CN1849640A - 用于具有精确灰度和最小化平均功耗的电泳显示器的驱动方法 - Google Patents

Abstract

在诸如电泳显示器的双稳态显示器上的图像在接连的帧周期中通过在接连的帧周期内访问规定一组电压波形的数据而被更新。双稳态显示器的至少一个部分在接连的帧周期期间按照被访问的数据而被驱动，以使得至少一个较长的帧周期(FT，1302，1304，1402，1502，1602，1702，1802)是在电压波形的至少第一部分期间使用的，以及至少一个较短的帧周期(FT’)是在电压波形的至少第二部分期间使用的。例如，较长的帧周期可以是加长的帧周期，它是其间每个波形具有各自恒定电压值的最长的时间间隔。

Description

用于具有精确灰度和最小化平均功耗的电泳显示器的驱动方法

本发明总的涉及诸如电子图书和电子报纸的电子读出装置，更具体地，涉及用于驱动诸如电泳显示器的双稳态显示器而同时使得平均功耗最小化的方法和设备。

最新的技术进展提供了开创许多机会的、像电子图书那样的用户友好的电子读出设备。例如，电泳显示有很大的前途。这样的显示器具有固有的存储器性能，能够无功耗而在相当长的时间内保持图像。仅仅在该显示需要用新的信息被刷新或更新时才消耗功率。所以，在这样的显示器中的功耗是非常低的，适合于像电子图书和电子报纸那样的便携式电子读取设备的应用。电泳是指带电粒子在施加的电场中运动。当电泳出现在液体中时，粒子的运动速度主要由粒子经受的粘滞阻力、它们的电荷(永久的或感应的)、液体的介质特性、和所加上的电场的幅度所确定。电泳显示器属于双态显示器类型，它是在图像更新后基本上保持图像而无功耗的显示器。

例如，1999年4月9日公布的题目为“Full Color ReflectiveDisplay With Multichromatic Sub-Pixels”(具有多色子像素的全色反射型显示器)的国际专利申请WO 99/53373(电子墨水公司，Cambridge，Massachusetts，US)描述这样的显示设备。WO 99/53373讨论具有两个基片的电子墨水显示器。一个基片是透明的，而另一个基片配备有排列成行和列的电极。显示单元或像素与行电极和列电极的交叉点相关联。显示单元用薄膜晶体管(TFT)与列电极耦合，晶体管的栅极与行电极耦合。显示单元、TFT晶体管和行与列电极的这种安排一起形成有源矩阵。而且，显示单元包括像素电极。行驱动器选择显示单元的行，而列或源驱动器经由列电极与TFT晶体管把数据信号提供给显示单元所选择的行。数据信号相应于要被显示的像文本和图形那样的图形数据。

电子墨水被提供在透明的基片上的像素电极与公共电极之间。电子墨水含有直径约为10到50微米的多个微密封腔(microcapsule)。在一个方法中，每个密封腔具有带正电的白色粒子和带负电的黑色粒子，其悬浮在液体载体媒介体或流体中。当将正电压加到像素电极时，白色粒子移动到微密封腔的指向透明的基片的一侧，观众将看到白色显示单元。同时，黑色粒子移动到在微密封腔的相反一侧处的像素电极，这样，黑色粒子对于观众是隐藏的。通过将负电压加到像素电极，黑色粒子移动到在微密封腔的指向透明的基片的一侧处的公共电极，显示单元呈现黑暗给观众。同时，白色粒子移动到在微密封腔的相反一侧处的像素电极，这样，白色粒子对于观众是隐藏的。当电压被去除时，显示装置保持在所得到的状态，因此呈现双稳态的特性。在另一个方法中，粒子被提供在染色的液体中。例如，黑色粒子可被提供在白色液体中，或白色粒子可被提供在黑色液体中。或者，其它彩色粒子可被提供在不同的彩色的液体中，例如，在蓝色液体中的白色粒子。

在媒介体中也可以使用如空气那样的其它的流体，在其中带电的黑色和白色粒子在电场中来回运动(例如，Bridgestones SID2003-Symposium on Information Display.May 18-23，2003，-digest20.3)。也可以使用彩色粒子。

为了形成电子显示器，可以把电子墨水印在被叠置在一个电路层上的一个塑料薄膜片上。这个电路形成一种可以由显示驱动器控制的像素的图案。由于微密封腔悬浮在液体载体媒介体中，实际上可以使用相应的丝网印刷过程把它们印在任何表面上，包括玻璃、塑料、布和甚至纸。而且，使用柔顺的片材允许设计出接近于传统书籍那样的电子读出装置。

然而，电子显示器的功耗有可能变为高到不可接受的程度，特别是对于可被使用于更高的温度的具有较高的帧速率的情形，或者是在为了增加灰度级别的数目或灰度精度的情况下。

本发明通过提供用于驱动诸如电泳显示器那样的双稳态显示器而同时(特别是对于更高的帧速率)减小平均功耗的方法和设备，从而解决上述和其它问题。

在本发明的一个特定方面，一种用于在接连的帧周期中对双稳态显示器的至少一个部分进行更新的方法包括：对于各接连的帧周期访问规定至少一个电压波形的数据，和按照被访问的数据在各接连的帧周期期间驱动双稳态显示器的该至少一个部分，以使得至少一个较长的帧周期在电压波形的至少第一部分期间被使用，以及至少一个较短的帧周期在电压波形的至少第二部分期间被使用。

