CN115699151A - 电光显示器以及用于驱动电光显示器的方法 - Google Patents

电光显示器以及用于驱动电光显示器的方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于驱动具有多个显示像素的电光显示器的方法，这样的方法包括：如果像素被确定为显示彩色，则施加从第一组波形中选择的第一波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变；以及如果像素被确定为显示灰度图像，则施加从第二组波形中选择的第二波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。

Description

电光显示器以及用于驱动电光显示器的方法
相关申请的引用
本申请涉及2020年6月11日提交的美国临时申请63/038,014并要求其优先权。
上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于驱动电光显示器的方法。更具体地，本发明涉及用于减少电光显示器中的像素边缘伪影(edge artifact)和/或图像残留的驱动方法。
背景技术
电光显示器通常具有设置有多个像素电极的背板，每个像素电极限定显示器的一个像素；传统地，单个公共电极在大量像素上延伸，并且通常整个显示器设置在电光介质的相对侧上。可以直接驱动各个像素电极(即，单独的导体可以被提供至每个像素电极)，或者可以以背板技术领域的技术人员所熟悉的有源矩阵的方式驱动像素电极。由于相邻的像素电极将通常处于不同的电压，因此它们必须被有限宽度的像素间间隙分离，以避免电极之间的电短路。虽然乍看之下，可能会出现当向像素电极施加驱动电压时，覆盖在这些间隙上的电光介质将不会切换(并且，实际上对于某些非双稳态的电光介质(例如液晶)，通常是这种情况，其中通常提供黑色的掩膜来隐藏这些非切换的间隙)，但是，在许多双稳态的电光介质的情况下，由于被称为“弥散(blooming)”的现象，覆盖在间隙上的介质确实发生了切换。
弥散是指将驱动电压施加到像素电极而导致电光介质的光学状态在大于像素电极的物理尺寸的区域上的改变的趋势。虽然应避免过度弥散(例如，在高分辨率有源矩阵显示器中，不希望将驱动电压施加到单个像素而导致在覆盖几个相邻像素的区域上的切换，因为这将会降低显示器的有效分辨率)，但是受控量的弥散通常是有用的。例如，考虑白底黑字的电光显示器，其针对每个数位利用传统的七个直接驱动的像素电极的七段式阵列显示数字。例如当显示0时，六个段变为黑色。在无弥散的情况下，六个像素间间隙将是可见的。然而，通过提供受控量的弥散，例如美国专利No.7,602,374中所述(其全部内容并入本文)，可以使像素间间隙变为黑色，使得数位更美观。然而，弥散会导致称之为“边缘重影(edge ghosting)”的问题。
弥散的区域不是均匀的白色或黑色，而通常是转变区域，当横跨弥散的区域移动时，介质的颜色从白色经过各种灰色度而转变至黑色。因此，边缘重影将通常是变化的灰色度区域，而不是均匀的灰色区域，但仍然可能是可见的并且令人反感，尤其是因为人眼具备良好的检测单色图像(其中每个像素应为纯黑色或纯白色)中的灰色区域的能力。在一些情况下，非对称的弥散可能导致边缘重影。“非对称的弥散”是指如下的现象：在某些电光介质(例如在美国专利No.7,002,728中所描述的亚铬酸铜/二氧化钛封装的电泳介质，其全部内容并入本文)中，在从像素的一个极端光学状态至另一个极端光学状态的转变期间发生的弥散比在相反方向的转变期间发生的弥散多的意义上，弥散是“非对称的”；在本专利中描述的介质中，通常，与在白色到黑色转变期间的弥散相比，黑色到白色转变期间的弥散更大。
因而，需要还减少重影或弥散效应的驱动方法。
发明内容
因此，在一个方面，本文提出的主题提供了一种用于驱动具有多个显示像素的电光显示器的方法，该方法可以包括：如果像素被确定为显示彩色，则施加从第一组波形中选择的第一波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变；以及如果像素被确定为显示灰度图像，则施加从第二组波形中选择的第二波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
在一些实施例中，声称的方法还可以包括：如果像素被确定为在白色背景上显示黑色文本，则施加从第三组波形中选择的第三波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
在一些其他实施例中，该方法还可以包括：如果需要算法来对像素执行边缘伪影清除，则施加从第四组波形中选择的第四波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
在另一个实施例中，第一组波形被配置用于第一驱动模式，并且第一驱动模式被配置用于在显示器上显示彩色。
在又一个实施例中，第二组波形被配置用于第二驱动模式，并且第二驱动模式被配置用于在显示器上显示灰度图像。
在一些其他实施例中，第三组波形被配置用于第三驱动模式，其中第三驱动模式被配置用于在显示器上的白色背景上显示黑色文本。
