CN107533826B - 用于驱动显示器的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动显示器、特别地彩色电泳显示器的设备(100)，包括：帧生成部件，其以规则的间隔生成连续的帧脉冲；帧消隐生成部件，其以相同的间隔生成连续的帧消隐脉冲；多个输入线，每个输入线被配置为接收多个不同的输入电压(Vin1,...VinN)中的一个，所有输入电压具有相同的极性；输出线，能够连接至装置驱动器(106)；以及开关部件(102A,...102N)，当帧消隐脉冲不存在时将输出线连接至输入线之一，开关部件(102A,...102N)能够在连续的帧周期期间改变输出线连接至的输入线，开关部件(102A,...102N)被配置为当帧消隐脉冲存在时从输出线释放电荷。

Description

用于驱动显示器的设备
相关申请
本申请涉及2014年5月14日提交的序列号为14/277,107的共同未决的申请(公开号2014/0340430)和2015年9月10日提交的序列号为14/849,658的共同未决的申请(公开号2016/0085132)。
技术领域
本发明涉及用于驱动显示器的设备。该设备特别地但不是专门用于驱动电泳显示器，特别是能够使用包含多个彩色粒子的单层电泳材料来呈现多于两种颜色的彩色电泳显示器。本文所用的术语颜色包括黑色和白色。
背景技术
术语“灰色状态”在本文使用的是其在成像技术领域中的常规含义，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。下文的术语“黑色”和“白色”可用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”在本文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性质不同，从而在利用具有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)。美国专利No.7,170,670表明，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，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，在本文中可使用术语“双稳态的”以同时涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
术语“冲激”当用于指驱动电泳显示器时在本文中用于指所施加电压关于时间(在显示器被驱动的时间段期间)的积分。
以宽带或以所选择的波长吸收、散射或反射光的粒子在本文被称为彩色或颜料粒子。吸收或反射光的除颜料之外的各种材料(该术语在严格意义上意味着不溶解的彩色材料)，诸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。
大多数商业电泳显示器是单色的，通常是黑色和白色的。然而，最近有人试图开发电泳显示器，它可以在每个像素处显示超过两种颜色，优选地多达八种颜色。参见，例如，美国专利No.8,717,664和9,170,468；以及US 2014/0313566；US 2014/0340734；US 2014/0340736；以及US 2015/0103394；以及前述US 2014/0340430和US 2016/0085132。这些彩色电泳显示器中许多需要使用超过三个电压电平来驱动显示器；以上具体地提到的申请中所描述的多种显示器需要五个或七个电压电平。上述的一些显示器也使用了利用前平面切换的有源矩阵显示器，其中在驱动过程中公共前电极上的电压是变化的。这与大多数现有技术的单色显示器不同，现有技术的单色显示器只需要使用三个电压电平，通常为-V、0和+V，其中V是驱动电压。因为大多数商业单色显示器只需要使用三个电压电平，通常用于这种显示器的列(数据线)驱动器仅被配置为在任一时间(即，在显示器的任何一个扫描周期(帧周期))处理三个电压电平。为了避免开发用于彩色显示器的定制驱动器的延迟和花费，很有必要使商用三电平驱动器驱动彩色显示器。如在上述的US 2016/0085132中所述，通过仔细配置用于显示器的波形，使用能够在任何一个帧周期中仅处理三个电压电平的驱动器可以操作需要使用五个、七个或更多个电压电平的显示器，但是这样做需要能够在逐帧基础上改变从三电平驱动器得到的电压。尽管能够在逐帧基础上改变电压的设备可以由传统的电子控制装置组装，但这种设备与小的电泳显示器(例如电子书(或文档)阅读器)使用将不便地笨重和昂贵的，并且因此针对该目的需要紧凑的便宜的设备。本发明试图提供这种设备。