还提供了相关的电子读出装置和程序贮存装置。

在图上：

图1示意地显示电子读出装置的显示屏的一部分的实施例的正视图；

图2示意地显示沿图1的沿2-2的截面图；

图3示意地显示电子读出装置的总貌；

图4示意地显示具有相应显示区域的两个显示屏；

图5a显示对于使用固定的、相对较长的帧时间的图像转变的波形；

图5b显示对于使用固定的、相对较短的帧时间的图像转变的波形；

图6显示对于使用相对较短的帧时间用于驱动部分和相对较长的帧时间用于波形的其余部分的图像转变的波形；

图7显示对于使用相对较短的帧时间用于驱动部分的末端部分和相对较长的帧时间用于波形的其余部分的图像转变的波形；

图8显示对于使用相对较短的帧时间用于驱动部分的末端部分和相对较长的帧时间用于包括在时间上没有对准的握手脉冲的波形的其余部分的图像转变的波形；

图9显示对于使用相对较短的帧时间用于驱动部分的末端部分和用于在时间上对准的握手脉冲，和相对较长的帧时间用于波形的其余部分的图像转变的波形；

图10显示对于使用相对较短的帧时间用于握手脉冲和用于驱动部分的第二部分，和相对较长的帧时间用于波形的其余部分的图像转变的波形，其中其余部分在帧速率改变之前被提供；

图11a显示对于使用不同的帧时间的图像转变的波形，其中第二驱动部分的开始点导致在一个帧周期中从正电压到负电压的全范围的电压转变；

图11b显示对于使用不同的帧时间的图像转变的波形，其中第二驱动部分的开始点被设置为避免在一个帧周期中从正电压到负电压的全范围电压转变；

图12显示对于使用不同的帧时间的图像转变的波形，其中图像转变直接被实现而不用复位到轨道光学状态；

图13显示图6的波形，其中加长的帧时间被提供在复位和驱动部分；

图14显示图7的波形，其中加长的帧时间被提供在驱动部分；

图15显示图8的波形，其中加长的帧时间被提供在驱动部分；

图16显示图10的波形，其中加长的帧时间被提供在第一驱动部分；

图17a显示图11a的波形，其中加长的帧时间被提供在第一驱动部分；

图17b显示图11b的波形，其中加长的帧时间被提供在第一驱动部分；以及

图18显示图12的波形，其中加长的帧时间被提供在驱动部分；

在所有的图上，相应的部分用相同的标号表示。

以下的每项专利在此引用以供参考：

2003年1月23日提交的、题目为“Electrophoretic displaypanel”的欧洲专利申请EP 03100133.2(文档号No.PHNL 030091)；

2002年5月24日提交的、题目为“Display Device”的欧洲专利申请EP 02077017.8，或2003年2月6日公布的、WO 03/079323，“Electrophoretic Active Matrix Display Device”(文档号No.PHNL020441)；以及

2003年6月11日提交的、题目为“Electrophoretic DisplayUnit”的欧洲专利申请EP 03101705.6(文档号No.PHNL 030661)。

图1和2显示具有第一基片8、第二相对的基片9和多个图像单元2的电子读出装置的显示板1的一部分的实施例。图像单元2可以以二维结构基本上沿直线而排列。为了清晰起见，图像单元2被显示为互相分开的，但实际上，图像单元2互相非常接近，以便形成连续的图像。而且，只显示了全部显示屏的一部分。图像单元的其它排列，诸如蜂窝状排列，是可能的。具有带电粒子6的电泳媒介体5存在于基片8与9之间。第一电极3和第二电极4是与每个图像单元2有关的。电极3和4能够接收电位差。在图2上，对于每个图像单元2，第一基片具有第一电极3以及第二基片9具有第二电极4。带电粒子6能够占用在电极3和4附近的或在它们中间的位置。每个图像单元2具有由在电极3和4之间的带电粒子6的位置确定的外貌。电泳媒介体5本身例如是从美国专利5,961,804、6,120,839和6,130,774知道的，并且例如可以从电子墨水(E Ink)公司购买到。

作为例子，电泳媒介体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+15伏的电位差而处在第一电极3附近时，图像单元2的外貌是白色的。当带电粒子6由于例如-15伏的相反的电位差而处在第二电极4附近时，图像单元2的外貌是黑色。当带电粒子6处在电极3与4之间时，图像单元具有诸如在黑色与白色之间的灰度级别的中间的外貌。专用集成电路(ASIC)10控制每个图像单元2的电位差，以便在整个显示屏上创建想要的图像，例如，图像和/或文本。整个显示屏由相应于显示器上的像素的许多图像单元组成。

图3示意地显示电子读出装置的总貌。电子读出装置300包括显示ASCI 100。例如，ASIC 100可以是Philips公司“Apollo”ASIC电子墨水显示控制器。显示ASIC 100经由寻址电路305控制一个或多个显示屏310，诸如电泳屏，以使想要的文本或图像被显示。寻址电路305包括驱动集成电路(IC)。例如，显示ASIC 100可以把电压波形经由寻址电路305提供到显示屏310的不同的像素。寻址电路305提供用于寻址诸如行和列的具体的像素的信息，以使想要的文本或图像被显示。显示ASIC 100使要被显示的接连的页在不同的行和/或列开始。图像或文本数据可被存储在存储器320，存储器代表一个或多个存储装置。一个例子是Philips Electronics小形式因子光(SFFO)盘系统，在其它系统中可以利用非易失性快闪存储器。电子读出装置300还包括读出装置控制器330或主控制器，它们可以响应于用户驱动的软件或硬件按钮322，发起诸如下一页命令或上一页命令的用户命令。

读出装置控制器330可以是计算机的一部分，它执行诸如软件、固件、微代码等等的任何类型的计算机代码装置，以达到这里描述的功能。因此，包括这样的计算机代码装置的计算机程序产品可以以本领域技术人员显而易见的方式提供。读出装置控制器330还可包括作为贮存装置的存储器(未示出)，它有形地体现由诸如读出装置控制器330的可由机器执行的指令的程序，或体现一台计算机以执行达到这里描述的功能的方法。这样的程序贮存装置可以以本领域技术人员显而易见的方式提供。

