專利名稱：電潤(rùn)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(duì)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(qǐng)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(guò)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(lái)獲得。然而，實(shí)際上所得的灰度穩(wěn)定性或再現(xiàn)性在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)非常差，并且對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言是無(wú)法接受的。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種具有驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)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(shí)，即這些前置電壓的應(yīng)用改善了油膜的開(kāi)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(gè)實(shí)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)施例和附圖來(lái)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)圖9示意性地示出另一種使用復(fù)位方法來(lái)驅(qū)動(dòng)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(méi)有按照比例繪出。對(duì)應(yīng)的元件通常用相同的參考數(shù)字來(lái)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(gè)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(shí)(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(wú)定形含氟聚合物(AF1600)。
當(dāng)(電壓源9)通過(guò)互連20、21施加電壓時(shí)，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(shí)出現(xiàn)這種情況。作為一個(gè)非常重要的方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)電開(kāi)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(kāi)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(gè)可能的實(shí)施例(一種被稱為“無(wú)源模式”的驅(qū)動(dòng)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(guò)行驅(qū)動(dòng)器14來(lái)連續(xù)選擇行電極，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)寄存器15向列電極提供數(shù)據(jù)。為此，必要時(shí)首先在處理器13中處理輸入數(shù)據(jù)22。
行驅(qū)動(dòng)器14和數(shù)據(jù)寄存器15之間的相互同步通過(guò)驅(qū)動(dòng)線19來(lái)進(jìn)行。選擇電極17和數(shù)據(jù)電極16例如通過(guò)分開(kāi)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(guò)例如非線性電阻或諸如MIM或二極管之類的非線性開(kāi)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(gè)或多個(gè)選擇電極17來(lái)驅(qū)動(dòng)；類似地，圖像元素18的列可以由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)電極16來(lái)驅(qū)動(dòng)。
在另一個(gè)可能的實(shí)施例(另一種被稱為“有源模式”的驅(qū)動(dòng)模式)中，來(lái)自于行驅(qū)動(dòng)器14的信號(hào)通過(guò)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(hào)通過(guò)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(gè)(或多個(gè))公共對(duì)電極。在圖2中僅作為例子只畫(huà)出了一個(gè)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(gè)或多個(gè)選擇電極17再次可以驅(qū)動(dòng)TFT 30的行，同時(shí)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)電極16也可以驅(qū)動(dòng)。
圖3示出用于該顯示器的第一脈沖圖形方案，其中(在一個(gè)選擇周期tsel內(nèi))在固定電壓32之前具有四個(gè)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(dòng)至全白狀態(tài)所需的最小時(shí)間周期的數(shù)量級(jí)。優(yōu)選的是使用例如可在驅(qū)動(dòng)器IC處獲得的最大電壓電平Vmax來(lái)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(shí)間周期優(yōu)選小于選擇周期tsel的50％?？磥?lái)在每次變換前使用先于灰度驅(qū)動(dòng)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(gè)實(shí)例中，使用了四個(gè)短脈沖，即兩個(gè)負(fù)脈沖和兩個(gè)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(duì)于每次變換，在灰度驅(qū)動(dòng)電壓脈沖32之前設(shè)置有短預(yù)脈沖序列31。在這個(gè)實(shí)例中，使用了四個(gè)短脈沖，即兩個(gè)負(fù)脈沖和兩個(gè)正脈沖，平均DC電壓等于灰度電壓(V1、V2、V4)。看來(lái)預(yù)脈沖對(duì)于在電潤(rùn)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(zhǎng)的預(yù)脈沖時(shí)可能變得可見(jiàn)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?yàn)檠劬ζ骄嗽陔S后幀上的這些短期亮度變化，所以顯示器的感覺(jué)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(kāi)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(dòng)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(shí)施例，其中ac脈沖具有降低的脈沖時(shí)間周期以及恒定的幅度。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于縮短了總的圖像更新時(shí)間。在一個(gè)組合的(未示出)實(shí)施例中，預(yù)脈沖既具有可變的幅度又具有可變的脈沖時(shí)間周期。這對(duì)于產(chǎn)生最小圖像更新時(shí)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(guò)將灰度驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(duì)較短的圖像更新時(shí)間。盡管沒(méi)有示出，但是類似于圖3-6的實(shí)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(dòng)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(duì)稱的時(shí)間周期以及再次約等于把顯示器驅(qū)動(dòng)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(dòng)顯示器的方法，該方法通過(guò)在為灰度變換施加灰度驅(qū)動(dòng)脈沖36之前使用復(fù)位脈沖35來(lái)把圖像元素帶入一種極限狀態(tài)(或者全開(kāi)或者全關(guān))。該復(fù)位脈沖的長(zhǎng)度不受限制，但是優(yōu)選盡可能地短，例如小于總尋址時(shí)間的50％，這取決于顯示元件的應(yīng)用和特性。由于響應(yīng)時(shí)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(shí)間)使得需要較長(zhǎng)的復(fù)位時(shí)間，則在矩陣驅(qū)動(dòng)中可以在顯示元件的行(線)的選擇時(shí)間期間提供復(fù)位脈沖，其為在選擇時(shí)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(shí)間中)。
本發(fā)明不限于上述實(shí)例。如果在接通速度與斷開(kāi)速度之間存在差異，那么圖7、8的RMS需求可能無(wú)法給出正確的灰度值。此時(shí)，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(shí)間曲線適合灰度驅(qū)動(dòng)電壓-時(shí)間曲線。于是灰度將不會(huì)漸漸消失(drift away)，并且在圖像更新時(shí)間保持短的同時(shí)圖像質(zhì)量得到顯著改善。使用不對(duì)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(dòng)模式中驅(qū)動(dòng)該顯示器的一部分而不是另一部分，并且在某一模式中，對(duì)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(gè)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(kāi)口的水容器中。
本發(fā)明在于每一個(gè)新穎特征以及特征的每種組合。權(quán)利要求書(shū)中的參考數(shù)字并不限制其保護(hù)范圍。使用動(dòng)詞“包括”及其變形并不排除存在除權(quán)利要求書(shū)中所述之外的元件。使用在元件前面的冠詞“一個(gè)”或“一”并不排除存在多個(gè)這種元件。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個(gè)帶有光開(kāi)關(guān)的圖像元素(18)的顯示設(shè)備，該光開(kāi)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(kāi)關(guān)的電極(7、20、21)的驅(qū)動(dòng)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(gè)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(dòng)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(duì)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(shí)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(dòng)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(dòng)至少一個(gè)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(dòng)至少一個(gè)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(duì)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(duì)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(dòng)裝置在圖像元素的至少一個(gè)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(gè)帶有光開(kāi)關(guān)的圖像元素的顯示設(shè)備，該光開(kāi)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(gè)選擇周期之后，所述驅(qū)動(dòng)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(kāi)關(guān)、特別是基于電潤(rùn)濕原理的顯示器(1)的驅(qū)動(dòng)裝置(13、14、15)的幾種可能性。該原理使用光開(kāi)關(guān)，該光開(kāi)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(hào)G09G3/20GK1864197SQ200480029376
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)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(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司