СИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G09G3/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к схемам и способам для компенсации броска обратного напряжения затвора в электрооптических дисплеях. Методы, в частности, являются предпочтительными в электрофоретических дисплеях.

Уровень техники

В типичном дисплее с активной матрицей каждый пиксель содержит транзистор, более конкретно тонкопленочный полевой транзистор (TFT, FET), который используется для того, чтобы управлять характеристиками отображения пикселя. Вообще говоря, выход затвора FET подключается к линии выбора, чтобы выбирать пиксель для записи данных, и один из истока и стока FET подключается к линии передачи данных для записи данных в пиксель, а другой подключается к пиксельному электроду для возбуждения среды отображения. В некоторых типах дисплея, в частности в электрофоретических дисплеях, пиксельные электроды находятся на одной поверхности среды отображения, и предоставляется общий электрод, покрывающий противоположную поверхность среды отображения, тем самым обеспечивая возможность предоставления электрического поля в среде отображения, например, чтобы переключать устройство из одного состояния отображения, скажем, белого цвета, в другое, скажем, черного цвета (или наоборот). Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что пиксельные схемы на практике могут быть более сложными, чем вышеуказанные, но идентичные общие признаки остаются.

Одной проблемой в таких дисплеях является паразитная емкость между затвором и пиксельными электродами; в электрофоретическом дисплее это может усугубляться посредством присутствия общего пиксельного электрода, который используется для того, чтобы предоставлять более большую пиксельную емкость. Следствием этой паразитной емкости является то, что напряжение, приложенное к пиксельному электроду, в итоге отличается от напряжения, приложенного к соответствующей линии передачи данных дисплея, при этом фактическое пиксельное напряжение смещено от приложенного. Это фактически является побочным эффектом паразитных емкостей в дисплее, когда выход затвора включен, и этот "бросок обратного напряжения" имеет негативное воздействие на визуальные качества электрофоретического дисплея.

WO 2005/020199 описывает электрооптический дисплей с режимом записи и режимом без записи, при этом дисплей выполнен с возможностью прикладывать первое напряжение к общему электроду, когда дисплей находится в режиме записи, и второе напряжение, отличающееся от первого напряжения, когда дисплей находится в режиме без записи. В вариантах осуществления (фиг.4 и 5), описывается подход на основе измерительных пикселей, при этом цель этих пикселей заключается в том, чтобы предоставлять индикацию требуемого проходного напряжения; в другом варианте осуществления (фиг.9) описывается подход, который использует внутреннее регулирование, которое не требует присутствия измерительных пикселей, вместо этого предоставляя конденсатор. В еще одном дополнительном варианте осуществления (фиг.10), контроллер используется для того, чтобы управлять смещением напряжения между напряжением, приложенным к общему электроду, когда дисплей находится в режиме без записи (V_SM), и напряжением, приложенным к общему электроду, когда дисплей находится в режиме записи (V_COM).

В отличие от подхода, описанного в WO'199, в котором режимы дисплея с записью и без записи активируются, авторы изобретения обнаружили, что может быть использован другой подход без базирования на режиме работы дисплея без записи.

Другие известные системы описаны в US 2007/211006, US 2008/198122, US 2009/040412 и WO 2005/020199.

Сущность изобретения

Согласно настоящему изобретению, следовательно, предусмотрен способ компенсации броска обратного напряжения затвора в электрооптическом дисплее, при этом дисплей содержит электрооптическую среду отображения, имеющую множество пикселей и смонтированную на монтажной плате, причем упомянутая монтажная плата несет на себе множество схем формирователей сигналов возбуждения пикселей для упомянутого множества пикселей, при этом каждая упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей содержит транзистор, имеющий выводы стока, истока и затвора, причем один из упомянутых выводов стока и истока электрически соединен с пиксельным электродом соответственного пикселя, упомянутый электрод затвора электрически соединен с линией возбуждения затворов упомянутого электрооптического дисплея, при этом упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей дополнительно имеет общий электрод, причем упомянутый общий электрод соединен так, что он предоставляет вывод общего электрода для множества упомянутых пикселей, при этом, при использовании, напряжением затвора на упомянутой линии возбуждения затворов управляют между положительным напряжением затвора относительно общего напряжения на упомянутом общем пиксельном электроде и отрицательным напряжением затвора относительно упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде, чтобы управлять информацией, отображаемой посредством пикселя упомянутого электрооптического дисплея, при этом способ содержит компенсацию броска обратного напряжения затвора при возбуждении упомянутого дисплея, причем упомянутый бросок обратного напряжения затвора содержит изменение в напряжении на упомянутом пиксельном электроде и упомянутом общем электроде, возникающее в результате емкостной связи в упомянутом электрооптическом дисплее между упомянутой линией возбуждения затворов и упомянутым пиксельным электродом, причем упомянутая компенсация содержит смещение значения упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде на значение смещения в зависимости от разности между величиной упомянутого положительного напряжения затвора и величиной упомянутого отрицательного напряжения затвора.

