CN103403615A - 电泳显示控制器中的自动波形连接 - Google Patents

Abstract

在连接波形更新模式下，可以使用第一波形对基于粒子的脉冲驱动电泳显示设备进行更新，然后在使用第一波形的更新完成时，自动使用第二驱动方案进行更新。在使用第二驱动方案的更新完成时，显示器可以自动使用第三驱动方案进行更新。如果区域的所需显示状态在执行第一更新之后发生更改，则使用后续驱动方案的自动更新可能中断。波形可使用以下项进行选择：(a)如果所需显示状态是指定驱动方案的有效显示状态，则使用像素的所需显示状态，或者(b)如果所需显示状态是驱动方案的无效显示状态，则使用像素的映射显示状态。

Description

电泳显示控制器中的自动波形连接

相关申请相互参照

本申请主张2011年2月8日提交的编号为61/440,682的美国临时专利申请根据USC Section119(e)的优先权益。本申请基于并主张该临时申请的优先权益，该申请的全部内容在此明确纳入作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及更改基于粒子的脉冲驱动电泳显示设备的像素显示状态的设备和方法。

背景技术

一种材料可以具有两种或多种至少在一个光学性质方面存在差别的显示状态并且对于所述材料而言，可通过对其应用电场，将第一显示状态更改为第二显示状态。此类材料在此可被称为“光电”材料。显示设备的像素可以集成光电材料，从而提供一种可改变像素效果的方式。尽管光学性质一般可从颜色上被人眼感知，但它也可以是另一光学性质，例如光传输、反射率、冷光或伪色彩。伪色彩指示可视范围之外电磁波场的反射。伪色彩可用于以机读为目的的显示器。

像素的两个极端光学状态之间的光学状态可被称为“灰色状态”。此外，两个极端光学状态本身也可被称为灰色状态。两个极端光学状态不一定是黑色和白色。例如，极端状态可以是白色和蓝黑色，以便中间灰色状态为蓝色阴影。但是，为方便起见，极端光学状态在此可被称为黑色和白色。

当对光电像素应用具有足够强度和正确方向的电场时，所述像素的显示状态发生改变。在显示设备中，可通过一对电极创建电场。具体而言，每个像素可被置于用户看到的像素一侧的透明公用电极与位于像素另一侧的可寻址电极之间。在一个实施例中，更改显示器的光电像素状态所需的电场可以由非线性元件（例如，晶体管或二极管）的“有源矩阵”提供。在有源矩阵中，每个像素与至少一个非线性元件关联。像素以行和列的方式进行排列，每个像素可根据其在行列中的位置进行寻址。在示例性有源矩阵显示器中，可以一次一行地更新图像。将第一电压施加到公用电极。施加激活电压以激活特定行的所有非线性元件。将第二电压施加到所需像素的列电极。第一与第二电压之差确定电场，该电场将选定行中的特定像素驱动到它们新显示状态。一般而言，第二电压的大小和方向取决于所需新显示状态。经过被称为“行地址时间”的时间间隔之后，去除列电压，取消选择选定行，可针对下一行重复处理。第一与第二电压之差可被称为“脉冲”，如下面解释的那样。下面将进一步介绍，对于特定显示设备，在将像素更改为新显示状态时，需要将两个或多个脉冲施加到像素。

当像素被驱动到新显示状态时，可以在去除电场之后保持新显示状态，即，显示状态可以持续。持续性是指在去除电场（或一系列电场）之后，像素保持新显示状态的时间。持续性可以相对于行地址时间、与一系列电场关联的时间（即，多行地址时间）、脉冲、一系列脉冲、显示刷新时间进行定义，或者以另一适当的方式进行定义。如果光电像素的显示状态持续，则像素在此可被称为“双稳态像素”。作为一个实例，在更改为新显示状态之后，新显示状态的持续时间比典型液晶显示器（LCD）像素长至少一个量级的光电像素可被视为双稳态像素。作为另一实例，在更改为新显示状态之后，新显示状态的持续时间比典型液晶显示器（LCD）像素长数倍的光电像素可被视为双稳态像素。为方便起见，术语“双稳态像素”在此用于同时指示具有两种显示状态的像素和具有两种以上显示状态的像素，后者从技术上来讲属于多稳态像素。

术语“脉冲”在此可用于表示相对于时间的电压积分。但是，有些双稳态光电介质充当电荷传感器，并且对于此类介质，可以使用脉冲的备选定义，即，电流在一段时间内的积分（等于所施加的总电荷）。可以使用适当的脉冲定义，具体取决于介质充当电压-时间脉冲传感器还是充当电荷脉冲传感器。

虽然可将脉冲驱动光电显示器的像素直接从初始显示状态驱动到最终显示状态（“一般的灰度图像流”），但是该技术可能导致误差。例如，实际遇到的误差包括：

(a)先前状态依赖性。对于至少某种光电介质，将像素切换为新显示状态所需的脉冲不仅依赖于当前的和所需显示状态，而且还依赖于像素的先前显示状态。

(b)停留时间依赖性。对于至少某种光电介质，将像素切换为新显示状态所需的脉冲依赖于像素在各种显示状态中停留的时间。该依赖性的精确特征并不十分容易理解，但是概括而言，像素在当前显示状态中停留的时间越久，所需的脉冲越多。

(c)时间依赖性。将像素切换为新显示状态所需的脉冲严重依赖于温度。

(d)湿度依赖性。对于至少某些类型的光电介质，将像素切换为新显示状态所需的脉冲严重依赖于周围环境的湿度。

(e)机械均匀性。将像素切换为新显示状态所需的脉冲可能受显示器的的机械变化的影响，例如光电介质或关联的复合胶粘剂的厚度变化。其它类型的机械非均匀性可以来自介质的不同生产批次之间不可避免的变化、生产公差和材料变化。

