CN103493123A - 显示系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种显示系统，包括：耦接至显示驱动器并且包括感生电压补偿电路的电光显示器。补偿电路包括：用于测量对显示器的公共像素电极施加的电压的系统；以及以下系统之一或二者：用于测量显示器的像素选择线上的电压摆动的系统，以及用于测量由于在显示器的像素驱动电极上感生的电压而引起的公共像素电极上的电压改变的系统。补偿电路还包括：用于响应于测量的施加电压和测量的电压摆动和测量的电压改变之一或二者的组合来对公共像素电极施加电压的系统。

Description

显示系统

技术领域

本发明涉及用于补偿电光显示器中的栅极回扫脉冲(kickback)电路和方法。本技术在电泳显示器中尤其有利。

背景技术

在典型的有源矩阵显示器中，每个像素具备用于控制像素显现的晶体管，更具体地，薄膜场效应晶体管(TFT，FET)。广义而言，FET的栅极连接与选择线相连，以选择用于写入数据的像素，并且FET的源极和漏极之一与用于将数据写入像素的数据线相连，另一个与用于驱动显示介质的像素电极相连。在某些类型的显示器(具体地，电泳显示器)中，像素电极位于显示介质的一个面上，并且设置公共电极以覆盖显示介质的相对面，从而使得能够在显示介质上提供电场，以例如将器件从一个显示状态(即，白)切换到另一个显示状态(即，黑)，反之亦然。本领域技术人员应认识到像素电路实际上可以比上述更复杂，但是保持相同的一般特征。

这种显示器的一个问题是栅极与像素电极之间的寄生电容量；在电泳显示器中，这一点会因公共像素电极的存在而被加剧，公共像素电极用于提供更大的像素电容量。这种寄生电容量的后果在于，施加于末端像素电极的电压与施加于对应的显示器数据线的电压不同，实际像素电压与所施加的电压有偏差。实际上，在栅极连接导通时上述是显示器中寄生电容量的副作用，并且这种“回扫脉冲”对于电泳显示器的视觉显现具有劣化效果。

WO 2005/020199描述了具有写入模式和非写入模式的电光显示器，该显示器布置为当显示器在其写入模式中时对公共电极施加第一电压，当显示器在其非写入模式中时施加与第一电压不同的第二电压。在实施例(图4和5)中，描述了一种传感器像素方法，这些像素的目的在于提供所需馈通电压的指示；在另一实施例(图9)中，描述了一种使用不需要存在传感器像素的内部调整的方法，而不是代替电容器。在又一实施例(图10)中，控制器用于控制显示器在其非写入模式(V_SM)中时对公共电极施加的电压与显示器在其写入模式是(V_COM)时对公共电极施加的电压之间的电压偏移。在US2007/211006、US2008/198122、US2009/040412和WO2005/020199中描述了其他系统。

可以在WO2011/064578和WO2005/020199中找到背景现有技术。

先前在WO2011/064578中已经描述了用于补偿栅极回扫脉冲的技术，根据正栅极电压的幅度与负栅极电压的幅度之间的差值将公共电极上的公共电压值偏移了偏移值。

现在描述用于补偿栅极回扫脉冲的改进技术。

发明内容

先前已经描述了一种补偿电光显示器中的栅极回扫脉冲的方法，该显示器包括：电光显示介质，具有多个像素并且安装在背板上，所述背板承载针对所述多个像素的多个像素驱动电路，每个所述像素驱动电路包括具有漏极、源极和栅极连接的晶体管，所述漏极和源极连接之一电耦接至相应像素的像素电极，所述栅极电极电耦接至所述电光显示器的栅极驱动线，所述像素驱动电路还具有公共电极，耦接所述公共电极以提供针对所述多个像素的公共电极连接，其中，在使用中，在与所述公共像素电极上的公共电压有关的正栅极电压和与所述公共电极上的所述公共电压有关的负栅极电压之间控制所述栅极驱动线上的栅极电压，以控制所述电光显示器的像素所显示的信息，并且其中所述方法包括当驱动所述显示器时补偿栅极回扫脉冲，所述栅极回扫脉冲包括所述像素电极和所述公共电极上的电压改变，该电压改变由所述电光显示器中所述栅极驱动线和所述像素电极之间的电容性耦合产生，其中，所述补偿包括根据所述正栅极电压的幅度与所述负栅极电压的幅度之间的差值将所述公共电极上的所述公共电压值偏移了偏移值。

通常，当制造电光(具体地，电泳)显示器时，每个显示器具有不同的寄生电容量，并且通常在所采用的正和负栅极电压(因此在栅极电压摆动)中存在的变化。本发明人令人惊讶地确定显示器的数据连接和公共连接上施加的电压与在像素的像素电极和公共像素电极上实际出现的电压之间的移位或偏移随着栅极电压改变而变化，更具体地，随着采用的正和负栅极电压之间的差值而变化。在实施例中，显示器是单色显示器，正和负栅极/源极电压以及极端(最大/最小)值(像素电极在最大和最小值之间切换)广义地对应于“黑”和“白”像素值。然而，本领域技术人员应认识到在原理上本技术也可以应用于彩色电光显示器。

这里及以下描述的方法在柔性基板上的电光显示器/背板的情况下尤其有利，例如，塑料基板，例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂)或PEN(聚奈苯二甲酸乙二醇脂)的薄片。这是因为这些倾向于具有较大寄生电容量，并因此栅极电压摆动的相对大的一部分耦合至像素电容器。在玻璃基板上制造的有源矩阵显示器不会引起同样程度的问题。

优选地，在这里及以下描述的器件中，使用基于溶液的薄膜晶体管(TFT)来制造背板，优选地通过诸如直写印刷、激光消融或光刻等技术来图案化基于溶液的薄膜晶体管。其他细节可以在申请人早期的专利申请中找到，具体包括WO 01/47045、WO 2004/070466、WO01/47043、WO 2006/059162、WO 2006/056808、WO 2006/061658、WO 2006/106365(描述了四或五层像素结构)和WO2007/029028，其全部内容均通过引用合并于此。因此，TFT可以包括有机半导体材料，例如，溶液可处理的共轭聚合物或低聚物材料，并且显示器(更具体地，背板)的一些优选实现方式适用于溶液沉积，例如，包括溶液处理的聚合物和真空沉积的金属。

针对特定显示器的偏移值因显示器的不同而变化，并且显示器因此例如在制作时可以是利用偏移值一次编程的。例如可以通过执行电和/或光测试来手动执行该编程，以根据栅极电压摆动确定针对公共电极电压的最优值(在依赖于所观察的显示器视觉质量的简单方法中)。然而，这是耗时的。

因此在本方法的优选实现方式中，在显示器中构建电路，以根据栅极电压摆动自动调整偏移电压值(尽管在显示器中构建这样的电路不是必需的)。在该方法的实施例中，至数模转换器(DAC)的数字输入用于设置针对公共电压的值，至DAC的基准电压电平输入由差分放大器(其增益可以小于单位一)来控制，关于输入，差分放大器具有针对显示器的正和负栅极驱动电压。(备选地，数字输入可以用于设置公共电压电平的偏移值和基准输入)。

偏移电压值依赖于正栅极电压的幅度与负栅极电压的幅度之间的差值，但是在实施例中，正栅极电压与负栅极电压之间的一般差值(即，栅极电压摆动)可以用于控制DAC的基准电平。在实施例中，与公共电压的偏移值线性地依赖于正-负栅极电压摆动，更具体地与正-负栅极电压摆动成比例(其中，这些正和负栅极电压值定义基准电压值，典型地针对像素电极的最大和最小电压值)。比例常数根据显示器而变化，并且因此尽管该方法动态的地控制公共电压的值，但是该控制用于针对制造改变的控制，并且在实施例中不用于器件操作期间基于变化的正和负栅极电压值(这些通常由显示器的设计来固定)动态控制。(本领域技术人员应认识到尽管引用了正和负栅极电压值，这些值与公共电压的值有关并且依赖于地基准，但是可以认为负栅极电压为零电平，在这种情况下，公共电压在该(任意)零电压电平与正栅极电压之间，几乎在该(任意)零电压电平与正栅极电压的中间)。

