CN1849641A - 利用消隐帧激励电泳显示器 - Google Patents

Abstract

一种系统实现用于激励电泳显示器(10)的方法。首先，所述系统提供了包括像素数据(72)和数据帧时间(74)的至少一个图像相关数据帧(70)。第二，所述系统根据所述数据帧时间来确定包括消隐帧时间(84)的消隐帧(80)。第三，所述系统根据所述像素数据(72)、数据帧时间(74)和消隐帧(80)来寻址所述电泳显示器(10)以便减少垂直串扰。

Description

利用消隐帧激励电泳显示器

本发明总体上涉及电泳显示器，并且尤其涉及激励电泳像素的矩阵。

电泳显示介质是用于采用可视文字或图像的形式来存储数字信息的非易失性系统。电泳显示器总体上特征在于在所施加的电场中极化或带电粒子的移动并且可以是双稳态的，显示元件具有在诸如颜色的亮度或暗度之类的至少一个光学性质方面不同的第一和第二显示状态。在近来发展的电泳显示器中，在电子墨水中的微囊密封粒子已经被有限持续时间的电子脉冲驱动到一个状态或另一个状态之后出现显示状态，并且在激励电压被移除之后所驱动的状态持续。这种显示器当与液晶显示器(LCD)相比较时可以具有良好的亮度和对比度、宽视角、两个或更多状态的状态稳定性以及低功耗的属性。在Albert等人的于2000年5月23日公布的美国专利号6,067,185“Process forCreating an Encapsulated Electrophoretic Display”以及Albert等人的于2000年1月25日公布的美国专利号6,017,584“Multi-Color Electrophoretic Displays and Materials for Making theSame”中描述了一种具有微囊的示例性电泳显示器，所述微囊包含纤维或类凝胶相以及液相，或者包含两种或多种不能混合的流体。

电泳显示器接收图像数据并且可以通过驱动位于所述显示器前侧或后侧的有源矩阵来寻址。有源矩阵显示器具有诸如在逐个像素网格上的固定坐标之类的固有寻址模式以便准确地写入文本和图形。示例性的电泳显示部件包括在一侧具有透明的共用电极的电泳墨水层和具有成行成列布置的像素电极的衬底或底板。把在行和列之间的交叉与在像素电极和共用电极一部分之间形成的图像像素相关联。像素电极连接到晶体管的漏极，所述晶体管的源极与列电极电耦合并且所述晶体管的栅极电连接到行电极。像素电极、晶体管、行电极和列电极的此配置共同形成有源矩阵。行驱动器经由行电极提供行选信号以便选择像素行，并且列驱动器经由列电极和晶体管向所选择的像素行提供数据信号。列电极上的数据信号对应于要显示的数据，并且连同行选择信号一起形成用于驱动电泳显示器中的一个或多个像素的驱动信号。

位于透明的共用电极和像素电极之间的电泳墨水(也被称为电子墨水或e-墨水)通常包括直径为约10至50微米的多个微囊。在黑和白显示器的一个例子中，每个微囊包括在流体中悬浮的带正电的白色粒子和带负电的黑色粒子。当从透明的共用电极向像素电极施加正电场时，带负电的黑色粒子移向所述共用电极并且对于观众像素变得更暗。同时，带正电的白色粒子移向底板上的像素电极，远离观众的视线。

在像素电极和共用电极之间施加激励电压指定时段，通常在有源矩阵单色电泳显示器中产生灰度级。对于当前技术特有的有源矩阵电泳显示器，可以使用以逐帧为基础的脉宽调制来产生三个电压电平：-15伏、+15伏和0伏。相对缓慢的帧刷新率——诸如对于具有800或更多列的600行显示器20毫秒的帧时间——限制了灰度级的数目和灰度级的精度，所述灰度级通常被定义为激励电压和帧时间的乘积。对于黑色到白色或白色到黑色转变，约为500毫秒的相对较长的切换时间，需要多达二十五个数据帧来切换墨水。由于所有帧都具有相同的固定持续时间，所以电泳显示单元的驱动是不灵活的。灰度值的数目受到限制，两个连续的灰度值之间的差异相当大。因为对于电泳显示器来说想要更高的帧速率以便增加灰度级分辨率，所以已经建议了用于实现更高帧速率的方法。

一个建议的解决方案在于通过与高时钟率组合的可变行选择时间来产生可变的高帧速率。这在对于整个驱动波形使用相同的帧周期时是有用的。

用于克服有限的灰度级分辨率的另一建议的解决方案在于包括行延迟可变帧时间模式。行延迟可变帧时间模式使用行延迟来改变帧时间，例如对于一个特定的帧当与在前帧的帧时间相比较时可以具有更短的帧时间。因为以比第二帧更慢的速率扫描第一帧，所以在第一帧期间第一行中的像素比最后一行中的像素维持它们的激励电压更长的时段。因此最后一行中的像素可以转变到不同于第一行中的像素的灰度级，并且此所谓的垂直串扰——灰度级的渐变——在使用行延迟可变帧时间模式驱动的显示器中是可见的。如Strik的于1998年12月8日授权的美国专利号5,847,684“Display Device with Mirror-Symmetrical Pixels”中所描述，串扰在具有液晶、电泳悬浮液或电致变色材料的各种类型显示器中都是一个问题。

优选地是，不同的帧周期可以用于波形的相异部分，以便对于短期的微囊粒子振荡或预调节可以使用较短的帧周期从而使图像历史的影响最小化，而可以使用较长的帧周期来复位显示器并且施加具有低功耗的数据脉冲。

