專利名稱：電泳顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分定義的顯示設(shè)備。
這種顯示設(shè)備用于例如監(jiān)視器、膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話、電子圖書、電子報(bào)紙、電子雜志。
可由國際專利申請WO99/53373了解到開頭段落中所述類型的顯示設(shè)備。該專利申請披露了一種電子墨水顯示器，包括兩個(gè)基板其中一個(gè)是透明的，另一基板具有設(shè)置成行和列的電極。行與列電極之間的交點(diǎn)與一個(gè)顯示元件相關(guān)。顯示元件通過薄膜晶體管(TFT)與列電極耦合，薄膜晶體管的柵極與行電極耦合。顯示元件、TFT晶體管以及行和列電極的這種設(shè)置一起形成有源矩陣。此外，顯示元件包括像素電極。行驅(qū)動(dòng)器選擇一行顯示元件，并且列驅(qū)動(dòng)器通過列電極和TFT晶體管將數(shù)據(jù)信號(hào)提供給所選擇的顯示元件行。
另外，在像素電極與設(shè)置在透明基板上的公共電極之間設(shè)置電子墨水。電子墨水包括多個(gè)大約為10到50微米的微膠囊。每個(gè)微膠囊包括懸浮在液體中的帶正電的白色粒子和帶負(fù)電的黑色粒子。當(dāng)向像素電極施加正電場時(shí)，白色粒子朝向微膠囊的對著透明基板的一側(cè)移動(dòng)，且顯示元件可由觀察者看到。同時(shí)，黑色粒子移動(dòng)到處于微膠囊相反一側(cè)的像素電極，觀察者不可見。通過向像素施加負(fù)電場，黑色粒子移動(dòng)到微膠囊的對著透明基板一側(cè)的公共電極，顯示元件向觀察者顯示暗色。當(dāng)去除電場時(shí)，顯示設(shè)備保持所希望的狀態(tài)，呈現(xiàn)出雙穩(wěn)定性。
通過控制移動(dòng)到微膠囊頂部處反電極的粒子的量，可在顯示設(shè)備中產(chǎn)生灰度級(jí)。例如，正或負(fù)電場的能量(定義為電場強(qiáng)度與施加時(shí)間的乘積)控制移動(dòng)到微膠囊頂部的粒子的量。
該已知顯示設(shè)備顯示出所謂的停留時(shí)間。停留時(shí)間定義為前一次圖像更新與新圖像更新之間的時(shí)間間隔。
該顯示器的缺點(diǎn)在于表現(xiàn)出欠驅(qū)動(dòng)(underdrive)效應(yīng)，導(dǎo)致不能精確地再現(xiàn)灰度級(jí)。例如當(dāng)顯示設(shè)備的初始狀態(tài)為黑，并且顯示器在白與黑狀態(tài)之間周期性地切換時(shí)，會(huì)發(fā)生這種欠驅(qū)動(dòng)效應(yīng)。例如，在幾秒鐘的停留時(shí)間之后，通過施加200ms時(shí)間間隔的負(fù)電場將顯示設(shè)備切換成白。在下一個(gè)隨后的時(shí)間間隔內(nèi)，在200ms內(nèi)不施加電場，顯示器保持白狀態(tài)，并且下一個(gè)隨后的時(shí)間間隔內(nèi)，施加200ms的正電場，將顯示器切換成黑狀態(tài)。作為對第一序列脈沖的響應(yīng)，顯示器的亮度低于幾個(gè)脈沖之后能再現(xiàn)出的所需最大亮度。
本發(fā)明的目的在于提供一種開頭段落中所述類型的顯示設(shè)備，可用于改善灰度級(jí)的再現(xiàn)。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的第一方面提供一種如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備。
本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)光學(xué)響應(yīng)取決于顯示元件的歷史。本發(fā)明者觀察到，當(dāng)在驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前將預(yù)置信號(hào)提供給像素電極時(shí)，減小欠驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，其中預(yù)置信號(hào)包括其能量足以將兩個(gè)電極其中之一處的電泳粒子從靜態(tài)釋放，但太低以至于不能到達(dá)另一電極的脈沖。由于欠驅(qū)動(dòng)效應(yīng)減小，對相同數(shù)據(jù)信號(hào)的光學(xué)響應(yīng)基本相同，而與顯示設(shè)備的歷史無關(guān)，特別是與其停留時(shí)間無關(guān)?？梢詫⑵浠A(chǔ)機(jī)理解釋為，在顯示設(shè)備被切換到預(yù)定的狀態(tài)例如黑狀態(tài)之后，電泳粒子處于靜態(tài)，當(dāng)隨后切換到白狀態(tài)時(shí)，由于粒子的開始速度接近于零，所以粒子的動(dòng)量很低。這就導(dǎo)致切換時(shí)間長。采用預(yù)置脈沖會(huì)增大電泳粒子的動(dòng)量，從而縮短切換時(shí)間。還可以在顯示設(shè)備被切換到預(yù)定狀態(tài)，例如黑狀態(tài)之后，由圍繞該粒子的反離子“凍結(jié)”電泳粒于。當(dāng)隨后切換到白狀態(tài)時(shí)，必須及時(shí)釋放這些反離子，這需要附加的時(shí)間。采用預(yù)置脈沖會(huì)加速反離子的釋放，從而將電泳粒子解凍，并因此縮短切換時(shí)間。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，采用預(yù)置脈沖基本上消除了電子墨水的在先歷史，相反，傳統(tǒng)電子墨水顯示設(shè)備需要大規(guī)模信號(hào)處理電路來產(chǎn)生新幀的數(shù)據(jù)脈沖，存儲(chǔ)多個(gè)在先幀和大查尋表。
