專利名稱：電潤濕顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括圖像元素(像素)的顯示設(shè)備，所述圖像元素具有在第一透明支承板上的彼此不能混合的至少一種第一液體和第二液體，該第二液體是導(dǎo)電的或有極性的。
通常液體被包含在第一透明支承板和第二支承板之間的空間內(nèi)，但這不是絕對必須的。
如果該液體是(有色的)油而第二液體是水，則(由于界面張力)提供了一種包括水層和油層的雙層系統(tǒng)。然而，如果在水和第一支承板上的電極之間施加電壓，那么油層由于靜電力而移到旁邊或者破裂。由于部分水現(xiàn)在滲入油層，所以圖像元素變得部分透明。
在PCT申請WO 03/00196(PH-NL 02.0129)中描述了基于這一原理的顯示設(shè)備。
中間光學(xué)狀態(tài)或灰度即在第一極限狀態(tài)和第二極限狀態(tài)(例如全黑和全白)之間的光學(xué)狀態(tài)，其可以通過利用在引入所述極限狀態(tài)的電壓電平(例如零和最大電壓電平)之間的中間DC電壓電平來獲得。然而，實際上所得的灰度穩(wěn)定性或再現(xiàn)性在實驗上發(fā)現(xiàn)非常差，并且對于大多數(shù)應(yīng)用而言是無法接受的。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有驅(qū)動裝置的顯示器，其給出可接受的灰度穩(wěn)定性。
為此，根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備具有用于把電壓施加于電極的驅(qū)動裝置，該電壓與在第一極限狀態(tài)和第二極限狀態(tài)之間并包括這兩個極限狀態(tài)的該圖像元素的一系列(range)電光狀態(tài)相關(guān)，所述驅(qū)動裝置在圖像元素的選擇期間把可變電壓提供給所述圖像元素。該可變電壓可以是具有基本上等于與要被設(shè)置的圖像元素的電光狀態(tài)相關(guān)的電壓的平均值的交流電壓。該可變電壓可以包括DC部分和AC部分，該交流電壓的最大和最小電壓具有基本上等于與要被設(shè)置的圖像元素的電光狀態(tài)相關(guān)的電壓的均方根平均值。
在進(jìn)一步的實施例中，所述驅(qū)動裝置在與電光狀態(tài)相關(guān)的所述電壓之前把前置(preceding)電壓提供給圖像元素。所述前置電壓例如包括一組交流電壓，該組交流電壓具有基本上等于零的平均值或者基本上等于與要被設(shè)置的該圖像元素的電光狀態(tài)相關(guān)的電壓的平均值。
本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識，即這些前置電壓的應(yīng)用改善了油膜的開關(guān)性能的均勻性，從而避免油膜的局部擴(kuò)散，并降低油膜破裂的概率。
在另一個實施例中，該顯示設(shè)備具有用于把電壓施加于電極的驅(qū)動裝置，該電壓與在第一極限狀態(tài)和第二極限狀態(tài)之間并包括這兩個極限狀態(tài)的該圖像元素的一系列電光狀態(tài)相關(guān)，所述驅(qū)動裝置在圖像元素的選擇之前提供把該圖像元素帶入極限狀態(tài)之一的電壓給所述圖像元素。
現(xiàn)在將參考一些非限制性的實施例和附圖來闡明本發(fā)明的這些和其它方面，其中

圖1用圖解法示出其中使用了本發(fā)明的顯示設(shè)備的一部分的截面，圖2示意性地示出顯示設(shè)備的等效電路，圖3示意性地示出一種驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的圖像元素的方法，圖4示意性地示出另一種驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的圖像元素的方法，圖5示意性地示出一種驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)備中的圖像元素的方法，圖6示意性地示出另一種驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的圖像元素的方法，圖7示意性地示出另一種驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的圖像元素的方法，圖8示意性地示出圖7的修改，同時圖9示意性地示出另一種使用復(fù)位方法來驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的圖像元素的方法。
這些附圖是示意性的，并且沒有按照比例繪出。對應(yīng)的元件通常用相同的參考數(shù)字來表示。
