Электрооптические дисплеи - RU2783032C1

Чертежи

Описание

Ссылка на родственную заявку

[0001] Данная заявка относится к предварительной заявке на патент США №62/786,437, поданной 30 декабря 2018 года.

[0002] Содержание указанной заявки полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[0003] Настоящее изобретение относится к устройствам электрооптических дисплеев, в частности, к способу возбуждения электрооптических дисплеев.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[0004] В течение ряда лет электрофоретические дисплеи на основе частиц являются предметом серьезных исследований и разработок. В таких дисплеях множество заряженных частиц (иногда называемых частицами пигментного красителя) проходят через флюид под действием электрического поля. Электрическое поле обычно создается проводящей пленкой или транзистором, таким как транзистор с управляемым полем. Электрофоретические дисплеи характеризуются высокой яркостью и контрастностью, широкими углами обзора, бистабильностью состояния и низким энергопотреблением в сравнении с жидкокристаллическими дисплеями (ЖК-дисплеями). Однако такие электрофоретические дисплеи обладают более низкой скоростью переключения, чем ЖК-дисплеи; и электрофоретические дисплеи обычно слишком медленно воспроизводят видео в масштабе реального времени. Кроме того, электрофоретические дисплеи могут «тормозить» при низких температурах, поскольку вязкость флюида ограничивает перемещение электрофоретических частиц. Несмотря на эти недостатки, электрофоретические дисплеи находят свое применение в продуктах повседневного пользования, таких как электронные книги, мобильные телефоны и чехлы мобильных телефонов, смарт-карты, вывески, часы, ценники и карты флеш-памяти.

[0005] Многие серийно выпускаемые электрофоретические среды по существу отображают только два цвета с плавным переходом между двумя крайними состояниями черного и белого, которое называется «шкалой серого». Такие электрофоретические среды используют или электрофоретические частицы одного типа, характеризующиеся первым цветом, которые находятся в окрашенном флюиде второго, отличного от первого, цвета (в этом случае первый цвет отображается, когда частицы примыкают к отображающей поверхности, а второй цвет отображается, когда частицы располагаются на определенном расстоянии от отображающей поверхности), или электрофоретические частицы первого и второго типа, характеризующиеся первым и вторым цветами, отличными друг от друга, которые находятся в неокрашенном флюиде. В последнем случае первый цвет отображается, когда частицы первого типа примыкают к отображающей поверхности дисплея, а второй цвет отображается, когда частицы второго типа примыкают к отображающей поверхности дисплея. Обычно двумя цветами служат черный и белый.

[0006] Простые на первый взгляд электрофоретические среды и устройства демонстрируют сложные формы поведения. Например, было установлено, что простые импульсы «включения/выключения» напряжения недостаточны для получения текста высокого качества в электронных книгах. Наоборот, для возбуждения перехода частиц из одного состояния в другое и предотвращения сохранения памяти о предыдущем тексте в новом отображаемом тексте, т.е. «двоения», необходимы сложные колебательные сигналы. Более того, после возбуждения в течение некоторого времени в электрофоретических средах могут накапливаться заряды, которые иногда называются остаточным напряжением. Остаточное напряжение может со временем вывести дисплей из строя и привести к оптической деградации электрофоретической среды. Поэтому существует потребность в снижении остаточного напряжения в электрофоретических дисплеях.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0007] Настоящим изобретением предложен способ возбуждения электрооптического дисплея, причем этот дисплей содержит, по меньшей мере, один пиксель дисплея, связанный с накопительным конденсатором, а указанный способ предусматривает: подачу последовательности колебательных сигналов, по меньшей мере, на один пиксель дисплея и подключение накопительного конденсатора к первому напряжению смещения; и поддержание уровня напряжения последнего кадра на пикселе дисплея после завершения подачи колебательного сигнала.

Краткое описание фигур

[0008] На фиг. 1 проиллюстрирован электрофоретический дисплей согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;

[0009] На фиг. 2 представлена эквивалентная схема электрофоретического дисплея, показанного на фиг. 1, согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;

[0010] На фиг. 3 представлена схема активной матрицы согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;

[0011] На фиг. 4 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее пиксель дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;

[0012] На фиг. 5 проиллюстрирован один из способов возбуждения электрофоретического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;

[0013] На фиг. 6 представлен один из примеров схемы возбуждения электрофоретического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;

[0014] На фиг. 7 представлена схема, иллюстрирующая изменение состояния белого на дисплее согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;

[0015] На фиг. 8 проиллюстрирован другой способ возбуждения электрофоретического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе;

[0016] На фиг. 9 показана другая схема возбуждения электрофоретического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе; и

[0017] На фиг. 10 представлена другая схема, иллюстрирующая изменение состояния белого на дисплее согласно предмету заявленного изобретения, описанному в настоящем документе.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0018] Как было указано выше, согласно предмету заявленного изобретения, раскрытому в настоящем документе, предложены способы и средства для уменьшения накопления заряда в среде электрофоретического дисплея и улучшения рабочих характеристик электрооптического дисплея.

