CN1934612A - 用于电泳显示器的图像存储器的“轨道稳定”(参考状态)驱动方法 - Google Patents

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Abstract

在从当前图像状态到随后图像状态的转变中，在诸如电泳显示器这样的双稳态显示器(310)上更新图像。基于当前和随后图像状态和先前图像状态来选择电压波形(600、620、640、660；700、720、740、760)。通过使用所选择的电压波形来将双稳态显示器(310)从当前图像状态驱动到随后图像状态。对于从当前到下一个图像状态的给定转变来说，对于不同的先前状态(例如黑色、暗灰、浅灰和白色)存储不同的波形。不同波形可以具有不同的驱动脉冲(DR)或复位脉冲(RE1、RE2)能量。在试验和误差最优化处理中，针对不同的先前图像状态来测试具有不同复位和/或驱动脉冲能量的不同波形，以查看哪个波形形成最小灰度级误差。

Description

用于电泳显示器的图像存储器的“轨道稳定”(参考状态)驱动方法
技术领域
本发明通常涉及诸如电子书籍和电子报纸这样的电子阅读装置，以及尤其是涉及一种用于提供一组驱动波形的方法和装置，该驱动波形用于驱动诸如电泳显示器这样的双稳态显示器，同时通过说明该显示器的图像历史来提高灰度精度。
背景技术
近来的技术发展已经提供了诸如电子书籍这样的“用户友好”的电子阅读装置，这开辟了许多的机会。例如，电泳显示器保留着许多约定。这样显示器具有一个固有存储特性，并且能够在没有功率消耗的情况下相对长时间地保持图像。仅仅当该显示器需要刷新或更新新信息时才消耗功率。因此，在这样的显示器中功率消耗是非常低的，适合应用于象电子书籍和电子报纸这样的便携电子阅读装置。电泳指的是在所施加的电场中带电粒子的运动，当电泳发生在液体中时，粒子以主要由粒子所经受的粘性阻力、它们的电荷(永久的或感应的)、液体的介电特性以及施加场的量级所确定的速度运动。电泳显示器是双稳态显示器类型，它是一个在图像更新之后、在没有消耗功率的情况下基本上保持图像的显示器。
例如，美国马萨诸塞州坎布里奇的E Ink公司在1999年4月9日公布的、题为“Full Color Reflective Display With MultichromaticSub-pixels(具有多色子像素的全色反射显示器)”的国际专利申请WO99/53373描述了这样一个显示装置。WO99/53373详述了一种具有两个衬底的电子墨水显示器。一个衬底是透明的，另外一个衬底装备有排列成行和列的电极。显示单元或像素与行和列电极的交叉点相关联。通过使用薄膜晶体管(TFT)将显示单元耦合到列电极，薄膜晶体管的栅极耦合到行电极上。显示单元、TFT晶体管以及行电极和列电极的这种排列共同形成一个有源矩阵。进一步地，显示单元包括一个像素电极。行驱动器选择一行显示单元，并且列或源驱动器将数据信号经由列电极和TFT晶体管提供给所选择行的显示单元。数据信号对应于要显示的图形数据，例如文本或图片。
在像素电极和透明衬底上的公共电极之间提供电子墨水。电子墨水包括多个直径大约为10到50微米的微囊。在一种方法中，每个微囊具有悬浮在液态载体介质或流体中带正电荷的白色粒子和带负电荷的黑色粒子。当对像素电极施加正电压时，白色粒子移向朝着透明衬底的微囊一侧，并且观察者将看到白色的显示单元。所施加的电压和施加电压持续时间的乘积被定义为驱动信号的能量。同时，黑色粒子移向位于微囊相对侧上的像素电极，此时它们相对于观察者隐藏起来。通过对像素电极施加负电压，黑色粒子移向位于朝着透明衬底的微囊一侧上的公共电极，以及显示单元对观察者呈现黑色。同时，白色粒子移向位于微囊相对侧上的像素电极，此时它们相对于观察者隐藏起来。当移除电压时，显示装置保持在已获得的状态并因此呈现双稳态特性。在另一种方法中，在着色液体中提供粒子。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，可以在不同着色的液体中提供其他着色粒子，例如，在蓝色液体中提供白色粒子。
在介质中也可以使用诸如空气这样的其他流体，其中带电黑色粒子和白色粒子在电场周围移动(例如，Bridgestone SID2003-Symposium on Information Displays.May 18-23，2003，-digest 20.3)。也可以使用着色粒子。
为了形成电子显示器，电子墨水可以被印到一张被层压为一层电路的塑料薄膜上。该电路形成能够受显示驱动器控制的像素图案。因为微囊悬浮在液态载体介质中，所以能够通过现有的丝网印刷处理将它们印刷在任何有效表面，包括玻璃、塑料、织物、甚至是纸张上。此外，软片材的使用允许电子阅读装置的设计近似于传统书籍的外观。
然而，仍然需要一种提高灰度级精度，同时维持可接受的图像更新时间的技术。
发明内容
该发明通过说明显示器的图像历史、提出一种用于提供一组驱动波形的方法和装置来解决上述和其他问题，其中该驱动波形用于驱动诸如电泳显示器这样的双稳态显示器。