圖1示出顯示設(shè)備1的一部分的截面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備所基于的原理。在兩個透明基板或支承板3、4之間設(shè)置有彼此不能混合的第一液體5和第二液體6。第一液體5是例如類似十六烷的鏈烷或如在本例中的(硅酮)油。第二液體6是導(dǎo)電的或有極性的，例如水或鹽溶液(例如用水和乙醇混合的KCl溶液)。
在第一狀態(tài)中，當(dāng)不施加外部電壓時(圖1a)，液體5、6與由例如玻璃或塑料構(gòu)成的第一和第二透明支承板3、4相鄰。在第一支承板3上設(shè)置有例如氧化銦(錫)的透明電極7以及中間不可濕(疏水)層8，在本例中是無定形含氟聚合物(AF1600)。
當(dāng)(電壓源9)通過互連20、21施加電壓時，層5移到旁邊或者破裂為小滴(圖1b)。當(dāng)靜電能量增益大于由于曲面的產(chǎn)生而導(dǎo)致的表面能量損失時出現(xiàn)這種情況。作為一個非常重要的方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過電開關(guān)裝置(電壓源9)可獲得在覆蓋支承板3的連續(xù)膜5和與壁2相鄰的膜之間的可逆開關(guān)。
圖2是本發(fā)明可應(yīng)用的顯示設(shè)備1的一部分的電等效電路圖。它在一個可能的實施例(一種被稱為“無源模式”的驅(qū)動模式)中包括處于行或選擇電極17與列或數(shù)據(jù)電極16相交的區(qū)域處的圖像元素18的矩陣。通過行驅(qū)動器14來連續(xù)選擇行電極，同時通過數(shù)據(jù)寄存器15向列電極提供數(shù)據(jù)。為此，必要時首先在處理器13中處理輸入數(shù)據(jù)22。
行驅(qū)動器14和數(shù)據(jù)寄存器15之間的相互同步通過驅(qū)動線19來進(jìn)行。選擇電極17和數(shù)據(jù)電極16例如通過分開的電極如直接借助于圖1所示的電極20、21被連接至液體5、6，或者通過例如非線性電阻或諸如MIM或二極管之類的非線性開關(guān)元件的閾值元件被連接至液體5、6。圖像元素18的行可以由一個或多個選擇電極17來驅(qū)動；類似地，圖像元素18的列可以由一個或多個數(shù)據(jù)電極16來驅(qū)動。
在另一個可能的實施例(另一種被稱為“有源模式”的驅(qū)動模式)中，來自于行驅(qū)動器14的信號通過薄膜晶體管(TFT)30選擇圖像電極，該薄膜晶體管30的柵電極被電連接至行電極17，并且源電極被電連接至列電極。在列電極16處存在的信號通過TFT被傳送到耦合至漏電極的圖像元素18的圖像電極。其它的圖像電極被電連接至例如一個(或多個)公共對電極。在圖2中僅作為例子只畫出了一個薄膜晶體管(TFT)30。其它“有源模式”的結(jié)構(gòu)是可替換的。一個或多個選擇電極17再次可以驅(qū)動TFT 30的行，同時一個或多個數(shù)據(jù)電極16也可以驅(qū)動。
圖3示出用于該顯示器的第一脈沖圖形方案，其中(在一個選擇周期tsel內(nèi))在固定電壓32之前具有四個預(yù)脈沖(交流電壓)31。固定電壓32的值(V1、V2、V3)決定灰度值。預(yù)脈沖的脈寬不受限制，但優(yōu)選為短于把顯示器從全黑驅(qū)動至全白狀態(tài)所需的最小時間周期的數(shù)量級。優(yōu)選的是使用例如可在驅(qū)動器IC處獲得的最大電壓電平Vmax來作為這些預(yù)脈沖31的幅度。用于灰度變換的這些ac預(yù)脈沖的數(shù)目可以任意選擇，但偶數(shù)是優(yōu)選的，并且在灰度變換中這些ac脈沖的總時間周期優(yōu)選小于選擇周期tsel的50％。看來在每次變換前使用先于灰度驅(qū)動脈沖的短ac脈沖序列之后，灰度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性得到改善。在這個實例中，使用了四個短脈沖，即兩個負(fù)脈沖和兩個正脈沖，平均DC電壓等于零。
圖4中示意性地示出另一種脈沖圖形，其中對于每次變換，在灰度驅(qū)動電壓脈沖32之前設(shè)置有短預(yù)脈沖序列31。在這個實例中，使用了四個短脈沖，即兩個負(fù)脈沖和兩個正脈沖，平均DC電壓等于灰度電壓(V1、V2、V4)?？磥眍A(yù)脈沖對于在電潤濕(electrowetting)顯示器中改善灰度再現(xiàn)性極其有效。然而預(yù)脈沖產(chǎn)生了特別是當(dāng)使用較長的預(yù)脈沖時可能變得可見的光學(xué)響應(yīng)。為了降低由這些預(yù)脈沖引起的該光學(xué)干擾，優(yōu)選地把具有不同極性的預(yù)脈沖應(yīng)用于屏幕的不同部分。
