CN102054440A - 用于电泳显示器的空间组合波形 - Google Patents

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Abstract

本发明针对一种补偿由于温度变化、光降解或显示设备的老化造成的电泳显示器的响应速度变化而不需要复杂结构(例如使用传感器)的驱动方法。这是通过当响应速度下降时将两个波形组合而完成的，其中一个波形使灰度级变得更暗而另一波形使灰度级变得更亮。

Description

用于电泳显示器的空间组合波形
发明领域
电泳显示器是基于散布在溶剂中的带电颜料微粒的电泳现象的设备。显示器通常包括彼此相对设置的两块电极板，并且在两块电极板之间夹设包含散布在溶剂中的带电颜料微粒的显示介质。当在两块电极板之间具有电压差时，带电颜料微粒可迁移至一侧或另一侧，这取决于电压差的极性，由此可从显示器的观看侧观察到颜料微粒的颜色或溶剂的颜色。
决定电泳显示器性能的其中一个因素是显示器的光学响应速度，这是带电的颜料微粒响应驱动电压(朝向或离开观看侧)移动有多快的反映。
然而，由于温度变化、成批变异、曝光或在某些情形下由于显示介质的老化，显示设备的光学响应速度可能不保持为恒量。结果，当施加具有固定持续时间的驱动波形时，由于显示介质的光响应速度已改变，显示器的性能(例如灰度级)可能不保持相同。为了克服这个问题，需要作出驱动波形的调节以应付响应速度的变化。
另外，如果介质随曝光而老化或处于不同温度环境下，介质的速度将变化以使由固定长度的波形产生的灰度级改变。结果，观看者能觉察到颜色强度和反射率的显著变化。
一种补偿由温度变化造成的速度变化的方法是使用温度传感器来感测环境温度并相应地调整波形。然而，由于热时间常数，温度传感器不会总是准确地测得介质的温度。另外，由于需要更多存储器以存储系统中附加的查找表，这种方法是高成本的。
为解决由介质的光降解造成的速度变化，可使用反馈传感器来测量或预测速度下降。但是这种系统会给显示设备带来不必要的复杂性。
发明内容
本发明针对一种补偿由于温度变化、光降解、源自成批的速度差或显示设备的老化造成的电泳显示器的响应速度变化而不需要复杂结构(例如使用传感器)的驱动方法。这是通过当响应速度下降或不同时将两个波形组合而完成的，其中一个波形使灰度级变得更暗而另一波形使灰度级变得更亮。将这两个波形施加于两组不同的像素。在一个例子中，两组像素可配置成跳棋盘的形式。由于像素是精细交织的，因此观看者可以看到处于适当的灰度级的每对像素的平均。
本发明的第一方面针对具有含第一颜色和第二颜色的二元颜色系统的显示设备的驱动方法，该方法包括：
a)施加波形以驱动第一组像素中的每个像素，从其初始颜色状态驱动至完全第一颜色状态并随后至要求级别的颜色状态；以及
b)施加波形以驱动第二组像素中的每个像素，从其初始颜色状态驱动至完全第二颜色状态并随后至要求级别的颜色状态。
在一个实施例中，第一颜色和第二颜色是两种对比色。在一个实施例中，这两种对比色是黑色和白色。在一个实施例中，该方法使用单极驱动波形。在一个实施例中，该方法使用双极驱动波形。在一个实施例中，以随机方式设置第一和第二组像素。在一个实施例中，以规则图案设置第一和第二组像素。本文中使用的“规则图案”指以特定图案配置两组像素，例如跳棋盘图案。在一个实施例中，以跳棋盘形式设置第一和第二组像素。在一个实施例中，基于从第一颜色状态驱动至要求的颜色状态的速度下降相对于从第二颜色状态驱动至要求的颜色状态的速度下降之比来确定第一和第二组像素。在一个实施例中，在图像更新过程中互换第一和第二组像素。在一个实施例中，两个波形在两组像素之间是交替的。
本发明的第二方面针对具有含第一颜色和第二颜色的二元颜色系统的显示设备的驱动方法，该方法包括：
a)施加波形以驱动第一组像素中的每个像素，从其初始颜色状态驱动至完全第一颜色状态，随后至完全第二颜色状态，并最终至要求级别的颜色状态；以及
b)施加波形以驱动第二组像素中的每个像素，从其初始颜色状态驱动至完全第二颜色状态，随后至完全第一颜色状态，并最终至要求级别的颜色状态。
在一个实施例中，第一颜色是黑色而第二颜色是白色，或正好相反。在一个实施例中，在图像更新过程中互换第一和第二组像素。在一个实施例中，两个波形在两组像素之间是交替的。
附图简述
图1示出典型电泳显示设备。
