CN1842836A - 用于具有高帧速率和低峰值功率消耗的电泳显示器的驱动方法 - Google Patents

用于具有高帧速率和低峰值功率消耗的电泳显示器的驱动方法 Download PDF

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Abstract

将一个具有补偿脉冲(C)的驱动波形(900、920、940、960；1000、1020、1040、1060；1100、1120、1140、1160；1220、1240、1260)施加到显示器中的至少一个像素(2)上，从而在一个诸如电泳显示器的双稳态显示器(310)上更新图像。补偿脉冲的能量取决于图像保持时间，并足以将显示器恢复到原始的、漂移前的亮度水平。在一种方式中，补偿脉冲的能量作为图像保持时间的一个预定函数而被确定。在另一种方式中，在各个不同的查找表中针对各个不同图像保持时间提供定义不同波形的数据，并且根据图像保持时间从其中一个表中选择数据来驱动显示器。可在驱动波形的不同部分中提供补偿脉冲。

Description

用于具有高帧速率和低峰值功率消耗的电泳显示器的驱动方法
本发明总体涉及电子阅读装置，例如电子图书和电子报纸，以及更特别地涉及一种用于通过补偿图像不稳定性从而以改进的灰度精度来更新图像的方法和设备。
新近的技术进步已提供了诸如电子图书的“使用者易使用”的电子阅读装置，它们带来了许多机会。例如，电泳显示器很有前途。这种显示器具有固有的存储器行为，并能够较长时间保持图像而没有功率消耗。仅在显示器需要刷新或更新新信息时消耗功率。因此，这种显示器的功率消耗非常低，适用于诸如电子图书和电子报纸之类的便携式电子阅读装置的应用。电泳现象是指带电粒子在所施加的电场中的运动。当电泳发生在液体中时，粒子以一个速度运动，该速度主要取决于粒子受到的粘滞曳力、它们的电荷(永久的或感应的)、液体的电介质性质和所施加电场的幅值。电泳显示器是一种双稳态显示器，即在图像更新后基本保持图像而不消耗功率的显示器。
例如，1999年4月9日公开的美国马萨诸塞州剑桥的电子墨水公司(E InkCorporation，Cambridge，Massachusetts，US)的题为“Full Color Reflective DisplayWith Multichromatic Sub-Pixels(具有多色子像素的全彩色反射性显示器)”的国际专利申请WO 99/53373描述了这样一种显示装置。WO 99/53373讨论了一种具有两个基板的电子墨水显示器。其中一个基板是透明的，另一个基板上设有成行成列布置的电极。显示单元或像素与行电极和列电极的交叉点相关联。该显示单元利用薄膜晶体管(TFT)耦合到列电极上，该薄膜晶体管的栅极耦合到行电极。显示单元、TFT晶体管以及行和列电极一起布置形成有源矩阵。此外，该显示单元包括一个像素电极。一个行驱动器选择一行显示单元，并且一个列或源极驱动器通过所述列电极和TFT晶体管将数据信号提供到所选择的该行显示单元上。所述数据信号对应于将要显示的图形数据，例如文本或图形。
电子墨水被设置在透明基板上的像素电极和公共电极之间。该电子墨水包括多个直径大约为10到50微米的微胶囊。在一种方法中，每个微胶囊具有悬浮在液体载色剂(carrier medium)或流体中的带正电的白色粒子和带负电的黑色粒子。当将正电压施加到像素电极上时，白色粒子移动到微胶囊的指向透明基板的一侧，观察者将看到白色显示单元。同时，黑色粒子移动到微胶囊的相反一侧的像素电极处，于是观察者看不到它们。通过施加负电压到像素电极，黑色粒子移动到微胶囊的指向透明基板一侧的公共电极，且显示单元对观察者呈现为黑色。同时，白色粒子移动到微胶囊的相反一侧的像素电极处，于是观察者看不到它们。当除去电压时，显示装置保持在所获得的状态，因而展现出双稳态特性。在另一种方法中，在染色液体中提供粒子。例如，可以在白色液体中提供黑色粒子，或在黑色液体中提供白色粒子。或者，在不同的有色液体中提供其它颜色的粒子，例如在蓝色液体中提供白色粒子。
诸如空气的其它流体也可用在介质中，其中，带电的黑色和白色粒子在电场中来回游动(例如，Bridgestone SID2003-Symposium on Information Displays.May 18-23，2003，-digest 20.3)。也可使用有色粒子。
