CN1823365A - 一种功率消耗降低的电泳显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电泳显示面板，包括：多个像素，每个像素包含适量的电泳材料，所述电泳材料包括带电粒子，与每个像素相关联的第一和第二电极，用于接收由更新驱动波形所定义的电势差；和驱动装置，用于控制每个像素的更新驱动波形；其中所述带电粒子根据所施加的更新驱动波形能够占据接近所述电极的极端位置和所述电极之间的中间位置之一以显示画面，并且其中所述更新驱动波形基本上包括第一振荡部分、复位部分、第二振荡部分以及随后的驱动部分，其中所述第一振荡部分的极性与所述第二振荡部分的极性相反。

Description

一种功率消耗降低的电泳显示器
本发明涉及一种电泳显示面板，用于显示对应于图像信息的画面，包括：多个像素，每个像素包含适量的电泳材料，所述电泳材料包括在液体中分散的带电粒子；与每个像素相关联的第一和第二电极，用于接收由更新驱动波形所定义的电势差；和驱动装置，用于控制每个像素的更新驱动波形；其中所述带电粒子根据所施加的更新驱动波形能够占据接近所述电极的极端位置和在所述电极之间的中间位置之一以便显示画面，并且其中所述更新驱动波形基本上包括：与数据无关的第一振荡部分(shaking portion)；复位部分，在所述复位部分期间在所述像素上施加复位信号；第二与数据无关的振荡部分；以及随后的驱动部分，在所述驱动部分期间在所述像素上施加画面电势差以便使所述粒子能够占据对应于所述图像数据信息的位置。
电泳显示器件基于(通常是有色的)带电粒子在电场影响下的运动。这种显示器适用于像纸一样的显示功能，诸如电子报纸和电子日记。一类电泳显示器件包括多个充满流体的微囊。每个微囊还包括多个带电粒子，所述带电粒子的位置通过在所述微囊上施加电场来控制。这通常通过把微囊层夹在第一和第二电极之间来进行。在基本实施例中，诸如黑色粒子之类的有色粒子被分散在白色流体中(以下称为一种粒子类型)。或者，至少两种具有不同电荷的不同类型的有色粒子(例如黑色带负电粒子和白色带正电粒子)分散在澄清的流体中(以下称为两种粒子类型)。后一替代方案是有益的，这是因为它增加了像素的对比度并且允许子像素寻址，这改进了显示的分辨率。在图1中示意地示出了后一类型显示器的细节。
在专利申请WO 02/07330中描述了如上所述的电泳显示器件的例子(一种粒子类型)。
在所描述的电泳显示面板中，每个画面元素在画面显示期间具有由每个微囊中的粒子位置所确定的外观。从而，这种显示器中的灰度通常通过在每个画面元素上施加电压脉冲序列持续一特定时间段来产生，所述电压脉冲序列称为更新驱动波形。显示看起来自然的画面，希望有较大数目的灰度的。为此，各种不同的更新驱动波形已经被开发出来用于产生不同的灰度。然而，使用这种显示器的问题在于：粒子的位置并不只取决于所施加的电势差或波形，而且还取决于每个画面元素先前施加的电势差的历史。此外，电泳显示器中灰度的准确性强烈地受到其它因素的影响，诸如停延时间、温度、湿度和电泳材料的横向不均匀性。大部分开发的更新驱动波形要求把每个画面元素在所要显示的图像中的灰度级与其在目前图像中的状态相比较，并且根据此比较，来选择波形序列之一。从而，在使用四个灰度级的例子中，有必要存储十六个不同的波形，即每个波形根据四个灰度级中的任何一个到任何一个的每次转变而形成。采用类似的方式产生在两种粒子类型的显示器中的灰度级。