(f)电压误差。施加到像素的实际脉冲将不可避免地与理论施加的脉冲稍有不同，因为驱动器传输的电压具有不可避免的微小误差。

一般的灰度图像流也受“误差累积”现象的影响。例如，假设温度依赖性在每次转换时导致0.2L*（其中，L*具有一般的CIE定义：

L*=116(R/R0)1/3-16

其中R是反射率，R0是标准反射率值）的正方向误差。在五十次转换之后，该误差将累积到10L*。作为第二实例，假设每次转换时的平均误差（以显示器的理论反射率与实际反射率之差表示）为±0.2L*。在100次成功的转换之后，像素将显示与它们的预期状态0.2L*的平均偏差。观察者可看到由于误差累积导致的偏差。

多种类型的光电显示器是公知的。其中一种光电显示器是双色扭转球类型显示器，例如在编号为5,808,783、5,777,782、5,760,761、6,054,071、6,055,091、6,097,531、6,128,124、6,137,467和6,147,791的美国专利中描述的那样。双色扭转球类型显示器使用大量小球体（通常为球形或圆柱形），这些球体具有两个或多个光学性质不同的部分，以及一个内置偶极子。这些球体悬浮在矩阵内的充液泡中，所述充液泡中填充液体，以便球体能自由旋转。通过应用电场、将球体旋转到各种位置，以及改变通过观察表面看到的球体部分来改变显示器的效果。此类显示器可以是双稳态显示器。

另一类光电显示器使用电致变色介质。例如，包括至少部分地通过半导金属氧化物形成的电极和附着在电极上的两个或多个能够逆转变色的染色分子的纳米变色膜。此类纳米变色膜例如在编号为6,301,038、6,870,657和6,950,220的美国专利中进行描述。

另一类光电显示器是电润湿显示器。请参阅2004年10月6日提交的序列号为10/711,802的申请（公开号为2005/0151709）。此类显示器可以是双稳态显示器。

另一类光电显示器是基于粒子的电泳显示器。电泳显示器包括两个或多个悬浮在流体中的带电粒子，这些带电粒子可制成在电场的影响下穿过流体。所述流体通常为液体，但是电泳介质可以使用气流体制造。此类显示器可以是双稳态显示器。一个商业实例是位于马萨诸塞州坎布里奇市的E Ink Corp（台湾E Ink Holdings,inc的子公司）推出的“电子墨水”。

一类电泳显示器采用封装电泳介质。封装电泳介质包括大量小胶囊。每个胶囊包括内置相，其中包含在液体介质中悬浮的电泳移动粒子。胶囊壁包围着内置相。通常，胶囊本身在高分子粘合剂内固定以形成可以位于两个电极之间的粘结层。

另一类光电显示器是高分子分散电泳显示器。高分子分散电泳介质可被视为封装电泳介质的子类。在高分子分散电泳显示器中，用高分子材料的连续相替代包围封装电泳介质的离散微胶囊的胶囊壁。电泳介质包括两个或多个离散电泳流体微滴。离散电泳流体微滴可被视为胶囊或微胶囊，即使没有与每个单独的微滴关联的离散胶囊膜。例如请参阅编号为6,866,760的美国专利。

相关类型的电泳显示器也称为“微细胞电泳显示器”。在微细胞电泳显示器中，带点粒子和悬浮液体不封装在微胶囊内，而是保留在载体介质（通常为高分子膜）内形成的多个腔体内。例如请参阅编号为Wo02/01281的国际申请公开和所公开的编号为2002/0075556的美国申请。

尽管电泳介质通常不透明且以反光模式工作，但是许多电泳显示器可被制造为在所谓的“快门模式”下工作，在该模式下，一种显示状态基本不透明，而一种显示状态透光。例如请参阅编号为6,130,774、6,172,798、5,872,552、6,144,361、6,271,823、6,225,971和6,184,856的美国专利。与电泳显示器类似，但是依赖于电场强度变化的介电泳显示器可以在类似的模式下工作，请参阅编号为4,418,346的美国专利。

基于粒子的电泳显示器以及显示类似行为的其它光电显示器（此类显示器可被称为“脉冲驱动显示器”）的双稳态或多稳态行为可以与传统LCD的行为形成鲜明对比。扭转向列液晶并非双稳态或多稳态的，而是充当电压传感器，以便向此类显示器的像素应用给定电场会在像素上产生特定灰度级，无论该灰度级之前是否位于该像素上。此外，LCD仅在一个方向上驱动（从非透光或“黑暗”到透光或“光亮”）。从较亮状态到较暗状态的反向转换通过减小或消除电场来产生。一般而言，灰度级仅在应用电场时持续。此外，LCD像素的灰度级对电场的极性不敏感，仅对其量级敏感，实际上基于技术的原因，LCD通常频繁地反转驱动场的极性。与之相对，双稳态光电显示器大致充当脉冲传感器，以便像素的最终状态不仅依赖于所应用的电场和应用该电场的时间，而且还依赖于应用电场之前的像素状态。

发明内容

当在基于粒子的脉冲驱动电泳显示器上执行滚动操作时，显示区域可能重复更新，每次显示更新都在上次更新之后的很短时间内发生。为此，需要在执行滚动操作时使用提供快速更新的驱动方案。一旦滚动操作停止、暂停，甚至放慢，便使用提供快速更新的驱动方案更新区域。尽管提供快速更新的驱动方案具有快速的优点，但它们的缺点是所产生的外观效果弱于需要较长时间来完成显示更新的驱动方案。外观效果较差的一个原因是快速驱动方案提供的灰色状态可能少于较慢的驱动方案。

通过使用连接波形法或提供连接波形更新模式的显示控制器，可以弱化使用提供快速更新的驱动方案实现的像素效果较差的缺点。在连接波形更新模式下，显示器某个区域的像素可以使用第一驱动方案进行更新。所述第一驱动方案可以提供快速更新，但是这并不重要。当使用第一驱动方案的显示更新完成时，该显示器区域会自动使用第二驱动方案进行更新。所述第二驱动方案例如可以是提供的灰色状态数多于所述第一驱动方案的驱动方案。当所述第二更新完成时，所呈现的区域细节和清晰度优于所述第一更新完成时。当使用所述第二驱动方案的更新完成时，所述区域可以自动使用第三驱动方案进行第三次更新，所述第三驱动方案提供的灰色状态数甚至多于所述第二驱动方案。

