HK1118371B - 用於驱动电光显示器的方法 - Google Patents

Description

用于驱动电光显示器的方法

本申请涉及美国专利申请公开No.2006/0280626、美国专利No.7，012,600、美国专利No.6,531,997、美国专利No.6,504,524、美国专利申请公开No.2005/0001812、美国专利申请公开No.2005/0024353、美国专利申请公开No.2005/0270261、美国专利申请公开No.2005/0179642和美国专利申请公开No.2002/0180687。

技术领域

本发明涉及一种用于驱动电光显示器，特别是双稳电光显示器的方法以及该方法所使用的设备。更具体地，本发明涉及希望同时利用多个驱动方案来更新电光显示器的驱动方法。本发明特别但非专门地用于基于粒子的电泳显示设备，在该电泳显示设备中一种或多种带电粒子悬浮于液体中，并在电场的影响下穿过液体，从而影响显示器的外观。

背景技术

此处所使用的用在材料或显示器的术语“电光”是其在成像技术领域中的常规含义，指的是具有第一和第二显示状态的材料，该第一和第二显示状态的至少一种光学性质不同，通过向该材料施加电场使该材料从第一显示状态转变到第二显示状态。虽然该光学性质通常是人眼可感觉到的颜色，但是也可以是其它光学性质，诸如光学透射、反射率、发光或在用于机器读取的显示的情况下，是在可见范围之外的电磁波长的反射率变化意义上的假彩色。

此处使用的术语“灰态”是其在成像技术领域中的常规含义，是指介于像素的两个极端光学状态之间的状态，并不一定意味这两个极端状态之间的黑白转变。例如，下面提到的多个专利和已公开的申请中描述了这样的电泳显示器，其中极端状态是白和深蓝，因而中间的“灰态”实际将是淡蓝。事实上，如前所述，两个极端状态之间的转变也可能根本不是颜色上的变化。

此处使用的术语“双稳”和“双稳定性”是其在本领域中的常规意思，是指包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态至少有一种光学性质不同，使得任何给定元件通过具有有限持续时间的寻址脉冲被驱动成呈现其第一或第二显示状态后，在寻址脉冲终止后，该状态将持续至少是改变该显示元件的状态所需寻址脉冲的最小持续时间的几倍时间，例如至少是四倍时间。在前述的No.2002/0180687的申请中示出：一些基于粒子的能够显示灰度级的电泳显示器不仅在其极端的黑和白状态下稳定，并且在其中间灰态下稳定，对于其它一些类型的电光显示器同样如此。这种类型的显示器被恰当地称为“多稳”而不是双稳，但是为了方便起见本文中使用的术语“双稳”覆盖双稳和多稳显示器。

本文中使用的术语“脉冲”取其常规意思：电压关于时间的积分。然而，一些双稳电光媒质充当电荷传感器，利用这种媒质可以使用脉冲的另一个定义，即电流关于时间的积分(等于所施加的总电荷)。根据媒质充当电压-时间脉冲传感器还是电荷脉冲传感器，应当使用适当的关于脉冲的定义。

下面大量的讨论将会集中在驱动电光显示器的一个或更多像素的方法，其通过从初始灰阶(gray level)到最后灰阶的转变而实现。此处使用的术语“波形”用于表示用来实现从特定初始灰阶到特定最终灰阶的转变的完整的电压相对于时间的曲线。一般的，这种波形包括多种波形单元，其中这些单元基本上为矩形(即一个给定的单元包括在一定时间内施加恒压)；这些单元可以称为“脉冲”或“驱动脉冲”。此处的术语“驱动方案”表示对于特定显示器足以实现所有可能的灰阶之间转变的一组波形。

已知有多种类型的电光显示器。一种类型的电光显示器是例如在美国专利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和6,147,791中所公开的旋转双色元件(rotatingbichromal member)类型(虽然这种类型的显示器经常被称为“旋转双色球”显示器，但是由于在上述一些专利中旋转元件不是球状的，所以术语“旋转双色元件”更准确)。这种显示器使用大量具有光学特性不同的两个或更多部分的小体(典型的是球状或圆柱状)以及内部偶板子。这些小体悬浮在基质中的充满液体的液泡中，这些液泡充满液体以便这些体能自由旋转。向该显示器施加电场，改变该显示器的外观，因此旋转这些小体到各种位置并且改变通过观察表面所看到的那些小体的部位。这种类型的电光媒质是典型的双稳。