可以使用所谓的干线稳定(rail-stabilized)方法来实现在上述类型的电泳显示器中准确的灰度级，这意味着从参考黑色状态或从参考白色状态(即双干线)来获得所述灰度级。在图2中示意地揭示了表示现有技术的驱动波形的例子，分别针对的是从状态白色(W)到深灰色(G1)、从浅灰色(G2)到深灰色(G1)、从黑色(B)到黑色(B)和从白色(W)到白色(W)的图像过渡。每个更新驱动波形基本上包括第一振荡周期(S1)(即第一振荡脉冲周期)、复位周期(R)、第二振荡周期(S2)(即第二振荡脉冲周期)和灰度驱动周期(D)。为了降低电泳显示部件的光学响应对像素历史的依赖性，提供了包括预置数据信号的振荡脉冲。这些预置数据信号包括用于表示能量的数据脉冲，所述能量足以把电泳粒子从两个电极之一处的静态释放，但是该能量太低而不能使所述电泳粒子到达另一个电极。对于显示器的所有像素，同时应用第一和第二振荡周期(S1，S2)，而与要由每个像素显示的数据信息无关，以便提高效率并且降低所述显示器的功率消耗。这也被称为硬件振荡。从而，经受相同等级转变(诸如白色到白色(W-W)或黑色到黑色(B-B))的像素也分别在第一和第二振荡周期期间接收第一振荡脉冲和第二振荡脉冲。
然而，使用这种方法的问题在于：为了校正由上述振荡脉冲所引发的亮度漂移，在上述驱动脉冲之后需要另外的单极驱动脉冲。这导致了功率消耗增加并且在像素上存在残存DC电压，这会使在下一图像更新中存在较大的图像滞留。
从而，本发明的目的特别要获得一种灰度级漂移与现有技术的电泳显示器的灰度级漂移相比较降低了的电泳显示器。
此目的至少部分地通过所引入的电泳显示面板来实现，其特征在于第一振荡部分的极性与第二振荡部分的极性是相反的。通过布置使得所述第一振荡部分的极性与第二振荡部分的极性正好相反，就可以显著地降低由硬件振荡(振荡出现在整个显示过程中，而不管像素数据如何)所引发的总灰度漂移。进一步的优点在于：由于上述原因，不必总是利用到相同级的灰度转变来更新像素，这显著地降低了显示面板的功率消耗并且还降低了残存DC电压。
优选地是，每个振荡部分包括偶数个振荡脉冲。这进一步降低了灰度漂移。
依照本发明的实施例，更新驱动波形还包括在所述第二振荡部分之后的附加驱动脉冲。所述更新波形被配置成用于在极端光学状态或接近于该状态下从一个灰度到相同灰度的转变。这在利用到相同级的转变重复地更新期间改善了灰度级漂移。优选地是，附加驱动脉冲具有的极性可以把粒子移向最接近于它们当前光学状态的极端光学状态。这进一步使用非常有限的残存DC电压量来限制灰度漂移。
依照本发明的实施例，更新驱动波形还包括所述第二振荡部分之前的附加复位脉冲和所述第二振荡部分之后的附加驱动脉冲。所述更新驱动波形被配置成用于从一个灰度到相同灰度的转变。这在利用到相同级的转变来重复地更新期间改善了灰度级漂移。所述附加复位脉冲和所述附加驱动脉冲可以具有相等长度。优选地是，附加驱动脉冲具有的极性可以把粒子移向最接近于它们当前光学状态的极端光学状态。这在不引入额外DC电压的情况下进一步限制了灰度漂移。或者，所述附加驱动脉冲比所述附加复位脉冲更长，这进一步改进了灰度漂移，并且能够利用非常有限的残存DC电压量来实现恒定灰度。
本发明的上述及其它目的还通过用于驱动电泳显示器件的驱动装置实现，所述器件包括多个像素，每个像素包含适量的电泳材料，所述电泳材料包括在液体中分散的带电粒子；和与每个像素相关联的第一和第二电极，用于接收由更新驱动波形所定义的电势差；所述驱动装置被配置成控制所述更新驱动波形，其中所述更新驱动波形包括：与数据无关的第一振荡部分；复位部分，在所述复位部分期间在所述像素上施加复位信号；第二与数据无关的振荡部分，是与数据无关的并且随后使所述粒子能够占据对应于图像数据信息的位置，其特征在于所述第一振荡部分的极性与所述第二振荡部分的极性相反。依照与上述相同的方式，所发明的驱动装置确保可以显著地降低由硬件振荡所诱发的总灰度漂移。
以下借助于本发明优选实施例并参考附图将更详细地描述本发明。
