可变的共同电极的制作方法

专利名称：可变的共同电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示装置，比如设有可变共同电极电压的显示装置。
背景技术：
比如液晶(LC)和电泳显示器之类的显示器包括悬浮在夹于驱动或像素电极和共同电极之间的介质中的颗粒。像素电极包括像素驱动器，比如薄膜晶体管(TFT)阵列，其被控制以接通和断开从而在显示器上形成图像。TFT或像素电极和位于显示器的观看者一侧的共同电极之间的电压差(VDE = VEink - VcE-Vpx,如图3和5A所示)造成悬浮颗粒的迁移，从而形成图像。带有独立受控的TFT或像素阵列的显示器被称为有源矩阵显示器。
为了改变诸如来自例如E ink Corportation的电泳显示器上的图像内容，将新的图像信息写了一定时间量(比如500 ms到1000 ms)。由于有源矩阵的刷新率通常较高，这就导致在若干帧(比如在50Hz的帧速率时为25到50个帧)期间寻址相同的图像内容。用于驱动比如有源或无源显示器以及电泳显示器的显示器的电路是众所周知的，比如Saitoh的美国专利号5,617,111; Johnson的国际公开号WO 2005/034075、Shikina的国际公开号WO 2005/055187; Yuasa的美国专利号6,906,851;Kawai的美国专利申请公开号2005/0179852、 Raap的美国专利申请公开号2005/0231461; Johnston的美国专利号4,814,760; Albert的国际公开号WO01/02899;以及日本专利申请公开号2004-094168中所描述的，这些文件的每个都被整体并入本文以供参考。
图1示出了电子墨水(E-ink)原理的示意图示100,其中不同颜色颗粒(比如悬浮在介质130中的黑色微颗粒100和白色微颗粒120)被电子墨水胶嚢140的壁密封。典型地，电子墨水胶嚢140的直径大约为200微米。电压源150横跨像素电极160和位于观看者180所观看的显示器一侧的共同电极170进行连接。像素电极160上的电压被称为像素电压Vpx,而共同电极170上的电压被称为共同电极电压VCE。像素或胶嚢140上的电压，即共同电极电压和像素电压之间的差，在图5A中,皮示为VEink。
例如，电子墨水140从黑色到白色的寻址要求像素在500ms到1000ms期间被充电到-15V,该像素在图3和5A中表示为显示效果或像素电容器CDE并且连接在像素电极160和共同电极170之间。也就是说，像素电极160处的像素电压Vpx(在图5A中也示为节点P处的电压)被充电到-15V，且VEmk = VCE-Vpx = 0-(-15)=十15V。在此期间，白色颗粒120向顶部共同电极170漂移，而黑色颗粒110向底部(有源矩阵，例如TFT、底板)像素电极160漂移，该底部像素电极160也被称为像素衬垫(pad)。
切换到黑屏幕(其中黑色颗粒IIO向共同电极170移动)要求像素电极160处的像素电压Vpx相对于共同电极电压VcE为正。在VCE = OV且Vpx= + 15V的情况下，该像素(图5A中CDE)上的电压是VEink =VCE-Vpx = 0- ( + 15) =-15V。当该像素上的电压VEink = OV时，比如当像素电极160处的像素电压Vpx和共同电极电压VcE都为OV( Vpx = VCE=0)时，则电子墨水颗粒IIO、 120不会切换或移动。
如图2的曲线图200所示，电子墨水140 (或图3和5A中的Cde)在黑色状态和白色状态之间切换的切换时间随着该像素上的电压Vde或VEmk的增大而减小(即，切换速度增大或更快)。曲线图200示出了y轴上像素上的电压VEmk (单位伏特)相对时间(单位秒)的关系，该曲线图类似地适用于从95%黑色到95%白色屏幕状态的切换和从95%白色到95%黑色屏幕状态的切换这两者。应当注意，当驱动电压翻倍时，切换时间会减小不止两倍。因此切换速度随所施加的驱动电压超线性地增力口。
图3示出了用于驱动有源矩阵显示器中的像素(例如图1中的胶嚢140)的等效电路300，该有源矩阵显示器包括单元的矩阵或阵列400,
这些单元包括每个单元或像素(例如像素电容器CDE)的一个晶体管310,
如图4所示。 一行像素是通过向连接该行像素的TFT栅极的选定线(line )或行(row)电极320施加适当的选定电压来选择的。当选4奪一行像素时，可以经由其数据线或列电极330向每个像素施加期望的电压。当选择像素时，期望的是单独向该像素而不向任何未选定像素施加给定的电压。未选定像素应当与在选定像素阵列中循环的电压进行充分隔离。一个(或多个)外部控制器和驱动电路也被连接到单元矩阵400。外部电路可以通过柔性印刷电路板连接、弹性互连、带状自动化接合、玻璃上 芯片、塑料上芯片以及其它合适技术而连接到单元矩阵400。当然，控 制器和驱动电路也可以与有源矩阵本身进行集成。
