CN107393482A - 用于驱动电光显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

与US2013/0194250中的那些显示控制器和驱动方法相关的显示控制器和驱动方法。包括(a)显示控制器，其具有更新缓冲区、用于从该更新缓冲区移除不需要更新的像素的装置、以及用于确保具有某些特定状态的像素不会被从更新缓冲区移除的装置；(b)驱动双稳态显示器，其中在像素经历白色至白色转变且与另一经历可见转变的像素相邻时，对该像素施加平衡脉冲对和一个结束脉冲；(c)通过将非矩形项目覆盖在预先存在的图像内容上并接着移除该项目来驱动双稳态显示器，其中仅该项目的区域内的像素执行转变；以及(d)驱动双稳态显示器，其中对未经历光学改变的背景像素进行刷新以修正光学状态漂移。

Description

用于驱动电光显示器的方法
本申请是申请号为201480053274.5、申请日为2014年7月31日、发 明名称为“用于驱动电光显示器的方法”的申请的分案申请。
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；和8,077,141；以及美国专利申请 公开Nos.2003/0102858；2005/0122284；2005/0179642；2005/0253777； 2006/0139308；2007/0013683；2007/0091418；2007/0103427；2007/0200874； 2008/0024429；2008/0024482；2008/0048969；2008/0129667；2008/0136774； 2008/0150888；2008/0291129；2009/0174651；2009/0179923；2009/0195568； 2009/0256799；2009/0322721；2010/0045592；2010/0220121；2010/0220122；2010/0265561；2011/0285754,和2013/0194250。
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。这些专利及共同未决申请的全部内容以及下 文提到的所有其他的美国专利及公布的且共同未决的申请的全部内容通过 引用被包含在本文中。
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中被 详细地讨论，读者参考它可得到更多的信息。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， 以及用于这样的方法的设备。更特别地，本发明涉及可以允许在这样的显 示器中减少“重影”和边缘效应以及减少闪烁的驱动方法。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。尽管光学性质通常是人眼可感 知的颜色，但其可以是其他光学性质，诸如光透射、反射、发光，或者在 意在用于机器阅读的显示器的情况下，在可见范围外的电磁波长的反射率 的改变的意义上的伪色。
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转变。例如，下文中所涉及的伊英克公司的 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。下文可使用术语“黑色” 和“白色”来指代显示器的两个极端光学状态，并且应当被理解为通常包 括并非严格的黑色和白色的极端光学状态，例如上面提到的白色和深蓝色 状态。下文可使用术语“单色的”来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，支持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，在此可使用术语“双稳态的”以同时 涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
术语“脉冲”在此使用的是其常规含义,即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，并且对于这种介质，可以使用 脉冲的一种替代定义，即电流关于时间的积分(其等于施加的总电荷)。 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驱动电光显示器的一个或多个像素经历 从初始灰度至最终灰度(其可以与初始灰度相同或者不相同)的转变的方 法。术语“波形”将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转变。典型地，这样的波形包括多个波形 元素；其中，这些元素本质上是矩形的(即，其中，给定元素包括在一段 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”指足以实现在特定显示器的灰度之间的所有可能的转变的一 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生命周期内已经工作的 时间等参数，驱动方案可能需要被修改，并且因此显示器可以配备有多个 不同的将用在不同温度等的驱动方案。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，1991，3 53,737；Wood，D.的Information Display，18(3)，24(2002年3月)；Bac h，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(2 003年9月25日)中发表的“Video-Speed Electronic Paper Based on Elec trowetting”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；200 3/0102858；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 for electronic paper-likedisplay”，IDW Japan，2001，Paper HCSl-1，以及Y amaguchi，Y.等人的“Toner displayusing insulative particles charged tri boelectrically”，IDW Japan，2001，PaperAMD4-4；美国专利公开No.2 005/0001810；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降故障模式的 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的双稳态或多稳态性能，以及表现出类似性能 的其他电光显示器(为了方便，这样的显示器在下文可以被称为“脉冲驱 动显示器”)，与传统液晶(LC)显示器的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，而不考虑该像素处之前 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 向转变。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，显示器的单独像素必须是不被相邻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。寻址一个像 素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，以使任一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通 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 保持不导通。列电极连接至列驱动器，其在各个列电极上施加选择的电压 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。
