台湾专利TW201314652A 用於電泳顯示器的驅動系統

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专利摘要:
本申請案係針對一種用於電泳顯示器的驅動系統。該驅動系統可減少驅動電泳顯示器所需的記憶體空間。
公开号:TW201314652A
申请号:TW101130088
申请日:2012-08-20
公开日:2013-04-01
发明作者:Craig Lin
申请人:Sipix Imaging Inc；
IPC主号:G09G3-00

专利说明:
用於電泳顯示器的驅動系統相關申請案之交互參照
本申請案根據美國專利法主張在2011年9月12日提出申請、標題為「DRIVING SYSTEM FOR ELECTROPHORETIC DISPLAYS」的美國臨時申請案第61/533,562號的優先權之權益，出於全部目的，如本文充分地所闡述，該美國臨時申請案之全部內容以此引用之方式併入。
常見藉由使用儲存驅動波形的查找表來驅動電泳顯示器。查找表通常涉及使用兩個記憶體，一個記憶體儲存當前影像的資訊，且另一記憶體儲存新影像(亦即，待自當前影像驅動至的影像)的資訊。隨後，基於特定像素的當前影像資訊及新影像資訊來搜尋查找表，以找到適當的波形用於更新像素。
儲存影像及查找表所需要的記憶體空間相對較大。舉例而言，對於能夠顯示16個不同灰階的電泳顯示器而言，存在兩個影像記憶體，除此之外，查找表還將需要256個項來儲存驅動波形。
本揭示案之某些部分中描述的及識別為「發明背景」或「先前方法」的某些方法為可繼續使用的方法，但不必為先前已設想或繼續的方法。因此，除非另有指示，否則不應假定，如此描述的方法中之任何方法僅借助於識別為「發明背景」或「先前方法」而實際上有資格作為先前技術。
本發明之一個方面係針對一種用於將當前影像中的像素更新至新影像之驅動方法，該方法包含以下步驟：a)將僅一個影像儲存於影像記憶體中；以及b)當將新影像資料發送至顯示控制器時產生查找圖，及用新影像資料更新影像記憶體。
該方法可進一步包含：c)基於新影像資料及藉由查找圖識別的類別，自子查找表逐個訊框地選擇驅動電壓資料；以及d)將步驟(c)中之驅動電壓資料逐個訊框地發送至顯示器。
在一個具體態樣中，子查找表之數目未超過影像的灰階數目的50%。
在一個具體態樣中，基於當前影像與新影像之即時比較，決定將像素驅動至該像素在新影像中的所要顏色狀態所需的波形之類別。
在一個具體態樣中，影像具有16個灰階。
本發明之另一方面係針對一種用於電泳顯示器的驅動系統，該系統包含：a)僅一個影像記憶體；b)複數個子查找表，其中查找表之數目未超過灰階數目的50%，且每一子查找表具有相應波形選擇器；以及c)查找圖產生器及查找圖。
本發明之又一方面係針對一種電泳顯示控制器，該電泳顯示控制器包含：顯示控制器中央處理單元(CPU)及查找表圖產生器，該顯示控制器中央處理單元包含複數個波形選擇器，該複數個波形選擇器耦接至類別選擇器；複數個子查找表，該複數個子查找表耦接至顯示控制器CPU；第一介面，該第一介面經配置以耦接至主電腦CPU；第二介面，該第二介面經配置以耦接至顯示器；第三介面，該第三介面經配置以耦接至影像記憶體；以及第四介面，該第四介面經配置以耦接至查找表圖。
本發明之另一方面係針對一種電泳顯示控制器，該電泳顯示控制器包含：查找表圖產生器，該查找表圖產生器具有第一連接及第二連接，該第一連接經配置以耦接至影像記憶體以接收影像資料，該第二連接經配置以耦接至查找表圖；兩個或兩個以上子查找表，該兩個或兩個以上子查找表各自具有輸入及輸出，該輸入經配置以接收訊框編號，該等輸出經耦接至各別波形選擇器；類別選擇器，該類別選擇器具有複數個輸入，該複數個輸入經耦接至波形選擇器及耦接至查找表圖；以及介面，該介面經配置以耦接至顯示器。