在图4中，共同电极170被连接到地而不是连接到提供VcE的电压 源。晶体管310可以是TFT,例如其可以是MOSFET晶体管310,如图 3所示；并且通过向连接到其栅极G的行电极320施加的电压电平(称 为Vr,或Vgate)来控制晶体管310接通/关断(即在导电状态和非导电 状态之间切换，在导电状态时电流Id在源极S和漏极D之间流动)。 TFT 310的源极S被连接到列电极330,在此施加也被称为列电压VC()1 的数据或图像电压电平。
如图3所示，各种电容器被连接到TFT310的漏极，即也称为像素 电容器的控制(contain)显示效果的显示效果电容器CDE,以及图3中 以虚线示出的TFT栅极G和漏极D之间的栅极-漏极寄生电容Cgd。为 了在两个选定状态或TFT接通状态(如图6A中的附图标记616所示) 之间保持电荷或维持像素电压Vpx的电平(在节点P处保持接近列电压 Vc。!的电平)，可以在TFT漏极D和存储电容器线340之间提供存储电 容器Cst。代替单独的存储电容器线340,还可以将下一个或先前行电极 用作存储电容器线。
期望的是使显示器具有高灰度级准确度和灰度级分布。这妻求用更 多列电压Vc。！电平寻址图3所示的列电极330。然而，带有更多电压电 平的列驱动器集成芯片(IC)或者附加的列驱动器IC很昂贵。而且，IC 的成本随其能够供应的电压电平数量而大于线性地增加。因而，需要一 种带有高灰度级准确度和灰度级分布的高效且节省成本的显示器。

发明内容
本装置和方法的 一个目标是克服常规显示器的缺点。 这个以及其它目标是通过包括被配置成提供行电压的行驱动器和 被连接到该行驱动器的行电极的显示装置和方法来获得的。列驱动器被 配置成向列电极提供N个列电压电平。而且，共同电极驱动器被配置成 向共同电极提供M个共同电压电平。像素被连接在列电极和共同电极之 间；且控制器被配置成控制N个列电压电平相对M个共同电压电平的 施加定时以提供像素上的NM个有效像素电压电平。
8本系统和方法的其它应用领域将通过下文中提供的详细描述而变 得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了显示器和方法 的示例性实施例但是仅打算用于说明的目的而不打算限制本发明的范围。


通过以下描述、所附权利要求书和附图，将更好地理解本发明的设
备、系统和方法的这些以及其它特征、方面和优点，在附图中 图1示出了常规电子墨水显示装置； 图2示出了作为寻址电压的函数的电子墨水的切换速度； 图3示出了常规有源矩阵显示器中的像素的等效电路； 图4示出了有源矩阵显示器的单元阵列； 图5A示出了图3所示的有源矩阵像素电路的简化电路； 图5B示出了根据一个实施例的用于切换电压的时序图； 图6A-6C示出了在使用有源矩阵驱动方案来寻址电子墨水的三个
帧期间的各种电压脉沖；以及
图7A-7B示出了有效显示效果电压Vmnk分别为± 15V和土7.5V时
的切换曲线。
具体实施例方式
某些示例性实施例的以下描述本质上仅仅是示例性的而绝不是意 欲限制本发明、其应用或使用。在本系统、装置和方法的实施例的以下 详细描述中，参照形成其一部分的附图，且在附图中以说明的方式示出 了可以实施所描述装置和方法的特定实施例。这些实施例被足够详细地 描述以使本领域技术人员能够实施当前公开的系统和方法，并且要理解 的是可以利用其它实施例以及在不偏离本系统的精神和范围的情况下 可以进行结构和逻辑变化。
以下的详细描述因此不要视为是限制意义的，并且本系统的范围仅 由所附权利要求书限定。图中附图标记的第 一位数字在本文中典型地对 应于图号，除出现在多个图中的相同元件由相同附图标记标识以外。此 外，为了清楚起见，众所周知的装置、电路和方法的详细描述被省略以 便不会模糊本系统的描述。图5A示出了与图3所示的有源矩阵像素电路300类似的简化电路 500，其中TFT 310由受来自行电极320的信号控制的开关510表示， 而像素或电子墨水由连接在TFT开关510的一端和共同电极170之间的 像素电容器Cde表示。TFT开关510的另一端#:连接到列电极330。
当来自行电极的电压(例如负电压)净皮施加到TFT栅极G时，TFT 310或开关510闭合或导通，导致电流Id通过TFT310 (或开关510)在 其源极S和漏极D之间流动。当电流Id流过TFT时，存储电容器Cs^皮 充电或放电直到TFT漏极D处的像素节点P的电势等于连接到TFT源 极S的列电极的电势。如果行电极电势被改变到例如正电压，则TFT 310 或开关510将闭合或者变成不导电，并且像素节点P处的电荷或电压将 由存储电容器Cst维持并保持。也就是说，像素节点P处的电势(称为 TFT漏极D处的像素电压Vpx)此刻将是基本恒定的，因为在断开或非 导电状态下没有电流流过TFT310或开关510。
存储电容器Cst上的电荷量提供或维持存储电容器线340和像素电 容器CDE的像素节点P之间的某个电势或电压差。假设AVpx" AVst, 如果存储电容器线340的电势增加5V,则像素节点P处的电势也将增 加大约5V，如将要进行描述的。这是因为存储电容器Cst的两个节点处 的电荷量是相同的，原因在于电荷无处可去。
应当理解，为简单起见，假设像素CDE上的像素电压的变化AVpx 近似等于存储电容器Cst上的存储电容器电压的变化AVst,即AVp^ △
Vst。这种近似尤其在Cst是主要电容器时成立，且Cst应该是主要电容器。