还描述了一种使用如上所述的方法利用公共电压偏移值编程的电光显示器和/或包括这种显示器的电子文档读取设备。

还描述了一种电光显示器，该显示器包括：电光显示介质，具有多个像素并且安装在背板上，所述背板承载针对所述多个像素的多个像素驱动电路，每个所述像素驱动电路包括具有漏极、源极和栅极连接的晶体管，所述漏极和源极连接之一电耦接至相应像素的像素电极，所述栅极电极电耦接至所述电光显示器的栅极驱动线，所述像素驱动电路还具有公共电极，耦接所述公共电极以提供针对所述多个像素的公共电极连接，其中，在使用中，在与所述公共像素电极上的公共电压有关的正栅极电压和与所述公共电极上的所述公共电压有关的负栅极电压之间控制所述栅极驱动线上的栅极电压，以控制所述电光显示器的像素所显示的信息，所述显示器还包括：栅极回扫脉冲补偿电力域，用于在驱动所述显示器时补偿栅极回扫脉冲，所述栅极回扫脉冲包括所述像素电极和所述公共电极上的电压改变，该电压改变由所述电光显示器中所述栅极驱动线和所述像素电极之间的电容性耦合产生，其中，所述补偿电路配置为根据所述正栅极电压的幅度与所述负栅极电压的幅度之间的差值将所述公共电极上的所述公共电压值偏移了偏移值。

优选地，在这里及稍后描述的器件中，电光显示器是柔性显示器，例如具有塑料基板，在实施例并入了电泳显示介质。

通常，所述显示器(具有驱动器)包括第一和第二代栅极电压源，以提供正和负栅极电压；这些电压源简单地可以是针对显示器的电源线，但是优选地包括正和负偏置电压产生器。栅极回扫脉冲补偿电路可以包括差分放大器。在实施例中，该差分放大器具有：小于单位一的增益；耦接至正栅极电压源的第一输入和耦接至负栅极电压源的第二输入；以及输出，耦接用于驱动针对DAC的基准输入、针对DAC的数字输入，该数字输入与基准电平输入相结合来确定公共电压。备选地(但不是优选地)，差分放大器的输出可以用于确定针对DAC的数字输入，并且针对DAC的基准输入可以具备(固定)基准值来经由DAC的输出控制公共电压电平。本领域技术人员应认识到，原则上DAC的数字输入和基准电平输入中的任一个输入可以用于确定公共电压的“基本”值，针对DAC的另一输入可以用于控制与该公共电压的偏移。

本文描述的显示器和方法在电子文档读取设备中尤其有利。

改进的技术

现在描述某些改进的技术，用于设置公共像素电极(VCOM)电源电压，并且具体地通过跟踪例如由于老化和/或温度改变而引起的显示回扫脉冲电压的漂移来保持精确设置。

根据本发明，因此提出了一种显示系统，包括与显示驱动器耦接的电光显示器，电光显示器包括各自具有由像素驱动电路驱动的像素驱动电极的多个像素，所述多个像素共享公共像素电极，所述像素驱动电路包括用于选择像素的像素选择线、用于接收像素数据来驱动像素的像素数据线、以及耦接至所述像素驱动电极来利用依赖于所述像素数据的信号来驱动所述像素驱动电极的像素驱动线。感生电压包括通过改变所述像素选择线上的电压在所述像素驱动电极上感生的电压，所述显示驱动器包括感生电压补偿电路，该感生电压补偿电路包括：用于测量对所述公共像素电极施加的电压的系统；以及以下系统之一或二者：用于测量所述像素选择线上的电压摆动的系统，以及用于测量由于在所述像素驱动电极上感生的电压而引起的所述公共像素电极上的电压改变的系统；以及用于响应于所述测量的施加电压和所述测量的电压摆动和所述测量的电压改变之一或二者的组合来对所述公共像素电极施加电压从而补偿所述感生电压的系统。

这种布置实现了有效地实现了要对感生电压(栅极回扫脉冲)补偿系统施加的两种不同类型的闭合回路反馈之一或二者，这两种不同类型的闭合回路反馈是在产生回扫脉冲补偿电压的电路周围施加回路，或者除了该电路以外在显示器周围或者在显示器和该电路二者周围施加回路。在后一种情况下，例如，可以首先施加电压补偿电路周围的闭合回路以校正该电路中的增益和偏移误差，并且然后可以采用包括显示器的闭合回路来在显示器使用期限期间和/或随着温度变化来跟踪显示寄生电容量的漂移。

本领域技术人员应认识到，感生电压通常是由导电元件之间耦合的电容感生的电压。因此，如本文所使用的，感生电压通常是由导电元件上的电荷感生的电压。

在实施例中，显示驱动器中的非易失性存储器存储显示补偿数据，显示补偿数据定义了像素选择线上的电压摆动与像素驱动电极上的感生电压之间的关系。显示补偿数据有效地存储参数“k”(稍后参考)的值，尽管实际上存储的值可以表示该参数缩放和/或偏移的值。然而，显示驱动器可以配置为调整对公共像素电极施加的电压，以使测量的施加电压逼近根据该显示补偿数据和像素选择线上测量的(栅极)电压摆动计算的栅极回扫脉冲补偿电压。

本领域技术人员应认识到在一些优选实施例中，通过测量最大和最小施加(栅极)电压之间的差值，而不是测量摆动(即，改变)本身来测量电压摆动。

在优选实现方式中，可以在程序代码控制下，通过显示驱动器(更具体地通过显示驱动器的处理器)来执行测量和调整。然而，本领域技术人员应当认识到在其他备选实施例中，可以针对该目的采用专用硬件(模拟和/或数字)。通常，本文描述的技术可以通过硬件、软件或二者的组合来实现。

在一些优选实现方式中，用于测量对公共像素电极施加的电压和像素选择线上的电压摆动的系统包括模数转换器，该转换器具有在依赖于电压摆动的电压与依赖于对公共像素电极施加的电压的电压之间切换模拟输入。例如，可以从差分放大器的输出导出依赖于电压摆动的电压，差分放大器在向像素写入数据时对施加于像素选择线的正和负(栅极)电压之间的差值进行放大，优选地利用小于单位一的增益缩放(使得电压在针对ADC输入的合理范围内)来缩放该差值。类似地，公共像素电极电压(VCOM)可以在输入到ADC之前被分压器(例如，比率10：1)缩小。使用具有开关前端的公共模数转换器(ADC)具有使用公共“伏特计”用于测量的优点，因此减少了潜在的误差源。如稍后详细说明的，甚至较小的误差可以产生明显差异。

在一些优选实施例中，该系统还配置为测量由于像素驱动电极上感生的电压而引起的公共像素电极上的电压改变，有效地直接测量栅极回扫脉冲电压。该显示驱动器(处理器)然后可以调整对公共像素电极施加的电压，以基本上正好补偿上述。尽管理论上上述方法较简单，但是实际上难以使该方法顺序执行。

因此，在该系统的优选实施例中，显示器的公共像素电极配备公共像素电极开关，公共像素电极开关在其中利用补偿电压驱动公共像素电极的第一设置与其中公共像素电极与电压驱动断开并且与感生(回扫脉冲)电压测量系统连接的第二设置之间切换。优选地，公共像素电极开关具有第三设置，在第三设置中，公共像素电极“截止”，即，与该电极的连接在高阻抗状态下，使得公共像素电极基本上与显示驱动电路断开。这样，公共像素电极可以在没有被驱动或测量时断开，以通过去除放电路径来减少“意外”放电。在优选实施例中，用于测量感生(回扫脉冲)电压的系统包括与ADC的模拟输入连接的开关或复用器的第三设置，使得该(同一)ADC可以用于测量公共像素电极上感生的电压。然而，优选地，在公共像素电极(更具体地，公共像素电极开关)与ADC输入(更具体地，ADC输入开关(复用器))之间引入极高输入阻抗缓冲器。在一些优选实施例中，该缓冲器(可以或者可以不具有单位增益)具有大于10MΩ的输入阻抗，例如，大约100MΩ；该缓冲器可以使用作为电压跟随器连接的运算放大器来实现。

在一些优选实施例中，对公共像素电极施加电压的系统包括模数转换器，模数转换器配置为将像素选择线上的电压摆动缩放版本与指示施加于公共像素电极的电压的信号或值相乘，施加该电压摆动缩放的电压。常规地，对DAC的基准输入施加(缩放的)电压摆动信号，并且对DAC的数字输入施加要施加的电压的数字值，尽管本领域技术人员应认识到针对DAC的数字输入和基准输入的角色可以交换。在实施例中，将与栅极电压摆动成比例的信号与DAC输出相加，以将DAC输出电压偏移该电压摆动的缩放版本。这有助于在期望的一般范围内实现更精确地施加电压控制。

在显示系统的一些优选实施例中，使用溶液沉积技术在柔性基板(具体地，塑料背板)上制造像素驱动电路，并且电光显示器是电泳显示器。有利地，这样的显示系统可以并入电子文档读取设备中。

在备选优选实施例中，ADC配置为用作伏特计，来测量可以对公共像素电极施加的电压。该系统配置为确定针对公共像素电极的理想操作电压，该理想操作电压依赖于DAC的基准电压输入、电压偏移(ADC所测量的对公共像素电极施加的最小电压)以及电压跨度(根据ADC所测量的对公共像素电极施加的最大电压与最小电压之间的差来确定)的组合。该系统配置为响应于确定的理想操作电压来确定对公共像素电极施加的电压的校正。