可能首先出现的是，用于寻址这种脉冲驱动电光显示器的理想方法将 是所谓的“一般灰度图像流”，其中，控制器配置图像的每次写入以使得 每个像素从其初始灰度直接转变到其最终灰度。然而，不可避免地，在将 图像写到脉冲驱动显示器上时存在一些误差。在实践中遇到的一些这样的 误差包括：
(a)先前状态依赖性；对于至少一些电光介质，将像素切换至新的 光学状态所需的脉冲不仅取决于当前和期望光学状态，还取决于像素的之 前的光学状态。
(b)停留时间依赖性；对于至少一些电光介质，将像素切换至新的 光学状态所需的脉冲取决于像素在其各种光学状态中花费的时间。该依赖 性的确切性质不好理解，但一般来说，像素在其当前光学状态中越长时间， 则需要更多的脉冲。
(c)温度依赖性；将像素切换至新的光学状态所需的脉冲极大地取 决于温度。
(d)湿度依赖性；对于至少一些类型的电光介质，将像素切换至新 的光学状态所需的脉冲取决于环境湿度。
(e)机械均匀性；将像素切换至新的光学状态所需的脉冲可能被显 示器中的机械变化影响，例如，电光介质或相关联的复膜胶的厚度的变化。 其他类型的机械非均匀性可能由不同制造批次的介质之间的不可避免的 变化、制造公差和材料变化引起。
(f)电压误差；施加至像素的实际脉冲将由于由驱动器输送的电压的 不可避免的轻微误差而与理论上施加的脉冲不可避免地稍微不同。
由此，一般灰度图像流需要对所施加脉冲的非常精确的控制以给出好 的结果，并且从经验上已经发现，在电光显示器的技术的目前状态中，一 般灰度图像流在商业显示器中是不可行的。
在某些情况下，可能期望对于单个显示器利用多个驱动方案。例如， 能够显示多于两种灰度的显示器可以利用可以实现所有可能灰度之间的 转变的灰度驱动方案(“GSDS”)，以及实现仅两个灰度之间的转变的单色 驱动方案(“MDS”)，MDS提供比GSDS更快的显示器的重写。当在显示 器的重写期间正在改变的所有像素实现仅在由MDS使用的两个灰度之间 的转变时使用MDS。例如，前述美国专利No.7,119,772描述了电子书或 类似装置的形式的显示器，其能够显示灰度图像并且还能够显示允许用户 输入与所显示图像有关的文本的单色对话框。当用户输入文本时，快速 MDS被用于对话框的快速更新，由此向用户提供正在被输入的文本的快 速确认。另一方面，当在显示器上显示的整个灰度图像改变时，使用较慢 的GSDS。
可替换地，显示器可以同时利用GSDS和“直接更新”驱动方案 (“DUDS”)。DUDS可以具有两个或更多个灰度，通常少于GSDS，但 DUDS的最重要的特性是由简单的单向驱动处理从初始灰度至最终灰度的 转变，与GSDS中通常使用的“间接”转变形成对比，在GSDS中的至少 一些转变中，像素从初始灰度被驱动至一个极端光学状态，之后在相反方 向上驱动至最终灰度(为方便可将这类型的波形称为“单轨反弹”波形)； 在一些情况下，转变可能通过从初始灰度驱动至一个极端光学状态，之后 至相对的极端光学状态，并且直到那时才至最终极端光学状态来实现(为 方便可将这类型的波形称为“双轨反弹”波形)——参见例如，前述美国 专利No.7,012,600的图11A和11B中所示的驱动方案。目前的电泳显示 器可能具有大约为饱和脉冲的长度的二至三倍的灰度模式下的更新时间 (其中，“饱和脉冲的长度”被定义为特定电压下的时间周期，其足以将 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)，或大约 700-900毫秒，而DUDS具有等于饱和脉冲的长度的最大更新时间或大约 200-300毫秒。
然而，驱动方案的变化不限于所使用的灰度的数量的差异。例如，驱 动方案可以分成全局驱动方案和部分更新驱动方案，在全局驱动方案中， 将驱动电压施加至施加全局更新驱动方案(更准确地称为“全局完全”或 “GC”驱动方案)的区域(其可以是整个显示器或其某些限定部分)中的 每个像素，在部分更新驱动方案中，仅将驱动电压施加至经历非零转变(即，初始和最终灰度相互不同的转变)的像素，但在零转变(其中，初 始和最终灰度相同)期间不施加驱动电压。中间形式的驱动方案(称为“全 局有限”或“GL”驱动方案)类似于GC驱动方案，除了不将驱动电压施 加至正经历白色至白色的零转变的像素以外。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，特别是在页 边空白以及文本的行之间，其从文本的一页至下一页保持不变；因此，不 重写这些白色像素显著地降低了显示器重写的明显“闪烁”。然而，在这 种类型的GL驱动方案中还有一些问题。首先，如在前述MEDEOD申请 中的一些中详细讨论的，双稳态电光介质通常不是完全双稳态的，处于一 个极端光学状态的像素在数分钟至数小时的周期中逐渐向中间灰度漂移。 特别地，被驱动为白色的像素缓慢地向浅灰色漂移。因此，如果在GL驱 动方案中允许白色像素在许多翻页期间保持未驱动，而在此期间其他白色 像素(例如，形成文本字符的部分的那些白色像素)被驱动，则新近更新 的白色像素将比未驱动的白色像素稍微更亮，并且最终该差异甚至对未经 训练的用户来说变得明显。
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，并且该区域侵入相邻像素的区 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。例如， 在多次文本页面更新并紧跟一次对空白页的更新之后，边缘重影是清晰可 见的，这里前一文本的轮廓与背景相比会显得更深。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。
前述提到的US 2013/0194250介绍了用于减少闪烁和边缘重影的计 时。一种此类技术称为“选择性一般更新”或“SGU(selective general update)”方法，其包括使用第一驱动方案和第二驱动方案驱动具有多个像 素的电光显示器，在第一驱动方案中，在每次转变所有的像素都被驱动， 在第二驱动方案中，经历某些转变的像素不被驱动。在显示器的第一更新 过程中将第一驱动方案应用至非零的较小比例的像素，同时在该第一更新 过程中将第二驱动方案应用至剩余像素。在紧随第一更新的第二更新过程 中，将第一驱动方案应用至不同的非零的较小比例的像素，同时在第二更 新过程中将第二驱动方案应用至剩余像素。通常，采用该SGU方法来刷 新文本或图像周围的白色背景，使得在任一次显示器更新期间，仅白色背 景上较小比例的像素经历更新，而该背景的所有像素被逐步地更新，从而 避免了白色背景向灰色的漂移且不需要任何闪烁更新。对于在每次转变将 经历更新的各像素，应用该SGU方法要求特定的波形(下文中称为“F” 波形)，这对于电光显示器领域的普通技术人员而言将是显而易见的。
