CN108028034B - 用于驱动显示器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于驱动电光显示器的装置可以包括：第一开关，其被设计为在第一驱动阶段期间向电光显示器供应电压；第二开关，其被设计为在第二驱动阶段期间控制电压；以及耦合到所述第一和第二开关的电阻器，用于在第二驱动阶段期间控制电压的衰减速率。

Description

用于驱动显示器的装置和方法
相关申请的引用
本申请要求于2015年9月16日提交的临时申请序列号62/219,606的权益。
本申请还涉及2016年8月3日提交的美国临时申请62/370,703，其本身涉及2015年11月30日提交的美国临时申请62/261,104和2015年2月4日提交的美国临时申请62/111,927。
本申请进一步涉及2015年2月4日提交的共同未决的申请序列号15/014,236。前述申请以及下文提到的所有美国专利和公开和共同未决申请的全部公开内容也在此通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于驱动双稳态电光显示器的方法以及用于这种方法的装置。更具体地，本发明涉及驱动方法和装置，用于在有效更新之后调整栅极导通电压值，以减少与可能由剩余电压放电引起的电压应力相关联的晶体管退化。
发明内容
根据本文公开的主题的一个方面，一种用于驱动电光显示器的装置可以包括：第一开关，其被设计为在第一驱动阶段期间向电光显示器供应电压；第二开关，其被设计为在第二驱动阶段期间控制电压；以及耦合到第一开关和第二开关的电阻器，用于在第二驱动阶段期间控制电压的衰减速率。在一些实施例中，在第一和第二驱动阶段期间，仅接合第一和第二开关中的一个。在又一些其他实施例中，在第三驱动阶段期间第一和第二开关两者都断开接合。
附图说明
将参考以下附图来描述本申请的各个方面和实施例。应该理解的是，附图不一定按比例绘制。出现在多个图中的项目在它们出现的所有图中用相同的参考数字表示。
图1A是根据一些实施例的电光显示器的简单栅极导通电压电路的示意图。
图1B是示出根据一些实施例的在有效更新和电压衰减阶段期间的栅极导通电压与时间的曲线图，其包括驱动后放电阶段，其中栅极导通电压指数地衰减到地。
图1C是示出根据一些实施例的在有效更新期间和具有优选电压分布的电压衰减阶段栅极导通电压与时间的曲线图。
图2A是根据一些实施例的电光显示器的包括电阻器的栅极导通电压电路的示意图。
图2B是根据一些实施例描绘图2A的电路的随着时间的栅极导通电压的图形示意图。
图3A是根据一些实施例的电光显示器的包括电阻器和电容器的栅极导通电压电路的示意图。
图3B是根据一些实施例的描绘图3A的电路的随着时间的栅极导通电压的图形示意图。
图4A是根据一些实施例的电光显示器的包括电阻器和电容器的栅极导通电压电路的示意图。
图4B是根据一些实施例描绘图4A的电路的随着时间的栅极导通电压的图形示意图。
图5A是根据一些实施例的电光显示器的包括电阻器和电容器的栅极导通电压电路的示意图。
图5B是根据一些实施例的电光显示器的包括电阻器和电容器的栅极导通电压电路的示意图。
图6A是根据一些实施例的电光显示器的包括多个电容器和电阻器的栅极导通电压电路的示意图。
图6B是根据一些实施例描绘图6A的电路的随着时间的栅极导通电压的图形示意图。
图7是根据一些实施例的电光显示器的包括齐纳二极管的栅极导通电压电路的示意图。
图8A是根据一些实施例的电光显示器的包括电阻器和电容器的栅极导通电压电路的示意图。
图8B是根据一些实施例描绘图8A的电路的随着时间的栅极导通电压的图形示意图。
图9是图8A所示设备与传统设备的性能比较的图解说明。
图10A是示出根据一些实施例的针对具有和不具有剩余电压放电的多次更新的最大灰度色调偏移的图。
图10B是示出根据一些实施例的针对具有和不具有剩余放电的多次更新的最大重影偏移的图。
图11A是示出根据一些实施例的针对具有剩余放电、不具有剩余放电以及具有剩余放电和负偏置的多次更新的最大灰度色调偏移的图。
图11B是示出根据一些实施例的针对具有剩余放电、不具有剩余放电以及具有剩余电压放电和减小的电荷偏置的多次更新的最大重影偏移的图。
图12A是根据一些实施例的示出栅极电压与时间的信号-定时图的示意图。
图12B是根据一些实施例的示出电压与时间的信号-定时图的示意图。
具体实施方式
术语
电光显示器包括电光材料层，在本文中以其在成像领域中的常规含义使用的术语表示具有在至少一个光学特性上不同的第一和第二显示状态的材料，所述材料通过向材料施加电场而从其第一显示状态改变到第二显示状态。在本公开的显示器中，就电光介质具有固体外表面而言，电光介质可以是固体(这种显示器在下文中可以方便地称为“固体电光显示器”)，但是介质可能并经常确实具有内部液体或气体填充的空间。因此，术语“固体电光显示器”包括封装的电泳显示器、封装的液晶显示器和下面讨论的其他类型的显示器。
尽管光学特性可以是人眼可察觉的颜色，但它可以是另一种光学特性，例如光传输、反射、发光，或者在用于机器读取的显示器的情况下，在可见光范围之外的电磁波长反射率的变化的意义下的伪色。术语L星可以在本文中使用，并且可以由“L*”表示。L*具有通常的CIE定义：L*＝116(R/R0)1/3 -16，其中R是反射率，R0是标准反射率值。
术语“灰色状态”在本文中以其在成像领域中的常规含义用于指代在像素的两个极端光学状态中间的状态，并且不一定意味着在这两个极端状态之间的黑-白过渡。例如，下面提到的几个专利和公开申请描述了电泳显示器，其中极端状态是白色和深蓝色，因此中间“灰色状态”实际上是淡蓝色。事实上，如前所述，在两个极端状态之间的过渡可能根本不是颜色变化。
术语“双稳态的”和“双稳态”在本文中以其在本领域中的常规含义使用，以指代包括具有在至少一种光学性质上不同的第一和第二显示状态的显示元件的显示器，从而在任何给定元件已经通过有限持续时间的寻址脉冲被驱动以呈现其第一或第二显示状态之后，在寻址脉冲结束之后，该状态将持续用于改变显示元件的状态的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍，例如至少四倍。在公开的美国专利申请No.2002/0180687中示出，一些支持灰度的基于粒子的电泳显示器不仅在其极端黑色和白色状态下是稳定的，而且在它们的中间灰色状态下也是稳定的，并且一些其他类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被适当地称为“多稳态”而不是双稳态，但是为了方便起见，术语“双稳态”在此可用于涵盖双稳态和多稳态显示器。
术语“剩余电压”在本文中用于指代在寻址脉冲(用于改变电光介质的光学状态的电压脉冲)结束之后可以保留在电光显示器中的持续或衰减电场。随着剩余电压接近阈值，电光显示器的剩余电压的衰减率可能变低。即使是较低的剩余电压(例如，大约200mV或更小的剩余电压)也会在电光显示器中产生伪影，包括但不限于：与寻址脉冲相关联的光学状态的偏移，显示器的光学状态随时间的偏移，和/或重影。
剩余电压持续很长一段时间对电光介质施加“剩余冲激”，并且严格而言，该剩余冲激而不是剩余电压可能是对电光显示器的光学状态的影响的原因，这通常认为由剩余电压引起的。这种剩余电压可能导致对电光显示器上显示的图像产生不希望的影响，包括但不限于所谓的“重影”现象，其中在显示器被重写之后，先前图像的轨迹仍然可见。
