电泳显示器的驱动方法 【技术领域】
本发明涉及电泳显示器中的像素驱动方法。背景技术 电泳显示器是一种基于分布于溶液中带电颜料粒子的电泳现象的设备。 该显示器 通常包括两个彼此相对设置的极板， 以及包括分布于溶剂中的带电颜料粒子的显示介质夹 置于两个极板之间。 当在两个极板之间施加电压差时， 根据电压差的极性， 带电颜料粒子可 移至一侧或另一侧， 以使得从显示器的观看侧可看到颜料粒子或溶剂的颜色。
可选地， 电泳分布可具有两种对比色并携带相反电荷的颜料粒子， 这两种颜料粒 子分布于清澈的溶剂或溶剂混合物中。 在此类情况下， 当在两个极板之间施加电压差时， 这 两种颜料粒子将移动至显示单元中的相对端 ( 顶部或底部 )。 因而， 可在显示单元的观看侧 看到两种颜料粒子中的一种颜色。
所采用的驱动电泳显示器的方法对于显示器的性能， 尤其是所显示的画面的质 量， 有非常重要的影响。
发明内容
本发明旨在提供一种电泳显示器中像素的驱动方法， 该方法通过一系列图像变 换， 从第一图像中像素的初始颜色驱动至最后图像的颜色状态， 其中， 最后图像中像素的颜 色状态与第一图像中像素的初始颜色状态相同， 该方法包括向所述向上施加一系列驱动电 压， 在从第一图像至最后图像的时间上累计的累积电压为 0( 零 ) 或基本上为 0( 零 ) 伏· 毫 秒。
在一个实施方式中， 电泳显示器包括充满显示液体的显示单元， 该显示液包括分 散在溶剂中的一种颜料粒子。
在一个实施方式中， 电泳显示器包括充满显示液体的显示单元， 该显示液包括分 散在溶剂中的两种颜料粒子。
在一个实施方式中， 在从第一图像至最后图像的时间段上累计的累积电压为 0 伏·毫秒。
在一个实施方式中， 在从第一图像至最后图像的时间段上累计的累积电压基本上 为 0 伏·毫秒。
在一个实施方式中， 基本上为 0 伏·毫秒被定义为允许 ±5％的偏差。
在一个实施方式中， 当电泳显示器具有高于 0.01 伏·秒的阈值能量时， 基本上为 0 伏·毫秒被定义为允许 ±10％的偏差。
在一个实施方式中， 当电泳显示器具有高于 0.01 伏·秒的阈值能量时， 基本上为 0 伏·毫秒被定义为允许 ±15％的偏差。
在一个实施方式中， 当电泳显示器具有高于 0.01 伏·秒的阈值能量时， 基本上为 0 伏·毫秒被定义为允许 ±20％的偏差。在一个实施方式中， 基本上为 0 伏·毫秒通过在任意给定时间点将电泳显示器的 释放速率加入波形生成算法来实现， 以生成驱动像素的适当的波形。
在一个实施方式中， 释放速率由电泳显示器的阻容 (RC) 常数确定。
本发明还旨在提供一种用于执行所描述的方法的系统， 该系统包括显示控制器， 该显示控制器包括显示控制器 CPU 和查找表， 其中， 当执行图像更新时， 显示控制器 CPU 从 图像存储器访问下一图像和当前图像， 并比较这两个图像， 然后， 基于该比较， 从所述查找 表中为每个像素选择适当的驱动波形。 附图说明
图 1 示出了一种典型的电泳显示器。 图 2a 至图 2c 示出了具有一种分散在溶剂中的颜料粒子的二元颜色系统的实施 图 2d 至图 2f 示出了具有两种分散在溶剂中的颜料粒子的二元颜色系统的实施 图 3 示出了本发明的驱动方法。 图 4 示出了本发明的驱动方法的实施列。 图 5 的 (a) ～ (d) 示出了电泳显示器释放速率的现象。 图 6 示出了可用于执行本发明的驱动方法的系统。例。
例。
具体实施方式
