CN108604435A - 用于驱动电光显示器的方法和设备 - Google Patents

Abstract

通过修改用于驱动灰色状态之间的转变的基本波形的帧速率，可以改善电光显示器(例如双稳态电光显示器)的性能。这种修改允许精细控制灰度级，同时减少伪影。所描述的方法需要较少的存储器来存储在一定温度范围内实现电光显示器的良好性能所需的所有波形。

Description

用于驱动电光显示器的方法和设备

相关申请的引用

本申请要求2016年2月23日提交的序列号为15/050,997的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

本申请涉及2013年11月25日提交的序列号为14/089,610的美国专利申请，现在是2016年2月23日授权的美国专利No.9,269,311，其是2011年4月13日提交的序列号为13/086,066的美国专利申请(现在是2013年11月26日授权的美国专利No.8,593,396)的分案，13/086,066本身是2005年8月13日提交的序列号为11/161,715的美国专利申请(现在是2011年5月31日授权的美国专利No.7,952,557)的分案，11/161,715要求以下临时申请的权益：(a)2004年8月13日提交的序列号为60/601,242的申请；(b)2004年9月21日提交的序列号为60/522,372的申请；以及(c)2004年9月24日提交的序列号为60/522,393的申请。

上述序列号为11/161,715的美国专利申请也是2004年11月24日提交的序列号为10/904,707的美国专利申请(现在是2013年10月15日授权的美国专利No.8,558,783)的部分继续申请，10/904,707本身要求2003年11月26日提交的序列号为60/481,711和60/481,713的临时申请的权益。

上述序列号为10/904,707的美国专利申请是2004年6月29日提交的序列号为10/879,335的美国专利申请(现在是2009年5月5日授权的美国专利No.7,528,822)的部分继续申请，10/879,335要求以下临时申请的权益：2003年6月30日提交的序列号60/481,040；2003年7月2日提交的序列号60/481,053；以及2003年9月23日提交的序列号为60/481,405。

上述序列号为10/879,335的美国专利申请也是2004年3月31日提交的序列号为10/814,205的美国专利申请(现在是2006年10月10日授权的美国专利No.7,119,772)的部分继续申请，10/814,205要求以下临时申请的权益：2003年3月31日提交的序列号60/320,070；2003年5月5日提交的序列号60/320,207；2003年11月19日提交的序列号60/481,669；2003年11月20日提交的序列号60/481,675；以及2004年3月26日提交的序列号60/557,094。

上述序列号为10/814,205的美国专利申请是2002年11月20日提交的序列号为10/065,795的美国专利申请(现在是2006年3月14日授权的美国专利No.7,012,600)的部分继续申请，10/065,795本身要求以下临时申请的权益：2001年11月20日提交的序列号60/319,007；2001年11月21日提交的序列号60/319,010；2001年12月18日提交的序列号60/319,034；2001年12月20日提交的序列号60/319,037；以及2001年12月21日提交的序列号60/319,040。

本申请还涉及2003年5月23日提交的序列号为10/249,973的美国专利申请，现在是2007年3月20日授权的美国专利No.7,193,625，其要求2002年6月13日提交的序列号为60/319,315和2002年6月18日提交的序列号为60/319,321的临时申请的权益。

本申请还涉及2002年4月2日提交的序列号为10/063,236的美国专利申请，现在是美国专利No.7,170,670；2002年6月28日提交的序列号为10/064,279的美国专利申请，现在是美国专利6,657,772；2002年7月9日提交的序列号为10/064,389的美国专利申请，现在是美国专利No.6,831,769；以及2003年5月22日提交的序列号为10/249,957的美国专利申请，现在是美国专利No.6,982,178。

上述序列号为10/904,707；10/879,335；10/814,205；10/249,973；和10/065,795的美国专利申请为了方便起见可以在下文中统称为“MEDEOD”(用于驱动电光显示器的方法)申请。

这些共同未决申请以及下述所有其他美国专利以及公开和共同未决申请的全部内容通过引用包含于此。

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，以及用于这种方法的设备(控制器)。更具体地，本发明涉及驱动方法，其旨在能够更精确地控制电光显示器的像素的灰色状态。本发明还涉及驱动方法，其旨在使得能够以允许补偿“停留时间”的方式驱动这种显示器，在该“停留时间”期间像素在转变之前保持在特定光学状态，同时仍然允许用于驱动显示器的驱动方案是直流平衡的。本发明特别地但非排他性地用于基于粒子的电泳显示器，其中一种或多种类型的带电粒子悬浮在液体中并在电场的影响下移动通过液体以改变显示器的外观。

背景技术

使用本发明的方法的电光显示器通常包含电光材料，该电光材料在电光材料具有固体外表面的意义上是固体，但是材料可以(并且经常会)具有内部填充液体或气体的空间。在下文中为方便起见，使用固体电光材料的这种显示器可被称为“固态电光显示器”。

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，但它可以是另一种光学性质，例如光透射、反射、发光、或者在用于机器阅读的显示器的情况下，在可见光范围之外的电磁波长的反射率的变化意义上的伪色。

术语“灰色状态”在此使用的是其在成像领域中的常规含义，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，以上所涉及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，以使得中间的“灰色状态”实际上为淡蓝色。实际上，如已经提到的，两个极端状态之间的转变可以根本不是颜色改变。术语“灰度级”在此使用来表示像素的可能的光学状态，包括两个极端光学状态。

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用于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)。在公开的美国专利申请No.2002/0180687中示出，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“冲激(impulse)”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，可以使用冲激的可选定义，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-时间冲激转换器还是用作电荷冲激转换器，应当使用合适的冲激定义。

下面的大部分讨论将集中于通过从初始灰度级到最终灰度级(其可以与初始灰度级相同或不同)的转变来驱动电光显示器的一个或多个像素的方法。术语“波形”将用于表示用于实现从一个特定初始灰度级到特定最终灰度级的转变的整个电压与时间曲线。典型地，如下所示，这样的波形将包括多个波形元素；其中这些元素基本上是矩形的(即，给定元素包括在一段时间内施加恒定电压)，这些元素可以被称为“电压脉冲”或“驱动脉冲”。术语“驱动方案”指足以实现特定显示器的灰度级之间的所有可能的转变的一组波形。

几种类型的电光显示器是已知的。一种类型的电光显示器是旋转双色构件类型，如在例如美国专利No.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中所述(尽管这种类型的显示器通常被称为“旋转双色球”显示器，但术语“旋转双色构件”优选为更精确，因为在以上提到的一些专利中，旋转构件不是球形的)。这种显示器使用许多小的主体(通常球形或圆柱形的)和内部偶极子，主体包括具有不同光学特性的两个或更多个部分。这些主体悬浮在基质内的填充有液体的空泡内，空泡填充有液体以使得主体自由旋转。显示器的外观通过以下而改变：将电场施加至显示器，由此将主体旋转至各个位置，并改变通过观察表面看到的主体的哪一部分。这种类型的电光介质通常是双稳态的。

另一类型的电光显示器使用电致变色介质，例如以纳米电致变色薄膜(nanochromic film)的形式的电致变色介质，该薄膜包括至少部分由半导体金属氧化物形成的电极和附接到电极的能够反向颜色改变的多个染料分子；参见例如O'Regan,B.等,Nature 1991,353,737以及Wood,D.,Information Display,18(3),24(2002年3月)。还参见Bach,U.等,Adv.Mater.,2002,14(11),845。这种类型的纳米电致变色薄膜还例如在美国专利No.6,301,038、国际申请公开No.WO 01/27690、以及美国专利申请2003/0214695中描述。这种类型的介质也通常是双稳态的。

多年来一直是密集研究和开发的主题的另一种类型的电光显示器是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通过流体。与液晶显示器相比，电泳显示器可以具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性以及低功耗的属性。然而，这些显示器的长期图像质量的问题已经阻止了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子倾向于沉降，导致这些显示器的使用寿命不足。

如上所述，电泳介质需要流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该流体是液体，但是电泳介质可以使用气态流体来产生；参见例如Kitamura，T.等,“Electronictoner movement for electronic paper-like display”，IDW Japan，2001，Paper HCS 1-1，和Yamaguchi，Y.等,“Toner display using insulative particles chargedtriboelectrically”,IDW Japan,2001,Paper AMD4-4)。也参见欧洲专利公开No.EP1429178；EP1462847；和EP1482354；以及国际申请WO 2004/090626；WO 2004/079442；WO 2004/077140；WO 2004/059379；WO 2004/055586；WO 2004/008239；WO 2004/006006；WO2004/001498；WO 03/091799；和WO 03/088495。当这种基于气体的电泳介质在允许粒子沉降的方向中使用时，例如用在介质在垂直平面内布置的指示牌中时，由于与基于液体的电泳介质相同的粒子沉降，这种基于气体的电泳介质容易遭受同样的问题。实际上，在基于气体的电泳介质中的粒子沉降问题比基于液体的电泳介质更严重，因为与液体相比，气态流体的粘度更低，从而使电泳粒子的沉降更快。

被转让给麻省理工学院(MIT)和伊英克公司或以它们的名义的许多专利和申请近来被公开，描述了封装的电泳介质。这种封装的介质包括许多小囊体，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在流体中悬浮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。这种类型的封装介质在例如以下描述：美国专利No.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；6,130,774；6,172,798；6,177,921；6,232,950；6,249,271；6,252,564；6,262,706；6,262,833；6,300,932；6,312,304；6,312,971；6,323,989；6,327,072；6,376,828；6,377,387；6,392,785；6,392,786；6,413,790；6,422,687；6,445,374；6,445,489；6,459,418；6,473,072；6,480,182；6,498,114；6,504,524；6,506,438；6,512,354；6,515,649；6,518,949；6,521,489；6,531,997；6,535,197；6,538,801；6,545,291；6,580,545；6,639,578；6,652,075；6,657,772；6,664,944；6,680,725；6,683,333；6,704,133；6,710,540；6,721,083；6,724,519；6,727,881；6,738,050；6,750,473；6,753,999；6,816,147；6,819,471；6,822,782；6,825,068；6,825,829；6,825,970；6,831,769；6,839,158；6,842,167；6,842,279；6,842,657；6,864,875；6,865,010；6,866,760；6,870,661；6,900,851；和6,922,276；以及美国专利申请公开No.2002/0060321；2002/0063661；2002/0090980；2002/0113770；2002/0130832；2002/0180687；2003/0011560；2003/0020844；2003/0025855；2003/0102858；2003/0132908；2003/0137521；2003/0214695；2003/0222315；2004/0012839；2004/0014265；2004/0027327；2004/0075634；2004/0094422；2004/0105036；2004/0112750；2004/0119681；2004/0136048；2004/0155857；2004/0180476；2004/0190114；2004/0196215；2004/0226820；2004/0239614；2004/0252360；2004/0257635；2004/0263947；2005/0000813；2005/0001812；2005/0007336；2005/0007653；2005/0012980；2005/0017944；2005/0018273；2005/0024353；2005/0035941；2005/0041004；2005/0062714；2005/0067656；2005/0078099；2005/0105159；2005/0122284；2005/0122306；2005/0122563；2005/0122564；2005/0122565；2005/0151709；和2005/0152022；以及国际申请公开No.WO 99/67678；WO 00/05704；WO 00/38000；WO 00/36560；WO 00/67110；WO 00/67327；WO 01/07961；和WO 03/107,315。