[0019] Термин «электрооптический» применительно к материалу или дисплею используется в настоящем документе в значении, общепринятом в сфере формирования изображений, для обозначения материала, который характеризуется первым и вторым состояниями отображения, отличающимися друг от друга, по меньшей мере, одним оптическим свойством, причем этот материал переходит из первого состояния отображения во второе состояние отображения при приложении к нему электрического поля. Хотя оптическое свойство обычно представляет собой цвет, различимый человеческим глазом, может быть предусмотрено и другое оптическое свойство, такое как оптическая передача, коэффициент отражения, высвечивание или - в случае использования дисплеев, предназначенных для машинного чтения псевдоцвет в смысле изменения коэффициента отражения электромагнитных волн за пределами видимой области спектра.

[0020] Термин «состояние серого» в контексте настоящего документа используется в значении, общепринятом в сфере формирования изображений, для обозначения состояния, промежуточного между двумя крайними оптическими состояниями пикселя, и не обязательно предполагает черно-белый переход между этими двумя крайними состояниями. Например, несколько патентов и опубликованных заявок корпорации Е Ink относятся к указанным выше электрофоретическим дисплеям, в которых крайними состояниями являются белый и темно-синий цвета, вследствие чего промежуточным «состоянием серого» фактически будет светло-голубой цвет.Безусловно, как уже было сказано выше, изменение оптического состояния может быть вообще не связано с изменением цвета. Термины «черный» и «белый» могут быть использованы ниже для обозначения двух крайних оптических состояний дисплея, и должны пониматься, как обычно включающие в себя крайние оптические состояния, которые не являются строго черным и былым цветами, а могут представлять собой, например, белый и темно-синий цвета, указанные выше. Термин «монохромный» может быть использован ниже для обозначения схемы возбуждения, которая переводит пиксели лишь в их два крайних оптических состояния, минуя состояния серого.

[0021] Термины «бистабильный» и «бистабильно» используются в настоящем документе в значении, общепринятом в данной области техники, для обозначения дисплеев, содержащих отображающие элементы, которые характеризуются первым и вторым состояниями отображения, отличающимися друг от друга, по меньшей мере, одним оптическим свойством; при этом после возбуждения любого заданного элемента с помощью адресного импульса конечной длительности для придания ему первого или второго состояния отображения обеспечивается, что по окончании подачи адресного импульса это состояние сохраняется в течение определенного отрезка времени, который, по меньшей мере, в несколько раз, например, по меньшей мере, в четыре раза превышает минимальную длительность адресного импульса, необходимую для изменения состояния отображающего элемента. В заявке на патент США № 2002/0180687 (см. также соответствующую публикацию международной заявки № WO 02/079869) показано, что некоторые электрофоретические дисплеи на основе частиц, в которых предусмотрена шкала серого, проявляют стабильность не только в крайних состояниях черного и белого, но также и в промежуточных состояниях серого, причем то же самое относится к электрооптическим дисплеям некоторых других типов. Дисплеи этого типа правильно называть «мультистабильными», а не бистабильными, хотя для удобства описания термин «бистабильный» может использоваться в настоящем документе как в отношении бистабильных дисплеев, так и в отношении мультистабильных дисплеев.

[0022] Термин «импульс» используется в настоящем документе в своем общепринятом значении интеграла напряжения по времени. Однако некоторые бистабильные электрооптические среды выполняют функцию преобразователей заряда, и в такой среде могут быть использованы импульсы с альтернативным определением, а именно в значении интеграла тока по времени (равного общему подаваемому заряду). Соответствующее определение импульса должно использоваться в зависимости от того, выполняет ли среда функцию вольт-секундного преобразователя или преобразователя заряда.

[0023] В последнее время было опубликовано множество патентов и заявок, переуступленных Массачусетскому технологическому институту (MIT) и компании Е Ink Corporation или полученных на их имя, в которых описаны инкапсулированные электрофоретические среды. Такие инкапсулированные среды включают в себя множество капсул небольшого размера, каждая из которых сама включает в себя внутреннюю фазу, содержащую электрофоретически подвижные частицы, пребывающие во взвешенном состоянии в жидкой взвешенной среде, причем эту внутреннюю фазу охватывают стенки капсул. Сами капсулы обычно удерживаются в полимерном вяжущем, образуя сцепляющий слой, который располагается между двумя электродами. Технологии, описанные в этих патентах и заявках, включают в себя:

[0024] (а) Электрофоретические частицы, флюиды и добавки к флюидам; см., например, патенты США №№7,002,728 и 7,679,814;

[0025] (b) Капсулы, связующие вещества и процессы инкапсуляции; см., например, патенты США №№ 6,922,276 и 7,411,719;

