電気光学ディスプレイを駆動するための方法

 

ディスプレイコントローラおよび駆動方法は、(a)更新バッファと、更新バッファから更新を要求しない画素を除去するための手段と、ある特別な状態を有する画素が、更新バッファから除去されないことを確実にするための手段とを有する、ディスプレイコントローラと、(b)双安定性ディスプレイを駆動するステップであって、白色−白色遷移を受け、可視遷移を受ける別の画素に隣接して位置する画素内において、画素に平衡パルス対および1つのトップオフパルスが印加されるステップと、(c)非長方形アイテムを既存の画像コンテンツにわたってオーバーレイし、次いで、アイテムを除去することによって双安定性ディスプレイを駆動するステップであって、アイテムの領域内の画素のみが遷移を実施する、ステップと、(d)光学変化を受けない背景画素が、光学状態ドリフトを補正するためにリフレッシュされる、双安定性ディスプレイを駆動するステップとを含む。

 

 

本願は、米国特許第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;および8,077,141;ならびに米国特許出願公開第2003/0102858;2005/0122284;2005/0179642;2005/0253777;2006/0139308;2007/0013683;2007/0091418;2007/0103427;2007/0200874;2008/0024429;2008/0024482;2008/0048969;2008/0129667;2008/0136774;2008/0150888;2008/0291129;2009/0174651;2009/0179923;2009/0195568;2009/0256799;2009/0322721;2010/0045592;2010/0220121;2010/0220122;2010/0265561;2011/0285754,および2013/0194250に関している。
前述の特許および出願は、便宜上、以降では集合的に「MEDEOD」(電気光学ディスプレイを駆動するための方法)出願と称され得る。これらの特許および同時係属中の出願、および以下に言及されるその他の米国特許および公開出願および同時係属中の出願の全ての全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。
電気光学ディスプレイに関する背景の術語および技術水準は、米国特許第7,012,600において詳細に議論されており、読者はさらなる情報について当該特許を参照されたい。したがって、この術語および技術水準は、以下に簡略に概略される。
本発明は、電気光学ディスプレイ、特に、双安定性電気光学ディスプレイを駆動するための方法、およびそのような方法で使用するための装置に関する。より具体的には、本発明は、そのようなディスプレイにおいて「残影」およびエッジ効果の低減、ならびに点滅の低減を可能にし得る、駆動方法に関する。本発明は、排他的ではないが、特に、1つまたはそれを上回る種類の荷電粒子が流体中に存在し、ディスプレイの外観を変化させるように電場の影響下で流体を通して移動させられる、粒子ベースの電気泳動ディスプレイとともに使用することを目的としている。
材料またはディスプレイに適用されるような「電気光学」という用語は、画像技術におけるその従来の意味において、少なくとも1つの光学特性が異なる第1および第2の表示状態を有する材料であって、材料への電場の印加によって、その第1の表示状態からその第2の表示状態に変化させられる材料を指すために、本明細書で使用される。光学特性は、典型的には、人間の眼に知覚可能な色であるが、光の透過率、反射率、発光率、または機械読取を対象としたディスプレイの場合は、可視領域外の電磁波長の反射率の変化という意味での疑似色等の別の光学特性であり得る。
「グレー状態」という用語は、画像技術におけるその従来の意味において、画素の2つの極限光学状態の中間の状態を指すために、本明細書で使用され、必ずしもこれら2つの極限状態の間の黒白遷移を暗示するわけではない。例えば、以下で参照されるE Ink特許および公開出願のうちのいくつかは、中間の「グレー状態」が実際には淡い青色となるように、極限状態が白色および濃い青色である、電気泳動ディスプレイを説明する。実際には、既述のように、光学状態の変化は、全く色の変化ではなくてもよい。「黒色」および「白色」という用語は、ディスプレイの2つの極限状態を指すために以降で使用され得、通常、厳密には黒色および白色ではない極限光学状態、例えば、前述の白色および青色状態を含むと理解されるべきである。「モノクロ」という用語は、画素を介在グレー状態のないそれらの2つの極限光学状態に駆動するのみである、駆動スキームを表すために以降で使用され得る。
「双安定」および「双安定性」という用語は、当技術分野におけるそれらの従来の意味において、少なくとも1つの光学特性が異なる第1および第2の表示状態を有する表示要素を備えるディスプレイであって、その第1または第2の表示状態のうちのいずれか一方を呈するように、有限持続時間のアドレス指定パルスを用いて、所与の要素が駆動されてから、アドレス指定パルスが終了した後に、表示要素の状態を変化させるために必要とされるアドレス指定パルスの最小持続時間の少なくとも数倍、例えば、少なくとも4倍、その状態が続くようなディスプレイを指すために、本明細書で使用される。米国特許第7,170,670号では、グレースケール対応のいくつかの粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、その極限の黒色および白色状態においてだけではなく、また、それらの中間グレー状態においても、安定しており、同じことがいくつかの他の種類の電気光学ディスプレイにも当てはまることが示されている。本種類のディスプレイは、双安定性よりもむしろ「多安定性」と正しくは呼ばれるが、便宜上、「双安定性」という用語が、双安定性および多安定性ディスプレイの両方を網羅するために本明細書で使用され得る。
「インパルス」という用語は、時間に対する電圧の積分というその従来の意味において、本明細書で使用される。しかしながら、いくつかの双安定性電気光学媒体は、電荷変換器の役割を果たし、そのような媒体では、インパルスの代替的な定義、すなわち、経時的な電流の積分(印加される全電荷に等しい)が使用され得る。媒体が電圧時間インパルス変換器または電荷インパルス変換器の役割を果たすかどうかに応じて、インパルスの適切な定義が使用されるべきである。
以下の論議の大部分は、初期グレーレベルから最終グレーレベル(初期グレーレベルとは異なる場合もあり、異ならない場合もある)までの遷移を通して、電気光学ディスプレイの1つまたはそれを上回る画素を駆動するための方法に焦点を合わせるであろう。「波形」という用語は、1つの特定の初期グレーレベルから特定の最終グレーレベルまでの遷移を達成するために使用される、電圧対時間曲線全体を表すために使用されるであろう。典型的には、そのような波形は、複数の波形要素を備え、その場合、これらの要素は、本質的に長方形であり(すなわち、所与の要素が、ある期間にわたる定電圧の印加を備える)、要素は、「パルス」または「駆動パルス」と呼ばれ得る。「駆動スキーム」という用語は、特定のディスプレイのグレーレベルの間で全ての可能な遷移を達成するために十分な一式の波形を表す。ディスプレイは、1つより多くの駆動スキームを利用してもよい。例えば、前述の米国特許第7,012,600号は、ディスプレイの温度、またはその寿命の間に動作している時間等のパラメータに応じて、駆動スキームが修正される必要があり得、したがって、ディスプレイには、異なる温度等で使用される複数の異なる駆動スキームが提供され得ることを教示する。このようにして使用される一式の駆動スキームは、「一式の関連駆動スキーム」と称され得る。また、前述のMEDEOD出願のうちのいくつかで説明されるように、同一のディスプレイの異なる領域中で同時に1つより多くの駆動スキームを使用することも可能であり、このようにして使用される一式の駆動スキームは、「一式の同時駆動スキーム」と称され得る。
例えば、以下のいくつかの種類の電気光学ディスプレイが、知られている。
(a)回転2色部材ディスプレイ(例えば、米国特許第5,808,783号、第5,777,782号、第5,760,761号、第6,054,071号、第6,055,091号、第6,097,531号、第6,128,124号、第6,137,467号、および第6,147,791号を参照されたい)。
(b)エレクトロクロミックディスプレイ(例えば、O'Regan, B., et al.による「Nature」(1991年、353、737)、Wood,D.による「Information Display」(18(3)、24、2002年3月)、Bach, U., et al.による「Adv. Mater」(2002年、14(11),845)、ならびに米国特許第6,301,038号、第6,870.657号、および第6,950,220号を参照されたい)。