本發明之驅動方法及系統可減少用於驅動電泳顯示器所需的記憶體空間。【發明詳述】
第1圖圖示電泳顯示器100，電泳顯示器100可藉由本文提供的驅動方法驅動。在第1圖中，前檢視側上用圖形眼指示的電泳顯示單元10a、10b及10c具備共用電極11(共用電極11通常為透明的，因此共用電極11在檢視側上)。在電泳顯示單元10a、10b及10c之相對側(亦即，後側)上，基板12分別包括個別的像素電極12a、12b及12c。像素電極12a、12b及12c中之每一者定義電泳顯示器之個別像素。儘管像素電極圖示為與顯示單元對準，但實際上，複數個顯示單元可與一個個別的像素相關聯。
亦應注意，當基板12及像素電極為透明時，可自後側檢視顯示裝置。
在電泳顯示單元10a、10b及10c中之每一者中填充電泳液13。電泳顯示單元10a、10b及10c中之每一者由顯示單元壁14圍繞。
帶電粒子15在顯示單元中的移動藉由施加於共用電極及像素電極的電壓電位差來決定，該像素電極與其中填充了帶電粒子的顯示單元相關聯。
例如，帶電粒子15可帶正電荷，使得帶電粒子15將被吸引至像素電極或共用電極，該像素電極或該共用電極中的任一者在與帶電粒子之電壓電位相反的電壓電位處。若將相同極性應用於顯示單元中的像素電極及共用電極，則帶正電荷的顏料粒子隨後將被吸引至具有較低電壓電位的電極。
帶電粒子15可為白色。亦，一般技術者將顯而易見，帶電粒子的顏色可為深色，且帶電粒子分散於顏色較淡的電泳液13中，以提供在視覺上可辨別之足夠對比度。
在另一具體態樣中，帶電顏料粒子15可為帶負電荷的。
在又一具體態樣中，電泳顯示液亦可具有透明或較淡顏色的溶劑或溶劑混合物，其中帶電粒子分散於該溶劑或溶劑混合物中，該等帶電粒子具有兩種對比色且攜帶相反電荷。舉例而言，可能存在帶正電荷的白色顏料粒子及帶負電荷的黑色顏料粒子，且兩種類型之顏料粒子分散於透明溶劑或溶劑混合物中。
術語「顯示單元」意欲代表微容器，該微容器個別地填充有顯示液。「顯示單元」之實例包括(但不限於)微杯、微膠囊、微通道、其他分區型顯示單元及該等分區型顯示單元之等效物。在微杯類型中，可用頂部密封層密封電泳顯示單元10a、10b及10c。在電泳顯示單元10a、10b及10c與共用電極11之間亦可能存在黏接層。
在本申請案中，術語「驅動電壓」用以代表帶電粒子在像素區域中經歷的電壓電位差。驅動電壓為施加於共用電極的電壓與施加於像素電極的電壓之間的電位差。例如，在單一粒子類型系統中，帶正電荷的白色粒子分散於黑色溶劑中。當零電壓施加於共用電極且+15 V電壓施加於像素電極時，帶電顏料粒子在像素區域中的「驅動電壓」將為+15 V。在此情況下，驅動電壓將移動帶正電荷的白色粒子至共用電極附近或共用電極處，且作為結果，經由共用電極(亦即，檢視側)看見白色顏色。或者，當零電壓施加於共用電極且-15 V電壓施加於像素電極時，在此情況下驅動電壓將為-15 V，且在此-15 V驅動電壓下，帶正電荷的白色粒子將移動至像素電極處或像素電極附近，從而使得在檢視側處看見溶劑之顏色(黑色)。
當將像素自一種顏色狀態驅動至另一顏色狀態時，應用驅動波形，且驅動波形將由一系列驅動電壓組成。
術語「二元顏色系統」是指顏色系統，該顏色系統具有兩種極端顏色狀態(亦即，第一顏色及第二顏色)及該兩種極端顏色狀態之間的一系列中間顏色狀態。
第2a圖至第2c圖圖示二元顏色系統之實例，在該二元顏色系統中，白色粒子分散於黑色顏色的溶劑中。
在第2a圖中，當白色粒子在檢視側處時，可見白色顏色。
在第2b圖中，當白色粒子在顯示單元之底部時，可見黑色顏色。