本發(fā)明者認(rèn)識(shí)到，在采用預(yù)置脈沖期間(所謂的預(yù)置時(shí)間)，可能會(huì)發(fā)生灰度級(jí)起伏(閃爍)。這種閃爍可被觀察者看到。通過使用小于19毫秒的預(yù)置脈沖，可使灰度級(jí)起伏保持相對較小。
在本發(fā)明的概念中，可采用一組預(yù)置脈沖，并且某些預(yù)置脈沖，特別是一組預(yù)置脈沖的第一或者前幾個(gè)預(yù)置脈沖長于19毫秒。當(dāng)使用一組預(yù)置脈沖時(shí)，會(huì)增大灰度級(jí)改變，這是因?yàn)樘峁┝烁嗝}沖，即對于第二個(gè)脈沖的效果比對于第一個(gè)脈沖的效果更強(qiáng)，對于第三個(gè)的效果比第二個(gè)更強(qiáng)，等等。從而，有些早期脈沖可長于19毫秒。
不過，優(yōu)選大部分預(yù)置脈沖，最好所有預(yù)置脈沖都比19毫秒短，以便進(jìn)一步減小灰度級(jí)改變。
優(yōu)選預(yù)置脈沖長于0.5毫秒。預(yù)置脈沖是指使電泳粒子“震動(dòng)起來”，當(dāng)預(yù)置脈沖的長度下降到小于0.5毫秒時(shí)，必須將預(yù)置電壓脈沖的高度增大到難以獲得和維持的電平。此外，當(dāng)脈沖寬度減小時(shí)，能耗增大。優(yōu)選預(yù)置脈沖寬度處于1到15毫秒之間，更優(yōu)選處于2到10毫秒之前，最優(yōu)選處于3到5毫秒之間。本發(fā)明者意識(shí)到一方面在能耗需求(隨著脈沖寬度減小所需能量增大)和脈沖高度(隨著脈沖寬度減小脈沖高度增大)與另一方面在光學(xué)效應(yīng)(隨著脈沖寬度減小灰度級(jí)改變減小)之間最好保持平衡。取決于環(huán)境，在1到15毫秒之間獲得最佳值，而最好的選擇處于2到10毫秒之間，最好處于3到5毫秒之間。
從屬權(quán)利要求中限定本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例。
在一個(gè)實(shí)施例中，僅通過施加單個(gè)預(yù)置脈沖就可以使顯示設(shè)備的能耗最小。
在一個(gè)實(shí)施例中，可產(chǎn)生由偶數(shù)個(gè)相反極性的預(yù)置脈沖組成的預(yù)置信號(hào)，用于使DC分量以及顯示設(shè)備預(yù)置脈沖的可見度最小。兩個(gè)預(yù)置脈沖一個(gè)具有正極性，一個(gè)具有負(fù)極性，將使顯示設(shè)備在這種操作模式內(nèi)的能耗最小。優(yōu)選這兩個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間小于19毫秒，優(yōu)選兩個(gè)都處于長于0.5毫秒的指定優(yōu)選范圍內(nèi)，處于1到15毫秒之內(nèi)，分別處于2到10毫秒之內(nèi)，分別處于3到5毫秒之內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，將電極設(shè)置成構(gòu)成無源矩陣顯示器。
在一個(gè)實(shí)施例中，顯示設(shè)備具有有源矩陣尋址，用于向顯示元件的像素電極提供數(shù)據(jù)信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，將顯示元件相互連接成兩組或多組，從而將具有不同極性的預(yù)置脈沖提供給屏幕的不同部分。例如，當(dāng)在單幀尋址周期中向所有偶數(shù)行施加具有正極性的預(yù)置脈沖，向所有奇數(shù)行施加具有負(fù)極性的預(yù)置脈沖時(shí)，顯示設(shè)備的相鄰行交替地表現(xiàn)為更亮和更暗，并且在隨后的幀尋址周期內(nèi)，顛倒預(yù)置脈沖的正和負(fù)極性，從而將難以影響感覺外觀，因?yàn)檠劬@示器上(空間集成)以及隨后幀上(時(shí)間集成)的這些短暫的亮度起伏整體化。該原理類似于閃爍減小的驅(qū)動(dòng)液晶顯示器的方法中的線反轉(zhuǎn)原理。
在一個(gè)實(shí)施例中，在第二驅(qū)動(dòng)裝置中產(chǎn)生預(yù)置信號(hào)，并通過第一驅(qū)動(dòng)裝置例如一次選擇所有偶數(shù)行和隨后的所有奇數(shù)行，同時(shí)地將預(yù)置信號(hào)施加給像素電極。本實(shí)施例在基板上不需要附加的電子裝置。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過反電極將預(yù)置信號(hào)直接施加給像素電極。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于能耗較低，因?yàn)樵诖饲樾沃邪碾娙莸陀趯π谢蛄须姌O進(jìn)行尋址的情形。
