TWI795933B - 電光顯示器及用於驅動此電光顯示器之方法 - Google Patents

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Abstract

一種用以驅動具有複數個顯示像素的電光顯示器的方法，該方法包含：將灰階圖像抖動為黑白圖像；更新該複數個顯示像素以顯示該黑白圖像；以及將該黑白圖像轉換成該灰階圖像。

Description

電光顯示器及用於驅動此電光顯示器之方法
本申請案與2020年10月1日所提交的美國暫時性申請號63/086,118相關並主張其優先權。
上述申請的全部公開內容以參照方式併入本文。 [本發明的主題]
本發明涉及用於驅動電光顯示器的方法。更具體地，本發明涉及用於顯示視頻的驅動方法。
多年來，粒子系的電泳顯示器一直是重點研究和開發的主題。在這樣的顯示器中，複數個帶電粒子(有時稱為顏料粒子)在電場的影響下穿過流體。電場通常是由導電膜或電晶體提供，例如場效電晶體。當與液晶顯示器相比時，電泳顯示器可以具有良好的亮度和對比度、寬視角、狀態雙穩性和低功耗等特性。這種電泳顯示器的切換速度比LCD顯示器的切換速度慢。此外，由於流體的黏度限制了電泳粒子的運動，因此電泳顯示器在低溫下會變得遲鈍。儘管存在著這些缺點，但在電子書(電子閱讀器)、手機和手機殼、智慧卡、標牌、手錶、貨架標籤和快閃驅動器等日常產品中可以發現到電泳顯示器。
許多商用電泳介質基本上只顯示兩種顏色，在黑色和白色極端之間存在漸變，稱為“灰階(grayscale)”。這種電泳介質在具有第二、不同顏色的有色流體中使用具有第一顏色的單一類型的電泳粒子(在這種情況下，當粒子位於顯示器的觀看面附近時顯示第一顏色，並且當粒子與觀看面間隔開時顯示第二顏色)，或者在未著色的流體中具有不同的第一和第二顏色的第一和第二類型的電泳粒子。在後一種情況下，當第一類型粒子位於顯示器的觀看面附近時顯示第一顏色，並且當第二類型粒子位於觀看面附近時顯示第二顏色。通常這兩種顏色是黑色和白色。
雖然看似簡單，但電泳介質和電泳裝置表現出複雜的行為。例如，已經發現好的視頻顯示需要的不僅僅是簡單的“開/關”電壓脈衝。相反地，需要復雜的“波形”來驅動狀態之間的粒子，並確保生成的視頻具有足夠好的質量。因此，存在著在電泳顯示器中執行視頻顯示的驅動方法的需要。
本發明提供了一種用以驅動具有複數個顯示像素的電光顯示器的方法，該方法包含將灰階圖像抖動為黑白圖像；更新該複數個顯示像素以顯示該黑白圖像；以及將該黑白圖像轉換成該灰階圖像。
在一些實施例中，該方法還可以包含施加被構造成從該複數個顯示像素去除偽影的波形。在一些實施例中，將該灰階圖像抖動為該黑白圖像的步驟包含使用半色調演算法。並且在另一實施例中，該半色調演算法是格林雜訊半色調演算法。
本發明涉及用於驅動電光顯示器，尤其是雙穩態電光顯示器的方法，以及使用這些方法的設裝置。更具體地，本發明涉及用於顯示視頻的驅動方法。本發明特別地但不排它地旨在與粒子系的電泳顯示器一起使用，其中一種或多種類型的帶電粒子存在於流體中並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”在本文中以其成像領域中的常規含義使用，是指具有至少一種光學特性不同的第一和第二顯示狀態的材料，該材料是通過對材料施加電場，從第一顯示狀態變為第二顯示狀態。儘管光學特性通常是人眼可感知的顏色，但它也可能是另一種光學特性，例如光透射率、反射率、發光率，或者在用於機器閱讀的顯示器的情況下，在可見範圍之外的電磁波長的反射率變化於意義上的偽色。