(c)エレクトロウェッティングディスプレイ(Hayes, R.A., et al.による「Video−Speed Electronic Paper Based on Electrowetting」(Nature、425、383−385、2003年9月25日)および米国特許公開第2005/0151709号を参照されたい)。
(d)複数の荷電粒子が電場の影響下で流体を通って移動する、粒子ベースの電気泳動ディスプレイ(米国特許第5,930,026号、第5,961,804号、第6,017,584号、第6,067,185号、第6,118,426号、第6,120,588号、第6,120,839号、第6,124,851号、第6,130,773号、および第6,130,774号、米国特許出願公開第2002/0060321号、第2002/0090980号、第2003/0011560号、第2003/0102858号、第2003/0151702号、第2003/0222315号、第2004/0014265号、第2004/0075634号、第2004/0094422号、第2004/0105036号、第2005/0062714号、および第2005/0270261号、ならびに国際出願公開第WO 00/38000号、第WO 00/36560号、第WO 00/67110号、および第WO 01/07961号、ならびに欧州特許第1,099,207 B1号および第1,145,072 B1号、ならびに他のMITおよびE Ink特許、ならびに前述の米国特許第7,012,600号に議論される出願を参照されたい)。
電気泳動媒体のいくつかの異なる変形が、存在する。電気泳動媒体は、液体またはガス状流体を使用し得る。ガス状流体に関して、例えば、Kitamura, T., et alによる「Electrical toner movement for electronic paper−like display」(IDW Japan、2001年、Paper HCS1−1)およびYamaguchi, Y., et al.による「Toner display using insulative particles charged triboelectrically」(IDW Japan、2001年、Paper AMD4−4)、米国特許公開第2005/0001810号、欧州特許出願第1,462,847号、第1,482,354号、第1,484,635号、第1,500,971号、第1,501,194号、第1,536,271号、第1,542,067号、第1,577,702号、第1,577,703号、および第1,598,694号、ならびに国際出願第WO 2004/090626号、第WO 2004/079442号、および第WO 2004/001498号を参照されたい。媒体は、カプセル化され、多数の小カプセルを備え得、それぞれ自体が、液体懸濁媒体内に懸濁される電気泳動的可動粒子を含有する内相と、内相を囲繞するカプセル壁とを備える。典型的には、カプセル自体は、2つの電極間に位置付けられるコヒーレント層を形成するために、ポリマーバインダ内に保持される(前述のMITおよびE Inkの特許および出願を参照されたい)。代替として、カプセル化電気泳動媒体内の個々のマイクロカプセルを囲繞する壁は、連続相によって取って代わられ得、したがって、いわゆるポリマー分散型電気泳動ディスプレイを生成し、電気泳動媒体は、複数の電気泳動流体の離散液滴と、ポリマー材料の連続相とを備える(例えば、米国特許第6,866,760号を参照されたい)。本出願の目的のために、そのようなポリマー分散型電気泳動媒体は、カプセル化電気泳動媒体の亜種として見なされる。別の変形は、いわゆる「マイクロセル電気泳動ディスプレイ」であり、荷電粒子および流体は、典型的にはポリマーフィルムである、伝搬媒体内に形成された複数の空洞内に保持される(例えば、米国特許第6,672,921号および第6,788,449号を参照されたい)。
カプセル化電気泳動ディスプレイは、典型的には、従来の電気泳動デバイスの集塊化および沈降失敗モードを被らず、多種多様の可撓性および剛性基板上にディスプレイを印刷または被覆する能力等のさらなる利点を提供する。(「印刷」という言葉の使用は、制限ではないが、パッチダイコーティング、スロットまたは押出コーティング、スライドまたはカスケードコーティング、カーテンコーティング等の事前計量コーティング、ナイフオーバーロールコーティング、フォワード・リバースロールコーティング等のロールコーティング、グラビアコーティング、浸漬コーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、スピンコーティング、ブラシコーティング、エアナイフコーティング、シルクスクリーン印刷プロセス、静電印刷プロセス、感熱印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、電気泳動堆積(米国特許第7,339,715号参照)、および他の類似技法を含む、あらゆる形態の印刷およびコーティングを含むことを目的としている。)したがって、結果として生じるディスプレイは、可撓性であり得る。さらに、ディスプレイ媒体を(種々の方法を使用して)印刷することができるため、ディスプレイ自体を安価に作製することができる。
他の種類の電気光学媒体もまた、本発明のディスプレイで使用されてもよい。
粒子ベースの電気泳動ディスプレイ、および類似挙動を表示する他の電気光学ディスプレイ(そのようなディスプレイは、便宜上、以降で「インパルス駆動型ディスプレイ」と称され得る)の双安定性または多安定性挙動は、従来の液晶(「LC」)ディスプレイの挙動と好対照である。ねじれネマチック液晶は、双安定性または多安定性ではないが、電圧変換器の役割を果たすため、そのようなディスプレイの画素に所与の電場を印加することにより、画素に以前存在していたグレーレベルにかかわらず、画素において特定のグレーレベルを生成する。さらに、LCディスプレイは、1つの方向(非透過性または「暗」から透過性または「明」)にしか駆動されず、電場を低減または排除することによって、より明るい状態からより暗い状態への逆遷移が達成される。最終的に、LCディスプレイの画素のグレーレベルは、電場の極性ではなく、その大きさのみに対して感受性があり、実際に技術的理由により、市販のLCディスプレイは、通常、頻繁な間隔で駆動場の極性を逆転させる。対照的に、双安定性電気光学ディスプレイは、第1近似に対して、インパルス変換器の役割を果たすため、画素の最終状態は、印加される電場およびこの電場が印加される時間だけでなく、電場の印加に先立った画素の状態にも依存する。
高解像度ディスプレイを得るために、使用される電気化学媒体が双安定性であるかどうかにかかわらず、ディスプレイの個々の画素は、隣接する画素からの干渉を伴わずにアドレス可能でなければならない。本目的を達成する1つの方法は、「アクティブマトリクス」ディスプレイを生成するように、少なくとも1つの非線形要素が各画素に関連付けられている、トランジスタまたはダイオード等の非線形要素のアレイを提供することである。1つの画素をアドレス指定する、アドレス指定または画素電極が、関連非線形要素を通して適切な電圧源に接続される。典型的には、非線形要素がトランジスタであるとき、画素電極は、トランジスタのドレーンに接続され、本配列は、以下の説明で仮定されるであろうが、本質的に任意であり、画素電極がトランジスタの電源に接続されることができる。従来、高解像度アレイでは、画素は、行および列の2次元アレイで配列されるため、任意の特定の画素は、1つの特定行および1つの特定列の交差点によって一意的に画定される。各列における全てのトランジスタの電源が、単一の列電極に接続される一方で、各行における全てのトランジスタのゲートは、単一の行電極に接続され、再度、行への電源の割当および列へのゲートの割当は、従来的であるが、本質的に任意であり、所望であれば逆転させることができる。行電極は、所与の瞬間に1つの行のみが選択されること、すなわち、選択された行における全てのトランジスタが伝導性であることを確実にする等のために、選択された行電極に電圧が印加されている一方で、全ての他の行における全てのトランジスタが非伝導性のままであることを確実にする等のために、これらの選択されていない行に電圧が印加されていることを事実上確実にする、行ドライバに接続される。列電極は、選択された行における画素を所望の光学状態に駆動するように選択される電圧を種々の列電極に印加する、列ドライバに接続される。(前述の電圧は、従来、非線形アレイから電気光学媒体の反対側に提供され、ディスプレイ全体を横断して延在する、一般的な前面電極に対するものである。)「ラインアドレス時間」として知られている事前選択された間隔後、選択された行が選択解除され、次の行が選択され、列ドライバ上の電圧は、ディスプレイの次のラインが書かれるように変化させられる。本プロセスは、ディスプレイ全体が行ごとに書かれるように繰り返される。