所述连接波形更新法或模式可以通过第一显示更新命令启动。所述第一显示更新命令指定每个像素的所需显示状态，以及至少第一和第二驱动方案。响应于所述命令，使用所述第一驱动方案更新像素。判定在使用所述第一驱动方案进行更新期间，所述像素的所述所需显示状态是否保持静态。如果在使用所述第一驱动方案进行更新期间，所述像素的所述所需显示状态保持静态，则可以使用所述第二驱动方案更新所述像素。

使用所述第一驱动方案对所述像素进行所述更新可以进一步包括评估每个所述像素的所述所需显示状态以判定所述所需显示状态是否为所述第一驱动方案的有效显示状态并从所述第一驱动方案中选择波形。波形被选为在使用所述第一驱动方案更新每个所述像素时使用。每个波形可以使用以下项进行选择：(a)如果所述所需显示状态是所述第一驱动方案的有效显示状态，则使用所述像素的所述所需显示状态，或者(b)如果所述所需显示状态是所述第一驱动方案的无效显示状态，则使用所述像素的映射显示状态。

附图说明

图1示出示例性波形和像素合成操作的时序。

图2示出根据一个实施例的示例性显示系统。

图3示出根据一个实施例的图2内系统中的示例性数据路径。

图4示出向下滚动操作的实例。

图5示出根据一个实施例执行连接波形更新模式的方法。

图6示出两个示例性驱动方案分组。

图7示出根据一个实施例的示例性波形和像素合成操作的时序。

图8示出根据一个实施例的图2内系统中的示例性数据路径。

图9示出根据第一备选实施例的示例性显示系统。

图10示出根据第二备选实施例的示例性显示系统。

具体实施方式

如上所述，显示器的像素是可以行和列的方式排列在一个或多个透明的公用电极与可寻址电极之间，其中每个像素与可寻址电极关联。基于粒子的脉冲驱动电泳显示器像素的显示状态可通过应用到像素上的电场来更改，所述电场通过脉冲创建。在将像素更改为新显示状态时，需要将两个或多个脉冲组成的序列施加到基于粒子的脉冲驱动显示器的像素。序列中的脉冲可以是正电压、负电压或零电压。序列中的每个脉冲可以具有相同的持续时间，尽管这并不重要。在连续时间内施加到像素的两个或多个脉冲组成的序列可被称为“波形”。

图1示出可用于更改采用封装电泳介质的基于粒子的脉冲驱动电泳显示器的像素显示状态的示例性波形100。施加脉冲的时间为帧周期P_f。针对特定像素的脉冲无需在整个帧周期内施加。例如，在帧周期T1内，脉冲被施加到特定像素的时间不能是整个周期持续时间。而是，在T1帧周期内，脉冲可被施加到显示器的数百或数千个像素。这些脉冲一般不会同时被施加到被更新的显示器区域中的所有像素。而是，脉冲可被同时施加到显示器单行中的像素。在对一行施加脉冲之后，可以接着在帧周期内将脉冲施加到后续的行。与用于更改像素显示状态的整个帧周期序列关联的时间是波形周期P_w。未施加任何电压的周期被称为“休眠”周期，例如帧周期T12和T13。此外，如图1所示，在波形100之前可以有一个时间周期，在该周期内，可以执行像素合成操作，该周期被称为P_s。

特定波形的长度和脉冲类型可以取决于大量因素，其中包括但不限于：初始显示状态、所需新显示状态、像素温度、特定显示器的特性。显示状态转换可以根据初始状态以及新状态或最终状态定义。用于表示像素的位数对应于针对特定像素的可能显示状态转换的次数。一位像素只有两次可能的显示状态转换：0到1和1到0，前提是忽略初始显示状态和新显示状态完全相同的情况，例如从0到0。两位像素具有12次可能的显示状态转换，其中最终显示状态不同于初始显示状态。

一般而言，在其它因素相同的情况下，每次显示状态转换需要不同的波形。例如，对于一位像素，显示状态转换0到1和1到0各自需要不同的波形。“驱动方案”描述可用于针对所有可能的转换将像素显示状态从初始灰度级更改为最终灰度级的波形集。驱动方案可以针对工作温度范围内的大量不同温度包括独特的波形集。例如，驱动方案可以包括十个波形集，每个波形集用于特定的温度范围，用于特定温度范围的各种波形的波形周期可以具有相同长度。驱动方案可以专门用于提供快速转换，特定数量的初始和最终灰色状态。可以提供各种驱动方案，为了进一步阐述驱动方案概念，描述了多个示例性驱动方案。但是应该理解，根据本发明的原理实现的实施例可用于任何所需的波形或驱动方案，无论是现在已知的还是之后开发的。

第一示例性驱动方案提供了可用于将像素显示状态从初始显示状态更改为新的白显示状态的波形。第一驱动方案可被称为初始化或“INIT”驱动方案。

第二示例性驱动方案提供了可用于将像素显示状态从初始显示状态更改为新的白或黑显示状态的波形。第二驱动方案可被称为“DU”驱动方案。

第三示例性驱动方案提供了可用于将像素显示状态从初始显示状态更改为新显示状态的波形。初始状态可以是任何四位（16个灰色状态）值。新显示状态可以是任何两位（4个灰色状态）值。第三驱动方案可被称为“GC4”驱动方案。

第四示例性驱动方案提供了可用于将像素显示状态从初始显示状态更改为新显示状态的波形。初始状态可以是任何四位（16个灰色状态）值。新显示状态可以是任何四位（16个灰色状态）值。第四驱动方案可被称为“GC16”驱动方案。

第五示例性驱动方案提供了可用于将像素显示状态从初始显示状态更改为新显示状态的波形。初始状态必须为白色或黑色。新显示状态可以是白色或黑色。第五驱动方案可被称为“A2”驱动方案。A2波形的优点是它们一般具有短波形周期，从而提供快速显示更新。A2波形的缺点是它们的使用会导致重影。

