TWI847453B - 用於測量電光顯示器之電性質的方法 - Google Patents

Abstract

一種用於驅動電光顯示器的方法，該等電光顯示器包括：設置在一共用電極及一背板之間的電光材料。該背板包括一像素電極陣列，每個像素電極係耦接到一電晶體。一顯示控制器將波形施加到該等像素電極。該方法包括：將第一測量波形施加到第一部分像素電極。在該第一測量波形的每個訊框期間，相同的時間相依電壓係施加到該第一部分像素電極的每個像素電極。該方法包括：基於流經一電流測量電路的該電流的測量及在該第一測量波形期間施加到每個像素電極的該等時間相依電壓，判定鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的阻抗，以及基於鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的阻抗，選擇驅動波形。

Description

用於測量電光顯示器之電性質的方法

[相關申請案之交叉參考]

本申請案係主張2021年12月27日提交的美國臨時專利申請案第63/293,947號及2021年1月21日提交的美國臨時專利申請案第63/301,747號的優先權。上述臨時專利申請案的全部內容藉由參照方式併入本文。另外，本文參照的任何專利、已公開申請案、或其他已公開作品的全部內容藉由參照方式整體地併入本文。

本發明係有關用於測量電光顯示器的電性質的方法。更具體地，本發明係有關用於測量主動矩陣電泳顯示模組的電性質的方法。

電泳顯示介質，特徵通常是粒子經由所施加的電場移動，具有高反射性，可以製成雙穩態，可以縮放到大面積，且功率消耗非常低。囊封電泳顯示器也能夠使顯示器被列印。這些性質允許囊封電泳顯示介質使用於傳統電子顯示器不適合的許多應用中，諸如可撓顯示器。

用於顯示螢幕的一個特定應用係為輸入裝置，諸如觸控螢幕或鍵板，或手寫板。在許多情況下，所欲的是，偵測顯示器的狀態以便將輸入數位化。例如，測量及分析顯示器的某些性質可以偵測輸入的位置。接著可以產生響應事件或動作。

再者，囊封電泳顯示介質的電性質可能會響應於諸如溫度及濕度之環境因素而變化。在一些情況下，為了在顯示器中實現可重複的光學狀態，所欲的是，可以響應於包含囊封電泳顯示介質的聚合物材料的電性質的變化來補償驅動波形。因此，所欲的是，測量影響波形補償方案的顯示參數。然而，使用外部顯示感測器可能會增加顯示器的成本且使製造過程複雜化。另外，外部感測器可能無法準確地測量顯示器內部的參數。

因此，存在有效率地且準確地測量顯示器的電性質的需要，且根據所測量的電性質將波形施加到顯示器像素。

因此，在一態樣中，本文提呈的標的提供一種用於一驅動電光顯示器的方法，該電光顯示器包括：設置在一共用電極及一背板之間的一電光材料層。該背板包括一像素電極陣列，且每個像素電極係耦接到像素電晶體。一顯示控制器電路藉由經由該等像素電晶體將一個以上的時間相依電壓施加在該共用電極及該像素電極陣列之間，將波形施加到該像素電極陣列。該驅動方法包括：將包括一個以上的訊框的第一測量波形施加到該像素電極陣列的第一部分像素電極。在該第一測量波形的每個訊框期間，相同的時間相依電壓係施加到該第一部分像素電極的每個像素電極。該方法也包括：測量流經耦接在該共用電極及該顯示控制器電路的一輸出端之間的一電流測量電路的第一電流，該顯示控制器電路將時間相依電壓施加到該共用電極；及，基於流經該電流測量電路的該第一電流及在該第一測量波形期間施加到該第一部分像素電極的每個像素電極的該等時間相依電壓，判定鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的第一阻抗。該方法也包括：基於鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的第一阻抗，選擇第一驅動波形以施加到該第一部分像素電極的每個像素電極；及，將該第一驅動波形施加到該第一部分像素電極。該第一驅動波形包含：足以改變鄰近該第一部分像素電極的該電光顯示器的光學狀態的時間相依電壓。

在一些實施例中，該電流測量電路包括一電阻元件及一差分電壓放大器，其中該差分電壓放大器的第一輸入端係連接到該電阻元件的第一端子，且該差分電壓放大器的第二輸入端係連接到該電阻元件的第二端子。

在一些實施例中，施加到該第一部分像素電極的每個像素電極的該等時間相依電壓包含一均勻電壓脈衝。在一些實施例中，施加到該第一部分像素電極的每個像素電極的該等時間相依電壓包括：具有第一極性的第一電壓脈衝及具有與該第一極性相反的第二極性的第二電壓脈衝。

在一些實施例中，該第一部分像素電極包含該像素電極陣列的所有像素電極。在一些實施例中，該第一部分像素電極包含鄰近該像素電極陣列的一外周邊的像素電極。

在一些實施例中，該方法更包括：將包括一個以上的訊框的第二測量波形施加到該像素電極陣列的第二部分像素電極，其中在該第二測量波形的每個訊框期間，相同的時間相依電壓係施加到該第二部分像素電極的每個像素電極；測量流經該電流測量電路的第二電流；基於流經該電流測量電路的該第二電流及在該第二測量波形期間施加到該第一部分像素電極的每個像素電極的該等時間相依電壓，判定鄰近該第二部分像素電極的該電光材料的第二阻抗；基於鄰近該第二部分像素電極的該電光材料的第二阻抗，選擇第二驅動波形以施加到該第二部分像素電極的每個像素電極；及，將該第二驅動波形施加到該第二部分像素電極，其中該第二驅動波形包含足以改變鄰近該第二部分像素電極的該電光顯示器的光學狀態的時間相依電壓。

