TWI699754B - 電光顯示器及驅動方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於驅動具有複數個像素之電光顯示器的方法及相關裝置。該方法包括將該複數個像素劃分成n個群組，其中，n係大於1的整數；施加一完全清除波形至該n個像素群組中之至少一個群組；以及施加一頂部截止波形至該至少一個像素群組中之四方像素。

Description

電光顯示器及驅動方法 【相關申請案的參考資料】
本申請案係有關於美國專利第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；7,116,466；7,119,772；7,193,625；7,202,847；7,259,744；7,304,787；7,312,794；7,327,511；7,453,445；7,492,339；7,528,822；7,545,358；7,583,251；7,602,374；7,612,760；7,679,599；7,688,297；7,729,039；7,733,311；7,733,335；7,787,169；7,952,557；7,956,841；7,999,787；8,077,141；以及8,558,783號；美國專利申請案公開第2003/0102858；2005/0122284；2005/0253777；2006/0139308；2007/0013683；2007/0091418；2007/0103427；2007/0200874；2008/0024429；2008/0024482；2008/0048969；2008/0129667；2008/0136774；2008/0150888；2008/0291129；2009/0174651；2009/0179923；2009/0195568；2009/0256799；2009/0322721；2010/0045592；2010/0220121；2010/0220122；2010/0265561；2011/0285754；2013/0194250；2014/0292830；以及 2016/0225322號；PCT公開申請案第WO 2015/017624號；以及2016年2月3日提出的美國專利申請案第15/014,236號。
為了方便起見，上述專利及申請案可以在下文中統稱為「MEDEOD」(用於驅動電光顯示器的方法)申請案。在此將這些專利及審查中申請案以及下面所述的所有其他美國專利及公開且審查中申請案之整個內容以參照方式併入本文。
本揭露的態樣係有關於以深色模式顯示的電光顯示器(特別是雙穩態電光顯示器)，並且有關於用於深色模式顯示的方法及裝置。更具體地，本發明係有關於在深色模式下的驅動方法，亦即，當在黑色背景上顯示白色文字時，其可以允許減少鬼影(ghosting)、邊緣偽影(edge artifacts)及閃爍更新(flashy updates)。
本發明提供驅動具有複數個像素的電光顯示器之方法，以在黑色背景(「深色模式」)上顯示白色文字，同時減少邊緣偽影、鬼影及和閃爍更新。在一些實施例中，這個用於驅動的方法可以包括將複數個像素劃分成n個群組，其中，n係大於1的整數；施加一完全清除波形至該n個像素群組中之至少一個群組；以及施加一頂部截止波形(top off waveform)至該至少一個像素群組中之四方像素。
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將參考以下圖式來描述本申請案的各種態樣及實施例。應該理解的是，圖式不一定按比例來繪製。出現在多個圖式中的物件在它們出現的所有圖式中以相同元件符號來表示。
第1A圖顯示具有複數個顯示像素的電光顯示器，其中，每個像素分配有表示更新序列順序的數值。
第1B圖顯示根據配置經歷多個轉移之第1A圖所示的顯示器。
第2A圖顯示經歷多個轉移之具有複數個顯示像素的電光顯示器。
第2B圖顯示經歷邊緣清除轉移的顯示像素。
第2C圖顯示經歷完全清除轉移的顯示像素。
第2D圖顯示未更新的顯示像素。
第3圖係依據一些實施例之反相頂部截止脈波的圖形示意圖。
第4圖係依據一些實施例之透過電壓與訊框數之iFull脈波的圖形示意圖。
第5A圖係經歷多個轉移之具有複數個像素的另一電光顯示器。
第5B圖係例示用於更新像素之驅動方法的像素圖。
第6圖係例示第1A圖及第1B圖所示之電光顯示器的更新之流程圖。
第7圖顯示經歷更新序列之複數個像素的另一實施例。
本發明係有關於用於以深色模式驅動電光顯示器(特別是雙穩態電光顯示器)的方法，並且有關於用於這樣的方法之裝置。更具體地，本發明係有關於驅動方法，當在黑色背景上顯示白色文字時，其可以允許減少在「鬼影」、邊緣偽影及閃爍在這樣的顯示器中。本發明特別但並非專門意欲用於以粒子為基礎的電泳顯示器，其中，一種類型以上的帶電粒子存在於流體中且在電場的影響下移動通過流體，以改變顯示器的外觀。
應用於材料或顯示器的術語「電光」在此以其在成像技術中的傳統含義用以提及具有在至少一光學特性方面係不同的第一及第二顯示狀態之材料，其中，藉由施加電場至材料，將材料從其第一顯示狀態改變至其第二顯示狀態。雖然該光學特性通常是人眼可感知的顏色，但是它可以是其它光學特性，例如，光傳輸、反射率及發光亮度，或者就意欲用於機器讀取之顯示器來說，在可見範圍外之電磁波波長的反射率之變化感知方面的假色(pseudo-color)。