Vpx和Vst之间更精确的关系由等式(1)给出
AVpx=(AVst)[(Cst)/(CT。TAL)] (1) 其中当CT。TAI^ Cst因而(CJ/(C 时△ Vpx △ Vst
总像素电容 Ctotal ^皮定义为所有电容之和，即
CTOTAL=Cst+CDE+Crest (2)
其中C^t是像素中所有其它电容(包括寄生电容)之和。
而且应当注意，除了如等式(l)所示，按照(存储电容器Cst上的) 电压的变化AVst来表达(图5A中节点P处的)像素电压的变化AVpx 之外，可以按照共同电压的变化AVcE来表达AVpx,如等式(3)所示
△Vpx = (zWst)[(Gs0/ CTOTAL)]=(厶Vce)[(Gde)/(Gtotal)] (3) 其中cde是显示效果或像素的电容。期望的是当改变电压时不会影响像素上的电压VEmk因而不会影响 所显示的图像。没有显示效果或像素电压变化意味着AVmn!^0
由于VEmk = VCE-VpX，于是 △VEink=AVCE-AVpx=0 (4)
等式(4)指示了显示图像的期望维持，当电压改变时显示效果基
本没有变化。也就是说，例如，像素上的电压变化AVmnk期望为零以致
于维持黑色或白色状态而没有任何大的变化。
将AVpx从等式(3)代入等式(4)中则产生
△VCE-(AVst)[(Cst/CTOTAL)]=0 (5)
从等式(5)可以看出，AVce和AVst之间的关系可以由等式(6) 和(7)给出
△VCE=(AVst)[(Cst/CT。TAL)] (6) △Vst=(AVCE)[(CTOTAL/Cst)] (7)
因而，当共同电极电压被改变了量AVcE时，则期望的是将存储线 上的电压改变满足等式(7)的AVst。
如从等式(6)或(7)所见，为了防止像素CoE上的任何电压变化 △ VEink即确保△ VEink = 0以及因而基本维持显示图像基本没有变化的相
同显示效果，共同电压VcE和存储电容器电压Va被基本同时改变并且
相对彼此基本改变了如等式(6)或(7)所示的适当量。具体而言，当 Vst和Vce按照滿足等式(6)或(7)的量并且基本同时地被改变时，则
像素CDE上的电压将没有变化，即厶Van]^0。
像素电容器CDE上的电压，即共同电极170和像素节点P之间的电
压差(即VEmk)负责显示的切换以及连同其余像素矩阵阵列形成图像。
如果共同电极170和存储电容器线340上的电势被基本同时地改变(例 如，这两者可能经由定标器(scaler)连接在一起或者受相同控制器515 的控制)，且改变量基本满足等式(6)或(7),则像素节点P处的电
上，这意味着像素电容器CDE上的电压VEmk保持不变(即，VEink=0)。
另一方面，如果共同电极170和存储电容器线340不连接在一起， 则共同电极170的电压VCE变化也会影响或改变像素电容器CDE上的电
AVEmk。也就是说，共同电极电势VcE的变化将对整个显示产生影响。
而且，如果当选择一行(即，TFT310闭合或导通)时共同电极电势Vce被改变，则它将导致该选定行的不同行为并且将导致图像伪影。
应当注意，被设计用于驱动电子墨水(或像素/显示效果电容器CDE ) 的有源矩阵电路中的存储电容器Cst是显示效果电容器CDE和栅极-漏极
电容器Cgd的20到60倍大。典型地，显示效果电容器Cde的但由于大 的电子墨水单元间隔和相对较大的电子墨水材料漏电流而很小。漏电流
是由于与显示效果电容器CDE并联的电阻器所致。与漏电流耦合的显示 效果电容器CDE的小值要求相对较大的存储电容器Cst。
各种电极可以被连接到一个(或多个)电压电源和/或驱动器，这些
电压电源和/或驱动器可以由控制分别连接到行电极320、列电极330和 共同电极170的各种电压电源和/或驱动器(示为附图标记520、 530、 570 )的控制器515来控制。如将要描述的，控制器515利用具有不同 电压电平的脉沖来驱动各种显示电极或线，例如等效电路500中所示的 像素单元。
为了实现存储电容器电压Va和共同电压VcE的电压变化的适当量
和定时，即基本同时地且按照如等式(7 )所示的适当量即 AVs产(AVcE)[(CT。孤/Cst)]来改变存储电压和共同电压Vst、 Vce,共同电极驱动 器570可以通过存储驱动器580而连接到存储电容器线340,存储驱动 器580可以是由控制器515可编程或可控制的。在这种情况下，存储驱 动器580是生成与共同电压VcE对应的输出信号Va的定标器。换言之， 输出信号的电压V^随共同电压VcE成比例地变化，优选为成线性比例 地变化。可选地，存储驱动器580可以是与控制器515分离的驱动器。 在这种情况下，共同电极驱动器570和存储驱动器580之间的连接是多 余的。例如，控制器515可以被配置成基本同时地改变存储电压和共同 电压Vst、 VCE,并且控制存储驱动器580使得存储电压变化和共同电压 变化相符，例如满足等式(6)或(7)中所示的关系。
如果存储电压和共同电压Vst、 VcE不^皮基本同时地切换，则显示图 像可能出现伪影。而且，如图5B所示，存储电压和共同电压Vst、 VCE 不仅被基本同时地切换而且在没有行被选择时进行切换。可选地，(1) 当没有行被选择时；或者(2)在任何行选择时间的开始时；或者(3)
