CN101542576B - 利用粒子的移动的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种驱动包括一个设备元件阵列的电子设备的方法，其中每一个设备元件包括被移动来控制设备元件状态的粒子，并且每一个设备元件包括收集器电极和输出电极。所述方法包括：在重置阶段中施加第一组控制信号来控制所述设备，以便把所述粒子移动到重置电极；以及在寻址阶段中施加第二组控制信号来控制所述设备，以便从所述重置电极移动所述粒子，从而使得所期望数目的粒子处在所述输出电极处。所述第二组控制信号包括在第一电压与第二电压之间振荡的脉冲波形，其中所述第一电压用于把所述粒子吸引到所述重置电极，所述第二电压用于把所述粒子从所述重置电极吸引到所述输出电极，并且其中所述脉冲波形的占空比决定在所述寻址阶段中被传送到所述输出电极的粒子比例。这种控制方法提供在所述重置电极处的漩涡中收集的受到明确控制的粒子包，所述粒子包随后被(例如经由所述门控电极)部分地朝向所述输出电极传递。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用粒子的移动的电子设备。这种类型的设备的一个例子是电泳显示器。
背景技术
电泳显示器设备是双稳态显示器技术的一个例子，其利用带电粒子在电场内的移动来提供选择性的光散射或吸收功能。
在一个例子中，白色粒子悬浮在吸收性液体中，并且可以使用电场把所述粒子带到所述设备的表面。在该位置处，所述粒子可以形成光散射功能，从而使得所述显示器呈现白色。远离顶表面的移动允许看到所述液体的颜色，例如黑色。在另一个例子中可以有两种类型的粒子，例如悬浮在透明流体中的带负电的黑色粒子和带正电的白色粒子。存在多种不同的可能配置。
已经认识到电泳显示器设备作为其双稳态(在不施加电压的情况下保持图像)的结果可以实现低功率消耗，并且由于不需要背光或偏光器而可以实现又薄又亮的显示器设备。所述设备还可以由塑料材料制成，并且还有可能在制造这种设备的过程中实施低成本的卷到卷(real-to-real)处理。
如果要把成本保持得尽可能低，则应当采用无源寻址方案。显示器设备的最简单的配置是分段反射显示器，并且在许多应用中这种类型的显示器就足够了。分段反射电泳显示器的功率消耗较低，其具有良好的亮度并且在操作中也是双稳态的，因此即使在电源被关断的情况下也能够显示信息。
一种利用无源矩阵并且利用具有一定阈值的粒子的已知的电泳显示器包括下电极层、容纳悬浮在透明或有色流体中的具有一定阈值的粒子的显示介质层以及上电极层。对所述上电极层和/或下电极层中的电极选择性地施加偏置电压，以便控制所述显示介质的与所偏置的电极相关联的(多个)部分的状态。
一种替换类型的电泳显示器设备使用所谓的“平面内切换”。这种类型的设备利用所述粒子在显示材料层中的选择性侧向移动。当朝向侧向电极移动所述粒子时，在所述粒子之间出现开口，通过所述开口可以看到底层表面。当所述粒子随机分散时，其阻挡光通到底层表面，此时看到粒子的颜色。所述粒子可以是有色的，并且所述底层表面是黑色或白色的；或者所述粒子可以是黑色或白色的，并且所述底层表面是有色的。
平面内切换的一个优点是可以把所述设备适配于透射操作或者透射反射操作。具体来说，所述粒子的移动产生一个用于光的通道，从而可以通过所述材料实现反射和透射反射操作。这就实现了利用背光而不是反射操作的照明。可以把所述平面内电极都提供在一块基板上，或者也可以为全部两块基板提供电极。
有源矩阵寻址方案也被用于电泳显示器，一般来说，在对于具有高分辨率灰度的明亮的全彩色显示器期望有更快的图像更新时就需要所述有源矩阵寻址方案。这种设备正被开发用于标志和告示牌显示器应用，以及作为电子橱窗和环境照明应用中的(像素化)光源。可以利用滤色器或者通过减色原理来实现颜色，并且所述显示器像素简单地充当灰度设备。下面的描述提到了灰度和灰度级，但是应当理解的是，这绝不仅仅意味着单色显示器操作。
本发明适用于全部两种上述技术，但是对于无源矩阵显示器技术特别有兴趣，并且对于平面内切换无源矩阵电泳显示器特别有兴趣。
电泳显示器通常由复杂的驱动信号来驱动。为了把像素从一个灰度级切换到另一个灰度级，常常首先作为重置阶段将其切换到白色或黑色，并且随后才将其切换到最终的灰度级。灰度级到灰度级过渡和黑色/白色到灰度级过渡比黑色到白色、白色到黑色、灰色到白色或者灰色到黑色过渡更慢并且更加复杂。