術語「灰色狀態」在此以其成像技術中之傳統含義用以提及在像素之兩個極端光學狀態間的狀態，以及沒有必定意味著這兩個極端狀態間之黑白轉移(black-white transition)。例如，上面提及的數個E Ink專利及公開申請案描述電泳顯示器，其中，極端狀態為白色及深藍色，以致於中間「灰色狀態」實際上是淺藍色。更確切地，如所述，光學狀態之變化可能根本不是顏色變化。術語「黑色」及「白色」在下文可以用以提及顯示器之兩個極端光學狀態，以及應該理解為通常包括完全不是黑色及白色之極端光學狀態，例如，前述白色及深藍色狀態。術語「單色(monochrome)」在下文可以用以表示只將像素驅動至不具有中間灰色狀態之它們的兩個極端光學狀態之驅動方法。
下面許多的論述專注於用以經由從最初灰階(或「灰色調」)至最終灰階(它可能或可能沒有不同於最初灰階)之轉移來驅動電光顯示器之一個或更多像素的方法。術語「灰色狀態」、「灰階」及「灰色調」在此可交換使用且包括極端光學狀態及中間灰色狀態。由於像顯示驅動器之訊框率所強加之驅動脈波的離散性及溫度靈敏度之限制，在目前系統中之可能灰階的數目通常是2-16個。例如，在具有16個灰階之黑白顯示器中，通常，灰階1為黑色及灰階16為白色；然而，可以顛倒黑白灰階稱號。在此，灰色調1將用以表示黑色。當該等灰色調朝灰色調16(亦即，白色)前進時，灰色調2將是較淡的黑色。
術語「雙穩態(bistable)」及「雙穩性(bistability)」在此以該項技術中之傳統含義用以提及顯 示器包括具有在至少一光學特性方面係不同的第一及第二顯示狀態之顯示元件，以及以便在以有限持續時間之定址脈波驅動任何一給定元件後，呈現其第一或第二顯示狀態，以及在終止定址脈波後，那個狀態將持續至少數次，例如，至少4次；定址脈波需要最短持續時間來改變顯示元件之狀態。美國專利第7,170,670號顯示一些具有灰階能力的以粒子為基礎的電泳顯示器不僅在極端黑色及白色狀態中，而且在中間灰色狀態中係穩定的，以及一些其它類型的電光顯示器亦同樣是如此。這類型的顯示器可適當地稱為「多穩態(multi-stable)」而不是雙穩態，但是為了方便起見，術語「雙穩態」在此可以用以涵蓋雙穩態及多穩態顯示器。
術語「脈衝(impulse)」在此以電壓相對於時間的積分之傳統含義來使用。然而，一些雙穩態電光介質充當電荷轉換器(charge transducer)，以及對於這樣的介質，可以使用脈衝之另一定義，亦即，電流相對於時間之積分(它等於所施加之總電荷量)。應該根據介質充當電壓-時間脈衝轉換器或電荷脈衝轉換器，使用脈衝之適當定義。
術語「殘留電壓」在此用以提及在終止定址脈波(用以改變電光介質之光學狀態的電壓脈波)後，可能保持在電光顯示器中之持續或衰減電場。這樣的殘留電壓會導致對在電光顯示器上顯示之影像的不良影響，其包括但不侷限於所謂的“鬼影”現象，其中，在重寫顯示器後，先前影像之痕跡仍然是可見的。申請案 2003/0137521描述直流(DC)不平衡波形如何會導致殘留電壓的產生，此殘留電壓可藉由測量顯示像素之開路電化電位來確定。
術語「波形」將用於表示用以實現從一特定最初灰階至一特定最終灰階之轉移的整個電壓對時間曲線。通常，這樣的波形將包括複數個波形元素；其中，這些元素本質上係矩形的(亦即，其中，一既定元素包括在一段時間內施加一恆定電壓)；該等元素可以稱為「脈波」或「驅動脈波」。術語「驅動方法(drive scheme)」表示一組波形可足以實現一特定顯示器之灰階間的所有可能轉移。顯示器可以使用超過一種的驅動方法；例如，前述美國專利第7,012,600號教示可能需要根據像顯示器之溫度或顯示器所在它的壽命中已使用的時間之參數來修改驅動方法，以及因此，顯示器可以具有用於不同溫度等之複數個不同驅動方法。以此方式所使用的一組驅動方法可以稱為「一組相關驅動方法」。如前述數個MEDEOD申請案所述，亦可在同一顯示器之不同區域中同時使用超過一種的驅動方法，以及以此方式所使用的一組驅動方法可以稱為「一組同步驅動方法」。
已知數個類型的電光顯示器。一種類型的電光顯示器為像例如在美國專利第5,808,783；5,777,782；5,760,761；6,054,071；6,055,091；6,097,531；6,128,124；6,137,467；及6,147,791號中所述的旋轉雙色構件型(rotating bichromal member type)(雖然此類型的顯示器常常稱為一種「旋轉雙色球(rotating bichromal ball)」顯 示器，但是術語「旋轉雙色構件」較佳為更精確的，因為在上述一些專利中，旋轉構件不是球形的)。這樣的顯示器使用具有兩個以上部分有不同光學特性的大量小物體(通常是球形的或圓柱形的)及一個內偶極。這些物體懸浮於基質內的填充有液體的液泡中，其中，該等液泡填充有液體，以便該等物體可以自由旋轉。藉由施加電場，因而使該等物體旋轉至各種位置及改變該等物體之哪個部分可經由一觀看面被看到，進而改變該顯示器之外觀。此類型的電光介質通常是雙穩態的。
另一種類型的電光顯示器使用電致變色介質，例如，奈米變色薄膜之形式的電致變色介質，其包括一至少部分由半導體金屬氧化物所構成之電極及複數個附著至該電極之有可逆變色能力的染料分子；參見例如O'Regan,B.,et al.,Nature 1991,353,737；以及Wood,D.,Information Display,18(3),24(March 2002)。亦參見Bach,U.,et at.,Adv.Mater.,2002,14(11),845。此類型之奈米變色薄膜亦被描述於例如美國專利第6,301,038；6,870,657；及6,950,220中。此類型之介質通常亦是雙穩態的。
