TWI802892B - 用於驅動電泳顯示器之方法 - Google Patents

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Abstract

提供用於驅動具有複數個顯示像素的電光顯示器之方法，這樣的方法包括偵測一第一像素上的白色至白色灰色調過渡；以及判定是否該第一像素之臨界數量的主要相鄰像素沒有進行從白色至白色的灰色調過渡，或如果該第一個像素是一彩色像素，然後施加一第一波形。

Description

用於驅動電泳顯示器之方法 [相關申請案之參照]
本申請案係有關於2020年5月31日提出之美國臨時申請案第63/032,721號並主張其優先權。
在此以參照的方式將上述申請案的全部揭露內容併入本文。
本發明係有關於用於驅動電光顯示器之方法。更具體地，本發明係有關於用於減少電光顯示器中之像素邊緣假影及/或影像殘留的驅動方法。
電光顯示器通常具有背板，背板設有複數個像素電極，每個像素電極定義顯示器的一個像素；傳統上，單個共同電極在大量像素上延伸，並且通常將整個顯示器設置在電光介質的相對側上。可以直接驅動個別像素電極(亦即，可以給每個像素電極提供個別的導體)，或者可以以背板技術的技藝者所熟悉之主動矩陣方式來驅動像素電極。因為相鄰像素電極通常處於不同的電壓，所以它們必須以有限寬度的像素間間隙來隔開，以避免電極之間的短路。雖然乍看之下，當將驅動電壓施加至像素電極時，覆蓋在這些間隙上的電光介質似乎不會切換(實際上，對於某些非雙穩態電光介質，例如，液晶，通常是這種情況，其中通常提供黑色掩模來隱藏這些非切換間隙)，但是在許多雙穩態電光介質的情況下，由於稱為「影像擴散(blooming)」的現象，覆蓋在間隙上的介質確實會切換。
影像擴散意指將驅動電壓施加至像素電極而導致電光介質的光學狀態在大於像素電極實體尺寸的區域上發生變化的趨勢。雖然應該避免過度的影像擴散(例如，在高解析度主動矩陣顯示器中，人們不希望將驅動電壓施加至單個像素會導致覆蓋數個相鄰像素的區域發生切換，因為這會降低顯示器的有效解析度)，但是受控的影像擴散量通常很有用。例如，考慮一種白底黑字電光顯示器，它對於每個數位使用7個直接驅動像素電極的傳統7段陣列來顯示數字。例如，當顯示零時，6個段變黑。在沒有影像擴散的情況下，6個像素間間隙將是可見的。然而，藉由提供受控的影像擴散量，例如，如美國專利第7,602,374號(在此將其全部內容併入本文)中所述，像素間間隙可以變黑，從而產生在視覺上更令人愉悅的數字符號。然而，影像擴散會導致稱為「邊緣重影(edge ghosting)」的問題。
影像擴散的區域不是均勻的白色或黑色，而是典型的過渡區，其中當移動越過影像擴散的區域時，介質的顏色會從白色經過各種深淺不同的灰色過渡至黑色。於是，邊緣重影通常是具有不同深淺的灰色之區域，而不是均勻的灰色區域，但是仍然是可見的且令人討厭的，特別是因為人眼有能力很好地偵測單色影像中之灰色區域，其中每個像素應該是純黑色或純白色。[Para 24]在某些情況下，不對稱影像擴散可能會造成邊緣重影。「不對稱影像擴散」意指在從像素的一個極端光學狀態過渡至另一個極端光學狀態期間比在朝相反方向的過渡期間發生更多影像擴散的意義上來說，在一些電光介質(例如，在美國專利第7,002,728號中所描述之亞鉻酸銅/二氧化鈦囊封的電泳介質，在此以提及方入將其全部併入本文)中影像擴散是「不對稱」的現象；在此專利所描述之介質中，通常在黑色至白色過渡期間的影像擴散比白色至黑色過渡期間的影像擴散大。
因此，需要亦可減少重影或影像擴散效應的驅動方法。
於是，在一個態樣中，本文呈現的標的物提供一種用於驅動具有複數個顯示像素的電光顯示器之方法，該方法可以包括偵測一第一像素上的白色至白色灰色調過渡；以及判定是否該第一像素之臨界數量的主要相鄰像素沒有進行從白色至白色的灰色調過渡或是否該第一個像素是一彩色像素，然後施加一第一波形。
在一些實施例中，該驅動方法可以進一步包括判定該第一像素的所有4個主要相鄰像素是否具有白色的下一個灰色調以及該第一像素的至少一個主要相鄰像素是否具有不是白色的當前灰色調，然後施加一第二波形。
在另一個實施例中，該驅動方法亦可以包括判定該第一像素的所有4個主要相鄰像素是否具有白色的下一個灰色調以及該第一像素的至少一個主要相鄰像素是否具有白色至白色的灰色調過渡且是一彩色像素，然後施加一第二波形。
在又另一個實施例中，該驅動方法可以包括判定該第一像素的所有4個主要相鄰像素是否具有白色的下一個灰色調以及該第一像素的至少一個主要相鄰像素是否具有不是白色的當前灰色調及空的先前像素過渡，然後施加一第二波形。