显示ASIC 100可以具有用于周期地向电子图书的显示区域提供强制复位的逻辑，例如在每显示x页后，在每y分钟(例如10分钟后)当电子读出装置300首次被接通时，和/或当亮度偏差大于某一值(如3％)的反射数值时。对于自动复位，可接受的频率可以根据导致可接受的图像质量的最低的频率由实验来确定。另外，例如当用户开始读电子读出装置时或当图像质量下降到不可接受的水平时复位可由用户经由功能按钮或其它接口装置人工地发起。

ASIC 100向显示寻址电路305提供指令，用于根据被存储在存储器320的信息驱动显示器310。

本发明可用于任何类型的电子读出装置。图4显示具有两个分开的显示屏的电子读出装置400的一个可能的例子。具体地，第一显示区域442在第一显示屏440上提供，以及第二显示区域452在第二显示屏450上提供。显示屏440和450可以通过铰链445而连接，该铰链允许两个屏互相折叠，或打开并平放在表面上。这种安排是希望的，因为它确切地重现阅读传统图书的经验。

各种用户接口装置可被提供来允许用户发起页前进、页后退命令等等。例如，第一区域442可包括屏幕按钮424，并且可以通过使用鼠标或其它指点装置、触摸驱动、PDA笔、或其它已知的技术的动作在电子读出装置的页之间导航。除了页前进和页后退命令以外，可以提供在同一页上的向上滚动或向下滚动。替换地，或另外地，可以提供硬件按钮422来允许用户提供页前进和页后退命令。第二区域452也可包括屏幕按钮414，和/或硬件按钮412。应当指出，围绕第一和第二显示区域442，452的框是不需要的，因为显示区域可以是无框的。也可以使用诸如话音命令接口那样的其它接口。应当指出，两个显示区域的按钮412，414；422，424并不是都需要的。也就是，可以提供单独一组页前进和页后退按钮。或，可操纵单个按钮或诸如摇杆式开关等其它装置来提供页前进和页后退命令。功能按钮或其它接口装置也可被提供来允许用户人工地发起复位。

在其它可能的设计中，电子图书具有一次显示一页的单个显示区域的单个显示屏。或，单个显示屏可被划分成例如水平地或垂直地排列的两个或多个显示区域。而且，当使用多显示区域时，接连的页可以以任何想要的次序被显示。例如，在图4上，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。当用户需要观看下一页时，第三页可以代替第一页显示在第一显示区域442，而第二页仍显示在显示区域452上。同样地，第四页可显示在第二显示区域452上，以此类推。在另一个方法中，当用户请求观看下一页时，两个显示区域被更新，这样，第三页代替第一页显示在第一显示区域442，而第四页代替第二页显示在第二显示区域452上。当使用单个显示区域时，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，等等。这个过程对于回退页命令也可颠倒过来。而且，这个过程同样可应用于从右到左读出的语言的文本，诸如希伯来文，并可应用于按列而不是按行读出的语言的文本，诸如中文。

另外，应当指出，在显示区域上不需要显示整个页。可以显示页的一部分，然后所提供的滚动功能允许用户向上、向下、向左或向右滚动，以读出页的其它部分。放大和减小能力可被提供来允许用户改变文本或图像的尺寸。这对于例如具有减小版本的用户可能是想要的。

解决的问题

脉冲宽度调制(PWM)可用来驱动诸如电泳显示的双稳态显示器，因为驱动器具有相对较低的价格和通过使用最高的电压电平得到的较高的图像更新速度。使用驱动波形时，灰度精度受限于时间分辨率，例如最小的可用的帧时间或单位时间，这在例如50Hz频率600行的显示器的情况下，其标准为20ms。最近得到了较短的帧时间即在150Hz频率下为7.73ms。当使用相对较低的帧时间时，灰度精度被大大地提高，这是因为在有源矩阵显示器图像更新期间电压脉冲是从数据驱动器逐帧地提供的。较短的帧时间保证像素接收按标称所要求的正确的脉冲量。

这被显示于图5a和5b，是对于使用轨道稳定化(rail-stabilized)驱动的某些示例的图像转变，正如在以上参考的欧洲专利申请EP 03100133.2(文档号No.PHNL 030091)中描述的。图5a显示对于使用固定的、相对较长的帧时间的图像转变的波形。图像转变包括白色(W)到深灰色(G1)(波形500)、浅灰色(G2)到深灰色(G1)(波形510)、和黑色(B)到深灰色(G1)(波形520)。符号“B”表示显示器被驱动到黑色状态。使用相对较长的帧时间(FT)例如20ms。应当指出，当再也没有非零电压要加上时，像素的寻址可以终结。另外，应当指出，所显示的波形只是所有可能波形的子集。例如，对于二比特灰度可以使用16种波形。

图5b显示在使用固定的、相对较短的帧时间的图像转变时的波形。图像转变包括白色(W)到深灰色(G1)(波形550)、浅灰色(G2)到深灰色(G1)(波形560)、和黑色(B)到深灰色(G1)(波形570)。这里使用相对较短的帧时间(“FT”)例如10ms。而且，驱动波形包括复位部分或脉冲(RE)和驱动部分或脉冲(DR)。

在图5a上，在波形500的从W到G1的转变中，为得到正好想要的脉冲，20ms的时间分辨率已足够高。这可从以下事实看到，波形的驱动部分(DR)具有正好四个帧周期或帧时间的持续时间，并且正好在时间t1结束。然而，在波形510的从G2到G1的转变中，20ms的时间分辨率不足以得到正好想要的灰度驱动脉冲。波形510被显示为具有四个半帧时间的想要的持续时间，并且在时间t1与t2的帧之间的某一时间结束。实际上半个帧时间是无法使用的。而当使用四个20ms的帧时出现欠驱动，或当使用五个20ms的帧时出现过驱动。在波形520的从B到G1的转变中出现类似的问题。波形520被显示为具有三个半帧时间的想要的持续时间，并且在时间t0与t1的帧之间的某一时间结束。当使用三个20ms的帧时出现欠驱动，或当使用四个20ms的帧时出现过驱动。在任一种情形下，复位和灰度驱动部分都将经受欠驱动或过驱动。