电泳显示器的高分辨率灰度级图像需要大量灰度级以及高灰度级精度，同时消除垂直串扰。因此，需要以可变的帧时间来驱动电泳显示器的方法和系统，所述可变的帧时间改进显示均匀性并且避免垂直串扰的出现，并且所述方法和系统为整个显示器产生可能的最短更新时间，由此提供具有最准确以及最大可能数目的灰度级的图像，同时消耗最小的功率。另外，理想的用于驱动电泳显示器的方法还需要在所需要的帧的数目方面来说是高效的，以便限制总的图像更新功率，同时提供所要求的图像均匀性和分辨率。

本发明的一个形式是用于激励电泳显示器的方法。提供了包括像素数据和数据帧时间的至少一个数据帧。该数据帧可以包括与图像相关或与图像无关的信息。基于数据帧时间来确定包括消隐帧时间的消隐帧。基于像素数据、数据帧时间和消隐帧来寻址电泳显示器以便减少垂直串扰。

本发明的另一形式是用于激励电泳显示器的系统，所述系统包括位于底板上的电泳像素阵列，用于根据数据帧的数据帧时间来确定具有消隐帧时间的消隐帧的装置，和用于根据数据帧的像素数据、数据帧时间和消隐帧来寻址所述电泳像素阵列的装置。

本发明的另一形式是电泳显示器，包括位于底板上的电泳像素阵列、行驱动器、列驱动器和控制器。行驱动器电连接到电泳像素阵列的一组行。列驱动器电连接到电泳像素阵列的一组列。控制器电连接到所述行驱动器和列驱动器。控制器根据至少一个数据帧的数据帧时间来确定消隐帧时间，并且根据所述数据帧的像素数据、数据帧时间和消隐帧时间来寻址行驱动器和列驱动器，以便激励电泳像素阵列中的至少一个电泳像素。

结合附图，根据优选实施例的下列详细描述，本发明的上述形式以及其它形式、特征和优点将变得更加清楚。详细说明和附图仅仅是本发明的说明而不是限制，本发明的范围由所附权利要求及其等价物来定义。

由附图来图示本发明的各个实施例，其中：

图1是依照本发明一个实施例的电泳显示器一部分的说明性剖视图；

图2是依照本发明一个实施例用于激励电泳显示器的系统的示意图；

图3是图示用于使用可变数据帧时间来激励电泳显示器的方法的时序图；

图4的时序图示出依照本发明一个实施例，使用相邻数据帧之间的消隐帧来激励电泳显示器的方法；

图5的时序图示出依照本发明一个实施例，使用具有不同帧时间的两个相邻数据帧之间所插入的消隐帧来激励电泳显示器的方法；

图6是依照本发明一个实施例利用驱动波形中的图像相关部分中的消隐帧来激励电泳显示器的驱动波形；和

图7是依照本发明一个实施例用于激励电泳显示器的方法的流程图。

图1是依照本发明一个实施例的电泳显示器10的一部分的说明性剖视图。电泳显示器10包括具有电泳像素22的可寻址阵列或矩阵的电泳像素阵列20。

在示例性实施例中，电泳显示器10包括位于底板32上的一层电泳墨水24。电泳墨水24可以包括几种可买到的电泳墨水之一，所述电泳墨水通常被称为电子墨水或e-墨水。电泳墨水24包括例如具有几百万个细小微囊的薄的电泳膜，囊中带正电的白色粒子和带负电的黑色粒子悬浮在澄清的流体中。其它变式是可能的，诸如带正电的黑色粒子和带负电的白色粒子，或者一个极性的有色粒子而黑或白粒子作为相反极性，或在白色流体中的有色粒子或在气态流体中的粒子。

可以通过把电场施加到所要求的方向上来旋转或平移所封装的电泳粒子。电泳粒子沿着所施加电场的场线重定向或迁移并且可以根据电场的方向和强度以及允许切换状态的时间来从一个光学状态切换到另一光学状态。例如，当把负的电场施加到显示器时，白色粒子移到微囊的顶部，在那里它们对用户可见。这使表面在微囊的顶部位置或外表面呈现白色。同时，电场把黑色粒子拉到微囊底部，在这里所述黑色粒子隐藏。当过程被反向时，黑色粒子出现在微囊顶部，这使表面得在微囊表面上呈现暗色。当移除激励电压时，固定图像保持在显示表面上。

电泳墨水24可以包含有色电泳材料阵列以便能够产生并显示诸如一列品红、黄和青色电泳材料或一列红、绿、蓝和黑色电泳材料的彩色图像。作为选择，电泳显示器可以包括位于黑色和白色电泳像素之上的诸如红、绿和蓝色的滤色器阵列。行和列的矩阵使每个电泳像素22能够被分别寻址并切换到所要求的光学状态，诸如黑、白、灰或其它规定的颜色。每个电泳像素22可以包括一个或多个微囊，与所述微囊的大小以及在每个像素元件内所包括的区域部分相关。

位于电泳墨水24一侧的透明共用电极26例如包括诸如锡铟氧化物的透明导电材料，其使得能够从上面观看电泳显示器10。共用电极26不必被图形化。电泳墨水24和共用电极26可以用诸如聚乙烯薄层之类的透明保护层28覆盖。可以在电泳墨水24的另一侧放置粘性物质以便能够粘接到底板32上。电泳墨水层24可以胶合、附着或以其它方式附于底板32上。底板32包括塑造、玻璃、陶瓷或金属背层，所述背层具有可寻址的像素电极阵列以及支持电子电路。在候选实施例中，像素电极和共用电极可以布置在相同的衬底上，借此可以产生在平面内的电场以便在平面内方向上移动粒子。

当电泳墨水层24附着到底板32时，底板32上的单个像素电极36使预定电荷34能够位于一个或多个电泳像素22上。由电荷34所产生的电场导致电泳墨水24从一个光学状态转变到另一个光学状态。电场产生重新定向和/或移动电泳墨水24的层中带电粒子的力，提供黑色和白色或可变的有色显示，其上可以呈现文字、图形、图像、照片及其它图像数据。例如可以通过控制激励电压和关联电荷34的幅度、电平、位置和定时来实现电泳墨水24的灰色调或特定颜色。

