TW201719616A - 用於驅動顯示器的設備及方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於驅動電光顯示器的設備，包含：第一開關，其設計用以在第一驅動相位之期間提供第一電壓值至該電光顯示器；第二開關，其設計用以在第二驅動相位之期間提供第二電壓值至該電光顯示器；以及，一電容器，其係連接至該第二開關，用以在該第二驅動相位之期間提供該第二電壓值，其中在該第一驅動相位或該第二驅動相位之期間，該第一開關及該第二開關中僅一者是開啟的。

Description

用於驅動顯示器的設備及方法
本發明有關於用於驅動雙穩態電光顯示器之方法、以及使用於此種方法之設備。尤其，本發明有關於在主動更新之後調整閘極啟動電壓值之驅動方法及設備，以減低與可能因殘餘電壓放電致使的電壓應力有關的電晶體降級。
[相關申請案之參照]
此專利申請案係有關2016年8月3日提出申請之美國暫時申請案序號第62/370,703號，其本身係有關2015年11月30日提出申請之美國暫時申請案序號第62/261,104號、2015年2月4日提出申請之美國暫時申請案序號第62/111,927號(已經在2016年2月4日申請為非暫時申請案，申請案序號為15/014,236)、以及2015年9月16日提出申請之美國暫時申請案序號第62/219,606號。
上述提及之專利申請案的完整揭示內容係併入此處以供參照。
根據此處所揭示的標的之一態樣，一種用於驅動電光顯示器的設備，可以包含：第一開關，其設計用以在第一驅動相位之期間提供第一電壓值至該電光顯示器；第二開關，其設計用以在第二驅動相位之期間提供第二電壓值至該電光顯示器；以及，一電容器，連接至該第二開關，用以在該第二驅動相位之期間提供該第二電壓值，其中在該第一驅動相位或該第二驅動相位之期間，該第一開關及該第二開關中僅一者是開啟的。
102‧‧‧PMIC
104‧‧‧電壓線
106‧‧‧閘極驅動器
108‧‧‧下拉電阻器
202‧‧‧PMIC
204‧‧‧閘極啟動線
206‧‧‧閘極驅動器
208‧‧‧下拉電阻器
210‧‧‧開關
220‧‧‧主動驅動相位
222‧‧‧電壓衰減相位
302‧‧‧PMIC
304‧‧‧閘極啟動電壓線
306‧‧‧閘極驅動器
308‧‧‧電阻器
310‧‧‧第一開關
312‧‧‧第二開關
314‧‧‧下拉電容器
320‧‧‧主動驅動相位
322‧‧‧電壓衰減相位
402‧‧‧PMIC
404‧‧‧閘極啟動電壓線
406‧‧‧閘極驅動器
408‧‧‧電阻器
410‧‧‧第一開關
412‧‧‧第二開關
414‧‧‧下拉電容器
416‧‧‧下拉電阻器
420‧‧‧主動驅動相位
422‧‧‧電壓衰減相位
502‧‧‧PMIC
504‧‧‧閘極啟動電壓線
506‧‧‧閘極驅動器
508‧‧‧下拉電阻器
510‧‧‧第一開關
512‧‧‧第二開關
514‧‧‧電容器
602‧‧‧PMIC
604‧‧‧閘極啟動電壓線
606‧‧‧閘極驅動器
608‧‧‧下拉電阻器
610‧‧‧第一開關
612‧‧‧第二開關
614‧‧‧下拉電容器
616‧‧‧下拉電容器
618‧‧‧下拉電阻器
620‧‧‧主動驅動相位
622‧‧‧電壓衰減相位
702‧‧‧PMIC
704‧‧‧閘極啟動電壓線
706‧‧‧閘極驅動器
708‧‧‧下拉電阻器
710‧‧‧第一開關
712‧‧‧第二開關
714‧‧‧稽納二極體
804‧‧‧閘極啟動電壓線
806‧‧‧閘極驅動器
810‧‧‧第一開關
812‧‧‧第一電壓源
814‧‧‧第二開關
816‧‧‧第二電壓源
818‧‧‧電容器
820‧‧‧電阻器
840‧‧‧主動相位
842‧‧‧第二主動相位
844‧‧‧放電相位
902‧‧‧線
904‧‧‧線
906‧‧‧線
908‧‧‧線
1002‧‧‧具有殘餘電壓放電
1004‧‧‧不具有殘餘電壓放電
1006‧‧‧具有殘餘電壓放電
1008‧‧‧不具有殘餘電壓放電
1102‧‧‧具有殘餘電壓放電
1104‧‧‧不具有殘餘電壓放電
1106‧‧‧具有殘餘電壓放電
1108‧‧‧不具有殘餘電壓放電
1110‧‧‧具有殘餘電壓放電及ON：OFF比例的標準化
1112‧‧‧具有殘餘電壓放電及ON：OFF比例的標準化
1202‧‧‧主動更新週期
1204‧‧‧殘餘電壓放電週期
1204‧‧‧ON狀態
1206‧‧‧OFF狀態
1212‧‧‧高位準閘極線電壓
1214‧‧‧電壓
1216‧‧‧前電極電壓
1218‧‧‧低位準閘極線電壓
將參照所附之圖式而敘述此申請案的各種態樣以及實施例。應理解的是，該等圖式並非一定按比例繪製。在所有出現之圖式中，出現在多個圖式之物件係以相同的元件符號來標示。
第1A圖係根據某些實施例之電光顯示器的簡單閘極啟動電壓電路之示意圖。
第1B圖係顯示根據某些實施例在主動更新之期間及在包括背驅動放電相位的電壓衰減相位之期間，閘極啟動電壓對時間的圖式，其中閘極啟動電壓指數般地衰減至接地。
第1C圖係顯示根據某些實施例在主動更新之期間及具有一較佳的電壓曲線的電壓衰減相位之期間，閘極啟動電壓對時間的圖式。
第2A圖係根據某些實施例電光顯示器的閘極啟動電壓電路之示意圖，該電路包括電阻器。
第2B圖係敘述根據某些實施例針對第2A圖的電路閘極啟動電壓隨時間之曲線圖。
第3A圖係根據某些實施例電光顯示器的閘極啟動電壓電路之示意圖，該電路包括電阻器以及電容器。
第3B圖係敘述根據某些實施例針對第3A圖的電路閘極啟動電壓隨時間之曲線圖。
第4A圖係根據某些實施例電光顯示器的閘極啟動電壓電路之示意圖，該電路包括電阻器以及電容器。
第4B圖係敘述根據某些實施例針對第4A圖的電路閘極啟動電壓隨時間之曲線圖。
第5A圖係根據某些實施例電光顯示器的閘極啟動電壓電路之示意圖，該電路包括電阻器以及電容器。
第5B圖係敘述根據某些實施例針對第5A圖的電路閘極啟動電壓隨時間之曲線圖。
第6A圖係根據某些實施例電光顯示器的閘極啟動電壓電路之示意圖，該電路包括多個電阻器以及電容器。
第6B圖係敘述根據某些實施例針對第6A圖的電路閘極啟動電壓隨時間之曲線圖。
第7圖係根據某些實施例電光顯示器的閘極啟動電壓電路的示意圖，該電路包括稽納(Zener)二極體。
第8A圖係根據某些實施例電光顯示器的閘極啟動電壓電路之示意圖，該電路包括電阻器以及電容器。
第8B圖係敘述根據某些實施例針對第8A圖的電路閘極啟動電壓隨時間之曲線圖。
第9圖係第8A圖中所述之裝置的性能與習知裝置的性能之比較的解說圖。
第10A圖係顯示根據某些實施例最大灰階位移相對具殘餘電壓放電以及不具殘餘電壓放電的更新次數之圖式。
第10B圖係顯示根據某些實施例最大鬼影位移相對具殘餘電壓放電以及不具殘餘電壓放電的更新次數之圖式。
第11A圖係顯示根據某些實施例最大灰階位移相對具殘餘電壓放電、不具殘餘電壓放電、以及具殘餘電壓放電及負偏壓的更新次數之圖式。
第11B圖係顯示根據某些實施例最大鬼影位移相對具殘餘電壓放電、不具殘餘電壓放電、以及具殘餘電壓放電及縮減的電荷偏壓的更新次數之圖式。
第12A圖係顯示根據某些實施例閘極電壓相對時間的訊號時序之示意圖。
第12B圖係顯示根據某些實施例電壓相對時間的訊號時序之示意圖。
用詞
電光顯示器包含一層電光材料，此處使用的用詞是其在成像技術中的習知意義，以指稱具有在至少一光學性質上相異的第一及第二顯示狀態之一材料，藉由施加一電場至該材料使該材料自其第一顯示狀態改變為第二顯示狀態。在本發明案的顯示器中，電光介質可 以是固態的(為了方便起見，此種顯示器之後可以稱為固態電光顯示器)，就某種意義來說，電光介質具有固態外部表面，雖然這些介質可以(且通常是)具有內部液態或氣體填充空間。因此，「固態電光顯示器」一詞包括囊封電泳顯示器、囊封液晶顯示器、以及在以下討論的其他類型顯示器。
