TWI541777B - 具雙驅動模式之主動式矩陣顯示器 - Google Patents

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Description

具雙驅動模式之主動式矩陣顯示器
此專利申請案亦關於美國專利第5,930,026號、第6,445,489號、第6,504,524號、第6,512,354號、第6,531,997號、第6,753,999號、第6,825,970號、第6,900,851號、第6,995,550號、第7,012,600號、第7,023,420號、第7,034,783號、第7,116,466號、第7,119,772號、第7,193,625號、第7,202,847號、第7,259,744號、第7,304,787號、第7,312,794號、第7,327,511號、第7,453,445號、第7,492,339號、第7,528,822號、第7,545,358號、第7,583,251號、第7,602,374號、第7,612,760號、第7,679,599號、第7,688,297號、第7,729,039號、第7,733,311號、第7,733,335號、第7,787,169號、第7,952,557號、第7,956,841號、第7,999,787號、第8,077,141號、第8,125,501號、第8,139,050號、第8,174,490號、第8,289,250號、第8,300,006號及第8,314,784號；以及美國專利申請公開第2003/0102858號、第20050122284號、第2005/0179642號、第2005/0253777號、第2007/0091418號、第2007/0103427號、第2008/0024429 號、第2008/0024482號、第2008/0136774號、第2008/0150888號、第2008/0291129號、第2009/0174651號、第2009/0179923號、第2009/0195568號、第2009/0322721號、第2010/0045592號、第2010/0220121號、第2010/0220122號、第2010/0265561號、第2011/0187684號、第2011/0193840號、第2011/0193841號、第2011/0199671號、第2011/0285754號。
為了方便，前文提及的專利及專利申請案可在下文中共同稱為「MEDEOD」(用於驅動電光顯示器的方法)專利申請案。這些專利及審查中之專利申請案以及下文提及之所有其他美國專利及公告和審查中之專利申請案的完整內容係併入此處以供參照。
關於電光顯示器技術的背景術語及狀態係在美國專利第7,012,600號中詳細地討論，讀者可參考此文件獲得進一步的資訊。因此，此項技術的術語及狀態將於下文簡短地概述。
此發明係關於主動式矩陣顯示器，且更具體地係關於具有雙驅動模式的這類顯示器。此發明特別，但非排他地打算與基於粒子的電泳顯示器併用，其中一或多種類型的帶電荷粒子係存在於一流體中，並在一電場的影響下移動通過該流體，以改變顯示器的外觀。
當「電光」一詞施加在一材料或一顯示器上時，此處使用的便是其在成像技術中的習知意義，以指稱一具有在至少一個光學性質上相異之第一及第二顯示 狀態的材料，藉由施加一電場至該材料來使該材料從其第一顯示狀態轉變至其第二顯示狀態。
「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，且非必然地意味著這兩個極端狀態之間的黑-白過渡。舉例來說，在下文所參照的若干個電子油墨專利及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，以便中間的「灰色狀態」實際上將是淡藍。「黑」及「白」這兩個詞在下文中可用來指稱顯示器的兩個極端光學狀態，且須理解為正規地包括並非嚴格地黑與白的極端光學狀態，舉例來說，前文提及的白及深藍狀態。「單色」一詞在下文中可用來表示一驅動方案，其僅驅動像素至其兩個極端光學狀態而無中介的灰色狀態。