[0026] (с) Структуры микроячеек, материалы стенок и способы формирования микроячеек; см., например, патенты США №№ 7,072,095 и 9,279,906;

[0027] (d) Способы заполнения и герметизации микроячеек; см., например, патенты США №№ 7,144,942 и 7,715,088;

[0028] (е) Пленки и субблоки, содержащие электрооптические материалы; см., например, патенты США №№ 6,982,178 и 7,839,564;

[0029] (f) Задние панели, клеевые слои и прочие вспомогательные слои и способы, используемые в дисплеях; см., например, патенты США №№ D485,294; 6,124,851; 6,130,773; 6,177,921; 6,232,950; 6,252,564; 6,312,304; 6,312,971; 6,376,828; 6,392,786; 6,413,790; 6,422,687; 6,445,374; 6,480,182; 6,498,114; 6,506,438; 6,518,949; 6,521,489; 6,535,197; 6,545,291; 6,639,578; 6,657,772; 6,664,944; 6,680,725; 6,683,333; 6,724,519; 6,750,473; 6,816,147; 6,819,471; 6,825,068; 6,831,769; 6,842,167; 6,842,279; 6,842,657; 6,865,010; 6,873,452; 6,909,532; 6,967,640; 6,980,196; 7,012,735; 7,030,412; 7,075,703; 7,106,296; 7,110,163; 7,116,318; 7,148,128; 7,167,155; 7,173,752; 7,176,880; 7,190,008; 7,206,119; 7,223,672; 7,230,751; 7,256,766; 7,259,744; 7,280,094; 7,301,693; 7,304,780; 7,327,511; 7,347,957; 7,349,148; 7,352,353; 7,365,394; 7,365,733; 7,382,363; 7,388,572; 7,401,758; 7,442,587; 7,492,497; 7,535,624; 7,551,346; 7,554,712; 7,583,427; 7,598,173; 7,605,799; 7,636,191; 7,649,674; 7,667,886; 7,672,040; 7,688,497; 7,733,335; 7,785,988; 7,830,592; 7,843,626; 7,859,637; 7,880,958; 7,893,435; 7,898,717; 7,905,977; 7,957,053; 7,986,450; 8,009,344; 8,027,081; 8,049,947; 8,072,675; 8,077,141; 8,089,453; 8,120,836; 8,159,636; 8,208,193; 8,237,892; 8,238,021; 8,362,488; 8,373,211; 8,389,381; 8,395,836; 8,437,069; 8,441,414; 8,456,589; 8,498,042; 8,514,168; 8,547,628; 8,576,162; 8,610,988; 8,714,780; 8,728,266; 8,743,077; 8,754,859; 8,797,258; 8,797,633; 8,797,636; 8,830,560; 8,891,155; 8,969,886; 9,147,364; 9,025,234; 9,025,238; 9,030,374; 9,140,952; 9,152,003; 9,152,004; 9,201,279; 9,223,164; 9,285,648; и 9,310,661; и публикации заявок на патент США №№ 2002/0060321; 2004/0008179; 2004/0085619; 2004/0105036; 2004/0112525; 2005/0122306; 2005/0122563; 2006/0215106; 2006/0255322; 2007/0052757; 2007/0097489; 2007/0109219; 2008/0061300; 2008/0149271; 2009/0122389; 2009/0315044; 2010/0177396; 2011/0140744; 2011/0187683; 2011/0187689; 2011/0292319; 2013/0250397; 2013/0278900; 2014/0078024; 2014/0139501; 2014/0192000; 2014/0210701; 2014/0300837; 2014/0368753; 2014/0376164; 2015/0171112; 2015/0205178; 2015/0226986; 2015/0227018; 2015/0228666; 2015/0261057; 2015/0356927; 2015/0378235; 2016/077375; 2016/0103380; и 2016/0187759; публикацию международной заявки № WO 00/38000; и европейские патенты №№ 1,099,207 В1 и 1,145,072 В1;

[0030] (g) Изменение цвета и цветокоррекция; см., например, патенты США №№ 7,075,502 и 7,839,564;

[0031] (h) Способы возбуждения дисплеев; см., например, патенты США №№ 7,012,600 и 7,453,445;

[0032] (i) Сферы применения дисплеев; см., например, патенты США №№ 7,312,784 и 8,009,348;

[0033] (j) Не электрофоретические дисплеи, описанные в патенте США № 6,241,921, в заявке на патент США № 2015/0277160 и в публикациях заявок на патент США №№ 2015/0005720 и 2016/0012710.