在一個(gè)實(shí)施例中，將反電極分成幾個(gè)部分，以便減小預(yù)置脈沖的可見度。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過第一附加電容元件耦合像素電極。此時(shí)可將像素電極上的電壓脈沖定義為像素電容與第一附加電容元件的比值。像素電容是像素電極與透明基板之間材料的固有電容。特別是，結(jié)合E-Ink公司提供的封裝電泳材料，本實(shí)施例是有益的，因?yàn)樵诘谝桓郊与娙菰贿x擇為與像素電容相比具有較大數(shù)值的情形中，預(yù)置信號(hào)基本上被傳送給像素電極，這樣會(huì)降低能耗。
此外，對于所采用的不同灰度級(jí)，像素電容不會(huì)發(fā)生明顯改變。從而，對于所有顯示元件而言像素電極上的預(yù)置脈沖基本上相等，與所采用的灰度級(jí)無關(guān)。
在一個(gè)實(shí)施例中，像素元件通過另一開關(guān)元件與控制裝置耦合。所述另一開關(guān)元件能將顯示元件分成兩組或多組。
參照下面所述的實(shí)施例本發(fā)明的這些和其他方面是顯而易見的，并將據(jù)此進(jìn)行說明。
在附圖中

圖1示意地表示顯示設(shè)備一部分的剖面圖，圖2示意地表示顯示設(shè)備一部分的等效電路圖，圖3和4表示顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和內(nèi)部信號(hào)，圖5表示數(shù)據(jù)信號(hào)的光學(xué)響應(yīng)，圖6表示預(yù)置信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的光學(xué)響應(yīng)，圖7表示由6個(gè)相反極性的脈沖組成的、用于兩相鄰行的像素電極的預(yù)置信號(hào)，圖8表示包括交叉指梳狀(interdigitized comb)結(jié)構(gòu)的反電極的一個(gè)示例；以及圖9表示具有兩個(gè)TFT的顯示元件的等效電路。
圖10A表示對于并非根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，對于長于或等于20毫秒的預(yù)置脈沖，預(yù)置脈沖期間的亮度級(jí)。圖10B表示對于根據(jù)本發(fā)明的裝置，對于短于19毫秒的預(yù)置脈沖，預(yù)置脈沖期間的亮度級(jí)。
圖11表示對于5毫秒持續(xù)時(shí)間的預(yù)置脈沖而言的脈沖和灰度級(jí)改變。
圖12表示對于10毫秒預(yù)置脈沖而言的脈沖和灰度級(jí)改變。
圖13表示對于20毫秒持續(xù)時(shí)間的預(yù)置脈沖而言的脈沖和灰度級(jí)改變。
附圖是示意性的，并未依照比例繪出，通常相同附圖標(biāo)記表示相同部件。
圖1示意地表示電泳顯示設(shè)備1一部分(例如幾個(gè)顯示元件的尺寸)的剖面圖，包括底部基板2，處于兩透明基板3、4(例如聚乙烯)之間、具有電子墨水的電泳膜，其中一個(gè)基板3具有透明像素電極5，另一基板4具有透明反電極6。電子墨水包括多個(gè)大約10到50微米的微膠囊7。每個(gè)微膠囊7包括懸浮于液體10中的帶正電白色粒子8和帶負(fù)電黑色粒子9。當(dāng)向像素電極5，5’施加相對于反電極6為正的像素電VD時(shí)，產(chǎn)生使白色粒子8朝向微膠囊7對著反電極6的一側(cè)移動(dòng)的電場，顯示元件將向觀察者顯示白色。同時(shí)，黑色粒子9移動(dòng)到微膠囊7的相反一側(cè)，不為觀察者看見。通過在像素電極5，5’與反電極6之間施加負(fù)像素電壓VD，黑色粒子9移動(dòng)到膠囊7對著反電極6的一側(cè)，顯示元件將向觀察者顯示暗色(未示出)。當(dāng)去除電場時(shí)，粒子8，9保持在所需狀態(tài)，顯示器顯示出雙穩(wěn)定性，基本上不消耗能量。
圖2示意地表示圖像顯示設(shè)備1的等效電路，該圖像顯示設(shè)備1包括層疊在具有有源開關(guān)元件、行驅(qū)動(dòng)器16和列驅(qū)動(dòng)器10的底部基板2上的電泳膜。優(yōu)選地，反電極6設(shè)置在包括封裝電泳墨水的薄膜上，不過在使用橫向電場(in-plane electric field)的操作情況下也可以替換地設(shè)置在底部基板上。通過有源開關(guān)元件(在本例中為薄膜晶體管19)來驅(qū)動(dòng)顯示設(shè)備1。包括處于行或選擇電極17與列或數(shù)據(jù)電極11的相交區(qū)域處的顯示元件的矩陣。行驅(qū)動(dòng)器16連續(xù)地選擇行電極17，而列驅(qū)動(dòng)器10向列電極11提供數(shù)據(jù)信號(hào)。