「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，以指稱包括具有在至少一個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，且因此，在任何給定的元件經由一具有有限持續期的定址脈衝驅動而採用其第一或第二顯示狀態後，於該定址脈衝終止後，該狀態將至少持續若干次(例如，至少四次)，此為改變顯示元件狀態所需之該定址脈衝的最小持續期。在美國專利第7,170,670號中顯示，一些基於粒子之有灰階能力的電泳顯示器不僅在其極端黑與白的狀態下呈穩態，在其中間的灰色狀態下亦呈穩態，且對一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。
「脈衝」一詞在此處係使用其相對時間之電壓積分的習知意義。不過，一些雙穩態電光介質作用如電荷轉換器，且在使用這類介質時，可使用脈衝之一替代定義，即是對時間的電流積分(其等於所施加的總電荷)。須依據介質作用如電壓-時間脈衝轉換器或電荷脈衝轉換器來使用適當的脈衝定義。
下文的一些討論將聚焦在用於通過從初始灰度等級至最終灰度等級(其可或可不異於初始灰階等級)的過渡驅動電光顯示器之一或多個像素的方法。「波形」一詞將用來表示用於引起從一特定初始灰階至一特定最終灰階之過渡的整個電壓對時間曲線。典型地，這一類波形將包括複數個波形元素；其中這些元素實質上為矩形(亦即，其中一給定元素包括持續施加一恆定電壓達一時間週期)；該等元素可稱為「脈衝」或「驅動脈衝」。「驅動方案」一詞表示一組足以引起針對特定顯示器的灰階之間之所有可能過渡的波形。一顯示器可利用多於一個驅動方案；舉例來說，前文提及的美國專利第7,012,600號提出一驅動方案可需要依據例如顯示器溫度或顯示器在其壽命期間的操作時間之參數來進行修改，且因此可供給一顯示器在不同溫度等情況下使用的複數個不同的驅動方案。以此方式使用的一組驅動方案可稱為「一組相關的驅動方案」。如在前文提及的若干 個MEDEOD專利申請案中所述般，亦可在相同顯示器的不同區域中同時使用多於一個驅動方案，且以此方式使用的一組驅動方案可稱為「一組同時驅動方案」。
已知數種類型的電光顯示器，舉例來說：(a)旋轉雙色構件顯示器(參見例如美國專利第5,808,783號、第5,777,782號、第5,760,761號、第6,054,0716,055,091號、第6,097,531號、第6,128,124號、第6,137,467號及第6,147,791號)；(b)電致變色顯示器(參見例如O’Regan，B.等人之Nature 1991，353，737；Wood，D.，Information Display，18(3)，24(2002年3月)；Bach，U.等人之Adv.Mater.，2002，14(11)，845；及美國專利第6,301,038號、第6,870.657號以及第6,950,220號)；(c)電濕潤顯示器(參見Hayes，R.A.等人之「基於電濕潤之視頻-速度電子紙」，Nature，425，383至385(2003年9月25日)及美國專利公開第2005/0151709號)；(d)基於粒子的電泳顯示器，其中複數個帶電荷粒子在一電場的影響下移動通過一流體(參見美國專利第5,930,026號、第5,961,804號、第6,017,584號、第6,067,185號、第6,118,426號、第6,120,588號、第6,120,839號、第6,124,851號、第6,130,773號及第6,130,774號；美國專利申請公開第2002/0060321號、第2002/0090980號、第2003/0011560號、第2003/0102858號、第2003/0151702號、第2003/0222315號、第2004/0014265號、第2004/0075634號、第 2004/0094422號、第2004/0105036號、第2005/0062714號及第2005/0270261號；國際專利申請公開第WO 00/38000號、第WO 00/36560號、第WO 00/67110號及第WO 01/07961號；以及歐洲專利第1,099,207號及第1,145,072號；及在前文提及之美國專利第7,012,600號中所討論的其他MIT及電子油墨專利及專利申請案)。
