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TWI438745B - 控制電子顯示器之方法與含電子顯示器之裝置 - Google Patents

控制電子顯示器之方法與含電子顯示器之裝置 Download PDF

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TWI438745B TW097148874A TW97148874A TWI438745B TW I438745 B TWI438745 B TW I438745B TW 097148874 A TW097148874 A TW 097148874A TW 97148874 A TW97148874 A TW 97148874A TW I438745 B TWI438745 B TW I438745B
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Description

控制電子顯示器之方法與含電子顯示器之裝置
本發明係關於一種控制電子顯示器之方法。更明確地說，本發明係關於一種控制電泳顯示器之方法。本發明還進一步關於一種含電子顯示器的裝置。更明確地說，本發明係關於一種含可撓式電子顯示器的裝置。
電子顯示器具有複數個像素，它們可能由一第一操作反射位準、一第二操作反射位準、以及一中間操作反射位準來設定。通常的情況係，該第一位準和「白色」有關，該第二位準和「黑色」有關，而該中間位準則和「灰色」有關。舉例來說，電子顯示器可能係以本身已知含具有黑色粒子及白色粒子的囊體的電泳材料為基礎。為改變一電泳顯示器上的影像內容，新的影像資訊要在一特定數額的時間(舉例來說，在300毫秒至600毫秒的週期期間)中被寫入。主動式矩陣的再新速率通常比較高(舉例來說，50Hz顯示器為20毫秒訊框時間而100Hz顯示器為10毫秒訊框時間)。舉例來說，於使用脈衝寬度調變原理的情況中，將此顯示器的像素從黑色變成白色需要像素電容器被充電至一合宜控制電壓維持300毫秒至600毫秒，於此時間期間，白色粒子會漂移至頂端(共用)電極；而黑色粒子則會漂移至底部電極，舉例來說，一主動式矩陣背面。切換至黑色需要不同極性的控制電壓，並且施加實質0V至實質上會保持其條件的像素上。利用一特定電壓來定址此電泳顯示器一段短時間會造成可看見白色粒子與黑色粒子混合的情況。因為該等粒子非常小，所以，肉眼會將各種黑色粒子與白色粒子比例結合成各種濃淡度/位準的灰色。此條件被視為係中間反射位準。
該已知電泳顯示器中的像素具有有限的位元深度。舉例來說，一3位元像素具有23 =8個灰色位準。為達16個位準(不同的濃淡度)，則必須利用4位元驅動技術來控制該等像素。
對已知的電子顯示器來說，為達對一像素之完全動態範圍(舉例來說，介於最亮濃淡度至最暗濃淡度之間)等距分割的目的，增加位元深度可能需要提高訊框速率。提高訊框速率通常會提高功率消耗並且可能導致較短的產品壽命。另外，增加位元深度還需要有較高精確性及更堅韌的方法來控制該顯示器用以達到該動態範圍之等距分割。
本發明的目的便係提供一種控制一電子顯示器的方法，其會增加一像素的位元深度，卻不會提高訊框速率及損及堅韌性。
為達此目的，本發明提供一種控制具有可設定在複數個反射位準中之複數個像素的電子顯示器的方法，該等複數個反射位準包括一第一位準、一第二位準、以及複數個中間位準，該等中間位準會對介於該第一位準與該第二位準之間的動態範圍形成實質等距的分割，該方法包括下面步驟：在將該等像素設定在一可選擇自該等複數個位準中之所希位準處之前先將該等像素設定在至少一預備中間位準處。
本發明的技術手段特別適用於脈衝寬度調變驅動技術。其所依據的觀點係每個訊框的反射變化(也就是，從白色到黑色或是從黑色到白色)通常會相依於目前的灰色位準及驅動歷史資料。在從低反射(接近黑色)至高反射(接近白色)的方向中的反射位準係以非線性方式來改變。可以為一給定電泳材料的典型反射曲線定義三個範圍。一開始會出現非常慢的反射變化，也就是低微分值。在抵達該反射的特定百分比之後，反射變化的速率可能會提高，也就是高微分值。最後，在接近最大反射位準處，反射變化可能會再度下降，也就是低微分值。應該瞭解的係，倘若控制電壓在抵達此雙穩態材料之最大(或最小)反射係數(白色狀態/黑色狀態)之前被改變成具有相反極性之控制電壓的話，可能會遵循一不同的曲線而出現反射係數下降(或提高)的情形。這會參考圖1a與1b作進一步詳細解釋。