图1是在依照现有技术的显示器件中两个相邻微囊的示意性横截面视图，并且本发明可以应用于该显示器件。
图2是用于驱动如在图1中所公开的微囊的现有技术波形的示例图。
图3是公开依照本发明第一实施例的一组驱动波形实例的图。
图4是公开依照本发明候选实施例的一组驱动波形实例的图。
图5是公开依照本发明又一候选实施例的一组驱动波形实例的图。
图6是用于图示在一组振荡脉冲期间灰度漂移的示意图。
图1示出了可以应用本发明的电泳显示面板1的实施例。显示面板1包括第一透明基板2、第二对置基板3和多个像素4，在这种情况下每个像素由微囊5构成。每个微囊包含悬浮在澄清流体中的电泳材料，诸如适量的浅粒子6和深粒子7。用于微囊的电泳材料在现有技术中是已知的，因此在这里并不进一步描述。浅粒子6和深粒子7带有相互不同的电荷。在此例子中，浅粒子基本上是白色、带正电的粒子，而深粒子基本上是黑色、带负电的粒子。电泳显示面板1还包括与每个像素4相关联的第一电极装置8和第二电极装置9。电极8、9连接到驱动器10以便接收电势差。驱动器10被配置成向电极8、9提供适当的更新驱动波形以便控制所施加的电势差。此外，用于每个像素4的第二电极装置9可以包括或不包括两个可单独控制的电极9a、9b(参见图1)，以便提供子像素分辨率。在某些情况下，这些电极还可以用来在基板平面的方向上移动粒子。在有源矩阵的实施例中，每个像素4还按照本身已知的方式包括开关电子器件(未示出)，例如包括薄膜晶体管(TFT)、二极管或MIM器件。
通过在电极8、9上施加更新驱动波形，由此施加变化的电势差，微囊5内的带电粒子6、7可以在所述微囊5内被移动，以便占据其不同的部分，从而改变所述微囊的视觉外观。根据所施加的电势差大小，带电粒子6、7可以在第一和第二极端位置之间移动，产生黑色(B)和白色(W)的视觉外观，并且也可以被移动到中间位置，产生例如浅灰(G2)和深灰(G1)的视觉外观。当然，可以获得更大数目的灰度，但是为了清楚起见，此描述集中于具有四个状态，即B、W、G1和G2的器件上。为了把每个状态转换到每个其它状态，使用16个特定转变驱动波形，每一次转变一个驱动波形。从而，驱动器10被配置成通过把一个合适的驱动波形施加到像素上以便控制施加到每个像素上的电势差，从而使所述像素从第一状态转变到第二状态。每个驱动波形或脉冲序列基本上由四个波形部分组成，持续时间为tS1的第一振荡脉冲部分S1、持续时间为tR的复位部分R、持续时间为tS2的第二振荡部分S2以及持续时间为tD的灰度驱动部分D。如上所指出，在图2中示出了依照现有技术的四个这种驱动波形的例子。
本发明基于以下认识：如果第一和第二与数据无关的振荡部分S1和S2的极性在所有类型的更新驱动波形中正好彼此相反，那么可以获得具有至少两比特的灰度、功率消耗降低并且呈现稳定灰度的有源矩阵电泳显示器件。例如图3所示，每个振荡脉冲具有相等长度(即tS1＝tS2)，具有相同的脉冲数，不过它们的极性正好相反。采用这种方法，显著地降低了由硬件振荡(振荡出现在整个显示过程，而不管像素数据如何)所引发的总灰度漂移。从而，不必总是利用到相同灰度级的转变(例如，白色到白色)来更新像素，这还可以降低功率消耗以及残存的DC电压，并从而降低了图像滞留。
通常，在每个振荡脉冲周期S1、S2内使用偶数个振荡脉冲。尽管如此，显示器的亮度趋于漂向不同的灰度级。对在极端光学状态或接近于该状态的像素，灰度趋于漂向中间灰度级--即离开所述极端光学状态，这是因为难于使粒子移向比它们的最初状态还要极端的状态，并且任何净运动仅仅是从该极端光学状态离开。对于处在中间光学状态的像素，光学漂移取决于振荡脉冲的极性，这是因为粒子的移动性在预置脉冲序列期间增加，因此第二脉冲(以及所有随后偶数脉冲)的粒子运动比第一脉冲(以及所有随后先前奇数脉冲)的粒子运动要大。