另一類型的電光顯示器為由Philips所發展出來的電潤濕顯示器(electro-wetting display)且被描述於Hayes,R.A.,et al.,“Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting”,Nature,425,383-385(2003)中。美國專利第7,420,549號顯示可這樣的電潤濕顯示器可製成雙穩態的。
一種類型的電光顯示器數年來已成為密集研發的主題，它是以粒子為基礎的電泳顯示器，其中，複數個帶電粒子在電場之影響下經由流體移動。當相較於液晶顯示器時，電泳顯示器可具有良好的亮度及對比、寬視角、狀態雙穩定性及低功率消耗之屬性。然而，關於這些顯示器之長期影像品質的問題已阻礙它們的廣泛使用。例如，構成電泳顯示器之粒子易於沉降，導致這些顯示器的不適當使用壽命。
如上所述，電泳介質需要流體之存在。在大部分先前技術電泳介質中，此流體係液體，但是可使用氣態流體來生產該電泳介質；參見例如，Kitamura,T.,et al.,"Electrical toner movement for electronic paper-like display",IDW Japan,2001,Paper HCS1-1以及Yamaguchi,Y.,et al.,"Toner display using insulative particles charged triboelectrically",IDW Japan,2001,Paper AMD4-4。亦參見美國專利第7,321,459及7,236,291號。當在一允許粒子沉降之方位上(例如，在垂直平面中配置介質之表現中)使用該等介質時，這樣的以氣體為基礎的電泳介質似乎易受相同於以液體為基礎的電泳介質之因粒子沉降所造成之類型的問題所影響。更確切地，粒子沉降似乎在以氣體為基礎的電泳介質中比在以液體為基礎的電泳介質中更是嚴重問題，因為相較於液態懸浮流體，氣態懸浮流體之較低黏性允許該等電泳粒子之更快速沉降。
讓渡給Massachusetts Institute of Technology(MIT)及E Ink Corporation或在它們的名義下之許多專利及申請案描述在膠囊型電泳及其它電光介質方面所使用之各種技術。這樣的膠囊型介質包括許多小膠囊，每個膠囊本身包括一包含在一流體介質中之電泳移動粒子的內相(internal phase)及一圍繞該內相之膠囊壁。通常，該等膠囊本身係保持於一高分子黏著劑中，以形成一位於兩個電極間之黏著層(coherent layer)。在這些專利及申請案中所述之技術包括：(a)電泳粒子、流體及流體添加劑；參見例如，美國專利第7,002,728及7,679,814號；(b)膠囊、黏著劑及膠囊化製程；參見例如，美國專利第6,922,276及7,411,719號；(c)包含電光材料之薄膜及次總成(sub-assemblies)；參見例如，美國專利第6,982,178及7,839,564號；(d)在顯示器中所使用之背板(backplanes)、黏著層(adhesive layers)及其它輔助層(auxiliary layers)以及方法；參見例如，美國專利第7,116,318及7,535,624號；(e)顏色形成及顏色調整；參見例如，美國專利第7,075,502號及美國專利申請案公開第2007/0109219號；(f)用以驅動顯示器之方法；參見前述MEDEOD申請案；(g)顯示器之應用；參見例如，美國專利第7,312,784號及美國專利申請案公開第2006/0279527號；以及(h)非電泳顯示器，其如美國專利第6,241,921； 6,950,220及7,420,549號；以及美國專利申請案公開第2009/0046082號所述。
許多上述專利及申請案認識到在膠囊型電泳介質中圍繞離散微膠囊的壁可以由連續相來取代，從而產生所謂的聚合物分散型電泳顯示器，其中，電泳介質包含複數個電泳流體的離散小滴及連續相的聚合材料，並且即使沒有離散的膠囊膜與每個個別小滴相關聯，在這樣的聚合物分散型電泳顯示器內之離散小滴的電泳流體可以被視為膠囊或微膠囊；參見例如前述的美國專利第6,866,760號。於是，基於本申請案的目的，這樣的聚合物分散型電泳介質被視為膠囊型電泳介質的亞種。
一種相關類型之電泳顯示器係所謂的「微單元電泳顯示器(microcell electrophoretic display)」。在微單元電泳顯示器中，沒有將帶電粒子及流體封裝入微膠囊中，但是取而代之，將其保持在載體介質(carrier medium)(通常，聚合膜)內所形成之複數個空腔(cavities)中。參見例如，美國專利第6,672,921及6,788,449號，兩個專利係讓渡給Sipix Imaging,Inc.。
雖然電泳介質常常是不透光的(因為，例如，在許多電泳介質中，粒子大致阻擋通過顯示器之可見光的傳輸)且在反射模式中操作，但是可使許多電泳顯示器在所謂「光柵模式(shutter mode)」中操作，在該光柵模式中，其中一個顯示狀態係大致不透光的，而另一個顯示狀態係透光的。參見例如，美國專利第5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；6,271,823；6,225,971； 以及6,184,856號。介電泳顯示器(dielectrophoretic displays)(其相似於電泳顯示器，但是依賴電場強度之變化)可在相似模式中操作；參見美國專利第4,418,346號。其它類型之電光顯示器亦能夠在光柵模式中操作。在光柵模式中操作之電光介質可使用於全色彩顯示器之多層結構中；在這樣的結構中，相鄰於該顯示器之觀看面的至少一層在光柵模式中操作，以暴露或隱蔽一離該觀看面更遠之第二層。
