用于驅動電光顯示器的方法與流程

相關申請

本申請涉及美國專利Nos.5,930,026；6,445,489；6,504,524；6,512,354；6,531,997；6,753,999；6,825,970；6,900,851；6,995,550；7,012,600；7,023,420；7,034,783；7,116,466；7,119,772；7,193,625；7,202,847；7,259,744；7,304,787；7,312,794；7,327,511；7,453,445；7,492,339；7,528,822；7,545,358；7,583,251；7,602,374；7,612,760；7,679,599；7,688,297；7,729,039；7,733,311；7,733,335；7,787,169；7,952,557；7,956,841；7,999,787；8,077,141；8,125,501；8,139,050；8,174,490；8,289,250；8,300,006；和8,314,784；以及美國專利申請公開Nos.2003/0102858；2005/0122284；2005/0179642；2005/0253777；2007/0091418；2007/0103427；2008/0024429；2008/0024482；2008/0136774；2008/0150888；2008/0291129；2009/0174651；2009/0179923；2009/0195568；2009/0322721；2010/0045592；2010/0220121；2010/0220122；2010/0265561；2011/0187684；2011/0193840；2011/0193841；2011/0199671；和2011/0285754；以及于2013年1月10日提交的序列號為61/750,980的、于2013年1月31日提交的序列號為13/755,111的、和于2014年2月26日提交的序列號為14/190,135的共同未決的申請。為了方便，前述專利和申請可以在下文中總地被稱為“MEDEOD”(用于驅動電光顯示器的方法)申請。

技術領域

本發明涉及用于驅動電光顯示器(特別是雙穩態電光顯示器)的方法，以及用于該方法的設備。本發明的一些方面涉及可以允許減少“重影”和邊緣效應的驅動方法。本發明的其他方面涉及減少電光顯示器上的圖像中的噪聲；這些噪聲可以包括被稱為“顆粒”或“斑點”的噪聲并且被認為(盡管本發明絕不由該認為所限制)是歸因于電光材料本身的不均勻性。 本發明特別地，但并非排他地，意于使用基于粒子的電泳顯示器，其中，一種或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穿過流體以改變顯示器的外觀。

背景技術：

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含義，指的是具有第一和第二顯示狀態的材料，該第一和第二顯示狀態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改變到第二顯示狀態。盡管光學性質通常是人眼可感知的顏色，但其可以是其他光學性質，諸如光透射、反射、發光，或者在意在用于機器閱讀的顯示器的情況下，在可見范圍外的電磁波長的反射率的改變的意義上的偽色。

術語“灰色狀態”在此使用的是其在成像技術領域中的常規含義，指的是介于像素的兩個極端光學狀態之間的一種狀態，但并不一定意味著處于這兩個極端狀態之間的黑白轉變。例如，下文中所涉及的伊英克公司的幾個專利和公開申請描述了這樣的電泳顯示器，其中，該極端狀態為白色和深藍色，使得中間的“灰色狀態”實際上為淡藍色。實際上，如已經提到的，光學狀態的改變可以根本不是顏色改變。下文可使用術語“黑色”和“白色”來指代顯示器的兩個極端光學狀態，并且應當被理解為通常包括并非嚴格的黑色和白色的極端光學狀態，例如上面提到的白色和深藍色狀態。下文可使用術語“單色的”來表示僅將像素驅動至其兩個極端光學狀態，而沒有中間灰色狀態的驅動方案。

術語“雙穩態的”和“雙穩定性”在此使用的是其在本領域中的常規含義，指的是包括具有第一和第二顯示狀態的顯示元件的顯示器，所述第一和第二顯示狀態的至少一個光學性質不同，從而在利用具有有限存續時間的尋址脈沖驅動任何給定元件以呈現其第一或第二顯示狀態之后，在該尋址脈沖終止后，該狀態將持續的時間是改變該顯示元件的狀態所需的尋址脈沖的最小持續時間的至少幾倍(例如至少4倍)。美國專利No.7,170,670表明，支持灰度的一些基于粒子的電泳顯示器不僅可以穩定于其極端的黑色和白色狀態，還可以穩定于其中間的灰色狀態，一些其它類型的電光顯示器也是如此。這種類型的顯示器被恰當地稱為是“多穩態的”而非雙穩態的，但是為了方便，在此可使用術語“雙穩態的”以同時 涵蓋雙穩態的和多穩態的顯示器。

術語“脈沖”在此使用的是其常規含義,即電壓關于時間的積分。然而，一些雙穩態電光介質用作電荷轉換器，并且對于這種介質，可以使用脈沖的一種替代定義，即電流關于時間的積分(其等于施加的總電荷)。根據介質是用作電壓-時間脈沖轉換器還是用作電荷脈沖轉換器，應當使用合適的脈沖定義。

下文的討論主要集中于用于驅動電光顯示器的一個或多個像素經歷從初始灰度至最終灰度(其可以與初始灰度相同或者不相同)的轉變的方法。術語“波形”將用于指示整個電壓與時間曲線，其用于實現從一個特定初始灰度到特定的最終灰度的轉變。典型地，該波形包括多個波形元素；其中，這些元素本質上是矩形的(即，其中，給定元素包括在一段時間內施加恒定電壓)；該元素可以被稱為“脈沖”或“驅動脈沖”。術語“驅動方案”指足以實現在特定顯示器的灰度之間的所有可能的轉變的一組波形。顯示器可以使用多于一個驅動方案；例如，前述美國專利No.7,012,600教導了根據諸如顯示器溫度或者在其存在期間已經工作的時間等參數，驅動方案可能需要被修改，并且因此顯示器可以配備有多個不同的將用在不同溫度等的驅動方案。以該方式使用的一組驅動方案可以被稱為“一組相關驅動方案”。如一些前述MEDEOD申請中所描述的，也可以在同一顯示器的不同區域同時使用多于一個驅動方案，以該方式使用的一組驅動方案可以被稱為“一組同步驅動方案”。

已知幾種類型的電光顯示器，例如：

(a)旋轉雙色元件類型，如在例如美國專利Nos.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中所述；

(b)電致變色介質，例如以納米電致變色薄膜(nanochromic film)的形式的電致變色介質，包括從半導體金屬氧化物至少部分形成的電極和附著到電極的能夠反轉顏色改變的多個染料分子；參見例如美國專利Nos.6,301,038；6,870,657；以及6,950,220；以及

(c)電潤濕顯示器，如在Hayes,R.A.等,"Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting",Nature,425,383-385(2003)和美國專利No.7,420,549中所述。

已經作為許多年來的大量研究和開發的主題的一種電光顯示器是基 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穿過流體。電泳顯示器與液晶顯示器相比可以具有以下屬性：良好的亮度和對比度、寬的視角、狀態雙穩定性、和低功耗。然而，這些顯示器的長期圖像質量的問題阻礙了它們的廣泛使用。例如，組成電泳顯示器的粒子易沉降，導致這些顯示器的不足的使用壽命。

如上所述，電泳介質需要流體的存在。在大多數現有技術的電泳介質中，該流體是液體，但是電泳介質可以使用氣態流體來制造；參見例如Kitamura,T.等,"Electrical toner movement for electronic paper-like display",IDW Japan,2001,Paper HCS l-1,以及Yamaguchi,Y.等,"Toner display using insulative particles charged triboelectrically",IDW Japan,2001,Paper AMD4-4。還參見美國專利Nos.7,321,459和7,236,291。這種基于氣體的電泳介質在允許這種沉降的方向上(例如在介質在垂直平面中沉積的跡象中)使用時，看起來易受由于粒子沉降與基于液體的電泳介質相同類型的問題的影響。實際上，與基于液體的電泳介質相比，在基于氣體的電泳介質中，粒子沉降似乎是更嚴重的問題，因為氣態懸浮流體與液體相比的較低粘度允許電泳粒子的更快速的沉降。