发明内容
因此，本发明提供用于驱动显示器的设备，该设备包括：
帧生成部件，被配置为以规则的间隔生成连续的帧脉冲；
帧消隐生成部件，被配置为以与帧脉冲相同的间隔生成连续的帧消隐脉冲；
多个输入线，每个输入线被配置为接收多个不同的输入电压中的一个，所有输入电压具有相同的极性；
输出线，能够连接至装置驱动器；以及
开关部件，被配置为当帧消隐脉冲不存在时在每个规则间隔的部分期间将输出线连接至输入线之一，开关部件能够在连续的帧周期期间改变输出线连接至的输入线，开关部件被配置为当帧消隐脉冲存在时从输出线释放电荷。
在本发明的设备中，开关部件可以包括多个模拟开关，一个模拟开关与各自的输入线相关联，每个模拟开关具有连接至其关联输入线的第一输入端、连接至输出线的输出端、每个模拟开关、以及被配置为接收使能信号的第二输入端，使能信号的一个值使得关联输入线上的电压被施加在输出线上，并且使能信号的第二值使得输出线上的电压衰减。帧消隐间隔期望地足够长以允许能够施加在输出线上的最大值在帧消隐间隔内衰减到能够施加在输出线上的最小值以下。
在本发明的设备中，至少一个模拟开关可以包括：
第一晶体管，其漏极接收来自其关联输入线的信号；
第二晶体管，具有连接至输出线的漏极；
连接器，互连第一和第二晶体管的源极；
RC电路，连接在连接器与第一和第二晶体管的栅极之间；
第一和第二电阻器，串联配置在第一和第二晶体管的栅极与地线之间；以及
第三晶体管，被配置为接收使能信号，以及连接地线并连接在第一和第二电阻器之间。
在旨在用于在其关联输入线上的负电压的该类型的模拟开关中，第一和第二晶体管可以是N沟道晶体管，以及第三晶体管可以使其发射极和集电极之一配置为接收使能信号，其基极连接至地线，以及其发射极和集电极中的另一个连接在第一和第二电阻器之间。另一方面，在旨在用于在其关联输入线上的正电压的该类型的模拟开关中，第一和第二晶体管可以是P沟道晶体管，以及第三晶体管可以使其基极配置为接收使能信号，其他两个电极连接至地线并连接在第一和第二电阻器之间。
本发明扩展至包括本发明的设备的显示器，特别地电泳显示器，以及特别地彩色电泳显示器。
本发明还提供一种驱动显示器的方法，所述方法包括：
以规则的间隔生成连续的帧脉冲；
以与帧脉冲相同的间隔生成连续的帧消隐脉冲；
将多个不同的输入电压施加在多个输入线上；
提供连接至装置驱动器的输出线；
当帧消隐脉冲不存在时在每个规则间隔的部分期间将输出线连接至输入线之一；
当帧消隐脉冲存在时从输出线释放电荷；以及
在从输出线释放电荷之后并且当帧消隐脉冲不再存在时将输出线连接至不同的一个输入线。
在该方法中，帧消隐间隔期望地足够长以允许能够施加在输出线上的最大值在所述帧消隐间隔内衰减到能够施加在输出线上的最小值以下。
本发明扩展至被配置为执行本发明的方法的显示器，特别地电泳显示器，以及特别地彩色电泳显示器。
附图说明
附图中的图1是本发明的设备的框图。
图2是示出在图1所示的设备中存在的多个信号的定时的时序图。
图3是可以在图1的设备中使用来控制负电压的模拟开关的一种形式的电路图。
图4是与图3类似但用于控制正电压的电路图。
具体实施方式
在下面的描述中，除非另有说明，所有脉冲都具有正极性。术语“前缘”是指数字脉冲的起始边缘；对于正极性脉冲，前缘是其上升边缘；对于负极性脉冲，前缘是其下降边缘。术语“后缘”描述了数字脉冲的结束边缘；对于正极性脉冲，后缘是其下降边缘；对于负极性脉冲，后缘是其上升边缘。
如上所述，本发明提供一种设备，其能使多于三个驱动电压用于能够在任一帧施加仅三个电压的三电平显示驱动器。本发明的设备所实现的电压调制适用于基于薄膜晶体管(TFT)的显示面板(特别是电泳显示面板)，允许在逐帧基础上的功率轨切换。负电压和正电压的多个功率轨将由本领域已知的传统类型的电源电路提供，因此将不详细描述。本发明的设备将来自电源电路的正电压时分多路传输至正装置功率轨上并类似地将来自电源电路的负电压多路传输至负装置功率轨上。
附图中的图1是示出用于将一系列正电压多路传输至显示驱动器的正功率轨上的本发明的设备的一部分(一般表示为100)的框图。由于以下解释的原因，还需要提供类似的设备来实现一系列负电压至装置驱动器的负功率轨上的类似的多路传输。而且，如果使用前平面切换，则可能需要一个或两个附加单元来控制前电极电势，但在这种情况下，来自附加单元的输出直接馈送到前电极本身，而不是装置驱动器。