示例性驱动方案连同估计的示例性波形周期在表1中摘录出；

表1

类型	初始状态	最终状态	波形周期
				INIT	0-F	F	～4000ms
DU	0-F	0或F	～260ms
				GC4	0-F	0、5、A或F	～500ms
GC16	0-F	0-F	～760ms
				A2	0或F	0或F	～120ms

图2示出根据一个实施例的示例性显示系统200。系统200可以包括主机202、双稳态显示设备204、显示控制器206、系统总线208和易失性存储器210。系统200还可以包括非易失性存储器212、温度传感器214和显示器电源216。系统200可以包括分别用于易失性存储器和非易失性存储器210、212的存储接口218、220。主机202可以是CPU、DSP或与显示控制器206接口的其它设备。显示设备204可以是脉冲驱动光电显示器。显示设备204可以是双稳态显示器。显示设备204可以是集成封装电泳介质、高分子分散电泳介质或微细胞电泳介质的基于粒子的脉冲驱动光电显示设备。系统总线208可以是串行总线或并行总线。在一个实施例中，系统总线208是I²C串行总线。温度传感器214可以包括集成总线接口（或者可以提供单独的总线接口）。显示控制器206可以包括像素处理器222、更新管道定序器223、一个或多个更新管道224、显示接口226可以可选地包括显示存储器228。显示控制器206可以是独立集成电路（“IC”），或者可以包括系统级芯片（“SOC”）上的一个或多个其它组件。系统200是其中可以实现实施例的环境但并非唯一的环境。应该理解，系统200被示出为带有与示例性环境相关的组件。为清晰起见，已经省略了其它组件。应该理解，根据本发明的原理的实施例和实现包括其它组件或与附图中所示不同的组件。在某些实施例中，所示系统200可以包括在诸如通用计算设备、电子阅读器、平板计算设备、蜂窝电话或“智能”消费电子之类的电子设备中。

图3示出根据一个实施例的系统200中的示例性数据路径。显示存储器300在图3中示出。显示存储器300可以是易失性存储器210的专用区域。备选地，显示存储器300可以与显示控制器206集成，例如显示存储器228。显示存储器300可以包括图像缓冲器302和更新缓冲器304。更新缓冲器304可以包括当前状态缓冲器306、最终状态缓冲器308和下一状态缓冲器310。主机202或诸如相机或DMA单元之类的其它图像数据源可以将图像或图像一部分像素的所需新显示状态存储在图像缓冲器302中。缓冲器302、306、308和310中的每一项可以包括对应于显示设备的每个像素位置的存储位置。

当显示器204更新或刷新时，使用存储在图像缓冲器302中的所需新显示状态进行更新。因此，当用户需要更新显示器204上的图像时，所需新显示状态通常首先存储在图像缓冲器302中。但是，仅将图像数据存储在图像缓冲器302中不会触发显示更新。主机202或其它图像数据源必须另外发出显示更新命令。显示更新命令可以指定更新整个显示器或显示器的一个或多个区域。显示更新命令还可以指定用于更新的驱动方案。根据一个实施例，显示更新命令可以指定两种或多种驱动方案以及使用驱动方案的顺序，下面将进一步介绍。一般而言，响应于显示更新命令执行两个操作。第一是像素合成操作。第二是显示输出操作。显示输出操作使用像素合成操作的结果识别驱动方案的特定波形。已识别波形的脉冲在波形周期的每个帧周期内被提供给显示器204，从而更改指定区域中像素的显示状态。

根据本发明的原理，可提供两种模式来更新显示设备204上呈现的图像：(a)单一波形更新模式；以及(b)连接波形更新模式。任一模式均可用于更新整个显示器或显示器的一个或多个区域。任一模式可以使用显示更新命令来调用。

现在参考图3，首先描述单一波形更新模式，单一波形更新中的第一操作是像素合成操作。像素合成操作中的第一步骤可以是将下一状态缓冲器310中存储的显示状态值复制到当前状态缓冲器306，从而覆盖之前存储的值。执行此步骤的原因在下面介绍。在显示更新命令发出时，当前和下一状态缓冲器306、310一般保留兴趣区域的历史值。当前状态值和下一状态值用于上一更新。由于用于上一更新的驱动方案已完成，因此下一状态缓冲器310在像素合成操作开始时保留像素的实际显示状态。由于当前状态缓冲器306中的值不再有用，因此可以覆盖。

在单一波形更新模式下，像素合成操作中的第二步是将像素的所需新显示状态从图像缓冲器302复制到下一状态缓冲器310。当此步骤完成时，存储在当前状态缓冲器306和下一状态缓冲器310中的每对显示状态表示在此可被称为的“合成像素”。显示更新命令中指定的驱动方案可以与每个合成像素关联。备选地，指定的驱动方案可以与待更新显示器区域关联。

单一波形更新中的第二操作是显示输出操作。显示输出操作可以包括取回操作。在取回操作中，更新管道定序器223可以从更新缓冲器304中取回合成像素并将所取回的合成像素提供给更新管道224。在一个实施例中，更新管道定序器223可以在像素合成操作完成之后启动取回操作。但是，在更新管道定序器223开始从更新缓冲器304中取回合成像素之前像素合成操作彻底完成并不重要。

当更新管道224从更新管道定序器223接收合成像素时，它会识别在当前帧周期内被施加到显示器204中对应像素的脉冲。为了识别脉冲，更新管道224必须首先识别指定驱动方案的具体波形。显示器204的所有可能的驱动方案可以存储在存储器中，例如非易失性存储器212。尽管显示更新命令可以指定驱动方案，但是要使用的特定波形集可能依赖于温度。更新管道224可以根据温度传感器214提供的温度信号选择波形集。一旦选定波形集，波形集的全部或部分便可从非易失性存储器212进行复制并存储在与更新管道224关联的查找表（“LUT”存储器）存储器中。当更新管道224接收合成像素时，所述合成像素可用于从LUT内存储的波形集中选择适当的波形。此外，可以选择当前帧周期的脉冲数据。选定的脉冲数据可以存储在与更新管道224关联的先进先出存储器（“FIFO”）存储器中。可提供FIFO存储器（未示出）以便在显示接口226需要脉冲数据之前选择和缓冲脉冲数据。