В общем, когда электрооптический, в частности электрофоретический, дисплей изготавливается, каждый дисплей имеет различную паразитную емкость, и, в общем, также могут быть изменения в используемых положительных и отрицательных напряжениях затвора, а следовательно, в размахе напряжения затвора. Авторы изобретения выяснили, что сдвиг или смещение между напряжением, приложенным в соединениях для передачи данных и общих соединениях дисплея, и напряжением, фактически возникающим на пиксельном электроде пикселя и общем пиксельном электроде, является функцией изменения в напряжении затвора, более конкретно разности между используемыми положительным и отрицательным напряжениями затвора. В вариантах осуществления дисплей является монохромным дисплеем, и положительное и отрицательное напряжения затвора соответствуют "черным" и "белым" пиксельным значениям, т.е. положительным и отрицательным напряжениям затвора, и экстремальным (максимальным/минимальным) значениям, между которыми переключается пиксельный электрод. Тем не менее специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что, в принципе, технология также может применяться к цветному электрооптическому дисплею.

Способы, которые мы описываем, являются, в частности, предпочтительными в случае электрооптического дисплея/монтажной платы на гибкой подложке, такой как пластиковая подложка, например тонкий лист PET (полиэтилентерефталат) или PEN (полиэтиленнафталат). Это обусловлено тем, что они зачастую имеют большую паразитную емкость, и тем самым относительно большая часть размаха напряжения затвора связана с пиксельным конденсатором. Проблемы такого масштаба не возникают, скажем, в дисплее с активной матрицей, изготовленном на стеклянной подложке.

Предпочтительно, монтажная плата изготавливается с использованием решения на основе тонкопленочных транзисторов (TFT), рисунок которых предпочтительно сформирован посредством такой технологии, как трафаретная печать с непосредственным формированием рисунка, лазерная абляция или фотолитография. Более подробную информацию можно найти в предыдущих заявках на патенты заявителя, включающих в себя, в частности, WO 01/47045, WO 2004/070466, WO 01/47043, WO 2006/059162, WO 2006/056808, WO 2006/061658, WO 2006/106365 (которые описывают четырех- или пятислойную архитектуру пикселя), и PCT/GB2006/050265, все полностью включены сюда путем ссылки. Таким образом, в вариантах осуществления TFT содержат органический полупроводниковый материал, например обрабатываемый в растворе сопряженный полимерный или олигомерный материал, и в вариантах осуществления дисплей, более конкретно монтажная плата, приспособлена для осаждения из раствора, например, содержащего обработанные в растворе полимеры и осажденные в вакууме металлы.

Значение смещения для конкретного дисплея варьируется в зависимости от дисплея, и в вариантах осуществления способа дисплей является однократно программируемым с помощью значения смещения, например, в ходе изготовления. Это программирование может выполняться вручную, например, посредством выполнения электрических и/или оптических тестов, чтобы определять оптимальное значение для напряжения общего электрода в зависимости от размаха напряжения затвора (в простом подходе, на основе наблюдаемого визуального качества отображения). Тем не менее это может занять много времени.

В предпочтительных реализациях способа, следовательно, электронная схема встраивается в дисплей, чтобы автоматически регулировать значение напряжения смещения в зависимости от размаха напряжения затвора. В вариантах осуществления этого подхода, цифровой вход в цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) используется для того, чтобы задавать значение для общего напряжения, и уровень опорного напряжения, вводимый в ЦАП, управляется посредством дифференциального усилителя (коэффициент усиления которого может быть меньше единицы), причем дифференциальный усилитель имеет положительное и отрицательное напряжения возбуждения затвора для дисплея в отношении входов. (Альтернативно, цифровой вход может быть использован для того, чтобы задавать значение смещения и уровень общего напряжения входа опорного сигнала.)

Значение напряжения смещения зависит от разности между величиной положительного напряжения затвора и величиной отрицательного напряжения затвора, но, в вариантах осуществления, простая разность между значениями положительного и отрицательного напряжения затвора, т.е. размах напряжения затвора, может использоваться для того, чтобы управлять опорным уровнем ЦАП. В вариантах осуществления смещение для общего напряжения линейно зависит от, более конкретно, пропорционально положительно-отрицательного размаха напряжения затвора (причем эти значения положительного и отрицательного напряжения затвора задают значения опорного напряжения, типично максимальные и минимальные значения напряжения для пиксельных электродов). Константа пропорциональности является функцией дисплея, и, следовательно, хотя этот подход динамически управляет значением общего напряжения, это управление используется для того, чтобы управлять варьированием при изготовлении, и, в вариантах осуществления, не используется для динамического управления в ходе работы устройством на основе варьирующихся значений положительного и отрицательного напряжения затвора - они типично фиксированы посредством конструкции дисплея. (Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что хотя ссылка приводится на значения положительного и отрицательного напряжения затвора, они рассматривается относительно значения общего напряжения, и в зависимости от базового заземления, отрицательное напряжение затвора может рассматриваться как находящееся на нулевом уровне, при этом общее напряжение находится приблизительно посередине между этим (произвольным) нулевым уровнем напряжения и положительным напряжением затвора.)

