包括电流体单元的显示装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010147717.0

申请日:

2010.03.12

公开号:

CN101847371A

公开日:

2010.09.29

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权的转移IPC(主分类):G09G 3/34登记生效日:20160422变更事项:专利权人变更前权利人:创造者科技有限公司变更后权利人:三星电子株式会社变更事项:地址变更前权利人:荷兰布莱达变更后权利人:韩国京畿道变更事项:专利权人变更前权利人:辛辛那提大学变更后权利人:辛辛那提大学|||授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):G09G 3/34变更事项:申请人变更前权利人:聚合物视象有限公司变更后权利人:创造者科技有限公司变更事项:地址变更前权利人:荷兰艾恩德霍芬变更后权利人:荷兰布莱达变更事项:共同申请人变更前权利人:辛辛那提大学变更后权利人:辛辛那提大学登记生效日:20110808|||实质审查的生效IPC(主分类):G09G 3/34申请日:20100312|||公开

IPC分类号:

G09G3/34; G09G3/16

主分类号:

G09G3/34

申请人:

聚合物视象有限公司; 辛辛那提大学

发明人:

亚尔马·埃德泽尔·爱科·胡伊特马; 贾森·查尔斯·海肯费尔德

地址:

荷兰艾恩德霍芬

优先权:

2009.03.12 US 61/159,673

专利代理机构:

北京康信知识产权代理有限责任公司 11240

代理人:

余刚;吴孟秋

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内容摘要

一种包括电流体单元的显示装置,包括:多个电流体载色像素单元。每个像素单元均包括:流体容装部,用于容装极性和非极性流体,包括:在极性流体上具有小可见区域的一定尺寸的流体池;和在极性流体上具有大可见区域的一定尺寸的流道。流道连接至流体池,从而使极性和非极性流体在流道和流体池之间自由移动。流道表面的至少一部分包括响应于供给电压的润湿性。驱动器对行和列电极充电,并使切换电路将切换电压按址提供至像素单元,以生成供给电压,使极性流体移动以改变单元显示特性。像素单元包括至少一个另外的像素单元端子,该端子耦合至另外的电极,以向像素单元提供直接电压,并且,驱动器还向另外的电极额外充电,以限定像素单元的中间状态。

权利要求书

1.  一种显示装置,所述装置包括:
多个电流体载色(EFC)像素单元,每个像素单元均包括:
i)流体容装部,用于容装具有不同显示特性的极性流体和非极性流体,所述流体容装部包括:
(1)具有一定几何尺寸的流体池,该流体池具有在所述极性流体上的小可见区域;和
(2)具有一定几何尺寸的流道,该流道具有在所述极性流体上的大可见区域,所述流道被连接至所述流体池,从而使所述极性流体和非极性流体能够在所述流道和所述流体池之间自由移动,所述流道的表面的至少一部分包括响应于供给电压的润湿特性,
ii)至少两个像素单元端子,被设置为向包括润湿特性的所述至少一部分流道表面提供供给电压;
电路板,包括
i)多个切换电路,用于向所述像素单元提供切换电压,所述切换电路被连接至至少一个所述像素单元端子;
ii)多个行电极和列电极,所述行电极和列电极成对地耦合至所述切换电路;和
iii)驱动器,被配置为对所述行电极和列电极进行充电,并使所述切换电路向所述像素单元提供切换电压,从而生成使所述极性流体移动的供给电压,以改变单元显示特性;
其中,所述像素单元包括至少一个另外的像素单元端子,该端子被耦合至另外的电极,以向所述像素单元提供直接电压,并且
所述驱动器被进一步配置为向所述另外的电极额外地充电,以限定像素单元的中间状态。

2.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述驱动器被配置为向所述像素单元提供依赖于单元显示特性改变的直接电压。

3.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述驱动器被配置为通过多阶段地对所述另外的电极进行充电来限定多种中间状态,从而提供单元显示特性改变。

4.
  根据权利要求2所述的显示装置,其中,所述驱动器被配置为提供直接电压和基本上最小的切换电压,该直接电压产生了使所述流道中的机电力最小的基础供给电压,并且,所述驱动器被配置为提供产生将所述极性流体移入所述流道中的增加的机电力的切换电压。

5.
  根据权利要求4所述的显示装置,其中,所述基础供给电压被设置为将所述极性流体稳定在所述流道中。

6.
  根据权利要求2所述的显示装置,其中,所述驱动器被配置为除了提供稳定的切换电压之外,还提供直接电压,这二者的结合产生了将所述极性流体稳定在所述流道中的基本非零的供给电压,并且,所述驱动器被配置为当减小切换电压时,使所述极性流体移出所述流道。

7.
  根据权利要求3所述的显示装置,其中,所述多阶段充电包括以下阶段:所述驱动器被配置为提供基本最小的切换电压和产生将所述极性流体稳定在所述流道中的基础供给电压的直接电压、并且所述驱动器被配置为提供产生将所述极性流体移入所述流道中的机电力的切换电压的阶段;所述驱动器被配置为除了提供稳定的切换电压之外还提供直接电压,这二者的结合产生了将所述极性流体稳定在所述流道中的基本非零的供给电压,并且所述驱动器被配置为当减小切换电压时将所述极性流体移出所述流道的阶段。

8.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述至少两个像素单元端子包括共电极端子、切换电压端子和直接电压端子;所述共电极端子被耦合至第一流道电极;所述切换电压被耦合至所述切换电路,而所述直接电压端子被耦合至第二行电极。

9.
  根据权利要求8所述的显示装置,其中,所述极性流体是导电性的,其中,所述切换电压端子被耦合至接触所述导电性极性流体的接触电极,并且,所述直接电压端子被耦合至第二流道电极。

10.
  根据权利要求8所述的显示装置,其中,所述极性流体是导电性的,并且,所述切换电源端子被耦合至第二流道电极,而所述直接电压端子被耦合至接触所述导电性极性流体的接触电极。

11.
  根据权利要求8所述的显示装置,还包括存储电流体池,该存储电流体池被连接在所述切换电压端子和所述直接电压端子之间。

12.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述切换电路包括至少一个薄膜晶体管(TFT)。

13.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述驱动器被配置为提供以固定时间间隔反转所述像素单元上的供给电压的驱动信号,从而获得基本为零而不会在所述像素单元中方向性聚集电荷的平均供给电压。

14.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述像素单元还包括极性流体前端移动隔板。

15.
  根据权利要求14所述的显示装置,其中,所述驱动器被配置为当改变所述像素单元的中间状态时,将所述极性流体前端稳定在所述极性流体前端移动隔板的位置上。

16.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述切换电路包括被配置为对所述像素单元端子中的一个进行连续充电的切换电荷泵。

17.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述切换电路包括用于提供将所述极性流体移出所述流道的切换电压的第一电路,和用于提供将所述极性流体移入所述流道的切换电压的第二电路。

18.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述电路板还包括:多个直接电压电路,用于向所述像素单元提供直接电压,所述直接电压电路被连接至至少一个另外的像素单元端子;
被耦合至所述直接电压电路的多个电极;以及
驱动器,被配置为对所述多个电极进行充电,并使所述直接电压电路向所述像素单元提供直接电压。

19.
  根据权利要求1所述的显示装置,其中,所述表面流道的润湿特性被设置为在不存在供给电压的情况下稳定所述极性流体,并且,设置一池电极以将所述极性流体移出所述流道。

20.
  根据权利要求19所述的显示装置,其中,所述切换电路包括用于提供将所述极性流体移入所述流道的切换电压和用于向所述池电极提供将所述极性流体移出所述流道的电压的单独的电路。

21.
  一种显示装置,包括
多个电流体载色(EFC)像素单元,每个像素单元均包括:
i)流体容装部,用于容装具有不同显示特性的极性流体和非极性流体,所述流体容装部包括:
(1)具有一定几何尺寸的流体池,该流体池具有在所述极性流体上的沿观看方向投影的小可见区域;和
(2)具有一定几何尺寸的流道,该流道具有在所述极性流体上的沿观看方向投影的大可见区域,所述流道被连接至所述流体池,从而使所述极性流体和非极性流体能够在所述流道和所述流体池之间自由移动,所述流道的表面的至少一部分包括响应于所述像素单元上的供给电压的润湿特性,
ii)至少两个像素单元端子,被配置为向包括润湿特性的所述至少一部分流道表面提供供给电压;电路板,包括
i)切换电路,被连接至所述像素单元的切换端子,用于向所述像素单元提供切换电压;
ii)行电极,被连接至所述切换电路;列电极,被连接至所述切换电路;和
iii)驱动器,被配置为提供对所述行电极和列电极进行充电的驱动信号,以使所述切换电路向所述像素单元提供切换电压;
其中,所述像素单元包括至少一个另外的像素单元端子,该端子被耦合至另外的电极,以向所述像素单元提供直接电压,并且
所述驱动器被进一步配置为向所述另外的电极额外地充电,以限定像素单元中间状态。

