控制电光显示器的方法

专利名称：控制电光显示器的方法
技术领域：
本发明涉及控制电光显示器的方法。在一个方面，本发明涉及在电光显示器中提供降低功率状态，更具体地说，涉及一种利用双稳电光介质的有源矩阵电光显示器，所述显示器配备有用于在显示器的非写入状态过程中控制公用电极的电位的装置。在另一方面，本发明涉及用于控制电光显示器中电极电压的方法，更具体地说，涉及用于控制施加在利用双稳电光介质的有源矩阵电光显示器的公用前电极的电压的方法。
电光显示器包括电光材料层，本文中以其在成像技术的传统意义上使用的该术语指具有在至少一种光学特性上不同的第一和第二显示状态的材料，所述材料通过向所述材料施加电场而从其第一显示状态改变为其第二显示状态。尽管所述光学特性一般是对人眼颜色可感知的，但是它可以是另一种光学特性，诸如光传输、反射比、发光，或在为机器读数设计的显示器的情况下，在超出可见光范围的电磁波长反射比变化意义上的伪彩色。
本文中在成像技术中其传统意义上使用的术语″双稳的″和″双稳态″是指显示器包括具有在至少一种光学特性上不同的第一和第二显示状态的显示元件，而且使得任何给定的元件已经借助于一个持续时间有限的寻址脉冲驱动之后，便采取它的第一或第二显示状态，所述寻址脉冲结束之后，所述状态将持续改变所述显示元件状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少若干倍，例如，至少四倍。公开的美国专利申请No.2002/0180687表明，某些能够进行灰度显示的基于颗粒的电泳显示器不仅在它们的极端黑和白状态是稳定的，而且在它们的中间的灰色状态也是稳定的，某些其它类型的电光显示器情况也是如此。所述类型的显示器宜称为″多稳态″而不是双稳态，尽管为方便起见，在这里可以用术语″双稳″来既覆盖双稳又覆盖多稳态显示器。
有几个类型的电光显示器是已知的。例如，如在美国专利No.5,808,783；5,777,782；5,760,761；6,054,071；6,055,091；6,097,531；6,128,124；6,137,467；和6,147,791中所描述的，一种类型的电光显示器是旋转双色构件型的(尽管所述类型的显示器往往称作″旋转双色球″显示器，但是术语″旋转双色构件″是一种更准确的称谓，因为在上述的一些专利中所述旋转构件并非球形)。这样的一种显示器使用大量的小物体(呈球形或呈圆柱形)，它们具有两个或两个以上截面，带有不同光学特性和内部偶极子。这些物体悬浮在矩阵内的充满液体的空泡内，所述空泡填充液体使得所述物体能够自由旋转。在其上施加电场，因而所述物体旋转到不同的位置并改变物体朝向观看表面的截面，使所述显示器的外观改变。
另一种类型的电光显示器使用电致变色介质，例如，采取纳米变色膜(nanochromic film)形式的电致变色介质包括至少一部分地由半导电金属氧化物和多个染料分子形成的电极，染料分子能够发生可逆的颜色变化，附在所述电极上；例如，见O′Regan B.等人，Nature1991，353，737；以及Wood D.，Information Display，18(3)，24(March2002)的文章。另见Bach，U.等人Adv.Mater.，2002，14(11)，845的文章。所述类型的纳米变色膜还在例如美国专利No.6,301,038、国际专利申请公开No.WO 01/27690和美国专利申请2003/0214695中描述。所述类型的介质一般也是双稳的。
多年来已经成为广泛研究和开发的课题的另一种类型的电光显示器是基于颗粒的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下通过悬浮液移动。与液晶显示器相比，电泳显示器在亮度和反差、广宽的观看角度、双稳状态和低功耗上可以具有良好的属性。然而，这些显示器的长期图像质量问题妨碍了它们的广泛采用。例如，构成电泳显示器的粒子往往沉淀，造成这些显示器使用寿命不够长。
最近公开的了许多以麻省理工学院(MIT)和E Ink公司的名义申请的专利和申请，描述密封电泳介质。这样的密封介质包括许多小胶囊，其中每个本身又包括一种内部相，包含悬浮在液体悬浮介质中的电泳可移动的粒子，而胶囊壁包围所述内部相。一般，所述胶囊它们本身被保持在聚合物粘结剂内，形成一个定位在两个电极之间的相干层。所述类型的密封介质在例如，美国专利No.5,930,026；5,961,804；6,017,584；6,067,185；6,118,426；6,120,588；6,120,839；6,124,851；6,130,773；6,130,774；6,172,798；6,177,921；6,232,950；6,249,721；6,252,564；6,262,706；6,262,833；6,300,932；6,312,304；6,312,971；6,323,989；6,327,072；6,376,828；6,377,387；6,392,785；6,392,786；6,413,790；6,422,687；6,445,374；6,445,489；6,459,418；6,473,072；6,480,182；6,498,114；6,504,524；6,506,438；6,512,354；6,515,649；6,518,949；6,521,489；6,531,997；6,535,197；6,538,801；6,545,291；6,580,545；6,639,578；6,652,075；6,657,772；6,664,944；6,680,725；6,683,333；6,704,133；6,710,540；6,721,083；6,724,519；6,727,881；6,750,473；and 6,753,999；和美国专利申请公开No.2002/0019081；2002/0021270；2002/0053900；2002/0060321；2002/0063661；2002/0063677；2002/0090980；2002/0106847；2002/0113770；2002/0130832；2002/0131147；2002/0145792；2002/0171910；2002/0180687；2002/0180688；2002/0185378；2003/0011560；2003/0020844；2003/0025855；2003/0034949；2003/0038755；2003/0053189；2003/0102858；2003/0132908；2003/0137521；2003/0137717；2003/0151702；2003/0189749；2003/0214695；2003/0214697；2003/0222315；2004/0008398；2004/0012839；2004/0014265；2004/0027327；2004/0075634；2004/0094422；2004/0105036；和2004/0112750；以及国际专利申请公开No.WO 99/67678；WO 00/05704；WO 00/38000；WO 00/38001；WO00/36560；WO 00/67110；WO 00/67327；WO 01/07961；WO 01/08241；WO 03/092077；WO 03/107315；和WO 2004/049045中描述。
上述许多专利和申请认识到，在密封电泳介质中包围离散微囊的壁部可以用连续相代替，因而，产生一种所谓″聚合物分散电泳显示器″，其中所述电泳介质包括多个离散的电泳小液滴和聚合物材料的连续相，而且这样的聚合物分散电泳显示器中的离散的电泳小液滴可以看作是胶囊或微囊，尽管没有与每一个单独的液滴相关联的离散的胶囊膜；例如，见上述的2002/0131147。相应地，对于本申请的目的，这样的聚合物分散电泳介质被看作是密封电泳介质的亚类。