在另一個實施例中，該驅動方法可以包括判定該第一像素的所有4個主要相鄰像素是否具有白色的下一個灰色調以及該第一像素的至少一個主要相鄰像素是否具有白色至白色的灰色調過渡且是一彩色像素，然後施加一第二波形。
在一些實施例中，該第一波形可以包括構造成將該第一像素驅動至一光學黑色狀態的一第一成分。
在一些其它實施例中，該第一波形可以包括構造成將該第一像素驅動至一光學白色狀態的一第二成分。
在一些實施例中，該第二波形可以包括一頂部截止脈衝(top-off pulse)。
在一些其它實施例中，該第二波形可以包括一擺動脈衝(twiddle pulse)。
在另一個態樣中，本文呈現的標的物提供用於驅動電光顯示器的另一種方法，該方法可以包括將一源影像彩色映射至用於該電光顯示器的一彩色映射影像；從該彩色映射影像識別彩色像素及用一指定符標記該等彩色像素；以及使用該彩色像素識別資料作為一波形產生演算法的輸入。
在一些實施例中，該驅動方法亦可以包括對該彩色映射影像執行一彩色濾光片陣列映射。
在另一個實施例中，該驅動方法可以進一步包括從該波形產生演算法產生用於下一個狀態影像的波形。
在又另一個實施例中，該驅動方法亦可以包括使用產生的該等波形作為下一個狀態影像的當前狀態影像。
本發明係有關於用於驅動電光顯示器(特別是雙穩態電光顯示器)之方法以及在這樣的方法中使用之裝置。更具體地，本發明係有關於可以減少「重影」及邊緣效應以及減少這樣的顯示器中之閃爍的驅動方法。本發明特別但不排他地意欲與以粒子為基礎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，以改變顯示器的顯現。
應用於材料或顯示器的術語「電光」在本文中以其成像技藝的傳統含義用於提及具有在至少一光學性質上不同的第一與第二顯示狀態之材料，所述材料可藉由對材料施加電場從第一顯示狀態變為第二顯示狀態。雖然光學性質通常是人眼可感知的顏色，但是它可以是另一種光學性質，例如，光透射、反射、發光或者在意欲用於機器讀取的顯示器之情況下，在可見光範圍之外的電磁波長之反射率變化的意義上之偽色。
術語「灰色狀態」在本文中以其成像技藝中之傳統含義用於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色-白色過渡(black-white transition)。例如，下面提及的數個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」在下面可以用以意指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)」在下面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案。
一些電光材料在材料具有固體外表面的意義上是固體，但是材料可以並且通常確實具有內部液體或氣體填充空間。使用固體電光材料之這樣的顯示器在下文中為了方便起見可以稱為「固態電光顯示器」。因此，術語「固態電光顯示器」包括旋轉雙色構件顯示器(rotating bichromal member displays)、膠囊型電泳顯示器、微胞電泳顯示器及膠囊型液晶顯示器。
術語「雙穩態(bistable)」及「雙穩性(bistability)」在本文中以該項技藝中之傳統含義用以提及顯示器包括具有在至少一光學性質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，以及在定址脈波終止後，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號顯示一些具有灰度能力之以粒子為基礎的電泳顯示器不僅在其極端黑色及白色狀態中，而且在其中間灰色狀態中係穩定的，並且一些其它類型的電光顯示器亦同樣是如此。這種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「衝量(impulse)」在本文中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，可以使用衝量之另一定義，亦即，電流相對於時間之積分(它等於所施加之總電荷量)。應該取決於介質是否充當電壓-時間衝量轉換器或電荷衝量轉換器，來使用衝量之適當定義。