前面提及的US2013/0194250还介绍了“平衡脉冲对白色/白色转变驱 动方案”或“BPPWWTDS”，其包括在下述像素的白色至白色转变过程中 施加一个或多个平衡脉冲对(平衡脉冲对或“BPP”是一对相反极性的驱 动脉冲，以使该平衡脉冲对的净脉冲大致为零)，所述像素可以被识别为很 可能引起边缘假象，并被时空配置为使得平衡脉冲对将有效地消除或减少边 缘假象。理想地，选择向其施加BPP的像素以使BPP被其他更新活动掩 盖。注意，因为每个BPP内在地具有零净脉冲并且因此不会改变驱动方案 的DC平衡，所以施加一个或多个BPP不会影响驱动方案的期望的DC平 衡。第二种此类技术被称为“白色/白色结束脉冲驱动方案”或“WWTOPDS” 方法，其包括在下述像素的白色至白色转变过程中施加“结束(top-off)” 脉冲，所述像素可以被识别为很可能引起边缘假象，并被时空配置为使得结束脉冲将有效地消除或减少边缘假象。对于在每次转变将经历更新的各像 素，应用该BPPWWTDS或WWTOPDS方法也要求特定的波形(下文中 称“T”波形)。通常，该T和F波形仅应用于正经历白色至白色转变的像 素。在全局有限驱动方案中，白色至白色波形为空(即，包括一系列零电 压脉冲)，而所有其他波形都非空。因此，在可适用时非空T和F波形代 替该全局有限驱动方案中的空的白色至白色波形。
发明内容
有必要在驱动控制器的部分更新模式和部分更新驱动方案(其中至少 一些零转变使用空波形)之间进行区分。部分更新模式是控制器功能，通 过该功能，当其活动时，如果像素为零转变则将该像素从更新管道(pipeline) 移除。例如，如果像素的初始状态为灰度7，并且最终状态也为灰度7， 那么将不会给该像素分配转变管道并且该像素将在任何时间任意地参与 另一后续更新。在部分更新模式中，仅下一图像缓冲区中不同于当前图像缓冲区的区域会被驱动方案所驱动。这在将项目(例如图标、光标或菜单) 覆盖在现有图像(通常为文本)上时特别有用；该覆盖可以被印记在图像 缓冲区中并被发送给控制器，但仅该覆盖项目的区域会闪烁。
如已经指出的，部分更新性能也可以通过驱动方案设计来体现。例如， 全局有限(GL)模式可具有空的白色至白色转变，而没有非空的灰色至灰 色和黑色至黑色转变，所以当覆盖菜单时，白色背景将不会闪烁，而非白 色文本会闪烁。诸如DU和GU之类其他波形模式都具有空的零转变。在 这种情况下，显示器的性能将如针对部分更新模式所描述的一样，但有一 个重要区别：不会将零转变像素从管道移除并且在整个更新持续时间必须 以零值驱动这些像素。
可设想选择性部分更新模式，其中可以或者可以不将零转变像素从更 新管道移除(或者，可替代地，接收零转变波形)，这取决于算法决策。 可以下列方式来泛化这个概念。显示器的每个像素具有关联的标记，指示 该像素是接收还是不接收适当的波形。这些标记定义关于整个图像的部分 更新掩模(PUM，Partial Update Mask)，其中对于被驱动的像素，将标记 设置为TRUE(真)，而对于没有被驱动的像素，将标记设置为FALSE(假)。 经历非零转变的任一像素具有TRUE标记，而经历零转变的像素可能具有 TRUE或FALSE标记。
当前述提到的T和F波形与部分更新一起使用时会出现一些问题。首 先，要求两个额外的装置控制器状态来使能该T转变和F转变。为简单起 见，假定状态1-16对应于通常的16个灰度，而状态17指示T转变，状 态18指示F转变。将驱动方案定义为将任一初始状态变换成任一最终状 态。在该方法的一种形式中，对最终图像缓冲区进行预处理以确定根据正使用的算法何时以状态17或18替代状态16(对应于白色灰度)。然后， 将预处理的图像发送给显示控制器，在那里应用部分更新逻辑以从更新管 道移除经历零转变的像素。可以从该管道移除经历16->16(常规的白色至 白色)转变的像素，因为在GL模式中该转变为空。然而，经历17->17或 18->18转变的像素不应被从该管道移除，因为该算法可能会需要对于同一 像素连续施加两个T转变或两个F转变。本发明的一个方面在控制器和波 形实现中都提供实现此目的的装置。
更困难的问题是对于像素是使用T转变还是使用F转变的决定是以与 正在考虑中的像素相邻的像素的初始和最终状态为根据的；特别地，在某 些情况下，如果相邻像素正经历非零转变，则该对于正在考虑的像素是使 用T转变还是使用F转变的决定可能会发生改变。部分更新模式的使用可 能妨碍该算法正确地识别相邻像素未经历非零转变的能力，这可能导致效 率降低或者甚至引入新的假象。
控制器还可以利用“局部更新模式”；该模式与部分更新模式类似，除 了仅将显示器的选定区域内的像素置于更新管道上。可以将局部更新模式 视为选择性部分更新模式的特殊情况，其中对于在选定区域之外的任一像 素，将部分更新掩模设置为FALSE。但是，因为通常仅将关于选定区域的 数据传输给控制器，因此如下文所述，局部更新要求特殊处理。
本发明的第二方面涉及改善在高于室温的温度下的显示器性能，例如 当夏天在户外使用电子书阅读器形式的显示器时。如已经提到的， US2013/0194250介绍了“平衡脉冲对白色/白色转变驱动方案”或 “BPPWWTDS”。在一些情况下，例如某些在30℃及其以上温度下运行的 电泳显示器，已经证明BPPWWTDS不能有效地减少所有边缘假象。图1 示出了在使用BPPWWTDS的十次迭代之后，在31℃和35℃下使用 BPPWWTDS与使用没有平衡脉冲对的驱动方案相比，边缘重影比分方面 近乎零改善。虽然如图2中所示，观察到BPPWWTDS有效减少了在相邻 像素之间的区域中的边缘重影，(图2显示了显微照片，该显微照片示出 了在将像素块驱动至黑色(如图2左侧所示)，随后将同一像素块驱动至 白色(如图2右侧所示)并且对于相邻像素使用BPPWWTDS的十次迭代 之后在45℃下观察到的边缘假象)，但问题是在这些温度下发生的额外效 应产生了BPPWWTDS不能减少的边缘假象。例如，当将一个像素从白色 更新至黑色且相邻像素不活动时，观察到其相邻像素中一个像素宽的边缘 假象，其为像素变黑且形成外缘的形式，可被描述为高不可逆模糊且可通 过侧向耦合来进行解释。这些效应随着多次更新逐渐形成并快速地导致相 邻像素明显变黑。在使用BPPWWTDS的显示器运行模式中，这样的效应 会导致性能显著降低。例如，在使用BPPWWTDS旨在维护背景白色状态 亮度的低闪烁模式中，如图3所示在45℃下24次更新之后，这样的效应 导致白色状态亮度不可接受地显著下降了超过3L*。
本发明的第二方面涉及旨在显著减少上述提及的BPPWWTDS的缺点 的DC非平衡驱动方案。
本发明的第三方面涉及改进的选择性部分更新驱动方案。如上文提到 的，可以使用部分更新来驱动电光显示器，其中所有具有从一个图像到下 一图像的任何“自转变”(零转变)的像素(意味着像素从一个图像中的特 定灰度到随后图像中的相同特定灰度)不会被驱动，或者(这实际上是同 样的)以具有零值的电压列表的波形来驱动这些像素。可以使用特定波形 来执行部分更新，在该特定波形中所有自转变都为空，即填充以零，(通 常称为“局部”波形)，或者可以使用自动检测自转变的装置命令(被称为“部 分更新模式”)来执行部分更新。
部分更新提供减少显示器闪烁方面的优势。例如，在初始图像具有一 些文本的情况下，如果我们想要在该文本上覆盖菜单选项以避免看见文本 本身更新，则可以使用部分更新。然而，部分更新可能会造成问题并且/ 或者对于某些驱动方案而言是不可取的且不兼容的。例如，考虑如图9A-9C 所示的，显示覆盖现有文本的菜单并者去除该菜单的情况。如果使用部分 更新驱动方案，在与该菜单边界重叠的文本(如图9B所示)中，会以空 波形驱动所有自转变的像素，而它们的相邻像素可以以非零波形执行转 变，例如，实现从第一图像到第二图像的白色至黑色转换，紧接着实现从 第二图像(图9B)到第三图像(图9C)的黑色至白色转换的电压列表。 相比未被驱动的自转变波形，这些相邻像素可能会模糊，这导致如第三个 图像中所示的视觉上明显的文本变淡或文本褪色。
