CN101310320B - 用于电润湿显示器的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于具有图像元件的电润湿显示设备的驱动装置。所述驱动装置被设置成在数据写信号(DT)之前施加电压信号(DS)到所述图像元件上。该电压信号(DS)还被设置成具有允许所述图像元件维持其光学状态的时长和电压值。

Description

用于电润湿显示器的驱动装置
本发明涉及用于具有图像元件的电润湿显示设备的驱动装置。该驱动装置被设置成在数据写信号前施加电压信号至所述图像元件。
电润湿显示器正以不断增长的程度变得具有吸引力，这主要由于其高亮度，高对比率，大视角和快切换速度的组合。这些属性使得电润湿显示器适合于视频应用。理论上，电润湿显示器可制成透射或反射型。对于反射型电润湿显示器，能耗可相对低，这是因为不需要背光。
电润湿显示器一般包括：密闭的电润湿单元、具有不同光学属性并包含于该单元中的极性和非极性液体(如水和油)、用于控制包含于该单元中的液体的若干个电极、前层和后反射层。这些非互溶的液体可通过施加电压至电极上而进行移位。在平衡状态(其中无电压施加至电极)下，极性和非极性液体自然地在该密闭单元中分层，从而形成薄膜。在这个状态下，即有色状态下，薄膜覆盖反射区域而该单元或像素显示为暗或黑色。通过在电极两端施加电压，该分层、带有颜色的状态就不再在能量方面令人满意，且该单元或像素可通过向像素的一个角落移动极性液体而降低其能量。结果，非极性液被移位而暴露出位于下面的反射或白色表面。因此，在该状态下，即白色状态下，该单元或像素显示为白色或明亮。静电和毛细力之间的相互作用确定了该非极性液向侧边移位有多远。这样，可调整该分层混合物的光学属性以获得中间颜色状态，即位于有色状态和白色状态之间的状态。
专利申请WO2005/0365171A1中公开了包含图像元件的显示设备，该图像元件在第一透明支撑板之上至少具有互不相溶的第一液体和第二液体，第二液体是导电的或有极性的。此外，还公开了提供预脉冲的显示器的驱动装置。该预脉冲将显示设备的图像元件带入与该预脉冲的电压电平相关联的电-光状态。当驱动这种类型的电润湿显示设备时，每一列必须相应被选择两次(对于每个帧两次)。第一选择信号将图像元件设定在与所施加的电压电平相关联的光学状态，而第二选择信号将数据写到像素上。上述专利文件所公开的现有技术的问题是预脉冲产生光学响应，该响应在当采用长预脉冲时是可见的。
本发明的目的在于特别地解决现有技术中的问题，为此目的，提供了如附后的独立权利要求1所阐述的驱动装置以及如权利要求11所定义的方法。具体实施例由从属权利要求所限定。
发明人已经发现，如果将下述这样的电压信号施加到图像元件上，这可以更好地维持期望的光学状态达其期望的时间段，其中该电压信号不同于用于将图像元件带入所述期望的光学状态并维持该期望的光学状态的写信号，其中该电压信号具有这样的电压电平和时长以使得在施加这样的电压信号和施加后之间基本上维持该光学状态。特别是，该电压信号防止油的回流。
图像元件的光学状态是指图像元件的光学表现。例如，灰标显示器的图像元件可获得以下中的任意一个：极端光学状态黑色或白色、或在极端状态之间的不同中间光学状态，即不同的灰度值。应当理解，图像元件的光学状态可进一步指不同颜色级别(在彩色显示器的情况下)，亮度级别，反射率级别等。
一般地，当图像元件切换到开启、白色状态时(其中电润湿单元中的油发生移位)，油慢慢回到全部关闭、有色状态，其中的油形成了覆盖整个电润湿单元的层。在该状态中，图像元件显示为暗。取决于油的特性，这可花费从约仅半秒到数十秒。这种现象称为回流(backflow)并看起来源于图像元件的充电。已经发现施加电压信号降低了图像元件的充电。电压信号的时长是如此以致当施加该信号时、图像元件的光学状态基本不变。这意味着图像元件的光学状态基本得以维持。如果光学状态由于电压信号而稍有改变以使得图像元件获得新的光学状态，则该新的状态优选接近于当施加信号时图像元件所具有的状态，以便观察者看不到光学状态中的任何实质变化。但是，图像元件的电气属性，如图像元件两端所充电的电压或图像元件的电容，可在施加信号时很好地发生变化。
在本发明的第一实施例中，提供了驱动装置，其被设置成使得在一帧内可以将多个数据写信号施加到图像元件上，从而可减少显示设备的帧时间。
在本发明实施例中，驱动装置被设置成施加电压信号到在第一帧内具有光学状态的图像元件上，以使得该图像元件在第二帧内具有相同的光学状态。因此，可长时间或者在几个帧上有利地利用图像元件的灰度级。
在本发明的第一实施例中，电压信号的电压电平设定为零伏。有利地是，零伏的电压电平提供了图像元件上的最小电荷。可采用小于数据写信号电压六分之一的电压电平来近似零-伏信号，即如果驱动电压为-30V，则近似值将从-5V到5V。