许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中围绕离散的微囊体的壁可以由连续相替代，由此产生所谓的“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，并且在这种聚合物分散型的电泳显示器内的离散的电泳流体的微滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体薄膜与每个单独的微滴相关联；参见例如前述美国专利No.6,866,760。因此，为了本申请的目的，这样的聚合物分散型电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。

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；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。

一种相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不被封装在囊体内，而是保持在载体介质(通常为聚合物膜)内形成的多个空腔内。参见例如均转让给Sipix Imaging，Inc的国际申请公开No.WO 02/01281和美国专利申请公开No.2002/0075556。

其他类型的电光介质也可用于本发明的显示器中。

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(shutter mode)”下工作，在该模式下，一种显示状态实质上是不透明的，而一种显示状态是光透射的。参见例如前述美国专利No.6,130,774和6,172,798、以及美国专利No.5,872,552、6,144,361、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。

基于粒子的电泳显示器的双稳态或多稳态行为和显示类似行为的其他电光显示器(这种显示器在下文中可以方便地称为“冲激驱动显示器”)与传统的液晶(“LC”)显示器形成鲜明对比。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，以使得向这样的显示器的像素施加给定的电场在像素处产生特定的灰度级，而不管先前存在于像素处的灰度级。此外，LC显示器仅在一个方向上被驱动(从非透射或“黑暗”到透射或“明亮”)，从较亮状态到较暗状态的反向转变通过减小或消除电场来实现。最后，LC显示器的像素的灰度级对电场的极性不敏感，仅仅对其幅度敏感，并且事实上由于技术原因，商业LC显示器通常以频繁的间隔反转驱动场的极性。相反，双稳态电光显示器用作冲激转换器作为第一近似，从而使得像素的最终状态不仅依赖于施加的电场和该场施加的时间，还依赖于在施加电场之前的像素的状态。

无论所使用的电光介质是否是双稳态的，为了获得高分辨率显示器，显示器的各个像素必须是可寻址的，而不受来自相邻像素的干扰。实现这一目标的一种方法是提供非线性元件的阵列，例如晶体管或二极管，其中至少一个非线性元件与每个像素相关联，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联的非线性元件连接到适当的电压源。典型地，当非线性元件是晶体管时，像素电极连接到晶体管的漏极，并且将在下面的描述中采用这种布置，尽管它实质上是任意的，并且像素电极可以连接到晶体管的源极。传统上，在高分辨率阵列中，像素被布置成行和列的二维阵列，以使得任何特定像素由一个指定行和一个指定列的交叉点唯一地定义。每列中的所有晶体管的源极连接到单个列电极，而每行中的所有晶体管的栅极连接到单个行电极；同样，将源极分配给行并且将栅极分配给列是常规的，但实质上是任意的，并且如果需要可以颠倒。行电极连接到行驱动器，其基本上确保在任何给定时刻仅选择一行，即向所选择行电极施加电压以确保所选择行中的所有晶体管均为导电的，同时向所有其他行施加电压，以确保这些未选择的行中的所有晶体管保持不导电。列电极连接到列驱动器，列驱动器在各个列电极上放置被选择为将所选择行中的像素驱动到它们的期望光学状态的电压。(上述电压相对于通常设置在电光介质的与非线性阵列相对的一侧上并且延伸穿过整个显示器的公共前电极)。在称为“线地址时间”的预先选择的间隔之后，所选择的行被取消选择，选择下一行，并且更改列驱动器上的电压，以便写入显示器的下一行。重复该过程，以便整个显示器以逐行方式写入。

可能首先看起来用于寻址这种冲激驱动电光显示器的理想方法将是所谓的“一般灰度图像流”，其中控制器安排图像的每次写入，以使得每个像素从其初始灰度级直接转变到其最终灰度级。然而，在冲激驱动显示器上写入图像时不可避免地存在一些误差。在实践中遇到的一些这种误差包括：

(a)先前状态依赖性；对于至少一些电光介质，将像素切换到新的光学状态所需的冲激不仅依赖于当前和期望的光学状态，还依赖于像素的先前光学状态。

(b)停留时间依赖性；对于至少一些电光介质，将像素切换到新的光学状态所需的冲激依赖于像素在其各种光学状态下花费的时间。这种依赖性的精确性质尚不清楚，但一般来说，像素处于其当前光学状态的时间越长，就需要越多的冲激。

(c)温度依赖性；将像素切换到新的光学状态所需的冲激很大程度上依赖于温度。

(d)湿度依赖性；将像素切换到新的光学状态所需的冲激对于至少一些类型的电光介质依赖于环境湿度。

(e)机械均匀性；将像素切换到新的光学状态所需的冲激可能受到显示器中的机械变化的影响，例如电光介质或相关的层压粘合剂的厚度的变化。其他类型的机械不均匀性可能源于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。

(f)电压误差；因为驱动器提供的电压中不可避免的轻微误差，施加到像素的实际冲激将不可避免地与理论上施加的冲激略有不同。

一般灰度图像流遭受“误差累积”现象。例如，假设温度依赖性导致每次转变时正方向上的误差0.2L*(其中L*具有通常的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)。在五十次转变之后，该误差将累积到10L*。也许更现实地，假设每次转变的平均误差，以显示器的理论反射率和实际反射率之差表示，为±0.2L*。在100次连续转变之后，像素将显示与其期望状态的2L*的平均偏差；这种偏差在某些类型的图像上对普通观察者是显而易见的。

这种误差累积现象不仅适用于由于温度引起的误差，而且适用于上面列出的所有类型的误差。如前述的2003/0137521中所述，补偿这种误差是可能的，但仅限于有限的精度。例如，可以通过使用温度传感器和查找表来补偿温度误差，但温度传感器具有有限的分辨率并且可能读取与电光介质的温度稍微不同的温度。类似地，可以通过存储先前状态并使用多维转变矩阵来补偿先前状态依赖性，但是控制器存储器限制了可以记录的状态的数量和可以存储的转变矩阵的大小，从而限制了这种补偿的精度。

因此，一般灰度图像流需要非常精确地控制所施加的冲激以产生良好的结果，并且根据经验已经发现，在电光显示器技术的现有状态下，一般灰度图像流在商用显示器中是不可行的。

几乎所有的电光介质都具有内置的复位(误差限制)机制，即它们的极端(通常是黑色和白色)光学状态，其起到“光学轨道”的作用。在将特定冲激施加到电光显示器的像素之后，该像素不能变得更白(或更黑)。例如，在封装的电泳显示器中，在施加特定冲激之后，所有电泳粒子被迫彼此抵靠或抵靠囊壁，并且不能进一步移动，从而产生限制光学状态或光学轨道。因为在这样的介质中存在电泳粒子大小和电荷的分布，一些粒子在其他粒子之前撞击轨道，产生“软轨”现象，从而当转变的最终光学状态接近极端黑色和白色状态时，所需的冲激精度降低，而对于在像素的光学范围的中间附近结束的转变，所需的光学精度急剧增加。

已知各种类型的用于电光显示器的驱动方案，其利用光学轨道。例如，上述美国专利申请No.2003/0137521的图9和10以及段落[0177]至[0180]的相关说明描述了“幻灯片放映”驱动方案，其中整个显示器在写入任何新图像之前被驱动到至少一个光学轨道。显然，纯的一般灰度图像流驱动方案不能依赖于使用光学轨道来防止灰度级的误差，因为在这种驱动方案中，任何给定的像素都可以经历无限大量的灰度级变化而不会接触任何一个光学轨道。

在进一步进行之前，期望更精确地定义幻灯片放映驱动方案。基本幻灯片放映驱动方案是通过转变到有限数量的中间状态来实现从初始光学状态(灰度级)到最终(期望的)光学状态(灰度级)的转变，其中中间状态的最小数量是一个。优选地，中间状态处于所使用的电光介质的极端状态处或附近。转变将在显示器中的像素与像素之间不同，因为它们依赖于初始和最终光学状态。用于显示器的给定像素的特定转变的波形可表示为：

其中在初始状态R₂和最终状态R₁之间存在至少一个中间或目标状态。目标状态通常是初始和最终光学状态的函数。目前优选的中间状态的数量是2，但可以使用更多或更少的中间状态。使用足以将像素从序列的一个状态驱动到下一个状态的波形元素(通常是电压脉冲)来实现整个转变内的每个单独转变。例如，在以上用符号指示的波形中，通常利用波形元素或电压脉冲实现从R₂到目标goal₁的转变。该波形元素可以在有限时间内具有单个电压(即，单个电压脉冲)，或者可以包括各种电压，从而实现精确的goal₁状态。该波形元素跟随有第二波形元素，以实现从goal₁到goal₂的转变。如果仅使用两个目标状态，则第二波形元素跟随有第三波形元素，其将像素从goal₂状态驱动到最终光学状态R₁。目标状态可以独立于R₂和R₁，或者可以取决于一者或两者。

本发明旨在提供用于电光显示器的改进的幻灯片放映驱动方案，其实现了对灰度级的改进控制。本发明特别地但非排他性地用于脉冲宽度调制驱动方案，其中在任何给定时刻施加到显示器的任何给定像素的电压只能是-V、0或+V，其中V是任意的电压。更具体地，本发明涉及幻灯片放映驱动方案中的两种不同类型的改进，即(a)将某些修改元素插入到用于这种驱动方案的基本波形中；以及(b)安排驱动方案，以使得至少某些灰度级从光学轨道进一步接近期望的灰度级。