在一些實施例中，該第一部分像素電極包括來自該像素電極陣列的第一區域的像素電極，且該第二部分像素電極包括來自該像素電極陣列的第二區域的像素電極，且該第一區域像素電極與該第二區域像素電極不重疊。在一些實施例中，該方法更包括：將零伏特波形施加到該第二部分像素電極，同時將第一測量波形施加到該第一部分像素電極；及，將零伏特波形施加到該第一部分像素電極，同時將第二測量波形施加到該第二部分像素電極。

在另一態樣中，本文提呈的標的提供一種用於驅動一電光顯示器的方法，該電光顯示器包括：設置在一共用電極及一背板之間的一電光材料層。該背板包括一像素電極陣列，且每個像素電極係耦接到一像素電晶體。一顯示控制器電路藉由經由該等像素電晶體將一個以上的時間相依電壓施加在該共用電極及該像素電極陣列之間，將波形施加到該像素電極陣列。該驅動方法包括：同時致動與該像素電極陣列的第一部分像素電極相關聯的像素電晶體；及，將第一電壓施加到該第一部分像素電極。該驅動方法也包括：經由耦接在一訊號產生電路及該共用電極之間的一電流測量電路，從該訊號產生電路注入測量波形；及，基於該等測量波形，測量流經該電流測量電路的第一電流。該驅動方法也包括：基於流經該電流測量電路的該第一電流及在該第一測量波形期間施加到該第一部分像素電極的每個像素電極的該等時間相依電壓，判定鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的第一阻抗。該驅動方法也包括：基於鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的第一阻抗，選擇第一驅動波形以施加到該第一部分像素電極的每個像素電極；及，將該第一驅動波形施加到該第一部分像素電極，其中該第一驅動波形包含足以改變鄰近該第一部分像素電極的該電光顯示器的光學狀態的時間相依電壓。

在一些實施例中，該電流測量電路包括一電阻元件及一差分電壓放大器，其中該差分電壓放大器的第一輸入端係連接到該電阻元件的第一端子，且該差分電壓放大器的第二輸入端係連接到該電阻元件的第二端子。

在一些實施例中，該等測量波形包含週期性方波或正弦電壓波形。在一些實施例中，該等測量波形包含具有一振幅的電壓，該振幅不足以改變該電光顯示器的光學狀態。在一些實施例中，該等測量波形包含具有複數個頻率的振盪電壓波形。

在另一態樣中，本文提呈的標的提供一種用於驅動一電光顯示器的方法，該電光顯示器包括：設置在第一共用電極及一像素電極陣列之間的一電泳顯示介質，其中每個像素電極係耦接到一儲存電容器的第一端子，且每個儲存電容器的第二端子係耦接到第二共用電極。一顯示控制器電路係構造成：將時間相依電壓施加到彼此獨立的該第一共用電極及該第二共用電極。該驅動方法包括：同時致動與第一部分像素電極相關聯的像素電晶體。該驅動方法也包括：切換第一開關以中斷該第一共用電極與該顯示控制器電路的連接且將該第一共用電極連接到一阻抗測量電路的第一端子：及，切換第二開關以中斷該第二共用電極與該顯示控制器電路的連接且將該第二共用電極連接到該阻抗測量電路的第二端子。該驅動方法也包括：將來自該阻抗測量電路的測量波形電壓注入至該第一共用電極中，其中該等測量波形包括時間相依電壓。該驅動方法也包括：基於該等測量波形，測量流經該阻抗測量電路的第一電流；及，基於流經該阻抗測量電路的該第一電流及在該等測量波形期間施加到該第一共用電極的該等時間相依電壓，判定鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的第一阻抗。該驅動方法也包括：基於鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的第一阻抗，選擇第一驅動波形以施加到該第一部分像素電極的每個像素電極。該驅動方法也包括：切換該第一開關以中斷該第一共用電極與該阻抗測量電路的連接且將該第一共用電極連接到該顯示控制器電路；及，切換該第二開關以中斷該第二共用電極與該阻抗測量電路的連接且將該第二共用電極連接到該顯示控制器電路。該驅動方法也包括：將該第一驅動波形施加到該第一部分像素電極，其中該第一驅動波形包含足以改變鄰近該第一部分像素電極的該電光顯示器的光學狀態的時間相依電壓。

在一些實施例中，該等測量波形包含週期性方波或正弦電壓波形。在一些實施例中，該等測量波形包括具有一振幅的電壓，該振幅不足以改變鄰近該第一部分像素電極的該電光顯示器的光學狀態。在一些實施例中，該等測量波形包含具有小於1伏特的振幅的電壓。在一些實施例中，該等測量波形包括具有複數個頻率的振盪電壓波形。

在一些實施例中，該第一部分像素電極包括鄰近該像素電極陣列的一外周邊的像素電極。

本發明係有關用於驅動電光顯示器的方法，尤其是用於驅動雙穩態電光顯示器的方法，且有關在此種方法中使用的設備。更具體地，本發明係有關可以允許減少「重影」及邊緣效應以及減少此種顯示器中的閃爍之驅動方法。本發明尤其但不排他性地旨在與粒子為基的電泳顯示器一起使用，其中一個以上類型的帶電粒子存在於流體中且在電場之影響下移動經過該流體以改變顯示器的外觀。

應用於材料或顯示器時的術語「電光」，在本文使用的是其在成像技術中的習知意義，以指稱具有在至少一個光學性質上不同的第一及第二顯示狀態之材料，藉由將電場施加到該材料使該材料從其第一顯示狀態改變至第二顯示狀態。儘管光學性質對人眼而言通常為顏色感知，其可以為另一光學性質，諸如光學透射率、反射率、光度，或者在意欲用於機器讀取的顯示器之情況下，其可以為擬色，意指電磁波長在可見光範圍之外的反射率變化。