密封电泳显示器一般没有传统的电泳器件聚集和沉淀失效模式的问题，另外，它还有诸如能够把显示器印刷或涂布在各种各样的柔性和刚性的衬底上的优点。使用″印刷″一词时想要包括印刷和涂布的全部形式，包括(但不限于)预定量(pre-metered)涂布，诸如修补冲模涂布、狭缝或挤出涂布、滑动或叠层涂布、掩蔽涂布；辊式涂布，诸如knife over roll涂布，双向辊式涂布；凹版涂布；浸涂；喷涂；弯月面(meni scus)涂布；旋涂；刷涂；空气刀涂布；丝网印刷处理；静电印刷处理；热印刷处理；喷墨印刷处理；及其他类似的技术。因而，所得的显示器可以是柔性的。另外，因为显示介质可以印刷(利用各种各样的方法)，因此显示器本身可以以低廉的成本生产。
EInk和MIT的上述某些专利和中请描述了单一胶囊内具有两个以上类型电泳粒子的电泳介质。对于当前的目的，这样的多颗粒介质被看作是双颗粒介质的亚类。
一种相关类型的电泳显示器是所谓″微型元件电泳显示器″。在微型元件电泳显示器中，带电粒子和悬浮液不是密封在胶囊内，而是维持在载体介质内，一般是聚合物薄膜内形成的多个空穴内。例如，见国际专利申请公开No.WO 02/01281和美国专利申请公开No.2002/0075556，两者均转让给Sipix Imaging，Inc.(公司)。
尽管电泳介质往往是不透明的(例如，因为在许多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透过所述显示器)，而且运行在反射方式下，许多电泳显示器可以运行在所谓″光闸方式″下，其中一个显示状态是基本上不透明的，而一个是透光的。例如，见上述美国专利No.6,130,774和6,172,798，和美国专利No.5,872,552；6,144,361；6,271,823；6,225,971；以及6,184,856。类似于电泳显示器，但是依赖于电场强度变动的的介电泳显示器，可以运行在类似的方式下；见美国专利No.4,418,346。其它类型的电光显示器或许也能够运行在光闸方式下。
为了获得高分辨率电光显示器，所述显示器的各个像素必须能够被寻址，而又不干扰相邻像素。达到这个目的的一个途径是设置非线性元素的阵列，它可以是晶体管或二极管，带有至少一个与所述显示器的每一个像素相关联的非线性元件。相关像素旁边的像素或寻址电极通过非线性元件连接到用于控制所述显示器运行的驱动电路。配备有这样的非线性元件的显示器称为″有源矩阵″显示器。
一般，这样的有源矩阵显示器采用二维(″XY″)寻址方案，带有多条数据线和多条选择线，每一个像素唯一地由一条数据线和一条选择线的交点定义。通过向一条特定的选择线施加电压，便选定一行(这里假定，所述选择线定义所述矩阵的行，而所述数据线定义列，但显然，这是任意的，必要时可作相反的指定)，调整数据线或列线上的电压，以便使所述选定行中的像素提供所需的光学响应。因而，选定行中的像素电极电压上升到接近于，但又(由于下面说明的原因)不准确等于它们的相关联的数据线上的电压。然后通过向下一条选择线施加电压，选定下一行像素，以便逐行地写入整个显示器。
当所述非线性元件是晶体管(一般是薄膜晶体管(TFT))时，传统的做法是把数据和选择线和晶体管设置在电光介质的一侧，而把跨越许多像素和一般整个显示器的延伸的单一的公用电极设置在电光介质的相反一侧。例如，见上述WO 00/67327，它描述这样的一个结构，其中数据线连接到TFT阵列的源极，像素电极连接到所述TFT的漏极，选择线连接到所述TFT的栅极，而单一的公用电极设置在电光介质相反一侧。所述公用电极一般设置在所述显示器的观看面(亦即，观察者观看的显示器的表面)。在写入显示器过程中，公用电极保持在固定的电压下，称为″公用电极电压″或″公用平面电压″，而且一般缩写为″VCOM″。公用平面电压可以有任何方便的值，因为它只是公用平面电压和施加在不同的像素电极上影响电光介质不同的像素的光学状态的电压之间的差值。大部分类型的电光介质对极性以及所施加的电场振幅敏感，因而，必须能够把像素电极驱动到高于和低于公用平面电压的电压。例如，公用平面电压可以是0，像素电极从-V到+V变化，其中V是任何任意的最大电压。作为另一方案，一般做法是把公用平面电压保持在+V/2上，并让像素电极从0到+V变化。
双稳电光介质一个重要的应用是在便携式电子装置上，诸如个人数字助理(PDA)和蜂窝式电话机，其中电池组寿命是一个重要的考虑，因而，希望尽可能降低显示器的功率消耗。液晶显示器不是双稳的，因此图像写入这样的显示器，若要所述图像仍旧可见，必须不断地进行刷新。在图像这样不断地刷新过程中消耗的功率是电池组的主要泄漏点。反之，双稳电光显示器只需要写入一次，此后双稳介质将维持图像一段相当长的时间，而不必任何刷新，因而，大大地降低显示器的功率消耗。例如，基于颗粒的电泳显示器已经表明，图像能坚持几小时甚至几天。
因而，在图像更新之间停止扫描有源矩阵双稳电光显示器，有利于节省电力。在某些情况下，完全停掉用来驱动所述显示器的驱动器和公用平面电路的电源，甚至可以节省更多电力。
但是，必须实现非写入方式(作为另一方案，称作″非扫描″或″零功率″方式)并不简单。应该以这样一种方式设计和运行所述显示器，即，所述电光介质在显示器在它的写入(扫描)方式和它的非写入方式之间切换时不经历重大的电压振幅瞬变。
初看起来，看来似乎只要给列驱动器装入中点电压(亦即，这些驱动器使用范围的中点的电压)，并且在没有栅极线路被选定的情况下停止栅极驱动器时钟，会是一个可以接受的实现所述非写入方式的办法。但是，在实践中这会导致稳态DC偏压电流施加在电光介质上。任何有源矩阵显示器都有被称为″栅极馈通通″或″回扫″引起的问题，其中像素电极所达到的电压从相应的列(数据)电压输入偏移某些数量(一般0.5-2V)。所述栅极馈通作用是由栅极(选择)线路的扫描引起的，通过栅极线和源极线/像素电极之间的耦合电网起作用。因而，实际上施加在像素电极上的电压因为在扫描过程中的栅极馈通而从所述列驱动器电压向负方向移动。一般，公用平面电压从它的名义值向负方向偏移固定的数量，以便允许栅极馈通在施加在所述像素电极的电压上偏移。当停止扫描时，由于栅极馈通造成的偏移不会出现，然后所述列驱动器中点电压高于在所述公用平面和像素电极之间产生零电压差所需的值。TFT将在所述偏压下在所述列线和所述像素电极之间按照它们的断开截止态特性相应地产生漏电流，而所述电流将从所述像素电极通过电光介质流到公用电极。所述电流的流动本身又将产生横跨电光介质的电压，而所述电压是不希望有的，因为这样它可能在所述非写入周期过程中扰乱电光介质的光学状态，并还可能导致材料寿命缩短和电光介质中电荷的积聚，这将消极地影响扫描恢复之后随后的图像的光学状态。(已经表明，若通过它的电流不是长期DC平衡的，至少某些电光介质受到消极的影响，而且这样的DC失衡可能导致缩短工作寿命及其他不希望有的影响)。
另外，尽管初看起来，似乎在为非写入方式作准备时断开驱动电路的电源，只需要断开提供偏置电压的线路，或断开从这样的线路到所述驱动器的功率流，但在实践中，这两个措施中的任何一个都很可能向所述电光介质提供不希望有的电压瞬变；这样的电压瞬变，除其他因素以外，可能是由传统的有源矩阵驱动电路中存在寄生电容所引起的。
在一个方面，本发明力求在电光显示器中提供实现非写入方式，而在所述显示器切换进入和退出非写入方式过程中不在所述电光介质上造成不希望有的电压瞬变的设备和方法。本发明还力求提供在电光显示器中实现非写入方式，而在所述电光介质上不造成不希望有的可能对所述介质有消极影响的电压偏移量的设备和方法。
本发明的其它方面涉及测量和修正电压偏移量的方法。上面已经说明了栅极馈通电压的来源。理想的是，所述栅极馈通电压跨越在阵列中所有像素的两端大致相等，而且可以通过对所述公用电极电压施加偏移量来抵消掉。但是，难以向公用电极施加几乎刚好抵消所述馈通电压的偏置电压。为了这样做，必须设置一种装置来确定所述偏置电压是否准确地匹配所述馈通电压，并产生、设置和调整所述偏置电压。理想的是，所述馈通电压预先已知，而且可以在制造显示器电子电路时永久地和成本低廉地设置所述偏置电压。在实践中，所述电子电路和显示器装配为最后的装置之后要求对偏置电压作某些调整。