下面的許多討論將集中在藉由從最初灰階至最終灰階(其可能或可能不是不同於初始灰階)的過渡來驅動電光顯示器的一個或多個像素之方法。術語「波形」將用於表示用以實現從一個特定最初灰階至一個特定最終灰階之過渡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，一既定元素包括施加一固定電壓達一段時間)；該等元素可以稱為「脈波」或「驅動脈波」。術語「驅動方案」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過渡。顯示器可以使用超過一個驅動方案；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案，以及因此，顯示器可以具有在不同溫度等之下使用的複數個不同驅動方案。以此方式所使用的一組驅動方案可以稱為「一組相關驅動方案」。如數個前述MEDEOD申請案所述，亦可在同一個顯示器之不同區域中同時使用超過一個驅動方案，以及以此方式所使用的一組驅動方案可以稱為「一組同步驅動方案」。
已知數種類型的電光顯示器。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)(雖然這類型的顯示器常常稱為一種「旋轉雙色球(rotating bichromal ball)」顯示器，但是因為在上述一些專利中，旋轉構件不是球形的，術語「旋轉雙色構件」由於是更精確的而是優選的)。這樣的顯示器使用具有兩個或更多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之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呈現。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。這種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。這種類型之介質通常亦是雙穩態的。
另一種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移動通過流體。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耗損之屬性。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，導致這些顯示器的使用壽命不足。
如上所述，電泳介質需要流體之存在。在大部分習知技藝電泳介質中，此流體係液體，但是可使用氣體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，因為相較於液體懸浮流體，氣體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)及一包圍該內相之膠囊壁。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)微胞結構、壁材及形成微胞之方法；參見例如，美國專利第7,072,095 及9,279,906號；
(d)用於填充及密封微胞之方法；參見例如，美國專利第7,144,942及7,715,088號；
(e)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；
(f)在顯示器中所使用之背板、黏著層及其它輔助層以及方法；參見例如，美國專利第7,116,318及7,535,624號；
(g)顏色形成及顏色調整；參見例如，美國專利第7,075,502及7,839,564號；
(h)顯示器之應用；參見例如，美國專利第7,312,784及8,009,348號；
(i)非電泳顯示器，其如美國專利第6,241,921及美國專利申請案公開第2015/0277160號所述；以及膠囊化及微胞技術之應用；參見例如，美國專利申請案公開第 2015/0005720及2016/0012710號；以及
(j)驅動顯示器之方法；參見例如，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；7,061,166；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；以及9,412,314號；以及美國專利申請案公開第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；以及2016/0180777號。