雖然光學性質對人眼而言典型為顏色感知，其可為另一光學性質，例如光學透射、反射率、亮度，或者在顯示器的情況下，就可見範圍外之電磁波長的反射率變化的意義而言，其係針對機械讀取、擬色(pseudo-color)。此處可以使用“L*”一詞，並且可以表示為“L*”。L*具有通常的CIE定義，L*=116(R/R0)1/3-16，其中R=反射率且R0係為標準反射率值。
「灰色狀態」一詞在此處係使用其在成像技術中的習知意義，以指稱介於一像素之兩個極端光學狀態中間之一狀態，且不一定意謂著這兩個極端狀態之間的黑-白轉換。例如，在下述所參照的數個專利及已公開專利申請案敘述電泳顯示器，其中極端狀態為白及深藍，以使得中間的「灰色狀態」實際上將是淡藍。實際上，如已經提及的，在二極端狀態之間的轉換可能根本不是顏色的變化。
「雙穩態」及「雙穩定性」這些詞在此處使用的是在該技術中的習知意義，以指稱包含具有在至少一光學性質上相異之第一及第二顯示狀態之顯示元件的顯示器，並且使得，在任何給定的元件經由一具有有限 持續時間的定址脈衝驅動而採用其第一或第二顯示狀態之後，於該定址脈衝已終止之後，該狀態將至少持續數次(例如，至少四次)，此為用來改變顯示元件的狀態所需之該定址脈衝的最小持續時間。在已公開之美國專利申請案No.2002/0180687中顯示，某些以粒子為基礎之有灰階能力的電泳顯示器不僅在其極端的黑與白狀態下呈穩態，且亦在其中間的灰色狀態下呈穩態，並且對某些其他類型的電光顯示器而言亦是如此。此類型的顯示器正確地稱之為「多穩態」而非雙穩態，雖然為了方便之故，「雙穩態」一詞可在此處用於涵蓋雙穩態及多穩態這兩種顯示器。
此處所使用的「殘餘電壓」一詞係指在定址脈衝(用來改變電光介質的光學狀態之電壓脈衝)終止之後，可能殘留在電光顯示器中的持續性或衰減的電場。當殘餘電壓趨近於一臨界值時，電光顯示器的殘餘電壓之衰減率可能變成低的。即使是低的殘餘電壓(例如：大約是200mV或更少的殘餘電壓)可能導致電光顯示器的假影，包括但不限制為：與定址脈衝相關的光學狀態之位移、顯示器之光學狀態隨著時間的漂移、及/或鬼影。
經過一顯著時間週期的殘餘電壓之存在，將「殘餘脈衝」施加至電光介質，以及嚴格說來，此殘餘脈衝(而不是殘餘電壓)可能對電光顯示器的光學狀態之影響負責，其通常被認為是殘餘電壓所致使。此種殘餘電壓可以導致在電光顯示器上顯示的影像之非所欲影響，包括但不限制為：所謂的「鬼影」現象，其中在顯示器已經重寫入之後，前個影像的痕跡仍是可見的。
與定址脈衝相關的光學狀態之「位移(shift)」係指下述狀態，一特定的定址脈衝首先施加至電光顯示器導致第一光學狀態(例如：第一灰階)，以及相同的定址脈衝接著施加至電光顯示器導致第二光學狀態(例如：第二灰階)。殘餘電壓可能會發生光學狀態之位移，因為在施加定址脈衝之期間施加至電光顯示器的像素之電壓，包括殘餘電壓以及定址脈衝之電壓的總和。
顯示器之光學狀態隨著時間的「漂移(drift)」係指下述狀態，當顯示器處於休憩時(例如，在定址脈衝未被施加至顯示器上的週期之期間)，電光顯示器的光學狀態改變。殘餘電壓可能發生光學狀態之漂移，因為像素的光學狀態可能依據像素的殘餘電壓，並且像素的殘餘電壓可能隨著時間衰減。
如上所述，「鬼影(ghosting)」係指下述狀態，在電光顯示器已經重寫入之後，前個影像的痕跡仍是可見的。殘餘電壓可能發生「邊緣鬼影」，是一種類型的鬼影，其中一部分的前個影像之輪廓(邊緣)仍是可見的。
「脈衝」一詞在此處係使用其相對時間之電壓積分在成像技術中的習知意義。然而，某些雙穩態電光介質作用如電荷轉換器，且在使用此種介質時，可使用脈衝之一替代定義，亦即可以使用對時間的電流積分(其等於所施加的總電荷)。應該依據介質作用如電壓-時間脈衝轉換器或電荷脈衝轉換器，使用適當的脈衝定義。
已知有數種類型的電光顯示器。一類型的電光顯示器為一旋轉雙色構件類型，例如在美國專利號 5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467及6,147,791中所述(雖然此類型的顯示器常稱為「旋轉雙色球」顯示器，但「旋轉雙色構件」一詞所指稱的更為準確，因為在某些上述提及的專利文件中，旋轉構件並非球形)。此類顯示器使用大量的小主體(其可以是但非限制為球形或圓柱形)，其具有二或多個具有不同光學特徵的區段及一內部偶極。這些主體係懸浮在位於一基質(matrix)中之液體填充的液泡內，液泡係以液體填充，以使得主體能自由旋轉。顯示器的外觀之改變係藉由對其施加一電場，從而使主體旋轉至各種位置，並改變透過一觀看表面所見的主體區段來予以改變。此類型的電光介質典型為雙穩態。
另一類型的電光顯示器使用一電致變色介質，例如，一採取奈米呈色(nanochromic)薄膜形式的電致變色介質，其包括一電極，該電極至少部分由一半導電金屬氧化物形成；及複數個染料分子，其能夠進行可逆的顏色變化，並附接至該電極，參見例如，O'Regan，B.等人之Nature 1991,353,737及Wood,D.之Information Display,18(3),24(2002年3月)。亦參見Bach,U.等人之Adv.Mater.,2002,14(11),845。此類型的奈米呈色薄膜亦在例如美國專利號6,301,038、國際申請案公開號WO 01/27690、以及美國專利申請號2003/0214695中敘述。此類型的介質典型亦為雙穩態。
另一類型的電光顯示器為以粒子為基礎的電泳顯示器，其中複數個帶電粒子在電場之影響下移動通 過懸浮液體。電泳顯示器的某些屬性係在2003年3月11日核準之美國專利號6,531,997中敘述，標題為「用於定址電泳顯示器之方法」，其完整內容係併入此處以供參照。
當與液晶顯示器相比時，電泳顯示器可具有下列屬性：良好的亮度及對比度、寬視角、狀態雙穩定性及低功率消耗。儘管如此，某些以粒子為基礎的電泳顯示器之長期影像品質的問題仍阻礙其廣泛的使用。例如，組成某些電泳顯示器的粒子可能傾向於沈降，導致此種顯示器之不足的使用年限。
如上述所提及，電泳介質可以包括一懸浮流體。此懸浮流體可以為液體，但電泳介質可使用氣態流體來製造；參見例如，Kitamura T.等人之「用於類似電子紙之顯示器之電顯像劑的移動(Electrical toner movement for electronic paper-like display)」，IDW Japan,2001,Paper HCS1-1及Yamaguchi Y.等人之「使用以摩擦帶電之方式帶電之絕緣粒子的顯像劑顯示器(Toner display using insulative particles charged triboelectrically)」，IDW Japan,2001,Paper AMD4-4。同參歐洲專利申請號1,429,178、1,462,847、以及1,482,354，以及國際專利申請號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、以及WO 03/088495。當將該介質使用於允許此類沈降的定向中時(例如，在介質 設置於垂直平面的標誌中)，由於粒子沈降之故，某些以氣體為基礎的電泳介質可能顯現出易受與某些以液體為基礎之電泳介質相同類型之問題的影響。實際上，粒子沈降在某些以氣體為基礎的電泳介質中呈現出，比在某些以液體為基礎的介質中更為嚴重的問題，因為與液體相比，氣體懸浮流體的較低黏度允許電泳粒子更快速的沈降。