图2示出具有二元颜色系统的电泳显示器的例子。
图3示出两个单极驱动波形。
图4示出显示介质劣化可能会对所显示图像的反射率/颜色强度造成何种影响。
图5示出替代的单极驱动波形。
图6示出像素的跳棋盘空间配置。
图7a和7b示出两个双极驱动波形。
发明详细描述
图1示出可由本文给出的任何一种驱动方法驱动的电泳显示器(100)。在图1中，在用图眼表示的前观看侧上的电泳显示单元10a、10b、10c设有共用电极11(该共用电极11通常是透明的并因此在观看侧上)。在电泳显示单元10a、10b和10c的另一侧(即后侧)上，基板(12)分别包括独立的像素电极12a、12b和12c。每个像素电极12a、12b和12c定义电泳显示器的各个像素。然而，在实践中，(作为像素的)多个显示单元可关联于一个独立的像素电极。
还要注意，当基板12和像素电极为透明时，可从后侧观看显示设备。
在每个电泳显示单元10a、10b和10c中填注电泳流体13。显示单元壁14围绕每个电泳显示单元10a、10b和10c。
由施加至共用电极和与其中填注有带电微粒的显示单元关联的像素电极的电压电位差确定显示单元中的带电微粒的移动。
例如，带电的微粒15可带正电荷以使其被吸引至像素电极或共用电极，前述电极中的任何一个都具有与该带电微粒相反的电位。如果将相同极性施加于显示单元中的像素电极和共用电极，则带正电荷的颜料微粒被吸引至具有较低电压电位的电极。
术语“显示单元”旨在表示各自填注有显示液体的微型容器。“显示单元”的例子包括但不局限于，微罩杯、微胶囊、微通道、其它隔离式显示单元及其等效物。在该申请中，术语“驱动电压”用来表示像素区中的带电微粒所经受的电压电位差。驱动电压是施加于共用电极的电压和施加于像素电极的电压之间的电位差。例如，在二元系统中，带正电荷的白色微粒散布在黑色溶剂中。当将零电压施加于共用电极并将+15V的电压施加于像素电极时，像素区域内的带电颜料微粒的“驱动电压”可以是+15V。在这种情形下，驱动电压可将带正电荷的白色微粒移动至共用电极附近或共用电极处，结果，通过共用电极(即观看侧)观察到白色。替代地，当将零电压施加于共用电极并将-15V的电压施加于像素电极时，这种情形下的驱动电压将为-15V并且在该-15V的驱动电压下，带正电荷的白色微粒将移动至像素电极处或像素电极附近，因此可在观看侧看到溶剂(黑色)的颜色。
在另一实施例中，带电的颜料微粒15可以是带负电荷的。
在又一实施例中，电泳显示液体也可具有透明或淡色的溶剂或溶剂混合物以及带相反电荷的两种不同颜色的带电微粒，和/或具有不同的电的动力性能。例如，可存在带正电荷的白色颜料微粒和带负电荷的黑色颜料微粒，并且这两种颜料微粒散布在纯净的溶剂或溶剂混合物中。
带电微粒15可以是白色的。另外，如同本领域内技术人员所熟知的那样，带电微粒的颜色可以是深色的并散布在浅色的电泳流体13中以提供可视觉辨认的足够对比。
如所述那样，电泳显示单元可以是传统的壁状或分隔类型、微胶囊型或微罩杯型。在微罩杯型的情形下，电泳显示单元10a、10b和10c可用顶部密封层密封。在电泳显示单元10a、10b、10c和共用电极11之间可以有粘合层。
术语“二元颜色系统”指具有两种极端颜色状态(即第一颜色和第二颜色)并且在这两种极端颜色状态之间的一系列中间颜色状态的颜色系统。
图2是白色微粒散布在黑色溶剂中的二元颜色系统的例子。
在图2A中，当白色微粒处于观看侧时，就看到白色。
在图2B中，当白色微粒处于显示单元的底部时，就看到黑色。
在图2C中，白色微粒散布在显示单元的顶部和底部之间；因此看到中间色。实践中，微粒散布在单元的整个深度上或其中的一些散布在顶部而一些散布在底部。在该例中，所观察到的颜色可以是灰色(即中间色)。
尽管在申请中为了便于阐述而使用黑色和白色，然而要注意这两种颜色可以是任何颜色，只要它们表现出足够的视觉对比即可。因此，二元颜色系统中的两个颜色也被称为为第一颜色和第二颜色。
中间色是第一和第二颜色之间的颜色。中间色具有不同程度的强度，从规模上说在两个极端颜色，即第一和第二颜色之间。以灰色为例，它可具有8、16、64、256或更大的灰度。在8的灰度下，灰度级0可以是白色而灰度级7可以是黑色。灰度级1-6是从浅到深变化的灰色。
图3示出两个驱动波形WG和KG。如图所示，这些波形具有三个驱动阶段(I、II和III)。每个驱动阶段具有等长的驱动时间T，该时间足够长以驱动每个像素至全白或全黑状态，不管之前的颜色状态为何。