显示接口226可以从一个或多个更新管道224中取回脉冲数据。显示接口226将脉冲数据提供给显示器电源216，所述电源接着将实际脉冲提供给显示设备204。显示接口226可以将控制信号直接提供给显示设备204。实际脉冲和控制信号根据显示设备204的时序要求来提供。

对于波形中的每个帧周期，更新管道定序器223可以从更新缓冲器304中取回相同的合成像素，从而将合成像素提供给更新管道224。在每个帧周期内，更新管道224识别要在当前周期内施加到对应像素的脉冲。显示接口226在波形中的每个帧周期内从更新管道224中取回脉冲数据。在波形中的最终帧周期内取回脉冲数据，并且脉冲被提供给显示器电源216和显示器204之后，显示输出操作（以及单一波形单一波形更新模式更新过程）完成。

在描述连接波形更新模式之前，首先介绍向下滚动操作。由于这对于在滚动操作期间使用两种或多种驱动方案很有利，当用户滚动所显示的图像时，连接波形更新模式可能是有利的。

图4示出向下滚动操作的实例。其中示出在向下滚动操作期间，显示屏的区域R在顺序时间上的多个实例。最初，在时间t0上呈现行1-8。图4示出滚动操作可以多次更新显示器的某个区域。响应于第一滚动命令，在时间t1，在区域R中呈现行2-9。类似地，响应于第二、第三和第四顺序滚动命令，在时间t2、t3和t4，在区域R中分别呈现行3-10、4-11和5-12。由于四个滚动命令做出的时间通常很接近，因此需要使用提供快速更新的驱动方案。

但是，提供快速更新的驱动方案所产生的图像比提供慢更新的驱动方案所产生的图像具有更少的灰度级数。例如，快速驱动方案可以将像素驱动到仅有的两种显示状态之一，例如，A2，该方案将像素驱动到包含黑色与白色的最终状态。尽管较快驱动方案所产生的图像可能在细节和图像清晰度方面较差，但是假如仅简单显示图像（例如在滚动操作中），快速驱动方案所产生的图像中缺乏灰度深度是可接受的。当用户滚动所显示的图像时，该图像可以紧接着被一系列新图像取代。在图4所示的实例中，区域R中的行1-8可以快速被行2-9取代，行2-9可以快速被行3-10取代，行3-10可以快速被行4-11取代，以此类推。使用较快驱动方案允许以最小化用户对迟缓滚动的任何感知的方式执行滚动操作。

但是，一旦滚动操作停止、暂停，甚至放慢，快速驱动方案所产生的图像中缺乏灰度深度便会变得无法接受或不太令人满意。为了克服当滚动放慢或停止时出现的不太令人满意的效果，可以使用提供较大灰度深度的驱动方案第二次更新在滚动操作期间使用第一驱动方案更新的区域。例如，假设响应于第四滚动命令，区域R中的行4-11用行5-12进行更新。响应于第四滚动命令，使用仅提供两种灰色状态的快速驱动方案用行5-12更新区域R。在第四滚动命令之后，不发出第五滚动命令，至少不立即发出。如果在使用第一驱动方案的显示更新完成时判定第五滚动命令尚未发出，则用行5-12的数据第二次更新区域R。该第二更新可以使用提供多于两种灰色状态的驱动方案。当第二更新完成时，所呈现的区域R的细节和清晰度优于第一更新完成时所呈现的图像。而且，如果尚未发出第五滚动命令，则上次在滚动操作期间使用第一驱动方案更新的区域可以使用提供比第二驱动方案更大灰度深度的驱动方案进行第三次更新。实际上，只要第五滚动命令尚未发出，便可根据需要更新任意次上次更新的区域。

为了实现上述使用快速驱动方案第一次更新区域，然后使用比所述快速驱动方案提供更多灰色状态的驱动方案更新同一区域的方法，当用户在第一更新期间未发出其它滚动命令时，主机202需要执行多个操作。首先，主机202需要判定使用特定驱动方案的更新何时完成。可以在一系列更新中使用两种、三种或多种驱动方案，每种方案具有不同的波形周期。主机202可能需要跟踪各种波形周期或持续轮询显示控制器以了解特定驱动方案何时结束。此外，主机202需要判定用户是否已请求其它滚动操作，如果未请求，则判定应该在下一更新中使用哪种驱动方案。进一步地，主机202需要在每次使用提供比上一驱动方案更多灰色状态的驱动方案更新同一区域时，发出新的显示更新命令。这样，为了实现上述方法，需要在主机202上执行大量时间关键型任务。在主机202载满其它任务的情况下（经常发生这一情况），实现所述方法所需的操作便变为明显的缺点。但是，可使用提供连接波形更新模式的显示控制器克服此缺点。

接下来参考图3和5描述连接波形更新模式。与单一波形更新模式相同，像素的所需新显示状态通常首先由主机202或其它图像数据源存储在图像缓冲器302中。此外，与单一波形更新模式相同，连接波形更新模式包括像素合成操作和显示输出操作。尽管这两种模式下的显示输出操作基本相同，但是连接波形更新模式的像素合成操作不同于单一波形更新模式的像素合成操作。

图5示出根据一个实施例执行连接波形更新模式的方法500。连接波形显示更新命令将指定两种或多种驱动方案以及使用驱动方案的顺序。在操作504，所需新显示状态（“D.S.”）可以从图像缓冲器302复制并存储在最终状态缓冲器308中。在操作506，下一显示状态值可以从下一状态缓冲器310复制并存储在当前状态缓冲器306中，从而覆盖缓冲器306中之前存储的值。

