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TWI575487B - 用於驅動電光顯示器的方法 - Google Patents

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TWI575487B
TWI575487B TW100112446A TW100112446A TWI575487B TW I575487 B TWI575487 B TW I575487B TW 100112446 A TW100112446 A TW 100112446A TW 100112446 A TW100112446 A TW 100112446A TW I575487 B TWI575487 B TW I575487B
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迪麥翠斯馬克 哈林頓
希歐多爾Ａ 史喬丁
羅伯特Ｗ 森尼
提摩西Ｊ 歐馬利
班傑明哈利斯 派勒斯開
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電子墨水股份有限公司
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Description

用於驅動電光顯示器的方法
本申請案係關於美國專利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；及7,787,169；及美國專利申請案公告Nos2003/0102858；2005/0122284；2005/0179642；2005/0253777；2005/0280626；2006/0038772；2006/0139308；2007/0013683；2007/0091418；2007/0103427；2007/0200874；2008/0024429；2008/0024482；2008/0048969；2008/0129667；2008/0136774；2008/0150888；2008/0165222；2008/0211764；2008/0291129；2009/0174651；2009/0179923；2009/0195568；2009/0256799；及2009/0322721。
以上所述專利及申請案為了方便起見隨後集體稱為「MEDEOD」(MEthods for Driving Electro-Optic Displays)申請案。上述此等專利及共同審查中之申請案及所有其他美國專利及公開及審查中之申請案的全部內容在此援用做為參考。
本發明係關於一種用於驅動電光顯示器的方法，特別 是驅動雙穩定電光顯示器的方法，及關於使用在此方法中之裝置。更具體而言，本發明係關於一種能針對使用者輸入作快速顯示反應的驅動方法。本發明係關於一種能在此等顯示器中減少鬼影的方法。本發明尤其但是並非唯一被設計用於微粒基電泳顯示器，其中一或多種帶電微粒存在於流體中，且在電場的影響下通過流體而改變顯示器之外觀。
應用於材料或顯示器之「電光(electro-optic)」一詞在此用於顯像技術中之習知意義係指具有至少一種光學性質不同的第1及第2顯示狀態的材料，此材料藉施加電場而從第1顯示狀態改變到第2顯示狀態。雖然光學性質一般係人眼睛所感覺的顏色，但是其亦可為其他光學性質，如光透過、反射、冷發光，或在設計用於在感測可視光範圍之外的電磁波長之變化的機器閱讀、假彩色(pseudo-color)之顯示器的情況。
應用於材料或顯示器之「灰色狀態(gray state)」一詞在此使用於顯像技術中之習知意義係指一像素介於兩個極端光學狀態之中間的狀態，但不一定指此等兩個極端狀態之間的黑白變換。例如，許多電子墨水專利及已公告申請案係指下列敘述之電泳顯示器，其中極端狀態係白色及深藍色，使得中間「灰色狀態」實際為淺藍色。事實上如已說明者，光學狀態之變化並不一定是顏色變化。「黑」及 「白」用詞隨後可用於指一顯示器之兩個極端光學狀態，須了解其通常包含不那麼地嚴格為黑及白的極端光學狀態，例如為上述之白及深藍。「單色(monochrome)」一詞在後文係指驅動手段，其僅驅動像素到其等之兩個極端光學狀態而不干擾到灰色狀態。
「雙穩定(bistable)」及「雙穩性(bistability)」用詞在使用於此技術中之習知意義係指包括具有至少一種光學性質不同的第1及第2顯示狀態之顯示元件的顯示器，且在藉有限期間之尋徵脈衝(addressing pulse)驅動任何給定元件之後，達到其第1或第2顯示狀態，在尋徵脈衝已停止之後，此狀況將持續至少許多次，例如至少4次，此係改變顯示元件之狀態所需之尋徵脈衝的最小期間。在美國專利No.7,170,670中顯示，一些能顯示灰階的微粒基電泳顯示器不僅在其等之極端黑及白色狀態，而且在其等之中間灰色狀態均穩定，且對某些其他電光顯示器亦然。此種顯示器適當地被稱為「多穩定」而非「雙穩定」，雖然「雙穩定」一詞在此可用於涵蓋雙穩定及多穩定顯示器。
「脈衝(impulse)」一詞在此使用的傳統意義係電壓相對於時間的整合。然而，一些雙穩定電光媒體用來作為充電變換器，且可藉此媒體，使用脈衝之另一定義，亦即電流對時間之整合(其等於施加的總電荷)。脈衝之適當定義須視媒體是否作為電壓-時間脈衝變換器或一充電脈衝變換器而使用。