優(yōu)選地，處理器15首先將輸入數(shù)據(jù)13處理成數(shù)據(jù)信號(hào)。列驅(qū)動(dòng)器10與行驅(qū)動(dòng)器16之間通過驅(qū)動(dòng)線12實(shí)現(xiàn)互同步。來自行驅(qū)動(dòng)器16的選擇信號(hào)通過薄膜晶體管19選擇像素電極22，薄膜晶體管19的柵極20與行電極17電連接，源極21與列電極11電連接。存在于列電極11處的數(shù)據(jù)信號(hào)通過TFT被傳送到與漏極耦合的顯示元件的像素電極22。在本實(shí)施例中，圖1的顯示設(shè)備還包括處于每個(gè)顯示元件18位置處的附加電容器23。在本實(shí)施例中，附加電容器23與一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)電容器線24相連?？刹捎闷渌_關(guān)元件，如二極管、MIM等取代TFT。
圖3和4表示傳統(tǒng)顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在t0時(shí)刻，利用選擇信號(hào)Vsel(圖1)為行電極17提供能量，同時(shí)將數(shù)據(jù)信號(hào)Vd提供給列電極11。在經(jīng)過行選擇時(shí)間tL之后，在t1時(shí)刻選擇隨后的行電極17，等等。在某些時(shí)間例如一個(gè)場時(shí)間或幀時(shí)間(通常為16.7毫秒或20毫秒)之后，在t2時(shí)刻利用選擇信號(hào)Vsel再次為所述行電極17提供能量，同時(shí)在圖像未改變的情況下將數(shù)據(jù)信號(hào)Vd提供給列電極11。在經(jīng)過了選擇時(shí)間tL之后，在t3時(shí)刻選擇下一行電極。從t4時(shí)刻開始重復(fù)這一操作。由于顯示設(shè)備的雙穩(wěn)定性，電泳粒子保持在其選定的狀態(tài)，并且當(dāng)獲得了所需灰度級(jí)時(shí)，在幾幀時(shí)間之后可暫停數(shù)據(jù)信號(hào)的重復(fù)。通常，圖像更新時(shí)間為幾幀。
圖5顯示表示圖2顯示設(shè)備的顯示元件對數(shù)據(jù)信號(hào)50的光學(xué)響應(yīng)的第一信號(hào)51，第一信號(hào)51包括在幾秒鐘停留時(shí)間之后極性交替的脈沖。在圖5中，用----表示光學(xué)響應(yīng)51，用＿表示數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)50的每個(gè)脈沖52具有200ms的持續(xù)時(shí)間，和交替的正和負(fù)15V電壓。圖5表示在第一個(gè)負(fù)脈沖52之后光學(xué)響應(yīng)51并非所需的灰度級(jí)，其僅在第三或第四負(fù)脈沖后得到的。
為了提高具有數(shù)據(jù)信號(hào)的所需灰度級(jí)的精度，在下一刷新場的數(shù)據(jù)脈沖之前，處理器15產(chǎn)生單個(gè)預(yù)置脈沖或者一系列預(yù)置脈沖，其中脈沖時(shí)間通常比一次圖像更新與下一次隨后的圖像更新之間的時(shí)間間隔少5到10倍。如果兩次圖像更新之間的時(shí)間間隔為200ms，則預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間通常為20ms。
圖6表示作為對一系列12個(gè)短持續(xù)時(shí)間預(yù)制脈沖和具有正和負(fù)15V交替極性電壓的200ms數(shù)據(jù)脈沖作出響應(yīng)，圖2顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)信號(hào)60的光學(xué)響應(yīng)。在圖6中，用----表示光學(xué)響應(yīng)51，用-.-.-.-表示改進(jìn)的光學(xué)響應(yīng)61，并用＿＿表示數(shù)據(jù)信號(hào)。該預(yù)制脈沖序列由12個(gè)交替極性的脈沖組成。每個(gè)脈沖的電壓為正或負(fù)15V。圖6表示灰度級(jí)精度明顯增大，光學(xué)響應(yīng)61與四個(gè)數(shù)據(jù)脈沖55之后的光學(xué)響應(yīng)基本上處于相等級(jí)別。不過，可以看見預(yù)置脈沖引起的一些閃爍，參見光學(xué)響應(yīng)56。為了減小該閃爍的可見度，可將處理器15和行驅(qū)動(dòng)器16設(shè)置成，使與顯示元件相關(guān)的行電極17相互連接成兩組，處理器15和列驅(qū)動(dòng)器10設(shè)置成通過為第一組顯示元件產(chǎn)生具有第一相位的第一預(yù)置信號(hào)，并且為第二組顯示元件產(chǎn)生具有第二相位的第二預(yù)置信號(hào)，由此第二相位與第一相位相反，從而實(shí)施反轉(zhuǎn)機(jī)制?？商鎿Q地，可定義多組，向其提供具有不同相位的預(yù)置脈沖。例如，可將行電極17相互連接成兩組，一組為偶數(shù)行，一組為奇數(shù)行，由此處理器為偶數(shù)行顯示元件產(chǎn)生以負(fù)脈沖開始的、由6個(gè)具有正和負(fù)15V交替極性的預(yù)置脈沖組成的第一預(yù)置信號(hào)，并且為奇數(shù)行顯示元件產(chǎn)生以正脈沖開始的、由6個(gè)具有正和負(fù)15V交替極性的預(yù)置脈沖組成的第二預(yù)置信號(hào)。