最初に、そのようなインパルス駆動型電気光学ディスプレイに対処するための理想的な方法は、各画素が、その初期グレーレベルからその最終グレーレベルまで直接遷移するように、コントローラが画像の各書き込みを編成する、いわゆる「一般グレースケール画像フロー」になるであろうと考えられ得る。しかしながら、必然的に、インパルス駆動型ディスプレイ上に画像を書き込む際に、何らかの誤差がある。実践において遭遇するいくつかのそのような誤差として、以下が挙げられる。
(a)以前の状態依存性。少なくともいくつかの電気光学媒体では、画素を新規の光学状態に切り替えるため必要とされるインパルスは、現在および所望の光学状態だけでなく、画素の以前の光学状態にも依存する。
(b)滞留時間依存性。少なくともいくつかの電気光学媒体では、画素を新規の光学状態に切り替えるために必要とされるインパルスは、画素がその種々の光学状態において費やした時間に依存する。本依存性の正確な性質は、よく理解されていないが、一般に、画素がより長くその現在の光学状態であるほど、より多くのインパルスが必要とされる。
(c)温度依存性。画素を新規の光学状態に切り替えるために必要とされるインパルスは、温度に大きく依存する。
(d)湿度依存性。画素を新規の光学状態に切り替えるために必要とされるインパルスは、少なくともいくつかの種類の電気光学媒体では、周囲湿度に依存する。
(e)機械的均一性。画素を新規の光学状態に切り替えるために必要とされるインパルスは、ディスプレイの機械的変動、例えば、電気光学媒体または関連積層接着剤の厚さの変動の影響を受け得る。他の種類の機械的不均一性が、媒体の異なる製造バッチ間の必然的変動、製造公差、および材料変動から生じ得る。
(f)電圧誤差。画素に印加される実際のインパルスは、ドライバによって送達される電圧の回避不可能なわずかな誤差のため、理論的に印加されるインパルスとは必然的にわずかに異なる。
したがって、一般的なグレースケール画像フローは、良好な結果を生じるために、印加されたインパルスの非常に正確な制御を必要とし、経験的に、電気光学ディスプレイの技術の現状では、一般的なグレースケール画像フローは、市販のディスプレイで実行不可能であることが分かっている。
ある状況下では、単一のディスプレイが複数の駆動スキームを利用することが望ましくあり得る。例えば、2つより多くのグレーレベルが可能なディスプレイは、全ての可能なグレーレベルの間で遷移を達成することができる、グレースケール駆動スキーム(「GSDS」)、および2つのグレーレベルの間のみで遷移を達成するモノクロ駆動スキーム(「MDS」)であって、GSDSよりも迅速なディスプレイの書換を提供するMDSを利用してもよい。MDSは、ディスプレイの書換中に変更されている全ての画素が、MDSによって使用される2つのグレーレベルの間のみで遷移を達成しているときに使用される。例えば、前述の米国特許第7,119,772号は、グレースケール画像を表示することが可能であり、また、表示された画像に関するテキストをユーザが入力することを可能にするモノクロダイアログボックスを表示することも可能である、電子ブックまたは類似デバイスの形態のディスプレイを説明する。ユーザがテキストを入力しているとき、ダイアログボックスの迅速な更新のために、高速MDSが使用され、したがって、入力されているテキストの迅速確認をユーザに提供する。一方で、ディスプレイ上に示されたグレースケール画像全体が変更されているときには、より低速のGSDSが使用される。
代替として、ディスプレイは、GSDSの使用を駆動スキーム(「DUDS」)の「直接更新」と同時に行ってもよい。DUDSは、2つまたは2つより多い、典型的には、GSDSより少ないグレーレベルを有してもよいが、DUDSの最も重要な特性は、少なくともいくつかの遷移では、画素が初期グレーレベルから1つの極限光学状態に駆動され、次いで、逆方向で最終グレーレベルに駆動される、GSDSで多くの場合に使用される「間接的」遷移とは対照的に、遷移が初期グレーレベルから最終グレーレベルへの単純な一方向性駆動によって取り扱われることである(本種類の波形は、便宜上、「単線バウンス」波形と称され得る)。場合によっては、遷移は、初期グレーレベルから1つの極限光学状態に駆動し、そこから反対の極限光学状態に、そしてようやく最終極限光学状態に駆動することによって達成されてもよい(本種類の波形は、便宜上、「複線バウンス」波形と称され得る)。例えば、前述の米国特許第7,012,600号の図11Aおよび11Bで図示される駆動スキームを参照されたい。本電気泳動ディスプレイが、飽和パルスの長さの約2倍から3倍(「飽和パルスの長さ」が期間として定義される場合、特定の電圧において、それは1つの極限光学状態から他方の極限光学状態にディスプレイの画素を駆動するのに十分である)、または約700〜900ミリ秒のグレースケールモードでの更新時間を有してもよい一方で、DUDSは、飽和パルスの長さに等しい、または約200〜300ミリ秒の最大更新時間を有する。
しかしながら、駆動スキームにおける変形例は、使用されるグレーレベルの数における差異に限定されない。例えば、駆動スキームは、駆動電圧が、包括的更新駆動スキーム(より正確には、「包括的完全」または「GC」駆動スキームと称される)が適用される領域(ディスプレイ全体またはそのある画定部分)内の全画素に印加される、包括的駆動スキームと、駆動電圧が、非ゼロ遷移(すなわち、初期および最終グレーレベルが、相互に異なる遷移)を受ける画素のみに印加されるが、駆動電圧は、(初期および最終グレーレベルが同じである)ゼロ遷移中に印加されない、部分的更新駆動スキームとに分割され得る。駆動スキームの中間形態(「包括的制限」または「GL」駆動スキームと指定される)は、駆動電圧が、ゼロ白色−白色遷移を受ける画素に印加されないことを除いて、GC駆動スキームと類似する。例えば、白色の背景上に黒色のテキストを表示する、電子ブックリーダとして使用されるディスプレイにおいて、多数の白色画素が、特に、テキストの1つのページから次のページにかけて変化しないままである、余白およびテキスト行の間に存在し、したがって、これらの白色画素を再書換しないことは、ディスプレイ書換の見掛け「鮮明さ」を実質的に低減させる。しかしながら、ある問題が、本種類のGL駆動スキームに残っている。第1に、前述のMEDEOD出願のいくつかにおいて詳細に議論されるように、双安定性電気光学媒体は、典型的には、完全に双安定性ではなく、1つの極限光学状態に配置される画素は、中間グレーレベルに向かって、数分から数時間の期間にわたって、徐々にドリフトする。特に、白色に駆動される画素は、明グレー色に向かって、緩やかにドリフトする。したがって、GL駆動スキームにおいて、白色画素が、他の白色画素(例えば、テキスト文字の部分を形成するもの)が駆動される間、いくつかのページ捲りを通して非駆動のままであることを許可される場合、新しく更新された白色画素は、非駆動の白色画素よりもわずかに明るくなり、最終的に、差異は、訓練されていないユーザにも明白となるであろう。
第2に、非駆動の画素が更新されている画素に隣接して位置するとき、「焦点ぼけ」として知られる現象が発生し、駆動される画素の駆動は、駆動される画素のものよりもわずかに大きな領域にわたって、光学状態に変化を生じさせ、この領域は、隣接する画素の領域内に侵入する。そのような焦点ぼけ自体は、エッジ効果として、非駆動の画素が駆動される画素に隣接して位置するエッジに沿って現れる。類似エッジ効果は、局地的更新(例えば、画像を示すために、ディスプレイの特定領域のみが更新される)を使用するとき発生するが、局地的更新に伴って、エッジ効果が更新されている領域の境界において発生することを除く。経時的に、そのようなエッジ効果は、視覚的に気を散らすようになり、取り除かれなくてはならない。エッジ残影は、例えば、複数のテキストページの更新に続き、前回のテキストの輪郭が、背景と比較してより暗く出現するであろう白色ページへの更新後、明確に可視となる。従来は、そのようなエッジ効果(および非駆動白色画素における色ドリフトの効果)は、典型的には、間隔を空けた単一GC更新を使用することによって除去されていた。残念ながら、そのような時々のGC更新の使用は、「鮮明な」更新の問題を再導入し、実際に更新の鮮明さは、鮮明な更新が長い間隔のみにおいて発生するという事実によって、強まり得る。
前述の第US2013/0194250号は、点滅およびエッジ残影を低減させるための技法を説明する。1つのそのような技法は、「選択的大域更新」または「SGU」方法と表され、全ての画素が各遷移において駆動される、第1の駆動スキームと、いくつかの遷移を受ける画素が駆動されない、第2の駆動スキームとを使用して複数の画像を有する電気光学ディスプレイを駆動するステップを伴う。第1の駆動スキームは、ディスプレイの第1の更新中に画素のより小さい非ゼロ部分に適用される一方、第2の駆動スキームは、第1の更新中に残りの画素に適用される。第1の更新に続く第2の更新の間、第1の駆動スキームは、画素の異なるより小さい非ゼロ部分に適用される一方、第2の駆動スキームは、第2の更新中に残りの画素に適用される。典型的には、SGU方法は、白色背景における画素のより小さい部分のみが、任意の1つの更新中に更新するステップを受けるように、テキストまたは画像を囲繞する白色背景のリフレッシュに適用されるが、背景の全ての画素は、白色背景のグレー色へのドリフトが、鮮明な更新に対するいずれの必要性もなしに回避されるように、徐々に更新される。SGU方法の適用は、遷移毎に更新するステップを受けるべき個々の画素に対して、特別な波形(以下、「F」波形と称される)を要求することが、電気光学ディスプレイの技術における当業者に容易に明白となるであろう。