本文公开的主题的另一方面提供了一种显示控制器，其能够控制双稳态的电光显示器的操作，该控制器被配置为执行用于操作显示器的驱动方法，以及该方法可以包括：如果像素被确定为显示彩色，则施加从第一组波形中选择的第一波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变；以及如果像素被确定为显示灰度图像，则施加从第二组波形中选择的第二波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
在另一个实施例中，驱动方法还可以包括：如果像素被确定为在白色背景上显示黑色文本，则施加从第三组波形中选择的第三波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
在又一个实施例中，驱动方法还可以包括：如果需要算法来对像素执行边缘伪影清除，则施加从第四组波形中选择的第四波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
附图说明
图1是表示电泳显示器的电路图；
图2示出了电光成像层的电路模型；
图3示出了具有彩色滤光片阵列的电光显示器的横截面图；
图4示出了针对不同驱动方案或模式的不同波形的比较；
图5示出了根据本文公开的主题的示例性波形；
图6示出了针对不同显示应用选择不同的模式和波形的表；
图7A示出了显示根据显示应用选择波形的一个驱动模式的另一个表；
图7B示出了显示基于显示应用选择波形的一个驱动模式的流程图；
图8示出了用于控制电光装置的操作的控制器或控制装置；
图9示出了显示基于显示应用选择波形的另一个驱动模式的流程图；以及
图10示出了示例性旋转波形。
具体实施方式
本发明涉及用于驱动电光显示器(特别是双稳态的电光显示器)的方法，并且涉及用于这样的方法的设备。更具体地，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(flashing)的驱动方法。本发明特别地但并非排他地旨在与基于粒子的电泳显示器一起使用，在这种电泳显示器中，一种或多种类型的带电粒子存在于流体中且在电场的影响下移动通过流体，以改变显示器的外观。
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其第二显示状态。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，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。
从材料具有固态外表面的意义上来讲，某些电光材料是固态的，尽管材料可能而且经常确实具有内部填充液体或气体的空间。为了方便起见，这种使用固态电光材料的显示器在下文中可以被称为“固态电光显示器”。因此，术语“固态电光显示器”包括旋转双色构件显示器、封装的电泳显示器、微单元电泳显示器和封装的液晶显示器。
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)。在美国专利No.7,170,670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，以及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”在此使用的是其常规含义，即电压关于时间的积分。然而，一些双稳态的电光介质用作电荷转换器，并且对于这种介质，可以使用冲激的另一种定义，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。
以下的大部分讨论将集中在用于驱动电光显示器的一个或多个像素从初始灰阶至最终灰阶(其可以与初始灰阶不同或相同)的转变的方法。术语“波形”将用于表示用于实现从一个特定初始灰阶至特定最终灰阶的转变的整个电压关于时间的曲线。通常，这种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，给定元素包括在一时间段内施加恒定电压)；元素可以被称为“脉冲”或“驱动脉冲”。术语“驱动方案”表示足以实现特定显示器的灰阶之间的所有可能转变的一组波形。显示器可以利用多于一个驱动方案；例如，前述美国专利No.7,012,600教导，驱动方案可能需要根据诸如显示器的温度或在其寿命期间已经操作的时间等的参数被修改，并且由此显示器可以提供有在不同温度等下使用的多个不同驱动方案。以这种方式使用的一组驱动方案可以被称为“一组相关驱动方案”。如在前述几个MEDEOD申请中所述，还可以在相同显示器的不同区域中同时使用多于一个驱动方案，并且以该方式使用的一组驱动方案可以被称为“一组同时驱动方案”。
已知几种类型的电光显示器。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”因更精确而优选，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液泡内，液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：将电场施加到显示器，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，例如采用纳米变色(nanochromic)薄膜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着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。这种类型的纳米变色薄膜例如在美国专利No.6,301,038；6,870,657；和6,950,220中也有描述。这种类型的介质也通常是双稳态的。