下面的諸多討論將著眼於經由從一初始灰階到一最後灰階(其可同於或不同於初始灰階)之變換而用於驅動一或多個像素。「波形」一詞係表示用於達成從一特定初始灰階到一特定最後灰階之變換所需之整個電壓對時間曲線。一般，此一波形包括複數個波形元素；此等元素主要為矩形(即，一給定元素包括在一段期間之恆定電壓的施加)；此等元素可稱為「脈衝」或「驅動脈衝」。「驅動手段(drive scheme)」一詞表示足以達成一特定顯示器的灰階之間的所有可能變換之一組波形。一顯示器可使用超過一個驅動手段；例如，上述美國專利No.7,012,600揭示，驅動手段可視一些參數如顯示器之溫度或顯示器在其壽命期間已操作的時間而要修改，因此顯示器可設有在不同溫度等之下使用之複數個驅動手段。依此方式使用之一組驅動手段可被稱為「一組相關之驅動手段」。如上述MEDEOD申請案中之許多件所說明，亦可在同一顯示器之不同區域中同時使用超過一個驅動手段，且依此方式使用之一組驅動手段可稱為「一組同時驅動手段」。
許多電光顯示器為周知。一種電光顯示器為如美國專利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；及6,147,791中所揭示的旋轉式雙色構件型式(雖然此種顯示器往往被稱為「旋轉雙色球」顯示器，名詞「旋轉雙色構件」較正確，因為在上述某些專利中，旋轉構件並非球狀)。此一顯 示器使用大量的小物體(一般為球體或圓柱體)，其具有二或多個具不同光學特性之部分，及一內偶極(dipole)。這些物體懸浮在一陣列狀充滿液體之空泡中，空泡充滿液體使得物體自由旋轉。顯示器之外觀藉施加一電場而改變，因而旋轉物體到許多位置且通過一觀看表面而看到物體之那一個部分之變化。此種電光媒體一般係雙穩定。
另一種電光顯示器使用一電致變色(electrochromic)媒體，例如一種以奈米顯示薄膜形式之電致變色媒體，包括至少部分由半導體金屬氧化物形成的電極及複數個附著於電極之可逆色變化之顏料分子；例如見於歐雷根等在1991年自然雜誌，353,737；及伍德D在18(3)24(2004三月)之資訊顯示器。亦可見於巴哈，U等在2002,14(11),845之高等材料。此種奈米顯示薄膜亦在如美國專利Nos.6,301,038；6,870,657；及6,950,220中有說明。此種媒體一般亦為雙穩定。
另一種電光顯示器係一種由菲利浦發展的電濕潤(electro-wetting)顯示器，其敘述在海耶斯R.A.等在自然雜誌425,385-385(2003)「基於電濕潤之視頻速度電子紙」中。在美國專利No.7,420,549中顯示此電濕潤顯示器可製成為雙穩定。
微粒基電泳顯示器係多年來密集研發主體的一種電光顯示器，其中複數個帶電微粒在電場的影響下，移動通過流體。相較於液晶顯示器，電泳顯示器可具有良好亮度及 對比度、寬視角、雙穩定狀態、及低功率消耗之特性。但是，此等顯示器之具有長期影像品質之問題已妨礙其等之廣泛使用。例如，組成電泳顯示器之微粒易傾向沈澱，造成此等顯示器服務壽命太短。
如上面所述，電泳媒體需要流體存在。在大部分先前技術之電泳媒體中，此流體係液體，但是電泳媒體可使用氣態流體來生產；例如見於：北村T.等在2001日本IDW，論文HCSI-1「似電子紙顯示器之電性碳粉移動」；及山口Y.等在2001日本IDW，論文AMD4-4「使用絕緣性微粒摩擦帶電之碳粉顯示模式」。而且亦見於美國專利Nos.7,321,459及7,236,291。此種氣體基電泳媒體在媒體用於容許此沈澱之位向時，例如在媒體用於一直立平面的跡象(sign)時，似乎容易因微粒沉澱而發生與液體基電泳媒體同類型之問題。事實上，微粒沈澱在氣體基電泳媒體中似比在液體基電泳媒體中更嚴重，因為氣體懸浮流體與液體者比較黏度較低而使電泳微粒更快速沈澱。
受讓給或麻省理工學院(MIT)及E INK公司名義下的許多專利及申請案說明使用在膠囊化電泳及其他電光媒體中的不同技術。此膠囊化媒體包括許多小膠囊，每一個本身包括一包含有在流體媒介中之電泳移動微粒的內相，及一圍住內相的膠囊壁。一般，膠囊本身被保持在一聚合物結合劑內以形成一位於兩電極之間的黏合層。敘述於此等專利及申請案中的技術包含： (a)電泳微粒、流體及流體添加物；見於如美國專利Nos.7,002,728、及7,679,814；(b)膠囊、結合劑及膠囊化過程；見於例如美國專利Nos.6,922,276；及7,411,719；(c)包含電光材料之薄膜及副組合；見於例如美國專利Nos.6,982,178；及7,839,564；(d)使用於顯示器中之支撐平面(backplane)、黏合層及其他輔助層及方法；見於例如美國專利Nos.7,116,318；及7,535,624；(e)顏色形成及顏色調整；見於例如美國專利No.7,075,502；及美國專利申請案公告No.2007/0109219；(f)驅動顯示器的方法；見於上述MEDEOD申請案；(g)顯示器之應用；見於例如美國專利No.7,312,784；及美國專利申請案公告No.2006/0279527；及(h)非電泳顯示器，如美國專利Nos.6241921；6950220；及7,420,549；以及美國專利申請案公告No.2009/0046082所敘述。
許多上述專利及申請案承認，圍住一膠囊化電泳媒體中之各微膠囊的壁可由一連續相取代，因而產生一所謂的聚合物含浸電泳顯示器，其中電泳媒體包括電泳流體之複數個不連續滴及一聚合物材料之連續相，且即使並無不連續膠囊薄膜與每一不連續滴相關連，在此聚合物含浸電泳顯示器中之電泳流體之複數個不連續滴可被視為膠囊或微 膠囊；見於例如美國專利No.6,866,760。因而，為了本申請案，此聚合物含浸電泳媒體被視為膠囊化電泳媒體之副品種。
電泳顯示器之一相關類型係所謂之「微胞(microcell)電泳顯示器」。在微胞電泳顯示器中，帶電微粒及流體並不被包住於微膠囊中而是被拘留在形成於一般為聚合薄膜之載體媒介之複數個空穴內。見於例如受讓於西皮克斯影像公司的美國專利Nos.6,672,921及6,788,449中。