一種膠囊型電泳顯示器通常不會遭受到傳統電泳裝置之群集(clustering)及沉降(settling)故障模式且提供另外的優點，例如，將顯示器印刷或塗佈在各式各樣撓性且剛性基板上之能力。(字詞“印刷”之使用意欲包括所有形式之印刷及塗佈，其包括但不侷限於：預計量式塗佈(pre-metered coatings)(例如：方塊擠壓式塗佈(patch die coating)、狹縫型或擠壓型塗佈(slot or extrusion coating)、斜板式或級聯式塗佈(slide or cascade coating)及淋幕式塗佈(curtain coating))；滾筒式塗佈(roll coating)(例如：輥襯刮刀塗佈(knife over roll coating及正反滾筒式塗佈(forward and reverse roll coating)；凹版塗佈(gravure coating)；浸塗佈(dip coating)；噴灑式塗佈(spray coating)；彎月形塗佈(meniscus coating)；旋轉塗佈(spin coating)；手刷塗佈(brush coating)；氣刀塗佈(air-knife coating)；絲網印刷製程(silk screen printing processes)；靜電印刷製程(electrostatic printing processes)；熱印刷製程(thermal printing processes)；噴墨印刷製程(ink jet printing processes)；電泳沉積(electrophoretic deposition)(參見美國專利第7,339,715號)；以及其它相似技術)。因此，結果的顯示器係可撓性的。再者，因為可(使用各種方法)印刷該顯示介質，所以可便宜地製造該顯示器本身。
其它類型的電光介質亦可以使用於本發明的顯示器中。
以粒子為基礎的電泳顯示器及其它呈現相似行為之電光顯示器的雙穩態及多穩態行為(為了方便起見，這樣的顯示器在下面可以稱為「脈衝驅動顯示器」)與傳統液晶(「LC」)顯示器之行為成鮮明的對比。扭曲向列型液晶(twisted nematic liquid crystals)不是雙穩態或多穩態的，但是可充當電壓轉換器，使得施加一既定電場至這樣的顯示器之一像素，會在該像素上產生一特定灰階而無視於先前在該像素上存在的灰階。再者，LC顯示器只在一個方向上被驅動(從非透射或「深色」至透射或「淺色」)；可藉由減少或去除電場，實現從較淺色狀態至較深色狀態之反向轉移。最後，LC顯示器之像素的灰階對於電場之極性不敏感，只受它的大小的影響，以及更確切地，基於技術理由，商用LC顯示器經常在頻繁的間隔下反轉驅動電場之極性。相較下，雙穩態電光顯示器可大致充當脈衝轉換器，使得像素之最終狀態不僅取決於施加之電場及施加電場的時間，而且亦取決於電場施加前的像素之狀態。
不論所使用的電光介質是否為雙穩態，為了 獲得高解析顯示，顯示器之個別像素在沒有來自相鄰像素之干擾下必須是可定址的。一種達成此目的之方法係提供一非線性元件(例如，電晶體或二極體)的陣列且至少一非線性元件與每一像素相關聯，以產生一種「主動矩陣(active matrix)」顯示器。一定址或像素電極用以定址一像素，該定址或像素電極經由該相關非線性元件連接至一適當電壓源。通常，當該非線性元件為電晶體時，該像素電極連接至該電晶體之汲極，以及下面敘述將採用這種配置，儘管它本質上是任意的，以及該像素電極可連接至該電晶體之源極。傳統上，在高解析陣列中，像素以列與行之2維陣列來配置，使得任一特定像素係由一特定列與一特定行的交點來唯一界定。在每一行中之所有電晶體的源極連接至單一行電極，而在每一列中之所有電晶體的閘極連接至單一列電極；再者，源極至列及閘極至行的分配係常規的，但是本質上是任意的，以及如果需要的話，可以是顛倒的。該等列電極連接至一列驅動器，該列驅動器本質上確保在任何既定時間只選擇一列，亦即，施加一電壓至該被選列電極，以確保在該被選列中之所有電晶體係導通的，而施加一電壓至所有其它列，以確保在這些未被選列中之所有電晶體保持未導通。該等行電極連接至行驅動器，該等行驅動器將電壓施加至不同的行電極，其被選來驅動在該被選列中之像素至它們期望的光學狀態。(該等前述電壓係相對於一共同前電極，該共同前電極在傳統上係設置在該電光介質之該非線性陣列的相對側且延伸橫跨整個顯示 器。)在稱為「線定址時間(line address time)」之預選間隔後，取消該被選列、選擇下一列及改變在該等行驅動器上之電壓，以便寫入該顯示器之下一條線。重複此程序，以便以一列接一列方式寫入整個顯示器。
首先，看起來用以定址這樣的脈衝驅動電光顯示器的理想方法將是所謂的「一般灰階影像流(general grayscale image flow)」，其中，控制器安排影像的每一次寫入，使得每個像素直接從它的最初灰階轉移至最終灰階。然而，不可避免地，在脈衝驅動顯示器上寫入影像時會有一些誤差。實際上所遭遇之一些這樣的誤差包括：
(a)先前狀態相依性；對於至少一些電光介質，用以將像素切換至新的光學狀態所需之脈衝不僅取決於目前期望光學狀態，而且亦取決於像素之先前光學狀態。
(b)停留時間(Dwell Time)相依性；對於至少一些電光介質，用以將像素切換至新的光學狀態所需之脈衝取決於像素在它的各種光學狀態中所花費的時間。無法很好地了解此相依性之確切性質，但是通常需要的脈衝越多，像素處於它目前光學狀態中的時間越長。