另一方面，本发明涉及用于电光显示器的驱动方案中的停留时间补偿。如在MEDEOD申请中所讨论的，已经发现，至少在许多基于粒子的电光显示器的情况下，通过灰度级的相等变化(如通过眼睛或标准光学仪器判断的)来改变给定像素所需的冲激不一定是恒定的，也不一定是可交换的。例如，考虑一种显示器，其中每个像素可以显示有利地间隔开的0(白色)、1、2或3(黑色)的灰度级。(级别之间的间距可以在百分比反射率上是线性的，如通过眼睛或仪器测量的，但也可以使用其他间距。例如，间距在L*上可以是线性的，或者可以选择以提供特定的伽玛；监视器通常采用2.2的伽玛，并且当电光显示器用作监视器的替代品时，可能需要使用类似的伽玛。)已经发现将像素从0级改变为1级(下文中为了方便起见称为“0-1转变”)所需的冲激通常与1-2或2-3转变所需的冲激不同。此外，1-0转变所需的冲激不一定与0-1转变所需的冲激相反。此外，一些系统似乎显示“记忆”效应，以使得(例如)0-1转变所需的冲激在某种程度上取决于特定像素是否经历0-0-1、1-0-1或3-0-1转变而变化。(其中，符号“x-y-z”，其中x、y和z是所有光学状态0、1、2或3，表示在时间上顺序访问的光学状态的序列。)尽管可以通过在将所需像素驱动到其他状态之前的一段时间内将显示器的所有像素驱动到极端状态之一来减少或克服这些问题，但所得到的纯色“闪烁”通常是不可接受的；例如，电子书的读者可能希望书的文本向下滚动屏幕，如果要求显示器以频繁的间隔闪烁纯黑色或白色，则可能分心或忘记他上次读到的地方。此外，显示器的这种闪烁增加了其能量消耗并且可能缩短显示器的工作寿命。最后，已经发现，至少在某些情况下，特定转变所需的冲激受到显示器的温度和总工作时间的影响，并且需要补偿这些因素以确保精确的灰度再现。

如上简要提到的，已经发现，至少在某些情况下，双稳态电光显示器中的给定转变所需的冲激随着像素处于其光学状态的停留时间而变化，这种现象在下文中称为“停留时间依赖性”或“DTD”，尽管术语“停留时间敏感性”在上述序列号为60/320,070的申请中使用。因此，可能期望或甚至在某些情况下在实践中必要的是，根据像素在其初始光学状态下的停留时间来改变针对给定转变施加的冲激。

现在将参考附图的图1更详细地解释停留时间依赖性的现象，其示出了针对表示为R₃→R₂→R₁的转变的序列的作为时间的函数的像素的反射率，其中(概括了上面使用的命名法)每个R_k术语表示灰度级序列中的灰度级，其中具有较大索引的R出现在具有较小索引的R之前。还指出了R₃和R₂之间以及R₂和R₁之间的转变。DTD是由在光学状态R₂中花费的时间(被称为停留时间)的变化引起的最终光学状态R₁的变化。可以通过为先前光学状态中的不同停留时间或不同停留时间范围选择不同波形来补偿DTD。这种补偿方法称为“停留时间补偿”、“DTC”或简称为“时间补偿”。

然而，这种DTC可能与驱动方案的其他期望属性冲突。特别地，由于在MEDEOD申请中详细讨论的原因，对于许多电光显示器，非常期望确保所使用的驱动方案是直流(DC)平衡的，在某种意义上，对于在相同光学状态中开始和结束的任意系列的转变，所施加的冲激(即，所施加的电压相对于时间的积分)为零。这保证了显示器的任何像素经历的净冲激(也称为“DC不平衡”)受到已知值的限制，而不管该像素经历的确切系列的转变。例如，可以使用15V、300毫秒脉冲来将像素从白色状态驱动到黑色状态。在该转变之后，像素经历了4.5V秒的DC不平衡冲激。如果使用-15V、300毫秒脉冲将像素驱动回至白色，那么像素对于从白色到黑色再返回白色的整个过程是DC平衡的。针对从一个原始光学状态到与原始光学状态相同或不同的一系列光学状态然后返回到原始光学状态的所有可能过程，该DC平衡应保持。

可以通过向基本驱动方案添加电压特征或从基本驱动方案移除电压特征来对驱动方案进行停留时间补偿。例如，可以从用于两个光学状态(黑色和白色)显示器的驱动方案开始，驱动方案包括以下四种波形：

表1

转变	波形
		黑色至黑色	0V持续420毫秒
黑色至白色	-15V持续400毫秒，之后0V持续20毫秒
		白色至黑色	+15V持续400毫秒，之后0V持续20毫秒
白色至白色	0V持续420毫秒

该驱动方案是DC平衡的，因为使像素返回其初始光学状态的任何系列的转变是DC平衡的，即，整个系列的转变的电压分布下的净面积为零。

光学误差可能来自显示器的DTD。例如，像素可以在白色状态下开始，驱动到黑色状态，停留一段时间，然后驱动回至白色状态。最终的白色状态反射率是在黑色状态下花费的时间的函数。

期望具有非常小的DTD。如果这对于特定的电光显示器是不可能的，则根据本发明的一个方面，期望通过针对先前光学状态中的不同停留时间范围选择不同的波形来补偿DTD。例如，可以发现刚刚给出的示例中的最终白色状态在先前黑色状态中的短停留时间之后比在先前黑色状态中的长停留时间之后更亮。一种停留时间补偿方案是修改脉冲的持续时间，该脉冲使像素层从黑色变为白色以抵消最终光学状态的该DTD。例如，当先前黑色状态下的停留时间很短时，可以缩短黑色至白色转变中的脉冲长度，并且对于在先前黑色状态下的长停留时间，保持脉冲更长。这倾向于在较短的先前状态停留时间内产生较暗的白色状态，这抵消了DTD的影响。例如，根据下面的表2，可以选择黑色至白色的波形，该波形随着黑色状态下的停留时间而变化。

表2

停留时间	波形
		0至0.3秒	-15V持续280毫秒，0V持续140毫秒
0.3秒至1秒	-15V持续340毫秒，0V持续80毫秒
		1秒至3秒	-15V持续380毫秒，0V持续40毫秒
3秒或更大	-15V持续400毫秒，0V持续20毫秒

对于驱动方案的DTC的该方法的问题在于整个驱动方案不再是DC平衡的。因为黑色至白色转变的冲激是在黑色状态下所花费的时间的函数，并且类似地，白色至黑色转变的冲激可以是在白色状态下的停留时间的函数，黑色至白色至黑色的序列上的净冲激通常不是DC平衡的。例如，假设如下执行该序列：在黑色中的短的停留时间之后使用持续280毫秒的-15V的电压脉冲＝-4.2V秒冲激进行黑色至白色的转变，然后在白色状态中的长时间停留之后，通过使用持续400毫秒的15V的电压脉冲(冲激为6V秒)进行白色至黑色转变。该序列(黑色-白色-黑色循环)中的净冲激为-4.2V秒+6V秒＝1.8V秒。重复该循环会导致DC不平衡的累积，这可能对显示器的性能有害。

因此，本发明的该方面提供了一种用于DC平衡波形或驱动方案的停留时间补偿的方法，其保持波形或驱动方案的DC平衡。

本发明的另一方面涉及用于驱动电光显示器的方法和设备，其允许对用户输入的快速响应。上述MEDEOD申请描述了用于驱动电光显示器的几种方法和控制器。这些方法和控制器中的大多数使用具有两个图像缓冲器的存储器，第一个存储第一或初始图像(在显示器的转变或重写开始时呈现在显示器上)，第二个存储最终图像，它期望在重写后放置在显示器上。控制器比较初始和最终图像，如果它们不同，则向显示器的各个像素施加驱动电压，该驱动电压使得像素经历光学状态的变化，以使得在重写(可替换地称为更新)结束时，最终图像形成在显示器上。

然而，在大多数上述方法和控制器中，更新操作是“原子的”，即一旦开始更新，存储器就不能接受任何新的图像数据，直到更新完成为止。当期望将显示器用于接受例如经由键盘或类似的数据输入装置的用户输入的应用时，这导致困难，因为控制器在进行更新时不响应于用户输入。对于电泳介质，其中两种极端光学状态之间的转变可能需要几百毫秒，这种无响应的时间段可能在大约800至大约1800毫秒之间变化，该时间段的大部分可归因于电光材料所需的更新周期。尽管可以通过移除一些增加更新时间的性能假象以及通过提高电光材料的响应速度来减少无响应时间段的持续时间，但是这样的技术不可能单独将无响应时间段减少到低于约500毫秒。这仍然比交互式应用所期望的更长，例如电子词典，其中用户期望对用户输入的快速响应。因此，需要一种具有减少的无响应时间段的图像更新方法和控制器。

本发明的该方面利用异步图像更新的已知概念来显著减少无响应时间段的持续时间。已经知道，与现有技术的方法和控制器相比，使用已经开发用于灰度图像显示器的结构将无响应时间段减少高达65％，而控制器的复杂性和存储需求仅有适度增加。

最后，本发明涉及一种用于驱动电光显示器的方法和设备，其中用于定义驱动方案的数据以特定方式被压缩。上述MEDEOD申请描述了用于驱动电光显示器的方法和设备，其中定义所使用的驱动方案(或多个驱动方案)的数据存储在一个或多个查找表(“LUT”)中。这种LUT当然必须包含定义该驱动方案或每个驱动方案的每个波形的波形的数据，并且单个波形通常需要多个字节。如在MEDEOD申请中所述，LUT可能必须考虑两种以上的光学状态，以及对诸如介质的温度、湿度、操作时间等因素的调节。因此，保持波形信息所需的存储量可能很大。期望减少分配给波形信息的存储量以降低显示控制器的成本。可以在显示控制器或主计算机中实际容纳的简单压缩方案将有助于降低显示控制器成本。本发明涉及一种对电光显示器特别有利的简单压缩方案。

发明内容

本发明提供一种通过调节显示器的帧速率以适应由于温度引起的电泳介质变化而在一定温度范围内改善电光显示器(例如电泳显示器)的性能的方法。该方法涉及存储基本波形，该基本波形定义在第一温度和基本帧速率下在灰度级之间的像素的特定转变期间要施加到像素的电压的序列，并且还存储温度相关的倍增因子n，其中n是正数。然后，通过以基本帧速率的n倍的帧速率向像素施加基本波形来实现特定的转变。新帧速率可以比基本帧速率更快或更慢，例如，更高的温度将允许以更快的帧速率操作。温度相关的倍增因子n可以存储在查找表(LUT)中，由此获得温度测量值，并且从LUT获得与该温度匹配的n值。在一些实施例中，该方法还包括通过第二温度相关因子p调节基本波形的振幅，该第二温度相关因子p也可以存储在LUT中。通过调节帧速率，电光介质的整体性能得到改善，例如，如在像素从第一图像改变为第二图像之后残余图像(这种现象称为“重影”)的强度的减小所表示的。