用于电泳显示器的典型的驱动信号较为复杂并且可能由不同的子信号构成，例如旨在加速过渡、改进图像质量等等的“震动”脉冲。
可以在WO 2005/071651和WO 2004/066253中找到关于已知的驱动方案的进一步讨论。
电泳显示器(特别是无源矩阵形式)的一个显著问题在于利用图像对所述显示器进行寻址所花费的时间。导致这一寻址时间的原因是像素输出取决于粒子在像素单元内的物理位置，并且所述粒子的移动需要有限时间量。可以通过各种措施来提高寻址速度，比如提供逐像素的图像数据写入，其仅仅需要把像素移动较短距离，其后是并行粒子扩散阶段，其对于整个显示器把所述粒子扩散在所述像素区域内。
典型的像素寻址时间范围对于平面外切换电泳显示器中的小尺寸像素是从几十到几百毫秒，对于平面内切换电泳显示器中的大尺寸像素则长达几分钟。此外，所述粒子的移位速度与所施加的场成比例。因此在原理上，所施加的场越高，所能实现的灰度改变就越快，从而图像更新时间就可以更短。
然而不幸的是，只有在低驱动电压和非常低的驱动电压下才能获得灰度均匀性。一般来说，在较大的驱动场(～0.1-1V/μm)下只能获得不可再现的非均匀灰度，或者只能获得很少数目的灰度色调(shadesof greyscales)。
例如当前在可以买到的产品中所能实现的精确(可再现的)灰度仅仅是4个。这对于电子图书和电子标志来说是不可接受的，其通常被认为需要4-6比特的灰度。一般来说，电泳显示器中的灰度能力取决于多个关键参数，比如设备历史、颜料类型和颜料非均匀性、像素尺寸和逐像素非均匀性、单元间隙和单元间隙非均匀性、像素杂质、温度效应、像素设计(比如电极布局、拓扑、几何结构)以及设备操作(驱动方案、寻址循环/序列、DC平衡)。
发明内容
本发明是基于下面的认识：对于当前的电泳显示器设计的受到限制的灰度能力存在另一个非常重要的原因，即是由于一种被称作电流体动力流的现象。
电流体动力流(EHDF)是在外加电场的影响下(在一个像素或胶囊内)出现的某种形式的局部和/或全局湍流。本发明的发明人已经观察到，EHDF的性质常常是不稳定、随机并且非线性的，从而导致粒子轨迹大大偏离预期的粒子轨迹。因此可以理解，受到严重干扰的粒子轨迹导致灰度不可再现，从而又在所述显示器上以及在像素之间导致可见的颜色不均匀性。
针对上述问题的一种解决方案是以图像更新速度为代价在低驱动场或者非常低的驱动场下驱动所述电泳显示器。但是这样会导致长得不可接受的更新时间。因此需要在更高的驱动电压下为电泳显示器提供可以更为可靠地重复的灰度级，从而这样可以增大灰度级的数目。
根据本发明，提供一种驱动包括一个或多个设备元件的电子设备的方法，所述一个或每一个设备元件包括被移动来控制设备元件状态的粒子，并且所述一个或每一个设备元件包括收集器电极和输出电极，其中所述方法包括：
在重置阶段中施加第一组控制信号来控制所述设备，以便把所述粒子移动到重置电极；以及
在寻址阶段中施加第二组控制信号来控制所述设备，以便从所述重置电极移动所述粒子，从而使得所期望数目的粒子处在所述输出电极处。
其中，所述第二组控制信号包括在第一电压与第二电压之间振荡的脉冲波形，所述第一电压用于把所述粒子吸引到所述重置电极，所述第二电压用于把所述粒子从所述重置电极吸引到所述输出电极，并且其中所述脉冲波形的所述第一和第二电压的占空比和量值决定在所述寻址阶段中被传送到所述输出电极的粒子比例。
这种控制方法在所述重置电极处提供在被部分地朝向所述输出电极传递之前受到明确控制的“粒子包”。这种方法可以被用于具有或者没有阈值的粒子。所述重置电极可以包括所述收集器电极和输出电极的其中之一。
对于具有一定阈值的粒子，所述第一和第二电压的其中之一可以低于所述阈值，并且所述第一和第二电压当中的另一个可以高于该阈值。所述脉冲波形的第一电压可以具有高于所述阈值的量值，同时所述第二电压可以具有低于所述阈值的量值。所述两个电压都可以高于所述阈值。因此可以理解，所述颜料包可以仅仅在一个方向上移位，或者可以在全部两个方向上移位。
对于没有阈值的粒子，每一个设备元件优选地还包括门控电极，并且所述重置电极包括所述收集器电极、输出电极以及所述门控电极的其中之一。在这种情况下，通过所述门控电极在所述重置电极与所述输出电极之间传递所述粒子包。对于没有阈值的粒子的粒子传送仅仅在所述设备元件寻址循环期间的一个受到占空比控制的时间段内发生。对于利用没有阈值的粒子的设备，EHDF的影响被“波破”中断。