Изобретение также предоставляет электрооптический дисплей и/или устройство для чтения электронных документов, включающее в себя такой дисплей, программируемый с помощью значения смещения общего напряжения с использованием способа, как описано выше.

В связанном аспекте изобретение предоставляет электрооптический дисплей, при этом дисплей содержит электрооптическую среду отображения, имеющую множество пикселей и смонтированную на монтажной плате, причем упомянутая монтажная плата несет на себе множество схем формирователей сигналов возбуждения пикселей для упомянутого множества пикселей, при этом каждая упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей содержит транзистор, имеющий выводы стока, истока и затвора, причем один из упомянутых выводов стока и истока электрически соединен с пиксельным электродом соответствующего пикселя, упомянутый электрод затвора электрически соединен с линией возбуждения затворов упомянутого электрооптического дисплея, при этом упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей дополнительно имеет общий электрод, причем упомянутый общий электрод соединен так, что он предоставляет вывод общего электрода для множества упомянутых пикселей, при этом, при использовании, напряжением затвора на упомянутой линии возбуждения затворов управляют между положительным напряжением затвора относительно общего напряжения на упомянутом общем пиксельном электроде и отрицательным напряжением затвора относительно упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде, чтобы управлять информацией, отображаемой посредством пикселя упомянутого электрооптического дисплея, при этом дисплей дополнительно содержит схему компенсации бросков обратного напряжения затвора для компенсации броска обратного напряжения затвора при возбуждении упомянутого дисплея, причем упомянутый бросок обратного напряжения затвора содержит изменение в напряжении на упомянутом пиксельном электроде и упомянутом общем электроде, возникающее в результате емкостной связи в упомянутом электрооптическом дисплее между упомянутой линией возбуждения затворов и упомянутым пиксельным электродом, причем упомянутая схема компенсации выполнена с возможностью смещать значение упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде на значение смещения в зависимости от разности между величиной упомянутого положительного напряжения затвора и величиной упомянутого отрицательного напряжения затвора.

Предпочтительно, электрооптический дисплей является гибким дисплеем, например, имеющим пластиковую подложку, в вариантах осуществления содержащую электрофоретическую среду отображения.

В вариантах осуществления дисплей включает в себя первый и второй источники напряжения затвора, чтобы предоставлять положительное и отрицательное напряжения затвора; это могут быть просто линии электропитания дисплея, но предпочтительно должны содержать генераторы положительного и отрицательного напряжения смещения. В вариантах осуществления схема компенсации бросков обратного напряжения затвора содержит дифференциальный усилитель (в вариантах осуществления с коэффициентом усилением меньше единицы, имеющий первый вход, соединенный с источником положительного напряжения затвора, и второй вход, соединенный с источником отрицательного напряжения затвора, и имеющий выход, соединенный так, что он возбуждает вход опорного сигнала в ЦАП, причем цифровой вход в ЦАП в сочетании с входом опорного уровня определяют общее напряжение). Альтернативно (но менее предпочтительно), выход дифференциального усилителя может быть использован для того, чтобы определять цифровой вход в ЦАП, и вход опорного сигнала в ЦАП может содержать (фиксированное) опорное значение, чтобы управлять уровнем общего напряжения через выход ЦАП. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что, в принципе, любой из цифрового входа и входа опорного уровня ЦАП может быть использован для того, чтобы определять "базовое" значение общего напряжения, тогда как другой вход в ЦАП используется для того, чтобы управлять смещением для этого общего напряжения.

Вышеуказанные дисплеи и способы являются, в частности, полезными в устройстве для чтения электронных документов.

Краткое описание чертежей

Далее подробно описаны эти и другие аспекты изобретения только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:

Фиг.1a и 1b являются ортогональными видами сбоку части дисплея, показывающими первую примерную структуру формирователя сигналов возбуждения пикселей активной матрицы, включающую в себя многослойную транзисторную структуру и пиксельный конденсатор;

Фиг.1c является видом сверху компоновки по фиг.1a и 1b;

Фиг.1d показывает принципиальную схему для компоновки по фиг. 1a-1c;

Фиг.2a показывает вертикальное сечение (вдоль ступенчатой линии) для части монтажной платы активной матрицы, показывающей вторую примерную схему формирователя сигналов возбуждения пикселей активной матрицы, включающую в себя многослойную транзисторную структуру и пиксельный конденсатор с конфигурацией смещенного верхнего пиксельного электрода для уменьшенного броска обратного напряжения;

Фиг.2b показывает структуру по фиг.2a сверху;

Фиг.3 показывает блок-схему устройства для чтения электронных документов, включающего в себя систему управления бросками обратного напряжения затвора; и

Фиг.4 показывает блок-схему устройства для чтения электронных документов, включающего в себя схему автоматического управления бросками обратного напряжения затвора.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Методы, которые мы описываем, упрощают способы изготовления функциональных многослойных устройств на пространственно нестабильных подложках, в частности изготовления электронных устройств отображения на гибких пластиковых подложках.