通过向一个或多个像素电极36施加激励电压，在其上放置预定量的电荷34并且把电泳墨水24切换到所要求的光学状态来实现寻址电泳墨水24。把电荷34施加并存储到像素电极36上使得当移除激励电压时仍能够继续激励电泳墨水24，即便激励以比扫描过程更慢的时标出现。像素电极36上电荷的短期存储影响使得能够扫描其它像素行，而图像继续在墨水中形成。移除所施加的激励电荷34在所获得的光学状态熄灭或固定电泳墨水24。

例如，可以把电泳墨水24从白色切换到黑色。在另一例子中，最初黑色的光学状态被可控制地切换到灰色或白色状态。在另一例子中，把白色光学状态切换到灰色光学状态。在又一例子中，有色电泳墨水根据施加到像素电极36的激励电压和激励电荷34来从一种颜色切换到另一种颜色。在已经完成寻址和切换之后，包括电泳墨水24的电泳显示器继续可视，而没有额外的功耗。

例如可利用底板32上的薄膜晶体管阵列和相关联的行和列驱动器寻址电泳像素22，所述行和列驱动器把预定电荷34置于电泳像素22的像素电极36上规定时间以便到达所要求的光学状态，继而移除所述电荷以便使电泳像素22保持在所获得的状态中。通过控制激励时间量和跨过电泳像素22的电场强度可以获得中间灰度值。当移除电场时，粒子保持在所获取的光学状态中，并且即使移除电源，写入到电泳显示器10的图像也保持。

各种尺寸的电泳显示器10的部件或片(tile)可以被装配在一起或并排放置，以便形成可以安装在例如面板或在其它大表面上的几乎所需的任何尺寸的电泳显示器。电泳显示器10可以形成为一边几个厘米直到一米乘一米或更大的尺寸。可以将具有相关联的驱动器电子电路的电泳显示器10用于，例如，监视器、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话、电子图书、电子报纸和电子杂志中。

图2是依照本发明一个实施例用于激励电泳显示器10的系统12的示意图。所述系统包括具有电泳像素阵列20的电泳显示器10、控制器30、行驱动器40和列驱动器50，所述电泳像素阵列20包含位于显示面板或底板32上可单独寻址的电泳像素22。行驱动器40经由行电极42电连接到电泳像素阵列20的行44。列驱动器50经由列电极52电连接到电泳像素阵列20的列54。控制器30电连接到行驱动器40和列驱动器50。控制器30向行驱动器40和列驱动器50发送命令信号以寻址电泳像素22。存储器可以耦合到控制器30或包含在所述控制器30内以存储诸如图像数据、与图像无关的驱动波形信息、与图像相关驱动波形信息、数据帧时间和缓动帧信息之类的项。

当由行驱动器40和列驱动器50寻址电泳像素22，而共用电极26偏置在零伏或另一适当的电势时，通过施加激励电势并且把预定电荷34放置到电泳像素22一侧来激励电泳像素22。一侧上具有共用电极26而另一侧上具有像素电极36的电泳像素22形成可以被充电或放电到所要求电平的电容器。当充电时，电泳像素22将从一个光学状态转变到另一个光学状态。可以与每个电泳像素22并联地添加附加电容以便增加电荷存储能力。在一个例子中，行驱动器40和列驱动器50与控制器30合作以便向所选择的电泳像素22提供具有正幅度、负幅度或零幅度的激励电压，由此把正电荷、负电荷或不把电荷转移到相关联的像素电极上。

电泳像素阵列20的电泳像素22依照行-列格式布置，所述行-列格式允许依次顺序选择行44，而对应于所选行中的每个电泳像素22的图像数据位于列电极52上。电泳像素阵列20中的每个电泳像素22的一侧电连接到例如接地或参考0伏的共用电极26。可以把预定电荷34置于在电泳像素22另一侧上的像素电极36上以便把电泳像素22驱动到所要求的光学状态。例如，位于电泳像素22上的正电荷34使像素变为白色，而位于电泳像素22上的负电荷34使所述像素变暗。电荷的放电或以其它方式的移除使电泳像素冻结在所获取的光学状态。

诸如薄膜晶体管38的有源开关元件阵列使所需的电荷34能够位于电泳像素22的一侧上。行驱动器40经由行电极42连接到电泳显示器10的行44。每个行电极42连接到一行薄膜晶体管38的栅极，使得当把行电压提升到导通电压以上时能够导通该行中的晶体管38。行驱动器40顺序地选择行电极42，而列驱动器50向列电极52提供数据信号。列驱动器50连接到电泳显示器10的列电极52。每个列电极52连接到一列薄膜晶体管38的源极。像素、晶体管38和行以及列电极的此配置共同形成有源矩阵。行驱动器40提供用于选择电泳像素22的行44的选择信号，并且列驱动器50经由列电极52和晶体管38向所选择的电泳像素22的行44提供数据信号。

优选地是，控制器30首先处理输入图像信息14并且产生数据信号和驱动波形。行驱动器40和列驱动器50之间的相互同步经由与控制器30的电连接进行。来自行驱动器40的选择信号经由晶体管38选择像素电极36的一个或多个行44，所述晶体管的漏电极与像素电极36电耦合，并且所述晶体管的栅电极与行电极42电耦合，并且所述晶体管的源电极与列电极52电耦合。列电极52处的数据信号被同时传送到与导通的晶体管38的漏电极耦合的像素电极36。数据信号和行选择信号一起形成驱动波形的至少一部分。数据信号对应于要显示的数据，并且连同选择信号一起形成用于驱动电泳像素阵列20中的一个或多个电泳像素22的驱动波形。驱动波形的合成时间表示其中可以写入或刷新新的图像的图像更新周期。