被授予麻省理工學院(MIT)和伊英克公司或以它們的名義的許多專利和申請描述了用于封裝的電泳和其他電光介質的各種技術。這種封裝介質包括許多小囊體，每一個小囊體本身包括內部相以及包圍內部相的囊壁，其中所述內部相含有在流體介質中的可電泳移動的粒子。典型地，這些囊體本身保持在聚合粘合劑中以形成位于兩個電極之間的連貫層。在這些專利和申請中描述的技術包括：

(a)電泳粒子、流體和流體添加劑；參見例如美國專利Nos.7,002,728和7,679,814；

(b)囊體、粘合劑和封裝處理；參見例如美國專利Nos.6,922,276和7,411,719；

(c)包含電光材料的薄膜和子組件；參見例如美國專利Nos.6,982,178和7,839,564；

(d)用于顯示器中的背板、粘合層和其他輔助層以及方法；參見例如美國專利Nos.7,116,318和7,535,624；

(e)顏色形成和顏色調節；參見例如美國專利No.7,075,502和美國專利申請公開No.2007/0109219；

(f)用于驅動顯示器的方法；參見前述MEDEOD申請；

(g)顯示器的應用；參見例如美國專利Nos.7,312,784和8,009,348；以及

(h)非電泳顯示器，如在美國專利Nos.6,241,921；6,950,220；7,420,549和8,319,759；以及美國專利申請公開No.2012/0293858中所述。

許多前述專利和申請認識到在封裝的電泳介質中圍繞離散的微囊體的壁可以由連續相替代，由此產生所謂的聚合物分散型的電泳顯示器，其中電泳介質包括多個離散的電泳流體的微滴和聚合物材料的連續相，并且在這種聚合物分散型的電泳顯示器內的離散的電泳流體的微滴可以被認為是囊體或微囊體，即使沒有離散的囊體薄膜與每個單獨的微滴相關聯；參見例如前述美國專利No.6,866,760。因此，為了本申請的目的，這樣的聚合物分散型電泳介質被認定為是封裝的電泳介質的子類。

一種相關類型的電泳顯示器是所謂的“微單元電泳顯示器”。在微單元電泳顯示器中，帶電粒子和流體沒有被封裝在微囊體內，而是保持在形成于載體介質(通常是聚合物薄膜)內的多個空腔內。參見例如美國專利Nos.6,672,921和6,788,449，兩者都授予Sipix Imaging公司。

雖然電泳介質通常是不透明的(因為，例如在很多電泳介質中，粒子基本上阻擋可見光透射通過顯示器)并且在反射模式下工作，但許多電泳顯示器可以制成在所謂的“快門模式”下工作，在該模式下，一種顯示狀態實質上是不透明的，而一種顯示狀態是透光的。參見例如美國專利No.5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；6,271,823；6,225,971和6,184,856。類似于電泳顯示器但是依賴于電場強度的變化的介電泳顯示器可以在類似的模式下工作；參見美國專利No.4,418,346。其他類型的電光顯示器也能夠在快門模式下工作。在快門模式下工作的電光介質可以用于全色顯示器的多層結構；在該結構中，鄰近顯示器的觀察面的至少一層在快門模式下工作，以暴露或隱藏更遠離觀察面的第二層。

封裝的電泳顯示器通常不受傳統電泳裝置的聚集和沉降故障模式的困擾并提供更多的有益效果，例如在多種柔性和剛性基底上印刷或涂布顯示器的能力。(使用詞“印刷”意于包括印刷和涂布的所有形式，包括但不限于：諸如修補模具涂布、槽或擠壓涂布、滑動或層疊涂布、幕式涂布的預先計量式涂布，諸如羅拉刮刀涂布、正向和反向輥式涂布的輥式涂布，凹面涂布，浸漬涂布，噴霧涂布，彎月面涂布，旋轉涂布，刷涂，氣刀涂 布，絲網印刷工藝，靜電印刷工藝，熱印刷工藝，噴墨印刷工藝，電泳沉積(參見美國專利No.7,339,715)，以及其他類似技術。)因此，所產生的顯示器可以是柔性的。另外，因為顯示器介質可以(使用多種方法)被印刷，所以顯示器本身可以被便宜地制造。

其他類型的電光介質也可用于本發明的顯示器。

基于粒子的電泳顯示器的雙穩態或多穩態性能，以及表現出類似性能的其他電光顯示器(為了方便，該顯示器在下文可以被稱為“脈沖驅動顯示器”)，與傳統液晶(LC)顯示器的性能形成鮮明的對比。扭曲向列型液晶不是雙穩態或多穩態的，而是用作電壓轉換器，因此，給這種顯示器的像素施加給定電場在像素處產生特定的灰度，而不考慮像素處之前存在的灰度。此外，LC顯示器僅在一個方向(從非透射或“暗”至透射或“亮”)被驅動，通過減小或消除電場實現從較亮狀態至較暗狀態的反向轉變。最后，LC顯示器的像素的灰度對電場的極性不敏感，僅對其大小敏感，并且實際上，由于技術原因，商業LC顯示器通常以頻繁的間隔反轉驅動電場的極性。相反，雙穩態電光顯示器大致上是作為脈沖轉換器工作的，因此，像素的最終狀態不僅取決于所施加的電場和施加該電場的時間，還取決于施加電場之前像素的狀態。

不管所使用的電光介質是不是雙穩態的，為了獲得高分辨率的顯示器，顯示器的單個像素必須是不被鄰近像素干擾地可尋址的。實現該目的的一種方法是提供諸如晶體管或二極管的非線性元件的陣列，其中至少一個非線性元件與每個像素相關，以產生“有源矩陣”顯示器。為一個像素尋址的尋址或像素電極通過相關的非線性元件與合適的電壓源連接。典型地，當非線性元件是晶體管時，像素電極連接至晶體管的漏極，并且該布置將在下文的描述中呈現，然而這實質上是任意的并且像素電極可以連接至晶體管的源極。通常，在高分辨率陣列中，像素被布置在行和列的二維陣列中，以使任意特定像素被一個特定行和一個特定列的交叉點唯一地限定。每一列中所有晶體管的源極都連接至單一列電極，而每一行中所有晶體管的柵極都連接至單一行電極；再次，將源極分配給行和將柵極分配給列是常規的，但是實質上是任意的，并且如果需要，可以反轉。行電極連接至行驅動器，其實質上確保在任意給定的時刻僅選擇一行，即，給所選擇的行電極施加電壓例如以確保在所選擇的行上的所有晶體管都是導通的，而給其他的行施加電壓例如以確保在這些未選擇的行上的所有晶體管 保持不導通。列電極連接至列驅動器，其在各個列電極上施加選擇的電壓以將所選擇的行上的像素驅動至它們期望的光學狀態。(前述電壓與共同的前電極有關，后者通常設置在電光介質中與非線性陣列相對的一側并且在整個顯示器上延伸。)在被稱為“線尋址時間”的預選擇間隔之后，取消選擇被選擇的行，選擇下一行，并且改變列驅動器上的電壓以使顯示器的下一行被寫入。重復該過程以使整個顯示器以逐行方式被寫入。

可能首先出現的是，用于尋址這種脈沖驅動電光顯示器的理想方法將是所謂的“一般灰度圖像流”，其中，控制器配置圖像的每次寫入以使得每個像素從其初始灰度直接轉變到其最終灰度。然而，不可避免地，在將圖像寫到脈沖驅動顯示器上時存在一些誤差。在實踐中遇到的一些這樣的誤差包括：

(a)先前狀態依賴性；對于至少一些電光介質，將像素切換至新的光學狀態所需的脈沖不僅取決于當前和期望光學狀態，還取決于像素的之前的光學狀態。

(b)停留時間依賴性；對于至少一些電光介質，將像素切換至新的光學狀態所需的脈沖取決于像素在其各種光學狀態中花費的時間。該依賴性的確切性質不好理解，但一般來說，像素在其當前光學狀態中越長時間，則需要更多的脈沖。

(c)溫度依賴性；將像素切換至新的光學狀態所需的脈沖極大地取決于溫度。

(d)濕度依賴性；對于至少一些類型的電光介質，將像素切換至新的光學狀態所需的脈沖取決于環境濕度。

(e)機械均勻性；將像素切換至新的光學狀態所需的脈沖可能被顯示器中的機械變化影響，例如，電光介質或相關聯的復膜膠的厚度的變化。其他類型的機械非均勻性可能由不同制造批次的介質之間的不可避免的變化、制造公差和材料變化引起。

