CN115769294A - 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，这样的方法包括检测第一像素上的白色到白色灰度转变；并且确定第一像素的阈值数量的主要邻居是否未进行从白色到白色的灰度转变，或者第一像素是否是彩色像素，并且应用第一波形。

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5月31日提交的美国临时申请63/032,721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，其中通常会提供黑色的遮罩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切换了。
弥散是指施加驱动电压至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，不希望施加驱动电压至单个像素导致在覆盖几个相邻像素的区域的切换，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，其针对每个数字利用传统的七个直接驱动像素电极的七段式阵列显示数值。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，例如整体并入本文的美国专利No.7,602,374中所述，可以使像素间间隙变为黑色，使得数字更美观。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灰色度的区域，而不是均匀的灰色区域，但仍然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(其中每个像素假定为纯黑色或纯白色)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”是指在某些电光介质(例如在整体并入本文的美国专利No.7,002,728中所描述的亚铬酸铜/二氧化钛封装的电泳介质)中的弥散是“非对称的”的现象，其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更多；在本专利中描述的介质中，通常，与在白色至黑色转变期间的弥散相比，黑色至白色转变期间的弥散更大。
如此，需要同样减少重影或弥散效应的驱动方法。
发明内容
因此，一方面，本文公开的主题提供了驱动具有多个显示像素的电光显示器的方法，所述方法可以包括检测第一像素上的白色到白色灰度转变，和确定第一像素的阈值数量的主要邻居是否未进行从白色到白色的灰度转变，或者第一像素是否是彩色像素，并应用第一波形。
在一些实施例中，驱动方法还可以包括确定第一像素的所有四个主要邻居的下一灰度是否均为白色以及第一像素的至少一个主要邻居的当前灰度是否不是白色，并应用第二波形。
在另一个实施例中，驱动方法也可以包括确定第一像素的所有四个主要邻居的下一灰度是否均为白色以及第一像素的至少一个主要邻居是否具有白色到白色灰度转变并且是彩色像素，并应用第二波形。
在又一个实施例中，驱动方法可以包括确定第一像素的所有四个主要邻居的下一灰度是否均为白色以及第一像素的至少一个主要邻居是否具有非白色的当前灰度和空的先前像素转变，并应用第二波形。
在另一个实施例中，驱动方法可以包括确定第一像素的所有四个主要邻居的下一灰度是否均为白色以及第一像素的至少一个主要邻居是否具有白色到白色灰度转变并且是彩色像素，并应用第二波形。
在一些实施例中，第一波形可以包括被配置为将第一像素驱动至光学黑色状态的第一分量。
在一些其它实施例中，第一波形可以包括被配置为将第一像素驱动至光学白色状态的第二分量。
在一些实施例中，第二波形可以包括顶部截止脉冲。
在一些其它实施例中，第二波形可以包括旋转脉冲。
另一方面，本文提出的主题提供了驱动电光显示器的另一种方法，所述方法可以包括将源图像颜色映射为用于电光显示器的彩色映射图像，从彩色映射图像中识别彩色像素并用指示符标记彩色像素，以及使用彩色像素的识别数据作为波形产生算法的输入。
在一些实施例中，该驱动方法还可以包括在彩色映射图像上执行颜色滤波阵列映射。
在另一个实施例中，该驱动方法还可以包括从波形产生算法生成用于下一个状态图像的波形。
在又一个实施例中，该驱动方法也可以包括使用所生成的波形作为下一个状态图像的当前状态图像。
附图说明
图1是表示电泳显示器的电路图；
图2示出电光成像层的电路模型；
图3示出具有颜色滤波阵列的电光显示器的横截面视图；
图4A示出根据本文公开的主题的示例性清除波形；
图4B示出根据本文公开的主题的示例性T W→W转变波形；
图5是示出用于驱动显示器的第一算法的流程图；
图6是示出用于驱动显示器的第二算法的流程图；以及
图7示出在显示器上渲染图像的过程。
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传统含义，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特性不同，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。
以下论述中的许多集中在用于通过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MEDEOD申请中的几个所述，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”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，例如采用纳米致变色(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。这种类型的纳米致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)。也参见美国专利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，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类型的问题。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它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、粘合剂层和其它辅助层以及方法；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；参见例如上述2002/0131147。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。