Дисплеи с активной матрицей, в которых пиксельное напряжение или ток управляется посредством одного или более тонкопленочных полевых транзисторов, являются преобладающей конструкцией электронного дисплея. Скажем, в транзисторе TFT с верхним затвором (может использоваться конфигурация с верхним затвором или с нижним затвором) электрод затвора должен перекрываться с полупроводниковым каналом, и области перекрытия между электродом затвора и электродами истока и стока определяют паразитную емкость C_gs и C_gd перекрытия затвор-исток и затвор-сток, соответственно. Они должны, в общем, быть как можно меньше, чтобы повышать скорость переключения TFT и минимизировать нежелательные эффекты емкостной связи. В дисплее с активной матрицей C_gs является особенно важным, поскольку она определяет емкостную связь между сигналами, идущими вдоль линии затвора и пиксельного электрода. Когда напряжение затвора переключается, чтобы выключать TFT в конце конкретного цикла адресации (пиксельной зарядки), C_gs приводит к тому, что напряжение в пикселе стремится следовать переключению напряжения затвора. Этот так называемый бросок обратного напряжения изменяет пиксельное напряжение от намеченного значения до того, на которое пиксель заряжен с помощью сигнала на линии передачи данных. Эта проблема паразитной емкости становится важной, когда C_gs является большим, и проблема является особенно острой для гибких подложек, к примеру пластиковых подложек, поскольку пластиковые подложки демонстрируют значительные изменения размера при подвергании механическому напряжению или изменениям температуры, и это происходит во время любого процесса изготовления.

Пиксельный конденсатор может быть использован для того, чтобы уменьшать эффект паразитной емкости перекрытия, поскольку чем меньше бросок обратного напряжения, вызванный на пиксельном электроде посредством переключающего напряжения затвора, тем больше емкость пиксельного электрода.

Сама среда отображения имеет емкость, так что пиксельный конденсатор может содержать емкость между пиксельным электродом (электродом истока или электродом стока пиксельного возбуждающего TFT) и противоэлектродом пиксельного конденсатора, который может содержать просто общий электрод, идущий по (передней) поверхности дисплея (при этом монтажная плата находится на задней поверхности дисплея). Таким образом, в вариантах осуществления общий электрод может быть практически прозрачным электродом на стороне поверхности просмотра дисплея.

Дополнительно или альтернативно, пиксельный конденсатор может быть включен посредством размещения части пиксельного электрода так, что она перекрывается с электродом затвора n-1-й линии межкомпонентных соединений затвора, которая имеет потенциал земли, когда пиксельные TFT в n-й строке адресуются. Альтернативно, отдельная линия шины может быть задана в уровне затвора так, что она перекрывается с частью пиксельного конденсатора пиксельного электрода на уровне истока-стока. Мы ранее описали в WO 2006/059162 то, как форма части пиксельного конденсатора пиксельного электрода может быть задана так, что значение пиксельного конденсатора является независимым от позиции затвора/линии шины. Несмотря на это, полезно иметь технологии для того, чтобы компенсировать эффекты броска обратного напряжения.

В пикселе дисплея с активной матрицей пиксельный конденсатор формируется между каждым из пиксельных электродов и (общей) линией межкомпонентных соединений при фиксированном потенциале (Vcom). Линия межкомпонентных соединений может быть отдельной металлической линией, поддерживаемой при фиксированном потенциале (обычно потенциале земли) во время адресации активной матрицы, или она может быть (N-1)-й или (N+1)-й соседней адресной линией затвора TFT, которая сохраняется при фиксированном потенциале в то время, когда N-я адресная линия затвора адресуется. Эта конфигурация является предпочтительной, поскольку она не требует третьего дополнительного набора линий межкомпонентных соединений, идущих в дисплее, как в случае, если предусмотрена отдельная линия шины.

Фиг. 1a-1d, которые взяты из WO 2004/070466, показывают пиксель активной матрицы, в котором среды отображения управляются напряжением, такие как жидкокристаллическая или электронная бумага. Фиг.1a и 1b являются ортогональными видами сбоку устройства отображения с транзисторным управлением, включающего в себя пиксельный конденсатор. Оно имеет подложку 101, полупроводник 102, который может быть непрерывным слоем или может формировать рисунок (на фиг.1, полупроводник формирует такой рисунок, что он покрывает канал транзистора), линию 103 передачи данных, пиксельный электрод 104, диэлектрик 105 транзистора, межкомпонентное соединение 106 электрода затвор/затвор и среды 107 отображения (например, жидкокристаллическую или электронную бумагу) и противоэлектрод 108 среды отображения. В этой системе состояние среды отображения определяется посредством электрического поля в среде, которое является функцией разности напряжений между пиксельным электродом 104 и общим электродом или противоэлектродом 108 среды отображения (COM). Переключаемая область устройства 109 может переключаться посредством разности напряжений между пикселем 104 и верхним электродом 108. Эта область определяет светосилу устройства. Фиг.1c является видом сверху устройства и показывает шесть транзисторов и шесть пикселей, размещаемых в трех строках.