说明书

包括电流体单元的显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域,特别地,本发明涉及包括电流体单元的显示器。
背景技术
迄今为止,在某些领域的显示技术中,尤其是在柔性显示中,电泳光电介质被广泛使用。
然而,该电泳光电介质受制于多种局限因素。这种介质具有相对较慢的像素响应,使得视频显示成为问题,并且,与纸相比,该介质具有相对较低的亮度。
基于电润湿光电介质的显示可至少克服上述的一些局限。利用该原理的一个特定变体在公开文件WO2004068208中有描述。与液晶显示或电泳显示相比,该变体具有较大的高度尺寸,这妨碍了在柔性显示中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经过改进的基于电润湿的显示器。
根据一个方面,提供了一种显示装置,该装置包括多个电流体载色(EFC)像素单元,每个像素单元均包括:
流体容装部,用于容装具有不同显示特性的极性流体和非极性流体,该流体容装部包括:
具有一定几何尺寸的流体池,该流体池在极性流体上具有小可见区域;和
具有一定几何尺寸的流道,该流道在极性流体上具有大可见区域,该流道被连接至流体池,从而使极性流体和非极性流体能够在流道和流体池之间自由移动,该流道的表面的至少一部分包括响应于供给电压的润湿特性,
至少两个像素单元端子,被设置为向包括润湿特性的至少一部分流道表面提供供给电压;
底板(电路板),该底板包括
多个切换电路,用于向像素单元提供切换电压,该切换电路被连接至至少一个像素单元端子;
多个行电极和列电极,这些行电极和列电极成对地耦合至切换电路;和
驱动器,被配置为对行电极和列电极进行充电,并使切换电路将切换电压按址提供至像素单元,从而生成供给电压,使极性流体移动以改变单元显示特性;
其中,像素单元包括至少一个另外的像素单元端子,该端子被耦合至另外的电极,以向像素单元提供直接电压,并且
驱动器被进一步配置为向该另外的电极额外地充电,以限定像素单元的中间状态。
由于减小了高度尺寸,该显示器具有适合用于柔性显示的几何尺寸,并且,由于直接电压被提供至像素单元,该显示器能在理想的电压工作范围内驱动。
附图说明
图1:根据本发明的显示装置的示意图。
图2:根据本发明的电流体像素单元的示意图。
图3:极性流体前端速度依赖于电压的曲线图。
图4:根据本发明的显示装置的底部直接连接实施方式的示意图。
图5:用于底部直接连接实施方式的标准驱动方法。
图6:根据本发明的显示装置的水直接连接实施方式的示意图。
图7:用于水直接连接实施方式的标准驱动方法。
图8:用于底部直接连接实施方式的驱动方法。
图9:用于水直接连接实施方式的驱动方法。
图10:具有存储电流体池的像素示意图。
图11:连续充电切换电路的示意图。
图12:用于连续充电切换电路的具有针对每行的电压轨道的驱动方法。
图13:用于连续充电切换电路的具有共电压轨道的驱动方法。
图14:单独的至黑电路和至白电路。
图15:针对连续充电切换电路的双电路。
图16:直流端子上的可寻址电路。
图17:根据本发明的显示装置的双稳配置。
图18:用于双稳操作的像素电路。
图19:用于双稳像素电路的驱动方法。
具体实施方式
图1A示出了显示装置1的实例。除了多个像素单元2,如图1所示的显示装置还包括电路板6,该电路板6可以是刚性的,但是优选地是柔性类型的。电路板6包括多个切换电路9,其用于将切换电压提供到像素单元2,其中,每个切换电路都连接至一个像素单元,反之亦然。切换电路连接至多个像素单元端子10中至少一个,以改变表面的润湿特性。如下文将进一步描述的,切换电路典型地包括有源元件,典型地包括薄膜(场效应)晶体管。需要注意,术语“切换电路”在含义上是中性术语,其并不意味着有源元件的特性,也不意味着用于控制像素化电流体单元2的驱动方法。切换电路和所连接的像素单元的结合被定义为显示装置1的像素。
电路板进一步包括多个行列电极7、8。行列电极7、8成对地耦合到切换电路9。
电路板进一步包括:驱动器5,其被配置为对行列电极7、8进行充电,以及使切换电路9经由切换电压端子10将切换电压按址提供引导至像素单元2。
图1B示出了根据本发明的显示装置的示意图。该设备包括电路板6和多个像素单元2。通常,像素单元2包括至少一个另外的像素单元端子4,该像素单元端子耦合到另外的电极3,以提供直接电压给像素单元。驱动器5被配置为额外地对另外的电极3进行充电,以使像素单元2进入中间状态。该状态将在下面参照电流体像素单元2的工作原理进一步地解释。切换电路通常具有行列电极7、8,其分别地将切换电路连接到驱动器,不过,也可使用更多或更少的电极,这取决于切换电路的具体实施方式
图2更详细地示出了像素单元20的一个实施方式。像素单元包括流体容装部(fluid holder)21。流体容装部包括带有小的可见区域的流体池22,并且包括带有大的可见区域的流道23。连接流体池22和流道23,以使极性流体24和非极性流体能够在流道和流体池之间自由运动。
通常,除了极性流体24,流体容装部21也包括非极性流体(未示出)。为了产生单元显示特性,例如,像素单元20的特定的透射或反射光学状态,极性流体24和非极性流体具有不同的显示特性。非极性流体可占据未被极性流体占据的空间。非极性流体优选地不与极性流体相溶。在一个实施方式中,权衡流道23和流体池22的几何尺寸,以给出不同的主曲率半径。在该实施方式中,当流道和流体池表面足够疏水时,流体池22对极性流体给出大的主曲率半径25,而流道对极性流体给出小的曲率半径。这种配置产生杨-拉普拉斯(Young-Laplace)力,其旨在使极性流体处于热力学最有利的形状,即,液滴形状,并且促使极性流体进入流体池22。
然而,另一方面,由于其自身性质,通过生成与杨-拉普拉斯力相反的机电力(electromechanical force),极性流体24能够移入流道中。为了控制该力,流道的表面27的至少一部分包括响应于施加到流道壁的供给电压的润湿特性。极性流体24可包括导电成分或部件。通常,疏水的含氟聚合物被设置在流道表面的至少一部分上,不过,具有响应于电场的润湿特性的其他材料也可以被施加。
通过施加供给电压到流道表面,所感应的电场通常会减小含氟聚合物的疏水特性,并产生旨在使极性流体24从流体池22进入流道23的机电力,该机电力与施加于流道表面27的至少一部分上的供给电压的平方成比例。
供给电压改变流道23的表面27的至少一部分的润湿特性,使得极性流体24移动,并使单元显示特性改变。
未被施加电压(即,电润湿的)的流道的任何部分,可优选地具有接近90度角的小杨-拉普拉斯力,以减小由电压所提供的必须克服的净杨-拉普拉斯力。
对机电力的改变可被用于控制极性流体24在像素单元20中的移动。因此,像素单元20包括至少两个像素单元端子。像素单元端子被设置为向包括响应于所施加的供给电压的润湿特性的流道23的表面的至少一部分施加供给电压。
极性流体24和非极性流体可具有相互不同的显示特性,以提供作为像素单元色彩或像素色彩的单元显示特性,也涵盖了单色变化。
通常,极性流体24包括水,而非极性流体包括油。优选地,水被变黑,而油则保持清澈,因为,带有色素的变黑的水可产生比用染料使油变黑更饱和的黑色。着色的变黑的水可产生足够黑的像素色彩,其中水层的厚度仅为3微米。这使得显示器总厚度小于100微米,这通常处于适当的柔性显示器厚度范围内。通常,水含有作为导电成分的离子成分。
在图2B中,可以看出,流体池22的几何尺寸在极性流体24上给出小的可见区域,流道23的几何尺寸在极性流体24上给出大的可见区域。为了形成黑色状态,变黑的水占据流道23,清澈的油占据流体池22。在白色状态下,清澈的油占据流道23,变黑的水则占据流体池22。通过改变流道23中黑色的水和清澈的油的量,可以生成各种单元显示特性,例如,色彩状态。
需要指出,可以通过“黑罩”(black mask)将流体池22隐藏起来,以获得更饱和的黑色。可选地,流道23与流体池22的顶部交叉的部分可总被极性流体24占据,以生成更饱和的黑色状态。然而,在实践中,由于小的可见区域,流体池22的可见性几乎不是问题。
色彩转换:至黑和至白
当使用时,像素可频繁地从一种色彩变换为另一种色彩。当新色彩比当前色彩暗时,即,具有更高的黑色分量,可通过将黑色的水移入流道23中获得新色彩。这称作“至黑转换”。当新色彩比本色彩更亮时,即,具有更少的黑色分量,可通过将黑色的水移入流体池22而获得新色彩。这称作“至白转换”。可通过改变流道表面17上的电压来控制黑色的水的运动,从而改变表面27的润湿特性。
水在流道中的速度取决于电压。
图3示出了水的速度v(即,极性流体24的前端(front)的速度v,也称作水的前端)与流道表面27上的供给电压V的函数关系的示意图。x轴表示流道表面上的供给电压;y轴表示水的前端的速度。由于机电力Fem与电压的平方V^2成正比,所以曲线关于y轴对称,即,系统给出关于0V基本对称的响应。
在该曲线中,正速度表示水移入流道23中,而负速度表示水从流道退回到流体池22中。为了方便起见,只考虑正x轴部分上的曲线。由于对称,负x轴侧的曲线可作类似的解释。
可将曲线粗略地分为四部分。在部分I中,从x=0起,速度开始于一负值,并且陡峭地向零增加,然后曲线到达x轴。在部分I中,形成杨-拉普拉斯液滴的力大于机电力。