[0034] Содержание всех указанных патентов и заявок полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

[0035] Во многих указанных патентах и заявках признано, что стенки, окружающие дискретные микрокапсулы в инкапсулированной электрофоретической среде, могут быть заменены сплошной фазой, в результате чего образуется так называемый электрофоретический дисплей с диспергированным полимером, в котором электрофоретическая среда содержит множество дискретных капель электрофоретического флюида и сплошную фазу полимерного материала, и что дискретные капли электрофоретического флюида в таком электрофоретическом дисплее с диспергированным полимером могут рассматриваться как капсулы или микрокапсулы, даже если ни одна мембрана дискретной капсулы не связана с каждой отдельной каплей; см., например, указанный выше документ № 2002/0131147. Соответственно, в целях настоящего изобретения такие электрофоретические среды с диспергированным полимером рассматриваются как подвиды инкапсулированных электрофоретических сред.

[0036] Инкапсулированный электрофоретический дисплей обычно не страдает таким недостатком, как выход из строя по причине образования сгустков и расслоения, который присущ обычным электрофоретическим устройствам, а обеспечивает дополнительные преимущества, такие как возможность печати и покрытия дисплея на гибких и жестких подложках самых разных типов (использование слова «печать» предполагает включение всех видов печати и покрытия, в том числе, помимо прочего: покрытие с предварительным дозированием, такое как точечное покрытие с использованием матрицы, покрытие с использованием щелевой головки или методом экструзии, покрытие обливом или каскадное покрытие и покрытие поливом; покрытие валиком, такое как покрытие с помощью ножевого валика и покрытие с помощью реверсивного валика; покрытие с помощью гравированного цилиндра; покрытие погружением; покрытие распылением; менисковое покрытие; покрытие методом центрифугирования; покрытие щеткой; покрытие воздушным шабером; способы шелкотрафаретной печати; электростатические способы печати; способы термопечати; способы краскоструйной печати; и прочие аналогичные методы). Таким образом, в итоге может быть получен гибкий дисплей. Кроме того, поскольку среда отображения может быть получена методом печати (с использованием самых разных способов), производство самого дисплея может быть малозатратным.

[0037] Родственным типом электрофоретического дисплея является так называемый «микроячеистый электрофоретический дисплей». В микроячеистом электрофоретическом дисплее заряженные частицы и взвешенный флюид не инкапсулированы в микрокапсулы, а вместо этого удерживаются во множестве полостей, сформированных в несущей среде, которая обычно представляет собой полимерную пленку. См., например, публикацию международной заявки № WO 02/01281 и опубликованную заявку на патент США № 2002/0075556, права на которые принадлежат компании Sipix Imaging, Inc.

[0038] Электрооптические дисплеи указанных выше типов являются бистабильными и обычно работают на отражение, хотя, как описано в некоторых из указанных выше патентов и заявок, такие дисплеи могут быть выполнены с возможностью функционирования в «шторочном режиме», в котором электрооптическая среда используется для модуляции передачи светового излучения с тем, чтобы дисплей мог функционировать в режиме пропускания. Разумеется, электрооптической средой также являются жидкие кристаллы, включающие в себя жидкие кристаллы с диспергированным полимером, но обычно они не являются бистабильными и функционируют в режиме пропускания. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, описанные ниже, ограничены использованием в отражательных дисплеях, хотя другие варианты могут быть использованы как в отражательных, так и в пропускающих дисплеях, включая жидкокристаллические дисплеи стандартного типа.

[0039] Вне зависимости от того, является ли дисплей отражательным или пропускающим, и вне зависимости от того, является ли используемая электрооптическая среда бистабильной или нет, для получения дисплея с высокой разрешающей способностью отдельные пиксели дисплея должны быть адресуемыми и защищенными от помех соседних пикселей. Один из способов достижения указанной цели заключается в том, чтобы обеспечить массив нелинейных элементов, таких как транзисторы или диоды, в котором, по меньшей мере, один нелинейный элемент соотносится с каждым пикселем, с целью получения дисплея с «активной матрицей». Через соответствующий нелинейный элемент адресный или пиксельный электрод, который обращается к одному пикселю, соединен с соответствующим источником напряжения. Обычно, когда в качестве нелинейного элемента используется транзистор, пиксельный электрод соединен со стоком транзистора, и эта схема будет принята в последующем описании, хотя такой выбор носит по существу произвольный характер, и пиксельный электрод может быть соединен с истоком транзистора. В массивах с высокой разрешающей способностью пиксели обычно располагаются в виде двухмерного массива строк и столбцов так, что каждый отдельный пиксель будет однозначно определен в точке пересечения одной конкретной строки и одного конкретного столбца. Истоки всех транзисторов в каждом столбце соединены с одним столбцовым электродом, тогда как затворы всех транзисторов в каждой строке соединены с одним строчным электродом. Повторим еще раз, что схема с привязкой истоков к строкам, а затворов - к столбцам является стандартной, но при необходимости она может быть изменена на обратную. Строчные электроды соединены со строчным драйвером, который по существу обеспечивает выбор только одной строки в каждый данный момент времени; т.е. при подаче напряжения на выбранный строчный электрод гарантируется, что все транзисторы в выбранной строке будут токопроводящими, тогда как при подаче напряжения на все остальные строки гарантируется, что все транзисторы в этих невыбранных строках останутся непроводящими. Столбцовые электроды соединены со столбцовыми драйверами, которые подают на различные столбцовые электроды напряжения, выбранные для возбуждения пикселей в выбранной строке с целью получения требуемого оптического состояния (указанные напряжения соотносятся с общим передним электродом, который обычно предусмотрен на противоположной стороне электрооптической среды относительно массива нелинейных элементов и проходит поперек всего дисплея). По истечении предварительно заданного времени, известного как «время адресации строки», выбор выбранной строки отменяется, выбирается следующая строка, и напряжения на столбцовых драйверах изменяются, вследствие чего на дисплее отображается следующая строка. Этот процесс повторяется, обеспечивая построчное заполнение всего дисплея.