雖然電泳媒體往往為不透明(因為例如在許多電泳媒體中，微粒大致封鎖可見光透過顯示器之傳遞)且以反射模式操作，許多電泳顯示器可製成在所謂「快門(shutter)模式」下操作，其中一個顯示狀態係大致不透明且另一個為透明。見於例如美國專利Nos.5,872,552；6,130,774；6,144,361；6,172,798；6,271,823；6,225,971；及6,184,856中。類似於電泳顯示器但依存性電場強度之變化的介電泳(dielectrophoretic)顯示器，能在類似模式下操作；見於美國專利No.4,418,346。其他類型之電光顯示器亦可在快門模式下操作。在快門模式下操作之電光媒體在全彩色顯示器之多層手段中很有用；在此手段中，至少靠近顯示器之觀看表面的一層以快門模式操作，以暴露或隱藏較觀看表面更遠的第2層。
一膠囊化電泳顯示器一般並未受習知的電泳裝置之集群(clustering)及沈澱失效模式之害，且提供進一步之優 點，如將顯示器印刷或塗佈於寬廣的軟性及剛性基板上之能力(「印刷」一詞之使用意圖包含所有形式之印刷及塗佈，包含但不限制於：預調式(pre-metered)塗佈，如片狀(patch)模具塗佈、狹縫或擠壓式塗佈、斜板或階梯(cascade)式塗佈、淋幕式塗佈；滾筒式塗佈，如刮塗滾筒式塗佈、向前及向後滾筒式塗佈；凹面塗佈；浸沾式塗佈；噴灑式塗佈；液面彎曲式塗佈；旋塗；刷塗；氣刷塗佈；絹印過程；靜電印刷過程；熱轉印過程；噴墨印刷過程；電泳沈積(見於美國專利No.7,339,715)及其他類似技術)。因而，製成的顯示器可為撓性。又，由於顯示器媒體可被印刷(使用許多方法)，故顯示器本身能便宜地製造。
其他型式之電光媒體亦可使用在本發明之顯示器中。
微粒基電泳顯示器之雙穩定或多穩定特性，及顯示類似特性的其他電光顯示器(此顯示器隨後為方便起見而稱為「脈衝驅動顯示器」)的對比度比習知的液晶顯示器更顯著。扭轉向列式液晶並非雙或多穩定，而係作為電壓變換器，故施加一給定電場到此顯示器的像素時，會在像素產生一特定灰階，不論存在於像素之前一灰階為何。又，液晶顯示器僅朝一個方向被驅動(從不透過或「暗」到透過或「亮」)，從較亮的狀態到較暗的狀態之反向變化係藉由減少或消除電場來達成。最後，液晶顯示器之像素的灰階對電場之極性並不敏感，僅對大小敏感，且事實上為了技術理由，商業液晶顯示器通常頻繁地反轉驅動電場之極性。 對照於此，雙穩定電光顯示器最有可能作為脈衝變換器，故像素之最後狀態不僅視施加的電場及電場施加的時間而定，而且亦視電場施加前像素的狀態而定。
不論所使用的電光媒體是否為雙穩定，為獲得高解析度顯示器，顯示器之個別像素必須為可尋址而不受到相鄰像素干涉。達成此目的之一個方法係提供諸如電晶體或二極體之非線性元件之陣列，至少一非線性元件與每一像素相連，以產生一「主動矩陣」顯示器。對一像素尋址的一尋址或像素電極透過相關連的非線性元件而連接到一適當的電壓源。通常，當非線性元件係電晶體時，像素電極連接到電晶體的汲極，且在下列說明中採此配置，雖則其隨意，且像素電極可連接到電晶體之源極。傳統上，在高解析陣列中，像素配置成行列之二維陣列，使得任何特定的像素可由一特定列及一特定行之交叉來獨一地定義。每一行中所有電晶體之源極被連接到單一行電極，而每一行中所有電晶體之閘極被連接到單一列電極；再度，分配源極到列及閘極到行係為習知但是不一定，且若需要的話可反轉過來。列電極被連接到列驅動器，其主要係確保在任何給定時刻僅一列被選定，即對被選定的列電極施加電壓以確保在選定列中之所有電晶體為導電，而對所有其他的列則施加一電壓以確保在此等非選定列的所有電晶體保持不導電。行電極被連接到行驅動器，此行驅動器在許多列電極上施加選定的電壓以驅動被選定列中之像素到其等所需 要的光學狀態。(上述電壓為相對於一共同前電極，此前電極傳統上從非線性陣列被設在電光媒體之相對側且延伸通過整個顯示器)。在被周知為「迴線地址時間(line address time)」的一預選時距之後，選定列被去除選定，下一列被選定，且在行驅動器上的電壓被改變，使得顯示器之下一行被寫入。重覆進行此過程以使整個顯示器以一列一列的方式被寫入。
首先，似乎用於尋址一脈衝驅動之電光顯示器的理想方式為所謂的「一般灰階影像流」，其中一控制器配置影像之每次寫入，使得每一像素直接從其初始灰階變換到其最後灰階。然而，無可避免地，在寫入影像到脈衝驅動顯示器上會有某些誤差。在實際應用中遇到的一些此種誤差包含：
(a)先前狀態依存性：在至少某些電光媒體，切換像素到新的光學狀態所需脈衝不僅視電流及所要光學狀態而定，而且亦視像素之先前光學狀態而定。
(b)停留(dwell)時間依存性：在至少某些電光媒體，切換像素到新的光學狀態所需脈衝視像素已用在其許多光學狀態的時間而定。此依存性的確切性質並不十分了解，但是通常需要脈衝越多，像素在其目前光學狀態所耗時間更長。
(c)溫度依存性：用來切換像素到新的光學狀態所需脈衝受溫度影響很大。
(d)濕度依存性：在至少某些電光媒體，切換像素到新的光學狀態所需脈衝受周遭之濕度影響。
(e)機械均勻性：切換像素到新的光學狀態所需脈衝會受到顯示器中機械，例如電光媒體或相關壓合黏著劑之厚度的變化所影響。其他型式之機械不均勻性會由於媒體之不同製造批量之間無可避免的變化、製造誤差及材料變化而引起。
(f)電壓誤差：施加到像素的實際脈衝會因在由驅動器輸送的電壓中之些許誤差而不可避免地稍微與理論上施加者不同。
通常灰階影像流會受到「誤差累積」現象之困擾。例如，想像溫度依存性會在每次變換時朝正方向造成0.2L*(其中L*具有通常CIE定義：L*=116(R/R0)1/3-16，其中R係反射且R0係標準反射值)。在50次變換之後，此誤差值會累積到10L*。或者更實際地，假定每次變換之平均誤差以顯示器之理論與實際反射值之間的差表示為0.2L*。在100次連續變換之後，像素會顯示其等之期望狀態2L*之平均偏差；此偏差對某類型之影像的一般觀察者很明顯。