一般说来，应当指出，复位部分(RE)可能具有过复位持续时间，这个时间长于把粒子从它们当前的光学状态驱动到轨道状态所需要的最小值。过复位脉冲在以上参考的共同待决的欧洲专利申请EP03100133.2(文档号No.PHNL 030091)中讨论。

在图5b上，对于波形的持续时间，频率被加倍，其帧时间(FT’)为10ms。虽然这个方法在所有的转变中避免了欠驱动或过驱动。但当由于列驱动器的切换恒定使用高的频率时，功耗将高到不可接受。

在我们的实验中，我们注意到，像复位部分(RE)那样的相对较长的脉冲对于时间分辨率不是关键的。所以提出使用混合的频率或帧时间以便在功耗最小化下生成能达到精确灰度的脉冲。尤其是，只对相对较短的脉冲，例如灰度驱动脉冲或灰度驱动脉冲的最后或末端部分使用高的频率，而在生成复位脉冲时使用低的频率。

提出的解决方案

提出了在图像更新周期期间使用混合频率使得像有源矩阵电泳显示器那样的双稳态显示器达到精确的灰度和增加灰度级别数目的驱动方法。用于各种灰度图像转变的驱动波形被故意地划分成一个以上的块，在用于生成脉冲的波形的每个块中可以使用不同的扫描速率。这使得当必要时有可能使用高的频率或较短的帧时间，用于需要高时间分辨率的波形部分。这一情形的例子是灰度驱动脉冲的末端部分。而且，较低的频率或较长的帧时间可被使用于时间分辨率不是关键场合时的波形部分。这一情形的例子是波形的复位部分。这样，在最小化平均功耗下达到精确的灰度。

本发明可被应用于任何驱动方案，包括直接灰到灰驱动方案和轨道稳定化驱动方案，其中驱动脉冲包括复位脉冲和灰度驱动脉冲。复位脉冲是把粒子移动到两个极端光学状态之一的电压脉冲。灰度驱动脉冲是发送显示/像素到想要的最后的光学状态的电压脉冲。在以下的实施例中，主要使用了在以上参考的共同待决的欧洲专利申请EP

03100133.2(文档号No.PHNL 030091)中讨论的轨道稳定化驱动来说明本发明。然而，也可以使用其它驱动方案。另外，在图12上给出从一个光学状态直接驱动到另一个光学状态而不用复位到轨道状态的例子。

实施例1

图6显示使用相对较短的帧时间用于驱动部分和相对较长的帧时间用于波形的其余部分的图像转变的波形。分别相应于图5a的波形500、510和520的波形600、610和620显示的分别是对使用轨道稳定化驱动的从白色(W)到深灰色(G1)、浅灰色(G2)到深灰色(G1)、和黑色(B)到深灰色(G1)的图像转变。复位部分(RE)使用的是相对较长的帧时间(FT)，例如20ms，而对于灰度驱动部分(DR)则使用相对较短的帧时间(FT’)，例如10ms。在复位部分(RE)使用相对较低的频率导致非常低的功耗，即平均和峰值功耗都很低。由于复位脉冲(RE)通常是长的，并且对于精确的帧时间不太敏感，所以有可能把频率选择得尽可能低，例如20Hz(FT＝50ms)或更低。等价地，帧时间被选择得尽可能长。

而且，应当指出，复位部分的欠驱动和过驱动可能由长的帧时间造成，例如，如果想要的复位脉冲在帧边界之间终结的话。然而，这可以通过调整以后的灰度驱动脉冲而被校正/补偿。例如，如果复位脉冲是欠驱动的，例如短于所需的，则驱动脉冲可被做得更短以便补偿欠驱动的复位脉冲。同样地，如果复位脉冲被过驱动，例如长于所需的，则驱动脉冲可被做得更长。

波形的驱动部分(DR)中引入高的频率保证了灰度精度。这可以从下面所说的看到，即与图5a的波形510和520不同，波形610和620的驱动部分(DR)分别在时间t0和t1的帧的边界处终结。波形600的驱动部分(DR)在时间t1的帧的边界处终结，这与图5a波形500一样。灰度驱动部分(DR)所增加的平均功耗因在复位部分(RE)期间明显地减小的功耗而得到补偿，导致总体的低功耗。

实施例2

图7显示在驱动部分的末端部分使用相对较短的帧时间和在波形的其余部分使用相对较长的帧时间时图像转变的波形。分别相应于图5a的波形500、510和520的波形600、610和620显示的分别是对使用轨道稳定化驱动的从白色(W)到深灰色(G1)、浅灰色(G2)到深灰色(G1)、和黑色(B)到深灰色(G1)的图像转变。复位部分(RE)和灰度驱动脉冲(DR)的初始部分使用的是相对较长的帧时间(FT)，而对于灰度驱动部分(DR)的末端部分直到波形的末端则使用相对较短的帧时间(FT’)。例如，对于波形700，驱动部分(DR)的头三个帧时间具有较长的帧时间(FT)，而最后两个帧时间具有较短的帧时间(FT’)。[RFH1]与第一实施例相比较，本方法导致更低的总体平均功耗而不降低灰度精度。