与寻址脉冲相关联的光学状态中的“偏移”是指这样一种情况：其中特定寻址脉冲向电光显示器的第一次施加导致第一光学状态(例如，第一灰度色调)，并且随后向电光显示器施加相同的寻址脉冲导致第二光学状态(例如，第二灰度色调)。由于在施加寻址脉冲期间施加到电光显示器的像素的电压包括剩余电压和寻址脉冲的电压的总和，所以剩余电压可能引起光学状态的偏移。
显示器的光学状态随时间的“漂移”是指这样的情况：其中电光显示器的光学状态在显示器处于静态时(例如，在寻址脉冲不施加到显示器的时段期间)改变。由于像素的光学状态可能取决于像素的剩余电压，并且像素的剩余电压可能随时间衰减，所以剩余电压可能引起光学状态漂移。
如上所述，“重影”是指这样一种情形：其中在电光显示器已被重写之后，先前图像的轨迹仍然可见。剩余电压可能会导致“边缘重影”，这是其中先前图像的一部分的轮廓(边缘)保持可见的一种重影。
术语“冲激(impulse)”在本文中以其在成像领域中的电压关于时间的积分的常规含义使用。然而，一些双稳态电光介质充当电荷转换器，并且对于这种介质，可以使用冲激的替代定义，即电流关于时间的积分(其等于施加的总电荷)。根据介质是作为电压-时间冲激转换器还是电荷冲激转换器，应使用适当的冲激定义。
几种类型的电光显示器是已知的。一种类型的电光显示器是旋转双色部件类型，例如在美国专利No.5,808,783；5,777,782；5,760,761；6,054,071； 6,055,091；6,097,531；6,128,124；6,137,467；和6,147,791中所描述的(尽管这种类型的显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但是由于在上面提到的一些专利中，旋转部件不是球形的，所以术语“旋转双色部件”更为准确)。这样的显示器使用具有两个或更多具有不同光学特性的部分的大量小的主体(其可以是但不限于球形或圆柱形)以及内部偶极子。这些主体悬浮在基质内的充满液体的空泡内，空泡充满液体，从而主体可以自由旋转。通过向其施加电场，因此将主体旋转到各个位置并且改变通过观看表面看到的主体的哪些部分，来改变显示器的外观。这种类型的电光介质可能是双稳态的。
另一类型的电光显示器使用电致变色介质，例如纳米变色膜形式的电致变色介质，其包括至少部分由半导体金属氧化物形成的电极和附着在电极上能够可逆颜色变化的多个染料分子；参见例如O'Regan,B等人的Nature 1991，353,737；和Wood,D.的Information Display，18(3)，24(2002年3 月)。也参见Bach,U等人的Adv.Mater.,2002,14(11),845。这种类型的纳米变色膜也在如下文献中描述，例如美国专利No.6,301,038，国际申请公开号WO 01/27690和美国专利申请2003/0214695。这种类型的介质可能是双稳态的。
另一种类型的电光显示器是基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下移动通过悬浮流体。电泳显示器的一些属性在2003年3月 11日公布的标题为“Methods for Addressing Electrophoretic Displays”的美国专利No.6,531,997中描述，其全部内容在此并入本文。
与液晶显示器相比，电泳显示器可以具有良好亮度和对比度，宽视角，状态双稳态和低功耗的属性。尽管如此，一些基于粒子的电泳显示器的长期图像质量可能存在问题。例如，组成一些电泳显示器的粒子可能会沉降，导致此类显示器的使用寿命不足。
如上所述，电泳介质可以包括悬浮流体。该悬浮流体可以是液体，但是可以使用气体悬浮流体来生产电泳介质；参见例如Kitamura,T.等人的“Electrical toner movementfor electronic paper-like display”，IDW Japan， 2001，Paper HCS1-1和Yamaguchi,Y.等人的“Toner display using insulative paticles charged triboelectrically”，IDWJapan，2001，Paper AMD4-4。也参见欧洲专利申请1,429,178；1462847；和1,482,354；以及国际申请WO 2004/090626；WO 2004/079442；WO 2004/077140；WO 2004/059379；WO 2004/055586；WO 2004/008239；WO 2004/006006；WO 2004/001498；WO 03/091799；和WO 03/088495。当介质以允许沉降的取向使用时，例如在介质被布置在垂直平面的标志中时，一些基于气体的电泳介质可能容易出现与由于粒子沉降导致的一些基于液体的电泳介质相同类型的问题。实际上，由于与液体悬浮流体相比气体悬浮流体的粘度较低，允许电泳粒子更快地沉降，所以在一些基于气体的电泳介质中，粒子沉降比在一些基于液体的电泳介质中问题更严重。
转让给麻省理工学院(MIT)、E Ink公司、E Ink California，LLC以及相关公司或以其名义的多个专利和申请描述了在封装和微单元电泳和其他电光介质中使用的各种技术。封装的电泳介质包含许多小封装体，其每一个本身包括在流体介质中包含电泳移动粒子的内相和围绕内相的封装体壁。通常，封装体本身保持在聚合物粘合剂内以形成位于两个电极之间的粘合层。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在微封装体内，而是保持在载体介质(通常为聚合物膜)内形成的多个空腔内。[[在下文中，术语“微腔电泳显示器”可以用于覆盖封装和微单元电泳显示器。]]在这些专利和申请中描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利号7,002,728和 7,679,814；
(b)封装体、粘合剂和封装工艺；参见例如美国专利号6,922,276； 7,411,719；
(c)微单元结构、壁材料和形成微单元的方法；参见例如美国专利号 7,072,095和美国专利申请公开号2014/0065369；
(d)用于填充和密封微单元的方法；参见例如美国专利号7,144,942和美国专利申请公开号2008/0007815；
(e)包含电光材料的薄膜和子组件；参见例如美国专利号6,982,178； 7,839,564；
(f)显示器中使用的背板、粘合剂层和其他辅助层以及方法；参见例如美国专利7,116,318和7,535,624；
(g)颜色形成和颜色调整；参见例如美国专利号7,075,502和7,839,564；