在此使用的術語”灰階狀態”在成像技術中的常規含義是指像素的兩種極端光學狀態之間的狀態，並不一定意味著這兩種極端狀態之間的黑白過渡。例如，下面提到的幾項電子墨水(E Ink)專利和所公開的申請案描述了電泳顯示器，其中極端狀態為白色和深藍色，使得中間灰階狀態實際上會是淡藍色。事實上，正如已經提到的，光學狀態的變化可能根本不是顏色變化。術語“黑色”和“白色”在下文中可以用來指顯示器的兩種極端光學狀態，並且應該理解為通常包含並非嚴格的黑色和白色的極端光學狀態，例如前述的白色和深藍色狀態。下文中可以使用術語“單色”來表示僅將像素驅動到它們的兩個極端光學狀態而沒有介於中間灰階狀態的驅動方案。
一些電光材料在材料具有固體外表面的意義上是固體，儘管這些材料可能並且經常具有內部充滿液體或氣體的空間。為了方便起見，這種使用固體電光材料的顯示器在下文中可稱為“固體電光顯示器”。因此，術語“固體電光顯示器”包含旋轉雙色構件顯示器、封裝電泳顯示器、微單元電泳顯示器、以及封裝液晶顯示器。
在此使用的術語“雙穩態”和“雙穩性”在本領域中其常規含義是指包含顯示元件的顯示器，該顯示元件具有至少一種光學特性上不同的第一和第二顯示狀態，並因此在任何給定的元件被驅動之後，通過有限期間的定址脈衝來假設其為第一或第二顯示狀態；在定址脈衝終止後，該狀態將持續至少幾倍例如至少四倍於改變顯示元件狀態所需的定址脈衝的最短持續時間。美國專利號7,170,670係顯示一些具有灰階的粒子系的電泳顯示器不僅在其極端黑白狀態下穩定，在它們的中間灰階狀態下也是穩定的，並且一些其它類型的電光顯示器也是如此。這種類型的顯示器被恰當地稱為“多穩態”而非雙穩態的顯示器，儘管為了方便起見，這裡可以使用術語“雙穩態”來涵蓋雙穩態和多穩態顯示器。
術語“脈衝”在本文中以其電壓對時間的積分的常規含義來使用。然而，一些雙穩態電光介質作為電荷傳感器，並且具有這種介質，可以使用脈衝的另一種定義，即電流對時間的積分(其等於施加的總電荷)。應該使用脈衝的適當定義，這取決於介質是作為電壓-時間脈衝傳感器還是電荷脈衝傳感器。
下面的大部分討論將集中在通過從初始灰階級到最終灰階級別(可能與初始灰階級不同也可能沒有不同)的過渡來驅動電光顯示器的一個以上的像素的方法。術語“波形”將用於表示用於實現從一個特定初始灰階級到特定最終灰階級的過渡之整個電壓對時間的曲線。通常這樣的波形將包含複數個波形元素；其中這些元素基本上是矩形的(即給定元件包含在一段時間內施加恆定電壓)；這些元素可以稱為“脈衝”或“驅動脈衝”。術語“驅動方案”表示一組波形，足以影響特定顯示器的灰階級別之間的所有可能過渡。一個顯示器可以使用多個驅動方案；例如，上述美國專利號7,012,600教示了可能需要根據參數例如顯示器的溫度或顯示器在其使用壽命期間的運行時間來修改驅動方案，因此顯示器可能提供有複數個不同的驅動方案，以在不同的溫度等下使用。以這種方式使用的一組驅動方案可以被稱為“一組相關的驅動方案”。也有可能，正如幾個前面提到的MEDEOD應用中所描述的那樣，在同一顯示器的不同區域中同時使用一個以上的驅動方案，以這種方式使用的一組驅動方案可以稱為“一組同時驅動方案”。
幾種類型的電光顯示器是已知的。一種類型的電光顯示器是旋轉雙色構件類型，例如在美國專利號5,808,783；5,777,782；5,760,761；6,054,071；6,055,091；6,097,531；6,128,124；6,137,467；和6,147,791中描述的(雖然這種類型的顯示器通常被稱為“旋轉雙色球”顯示器，但術語“旋轉雙色構件”會更準確，因為在上述一些專利中旋轉構件不是球形的)。這種顯示器使用大量小本體(small bodies)(通常是球形或圓柱形)，它們具有兩個以上具有不同光學特性的部分，以及一種內部偶極子。