許多受讓予麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)、電子墨水公司(E Ink Corporation)、加州電子墨水(E Ink California,LLC)以及相關的公司或屬於其名下的專利及專利申請案，係敘述使用於囊封電泳(encapsulated electrophoretic)及微胞電泳以及其他電光介質中的各種技術。囊封電泳介質包含許多小膠囊，其自身各自地包含一在一流體介質中含有電泳流動粒子的內相及一包圍該內相的膠囊壁。典型地，膠囊自身係容納於一聚合物黏合劑中，以形成位於兩電極之間的一黏著層。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子及流體並不是被囊封在微膠囊之內而是被保留在載體介質(其典型地是聚合物膜)內形成的複數個腔室之內。之後，可以使用「微腔電泳顯示器」一詞來涵蓋囊封電泳顯示器及微胞電泳顯示器。在這些專利及專利申請案中所述的技術包括：(a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如美國專利號7,002,728、以及7,679,814；(b)膠囊、黏合劑及囊封製程；參見例如美國專利號6,922,276***、以及7,411,719***； (c)微胞結構、壁材料、以及形成微胞之方法；參見例如美國專利號7,072,095、以及美國專利申請案公開號2014/0065369；(d)用於填充及密封微胞之方法；參加例如美國專利號7,144,942、以及美國專利申請案公開號2008/0007815；(e)含有電光材料的薄膜及次組件；參見例如美國專利號6,982,178、7,839,564；(f)使用於顯示器中的底板、黏著劑層及其他輔助層與方法；參見例如美國專利號7,116,318、以及7,535,624；(g)顏色形成及顏色調整；參見例如美國專利號7,075,502、以及7,839,564；(h)用於驅動顯示器的方法；參見例如美國專利號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、以及9,412,314；以及美國專利申請案公開號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、以及2016/0180777；(i)顯示器之應用；參見例如美國專利號7,312,784、8,009,348、以及9,197,704；以及(j)非電泳顯示器，如美國專利號6,241,921、美國專利申請案公開號2015/0277160；以及美國專利申請案公開號2015/0005720以及2016/0012710中所述者。
許多前述提及的專利及專利申請案均意識到在一囊封電泳介質中環繞分離微膠囊的壁可以被一連續相取代，因此製成所謂的聚合物分散電泳顯示器，其中電泳介質包括複數個電泳流體的分離小滴及一聚合物材料的連續相，且此類聚合物分散電泳顯示器內之電泳流體的分離小滴可視為膠囊或微膠囊，即使沒有分離的膠囊膜與每一個別的小滴相關聯亦如是；參見例如前述提及的美國專利申請公開號2002/0131147。因此，為了本專利申請案的目的，遂將此類聚合物分散電泳介質視為囊封電泳介質之亞種。
一相關類型的電泳顯示器為所謂的「微胞電泳顯示器」。在微胞電泳顯示器中，帶電粒子及懸浮流體並未囊封在微膠囊內，取而代之的是留存在複數個形成於一載體介質(例如，聚合物膜)內的腔室之內。參見例如國際專利申請公開號WO 02/01281以及已公告之美國專利申請公開號2002/0075556，兩者均受讓予Sipix Imaging公司。
許多前述提及的E Ink公司及MIT的專利及專利申請案，也考慮微胞電泳顯示器以及聚合物分散的電泳顯示器。「囊封電泳顯示器」一詞也可以指稱所有此種顯示器類型，其也可以統稱為「微腔電泳顯示器」，以使概括橫跨壁的形態。
另一類型的電光顯示器為一電子濕潤顯示器，其係由Philips發展並在Hayes R.A.等人之「以電子濕潤為基礎之視頻速度電子紙(Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting)」,Nature,425，第383至385頁(2003)中敘述。在2004年10月6日申請的美國專利申請號10/711,802之共同待審申請案中顯示，此種電子濕潤顯示器可製造為雙穩態。
也可以使用其他類型的電光材料。尤其感興趣的，雙穩態鐵電液晶顯示器(FLCs)在此領域中是已知的，並顯示殘餘電壓的行為。
雖然電泳介質常是不透光的(由於，例如，在許多電泳介質中，粒子實質上阻擋了可見光透過顯示器的傳輸)及在反射模式中操作，某些電泳顯示器可製造為以所謂的「快門模式」操作，其中一個顯示器狀態實質上為不透光，而一個則是可透光的。參見例如美國專利號6,130,774及6,172,798、以及美國專利號5,872,552、6,144,361、6,271,823、6,225,971、以及6,184,856。相似電泳顯示器但依靠電場強度變化的介電泳顯示器可以相似的模式操作；參見美國專利號4,418,346。其他類型的電光顯示器亦能夠以快門模式操作。
囊封電泳顯示器或是微胞電泳顯示器可能不遭受習知電泳裝置之群聚及沈降故障模式，並且可以提供另外的優點，例如，在各式各樣的可撓性及剛性基材上印刷或塗佈顯示器的能力。(字詞「印刷」之使用意欲包括所有形式之印刷及塗佈，其包括但不限制為：預先計量式塗佈(pre-metered coating)(例如，方塊式模具(patch die)塗佈)、狹縫或擠壓塗佈、斜板或階式(cascade)塗佈、淋幕式塗佈；滾筒式塗佈(例如，刮刀滾筒式(knife over roll)塗佈、前後滾筒式(forward and reverse roll)塗佈)；凹版印刷式(gravure)塗佈；浸塗式塗佈；噴灑式塗佈；液面彎曲式(meniscus)塗佈；旋轉式塗佈；刷塗式塗佈；氣刀式(air-knife)塗佈；絲網印刷製程；靜電印刷製程；熱印刷製程；噴墨印刷製程；電泳沈積；以及其他相似技術。)因此，所產生的顯示器可以是可撓性的。再者，因為顯示器介質為可印刷(使用各種方法)，顯示器自身可以低成本方式製成。
以粒子為基礎的電泳顯示器之雙穩態或多穩態行為以及其他電光顯示器的顯示相類似行為(為了方便起見，此種顯示器之後可以稱為「脈衝驅動顯示器」)，相較於液晶顯示器(“LCDs”)之行為，形成鮮明的對比。扭曲向列型液晶不是雙穩態或多穩態，但作為電壓換能器之用，使得施加至此種顯示器之一像素的給定電場，在該像素產生一特定灰階，不論先前存在該像素的灰階。再者，LC顯示器僅在一方向上驅動(從非透射或「暗」至透射或「淡」)，從一較淡狀態至一較深狀態的逆向轉 換藉由減少或消除電場而影響。並且，LC顯示器的像素之灰階對於電場的極性並不敏銳，僅對電場的數值敏銳，以及實際上針對技術理由，商用LC顯示器通常以頻繁的間隔將驅動電場的極性反轉。相對而言，針對第一近似，雙穩態電光顯示器作為脈衝換能器，使得像素的最終狀態不僅是依據所施加的電場及此電場施加的時間，也依據在施加電場之前像素的狀態而定。
高解析度的顯示器可以包括可定址的個別像素，而不會與相鄰的像素干擾。獲得此種像素的方法之一在於提供非線性元件之陣列，例如電晶體或二極體之陣列，加上與每一像素相關的至少一非線性元件，以使產生「主動矩陣」顯示器。一定址電極或像素電極(將一像素定址)經由相關的非線性元件而連接至適當的電壓源。當非線性元件係為電晶體時，像素電極可以連接至電晶體的汲極，並且將在以下敘述中採用此配置，雖然它基本上是任意的，以及像素電極可以連接至電晶體的源極。在高解析度陣列中，該等像素可以用行與列二維陣列之方式而配置，以使得任一特定像素係藉由一特定行及一特定列的交叉而獨一地定義。在每一列的所有電晶體之源極可以連接至單個列電極，而在每一行的所有電晶體之閘極可以連接至單個行電極，再次地說明，若需要，源極至列電極及閘極至行電極的配置可以是反向的。
