CN1864196A

CN1864196A - 电泳显示面板

Info

Publication number: CN1864196A
Application number: CNA2004800292004A
Authority: CN
Inventors: G·周; 安居胜; M·T·约翰逊
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-11-15
Also published as: KR20060133965A; TW200527101A; WO2005034077A1; EP1673759A1; US20070052669A1; JP2007507741A

Abstract

一种电泳显示面板(1)包括驱动装置(100)，该驱动装置用于将各像素(2)的电位差控制为复位电位差，使得粒子(6)基本上占据一个极限位置，随后将其控制为灰度级电位差，使得粒子(6)占据与图像信息对应的位置。在复位电位差和灰度级电位差之间的时间周期中，至少对于代表最大复位脉冲能量的50％或者更多的复位电位差，该驱动装置还被设置为用于施加一个或多个脉冲(Rp，SDp)，该脉冲具有基本上小于复位值的电压值。

Description

电泳显示面板

技术领域

本发明涉及一种电泳显示面板，包括：

包括带电粒子的电泳介质；

多个像素；

与每个像素相关联的用于接收电位差的电极；和

驱动装置，该驱动装置被设置为将多个像素中每一个的电位差控制为复位的电位差，它在复位期间具有一复位值和复位持续时间，且随后为灰度级电位差，该灰度电位差使粒子占据对应图像信息的位置。

本发明还涉及一种驱动电泳显示设备的方法，该方法中在施加复位电位差之后将灰度级电位差施加到该显示设备的像素上。

背景技术

在国际专利申请WO 02/073304中描述了起始段中所提到的这种类型的电泳显示面板的一个实施例。

在所描述的电泳显示面板中，各像素在图像的显示期间具有由粒子的位置所决定的外观。然而，粒子的位置不仅依赖于电位差，而且还依赖于该电位差的历史。结果复位电位差的施加减小了像素的外观对历史的依赖性，这是因为在施加灰度级电位差之前粒子基本上占据了一个极限位置。因此像素在各时间被复位到一个极限状态。随后，作为施加灰度级电位差的结果，粒子占据该位置以显示对应图像信息的灰度级。“灰度级”被理解为表示任何中间状态。当显示器是黑白显示器时，“灰度级”实际上涉及灰度阴影，当使用其它类型的彩色元件时，“灰度级”被理解为包括在极限光学状态之间的任何中间状态。

当改变图像信息时像素被复位。在复位之后通过施加灰度级电位差设置了灰度级。

当前显示器的缺点在于其可能显示出导致不精确的灰度级再现的效果。精确的灰度级再现是最重要的。尽管施加复位脉冲大大地增加了灰度级再现的精确度，但是发明人认识到尽管使用了复位脉冲，仍然可能发生较差的最佳灰度级再现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种起始段所述类型的显示设备，其能被应用于改进灰度级的再现。

为此，在施加反号的复位电位差和灰度级电位差之间的时间周期中，至少对于代表最大复位脉冲能量的50％或更多的复位电位差，该驱动装置始终还被设置为用于施加一个或多个脉冲，该脉冲具有基本上小于复位值的电压值。

