專利名稱：用于驅動電光顯示器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于驅動電光顯示器的方法，特別是用于驅動雙穩(wěn)電光顯示器的方 法，以及在這樣的方法中使用的裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及旨在使多個驅動方案能夠被 同時使用來更新電光顯示器的驅動方法。本發(fā)明尤其(但并不排他地)旨在用于基于粒子 的電泳顯示器，在該基于粒子的電泳顯示器中，一種或者多種類型的帶電粒子存在于流體 中并且在電場的影響下移動經(jīng)過該流體以改變顯示器的顯現(xiàn)(appearance)。
背景技術：
在美國專利No. 7，012，600中詳細地論述了關于電光顯示器的背景術語和技術水 平，讀者可參照該美國專利獲得進一步的信息。因此，將該術語和技術水平簡要總結如下。作為應用于材料或者顯示器的術語“電光”，其在此使用的是其在成像領域中的常規(guī)含義，指的是具有第一和第二顯示狀態(tài)的材料，該第一和第二顯示狀態(tài)的至少一個光學 性質不同，通過向所述材料施加電場使該材料從其第一顯示狀態(tài)改變到第二顯示狀態(tài)。盡 管光學性質通常是人類肉眼可察覺的顏色，但是可以是其它光學性質，例如光學透射率，反 射率，亮度，或者在旨在用于機器讀取的顯示器的情況下，為就可見光譜區(qū)外的電磁波長的 反射率的變化的意義而言的偽顏色。術語“灰度狀態(tài)”在此處使用其在成像領域中的常規(guī)含義，指的是處于像素的兩 個極端光學狀態(tài)中間的狀態(tài)，而并不一定意味這兩個極端狀態(tài)之間的黑色-白色轉變。例 如在下面引用的幾個專利和公開的申請描述的電泳顯示器中，所述極端狀態(tài)是白色和深藍 色，從而中間“灰度狀態(tài)”實際上是淺藍色。實際上，如已經(jīng)提到的，兩個極端狀態(tài)之間的轉 變可以根本不是顏色改變。術語“雙穩(wěn)的”和“雙穩(wěn)定性”在此處使用其在本領域中的常規(guī)含義，指的是包括 具有第一和第二顯示狀態(tài)的顯示元件的顯示器，所述第一和第二顯示狀態(tài)至少有一種光學 性質不同，從而在利用具有有限持續(xù)時間的尋址脈沖驅動任何給定元件以呈現(xiàn)其第一或第 二顯示狀態(tài)之后，在該尋址脈沖終止后，該狀態(tài)將持續(xù)至少幾倍于(例如至少4倍于)改變 該顯示元件的狀態(tài)所需的尋址脈沖的最小持續(xù)時間的時間。術語“激勵(impulse)”在此處使用其常規(guī)含義，表示電壓相對于時間的積分。然 而，一些雙穩(wěn)電光介質用作電荷傳感器(transducer)，對于這樣的介質可以使用激勵的另 一個定義，即電流對時間的積分(等于施加的總電荷)。依賴于介質用作電壓-時間激勵傳 感器還是用作電荷激勵傳感器，應該使用激勵的適當定義。下面的多數(shù)討論將集中于用于驅動電光顯示器的一個或者多個像素實現(xiàn)從初始 灰度級到最終灰度級(可以與初始灰度級不同或者相同)的轉變的方法。將使用術語“波 形”指代用于實現(xiàn)從一個特定的初始灰度級轉變到特定的最終灰度級的整個電壓對時間曲 線。典型地，這樣的波形將包括多個波形單元；其中這些單元基本上是矩形(即其中給定單 元包括在某一時間段內施加恒定電壓)；可以將所述單元稱為“脈沖”或者“驅動脈沖”。術 語“驅動方案”指的是對于特定顯示器足以實現(xiàn)灰度級之間的全部可能的轉變的一組波形。已知幾種類型的電光顯示器，例如(a)旋轉雙色部件顯示器(例如參見美國專利No. 5，808，783 ；5, 777，782 ； 5，760，761 ；6，054，071 ；6，055，091 ；6，097，531 ；6，128，124 ；6，137，467 以及 6，147，791)；(b)電致變色顯示器(例如參見 0’Regan，B.等人的 Nature 1991,353,737 ；Wood， D.的 Information Display, 18 (3)，24 (2002 年 3 月)；Bach, U.等人的 Adv. Mater.，2002， 14(11)，845 ；以及美國專利 No. 6，301，038 ；6，870，657 和 6，950，220)；(c)電濕潤顯示器(例如參見 Hayes，R. Α.等人在 Nature，425，383-385 (2003 年 9 ^ 25 H ) 43^ + "Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting" 一文以及美國專利公開No. 2005/0151709)；(d)基于粒子的電泳顯示器，其中多個帶電粒子在電場的影響下移動經(jīng)過流 體(參見美國專利 No. 5，930，026 ;5，961，804 ;6，017，584 ;6，067，185 ;6，118，426 ； 6，120，588 ；6，120，839 ；6，124，851 ；6，130，773 和 6，130，774 ；美國專利申請公開 No.2002/0060321 ；2002/0090980 ；2003/0011560 ；2003/0102858 ；2003/0151702 ； 2003/0222315 ；2004/0014265 ；2004/0075634 ； 2004/0094422 ；2004/0105036 ；2005/0062714 和 2005/0270261 ；以及國際專利申請公開 No. WO 00/38000 ；WO 00/36560 ； WO 00/67110 和 WO 01/07961 ；以及歐洲專利 No. 1，099，207 Bl 和 1，145，072 Bi;以及在前 述美國專利No. 