在第2c圖中，白色粒子分散於顯示單元之頂部與底部之間；可見中間顏色。實際上，粒子在整個單元深度散佈，或分佈成其中一些粒子在頂部處，且一些粒子在底部處。在此實例中，所看見的顏色將為灰色(亦即，中間顏色)。
第2d圖至第2f圖圖示二元顏色系統之實例，在該二元顏色系統中，兩種類型之黑色及白色粒子分散於透明且無色的溶劑中。
在第2d圖中，當白色粒子在檢視側處時，可見白色顏色。
在第2e圖中，當黑色粒子在檢視側處時，可見黑色顏色。
在第2f圖中，白色粒子及黑色粒子散佈於顯示單元之頂部與底部之間；可見中間顏色。實際上，兩種類型之粒子在整個單元深度散佈，或分佈成其中一些粒子在頂部處，且一些粒子在底部處。在此實例中，所看見的顏色將為灰色(亦即，中間顏色)。
亦可能在顯示液中具有多於兩種類型之顏料粒子。不同類型之顏料粒子可攜帶相反電荷及/或不同強度位準之電荷。
當出於說明目的，將黑色顏色及白色顏色用於應用中時，應注意到，只要兩種顏色顯示足夠的視覺對比度，兩種顏色就可為任何顏色。因此，二元顏色系統中的兩種顏色亦可稱為「第一顏色」及「第二顏色」。
中間顏色為第一顏色與第二顏色之間的顏色。中間顏色在兩種極端顏色(亦即，第一顏色與第二顏色)之間的尺度上具有不同程度之強度。例如使用灰色顏色，該灰色顏色可具有8個、16個、64個、256個或更多個灰階。
在16的灰階中，灰階0(G0)可為全黑色顏色，且灰階15(G15)可為全白色顏色。灰階1至灰階14(G1-G14)為範圍為自深色至淡色的灰色顏色。
顯示裝置中的每一影像由大量像素形成，且當自當前影像驅動至新影像時，將由一系列驅動電壓組成的驅動波形應用於每一像素。舉例而言，當前影像中的像素可處於G5顏色狀態，且新影像中的相同像素處於G10顏色狀態，當隨後將當前影像驅動至新影像時，對彼像素應用欲自G5驅動至G10的驅動波形。
第3圖圖示說明先前驅動系統的圖，該先前驅動系統涉及使用查找表。
在圖中所示的先前系統中，顯示控制器32包含顯示控制器CPU 36及查找表37。
當正在執行影像更新時，顯示控制器CPU 36存取來自影像記憶體33的當前影像資料及新影像資料。記憶體33a表示用於所有像素的當前影像資料的記憶體，而記憶體33b表示用於該等像素的新影像資料的記憶體。
當將像素自當前影像更新至新影像時，顯示控制器CPU 36諮詢查找表37，以發現每一像素的適當波形。更特定言之，當自當前影像驅動至新影像時，取決於彼像素之兩個連續影像中的顏色狀態，針對每一像素自查找表選擇合適驅動波形。舉例而言，像素可在當前影像中處於白色狀態及在新影像中處於G5狀態，相應地，波形得以選擇。
對於能夠具有16個級別之灰階的顯示裝置而言，在LUT中將存在256(16×16)個波形供選擇。
將選定的驅動波形發送至顯示器31，以應用於像素，來驅動當前影像至新影像。然而，將驅動波形逐個訊框地發送至顯示器。
在整個本申請案中，術語「當前影像」及「新影像」分別用以代表當前正在顯示的影像及待顯示的下一個影像。換言之，驅動系統將當前影像更新至新影像。
第4圖圖示說明本發明的圖。
1)一種單一影像記憶體：本發明之第一獨特特徵在於僅需要一個影像記憶體47。單一影像記憶體僅儲存新影像的影像資料。
對於根據本發明的具有600×800像素及16個級別(亦即，4位元)之灰階的顯示器而言，影像記憶體47將僅需要240k位元組(亦即，600個位元×800個位元×4個位元)之記憶體空間。
比較起來，在先前系統中，由於存在兩個影像記憶體，所以所需要的記憶體空間加倍(480k位元組)，一個影像記憶體用於當前影像且另一個影像記憶體用於新影像。
2)子查找表