广义而言，该系统的设置公共像素电极的电压的优点在于，该系统不需要获知任何反馈电阻值，并因此不需要知道差分放大器电压增益的值(如上所述)。这使得该系统能够利用电阻器和放大器电压的任何实际值来设置VCOM。

理想操作电压根据DAC的基准电压输入与电压跨度缩放的电压偏移之间的差值来确定。

在本实施例中，显示系统配置为确定DAC的数字输入，并且响应于针对公共像素电极的理想操作电压和DAC的最大数字输入值来设定对公共像素电极施加的电压。

然而，由于在系统可以存在附加增益和偏移误差，因此，期望确定DAC的数字输入上的电压误差并且对该误差进行校正。在优选实施例中，显示系统可以执行以下过程，确定用户设置施加电压的DAC数字输入上的电压误差。该误差的根据DAC的最大数字输入值而变化，并且依赖于公共像素电极的理想操作电压、所测量的对公共像素电极施加的电压以及DAC电压跨度。

优选地，该系统实现了用于校正数字输入上的电压误差的误差校正过程。误差校正过程包括：确定电压误差，通过将确定的误差与数字输入相加来的调整数字输入值，并且重复该过程，直到该误差的绝对幅度小于DAC的分辨率为止。

可以在如下所述本发明方面的方法的实施例中采用类似的技术。因此，这些方法可以包括：通过确定ADC所测量的公共像素电极的理想操作电压来补偿与显示驱动器耦接的电光显示器中的感生电压，确定DAC的数字输入并设置对公共像素电极施加的电压，确定输入上的电压误差并实现误差校正过程，以校正数字输入上的电压误差，如上所述。

在第一相关方面中，提出了一种显示系统，包括与显示驱动器耦接的电光显示器，该电光显示器包括各自具有由像素驱动电路驱动的像素驱动电极的多个像素，所述多个像素共享公共像素电极，所述像素驱动电路包括用于选择像素的像素选择线、用于接收像素数据来驱动像素的像素数据线、以及耦接至所述像素驱动电极来利用依赖于所述像素数据的信号来驱动所述像素驱动电极的像素驱动线。感生电压包括通过改变所述像素选择线上的电压在所述像素驱动电极上感生的电压，所述显示驱动器包括感生电压补偿电路，该感生电压补偿电路包括：用于测量对所述公共像素电极施加的电压的系统；以及以下系统之一或二者：用于测量所述像素选择线上的电压摆动的系统，以及用于测量由于在所述像素驱动电极上感生的电压而引起的所述公共像素电极上的电压改变的系统；以及用于响应于所述测量的施加电压和所述测量的电压摆动和所述测量的电压改变之一或二者的组合来对所述公共像素电极施加电压从而补偿所述感生电压的系统。

同样，方法的优选实施例应用于其上通过溶液沉积技术制造的(有机)薄膜晶体管的塑料背板上的电泳显示器。

广义而言，显示器的特征在于在制造时提供显示器补偿数据，该显示器补偿数据表示像素驱动电路的内部寄生电容量，更具体地表示像素选择线与像素驱动线之间的耦合程度。这继而定义了要对公共像素电极施加的补偿电压。然而，电压补偿驱动电路通常呈现增益和偏移冗余，并且这些尤其对于电泳显示器而言出现问题，由于这些电泳显示器具有内置存储器，使得随时间的较小偏移电压可以引起显示器的一般漂移，例如，朝向黑或白的漂移。在电路的上下文中应用该方法，在电路中像素选择线上的实际电压摆动(正和负栅极驱动电压之间的差值)与显示器内表征内部寄生电容量的缩放参数(k)结合使用，以确定要对公共像素电极施加的(回扫脉冲)补偿电压。因此，方法的实施例知道期望的补偿电压和表征参数k(在制造时确定的)，并且确定像素选择电压摆动以及实际施加的补偿电压，使得可以将实际施加的补偿电压调整为与期望的补偿电压相匹配。

更具体地，在实施例中，根据正和负像素选择(栅极)电压源线之间的差值来确定像素选择线上的电压摆动的，并且该电压摆动的缩放版本用作数模转换器(DAC)的基准信号电平输入。可以根据该测量的电压摆动和存储的参数k的来计算针对期望补偿电压的初始值，并且可以对DAC的数字输入施加该数字值并且进行调整(迭代地)，以实德队实际补偿电压更近似期望补偿电压。在误差小于DAC分辨率之前，迭代过程可以继续。这样，可以高效地去除电压补偿驱动电路中的增益和偏移变化。

如上所述，一些实施例将与确定的电压摆动成比例的DAC模拟输入与电压偏移相加，以提供更精确的控制。在实施例中，方便地这可以通过例如使用电阻加法器按比例地将DAC的基准信号(电压)输入与DAC的模拟输出相加来实现。

在第二相关方面中，本发明提出了一种补偿电光显示器中的感生电压的方法，电光显示器耦接至显示驱动器，所述电光显示器具有各自具有由像素驱动电路驱动的像素驱动电极的多个像素，所述多个像素共享公共像素电极，所述像素驱动电路包括用于选择像素的像素选择线、用于接收像素数据来驱动像素的像素数据线、以及耦接至所述像素驱动电极来利用依赖于所述像素数据的信号来驱动所述像素驱动电极的像素驱动线，感生电压包括通过改变所述像素选择线上的电压在所述像素驱动电极上感生的电压，所述方法包括：将基准像素数据写入所述像素；测量由于在所述像素驱动电极上感生的电压而引起的所述公共像素电极上的电压(更具体地，电压改变)；响应于所述测量的电压改变调整与所述公共像素电极耦接的电压补偿驱动电路，以对所述公共像素电极施加补偿电压，从而补偿所述测量的电压改变。

广义而言，该方法采用包括显示器本身的控制回路。在实施例中，基准像素数据值定义像素驱动电极上的零值信号，更具体是零电压状态。对于电泳显示器而言，这对应于不改变显示器的(黑/白)状态。在实施例中，将多个这样的“空”像素值写入像素，作为一组空帧的一部分。然后可以根据该过程来确定平均感生电压，并且可以控制电压补偿驱动电路，使得对公共像素电极施加的补偿电压基本上正好与测量的(平均)感生电压值相匹配。

这种校准过程可以间隔地(例如，每周)执行，或者响应于环境改变(例如，(大于阈值的)温度改变)和/或响应于系统的操作参数改变，例如，电源电压改变。在温度的情况下，可以将温度传感器并入显示系统或产品(例如，电子文档读取设备)中，并且在实施例中，可以存储一组不同的显示补偿数据(k数据)，一个补偿数据针对不同温度范围中的每一个。

当测量在公共像素电极上感生的电压时，优选地，如上所述采用极高阻抗缓冲器。优选地，用于测量公共像素电极上的电压改变(栅极回扫脉冲)的电路与用于测量电压补偿驱动电路的输出电压的电路共享，以提高精度，即，对于这二者使用相同“伏特计”。因此，在实施例中，采用公共ADC。优选地，公共像素电极耦接至具有三个设置的开关，一个设置将公共像素电极与电压补偿驱动电路连接，一个设置将公共像素电极与测量电路(更具体地，高输入阻抗缓冲器)相连，并且一个设置中基本上断开公共像素电极以减小电荷泄露。

本领域技术人员应认识到以上描述中的开关通常是指例如使用MOSFET器件实现的可控电子开关。

同样，这些技术对于“塑料电子”背板(其中，寄生电容耦接可以较高，例如，在公共像素电极上感生10伏特量级的电压)上的电泳显示器(其中，较小电压误差随时间具有累积效应)特别有利。

附图说明

现在参照附图仅通过示例进一步描述本发明的这些和其他方面，在附图中：

图1a至1d分别示出了显示器的一部分的第一和第二正交侧视图、图1a和1b的布置的顶视图以及针对图1a至1c的步骤的电路图，第一和第二正交侧视图示出了包括多层晶体管结构和像素电容器的第一示例有源矩阵像素驱动结构。

图2a和2b分别示出了有源矩阵背板的垂直截面图(沿交错线)和自上观看的图2a的结构，有源矩阵背板的垂直截面图示出了包括多层晶体管结构和像素电容器的第二示例有源矩阵像素驱动电路，具有用于减小回扫脉冲的偏离顶像素电极配置；