在本发明的一个特别方面中，提出一种方法，用于在从当前图像状态到随后图像状态的转变中更新双稳态显示器的至少一部分。该方法包括：(a)访问定义了先前图像状态的数据，该先前图像状态位于当前图像状态之前，(b)根据先前图像状态、当前图像状态和随后图像状态来访问定义了至少一个电压波形的数据，(c)根据至少一个电压波形来将双稳态显示器的至少一部分从当前图像状态驱动到随后图像状态，以便通过至少一个电压波形的至少一个复位脉冲来将双稳态显示器的至少一部分从当前图像状态驱动到光学轨道(opticalrail)状态，以及随后通过至少一个电压波形的驱动脉冲来从光学轨道状态驱动到随后图像状态，并且基于先前图像状态来设置至少一个电压波形的至少一部分的能量。
在本发明的另外一个方面中，一种方法提供了至少一个电压波形，该电压波形用于在从当前图像状态到随后图像状态的转变中更新双稳态显示器的至少一部分。该方法包括：(a)提供各自不同的电压波形，用于完成从当前图像状态到随后图像状态的转变，其中先前图像状态位于当前图像状态之前，(b)当将双稳态显示器的至少一部分从先前图像状态驱动到当前图像状态时，确定各自的图像误差，并且使用各自不同的电压波形来从当前图像状态到随后图像状态，以及(c)在各自不同的电压波形中选择与最小相应图像误差相关的一个电压波形，随后用于在将双稳态显示器的至少一部分从先前图像状态驱动到当前图像状态之后将双稳态显示器的至少一部分从当前图像状态驱动到随后图像状态。
本发明还提供了相关的电子阅读装置和程序存储装置。
附图说明：
在附图中：
图1示意性示出了电子阅读装置的一部分显示屏实施例的正视图；
图2示意性示出了沿着图1中2-2的截面图；
图3示意性示出了电子阅读装置的概述图；
图4示意性示出了具有相应显示区的两个显示屏；
图5(a)示出了具有第一振动脉冲的一个示例波形，其用于使用轨道平稳驱动(rail-stabilized driving)来从暗灰(DG)到浅灰(LG)的图像转变；
图5(b)示出了具有第一和第二振动脉冲的一个示例波形，其用于使用轨道平稳驱动来从暗灰(DG)到浅灰(LG)的图像转变；
图6说明了用于从暗灰到浅灰的图像转变中的示例波形，其中在先状态是黑色、暗灰、浅灰或白色；
图7说明了用于从黑色到白色的图像转变中的示例波形，其中在先状态是黑色、暗灰、浅灰或白色；
图8(a)说明了当没有说明图像历史时一个表示灰度级精度的直方图；
图8(b)举例说明了当说明图像历史时一个表示灰度级精度的直方图；以及
图9说明了具有图像存储器的显示控制器的示例图以及相应的数据处理。
在所有的附图中，采用相同的参考数字来表示相应的部分。
具体实施方式
下面的每一个都在此引入作为参考：
2002年9月16日提交的题为“Electrophoretic Display(电泳显示板)”的欧洲专利申请EP02078823.8(案卷号PHNL020844)；
2002年10月10日提交的题为“Electrophoretic Display(电泳显示板)”的欧洲专利申请EP02079203.2(案卷号PHNL021000)；
2003年1月23日提交的题为“Electrophoretic Display(电泳显示板)”的欧洲专利申请EP03100133.2(案卷号PHNL030091)；
2002年5月24日提交的题为“Display Device(显示装置)”的欧洲专利申请EP02077017.8，或2003年2月6日公开的题为“Electrophoretic Active Matrix Display Device(电泳有源矩阵显示装置)”的WO03/079323(案卷号PHNL020441)；以及
2003年6月11日提交的题为“Electrophoretic DisplayUnit(电泳显示单元)”的欧洲专利申请EP03101705.6(案卷号PHNL030661)。
图1和2示出了一种具有第一衬底8、第二相对衬底9和多个图元(picture element)2的电子阅读装置的一部分显示板1的实施例。图元2可以沿着二维结构完全直线地排列。可以清楚地看到图元2彼此远离，但是实际上，为了形成连续图像，图元2彼此之间非常靠近。此外，仅仅示出了全显示屏的一部分。图元的其他排列方式是有可能的，诸如蜂窝结构排列。在衬底8和9之间给出具有带电粒子6的电泳介质5。第一电极3和第二电极4与每个图元2相关。电极3和4能够接收一个电位差。在图2中，对于每个图元2，第一衬底具有第一电极3并且第二衬底9具有第二电极4。带电粒子6能够占据靠近电极3和4的位置或它们中间的位置。每个图元2具有由电极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就其本身来说是已知的，例如，能够从美国专利5961804、6120839和6130774中获得，以及例如从E Ink公司获得。