7，012，600中論述的其它MIT和E Ink的專利和申請)。存在電泳介質的幾種不同的變形。電泳介質可以使用液態(tài)或者氣態(tài)流體；對于氣 態(tài)流體例如參見Kitamura，Τ.等人2001年在IDW Japan, Paper HCSl-I中發(fā)表的標題為 "Electrical toner movement for electronic paper-like display，，以及 Yamaguchi, Y.等人 2001 年在 IDW Japan, Paper AMD4-4 中發(fā)表的標題為"iToner display using insulative particles charged triboelectrically” ；美國專利公開 No. 2005/0001810 ; 歐洲專利申請 1，462，847 ； 1，482，354 ； 1，484，635 ； 1，500，971 ； 1，501，194 ； 1，536，271 ； 1，542，067 ； 1，577，702 ； 1，577，703 和 1，598，694 ；以及國際申請 WO 2004/090626 ；WO 2004/079442和W02004/001498。介質可以為封裝的，包含大量的小囊(capsule)，每一個 小囊本身包含內相以及環(huán)繞內相的囊壁，該內相包含懸浮在流體懸浮介質中的電泳移動 粒子。典型地，這些囊本身被保持在聚合物粘合劑內以形成位于兩個電極之間的粘附層 (coherent layer)；參見上述的MIT和E Ink專利和申請?？商娲兀诜庋b的電泳介質 中圍繞離散的微囊的壁可以由連續(xù)相代替，因而產(chǎn)生所謂的聚合物分散的電泳顯示器，其 中電泳介質包含電泳流體的多個離散的微滴以及聚合物材料的連續(xù)相；例如參見美國專利 No. 6，866，760。為了本申請的目的，將這樣的聚合物分散的電泳介質看作是封裝的電泳介 質的子類。另一種變形是所謂的“微單元電泳顯示器”，其中帶電粒子和流體被保留在形成 在載體介質內的多個腔內，該載體介質通常是聚合物膜；例如參見美國專利No. 6，672，921 和 6，788，449。封裝的電泳顯示器通常不遭受傳統(tǒng)電泳設備的聚集和沉淀的失效模式的影響并 且具有另外的優(yōu)點，例如可以在各種不同柔性和剛性襯底上印刷或者涂覆該顯示器。(使用 “印刷”一詞旨在包括印刷和涂覆的所有形式，包括但并不局限于預調式涂覆，例如小塊模 具型涂覆(patch die coating)，狹縫式或擠壓式涂覆，坡流式或階式涂覆，淋幕式涂覆；壓 輥涂覆，例如輥式刮刀涂覆、前向和反向輥涂覆；凹版印刷涂覆；浸漬涂覆；噴涂；彎液面涂 覆；旋涂；刷涂；氣刀涂覆；絲網(wǎng)印刷工藝；靜電印刷工藝；熱印刷工藝；噴墨印刷工藝；以 及其它類似的技術。)因而，所產(chǎn)生的顯示器能夠是柔性的。進而，由于可以印刷顯示介質 (使用各種方法)，能夠便宜地制造顯示器本身。盡管電泳介質通常是不透明的(例如，由于在許多電泳介質中，粒子基本上阻擋 可見光通過顯示器的透射)并且工作在反射模式下，但是可以使許多電泳顯示器工作在所 謂的“快門模式”下，在該模式下一種顯示狀態(tài)是基本上不透明的而一種顯示狀態(tài)是光透射 的。例如參見前述的美國專利No. 6，130，774和6，172，798，以及美國專利No. 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是依賴于電場強度 變化的介電泳顯示器可以工作在類似的模式下；參見美國專利No. 4，418，346。基于粒子的電泳顯示器的雙穩(wěn)或者多穩(wěn)性能、以及其它電光顯示器顯示的類似性 能(為了方便起見，以下將這樣的顯示器稱為“脈沖驅動的顯示器”)與傳統(tǒng)液晶(“LC”) 顯示器的性能形成鮮明對照。扭曲向列液晶不是雙穩(wěn)或者多穩(wěn)的，而是用作電壓傳感器，從 而將給定電場施加到這樣顯示器的像素會在該像素處產(chǎn)生特定的灰度級，而與先前在該像 素處呈現(xiàn)的灰度級無關。而且，LC顯示器被僅沿一個方向驅動(從非透射或者“暗”到透射或者“亮”)，通過降低或者去除電場實現(xiàn)從較亮狀態(tài)到較暗狀態(tài)的反向轉變。最終，LC顯 示器的像素的灰度級對電場的極性不敏感而僅對其強度敏感，并且實際上由于技術原因， 商用LC顯示器通常以頻繁的間隔使驅動場的極性反轉。相比而言，雙穩(wěn)電光顯示器近似于 作為激勵傳感器工作，從而像素的最終狀態(tài)不僅取決于施加的電場以及該電場施加的時間 段，而且還取決于施加電場之前該像素的狀態(tài)。無論使用的電光介質是否是雙穩(wěn)的，為了獲得高分辨率顯示器，顯示器的各個像 素必須是可尋址的而不受相鄰像素的干擾。實現(xiàn)該目的的一種方式是提供諸如晶體管或者 二極管的非線性元件的陣列，其中每一個像素與至少一個非線性元件相關聯(lián)，以產(chǎn)生“有源 矩陣”顯示器。