图3示出了包括栅极回扫脉冲控制系统的电子文档读取器的框图；

图4示出了包括自动栅极回扫脉冲控制电路的电子文档读取器的框图；

图5示出了结合电泳显示器的像素的柔性塑料背板上的像素驱动电路的另一示例；

图6示出了根据本发明示例实施例的栅极回扫脉冲电泳补偿系统；以及

图7示出了图4的电子文档读取器的一部分，包括配置为根据本发明实施例实现栅极回扫电压补偿过程的感生电压补偿电路。

具体实施方式

本文描述的技术简化了用于在尺寸不稳定的基板上制造功能多层器件(具体地在柔性塑料基板上制造电子显示器件)的方法。

其中像素电压或电流由一个或更多个薄膜场效应晶体管来控制的有源矩阵显示器主导了电子显示器设计。在顶栅极晶体管TFT(可以采用顶栅极或底栅极配置)栅极电极需要与半导体沟道交叠，并且栅极电极与源极和漏极电极之间的交叠区域分别确定了寄生栅极-源极和栅极-漏极交叠电容量C_gs和C_gd。这些电容量通常应当尽可能地小，以提高TFT的开关速度并且最小化不期望的电容耦合效应。在有源矩阵显示器中，C_gs尤其重要，这是因为其确定了沿栅极线和像素电极流动的信号之间的电容耦合。当切换栅极电压以在特定寻址(像素充电)循环的结束处截止TFT时，C_gs使像素上的电压倾向于跟随栅极电压的切换。这种所谓的回扫脉冲电压将像素电压从预期电压改变到已用数据线上的信号充电的像素的电压。这种寄生电容量问题在C_gs较大时变得显著，并且该问题由于柔性基板(例如，塑料基板)而变得尤其严重，这是因为塑料基板在收到机械应力或温度变化时呈现明显的尺寸改变，机械影像或温度变化均在任何制造过程期间发生。此外，通过与硅或玻璃上结构相比，塑料基板上的薄膜晶体管(TFT)倾向于在物理上较大并且因此呈现较大电容量。

像素电容器可以用于减少寄生交叠电容量的效应，这是因为像素电极的电容量越大，通过切换栅极电压在像素电极上感生的回扫脉冲电压越小。

显示器介质本身具有电容量，使得像素电容器可以包括像素电极(像素驱动TFT的源极或漏极电极)与像素电容器反电极之间的电容量，像素电容器反电极仅包括在显示器的(正)面(背板在显示器背面)上延伸的公共电极。因此，在实施例中，公共电极可以是显示器的观看表面侧上基本上透明的电极。

附加或备选地，可以通过将像素电极的一部分布置为与第n-1个栅极互连线的栅极电极交叠来并入像素电容器，第n-1栅极互连线在对第n行中的像素TFT寻址时处在地电势处。备选地，可以在栅极电平处定义分离的总线以与源极-漏极电平上的像素电极的像素电容器部分交叠。先前在WO 2006/059162中已经描述了如何定义像素电极的像素电容器部分的形状，使得像素电容器的值与栅极/总线的位置无关。尽管如此，但是上述技术有利于补偿回扫脉冲电压的效应。

在有源矩阵显示像素中，在每个像素电极与固定电势(Vcom)处的(公共)互连线之间形成像素电容器。互连线可以是在对主动矩阵的寻址期间保持在固定电势(通常，地电势)处的分离金属线，或者可以是在对第N栅极寻址线进行寻址时保持在固定电势处的第(N-1)或(N+1)邻近TFT栅极寻址线。这种配置是优选地，因为其不需要横跨显示器的第三组附加互连线，就好像存在分离总线的情况。

取自WO2004/070466的图1a至1d示出了其中对显示介质(例如，液晶或电子纸)进行电压控制的有源矩阵像素。图1a和1b是包括像素电容器的晶体管控制显示器件的正交侧视图。这具有基板101、半导体102(可以是连续层或者可以被图案化)，(在图1中，对半导体进行图案化，以便覆盖晶体管沟道)、数据线103、像素电极104、晶体管电介质105、栅极电极/栅极互连106和显示介质(例如液晶或电子纸)以及显示介质的反电极108。在这样的系统中，通过介质上的电场来确定显示介质的状态，该电场随着像素电极104与显示介质(COM)的公共或反电极108之间的电压差而变化。通过像素104与顶电极108之间的电压差来切换器件109的可切换区域。该区域确定器件的孔径比。图1c是器件的顶视图，并且示出了三个行中布置的六个晶体管和六个像素。

在有源矩阵阵列中，顺序地写入线。为了保持图像，写入一条线的电压应当在对其他线寻址期间保持相对恒定。特别地，这对于灰度级器件成立。在诸如液晶或电子纸等电压控制器件中，像素用作提供电荷储存器的平行极板电容器。通过包括储存电容器来扩增该电容量。储存电容器(C储存器，增强像素的储存容量)可以通过将像素与邻近晶体管的栅极线交叠而形成。图1示出了漏极电极是像素电极的情况，以及顶栅极器件的三个邻近像素N-1、N和N+1的示意图。栅极/栅极互连106延伸到邻近像素的交叠部分。电容器110在像素N与像素N-1的栅极之间形成。生成的储存电容器有助于像素在整个循环期间保持恒定电压。然而，在这种情况下，邻近栅极互连在下部漏极(像素)电极上的这种交叠导致器件的可切换区域109的减小，并且因此导致孔径比的减小。

图1d示出了该布置的电路图，其中，储存电容器C_storage在像素电极104与邻近晶体管的像素的栅极之间形成。该电容器用作电荷的存储器，并因此增强像素的图像保持能力。

像素电容器在与诸如电子纸等较薄显示介质结合使用时尤其重要，在较厚显示介质中，显示效果的厚度(例如电泳介质)导致显示元件本身较低的电容量。在这些显示器中，像素电容器占据像素的绝大部分，特别是回扫脉冲效应较大的部分。

在申请人的专利申请WO2006/106365中，公开了四或五层架构结构，其中，像素电容器可以由准连续的像素电容器的两个电极之一来形成。在这种情况下，像素电容量变得很大程度上对另一电极的具体位置不敏感。例如，这可以通过在像素电极后面延伸直公共电极(COM)线来实现，直公共电极线具有比像素间距小的给定线宽。通过在COM线与TFT层之间选择适当厚度的电解质，COM线与第一层中TFT的漏极电极的交叠对像素电容量的贡献可以较小，这导致显示阵列上不一致的像素电容量值，一致的像素电容量值对于灰度级显示器而言是重要的。

在申请人专利申请WO/2009/133388中，描述了偏移像素电极如何用于实现增加的存储电容量：在这种偏移配置中，沉积顶像素电极以与一个器件的第一电容器极板(COM电极)交叠并且还与邻近器件的栅极电极交叠。

参照图2a，示出了这种有源矩阵背板结构的垂直截面图(沿着交错线)。在图2a中，基板1承载包括源极和漏极电极2、3的薄膜晶体管(TFT)器件、半导体材料的层4、栅极电介质5和栅极电极/互连6。COM电极7在与栅极电极6相同的层中形成。上部电介质8覆盖栅极和COM电极，并且顶像素电极12设置在通过过孔9与源极/漏极电极之一连接的电介质层8上。图2b示出了从上观看的结构，示出了对COM电极图案化，以为过孔9提供非导电切口。顶像素电极与第一器件(器件1)的COM电极(Cn)7和邻近器件(器件2)的栅极电极(Gn+1)13交叠。

从COM电极和漏极电极之间的交叠获得存储电容量C_storage。偏移顶像素电极的效果是增大由顶像素电极和COM电极之间的交叠以及顶像素电极和栅极(G_n-1)之间的交叠所引起的总存储电容量。栅极电极和漏极电极之间的寄生电容量保持不变，而顶像素电极和栅极电极之间的寄生电容量减小，并因此可以通过减小顶像素电介质厚度来增加存储电容量(C_storage)。这增加了总C_storage/C_Parasitic电容量比，因此增加了总像素电容量并且减小了回扫脉冲电压和变化。顶像素电极层可以用于最大化C_Storage，而不增加C_Parasitic。

接着参照图3，示出了包括第一示例栅极回扫脉冲电压调整系统1020的电子文档读取器1000的框图。

电子文档读取器1000包括与用户接口1004耦接的控制器1002，控制器1002包括处理器、工作存储器和程序存储器。控制器1002还通过显示接口1006耦接至有源矩阵背板和电泳显示器1007，以向显示器发送电子文档数据，并且可选地从显示器(其中，为显示器提供了触摸传感器)接收触敏数据。控制电子系统还包括非易失性存储器1008，例如，闪存，用于存储针对用于显示的一个或更多个文档的数据，并且可选地诸如用户书签位置等其他数据。提供外部有线或无线接口1010(例如，USB和/或Bluetooth^TM)来与诸如膝上型计算机1014、PDA或移动或‘智能’电话等计算机接口连接，从而接收文档数据，可选地提供诸如用户书签数据等数据。可再充电电池1012或其他可再充电电源与同于在充电的接口1010连接，并且向控制电子系统和显示器提供电源。