在部分II中,杨-拉普拉斯力基本上等于机电力,并且速度等于零。然后,虚线翻过x轴。由于像素单元20中所使用的材料固有的或有意添加至像素单元20以产生对区域部分II宽度的良好限定的润湿滞后或润湿阻挡的影响,x轴上的区域部分II的宽度不为零。
接着,在部分III中,机电力变为大于杨-拉普拉斯力;水的前端的速度变为正,这意味着水流入流道中。在该部分中,曲线陡峭地上升直至达到平稳状态。平稳状态是部分IV,其中,尽管电压仍在增加,但是由于流道中的摩擦和/或由于众所周知的电润湿效应的接触角饱和的影响,随之的机电力和速度饱和,并持平至基本恒定的值。
水的前端的速度典型地是每秒厘米的数量级,并且优选地在每秒0至50厘米之间,因为每秒28厘米给出了当流体池位于像素单元的拐角处时,对于0.2毫米大小(具有0.28毫米长的对角线)的像素单元,状态黑与白之间的切换速度为约1毫秒,其与在显示装置上显示视频内容是兼容的。依赖于流道的几何尺寸、所使用的包括极性和非极性流体混合物的材料、层的厚度、以及显示装置和其像素的其他特定的几何和布局的选择,曲线的稳定部分(部分II)中的电压典型地为8V左右,并且水开始流入流道中时(部分III的起始处)的电压典型地为10V左右。于是,与流道中的机电力成正比的电压的平方的总和在稳定状态下为2×8^2=128V^2,而在水开始流入流道中时为2×10^2=200V^2,其中假设流道的顶部表面和底部表面的两个电容器大小相等。在以下实施方式的驱动方法中,119V^2用于稳定状态,而212V^2用于注入状态的开始,以便计算所需要的电压电平。这些机电力只是为了相应的使用和参考,应当理解的是,只使用一个表面电容器或各种其他的流体或电容器的布置均可实现类似的部分I、II、以及III。
驱动像素
典型地,每秒多次地来更新显示。将帧时间定义为一次更新显示的所有像素的时间。帧时间包括行选择时间,其中在保持时间之后,将连接至一行7的所有切换电路9的有源元件激活,其中其他行依次被寻址。
在行选择时间期间内,列电极8将切换电压供给连接至所选择行的切换电路的切换电压端子。在行选择时间结束时,切换电压基本上等于列电极电压。该电压包括帧时间期间内极性流体24在流道23中的一定流动。
在保持时间期间内,连接至行的所有切换电路被停用。在行选择时间期间内经由切换电路提供给切换电压端子10的电荷基本上保留在切换电压端子上,直到下一帧的行选择时间。
像素电容可表示为(多个所连接的)平板电容器的电容。对于平板电容器应用Q=C·V,其中
Q=电荷
C=电容
V=平板间的电压差
当切断电压源时,Q保持不变。应当注意的是,保持Q不变是近似,由于Q将会随着时间而泄漏。然而,泄漏时间典型地远远大于帧时间。
对于电容C应用C=εA/d,其中
ε=介电常数
A=平行平板的表面积
d=平板间的距离
注有约3-5毫米的油层的流道用作基本上以油作为电介质的单个电容器。油的介电常数约为2.5。
在像素色彩转换期间,流道中的油替换为水,而反之亦然。这种替换可改变像素的电容,对于EFC像素单元,色彩或更准确的透射率或反射率是像素电容C的函数。这不同于电泳显示器的变体,其中反射率是供给电压V的函数,或不同于液晶显示介质,其中透射率或反射率是供给电压V的函数。
在保持时间期间内的极性流体的行为取决于是否存在至黑的色彩转换或至白的色彩转换。
至黑转换
在至黑转换的情况下,流道中的纯油替换为黑色的水。包含离子成分的水在被电极覆盖的流道的表面27的部分处形成平行的导电板,从而形成以含氟聚合物和可选的附加绝缘层作为电介质的电容器。依赖于切换电路9的实施方式,串联地放置电容器或只有一个电容器连接至切换电路。由于电介质厚度的大的差别,即由于平板间的距离d,串联放置的电容器的总的电容以及像素中的一个电容器的总的电容即C将变得更大。
在行选择时间之后,像素上的电荷Q将基本上保持不变,像素电容C将增加,并且像素电容器上的电压差V将减小。随之,与电压的平方V^2成正比的机电力Fem将减小。V将会继续减小直到Fem与杨-拉普拉斯液滴形成力平衡,并且极性流体的前端稳定。在图3的部分II的区域处或附近可达到这种平衡。抵消杨-拉普拉斯力的可替换的或另外的驱动机制是可想象的,如将附加的电极置于流体池中。
至白转换
在至白转换的情况下,包含离子成分的黑色水替换为纯油,并且像素的电容将会减小,如上所解释的。在行选择时间之后,像素上的电荷Q将基本上保持不变,并且像素电容器上的电压差V将增加。随之,机电力Fem将会增加,直至Fem与杨-拉普拉斯液滴形成力平衡,并且水的前端稳定。
因而,通过在帧时间内为具有一定色彩的像素单元提供一定的电压,色彩将会改变为新的色彩。
像素单元的切换速度典型地为毫秒数量级。这使得可以在屏幕上显示视频内容。通过对不同的像素单元使用不同色彩的水(例如,红色、绿色和蓝色或青色、绛红和黄色),或通过在黑色和白色显示器的顶部上提供彩色滤光片或通过将彩色滤光片集成在显示器中或集成在流道表面27附近,可以实施彩色显示器的变体。
在还未公开SUN/Cincinnati联合专利申请中对电流体载色(electrofluidic chromatophore)技术进行了更详细的描述,其中:
1.于2007年9月12日提交的美国临时申请第60/971,857号
2.于2008年5月23日提交的美国临时申请第61/055,792号
这些公开通过引证结合于此。
可以发现,在如上所述的显示配置中,其中一对行电极和列电极连接至用于将供给电压跨接流道表面的至少一部分施加的切换电路,振荡在切换电路上的典型电压是导致标准薄膜(场效应)晶体管(TFT)有源元件更短寿命或通过能够控制比液晶显示器和电泳显示器中所使用的电压更高的电压的昂贵的部件来控制的电压,此外,由于与液晶显示器和电泳显示器相比所用的电压相对较高,所以该电压还消耗相对高的能量。
为了克服这些问题,根据本发明的方面的像素单元包括至少一个另外的像素单元端子,其连接至另外的电极以将直接电压提供给像素单元。此外,驱动器还被配置成对另外的电极附加地充电,以将像素单元变为中间状态。
用于提供直接电压的一个另外的电极可应用于“公共操作”中,这意味着使用显示器中所有像素单元的被驱动器5充电的一个共用电极来施加直接电压。
然而,优选地,另外的电极以“一次一行”操作,这意味着在显示器每行均使用由驱动器5充电的一个附加电极来施加直接电压。在那种情况下,另外的电极还被称作第二行电极。
还可以将另外的电极连接至每个像素的直接电压电路。然后,直接电压电路连接至由驱动器5驱动的电极,典型地为用于对电路进行寻址和充电的行电极和列电极。
驱动器可具有控制一个或多个另外的电极的分离的集成电路,或具有一个用于行电极以及另外的电极的组合集成电路。因为脉冲的电压和频率对于两组电极是相当的,所以后者也是可行的。
中间状态
像素单元的中间状态是像素单元的状态,其中由于直接电压至至少一个另外的像素单元端子的供给用于减少促使单元的显示特性变化所需的切换电压,所以可能的单元显示特性的变化是受限制的。在中间状态,基本的供给电压由连接至另外的电极的至少一个另外的像素单元端子提供,以将直接电压供给具有润湿特性的流道的表面的至少一部分。基本的供给电压是施加在流道表面上的供给电压差,在中间状态下在像素单元中生成最小的机电力。依赖于特定的端子配置,基本的供给电压可作为像素单元端子中任意端子之间的电压差的组合来提供。
该基本的供给电压跨过具有润湿特性的流道的表面的至少一部分来供给,因而导致电压独立于流道表面的润湿特性。
典型地,优选地,由直接电压端子提供的该直接电压生成基本上等于或小于供给电压的基本供给电压,以生成等于杨-拉普拉斯液滴形成力的机电力,其由图3中的部分II所指示;通常被称为“稳定电压”。然后,通过将一定的电压施加至切换电压端子而产生更大的机电力。在以下的示例中,将对其进行进一步地阐明。
在一个实施方式中,驱动器可配置成提供直接电压、以及基本最小的切换电压,直接电压导致将流道中的极性流体量稳定的基本供给电压,并且,驱动器可配置成提供基本上为非零的切换电压,该电压导致使极性流体流入流道中的供给电压。同时,优选地,驱动器可配置成除提供用于稳定的非零切换电压之外,还提供直接电压,二者的结合导致使流道中的极性流体量稳定的供给电压。然后,该驱动器配置成在减小切换电压时使极性流体流出流道。
下面将讨论显示装置的两个实施方式,其中至少一个另外的像素单元的端子之间连接至作为直接电压端子的另外的电极,以为所述的像素单元提供直接电压。第一实施方式是所谓的“底部直接连接”实施方式,而第二实施方式是所谓的“水直接连接”实施方式。此外,将讨论对于每个实施方式的驱动方法。
图4和图6是一般概念的实例,其中,像素单元包括共电极端子42、切换电压端子(在两图中分别示为)10、10’和直接电压端子(在两图中分别示为)4、4’;共电极端子42连接至第一流道电极43(还称为顶部流道电极或顶部电极);切换电压端子10连接至切换电路9,直接电压端子4、4’连接至另外的电极3。共电极42与显示装置的所有像素仅有一处连接,因而对于所有像素单元来说是共用的。
底部直接连接
在图4A的实例中,示出了显示装置200的实施方式,其中的极性流体是导电的,其中的切换电压端子10连接至接触电极40(也称为水电极,与导电的极性流体接触),而直接电压端子4连接至第二流道电极41。直接电压端子连接至第二流道电极41(还称为底部流道电极)。切换电路可以例如通过如图4B中的电路所示的薄膜(场效应)晶体管(TFT)来实现。TFT可以由行电极上的选择电压设置为导通状态。然后,列电极8上的电压传输至切换电压端子10。TFT可以由行电极上的非选择电压设置为非导通状态。然后,切换电压端子与列电极有效隔离。