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)。在2004年10月6日提交的共同未决的申请序列No.10/711,802中示出，这种电润湿显示器可以被制成双稳态的。
也可以使用其它类型的电光材料。特别感兴趣的是，双稳态铁电液晶显示器(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，一种显示状态实质上是不透明的，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。其它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，虽然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，像素可以以行和列的二维阵列布置，使得任何特定的像素唯一地由一个特定行和一个特定列的交叉点定义。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，该列驱动器将电压施加至各种列电极，所述电压被选择以驱动在所选择的行中的像素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的相对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“行地址时间”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行被写入。
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中的“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，第一灰度)，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，第二灰度)。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特定行和一个特定列的交叉点定义。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)可以耦合至背板电极104，MOSFET的源极(或漏极)可以耦合至寻址电极108，并且MOSFET的栅极可以耦合至驱动器电极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到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，有源矩阵的像素100可以以逐行的方式写入。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行的期望的光学状态相对应的电压施加到像素。在被称为“行地址时间”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，并且可以改变列驱动器上的电压，以使得显示器的另一行被写入。
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之间形成的电容，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的界面和/或层压粘合剂层和背板电极之间的界面。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，希望如图1和2所示的电光显示器在显示器的背景无闪烁的情况下更新到后续图像。然而，在针对背景色到背景色(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)的建立。在黑色和白色电光显示器中，边缘伪影可以是图4A和4B中所示的简化的顶部截止(top off)波形。但是，在具有使用颜色滤波阵列(CFA)生成的颜色的例如电泳显示器(EPD)的电光显示器中，保持颜色质量和对比度有时可能具有挑战性。
图3示出了根据本文公开的主题的基于CFA的彩色EPD的横截面视图。如图3所示，彩色电泳显示器(通常标记为300)包括承载有多个像素电极304的背板302。倒置前平面层压板可以被层压至该背板302，该倒置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对齐的红色、绿色和蓝色区域的颜色滤波阵列310、基本透明的导电层312(通常由氧化铟锡形成)和前保护层314。
在使用中，在基于CFA的彩色EPD中，图像中的任何彩色区域都会导致每个CFA元素后面的像素的调制。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，可以获得最佳红色。进入白色像素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一些算法，在这些算法中，可以在不牺牲色彩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
在某些应用中，显示器可能会使用“直接更新”驱动方案(“DUDS)”。DUDS可能有两个或两个以上的灰阶，通常少于灰度驱动方案(“GSDS)”，GSDS可以实现所有可能的灰阶之间的转变，但DUDS最重要的特征是其转变由从初始灰阶到最终灰阶的简单的单向驱动来处理，这与GSDS中常用的“间接”转变不同，在GSDS中，至少在某些转变中，像素从初始灰阶驱动到一个极端光学状态，然后沿相反方向驱动到最终灰阶；在某些情况下，可以通过从初始灰阶驱动到一个极端光学状态，随后到相反的极端光学状态，然后再到最终的极端光学状态来实现转变——例如参见前述美国专利No.7,012,600的图11A和11B所示的驱动方案。因此，目前的电泳显示器在灰度模式下的更新时间可以是饱和脉冲长度(其中“饱和脉冲长度”被定义为在特定电压下足以将显示器的像素从一个极端光学状态驱动到另一个极端光学状态的时间段)的大约两到三倍，或大约700-900毫秒，而DUDS的最大更新时间等于饱和脉冲长度，或大约200-300毫秒。