前述の第US2013/0194250号はまた、「平衡パルス対白色/白色遷移駆動スキーム」または「BPPWWTDS」も説明し、これは、エッジアーチファクトを引き起こす可能性が高いと識別され得、平衡パルス対がエッジアーチファクトを消去または低減する際に有効であろうような時空間構成である、画素内における白色−白色遷移中、1つまたはそれを上回る平衡パルス対(平衡パルス対または「BPP」は、平衡パルス対の正味のインパルスが、実質的にゼロであるような反対の極性の駆動パルスの対である)の印加を伴う。望ましくは、BPPが印加される画素は、BPPが他の更新アクティビティによってマスクされるように選択される。1つまたはそれを上回るBPPの印加は、各BPPが本質的にゼロの正味インパルスを有し、したがって、駆動スキームのDCバランスを改変しないため、駆動スキームの所望のDCバランスに影響を与えないことに留意されたい。第2のそのような技法は、「白色/白色トップオフパルス駆動スキーム」または「WWTOPDS」と表され、エッジアーチファクトを引き起こす可能性が高いと識別され得、トップオフパルスがエッジアーチファクトを消去または低減する際に有効であろうような時空間構成である、画素内における白色−白色遷移中、「トップオフ」パルスを印加するステップを伴う。BPPWWTDSまたはWWTOPDSの印加は、同様に、遷移毎に更新するステップを受けるべき個々の画素に対し、特別な波形(以下、「T」波形と称される)を要求する。TおよびF波形は、通常、白色−白色遷移を受ける画素にのみ適用される。包括的制限駆動スキームにおいて、白色−白色波形は、空(すなわち、一連のゼロ電圧パルスから成る)である一方、全ての他の波形は、空ではない。故に、該当するとき、非空TおよびF波形は、包括的制限駆動スキームにおいて、空白色−白色波形に取って代わる。
部分的更新駆動スキーム(少なくともいくつかのゼロ遷移が空波形を使用する)と駆動コントローラの部分的更新モードとを区別する必要がある。部分的更新モードは、アクティブ化されると、画素が、ゼロ遷移の場合、更新パイプラインから除去される、コントローラ機能である。例えば、画素の初期状態がグレーレベル7であり、最終状態もまたグレーレベル7であったとき、その画素は、遷移パイプラインに割り当てられず、随時、別のそれに続く更新に自由に関与するであろう。部分的更新モードでは、現在の画像バッファと異なる次の画像バッファにおける領域のみが、駆動スキームによって駆動されるであろう。これは、特に、アイテム(アイコン、カーソル、またはメニュー等)を既存の画像(典型的には、テキスト)にわたってオーバーレイするときに有用であり、オーバーレイされたものは、画像バッファ内にスタンプされ、コントローラに送信され得るが、オーバーレイされたアイテムの領域のみが、点滅するであろう。
既述のように、部分的更新挙動はまた、駆動スキーム設計によって表されることもできる。例えば、包括的制限(GL)モードは、空白色−白色遷移を有し得るが、非空グレー−グレーおよび黒色−黒色遷移は有し得ず、そのため、白色背景は、メニューをオーバーレイするときに点滅しないであろうが、非白色テキストは点滅するであろう。DUおよびGU等、他の波形モードは、全ての空ゼロ遷移を有する。この場合では、ディスプレイの挙動は、部分的更新モードに関して説明されるとおりであろうが、1つの重要な差異を伴い、ゼロ遷移画素は、パイプラインから除去されず、更新の全持続時間の間、ゼロで駆動されるはずである。
ゼロ遷移画素が、アルゴリズム的決定に応じて、更新パイプラインから除去され得る、またはされ得ない(または代替として、ゼロ遷移波形を受信する)、選択的かつ部分的更新モードを想定することができる。本概念は、以下の様式で一般化され得る。ディスプレイの各画素は、その画素が適切な波形を受信するかどうかを示す、関連付けられたフラグを有する。フラグは、フラグが、駆動される画素に対して真と設定され、駆動されない画素に対して偽と設定される、画像全体に対する部分的更新マスク(PUM)を定義する。非ゼロ遷移を受ける任意の画素は、真フラグを有するが、ゼロ遷移を受ける画素は、真または偽フラグを有し得る。
米国特許第7,012,600号明細書
前述のT−およびF−遷移が、部分的更新とともに使用されるとき、いくつかの問題が生じる。第1に、2つの付加的デバイスコントローラ状態が、T−およびF−遷移を可能にするために要求される。簡易化するために、状態1−16は、通常の16グレーレベルに対応する一方、状態17はT遷移を、状態18はF遷移を表すと仮定されたい。駆動スキームは、任意の1つの初期状態を、任意の1つの最終状態にコンバートするように定義される。本方法の一形態では、使用されるアルゴリズムに従って、最終画像バッファは、状態16(白色グレーレベルに対応する)に対して状態17または18を置換すべきときを判定するように前処理される。前処理された画像は、次いで、ディスプレイコントローラに送信され、部分的更新論理が、ゼロ遷移を受ける画素を、更新パイプラインから除去するために適用される。16−>16の(通常の白色−白色)遷移を受ける画素は、その遷移がGLモードにおいて空であるため、パイプラインから除去され得る。しかしながら、17−>17または18−>18の遷移を受ける画素は、アルゴリズムが2つのTまたは2つのF遷移を、連続的に同じ画素に適用する必要があろう可能性があるため、パイプラインから除去されないはずである。本発明の一側面は、コントローラおよび波形の両方の実装において、本目標を達成する手段を提供する。
より困難な問題は、画素にTまたはF遷移を使用するための決定は、考慮されている画素に隣接する画素の初期および最終状態に基づくことであり、特に、いくつかの場合では、近傍画素が非ゼロ遷移を受ける場合、考慮されている画素にTまたはF遷移を使用するかの決定は、変更され得る。部分的更新モードの使用は、非ゼロ遷移を受けていない近傍画素を正確に識別するアルゴリズムの能力を阻害し得、これは、有効性の低下、さらには新しいアーチファクトの導入につながり得る。
コントローラはまた、「局地的更新モード」も利用し得、本モードは、ディスプレイの選択された領域内の画素のみが更新パイプライン上に配置されることを除いて、部分的更新モードと類似する。局地的更新モードは、部分的更新マスクが、選択された領域外の任意の画素に対して偽と設定される、選択的かつ部分的更新モードの特定の場合であると見なされ得る。しかしながら、局地的更新は、以下に説明されるように、典型的には、選択された領域に対するデータのみがコントローラに伝達されるため、特別な取り扱いを要求する。
本発明の第2の側面は、例えば、電子ブックリーダの形態におけるディスプレイが、夏に屋外で使用されている等、室温を上回る温度におけるディスプレイの性能の改良に関する。既述のように、第US2013/0194250号は、「平衡パルス対白色/白色遷移駆動スキーム」または「BPPWWTDS」を説明する。例えば、30℃およびそれを上回る温度において動作されるいくつかの電気泳動ディスプレイ等、いくつかの場合では、BPPWWTDSは、全てのエッジアーチファクトを低減する際に、効果的でないことが示されている。図1は、平衡パルス対の欠如した駆動スキームの使用と比較して、BPPWWTDSを使用しての10回の繰り返し後のエッジ残影のスコアにおいて、31℃および35℃におけるBPPWWTDSの使用は、ほぼゼロの改良をもたらすことを示す。BPPWWTDSは、図2(近傍画素にBPPWWTDSを使用して、図2の左側に図示されるように、画素のブロックを黒色に駆動するステップに続き、右側に図示されるように、同じ画素のブロックを白色に駆動するステップを10回繰り返した後、45℃において観察されるエッジアーチファクトを図示する顕微鏡写真を示す)に見られるように、隣接する画素間の領域におけるエッジ残影を低減する際に効果的であることが観察されているが、問題は、これらの温度において発生する付加的効果が、BPPWWTDSが低減する際に効果的でないエッジアーチファクトをもたらすことである。例えば、非アクティブ近傍とともに画素が白色から黒色に更新されるとき、1画素幅のエッジアーチファクトが、高不可逆焦点ぼけとして説明され得、横方向結合によって説明され得る、画素暗色化および外エッジ形成の形態においてその近傍において観察される。これらの効果は、更新の回数とともに増進し、近傍画素において著しい暗色化を急速にもたらす。BPPWWTDSを使用するディスプレイ動作モードにおいて、そのような効果は、著しい性能低下をもたらし得る。例えば、背景白色状態明度レベルの維持を目標とした、BPPWWTDSを使用する低点滅モードにおいて、そのような効果は、図3に見られるように、45℃における24回の更新後、白色状態明度レベルにおいて、3L*を上回る許容できないほど大きな低下をもたらす。