(f)電壓誤差；施加至像素的實際脈沖將由于由驅動器輸送的電壓的不可避免的輕微誤差而與理論上施加的脈沖不可避免地稍微不同。

一般灰度圖像流經受“誤差的累積”現象。例如，假設溫度依賴性導致在每次轉變時在正向方向上的0.2L*的誤差，其中，L*具有通常的CIE定義：

L*＝116(R/R₀)^1/3-16，

其中，R是反射率，以及R₀是標準反射率值。在五十次轉變之后，該誤差將累積至10L*。可能更實際地，假設按照顯示器的理論和實際反射率之間的差被表達的，每次轉變的平均誤差為±0.2L*。在100次連續轉變之后，像素將顯示與它們的期望狀態的2L*的平均偏差；這種偏差對于普通觀察者在特定類型的圖像上是明顯的。

該誤差現象的累積不僅適用于由于溫度引起的誤差，還適用于以上列出的所有類型的誤差。如在前述美國專利No.7,012,600中所述，對這種誤差的補償是可能的，但僅達到有限的精度。例如，溫度誤差可以通過使用溫度傳感器和查找表來補償，但是溫度傳感器具有有限的分辨率并且可能讀取與電光介質稍微不同的溫度。類似地，先前狀態依賴性可以通過存儲先前狀態并使用多維轉變矩陣來補償，但是控制器存儲器限制可以記錄的狀態的數量以及可以存儲的轉變矩陣的大小，從而對該類型的補償的精度施加了限制。

由此，一般灰度圖像流需要對所施加脈沖的非常精確的控制以給出好的結果，并且從經驗上已經發現，在電光顯示器的技術的目前狀態中，一般灰度圖像流在商業顯示器中是不可行的。

可以理解，無論是否使用有源矩陣背板，顯示器的更新需要制備一些形式的位圖來指示顯示器中每個像素的期望的最終灰度。另一方面，在許多情況下，要在顯示器上顯示的數據以非位圖的形式存儲；例如，電子書和類似的文檔通常以基于文本的形式存儲，例如作為簡單的ASCII文本，作為“epub”或“mobi”文字處理文件或作為文本模式便攜式文檔文件。要顯示的其他數據可以被存儲為電子表格或演示文件，或作為壓縮圖像或視頻文件。這些各種存儲格式至用于顯示的合適位圖的轉換(通常被稱為“預渲染”)對顯示器電子器件的數據處理性能提出大量要求，特別是在通常具有比桌面或筆記本個人計算機低得多的計算能力的便攜式電子顯示器的情況下。彩色圖像的預渲染對數據處理性能提出特別大的需求。此外，由于用戶期望電子書閱讀器和類似的顯示器對于用戶輸入基本上立即進行響應，因而在許多情況下(例如當閱讀器呈現有列有幾種可能選擇的菜單時，并且哪個圖像將接著出現取決于在菜單上所選擇的項目)，對于顯示器來說需要預渲染幾個圖像以避免在用戶作出選擇之后在呈現下一圖像時發生延遲。這種多個圖像的預渲染(其中的許多圖像可能從來不被顯示)占據了大量的存儲器空間并增加了顯示器的功耗，由此減小了在電 池供電的便攜式顯示器的情況下電池充電之間的有效間隔。本發明的第一方面涉及減少或消除上述問題。

本發明的第二方面涉及電光顯示器上的圖像中噪聲的減少。在實踐中，發現許多電光顯示器遭受空間噪聲，其是指即使顯示器的不同區域使用相同的驅動方案并由此經歷相同的波形，在顯示器的不同區域仍呈現不同的灰度。這種噪聲的至少一部分似乎是由于電光層中的非均勻性，即顆粒偽影。還通常存在的是“條紋”缺陷，其將自身顯示為具有與周圍區域不同的電光響應的細長區域。這種顆粒和條紋缺陷在足夠嚴重的情況下需要電光介質的一部分被丟棄，并且所述缺陷由此是電光顯示器的生產中成品率損失的重要因素。噪聲和缺陷的某種降低可以通過對要用于驅動顯示器的波形和驅動方案的仔細選擇來實現，但是這種降低是有限的，并且顆粒和條紋仍然是電光顯示器的制造中的主要問題。

本發明的第二方面試圖提供用于驅動電光顯示器以允許比現有技術的方法更有效地校正噪聲的方法。

本發明的第三方面涉及多個驅動方案的使用。在某些情況下，可能期望對于單個顯示器利用多個驅動方案。例如，能夠顯示多于兩種灰度的顯示器可以利用可以實現所有可能灰度之間的轉變的灰度驅動方案(“GSDS”)，以及實現僅兩個灰度之間的轉變的單色驅動方案(“MDS”)，MDS提供比GSDS更快的顯示器的重寫。當在顯示器的重寫期間正在改變的所有像素實現僅在由MDS使用的兩個灰度之間的轉變時使用MDS。例如，前述美國專利No.7,119,772描述了電子書或類似裝置的形式的顯示器，其能夠顯示灰度圖像并且還能夠顯示允許用戶輸入與所顯示圖像有關的文本的單色對話框。當用戶輸入文本時，快速MDS被用于對話框的快速更新，由此向用戶提供正在被輸入的文本的快速確認。另一方面，當在顯示器上顯示的整個灰度圖像改變時，使用較慢的GSDS。

可替換地，顯示器可以同時利用GSDS和“直接更新”驅動方案(“DUDS”)。DUDS可以具有兩個或更多個灰度，通常少于GSDS，但DUDS的最重要的特性是由簡單的單向驅動處理從初始灰度至最終灰度的轉變，與GSDS中通常使用的“間接”轉變形成對比，在GSDS中的至少一些轉變中，像素從初始灰度被驅動至一個極端光學狀態，之后在相反方向上驅動至最終灰度；在一些情況下，轉變可能通過從初始灰度驅動至一個極端光學狀態，之后至相對的極端光學狀態，并且直到那時才至最終極 端光學狀態來實現——參見例如，前述美國專利No.7,012,600的圖11A和11B中所示的驅動方案。由此，目前的電泳顯示器可能具有大約為飽和脈沖的長度的二至三倍的灰度模式下的更新時間(其中，“飽和脈沖的長度”被定義為特定電壓下的時間周期，其足以將顯示器的像素從一個極端光學狀態驅動至另一極端光學狀態)，或大約700-900毫秒，而DUDS具有等于飽和脈沖的長度的最大更新時間或大約200-300毫秒。

然而，驅動方案的變化不限于所使用的灰度的數量的差異。例如，驅動方案可以分成全局驅動方案和部分更新(或局部)驅動方案，在全局驅動方案中，將驅動電壓施加至施加全局更新驅動方案(更準確地稱為“全局完成”或“GC”驅動方案)的區域(其可以是整個顯示器或其某些限定部分)中的每個像素，在部分更新驅動方案中，僅將驅動電壓施加至經歷非零轉變(即，初始和最終灰度相互不同的轉變)的像素，但在零轉變(其中，初始和最終灰度相同)期間不施加驅動電壓。中間形式的驅動方案(稱為“全局有限”或“GL”驅動方案)類似于GC驅動方案，除了不將驅動電壓施加至正經歷白色至白色的零轉變的像素以外。在例如用作在白色背景上顯示黑色文本的電子書閱讀器的顯示器中，存在許多白色像素，特別是在頁邊空白以及文本的行之間，其從文本的一頁至下一頁保持不變；因此，不重寫這些白色像素顯著地降低了顯示器重寫的明顯“閃爍”。然而，在這種類型的GL驅動方案中還有一些問題。首先，如在前述MEDEOD申請中的一些中詳細討論的，雙穩態電光介質通常不是完全雙穩態的，處于一個極端光學狀態的像素在數分鐘至數小時的周期中逐漸向中間灰度漂移。特別地，被驅動為白色的像素緩慢地向淺灰色漂移。因此，如果在局部驅動方案中允許白色像素在許多翻頁期間保持未驅動，而在此期間其他白色像素(例如，形成文本字符的部分的那些白色像素)被驅動，則新近更新的白色像素將比未驅動的白色像素稍微更亮，并且最終該差異甚至對未經訓練的用戶來說變得明顯。