本發明之第二獨特特徵在於查找表被劃分成子查找表(sub-lookup tables；s-LUTs)。
在第4圖中所示實例中，存在四個s-LUT，分別為44a-44d。
s-LUT中之每一s-LUT表示一個類別之驅動波形，且每一類別具有用於將像素驅動至可能顏色狀態中之每一可能顏色狀態之波形。因此，每一s-LUT中的驅動波形之數目可與藉由驅動系統顯示的可能灰階之數目相同。舉例而言，對於16個灰階之驅動系統而言，每一s-LUT具有16個波形。
由系統設計者負責決定驅動系統中存在多少個s-LUT。但規則為s-LUT之數目不能超過灰階之數目的50%。在16個灰階之驅動系統中，系統中不能存在多於8個s-LUT。
亦由系統設計者負責決定波形如何分類。
在本申請案之上下文中，高灰階可定義為G8-G15中之任何一者，且低灰階可定義為G0-G7中之任何一者。
然而，不管波形如何劃分成類別，像素的當前顏色狀態及新顏色狀態之所有可能組合皆由s-LUT覆蓋。
s-LUT之一個實例在以下章節中給出。
在第3圖中所示先前系統中，假定每一驅動波形具有256個訊框，且每一訊框具有所施加電壓之4個選項(亦即，2個位元)，則整個查找表37將需要約16k位元組(亦即，16個位元×16個位元×256個位元×2個位元)的記憶體空間。計算中的16×16表示像素的當前(16種)顏色狀態及新(16種)顏色狀態之可能組合。計算的其餘部分藉由第5圖圖示。
出於說明目的，第5圖圖示單一像素之例示性波形50。對於波形而言，垂直軸表示所施加電壓之強度及極性，而水平軸表示驅動時間。波形具有驅動波形週期51。波形中存在許多訊框，且訊框之長度稱為訊框週期或訊框時間52。
典型的訊框週期範圍為自2毫秒至100毫秒，且波形週期中可能存在多至1000個訊框。波形中訊框週期之長度藉由TFT驅動系統設計來決定。波形中的訊框之數目係藉由將像素驅動至該像素之所要顏色狀態所需要的時間來決定。在以上計算中，假定每一波形具有256個訊框。
當驅動主動矩陣底板上的EPD時，如所敍述的，EPD通常需要許多訊框用於待顯示的影像。在訊框週期期間，將特定電壓施加於像素，以更新影像。舉例而言，如第5圖中所示，在每一訊框週期期間，存在至少三個不同電壓選項可用，亦即，+V、0或-V。每一s-LUT中的資料因此在大小上需要至少2個位元，以儲存三個可能選項。波形由訊框組成，該等訊框具有待施加的不同電壓。
基於如第4圖中所示實例中提供的資訊，本發明中每一s-LUT將需要約1k位元組(亦即，16個位元×256個位元×2個位元)的記憶體空間。此計算中的數字16表示s-LUT中的16個波形。
4個s-LUT所需的總記憶體空間因此將為約4k位元組。
在利用如第4圖中所示的本發明之系統時，涉及操作之若干方面：
方面1：首先，當將所要新影像發送至顯示控制器42時，含有當前影像(亦即，先前的「新」影像)的影像記憶體47及LUT圖產生器41執行當前影像與新影像之即時比較，在此比較之後，藉由新影像資料覆寫當前影像資料，且將新影像資料儲存於影像記憶體47中。換言之，僅將新影像資料儲存於影像記憶體47中，且將影像記憶體47不斷地逐個像素地更新為饋送至顯示控制器42中的新影像。
查找表圖產生器41基於當前影像資料與新影像資料之即時比較，逐個像素地決定將像素自該像素之當前顏色狀態驅動至新顏色狀態所需的波形之類別。隨後將此資訊儲存於查找表圖43中。查找表圖43具有所有像素的類別資訊。
方面2：自波形之第一訊框開始及於波形之最後訊框中結束，逐個訊框地完成驅動方法之此方面。將正在更新的訊框饋送至s-LUT 44a-44d中之每一者中。
在完成將新影像資料傳送至影像記憶體47的方面1之後，將更新命令發送至顯示控制器，以更新影像。