附图说明

如已经提到的，附图中的图1示出了作为时间的函数的电光显示器的像素的反射率，并且示出了驻留时间依赖性的现象。

图2A和2B示出了在前述MEDEOD申请中描述的类型的现有技术的三重置脉冲幻灯片放映驱动方案中的两个不同转变的波形。

图2C和2D示出了分别施加图2A和2B的波形的电光显示器的两个像素的反射率随时间的变化。

图3A和3B示出了在前述MEDEOD申请中描述的类型的现有技术的双复位脉冲幻灯片放映驱动方案中的两个不同转变的波形。

图4A、4B和4C示出了平衡脉冲对，其根据本发明的BPPSS方法可用于修改现有技术的幻灯片放映波形，例如图2A、2B、3A和3B中所示的波形。

图5A示出了在本发明的第一停留时间补偿平衡脉冲对驱动方案中使用的一组停留时间补偿波形。

图5B示出了在本发明的第一停留时间补偿平衡脉冲对驱动方案中使用的一组停留时间补偿波形。

图5C示出了在本发明的第一停留时间补偿平衡脉冲对驱动方案中使用的一组停留时间补偿波形。

图5D示出了在本发明的第一停留时间补偿平衡脉冲对驱动方案中使用的一组停留时间补偿波形。

图5E示出了在本发明的第一停留时间补偿平衡脉冲对驱动方案中使用的一组停留时间补偿波形。

图6A示出了在本发明的第二停留时间补偿平衡脉冲对驱动方案中使用的一组停留时间补偿波形。

图6B示出了在本发明的第二停留时间补偿平衡脉冲对驱动方案中使用的一组停留时间补偿波形。

图6C示出了在本发明的第二停留时间补偿平衡脉冲对驱动方案中使用的一组停留时间补偿波形。

图7示出了在几个温度下标准帧速率(实线)和温度调节帧速率(虚线)之间的灰色调转变中的重影的比较。

具体实施方式

本发明提供了用于调节电泳显示器的驱动波形以改善温度范围内的性能的方法。特别地，包括电压序列和基本帧速率的基本波形可以与温度相关的倍增因子一起存储用于特定的转变。因此，通过以等于由温度相关倍增因子调节的基本帧速率的帧速率施加基本波形来驱动特定转变处的特定转变。

平衡脉冲对幻灯片放映方法和设备

平衡脉冲对幻灯片放映(BPPSS)方法是用于驱动电光显示器的方法，该电光显示器具有能够实现包括两个极端光学状态的至少三个不同灰度级的至少一个像素。该方法包括向像素施加基本波形，该基本波形包括至少一个复位脉冲，该复位脉冲足以将像素驱动至或接近极端光学状态之一，接着是足以将像素驱动到与所述一个极端光学状态不同的灰度级的至少一个设定脉冲，基本波形被下列中至少之一修改：

(a)将至少一个平衡脉冲对插入至基本波形中；

(b)从基本波形中移除至少一个平衡脉冲对；以及

(c)将至少一个零电压时间段插入至基本波形中。

此外，术语平衡脉冲对(“BPP”)表示两个相反极性的脉冲的序列，以使得平衡脉冲对的总冲激实质上为零。在BPPSS方法的优选形式中，平衡脉冲对的两个脉冲各自是恒定电压但具有相反的极性并且长度相等。术语“基本波形元素”或“BWE”在下文中可用于指代基本波形的任何复位或设定脉冲。平衡脉冲对和/或零电压时间段(下文中可称为“间隙”)的插入可以在单个基本波形元素内或在两个连续波形元素之间实现。所有这些修改都具有不影响波形的净冲激的特性；净冲激是指在波形的持续时间内积分的波形电压曲线的积分。平衡脉冲对和零电压暂停当然具有零净冲激。尽管通常BPP的脉冲将彼此相邻地插入，但这不是必需的，并且两个脉冲可以插入在不同的位置。

在根据BPPSS方法修改基本波形包括移除至少一个BPP的情况下，先前由移除的BPP或每个移除的BPP占据的时间段可以保留为零电压时间段。可替换地，可以通过将一些或所有后面的波形元素移动为在时间上更早来“闭合”该时间段，但是在这种情况下，通常需要在波形的某个后期插入零电压时间段，通常在其结束处，以确保保持波形的总长度，因为通常需要确保用相等长度的波形驱动显示器的所有像素。可替换地，当然，可以通过将一些或所有较早的波形元素移动为在时间上更晚来“闭合”该时间段，其中在波形的某个较早阶段插入零电压时间段，通常在其开始处。

如已经指出的，本发明的BPPSS波形是在上述MEDEOD申请中描述的基本幻灯片放映波形的修改。如上所述，幻灯片放映波形包括一个或多个复位脉冲，其使像素移动到或至少接近一个极端光学状态(光学轨道)；如果波形包括两个或更多个复位脉冲，则第一个之后的每个复位脉冲将使像素移动到相对的极端光学状态，从而基本上遍历其整个光学范围。(例如，如果显示器使用的电光介质具有(例如)4％至40％的反射率范围，则第一个之后的每个复位脉冲可能会使得像素遍历从8％至35％的反射率。)如果使用多于一个复位脉冲，则连续的复位脉冲当然必须具有交替的极性。

幻灯片放映波形还包括设定脉冲，该设定脉冲将像素从最后的复位脉冲所留下的极端光学状态驱动到像素的期望的最终灰度级。注意，当该期望的最终灰度级是极端光学状态之一，并且最后的复位脉冲使像素处于该期望的极端光学状态时，设定脉冲可以具有零持续时间。类似地，如果在施加幻灯片放映波形之前像素的初始状态处于极端光学状态之一，则第一复位脉冲可以具有零持续时间。

现在将参考附图仅通过示意的方式描述本发明的优选BPPSS波形。

附图中的图2A和2B示出了用于在上述MEDEOD申请中描述的类型的现有技术(基本)幻灯片放映驱动方案中的两个不同转变的t个波形。该幻灯片放映驱动方案针对每次转变使用三个复位脉冲。图2C和2D示出了分别施加图2A和2B的波形的像素的光学状态(反射率)相对于时间的相应变化。根据序列号为10/065,795和10/879,335的上述共同未决申请中使用的惯例，图2C和2D被绘制以使得底部水平线代表黑色极端光学状态，顶部水平线代表白色极端光学状态，以及中间级别代表灰色状态。波形的复位和设定脉冲的开始和结束在图2A和2B中由垂直虚线表示，并且各种BWE(即复位和设定脉冲)显示为由十个或更少的相等长度的脉冲组成，但是通常BWE可以具有更长的任意长度，并且如果由一系列相等长度的脉冲组成，则通常将超过十个这样的脉冲用于最大长度BWE。

图2A和2C中所示的基本波形(通常标记为100)实现白色至白色的转变(即，其中像素的初始和最终状态都是白色极端光学状态的“转变”)。波形100包括第一负(即，黑色方向的)复位脉冲102，其将像素驱动至其黑色极端光学状态，第二正(白色方向的)复位脉冲104，其将像素驱动至其白色极端光学状态，第三负(黑色方向的)复位脉冲106，其将像素驱动到其黑色极端光学状态，以及设定脉冲108，其将像素驱动到其白色极端光学状态。四个脉冲102、104、106和108中的每一个具有最大十个单位持续时间。(为了避免连续引用“持续时间单位”的累赘，这些单位在下文中可称为“时间单位”或“TU”。)

图2B和2D示出了使用与图2A和2C中相同的三复位脉冲驱动方案的用于深灰色至浅灰色转变的波形(通常表示为150)。波形150包括第一复位脉冲152，其与波形100的第一复位脉冲102一样是负的和黑色方向的。然而，由于使用波形150的转变从深灰度级开始，因此第一复位脉冲152的持续时间(示为四个TU)短于复位脉冲102的持续时间，因为需要较短的第一复位脉冲来在第一个复位脉冲结束时将像素置于其黑色极端光学状态。对于第一复位脉冲152的剩余六个TU，将零电压施加到像素。(图2B和2D示出了在相关时间段结束时具有四个TU的负电压的第一复位脉冲152，但这是任意的，并且可以根据需要布置负电压和零电压的时间段。)

波形150的第二和第三复位脉冲104和106与波形100的相应脉冲相同。波形150的设定脉冲158与波形100的设定脉冲108一样是正的和白色方向的。然而，由于使用波形150的转变在浅灰度级处结束，因此设定脉冲158的持续时间(示为7个TU)短于设定脉冲108的持续时间，因为需要较短的设定脉冲来使像素达到其最终的浅灰度级。对于剩余的三个TU的设定脉冲158，将零电压施加到像素。(同样，设定脉冲158内的正电压和零电压的时间段的分布是任意的，并且可以根据需要布置时间段。)

从上述内容可以看出，在图2A-2D所示的现有技术幻灯片放映驱动方案中，第一复位脉冲和设定脉冲的持续时间将分别根据像素的初始和最终状态而变化，并且在某些情况下，这些脉冲中的一个或两个可以具有零持续时间。例如，在图2A-2D的驱动方案中，黑色至黑色转变可以具有零持续时间的第一复位脉冲(因为像素已经处于在第一复位脉冲102和152的结束处达到的黑色极端光学状态)以及零持续时间的设定脉冲(因为在第三复位脉冲106结束时，像素已经处于期望的极端黑色光学状态)。

通常，期望将波形的总持续时间保持得尽可能短，以使得显示器可以被快速地重写；出于显而易见的原因，用户更喜欢快速显示新图像的显示器。由于每个复位脉冲占据相当长的时间段，所以期望将复位脉冲的数量减少到与显示器可接受的灰度性能一致的最小值，并且通常优选一个或两个复位脉冲幻灯片放映驱动方案。附图中的图3A和3B示出了在前述MEDEOD申请中描述的类型的双复位脉冲的现有技术幻灯片驱动方案中的两个不同转变的波形。

图3A示出了白色至浅灰色的单复位脉冲波形(通常标记为200)，其包括将像素从其初始白色状态驱动为黑色的复位脉冲202，以及将像素从黑色驱动到浅灰色的设定脉冲208(与图2B中的脉冲158相同)。尽管波形200仅使用单个复位脉冲，但是应当理解，它实际上是具有零持续时间的第一复位脉冲的双复位脉冲幻灯片放映驱动方案的一部分，如图3A的左手侧的零电压时间段所示。