作为一个例子，电泳介质5可以包含在白色流体中的负电荷黑色粒子6。当由于例如+15伏电位差而使带电粒子6在第一电极3附近时，图元2的外观是白色的。当由于例如-15伏的反相极性的电位差而使带电粒子6在第二电极4附近时，图元2的外观是黑色的。当带电粒子6在电极3和4之间时，图元具有中间的外观，诸如介于黑色和白色之间的灰度级。专用集成电路(ASIC)100控制每个图元2的电位差，以在整个显示屏上创建想要的图片，例如图像和/或文本。整个显示屏由对应显示器中像素的多个图元构成。
图3示意性示出了电子阅读装置的概述图。电子阅读装置300包括显示器ASIC 100。例如，该ASIC 100可以是菲利浦公司的“Apollo”ASIC电子墨水显示控制器。该显示器ASIC100通过寻址电路305来控制一个或多个诸如电泳屏这样的显示屏310，以显示想要的文本或图像。寻址电路305包括驱动集成电路(IC)。例如，显示器ASIC 100可以充当通过寻址电路305向显示屏310中的不同像素提供电压波形的电压源。寻址电路305提供用于寻址诸如行和列这样的特定像素的信息，以显示想要的图像或文本。显示器ASIC 100在不同行和/或列上开始显示连续页。在存储器320中可以存储图像或文本数据，该存储器表示一个或多个存储装置，以及如果需要的话，ASIC 100可以访问它们。一个例子是菲利浦电子小波形因数光学(SEFO)盘片系统，在其他系统中能够使用非易失性闪存。电子阅读装置300进一步包括阅读装置控制器330或主控制器，它可以响应于用于启动诸如下一页命令或前一页命令这样的用户命令的用户激活软件或硬件按钮322。
阅读装置控制器330可以是执行任何类型计算机代码装置的计算机的一部分，诸如软件、固件、微代码等等，以达到这里所描述的功能。因此，可以以该领域技术人员所知道的方式来提供一种包括这样的计算机代码装置的计算机程序产品。阅读装置控制器330可以进一步包括一个存储器(未示出)，它是一个程序存储装置，该装置确实包含由诸如阅读装置控制器330或计算机这样的机器所执行的指令程序，以完成实现这里所描述功能的方法。可以以该领域技术人员所知道的方式来提供这样的一种程序存储装置。
显示器ASIC 100可以具有用于周期性提供电子书籍显示区的强制复位的逻辑电路，例如，在显示每x页之后，在每y分钟之后，例如十分钟，当首次打开电子阅读装置300时，和/或当亮度偏差比一个值要大的时候，诸如3％的反射。对于自动复位来说，可以基于产生可接受图像质量的最低频率，可根据实验确定可接受频率。同样，例如当用户开始阅读电子阅读装置时，或当图像质量下降到不可接受的水平时，用户可以通过功能键或其他接口装置来手动启动复位。
ASIC 100通过访问存储在存储器320中的信息来向显示器寻址电路305提供用于驱动显示器310的指令。
本发明可以用在任何类型的电子阅读装置。图4说明了具有两个分离显示屏的电子阅读装置400的一种可能例子。特别地，在第一屏440上提供第一显示区442，以及在第二屏450上提供第二显示区452。屏440和450可以通过结合445连接起来，其允许屏彼此相对折叠起来、或打开并平放在一个平面上。这种安排是理想的，因为这接近于重现阅读传统书籍的体验。
可以提供各种用户接口装置，以允许用户启动前翻页、后翻页命令等等。例如，第一区域442可以包括屏上按钮424，它能够通过使用鼠标或其它定点装置、触摸激活、PDA笔或其它已知技术来激活，以在电子阅读装置的页面之间进行导航。除了前翻页和后翻页命令之外，还提供了在同一页中上滚动和下滚动的能力。可替换地或附加地提供硬件按钮422，以允许用户提供前翻页和后翻页命令。第二区域452还可以包括屏上按钮414和/或硬件按钮412。注意，第一和第二显示区442、452周围的框架不是必须的，因为显示区可以是无框的。也可以使用诸如声音命令接口这样的其它接口。注意，按钮412、414，422、424对于两个显示区来说不必都需要。也就是说，可以提供一组单独的前翻页和后翻页按钮。或者，可以启动一个单独的按钮或是例如摇杆开关的其他设备，来提供向前或向后翻页的命令。也可以提供功能键或者其他接口设备来让用户手动启动复位。
在其他可能的设计中，电子书籍具有单一的显示屏，其具有单一的显示区域，该单一的显示区域一次显示一页。或者，单一显示屏可以被分割为排列成两个或多个的显示区，例如水平或垂直地进行排列。进一步地，当使用多个显示区域时，连续的页面可以以任何想要的顺序显示。例如，在图4中，在显示区442上能够显示第一页，同时在显示区452上显示第二页。当用户请求浏览下一页时，在第一显示区442上能够替代第一页而显示第三页，同时在第二显示区452上保持显示第二页。类似地，在第二显示区452上能够显示第四页，等等。在另一种方法中，当用户请求浏览下一页时，更新两个显示区，以便在第一显示区442上替换第一页而显示第三页，以及在第二显示区452上替换第二页显而显示第四页。当使用单一显示区时，可以显示第一页，当用户输入下一页命令时，然后第二页覆盖第一页，等等。对于页返回命令来说，处理反向工作。此外，处理同样适用于诸如希伯来语这样的从右到左阅读文本的语言，以及适用于诸如中文这样的列方式而不是行方式阅读文本的语言。