在传统的液晶显示器(LCD)中，偏置电压的调整可以通过视觉进行；当施加不正确的偏置电压时，眼睛将察觉显示器的闪烁。然后由操作者调整，改变模拟电位器直到闪烁消失为止。
但是，在基于颗粒的电泳显示器中，和在大部分其它类型的双稳电光显示器中，不正确的偏置电压不会引起任何对人眼可见的影响，除非所述偏置电压误差非常大。因而，偏置电压上相当大的误差可以持续而又在视觉上不可见，而且这些相当大的误差若不校正而遗留下来，则这些相当大的误差可能对显示器具有有害的影响。因此，非常希望提供某些视觉观察以外的方法来检测所述偏置电压中的误差。另外，尽管这样的误差，一旦检测出来和实测，便可以和LCD一样地手工修正，这样的手工修正不便，最好提供某些自动地调整偏置电压的办法。
本发明力求提供用于测量和修正偏置电压的设备和方法。本发明扩展至手动和自动校正方法。
因此，在一个方面，本发明提供一种电光显示器，它包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，至少一个与每一个像素电极相关联的非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压；公用电极，它处在在电光介质层上与像素电极相反的一侧；以及公用电极控制装置，它设置成向公用电极施加电压，所述显示器具有写入方式，其中所述像素驱动装置把至少两个不同的电压加到所述各像素电极中不同的像素电极上，从而把图像写入电光介质；以及非写入方式，其中所述像素驱动装置控制施加在所述像素电极上的电压，使得以前写入所述电光介质的任何图像都基本上保存下来。
所述公用电极控制装置设置成当所述显示器处于它的写入方式时，向公用电极施加第一电压，而当所述显示器处于它的非写入方式时，施加不同于第一电压的第二电压。
为方便起见，本发明的显示器在下文中可以称作″可变公用平面电压显示器″。这样的显示器有两个主要变型。在两个变型中，所述公用电极在所述写入方式过程中都保持在一个预定的电压上。(这不排除所述显示器可以有一个以上写入方式的可能性，在不同的写入方式下不同电压施加在所述公用电极上。)例如，如在上述2003/0137521中讨论的，有时可能最好使用所谓″顶部平面切换″，其中所述公用电极在(例如)0和+V之间切换，而同时施加在所述像素电极的电压从0变化到+V，当所述公用电极处于0时，处理像素在一个方向上的转变，而当所述公用电极处于+V时，处理在另一方向上的转变，例如，若假定是一个黑/白显示器，根据所述电光介质的特性，当所述公用电极处于0时，可以处理变白的转变(亦即，其中所述像素的最后的状态比初始的状态亮的转变)，而当所述公用电极处于+V时，可以处理变黑的转变(亦即，其中所述像素的最后的状态比初始的状态暗的转变)。但是，在第一主变型中，当所述显示器的非写入方式时，所述公用电极上的电压通过把所述公用电极连接到电压馈送线或其它线路上，保持在一个″固定的″值上(这可能经受下面描述的方法的调整)。在第二主变型中，当所述显示器处于的非写入方式时，所述公用电压与外部电压源断开，并被允许″浮动″。当必须在下面的讨论这些两个变型之间进行区分时，前者称作″双公用平面电压显示器″，而后者将称作″浮动公用电极显示器″。
双公用平面电压显示器可以包括第一电压馈送线，它设置成供给第一电压；第二电压馈送线，它设置成供给第二电压；输出线；切换装置，用于把所述第一和第二电压馈送线中的一个连接到所述输出线；以及控制线，它连接到所述切换装置并设置成接收具有第一或第二值的控制信号，所述切换装置设置成当所述控制信号具有第一值时，把输出线连接到第一电压馈送线，而当控制信号具有第二值时，把输出线连接到第二电压馈送线。
在所述形式的双公用平面电压显示器中，所述输出线可以是连接到所述公用电极。在这种情况下，所述显示器可能还包括至少一个传感器像素，后者具有相关联的传感器像素电极，所述传感器像素电极设置成接收第二电压，所述至少一个传感器像素连接到第二电压馈送线。所述显示器还可以包括差分放大器，其正输入端连接到至少一个传感器像素；而其输出连接到其负输入端和第二电压馈送线。
作为另一方案，所述输出线可以设置成控制像素驱动装置电压范围的中点。若如在上述WO 00/67327所描述的，电容器与每一个像素电极相关联，每一个电容器的一个电极设置成接收与所述公用电极同样的电压。
浮动公用电极显示器可以包括电压馈送线，它设置成供应第一电压；输出线，连接到所述公用电极；切换装置，用于把所述电压馈送线连接到输出线；或用于把所述输出线与所述电压馈送线断开。
控制线，连接到所述切换装置，并设置成接收具有第一或第二值的控制信号，切换装置设置成当控制信号具有第一值时，把输出线连接到电压馈送线，并且当控制信号具有第二值时，使输出线与电压馈送线断开。
本发明的双公用平面电压显示器一般包括偏压供给电路，后者设置成供应第一和第二电压，而所述显示器可以配备有当所述显示器处于它的非写入方式时，用于断开所述偏压供给电路的装置。所述像素电极可以设置成在所述偏压供给电路断开和上电过程中接收与所述公用电极相同的电压。
本发明的可变公用平面电压显示器可以利用任何类型的上述电光介质。因而，在所述显示器中，所述电光层可以包括旋转双色构件或电致变色显示介质或一种基于颗粒的电泳材料，包括悬浮液和多个悬浮在悬浮液中而且在所述电泳材料施加电场时能够通过它移动的带电粒子。这样的电泳介质可以是密封电泳材料，其中悬浮液和带电粒子密封在多个胶囊内，每一个胶囊具有胶囊壁；或者可以是微型元件类型的，其中悬浮液和带电粒子维持在基片中形成的多个单元内。
本发明还提供一种操作电光显示器的方法，所述电光显示器包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，每一个像素电极具有至少一个与其相关联的非线性元件；以及公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧。所述方法包括向所述公用电极施加第一电压，而同时把至少两个不同的电压加到所述各像素电极中不同的像素电极上，从而把图像写入所述电光介质；以及向所述公用电极施加不同于所述第一电压的第二电压，而同时控制施加在所述像素电极上的电压，使得任何以前写入所述电光介质的任何图像都基本上得以保存。
本发明还提供一种操作电光显示器方法，所述电光显示器包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，每一个像素电极具有至少一个与其相关联的非线性元件；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧；以及电压馈送线，用于向所述公用电极提供电压。所述方法包括向所述公用电极施加第一电压，而同时把至少两个不同的电压加到所述各像素电极中不同的像素电极上，从而把图像写在所述电光介质上；以及控制施加在所述像素电极的电压，使得以前写入所述电光介质的任何图像都基本上得以保存，而同时把所述公用电极从所述电压馈送线断开，从而允许所述公用电极上的电压浮动。
如已经指出的，本发明的其它方面涉及用于测量和修正偏置电压用的设备和方法。因而，在另一个方面，本发明提供一种电光显示器，它包括双稳电光介质层；
多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，至少一个像素电极是传感器像素电极；至少一个与每一个像素电极相关联的非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压，所述像素驱动装置设置成向至少一个传感器像素电极施加预定的电压；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧；以及测量装置，它设置成接收所述预定的电压和所述至少一个传感器像素上的电压，并确定它们之间的差值。