圖7的兩個(gè)曲線圖表示反轉(zhuǎn)機(jī)制。第一曲線圖71與提供給偶數(shù)行顯示元件n的、由6個(gè)20ms的預(yù)置脈沖組成的第一預(yù)置信號(hào)有關(guān)，第二曲線圖72與提供給奇數(shù)行顯示元件n+1的、由6個(gè)20ms的預(yù)置脈沖組成的第二預(yù)置信號(hào)有關(guān)，由此第二預(yù)置信號(hào)的相位與第一預(yù)置信號(hào)的相位相反。脈沖的電壓在正15V與負(fù)15V之間交替。
取代將預(yù)置脈沖序列施加給兩個(gè)或多個(gè)不同的行組，可以將顯示元件分成兩個(gè)列組，例如，一組為偶數(shù)列，一組為奇數(shù)列，從而處理器15通過為偶數(shù)列顯示元件產(chǎn)生以負(fù)脈沖開始的、由6個(gè)正和負(fù)15V交替極性的預(yù)置脈沖組成的第一預(yù)置信號(hào)，并且為奇數(shù)列顯示元件產(chǎn)生以正脈沖開始的、由6個(gè)正和負(fù)15V交替極性的預(yù)置脈沖組成的第二預(yù)置信號(hào)而實(shí)施反轉(zhuǎn)機(jī)制。此處，可同時(shí)選擇所有行。在另一實(shí)施例中，可同時(shí)將所述的反轉(zhuǎn)機(jī)制提供給行和列，以產(chǎn)生所謂的點(diǎn)反轉(zhuǎn)機(jī)制，其更進(jìn)一步減小光學(xué)閃爍。
在另一實(shí)施例中，反電極80的形狀為圖8中所示的兩個(gè)交叉指梳狀結(jié)構(gòu)81，83，以便減小光學(xué)閃爍。這種電極是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。兩個(gè)反電極81，83與處理器15的兩個(gè)輸出端85，87耦合。此外，處理器15設(shè)置成通過向第一梳狀結(jié)構(gòu)81提供以負(fù)脈沖開始的、由6個(gè)20ms且正和負(fù)15V交替極性的預(yù)置脈沖組成的第一預(yù)置信號(hào)，并且向第二梳狀結(jié)構(gòu)83提供以正脈沖開始的、由6個(gè)20ms且正和負(fù)15V交替極性的預(yù)置脈沖組成的第二預(yù)置信號(hào)而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)機(jī)制，同時(shí)像素電極23保持在0V。在提供了預(yù)置脈沖之后，在向顯示設(shè)備提供新數(shù)據(jù)之前將兩個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)81，83相互連接。
在另一實(shí)施例中，處理器15經(jīng)由附加存儲(chǔ)電容器23、通過在附加存儲(chǔ)電容器23與像素電容18之間分享電荷來施加預(yù)置脈沖。在本實(shí)施例中，一行顯示元件上的存儲(chǔ)電容器通過存儲(chǔ)電容器線彼此連接，且行驅(qū)動(dòng)器16設(shè)置成將這些存儲(chǔ)電容器線相互連接成兩組，使得能夠在兩組上實(shí)現(xiàn)預(yù)置脈沖的反轉(zhuǎn)，第一組與偶數(shù)行顯示元件有關(guān)，第二組與奇數(shù)行顯示元件有關(guān)。為了在將新數(shù)據(jù)提供給顯示元件之前改善灰度級(jí)再現(xiàn)，行驅(qū)動(dòng)器通過為第一組產(chǎn)生由6個(gè)交替極性的預(yù)置脈沖組成的第一預(yù)置信號(hào)，并且為第二組產(chǎn)生由6個(gè)交替極性的預(yù)置脈沖組成的第二預(yù)置信號(hào)，由此第二信號(hào)的相位與第一信號(hào)的相位相反，從而實(shí)施反轉(zhuǎn)機(jī)制。在將預(yù)置脈沖提供給顯示元件之后，在將新數(shù)據(jù)提供給顯示元件之前可將存儲(chǔ)電容器接地。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可由處理器15通過附加的薄膜晶體管90將預(yù)置脈沖直接施加給像素電極22，其中該附加薄膜晶體管90通過其源極94與專用預(yù)置脈沖線95耦合，如圖9中所示。漏極92與像素電極22耦合。柵極91通過單獨(dú)的預(yù)置脈沖尋址線93與行驅(qū)動(dòng)器16耦合。通過例如將行電極17設(shè)置成0V，尋址TFT 19必然是非導(dǎo)通的。