为了形成电子显示器，可将电子墨水印制到一张塑料膜上，该塑料膜被层压到电路层上。该电路形成一个之后可由显示驱动器控制的像素图形。由于微胶囊悬浮在液体载色剂中，可利用现有的丝网印刷工艺将它们印制到几乎任何表面上，包括玻璃、塑料、织物甚至纸上。而且，对软片的使用使得设计具有近似传统书的外观的电子阅读装置成为可能。
然而，灰度精度需要进一步提高，特别是在较短图像保持时间的区域中。例如，在滚动模式下，用户将屏幕上的图像向上或向下、向左或向右滚动，由于很强的图像不稳定性增加了灰度误差，从而可观察到图像滞留现象。
本发明通过提供一种用于补偿诸如有源矩阵电泳显示器的双稳态装置的图像不稳定性并提高其灰度级精度的方法和装置来解决上述和其它问题。特别地，考虑在一个像素或每个像素上两次相继图像更新之间的时间间隔。该时间间隔被定义为图像保持时间，在该时间段内，像素不被寻址或者像素上的功率基本上为零。根据图像保持时间直接形成用于各种光学转换(optical transitions)的驱动波形。这可以通过预先确定用于不同图像保持时间的波形、并在图像更新周期期间根据像素上的当前图像的保持时间载入正确的波形来实现。可选地，预先确定用于固定的(通常很短)图像保持时间的波形，并使用一个校正函数(或表)来校正在图像保持周期期间亮度漂移对灰度精度的影响。校正脉冲可由亮度变化对图像保持时间的关系曲线来确定，其通常为墨水材料特性的函数。以此方式，由图像不稳定性引起的灰度误差可显著减小，并且对墨水材料的图像稳定性的要求变得不太苛刻。因而，本发明能够适应制造工艺中不可避免的材料变化，以提高用户观察到的图像质量。
在本发明的一个具体方式中，一种用于在双稳态显示器上更新图像的方法包括：对于显示器中的至少一个像素确定图像保持时间，根据该图像保持时间确定补偿脉冲的能量，以及将一个包括补偿脉冲的驱动波形施加到该至少一个像素以更新该至少一个像素。补偿脉冲的能量是电压在脉冲持续时间上的积分，例如，当电压固定时为时间×电压电平。为简单起见，在下文中使用脉冲宽度调制(PWM)驱动的方案来描述本发明。在PWM驱动方案中，一个脉冲内的能量变化通过改变脉冲长度而实现，电压电平则基本恒定。
还提供了相关的电子阅读装置和程序存储装置。
在附图中：
图1示意性地表示了一个电子阅读装置的显示屏的一部分的一个实施例的前视图；
图2示意性地表示了图1中沿2-2的横截面图；
图3示意性地表示了一个电子阅读装置的总体图；
图4示意性地表示了具有各自显示区域的两个显示屏；
图5示出了紧接在寻址到白色状态之后亮度随图像保持时间的变化；
图6示出了对于白色状态补偿脉冲时间随图像保持时间的变化；
图7示出了对于初始白色状态补偿脉冲时间随图像保持时间的变化，其中过复位(over-reset)时间为40ms；
图8示出了固定的(短)图像保持时间下的示例波形；
图9示出了根据本发明的示例波形，其中依据图像保持时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲在所有数据信号之前被提供；
图10示出了根据本发明的示例波形，其中依据图像保持时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲在第一振荡脉冲(S1)之后且在复位(R)脉冲之前被提供；
图11示出了根据本发明的示例波形，其中依据图像保持时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲是第一信号脉冲的一部分；以及
图12示出了根据本发明的用于白色一白色转换的示例波形，其中补偿(C)脉冲具有可变能量。
在所有附图中，相应的部件用相同的附图标记来表示。
图1和2示出一个具有第一基板8、相对的第二基板9和多个画面单元2的电子阅读装置的显示板1的一部分的实施例。画面单元2可基本上沿直线以二维结构排列。为清晰起见，所示画面单元2彼此隔开，但在实际中，画面单元2彼此非常靠近以致形成连续图像。此外，仅示出完整显示屏的一部分。画面单元的其它布置方式也是可以的，例如蜂窝型布置。在基板8和9之间存在具有带电粒子6的电泳介质5。第一电极3和第二电极4与每个画面单元2相关联。电极3和4能够接收一个电位差。在图2中，对于每个画面单元2，第一基板具有第一电极3，而第二基板9具有第二电极4。带电粒子6能够占据电极3或4的附近或介于它们之间的位置。每个画面单元或像素2具有由介于电极3和4之间的带电粒子6的位置所确定的外观。电泳介质5本身是已知的，例如从美国专利5,961,804、6,120,839和6,130,774可知，并且可例如从E InkCorporation获得。