В решетке активной матрицы линии записываются последовательно. Чтобы поддерживать изображение, напряжение, записываемое в одну линию, должно оставаться относительно постоянным во время адресации других линий. Это, в частности, верно для полутоновых устройств. В управляемых напряжением устройствах, таких как жидкокристаллическая или электронная бумага, пиксель выступает в качестве конденсатора с параллельными пластинами, предоставляющего накопитель заряда. Эта емкость может увеличиваться посредством включения накопительного конденсатора. Накопительный конденсатор (C_storage, повышающий накопительную емкость пикселя) может формироваться посредством перекрытия пикселя с линией затвора соседнего транзистора. Фиг.1 показывает случай, когда электрод стока является пиксельным электродом, и является принципиальной схемой трех смежных пикселей, N=1, N и N+1, устройства с верхним затвором. Межкомпонентные соединения 106 затвор/затвор идут так, что они перекрывают часть смежного пикселя. Конденсатор 110 формируется между пикселем N и затвором пикселя N-1. Полученный в результате накопительный конденсатор помогает пикселю поддерживать постоянное напряжение весь цикл. Тем не менее, в этом случае, данное перекрытие смежного межкомпонентного соединения затвора поверх нижнего (пиксельного) электрода стока приводит к уменьшению переключаемой области 109 устройства, и, следовательно, к относительному отверстию.

Фиг.1d показывает принципиальную схему для этой компоновки, в которой накопительный конденсатор, C_storage, формируется между пиксельным электродом 104 и затвором пикселя соседнего транзистора. Этот конденсатор выступает в качестве накопителя для заряда и, следовательно, повышает способность к удержанию изображения пикселя.

Пиксельные конденсаторы особенно важны при использовании в сочетании с более толстыми средами отображения, такими как электронная бумага, когда толщина элемента отображения, к примеру электрофоретических сред, приводит к меньшей емкости самого элемента отображения. В этих дисплеях пиксельный конденсатор может занимать значительную часть пикселя, в частности, если эффект броска обратного напряжения является большим.

В нашей заявке на патент WO 2006/106365 раскрывается структура четырех- или пятислойной архитектуры, в которой пиксельный конденсатор может формироваться с одним из двух электродов пиксельного конденсатора, являющимся квазинепрерывным. В таком случае пиксельная емкость становится в значительной степени нечувствительной к точной позиции другого электрода. Это может достигаться, например, посредством прохождения прямой линии общего электрода (COM) с данной шириной линии, меньшей шага пикселя, позади пиксельного электрода. Посредством выбора надлежащего толстого диэлектрика между COM-линией и TFT-слоями часть пиксельной емкости из перекрытия COM-линии с электродом стока TFT в первом слое может быть небольшой, что приводит к постоянному значению пиксельной емкости в пиксельной матрице (важно для полутоновых дисплеев).

В нашей заявке на патент PCT/GB2009/050423 мы описали, как смещенный пиксельный электрод может быть использован для того, чтобы достигать увеличенной накопительной емкости. В такой смещенной конфигурации верхний пиксельный электрод осаждается так, что он перекрывает первую обкладку конденсатора (COM-электрод) одного устройства, а также электрод затвора соседнего устройства.

Ссылаясь на фиг.2a, он показывает вертикальное поперечное сечение (вдоль линии со сдвигом) посредством примера такой структуры монтажной платы активной матрицы. На фиг.2a подложка 1 несет на себе устройство на тонкопленочных транзисторах (TFT), содержащее электроды 2, 3 истока и стока, слой 4 полупроводникового материала, диэлектрик 5 затвора и межкомпонентное соединение 6 электрода затвора. COM-электрод 7 формируется в нем позднее в качестве электрода 6 затвора. Верхний диэлектрик 8 покрывает электроды затвора и COM-электроды, а верхний пиксельный электрод 12 предоставляется поверх диэлектрического слоя 8, подключенного к одному из электродов истока/стока посредством сквозного отверстия 9. Фиг.2b показывает структуру сверху, иллюстрирующую, что COM-электрод формирует такой рисунок, что он предоставляет непроводящий вырез для сквозного отверстия 9. Верхний пиксельный электрод перекрывается с COM-электродом (Cn) 7 первого устройства (устройства 1) и электродом затвора (Gn+1) 13 соседнего устройства (устройства 2).

Накопительная емкость C_storage получается из перекрытия между COM-электродом и электродом стока. Эффектом смещенного верхнего пиксельного электрода является увеличение полной накопительной емкости, вызываемой посредством перекрытия между верхним пиксельным электродом и COM-электродом, а также между верхним пиксельным электродом и затвором (G_n-1). Паразитная емкость между электродом затвора и электродом стока остается неизменной, но паразитная емкость между верхним пиксельным электродом и электродом затвора снижается, и тем самым накопительная емкость (C_storage) может быть увеличена посредством снижения толщины верхнего пиксельного диэлектрического слоя. Это увеличивает полное отношение емкостей C_storage/C_parasitic, тем самым увеличивая полную пиксельную емкость и уменьшая бросок обратного напряжения и изменение. Верхний пиксельный диэлектрический слой может настраиваться, чтобы максимизировать C_storage без увеличения C_parasitic.