第二，當未驅動像素位于被更新的像素附近時，一種稱為“模糊”的現象發生，其中，被驅動像素的驅動導致在稍微大于被驅動像素的區域上的光學狀態的改變，這是因為位于兩個像素之間的電光介質歷經施加至兩個像素的電壓中間的電壓。另外，一些電光介質，特別是電泳介質，對所施加電壓不對稱地反應，使得如果一個像素被一個極性的脈沖驅動并且之后被相反極性的脈沖驅動，同時相鄰像素自始至終未被驅動，在這兩個像 素之間留下可見邊緣。這種模糊將自身顯示為沿著未驅動像素與被驅動像素相鄰接處的邊緣的邊緣效應。類似的邊緣效應在使用區域更新(其中僅更新顯示器的特定區域以例如顯示圖像)時發生，除了在區域更新的情況下，在被更新的區域的邊界處發生邊緣效應。經過一段時間，這種邊緣效應變得在視覺上分散注意力并且必須被清除。到目前為止，這種邊緣效應(以及在未驅動白色像素中的顏色漂移的效應)通常通過每隔一段時間使用單個GC更新來移除。不幸地，這種臨時的GC更新的使用再次引入了“閃爍”更新的問題，并且實際上，由于閃爍更新僅以長的時間間隔發生的事實，可能使得該更新的閃爍加強。

本發明的第三方面涉及減少或消除上述問題，而同時盡可能地避免閃爍更新。然而，在試圖解決前述問題時存在另外的并發問題，即需要整體DC平衡。如在前述MEDEOD申請中的許多中論述的，如果所使用的驅動方案不是大致DC平衡的(即，如果以相同灰度開始和結束的任何系列的轉變期間施加至像素的脈沖的代數和不接近于零)，則顯示器的電光性質和工作壽命可能被不利地影響。特別地參見前述美國專利No.7,453,445，其論述了涉及使用多于一個驅動方案執行的轉變的所謂的“異構循環”中DC平衡的問題。DC平衡驅動方案確保在任意給定時刻的總的凈脈沖偏差被限制(對于有限數量的灰色狀態)。在DC平衡驅動方案中，顯示器的各個光學狀態被分配一個脈沖電位(IP)并且光學狀態之間的各個轉變被限定，從而使轉變的凈脈沖等于轉變的初始狀態和最終狀態之間的脈沖電位的差。在DC平衡驅動方案中，任意往返凈脈沖需要大致為零。

因此，本發明的第三方面試圖提供用于驅動電光顯示器以減少前述可見邊緣效應的方法。

技術實現要素：

根據本發明的第一方面，現在已經發現由需要預渲染多個圖像所導致的前述問題可以通過使用處于兩個連續階段中的波形來減少(如果沒有被消除的話)，即，僅取決于在相關轉變之前的初始光學狀態(或者可能地初始光學狀態和在初始光學狀態之前的至少一個光學狀態)的第一階段，以及取決于相關轉變的初始光學狀態和最終光學狀態的第二階段。

因此，本發明的第一方面提供驅動包括多個像素的電光顯示器的方法。該方法包括：存儲表示顯示器的至少一個像素的初始狀態的數據；接 收表示至少一個像素的最終狀態的數據；以及向至少一個像素施加被配置為將至少一個像素的光學狀態從初始狀態改變為最終狀態的波形。在本發明的方法中，所述或每個波形為兩個部分，第一部分取決于像素的初始狀態但不取決于其最終狀態，第二部分取決于像素的初始和最終狀態。

本發明的該方法被設計為，在最終圖像被選擇的時間之后，允許最終圖像的預渲染，以使得僅一個最終圖像需要被預渲染，并由此避免現有技術的驅動方案的問題，該現有技術的驅動方案可能涉及多個圖像的預渲染，其中的一些可能從不施加至顯示器。通過使用本發明的方法，當主控制器確定需要更新顯示器時(例如由于用戶選擇了菜單上的項目)，主控制器將消息發送至顯示器控制器以開始更新。顯示器控制器之后可以立即開始要施加至每個像素的波形的第一部分，由于該第一部分僅取決于顯示器控制器已經所有的數據，主要是每個像素的現有狀態，以及優選地關于每個像素的先前狀態的數據，使得每個波形的該第一部分可以在顯示器控制器不需要知道最終圖像的細節的情況下進行。在顯示器控制器執行每個波形的第一部分時，主控制器渲染最終圖像，并使得該最終圖像可用于顯示器控制器，以使得每個波形的第一部分一旦結束，每個波形的第二部分可以立即開始。在大多數情況下，由每個波形的第一部分提供的周期將足以用于主控制器渲染最終圖像，這當然取決于要呈現的圖像的類型以及主控制器的數據處理能力。如果需要另外的時間，可以在顯示器控制器開始每個波形的第一部分之前提供短的延遲；這種短的延遲不會實質上影響用戶對顯示器的響應的感知。

本發明的第一方面還提供適于執行本發明的方法的顯示器控制器。

本發明的第二方面提供一種驅動具有多個像素的電光顯示器的方法。該方法包括(在第一測試階段)將至少一個標準波形施加至每個像素，在施加標準波形之后測量每個像素的光學狀態，針對每個像素確定要施加至像素的標準驅動方案的選擇之一，以及針對每個像素存儲指示所選擇的標準驅動方案的至少一個選擇數據。該方法還包括第二(驅動)階段，包括：

存儲表示顯示器的每個像素的至少初始狀態的數據，以及標準驅動方案；

接收表示顯示器的多個像素的最終灰度的輸入信號；

根據表示初始狀態的存儲的數據、輸入信號、針對相關像素以及標準驅動方案的選擇數據，來確定將所述多個像素驅動至最終灰度所需的脈 沖；以及

生成表示要施加至所述多個像素的像素電壓的多個輸出信號。

為了方便，本發明的該驅動方法可以在下文中稱為本發明的“像素特定驅動方法”或“PSD”方法。

本發明還提供適于執行本發明的PSD方法的顯示器控制器。這種控制器擁有規則，其用于針對顯示器的每個像素存儲指示要將標準驅動方案的選擇中的哪一個施加至每個特定像素的至少一個選擇數據，并用于考慮該選擇數據來確定在顯示器的更新期間要施加至每個像素的波形。

在本發明的PSD方法中，測試階段可以包括將顯示器的每個像素驅動至像素可以顯示的每一個灰度(或者至少是將要使用的驅動方案可以顯示的每一個灰度，例如16灰度中的每一個)。這便利地通過在顯示器保持在固定位置時驅動顯示器以顯示每個灰度的一系列固態圖像來完成。照相機被配置為拍攝顯示器，在照相機圖像的像素和顯示器像素之間實現映射。在與顯示器像素相對應的位置采集固態顯示器圖像中的每一個的照相機圖像。

如已經論述的，顆粒和斑點是有時顯示在電泳顯示器模塊上的偽影。針對諸如均勻灰色調的某些顯示材料，偽影的低空間頻率和振幅可以使得其為視覺上干擾的。本發明的PSD方法試圖通過適應圖像內容，或在顯示過程期間以其他方式提供空間校正以校正噪聲的局部色調偏移來減少顯示材料的顆粒性，所述校正根據在每個可尋址空間位置(即像素)處灰度的顆粒偏移的映射圖來產生。由此，PSD方法是“有源噪聲消除”的形式。

在該方法的最簡單形式中，不調整可用于更新每個像素的驅動方案，而是僅改變從可用驅動信號中的選擇。例如，如果在給定像素，顆粒特性使得像素過暗，則在較淺的灰色調信號所產生的灰色調被預測為與期望的更接近時，可以施加較淺的灰色調信號。通過使用空間顆粒偏移信息，獲得映射以提供在每個像素處的每個灰度輸入的校正。如果色調的數量小，則該映射可以預先確定并合理地存儲。