如在一些前述MEDEOD申请中所介绍的，还可以使用局部更新来驱 动电光显示器，其中仅驱动在显示器的选定区域(该区域可以是矩形或任 意形状，包括逐像素来选定区域)内的像素。
本发明的第三方面涉及使用选择性部分更新驱动方案来驱动电光显 示器，该选择性部分更新驱动方案能保留部分更新驱动方案在减少闪烁方 面的优势又不会造成文本变淡/褪色并且对用于优化显示器性能的新显示 模式具有完全兼容性。
本发明的第四方面涉及漂移补偿，也就是说对电光显示器的光学状态 随时间发生的变化进行补偿。如已经提及的，电泳显示器及类似的电光显 示器是双稳态的。然而，这样的显示器的双稳定性并不是没有限制的，在 实际中存在被称为图像漂移的现象，因此处于极端光学状态或其附近的像 素倾向于非常慢地回复至中间灰度；例如，黑色像素逐渐变成深灰而白色 像素逐渐变成浅灰。尤其被关注的是白色状态漂移，因为许多电光显示器最常见用于以白色背景显示图像；例如，电子书阅读器通常通过在白色背 景上显示黑色文来模仿印刷书籍。如果在没有全显示器刷新的长时间段使 用全局有限驱动方案更新电光显示器，则白色状态漂移变成该显示器整体 视觉外观必不可少的部分。随着时间的推移，显示器会示出其中最近已经 重写了白色状态的显示器区域以及其中最近未曾重写白色状态并由此已 经漂移了一些时间的其他区域，例如背景。这导致了被称为重影的光学假 象，由此显示器示出了先前图像的痕迹。对于大部分用户而言，这样的重 影效应非常烦人，它们的存在是阻碍在长时间段内仅使用全局有限驱动方 案的重要因素。
图13示出了显示器的背景白色状态如何在大约二十分钟的过程中漂 移的示例，其结果是如图14所示的显著重影，图14示出了以30秒翻页 一次的低闪烁模式翻过45个文本页面之后的图像。在图14所示的最后一 个图像中，文本页面刚刚被更新至白色页面，并且示出了由于文本区域中 “新的”白色与背景中“旧的”白色相对比而导致的重影。
本发明的第四个方面涉及驱动显示器的方法，其减少或消除由漂移引 起的问题但没有产生在全部背景像素如全局完全驱动方案中一样被同时 更新的情况下会被察觉到的闪烁。
本发明的第一方面(其在下文中可以被称为“更新缓冲区发明”)提供 一种显示控制器(能够控制双稳态电光显示器的操作)，该显示控制器具 有更新缓冲区，用于从所述更新缓冲区移除在给定转变期间不需要更新的 像素的装置，用于接收不应从所述更新缓冲区移除的状态的列表的装置， 以及用于确保不从所述更新缓冲区移除具有所列出的状态的像素的装置。
本发明的第一方面还提供一种能够控制双稳态电光显示器的操作的 显示控制器，该显示控制器具有更新缓冲区，以及用于从所述更新缓冲区 移除在给定转变期间不需要更新的像素的装置，所述控制器具有至少一个 特定转变，所述特定转变具有与其关联的两个状态，用于确定像素何时在 前一特定转变之后紧接着经历特定转变的装置，以及用于在像素在前一特 定转变之后紧接着经历特定转变时将与所述至少一个特定转变关联的第二状态插入到所述更新缓冲区中的装置。
本发明的第一方面还提供一种驱动方案，其实现与已经提到的本发明 的显示控制器基本相同的结果。在这样的驱动方案中，零转变使用空波形， 但对应于特定状态的零转变使用非空波形。这种方法对于诸如下列的有限 情况能工作的很好：翻动文本页面，或者遍历其中每个后续图像总不同于 前一图像的图像序列，或显示或去除没有与初始图像的任何非白色内容重 叠的单个项目(图标、菜单等)，或者通过现有菜单上下浏览。
本发明的一个方面还提供改进算法，用于执行上文所讨论的SGU、 BPPWWTDS或WWTOPDS驱动方案以考虑将会由控制器的部分更新模式 引入的非闪烁像素。首先，必须根据已知的控制器算法计算每个像素的部 分更新掩模(PUM)值。在最简单的情况(标准的部分更新)下，当且仅 当图像缓冲区中初始和最终灰度相同时，将该PUM设置为False。其次，使用了改进的算法，其利用PUM来确定该算法所规定的局部活动。
本发明的第二方面(其在下文中被称为“BPPTOPWWTDS发明”)实 际上通过这样的方式来对前述的BPPWWTDS和WWTOPDS进行组合： 将包括至少一个平衡脉冲对和至少一个结束脉冲的波形应用于经历白色 至白色转变的像素，其被识别为可能造成边缘假象，以及被时空配置为使 得本发明的驱动方案会有效地擦除或减少该边缘假象。为方便，可以将本发明的驱动方案称为“平衡脉冲对/结束脉冲白色/白色转变驱动方案”或 “BPPTOPWWTDS”。
可以仅在显示器运行在特定温度范围(例如30℃或更高)内时应用 本发明的BPPTOPWWTDS，在该范围内现有技术BPPWWTDS是低效的。 用于白色至白色转变的BPPTOPWWTDS波形可包括在该波形中不同位置 处的可变数量的平衡脉冲对和可变数量的结束脉冲，结束脉冲在该波形内 可以处于相对于平衡脉冲对不同的位置。单个结束脉冲通常对应于通向白 色驱动脉冲的一个帧。一个或多个结束脉冲可以位于平衡脉冲对之前、之后或之间。通常优选为在白色至白色转变波形中仅有一个结束脉冲。
本发明的第三方面(其在下文中可以被称为“覆盖发明”)旨在被应用 于如图10A-10C大体所示的在现有文本或图像内容上覆盖项目(图标、菜 单等)(通常为非矩形项目)并接着移除该项目的情况下。本发明的覆盖 方法与标准的部分更新驱动方案的区别在于仅该项目的区域中的像素执 行转变(包括自转变)，以便使与该项目重叠的文本避免文本变淡/褪色以 及避免看见该区域外部的文本本身闪烁。一个解决方案是在该项目的区域 内执行局部更新。知道了项目在图像上的位置和几何形状，可以使用控制 器来仅对于这个区域执行局部更新。
本发明的这个简单的覆盖方法不能很好地适用于控制其中该覆盖项 目并非完全不透明的情况，即该项目并未完全填满处于该覆盖项目的边界 内的矩形或其他区域。如果在覆盖项目中存在应为透明的区域，这些区域 也会被局部驱动方案完全更新，出于上文所讨论的理由，这并非所希望的。 图11A-11C中给出了这样的情景的示例。
为了处理这种类型的覆盖项目，本发明的优选方法仅更新与该覆盖项 目的非透明(如图11A-11C中所示的黑色)部分重叠的像素(包括这样的 经历自转变的像素)，以产生第二和第三图像，由此减少或消除可见的文 本变淡/褪色。为了减少闪烁并避免大部分文本本身的更新，用空的自转变 来更新所有与覆盖项目的非透明(黑色)部分不重叠的自转变像素。这意 味着当更新第二图像(图11B)和第三图像(图11C)时，一些黑色→黑 色转变为空(对于与覆盖项目的非透明部分不重叠的像素)而一些黑色→ 黑色转变为非空(对于所有其他像素)。
在本发明的一些方法中，利用具有比实际在显示器上呈现的灰度更多 的多个灰度的波形的驱动方案会很有利的。例如，如果显示器仅使用不同 的灰度，那该驱动方案可以为5位(32灰度)驱动方案，其利用驱动方案 内部额外的“空”空间来处理上文讨论的不同的黑色至黑色转变。5位驱动 方案允许32个状态，从而16个灰度中的每一个可以使用两个状态。例如， 假定状态1→32，灰度黑色可使用状态1以及状态2，状态1被设置为具 有非空自转变(1→1)，状态2被设置为具有空自转变(2→2)。转变1→2 为空而转变2→1为完全的非空黑色→黑色转变。如图12A-12C所示，该 驱动方案算法根据覆盖项目来确定必须执行非空自转变的像素的掩模。在 图12A中，黑色指示从图11A至图11B执行自转变的像素，而在图12B 中，黑色指示所有在该覆盖项目下面的像素，即该覆盖项目的非透明部分 中的所有像素。对图12A和12B的掩模进行“与”操作(布尔意义上的术语) 来产生图12C的掩模，在图12C中，黑色指示需要以非空波形更新的所有 执行自转变的像素。使用图12C的掩模处理第二个图像中的灰度黑色像 素，以便在图12C中的所有黑色像素保持在状态1，而所有其他黑色像素 变成状态2。该基于掩模的算法允许所有16个灰度在一些区域执行空的自 转变和在其他区域执行非空自转变，因此实际上是在部分更新模式和完全 更新模式之间的像素级别上进行来回移动。