電泳介質有若干個不同的變體。電泳介質可使用液體或氣態流體，參見例如Kitamura T.等人之「用於如電子紙顯示器之電碳粉移動」，IDW Japan，2001，Paper HCS1-1及Yamaguchi Y.等人之「使用摩擦帶電而帶電荷之絕緣粒子的碳粉顯示器」，IDW Japan，2001，Paper AMD4-4；美國專利公開第2005/0001810號；歐洲專利申請案第1,462,847號、第1,482,354號、第1,484,635號、第1,500,971號、第1,501,194號、第1,536,271號、第1,542,067號、第1,577,702號、第1,577,703號及第1,598,694號；及國際專利申請案第WO 2004/090626號、第WO 2004/079442號及第WO 2004/001498號。介質可經封裝，並包括為數眾多的小膠囊，其本身各自包括含有懸浮於液體懸浮介質中之可電泳移動的粒子之內相以及包圍內相的膠囊壁。典型地，該等膠囊本身係包含在聚合物黏合劑內，以形成一位處於兩電極之間的凝聚層；參見前文提及的MIT及電子油墨專利及專利申請案。或者，在經封裝之電泳介質中包圍分離微膠囊的壁可由連續相取代，從而產生所謂的聚合物分散電泳顯示器，其中電泳介質包括複數個分離的電泳流體小滴及聚 合物材料的連續相；參見例如美國專利第6,866,760號。為了本專利申請案的目的，這類聚合物分散電泳介質係視為經封裝之電泳介質的亞種。另一變體係所謂的「微細胞電泳顯示器」，其中帶電荷粒子及流體係留存在複數個形成於載體介質(典型為聚合物薄膜)內的空腔之內；參見例如美國專利第6,672,921號及第6,788,449號。
雖然電泳介質通常是不透明(由於，舉例來說，在許多電泳介質中，粒子本質上阻擋了通過顯示器的可見光透射)並操作於反射模式，許多電泳顯示器可製造為操作於所謂的「快門模式」，其中一顯示器狀態本質上為不透明，而一為透光。參見例如美國專利第5,872,552號、第6,130,774號、第6,144,361號、第6,172,798號、第6,271,823號、第6,225,971號及第6,184,856號。類似電泳顯示器但依靠電場強度變化的介電泳顯示器可操作於類似模式；參見美國專利第4,418,346號。其他類型的電光顯示器亦能夠操作於快門模式。操作於快門模式的電光介質可用於針對全彩顯示器的多層結構；在這類結構中，鄰接顯示器之觀看表面的至少一層操作於快門模式，以暴露或隱藏更遠離觀看表面之一第二層。
經封裝之電泳顯示器典型不遭受傳統電泳裝置之聚集及沈澱故障模式，並提供另外的優點，例如，在各式各樣的撓性及剛性基材上印刷或塗佈顯示器的能力。(「印刷」一詞的使用係意欲包括所有形式的印刷與塗佈，包括，但不限制為：預計量式塗佈，例如，方塊 式模具塗佈、狹縫或擠出塗佈、斜板或串接式塗佈、淋幕式塗佈；輥塗佈，例如，輥上刮刀塗佈、順逆輥塗佈；凹版塗佈；浸漬塗佈；噴灑塗佈；液面彎曲式塗佈；旋轉塗佈；刷塗；氣刀塗佈；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(參見美國專利第7,339,715號)；及其他類似技術。)因此，所得到的顯示器可為撓性。另外，由於可印刷(使用各種方法)顯示器介質，顯示器本身可以低成本方式製成。
其他類型的電光介質亦可用在本發明的顯示器中。