另一种类型的电光显示器使用电致变色媒质，例如纳米变色薄膜(nanochromic film)形式的电致变色媒质，其包括至少部分由半导电金属氧化物形成的电极以及多个附着在该电极上的能够可逆变色的染料分子。参见诸如O’Regan，B.等人，Nature，1991，353，737；Wood，D.，Information Display，18(3)，24(2002年3月)，以及参见Bach，U.等人，A dv.Mater.2002，14(11)，845的文章。在诸如美国专利No.6,301,038和No.6,870,657以及美国专利申请公布No.2003/0214695中也描述了这种类型的变色薄膜。这种类型的媒质也是典型的双稳的。

另一种类型的电光显示器是电润湿显示器，其为飞利浦开发，在2003年9月25日标题为“执行像素：在电子纸上移动图像”(″Performing Pixels：Moving Images on Electronic Paper″)的Nature杂志上，Hayes，R.A.等人的“基于电润湿技术的视频速度电子纸”(″Video-Speed Electronic Paper Based onElectrowetting″)，Nature，425，383-385(2003)的文章中作了描述。在美国专利申请公开No.2005/0151709中表明，这种电润湿显示器可以制成双稳的。

数年来被大量研究和开发的另一种类型的电光显示器是基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下穿过流体。与液晶显示器相比较，电泳显示器的贡献在于具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性以及低功耗。然而，这些显示器的长期图像质量问题妨碍了它们的广泛使用。例如，构成电泳显示器的粒子趋向于沉降，导致这些显示器的服务寿命不够。

如上所示，电泳媒质中需要存在流体。在大部分现有技术的电泳媒质中这种流体是指液体，但是电泳媒质可以用气态的流体制成；参见诸如Kitamura，T.等人的“在电子类纸显示器中电子色粉的运动”(″Electrical tonermovement for electronic paper-like display″)，IDW日本，2001，Paper HCS 1-1和Yamaguchi，Y.等人的“利用带静电的绝缘粒子的色粉显示器”(″Tonerdisplay using insulative particles charged triboelectrically″)，IDW日本，2001，Paper AMD4-4。同时参见美国专利申请公开No.2005/0001810；欧洲专利申请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、1,598,694；以及国际申请WO 2004/090626、WO2004/079442、WO2004/001498。这种基于气体的电泳媒质容易遇到跟基于液体的电泳媒质同种类型的由于粒子沉降带来的问题，当媒质用于允许存在这种沉降的方向时，例如用于标牌，其中媒质位于在一个垂直的平面上。事实上，在基于气体的电泳媒质中粒子沉降问题比基于液体的电泳媒质中更严重，因为与液态流体相比气态流体的粘性更低使电泳粒子沉降得更快。