作为例子，电泳介质5可以在白色流体中包含带负电的黑色粒子6。当带电粒子6由于例如为+15伏的电位差而位于第一电极3附近时，画面单元2的外观为白色。当带电粒子6由于例如为-15伏的相反极性的电位差而位于第二电极4附近时，画面单元2的外观为黑色。当带电粒子6介于电极3和4之间时，画面单元具有中间外观，例如为介于黑色和白色之间的一个灰度级。驱动控制器100控制着每个画面单元2的电位差，以便在完整的显示屏中产生所需的画面，例如图像和/或文本。完整的显示屏由众多对应于显示器中的像素的画面单元构成。
图3示意性地示出了一个电子阅读装置的整体图。该电子阅读装置300包括控制器100，该控制器100包括寻址电路105。控制器100控制一个或多个诸如电泳屏幕的显示屏310，以使所需的文本或图像得以显示。例如，控制器100可以为显示屏310中的不同像素提供电压波形。该寻址电路提供用于寻址特定像素的信息(例如行和列)，以使所需的文本或图像得以显示。如下文进一步描述的那样，控制器100使连续的页面从不同的行和/或列开始得以显示。图像或文本数据可以存储在存储器120中。一个实例是飞利浦电子(PhilipsElectronics)的小型光盘(SFFO)系统。控制器100可响应于用户激活的软件或硬件按纽320，该按纽320启动一个用户命令，比如下一页命令或上一页命令。控制器100可包括一个特定用途集成电路(ASIC)。
控制器100可执行任何类型的计算机代码装置(例如软件、固件、微代码等等)，以获得在此描述的功能。此外，存储器120可以是确实包含指令程序的程序存储装置，所述指令程序可由诸如控制器100或计算机的机器来执行，以实施能够实现在此描述的功能的方法。这种程序存储装置可以以对于本领域技术人员显而易见的方式来提供。含有这种计算机代码装置的计算机程序产品也可以以对于本领域技术人员显而易见的方式来提供。
控制器100可具有一个逻辑电路，用于例如在每显示x页后、在每y分钟后(例如十分钟)、当电子阅读装置首次被打开时以及/或者当亮度偏差大于一个例如为3％反射的值时，定期性地提供对电子图书显示区域的强制复位。可依据导致可接受图像质量的最低频率来经验性地确定用于自动复位的可接受的频率。并且，例如当用户开始阅读电子阅读装置时或者当图像质量降低到不可接受的水平时，用户可通过功能按钮或其它接口装置手动地启动复位。
本发明可与任何类型的电子阅读装置一起使用。图4示出了具有两个分离的显示屏的电子阅读装置400的一个可能的例子。特别地，在第一屏440上设有第一显示区域442，并在第二屏450上设有第二显示区域452。屏440和450可通过滚边(binding)445连接起来，该滚边使得两个屏可以平整地互相折叠起来，或者打开并且平放在一个表面上。这种布置是理想的，因为它很接近地再现了阅读传统图书的体验。
可提供各种用户接口装置来使用户可以启动前向翻页、后向翻页命令等。例如，第一区域442可以包括屏上按钮424，该屏上按钮424可使用鼠标或其它指示装置、触摸激活、PDA笔或者其它已知技术来触发，以在电子阅读装置的各页面间进行浏览。除了前向翻页和后向翻页命令外，还可以提供一种在同一页面上向上滚动或向下滚动的功能。可替换地或附加地提供硬件按钮422，以使用户能够提供前向翻页和后向翻页命令。第二区域452也可包括屏上按钮414和/或硬件按钮412。应当注意，并不需要围绕第一和第二显示区域442、452的边框405，因为显示区域可以是无边框的。也可使用其它接口，例如语音命令接口。应当注意，对于两个显示区域不需要都有按钮412、414；422、424。也就是说，可提供单套前向翻页和后向翻页按钮。或者可致动单个按钮或其它装置(例如摇臂开关)以提供前向翻页和后向翻页命令。还可提供功能按钮或其它接口装置，以允许用户手动地启动复位。
在其它可能的设计中，电子图书具有单一显示屏，该显示屏具有每次显示一个页面的单一显示区域。或者单一显示屏可被划分为水平或垂直布置的两个或更多显示区域。在任何情况下，本发明可用于每个显示区域，以减小图像滞留效应，并提高图像更新的平滑度。