術語「灰色狀態」在本文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過渡。例如，在參考以下的數個E Ink之專利及已公開專利申請案係敘述電泳顯示器，其中極端狀態係為白色及深藍色，以使得中間的「灰色狀態」實際上將是淡藍色。實際上，如已經提及的，光學狀態之改變可能根本不是顏色的改變。之後「黑色」及「白色」等詞可以用來指稱顯示器的兩個極端光學狀態，且應該被理解為正常包括非精確黑色及白色之極端光學狀態，例如前述之白色及深藍色狀態。在下文，術語「單色」可以用來表示驅動方案，其中僅將像素驅動至其兩個極端光學狀態，而沒有介於其間的灰色狀態。

一些電光材料係為固體的意指材料具有固體外表面，儘管這些材料可能且通常具有內部液體或氣體填充空間。為了方便起見，之後使用固體電光材料的此種顯示器可以被稱為「固體電光顯示器」。因此，術語「固體電光顯示器」包括旋轉雙色構件顯示器、囊封電泳顯示器、微胞電泳顯示器及囊封液晶顯示器。

術語「雙穩態」及「雙穩定性」在本文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個光學性質上不同的第一及第二顯示狀態之顯示元件的顯示器，且使得，在已經藉由有限持續時間的定址脈衝來驅動任何給定的元件而採用其第一或第二顯示狀態之後，在該定址脈衝已經終止之後，該狀態將至少持續數次，例如至少四次，其係為定址脈衝改變顯示元件的狀態所需的最小持續時間。美國專利第7,170,670號中係顯示某些以粒子為基之具有灰階能力的電泳顯示器不僅在其極端的黑色與白色狀態下呈穩態，且也在其中間的灰色狀態下呈穩態，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，儘管為了方便起見，術語「雙穩態」在本文可以用於涵蓋雙穩態及多穩態兩種顯示器。

術語「脈衝」在本文係使用其電壓對時間的積分的習知意義。然而，某些雙穩態電光介質作用成電荷換能器，且在使用此種介質時，可以使用脈衝的一替代性定義，亦即可以使用電流對時間的積分(其等於所施加的總電荷)。應該依據介質作用成電壓-時間脈衝換能器或電荷脈衝換能器而定，使用適當的脈衝定義。

以下大部分討論將集中在經由從初始灰度級到最終灰度級(可能與初始灰度級不同，也可能並非不同)的過渡來驅動電光顯示器的一個以上的像素的方法。術語「波形」將使用於表示整體電壓對時間之曲線圖，用於實現從一個特定初始灰度級過渡到特定最終灰度級。典型地，此種波形將包含複數個波形元件；其中這些元件本質上是矩形的(亦即，其中一給定元件包含在一時間段內施加固定電壓)；該等元件可以被稱為「脈衝」或「驅動脈衝」。「術語驅動方案」係表示足以實現一特定顯示器的灰度級之間所有可能過渡的一組波形。一個顯示器可以使用超過一個的驅動方案；例如，前述美國專利第7,012,600號係教示，可能需要依據諸如顯示器的溫度或顯示器在其使用年限期間已經在其中操作的時間之參數來修改驅動方案，且因此顯示器可能設置有複數個不同的驅動方案以在不同的溫度等下使用。以此方式使用的一組驅動方案可以被稱為「一組相關的驅動方案」。如前述MEDEOD申請案中的數個所敘述，在相同顯示器的不同區域也可以同時使用超過一個的驅動方案，且以此方式使用的一組驅動方案可以稱為「一組同步驅動方案」。

已知有數種類型的電光顯示器。一種類型的電光顯示器係為一旋轉雙色構件類型，例如在美國專利第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號中所述(儘管此類型的顯示器通常稱為「旋轉雙色球」顯示器，但術語「旋轉雙色構件」所指稱的更為準確，因為在上述提及的某些專利中，旋轉構件並非球形的)。此種顯示器使用大量的小本體(典型地係為球形或圓柱形)，其具有二個以上具有不同光學特徵的區段及一內部偶極。這些本體係懸浮在位於基質中之液體填充的液泡內，液泡係以液體填充，使得本體能自由地旋轉。藉由對其施加一電場而改變顯示器的外觀，因此使本體旋轉至各種位置，且改變該等本體中經過一觀看表面所見的區段。此類型的電光介質通常為雙穩態。

另一類型的電光顯示器使用一電致變色介質，例如，以奈米呈色(nanochromic)薄膜之形式的一電致變色介質，其包含一電極，該電極至少部分地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，且附接至該電極，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)。也參見Bach, U.等人之Adv.Mater., 2002, 14(11), 845。此類型的奈米呈色薄膜也在例如美國專利第6,301,038、6,870,657、及6,950,220號中敘述。此類型的介質通常也為雙穩態。

另一類型的電光顯示器係為電子濕潤顯示器，其係由Philips研發且在Hayes R.A.等人之「以電子濕潤為基的影片速度電子紙(Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting)」，Nature期刊425期，第383至385頁(2003)中敘述。在美國專利案第7,420,549號中顯示，此種電子濕潤顯示器可以製造為雙穩態。

多年來已經被熱烈研究及研發的標的之一種類型的電光顯示器，係為以粒子為基的電泳顯示器，其中複數個帶電粒子在電場之影響下移動經過一流體。當與液晶顯示器相比時，電泳顯示器可以具有下列屬性：良好的亮度及對比度、寬視角、狀態雙穩定性、及低功率消耗。然而，這些顯示器的長期影像品質問題已經阻礙了它們的廣泛使用。例如，構成電泳顯示器的粒子傾向於沉降，導致這些顯示器的使用年限不足。