如图1所示，设备100包括一系列的模拟开关102A,102B,...102N，每个模拟开关设置有第一输入线，其从合适的电源电路(未示出)接收一系列正电压Vin1，Vin2，...VinN中的一个。每个模拟开关还设有第二输入端，其接收使能信号Vin_1_ENABLE，Vin_2_ENABLE,...Vin_N_ENABLE。控制器(未示出)控制使能信号，以使得仅一个模拟开关102A等在任一时间闭合，以使得这一个闭合的开关将其正输入电压馈送至公共输出线104作为电压V_EPD，并因此至显示驱动器。控制器在逐帧基础上改变使能信号，以使得在每个连续帧中输出线104上通常出现不同的电压。
如果设备100在每个帧的开始简单地将输出端104上的电压突然地从一个正值切换至另一个值，则可能产生不期望的电压浪涌，例如由于显示器内的寄生电容，并且输出线上的电压要下降到正确的值可能花费一些时间。因此，在扫描某些帧中背板的前几行期间，可能会对像素施加不正确的电压，对显示器的电光性能产生不期望的影响和/或对显示电路或电极产生可能的损坏。为了避免这些问题，设备100并不是简单地使输出线104上的电压突然变化，而是在输出线上施加新电压之前，从该线上移除电荷，如现在参考图2所述。
如图2所示，设备100利用帧同步信号，该帧同步信号包括连续的帧脉冲，其具有对应于显示器的完整扫描的规则间隔。这种帧同步信号对于精通电光显示器的技术的人来说是熟悉的，并且不需要由设备100本身产生；例如，信号可以由设备驱动器生成并反馈给本发明的设备。该设备100还利用帧消隐信号，其如图2所示与帧同步信号同步，以使得帧消隐脉冲的每个后缘与帧同步脉冲的后缘对齐。然而每个帧消隐脉冲比帧同步脉冲时间更长，并通常占据帧周期的长度的大约百分之2到5。(帧消隐信号实际上与图2所示相反；实际上，帧消隐信号通常很高，但当帧消隐有效时却变低。)
图2中的最下面的轨迹示出了在一个完整帧、前一帧的最后部分以及后一帧的前面部分期间在输出线104上存在的电压。如图2所示，在前一帧输出线上的电压恒定在VINFRn-1直到帧消隐脉冲的前缘。在该前缘处，将VIN FRn-1供给至输出线的之前闭合的模拟开关断开，从而从输出线和装置驱动器功率轨断开该电压。模拟开关以下述方式将输出线连接至地，由此允许输出线上的电压指数地下降。在帧消隐脉冲的后缘，不同的模拟开关被闭合，以使得输出线上的电压迅速增加到Vin FRn，并保持在该值直到下一帧消隐脉冲的前缘，此时该过程被重复以达到电压Vin FRn+1。注意，帧消隐脉冲的长度必须足以确保在一个帧期间输出线上存在的电压将衰减到低于在后续帧中施加在输出线上的值。为了确保始终如此，帧消隐间隔应该足够长，以允许能够施加在输出线上的最大值在帧消隐间隔内衰减到能够施加在输出线上的最小值以下。
注意，实际成像仅发生在输出线达到新的期望电压之后直到下一帧消隐脉冲的前缘为止的时间段内的图2所示的图像时间期间。如对于电光显示器技术中的技术人员来说明显的是，帧消隐脉冲的长度可以通过控制有源矩阵显示器中实际存在的物理线之前和/或之后设置在显示控制器中的“假想线”的数量来改变。
图2所示出的序列防止电压形成重叠。电压重叠不允许装置驱动器功率轨达到所需电压，直到重叠消失后的某个时间。它也可能导致电源电路损坏。
图3是在图1所示的设备100的版本中的模拟开关102A、102B等中的一个的电路图，旨在用于负电压。如可以从图3看出，承载来自电源电路的(负)电压Vin的模拟开关的第一输入端连接至第一晶体管T1的漏极。T1的源极经由线路108连接至第二晶体管T2的源极，第二晶体管T2的漏极连接至承载V_EPD的输出线。T1和T2各自是N-CH MOSFET晶体管。T1和T2的栅极经由线路110互连，并且电阻器R1和电容器C在线路108和110之间并联以形成RC电路。线路110还经由串联的R2和R3接地，其中：
R3》Rl+R2。
如图3所示的承载使能信号Vin_Enable的模拟开关的第二输入端连接到晶体管T3的发射极，晶体管T3的基极接地，其集电极连接在电阻器R2和R3之间。
正如本领域技术人员显而易见的，在帧消隐脉冲的后缘之后，电容器C允许晶体管T1和T2以由R2*C时间常数确定的时间控制的方式开启。为了确保晶体管T1和T2在帧消隐脉冲的前缘关断，电容器C经由R3放电，由此允许电压V_EPD的指数衰减。