然而，驱动方案的变化并不局限于所使用的灰阶的数量差异。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应用全局更新驱动方案(更准确地称为“全局完整”或“GC”驱动方案)的区域(可能是整个显示器或其某些限定的部分)中的每个像素，而在部分更新驱动方案中，驱动电压仅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)过程中不施加驱动电压。驱动方案的中间形式(命名为“全局受限”或“GL”驱动方案或驱动模式)类似于GC驱动方案，只是对正在经历白色到白色零转变的像素不施加驱动电压。在例如用作电子书阅读器的显示器中，在白色背景上显示黑色文本，特别是在页边距和从一页文本到下一页保持不变的文本行之间有许多白色像素；因此，不重写这些白色像素会大大降低显示器重写的明显“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，正如在上述一些MEDEOD申请中详细讨论的那样，双稳态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内逐渐向中间灰阶漂移。特别地，被驱动为白色的像素会慢慢向浅灰色漂移。因此，如果在GL驱动方案中允许白色像素在翻页数次后保持未被驱动，在此期间其它白色像素(例如，构成文本字符部分的那些像素)被驱动，则新更新的白色像素将比未被驱动的白色像素略浅，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，其中被驱动像素的驱动导致在略大于被驱动像素的区域上的光学状态改变，并且该区域侵入至相邻像素的区域。这种弥散本身呈现为沿着邻接被驱动像素的未被驱动像素的边缘的边缘效应。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被更新区域的边界处。随着时间流逝，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更新来去除这样的边缘效应(以及在未被驱动白色像素中的颜色漂移的效应)。不幸地，使用这样的随机GC更新重新引入了“闪烁”更新的问题，并且实际上，更新的闪烁性可能因为仅以长间隔发生闪烁更新的事实而增强。
边缘伪影减少
实际上，可以使用几种驱动方法或算法减少像素中的光学边缘伪影。例如，可以首先识别经历白色到白色转变的像素和经历非空转变的主要相邻像素，并且根据有多少这种主要像素经历这种转变，可以将例如图4A所示的完全清除波形(a full clearingwaveform)施加至经历白色到白色转变的像素。其中，在完全清除波形将被施加之前确定确切数量的相邻主要像素可以被设计成根据特定的应用来实现最佳显示质量。如图4A所示，完全清除或“F”波形可以包括旨在将显示像素驱动到黑色和/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到黑色的持续时间为18帧、幅度为15伏的第一部分402，紧接着是被配置为将显示像素驱动到白色的持续时间为18帧、幅度为15伏的第二部分404。
以下是可以被采用以减少像素边缘伪影的一些驱动方法和/或算法。
方法1
对于任何顺序的所有像素：
如果像素灰度转变不是白色→白色(W→W)，则应用标准GL转变；
否则，
如果至少SFT主要邻居未进行从白色到白色的灰度转变或者是彩色图像像素(isColorImagePixel)，则应用F W→W转变；
否则，
如果所有四个主要邻居的下一灰度均为白色，并且(至少一个主要邻居的当前灰度不是白色或者至少一个主要邻居是(W→W灰度转变并且是彩色图像像素))，则应用T W→W转变。
否则，则使用空(GL)W→W转变。
结束
在这种驱动方法中，使用标记或指示符(例如，“是彩色图像像素”)来识别源图像中(或可替代地彩色映射图像中)的是彩色像素的显示像素(即彩色显示像素)。在一些实施例中，彩色像素可以是源图像中非白色的像素。实际上，当EPD从白色输入图像变为纯红色区域输入图像时，红色CFA下的每个像素都可能要求进行白色到白色转变。因此，这些像素将被应用完全清除或F W→W转变波形，例如图4A中所示的波形。在另一个实施例中，可以使用另一个指示器(例如SFT)来确定是否应用完全清除或F W→W转变波形，具体取决于有多少主要或相邻像素不经历白色到白色转变。SFT的确切阈值(例如，SFT＝3或2等)可以改变，并且可以根据特定的显示条件确定。所有其它未经历白色到白色转变的像素都可以应用全局受限或GL驱动方案或模式白色转变(即空)波形。此外，可以将T W→W转变(即，旋转T)波形应用于被标记或指示为彩色像素的像素。例如，如果像素的所有四个主要邻居的下一灰度是白色，并且至少一个主要邻居的当前灰度不是白色，或者，至少一个主要邻居具有白色到白色灰度转变并且在CFA下是彩色像素，则应用T白色到白色转变。应该理解，这种驱动方法不需要了解当前图像的当前波形状态，而是仅需要当前输入图像的灰度状态。
图4B示出了一个示例性的T W→W转变波形406。该T W→W转变波形406可以包括在波形406中具有可变位置的可变数量的旋转脉冲410，以及在波形406内相对于旋转脉冲410具有可变位置的可变数量的顶部截止脉冲408。在一些实施例中，单一顶部截止脉冲408对应于一个以负15伏的幅度驱动白色的帧，而旋转脉冲410可以包括一个在15伏驱动至黑色的帧和一个在负15伏驱动至白色的帧。旋转脉冲410自身可以重复多次，如图4B所示，而顶部截止脉冲408可以在旋转脉冲410之前，在旋转脉冲410之后，和/或在旋转脉冲410之间。
现在参见图5，实际上，对于电光显示器的所有像素，如果显示器的显示像素的灰度转变不是W→W(即白色到白色)，如步骤502所示，则应用来自标准GL驱动方案或驱动模式的波形，如步骤504所示；否则，在步骤506中，如果此显示像素的至少SFT数量的主要邻居没有进行白色到白色灰度转变，或者被“是彩色图像像素”指示符标记(即，该特定显示像素是源图像中(或可替代地彩色映射图像中)的彩色像素)，则应用FW→W转变波形(例如，图4A)，参见步骤508；否则，在步骤510中，如果显示像素的所有四个主要邻居的下一灰度是白色，并且至少一个主要邻居的当前灰度不是白色或者至少一个主要邻居具有白色到白色灰度转变并且被标记为“是彩色图像像素”像素(即，是彩色像素)，则应用T W→W转变波形(例如，图4B)，参见步骤512；否则，则在步骤514中应用空GL W→W转变波形。