本发明还提供一种电光显示器、它包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧；至少一个与每一个像素电极相关联的非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧；公用电极电压馈送线，它设置成供应至少一个电压；切换装置，它把所述电压馈送线连接到所述公用电极，所述切换装置具有操作状态，其中所述电压馈送线连接到所述公用电极；以及测试状态，其中所述电压源与所述公用电极断开，从而允许所述公用电极上的电压浮动，所述像素驱动装置设置成当所述切换装置处于它的测试状态时通过所述非线性元件向全部像素电极供应单一的预定的电压，所述显示器还包括测量装置，它设置成当所述切换装置处于它的测试状态时接收所述单一的预定的电压和在所述公用电极上的电压，以便确定它们之间的差值。
本发明还提供一种电光显示器，它包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，至少一个像素电极是传感器像素电极；至少一个与每一个像素电极相关联的非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压，所述像素驱动装置设置成向所述至少一个传感器像素电极施加预定的电压；公用电极，它处在所述电光介质层与所述像素电极相反的一侧；以及公用电极电压控制装置，它设置成接收代表所述至少一个传感器像素电极上的电压的信号，并根据所述信号改变施加在所述公用电极上的电压。
最后，本发明提供一种操作电光显示器的方法，所述电光显示器包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧；至少一个与每一个像素电极相关联的非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧。所述方法包括借助于所述像素驱动装置向所述显示器的全部像素电极施加预定的电压；存储代表所述预定电压和在向像素电极施加所述预定电压过程中出现在公用电极的电压之间的差值的值；以及此后根据所述存储的值向所述公用电极施加电压，而同时施加像素电极电压，所述像素电极电压导致把图像写入所述电光介质。


图1是本发明的双公用平面电压显示器的部分电路图；图2是本发明的浮动公用电极显示器的部分电路图；图3是用于在大型有源矩阵显示器中实现图1基本电路和本发明的某些其它方面的原型电路的部分电路图；图4是图1的使用传感器像素的双公用平面电压显示器的修改版本的部分电路图；图5是配备有用于测量馈通电压的装置的显示器的部分电路图；图6是图2的配备有用于测量馈通电压的装置的显示器的修改版本的部分电路图；图7是利用外部设备进行调整以便补偿馈通电压的本发明一种显示器的部分电路图；图8是本发明一种显示器的部分电路图，其中对馈通电压的补偿是在内部利用传感器像素进行的；图9是图1的显示器修改版本的部分电路图，配备有用于补偿馈通电压的装置；图10是本发明的一种显示器的部分电路图，其中对馈通电压的补偿是以数字方式进行的。
如已经表明的，本发明具有几个不同的方面，涉及显示器和在这样的显示器中用于控制电光显示器中电极电压以及用于测量和修正馈通电压的方法。下面分别一般地描述本发明的不同的方面，但是会认识到，单一种显示器可能利用本发明一个以上的方面；例如，图6的显示器同时使用本发明的浮动公用电极显示器和馈通电压测量方面。
如上面讨论的，本发明力求处理的主要问题是由栅极馈通引起驱动电路向电光显示器的非线性元件施加的各电压(在下文中可能称其为”列驱动电压”，因为如已经表明的，尽管在传统上在任何一个时刻选择有源矩阵显示器一行像素进行写入基本上是任意的)之间的差值，然后向列(数据)电极施加在所述像素电极上产生不同电压(在下文中这些电压可以称为″像素电极电压″)所需的不同的电压，所述像素电极电压是在所述选定行的像素上产生所需的转变所需的。
图1是本发明的推荐的双公用平面电压显示器的部分电路图，并举例说明公用电极控制装置(一般地标示为100)。控制装置100包括第一电压馈送线102、第二电压馈送线104和输出线106。控制装置100还包括以下形式的切换装置设置在第一电压馈送线102和输出线106之间的第一开关S1和设置在第二电压馈送线102和输出线106之间的第二开关S2。如图1所示，开关S1和S2连接到控制线108，开关S2通过线110直接连接到控制线108，而同时开关S1通过反相器112连接到控制线108。输出线106连接到双稳电光显示器的公用电极(未示出)。
电压馈送线102和104都连接到偏压供给电路(未示出，但属于传统的类型，它是有源矩阵显示器的技术人员所熟悉的)。偏压供给电路通过导线102提供电压VCOM，电压VCOM是在所述显示器的写入(扫描)方式过程中公用电极的标准电压，而且基本上是像素电极电压范围的中点。另外，偏压供给电路通过导线104提供电压VSM，电压VSM是在显示器的非写入方式过程中公用电极的正确的电压，而且基本上设置在列驱动器电压范围的中点。因而，VCOM和VSM相差一个等于显示器的栅极馈入电压的数量。
控制线108从控制电路(未示出)接收单一的双态控制信号，所述控制信号具有在显示器正在写入时的第一、低的或写入值和显示器不写入时的第二、高的或非写入值。当显示器处于它的写入方式(亦即，更新图像)时，通过导线108的控制信号保持低，使得开关S1接通，开关S2断开，而输出线106和公用电极直接连接到第二电压馈送线104，并接收电压VSM。在非写入方式过程中，列驱动器还会把全部像素电极设置为电压VSM，因而，在像素电极和公用电极之间建立零电压。
如已经指出的，图1电路的输出线106连接到相关联的显示器的公用电极。但是，作为另一方案，输出线106可以连接到用来控制列驱动器使用的电压范围的中点的电路。当输出线以这个替换方式连接时，控制信号将从上面参照图1所描述的状态反转，使得当显示器处于其写入方式时，输出线106接收电压VSM，而当显示器处于其非写入方式时，输出线106接收电压VCOM。(当然，作为另一方案，通过保持同样的控制信号而翻转从控制线108到开关S1和S2的连接，使得S1直接连接到线108，而S2通过反相器112连接到线108。)在这种情况下，公用电极任何时间都将接收VCOM。
与输出线106是连接到公用电极还是连接到用来控制列驱动器使用的电压范围的中点的电路无关，若像素电极配备有相关联的存储器电容器，如上述WO 00/67327所描述的，最好向像素电容器的计数器电极(亦即，与它们的相关联的像素电极不处于同样电压的电容器电极)馈送与馈送到公用电极的电压同样的电压。
其输出线106连接到显示器的公用电极的图1所示的电路，可能在显示器的写入和非写入方式之间转变的过程中，使电光介质经历某些小的、不希望有的电压瞬变。例如，在推荐运行方法中，在最后一次扫描时，显示器转入其非写入方式以前，全部列驱动器都设置为电压VSM。由于以前的说明的原因，实际的像素电压将略微不同于VSM，因为此刻显示器仍旧经受栅极馈通，而像素电压事实上等于VCOM，与在扫描过程中施加在公用电极上的相同的电压。然后，若所述公用电极立即通过电路100切换到电压VSM，则电光介质将经历等于栅极馈通电压存在于像素电极的瞬变，随着通过像素晶体管和电光介质的泄漏，像素电极充电到电压VSM，所述瞬变逐渐衰减。显然，最好消除所述电压瞬变，或尽可能减小它。类似地，当显示器从它的非写入方式切换到它的写入方式时，将产生小的电压瞬变。当图1所示的电路用来控制由列驱动器使用的电压范围的中点时，不会随着显示器从它的写入方式切换到它的非写入方式或相反而产生电压瞬变。