將對一個像素進行尋址的尋址或者像素電極通過相關聯(lián)的非線性元件連接 到合適的電壓源。典型地，在非線性元件是晶體管時，將像素電極連接到該晶體管的漏極， 并且在下面的描述中也假設為這種結構，盡管其本質上是任意的并且可以將像素電極連接 到晶體管的源極。通常，在高分辨率陣列中，將像素設置為行和列的二維陣列，從而通過一 個指定行和一個指定列的交叉唯一限定任意特定的像素。將每一列中所有晶體管的源極都 連接到單個列電極，而將每一行中所有晶體管的柵極都連接到單個行電極；同樣，源極連接 到行以及柵極連接到列的設置是慣用的，然而這種連接本質上是任意的，并且根據(jù)需要可 以顛倒。將行電極連接到行驅動器，這基本上確保了在任意給定時刻僅選擇一個行，即，給 選擇的行電極施加一電壓以確保位于該選擇的行中的所有晶體管都導通，同時給所有其它 行施加一電壓以確保位于這些沒被選擇的行中的所有晶體管都保持非導通。將列電極連接 到列驅動器，列驅動器在不同列電極上施加選擇的電壓用于將位于選擇的行中的像素驅動 到其期望的光學狀態(tài)。(前述電壓是相對于公共前電極而言的，該公共前電極通常設置在光 電介質中非線性陣列的相對側上并且在整個顯示器上延伸。)在被稱為“線地址時間”的預 選擇間隔之后，取消選擇所選擇的行，選擇下一個行，并且改變列驅動器上的電壓以使得顯 示器的下一條線被寫入。重復該過程以按照逐行的方式對整個顯示器進行寫入。初看起來，用于尋址這樣的激勵驅動的電光顯示器的理想方法是所謂的“通用灰 度級圖像流”，其中控制器設置圖像的每一個寫入以使得每一個像素從其初始灰度級直接 轉變到其最終灰度級。然而，在激勵驅動的顯示器上寫入圖像時會不可避免地存在一些誤 差。實踐中遇到的一些這樣的誤差包括(a)先前狀態(tài)依賴；對于至少一些電光介質，將像素切換到新的光學狀態(tài)所需的 激勵不僅依賴于電流和期望的光學狀態(tài)，而且還依賴于該像素的先前光學狀態(tài)。(b)停留時間依賴；對于至少一些電光介質，將像素切換到新的光學狀態(tài)所需的 激勵依賴于該像素已經(jīng)在其各種光學狀態(tài)下花費的時間。盡管沒有很好地理解該依賴的精 確本質，但是總體來說像素在其當前光學狀態(tài)下的時間越長，就需要更多的激勵。(c)溫度依賴；將像素切換到新的光學狀態(tài)所需的激勵嚴重依賴于溫度。(d)濕度依賴；對于至少一些類型的電光介質，將像素切換到新的光學狀態(tài)所需 的激勵依賴于環(huán)境濕度。(e)機械均勻性；將像素切換到新的光學狀態(tài)所需的激勵會受到顯示器中的機械 變化影響，例如電光介質或者相關聯(lián)的層疊粘合劑的厚度變化。其它類型的機械非均勻性 會由介質的不同制造批次之間不可避免的變化，制造公差和材料變化引起。(f)電壓誤差；由于驅動器傳送的電壓中不可避免的輕微誤差，施加到像素的實際激勵將不可避免地與理論施加的激勵稍有差別。通用灰度級圖像流會遭受到“誤差累積”現(xiàn)象的影響。例如，假想在每次轉變過程 中，溫度依賴導致在正方向上的0. 2L*的誤差(其中L*具有通常的CIE定義L* = 116(R/Rq)1/3-16，其中R是反射率并且Rtl是標準反射率值)。在50次轉變之后，該誤差將累積達到 10L*?；蛟S更加實際地，假設按照顯示器的理論和實際反射率之間的差值表示的每一次轉 變的平均誤差是士0. 2L*。在100次連續(xù)轉變之后，像素的顯示與其預期狀態(tài)相比具有2L* 的平均偏差；在某些類型的圖像上，這樣的偏差對于一般觀察者來說是明顯的。這種誤差累積現(xiàn)象不僅適用于由于溫度的誤差，而且還適用于上面列出的所有類 型的誤差。如在前述美國專利No. 7，012，600中描述的，補償這樣的誤差是可能的，但是僅 能達到有限的精確程度。例如，通過使用溫度傳感器和查詢表能夠補償溫度誤差，但是溫 度傳感器具有有限的分辨率并且讀取的溫度會與電光介質的溫度稍有不同。類似地，通過 存儲先前狀態(tài)并且使用多維轉換矩陣能夠補償先前狀態(tài)依賴，但是控制器存儲器限制了能 夠被記錄的狀態(tài)數(shù)量以及能夠被存儲的轉換矩陣的大小，對這種類型補償?shù)木犬a(chǎn)生了限 制。因而，通用灰度級圖像流要求對施加的激勵進行非常精確的控制以給出良好的結 果，并且根據(jù)經(jīng)驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在電光顯示器技術的當前水平下，通用灰度級圖像流在商用顯 示器中不可行。在一些情況下，會期望單個顯示器使用多個驅動方案。例如，具有多于兩個灰度級 的顯示器可以利用能夠實現(xiàn)在所有可能的灰度級之間轉變的灰度級驅動方案(“GSDS”)， 以及實現(xiàn)僅在兩個灰度級之間轉變的單色驅動方案(“MDS”)，MDS提供了比GSDS更快的 顯示器重寫。當在顯示器的重寫期間被改變的所有像素都是僅在MDS使用的兩個灰度級之 間進行轉變時，使用該MDS。例如，前述美國專利No. 7，119，772描述以電子書或者類似設備 形式存在的顯示器，該顯示器能夠顯示灰度級圖像而且還能夠顯示允許用戶輸入與顯示的 圖像相關的文本的單色對話框。在用戶輸入文本時，使用快速MDS以快速更新對話框，因而 為用戶提供被輸入文本的快速確認。另一方面，在改變在顯示器上顯示的整個灰度級圖像 時，使用較慢的GSDS。更具體地說，目前的電泳顯示器在灰度級模式中的更新時間約為1秒，并且在單 色模式下的更新時間為500毫秒。