當(dāng)將預(yù)置信號(hào)同時(shí)施加給所有顯示元件時(shí)，可能會(huì)發(fā)生閃爍。因此，通過將附加薄膜晶體管90分成兩組，一組與偶數(shù)行顯示元件連接，一組與奇數(shù)行顯示元件連接，可實(shí)施預(yù)置信號(hào)反轉(zhuǎn)。兩組TFT 90可分別尋址，并與預(yù)置脈沖線95連接。處理器15通過經(jīng)由預(yù)置脈沖線95為第一組TFT 90產(chǎn)生由例如6個(gè)20ms和交替極性電壓15V的預(yù)置脈沖組成的第一預(yù)置信號(hào)，并且為第二組TFT 90產(chǎn)生由6個(gè)20ms和交替極性的預(yù)置脈沖組成的第二預(yù)置信號(hào)，由此第二信號(hào)的相位與第一信號(hào)的相位相反，從而實(shí)施反轉(zhuǎn)機(jī)制?？商鎿Q地，可同時(shí)尋址的單組TFT與具有反轉(zhuǎn)預(yù)置脈沖的兩個(gè)分離的預(yù)置脈沖線連接。
在預(yù)置信號(hào)被提供給TFT 90之后，在通過列驅(qū)動(dòng)器10提供新數(shù)據(jù)之前使TFT失效。
此外，在所述實(shí)施例中，(反轉(zhuǎn))預(yù)置脈沖序列通過采用任何眾所周知的電荷循環(huán)技術(shù)來減小預(yù)置脈沖周期期間將像素電極充電和放電所用的功率，可進(jìn)一步減小功率。
本發(fā)明者認(rèn)識(shí)到，預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間對于灰度級(jí)具有意想不到的影響，特別是在灰度級(jí)表現(xiàn)出可由觀察者看到的諸如閃爍的改變時(shí)。因此，在本發(fā)明的概念內(nèi)，使預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間保持在19毫秒以下。
使用脈沖長度(持續(xù)時(shí)間)小于19毫秒的預(yù)置脈沖或一系列預(yù)置脈沖?？蓸O大地減小光學(xué)擾動(dòng)(閃爍)，同時(shí)使停留時(shí)間和圖像歷史的影響最小。特別重要的是減小/避免當(dāng)預(yù)置脈沖同時(shí)加載到整個(gè)顯示板上時(shí)，即當(dāng)顯示器作為一個(gè)整體被同時(shí)預(yù)置且預(yù)置脈沖同相時(shí)，由預(yù)置脈沖引起的閃爍。這樣在整個(gè)顯示器上發(fā)生閃爍，且變得極易看見。
圖10A表示并非根據(jù)本發(fā)明這一方面的設(shè)備/驅(qū)動(dòng)設(shè)備的一個(gè)示例，即被施加低頻(持續(xù)時(shí)間長于20毫秒)預(yù)置脈沖的設(shè)備。這會(huì)引起顯著的光學(xué)閃爍F。該附圖表示作為時(shí)間T的函數(shù)的亮度B，以及所施加的預(yù)置脈沖。該附圖還表示在一系列預(yù)置脈沖Ppreset期間，閃爍F的幅度增長。圖10B表示根據(jù)本發(fā)明這一方面驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，即使用高頻預(yù)置脈沖Ppreset(持續(xù)時(shí)間短于19毫秒，優(yōu)選更短)，其中通過比較圖10A與圖10中所示的閃爍F，可以看出光學(xué)閃爍F減小。通過使用短于19毫秒的預(yù)置脈沖，灰度級(jí)抖動(dòng)(閃爍F)保持相對較小。
在本發(fā)明的概念內(nèi)，可施加一組預(yù)置脈沖，并且一組預(yù)置脈沖中的某些預(yù)置脈沖，特別是第一或前幾個(gè)預(yù)置脈沖長于19毫秒。如圖10A所示，在預(yù)置脈沖序列期間閃爍電平增大。當(dāng)使用一組預(yù)置脈沖時(shí)，灰度級(jí)改變效果增大，這是因?yàn)樘峁└嗝}沖的原因，即第二脈沖的效果比第一脈沖的效果更強(qiáng)，第三脈沖的效果比第二脈沖的效果更強(qiáng)，等等。因此，在本發(fā)明廣義的概念內(nèi)，預(yù)置脈沖序列中的某些早期脈沖可以長于19毫秒。
圖11至13表示設(shè)備的各種實(shí)施例。圖11表示在操作時(shí)使用5毫秒持續(xù)時(shí)間預(yù)置脈沖的設(shè)備。圖11中表示出試驗(yàn)結(jié)果，其中該附圖的上半部表示預(yù)置脈沖的波形，下半部表示以亮度L*為單位、在暗灰狀態(tài)(亮度38L*)下相應(yīng)的光學(xué)響應(yīng)。最大閃爍(峰到峰)小于1L*，這意味著在圖像更新期間這些閃爍是不可見的。另外試驗(yàn)證明得到精確的灰度級(jí)且停留時(shí)間和圖像歷史的影響最小。圖12表示使用10毫秒脈沖長度的預(yù)置脈沖時(shí)的情形。圖12中表示試驗(yàn)結(jié)果，其中該附圖的上半部表示出所用預(yù)置脈沖的波形，該附圖的下半部表示在暗灰狀態(tài)(亮度37L*)下相應(yīng)的光學(xué)響應(yīng)。最大閃爍(峰到峰)為大約2L*，這意味著在圖像更新期間這些閃爍依然是不可見的。另外試驗(yàn)證明得到精確的灰度級(jí)且停留時(shí)間和圖像歷史的影響最小。
最后，圖13表示使用20毫秒持續(xù)時(shí)間預(yù)置脈沖的設(shè)備。振蕩脈沖的總時(shí)間周期也是160毫秒。此時(shí)最大閃爍(峰到峰)為大約4L*，這在圖像更新期間是可見的。另外試驗(yàn)證明所獲得灰度級(jí)的精度類似于根據(jù)圖11和12的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的精度。