另一类型的电光显示器是由飞利浦开发的电润湿显示器，其在Hayes,R.A.等人的“Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting”,Nature,425,383-385(2003)中有描述。在美国专利No.7,420,549中示出这样的电润湿显示器可被制造成双稳态的。
多年来一直是密集研究和开发的主题的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碍了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子易于沉降，从而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)。还参见美国专利No.7,321,459和7,236,291。当这种基于气体的电泳介质在允许粒子沉降的方向上使用时，例如用在介质在垂直平面内布置的指示牌中时，这种基于气体的电泳介质容易遭受与基于液体的电泳介质同样类型的由于粒子沉降导致的问题。实际上，与基于液体的电泳介质相比，在基于气体的电泳介质中的粒子沉降问题更严重，因为与液态悬浮流体相比，气态悬浮流体的较低的粘度允许电泳粒子更快的沉降。
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描述了用于封装的电泳以及其他电光介质的各种技术。这些封装的介质包括许多小囊体，每一个小囊体本身包括内相以及包围内相的囊壁，其中所述内相含有在流体介质中的可电泳移动的粒子。典型地，囊体本身被保持在聚合物粘结剂中以形成位于两个电极之间的连贯层。在这些专利和申请中描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利No.7,002,728和7,679,814；
(b)囊体、粘结剂和封装工艺；参见例如美国专利No.6,922,276和7,411,719；
(c)微单元结构、壁材料和形成微单元的方法；参见例如美国专利No.7,072,095和9,279,906；
(d)用于填充和密封微单元的方法；参见例如美国专利No.7,144,942和7,715,088；
(e)包含电光材料的薄膜和子组件；参见例如美国专利No.6,982,178和7,839,564；
(f)用于显示器中的背板、粘合剂层和其他辅助层以及方法；参见例如美国专利No.7,116,318和7,535,624；
(g)颜色形成和颜色调节；参见例如美国专利No.7,075,502和7,839,564；
(h)显示器的应用；参见例如美国专利No.7,312,784；8,009,348；
(i)非电泳显示器，如在美国专利No.6,241,921和美国专利申请公开No.2015/0277160中所述；以及除了显示器以外的封装和微单元技术的应用；参见例如美国专利申请公开No.2015/0005720和2016/0012710；以及
(j)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利No.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；7,061,166；7,061,662；7,116,466；7,119,772；7,177,066；7,193,625；7,202,847；7,242,514；7,259,744；7,304,787；7,312,794；7,327,511；7,408,699；7,453,445；7,492,339；7,528,822；7,545,358；7,583,251；7,602,374；7,612,760；7,679,599；7,679,813；7,683,606；7,688,297；7,729,039；7,733,311；7,733,335；7,787,169；7,859,742；7,952,557；7,956,841；7,982,479；7,999,787；8,077,141；8,125,501；8,139,050；8,174,490；8,243,013；8,274,472；8,289,250；8,300,006；8,305,341；8,314,784；8,373,649；8,384,658；8,456,414；8,462,102；8,537,105；8,558,783；8,558,785；8,558,786；8,558,855；8,576,164；8,576,259；8,593,396；8,605,032；8,643,595；8,665,206；8,681,191；8,730,153；8,810,525；8,928,562；8,928,641；8,976,444；9,013,394；9,019,197；9,019,198；9,019,318；9,082,352；9,171,508；9,218,773；9,224,338；9,224,342；9,224,344；9,230,492；9,251,736；9,262,973；9,269,311；9,299,294；9,373,289；9,390,066；9,390,661；和9,412,314；以及美国专利申请公开No.2003/0102858；2004/0246562；2005/0253777；2007/0070032；2007/0076289；2007/0091418；2