在所有的情况下，粒子数量都定义元件状态，例如对于显示器应用来说，这种方法提供了可重复的并且可以精确控制的灰度级。具体来说，所述驱动方法可以被认为通过中断所述流而抑制了EHDF的影响。
对于具有门控电极的设置，在施加所述脉冲波形的第一电压时，所述门控电极可以防止粒子从所述输出电极移动到所述重置电极，从而把已经处在所述输出电极处的粒子保持在该处。在施加所述脉冲波形的第二电压时，所述门控电极可以允许粒子从所述重置电极移动到所述输出电极。这样，所述门控电极充当中断设备，其在一个阶段期间允许粒子从所述重置电极移动到所述输出电极，并且随后在另一个阶段内中断所述粒子移动，以便把尚未到达所述输出电极的粒子送回到所述重置电极。为此，所述门控电极优选地处在所述重置电极与所述输出电极之间。
所述方法还可以包括进展阶段，其间施加第三组控制信号来控制所述设备，以便把在所述输出电极处收集的粒子扩散在所述设备元件的输出区域内。这样，所述输出电极可以是临时存储电极。所述进展阶段可以对于所有设备元件并行发生，从而形成一种快速寻址方案，其中大部分粒子移动被并行执行。
所述方法可以用于驱动电泳显示器，比如平面内电泳显示器设备，其中每一个设备元件包括电泳显示器像素。优选地，所述门控电极对称地位于所述收集器电极与所述输出电极之间。
所述重置电极可以包括所述收集器电极。在这种情况下，对于具有门控电极的设置来说，所述第二组控制信号包括第一门控电压和第二门控电压，其中所述第一门控电压用于将为之控制从所述收集器电极到所述输出电极的粒子传送的设备元件，所述第二门控电压用于将为之锁定从所述收集器电极到所述输出电极的粒子传送的设备元件。因此，在逐行寻址序列中，对于被寻址行可以施加所述第一门控电压，并且对于未被寻址行可以施加所述第二门控电压。
对于被寻址行，所述脉冲波形的第一和/或第二电压对于同一行内的不同设备元件可以具有不同的电平。这样可以允许通过具有相同占空比的驱动信号来控制不同元件内的不同粒子移动，从而简化驱动电子装置。
所述重置电极对于不同的设备元件也可以不是相同的电极。这样，在同一行内，粒子移动可以是朝向一个像素的输出区域，并且可以是远离另一个像素的输出区域。这两个操作之间的仅有的差别在于所述脉冲串的占空比的值，其也可以与每个寻址周期的不同量值和子周期相组合。
所述方法可以被用来驱动有源矩阵设备，其中所述一个或每一个设备元件在多个循环内被驱动，所述各循环一起定义在所述第一与第二电压之间振荡的脉冲波形。
本发明还提供一种电泳设备，其包括由各行和各列设备元件构成的阵列以及用于控制所述设备的控制器，其中所述控制器适于实现本发明的方法。所述设备优选地包括显示器设备。
本发明还提供一种用于电泳显示器设备的显示器控制器，其适于实现本发明的方法。
附图说明
下面将参照附图详细描述本发明的实例，其中：
图1示意性地示出了一种已知类型的设备，以便解释基本技术；
图2示出了像素电极布局的一个实例；
图3示出了像素电极布局的另一个实例；
图4示出了如何驱动图2的布局；
图5示出了用在本发明的方法中的驱动电压；
图6用来解释图5的驱动电压如何运作；
图7示出了用在本发明的方法中的第二驱动电压；以及
图8示出了本发明的显示器设备。
应当注意到，这些图是示意性的而非按比例绘制的。为了附图的清楚和方便起见，这些图的各部件的相对维度和比例在尺寸上被夸大或缩小。在不同的图中使用相同的附图标记来表示相同的层或组件，并且不再重复其描述。
具体实施方式
本发明提供一种驱动方案，依照该方案，像素写入包括在给定时间段内在像素写入与像素非写入状态之间重复调制驱动电极，从而允许对于不同像素写入不同灰度，其中每个像素的灰度对应于所述重复脉冲在行或线寻址时间期间的占空比(像素写入与像素非写入的百分比)。这样，即使对于无源矩阵寻址的显示器也可以生成并且确保精确、均匀的可再现灰度。
在更加详细地描述本发明之前将简要地描述可以对之应用本发明的显示器设备类型的一个实例。
图1示出了将被用来解释本发明的显示器设备2的类型的一个实例，并且示出了平面内切换无源矩阵透射显示器设备的一个电泳显示器单元。
所述单元由侧壁4围绕，从而定义单元体积，其中容纳电泳墨水粒子6。图1的实例是平面内切换透射像素布局，其具有通过滤色器10来自光源(未示出)的照明8。
所述粒子在所述单元内的位置由电极设置来控制，所述电极设置包括公共电极12、由列导线驱动的存储电极14以及由行导线驱动的门控电极16。可选地，所述像素可以包括一个或多个附加的控制电极，其例如位于所述公共电极与门控电极之间，以便进一步控制所述粒子在所述单元内的移动。