显示/接口系统1018(由闭合的虚线示出)的电源包括正和负栅极电压源Vg POS、Vg NEG，以及公共电压源Vcom。在图3中，通过相应的栅极电压源1022、1024提供Vg POS和Vg NEG。在实施例中，VgPOS和Vg NEG之间的差值Vgswing可以相对较大，例如，～70伏特。栅极回扫脉冲电压调整系统1020包括具有用于驱动缓冲器1028的输出的数模转换器(DAC)1026，缓冲器1028继而向显示/接口系统1018提供电压Vcom。DAC1026具有例如来自控制器1002的数字输入1026b以及基准输入1026a，并且配置为产生输出电压，输出电压依赖于基准输入1026a上的信号电平(电压)缩放的数字输入值。

数字输入可以由控制器1002设置为近似正确的值，并且然后通过调整基准输入1026a上的电压(或电流)来调整。在一些实施例中，可以计算该调整(如下所述)，或者备选地，可以通过调整数字输入值和基准电平之一或二者在(显示器或电子阅读器的)制造时设置该调整，以优化显示器的视觉显现，或者使测量的栅极回扫脉冲电压最小化(或无效)。在实施例中，按照这种方式确定的数字输入和/或基准输入的值可以存储在非易失性存储器1008中。在示例实施例中，DAC基准电平是～1伏特，Vcom的值是～10.5伏特。

图4示出了包括自动栅极回扫脉冲控制电路1050的电子文档读取器1100的框图(与图3的元件类似的元件由类似的附图标记指示)。

在图4中，栅极回扫脉冲控制电路1050用于通过定义该公共电压与正和负栅极电压之间的关系来自动调整显示器的像素电容器的反电极上的电压。公共电压的“误差”定义为正和负栅极偏置电压的函数，在实施例中，定义为与这两个电压之间的差值成比例。因此在实施例中，通过下式来确定回扫脉冲电压V_kb，并从而确定公共电压Vcom：

V_kb＝Vcom＝K x(|VgPOS|-|VgNEG|)

其中，K是比例常数。(在以上方程中不包括沟道电荷对V_kb的贡献)。利用1伏特的基准电平以及1伏特量级的正和负栅极电压之间的差值(可以随着70伏特的栅极电压摆动而出现)，对基准电压的调整可以是1/70伏特量级。(然而，应当注意比例常数K是显示器的参数并且不依赖于栅极摆动)。在回扫脉冲控制电路1050中，差分或误差放大器1052从正和负栅极电压源接收输入，并且向数模转换器1054提供基准电平输出1054a。DAC1054具有例如来自控制器1002的数字输入1054b，以设置Vcom的近似正确的值，并且然后通过输入至DAC1054的基准电平的控制(用作乘法器的形式)来自动调整该值，使得Vcom的值随着栅极电压摆动略微改变。

DAC1054向放大器/驱动器1056提供电压输出，放大器/驱动器1056向显示/接口系统1018提供针对Vcom连接的电压输出。这样，通过根据显示器的开和关像素状态之间的差值来校正公共电压，公共电压可以自动补偿由显示/接口系统1018内的寄生电容量引起的回扫脉冲。本领域技术人员应认识到该方法可以与用于驱动电泳显示器(通常提供正和负以及栅极偏置电压作为一个或更多个栅极驱动集成电路的电源)的一系列(列)驱动芯片一同使用。

改进的技术

现在参照图5，图5结合电泳显示器的像素550示出了使用溶液沉积技术在柔性塑料背板上制造像素驱动电路500的另一示例。在图5中虚线的右部分构成电泳显示器，虚线的左部分构成了有源矩阵背板；电泳显示器和有源矩阵背板一起夹在中间以形成有源矩阵显示器。

图5的像素驱动电路包括薄膜晶体管502，薄膜晶体管502的栅极连接与显示器的像素选择线连接。当像素数据(VDAT)线506上的激活电压与存储电容器Cs508的一个极板耦接时，其另一个极板与背板公共连接510连接。晶体管502和存储电容器508之间的结合还提供与电泳显示器像素550连接的像素驱动线512。像素550可以修改为与较小电容器(例如，小于1pF)并联的高值电阻器，例如，800MΩ的量级。电泳显示器像素的第二连接与公共或顶像素电极TPCOM552连接。

在操作中，当激活像素选择线504时，线506上的电压施加在像素驱动线512与TPCOM552之间，并且还存储在电容器508上。线506的典型电压范围在-16伏特(白)与+16伏特(黑)之间。图5示出了像素选择线上在+28伏特和-42伏特之间的示例栅极驱动波形，即，近似70伏特摆动。当栅极电压从其负值返回到的其正值时，取消选择晶体管502，电容器514所示的寄生电容量将该电压按比例地耦接到像素驱动线512。对于塑料极板上的有机/溶液沉积的器件，寄生电容量相对较大，并且可以将10伏特量级的电压耦接至像素驱动线。这是绝大比例部分的白-黑电压范围。

当驱动电泳显示器像素时，由于这种显示器的相对慢的响应，可能每20-30ms写入单个像素，以保持对像素的驱动。在实际器件中，由于TPCOM面552与栅极电压电源之一或二者之间的电阻，存在某种泄露(在图5中没有示出这种泄露)。同样，通常，TPCOM面552至少间接耦接至背板510。

电泳显示器的相对慢更新速率间接引入其他困难：为了加速显示器更新，通常仅更新显示器的较小区域，这是由于通常(例如打字时)仅显示器的较小区域改变。用空帧(即，用户线506上的零伏特电压)写显示器的其余部分，对于电泳显示器零伏特电压对应于所显示“颜色”不改变。然而，如果像素实际经历的电压不为零，则存在朝向黑或白的逐步漂移。这种漂移的可见性对栅极回扫脉冲电压的补偿施加紧约束(tight constraint)，例如，对于大约10mV的栅极回扫脉冲电压而言，补偿优选地应当精确到超过50mV。参照图4的电路，特别对于放大器/驱动器1506，在实施例中上述应当具有10倍增益。因此，该部件中2-3mV输入偏移误差可以有效地用尽系统的所有误差冗余，而无需考虑其他误差源，例如，定义该放大器的增益的反馈电阻器值的误差。因此可以认识到，由于电泳显示器和塑料背板的特殊要求，对电压补偿驱动电路存在非常严格的要求。这些问题由于显示器的特性而加剧，并且驱动电路的性能还取决于温度、老化、湿度等。

首先在实施例中通过创建定义了正和负栅极驱动电压和测量的回扫脉冲电压的每个单独显示器的数据文件来表征显示器(在制造显示器的情况下)，根据正和负栅极驱动电压和测量的回扫脉冲电压来计算上述参数K(用回扫脉冲电压除以栅极电压摆动)。然后，获知例如电子阅读设备中显示器/驱动器组合的实际器件应用中的栅极电压摆动，使用参数K来计算理想栅极回扫脉冲补偿电压，并且理想栅极回扫脉冲补偿电压用户确定DAC1054的输入1054b单独数字输入值。

然而，实际上，由于偏移、增益、部件值等的上述误差，实际施加的补偿电压与期望的补偿电压不同。因此，在描述的系统实施例中，对实际施加的补偿电压进行测量，并且用于调整线1054b上的数字值，使得实际施加的电压与已经计算的期望电压基本上匹配(优选地，匹配到DAC分辨率内)。优选地，使用相同模数转换器、使用复用的输入来测量栅极电压摆动和所施加的补偿电压，这是因为较小误差同样可以以其他方式出现，在所描述的系统上下文中这可以引起视觉伪像。

现在更具体地描述显示器参数和系统电压之间的方程和关系，以实现显示顶面COM电源电压(即，针对公共像素电极522的电源电压)的精确设置。

具体地，参照图6，图6示出了根据本发明一个实施例的栅极回扫脉冲电压补偿系统600。在图6中，与前述的元件类似的元件由类似的附图标记指示。因此，为了方便起见，差分放大器1052具有近似1/73的增益，以将所测量的栅极电压摆动减小到近似1伏特。类似地，放大器1056具有近似14的增益，因此电路包括10：1衰减器602，再次使栅极电压摆动降低到1伏特量级的电压。

图6的步骤中的附加部件包括具有开关606的模数转换器(ADC)604，开关606与模数转换器(ADC)604的模拟输入连接，以选择性地测量线1054a上的基准电压或经由衰减器602对公共像素电极实际施加的栅极回扫脉冲补偿电压。(本领域技术人员应认识到开关606的设置在1002的控制下，尽管这一点在图6中未明确示出)因此，图6的布置能够测量栅极电压摆动和实际施加的栅极回扫脉冲补偿电压。图6电路的另一改进在于包括求和器608，以将线1054a上的基准电压与DAC1054的模拟输出相加，求和器608包括电阻器R1和R2。这高效地按比例增加了DAC1054的输出，使得DAC可以具有缩小的范围/分辨率。例如，回扫补偿电压的期望范围可以在6伏特与14伏特之间，即8伏特附近，并且这可以通过8比特DAC来提供以达到大约0.5％的精度(1/255)。这获得针对稍后给出的DAC_COUNT的方程中0.75的常数项。

