CN104541234A - 用于驱动电光显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种触摸屏电光显示器，其被配置为使得当在显示器表面上检测到触摸时，触摸周围的显示器表面通过被驱动至不同的光学状态而“闪烁”，然后返回它的原始状态。第二方法使用具有可以在显示器上画线的钢笔或触笔的显示器。检测第一线段并且使用具有短波形的第一驱动方案更新第一线段的区域。使用第一驱动方案更新第二线段的区域。之后，使用与第一驱动方案不同的第二驱动方案更新第一和第二线段的区域。

Description

用于驱动电光显示器的方法
相关申请
本申请涉及美国专利Nos.5,930,026；6,445,489；6,504,524；6,512,354；6,531,997；6,753,999；6,825,970；6,900,851；6,995,550；7,012,600；7,023,420；7,034,783；7,116,466；7,119,772；7,193,625；7,202,847；7,259,744；7,304,787；7,312,794；7,327,511；7,453,445；7,492,339；7,528,822；7,545,358；7,583,251；7,602,374；7,612,760；7,679,599；7,688,297；7,729,039；7,733,311；7,733,335；7,787,169；7,952,557；7,956,841；7,999,787；8,077,141；8,125,501；8,139,050；8,174,490；8,289,250；8,300,006；和8,314,784；以及美国专利申请公开Nos.2003/0102858；2005/0122284；2005/0179642；2005/0253777；2007/0091418；2007/0103427；2008/0024429；2008/0024482；2008/0136774；2008/0150888；2008/0291129；2009/0174651；2009/0179923；2009/0195568；2009/0322721；2010/0045592；2010/0220121；2010/0220122；2010/0265561；2011/0187684；2011/0193840；2011/0193841；2011/0199671；和2011/0285754。
为了方便，前述专利和申请可以在下文中总地被称为“MEDEOD”(用于驱动电光显示器的方法)申请。
关于电光显示器的背景术语和现有技术在美国专利No.7,012,600中详细地讨论，读者参考它得到更多的信息。因此，该术语和现有技术在下文简要地概括。
技术领域
本发明涉及用于驱动电光显示器，特别是双稳态电光显示器的方法，以及用于该方法的设备。更特别地，本发明涉及可以用于具有触摸屏的显示器的驱动方法。本发明特别地，但并非排他地，意于使用基于粒子的电泳显示器，其中，一种或多种类型的带电粒子存在于流体中并且在电场的影响下移动穿过流体以改变显示器的外观(appearance)。
背景技术
作为应用于材料或者显示器的术语“电光”，其在此使用的是其在成像领域中的常规含义，指的是具有第一和第二显示状态的材料，该第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，通过向所述材料施加电场使该材料从其第一显示状态改变到第二显示状态。
术语“灰色状态”在此使用的是其在成像技术领域中的常规含义，指的是介于像素的两个极端光学状态之间的一种状态，但并不一定意味着处于这两个极端状态之间的黑白过渡。例如，下文中所参考的伊英克公司的几个专利和公开申请描述了这样的电泳显示器，其中，该极端状态为白色和深蓝色，使得中间的“灰色状态”实际上为淡蓝色。实际上，如已经提到的，光学状态的改变可以根本不是颜色改变。下文使用的术语“黑色”和“白色”是指显示器的两个极端光学状态，并且应当被理解为通常包括极端光学状态(其并不仅限于黑色和白色)，例如上面提到的白色和深蓝色状态。下文使用的术语“单色的”表示仅将像素驱动至其两个极端光学状态，而没有中间灰色状态的驱动方案。
术语“双稳态的”和“双稳定性”在此使用的是其在本领域中的常规含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态的至少一个光学性质不同，从而在利用具有有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续的时间是改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。美国专利No.7,170,670表明，能够显示灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被恰当地称为是“多稳态的”而非双稳态的，但是为了方便，在此使用术语“双稳态的”以同时覆盖双稳态的和多稳态的显示器。