這些本體懸浮在矩陣內充滿液體的液泡中，液泡中充滿液體，因此本體可以自由旋轉。顯示器的外觀藉由向其施加電場而改變，從而將本體旋轉到各種位置並改變通過觀看面看到的本體的哪些部分。這種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，例如呈納米變色膜形式的電致變色介質，其包含至少部分由半導體金屬氧化物形成的電極以及附著在該電極上的能夠可逆變色的複數個染料分子；參見，例如O'Regan, B., et al., Nature 1991, 353, 737；和Wood, D., Information Display, 18(3), 24(2002年3月)。另見Bach, U., et al., Adv. Mater., 2002, 14(11), 845。這種類型的納米變色薄膜也描述於例如美國專利號6,301,038；6,870,657；和6,950,220。這種類型的介質通常也是雙穩態的。
電光顯示器的另一種類型是由Philips開發並在Hayes, R.A., et al., "Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting", Nature, 425, 383-385 (2003)中描述。美國專利號7,420,549中顯示可以將這種電潤濕顯示器製成雙穩態的。
一種電光顯示器的類型是粒子系的電泳顯示器，多年來其一直是密集研究和開發的主題，其中，複數個帶電粒子在電場的影響下穿過流體。當與液晶顯示器相比時，電泳顯示器可以具有良好的亮度和對比度、寬視角、狀態雙穩性和低功耗等特性。然而，這些顯示器的長期影像質量問題阻礙了它們的廣泛使用。例如，構成電泳顯示器的粒子傾向於沉降，導致這些顯示器的使用壽命不足。
如上所提，電泳介質需要流體的存在。在大多數先前技術的電泳介質中，這種流體是液體，但可以使用氣態流體來產生電泳介質；例如，參見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)。還參見美國專利號7,321,459及7,236,291。當介質在允許這種沉降的方向上使用時，例如在介質放置在垂直平面上的標誌中，這種氣體系的電泳介質似乎容易受到由於粒子沉降而導致的與液體系的電泳介質相同類型的問題影響。事實上，在氣體系的電泳介質中，粒子沉降似乎是個比在液體系的電泳介質中更嚴重的問題，因為與液體懸浮流體相比，氣態懸浮流體的較低黏度允許電泳粒子更快速地沉降。
讓與麻省理工學院(MIT)和E Ink Corporation 或其名下的眾多專利和申請案描述了用於封裝電泳和其它電光介質的各種技術。這種封裝介質包含許多小膠囊，每個小膠囊自身包含在流體介質中含有可電泳移動的粒子的內相，以及圍繞該內相的膠囊壁。通常，膠囊自身被固定在聚合物黏合劑內，以形成位於兩個電極之間的黏合層。這些專利和申請案中描述的技術包含： (a)電泳粒子、流體和流體添加劑；參見例如美國專利號7,002,728及7,679,814； (b)膠囊、黏合劑、及封裝製程；參見例如美國專利號6,922,276及7,411,719； (c)微單元結構、壁材料和形成微單元的方法；參見例如美國專利號7,072,095及9,279,906； (d)填充和密封微單元的方法；參見例如美國專利號7,144,942及7,715,088； (e)含有電光材料的薄膜和子組件；參見例如美國專利號6,982,178 及7,839,564； (f)用於顯示器中的背板、黏合層和其它輔助層及方法；參見例如美國專利號7,116,318及7,535,624； (g)顏色形成和顏色調整；參見例如美國專利號7,075,502 和 7,839,564。 (h)顯示器的應用；參見例如美國專利號7,312,784；8,009,348； (i)非電泳顯示器，如美國專利號6,241,921和美國專利申請公開號2015/0277160中所述；以及除了顯示器外的封裝和微單元技術的應用；參見例如美國專利申請公開號2015/0005720和2016/0012710；以及 (j)驅動顯示器的方法；參見例如美國專利號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；以及美國專利申請公開號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。
許多上述專利和申請案都認識到封裝的電泳介質中圍繞離散微膠囊的壁可以被連續相取代，從而產生所謂的聚合物分散電泳顯示器，其中該電泳介質包含複數個離散的電泳流體的液滴以及聚合物材料的連續相，並且即使沒有離散的囊膜與每個單獨的液滴相關聯，在這種聚合物分散的電泳顯示器內的電泳流體的離散液滴也可以被視為膠囊或微膠囊；參見例如先前提到的2002/0131147。因此，就本申請案的目的而言，這種聚合物分散的電泳介質被視為是封裝電泳介質的亞種。
一種相關類型的電泳顯示器是所謂的“微單元電泳顯示器”。在微單元電泳顯示器中，帶電粒子和懸浮流體並未封裝在微膠囊內，而是保留在載體介質(例如聚合物膜)內形成的複數個空腔內。例如，參見國際申請公開號WO 02/01281和公開的美國申請號2002/0075556，其皆轉讓給Sipix Imaging, Inc。
許多上述E Ink和MIT專利和申請還考慮了微單元電泳顯示器和聚合物分散電泳顯示器。術語“封裝電泳顯示器”可以指所有這種顯示器類型，它們也可以統稱為“微腔電泳顯示器”以概括壁的形態。
另一種類型的電光顯示器是由Philips開發並在Hayes, R. A., et al., “Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting,” Nature, 425, 383-385 (2003)中描述的電潤濕顯示器。這種電潤濕顯示器可以製成雙穩態，它顯示在於2004年10月6日所提交的共同未決申請號10/711,802中。
也可以使用其它類型的電光材料。特別令人感興趣的是，雙穩態鐵電液晶顯示器(FLC)在本領域中是習知的並且已經表現出殘餘電壓的行為。
儘管電泳介質可以是不透明的(例如，因為在許多電泳介質中，粒子基本上阻止了可見光通過顯示器的傳輸)並且以反射模式運行。某些電泳顯示器可以在所謂的”快門模式”下運行，其中一種顯示狀態基本上是不透明的，一種是透光的。參見例如美國專利號6,130,774和6,172,798，以及美國專利號5,872,552；6,144,361；6,271,823；6,225,971；和6,184,856。與電泳顯示器類似但依賴電場強度變化的介電泳顯示器可以在類似的模式下運行；參見美國專利號4,418,346。其它類型的電光顯示器也可能能夠在快門模式下運行。
高解析度顯示器可包含可定址而不受相鄰像素干擾的單獨的像素。獲得此類像素的一種方式是提供非線性元件的陣列，例如電晶體或二極管，其中至少一個非線性元件與每個像素相關聯，以產生“主動矩陣”顯示器。定址一個像素的定址或像素電極通過相關聯的非線性元件連接到適當的電壓源。當非線性元件是電晶體時，像素電極可以連接到電晶體的汲極，並且在下面的描述中將假設這種佈置，儘管它本質上是任意的以及像素電極可以連接到電晶體的源極。在高解析度陣列中，像素排列在二維的行列陣列中，使得任何特定像素都由一個指定列和一個指定行的交叉點來唯一地定義。每行的所有電晶體的源極連接到單行電極，而每列的所有電晶體的閘極連接到單列電極；同樣地，如果需要的話，可以將源極分配給列和將閘極分配給行可以顛倒。