007/0103427；2007/0176912；2007/0296452；2008/0024429；2008/0024482；2008/0136774；2008/0169821；2008/0218471；2008/0291129；2008/0303780；2009/0174651；2009/0195568；2009/0322721；2010/0194733；2010/0194789；2010/0220121；2010/0265561；2010/0283804；2011/0063314；2011/0175875；2011/0193840；2011/0193841；2011/0199671；2011/0221740；2012/0001957；2012/0098740；2013/0063333；2013/0194250；2013/0249782；2013/0321278；2014/0009817；2014/0085355；2014/0204012；2014/0218277；2014/0240210；2014/0240373；2014/0253425；2014/0292830；2014/0293398；2014/0333685；2014/0340734；2015/0070744；2015/0097877；2015/0109283；2015/0213749；2015/0213765；2015/0221257；2015/0262255；2016/0071465；2016/0078820；2016/0093253；2016/0140910；和2016/0180777。
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液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液滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体膜与每个单独的液滴相关联；参见例如上述2002/0131147。因此，为了本申请的目的，这样的聚合物分散型的电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
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，带电粒子和悬浮流体不被封装在微囊体内，而是被保持在载体介质(例如聚合物薄膜)内形成的多个空腔中。参见例如国际申请公开No.WO 02/01281和公开的美国申请No.2002/0075556，两者均被转让给Sipix Imaging公司。
许多前述的伊英克以及MIT专利和申请也考虑了微单元电泳显示器和聚合物分散型的电泳显示器。术语“封装的电泳显示器”可以指所有这样的显示器类型，其也可以被统称为“微腔电泳显示器”，以概括整个壁的形态。
另一种类型的电光显示器是由飞利浦开发的电润湿显示器，描述于Hayes，R.A.等人的“Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting，”Nature,425,383-385(2003)中。在2004年10月6日提交的共同未决申请序列No.10/711,802中示出，这种电润湿显示器可以被制成双稳态的。
也可以使用其他类型的电光材料。特别感兴趣的是，双稳态的铁电液晶显示器(FLC)在本领域中已知，并且表现出残余电压行为。
虽然电泳介质可以是不透明的(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)并且在反射模式下操作，但一些电泳显示器可以制成在所谓的“快门模式(shutter mode)”下操作，在该模式下，一种显示状态基本上是不透明的，而一种显示状态是光透射的。参见例如美国专利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操作；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操作。
高分辨率显示器可以包括可寻址的、且不受相邻像素干扰的各个像素。获得这种像素的一种方式是提供非线性元件(例如晶体管或二极管)的阵列，且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。用以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。当非线性元件是晶体管时，像素电极可以连接到晶体管的漏极，且这种布置将在下面的描述中被采用，但是它本质上是任意的且该像素电极可连接到晶体管的源极。在高分辨率阵列中，像素可以布置成行和列的二维阵列，使得任何特定的像素唯一地由一个指定行和一个指定列的交叉点定义。在每列中的所有晶体管的源极可以连接到单个列电极，而在每行中的所有晶体管的栅极可以连接到单个行电极；再者，根据需要，源极到行和栅极到列的布置可以被颠倒。
可以以逐行的方式写入显示器。行电极连接到行驱动器，该行驱动器可以向所选择的行电极施加电压，例如以确保在所选择的行中的所有晶体管都是导通的，同时向所有其它的行施加电压，例如以确保在这些未选择的行中的所有晶体管保持不导通。列电极连接到列驱动器，该列驱动器在各个列电极上施加电压，所述电压被选择以将在所选择的行中的像素驱动至它们期望的光学状态。(前述电压是相对于公共前电极，该公共前电极可以设置在电光介质的与非线性阵列相对的一侧上并延伸跨越整个显示器。如本领域中已知的，电压是相对的并且是两点之间的电荷差值的测量。一个电压值是相对于另一个电压值的。例如，零电压(“0V”)是指相对于另一个电压没有电压差。)在被称为“线地址时间”的预选择间隔之后，所选择的行被取消选择，下一行被选择，且在列驱动器上的电压被改变，以使得显示器的下一条线被写入。