將新影像中的像素之所要顏色狀態自影像記憶體47發送至波形選擇器(45a-45d)。
波形選擇器45a-45d基於新影像中的像素之所要顏色狀態，自s-LUT選擇正在更新的訊框之驅動電壓資料。舉例而言，將驅動像素至所要顏色狀態的s-LUT 44a中的波形(16個波形之中)藉由波形選擇器45a來識別，且波形選擇器45a隨後將正在彼波形中更新的訊框之驅動電壓資料發送至類別選擇器46。
用每一對s-LUT(44b、44c或44d)及s-LUT之相應波形選擇器(45b-45c)類似地執行如對於s-LUT 44a及波形選擇器45a所描述之程序。
由於此方面，所以存在被發送至類別選擇器46的正在更新的訊框之四個驅動電壓資料，每一驅動電壓資料來自一個波形選擇器。
此時，自每一波形選擇器發送至類別選擇器46的驅動電壓資料中之每一驅動電壓資料僅基於新顏色狀態，因此資料大小為2個位元。
方面3：類別選擇器46基於來自查找表圖43的類別資訊，自接收自波形選擇器45a-45d的多個驅動電壓資料選擇一個驅動電壓資料。類別選擇器46隨後將正在更新的訊框之選定的驅動電壓資料發送至顯示器(例如，驅動器晶片)。
在操作中，對於每一訊框而言，方面2之步驟始終在方面3之步驟之前。舉例而言，針對訊框1執行方面2及方面3之步驟，隨後將接著訊框2的方面2及方面3之步驟等等。
第6圖圖示可如何將本發明併入至顯示控制器中。用於儲存新影像資料之單一影像記憶體47將像素之所要顏色狀態饋送至波形選擇器45a-45d中。波形選擇器選擇多個驅動電壓資料且將多個驅動電壓資料發送至類別選擇器46。波形選擇器及s-LUT皆包含於顯示控制器內。
在一個具體態樣中，s-LUT不必在顯示控制器內。舉例而言，s-LUT可在外部晶片中。
對於600×800像素之影像，查找圖43所需的記憶體空間為約120k位元組(600個位元×800個位元×2個位元)。計算涉及「2個位元」，因為存在4個s-LUT。
下表概述本發明可如何減少所需的記憶體空間，如本申請案中所論述的。
因此，用於將像素自當前影像更新至新影像的本發明之驅動方法可概述為包含以下步驟：a)將僅一個影像儲存於影像記憶體中；b)當將新影像資料發送至顯示控制器時產生查找圖，及用新影像資料更新影像記憶體；c)基於新影像資料及藉由查找圖識別的類別，自子查找表逐個訊框地選擇驅動電壓資料；d)將步驟(c)中驅動電壓資料逐個訊框地發送至顯示器。
幾乎所有已知能夠驅動電泳顯示器的波形可用於本發明中。
出於說明目的，一組適合波形圖示於第7a圖及第7b圖中。
驅動時間之長度T在圖中假定為無論先前顏色狀態如何，該長度T皆足夠長以驅動像素至全白色狀態或全黑色狀態。
出於說明目的，第7a圖及第7b圖圖示電泳液，該電泳液包含分散於黑色溶劑中的帶正電荷的白色顏料粒子。
對於WG波形，若持續時間t1為0，則像素將保持處於白色狀態。若持續時間t1為T，則像素將被驅動至全黑色狀態。若持續時間t1介於0與T之間，則像素將處於灰色狀態，且t1愈長，灰色顏色愈深。
對於KG波形，若持續時間t2為0，則像素將保持處於黑色狀態。若持續時間t2為T，則像素將被驅動至全白色狀態。若持續時間t2介於0與T之間，則像素將處於灰色狀態，且t1愈長，灰色顏色愈淡。
換言之，取決於第7a圖中的長度t1或第7b圖中的長度t2，兩個波形中的任一者可用於本發明中，以驅動像素至不同所要顏色狀態。
實例1：子查找表
在此實例中存在三個子查找表。
子查找表1-用於將像素自灰階(G0-G15)驅動至相同灰階，例如，G0→G0，G1→G1，G2→G2等。
子查找表2-用於將像素自低灰階(G0-G7)驅動至16個灰階中之任何灰階，例如，G0→G1，G5→G6，G7→G13等。