图3B示出了黑色至浅灰色的双复位脉冲波形(通常标记为250)，其包括将像素从其初始黑色状态驱动为白色的第一复位脉冲252，以及将像素从白色驱动到黑色的第二复位脉冲254，以及将像素从黑色驱动到浅灰色的与图3A中的复位脉冲相同的设定脉冲208。

如已经提到的，本发明的BPPSS波形是通过将至少一个平衡脉冲对插入基本波形，从基本波形移除至少一个平衡脉冲对，或者将至少一个零电压时间段插入基本波形中从如图2A、2B、3A和3B所示的基本幻灯片放映波形得到的。在移除BPP的情况下，所得到的间隙可以被闭合或者保持为零电压时间段。可以使用这些修改的组合。

图4A-4C示出了用于BPPSS波形的平衡脉冲对。图4A中所示的BPP(通常标记为300)包括恒定电压的负脉冲302，紧接着是与脉冲302具有相同持续时间和电压但具有相反极性的正脉冲304。显然，BPP 300将零净冲激施加至像素。除了脉冲的顺序被反转之外，图4B中所示的BPP(通常标记为310)与BPP 300相同。通过在正脉冲304和负脉冲302之间分别引入零电压时间段322，从BPP 310得到图4C中所示的BPP(通常标记为320)。

应当注意，在从初始图像到期望的最终图像的显示器的重写期间，并非显示器的所有像素必须在相同的时间点达到给定的目标状态(例如，反向单色投影目标状态)。达到目标状态的转变中的时间点分别是初始和期望的最终灰度级R2和R1的函数。理想地(并且如本文中通常所示)，R2和R1的时间点匹配，整个显示器被驱动通过各种目标状态，并且所有像素同时达到这些目标状态。然而，通常期望改变驱动方案的各种波形的相对定时。可以出于美观原因进行波形的时移，例如，以改善转变的外观或所得图像的外观。而且，诸如下面讨论的那些修改可以偏移目标状态的相对时间位置，以使得对于R1和R2的各种组合，在转变期间的不同时间达到目标状态。

重要的是要认识到，这种波形修改不仅会影响最终光学状态(即最终灰度级)的反射率，还会影响中间目标状态。虽然基本波形的目标状态通常接近极端光学状态(光学轨道)之一，并且根据定义，在驱动方案的优选形式中的最后目标状态或者最后两个目标状态的光学轨道附近，上述修改可以使目标状态下的反射率偏离光学轨道。它是朝向光学轨道的驱动程度的变化，其在最终光学状态(灰度级)上进行小的调节。

已经发现，期望保持包括BPP的每个电压脉冲的冲激相对较小。BPP的幅度可以由参数d定义，参数d的绝对值描述BPP的两个电压脉冲中的每一个的长度，并且其符号表示两个脉冲中的第二个的符号。例如，图4A和4B中所示的BPP可以分别被赋予d值+1和-1(而图4C的BPP则在一致的方案中被赋予-1的d值，其中在两个脉冲之间插入了间隙修改)。在一些实施例中，所使用的所有BPP具有d值，其幅度小于PL，并且优选地小于PL/2，其中PL(以用于测量BPP的相同单位)被定义为在驱动方案的驱动电压特性下，将像素从一个极端光学状态驱动到另一个所需的电压脉冲的长度，或在两个方向上的转变长度不相同的情况下该电压脉冲的平均值。在刚刚给出的示例中，d以显示扫描帧为单位表示，并且图4A和4B的BPP具有每个为一个扫描帧长度的电压脉冲。在这种情况下，PL也将以扫描帧定义。当然，所有量都可以可替换地以时间单位表示，例如秒或毫秒。

如在前述MEDEOD申请中所述，通常需要或期望使用驱动电路驱动电光显示器，该驱动电路仅能提供两个驱动电压(也称为“栅栏”驱动)。由于双稳态电光介质通常需要在其极端光学状态之间在两个方向上被驱动，因此可能首先看起来需要至少三个驱动电压，即0、+V和-V，其中V是基本上任意的驱动电压，以使得特定像素的一个电极(通常是传统有源矩阵显示器中的公共前电极)可以保持在0，而另一个电极(通常是该像素的像素电极)可以根据像素需要被驱动的方向保持在+V或-V。当使用双电压驱动电路时，驱动方案的每个波形被分成时间区段；通常这些时间区段具有相等的持续时间，但不一定是这种情况。在非栅栏驱动方案中，可以在任何时间区段中向任何特定像素施加正、零或负驱动电压。例如，在三驱动电压系统中，公共前电极可以被保持在0，而各个像素电极被保持在+V、0或-V。在栅栏驱动方案中，每个时间区段实际上被分为两个；在两个所得到的区段中的一个中，可以仅向任何特定像素施加负或零驱动电压，而在另一个所得到的区段中，可以仅向任何特定像素施加正或零驱动电压。例如，考虑具有驱动电压V和v的双驱动电压系统，其中V>v。在每对区段的第一区段中，公共前电极被设置为V，像素电极被设置为V(零驱动电压)或v(负驱动电压)。在每对区段的第二区段中，公共前电极被设置为v，并且像素电极被设置为v(零驱动电压)或V(正驱动电压)。所得到的波形是相应的非栅栏波形的两倍。

通常还期望IMP驱动方案能够进行局部更新。如上述MEDEOD申请中所述，通常期望以允许正在经历改变的显示器的特定区域的局部更新而显示器的其余部分保持不变的方式驱动电光显示器；例如，可能期望更新用户正在输入文本的对话框而不更新显示器上的背景图像。一些驱动方案的局部更新版本可以通过从用于零转变(即，从一个灰度级转变到相同的灰度级)的波形中移除所有非零电压来创建。例如，从灰度级2到灰度级2的波形通常由一系列电压脉冲组成。从该波形中移除非零电压，并对所有其他零转变执行此操作，导致波形的局部更新版本。当期望在转变期间最小化外来闪烁时，这种局部更新版本可能是有利的。

平衡脉冲对停留时间补偿方法和设备

在一些实施例中，至少两个不同的波形可以用于电光显示器的像素的特定灰度级之间的相同转变，这取决于像素在转变开始的状态中的停留时间的持续时间。这两个波形可以通过至少一个平衡脉冲对的至少一次插入和/或移除、或者至少一个零电压时间段的插入而彼此不同，其中“平衡脉冲对”具有先前定义的含义。非常优选的是，在这种方法中，驱动方案是DC平衡的，如该术语已在上面定义的。

在这种平衡脉冲对停留时间补偿(BPPDTC)方法中(如在已经描述的BPPSS方法中)，可以在单个波形元素内或在两个连续波形元素之间实现平衡脉冲对的插入或移除和/或零电压时间段(暂停)的插入或移除。用于在转变开始的初始状态下的不同停留时间之后的相同转变的两个波形在下文中可称为“替代停留时间”或“ADT”波形。

应当注意，ADT波形可以通过波形内的BPP或暂停的位置和/或持续时间而彼此不同(参见例如下面图5B-5E的讨论)，因为BPP或暂停的这种移动可以在形式上被视为在一个位置的BPP或暂停的移除和在不同位置的BPP或暂停的插入的组合，或者(在相同位置的持续时间的变化的情况下)在一个位置的BPP或暂停的移除和在相同位置的不同BPP或暂停的插入的组合。

在BPPDTC驱动方案中，BPP和/或暂停的移除的插入引起了相同的问题，并且可以以与上述BPPSS驱动方案相同的方式处理。因此，在BPPDTC波形之间的差异包括至少一个BPP的移除的情况下，先前由移除的BPP或每个移除的BPP占据的时间段可以保留为零电压时间段。可替换地，可以通过将一些或所有后面的波形元素移动为在时间上更早来“闭合”该时间段，通常在波形中的某个稍后阶段(通常在其结束时)插入零电压时间段，以便确保保持波形的总长度。(在任何实际显示器中，通常具有至少几千个像素，在任何转变中通常会有至少一个像素经历每个可能的转变，并且如果所有像素的波形的长度不同，则控制器逻辑变得极其复杂。)可替换地，当然，可以通过将一些或所有早期波形元素移动为在时间上更晚来“闭合”时间段，其中在波形的某个早期阶段(通常在其开始时)插入一个零电压时间段。

类似地，插入BPP增加了波形的总持续时间，除非可以同时移除现有的零电压时间段。由于驱动方案的所有波形都非常期望具有相同的总长度，因此当驱动方案的一个波形具有插入的BPP时，驱动方案的所有其他波形应该具有添加到其的零电压时间段，或者作出一些其他修改，以补偿由BPP的插入引起的整体波形长度的增加。例如，如果将40毫秒BPP插入以上表1所示的黑色至白色波形(波形长度为420毫秒)中，则可以将40毫秒的暂停添加到表1所示的其余三个波形中，以使得所有波形的长度均为460毫秒。显然，如果合适，可以将BPP添加到其他三个波形而不是暂停，或者可以使用总共40毫秒的BPP和暂停的某种组合。

现在将仅通过示意的方式描述本发明的BPPDTC方面的优选驱动方案和波形。在这种驱动方案和波形中使用的平衡脉冲对可以是上述任何类型；例如，可以使用图4A-4C中所示的BPP类型。

图5A-5E示出了根据本发明的BPPDTC方面的可用于单个转变的可替换停留时间波形。图5A示出了表1的第三行和上面的表2的最后一行中提到的黑色至白色波形。由于这是适合于在黑色状态下的长停留时间之后的黑色至白色转变的波形，因此可以将其视为基本黑色至白色波形，其根据本发明的BPPDTC方面被修改以产生适于在黑色状态下的较短停留时间后的黑色至白色转变的波形。如已经指出的，图5A的基本波形包括-15V、400毫秒脉冲，接着是持续20毫秒的0V。

图5B示出了图5A的基本波形的修改，已经发现当仅在初始黑色状态下的不大于0.3秒的短的停留时间之后实现黑色至白色转变时，降低最终白色状态的反射率是有效的。图5B的波形是通过在图5A的波形的-15V、400毫秒脉冲的结束时插入类似于图4A中所示的BPP 300的BPP而产生的，以使得图5B的波形包括-15V、420毫秒脉冲，接着是+15V、20毫秒脉冲和持续20毫秒的0伏。