术语“脉冲”在此使用的常规含义是电压关于时间的积分。然而，一些双稳态电光介质用作电荷转换器，并且利用这种介质，可以使用脉冲的可选定义，即电流关于时间的积分(等于施加的总电荷)。根据介质是用作电压-时间脉冲转换器还是用作电荷脉冲转换器，应当使用合适的脉冲定义。
下文的讨论主要集中于用于通过从初始灰度至最终灰度(可以与初始灰度相同或者不相同)的过渡来驱动电光显示器的一个或多个像素的方法。术语“波形”用于指示整个电压与时间曲线，其用于实现从一个特定初始灰度到特定的最终灰度的过渡。典型地，该波形包括多个波形元素；其中，这些元素本质上是矩形的(即，其中，给定元素包括在一个周期的时间内施加恒定电压)；该元素可以被称为“脉冲”或“驱动脉冲”。术语“驱动方案”指足以实现特定显示器的灰度之间的所有可能的过渡的一组波形。显示器可以使用多于一个驱动方案；例如，前述美国专利No.7,012,600教导了根据诸如显示器温度或者在其存在期间已经工作的时间等参数，驱动方案需要被修改，并且因此显示器可以被提供有多个不同的驱动方案以在不同的温度使用等。以该方式使用的一组驱动方案可以被称为“一组相关驱动方案”。如一些前述MEDEOD申请中所描述的，也可以在同一显示器的不同区域同时使用多于一个驱动方案，以该方式使用的一组驱动方案可以被称为“一组同步驱动方案”。
已知几种类型的电光显示器，例如：
(a)旋转双色元件显示器(参见例如美国专利Nos.5,808,783；5,777,782；5,760,761；6,054,071；6,055,091；6,097,531；6,128,124；6,137,467以及6,147,791)；
(b)电致变色显示器(参见例如O’Regan，B.等人的Nature，1991，353,737；Wood，D.的Information Display，18(3)，24(2002年3月)；Bach，U.等人的Adv.Mater.，2002，14(11)，845；以及美国专利Nos.6,301,038；6,870.657；以及6,950,220)；
(c)电润湿显示器(参见Hayes，R.A.等人在Nature，425，383-385(2003年9月25日)中发表的“Video-Speed Electronic Paper Based onElectrowetting”以及美国专利公开No.2005/0151709)；
(d)基于粒子的电泳显示器，其中，多个带电粒子在电场的影响下移动穿过流体(参见美国专利Nos.5,930,026；5,961,804；6,017,584；6,067,185；6,118,426；6,120,588；6,120,839；6,124,851；6,130,773和6,130,774；美国专利申请公开Nos.2002/0060321；2002/0090980；2003/0011560；2003/0102858；2003/0151702；2003/0222315；2004/0014265；2004/0075634；2004/0094422；2004/0105036；2005/0062714和2005/0270261；以及国际申请公开Nos.WO 00/38000；WO 00/36560；WO 00/67110和WO 01/07961；以及欧洲专利Nos.1,099,207B1；和1,145,072B1；以及在前述美国专利No.7,012,600中讨论的MIT和伊英克公司的其他专利和申请)。
电泳介质有几种不同的变型。电泳介质可使用液态或气态流体；对于气态流体，例如参考Kitamura，T.等人的“Electrical toner movement forelectronic paper-like display”，IDW Japan，2001，Paper HCSl-1，以及Yamaguchi，Y.等人的“Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically”，IDW Japan，2001，Paper AMD4-4；美国专利公开No.2005/0001810；欧洲专利申请1,462,847；1,482,354；1,484,635；1,500,971；1,501,194；1,536,271；1,542,067；1,577,702；1,577,703和1,598,694；以及国际申请WO 2004/090626；WO 2004/079442和WO 2004/001498。介质可以被封装，包括许多小囊体，每一个小囊体本身包括内部相以及包围内部相的囊壁，其中所述内部相含有悬浮在液态悬浮介质中的可电泳移动的粒子。典型地，这些囊体本身保持在聚合粘合剂中以形成位于两个电极之间的连贯层；参见前述MIT和伊英克公司的专利和申请。可替代地，在封装的电泳介质中包围离散的微囊体的壁可以被连续相替代，因此产生所谓的聚合物分散型的电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的微滴和聚合物材料的连续相；参见例如美国专利No.6,866,760。为了本申请的目的，这样的聚合物分散型电泳介质被认定为是封装的电泳介质的子类。另一种变型是所谓的“微单元电泳显示器”，在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体保持在形成于载体介质(通常是聚合物薄膜)内的多个空腔内；参见诸如美国专利Nos.6,672,921和6,788,449。