在行选择时间期间，V。e和Vst被基本同时地切换，其中在所述行选择时 间之后选定行得到至少全行选择时段以将像素充电到列电压电平。具体
而言，优选地V。e和Vst的切换不会导致一个或多个像素被充电到不恰当的电压(即除列电压之外的另一电压)。具体而言，图5B示出了有源
矩阵中任一行的行l、 2和N的行或栅极电压，其中低电平590 Vr。w_select 例如选择一行或接通TFT510(导电状态，开关闭合)，而高电平592 Vr。w
腦-seleet关断TFT 510 (非导电状态，开关断开)。通过将适当的电压电
平施加到行上，每次一个地顺序选择这些行，其中在分别分离第一和第
二阶段596、 598的切换时段594期间不选择任何行。尽管从共同电压 Vst、 VcE的变化的定时角度来看是无关的，但是在图5B中为说明目的 还示出了列电压。应当注意，切换时段590可以发生在顺序行寻址被打 断的任何期望时间期间，例如在所有行被寻址，或一半行被寻址之后或 者在根据需要寻址任何数量的行之后。在切换时段590后，下一行被寻 址并且恢复顺序的行寻址。
控制器515可以是任何类型的控制器和/或处理器，其被配置成依据 本系统、显示器和方法来执行操作动作，例如以控制各种电压电源和/ 或驱动器520、 530、 570、 580从而用具有不同电压电平和定时的脉沖 来驱动显示器500,如将要进行描述的。存储器517可以是控制器/处理 器515的一部分或者与控制器/处理器515操作性耦合。应当理解，各种 驱动器520、 530、 570、 580可以被连接到一个或多个电压源或者与该 一个(或多个)电压源连接的总线。
存储器517可以是任何适合类型的存储数据的存储器(例如，RAM、 ROM、可移动存储器、CD-ROM、硬盘驱动器、DVD、软盘或存储卡) 或者可以是传输介质或者通过网络可访问的(例如，包括光纤、万维网、 电缆或者利用时分多址、码分多址或其它射频信道的无线信道的网络)。 任何已知或开发的能够存储和/或发送适用于计算机系统的信息的介质 都可以用作计算机可读介质和/或存储器。存储器517或其它存储器还可 以存储应用数据以及其它所需数据，所述数据可由控制器/处理器515 访问以用于将其配置为依据本系统、显示器和方法执行操作动作。
还可以使用附加的存储器。计算才几可读介质517和/或任何其它存储 器可以是长期、短期或者长期与短期存储器的组合。这些存储器将处理 器515配置为实施本文所公开的方法、操作动作和功能。这些存储器可 以是分布式的或本地的，并且处理器515也可以是分布式的(其中可以 提供附加的处理器)或者可以是单一的。这些存储器被实施为电、磁或 光学存储器，或者被实施为这些或其它类型存储装置的任意组合。此外，
13术语"存储器"应当被足够广义地解释为包含任何能够从处理器访问的 可寻址空间的地址中读出或写入该地址的信息。利用这一定义，例如网
络上的信息仍在存储器517中，因为处理器515可以从网络检索信息以 便依据本系统进行操作。
处理器515能够提供控制信号以控制电压电源和/或驱动器520、 530、 570、 580来驱动显示器500和/或依据待描述的各种寻址驱动方案 来执行操作。处理器515可以是一个(或多个)专用或通用集成电路。 而且，处理器515可以是用于依据本系统执行的专用处理器或者可以是 通用处理器，其中许多功能中的仅一个操作用于依据本系统执行。处理 器515可以利用程序部分、多个程序段来操作，或者可以是利用一个(或 多个)专用或多用途集成电路的硬件装置，例如解码器、解调器或者渲 染器(renderer)比如TV、 DVD播放器/记录器、个人数字助理(PDA)、 移动电话等等。
可以使用任何类型的处理器，比如专用或共享处理器。处理器可以 包括微处理器、中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP) 、 ASIC 或者任何其它一个(或多个)处理器或控制器(比如数字光学装置)或 者执行相同功能并采用电子技术和架构的模拟电路。例如处理器典型地 受软件控制，并且具有存储软件和其它数据的存储器或与该存储器通 信。
显然，控制器/处理器515、存储器517和显示器500可以全部或部 分是单个(全部或部分)集成单元的一部分，所述集成单元比如任何具 有显示器(比如柔性、可巻式和可包式(wrapable)显示装置)的装置、 电话、电泳显示器、其它具有显示器的装置，包括PDA、电视、计算机 系统、或者其它电子装置。而且，代替被集成在单个装置中，处理器可 以被分布在一个电子装置或外壳和具有像素单元500矩阵的可附接显示 装置之间。
有源矩阵显示器每次被驱动一行。在一个帧时间期间，通过施加接 通TFT的电压(即让TFT从非导通状态变化到导通状态)来顺序地选 择所有行。图6A-6C示出了在等效电路(图3的300或图5A的500) 的各个节点处的电压电平相对时间的关系。