优选地，施加反号的复位电位差和灰度级电位差之间的时间周期中，该驱动装置被设置为对于所有复位电位差施加一个或多个脉冲，该脉冲具有基本上小于复位值的电压值。

在本发明的概念中，电位差基本上小于在复位脉冲(＝复位电位差)和灰度级脉冲(＝灰度级电位差)之间的时间周期中的复位值为至少更多的能量复位脉冲。

优选地，该时间周期为至少一帧时间。

本发明基于下面的知识：

复位脉冲的施加将粒子带入到极限光学状态(例如白或黑)。这是有利的，因为在施加灰度级电位差之前或多或少地固定了电泳粒子的状态(位置)。从固定位置开始，灰度级可以被更精确地施加。然而，粒子离开了该位置之后，复位脉冲的施加还影响粒子的动量，因为粒子在复位电位差的影响下移动到与极限光学状态一致的位置。发明人还意识到直接施加灰度级电位差将导致一些灰度级的不精确。在施加灰度级电位差的至少一些时间期间，粒子实际上仍旧释放动量。在根据本发明的装置中，静止脉冲被施加在复位脉冲和灰度级脉冲之间。由于材料的粘度，静止脉冲的施加导致粒子的停止。在开始施加灰度级电位差时，不仅粒子的位置被固定，而且它们的动量也被固定(理想地动量为零)。通过施加其电压值基本上小于复位值的脉冲，粒子的运动被减慢，优选地被带入停止状态。由于粒子的动量较小，因此灰度级电位差的施加效果被较好的确定，且因此在实际的灰度级中发生较小的变化。这种脉冲可称为“减慢”脉冲。

在本发明的实施例中该设备包括在复位脉冲和灰度级电位差之间施加具有稳定减小的电压值的一个或多个脉冲的装置。

在本发明的实施例中该装置包括在复位脉冲和灰度级电位差之间施加零电压值的静止脉冲的装置。

在本发明的概念中，静止脉冲表示在复位脉冲(＝复位电位差)和灰度级脉冲(＝灰度级电位差)之间的时间周期中施加基本上为0伏的电位差。

复位脉冲和灰度级电位差之间的时间周期足够用于充分地减小粒子的平均动量，所需的时间依赖于例如材料的粘度和所施加的复位值。

优选地该时间周期至少为2毫秒。

在优选的实施例中，该时间周期为至少一帧时间。

在优选的实施例中，该设备包括在施加复位脉冲的期间中建立依赖于所施加的能量的时间周期的装置。由复位脉冲施加的能量与时间和复位脉冲值的乘积成正比。粒子的动量也依赖于复位脉冲期间所施加的能量。该能量越高，则动量越大，静止或减慢脉冲则越长。

附图说明

通过参考附图将进一步解释和描述本发明的显示面板的上述和其它方面，其中：

图1示意性地示出显示面板的实施例的前视图；

图2示意性地示出沿图1的II-II线的截面图；

图3示意性地示出电泳显示设备的另一示例的一部分的截面图；

图4示意性地示出图3的图像显示装置的等效电路图；

图5通过驱动图来图解说明对于一个像素来说作为时间的函数的电位差；

图6是本发明所依据的基本知识；

图7说明不根据本发明的设备中粒子运动的松弛效应；

图8对于根据具有本发明实施例的装置，通过驱动图来图解说明电位差作为时间的函数；

图9对于根据本发明的装置，说明粒子运动的松弛效应；

图10对于根据具有本发明实施例的装置，通过驱动图来图解说明作为时间的函数的电位差；

在所有图中对应的部件通常由相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1和2示出显示面板1的实施例，该显示面板1具有第一基板8、第二相对基板9和多个像素2。优选地，像素2在二维结构中基本上沿直线排列。可选择的，像素2的其它排列方式是可行的，例如蜂窝状排列。具有带电粒子6的电泳介质5存在于基板8和9之间。第一和第二电极3、4与每一像素2相关联。电极3、4能接收电位差。图2中第一基板8对于每一像素2具有第一电极3，且第二基板9对于每一像素具有第二电极4。带电粒子6能占据电极3、4附近的极限位置和电极3、4之间内的中间位置。为了显示图像，每一像素2具有由电极3、4之间的带电粒子6的位置决定的外观。电泳介质5可以从例如US 5,961,804、US 6,120,839和US 6,130,774中获知，并可以例如从E Ink公司获得。作为示例，电泳介质5包括白色流体中的负电黑色粒子6。当带电粒子6处于第一极限位置时，即第一电极3附近，作为电位差为例如15伏的结果，像素2的外观为例如白色。这里考虑到像素2是从第二基板9的侧面被观测到。当带电粒子6处于第二极限位置，即第二电极4附近，作为相反极性的电位差是例如-15伏的结果，像素2的外观为黑色。当带电粒子6处于中间位置之一时，即在电极3、4之间，像素2具有一中间外观，例如灰度级在白色和黑色之间的浅灰、中间灰和深灰。驱动装置100用于将每一像素2的电位差控制为一个复位电位差，该复位电位差具有使粒子6基本上占据了一个极限位置的一个复位值和一个复位持续时间，且随后将每一像素2的电位差控制为一个灰度级电位差，该灰度级电位差能使粒子6占据与图像信息对应的位置。