图5示出了如图4所示的显示装置的底部直接连接的实施方式的驱动方法。由线50表示的顶部流道电极(Vtop)上的电压为20V。也由线50表示的底部流道电极(Vbottom)上的直接电压与Vtop相同,也是20V。由线51表示的行电极电压(Vrow)是-25V(选择)或25V(非选择)。当例如通过使用p型TFT作为有源元件来激活切换电路中的有源元件时,在行选择时间期间选择行。在保持时间期间该行处于非选择电压。帧时间典型地为20毫秒。
可以看到,由线53表示的切换电压(Vpx)在行选择时间期间逐渐增大,直至其基本等于18V的由线52表示的列电极电压(Vcolumn)。
在保持时间期间,行电极电压(Vrow)为25V,而切换电压达到12V的稳定电压54,其中,流道中极性流体的量没有任何改变,而获得了新的像素色彩。由于该驱动方法实例涉及一种所谓的至白转换,故黑色的水从流道中移动进入流体池。这降低了像素的电容,因而增加了像素单元端子上的供给电压;特别地,供给电压形成为顶部流道电极与水电极之间以及底部流道电极与水电极之间的电压差。应理解,任意数量的附加供给电压可以提供至任意数量的流道表面,以提供附加的机电力。
像素的切换速度决定了达到稳定电压的速度。在保持时间期间,连接至显示器中的其他行电极的像素被确定为很可能不同的列电极电压(Vcol,线52),以便将显示装置200的上述像素切换至像素色彩。
水直接连接
图6示出了根据本发明的显示装置60的实施方式,其中的极性流体是导电的,并且其中的切换电压端子10连接至底部流道电极41,而直接电压端子4’连接至与导电的极性流体相接触的接触电极40。切换电路9可以通过使用如图6B的电路所示的薄膜(场效应)晶体管(TFT)来实现。
图7示出了如图6所示的显示装置60的水直接连接的实施方式的驱动方法。
由线70表示的顶部流道电极(Vtop)上的电压为21V。水上的直接电压(Vwater)与Vtop相同,也是21V(线70)。
由线71表示的行电极电压(Vrow)是-25V(选择)或25V(非选择)。当激活切换电路中的有源元件时,在行选择时间期间选择行。在保持时间期间该行处于非选择电压。成帧时间典型地为20毫秒。
可以看到,由线73表示的切换电压(Vpx)在行选择时间期间逐渐增大,直至其基本等于18V的由线72表示的列电极电压(Vcolumn)。
在保持时间期间,其中的Vrow为25V(非选择),当获得新的像素色彩时,切换电压回到11V的稳定电压。由于该驱动方法实例涉及一种所谓的至白转换,故黑色的水从流道中移动进入流体池。这降低了电容,因而增加了水电极与底部流道电极之间的电压差。
像素的切换速度决定了达到稳定电压的速度。在保持时间期间,连接至显示器中的其他行电极的像素被确定为很可能不同的列电极电压(Vcol,线72),以便将显示装置60的上述像素切换至像素色彩。
在上述实例中,在切换电压端子和列电极之间摆动的电压的范围是-18至+18V,而在列电极上的摆动的范围是-25V至25V,这给切换电路9和驱动器5带来了相当大的负载。我们需要在保持切换功能的同时减少这种摆动。
用于减少切换电路上的电压摆动的机构
为了减少在如图7中所示的驱动方法的切换电路上的电压摆动,可以将预定的电压差施加在未连接至切换电路9的两个像素单元之间,例如,在“水直接连接”的结构(图6)中的顶部43和水电极40之间。这样,像素单元包括至少另一个连接至远端电极的像素单元端子4’(在本实例中,水电极或接触电极40),以将直接电压提供至像素单元。驱动器还被设置为附加地对另一个像素单元端子4’充电,从而将显示装置60的像素单元设置在中间状态。
在连接至切换电路9的切换电压端子10’和水电极之间的电压差为零的状态下,基本的供给电压被提供至像素单元。在该状态下,底部流道表面上的机电力基本为零,从而使顶部电极和水电极之间的电压差引起机电力。切换电压端子和水电极之间的电压差会使机电力增加从而超过由基本供给电压引起的力。
根据顶部流道电极和水电极之间的预定电压差的大小,水回收至流体池22的最大速度会降低。对于本发明的一些应用,这可以是有利的,这是由于在较低的切换电压下水还是可以开始移动进入流道23的。通过使用本机构,电压摆动可以降低,即,在用于根据特定像素色彩改变将切换电压提供至像素单元的行和列电极上施加的切换电压的工作范围可以减小将近一半。
多阶段驱动方法
在将特定直接电压施加至显示装置60的像素从而降低切换电压端子9上的电压摆动的同时,多阶段(多相位)驱动方法也可以降低上述电压摆动。因此,优选地,驱动器被配置为由另一电极的多阶段充电提供单元显示特性的改变,以定义多个中间状态。因此,驱动器进行多阶段驱动方法包括:将单独的像素单元设置多个中间状态,在时间上顺序施加以提供新的单元显示特性。备选地,多阶段充电可以包括:根据选定的单元显示特性的改变将多个彼此不同的中间状态应用至选定的像素组中。
特别地,对于两阶段的方案,在两阶段中而非一阶段中达到下一像素。例如,在第一阶段中,像素可以仅被驱动至黑色状态或仅被驱动至白色状态,以达到中间像素色彩,而在第二阶段中,从中间像素色彩至所需的像素色彩。这可以通过在这两阶段期间将不同的直接电压提供至像素单元而实现,这两阶段将像素单元设置为两个不同的中间状态。
单元显示特性(即,像素色彩)的总(累积)的改变(从第一阶段开始知道多阶段驱动方法中的最后一阶段结束)被称为多阶段单元显示特性或多阶段像素色彩改变。
这两阶段均可以具有一个或多个成帧时间的长度,但优选地,这两阶段是一个成帧时间的一部分,每阶段均具有显示器中每行的行选择时间。隔开这两个行选择时间,以便有充足的时间在第一阶段中达到中间像素色彩,所谓的阶段间隔。阶段间隔取决于极性/非极性流体系统的切换速度,随流道表面的供给电压而改变。优选地,阶段间隔是行选择时间的整数倍。在阶段间隔期间,按址连接至多个其他行的像素。在第二阶段的行选择时间之后,剩余的成帧时间是保持时间,其中的行处于其非选择状态,从而确定了连接至剩余行的像素。连接至直接电压端子4’的第二行电极3在每行像素上均具有驱动器5的连接。第二行电极的电压可以在阶段开始时改变,以设置中间状态。在一些实施方式中,中间状态也可以在一个阶段中被改变,例如,通过改变第二行电极上的电压电平,以在该阶段期间设置附加的中间状态。优选地,可以在连接至相同像素的行电极激活像素的切换电路时(即,在行选择时间开始时)改变第二行电极上的电压。
为了示出移动的图像,成帧时间应在20毫秒的数量级上,在大部分的成帧时间期间(优选地,60%或更多的时间),像素应处于不变的色彩或灰色调,表示转换至下一色彩应占用小部分的成帧时间(优选地,40%或更少的时间)。
对于慢切换系统(即,一种显示装置,其中的像素具有长于能够显示移动图像的显示装置的色彩转换时间),各相还有阶段间隔均可以与多个成帧时间一样长。
另外,对于减少切换电路上的电压摆动,多阶段驱动方法可以消除转换误差。转换误差是所需像素色彩与在两个像素色彩之间转换的最后所得的像素色彩之间的失配。由于下一个像素色彩是从上一个像素色彩得到的,故从上一到下一像素色彩的转换中的微小的错误会累积。两阶段驱动方法可以避免误差累积,这是因为至新像素色彩的转换可以经过作为全黑状态或全白状态的预设状态,由于全黑和全白状态是“完美”的,故可以得到没有误差的参考色彩,而没有由于像素单元的本性和构成而产生任何转换误差。因此,多项驱动方法能够在一个相期间将像素切换至预设状态,从而在下一个相,新的供给电压可以提供特定的像素色彩,而没有(累积的)转换误差。总之,我们可以自由选择让该转换经过全白状态或全黑状态。此外,可以使用其他参考,特别地,如下文进一步描述的像素单元极性流体前端移动隔板(front movement barrier)。
图8和图9示出了分别用于底部直接连接实施方式(图4)和用于水直接连接实施方式(图6)的多阶段驱动方法。在这些方案中,驱动器被配置为将直接电压提供给根据显示器特性改变来设置像素单元的中间状态的像素单元200。因此,显示器装置200、60的像素可以根据它们各自在像素颜色上的改变而分别在多阶段中处理;以这种方式,在第一阶段中,可以处理被识别为与“至黑”状态(其中极性流体移动到流道)相关联的改变的一组像素,即所谓的“至黑”阶段;以及在第二阶段中,可以处理被识别为与“至白”状态(其中极性流体移动出流道)相关联的改变的另一组像素,即所谓的“至白”阶段。可能的是在多于一个阶段的期间处理一组像素以将像素颜色改变到特定状态。还可能的是立即交换“至黑”和“至白”阶段。在每个阶段期间使用不同的中间状态。这些驱动方法将被称为依赖改变驱动方法。
底部直接连接驱动方法
图8示出了用于图4所示的显示装置的底部直接连接实施方式的依赖改变驱动方法。共电极端子42连接至顶部流道电极43。直接电压端子4连接至底部流道电极41。切换电压端子10连接至水电极40。提供直接电压来根据显示器特性改变而设置像素单元的中间状态。
具体地,通过向底部电极41提供Vbottom等于+15V(线83a)来设置中间“至黑”状态(极性流体移动到流道23);或者通过向底部电极41提供Vbottom等于-4V(线83b)来设置中间“至白”状态(极性流体移出流道23)。底部电极上的电压在行选择时间开始(即每一阶段开始)的时刻改变。