大量转让给麻省理工学院(MIT)和伊英克(E Ink)公司的或在这二者名下的专利和申请最近已经公布，它们描述了封装的电泳媒质。这种封装的媒质包括大量小囊，其中每一个小囊本身包含内相以及环绕内相的囊壁，其中所述内相含有悬浮在液体悬浮媒质中的电泳运动的粒子。通常，这些囊本身保存在聚合粘合剂中以形成位于两个电极之间的粘附层。例如，在美国专利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、6,130,774、6,172,798、6,177,921、6,232,950、6,249,271、6,252,564、6,262,706、6,262,833、6,300,932、6,312,304、6,312,971、6,323,989、6,327,072、6,376,828、6,377,387、6,392,785、6,392,786、6,413,790、6,422,687、6,445,374、6,445,489、6,459,418、6,473,072、6,480,182、6,498,114、6,504,524、6,506,438、6,512,354、6,515,649、6,518,949、6,521,489、6,531,997、6,535,197、6,538,801、6,545,291、6,580,545、6,639,578、6,652,075、6,657,772、6,664,944、6,680,725、6,683,333、6,704,133、6,710,540、6,721,083、6,724,519、6,727,881、6,738,050、6,750,473、6,753,999、6,816,147、6,819,471、6,822,782、6,825,068、6,825,829、6,825,970、6,831,769、6,839,158、6,842,167、6,842,279、6,842,657、6,864,875、6,865,010、6,866,760、6,870,661、6,900,851、6,922,276、6,950,200、6,958,848、6,967,640、6,982,178、6,987,603、6,995,550、7,002,728、7,012,600、7,012,735、7,023,430、7,030,412、7,030,854、7,034,783、7,038,655、7,061,663、7,071,913、7,075,502、7,075,703和7,079,305，以及美国专利申请公开No.2002/0060321、2002/0090980、2002/0113770、2002/0180687、2003/0011560、2003/0102858、2003/0151702、2003/0222315、2004/0014265、2004/0075634、2004/0094422、2004/0105036、2004/0112750、2004/0119681、2004/0136048、2004/0155857、2004/0180476、2004/0190114、2004/0196215、2004/0226820、2004/00239614、2004/0252360、2004/0257635、2004/0263947、2005/0000813、2005/0001812、2005/0007336、2005/0012980、2005/0017944、2005/0018273、2005/0024353、2005/0062714、2005/0067656、2005/0078099、2005/0099672、2005/0105159、2005/0122284、2005/0122306、2005/0122563、2005/0122564、2005/0122565、2005/0134554、2005/0146774、2005/0151709、2005/0152018、2005/0152022、2005/0156340、2005/0168799、2005/0179642、2005/0190137、2005/0212747、2005/0213191、2005/0219184、2005/0253777、2005/0270261、2005/0280626、2006/0007527、2006/0023296、2006/0024437和2006/0038772，以及国际申请公开No.WO 00/38000、WO 00/36560、WO00/67110和WO 01/07961，以及欧洲专利No.1,099,207B1和No.1,145,072B1中均描述了这种类型的封装的媒质。

上述许多专利和申请认识到在封装的电泳媒质中的围绕分离微囊的壁可以用连续的相代替，因而产生所谓的分散聚合物(polymer-dispersed)电泳显示器，其中电泳媒质包括多个电泳流体的分离的小滴以及聚合物材料的连续相，并且即使没有分离的囊膜与每个单独的小滴相关，但在这样聚合物分散的电泳显示器内的电泳流体的分离小滴也可以被认为是囊或微囊；参见诸如前述的美国专利No.6,866,760。因此，为了本申请的目的，这种聚合物分散的电泳媒质被认为是封装的电泳媒质的子类。

封装的电泳显示器通常不遭受传统电泳显示器件的聚集和沉淀失效模式，并且具有另外的优点，诸如能够将显示器涂布或印制在各种柔性和刚性基底上。(使用词语“印制”意在包括但不限于下列各种印刷和涂布形式：诸如补块涂布(patch die coating)的预先量度式(pre-metered)涂布、狭缝式或挤压式涂布、坡流式或阶式(cascade)涂布、帘式淋涂；诸如滚式刮刀(knife over roll)涂布、向前和逆转辊涂布的压辊涂布；照相凹板式涂布；浸渍涂布；喷涂；弯曲面(meniscus)涂布；旋涂；刷涂；气刀涂布；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺、喷墨印刷工艺；以及其它类似技术)。因此，所制造的显示器可以是柔性的。此外，由于显示媒质可以印刷(使用各种方法)，显示器本身可以廉价地制造。

一种相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不是封装在微囊中而是保持在形成于载体媒质(通常是聚合物膜)内的多个腔内。参见诸如国际申请公开No.WO 02/01281以及美国专利申请公开No.2002/0075556(均转让给Sipix Imaging公司)。

虽然电泳媒质通常是不透明的(因为，例如在很多电泳媒质中这些粒子基本阻挡可见光透过显示器)并且在反射模式下工作，但是电泳显示器可以在所谓的“快门模式(shutter mode)”下工作，该模式下具有一种基本是不透明的显示状态和一种透光的显示状态。参见诸如前述的美国专利No.6,130,774和6,172,798，以及美国专利No.5,872,552、6,144,361、6,271,823、6,225,971和6,184,856。类似于电泳显示器，但是依赖于电场强度变化的介电电泳显示器也可以在类似的模式下工作；参见美国专利No.4,418,346。