栅极回扫脉冲电压补偿过程

描述两个过程。第一过程将来自显示器制造商的Vkb(回扫脉冲电压)值与显示驱动器(具体地，在被安装在诸如电子文档读取设备等产品中时)的HV(高电压、栅极驱动)电源相匹配。第二过程从显示器读回Vkb测量，并且设置匹配的VCOM电源。

首先在工厂测量显示器Vkb。这在受控环境下进行。然而，在产品经受许多不同环境条件(温度、湿度、老化、用途等)的现实世界中，显示器和控制电子系统特性发生改变。

过程1

第一过程使用VGswing与Vkb之间的关系来设置VCOM。使用上述跟踪机制，使得VCOM跟踪VGswing，但是在这种改进中，设置VCOM的值通过以下操作开始：针对偏移和增益误差表征VCOM的电源控制DAC。

针对VCOM电源增益和偏移误差消除的过程概括如下：

1.测量来自VGswing跟踪电路的输出，以给出DAC Vref。这在VGswing为70V时为1V，但是如果在VGPOS和VGNEG的电源中存在误差，该值不同。

2.将测量ADC的输入切换到来自VCOM电源的输出。取利用DAC的读数。

3.如果VCOM电源没有增益或偏移误差，则步骤2中的度量应当等于与VCOM放大器的理想增益和DAC计数相乘的DAC Vref。通过将VCOM的理想值与步骤2中所测量的值相比较，控制器1002上的软件重复调整DAC计数，直到VCOM的测量值对于测量的DAC Vref值是正确的为止。示出了(参见下文)例如在所描述的VCOM电源电路中使用的部件值，通过下式DAC计数与显示器的“k”参数和DAC最大计数有关：

DAC_COUNT＝INT(DAC_MAX(k×8.7152-0.75))

栅极回扫脉冲电压补偿方程

如上所述，顶面COM电源的目的在于消除优于通过存在的寄生电容量(栅极-漏极)和其他机构的TFT栅极信号耦合在显示像素电极中感生的电荷效应，即“回扫脉冲”。顶面COM电源需要源和宿电流，并且使用其输出理想地被设置为等于显示器回扫脉冲电压的电压的放大器来实现。

这里采用如下符号：

VTP_COM：显示器顶面COM电源电压

VGPOS：显示器栅极电源正电压

VGNEG：显示器栅极电源负电压

VDAC：顶面电压D-A转换器输出电压。至顶面COM放大器的输入。

DAC_VREF：顶面D-A转换器基准电压

DAC_COUNT：针对DAC的数字输入设置

DAC_MAX：DAC的最大输入计数

ACOM：顶面COM放大器电压增益

Vkb：显示回扫脉冲电压

k：显示回扫脉冲电压比，Vkb与(VGPOS-VGNEG)的比值

VGSWING：显示器栅极信号电压摆动，等于(VGPOS-VGNEG)

将VTP_COM与VGSWING相关的方程的一般形式是：

${\mathrm{VTP}}_{\mathrm{COM}}=\frac{\mathrm{VGSWING}}{c}(m+A)$

其中，m随以下而变化：

·DAC_COUNT/DAC_MAX

·COM放大器增益，ACOM

·显示器回扫脉冲比，k

·c是用于DAC基准电压的栅极摆动的一部分。

A从以下导出：

·COM放大器增益，ACOM

项A提供VGSWING相关偏移，减小了DAC所需的跨度并且提高设置分辨率。

回扫脉冲比

对于每个显示器，使用测量的Vkb、VGPOS和VGNEG值在制造PA136671A

期间计算回扫脉冲比。回扫脉冲比定义如下：

$k=\frac{\mathrm{Vkb}}{\mathrm{VGPOS}-\mathrm{VGNEG}}---\left(1\right)$

$k=\frac{\mathrm{Vkb}}{\mathrm{VGSWING}}---\left(2\right)$

对于显示器，k落在0.12到0.19的范围内。

对于正确的显示操作，应当将顶面COM电压设置为等于Vkb。在生产电子系统中，VGPOS和VGNEG通常逐单元地变化，从而使用回扫脉冲比能够基于每个单元来设置正确的顶面COM电压。顶面COM电压设置软件可以使用该值来修改DAC_COUNT，以解决Vkb的显示器到显示器的变化。

VGSWING和DAC_VREF

在系统的实施例中，测量VGSWING，并且结果用于提供DAC的基准电压。VGSWING典型地具有70V量级。为了实现可用作DAC基准的电压，将VGSWING衰减72.89倍。因此DAC基准电压由下式给出：

${\mathrm{DAC}}_{\mathrm{VREF}}=\frac{\mathrm{VGSWING}}{72.89}---\left(3\right)$

VTP_COM

顶面COM放大器输出具有添加到DAC控制的可变元件的偏移。该偏移减小了DAC的所需跨度，并且提高了设置分辨率。对于VTP_COM对VGSWING跟踪要求的正确操作，偏移应当跟踪VGSWING。

对于理想操作，显示器顶面COM电压应当设置为等于回扫脉冲电压：

VTP_COM＝Vkb   (4)

在示例实现方式中，需要VTP_COM最小值＝6V，并且最大值＝14V。调整跨度因此为8V。Vgswing相关偏移由R2提供，并且DAC计数相关部分由R1提供。R2与R1的比值是VTP_COM跨度与VTP_COM跨度偏移的比值，即

R2/R1＝8/6＝4/3

当DAC_COUNT最大时，需要VTP_COM为14V。对于VGSWING＝70V，R1和R2的求和节点处的电压应是

在该示例中，所需ACOM因此为14/0.96＝14.58

针对VTP_COM的方程因此是：

${\mathrm{VTP}}_{\mathrm{COM}}=\frac{\mathrm{VGSWING}}{72.89}\×\mathrm{ACOM}\×((\frac{{\mathrm{DAC}}_{\mathrm{COUNT}}}{{\mathrm{DAC}}_{\mathrm{MAX}}}\×\frac{4}{7})+\frac{3}{7})---\left(5\right)$

根据方程(2)从回扫脉冲比k获得DAC_COUNT

VTP_COM＝k×VGSWING   (7)

代入(6)并重新排列给出：

${\mathrm{DAC}}_{\mathrm{COUNT}}=\mathrm{INT}({\mathrm{MAX}}_{\mathrm{DAC}}\×\frac{7}{4}(\frac{{\mathrm{VTP}}_{\mathrm{COM}}\×72.89}{\mathrm{ACOM}\×\mathrm{VGSWING}}-\frac{3}{7}))---\left(8\right)$

插入ACOM的数值，并且用k代替VTP_COM/VGSWING：

${\mathrm{DAC}}_{\mathrm{COUNT}}=\mathrm{INT}({\mathrm{MAX}}_{\mathrm{DAC}}\×\frac{7}{4}(\frac{k\×72.89}{14.63}-\frac{3}{7}))---\left(9\right)$

取括号内的7/4，方程9还简化为：

DAC_COUNT＝INT(DAC_MAX(k×8.7152-0.75))   (10)

VTP_COM校准

在图6中，10：1衰减器和开关用于VTP_COM校准。目的在于基本上消除DAC和COM放大器偏移和增益误差的效应。该系统使用DAC作为伏特计来测量VTP_COM并且将VTP_COM与其理想值相比较，并且然后校正由于DAC和COM放大器而引起的任何误差。

VTP_COM校正过程

该实施例中示例VTP_COM校准过程如下：

1)将顶面COM开关设置为断开

2)开启HV(高电压栅极电源)

3)设置ADC输入开关以测量DAC_VREF

4)使用根据方程10获得的DAC_COUNT值将VTP_COM设置为其正常值

5)经由ADC测量DAC_VREF

6)设置ADC输入开关以经由10.1：1衰减器测量VTP_COM

7)计算VTP_COM＝10x ADC测量值

8)将计算的VTP_COM值与根据下式获得的理想值相比较：

VTP_COM(ideal)=k×72.89×DAC_VREF

其中，DAC_VREF是步骤4中测量的值

9)计算DAC_COUNT所需的校正，使得VTP_COM变为等于VTP_COM(理想)

10)将DAC_COUNT设置为该值

11)存储DAC_COUNT的值

VTP_COM校准过程的增强允许利用R1和R2(并因此利用A和ACOM)的任何实际值的操作。增强的关键优点在于，控制器不再需要获知R1、R2、A和ACOM的值。

测量COM放大器输出的偏移(V_OFFSET)和跨度(V_SPAN)。

方程(10)然后成为：

VCOM_IDEAL＝(k×72.89×DAC_VREF-V_OFFSET)/V_SPAN

DAC_COUNT＝INT(MAX_DAC(VCOM_IDEAL))