图3示意性地示出了电泳显示装置31的另一示例的部分的截面图，例如多个显示元件的尺寸，该显示装置包括底部基板32，具有位于两个透明基板33、34之间的电子墨水的电泳薄膜，例如聚乙烯，一个基板33被提供有透明像素电极35，且另一基板34被提供为一透明反电极36。电子墨水包括多个大约为10到50微米的微囊37。每一微囊37包括悬浮在流体F中的带正电的白色粒子38和带负电的黑色粒子39。当在像素电极35上施加正电场时，白色粒子38移动到微囊37指向反电极36的一侧，且该显示元件对于观测者变为可视。同时，黑色粒子39移动到微囊37的相对侧，在那儿它们对于观测者被隐藏。通过将负电场施加到像素电极35，黑色粒子39移动到微囊37指向反电极36的一侧，且显示元件对于观测者(未示出)变黑。当去除电场时，粒子38、39保持在所获得的状态，且显示器显示出双稳态特性且基本上不消耗能量。

图4示意性地示出了图像显示装置31的等效电路图，该图像显示装置31包括层叠在底部基板32上的电泳薄膜，该底部基板32被提供有源开关元件、行驱动器43和列驱动器40。优选地，反电极36被提供在薄膜上方，该薄膜包括密封的电泳墨水，但是在利用面内电场的情况下可以被选择性地提供在底部基板上。显示装置31由有源开关元件驱动，在该示例中是薄膜晶体管49。该显示装置包括在行或选择电极47以及列或数据电极41的交叉区域内的显示元件矩阵。行驱动器43连续地选择行电极47，同时列驱动器40将数据信号提供给列电极41。优选地，处理器45首先将输入数据46处理为数据信号。列驱动器40和行驱动器43之间的相互同步是通过驱动线42发生。来自于行驱动器43的选择信号通过薄膜晶体管49选择像素电极，该薄膜晶体管49的栅极50电连接于行电极47，其源极51电连接于列电极41。存在于列电极41的数据信号通过TFT被传送到连接漏极的显示元件的像素电极52。在该实施例中，图3中的显示装置还包括在每一显示元件的位置处的附加电容器53。在该实施例中，附加电容器53与一条或多条存储电容器线54相连。其它的开关元件例如二极管、MIM等可以代替TFT被使用。

作为示例(参见图5)，在施加复位电位差之前子集的像素的外观为白色(W)、浅灰(Lg)、深灰(Dg)或黑色(B)。另外，对应于相同像素的图像信息的图像外观是深灰色。对于这些示例，图5中像素的电位差显示为时间的函数。复位电位差(R)在复位期间即在复位周期期间具有例如15伏的电压值。在这些示例中最大的复位持续时间例如为12帧时间，例如，如果帧时间为25毫秒，则对应总时间为300毫秒。复位时间周期是0帧周期(为了将黑色复位为黑色)，4帧周期(为了将深灰复位为黑色)，8帧周期(为了将浅灰复位为黑色)直到12帧周期(为了将白色复位为黑色)。结果，在复位电位施加之后，每一像素具有实质为黑色的外观，表示为B。在施加复位脉冲后施加灰度级电位差(Gs)，该灰度级电位差为例如-15伏，且在该示例中持续时间为4帧时间，在该示例中4帧时间大约为100毫秒。结果，对于显示图像，在施加灰度级电位差后，像素具有深灰色(G1)外观。这些示例显示在图5中，图5示出在没有施加静止脉冲或减慢脉冲，即在本发明的范围之外的情况下的驱动图。