(c)溫度相依性；用以將像素切換至新的光學狀態所需之脈衝在很大程度上取決於溫度。
(d)濕度相依性；對於至少一些類型的電光介質，用以將像素切換至新的光學狀態所需之脈衝取決於環境濕度。
(e)機械均勻性(Mechanical Uniformity)；用以將像素 切換至新的光學狀態所需之脈衝可能受在顯示器中之機械變動(例如，電光介質或相關層壓黏著劑(lamination adhesive)之厚度的變動)的影響。其它類型的機械非均勻性(mechanical non-uniformity)可能起因於不同批所製造出的介質間之不可避免的變動、製造公差及材料變動。
(f)電壓誤差；由於驅動器所傳送之電壓的不可避免些微誤差，被施加至像素之實際脈衝將不可避免地稍微不同於理論上所施加之脈衝。
一般灰階影像流受「誤差累積」現象之困擾。例如，想像溫度相依性導致每一個轉移在正方向上有0.2L*誤差(其中，L*具有通常CIE定義：L*=116(R/R0)1/3-16，其中，R為反射係數及R0為標準反射係數值)。在50個轉移後，此誤差將累積至10L*。或許更真實的是，假定每一轉移之平均誤差以顯示器之理論與實際反射係數間之差表示成為±0.2L*。在100個連續轉移後，像素將顯示出離它們的預期狀態有2L*之平均偏差；這樣的偏差對於某些類型之影像的一般觀看者係顯而易見。
此誤差累積之現象不僅適用於因溫度所造成之誤差，而且亦適用於上面所列出之所有類型的誤差。如前述美國專利第7,012,600號所述，對於這樣的誤差之補償係可能的，但是只有有限的精密度。例如，可藉由使用溫度感測器及查找表，補償溫度誤差，但是溫度感測器具有有限的解析度及可能讀取稍微不同於電光介質之溫度。同樣地，可藉由儲存先前狀態及使用一多維轉 移矩陣(multi-dimensional transition matrix)，補償先前狀態相依性，但是控制器記憶體限制可被記錄之狀態的數目及可被儲存之轉移矩陣的大小，進而限制此類型之補償的精密度。
因此，一般灰階影像流施加的脈衝有需要非常精密的控制，以提供良好的結果，以及憑著經驗已發現到，在電光顯示器之目前技術情況中，一般灰階影像流在商用顯示器中係不可實行的。
前述美國專利申請案公開第2013/0194250號描述用以減少閃爍及邊緣鬼影之技術。一個這樣的技術被表示為「選擇性一般更新(selective general update)」或「SGU」方法，其包含使用第一驅動方法(在每一個轉移時驅動所有像素)及第二驅動方法(不驅動經歷一些轉移的像素)來驅動具有複數個像素之電光顯示器。在顯示器之第一更新期間應用該第一驅動方法至非零的小部分像素，然而在該第一更新期間應用該第二驅動方法至剩餘像素。在該第一更新後的第二更新期間，應用該第一驅動方法至不同的非零小部分像素，然而在該第二更新期間應用該第二驅動方法至剩餘像素。通常，應用該SGU方法，以更新圍繞文字或影像之白色背景，使得只有在該白色背景中之小部分的像素在任何一個顯示更新期間經歷更新，但是逐漸更新該背景之所有像素，使得在不需任何閃爍更新下避免該白色背景至灰色之漂移。熟悉電光顯示器技術者將顯而易見，該SGU方法之應用對於在每一轉移經歷更新之個別像素而言需要一特殊波形 (以下，稱為「F」波形或「F-轉移」)。
前述美國專利申請案公開第2013/0194250號亦描述「平衡脈波對白色/白色轉移驅動方法(balanced pulse pair white/white transition drive scheme)」或「BPPWWTDS」，其包含在像素中之白色至白色轉移期間一個以上平衡脈波對(一平衡脈波對或「BPP」係一對相反極性的驅動脈波，使得該平衡脈波對之淨脈衝實質上為零)之施加，其中，該等像素被確定為可能引起邊緣偽影且處於一時空配置(spatio-temporal configuration)中，以便該(等)平衡脈波對將可有效清除或減少邊緣偽影。最好，選擇施加有該BPP之像素，以便該BPP被其它更新活動所屏蔽。注意到，一個以上BPP之施加不會影響驅動方法之期望的DC平衡，因為每個BPP固有地具有零淨脈衝及因而不會改變驅動方法之DC平衡。第二個這樣的技術被表示為「白色至白色頂部截止脈波驅動方法(white/white top-off pulse drive scheme)」或「WWTOPDS」，其包含在像素中之白色至白色轉移期間施加一「頂部截止(top-off)」脈波，其中，該等像素被確定為可能引起邊緣偽影且處於一時空配置，以便該頂部截止脈波將可有效清除或減少邊緣偽影。BPPWWTDS或WWTOPDS之施加對於在每個轉移經歷更新之個別像素而言另外需要一特殊波形(以下，稱為「T」波形或「T-轉移」)。該等T及F波形通常只被施加至經歷白色至白色轉移之像素。在總體限制驅動方法(global limited drive scheme)中，該白色至白色波形係空的(亦即，由一 連串零電壓脈波所構成)，而所有其它波形不是空的。於是，當適用時，在總體限制驅動方法中不是空的T及F波形取代空的白色至至白色波形。
在某些環境下，可以期望對於單一顯示器使用多種驅動方法。例如，具有超過兩個灰階能力之顯示器可以使用可在所有可能灰階間實現轉移之灰階驅動方法(「GSDS」)及只在兩個灰階間實現轉移之單色驅動方法(「MDS」)，相較於GSDS，MDS提供顯示器的更快速重寫。當在顯示器之重寫期間改變的所有像素只在MDS所使用之兩個灰階間實現轉移時，使用MDS。例如，前述美國專利第7,119,772號描述一種電子書形式之顯示器或一種能顯示灰階影像且亦能顯示一允許使用者輸入關於顯示影像之文字的單色對話盒之相似裝置。當使用者輸入文字時，為了該對話盒之快速更新而使用快速MDS，因而提供使用者所輸入之文字的快速確認。另一方面，當改變在顯示器上所顯示之整個灰階影像時，使用較慢的GSDS。