所述电极12、14和16上的相对电压决定所述粒子在静电力的作用下朝向所述存储电极14还是所述驱动电极12移动。
所述存储电极14(也被称作收集器)通过光屏蔽18限定一个其中所述粒子被隐藏不见的区域。随着所述粒子处在所述存储电极14上方，所述像素处于光学透射状态，从而允许照明8通向显示器对侧的观看者，并且所述像素孔径由所述光透射开口相对于总体像素维度的尺寸定义。可选地，所述显示器可以是反射显示器，其中光源由反射表面所取代。
在重置阶段内，所述粒子被收集在所述存储电极14处，但是所述重置阶段也可以是重置到所述第一像素电极或者门控电极。
对所述显示器的寻址涉及到朝向所述电极12驱动所述粒子，从而在所述像素观看区域内扩散所述粒子。
图1示出了具有三个电极的像素，并且所述门控电极16允许利用无源矩阵寻址方案独立地控制每一个像素。
有可能实现更为复杂的像素电极设计，图2就是一个实例。
如图2中所示，每一个像素110具有四个电极。其中的两个电极用于唯一地标识每一个像素，其具有行选择线电极111和写入列电极112的形式。此外还有临时存储电极114和像素电极116。
在这种设计中，所述像素再次被设计成提供在所述控制电极111、112的附近与所述像素电极116之间的粒子移动，但是还提供一个中间电极114，其充当临时存储库。这样允许缩短逐线寻址期间的传送距离，并且可以并行地执行从所述临时电极114到所述像素电极116的更大传送距离。图2把所述像素区域显示为110。
因此，所述寻址周期可以进行得更快，这是因为将要行经的距离被缩短，并且粒子速度由于电场的增大而提高。
其他电极设计和驱动方案也是可行的。
图3示出了与图2类似的电极布局，其中所示出的电压表明对应于具有正号的颜料的驱动电平。类似的电势可以被应用于由有源矩阵驱动的设备。
在图3中，每一个像素30与连接到收集器电极支线(spur)34的一条列线32以及两条行线(视图1和视图2)相关联。门控线也在行方向上延伸，并且视图1和视图2电极是对应于整个显示器的公共电极。
术语“选择”被用来表示正被寻址的一行像素，术语“写入”被用来表示该行内的将令其粒子朝向观看区域运送的像素。
图3中的上方中间像素36是选择-写入像素(处在被寻址行内并且其粒子正被驱动在所述观看区域内的一个像素)，对应于该像素的颜料被允许越过所述门控(处于+1V)从所述收集器电极(处于+2V)去向所述第一显示器电极(处于0V的视图1)。对于同一列内的其门控为“高”(+7V)的所有其他像素，颜料无法越过所述门控，此外对于同一行内的其他像素，所述收集器(-1V)比门控(+1V)“更低”。因此，对于这些像素，所述颜料被保持在所述收集器处。
图4用来通过图形的方式解释在上面参照图3说明的操作。存在收集器电极120、门控电极122以及两个像素电极124、126。这两个像素电极当中的第一个124可以被视为临时存储电极。
各图的右列示出了对应于其粒子被驱动到所述观看区域内的像素(写入像素)的电压序列，各图的左列示出了对应于其粒子保留在所述收集器区域内的像素(非写入像素)的电压序列。
首先在所述重置阶段内，对于所有像素把所述粒子(假设其带正电)全部同时吸引到所述收集器电极120。
为了说明可以使用不同的电压电平，图4示出了用来实现与图3相同的结果的不同电压。
通过与未被选择的行相比降低门控电压来每次一行地选择每一行。在所示出的实例中，所选择的行(“选择”)的门控电压为0V，而未被选择的行(“非选择”)的门控电压则为+20V。将不被写入的像素的收集器电压为-10V，将被写入的像素的收集器电压为+10V。如图中示意性地示出的那样，仅有处在被选择行中的将被写入的像素具有朝向所述第一像素电极124的粒子移动，该第一像素电极124充当临时存储电极。还有可能把第二像素电极126的电压设置成低于第一像素电极，在这种情况下所述粒子将被进一步朝向该第二像素电极126传输。
整个显示器都按照上述方式被寻址。
在下面的进展阶段中，对于所有像素把被写入到所述第一像素电极124(或者可替换的所述第二像素电极126)的粒子同时扩散在两个像素电极之间，正如图中示意性地示出的那样。
本发明涉及确保可再现的精确灰度生成的方法，特别是对于上述类型的平面内移动粒子设备而言。
下面将参照图2到4的无源矩阵平面内切换电泳显示器来说明本发明的优点，即所述显示器对于每个像素具有至少一个收集器电极、至少一个显示器电极以及至少一个门控电极，其中所述门控电极基本上位于第一收集器电极与第一显示器电极之间。