图 1 示出了可由本发明提供的驱动方法驱动的电泳显示器 (100)。图 1 中， 在由 图示的眼睛所表示的正面观看侧， 电泳显示单元 10a、 10b、 10c 设置有公用电极 11( 通常为 透明的并因此位于观看侧 )。在电泳显示单元 10a、 10b、 10c 的相对侧 ( 即， 后侧 ) 上， 基板 (12) 分别包括分散的像素电极 12a、 12b 和 12c。每个像素电极 12a、 12b 和 12c 均限定电泳 显示器的单个像素。然而， 实际上， 多个显示单元 ( 作为像素 ) 可与一个分散的像素电极相 关。
值得注意的是， 当基板 12 和像素电极是透明的时候， 可从后侧观察该显示装置。
每个电泳显示单元中均充满电泳液体 13。每个电泳显示单元均被显示单元壁 14 所包围。
显示单元内带电粒子的移动由施加给与该显示单元相关的公用电极和像素电极 的电势差决定。
比如， 带电粒子 15 可带正电荷， 这样， 对于像素电极或公用电极， 哪个电极处在与 带电粒子的反向电势， 带电粒子就被吸引到哪个电极。如果给显示单元内的像素电极和公 用电极施加相同的极性， 则带正电的颜料粒子将被吸引到具有较低电势的电极。
在另一个实施方式中， 带电颜料粒子 15 可带负电。
带电粒子 15 可为白色。同样， 对本领域的技术人员来讲， 显然带电粒子可以为深 色并且分散在浅色的电泳液 13 中， 从而提供视觉可分辨的足够对比度。
在另一个实施方式中， 电泳显示液也可以具有透明的或浅颜色的溶剂或溶剂混合 物和携带相反粒子电荷的两种不同颜色的和 / 或具有不同的电动属性的带电粒子。例如，可存在带正电的白色颜料粒子和带负电的黑色颜料粒子， 并且两种颜料粒子均分散在清澈 的 (clear) 溶剂或溶剂混合物中。
术语 “显示单元” 意指单个地装满显示液体的微容器。 “显示单元” 的实例包括但 不限于微杯、 微胶囊、 微通道、 其他分割型显示单元或其等价物。 在微杯型中， 电泳显示单元 10a、 10b 和 10c 可通过顶密封层密封。在电泳显示单元 10a、 10b、 10c 和公用电极 11 之间还 可存在粘合层。
在本申请中， 术语 “驱动电压” 用于指一个像素区域内带电粒子所受的电势差。该 驱动电压是施加于公用电极的电压与施加于像素电极的电压之间的电势差。例如， 在二元 系统中， 带正电的白色粒子分散在黑色溶剂中。当没有电压施加于公用电极并且 +15V 的电 压施加于像素电极时， 在像素区域内带电颜料粒子的 “驱动电压” 为 +15V。在此类情况下， 驱动电压将带正电的白色粒子移动到或靠近公用电极， 结果， 通过公用电极 ( 即， 观看侧 ) 可以看见白色。可选地， 当没有电压施加于公用电极并且 -15V 的电压施加于像素电极时， 在此类情况下驱动电压将为 -15V， 在该 -15V 驱动电压下， 带正电的白色粒子将移动到或靠 近像素电极， 致使在观看侧可以看到溶剂的颜色 ( 黑色 )。
术语 “二元颜色系统” 指具有两个极端颜色状态 ( 即， 第一颜色和第二颜色 ) 以及 在两个极端颜色状态之间的一系列中间颜色状态的颜色系统。 图 2a-2c 示出了白色粒子分散在黑色溶剂中的二元颜色系统的一个实施例。
在图 2a 中， 当白色粒子位于观看侧， 可以看到白色。
在图 2b 中， 当白色粒子位于显示单元的底部时， 可以看到黑色。
在图 2c 中， 白色粒子分散在显示单元顶部和底部之间， 可以看到中间颜色。在实 践中， 粒子散布遍及该单元的深度， 或者一些散布在顶部一些散布在底部。在此类实施例 中， 可以看见灰色 ( 即， 中间颜色 )。