在操作508，每个像素的最终状态可以从最终状态缓冲器308读取并且进行评估以判定最终状态是否为当前驱动方案的有效显示状态。最初，当前驱动方案是在连接波形显示更新命令中指定的第一驱动方案。之后，如果满足特定条件，则当前驱动方案被设为下一顺序驱动方案，例如，第二、第三等驱动方案。作为判定最终状态是否为当前驱动方案的有效显示状态的实例，假设最终显示状态值为4并且当前驱动方案为GC4。在该实例中，最终状态无效。最终状态无效是因为GC4的唯一有效的下一显示状态为0、5、A和F。如果最终状态无效，则最终显示状态被映射到有效显示状态值（操作510），例如，可以将所需值4映射到GC4有效值5。映射值然后被存储在下一状态缓冲器210中（操作512）。另一方面，如果最终显示状态有效，例如为5，则最终显示状态存储在下一状态缓冲器中（步骤514）。在一个实施例中，无效的最终显示状态可以使用预定值的查找表映射到有效显示状态。无效的最终显示状态可以根据一个实施例映射到最近的有效值。

操作504到514描述了连接波形显示更新命令中指定的第一驱动方案的像素合成操作。操作506到514描述了连接波形显示更新命令中指定的第二和后续驱动方案的像素合成操作。

在操作516，可使用当前驱动方案执行显示输出操作。如上所述，显示输出操作可以包括更新管道定序器223从更新缓冲器304中取回合成像素，从而将取回的合成像素提供给更新管道224。显示输出操作还可以包括识别在每个帧周期内施加到显示器204中的像素的脉冲。如上所述，更新管道224可以识别指定驱动方案的具体波形，以便识别适当的脉冲。更新管道224还可以根据温度传感器214提供的温度信号从驱动方案中选择特定的波形集。此外，显示输出操作可以包括从更新管道224中取回脉冲数据，从而在每个帧周期内将取回的脉冲数据提供给显示器电源216。所述脉冲数据可由显示接口226取回。显示接口226还可以将控制信号直接提供给显示设备204，如上所述。进一步地，显示器电源216可以将实际脉冲提供给显示设备204。这些操作在波形中的每个帧周期内执行。在波形中的最终帧周期内取回脉冲数据，并且脉冲被提供给显示器204之后，使用当前驱动方案的显示输出操作完成，并且更新显示器204的兴趣区域中的像素。

当显示输出操作516完成时，可以在操作518判定已更新区域的像素的所需新显示状态自上一图像合成操作以来是否保持静态。如果主机202或其它图像数据源将数据存储在图像缓冲器302中并在显示输出操作516启动之后发出图像更新命令，则图像数据不会保持静态。例如，主机202可以在响应于从用户接收的滚动请求显示输出操作期间，将兴趣区域的新显示状态存储在图像缓冲器302中。如果区域的新显示状态未保持静态，则连接波形更新方法500在操作516中的显示输出结束时中断并取消，然后此方法返回到操作504，其中开始新的显示更新。在另一方面，如果区域的新显示状态自上一图像合成操作或图像更新操作以来保持静态，则可以执行操作520。

一种判定自上一图像合成操作以来区域的新显示状态是否保持静态的方法是判定在像素合成操作或图像更新操作516期间是否发出图像更新命令。在某些实施例中，如果图像更新命令在像素合成操作或图像更新操作516完成时暂挂，则可以假设应该中断和取消连接波形更新方法500。

如果已更新区域的新显示状态保持静态，则可以执行操作520。如上所述，可以在连接波形显示更新命令中指定两种或多种驱动方案以及使用驱动方案的顺序。操作520判定在使用当前驱动方案完成显示输出操作516之后是否执行其它指定的驱动方案。如果存在其它驱动方案，则操作520将当前驱动方案设为一系列驱动方案中的下一驱动方案。操作520然后使用新的当前驱动方案启动下一显示更新，即，方法500重复开始执行方法506。重复的操作使用之前复制到最终状态缓冲器308内的所需新显示状态（可以省略操作504）。如果在刚完成显示输出操作之后没有任何其它要使用的驱动方案，则方法500结束（操作522）。

图6示出两个示例性驱动方案分组。组0指定三种采用以下顺序的驱动方案：(1)DU；(2)GC4和(3)GC16。组1指定四种采用以下顺序的驱动方案：(1)GC16；(2)DU；(3)GC4和(4)GC16。图6A示出使用组0，在连接波形更新模式下更新的显示器204的区域R，其中未发生中断。图6B示出使用组1，在连接波形更新模式下更新的显示器204的区域R，其中未发生中断。尽管连接波形更新模式在每个后续驱动方案包括比上一驱动方案更多灰度级数的上下文中进行描述，但是后续驱动方案中的灰度级数并不重要。如图所示，在图6B中，后续驱动方案可以包括比上一驱动方案更少的灰度级数。而且，尽管连接波形更新模式在滚动操作上下文中进行描述，但是连接波形更新模式仅用于滚动操作并不重要。每当需要使用同一合成像素连续更新两次或更多次图像时，均可使用连接波形更新模式。

如上所述，通常需要两个操作来更新显示器204：(a)像素合成和(b)显示输出。单一波形和连接波形模式都需要这两个操作，尽管这两个模式中的像素合成操作并不相同。再次参考图1所示的示例性波形100，可以看出，在波形100开始之前存在时间周期P_s。该时间周期P_s表示执行像素合成操作所需的时间。波形周期P_w是执行显示输出操作所需的时间。根据驱动方案类型以及其它因素，示例性显示输出操作可能执行760ms。通过比较，示例性像素合成操作可能需要5ms到40ms才能完成，具体取决于可用处理能力和可用存储带宽。更新显示器204所需的时间是这两个时间之和，例如，示例性显示更新可能需要765-800ms。

如上所述，显示输出操作包括每个帧周期内的取回操作。对于图1所示的波形，第一帧的取回操作在像素合成操作完成之后开始。如上所述，在更新管道定序器223开始从更新缓冲器304中取回合成像素之前像素合成操作是否彻底完成并不重要。

图7示出根据一个实施例在像素合成操作完成之前开始取回操作。在单一波形更新中，当接收显示更新命令时，执行像素合成操作。像素合成包括将下一显示状态值从下一状态缓冲器310复制到当前状态缓冲器306，然后将所需新显示状态从图像缓冲器302复制到下一状态缓冲器310。这些复制操作针对待更新区域中的每个像素执行。在一个实施例中，一旦针对显示器204中的“第一数量”像素位置执行了这些复制操作，显示输出操作便开始。例如，一旦下一和所需显示状态值被分别复制到当前状态缓冲器306和下一状态缓冲器310，更新管道定序器便可开始取回合成像素。