具体而言，图6A示出了使用有源矩阵驱动方案来寻址电子墨水的 三个帧610、 612、 614的曲线图600,示出了四个叠加的电压脉冲。实曲线620表示图3和5A的行电极320处存在的行电压V，，行电压V画 还示于图6B中，为清楚起见，图6B仅示出了四个电压脉沖中的两个， 而另外两个电压脉冲示于图6C中。在图6A中，虚线650是图1、 3和 5A中所示的共同电极170处存在的电压Vce, VcE还示于图6B中。在 图6A中，点曲线630表示图3和5A中所示的列电极330处存在的列电 压Vcd,列电压V^在图6C中还示为点线630。图6A中的半虛曲线640 表示在图5A的像素电容器CoE的一端的像素节点P处存在的像素电压 Vpx,为清楚起见在图6C中像素电压Vp也示为点线640。
图6A的曲线图600示出了在带有p型TFT的聚合物电子有源矩阵 底板上所施加的脉沖。对于n型TFT(例如，非晶硅)，行脉冲和共同 电极电压的极性发生变化。在图6A中所示的这个曲线图600中，仅6 个行被寻址，如由6个点脉沖630所示，然而要理解实际的显示器含有 更多行。
在图6A所示的帧610的保持或非选择时段618期间，行电压Vraw 实线620为高，例如25V,因而关断TFT310 (非导通状态，即开关510 断开)。在TFT310导通(即，开关510闭合且选定行被寻址)的帧610 的选择部分616期间，选定行的图5A所示像素电容器CDE (即TFT 310 或开关510的漏极侧的总电容)被充电到在列电极330上供应的电压。 在剩余的帧时间618 (即保持时间)期间，当前行不被寻址而是其它行 被顺序地寻址，例如如图5B所示。在保持时段618期间，TFT处于其 非导通状态并且像素电容器上的电荷被保持，例如举例而言通过存储在 存储电容器Cst (图3和5A)中的电荷来保持。
当负列电压630 (例如-15V)被供应给像素时，这个像素向白色状 态切换，而当正电压(例如+15V)被供应在列530上时，则该像素向 黑色状态切换，如图1所示。在一帧期间， 一些像素可能向白色切换而 其他像素向黑色切换。对于带有电子墨水的可寻址TFT或像素电极的聚 合物电子有源矩阵底板而言，行选择电压(在选择时段616期间)的典 型电压电平为-25V，而行非选择电压为+ 25V(在非选择时段618期间)， 列电压在-15V (白色像素)和+ 15V (黑色像素)之间，共同电极电压 为+2.5V,如图6A-6C所示。
典型的显示效果电压(即图5A所示的像素电容器CoE上的VEmk) 为+ 15V、0V和-15V。对于这种电压电平，反射百分比(percent reflection )相对时间的光学切换特性700示于图7A中，其中切换时间大约为0.5 秒。如果电压从15V减小到7.5V,则切换时间被增加到大约1.5秒，如 图7B的曲线710所示。应当注意，图7A-7B所示的两个曲线700、 710 具有相同的行为或形状；这两个曲线700、 710之间的差别在于转变速 度，即对于与± 15V的较高电压电平相关联的曲线700大约为0.5秒， 而对于与土7.5V的较低电压电平相关联的曲线710大约为1.5秒。
为了提高灰度级准确度和灰度级分布，提供像素电容器Cde上的附 加有效像素电压电平VEmk而无需昂贵的带有更多电压电平的列驱动器 集成IC,其中例如在图5A所示的控制器515的控制下以各种组合使用 现有的电压驱动器和电平以提供附加的显示效果电压电平Vde或VEink。 具体而言，改变共同电压VCE以提供像素CDE上的不同显示效果电压
VEink。
通常，如图4所示，共同电极170接地，或者具有等于反冲(kickback)
电压VfCB的电压电平，其中Vpx= V。。!十VKB。在当用诸如来自电压源或
驱动器530 (图5A)的+ 15V、 OV或-15V (即V。。i或Vpx )对像素充电
时VcE电平大约为OV的情况下，则像素电容器CDE上的有效像素电压
电平VEink为—15V、 OV或+15V (因为VCE = OV且VEink = VCE — Vcol), 其中电压源或驱动器530向列电极330提供这些电压电平。
反沖指的是以下现象。在TFT的导通状态期间(Vr。w = -25V),小 的栅极-漏极寄生电容器Cgd以及电容器Cst和CDE将被充电(图3和5A )。 在TFT断开(V,将被切换到+25V)时，电容器Cgd上的电压将增加 50V (从-25V到25V )。电荷将从Cgd移动到Cst和CDE,导致TFT刚断 开后Vpx就增加。因为Cgd与其它电容器相比相对较小，所以Vpx的电势 增加也纟艮小。
一般而言，在所提及的VcE电压上(例如在OV或其它正和/或负值 之上)要求小的附加aVce。原因在于当行从低电压变到高电压时像素中 的寄生电容(例如Cgd )造成小的电压跳跃。这一跳跃称为反沖电压VKB 并且可以按如下进行计算avkb = av， (Cgd / C丽虹)。这必须被加到VcE以
便得到正确的VEmk。因而，应当理解，这个小的附加反冲电压应当被加 到所有描述的VcE电压和/或列电压V^以产生恰当的像素电压Vpx。
不是对于向列电极330施加的共同电压VcE使用诸如OV的恒定电 压电平、或者使用正电压电平和OV,用于共同电压VCE的包括正负电