图 2d-2f 示出了黑色和白色两种粒子分散在清澈无色的溶剂中的二元颜色系统 的一个实施例。
图 2d 中， 当白色粒子位于观看侧时， 可以看到白色。
图 2e 中， 当黑色粒子位于观看侧时， 可以看到黑色。
图 2f 中， 白色和黑色粒子分散在显示单元的顶部和底部之间 ； 可以看到中间色。 在实践中， 两种粒子散布遍及该单元的深度， 或者一些散布在顶部、 一些散布在底部。在此 类实施例中， 可以看到灰色 ( 即， 中间颜色 )。
在显示液体中还可以具有多于两种的颜料粒子。 不同类型的颜料粒子可携带相反 电荷或不同强度水平的相同电荷。
本发明中使用白色和黑色仅用了说明的目的， 值得注意的是只要能形成足够的视 觉对比， 这两种颜色可为任意颜色。 因而， 二元颜色系统中的两种颜色可称为第一颜色和第 二颜色。
中间颜色是第一和第二颜色之间的颜色。中间颜色在两个极端 ( 即第一和第二颜 色 ) 之间具有不同的饱和度等级。以灰色为例， 其可具有 8、 16、 64、 256 或更多的灰阶。
在 16 灰阶中， 灰度级 0(G0) 可为全黑色， 灰度级 15(G15) 可为全白色。 灰度级 1 ～ 14(G1 ～ G14) 为由深至浅的灰色。
显示装置中的每个图像都是通过大量的像素形成， 当从第一图像驱动至第二图像
时， 驱动电压 ( 或多个驱动电压 ) 被施加至每个像素。例如， 第一图像中的像素可处于 G5 颜色状态， 第二图像中的同一像素处于 G10 颜色状态， 那么， 当第一图像被驱动至第二图像 时， 从 G5 驱动至 G10 的驱动电压 ( 或多个驱动电压 ) 被施加给该像素。
当一系列图像被连续地从一个图像驱动至下一个图像时， 每个像素将会被施加一 系列驱动电压以驱动通过一系列颜色状态。例如， 像素可从 G1 颜色状态 ( 在第一图像中 ) 开始， 然后分别被驱动至一系列图像 ( 即， 图像 2、 3、 4 以及 5) 的 G3、 G8、 G10 和 G1 颜色状 态。
如以上说明， 驱动电压可为正驱动电压或负驱动电压。每个驱动电压施加一段时 间 ( 通常以毫秒计 )。在以上给出的实施例中， 可对像素施加驱动电压 V1 一段时间 t1， 以从 G1 被驱动至 G3 ； 施加驱动电压 V2 一段时间 t2， 以从 G3 被驱动至 G8 ； 然后施加驱动电压 V3 一段时间 t3， 以从 G8 被驱动至 G10， 最后施加驱动电压 V4 一段时间 t4， 以从 G10 驱动至 G1。
该实施例为简单的说明， 其中只有一个驱动电压施加于像素， 以将像素从一个颜 色状态驱动至另一个颜色状态。然而在大多数情况下， 当驱动像素从一个颜色状态至另一 个颜色状态时， 可施加多于一个的驱动电压， 每个驱动电压施加一段时间。 不同驱动电压可 具有不同的极性和 / 或不同的强度， 不同驱动电压施加的时间长度也可不同。更具体地， 该 情况可由以下等式表示以上实施例中的驱动的第一阶段 ：
V1×t1 ＝ V1a×t1a+V1b×t1b+V1c×t1c+.... (A)
其中 V1a、 V1b 和 V1c 为驱动像素从颜色 G1 至 G3 的第一阶段施加的不同的电压， t1a、 t1b 和 t1c 分别为 V1a、 V1b 和 V1c 施加的时间长度。
本发明人现已发现用于具有二元颜色系统的显示器的驱动方法， 该方法可有效地 改善电泳显示器的性能。