已經發現的係，為讓一電泳顯示器在產生像素的灰色位準方面會有堅韌的效能，透過一預備中間灰色位準將該顯示器驅動至最終灰色位準非常有利。該預備中間灰色位準較佳的係選在該反射係數曲線的最大斜率或稍微外面的區域中。
在根據本發明之方法的一解釋性實施例中，該方法包括下面的步驟：
-提供一第一預備中間位準及一第二預備中間位準；
-指派每一個中間位準給該第一預備中間位準或該第二預備中間位準。
經發現，倘若該些預備中間位準彼此靠近的話，實質等距分割該動態範圍時會增加一像素的位元深度而不需要提高訊框速率。此外，當該等兩個預備中間狀態靠近時，影像更新作業會非常堅韌，不會產生效能衰降，這非常有利。為能產生彼此靠近的多個位準，反射變化應該較佳的係每個訊框為漸進。圖1a與1b中便提出一範例。每一個個別所希的中間位準必須被指派至一預備中間位準。此指派作業可於該電泳材料的一合宜校正步驟期間來實行。較佳的係，該指派結果會被儲存在該顯示器的一合宜控制模組之中並且於該電子顯示器的控制期間被取用。
應該明白的係，等距分割該動態範圍一詞可能與實體均等分割無關，而係與肉眼所感知的等距分割有關。應該明白的係，為達此目的，可以使用一已知的肉眼敏感性曲線來定義該分割作業。本技術中已經瞭解，反射係數(R)和功率成正比並且以Cd/m2 來表示。反射係數可以光之波長的函數來測量。波長350nm與780nm之間的平均反射係數會被定義為可見光的全反射係數。相對反射係數則係以一基準值(舉例來說，白色)的%來表示。光度(Y)為人類視覺的光敏感性，其單位為Cd/m2 。其可利用該肉眼敏感性曲線進行迴旋運算(convolution)從反射係數中推導為波長的函數。其平均數值為可見光的總光度。相對光度則係以%來表示且為相對於一基準值(舉例來說，白色)的光度。亮度(L*)為相對光度的感知響應，其單位為%。此響應大體上為對數函數。單位L*差值大體上會被視為可見度臨界值。一顯示器中的灰色位準較佳的係依照亮度L*來等距產生。
該等像素通常會藉由於一訊框時間施加一恆定電壓被定址。較佳的係，該第一預備中間位準與該第二預備中間位準在該曲線上彼此分隔一或兩個訊框時間。對50Hz定址來說，訊框時間為20毫秒；而對100Hz定址來說，訊框時間則為10毫秒。不過，該訊框時間可為介於4毫秒與250毫秒之間的任何數值。
利用此特點，不需要提高訊框速率便可達成等距灰階(單一像素之最亮位準與最暗位準之間所呈現的灰色濃淡度的階級大小)的目的，因為該等預備中間位準的選擇方式實質上會使得反射係數在一個訊框或兩個訊框時間的時間持續長度內確實地改變為一所希的數值。依此方式，便可達到不會衰降的保護效果並且伴隨著改進多個灰色位準之產生再生能力的效果。
較佳的係，可進行一第一分割與一第二分割，其中，第一分割可能係精細分割而第二分割可能係粗略分割。舉例來說，粗略分割之動態範圍中個別子位準之間的差值可能約為精細分割的兩倍或更高。進一步言之，該顯示器中的一控制構件還可讓一使用者或應用軟體相依於要被投射在該顯示器上之影像的類型在粗略分割與精細分割之間作選擇(舉例來說，在8個灰色位準與16灰色位準之間作選擇)。舉例來說，為呈現文字資訊，使用較低的(粗略)分割可能便已足夠；而為呈現影像或類似物，使用者則可能會選用精細分割，舉例來說，16個位準甚至更高。
於根據本發明之方法的進一步解釋性實施例中，該方法進一步包括下面步驟：
-分析該電子顯示器之至少一部分像素中後續影像的像素反射位準分佈；
-決定一像素與該部分相隔的最長驅動路徑；
-根據該最長驅動路徑來調整該部分的驅動技術。