(h)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利号5,930,026；6,445,489； 6,504,524；6,512,354；6,531,997；6,753,999；6,825,970；6,900,851；6,995,550；7,012,600；7,023,420；7,034,783；7,061,166；7,061,662；7,116,466；7,119,772； 7,177,066；7,193,625；7,202,847；7,242,514；7,259,744；7,304,787；7,312,794； 7,327,511；7,408,699；7,453,445；7,492,339；7,528,822；7,545,358；7,583,251； 7,602,374；7,612,760；7,679,599；7,679,813；7,683,606；7,688,297；7,729,039； 7,733,311；7,733,335；7,787,169；7,859,742；7,952,557；7,956,841；7,982,479； 7,999,787；8,077,141；8,125,501；8,139,050；8,174,490；8,243,013；8,274,472； 8,289,250；8,300,006；8,305,341；8,314,784；8,373,649；8,384,658；8,456,414； 8,462,102；8,537,105；8,558,783；8,558,785；8,558,786；8,558,855；8,576,164； 8,576,259；8,593,396；8,605,032；8,643,595；8,665,206；8,681,191；8,730,153； 8,810,525；8,928,562；8,928,641；8,976,444；9,013,394；9,019,197；9,019,198； 9,019,318；9,082,352；9,171,508；9,218,773；9,224,338；9,224,342；9,224,344； 9,230,492；9,251,736；9,262,973；9,269,311；9,299,294；9,373,289；9,390,066； 9,390,661；和9,412,314；以及美国专利申请公开号2003/0102858； 2004/0246562；2005/0253777；2007/0070032；2007/0076289；2007/0091418； 2007/0103427；2007/0176912；2007/0296452；2008/0024429；2008/0024482； 2008/0136774；2008/0169821；2008/0218471；2008/0291129；2008/0303780； 2009/0174651；2009/0195568；2009/0322721；2010/0194733；2010/0194789； 2010/0220121；2010/0265561；2010/0283804；2011/0063314；2011/0175875； 2011/0193840；2011/0193841；2011/0199671；2011/0221740；2012/0001957； 2012/0098740；2013/0063333；2013/0194250；2013/0249782；2013/0321278； 2014/0009817；2014/0085355；2014/0204012；2014/0218277；2014/0240210； 2014/0240373；2014/0253425；2014/0292830；2014/0293398；2014/0333685；2014/0340734；2015/0070744；2015/0097877；2015/0109283；2015/0213749； 2015/0213765；2015/0221257；2015/0262255；2016/0071465；2016/0078820； 2016/0093253；2016/0140910；和2016/0180777；
(i)显示器的应用；参见例如美国专利号7,312,784和8,009,348；以及 9,197,704；和
(j)非电泳显示器，如美国专利号6,241,921和美国专利申请公开号 2015/0277160；和美国专利申请公开号2015/0005720和2016/0012710中描述的。
许多上述专利和申请认识到封装电泳介质中的离散微封装体周围的壁可以被连续相代替，从而产生所谓的聚合物分散型电泳显示器，其中电泳介质包括电泳流体的多个离散小滴和聚合物材料的连续相，并且在这样的聚合物分散电泳显示器内的电泳流体的离散小滴可以被认为是封装体或微封装体，即使没有离散的封装体膜与每个个体小滴相关联；参见例如前述的 2002/0131147。因此，出于本申请的目的，这种聚合物分散的电泳介质被认为是封装的电泳介质的子种类。
相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和悬浮流体未被封装在微封装体内，而是被保持在形成于载体介质(例如聚合物膜)内的多个空腔内。参见例如国际申请公开号 WO 02/01281和公开的美国申请号2002/0075556，这两者均转让给Sipix Imaging，Inc.
上述E Ink和MIT的许多专利和申请也考虑了微单元电泳显示器和聚合物分散电泳显示器。术语“封装的电泳显示器”可以指代所有这样的显示器类型，其也可以被统称为“微腔电泳显示器”以概括横跨壁的形态。
另一种类型的电光显示器是Philips开发的并且在Hayes,RA等人的“Video-SpeedElectronic Paper Based on Electrowetting”，Nature，425,383-385 (2003)中描述的电润湿显示器。在2004年10月6日提交的共同未决申请序列号10/711,802中示出这种电润湿显示器可以制成双稳态的。
也可以使用其他类型的电光材料。特别感兴趣的是，双稳态铁电液晶显示器(FLC)在本领域中是已知的并且表现出剩余电压行为。
虽然电泳介质可以是不透明的(因为例如在许多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光传输通过显示器)并且在反射模式中操作，但是可以使一些电泳显示器以所谓的“快门模式”操作，其中一个显示状态基本上不透明并且一个是透光的。参见例如美国专利No.6,130,774和6,172,798，美国专利 No.5,872,552；6,144,361；6,271,823；6,225,971；和6,184,856。介电泳显示器(类似于电泳显示器，但依赖于电场强度的变化)可以以类似的模式操作；参见美国专利No.4,418,346。其他类型的电光显示器也能够在快门模式下操作。
封装或微单元电泳显示器不会受到传统电泳设备的聚集和沉降故障模式的影响，并且可以提供进一步的优点，例如在各种柔性和刚性基底上印刷或涂覆显示的能力。(使用“印刷”一词旨在包括所有形式的印刷和涂布，包括但不限于：预先计量的涂料，如贴片模涂布，狭缝或挤出涂布，滑动或层叠涂布，幕式涂布；辊式涂布，如刮刀辊涂，正向和反向辊涂；凹面涂布；浸渍涂布；喷涂；弯液面涂布；旋转涂布；刷敷涂布；气刀涂布；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积；以及其他类似技术)。因此，所得到的显示器可以是柔性的。此外，因为可以印刷显示介质(使用各种方法)，所以显示器本身可以廉价制造。
基于粒子的电泳显示器和显示类似行为的其他电光显示器(这种显示器在下文中可以方便地称为“冲激驱动显示器”)的双稳态或多稳态行为与液晶显示器(“LCD”)相比形成鲜明对比。扭曲向列型液晶不是双稳态或多稳态的，而是作为电压转换器，因此，向这样的显示器的像素施加给定电场会在像素处产生特定的灰度级，而不管先前存在于像素处的灰度级。此外， LC显示器仅在一个方向上被驱动(从非透射或“黑暗”到透射或“明亮”)，从较明亮状态到较黑暗状态的反向转变通过减少或消除电场来实现。此外 LC显示器像素的灰度级对电场的极性不敏感，仅对其幅度敏感，并且事实上由于技术原因，商业LC显示器通常以频繁的间隔反转驱动场的极性。相反，双稳态电光显示器以第一近似用作冲激转换器，从而使得像素的最终状态不仅取决于施加的电场和施加该场的时间，还取决于在施加电场之前像素的状态。