每个电泳像素22上的电荷34的幅度和极性取决于施加到像素电极36的激励电压。在一个例子中，可以把负电压、零电压或正激励电压施加于每个列上，诸如-15V、0V和15V。当选择每个行44时，可以根据列电压来把电荷34置于所述行中的每个像素电极36或从所述每个像素电极36中移除电荷34。例如，可以把负电荷、正电荷或零电荷置于电泳像素22的像素电极36上以便据此切换光学状态。当寻址下一行44时，先前寻址的像素上的电荷34继续驻留在像素电极36上，直到被随后的驱动波形更新或以其它方式放电。

可以通过在电泳像素22上维持预定电荷34持续一系列的一个或多个数据帧，来实现向电泳显示器10的图像数据灰度级写入。每个数据帧包括图像数据和显示器中每一行44的相应的像素地址信息。利用显示信息顺序寻址显示器中所有行44一次的时间间隔构成数据帧时间。为了在帧期间向电泳像素22提供与图像无关的信号，控制器30控制列驱动器50以便行44中的所有电泳像素22同时接收所述与图像无关的信号。这是逐行进行的，控制器30依照一个接一个选择行的方式来控制行驱动器40，例如使所选择行中的所有晶体管38进入导通状态。为了在帧期间向电泳像素22提供与图像相关的信号，控制器30控制行驱动器40以便依次选择每个行，例如使所选择行中的所有晶体管38进入导通状态，同时控制器30还控制列驱动器50以便每个所选行44中的电泳像素22经由相关联的晶体管38同时接收所述与图像相关的信号。控制器30向行驱动器40提供行驱动器信号以便选择特定行44并且向列驱动器50提供列驱动器信号以便把所要求的电压电平和相应的电荷34施加于所选行44中的每个电泳像素22上。控制器30可以提供适于把电泳显示器10复位到预定光学状态的数据帧。

随后的帧可以包含相同的显示信息或具有额外像素数据的更新显示信息。在电泳像素22已经被复位到白色或黑色光学状态之后，正或负电荷34的施加到像素电极36的情况下，特定像素的灰度级分辨率由具有相同内容的连续帧的数目来确定，诸如，零至十五个相邻帧。每个帧具有相等的数据帧时间，使得每个像素具有十六级的灰度级分辨率。在另一例子中，利用一个或多个相邻帧的帧时间的改变来增加灰度级分辨率。在又一例子中，通过在调整一个或多个帧的帧时间的同时在帧之间的适当位置插入消隐帧来增加灰度级分辨率。为了确保在具有可变帧时间的电泳显示器10的第一行和最后一行之间写入图像的一致性，可以在一个或多个数据帧之后插入消隐帧来确保第一行中的像素具有与最后一行中的像素相同的激励时间，以便减少或最小化垂直串扰。消隐帧可以包括零像素数据(零)或对应于在阈值电压以下的电压的像素数据，在所述阈值电压下电泳粒子开始运动。

控制器30处理诸如可接受的图像信息14之类的输入数据。控制器30检测新的图像信息14的到达并且作为响应开始处理所接收的图像信息14。处理图像信息14可以包括加载新的图像信息14，把所述新的图像信息14与在耦合到控制器30的存储器中所存储的先前图像信息相比较，访问包含驱动波形查找表的存储器，或与板上温度传感器(未示出)相交互以便补偿随温度而变化的切换时间。控制器30检测何时图像信息14的处理就绪且可以寻址电泳像素阵列20。

诸如微处理器、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)或其它数字装置的控制器30可以接收并执行微代码指令以便寻址所要求的图像并将其写入到电泳显示器10上。控制器30向行驱动器40发送行选择信号并且向列驱动器50发送数据信号以便激励电泳显示器10。控制器30可以包含在个人计算机(PC)、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、电子图书或其它数字装置内并且连接到电泳显示器10。作为选择，控制器30包含在附于底板32的电泳显示器10内。

控制器30产生提供给列驱动器50的数据信号，并且产生提供给行驱动器40的行选择信号。提供给列驱动器50的数据信号可以包括与图像无关的部分和与图像相关的部分。驱动波形的与图像无关的部分包括被同样施加到电泳像素阵列20中的一些或所有电泳像素22的信号，诸如复位脉冲或预调节脉冲。驱动波形的图像相关部分包括图像信息并且可以在或不在单个电泳像素22之间变化。

参考在图3、4和5中所进一步详细描述的元件，控制器30在驱动波形的图像相关或与图像无关的部分期间，根据至少一个数据帧70的数据帧时间74来确定消隐帧80的消隐帧时间84。控制器30基于数据帧70的像素数据72、数据帧70的数据帧时间74以及消隐帧80的消隐帧时间84来寻址行驱动器40和列驱动器50，以激励电泳像素阵列20中的一个或多个电泳像素22。可以由控制器30和相关联的代码基于一个或多个数据帧70的数据帧时间74来确定包括消隐帧时间84的消隐帧80的内容。控制器30向电泳像素阵列20提供包括对称像素数据72和数据帧时间74的至少一个数据帧70。控制器30可以向行驱动器40和列驱动器50发送串行或并行的数据帧70的像素数据72和与每个数据帧70相关联的数据帧时间74，以激励电泳像素阵列20。控制器30还可以向电泳像素阵列20串行或并行发送消隐帧80的消隐帧数据82和消隐帧时间84。

可以从与数字计算装置、摄像机或其它显示信息源的并行或串行连接来向控制器30提供图像信息14。所提供的显示数据可以包括每个数据帧70的像素数据72和数据帧时间74。作为选择，控制器30在接收采用任何适当显示格式的图像信息14之后可以为每个数据帧70产生像素数据72和数据帧时间74。