在连接波形更新模式中，当接收显示更新命令时，下一显示状态值从下一状态缓冲器310复制到当前状态缓冲器306，然后将所需新显示状态复制到最终状态缓冲器308。此外，将映射显示状态或所需显示状态复制到下一状态缓冲器310。这些复制操作针对待更新区域中的每个像素执行。在一个实施例中，一旦针对显示器204中的第一数量像素位置执行了这些复制操作，显示输出操作便开始。

在一个实施例中，第一数量是显示器204中的一个或多个像素位置。在备选实施例中，第一数量是显示器204中待更新区域中的一行像素位置。第一数量提供像素合成操作，该操作领先于显示输出操作。领先的长度并不重要，因为像素合成操作处理单个像素的速度至少与显示输出操作的速度一样快（如果并不比显示输出操作快）。从图7可以看出，显示输出操作的第一帧的几乎与像素合成操作同步。

图8示出根据备选实施例的系统200中的示例性数据路径。系统200包括缓冲器“B”800。缓冲器800可以是显示控制器206中的一组寄存器。在一个变形中，缓冲器800可以是显示控制器206中的专用存储器，例如显示存储器228的一部分。备选地，缓冲器800可以是易失性存储器210的专用区域。缓冲器800可设置大小以存储显示器204中第一数量像素位置的当前、最终和下一显示状态值。在一个实施例中，缓冲器800可以是FIFO。

在操作中，缓冲器800可以用于像素合成操作。在单一波形更新中，对于待更新区域中的每个像素，下一显示状态值从下一状态缓冲器310同时复制到当前状态缓冲器306和缓冲器800。此外，所需新显示状态从图像缓冲器302同时复制到下一状态缓冲器310和缓冲器800。在连接波形更新模式下，下一显示状态值从下一状态缓冲器310同时复制到当前状态缓冲器306和缓冲器800。此外，所需新显示状态从图像缓冲器302同时复制到最终状态缓冲器308和缓冲器800。进一步地，有效显示状态（上述的映射或所需显示状态）同时复制到下一状态缓冲器310和缓冲器800。在波形的第一帧中，更新管道定序器223可以从缓冲器800获取当前和下一状态值。在第二和后续帧中，更新管道定序器223可以从更新缓冲器304获取当前和下一状态值。

使用缓冲器800可以有利地节省存储带宽，因为第一帧中的数据从缓冲器而非存储器210读取。更新缓冲器800可以用于单一波形模式或连接波形模式。

图9示出根据第一备选实施例的示例性显示系统。系统900包括主机902和存储总线904。主机902可以是相对高性能CPU，例如64位ARMCortex-A9处理器。存储总线904可以是相对高性能总线。系统900包括通过存储接口908与总线904相连的外部存储器906。此外，显示输出接口910、图形加速器912、矢量图加速器914和DMA引擎916可以与总线904相连。系统900还可以包括脉冲驱动电泳显示器（未示出）。

根据一个实施例，系统900包括低功率微控制器918、外围总线920和外围总线922。低功率微控制器918例如可以是16位处理器。低功率微控制器918可以通过桥接器924与总线904以及总线920相连。此外，低功率微控制器918可以通过桥接器926与总线922相连。主机902和微控制器918可以通过桥接器924访问外围设备928、930、932和934。类似地，主机902和微控制器918可以通过桥接器926访问与总线922相连的外围设备。

可以有利地采用系统900节省能耗。例如，主机902可以在脉冲驱动电泳显示器的显示更新期间处于“等待中断”（“WFI/WFE”）模式下。如上所述，根据驱动方案和显示器类型，显示更新所需的时间约为120到4,000ms。通过微控制器918，主机902可以在显示更新期间关闭或处于休眠模式下。在显示更新期间，微控制器918除了执行显示更新任务之外，还接管WFI/WFE。

图10示出根据第二备选实施例的示例性显示系统。系统1000包括主机1002和存储总线1004。主机1002可以是相对高性能CPU，例如ARMCortex-A9处理器。存储总线1004可以是相对高性能总线。系统1000包括通过存储接口1008与总线1004相连的外部存储器1006。此外，向量图形加速器1008和DMA引擎1010可以与总线1004相连。外围设备1012、1014、1016和1018可以与外围总线1020相连。主机1012和与存储总线1004相连的其它设备可以访问通过桥接器1022与外围总线1020相连的设备。

根据一个实施例，系统1000还包括与电泳显示器存储总线1024相连的显示输出接口1026和图形加速器1028。存储接口1008与显示器存储总线1024相连，从而允许显示输出接口1026和图形加速器1028访问外部存储器1006。系统100还可以包括脉冲驱动电泳显示器（未示出）。

可以有利地采用系统1000节省能耗。例如，图1中的虚线内包括的设备可以被视为第一电源定域1030。在脉冲驱动电泳显示器的显示更新期间，第一电源定域1030中的主机1002、总线1004和所有其它设备可以关闭或处于休眠模式下。

eBook（电子书）阅读器的一个问题是便携式文档格式或PDF文件的解码速度慢。根据第三备选实施例，提供了用于加快PDF文件解码速度硬件模块。此外，可以提供硬件加速模块以加快其它文档格式文件（例如，ePub格式）的解码速度。可以提供硬件加速模块用于分析和布局。此外，可以将硬件加速模块与用于呈现的打开矢量图（OVG）核一起提供。

在示例性eBook阅读器系统中，硬件加速模块可以在诸如显示控制器，一个或多个专用IC之类的IC中提供，也可在SOC IC中提供。硬件加速模块可由从一个或多个处理器核调用的一组软件功能控制。提供单独硬件加速模块的一个优点是每个模块独立于其它模块发挥作用。这样允许用户根据选定的加速方法或特定类型的文档选择各种加速级别。文档解码的部分或全部方面可以在硬件中加速。