然而，在使用中，某些波形可能会向电光显示器的像素产生残余电压，并且如从以上的讨论中显而易见的，该残余电压产生几种不需要的光学效应，并且通常是不期望的。
如本文所述，与寻址脉冲相关联的光学状态的“偏移(shift)”是指这样的情况，其中特定寻址脉冲首先施加到电光显示器导致第一光学状态(例如，第一灰色调)，以及相同的寻址脉冲随后施加到电光显示器导致第二光学状态(例如，第二灰色调)。由于在施加寻址脉冲期间施加到电光显示器的像素的电压包括残余电压和寻址脉冲的电压之和，因此残余电压可能引起光学状态的偏移。
显示器的光学状态随时间的“漂移(drift)”是指电光显示器的光学状态在显示器静止时(例如，在寻址脉冲没有施加到显示器的时间段期间)改变的情况。由于像素的光学状态可能取决于像素的残余电压，并且像素的残余电压可能会随时间衰减，因此残余电压可能引起光学状态的漂移。
如上所述，“重影”是指在重写电光显示器之后先前图像的痕迹仍然可见的情况。残余电压可能引起“边缘重影”，即重影的一种类型，其中先前图像的一部分的轮廓(边缘)保持可见。
示例性EPD
图1示出了根据本文提出的主题的电光显示器的像素100的示意图。像素100可以包括成像薄膜110。在一些实施例中，成像薄膜110可以是双稳态的。在一些实施例中，成像薄膜110可以包括但不限于封装的电泳成像薄膜，其可以包括例如带电的颜料粒子。
成像薄膜110可以设置在前电极102和后电极104之间。前电极102可以形成在成像薄膜和显示器的前面之间。在一些实施例中，前电极102可以是透明的。在一些实施例中，前电极102可以由任何合适的透明材料形成，包括但不限于氧化铟锡(ITO)。后电极104可以与前电极102相对地形成。在一些实施例中，寄生电容(未示出)可以形成于前电极102和后电极104之间。
像素100可以是多个像素中的一个。该多个像素可以布置成行和列的二维阵列以形成矩阵，使得任何特定的像素唯一地由一个指定行和一个指定列的交叉点定义。在一些实施例中，像素的矩阵可以是“有源矩阵”，其中每个像素与至少一个非线性电路元件120相关联。非线性电路元件120可以耦合在背板电极104和寻址电极108之间。在一些实施例中，非线性元件120可以包括二极管和/或晶体管，包括但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。MOSFET的漏极(或源极)可以耦合到背板电极104，MOSFET的源极(或漏极)可以耦合到寻址电极108，并且MOSFET的栅极可以耦合到驱动器电极106，该驱动器电极106被配置为控制MOSFET的激活和去激活。(为简单起见，MOSFET的耦合到背板电极104的端子将被称为MOSFET的漏极，以及MOSFET的耦合到寻址电极108的端子将被称为MOSFET的源极。然而，本领域普通技术人员将认识到，在一些实施例中，MOSFET的源极和漏极可以互换)。
在有源矩阵的一些实施例中，每列中所有像素的寻址电极108可以连接到相同的列电极，并且每行中所有像素的驱动器电极106可以连接到相同的行电极。行电极可以连接到行驱动器，该行驱动器可以通过向所选择的行电极施加电压来选择一行或多行像素，所述电压足以激活所选择的行中所有像素100的非线性元件120。列电极可以连接到列驱动器，该列驱动器可以在所选择的(激活的)像素的寻址电极106上施加适合于将像素驱动至期望的光学状态的电压。施加到寻址电极108的电压可以相对于施加到像素的前板电极102的电压(例如，大约零伏的电压)。在一些实施例中，有源矩阵中所有像素的前板电极102可以耦合到公共电极。
在一些实施例中，可以以逐行的方式写入有源矩阵的像素100。例如，行驱动器可以选择一行像素，并且列驱动器可以将与像素的行的期望的光学状态相对应的电压施加到像素。在被称为“线地址时间”的预选择间隔之后，所选择的行可以被取消选择，另一行可以被选择，并且列驱动器上的电压可以被改变，以使得显示器的另一条线被写入。
图2示出了根据本文提出的主题的电光成像层110的电路模型，该电光成像层100设置在前电极102和后电极104之间。电阻器202和电容器204可以表示包括任何粘合剂层的电光成像层110、前电极102和后电极104的电阻和电容。电阻器212和电容器214可以表示层压粘合剂层的电阻和电容。电容器216可以表示可以在前电极102和后电极104之间(例如，层之间的界面接触区域，诸如成像层和层压粘合剂层之间和/或层压粘合剂层和背板电极之间的界面)形成的电容。横跨像素的成像薄膜110的电压Vi可以包括像素的残余电压。
在使用中，期望图1和图2所示的电光显示器在不闪烁显示器背景的情况下更新到后续图像。然而，在针对背景颜色到背景颜色(例如，白色到白色，或黑色到黑色)波形的图像更新中使用空转变的直接方法可能导致边缘伪影(例如，弥散)的累积。在黑白电光显示器中，可以通过顶部截止(top off)波形来减少边缘伪影。然而，在电光显示器例如具有使用彩色滤光片阵列(CFA)生成的颜色的电泳显示器(EPD)中，保持颜色质量和对比度有时可能是具有挑战性的。