名義上，在PSD方法中，驅動方案被選擇以使得每個灰度的顆粒圖案的平均亮度在目標灰度的一定容差內。實際上，在給定面板上實現的實際平均亮度可以從面板到面板變化灰度之間間隔的大部分。經驗上，已經發現在顆粒圖案中發現的亮區域為大致正態地分布，其標準差取決于平均色調(以大致平滑的方式)和所施加的驅動方案。顆粒圖案在對于人類視覺 系統來說重要的長度標度上在空間上關聯。

給定這些發現，可以看出，所述的用于局部顆粒補償的簡單PSD方案將導致從目標灰度實現的平均灰度的布局中誤差的減小。此外，已經發現，由于與相鄰灰度之間的間隔相比，顆粒方差變大，所產生的校正灰色調的方差接近具有(1/12)^0.5或大致0.3度的標準差的均勻分布的方差。參見圖1，其示出針對標稱灰度布局從目標水平的兩種不同偏移在基線顆粒消除中的PSD方法的模擬性能。在兩種情況中，灰度布局誤差在大的本地顆粒標準差時收斂至零，并且所得到的標準差在[-0.5,0.5]度收斂至均勻分布。

該方差的減小是PSD方法的主要目標，因為其降低了顆粒的可見性。然而，甚至在所產生的降低水平，由于顆粒圖案中的空間關聯，所得到的紋理圖案可能為視覺上干擾的；當通過在每個像素處選擇最接近的可用灰度來渲染灰度時，大范圍的類似選擇的灰度可以產生，并且因為人眼對結果空間頻率敏感，所以偽影保持容易地可見。因此，需要用于在顯示器的每個像素處的可用灰度中進行選擇的改進方法，其保留接近目標值的平均亮度并降低校正后的顆粒圖案的可見性，這種改進的方法由本發明的第二方面的第二方法提供，其中，抖動或圖像半色調技術用于將顆粒置于較高空間頻率以使得其更少地可見，同時維持對均勻值的嚴格約束以保持接近灰度布局目標。在大多數情況下，這在最佳情況中導致總噪聲方差的增大，但仍提供噪聲可見度的減小。

本發明的第三方面提供驅動具有多個像素的電光顯示器的方法。該方法使用針對從初始灰度至最終灰度的每個轉變來定義要施加至每個像素的波形的驅動方案。針對驅動方案中的至少一個轉變，在驅動方案中提供多個波形，所述多個波形被隨機施加至經歷相關轉變的像素，以使得經歷相同轉變的不同像素體驗不同的波形。

可以理解，本發明的該方法需要顯示器控制器，其可以在逐個像素基礎上施加不同的波形，如這里所述。

可以理解，在本發明的該方法中用于特定轉變的多個波形將不必須都具有相同的凈脈沖，并且為了產生趨于最小化邊緣效應和類似視覺問題的隨機效應，在本方法中合理的是每隔一段時間改變哪個波形用于在特定像素處的哪個轉變。因此，除非采取預防，該方法可能導致DC不平衡的積累。在許多情況下，多個波形的凈脈沖之間的差異很小，并且根據所使用的電光顯示器的類型，可以在不顯著地損壞顯示器的情況下被容許。可替 換地，在每個像素處的DC不平衡可以被追蹤(如在前述MEDEOD申請中所述)，針對特定轉變的特定波形的選擇被偏置，以意于減少特定像素處的累積DC不平衡。在本方法的另一實施例中，針對驅動方案中的轉變的每一個提供多個波形，并且任一個像素針對每個轉變使用第一、第二、第三等波形。實際上，針對每個轉變的第一、第二、第三等波形的集合形成不同的驅動方案，在任一次這些驅動方案中的僅一個被施加至特定像素。(這些驅動方案中的每一個是相同的類型或“模式”，即，驅動方案中的每一個可以是全局完成驅動方案或全局有限驅動方案，但全部必須是相同類型。由此，本發明的該實施例不同于序列號為13/755,111的前述共同未決的申請中所描述的選擇性一般更新驅動方案，其中，第一驅動方案在第一更新期間被施加至顯示器的像素的非零次要部分，而第二驅動方案在第一更新期間被施加至剩余像素，而在第一更新之后的第二更新期間，第一驅動方案被施加至像素的不同的非零次要部分，而第二驅動方案在第二更新期間被施加至剩余像素；在選擇性一般更新驅動方案中，兩個驅動方案是不同類型。)期望地，在本發明的該實施例中使用的不同驅動方案中的每一個是自身DC平衡的，并且期望地，不同驅動方案的兩個之間的像素的切換僅在像素達到特定光學狀態時實現，以使得驅動方案之間的切換不會導致DC不平衡的積累。通常，特定光學狀態將包括像素的極端光學狀態之一。

本發明的第三方面還提供驅動具有多個像素的電光顯示器的另一方法。該方法包括施加局部驅動方案以改變顯示器的至少一個有限區域的光學狀態。至少一個有限區域的光學狀態的改變伴隨著驅動邊緣消除區域中的像素，邊緣消除區域為至少一個像素寬并且基本上圍繞所述至少一個有限區域。邊緣消除區域中的像素首先從它們的初始灰度被驅動至中間灰度，之后被驅動回至其初始灰度(注意，由于邊緣消除區域中的像素在施加局部更新的至少一個有限區域外部，因而邊緣消除區域中的像素的最終灰度將與其初始灰度相同)。

在說到邊緣消除區域“基本上圍繞”局部驅動方案被施加至的至少一個有限區域時，我們的意思是說邊緣消除區域至少包括與至少一個有限區域共享公共邊緣的像素。不是必要的但通常期望的是，邊緣消除區域包括僅與至少一個有限區域共享公共角的像素。

在該“邊緣消除”方法中，邊緣消除區域可以大于一個像素寬，并且 不是必須將邊緣消除區域中的所有像素驅動至相同的中間灰度；可以通過將像素的各個集合、以及特別地與至少一個有限區域的邊界的距離不同的像素的各個集合驅動至不同的中間灰度來更有效地實現邊緣消除。此外，本發明的方法不限于將邊緣消除區域中的像素驅動至單一中間灰度；這種邊緣消除像素可以被驅動至一系列中間灰度，并且多個中間灰度的使用可以有益于最小化邊緣效應。

施加至邊緣消除區域的波形可以與由局部驅動方案施加的波形相同，或者可以在邊緣消除區域中使用特定的“邊緣消除”驅動方案。在邊緣消除區域中使用的確切中間灰度通常不是很重要，因為邊緣消除區域通常很窄，并且邊緣消除區域中的改變的視覺效果通常在至少一個有限區域中發生的更大改變中丟失；主要的考慮是確保在轉變之后的至少一個有限區域的邊界周圍不留下可見邊緣。在其他情況下，在邊緣消除區域中所使用的波形的細節可能不那么重要，并且其可以是通過邊緣消除區域中使用的極為重要的波形所實現的轉變。還可以發現，在許多情況下，用于局部更新的僅一部分波形負責邊緣效應的形成，用于邊緣消除區域的波形與用于局部更新的波形的定時可以對現在的邊緣缺陷的可見度具有重要的影響。

上述考慮表明，在該邊緣消除方法中，通常優選的是，在邊緣消除區域中所使用的驅動方案是特定邊緣消除驅動方案，只要所使用的顯示器控制器可以適應該另外的驅動方案。這種特定邊緣消除驅動方案可以被調整以給出關于利用特定灰度組合的邊緣消除的最佳結果。如上所述，邊緣效應通常僅在整個轉變完成之后是重要的，因為在轉變期間的短暫邊緣效應通常被顯示器的用戶忽略。此外，當顯示器的有限區域轉變至與另一灰度對照的一個灰度時，邊緣效應更引人注意，從這個意義上，邊緣效應通常是不對稱的。特別地，當顯示器具有形成所顯示圖像的背景的處于相同灰度的大量像素(例如，形成一系列黑色文本或黑線的背景的在白色背景圖像上的大量白色像素)并且這些背景像素中的許多僅很少地被更新時，邊緣效應可能在顯示器的有限區域轉變至背景顏色時最嚴重。