此外，注意，在显示区上不需要显示全部页面。可以显示页面的一部分，并提供滚动功能来允许用户上、下、左或右滚动来阅读页面的其它部分。能够提供放大和缩小功能来允许用户改变文本或图像的大小。例如，这对于视野减少的用户来说是理想的。
解决的问题
在诸如电泳显示器这样的双稳态显示器的研究和开发中所面临的主要难题之一是要达到精确的灰度级，其通常通过应用特定周期的电压脉冲来创建。图像历史、停留时间、温度、湿度、电泳薄片的横向不均匀性以及其它因素非常影响诸如电泳显示器这样的双稳态显示器的灰度级精确度。近来已经论证了使用“轨道稳定”处理能够达到精确的灰度级。在这种处理中，总是能够从参考黑色状态或者从参考白色状态(两个轨道(rail))中达到灰度级。如上面所提到的欧洲专利申请EP02079203.2(案卷号PHNL021000)中所讨论的一种处理是最接近轨道驱动的，其中复位脉冲将显示器驱动至最接近的轨道，例如，白色或黑色的极端光学状态中的一个。另外一个处理是循环轨道稳定驱动，其中根据循环图案将显示器驱动至两个轨道中的一个。
进一步地，如上面所提到的欧洲专利申请EP03100133.2(案卷号PHNL030091)中所讨论，已经发现了使用单独过复位(over-reset)电压脉冲的驱动技术对于驱动电泳显示器来说是最有前景的。在该技术中，脉冲序列通常包括三个部分：振动脉冲(SH1)、(过)复位脉冲和灰度级驱动脉冲。有时也希望在复位和灰度级驱动脉冲之间应用第二组振动脉冲(SH2)，以进一步消除图像保留和提高图像质量。
图5(b)和图5(c)已经示出了用于通过白色(W)轨道从暗灰(DG)到浅灰(LG)的图像转变的这个技术。特别地，波形500是一个示例波形，其用于通过使用第一振动脉冲(S1)、复位脉冲(R)和驱动脉冲(D)来从暗灰(DG)到浅灰(LG)的图像转变。使用了轨道稳定驱动。波形550额外地使用了第二振动脉冲(S2)。总的图像更新时间(IUT)是波形中的每部分所使用时间间隔的总和。复位脉冲(R)(t1和t2之间的时间间隔)要比粒子从例如暗灰位置的初始状态移动到例如白色状态的轨道状态所需的最小时间要长，以确保在新图像更新期间及时地清除旧图像并且保证图像质量。振动脉冲(S1)对于减少持续时间和图像历史影响来说是有用的，从而减少了图像保留和增加了灰度级精度。驱动脉冲(D)用于通过将显示器中的粒子从例如白色状态的轨道状态驱动到例如浅灰状态的最后光学状态来增加灰度色调。
通过增加过复位时间，例如在t′2和t2之间的时间间隔，图像质量能够得到很大提高。但是，IUT也将会增加。对于诸如电子书籍这样的电子阅读装置来说，IUT可以被限制在一秒钟或其它特定限制内以确保满意的用户体验。在一些体验中，如通过大约2.5-3L*的灰度级精度所证实的，已经认识到900ms的IUT具有可接受的图像质量，其中L*是亮度，由表达式L*＝116*(R/100)^(1/3)-16表示其与反射率(R)相关。然而，对于实现较大数量的灰度级，例如十六个灰度级来说，需要很大程度地提高灰度级精度。
建议方案
本发明建议一个加强的驱动方法，用于诸如电泳显示器这样的双稳态显示器，例如，至少具有四比特灰度级，例如具有24＝16个灰度级。通常，灰度级精度必须是足够的，以便灰度级清楚地呈现出来。如果精度不够，那么灰度级将会彼此重叠。包括振动脉冲、过复位脉冲和灰度级驱动脉冲的电压波形用于驱动显示器，并且对于每个像素来说，在选择用于下一个图像更新的波形中要考虑至少一个在先光学状态。这意味着通过下一个或其它随后状态、当前状态和至少一个在先光学状态来确定用于从当前图像到下一个或其他随后图像的图像转变的波形。在执行这样处理的体验中，考虑一个在先光学状态时，较大地增加灰度级精度，导致达到十六个灰度级的可能性。此外，通过在电子阅读装置中提供必要的存储器和处理资源，能够在没有过渡负载的情况下实现该发明。例如，将一个图像存储器加入显示器控制器100(图3)中，以及在寻址电路或主控制器330中执行相应的数据处理。存储器320还可以用于存储包括具有各种图像历史的LUT的转变矩阵。
当加载下一个图像数据时，根据像素的当前和先前光学状态来选择一个波形。这些光学状态被存储在图像存储器中。在完成下一个图像更新之后，刷新图像存储器。从图像存储器中移除旧的“先前”光学状态，并把旧的“当前”光学状态作为用于下一步新图像更新的先前状态来添加到图像存储器中。在接下来的连续图像更新中重复这个处理。
波形500和550可以用做基本电压波形平台，其用于以一种可能的方法驱动显示器/像素。然而，该发明通常适用于任何波形。例如，在一类波形中，复位脉冲引起由所有波形驱动的粒子，同时占据对应光学轨道状态之一的极限位置之一。通常，这发生在施加驱动脉冲之前的周期里，其形成随后图像的一比特表示。此后驱动脉冲以自然方式引入所需的灰度级。
如上所讨论，虽然通过增加过复位时间(在t′2和t2之间的时间间隔)很大程度地提高了图像质量，但是这在某一点上变得不实用，因为所增加的IUT会变得高的不可接受。这里，我们建议当选择用于下一个图像更新的波形时，对于每个像素来说考虑至少一个在先光学状态。现在，由下一个状态、当前状态和在先光学状态来确定用于从当前图像到下一个图像的图像转变的波形。这在下面示意性示出。W1、W2、W3和W4表示不同的波形。