此誤差現象的累積不僅適用於由溫度造成的誤差，而且亦適用於上列所有類型的誤差。如上述美國專利No.7,012,600中所述，針對此誤差之補償係可能的，但是 僅臻於有限的精密度。例如，溫度誤差可藉使用溫度感測器及查詢表來補償，但是溫度感測器具有有限的解析度且可讀取與電光媒體之溫度略微不同的溫度。同樣地，先前狀態依存性可藉儲存先前狀態及使用多維變換矩陣予以補償，但是控制器記憶體限制可被記錄的狀態數目及可被儲存之變換矩陣之大小，而對此類型補償之精密度加以限制。
因而，一般灰階影像流需要施加脈衝之極精密控制，以取得良好結果，且在實驗上發現，在電光顯示器之現有技術狀態中，一般灰階影像流在商業顯示器中不可行。
在一些情況下，單一顯示器可較佳地使用多驅動手段。例如，可超過兩個灰階之顯示器可使用灰階驅動手段(gray scale drive scheme：下文簡稱"GSDS")，其可達成所有可能的灰階之間的變換；及單色驅動手段(monochrome drive scheme：下文簡稱"MDS")，其僅可達成兩個灰階之間的變換，MDS提供比GSDS更快的顯示器之重寫。在顯示器被重寫期間改變的所有像素僅達成僅兩個MDS所用之灰階間的變換時，使用此MDS。例如，上述美國專利No.7,119,772說明一顯示器為電子書或能顯示灰階影像且亦能顯示能容許使用者輸入關於已顯示影像之文字的單色對話盒的類似裝置。當使用者輸入文字時，使用一快速MDS於對話盒之快速更新，因而提供使用者對已輸入文字之快速確認。另一方面，當改變顯示在顯示器上之整個灰階影像時，使用較慢的GSDS。
或者，顯示器可在「直接更新」驅動手段(direct update drive scheme：下文簡稱"DUDS")同時，使用GSDS手段。DUDS可具有二或超過二個灰階，通常少於GSDS，但是DUDS最重要的特徵係藉由簡單的單向驅動器，從初始灰階變換到最後灰階，處理變換，與常使用在GSDS中之「間接」變換相反，其中至少在一些變換中，像素從初始灰階驅動到一個極端光學狀態，然後朝反方向到最後灰階狀態；在某些情況中，變換可藉由從初始灰階驅動到一個極端光學狀態，且從此處到相對的極端光學狀態，且然後到最後灰階狀態而達成---見於如上述美國專利No.7,012,600之第11A及11B圖中所示之驅動手段。因而，本電泳顯示器在灰階模式具有一更新時間約為飽和脈衝之長度的2到3倍(其中「飽和脈衝之長度」係定義為在一特定電壓時足以驅動顯示器之像素從一個極端光學狀態到另一個極端光學狀態之時間周期)，或約為700-900微秒，而DUDS具有一最大更新時間等於飽和脈衝之長度，或約為200-300微秒。
然而，在某些情形下有需要提供一額外之驅動手段(為了方便敘述起見，下文通稱為「應用更新驅動手段」(application update drive scheme)或"AUDS")，其具有最大更新時間，甚至比DUDS者更短，且因而小於飽和脈衝之長度，即使此快速更新與產生之影像品質妥協時亦然。AUDS可較佳地用於交作用途，如使用畫圖筆及觸控感測 器在顯示器上畫圖、在鍵盤上打字、選單之選擇、及文字或游標之捲動。AUDS可能有用的特定用途係電子書閱讀器，其藉由顯示經由電子書翻動頁面影像作為使用者頁面，在某些情況下，藉由在觸控螢幕上以手操縱，模擬一實體書。在此頁面翻動期間，透過相關頁面之快速移動遠比被翻動的頁面之對比或影像品質更重要；一旦使用者已選定他所需要的頁面，可使用GSDS驅動手段以較高品質重寫頁面之影像。先前技術之電泳顯示器因而在交作用途上很有限。但是，因為AUDS之最大更新時間小於飽和脈衝之長度，由AUDS可取得的極端光學狀態會與DUDS者不同；實際上，AUDS之有限更新時間並不允許像素被驅動到正常極端光學狀態。
然而，AUDS之使用有另外之複雜性，即整體直流(Direct current：下文簡稱DC)平衡之需要。如於上述許多MEDEOD申請案中所討論，若所使用的驅動手段並未大致DC平衡(即，若在相同灰階下於變換開始及結束之任何系列期間施加到像素之脈衝的代數和並不近於零)，顯示器之電光特性及工作壽命即可能受到負面影響。特別是請參見上述美國專利No.7,453,445，其討論到在包括使用超過一個驅動手段執行變換之所謂「異類迴路(heterogeneous loops)」中DC平衡的問題。在任何使用GSDS及AUDS的顯示器中，欲使兩個驅動手段整體DC平衡似不可能，因為在AUDS中需要高速變換(通常，可同時使用GSDS及 DUDS而仍然保持整體DC平衡)。因而，期望能提供一些方法以驅動使用GSDS及DUDS兩者而能保持整體DC平衡，而本發明之一個形態係關於此一方法。
本發明之第2形態係關於減少在電光顯示器中所謂的「鬼影」。用於此等顯示器之某種驅動手段，尤其意圖減少顯示器之閃爍的驅動手段會在顯示器上留下「鬼影」(先前影像之模糊複製)。此鬼影尤其在多次更新之後，讓使用者分心，且降低影像之感覺品質。當電子書閱讀器被用來透過電子書捲動時，鬼影係一問題，其與跳過此書之不同頁之間者相反。
因而，在一個形態中，本發明提供使用兩個不同驅動手段來操作電光顯示器之第一方法。在此方法中，顯示器使用第1驅動手段，被驅動到預定變換影像。然後顯示器使用第2驅動手段，被驅動到異於變換影像的第2影像。隨後，顯示器使用第2驅動手段，被驅動到相同的變換影像。最後，顯示器使用第1驅動手段，被驅動到異於變換影像及第2影像二者的第3影像。
本發明之此方法在下文中可被稱為本發明之「變換影像(transition image)」或”TI”方法。在此方法中，第1驅動手段較佳為一灰階驅動手段，其可驅動顯示器到至少4且較佳為至少8個灰階，且具有比飽和脈衝長度(如上述所定義)更大的最大更新時間。第2驅動手段較佳為一AUDS具 有比灰階驅動手段更少的灰階，及小於飽和脈衝長度的最大更新時間。