不管所用的電光介質是否為雙穩態，欲獲得高解析度的顯示器，顯示器的個別像素必須在免受鄰接像素干擾的情況下可定址。達成此目標之一方式係提供一例如電晶體或二極體之非線性元件的陣列，其中至少一個非線性元件係與每一像素相關聯，以製造出「主動式矩陣」顯示器。一定址一像素的定址或像素電極係通過相關聯的非線性元件連接至適當的電壓源。典型地，當非線性元件為電晶體時，像素電極係連接至電晶體的汲極，且在下列敘述中將假設為此安排，雖然實質上係任意的，且像素電極可連接至電晶體的源極。習知地，在高解析度陣列中，像素係以列與行的二維陣列安排，以致任何特定像素係藉由一特定列及一特定行的相交來作出唯一的定義。每一行中的所有電晶體的源極係連接至單一的行電極，而每一列中之所有電晶體的閘極係連接至單一列電極；再次，源極至列和閘極至行的分配係 習知的，但實質上為任意的，且可依需要反轉。列電極係連接至列驅動器，其實質上確保在任何給定時刻僅選定一列，亦即，有一電壓施加至選定的列電極，以便確保選定列中的所有電晶體均導通，而有一電壓施加至所有其他列，以致確保這些未選定列中的所有電晶體維持未導通。行電極係連接至行驅動器，其施加給不同行電極選定的電壓，以將選定列中的像素驅動至其所需的光學狀態。(前文提及的電壓係關於共用前電極，其習知地設置在電光介質與非線性陣列相對的一側上，並延伸橫跨整個顯示器。)在已知為「行定址時間」之預先選定的間隔後，取消對選定列的選定，選定下一列，並改變行驅動器上的電壓，以便寫入顯示器的下一行。重複此程序，以便整個顯示器係以逐列方式寫入。
用於整個顯示器之全域再新的最小時間(在下文稱為「圖框時間」)因而為列數及如上文所定義之用於每一列的行定址時間的乘積。此圖框時間係受限於(在其他變數之中)包括主動式矩陣之電晶體的效率，且此效率取決於製成電晶體的半導體材料。
為了某些目的，希望能夠以至少兩個不同的模式驅動主動式矩陣顯示器。下文的討論將聚焦於將這類雙模式驅動施加至電泳顯示器，如上文所討論的，但此發明並未受限於這類顯示器，且本發明可與任何前文提及之類型的顯示器以及液晶和微機械(MEMS)顯示器併用。
在先前技術中已知以雙模式方式驅動電泳顯 示器，其中第一模式使用像素特定波形(亦即，在個別像素之間變化的波形)來誘發與以通常用來呈現影像之方式施加的場平行之顏料粒子的電泳運動。舉例來說，電泳顯示器可包括分散在一流體中之帶正電荷的白色(散射)粒子及帶負電荷的黑色粒子；施加負電壓至背板像素電極將朝顯示器的前(觀看)表面移動白色顏料，並朝背板移動黑色顏料，以產生像素的白色狀態(如同通過觀看表面所見到的)；反之，施加正電壓至背板像素電極將藉由誘發白色及黑色粒子沿相反方向的運動來產生暗狀態。
在第二模式中，使用迅速變化(交流)電壓；參見例如美國專利第7,106,296號、第7,116,466號、第7,259,744號、第7,304,787號、第7,327,511號、第7,583,251號及第7,999,787號。在這些專利中，交流電壓係用來誘發粒子在顯示器平面中的空間不均質分布，導致與可經由直流(DC)驅動達到之狀態不同透光率的光學狀態。用來誘發這類透光率變化之交流電壓(典型為方波)的頻率可大於50Hz，並需要個別的方波脈衝短於10毫秒以及具有類似持續時間的圖框時間。這類圖框時間可超出習知之薄膜電晶體陣列的能力。在一些情況下，需要高於1kHz的交流電壓頻率，其遠超出市售薄膜電晶體陣列的現今能力。
因此，第二驅動模式所需之希望迅速變化的電壓輪廓不可通過習知的背板驅動來獲得，亦即，所需的驅動模式可涉及無法通過背板經由其列與行驅動器存 取之電壓變動或電壓值的頻率。當習知的主動式矩陣顯示器模組係為了以上述的第一模式驅動而設計時，其因此可能無法容許使用第二模式的有效驅動。
本發明尋求提供此問題之一解決方案，從而提供一電光顯示器以及一用於驅動這一類顯示器的方法，其允許將迅速變化的電壓輪廓施加至主動式矩陣顯示器的像素。
因此，此發明提供一電光顯示器，包括：一電光材料層；至少一個透光電極，其係配置在該電光材料層的一側之上；複數個像素電極，其係配置在該電光材料層之與該至少一個透光電極相對的一側之上；複數個電容電極，每一電容電極係與該複數個像素電極之一相關聯，以致該像素電極與其相關聯的電容電極形成一電容；及切換裝置，其具有一第一位置，在其中每一電容電極係電連接至該透光電極；及一第二位置，在其中每一電容電極係電連接至一電壓源，該電壓源具有一獨立於該透光電極上之電壓的電壓。
在此電光顯示器之一形式中，在切換裝置的第二位置中，每一電容電極係連接至一恆定電壓源(例如，接地)。