先前状态：          当前状态：      下一状态：          波形：
B                   DG               LG                  W1
DG                  DG               LG                  W2
LG                  DG               LG                  W3
W                   DG               LG                  W4
上述表格是具有四个可能在先状态之一的、用于一个像素的小型示例转变矩阵，其用于从当前图像状态到下一个图像状态的图像转变。在所给出的例子中，当前状态是暗灰以及下一个状态是浅灰。四个可能的先前状态是黑色、暗灰、浅灰和白色。此外，在当前例子中，对具有四个可能灰度级的每个像素仅仅考虑一个在先状态。然而，矩阵可以适用于其它图像转变。对于在新图像中的每个更新请求来说，电压波形被应用到显示器中的至少一个像素上，其中电压波形是至少一个在先光学状态的函数。
在实践中，上述表格对于每个可能图像转变和每个先前图像状态来说是比较大的。例如，对于两比特灰度级时，具有十六种可能的转变。对于每个转变具有四种可能先前图像状态时，具有六十四种所需的可能波形。然而，这对于存储容量来说可能不期望的增加。因此，在本发明的另外一个方面中，可以通过使特定波形与多个不同的先前状态而不是仅仅一个先前状态相关联来减少所需的存储容量。例如，一个波形可以用于先前状态B或DG，而其它波形用于先前状态LG或W。这能够从下面的表格中看到。
先前状态：       当前状态：      下一状态：           波形：
B                DG               LG                  W1
DG               DG               LG                  W1
LG               DG               LG                  W2
W                DG               LG                  W2
例如，如果具有十六个在先状态，那么单独的波形能够用于接近白色、接近浅灰、接近暗灰和接近黑色的在先状态。
下面说明了用于从暗灰到浅灰(图6)以及从黑色到白色(图7)的图像转变的示例波形。可以类似地提供用于其它转变的波形。脉宽调制(PWM)驱动被用于说明该发明，虽然可以用于其它的驱动方案。可以使用例如应用最接近的轨道和/或过复位脉冲的驱动方案。
图6说明了用于从暗灰到浅灰的图像转变的示例波形，其中在先状态是黑色、暗灰、浅灰或白色。所描绘的波形示出了电压电平(V)为时间(t)的函数。例如，可以使用-15V、0V和+15V的电压电平。DG到LG转变被分别表示为波形600、620、640和660中的黑色、暗灰、浅灰或白色的在先状态。B/DG，DG/DG，LG/DG和W/DG分别表示黑色、暗灰、浅灰和白色的在先或先前状态，和暗灰的当前状态。S1表示振动脉冲。RE1表示第一复位脉冲。在某些情况下，如图7所讨论的，可以使用RE1反向极性的第二复位脉冲RE2。SW表示作为通过复位脉冲RE1所达到的rail状态的实质白色状态。
在图6中的波形除了驱动脉冲(DR)的持续时间/能量之外都相同。波形600的驱动脉冲在时间tx和ty之间。波形620的驱动脉冲要比波形600的驱动脉冲稍微短一点，而波形640和660的驱动脉冲要比波形600的驱动脉冲稍微长一点。用于图6暗灰到浅灰转变的复位脉冲持续时间和驱动脉冲持续时间可以汇总如下：
在先状态：         脉冲类型：          持续时间(ms)：
B，DG，LG，W       RE2                 0
B，DG，LG，W       RE1                 275
B                  DR                  80
DG                 DR                  65
LG                 DR                  92
W                  DR                  90
通常，通过改变脉冲能量来补偿在先状态影响，其中当使用PWM驱动时脉冲能量是脉冲时间，和/或脉冲形状，例如双极性或单(单一)极性脉冲形状。脉冲形状可以具有变化的振幅，但是例如，PWM使用恒量振幅。在图6中，基于先前光学状态来改变驱动脉冲的持续时间。先前光学状态和驱动脉冲(D)的持续时间之间的关系不能简单地表示。然而，可以通过使用不同驱动和复位脉冲持续时间和/或能量的各种试验性运行来测量灰度级误差。然后选择带有引起最小误差的驱动和复位脉冲持续时间的波形作为最佳波形。图6的波形是用于暗灰到浅灰转变的最佳波形示例。