Ссылаясь далее на фиг.3, показана блок-схема устройства 1000 для чтения электронных документов, включающего в себя первую примерную систему 1020 регулирования бросков обратного напряжения затвора.

Устройство 1000 для чтения электронных документов содержит контроллер 1002, включающий в себя процессор, оперативное запоминающее устройство и запоминающее устройство программ, соединенный с пользовательским интерфейсом 1004. Контроллер 1002 также соединяется с монтажной платой активной матрицы и электрофоретическим дисплеем 1007 посредством интерфейса 1006 отображения, чтобы отправлять данные электронного документа на дисплей и, необязательно, принимать данные опознавания касания от дисплея (если для дисплея предусмотрен датчик касания). Управляющие электронные схемы также включают в себя энергонезависимое запоминающее устройство 1008, например флэш-память, для сохранения данных для одного или более документов отображения и, необязательно, других данных, к примеру местоположений пользовательских закладок и т.п. Внешний проводной или беспроводной интерфейс 1010, например USB и/или Bluetooth™, предоставляется для взаимодействия с компьютером, к примеру, таким как переносной компьютер 1014, PDA либо мобильный телефон или смартфон, чтобы принимать данные документа и, необязательно, предоставлять данные, такие как данные пользовательских закладок. Перезаряжаемый аккумулятор 1012 или другой перезаряжаемый источник питания подключается к интерфейсу 1010 для перезарядки и предоставляет питание в управляющие электронные схемы и дисплей.

Источник питания дисплея/интерфейсной системы 1018 (показан заключенным в пунктирную линию) включает в себя источники Vg POS, Vg NEG положительного и отрицательного напряжения затвора и источник Vcom общего напряжения. На фиг.3 Vg POS и Vg NEG предоставляются посредством соответствующих источников 1022, 1024 напряжения затвора. В вариантах осуществления разность между Vg POS и Vg NEG, V_gswing, может быть относительно большой, например ~70 В. Система 1020 регулирования бросков обратного напряжения затвора содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1026 с выходом, возбуждающим буфер 1028, который, в свою очередь, предоставляет напряжение Vcom в дисплей/интерфейсную систему 1018. ЦАП 1026 имеет цифровой вход 1026b, например, из контроллера 1002 и вход 1026a опорного сигнала и выполнен с возможностью формировать выходное напряжение, которое зависит от значения цифрового входа, масштабируемого посредством уровня сигнала (напряжения) на входе 1026a опорного сигнала.

Цифровой вход может задаваться посредством контроллера 1002 равным приблизительно корректному значению и затем регулироваться посредством регулирования напряжения (или тока) на входе 1026a опорного сигнала. В некоторых вариантах осуществления это регулирование может быть вычислено (как дополнительно описано ниже) или, альтернативно, оно может задаваться при изготовлении (дисплея или электронного устройства чтения) посредством регулирования одного или обоих из значения цифрового входа и опорного уровня, чтобы оптимизировать визуальные качества дисплея либо минимизировать (или обнулять) измеренный бросок обратного напряжения затвора. В вариантах осуществления, значение цифрового входа и/или опорного уровня, определенное таким образом, может сохраняться в энергонезависимом запоминающем устройстве 1008. В примерном варианте осуществления опорный уровень ЦАП составляет ~1 В, а значение Vcom составляет ~10,5 В.

Фиг.4 показывает блок-схему устройства 1100 для чтения электронных документов, включающего в себя схему 1050 автоматического управления бросками обратного напряжения затвора (элементы, аналогичные элементам по фиг.3, указываются посредством аналогичных ссылочных позиций).

На фиг.4 схема 1050 управления бросками обратного напряжения затвора используется для того, чтобы автоматически регулировать напряжение на противоэлектроде пиксельного конденсатора дисплея посредством задания взаимосвязи между этим общим напряжением и положительным и отрицательным напряжениями затвора. "Ошибка" в общем напряжении задается как функция положительного и отрицательного напряжений смещения затвора, в вариантах осуществления, пропорция разности между этими двумя напряжениями. Таким образом, в вариантах осуществления общее напряжение определяется посредством следующего:

Vcom=K×(VgPOS-VgNEG),

где K является константой пропорциональности. Скажем, при опорном уровне в 1 В и разности между положительным и отрицательным напряжениями затвора порядка 1 В (которая может возникать, скажем, при размахе напряжения затвора в 70 В) регулирование опорного напряжения может составлять порядка 1/70 В. (Тем не менее следует отметить, что константа пропорциональности K является параметром дисплея и не зависит от размаха затвора.) В схеме 1050 управления бросками обратного напряжения дифференциальный усилитель или усилитель 1052 сигнала ошибки принимает вводы из источников положительного и отрицательного напряжения затвора и предоставляет вывод 1054a опорного уровня в цифроаналоговый преобразователь 1054. ЦАП 1054 имеет цифровой вход 1054b, например, из контроллера 1002, чтобы задавать приблизительно корректное значение Vcom, и это значение затем автоматически регулируется посредством управления входом опорного уровня в ЦАП 1054 (который выступает как вид умножителя) так, что значение Vcom немного изменяется с размахом напряжения затвора.