如上所述，電泳介質需要流體之存在。在大多數先前技術的電泳介質中，此流體係為液體，但電泳介質可以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。也參見美國專利第7,321,459以及7,236,291號。當將該介質使用於允許此種沉降的定向中時(例如，在介質設置於垂直平面的標誌中)，由於粒子沉降之故，此種以氣體為基的電泳介質可能顯現出易受與以液體為基之電泳介質相同類型之問題的影響。實際上，粒子沉降在以氣體為基的電泳介質中顯現出，比在以液體為基的電泳介質中更為嚴重的問題，因為與液體懸浮流體相比，氣體懸浮流體的較低黏度允許電泳粒子更快速的沉降。

許多讓渡予美國麻省理工學院(MIT)及E Ink Corporation、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介質及其他電光介質的各種技術。此種囊封介質包含許多小膠囊，其本身各自包含在流體介質中含有電泳移動粒子的內相及圍繞內相的膠囊壁。典型地，膠囊本身係保持在聚合物接合劑內，以形成定位在兩個電極之間的連貫層。這些專利及專利申請案中敘述之技術係包括： (a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如美國專利第7,002,728；及7,679,814號； (b)膠囊、接合劑及囊封製程；參見例如美國專利第6,922,276；及7,411,719號； (c)微胞結構、壁材料及形成微胞的方法；參見例如美國專利第7,072,095及9,279,906號； (d)用於填充及密封微胞的方法；參見例如美國專利第7,144,942及7,715,088號； (e)含有電光材料的薄膜和子總成；例如參見美國專利第6,982,178及7,839,564號； (f)使用於顯示器中的背板、黏著層及其他輔助層與方法；參見例如美國專利第7,116,318；及7,535,624號； (g)顏色形成及顏色調整；參見例如美國專利第7,075,502及7,839,564號； (h)顯示器之應用；參見例如美國專利第7,312,784及8,009,348號； (i)非電泳顯示器，如美國專利第6,241,921號及美國專利申請公開案第2015/0277160號中所述；及，除顯示器以外的囊封及微胞技術的應用；參見例如美國專利申請公開案第2015/0005720及2016/0012710號；及 (j)用於驅動顯示器的方法；參見例如美國專利第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；及 9,412,314號；及美國專利申請公開案第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；及2016/0180777號。

許多前述的專利及專利申請案意識到在囊封電泳介質中圍繞離散微膠囊的壁可以被連續相取代，因此生產所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中電泳介質包含電泳流體的複數個離散微滴及聚合物材料的連續相，且此種聚合物分散型電泳顯示器內之電泳流體的離散微滴可以被視為是膠囊或微膠囊，即使沒有離散的膠囊膜與每個個別的微滴相關；參見例如前述的美國專利申請公開案第2002/0131147號。因此，為了本申請案之目的，此種聚合物分散型電泳介質被視為是囊封電泳介質的子種類。

一相關類型的電泳顯示器係為所謂的「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未囊封在微膠囊內，而是取而代之留存在形成於載體介質(例如聚合物膜)中的複數個腔室內。參見例如國際申請公開案第WO 02/01281號及已公開的美國專利申請案第2002/0075556號，兩者均讓渡予Sipix Imaging, Inc.。

許多前述E Ink及麻省理工學院的專利及專利申請案也考慮微胞電泳顯示器及聚合物分散型電泳顯示器。術語「囊封電泳顯示器」可以指稱所有此種顯示器類型，它們也可以整體地敘述為「微腔電泳顯示器」以概括穿過壁的形態。

另一類型的電光顯示器係為電子濕潤顯示器，其係由Philips研發且在Hayes R.A.等人之「以電子濕潤為基的影片速度電子紙(Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting)」，Nature期刊425期，第383至385頁(2003)中敘述。在2004年10月6日提交的共同待審美國申請案第10/711,802號中顯示，此種電子濕潤顯示器可以製造為雙穩態。

也可以使用其他類型的電光材料。尤其令人感興趣的是，雙穩態鐵電液晶顯示器(FLC)在此技術領域中是已知的且已經表現出殘餘電壓行為。

儘管電泳介質可以是不透光的(例如，由於在許多電泳介質中，粒子實質上阻擋可見光透射經過顯示器)且以反射模式來操作，一些電泳顯示器可以製造為以所謂的「快門模式」來操作，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。參見例如美國專利第6,130,774及6,172,798號以及美國專利第5,872,552、6,144,361、6,271,823、6,225,971及6,184,856號。類似於電泳顯示器但依靠電場強度變化的介電泳顯示器可以以相似的模式操作；參見美國專利第4,418,346號。其他類型的電光顯示器也能夠以快門模式操作。

高解析度顯示器可以包括個別的像素，其係為可定址的而不受相鄰像素的干擾。獲得此種像素的方法之一係為提供非線性元件陣列，諸如電晶體或二極體，具有與每個像素相關聯的至少一個非線性元件，以產生「主動矩陣」顯示器。定址一個像素的定址電極或像素電極，經由相關的非線性元件而連接到適當的電壓源。當非線性元件係為電晶體時，像素電極可以連接到電晶體的汲極，且在以下詳細敘述中將假設此配置，儘管其基本上是任意的，且像素電極可以連接到電晶體的源極。在高解析度之陣列中，像素係以列及行的二維陣列來配置，使得任何特定的像素係由一個特定列及一個特定行的交叉點唯一地定義。每行中的所有電晶體的源極可以連接到單個行電極，而每列中的所有電晶體的閘極可以連接到單個列電極；再次地如果所欲的話，將源極指派給列且將閘極指派給行可以是反向的。