图6是本发明所基于的基本知识。图中最上面的部分示意性地说明粒子的运动，中间部分给出所施加的电压，下面部分说明黑色的白色度。下面的结构可以在图6上部分的帮助下被解释，其中白色和黑色粒子的详细运动示意性地表示了两个极限转变：白色到深灰色(左边图)和黑色到深灰色(右边图)。为了简单起见，只用一个粒子进行讨论，且对于白色粒子的全部描述也适用于黑色粒子。通过将负电压施加于顶部电极，带正电的白色粒子将需要最大时间来移动到底部电极(最大距离)。理想地，其理想位置示意性地说明在图6中，较下部分，亮度级相同。然而，正如发明人已经意识到的，实际上在关闭复位脉冲R后，因为移动速度逐渐接近零，所以白色(和/或黑色)粒子将进一步向电极的底部或顶部移动。当在完成复位脉冲之后立即提供灰度级驱动脉冲GS，则没有时间可用于粒子的松弛，这是因为它必须朝相反方向移动。在复位脉冲末端的粒子移动的速度(V末端复位)明显地依赖于图像的历史，因此在驱动时初始速度和最终速度也依赖于图像的历史。从而灰度级错误将产生，这主要由粒子的位置决定。

图7详细地说明这一点，其中详细示出了复位脉冲灰度级差异的转变附近的灰度级的值。

在施加了复位脉冲之后，在松弛时间t松弛期间粒子继续移动。换句话说，灰度级电位差要停止该潜在的移动需要一些时间。在复位脉冲后立即施加灰度级电位差将导致有效施加时间t_eff小于实际时间周期t_GS且满足公式t_eff＝t_GS-t_松弛。当不施加复位脉冲时，正如当原始图像是黑色的情况下，松弛时间周期是零。结果，即使当施加精确相同的复位脉冲和灰度级电位差，灰度级也存在差别Δ_Dg换句话说灰度级不同。因此，例如，当棋板(黑色和白色区域)的图像变成深灰区域时，棋板就会留下一余像，即它作为“幻像”仍旧可见。

图8说明了本发明的一个实施例。在至少大于最大能量的50％的复位脉冲之间，在这种情况下是所有复位脉冲，施加静止脉冲(Rp)。静止脉冲的长度大于或等于松弛时间，即t_Rp≥t_松弛。松弛时间依赖于粒子和材料的特性。复位脉冲的施加时间至少为2毫秒，优选地是一帧时间并且优选地其长于松弛时间t_松弛。在施加复位脉冲之后的粒子的动量可能依赖于所施加的复位脉冲(复位脉冲越长动量越大)。因此在优选的实施例中复位脉冲的长度是复位脉冲强度的函数。

图9说明松弛时间、静止脉冲Rp的施加时间、和灰度级电位差Gs的施加周期之间的关系。由于静止脉冲，对于从白色通过黑色到深灰色的转变，灰度级电位差的有效时间与从黑色到深灰色的转变相同。

图10说明本发明的一个实施例，其中在复位脉冲R和灰度级电位差Gs之间施加具有强度基本上小于复位值的减慢脉冲。结果是与图5中示意性解释的情况相比，在开始施加灰度级电位差的时候粒子动量的传播被减小。该动量传播的减小导致所获得的灰度级的传播的减小，即得到更一致的图像。

注意到在本发明的概念中，复位电位差的施加可能包括，且在优选的实施例中包括过复位的应用。“过复位”表示复位电压施加的方法，其中有目的的，至少对于一些灰度级状态(中间状态)的转变施加复位脉冲，其具有比将相关元件驱动到期望的极限光学状态所需要的电压差具有更长时间的电压差。该过复位可以有利地确保达到极限光学状态，或其可用于简化施加方案，使得例如相同长度的复位脉冲用于将不同的灰度级复位到极限光学状态。

简单地，本发明可描述为：

一种电泳显示面板(1)，包括驱动装置(100)，该驱动装置用于将每一像素(2)的电位差控制为；

复位电位差，使得粒子(6)基本上占据一个极限位置，且随后

灰度级电位差，使得粒子(6)占据与图像信息对应的位置。

至少对于代表最大复位脉冲能量的50％或更多的复位电位差，该驱动装置被设置在复位电位差和灰度级电位差之间施加一个或多个脉冲(Rp，SDp)，该脉冲具有基本上小于复位值的一电压值。