一旦用实验手段预先确定用于具有不同在先状态的同一图像转变的不同最佳波形，那么它们可以以矩阵/查询表(LUT)的形式被存储起来。然后根据显示器中每个像素的先前状态、目前状态和下一状态来在随后的更新中选择合适的波形。
图7说明了用于从黑色到白色的图像转变的示例波形，其中在先状态是黑色、暗灰、浅灰或白色。B到W的转变被分别表示为在波形700、720、740和760中的黑色、暗灰、浅灰或白色的在先状态。B/B、DG/B、LG/B和W/B分别表示黑色、暗灰、浅灰和白色的在先或先前状态，和黑色的当前状态。S1表示振动脉冲。RE1和RE2分别表示第一和第二复位脉冲。
所述波形是不同的，因为波形740和760包括第二复位脉冲(RE2)，而波形700和720没有。第二复位脉冲(RE2)的目的在于将显示装置中的粒子布局带给类似于诸如从B或DG这样的其它在先状态所达到的布局。另外，第一复位脉冲(RE1)的持续时间对于波形740和760相同或大约相同，但对于波形700和720是不同的。
如图6的波形一样，图7中的先前光学状态和驱动脉冲(D)或复位脉冲(RE1，RE2)的持续时间之间的关系不能简单地表示。然而，可以通过使用不同的驱动脉冲持续时间和/或能量以及不同的复位脉冲持续时间和/或能量的各种试验性运行来测量灰度级误差。然后选择带有引起最小误差的驱动脉冲持续时间和/或能量的波形作为最佳波形。用于图7中黑色到白色转变的复位脉冲持续时间和驱动脉冲持续时间可以汇总如下：
在先状态：             脉冲类型：            持续时间(ms)：
B，DG                  RE2                   0
LG，W                  RE2                   50
B                      RE1                   -400
DG                     RE1                   -380
LG                     RE1                   -420
W                      RE1                   -420
可以开发类似的波形用于其它转变。例如，用于黑色到暗灰转变的复位脉冲持续时间和驱动脉冲持续时间可以汇总如下：
在先状态：           脉冲类型：            持续时间(ms)：
B，DG，LG，W         RE2                   0
B，DG，W             RE1                   40
LG                   RE1                   20
B                    DR                    -130
DG                   DR                    -125
LG，W                DR                    -140
用于白色到浅灰转变的复位脉冲持续时间和驱动脉冲持续时间可以汇总如下：
在先状态：           脉冲类型：            持续时间(ms)：
B，DG，LG，W         RE2                   0
B，DG，LG，W         RE1                   0
B                    DR                    55
DG                   DR                    65
LG                   DR                    55
W                    DR                    50
还要注意，在RE2或DR期间、在RE1和RE2之间或在RE1和DR之间可以应用另外一组振动脉冲(参见图6和7)。此外，在不同脉冲之间的时间间隔可以小到零。
图8(a)说明了当没有说明图像历史时一个表示灰度级精度的直方图。图8(b)说明了根据本发明当说明图像历史时一个表示灰度级精度的直方图。使用图5(b)波形示出了典型实验结果。直方图具有在电泳显示板上测量的四个不同的灰度级。在垂直轴上表示计数，而水平轴上表示反射率范围(L*)。创建四个灰度级，它们适当远离实际的暗黑和/或实际的白色状态。最黑状态的亮度大约是22L*以及最白状态的亮度大约是65L*。直方图的宽度与灰度级误差成比例。因此，较窄的直方图表示误差较小。用±1.3L*的最大分配/误差来清楚地将这四个灰度级彼此分开(图8(b))。比较起来，用图8(a)的结果，灰度级误差大约是±3.0L*。此外，用大约900ms的IUT来获得图8(a)的结果，而用大约700ms的改进IUT来获得图8(b)中的结果。因此，采用本发明可以实现较好的质量和较短的IUT。这些结果证明使用具有低于一秒的IUT的本发明能够实现十六个灰度级。