可以以逐列之方式寫入顯示器。列電極係連接到列驅動器，列驅動器可以將電壓施加到所選擇的列電極以便確保所選擇列中的所有電晶體係導通的，同時將電壓施加到所有其他列以便確保這些未選擇列中的所有電晶體係保持未導通的。行電極係連接到行驅動器，行驅動器在各種行電極上施加電壓，經選擇以將所選擇列中的像素驅動到其所欲的光學狀態。(前述電壓係相對於共用前電極的，其可以設置在電光介質中與非線性陣列相對的一側且延伸穿過整個顯示器。如在此技術領域中已知，電壓係為相對的且為兩個點之間的電荷差的測量。一個電壓值相對於另一個電壓值。例如，零電壓(0V)指的是相對於另一個電壓沒有電壓差。)在被稱為「行定址時間」的預選擇間隔之後，所選擇的列被取消選擇，選擇另一列，且行驅動器上的電壓發生變化，使得寫入顯示器的下一行。

[一個示例的EPD] 圖1係顯示根據本文提呈的標的之電光顯示器的像素100的示意圖。像素100可以包括成像膜110。在一些實施例中，成像膜110可以是雙穩態的。在一些實施例中，成像膜110可以包括但不侷限於囊封的電泳成像膜，其可以包括例如帶電顏料粒子。

成像膜110可以設置在前電極102及後電極104之間。前電極102可以形成在成像膜及顯示器的前面之間。在一些實施例中，前電極102可以是透明的。在一些實施例中，前電極102可以由任何適合的透明材料形成，包括但不侷限於氧化銦錫(ITO)。後電極104可以形成為與前電極102相對。在一些實施例中，寄生電容器(未顯示)可以形成在前電極102及後電極104之間。

像素100可以是複數個像素中之一者。複數個像素可以以列及行的二維陣列之方式配置以形成矩陣，使得任何特定的像素係由一個特定列及一個特定行的交叉點唯一地定義。在一些實施例中，像素矩陣可以是「主動矩陣」，其中每個像素係與至少一個非線性電路元件120相關聯。非線性電路元件120可以耦接在背板電極104及定址電極108之間。在一些實施例中，非線性元件120可以包括二極體及/或電晶體，包括但不侷限於MOSFET。MOSFET的汲極(或源極)可以耦接到背板電極104，MOSFET的源極(或汲極)可以耦接到定址電極108，且MOSFET的閘極可以耦接到驅動器電極106，其構造成控制MOSFET的致動及停用。(為簡化起見，MOSFET中耦接到背板電極104的端子將被稱為MOSFET的汲極，且MOSFET中耦接到定址電極108的端子將被稱為MOSFET的源極。然而，熟習此技術之人士將意識到，在一些實施例中，MOSFET的源極及汲極可以互換。)

在主動矩陣的一些實施例中，每行中的所有像素的定址電極108可以連接到相同的行電極，且每列中的所有像素的驅動器電極106可以連接到相同的列電極。列電極可以連接到列驅動器，列驅動器可以藉由將足以致動所選擇列中的所有像素100之非線性元件120的電壓施加到所選擇的列電極來選擇一列以上的像素。行電極可以連接到行驅動器，行驅動器可以在所選擇的(致動的)像素的定址閘極106上施加適於將像素驅動到所欲的光學狀態之電壓。施加到定址電極108的電壓可以相對於施加到像素的前板電極102的電壓(例如，大約0伏特的電壓)。在一些實施例中，主動矩陣中的所有像素之前板電極102可以耦接到共用電極。

在一些實施例中，主動矩陣的像素100可以以逐列之方式來寫入。例如，可以藉由列驅動器來選擇一列像素，且可以藉由行驅動器將與該列像素的所欲光學狀態相對應的電壓施加到像素。在被稱為「行定址時間」的預選擇間隔之後，可以取消選擇所選擇的列，可以選擇另一列，且可以改變行驅動器上的電壓，使得寫入顯示器的另一行。

圖2係顯示根據本文提呈的標的之設置在前電極102及後電極104之間的電光成像層110的電路模型。電阻器202及電容器204可以表示電光成像層110、前電極102及後電極104(包括任何黏合層)的電阻及電容。電阻器212及電容器214可以表示層壓黏合層的電阻及電容。電容器216可以表示可以在前電極102及後電極104之間形成的電容，例如，層之間的界面接觸區域，諸如成像層及層壓黏合層之間的界面及/或層壓黏合層及背板電極之間的界面。像素的成像膜110上的電壓Vi可以包括像素的殘餘電壓。

已經觀察到的是，電泳顯示器的性能可以根據環境條件而變化。例如，前面板層壓板(FPL)的阻抗變化可能與溫度上的波動相關。因此，阻抗測量，諸如前平面層壓板阻抗的測量，可以提供對電泳顯示器及顯示器之墨水系統的操作特徵的有用洞察。

圖3係顯示示例性前平面層壓板的阻抗對溫度的圖表305的曲線圖300。尤其，曲線圖300係顯示Y軸上在10Hz下以MΩcm ²為單位的FPL阻抗Z _real對x軸上以攝氏度為單位的溫度的圖表305。如曲線圖300所示，FPL阻抗隨著溫度增加而降低。需要說明的是，本文所指的FPL可以包括但不侷限於電泳顯示器的透光導電層、電光介質層及黏合層。在一些實施例中，可以使用此阻抗測量資訊以代替溫度測量以供波形選擇，以使顯示性能最佳化。

圖4A係顯示在28℃下在不同波形頻率下對三個示例性顯示模組執行的示例性阻抗測量的兩個圖表，其中模組1及3兩者具有非常相似的阻抗，而模組2係顯示與其他兩者不同的阻抗。

圖4B係顯示不同灰度過渡期間的重影性能的圖表，例如使用與28℃下在圖4A所使用相同的驅動波形，能夠顯示從1(黑色)到16(白色)的四位元16灰度級的顯示器，具有過渡(例如，{GT1, GT2,...,GT15}à{GT1, GT2,…,GT16})。此附圖的x軸表示不同的灰度過渡。如圖所示，模組1的重影性能與模組3非常相似，而模組2的重影性能則大不相同。重影結果係與圖4A中所示的阻抗測量相關。因此，可以推斷的是，可以使用阻抗測量作為光學性能的量度，且具有相似阻抗的模組具有相似的光學行為且因此可以被相似地驅動。