还应当指出，通常，在波形的复位部分的开始端和/或结束端附近有可能具有较短的帧时间。

实施例3

图8显示驱动部分的末端部分使用相对较短的帧时间和包括在时间上没有对准的握手脉冲在内的其余部分波形使用相对较长的帧时间的图像转变的波形。波形800、810和820显示的分别是对使用轨道稳定化驱动的、从白色(W)到深灰色(G1)、浅灰色(G2)到深灰色(G1)、和黑色(B)到深灰色(G1)的图像转变。波形800、810和820分别相应于波形500、510和520，但加上了握手脉冲(S1)。这里，复位部分(RE)和灰度驱动部分(DR)的大部分使用长的帧时间(FT)，而灰度驱动部分(DR)的最后的小部分使用短的帧时间(FT’)。而且，在所有的转变中在复位部分(DR)之前加上两个握手脉冲(S1)。握手脉冲(S1)具有等于复位部分(RE)的帧时间的时间周期。握手脉冲在去除像素历程从而减小图像滞留方面是极其有用的，正如在以上参考的共同待决的欧洲专利申请EP 03100133.2(文档号No.PHNL030091)中更详细地讨论的。由于使用相对较长的帧时间而引起的光的闪烁可以通过列倒置或列移位而被减小。

在本例中，握手脉冲(S1)被定时在每个波形中的紧接在复位脉冲(RE)之前。然而，对于不同的波形800，810和820，握手脉冲出现在任何时间。也有可能是：在不同的波形中握手脉冲这样来对准时间，以便在公共握手周期内所有的波形中的握手脉冲都在相同的帧期间出现。这可进一步减小功耗和提高效率。而且，有时希望在驱动脉冲之前有第二组握手脉冲，正如在以上参考的共同待决的欧洲专利申请EP 03100133.2(文档号No.PHNL 030091)中讨论的，以便进一步减小图像滞留。

实施例4

图9显示对驱动部分的末端部分和在时间上对准的握手脉冲使用相对较短的帧时间，和波形的其余部分使用相对较长的帧时间的图像转变的波形。波形900、910和920显示的分别是对使用轨道稳定化驱动的从白色(W)到深灰色(G1)、浅灰色(G2)到深灰色(G1)、和黑色(B)到深灰色(G1)的图像转变。波形900、910和920分别相应于波形500、510和520，但加上了握手脉冲(S1)。握手脉冲(S1)在所有的波形中都是在时间上对准的，并且每个握手脉冲具有一个脉冲长度，例如帧时间(FT’)，它等于驱动脉冲(DR)的帧时间。由握手脉冲引起的光的闪烁在不用使用列倒置时远低于第三实施例。对准的握手脉冲(S1)还使得有可能同时并行地对一组线编址，以使更短的帧时间仅仅对握手脉冲才是可能的，形成与数据无关的“硬件握手”。在与波形(数据)有关的握手的情形下，握手脉冲的时间也可以与在波形的其它部分中使用的任何的帧时间不同。类似的变化可以应用到第二组握手脉冲，它们例如在灰度驱动脉冲之前有时是需要的和使用的。

实施例5

图10显示对握手脉冲和驱动部分的第二部分使用相对较短的帧时间，和波形的其余部分使用相对较长的帧时间的图像转变的波形，其中其余部分在帧速率改变之前被提供。波形1000、1010和1020显示的分别是对使用轨道稳定化驱动的从白色(W)到深灰色(G1)、浅灰色(G2)到深灰色(G1)、和黑色(B)到深灰色(G1)的图像转变。波形1000、1010和1020分别相应于波形500、510和520，但加上了握手脉冲(S1)，并且驱动部分分别包括第一和第二驱动部分DR1和DR2。

握手脉冲(S1)在所有的波形中在时间上是对准的，每个握手脉冲具有短于复位部分(RE)的帧时间(FT)的脉冲长度或帧时间(FT’)。而且，休止脉冲(R1，R2)是一个电压脉冲，它的电压电平基本上是零或低于使得粒子移动的阈值，脉冲通常在从一个频率切换到另一个频率之前提供。

在本例中，第一休止脉冲(R1)在握手脉冲(S1)与复位脉冲(RE)之间提供，其时间周期至少与现在的帧时间(FT’)一样长。例如，在波形1000，1001和1002中，第一休止脉冲(R1)具有两个短帧时间(FT’)的持续时间。在另一个方法中，第一休止脉冲(R1)可以具有单个帧时间(FT’)的持续时间。另外，第二休止脉冲(R2)在第一驱动脉冲部分(DR1)的第三帧(FT)完成后被提供，例如在第一驱动脉冲部分(DR1)的末端，并在切换到高频率(FT’)之前。第二休止脉冲R2具有至少与现在的帧时间(FT)一样长的时间周期。换句话说，第二休止脉冲(R2)在第一驱动脉冲部分(DR1)后和在第二驱动脉冲部分(DR2)之前被提供。通过这个方法，避免了由频率改变引起的垂直串扰。

实施例6

图11a显示使用不同的帧时间的图像转变的波形，其中第二驱动部分的开始点导致在一个帧周期中从正电压到负电压的全程电压转变。来自图10的波形1000和1010作为头两个波形被重复。第三个波形(波形1020)的不同之处在于，它显示从黑色(B)到浅灰色(G2)的转变。W表示白色状态。再次使用了轨道稳定化驱动。相对较长的帧时间(FT)用于复位部分(RE)和第一驱动部分(DR1)，而短的帧时间(FT’)使用于第二驱动部分(DR2)。

由于波形1120中B到G2的图像转变是经由与由波形1000与1010使用的轨道相反的轨道(W)实现的，第二驱动部分(DR2)在帧边界ty与tz之间需要正电压，诸如+15伏。在这个时间，波形1000和1010需要负的电压，诸如-15伏。结果，在显示装置上的图像被更新时，电压源驱动器输出在单个帧中从-15伏直接转变到+15伏或从+15伏直接转变到-15伏。通常，当使用低的频率时，峰值功耗仍旧可以是低的，但当使用高的频率时，峰值功耗会高到成为不可接受的。