下面将描述用于在由无源矩阵驱动的平面内切换电泳显示器中实现精确的可再现灰度的多个不同实例。在附图中示出的电压值和相对规格仅仅是作为实例。术语“粒子”应当被理解为包括具有液体、固体或其组合的形式的由颜料或染料着色的材料，其可以在所述粒子的形成期间被着色，或者可以在其后处理期间被着色。这样就产生了小尺寸的有色粒子，或者悬浮在另一种液体中的以其他方式染色的有色液滴(例如油-油乳浊液或者所谓的连续相流体)。取代被着色，所述粒子可以是具有不同于所述悬浮液介质的折射率的材料(例如用于可切换透镜)。
在本发明的第一实施例中，取代针对选择-写入像素或行为所述收集器电极施加固定电势，利用图5中所示的重复循环在像素写入与像素非写入状态之间调制所述选择-写入像素或行的收集器(列)处的电势。
图5示出了具有持续时间t的像素写入阶段，这是其间有去向所述临时存储电极的粒子移动(即在图4的选择-写入部分中示出的粒子移动)的持续时间。该时间段t包括所述收集器电极上的一系列的N个脉冲，所述脉冲处在所述写入电压与非写入电压之间，取图4中的实例电压就是+10V和-10V，或者取图3中的实例电压就是+2V和-1V。对于每一个脉冲50，其占空比决定灰度级。该占空比对应于所述完整时间段(t)的占空比，并且决定所述灰度级。因此，在单一行寻址循环期间，可以对于一行上的不同像素写入不同的灰度级(例如对应于8比特的255个灰度级)。
交替像素-选择写入状态与像素-选择非写入状态的效果在于，最初沿着所述收集器、门控和视图1电极的电极边缘建立滚动漩涡，并且允许所述漩涡进展到其完全强度。仅有沿着所述收集器电极运转的漩涡“加载”有明确定义的数量的颜料粒子。取图3中的电压为例，接下来在根据所选占空比的时间处把所述收集器电势从-1V提高到+2V。相对于处于+1V的门控，这意味着另一种符号的载荷子被吸引，从而实际上分解所述门控电极和所述收集器电极处的滚动漩涡，尽管这只是暂时性的。接下来，所述滚动漩涡中的具有明确定义的数量的颜料被前送到所述门控，从该处可以将其朝向所述视图1电极移位。
朝向所述视图1电极的移位对于“低”收集器状态和“高”收集器状态都将发生。唯一的要求是所述颜料应当越过所述门控，这将花费时间。
因此可以看出，所述振荡信号导致所述流模式分解，并且所述门控电极充当一个分配器，其在所述电压振荡时分离所述流模式，从而使得处在所述门控电极的相对侧的粒子在相反方向上被吸引。
在提高所述收集器电极电压的同时，所述滚动漩涡在完全分解之前朝向所述门控电极略微移位。因此，对于较高阻率的悬浮液，颜料可以在新的漩涡沿着所述收集器电极的边缘出现之前越过所述门控，而对于较低阻率的悬浮液来说，为了达到相同的效果需要花费更多时间。
接下来，当所述收集器处的电势在根据单一脉冲的占空比的另一个时间段之后被重新调节到-1V时，位于所述收集器电极与所述门控电极之间的颜料将返回所述收集器电极，在此为新漩涡建立并且“重载”颜料粒子给出了时间，而所述门控电极与所述第一显示器电极之间的颜料则越来越多地朝向所述第一显示器电极移位。因此，通过在持续时间为t的像素选择写入阶段期间把占空比序列重复多次(N次)，则取决于所述非写入/写入周期的占空比可以写入给定的灰度。
该驱动序列意味着(具有特定有效移动性的)颜料越过所述收集器电极与所述视图1电极之间的间隙要花费时间。因此，取决于所述间隙中的颜料的有效移动性和驱动场，实际的电极间隙以及所述非写入(-1V)和写入(+2V)周期被切换的“频率”可以不同，或者可以缩短或加长其间选择某一像素的总时间(时间)，或者可以调节所述驱动电压(比如图5中的-1V对+4V、或者-1V对+6V，或者-10V对+10V)。
在这种驱动方案中，紧接在某些所述颜料越过所述门控并且到达所述第一输出电极之后，随后通过(根据所述占空比)临时反转所述收集器处的电势的符号把仍然处在所述收集器与所述第一输出电极之间的颜料重新吸引向所述收集器电极。因此，所述收集器电极与所述第一输出电极之间的初始颜料部分分解，其中一个部分朝向所述观看区域(即所述第一输出电极)“逃逸”，而另一部分则被重新吸引向所述收集器电极，从而形成一个新的包。
这一过程被重复N次。因此，实质上是以受到明确控制的较小数量把颜料包反复从所述收集器电极朝向所述第一输出电极前送(或者如果按照受控的方式从所述观看区域提取颜料则反之亦然)。借助于受到占空比控制的“波破”来抑制EHDF的不稳定效应。