圖5係顯示電泳顯示器500的示意圖。在此實施例中，控制器502的輸出同步的源極506及閘極508線電壓以順序地掃描顯示像素。在每次更新期間可以經由Vcom 504線將DC電壓供應給頂面510。

實際上，所欲的是，可以使用外部儀器存取主動矩陣顯示器的像素電極，以藉由施加訊號直接地測量電性質。依據被使用作為輸入的什麼訊號而定，測量的電性質可以包括但不侷限於電流、電阻、電荷、電容、時間常數、相位移、大小及頻率峰值。

現在參考圖6，一種測量電性質的方法係為使用已知波形來更新主動矩陣顯示器600，同時經由共用電極測量墨水層602的電響應。在此方法中，在每個訊框期間施加到所有像素電極的電壓是相同的。因此，在每個訊框的末端，可以在更新的顯示區域內在墨水上形成均勻的電場。因此，經由共用電極測量的電響應可以反映更新區域的平均電性質。例如，在測量經過Vcom 604線的電流時，可以使主動矩陣背板的像素達到非零電壓。背板上的電壓脈衝之期間及就在之後的電流瞬變可以揭示顯示器600的區域平均電性質，諸如與薄層電阻及薄層電容相關的性質。在此配置中，由於波形係由控制器中的源極及閘極驅動器施加到像素，當主動矩陣顯示器400在正常掃描模式下操作時可以使用此方法。

如圖6所示，電流測量電路606可以插入在Vcom線604及頂面電極608之間。在一些實施例中，此電流測量電路可以包括小電阻(例如，大約500歐姆)及具有施加在電阻器上之輸入線的差分電壓放大器。在此配置中，電阻器的電阻可以小到足以未實質地影響顯示器600的操作，但大到足以給出與流經Vcom線604的電流成正比的電壓訊號。在操作中，當顯示器600更新時，選擇波形及影像，使得將相同的時間相依電壓施加到所有像素。此時間相依電壓可以是簡單的電壓脈衝，例如，在有限時間長度上施加均勻電壓。在另一個實施例中，時間相依電壓可以包括兩個連續的振幅相反的脈衝。在整個顯示器定址事件中，可以測量電流作為時間的函數。可以對覆蓋每個脈衝的後半部分的一部分的時間段內的電流作平均。該值以近似方式與顯示膜的有效電阻或阻抗成正比。此有效阻抗可以與顯示膜的電光行為相關，且使得可以用於選擇適當的波形以供在標準顯示操作中的更新。此測量方法提供執行選擇性區域或局部測量的彈性，同時不影響顯示器的正常掃描操作。

在另一個實施例中，可以驅動一部分的顯示像素，同時測量經過Vcom 604線的電流。在此配置中，電流瞬變給出顯示器的區域平均電性質，但僅在被驅動的像素區域上取平均值。在此情況下，「驅動」係定義為使得被驅動像素接收非零電壓而其餘像素未被驅動，亦即，非驅動像素接收零偏置電壓。以此方式，可以藉由將非零電壓施加到顯示器的僅左半部分的像素且測量經過Vcom 604線的電流來測量顯示器600的僅左半部分的電性質。當然，此例子可以擴展成藉由選擇像素以僅在該區域中接收非零電壓來測量顯示器的任何子區域的電性質。此配置也可以擴展到驅動一組非連續的顯示像素。

在操作中，可以採用各種波形來執行特定區域電測量。「波形」在本文中係定義為一組電壓表，用於從一個灰度級的灰度過渡到相同或不同灰度級的灰度。在一些實施例中，可以使用在顯示器的某些區域中測量的電性質作為輸入以選擇待被施加到顯示器的該區域的適合波形。此可以針對顯示器的多個區域完成，且可以選擇各種波形以在顯示器的各個區域中作所欲的過渡。例如，一個完整的波形檔可能含有許多適合溫度的波形，這些波形旨在在特定溫度範圍內作所欲的過渡，且每個溫度範圍有一個波形。在一些實施例中，可以使用來自溫度感測器的輸入以選擇適合波形，以供測量的溫度。例如，控制器可以將溫度及特定區域電資訊作為輸入。可以使用特定區域電資訊以給出有關顯示器的各個部分之間溫度差的資訊，且可以基於電測量改變將哪個波形施加到顯示器的各個部分。當電測量表明顯示器的左半部及右半部之間存在溫度差時，可以使用此資訊以基於從特定區域電測量中推斷出的溫度差估計值，選擇兩種不同的波形，一種用於顯示器的左半部分且一種用於顯示器的右半部分。也可以將此概念擴展到僅基於電測量來選擇波形，亦即，不需要使用溫度感測器。

在一個實施例中，可以使用源極驅動器610以在足夠低的電壓下驅動「驅動像素」，使得電測量不會顯著地擾亂顯示影像。在另一個實施例中，可以使用非常短的電壓脈衝作電測量，使得顯示影像在電測量期間未實質地擾動。在又一個實施例中，可以經由兩個區域之間的抖動遮罩來「模糊」施加兩個不同波形的兩個相鄰區域之間的接縫，其中抖動模式判定哪些像素接收兩個波形中的哪一個。抖動可以設置成從所有像素接收一個波形的一個區域及所有像素接收第二波形的相鄰區域提供梯度，在抖動區域上接收兩個波形中的每一者的像素的局部部分有平滑過渡。

因此，當顯示器在其表面上具有顯著溫度差時，且在整個顯示器上施加的單個波形將給出非所欲的性能時，使用本文敘述的驅動方法或方案能夠選擇待被施加到顯示表面的不同部分的各種波形，以補償整個顯示表面上的溫度變化。