此外，当使用多个显示区域时，可按任何所需顺序显示连续的页面。例如，在图4中，第一页可显示在显示区域442上，而第二页可显示在显示区域452上。当用户要求阅读下一页时，第三页可代替第一页而显示在第一显示区域442，而第二页仍显示在第二显示区域452上。类似地，第四页可显示在第二显示区域452上，依此类推。在另一方式中，当用户要求阅读下一页时，两个显示区域均被更新，从而第三页可代替第一页而显示在第一显示区域442上，并且第四页可代替第二页而显示在第二显示区域452上。当使用单一显示区域时，可以显示第一页，然后当用户输入下一页命令时，第二页覆盖第一页，依此类推。反过来该过程对于后向翻页命令也适用。此外，该过程也同样适用于文本从右向左读的语言(例如希伯来语)以及诸如汉语的语言，其中汉语文本按列而不是按行读。也可具有单个显示屏，该显示屏被划分为两个或更多分开的显示区域。
此外，应当注意并不需要将整个页面显示在显示区域上。可以显示页面的一部分，并提供滚动功能，以允许用户通过向上、向下、向左和向右滚动来阅读页面的其它部分。可提供放大和缩小功能，以允许用户改变文本或图像的尺寸。这对于例如视力下降的用户来说是理想的。
图像漂移
双稳态显示器(例如电泳显示器)在其高亮度、高对比度、广视角和稳定图像方面与诸如LCD的其它显示器相比具有优势。此外，由于其双稳态提供的更低的刷新率，其平均功率消耗比LCD低一百倍以上。也就是说，在图像更新完成后，图像基本保持在像素上，而无需提供任何电压脉冲。仅在下次图像更新过程中需要电压脉冲。也可能不更新/刷新那些在下次图像更新中光学状态不发生变化的像素，例如白色-白色转换，从而导致更低的功率消耗。然而，在实际的电泳显示器中，在图像保持期间，特别是紧接在图像更新之后的前一百秒之内，可观察到光学状态漂移。
例如，图5示出了在寻址到白色状态之后，亮度随图像保持时间的变化。该数据是利用一个原型有源矩阵显示板用实验方法获得的。水平轴表示图像保持时间，单位为秒，而垂直轴表示白色状态亮度(L*)。可见，随着保持时间的增加，亮度几乎呈指数地降低。在大约二百秒后达到近似最终电平。“最终”电平和初始电平之差可高达6-7L*。在实际中，保持时间依据使用模式而变化。可使用依据固定的保持时间所确定的驱动波形，但这种方式常造成较大灰度误差。在驱动波形中结合振荡脉冲和过复位脉冲可显著地提高灰度精度。振荡脉冲在案号为PHNL030441的题为“Display device(显示装置)”的待审查欧洲专利申请02077017.8中讨论，在此引用以作为参考。过复位脉冲在案号为PHNL030091的题为“Electrophoretic display panel(电泳显示板)”的待审查欧洲专利申请03100133.2中讨论，在此以用以作为参考。
本发明提供一种驱动技术，该驱动技术通过考虑各单独像素、一组像素或每个像素上的图像保持时间来补偿双稳态显示器的图像不稳定性并提高其灰度精度。结合图像保持时间直接形成用于各种光学转换的驱动波形。这可通过预先确定用于各种图像保持时间的波形、并在图像更新周期期间根据像素上的当前图像的保持时间载入校正波形来实现。可选地，预先确定用于固定的(短)图像保持时间的波形，并使用一个校正函数(或表)来在图像保持周期期间校正亮度漂移对灰度精度的影响。校正脉冲可由亮度变化对图像保持时间的关系曲线来确定，其通常为墨水材料特性的函数。以此方式，由图像不稳定性引起的灰度误差显著减小，并且/或者对墨水材料的图像稳定性的要求变得不太苛刻。因而图像质量得到提高，而制造成本得以减少。
实施例1
在第一实施例中，使用图像不稳定性补偿脉冲对图像保持时间的关系曲线来在下次图像转换中恢复和校正光学状态。所述脉冲是通过测量作为脉冲能量的函数的亮度而获得的，所述脉冲试图将当前图像保持时间下的当前亮度(例如白色)转换到在基本为零的图像保持时间下的原始/初始电平，即紧接在图像更新后得到的电平。用于完全恢复亮度的最小脉冲被定义为在该图像保持时间下的补偿脉冲。对于其它图像保持时间重复相同的程序。根据这些数据，产生补偿脉冲时间对图像保持时间的关系曲线，如图6所示。图6示出了对于有源矩阵显示板中的白色状态、补偿脉冲时间对图像保持时间的关系的实验曲线。在该实验中使用基本恒定的-15V电压。水平轴表示以秒为单位的图像保持时间，而垂直轴表示以毫秒(ms)为单位的图像不稳定性补偿脉冲时间。补偿脉冲的时间段随图像保持时间的增加几乎呈指数地增加，从而在更长的保持时间下需要更长的校正脉冲。在本例和下文中，为简单起见，使用脉冲宽度调制驱动，但是也可使用其它驱动方案，如下面进一步所讨论的那样。调节每个脉冲的脉冲时间以改变脉冲能量，而电压电平则基本恒定。