从下面的实例中可以看出，可以基于频率、电压电平和/或符号以及占空比来设置不同的灰度。本发明可以被用来生成大量不同的精确并且可再现的灰度。于是灰度的数目受到可以由人眼区分的感知亮度值的数目所限制，而不受粒子移动的可重复性限制。所述限制于是可以是所述悬浮液的光学密度。于是对于具有更高光学密度的悬浮液、具有更高反射率的反射表面或者具有更大孔径的像素，有可能得到更多数目的灰度。
虽然可以有许多不同的变型，但是优选地，对于50％的占空比，没有颜料或者几乎没有任何颜料最终留在所述观看区域内(这是因为其能够越过所述门控)。因此，在最优的情况下，一个脉冲的持续时间(t/N)等于在所述门控电极处向后及向前“泵送”颜料包所需的总时间。换句话说，在50％的占空比下，颜料处于越过所述门控的边缘，但是又不能越过。这一时间的精确长度不仅取决于所施加的场，而且还取决于所述门控电极相对于所述门控处的颜料粒子的有效移动性的宽度、表面电荷及其符号以及影响局部静电场的其他因素。
对于接近100％的占空比(或者接近0％，这同样取决于所述颜料的符号以及所述颜料被收集在所述收集器处还是所述视图1电极处)，几乎没有任何颜料被扫回和/或扫出所述收集器。因此，所述黑色/白色状态的强度将仅仅缓慢上升/下降到其最大值。
图6示出了占空比水平与像素输出Y的关系。Y值为0意味着最大吸收，即所有粒子都扩散在所述观看区域内，Y值为100意味着最小吸收，即所有粒子都保留在所述收集器中。
在第二实施例中，取代把所述颜料重置到所述收集器电极，可以把所述颜料重置到所述第一显示器电极(视图1)，即最靠近所述门控电极的显示器电极。随后可以利用被应用于所述收集器或者所述视图1电极的上述调制方案以小而受控的包朝向所述收集器电极提取颜料。
在后面的情况下，对于所述非写入像素，所述收集器电势进行排斥，而对于像素选择-像素写入的情况，所述收集器电势则进行吸引。因此，在移除了所期望数量的颜料之后，所述显示器公共进展阶段再次如上所述地进行。
在第三实施例中，取代对应于每个像素的恒定寻址周期和可变的占空比，可以在可变时间量内应用固定占空比，同时对所述收集器电极施加不同的电势或符号，从而同样得到明确定义的精确灰度。这种方法可以非常适用于较少的灰度数目(比如2或3比特)。
在第四实施例中，所述占空比和每个像素的寻址时间都是可变的，并且在不同的时间可以应用不同的驱动方案组合。
在第五实施例中，例如对于所述N个占空比周期的一个子集n，在所述像素写入和/或像素非写入周期的不同时间期间可以把不同的电势施加到不同像素的收集器电极。
可以在不同的时间以及对于所述行寻址周期(t)期间的不同的(相等的或不相等的)子时间段应用上面概述的不同概念的各种组合。
在选择了一行时，通常把所需的列(收集器)电压并行施加到各条列导线。这就要求每一列具有独立受控的占空比。然而，对于不同列有可能使用相同的占空比，但是利用不同的写入电压来获得不同的灰度级。这样可以通过具有一组所需占空比来简化所述驱动电子装置。图7示出了对应于所选行中的与由图5的电压波形所驱动的像素不同的一个像素的列电压，并且使用不同于图5中示出的第二像素选择写入电压70。
图7还示出，对于所述粒子具有阈值(并且不需要门控电极)的情况，可以把所述阈值电压Vthreshold选择成使得所述“像素选择写入”电压高于阈值，并且使得所述“像素选择非写入”电压低于阈值。
上面的实例使用门控电极来允许对像素进行独立寻址。已经知道，无源矩阵方案可以使用阈值电压响应来允许对一行像素进行寻址而不影响已经被寻址的其他行。在这种情况下，行电压与列电压的组合使得仅仅在被寻址的像素处才超出所述阈值，并且可以把所有其他像素都保持在其先前状态下。本发明还可以被应用于利用阈值响应作为矩阵寻址方案的一部分的显示器设备。这可以取代或者补充如上所述的对门控电极的使用。本发明最有益于平面内切换显示器技术。
对于有源矩阵设备可以使用相同的驱动脉冲，比如用于具有或者没有门控的设计、对于每个像素具有一个或多个薄膜晶体管(TFT)的设计或者甚至具有“像素内逻辑”的设计。
一般来说，所述有源矩阵包括TFT阵列，所述TFT的栅极连接到行导线，其源极连接到列导线。每一个TFT的漏极耦合到所述收集器电极。
图8示意性地示出，本发明的显示器160可以被实现为显示面板162，其具有像素阵列、行驱动器164、列驱动器166以及控制器168。所述控制器实施多种寻址方案，并且在一个实例中可以根据对应于第一寻址循环的目标线时间实施不同的驱动方案。