顯示器可以用「行至行」之方式寫入。行電極係連接至行驅動器，其可以施加一電壓給選定行電 極，以使得確保在選定行的所有電晶體是導電的，而施加一電壓給所有其他行，以使得確保在這些非選定行的所有電晶體是非導電的。列電極係連接至列驅動器，在各種列電極上置放選定的電壓，以將在選定行中的像素驅動至所欲之光學狀態。(前述的電壓係相對於共同的前電極，其可以從非線性陣列設置在電光介質的相對側上，並延伸跨過整體顯示器)。在已知作為「線位址時間」的一預先選定間隔之後，解除選定一選定的行、選定另一行，並且改變在列驅動器上的電壓，使得顯示器的下一線被寫入。
殘餘電壓放電
如同在2015年2月4日提出申請之美國專利暫時申請案號62/111,927中所述，其完整內容係併入此處以供參照。用於分散殘餘電壓之一較佳實施例致使所有的電晶體成為導電一延長的時間。例如，藉由下述，所有像素電晶體可以成為導電的：使閘極線(在此稱為「選擇線」)電壓相對於源極線電壓成為將像素電極變成一狀態的值，其中相較於非導電狀態時，它們是相對地導電的，並且用於將像素與源極線隔離，作為一正常主動矩陣驅動器的一部分。
在某些實施例中，可以提供特殊設計的電路，以將所有的像素在同一時間定址。在一標準的主動矩陣操作中，選擇線控制電路典型地未將所有的閘極線成為針對所有的像素電極達成上述提及的導電狀態之值。達成此條件一便利的方式在於，藉由選擇線驅動器 晶片而給予，該晶片具有一輸入控制線，允許一外部訊號，以使強加一條件，其中所有選擇線輸出接收從被選定使像素電晶體成為導電之選擇驅動器所提供的電壓。藉由施加適當的電壓值給此特殊輸入控制線，所有的電晶體可以變為導電的。藉由例子，針對具有n型像素電晶體的顯示器，某些選擇驅動器具有“Xon”控制線輸入。藉由選擇一電壓值給Xon接腳(其輸入至該等選擇驅動器)的輸入，閘極啟動電壓被發送至所有的選擇線。為了簡化，本發明的詳細敘述係針對利用n型像素電晶體之背板而撰寫。在此例中，閘極啟動電壓是正的。然而，針對利用p型像素電晶體製造的背板，可以藉由將本發明所述及所顯示的所有電壓反轉，而使用此處所敘述的所有方法。在此例中，閘極啟動電壓將是負的。
針對分散電光主動矩陣型顯示器的殘餘電壓之目的，閘極啟動電壓是重要的電壓。橫跨整體顯示器施加閘極啟動電壓係整合至「背驅動放電」，其典型地在「主動驅動相位」(此處也稱為「影像更新」或是「主動更新週期」)結束時施加。「背驅動放電相位」(此處也稱為「殘餘電壓放電相位」或是「殘餘電壓放電」)係為「電壓衰減相位」的一部分，並且，假如背驅動放電相位等於電壓衰減相位，則這些用語可以互換地使用(且此處係可互換地使用)。
然而，如同在2015年9月16日提出申請之美國專利暫時申請案號62/219,606中所述，其完整內容係併入此處以供參照，將像素電晶體保持在一導電狀態 一延長持續時間(以供殘餘電壓放電)，可能致使像素電晶體降級及/或顯示器的光學性能之位移。下述是有利的，在背驅動放電相位之期間能夠調整閘極啟動電壓值，以使縮減及/或防止將像素電晶體保持一延長持續時間之效應。背驅動放電可以在每次主動更新之後執行、在指定數量的主動更新之後執行、在一指定時間週期之後執行、或是當使用者需要時執行。再者，背驅動放電可以被主動更新中斷，以使得閘極啟動電壓值可以不達到0值。
本發明敘述在主動更新相位之後調整閘極啟動電壓值之設備及方法。
E/O電子產品
如上所述，高閘極電壓的延長週期，例如在殘餘電壓放電之期間經歷的這些週期，可能致使像素電晶體降級。在殘餘電壓放電之期間縮減高閘極電壓值及/或為了分散殘餘電壓而加速衰減率，可以減少或避免像素電晶體降級。可藉由平衡放電效能的可接受位準以及在像素電晶體之跨導(transconductance)上的影響，而經驗地決定在顯示器中用於分散殘餘電壓的最佳衰減率。本發明的優點之一在於，可以用較低的電壓達成背驅動放電，此將會減低像素電晶體降級及避免光學位移。
於下將詳細敘述上述之各種態樣、以及其他態樣。應理解的是，這些態樣可以單獨地使用，也可以共同地使用，或者是二者或多個的任意組合，甚或它們並未相互地排斥。
電光顯示器可接收來自外部電子產品(例如顯示器控制器)的電力，以及提供來自「電力管理」電路的電壓。電力管理電路可以提供多個電壓，包括提供給閘極線(此處也稱為「選擇線」)的「閘極啟動電壓」，以使得在選擇線上的電晶體成為導電的。電力管理電路可以是分離的組件或積體電路(例如：電力管理積體電路“PMIC”)。附加的電路可以包括下拉電阻器及/或下拉電容器。
第1A圖係使用PMIC 102的電光顯示器之簡單閘極啟動電壓電路之示意圖，其顯示從PMIC 102至主動矩陣型顯示器的閘極驅動器106之閘極啟動電壓線104。第1圖的電路藉由改變下拉電阻器R 108的值而允許在主動驅動結束時控制閘極啟動電壓104。R 108的高數值顯示閘極啟動電壓衰減率，而R 108的低數值則加速閘極啟動電壓衰減率。採用從PMIC至閘極驅動器在線104上的電容元件C(圖未示)之某些位準，下拉電阻器(“R”)108將致使閘極啟動線104指數般地衰減至0伏特，而電阻器值(“R”)乘以線路電容(“C”)所給予之時間固定值。經由電阻器R 108的電壓衰減可藉由下述而計算：V(t)=V o e -t/RC
其中，V0係初始電壓，且其中，線路電容C包括電壓線的寄生電容以及設計為PMIC的一部分之任意電容，以使電壓穩定化。
前述提及的美國專利暫時案62/111,927中所敘述的背驅動放電方法，係利用在閘極啟動電壓的緩慢 衰減。在背驅動放電相位之期間，其通常發生在主動更新相位之後，閘極啟動電壓被允許經由連接至接地的電阻器而典型地衰減。在背驅動放電之時，使所有的主動矩陣選擇線成為閘極啟動電壓，從在主動顯示驅動之期間的值而衰減至接地。
第1B圖係顯示在主動更新之期間及在包括背驅動放電相位的電壓衰減相位之期間，閘極啟動電壓對時間的圖式，其中閘極啟動電壓指數般地衰減至接地。時間t=0係主動更新結束時。在第1B圖中，「背驅動放電」週期定義為在時間t1開始在時間t2結束。在更新之後立即地開始背驅動放電的例子中，時間t1可以小到0，或者可以延遲直至閘極啟動電壓值衰減，或減低至一較佳值。時間t2則選定為足夠大的，使得背驅動放電在足夠地縮減顯示器之電荷偏極化上是有效的，或者，假如時間許可，直至閘極啟動電壓衰減至0伏特。
如上所述，下述是有利的，施加一足夠大量值的「閘極啟動」電壓，以致使像素殘餘電壓的排澇且不是較高的，以使得減低電晶體降級。高於所需的電壓量值增加TFT偏壓應力且不能改善殘餘電壓排澇。如第1B圖所示，背驅動放電的最簡單實行在於，允許「閘極啟動」電壓在背驅動放電之期間指數般地衰減。較高的初始電壓值對於殘餘電壓的適時排澇是足夠的，甚至，即使是較低的往後電壓值可能太小，以致不能將殘餘電壓的適時排澇。再者，下述是有利的，將所有的選擇線啟動以致使足夠的殘餘電壓放電之時間給予最小化，然 而不長於該時間。本發明藉由在背驅動放電相位之期間使「閘極啟動」電壓之時間曲線成型，控制「閘極啟動」電壓以達成這些優點。本發明係使用度量K，其對於評估在背驅動放電相位之期間「閘極啟動」電壓之曲線的有利特性，是有用處的。