在轨道稳定(rail-stabilized)驱动方案(例如上述欧洲专利申请03 100133.2中所讨论的那样)中，有时使用过复位脉冲来以更短图像更新时间和更少光学闪烁获得精确灰度。在这些驱动方案中，驱动波形包括复位脉冲和灰度驱动脉冲。复位脉冲被定义为将粒子从它们的当前位置移动到靠近两电极之一的两个极限位置之一的电压脉冲，灰度驱动脉冲是将显示器或像素变成所需的最终光学状态的电压脉冲。在这些驱动方案中，上述测得的驱动曲线也可用于补偿图像不稳定性效应。在本例中，如图7中所示，对于白色初始状态，复位脉冲可包括三部分：标准复位、过复位和图像不稳定性校正复位。图7示出了在有源矩阵显示板中，对于初始白色状态，在过复位时间周期为40ms时，补偿脉冲时间对图像保持时间的变化。可见，在更长的保持时间下，需要更长的校正脉冲。由于显示已经处于白色状态，现在不存在标准复位。在本例中使用40ms的恒定的过复位脉冲，并引入根据图6的数据测得的可变图像不稳定性校正复位。图7的曲线是通过向图6的曲线上增加40ms而获得的。
为实施第一实施例，一个例如存储器120的存储器可在例如灰度更新(GU)模式下、存储固定图像保持时间下的标准驱动波形，所述波形用于更新灰度图像。标准驱动波形是指在固定图像保持时间下优化的驱动波形，该保持时间优选地较短，例如接近于零或几秒。所述标准驱动波形不使用根据本发明的补偿脉冲，并且可以包括例如振荡脉冲、复位脉冲和驱动脉冲，如结合图8-12进一步描述的那样。对于其它更新模式，例如对于单色更新(MU)模式，固定图像保持时间下的标准驱动波形被存储在存储器120中，所述波形用于更新单色图像。用于不同光学转换(如图6中所示)的预先确定的补偿脉冲的函数/曲线数据可以按照与标准驱动波形相同的序列存储。例如对于灰度更新，灰度补偿脉冲可作为总体灰度驱动波形的一部分以GU模式存储。在图像更新过程中，标准波形和相应图像保持时间下的补偿脉冲两者都根据像素上的当前图像的所测得的图像保持时间而被载入。类似地，对于其它更新模式(例如单色更新模式)也可这样做。
事实上，补偿脉冲在很大程度上取决于材料属性，并且基本上对使用模式不敏感。因而无论图像更新模式如何，将用于各种光学转换(例如图6中所示)的预定补偿脉冲的函数/曲线数据存储在单个存储器中(其用于补偿时间，即CT)则是更为有利的。不需要将这些数据按不同模式分别地存储，从而降低了存储器需求。在图像更新过程中，根据像素上的当前图像的所测得的图像保持时间，将标准波形和相应图像保持时间下的补偿脉冲两者载入。例如，在灰度图像更新中，标准波形从GU载入，而相应图像保持时间下的补偿脉冲则根据像素上的当前图像的所测得的图像保持时间从CT载入。类似地，在单色图像更新中，标准波形从MU载入，而相应图像保持时间下的补偿脉冲则根据像素上的当前图像的所测得的图像保持时间从CT载入。对于其它更新模式(例如单色更新模式)也可这样做。
该方法的另一个优点是允许我们根据图像保持时间来缩放补偿脉冲。假设在一个驱动波形中引入用于补偿图像稳定性的基本脉冲长度，我们可根据所测得的图像保持时间曲线和亮度校正/恢复曲线来获得一个缩放因数对图像保持时间的关系曲线。该缩放因数曲线可与预先确定的图像保持时间一起储存，并可在图像更新期间根据像素上的图像保持时间而被载入。所述“基本”或标准补偿脉冲是具有可变脉冲长度或能量的各种驱动波形的一部分，所述可变脉冲长度或能量是根据像素上的图像保持时间由该缩放因数来确定的。由于不需要分别载入标准驱动波形和补偿波形，并且在读取图像保持时间的同时读出缩放因数，从而同时实现了更低的存储器需求和更高的图像更新效率。
实施例2
在第二可能的实施例中，不同于读取一个描述如图6和图7那样的曲线的函数/曲线以根据图像保持时间确定补偿脉冲时间，可以在不同图像保持时间下产生单独的查找表(LUT)并将其存储在存储器中。所述LUT包括定义对应于各个不同图像保持时间的不同波形的数据。在图像更新期间，根据像素上的当前图像的保持时间，将一个选定波形载入并将其施加到显示器中的至少一个像素上。取决于可获得的存储器空间，通过对于不同的保持时间提供更大数量的LUT，可以提高灰度精度。
举例来说，图5和图7的曲线可用于帮助确定对应于在不同图像保持时间下的不同LUT的数据。例如，假设可使用最多八个LUT，其中一个LUT可包括用于提供没有补偿脉冲的标准驱动波形的数据，并且其它七个LUT可包括具有对应于七个不同图像保持时间的补偿脉冲的驱动波形的数据。在一种方式中，这些LUT可依据相等的或基本相等的亮度增量。例如，可在不同亮度级别下读取图5中的曲线，以确定相应的图像保持时间。然后利用在相等亮度增量(例如1L*的增量)下获得的图像保持时间，可读取一个补偿脉冲时间对图像保持时间的关系曲线(如图7所示)，以获得补偿脉冲时间。示例性的结果如下所示。