本発明の第2の側面は、前述のBPPWWTDSの不利益を著しく減少することが意図されるDC不平衡駆動スキームに関する。
本発明の第3の側面は、改良型の選択的かつ部分的更新駆動スキームに関する。前述のように、電気光学ディスプレイは、部分的更新を使用して駆動され得、1つの画像から次(画素が1つの画像における特定のグレーレベルから、それに続く画像における同じ特定のグレーレベルに移行することを意味する)に移行する任意の「自己遷移」(ゼロ遷移)を伴う全ての画素は、駆動されない、または(同じものに相当するものは)ゼロの電圧リストを有する波形で駆動される。部分的更新は、全ての自己遷移が空である、すなわち、ゼロで満たされる、特別な波形(通常、「ローカル」波形と呼ばれる)を使用して、または自動的に自己遷移を検出するデバイスコマンド(「部分的更新モード」として知られる)を使用して実施され得る。
部分的更新は、ディスプレイの鮮明さの低減の観点から、利益を提供する。例えば、いくつかのテキストを有する初期画像を用いる場合、それ自体に対するテキストの更新が見えることを回避するために、メニューオプションをテキストの上部にオーバーレイすることを所望する場合、部分的更新が、使用され得る。しかしながら、部分的更新は、問題を生成し、および/またはある駆動スキームに望ましくなく、それと互換性がないことがあり得る。例えば、図9A−9Cに図示されるように、表示され、次いで、閉じられる、既存のテキストにオーバーレイするメニューを考慮されたい。部分的更新駆動スキームが使用される場合、(図9Bに示されるような)メニューの境界線に重なるテキストにおいて、自己遷移を伴う全ての画素は、空波形で駆動されるであろう一方、それらの近傍のものは、例えば、第1の画像から第2の画像への白色−黒色切り替えに続き、第2の画像(図9B)から第3の画像(図9C)への黒色−白色切り替えを達成する電圧リスト等、非ゼロ波形とともに遷移を実施していてもよい。これらの近傍画素は、非駆動の自己遷移画素にわたって焦点ぼけし、第3の画像に図示されるように、視覚的に明白なテキストの細線化またはテキストの退色をもたらし得る。
前述のMEDEOD出願のうちのいくつかで説明されるように、電気光学ディスプレイはまた、局地的更新を使用しても駆動され得、ディスプレイの選択された領域(この領域は、画素毎に選択された画素を含む、長方形または任意の形状であり得る)内の画素のみが、駆動される。
本発明の第3の側面は、光学ディスプレイ性能のための新規のディスプレイモードと完全な互換性があり、テキストの細線化/退色を生成することなく、鮮明さの低減の観点から部分的更新駆動スキームの利益の保持を可能にする、選択的かつ部分的更新駆動スキームを使用して、電気光学ディスプレイを駆動するステップに関する。
本発明の第4の側面は、ドリフト補償、すなわち、電気光学ディスプレイの光学状態における経時変化に対して補償するステップに関する。既述のように、電気泳動および類似電気光学ディスプレイは、双安定性である。しかしながら、そのようなディスプレイの双安定性は、実践では無制限ではなく、画像ドリフトとして知られる現象が発生し、それによって、極限光学状態の、またはそれに近い画素は、非常に緩やかに中間グレーレベルに復帰する傾向にあり、例えば、黒色画素は、徐々に暗グレー色になり、白色画素は、徐々に明グレー色になる。例えば、電子ブックリーダは、通常、白色背景上に黒色テキストを表示することによって印刷した本を模倣する等、多くの電気光学ディスプレイは、白色背景とともに画像を表示するために最も一般的に使用されるため、白色状態ドリフトは、特に着目される。電気光学ディスプレイが、完全なディスプレイのリフレッシュなしで、ある長期間にわたって包括的制限駆動スキームを使用して更新される場合、白色状態ドリフトは、ディスプレイの全体的な視覚的外観の不可欠な部分となる。経時的に、ディスプレイは、白色状態が直近で書換えられているディスプレイの領域と、白色状態が直近で書換えられておらず、したがって、ある時間の間ドリフトしている、背景等の他の領域とを示すであろう。これは、残影として知られる光学アーチファクトをもたらし、それによって、ディスプレイは、前回の画像の痕跡を示す。そのような残影効果は、ほとんどのユーザにとって十分に煩わしく、それらの存在は、長期間の間、排他的に包括的制限駆動スキームを使用することを妨げることにおける、有意な部分である。
図13は、ディスプレイの背景白色状態が、約20分の過程にわたってどのようにドリフトし得るかの実施例を示し、これは、低点滅モードにおいて、ページ捲りの間が30秒である、45枚のテキストページ捲り後の画像を示す、図14に図示されるような著しい残影をもたらす。図14に図示される最後の画像では、テキストページは、白色ページに更新されたばかりであり、テキスト領域における「新しい」白色と、背景における「古い」白色との対比からもたらされる残影を示す。
本発明の第4の側面は、全ての背景画素が、包括的完全駆動スキームにおけるように同時に更新された場合、感知されるであろう点滅を生成することなく、ドリフトによって生じる問題を低減または排除する、ディスプレイを駆動するための方法に関する。
本発明の第1の側面(以下、「更新バッファ発明」と称され得る)は、(双安定性電気光学ディスプレイの動作を制御することが可能であり)、更新バッファと、更新バッファから、所与の遷移中に更新するステップを要求しない画素を除去するための手段と、更新バッファから除去されるべきでない状態のリストを受信するための手段と、リスト化された状態を有する画素が、更新バッファから除去されないことを確実にするための手段とを有する、ディスプレイコントローラを提供する。
本発明の第1の側面はまた、ディスプレイコントローラであって、双安定性電気光学ディスプレイの動作を制御することが可能であり、更新バッファと、更新バッファから、所与の遷移中に更新するステップを要求しない画素を除去するための手段であって、コントローラは、それと関連付けられる2つの状態を有する少なくとも1つの特別な遷移を有する、手段と、前回の特別な遷移の直後、画素が特別な遷移を受けるときを判定する手段と、前回の特別な遷移の直後、画素が特別な遷移を受けると、更新バッファに、少なくとも1つの特別な遷移と関連付けられる第2の状態を挿入する手段とを有する、ディスプレイコントローラも提供する。
本発明の第1の側面はまた、既述の本発明のディスプレイコントローラと同じ結果を本質的に達成する、駆動スキームも提供する。そのような駆動スキームでは、ゼロ遷移は、空波形を使用するが、特別な状態に対応するゼロ遷移は、非空波形を使用する。本アプローチは、テキストページを捲るステップ、または各連続的画像が常に以前の画像とは異なる画像シーケンスを通して移行するステップ、または初期画像の非白色コンテンツのいずれとも重ならない単一アイテム(アイコン、メニュー等)を表示し、閉じるステップ、または既存のメニューを通してブラウザを起動および終了するステップ等、限定された場合に対して良好に機能し得る。
本発明の第1の側面はまた、コントローラの部分的更新モードによって導入されるであろう非点滅画素を考慮に入れるために、前述のSGU、BPPWWTDS、またはWWTOPDS駆動スキームを実行するための修正されたアルゴリズムも提供する。第1に、画素毎の部分的更新マスク(PUM)の値は、既知のコントローラアルゴリズムに従って算出されなくてはならない。最も単純な場合(標準部分的更新)では、PUMは、画像バッファにおける初期および最終グレーレベルが同じである場合のみ、偽と設定される。第2に、PUMを、アルゴリズムによって規定されるようなローカルアクティビティを判定するために利用する、修正されたアルゴリズムが使用される。
本発明の第2の側面(以下、「BPPTOPWWTDS発明」と称され得る)は、要するに、前述のBPPWWTDSとWWTOPDSとを、エッジアーチファクトを引き起こす可能性が高いと識別され得、本発明の駆動スキームがエッジアーチファクトを消去または低減する際に有効であろうような時空間構成である、白色−白色遷移を受ける画素に、少なくとも1つの平衡パルス対および少なくとも1つのトップオフパルスを備える波形を適用することによって、組み合わせる。本発明の本駆動スキームは、便宜上、「平衡パルス対/トップオフパルス白色/白色遷移駆動スキーム」または「BPPTOPWWTDS」と称され得る。
本発明のBPPTOPWWTDSは、ディスプレイが、従来技術のBPPWWTDSが効果的でない、例えば、30℃またはそれよりも高い、特定の温度範囲において動作するときのみ適用され得る。白色−白色遷移に対するBPPTOPWWTDS波形は、波形内の様々な場所に、可変数の平衡パルス対と、平衡パルス対に対する波形内の場所によって変動し得る、可変数のトップオフパルスとを備え得る。単一トップオフパルスは、典型的には、白色化駆動パルスの1つのフレームに対応する。トップオフパルスは、平衡パルス対の前、後ろ、または間に位置し得る。概して、白色−白色遷移波形において、単一トップオフパルスのみが存在することが好ましい。