可以以逐列方式寫入顯示器。列電極連接到列驅動器，其可以向所選的列電極施加電壓，以確保所選列中的所有電晶體是導通的，而對所有其它列施加電壓，以確保這些非選擇列中的所有電晶體保持非導通。行電極連接到行驅動器，行驅動器將所選的電壓施加在各種行電極上，以將選定列中的像素驅動到其所需的光學狀態(上述電壓是相對於共用前電極而言的，該前電極可以設置在與非線性陣列相對的電光介質的一側，並在整個顯示器上延伸)。如本領域習知的，電壓是相對的並且測量兩點之間的電荷差。一個電壓值相對於另一個電壓值。例如，零電壓(“0V”)是指相對於另一個電壓沒有電壓差)。在稱為“行定址時間”的預選間隔後，所選列被取消選擇，另一列被選中，並且行驅動器上的電壓發生變化，以便寫入顯示器的下一行。
然而，在使用中，某些波形可能會對電光顯示器的像素產生殘餘電壓，並且從上面的討論中可以明顯看出，這種殘餘電壓會產生幾種不想要的光學效應並且通常是不希望的。
如本文所呈現的，與定址脈衝相關聯的光學狀態中的“偏移”是指這樣一種情況，其中第一次對電光顯示器施加特定定址脈衝導致第一光學狀態(例如，第一灰色調)，並且隨後對電光顯示器施加相同的定址脈衝導致第二光學狀態(例如，第二灰色調)。因為在施加定址脈衝期間施加到電光顯示器的像素的電壓包含殘餘電壓和定址脈衝的電壓之和，所以殘餘電壓可能引起光學狀態的偏移。
顯示器的光學狀態隨時間的“漂移”是指電光顯示器的光學狀態在顯示器處於復位狀態時發生變化的情況(例如，在定址脈衝未施加到顯示器的期間。因為像素的光學狀態可能取決於像素的殘留電壓，並且像素的殘留電壓可能隨時間衰減，所以殘留電壓可能會引起光學狀態的漂移。
“鬼影(ghosting)”效應是指在電光顯示器被改寫後，仍能看到先前圖像的痕跡的情況。殘餘電壓可能會引起“邊緣鬼影”，一種類型的鬼影仍然可見先前圖像的一部分的輪廓(邊緣)。
[一個示例性EPD]
圖1係顯示根據在此提交的主題的電光顯示器的像素100之示意圖。像素100可以包含成像膜110。在一些實施例中，成像膜110可以是雙穩態的。在一些實施例中，成像膜110可以包含但不限於封裝電泳成像膜，其可包含例如帶電顏料粒子。
成像膜110可以設置在前電極102和後電極104之間。前電極102可以形成在成像膜和顯示器的前面之間。在一些實施例中，前電極102可以是透明的。在一些實施例中，前電極102可由任何合適的透明材料形成，包含但不限於氧化銦錫(ITO)。後電極104可以形成為與前電極102相對。在一些實施例中，寄生電容(未示出)可以形成在前電極102和後電極104之間。
像素100可以是複數個像素中的一個。複數個像素可以排列在二維的行列陣列中，以形成矩陣，使得任何特定像素都由一個指定列和一個指定行的交叉點來唯一地定義。在一些實施例中，像素矩陣可以是“主動矩陣”，其中每個像素與至少一個非線性電路元件120相關聯。非線性電路元件120可以耦合在背板電極104和定址電極108之間。在一些實施例中，非線性元件120可以包含二極體和/或電晶體，包含但不限於MOSFET。MOSFET的汲極(或源極)可以耦合到背板電極104，MOSFET的源極(或汲極)可以耦合到定址電極108，並且MOSFET的閘極可以耦合到構造為控制MOSFET的啟動和停用的驅動器電極106(為了簡單起見，與背板電極104耦合的MOSFET端子將被稱為MOSFET的汲極，而與定址電極108耦合的MOSFET端子將被稱為MOSFET的源極。然而，在一些實施例中，本領域普通技術人員將認識到MOSFET的源極和汲極可以互換)。