简单来说，在图3中，每个驱动阶段具有相同长度T。然而，在实践中，用来驱动至一种颜色的全色状态所花费的时间可能与驱动至另一种颜色的全色状态所花费的时间不同。
为了便于说明，图3示出一种电泳流体，该电泳流体包括散布在黑色溶剂中的带正电荷的白色颜料微粒。
在阶段I、II和III期间，对共用电极分别施加-V、+V和-V的电压。
对于WG波形，在阶段I期间，对共用电极施加-V的电压并对像素电极施加+V的电压，这导致驱动电压为+2V，结果，带正电荷的白色颜料微粒移动至共用电极或其附近，这致使像素看起来呈白色。在阶段II期间，对共用电极施加+V的电压且对像素电极施加-V的电压达t1的驱动时间间隔。如果时间间隔t1为0，则像素保持在白色状态。如果时间间隔t1为T，则可将像素驱动至全黑状态。如果时间间隔t1在0和T之间，则像素将处于灰色状态且t1越长，灰色就越深。在阶段II中和阶段III中的t1后，像素的驱动电压表示为0V，结果像素颜色可保持在与t1结束时相同色颜色状态(即白色、黑色或灰色)。因此，WG波形能驱动像素从其初始颜色状态至全白(W)色状态(在阶段I中)并随后至黑色(K)、白色(W)或灰色(G)状态(在阶段II中)。
对于KG波形，在阶段I中，对共用电极和像素电极两者均施加-V的电压，这导致0V的驱动电压，且结果，像素保持在其最初颜色状态。在阶段II中，对共用电极施加+V电压而对像素电极施加-V电压，这导致将像素驱动至黑色状态的-2V驱动电压。在阶段III中，对共用电极施加-V的电压且对像素电极施加+V的电压达t2的驱动时间间隔。如果时间间隔t2为0，则像素保持在黑色状态。如果时间间隔t2为T，则可将像素驱动至全白状态。如果时间间隔t2在0和T之间，则像素将处于灰色状态且t1越长，灰色就越淡。在阶段III中的t2后，驱动电压为0V，因此允许像素保持在与t2结束时的相同颜色状态。因此，KG波形能驱动像素从其初始颜色状态至全黑(K)状态(在阶段II中)并随后至黑色(K)、白色(W)或灰色(G)状态(在阶段III中)。
术语“全白”或“全黑”旨在表示白色或黑色具有该特定显示设备的颜色中可能的最高强度的状态。同样，“完全第一颜色”或“完全第二颜色”指处于其可能的最高颜色强度的第一或第二颜色状态。
两种波形(WG和KG)中的任何一个可用来产生灰度级图像，只要对所要产生的灰度级正确地选择灰色脉冲的长度(t1和t2)即可。
要注意，变化WG和KG波形中的时间间隔t1和t2提供不同级别的灰色。在实践中，WG波形中的t1是固定的以获得具体的灰度级，并且这也适用于KG波形中的t2。但随着响应速度由于环境条件或显示设备的老化而变得越来越慢，波形中固定的t1和t2可能将显示设备驱动至与最初预想的灰度级不同的灰度级。
为了便于说明，图4是示出响应速度如何随时间流逝而下降的曲线图。
在图中，对于WG波形，线WG(i)是反射率相对于驱动时间的初始曲线，且线WG(d)是在显示介质劣化后反射率相对于驱动时间的曲线。对于KG波形，线KG(i)是反射率相对于驱动时间的初始曲线，而线KG(d)是劣化后的曲线。
如图所示，在由同一波形WG驱动后，灰度级由于介质劣化而在相同长度驱动时间后表现出较高的反射率。例如，在驱动100毫秒后，反射率已从大约12(WG(i))增至大约19(WG(d))。
对于KG波形，灰度级由于介质劣化而在相同长度的驱动时间100微秒后表现出较低的反射率(对KG(i)为23而对KG(d)为9)。
还要注意，通过WG波形从全白状态至全黑状态的驱动时间对WG(i)和WG(d)而言基本保持相同(大约240微秒)并且劣化的介质主要对灰度级的反射率产生影响。这同样适用于KG波形。
之前，为了补偿由于介质劣化造成的响应速度变化，需要传感器来确定或预测这些变化并相应地调整这些波形。
本发明人现在已找到一种能保持图像的原色反射率/强度而不必使用传感器的驱动方法。
本发明针对具有含第一颜色和第二颜色的二元颜色系统的显示设备的驱动方法，该方法包括：
(a)施加波形以驱动第一组像素中的每个像素，从其初始颜色状态驱动至完全第一颜色状态并随后至要求级别的颜色状态；以及
(b)施加波形以驱动第二组像素中的每个像素，从其初始颜色状态驱动至完全第二颜色并随后至要求级别的颜色状态。
本申请中的术语“初始颜色状态”旨在表示任意级别的第一颜色状态、第二颜色状态或中间颜色状态。