此技術性手段係以下面的觀點為基礎：為在顯示器上達到良好品質的影像，將電泳材料的目前灰色位準及電泳材料的所希灰色位準兩者皆納入考量會很有利。藉由定義從一特定灰色位準至一新灰色位準的轉移便會產生一改進的驅動技術，其會短於習知的驅動技術。應該注意的係，顯示器更新的時間持續長度一定會對應於所設計之驅動技術中最長轉移的時間持續長度，舉例來說，參見圖2a。藉由比較前一個影像的像素內容與後一個影像的像素內容且藉由定義像素內容相依的驅動技術，便可達到改進，也就是縮短訊框時間持續長度的目的。藉由移除不會出現在目前影像與後續影像之間的轉移的驅動技術描述便可達成此目的。此特點將參考圖2b作更詳細討論。
圖1a所示的係一電泳顯示器從黑色變成白色時的一典型反射係數曲線的概略示意圖。反射曲線「a」有三個可辨識的區域。首先，在區域I中出現的係非常慢的反射變化，也就是低微分值。在區域II中抵達該反射的特定百分比之後，每個外加電壓(橫座標)的反射變化可能會有陡峭的部分，其特徵為高微分值。最後，在接近最大反射位準Imax 的區域III中，反射變化可能會再度下降，也就是低微分值。應該瞭解的係，倘若控制電壓在抵達含一電泳顯示器之合宜顯示器之最大反射係數Imax (白色狀態)之前被改變成具有相反極性之控制電壓的話，可能會遵循一不同的曲線(舉例來說，曲線「b」或曲線「c」)而出現反射係數下降。通常，此不同的曲線會具有和特徵為反射係數為遞增的曲線「a」不同的微分值。不過，此曲線同樣具有三個特徵區域，中間區域具有陡峭的部分。此處的「陡峭的部分」一詞可套用至遞增反射係數或套用至遞減反射係數。
現在將參考圖1a來解釋本發明的原理。曲線「a」概略地顯示當一控制電壓被施加至一電泳囊體導致其反射提高時的反射曲線。其可能將一像素從位準P0 進一步朝白色驅動以便抵達反射位準Pn 或停止驅動該像素，或是將一控制電壓切換至相反極性並且抵達較低的位準。位準P1與P2所示的係根據本發明用以驅動像素的預備中間位準的實施例。舉例來說，位準2與4可以從預備位準P1處取得。位準3可以從預備位準P2處取得。應該明白的係，實際上，可能會有合宜複數個位準，舉例來說，8個位準、16個位準、或是更多個位準。其亦可能係使用單一預備中間位準(未顯示)來取得至少全部所希的中間位準，其亦可能係使用至少一預備中間位準來取得該第一位準(白色)及該第二位準(黑色)。端視在訊框「i」或「i-1」處所選擇的係哪一個中間反射位準而定，其可能會抵達位準3(從位準P2開始)或位準2與4(從位準P1開始)。應該注意的係，從位準P1開始並無法抵達位準「3」(考量到最小訊框時間)。從位準P2開始同樣無法抵達位置點「4」處的反射位準。所以，每一個個別所希的中間位準必須被指派至一特定的預備中間位準。此指派作業可於該電泳材料的一合宜校正步驟期間來實行。較佳的係，該指派結果會被儲存並且於該電子顯示器的控制期間被取用。較佳的係，有限數量的預備中間位準會被選擇，舉例來說，兩個。
該些預備中間位準較佳的係於陡峭區域II的結束部分處被選在彼此的附近，較佳的係，落在一或兩個訊框時間內。位準P1與P2所示的係此等兩個預備中間位準的實施例。相較於僅為一顯示器之像素的所有灰色位準選擇單一個預備中間位準的情形，此作法的優點為可更佳分割該像素的動態區域。應該明白的係，於組成一顯示器中某一主動區域的複數個像素內，某些像素並不需要從該預備中間位準處進行任何驅動。對該些像素來說，其假設該預備中間位準與一所希中間位準之間的轉移為零轉移。
圖1b所示的係一電泳顯示器從白色變成黑色時的一典型反射係數曲線的概略示意圖，其中，位準P0係代表高於位準Pn的反射數值。圖1b中所示的實施例代表的係用以驅動電泳材料的一替代方式。於此情況中，像素的初始狀態為白色，其對應於該像素的實質最大反射。曲線「a」概略地顯示當一控制電壓被施加至一電泳囊體導致其反射下降時的反射曲線。和圖1a中所描繪的情況雷同，訊框「i-1」、「i」處的特定預備中間位準(舉例來說，P21與P22)會導致不同可抵達的反射位準-預備中間位準P1會抵達中間位準1與3；預備中間位準P2會抵達中間位準2。應該明白的係，對構成一電泳材料的所有囊體來說，參考圖1a與1b所討論的反射曲線實質上均係雷同的。
圖2a所示的係一電泳顯示器之驅動技術之實施例的概略代表圖。一示範性驅動技術30包括數個驅動序列31、32、33、34、以及35，以便造成一像素反射的初始反射位準及一像素的最終反射位準之間的轉移。舉例來說，序列31和35係被排列成用以保持一像素之灰色位準為恆定。序列32係被排列成用以讓像素反射從一起始位準改變成一結束位準。根據本發明，此轉移係透過一預備中間位準來進行。序列33和34係被排列成用以讓像素反射從一較高位準下降至一較低位準，該些序列的波瓣對應於用以達成此轉移之具有特定極性的控制電壓的必要時間持續長度。