高分辨率显示器可以包括可被寻址而不受相邻像素干扰的个体像素。获得这种像素的一种方式是提供具有与每个像素相关联的至少一个非线性元件的非线性元件阵列，例如晶体管或二极管，以产生“有源矩阵”显示器。寻址一个像素的寻址或像素电极通过相关联的非线性元件连接到适当的电压源。当非线性元件是晶体管时，像素电极可以连接到晶体管的漏极，并且这种布置将在下面的描述中被假设，虽然它基本上是任意的，并且像素电极可以连接到晶体管的源极。在高分辨率阵列中，像素可以排列成行和列的二维阵列，从而任何特定像素由一个指定行和一个指定列的交叉点唯一地定义。每列中的所有晶体管的源极可以连接到单个列电极，而每行中的所有晶体管的栅极可以连接到单个行电极；同样，如果需要，可以颠倒源极到行和栅极到列的分配。
显示器可以以逐行的方式写入。行电极连接到行驱动器，该行驱动器可向所选行电极施加电压，以确保所选行中的所有晶体管是导通的，同时向所有其他行施加电压，以确保在这些未被选择的行中的所有晶体管保持不导通。列电极连接到列驱动器，该列驱动器放置在各列电极上的电压被选择为将所选行中的像素驱动到它们期望的光学状态。(上述电压是相对于可以设置在电光介质的与非线性阵列相反的一侧并且延伸穿过整个显示器的共同前电极)。在被称为“线地址时间”的预先选择间隔之后，取消所选的行，选择另一行，并且改变列驱动器上的电压以便写入显示器的下一行。
剩余电压放电
如在2015年2月4日提交的美国临时申请62/111,927(通过引用将其全部内容并入本文)中所述，用于耗散剩余电压的优选实施例将所有像素晶体管导通达延长时间。例如，通过将栅极线(在此称为“选择线”)电压相对于源极线电压引入到使像素晶体管处于相对非导通状态(用于隔离源极线与像素)相对导通的状态的值，使得所有像素晶体管导通，作为正常有源矩阵驱动的一部分。
在一些实施例中，专门设计的电路可以提供同时寻址所有像素。在标准有源矩阵操作中，选择线控制电路通常不会将所有栅极线都设为达到所有像素晶体管的上述导通状态的值。通过具有输入控制线的选择线驱动器芯片提供了达到该状况的一种方便的方式，所述输入控制线允许外部信号施加所有选择线输出接收提供给选择驱动器的所选的电压以使像素晶体管导通的状况。通过将适当的电压值施加到该特殊输入控制线，所有晶体管可以导通。举例来说，对于具有n型像素晶体管的显示器，一些选择驱动器具有“Xon”控制线输入。通过选择输入到选择驱动器的Xon引脚输入的电压值，栅极导通电压被路由到所有选择线。为了简单起见，本发明的描述是针对采用n型像素晶体管的背板撰写的。在这种情况下，栅极导通电压是正的。然而，对于由p型像素晶体管制成的背板，可以通过反转本发明中所描述和示出的所有电压来采用在此描述的所有方法。在这种情况下，栅极导通电压将为负值。
为了耗散电光有源矩阵显示器的剩余电压，栅极导通电压是重要的电压。在整个显示器上施加栅极导通电压对于“驱动后放电”是不可缺少的，驱动后放电通常在“有效驱动阶段”(在此也称为“图像更新”或“有效更新周期”)的末尾处施加。“驱动后放电阶段”(在此也称为“剩余电压放电阶段”或“剩余电压放电”)是“电压衰减阶段”的一部分，并且如果驱动后放电阶段等于电压衰减阶段，则这些术语可以互换使用(并且在本文中可互换使用)。
然而，如在2015年9月16日提交的美国临时申请62/219,606(其全部内容通过引用并入本文)中描述的，将像素晶体管保持在导通状态达用于剩余电压放电所需的延长持续时间可能导致像素晶体管退化和/或显示器的光学性能的变化。有利的是能够在驱动后放电阶段期间调节栅极导通电压值，以减少和/或防止在延长持续时间内保持像素晶体管的影响。驱动后放电可以在每次有效更新之后，在指定次数的有效更新之后，在指定时间段之后或当用户请求时执行。此外，驱动后放电可能被有效更新中断，从而栅极导通电压值可能不会达到零值。
本发明描述了用于在有效更新阶段之后调整栅极导通电压值的装置和方法。
E/O电子
如上所述，例如在剩余电压放电期间经历的那些高栅极电压值的延长时段可能导致像素晶体管退化。在剩余电压放电期间降低高栅极电压值和/或加速用于消散剩余电压的衰减率可以减小或防止像素晶体管退化。通过平衡放电效率的可接受水平和对像素晶体管的跨导的影响，可以凭借经验确定用于消散显示器中剩余电压的最佳衰减率。本发明的一个优点是驱动后放电可以在降低像素晶体管退化并防止光学偏移的较低电压下实现。
现在将在下面详细描述上面描述的各个方面以及其他方面。应该理解的是，这些方面可以单独使用，也可以一起使用，或者以两种或更多种的任意组合使用，只要它们不相互排斥即可。
电光显示器可以从外部电子设备(例如显示控制器)接收电力并且从“电力管理”电路供应电压。电力管理电路可以提供多个电压，包括提供给栅极线(本文也称为“选择线”)的“栅极导通电压”，以使所选线上的晶体管导通。电力管理电路可以是分立部件或集成电路(例如，电力管理集成电路 (“PMIC”))。附加电路可以包括下拉电阻器和/或下拉电容器。
图1A是使用PMIC 102的电光显示器的简单栅极导通电压电路的示意图，其示出了从PMIC 102到有源矩阵显示器的栅极驱动器106的栅极导通电压线104。图1的电路允许通过改变下拉电阻器R 108的值来控制有效驱动结束时的栅极导通电压104。R 108的高值将减缓栅极导通电压衰减率，而R 108的低值将会加快栅极导通电压衰减率。假设从PMIC到栅极驱动器的线104上的电容元件(“C”)(未示出)的某个电平，下拉电阻器(“R”) 108将导致栅极导通线104以由电阻值(“R”)乘以线路电容(“C”)给出时间常数按指数衰减到零伏。通过R电阻器108的电压衰减可以如下计算：
V(t)＝Voe-t/RC
其中V0是初始电压，并且其中线电容C包括电压线的寄生电容以及设计为PMIC的一部分以稳定电压的任何电容。
在上面引用的美国临时申请62/111,927中描述的驱动后放电方法利用了栅极导通电压的缓慢衰减。在驱动后放电阶段(通常在有效更新阶段之后发生)期间，栅极导通电压被允许通常通过连接到地的电阻器衰减。在驱动后放电中，所有有源矩阵选择线都会进入栅极导通电压，在有源显示器驱动期间，栅极导通电压从其值衰减到接地。
图1B是示出在有效更新和电压衰减阶段期间的栅极导通电压与时间的图，其包括驱动后放电阶段，其中栅极导通电压指数地衰减到地。时间t＝0 是在有效更新结束时。在图1B中，“驱动后放电”时段被定义为从时间t1开始并在时间t2结束。时间t1可以小到零，在这种情况下，驱动后放电在更新之后立即开始，或者可以被延迟直到栅极导通电压值衰减或减小到优选值。时间t2被选择为足够大，使得驱动后放电在充分降低显示器中的电荷极化方面是有效的，或者如果时间允许的话，直到栅极导通电压衰减到零伏。
如上所述，施加如下的“栅极导通”电压是有利的，其具有足够幅度以实现像素剩余电压的泄露，而不是更高，从而降低晶体管退化。高于必要电压幅度会增加TFT偏置应力，并且不太可能改善剩余电压泄漏。如图1B所示，驱动后放电的最简单的实现方式是在驱动后放电期间允许“栅极导通”电压按指数衰减。较高的初始电压值足以及时泄露剩余电压，即使较低的较晚的电压值可能太小而不能及时泄露剩余电压。此外，有利的是使所有选择线导通以实现足够的剩余电压放电的时间最小化，但不超过该时间。