基于粒子的电泳显示器的双稳或多稳性能、以及其它电光显示器显示的类似性能(为了方便，这种显示器以下可以称为“脉冲驱动显示器”)，与传统液晶(LC)显示器的性能形成鲜明对照。扭曲向列液晶的性能不是双稳或多稳的，而是充当电压传感器，使得向这种显示器的一个像素施加给定电场会在该像素产生一个特定的灰度级，而与先前出现在该像素上的灰度级无关。此外，只在一个方向(从非透射或“暗”到透射或“亮”)上驱动LC显示器，从比较亮的状态到比较暗的状态的反向转变是通过减小或消除电场来实现。最终，LC显示器的像素的灰度级对电场的极性不敏感，而只对其大小敏感，且实际上出于技术原因，商业上的LC显示器通常以频繁的间隔将驱动电场的极性反转。相对照的，作为一级近似，双稳电光显示器充当脉冲传感器，从而像素的最终状态不仅依赖于所施加的电场和施加该电场的时间，也依赖于在施加电场前该像素的状态。

为了得到高分辨率的显示器，不管所用的电光媒质是不是双稳的，必须能够对显示器的各个像素可以寻址而与相邻像素没有干扰。为了实现这个目标，其中一种方法就是提供一种诸如晶体管或二极管的非线性元件阵列，其中至少一个非线性元件与每个像素相关联，从而得到“有源矩阵”显示器。寻址一个像素的寻址或像素电极通过相关的非线性元件，被连接到适当的电压源上。通常，当非线性元件为晶体管时，将像素电极连接到晶体管的漏极上，并且在下面的描述中也假设为这一设置，尽管这种设置基本上为任意选择的，而且该像素电极还可以连接到晶体管的源极上。传统地，在高分辨率的阵列中，将像素排列成二维的行和列的阵列，使得对于任意特定的像素可以唯一地通过一个特定的行和一个特定的列的交叉点来限定。每一列中所有晶体管的源极都连接到一个单独的列电极上，而每一个行中所有的晶体管的栅极都连接到一个单独的行电极上；同样，将源极连接到行以及将栅极连接到列的这种布局也是常见的，然而这种连接基本上为任意选择的，如果需要也可以反过来。将行电极连接到行驱动器，基本上保证对于任意给定的时刻只有一行被选定，也就是说，给选定的行电极施加电压从而确保选定的行电极的上的所有晶体管是导通的，同时给所有其他的行施加电压从而确保在这些未选定的行上的晶体管保持不导通。将列电极连接到列驱动器，用于在不同列电极上施加选定的电压用于驱动选定行上的像素达到期望的光学状态(前述的电压与普通的前电极相关，通常所述前电极位于电光媒质的相反一侧，来自非线性阵列并延伸覆盖整个显示器)。在已知为“线性寻址时间”的预选间隔之后，取消选定的行，选定下一行，并且改变列驱动器上的电压从而写入显示器的下一行。重复这个过程从而以逐行的方式写入整个显示器。

表面上看来用于寻址这样的脉冲驱动的电光显示器的理想方法就是所谓的“一般灰度图像流”(“general grayscale image flow”)，其中控制器安排图像的每一个写入从而使每个像素直接从它的初始灰阶到达最终灰阶。然而，在脉冲驱动显示器上写入图像时不可避免地会出现一些错误，其在实际应用中遇到的错误包括：

(a)先前状态依赖性；对于至少部分电光媒质，用于将像素转变到新的光学状态所需要的脉冲不仅依赖于电流和预期的光学状态，还依赖于像素的先前光学状态。

(b)驻留时间依赖性；对于至少部分电光媒质，用于将像素转变到新的光学状态所需要的脉冲依赖于像素停留在各个光学状态上的时间。虽然并不清楚这种依赖性的准确性质，但是，通常像素在其当前光学状态上停留的时间越长就需要更多的脉冲。

(c)温度依赖性；用于转变像素到一个新的光学状态所需要的脉冲严重地依赖于温度。

(d)湿度依赖性；对于至少部分类型的电光媒质，用于转变像素到一个新的光学状态所需要的脉冲依赖于环境湿度。

(e)机械均一性；用于转变像素到一个新的光学状态所需要的脉冲会受显示器中机械上的变化所影响，例如光电媒质厚度或相关叠层的粘性的变化。媒质的不同制造批次、制造容许偏差和材料变化的不可避免的变化也会导致其它类型的机械非均一性。