  亮度级(L*)   图像保持时间(秒)   补偿脉冲时间(毫秒)
  6564636261605958.6   0153050100180400600   40608595120138160170
以上仅作为例子给出八个点。可根据需要使用更少或更多点。附加表格的数据可通过内插其它表格而获得。此外，当不采用脉冲宽度调制时，可类似地获得用于确定补偿脉冲能量的数据。例如，可使用类似于图7的曲线，其中垂直轴表示能量。可根据脉冲形状提供相应的补偿脉冲，以使电压对时间的积分总计达到所需的能量。
如下所述的图8-12示出了提供如上所述的补偿脉冲的时域波形的示例。
图8示出了对于固定图像保持时间的示例性波形，该固定图像保持时间优选地很短，例如几秒钟。波形800、820、840和860分别提供从白(W)到深灰(G1)、浅灰(G2)-深灰(G1)、黑(B)-浅灰(G2)和白(W)-白(W)的转换。S1代表第一组振荡脉冲，R代表复位脉冲，并且D代表驱动脉冲。每个振荡脉冲代表足以释放在其当前位置处的粒子、但不足以将粒子从它们的当前位置移动到靠近两个电极的两个极限位置之一的能量。在本例中未使用补偿脉冲。总体波形800、820、840和860可被认为是驱动波形，也被称为对于各种图像转换的标准驱动波形。
图9示出了根据本发明的依据图像保持时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲的示例波形，所述补偿脉冲在所有数据信号之前提供。驱动波形900、920、940和960分别提供从白(W)到深灰(G1)、浅灰(G2)-深灰(G1)、黑(B)-浅灰(G2)和白(W)-白(W)的转换。S1代表第一振荡脉冲，R代表复位脉冲，D代表驱动脉冲，并且C代表补偿脉冲。注意补偿脉冲可具有不同的持续时间和极性。在所示例子中，在包括第一振荡脉冲(S1)的所有数据信号之前提供补偿脉冲。在波形900和920中，“B”表示在复位脉冲(R)的末端已得到黑色状态。在波形940中，“W”表示在复位脉冲(R)的末端已得到白色状态。补偿脉冲的极性与复位脉冲的极性相反，但与驱动(D)脉冲的极性相同。将补偿脉冲设置在如图所示的位置是有利的，这是因为在施加标准驱动波形之前，首先从当前图像保持时间基本恢复在基本为零的图像保持时间下的原始/初始亮度级，这确保了明确定义的初始参考状态，从而提高了灰度精度。
图10示出了根据本发明的根据停留时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲的示例波形，所述补偿脉冲在第一振荡脉冲(S1)之后且在复位(R)脉冲之前提供。驱动波形1000、1020、1040和1060分别提供从白(W)到深灰(G1)、浅灰(G2)-深灰(G1)、黑(B)-浅灰(G2)和白(W)-白(W)的转换。S1代表第一振荡脉冲，R代表复位脉冲，D代表驱动脉冲，并且C代表补偿脉冲。在波形1000和1020中，“B”表示在复位脉冲(R)的末端已得到黑色状态。在波形1040中，“W”表示在复位脉冲(R)的末端已得到白色状态。补偿脉冲的极性与复位脉冲的极性相反，但与驱动(D)脉冲的极性相同。将补偿脉冲设置在如图所示的位置是有利的，这是因为通过施加振荡脉冲(S1)，在像素上的图像历史首先被去除，然后在施加标准驱动波形的第二部分之前，从当前图像保持时间基本恢复在基本为零的图像保持时间下的原始/初始亮度级。这种构造可进一步提高灰度精度，这是因为不仅保证了明且定义的初始参考状态，而且像素上的图像历史也被最小化。
图11示出了根据本发明的根据停留时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲的示例波形，所述补偿脉冲是第一信号脉冲的一部分。驱动波形1100、1120、1140和1160分别提供从白(W)到深灰(G1)、浅灰(G2)-深灰(G1)、黑(B)-浅灰(G2)和白(W)-白(W)的转换。S1代表第一振荡脉冲，R代表复位脉冲，D代表驱动脉冲，并且C代表补偿脉冲。在波形1100和1120中，“B”表示在复位脉冲(R)的末端已得到黑色状态。在波形1140中，“W”表示在复位脉冲(R)的末端已得到白色状态。