或者，顯示器可以同時使用GSDS與「直接更新」驅動方法(「DUDS」)。DUDS可以具有兩個以上的灰階，通常比GSDS少，但是DUDS之最重要特性是，相對於DSDS所常常使用之「間接」轉移(其中，在至少一些轉移中，將像素從最初灰階驅動至一極端光學狀態，然後，朝相反方向至最終灰階；在某些情況下，可以藉由從最初灰階至一極端光學狀態、從那裡至相反極端光學狀態及接著只到最終極端光學狀態之驅動來實現 轉移-參見例如，前述美國專利第7,012,600號之第11A及11B圖所例示之驅動方法)，藉由從最初灰階至最終灰階之簡單的單向驅動來處理轉移。因此，本電泳顯示器在灰階模式中可以具有飽和脈波之長度的2至3倍(其中，「飽和脈波之長度」被定義為在一特定電壓下之時段，其足以將顯示器之像素從一極端光學狀態驅動至另一光學狀態)或約700-900毫秒的更新時間，而DUDS具有等於飽和脈波之長度或約200-300毫秒的最大更新時間。
然而，驅動方法之變化沒有侷限於所使用之灰階數目的差異。例如，可以將驅動方法分成總體驅動方法及部分更新驅動方法，其中，在總體驅動方法中，將驅動電壓施加至實施總體更新驅動方法(更準確地稱為「總體完全(global complete)」或「GC」驅動方法)之區域(該區域可以是整個顯示器或它的一些定義部分)中的每個像素；以及在部分更新驅動方法中，只將驅動電壓施加至經歷非零轉移(亦即，最初灰階與最終灰階係彼此不同的轉移)之像素，但是在零轉移或空轉移期間沒有施加驅動電壓或施加零電壓(其中，最初灰階與最終灰階係相同的)。根據在此所使用，可以交互使用術語「零轉移」與「空轉移」。除了沒有施加驅動電壓至經歷零白色至白色轉移之像素，驅動方法之中間形式(被定名為「總體限制」或「GL」驅動方法)係相似於GC驅動方法。在例如當作電子書閱讀器之顯示器(其在白色背景上顯示黑色文字)中，特別是在邊緣中或從一頁文字至下一頁 文字保持不變之字行間具有許多的白色像素；因此，沒有重寫這些白色像素，可實質減少顯示器重寫之明顯「閃爍」。
然而，在此類型的GL驅動方法中仍然有某些問題。第一，如一些前述MEDEOD申請案所詳述，雙穩態電光介質通常不是完全雙穩態的，以及處於一極端光學狀態之像素隨著一段數分鐘到數小時的時間逐漸地朝中間灰階漂移。特別地，被驅動成白色之像素緩慢地朝淺灰色漂移。因此，如果在GL驅動方法中允許一白色像素經過數次翻頁仍然保持未驅動(在此期間，驅動其它白色像素(例如，構成文字字符之部分的那些像素))，則最近更新白色像素將稍微比未驅動白色像素淺，以及最後，甚至對未經訓練的使用者，差異也將變得明顯。
第二，當一未驅動像素相鄰於一被更新像素時，發生稱為「影像擴散(blooming)」之現象，其中，該經驅動像素之驅動促使在稍微大於該經驅動像素之區域的光學狀態之變化，並且此區域侵入相鄰像素之區域。這樣的影像擴散顯示它本身為沿著未驅動像素相鄰於經驅動像素所處之邊緣的邊緣效應(edge effects)。除了以區域更新在被更新區域之邊界上發生邊緣效應以外，當使用區域更新(其中只更新顯示器之一特定區域，例如顯示影像)時，發生相似邊緣效應。隨著時間，這樣的邊緣效應在視覺上變成是讓人分心的及必須被清除。至今，通常可以藉由每間隔時間使用單一GC更新，去除這樣的邊緣效應(及在未驅動白色像素中之顏色漂移的效 應)。不幸地，這樣的偶然GC更新的使用再次引入「閃爍」更新之問題，以及確切而言，可能因只每長間隔時間發生閃爍更新之事實而增加更新之閃爍。
本發明的一些態樣係有關於減少或去除上述問題，同時仍然盡可能避免閃爍更新。然而，在試圖解決前述問題中具有額外的複雜度，亦即，需要總體DC平衡。如前述MEDEOD申請案所述，如果所使用之驅動方法實質上沒有DC平衡(亦即，在開始且結束於同一灰階之任何連續轉移期間對像素所施加之脈衝的代數和沒有接近零)，可能不利地影響顯示器之電光特性及工作壽命。特別參見美國專利第7,453,445號，其論述在包含使用一個以上驅動方法所實施之轉移的所謂「異質迴圈(heterogeneous loops)」中之DC平衡的問題。DC平衡驅動方法確保在任何既定時間之總淨脈衝偏差係受限制的(針對有限數目的灰色狀態)。在DC平衡驅動方法中，顯示器的每個光學狀態分配有一脈衝電位(IP)及定義光學狀態間之個別轉移，以便轉移之淨脈衝等於轉移之最初及最終狀態間的脈衝電位之差。在DC平衡驅動方法中，需要任何往返淨脈衝實質上是零。
在一態樣中，本發明提供驅動具有複數個像素之電光顯示器，以在黑色背景上顯示白色文字(「深色模式」在此亦稱為「黑色模式」)，同時減少邊緣偽影、鬼影及閃爍更新之方法。此外，如果文字係抗鋸齒的(anti-aliased)，則白色文字可以包括具有中間灰階之像素。在淺色或白色背景上顯示黑色文字，在此稱為「淺 色模式」或「白色模式」。通常，當在黑色背景上顯示白色文字時，白色邊緣或邊緣偽影可能在多次更新後累積(如同在淺色模式中之深色邊緣)。當背景像素(亦即，在邊緣中且主要在字行間的像素)在更新期間沒有閃爍(亦即，背景像素在重複更新中一直保持黑色極端光學狀態，其經歷重複的黑色至黑色零轉移，在此期間沒有施加驅動電壓至該等像素，並且它們沒有閃爍)時，這種邊緣累積特別是可見的。在黑色至黑色轉移期間沒有施加驅動電壓之深色模式可以稱為「深色GL模式」；這實質上與沒有施加驅動電壓至經歷白色至白色零轉移之背景像素的淺色GL模式相反。深色GL模式可以藉由針對黑色至黑色像素簡單地定義零轉移來實施，然而亦可以藉由像使用控制器做部分更新之一些其它手段來實施。