ЦАП 1054 предоставляет выходное напряжение в усилитель/формирователь 1056, который предоставляет выходное напряжение для подключения Vcom дисплею/интерфейсной системе 1018. Таким образом, общее напряжение автоматически компенсируется на предмет броска обратного напряжения, возникающего в результате паразитной емкости в дисплее/интерфейсной системе 1018, посредством коррекции общего напряжения как функции разности между включенными и выключенными состояниями пикселей дисплея. Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что этот подход может быть использован в ряде микросхем (столбцов) формирователя для возбуждения электрофоретического дисплея (в общем, положительное и отрицательное напряжения смещения затвора предоставляются в качестве источников питания для одной или более интегральных схем формирователей сигналов управления затворами).

Возможно множество изменений вышеописанных методов. Например, дисплей может подразделяться на области, и вышеописанные методы применяются отдельно к различным областям дисплея, например, если емкость затвор-исток и/или эффект броска обратного напряжения затвора варьируется в области дисплея.

Безусловно, множество других эффективных альтернатив должно быть очевидным специалистам в данной области техники. Следует понимать, что изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления и заключает в себе модификации, очевидные специалистам в данной области техники, находящиеся в рамках сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к схемам и способам для компенсации броска обратного напряжения затвора в электрооптических дисплеях. Техническим результатом является обеспечение компенсации броска обратного напряжения затвора в электрооптических дисплеях без базирования на режиме работы дисплея без записи. Способ компенсации броска обратного напряжения затвора в электрооптическом дисплее предусматривает изменение в напряжении между пиксельным электродом и общим электродом дисплея, возникающее в результате емкостной связи между линией возбуждения затворов и пиксельным электродом. Указанное изменение достигается посредством смещения значения общего напряжения на общем электроде на значение смещения в зависимости от разности между величиной положительного напряжения затвора и величиной отрицательного напряжения затвора. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ компенсации броска обратного напряжения затвора в электрооптическом дисплее, при этом дисплей содержит электрооптическую среду отображения, имеющую множество пикселей и смонтированную на монтажной плате, причем упомянутая монтажная плата несет на себе множество схем формирователей сигналов возбуждения пикселей для упомянутого множества пикселей, при этом каждая упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей содержит транзистор, имеющий выводы стока, истока и затвора, причем один из упомянутых выводов стока и истока электрически соединен с пиксельным электродом соответственного пикселя, упомянутый электрод затвора электрически соединен с линией возбуждения затворов упомянутого электрооптического дисплея, при этом упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей дополнительно имеет общий электрод, причем упомянутый общий электрод соединен так, что он предоставляет вывод общего электрода для множества упомянутых пикселей, при этом, при использовании, напряжением затвора на упомянутой линии возбуждения затворов управляют между положительным напряжением затвора относительно общего напряжения на упомянутом общем пиксельном электроде и отрицательным напряжением затвора относительно упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде, чтобы управлять информацией, отображаемой посредством пикселя упомянутого электрооптического дисплея, и
при этом способ содержит этап, на котором компенсируют бросок обратного напряжения затвора при возбуждении упомянутого дисплея, причем упомянутый бросок обратного напряжения затвора содержит изменение в напряжении на упомянутом пиксельном электроде и упомянутом общем электроде, возникающее в результате емкостной связи в упомянутом электрооптическом дисплее между упомянутой линией возбуждения затворов и упомянутым пиксельным электродом,
причем упомянутая компенсация содержит этап, на котором смещают значение упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде на значение смещения в зависимости от разности между величиной упомянутого положительного напряжения затвора и величиной упомянутого отрицательного напряжения затвора.

2. Способ по п.1, в котором упомянутое смещение содержит этапы, на которых вводят упомянутое положительное напряжение затвора и упомянутое отрицательное напряжение затвора в дифференциальный усилитель, управляют цифроаналоговым преобразователем, чтобы управлять упомянутым значением упомянутого общего напряжения, и управляют опорным уровнем упомянутого цифроаналогового преобразователя в ответ на выход упомянутого дифференциального усилителя, чтобы выполнять упомянутое смещение упомянутого значения упомянутого общего напряжения.

3. Способ по п.1, в котором упомянутое значение смещения, V_offset, определяют с использованием следующего:
V_offset=K×V_gswing, где K является константой пропорциональности, а V_gswing вычисляется из разности между упомянутым положительным напряжением затвора и упомянутым отрицательным напряжением затвора.

4. Способ по п.1, в котором упомянутое смещение содержит этапы, на которых определяют упомянутое значение смещения для упомянутого общего напряжения и программируют упомянутый электрооптический дисплей с помощью упомянутого значения смещения.

5. Способ по п.1, в котором упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей включает в себя пиксельный конденсатор, соединенный между упомянутым пиксельным электродом и упомянутым общим электродом, причем упомянутый общий электрод соединен так, что он предоставляет вывод общего электрода для множества упомянутых пиксельных конденсаторов множества упомянутых пикселей.