由线80指示的顶部流道电极43上的电压(Vtop)保持为0V。顶部流道电压43还可以保持为回描电压。回描电压是行在行选择时间的末端处从选择状态切换到非选择状态时对在保持周期中的像素单元上的切换电压做出贡献的电压跳变。公知的是有源矩阵显示器中的电容耦合效应。其他电极的电压电平和切换电压上的回描电压效应没有在图8或者示出了其他实施方式的驱动方法的图中示出,但是可以简单地增加。
水电极连接至由切换电路9调制的切换电压端子10。在第一阶段81期间,像素颜色向黑色状态改变或者不向黑色状态改变,而在第二阶段82期间,像素颜色向白色状态改变或者不向白色状态改变。直接电压端子4连接至平行于行电极7的另一电极3。连接至切换电路的水电极电压(线84)被调制达到正确的灰度电平。
至黑调制——第一阶段81
由线83a指示的底部流道电极上的直接电压(Vbottom)是15V。由线85指示的行电极电压(Vrow)在第一相的行选择时间期间是-10V(选择)以及在相间距期间是15V(非选择)。
可见,由线84指示的切换电压(Vpx)在行选择时间期间逐渐减小直到其达到由线86指示的-2V的列电极电压。
在其中Vrow为15V的阶段间隔期间,切换电压返回到5V的稳定电压并且获得像素的中间颜色。由于该驱动方法实例的该相关注所谓的至黑转换(第一相81),则黑色水从流体池22移动到流道23。这增加了像素电容并减小了顶部流道电极43和水电极40之间以及水电极40和底部流道电极41之间的电压差。
在阶段间距期间,利用可能不同的列电极电压(Vcol,线86)来处理连接至显示器中的多个其他行电极的像素以将显示装置200的所述像素切换为特定的(中间)颜色。在该实例中,基本上减小需要将流体移动到流道23的电压操作范围Vcolumn(切换电路9的线86)。具体地,在该实例中,在第一相81中驱动5配置为利用0V的顶部电极电压80提供15V的直接电压83a。切换列电极电压86在-3V和5V之间变化并限定基本最小切换范围。15V的直接电压83a设置中间状态,该中间状态产生最小化流道23中的机电力的预定基本供给电压。在该实例中,当切换电压等于7.5V时会达到与流道表面上的电压平方的和成正比的最小机电力的状态,因此在该阶段81中限定基本供给电压的状态。驱动5进一步配置为在切换电压端子充电到5V以下时提供列电极电压,该列电极电压导致产生增加的机电力(将电极流体移动到流道)的切换电压。
至白调制——第二相82
由线83b指示的底部流道电极上的直接电压(Vbottom)是-4V。由线85指示的行电极电压(Vrow)在第二相的行选择时间期间是-10V(选择)以及在保持时间期间是15V(非选择)。
在行选择时间期间行电极上的电压利用等于-10V的Vselect激活切换电路9。
可见,由线84指示的切换电压(Vpx)在行选择期间逐渐减小直到其达到由线86指示的2V的列电极电压(Vcolumn)。
在其中Vrow为15V的保持期间(非选择),切换电压84在获得新的像素颜色时返回到5V的稳定电压。驱动方法实例的该阶段关注所谓的至白转换,其中黑色水从流道23移动到流体池22。这减小了像素电容并增加了顶部流道电极43和水电极40之间以及水电极40和底部流道电极41之间的电压差。
在保持时间期间,利用可能不同的列电极电压(Vcol,线86)处理连接至显示器中的多个其他行电极的像素以将所述像素切换到特定的(中间)像素颜色。
在该实例中,切换电路9上的电压振幅Vcolumn范围从-3V到15V,该范围比起标准的一相驱动方案来显著的减小了。切换电路上的电压振幅Vrow范围从10V到15V,该范围比起标准的一相驱动方案也显著地减小了。这使得能够在具有约-7V到+7V(用于列驱动器IC)和约-15V到+15V(用于行驱动器IC)的标准电压范围的显示器切换电路和驱动器中使用标准有源元件,并由于功耗与在显示器中使用的电压的平方成正比,使得显示器功耗显著降低。
水直接连接驱动方法
图9示出了用于图6所示的显示装置的水直接连接实施方式的示例性驱动方法。公共电极端子42连接至顶部流道电极43。直接电压端子4’连接至水电极40。切换电极端子10连接至底部流道电极41。提供直接电压来设置像素单元的中间状态。在用于特定像素的2相驱动方法的两相中描述电压。由线95指示的行电极电压是-15V(选择)或15V(非选择)。
由线90指示的顶部流道电极上的电压(Vtop)保持在0V。顶部流道电压还可以保持为回描电压。水电极电压直接连接至在每相中调制的直接电压端子4’。通过将特定直接电压施加到直接电压端子4’,在第一阶段91期间像素单元设置在中间“至黑”状态,而在第二阶段92期间像素单元设置在中间“至白”状态。水电压线93a、93b示出了分别向水电极40提供+10V的直接电压来设置中间“至黑”状态和+4V的直接电压来设置中间“至白”状态。连接至切换电路9的底部电极电压线94被调制达到正确的像素颜色。
至黑调制阶段——第一阶段91
在该阶段中,由线93a指示的水电极上的直接电压(Vwater)是10V。由线96指示的列电极上的电压(Vcolumn)在行选择时间期间提供-4V的切换电压。可见由线94指示的切换电压(Vpx)在行选择时间期间从-6V逐渐增加直到其达到-4V的列电极电压。
在其中Vrow是15V(非选择)的阶段间距期间,切换电压返回到6V的稳定电压并且获得像素的中间颜色。由于驱动方法的该阶段关注所谓的至黑转换,黑色水从流体池移动到流道23。这增加了电容并减小了水电极和底部流道电极之间的电压差。
在阶段间距期间,利用可能不同的列电极电压(Vcol,线96)处理连接至显示器中的多个其他行电极的像素以将显示装置60的所述像素切换为其特定的(中间)颜色。
至白调制——第二阶段92
由线93b指示的水电极上的直接电压(Vwater)是4V。
可见,由线94指示的切换电压(Vpx)在行选择时间期间从6V逐渐减小直到其到达由线96指示的-2V的列电极电压(Vcolumn)。
在其中Vrow为15V(非选择)的保持时间期间,切换电压返回到-6V的稳定电压并获得新的像素颜色。由于驱动方法实例的该相关注于所谓的至白转换,因此黑色水从流道23移动到流体池22。这减小了电容并增加了水电极和底部流道电极之间的电压差。
在保持时间期间,利用可能不同的列电极电压(Vcol,线96)处理连接至显示器中的多个其他行电极的像素以将所述像素切换至特定的(中间)颜色。
在该实例中,切换电路9上的电压振幅Vcolumn范围从-6V到6V,该范围与图7中的范围为36V的切换电压相比,比标准的一相驱动方案得到了显著的减小。切换电路上的切换电压范围Vrow从-15V到15V,该范围比起标准的一相驱动方案也显著地减小了。这使得能够在具有标准电压范围的显示器切换电路和驱动器中使用标准有源元件,并使得显示器功耗显著降低。
存储电容器
图10示出了根据本发明的显示装置的实施方式,其中显示装置100、150的像素还包括连接在切换电压端子10和直接电压端子4之间的存储电容器101。在图10A中,示出了具有存储电容器101的底部直接连接的实施方式,在图10B中,示出了具有存储电容器101’的水直接连接的实施方式。
存储电容器101提供额外电容并且充电至切换电压端子,由此减少回扫脉冲(kickback)的影响,减少对来自切换电压端子的电荷的泄露电压的影响,并且降低对于像素的颜色或灰度级变化所需的切换电压。存储电容器端子至直接电压端子的连接提供了存储电容器,而无需将另一端子加至显示装置100、150的像素及其切换电路9,由此使矩阵电路板中的电路线的数量以及至驱动器5的端子数量最少化。
反相方案
在根据本发明显示装置的一个实施方案中,驱动器被配置为提供驱动信号,该驱动信号以规律的时间间隔使经过像素单元(pixelcell)的供电电压的极性反相,由此获得基本为0的平均电压,并且像素单元中的电荷没有定向累积(directional build-up)。
原则上,像素的传输特性独立于穿越所述单元的电场的方向,即电场的极性。然而,在几个成帧时间(frame time)的期间,可能发生偏置电荷的累积,导致穿越所述单元的偏置电场。不希望出现这样的偏置电场,因为它可能改变单元的传输特性,并且可能导致所谓图像残留或者残留图像,并最终导致显示器中像素单元不可逆转的老化,总称为图像非自然信号(image artefact)。为了克服这种偏置电场的累积,使跨越像素单元的电场的极性以规律间隔(通常为每个成帧时间)反相,定义为所谓的极性反相方案。此方案导致电场的长期平均值基本为0,同时在单元中没有电荷的偏置累积。
通常,公共电极仅有一个至用于所有像素的驱动器的连接,这样具有制造优势。为了应用反相方案,除了行电极之外的所有电极的电压优选将相对于公共电极上的电压而被反相,因为对公共电极的反相在像素单元端子是同时的受控行时可能导致错误像素颜色转换。公共电极电压的反相可能在相同时刻影响面板中的所有像素,可能因此引入错误像素彩色过渡。优选,每个行寻址周期(rowaddressing cycle)进行反相:像素的每一行将在正确的时刻,刚好在该行中像素的线选择时间之前被反相。
作为一个实例,当像素的公共电极或顶部电极被设定为20V并且列电压的范围为0V至20V时,列电压的反相范围为20V至40V,由此列电极上的总范围或总摆动增加至2倍。当例如薄膜晶体管被用作有源元件时,行电极上的电压必须小于最低列电压和最低切换电压,并且大于最大列电压和最大切换电压,也导致行电极上电压摆动大幅增大。实施反相驱动方法的最佳条件是,与没有反相的驱动方法相比,反相驱动方法不会增加电极上电压的总摆动。这可以在如下情况下实现:该驱动方法对于除了行电极之外的所有电极组合使用接近于0的公共电极电压以及关于该公共电极电压基本对称的的电压,因为由此电压摆动基本上不会由于实施反相驱动方法而增加。