图2是本发明的推荐的浮动公用电极显示器的部分电路图，并举例说明公用电极控制装置(一般地标示为200)。控制装置200一般地类似于图1所示的控制装置100并包括电压馈送线202，它通过偏压控制电路(未示出)提供电压VCOM；输出线206，它连接到显示器的公用电极(未示出)；开关S3，它把这两条线和用来控制开关S3的操作的控制线2 08连接在一起。因为从图2的控制装置200中省去了存在于控制装置100反相器112，所以导线208上的控制信号需要从导线108上的状态反转，使得在显示器的写入方式过程中开关S3接通，而公用电极通过开关S3和输出线206从电压馈送线202接收VCOM。
当显示器处于其非写入方式时，开关S3断开，而公用电极与偏压供给电路断开，因而允许″浮动″。在公用电极这样浮动的过程中，如已经描述的，全部列电极都保持在VSM，通过像素晶体管和通过电光介质的电流泄漏将最后把像素电极和公用电极都充电到电压VSM，因而，在电光介质两端留下零电场。将会看出，类似于驱动装置100，在显示器在它的写入方式和非写入方式之间切换时，图2所示的驱动装置200产生小的电压瞬变，所述瞬变一直持续到像素电极和公用电极上的电压已经用上述方式均衡或复位为止。
图3是用于在大型有源矩阵显示器中实现图1的基本电路和本发明的某些其它方的原型电路(一般地标示为300)的部分电路图。现在，只描述图3类似于图1的线路的那些部分，图3的剩余部分将在下面参照实施它们的本发明的方面描述。
电路300包括控制线108′和导线110′，它们刚好类似于在图1中的相应的线路。电路300还包括反相器112′，类似于在图1中的反相器112，但是由集成电路(IC)NC7SZ04M5提供。所述IC的引脚1上的反相输出馈送到IC 320的引脚(C4)，IC 320是DG201B型的四联开关。导线110′连接到同一芯片的引脚1(C1)。IC 320的S4/D4/C4(引脚6、7和8)段对应于图1中的开关S1，而IC 320的引脚7(D4)连接到输出线106′，输出线106′又连接到显示器的公用电极。
图3还举例说明用来产生本发明公用电极控制装置使用的输入电压VCOM和VIM的偏压控制电路的一部分。如图3的右下方所示，作为用来驱动列驱动器的最高电压的信号VSH被馈送到分压器，后者包括阻值相等的电阻R5和R6，而且是VSH一半的R5和R6之间的电压被馈送到运算放大器OPA 4243的IC 330的引脚10(正输入端)。在IC330引脚8所得到的放大器输出被反馈到其引脚9上的负输入端，还被馈送到包括电阻R4和电容器C3的电路，所述RC电路在电阻R4和电容器C3之间被抽头，以便如下面描述的提供电路300的其他地方用的电压VSM。电容器C3以传统的方式用作储能器，以便稳定电压VSM。
这样产生的电压VSM被馈送到IC 320的引脚11(S3)；高电压使能(HVEN)信号(用来控制驱动电路的上电或下电)被馈送到IC 320的相应的控制引脚9(C3)，而引脚10(D3)上的结果输出被连接到输出线106′。电压VSM也被馈送到包括电位器R9和电阻R10的可变电压分压器，存在于R9和RIO之间的该电压通过电阻R1馈送到IC 330的引脚3(正输入端)作为标示为VCOM_REF的信号。IC 330引脚1上相应的输出反馈到其引脚2上的负输入端并且还作为标示为VCOM_DRIVE的信号馈送到IC 320的引脚6(S4)。
导线106′上的信号(如已经描述的，可以是VCOM或VSM，取决于线108′上的控制信号的值)馈送到IC 330的引脚5(正输入端)。IC 330引脚7上的相应的输出反馈到其引脚6上的负输入端，还作为标示为VCOM_PANEL_BUF3的信号馈送到IC 320的引脚2(S1)。如已经指出的，IC 320的引脚1(C1)通过导线110′接收来自控制线108′的信号。IC 320的引脚2(D1)上的相应的输出馈送到包括电阻R2和电容器C1的电路，电阻R2和电容器C1之间存在的电压作为上述信号VCOM_REF馈送到IC 330的引脚3。电容器C1以传统的方式用作储能器，以便稳定电压VCOM_REF。(图3所示的电路是为试验目的而不是大规模生产设计的，因此设置成用于不同方式。这样设计所述电路，使得在任何一个时刻一般只存在R1和R2之一。若R2存在而R1不存在，则所述电路可以基本上以与下面图9电路相同的方式起作用；当R1存在而R2不存在时，所述电路以基本上以与下面图7的电路相同的方式起作用。)图4中所示的公用电极控制装置(一般地标示为400)是图1所示的控制装置100的变型，但是使用设置在显示器本身的一个或多个″传感器″像素。控制装置400包括导线402、406、408和410，反相器41 2以及开关S1和S2，全部都以基本上与图1所示的控制装置100中相应的部分(integers)相同的方式起作用。但是，控制装置400的第二电压输入端404′不是由所述偏压控制电路简单地提供电压VSM；相反，传感器像素414上的电压馈送到差分放大器416的正输入端，而放大器的输出同时馈送到其负输入端和线404′。
传感器像素414方便地以显示器的用户一般看到的部分外面的行或列的方式设置在显示器的区域上。例如，传感器像素414可以作为像素的额外的行设置，一般由显示器的玻璃框架隐藏。这样设置显示器的控制电路，以便利用电压VSM不断地写入传感器像素的像素电极，如已经描述的，电压VSM被返回输送到第二电压馈送线404′。
如对于驱动电光显示器的技术人员显而易见的，控制装置400以完全类似于图1所示的控制装置100的方式操作。差分放大器416用来缓冲来自传感器像素414的电压。当显示器处于其写入方式时，如图1所示的控制装置100，开关S1接通而开关S2断开，使得公用电极接收电压VCOM。当显示器从它的写入方式转换为它的非写入方式时，显示器最后的扫描结束时，控制信号变高，使得开关S1断开而开关S2接通。此刻，传感器像素414上的电压等于VCOM，使之不产生电压瞬变，因为公用电极连接到放大器416的输出。此后，当显示器的像素电极(包括传感器像素414)被通过像素晶体管的泄漏以已经描述的方式逐渐地充电到电压VSM时，传感器像素414和公用电极之间的连接保证公用电极上的电压恰好跟踪存在于所述像素电极的电压，使得在电光介质两端没有电场存在。但是，当显示器从它的非写入方式切换到它的写入方式时，将产生一个小的电压瞬变。
可以这样修改控制装置400，使得公用电极总是连接到传感器像素414，假定这样设置传感器像素使得总是以电压VSM对它们进行写入。这种配置具有允许公用平面电压自动微调的附加好处。若当显示器处于其非写入方式(如在控制装置400)时仅仅使用一个传感器像素而且所述像素上的电压只发送到公用电极，那么，所述传感器像素可以是所述阵列的普通像素(亦即，图像像素)，而不是专用传感器像素。
图1至4所示的本发明的实施例依赖于模拟线路。但是，对本发明的可变公用平面电压显示器所需的公用平面电压的控制还可以以数字方式进行。例如，公用电极可以连接到数字/模拟转换器(DAC)，使输出受显示控制器控制。这样，在显示器写入方式和非写入两者过程中，可以把公用平面电压设置为任何所需的值。但是，数字实施例需要的硬件一般比上述模拟实施例所需要的昂贵，而且在驱动器掉电过程中使公用电极遵循驱动程序器中点电压下降的过程更加难困难和容易出现误差。
在本发明的其他实施例中，在显示器非写入方式过程中公用平面电压或施加在像素电极的电压可以通过软件设计建立，因而，免去以前描述的模拟线路；作为代替，在所述非写入方式过程中选择公用平面电压或施加在像素电极的电压，使电光介质两端的电场减到最小。一般，当利用现代数字驱动电路时，有一个比VSM更接近VCOM的数字电压可用，尤其是若所述驱动器的数字分辨率高。例如，考察一个显示器，其中列驱动器使用0至30伏的范围，使得VSM是15伏，并假定VCOM是14伏(15伏减去由栅极馈通所引起的1伏)，而且驱动器提供六位的电压分辨率和充分地线性的电压控制。若在非写入方式过程中列驱动器的输出停留在VSM(15伏)，则电光介质将经受由像素电极和公用电极之间1伏差值造成的电场。但是，列驱动器能够提供14.063伏的电压(从VSM两位数字阶梯下降)，并且若在非写入方式过程中电压施加于像素电极，则电光介质只经受像素和公用电极之间的63mV差值造成的电场。在电光介质两端的这种大大地减小的电场在大部分情况下将是可以接受的。