許多上述專利及申請案認識到在膠囊型電泳介質中包圍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離散小滴的電泳流體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2002/0131147。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「微胞電泳顯示器」。在微胞電泳顯示器中，沒有將帶電粒子及懸浮流體裝入微膠囊中，而是將其保持在載體介質(carrier medium)(例如，聚合膜)內所形成之複數個空腔(cavities)中。參見例如，國際申請案公開第WO 02/01281號及公開的美國申請案第2002/0075556號，這兩個申請案係讓渡給Sipix Imaging, Inc.。
許多的前述E Ink及MIT專利及申請案亦考慮微胞電泳顯示器及聚合物分散型電泳顯示器。術語「膠囊型電泳顯示器」可以意指所有這樣的顯示器類型，其也可以統稱為「微腔電泳顯示器」，以概括壁的形態。
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。2004年10月6日所提出之共同審查中的申請案序號第10/711,802號顯示這樣的電潤濕顯示器可做成雙穩態的。
亦可以使用其他類型的電光材料。特別感興趣的是，雙穩態鐵電液晶顯示器(FLC)在該項技藝中係已知的且已經表現出剩餘電壓行為。
雖然電泳介質可能是不透光的(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，但是可使一些電泳顯示器在所謂「光柵模式(shutter mode)」中操作，在該光柵模式中，一顯示狀態係大致不透光的，而一顯示狀態係透光的。參見例如，美國專利第6,130,774及6,172,798以及美國專利第5,872,552；6,144,361；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。
高解析度顯示器可以包括可在不受相鄰像素干擾之情況下定址的個別像素。一種獲得這樣的像素之方法係提供一非線性元件(例如，電晶體或二極體)陣列且至少一非線性元件與每個像素相關聯，以產生一種「主動矩陣」顯示器。一定址或像素電極定址一個像素，並且經由相關的非線性元件連接至一個適當電壓源。當非線性元件係電晶體時，像素電極可以連接至電晶體的汲極，並且在下面描述中將採用這種配置，但是它實質上是任意的，因此像素電極可以連接至電晶體的源極。在高解析度陣列中，像素以列及行的二維陣列來配置，使得任一特定像素由一指定列與一指定行的交叉點來唯一界定。每行中之所有電晶體的源極可連接至單一行電極，而每列中之所有電晶體的閘極可連接至單一列電極；再者，如果需要的話，可以顛倒源極至列及閘極至行的分配。
可以以逐列的方式寫入顯示器。列電極連接至一個列驅動器，列驅動器可以施加電壓至一個被選列電極，以確保被選列中之所有電晶體皆是導通的，同時施加電壓至所有其他列，以確保這些未被選列中之所有電晶體保持不導通。行電極連接至行驅動器，行驅動器將所選電壓設置在不同的行電極上，以驅動被選列中之像素至它們期望的光學狀態。(上述電壓與一個共同前電極係相對的，前電極可以設置在電光介質遠離非線性陣列的相對側上且延伸於整個顯示器。如該項技藝所已知，電壓是相對的且是兩點之間的電荷差的量度。一個電壓值相對於另一個電壓值。例如，零電壓(「0V」)意指相對於另一電壓沒有電壓差。)在稱為「行位址時間」的預選時間間隔之後，取消被選列之選擇，選擇另一列，並且改變行驅動器上的電壓，以便寫入顯示器的下一行。
然而，在使用中，某些波形可能對電光顯示器的像素產生剩餘電壓，並且從上面的討論中可以明顯看出，這種剩餘電壓產生一些不需要的光學效應並且通常是不期望的。
如本文所示，與定址脈波相關聯之光學狀態的「偏移(shift)」意指將一特定定址脈波首次施加至電光顯示器導致第一光學狀態(例如，第一灰色調)，及隨後將同一定址脈波施加至電光顯示器導致第二光學狀態(例如，第二灰色調)的情況。剩餘電壓可能引起光學狀態的偏移，因為在施加定址脈波期間施加至電光顯示器的像素之電壓包括剩餘電壓與定址脈波的電壓之和。
顯示器的光學狀態隨時間的「漂移(drift)」意指電光顯示器的光學狀態在顯示器靜止時(例如，在未施加定址脈波至顯示器的期間)改變的情況。剩餘電壓可能引起光學狀態的漂移，因為像素的光學狀態可能取決於像素的剩餘電壓，並且像素的剩餘電壓可能隨時間衰減。