另外，电压信号可具有帧时间的2-15％的时长，更具体地约为帧时间的10％。帧时间是帧的时长。对于如50Hz的帧更新频率，帧时间是20ms。施加如上述规定的短时长的电压信号的优点是，这允许改变图像元件的电气属性而不改变图像元件的光学状态。
在本发明的另一个实施例中，驱动装置被设置成在一帧内为每个图像元件施加至少一个电压信号。以该方式，确保了图像元件的一致和经常的放电。有利地是，对于多个图像元件可长时间维持该光学状态。
另外，还提供了包括根据本发明实施例的驱动装置的电润湿显示设备。根据本发明的另一个实施例，该显示设备包括有源矩阵显示设备。当研究附后的权利要求和下面的描述时，本发明的进一步特性和优点将变得更为明显。本领域的技术人员将意识到，本发明的不同特征可进行组合以产生不同于下面所描述的实施例的那些实施例。
本发明的各个方面，包括其独特特征和优点，将根据下面的详细描述和附图而得到容易理解，其中：
图1a示出了典型电润湿显示器图像元件在有色状态下的侧视图；
图1b示出了典型电润湿显示器图像元件在白色状态下的侧视图；
图2示出了其中将图像元件上的电压标绘为时间的函数的示意图；
图3示出了其中将图像元件的反射率标绘为时间的函数的示意图；
图4示出了其中描绘了用于向图像元件重置和写入数据的已知方法的时序图；
图5示出了其中图示了根据本发明实施例、如何安排显示设备的电压信号和数据写信号的定时的时序图；
图6示出了根据本发明实施例、如何利用多个数据写入来驱动图像元件以降低达到预定电压电平的响应时间的示例的示意图；以及
图7示出了根据本发明另一个实施例、如何利用多个数据写入来驱动图像元件以降低利用异步电压信号达到预定电压值的响应时间的另一个示例的示意图。
在图1a中示出了电润湿单元，其包括水11，带色油12，疏水绝缘体13，透明电极14及白色基底15。没有向该单元施加电压，即图像元件处于关断状态，且因此油形成了带色均匀膜。黑色箭头表示图像元件显示黑暗。
图1b示出了与图1a相同的单元，但是该单元上施加有DC电压V，即图像元件处于导通状态，且因此油膜收缩。白色箭头表示图像元件显示为白色(或明亮)。
总之，具有上述电润湿单元的显示设备包括可用行和列驱动器寻址的有源矩阵平面。列驱动器设定图像元件的电压电平，而行驱动器选择(或激活)特定行，这样列驱动器的电压值将所选择的图像元件设定到期望状态。当向显示器的图像元件写入数据时，必须选择图像元件的行且必须将适合的电压电平施加于图像元件列驱动器，以便根据施加于列驱动器的电压电平来选择和写入图像元件。该寻址技术通常被称为矩阵寻址。
在图2中，示出了被说明为时间t的函数的有源矩阵电润湿显示器的图像元件上的电压的示意图。应该理解的是，电压的变化是图像元件的电容随着图像元件上的电压的变化而变化这一事实的结果。通过使用有源矩阵寻址来在图像元件电容器上取样电压。由于图像元件中的电容的变化，图像元件上的电压电平将不能达到预定值。因此，在具有相同电压电平的一些帧时间之后，图像元件接近其预定值。图像元件的响应时间被定义为图像元件从施加表示预定光学状态的电压电平的实际时间到达到预定光学状态所花费的时间。
参考图3，其中呈现了作为时间t的函数的图像元件的反射率R。在图3中显示了反射率慢慢增加并接近预定值。
进一步地，图4示出了说明了向图像元件重置和施加数据的现有技术时序图。图4示出了第一帧frm1和第二帧frm2。第一帧frm1从第一行RW1的重置rst开始并在扫描方向SD上继续至最后行RWn，这样就重置了显示设备的所有行。重置最后行后，第一行RW1被再次选择，且将当前数据dt写到第一行中。通过这种方式，在第一帧frm1中，将数据写到显示设备的所有行中。接着第一帧之后是第二帧frm2，它包括上述数据的重置和写。符号t表示时间。重置信号的目的是将图像元件设定为预定光学状态下，而不管在施加重置信号之前图像元件的光学状态(且一般也不同于该光学状态)，以便获得用于施加数据写信号的良好-定义的起始点。重置信号抑制在图像元件寻址中的滞后现象。
在图5中，给出了示出根据本发明实施例的显示设备的电压信号和数据写信号的定时的时序图。符号ds，RW1，RWn，SD，dt，t，frm1和frm2分别表示电压信号，第一行，最后行，扫描方向，多个数据信号，时间，第一帧和第二帧。每一帧包括一个电压信号ds和多个数据写信号dt。电压信号ds的目的是为了防止不期望的油回流，并因此不同于图4中的重置脉冲rst的目的。另外，不同于将图像元件带入不同光学状态的信号rst，电压信号dt是如此以致正好在施加电压信号dt之前或之后的光学状态基本是相同的。虽然不希望被任何理论所束缚，但发明人仍然相信电压信号ds允许图像元件放电，所以该电压信号也称为放电信号。在图5中，帧时间为20ms，因此电压信号的适合的时长就是2ms。
参考图6，示出了一个示例的示意图，其中在纵轴上的V指示用于图像元件刷新的电压而横轴上的t表示时间。在图6中，示出了一些帧FRM。帧FRM可包括电压信号DS，但也不必所有帧都包括电压信号。电压电平V1，V2，V3和V4代表施加于图像元件的电压，这样可获得相应的光学状态，如四个不同的灰阶。在帧内传输电压信号DS和数据写信号的次序可以是任意的，即采用异步放电，但该次序也可被设置成减少重置的数目并增加数据写的数目。然后数据写可与帧频率同步以使得帧总是起始于例如第一行的数据写。