换句话说，在许多情况下可以为列驱动器选择数字可访问电压，通过在非写入方式下选择最靠近公用平面电压的数字可访问电压，可以大大减小显示器的非写入方式期间电光介质两端的电场，如已经表明的，本发明的可变公用平面电压显示器可以配备有用于在显示器的非写入方式过程中断开偏压供给电路的装置(如上面描述的，参见图3中信号HVEN的使用)，因而，在相当大的程度上提供附加的功率节约。但是，若断开偏压供给电路，则非常希望保证公用平面电压不会显著地不同于偏压供给电路断开和上电过程中像素电极的电压。这可以通过在偏压供给电路断开和上电过程中仍由列驱动器以VSM的电压驱动像素电极来实现。当这样做时，公用电极应该直接连接到VSM电压或设置成遵循VSM电压，以便随着所述电压的改变而改变。这可以利用图1和2所示的任何一个电路达到。利用图1的电路，公用电极可以简单地切换到电压VSM。利用图2的电路，在上电过程中在电压VSM改变时，公用电极将被允许浮动。这些电路中的任何一个都会把电光介质所经历的电压瞬变减到最小，但是图4所示的电路完全消除这样的瞬变。在这样一种布置中，使用数模转换器(DAC)来控制公用平面电压可能是困难的。
一旦偏压供给电路的电源断开，逻辑电路的电源也可能断开，而且此后可能切断运算放大器的电源，模拟开关一般用作控制电路的一部分。实现必要的操作序列要求所述显示器的电子电路包括适当的电源顺序硬件，而且要在显示控制器设置适当的软件。
显示器驱动技术的技术人员将会意识到，当偏压供给电路和驱动器已经下电之后显示器上电时，在电光介质可以开始更新图像以前，系统要求相当长的时间(或许10-100毫秒)来重新激励。在某些应用(例如，当显示器在机场、车站或类似的位置用作信息符号时)中，所述结果延迟时间并不令人讨厌。但是，在其它应用中(例如，当显示器用作电子书籍时)，若经常重复，则所述结果延迟时间可能令人讨厌。在后一种应用中，在可从显示器的基本非写入方式获得的响应性(其中偏压供给电路和驱动器仍旧供电)和可从一个″休眠″方式获得的附加的功率节约(其中偏压供给电路和/或驱动器下电)之间合理的折衷是，一旦不再要求图像更新，就必须让显示器进入基本非写入方式，但是只有在基本非写入方式已经持续一段相当长的时间之后，才让显示器进入休眠方式。例如，若显示器用作电子的书籍，则可以选择进入休眠方式以前的延迟时间，使得显示器不进入休眠方式，而同时用户阅读由图像设置的单一页面(使得到下一页的更新基本上瞬间进行)，但是当用户断开他的阅读几分钟例如以便处理电话呼叫时，显示器便会进入休眠方式。作为另一方案，若显示器处在主机系统(例如，若显示器正用作便携式计算机或蜂窝式电话机辅助屏幕)的控制下，则偏压供给电路和驱动器的下电可以由主机系统控制；请注意，在这种情况下，主机系统需要允许在显示器上电时，向显示器发送新的图像以前出现延迟时间。
由上述可以看出，本发明的可变公用平面电压显示器的推荐的实施例可以提供大大降低电光显示器的功率消耗而又不影响已经写入显示器的图像，也不使电光介质暴露于可能对介质有害的电压瞬变的方法和设备。
上述讨论集中在本发明的一旦已知栅极馈通电压便用于补偿所述电压的影响的设备和方法。例如，以前对于图1所示的控制装置100运行的描述，假定栅极馈通电压(VCOM和VSM之间的差值)已知，因此赋予VCOM的适当的值已知，而且有适当的线路可以用来在第一电压馈送线上生成电压VCOM。现将注意力转向用于测量栅极馈通电压和调整显示器电路以便保证有适当的电压可用来补偿栅极馈通电压的方法。
第一个挑战将是针对面板、驱动器、扫描速率及其他相关因素的任何特定的组合，准确测量馈通电压的振幅。尽管本发明不排除使用其它方法，但是两个推荐类型的测量方法是传感器像素和浮动公用电极。
所述传感器像素方法使用显示器上的一个或多个传感器像素，这些像素的唯一目的是提供所需的馈通电压的指示。例如，如上面参照图4已经讨论的，可以在像素阵列边沿，超出设计的有源像素区域(亦即，显示器的用来显示图像的区域)的边沿，增加一个或多个像素。这些传感器像素和有源像素相同，只是导电路径把传感器像素连接到所述面板边沿一点，在这里再连接到测量系统。所述面板上的全部传感器像素都可以用导线连接在一起，并在面板扫描过程中由带有同样电压值的控制器进行更新。通过测量用来更新像素的所需的值和来自传感器像素的实测值之间的差值，获得关于馈通电压的具有代表性的值。
图5表示用于此目的的一个简单的电路(一般地标示为500)。把图5与图4加以比较将会看出，图5的电路基本上类似于图4的控制装置400的一部分，除了最后的输出信号的目的地以及为了避免重复而为图5中的各部分(integers)提供与图4中的相同的标号之外。图5电路包括多个传感器像素414和差分放大器416。但是，放大器416的输出通过导线404″发送到测量电路。给定控制装置400和电路500之间的关系，便会认识到，传感器像素测量方法可以通过暂时地把控制装置400的导线404′连接到测量电路来进行，而同时实施栅极馈通电压测量(因为在测量过程中开关S1断开，此时导线402不必连接)，此后按照栅极馈通电压的实测值调整导线402上设置的电压VCOM。
作为另一方案，可以通过以下方法来测量栅极馈通电压允许公用电极浮动(亦即，把它与全部导体断开)，并以单一的电压更新整个像素电极阵列一段足够长的周期，以便让电流通过电光介质层的泄漏来把公用电极充电到等于像素电极电压的电压。然后，测量电路可以测量列驱动电压(扫描期间用来驱动源极线的电压)和浮动公共电极的输出电压之间的差值，并因而确定栅极馈通电压的面积加权平均值。
图6表示用于实施所述测量程序的简单的电路(一般地标示为600)。把图6与图2和5加以比较便会看出，电路600基本上是图2的控制装置200，其修改是加入差分放大器416′和从放大器引导到测量电路的导线404″，放大器416′、导线404″和测量电路的运行方法与图5中的对应部分一样，而且相应地对图5中的不同部分进行编号。有可能通过暂时地把图2所示的控制装置200的输出线206连接到适当的测试单元，包括差分放大器和测量电路，来执行测量程序。在测量程序过程中，应该把导线208上的控制信号设置成断开开关S3，因而使公用电极从它的驱动电路断开。类似地，S3也可以用来提供一个显示器″休眠″状态，如上面描述的。
采用或者传感器像素或者浮动公用电极测量方法，为了避免在栅极馈通电压的实测值中产生误差，需要一种测量来自传感器像素或公用电极的输出电压的漏电流非常低的方法。这样的推荐的电压测量方法要把高阻抗电压跟随器电路连接在传感器像素或公用电极与所述测量电路之间。
现将描述用于调整电压输入以便调整实测栅极馈通电压的方法。补偿馈通电压(并且确实测量这样的电压)的最直接的办法是，一旦显示器已经完全与其驱动器装配在一起，便把显示器连接到外部设备。图7表示适用于此目的的电路(一般地标示为700)，它包含在图2所示的类型的基本控制装置内，并包括电压馈送线202、控制线208、开关S3和输出线206，它们全都与图2中相应的部分相同。为了在导线202上提供适当的VCOM值，把手动电位器P1连接在电压V1和V2之间，使得所述电位器滑动触点在导线720上的输出可以覆盖与可能的馈通电压全范围对应的VCOM值的范围。导线720连接到电压跟随器的正输入端，所述电压跟随器包括差分放大器722，后者的输出端同时连接到导线202及其负输入端。放大器的输出202还通过导线724连接到外部测量设备726，后者还通过导线728从导线206接收公用电极电压。