(f)电压误差；由于在通过驱动器传送的电压中不可避免的有轻微误差，实际施加到像素上的电压也会不可避免地与理论上施加的电压有稍有差别。

一般灰度图像流会遭受“误差累积”现象之害。例如，假设在每次转变过程中，在正方向上温度依赖性导致0.2L^*(其中L^*具有一般的国际照明委员会(CIE)定义：

L^*＝116(R/R₀)^1/3-16，

其中R是反射系数而R₀是标准的反射系数值)的误差。经过50次转变，误差会累积到10L^*。或者更实际的，假设每次转变的以显示器的理论和实际反射率的差别所表现的平均误差为±0.2L^*。经过连续的100次转变，像素会显示出偏离于预期状态2L^*的平均偏离量；在某些类型的图像上，这些偏差对于一般观察者来说是明显的。

误差累积现象不仅应用于温度造成的误差，也应用于以上列出的所有类型误差。如前面提到的美国专利No.7,012,600所述，对上述误差进行补偿是可能的，但是只能达到有限的精确度。例如，温度误差可以通过采用温度传感器和查找表来进行补偿，但是温度传感器的分辨率有限并且读取的温度与电光媒质的温度之间具有轻微的差别。类似地，先前状态依赖性可以通过存储先前状态并采用多维的转变矩阵来进行补偿，但是控制器存储器限制了可以记录的状态的数量和可以存储的转变矩阵的大小，因此限制了这种补偿类型的精度。

因此，一般灰度图像流需要对施加的脉冲非常精确地控制以给出好的结果，并且根据经验人们发现在电光显示器技术的当前情况下，将一般灰度图像流用到商业显示器中是行不通的。

在一些情况下，人们期望在单一显示器中采用多个驱动方案。例如，对于具有多于两个灰阶的显示器，可以采用能够在所有可能的灰阶之间实现转变的灰度级驱动方案(GSDS)，以及只在两个灰阶(一般地为每个像素的两个极端光学状态)之间实现转变的单色驱动方案(MDS)。该MDS提供了比GSDS更快速的显示器的重新写入。在显示器重新写入期间，当所有将要改变的像素仅在MDS所使用的两个灰阶之间进行转变时，MDS被采用。例如，前述的2005/0001812描述了以电子书或者类似设备存在的显示器，其既能够显示灰度级图像，又能够显示允许用户输入与显示图像相关的文本的单色的对话框。当用户输入文本时，采用快速的MDS来使对话框快速的更新，因此为用户提供了所输入文本的快速的确认。另一方面，当显示器上所显示的整个灰度图像改变时，采用较慢的GSDS。

显示器可以有效地利用两个以上的驱动方案。例如，显示器可以有一个用于更新显示器的小区域的一个GSDS和当显示器上的整个图像需要改变或刷新时所使用的第二个GSDS。例如，在显示器上编辑小部分图画的用户，可以用第一GSDS(其不要求显示器的闪烁)去观察编辑的结果，但也可以使用第二“纯净”GSDS(其的确包括显示器的闪烁)用于更精确地显示出最终编辑的图画，或在显示器上显示出新图画。在这种方案中，第二GSDS指“灰度级清晰”驱动方案或“GSCDS”。

如在前面2005/0001812中详细描述的，对于至少一些类型的电光显示器，期望所采用的驱动方案为DC平衡的，在某种意义上讲，对于开始和结束在同一灰阶的任何转变系列，在这转变系列期间所施加的脉冲的代数和是有边界的。人们发现DC平衡的驱动方案可以提供更加稳定的显示性能和减少的图像伪影(artifact)。理想地，驱动方案中所有单独的波形是DC平衡的，但是在实际中很难做到使所有波形都DC平衡，因此，即使驱动方案作为一个整体是DC平衡的，该驱动方案通常是DC平衡的和DC不平衡的波形的混合。

在同一个显示器中采用两个这种混合的DC平衡的驱动方案会因为采用来自两个驱动方案的转变的转变循环而导致整体上驱动方案的DC不平衡。例如，设想一个采用了MDS和GSDS的显示器和一个简单的转变循环，白-黑-白。GSDS对于白-黑(W→B)转变具有一个净脉冲(net impulse)I₁并且(因为它是DC平衡的)对于B→W(黑→白)转变具有一个净脉冲-I₁。类似地，MDS对于白-黑(W→B)转变具有一个净脉冲I₂(不等于I₁)并且(因为它是DC平衡的)对于B→W(黑→白)转变具有一个净脉冲-I₂。如果像素从白到黑采用GSDS驱动然后从黑到白采用MDS驱动，对于循环的净脉冲为I₁-I₂，其不等于0。而且，不确定地重复这种相同的循环，循环的净脉冲就会累积，因此净脉冲是无限制的，而且整体的驱动方案不再是DC平衡的。