邊緣消除方法可以與單色和灰度局部驅動方案一起使用。

本發明還提供適于執行本發明的邊緣消除方法的顯示器控制器。本發明的顯示器控制器能夠驅動具有多個像素的電光顯示器，并且包括用于檢測經歷轉變的顯示器的有限區域的邊緣、并用于確定至少一個像素寬并基本圍繞至少一個有限區域的邊緣消除區域的邊緣檢測部件，以及用于將邊 緣消除區域中的像素從其初始灰度驅動至中間灰度并之后驅動回至其初始灰度的部件。

在本發明的所有方法中，顯示器可以利用上述任何類型的電光介質。由此，例如，電光顯示器可以包括旋轉雙色元件或電致變色材料。可替換地，電光顯示器可以包括包含多個帶電粒子的電泳材料，帶電粒子布置在流體中并且能夠在電場的影響下移動穿過流體。帶電粒子和流體可以被限制在多個囊體或微單元內。可替換地，帶電粒子和流體可以作為由包括聚合物材料的連續相圍繞的多個離散微滴而存在。流體可以是液態或氣態的。

附圖說明

如已經提到的，圖1是示出在基線顆粒消除中針對標稱灰度布局從目標水平的兩種不同偏移的、本發明的簡單PSD方法的模擬性能的圖。

圖2是類似于圖1的示意圖，示出在本發明的改進控制器中的存儲器布置。

圖3是示出使用本發明的簡單PSD方法在電泳顯示器中所實現的顆粒的改善的圖。

圖4-6示出根據本發明的對噪聲減少應用抖動和圖像半色調技術的模擬。

圖7的附圖示意性地示出使用現有技術的驅動方法的、電光顯示器的有限區域從黑色至白色的轉變，以及產生的邊緣效應。

圖8A是類似于圖4但示出使用根據本發明的第三方面的驅動方法的類似轉變的示意圖。

圖8B示出由本發明的第三方面的驅動方法實現的減少的邊緣效應。

圖9是示意性示出用于雙穩態電光顯示器的現有技術的顯示器控制器的架構的框圖。

圖10示出圖9所示的現有技術的控制器的控制器存儲器結構。

圖11示出本發明的可以用于顯示器控制器中的邊緣檢測的簡單拉普拉斯濾波器。

圖12示出圖11所示的拉普拉斯濾波器的檢測顯示器中的邊緣像素的使用。

圖13是類似于圖10的本發明的顯示器控制器的控制器存儲器架構的示意圖。

圖14是類似于圖9但示意性示出使用圖13的控制器存儲器架構的本發明的顯示器控制器的架構的框圖。

圖15示出可以在圖14的顯示器控制器中使用的查找表。

具體實施方式

如已經描述的，本發明具有三個主要方面并提供用于改善在電光顯示器上顯示的圖像的各種方法。盡管以下主要分別描述了本發明的各種方法，但對于電光顯示器的技術的技術人員來說明顯的是，在實踐中，單一物理顯示器可以同時地或順序地利用本發明的多于一種方法。例如，單一顯示器可以利用根據本發明的第一方面的兩部分波形以減少控制器上的預渲染負擔，并且還可以利用根據本發明的第三方面的邊緣消除方法以消除所顯示圖像中的邊緣效應。

部分A：兩部分波形

如上所述，本發明的第一方面提供驅動電光顯示器的“兩部分波形”方法。該方法包括存儲表示顯示器的至少一個像素的初始狀態的數據；接收表示該至少一個像素的最終狀態的數據；以及向該至少一個像素施加被配置為將該至少一個像素的光學狀態從初始狀態改變為最終狀態的波形。在本發明的方法中，所述或每個波形是兩部分，第一部分取決于像素的初始狀態但不取決于其最終狀態，第二部分取決于像素的初始和最終狀態兩者。

可以以與現有技術波形(如在前述MEDEOD申請中所述)類似的方式創建適于在該兩部分波形方法中使用的波形，除了從特定初始狀態開始的所有波形的第一部分必須相同以外。例如，在灰度驅動方案(即，每個像素能夠顯示兩個極端光學狀態和兩個極端光學狀態中間的至少一個灰度光學狀態的驅動方案)中，每個波形的第一部分可以將像素驅動至中間灰度，而每個波形的第二部分將其從中間灰度驅動至最終期望灰度。整體效果將是，在波形的第一部分結束時，所有像素將處于相同的中間灰度，以使得初始圖像消失在固態中間灰度圖像中，最終圖像將從固態中間灰度圖像出現。而且，可以理解，驅動方案中所有波形的第一部分將必須是相同的長度；如果必要，一些波形可以用零電壓的時期來“被填滿”，以滿 足該限制。保持這些限制將確保每個波形可以被分解成用于本發明的方法中的第一和第二部分。如果控制器不能連續地播放兩個波形并需要在之間的一些停頓，則這也必須通過將該停頓加到限制中來被考慮。假定這是可行的是合理的，這是由于調整前的基礎波形可以允許第一波形階段為波形的總長度的至少約50％、優選地約66％。即使在調整之后，許多現有技術的波形可以被修改并輕微重新調整以針對波形的前面的幾個幀排列。

從上述描述可以看出，本發明的兩部分波形方面提供驅動方法和顯示器控制器，其允許在用于轉變的波形已經開始之后圖像的渲染，由此確保主控制器僅需要一次渲染一個圖像并且降低存儲器和功率需求。本方法還用于應對顯示器的用戶的想法的突然改變。假定例如閱讀電子書的用戶意外地錯誤地按下“前一頁”按鈕，并且立即通過按下“下一頁”按鈕來糾正他的錯誤。在前述MEDEOD申請中描述的許多現有技術的顯示器中，轉變一旦開始就不能被中斷，因為終止部分完成的所施加波形將使得顯示器處于未知狀態，并且可能影響顯示器的DC平衡。因此，在該情形中，顯示器將必須在進行至實際期望的頁之前完成顯示器的重寫以顯示前一頁。然而，當使用本發明的方法時，在第一次按鈕按下時，主控制器將告知顯示器控制器開始相關波形的第一部分并開始渲染(錯誤的)下一圖像。在接收到第二次按鈕按下時，主控制器不需要停止相關波形的第一部分的施加，因為這些第一部分對于錯誤的和正確的接下來的圖像將是相同的。主控制器可以取消錯誤的下一圖像的渲染并開始正確的下一圖像的渲染。等到波形的第一部分施加至顯示器時，或者在此不久之后，主控制器完成渲染正確的下一圖像，并且顯示器控制器可以繼續針對正確的下一圖像施加波形的適當的第二部分。整體效果是，正確的下一圖像在用于顯示器的單個更新的時間幀內或稍長的周期內顯示，而不是如現有技術中那樣花費用于顯示器的兩個完整更新的全部時間。

兩部分波形方法的方法幾乎不需要修改顯示器控制器，并且實際上通常僅需要波形的輕微修改。

部分B：像素特定驅動方法

如上所述，本發明的第二方面的像素特定驅動(PSD)方法包括第一(或測試)階段，其需要將至少一個標準波形施加至每個像素，在施加標準波形之后測量每個像素的光學狀態，針對每個像素確定要施加至像素的標準驅動方案的選擇之一，并針對每個像素存儲指示所選擇的標準驅動方 案的至少一個選擇數據。短語“標準驅動方案的選擇之一”應該被廣義地解釋，并且不限于選擇所有細節被提前定義的有限數量的驅動方案之一。例如，如在前述美國專利No.7,012,600中所述，方法可以利用包含一個或多個變量參數(例如，波形的總長度或其子部分的長度)的一個或多個標準驅動方案，并且可以基于在測試階段中積累的數據來選擇要用于特定像素的參數。可替換地，如參考圖2和3所述，可以通過針對特定轉變使用存在于標準驅動方案中但在該驅動方案中意在用于不同轉變的波形來實現驅動方案的選擇。測試階段的目的是積累關于顯示器的各個像素的行為的數據，以使得最合適的驅動方案可以在方法的第二驅動階段期間施加至每個像素。該驅動階段以與前述美國專利No.7,012,600和其他MEDEOD申請中相同的方式來執行，除了針對每個像素獨立地選擇所使用的驅動方案以獲得每個像素處與期望灰度最接近的灰度，而不管各個像素的行為的變化。