此外，許多當前顯示控制器在任意給定時間僅可以利用 一個更新方案。結果是，該顯示器響應不夠及時以對諸如鍵盤輸入或者選擇欄的滾動這樣 的用戶快速輸入做出反應。這限制了對于交互性應用的顯示器的可應用性。從而，期望提 供一種驅動裝置和相應的驅動方法，該方法提供驅動方案的組合，以允許由快速驅動方案 來更新顯示器的一部分，而顯示器的剩余部分繼續(xù)由標準灰度級驅動方案來更新。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個方面涉及用于驅動允許對用戶輸入快速響應的電光顯示器的數(shù)據(jù) 結構、方法和設備。前述的MEDEOD應用描述了用于驅動電光顯示器的多種方法和控制器。 這些方法和控制器的大部分使用具有兩個圖像緩存器的存儲器，第一個圖像緩存器保存第 一或者初始圖像(在顯示器切換(transition)或者重寫開始時呈現(xiàn)在顯示器上)并且第二圖像緩存器保存最終圖像，期望最終圖像在重寫之后呈現(xiàn)在顯示器上?？刂破鞅容^初始 和最終圖像，如果它們不同，則向顯示器的各個像素施加驅動電壓，該驅動電壓會使得像素 的光學狀態(tài)變化，使得在重寫(亦可被稱為更新)結束時在顯示器上形成最終圖像。然而，在大部分前述方法和控制器中，更新操作是“原子級的”(atomic)，意思是一 旦開始更新，則直到更新完成存儲器都不能再接受任何新的圖像數(shù)據(jù)。由于在更新作用時 控制器不響應于用戶輸入，所以這在期望將顯示器用于接受用戶輸入的應用時出現(xiàn)困難， 用戶輸入例如經(jīng)由鍵盤或者類似數(shù)據(jù)輸入裝置。對于電泳介質，其中在兩個極端光學狀態(tài) 之間的轉變會占用幾百毫秒，該不響應時間在大約800到大約1800毫秒的范圍變化，該時 間的大部分用于電光材料所需的更新周期。盡管不響應周期的長度可以通過移除增加更新 時間的一些性能假象(artefact)和通過改進電光材料的響應速度來降低，但是僅是這樣 的技術不太可能將不響應時間降低到大約500毫秒以下。對于諸如電子詞典這樣的用戶期 望對其輸入快速響應的交互式應用的需求而言，這仍舊太長。因此，需要具有不響應周期降 低的圖像更新方法和控制器。前述2005/(^806 描述了利用異步圖像更新的原理(參見^iou等人在SID論文 集 2004 中的 “Driving an Active Matrix Electrophoretic Display”)來大致降低不響 應周期的驅動方案。相比于現(xiàn)有方法和控制器，論文中描述的方法使用已經(jīng)為灰度級圖像 顯示器開發(fā)的結構使不響應時間降低約達65%，而僅適度增加了控制器的復雜度和存儲器需求。更具體地，前述2005/(^806 描述了用于更新具有多個像素的電光顯示器的兩 種方法，每個像素可以實現(xiàn)至少兩個不同的灰度級。第一種方法包括(a)、提供布置用來接收限定顯示器的每個像素的期望最終狀態(tài)的數(shù)據(jù)的最終數(shù) 據(jù)緩存器；(b)、提供布置用來保存限定顯示器的每個像素的初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)的初始數(shù)據(jù)緩 存器；(c)、提供布置用來保存限定顯示器的每個像素的目標狀態(tài)的數(shù)據(jù)的目標數(shù)據(jù)緩 存器；(d)、確定初始和最終數(shù)據(jù)緩存器中的數(shù)據(jù)何時不同，并且當發(fā)現(xiàn)這樣的區(qū)別時更 新目標數(shù)據(jù)緩存器中的值，通過(i)當初始和最終數(shù)據(jù)緩存器包含對于特定像素的相同 值，則將目標數(shù)據(jù)緩存器設置為該值；(ii)對于特定像素當初始數(shù)據(jù)緩存器包含大于最終 數(shù)據(jù)緩存器的值，則將目標數(shù)據(jù)緩存器設置為初始數(shù)據(jù)緩存器的值加上增量；并且(iii) 對于特定像素當初始數(shù)據(jù)緩存器包含小于最終數(shù)據(jù)緩存器的值，則將目標數(shù)據(jù)緩存器設置 為初始數(shù)據(jù)緩存器的值減去該增量；(e)、使用初始數(shù)據(jù)緩存器和目標數(shù)據(jù)緩存器中的數(shù)據(jù)分別作為每個像素的初始 和最終狀態(tài)來更新顯示器上的圖像；(f)、在步驟(e)之后，將來自目標數(shù)據(jù)緩存器的數(shù)據(jù)復制到初始數(shù)據(jù)緩存器中； 和(g)、重復步驟(d)-(f)，直到初始和最終數(shù)據(jù)緩存器包含相同的數(shù)據(jù)。