在图7中，示出了一个示意图，其中采用了与图6中所使用的相同的符号。该图示出了如何驱动根据发明实施例的显示设备的另一个示例。在该示例中，每一帧FRM起始于电压信号DS(这样每一帧包括一个用于抑制回流的电压信号)。以这种方式，电压信号DS与帧同步。
虽然本发明已经参考其中的具体实施例进行了描述，但是很多不同的变通、改进等对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此所描述的实施例不用于限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求所定义。

Claims (19)

1.一种用于具有图像元件的电润湿显示设备的驱动装置，所述驱动装置被设置成在数据写信号(DT)之前施加电压信号(DS)到所述图像元件上，其中所述电压信号(DS)具有电压电平和时长，以使得在施加这样的电压信号(DS)和施加后之间基本上维持所述图像元件的光学状态。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，所述驱动装置还被设置成在帧(FRM)期间施加多个数据写信号(DT)到所述图像元件上。
3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，所述驱动装置还被设置成施加所述电压信号(DS)到在第一帧内具有一光学状态的图像元件上，以使得所述图像元件在第二帧内具有相同的光学状态。
4.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中所述电压信号(DS)的电压电平小于所述数据写信号(DT)电压的六分之一。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其中所述电压信号(DS)的电压电平为零伏。
6.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中所述电压信号(DS)具有是帧的2-15％的时长。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其中所述电压信号(DS)具有是帧的10％的时长。
8.根据权利要求7所述的驱动装置，其中所述驱动装置被设置成在所述帧内施加至少一个电压信号(DS)到每一图像元件。
9.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中所述驱动装置被设置成通过施加电压信号(DS)到所述图像元件上来启动所述帧。
10.一种电润湿显示设备，包括根据权利要求1或2所述的驱动装置。
11.一种驱动具有图像元件的电润湿显示设备的方法，所述方法包括步骤：
在数据写信号(DT)之前施加电压信号(DS)到所述图像元件上，其中所述电压信号(DS)具有电压电平和时长，以使得在施加这样的电压信号(DS)和施加后之间基本上维持所述图像元件的光学状态。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括步骤：
在一帧(FRM)期间施加多个数据写信号(DT)到所述图像元件上。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中施加电压信号的步骤还包括：施加所述电压信号(DS)到在第一帧内具有一光学状态的图像元件上，以使得所述图像元件在第二帧内具有相同的光学状态。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述电压信号(DS)的电压电平小于所述数据写信号(DT)电压的六分之一。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述电压信号(DS)的电压电平为零伏。
16.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述电压信号(DS)具有是帧的2-15％的时长。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述电压信号(DS)具有是帧的10％的时长。
18.根据权利要求12所述的方法，其中施加电压信号(DS)的步骤包括：在所述帧内施加至少一个电压信号到每一图像元件。
19.根据权利要求12所述的方法，其中施加电压信号(DS)的步骤通过在所述帧的起始处施加电压信号(DS)来执行。
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