如上文及前述MEDEOD申请中所讨论的，特定的驱动方案可以仅在 显示器的特定区域中使用，该特定区域可以是矩形或任意形状。因此，本 发明延伸至其中仅仅在显示器的多个区域的其中一个中使用 BPPTOPWWTDS的驱动方法和控制器。
本发明的第四方面(可以在下文中将其称为“漂移补偿发明”)提供一 种驱动具有多个像素的双稳态电光显示器的方法，每个像素能够显示两个 极端光学状态，所述方法包括：
在所述显示器上写入第一图像；
使用驱动方案在所述显示器上写入第二图像，在该驱动方案中，在第 一和第二图像中都处于同一极端光学状态的多个背景像素不会被驱动；
在一个时间段内不驱动所述显示器，由此允许所述背景像素呈现与它 们的极端光学状态不同的光学状态；
在所述时间段之后，向所述背景像素的第一非零比例施加刷新脉冲， 其被施加给像素时基本上将像素恢复至它们的极端光学状态，该刷新脉冲 不会被施加给除了所述背景像素的第一非零比例之外的背景像素；以及
此后，向不同于所述第一非零比例的、所述背景像素的第二非零较小 比例施加刷新脉冲，其被施加给像素时基本上将像素恢复至它们的极端光 学状态，该刷新脉冲不会被施加给除了所述背景像素的第二非零比例之外 的背景像素。
在该漂移补偿方法的优选形式中，所述显示器配有定时器，其建立向 所述背景像素的不同非零比例连续施加刷新脉冲之间的最小时间间隔(例 如，至少约10秒，并且通常至少约60秒)。如已经指出的，该漂移补偿 方法通常会被应用于处于白色极端光学状态的背景像素，但并不排除该方 法针对处于黑色极端光学状态的背景像素或处于这两种极端光学状态的 背景像素的应用。当然，可以将该漂移补偿方法应用于单色和灰度显示器。
本发明还提供被设置为执行本发明的所有方法的新的显示控制器。
在本发明的方法中，显示器可以使用上文所述的任何类型的电光介 质。因此，例如，电光显示器可以包括旋转双色元件、电致变色或电润湿 材料。或者，电光显示器可包括电泳材料，该电泳材料包括被置于流体中 并能够在电场的影响下移动穿过该流体的多个带电粒子。该带电粒子和流 体可以被限制在多个囊体或微单元内。或者，该带电粒子和流体可以作为 被包含聚合物材料的连续相所围绕的多个离散的微滴而存在。该流体可以 为液态或气态。
可以在现有技术的电光显示器已被使用的任一应用中使用本发明的 显示器。因此，例如，本显示器可以被用于电子书阅读器、便携计算机、 平板电脑、蜂窝电话、智能卡、指示牌、手表、货架标签、可变透射窗以 及闪存驱动器。
附图说明
如已经提到的，附图中的图 1示出了在不同温度下现有技术 BPPWWTDS的效果。
图2为示出在将像素块驱动至黑色，接着驱动同一像素块到白色以及 对于相邻像素使用BPPWWTDS之后所观察到的边缘假象的显微照片。
图3示出了随使用现有技术BPPWWTDS更新的次数而变化的白色状 态亮度。
图4为关于白色至白色转变的BPPTOPWWTDS波形的电压与时间曲 线。
图5为与图2的显微照片类似的显微照片，但使用了本发明的 BPPTOPWWTDS。
图6为与图3类似的图，但显示了使用现有技术BPPWWTDS和使用 本发明的BPPTOPWWTDS获得的结果。
图7为示出使用本发明的多种BPPTOPWWTDS进行24次更新之后 获得的相对于初始白色状态亮度的白色状态亮度变化的图，其随更新次数 而变化。
图8为示出在使用本发明的BPPTOPWWTDS进行超过50000次更新 之后获得的灰度的图。
如已经提到的，图9A示出了显示器上文本图像的部分。
图9A示出了在图9A的文本图像上覆盖菜单的效果。
图9B示出了在图9A的文本图像上覆盖菜单的效果。
图9C示出了由于随后移除了图9B中所示的菜单所产生的图像。
图10A示出了显示器上的文本图像。
图10B示出了在图10A的文本图像上覆盖图标的效果。
图10C示出了由于随后移除了图10B中所示的图标所产生的图像。
图11A-11C分别是图10A-10C的部分放大版本，其示出了图标周围 的区域。
图12A-12C示出了在将本发明的覆盖方法分别应用于11A-11C中所 示的转变时所使用的掩模。
图13为关于白色像素的白色状态反射比与时间的曲线图，其显示了 在背景像素中通常的白色状态漂移，这是可通过本发明的漂移补偿方法减 少或消除的问题。
图14示出了由白色状态漂移(例如图13中所示的漂移)所造成的重 影效应所影响的显示器上的图像。
图15示出了适合于在本发明的漂移补偿方法中使用的波形。
图16A和16B为像素映射，其示出了将要向其应用漂移补偿方法的 其中一个步骤的背景像素的区域，图16A示出向所示区域中12.5％的背景 像素应用该步骤，而图16B示出向所示区域中100％的背景像素应用该步 骤。
图17示出了实现本发明的优选的漂移补偿方法的流程图。
图18为与图13类似的图，但除了未修正像素的曲线以外，还示出了 关于根据本发明的两个不同漂移补偿方法的曲线。
图19A和19B为与图14类似的图像，其中图19A为未修正的图像而 图19B为由本发明的漂移补偿方法修正的图像。
图20为与图18类似的图，并且再次示出了关于未修正和修正的像素 的曲线。
图21为关于未修正的像素和使用本发明的漂移补偿方法修正的像素 的剩余电压与时间的曲线图。
具体实施方式
如从前述可以很明显地看出的，本发明在驱动电光显示器，特别是双 稳态电光显示器，尤其是电泳显示器方面提供了多个改进，以及在被配置 为执行改进的方法的显示器及其组件方面提供了多个改进。下文主要分别 描述由本发明提供的多种改进，但应指出单个物理显示器或其组件可实施 本发明提供的改进中的不只一个改进。例如，对于电光显示器领域的技术 人员而言非常明显地，可以将本发明的漂移补偿方法与本发明的任一其他方法在同一物理显示器中实现。
A部分：更新缓冲区发明
如已经提到的，本发明的更新缓冲区方面提供用于使用已经讨论的T 和F转变来操作显示器的显示控制器和方法。在一个方面，该方面提供一 种显示控制器，该显示控制器具有更新缓冲区，用于从所述更新缓冲区移 除在给定转变期间不需要更新的像素的装置，用于接收不应从所述更新缓 冲区移除的状态的列表的装置，以及用于确保不从所述更新缓冲区移除具 有所列出的状态的像素的装置。例如，考虑早先给出的控制器的示例，其中状态1-16对应于通常的16个灰度，而状态17指示T转变，状态18指 示F转变。在这种情况下，将数字17和18发送给控制器。如果控制器算 法识别零转变，其中初始和最终状态是相同的且就在列表上，那么不会将 相关像素从更新缓冲区移除。
更新缓冲区发明的另一方面提供显示控制器，该显示控制器具有更新 缓冲区，以及用于从所述更新缓冲区移除在给定转变期间不需要更新的像 素的装置，所述控制器具有至少一个特定转变，所述特定转变具有与其关 联的两个状态，用于确定像素何时在前一特定转变之后紧接着经历特定转 变的装置，以及用于当像素在前一特定转变之后紧接着经历特定转变时将 与所述至少一个特定转变关联的第二状态插入到所述更新缓冲区中的装 置。例如，考虑对前一段中讨论的控制器的修改，其中状态1-16对应于通 常的16个灰度，而状态17和19指示T转变，状态18和20指示F转变。 然后，控制器运行以使得在任何特定的像素处如果前一转变是T转变并且 下一转变也是T转变，则代入到图像中的状态应该是与T转变关联的第二 状态，即19。因此，对于前一转变，像素被分配状态17，而对于下一转变，像素被分配状态19。以此方式，控制器会总是将特定转变看作状态变 化，而关联的像素从不会被标记和从更新管道移除。