在有源矩阵设备的情况下，所述行驱动器是栅极驱动器，比如一次对一行TFT的栅极进行寻址的简单的移位寄存器。所述列驱动器对于所选像素行把每一列切换到对应于该列的适当电压。
如果有G个不同的占空比水平，则所述寻址阶段具有G个寻址循环。例如，如果有8个占空比，则8个寻址循环将允许把每一个像素驱动到8个占空比当中的任一个。这样可以有效地建立一个在多个离散步中具有可变占空比信号的信号。所述可变占空比信号的周期对应于所述完整的寻址阶段，并且所述信号中的从一个电压到另一个电压的步进处在其中一个较短的寻址循环定时点处。如果在每一个寻址循环之间有恒定的时间T，则所述信号具有所述占空比的M次重复，于是总的写入阶段的长度为G×T×M。所述阵列中的每一行被寻址G×M次。因此，本发明可以被应用于有源矩阵显示器设备，以便提供与无源矩阵形式相同的优点。
本发明可以被应用于许多其他像素布局，并且不限于电泳显示器或者无源矩阵显示器。本发明对于无源矩阵显示器特别有兴趣，这是因为其具有较长的寻址时间，但是其对于有源矩阵显示器同样有利。如在上面的实例中，可以有一个或两个输出电极。
在有源矩阵应用的情况下，可以对于所有像素同时使用相同的或类似的调制方法。如果所述电泳悬浮液包含具有双稳态和/或阈值的粒子，则在这些情况下可以省略门控电极，以便例如给出更大的孔径。
本发明的驱动方法也可以被用于平面外切换以及混合模式显示器，这同样是为了控制EHDF。在所述像素(或行)寻址周期期间，可以在由占空比决定的不同比例下重复地在平面内和/或平面外移位粒子。因此与所使用的传统方法相比可以更好地控制处于观看者一侧的接近静止层的光学外观，或者可以在被重定向到平面外之前首先在平面内进行控制。
更一般来说，本发明可以被应用于电子纸显示器、电子价签、电子货架标签、电子告示牌、遮阳帘以及一般的移动粒子设备。
非显示器应用包括透镜和透镜阵列、生物医学设备和剂量调整设备、可见和不可见光遮光器(用于外壳/温室、游泳池的窗户上的IR遮光器)、可切换滤色器(摄影)、照明应用(灯和像素化灯)、电子地板、墙壁、天花板和家具、一般的电子涂层(例如汽车“涂料”)以及主动/动态伪装(其是可见的和/或不可见，其中包括LF、HF、UHF、SHF无线电波和更高频率波(光/X射线阻断器/吸收器/调制器))。
在透镜应用的情况下，可以提供透镜或透镜杯的阵列，其中的每一个杯具有不同的并且可调节的(平均)折射率，其是局部的或全局的，微观的(仅仅靠近电极)或宏观的(整个“像素”/透镜杯)。
所述方法可以被应用于包含不具有双稳态和/或阈值的粒子的电泳悬浮液。本发明当然可以被应用于带正电的颜料以及带负电的颜料。
低阻率悬浮液和高阻率悬浮液都可以被使用，但是与较高阻率悬浮液(EHDF对其较容易控制)相比，较低阻率悬浮液需要低得多的驱动场，因此，当在无源矩阵方案中被寻址时，较低阻率悬浮液会遭受到图像更新时间显著延长的问题。
所述设备可以具有例如用于可切换窗口的单一元件，而对于显示器应用则将有一个像素阵列。
虽然在附图和前面的描述中详细说明并描述了本发明，但是这种说明和描述应当被视为说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解并实施所公开的实施例的各种变型。在所附权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件，并且“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中引述特定措施并不表示不能使用这些措施的组合来获益。权利要求书中的任何附图标记不应当被视为限制其范围。
Claims (15)
1.一种驱动包括一个或多个设备元件的电子设备的方法，每一个设备元件包括被移动来控制设备元件状态的粒子(6)，并且每一个设备元件包括收集器电极(14；120)和输出电极(12；124，126)，其中所述方法包括：
在重置阶段中施加第一组控制信号来控制所述设备，以便把所述粒子移动到重置电极(14；120)；以及
在寻址阶段中施加第二组控制信号来控制所述设备，以便从所述重置电极(14；120)移动所述粒子，从而使得所期望数目的粒子处在所述输出电极(12；124，126)处，