例如，该方法可利用如图3所示的波形WG、KG的组合，而这是通过用WG波形驱动第一组像素并用KG波形驱动第二组像素来完成的。
更具体地，在第一组中，将像素从其初始颜色状态驱动至全白状态并随后根据要求至黑、白或不同灰度级，而在第二组中，将像素从其初始颜色状态驱动至全黑状态并随后根据要求至黑、白或不同灰度级。
换句话说，在第一组中，取决于所显示的图像，将一些像素从其初始颜色状态驱动至全白状态然后至黑色，一些从其初始颜色状态至全白状态并保持白色，一些从其初始颜色状态至全白状态并随后至灰度级1，一些从其初始颜色状态至全白状态并随后至灰度级2，依此类推。
在第二组中，取决于所显示的图像，将一些像素从其初始颜色状态驱动至全黑状态然后至白色，一些从其初始颜色状态至全黑状态并保持黑色，一些从其初始颜色状态至全黑状态并随后至灰度级1，一些从其初始颜色状态至全黑状态并随后至灰度级2，依此类推。
术语“要求级的颜色状态”旨在表示第一颜色状态、第二颜色状态或在第一颜色状态和第二颜色状态之间的中间颜色状态。
在一个实施例中，可在图像更新过程中互换第一和第二组。例如，对于第一图像，第一组像素被施加WG波形而第二组像素被施加KG波形，而对于第二图像，第一组像素被施加KG波形而第二组像素被施加WG波形。换句话说，在两组像素之间可以交替KG和WG波形的使用。
图5示出替代的单极驱动波形。如图所示，图中示出两个驱动波形。在一种方法中，对第一组像素施加WKG波形而对第二组像素施加KWG波形。在该例中，WKG波形将第一组像素中的一个像素从其初始颜色状态驱动至全白状态，随后至全黑状态并最终至要求级别的颜色状态。另一方面，KWG波形将第二组像素中的像素从其初始颜色状态驱动至全黑状态，随后至全白状态并最终至要求级别的颜色状态。
可如下所述地生成如图5所示的驱动方法：
用于具有含第一颜色和第二颜色的二元颜色系统的显示设备的驱动方法，该方法包括：
a)施加波形以驱动第一组像素中的每个像素，从其初始颜色状态驱动至完全第一颜色状态，随后至完全第二颜色状态并最终至要求级别的颜色状态；以及
b)施加波形以驱动第二组像素中的每个像素，从其初始颜色状态驱动至完全第二颜色状态，随后至完全第一颜色状态并最终至要求级别的颜色状态。
同样，可在图像更新过程中互换第一和第二组。例如，这两种波形在两组像素之间可以是交替的。
在特定图案中，可以随机地散布或排列这两组像素。例如，可如图6所示以跳棋盘形式排列这两组像素，并且在这种情形下，第一组中的像素数目与第二组中的像素数目基本相同。例如跳棋盘配置的均匀分布的空间配置将给出最接近的图像质量，就像显示介质没有劣化那样。由于这两种波形产生相反的灰度偏移，因此观看者的眼睛将对两相邻像素的灰度级求平均并察觉到非常接近要求的灰度级的灰度级。本发明的该实施例尤为适用于从第一完全颜色状态驱动至要求的颜色状态的速度下降基本与从完全第二颜色状态至要求的颜色状态的速度下降相同的情形。
替代地，两组中的像素数目是由响应速度下降的程度而决定的。如图4所示，响应速度下降对于KG波形来说比WG波形更为突出。例如，如果从白色状态驱动至灰度状态的像素的反射率已增加1％，且从黑色状态驱动至灰色状态的像素反射率已减小2％，则由WG波形驱动的像素数优选地为由KG波形驱动的像素数目的两倍。因此，可以统计方法预先计算下降率并将不同数目的像素分配给WG或KG波形以获得由两个不同波形驱动的像素的空间密度的平衡。
尽管在由本发明方法驱动的图像中可能观察到一些假象，然而如果由波形驱动的两个图像之间的差各自变得显著，则在这些假象变得可见之前很久就能实现图像质量的较大提高。
在所述的方法中，第一组像素的数目和第二组像素的数目可加起来等于总像素的100％。然而在实践中，可能没有驱动某些像素，而在这种情形下，这两组像素相加可能不等于100％。
对于如上所述的单极驱动方法，在各阶段将像素驱动至其预期的颜色状态。换句话说，在其它区域从第二颜色驱动至第一颜色之前将一些区域从第一颜色驱动至第二颜色。对于单极驱动，将波形施加于共用电极。
对于双极场合，可从第一颜色至第二颜色地更新区域并同时从第二颜色至第一颜色地更新区域。双极方法不需要对共用电极调制并能如所述那样在同一驱动阶段完成从一个图像至另一图像的驱动。对于双极驱动，不将波形施加于共用电极。