利用较高的时钟速度，控制器30可以调整数据帧70的数据帧时间74以便提供提高的灰度级分辨率。通过寻址并切换电泳像素阵列20中的每个电泳像素22可以把电泳显示器10复位到预定光学状态，诸如全黑、全白或预定颜色或灰度级。利用随后提供的图像信息14，可以通过寻址并写入到电泳显示器10中的电泳像素22上来利用附加像素数据72更新所述电泳显示器10。当电泳显示器10没有被寻址或系统12部分或全部断电或停电时，电泳显示器10保持并显示先前写入的图像。

在一个实施例中，通过产生在具有不同数据帧时间74的数据帧70之间具有消隐帧80的驱动波形，来为电泳显示器10实现更高的灰度级分辨率并且减少或消除垂直串扰。消隐帧80是驱动波形的一部分，其中相对于共用电极26把一个或多个像素22驱动到低电压或零电压。消隐帧80根据与高时钟率组合的可变行选时间允许可变的帧速率。可以增加灰度级的数目并且提高灰度级的精度，同时避免从显示器的第一行到最后一行的无意和错误的灰度级分级。

为了考虑显示器内的温度变化并且为了缓和切换时间随温度的变化，在底板32上或附近可以包括温度传感器(未示出)。例如可以通过依照电泳显示器10的当前操作温度缩放数据帧时间74来补偿温度效应。

参考图1和2先前描述的编号元件来描述图3。图3是图示用于使用可变数据帧时间来激励电泳显示器的方法的时序图。调整一个或多个数据帧70的数据帧时间74以便提供提高的灰度级分辨率。

通过当寻址电泳像素22时调整数据帧时间74并且通过创建数据帧70的序列来以更高的灰度级分辨率驱动如在图1和2中先前示出的电泳显示器10，在所述数据帧70的序列中至少两个数据帧时间74具有不同的数据帧时间。增加了可能的灰度级的数目，并且可以更准确地产生灰度级值。例如通过调整行选择信号的开始和下一行选择信号的开始之间的时钟周期的数目，或通过调整施加到行驱动器40的整体系统时钟速度来调整数据帧时间74。

由相邻数据帧70a、70b和70c所表示的一系列数据帧70包含与在电泳显示器10的行44a、44b、...44n中的每个电泳像素22相关联的一组像素数据72a、72b和72c。每个数据帧70包括分别由74a、74b和74c表示的可调整数据帧时间74。随着时间推移，逐行地把像素数据72和数据帧时间74施加到显示器中的相关联列上。在所图示的例子中，数据帧70a的数据帧时间74a比数据帧70b的数据帧时间74b更长，所述数据帧70b的数据帧时间74b比数据帧70c的数据帧时间74c更长。因此，行44n中的电泳像素22的激励时间小于行44a中相应的电泳像素22的激励时间，导致第一行44a和最后一行44n及其间的其它行之间的响应时间中的非线性。为了补偿此影响且同时能够调整帧时间，可以在所选择的帧之间插入消隐帧。因而，可以通过把消隐帧引入驱动波形的关键部分来避免垂直串扰，例如在每个数据帧70之后或在具有不同数据帧时间74的数据帧70之间引入消隐帧，以提供具有大量准确的灰度级的均匀显示图像。

参考图1和2的元件描述的图4是用于说明依照本发明一个实施例的方法的时序图，该方法利用在相邻数据帧70之间所插入的消隐帧80来激励电泳显示器10。通过顺序地在每个数据帧70后跟随确定的消隐帧80来寻址电泳显示器10。顺序跟随的消隐帧80具有等于在前数据帧的数据帧时间74的消隐帧时间84。

在此例子中，由消隐帧80a、80b和80c所表示的消隐帧80分别跟随具有相关联的像素数据72a、72b和72c的数据帧70a、70b和70c，所述相关联的像素数据72a、72b和72c被顺序地施加到行44a、44b、...44n以便把电泳像素阵列20中的每个电泳像素22驱动到所要求的光学状态。数据帧时间74b比数据帧时间74a短，并且数据帧时间74c比数据帧时间74b短。然而由消隐帧时间84a、84b和84c所表示的消隐帧时间84分别等于在前的数据帧时间74a、74b和74c。消隐帧包含零值像素数据，其不改变相应像素元件的光学状态，并且每个行44a、44b、...44n具有相等的用于转变电泳像素22的激励时间。因此，数据帧时间74的变化不会在电泳显示器10的行44之间产生不均匀性。

参考图1和2的元件而描述的图5是依照本发明一个实施例的方法的时序图，该方法使用在具有不同帧时间的两个相邻数据帧之间所插入的消隐帧来激励电泳显示器。通过在多个相邻的数据帧70之后顺序地插入至少一个消隐帧80来寻址电泳显示器10。

在所示出的例子中，消隐帧80跟随由具有相关联的像素数据72a、72b和72c的数据帧70a、70b和70c所表示的数据帧70，其中数据帧70a、70b和70c具有相等的数据帧时间74a、74b和74c。消隐帧80的消隐帧时间84与数据帧时间74a、74b和74c相等。具有相关联的像素数据72d和72e的随后的数据帧70d和70e分别具有较短的数据帧时间74d和74e。把零值像素数据插入消隐帧80中使每个行44a、44b、...44n中的电泳像素22即便在在数据帧70c和数据帧70d之间改变数据帧时间74时，也能够被完全激励。

参考图1到5的元件描述的图6依照本发明一个实施例的驱动波形60，该驱动波形利用其中与图像相关的部分中的消隐帧80来激励电泳显示器10。驱动波形60表示电泳显示器10中的电泳像素22两端的电压作为时间t的函数。使用来自行驱动器40的行选择信号和经由列驱动器50所提供的数据信号来把该波形施加到电泳像素22。驱动波形60包括例如用于提供预调节或振荡脉冲的列驱动信号和行选择信号、一个或多个复位信号和与每个光学状态及其转变相关联的数据信号。可以把消隐帧80引入驱动波形60的图像相关部分或与图像无关的部分。