其中，VCOM_IDEAL是公共像素电极的理想操作电压，如上所述，V_OFFSET是ADC所测量的可以对公共像素电极施加的最小电压(使得V_OFFSET＝VCOM_MEASURE(min))，并且V_SPAN是DAC所测量的可以对公共像素电极施加的最大和最小电压之间的差值(使得V_SPAN＝VCOM_MEASURE(max)-VCOM_MEASURE(min))。

以上方程用于计算初始DAC_COUNT。

实际上，由于系统增益和偏移误差，典型地需要针对DAC_COUNT的进一步校正。

该校正过程如下：

测量由于DAC_COUNT而获得的COM电压(VCOM_MEASURE)。

ERROR_PROPORTION＝(VCOM_IDEAL-VCOM_MEASURE)/V_SPAN

ERROR_DACCOUNT＝MAX_DAC(ERROR_PROPORTION)

DAC_COUNT＝DAC_COUNT+ERROR_DACCOUNT

该校正过程重复，直到ERROR_DACCOUNT的绝对幅度小于DAC的分辨率为止。

过程2

然后在显示器的使用期限期间使用第二过程，以跟踪“k”参数的漂移。为了实现这一点，在实施例中，控制器1002和关联硬件用于现场测量显示器的显示器回扫脉冲电压。VCOM校准过程的目的在于将VCOM设置为等于Vkb(测量的)。

在显示/驱动系统中采用闭合回路测量机制运行考虑环境条件的效应，在实施例中，可以为显示器设置理想VCOM电压的回路。因此可以保持显示器的最优性能和可靠性。

在一个实施例中，为了执行该第二VCOM校准过程，执行以下步骤：

1.向显示器写入空帧的X；例如，在一个实现方式中，X＝50。

2.在该时间期间，设置模拟开关以将VCOM从显示器连接到测量ADC的输入。(这将Vcom放大器与显示器断开)。

3.在ADC上获取多个读数并且对它们进行平均。这是Vkb测量值。

4.将模拟开关设置到VCOM电源的输出，并且取ADC上的读数。注意，这是步骤3中所使用的相同ADC，从而ADC中的任何误差对于两次测量而言相同，并且被消除。

5.一旦已经获取了读数，则调整VCOM DAC，使得VCOM具有与测量的Vkb相同的值。

第二过程可以在任何时间运行，例如，在给定时间已经过去和/或当系统检测到环境温度的显著改变时，因此保持VCOM的最优设置并且因此保持图像质量。

硬件实现方式

现在参照图7，这示出了图4的电子文档读取器的一部分，包括配置为根据本发明实施例实现上述第一和第二过程的感生电压补偿电路700。与上述元件类似的元件由类似的附图标记指示。

因此，参照图7，公共像素电极开关702具有三个状态，在第一状态中，连接放大器/驱动器1056的输出以驱动像素电极，在第二状态中，公共像素电极552与高阻抗缓冲器704的输入连接，在第三状态中，禁用开关702，使得开关702在高阻抗状态(如所示)下，因此高效地将公共像素电极552与电势泄露路径断开。

缓冲器704优选地具有100MΩ量级的输入阻抗，并且在实施例中，10：1衰减块706跟随缓冲器，以使测量电压(即，测量的栅极回扫脉冲电压)进入针对ADC604的输入的适合范围。例如，衰减器块706可以由高冗余匹配的电阻器(例如，0.01％冗余比)来实现。同样，如上所述，差分放大器1052可以具有近似1/73的增益，以在栅极摆动输入到ADC之前对其进行缩放。如上所述的ADC604具有由控制器1002控制的输入复用开关606，使得控制器1002可以测量栅极电压摆动、施加的栅极回扫补偿补偿电压、或实际感生的栅极回扫脉冲电压。在实施例中，开关上的可选另一输入708可以用于向ADC604提供高精度外部电压基准输入，以使得能够将测量与高精度外部电压基准输入相比较，以提高测量精度。例如，ADC604可以具有10个比特。

在操作中，图7的系统可以测量一秒(50帧，每帧20秒)量级的时段上的感生栅极回扫脉冲电压，以提高精度。如上所述，可选地，可以包括温度传感器，并且根据温度是否在一组温度范围之一中和/或遵循更大的阈值温度变化来实现上述校准过程中的任一个或二者。

如图7所示，在优选实施例中，单个ADC604用于测量栅极电压摆动、感生回扫脉冲电压和栅极回扫脉冲补偿电压增益，以提高精度。

上述技术的许多变型是可能的。例如，能够将显示器再划分成多个区域，并且例如，如果栅极-源极电容量和/或栅极回扫脉冲效果在显示区域上变化，则对显示器的不同区域分别施加上述技术。

毫无疑问，本领域技术人员能够想到许多其他有效的备选方式。应理解，本发明不限于所描述的实施例，并且涵盖对于本领域技术人员而言显而易见的落在所附权利要求的精神和范围内的修改。

Claims (38)

1.一种显示系统，包括：与显示驱动器耦接的电光显示器，电光显示器包括各自具有由像素驱动电路驱动的像素驱动电极的多个像素，所述多个像素共享公共像素电极，所述像素驱动电路包括用于选择像素的像素选择线、用于接收像素数据来驱动像素的像素数据线、以及耦接至所述像素驱动电极并利用依赖于所述像素数据的信号来驱动所述像素驱动电极的像素驱动线，感生电压包括由所述像素选择线上的变化电压在所述像素驱动电极上感生的电压，所述显示驱动器包括感生电压补偿电路，所述感生电压补偿电路包括：

用于测量对所述公共像素电极施加的电压的系统；以及

以下系统之一或二者：用于测量所述像素选择线上的电压摆动的系统，以及用于测量由于在所述像素驱动电极上感生的电压而引起的所述公共像素电极上的电压改变的系统；以及

用于响应于所述测量的施加电压与所述测量的电压摆动和所述测量的电压改变之一或二者的组合来对所述公共像素电极施加电压从而补偿所述感生电压的系统。

2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述对所述公共像素电极施加电压的系统包括：具有数字输入、基准电压输入和模拟电压输出的数模转换器，其中所述基准电压输入配置为接收依赖于所述像素选择线上的所述电压摆动的信号，其中，所述数字输入配置为接收要施加的电压的数字值，并且所述模拟输出提供依赖于所述电压摆动所缩放的所述数字值的电压。

3.根据权利要求2所述的显示系统，还包括：求和电路，具有与所述数模转换器的所述模拟输出和依赖于所述电压摆动的信号相耦接的输入，以及用于驱动所述公共像素电极的输出，使得将所述模数转换器的所述模拟输出偏移所述电压摆动的缩放版本。

4.根据权利要求1、2或3所述的显示系统，包括：用于测量所述像素选择线上的所述电压摆动的系统，以及存储显示补偿数据的非易失性存储器，所述显示补偿数据定义了所述像素选择线上的电压摆动与所述像素驱动电极上的所述感生电压之间的关系，其中，所述对所述公共像素电极施加电压的系统配置为调整对所述公共像素电极施加的所述电压，以使所述测量的施加电压朝向根据所述显示补偿数据和所述测量的电压摆动而确定的补偿电压。

5.根据权利要求4所述的显示系统，其中，用于测量对所述公共像素电极施加所述电压的系统和所述用于测量所述像素选择线上的所述电压摆动的系统包括模数转换器，该模数转换器具有与测量选择开关耦合的模拟输入，所述测量选择开关用于在依赖于所述电压摆动的电压和依赖于对所述公共像素电极施加的所述电压的电压之间切换所述模拟输入。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示系统，其中，所述模数转换器配置为用作用于测量对所述公共像素电极施加的所述电压的伏特计，其中，所述系统配置为根据以下各项的组合来确定所述公共像素电极的理想操作电压：

所述模数转换器的所述基准电压输入；

电压偏移，其中所述电压偏移是所述模数转换器所测量的对所述公共像素电极施加的最小电压；以及

电压跨度，其中，所述电压跨度是所述模数转换器所测量的对所述公共像素电极施加的最大电压与最小电压之间的差值；并且

其中，所述系统配置为响应于所述理想操作电压确定对所述公共像素电极施加的所述电压的校正。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示系统，配置为响应于针对所述公共像素电极的所述理想操作电压和所述数模转换器的最大数字输入值，确定所述模数转换器的所述数字输入并设置对所述公共像素电极施加的所述电压。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示系统，还配置为执行用于确定用于设置所述施加电压的所述数模转换器的所述数字输入上的电压误差，其中所述误差随所述数模转换器的所述最大数字输入值而变化，并且根据以下来确定：