该方法包括驱动像素通过从第一图像中的初始颜色状态至最后图像中的颜色状 态的一系列图像变换， 其中， 所述最后图像中像素的颜色状态与第一图像中像素的初始颜 色状态相同， 该方法包括给该像素施加驱动电压， 在从第一图像至最后图像的时间段上累 计的累积电压为 0( 零 ) 或基本上为 0( 零 ) 伏·毫秒。
只要第一图像中的颜色状态和最后图像中的颜色状态相同， 本方法中对图像变化 的次数就没有限制。
在以上给定的实施例 ( 其中， 像素在第一和最后图像中处于相同的颜色状态 (G1)) 之后， 采用本发明方法， 可使用下面的等式 ：
V1×t1+V2×t2+V3×t3+V4×t4 ＝ 0( 零 ) 或基本上为 0( 零 ) 伏·毫秒 (B)
如在上面的等式 (A) 中所表示的， 上式中的每个分量 V×t( 例如， V1×t1) 可以为 在施加驱动电压的时间段上累计的多于一个的施加驱动电压的和。
图 3 进一步示出了本发明的驱动方法。本实施例中的显示器经历了多次图像变化 ( 事实上是 22 次 )。结果， 像素经历了一系列颜色状态的变化。初始， 该像素处于 G1 颜色 状态。在所标识的序列 I 中， 像素的开始颜色和结束颜色相同 (G3)。因而， 驱动像素从 G3 通过 G4、 G8、 G0、 G10、 G6 并且结束于 G3( 即， 序列 I) 期间累计的累积电压应该为 0( 零 ) 或 基本上为 0( 零 ) 伏·毫秒。这同样也适用于序列 II 和 III。
序列 IV 是序列 I 和 II 的组合。由于像素的初始颜色状态和结束颜色状态相同 (G3)， 在序列 IV 的时间段上累计的累积电压也为 0( 零 ) 或基本上为 0( 零 ) 伏· 毫秒。这同样也适用于序列 V 和 VI。
在序列 VII 中， 像素的初始颜色和结束颜色相同 (G4)。 因而， 根据本发明的驱动方 法， 序列 VII 的时间段上累计的积累电压应为 0( 零 ) 或基本上为 0( 零 ) 伏·毫秒。
图 4 进 一 步 说 明 了 本 发 明 的 驱 动 方 法。 在 该 图 中， 数 字 (0、 +50、 +100、 +150、 -50、 -100 或 -150) 均在时间上累计的累积电压， 单位为伏·毫秒 ( 为了简洁起见， 未 在图中示出 )。符号 Gx、 Gy、 Gz 和 Gu 分别表示灰度级 x、 y、 z 和 u。
如图所示， 例如， 如果将像素从 Gx 直接驱动至 Gy， 在时间上累计的累积电压为 +50 伏·毫秒， 如果将像素从 Gy 直接驱动至 Gx， 在时间上累计的累积电压为 -50 伏·毫秒。
当像素不改变其颜色状态 ( 即， Gx 保持 Gx 或 Gy 保持 Gy)， 在时间上累计的累积电压 为 0( 零 ) 伏· 毫秒。很多种可能性可导致 0 值。例如， 可能是由于没有驱动电压施加。也 可能是由于在施加了 +V 后接着施加了 -V， 并且两个驱动电压施加相同的时间长度。
在驱动像素从 Gx → Gz → Gy → Gx 的情况中， 图像经历三次变化。在时间上累计的 累积电压将为 (+100)+(-50)+(-50) ＝ 0( 零 ) 伏·毫秒。
如果图像经历六次变化并且驱动像素从 Gu → Gx → Gy → Gz → Gx → Gy → Gu， 在时间 上累计的累积电压将为 (-150)+(+50)+(+50)+(-100)+(+50)+(+100) ＝ 0( 零 ) 伏·毫秒。 然而在该实施例中， 在时间上累计的累积电压被示为零伏· 毫秒。事实上， 如果在 时间上累计的累积电压基本上为 0 伏·毫秒， 本发明依然有效。