如已经指出的，更新缓冲区发明还提供改进算法，用于执行上文所讨 论的SGU、BPPWWTDS或WWTOPDS驱动方案以考虑将会由控制器的 部分更新模式引入的非闪烁像素。首先，必须根据已知的控制器算法计算 每个像素的部分更新掩模(PUM)值。在最简单的情况(标准的部分更新) 下，当且仅当图像缓冲区中的初始和最终灰度相同时，将该PUM设置为False。其次，使用改进的算法，其利用PUM来确定该算法所规定的局部 活动。下面提供了关于两个这样的算法的伪码：
第一个算法
输入：Initial(初始图像像素),Final(最终图像像素),SFT(活动阈值), PUM(像素更新映射)
对于以任何次序的所有像素:
如果像素从Initial至Final的转变不是白色至白色，则应用标准的GL 转变。
否则，如果至少SFT个基本相邻像素(即共享公共边的相邻像素)并 非(自白色至白色进行Initial至Final转变OR具有PUM＝0)，则应用F 转变。
否则，如果所有四个基本相邻像素具有(Final灰度为白色OR具有 PUM＝0),AND至少一个基本相邻像素具有(并非白色的Initial灰度AND PUM＝1),应用T转变。
否则，使用空的(GL)W->W转变。
结束
第二个算法
输入：Initial(初始图像像素)、Final(最终图像像素)、AM(活动掩 模)、SFT(活动阈值)、PUM(像素更新映射)
对于以任何次序的所有像素:
如果像素从Initial至Final的转变不是白色至白色，则应用标准的GL 转变。
否则，如果该像素是通过AM选择的，则应用F转变。
否则，如果至少SFT个基本相邻像素(即共享公共边的相邻像素)并 非(自白色至白色进行Initial至Final转变OR具有PUM＝0)，则应用F 转变。
否则，如果所有四个基本相邻像素具有(Final灰度为白色OR PUM＝0), AND(至少一个基本相邻像素具有(并非白色的Initial灰度AND PUM＝1) OR(至少一个基本相邻像素是通过AM选择的),则应用T转变。
否则，使用空的(GL)W->W转变。
结束
可能理想的是，与控制器的局部显示模式结合来使用该算法。对于覆 盖项目的优选局部更新区域是该项目加上其边缘周边一像素的区域；在该 一像素边界区域中，当覆盖项目被移除时会采用用于减少边缘重影的特定 转变。一个控制器解决方案涉及基于新的控制器功能的下列动作序列：创 建合成了初始图像及添加的项目的全屏图像→基于波形算法使用该图像 和先前的初始图像执行全屏图像处理→作出决定以使用处理的新图像对于该项目加周边一像素的区域和位置执行局部更新。
从前述会看出，本发明的更新缓冲区控制器和方法提供了对于实施 “部分更新”模式的控制器使用前述US 2013/0194250中介绍的减少边缘和 区域重影假象波形技术的途径。本发明仅要求对波形状态的定义的小修改 及对算法的修改，而对控制器功能没有任何改变。
B部分：BPPTOPWWTDS发明
如已经提到的，本发明的BPPTOPWWTDS方面提供平衡脉冲对/结束 脉冲白色/白色转变驱动方案，其中使用包括至少一个平衡脉冲对和至少一 个结束(top-off)脉冲的波形来驱动经历白色至白色转变的像素，其被识 别为可能引起边缘假象，并被时空配置为使得该驱动方案将有效地清除或 减少边缘假象。
在附图的图4中示出了本发明的BPPTOPWWTDS的优选的白色至白 色波形。从图4可以看出，该波形包括采用单个负向(通向白色)帧形式 的初始结束脉冲，其后接着两帧零电压，以及四个连续的平衡脉冲对，每 个平衡脉冲对包括一个正向(通向黑色)帧，其后紧跟着一个负向(通向 白色)帧。
已经表明使用本发明的BPPTOPWWTDS能非常有效地显著减少所有 边缘假象，如图5所示，应将其与图2中所示的类似的显微照片做对比； 可以看出，与图2右侧可见的非常明显的边缘假象相比，在图5的右侧基 本上没有呈现任何边缘假象。因此，旨在将背景保持在白色状态亮度的非 闪烁驱动方案的性能可以被显著地改善，如图6中所示，在45℃下在使用本发明的BPPTOPWWTDS的24次更新之后所观测到的白色状态亮度的 下降小于0.5L*，而使用现有技术BPPWWTDS的24次更新之后所观测到 的白色状态亮度的下降超过3*L。
如图7所示，已经观测到本发明的BPPTOPWWTDS的多个优选实施 例提供了用于从28℃到45℃下操作的大范围的可能的波形解决方案，在 这些优选实施例中仅使用单个结束脉冲，但平衡脉冲对的数量和结束脉冲 相对于平衡脉冲对的位置不同。在这种情况下，可接受的解决方案对应于 那些在特定低闪烁模式中使用BPPTOPWWTDS进行24次更新后结果为零 增量L*的解决方案。最重要的调整元素是结束脉冲相对于BPP的位置和 BPP的数量，以及由BPP的位置提供的很小程度上的可调性。将结束脉冲 置于靠近BPP的结果是更多正向增量L*解决方案，最优位置是该帧刚好 在BPP之后。对于给定的BPPTOPWWTDS白色至白色波形，已经观察到 降低温度会导致更多正向增量L*。尽管潜在的问题是BPPTOPWWTDS会造成具有过于正向的增量L*(意味着显示器以不受控制的方式变得越来越 白)，但可以通过简单地增加白色至白色波形中BPP的数量(其导致较小 的正向增量L*)来避免这个问题。图7示出了本发明的BPPTOPWWTDS 能在28℃至45℃的温度范围上提供良好的结果，同时仍允许足够的可 调性以顾及在电泳显示器的商业化批量生产中经历的模块多变性。
在本发明的BPPTOPWWTDS中结束脉冲的存在使得该驱动方案稍微 有点DC不平衡，并且(如在一些前述MEDEOD申请中讨论的)已经知 道DC不平衡的驱动方案可能会引起严重的显示可靠性问题和驱动方案性 能的显著变化。然而，如已经指出的，在BPPTOPWWTDS白色至白色波 形中只使用一个结束脉冲(其通常导致仅仅一个通向白色帧的轻度DC不 平衡)可以实现电泳显示器中边缘假象的显著减少。已经进行了使用利用 这样的BPPTOPWWTDS的特定低闪烁模式的使用可靠性试验，图8示出 了其结果。如该图所示，在超过50000次更新(估计对应于使用电子书约 1年)之后，仅可看到+0.2L*和-1.2L*之间轻微的灰度改变，而这些轻微改 变可能是由于其他已知的诸如所谓的显示疲劳之类的因素造成的。在超过50000次更新之后的这些结果也示出了白色状态和深色状态中的变化，小 于0.5L*的30秒短暂漂移。这些结果表明在特定低闪烁模式中使用的、旨 在减少边缘假象并保持背景白色状态的具有一个结束脉冲的 BPPTOPWWTDS不会引起可靠性问题。这是因为该驱动方案仅是轻微DC 不平衡并且以这样的方式在显示器上使用该驱动方案：控制DC不平衡的 潜在效应。
从前述可以看出，本发明的BPPTOPWWTDS能明显扩展电泳显示器 可操作的温度范围而没有产生图像缺陷，能使这样的显示器在约30至 45℃下操作于大量更新而不会经受现有技术显示器所经受的图像缺陷类 型，由此使得使用该驱动方案的显示器对用户更具吸引力。
C部分：覆盖发明
如已经提及的，本发明的覆盖方面提供了用于在现有文本或图像内容 上覆盖项目(图标、菜单等)并接着移除该项目的方法，并且其与标准的 部分更新驱动方案的区别在于仅该项目的区域中的像素执行转变(包括自 转变)，以便使与该项目重叠的文本避免文本变淡/褪色以及避免看见该区 域外部的文本本身闪烁。在本发明的简单形式中，在该覆盖项目的区域内 执行局部更新。该覆盖方法的优选变形能顾及到该覆盖项目内的透明区域。
在上文参考图11A-11C和12A-12C讨论的该覆盖方法的优选变形中， 所使用的算法可以概括为如下：
对于在当前图像中具有给定灰度的给定像素：