[0040] Процессы изготовления дисплеев с активной матрицей надежно отработаны. Например, тонкопленочные транзисторы могут производиться с использованием различных методов напыления и фотолитографии. Транзистор включает в себя электрод затвора, изолирующий слой диэлектрика, полупроводящий слой и электроды истока и стока. Подача напряжения на электрод затвора создает электрическое поле в слое диэлектрика, что значительно повышает проводимость полупроводящего слоя между истоком и стоком. Это изменение обеспечивает электрическую проводимость между электродами истока и стока. Обычно электрод затвора, электрод истока и электрод стока являются структурированными электродами. В общем, полупроводящий слой также структурирован для минимизации паразитной проводимости (т.е. перекрестных помех) между соседними элементами схемы.

[0041] В жидкокристаллических дисплеях в качестве устройств переключения пикселей дисплея обычно используются тонкопленочные транзисторы (TFT) на основе аморфного кремния («a-Si»). Такие TFT-транзисторы обычно характеризуются конфигурацией с нижним затвором. Тонкопленочный конденсатор обычно удерживает заряд, передаваемый переключательным TFT-транзистором, в пределах одного пикселя. Электрофоретические дисплеи могут использовать аналогичные TFT-транзисторы с конденсаторами, хотя функции этих конденсаторов несколько отличаются от функций конденсаторов, используемых в жидкокристаллических дисплеях; см. одновременно рассматриваемую заявку № 09/565,413 и публикации №№ 2002/0106847 и 2002/0060321, указанные выше. При изготовлении тонкопленочных транзисторов могут быть обеспечены их высокие эксплуатационные характеристики. Однако такие процессы изготовления могут обуславливать высокую себестоимость указанных транзисторов.

[0042] В адресных массивах TFT пиксельные электроды заряжаются через TFT-транзисторы в течение времени адресации строки. В течение времени адресации строки TFT-транзистор переключается в проводящее состояние при изменении напряжения его затвора. Например, для TFT-транзистор а типа n напряжение его затвора переключается в состояние «Высокое» для переключения TFT-транзистора в проводящее состояние.

[0043] Более того, может проявиться нежелательный эффект в виде смещений напряжения, обусловленный перекрестными помехами, возникающими между шиной передачи данных, подающей возбуждающий колебательный сигнал на пиксель дисплея, и пиксельным электродом. Аналогично смещению напряжения, описанному выше, перекрестные помехи между шиной передачи данных и пиксельным электродом могут быть вызваны емкостным соединением между ними, даже если пиксель дисплея не адресуется (например, соответствующий пиксель TFT в режиме обеднения). Такие перекрестные помехи могут вызвать смещение напряжения, что нежелательно из-за того, что это может привести к возникновению оптических артефактов, таких полосы на изображении.

[0044] В некоторых случаях электрофоретический дисплей или EPD может включать в себя две подложки (например, пластмассовые или стеклянные), причем между двумя этими подложками располагается слоистая пластина передней плоскости или FPL. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нижняя часть верхней подложки может быть покрыта прозрачным токопроводящим материалом, выполняющим функции проводящего электрода (т.е. плоскости V_com). Верхняя часть нижней подложки может включать в себя массив электродных элементов (например, проводящих электродов для каждого пикселя дисплея). С каждым из этих пиксельных электродов может быть связан полупроводниковый переключатель, такой как тонкопленочный транзистор или TFT. Подача напряжения смещения на пиксельный электрод и плоскость V_com может привести к электрооптическому преобразованию FPL. Это оптическое преобразование может быть использовано в качестве основы для отображения текстовой или графической информации на EPD. Для отображения требуемого изображения на каждый пиксельный электрод должно быть подано соответствующее напряжение.