在本發明的電光顯示器之一形式中，每一像 素電極係連接至一電晶體的汲極，其亦連接至一源極線及一閘極線。
在本發明的電光顯示器中，位置鄰接電光介質之部分的像素電極(且因此在顯示器操作時施加一電場給此介質)不需要與電容電極之形成電容的部分相同，雖然兩部分的像素電極(若不同)必須彼此電連接。特別地，本發明的電光顯示器可利用所謂的「埋入式電晶體」(參見例如美國專利第7,176,880號)，其中每一像素電極係位於處在一介電材料層之相對側上的兩部分之中，一第一部分位於鄰接電光材料層，且一第二部分係連接至一相關聯電晶體的汲極或源極，並經由通過介電材料層的導電通路連接至第一部分。
本發明亦提供一用於定址電光顯示器的方法，該電光顯示器包括：一電光材料層；至少一個透光電極，其係配置在該電光材料層的一側之上；複數個像素電極，其係配置在該電光材料層之與該至少一個透光電極相對的一側之上；複數個電容電極，每一電容電極係與該複數個像素電極之一相關聯，以致該像素電極與其相關聯的電容電極形成一電容；及切換裝置，其具有一第一位置，在其中每一電容電極係電連接至該透光電極；及一第二位置，在其中每一電容電極係電連接至一電壓源，該電壓源具有一獨立於 該透光電極上之電壓的電壓，該方法包含以下步驟：(i)在該切換裝置處於其第一位置的情況下，施加一電壓至該像素電極，以致該像素電極與該透光電極本質上為相同電位；及(ii)在該切換裝置處於其第二位置的情況下，施加一電壓至該像素電極，以致該透光電極及該像素電極並非相同電位。
在本發明的此方法之一較佳形式中，每一像素電極係連接至一電晶體的汲極，其亦連接至一源極線及一閘極線，且在該方法的步驟(i)中，該電壓係通過該電晶體經由該源極線施加至該像素電極。
本發明的顯示器及方法可利用上文討論之任何類型的雙穩態電光材料。因此，舉例來說，在本發明的顯示器及方法中，電光材料可包括一旋轉雙色構件、電致變色或電濕潤材料。或者，光電材料可包括一電泳材料，其包括複數個配置在一流體中的帶電荷粒子，並能夠在一電場的影響下移動通過該流體。帶電荷的粒子及流體可侷限於複數個膠囊或微細胞之內，或可以複數個分離的小滴存在，該些小滴受一包括一聚合材料之連續相的包圍。流體可為液態或氣態。
本發明的顯示器及方法可在已使用先前技術之電光顯示器的任何應用中使用。因此，舉例來說，本顯示器及方法可用於電子書閱讀器、可攜式電腦、平板電腦、行動電話、智慧卡、標誌、手錶、架標籤、可變 透射窗或快閃驅動裝置。
100‧‧‧主動式矩陣電光顯示器
102‧‧‧透光前電極
104‧‧‧電光材料層
106‧‧‧像素電極
108‧‧‧像素電極
110‧‧‧電容電極
112‧‧‧電容電極
114‧‧‧源極線
116‧‧‧源極線
118‧‧‧閘極線
120‧‧‧切換裝置
122‧‧‧導線
124‧‧‧前電極電壓供應線
第1圖為概略橫剖面，其通過本發明之一部分的薄膜電晶體主動式矩陣背板及相關聯的雙模式驅動電路系統；及第2圖為本發明之兩階段顯示器驅動的圖示。
如上文所指示，本發明提供雙驅動模式電光顯示器及相應的驅動方法。本發明容許以兩種不同模式驅動主動式矩陣顯示器。在第一模式中，不同的電壓脈衝(或波形)在圖框時間(如上文所定義)內可供給顯示器之每一個別的像素電極，而在第二模式中，顯示器之包括多於一列的複數個像素可以特定電壓或波形同時定址。此外，整個顯示器中的每一像素可選擇性的在第二驅動模式中同時被定址，但此並非本發明的必要條件。本發明亦可提供用於切換顯示器定址模式的手段，使得其可在各別的時間區段中以交替的被第一及第二模式所驅動。
第1圖顯示沿包含有一可為透明或半透明透光電極102之顯示器(通常標示為100)的一部分截取的概略橫剖面；電極102為一般習知前平面電極的形式，其延伸橫跨整個顯示器，並形成觀看表面，使用者通過此觀看表面觀看顯示器100。顯示器進一步包括電光材料層104，且在層104與電極102相對的一側上，包括通 過薄膜電晶體由源極線114及116驅動之一像素電極陣列(僅顯示其中兩個，分別標示為106及108)的主動式矩陣背板係藉由閘極線118來切換。電容電極110及112係分別與像素電極106及108相關聯，且位置近接像素電極，以便每一電容電極與其相關聯的像素電極形成一電容。(如先前所提及，位置鄰接電光介質之部分的像素電極(且因此在顯示器操作時施加電場給此介質)不需要是與電容電極形成電容的部分相同，雖然兩部分的像素電極(若不同)必須彼此電連接；因此，可修改第1圖所示的顯示器100，以便電容電極110及112可位於近接與像素電極106及108接觸的導體處。)為兩位置開關120之形式的切換裝置連接電容電極110及112至連接到電極102的電壓供應線124(位置1)或至例如接地之恆定電壓源(位置2)的任一者。