图3示出本发明的单极驱动方法具有三个阶段。结果，由于在开始两个阶段图像因黑、白状态的空间复用而接近全灰图像，因此图像过渡更为平滑。另外，由于该方法仅具有三个驱动阶段，因此驱动时间也减小。
本方法也运行在双极驱动方案下。两个双极波形WG和KG分别示出于图7a和7b。双极驱动方法仅具有两个阶段。另外，由于双极驱动方法中的共用电极保持接地，因此WG和KG波形可独立工作而不局限于共享的共用电极。
在实践中，共用电极和像素电极分别连接于两个单独的电路而两个电路继而连接于显示器控制器。显示器控制器将信号发布至电路以分别向共用电极和像素电极施加合适的电压。更具体地，显示控制器基于所显示的图像选择适当波形并随后通过将适当电压施加于共用电极和像素电极而将信号逐帧地发布给电路以执行波形。术语“帧”表示波形的定时分辨率。
像素电极可以是TFT(薄膜晶体管)背面电极。
尽管已参照其特定实施例对本发明进行了描述，然而本领域内技术人员应当理解，可作出多种变化并替代以等效物而不脱离本发明的范围。另外，可作出许多修正以使具体情形、材料、组成、工艺、一个或多个工艺步骤适应本发明的目的和范围。所有这些修正均落在所附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.用于具有包括第一颜色和第二颜色的二元颜色系统的显示设备的驱动方法，所述方法包括：
(a)施加波形以将第一组像素中的每个像素从其初始颜色状态驱动至完全第一颜色并随后至要求程度的颜色状态；以及
(b)施加波形以将第二组像素中的每个像素从其初始颜色状态驱动至完全第二颜色并随后至要求程度的颜色状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一颜色和第二颜色是两种对比颜色。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述两种对比颜色是黑色和白色。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波形是单极驱动波形。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波形是双极驱动波形。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二组像素是以随机方式安排的。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二组像素是以规律的模式安排的。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一和第二组像素是以棋盘形式安排的。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二组像素的数目是基于从所述第一颜色状态驱动至要求的颜色状态的速度下降相对于从所述第二颜色状态驱动至要求的颜色状态的速度下降之比来确定的。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二组像素在图像更新过程中被互换。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述两个波形在所述两组像素之间交替。
12.一种用于具有包括第一颜色和第二颜色的二元颜色系统的显示设备的驱动方法，所述方法包括：
a)施加波形以将第一组像素中的每个像素从其初始颜色状态驱动至完全第一颜色状态，随后至完全第二颜色状态并最终至要求程度的颜色状态；以及
b)施加波形以将第二组像素中的每个像素从其初始颜色状态驱动至完全第二颜色状态，随后至完全第一颜色状态并最终至要求程度的颜色状态。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一颜色是黑色而所述第二颜色是白色或正好相反。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一和第二组像素在图像更新过程中被互换。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述两个波形在所述两组像素之间交替。
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