所述公共像素电极的所述理想操作电压，

施加到所述公共像素电极的所述测量电压；以及

所述数模转换器的所述电压跨度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示系统，还配置为实现用于校正所述数字输入上的所述电压误差的误差校正过程，其中所述误差校正过程包括：

计算所述误差；

通过将所述误差与所述数字输入相加来调整所述数字输入值，并且

重复所述过程直到所述误差的绝对幅度小于所述数模转换器的分辨率为止。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的显示系统，包括：用于测量由于所述像素驱动电极上感生的所述电压而引起的所述公共像素电极上的所述电压改变的系统，其中所述用于对所述公共像素电极施加电压的系统配置为调整对所述公共像素电极施加的所述电压，以使所述测量的施加电压朝向由于所述像素驱动电极上感的所述电压而引起的所述公共像素电极上的所述电压改变。

11.根据权利要求10所述的显示系统，还包括：用于在第一驱动设置与第二测量设置之间切换所述公共像素电极的公共像素电极开关，在所述第一驱动设置中，连接所述对所述公共像素电极施加电压的系统以驱动所述公共像素电极，在所述第二测量设置中，所述公共像素电极与所述对所述公共像素电极施加电压的系统断开，并且连接至所述用于测量对所述公共像素电极施加的所述电压的系统。

12.根据权利要求11所述的显示系统，其中，所述公共像素电极开关具有第三关断设置，在所述第三关断设置中，所述公共像素电极基本上与所述显示驱动器断开。

13.根据从属于权利要求5时的权利要求11或12所述的显示系统，其中，所述测量选择开关还配置为当所述公共像素电极开关在所述第二测量设置中时将所述模拟输入切换到来自所述公共像素电极的信号。

14.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述电光显示器包括：在包括所述像素驱动电路的塑料背板上安装的电泳显示器。

15.一种补偿电光显示器中的感生电压的方法，所述电光显示器耦接至显示驱动器，所述电光显示器具有多个像素，所述多个像素各自具有由像素驱动电路驱动的像素驱动电极，所述多个像素共享公共像素电极，所述像素驱动电路包括用于选择像素的像素选择线、用于接收驱动像素的像素数据的像素数据线、以及耦接至所述像素驱动电极并利用依赖于所述像素数据的信号来驱动所述像素驱动电极的像素驱动线，所述感生电压包括由所述像素选择线上的变化电压在所述像素驱动电极上感生的电压，所述方法包括：

存储显示补偿数据，所述显示补偿数据定义了所述像素选择线上的电压摆动与所述像素驱动电极上的所述感生电压之间的关系；

确定所述显示驱动器施加的所述像素选择线上的电压摆动；

所述公共像素电极使用所述显示补偿数据和所述确定的电压摆动；

使用所述显示补偿数据和所述确定的电压摆动来确定要对所述公共像素电极施加的补偿电压；

控制与所述公共像素电极耦接的电压补偿驱动电路对所述公共像素电极施加所述确定的补偿电压的近似值，以补偿所述像素驱动电极上感生的所述电压；

测量所述电压补偿驱动电路对所述公共像素电极施加的电压；并且

调整所述电压补偿驱动电路的所述控制，以使所述测量的施加电压朝向所述确定的补偿电压。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电压补偿驱动电路的所述控制包括：使用所述电压补偿驱动电路，将来自于对要施加的所述补偿电压的所述确定的值与依赖于所述确定的电压摆动的值相乘。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述相乘包括：对数模转换器的数字输入施加所述值之一，并且对所述数模转换器的基准电压输入施加所述值中的另一个。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述电压补偿驱动电路的所述控制还包括：对所述数模转换器的模拟输出进行放大。

19.根据权利要求17或18所述的方法，还包括：将电压偏移与所述数模转换器的模拟输出相加，其中，所述电压偏移与所述确定的电压摆动成比例。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，包括：重复所述测量和调整，以迭代地朝向所述确定的补偿电压收敛。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其中，所述像素选择线上所述电压摆动的所述确定包括：测量所述像素选择线上的所述电压摆动。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述像素选择线上所述电压摆动的所述测量以及所述电压补偿驱动电路施加的所述电压的测量包括：使用相同测量电路的共享部分来进行测量。

23.根据权利要求15至22中任一项所述的方法，其中，所述感生电压包括：当取消选择所述像素选择线时通过所述像素驱动电极与所述像素选择线或与所述像素选择线连接的所述像素驱动电路的一部分之间的电容性耦合在所述像素驱动电极上感生的电压。

24.根据权利要求15至23中任一项所述的方法，其中，所述电压补偿驱动电路的所述控制的所述调整包括：调整通过将由所述显示补偿数据定义的在所述电压摆动与所述感生电压之间的缩放值乘以常数而计算的变量(DAC_COUNT)的值。

25.一种补偿电光显示器中的感生电压的方法，所述电光显示器耦接至显示驱动器，所述电光显示器具有多个像素，所述多个像素各自具有由像素驱动电路驱动的像素驱动电极，所述多个像素共享公共像素电极，所述像素驱动电路包括用于选择像素的像素选择线、用于接收驱动像素的像素数据的像素数据线、以及耦接至所述像素驱动电极并利用依赖于所述像素数据的信号来驱动所述像素驱动电极的像素驱动线，感生电压包括由所述像素选择线上的变化电压在所述像素驱动电极上感生的电压，所述方法包括：

将基准像素数据值写入所述像素；

测量由于在所述像素驱动电极上感生的电压而引起的所述公共像素电极上的电压改变；

响应于所述测量的电压改变调整与所述公共像素电极耦接的电压补偿驱动电路，以对所述公共像素电极施加补偿电压，从而补偿所述测量的电压改变。

26.根据权利要求25所述的方法，还包括：

控制所述电压补偿驱动电路对所述公共像素电极施加近似补偿电压；

测量所述近似补偿电压；并且

调整所述电压补偿驱动电路的所述控制，以使所述测量的近似补偿电压朝向所述公共像素电极上的所述测量的电压改变。

27.根据权利要求26所述的方法，还包括：确定所述显示驱动器施加的所述像素选择线上的电压摆动；

其中，所述电压补偿驱动电路的所述控制包括：将依赖于所述近似补偿电压的第一值与依赖于所述电压摆动的第二值相乘；

其中，所述相乘包括：对数模转换器的数字输入施加所述值之一，并且对所述数模转换器的基准电压输入施加所述值中的另一个；并且

其中，所述控制的所述调整包括调整所述第一值。

28.根据权利要求27所述的方法，还包括：将电压偏移与所述数模转换器的模拟输出相加，其中所述电压偏移与所述确定的电压摆动成比例。

29.根据权利要求26、27或28所述的方法，包括：

使用共享的测量电路测量所述近似补偿电压和所述公共像素电极上的所述电压改变；

在所述电压补偿驱动电路的输出与所述公共像素电极之间切换所述共享的测量电路的输入；并且

当所述共享的测量电路正测量所述公共像素电极上的所述电压改变时，将所述电压补偿驱动电路切换离开所述公共像素电极。

30.根据权利要求29所述的方法，还包括：当没有写入所述基准像素数据值或者测量所述公共像素电极上的所述电压改变时，将所述共像素电极切换到断开状态。

31.根据权利要求26至30中任一项所述的方法，还包括：

存储显示补偿数据，所述显示补偿数据定义所述像素选择线中的电压摆动与所述像素驱动电极上的所述感生电压之间的关系；

确定所述显示驱动器施加的所述像素选择线上的电压摆动；并且

使用所述显示补偿数据和所述确定的电压摆动来确定对所述公共像素电极施加的所述近似补偿电压。

32.根据权利要求31所述的方法，还包括：使用所述公共像素电极上所述测量的电压改变来更新所述存储的显示补偿数据。

33.根据权利要求25至32中任一项所述的方法，其中，所述基准像素数据值定义了所述像素驱动电极上的所述信号的零值。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述基准像素数据值的所述写入包括：向所述电光显示器写入多个空帧，在所述空帧中所述多个像素中的每一个具有所述基准像素数据值，以及其中，所述测量包括：针对所述空帧中的每一个进行所述电压改变的所述测量，并且对所述测量进行平均。

35.根据权利要求25至34中任一项所述的方法，还包括：感测所述显示器的温度，其中，根据所述感测的温度来施加所述补偿。

36.根据权利要求15至35中任一项所述的方法，其中，在背板上制造所述像素驱动电路，所述像素驱动电路包括具有漏极、源极和栅极连接的晶体管，所述栅极连接耦接至所述像素选择线，所述漏极和源极连接中的一个耦接至所述像素数据线，另一个耦接至所述像素驱动线，其中所述感生电压包括栅极回扫电压。

37.根据权利要求15至36中任一项所述的方法，其中，所述电光显示器是电泳显示器。

38.根据权利要求15至37中任一项所述的方法，其中，所述像素驱动电路通过溶液沉积技术来制造。

Images