在另一個形態中，本發明提供使用彼此不同之第1及第2驅動手段及與第1及第2驅動手段兩者不同的至少一個變換驅動手段來操作電光顯示器之第二方法，此方法依序包括下列步驟：使用第1驅動手段來驅動顯示器至第1影像；使用變換驅動手段來驅動顯示器到一與變換影像不同的第2影像；使用第2驅動手段來驅動顯示器至與第2影像不同的第3影像；使用變換驅動手段來驅動顯示器到一與第3影像不同的第4影像；及使用第1驅動手段來驅動顯示器至與第4影像不同的第5影像。
本發明之第二方法與第一方法不同之處在於並無特定變換影像形成於顯示器上。取代的是一特殊的變換驅動手段，其說明於下之特徵被用來達成兩個主要驅動手段之間的變換。在某些情況中，需要另外的變換驅動手段來達到從第1到第2影像之變換及從第3到第4影像之變換；在其他情況下，單一的變換驅動手段即已足夠。
在另一個形態中，本發明提供一種操作電光顯示器的方法，其中影像被捲動越過顯示器，且其中在被捲動的影像之兩個部分之間設有一清除棒(clearing bar)，此捲動越過顯示器中的清除棒係與影像之此兩個部分同步，達成清除棒之寫入(writing)，重寫清除棒通過上方之每個像素。
在本發明之所有方法中，顯示器可使用上述任何類型 之電光媒體。因而，例如電光顯示器可包括一旋轉雙色構件或電致變色(electrochromic)材料。或者，電光顯示器可包括一電泳材料，其包含位於流體中，且可在電場的影響下移動通過流體之複數個帶電微粒。帶電微粒及流體可被拘限在複數個膠囊或微細胞中。或者，帶電微粒及流體能以包括聚合物材料之連續相圍住之複數個不連續滴存在。流體可為液態或氣態。
如已在一個形態中已提及，本發明提供兩種不同但是相關的方法，使用兩個不同的驅動手段來操作電光顯示器。在這兩個方法的第一方法中，顯示器首先使用第1驅動手段，驅動到預定之變換影像，然而使用第2驅動手段重寫為第2影像。顯示器隨後使用第2驅動手段，返回相同的變換影像，且最後使用第1驅動手段，驅動到第3影像。在此「變換影像」(“TI”)驅動方法中，變換影像作為在第1及第2驅動手段之間的一已知變換影像。須了解，使用第2驅動手段在兩次發生變換影像之間可在顯示器上寫入超過一個之影像。假定第2驅動手段(一般為AUDS)係大致為DC平衡，當顯示器從第1至第2驅動手段且回到第1驅動手段(一般為GSDS)時，很少或沒有DC不平衡係由在兩次發生變換影像之間第2驅動手段之使用所造成。
由於相同的變換影像被使用於第1-第2(GSDS-AUDS)變換及逆向(第2-第1)變換，因此，變換影像之正確性質並 不影響本發明之TI方法的操作，且變換影像可任意地選擇。通常，變換影像可選定為用來將變換之視覺效應減至最小。變換影像例如可被選擇為全白或黑，或全灰色調，或可圖案化為具有某些有利的品質。換言之，變換影像可為任意，但是此影像之每一像素必須有一預定值。也很明顯地，由於第1及第2驅動手段兩者必須實現從變換影像到不同影像的改變，因此，變換影像必須為可被第1及第2驅動手段兩者所處理者，即變換影像必須限制在等於第1及第2驅動手段所採用的許多灰階之較小者之許多灰階。變換影像可由每一驅動手段作不同的詮釋，但是其必須由每一驅動手段作一致的處理。又，假定相同的變換影像用於特定的第1-第2變換及隨後立即的逆向變換，相同的變換影像即未必用於每一對變換；可提供複數個不同變換影像，且顯示器控制器可配置成，例如視已存在於顯示器上之影像性質而選擇一特定變換影像，以將閃爍減至最小。本發明之TI方法亦可使用多個連續變換影像，進一步改善較慢變換犧牲下的影像性能。
因為電光顯示器之DC平衡必須在一個接一個像素之基礎上來達成(即驅動手段必須確保每一像素大致為DC平衡)，本發明之TI方法可使用在僅顯示器之局部被切換到第2驅動手段之情況下，例如在希望提供一螢幕上文字盒以從鍵盤顯示文字輸入，或者提供一螢幕上鍵盤，其中個別按鍵閃爍以確認輸入。
本發明之TI方法並不拘限在除了AUDS之外僅使用GSDS之方法。事實上，在TI方法之一個較佳實施例中，顯示器配置成使用GSDS,DUDS，及AUDS。在此方法之一較佳形式中，由於AUDS具有比飽和脈衝小的更新時間，由AUDS達成的白及黑光學狀態與由DUDS及GSDS達成者較低(即，相較於由DUDS及GSDS達成「的」真黑及白，由AUDS達成的白及黑光學狀態實際上非常淺灰及非常深灰)，且相較於由DUDS及GSDS達成者，由AUDS達成的光學狀態有增大的變動性，此乃由於先前狀態(歷史)及停留時間效應導致不希望的反射係數誤差及影像假影。為了減少此等誤差，提議使用下列影印順序。
全域完整波形(global complete waveform：下文簡稱GC波形)將從一n-位元影像變換到一n-位元影像。
直接更新波形(direct update waveform：下文簡稱DU波形)將從一n-位元(或小於n-位元)影像變換到一m-位元影像，其中m≦n。
應用更新波形(application update waveform：下文簡稱AU波形)將一p-位元影像變換到一p-位元影像；通常，n=4,m=1，且p=1，或n=4,m=2,p=2或1。
-GC->影像n-1-GC->變換影像-AU->影像n-AU->影像n+1-AU->...-AU->影像n+m-1-AU->影像n+m-AU->變換影像-GC或DU->影像n+m+1
從上述可知，在本發明之TI方法中，AUDS可能需要 少量或不需要調諧(tuning)，且能比其他使用的驅動手段(GSDS或DUDS)快很多。DC平衡藉由變換影像之使用而維持，且可維持較慢的驅動手段(GSDS及DUDS)之動態範圍。所達到的影像品質能比不使用中間更新者更佳。影像品質在AUDS更新的期間可改善，因為第1個AUDS更新可應用到一具有希望屬性的變換影像。針對立體圖像(solid image)，影像品質可藉具有施加到均勻背景之AUDS更新而改善。此可減少先前狀態之鬼影。在最後中間更新之後的影像品質亦可藉具有施加到均勻背景之GSDS或DUDS更新而改善。