在另一個方法中，現在參考圖7，主動矩陣顯示器700可以經由共用電極使用外部源來更新，且可以在相同Vcom線704上測量墨水702的電響應。可以經由共用電極注入已知的電壓訊號，同時所有像素電極係連接到已知電壓，例如接地。為了關閉電路迴路，同時地開啟主動矩陣的所有TFT。在此配置中，所有顯示電極可以被視為覆蓋整個顯示區域的一個單一電極。在此方法中獲得更大的彈性，因為可以將任意訊號施加到共用電極而沒有由於掃描操作要求而受到的限制。從訊號產生器706的輸出及經測量的電響應可以推斷出電泳層的電性質。

在使用中，藉由例子，可以藉由圖7中所示的訊號產生器706將低振幅電壓施加到頂面708。此電壓的振幅可以是足夠低的，使得它不會將顯示器的光學狀態擾亂到對於不經意的觀看者來說顯而易見的程度，且仍然足夠大以允許足夠的訊噪比以供電流測量，以給出可靠的資訊。在一些實施例中，本文可以使用10~100mV範圍內的電壓。在另一個實施例中，可以在有限時間內施加振盪電壓，例如50mV、1Hz方波或正弦波。可以測量電流的同相部分，以給出與顯示器的有效電阻相關的值。在此有效電阻可以與顯示膜的電光行為相關之情況下，且藉由如此做，可以用於選擇適當的波形以在標準顯示操作中更新。例如，如果將不同頻率的正弦波施加到頂面708，則在每個頻率處，可以從電響應計算顯示器700的阻抗。

圖8係顯示使用本文敘述的方法來自示例性主動矩陣顯示模組的一組阻抗測量結果。本文敘述的設置在可以使用什麼類型的輸入訊號以及可以測量什麼電性質方面提供彈性，且可以容易地執行以使測量整個顯示模組。

現在參考圖9，在一個實施例中，可以對整個主動矩陣顯示區域作阻抗測量。在此配置中，顯示器的VCOM線(通常將共用偏置電壓提供給顯示器的前平面或頂部電極及顯示器的電晶體陣列)可以分為兩條線。一條線是VCOM_TFT 916，將偏置電壓供應給顯示器的電晶體網路或薄膜電晶體(TFT)的主動矩陣，通常藉由將偏置電壓供應給每個像素的儲存電容器中與連接到像素電極的端子相對的端子。另一條線是VCOM_FPL 912，將偏置電壓供應給顯示器的前平面或頂部電極。

如圖9所示，此設置或配置可以包括主動矩陣顯示模組901，其包括可以由主動矩陣顯示器及源極/閘極驅動器；EPD控制器902；電源管理積體電路(PMIC)903，其控制高(即VGH)及低(即VGL)閘極電壓、源極電壓(VPOS及VNEG)、兩個VCOM電壓的供應、及控制可以開啟主動矩陣的所有電晶體的訊號(例如，XON訊號)的供應；主機處理單元904；溫度感測器905；及用於執行阻抗測量的電路906所組成的顯示控制器電路。該電路可以構造成能夠以單個頻率執行測量或掃描不同的頻率，且包括一個以上的開關907、908以用於在關閉時啟用正常驅動且在打開時執行阻抗測量。

在一些實施例中，為了致動阻抗測量，首先將閘極高電壓或VGH設定為2伏特至10伏特之間的電壓。隨後，可以發送訊號以開啟主動矩陣中的所有電晶體。此訊號可以是此技術領域中已知的用於執行此種任務之訊號，諸如XON訊號。XON訊號可以從PMIC 903或從EPD控制器902的GPIO啟用。隨後，阻抗測量電路906可以藉由將訊號(例如，IMP-EN 910)設定為適當的電壓位準來啟用。一旦阻抗測量電路906被啟用，開關907及908可以被設定為打開狀態，藉此將VCOM_FPL 912線與主動矩陣模組901分離。給定頻率V的正弦電壓訊號可以被發送到VCOM_FPL線912，允許存取顯示器901的頂部電極。此訊號的振幅可以設定得很小(例如，小於1伏特)，使得它不會激發墨水系統的非線性。再者，由於訊號的電壓振幅較小，光學效應很小，且當阻抗測量處於作用時，觀看者通常不會注意到。

在一些實施例中，當XON訊號及VGH電壓都開啟時，可以經由接地線GND 914實現對所有像素化電極的存取，且可以在阻抗電路906中測量在VCOM_FPL線912上所汲取的電流，其中可以分析電壓及電流且可以獲得諸如相位移的電性質。實際上，阻抗測量可能是頻率f[Hz]相依的。例如，在可以分析資料之前可能需要先收集5到10個週期的測量資料。因此，需要5/f[s]的最短測量時間，在1Hz下至少需要5s，而在10Hz下則僅為0.5s。

現在參考圖10中所示的訊號圖，在主動更新1002之後，IMP-EN開關以及閘極高電壓VGH可以被切換為開啟。且在VGH開啟的持續時間1004內，可以作阻抗測量。應當理解的是，可以在顯示器閒置時使用本文敘述的方法作阻抗測量，在此情況下可以執行完整的頻率掃描。

在又一個實施例中，可以從模組的未使用區域獲得阻抗測量，例如在圍繞像素陣列的外周邊的邊界區域中。在此情況下，現在參考圖11，可以經由邊界電極線(例如，BORDER線1130)實現對邊界區域的底部電極的直接存取。在一些實施例中，可能不需要致動高閘極電壓及XON訊號且可以隨時作測量。如在圖11中所示，不再需要XON訊號可存取性，且可以在BORDER 1130線及VCOM_FPL 1112線上完成測量。