在一些實施例中，為了在上述「深色模式」中保持一致的黑色背景，並更新顯示器中的像素，以保持一致的灰色調外觀，並且為了避免在更新期間顯示器太閃爍，可以選擇以將像素分為多個群組且一次更新一個像素群組的方式來編程顯示器。換句話說，在任何給定時間下用波形更新像素的子族群，並且每個像素在一定數量的更新中被觀看或更新，藉此隨著時間清除邊緣及其他偽影(例如，灰色調漂移)的顯示。這種配置允許顯示像素的完全更新或重置，同時對使用者保持相對令人舒適的外觀(例如，避免過度閃爍)。
第1A圖例示以輪換每次更新為基礎更新或重置背景像素的數個子族群之設置。關於哪個像素子族 群可以在任何給定時間被更新或重置的決定可以使用鑲嵌圖案(tessellating pattern)來有系統地預先確定，或者以每次更新時隨機選擇的適當像素命題(proposition)來統計地預先確定。第1A圖及第1B圖顯示遞色遮罩(dithering mask)及每個訊框中背景像素的更新子族群。此配置可以有效地減少影像灰色調漂移，因為所有背景像素都會針對一些所有固定數量的面板更新進行更新，而在更新期間背景深色狀態僅產生溫和的閃爍或突降(dip)。使用如第1A圖所示的遞色遮罩作為實例，其中，每個像素分配有一個數值n(例如，1-8)，並且所有背景像素每n(例如，n=8)個訊框將進行更新一次。換句話說，可將顯示器內的複數個顯示像素劃分成n個群組，其中n係大於1的數值，並且n個像素群組可一次更新一個群組，直到所有像素都已更新或重置為止。可以藉由例如電腦演算法來預先確定待更新的任一個像素群組之序列。在第1A圖所示的實例中，可以根據數字順序1-8來更新像素群組，但是應該理解到，可以根據應用需求實施任何其他更新順序或序列。在一些實施例中，可以更新所有像素群組，而在一些其他實施例中，可以更新某些像素群組。應該理解到，遞色遮罩的尺寸可能影響影像灰色調漂移、更新閃爍、局部疲勞及/或殘餘電壓。例如，使遮罩尺寸較大，將使每個訊框有較少的更新像素，這可能導致較大的影像灰色調漂移，然而導致較少的閃爍更新、局部疲勞及殘餘電壓。
再者，墨水的性質決定可能需要DC不平衡 的波形來重置或更新背景像素，DC不平衡波形的細節將在下面詳細論述於第3圖及第4圖中。這樣的DC不平衡波形可以是完全清除波形(例如，iFull脈波)或者頂部截止脈波(例如，iTop脈波)。在一些實施例中，完全清除波形可以產生較佳的清除或重置結果。然而，當施加完全清除波形時，這樣的波形可能在一個更新像素周圍產生會持續到那些像素本身被更新為止之其自身的邊緣偽影。因此，可能需要對這些更新像素執行邊緣清除。
第2A圖例示經歷如上所述的更新/重置，接著經歷邊緣清除轉移或序列的複數個顯示像素。如所示，一些像素(例如，像素200、202、204)可以經歷完全清除轉移(例如，如第2C圖所例示，施加狀態I的iFull脈波)；並且這樣的像素可能產生一些邊緣偽影，以及因此，其四方像素(例如，像素206、208、210及212係像素200的四方像素)將被施加「邊緣清除」轉移(亦即，如第1B圖所例示，iTop脈波或狀態S)。此過程可以應用於被選群組內的所有像素及其四方像素，以確保所有像素皆沒有光學偽影，並且可在整個顯示中產生均勻的灰色調。否則，如第2D圖所例示，其他像素(例如，像素214、216)可以保持空閒(亦即，經歷空轉移)，它們仍處於「空」狀態。
第3圖例示反相頂部截止脈波的圖形示意圖，其中，如以上第2B圖所例示，這樣的波形可以被應用於對顯示像素進行「邊緣清除」。iTop脈波可以由兩個可調參數來定義-脈波之大小(脈衝)(「iTop大小」-亦 即，施加電壓相對於時間之積分)及「填補(padding)」，亦即，iTop脈波之結束與波形(「iTop填補(iTop pad)」)之結束之間的期間。這些參數係可調的且可以由顯示器之類型及其使用來決定；訊框數量之較佳範圍是：在1至35之間的大小及在0至50之間的填補(pad)。如上所述，如果很要求顯示器性能，則這些範圍可能更大。
在一些實施例中，當在淺色模式中以「頂部截止脈波」顯示時，可以以相反(極性相反)方式施加在深色模式顯示中使用的iTop脈波，以減少鬼影、邊緣偽影及閃爍。如前述美國專利公開第2013/0194250號所述(在此併入其全部)，對白色或接近白色像素所施加之「頂部截止脈波」驅動像素至極端光學白色狀態(及為iTop脈波之相反極性，iTop脈波驅動像素至極端光學黑色狀態)。通常，頂部截止脈波因其DC不平衡波形而不被使用。然而，當結合殘留電壓放電來使用頂部截止脈波時，可以減少或去除DC不平衡波形之影響，以及可以增加顯示器性能。因此，很少限制頂部截止脈波之大小及應用。在一些實施例中，頂部截止大小(top-off size)可以高達10個訊框且甚至可能更大。再者，如所述，可以施加頂部截止脈波，以代替平衡脈波對(「BPP」)，平衡脈波對係一對相反極性的驅動脈波，以致於平衡脈波對之淨脈衝實質上為零。
第4圖係iFull脈波之圖形示意圖，其中，電壓在y軸上，而訊框數在x軸上。每個訊框數表示主動矩陣模組之訊框率分之一的時間間隔。可以由4個可調參數來定義該iFull脈波：1)驅動成白色的iFull脈波之大小(脈衝)(「pl1」參數)；2)「間隙」參數，亦即，「pl1」之結束與「pl2」參數之間的期間；3)驅動成黑色的iFull脈波之大小(「pl2」)；以及「填補」參數-亦即，pl2之結束與波形(「填補」)之結束間的期間。pl1表示成白色狀態的初始驅動。pl2表示成黑色狀態之驅動。iFull脈波藉由清除可能由不從黑色驅動至黑色的相鄰像素所產生之邊緣偽影，改善亮度誤差。然而，iFull脈波可能引進顯著的DC不平衡。iFull脈波參數係可調的，以藉由在最小DC不平衡下減少邊緣偽影累積來最佳化顯示器之性能。雖然所有參數係可調的且可以由顯示器之類型及其使用來決定，但是訊框數較佳範圍為：1至25之間的脈衝大小、0至25之間的間隙、1至35之間的大小及0至50之間的填補。如上所述，如果很要求顯示器性能，則這些範圍可能更大。