在下一幀中，正負(fù)極性被反轉(zhuǎn)。因為眼睛平均了在隨后幀上的這些短期亮度變化，所以顯示器的感覺外觀將幾乎不受到影響，。
圖5中示意性地示出另一種可能的脈沖圖形，其中預(yù)脈沖31在預(yù)脈沖序列的開始具有一定的幅度，并且在預(yù)脈沖序列的結(jié)尾具有較小的幅度(預(yù)脈沖31’)。負(fù)電壓和正電壓之間的電壓擺動降低，從而產(chǎn)生低的功率消耗(特別是以較大數(shù)量的預(yù)脈沖)。
圖6中示出第四實施例，其中ac脈沖具有降低的脈沖時間周期以及恒定的幅度。該實施例的優(yōu)點在于縮短了總的圖像更新時間。在一個組合的(未示出)實施例中，預(yù)脈沖既具有可變的幅度又具有可變的脈沖時間周期。這對于產(chǎn)生最小圖像更新時間、功率消耗、較低的光學(xué)閃爍和最佳性能的最佳組合給出了額外的靈活性。
還發(fā)現(xiàn)，通過將灰度驅(qū)動電壓脈沖32改變?yōu)榫哂薪涣鞣鹊亩屉妷好}沖序列33(圖7)，平均電壓等于或接近于把顯示器驅(qū)動至理想的灰度所需的DC電壓電平(V1、V2)，則可獲得改善的灰度再現(xiàn)性和相對較短的圖像更新時間。盡管沒有示出，但是類似于圖3-6的實施例中的那些預(yù)脈沖可以先于短電壓脈沖33。
圖8a示出了一種修改，其中具有大約等于把顯示器驅(qū)動至如圖8b所示的理想灰度所需的DC電壓電平(V1)的RMS(均方根)平均電壓√[(Vmax2+Vmin2)/2]的這種短電壓脈沖序列33，其中短電壓脈沖序列具有不對稱的時間周期以及再次約等于把顯示器驅(qū)動至理想的灰度所需的DC電壓電平的RMS平均電壓。
圖9示出一種驅(qū)動顯示器的方法，該方法通過在為灰度變換施加灰度驅(qū)動脈沖36之前使用復(fù)位脈沖35來把圖像元素帶入一種極限狀態(tài)(或者全開或者全關(guān))。該復(fù)位脈沖的長度不受限制，但是優(yōu)選盡可能地短，例如小于總尋址時間的50％，這取決于顯示元件的應(yīng)用和特性。由于響應(yīng)時間和隨后的復(fù)位取決于在先灰度值，所以該復(fù)位脈沖應(yīng)當(dāng)具有復(fù)位電壓和脈寬(總脈沖能量)以把所有可能的灰度值復(fù)位至初始狀態(tài)。
如果顯示元件的特性(特別是響應(yīng)時間)使得需要較長的復(fù)位時間，則在矩陣驅(qū)動中可以在顯示元件的行(線)的選擇時間期間提供復(fù)位脈沖，其為在選擇時間之前的某一周期，用于把信息提供給顯示元件的同一行(其甚至可被應(yīng)用在更早的幀時間中)。
本發(fā)明不限于上述實例。如果在接通速度與斷開速度之間存在差異，那么圖7、8的RMS需求可能無法給出正確的灰度值。此時，應(yīng)該選擇在這些短脈沖中的平均電壓電平以使所得的反射-時間曲線適合灰度驅(qū)動電壓-時間曲線。于是灰度將不會漸漸消失(drift away)，并且在圖像更新時間保持短的同時圖像質(zhì)量得到顯著改善。使用不對稱脈沖允許精調(diào)脈沖以便獲得精確的灰度。
可在另一種驅(qū)動模式中驅(qū)動該顯示器的一部分而不是另一部分，并且在某一模式中，對于顯示器的不同部分而言頻率可以不同，前置電壓的電壓值和極性也可以不同。
盡管已經(jīng)示出了兩個透明基板之間的顯示設(shè)備，但是包括電極7和油層5的支承板7(圖1a)甚至也可浸入開口的水容器中。
本發(fā)明在于每一個新穎特征以及特征的每種組合。權(quán)利要求書中的參考數(shù)字并不限制其保護(hù)范圍。使用動詞“包括”及其變形并不排除存在除權(quán)利要求書中所述之外的元件。使用在元件前面的冠詞“一個”或“一”并不排除存在多個這種元件。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個帶有光開關(guān)的圖像元素(18)的顯示設(shè)備，該光開關(guān)包括在第一支承板(3)上的彼此不能混合的至少一種第一液體(5)和第二液體(6)，該第二液體是導(dǎo)電的或有極性的，該顯示設(shè)備具有用于把電壓施加于該光開關(guān)的電極(7、20、21)的驅(qū)動裝置(13、14、15)，該電壓與在第一極限狀態(tài)和第二極限狀態(tài)之間并包括這兩個極限狀態(tài)的該圖像元素的一系列電光狀態(tài)相關(guān)，所述驅(qū)動裝置在圖像元素的選擇期間把可變電壓提供給所述圖像元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，包括在第一透明支承板(3)和第二支承板(4)之間的空間內(nèi)的液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中該可變電壓包括一組交流電壓(33)，所述組的交流電壓具有基本上等于與要被設(shè)置的