图5C和5D示出了与图5A和5B的波形相同的黑色至白色转变的另外两个ADT波形。当在黑色状态中分别在0.3到1秒和1到3秒的停留时间之后实现黑色至白色转变时，已经发现图5C和5D的波形有效地标准化最终白色状态的反射率。图5C和5D的波形是通过将与图5B中相同的BPP插入图5A的波形中产生的，但是在与图5B中使用的位置不同的位置处产生。如上所述，已经发现BPP被插入基本波形(或从基本波形中移除)的位置对转变后的最终光学状态具有显著影响，因此偏移与基本波形一起的BPP的插入位置是用于针对像素在初始光学状态下的停留时间的变化补偿波形的有效手段。

图5E是图5A的波形的优选替代方案，用于在黑色状态下长停留时间(3秒或更大)之后实现黑色至白色转变。图5E的波形大体类似于图5B-5D的波形，因为它是通过将相同的BPP插入图5A的波形中产生的。然而，在图2E中，BPP插入波形的开始；还发现，期望使BPP的脉冲持续40毫秒而不是20毫秒。由于这使得波形的总持续时间为500毫秒，所以当图5E的波形与图5B-5D的波形结合使用时，需要在波形结束处用另外的40毫秒的0V“填充”图5B-5D的波形。因此，用于黑色至白色转变的一组优选ADT波形如下表3中所示：

表3

注意，对于表3中的所有ADT波形，用于黑色至白色转变的冲激为-15V*400毫秒或6V秒，因此对于所有初始状态停留时间，使得驱动方案是DC平衡的。

如已经提到的，DTC也可以通过从基本波形中移除BPP来实现。例如，考虑下面表4中所示的驱动方案：

表4

注意，在该驱动方案中，不仅是整个驱动方案，而且所有波形都是“内部”DC平衡的；在上述序列号为10/814,205的共同未决的申请中详细讨论了这种内部DC平衡的可取性。同样，将参考黑色至白色转变来讨论用于DTC的方法，但应该理解，白色至黑色转变的DTC可以以类似的方式实现。

在这种情况下，通过移除BPP，即通过移除一个极性和一个持续时间的一个电压脉冲的一部分并同时移除相反极性和相同持续时间的一个电压脉冲的类似部分，来实现黑色至白色转变的DTC。可以用零电压时间段替换被移除的脉冲部分，或者可以在时间上偏移波形的其余部分以占据先前由移除的脉冲对占据的时间段，并且为了保持总的更新时间，可以在其他地方(通常在波形的开始或结束处)添加与移除对的持续时间匹配的零电压区段。

图6A、6B和6C示意性地示出了针对在黑色状态下在小于0.3秒的短停留时间内的DTC修改上面表4的第三行中列出的黑色至白色波形的该过程。图6A示出了来自表4的基本波形。图6B示意性地示出了从图6A的波形的由正电压脉冲的最后80毫秒部分和负电压脉冲的开始80毫秒部分形成的BPP的移除，其中通过在时间上向前移动负脉冲来消除所产生的间隙，如图6B中的箭头所示。在图6C中示出所产生的停留时间补偿波形，其包括320毫秒的正脉冲、320毫秒的负脉冲、以及180毫秒的零电压时间段。

在这种情况下，发现所有停留时间的DTC可以简单地通过改变移除的BPP的长度来实现，并且对于黑色状态中的3秒或更长的长停留时间，图6A的基本波形是令人满意的。因此，在这种情况下，黑色至白色转变的ADT波形的完整列表如以下表5中所示：

表5

停留时间	波形
		0至0.3s	+15V持续320ms,-15V持续320ms,之后0V持续180ms
0.3s至1s	+15V持续360ms,-15V持续360ms,之后0V持续100ms
		1s至3s	+15V持续380ms,-15V持续380ms,之后0V持续60ms
3s或更大	+15V持续400ms,-15V持续400ms,之后0V持续20ms

如已经提到的，当以图6B所示的方式从基本波形中移除BPP时，剩余的分量在时间上偏移并不是必要的；移除的BPP可以简单地用零电压时间段代替。下面的表6示出了一组修改的ADT波形，其类似于表5中的波形，但移除的BPP被零电压时间段代替：

表6

停留时间	波形
		0至0.3s	+15V持续320ms,0V持续160ms,-15V持续320ms,之后0V持续20ms
0.3s至1s	+15V持续360ms,0V持续80ms,-15V持续360ms,之后0V持续20ms
		1s至3s	+15V持续380ms,0V持续40ms,-15V持续380ms,之后0V持续60ms
3s或更大	+15V持续400ms,-15V持续400ms,之后0V持续20ms

尽管上面主要参考仅具有两个灰度级的显示器描述了本发明的BPPDTC方面，但是并不局限于此，而是可以应用于具有更多灰度级的显示器。而且，尽管在附图所示的特定波形中，BPP的两个元素的插入或移除已经在波形内的单个点处实现，但是本发明不限于其中在单个点处实现BPP的插入或移除的波形；BPP的两个元素可以在不同的点插入或移除，即构成BPP的两个脉冲不必紧密连续，而是可以用时间间隔分开。此外，BPP的一个或两个脉冲可以细分为多个部分，然后可以将这些部分插入DTC的波形中或从波形中移除。例如，BPP可以由+15V、60毫秒脉冲和-15V、60毫秒脉冲组成。该BPP可以分为两个组成部分，例如紧接着-15V、20毫秒脉冲的+15V、60毫秒脉冲，以及-15V、40毫秒脉冲，并且这两个组成部分同时插入波形或从波形移除以实现DTC。

还发现从波形插入或移除零电压区段会影响转变后的最终灰度级，因此零电压区段的这种插入或移除提供了调整最终灰度级以实现DTC的第二种方法。零电压区段的这种插入或移除可以单独使用或与BPP的插入或移除组合使用。

尽管上面主要参考脉冲宽度调制波形描述了本发明的BPPDTC方面，其中在任何给定时间施加至像素的电压只能是-V、0或+V，但本发明不限于与这种脉冲宽度调制波形一起使用，并且可以与电压调制波形、或者使用脉冲和电压调制的波形一起使用。上述平衡脉冲对的定义可以通过具有零净冲激的两个相反极性的脉冲来满足，并且不要求两个脉冲具有相同的电压或持续时间。例如，在电压调制驱动方案中，BPP可以由+15V、20毫秒脉冲和跟随其后的-5V、60毫秒脉冲组成。

从上述内容可以看出，本发明的BPPDTC方面允许驱动方案的停留时间补偿，同时保持驱动方案的DC平衡。这种DTC可以降低电光显示器中的重影水平。

目标缓冲器方法和设备

目标缓冲器可用于驱动具有能够实现至少两个不同灰度级的像素的电光显示器。这两种方法中的第一种，非极性目标缓冲器方法包括提供初始、最终和目标数据缓冲器；确定初始数据缓冲器和最终数据缓冲器中的数据何时不同，以及何时发现这样的差异以这样的方式更新目标数据缓冲器中的值：(i)当初始数据缓冲器和最终数据缓冲器包含特定像素的相同值时，将目标数据缓冲器设置为该值；(ii)当初始数据缓冲器包含特定像素的比最终数据缓冲器更大的值时，将目标数据缓冲器设置为初始数据缓冲器的值加上增量；以及(iii)当初始数据缓冲器包含特定像素的比最终数据缓冲器小的值时，将目标数据缓冲器设置为初始数据缓冲器的值减去所述增量；使用初始数据缓冲器和目标数据缓冲器中的数据分别作为每个像素的初始和最终状态来更新显示器上的图像；接下来，将数据从目标数据缓冲器复制到初始数据缓冲器中；以及这些步骤直到初始和最终数据缓冲器包含相同的数据。

在这两种方法的第二种方法(也即极性目标缓冲器方法)中，再次提供最终、初始和目标数据缓冲器，以及布置成存储显示器的每个像素的极性位的极性位阵列。再次，比较初始和最终数据缓冲器中的数据，并且当它们不同时，极性位阵列和目标数据缓冲器中的值以这样的方式更新：(i)当初始和最终数据缓冲器中的特定像素的值不同，并且初始数据缓冲器中的值表示像素的极端光学状态时，像素的极性位被设置为表示朝向相反极端光学状态的转变的值；并且根据极性位阵列中的相关值，目标数据缓冲器被设置为初始数据缓冲器的值加上或减去增量。然后以与第一种方法相同的方式更新显示器上的图像，然后将来自目标数据缓冲器的数据复制到初始数据缓冲器中。重复这些步骤，直到初始和最终数据缓冲器包含相同的数据。

用于双稳态电光显示器的现有技术控制器通常使用类似于以下列表1中所示的逻辑(这里的所有列表都是伪代码)：

列表1

使用以这种方式操作的控制器，显示器等待接收新的图像信息，然后，当接收到这样的新图像信息时，在允许将新信息发送到显示器之前执行完整更新，即，一旦一个新图像已经被显示器接受，显示器不能接受第二个新图像，直到需要显示第一个新图像的显示器的重写已经完成，并且在某些情况下，该重写程序可能花费几百毫秒的时间，参见上面A-C部分中列出的一些驱动方案。因此，当用户滚动或打字时，对于该完整更新(重写)时间，显示器显得对用户输入不敏感。

相反，实现本发明的非极性目标缓冲器方法的控制器通过以下列表2示例的逻辑操作(此后为方便起见，这种类型的控制器可被称为“列表2控制器”)：

列表2

在用于NPTB方法的该修改的控制器逻辑中，存在三个图像缓冲器。初始和最终缓冲器与现有技术控制器中的相同，并且新的第三缓冲器是“目标”缓冲器。显示控制器可以在任何时间接受新的图像数据到最终缓冲器。当控制器发现最终缓冲器中的数据不再等于初始缓冲器中的数据时(即，需要重写图像)，根据初始和最终缓冲器中相关值之间的差异，通过使初始缓冲器中的值递增或递减1(或保持不变)来构造新的目标数据集。然后，控制器使用来自初始缓冲器和目标缓冲器中的值以常规方式执行显示更新。当该更新完成时，控制器将目标缓冲器中的值复制到初始缓冲器中，然后重复初始缓冲器和最终缓冲器之间的差异操作以生成新的目标缓冲器。当初始缓冲器和最终缓冲器具有相同的数据集时，整体更新完成。

因此，在该NPTB方法中，整体更新实现为一系列子更新操作，当使用初始和目标缓冲器更新图像时发生一个这样的子更新操作。术语“中间帧”将在下文中用于这些子更新操作中的每一个所需的时间段；当然，这样的中间帧指定了显示器的单个扫描帧(参见上述MEDEOD申请)和超帧所需的时间段，或者完成整个更新所需的时间段。