为了给电路700中的电压输入导线202设置适当的VCOM值，可以在把全部像素电极设置为它们的中点电压(往往为0V)的情况下连续地扫描显示器，而且把导线208上的控制信号设置成使开关S3保持断开，而显示器与由电位器P1和放大器722形成的驱动电路断开。外部设备726测量和比较导线206和728上存在的公用电极电压与导线202和724上放大器722的输出电压。操作者旋转P1的滑动触点，直到外部测试设备726指示(通过绿光、鸣响声音或其它信号)这两个电压之间的差值处在可以接受范围之内为止。
如已经表明的，图3的电路300确实包括图7所示的类型的电路，电位器R9和电阻R10的组合取代电位器P1，而IC 330的引脚1/2/3部分取代放大器722。
图7中的电位器P1可以用数字电位器代替。然后测试设备可以通过专用的接口或通过控制器自动地调整电位器的值，直到测量差值在规定的差值内为止。电位器可以或者具有非易失存储器或者把最后的设定值存储在控制器中并且每次显示器上电时用来初始化所述电位器。无论在哪一种情况下，所述电位器都可以设置在显示模块印刷电路板上，而不是在控制器板上，因为馈通电压是随显示器而变的，而不是随控制器而变的；因而，这样设置所述电位器允许在各显示器当中交换控制器。
可以用不同类型的电路来代替电位器P1。例如，可以并联设置电阻性迹线或电阻器并对其选择性地进行切割、穿孔或激光烧蚀来调整所述电压设定值。作为另一方案，数字/模拟机构，诸如R-2R阶梯电路、耦合到低通滤波器的脉冲调制器或真实的数/模转换器可以用于此目的。所述外部设备可以完成测量和比较，而同时控制器接口，以便调整数字/模拟装置。一旦确定最后的设置，它便可以存储在控制器中或安装在显示模块印刷电路板上的小的EEPROM或其它非易失存储器中。
但是，理想的是，显示器不需要在连接到外部设备的同时执行调整程序，而是具有一种内部的调整能力，来调整其公用电极电压(或更准确地说，从所述驱动电压范围的中点调整所述电压的偏移量，以便预留栅极馈通)，因而，节省时间和消除制造时的潜在误差，并允许多次再调整。提供这样的″内部调整″的简单的电路(一般地标示为800)举例说明于图8。电路800基本上是图7所示的电路700的改型，其中导线724和728、外部测量设备726和电位器P1全都省去，而用以下部分代替多个传感器像素414(等同于上面参照图4所描述的)和信号调整单元830，信号调整单元830的输入端设置成从传感器像素414接收电压，而其输出通过导线720′馈送到放大器722′。
电路800并不要求将实测的馈通电压数字化。作为代替，传感器像素用来以与图4所示的控制装置400一样的方式给出公用电极所需要的电压的实时测量值，显示器的有源区域用可变图像数据更新，但是不断地用VSM(列驱动器电压范围的中点(往往为0V))来写入传感器像素。传感器像素414产生的模拟电压任选地通过信号调整单元830滤波并用来通过由放大器722′和导线206设置的电压跟随器电路驱动公用电极。
图9举例说明另一个″内部调整″方法，它不要求传感器像素的存在。图9所示的电路(一般地标示为900)可以看作是从图8的电路800通过省去传感器像素414和信号调整单元830，而以连接在放大器722″的正输入端和地之间并且还通过开关S4连接到输出线206的电容器C1代替而衍生的。开关S4通过导线932从导线208接收控制信号，而同时在控制线208和开关S3之间插入反相器912。(因为反相器912的存在，与电路800相比，导线208上的控制信号需要在电路900上反转。当然，作为另一方案，反相器可以插入导线932中，而控制信号仍旧保持不变。)电路900运行如下。首先，在以下情况下扫描显示器把全部列电极设置为VSM，开关S4接通而开关S3断开，使得电容器C1充电到公用电极电压VCOM。接着，改变控制线208上的信号，以便断开S4而接通S3，而同时把实际的图像写入显示器。在S4断开的情况下，由放大器722″设置的电压跟随器保证存储在电容器C1的电压也出现在导线202和206，因而，出现在公用电极上。若有必要，可以在S4和C1之间插入附加的电压跟随器。因而，开关S4和电容器C1的组合起模拟采样和保持电路的作用，其输出用来在显示器更新过程中驱动公用电极。所述方法有个缺点，为了把电容器C1上的电压维持在所需的值上，要求几个空白帧，或许甚至在每个图像更新以前，进行定期扫描，而这样的空白帧的扫描会增加图像更新用的时间。
如已经表明的，图3所示的电路300是为以一种类似于图9所示的电路900的方式校正栅极馈通而准备的，电路中的电容器C1起与电路900中电容器C1相同的作用，并在电路300中切换所述HVEN信号，取代电路900中的开关S4。
与电路900中使用的模拟采样和保持方法形成对照，数字控制器可以起它的数字/模拟机构作用，使电压偏移量在VSM和VCOM之间，紧密匹配所述馈通电压。所述类型的电路(一般地标示为1000)举例说明于图10中。可以把电路1000视为图7所示的电路700的改型，电位器P1被数模转换器934代替，它从控制器936接收数字输入。另外，外部测量设备726由比较器938代替，其正输入端通过导线924接收来自放大器722的输出，而同时比较器938的负输入端通过导线928连接到输出线206。比较器938的输出馈送到控制器936。
确定适当的电压VCOM以便设置在电路1000中的导线202和206上，这是以一种一般地类似于电路900所用的方式进行的。控制器936调整导线208上的控制信号以便断开开关S3，并且在把全部列驱动器设置为VSM的情况下对显示器进行一次或多次扫描。控制器936首先把数模转换器934的输出设置为它的范围的极限值，然后或者顺序地阶跃通过数模转换器934的全部可能的输出值，或者(或许较好地)使用逐次逼近技术，求出数模转换器934的两个输出值，比较器938的单一位输出在所述两个输出值之间变化。然后，控制器936把数模转换器934的输出设置为这两个值中的一个，使开关S3接通，并开始显示器上图像的更新。根据所述电路的准确性和分辨率，所述程序减少实际上设置在输出线206上的值VCOM和在理论上要求于VSM的值之间的差值，并把栅极馈通电压减小到低到可接受的电平。
在电路1000中，比较器938可以由全数模转换器代替，但是从成本看推荐使用单一的模拟比较器938。
由上述可知，将会看出，本发明提供用于测量和补偿电光显示器的馈通电压的设备和方法，从而若所述馈通电压得不到准确补偿，避免在这样的显示器可能产生的有害的。
权利要求
1.一种电光显示器，它包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧；与每一个像素电极相关联的至少一个非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧；以及公用电极控制装置(100；200；300；400；600；800；900；1000)，它设置成向所述公用电极施加电压，所述显示器具有写入方式，其中像素驱动装置把至少两个不同的电压加到所述像素电极中不同的像素电极上；以及非写入方式，其中所述像素驱动装置控制施加在所述像素电极的电压，以便基本上保存以前在所述电光介质上写入的任何图像，所述公用电极控制装置设置成当所述显示器处于其写入方式时，向所述公用电极施加第一电压，而当所述显示器处于其非写入方式时，施加不同于第一电压的第二电压。
2.如权利要求1所述的电光显示器，其中包括第一电压馈送线(102；402)，它设置成提供所述第一电压；第二电压馈送线(104；404′)，它设置成提供所述第二电压；输出线(106；406)；切换装置(S1，S2)，用于把所述第一和第二电压馈送线(102，104；404，404′)中的一个连接到所述输出线(106；406)；以及控制线(108；108′；408)，它连接到所述切换装置(S1，S2)并且设置成接收具有第一或第二值的控制信号，所述切换装置(S1，S2)设置成当所述控制信号具有所述第一值时，把输出线(106；406)连接到所述第一电压馈送线(102；402)，而当所述控制信号具有所述第二值时，把所述输出线(106；406)连接到所述第二电压馈送线(104；404′)。