一些先前技術的主動式矩陣電光顯示器(參見例如前文提及的美國專利第7,176,880號)利用與像素電極形成電容並通過位於背板周邊上的金屬跡線電連接至(前)透光電極的電容電極。此類型的連接在本發明之顯示器的第一驅動模式中是需要的，因為其消除跨顯示器像素之不需要的電壓暫態，每逢頂板上的電壓及電容電極上的電壓未如實追蹤彼此時便會發生電壓暫態。
不過，前電極102及電容電極110與112之間的這一類電連接在本顯示器的第二驅動模式中是不利的，因為當電容電極電連結至前平面電極時，施加至前電極102之電壓的時間變動將導致像素電極106及108上接近匹配的電壓變動，原因在於針對發生在顯著大於 文所定義之臨界頻率的頻率處之電壓變動之像素電極106和108及電容電極110和112之間的電容耦合。當像素電極的電壓緊密地追蹤前電極的電壓時，跨電光材料104的電壓降幾乎為零，因此電光層104的光學狀態不太可能會有由施加至前電極102之電壓的變動引起的強烈變化。實質上，電容電極上的匹配電壓變化會阻撓前電極的電壓變化。
不過，若根據本電光顯示器及方法的第二驅動模式，電容電極110及112係連結至例如電路接地或「Vcom」電壓(從接地偏移的電壓，以補償閘極-像素電壓回衝；參見美國專利第7,034,783號)的恆定電壓，施加至前電極102之電壓的迅速變動可誘發前電極102及像素電極106與108之間的大電壓降(亦即，可跨電光層104產生大電壓)，並可因此誘發電光層104之光學狀態的實質變化。在此情況下，當前電極電壓變化時，每一儲存電容使其像素電極的電壓保持在接近恆定，因為儲存電容遠大於像素電容(例如，藉由像素電極106及108以及前電極102所定義者)。舉例來說，若像素電容為50 fF，且像素儲存電容為3 pF，忽略像素電極的其他寄生電容，像素電極將僅追蹤前電極之約(50 fF/(50 fF+3 pF))=1.6%的變動。這在前電極與像素電極之間，亦即，跨電光層104，留下約98.4%的電壓變動。(此計算忽略歸因於每一像素電極與前電極之間的電阻耦合之小像素電壓偏移。)
在第1圖所示的顯示器100中，將開關(第1 圖中的120)引入從電容電極拉出的導線122。此開關120連結像素儲存電容的電容電極至下列的任一者：(a)在位置1中，前電極電壓供應線124；或(b)在位置2中，一恆定電壓(典型為接地或匹配施加切換波形前之頂板電壓的值(通常稱為「Vcom」))。
在依據本發明之雙模式驅動方法中，開關120的操作如下。開關120係保持在位置1，以維持電容電極與前電極為相同電壓，以允許顯示器以上文所述的第一(DC)模式驅動。為了使電容電極維持在恆定電壓(例如接地或Vcom)，以允許顯示器以上文所述的第二(AC)模式驅動，將該開關維持在位置2。在第二模式驅動期間，像素電極的電壓將保持在接近恆定，因為，如上文所述，儲存電容遠大於(介於像素電極與前電極之間的)像素電容，且亦遠大其他介於每一像素電極與其他近旁電極(例如，源極線)之間的所謂寄生電容。更精確地說，由於像素電容及其他寄生電容之故，當前電極的電壓有所變化時，像素電極的電壓將跳脫(lift off)恆定值，但如前文所述及者，當像素儲存電容與其他電容及像素電極的電容相比為大時，此跳脫甚小。
像素電極與包括前電極及鄰接像素電極之鄰接電極間的電阻接觸將導致像素電壓無法保持恆定。不過，為了使前電極的電壓迅速變化，始於恆定值的電壓舉離將為小。此處，當組成前電極之電壓的重要頻率遠大於「像素鬆弛時間」的倒數時，將前電極的電壓視為「迅速變化」。此像素鬆弛時間係藉由下列的乘積來給 定：像素電極(通常，此為儲存電容)所經歷的電容總和；及像素電極與前電極之間的電阻以及鄰接像素與像素電晶體之「關斷狀態」電阻的諧波總和。為便於計算，電阻之此諧波總和近乎為像素電極與前電極之間的電阻(對經過良好設計的顯示器而言)，因為此電阻典型為至其他導體之電阻耦合中的最小者。