如上所述，「重影」意指在電光顯示器被重寫之後，先前影像的痕跡仍然是可見之情況。剩餘電壓可能引起「邊緣重影」，一種類型的重影，其中前一個影像的一部分之輪廓(邊緣)保持可見的。
示範性 EPD
圖1顯示依據本文所提出之標的物的電光顯示器之像素100的示意圖。像素100可以包括成像膜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可以包括但不限於膠囊型電泳成像膜，其可以包含例如帶電顏料粒子。
成像膜110可以配置在前電極102與後電極104之間。前電極102可以形成於成像膜與顯示器的正面之間。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可以由任何合適的透明材料形成，其包括但不限於銦錫氧化物(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(未顯示)可能形成於前電極102與後電極104之間。
像素100可以是複數個像素中之一個。複數個像素可以以列及行的二維陣列來配置，以形成矩陣，使得任一特定像素由一個指定列及一個指定行的交叉點來唯一界定。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可以耦接於後電極104與定址電極108之間。在一些實施例中，非線性元件120可以包括二極體及/或電晶體，電晶體包括但不限於MOSFET。MOSFET的汲極(或源極)可以耦接至後電極104，MOSFET的源極(或汲極)可以耦接至定址電極108，並且MOSFET的閘極可以耦接至驅動器電極106，驅動器電極106構造成控制MOSFET的啟動及停用。(為了簡單起見，耦接至後電極104之MOSFET的端子將稱為MOSFET的汲極，而耦接至定址電極108之MOSFET的端子將稱為MOSFET的源極。然而，所屬技術領域的具通常技藝人士將認識到，在一些實施例中，MOSFET的源極及汲極可以互換的。)
在主動矩陣的一些實施例中，每行中之所有像素的定址電極108可以連接至同一行電極，並且每列中之所有像素的驅動器電極106可以連接至同一列電極。列電極可以連接至一個列驅動器，列驅動器可以藉由施加電壓至被選列電極來選擇一列或多列像素，其中所述電壓足以啟動被選列中之所有像素100的非線性元件120。行電極可以連接至行驅動器，行驅動器可以將電壓設置在一被選(被啟動)像素的定址電極108上，其中所述電壓適用於將像素驅動成期望的光學狀態。施加至定址電極108的電壓可以與施加至像素的前電極102之電壓(例如，大約零伏的電壓)係相對的。在一些實施例中，主動矩陣中之所有像素的前電極102可以耦接至共同電極。
在一些實施例中，主動矩陣的像素100可以以逐列方式來寫入。例如，可以藉由列驅動器選擇一列像素，並且可以藉由行驅動器將與該列像素之期望光學狀態對應的電壓施加至像素。在稱為「行位址時間」的預選間隔之後，可以取消被選列的選擇，可以選擇另一列，並且可以改變行驅動器上的電壓，以便寫入顯示器的另一行。
圖2顯示依據本文所提出之標的物的前電極102與後電極104之間所配置的成像膜110之電路模型。電阻器202及電容器204可以代表成像膜110、前電極102及後電極104(包括任何黏著層)的電阻及電容。電阻器212及電容器214可以代表積層黏著層的電阻及電容。電容器216可以代表可以在前電極102與後電極104之間形成的電容，例如，層間之界面接觸區域，諸如成像層與積層黏著層之間及/或積層黏著層與背板電極之間的界面。在像素的成像膜110兩端之電壓Vi可以包括像素的剩餘電壓。
在使用中，期望圖1及圖2所例示之電光顯示器在不閃爍顯示器背景的情況下更新至後續影像。然而，在背景顏色至背景顏色(例如，白色至白色或黑色至黑色)波形的影像更新中使用空過渡的簡單方法可能導致邊緣假影(例如，影像擴散)。在黑白電光顯示器中，圖4A及4B所例示之頂部截止波形可以減少邊緣假影。然而，在使用彩色濾光片陣列(CFA)產生顏色之諸如電泳顯示器(EPD)的電光顯示器中，保持顏色品質及對比度可能有時具有挑戰性。
圖3例示依據本文揭露之標的物之以CFA為基礎之彩色EPD的剖面圖。如圖3所示，彩色電泳顯示器(大致以300來表示)包括帶有複數個像素電極304的背板302。可以將倒置前平面積層體積層至背板302，此倒置前平面積層體可以包括具有黑色及白色極端光學狀態的單色電泳介質層306、黏著層308、具有與像素電極304對準之紅色、綠色及藍色區域的彩色濾光片陣列310、大致上透明的導電層312(通常由銦錫氧化物形成(no))及前保護層314。
在使用中，在以CFA為基礎的彩色EPD中，影像中之任何顏色區域都會導致在每個CFA元件後面之像素發生調變。例如，當打開紅色CFA像素(例如，變成白色)，並且關閉綠色及藍色CFA像素(例如，黑色)時，獲得最佳紅色。對白色像素的任何影像擴散都可能導致紅色的色度及亮度降低。下面更詳細地說明演算法，其中可以在不犧牲色彩飽和度的情況下識別及減少上述邊緣假影(例如，影像擴散)。
EPD 驅動方案
在某些應用中，顯示器可以使用「直接更新」驅動方案(DUDS)。DUDS可以具有兩個或超過兩個灰階，通常比可以進行所有可能的灰階之間的過渡之灰度驅動方案(GSDS)少，但是DUDS最重要的特性是過渡是由從初始灰階至最終灰階之簡單的單向驅動來處理，這與GSDS中經常使用的「間接」過渡相反，其中在至少一些過渡中，將像素從初始灰階驅動至一個極端光學狀態，然後朝相反方向驅動至最終灰階；在某些情況下，可以藉由從初始灰階驅動至一個極端光學狀態，接著驅動至相反的極端光學狀態，然後才驅動至最終極端光學狀態來進行過渡—例如，參見前述美國專利第7,012,600號的圖11A及11B所述之驅動方案。因此，本電泳顯示器在灰階模式下的更新時間可能是飽和脈衝的時間長度之大約兩至三倍(其中「飽和脈衝的時間長度」被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至另一個極端光學狀態的時段)或大約700-900毫秒，而DUDS的最大更新時間等於飽和脈衝的時間長度或大約200-300毫秒。
然而，驅動方案的變化並不限於所使用之灰階數量的差異。例如，驅動方案可以分為全局驅動方案，其中將驅動電壓施加至正在實施全局更新驅動方案(更準確地稱為「全局完整」或「GC」驅動方案)的區域(可能是整個顯示器或其一些限定部分)中之每個像素；以及部分更新驅動方案，其中僅將驅動電壓施加至正在經歷非零過渡(亦即，初始灰階與最終灰階彼此不同的過渡)之像素，但是在零過渡(其中初始灰階與最終灰階係相同的)期間不施加驅動電壓。中間形式的驅動方案(稱為「全局受限」或「GL」驅動方案或驅動模式)類似於GC驅動方案，不同之處在於沒有驅動電壓施加至正在經歷零白色至白色過渡的像素。在例如用作電子書閱讀器的顯示器中，在白色背景上顯示黑色本文時，尤其是在從本文的一頁至下一頁保持不變之頁邊空白及本文之行間，存在大量白色像素；因此，不重寫這些白色像素會大大地降低顯示器重寫的明顯「閃爍」。然而，在這種類型的GL驅動方案中仍然存在某些問題。首先，如在一些上述MEDEOD應用中所詳細論述，雙穩態電光介質通常不是完全雙穩態的，並且處於一個極端光學狀態中的像素在幾分鐘至幾小時的時間逐漸地朝中間灰階漂移。尤其，白色驅動的像素緩慢地朝淺灰色漂移。因此，如果在GL驅動方案中，允許一個白色像素在多次翻頁期間保持不被驅動，在此期間驅動其它白色像素(例如，那些構成文本字元的部分之那些像素)，則新更新的白色像素將稍微比未驅動的白色像素亮，並且最終，即使對於未經訓練的使用者，差異亦會變得明顯。
其次，當未驅動的像素與正在更新的像素相鄰時，會出現一種稱為「影像擴散」的現象，在這種現象中被驅動像素的驅動會在比被驅動像素的區域稍大之區域上引起光學狀態的變化，並且此區域侵入相鄰像素的區域。這樣的影像擴散本身表現為沿著邊緣的邊緣效應，其中未驅動像素與被驅動像素相鄰。當使用區域更新時，出現類似的邊緣效應(其中僅更新顯示的一個特定區域，以例如顯示一個影像)，不同之處在於區域更新時，邊緣效應出現在正在更新的區域之邊界處。隨著時間的推移，這樣的邊緣效應會在視覺上讓人分散注意力，因而必須被清除。迄今為止，這樣的種邊緣效應(以及未驅動的白色像素中之顏色漂移效應)通常是藉由每隔一段時間使用一次GC更新來消除。不幸地，使用這種偶爾的GC更新再次引入「閃爍」更新的問題，並且實際上，更新的閃爍可能會因每隔一段長時間僅出現一次閃爍更新的事實而增強。
邊緣假影減少
實際上，可以使用數種驅動方法或演算法來減少像素中之光學邊緣假影。例如，可以首先在主要相鄰像素經歷非空過渡的情況下識別一個經歷白色至白色過渡的像素，並且可以根據有多少這樣的主要像素正在經歷這樣的過渡，施加完全清除波形(諸如圖4A所示之波形)至經歷白色至白色過渡的像素。在施加完全清除波形之前判定相鄰主要像素的確切數量之情況可以設計成根據特定應用來實現最佳顯示品質。如圖4A所示，完全清除或「F」波形可以包括設計成用於將一個顯示像素驅動至黑色及/或白色的兩個完整長脈衝。例如，具有18個訊框的持續時間及15伏電壓振幅的第一部分402構造成將顯示像素驅動至黑色，接著是具有18個訊框的持續時間及負15伏電壓振幅的第二部分404構造成將顯示像素驅動至白色。
以下是一些可用於減少像素邊緣假影的驅動方法及/或演算法。
方法 1對於任何順序的所有像素： 如果像素灰色調過渡不是W→W，則實施標準GL過渡； 不然， 如果至少SFT主要相鄰像素沒有進行從白色至白色的灰色調過渡或 isColorImagePixel，則實施F W→W過渡； 不然， 如果所有4個主要相鄰像素都有白色的下一個灰色調且(至少一個主要相鄰像素具有不是白色的當前灰色調或至少一個主要相鄰像素是(灰色調過渡W→W且 isColorImagePixel))，則實施T W→W過渡； 不然，則使用空(GL)W→W過渡； 結束。
在此驅動方法中，使用旗標或指定符(例如， isColorImagePixel)來識別為源影像(或彩色映射影像)中之彩色像素(亦即，彩色顯示像素)的顯示像素。在一些實施例中，彩色像素可以是源影像中之不是白色的像素。實際上，當EPD從白色輸入影像變成純紅色區域輸入影像時，在紅色CFA下方的每個像素都可能需要從白色至白色的過渡。因此，這些像素將被施加完全清除或F W→W過渡波形，例如，圖4A所示之波形。在另一個實施例中，另一個指定符(例如，SFT)可以用於判定是否施加完全清除或F W→W過渡波形，這取決於有多少主要或相鄰像素沒有經歷白色至白色過渡。用於SFT的確臨界值(例如，SFT=3或2等)可能會有所不同，並且可能取決於特定的顯示條件而定。沒有經歷白色至白色過渡的所有其它像素可以被施加全局受限或GL驅動方案或模式的白色過渡(亦即，空)波形。再者，可以將T W→W過渡(亦即，擺動T)波形可以施加至被標記或指定為彩色像素的像素。例如，如果一個像素的所有4個主要相鄰像素都有白色的下一個灰色調，並且至少一個主要相鄰像素具有不是白色的當前灰色調，或者至少一個主要相鄰像素具有白色至白色灰色調過渡且為CFA下方的彩色像素，則施加T白色至白色過渡。應該理解，此驅動方法不需要知道當前影像的當前波形狀態，而只需要當前輸入影像的灰色調狀態。
圖4B例示示範性T W→W過渡波形406。T W→W過渡波形406可以包括在波形406內具有可變位置之可變數量的擺動脈衝410及相對於擺動脈衝410的在波形406內具有可變位置之可變數量的頂部截止脈衝408。在一些實施例中，單個頂部截止脈衝408對應於以負15伏的振幅驅動至白色的訊框，其中旋轉脈衝410可以包括以15伏至黑色的訊框驅動以及以負15伏至白色的訊框驅動。擺動脈衝410可以如圖4B所示為了多次重複而重複自身，並且頂部截止脈衝408可以位於擺動脈衝410之前、擺動脈衝410之後及/或擺動脈衝410之間。
現在參考圖5，實際上，對於電光顯示器的所有像素，如果如步驟502所示，顯示器的一個顯示像素之灰色調過渡不是W→W(亦即，白色至白色)，則如步驟504所示，施加來自標準GL驅動方案或驅動模式的波形；否則，在步驟506中，如果此顯示像素之至少SFT數量的主要相鄰像素沒有進行從白色至白色的灰色調過渡或以 isColorImagePixel指定符來標記(亦即，此特定顯示像素是源影像(或彩色映射影像)中之彩色像素)，則施加F W→W過渡波形(例如，圖4A)，參見步驟508；否則，在步驟510中，如果顯示像素的所有4個主要相鄰像素都具有白色的下一個灰色調，並且至少一個主要相鄰像素具有不是白色的當前灰色調或至少一個主要相鄰像素具有白色至白色的灰色調過渡且被標記為 isColorImagePixel像素(亦即，彩色像素)，則施加T W-＞W過渡波形(例如，圖4B)，參見步驟512；否則，在步驟514中施加空的GL W-＞W過渡波形。
在一些實施例中，如下面的驅動方法或演算法以及圖6中所例示，可以將先前影像狀態或來自先前像素過渡的像素狀態添加至演算法，以判定要施加哪個過渡波形。此演算法可以用於篩選出在先前影像更新中已經歷過非空過渡的像素，而不是施加擺動波形。
方法 2對於任何順序的所有像素： 如果像素灰色調過渡不是W→W，則實施標準GL過渡。 不然 如果至少SFT主要相鄰像素沒有進行從白色到白色的灰色調過渡或 isColorImagePixel，則實施F W→W過渡。 不然 如果所有4個主要相鄰像素都有白色的下一個灰色調且(至少一個主要相鄰像素具有不是白色的當前灰色調且先前像素過渡係空的)或至少一個主要相鄰像素是(灰色調過渡W→W且 isColorImagePixel))，則實施T W-＞W過渡。 不然，則使用空(GL)W→W過渡。 結束。