发明内容

本发明提供了一种电光显示器和用于操作该显示器的方法，该方法允许以一种保证整体的驱动方案为DC平衡或者非常接近DC平衡的方式同时采用两种不同的驱动方案。

本发明提供了一种采用多个不同的驱动方案的电光显示器，所选定的驱动方案的波形能使施加到所有同类的和不同类的不可约循环的像素的净脉冲(net impulse)的绝对值除以循环中转变的数量小于特征脉冲的20％。

其中：

同类不可约循环为在最初灰阶开始、通过零或更多的灰阶并在最初灰阶结束的灰阶序列，其中所有的转变都是采用相同的驱动方案来实现，并且其中除了最初灰阶外，该循环访问其它任何灰阶不超过一次；

不同类不可约循环为在最初灰阶开始、通过一个或更多的灰阶并在最初灰阶结束的灰阶序列，其中该循环包括采用至少两个不同驱动方案的转变，用于实现循环中最后的转变的驱动方案与紧接于循环开始之前用于实现到最初灰阶的转变的驱动方案相同，并且该循环不包括更短的不可约循环；以及

特征脉冲是需要用于驱动处于像素的两个极端光学状态之间的像素的脉冲绝对值的平均值。

理想地，将施加到所有同类的和不同类的不可约循环(如下面所定义的)像素的净脉冲除以循环中转变的数量小于特征脉冲的10％，并且优选为小于5％。更理想地，对于所有的同类的和不同类的不可约循环的净脉冲基本上为零，也就是所有这些循环为DC平衡的。

在本方法中，多个驱动方案可以包括灰度驱动方案和单色驱动方案，或两个灰度驱动方案和单色驱动方案。在后一个例子中，两个灰度驱动方案中的一个可以采用图像的局部更新而另一个采用全局更新。可选地，两个灰度驱动方案中的一个可以提供与另一个相比更精确的灰阶，但这会导致显示器更闪烁。

本方法可以采用上面讨论过的任何类型的电光媒质。因此，例如，电光显示器可以包括旋转双色元件、电致变色或电润湿显示媒质。可选地，电光显示器可以包括基于粒子的电泳媒质，在该媒质中多个带电粒子在电场的影响下移动穿过流体。带电粒子和流体可以封装在多个囊或微单元中，或在包括聚合物粘结剂的连续相中以多个分离的小滴的形式存在。该流体可以是气态的。

本发明包括电光显示器，该显示器包括电光媒质层、至少一个配置用于对电光媒质层施加电场的电极，以及配置通过至少一个电极控制施加到电光媒质的电场的控制器，所配置的控制器用来实施本发明的方法。

本发明的显示器可以基本上用于电光显示器之前所用的任何用途，例如电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、移动电话、智能卡、标牌、手表、货架标签和闪盘。

如上述提到的，本发明提供了一种利用多个不同的驱动方案驱动电光显示器的方法，所选定的驱动方案的波形能使施加到所有同类的和不同类的不可约循环的像素的净脉冲的绝对值除以循环中转变的数量小于特征脉冲的20％。

具体实施方式

本发明基于同类的和不同类的不可约循环的概念。出于这些目的，灰阶循环为具有相同的最初和最终灰阶的灰阶序列。例如，假设四灰阶(2-比特)的灰度级，灰阶从最暗到最亮表示为1、2、3和4，这种灰阶循环的例子有：

1→1

2→3→2

1→4→3→2→1。

同类不可约循环是起始于最初灰阶、通过零个或更多个灰阶并结束于最初灰阶的灰阶序列，其中所有的转变通过相同的驱动方案(通常为灰度级驱动方案或“GSDS”)来实现。虽然通常的灰阶循环可以多次访问任何灰阶，但同类不可约循环除了访问如已经说明的与最初灰阶必须相同的最终灰阶外，其访问任何灰阶不超过一次。例如，假设相同的四灰阶(2-比特)的灰度级，同类不可约循环有：