本発明の第3の側面(以下、「オーバーレイ発明」と称され得る)は、概して、図10A−10Cに図示されるように、アイテム(アイコン、メニュー等)(典型的には、非長方形アイテム)を、既存のテキストまたは画像コンテンツにオーバーレイするときに適用されることが意図され、その後にアイテムの除去が続く。本発明のオーバーレイ方法は、アイテムと重なるテキストに対するテキストの細線化/退色を回避し、それ自体に対して点滅するその領域外のテキストが見えることを回避するために、アイテムの領域内の画素のみが遷移(自己遷移を含む)を実施する点で、標準部分的更新駆動スキームと異なる。1つの解決策は、アイテムの領域内で局地的更新を実施することである。画像上のアイテムの形状および場所を知ることで、コントローラは、この領域のみに対して局地的更新を実施するように使用され得る。
本発明のこの単純なオーバーレイ方法は、オーバーレイされたアイテムが完全に不透明ではない、すなわち、アイテムが完全に長方形を満たしていない、または他の領域がオーバーレイされたアイテムの境界線内に位置する状況を網羅するように良好に適合されていない。オーバーレイされたアイテム内に透明であることが意図される領域が存在する場合、それらはまた、局地的駆動スキームによって完全に更新されるであろうが、前述の理由から所望されない。そのようなシナリオの実施例が、図11A−11Cに図示される。
本種類のオーバーレイされたアイテムに対処するために、本発明の好ましい方法は、オーバーレイされたアイテム(自己遷移を受けるそのような画素を含む)の非透明(図11A−11Cに図示されるような黒色)部分と重なる画素のみを更新し、第2および第3の画像を生成し、したがって、可視となるテキストの細線化/退色を低減または排除する。オーバーレイされたアイテムの非透明(黒色)部分と重ならない、自己遷移を伴う全ての画素は、鮮明さを低減し、それ自体に対して更新するテキストのほとんどを回避するために、空自己遷移を伴って更新される。これは、(オーバーレイされたアイテムの非透明部分と重ならない画素に対して)いくつかの黒色→黒色遷移は空であり、いくつかは、第2(図11B)および第3(図11C)の画像に更新するとき、(全ての他の画素に対して)非空であることを意味する。
本発明のいくつかの方法では、ディスプレイ上に実際に存在するものよりも高い、いくつかのグレーレベルに対する波形を有する、駆動スキームを利用することに利点があり得る。例えば、ディスプレイが異なるグレーレベルのみを使用する場合、駆動スキームは、前述の異なる黒色−黒色遷移に対処するための駆動スキーム内の余剰「空」空間を利用する、5ビット(32グレーレベル)の駆動スキームであり得る。5ビットの駆動スキームは、16グレーレベルのそれぞれが、2つの異なる状態を使用し得るように、32の状態を可能にする。例えば状態1→32を仮定すると、グレーレベル黒色は、非空自己遷移(1→1)とともに設定される状態1、ならびに空自己遷移(2→2)とともに設定される状態2を使用し得る。遷移1→2は、空であり、遷移2→1は、完全な非空黒色→黒色遷移である。オーバーレイされたアイテムから、駆動スキームアルゴリズムは、図12A−12Cに図示されるように、非空自己遷移を実施するはずである画素のマスクを判定する。図12Aでは、黒色は、図11Aから図11Bへの自己遷移を実施する画素を表す一方、図12Bでは、黒色は、オーバーレイされたアイテムの下にある全ての画素、すなわち、オーバーレイされたアイテムの非透明部分における全ての画素を表す。図12Aおよび12Bのマスクの論理積(その用語のブール意味において)は、図12Cのマスクを生成し、黒色は、非空波形で更新される必要がある自己遷移を実施する全ての画素を表す。図12Cのマスクを使用して、第2の画像におけるグレーレベル黒色画素は、図12Cにおける全ての黒色画素が、状態1に留まる一方、全ての他の黒色画素が、状態2になるように処理される。このマスクベースのアルゴリズムは、全ての16グレーレベルが、いくつかの領域において空自己遷移を、他の領域において非空自己遷移を実施することを可能にし、したがって、要するに、画素レベルで部分的更新モードと完全更新モードとを往復して移動する。
前述のように、および前述のMEDEOD出願に説明されるように、特定の駆動スキームが、長方形または任意の形状であり得る、ディスプレイのある領域のみで使用され得る。本発明は、したがって、BPPTOPWWTDSがディスプレイの複数の領域のうちの1つのみで使用される、駆動方法とコントローラとに及ぶ。
本発明の第4の側面(以下、「ドリフト補償発明」と称され得る)は、それぞれ、2つの極限光学状態を表示することが可能である複数の画素を有する双安定性電気光学ディスプレイを駆動する方法であって、
ディスプレイ上に第1の画像を書き込むステップと、
第1および第2の両方の画像内において同じ極限光学状態にある複数の背景画素が、駆動されない駆動スキームを使用して、ディスプレイ上に第2の画像を書き込むステップと、
ディスプレイをある期間にわたって非駆動にしておくステップであって、それによって、背景画素が、それらの極限光学状態とは異なる光学状態をとることを可能にする、ステップと、
該期間の後、背景画素の第1の非ゼロ部分に、それが印加される画素をそれらの極限光学状態に実質的に復元するリフレッシュパルスを印加するステップであって、該リフレッシュパルスは、その該第1の非ゼロ部分以外の背景画素に印加されない、ステップと、
その後、第1の非ゼロ部分とは異なる背景画素のより小さい第2の非ゼロ部分に、それが印加される画素をそれらの極限状態に実質的に復元するリフレッシュパルスを印加するステップであって、該リフレッシュパルスは、その該第2の非ゼロ部分以外の背景画素に印加されない、ステップと、
を含む、方法を提供する。
このドリフト補償方法の好ましい形態では、ディスプレイは、背景画素の異なる非ゼロ部分へのリフレッシュパルスの連続的印加の間の最小時間間隔(例えば、少なくとも約10秒、典型的には、少なくとも約60秒)を確立するタイマを提供される。既述のように、ドリフト補償方法は、典型的には、白色極限光学状態の背景画素に適用されるであろうが、黒色極限光学状態、または両方の極限光学状態の背景画素へのその適用を除外しない。ドリフト補償方法は、当然ながら、モノクロおよびグレースケールディスプレイに適用され得る。
本発明はまた、本発明の全ての方法を実行するように配列された新規のディスプレイコントローラも提供する。
本発明の方法では、ディスプレイは、前述の種類の電気光学媒体のうちのいずれかを利用してもよい。したがって、例えば、電気光学ディスプレイは、回転2色部材またはエレクトロクロミック、もしくはエレクトロウェッティング材料を備えてもよい。代替として、電気光学ディスプレイは、流体中に配置され、かつ電場の影響下で流体を通って移動することが可能な複数の荷電粒子を備える、電気泳動材料を備えてもよい。荷電粒子および流体は、複数のカプセルまたはマイクロセル内に閉じ込められていてもよい。代替として、荷電粒子および流体は、ポリマー材料を備える連続相によって囲繞される複数の離散液滴として存在してもよい。流体は、液体またはガス状であってもよい。
本発明のディスプレイは、従来技術の電気光学ディスプレイが使用されている任意の用途で使用されてもよい。したがって、例えば、本ディスプレイは、電子ブックリーダ、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、セルラー電話、スマートカード、標識、腕時計、棚ラベル、可変伝送窓、またはフラッシュドライブで使用されてもよい。
既述のように、付随の図面の図1は、種々の温度における従来技術のBPPWWTDSの有効性を図示する。
図2は、近傍画素にBPPWWTDSを使用して、画素のブロックを黒色に駆動するステップに続き、同じ画素のブロックを白色に駆動するステップの後に観察されるエッジアーチファクトを図示する顕微鏡写真である。
図3は、従来技術のBPPWWTDSを使用する更新の数の関数として、白色状態明度を図示する。
図4は、白色−白色遷移に対するBPPTOPWWTDS波形に関する電圧対時間曲線である。
図5は、図2のものと類似するが、本発明のBPPTOPWWTDSを使用した顕微鏡写真である。
図6は、図3のものと類似するが、従来技術のBPPWWTDSおよび本発明のBPPTOPWWTDSの両方を使用して得られる結果を示すグラフである。
図7は、本発明の種々のBPPTOPWWTDSを使用する更新の数の関数として、初期白色状態明度レベルから24回の更新後に得られる白色状態明度の変動を示すグラフである。
図8は、本発明のBPPTOPWWTDSを使用する50,000回より多い更新後に得られるグレーレベルを示すグラフである。
既述のように、図9Aは、ディスプレイ上のテキスト画像の一部を示す。図9Aは、図9Aのテキスト画像にわたってメニューをオーバーレイするステップの効果を図示する。図9Cは、図9Bに示される、それに続くメニューの除去からもたらされる画像を図示する。