優(yōu)選地預(yù)置脈沖長于0.5毫秒。當(dāng)預(yù)置脈沖的長度減小到小于0.5毫秒時(shí)，預(yù)置脈沖使電泳粒子“震動(dòng)起來”，必須將預(yù)置電壓脈沖的高度增大到難以獲得和維持的電平。此外，隨著脈沖寬度減小，能耗增大。優(yōu)選預(yù)置脈沖寬度處于1到15毫秒之間，更優(yōu)選處于2到10毫秒之間，最優(yōu)選處于3到5毫秒之間。本發(fā)明者認(rèn)識(shí)到，最好一方面在能耗需求(隨著脈沖寬度減小所需能量增大)和脈沖高度(隨著脈沖寬度減小脈沖高度增大)與另一方面在光學(xué)效應(yīng)(隨著脈沖寬度減小灰度級(jí)改變減小)之間保持平衡。取決于環(huán)境，在1到15毫秒之間獲得最佳值，而更好的選擇處于2到10毫秒之間，最好處于3到5毫秒之間。相信在不受任何理論解釋的限制時(shí)，預(yù)置脈沖的脈沖長度與灰度級(jí)起伏的影響可作如下解釋通過使用脈沖長度短于19毫秒，優(yōu)選大約3-5ms的一系列預(yù)置脈沖，可有效地減小停留時(shí)間和圖像歷史的影響。使相應(yīng)的光學(xué)閃爍最小化為小于2L*-1L*。顯然，這種短預(yù)置脈沖中包含的能量足以釋放圍繞粒子的反離子，不過不足以使粒子移動(dòng)較大距離(表示為低閃爍)。
簡言之，本發(fā)明如下所述一種顯示設(shè)備，包括電泳粒子；包括像素電極和反電極的顯示元件，其間存在一部分電泳粒子；以及控制器，用于向電極提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使顯示元件處于與要顯示的圖像信息相應(yīng)的預(yù)先確定的黑或白狀態(tài)。為了改進(jìn)顯示器的刷新時(shí)間，控制器還用于在驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前提供預(yù)置信號(hào)，該預(yù)置信號(hào)包括具有足以釋放兩個(gè)電極之一(與黑狀態(tài)相應(yīng))附近第一位置處的電泳粒子但太低以至于不能使粒子到達(dá)另一電極(與白狀態(tài)相應(yīng))附近的第二位置的能量的預(yù)置脈沖。預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間短于19毫秒，優(yōu)選處于1到10毫秒之間。將預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間設(shè)定為短于19毫秒，可減小可見閃爍F。
顯然，在不偏離所附權(quán)利要求范圍的條件下，在本發(fā)明范圍內(nèi)存在多種變型。
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備，包括電泳粒子；包括像素電極和反電極的顯示元件，在像素電極與反電極之間存在一部分電泳粒子；以及控制裝置，用于向電極提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使顯示元件處于與要顯示的圖像信息相應(yīng)的預(yù)定光學(xué)狀態(tài)，其特征在于，所述控制裝置還用于在驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前提供預(yù)置信號(hào)，該預(yù)置信號(hào)包括具有能量的預(yù)置脈沖，該能量足以釋放兩個(gè)電極中與第一光學(xué)狀態(tài)相應(yīng)的一個(gè)電極附近第一位置處的電泳粒子、但太低以至于不能使粒子到達(dá)與第二光學(xué)狀態(tài)相應(yīng)的另一電極附近的第二位置，其中預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間短于19毫秒。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中所述控制裝置用于提供一組預(yù)置脈沖，其中大部分、優(yōu)選所有預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間短于19毫秒。
3.如權(quán)利要求1或2所述的顯示設(shè)備，其中預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間大于0.5毫秒。
4.如權(quán)利要求1或2所述的顯示設(shè)備，其中預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間處于1到15毫秒之間。