[0045] На фиг. 1 схематически показана модель пикселя 100 электрооптического дисплея согласно предмету заявленного изобретения, представленному в настоящем документе. Пиксель 100 может включать в себя пленку 110 для формирования изображения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленка 110 для формирования изображения может представлять собой слой электрофоретического материала, и может быть бистабильной по своей природе. Этот электрофоретический материал может включать в себя множество электрически заряженных окрашенных частиц пигментного красителя (например, черного, белого, желтого или красного цвета), располагающихся во флюиде и способных перемещаться в этом флюиде под действием электрического поля. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленка 110 для формирования изображения может представлять собой электрофоретическую пленку на основе микроячеек с заряженными частицами пигментного красителя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленкой 110 для формирования изображения может служить, помимо прочего, инкапсулированная электрофоретическая пленка для формирования изображения, которая может включать в себя, например, заряженные частицы пигментного красителя. Следует понимать, что способ возбуждения, представленный ниже, может быть свободно принят для электрофоретического материала обоих типов (например, инкапсулированного или в виде пленки с микроячейками).

[0046] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пленка ПО для формирования изображения может располагаться между передним электродом 102 и задним или пиксельным электродом 104. Передний электрод 102 может быть сформирован между пленкой для формирования изображения и лицевой поверхностью дисплея. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения передний электрод 102 может быть прозрачным и светопропускающим. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения передний электрод 102 может быть выполнен из любого подходящего прозрачного материала, включая, помимо прочего, оксид индия-олова (ITO). Задний электрод 104 может быть сформирован на стороне пленки 110 для формирования изображения, противоположной переднему электроду 102. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения между передним электродом 102 и задним электродом 104 может быть образована паразитная емкость (не показана).

[0047] Пикселем 100 может служить любой из множества пикселей. Множество пикселей может располагаться в виде двухмерного массива, состоящего из образующих матрицу строк и столбцов так, что каждый отдельный пиксель будет однозначно определен в точке пересечения одной конкретной строки и одного конкретного столбца. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения матрица пикселей может представлять собой «активную матрицу», в которой каждый пиксель соотносится, по меньшей мере, с одним нелинейным элементом 120 схемы. Нелинейный элемент 120 схемы может быть включен между задним электродом 104 и адресным электродом 108. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нелинейным элементом 120 может служить диод и/или транзистор, включая, помимо прочего, полевой МОП-транзистор (полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник) или тонкопленочный транзистор (TFT). Сток (или исток) полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора может быть соединен с задним или пиксельным электродом 104; исток (или сток) полевого МОП-транзистора или TFT-транзистор а может быть соединен с адресным электродом 108; а затвор полевого МОП-транзистора или TFT-транзистор а может быть соединен с электродом 106 драйвера, выполненным с возможностью управления активацией и деактивацией полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора (для упрощения вывод полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора, соединенный с задним электродом 104, будет называться стоком полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора; а вывод полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора, соединенный с адресным электродом 108, будет называться истоком полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора; однако специалисту в данной области техники станет очевидным, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения термины «сток» и «исток» полевого МОП-транзистора или TFT-транзистора могут использоваться взаимозаменяемо).

[0048] В некоторых вариантах осуществления активной матрицы адресные электроды 108 всех пикселей в каждом столбце могут быть соединены с одним общим электродом, а электроды 106 драйверов всех пикселей в каждой строке могут быть соединены с одним и тем же строчным электродом. Строчные электроды могут быть соединены со строчным драйвером, который может выбрать одну или несколько строк пикселей путем подачи на выбранные строчные электроды напряжения, достаточного для активации нелинейных элементов 120 всех пикселей 100 в выбранной строке/строках. Столбцовые электроды могут быть соединены со столбцовыми драйверами, которые могут подавать на адресный электрод 106 выбранного (активированного) пикселя напряжение, рассчитанное на приведение пикселя в требуемое оптическое состояние. Напряжение, подаваемое на адресный электрод 108, может представлять собой напряжение, являющееся относительным по отношению к напряжению, подаваемому на передний электрод 102 пикселя (например, равное примерно нулю вольт). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения передние электроды 102 всех пикселей в активной матрице могут быть соединены с общим электродом.

[0049] В процессе работы пиксели 100 активной матрицы могут заполняться построчно. Например, строка пикселей может быть выбрана строчным драйвером, а напряжения, соответствующие требуемым оптическим состояниям для строки пикселей, могут подаваться на пиксели столбцовыми драйверами. По истечении предварительно заданного времени, известного как «время адресации строки», выбор выбранной строки может быть отменен, может быть выбрана следующая строка, и напряжения на столбцовых драйверах могут быть изменены, вследствие чего на дисплее отобразится следующая строка.

[0050] На фиг. 2 показана модель схемы электрооптического слоя 110 формирования изображения, расположенного между передним электродом 102 и задним электродом 104, согласно предмету изобретения, представленному в настоящем документе. Резистор 202 и конденсатор 204 могут отображать сопротивление и электрическую емкость электрооптического слоя 110 формирования изображения, переднего электрода 102 и заднего электрода 104, включая любые клеевые слои. Резистор 212 и конденсатор 214 могут отображать сопротивление и электрическую емкость многослойного клеевого слоя. Конденсатор 216 может отображать электрическую емкость, которая может быть образована между передним электродом 102 и задним электродом 104, например, в пограничных контактных областях между слоями, таких как граница раздела между слоем формирования изображения и многослойным клеевым слоем и/или между многослойным клеевым слоем и задним электродом. Напряжение Vi на пленке 110 для формирования изображения пикселя может включать в себя остаточное напряжение на пикселе.