因此，此漂移的程度非常强地依赖于振荡脉冲时段、振荡脉冲的数目以及上一个振荡脉冲的符号。从而，即使在每个振荡脉冲周期S1、S2内使用偶数个振荡脉冲，也会观察到小的亮度漂移。然而，如果要使用奇数个脉冲的话，此漂移可能会大得多。另外，当使用极性相同的振荡1和振荡2时，总灰度漂移将会加倍。图6中公开了此例子。此示意图示出了在白色状态由振荡脉冲的序列12所引发的亮度漂移的例子。振荡脉冲时段是20ms，以正脉冲开始并以负脉冲结束，这在振荡之后产生了最小的亮度漂移。观察到大约2.5L*的亮度漂移。然而，如果上一脉冲以正符号结束，那么此漂移可能会大得多(例如7.5L*)。当如在现有技术中那样使用极性相同的振荡1和振荡2时，总灰度漂移将会加倍(参见图2)。
以下参考图3将更详细地描述本发明的第一实施例。所表示的驱动波形对应于依照图2的现有技术的驱动波形。如图3所见，第二振荡部分S2的极性正好与第一振荡部分S1的极性相反。第一振荡部分S1以正脉冲(正电压)开始并且以负脉冲(负电压)结束。在第一振荡部分S1之后，白色状态将经历轻微的漂移，而黑色状态将经历更大一点的漂移。然而，随后的第二振荡部分S2具有相反极性，并且以负脉冲(负电压)开始并以正脉冲(正电压)结束。采用这种方法，由于上一次的正脉冲的缘故，漂移的黑色状态被略微校正到所要求的较暗状态，而白色状态基本上保持恒定。采用这种方法，利用依照本发明的驱动波形，黑色和白色状态的亮度视觉实际上是不变的，并且对人眼来说是不可见的。从而，不必利用到相同灰度级的转变的波形来更新像素，这显著地降低了功率消耗以及残存DC电压，因而减少了图像滞留。
以下参考图5将更详细地描述本发明的第二实施例。所表示的驱动波形对应于依照图2的现有技术的驱动波形。此实施例不同于上述第一实施例，这是因为将用于在极端光学状态或接近该状态下控制到相同灰度级的转变(即白色到白色(W-W)或黑色到黑色(B-B))的波形，还包括位于在第二振荡部分S2之后的附加驱动脉冲DP。在优选实施例中，该附加驱动脉冲具有的极性可以把粒子移向最接近于它们当前光学状态的极端光学状态。当在极端光学状态或接近该状态下利用到相同灰度级的转变来重复地更新像素时，此实施例是尤为有益的。在这种情况下，利用现有技术的驱动波形，总灰度漂移可能被整合起来，因而最后变得不可接受。本申请的发明人在实验上观察到：在极端光学状态或接近该状态下的光学响应趋于朝向中间灰度级--即离开所述极端光学状态。从而，依照本发明的此实施例，如果如上所指出那样，在第二振荡部分之后施加附加驱动脉冲，那么可以使灰度保持在恒定水平，只引入非常有限的残存DC电压量。
以下参考图4将更详细地描述本发明的第三实施例。所表示的驱动波形对应于依照图2的现有技术的驱动波形。此实施例不同于上述第一实施例，这是因为用于控制到相同灰度级的转变(诸如白色到白色(W-W)或深灰色到深灰色(DG-DG))的波形还包括复位脉冲RP和附加驱动脉冲DP，它们对称地布置在第二振荡部分S2的相对侧上。当利用到相同灰度级的转变来重复更新像素时，此实施例是尤为有益的。在这种情况下，利用现有技术的驱动波形，总灰度漂移可能被整合起来，因而最后变得不可接受。本申请的发明人在实验中观察到：在振荡脉冲之前的光学响应比在所述振荡脉冲之后的光学响应要少得多。从而，依照本发明的此实施例，如果如上所指出，在振荡脉冲前后施加偶数个对称的脉冲(即复位和驱动脉冲RP和DP)，那么可以使灰度保持在恒定水平，同时DC是平衡的。依照一个变式，复位和驱动脉冲具有相同的长度。在优选实施例中，附加驱动脉冲具有的极性可以把粒子移向最接近于它们当前光学状态的极端光学状态。这在不引入额外DC电压的情况下进一步限制了灰度漂移。依照第二变式，驱动脉冲，即在第二振荡部分S2之后所施加的脉冲，可以比在所述第二振荡部分S2之前所施加的复位脉冲要长。当利用到相同灰度级的转变来频繁且重复地更新像素时，后一变式是有益的。采用这种方法，可以利用非常有限的残存DC电压量来使灰度保持恒定。依照进一步的变式，驱动脉冲，即在第二振荡部分S2之后所施加的脉冲可以比在所述第二振荡部分S2之前所施加的复位脉冲要长。当利用到相同灰度级的转变来频繁且重复地更新像素时，后一变式是有益的。采用这种方法，可以利用非常有限的残存DC电压量来使灰度保持恒定。