在本發明之第二方法中(下文可簡稱為「變換驅動手段」(transition drive scheme)或“TDS”方法)，不使用變換影像，但是使用變換驅動手段來取代；使用變換驅動手段的單一變換取代使用第1驅動架的最後變換手段(其產生變換影像)及使用第2驅動手段的首次變換(其從變換影像轉變為第2影像)。在某些情況下，視變換之方向而定，可需要兩個不同的變換驅動手段；在另一方面，單一的變換驅動手段足夠朝任一方向作變換。須提及，變換驅動手段僅對每一像素施加一次，且不像主要(第1及第2)驅動手段般重複地施加到同一像素。
本發明之TI及TDS方法將不參照附圖作更詳細的解釋，附圖係產生在此兩個方法中之概略圖示。在所有附圖中，時間從左到右增加，方形或圓形表示灰階，且連接此 等方形或圓形的線表示灰階變換。
第1圖係概略地顯示具有N灰階之標準灰階波形(顯示為N=6，其中灰階以方形表示)及由連結灰階之初始灰階(在第1圖之左手側)到最後灰階(在右手側)顯示的N×N變換。(須提及，針對初始及最後灰階均相同時需提供零變換；如上面提到之許多MEDEOD申請案中所解釋，通常零變換仍然牽連到非零電壓施加到相關像素的期間)。每一灰階不僅具有特定的灰階(反射係數)，而且若如所期望的所有驅動手段均為DC平衡(即若在相同灰階下於變換開始及結束之任何系列期間施加到像素之脈衝的代數和係大致為零)，具有一特定的DC補償(offset)。DC補償不一定均勻地隔離或甚至獨一無二。故針對具有N灰階的波形，有一對應於此等灰階之每一個的DC補償。
當一組驅動手段彼此DC平衡時，所採達到一特定灰階的路徑會改變，但是各灰階之總DC補償相同。因而，可在此組內保持彼此平衡地切換驅動手段而不必擔心引起增長的DC不平衡，此增長的DC不平衡如上述MEDEOD申請案中所揭示，會造成某種顯示器之破壞。
上述DC補償係相對於彼此測定，即針對一個灰階之DC補償係任意地設定為假定零點(zero arbitrary)且其餘灰階之DC補償係相對於此假定零點而測定。
第2圖係類似於第1圖之圖形但是顯示一單色驅動手段(N=2)。
若顯示器具有彼此不DC平衡之兩個驅動手段(即，在特定灰階之間的此等DC補償為不同；這未必暗示，這兩個驅動手段具有不同數目的灰階)，仍可在兩個驅動手段之間切換而不會引起隨時間增長之大的DC不平衡。使用本發明之TI方法可完成需要的變換。使用一共同灰色調來進行不同驅動手段之間的變換。無論何時，在模式之間切換時，必須永遠藉由切換到此共同灰階進行變換，以確保維持DC平衡。
第3圖顯示用於從第1圖所示驅動手段變換到第2圖所示之驅動手段的期間，假定彼此不平衡之TI方法。第3圖之左手側4分之1顯示使用第1圖之手段時的一般灰階變換。隨後，變換之第1部分使用第1圖之驅動手段以驅動顯示器之所有像素到一共同灰階(第3圖所示之最上方灰階)，而變換之第2部分使用第2圖之驅動手段以驅動所需要的不同像素到第2圖驅動手段之兩個灰階。因而，變換之所有長度等於在此二個驅動手段中之變換的聯合長度。若共同灰階之光學狀態在此兩個驅動手段中不一致時，即會產生一些鬼影。最後，進一步的變換係僅使用第2圖之驅動手段達成。
可了解，雖然在第3圖中僅顯示單一共同灰階，但是在二個驅動手段之間可有多個共同灰階。在此情況下，可使用任一個共同灰階到變換影像，且變換影像可單純地僅藉驅動顯示器之每一個像素到一個共同灰階而形成。此傾 向產生一視覺上令人舒服的變換，其中一個影像「熔入」均勻的灰色圖框，一不同的影像從此處逐漸跑出。但是，在此情況下，不需要所有像素使用相同的共同灰階；只要驅動控制器知道那一個像素使用此共同灰階，變換之第2部分仍可使用第2圖之驅動手段達成。例如，使用不同灰階的2組像素可配置於一棋盤式圖案中。
第4圖係圖示與第3圖中所示者相反的變換。第4圖左手側4分之1顯示使用第2圖之驅動手段的一般單色變換。隨後，變換的第1部分使用第2圖之驅動手段，以驅動顯示器之所有像素到一共同灰階(第4圖所示之最上方灰階)，而變換之第2部分使用第1圖之驅動手段，以驅動所需要的不同像素到第1圖驅動手段之六個灰階。因而，變換之所有長度再度等於在此二個驅動手段中之變換的聯合長度。最後，進一步的灰階變換係僅使用第1圖之驅動手段達成。
第5及6圖顯示的變換大致分別與第3及4圖之變換類同，但是使用本發明之變換驅動手段方法，而非變換影像方法。第5圖之左手側5分之1顯示使用第1圖之驅動手段的一般灰階變換。隨後，變換影像驅動手段用來直接從第1圖驅動手段之六個灰階變換到第2圖驅動手段之兩個灰階；因而，雖然第1圖驅動手段係6×6驅動手段且第2圖驅動手段係2×2驅動手段，變換驅動手段係6×2驅動手段。必要的話，變換驅動手段可沿用第3及4圖之共同 灰階的方法，但是變換驅動手段而非變換影像之使用能提供更多的設計自由度，且因而變換驅動手段不需要通過一共同灰階。須知，變換驅動手段僅在任一次用於單一變換，不像第1及2圖之驅動手段一般用於許多連續的變換。變換驅動手段之使用能達到灰階的較佳光學搭配，且變換長度可減少低於各驅動手段之和，因而提供更快的變換。
第6圖係顯示與第5圖中所示者相反的變換。針對重疊變換(並不永遠如此)，若第2圖→第1圖變換與第1圖→第2圖變換相同，相同的變換驅動手段可使用在兩方向，否則就需要兩個分離的變換驅動手段。
如已提及者，本發明之另一形態係關於使用清除棒來操作電光顯示器的方法。在一個此種方法中，一影像捲動通過顯示器，且一設在影像之兩個部分之間的清除棒被捲動，捲動通過顯示器的清除棒係與影像之兩個相鄰部分同步，清除棒之寫入造成清除棒通過其上方之每個像素被重寫。在另一個此種方法中，一影像形成於顯示器上，且一清除棒被設置為移動通過在顯示器上的影像，重寫清除棒通過上方之每個像素。此兩種方法隨後各稱為「同步清除棒」及「非同步清除棒」方法。