図10Aは、ディスプレイ上のテキスト画像を示す。図10Bは、図10Aのテキスト画像にわたってアイコンをオーバーレイするステップの効果を図示する。図10Cは、図10Bに示される、それに続くアイコンの除去からもたらされる画像を図示する。
図11A−11Cは、それぞれ、アイコンを囲繞する領域を図示する、図10A−10Cの一部の拡大バージョンである。
図12A−12Cは、本発明のオーバーレイ方法を、それぞれ、図11A−11Cに示される遷移に適用する際に使用されるマスクを示す。
図13は、白色画素に対する白色状態反射率対時間のグラフであり、本発明のドリフト補償方法によって低減または排除され得る問題である、背景画素における典型的な白色状態ドリフトを示す。
図14は、図13に示されるもの等の白色状態ドリフトによって生じる残影効果によって影響を受ける、ディスプレイ上の画像を示す。
図15は、本発明のドリフト補償方法における使用に好適な波形を示す。
図16Aおよび16Bは、ドリフト補償方法の1つのステップが適用されるべき背景画素の領域を示す画素マップであり、図16Aでは、図示される領域における背景画素の12.5パーセントへのステップの適用を示し、図16Bでは、その100パーセントへのステップの適用を示す。
図17は、本発明の好ましいドリフト補償方法の実装を示すフロー図である。
図18は、図13のものと類似するが、補正されていない画素に関する曲線に加えて、本発明によるドリフト補償の2つの異なる方法に関する曲線を示すグラフである。
図19Aおよび19Bは、図14のものと類似する画像であり、図19Aは、補正されていない画像であり、図19Bは、本発明のドリフト補償方法によって補正された画像である。
図20は、図18のものと類似し、補正されていない画素と補正された画素との両方に関する曲線を再度示すグラフである。
図21は、補正されていない画素と、本発明のドリフト補償方法を使用して補正された画素との両方に関する、残留電圧対時間(サイクル数として表される)のグラフである。
前述から明白になろうように、本発明は、電気光学ディスプレイ、特に、双安定性電気光学ディスプレイ、とりわけ、電気泳動ディスプレイの駆動におけるいくつかの改良を提供し、ディスプレイにおいて、その構成要素は、改良型の方法を実行するように配列される。本発明によって提供される種々の改良は、主として、以下に別個に説明されるであろうが、単一物理ディスプレイまたはその構成要素は、本発明によって提供される改良のうちの1つより多いものを実装し得ることに留意されたい。例えば、本発明のドリフト補償方法は、本発明の他の方法のいずれかと同じ物理ディスプレイに実装され得ることが、電気光学ディスプレイの技術における当業者に容易に明白となるであろう。
パートA:更新バッファ発明
既述のように、本発明の更新バッファの側面は、既述のTおよびF遷移を伴うディスプレイを動作させるためのディスプレイコントローラおよび方法を提供する。一側面では、本側面は、更新バッファと、更新バッファから、所与の遷移中に更新するステップを要求しない画素を除去するための手段と、更新バッファから除去されるべきでない状態のリストを受信するための手段と、リスト化された状態を有する画素が、更新バッファから除去されないことを確実にするための手段とを有する、ディスプレイコントローラを提供する。例えば、状態1−16は、通常の16グレーレベルに対応する一方、状態17はT遷移を、状態18はF遷移を表す、コントローラの先に与えられた実施例を考慮されたい。この場合では、17および18の数字が、コントローラに送信される。コントローラアルゴリズムが、初期および最終状態が等しいが、リスト上にあるゼロ遷移を認識する場合、関連がある画素は、更新バッファから除去されない。
更新バッファ発明の別の側面は、ディスプレイコントローラであって、更新バッファと、更新バッファから、所与の遷移中に更新するステップを要求しない画素を除去するための手段であって、コントローラは、それと関連付けられる2つの状態を有する少なくとも1つの特別な遷移を有する、手段と、前回の特別な遷移の直後、画素が特別な遷移を受けるときを判定する手段と、前回の特別な遷移の直後、画素が特別な遷移を受けると、更新バッファに、少なくとも1つの特別な遷移と関連付けられる第2の状態を挿入する手段とを有する、ディスプレイコントローラを提供する。例えば、状態1−16は、通常の16グレーレベルに対応する一方、状態17および19はT遷移を、状態18および20はF遷移を表す、前述の項で議論されるコントローラの修正を考慮されたい。コントローラは、次いで、任意の特定の画素において、前回の遷移がT遷移であり、次の遷移もまたT遷移である場合、画像内に置換される状態は、T遷移、すなわち、19と関連付けられる第2の状態のはずであるように、動作する。したがって、画素は、前回の遷移に対して状態17を割り当てられたが、次の遷移に対して状態19を割り当てられる。このように、コントローラは、常に、特別な遷移を、状態における変化として見なすであろうし、関連付けられた画素は、決してフラグ化されず、更新パイプラインから除去されないであろう。
既述のように、更新バッファ発明はまた、コントローラの部分的更新モードによって導入されるであろう非点滅画素を考慮に入れるために、前述のSGU、BPPWWTDS、またはWWTOPDS駆動スキームを実行するための修正されたアルゴリズムも提供する。第1に、画素毎の部分的更新マスク(PUM)の値が、既知のコントローラアルゴリズムに従って算出されなくてはならない。最も単純な場合(標準部分的更新)では、PUMは、画像バッファにおける初期および最終グレーレベルが同じである場合のみ、偽に設定される。第2に、PUMを、アルゴリズムによって規定されるようなローカルアクティビティを判定するために利用する、修正されたアルゴリズムが使用される。2つのそのようなアルゴリズムのための疑似コードが、以下に提供される。
第1のアルゴリズム
入力:Initial(初期画像画素)、Final(最終画像画素)、SFT(アクティビティ閾値)、PUM(画像更新マップ)
順不同の全ての画素に対し:
画素のInitial−Final遷移が、白色−白色ではない場合、標準GL遷移を適用する。
さもなければ、少なくともSFTの基本近傍(すなわち、共通のエッジを共有する近傍)が(白色−白色からInitial−Final遷移を行なう、またはPUM=0を有する)ではない場合、F遷移を適用する。
さもなければ、全ての4つの基本近傍が(白色のFinalグレーレベルを有する、またはPUM=0を有し)、かつ少なくとも1つの基本近傍が(Initialグレーレベル非白色およびPUM=1)を有する場合、T遷移を適用する。
そうでなければ、空(GL)W−>W遷移を使用する。
終了
第2のアルゴリズム
入力:Initial(初期画像画素)、Final(最終画像画素)、AM(アクティブマスク)、SFT(アクティビティ閾値)、PUM(画像更新マップ)
順不同の全ての画素に対し:
Initial−Final遷移の画素が、白色−白色ではない場合、標準GL遷移を適用する。
さもなければ、画素がAMによって選択される場合、F遷移を適用する。
さもなければ、少なくともSFTの基本近傍(すなわち、共通のエッジを共有する近傍)が(白色−白色からInitial−Final遷移を行なう、またはPUM=0を有する)ではない場合、F遷移を適用する。
さもなければ、全ての4つの基本近傍が(白色のFinalグレーレベルまたはPUM=0)を有し、かつ(少なくとも1つの基本近傍が(Initialグレーレベル非白色およびPUM=1)を有する、または(少なくとも1つの主要近傍がAMによって選択される)場合、T遷移を適用する。
そうでなければ、空(GL)W−>W遷移を使用する。
終了
コントローラの局地的ディスプレイモードと併せて、アルゴリズムを使用することが所望され得る。オーバーレイされたアイテムに対する好ましい局地的更新領域は、アイテムにその周囲全体の1つの画素を加えた領域であり、この1画素境界領域において、エッジ残影の低減のための特別な遷移が、オーバーレイされたアイテムが除去されるときに適用されるであろう。1つのコントローラの解決策は、新しいコントローラの機能性に基づく以下のアクションのシーケンスを伴う。すなわち、初期画像とアイテムの追加を組み合わせるフルスクリーン画像を生成するステップ→波形アルゴリズムに基づいて、その画像と前回の初期画像とを使用して、フルスクリーン画像処理を実施するステップ→処理された新しい画像を使用して、局地的更新を、アイテムに周囲全体の1つの画素を加えた領域および場所に対して実施することを決定する。
前述から、本発明の更新バッファコントローラおよび方法は、前述の第US2013/0194250号に説明される、エッジおよび領域の残影アーチファクトを低減する波形技法を、「部分的更新」モードを実装するコントローラに使用するための経路を提供することが分かるであろう。本発明は、コントローラの機能性に対するいずれの変化もなしに、波形の状態の定義のわずかな修正およびアルゴリズムの修正のみを要求する。
パートB:BPPTOPWWTDS発明