從圖2a的示範性圖解中得知，該等選定轉移的更新時間係取決於最長的序列，本例中為序列32。為平衡其它序列的個別更新時間，在每個序列的結束處會加入零區間的V0 。此零區間可被視為係一等待模式，於該模式中，個別囊體中的粒子已停止移動。
根據本發明的進一步觀點，會先分析該電子顯示器之至少一部分像素中後續影像的像素反射位準分佈；接著會決定一像素與該部分相隔的最長驅動路徑；而後，會根據該最長驅動路徑來調整該部分的驅動技術。所生成的有效驅動技術顯示在圖2b中。應該明白的係，有複數種可採用的可能方式可用來實施此分析作業與此決定作業。舉例來說，該電子顯示器的一合宜控制構件(舉例來說，任何各種電子控制邏輯與記憶體，其包含微控制器、微處理器、ASIC、...等)可被排列成用以儲存構成一目前影像之所有像素的灰色位準的目前數值。舉例來說，當即將在該顯示器上產生一新的影像時，該控制構件會比較所有像素的個別灰色位準遞增值(正向或負向)。之後，便會將因而所決定的遞增值轉換成對應的個別驅動技術，其中，會確認一最長的路徑。
圖2b所示的係根據本發明的一電泳顯示器之改進驅動技術之實施例的概略代表圖。用於數個像素之已最佳化驅動技術40包括多個序列41、43、44、以及45。圖中顯示出，倘若其判斷出序列42不存在的話，其它序列便可被調適成用以匹配目前序列中的最長序列。於此範例中，序列45構成此最長序列。因此，可取得該訊框時間持續長度的時間增益ΔT。經發現，縮短訊框時間持續長度的優點為可在解析度與對比方面有實質相同的影像效能下降低該電子顯示器的功率消耗並且提供較快速的影像更新。
圖3所示的係含一可撓式顯示器之電子裝置之實施例的概略示意圖。電子裝置50可能和下面有關：行動電話、掌上型電腦、電子記事簿、或是含有一配合殼體52來協同運作的顯示器的任何其它可攜式電子器件。應該注意的係，可以使用一可撓式顯示器作為該顯示器。對可撓式顯示器來說，殼體52可被排列成用以繞著核心53來展開與捲繞，其中，該可撓式顯示器54可被設計成於使用時從其摺疊狀態伸展為展開狀態。為在使用期間支撐該可撓式顯示器並保護它使其不會受到機械性破壞，殼體52可能包括堅硬部分53a，其會被設計成至少部分收納及/或支撐該可撓式顯示器的邊緣部分54a，54b。應該明白的係，於殼體52的摺疊與展開期間，可撓式顯示器54的某些部分會遭遇變形，而該可撓式顯示器的其它部分則實質上不會遭遇任何變形。於含有一可撓式顯示器之根據本發明的電子裝置的一替代實施例中，該可撓式顯示器可能會被排列成可滾繞被排列在該殼體52之中的一合宜滾軸。於此情況中，該可撓式顯示器的前緣可能具備一抓握部分，用以讓使用者在使用期間延展該已捲縮的可撓式顯示器。或者，該可撓式顯示器的兩個末端部分均可能會被排列在個別的滾軸上，俾使該可撓式顯示器會在該些末端部分彼此背離相對移動時被展開。應該明白的係，亦可能還有含該可撓式顯示器的電子裝置的其它實施例。
應該明白的係，雖然上面已經說明過本發明的特定實施例；不過，仍可以所述者之外的其它方式來實行本發明此外，參考不同圖式所討論的獨立特點亦可予以結合。
1-4．．．反射位準
30．．．驅動技術
31-35．．．驅動序列
40．．．最佳化驅動技術
41-45．．．驅動序列
50．．．電子裝置
52．．．殼體
53．．．核心
53a．．．堅硬部分
54．．．可撓式顯示器
54a ＆ 54b．．．可撓式顯示器邊緣
a．．．射曲線
GL1-GL4．．．階
Imax ．．．大反射位準
Imin ．．．最小反射位準
i-1,i,i+1．．．框架
P0-Pn,P21 ＆ P22．．．預備中間位準
圖1a所示的係一電泳顯示器從黑色變成白色時的一典型反射係數曲線的概略示意圖。
圖1b所示的係一電泳顯示器從白色變成黑色時的一典型反射係數曲線的概略示意圖。
圖2a所示的係一電泳顯示器之驅動技術之實施例的概略代表圖。
圖2b所示的係根據本發明的一電泳顯示器之改進驅動技術之實施例的概略代表圖。