通过减小在一个或多个帧内电压的摆动或跨距，功耗会大大地减小。具体地，双稳态装置消耗的峰值功率正比于电压改变的平方，即，P∝C×(ΔV)²，其中C表示电容量。更具体地，所消耗的峰值功率是电容量×频率×电压摆动×电源电压的乘积。用于把电压提供给诸如寻址电路305的双稳态装置中各像素的IC或芯片的电源电压必须至少等于电压摆动，例如可以是30伏。电压摆动或跨距是所使用的电压的可能的范围，例如，30伏(+15V-(-15V))。因此，把电压摆动减小一半成15V，将把特定的帧期间的功耗减小一半。然而，电源电压可以按照减小的电压摆动而减小到例如15伏。这使功耗减小到它原先量的四分之一。由于减小的电源电压和电压摆动的结果，可以使用标准帧时间的四分之一的帧时间，而同时保持相同的低功耗。

为了克服这个问题，部分波形应当在时间上对准，以避免从-15伏到+15伏或从15伏到-15伏的直接转变，如图11b所示。图11b显示对于使用不同的帧时间的图像转变的波形，其中第二驱动部分的开始点被设置为避免在一个帧周期中从正电压到负电压的全程电压转变。在这个方法中，用于各种不同的灰度图像转变的驱动波形在时间上有意识地对准，以使得在一个或多个帧期间电压改变限制于可能的电压值的子集范围内。换句话说，避免电压在最大值与最小值之间的全程范围内摆动。例如，当在波形上可能的电压范围处在-15伏与+15伏之间时，对于波形的特定部分要避免从-15伏到+15伏或从+15伏到-15伏的变化。对于波形的具体部分的变化，代之以允许其在-15伏与0伏之间，或在0伏与+15伏之间。这些波形部分可包括波形的与数据有关的部分，其中使用相对较短的帧时间。

在图11b上，第一波形1150与波形1000相同，而不同之处是：在第二休止脉冲(R2)之后与在第二驱动部分(DR2)之前提供了延时(D)。在ty与tz之间的时间期间出现延时(D)。第二驱动部分(DR2)因此被向右移位一个帧时间(FT’)。第二波形1160与波形1010相同，而不同之处是：在ty与tz之间的时间期间，在第二休止脉冲(R2)之后与在第二驱动部分(DR2)之前提供了延时(D)。第二驱动部分(DR2)因此被向右移位一个帧时间(FT’)。因此，每个电压波形包括第一驱动部分(DR1)，和具有减小了的电压值范围的时间上对准的第二驱动部分(DR2)。

在ty与tz之间的帧中，波形1150与1160要求0伏，而波形1120要求+15伏。因此，电压电平的变化在这个帧中只有15伏，它是30伏全程范围的子集。同样地，在从tz开始的帧中，波形1150与1160要求-15伏，而波形1120要求0伏。同样，电压电平的变化在这个帧中只有15伏。延时(D)用来对准第二驱动部分(DR2)，以便允许使用高的频率而同时保持相对较低的峰值功耗。缺点在于总的图像更新时间多多少少会增加。使脉冲对准的其它方法也有可能达到在单个较短的帧时间中避免全程范围电压摆动这一目标。

实施例7

图12显示使用不同的帧时间时图像转变的波形，其中图像转变是直接实现的而不用复位到轨道光学状态。波形1200、1210和1220显示的分别是对于使用直接的灰色到灰色驱动而不用复位到轨道的从白色(W)到深灰色(G1)、浅灰色(G2)到深灰色(G1)、和黑色(B)到深灰色(G1)的图像转变。每个波形包括握手脉冲(S1)、休止脉冲(R)和驱动脉冲(DR)。长的帧时间(FT)用于多数的驱动脉冲(DR)的初始部分。短的帧时间(FT’)用于驱动脉冲(DR)的最后的或末端部分，和用于握手脉冲(S1)。具体地，短的帧时间(FT’)在波形1210中是在驱动脉冲(DR)的结束端之前一个帧开始。

正如所讨论的，休止脉冲(R)在切换频率/帧速率之前使用。而且，脉冲应当在使用高的频率的部分中在时间上对准，以及在以上讨论的单个帧中遇到-15伏到+15伏的电压摆动(它们在图上未示出)。有时有可能去除握手脉冲(S1)，例如当墨水与图像历程无关或不太有关时，或在确定查找表时要考虑以前的图像历程。

加长的帧时间

如上所述，当由于列驱动器的切换而恒定使用高频率时，在双稳态装置中的功耗会变得高到不可接受。具体地，虽然各个像素在多个帧内可能具有相同的电压，但在不同的行上的像素将以不同的波形(例如，具有正的、零、或负的电压)运行。在这种情形下，列(数据)驱动器将必须保持在不同的电压之间的切换，这要消耗功率。如果这仅仅进行一次，而不是许多次，则总的能耗将是较低的。在一个方法中，较长的帧时间可以通过更慢地对整个帧进行扫描(例如，具有较长的行时间)而实施，这将因频率降低而减小平均功耗。另一个方法是以正常速度扫描整个帧，然后就以给定的延迟时间延迟对下一个帧的写入。在这种情形下，局部功耗是相同的，但总的能量是较低的，因为在延迟期间不消耗功率。

因此，本发明的再一个方面是对单个波形建立可能最长的和实际最长的帧周期。在这种情形下，对波形的至少一部分帧周期可规定为在像素电压的任何改变之间的可能最长的帧周期。也就是，加长的帧周期是一个帧周期，例如可能最长的帧周期，在此期间电压波形具有恒定的电压值。这个方法例如被限于这样的情形，其中整个显示在单个长的电压脉冲中被复位到白色或黑色，以及必须分别是黑色或白色的那些像素是用单个波形驱动的。