3.如权利要求2所述的电光显示器，其中所述输出线(106)连接到所述公用电极。
4.如权利要求2所述的电光显示器，其中所述输出线(106)设置成控制所述像素驱动装置电压范围的中点。
5.如权利要求1所述的电光显示器，其中电容器与每一个像素电极相关联，并且每一个电容器中的一个电极设置成接收与所述公用电极相同的电压。
6.如权利要求1所述的电光显示器，其中包括电压馈送线(202)，它设置成供应所述第一电压；输出线(206)，它连接到所述公用电极；切换装置(S3)，用于把所述电压馈送线(202)连接到所述输出线(206)；或用于把所述输出线(206)与所述电压馈送线(202)断开；控制线(208)，它连接到所述切换装置(S3)并设置成接收具有第一或第二值的控制信号，所述切换装置(S3)设置成当所述控制信号具有所述第一值时，把所述输出线(206)连接到所述电压馈送线(202)，而当所述控制信号具有所述第二值时，把所述输出线(206)从所述电压馈送线(202)断开。
7.如权利要求3所述的电光显示器，其中还包括具有相关联的传感器像素电极的至少一个传感器像素(414)，所述传感器像素电极设置成接收所述第二电压，所述至少一个传感器像素(404)连接到所述第二电压馈送线(404′)。
8.如权利要求7所述的电光显示器，其中还包括差分放大器(416)，所述差分放大器(416)的正输入端连接到所述至少一个传感器像素(414)，而其输出端既连接到其负输入端又连接到所述第二电压馈送线(404′)。
9.如权利要求1所述的电光显示器，其中还包括偏压供给电路(R1，R2，R4，R5，R6，R9，R10，C1，C3，330)，它设置成供应所述第一和第二电压；以及用于当所述显示器处于其非写入方式时，断开所述偏压供给电路的装置。
10.如权利要求9所述的电光显示器，其中所述像素电极设置成在所述偏压供给电路断开和上电过程中接收与所述公用电极相同的电压。
11.如权利要求1所述的电光显示器，其中所述电光层包括旋转双色构件或电致变色显示介质。
12.如权利要求1所述的电光显示器，其中所述电光层包括基于颗粒的电泳材料，所述基于颗粒的电泳材料包括悬浮液和悬浮在所述悬浮液中并且在向所述电泳材料施加电场时能够通过所述悬浮液移动的多个带电粒子。
13.如权利要求12所述的电光显示器，其中所述电泳材料是密封电泳材料，其中所述悬浮液和所述带电粒子被密封在多个胶囊内，所述胶囊中的每一个具有胶囊壁。
14.如权利要求12所述的电光显示器，其中所述悬浮液和所述带电粒子被保持在形成于基片中的多个单元内。
15.一种操作电光显示器的方法，所述电光显示器包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，每一个像素电极具有至少一个与此相关联的非线性元件；以及公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧，所述方法包括向所述公用电极施加第一电压，而同时把至少两个不同的电压加到所述像素电极中不同的像素电极上，从而在所述电光介质上写入图像；以及向所述公用电极施加不同于所述第一电压的第二电压，而同时控制施加在所述像素电极上的电压，以便基本上保存以前写入所述电光介质的任何图像。
16.一种操作电光显示器的方法，所述电光显示器包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，每一个像素电极都具有至少一个与此相关联的非线性元件；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧；以及电压馈送线，用于向所述公用电极提供第一电压，所述方法包括向所述公共电极施加第一电压，而同时把至少两个不同的电压加到所述像素电极中不同的像素电极上，从而在所述电光介质上写入图像；以及控制施加在所述像素电极上的电压，以便基本上保存以前写入所述电光介质的任何图像，而同时使所述公用电极与所述电压馈送线断开，从而允许所述公用电极上的电压浮动。
16.一种电光显示器，它包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，所述像素电极中的至少一个是传感器像素电极(414)；与每一个像素电极相关联的至少一个非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压，所述像素驱动装置设置成向传感器像素电极中的至少一个施加预定的电压；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧；以及测量装置，它设置成接收所述预定的电压和至少一个传感器像素上的电压，并确定它们之间的差值。
17.一种电光显示器，它包括双稳电光介质层；设置在所述电光介质层的一侧的多个像素电极；与每一个像素电极相关联的至少一个非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压；公用电极，它处在所述电光介质层与所述像素电极相反的一侧；公用电极电压馈送线(202)，它设置成供应至少一个电压；切换装置(S3)，它把所述电压馈送线(202)连接到所述公用电极，所述切换装置(S3)具有运行状态，其中所述电压馈送线(202)连接到所述公用电极；以及测试状态，其中所述电压馈送线(202)与所述公用电极断开，从而允许所述公用电极上的电压浮动，像素驱动装置，它设置成当所述切换装置处于它的测试状态时，通过所述非线性元件向全部像素电极供应单一的预定的电压，所述显示器还包括测量装置(726)，它设置成当所述切换装置(S3)处于它的测试状态时，接收所述单一的预定的电压和所述公用电极上的电压，并确定它们之间的差值。
18.一种电光显示器，它包括双稳电光介质层；多个像素电极，它们设置在所述电光介质层的一侧，至少一个像素电极是传感器像素电极(414)，与每一个像素电极相关联的至少一个非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压，所述像素驱动装置设置成向所述至少一个传感器像素电极施加预定的电压；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧；公用电极电压控制装置(839，720’，722’)，它设置成接收代表所述至少一个传感器像素电极(414)上的电压的信号，并且根据所述信号改变施加在所述公共电极上的所述电压。
19.一种操作电光显示器的方法，所述电光显示器包括双稳电光介质层；设置在所述电光介质层的一侧的多个像素电极；与每一个像素电极相关联的至少一个非线性元件；像素驱动装置，它设置成通过所述非线性元件向所述像素电极施加电压；公用电极，它处在所述电光介质层上与所述像素电极相反的一侧；所述方法包括借助于所述像素驱动装把预定的电压置施加到所述显示器的全部所述像素电极上；存储代表所述预定电压和在向所述像素电极施加所述预定电压过程中出现在所述公用电极上的所述电压之间差值的值；以及此后把依赖于所述存储的值的电压加到所述公用电极上，而同时施加所述像素电极电压，使图像被写入所述电光介质。
全文摘要
一种电光显示器，它包括双稳电光介质、具有相关联的非线性元件的多个像素电极和公用电极，所述多个像素电极和所述公用电极设置在所述电光介质的相反的两侧。显示器具有写入方式，其中把至少两个不同的电压加到像素电极中不同的像素电极上；以及非写入方式，其中这样控制施加在所述像素电极上的电压以便基本上保存以前写入所述电光介质的任何图像。当显示器处于其写入方式时，显示器设置成向公用电极施加第一电压，而当显示器处于其非写入方式时，施加不同于第一电压的第二电压。
文档编号G09G3/34GK1839419SQ200480023730
公开日2006年9月27日 申请日期2004年8月19日 优先权日2003年8月19日
发明者H·G·加特斯, K·R·阿蒙森 申请人:伊英克公司