封装的电泳显示器通常不受传统电泳装置的聚集和沉淀故障模式的困扰并提供更多的有益效果，例如在多种柔性和刚性基底上印刷或涂布显示器的能力。(使用词“印刷”意于包括印刷和涂布的所有形式，包括，但不限于：诸如修补模具涂布、槽或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布，诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布，凹面涂布，浸渍涂布，喷雾涂布，弯月面涂布，旋转涂布，刷涂，气刀涂布，丝网印刷工艺，静电印刷工艺，热印刷工艺，喷墨印刷工艺，电泳沉积(参见美国专利No.7,339,715)，以及其他类似技术。)因此，所产生的显示器可以是柔性的。另外，因为显示器介质可以(使用多种方法)被印刷，所以显示器本身可以被便宜地制造。
虽然电泳介质通常是不透明的(因为，例如在很多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透射通过显示器)并且在反射模式下工作，但许多电泳显示器可以制成在所谓的“快门模式”下工作，在该模式下，一种显示状态实质上是不透明的，而一种显示状态是透光的。参见例如美国专利No.5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；6,271,823；6,225,971和6,184,856。类似于电泳显示器但是依赖于电场强度的变化的介电泳显示器可以在类似的模式下工作；参见美国专利No.4,418,346。其他类型的电光显示器也能够在快门模式下工作。在快门模式下工作的电光介质可以用于全色显示器的多层结构；在该结构中，邻近显示器的屏幕的至少一层在快门模式下工作以暴露或隐藏更远离屏幕的第二层。
封装的电泳显示器通常不受传统电泳装置的聚集和沉淀故障模式的困扰并提供更多的有益效果，例如在多种柔性和刚性基底上印刷或涂布显示器的能力。(使用词“印刷”意于包括印刷和涂布的所有形式，包括，但不限于：诸如修补模具涂布、槽或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布，诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布，凹面涂布，浸渍涂布，喷雾涂布，弯月面涂布，旋转涂布，刷涂，气刀涂布，丝网印刷工艺，静电印刷工艺，热印刷工艺，喷墨印刷工艺，电泳沉积(参见美国专利No.7,339,715)，以及其他类似技术。)因此，所产生的显示器可以是柔性的。另外，因为显示器介质可以(使用多种方法)被印刷，所以显示器本身可以被便宜地制造。
其他类型的电光介质也可用于本发明的显示器。
基于粒子的电泳显示器，以及显示类似行为的其他电光显示器(为了方便，该显示器在下文被称为“脉冲驱动显示器”)的双稳态和多稳态性能，与传统液晶(LC)显示器的双稳态和多稳态性能形成鲜明的对比。扭曲向列型液晶不是双稳态或多稳态的，而是用作电压转换器，因此，给这种显示器的像素施加给定电场在像素处产生特定的灰度，而不考虑像素处之前存在的灰度。此外，LC显示器仅在一个方向(从非透射或“暗”至透射或“亮”)被驱动，通过减小或消除电场实现从较亮状态至较暗状态的反转过渡。最后，LC显示器的像素的灰度对电场的极性不敏感，仅对其大小敏感，并且实际上，由于技术原因，商业LC显示器通常以频繁的间隔反转驱动电场的极性。相反，双稳态电光显示器大致上是作为脉冲转换器工作的，因此，像素的最终状态不仅取决于所施加的电场和施加该电场的时间，还取决于施加电场之前像素的状态。
不管所使用的电光介质是不是双稳态的，为了获得高分辨率的显示器，显示器的单个像素必须是不被邻近像素干扰地可寻址的。实现该目的的一种方法是提供诸如晶体管或二极管的非线性元件的阵列，其中至少一个非线性元件与每个像素相关，以产生“有源矩阵”显示器。为一个像素寻址的寻址或像素电极通过相关的非线性元件与合适的电压源连接。典型地，当非线性元件是晶体管时，像素电极连接至晶体管的漏极，并且该布置将在下文的描述中呈现，然而这实质上是任意的并且像素电极可以连接至晶体管的源极。通常，在高分辨率阵列中，像素被布置在行和列的二维阵列中，以使任意特定像素被一个特定行和一个特定列的交叉点唯一地限定。每一列中所有晶体管的源极都连接至单一列电极，而每一行中所有晶体管的栅极都连接至单一行电极；再次，将源极分配给行和将栅极分配给列是常规的，但是实质上是任意的，并且如果需要，可以反转。行电极连接至行驱动器，其实质上确保在任意给定的时刻仅选择一行，即，给所选择的行电极施加电压例如以确保在所选择的行上的所有晶体管都是导电的，而给其他的行施加电压例如以确保在这些未选择的行上的所有晶体管保持不导电。列电极连接至列驱动器，其使得不同列电极电压被选择以将所选择的行上的像素驱动至它们期望的光学状态。(前述电压与共同的前电极有关，后者通常设置在电光介质中与非线性阵列相对的一侧并且在整个显示器上延伸。)在被称为“线寻址时间”的预选择间隔之后，取消选择被选择的行，选择下一行，并且改变列驱动器上的电压以使显示器的下一行被写入。重复该过程以使整个显示器以逐行方式被写入。