[0051] На фиг. 3 приведен пример реализации активной матрицы для возбуждения электрофоретического дисплея. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждый пиксель дисплея электрофоретического дисплея может управляться тонкопленочным транзистором (TFT). Этот TFT-транзистор может отпираться и запираться для приема возбуждающих напряжений с целью модулирования оптических состояний соответствующего пикселя дисплея. Для эффективного управления возбуждением соответствующего пикселя дисплея каждый TFT-транзистор 102, показанный на фиг. 3, может быть снабжен сигналом затворной шины, сигналом шины передачи данных, сигналом линии V_com и накопительным конденсатором. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, как это показано на фиг. 1, затвор каждого TFT-транзистора может быть электрически соединен с шиной сканирования, исток или сток транзистора может быть соединен с шиной передачи данных, а два вывода накопительного конденсатора могут быть соединены с линией V_com и пиксельным электродом, соответственно. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения V_com на верхней части верхней подложки и линия V_com на верхней части нижней подложки могут быть подключены к одному и тому же источнику постоянного тока.

[0052] На фиг. 4 показан вид сверху пикселя 400 дисплея согласно предмету заявленного изобретения, раскрытому в настоящем документе. Пиксель 400 дисплея включает в себя пиксельный электрод 404, выполненный с возможностью возбуждения пикселя дисплея. В работе пиксель 400 дисплея возбуждается серией импульсов напряжения, подаваемых на пиксельный электрод 404. Серия импульсов напряжения может подаваться на пиксельный электрод 404 через транзистор 408. Транзистор 408 может выполнять функции ключа, отпирающего и запирающего тракт прохождения сигнала, ведущий к пиксельному электроду 404. Например, затвор 402 транзистора 408 может быть подключен к шине затвора 402, выбирающей сигнал. В работе этот затвор 402 может быть использован для избирательного опирания и запирания транзистора 408 путем подачи или неподачи напряжения на затвор 416 транзистора 408. Более того, серия импульсов напряжения может подаваться через шину 406 передачи данных. Эта шина 406 передачи данных также электрически соединена с транзистором 408, как это показано на фиг.4. В работе сигнал (например, электрический импульс) может быть передан через шину затвора 402 для активации или отпирания транзистора 408, и после отпирания транзистора 408 электрический сигнал, поданный через шину 406 передачи данных, может быть подан на пиксельный электрод 404 через транзистор 408. На фиг.4 также показана линия 410 V_com. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения эта линия 410 V_com может быть электрически соединена с верхним электродом (в данном случае он не показан на фиг. 4) дисплея для поддержания постоянного уровня напряжения на верхнем электроде (например, V_com). Обычно эта линия 410 V_com располагается на уровне устройств под пиксельным электродом 404. К этой линии 410 V_com также подключен электрод 414 накопительного конденсатора, причем электрод 414 может располагаться на том же уровне устройств, что и линия 410 V_com. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения этот накопительный конденсатор может представлять собой накопительный конденсатор 602 Cst, показанный на фиг.6, или 902 Cst, показанный на фиг.9.

[0053] На фиг. 5 проиллюстрирован один из способов возбуждения EPD. В этой конфигурации накопительный конденсатор или Cst и слой электрофоретического материала, который представлен своим сопротивлением Repd, сведены в постоянное напряжение V_com, как это показано на фиг. 6. В работе колебательный сигнал, который возбуждает пиксель EPD-дисплея, может завершаться частью возбуждения 0V для сброса всех остаточных напряжений в накопительном конденсаторе (т.е. Cst).

[0054] Однако в некоторых случаях модули EPD могут испытывать негативное воздействие бросков обратного напряжения, что может привести к нежелательным колебаниям или изменениям оптического качества EPD. На фиг. 7 представлен график, иллюстрирующий смещение состояния белого EPD-дисплея вследствие воздействия бросков обратного напряжения, причем воздействие бросков обратного напряжения может представлять собой воздействие, оказываемое на внутреннюю фазу дисплея из-за электрического поля, равного или противоположного первоначально приложенному полю, если после полной поляризации оба электрода были заземлены или приведены к общему потенциалу, что может привести к стиранию любого изображения в среде.

[0055] Как показано на фиг. 7, конец возбуждающего колебательного сигнала (WF) или последовательности колебательных сигналов находится примерно на отметке 27,7 временной шкалы, где величина L* белого состояния мгновенно затухает примерно на уровне 8L*. То, что изображено на фиг. 7, точно соответствует времени, показанному на фиг. 5, где колебательный сигнал изменен на возбуждение нулевого напряжения (0V).