如果掩模确定该像素必须执行非空自转变来更新至下一图 像，则将下一图像上像素状态设置为具有非空自转变的灰度状 态；
否则，将下一图像上像素状态设置为具有空的自转变的灰度 状态。
在涉及16个灰度加特定算法所要求的特定状态的驱动模式(例如， 在前面提到的US2013/0194250中介绍的“平衡脉冲对白色/白色转变驱动 方案”和“白色/白色结束脉冲驱动方案”)中，不能将上文介绍的5位驱动 解决方案应用于所有的16个灰度，因为5位驱动方案不能提供足够的附 加状态。可以将5位驱动解决方案仅应用于有限数量的灰度。例如，如果 该算法要求两个特定状态，则必须从该算法中除去两个灰度，这样，例如， 该算法可以仅被应用于灰度1→14。覆盖方法的这样的变形仍然可以有效 地减少文本变淡/褪色，因为文本中大部分灰度具有灰度1→14。然而，在 一些其他情景中，将该过程限制于某些特定灰度可能不会足够好地工作。
在这样的情况下，其中对于所有现有灰度需要进行选择性部分更新， 可以将“控制器欺骗”方法与上文介绍的算法联合使用。在这样的控制器欺 骗方法中，如通过掩模确定的所有要求空的自转变的像素被设置成具有空 的自转变的一个相同的特定空状态(例如，状态2)。接着使用具有全空波 形的特定模式将处理的图像发送给控制器，以便如该算法所期望的那样在 控制器内部设置状态而并没有实际更新显示器的像素。然后，使用该特定 的空状态2显示第二图像。一旦希望对于当前处于状态2的像素不进行空 的自转变，或者对于其他灰度进行其他转变，需要使用空波形将另一个处 理的图像发送给控制器，以便将当前处于状态2的所有像素重置为其原始 状态。因此，该解决方案可能会导致延迟问题，因为其要求使用空波形向 控制器发送两个额外的处理图像。
在覆盖方法的另一变形中，提供装置控制器功能，其接受上文所述的 掩模并且根据该掩模而不是其通常会执行的部分更新逻辑来将像素置于 更新缓冲区上。这种方式的一个缺点是需要覆盖项目的不透明部分的掩 模。然而，这并非不切实际的要求，因为用于电光显示器的图像用户接口 的渲染引擎必须具有其可用的这样的掩模，但这样的掩模的使用要求更大 量的数据处理并增加系统复杂性。
对于这种基于掩模的方式的替代方式是确定具有自转变的像素的列 表，这样像素应该是基于相邻像素的活动来进行刷新的，即从图像数据推 导出掩模，以及后续步骤就像它是基于掩模的一样来实现该方式。例如， 一个算法可以被定义为：
对于在当前图像中具有给定灰度的给定像素：
IF根据下一图像确定这个像素正在执行自转变以更新至下 一图像AND IF该像素的基本相邻像素(即共享公共边的相邻像 素)不执行自转变；
THEN将下一图像上像素状态设置为具有非空自转变的灰 度状态；
ELSE将下一图像上像素状态设置为具有空的自转变的灰 度状态。
应该以非递归的方式应用这样的算法，以便避免传播效应，即如根据 该算法所确定的将像素设置成执行非空自转变不会触发将其具有自转变 的基本相邻像素设置成执行非空自转变。例如，如果特写(feature)包含几 列正在图像序列中执行自转变的像素，同时在该特写上多次覆盖和去除图 标，那么该算法会引发在该特写边缘处的像素列执行非空自转变。这样的 方式的结果会减少大部分可见的文本变淡/褪色，因为模糊通常仅影响最接 近的基本相邻像素。
上文所述的算法是通用的，在这种意义上其应用于所有灰度,包括白 色，由此在其中不想让背景白色状态闪烁的部分更新模式中，背景中一些 白色像素可根据它们相邻像素的活动来执行白色→白色转变。例如，如果 在显示器上写下一条长的黑线，那么该黑线周围所有相邻像素会执行白色 →白色转变，这导致线条和几何特写具备均匀厚度，从而避免了困扰现有 技术的部分更新驱动方案的线粗细不均匀的问题。然而，像素执行白色→白色转变可能会引发其周围边缘假象的形成。因此，理想地，可以将这样 的驱动方法与被设计为减少边缘假象的显示模式联合应用，以避免那些假 象的形成。这种方法的另一变形会排除某些灰度；例如该方法可以被应用 于除了白色之外的所有灰度，由此避免了上述的边缘假象问题。
就在上面的方法中，正如在之前介绍的基于掩模的方法中，如果只要 求16个灰度，则可以使用5位驱动方案。如果在该驱动方案中存在额外 的特定状态，那么可以将该方法应用于大部分而非全部灰度，例如，16个 灰度中的灰度1→14。如基于掩模的方法一样，这个驱动方案会解决大部 分文本变淡/褪色问题。如果必须将该方法应用于所有的现有状态，那么如 之前介绍的，该方法的实现会要求借助于两次额外的空显示器更新来在控 制器内部重置状态。
从前述可以看出，本发明的方面可减少或消除在现有技术的部分更新 驱动方案中遇到的问题，例如文本变淡和褪色，同时保持用于电光显示器 的部分更新驱动方案的低闪烁特性。本方法可以与产生低闪烁、高图像质 量的显示器性能的新的驱动方案算法相兼容，因此使得使用该驱动方案的 显示器对于用户非常有吸引力。
D部分：漂移补偿发明
如已经提到的，本发明的漂移补偿方面提供了一种驱动双稳态电光显 示器的方法，所述双稳态电光显示器具有多个像素，每个像素能够显示两 个极端光学状态，在该方法中，在显示器已经未被驱动达一段时间之后， 将连续的刷新脉冲施加至背景像素的一些部分，以至少部分地逆转漂移的 影响。
可以将漂移补偿方法视为以算法特别设计的波形和(理想地)定时器 的组合，以主动补偿如在一些电光显示器以及特别是电泳显示器中所见到 的背景白色状态(或其他)漂移。当典型地基于定时器的触发事件发生时， 将该特定波形施加至选定的处于背景白色状态的像素，以便以可控方式驱 动白色状态反射比稍微上升。
图15示出了可在该漂移补偿方法中使用的波形的一个示例。该波形 可以为短短两帧(采用典型的85Hz帧率大约24毫秒)并且可以包含单个 通向白色结束脉冲(帧1)。这个波形的目的是以基本上对用户不可见并且 由此为非侵入式的方式稍微增强背景白色状态。为了控制白色状态增强 量，可以对结束脉冲的驱动电压进行调节(例如，为-10V而非在其他转变 中使用的-15V)。
在本发明的漂移补偿方法中，将图15的波形或类似波形施加至选定 的处于背景白色状态的像素，从而如图16A和16B所示的，允许自更新以 来可控的白色状态增强。通过利用结合算法设计的像素映射矩阵来控制在 每次更新接收结束脉冲的像素百分比。所使用的算法可以是前述的 US2013/0194250中所介绍的算法的简化版本。图15中所示的特定转变将 对应于在这个公布的申请中所讨论的F W->W转变。
通过请求对显示器上当前显示的图像的特定更新来应用漂移补偿。该 特定更新调用单独的模式，该单独的模式存储对于除图15中所示的特定 转变之外的所有转变为空的波形。该波形算法会使用下文描述的波形算法 来选择将会接收结束脉冲的像素。PMM_VS、PMM_HS、PMM_Period为 该像素映射矩阵的竖向尺寸、横向尺寸和周期。更新计数器确保所有像素 会在经过一段时间后均匀地收到相同量的结束脉冲。典型的算法如下：
具有定时器的用于主动漂移补偿的波形算法
输入：Current(当前图像像素)、Next(等于当前图像像素的下一 图像像素)、PMM(像素映射矩阵)
如果PMM(i mod PMM_VS,j mod PMM_HS)＝＝更新计数器 mod PMM_Period，则设置活动掩模(i,j)＝TRUE
对于以任何次序的所有像素(i,j):
如果像素灰色调(graytone)转变不是W->W，则应用标准转变。
否则，如果该像素是通过活动掩模(i,j)选择的，则应用F W->W 转变。
否则，使用标准转变。
结束