其中Tm是在顯示器更新結束時開始且直至該更新結束之後的時間t2的時域之內，位在低電壓量值(VL)及高電壓量值(VH)之間的「閘極啟動」電壓的總時間，且Th係「閘極啟動」電壓大於VH的總時間。t2係當被其他顯示器處理(例如下一個影像更新)所中斷時，背驅動放電的結束之時間。數值VL及VH可以基於顯示器性能及使用而稍後地定義或界定。VL及VH的指定值將在下述更詳細地敘述。該等電壓係相對於其他電壓來定義，並且係相對於所有用於驅動電子產品(源極及/或選擇驅動器及顯示控制器)的「零電壓」或「接地」來定義。
天然的K(Knatural)可以定義為：
其中V0係在影像更新之期間或主動更新之期間所施加的閘極啟動電壓(如上所述，所有的電壓係相對於考量中之顯示器的閘極關閉電壓來定義的)。為了方便起見，此處將正規化的K定義為如下：
其中K、Knatural、及α全部都是時間t2及電壓參數VL及VH的函數。較佳的電壓曲線具有大於2的α、大於5的α，或是較佳地，大於20的α，且其中VL及VH的值符合下述限制條件的至少二者：(1)VL是至少V0的5%、(2)VH小於V0的80%、(3)VH大於VL、以及(4)(VH-VL)/[(VH+VL)/2]>0.1。第四個限制條件可能是符合，以確保相較於VH及VL之平均，在VH及VL之間的分隔是顯著的。
第1C圖係顯示在主動更新之期間及在具有一較佳的電壓曲線的電壓衰減相位之期間，閘極啟動電壓對時間的圖式。在第1B圖中先前所描繪及敘述的虛線，係顯示在主動更新之後典型的指數般衰減。實線顯示背驅動放電相位之更為有利的電壓曲線之一例子，其中閘極啟動電壓快速地衰減或者是縮減至一較小值，接著隨著背驅動放電之時間從此縮減值衰減。如第1C圖所示，在主動更新之後閘極啟動電壓值的初始快速縮減，係在所有的選擇線之啟動之前完成的。可選擇地，所有的選擇線可以在t=0啟動。在另一可選擇例子中，所有的選擇線可以在閘極啟動電壓被初始地縮減且已經被衰減至一所欲的值之後啟動，或是在一預設的時間之後啟動。在背驅動放電對足夠縮減顯示器中之電荷偏極化是有效的之後，或是在閘極啟動電壓衰減至0伏特之後，可以關閉(t2)所有的選擇線。
第2A圖係第1A圖的簡單電路佈局另外包含位在PMIC 202及閘極驅動器206之間的「單極、單投」開關(“SW1”)210(如圖所示，係為「開啟」的)的示意圖。當SW1開關210關閉時，電路主動地驅動閘極驅動器206。當SW1開關210開啟時(在主動驅動結束時)，PMIC 202將停止驅動閘極高電壓206，且閘極啟動電壓衰減率將藉由下拉電阻器R 208以及閘極啟動線204所經歷的各種電容來決定。
第2B圖係敘述在主動驅動相位220之期間當SW1開關是關閉時，以及在電壓衰減相位222之期間當SW1開關是開啟時，在第2A圖之電路的閘極啟動電壓隨時間之示意圖。
第3A圖係根據本發明的一實施例之閘極啟動電壓電路之示意圖。第3A圖顯示從PMIC 302至主動矩陣型顯示器的閘極驅動器306，具有「單極、單投」開關(“SW1”)310的閘極啟動電壓線304。該電路更包含電阻器R 308、第二「單極、雙投」開關(“SW2”)312(如圖所示，係在位置“a”)、以及下拉電容器C1 314。
開關SW1及SW2係程式化以使近似同步地開啟及關閉，使得在每次僅有一個開關被接合。當操作時，在主動顯示驅動之期間，SW1關閉且SW2開啟，以及在電壓衰減相位及背驅動放電之期間，SW1開啟且SW2關閉。SW1係「單極、單投」開關的一例子，其中僅當在關閉位置時它是連接的。SW2係「單極、雙投」開關的一例子，其中係在兩點之間切換，使得它不是連接至位置“a”就是連接至位置“b”。
藉由合併下拉電容器C1 314及第二開關SW2 312，閘極啟動電壓值可以被縮減至較低的值，且接著，可以從此縮減的電壓值衰減。在主動驅動結束時，SW1是開啟且SW2是在位置“b”，驅動電壓(“V”)衰減可以根據下述方程式而計算：
其中C係閘極啟動線304的線路電容且V0係初始電壓。
第3B圖係敘述在主動驅動相位320之期間，當SW1開關是關閉且SW2開關係在位置“a”時，以及在電壓衰減相位322之期間，當SW1開關是開啟且SW2開關係連接至位置“b”時，針對在第3A圖的電路之閘極啟動電壓隨時間之示意圖。如第3B圖所示，在主動驅動相位320(當SW1是關閉且SW2係在位置“a”時)之期間，PMIC驅動閘極驅動器306。在電壓衰減相位[當SW1是開啟且SW2係在位置“b”時)之期間，電壓值被快速地下拉至較小的電壓值(亦即，VoC/(C+C1)]，且從此較小值322以藉由下拉電阻器R 308及電容器C及C1的電容所決定的速率而衰減。
第4A圖係根據本發明的另一實施例之閘極啟動電壓電路之示意圖。第4A圖顯示從PMIC 402至主動矩陣型顯示器的閘極驅動器406，具有第一開關(“SW1”)410的閘極啟動電壓線404。該電路更包含電阻器R 408、第二開關SW2 412(如圖所示，係在位置“a”)、下拉電容器(“C1”)414、以及第二下拉電阻器(“R1”)416。 下拉電容器C1 414及下拉電阻器R1 416係與SW2 412是串聯的，然而，它們相對於SW2的位置可以交換的。
如第4B圖所示，在主動驅動相位420(當SW1是關閉且SW2是在位置“a”時)之期間，PMIC係以主動驅動閘極啟動電壓值來驅動閘極驅動器406，且將電容器C1充電。在電壓衰減相位422(當SW1是開啟的且SW2是在位置“b”時)之期間，閘極啟動電壓值被縮減至的電容器C1 414之值，並且以電阻器R 408以及R1 416所決定的速率而衰減。電容器C1以及電阻器R及R1的增加允許，在初始縮減時更好等級的控制，以及在閘極啟動電壓值的衰減率更好等級的控制。
第5A圖係根據本發明的另一實施例之閘極啟動電壓電路之示意圖，其與第3A圖是均等的。第5A圖顯示從PMIC 502至主動矩陣型顯示器的閘極驅動器506，具有第一開關(“SW1”)510的閘極啟動電壓線504。該電路更包含第二「單極、雙投」開關(“SW2”)512(如圖所示，係在位置a)，其位在閘極啟動電壓線504上。SW2 512接合下拉電阻器R 508及下拉電容器C1 514。在主動驅動相位(如第3B圖中的320所述)之期間，當SW1是關閉且SW2是在位置“a”時，電容器C1 514將被充電。在電壓衰減相位(如第3B圖中的322所述)之期間，當SW1是開啟且SW2是在位置“b”時，電壓值將被初始地降低至電容器C1 514的值，接著以電阻器R 508所決定的速率而衰減。
使用第5A圖作為例示的電泳顯示器，在主動更新相位之期間，PMIC可以以+22伏特來驅動閘極啟動電壓。在背驅動放電相位(殘餘電壓放電)之期間，+22伏特的閘極啟動電壓值是超過的，且縮減的閘極高電壓值是較佳的。在某些顯示器中，可以藉由使用大約+8伏特的電壓值而達成殘餘電壓放電。第5A圖的較佳電路包括電容器C1，其足以致使在主動驅動相位之後使閘極啟動電壓快速地減低至大約10~12伏特。較佳的電容器C1值是大約等於當它附接至顯示器(SW2係在位置b)時但是PMIC未連接(SW1係在位置“b”)時，閘極啟動線之電容。因為不同的顯示器及驅動電子產品具有各種的閘極啟動電容，單一的電容值C1將不運用於所有的顯示器，然而，可以基於所欲之初始電壓下降而選擇。相同地，有關電阻器R 508，單一的電阻器值將不運用於所有的顯示器，然而，可以基於所欲之電壓衰減率而選擇。
第5B圖係根據本發明的另一實施例之閘極啟動電壓電路之示意圖，其與第4A圖是均等的。第5B圖係第5A圖之電路額外包含下拉電阻器R1 516之示意圖。在第5B圖中，SW2 512係接合下拉電阻器R 508、下拉電容器C1 514以及下拉電阻器R1 516。在主動驅動相位(如第4B圖中的420所述)之期間，當SW1係關閉的且SW2在位置“a”時，電容器C1 514將放電至0V。在電壓衰減相位(如第4B圖中的422所述)之期間，當SW1係開啟的且SW2在位置“b”時，電壓值將初始地下降至電容器C1 514之值，接著以電阻器R 508及R1 516所決定之速率而衰減。