在另一个方法中，我们创建至少两个波形一组的可能最长的和实际最长的共同的帧周期。对于波形的至少一个部分的帧周期被规定为在任何的驱动波形中在像素电压的任何改变之间的可能最长的帧周期，例如最长的共同周期，在此期间两个或所有的波形具有相同的数据电压。

应当指出，我们不能合理地使用超过一定时间的帧时间，在这个时间以后由于像素中的泄漏，像素电压下降太多。这随所使用的装置而变化。一个例子是100ms。像素电压的改变被定义为与寻址电压相比较，像素电压减小x％。这说明了在有源矩阵装置中两个接连的编址点之间在该周期内从像素的电荷泄漏--x可以是约5-10％。因此，加长的帧时间不一定是可能最长的帧时间。

在以下的例子中说明加长的帧时间的使用。

图13显示图6的波形，其中加长的帧时间被提供在复位和驱动部分。波形1300，1310和1320分别相应于波形600，610和620，但对复位部分(RE)和驱动部分(DR)提供长的帧时间。具体地，复位部分(RE)的帧周期1302是在波形中最短的复位部分的持续时间，它是在波形1320中。类似地，驱动部分(DR)的帧周期1304是在波形中最短的驱动部分的持续时间，它也是在波形1320中。

一般地，帧周期持续时间受与所有的可能的转变波形重叠的最长的周期所限制。应当指出，所显示的波形只是所有的可能的、例如16个波形的子集。实际上，所有的转变波形可以被考虑以确定可能最长的帧时间的位置和持续时间。换句话说，对于复位部分，例如可以通过询问下列问题来规定加长的帧周期：即在每个电压波形中出现任一种电压极性的复位部分或是出现连续的0伏信号的最长的公共时间间隔是多少？而且，为了更进一步减小功耗，有可能在波形1310的复位脉冲的开始点与波形1320的复位脉冲的开始点之间指定附加的最长的帧周期，正如这里波形或者需要用于波形1300和1310的连续的复位电压，例如+15伏，或在波形1320中的连续的零电压。因此，多个加长的帧周期可用于给定的一组波形。

图14显示图7的波形，其中在驱动部分提供加长的帧时间。波形1400，1410和1420分别相应于波形700，710和720，但对于驱动部分(DR)提供长的帧周期1402。对于驱动部分(DR)的帧周期是在波形中最短的驱动部分的持续时间，它是在波形1420中。

图15显示图8的波形，其中在驱动部分提供加长的帧时间。波形1500，1510和1520分别相应于波形800，810和820，但对驱动部分(DR)的一部分提供长的帧周期1502。驱动部分(DR)那部分的帧周期是在波形中最短的驱动部分的持续时间，它是在波形1520中。

图16显示图10的波形，其中在第一驱动部分提供加长的帧时间。波形1600，1610和1620分别相应于波形1000，1010和1020，但对第一驱动部分(DR1)提供长的帧周期1602。第一驱动部分(DR1)的帧周期是在波形中最短的第一驱动部分的持续时间。在这种情形下，所有的第一驱动部分具有相同的持续时间。

图17a显示图11a的波形，其中在第一驱动部分提供加长的帧时间。波形1700，1710和1720分别相应于波形1000，1010和1120，但对第一驱动部分(DR1)提供长的帧周期1702。第一驱动部分(DR1)的帧周期是在波形中最短的第一驱动部分的持续时间。在这种情形下，所有的第一驱动部分具有相同的持续时间。

图17b显示图11b的波形，其中在第一驱动部分提供加长的帧时间。波形1750，1760和1720分别相应于波形1150，1160和1120，但对第一驱动部分(DR1)提供长的帧周期1702。第一驱动部分(DR1)的帧周期是在波形中最短的第一驱动部分的持续时间。在这种情形下，所有的第一驱动部分具有相同的持续时间。

图18显示图12的波形，其中在驱动部分提供加长的帧时间。波形1800，1810和1820分别相应于波形1200，1210和1220，但对驱动部分(DR)提供长的帧周期1802。驱动部分(DR)的帧周期是在波形中最短的第一驱动部分的持续时间，它在这种情形下是波形1810。

附注

在以上的例子中，不同的频率被使用于复位和驱动部分。更广泛说，本发明可应用于波形的多个块。它允许把波形故意地分割成一个以上的块，其中每个块脉冲是使用不同的频率而生成的。

而且，在以上的例子中，使用了脉冲宽度调制(PWM)驱动来说明本发明，其中脉冲时间在每个波形中是变化的，而电压幅度保持恒定。然而，本发明还可应用于其它驱动方案，例如根据具有有限数目的电压电平的电压调制驱动(VM)，其中脉冲电压幅度在每个波形中是变化的，或组合的PWM和VM驱动。本发明可同样应用于彩色以及灰度双稳态显示器。另外，电极结构没有限制。例如，可以使用顶部/底部电极结构(垂直结构)、蜂窝结构、平面内切换结构、或其它组合的平面内切换与垂直切换。而且，本发明可以同样以无源矩阵以及有源矩阵电泳显示器来实施。事实上，本发明可以在任何双稳态显示器来实施它不消耗功率而在图像更新后图像基本上保持在显示器上。另外，本发明可以应用于单个和多个窗口的显示器，其中例如存在打字机模式。

虽然显示和描述了被认为是本发明的优选实施例，但当然，将会看到，可以在不背离本发明的精神的条件下很容易在形式或细节上作出各种修正和改变。所以，不打算把本发明限于所描述和显示的精确的形式，而应当把本发明看作为覆盖属于所附权利要求的范围内的所有的修改。

Claims (21)