如已經提到的，在PSD方法的一種形式中，測試階段包括將顯示器的每個像素驅動至像素可以顯示的每一個灰度(或者至少是要使用的驅動方案可以顯示的每一個灰度，例如16個灰度中的每一個)。這便利地通過在顯示器保持在固定位置時驅動顯示器以顯示每個灰度的一系列固態圖像來完成。照相機被配置為拍攝顯示器，在照相機圖像的像素和顯示器像素之間實現映射。在與顯示器像素相對應的位置采集固態顯示器圖像中的每一個的照相機圖像，該圖像在該像素處使用給定驅動方案可獲得，并由此表示逐個像素灰度再現曲線。由于空間噪聲，在特定像素處使用針對期望灰度的波形實際實現的反射率可能不是最佳的；與不同最終灰度相關聯的波形可以實現與期望灰度最接近的反射率。圖2示出該方式。在圖2中，下面的曲線示出針對在16灰度標度上處于灰度9的各個像素測量的實際反射率，而上面的曲線示出對期望灰度作出的調整以考慮下面的曲線中示出的誤差；可以看出，大部分像素被設置為使用灰度9的波形，但某些像素被設置為使用灰度8或10的波形。將該觀念應用到所有像素處的所有輸入灰度導致逐個像素查找表，其將輸入灰度映射至給出最好結果的實際灰度指數。期望地，與輸入灰度相關聯的期望反射率被選擇為相應固態灰度圖像的反射率的平均值，以使得本發明的PSD方法產生與未修改的驅動方法相同的平均灰度色調。最后，在渲染階段，逐個像素查找表被使用來修改施加至各個像素的電壓，并替代每個像素的單獨的查找表中的該像素 處的相應的項目。

PSD方法已經被定性地表明為非常成功，顯著減少了高顆粒面板/波形系統中的可見顆粒偽影，而不用其他補救。特別地，該方法已經被定性地示出提供在高顆粒面板中的顯著的噪聲減少；參見圖3，其示出使用PSD方法在電泳顯示器中所實現的顆粒的減少。可以看出，盡管在極端黑色和白色灰度，顆粒輕微增加，但在中間灰度(其中，顆粒最顯而易見)實現了顆粒的大量減少。PSD方法還可以用于補救某些制造缺陷，諸如條紋。通過將灰度布局和重影的部分控制從波形形成移動至稍后的再現過程中，內部面板性能可變性可以減少，由此減輕了對成批的顯示器調整波形的負擔。PSD方法還可以通過允許使用以其他方式顯示過多噪聲的顯示器來提高生產產量。

部分C：抖動和/或圖像半色調技術的使用

如上所述，本發明的第二方面可以可替換地應用抖動或圖像半色調技術以將顆粒噪聲布置在更高的空間頻率中，以使得它更少地可見，同時維持對平均灰度值的嚴格約束以保持接近灰度布局目標。在大多數情況下，這將導致總噪聲方差的增大，但仍提供噪聲可見度的減小。

抖動和圖像半色調技術的技術人員將認識到本發明的第二方法中的這種技術的應用的一個不尋常的特征：不像傳統的抖動應用，在第二方法中，可得到的灰度在整個圖像上不是恒定的，而是空間變化的。傳統的抖動算法應該被修改以通過找到合適的一般化來考慮該情況。例如，考慮分散點抖動。通常，分散點抖動的有效實施是使用多級閾值矩陣，但該技術沒有很好地概括在空間上變化的灰度。代替地，可以在“篩查”意義上使用抖動，由此將篩查函數添加至抖動的信號，并且之后在每個位置尋找與結果圖像最近的可用灰度；即使可用灰度在空間上變化該技術也起作用。對篩查函數的值、位置和振幅的選擇將影響潛在的顆粒噪聲可見的程度以及結果圖像的紋理以及平均值和方差。

附圖中的圖4-6示出本發明的這種第二方法的模擬。圖4示出處于灰度8的放大的模擬顆粒圖案，顆粒噪聲標準差為0.5灰度。圖5示出根據本發明的PSD方法的將每個像素設置為對于灰度8的目標亮度最接近的可用灰度的模擬結果。標稱(平均)灰度亮度為過暗0.25度，而映射的結果具有過暗的平均值0.0012度，標準差為0.2892。然而，應該注意目前的類似選擇的灰色調的相當大的范圍。圖6示出了當選擇使用以下2×2篩查 函數映射的灰度時，應用所提出的篩查方法的模擬結果：

1/4*[-2 1；2 -1]

所得到的平均值是-0.00012度，標準差0.4892。盡管噪聲方差比僅使用PSD方法的圖5大，但噪聲主要存在于較高的空間頻率并且不被注意。

在該方法中，可以在計算顆粒消除灰度映射期間應用篩查掩模，因為篩查掩模不依賴于源圖像信號。如果足夠的源可用于在運行中計算抖動校正，則可以使用利用圖像信號信息的更高級的方法，諸如誤差擴散算法的一般化。這將具有更好的平均灰度保留以及更多的藍噪聲特性的好處。

根據以上描述可以看出，該方法可以在使用利用固定驅動信號的有源矩陣噪聲消除方法時，進一步減少顆粒和斑點可見性；還可以獲得對顯示器灰度的平均值的嚴格控制。

部分D：隨機施加的多個波形

如已經提到的，本發明提供“隨機多個波形”方法，其使用針對從初始灰度至最終灰度的每個轉變定義要施加至每個像素的波形的驅動方案來驅動具有多個像素的電光顯示器。針對驅動方案中的至少一個轉變(以及優選地所有轉變)，在驅動方案中提供多個波形，并且這些多個波形隨機施加至經歷相關轉變的像素，以使得經歷相同轉變的不同像素體驗不同的波形。

在現有技術中，如在前述MEDEOD申請中論述的，驅動方案可以根據諸如溫度、濕度、像素的先前狀態和停留時間(像素在所針對的轉變之前保持在相同的光學狀態的時間)的物理參數，而針對相同的轉變具有不同的波形。多個不同的驅動方案也可以用在不同的像素組中；參見例如美國專利No.7,012,600、圖11A和11B以及相關說明書中描述的驅動方案，其中像素被分成以棋盤狀或類似圖案散布的兩個組，并且兩個不同的驅動方案被施加至兩個組。此外，現有技術允許使用多個同時的驅動方案，其中這些方案是不同的類型，例如全局完成和局部更新驅動方案。然而，針對任何給定轉變和物理參數的集合以及給定像素位置，現有技術的驅動方案總是使用單一波形。已經發現，這種“單一波形”驅動方案可以導致跨面板的灰度的不期望的重影或變化，這些不期望的特征明顯地由于電光層本身內的溫度變化或不可避免的變化。還已經發現，當使用局部更新驅動方案時，在存在圖案(諸如文本)的單一區域中重復地更新，可以產生多次更新上的重影和邊緣效應的積累。這種重影和邊緣效應易于令顯示器的 用戶不快，這是因為在應當處于相同灰度的大區域上，彼此接近的像素具有相似的外觀但具有與遠處像素非常不同的外觀。本發明利用以下事實：針對給定轉變和驅動方案的類型，實際上通常存在多個波形，其僅在性能上有輕微差異，但現有技術的驅動方案選擇僅使用這些多個波形中的一個。

本發明通過在同一顯示器上同時使用多個衰退波形，來利用這些多個波形(它們實質上導致相同的轉變但它們的電壓相對時間的輪廓圖不完全一致，如此的多個波形在這種意義上是衰退的)的存在，以使得波形逐個像素地變化，由此產生基于各個像素(與大面積的像素相對照)的系統性能變化，使得顯示器性能變化更難以識別并且較少地令人不快。