在一些情况下，可能期望单个显示器使用多个驱动方案。例如，有多于两个灰度的显示器可以使用灰度驱动方案(“GSDS”)和单色驱动方案(“MDS”)，GSDS能够实现所有可能的灰度之间的过渡，MDS仅实现两个灰度之间的过渡，MDS提供比GSDS更快的显示器的重写。当显示器的重写过程中正在被改变的所有像素仅在MDS所使用的两个灰度之间实现过渡时，使用MDS。例如，前述美国专利No.7,119,772描述了以电子书的形式或者以能够显示灰度图像并且也能够显示允许用户输入关于所显示的图像的文本的单色对话框的类似装置的形式的显示器。当用户输入文本时，使用快速MDS以快速更新对话框，因此为用户提供所输入的文本的快速确认。另一方面，当显示器上所显示的整个灰度图像改变时，使用较慢的GSDS。
可替代地，显示器可以在使用GSDS的同时使用“直接更新”驱动方案(“DUDS”)。DUDS可以具有两个或更多个灰度，典型地比GSDS更少，但是DUDS的最重要的特征是通过简单的单向驱动来处理从初始灰度到最终灰度的过渡，与GSDS中通常使用的“间接”过渡完全不同，其中，在至少一些过渡中，将像素从初始灰度驱动至一个极端光学状态，然后在反转方向上驱动至最终灰度；在某些情况下，过渡可以如下实现：从初始灰度驱动至一个极端光学状态，再接着驱动至相对的极端光学状态，然后才到达最终极端光学状态，参见例如前述美国专利No.7,012,600的图11A和11B所示的驱动方案。因此，当前电泳显示器可以在灰度模式中具有饱和脉冲长度(其中，“饱和脉冲长度”被定义为处于特定电压的时间周期，该特定电压足以将显示器的像素从一个极端光学状态驱动至另一极端光学状态)的约两倍至三倍或大约700-900毫秒的更新时间，然而，DUDS的最大更新时间等于饱和脉冲长度或者约200-300毫秒。
然而，驱动方案的变型不限于所使用的灰度数量的差别。例如，驱动方案可以被分为整体驱动方案和部分更新驱动方案，对于整体驱动方案，对于应用整体更新驱动方案(更精确地称为“整体完全”或“GC”驱动方案)的区域(其可以是整个显示器或者其某些限定的部分)中的每个像素施加驱动电压；对于部分更新驱动方案，仅对经历非零过渡(即，初始和最终灰度彼此不同的过渡)的像素施加驱动电压，而在零过渡(其中，初始和最终灰度相同)期间不施加驱动电压。除了没有驱动电压施加至经历白色至白色的零过渡的像素的情况之外，中间形式的驱动方案(命名为“整体受限”或“GL”驱动方案)与GC驱动方案类似。在例如用作在白色背景上显示黑色文本的电子书阅读器的显示器中，存在许多白色像素，特别是在从一页文本到另一页文本保持不变的边缘和文本行之间；因此，不重写这些白色像素显著地减少了显示器重写的明显的“闪烁”。然而，这种类型的GL驱动方案中也存在一定的问题。首先，如在一些前述MEDEOD申请中所详细讨论的，双稳态电光介质通常不是完全双稳态的，并且在几分钟至几小时的周期内，位于一个极端光学状态的像素逐渐向中间灰度漂移。特别地，驱动像素从白色缓慢地向浅灰色漂移。因此，如果在GL驱动方案中，允许一个白色像素保持未驱动地通过许多翻页，在这个过程中，其他白色像素(例如，构成文本字符一部分的那些像素)被驱动，刚刚更新的白色像素将比未驱动的白色像素稍微更亮，最终，即使对于没有经验的用户，这种差异也将变得明显。
其次，当未驱动像素位于正在被更新的像素的附近时，一种被称为“模糊(blooming)”的现象发生，其中被驱动像素的驱动引起在略大于被驱动像素的区域的区域上的光学状态的改变，并且该区域侵入邻近像素的区域。该模糊表现为沿未驱动像素临近驱动像素的边缘的边缘效应。当使用局部更新时(其中，仅显示器的特定区域被更新，例如以显示图像)也发生类似的边缘效应，不过对于局部更新，边缘效应发生在正在被更新的区域的边界。这种边缘效应随着时间变得干扰视觉并且必须被清除。到目前为止，这种边缘效应(以及在未驱动白色像素中的颜色漂移效应)典型地通过不时地使用单个GC更新被移除。遗憾的是，使用这种偶然的GC更新再次引入了“闪烁”更新的问题，而实际上，这种更新的闪烁可能由于闪烁更新仅以较长的间隔发生的事实而加重。
设计用于双稳态电光显示器的驱动方案的另一难题是对整体DC平衡的需求。如在许多前述MEDEOD申请中所讨论的，如果所使用的驱动方案不是基本DC平衡的(即，如果在相同灰度开始和结束的任意系列的过渡过程中，施加至一个像素的脉冲的代数和不接近于零)，则显示器的电光性能和工作寿命会被不利地影响。特别地参见前述美国专利No.7,453,445，其讨论了在所谓的“异构循环”中的DC平衡问题，该“异构循环”涉及使用多于一种驱动方案所实施的过渡。DC平衡驱动方案确保在任意给定时刻的总的净脉冲偏置被限制(对于有限数量的灰色状态)。在DC平衡驱动方案中，显示器的各个光学状态被分配一个脉冲电位(IP)并且光学状态之间的各个过渡被限定，从而使过渡的净脉冲等于过渡的初始状态和最终状态之间的脉冲电位的差。在DC平衡驱动方案中，任意往返净脉冲需要大致为零。