本发明通过在驱动后放电阶段期间对“栅极导通”电压的时间表进行整形来控制“栅极导通”电压来实现这些优点。本发明使用度量K，该度量K 对于评估驱动后放电阶段期间的“栅极导通”电压分布的有利性质是有用的：
Figure BDA0001596226430000131
其中Tm是“栅极导通”电压在显示更新结束时开始以及直到更新结束之后的时间t2的时间域内的低电压幅度(VL)和高电压幅度(VH)之间的总时间，并且Th是“栅极导通”电压大于VH的总时间。t2是在驱动后放电不会被例如下一图像更新的其他显示过程中断的情况下其结束时的时间。值 VL和VH可以稍后基于显示性能和使用来定义或界定。下面更详细地描述为 VL和VH分配值。电压相对于另一电压来定义，并且都相对于驱动电子设备 (源和/或选择驱动器和显示控制器)的“零电压”或“接地”。
自然数K(“Knatural”)可以被定义为：
Figure BDA0001596226430000132
其中V0是在图像更新或有效更新期间施加的“栅极导通”电压(如上所述，所有电压相对于用于所考虑的显示器的“栅极关闭”电压而定义)。为了方便起见，我们定义归一化的K，这里称为：
Figure BDA0001596226430000141
其中K、Knatural和alpha(“α”)都是时间t2和电压参数VL和VH的函数。优选的电压分布具有大于2的α，大于5的α或优选大于20的α，并且其中VL和VH的值满足以下约束中的至少2个：1)VL至少为V0的5％；2) VH小于V0的80％；3)VH大于VL；和4)(VH-VL)/[(VH+VL)/2]>0.1。可以满足第四个约束以确保VH和VL之间的分离与VH和VL的平均值相比是显著的。
图1C是示出在有效更新期间和具有优选电压分布的电压衰减阶段栅极导通电压与时间的图。之前在图1B中描绘和描述的虚线示出了有效更新之后典型的指数衰减。实线示出了驱动后放电阶段的更有利的电压分布的示例，其中栅极导通电压值快速衰减或降低至较低值，然后随着驱动后放电的时间从该降低值衰减。如图1C所示，在“接通”所有选择线之前，完成在有效更新之后的栅极导通值的初始快速降低。替代地，所有选择线可以在t＝0时接通。在另一替代例中，可以在初始降低栅极接通电压值并已经衰减到期望值之后或在预定时间之后接通所有的选择线。在驱动后放电有效地充分降低显示器中的电荷极化之后，或者替代地在栅极接通电压衰减至零伏之后，所有选择线可以被关闭(t2)。
图2A是图1A的简单电路布局的示意图，进一步包括在PMIC 202和栅极驱动器206之间的“单刀单掷”开关(“SW1”)210(如图所示，其为“打开的”)。当SW1开关210闭合时，电路主动驱动栅极驱动器206。当 SW1开关210打开时(在有效驱动的结束时)，PMIC 202将停止驱动栅极高电压206，并且栅极导通电压衰减率将由下拉电阻器R 208以及栅极导通线204所经历的各种电容确定。
图2B是描绘图2A的电路随时间在SW1开关闭合时的有效驱动阶段220 期间和SW1开关打开时的电压衰减阶段222的栅极导通电压的图形示意图。
图3A是根据本发明实施例的栅极导通电压电路的示意图。图3A示出了具有从PMIC302到有源矩阵显示器的栅极驱动器306的第一“单刀单掷”开关(“SW1”)310的栅极导通电压线304。该电路还包括电阻器R 308，第二“单刀双掷”开关(“SW2”)312(其如图所示在位置“a”处)和下拉电容器(“C1”)314。
开关SW1和SW2被编程为大致同时打开和闭合，从而一次只有一个开关被接合。在操作中，在有效显示器驱动期间SW1闭合且SW2打开，而在电压衰减阶段和驱动后放电期间SW1打开且SW2闭合。SW1是单刀单掷开关的例子，它仅在闭合位置时才连接。SW2是单刀双掷开关的例子，它在两点之间切换，从而总是连接到位置“a”或位置“b”。
通过并入下拉电容器C1 314和第二开关SW2 312，栅极导通电压值可减小到较低值，然后可从该减小的电压值衰减。在有效驱动结束时，SW1打开，且SW2位于“b”位置，驱动电压(“V”)衰减可根据以下公式计算：
Figure BDA0001596226430000151
其中C是栅极导通线304的线电容并且V0是初始电压。
图3B是描绘图3A的电路在SW1开关闭合且SW2开关处于位置“a”时的有效驱动阶段320期间，以及在SW1开关打开且SW2开关连接到位置“b”时的电压衰减阶段322期间随时间的栅极导通电压的图形示意图。如图3B所示，在有效驱动阶段320期间(当SW1闭合且SW2处于位置“a”处)，PMIC驱动栅极驱动器306。在电压衰减阶段期间(当SW1打开且SW2 处于位置“b”)，电压值被快速拉到较小的电压值(即，V0C/(C+C1))，并且以由下拉电阻器R 308和电容C和C1确定的速率从该较小值322衰减。
图4A是根据本发明另一实施例的栅极导通电压电路的示意图。图4A 示出了具有从PMIC 402到有源矩阵显示器的栅极驱动器406的第一开关 (“SW1”)410的栅极导通电压线404。该电路还包括电阻器R 408、第二开关(“SW2”)412(其如图所示位于位置“a”)、下拉电容器(“C1”) 414和第二下拉电阻器(“R1”)416。下拉电容器C1 414和下拉电阻器R1 416与SW2 412串联；然而，它们相对SW2的位置可能会互换。
如图4B所示，在有效驱动阶段420期间(当SW1闭合且SW2处于位置“a”)时，PMIC在有效驱动栅极导通电压值处驱动栅极驱动器406并对电容器C1 414充电。在电压衰减阶段422期间(当SW1打开并且SW2处于位置“b”时)，栅极导通电压值减小到电容器C1 414的值并且以由电阻器 R 408和R1 416确定的速率衰减。电容器C1和电阻器R和R1的添加允许更大程度地控制栅极导通电压值的初始降低和衰减率。
图5A是根据本发明另一实施例的等效于图3A的栅极导通电压电路的示意图。图5A示出了具有从PMIC 502到有源矩阵显示器的栅极驱动器506 的第一开关(“SW1”)510的栅极导通电压线504。该电路还包括位于栅极导通电压线504上的第二单刀双掷开关(“SW2”)512(其如图所示位于位置“a”)。SW2 512接合下拉电阻器R 508和下拉电容器C1 514。在有效驱动阶段(如图3B 320所示)期间，当SW1闭合且SW2处于位置“a”时，电容器C1 514将被充电。在电压衰减阶段(如图3B 322所示)期间，当SW1打开且SW2处于位置“b”时，电压值将首先下降至电容器C1 514 的值，然后以由电阻器R 508确定的速率衰减。
使用图5A作为示例性电泳显示器，在有效更新阶段期间，PMIC可以驱动+22伏特的栅极导通电压。在驱动后放电阶段(“剩余电压放电”)期间，+22伏特的栅极导通电压值过高，并且优选减少的栅极高电压值。在一些显示器中，可以通过使用大约+8伏的电压值来实现剩余电压放电。图5A 的优选电路包括足以使栅极导通电压在有效驱动阶段之后快速下降到大约 10至12伏特的电容器C1。当附接到显示器(SW2处于位置“b”)但PMIC 断开(SW1处于位置“b”)时，优选的电容器C1值约等于栅极导通线的电容。由于不同的显示器和驱动电子件具有不同的栅极导通电容，所以单个电容值C1将不适用于所有显示器，而是可以基于期望的初始电压降来进行选择。与电阻器R 508类似，单个电阻器值将不适用于所有显示器，但可以基于期望的电压衰减率来进行选择。