第二種方法包括(a)、提供布置用來接收限定顯示器的每個像素的期望最終狀態(tài)的數(shù)據(jù)的最終數(shù)據(jù)緩存器；(b)、提供布置用來保存限定顯示器的每個像素的初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)的初始數(shù)據(jù)緩 存器；(c)、提供布置用來保存限定顯示器的每個像素的目標狀態(tài)的數(shù)據(jù)的目標數(shù)據(jù)緩 存器；(d)、提供布置用來保存顯示器的每個像素的極性位的極性位陣列；(e)、確定初始和最終數(shù)據(jù)緩存器中的數(shù)據(jù)何時不同，并且當發(fā)現(xiàn)這樣的區(qū)別時更 新極性位陣列和目標數(shù)據(jù)緩存器中的值，通過(i)當初始和最終數(shù)據(jù)緩存器中對于特定像 素的值不同并且初始數(shù)據(jù)緩存器中的值表示像素的極端光學狀態(tài)，則將像素的極性位設置 為表示向著相對的極端光學狀態(tài)轉變的值；并且(ii)當初始和最終數(shù)據(jù)緩存器中對于特 定像素的值不同，則根據(jù)極性位陣列中的相關值，將目標數(shù)據(jù)緩存器設置為初始數(shù)據(jù)緩存 器的值加上或者減去增量；(f)、使用初始數(shù)據(jù)緩存器和目標數(shù)據(jù)緩存器中的數(shù)據(jù)分別作為每個像素的初始 和最終狀態(tài)來更新顯示器上的圖像；(g)、在步驟(f)之后，將來自目標數(shù)據(jù)緩存器的數(shù)據(jù)復制到初始數(shù)據(jù)緩存器中； 和(h)、重復步驟(e)-(g)，直到初始和最終數(shù)據(jù)緩存器包含相同的數(shù)據(jù)。任何上述現(xiàn)有技術都未能提供一種通用的解決方案，用于解決在單個顯示器上同 時使用多個驅動方案的問題。在前述美國專利No. 7，119，772中，在任意一個時間，僅應用 兩個驅動方案的其中一個；單色或者類似驅動方案是“局部的”驅動方案，意思是僅更新需 要改變的像素，并且因此僅在文本框或者類似所選區(qū)域中操作。如果顯示器的所選區(qū)域之 外的部分需要改變，則顯示器必須切換回到較慢的全灰度級驅動方案，使得不可能快速更 新所選區(qū)域，其中未選區(qū)域正被改變。類似地，盡管前述2005/(^806 提供在開始新的更 新之前降低“等待”時間的一種方法，但是在任意一個時間僅可以使用單個驅動方案。需要一種驅動雙穩(wěn)電光顯示器的方法，其允許同時使用多個驅動方案。例如，在前 述美國專利No. 7，119，772中使用的文本框/背景圖像例子中，一邊滾動顯示背景中所顯示 的一組圖像，一邊用鍵盤或者手寫筆在文本框區(qū)域中標注對于用戶通常是很方便的。許多 電光顯示器還利用所謂的“菜單欄操作”，其中一組單選按鈕指示菜單上哪個項目被選擇， 并且在這些操作中重要的是，快速更新單選按鈕區(qū)域以使用戶不會意外進行錯誤的選擇。 還很期望用于驅動雙穩(wěn)電光顯示器的方法允許同時使用具有不同的更新周期的多個驅動 方案(例如，單色驅動方案典型地具有比灰度級驅動方案更短的更新周期)，并且允許多個 驅動方案的每一個獨立于其它驅動方案來開始重寫顯示器的該驅動方案的部分；如果使用 快速單色驅動方案的新的更新僅可以在完成背景區(qū)域的更慢灰度級驅動方案更新之后開 始，則極大地減小了用于更新菜單欄的快速單色驅動方案的有效性。本發(fā)明提供了一種數(shù) 據(jù)結構、用于驅動雙穩(wěn)電光顯示器的方法以及滿足這些需求的電光顯示器。因此，本發(fā)明提供一種用于控制具有多個像素的雙穩(wěn)電光顯示器的數(shù)據(jù)結構，該 數(shù)據(jù)結構包括像素數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，布置為對于顯示器的每個像素保存表示像素初始狀態(tài)的數(shù) 據(jù)，表示像素的期望最終狀態(tài)的數(shù)據(jù)和表示應用到該像素的驅動方案的驅動方案索引號；以及驅動方案存儲區(qū)域，布置為保存表示多個驅動方案的數(shù)據(jù)，驅動方案存儲區(qū)域至 少保存由保存在像素數(shù)據(jù)保存區(qū)域中的驅動方案索引號所指代的全部驅動方案。在此數(shù)據(jù)結構的優(yōu)選形式中，驅動方案存儲區(qū)域還對于每個驅動方案保存表示自 使用驅動方案作用的當前更新的開始的周期的時間數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供一種用于驅動具有第一多個像素的雙穩(wěn)電光顯示器的方法，該方法 包括對于顯示器的每個像素，保存表示像素的初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)，表示像素的期望最終 狀態(tài)的數(shù)據(jù)和表示應用到該像素的驅動方案的驅動方案索引號；保存表示多個驅動方案的數(shù)據(jù)，驅動方案在數(shù)量上至少等于對于顯示器的多個像 素保存的不同驅動方案索引號；并且對于顯示器的至少第二多個像素，產(chǎn)生表示施加到第二多個像素的每一個的激勵 的輸出信號，對于第二多個像素的每一個，該輸出信號的產(chǎn)生依賴于像素的初始和最終狀 態(tài)、驅動方案索引號以及表示由驅動方案索引號指代的驅動方案的保存的數(shù)據(jù)。在該方法的優(yōu)選形式中，還對于所保存驅動方案的每一個保存一個時間值，并且 輸出信號的產(chǎn)生依賴于和由驅動方案索引號指代的驅動方案相關的時間值。本發(fā)明延伸到具有多個像素并且包括本發(fā)明的數(shù)據(jù)結構的雙穩(wěn)電光顯示器，并且 延伸到布置用來執(zhí)行本發(fā)明的方法的這樣的雙穩(wěn)電光顯示器。本發(fā)明的顯示器可以用在已經(jīng)使用現(xiàn)有技術電光顯示器的任意應用中。因此，例 如本顯示器可以用在電子書閱讀器、便攜式筆記本、平板計算機、蜂窩電話、智能卡、標識牌 (sign)、手表、貨架標簽和閃存。