本发明的NPTB方法以两种方式改善了交互性能。首先，在现有技术方法中，控制器在更新过程中使用最终数据缓冲器，使得在进行更新时不能将新数据写入该最终数据缓冲器，因此显示器在更新所需的整个时间段期间内不能响应新输入。在本发明的NPTB方法中，最终数据缓冲器仅用于计算目标数据缓冲器中的数据集，并且该计算仅仅是计算机计算，可以比更新操作更快速地实现，更新操作需要来自电光材料的物理响应。一旦完成目标数据缓冲器中数据集的计算，更新就不需要对最终数据缓冲器的进一步访问，以使得最终数据缓冲器可用于接受新数据。

由于在前述MEDEOD申请中讨论并且在下面关于波形进一步讨论的原因，通常期望像素以循环方式被驱动，在某种意义上，一旦像素通过一个极性的电压脉冲被驱动远离一个极端光学状态，没有相反极性的电压脉冲被施加到该像素，直到像素达到其另一个极端光学状态。本发明的PTB方法满足了该限制，该方法可以使用以下面的列表3所例示的逻辑操作的控制器(此后为方便起见，这种类型的控制器可以被称为“列表3控制器”；该列表假定四灰度级系统具有从针对黑色的1至针对白色的4编号的灰度级，但本领域技术人员可以容易地修改伪代码以用于具有不同数量的灰度级的操作)：

列表3

该PTB方法需要四个图像缓冲器，第四个是具有针对显示器的每个像素的单个位的“极性”缓冲器，该单个位指示相关像素的转变的当前方向，即，像素是否目前正在从白色转变为黑色(0)或从黑色转变为白色(1)。如果相关联的像素当前没有经历转变，则极性位保持其来自先前转变的值；例如，在浅灰色状态下静止且先前为白色的像素将具有0的极性位。

在PTB方法中，在构造新的目标缓冲器数据集时考虑极性位阵列。如果像素当前是黑色或白色，并且需要转变至相反状态，则相应地设置极性位的值，并且将目标值分别设置为最接近黑色或白色的灰度级。可替换地，如果像素的初始状态是中间(灰色)状态，则根据极性位的值，通过将状态递增或递减1来计算目标值(如果极性＝1，则为+1；如果极性＝0，则为-1)。

应当注意，在该驱动方案中，中间状态中的像素的行为独立于该像素的最终状态的当前值。在开始从黑色至白色或从白色至黑色的转变时，像素将在相同的方向上继续，直到它到达相反的光学轨道(极端光学状态，通常是黑色或白色)。如果期望的图像以及因此目标状态在转变期间改变，则像素将在相反的方向上返回，等等。

现在将讨论用于本发明的TB方法的优选波形。下面的表7示出了一个可能的转变矩阵，其可以用于利用本发明的NPTB和PTB方法的一位(单色)操作，该转变矩阵使用两个中间状态。

表7

具有黑色、白色和两个中间灰色状态的该转变矩阵的结构看起来非常类似于现有技术的两位驱动方案中使用的那些，例如在MEDEOD申请中描述的那些。然而，在本发明的TB方法中，这些中间状态不对应于稳定的灰色状态，而仅是转变状态，其仅存在于一个中间帧的完成和下一个中间帧的开始之间。而且，对这些中间状态的反射率的均匀性没有限制。

应当注意，在表7中所示的转变矩阵中，不允许许多元素(由虚线表示)。控制器仅允许每个转变在任一方向上将灰度级改变一个单位，从而禁止涉及灰度级的多个改变的转变(例如直接1-4黑色至白色转变)。对于中间状态，禁止转变矩阵的主对角线上的元素(对应于零转变)；这种主对角线元素不建议用于白色和黑色状态，但不严格禁止，如表7中的星号所示。

在单色NPTB方法中，更新序列表现为一系列状态，在极端光学状态(光学轨道)处开始和结束，其中中间灰色状态的序列被零停留时间分隔。例如，从黑色到白色的简单转变将显示为：

另一方面，如果在更新期间，显示器的最终状态改变，则该转变可能变成：

最终状态的多次改变可能产生转变，例如：

更一般地，极端黑色和白色光学状态之间存在四种可能类型的转变：

其中括号表示括号内序列的零次或更多次重复。

这类NPTB驱动方案的优化(“调整”)需要调节转变矩阵的非零元素，以确保1(黑色)和4(白色)状态的一致反射率值，与括号序列的重复次数无关。对于在黑色和白色极端光学状态下的任意停留时间，波形必须起作用，但中间状态的停留时间总是为零，因此，如上所述，转变状态的反射率并不重要。

通常，任何单个中间帧更新所需的时间等于转变矩阵中最长元素的长度。因此，总更新的时间是该最长元素的长度的三倍。在最好的情况下，黑色至白色和白色至黑色(分别为和)波形可以分成三个相等长度的部分；该方法将更新延迟减少到完整更新时间的三分之一，同时保持完整更新的相同持续时间。随着中间帧更新的长度变得更长(这可能是优化波形的结果)，益处变得不那么重要。例如，如果一个元素变为两倍长，则延迟增加到简单更新时间的三分之二，并且完整转变将需要两倍于之前的时间。可以测试以找到给定中间帧中存在的最长元素，并动态地将更新时间调节到该长度，但是这种额外计算的好处不太可能是显著的。

应该考虑介质的什么电光特性使得使用该介质的显示器适合于与该类型的NPTB驱动方案一起使用。首先，介质的停留时间依赖性应该为零(理想地，或者至少非常低)，因为该波形组合了在中间帧之间的一系列接近零的停留时间与在转变之间的可能更长的停留时间。其次，介质应该对特定转变的初始状态之前的光学状态具有很小的敏感度或者没有敏感度，因为转变的方向可以在中间流中改变；例如，转变可能前面是或转变。最后，电光介质的响应应该是对称的，特别是在黑色和白色状态附近；难以产生可以执行分别达到相同黑色或白色状态的或转变的DC平衡波形。

由于上述原因，NPTB驱动方案中的“中间反转”使得开发优化波形非常困难。相反，PTB驱动方案极大地降低了对电光介质的要求，因此应该减轻优化NTPB驱动方案的许多困难，同时仍然提供改进的性能。

尽管用于PTB驱动方案的转变矩阵的结构与用于NPTB驱动方案的转变矩阵的结构相同，但是PTB驱动方案仅允许两个黑色至白色和白色至黑色转变，即：

以及

实际上，这两个转变可以与普通的和转变相同，转变分为三个相等的部分。可能需要一些轻微的重新调整以考虑中间帧之间的任何延迟，但调整是直截了当的。对于简单的打字输入，该驱动方案应使延迟减少三分之二。

PTB方法存在一些缺点。极性位阵列需要额外的存储器，并且更复杂的控制器操作这种更简单的驱动方案，因为允许在每个像素处的转变的方向需要考虑除了转变的最初和最终状态之外的额外数据(极性位)。此外，虽然PTB方法确实减少了开始更新的延迟，但控制器必须等待直到更新完成后才能反转转变。如果用户键入字符，然后立即擦除它，则该限制是显而易见的；擦除字符前的延迟等于完整更新时间。这限制了PTB方法对光标跟踪或滚动的有用性。

尽管上面已经主要针对单色驱动方案描述了NPTB和PTB方法，但是它们也与灰度驱动方案兼容。NPTB方法本质上是完全灰度兼容的；下面讨论PTB方法的灰度兼容性。

从驱动方案的角度来看，产生用于NPTB方法的可行的灰度驱动方案显然比相应的单色驱动方案更难，因为在灰度驱动方案中，中间状态现在对应于实际灰度级，并且由此这些中间状态的光学值受到限制。产生用于PTB方法的灰度驱动方案也非常困难。为了减少延迟，必须明显缩短中间帧转变。例如，转变可以是独立转变、转变的最后阶段、或转变的第一阶段。因此，存在相互竞争的需求，以使这种转变简短(以实现更短的整体更新)和准确(在转变停止在灰度级3的情况下)。

可以通过引入多个灰度级步骤来修改灰度PTB方法(即，通过允许灰度级在每个中间帧期间改变多于一个单位，对应于从相关转变矩阵的主对角线移除的多于一个步骤的重新插入元素，诸如以上表7中所示的)，由此消除了前一段中描述的中间帧步骤的简并性。该修改可以通过用计数器阵列替换极性位矩阵来实现，该计数器阵列对于显示器的每个像素包含多于一位，最高达全灰度图像表示所需的位数。然后波形将包含多达完整的N×N转变矩阵，每个波形被均匀地分成四个(或其他基本上任意数量的中间帧)。

尽管上面讨论的特定TB方法是具有两个中间灰度级的两位灰度方法，但是TB方法当然可以与任何数量的灰度级一起使用。然而，随着灰度级的数量的增长，减少延迟的增量收益将趋于减少。

因此，本发明提供两种类型的TB方法，其显著减少在单色模式中的更新延迟，同时最小化控制器算法的复杂性。这些方法可以证明在交互式一位(单色)应用中特别有用，例如，个人数字助理和电子词典，其中对用户输入的快速响应是至关重要的。

波形压缩方法和设备

通过下面描述的某些压缩方法，可以减少为了驱动双稳态电光显示器而需要存储的波形数据的量。这种“波形压缩”或“WC”方法可用于驱动具有多个像素的电光显示器，每个像素能够实现至少两个不同的灰度级。在一个实施例中，该方法包括：存储基本波形，该基本波形定义在灰度级之间的像素的特定转变期间要施加的电压序列；存储特定转变的倍增因子；以及通过向像素施加取决于倍增因子的时间段的电压序列来实现特定转变。

当冲激驱动的电光显示器正在被驱动时，显示器的每个像素接收电压脉冲(即，与该像素相关联的两个电极之间的电压差)或电压脉冲的时间序列(即，波形)以实现从像素的一个光学状态到另一个光学状态的转变，通常是灰度级之间的转变。针对每次转变定义波形组(形成完整的驱动方案)所需的数据被存储在存储器中，通常存储在显示控制器上，尽管数据可以可替换地存储在主计算机或其他辅助装置上。驱动方案可以包括大量波形，并且(如前述MEDEOD申请中所述)可能需要存储多组波形数据以考虑环境参数(例如温度和湿度)的变化以及非环境变化(例如，电光介质的使用寿命)。因此，保持波形数据所需的存储量可能很大。期望减少该存储量以降低显示控制器的成本。可以实际容纳在显示控制器或主计算机中的简单压缩方案将有助于减少波形数据所需的存储量，从而减少显示控制器的成本。本发明的波形压缩方法提供了一种简单压缩方案，该方案对于电泳显示器和其他已知的双稳态显示器特别有利。