图5B是根据本发明的另一实施例的等效于图4A的栅极导通电压电路的示意图。图5B是图5A的电路的示意图，还包括下拉电阻器R1 516。在图5B中，SW2 512接合下拉电阻器R508、下拉电容器C1 514和下拉电阻器R1 516。在有效驱动阶段期间(如图4B 420所示)，当SW1闭合且SW2 位于位置“a”时，电容器C1 514将放电至0V。在电压衰减阶段期间(如图 4B422所示)，当SW1打开且SW2处于位置“b”时，电压值将首先下降至电容器C1 514的值，然后以由R 508和R1 516确定的速率衰减。
图6A是根据本发明另一实施例的栅极导通电压电路的示意图。图6A 示出了具有从PMIC 602到有源矩阵显示器的栅极驱动器606的第一开关 (“SW1”)610的栅极导通电压线604。该电路还包括下拉电阻器R 608、下拉电容器(“C1”)614、第二下拉电阻器(“R1”)618、第二下拉电容器(“C2”)616和第二开关(“SW2”)612(其如图所示为“打开的”)，其位于电阻器R1 618和下拉电容器C2 616之间。下拉电容器C1 614、下拉电阻器R1 618和下拉电容器C2616串联。
当PMIC通过闭合SW1并打开SW2而使栅极导通线达到Vo伏时，跨 C1的电压上升到Vo*C2/(C1+C2)。选择电容器C1和C2以在驱动后放电时段期间将该电压设置为期望的低电平。选择电阻器R1 618以避免PMIC无法支持的电流尖峰，并且R1的值可能为0欧姆，在这种情况下，R1不是必需的。此处还注意到，R1 618和C1 614的位置可以交换。然后，在驱动后放电时段期间，SW1打开并且SW2闭合，从而栅极线现在保持在较低电压，该电压通过电阻器R 608和R1 618的组合电阻通过放电缓慢衰减。该替代实施例与先前实施例相比的优点在于1)开关SW2是可以用晶体管容易地实现的“单刀单掷”开关，以及2)通过选择比栅极线604所经历的其他电容大得多的 C1和C2值，可以大致独立于栅极线电容更容易地设置期望的低电压。
如图6B所示，在有效驱动阶段620期间(当SW1闭合且SW2打开时)， PMIC在用于有效驱动的栅极导通电压值处驱动栅极驱动器606，并且将电容器C1和C2充电到总计为“栅极导通”电压值的电压值。在电压衰减阶段 622期间(当SW1打开且SW2闭合时)，导通电压值下降到在有效驱动期间跨C1的电压电平，然后从该较低值衰减。电容器C1和C2以及电阻器R 和R1的添加允许更大程度地控制栅极导通电压值的初始减小(时间和减少量)以及值的初始降低后的衰减速率。可以设置这些值以优化电压衰减阶段期间电压值的降低，或者可以将这些电阻器中的一个或两个从电路中移除。
图7是根据本发明另一实施例的栅极导通电压电路的示意图。图7示出了具有从PMIC 702到有源矩阵显示器的栅极驱动器706的第一开关 (“SW1”)710的栅极导通电压线704。该电路还包括位于栅极导通电压线704上的第二开关(“SW2”)712(如图所示，其是“打开的”)。SW2 712接合下拉电阻R 708和齐纳二极管714。在放电阶段期间，当SW1打开且SW2闭合时，齐纳二极管快速将栅极导通电压值降至预定值(下文所述的“击穿电压”值)，并且电压下降至该值的速率受到可选电阻器R 708的影响。
齐纳二极管是商业上可获得的二极管，其允许电流以与理想二极管相同的方式在正向方向上流动，而且当电压高于特定值(“击穿电压”)时允许其以相反的方向流动。齐纳二极管具有不同的击穿电压，并且可基于用于特定显示器的所需击穿电压值进行选择。齐纳二极管在电压和电流之间是非线性的，但可以预测其对电压和电流的反应。当电流很高时，齐纳二极管会迅速降低电压，但一旦达到击穿电压，电流就会关闭。这是在电压衰减阶段期间快速降低栅极导通电压值的另一种方法。可能期望使用多于一个的齐纳二极管来代替图7所示的一个齐纳二极管。通常的做法是使用一系列的两个或更多个齐纳二极管以实现期望的电压，高于该电压时这一系列齐纳二极管将会传导电流。可以采用一系列齐纳二极管来获得选择电压的灵活性，高于该电压时，电压通过齐纳二极管传导而下降。在这种情况下，这种一系列齐纳二极管的有效“击穿电压”是每个组成齐纳二极管的“击穿电压”的总和。
该电路具有优于先前版本的优点。在先前版本中，SW2是“单刀双掷”开关，并依靠电容值在驱动后放电期开始时实现所需的电压。在这个版本中， SW2是“单刀单掷”开关，它更加简单。它使用齐纳二极管来控制期望的电压，从而与在放电阶段期间采用电容器控制电压相比，在放电阶段期间对电压给出更确定的控制。图中的电阻是可选的。我们也许应该展示这个例子，但是也可以展示没有电阻器的例子或者解释电阻值可以为零的例子。
根据本发明的另一实施例，电力管理电路(例如电力管理集成电路 PMIC)可以被配置为主动控制栅极导通电压。在主动更新期间，栅极导通值可以被设置为允许像素被充分充电到期望的电压以用于成功的显示操作。在有效更新之后，在驱动后放电期间，可以将栅极导通电压设置为降低的值，其中较低的幅度足以实现驱动后放电。PMIC使用开关来管理栅极导通电压控制，所述开关将输出到显示器的栅极导通电压在用于有效驱动显示器的电压和用于驱动后放电的不同电压值之间切换。在一些实施例中，开关在PMIC 内部。在其他实施例中，开关和电路在PMIC外部。
图8A示出了根据本文呈现的本主题的又一实施例。图8A示出了耦合到从PMIC到有源矩阵显示器的栅极驱动器806的第一开关(“SW1”)810 的栅极导通电压线804，耦合到第一电压源812的SW1，所述第一电压源812 被配置为提供第一电压到显示器。另外，第二电压源816(通常为低电压源) 还可以通过第二开关(“SW2”)814耦合到栅极导通电压线804，并且被配置为向有源矩阵显示器提供第二电压。此外，参考电压线804和栅极驱动器806可以并联连接电容器C 818和电阻器R 820，以提供对栅极导通电压的衰减的更大控制。
图8B示出了由图8A所示的电路配置的栅极导通电压的衰减。如图所示，在有效阶段840期间(当SW1闭合且SW2处于位置“a”)时，PMIC 以有效驱动栅极导通电压值驱动显示器并对电容器C 818充电。在第二有效阶段842期间(当SW1处于位置“b”且SW2闭合时)，PMIC在由第二电压源816指示的电压处驱动显示器。在该第二有效阶段842中，在接近由第二电压源816提供的电压值的电压级别处驱动显示器，并且电容器C 818相对于第二电压源816的电压值被相应地充电或放电。最后，在放电阶段844 期间(当SW1处于位置“b”且SW2处于位置“a”时)，栅极导通电压被设计为以由电容器C 818和电阻器R 820的组合确定的速率衰减。这种配置允许更快地初始降低栅极导通电压，从而加速整个衰减过程并提高设备可靠性。
在使用中，如图9所示，在长时间使用(例如，10万次更新)之后，图 8A所示的配置提供比一些常规配置(线906和908)更好的可靠性(线902 和904)。
晶体管和典型的充电率/晶体管退化
因此，在一些方面，本文所述的主题还提供了驱动具有有源矩阵阵列中的多个像素的双稳态电光显示器的方法。商业上可用的各种类型的有源矩阵晶体管包括非晶硅、微晶、多晶硅和有机物等。有源矩阵显示器中的晶体管通常被设计为支持1:1000的ON：OFF比率，因为大多数有源矩阵显示器具有约1000行。对于有源矩阵显示器中的n沟道(“n型”)非晶硅薄膜晶体管(“a-Si TFT”)，当在栅极到源极上存在正电压时，晶体管处于ON状态(行被选中)；当栅极到源极上存在负电压时，晶体管处于OFF状态。因此，n型薄膜像素晶体管通常经历1:1000的正至负电荷比。对于有源矩阵显示器中的p沟道(“p型”)a-Si TFT，电压极性反转。当栅极到源极上存在负电压时，p型晶体管处于ON状态；当栅极到源极上存在正电压时，p 型晶体管处于OFF状态。因此，p型薄膜像素晶体管通常经历1:1000的负至正电荷比。当ON：OFF比率改变，使得晶体管比正常比率更频繁地处于 ON时，晶体管可能退化并对显示器的光学性能产生不利影响。非晶硅晶体管非常容易因非典型电荷偏置而退化。用于减少这种类型的晶体管退化的一种方法是通过将晶体管转变到其OFF位置从而ON：OFF比例将更接近其典型值1:1000而标准化ON：OFF比率，如本文更全面描述的。