给电光显示器提供触摸屏是众所周知的(参见例如美国专利申请公开No.2011/0310459及其提到的专利和申请)。许多显示器应用得益于触摸灵敏度。在许多情况下，在有限数量的固定区域内的触摸灵敏度可以用于用户界面元素。可替代地，诸如绘图、下划线、或者复杂的和可变的用户界面的应用得益于全触屏。触摸感应能力也提供产生电子纸显示器的可能性，电子纸显示器不仅模仿传统纸张的可读性，还模仿其可写性。间断性地检测手指或触笔在显示屏上的位置的能力使得显示器使用位置信息实现菜单项的选择或者捕捉作为“数字墨水”的笔迹。
虽然触摸感应不完全是显示功能，但是触摸传感器器通常被认为是显示器的一部分，因为它必须与显示器位于相同的位置(在显示表面之上或者之下)。遗憾的是，大部分触摸屏技术不适用于使用电泳显示器的便携产品。便宜的、紧凑的以及寻址这种显示器的功率需求足够低的触摸屏的类型中，许多需要堆叠在显示器介质之上的多个层和/或界面。因为电泳显示器是反射型的，位于电光层和用户之间的每个附加层和界面会降低其光学性能。许多类型的触摸屏也使显示器堆叠过厚，并且需要多个附加的处理步骤以形成完整的显示面板。
感应触摸屏可以置于背板层后面(即，在背板的与用户和电光介质相对的侧面上)，因此不影响光学性能。这种感应触摸屏也增加极小的厚度，但是它们是昂贵的并且需要使用特殊的触笔。
表面电容式触摸屏是与电光显示器一起使用的理想途径。这种类型的触摸屏通常是层状的或者置于成品显示器的前面。参见前述2011/0310459。
触摸屏的一个问题是缺乏确认用户已经正确地触摸屏幕的用户反馈。例如，触摸屏可以用作虚拟键盘以将文本输入未装配常规键盘的显示器。虚拟键盘通常包括一系列区域，所述区域由网格线描绘并且标有字母、数字和其他符号以模仿典型的物理键盘。通过按压相关区域来输入每个符号。然而，在虚拟键盘中没有物理键盘所提供的触觉反馈或听觉反馈的等价物，因此，如果用户不在输入每个字母时观察文本输入框(这通常是不方便的)，很难知道字母在何时被成功输入。此外，由于显示器忙于执行其他功能(例如下载来自服务器的图像，或者接收来自无线连接或网络连接的输入)，还会出现输入符号的显示可能被短时间延迟的情况。当使用其他类型的触摸屏输入时，例如当在屏幕上的菜单中选择一系列的按钮之一时，会出现类似的问题。
发明内容
本发明涉及驱动双稳态显示器的方法，该方法使得显示器本身提供反馈以确认用户输入。
当双稳态显示器使用诸如触笔或钢笔的输入装置时，会出现类似的问题，诸如触笔或钢笔的输入装置意于使用户能够在显示器上画线。实际上，除非用户能够在非常有限的时间内看到他正在显示器上“画”的线，否则难以有效地使用这种输入装置。然而，线段的实际绘制和它在显示器上的出现之间的延迟近似等于显示器介质的开关时间(显示器从黑色的光学状态转换至白色的光学状态(或者相反)的周期)，并且正如已经提到的，所述延迟通常至少250毫秒并且在低温下可能更长。(如在某些前述MEDEOD申请中所讨论的，电泳介质和某些其他类型的电光介质的开关时间在低温会增加。)注意，开关时间远大于帧周期(有源矩阵显示器扫描显示器的所有像素的周期)，以使得，一旦开始，例如线段的区域的更新需要继续被驱动大量的帧(例如，以85Hz的扫描速率，250毫秒的更新时间的21个帧)。如所期望的，如果新的线段在每一帧开始(以使得在指示新的触笔位置时，存在不多于一帧的延迟)，则新的线段也在每一帧开始。为了更新，每个新的线段是单独的区域，并且需要通过显示器控制器单独地处理。在通常用于显示器行业的语言中，每个新的线段需要控制器内部的一个专用管线。因此，如果例如新的线段从每一帧开始，并且每个所得到的线段需要被驱动21帧，如上所述，那么除了处理显示器的其他变化所需要的任意管线，显示器控制器还需要贡献21个管线来处理该线段。此外，如已经讨论的原因，如果在低温下操作显示器，处理线段所需要的管线的数量将大大增加。对于商用的显示器控制器，这是不可能实现的，商用的显示器控制器通常局限于总共16个管线。
因此，需要一种追踪触笔或钢笔在显示器上的输入的方法，该方法能够快速追踪触笔或钢笔，并且能够在现有显示器控制器的范围内执行。
因此，在一个方面，本发明提供了一种驱动具有用于检测显示器表面上的触摸的部件的电光显示器的方法，所述显示器被配置为当在显示器表面上检测到触摸时，显示器表面的该触摸周围的部分被从其之前的光学状态驱动至不同的光学状态(“闪烁状态”)，然后回到它之前的光学状态。实际上，本发明的驱动方法使得被触摸的点周围的区域(为了方便，在下文中被称为“触摸区域”)“闪烁。”为了方便，本发明的该方面在下文中可以被称为本发明的“闪烁区域”方法。