第2圖為本發明之雙模式驅動方法的圖示，其可藉由第1圖所示的顯示器100來實行。雖然在第2圖中顯示兩階段的影像更新，但一在此項技術中具有普通技能者當明白，一影像更新可包括任何階段數，只要在至少一個階段中，開關120位於其第一位置，且在至少一其他階段中，開關120位於其第二位置即可。在如第1圖所繪示的階段1中，用於電容電極的開關120係位於位置2(如上文參照第1圖所定義的)。將一全域時變電壓通過調變施加至前電極102的電壓施加至成像電光層104(亦即，根據如上文所述的第二顯示器驅動模式)。在階段2中，用於像素儲存電容反電極的開關120係位於位置1。經由閘極驅動器控制的逐行掃描使用如上文所述的薄膜電晶體陣列將電壓施加至由最初及最終影像以及所需波形所定義之各種不同的像素電極(亦即，根據如上文所述的第一顯示器驅動模式)。
第2圖中所繪示的更新序列係僅為了說明目的提供作為範例。可藉由延伸此簡單範例輕易想像出更複雜的序列。在所繪示的序列中，影像更新發生於兩階段中。在階段1中，顯示器可例如藉由施加施加至前電 極之高頻正弦或方波電壓而將之全域驅動至已知的光學狀態。在階段1期間，控制電容電極的開關120係位於位置2(參見第1圖)。在階段1結束之處，將開關120變化至位置1。在隨後的階段2中，將像素電極根據波形驅動方案及最初與最終影像改變為各種不同的值。階段2中的像素變化係通過背板的標準主動式矩陣掃描來達成。
須了解當控制這些電極的開關如早前所述位於位置1時，電容電極上的電壓係在驅動期間保持恆定。不過，並未預期此電壓在更新結束之前與之後保持恆定。舉例來說，當顯示器並未通過前電極電壓的變動進行切換時，可方便或需要地使此電極電壓隨著用來驅動前電極的「Vcom」電壓移動。典型地，當在第一顯示器驅動模式中開始背板掃描時，將此Vcom電壓帶至非零值，並在背板掃描結束之處允許其鬆弛至零。
在顯示器中可使用多於一個前電極，在此情況下，可需要多於一個的開關(由第1圖中的開關120作為例證)。同樣地，雖然有開關120在第2圖中顯示為遵循開關先保持在位置2之後再到位置1之時間進程的更新序列，此非本發明的必要條件。亦非必要的是在第二顯示器驅動模式中，於電容電極維持在恆定電壓的同時將變化電壓施加至前電極。本發明僅需要前電極與電容電極之間的電位差變化，以便，至少原則上可將變化電壓施加至像素電極，同時使前電極保持在恆定電壓。
100‧‧‧主動式矩陣電光顯示器
102‧‧‧透光前電極
104‧‧‧電光材料層
106‧‧‧像素電極
108‧‧‧像素電極
110‧‧‧電容電極
112‧‧‧電容電極
114‧‧‧源極線
116‧‧‧源極線
118‧‧‧閘極線
120‧‧‧切換裝置
122‧‧‧導線
124‧‧‧前電極電壓供應線

Claims (15)

  1. 一種電光顯示器(100)，包括：一電光材料層(104)；至少一個透光電極(102)，其係配置在該電光材料層(104)的一側之上；複數個像素電極(106、108)，其係配置在該電光材料層(104)之與該至少一個透光電極(102)相對的一側之上；及複數個電容電極(110、112)，每一電容電極係與該複數個像素電極(106、108)之一相關聯，以致該像素電極與其相關聯的電容電極形成一電容，該顯示器的特徵在於切換裝置(120)具有第一位置及第二位置，在第一位置時，每一電容電極(110、112)係電連接至該透光電極(102)；而在第二位置時，每一電容電極(110、112)係電連接至一電壓源，該電壓源的電壓與該透光電極(102)上之電壓相互獨立。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電光顯示器，其中，在該切換裝置(120)的該第二位置中，每一電容電極(110、112)係連接至一恆定電壓源。