圖像元素的電光狀態(tài)相關(guān)的電壓(Vi)的平均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示設(shè)備，其中該可變電壓包括DC部分和AC部分，該交流電壓的最大和最小電壓具有基本上等于與要被設(shè)置的圖像元素的電光狀態(tài)相關(guān)的電壓的均方根平均值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示設(shè)備，對于具有大于所述均方根平均值的電壓值的該可變電壓曲線的部分以及具有低于所述均方根平均值的電壓值的該可變電壓曲線的部分包括不同的時間周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3的顯示設(shè)備，所述驅(qū)動裝置在與該電光狀態(tài)相關(guān)的所述電壓之前把前置電壓(35)提供給圖像元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的顯示設(shè)備，其中該前置電壓包括一組具有基本上等于零的平均值的交流電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的顯示設(shè)備，其中該前置電壓包括一組具有基本上等于與要被設(shè)置的圖像元素的電光狀態(tài)相關(guān)的電壓的平均值的交流電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的顯示設(shè)備，其中在驅(qū)動至少一個圖像元素期間，該前置電壓的幅度減少。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8的顯示設(shè)備，其中在驅(qū)動至少一個圖像元素期間，該前置電壓的頻率增加。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8的顯示設(shè)備，其中該前置電壓對于該顯示器的不同部分具有不同的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或8的顯示設(shè)備，其中該前置電壓對于該顯示器的不同部分具有不同的極性。
13.根據(jù)權(quán)利要求6的顯示設(shè)備，其中該前置電壓包括給所述圖像元素的電壓，該電壓把該圖像元素帶入所述極限狀態(tài)之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或3的顯示設(shè)備，所述驅(qū)動裝置在圖像元素的至少一個選擇周期之后把相反極性的電壓提供給所述圖像元素。
15.一種具有至少一個帶有光開關(guān)的圖像元素的顯示設(shè)備，該光開關(guān)包括在第一透明支承板上的空間內(nèi)的彼此不能混合的至少一種第一液體和第二液體，該第二液體是導(dǎo)電的或有極性的，該顯示設(shè)備具有用于把電壓施加于電極的驅(qū)動裝置，該電壓與在第一極限狀態(tài)和第二極限狀態(tài)之間并包括這兩個極限狀態(tài)的該圖像元素的一系列電光狀態(tài)相關(guān)，所述驅(qū)動裝置在圖像元素的選擇之前提供把該圖像元素帶入極限狀態(tài)之一的電壓給所述圖像元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示設(shè)備，包括在第一透明支承板(3)和第二支承板(4)之間的空間內(nèi)的液體。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示設(shè)備，在把該圖像元素帶入極限狀態(tài)之一后的至少一個選擇周期之后，所述驅(qū)動裝置提供與一系列電光狀態(tài)相關(guān)的電壓。
全文摘要
給出了用于光開關(guān)、特別是基于電潤濕原理的顯示器(1)的驅(qū)動裝置(13、14、15)的幾種可能性。該原理使用光開關(guān)，該光開關(guān)包括在第一透明支承板(3)和第二支承板(4)之間的空間內(nèi)的彼此不能混合的第一液體(5)和第二液體(6)，該第二液體是導(dǎo)電的或有極性的。
文檔編號G09G3/20GK1864197SQ200480029376
公開日2006年11月15日 申請日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月8日
發(fā)明者G·周, L·M·哈格, R·H·M·科蒂, M·T·約翰遜, B·J·菲恩斯特拉, R·A·海斯, A·R·弗蘭克林 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司