图9说明了具有图像存储器的显示控制器的示例图以及相应的数据处理。方框900是用于确定周围温度的温度传感器。方框910是具有图像存储器的控制器，该图像存储器存储不同的波形并确定哪个波形用于想要的光学转变。数据输入表示希望将要显示的图像。方框920表示数据处理，包括选择适当的波形W以实现想要的光学转变。如箭头指向方框920所示，数据处理方框920包括通过数据输入来访问数据。该访问的数据识别先前光学状态、当前光学状态以及随后的光学状态，其用于选择一个特定波形。方框930是一个显示器，通过用所选择波形驱动显示器中的像素以达到所希望的图像来控制该显示器。
已经证明，该发明因为改进的灰度级精度而具有创建较大数量灰度级的可能性。具有十六个灰度级的四比特灰度级在许多双稳态装置中是流行的。对于达到多色电泳显示器来说，达到十六个灰度级的性能也是很重要的。
注意，在上述示例中，为了说明该发明而使用了脉宽调制(PWM)驱动，其中在每个波形中改变脉冲时间，同时保持电压振幅恒定。然而，该发明还可以应用其它的驱动方案，例如，基于电压调制驱动(VM)，其中在每个波形中改变脉冲电压振幅，或PWM和VM驱动的组合。该发明应用于彩色以及灰度级的双稳态显示器。同样，本发明不限制电极结构。例如，可以使用顶/底电极结构、蜂窝结构、板内开关结构或板内开关和垂直开关的其它组合。此外，可以以无源矩阵以及有源矩阵电泳显示器来实施该发明。事实上，以任何双稳态显示器可以实施该发明，其中该双稳态显示器不消耗功率同时在图像更新之后图像基本上保持在显示器上。此外，该发明也可应用于单一和多窗口显示器，其中例如存在打字机模式。
尽管已经示出并描述了本发明优选实施例时，但是当然应当理解的是，在没有脱离本发明精神的情况下，在形式或细节上的各种修改和改变都是很容易能够做出的。因此本发明不应限于所描述和说明的精确形式，而是解释为覆盖可能落在附加权利要求范围内的所有修改。

Claims (20)

1、一种方法，用于在从当前图像状态到随后图像状态的转变中更新双稳态显示器的至少一部分，包括：
访问定义了先前图像状态的数据，该先前图像状态位于当前图像状态之前；
根据先前图像状态、当前图像状态和随后图像状态来访问定义了至少一个电压波形(600、620、640、660；700、720、740、760)的数据；以及
根据至少一个电压波形来将双稳态显示器(310)的至少一部分从当前图像状态驱动到随后图像状态，以便通过至少一个电压波形的至少一个复位脉冲(RE1、RE2)来将双稳态显示器的至少一部分从当前图像状态驱动到光学轨道状态，以及其后通过至少一个电压波形的驱动脉冲(DR)来从光学轨道状态驱动到随后图像状态，并且基于先前图像状态来设置至少一个电压波形的至少一部分的能量。
2、如权利要求1所述的方法，其中：
其能量基于先前图像状态而设置的至少一个电压波形的至少一部分包括至少一个复位脉冲(RE1、RE2)。
3、如权利要求1所述的方法，其中：
其能量基于先前图像状态而设置的至少一个电压波形的至少一部分包括驱动脉冲(DR)。
4、如权利要求1所述的方法，其中：
驱动包括驱动双稳态显示器的至少一部分，以便通过至少一个第一复位脉冲(RE1、RE2)来将双稳态显示器的至少一部分从当前图像状态驱动到光学轨道状态，其是最接近随后图像状态的光学轨道状态。
5、如权利要求1所述的方法，其中：
至少一个复位脉冲(RE1、RE2)使双稳态显示器中的带电粒子同时占据对应光学轨道状态之一的极限位置之一。
6、如权利要求1所述的方法，其中：
对定义了至少一个电压波形的数据所进行的访问包括从定义了多个可用电压波形的数据中访问定义了至少一个电压波形的数据，所述多个可用电压波形与从当前图像状态到随后图像状态的转变相关联；以及
多个可用电压波形中的每一个与相应的不同先前状态相关联。
7、如权利要求1所述的方法，其中：
对定义了至少一个电压波形的数据所进行的访问包括从定义了多个可用电压波形的数据中访问定义了至少一个电压波形的数据，所述多个可用电压波形与从当前图像状态到随后图像状态的转变相关联；以及
多个可用电压波形中的至少一个与多个不同的先前状态相关联。
8、如权利要求1所述的方法，其中：
驱动包括驱动双稳态显示器的至少一部分，以便将与至少一个复位脉冲(RE1)极性相反并且在至少一个复位脉冲(RE1)之前的另一个复位脉冲(RE2)施加到双稳态显示器的至少一部分上。
9、如权利要求1所述的方法，其中：
驱动包括驱动双稳态显示器的至少一部分，以便将振动脉冲(S1)施加到双稳态显示器的至少一部分上。
10、如权利要求9所述的方法，其中：
驱动包括驱动双稳态显示器的至少一部分，以便在至少一个复位脉冲(RE1)和驱动脉冲(DR)之间将振动脉冲(S1)施加到双稳态显示器的至少一部分上。