圖1的附圖是本發(fā)明的數(shù)據(jù)結構示意圖；圖2是利用圖1的數(shù)據(jù)結構的電光顯示器的操作模式的示意圖。
具體實施例方式如上所表明的，本發(fā)明提供用于操作雙穩(wěn)電光顯示器的數(shù)據(jù)結構和方法。數(shù)據(jù)結 構和操作的方法允許在顯示器中同時使用多個驅動方案。在本發(fā)明的數(shù)據(jù)結構和方法的優(yōu) 選形式中，多個驅動方案可以在不同時間開始并且因此互相獨立運行。本方法的優(yōu)選形式中使用的多種驅動方案可以在不同時間開始，這一點并不暗示 任何給定驅動方案可以在任何任意的時間開始；由電光顯示器驅動的方式，驅動方案的開 始當然會受特定的限制。如前MEDEOD應用中討論的，絕大部分高分辨率的顯示器使用有源 矩陣背板，具有布置成由行電極和列電極限定的二維矩陣的像素電極。行驅動器每次選擇 一行像素電極，并且將適當?shù)碾妷菏┘釉诹须姌O上來給所選擇的行中的電極提供期望的電 壓。在適當?shù)拈g隔之后，取消對之前選擇的行的選擇并且選擇下一行，使得以逐行的方式掃 描像素電極的整個矩陣。整個矩陣的掃描通常耗費大約20毫秒。當選擇用于這樣的有源矩陣顯示器的驅動方案時，為了避免不期望的圖像偽像， 需要通過將驅動方案的每個波形劃分為幀而使用顯示器的掃描來同步驅動方案，每個幀表示顯示器的掃描的整數(shù)個數(shù)(通常就是一)，對于任意像素所施加的電壓在任一幀中保持 穩(wěn)定。在這樣的有源矩陣顯示器中，所使用的所有驅動方案必須使用相同的幀，并且驅動方 案僅可以在新幀開始時開始，即在“幀邊界”處。所使用的所有波形還必須占用整數(shù)數(shù)量的 幀，并且給定驅動方案中的所有波形必須占用同樣數(shù)量的幀，但是不同的驅動方案可以占 用不同數(shù)量的幀。注意，在所謂“直接驅動”顯示器中沒有這樣的限制，其中每個像素配備 單獨的導體，使得每個像素上的電壓可以以任意方式來改變，并且不需要幀。當本數(shù)據(jù)結構 和方法用在有源矩陣顯示器中時，對于為每個驅動方案所保存的時間值簡單地表示從驅動 方案開始已經(jīng)過去的幀的數(shù)量，這是方便的，每次該數(shù)量降低到零時，完成顯示器的相關區(qū) 域的重寫。圖1的附圖示出本發(fā)明的數(shù)據(jù)結構(總的標以100)。數(shù)據(jù)結構100包括像素數(shù)據(jù) 存儲區(qū)域(總的標以10 和驅動方案存儲區(qū)域(總的標以104)。像素數(shù)據(jù)存儲區(qū)域102 分為初始狀態(tài)存儲區(qū)域106、最終狀態(tài)存儲區(qū)域108和驅動方案選擇器區(qū)域110。三個區(qū)域 106、108和110的每一個布置為保存顯示器的每個像素的一個整數(shù)。初始數(shù)據(jù)存儲區(qū)域106 保存每個像素的初始灰度級，并且最終狀態(tài)存儲區(qū)域108保存每個像素的期望的最終灰度 級。驅動方案選擇器區(qū)域110對于每個像素保存指示多個可能的驅動方案的哪一個正在被 用于相關像素的整數(shù)。如圖1所示，驅動方案選擇器區(qū)域110正在保存值“1”用于單個矩 形112中的所有像素，值“2”用于三個小的矩形114的每一個中的每個像素(旨在用作單 選按鈕)和值“3”用于所有其他像素。對于計算機技術領域的普通技術人員明顯的是，盡管區(qū)域106、108和110在圖1 中示為占用存儲器的分立區(qū)域，但實際上這并不是最便利的方式。例如，對于和每個像素相 關的數(shù)據(jù)，更便利地是將它們集合在一起形成單個長“字”。例如，如果每個像素和區(qū)域106 中的四位字、區(qū)域108中的四位字以及區(qū)域110中的四位字相關，則最便利的是將數(shù)據(jù)保存 為十二位的字串，每一個像素一個，前四位限定初始灰度級，中間四位限定最終灰度級，并 且最后四位限定驅動方案。還對于本領域內的普通技術人員明顯的是區(qū)域106、108和110 不需要尺寸相同；例如如果顯示器是64灰度級(六位)顯示器，其只能使用四個同步驅動 方案，區(qū)域106和108將對于每個像素保存六位，而區(qū)域110僅需要對于每個像素保存兩 位。此外，盡管區(qū)域110在圖1中示出用來保存對于顯示器每個像素的驅動方案選擇 器的值，但這并不是嚴格必須的。本發(fā)明可以修改為使得區(qū)域110中的每個保存的值可以 確定應用到一組相鄰像素(例如2X2或者3X3的像素組)的驅動方案。事實上，可以基于 大于所控制的灰度級的像素的“超級像素”來選擇驅動方案。然而，由于區(qū)域110所需的存 儲空間的大小通常不是主要問題，所以并不建議采用該方法，并且因為控制基于每個像素 使用的驅動方案的能力允許不同區(qū)域使用不同驅動方案以具有完全任意的形狀，所以這種 能力是有用的。例如，當具有(例如)VGA分辨率(640X480)的顯示器用來顯示菜單系統(tǒng)， 且通過點擊單選按鈕來選擇單個菜單項目時，控制基于每個像素使用的驅動方案的這種能 力允許使用在個人計算機程序中通常使用的類型的單選按鈕，所述每個按鈕顯示永久環(huán)并 且所選擇的按鈕顯示在其環(huán)中具有實心黑圈，而不是使用簡單的矩形區(qū)域作為單選按鈕。區(qū)域108和110中的數(shù)據(jù)由主機116經(jīng)由數(shù)據(jù)線118和120分別直接寫入。以下 詳細描述數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)域106的方式。