闪烁区域方法有两种主要形式。在第一形式中，触摸区域仅在一小段时间内呈现闪烁状态，然后自动地恢复至之前的光学状态。在第二形式中，触摸区域呈现闪烁状态并且保持在该闪烁状态直到进一步的过渡(即，显示器的重写)，进一步的过渡可以依赖于或者不依赖于进一步的用户输入。例如，如果本发明的方法用于提供关于虚拟键盘上的打字的反馈，则可以通过用户按压虚拟键盘上的另外的键来触发从闪烁状态到之前状态的反向过渡。(术语“虚拟键盘”意于广泛地解释为涉及如下的任意显示器：向用户呈现在显示器的分立区域显示的多个符号，从而使得按压所述分立区域之一会引起对显示器的特定输入。由此，术语“虚拟键盘”不仅涉及传统打字机键盘的虚拟版本(其具有字母表的字母，可选择地补充有数字和/或标点符号)，还涉及例如数字小键盘和管线的网络(其具有区域，该区域可以被按压以打开或关闭网络中的阀门)的示意图。)
发生闪烁的触摸区域的形状是任意的并且不必是矩形。在许多情况下，例如当该方法用来提供针对在虚拟键盘上打字或者选择一系列菜单框之一的反馈时，被触摸的键或菜单框的预定区域提供固有的触摸区域。在其他情况下，例如当点被触摸以指示绘图上的位置时，触摸区域可以是任意的以实际触摸点为中心的方形。(以触摸点为中心的圆形有可能看起来是更合乎逻辑的触摸区域，并且本发明没有排除圆形，但是实际上，在传统的有源矩阵显示器中，选择方形或矩形区域比选择圆形区域更容易。)然而，在其他应用中，非矩形触摸区域可能是有用的。例如，如果触摸用于选择地图上的位置，那么以彼此垂直并且在触摸点相交的两个窄矩形的形式的十字形触摸区域可能是有用的。
在另一方面，本发明提供一种驱动具有被配置为在显示器上画线的绘图部件的电光显示器的方法。所述方法包括：检测绘图部件在显示器上绘制的第一线段；使用第一驱动方案更新第一线段的区域，第一驱动方案的波形短于将显示器在它的极端光学状态之间完全转换所需的时间；检测绘图部件在显示器上绘制的第二线段，第二线段与第一线段不重叠；使用第一驱动方案更新第二线段的区域；以及在使用第一驱动方案更新第一线段和第二线段的区域之后，使用与第一驱动方案不同的第二驱动方案更新第一和第二线段的区域。为了方便，本发明的该方面在下文中称为本发明的“线段更新”方法。
在该线段更新方法中，第二驱动方案的最大更新时间可以比第一驱动方案的最大更新时间更长。而且，在使用第一驱动方案更新第一和第二线段的区域之后，也可以使用与第一和第二驱动方案都不同的第三驱动方案更新第一和第二线段的区域。
本发明的驱动方法可以用于前述的任意类型的双稳态电光介质。因此，电光介质可以包括旋转双色元件、电致变色或电润湿材料。可替代地，电光介质可以包括电泳材料，电泳材料包含分布于流体中并且能够在电场的影响下移动穿过流体的多个带电粒子。带电粒子和流体可以被限定在多个囊体或微单元内。可替代地，带电粒子和流体可以以被包含聚合物材料的连续相包围的多个离散的微滴的形式存在。流体可以是液态或气态。
本发明还涉及被配置为实施本发明的任一方法的显示器控制器和显示器。
附图说明
附图的图1A和图1B示出在本发明的闪烁区域方法的第一形式中使用的单色闪烁驱动方案的波形；
图2A-2D示出在本发明的闪烁区域方法的第二形式中使用的闪烁驱动方案的波形。
具体实施方式
如已经提到的，本发明提供更新电光显示器，典型地双稳态电光显示器的两种不同的方法，即本发明的闪烁区域方法和线段更新方法。下文将主要单独描述这两种方法，但是应当理解，单个物理显示器可以包含本发明的两种方法。
部分A：本发明的闪烁区域方法
如上所述，本发明的闪烁区域方法使用具有用于检测显示器表面上的触摸的部件的电光显示器。所述显示器被配置为当检测到在显示器表面上有触摸时，显示器表面的该触摸周围的部分被从之前的光学状态驱动至不同的光学状态(“闪烁状态”)，然后回到它的之前光学状态，以使得被触摸的点周围的区域(“触摸区域”)闪烁。此外，如上所述，闪烁区域方法有两种主要形式。在第一形式中，触摸区域仅在一小段时间内呈现闪烁状态，然后自动地恢复至之前的光学状态。在第二形式中，触摸区域呈现闪烁状态并且保持在该闪烁状态直到进一步的过渡，进一步的过渡可以依赖于或者不依赖于进一步的用户输入。
实际上，闪烁区域方法的第一形式需要使用至少两种驱动方案，一种驱动方案是标准灰度驱动方案(这可以是两灰度(即单色)驱动方案，但是通常包含更多的灰度)，该驱动方案用于那些需要闪烁的过渡之外的过渡。从前述讨论很容易看出，可以使用多于一个非闪烁驱动方案。第二种驱动方案用于需要闪烁的过渡。这种闪烁驱动方案可能有几种变形。例如，如果仅图像的单色部分需要闪烁(例如，虚拟键盘通常是单色的)，闪烁驱动方案将仅需要指定进行白色＝>白色和黑色＝>黑色过渡的波形；还记得闪烁驱动方案仅被设计为使触摸区域闪烁而并不改变其中的图像。可替代地，如果图像的灰度部分闪烁(例如指示地图上的触摸，地图典型地以灰度呈现)，闪烁驱动方案需要指定进行所有的零过渡的波形(即，像素的初始和最终状态相同的过渡)。例如，16个灰度的闪烁驱动方案包含0＝>0、1＝>1、2＝>2、…15＝>15的波形，其中0-15表示所述16个灰度。