本领域技术人员可以理解本发明不限于上面特别示出和描述的内容。本发明包括在每个新特定的特征和每个特定特征的组合内。权利要求中的附图标记不限制它们的保护范围。动词“包括”的使用和其动词变化不排除权利要求中所陈述的其它元件的存在。元件前的冠词“一个”的使用不排除多个这种元件的存在。

也可以在任何计算机程序中以及任何计算机程序产品中、还有在任何程序产品中实施本发明，其中任何计算机程序包括程序编码装置，当所述程序在计算机上运行时其用于执行根据本发明的方法；任何计算机程序产品包括存储于计算机可读媒介上的程序编码装置，当所述程序在计算机上运行时其用于执行根据本发明的方法；任何程序产品包括用在根据本发明的显示板中的，特别用于执行本发明的操作的程序编码装置。

已经根据特定的实施例描述了本发明，该特定的实施例对于本发明是说明性的，而不是限制性的。本发明可以通过硬件、固件、软件或它们的组合来实现。其它的实施例包括在下面权利要求的范围之内。

很明显可能的多种变化都在本发明的范围之内而不脱离所附的权利要求的范围。

Claims

1、一种电泳显示面板(1)，包括：

包含带电粒子(6)的电泳介质(5)；

多个像素(2)；

与各像素(2)相连的用于接收电位差的电极(3，4)；和

驱动装置(100)；

该驱动装置(100)被设置为将各像素(2)的电位差控制成为：

复位电位差，其具有一复位值和一复位持续时间，使得粒子(6)基本上占据一个极限位置，且随后

为灰度级电位差，使得粒子(6)占据与图像信息对应的位置，

其中在施加相反号的复位电位差和灰度级电位差之间的时间周期中，至少对于代表最大复位脉冲能量的50％或更多的复位电位差，该驱动装置还被设置为用于施加一个或多个脉冲(Rp，SDp)，该脉冲具有基本上小于复位值的电压值。

2、如权利要求1所述的电泳显示面板，其中在施加相反号的复位电位差和灰度级电位差之间的时间周期中，该驱动装置被设置为对于所有复位电位差施加为一个或多个脉冲，该脉冲具有基本上小于复位值的电压值。

3、如权利要求1所述的电泳显示面板，其中该时间周期为至少一帧时间。

4、如权利要求1所述的电泳显示面板，其特征在于该设备包括用于在复位脉冲和灰度级电位差之间施加一个或多个具有稳定减小的电压值的脉冲的装置。

5、如权利要求1所述的电泳显示面板，其中该设备包括用于在复位电位差和灰度级电位差之间施加具有零伏值的静止脉冲的装置。

6、如权利要求4所述的电泳显示面板，其中该设备包括用于在复位电位差和灰度级电位差之间施加具有零伏值的静止脉冲的装置，该静止脉冲持续至少2毫秒的时间。

7、一种驱动电泳显示设备的方法，该设备包括：

包含带电粒子(6)的电泳介质(5)；

多个像素(2)，在该方法中在施加灰度级电位差之前，将复位电位差施加于显示设备的元件，其中在施加相反号的复位电位差和灰度级电位差之间的时间周期中，至少对于代表最大复位脉冲能量的50％或更多的复位电位差，施加具有基本上小于复位值的电压值的一个或多个脉冲(Rp，SDp)。

8、如权利要求7所述的方法，其中在施加相反号的复位电位差和灰度级电位差之间的时间周期中，对于所有复位电位差施加具有基本上小于复位值的电压值的一个或多个脉冲(Rp，SDp)。

9、如权利要求7所述的方法，其中施加具有稳定减小的电压值的一个或多个脉冲(SDp)。

10、如权利要求7所述的方法，其中施加具有零伏电压值的静止脉冲。

11、如权利要求10所述的方法，其中具有零电压的静止脉冲被施加的时间为至少2毫秒。