1→1

2→2

1→2→1

3→2→1→3

1→2→3→4→1。

第一个循环简单地从灰阶1转变到灰阶1，而第二个从灰阶2转变到灰阶2。第三个例子在灰阶1开始，转变到灰阶2，然后转变回灰阶1。

灰阶循环可以是同类的(即所有的转变采用相同的驱动方案实现)，但非不可约的。非不可约的同类循环的例子为：

1→2→3→2→1。

1→2→2→1

3→2→3→2→3

因为这些循环都包含了对不是最初和最终灰阶的同一灰阶的重复访问，所有这些循环都是非不可约的，并且都可以约简成多个不可约的循环。

显而易见的是，对于在一定灰度级内的任意灰阶数目，存在有限数量的同类不可约循环。

除了包括采用至少两个不同驱动方案的转变之外，不同类的循环与同类的循环类似。跟同类循环一样，在不同类循环中，最初和最终灰阶必须相同；同样，在不同类循环中，用于实现循环的最后转变的驱动方案必须与之前用于实现到最初灰阶的转变的驱动方案相同。通过举例，假设在前面提到的四灰阶的灰度级中，采用驱动方案A从灰阶1到灰阶4的转变，可以用符号表示为：

1→(a)→4

采用驱动方案B从灰阶4到灰阶1的反向转变用符号表示为：

4→(b)→1

不同类循环可以通过这样两种转变构造而成，即：

1→(a)→4→(b)→1

如循环末端所示，其中初始的灰阶1状态利用驱动方案B来实现。

显而易见的是，各种其它不同类循环各自可以采用多个驱动方案构造而成。不可约的不同类循环可以定义为具有下面两个特性：

(a)最初灰阶和最终灰阶相同，并且用于实现最终灰阶的驱动方案与用于实现最初灰阶的驱动方案相同；以及

(b)不同类循环本身不包含不可约循环。

不可约的不同类循环的例子如下：

1→(a)→4→(b)→1→(b)→2→(a)→1

1→(a)→4→(b)→1→(c)→4→(d)→1

非不可约的不同类循环的例子如下：

1→(a)→4→(a)→1→(b)→4→(a)→1

1→(a)→2→(b)→3→(b)→2→(a)→1

因为它们包括不可约循环：第一个循环包括两个连续的1→(a)→4→(a)→1不可约循环，而第二个循环包括两个嵌套的不可约循环。

可以理解，复杂的同类循环可以通过类似的方式被解构成不可约循环和嵌入在其他不可约循环中的不可约循环的有限集合。例如，这样的同类循环：

1→4→3→2→3→2→3→2→1→2→1

可以被解构成两个连续的嵌套在1→4→3→2→1循环中的2→3→2循环，并在后面跟着1→2→1循环。

由于同类的和不同类的循环都可以通过这种方式解构成不可约循环的组合，由此得出如果所有的不可约循环是DC平衡的，所有可能的循环(即以相同灰阶开始和结束的所有可能序列)是DC平衡的。

如已经提到的，在采用多个驱动方案的单一显示器中，整个驱动方案以及各个驱动方案都是DC平衡(或者不那么理想地，在任何给定的循环的脉冲代数和很小的意义上，基本上DC平衡)具有一定优势。根据本发明，驱动方案的选择能够使所有同类的或不同类的不可约循环为DC平衡的，或以本发明次优选的形式，所有同类的和不同类的不可约循环大体上是DC平衡的。大体上DC-平衡是允许在一些或者所有同类的和不同类的循环中存在小的DC不平衡。

如已经提到的，本方法一个优选的形式就是采用一个单色驱动方案和至少一个灰度驱动方案作为多个驱动方案。如在电光显示器领域的技术人员所熟知的，灰度级驱动方案(GSDS)可以用于在灰度级内实现从任何灰阶到任何其他灰阶的转变。通过GSDS灰度更新的作用得到的灰阶序列的例子如下：

2→(G)3→(G)1→(G)4→(G)3→(G)1→(G)3→(G)3→(G)3→(G)2其中，“→(G)”表示相关的转变是由GSDS实现的。这个例子假设前述四灰阶(2-比特)的灰度级具有从最暗到最亮由1、2、3和4表示的灰阶。

可以用单色驱动方案(MDS)实现属于灰阶的一个单色子集的灰阶之间的转变，单色子集包括前述的灰度级内的两个灰阶。在这个例子中，单色子集是{1，4}，即最暗和最亮的灰阶(典型地分别为黑和白)。在任何给定灰阶的序列中，一些转变可以通过MDS实现，另一些转变则通过GSDS实现。例如，灰阶序列可以是：