[0056] В альтернативном варианте, как это показано на фиг. 8 и 9, накопительный конденсатор (т.е. 902 Cst) и слой среды (т.е. 904 Repd) EPD-дисплея могут электрически смещаться по отдельности. Например, накопительный конденсатор 902 Cst может смещаться линией V_com (например, линией 906 V_com TFT), аналогичной линии 410 V_com, показанной на фиг.4. При этом среда дисплея (904 Repd) может смещаться отдельно и регулироваться плоскостью V_com, указанной выше (например, 908 V_com FPL). Более того, в конце последовательности возбуждающих колебательных сигналов вместо периода возбуждения нулевого напряжение может быть предусмотрено отключение истока и затвора соответствующего TFT-транзистора. Иначе говоря, напряжение пикселя дисплея может поддерживаться на уровне напряжения последнего кадра колебательного сигнала или по существу в плавающем состоянии (т.е. в состоянии, в котором пиксель по существу изолирован, или как будто он не подключен к какому-либо проводящему тракту). При этом накопительный конденсатор может постепенно разряжаться. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения напряжение 908 V_com FPL может быть рассчитано на перевод в плавающее состояние в следующем кадре. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, чтобы убедиться в том, что между пикселем и регулятором V_com существуют небольшие разрывы по времени, напряжение 908 V_com FPL может быть установлено как плавающее за один кадр до окончания колебательного сигнала на пикселе. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения напряжение 906 V_com TFT регулируется иначе, и может быть установлено или на ноль вольт, или на напряжение постоянного тока с целью обеспечения надлежащей зарядки накопительного конденсатора. В некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения напряжение 906 V_com TFT может быть задано как плавающее, а напряжение 908 V_com FPL может быть задано или как плавающее, или при нулевом напряжении смещения.

[0057] В альтернативном варианте напряжения 906 V_com TFT и 908 V_com FPL могут быть электрически связанными и запрограммированными таким образом, чтобы они были плавающими, как в варианте осуществления, показанном на фиг.5.

[0058] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения электрооптический дисплей согласно описанию, представленному в настоящем документе, может возбуждаться сначала путем подачи последовательности колебательных сигналов на пиксели дисплея, связывающие накопительные конденсаторы, которые соотносятся с пикселями дисплея, с первым напряжением смещения, таким как напряжение V_com TFT; и по завершении возбуждающей последовательности - поддержания уровня напряжения последнего кадра на пикселях дисплея. Более того, в конце возбуждающей последовательности накопительные конденсаторы могут удерживаться в плавающем состоянии, и среда отображения дисплея может удерживаться в плавающем состоянии или при нулевом напряжении смещения.

[0059] Способ возбуждения, проиллюстрированный на фиг. 8, может быть применен к некоторым или всем колебательным сигналам в справочной таблице (LUT). Например, если в LUT предусмотрены состояния черного, белого, красного и желтого, т.е. четыре колебательных сигнала, то разработчик может выбрать, какой колебательный сигнал/сигналы могут выполнить последовательность, показанную на фиг. 8. При этом они могут завершаться в последнем кадре LUT, а иные колебательные сигналы, которые не выполняются эту последовательность, должны будут завершаться, по меньшей мере, на один кадр раньше для переключения на нулевое напряжение. Эта возбуждающая последовательность может устранить или, по меньшей мере, уменьшить воздействие бросков обратного напряжения, а оптический след новой последовательности показан на фиг. 10.

Реферат

Изобретение относится к устройствам электрооптических дисплеев. Дисплей содержит среду электрофоретического дисплея, электрически связанную между по меньшей мере одним пиксельным электродом дисплея и первым общим электродом, при этом по меньшей мере один пиксельный электрод связан с первым выводом накопительного конденсатора, а второй общий электрод связан со вторым выводом накопительного конденсатора. Способ возбуждения электрооптического дисплея предусматривает: подачу последовательности колебательных сигналов на по меньшей мере один пиксельный электрод дисплея для обеспечения возбуждающих напряжений в среде электрофоретического дисплея между по меньшей мере одним пиксельным электродом дисплея и первым общим электродом дисплея и подключение накопительного конденсатора к первому напряжению смещения, подаваемому ко второму общему электроду; поддержание уровня напряжения на по меньшей мере одном пиксельном электроде дисплея после завершения подачи последовательности колебательных сигналов посредством перевода по меньшей мере одного пиксельного электрода дисплея и первого общего электрода в плавающее состояние; и разряжение уровня напряжения последнего кадра на по меньшей мере одном пиксельном электроде дисплея посредством разрядки накопительного конденсатора через второй общий электрод, при этом во время стадии разряжения первое напряжение смещения, подаваемое ко второму общему электроду, является нулевым напряжением. Изобретение обеспечивает снижение остаточного напряжения в электрофоретических дисплеях. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула