專利名稱：具有高幀頻及低峰值功耗的電泳顯示器的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及諸如電子圖書(shū)和電子報(bào)紙這樣的電子閱讀裝置，更具體而言，涉及一種方法和設(shè)備，用于為驅(qū)動(dòng)諸如電泳顯示器這樣的雙穩(wěn)態(tài)顯示器提供驅(qū)動(dòng)波形組，同時(shí)減小功耗。
最近的技術(shù)進(jìn)步提供了“用戶友好”的電子閱讀裝置，例如有很多機(jī)會(huì)打開(kāi)的電子圖書(shū)。例如，電泳顯示器允諾了很多應(yīng)用前景。這種顯示器具有固有存儲(chǔ)性能，能夠保持圖像相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間而沒(méi)有功耗。僅在顯示器需要刷新或更新新信息時(shí)才消耗功率。所以，這種顯示器的功耗很低，適用于像電子圖書(shū)和電子報(bào)紙之類的便攜式電子閱讀裝置。電泳指帶電粒子在所施加的電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)在液體中發(fā)生電泳時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)速率主要由粒子遭受的粘滯阻力、它們的電荷(永久性的或感生的)、液體的介電屬性以及所施加場(chǎng)的大小決定。電泳顯示器是一種雙穩(wěn)態(tài)顯示器類型，這種顯示器在圖像更新后基本保持圖像而不消耗功率。
例如，由E Ink Corporation，Cambridge，Massachusetts，US于1999年4月9日發(fā)表的名稱為Full Color Reflective DisplayWith Multichromatic Sub-Pixes的國(guó)際專利申請(qǐng)WO 99/53373中描述了這種顯示裝置。WO 99/53373討論了具有兩個(gè)基底的電子墨水顯示器。一個(gè)基底是透明的，另一個(gè)設(shè)有成行成列排列的電極。顯示元件或像素與行電極和列電極的交叉點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。顯示元件使用薄膜晶體管(TFT)耦合到列電極，該薄膜晶體管的柵極耦合到行電極。顯示元件、TFT晶體管、行和列電極的這種結(jié)構(gòu)一起形成了有源矩陣。而且，該顯示元件包括像素電極。行驅(qū)動(dòng)器選擇一行顯示元件，列或源驅(qū)動(dòng)器通過(guò)列電極和TFT晶體管提供數(shù)據(jù)信號(hào)到所選顯示元件行。該數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)應(yīng)于需要顯示的圖形數(shù)據(jù)，例如文本或圖像。
在像素電極和透明基底上的共用電極之間提供電子墨水。電子墨水包括多個(gè)直徑為約10到50微米的微囊。在一種方法中，每個(gè)微囊具有懸浮在液態(tài)載體介質(zhì)或流體中的帶正電的白色粒子和帶負(fù)電的黑色粒子。當(dāng)正電壓施加到像素電極上時(shí)，白色粒子向指向透明基底的微囊的一側(cè)移動(dòng)，觀察者可以看到白色顯示元件。同時(shí)，黑色粒子向微囊相對(duì)側(cè)的像素電極移動(dòng)，在此處它們不為觀察者所見(jiàn)。通過(guò)施加負(fù)電壓到像素電極，黑色粒子移向到指向透明襯底的微囊一側(cè)處的公共電極，顯示元件向觀察者顯示暗色。同時(shí)，白色粒子移動(dòng)到微囊的相對(duì)側(cè)處的像素電極，在此處它們不為觀察者所見(jiàn)。當(dāng)撤銷電壓時(shí)，顯示裝置保留在它所獲取的狀態(tài)，這樣呈現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)特性。在另一種方案中，在染色液體中提供粒子。例如，可以在白色液體中提供黑色粒子，或在黑色液體中提供白色粒子。或者，可以在其它顏色的液體中提供不同顏色的粒子，例如，在藍(lán)色液體中提供白色粒子。
例如空氣這樣的其他流體也可以在介質(zhì)中使用，其中帶電的黑色和白色粒子在電場(chǎng)中來(lái)回移動(dòng)(例如，Bfidgestone SID2003-Symposium on Information Displays.May 18-23，2003，-digest20.3)。也可以使用有色粒子。
為了形成電子顯示器，電子墨水可以印刷到一張?jiān)陔娐穼由席B層的塑料薄膜上。該電路形成可被顯示驅(qū)動(dòng)器控制的像素圖形。因?yàn)槲⒛覒腋≡谝簯B(tài)載體介質(zhì)中，所以實(shí)際上它們可以使用現(xiàn)有的絲網(wǎng)印刷工藝印刷到任何表面，包括玻璃、塑料、纖維甚至紙張。而且，柔性片的使用允許設(shè)計(jì)外觀近似常規(guī)圖書(shū)的電子閱讀裝置。
然而，當(dāng)幀被更新時(shí)，特別是使用較高幀頻更新時(shí)，由于施加到像素的電壓的變化大而快速，因此電子顯示器消耗的功率可能變得高得不可接收。例如，較高的幀頻可以用于較高的溫度，或用于增加灰度級(jí)的數(shù)量或灰度級(jí)準(zhǔn)確性。
本發(fā)明通過(guò)提供一種方法和設(shè)備解決上述和其他問(wèn)題，該方法和設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)波形組來(lái)驅(qū)動(dòng)諸如電泳顯示器的雙穩(wěn)態(tài)顯示器，同時(shí)減小功耗。
在本發(fā)明的一個(gè)特殊方面，一種方法提供電壓波形組，用于在連續(xù)幀周期更新雙穩(wěn)態(tài)顯示器的至少一部分。該方法包括存取數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)定義了用于所述連續(xù)幀周期的所述電壓波形組，以及根據(jù)所存取的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生用于在所述連續(xù)幀周期期間驅(qū)動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)顯示器的該至少一部分的所述電壓波形組。在連續(xù)幀周期的持續(xù)時(shí)間中，每個(gè)電壓波形跨越第一值范圍。而且，所述連續(xù)幀周期中的至少一個(gè)與跨越第二值范圍的每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分在時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)，該第二值范圍是第一值范圍的子集。
還提供了相關(guān)的電子閱讀裝置和程序存儲(chǔ)裝置。
附圖中

圖1示意性地示出了電子閱讀裝置的顯示屏幕的一部分的一個(gè)實(shí)施例的正視圖；圖2示意性地示出了圖1中沿2-2的剖面圖；圖3示意性地示出了電子閱讀裝置的概略圖；圖4示意性地示出了具有各自顯示區(qū)域的兩個(gè)顯示屏；圖5示出了用于圖像轉(zhuǎn)換的實(shí)例波形，其中高峰值功率期望在t0到t1、t1到t2之間。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于圖像轉(zhuǎn)變的示例波形，其中從B到G2的轉(zhuǎn)變中的驅(qū)動(dòng)脈沖的一部分被延遲三個(gè)幀周期。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于圖像轉(zhuǎn)換的示例波形，其中從W到G1以及從G2到G1的轉(zhuǎn)變中的驅(qū)動(dòng)脈沖的一部分被延遲兩個(gè)幀周期。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的用于圖像轉(zhuǎn)變的示例波形，其中從W到G1以及從G2到G1的轉(zhuǎn)變中的驅(qū)動(dòng)脈沖的一部分被延遲三個(gè)幀周期。
在所有的附圖中，相應(yīng)的部分由相同的參考數(shù)字表示。
此處引用下面每一個(gè)文獻(xiàn)作為參考?xì)W洲專利申請(qǐng)EP 02078823.8，名稱為“Electrophoretic DisplayPanel”，于2002年9月16日提交(代理人案卷號(hào)no.PHNL 020844)；歐洲專利申請(qǐng)EP 03100133.2，名稱為“Electrophoretic DisplayPanel”，于2003年1月23日提交(代理人案卷號(hào)no.PHNL 030091)；歐洲專利申請(qǐng)EP 02077017.8，名稱為“Display Device”，于2002年5月24日提交，或WO 03/079323，“Electrophoretic ActiveMatrix Display Device”，2003年2月6日公開(kāi)(代理人案卷號(hào)no.PHNL 020441)；以及歐洲專利申請(qǐng)EP 03101705.6，名稱為“Electrophoretic DisplayUnit”，于2003年6月11日提交(代理人案卷號(hào)no.PHNL 030661)。
圖1和2示出了一種電子閱讀裝置的顯示面板1的一部分的實(shí)施例，該電子閱讀裝置具有第一基底8、第二對(duì)置基底9和多個(gè)圖像元件2。圖像元件2可以基本沿二維結(jié)構(gòu)中的直線排列。為清楚起見(jiàn)示出的圖像元件2相互遠(yuǎn)離放置，但實(shí)際上，圖像元件2可以彼此非常接近以形成連續(xù)的圖像。而且，僅示出了完整顯示屏的一部分。可以使用圖像元件的其他結(jié)構(gòu)，例如蜂窩結(jié)構(gòu)。具有帶電粒子6的電泳介質(zhì)5存在于基底8和9之間。第一電極3和第二電極4與每個(gè)圖像元件2相關(guān)。電極3和4能夠接收電勢(shì)差。在圖2中，對(duì)于每個(gè)圖像元件2，第一基底具有第一電極3，第二基底9具有第二電極4。帶電粒子6能夠占據(jù)接近電極3或電極4或它們之間的位置。每個(gè)圖像元件2的外觀由電極3和4之間的帶電粒子6的位置決定。電泳介質(zhì)5從美國(guó)專利5,961,804、6,120,839以及6,130,744獲知，并且例如，可以從EInk Corporation獲得。
舉例來(lái)說(shuō)，電泳介質(zhì)5可以包含白色流體中帶負(fù)電的黑色粒子6。當(dāng)例如由于+15V的電勢(shì)差，帶電粒子6接近第一電極3時(shí)，圖像元件2的外觀是白色的。當(dāng)例如由于-15V的相反極性電勢(shì)差，帶電粒子6在第二電極4附近時(shí)，圖像元件2的外觀是黑色的。當(dāng)帶電粒子6位于電極3和4之間時(shí)，圖像元件具有黑色和白色之間的諸如灰度級(jí)的中間外觀。專用集成電路(ASIC)100控制每個(gè)圖像元件2的電勢(shì)差以在整個(gè)顯示屏上產(chǎn)生所需圖像，例如圖像和/或文本。整個(gè)顯示屏由眾多圖像元件組成，圖像元件對(duì)應(yīng)于顯示器中的像素。
圖3示意性地示出了一種電子閱讀裝置的概略圖。該電子閱讀裝置300包括顯示ASIC 100。例如，該ASIC 100可以是Philips公司的“Apollo”ASIC電子墨水顯示控制器。顯示ASIC 100通過(guò)尋址電路305控制一個(gè)或多個(gè)顯示屏310，例如電泳屏幕，以產(chǎn)生待顯示的文本或圖像。尋址電路305包括驅(qū)動(dòng)集成電路(IC)。例如，顯示ASIC 100可以用作電壓電源，其通過(guò)尋址電路305為顯示屏310中的不同像素提供電壓波形。尋址電路305提供用于尋址特定像素(例如行或列)的信息以顯示圖像或文本。顯示ASIC 100使得在不同的行和/或列開(kāi)始顯示連續(xù)頁(yè)。圖像或文本數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器320中，存儲(chǔ)器320代表一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置，且根據(jù)需要被ASIC 100訪問(wèn)。一個(gè)實(shí)例是Philips Electronics的小形式因子光(small form factoroptical，SFFO)盤(pán)系統(tǒng)，在其他系統(tǒng)中，可以使用非易失性閃存。電子閱讀裝置300還包括閱讀裝置控制器330或主機(jī)控制器，它可以響應(yīng)用戶激活軟件或硬件按鈕322，該軟件或按鈕啟動(dòng)用戶命令，例如下一頁(yè)命令或前一頁(yè)命令。
閱讀裝置控制器330可以是計(jì)算機(jī)的一部分，其執(zhí)行任何類型的計(jì)算機(jī)代碼裝置，例如軟件、固件、微代碼等，以獲得這里描述的功能。因此，包括這種計(jì)算機(jī)代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的方式提供。閱讀裝置控制器330還可以包括存儲(chǔ)器(未示出)，它是程序存儲(chǔ)裝置且可以包含由機(jī)器(例如閱讀裝置控制器330或計(jì)算機(jī))執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行獲得這里所述的功能的方法。這種程序存儲(chǔ)裝置可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的方式提供。
顯示ASIC可以具有周期性地為電子圖書(shū)的顯示區(qū)域提供強(qiáng)制復(fù)位的邏輯，例如在在每x頁(yè)顯示后，每y分鐘(例如10分鐘)后，當(dāng)電子閱讀裝置300第一次被開(kāi)啟時(shí)，和/或當(dāng)亮度偏差大于某一值(例如3％的反射)時(shí)。對(duì)于自動(dòng)復(fù)位，可以基于產(chǎn)生可接受的圖像質(zhì)量的最低頻率，以經(jīng)驗(yàn)確定可接受的頻率。而且，例如，當(dāng)用戶開(kāi)始閱讀該電子閱讀裝置或當(dāng)圖像質(zhì)量降低到不可接受的水平時(shí)，復(fù)位可以由用戶通過(guò)功能按鈕或其他界面裝置手動(dòng)啟動(dòng)。
ASIC 100提供指令到顯示器尋址電路305以通過(guò)存取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器320中的信息而驅(qū)動(dòng)顯示器310。
本發(fā)明可以用于任何類型的電子閱讀裝置。圖4示出了具有兩個(gè)獨(dú)立顯示屏的電子閱讀裝置400的一個(gè)可能實(shí)例。具體而言，在第一屏幕440上提供第一顯示區(qū)域442，在第二屏幕450上提供第二顯示區(qū)域452。屏幕440和450可以通過(guò)連接扣(binding)445相連，其允許屏幕相互折疊或在一個(gè)表面展開(kāi)并且鋪平。這種結(jié)構(gòu)是所期望的，因?yàn)樗咏鼜?fù)制閱讀常規(guī)圖書(shū)的過(guò)程。
可以提供各種用戶界面裝置以允許用戶啟動(dòng)前進(jìn)一頁(yè)、后退一頁(yè)命令等。例如，第一區(qū)域442可以包括可以使用鼠標(biāo)或其他點(diǎn)擊裝置激活的屏上按鈕424、接觸激活、PDA筆或其他已知技術(shù)，以在該電子閱讀裝置的頁(yè)之間行進(jìn)。除了前進(jìn)一頁(yè)和后退一頁(yè)命令，可以提供在相同頁(yè)上向上或向下滾動(dòng)的功能。取而代之或額外地，可以提供硬件按鈕422以允許用戶提供前進(jìn)一頁(yè)以及后退一頁(yè)命令。第二區(qū)域452也可以包括屏上按鈕414和/或硬件按鈕412。注意環(huán)繞第一和第二顯示區(qū)域422和452的邊框是不需要的，因?yàn)轱@示區(qū)域可以是無(wú)框的。也可使用其他接口例如聲音命令接口。注意按鈕412、414；422、424并不是兩個(gè)顯示區(qū)域都需要的。即，可以提供單組前進(jìn)一頁(yè)和后退一頁(yè)按鈕。或者，可以啟動(dòng)單個(gè)按鈕或例如搖臂開(kāi)關(guān)的其他裝置以提供前進(jìn)一頁(yè)和后退一頁(yè)命令。也可提供功能按鈕或其他接口裝置以允許用戶手動(dòng)啟動(dòng)復(fù)位。
在其他可能的設(shè)計(jì)中，電子圖書(shū)具有單個(gè)顯示屏幕，其具有一次顯示一頁(yè)的單個(gè)顯示區(qū)域?；蛘撸鐔蝹€(gè)顯示屏可以分割成水平地或垂直地排列的兩個(gè)或多個(gè)顯示區(qū)域。而且，當(dāng)使用多個(gè)顯示區(qū)域時(shí)，可以以任何期望的順序顯示連續(xù)的頁(yè)。例如，在圖4中，第一頁(yè)可以在顯示區(qū)域442顯示，同時(shí)第二頁(yè)在顯示區(qū)域452顯示。當(dāng)用戶需要看下一頁(yè)時(shí)，第三頁(yè)可以在第一顯示區(qū)域442顯示代替第一頁(yè)，同時(shí)第二頁(yè)保持顯示在第二顯示區(qū)域452。類似地，第四頁(yè)可以在第二顯示區(qū)域452顯示，以此類推。在另一方法中，當(dāng)用戶請(qǐng)求看下一頁(yè)時(shí)，兩個(gè)顯示區(qū)域都更新，使得第三頁(yè)在第一顯示區(qū)域442代替第一頁(yè)顯示，第四頁(yè)在第二顯示區(qū)域452代替第二頁(yè)顯示。當(dāng)使用單個(gè)顯示區(qū)域時(shí)，可以顯示第一頁(yè)，當(dāng)用戶鍵入下一頁(yè)命令時(shí)，則第二頁(yè)重寫(xiě)第一頁(yè)，以此類推。該過(guò)程反向工作用于后退一頁(yè)命令。而且，該過(guò)程也同樣適用于文本從右向左讀取的語(yǔ)言，例如希伯來(lái)語(yǔ)，以及文本是縱向讀取而不是橫向讀取的語(yǔ)言，例如中文。
此外，注意不需要在顯示區(qū)域顯示整個(gè)頁(yè)?？梢燥@示該頁(yè)的一部分，并提供滾動(dòng)功能，允許用戶向上或向下、向左或向右滾動(dòng)讀取該頁(yè)的其他部分?？梢蕴峁┓糯蠛涂s小功能，以允許用戶改變文本或圖像的大小。例如這對(duì)于視力下降的用戶是所希望的。
解決的問(wèn)題已經(jīng)發(fā)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制(PWM)是驅(qū)動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)顯示器(例如電泳顯示器)的低成本技術(shù)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器價(jià)格低。使用驅(qū)動(dòng)波形，灰度級(jí)準(zhǔn)確度由最小幀時(shí)間限制，該最小幀時(shí)間通常是20ms的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。然而，最近獲得了更小的幀時(shí)間，大約8ms。
諸如電泳顯示器的雙穩(wěn)態(tài)顯示器基于外部電場(chǎng)下帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榱Ｗ舆w移率隨溫度改變和/或流體的粘度隨溫度改變，所以切換時(shí)間是與溫度相關(guān)的。使用現(xiàn)有的電子墨水材料，切換時(shí)間隨著溫度的升高而減小，為室溫發(fā)展的驅(qū)動(dòng)電壓波形必須延伸到較高的溫度。一種可能的方法是例如通過(guò)縮放減小幀周期(在歐洲專利申請(qǐng)EP02078823.8，docket no.PHNL 020844中討論)，其中需要很短的幀時(shí)間。此外，需要更短的幀時(shí)間以提高灰度級(jí)的數(shù)量以及進(jìn)一步改善灰度級(jí)準(zhǔn)確性。然而，相對(duì)短的幀時(shí)間的使用導(dǎo)致較高的功耗。特別是，當(dāng)源驅(qū)動(dòng)器集成電路(IC)必須在相同的短幀掃描內(nèi)在整個(gè)電壓值范圍工作時(shí)，需要不可接受的高峰值功率。本發(fā)明解決了該問(wèn)題。
提出的解決方案討論了一種技術(shù)，其用于在使用高幀頻時(shí)減小雙穩(wěn)態(tài)裝置中的功耗，同時(shí)獲得準(zhǔn)確的灰度級(jí)、增加灰度級(jí)數(shù)量。
在一個(gè)可能的解決方案中，用于各種灰度圖像轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)波形有意地在時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)，使得在一個(gè)或多個(gè)幀期間電壓變化限制在可能電壓值的子集范圍中。換句話說(shuō)，可以避免最大和最小值之間的整個(gè)范圍的電壓擺幅。例如，當(dāng)波形中可能電壓范圍是-15V到+15V時(shí)，對(duì)于波形的特定部分可以避免從-15V到+15V或者從+15V到-15V的變化。作為替嗲，允許電壓波形的這些特定部分從-15V到0V或從0V到+15V變化。這些波形部分可以包括使用相對(duì)較短的幀周期的波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分。通過(guò)減小一個(gè)或多個(gè)幀內(nèi)的電壓擺幅或跨度，功耗顯著地減小。特別是，雙穩(wěn)態(tài)裝置消耗的峰值功耗與方波電壓變化成比例，即，P∝C×(ΔV)2，其中C表示電容。更具體而言，所消耗的峰值功率是電容×頻率×電壓擺幅×電源電壓的乘積。例如在尋址電路305中供給電壓到雙穩(wěn)態(tài)裝置中的像素的IC或芯片的電源電壓必須至少等于電壓擺幅，例如可以是30V。電壓擺幅或跨度是使用的可能電壓的范圍，例如30V(+15V-(-15V))。這樣，通過(guò)減少電壓擺幅到一半，即15V，在特定幀過(guò)程中減小了一半的功耗。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，例如可以根據(jù)減小的電壓擺幅，將電源電壓減小到例如15V。這將功耗減小到它原來(lái)的四分之一。電源電壓和電壓擺幅減小的結(jié)果是，可以使用長(zhǎng)度是標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)間的四分之一的幀時(shí)間，同時(shí)維持相同低的功耗。因?yàn)槎處瑫r(shí)間的利用率對(duì)于在較高溫度改善灰度級(jí)準(zhǔn)確性和增加灰度級(jí)數(shù)量是極為有用的，所以這一點(diǎn)是很重要的。
本發(fā)明適用于任何驅(qū)動(dòng)機(jī)制，包括總線穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)機(jī)制(rail-stabilized driving schemes)，其中驅(qū)動(dòng)脈沖包括復(fù)位脈沖和灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖。復(fù)位脈沖是使雙穩(wěn)態(tài)顯示器中的粒子移動(dòng)到兩個(gè)極限光學(xué)狀態(tài)之一的電壓脈沖，灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖是使顯示器/像素變化到所需最終光學(xué)狀態(tài)的電壓脈沖。在下面的實(shí)施例中，盡管可以使用其他驅(qū)動(dòng)機(jī)制，但是上述歐洲專利申請(qǐng)EP 03100133.2(代理人案卷號(hào)no.PHNL030091)中描述的總線穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)用來(lái)解釋本發(fā)明的可能執(zhí)行。
圖5示出了用于圖像轉(zhuǎn)換的示例性波形，其中高峰值功率預(yù)期在t0到t1之間和t1到t2之間出現(xiàn)。示例性波形示出了使用軌道穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)從白色(W)到深灰(G1)的圖像轉(zhuǎn)變(波形500)、黑色(B)到淺灰(G2)的圖像轉(zhuǎn)變(波形520)、G2到G1的圖像轉(zhuǎn)變(波形540)以及G2到G2的圖像轉(zhuǎn)變(波形560)。這些實(shí)例代表了為具有4個(gè)指示亮度水平的電泳顯示器更新圖像所需的十六個(gè)波形的一個(gè)子集。使用總線穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)，例如在波形500中使用復(fù)位脈沖(R)，其持續(xù)時(shí)間與粒子在兩個(gè)電極之間(例如，從白色狀態(tài)(W)到黑色狀態(tài)(SB))需要移動(dòng)的距離成比例。復(fù)位脈沖(R)可以具有過(guò)復(fù)位持續(xù)時(shí)間，用于改善圖像質(zhì)量。過(guò)復(fù)位脈沖在上述引用的共同未決的歐洲專利申請(qǐng)03100133.2(docket no.PHNL 030091)中有所描述。在波形500中，后續(xù)驅(qū)動(dòng)脈沖(D)具有足夠的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示器從黑色狀態(tài)(SB)到最終狀態(tài)即深灰(G1)狀態(tài)。脈沖的能量是電壓幅度和持續(xù)時(shí)間的乘積。
一般地，大量這種波形存儲(chǔ)在電子裝置的存儲(chǔ)器中，并且用于驅(qū)動(dòng)顯示器中的像素。這些波形可以用于更新顯示器的一部分，例如一個(gè)或多個(gè)像素，或整個(gè)顯示器。垂直線表示幀邊界。幀時(shí)間或幀周期是幀邊界之間的時(shí)間，或幀頻的倒數(shù)，它可以在波形中改變。這些波形一般同時(shí)開(kāi)始和結(jié)束。如所討論的，例如8-10ms的較短的幀時(shí)間可以用于波形的所選部分，例如以增加準(zhǔn)確度和提供更多的灰度級(jí)，而例如20ms的較長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)間可以用于波形的其他部分。
每個(gè)波形500、520、540和560包括4個(gè)部分第一抖動(dòng)脈沖(shaking pulse)(S1)、復(fù)位部分(R)、第二抖動(dòng)脈沖(S2)和驅(qū)動(dòng)部分(D)。SB和SW分別指示通過(guò)復(fù)位脈沖到達(dá)的黑色或白色狀態(tài)。第一和第二脈沖都可以通過(guò)與數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)的“硬件”抖動(dòng)執(zhí)行，其中顯示器的所有像素同時(shí)接收抖動(dòng)信號(hào)，與各個(gè)像素上的數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。可以看出抖動(dòng)脈沖S1和S2在不同波形之間是時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的。使用硬件抖動(dòng)，功耗可以最小化。抖動(dòng)脈沖在上面引用的共同未決的歐洲專利申請(qǐng)02077017.8或WO 03/079324(docket no.PHNL 020441)中有所描述。抖動(dòng)脈沖和過(guò)復(fù)位脈沖在驅(qū)動(dòng)波形中的結(jié)合顯著地改善了灰度級(jí)準(zhǔn)確性。
然而，復(fù)位(R)和驅(qū)動(dòng)脈沖(D)是波形500、520、540和560的數(shù)據(jù)相關(guān)部分的實(shí)例，因?yàn)樗鼈円粠右粠乇惶峁┑礁鱾€(gè)像素，因此取決于定義幀圖像的數(shù)據(jù)。復(fù)位脈沖(R)對(duì)幀時(shí)間的選擇不如灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖(D)敏感。實(shí)際上，灰度驅(qū)動(dòng)脈沖(D)對(duì)于幀時(shí)間的選擇極為敏感，因?yàn)槊總€(gè)圖像轉(zhuǎn)變(例如，W到G1，B到G2等)中灰度級(jí)準(zhǔn)確度主要由驅(qū)動(dòng)脈沖幀時(shí)間決定。因此我們下面的討論集中在驅(qū)動(dòng)部分。然而，幀時(shí)間的選擇對(duì)于施加到雙穩(wěn)態(tài)顯示器的電壓波形的任何數(shù)據(jù)相關(guān)部分都是重要的。
在圖5的圖像轉(zhuǎn)變中，灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖(D)時(shí)間周期(tD)從兩個(gè)幀時(shí)間或周期變到五個(gè)幀時(shí)間或周期。尤其是，對(duì)于波形500，tD5＝5FT，包括兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)間(FT)和三個(gè)短幀時(shí)間(FT’)。對(duì)于波形520，tD4＝4FT，包括兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)間(FT)和兩個(gè)短幀時(shí)間(FT’)。對(duì)于波形540，tD3＝3FT，包括兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)間(FT)和一個(gè)短幀時(shí)間(FT’)。對(duì)于波形560，tD2＝2FT，包括兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)間(FT)。
然而，對(duì)于一些時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的幀，灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖中的一些具有正電壓，另一些具有負(fù)電壓。每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分或脈沖(D)包括兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)間(FT)，它們已經(jīng)具有相對(duì)低的功耗(盡管源驅(qū)動(dòng)器在負(fù)和正電壓下工作)。人們甚至可以認(rèn)為這些幀是使用單個(gè)掃描的單長(zhǎng)度的“標(biāo)準(zhǔn)”幀，保持功耗甚至更低。在t0到t1之間以及t1到t2之間的幀周期中，需要具有最小(短)幀周期FT’的單掃描，其間負(fù)和正電壓都必須由源驅(qū)動(dòng)器供給，這導(dǎo)致不可接受的高峰值功率。例如，在t0到t1之間，波形500、520、540以及560分別需要-15V、+15V、-15V和0V。因?yàn)樽钚『妥畲箅妷?分別為-15V和+15V)在相同的幀中施加，當(dāng)更新不同的像素時(shí)，在相同幀中尋址不同像素時(shí)電壓源必須在它的最小和最大輸出之間切換，導(dǎo)致高的功耗。下面討論的波形通過(guò)在電壓波形的特定數(shù)據(jù)相關(guān)部分的一個(gè)或多個(gè)特定幀避免整個(gè)范圍的電壓擺幅，解決了這個(gè)問(wèn)題，這些幀例如在同一或更多幀中在時(shí)間上對(duì)齊。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于圖像轉(zhuǎn)變的示例性波形，其中從B到G2的轉(zhuǎn)變中的驅(qū)動(dòng)脈沖的一部分延遲三個(gè)幀周期。波形600提供從白(W)到深灰(G1)的圖像轉(zhuǎn)變、波形620提供從黑(B)到淺灰(G2)的圖像轉(zhuǎn)換、波形640提供從G2到G1的圖像轉(zhuǎn)變、波形660提供從G2到G2的圖像轉(zhuǎn)變。示出了與圖5中使用的相同的波形，但是現(xiàn)在從B到G2的轉(zhuǎn)變(波形620)中的灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖的一部分延遲三個(gè)短幀(FT’)。尤其是，波形620的驅(qū)動(dòng)部分包括第一和第二驅(qū)動(dòng)部分，分別為D1和D2，其中D2在延遲之后跟隨D1。
在t0到t1之間，使用具有幀時(shí)間FT’的單次掃描。然而，現(xiàn)在在相同幀中施加到不同像素的電壓電平不在-15V到15V的整個(gè)(第一)范圍內(nèi)變化。而是，該電壓電平僅在-15V到0V的子集(第二)范圍變化。尤其是，在t0到t1之間，波形600、620、640和660需要-15V、0V、-15V以及0V。類似地，在t1到t2之間以及t2到t3之間的幀時(shí)間內(nèi)，波形600、620、640以及660需要-15V、0V、0V和0V。同樣，電壓電平僅在-15V到0V的子集范圍內(nèi)變化。在t3到t4之間的幀時(shí)間內(nèi)，波形600、620、640和660需要0V、+15V、0V和0V。這里，電壓電平僅在0V到+15V的子集(第三)范圍變化。實(shí)際上，對(duì)于每個(gè)短幀時(shí)間(FT’)，電壓擺幅限制在子集電壓范圍之一。
在討論的實(shí)例中，可能電壓值在最小值-15V到最大值+15V之間變化，其中中間值0V也使用。然而，本發(fā)明可以使用任何范圍的電壓，電壓范圍不需要以零為中心。例如，最小和最大電壓可以都是正值，例如從+10V到+40V。而且，可以限制電壓電平到可能值范圍內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)子集范圍。子集范圍可以是連續(xù)地、不連續(xù)的和/或重疊的。例如，可以使用兩個(gè)子集范圍，例如-15V到0V，和0V到+15V，它們是連續(xù)的并跨越-15V到+15V的值的第一范圍。因?yàn)槭┘拥较袼氐碾妷褐档姆秶鷾p小，所以也可以減小到電壓源的電源電壓，如所討論的，導(dǎo)致特定幀時(shí)間的功耗減小。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于圖像轉(zhuǎn)變的示例性波形，其中從W到G1和從G2到G1的轉(zhuǎn)換中的驅(qū)動(dòng)脈沖的一部分被延遲兩個(gè)幀周期。波形700提供從白(W)到深灰(G1)的圖像轉(zhuǎn)變、波形720提供從黑(B)到淺灰(G2)的圖像轉(zhuǎn)變、波形740提供G2到G1的圖像轉(zhuǎn)變、以及波形760提供從G2到G2的圖像轉(zhuǎn)變。示出了與圖5中使用的相同的波形，但現(xiàn)在W到G1的轉(zhuǎn)變(波形700)和G2到G1的轉(zhuǎn)變(波形740)中的灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)脈沖(D2)的部分被延遲兩個(gè)幀。尤其是，對(duì)于波形700，驅(qū)動(dòng)部分包括第一驅(qū)動(dòng)部分(D1)，接著是一個(gè)或多個(gè)幀時(shí)間延時(shí)，接著是第二驅(qū)動(dòng)部分(D2)。類似地，波形740包括第一和第二驅(qū)動(dòng)部分，分別為D1和D2。
同樣，對(duì)于短幀時(shí)間(FT’)的幀，配置波形使得電壓電平僅在可能值的子集范圍內(nèi)變化。例如，在t0到t1和t1到t2之間，電壓電平僅在0V到+15V之間變化，因?yàn)椴ㄐ?00、720、740和760分別需要0V、+15V、0V和0V。在t2和t3之間，電壓電平僅在-15V到0V之間變化，因?yàn)椴ㄐ?00、720、740和760分別需要-15V、0V、-15V和0V。在t3和t4之間和t4到t5之間，電壓電平僅在-15V到0V之間變化，因?yàn)椴ㄐ?00、720、740和760分別需要-15V、0V、0V和0V。
在第三和第四幀(t0和t2之間)中，可以使用雙掃描，每個(gè)掃描都具有幀時(shí)間FT’，或者可以使用具有2FT’的幀時(shí)間的單掃描。在第五幀中，在t2和t3之間，使用具有最小FT的單掃描。在第六和第七幀中，在t3和t5之間，可以使用雙掃描，每個(gè)掃描都具有FT’的幀時(shí)間，或使用具有2FT’幀時(shí)間的單掃描。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的圖像轉(zhuǎn)變的實(shí)例波形，其中從W到G1和從G2到G1的轉(zhuǎn)變中的驅(qū)動(dòng)脈沖的一部分被延遲三個(gè)幀周期。波形800提供從白色(W)到深灰(G1)的圖像轉(zhuǎn)變、波形820提供從黑色(B)到淺灰(G2)的圖像轉(zhuǎn)變、波形840提供從G2到G1的圖像轉(zhuǎn)變、以及波形860提供從G2到G2的圖像轉(zhuǎn)變。第三實(shí)施例從第二實(shí)施例得出，但是加入了額外的幀。尤其是，與圖7的對(duì)應(yīng)波形有關(guān)，在B到G2轉(zhuǎn)變(波形800)和G2到G2轉(zhuǎn)變(波形860)的正驅(qū)動(dòng)脈沖完成之后且在W到G1和G2到G1轉(zhuǎn)變(分別為波形800和840)的負(fù)驅(qū)動(dòng)脈沖(D2)開(kāi)始之前，使用V＝0的額外幀。尤其是，在波形800中，驅(qū)動(dòng)脈沖的第二部分(D2)從驅(qū)動(dòng)脈沖的第一部分(D1)延遲三個(gè)幀而不是兩個(gè)幀。在波形820中，在驅(qū)動(dòng)部分(D)之后提供V＝0的額外幀。在波形840中，驅(qū)動(dòng)脈沖的第二部分(D2)從驅(qū)動(dòng)脈沖的第一部分(D1)延遲三個(gè)幀而不是兩個(gè)幀。在波形860中，在驅(qū)動(dòng)部分(D)之后提供V＝0的額外幀。這種方法可以進(jìn)一步減小源驅(qū)動(dòng)器的時(shí)間平均負(fù)載，由此進(jìn)一步減小了平均時(shí)間功耗。
注意，在上述實(shí)例中，脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)用于闡述本發(fā)明，其中脈沖時(shí)間在每個(gè)波形中變化，而電壓幅度保持恒定。然而，本發(fā)明還適用于其他驅(qū)動(dòng)機(jī)制，例如，基于電壓調(diào)制驅(qū)動(dòng)(VM)(其中脈沖電壓幅度在每個(gè)波形中變化)或組合的PWM和VM驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。本發(fā)明適用于彩色以及灰度雙穩(wěn)態(tài)顯示器。而且，電極結(jié)構(gòu)不受限制。例如，可以使用頂/底電板結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)、平面內(nèi)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)或其他組合的平面內(nèi)開(kāi)關(guān)和垂直開(kāi)關(guān)。而且，本發(fā)明可以在無(wú)源矩陣以及有源矩陣電泳顯示器中執(zhí)行。實(shí)際上，本發(fā)明可以在任何雙穩(wěn)態(tài)顯示器中使用，該雙穩(wěn)態(tài)顯示器在圖像更新之后圖像基本保留在顯示器上時(shí)不消耗功率。而且，本發(fā)明適用于單和多窗口顯示器，例如，其中存在打字機(jī)模式。
盡管示出的和描述的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解可以不偏離本發(fā)明的精神在形式或細(xì)節(jié)上做各種修改和改變。因此，本發(fā)明不限制于所描述和闡述的具體形式，而是應(yīng)該覆蓋屬于所有附加權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種在連續(xù)幀周期內(nèi)提供用于更新雙穩(wěn)態(tài)顯示器至少一部分的電壓波形組的方法，該方法包括存取數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)定義了用于所述連續(xù)幀周期的所述電壓波形組；以及根據(jù)所存取的數(shù)據(jù)，在所述連續(xù)幀周期期間產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)該雙穩(wěn)態(tài)顯示器(310)的至少一部分的所述電壓波形組(600，620，640，660；700，720，740，760；800，820，840，860)；其中在所述連續(xù)幀周期的持續(xù)時(shí)間期間，這些電壓波形中的每一個(gè)跨越第一值范圍；且所述連續(xù)幀周期中的至少一個(gè)在時(shí)間上與跨越第二值范圍的每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分對(duì)齊，該第二值范圍是第一值范圍的子集。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述連續(xù)幀周期中的至少另一個(gè)在時(shí)間上與跨越第三值范圍的每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分對(duì)齊，該第三值范圍是第一值范圍的子集。
3.權(quán)利要求2的方法，其中第二和第三值范圍是連續(xù)的并跨越第一值范圍。
4.權(quán)利要求1的方法，其中在所述連續(xù)幀周期的所述至少一個(gè)中使用相對(duì)較短的幀周期(FT’)。
5.權(quán)利要求1的方法，其中每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分包括復(fù)位部分(R)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分包括驅(qū)動(dòng)部分(D，D1，D2)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分包括第一驅(qū)動(dòng)部分(D1)，接著是一個(gè)延時(shí)，接著是第二驅(qū)動(dòng)部分(D2)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中該雙穩(wěn)態(tài)顯示器包括電泳顯示器。
9.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括將電壓源的電源電壓從與第一值范圍相關(guān)的電源電壓降低到與第二值范圍相關(guān)的電源電壓，該電壓源用于在所述連續(xù)幀周期的所述至少一個(gè)期間產(chǎn)生所述電壓波形組。
10.一種程序存儲(chǔ)裝置，確實(shí)實(shí)施由機(jī)器執(zhí)行的指令程序以執(zhí)行一種在連續(xù)幀周期內(nèi)提供用于更新雙穩(wěn)態(tài)顯示器至少一部分的電壓波形組的方法，該方法包括存取數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)定義了用于所述連續(xù)幀周期的所述電壓波形組；以及根據(jù)所存取的數(shù)據(jù)，在所述連續(xù)幀周期期間產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)該雙穩(wěn)態(tài)顯示器(310)的至少一部分的所述電壓波形組(600，620，640，660；700，720，740，760；800，820，840，860)；其中在所述連續(xù)幀周期的持續(xù)時(shí)間期間，這些電壓波形中的每一個(gè)跨越第一值范圍；且所述連續(xù)幀周期中的至少一個(gè)在時(shí)間上與跨越第二值范圍的每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分對(duì)齊，該第二值范圍是第一值范圍的子集。
11.權(quán)利要求10的程序存儲(chǔ)裝置，其中所述連續(xù)幀周期中的至少另一個(gè)在時(shí)間上與跨越第三值范圍的每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分對(duì)齊，該第三值范圍是第一值范圍的子集。
12.權(quán)利要求10的程序存儲(chǔ)裝置，其中在所述連續(xù)幀周期的所述至少一個(gè)中使用相對(duì)較短的幀周期(FT’)。
13.權(quán)利要求10的程序存儲(chǔ)裝置，其中每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分至少包括復(fù)位部分(R)和驅(qū)動(dòng)部分(D，D1，D2)之一。
14.權(quán)利要求10的程序存儲(chǔ)裝置，其中該雙穩(wěn)態(tài)顯示器包括電泳顯示器。
15.權(quán)利要求10的程序存儲(chǔ)裝置，其中該方法進(jìn)一步包括將電壓源的電源電壓從與第一值范圍相關(guān)的電源電壓降低到與第二值范圍相關(guān)的電源電壓，該電壓源用于在所述連續(xù)幀周期的所述至少一個(gè)期間產(chǎn)生所述電壓波形組。
16.一種顯示裝置，包括雙穩(wěn)態(tài)顯示器(310)，以及控制器(100)，用于通過(guò)如下步驟在連續(xù)幀周期中提供用于更新雙穩(wěn)態(tài)顯示器(310)的至少一部分的電壓波形組(a)存取數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)定義了用于所述連續(xù)幀周期的所述電壓波形組；以及(b)根據(jù)所存取的數(shù)據(jù)，在所述連續(xù)幀周期期間產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)該雙穩(wěn)態(tài)顯示器(310)的至少一部分的所述電壓波形組(600，620，640，660；700，720，740，760；800，820，840，860)；其中在所述連續(xù)幀周期的持續(xù)時(shí)間期間，這些電壓波形中的每一個(gè)跨越第一值范圍；且所述連續(xù)幀周期中的至少一個(gè)在時(shí)間上與跨越第二值范圍的每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分對(duì)齊，該第二值范圍是第一值范圍的子集。
17.權(quán)利要求16的顯示裝置，其中在所述連續(xù)幀周期的所述至少一個(gè)期間使用相對(duì)較短的幀周期(FT’)。
18.權(quán)利要求16的顯示裝置，其中每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分至少包括復(fù)位部分(R)和驅(qū)動(dòng)部分(D，D1，D2)之一。
19.權(quán)利要求16的顯示裝置，其中該雙穩(wěn)態(tài)顯示器包括電泳顯示器。
20.權(quán)利要求16的顯示裝置，其中控制器將電壓源的電源電壓從與第一值范圍相關(guān)的電源電壓降低到與第二值范圍相關(guān)的電源電壓，，該電壓源用于在所述連續(xù)幀周期的所述至少一個(gè)期間產(chǎn)生所述電壓波形組。
21.一種控制器(100)，包括存取數(shù)據(jù)的裝置，該數(shù)據(jù)定義了用于在連續(xù)幀周期更新雙穩(wěn)態(tài)顯示器(310)的至少一部分的電壓波形組(600，620，640，660；700，720，740，760；800，820，840，860)；并包括運(yùn)算邏輯電路，其配置成根據(jù)所存取的數(shù)據(jù)，在連續(xù)幀周期期間產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)該雙穩(wěn)態(tài)顯示器的至少一部分的所述電壓波形組(600，620，640，660；700，720，740，760；800，820，840，860)；其中在所述連續(xù)幀周期的持續(xù)時(shí)間期間，每個(gè)電壓波形跨越第一值范圍；且所述連續(xù)幀周期中的至少一個(gè)在時(shí)間上與跨越第二值范圍的每個(gè)電壓波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分對(duì)齊，該第二值范圍是第一值范圍的子集。
全文摘要
通過(guò)使用電壓波形(600，620，640，660；700，720，740，760；800，820，840，860)，圖像在諸如電泳顯示器這樣的雙穩(wěn)態(tài)顯示器(310)上更新，配置這些電壓波形，使得在特定幀時(shí)間期間電壓的變化限制到可能電壓電平的子集。特定幀時(shí)間可以發(fā)生在波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分，例如復(fù)位部分(R)和/或驅(qū)動(dòng)部分(D，D1，D2)。由于電壓擺幅減小，所以電源電壓可減小，使得功耗降低。而且，幀時(shí)間(FT’)可以在波形的數(shù)據(jù)相關(guān)部分縮短以增加灰度級(jí)準(zhǔn)確度和灰度級(jí)數(shù)量。在其他幀時(shí)間，在使用標(biāo)準(zhǔn)幀時(shí)間(FT)的同時(shí)，電壓電平可以在可能的電壓電平的整個(gè)范圍變化。
文檔編號(hào)G09G3/34GK1849639SQ200480025683
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者G·周, A·V·亨岑, J·范德卡默, M·T·約翰遜 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司