非常理想的是该漂移补偿方法包含定时器的使用。所使用的特定波形 导致背景白色状态亮度的增强。因此，如果将这种更新绑定至用户请求的 更新，那么在白色状态增强方面会有较大变化，这取决于更新被多快地请 求，即如果在每次用户请求更新时都应用这种特定更新，那么如果用户翻 页非常快(例如每一秒一次)白色状态增强会变成高得无法接受，这与用 户较慢地翻动页面(例如，每30秒一次)正相反。这会导致该漂移补偿 方法对于更新之间的停留时间非常敏感，并且在一些情况下由于背景白色 状态增强了太多，所以会出现明显得无法接受的重影。定时器的使用将漂 移补偿从用户请求的更新脱离出来。通过采用独立于用户请求的更新的特 定更新，该漂移补偿更可控且不会对停留时间那么敏感。
在该漂移补偿方法中可以以几种方式来使用定时器。超时值或定时器 周期可以充当算法参数；每当定时器达到超时值或定时器周期的倍数时， 其触发请求上文介绍的特定更新的事件以及在超时值的情况下重置定时 器。当请求全屏刷新(全局完全更新)时，可以重置定时器。该超时值或 定时器周期可以随温度而变化，以便适应漂移随温度的变化。可以提供算 法标记来防止漂移补偿在不必要进行漂移补偿的温度下的应用。图17为 实现这段中所讨论的概念的漂移补偿方法的流程图。
实现漂移补偿的另一方式是固定定时器周期TIMER_PERIOD(例如， 固定在60秒)，以及利用算法PMM和PMM_PERIOD来提供关于何时应 用该特定更新的更多的灵活性。例如，对于PMM＝[1]，PMM_PERIOD＝4 并且TIMER_PERIOD＝60,这相当于每4×60秒对所有背景像素施加结束脉 冲。其他变形可包括使用定时器信息连同自上一次用户请求翻页以来的时间。例如，如果用户在一段时间未请求翻页，那么可以在预定的最大时间 之后停止施加结束脉冲。或者，可以将结束脉冲与用户请求的更新相结合。 通过使用定时器来跟踪自上一次翻页后经过的时间和自上一次施加结束 脉冲后经过的时间，可以确定是否在这次更新中施加结束脉冲。这会消除 在背景中施加该特定更新的约束，并且一些情况下更优选地或更容易地实 现。
图18示出了随着时间进行或未进行漂移补偿的背景白色状态的示例。 最下面的曲线(与图13中所示的曲线类似)示出了以30秒的间隔翻页45 次的过程中未修正的白色背景状态。随着时间的推移，所示的白色状态反 射比的下降会导致大量的文本重影。中间的曲线示出了还是以30秒的间 隔进行45次翻页时漂移补偿的结果，其中每分钟12.5％的像素接受该特定 更新。上面的曲线示出了使用同样的翻页序列时漂移补偿的第二示例，其中每6分钟100％的像素接受该特定更新。在这两种漂移补偿情况下，随 着时间推移，背景白色状态保持在较高水平，这将会减少文本重影并且可 允许实现更大数量的翻页而无需完全显示器刷新。在这两种情况下，已经 表明该特定更新对于用户是不可见的。可以使用定时器周期作为另一方式 控制总体上正在应用的白色状态增强总量。图19A和19B示出了在文本重 影方面的改善，其中图19A示出了在翻页序列结束时未修正的显示器，而 图19B示出了其中每6分钟100％的像素接受该特定更新的显示器。
如之前指出的，可以通过像素映射矩阵、定时器周期和用于结束脉冲 的驱动电压的组合来对该白色状态漂移修正进行调整。图20示出了使用 与图18相同的翻页序列，通过改变像素映射矩阵的密度(从12.5％至50％) 并使用固定为3分钟的定时器对背景白色状态漂移的调整。
就像之前提到的，已知使用DC不平衡波形有在双稳态显示器中造成 问题的可能性；这样的问题可能包括光学状态随时间改变，这会导致重影 增加，并且在极端情况下，可导致显示器显示严重的光学回扫，甚至于停 止运行。这被认为与沿电光层的剩余电压或残留电荷的积累有关，这种剩 余电压具有非常长的衰减时间。因此，考虑关于漂移补偿对剩余电压的影 响非常重要。图21示出了针对与图20中相同的翻页序列、关于未修正像 素和使用不同漂移补偿方法的三个像素的剩余电压与时间的曲线。图21 示出了在最差情况下，漂移补偿导致剩余电压增加至基线之上约100mV。 现有知识表明在约±250mV窗口内的剩余电压典型地为正常使用情况。因 此，图21表明漂移补偿看起来并没有对剩余电压有重大影响，由此对显 示器可靠性及使用也没有重大影响。
如已经指出的，漂移补偿可以应用于深色状态漂移以及白色状态漂 移。用于深色状态漂移补偿的典型波形可以简单地与图15所示的波形相 反，具有单帧正电压。
从前述可以看出，本发明的漂移补偿方法提供了这样的手段，其用于 以通常用户注意不到的且不会不利地影响显示器长期使用的方式来减少 漂移对所显示图像的影响。
可以使用前述MEDEOD申请中描述的任何技术对本发明的方法进行 “调整”以产生精确灰度。因此，例如，所使用的波形可包括驱动脉冲，该 驱动脉冲具有与整个波形的极性相反的极性。例如，当将像素从白色驱动 至浅灰度时，该波形通常会具有整体通向黑色的极性。然而，为确保对最 终浅灰度的精确控制，可能比较理想的是在该波形中包含至少一个通向白 色的脉冲。此外，出于类似的理由，如前述MEDEOD申请中所讨论的， 通常希望在波形中包括至少一个平衡的脉冲对(具有大体上相等的绝对脉 冲值而极性相反的一对驱动脉冲)和/或至少一个零电压周期。

Claims (12)

1.一种驱动具有多个像素的双稳态电光显示器的方法，其中，在像素经历白色至白色转变并与至少一个经历明显可见转变的其他像素相邻时，对于该像素施加一个或多个平衡脉冲对和至少一个结束脉冲，其中每个平衡脉冲对包括具有相反极性的一对驱动脉冲，使得该平衡脉冲对的净脉冲基本上为零。
2.根据权利要求1所述的方法，其中仅当显示器处于预定温度之上时才施加该一个或多个平衡脉冲对和至少一个结束脉冲的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述结束脉冲包括单个通向白色驱动脉冲。
4.根据权利要求1所述的方法，其中仅将单个结束脉冲施加给所述像素。
5.一种被配置为实施权利要求1的方法的显示控制器或电光显示器。
6.一种驱动双稳态电光显示器的方法，包括将非矩形项目覆盖在预先存在的文本或图像内容上并接着移除该项目，其中仅该项目的区域中的像素执行转变(包括自转变)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述项目包括至少一个透明区域，以及其中仅在该项目的非透明区域中的像素执行转变(包括自转变)。
8.一种被配置为实施权利要求6或7的方法的显示控制器或电光显示器。
9.一种驱动具有多个像素的双稳态电光显示器的方法，每个像素能够显示两个极端光学状态，所述方法包括：
在所述显示器上写入第一图像；
使用驱动方案在所述显示器上写入第二图像，在该驱动方案中，在第一和第二图像中都处于同一极端光学状态的多个背景像素不会被驱动；
在一个时间段内不驱动所述显示器，由此允许所述背景像素呈现与它们的极端光学状态不同的光学状态；
在所述时间段之后，向所述背景像素的第一非零比例施加刷新脉冲，其被施加给像素时基本上将像素恢复至它们的极端光学状态，该刷新脉冲不会被施加给除了所述背景像素的第一非零比例之外的背景像素；
此后，向不同于所述第一非零比例的所述背景像素的第二非零较小比例施加刷新脉冲，其被施加给像素时基本上将像素恢复至它们的极端光学状态，该刷新脉冲不会被施加给除了所述背景像素的第二非零比例之外的背景像素。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述显示器配有定时器，该定时器建立向所述背景像素的不同非零比例连续施加刷新脉冲之间的最小时间间隔。
11.根据权利要求9所述的方法，其中刷新脉冲被施加给处于白色极端光学状态的像素。
12.一种被配置为实施权利要求9的方法的显示控制器或电光显示器。
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