5.如權(quán)利要求4所述的顯示設(shè)備，其中預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間處于2到10毫秒之間。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示設(shè)備，其中預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間處于3到5毫秒之間。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中所述控制裝置還用于產(chǎn)生具有負(fù)或正極性的預(yù)置脈沖，所述控制裝置還用于產(chǎn)生包括具有負(fù)或正極性脈沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而使預(yù)置脈沖的極性與數(shù)據(jù)信號(hào)脈沖的極性相反。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示設(shè)備，其中所述控制裝置還用于產(chǎn)生偶數(shù)個(gè)預(yù)置脈沖。
9.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中一個(gè)電極包括數(shù)據(jù)電極，另一電極包括選擇電極，并且所述控制裝置還包括用于將選擇信號(hào)施加給選擇電極的第一驅(qū)動(dòng)裝置和用于將數(shù)據(jù)信號(hào)施加給數(shù)據(jù)電極的第二驅(qū)動(dòng)裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示元件的像素電極通過開關(guān)元件與選擇電極或數(shù)據(jù)電極耦合，并且所述控制裝置還包括用于將選擇信號(hào)施加給選擇電極的第一驅(qū)動(dòng)裝置和用于將數(shù)據(jù)信號(hào)施加給數(shù)據(jù)電極的第二驅(qū)動(dòng)裝置。
11.如權(quán)利要求9或10所述的顯示設(shè)備，其中與顯示元件有關(guān)的選擇電極相互連接成兩組，并且所述控制裝置用于為第一組產(chǎn)生具有第一相位的第一預(yù)置信號(hào)，為第二組產(chǎn)生具有與第一相位相反的第二相位的第二預(yù)置信號(hào)。
12.如權(quán)利要求9或10所述的顯示設(shè)備，其中所述第二驅(qū)動(dòng)裝置用于產(chǎn)生預(yù)置信號(hào)。
13.如權(quán)利要求9或10所述的顯示設(shè)備，其中像素電極通過反電極與用于產(chǎn)生預(yù)置信號(hào)的所述控制裝置耦合。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示設(shè)備，其中所述反電極被分成兩個(gè)部分，其中每一部分與通過選擇電極連接的一組顯示元件相關(guān)聯(lián)。
15.如權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其中所述像素電極通過第一附加電容元件與用于接收預(yù)置信號(hào)的所述控制裝置耦合。
16.如權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其中所述像素電極通過另一開關(guān)元件與所述控制裝置耦合。
17.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示器包括兩個(gè)基板，其中一個(gè)基板是透明的，且電泳粒子處于兩個(gè)基板之間。
18.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中所述電泳材料為封裝電泳材料。
全文摘要
一種顯示設(shè)備，包括電泳粒子；包括像素電極和反電極的顯示元件，其間存在一部分電泳粒子；以及控制器，用于向電極提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使顯示元件處于與要顯示的圖像信息相應(yīng)的預(yù)先確定的黑或白狀態(tài)。為了改進(jìn)顯示器的刷新時(shí)間，控制器還用于在驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前提供預(yù)置信號(hào)，該預(yù)置信號(hào)包括具有足以釋放兩個(gè)電極之一(與黑狀態(tài)相應(yīng))附近第一位置處的電泳粒子但太低以至于不能使粒子到達(dá)另一電極(與白狀態(tài)相應(yīng))附近的第二位置的能量的預(yù)置脈沖。預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間短于19毫秒，優(yōu)選處于1到10毫秒之間。將預(yù)置脈沖的持續(xù)時(shí)間設(shè)定為短于19毫秒，可減小可見閃爍F。
文檔編號(hào)G09G3/34GK1784709SQ200480012109
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月5日
發(fā)明者G·周, P·A·杜恩內(nèi), R·H·M·科蒂伊, M·T·約翰遜 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司