不存在用于創建在本發明的方法中使用的類似性能的衰退波形的單一解決方案。所進行的確切更新可以初始地被確定，但是特定像素至特定波形的分配可以以某種輪轉順序有規則地重新指定，或者甚至以沒有明顯模式的無秩序方式重新指定。無論使用什么系統，應該保證的是，顯示器的大區域平均來說不同時地針對圖像中的相同特征利用相同波形更新。

給出類似性能的衰退波形可以從頭開始創建，或者可以通過使用用于針對精確灰度再現調整波形的標準技術(如在前述MEDEOD申請中所述)以不太多影響其性能的方式修改標準波形來更容易地創建。這種技術包括平衡脈沖對從波形的插入或移除、波形內的零電壓周期的插入或移除、波形內的驅動脈沖的偏移等。

波形創建的其他方法可以包括進行比需要更多的溫度分級，之后從一定范圍的溫度選擇波形。(這具有減少溫度依賴性的優點。)還可以創建幾個停留時間補償的波形并從一定范圍的時間進行選擇，忽略所涉及的各個像素的實際停留時間，但是波形選擇程序可能有偏差以使得使用特定波形的可能性可能取決于其分別對特定時間或溫度的接近度。

本發明的波形選擇程序可以在某種意義上被“反轉”以刻意地創建期望的重像；例如，波形選擇程序可以被選擇以使得公司標志總是或間歇地在顯示器的背景中作為“水印”可見。

部分E：邊緣消除驅動方法

如上所述，本發明的第三方面提供“邊緣消除”方法，其驅動具有多個像素的電光顯示器。該方法包括施加局部驅動方案以改變顯示器的至少一個有限區域的光學狀態。該至少一個有限區域的光學狀態的改變伴隨著 驅動邊緣消除區域中的像素，邊緣消除區域為至少一個像素寬并基本上圍繞該至少一個有限區域。邊緣消除區域中的像素首先從它們的初始灰度被驅動至中間灰度，之后被驅動回至其初始灰度。

現有技術的局部驅動方法和本發明的方法之間的差異可以從附圖的圖7和8A理解。圖7示出在單色顯示器中發生的典型的現有技術的局部轉變。顯示器的矩形有限區域最初是黑色的并由覆蓋顯示器的剩余部分的白色區域圍繞。局部驅動方案僅被施加至矩形有限區域內的黑色像素以將整個顯示器變為白色；沒有電壓被施加至矩形有限區域外部的任何像素。在轉變之后，由于上述邊緣效應，最初的矩形有限區域的輪廓在顯示器中仍然可見。

圖8A示出與圖7相同但使用本發明的邊緣消除方法執行的相同轉變。在該方法中，轉變是兩步過程。在第一步驟中，識別邊緣消除區域，其為至少一個像素寬(有利地，更寬)并完整圍繞矩形有限區域延伸，并將該像素消除區域中的像素從白色驅動至中間灰度。在該過程的第二步驟中，將邊緣消除區域中的像素從中間灰度驅動回至白色，而將矩形有限區域中的像素從黑色驅動至白色(注意，在圖8A的右手邊，上面的波形是施加至矩形區域中的黑色像素的波形，而下面的波形是施加至邊緣消除區域中的像素的波形)。最初黑色矩形區域的輪廓在顯示器上不可見，或者至少比圖7中所示的轉變更少地可見。

圖8B示出可以使用本發明的方法實現的邊緣效應減少。圖8B的左側示出所示區域的上部使用圖7的現有技術方法來驅動，沒有邊緣消除區域，而所示區域的下部使用圖8A的方法來驅動，其中邊緣消除區域被驅動至中間灰度。圖8B的右側示出在整個轉變完成之后與左側相同的區域的外觀，可以容易地看到，所示區域的利用現有技術方法驅動的部分顯示明顯的邊緣效應，而所示區域的利用本發明的方法驅動的部分具有不太可見的邊緣效應。

如之前所述，邊緣消除區域的寬度和這里所使用的灰度的數量可以改變，并且邊緣消除區域內的單個像素可能在有限區域的單個轉變期間經歷多于一個灰度轉變。圖7的轉變可以用符號表示為：

B→W

而圖8的轉變可以表示為(其中LG代表淺灰色以及DG代表深灰色)：

B,LG→W

其中，B,LG→W與LG,W→W之間的邊緣比在B,W→W中更不可見。圖8的轉變的替換可以涉及在邊緣消除區域內使用兩個不同灰度并且可以用符號表示為：

B,LG,DG→W

其中，在B,LG→W與LG,DG→W之間的邊緣比在B,W→W中更不可見。

假設邊緣消除區域為至少一個像素寬并且基本上圍繞施加局部更新的至少一個有限區域，邊緣消除區域還可以包括有限區域內的通常施加局部更新并鄰近該有限區域的邊緣的像素，以使得形成邊緣消除區域的所有像素相互鄰近。

如已經提到的，本發明的方法的使用可能需要用于驅動顯示器的顯示器控制器的改變，并且本發明提供適于執行本發明的方法的顯示器控制器。該顯示器控制器能夠驅動具有多個像素的電光顯示器，并且包括用于檢測經歷轉變的顯示器的有限區域的邊緣、并用于確定至少一個像素寬并基本圍繞至少一個有限區域的邊緣消除區域的邊緣檢測部件，以及用于將邊緣消除區域中的像素從其初始灰度驅動至中間灰度并之后驅動回至其初始灰度的部件。

附圖的圖9以示意框圖形式示出可以用于執行圖7的驅動方法的現有技術的電光顯示器控制器的架構。如從圖9可以看出，該架構允許在顯示器的不同區域中各種驅動方案的選擇、及其相關聯的查找表的使用。圖10示出在圖9所示的控制器中使用的存儲器架構。

為了修改圖9和10中所示的現有技術的控制器以執行本發明的方法，首先需要使得控制器能夠檢測邊緣。用于數字圖像內的邊緣檢測的方法對于數據處理領域的技術人員來說是公知的，任何已知方法可以用于本發明的控制器。例如，圖11示出用于單色圖像中的邊緣檢測的簡單拉普拉斯濾波器；類似但更大的濾波器是可用的，其可以用于針對需要邊緣檢測的多位灰度圖像計算邊緣上的梯度。在當前圖像的二維數據陣列上運行圖11所示的二維濾波器揭露了邊緣，如圖12示意性示出的，其左側示出圖像的數據陣列，右側示出應用圖11所示的濾波器的結果。

圖12中生成的邊緣映射圖可以存儲在特別針對邊緣映射圖保留的單獨的存儲器區域中，以使得本發明的控制器的存儲器架構具有圖13所示的形式。注意，重要的是確保沒有邊緣出現在圍繞圖像的外圍的單像素寬 的邊界區域中，因為圖12所示的濾波器不能在顯示器的邊界像素處合適地應用；其他濾波器可能需要圍繞圖像的外圍的較寬的“無邊緣”區域。

圖12所示的邊緣檢測過程在顯示器利用圖像更新后，在圖像緩沖器中存儲的二維圖像映射數據上運行。轉換邊緣步驟采用二維濾波器通路的結果，并且1)將所有非零值轉換成“1”；2)僅針對較窄邊緣將負值或正值轉換成“1”；或者3)將所有非零值轉換成針對梯度的正灰度表示。該數據存儲在幀緩沖器的邊緣映射圖部分中并表示針對當前顯示的圖像所計算的邊緣。

當將新的圖像載入至圖像緩沖器中并且顯示器控制器被命令來更新顯示器時，以下步驟針對每個像素順序發生：

1)來自更新緩沖器的“下一像素”的值被傳送至“當前像素”的位置；

2)“下一像素”的位置被裝載來自圖像緩沖器的相應像素數據；以及

3)“邊緣像素”的位置被裝載來自邊緣映射圖的相應像素數據。

所產生的3位值用作在圖14中所示的修改后控制器結構中的適當驅動方案的索引。為了容易訪問，該值還存儲在幀緩沖器的更新緩沖區域中。圖14中所示的查找表具有圖15所示的格式。

從以上描述可以看出，本發明提供能夠基本上減少電泳和其他雙穩態顯示器中的邊緣效應的驅動方法和顯示器控制器。