16压电平(以及根据需要，大约0V或0V +avkb)的可变电压电平纟皮施加
到共同电极no上。共同电压VcE的可变电压电平用来建立像素电容器
CDE上的许多不同有效电压电平VElnk。例如，像素电容器CDE上的附加
有效像素电压V版k提供更多的灰度级，因而增强了显示效果。例如， 可以通过向显示器500添加1 -输出共同电极驱动器570以提供正和/负共 同电极电压VcE,来提供附加有效像素电压VEmk。可选地或者另外地， 控制器515可以被配置成例如通过组合(例如缩放、增加和/或减去)从 现有电压源和/驱动器提供的电压电平，比如缩放列电压V。。i和/或提供 ± 15V电平的电压源的± 15V电平、以及例如对OV的当前共同电极电压 VcE增加和/或减去缩放的± 10V电平，来改变共同电极电压VcE的电压 电平以提供附加电平。
例如，如果共同电极电压被增加10V,则有效像素电压VEmk将减小
IOV。在VCE= + 10V (而不是当Vcol= + 15V、 OV或-15V且VCE = OV 时Vmnk为-15V、 0V或+ 15V(其中VmnfVcE-Vc。！，假设VC()1 = Vpx，即 忽略反冲电压VjcB))的情况下，当用+15V、 0V或-15V对像素充电时 (即当Vc。i Vpx = + 15V、 OV或-15V而VCE = 10V时)，有效像素电 压电平Vmnk将分别为-5V、 10V和25V。类似地，当共同电极电压下降 10V,即Vce--IOV且VCol Vpx= + 15V、 0V或画15V时，则有效像素 电压电平Vmnk将分别大约为-25V、 -IOV和5V。
如上所述，为了更加精确，应当包括反沖电压VBK,其中Vpx-Vc。i
+ VKB。因而示例性地，当V。。,+15V、 0V或-15V时，有效像素电压 电平VEink = VCE-Vpx = VCE- ( VC()I + VKB ) = Vce-V。。广Vkb )的更精确值将 大约为-25-vkb v、 -10-vkb v和5-Vkb v。其它示例性示例也可以被修改 成包括反沖电压V服以提供更精确的说明。
因而，利用3个可能列电压(例如+15V、 0V或-15V)和2个不同 的共同电才及电压(例如IOV、 OV或-10V的^壬意组合；比如±10、 +10 和0、 -IO和O)，则可以建立或获得6个不同的有效像素电压VEink。更 一般而言，可以获得N (例如N-6)个不同电压以提供N个不同的显 示效果，其中N是列电压的数量(例如3 )乘以共同电极电压的数量(例 如2)。
应当注意，仅列驱动器电压电平的数量(例如3)可以在一个时间 点期间#皮生成，因为在任一时间点共同电极电压VCE仅可以具有 一个值。因此，这种驱动或寻址方案适合于双稳态显示效果，如电泳效果。对于 这些显示效果，在不同的时间点，可以使用不同的共同电极电压，比如 正、负和/或零电压电平，因而生成整整N个不同电平。因为像素电容
器CoE上的有效像素电压电平VEmk包括更多值，例如5V、 -IOV、 -25V (当VCE = +10V且Vcol = + 15V、 0V或-15V时)以及+25V、十10V、 -5V (当VcE-國10V时)此外还有+15V、 0V、 -15V (当VcE-OV时)，所 以可以实现更好的灰度分布和准确度。
为了避免图像伪影，当所有行都未被选择时，例如当向TFT矩阵中 的TFT 310的栅极G施加的行电压Vr。w为低，例如0V,以致TFT 310 处于非导通或断开状态时，可以切换共同电极170。可选地，(1)当没 有行被选择时；或者(2)在任何行选择时间的开始时；或者(3)在行 选择时间期间，V。e和Vst被基本同时地切换，其中在该行选择时间之后 选定行得到至少全行选择时段以将像素充电到列电压电平。具体而言，
优选地Vee和Vst的切换不会导致一个或多个像素被充电到不恰当的电
压(即除列电压之外的另一电压)。如果例如通过对向选定行中的TFT 的栅极G施加的行电压Vr。w施加低电平(如图6A中附图标记616所示) 来选择一行，则选定行将具有与所有其它行不同的行为。在改变共同电 极电压Vce后，则节点P处的像素电压Vpx以及因此像素Cde上的有效
像素电压VEmk也会变化。这还可能导致图像伪影。为了避免这种图像
伪影，像素衬垫(pad)上的像素电压V^与共同电极电压VcE被同时改 变。在提供单独的存储电容器线340的图6所示的配置中，通过与共同 电极170同时地且用与共同电极170相同的电压摆动来改变存储电容器 线340上的电压，避免了图像伪影。由于存储电容器典型地较大，例如 是像素中所有其它电容器的20倍大，所以当同时切换存储电容器线340
和共同电极170这两者时，像素CDE上的电压将保持相同值。
原则上可以独立地选择共同电极和列电压VCE VCQl。然而，共同电
极电压VcE的大多数选择将导致像素上缺少零电压状态。该零电压状态
很重要，原因在于电泳显示效果在OV时不会切换。因而，为了确保和 获得作为有效像素电压Vmnk的电平之一的OV状态，列电压Vw可以被 加到正常的共同电极电压Vce或从正常的共同电极电压VCE中减去以建 立有效^象素电压Vmnk的OV状态。例如，如果列电压电平为+ 10V、 OV 和-10V,则实际上最佳使用的共同电压那么是VCE.hlgh=VCE.n。rmal+10V ^f口