第6A圖係根據本發明的另一實施例之閘極啟動電壓電路之示意圖。第6A圖顯示從PMIC 602至主動矩陣型顯示器的閘極驅動器606，具有第一開關(“SW1”)610的閘極啟動電壓線604。該電路更包含下拉電阻器R 608、下拉電容器(“C1”)614、第二下拉電阻器(“R1”)618、第二下拉電容器(“C2”)616、以及第二開關(“SW2”)612(如圖所示，係「開啟」的)，其位於下拉電阻器R1 618及下拉電容器C2 616之間。下拉電容器C1 614、下拉電阻器R1 618、以及下拉電容器C2 616係串聯的。
當藉由關閉SW1及開啟SW2，PMIC致使閘極啟動線成為V0伏特時，跨C1的電壓提升至Vo*C2/(C1+C2)。選定電容器C1及C2，以將此電壓設定至在背驅動放電週期之期間所欲之低位準。選定電阻器R1 618，以避免電流暴衝，其可能無法由PMIC所支援，且R1的值可以是0歐姆，在該例中R1不是必須的。此處需要注意的是，R1 618及C1 614的位置可以交換的。接著，在背驅動放電週期之期間，SW1是開啟且SW2關閉，使得閘極線現在是保持在較低電壓，其經由電阻器R 608及R1 618之結合電阻值而透過放電緩慢地衰減。相較於先前的實施例，此替代性實施例的優點在於，(1)開關SW2是「單極、單投」的，其可以輕易地以電晶體來實施，以及(2)所欲之低電壓可以更加輕易近似地設定，而與藉由選定C1及C2值的閘極線電容無關，C1及C2值比閘極線604所經歷的其他電容值更大一些。
如第6B圖所示，在主動驅動相位620(當SW1是關閉且SW2是開啟)之期間，PMIC以閘極啟動電壓值來驅動閘極驅動器606，以供主動驅動，並且將電容器C1及C2充電至相加達至閘極啟動電壓值之電壓值。在電壓衰減相位622(當SW1是開啟且SW2是關閉)之期間，閘極啟動電壓值下降至在主動驅動之期間跨C1之電壓的位準，且接著從此較低值衰減。電容器C1及C2及以及電阻器R及R1之增加允許，在閘極啟動電壓值的初始縮減上更好等級的控制，包括時間及縮減量，以及在數值之初始下降之後的衰減率更好等級的控制。可以設定這些值，以使得在電壓衰減相位之期間在電壓值的縮減上最佳化，或者這些電阻器中的一者或二者可以從電路中移除。
第7圖係根據本發明的另一實施例之閘極啟動電壓電路之示意圖。第7圖顯示從PMIC 702至主動矩陣型顯示器的閘極驅動器706，具有第一開關(“SW1”)710的閘極啟動電壓線704。該電路更包含第二開關(“SW2”)712(如圖所示，係「開啟」的)，其位於閘極啟動電壓線704上。SW2 712係接合下拉電阻器R 708及稽納(Zener)二極體714。在放電相位之期間，當SW1開啟且SW2關閉時，稽納二極體快速地將閘極啟動電壓值下降至一預設值(「崩潰電壓值」，如以下所述)，並且以其中該電壓被選用電阻器R 708所影響下降至此值的速率而衰減。
稽納二極體是商業上可取得的二極體，其允許電流以如同理想二極體之相同模式而在向前方向上流動，然而當電壓是低於一固定值(「崩潰電壓」)時也允許它以相反方向流動。稽納二極體之取得可具有不同崩潰電壓且可以基於一特定顯示器的所欲之崩潰電壓值而選擇。稽納二極體在電壓及電流之間是非線性的，然而它如何反應至電壓及電流是可預測的。當電流是高時，稽納二極體將快速地降低電壓，然而，一旦當達到崩潰電壓時，電流關閉。這是在電壓衰減相位之期間快速地降低閘極啟動電壓值之另一方法。使用多於一個的稽納二極體來替代在第7圖中顯示的稽納二極體，亦是所欲的。使用串聯之二個或多個稽納二極體是共同的做法，以使得達成所欲之電壓，串聯之稽納二極體將電流傳導至其上。可以使用串聯之稽納二極體，以使增加在電壓之選擇上的彈性，在其上經由稽納二極體透過導電而使電壓下降。在此例中，此種串聯之稽納二極體的有效崩潰電壓係為組成之稽納二極體的每一者之「崩潰電壓」的總和。
此電路具有比先前版本更好之優點。在先前版本中，SW2係「單極、雙投」開關且依賴電容值，以使在背驅動放電任務之開始時達成所欲之電壓。在此版本中，SW2係「單極、單投」開關，其是更為簡單的。相較於利用電容器以使在放電相位之期間控制電壓，使用稽納二極體來控制所欲之電壓，給予在放電相位之期間更確信地控制電壓。圖式中的電阻器是選用的。吾人 可能應該顯示此例子，然而也可以顯示不具有電阻器之例子，或解釋電阻器值可為0的例子。
根據本發明的另一實施例，電力管理電路(例如電力管理積體電路PMIC)可以組構以使主動地控制閘極啟動電壓。在主動更新之期間，可以設定閘極啟動電壓值，以允許像素足以充電至所欲之電壓，以供成功的顯示器操作。在主動更新之後，在背驅動放電之時序的期間，可以設定閘極啟動電壓至一縮減的值，其中較低的量值足以達成背驅動放電。PMIC係使用一開關，將顯示器之閘極啟動電壓輸出，在針對主動驅動顯示器之電壓值以及在針對背驅動放電之不同電壓值之間切換，而管理閘極啟動電壓之控制。在某些實施例中，該開關可以是PMIC之內部。在其他實施例中，該開關及電路可以是PMIC之外部。
第8A圖敘述根據此處所提出的發明標的之又另一實施例。第8A圖敘述從PMIC至主動矩陣型顯示器的閘極驅動器806，耦接至第一開關(“SW1”)810之閘極啟動電壓線804，而SW1耦接至第一電壓源812，組構以提供第一電壓給顯示器。再者，也可以經由第二開關(“SW2”)814而耦接第二電壓源816(通常是低電壓源)至閘極啟動電壓線804，且組構以提供第二電壓給主動矩陣型顯示器。另外，與電壓線804及閘極驅動器806相關，可以並聯地連接電容器C 818及電阻器R 820，以提供在閘極啟動電壓之衰減時的更好控制。
第8B圖敘述如同第8A圖中所述之電路所組構之閘極啟動電壓之衰減。如圖所示，在主動相位840(當SW1是關閉且SW2是在位置“a”時)之期間，PMIC係以主動驅動閘極啟動電壓值來驅動顯示器，以及將電容器C 818充電。在第二主動相位842(當SW1是在位置“b”且SW2是關閉時)之期間，PMIC係以藉由第二電壓源816所支配的電壓來驅動顯示器。在此第二主動相位842中，顯示器係以與第二電壓源816所提供的電壓值接近的電壓位準而驅動，且因此電容器C 818係參考第二電壓源816的電壓值而充電及放電。最後，在放電相位844(當SW1係在位置b且SW2係在位置“a”時)之期間，閘極啟動電壓被設計為以電容器C 818及電阻器R 820之組合所決定的速率而衰減。此組態允許在閘極啟動電壓上更快速的初始縮減，且因此促進整體的衰減過程，以及改善裝置之可靠度。
當使用時，如第9圖所述，在一長的使用週期之後(例如10萬次更新)，相較於某些習知的組態(線906及908)，在第8A圖中所述之組態提供更佳的可靠度(線902及904)。
電晶體及典型電荷比例/電晶體降級
因此，在某些態樣中，此處所述之標的也提供用於驅動雙穩態電光顯示器之方法，該顯示器具有主動矩陣陣列之複數個像素。各種類型的主動矩陣電晶體是商業上可取得的，包括：非晶矽、微晶質、多晶矽、及有機的等等。在主動矩陣型顯示器中之電晶體典型地 被設計為支援1：1000的ON：OFF比例，因大多數主動矩陣型顯示器具有大約1000行。針對主動矩陣型顯示器中之n通道(“n型”)非晶矽薄膜電晶體(“a-Si”TFT)，當在閘極至源極上具有正電壓時，電晶體係在其ON狀態(選定了行)，以及當在閘極至源極上具有負電壓時，電晶體係在其OFF狀態。因此，n型薄膜像素電晶體典型地經歷1：1000的正至負電荷比例。針對主動矩陣型顯示器中之p通道(“p”型)非晶矽薄膜電晶體a-Si TFT，電壓極性是相反的。當在閘極至源極上具有負電壓時，p型電晶體係在其ON狀態，以及當在閘極至源極上具有正電壓時，p型電晶體係在其OFF狀態。因此，p型薄膜像素電晶體典型地經歷1：1000的正至負電荷比例。當ON：OFF比例改變使得電晶體處於ON比正常比例更常時，電晶體可能降級且不利地影響了顯示器之光學性能。由於非典型電荷偏壓，非晶矽電晶體對於降級是高度易感的。用於減低此類型的電晶體降級的方法之一在於，藉由將電晶體微調至其OFF位置，使得ON：OFF比例將是接近其1：1000的典型值，因而標準化ON：OFF比例，於此處更為完整地敘述。