「清除棒方法」雖非專門，卻主要移除或至少減輕使用局部更新或不良構成的驅動手段時可能產生在電光顯示器中的鬼影效應。一旦顯示器之捲動可能產生此鬼影，一系列彼此稍有不同之影像即寫入顯示器，因而形成大於顯 示器本身(例如一電子書，網頁或地圖)之影像掠過顯示器之印象。此捲動會在顯示器上留下鬼影之污斑，且所顯示連續影像數越大，此鬼影越糟。
在雙穩定顯示器中，一黑色(或其他非背景色)清除棒可被加入到螢幕上影像之一或多個邊緣(在邊際，在邊界或在接縫)。此清除棒可位於初始即在螢幕上的像素中，或者若控制器記憶體保持一比已顯示之實體影像更大的影像(例如，為了加速捲動)，清除棒即亦可位於在軟體記憶體中而非在螢幕上的像素中。當顯示器影像在已顯示影像中被捲動時(如當閱讀一很長的網頁時)，清除棒與影像本身之移動同步地移動通過影像，使得被捲動影像給予顯示兩個分離頁而非一捲動之印象，且清除棒強迫其移動通過的所有像素進行更新，以減少當其通過時鬼影之及類似假影之形成。
清除棒可採取許多形式，但是對至少偶爾的使用者而言，一些形式可能不被認同為清除棒。例如，清除棒可被使用作為在聊天室或公告板的來稿之間的定界符，使得每一來稿會捲動通過螢幕，且在每一連續對來稿之間的清除棒在當聊天室或公告板主題前進時會清除螢幕假影。於此應用中，在螢幕上一次常常會有超過一個清除棒。
清除棒可具有垂直於捲動方向的簡單線之形式，且其一般為水平。但是，清除棒之許多其他形式可使用在本發明的方法中。例如，一種清除棒可具有平行線、鋸齒線、 對角線波狀(正弦)線或斷線之形式。清除棒亦可具有直線以外的形式；例如，清除棒可具有在影像周圍之圖框的形式，一個可為可視或不可視之柵(柵可為小於顯示器尺寸或大於顯示器尺寸)。清除棒亦可具有一系列通過顯示器之分離點的形式，這些點係策略上放置，使得當其等捲動通過顯示器時，此等點強迫每個像素切換。此等分離的點雖然實施起來更複雜，但有自我遮蔽且因散開而使用者較無法看到的優點。
於捲動方向中清除棒內像素的最小數目(隨後為了方便起見稱為清除棒之「高度」)應至少等於每一捲動影像更新時影像移動的像素數。因而，清除棒之高度可動態地變化；當頁面捲動更快時，清除棒高度將增加，且當捲動變慢時，清除棒高度將縮小。但是，為了簡單實施，可最方便地設定足以達到最大捲動速度的清除棒高度且保持此高為恆定。因為清除棒在捲動停止之後不再需要，故當捲動停止或保持在顯示器上時，清除棒可被移除。清除棒之使用一般係當使用快速更新驅動手段(DUDS或AUDS)時最有利。
當清除棒為許多散開之點的形式時，清除棒之「高度」說明點之間空隔的成因。在調制每一捲動更新移動的影像之像素數目之捲動方向中每一點位置的設定必須在零到小於每一捲動更新移動的像素數之數目的範圍內，且捲動方向之像素的每一平行線必須滿足該要件。
清除棒不需要為純色(solid color)，可為圖案化。視所使用的驅動手段而定，圖案化之清除棒會將鬼影加入到背景，因而最好掩飾此影像假影。視棒的位置及時間而定，清除棒之圖案可改變。在空間中使用一圖案化清除棒形成的假影可造成眼睛看起來舒服的鬼影。例如，可使用公司標誌之形式的圖案，使得留在後面之鬼影假影會顯出此標誌之「浮水印」，雖然若使用誤差的驅動手段即可能會產生不期望的假影。圖案化之清除棒之適合性可藉由以所欲驅動手段捲動圖案化清除棒越過使用實體背景影像的顯示器，且判斷形成的假影佳或不佳來決定。
圖案化之清除棒在顯示器使用一圖案化背景時特別有用。其適用所有相同的規則；在最簡單的情況下，可選擇與背景色不同的清除棒。或者，可使用二或多個不同顏色或圖案的清除棒。圖案化清除棒可有效地與一散開之點的清除棒相同，雖然散開之點的要求被修改以使得背景每一灰色調有一點在清除棒上(異於背景上被清除的一個特定顏色)，使得在調制每一捲動更新移動的影像之像素數目之捲動方向中每一點位置的設定涵蓋與調制每一捲動步驟移動之像素數之在捲動方向中圖案化背景點之位置之設定相同的範圍。
在使用一條紋化背景的顯示器中，清除棒可使用與條紋化背景相同的灰色調但是與背景有一塊組差。此可有效地隱藏清除棒到得清除棒可置於文字與後面影像之間的背 景中的程度。掺雜由圖案化清除棒產生的散亂鬼影之背景可從一可辨識影像來掩飾圖案化鬼影，且產生可更吸引某些使用者的影像。或者，若有鬼影時，清除棒可配置成留下特定圖案之鬼影，使得鬼影變成在顯示器上之浮水印及一項資產。
雖然清除棒之上述討論著眼於隨影像在顯示器上捲動的清除棒，但是清除棒不須要依此方式捲動，而可週期性不與捲動同步或完全與捲動無關；例如，清除棒可像擋風玻璃雨刷或像朝一個方向越過顯示器而背景影像絲毫不動之傳統視頻擦拭(video wipe)般操作。多個非同步清除棒可同時或依序使用以清除顯示器之許多部分。非同步清除棒在顯示器之一或多個部分設置可由顯示器應用來控制。
清除棒不須要使用與顯示器其他部分相同的驅動手段。若具有相同或比顯示器其他部分之長度更短的驅動手段用於清除棒，實施即簡單可行。若清除棒之驅動手段較長(像實際應用之情況)，並非清除棒中之所有像素會立即切換而是小部分像素會進行切換，惟非切換性像素及一般切換性像素在清除棒周圍移動。非切換性像素之數目必須足夠大使得一般切換及清除棒區域不相碰撞，而清除棒必須足夠寬使得當清除棒移動通過螢幕時沒有像素會遺失。用於清除棒的驅動手段可為使用於顯示器之其餘部分之驅動手段，或者可為依清除棒需要的特定驅動手段。若使用多個清除棒時，其等即不須要全都使用相同的驅動手段。
由上述可知，本發明之清除棒方法可立即加入到許多 種電光顯示器中且提供比其他頁面清除方法更不會造成視覺壓迫的頁面清除的方法。清除棒方法之許多變化，包含同步及非同步可被加入特定的顯示器中，因而軟體或使用者可視諸如使用者接受度之感覺、或正在顯示器放映之特定節目之各因素來選擇方法使用。