驱动波形60包括多个帧，包括具有一个或多个数据帧70和一个或多个消隐帧80的图像相关部分。驱动波形60还包括与图像无关的部分，其例如包括一个或多个预调节部分76、复位部分78或其组合。数据帧70、预调节部分76、复位部分78和消隐帧80的时间安排意在说明性的而不必按比例绘制。通过一个接着一个地驱动每个行并且通过每行一次底同时驱动所有列来寻址所有行的像素一次所需时间间隔是数据帧时间74，如图3、4和5中所示。在每个数据帧70期间，向阵列中的一个或多个电泳像素22提供图像相关或与图像无关的数据。驱动波形60包括例如一系列复位脉冲之前的预调节振荡脉冲、另一组振荡脉冲和驱动脉冲的组合，以便把所述电泳像素驱动到所要求的光学状态。

例如，具有四个灰度级的电泳显示器10可以具有在存储器的查找表中存储的十六个不同的驱动波形60，所述存储器电连接到控制器30或其一部分。四个不同的驱动波形60使最初的黑色像素能够初始黑色状态光学切换到黑色、暗灰色、浅灰色或白色。四个不同的驱动波形60使最初的暗灰色像素能够从最初暗灰色状态光学切换到黑色、暗灰色、浅灰色或白色。另外的驱动波形60使浅灰色或白色像素能够切换到四个灰度级中的任何一个。响应于经由图像输入16所接收的图像信息14，控制器30为一个或多个电泳像素22从查找表中选择相应的驱动波形60，并且经由行驱动器40和列驱动器50向连接到相应像素电极36的相应晶体管38提供相应的行选择信号和列数据信号。

为了降低电泳显示器10的光学响应对像素图像历史记录的依赖性，可以在复位信号或图像相关信号之前把预调节信号施加到电泳像素22。预处理使电泳像素22能够更快地切换，且一个光学状态和另一光学状态之间的转变均匀性更高。在驱动波形60的预调节部分76期间，正和负电压的交替脉冲——有时被称为振荡脉冲——被施加到显示器的一个或多个电泳像素22以备随后的光学状态转变。例如，一组交替的正和负电压被顺序地施加到所述像素。这些预调节信号可以包括把交流电压电平施加到电泳像素，其足以把电泳粒子从在一个或两个电极处的静态释放，又或者总和为零或太短而不能显著地改变电泳粒子的当前位置或所述像素的光学状态。由于减少了对图像历史记录的依赖性，像素对新图像数据的光学响应基本上与所述像素先前是黑色、白色还是灰色无关。施加预调节信号降低了所述依赖性并且能够实现更短的切换时间。

例如，在驱动波形60的初始部分期间，把包括预调节信号脉冲的第一组帧提供给像素，每个脉冲具有一个帧周期的持续时间。以交替的顺序，第一振荡脉冲具有正幅度，第二振荡脉冲具有负幅度，并且第三振荡脉冲具有正幅度，直到预调节部分76完成。只要这些脉冲的持续时间相对较短或以快速改变的正和负电平施加所述脉冲，所述脉冲不改变由像素所显示的灰色值。

在驱动波形60的复位部分78期间，电泳显示器10被复位到预定光学状态，诸如全黑色状态、全白色状态、灰度级状态或其组合。通过为图像相关脉冲定义诸如黑色、白色或中间级的固定开始点，复位部分78内的复位脉冲在图像相关脉冲之前，以便改进电泳显示器10的光学响应。例如，根据先前图像信息或与新的图像数据最接近的灰度级来选择开始点。在这种情况下，复位信号是图像相关数据信号。提供包括一个或多个帧周期的一组帧，其包括与所要求光学状态相关联的像素数据。可以施加激励电压和激励电荷34比所要求的时间更长，以便把所寻址的电泳显示器10部分完全地切换到初始化光学状态，继而可以移除所述激励电压和激励电荷34。作为选择，可以用施加到共用电极26的正或负电压来复位电泳显示器10，同时像素电极36被维持在低电压或接近于地电势。

在已经施加驱动波形60的复位部分78之后，电泳像素22以预定光学状态呈现给观众。在施加复位部分78之后可以把附加预调节部分76施加到一个或多个电泳像素22以备把图像写入或更新到显示器。在利用图像相关数据来寻址显示器之前，可以把附加预调节部分76添加到复位部分78之后来准备像素以便接收图像相关帧数据。

在驱动波形60的图像相关部分期间，产生并提供包括一组包括一个或多个帧周期的数据帧。图像相关信号具有例如零、一、二或多达十五个帧周期或更多的持续时间，对应于十六个或更多的灰度级。当像素以黑色光学状态开始时，具有零值数据信号或等效的零帧周期的持续时间的图像相关信号与继续显示黑色的像素相对应。在显示特定灰度级的像素的情况下，当以具有零帧周期的持续时间的脉冲或具有零幅度的脉冲序列来驱动时，灰度级保持不变。具有十五个帧周期的持续时间的图像相关信号包括十五个随后的脉冲并且例如对应于显示白色的像素。具有一到十四个帧周期的持续时间的图像相关信号包括一到十四个随后的脉冲并且例如对应于显示黑色和白色之间有限灰度值之一的像素。

