电泳介质的连续波形的方法，所述电泳介质包括至少四种类型的粒子，其中，每种类型的粒子具有彼此不同的光学性质，并且每种类型的粒子具有彼此不同的电荷极性与电荷量的组合，所述方法包括：
确定所述电泳介质的第一光学状态；
确定所述电泳介质的第二光学状态；
在从所述第二光学状态到所述第一光学状态的期望时间跨度上反向传播帧宽度的迭代驱动电压，其中帧之间的转变不涉及大于±40V的电压变化；以及
组合所述迭代驱动电压以产生连续波形。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一光学状态和所述第二光学状态之间的所述连续波形不具有小于-1V/ms2或大于1V/ms2的作为时间的函数的电压变化率的变化。
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