图3示出了根据本文公开的主题的基于CFA的彩色EPD的横截面图。如图3所示，彩色电泳显示器(通常标为300)包括承载多个像素电极304的背板302。该背板302可以层压有倒置的前平面层压板，该倒置的前平面层压板可以包括具有黑色和白色极端光学状态的单色电泳介质层306、粘合剂层308、具有与像素电极304对准的红色、绿色和蓝色区域的彩色滤光片阵列310、基本上透明的导电层312(通常由氧化铟锡形成)以及前保护层314。
在使用中，在基于CFA的彩色EPD中，图像中的任何颜色区域都将导致对每个CFA元件后面的像素进行调制。例如，当红色CFA像素打开(例如，变成白色)并且绿色和蓝色CFA像素关闭(例如，黑色)时，获得最佳红色。白色像素中的任何弥散都可能导致红色的色度和亮度降低。下面更详细地解释了算法，在这些算法中，可以在不牺牲颜色饱和度的情况下识别和减少上述边缘伪影(例如，弥散)。
EPD驱动方案
然而，驱动方案的变化并不局限于所使用的灰阶数量的差异。例如，驱动方案可以分为全局驱动方案和部分更新驱动方案，在全局驱动方案中，驱动电压被施加到正在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个定义的部分)中的每个像素；在部分更新驱动方案中，驱动电压仅被施加到正在经历非零转变(即，初始灰阶和最终灰阶彼此不同的转变)的像素，但在零转变(其中初始灰阶和最终灰阶相同)期间不施加驱动电压。驱动方案的中间形式(称为“全局受限”或“GL”驱动方案)类似于GC驱动方案，不同之处在于没有驱动电压被施加到正经历白色到白色的零转变的像素。在例如用作电子书阅读器(其在白色背景上显示黑色文本)的显示器中，存在许多白色像素，特别是在页边空白中和文本行之间，其从一页文本到下一页文本保持不变；因此，不重写这些白色像素会大幅减少显示器重写的明显“闪烁”。然而，在这种类型的GL驱动方案中仍然存在一些问题。首先，正如在一些上述MEDEOD申请中详细讨论的那样，双稳态的电光介质通常不是完全双稳态的，处于一种极端光学状态的像素会在几分钟到几小时的时间段内逐渐向中间灰阶漂移。特别地，白色驱动的像素会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数次翻页后保持未被驱动，在此期间其他白色像素(例如，形成文本字符部分的那些)被驱动，则新更新的白色像素将比未被驱动的白色像素略微更亮，最终即使对未经训练的用户来说差异也会变得明显。
其次，当未被驱动的像素与正在更新的像素相邻时，会发生被称为“弥散”的现象，其中被驱动的像素的驱动导致在略大于被驱动的像素的区域的区域上的光学状态改变，并且该区域侵入相邻像素的区域。这种弥散本身呈现为沿着未被驱动的像素与被驱动的像素相邻的边缘的边缘效应。当使用区域更新(其中仅更新显示器的特定区域，例如用以显示图像的区域)时会发生类似的边缘效应，除了区域更新的边缘效应发生在正在更新的区域的边界处。随着时间的推移，这样的边缘效应变得在视觉上分散注意力并且必须被清除。迄今为止，通常通过每隔一段时间使用单一GC更新来移除这样的边缘效应(以及在未被驱动的白色像素中的颜色漂移的效应)。不幸地，使用这样的随机GC更新重新引入“闪烁”更新的问题，并且实际上，更新的闪烁性可能因仅以长间隔发生闪烁更新的事实而增强。
重影和/或弥散减少
图4示出了可用于驱动具有CFA的电光显示器(例如，电泳显示器或EPD)的一些驱动模式或方案。图4所示为第一GC驱动模式变体(即GC16)和第二GC驱动模式变体(即GCC16)之间的比较。在一些实施例中，GC16驱动模式包括最适合黑白显示应用的波形，其中白色到白色转变(即W→W)波形可以具有被设计为将显示像素驱动至黑色和/或白色的两个完整的长脉冲。例如，被配置为将显示像素驱动至黑色的具有18帧的持续时间和15伏的幅度的第一部分502，随后是被配置为将显示像素驱动至白色的具有18帧的持续时间和负15伏的幅度的第二部分504。(参见图5)同时黑色到白色转变(即B→W)波形可以包括被设计为将像素驱动至白色的单个完整的长脉冲。在一些情况下，GCC16驱动模式可能更适合彩色应用，因为它可以减少差异弥散效应。当切换像素的边缘场影响其相邻像素的光学状态时，可能会发生差异弥散。在渲染图像中，可以有像素级大小的图案，像素会进入不同的光学状态。或者像素可以使用不同的波形从不同的初始光学状态进入相同的光学状态，结果像素会经历不同的弥散伪影，并且它们最终亮度会略有不同。所有这些弥散伪影导致了差异弥散重影。在一些实施例中，与GC16相比，GCC16驱动模式可具有更长的更新时间。例如，如图4所示，GCC16黑色到白色转变(即B→W)波形可能比GC16驱动方案的黑色到白色转变波形更长。GCC16 B→W波形可以包括预脉冲402部分、中间脉冲部分404和设定脉冲部分，其中每个部分可以被调整以实现最佳观看外观。
在GC驱动模式的另一个变体中，GL16模式类似于GC16模式，但是用空波形(例如，没有电压被施加到像素)驱动白色到白色转变以减少页面更新时屏幕的闪烁。例如，在白色背景上显示黑色文本时，对于在文本更新时经历白色到白色转变的背景像素，电光显示器的屏幕不会因更新而显得过于闪烁。
现在参考图6，其中表1示出了GL、GC16和GCC16驱动模式的概述。如图所示，GL或GL16模式可以针对显示文本提供最佳性能，其中GC16模式可以针对灰度图像提供最佳性能，而GCC16模式可能最适合彩色图像。并且这三种模式针对不同的光学状态转变提供了不同的波形。例如，对于白色到白色或W→W转变，GL16模式将使用空转变波形，而GC16和GCC16都将使用图4所示的GC16 W→W波形；对于B→W转变，GL16和GC16模式都将使用图4所示的GC16 B→W波形；但GCC16模式将使用图4所示的GCC16 B→W波形；而对于所有其他转变，GL16和GC16都将使用GC16转变波形，但GCC16模式将使用GCC16转变波形。