其中，所述第二组控制信号包括在第一电压与第二电压之间振荡的脉冲波形，所述第一电压用于把所述粒子吸引到所述重置电极，所述第二电压用于把所述粒子从所述重置电极吸引到所述输出电极，并且其中所述脉冲波形的第一和第二电压的占空比和量值决定在所述寻址阶段中被传送到所述输出电极的粒子比例；
其中每一个设备元件还包括门控电极(16；122)，所述重置电极包括所述收集器电极(14；120)、输出电极(12；122；124)以及所述门控电极(16；122)的其中之一；
其中，在施加所述脉冲波形的第一电压时，所述门控电极(16；122)防止粒子从所述输出电极移动到所述重置电极，从而把已经处在所述输出电极处的粒子保持在该处。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在施加所述脉冲波形的第二电压时，所述门控电极(16；122)允许粒子从所述重置电极移动到所述输出电极。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述门控电极(16；122)对称地位于所述收集器电极(14；120)与所述输出电极(12；124，126)之间。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述重置电极包括所述收集器电极。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第二组控制信号包括第一门控电压和第二门控电压，所述第一门控电压用于从所述收集器电极到所述输出电极的粒子传送将受到控制的设备元件，所述第二门控电压用于从所述收集器电极到所述输出电极的粒子传送受到锁定的设备元件。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述寻址阶段包括对设备元件的逐行寻址，其中对于被寻址行施加所述第一门控电压，并且对于未被寻址行施加所述第二门控电压。
7.如权利要求6所述的方法，其中，对于被寻址行，所述第一和/或第二电压对于该行内的不同设备元件可以具有不同的电平。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述行内的不同设备元件具有相同的占空比。
9.如权利要求1所述的方法，其中，每一个设备元件在多个循环内被驱动，所述各循环一起定义在所述第一与第二电压之间振荡的脉冲波形。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括进展阶段，在该进展阶段施加第三组控制信号来控制所述设备，以便把在所述输出电极(12；124，126)处收集的粒子扩散在所述设备元件的输出区域内。
11.如权利要求1所述的方法，其中，每一个设备元件包括电泳显示器像素。
12.如权利要求1所述的方法，其用于驱动平面内切换电泳显示器设备。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述重置电极对于不同的设备元件不是相同的电极。
14.一种电泳设备，其包括一个或多个设备元件以及用于控制所述设备的控制器(168)，每一个设备元件包括被移动以控制设备元件状态的粒子(6)，并包括收集器电极(14；120)和输出电极(12；124，126)，其中所述控制器用于在重置阶段施加第一组控制信号以控制所述设备移动粒子至重置电极(14；120)，以及用于在寻址阶段施加第二组控制信号以控制设备从重置电极(14；120)移动粒子使得期望数量的粒子处于输出电极(12；124，126)，
其中，所述第二组控制信号包括在第一电压与第二电压之间振荡的脉冲波形，其中所述第一电压用于把所述粒子吸引到所述重置电极，所述第二电压用于把所述粒子从所述重置电极吸引到所述输出电极，并且其中所述脉冲波形的第一和第二电压的占空比和量值决定在所述寻址阶段中被传送到所述输出电极的粒子比例；
其中每一个设备元件还包括门控电极(16；122)，所述重置电极包括所述收集器电极(14；120)、输出电极(12；122；124)以及所述门控电极(16；122)的其中之一；
其中，在施加所述脉冲波形的第一电压时，所述门控电极(16；122)防止粒子从所述输出电极移动到所述重置电极，从而把已经处在所述输出电极处的粒子保持在该处。
15.如权利要求14所述的电泳设备，其包括显示器设备。
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