在图9和图10的波形中，补偿脉冲是作为独立的脉冲来施加的。相反，在图11中，补偿脉冲直接与第一信号脉冲(即复位脉冲(R))相邻接。例如，在波形1100中，补偿脉冲(C)具有负极性，并且与具有正极性的复位脉冲(R)相邻接。对于波形1120和1160也是这样。在波形1140中，补偿脉冲(C)具有正极性，并且与具有负极性的复位脉冲(R)相邻接。补偿脉冲的极性与复位脉冲的极性相反，但与驱动(D)脉冲的极性相同。将补偿脉冲设置在如图所示的位置是有利的，这是因为通过减小补偿脉冲和复位脉冲之间的时间间隔进一步提高了图像质量。
图12示出了白色-白色转换的示例性驱动波形1200、1220、1240和1260。波形1200是一个在固定图像保持时间下的标准波形，提供该标准波形作为比较。波形1220包括依图像保持时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲，该补偿脉冲在数据信号之前提供，所述数据信号例如为振荡脉冲(S1)和极限驱动(ED)脉冲。极限驱动脉冲是指一个代表足以将粒子从当前位置或状态移动到最终状态的能量的电压脉冲，该最终状态是极限状态之一。极限驱动脉冲可与复位脉冲一起使用，或代替复位脉冲。此外，该极限驱动脉冲可具有一个持续时间，该持续时间足以(或绰绰有余地)将粒子从当前状态移动到最终的极限状态。这样，极限驱动脉冲持续时间类似于复位或过复位脉冲持续时间。波形1240包括依图像保持时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲，该补偿脉冲介于振荡脉冲(S1)和ED脉冲之间。波形1260包括依图像保持时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲，该补偿脉冲在振荡脉冲(S1)之后并且紧接在ED脉冲之前且紧邻ED脉冲。
该实施例说明：对应于在像素上无实质性光学状态变化的图像转换的标准波形可被简化成例如一个单极性波形。这将进一步减小图像更新期间的光学闪烁。此外，根据本发明，依据图像保持时间而具有可变能量的补偿(C)脉冲成为驱动波形的一部分，并在波形中的不同时刻被提供，如图9-11所示。这里，如波形1220、1240和1260中所示，补偿脉冲的极性与极限驱动(ED)脉冲的极性相同。
选择补偿脉冲(C)的极性，以使显示器中的粒子能够朝向导致初始/原始光学状态的方向运动，该初始/原始光学状态是在前一次图像更新过程中、在基本为零的图像保持时间下获得的，而不管后继的标准驱动波形中的脉冲极性如何。
需要强调的是，作为更短的总图像更新时间的优点，在任意两个连续的脉冲之间的时间间隔可以基本上等于零。为了测量像素上的图像保持时间，可在像素上引入一个计时器。该计时器在图像更新完成后立即自动开始计时，并且读出自从该像素上的上次图像更新起所经历的时间，该时间被用于在随后的图像更新过程中载入正确的补偿脉冲。同时，该计时器可被复位到零，并且在下次更新之后开始新的计时。该过程可重复进行。尽管针对每个单独的像素对图像保持时间进行计时是有益的，但在实际中，可能针对显示器上的单个像素对图像保持时间进行计时，并且该计时器信息可被用于更新整个显示器或显示器的一部分。注意，在以上例子中，使用脉冲宽度调制(PWM)驱动来说明本发明，即每个波形中的脉冲时间是可变的，而电压幅度则保持恒定。但是，本发明也适用于其它驱动方案，例如基于电压调制驱动(VM)，其中每个波形中的脉冲电压幅度是可变的，或者将PWM与VM驱动相结合。当使用VM驱动或将VM和PWM驱动相结合时，选择补偿脉冲，以使包含在补偿脉冲中的能量正好足以将亮度完全恢复到更新之后所立即得到的初始水平。本发明也适用于彩色双稳态显示器。此外，对电极结构没有限制。例如，可采用顶部/底部电极结构、蜂窝结构或其它组合的平面内切换(in-plane-switching)和垂直切换(vertical switching)。此外，本发明既可在有源矩阵电泳显示器中实施，也可在无源矩阵电泳显示器中实施。事实上，本发明可以在任何其中在图像更新后、在图像基本保持在显示器上的同时不消耗功率的双稳态显示器中实施。并且，本发明适用于单窗口和多窗口显示器，其中例如存在打字机模式。
尽管已经示出并描述了本发明的优选的实施例，但是当然应该认识到，在不脱离本发明的精神的前提下可容易地在形式上或细节上进行各种修改和变化。因而这意味着本发明并不局限于所述和所示的具体形式，而是应被认为覆盖所有可落入所附权利要求书范围内的修改。

Claims (21)

1.一种用于在双稳态显示器上更新图像的方法，所述方法包括：
针对该双稳态显示器(310)中的至少一个像素(2)确定图像保持时间；
根据所述图像保持时间确定用于提供补偿脉冲(C)的能量；以及