在主動矩陣的一些實施例中，每行中所有像素的定址電極108可以連接到同一個行電極，每列中所有像素的驅動電極106可以連接到同一個列電極。列電極可以連接到列驅動器，該列驅動器可以藉由向所選列電極施加足以啟動所選列中所有像素100的非線性元件120的電壓來選擇一列以上的像素。行電極可以連接到行驅動器，該行驅動器可以將適合將像素驅動到所需光學狀態的電壓施加到所選(啟動)像素的定址電極106上。施加到定址電極108的電壓可以相對於施加到像素的前板電極102的電壓(例如，大約零伏的電壓)。在一些實施例中，主動矩陣中所有像素的前板電極102可以耦合到共用電極。
在一些實施例中，主動矩陣的像素100可以以逐列的方式寫入。例如，可以由列驅動器選擇一列像素，並且可以藉由行驅動器向像素施加與該列像素的期望光學狀態相對應的電壓。在稱為“行定址時間(line address time)”的預選間隔之後，可以取消選擇所選擇的列，可以選擇另一列，並且可以改變行驅動器上的電壓，從而寫入顯示器的另一行。
圖2係顯示根據在此呈現的主題的設置在前電極102和後電極104之間的電光成像層110的電路模型。電阻器202和電容器204可以代表包含任何黏合層的電光成像層110、前電極102和後電極104的電阻和電容。電阻器212和電容器214可以代表層壓黏合層的電阻和電容。電容器216可以代表可以在前電極102和後電極104之間形成的電容，例如層之間的界面接觸區域，例如成像層和層壓黏合層之間和/或層壓黏合層和背板電極之間的界面。像素的成像膜110兩端的電壓Vi可以包含像素的殘餘電壓。
實際上，使用非雙穩態介質的傳統視頻速率顯示器，例如陰極射線管和傳統液晶顯示器上的螢光體，需要超過大約每秒25幀(fps)的幀速率以提供可接受的視頻質量(15 fps的視頻顯示在網路視頻中很常見，但會導致視頻質量明顯不足)。然而，發現雙穩態顯示器和某些其他電光顯示器可以以遠低於25的幀速率產生高質量的圖像fps，並在大約10到大約20 fps、較佳為大約13到大約20 fps的範圍內。有經驗的觀察者已經確定，以15 fps運行的封裝電泳顯示器可以產生與以大約30 fps運行的非雙穩態顯示器產生的視頻質量基本相同的視頻質量。
在低幀速率下出現這種出乎意料的高視頻質量有很多可能的原因，一個原因看起來是在雙穩態顯示器上的持久圖像的方式之部分解釋幫助了眼睛“混合”連續圖像以創建運動的錯覺。所有視頻顯示都依賴於眼睛將一系列靜止的圖像混合以產生運動錯覺的能力。然而，許多類型的視頻顯示實際上引入了阻礙混合過程的瞬時介入“圖像”。例如，使用機械電影投影機的電影顯示器實際上將第一個靜態圖像放在屏幕上，然後在投影機將電影推進到下一幀時，在很短的時間內顯示空白屏幕，然後顯示第二個靜態圖像。
在此呈現的主題包含利用可中斷波形更新同時保持基本直流(DC)平衡的驅動方法，這意味著更新產生的淨脈衝基本上為零，從而允許平滑的管線動畫更新。在一些實施例中，本文提出的驅動方法進一步提供解決鬼影效應的策略。如上所述，“鬼影”是指在電光顯示器被改寫後，之前圖像的痕跡仍然可見的情況。殘餘電壓可能會導致“邊緣鬼影”，這是一種鬼影，其中先前圖像的一部分的輪廓(邊緣)仍然可見。
現在參考圖3，如圖3所示，其為根據本文揭示的主題用於實現平滑動畫更新的驅動過程300的流程圖。該過程300可以包含第一步驟302，在該步驟中灰階圖像被抖動成黑白圖像。隨後，抖動圖像在圖像處理步驟304中被處理，其中圖像處理步驟304可以包含使用與電光顯示器相關聯的控制器的管線/同步更新能力來對抖動圖像進行動畫處理。在一些實施例中，可以使用5位波形查找表(LUT)(例如，步驟306)來實施可中斷的直接更新策略(例如，步驟308)，同時保持允許平滑更新的直流平衡。此外，在一些實施例中，可以使用專門的波形來清除在結清更新日期(clearing update date)310中的任何鬼影偽影(ghosting artifacts)。