應可以理解的是，主動矩陣型顯示器之典型ON：OFF比例可以與1：1000比例不同，且此處所述之本發明的態樣仍可以運用。
基於電光顯示器的縮減殘餘電壓之電荷偏壓
電荷偏壓可能發生在，當殘餘電壓係從根據此處所揭示的技術之電光顯示器放電時，且更為完整揭 示在2015年2月4日所申請之美國專利暫時申請案62/111,927中，其完整內容係併入此處以供參照。電光顯示器的一像素之殘餘電壓可以藉由下述而放電：致動像素的電晶體(亦即，將所有的電晶體啟動為ON)，以及將該像素的前電極及後電極之電壓設定為大約是一時間週期之相同值。在殘餘電壓放電脈衝之期間藉由一像素將殘餘電壓放電之量，可以至少部分地依據該像素將殘餘電壓放電之速率而定，以及依據殘餘電壓放電脈衝之持續時間而定。在某些實施例中，施加殘餘電壓放電脈衝(位在ON之位置)之期間的週期持續時間可以至少是50ms、至少100ms、至少300ms、至少500ms、至少1秒或任何其他適合的持續時間。
例如，所有的像素電晶體可以藉由下述而成為可導電的：使閘極線電壓相對於源極線電壓成為使像素電晶體成為一狀態的值，在該狀態，相較於使用於隔離來自源極線(作為正常主動矩陣型驅動器的一部分)之像素的非導電狀態時，它們是相對地導電的。針對n型薄膜像素電晶體，此可藉由使閘極線成為實質高於源極線電壓值之值而達成。針對p型薄膜像素電晶體，此可藉由使閘極線成為實質低於源極線電壓值之值而達成。在一替代性實施例中，所有的像素電晶體可以藉由下述而成為導電的：使閘極線電壓成為0且使源極線電壓成為負的電壓(或者，針對p型電晶體，成為正的電壓)。
供選擇地，可以提供特殊設計的電路，以將所有的像素在同一時間定址。在一標準主動矩陣操作 中，選擇線控制電路典型地未將所有的閘極線成為針對所有的像素電晶體達成上述提及的導電狀態之值。達成此條件的一便利的方法在於，藉由選擇線驅動器晶片而給予，該晶片具有一輸入控制線，允許一外部訊號，以使強加一條件，其中所有選擇線輸出接收從被選定使像素電晶體成為導電之選擇驅動器所提供的電壓。藉由施加適當的電壓值給此特殊輸入控制線，所有的電晶體可以成為導電的。藉由例子，針對具有n型像素電晶體的顯示器，某些選擇驅動器具有“Xon”控制線輸入。藉由選擇一電壓值給Xon接腳(其輸入至該等選擇驅動器)的輸入，「閘極高電壓」被發送至所有的選擇線並且將所有電晶體開啟成ON狀態。
當使用這些技術將殘餘電壓分散時，正對負電荷比例(例如是n型電晶體所經歷的)，可以從大約1：1000至大約1：10或甚至是1：1變化。此非典型的電荷偏壓可能導致電晶體降級以及縮減的顯示器性能。因隨著時間增加之非典型電荷偏壓及電晶體降級，顯示器之電流及電壓(“IV”)曲線在數值上位移。假如IV曲線位移至較高的值，需要更多的電壓來致動電晶體開關。藉由選擇性地量測在顯示器反射率的組合之灰階位移及鬼影位移(在L*值之量測)，可以顯示在IV曲線上的位移之效應。
灰階位移/鬼影位移
通常有256個轉換(transitions)，係定義為將顯示器從目前在顯示器上之16個可能灰階狀態(包括極 黑及極白)切換至待被顯示的下一影像之相同灰階狀態。灰階位移係量測這些轉換中的16個。鬼影位移量測其餘240個轉換的特性。
灰階安置(“GTP”)係量測從施加16個轉換至當從一白色影像開始時所有可能的灰階(包括黑色及白色)，所導致的光學狀態。如第1A圖所示，灰階安置位移係在時間k(其可藉由序列數來定義)時在16個灰階上方的最大L*位移之絕對值，減去在時間0時的灰階位移。GTP位移在此處也可以稱為灰階位移，可以使用以下方程式來計算：GTP shift(k)=max|(GTP(k)-GTP(0))|，其中GTP(0)係為初始的GTP，且GTP(k)係為在時間k時的GTP量測值。GTP位移係16個轉換的絕對量測值。
鬼影係量測從除了白色以外所有可能的16個灰階至所有可能的16個灰階之其餘240個轉換，以及減去最後顯示之灰階的GTP值。換言之，鬼影量測係比較當它從非白色轉換時一灰階的光學狀態，以及當它從白色轉換時相同灰階的光學狀態。如第1B圖所示，鬼影位移係在時間k(其可藉由序列數來定義)時在最大鬼影之絕對值，減去在時間0時的鬼影。鬼影位移可以使用下述方程式來計算：GHOST shift(k)=max|(GHOST(k)-GHOST(0))|，其中GHOST(0)係為初始鬼影量測值，且GHOST(k)係為在時間k時的鬼影量測值。鬼影位移係基於GTP值的相對量測值。
在如第10A、10B、11A、及11B圖所示針對GTP位移及鬼影位移採取量測之前，藉由將顯示器從它的電流狀態切換至黑、白、白、白色，因而清潔該顯示器。然而，可以使用任何的顯示器清潔技術，只要它是相符合的，以使得量測值將是可比較的。
以上所述之各種態樣以及其他態樣，現在將更為詳細地在以下敘述。應理解的是，這些態樣可以單獨地使用、也可以共同地使用，或者是二者或多個的任意組合，甚或它們並未相互地排斥。
第10A圖係顯示根據某些實施例藉由最大絕對灰階位移相對具有殘餘電壓放電1002之更新次數以及不具有殘餘電壓放電1004之更新次數，以攝氏45度量測光學響應位移之加速可靠度測試的結果之圖式。每一使用年係假定具有50,000次更新。如第10A圖所示，由於殘餘電壓放電(非典型電荷偏壓)的電晶體經歷之額外的ON時間，導致在大約100,000次更新(或是超過大約兩年)之後大約2L*的顯著灰階位移。
第10B圖係顯示根據某些實施例藉由最大絕對鬼影位移相對具有殘餘電壓放電1006之更新次數以及不具有殘餘電壓放電1008之更新次數，以攝氏45度量測光學響應位移之加速可靠度測試的結果之圖式。每一使用年係假定具有50,000次更新。如第10B圖所示，由於殘餘電壓放電(非典型電荷偏壓)的電晶體經歷之額外的ON時間，導致在大約100,000次更新(或是超過大約兩年)之後大約3L*的顯著鬼影位移。
第11A圖係顯示根據某些實施例藉由最大絕對灰階位移相對具有殘餘電壓放電1102之更新次數、不具有殘餘電壓放電1104之更新次數、以及具有殘餘電壓放電及ON：OFF比例標準化1110之更新次數，以攝氏45度量測光學響應位移之加速可靠度測試的結果之圖式。每一使用年係假定具有50,000次更新。如第11A圖所示，由於殘餘電壓放電1102(非典型電荷偏壓)的電晶體經歷之額外的ON時間，相較於不具有放電1104之更新時，導致在大約100,000次更新(或是超過大約兩年)之後大約2L*的顯著灰階位移。當藉由將電晶體微調至OFF位置持續一額外的時間週期而將具有殘餘電壓放電的更新標準化或偏移1110時，相較於不具有放電1104之更新時，在大約100,000次更新之後所產生的灰階位移僅約為0.25L*。