圖3所示的係含一可撓式顯示器之電子裝置之實施例的概略示意圖。
1．．．反射位準
2．．．反射位準
3．．．反射位準
4．．．反射位準
P0．．．預備中間位準
P1．．．預備中間位準
P2．．．預備中間位準
Pn．．．預備中間位準

Claims (13)

  1. 一種控制具有可設定在複數個反射位準中之複數個像素的電子顯示器的方法，該等複數個反射位準包括一第一位準、一第二位準、以及複數個中間位準，該等中間位準會對介於該第一位準與該第二位準之間的動態範圍形成實質等距的分割，該方法包括下面步驟：-在將該等像素設定在一可選擇自該等複數個位準中之所希位準處之前先將該等像素設定在至少一預備中間位準處；其中，像素可藉由對一可施加至該等像素的電壓進行脈衝寬度調變而設定在該等反射位準中；一第一預備中間位準及一第二預備中間位準被提供，並且每一個中間位準係指派給該第一預備中間位準或該第二預備中間位準；以及該第一預備中間位準及該第二預備中間位準在一曲線上彼此分隔一或兩個訊框時間，在施加電壓時，該曲線係以時間為函數之像素反射係數變異。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該第一位準為「白色」，該第二位準為「黑色」，而該中間位準為「灰色」。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該至少一預備中間位準中的一位置實質上會被選在該陡峭區域的結束部分處，較佳的係落在該陡峭區域外面。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，所使用的訊框 時間的範圍從4毫秒至250毫秒。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包括下面步驟：-分析該電子顯示器之至少一部分像素中後續影像的像素反射位準分佈；-決定一像素與該部分相隔的最長驅動路徑；-根據該最長驅動路徑來調整該部分的驅動技術。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，對該分析像素反射位準的步驟來說，會比較後續影像的輪廓。
  7. 一種電子裝置，其包括：-一具有可設定在複數個反射位準中之複數個像素的電子顯示器，該等複數個反射位準包括一第一位準、一第二位準、以及複數個中間位準，其中，該等中間位準會對介於該第一位準與該第二位準之間的動態範圍形成實質等距的分割；-控制構件，用以將該等像素設定在該第一位準、該第二位準、以及該等中間位準；其中，-該控制構件會進一步被排列成用以在將該等像素設定在一可選擇自該等複數個位準中之所希位準處之前先將該等像素設定在一預備中間位準處；像素可藉由對一可施加至該等像素的電壓進行脈衝寬度調變而設定在該等反射位準中；一第一預備中間位準及一第二預備中間位準被提供，並且 每一個中間位準係指派給該第一預備中間位準或該第二預備中間位準；以及該第一預備中間位準及該第二預備中間位準在一曲線上彼此分隔一或兩個訊框時間，在施加電壓時，該曲線係以時間為函數之像素反射係數變異。
  8. 如申請專利範圍第7項之電子裝置，其進一步包括一計算單元，其會被排列成用以：-分析該電子顯示器之至少一部分像素中後續影像的像素反射位準分佈；-決定一像素與該部分相隔的最長驅動路徑；-根據該最長驅動路徑來調整該部分的驅動技術。
  9. 如申請專利範圍第7項之電子裝置，其中，該電子顯示器包括電泳材料。
  10. 如申請專利範圍第8項之電子裝置，其中，該電子顯示器包括電泳材料。
  11. 如申請專利範圍第7項之電子裝置，其中，該電子顯示器係可撓性。
  12. 如申請專利範圍第8項之電子裝置，其中，該電子顯示器係可撓性。
  13. 如申請專利範圍第9項之電子裝置，其中，該電子顯示器係可撓性。
TW097148874A 2007-12-14 2008-12-15 控制電子顯示器之方法與含電子顯示器之裝置 TWI438745B (zh)

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