Claims (11)

1.一种电泳显示面板(1)，用于显示对应于图像信息的画面，包括：
-多个像素(2)，每个像素(2)包含适量的电泳材料，所述电泳材料包括在液体(11)中分散的带电粒子(6，7)；
-与每个像素(4)相关联的第一和第二电极，用于接收由更新驱动波形所定义的电势差；和
-驱动装置(10)，用于控制每个像素(4)的所述更新驱动波形；
其中所述带电粒子(6，7)根据所施加的更新驱动波形能够占据接近电极(8，9)的极端位置和在所述电极(8，9)之间的中间位置之一以显示画面，并且其中所述更新驱动波形基本上包括：
-与数据无关的第一振荡部分(S1)，
-复位部分(R)，在所述复位部分(R)期间在像素上施加复位信号，
-第二与数据无关的振荡部分(S2)，它与数据无关，并且随后是
-驱动部分(D)，在所述驱动部分(D)期间在像素上施加画面电势差以便使粒子(6，7)能够占据对应于图像数据信息的位置，
其特征在于所述第一振荡部分(S1)的极性与所述第二振荡部分(S2)的极性相反。
2.如权利要求1所述的电泳显示面板，其中每个振荡部分(S1，S2)包括偶数个振荡脉冲。
3.如权利要求1或2所述的电泳显示面板，其中所述更新驱动波形还包括在所述第二振荡部分(S2)之后的附加驱动脉冲(DP)。
4.如权利要求3所述的电泳显示面板，其中所述更新驱动波形被配置成用于从一个灰度到相同灰度的转变。
5.如权利要求3或4所述的电泳显示面板，其中所述附加驱动脉冲(DP)具有的极性可以把粒子(6，7)移向最接近于它们当前光学状态的极端光学状态。
6.如先前权利要求中任何一个所述的电泳显示面板，其中所述更新驱动波形还包括在所述第二振荡部分(S2)之前的附加复位脉冲(RP)和在所述第二振荡部分(S2)之后的附加驱动脉冲(DP)。
7.如权利要求6所述的电泳显示面板，其中所述附加复位脉冲(RP)和所述附加驱动脉冲(DP)具有相反的极性。
8.如权利要求6或7所述的电泳显示面板，其中所述附加驱动脉冲(DP)具有的极性可以把粒子(6，7)移向最接近于它们当前光学状态的极端光学状态。
9.如权利要求6、7或8所述的电泳显示面板，其中所述附加复位脉冲(RP)和所述附加驱动脉冲(DP)具有相等长度。
10.如权利要求6、7或8所述的电泳显示面板，其中所述附加驱动脉冲(DP)比所述附加复位脉冲(RP)更长。
11.一种用于驱动电泳显示器件的驱动装置，所述器件包括多个像素(2)，每个像素(2)包含适量的电泳材料，所述电泳材料包括在流体(11)内分散的带电粒子(6，7)，并且所述器件包括与每个像素(4)相关联的第一和第二电极(8，9)，用于接收由更新驱动波形所定义的电势差，
所述驱动装置被配置成控制所述更新驱动波形，其中所述更新驱动波形包括：
-与数据无关的第一振荡部分(S1)，
-复位部分(R)，在所述复位部分(R)期间在所述像素上施加复位信号，
-第二与数据无关的振荡部分(S2)，它与数据无关，并且随后使所述粒子(6，7)能够占据对应于图像数据信息的位置，
其特征在于所述第一振荡部分(S1)的极性与所述第二振荡部分(S2)的极性相反。
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