在一个或更多数据帧70，使用被转换并作为像素数据施加到显示器中的每个像素的图像信息，逐行更新电泳显示器，所述一个或多个数据帧70被表示为后面是消隐帧80d的数据帧70a、70b和70c；后面是第二消隐帧80h的数据帧70e、70f和70g；以及随后的数据帧70i。可以调整与数据帧70相关联的数据帧时间74以便提供提高的灰度级分辨率。控制器30可以调整驱动波形60中任何帧的数据帧时间74以便改进灰度级分辨率或达到特定的灰度级，诸如通过减少行选择信号开始和下一行选择信号开始之间的时钟周期的数目。

可以利用与随后施加的驱动波形60一起提供的附加像素数据来更新电泳显示器10。例如，为了更新电泳显示器10中的电泳像素22，向显示器的每个行44顺序地施加行选择信号，而把用于每个行中电泳像素22的帧数据72施加到连接到像素电极36的列。根据帧数据把正电荷、负电荷或不把电荷转送到像素电极36上，并且电泳像素22据此用较暗状态、较亮状态或没有变化来响应。

为了激励电泳显示器10，控制器30可以执行计算机程序来把图像信息转换为一系列驱动波形60并且据此来寻址显示器。计算机程序包括计算机程序代码，用于：接收图像信息；提供包括像素数据和数据帧时间的至少一个数据帧；根据所述数据帧时间来确定包括消隐帧时间的消隐帧；以及根据所述像素数据、数据帧时间和消隐帧来寻址电泳显示器。计算机程序还可以包含计算机程序代码，用于调整数据帧的数据帧时间以便提供提高的灰度级分辨率并且减少垂直串扰；用于把电泳显示器复位到预定光学状态；用于利用附加数据帧来更新电泳显示器；并且用于使电泳显示器停电或以其它方式断电，同时保持写入到所述电泳显示器的图像。

图7是依照本发明一个实施例用于激励电泳显示器的方法的流程图。该激励方法包括用于激励并更新具有有源矩阵的电泳显示器以便减少或最小化垂直串扰的步骤。

接收图像信息并且提供包括像素数据和数据帧时间的至少一个数据帧，如在框100中所见。可以通过诸如记忆棒的存储装置，PC、膝上型计算机或PDA的上行链路向控制器提供图像数据，所述PC、膝上型计算机或PDA选择性地连接到电泳显示器。可以经由有线或无线链路从诸如视频渠道、图像服务器或存储文件的任何适当的源接收图像信息。控制器可以连接到诸如局域网(LAN)、广域网(WAN)或因特网的通信网络以便接收并发送信息并且激励和传送图像到电泳显示器。可以在把图像写入电泳显示器时，实时地提供图像信息，或者将其存储在存储器内直到写入。当接收图像信息时，处理图像数据以产生驱动波形来寻址并激励电泳显示器，所述驱动波形包含具有像素数据和数据帧时间的一个或多个数据帧以及一个或多个消隐帧。所提供的数据帧可以包括图像相关数据帧或图像相关数据帧或其组合。

电泳显示器可以被预调节并复位到预定光学状态，如在框102中所见。在写入图像之前，显示材料的电泳墨水可以被复位到清晰的状态。通过所施加的电场可以迫使电泳墨水到达初始化或复位光学状态，例如同时经由像素电极或共用电极持续向电泳像素施加相对较高的激励电压。当电泳显示器被复位时，一个或多个像素被复位到预定光学状态。

例如根据电泳墨水的类型和所施加的激励电压，电泳墨水被复位到全白、全黑、灰色或有色光学状态。例如通过施加正的电源电压把电泳墨水内的电泳粒子切换到初始化状态，同时把透明的共用电极设置或保持在诸如地电势的指定电势，来实现电泳墨水的初始化。根据此初始化或复位光学状态，根据施加到电泳像素的驱动力可以把电泳墨水调整到一个或另一个共同的方向上。电泳显示器可以存储在初始化状态中长达不确定的时段，或者立刻被写入。

在复位显示器之前，可以通过施加一个或多个振荡或预调节脉冲来预调节所述显示器。把振荡脉冲施加到电泳像素来预调节所述电泳像素，以便接收数据信号或切换到复位状态。例如通过把交变激励电压施加到显示器中的像素电极来预调节电泳墨水。在写入显示器之前，通过施加附加振荡脉冲可以再次预调节所述显示器。

可以调整一个或多个数据帧时间并且根据所述数据帧时间来确定包括消隐帧时间以减少或最小化垂直串扰的消隐帧，如在框104中所见。为了实现所要求的灰度级并且提高灰度级分辨率，可以把数据帧时间调整成更长或更短。当调整数据帧时间时，可以在具有不同数据帧时间的数据帧之间插入消隐帧。把所插入的消隐帧的消隐帧时间设置为等于在先数据帧的数据帧时间。作为选择，可以顺序地施加具有相同数据帧时间的多个数据帧，后面是具有相同周期的消隐帧。作为选择，可以把消隐帧放置在每个数据帧之后，所述消隐帧具有等于刚好在前的数据帧的消隐帧时间。

根据像素数据、数据帧时间和消隐帧来寻址电泳显示器，如在框106中所见。当图像将被传送到电泳显示器时，把激励电压施加到一个或多个电泳像素并且把预定电荷置于相应的像素电极上。选择激励电压以便把所选择的电泳显示器部分从复位状态或先前的光学状态切换到所要求的光学状态。当电荷被置于像素电极上时，电泳墨水被激励并且切换到所要求的光学状态。当跨过电泳显示器的像素放置预定电荷时，只要施加激励电压或者把所施加的电荷保持在像素电极上，那么电泳墨水就会继续转变到所打算的显示状态。根据数据帧的数目、长度和内容，提供电泳墨水长达足够的时间以便在指定像素中切换光学状态。通过从显示器中的像素移除激励电荷和激励电压，可以锁定或冻结所需的电泳显示器的光学状态。