11、如权利要求1所述的方法，其中：
至少一个复位脉冲(RE1、RE2)具有附加的复位持续时间。
12、如权利要求1所述的方法，其中：
双稳态显示器包括电泳显示器。
13、一种程序存储装置，其确实包含机器可执行的指令程序以便执行一种用于在从当前图像状态到随后图像状态的转变中更新双稳态显示器的至少一部分的方法，该方法包括：
访问定义了先前图像状态的数据，该先前图像状态位于当前图像状态之前；
根据先前图像状态、当前图像状态和随后图像状态来访问定义了至少一个电压波形(600、620、640、660；700、720、740、760)的数据；以及
根据至少一个电压波形来将双稳态显示器(310)的至少一部分从当前图像状态驱动到随后图像状态，以便通过至少一个电压波形的至少一个复位脉冲(RE1、RE2)来将双稳态显示器的至少一部分从当前图像状态驱动到光学轨道状态，以及其后通过至少一个电压波形的驱动脉冲(DR)来从光学轨道状态驱动到随后图像状态，并且基于先前图像状态来设置至少一个电压波形的至少一部分的能量。
14、一种电子阅读装置，包括：
双稳态显示器(310)；以及
用于其通过以下方式在从当前图像状态到随后图像状态的转变中更新双稳态显示器的至少一部分的控制器(100)：(a)访问定义了先前图像状态的数据，该先前图像状态位于当前图像状态之前，(b)根据先前图像状态、当前图像状态和随后图像状态来访问定义了至少一个电压波形(600、620、640、660；700、720、740、760)的数据，(c)根据至少一个电压波形来将双稳态显示器(310)的至少一部分从当前图像状态驱动到随后图像状态，以便通过至少一个电压波形的至少一个复位脉冲(RE1、RE2)来将双稳态显示器的至少一部分从当前图像状态驱动到光学轨道状态，以及其后通过至少一个电压波形的驱动脉冲(DR)来从光学轨道状态驱动到随后图像状态，并且基于先前图像状态来设置至少一个电压波形的至少一部分的能量。
15、一种用于提供至少一个电压波形的方法，其中该电压波形用于在从当前图像状态到随后图像状态的转变中更新双稳态显示器的至少一部分，包括：
提供各自不同的电压波形，用于完成从当前图像状态到随后图像状态的转变，其中先前图像状态位于当前图像状态之前；
当将双稳态显示器(310)的至少一部分从先前图像状态驱动到当前图像状态时，确定各自的图像误差，以及使用各自不同的电压波形来从当前图像状态驱动到随后图像状态；以及
在各自不同的电压波形(600、620、640、660、700、720、740、760)中选择与最小相应图像误差相关的一个波形，随后用于在将双稳态显示器(310)的至少一部分从先前图像状态驱动到当前图像状态之后将双稳态显示器(310)的至少一部分从当前图像状态驱动到随后图像状态。
16、如权利要求15所述的方法，其中：
提供各自不同的电压波形包括将具有不同能量的复位脉冲(RE1、RE2)提供给各自不同的电压波形。
17、如权利要求15所述的方法，其中：
提供各自不同的电压波形包括将具有不同能量的驱动脉冲(DR)提供给各自不同的电压波形。
18、如权利要求15所述的方法，其中：
双稳态显示器包括电泳显示器。
19、一种程序存储装置，其确实包含机器可执行的指令程序以便执行一种用于提供至少一个电压波形的方法，其中该电压波形用于在从当前图像状态到随后图像状态的转变中更新双稳态显示器的至少一部分，该方法包括：
提供各自不同的电压波形，用于完成从当前图像状态到随后图像状态的转变，其中先前图像状态位于当前图像状态之前；
当将双稳态显示器(310)的至少一部分从先前图像状态驱动到当前图像状态时，确定各自的图像误差，以及使用各自不同的电压波形来从当前图像状态驱动到随后图像状态；以及
在各自不同的电压波形(600、620、640、660、700、720、740、760)中选择与最小相应图像误差相关的一个电压波形，随后用于在将双稳态显示器(310)的至少一部分从先前图像状态驱动到当前图像状态之后将双稳态显示器(310)的至少一部分从当前图像状态驱动到随后图像状态。
20、一种电子阅读装置，包括：
双稳态显示器(310)；以及
用于提供至少一个电压波形的控制器(100)，其中该电压波形用于通过以下方式在从当前图像状态到随后图像状态的转变中更新双稳态显示器的至少一部分，该先前图像状态位于当前图像状态之前：(a)提供各自不同的电压波形，用于完成从当前图像状态到随后图像状态的转变，(b)当将双稳态显示器(310)的至少一部分从先前图像状态驱动到当前图像状态时，确定各自的图像误差，以及使用各自不同的电压波形来从当前图像状态驱动到随后图像状态，以及(c)在各自不同的电压波形(600、620、640、660、700、720、740、760)中选择与最小相应图像误差相关的一个电压波形，随后用于在将双稳态显示器(310)的至少一部分从先前图像状态驱动到当前图像状态之后将双稳态显示器(310)的至少一部分从当前图像状态驱动到随后图像状态。
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