在實踐中，圖3的抖動步驟302可以藉由使用本領域中常用的半色調演算法，例如格林雜訊半色調演算法(例如，圖4b)和/或群聚式半色調圖(例如，圖4c)，將灰階圖像(例如，圖4a)處理成緊密複製原始圖像的純黑白圖像。在一些實施例中，對於動畫方向例如上下或左右滾動頁面，已知的動畫顯示應用，可較佳為將群聚式點屏幕向有利動畫滾動方向的方向旋轉。
在一些實施例中，由於步驟302的半色調處理僅產生用於顯示像素的黑白圖像，因此只需要考慮以下轉變： 白色→黑色 白色→白色 黑色→白色 白色→白色
在實踐中，白色→白色和黑色→黑色的轉換可能會留空，因為利用了相對較短的脈衝來改變像素灰階的驅動方法(例如下面提到的直接更新(Direct Update)或DU方法)，這將保持直流平衡，並且減少轉換外觀。
如上所述，對於一些顯示器應用，顯示器可以利用“直接更新”驅動方案(“DU”驅動方案)。DU驅動方案可能有兩個或兩個以上的灰階級，通常比灰階驅動方案(“GSDS)少，它可以影響所有可能的灰階級之間的轉換，但DU驅動方案最重要的特徵是從初始灰階級到最終灰階級的轉換由簡單的單向驅動處理，這與GSDS中經常使用的“間接”轉換相反，其中在至少一些轉換中，像素從初始灰階級驅動到一個極端光學狀態，然後在相反方向驅動到最終灰階級；在某些情況下，可以通過從初始灰階級驅動到一個極端光學狀態，然後驅動到相反的極端光學狀態，然後才驅動到最終的極端光學狀態來實現轉換—例如，參見上述美國專利號7,012,600的圖11A和11B中所示的驅動方案。因此，目前的電泳顯示器在灰階模式下的更新時間可能是飽和脈衝長度的大約兩到三倍(其中“飽和脈衝長度”定義為在特定電壓下足以將顯示器的像素從一個極端光學狀態驅動到其它極端光學狀態的時間週期)，或大約700至900毫秒，而DUDS的最大更新時間等於飽和脈衝長度，或大約200至300毫秒。
在一些實施例中，上述的白色→黑色可以包含於脈衝長度幀用正極性電壓驅動的脈衝，並且黑色→白色轉換可以包含用負極性電壓驅動的脈衝，其中在大約25攝氏度的溫度下，脈衝長度可以在15到21幀之間。
然而，對於平滑的視頻過渡，白色→黑色和黑色→白色過渡將被設置為可中斷的。較佳地，在每個更新幀處，因為在動畫模式中，給定像素可能需要在每一幀處將光學狀態改變為黑色或白色。
圖5係顯示可以應用於每一幀的像素狀態的一系列變化的波形示例。為了保持直流平衡，可以在每一幀應用以下規則：
規則#1：當像素從黑色切換到白色時，施加單幀負極性電壓，且當像素從白色切換到黑色時，施加單幀正極性電壓。
規則#2：連續施加單幀電壓以保持不變狀態，直到達到脈衝長度，在這種情況下，將用零伏驅動後續更新到相同狀態。
規則#3：在動畫序列結束時，施加剩餘的脈衝電位以達到所需的黑白狀態並完成直流平衡循環。
實際上，持續時間為n幀的波形可用於置換驅動像素所需的-15伏特、0伏特和+15伏特的所有可能電壓組合。在這種情況下，總共給出了n n或n 3種可能的電壓組合。這種電壓組合列表(例如，n 3)可以通過5位元波形查找表(LUT)來實現，該表提供32個波形槽。在其它一些實施例中，利用提供16個波形槽的4位元波形查找表可以實現n 2個電壓組合。