子查找表3-用於將像素自高灰階(G8-G15)驅動至16個灰階中之任何灰階，例如，G8→G1，G11→G6，G15→G14等。
在此情況下，一組16個波形將針對s-LUT 1而設計且儲存於s-LUT 1中。無論開始顏色狀態(G0-G15)如何，16個波形中之每一者將分別驅動像素至G0、G1……G15。
類似地，在s-LUT 2或s-LUT 3中亦存在16個波形。
儘管已參閱本發明之特定具體態樣描述本發明，但熟習此項技術者應理解，在不脫離本發明之真實精神及範疇的情況下，可進行各種改變且等效物可被替代。此外，可進行許多修改，以使特定情形、材料、組成、程序、一或更多個程序步驟適應本發明之目標、精神及範疇。所有此等修改意欲在所附的申請專利範圍之範疇內。
第1圖圖示典型的電泳顯示裝置。
第2圖圖示具有二元顏色系統的電泳顯示器之實例。
第3圖圖示先前驅動系統。
第4圖圖示本發明。
第5圖圖示出於說明目的的例示性波形。
第6圖圖示其中併入本發明的驅動結構。
第7a圖及第7b圖為可應用於本發明的例示性驅動波形。
41‧‧‧查找表圖產生器
42‧‧‧顯示控制器
43‧‧‧查找表圖
44a‧‧‧子查找表
44b‧‧‧子查找表
44c‧‧‧子查找表
44d‧‧‧子查找表
45a‧‧‧波形選擇器
45b‧‧‧波形選擇器
45c‧‧‧波形選擇器
45d‧‧‧波形選擇器
46‧‧‧類別選擇器
47‧‧‧影像記憶體

权利要求:
Claims (8)
[1] 一種用於將當前影像中的像素更新至新影像之驅動方法，該方法包含以下步驟：a)將僅一個影像儲存於影像記憶體中；以及b)當將新影像資料發送至顯示控制器時產生查找圖，及用該新影像資料更新該影像記憶體。
[2] 如申請專利範圍第1項之驅動方法，當更新影像時，該方法進一步包含以下步驟：c)基於新影像資料及藉由該查找圖識別的類別，自子查找表逐個訊框地選擇驅動電壓資料；以及d)將步驟(c)中之該驅動電壓資料逐個訊框發送至顯示器。
[3] 如申請專利範圍第2項之方法，其中該等子查找表之數目未超過該等影像的灰階之數目的50%。
[4] 如申請專利範圍第2項之方法，其中基於該當前影像與該新影像之即時比較，決定將像素驅動至該像素在該新影像中的所要顏色狀態所需的波形之該類別。
[5] 如申請專利範圍第2項之方法，其中該等影像具有16個灰階。
[6] 一種用於電泳顯示器的驅動系統，該系統包含：a)僅一個影像記憶體；b)複數個子查找表，其中該等查找表之該數目未超過該等灰階之該數目的50%，且每一子查找表具有相應波形選擇器；以及c)查找圖產生器及查找圖。
[7] 一種電泳顯示控制器，其包含：顯示控制器中央處理單元(CPU)及查找表圖產生器，該顯示控制器中央處理單元包含複數個波形選擇器，該複數個波形選擇器耦接至類別選擇器；複數個子查找表，該複數個子查找表耦接至該顯示控制器CPU；第一介面，該第一介面經配置以耦接至主電腦CPU；第二介面，該第二介面經配置以耦接至顯示器；第三介面，該第三介面經配置以耦接至影像記憶體；以及第四介面，該第四介面經配置以耦接至查找表圖。
[8] 一種電泳顯示控制器，其包含：查找表圖產生器，該查找表圖產生器具有第一連接及第二連接，該第一連接經配置以耦接至影像記憶體以接收影像資料，該第二連接經配置以耦接至查找表圖；兩個或兩個以上子查找表，該兩個或兩個以上子查找表各自具有輸入及輸出，該輸入經配置以接收訊框編號，該等輸出經耦接至各別波形選擇器；類別選擇器，該類別選擇器具有複數個輸入，該複數個輸入經耦接至該等波形選擇器及耦接至該查找表圖；以及介面，該介面經配置以耦接至顯示器。

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