应该理解，有源矩阵显示器的典型ON：OFF比率可以不同于1:1000比率，并且这里描述的本发明的方面仍然适用。
基于降低电光显示器剩余电压的电荷偏置
根据本文公开的技术并且在2015年2月4日提交的美国临时申请 62/111,927(其所有内容通过引用并入本文)中更全面公开的技术，当剩余电压从电光显示器放电时可发生电荷偏置。通过激活像素的晶体管(即，将所有晶体管转向ON)并且将像素的前和后电极的电压设置为近似相同值达一段时间，可以对电光显示器的像素的剩余电压进行放电。在剩余电压放电脉冲期间由像素放电的剩余电压量可以至少部分地取决于像素放电剩余电压的速率以及剩余电压放电脉冲的持续时间。在一些实施例中，施加剩余电压放电脉冲期间(在ON位置)的持续时间可以是至少50ms，至少100ms，至少300ms，至少500ms，至少1秒或任何其他合适的持续时间
例如，通过使栅极线电压相对于源极线电压达到使像素晶体管处于其与用于隔离像素与源极线的非导电状态(作为常规有源矩阵驱动的一部分)相比相对导电的状态的值，可以使所有像素晶体管导通。对于n型薄膜像素晶体管，这可以通过使栅极线达到的值明显高于源极线电压值来实现。对于p 型薄膜像素晶体管，这可以通过使栅极线达到实质上低于源极线电压值的值来实现。在替代实施例中，通过使栅极线电压为零并且源极线电压为负(或者对于p型晶体管为正)电压，可以使所有像素晶体管导通。
替代地，专门设计的电路可以提供同时寻址所有像素。在标准的有源矩阵操作中，选择线控制电路通常不会将所有栅极线都达到实现所有像素晶体管的上述导通状态的值。通过具有输入控制线的选择线驱动器芯片提供了一种实现该状况的方便方式，所述输入控制线允许外部信号施加所有选择线输出接收提供给选择驱动器的电压以使像素晶体管导通的状况。通过将适当的电压值施加到该特殊输入控制线，所有晶体管可以导通。举例来说，对于具有n型像素晶体管的显示器，一些选择驱动器具有“Xon”控制线输入。通过选择输入到选择驱动器的Xon引脚输入的电压值，“栅极高”电压被路由到所有选择线并将所有晶体管变为ON状态。
当使用这些技术消散剩余电压时，例如由n型晶体管经历的正-负电荷比可以从大约1:1000变化到大约1:10或甚至1:1。这种非典型的电荷偏置可能会导致晶体管退化并降低显示性能。随着非典型电荷偏置和晶体管退化的增加，随着时间的经过，显示器的电流和电压(“IV”)曲线在值上偏移。如果IV曲线偏移到更高的值，则需要更多的电压来激活晶体管开关。可以通过光学测量显示反射率(以L星值(L*)测量)的结果灰度色调偏移和重影偏移来显示IV曲线中的偏移的影响。
灰度色调偏移/重影偏移
通常定义256个转换，其将显示器从当前在显示器上的16个可能的灰度状态(包括极端黑色和极端白色)切换到待显示的下一图像中的相同灰度状态。灰度色调偏移测量了这些转换中的16个。重影偏移测量剩余的240 个转换的属性。
灰度色调布置(“GTP”)测量当从白色图像开始时将16个转变应用于所有可能的灰度色调(包括黑色和白色)所导致的光学状态。如图1A所示，灰度色调布置偏移是在时间k处的16个灰度色调上的最大L*偏移的绝对值，其可以由序列的数量减去时间零处的灰度色调偏移来定义。GTP偏移 (在本文中也被称为灰度色调偏移)可以使用以下公式计算：GTPshift(k)＝ max|(GTP(k)-GTP(0))|，其中GTP(0)是初始GTP，并且GTP(k)是在时间k的 GTP测量。GTP偏移是对16个转变的绝对测量。
重影测量从除白色以外的所有可能的16个灰度色调到所有可能的16个灰度色调的剩余240个转变，并且为最终显示的灰度色调减去GTP值。也就是说，重影测量比较灰度色调从非白色灰度色调转变时的光学状态与相同灰度色调从白色转变时的光学状态。如图1B所示，重影偏移是时间k处的最大重影的绝对值，其可以由序列的数量减去时间零时的重影来定义。可以使用以下等式来计算重影偏移：GHOST shift(k)＝max |(GHOST(k)-GHOST(0))|，其中GHOST(0)是初始重影测量，并且GHOST(k) 是在时间k的重影测量。重影偏移是基于GTP值的相对测量。
在对GTP偏移和重影偏移进行测量之前，如图10A、10B、11A和11B 所示，通过将显示从当前状态切换到黑、白、白、白来清除显示。但是，只要一致，可以使用任何显示清除技术，以便测量值具有可比性。
现在将在下面详细描述上面描述的各个方面以及另外的方面。应该理解的是，这些方面可以单独使用，也可以一起使用，或者以两种或更多种的任意组合使用，只要它们不相互排斥即可。
图10A是示出根据一些实施例的在45摄氏度下的加速可靠性测试的结果的图，其通过相对于具有剩余电压放电1002以及没有剩余电压放电1004 的多次更新的最大绝对灰度色调偏移来测量光学响应偏移。假定每个使用年份有50,000次更新。如图10A所示，由于剩余电压放电(非典型电荷偏置) 而导致晶体管经历的附加的ON时间导致大约100,000次更新后(或约两年后)大约2L*的显著灰度色调偏移。
图10B是示出根据一些实施例的在45摄氏度下的加速可靠性测试的结果的图，其通过相对于具有剩余电压放电1006以及没有剩余电压放电1008 的多次更新的最大绝对重影偏移来测量光学响应偏移。假定每个使用年份有 50,000次更新。如图10B所示，由于剩余电压放电(非典型电荷偏置)导致晶体管经历附加ON时间导致在约100,000次更新(或约两年)后的约3L* 的显著重影偏移。
图11A是示出根据一些实施例在45摄氏度下的加速可靠性测试的结果的图，其通过相对于具有剩余电压放电1102、没有剩余电压放电1104以及具有剩余电压放电和标准化ON：OFF比率1110的多次更新的最大绝对灰度色调偏移来测量光学响应偏移。假定每个使用年份有50,000次更新。如图 11A所示，由于剩余电压放电1102(非典型电荷偏置)导致的晶体管经历附加ON时间导致与不具有放电1104的更新相比在约100,000次更新(或约两年以上)后大约2L*的显著灰度色调偏移。当通过将晶体管转变到OFF位置达额外的时段1110而标准化或抵消具有剩余电压放电的更新时，与没有放电1104的更新相比，在大约100,000次更新之后的灰度色调偏移的结果仅为约0.25L*。
图11B是示出根据一些实施例在45摄氏度下的加速可靠性测试的结果的图，其通过相对于具有剩余电压放电1106、不具有剩余电压放电1108、以及具有剩余电压放电且标准的ON：OFF比率1112的多次更新的最大绝对重影偏移来测量光学响应偏移。假定每个使用年份有50,000次更新。如图 11B所示，与不具有放电1108的更新相比，由于剩余电压放电1106(非典型电荷偏置)而导致晶体管经历额外ON时间导致在约100,000次更新(或约两年)后的约3L*的显著重影偏移。当通过将晶体管转变到OFF位置达额外的时段1112而标准化或抵消具有剩余电压放电的更新时，与没有放电 1108的更新相比，在大约100,000次更新之后的重影偏移的结果仅为约 0.75L*。