6. Способ по п.1, в котором упомянутый дисплей является электрофоретическим дисплеем и в котором упомянутая электрооптическая среда отображения является электрофоретической средой отображения.

7. Способ по п.1, в котором упомянутый электрооптический дисплей и монтажная плата поддерживаются на гибкой пластиковой подложке.

8. Электрооптический дисплей, содержащий
электрооптическую среду отображения, имеющую множество пикселей и смонтированную на монтажной плате, причем упомянутая монтажная плата несет на себе множество схем формирователей сигналов возбуждения пикселей для упомянутого множества пикселей, при этом каждая упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей содержит транзистор, имеющий выводы стока, истока и затвора, причем один из упомянутых выводов стока и истока электрически соединен с пиксельным электродом соответственного пикселя, упомянутый электрод затвора электрически соединен с линией возбуждения затворов упомянутого электрооптического дисплея, при этом упомянутая схема формирователя сигналов возбуждения пикселей дополнительно имеет общий электрод, причем упомянутый общий электрод соединен так, что он предоставляет вывод общего электрода для множества упомянутых пикселей,
при этом, при использовании, напряжением затвора на упомянутой линии возбуждения затворов управляют между положительным напряжением затвора относительно общего напряжения на упомянутом общем пиксельном электроде и отрицательным напряжением затвора относительно упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде, чтобы управлять информацией, отображаемой посредством пикселя упомянутого электрооптического дисплея,
при этом дисплей дополнительно содержит схему компенсации бросков обратного напряжения затвора для компенсации броска обратного напряжения затвора при возбуждении упомянутого дисплея, причем упомянутый бросок обратного напряжения затвора содержит изменение в напряжении на упомянутом пиксельном электроде и упомянутом общем электроде, возникающее в результате емкостной связи в упомянутом электрооптическом дисплее между упомянутой линией возбуждения затворов и упомянутым пиксельным электродом,
причем упомянутая схема компенсации выполнена с возможностью смещать значение упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде на значение смещения в зависимости от разности между величиной упомянутого положительного напряжения затвора и величиной упомянутого отрицательного напряжения затвора.

9. Электрооптический дисплей по п.8, дополнительно содержащий первый источник напряжения затвора, чтобы предоставлять упомянутое положительное напряжение затвора, и второй источник напряжения затвора, чтобы предоставлять упомянутое отрицательное напряжение затвора, и в котором упомянутая схема компенсации бросков обратного напряжения затвора содержит дифференциальный усилитель, имеющий пару входов, при этом первый упомянутый вход соединен с упомянутым источником положительного напряжения затвора, а второй упомянутый вход соединен с упомянутым источником отрицательного напряжения затвора, и имеющий выход, цифроаналоговый преобразователь, имеющий выход преобразователя, соединенный с упомянутым общим электродом, и имеющий цифровой вход, чтобы задавать упомянутое значение упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде, и при этом упомянутый цифроаналоговый преобразователь имеет вход опорного уровня, соединенный с упомянутым выходом упомянутого дифференциального усилителя, чтобы управлять упомянутым значением смещения упомянутого общего напряжения.

10. Электрооптический дисплей по п.8, дополнительно содержащий первый источник напряжения затвора, чтобы предоставлять упомянутое положительное напряжение затвора, и второй источник напряжения затвора, чтобы предоставлять упомянутое отрицательное напряжение затвора, и в котором упомянутая схема компенсации бросков обратного напряжения затвора содержит дифференциальный усилитель, имеющий пару входов, при этом первый упомянутый вход соединен с упомянутым источником положительного напряжения затвора, а второй упомянутый вход соединен с упомянутым источником отрицательного напряжения затвора, и имеющий выход, цифроаналоговый преобразователь, имеющий выход преобразователя, соединенный с упомянутым общим электродом, и имеющий цифровой вход, соединенный с упомянутым выходом упомянутого дифференциального усилителя, чтобы принимать цифровое значение, чтобы задавать упомянутое значение смещения упомянутого общего напряжения, и при этом упомянутый цифроаналоговый преобразователь имеет вход опорного уровня, соединенный так, что он принимает сигнал, чтобы задавать упомянутое значение упомянутого общего напряжения на упомянутом общем электроде.

11. Электрооптический дисплей по п.8, в котором упомянутое значение смещения, V_offset, связано с разностью между упомянутым положительным напряжением затвора и упомянутым отрицательным напряжением затвора, V_gswing, посредством V_offset=K×V_gswing, где K является константой пропорциональности.

12. Электрооптический дисплей по п.8, в котором упомянутый дисплей является электрофоретическим дисплеем и в котором упомянутая электрооптическая среда отображения является электрофоретической средой отображения.

13. Электрооптический дисплей по п.8, в котором упомянутый электрооптический дисплей и монтажная плата поддерживаются на гибкой пластиковой подложке.

14. Устройство для чтения электронных документов, содержащее электрооптический дисплей по п.8.

15. Устройство для чтения электронных документов, программируемое с помощью упомянутого значения смещения согласно способу по п.4.

16. Электрооптический дисплей, программируемый с помощью упомянутого значения смещения согласно способу по п.4.