在另一個實施例中，為了阻抗測量之目的，可以將專用區域設計到主動矩陣模組中。

根據本文提呈的標的使用阻抗測量作波形選擇而不是使用溫度感測器測量，具有在顯示器上實現更佳性能的優點。此至少部分地係由於以下事實，阻抗係為墨水系統的直接測量，而不是裝置中的單獨溫度感測器只能近似於墨水系統所經歷的溫度。可以使用阻抗測量以使顯示模組的老化量化。可以使用此資訊以幫助選擇適當的波形來載入以補償模組的老化。藉由與不同阻抗資料相關聯的波形資料庫，針對給定的時間及模組來選擇可以匹配最接近裝置級阻抗資訊的最佳波形是可行的。

對於熟習此技術之人士顯而易見的是，在不脫離本發明之範圍的情況下，可以對上述本發明之特定實施例作許多改變及修改。因此，前面敘述之整體將被解釋為例示性的而不是限制性之意義。

100:像素 102:前電極 104:後電極 106:驅動器電極 108:定址電極 110:成像膜 120:非線性電路元件 202:電阻器 204:電容器 212:電阻器 214:電容器 216:電容器 300:曲線圖 305:圖表 400:主動矩陣顯示器 500:電泳顯示器 502:控制器 504:Vcom 506:源極 508:閘極 510:頂面 600:主動矩陣顯示器 602:墨水層 604:Vcom 606:電流測量電路 608:頂面電極 610:源極驅動器 700:主動矩陣顯示器 702:墨水 704:Vcom線 706:訊號產生器 708:頂面 901:主動矩陣顯示模組 902:EPD控制器 903:PMIC 904:主機處理單元 905:電路 906:電路 907:開關 908:開關 910:IMP-EN 912:VCOM_FPL 914:接地線 916:VCOM_TFT 1002:主動更新 1004:持續時間 1101:主動矩陣顯示模組 1102:EPD控制器 1103:PMIC 1104:主機 1105:溫度感測器 1106:阻抗測量電路 1107:開關 1108:開關 1112:VCOM_FPL 1116:VCOM_TFT 1130:邊界電極線

圖1係為表示根據本文敘述的標的之電泳顯示器的電路圖。 圖2係顯示根據本文敘述的標的之電光成像層的電路模型。 圖3係為顯示根據本文敘述的標的之示例性前平面層壓板或「FPL」的阻抗對溫度的圖表的曲線圖。 圖4A係顯示根據本文敘述的標的之在三個示例性顯示模組上所執行的示例性阻抗測量的兩個圖表。 圖4B係顯示根據本文敘述的標的之不同灰度過渡期間的重影性能的圖表。 圖5係例示根據本文敘述的標的之電泳顯示器的一個實施例的圖式。 圖6係例示根據本文敘述的標的之電泳顯示器的一個實施例的圖式。 圖7係例示根據本文敘述的標的之電泳顯示器的一個實施例的圖式。 圖8係顯示使用本文敘述的方法之來自示例性主動矩陣顯示模組的一組阻抗測量結果。 圖9係例示根據本文敘述的標的之電泳顯示器的一個實施例的圖式。 圖10係例示用於實現如本文所敘述的阻抗測量的示例性訊號序列。 圖11係例示根據本文敘述的標的之電泳顯示器的一個實施例的圖式。

600:主動矩陣顯示器

602:墨水層

604:Vcom

606:電流測量電路

608:頂面電極

610:源極驅動器

Claims (6)

1. 一種用於驅動一電光顯示器的方法，該電光顯示器包含：設置在第一共用電極及一像素電極陣列之間的一電泳顯示介質，其中每個像素電極係耦接到一儲存電容器的第一端子，其中每個儲存電容器的第二端子係耦接到第二共用電極，且其中一顯示控制器電路係構造成：將時間相依電壓施加到彼此獨立的該第一共用電極及該第二共用電極，該驅動方法包含：同時致動與第一部分像素電極相關聯的像素電晶體；切換第一開關以中斷該第一共用電極與該顯示控制器電路的連接且將該第一共用電極連接到一阻抗測量電路的第一端子；切換第二開關以中斷該第二共用電極與該顯示控制器電路的連接且將該第二共用電極連接到該阻抗測量電路的第二端子；將來自該阻抗測量電路的測量波形電壓注入至該第一共用電極中，該等測量波形包含時間相依電壓；基於該等測量波形，測量流經該阻抗測量電路的第一電流；基於流經該阻抗測量電路的該第一電流及在該等測量波形期間施加到該第一共用電極的該等時間相依電壓，判定鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的第一阻抗； 基於鄰近該第一部分像素電極的該電光材料的第一阻抗，選擇第一驅動波形以施加到該第一部分像素電極的每個像素電極；切換該第一開關以中斷該第一共用電極與該阻抗測量電路的連接且將該第一共用電極連接到該顯示控制器電路；切換該第二開關以中斷該第二共用電極與該阻抗測量電路的連接且將該第二共用電極連接到該顯示控制器電路；及將該第一驅動波形施加到該第一部分像素電極，其中該第一驅動波形包含足以改變鄰近該第一部分像素電極的該電光顯示器的光學狀態的時間相依電壓。
2. 如請求項1之方法，其中該等測量波形包含週期性方波或正弦電壓波形。
3. 如請求項1之方法，其中該等測量波形包含具有一振幅的電壓，該振幅不足以改變鄰近該第一部分像素電極的該電光顯示器的光學狀態。
4. 如請求項3之方法，其中該等測量波形包含具有小於1伏特的振幅的電壓。
5. 如請求項1之方法，其中該等測量波形包含具有複數個頻率的振盪電壓波形。
6. 如請求項1之方法，其中該第一部分像素電極包含鄰近該像素電極陣列的一外周邊的像素電極。

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