虽然前述MEDEOD专利和申请强调对用于双稳态电光显示器，以及特别地电泳显示器的驱动方案被DC平衡的需求(在某种意义上，在以相同的灰度开始和结束的任何系列的过渡中施加的总电脉冲大致为零)，已经发现，本方法中所使用的闪烁驱动方案的DC平衡不是绝对必要的；实际上，在显示器的典型操作期间，像素经历非DC平衡驱动方案的次数足够少，以使产生的DC失衡通常不足以引起多数显示器的主要问题。然而，通常优选的的是，闪烁驱动方案是DC平衡的，并且实际上，通常不难实现。例如，许多有源矩阵电光显示器使用简单的三电平驱动方案，其中，在显示器的每次扫描期间，像素相对于共同的前电极保持在-V、0或+V，以使得给定像素的电压-时间图包括一系列矩形驱动脉冲，每个矩形驱动脉冲的持续时间为一个扫描周期。为了产生DC平衡的闪烁驱动方案，仅需要确保在每个波形中存在相等数量的+V和-V驱动脉冲。闪烁波形的持续时间可以被调节至非常短(大约60ms)或者与灰度波形一样长(典型地大约600ms)。附图的图1A和1B示出用于单色闪烁驱动方案的这种类型的合适的波形的示例，图1A示出黑色＝>黑色波形，图1B示出白色＝>白色波形。可以看出，黑色＝>黑色波形以白色方向的脉冲开始，这使得像素变为深灰色，像素在该级别保持波形的大部分持续时间。后面紧接着一个黑色方向的脉冲，一个白色方向的脉冲和第二个黑色方向的脉冲，其净效应是使像素返回黑色。白色＝>白色波形基本相同，除了驱动脉冲的极性相反。
如上所述，在本发明的闪烁区域方法中，闪烁驱动方案仅应用至触摸区域，即显示器的期望闪烁以指示触摸已经发生的部分。闪烁可以以非常低的延时(即，在触摸屏感测到触摸之后非常小的延迟)发生，因为显示器图像缓冲器不必须被更新并且显示器的触摸区域返回至与闪烁过渡之前相同的光学状态。
闪烁区域方法的第二主要形式(其中，闪烁的状态被保持直到第二过渡)需要至少一种灰度驱动方案以及(典型地)第二闪烁驱动方案，所述第二闪烁驱动方案仅包括四个波形，即白色至灰度A、灰度A至白色、黑色至灰度B、以及灰度B至黑色。适当的波形分别在图2A-2D中示出。相信通过这些波形实现的过渡很容易从上面给出的图1A和1B的说明中看出。
基于前述，可以看出本发明的闪烁区域方法大大改善了在使用触摸屏时的用户体验，不管是手动地，还是使用为双稳态电光显示器提供输入的触笔或者类似的输入装置。
部分B：本发明的线段更新方法
如上所述，本发明的线段更新方法使用具有被配置为在显示器上画线的绘图部件的电光显示器(优选地双稳态电光显示器)。所述方法包括：检测绘图部件在显示器上绘制的第一线段；使用第一驱动方案更新第一线段的区域，第一驱动方案的波形短于将显示器在它的极端光学状态之间完全转换所需的时间；检测绘图部件在显示器上绘制的第二线段，第二线段与第一线段不重叠；使用第一驱动方案更新第二线段的区域；以及在使用第一驱动方案更新第一线段和第二线段的区域之后，使用与第一驱动方案不同的第二驱动方案更新第一和第二线段的区域。
本发明的线段更新方法得益于如下事实：使用触笔、钢笔或类似装置在显示器上画线的用户可以仅利用相关线段的区域的光学状态的轻微变化来感知已画的线段，即使线段的最终标记需要光学状态的较大的变化。因此，线段更新方法首先使用快速波形来更新相关区域，所述快速波形需要仅实现光学状态的足够的变化以使线段对用户来说是容易看到的。因为波形是快速的，所以它仅占据少量的帧(可能是8帧，而不是上述的典型的现有技术中的21帧)，因此，在处理线段的初始更新时，仅连接少量的显示器控制器管线。仅在一些线段已经完成该初始更新并且备用的管线可用之后，整组线段经历第二更新，以使得它们以所示的最终形式呈现它们的最终状态。
更特别地，线段更新方法的最简单的实施方式试图通过为每个线段区域提供第一更新来解决上述的发明的背景技术部分所提到的问题，第一更新的时间短于将显示器的任一像素从白色完全转换至黑色所需的时间。随后，当管线可用时，已经经历第一更新的多个线段区域被“结合”到仅需要一个管线的单独的第二(或最终)更新。完全更新过程(更新时间UT)可以通过如下公式象征性地表示：
UT＝UT1+UT2
初始更新时间UT1被设计为使得在UT1的时间内驱动显示器产生明显的光学响应，并且：
UT1/FT≤NP
其中FT是帧周期，NP是显示器控制器中的可用管线的数量。该两阶段更新过程使触笔或钢笔输入产生平滑的绘图，新的线段的初始更新在每个帧周期开始。然后，可选择地当对于至少一个完整的帧，线的绘制存在暂停时，之前绘制的并且完成它们的第一更新的所有的线段可以被一起结合到在时间UT2上的单独的最终更新。如果，如所期望的，UT2与UT1相同，实现最终更新所需要的一个管线将在其已经用于初始更新的同时变得可用。
线段更新方法可以被推广到使用最终更新的多个阶段。一般地，使得：
UT＝UT1+UT2+…+UTn
其中：
UT2，…，UTn≤UT1以及
UT1/FT≤NP。
然后，可以使用相同的一般更新方案，对每个线段采用n-1个最终更新阶段。明显地，这需要通过装置的钢笔-追踪/图像-绘制软件的更多的追踪，还需要确定部分更新线段区域应该被最终更新的顺序的算法。这也可以通过专用的控制器硬件实现。
对于终端用户，钢笔-书写体验仅略微改变。当用户快速绘图时，显示器将跟随钢笔以低对比度绘制线段；然后，在绘图暂停期间或者当线段已经完成时，直到仍然经历初始更新的区域的整个线条将进一步更新至全部的对比度。最后，当绘图结束时，完成它们的第一更新的那些线段将立即继续它们的最终更新。