当对图5和图7的标准驱动方法施加反相时,其它电极上的电压范围在它们关于公共电极上的电压电平而反相时大幅增加。因此,它们对于反相方案不是理想的。
然而,图8和图9的两相驱动方法接近于用于上述反相驱动方法的最佳条件,因此,使得能够使用用于EFC像素单元的反相驱动方法。公共电极电压基本为0伏,而其它电极上的电压电平(voltagelevel)关于公共电极电压几乎是对称的。特别地,关于列电极电压的公共电压的对称很重要,因此这确定列电极电压,并且由此确定施加到切换电路中的有源元件(例如薄膜晶体管)的电压电平。对有源元件的低电压操作使得能够使用更低成本的驱动器,并且降低显示装置的单元消耗。
反相驱动方法能够应用于多阶段(例如两阶段)驱动方法,因为除了行电极电压之外的所有电压的反相都不会导致寻址像素及由此的显示器所需要的电压的显著增加。
隔板
在根据本发明的显示装置的另一个实施方式中,像素单元还包括极性流体前端移动隔板。可以提供这些隔板,通过物理结构局部影响施加至具有润湿性的流道表面的电场,通过物理结构局部影响润湿性或者通过物理结构局部影响曲率半径并且由此影响流道中极性流体的杨-拉普拉斯力。这些隔板还可以包括在表面的对润湿性有很强影响的化学成分的变化。
第一类结构可以提供为不同介电特性的多层,例如局部提供具有不同介电常数或层厚度的隔板结构。除此之外或者可替换地,这些类型的结构可以包括限定局部变化电场的电极结构,例如通过在结构中设置孔、间隙或空隙来降低局部场度。因此,流道表面中或附近设置的电极能够被变为局部降低或增加电场,流道表面润湿性对电场做出响应,这将导致极性流体前部移动的阻隔特性。除了改变电极结构外,可以设计润湿性本身,例如通过局部增加或降低流道表面的润湿性,例如通过含氟聚合物的重新设计,包括化学或物理改性。还可以局部通过改变流道高度来改变极性液体的杨-拉普拉斯压力。例如,这可以如下实现:局部增加或减少层厚度,例如电极层厚度、含氟聚合物层厚度或附加绝缘层厚度,其中后两种测量标准也将局部影响所施加的电场。
在上文中,已经讨论了多阶段驱动,其中像素的新颜色状态通过“至白”相或“至黑”阶段而实现。隔板是在全白状态和全黑状态之间的附加的“稳定”、“无错”状态,通过它可以在没有累积转换错误获得新的像素颜色。此外,隔板结构还可以用于将极性流体前部局部“保持”在特定位置,由此局部降低用于在隔板位置保持极性流体前部的稳定电压。
如本文公开的,对于至黑转换,只要流道中的水量增加,在行时间(line time)期间在像素单元上施加切换电压期间及之后,像素电容C增加。当像素上的电荷Q在相间隔或保持时间基本保留时,V将降低直到杨-拉普拉斯力和机电力平衡。电压差的机电力的实质性的局部降低或极性液体前部的曲率半径的局部降低可能使水前部在精确地确定位置静止,或者在“至白”转换的情况下反向。
当流道表面电极具有减小的局部密度,例如因为孔被设置在电极中而减少两倍,例如具有5×5微米孔,机电力约低2倍。为了通过“至黑”隔板,可以使用更高的电压。这种选择似乎是优选的,因为它可以通过采用流道表面电极的几何学布局简单地实现,因此,没有涉及额外的加工步骤。
所描述的隔板工具仅涉及“至黑”转换;当极性液体收缩的速度是局部的并且由此通过“至黑”隔板临时增强时,通过减小的电极密度相反地影响“至白”转换。用于“至白”转换的隔板可以通过局部增加电极密度实现,例如,通过除了在隔板局部之外在整个电极设置孔或者通过局部降低极性液体前部的曲率半径。
实现隔板的另一种可能性是使含氟化合物局部变粗糙。这改变含氟化合物的润湿滞后从而改变极性流体前部的速度和向流道表面电极施加的电压之间的关系。在某一电压下的速度的局部减小可用作“至黑”隔板;而局部增大可用作“至白”隔板,其中,正速度意味着前部朝向全黑状态的移动。
与使用的传统的具有重置状态的多相(例如两相)驱动方法的转换相比较,使用隔板可得到具有更高对比度的稳定的图像。像素不需要经由全黑状态或经由全白状态进入下一色彩状态,从而消除转换错误的累积,但是可以经由中间状态(其由隔板限定,并且可更接近于下一像素色彩或更接近于前一像素色彩)进入下一显示性质。该中间状态用作重置状态。所得的图像对于观看者来说会更加稳定,这是因为当使用由隔板限定的中间状态并且中间像素色彩更接近于像素的前一色彩或后一色彩时,从像素的前一色彩到下一色彩的转换总体上更快了,从而消除了对于观看者的可能的闪烁。附加重置状态的使用还可以改善显示的对比度,这是因为向中间全黑重置状态的切换减小了显示的峰值白度,而向中间全白重置状态的切换减小了可获得的黑色等级。显然地,本发明所公开的隔板结构可独立设置、或与附加像素单元端子(其被驱动以使像素单元处于中间状态)连接设置。
尽管流体移动隔板可独立于本文所描述的中间状态而发挥作用,但是优选地,驱动器被配置为将极性流体前部稳定在当改变像素单元中间状态时极性流体前部运动隔板的位置。
图11A示出了具有切换电路9的显示装置1100的示意性图示,该切换电路中每个像素包含连接至像素单元2的切换电压端子10的电荷泵1101。电荷泵至少具有一个附加端子,即电荷泵寻址端子1103,其连接至切换电路中的附加线路(其连接至驱动器5)。提供给电荷泵寻址端子的电压确定由电荷泵提供的电流。电荷泵还连接至连续充电电压源电极1102(也称为电压轨),其可以提供一个以上的电压电平,并且可以对于所有像素用一个公共连接或对于每个像素行用一个连接来连接至驱动器。电荷泵可以在像素色彩转换期间向像素单元提供连续充电从而基本上恒定切换电压。这在由于水流入流道而导致的像素色彩转换(例如至黑转换)期间像素电容增大时是特别有利的(在电荷泵缓冲了电荷泵寻址端子上的电压的时候)。由于电荷泵寻址端子上的电压的缓冲基本上不会随着像素电容的增大而减小,使得与图5和图7所使用的以每像素的附加电荷泵为代价的驱动方法相比,可以用更低的行和列电极电压来对电荷泵寻址。另外,随着切换电压在线选择时间(在该情况下会导致切换速度减小)之间朝向稳定电压改变,基本上恒定的切换电压可以获得当使用例如图4B和图6B中所示的像素切换时无法实现的基本上恒定的切换速度。切换电路中用于对电荷泵寻址的附加线路可以具有行和列电极以设置电荷泵寻址端子上的电压,但是也可以根据切换电路的该部分的实现和电荷泵的实现而使用差不多的电极。像素电极包括另外的像素电极端子4,其连接至向像素电极提供直接电压的另一电极。这另一电极可如图1B的3所示那样连接至驱动器。
如图11B所示,电荷泵可以通过使用薄膜晶体管来实现,尽管用多于一个TFT来实现,但是也可以用电流反射镜或多连接缓冲级。其示出了连接至电荷泵1101的电荷泵寻址端子1103的寻址TFT1104。电荷泵包括栅极端子连接至电荷泵寻址端子并且源极和漏极端子连接至切换电压端子10和电压轨1102的功率TFT 1105。电荷泵寻址端子1103被充电至这样一个电压,其设置功率TFT的流道电阻从而使电流可以流过流道。像素电容可以在供给电压基本上不同于稳定电压的时候发生改变。像素电容的改变率和功率TFT的流道电阻的组合确定切换电压。当电流足够高的时候切换电压可基本上与电压轨上的电压相同,而当电流低的时候该电压基本上与稳定电压相同。底流道电极1106连接至直接电压端子4。
可选地,还可以将功率TFT 1102连接至底流道电极1106。然后,水电极连接至直接电压端子。这类似于图6的水直接连接方案。
图12示出了对于连续充电电路用每行的电压轨实现“至黑”阶段1201和“至白”阶段1202的驱动方法。在第一阶段1201中,电荷泵寻址端子1103被提供有负电压,该负电压确定了在本实例中的作为p流道TFT的功率TFT 1102的流道传导率(对于n流道TFT选择和非选择电压电平是相反的,并且需要像素电极上的正电压来引发出相同的流道传导率)。用线1208来表示电荷泵寻址端子上的电压。电荷泵寻址端子上的电压通过分别由线1203和1205所表示的行和列电极电压所确定,它们通过寻址TFT 1104连接至该端子。当由线1207所表示的电压轨处于0V同时由线1204所表示的顶和底流道电极处于10V的时候,像素切换至黑色。在第一阶段中某一部分阶段的末端,电压轨1207被设置为稳定电压,从而停止像素单元水前部的移动。为了执行此操作而不产生转换错误,以一次一行来操作电压轨。可选地,可以选择第一阶段1201和第二阶段1202之间的时刻,从而使得电压轨在第一阶段1201期间不需要切换至稳定电压。相间隔可以小于帧时间或者长达数帧的时间。在第二阶段1202的开始,电压轨被切换(一次一行地)至+10V。通过将电荷泵寻址端子充电至7V,功率TFT的流道电阻被安排为使所得的水电极上的切换电压在稳定电压和电压轨上的电压之间,这导致了至白的缓慢切换,即流道中的水缓慢地收回至储水器。在电压轨对像素电极连续充电时,只要电压轨保持在10V,该电压基本上是恒定的。在第二阶段中某一部分阶段的末端,可将电压轨再次重置(一次一行地)为稳定电压。这在保持期间是优选的(保持期间一般为总帧时间的大部分),同时,应该优选在比帧时间短的时间内达到新的像素色彩(尽管对于更慢的切换系统这些阶段可以比帧时间更长)。