1.一种用于在接连的帧周期中更新双稳态显示器的至少一个部分的方法，包括：

对于接连的帧周期，访问规定至少一个电压波形的数据；和

按照被访问的数据在各接连的帧周期期间驱动双稳态显示器的该至少一个部分，以使得至少一个较长的帧周期(FT，1302，1304，1402，1502，1602，1702，1802)在电压波形的至少第一部分期间被使用，以及至少一个较短的帧周期(FT’)在电压波形的至少第二部分期间被使用。

2.权利要求1的方法，其中：

所述访问规定该至少一个电压波形的数据包括访问规定多个电压波形的数据。

3.权利要求2的方法，其中：

所述驱动双稳态显示器的该至少一个部分包括驱动双稳态显示器的该至少一个部分以使得至少一个较长的帧周期包括至少一个加长的帧周期(1302，1304，1402，1502，1602，1702，1802)，在该帧周期期间每个电压波形具有各自恒定的电压值。

4.权利要求3的方法，其中：

所述驱动双稳态显示器的该至少一个部分包括驱动双稳态显示器的该至少一个部分以使得至少一个加长的帧周期是最长的周期，在该周期期间每个电压波形具有它各自恒定的电压值。

5.权利要求3的方法，其中：

所述驱动双稳态显示的该至少一个部分包括驱动双稳态显示器的该至少一个部分以使得至少一个加长的帧周期出现在电压波形的复位部分(RE)期间。

6.权利要求3的方法，其中：

所述驱动双稳态显示的该至少一个部分包括驱动双稳态显示器的该至少一个部分以使得至少一个加长的帧周期出现在电压波形的驱动部分(DR，DR1)期间。

7.权利要求2的方法，其中：

所述驱动双稳态显示的该至少一个部分包括驱动双稳态显示器的该至少一个部分以使得至少一个较短的帧周期出现在电压波形的驱动部分(DR，DR1)的至少一个末端部分期间。

8.权利要求2的方法，其中：

所述驱动双稳态显示的该至少一个部分包括驱动双稳态显示器的该至少一个部分以使得至少一个较短的帧周期出现在电压波形的至少一个握手脉冲部分(SI)期间。

9.权利要求2的方法，其中：

所述电压波形包括在接连的帧周期中紧接在帧周期速率改变之前至少一个休止部分(R，R1，R2)。

10.权利要求2的方法，其中：

每个电压波形包括第一驱动部分和具有减小的电压值范围的时间对准的第二驱动部分。

11.权利要求2的方法，其中：

每个电压波形包括用于提供直接图像转变而不用复位到光学轨道状态的驱动部分；以及

所述驱动双稳态显示器的该至少一个部分包括驱动双稳态显示器的该至少一个部分以使得至少一个较短的帧周期在驱动部分的至少一个末端部分期间被使用。

12.权利要求2的方法，其中：

双稳态显示器包括电泳显示器。

13.一种有形地体现可由机器执行的指令程序的程序贮存装置，该程序用来执行在接连的帧周期中更新双稳态显示器的至少一个部分的方法，该方法包括：

对于接连的帧周期，访问规定一组电压波形的数据；和

按照被访问的数据在接连的帧周期期间驱动双稳态显示器的该至少一个部分，以使得至少一个较长的帧周期(FT，1302，1304，1402，1502，1602，1702，1802)是在电压波形的至少第一部分期间使用的，以及至少一个较短的帧周期(FT’)是在电压波形的至少第二部分期间使用的。

14.权利要求13的程序贮存装置，其中：

所述驱动双稳态显示器的该至少一个部分包括驱动双稳态显示器的该至少一个部分以使得至少一个较长的帧周期包括至少一个加长的帧周期(1302，1304，1402，1502，1602，1702，1802)，在该帧周期期间每个电压波形具有各自恒定的电压值。

15.权利要求14的程序贮存装置，其中：

所述驱动双稳态显示器的该至少一个部分包括驱动双稳态显示的该至少一个部分以使得至少一个加长的帧周期是最长的周期，在该周期期间每个电压波形具有它的各自恒定的电压值。

16.权利要求13的程序贮存装置，其中：

双稳态显示器包括电泳显示器。

17.一种显示装置，包括：

双稳态显示器(310)；以及

控制装置(100)，用于通过以下步骤在接连的帧周期中更新双稳态显示器的至少一个部分：(a)对于接连的帧周期，访问规定一组电压波形的数据；和(b)按照被访问的数据在接连的帧周期期间驱动双稳态显示器的该至少一个部分，以使得至少一个较长的帧周期(FT，1302，1304，1402，1502，1602，1702，1802)是在电压波形的至少第一部分期间使用的，以及至少一个较短的帧周期(FT’)是在电压波形的至少第二部分期间使用的。

18.权利要求17的显示装置，其中：

该控制装置通过驱动双稳态显示器的该至少一个部分而驱动双稳态显示器的该至少一个部分，以使得至少一个较长的帧周期包括至少一个加长的帧周期(1302，1304，1402，1502，1602，1702，1802)，在该帧周期期间每个电压波形具有各自恒定的电压值。

19.权利要求18的显示装置，其中：

该控制装置通过驱动双稳态显示的该至少一个部分而驱动双稳态显示器的该至少一个部分，以使得至少一个加长的帧周期是最长的周期，在该周期期间每个电压波形具有它的各自恒定的电压值。

20.权利要求17的显示装置，其中：

双稳态显示器包括电泳显示器。

21.一个包括处理器和可由处理器执行的指令程序的控制器(330)，该指令程序包括计算机代码器件装置，用于在更新双稳态显示器(310)的至少一个部分期间在接连的帧周期内获取规定一组电压波形的数据；和驱动装置，用于按照获取的数据在接连的帧周期期间驱动双稳态显示器(310)的该至少一个部分，以使得至少一个较长的帧周期(FT，1302，1304，1402，1502，1602，1702，1802)是在电压波形的至少第一部分期间使用的，以及至少一个较短的帧周期(FT’)是在电压波形的至少第二部分期间使用的。

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