第5A圖例示複數個像素經歷一連串更新週期(例如，8個週期)，以更新整組像素，其中，每個更新週期僅更新上述像素的一部分。第5B圖例示像素圖矩陣，其中，每個顯示像素被編程為在特定更新週期中被更新。以下程式碼例示演算法，其中，可以產生第5B圖的像素圖。
Set Active Mask(i,j)=TRUE if PMM(i mod PMM_VS,j mod PMM_HS)==Update Counter mod PMM_Period
第6圖例示流程，其中，可以先計畫出複數個像素，並且隨後在特定更新週期中對其進行更新。在 步驟610中可以選擇期望的遞色遮罩的情況下，遞色遮罩的尺寸可以取決於關於總體顯示閃爍、像素疲勞及更新時間的設計目標。在步驟612中，每個顯示像素分配有一個數值，使得顯示像素將根據其分配的數值來分組，並且將一次更新一個群組的像素(例如，如上所述的8個群組)。最後，在步驟614中，當像素正在經歷更新階段時，適當的波形會被施加至像素。例如，如上所述，被選擇經歷更新的像素群組將被施加iFull脈衝，而其四方相鄰像素將被施加iTop脈波，以消除邊緣偽影。以下成像演算法的實例例示可以實施第6圖所例示之程序的演算法之一個實施例。
成像演算法的實例： 成像演算法明確說明：
1.要修改下一個波形狀態影像中之狀態的位置，以便使用特殊的S-轉移。此轉移清除由先前文字/影像在其轉移成黑色背景時所產生的邊緣。
2.要修改下一個波形狀態影像中之狀態的位置，以便使用特殊的I-轉移。此轉移清除由先前所有黑色像素轉移成接近非黑色灰色調之黑色像素所產生的邊緣。
3.要修改下一個波形狀態影像中之狀態的位置，以便使用特殊的T-轉移。此轉移清除由先前文字/影像在其轉移成白色背景時所產生的邊緣。
4.要修改下一個波形狀態影像中之狀態的位置，以便使用特殊的F-轉移。此轉移清除由先前所有白色像素轉移成接近非白色灰色調之白色像素所產生的邊緣。
迴圈任何順序的所有像素(i,j)：
如果像素灰色調轉移不是W→W且不是B→B，則實施標準轉移。
否則，如果像素灰色調轉移是W→W，並且至少SFT四方相鄰像素沒有進行W→W的灰色調轉移，則實施F W→W轉移。
否則，如果像素灰色調轉移是W→W，並且所有四個四方相鄰像素都具有白色的下一個灰色調，並且至少一個四方相鄰像素的目前灰色調不是白色，則實施T W→W轉移。
否則，如果像素由主動遮罩(i,j)來選擇，則實施I B→B轉移。
否則，如果像素灰色調轉移是B→B，並且至少SIT四方相鄰像素沒有進行B→B的灰色調轉移，則實施I B→B轉移。
否則，如果所有四個四方相鄰像素都具有黑色的下一個灰色調，並且至少有一個四方相鄰像素的目前灰色調不是黑色，則實施S B→B轉移。
否則，使用波形表的W→W及B→B轉移。
結束
或者，在一些其他實施例中，為了完全更新或重置被選的像素(例如，像素702及704)可以被改為施加頂部截止脈波(例如，iTop脈波)，而不是被施加完全清除脈波(例如，iFull脈波)，並且其四方像素可以保持空閒或被施加空波形。這種設置允許在深色模式操作中 深色背景像素有更少閃爍的更新。由於墨水粒子的性質，僅施加像iTop脈波的頂部截止脈波而不是完全清除脈波可以讓顯示像素產生更少的閃爍更新，同時仍然在整個顯示器中保持相對一致的灰色調(例如，在更新的像素702、704與其空閒的四方像素之間)。
熟悉該項技術者將顯而易見的是，在不脫離本發明的範圍之情況下可以對上述本發明的特定實施例進行許多變更及修改。於是，整個前面的敘述將被解釋為例示性的而非限制性的。

Claims (11)

  1. 一種用於驅動電光顯示器之方法，該電光顯示器具有複數個像素，該方法包括：將該複數個像素劃分成n個群組，其中，n係大於1的整數；施加一完全清除波形至該n個像素群組中之至少一個群組；以及施加一頂部截止波形至該至少一個像素群組中之四方像素。
  2. 如請求項1之方法，其中，該施加完全清除波形步驟進一步包括以預定順序施加該完全清除波形至所有像素群組。
  3. 如請求項1之方法，其中，該電光顯示器係具有一層顯示介質之電泳顯示器。
  4. 如請求項3之方法，其中，該層顯示介質係一電泳介質。
  5. 如請求項4之方法，其中，該層顯示介質係一膠囊型電泳顯示介質。
  6. 如請求項4之方法，其中，該電泳介質包括一液體及至少一粒子，該至少一粒子配置在該液體內且能夠在施加電場至該介質時移動通過該液體。
  7. 一種用於驅動電光顯示器之方法，該電光顯示器具有複數個像素，該方法包括：將該複數個像素劃分成n個群組，其中，n係大於1的整數；以及 施加一頂部截止波形至該n個像素群組中之至少一個群組。
  8. 如請求項7之方法，其中，該電光顯示器係具有一層顯示介質之電泳顯示器。
  9. 如請求項8之方法，其中，該層顯示介質係一電泳介質。
  10. 如請求項8之方法，其中，該層顯示介質係一膠囊型電泳顯示介質。
  11. 如請求項8之方法，其中，該層顯示介質包括一電泳介質，該電泳介質包括一液體及至少一粒子，該至少一粒子配置在該液體內且能夠在施加電場至該介質時移動通過該液體。
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