在该实施方式中,还可以将驱动器配置为向像素单元提供直接电压,从而设置中间状态。将直接电压提供至底电极1106,该底电极连接至与该底电极并联并且具有与每个像素行的驱动器的连接的另一电极。这在第一“至黑”阶段期间、在均由线1204表示的顶和底电极之间产生了电压差,从而通过基本的供给电压(其可减小对寻址TFT寻址所需的电压电平)在流道中产生了某一最小电动机械力。优选地,选择顶和底电极之间的电压差使得仅可以进行像素色彩之间的“稳定”和“至黑”转换,因为这最小化了在该阶段期间水电极上所需的电压电平。
在第二“至白”阶段1202期间,底电极被提供有另一直接电压。作为所有像素的公共电极的顶电极优选被设置为接近或等于0V的电压,从而达到其他电极上的最小绝对电压电平,并且在基本不增大电极上的电压电平的情况下使得可以进行反相方案。
根据本实施方式的需要用来驱动像素单元的电压电平(例如行和列电极上所需的电压)可在使用直接电压来设置像素单元的中间状态时降低。这改善了显示装置和其切换电路的使用寿命,使得可以在驱动器中使用低电压组件,并且节约了电力。
例如,底电极在“至黑”阶段期间可被充电为12.6V,并且在“至白”阶段期间可被充电为-8.9V。然后,电压轨在这两个阶段期间在-1.8V和1.9V之间切换,而稳定电压在这两个阶段期间都为1.9V。这将提供至电荷泵寻址端子的电压摆动减小为从-10V至7V,然后依次将行电极上的非选择电压电平减小为12V以代替如图12中所使用的20V。在顶电极基本上为0V或者反冲电压时,可以在基本上不增大切换电路和驱动器上的电压电平的情况下应用反相方案。
还可以在水电极连接至直接电压端子同时底电极连接至电荷泵寻址端子的时候,将直接电压施加给水电极。
图13示出了用于图11的电路的驱动方法,包括其间具有第三中间阶段的单独的至黑阶段和至白阶段。当使用这种驱动方法时,电路可以具有用于显示中的所有像素的公共电压轨1305,用于具有包含每像素一个充电泵的切换电路的显示装置1100。其示出了使用图11的像素原理图的驱动方法。当更新速度不关键时,或者当使用很高的帧速率时,即,与像素单元的切换速度相比很短的帧时间,可以使用一个公共电压轨用于显示中的所有像素。由于驱动器与用于显示中的所有像素的电压轨之间只有一个连接,这具有降低驱动器的复杂性的优点。“至黑”和“至白”阶段与图12的相同,但是仅当在中间阶段中显示中的所有像素单元的切换后的电压端子复位至稳定电压时,才施加公共电压轨上的电压的充电,优选地,在单个帧时间期间施加。这通过向充电泵的寻址端提供+15V来完成,这使功率TFT的电阻增加至很高的水平(对于P型功率TFT),从而有效地使切换后的电压端子与电压轨相隔离。当水电极(waterelectrode)的电压基本上等于稳定电压时,水前部将停止移动。当在中间阶段中已经对所有像素进行了寻址时,由于切换后的电压端子有效地与电压轨相隔离,可以将电压轨切换至另一电平。该方案要求至少三相阶段用于一次更新;其中一相可以包括几个阶段部,其中可选地切换充电泵以停止水前的移动。
在该实施例中,还可以配置驱动器以向像素单元提供直接电压,该直接电压设定与图12的实施例中使用的中间状态类似的中间状态。直接电压再次提供至与另外的电极相连接的底部电极1105,其中另外的电极与用于显示装置中的所有像素的驱动器具有一个公共连接。这在电极的(在第一“至黑”阶段期间都由线1204指示的)顶部和底部之间产生了电压差,因此,通过降低需要的电平以对寻址TFT进行寻址的基本供给电压,在流道中生成特定的最小机电力。当水电极连接至直接电压端子时,还可以将直接电压施加至水电极。
图14A示出了具有切换电路9的显示装置1400的示意表示,其中切换装置9包括用于至白转换1401’(所谓至白电路1401’)以及用于至黑转换1401(所谓至黑电路)的独立的电路。至白电路1401’可以用于像素2的至白转换,而至黑电路1401可以用于像素的至黑转换。例如,通过将切换电压充电至列电极的电平的切换电路,或者通过包括充电泵的电路可以实施两个电路。两个电路具有至少一个将电路与其余的切换电路相连接的端子1403、1403’,以及至少一个将电路与像素单元的切换后的电压端子10相连接的端子。切换电路可以具有独立的用于与驱动器5相连接的至黑电路和至白电路的行电极和列电极,但是也可以在至黑电路与至白电路之间共享电极,或者需要或多或少的寻址电极。还可能需要附加电极,比如电压轨。切换电路连接至像素单元的切换后的电压端子10。
用于像素的至白转换和至黑转换的独立电路的优点在于,两个电路可以以直接方式实施。例如,当至黑电路包含充电泵,而至白电路为简单电压可寻址结构时,充电泵仅需要一个可以仅提供一个电平的用于显示中的所有像素的公共电压轨。然后,连续地对至黑转换充电,由于在至黑转换过程中像素电容增加,所以这是有利的,而至白转换由切换后的电压直接进行寻址。当然还可以使用用于两个电路的其他实施。
通过使用薄膜晶体管,图14B示出了切换电路9的原理图的实例。至黑电路1401是包含功率TFT 1405的充电泵,功率TFT 1405与充电泵相连接,其中寻址端子1403在其栅极端子处,且切换后的电压端子10和电压轨1402在其源极端子和漏极端子上。至白电路1401’仅包含将其余的切换电路与切换后的电压端子相连接的电极。切换电路包含分别与至黑电路和至白电路的端子相连接的两个寻址TFT 1404、1404’。切换电路通过4个端子与驱动器相连接;列白电极1406、行白电极1407都用于寻址至白电路,并且列黑电极1406’和行黑电极1407’都用于寻址至黑电路。
至白电路用于使切换后的电压端子10复位至特定电平,特定电平使至白电路的充电泵能够连接至仅提供一个电平并且与用于显示中的所有像素的驱动器仅有一个公共连接的电压轨,而仍具有像素的高更新速度的可能性。通常,优选地,当充电泵关闭时,使切换电压端子10复位,其中关闭意味着充电泵已经将切换后的电压端子与电压轨1402有效地隔离。虽然经由至白电路使切换后的电压端子复位至特定电位是最有益的,当像素切换至白色时,即,当在像素颜色转换期间由于从流道流出的水流入蓄水池的原因像素电容降低时,由于然后至白结构可以使切换后的电压端子复位至正确电压,以使能像素颜色转换,无需连续充电,所以还可以通过使用至白电路(尤其对于朝至黑的小变化)促使至黑转换。虽然当充电泵仅用于至黑转换时,由于使能仅提供一个电压的一个公共电压轨的使用,这是最有益的,但是至黑电路的充电泵还可以用于至白转换。
与图12类似的驱动方法。在第一阶段期间,所谓的“至黑”阶段,至白寻址TFT关闭(流道电阻很高),通过使用充电泵将像素驱动为黑色,而在第二阶段期间,所谓的“至白”阶段,充电泵关闭,并且通过对切换后的电压端子充电至由“列白色”电极提供的特定复位电压,将像素驱动为白色。当然,还可以及时地交换2个阶段。
在该实施例中,还可以配置驱动器,以将设定中间状态的直接电压提供至像素单元。直接电压提供至与另外的电极相连接的底部电极1408,另外的电极与行电极平行,并具有每行像素一个的至驱动器的连接。基本上通过在阶段期间施加合适的中间状态,这可以降低电极上的电压,包括切换电路和驱动器,例如在“至白”阶段期间,顶部和底部电极之间的电压差。因此,切换电路包括用于提供将极性流体移出流道的切换后的电压的第一电路1401’,以及用于提供将极性流体移入流道的切换后的电压的第二电路1401。
图15示出了具有根据图14A中示出的原理图的切换电路的显示装置1500,其包含使用薄膜晶体管的用于至白和至黑电路的充电泵。至白电路包括在其栅极端子处与电荷泵寻址端子1502相连接的功率TFT 1501,在其源极端子和漏极端子上与切换后的电压端子10以及电压轨-白1503相连接。驱动方法也是2阶段驱动方法,其中在第一阶段期间,通过至黑电路1401对“至黑”转换进行寻址,而至白电路1501的功率TFT设定为高流道电阻,并且在第二阶段期间,通过至白电路1402’对至白转换进行寻址,而至黑电路1405的功率TFT设定为高流道电阻。此外,可以及时地交换“至黑”和“至白”阶段。应该考虑的是,在一个时间点,两个功率TFT中只有一个设定为低流道电阻状态,否则像素的功耗将很高,而且可能损坏有源矩阵电路板和驱动器的电路。
该实施例的优点在于在至白转换和至黑转换期间切换后的电压都基本上是常数,导致基本不变的切换速度。电压轨上需要的电压可以不变并且每个电压轨可以连接至对所有像素具有一个连接的驱动器。
在该实施例中,还可以配置驱动器,以将设定中间状态的直接电压提供至像素单元。将直接电压提供至与另外的电极相连接的底部电极,其中另外的电极与行电极平行,且具有每行像素一个的至驱动器的连接。基本上通过在阶段期间施加合适的中间状态,这可以降低电极上的电压,包括切换电路和驱动器,例如在“至黑”阶段期间,底部和底部电极之间的电压差。
图16示出显示装置1600的图示,其每个像素包含向像素单元2的另外的个端子4施加直接电压的独立电路1601。例如,可通过切换电路或者通过包括充电泵的电路实现直接电压电路1601,切换电路将另外的个电极单元端子充电至列电极的电平。直接电压电路可具有与驱动器5相连接的独立的行电极和列电极,但是也有可能电极是在切换电路和直接电压电路之间共用或者或多或少需要寻址电极。还有可能需要其他电极,诸如电压线。
特别是对于像素颜色转换,每个像素的直接电压电路的优点是,可以使用直接电压终端设置像素单元2的中间状态。没有直接电压电路,则不考虑其特有的颜色转换,仅可由直接电压设置中间状态,该直接电压对一组像素(例如一行像素或一列像素)是共同的。带有直接电压电路,则对于像素颜色转换,特定直接电压和切换电压的组合可能引起电路需要的电压、电路和驱动器5之间的和在驱动器自身中的电极的额外的减少。由于直接电压能够使能中间状态的选择和因此每个像素“至白”相和“至黑”相的选择(可选地取决于其特定颜色转换或除了具有时间上连续的多个相之外),直接电压电路还可引起更高的切换速度。