第11B圖係顯示根據某些實施例藉由最大絕對鬼影位移相對具有殘餘電壓放電1106之更新次數、不具有殘餘電壓放電1108之更新次數、以及具有殘餘電壓放電及ON：OFF比例標準化1112之更新次數，以攝氏45度量測光學響應位移之加速可靠度測試的結果之圖式。每一使用年係假定具有50,000次更新。如第11B圖所示，由於殘餘電壓放電1106(非典型電荷偏壓)的電晶體經歷之額外的ON時間，相較於不具有放電1108之更新時，導致在大約100,000次更新(或是超過大約兩年)之後大約3L*的顯著鬼影位移。當藉由將電晶體微調至OFF位置持續一額外的時間週期而將具有殘餘電壓放電的更 新標準化或偏移1112時，相較於不具有放電1108之更新時，在大約100,000次更新之後所產生的鬼影位移僅約為0.75L*。
第12A圖係顯示根據某些實施例閘極電壓相對時間的訊號時序之示意圖。第12A圖描述針對一光學更新隨著時間所施加的閘極電壓之圖式，其包括--主動更新週期1202，在主動更新週期之期間每一正的及負的轉換反映的一序列多個時框中的單一時框；殘餘電壓放電(ON狀態)週期1204；以及OFF狀態週期1206，在具有n型電晶體的主動矩陣型顯示器中。在n型電晶體中，施加正閘極電壓，以達成ON狀態1204，而施加負電壓以達成OFF狀態1206。在一實施例中，主動更新週期可以是500ms，ON週期可以是1秒且OFF週期可以是2秒。這些時間週期可以依據顯示器使用及/或在一定義的時間週期(例如：每分鐘、或每小時等等)之內所需的光學更新次數而改變。如所述，係在主動更新(亦即，光學更新)302之後而進行殘餘電壓放電脈衝(ON狀態)1204，以使剩餘的電荷排澇。在ON狀態之後進行OFF狀態，以達成接近典型1：1000比例的ON：OFF比例。雖然可能未達成1：1000比例，接近1：1000比例的ON：OFF比例，甚至是僅為1：10，將減低電晶體降級。
第12B圖係顯示根據某些實施例以利用Xon連接使得所有的電晶體同步地啟動為ON之顯示器，多個電壓相對時間的訊號時序之示意圖。第12B圖描述針對一光學更新隨著時間所施加的閘極電壓之圖式，其包 括：(1)主動更新週期1202，(2)殘餘電壓放電(ON狀態)週期1204，以及(3)OFF狀態週期1206，在具有n型電晶體的主動矩陣型顯示器中。如圖所示的四個電壓係為高位準閘極線電壓(“VDDH”)1212、低位準閘極線電壓(“VEE”)1218、前電極電壓(“VCOM”)1216、以及Xon電壓1214。每一電壓具有個別的0電壓軸，如灰色實線所述。在灰色實線上方的電壓表示正電壓，而在灰色實線下方的電壓表示負電壓。在第12B圖中，在第12A圖中所述之整體閘極電壓係VDDH及VEE電壓的結合。閘極驅動器輸出致能電壓(“VGDOE”)(圖中未示出)，其控制施加何種閘極電壓(亦即，VEE或VDDH)。當接地時，Xon電壓同步地致動所有的電晶體，在放電週期1204之期間將所有電晶體啟動為ON。在OFF狀態週期1206之期間，VDDH成為接地的且該等電晶體經歷所施加的VEE(負電壓)，其朝向該週期之結束而控制為趨近於0。針對一額外的時間週期，藉由將電晶體微調至其OFF位置，ON：OFF比例更為接近地反映其1：1000的典型值。雖然較佳係保持在1：1000之ON：OFF比例，將該比例朝向其典型值移動的任意ON：OFF週期，甚至是僅為1：10、1：50或是1：100，可以避免電晶體降級。
OFF週期將時間加至每一更新。因此，OFF週期可以預先指定一定的時間量，其可以基於更新頻率而藉由控制器來決定及/或可以被中斷。OFF週期較佳地係發生在ON週期之後，但也可以發生在其他時間上，包括在主動更新週期之前。OFF週期可以是從500ms至 4秒的範圍，較佳地從1秒至2秒的範圍。依據光學更新時間以及在一時間週期之光學更新次數而定，OFF週期可以延長達至10秒。
某些實施例的進一步敘述
應理解的是，在圖式中顯示的各種實施例係例示性代表，且並非一定按比例繪製。在整體的說明書中有關「一個實施例」或「一實施例」或「某些實施例」之參照意謂著與至少一實施例中所涵蓋的實施例相關連之一特定的特徵、結構、材料、或是特性，然而非必要地在所有實施例中。因此，在整體的說明書之各種位置中「在一個實施例中」、「在一實施例中」或「在某些實施例中」之字詞的出現，非必要地指稱相同的實施例。
除非上下文清楚地要求，否則在整體的揭示內容中，字詞「包含」、「包含有」以及其他，係以包含的意義來解釋而不是排他或詳盡的意義；換言之，「包括、但未限制為」之意思。附加地，字詞「在此處」、「在下文」、「上述」、「下述」以及其他相似的字詞係整體地意謂有關此申請案，而非此申請案的任何特定部分。當使用字詞「或」來參照一系列的二個或多個項目時，該字詞涵蓋所有該字詞的下述說明之所有：在該列表的項目之任一者、在該列表的項目之所有、以及在該列表的項目之任意組合。
因此，已敘述此技術的至少一實施例之數個態樣，應理解的是，對於熟悉此技藝之人士，將可以輕易地做各種替換、修改及改良。此種替換、修改及改良 係包含在此技術的精神和範圍之內。因此，前面的敘述及圖式僅提供非限制性之例子。
102‧‧‧PMIC
104‧‧‧電壓線
106‧‧‧閘極驅動器
108‧‧‧下拉電阻器

Claims (19)

  1. 一種用於驅動電光顯示器的設備，包含：第一開關，其設計用以在第一驅動相位之期間提供一電壓至該電光顯示器；第二開關，其設計用以在第二驅動相位之期間控制該電壓；以及一電阻器，耦接至該第一開關及該第二開關，用以在該第二驅動相位之期間控制該電壓的衰減率。
  2. 如請求項1之設備，其中在該第一驅動相位或該第二驅動相位之期間，該第一開關及該第二開關中僅一者是接合的。
  3. 如請求項1之設備，進一步包含一電容器，其係耦接至該電阻器，用以在該第二驅動相位之期間控制該電壓的衰減。
  4. 如請求項4之設備，其中該電阻器與該電容器是並聯的。
  5. 如請求項4之設備，進一步包含一電阻器，其係與該電容器是串聯地配置，用以在該第二驅動相位之期間控制該電壓的衰減。
  6. 如請求項2之設備，其中該電容器係接地連接。
  7. 如請求項2之設備，進一步包含一電阻器，其係串聯地耦接至該電容器，用以在該第二驅動相位之期間控制該電壓的衰減。
  8. 如請求項1之設備，其中該電光顯示器係一電泳顯示器。
  9. 如請求項8之設備，其中該電泳顯示器包括含有旋轉雙色構件的一電光材料或是電致變色材料。
  10. 如請求項1之設備，其中該第一開關及該第二開關在第三驅動相位之期間是脫接的。
  11. 如請求項10之設備，進一步包含一電容器，其係耦接至該電阻器，用以在該第二驅動相位及該第三驅動相位之期間控制該電壓的衰減。
  12. 如請求項10之設備，進一步包含一電阻器，其與該電容器是串聯地配置，用以在該第二驅動相位及該第三驅動相位之期間控制該電壓的衰減。
  13. 一種驅動電光顯示器的方法，包含：接合一管理電路的第一開關，用以在第一驅動相位之期間提供一電壓至該電光顯示器；接合該管理電路的第二開關，用以在第二驅動相位之期間控制該電壓；以及在該第二驅動相位之期間脫接該第一開關，以允許該管理電路的一耦接之電阻器控制該電壓的衰減。
  14. 如請求項13之方法，進一步包含經由耦接至該管理電路的一電容器，控制該電壓的衰減。
  15. 如請求項13之方法，其中該電容器與該電阻器係為並聯的。
  16. 如請求項13之方法，進一步包含將一電阻器串聯地耦接至該電容器，用以控制該第二電壓的衰減。。
  17. 如請求項13之方法，進一步包含將一二極體耦接至該電阻器，用以控制該第二電壓的衰減。
  18. 如請求項13之方法，進一步包含在第三驅動相位之期間，脫接該第一開關及該第二開關，用以控制該電壓的衰減。
  19. 如請求項13之方法，其中該電光顯示器係一電泳顯示器。
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