現在參考圖6，圖6係顯示了具有n 3個電壓組合的查找表，並且其中可以生成27個波形。在一些實施例中，圖像處理演算法可以將適當的查找表狀態分配給一系列圖像，以給出平滑動畫的錯覺。如圖7所示，其為分配給適當波形查找表以生成平滑滾動動畫的圖像狀態的示例。在某些情況下，當波形的持續時間超過1幀(例如，n＞1)時，可以將連續的圖像集中，如圖8所示。在這種情況下，EPD控制器可以使用其管線更新(pipeline updating)能力在管線圖像緩衝器中連續地排列這些圖像。
此外，可以使用專門的波形來清除偽像，例如在最後或視頻更新期間的模糊和/或鬼影。在一些實施例中，當顯示過程從黑白抖動圖案到原始最後灰階圖像時，可以執行這種偽影清除。例如，單極波形可用於通過使用後驅動放電清除白色或黑色狀態上的偽影。
對本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本發明範圍的情況下，可以對上述本發明的具體實施例進行多種改變和修改。因此，以上所有的描述都應以說明性而非限制性的意義加以解釋。
100:像素 102:前電極 104:後電極 106:驅動電極 108:定址電極 110:電光成像層 120:非線性電路元件 202:電阻器 204:電容器 212:電阻器 214:電容器 216:電容器 302:步驟 304:步驟 306:步驟 308:步驟 310:結清更新日期
圖1係顯示電泳顯示器的電路圖。 圖2係顯示電光成像層的電路模型。 圖3係圖示用於啟用平滑動畫更新的示例性過程； 圖4a至圖4c係圖示將灰階圖像轉換為黑白圖像的半色調處理； 圖5係圖示用於生成平滑動畫的示例性過程； 圖6係例示示例性查找表(LUT)； 圖7係圖示在圖像處理演算法已經分配適當的波形以啟用平滑滾動動畫之後的示例性圖像狀態分配；以及 圖8係圖示示例性順序圖像更新過程。
100:像素
102:前電極
104:後電極
106:驅動電極
108:定址電極
110:電光成像層
120:非線性電路元件

Claims (13)

  1. 一種用以驅動具有複數個顯示像素的電光顯示器的方法，該方法包含：將灰階圖像抖動為黑白圖像；使用nn個波形更新該複數個顯示像素以顯示該黑白圖像，該等波形具有n幀，n為整數；以及將該黑白圖像轉換成該灰階圖像。
  2. 如請求項1之方法，還包含施加被構造成從該複數個顯示像素去除偽影的波形。
  3. 如請求項1之方法，其中，將該灰階圖像抖動為該黑白圖像的步驟包含使用半色調演算法。
  4. 如請求項3之方法，其中，該半色調演算法是格林雜訊半色調演算法。
  5. 如請求項1之方法，其中，將該灰階圖像抖動為該黑白圖像的步驟包含使用群聚式半色調圖。
  6. 如請求項1之方法，其中，更新該複數個顯示像素的步驟包含當顯示像素從黑色光學狀態切換到白色光學狀態時向該顯示像素施加單幀負極性電壓。
  7. 如請求項1之方法，其中，更新該複數個顯示像素的步驟包含當顯示像素從白色光學狀態切換到黑色光學狀態時向該顯示像素施加單幀正極性電壓。
  8. 如請求項1之方法，其中，n=3。
  9. 如請求項1之方法，其中，更新該複數個顯示像素的步驟包含使用27個波形。
  10. 如請求項1之方法，其中，更新該複數個顯示像素的步驟基本上是直流(DC)平衡的。
  11. 如請求項1之方法，其中，該電光顯示器是具有電光介質的電泳顯示器。
  12. 如請求項11之方法，其中，該電光介質是旋轉雙色構件或電致變色介質。
  13. 如請求項11之方法，其中，該電光介質為包含在流體中的複數個帶電粒子的電泳介質，且該複數個帶電粒子能夠在將電場施加至該電光介質時移動通過該流體。
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