VcE-low=VcE-normar 1 0V
有效像素电压VEmk (即像素电容器CDE上的电压，其中
VEmfVcE-Ve。！)现在对于+10V的VCE.h,gh为0 V 、 + 10 V或+ 20 V,而对于-10V
的VcE如为-20V、 -IOV或OV。优点在于对于有效像素电压VEmk总可获 得OV状态。缺点在于对于有效像素电压Vmnk只有5个而不是6个不同 的有岁文电平。
因而，通过利用在相对共同电压电平(例如-10V、 0、 +10V)的适 当时间施加的可变共同电^ L电压VCE (例如-10V、 0、 +10V)来寻址共
同电极170,有可能提高可用于像素的有效电压电平即VEmk的数量(例
如，当VCE = 0时VEmk = -10V、 0、 +10V;当VCE = +10时VEmk = OV、 十10V或+20V;以及当VCE = -10时VEmk = -20V、 -IOV或OV)。附加的 像素电压电平实现了显示器灰度级的更好分布和更高准确度，同时使用 简单且节省成本的列驱动器IC。例如，当共同电极170具有切换到2个 电压电平(例如± 10V)的能力时，可以利用3级列驱动器来生成5个 像素电压电平。因而，l-输出、2级共同电极驱动器570可以连同3级 列驱动器530 (例如具有320个输出) 一起使用，而不是使用5级列驱 动器和1级共同电极驱动器。控制器515可以被配置成控制各种驱动器 520、 530、 570以提供如所述的各种驱动器520、 530、 570的期望电压 电平、定时和切换。
当然，要明白，上面实施例或过程中的任一个可以与一个其他实施 例或与一个或多个其他实施例或过程进行组合以在找到和匹配具有特 定个性的用户并且提供相关可取之处方面提供更进一步的改进。
最后，上面讨论旨在仅仅说明本系统而不应当解释成将所附权利要 求书限制为任一特定实施例或实施例组。因而，虽然本系统参照其具体 示例性实施例进行了特别详细的描述，但是要明白本领域技术人员可以 设想众多修改和可选实施例而不偏离如所附权利要求书所阐述的本系 统的较宽的预期精神和范围。因而，说明书和附图应当以示例性方式来 看待而不打算限制所附权利要求书的范围。
在解释所附权利要求书时，应当理解
a)词"包括"不排除存在除了给定权利要求所列举的那些之外的 其它元件或动作；b) 在元件之前的词"一"不排除存在多个这种元件；
c) 权利要求中的任何附图标记不限制其范围；
d) 若干"装置"可以由相同或不同零件或者硬件或软件实施的结 构或功能来表示；
e) 任一所公开的元件可以包括硬件部分(例如，包括分立和集成 电子电路)、软件部分(例如，计算机程序)以及其任意组合；
f) 硬件部分可以包括^t拟和数字部分中的一个或两者；
g) 任一所公开的装置或其部分可以被组合在一起或分成更多的部 分，除非另作具体说明；以及
h) 动作或步骤的具体顺序不是必需的，除非具体指出。
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权利要求
1.一种显示装置(500)，包括行驱动器(520)，其被配置成提供行电压；行电极(320)，其被连接到所述行驱动器(520)；列驱动器(530)，其被配置成提供至少三个列电压电平；列电极(330)，其被连接到所述列驱动器(530)；共同电极驱动器(570)，其被配置成提供至少两个共同电压电平；共同电极(170)，其被连接到所述共同驱动器(570)；像素(CDE)，其被连接在所述列电极(330)和所述共同电极(170)之间；以及控制器(515)，其被配置成控制该至少三个列电压电平相对该至少两个共同电压电平的施加定时以提供所述像素(CDE)上的至少六个有效像素电压电平。
2. 根据权利要求1所述的显示装置(500),其中所述至少两个共同电压电平包括负电压电平。
3. 根据权利要求1所述的显示装置(500)，其中所述至少三个列电压电平之一加上反沖电压基本等于该至少两个共同电压电平之一。
4. 根据权利要求1所述的显示装置(500),其中所述至少三个列电压电平中的一个非零电平加上反沖电压基本等于该至少两个共同电压电平之一。
5. 根据权利要求1所述的显示装置(500),其中所述至少六个有效像素电压电平包括零伏特、正电压电平和负电压电平。
6. 根据权利要求1所述的显示器(500),其中所述控制器(515)还被配置成当(1 )行电压具有非选定电平时、或者(2)在行选择时段的开始时或者(3)在行选择时段期间切换共同电极(170)。
7. 根据权利要求1所述的显示器(500),其中所述控制器(515)还被配置成用与可连接到所述列电极(330 )的存储电容器的存储电压电平对应的电压摆动且同时地切换共同电极(170)。
8. 根据权利要求7所述的显示器(500),其中所述共同电极(170)和存储电容器被共同电极驱动器(570)和存储驱动器(580 )独立地驱动，共同电极驱动器(570)和存储驱动器(580 )由控制器(515)控制。