图12A是根据一些实施例的示出栅极电压随时间的示意性信号-定时图。图12A描绘了针对一个光学更新的施加的栅极电压的时间图，其包括在具有n型晶体管的有源矩阵显示器中有效更新时段1202-每个正向和负向转换反映在有效更新时段、剩余电压放电(ON状态)时段1204和OFF状态时段期间一系列多个帧中的单个帧。在n型晶体管中，施加正栅极电压以实现ON状态1204，而施加负电压以实现OFF状态1206。在一个实施例中，有效更新时段可以是500ms，ON时段可以是1秒，OFF时段可以是2秒。这些时段可以根据显示器使用和/或在限定时段(例如，每分钟、每小时等) 内所需的光学更新次数而变化。如图所示，剩余电压放电脉冲(ON状态) 1204在有效更新(即，光学更新)302之后运行以泄露剩余电荷。OFF状态在ON状态之后运行，以实现接近于典型的1:1000比率的ON：OFF比率。尽管可能无法实现1:1000的比例，但接近1:1000比率的ON：OFF比率(即使只有1:10)也会降低晶体管退化。
图12B是根据一些实施例示出多个电压相对时间的示意性信号-定时图，其中显示器利用Xon连接同时接通所有晶体管。图12B描绘了在具有n型晶体管的有源矩阵显示器中针对一次光学更新随时间应用的电压图，其包括有效更新时段1202、剩余电压放电(ON状态)时段1204和OFF状态时段。所示出的四个电压是高电平栅极线电压(“VDDH”)1212、低电平栅极线电压(“VEE”)1218、前电极电压(“VCOM”)1216和Xon电压1214。每个电压具有单独的零电压轴，其被描绘为实线的灰线。实线的灰线以上的电压表示正电压，而实线的灰线以下的电压表示负电压。在图12B中，在图 12A中描绘的整体栅极电压是VDDH和VEE电压的组合。栅极驱动器输出使能电压(“VGDOE”)(未示出)控制施加哪个栅极电压(即，VEE或VDDH)。Xon电压在接地时同时激活所有晶体管，这在放电时段1204期间使所有晶体管导通。在OFF状态时段1206期间，使VDDH接地并且晶体管经受所施加的VEE(负电压)，其被控制以在该时段结束时接近零。通过将晶体管置于OFF位置达额外时段，ON：OFF比率更接近反映其典型值 1:1000。尽管保持1:1000的ON：OFF比率是优选的，但是将比率移动到其典型值的任何ON：OFF时段(即使其仅为1:10、1:50或1:100)都可以防止晶体管退化。
OFF时段将时间添加到每个更新。因此，OFF时段可以预先分配一定量的时间，可以由控制器基于更新的频率来确定和/或可以被中断。OFF时段优选地在ON时段之后发生，但可以在其他时间发生，包括在有效更新时段之前。OFF时间段的范围可以从500ms到4秒，优选从1秒到2秒。取决于光学更新时间和一段时间内光学更新数量，OFF时段可延长至10秒。
一些实施例的进一步描述
应该理解的是，附图中示出的各种实施例是说明性的表示，并且不一定按比例绘制。整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”或“一些实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构、材料或特性包括在至少一个实施例中，但不包括必须在所有实施例中。因此，贯穿说明书各处出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在一些实施例中”不一定指相同的实施例。
除非上下文清楚地要求，否则贯穿本公开，词语“包括”、“包含”等将被解释为包含性的意义，而不是排他性或穷举性意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。此外，词语“在此”、“下面”、“在...之上”、“在...之下”以及类似含义的词语指代整体的本申请而不是本申请的任何特定部分。当使用词语“或”来引用两个或更多项目的列表时，该词语涵盖了该词语的所有以下解释：列表中的任何项目；列表中的所有项目；以及列表中项目的任意组合。
已经如此描述了本技术的至少一个实施例的若干方面，应该理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进意图在本技术的精神和范围内。因此，前面的描述和附图仅提供非限制性示例。

Claims (12)

1.一种用于驱动电光显示器的装置，包括：
第一开关，其被设计为在第一驱动阶段期间向电光显示器提供电压；
第二开关，其被设计为在第二驱动阶段期间控制所述电压；其中，所述第二开关位于从电力管理集成电路到所述电光显示器的、具有所述第一开关的栅极导通电压线上，并且与电容器接合，用于在所述第二驱动阶段期间控制所述电压的衰减；以及
耦合到所述第一和第二开关的电阻器，用于在第二驱动阶段期间控制所述电压的衰减速率；
其中，所述第一开关和所述第二开关在第三驱动阶段期间断开接合，并且所述电容器耦合到所述电阻器，用于在所述第二驱动阶段期间和所述第三驱动阶段期间控制所述电压的衰减。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述第一或第二驱动阶段期间所述第一和第二开关中仅有一个被接合。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括耦合到所述电阻器的电容器，用于在所述第二驱动阶段期间控制所述电压的衰减。
4.根据权利要求3所述的装置，还包括与所述电容器串联布置的电阻器，用于在所述第二驱动阶段期间控制所述电压的衰减。
5.根据权利要求2所述的装置，还包括串联耦合到所述电容器的电阻器，用于在所述第二驱动阶段期间控制所述电压的衰减。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述电容器串联布置的电阻器，用于在所述第二和第三驱动阶段期间控制所述电压的衰减。
7.一种用于驱动电光显示器的方法，包括：
接合管理电路的第一开关以在第一驱动阶段期间向电光显示器供应电压；
接合所述管理电路的第二开关以在第二驱动阶段期间控制所述电压；其中，所述第二开关位于从电力管理集成电路到所述电光显示器的、具有所述第一开关的栅极导通电压线上，并且与电容器接合，用于在所述第二驱动阶段期间控制所述电压的衰减；
在所述第二驱动阶段期间使所述第一开关断开接合，以允许与所述管理电路耦合的电阻器控制所述电压的衰减，其中，所述电阻器耦合到所述第一和第二开关；以及
在第三驱动阶段期间将所述第一开关和所述第二开关断开接合，以控制所述电压的衰减；
其中，所述电容器耦合到所述电阻器，用于在所述第二驱动阶段期间和所述第三驱动阶段期间控制所述电压的衰减。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括通过耦合到所述管理电路的电容器来控制所述电压的衰减。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电容器与所述电阻器并联。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括将电阻器串联耦合到所述电容器以控制第二电压的衰减。
11.根据权利要求7或8所述的方法，还包括将二极管耦合到所述电阻器以用于控制所述第二电压的衰减。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电光显示器是电泳显示器。
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