圖1中示出的驅動方案存儲區(qū)域104包括一組行，每行包括查詢表(標以LUT1、 LUT2等)和時間整數(shù)(標以T1、T2等)。時間整數(shù)表示相關驅動方案開始以來已經(jīng)過去的 幀的數(shù)量。可以理解的是，不同的查詢表可以具有不同的尺寸；例如，如果顯示器是16灰度 級G位)顯示器，則一個完整的灰度級查詢表需要256項(16個初始狀態(tài)X 16個最終狀 態(tài))，而對于顯示器的單色區(qū)域的查詢表僅需要4項。如上所述，圖1是高度示意性地，并且圖2提供稍實際的，但仍舊示意性示出在實 際中如何驅動雙穩(wěn)電光顯示器的示意圖。如圖1中所示，圖2中所示系統(tǒng)由主機116控制， 主機116將驅動方案選擇數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)線120饋送到驅動方案選擇器區(qū)域110。然而，在圖 2中所示的系統(tǒng)中，主機116將表示要在顯示器上顯示的新圖像的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)線118 饋送到圖像緩存器222。圖像數(shù)據(jù)被從該圖像緩存器經(jīng)由數(shù)據(jù)線IM異步復制到最終狀態(tài) 存儲區(qū)域108。區(qū)域106、108和110中的數(shù)據(jù)被異步復制到更新緩存器226中，由此數(shù)據(jù)被分別 復制到標以106，、108，、110，、和106”、108”、110”的兩個陰影數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。數(shù)據(jù)按適當?shù)?時間間隔被從存儲區(qū)域108”復制到存儲區(qū)域106，從而提供如上所述的初始灰度級數(shù)據(jù)。陰影數(shù)據(jù)存儲區(qū)域106’、108’、110’、用來以本發(fā)明的方法計算輸出信號。如前述 MEDEOD應用中描述的，查詢表基本包括二維矩陣，矩陣的一個軸表示像素的初始狀態(tài)并且 另一個軸表示像素的期望最終狀態(tài)。查詢表中的每項限定實現(xiàn)從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)轉變 所需的波形，并且典型地包括表示在幀串期間施加到像素電極的電壓的一串整數(shù)。對于每 個連續(xù)像素，顯示控制器(圖2中未明確示出)從區(qū)域110’讀取驅動方案選擇器號碼，確 定相關查詢表，并且隨后從所選擇的查詢表使用分別來自區(qū)域106’和108’的初始和最終 狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取相關項。顯示器控制器還將其內部時鐘(未示出)和與所選擇的查詢表相關 聯(lián)的時間整數(shù)進行比較，來確定所選擇的查詢表項中的哪一個整數(shù)和當前幀相關，并且在 輸出信號線230上輸出相關整數(shù)。多個不同驅動方案所應用的多個區(qū)域的選擇由主機系統(tǒng)116來控制。這樣的多個 區(qū)域的選擇可以由操作人員來預確定或者控制。例如，如果數(shù)據(jù)庫程序提供用于文本輸入 的對話框，則對話框的尺寸規(guī)格和布置(placement)通常由數(shù)據(jù)庫程序預確定。類似地，在 電子書閱讀器菜單系統(tǒng)中，預確定單選按鈕、文本等的位置。另一方面，顯示器可以用作對 于圖像編輯程序的輸出裝置，并且這樣的程序通常允許用戶選擇(“套索(lasso)”)想要 處理的任意形狀的區(qū)域。可以對本發(fā)明的數(shù)據(jù)結構和方法進行多種改變是明顯的。這樣的數(shù)據(jù)結構和方法 可以包括在前述MEDEOD應用中提出的驅動方案的任意可選特征。例如，各種MEDEOD應用 描述了使用多個查詢表以考慮到電光介質對多種因素的敏感性，這些因素諸如初始狀態(tài)前 的灰度級、溫度、濕度和電光介質的操作壽命。這樣的多個查詢表還可以用在本發(fā)明中。可 以理解的是，提供多個查詢表集以考慮對多個不同的環(huán)境參數(shù)以及本發(fā)明中使用的多個驅 動方案進行調整，從而可能導致需要保存極大量的數(shù)據(jù)。在具有有限容量的RAM的系統(tǒng)中， 會期望在非易失性存儲器(例如硬盤或者ROM芯片)中保存查詢表并且僅將在任意給定時 間所需的特定查詢表移動到ROM。根據(jù)前述將看出，通過使得圖像更新操作顯現(xiàn)得更快，本發(fā)明可以提供改進的用 戶體驗，這是因為本發(fā)明有能力提供實現(xiàn)不同圖像區(qū)域的交迭的部分更新操作。本發(fā)明還允許電泳和其它光電顯示器用在需要最后用戶接口操作的應用中，諸如鼠標、手寫筆跟蹤 或者菜單欄操作。
權利要求