PDF解码可以分为三层：(a)阅读和分析；(b)布局和(c)呈现。硬件加速模块可针对阅读和分析层，以及布局层提供。呈现可通过多种方法完成，例如位图呈现和矢量图呈现。使用矢量图呈现方法的呈现可以使用OVG核执行。除了减少解码PDF文件和其它类似文档格式文件所需的时间这一优点之外，另一优点是降低一个或多个处理器核利用软件进行解码所用的功耗。

可以使用硬件元素、软件元素和包含硬件和软件元素的组合实现各种实施例。硬件元素的实例可以包括处理器、微处理器、电路、电路元件、集成电路、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑设备（PLD）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。

软件的实例可以包括软件组件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、程序、软件接口、应用程序接口（API）、指令集、计算代码、计算机代码、硬件描述码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或它们的任意组合。

有些实施例例如可以使用能够存储指令或指令集的有形机器可读介质（存储介质）或制品实现，所述指令或指令集当被机器执行时，可以使所述机器执行根据实施例的方法或操作，或者使所述机器对PLD、FPGA或类似的设备进行编程。此类机器例如可以包括任何适当的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算系统、处理系统、计算机、处理器、PLD或FPGA编程器或类似的设备，并且可以使用硬件和软件的任何适当的组合实现。

机器可读介质（存储介质）或制品例如可以包括任何适当类型的存储单元、存储器件、存储制品、存储介质、储存设备、储存制品、储存介质或储存单元，例如，存储器、可移动或不可移动介质、可擦写或不可擦写介质、可写或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、紧凑型光盘只读存储器（CD-ROM）、紧凑型光盘可录存储器（CD-R）、紧凑型光盘可重写存储器（CD-RW）、光盘、磁介质、磁光介质、可移动存储卡或存储盘、各种类型的数字多功能盘（DVD）、磁带、盒式磁带等。指令可以包括任何适当类型的代码，例如使用任何适当的高级、低级、面向对象的、可视的、编译的或解译的程序设计语言实现的源码、编译码、解译码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等。代码的实例包括但不限于C、C++、Verilog和VHDL。

Claims (15)

1.一种更改基于粒子的脉冲驱动电泳显示设备的一个或多个像素的显示状态的方法，包括：

接收第一显示更新命令，所述第一显示更新命令指定每个所述像素的所需显示状态，以及至少第一和第二驱动方案；

使用所述第一驱动方案更新所述像素；

判定在使用所述第一驱动方案对所述像素进行所述更新期间，所述像素的所述所需显示状态是否保持静态；以及

如果在使用所述第一驱动方案对所述像素进行所述更新期间，所述像素的所述所需显示状态保持静态，则使用所述第二驱动方案更新所述像素。

2.根据权利要求1的方法，进一步包括如果在使用所述第一驱动方案对所述像素进行所述更新期间，所述像素的所述所需显示状态发生更改，则在不使用所述第二驱动方案更新所述像素的情况下，终止所述方法。

3.根据权利要求1的方法，其中所述第二驱动方案的持续时间不同于所述第一驱动方案。

4.根据权利要求1的方法，其中所述第二驱动方案的灰度级数多于所述第一驱动方案。

5.根据权利要求1的方法，其中使用所述第一驱动方案对所述像素进行所述更新进一步包括：

选择使用所述第一驱动方案对每个所述像素进行所述更新时使用的波形，每个波形使用以下项进行选择：

如果所述所需显示状态是所述第一驱动方案的有效显示状态，则使用所述像素的所述所需显示状态，或者

如果所述所需显示状态是所述第一驱动方案的无效显示状态，则使用所述像素的映射显示状态。

6.根据权利要求5的方法，其中所述方法在硬件中实现。

7.一种更改基于粒子的脉冲驱动电泳显示设备的一个或多个像素的显示状态的显示控制器，包括：

第一单元，用于响应于显示更新命令，从第一驱动方案中选择波形，所述波形被选为在第一显示更新中使用，其中所述第一单元使用以下项选择所述波形：

如果所需显示状态是所述第一驱动方案的有效显示状态，则使用所述像素的所述所需显示状态，或者

如果所述所需显示状态是所述第一驱动方案的无效显示状态，则使用所述像素的映射显示状态。

8.根据权利要求7的显示控制器，其中所述第一单元从所述第二驱动方案中选择波形，以便当所述像素的所述所需显示状态在所述第一显示更新期间保持静态时，在响应于所述显示更新命令进行第二显示更新时使用的所述波形。

9.根据权利要求8的显示控制器，其中所述第二驱动方案的持续时间不同于所述第一驱动方案。

10.根据权利要求8的显示控制器，其中所述第二驱动方案的灰度级数多于所述第一驱动方案。

11.根据权利要求7的显示控制器，进一步包括第二单元，用于在所述第一显示更新期间，将从所述第一驱动方案中选择的波形提供给显示器电源，其中所述显示器电源将脉冲提供给所述显示设备。

12.一种包括上面存储指令的机器可读介质的制品，所述指令当被机器执行时，可使所述机器：

使用第一驱动方案更新基于粒子的脉冲驱动电泳显示设备的一个或多个像素的显示状态；

判定在使用所述第一驱动方案对所述像素进行所述更新期间，所述像素的所述所需显示状态是否保持静态；以及

如果在使用所述第一驱动方案对所述像素进行所述更新期间，所述像素的所述所需显示状态保持静态，使用第二驱动方案更新所述像素。

13.根据权利要求12的制品，其中所述第二驱动方案的持续时间不同于所述第一驱动方案。

14.根据权利要求12的制品，其中所述第二驱动方案的灰度级数多于所述第一驱动方案。

15.根据权利要求12的制品，其中使用所述第一驱动方案对一个或多个所述像素的所述显示状态进行所述更新进一步包括：

从所述第一驱动方案中选择使用所述第一驱动方案对每个所述像素进行所述更新时使用的波形，每个波形使用以下项进行选择：

如果所述所需显示状态是所述第一驱动方案的有效显示状态，则使用所述像素的所述所需显示状态，或者

如果所述所需显示状态是所述第一驱动方案的无效显示状态，则使用所述像素的映射显示状态。

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