图4是与图3所示类似但用于处理正电压的模拟开关的电路图。图4所示的电路与图3所示的不同之处在于：
(a)晶体管T1和T2各自是P-CH MOSFET晶体管；以及
(b)第二输入端Vin_Enable连接到晶体管T3的栅极，晶体管的其他两个电极连接在R2和R3之间以及接地，如前所述。
从上文可以看出，本发明能够提供一种用于在逐帧基础上改变从三电平驱动器得到的电压的紧凑且便宜的设备。

Claims (11)

1.一种用于驱动显示器的设备，所述设备包括：
帧生成部件，被配置为以规则的间隔生成连续的帧脉冲；
帧消隐生成部件，被配置为以与所述帧脉冲相同的间隔生成连续的帧消隐脉冲；
多个输入线，每个输入线被配置为接收多个不同的输入电压中的一个；
输出线，能够连接至装置驱动器；以及
开关部件，被配置为当帧消隐脉冲不存在时在每个规则间隔的部分期间将所述输出线连接至所述输入线之一，所述开关部件能够在连续的帧周期期间改变所述输出线连接至的输入线，所述开关部件被配置为当帧消隐脉冲存在时从所述输出线释放电荷；其中，所述开关部件包括多个模拟开关，一个模拟开关与各自的输入线相关联，每个模拟开关具有连接至其关联输入线的第一输入端、连接至所述输出线的输出端、每个模拟开关、以及被配置为接收使能信号的第二输入端，所述使能信号的一个值使得所述关联输入线上的电压被施加在所述输出线上，并且所述使能信号的第二值使得所述输出线上的电压衰减。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述帧消隐脉冲足够长以允许能够施加在所述输出线上的最大值在所述帧消隐脉冲内衰减到能够施加在所述输出线上的最小值以下。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，至少一个模拟开关包括：
第一晶体管，其漏极接收来自其关联的输入线的信号；
第二晶体管，具有连接至所述输出线的漏极；
连接器，互连所述第一和第二晶体管的源极；
RC电路，连接在所述连接器与所述第一和第二晶体管的栅极之间；
第一和第二电阻器，串联配置在所述第一和第二晶体管的栅极与地线之间；以及
第三晶体管，被配置为接收所述使能信号，以及连接地线并连接在所述第一和第二电阻器之间。
4.根据权利要求3所述的设备，其在其关联的输入线上具有负电压，其中，所述第一和第二晶体管是N沟道晶体管，以及所述第三晶体管使其发射极和集电极之一配置为接收所述使能信号，其基极连接至地线，以及其发射极和集电极中的另一个连接在所述第一和第二电阻器之间。
5.根据权利要求3所述的设备，其在其关联的输入线上具有正电压，其中所述第一和第二晶体管是P沟道晶体管，以及所述第三晶体管使其基极配置为接收所述使能信号，其他两个电极连接至地线并连接在所述第一和第二电阻器之间。
6.一种包括根据权利要求1所述设备的电泳显示器。
7.根据权利要求6所述的电泳显示器，其是彩色电泳显示器。
8.一种驱动显示器的方法，所述方法包括：
由帧生成部件以规则的间隔生成连续的帧脉冲；
由帧消隐生成部件以与所述帧脉冲相同的间隔生成连续的帧消隐脉冲；
将多个不同的输入电压施加在多个输入线上；
提供连接至装置驱动器的输出线；
由开关部件当帧消隐脉冲不存在时在每个规则间隔的部分期间将所述输出线连接至所述输入线之一；
由所述开关部件当帧消隐脉冲存在时从所述输出线释放电荷；以及
由所述开关部件在从所述输出线释放电荷之后并且当帧消隐脉冲不再存在时将所述输出线连接至不同的一个输入线；其中，所述开关部件包括多个模拟开关，一个模拟开关与各自的输入线相关联，每个模拟开关具有连接至其关联输入线的第一输入端、连接至所述输出线的输出端、每个模拟开关、以及被配置为接收使能信号的第二输入端，所述使能信号的一个值使得所述关联输入线上的电压被施加在所述输出线上，并且所述使能信号的第二值使得所述输出线上的电压衰减。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述帧消隐脉冲足够长以允许能够施加在所述输出线上的最大值在所述帧消隐脉冲内衰减到能够施加在所述输出线上的最小值以下。
10.一种被配置为执行权利要求9的所述方法的电泳显示器。
11.根据权利要求10所述的电泳显示器，其是彩色电泳显示器。
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