熟於此技術者當了解，在不違離本發明之範圍下，上述本發明之特定實施例可作許多變化及修改。因而，上述說明全部解說性而非限制性解釋。
第1圖示意顯示用於驅動電光顯示器之灰階驅動手段。
第2圖示意顯示用於驅動電光顯示器之灰階驅動手段。
第3圖示意顯示使用本發明之變換影像方法從第1圖之灰階驅動手段到第2圖之單色驅動手段的變換。
第4圖示意顯示與第3圖中相反的變換。
第5圖示意顯示使用本發明之變換驅動手段方法從第1圖之灰階驅動手段到第2圖之單色驅動手段的變換。
第6圖示意顯示與第5圖中相反的變換。

Claims (22)

  1. 一種操作電光顯示器之方法，使用兩個彼此不同的第1及第2驅動手段，該方法依序包括：使用該第1驅動手段驅動該顯示器到預定變換影像；使用該第2驅動手段驅動該顯示器到一與該變換影像不同的第2影像；使用該第2驅動手段驅動該顯示器到相同的該變換影像；及使用該第1驅動手段驅動該顯示器到與該變換影像及該第2影像二者不同的第3影像。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第1驅動手段係可驅動該顯示器到至少4個灰階的灰階驅動手段。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第1驅動手段係可驅動該顯示器到至少8個灰階的灰階驅動手段。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第2驅動手段係一應用更新驅動手段，其具有灰階數比該第1驅動手段少且最大更新時間比該顯示器之飽和脈衝的長度更短。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該變換影像包括一施加到該顯示器之所有像素的單一色調。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該顯示器設置有複數個變換影像，且一顯示器控制器配置成視已出現在該顯示器上的影像而定來選擇一個變換影像。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該顯示器在被驅動到該第2影像之前及/或在被驅動到該第3影像之前被連 續地驅動到複數個變換影像。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電光顯示器包括一旋轉雙色構件或電致變色材料。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電光顯示器包括一電泳材料，其包括有置於一流體中且可在電場的影響下移動通過該流體之複數個帶電微粒。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該帶電微粒及該流體被拘限於複數個膠囊或微胞中。
  11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該帶電微粒及該流體係以被含有聚合物材料之一連續相所圍住之複數個不連續滴而呈現。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該流體係氣態。
  13. 一種操作電光顯示器之方法，使用兩個彼此不同的第1及第2驅動手段及一與該第1及第2驅動手段不同的變換驅動手段，該方法依序包括：使用該第1驅動手段驅動該顯示器到第1影像，該第1驅動手段具有一變換影像，用來將影像變換的視覺效應減至最小；使用該變換驅動手段驅動該顯示器到一與該變換影像不同的第2影像；使用該第2驅動手段驅動該顯示器到一與該第2影像不同的第3影像；使用該變換驅動手段驅動該顯示器到一與該第3影 像不同的第4影像；及使用該第1驅動手段驅動該顯示器到與該第4影像二者不同的第5影像。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第1驅動手段係可驅動該顯示器到至少4個灰階的灰階驅動手段。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該第1驅動手段係可驅動該顯示器到至少8個灰階的灰階驅動手段。
  16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第2驅動手段係一應用更新驅動手段，其具有灰階數比該第1驅動手段少且最大更新時間比該顯示器之飽和脈衝的長度更短。
  17. 如申請專利範圍第13項之方法，其中第1變換驅動手段被使用來達成從該第1到該第2影像之變換，且一與該第1變換驅動手段不同的第2變換驅動手段被使用來達成從該第3到該第4影像之變換。
  18. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該電光顯示器包括一旋轉雙色構件或電致變色材料。
  19. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該電光顯示器包括一電泳材料，其包括有置於一流體中且可在電場的影響下移動通過該流體之複數個帶電微粒。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該帶電微粒及該流體被拘限於複數個膠囊或微胞中。
  21. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該帶電微粒及該 流體係以被含有聚合物材料之一連續相所圍住之複數個不連續滴而出現。
  22. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該流體係氣態。
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