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電光顯示器，其中，在該切換裝置(120)的該第二位置中，每一電容電極(110、112)係連接至地。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電光顯示器，其中每一像素電極(110、112)係連接至一電晶體的汲極，其亦連接至一源極線(114、116)及一閘極線(118)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電光顯示器，其進一步包括一介電材料層，且其中每一像素電極係處於位在該介電材料層之相對側的兩個位置中，一第一部分位於鄰接該電光材料層之處，且一第二部分連接至一相關聯電晶體的汲極或源極，並經由通過該介電材料層之一導電通路連接至該第一部分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電光顯示器，其進一步包括裝置，其係用於在該切換裝置處於其第二位置時施加一交流電壓至該透光電極。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電光顯示器，其中該電光材料包括一旋轉雙色構件、電致變色或電濕潤材料。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電光顯示器，其中該電光材料包括一電泳材料，其包括複數個配置在一流體中的帶電荷粒子，並能夠在一電場的影響下移動通過該流體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電光顯示器，其中該帶電荷粒子及該流體係侷限在複數個膠囊或微細胞之內。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電光顯示器，其中該帶電荷粒子及該流體係以複數個分離的小滴存在，該些小滴被一包括一聚合材料之連續相包圍。
  11. 一種包含如申請專利範圍第1項所述之顯示器的電子書閱讀器、可攜式電腦、平板電腦、行動電話、智慧卡、標誌、手錶、架標籤、可變透射窗或快閃驅動裝置。
  12. 一種用於定址電光顯示器(100)的方法，該電光顯示器包括：一電光材料層(104)；至少一個透光電極(102)，其係配置在該電光材料層(104)的一側之上；複數個像素電極(106、108)，其係配置在該電光材料層(104)之與該至少一個透光電極(102)相對的一側之上；複數個電容電極(110、112)，每一電容電極係與該複數個像素電極(106、108)之一相關聯，以致該像素電極與其相關聯的電容電極形成一電容；及切換裝置(120)，其具有一第一位置，在其中每一電容電極(110、112)係電連接至該透光電極(102)；及一第二位置，在其中每一電容電極(110、112)係電連接至一電壓源，該電壓源具有一獨立於該透光電極(102)上之電壓的電壓，該方法包含以下步驟：(i)在該切換裝置(120)處於其第一位置的情況下，施加一電壓至該像素電極(110、112)，以致該像素電極與該透光電極(102)本質上為相同電位；及(ii)在該切換裝置(120)處於其第二位置的情況下，施加一電壓至該像素電極(110、112)，以致該透光電極(102)及該像素電極並非相同電位。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中每一像素電極係連接至一電晶體的汲極，其亦連接至一源極線 及一閘極線。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，在該方法的步驟(i)中，該電壓係經由該源極線通過該電晶體施加至該像素電極。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，在該方法的步驟(ii)中，一交流電壓係施加至該透光電極。
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