作为一个实例,可以通过充电泵实现直接电压电路。充电泵能够向设置中间状态的另外的像素单元端子4施加基本上恒定的直接电压。当下一像素颜色可通过切换达到黑时,由充电泵设置“至黑”的中间状态;当下一像素颜色可通过切换达到白时,由充电泵设置“至白”的中间状态。例如,现在可取决于特定像素颜色转换来分别选择每个像素图8和图9的多相驱动方法的相81、82和相91、92。这可使多相驱动方法变为在长度上仅具有一个相的驱动方法,其中在那个时间期间可由直接电压电路选择多个相。
另一方面,在多相驱动方法的每个连续相期间,直接电压电路也可用于设置每个像素特定的中间状态。例如,在“至黑”相期间,仅需由少量的电量而被切换至黑的像素比需要由较大电量切换至黑的像素能接收更低的基本供电电压。这可能引起在多相驱动方法期间在显示装置的列电极上的更小的电压抖动。
图17示出了根据本发明的装置的双稳态实施例1700,其中流道表面1701润湿性被设置为在供电中断时稳定极性流体;其中流体池1702被设置为将极性流体移出流道并移进流体池。这是所谓的双稳态实施例。由于在流道表面上的含氟聚合物的表面处理、液体的表面张力、或者会聚或分开的几何变化的毛细管,流道中的水前面(water front)保持其正极为0V以指定几个选择。可选的稳定方法也是可能的。由附加的电极1702将水牵引回流体池。尤其,较佳地,如在图18a中所示,切换电路包括分离电路1802,用于提供将极性流体移到流道的切换电压并且用于向流体池电极1702提供将极性流体移出流道的电压。
图18A示出具有用于双稳态操作的切换电路的显示装置1800。切换电路9包含用于至白转换(所谓的至白电路)1802和用于至黑转换(所谓的至会电路)1401的分离电路。该至白电路用于向与流体池电极1702相连接的另外的电极单元终端1801施加电压。该至黑电路用于向将极性流体移出流道并移进流体池的流体池电极施加电压;至黑电路用于施加将水移进流道的切换电压。例如,可通过切换电路或通过包括充电泵的电路来实现这两个电路,切换电路将切换电压充电至列电极的电平。这两个电路具有将电路连接至切换电路的其余部分的至少一个附加的端子1403、1408。切换电路可具有连接至驱动器5的用于至黑电路和至白电路的独立的行电极和列电极,但是也有可能电极是在至黑电路和至白电路之间共用或者或多或少需要选址电极。还有可能需要其他电极,诸如电压线。
图18B示出使用薄膜晶体管的切换电路9的示意图的实例。至黑电路1401经端子1403将切换电路的寻址电路连接至切换电压端子10。至白电路1802经端子1803将切换电路的寻址电路连接至另外的像素单元端子1801。切换电路包含两个寻址TFT1804、1804’,这两个寻址TFT分别连接至至黑电路的端子1403和至白电路的端子1803。切换电路通过四个端子被连接至驱动器;列-白色电极1805、行-白色电极1806,二者用于寻址至白电路,而列-黑色电极1805’和行-黑色电极1806’,二者用于寻址至黑电路。至黑电路及其寻址TFT电路对“下部直接连接”配置是同样的。其他配置,例如“水直接连接”配置,也可用于电路的这一部分。当上部流道电极(43),下部流道电极(41)以及水(40)电极在相同偏置时,对“至白”电极1702的足够偏置将把水牵引到流体池22。由于流体池的表面对容积的比率远小于在流道中的,引起更小的机电力,所以在相等的偏置下,收回速度将慢于填充该流道的速度。
图19示出了用于基于图18B中所示的电路1800的双稳态像素电路的驱动方法。第一帧1901示出被切换至黑的像素。在线选时间期间水电极被充电至正电压,而上部流道电极和下部流道电极保持在0V。当将所有电极切换(40)至相同的负电压时,为了使水电极和“至白”电极之间的“至白”偏置最小,“至白”电极较佳地被充电至与水电极相同的电压,因此增加“至白”电极和水电极之间的整体偏置,同时保持在流道中机电力为零。通过将上部流道电极和下部流道电极设置为与水电极相比是相反的偏置,可以对“至黑”进行相同操作。
在这个实施例中,还有可能将驱动器配置为向设置中间状态的像素单元施加直接电压。该直接电压被施加在下部电极。实际上通过在相期间施加合适的中间状态,例如,在“至黑”相期间上部电极和下部电极之间的电压差,这能降低在电极上的电压(包括切换电路和驱动器)。
极性流体可以包括电离的水(较佳地包含色素载色体),但不限于此。非极性流体可包括油,较佳地是白色或透明(或半透明)的油,但不限于此。在可选实施例中,水包含白色色素和油状黑色染料。具有润湿性,对施加的电磁场敏感性的流道表面包括含氟聚合物。
在说明书的上下文中,术语“连续充电”指的是在预定充电时间期间与负载状态无关地对像素单元进行充电。尽管某些实施例详细说明了某些可选特征作为本发明的另外方面,但除非具体指出另外的或物理不可行或不相关的特征,该说明书旨在包括并且具体公开这些特征的所有组合。
此外,尽管说明书集中公开如下内容的实施例:像素单元包括连接至另外的电极以将直接电压提供给像素电极的至少一个另外的像素单元端子,并且驱动器配置为对另外的电极进行额外地充电,以限定像素单元中间状态;该中间状态限制了可能的单元显示特性变化,由于施加的基础电压而引起由于变化的润湿性导致的最小机电力,但本公开的另外方面也被认为落在本发明的范围内。典型地,尽管直接电压可以直接由驱动器提供,而无需介入设置于单元上的切换电路,但另外的切换电路也可以提供该直接电压,即使不需要驱动器配置为提供如本文所限定的中间状态。此外,驱动器可以配置为通过例如切换与中间状态无关的充电泵而对不依赖于各相的另外的电极进行多相充电以限定多个中间状态来提供单元显示特性变化。此外,可以通过每个电路元件对显示特性变化中的某个相进行寻址(address)来提供切换电路。电路元件可以包括例如“至黑”电路、“至白”电路和/或复位电路。此外,切换电路可以包括配置为对其中一个像素单元端子进行连续充电的切换充电泵。还有,驱动器可以配置为提供单元显示特性变化,其中,在极性流体前面移动隔板的位置处使极性流体前端稳定。
除非另有说明或限定,下面的参考列表限定了如本文所公开的各元件和各方面:
1:显示或显示装置
2:像素单元或像素化电流体单元
3:另外的电极,直接连接至另外的像素端子4,并且由驱动器5进行充电
4:另外的像素单元端子,连接至另外的电极3,以将直接电压提供给像素单元2
5:驱动器,配置为对行电极7和列电极8进行充电,并且使切换电路9将切换电压经由切换电压端子10按址提供至像素单元2
6:电路板,包括多个用于将切换电压提供给像素单元2的切换电路9、驱动器5和行电极7以及列电极8
7:行电极,连接至切换电路9
8:列电极,连接至切换电路9
9:切换电路,包括连接至至少一个像素单元端子的有源元件,从而改变表面的润湿特性,并连接至行电极和列电极
10:像素单元2的切换电压端子,通过切换单元9寻址,并且连接至切换单元9
20:像素单元
21:流体容装部,包括相连接的流体池22和流道23
22:流体池,具有连接至所述流道的小可见区域
23:流道,具有连接至所述流体池的大可见区域
24:极性流体
25:极性流体24在流体池22中的大主曲率半径
26:极性流体24在流道23中的小主曲率半径
27:流道23的表面
像素:显示装置1的切换电路和所连接的像素单元的结合
像素颜色:单元显示特性,也涵盖了单色变体
供给电压:施加到至少2个像素单元端子的电压差
基础供给电压:在流道表面部分上所施加的供给电压差,用于在中间状态下在像素单元中产生最小机电力。
切换电压:通过切换电路9经由切换电压端子10施加到像素单元2的电压
直接电压:提供到连接至像素单元2的至少一个另外的像素单元端子4的另外的电极3的电压
像素单元端子:至少两个端子配置为在流道23的表面的至少一部分上提供供给电压,所述流道23的表面的至少一部分包括响应于所施加的供给电压的润湿性
单元显示特性:像素单元20的某个透射或反射光学状态
转换错误:期望的单元显示特性(例如颜色或灰度色调)与在两个单元显示特性之间的转换结束时所实现的单元显示特性之间的不匹配
中间状态:像素单元的状态,其中,由于基础供给电压提供给至少一个另外的像素单元端子、目的在于减小引起单元显示特性变化所需要的切换电压,因此限制了可能的单元显示特性变化
多阶段单元显示特性变化或多阶段像素颜色变化:在多阶段驱动方法中,单元显示特性从第一阶段的开始直到最后一阶段的结束的总(累积)变化
给出的详细附图、具体实例以及特定的表述仅用于说明的目的。在没有背离如所附权利要求所表达的本发明的范围下,在设计、操作条件下可以进行其它替换、修改、变化以及省略。

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一种包括电流体单元的显示装置,包括:多个电流体载色像素单元。每个像素单元均包括:流体容装部,用于容装极性和非极性流体,包括:在极性流体上具有小可见区域的一定尺寸的流体池;和在极性流体上具有大可见区域的一定尺寸的流道。流道连接至流体池,从而使极性和非极性流体在流道和流体池之间自由移动。流道表面的至少一部分包括响应于供给电压的润湿性。驱动器对行和列电极充电,并使切换电路将切换电压按址提供至像素单元,以。

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