在一些实施例中，可以将前一个图像状态或者来自先前像素转变的像素状态添加到算法中以确定应用哪一个转变波形，如在下面的驱动方法或算法以及图6中所示。该算法可以用于筛选出在前一个图像更新中已经经历过非空转变的像素，而不是应用旋转波形。
方法2
对于任何顺序的所有像素：
如果像素灰度转变不是W→W，则应用标准GL转变；
否则，
如果至少SFT主要邻居未进行从白色到白色灰度转变或者是彩色图像像素，则应用F W→W转变；
否则，
如果所有四个主要邻居的下一灰度均为白色，并且(至少一个主要邻居的当前灰度不是白色并且先前像素转变是空)或者至少一个主要邻居是(W→W灰度转变并且是彩色图像像素)，则应用T W→W转变。
否则，则使用空(GL)W→W转变。
结束
该第二种方法与上述方法1类似，但考虑了来自当前显示的图像的图像灰度状态。对于在当前显示的图像中已经经历了非空转变的像素，将不会对后续图像应用旋转波形。该方法可能导致EPD的功耗更少。
现在参见图6，实际上，对于电光显示器的所有像素，如果显示器的显示像素的灰度转变不是W→W(即白色到白色)，如步骤602中所示，则应用来自标准GL驱动方案或驱动模式的波形，如步骤604所示；否则，在步骤606中，如果该显示像素的至少SFT数量的主要邻居未进行白色到白色灰度转变，或者被“是彩色图像像素”指示符标记(即，该特定显示像素是源图像中(或可替代地彩色映射图像中)的彩色像素)，则应用FW→W转变波形(例如，图4A)，参见步骤608；否则，在步骤610中，如果显示像素的所有四个主要邻居的下一灰度均为白色，并且至少一个主要邻居的当前灰度不是白色并且其先前像素转变为空，或者至少一个主要邻居具有白色到白色灰度转变并且被标记为“是彩色图像像素”，则应用TW→W转变波形(例如，图4B)，参见步骤612；否则，则在步骤614中应用空GL W→W转变波形。
在一些实施例中，优选地，在显示器上渲染图像之前，将显示像素识别为彩色像素并且用指示符“是彩色图像像素”标记它们。现在参见图7，在量化步骤708之前，在能够控制双稳态电光显示器的操作的显示器控制器处，可以识别彩色像素并用指示符“是彩色图像像素”标记它们704。在操作中，可以首先通过与控制器相关联的颜色映射算法702处理图像或源图像700。颜色映射算法702可以被配置为将源图像700处理为彩色映射图像720，以适合特定显示器可用的颜色，以在此特定显示器上获得最佳的颜色视觉效果。随后，可以将彩色映射图像720中的彩色像素识别和标记为“是彩色图像像素”704，并输入算法710。应当理解，该识别和标记发生在CFA映射706步骤和图像抖色和量化708步骤之前。随后使用可以分配给显示像素的算法710波形以显示图像。然后在波形步骤712，显示图像720的波形可以被发送到EPD 716。在某些实施例中，这些波形712可以回收至算法710用作输入(即，用于当前状态图像714的波形)以生成用于下一个图像状态的波形。
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：
检测第一像素上的白色到白色灰度转变；以及
确定所述第一像素的阈值数量的主要邻居是否未进行从白色到白色的灰度转变，或者所述第一像素是否是彩色像素，并应用第一波形。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述第一像素的所有四个主要邻居的下一灰度是否均为白色以及所述第一像素的至少一个主要邻居的当前灰度是否不是白色，并应用第二波形。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述第一像素的所有四个主要邻居的下一灰度是否均为白色以及所述第一像素的至少一个主要邻居是否具有白色到白色灰度转变并且是彩色像素，并应用第二波形。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述第一像素的所有四个主要邻居的下一灰度是否均为白色以及所述第一像素的至少一个主要邻居是否具有非白色的当前灰度和空的先前像素转变，并应用第二波形。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述第一像素的所有四个主要邻居的下一灰度是否均为白色以及所述第一像素的至少一个主要邻居是否具有白色到白色灰度转变并且是彩色像素，并应用第二波形。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一波形包括被配置为将所述第一像素驱动至光学黑色状态的第一分量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一波形包括被配置为将所述第一像素驱动至光学白色状态的第二分量。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二波形包括顶部截止脉冲。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二波形包括旋转脉冲。
10.一种被配置为执行根据权利要求1所述的方法的电光显示器，包括旋转双色构件、电致变色或电润湿材料。
11.根据权利要求10所述的电光显示器，其包括电泳材料，所述电泳材料包含布置在流体中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。
12.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中。
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以多个离散微滴的形式存在，所述离散微滴被包含聚合物材料的连续相包围。
14.一种用于驱动电光显示器的方法，包括：
将源图像颜色映射为用于电光显示器的彩色映射图像；
从所述彩色映射图像中识别彩色像素并用指示符标记所述彩色像素；以及
使用所述彩色像素的识别数据作为波形产生算法的输入。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述彩色映射图像上执行颜色滤波阵列映射。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括从所述波形产生算法生成用于下一个状态图像的波形。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括使用所生成的波形作为下一个状态图像的当前状态图像。
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