用于特定转变的未压缩波形数据通常存储为一系列位组，每个位组指定要在波形中的特定点处施加的特定电压。举例来说，考虑三电平电压驱动方案，其中使用正电压(在该示例中，+10V)将像素朝向黑色驱动，使用负电压(-10V)将像素朝向白色驱动，并利用零电压保持在其当前光学状态。给定时间元素(有源矩阵显示器的扫描帧)的电压可以使用两位进行编码，例如，如下表8所示：

表8

期望电压(V)	二进制表示
		+10	01
-10	10
		0	00

通过使用该二进制表示，用于有源矩阵驱动器的波形包括持续5个扫描帧的+10V脉冲，接着是两个零电压扫描帧，将表示为：

01 01 01 01 01 00 00。

包含大量时间区段的波形需要存储大量波形数据的位组。

根据本发明的WC方法，波形数据被存储为基本波形(如上所述的二进制表示)和倍增因子。显示控制器(或其他适当的硬件)将由基本波形定义的电压序列施加至像素，持续时间取决于倍增因子。在这种WC方法的优选形式中，使用位组(例如上面给出的)来表示基本波形，但是由每个位组定义的电压在n个时间区段中被施加至像素，其中n是与波形相关的倍增因子。倍增因子必须是自然数。对于倍增因子1，所施加的波形与基本波形不变。对于大于1的倍增因子，对于至少一些波形压缩电压序列的表示，即，表示这些波形所需的位少于如果数据以未压缩形式存储所需的位。

通过示例，使用表8的三电压电平二进制表示，考虑以下波形，其需要12个+10V的扫描帧，接着是9个-10V的扫描帧，接着是6个+10V的扫描帧，接着是3个0V的扫描帧。该波形以未压缩的形式表示为：

01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 10 10 10 10 10 10 10 10 10 01 0101 01 01 01 00 00 00

并以压缩形式表示为：

倍增因子：3

基本波形01 01 01 01 10 10 10 01 01 00。

必须为每个波形分配的电压序列的长度由最长波形确定。对于封装电泳和许多其他电光显示器，通常在最低温度下需要最长的波形，在最低温度下电光介质对所施加的场响应缓慢。同时，当响应缓慢时，实现成功转变所需的分辨率降低，因此通过本发明的WC方法对连续扫描帧进行分组，几乎没有光学状态的精度的损失。通过使用该压缩方法，可以为每个波形分配适合于更新时间短的中温和高温时的波形的多个扫描帧(或通常是时间区段)。在低温下，所需的扫描帧数可能超过存储器分配，大于1的倍增因子可用于生成长波形。这最终导致存储器需求和成本降低。

本发明的WC方法原则上等同于在各种温度下简单地改变有源矩阵显示器的帧时间(如下所述)。例如，显示器可以在室温下以50Hz驱动，并且在0℃下以25Hz驱动，以延长允许的波形时间(如下所述)。在一些实施例中，WC方法优于改变帧速率，因为背板被设计成在给定帧速率下最小化电容和电阻电压伪影的影响。当在任一方向上显著偏离该最佳帧速率时，至少一种类型的伪影出现。因此，在某些情况下，最好保持实际帧速率恒定，同时使用WC方法对扫描帧进行分组，这实际上提供了一种实现帧速率的虚拟变化而不实际改变物理帧速率的方法。

扫描速率压缩方法

本发明提供一种通过调节显示器的帧速率以适应由于温度引起的电光介质的变化来改善电光显示器(例如双稳态电泳显示器)在一定温度范围内的性能的方法。例如，在电泳显示器中，降低的温度导致电泳迁移率降低，因为内部相的粘度增加。因此，当使用在不同于当前操作温度的温度下优化的波形驱动显示器时，温度波动可导致缓慢的更新和/或图像效应。为了克服这个问题，一些显示控制器包括用于选择的一组温度(T1，T2，T3...)的完整波形组(gray_m(T)->gray_n(T))。对于给定的操作温度，最接近测量温度的一组灰度转变(gray_m(T)->gray_n(T))用于实现灰度转变。尽管如此，在中间温度下，例如在T₁和T₂之间，由于温度变化的更高阶效应，显示器的性能可能是不可接受的。

所要求保护的方法可以显著减少存储一定温度范围内给定灰度转变的波形所需的存储量。该方法包括存储基本波形，该基本波形定义在第一温度和基本帧速率下在灰度级之间的像素的特定转变期间要施加到像素的电压序列，并且还存储温度相关的倍增因子n，其中n是正数。温度相关的倍增因子n可以在0.1和100之间，例如在0.5和10之间，例如在0.8和3之间。在一些实施例中，n为约0.9，约0.95，约1.05，约1.1，约1.15，约1.2，约1.25或约2。然后，通过以基本帧速率的n倍的帧速率向像素施加基本波形来实现特定的转变。新的帧速率可以比基本帧速率更快或更慢，例如，更高的温度将需要以更快的帧速率操作。温度相关的倍增因子n可以存储在查找表(LUT)中，由此获得温度测量值，并且从LUT获得与该温度匹配的n值。在一些实施例中，该方法还包括通过第二温度相关因子p调节基本波形的振幅，该第二温度相关因子p也可以存储在LUT中。通过调节帧速率，电光介质的整体性能得到改善，例如，如在像素从第一图像改变为第二图像之后残余图像的强度减小所表示的，这种现象称为“重影”。可以使用本领域已知的并且在背景技术部分中列出的许多专利和专利申请中描述的技术来调节帧速率。

因为在每个帧期间需要单独地选择有源矩阵的每一行，所以实际上基本帧速率确实超过约50至100Hz。在某些情况下，该长度的帧导致难以用许多快速切换的电光介质精细控制灰度。例如，一些封装的电泳介质在大约100ms内基本上完成其极端光学状态之间的切换(大约30L*单位的转变)，并且利用这种介质，20ms帧对应于大约6L*单位的灰度偏移。这种偏移太大，无法准确控制灰度；人眼对约1L*单位的灰度级的差异很敏感，并且仅在相当于约6L*单位的刻度中控制冲激可能会产生可见的伪影。这种伪影包括由于电光介质的先前状态依赖性引起的“重影”，即，如果转变被驱动不足或未完全清除，则第二图像将具有第一图像的残余，即“重影”。基本帧速率通常在50Hz的量级，然而，理论上，基本帧速率可以在任意合理范围内，例如，在1Hz和200Hz之间，例如，在40Hz和80Hz之间。

图7中示出了由于温度引起的重影的变化，以及使用本发明的方法来校正它的能力。通过多次在第一和第二灰色状态之间驱动电泳测试板，然后使用具有校准光源和光电二极管的标准化光学平台来测量处于第二较暗状态的残余反射率的量，来针对重影评估针对26℃优化的标准波形。然而，当该标准波形以不同于26℃的温度以相同的帧速率施加到电泳测试板时，重影会恶化，因为转变是驱动不足(较低温度)或过度驱动(较高温度)的。参见图7中的实线。相反，使用本发明的技术，帧速率由温度相关因子n修改，并且使用相同的标准波形显著改善重影。参见图7中的虚线。(注意实线和虚线在26℃相交，因为它们都使用相同的，即26℃优化的帧速率。)因此，没有必要存储22℃、26℃和30℃的完整转变集。而是，可以使用相同的26℃基本波形，帧速率在22℃和30℃时略有不同。

温度相关的倍增因子n可以存储在查找表(LUT)中，该查找表例如存储在闪存中。显示器可以包括温度传感器，以允许显示器实时监控显示器的温度。一旦获得温度，就可以从查找表中匹配相应的因子n。原则上，可以在操作范围内针对每单位的℃测量n，或者甚至在操作范围内每十分之一的℃测量n。总的来说，与存储每个温度的完整波形集相比，n的这种累积占用非常少的存储器。

在一些实施例中，根据温度修改波形的振幅也是有益的。在这样的实施例中，基本波形的振幅可以通过第二温度相关因子p来改变。第二温度相关倍增因子p可以在0.1和100之间，例如在0.5和10之间，例如在0.8和3之间。在一些实施例中，p是约0.75，约0.8，约0.9，约1.1，约1.5，约2，约3，约4，或约5。因此，本发明允许同时调节基本波形的帧速率和振幅，以抵消由于环境条件(例如温度)引起的性能变化。应当理解，“振幅”表示与地或一些其他浮动电压相比的波形的电压的大小。例如，图中所示的许多波形都将具有15伏的振幅，即使波形包括0至15V和0至-15V的方波。通过改变波形的帧速率和振幅，可以在不牺牲性能的情况下保持(或降低)电光显示器随时间的总能量消耗。第二温度相关因子p也可以存储在相同或不同的LUT中，因此显示控制器可以调节基本波形的振幅以优化性能。

对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神范围的情况下，可以对已经描述的本发明的具体实施方案进行许多改变。因此，整个前述描述应被解释为说明性的而非限制性的。

Claims (15)

1.一种用于驱动具有多个像素的电光显示器的方法，每个像素能够实现至少两个不同的灰度级，所述方法包括：

存储基本波形，所述基本波形定义了要在第一温度和基本帧速率下在灰度级之间的像素的特定转变期间施加到像素的电压序列；

存储温度相关的倍增因子n，其中n是正数；以及

通过以所述基本帧速率的n倍的帧速率向所述像素施加所述基本波形来实现所述特定转变。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述基本帧速率在1Hz和200Hz之间。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述基本帧速率在40Hz和80Hz之间。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述基本帧速率为约50Hz。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述基本波形包括一组位。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述基本波形是DC平衡的。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述温度相关的倍增因子n存储在查找表(LUT)中。

8.如权利要求7所述的方法，还包括获得温度测量值，并将n值与所测量的温度相匹配。

9.如权利要求1所述的方法，还包括：

存储温度相关的倍增因子p，其中p是正数；以及

通过因子p调节所述基本波形的振幅。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述基本波形的振幅在2伏和60伏之间。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述基本波形的振幅在4伏和21伏之间。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述基本波形的振幅为约15伏。

13.如权利要求9所述的方法，其中，所述温度相关的倍增因子p存储在查找表(LUT)中。

14.如权利要求13所述的方法，还包括获得温度测量值，并将p值与所测量的温度相匹配。

15.如权利要求1-14中任一项所述的方法，其中所述电光显示器包括电泳介质。