在一些实施例中，单个模式可以被配置为包括来自不同驱动模式的所有不同波形，并且基于特定显示应用来选择和施加波形。例如，与电光显示器(例如具有CFA的双稳态的显示器)相关联并且能够控制双稳态的电光显示器的操作的显示控制器或控制装置可以被配置为存储来自GL16/GC16/GCC16驱动模式的所有转变波形。而且，显示器还可以使用算法进行编程，以根据显示器所用于的特定显示应用为特定转变选择最佳波形。例如，如图7中所示的表2所示，控制器或控制装置可以运行特定驱动模式，例如GCC16，但该控制器或控制装置也被配置为存储来自GL16/GC16/GCC16模式的所有波形，并且对于白色到白色或W→W转变，如果显示器正在进行文本更新，则控制器或控制装置可以选择空波形，或者可替代地，如果显示器正在用灰度图像或彩色图像进行更新，则控制器或控制装置可以选择GC16W→W转变。类似地，如果显示器正在用文本或灰度图像进行更新，则控制器或控制装置可以选择GC16 B→W转变波形，但是如果显示器正在用彩色图像进行更新，则可替代地控制器或控制装置可以选择GCC16 B→W转变波形。以这种方式，控制器或控制装置被配置为根据显示器上正在更新的图像的特定类型来选择和施加可以在显示器上提供最佳图像质量的波形。在一些实施例中，对于现在包括来自各种驱动模式的所有转变波形的这种新模式，GC16B→W可以放置在5位(bit)波形结构中的空的空位(例如，1→32空位)并且空的空位可以被保留以用于空W→W转变(例如，32→32)。根据当前图像和下一个图像的内容，算法可以分配波形状态编号。
图7B示出了概述上述过程的框图。在步骤702中，可以确定要在显示器上显示的图像是否为彩色图像。如果图像是彩色图像，则要使用GCC16 B→W转变波形和GCC16/GC16 W→W转变波形；否则，如果图像不是彩色图像，则要使用GC16 B→W转变波形和空W→W转变波形。
在又一个实施例中，可以进一步修改GL模式以包括被配置为清除边缘重影或弥散伪影的算法(例如，Regal算法)，例如，美国专利No.11,030,936和美国专利申请No.17/334,751中描述的算法，其全部内容并入本文。这些算法可以被配置为将校正脉冲施加到经历来自相邻像素的弥散的像素。这种新的驱动模式(例如，GLR16)可以起到在更新白色背景时减少闪烁的作用，并最小化由弥散引起的文本残余。
在另一个实施例中，可以构建新模式(例如，GLRC16模式)以包括GCC16和GLR16模式的特性，其中通过将不同模式集成在一个模式中，并使用算法以根据每个像素的内容确定要使用的最佳波形，实现在彩色区域中低差异弥散重影以及在文本区域中无闪烁背景。
图8示出了显示根据本文公开的主题的诸如EPD 800的电光显示器的框图。现在参考图8，EPD 800可以包括显示部分802、控制器804、中央处理单元(CPU)806、视频RAM(VRAM)808、以及随机存取存储器(RAM)810和ROM 812。这些部分通过总线相互连接。控制器804对应于EPD 800的控制装置。应该理解，在一些实施例中，包括控制器804和CPU 806组合的部分可以被定义为EPD 800的控制装置。可替代地，控制器804、CPU 806、VRAM 808、RAM 810和ROM 812的整体可以被定义为EPD 800的控制装置。
在一些实施例中，控制器804输出指示要在显示部分802上显示的图像的图像信号和各种其他信号(时钟信号等)。CPU 806是控制EPD 800的操作的处理器，特别是控制将要在显示部分802上显示的图像数据存储在VRAM 808中的处理器。VRAM 808可以用作帧缓冲器，并且基于CPU806的控制存储要在显示部分802上显示的图像数据。
在一些实施例中，在同时显示不同内容(例如黑白文本和彩色图像)的EPD屏幕上，在彩色区域中，可以使用GCC或针对彩色内容优化的其他驱动方案或模式，而在黑白区域中，可以使用其他驱动模式来优化图像质量。而且，可以实现跨不同模式统一更新时间。例如，可以修改较快的GLR模式以包括额外的空或零伏驱动，以在更新时间方面匹配较慢的GCC模式。在一些实施例中，这可以通过在5位波形的偶数状态下填充16个灰色调之间的基于GCC的转变来部署，以及针对黑白模式使用奇数状态(例如，较快的基于GLR的转变)。
在一些实施例中，算法可用于根据显示应用选择要施加的最佳波形。例如：
针对任何顺序的所有像素：
如果像素是彩色显示像素，则施加GCC16 B->W转变和GCC16或GC16 W->W转变；
否则
如果像素正在显示灰度图像，则施加GC16 B->W转变和GCC16或GC16 W->W转变；
否则
如果确定像素需要边缘伪影清除，则施加GC16 B->W转变和T
W->W转变；
否则
施加GC16 B->W转变和空W->W转变；
结束