例如通过顺序地在每个数据帧后跟随确定的消隐帧来寻址电泳显示器。顺序跟随的消隐帧具有基本上等于在前数据帧的数据帧时间74的消隐帧时间。作为选择，可以通过在具有不同帧时间的两个相邻数据帧之间插入确定的消隐帧来寻址电泳显示器，其中所述消隐帧具有等于先前帧的数据帧时间的消隐帧时间。作为选择，可以通过在多个相邻的数据帧70之后顺序地插入至少一个消隐帧80来寻址电泳显示器。该消隐帧可以包括诸如等于零伏的激励电压或小于激励阈值的激励电压的零值像素数据，在所述激励阈值下电泳粒子开始运动。在驱动波形内可以插入消隐帧一次或多次。数据帧和基于所述数据帧的消隐帧可以被置于驱动波形的预调节部分中的至少一个振荡脉冲之后或驱动波形的复位部分中的一个或多个复位脉冲之后。可以产生或从存储器中所存储的查找表选择性提取包含一个或多个数据帧的驱动波形，并且将其提供给电泳显示器。

在已经把所需图像写入电泳显示器之后，可以观看所述图像。在写入先前图像之后的不到一秒、几分、几小时、几天、几星期甚至几个月内，可以按照要求来进一步刷新或写入新的图像。

可以利用附加对称像素数据来更新电泳显示器，如在框108中所见。可以接收新的图像数据，并且据此通过重复以上步骤来更新电泳显示器。作为选择，显示器可以要求刷新，并且可以把先前的图像数据发送到所述显示器。

当不要求刷新或更新图像时，可以使电路断电或关闭，可以使电泳显示器停电或以其它方式处于断电模式，如在框110中所见。当停电或断电时，电泳显示器保持先前写入到显示器的图像，除非用黑色、白色或其它预定屏幕图像来改写。

虽然目前这里所公开的本发明实施例被认为是优选的，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。例如，预调节和复位电压的极性、帧时间、驱动波形的长度及其所包括部分的次序、灰度级的数目、像素元件的大小和数目、电子墨水的颜色以及各个层的厚度被选择为说明性且指导性的。在不脱离所要求本发明的精神和范围的情况下，根据所示出的内容可以略微改变激励电压、时序、电泳墨水的颜色、所包括层的比例和相对厚度、像素大小、阵列大小及其它材料和数量。在附加权利要求中表明了本发明的范围，并且在其等价物的意义和范围内所有的变化都包含在其中。

Claims (19)

1.一种用于激励电泳显示器(10)的方法，所述方法包括：

提供至少一个数据帧(70)，该数据帧包括像素数据(72)和数据帧时间(74)；

根据所述数据帧时间来确定包括消隐帧时间(84)的消隐帧(80)；并且

根据所述像素数据、数据帧时间和消隐帧来寻址所述电泳显示器，

其中所述消隐帧减少垂直串扰。

2.如权利要求1所述的方法，其中所提供的数据帧包括与图像相关的数据帧。

3.如权利要求1所述的方法，其中所确定的消隐帧的消隐帧时间基本上等于在前数据帧的数据帧时间。

4.如权利要求1所述的方法，其中通过顺序地在每个数据帧后跟随所确定的消隐帧来寻址所述电泳显示器。

5.如权利要求4所述的方法，其中顺序跟随的消隐帧具有基本上等于在前数据帧的数据帧时间的消隐帧时间。

6.如权利要求1所述的方法，其中通过在具有不同帧时间的两个相邻数据帧之间插入所确定的消隐帧来寻址所述电泳显示器。

7.如权利要求1所述的方法，其中通过在多个相邻的数据帧之后顺序地插入至少一个消隐帧来寻址电泳显示器。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述消隐帧包括零值像素数据。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述零值像素数据包括小于激励阈值的激励电压。

10.如权利要求1所述的方法，其中在驱动波形(60)内至少插入所述消隐帧一次。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述数据帧和基于所述数据帧的消隐帧位于驱动波形(60)的预调节部分(76)中的至少一个振荡脉冲之后。

12.如权利要求1所述的方法，还包括：

调整所述数据帧的数据帧时间以便提供提高的灰度级分辨率。

13.如权利要求1所述的方法，还包括：

把所述电泳显示器复位到预定光学状态。

14.一种用于激励电泳显示器(10)的系统(12)，该系统包括：

位于底板(32)上的电泳像素阵列(20)；

用于根据数据帧(70)的数据帧时间(74)来确定包括消隐帧时间(84)的消隐帧(80)的装置；和

用于根据所述数据帧的像素数据(72)、数据帧时间和消隐帧来寻址所述电泳像素阵列的装置。

15.如权利要求14所述的系统，还包括：

用于提供至少一个数据帧的装置，该数据帧包括像素数据和数据帧时间。

16.如权利要求14所述的系统，还包括：用于调整所述数据帧的数据帧时间以便提供提高的灰度级分辨率的装置。

17.如权利要求14所述的系统，还包括：

用于把所述电泳显示器复位到预定光学状态的装置。

18.一种电泳显示器(10)，包括：

位于底板(32)上的电泳像素阵列(20)；

行驱动器(40)，电连接到所述电泳像素阵列的一组行(44)；

列驱动器(50)，电连接到所述电泳像素阵列的一组列(54)；和

控制器(30)，电连接到所述行驱动器和列驱动器；

其中所述控制器根据至少一个数据帧(70)的数据帧时间(74)来确定包括消隐帧时间(84)的消隐帧(80)；并且

其中所述控制器根据所述数据帧的像素数据(72)、数据帧时间和消隐帧时间来寻址行驱动器和列驱动器，以激励电泳像素阵列中的至少一个电泳像素(22)。

19.如权利要求19所述的电泳显示器，其中通过当由所述行驱动器和列驱动器来寻址所述电泳像素时，通过把预定电荷(34)置于像素电极(36)上来激励所述电泳像素。

Images