9. 根据权利要求7所述的显示器(500),其中所述共同电极(170)和存储电容器被共同电极驱动器(570)和存储驱动器(580 )驱动，其中共同电极驱动器(570)由控制器(515)控制并且存储驱动器(580)生成具有存储电压电平的输出信号，该存储电压电平与由共同电极驱动器(570 )生成的共同电压电平成比例地改变。
10. —种显示装置(500),包括行驱动器(520 ),其被配置成提供行电压； '行电极(320 ),其被连接到所述行驱动器(520 );列驱动器(530 )，其被配置成提供N个列电压电平；列电极(330),其被连接到所述列驱动器(530);共同电极驱动器(570),其被配置成提供M个共同电压电平；共同电极(170),其被连接到所述共同驱动器(570);像素(CDE ),其被连接在所述列电极(330 )和所述共同电极(170 )之间；以及控制器(515)，其被配置成控制所述N个列电压电平相对所述M个共同电压电平的施加定时以提供所述像素(CDE)上的NM个有效像素电压电平。
11. 根据权利要求10所述的显示装置(500)，其中所述M个共同电压电平包括负电压电平。
12. 根据权利要求IO所述的显示装置(500),其中所述N个列电压电平之一加上反沖电压基本等于所述M个共同电压电平之一。
13. 根据权利要求10所述的显示装置(500 )，其中所述N个列电压电平中的一个非零电平加上反沖电压基本等于所述M个共同电压电平之一。
14. 根据权利要求10所述的显示装置(500),其中所述NM个有效像素电压电平包括零伏特、正电压电平和负电压电平。
15. 根据权利要求IO所述的显示器(500),其中所述控制器(515)还被配置成当(1 )行电压具有非选定电平时、或者(2)在行选择时段的开始时或者(3)在行选择时段期间切换共同电极(170)。
16. 根据权利要求IO所述的显示器(500),其中所述控制器(515)还被配置成用与连接到列电极(330 )的存储电容器的存储电压电平对应的电压摆动且同时地切换共同电极(170)。
17. 根据权利要求16所述的显示器(500),其中所述共同电极(170)和存储电容器被共同电极驱动器(570)和存储驱动器(580 )独立地驱动，共同电极驱动器(570 )和存储驱动器(580)由控制器(515)控制。
18. 根据权利要求16所述的显示器(500),其中所述共同电极(170)和存储电容器被共同电极驱动器(570)和存储驱动器(580)驱动，其中共同电极驱动器(570)由控制器(515)控制并且存储驱动器(580)生成具有存储电压电平的输出信号，该存储电压电平与由共同电极驱动器(570)生成的共同电压电平成比例地改变。
19. 一种驱动显示装置的方法，所述显示装置具有行电极(320)、列电极(330 )、共同电极(170)以及连接在所述列电极(330 )和共同电极(170)之间的像素(CDE),所述方法包括以下动作向所述行电极(320 )施加行电压；向所述列电极(330 )施加列电压；向所述共同电极(170)施加共同电压；以及改变所述列电压以提供N个列电压电平；改变所述共同电压以提供M个共同电压电平；以及控制所述N个列电压电平相对所述M个共同电压电平的施加定时以提供所述像素(CDE)上的NM个有效像素电压电平。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中所述M个共同电压电平包括负电压电平。
21. 根据权利要求19所述的方法，其中所述N个列电压电平之一加上反冲电压基本等于所述M个共同电压电平之一。
22. 根据权利要求19所述的方法，其中所述NM个有效像素电压电平包括零伏特、正电压电平和负电压电平。
23. 根据权利要求19所述的方法，还包括当(1 )行电压具有非选定电平时、或者(2)在行选择时段的开始时或者(3)在行选择时段期间切换共同电极(170)的动作。
24. 根据权利要求19所述的方法，还包括用与可连接到列电极(330 )的存储电容器的存储电压电平对应的电压摆动同时地切换共同电极(170)的动作。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中与共同电压电平成比例的电压被提供作为存储电压。
26.根据权利要求24所述的方法，其中存储电压和共同电压由受共同控制的互相独立的驱动器来提供。
全文摘要
一种显示装置(100)包括被配置成提供行电压的行驱动器(520)；以及被连接到所述行驱动器(520)的行电极(320)。列驱动器(530)被配置成提供N个列电压电平到列电极(330)。而且，共同电极驱动器(570)被配置成提供M个共同电压电平到共同电极(170)。像素(C_DE)连接在所述列电极(330)和共同电极(170)之间；以及控制器(515)被配置成控制N个列电压电平相对M个共同电压电平的施加定时以提供像素(C_DE)上的NM个有效像素电压电平。
文档编号G09G3/34GK101681595SQ200780049255
公开日2010年3月24日 申请日期2007年11月2日 优先权日2006年11月3日
发明者B·彼得斯, H·E·A·休特马, W·马克沃尔特 申请人:聚合物视象有限公司