当使用线段更新方法时，显示器控制器的NP-k个管线可以专用于线段的初始更新，其中k>0，以及k个管线可以专用于最终更新。这需要：
UT1/FT≤(NP-k)。
在该线段更新方法的变形中，即使当钢笔书写没有间断时，最终更新也能够实现。此外，最终更新可以与完成开关显示器所需的时间一样长，即UT2可以长于UT1。特别地，可以仅每UT2/k秒执行一次第二更新。例如，具有用于时间重叠更新的16个管线的控制器可以有15个管线专用于实现初始更新，而1个管线专用于实现最终更新；可替代地，12个管线可以专用于初始更新，而4个管线可以专用于最终更新。
在存在多于一个最终更新阶段的情况下，NP1个管线可以专用于实现更新UT1，NP2个管线专用于实现更新UT2，…NPK个管线专用于实现更新UTK，约束条件为：
NP1+NP2+…NPK≤NP。
期望地，NP1应当大于其余的NPk的值(k>1)。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的范围的前提下，可以对上述本发明的特定实施例作出许多变化和修改。例如，虽然本发明的闪烁区域方法主要参照触摸屏进行了描述，但很容易看出，类似的方法也可以用于提供其他形式的用户反馈，例如提高鼠标或者类似的用户输入装置的光标的可见度，或者闪烁图标以指示接收到新消息。类似地，本发明的线段方法不仅可以用于由触笔、钢笔或类似装置产生的手动绘制线，还适用于通过软件在显示器上逐步“绘制”的线。

Claims (14)

1.一种驱动具有用于检测显示器表面上的触摸的部件的电光显示器的方法，所述显示器的特征在于：当在所述显示器表面上检测到触摸时，所述显示器表面的所述触摸周围的部分从它的之前光学状态被驱动至不同的光学状态，然后返回它的之前光学状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述显示器表面的所述触摸周围的部分在预定时间之后返回它的之前光学状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述显示器表面的所述触摸周围的部分仅在所述显示器的至少一部分进一步过渡时返回它的之前光学状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述显示器显示虚拟键盘，所述显示器表面的所述触摸周围的部分包括被触摸的虚拟键盘的至少一部分，并且所述不同的光学状态被保持，直到触摸所述虚拟键盘上的不同的键。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，显示器区域的所述触摸周围的部分大致为十字形，并且具有在触摸点交叉的两个矩形的形式。
6.一种驱动具有被配置为在所述显示器上画线的绘图部件的电光显示器的方法，所述方法包括检测通过所述绘图部件在所述显示器上绘制的第一线段，
所述方法的特征在于：
使用第一驱动方案更新所述第一线段的区域，所述第一驱动方案的波形短于将所述显示器在它的两个极端光学状态之间完全转换所需要的时间；
检测通过所述绘图部件在所述显示器上绘制的第二线段，所述第二线段与所述第一线段不重叠；
使用所述第一驱动方案更新所述第二线段的区域；以及
在使用所述第一驱动方案更新所述第一线段和所述第二线段的区域之后，使用与所述第一驱动方案不同的第二驱动方案来更新所述第一线段和所述第二线段的区域。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二驱动方案的最大更新时间长于所述第一驱动方案的最大更新时间。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，在使用所述第一驱动方案更新所述第一线段和所述第二线段的区域之后，使用与所述第一驱动方案和所述第二驱动方案都不同的第三驱动方案更新所述第一线段和所述第二线段的区域。
9.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述显示器包括旋转双色元件、电致变色或电润湿材料。
10.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述显示器包括电泳材料，所述电泳材料包含分布于流体中并且能够在电场的影响下移动穿过所述流体的多个带电粒子。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述带电粒子和所述流体被限定在多个囊体或微单元内。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述带电粒子和所述流体以被包含聚合物材料的连续相包围的多个离散微滴的形式存在。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述流体为气态。
14.一种被配置为实施根据权利要求1或6所述的方法的电光显示器或显示器控制器。
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