将一个包括所述补偿脉冲的驱动波形(900、920、940、960；1000、1020、1040、1060；1100、1120、1140、1160；1220、1240、1260)施加到所述至少一个像素上以更新所述至少一个像素。
2.如权利要求1的方法，其中：
所述双稳态显示器包括电泳显示器。
3.如权利要求1的方法，其中：
确定所述能量包括将用于提供所述补偿脉冲的能量确定为所述图像保持时间的一个预定函数。
4.如权利要求3的方法，其中：
所述图像保持时间的该预定函数是通过针对不同图像保持时间测量作为脉冲能量的函数的亮度(L)而确定的。
5.如权利要求1的方法，其中：
针对所述至少一个像素确定所述图像保持时间包括针对所述至少一个像素测量所述图像保持时间。
6.如权利要求1的方法，其中：
选择所述补偿脉冲的极性，以使所述双稳态显示器中的粒子朝向导致所述至少一个像素的初始光学状态的方向运动。
7.如权利要求1的方法，其中：
所述补偿脉冲(C)在驱动波形中是在所有数据脉冲(S1、R、D、ED)之前提供的。
8.如权利要求1的方法，其中：
所述补偿脉冲(C)在驱动波形中是在震荡脉冲(S1)之后且在复位脉冲
(R)和极限驱动脉冲(ED)之前提供的。
9.如权利要求1的方法，其中：
所述补偿脉冲(C)在驱动波形中是在极限驱动脉冲(ED)之前且紧邻极限驱动脉冲提供的。
10.如权利要求1的方法，还包括：
针对各个不同的图像保持时间提供定义不同波形的数据；
其中施加所述驱动波形包括根据所确定的图像保持时间选择所述不同波形当中的一个以施加到所述至少一个像素上。
11.如权利要求10的方法，还包括：
在各个不同的查找表(120)中存储定义所述不同波形的数据。
12.如权利要求10的方法，其中：
所述定义不同波形的数据包括用于根据所确定的能量来缩放标准补偿脉冲的数据。
13.如权利要求10的方法，其中：
提供定义所述不同波形的数据包括提供对应于与各个不同图像保持时间相关的基本上相等的亮度(L)增量的数据。
14.一种确实包含指令程序的程序存储装置，所述指令程序可由一个机器来执行，以执行一种在双稳态显示器上更新图像的方法，所述方法包括：
针对该双稳态显示器(310)中的至少一个像素(2)确定图像保持时间；
根据所述图像保持时间确定用于提供补偿脉冲(C)的能量；以及
将一个包括所述补偿脉冲的驱动波形(900、920、940、960；1000、1020、1040、1060；1100、1120、1140、1160；1220、1240、1260)施加到所述至少一个像素上以更新所述至少一个像素。
15.一种显示装置，包括：
一个双稳态显示器(310、400)；和
一个控制器(100)，用于更新所述双稳态显示器上的图像，这是通过针对所述双稳态显示器中的至少一个像素(2)确定图像保持时间、根据所述图像保持时间确定用于提供补偿脉冲(C)的能量、以及将一个包括所述补偿脉冲的驱动波形(900、920、940、960；1000、1020、1040、1060；1100、1120、1140、1160；1220、1240、1260)施加到所述至少一个像素上以更新所述至少一个像素。
16.如权利要求15的显示装置，其中：
所述双稳态显示器包括电泳显示器。
17.如权利要求15的显示装置，其中：
所述控制器将用于提供所述补偿脉冲的能量确定为所述图像保持时间的一个预定函数。
18.如权利要求17的显示装置，其中：
所述图像保持时间的该预定函数是通过针对不同图像保持时间测量作为脉冲能量的函数的亮度(L)而确定的。
19.如权利要求15的显示装置，还包括：
针对各个不同的图像保持时间提供定义不同波形的数据；
其中施加所述驱动波形包括根据所确定的图像保持时间选择所述不同波形当中的一个以施加到所述至少一个像素上。
20.如权利要求19的显示装置，其中：
提供定义不同波形的数据包括提供对应于与各个不同图像保持时间相关的基本上相等的亮度(L)增量的数据。
21.一种控制器(100)，包括：用于针对双稳态显示器中的至少一个像素(2)确定图像保持时间的第一装置，用于根据所述图像保持时间确定补偿脉冲(C)的能量的第二装置，和用于将一个包括所述补偿脉冲的驱动波形(900、920、940、960；1000、1020、1040、1060；1100、1120、1140、1160；1220、1240、1260)施加到所述至少一个像素上以更新所述至少一个像素的第三装置。
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