现在参考图9，示出了概述根据本文公开的主题的用于选择波形的算法的流程图。用于控制EPD的操作的控制器或控件可以运行一个模式，但具有可从其他驱动方案或模式获得的所有波形，并且被配置为选择最适合特定显示应用的波形。例如，在步骤902中，像素是否被确定为彩色图像像素，如果是，则控制器或控制装置将选择GCC16 B→W波形用于B→W转变，以及选择GCC16/GC16 W→W波形用于W→W转变(参见步骤904)；否则，如果否，则继续确定像素是否正在被更新以显示灰度图像(参见步骤906)，如果是，则控制器或控制装置将选择GC16 B→W波形用于B→W转变，以及选择GCC16/GC16 W→W波形用于W→W转变(参见步骤908)；如果否，则继续步骤910并确定是否需要边缘清除算法(例如，Regal)用于清除边缘伪影(例如，重影)，如果是，则控制器或控制装置将选择GC16 B→W波形用于B→W转变，以及选择T W→W波形用于W→W转变(参见步骤912)；否则，如果否，则在步骤914处，控制器或控制装置将选择GC16 B→W波形用于B→W转变，以及选择空波形用于W→W转变。
图10示出了示例性T W→W转变波形1000。该T W→W转变波形1000可以包括在波形1000内具有可变位置的可变数量的旋转脉冲(twiddle pulse)1010，以及相对于旋转脉冲1010在波形1000内具有可变位置的可变数量的顶部截止脉冲1008。在一些实施例中，单个顶部截止脉冲1008对应于具有负15伏的幅度的驱动白色的一帧，其中旋转脉冲1010可以包括以15伏驱动至黑色的一帧和以负15伏驱动至白色的一帧。如图4B所示，旋转脉冲1010可以多次重复自身，以及顶部截止脉冲1008可以位于旋转脉冲1010之前、旋转脉冲1010之后和/或旋转脉冲1010之间。
对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述本发明的特定实施例进行许多改变和修改。因此，前述说明整体将被解释为示例性的而非限制性的意义。

Claims (17)

1.一种用于驱动具有多个显示像素的电光显示器的方法，所述方法包括：
如果像素被确定为显示彩色，则施加从第一组波形中选择的第一波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变；以及
如果所述像素被确定为显示灰度图像，则施加从第二组波形中选择的第二波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果所述像素被确定为在白色背景上显示黑色文本，则施加从第三组波形中选择的第三波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果需要算法来对所述像素执行边缘伪影清除，则施加从第四组波形中选择的第四波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组波形被配置用于第一驱动模式。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一驱动模式被配置用于在所述显示器上显示彩色。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二组波形被配置用于第二驱动模式。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二驱动模式被配置用于在所述显示器上显示灰度图像。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第三组波形被配置用于第三驱动模式。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第三驱动模式被配置用于在所述显示器上的白色背景上显示黑色文本。
10.一种电光显示器，其被配置为执行权利要求1所述的方法，所述电光显示器还包括彩色滤光片阵列。
11.根据权利要求10所述的显示器，包括旋转双色构件、电致变色或电润湿材料。
12.根据权利要求10所述的电光显示器，包括电泳材料，所述电泳材料包括设置在流体中并且能够在电场的影响下移动通过所述流体的多个带电粒子。
13.根据权利要求10所述的电光显示器，其中，所述带电粒子和所述流体被限制在多个囊体或微单元内。
14.根据权利要求10所述的电光显示器，其中，所述带电粒子和所述流体以多个离散液滴的形式存在，所述离散液滴被包含聚合物材料的连续相包围。
15.一种显示控制器，其能够控制双稳态的电光显示器的操作，所述控制器被配置为执行用于操作所述显示器的驱动方法，所述方法包括：
如果像素被确定为显示彩色，则施加从第一组波形中选择的第一波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变；以及
如果所述像素被确定为显示灰度图像，则施加从第二组波形中选择的第二波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
16.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述驱动方法还包括：如果所述像素被确定为在白色背景上显示黑色文本，则施加从第三组波形中选择的第三波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
17.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述驱动方法还包括：如果需要算法来对所述像素执行边缘伪影清除，则施加从第四组波形中选择的第四波形用于黑色到白色转变和白色到白色转变。
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