1.一種用于控制具有多個像素的雙穩(wěn)電光顯示器的數(shù)據(jù)結構，該數(shù)據(jù)結構包括像素數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，布置為對于顯示器的每個像素保存表示像素初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)，表 示像素的期望最終狀態(tài)的數(shù)據(jù)和表示應用到該像素的驅動方案的驅動方案索引號；以及驅動方案存儲區(qū)域，布置為保存表示多個驅動方案的數(shù)據(jù)，驅動方案存儲區(qū)域至少保 存由保存在像素數(shù)據(jù)保存區(qū)域中的驅動方案索引號來指代的全部驅動方案。
2.根據(jù)權利要求1的數(shù)據(jù)結構，其中，驅動方案存儲區(qū)域還對于每個驅動方案保存表 示自使用驅動方案作用的當前更新的開始的周期的時間數(shù)據(jù)。
3.—種雙穩(wěn)態(tài)電光顯示器，具有多個像素并且包括根據(jù)權利要求1或者2的數(shù)據(jù)結構。
4.根據(jù)權利要求3的雙穩(wěn)態(tài)電光顯示器，其為有源矩陣類型，其中該像素布置在由行 電極和列電極限定的二維矩陣中，由行驅動器每次選擇一行像素電極，并且將適當?shù)碾妷?施加在列電極上來為所選行中的電極提供期望的電壓，并且在適當?shù)拈g隔之后，取消對之 前選擇的行的選擇并且選擇下一行，使得在幀間隔期間以逐行的方式掃描像素電極的整個 矩陣，其中驅動方案時間數(shù)據(jù)布置為使得每個驅動在幀開始處開始。
5.根據(jù)權利要求4的顯示器，其中，對于每個驅動方案所保存的時間值表示自驅動方 案開始后已經(jīng)過去的幀的數(shù)量。
6.一種用于驅動具有第一多個像素的雙穩(wěn)電光顯示器的方法，該方法包括對于顯示器的每個像素，保存表示像素的初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)，表示像素的期望最終狀態(tài) 的數(shù)據(jù)和表示應用到該像素的驅動方案的驅動方案索引號；保存表示多個驅動方案的數(shù)據(jù)，驅動方案在數(shù)量上至少等于對于顯示器的各個像素保 存的不同驅動方案索引號；并且對于顯示器的至少第二多個像素，產(chǎn)生表示施加到第二多個像素的每一個的激勵的輸 出信號，對于第二多個像素的每一個，該輸出信號的產(chǎn)生依賴于像素的初始和最終狀態(tài)、驅 動方案索引號以及表示由驅動方案索引號指代的驅動方案的保存的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求6的方法，還包括對于所保存驅動方案的每一個保存時間值，并且其 中輸出信號的產(chǎn)生還依賴于和由驅動方案索引號指代的驅動方案相關聯(lián)的時間值。
8.—種雙穩(wěn)態(tài)電光顯示器，具有多個像素并且布置為執(zhí)行權利要求6或者7的方法。
9.根據(jù)權利要求8的雙穩(wěn)態(tài)電光顯示器，其為有源矩陣類型，其中所述像素布置在由 行電極和列電極限定的二維矩陣中，由行驅動器每次選擇一行像素電極，并且將適當?shù)碾?壓施加在列電極上來為所選行中的電極提供期望的電壓，并且在適當?shù)拈g隔之后，取消對 之前選擇的行的選擇并且選擇下一行，使得在幀間隔期間以逐行的方式掃描像素電極的整 個矩陣，其中驅動方案時間數(shù)據(jù)布置為使得每個驅動在幀開始處開始。
10.根據(jù)權利要求9的顯示器，其中，對于每個驅動方案所保存的時間值表示自驅動方 案開始后已經(jīng)過去的幀的數(shù)量。
11.一種電子書閱讀器、便攜式筆記本、平板計算機、蜂窩電話、智能卡、標識牌、手表、 貨架標簽或者閃存，包括根據(jù)權利要求3或者8的顯示器。
12.根據(jù)權利要求3或者8的顯示器，其中，電光材料包括旋轉雙色元件或者電致變色 材料。
13.根據(jù)權利要求3或者8的顯示器，其中，電光材料包括電泳材料，電泳材料包括布置 在流體中并可以在電場作用下移動通過流體的多個帶電粒子。
14.根據(jù)權利要求13的顯示器，其中，帶電粒子和流體限制在多個囊或者微單元中。
15.根據(jù)權利要求13的電光顯示器，其中，帶電粒子和流體表現(xiàn)為由包括聚合材料的 連續(xù)相包圍的多個離散的微滴。
16.根據(jù)權利要求13的顯示器，其中，流體是氣態(tài)的。
全文摘要
一種用于控制具有多個像素的雙穩(wěn)電光顯示器的數(shù)據(jù)結構，該數(shù)據(jù)結構包括像素數(shù)據(jù)存儲區(qū)域(106’，108’)以及驅動方案存儲區(qū)域(HO’)，該像素數(shù)據(jù)存儲區(qū)域對于顯示器的每個像素保存表示像素初始狀態(tài)和期望最終狀態(tài)的數(shù)據(jù)，以及表示所應用的驅動方案的驅動方案索引號；該驅動方案存儲區(qū)域保存表示至少全部由保存在像素數(shù)據(jù)保存區(qū)域(106’，108’)中的驅動方案索引號指代的驅動方案的數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供一種相應的使用這樣的數(shù)據(jù)結構驅動雙穩(wěn)電光顯示器的方法。
文檔編號G09G5/10GK102067200SQ200980122123
公開日2011年5月18日 申請日期2009年4月13日 優(yōu)先權日2008年4月11日
發(fā)明者H·G·蓋茨, T·奧卡米 申請人:伊英克公司