在一个实施方式中， 术语 “基本上为零伏· 毫秒” 可定义为允许 ±5％的偏差， 每次 图像更新， 其等于在一个脉冲中 ( 即， 通过一个驱动电压 ) 在驱动像素从一个极端颜色状态 ( 即， 第一颜色 ) 至另一个极端颜色状态 ( 即， 第二颜色状态 ) 的时间上累计的累积电压乘 以 ±5％。 例如， 一个脉冲中在驱动像素从全黑状态至全白状态的时间上累计的累积电压为 3000 伏·毫秒 ( 例如， 15 伏 x 200 毫秒 )， 则每次图像更新， 术语 “基本上为零伏·毫秒” 将 为 ±150 伏· 毫秒。该 ±5％的允许偏差适合于典型的电泳显示器面板。然而， 根据显示面 板和驱动电路的质量等， 该允许偏差可变高或变低。
在一个实施方式中， 当电泳显示器具有高于 0.01 伏· 秒的阈值能量时， 术语 “基本 上为零伏·毫秒” 可被定义为允许 ±20％的偏差， 优选 ±15％的偏差， 或更优选 ±10％的 偏差。
在另一个实施方式中， 术语 “基本上为零伏·毫秒” 可基于电泳显示器面板的阻容 (RC) 常数确定。 在此类情况下， 在时间上累计的累积电压的部分可转化为粒子的动能， 而其 他部分可以势能的形式储存于粒子、 抗衡离子、 溶剂分子、 基板、 边界和添加剂之间。 在移除 外磁场后， 该势能趋于释放。 根据材料的性能， 该释放速率可为线性的、 抛物线的、 指数的或 任意种多项式函数。为简化该模型， 该势能释放速率可被视为电泳显示器的放电速率。因 而， 该放电速率可进一步由显示器的 RC 常数描述。
如图 5a 所示， 如果释放速率可忽略， 则可以直接计算在时间上累计的电压。
然而， 在实践中， 如图 5b 所示， 该释放速率更可能发生。因而， 应将其纳入考虑范 围。
图 5c 示出了图 5a 的一个考虑了释放速率的变形。可以看出在该情况下在时间上 累计的累积电压不为零。
在图 5d 中， 在时间上累计的累积电压基本上为零， 这是本发明的目标。如图 5d 所
示出的情况可通过在任意给定时间点将电泳显示器的剩余能量的释放速率加入波形生成 算法中实现， 以生成用于驱动像素至期望状态的适当的波形。
释放速率可能受诸如温度、 湿度的环境条件或图像历史的影响。
图 6 示出了可用于执行本发明的方法的系统。如所示出的， 系统 (600) 包括显示 控制器 602， 显示控制器 602 具有显示控制器的 CPU 612 和查找表 610。
当图像更行被执行时， 显示控制器 CPU 612 从图像存储器 603 访问下一图像和当 前图像， 并比较这两个图像。基于该比较， 显示控制器 CPU 612 查阅查找表 610 以找到每个 像素适当的波形。 更具体地， 当从当前图像驱动到下一图像时， 根据像素的两个连续图像的 颜色状态， 从查找表中为每个像素选择适当的驱动波形。 例如， 像素可以在当前图像中为白 色状态， 在下一图像为灰度 5 级状态， 据此选择波形。
所选择的驱动波形被发送到显示器 601， 以被施加至像素， 从而驱动当前图像至下 一图像。然而， 驱动波形被逐帧发送到显示器。
虽然参考了本发明的实施方式对本发明进行了说明， 但本领域的技术人员应当理 解， 在不背离本发明的范围的情况下， 可对本发明进行各种变化或等价物替换。此外， 为实 现本发明的目的、 精神和范围， 可对本发明进行各种修改从而适合具体的情况、 材料、 合成 物、 过程、 工艺步骤或步骤。所有的这种修改都应在所附的权利要求的范围内。