第二方法類似於上述方法1，但是考慮來自當前顯示影像的影像灰色調狀態。對於在當前顯示影像中已經歷過非空過渡的像素，不會對後續影像施加擺動波形。這種方法可能會導致EPD的功率消耗更少。
現在參考圖6，實際上，對於電光顯示器的所有像素，如果如步驟602所示，顯示器的一個顯示像素之灰色調過渡不是W→W(亦即，白色至白色)，則如步驟604所示，施加來自標準GL驅動方案或驅動模式的波形；否則，在步驟606中，如果此顯示像素之至少SFT數量的主要相鄰像素沒有進行從白色至白色的灰色調過渡或以 isColorImagePixel指定符來標記(亦即，此特定顯示像素是源影像(或彩色映射影像)中之彩色像素)，則施加F W→W過渡波形(例如，圖4A)，參見步驟608；否則，在步驟610中，如果顯示像素的所有4個主要相鄰像素都具有白色的下一個灰色調，並且至少一個主要相鄰像素具有不是白色的當前灰色調且其先前像素過渡係空的，或者至少一個主要相鄰像素具有白色至白色的灰色調過渡且被標記為isColorImagePixel，則施加T W-＞W過渡波形(例如，圖4B)，參見步驟612；否則，在步驟614中施加空的GL W-＞W過渡波形。
在一些實施例中，較佳地，將顯示像素識別為彩色像素並用指定符isColorImagePixel來標記它們是在將影像呈現給顯示器之前發生的。現在參考圖7，在量化步驟708之前，在能夠控制雙穩態電光顯示器的操作之顯示控制器處識別彩色像素並用指定符「isColorImagePixel」704標記它們。在操作中，可以藉由與控制器相關聯的彩色映射演算法702來先處理影像或源影像700。彩色映射演算法702可以構造成將源影像700處理成彩色映射影像720，以適合特定顯示器可用的顏色，從而在特定顯示器上實現最佳顏色視覺效果。隨後，彩色映射影像720中之彩色像素可以被識別及標記為isColorImagePixel 704並被饋送至演算法710中。應該理解，這種識別及標記發生在CFA映射706步驟及影像混色及量化708步驟之前。隨後使用演算法710可以將波形分配給顯示像素，以顯示影像。然後，在波形步驟712，可以將用於顯示影像720的波形傳送至EPD 716。在一些實施例中，這些波形712可以再循環回到演算法710來作為輸入(亦即，用於當前狀態影像的波形714)，以產生下一個影像狀態的波形。
對熟悉該項技藝者來說顯而易見的是，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許多的改變及修改。於是，整個前面描述應該以說明性而非限制性意義來解釋。
100:像素 102:前電極 104:後電極 106:驅動器電極 108:定址電極 110:成像膜 120:非線性電路元件 202:電阻器 204:電容器 212:電阻器 214:電容器 300:彩色電泳顯示器 302:背板 304:像素電極 306:單色電泳介質層 308:黏著層 310:彩色濾光片陣列 312:導電層 314:前保護層 402:第一部分 404:第二部分 406:T W→W過渡波形 408:頂部截止脈衝 410:擺動脈衝 700:源影像 702:彩色映射演算法 704:指定符「 isColorImagePixel」 706:CFA映射 708:影像混色及量化 710:演算法 712:波形 714:用於當前狀態影像的波形 716:EPD 720:彩色映射影像 Vi:電壓
圖1係表示電泳顯示器的電路圖。
圖2係電光成像層的電路模型。
圖3說明具有彩色濾光片陣列之電光顯示器的剖面圖。
圖4A說明依據本文揭露之標的物的示例性清除波形。
圖4B說明依據本文揭露之標的物的示例性T W-＞W過渡波形。
圖5係說明用於驅動顯示器之第一演算法的流程圖。
圖6係說明用於驅動顯示器之第二演算法的流程圖；以及
圖7說明用於在顯示器上呈現影像的過程。

Claims (4)

  1. 一種用於驅動電泳顯示器之方法，包括：將一源影像彩色映射至用於該電泳顯示器的一彩色映射影像；從該彩色映射影像識別彩色像素及用一指定符標記該等彩色像素；以及使用該彩色像素之識別資料作為一波形產生演算法的輸入。
  2. 如請求項1之方法，進一步包括對該彩色映射影像執行一彩色濾光片陣列映射。
  3. 如請求項1之方法，進一步包括從該波形產生演算法產生用於下一個狀態影像的波形。
  4. 如請求項3之方法，進一步包括為了下一個狀態影像使用產生的該等波形作為當前狀態影像。
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