2→(G)3→(G)1→(M)4→(M)1→(M)4→(G)3→(G)1→(M)4→(G)2

其中“→(M)”表示由MDS实现的相关转变。这个序列表明不同类更新，也就是采用GSDS和MDS相组合的更新。

本发明的具体优选的实施例采用了三个不同的驱动方案，即灰度级驱动方案、灰度级纯净驱动方案(gray scale clear drive scheme)和单色驱动方案。灰度级驱动方案和灰度级纯净驱动方案可以在各个方面不同，例如，灰度级驱动方案可以采用局部更新(即只改写需要改变的像素)，而灰度级纯净驱动方案可以采用全局更新(即改写所有像素而不论像素的灰阶是否改变)。可选地，灰度级纯净驱动方案可以在转变过程中提供比灰度级驱动方案更精确的灰阶，但是以更加闪烁为代价。

将本发明中的驱动方案的各个波形调整到基本上或完全DC平衡后，可以采用在本申请的第一段中提到的各种专利和申请中所描述的任何技术，来实现所有同类的和不同类的不可约循环。这些技术包括根据显示器的各种先前状态改变波形(使得例如，同类循环1→2→1和1→3→2→1都结束于2→1转变，而在两种情况下用于2→1转变的波形可以不同)、平衡的脉冲对的插入以及其它能够在灰阶中实现一些改变的但具有零净脉冲的波形元件。

Claims (15)

1.一种采用多个不同的驱动方案驱动电光显示器的方法，其特征在于：所选定的所述驱动方案的波形能使施加到所有同类的和不同类的不可约循环的像素的净脉冲的绝对值除以循环中转变的数量小于特征脉冲的20％；

其中：

同类不可约循环为在最初灰阶开始、通过零个或多个灰阶并在所述最初灰阶结束的灰阶序列，其中所有的转变都是采用所述相同的驱动方案来实现，并且其中所述循环除了所述最初灰阶外，访问其它任何灰阶不超过一次；

不同类不可约循环为在最初灰阶开始、通过一个或更多个灰阶并在所述最初灰阶结束的灰阶序列，其中所述循环包括采用至少两个不同驱动方案的转变，用于实现所述循环中最后的转变的驱动方案与紧接于所述循环的所述开始之前用于实现到所述最初灰阶的转变的所述驱动方案相同，并且所述循环不包括更短的不可约循环；以及

所述特征脉冲是用于驱动处于像素的两个极端光学状态之间的像素的脉冲的绝对值的平均值。

2.如权利要求1所述的方法，其中将施加到所有同类的和不同类的不可约循环的像素的所述净脉冲的绝对值除以在所述循环中转变的数量小于所述特征脉冲的10％。

3.如权利要求2所述的方法，其中将施加到所有同类的和不同类的不可约循环的像素的所述净脉冲的绝对值除以在所述循环中转变的数量小于所述特征脉冲的5％。

4.如权利要求3所述的方法，其中施加到所有同类的和不同类的不可约循环的像素的所述净脉冲基本上为零。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述驱动方案包括灰度级驱动方案和单色驱动方案。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述驱动方案包括两个灰度级驱动方案和单色驱动方案。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述两个灰度级驱动方案的一个采用图像的局部更新而另一个采用全局更新。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述两个灰度级驱动方案中的一个能够提供与另一个驱动方案相比更精确的灰阶，但导致所述显示器的更加闪烁。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述电光显示器包括旋转双色元件、电致变色或电润湿显示媒质。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述电光显示器包括基于粒子的电泳媒质，在所述基于粒子的电泳媒质中多个带电粒子在电场的影响下移动穿过流体。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述带电粒子和所述流体封装在多个囊或微单元中。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述带电粒子和所述流体在包括聚合物粘结剂的连续相中以多个分离的小滴的形式存在。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述流体是气态的。

14.一种电光显示器，其包括电光媒质层、至少一个配置用于对所述电光媒质层施加电场的电极，以及配置通过至少一个所述电极来控制施加到所述电光媒质的所述电场的控制器，所述控制器被配置用来实施根据前述任一权利要求的方法。

15.一种电子书阅读器、便携式计算机、平板电脑、移动电话、智能卡、标牌、手表、货架标签或闪盘，包括根据权利要求14的显示器。