既述のように、本発明のBPPTOPWWTDSの側面は、エッジアーチファクトを引き起こす可能性が高いと識別され、駆動スキームがエッジアーチファクトを消去または低減する際に有効であろうような時空間構成である、白色−白色遷移を受ける画素が、少なくとも1つの平衡パルス対および少なくとも1つのトップオフパルスを備える波形を使用して駆動される、平衡パルス対/トップオフパルス白色/白色遷移駆動スキームを提供する。
本発明のBPPTOPWWTDSに関する好ましい白色−白色波形が、付随の図面の図4に図示される。図4から分かり得るように、波形は、単一負(白色化)フレームの形態における初期トップオフパルスを備え、その後に2つのゼロ電圧のフレームが続き、直後に負(白色化)フレームが続く正(黒色化)フレームをそれぞれ備える、4つの連続的平衡パルス対が続く。
本発明のBPPTOPWWTDSの使用は、図2に示される類似顕微鏡写真と比較されるべき図5に図示されるように、全てのエッジアーチファクトを著しく低減する際に非常に効果的であることが示されており、図2の右側に可視である非常に顕著なエッジアーチファクトと対照的に、エッジアーチファクトは、図5の右側に本質的に存在しないことが分かるであろう。結果として、背景白色状態明度レベルの維持を目標とした、鮮明でない駆動スキームの性能は、図6に示されるように、従来技術のBPPWWTDSを使用して、45℃における24回の更新後に3L*を上回ることと対比して、本発明のBPPTOPWWTDSを使用して、0.5L*を下回る白色状態明度レベルにおける観察される減少を伴い、著しく改良され得る。
単一トップオフパルスのみ使用するが、平衡パルス対の数および平衡パルス対に対するトップオフパルスの場所を変動する、本発明のBPPTOPWWTDSの好ましい実施形態が、図7に図示されるように、28℃から45℃にかけて動作するための幅広い範囲の可能な波形解決策を提供することが観察されている。この場合では、許容可能な解決策は、BPPTOPWWTDSを使用する特別な低点滅モードにおける24回の更新後、ゼロデルタL*をもたらすものと対応する。最も有意な同調要素は、BPPに対するトップオフパルスの場所およびBPPの数であり、BPPの場所によってわずかな同調性が提供される。トップオフパルスをBPPにより近く配置するステップは、より正のデルタL*解決策をもたらし、最適な場所は、BPPの直後のフレームである。所与のBPPTOPWWTDS白色−白色波形に関して、温度を低下させるステップが、より正のデルタL*をもたらすことが観察されている。潜在的な問題は、BPPTOPWWTDSが過度に正のデルタL*を伴う解決策を生成し得る(ディスプレイが、制御できない様式でますます白色化するようになることを意味する)ことであり得るが、この問題は、単純に、より低い正のデルタL*をもたらす、白色−白色波形におけるBPPの数を増加させるステップによって回避することが可能である。図7は、本発明のBPPTOPWWTDSが、28℃から45℃の温度範囲にわたって良好な結果を提供し得る一方、依然として、十分な同調性が、電気泳動ディスプレイの商業的大量生産において被られるモジュールの変動を埋め合わせることを可能にすることを示す。
本発明のBPPTOPWWTDSにおけるトップオフパルスの存在は、駆動スキームを若干DC不平衡にし、(前述のMEDEOD出願のいくつかに議論されるように)、DC不平衡駆動スキームは、潜在的に、有意なディスプレイの信頼性問題および駆動スキーム性能における著しい変化を生じさせることが知られている。しかしながら、既述のように、電気泳動ディスプレイにおけるエッジアーチファクトにおける著しい低減は、BPPTOPWWTDS白色−白色波形におけるたった1つのトップオフパルスを使用して達成され、(典型的には)、たった1つの白色化フレームの緩やかなDC不平衡をもたらし得る。そのようなBPPTOPWWTDSを利用する特別な低点滅モードを使用する使用信頼性実験が、実施されており、結果が、図8に示される。その図に示されるように、50,000回を上回る更新(電子ブックリーダの約1年の使用に対応すると推定される)後、+0.2L*と−1.2L*との間のグレーレベルにおけるわずかな偏移のみが可視であり、これらのわずかな偏移は、いわゆるディスプレイ疲労等の他の既知の要因に起因し得る。50,000回を上回る更新後のこれらの結果はまた、0.5L*を下回る、白色状態および暗状態の30秒の過渡ドリフトにおける変動も示す。これらの結果は、エッジアーチファクトを低減し、背景白色状態を維持することを目標とした特別な低点滅モードにおいて使用される1つのトップオフパルスを伴うBPPTOPWWTDSが、信頼性問題を生じないことを示す。これは、駆動スキームが、わずかにのみDC不平衡であり、DC不平衡の潜在的効果が含有されるようにディスプレイ上で使用されていることに起因する。
前述から、本発明のBPPTOPWWTDSは、電気泳動ディスプレイが画像欠陥を生成することなく動作し得る温度範囲に著しく及び、そのようなディスプレイが、従来技術のディスプレイが受ける種類の画像欠陥を受けることなく、約30〜45℃の温度範囲において多数の更新のために動作することを可能にし、したがって、駆動スキームを使用するディスプレイを、ユーザにとってより魅力的にレンダリングし得ることが分かるであろう。
パートC:オーバーレイ発明
既述のように、本発明のオーバーレイの側面は、既存のテキストまたは画像コンテンツにわたって、アイテム(アイコン、メニュー等)をオーバーレイし、その後にアイテムの除去が続くための方法を提供し、アイテムと重なるテキストに関するテキストの細線化/退色を回避し、それ自体に対して点滅するその領域外のテキストが見えることを回避するために、アイテムの領域内の画素のみが遷移(自己遷移を含む)を実施する点で、標準部分的更新駆動スキームと異なる。本発明の単純な形態では、局地的更新が、オーバーレイされたアイテムの領域内で実施される。オーバーレイ方法の好ましい変形は、オーバーレイされたアイテム内に透明領域を可能にし得る。
図11A−11Cおよび12A−12Cを参照して前述されるオーバーレイ方法の好ましい変形では、使用されるアルゴリズムは、以下のように要約され得る。
現在の画像における所与のグレーレベルを伴う画素に対して:
マスクが、この画素が次の画像に更新するために、非空自己遷移を実施しなければならないと判定する場合、次の画像上の画素状態を、非空自己遷移を伴うグレーレベル状態に設定する。
さもなければ、次の画像上の画素状態を、空自己遷移を伴うグレーレベル状態に設定する。
特別なアルゴリズムに要求される特別な状態を加えた16グレーレベルを伴う駆動モード(例えば、前述の第US2013/0194250号に説明される「平衡パルス対白色/白色遷移駆動スキーム」および「白色/白色トップオフパルス駆動スキーム」)では、前述の5ビット駆動スキーム解決策は、5ビット駆動スキームが十分な付加的状態を提供しないため、全ての16グレーレベルには適用され得ない。5ビット駆動スキーム解決策は、限定された数のグレーレベルにのみ適用され得る。例えば、アルゴリズムが2つの特別な状態を要求する場合、2つのグレーレベルは、例えば、アルゴリズムがグレーレベル1→14にのみ適用され得るように、アルゴリズムから除外されなくてはならない。そのようなオーバーレイ方法の変形は、テキストにおけるグレーレベルのほとんどが、グレーレベル1→14を伴うため、テキストの細線化/退色を低減する際に、依然として効果的であり得る。しかしながら、いくつかの他のシナリオでは、プロセスをあるグレーレベルまで制限するステップは、十分に良好に機能しないことがあり得る。
選択的かつ部分的更新が全ての既存のグレーレベルに対して必要とされる、そのような場合では、「コントローラスプーフィング」方法が、前述のアルゴリズムと併せて使用され得る。そのようなコントローラスプーフィング方法では、マスクによって判定されるような空自己遷移を要求する全ての画素は、空自己遷移を伴う1つの同じ特別な空状態(例えば、状態2)に設定される。その処理された画像は、次いで、実際にディスプレイの画素を更新することなく、アルゴリズムによって所望されるようにコントローラ内の状態を設定するために、完全な空波形を有する特別なモードを使用してコントローラに送信される。第2の画像は、次いで、特別な空状態2を使用して表示される。いったん現在状態2の画素に対する空自己遷移を行わない、または他のグレーレベルに他の遷移を行うことが所望されると、別の処理された画像が、現在状態2の全ての画素を、その元々の状態にリセットするために、空波形でコントローラに送信される必要がある。したがって、本解決策は、コントローラに2つの付加的な処理された画像を、空波形で送信するステップを要求するために、待ち時間問題をもたらし得る。
オーバーレイ方法の別の変形では、前述のマスクを容認し、通常、これが実施するであろう部分的更新論理の代わりに、このマスクに従って、更新バッファ上に画素を配置する、デバイスコントローラ機能が、提供される。本アプローチの1つの欠点は、オーバーレイされたアイテムの不透明部分のマスクの必要性があることである。しかしながら、これは、電気光学ディスプレイのグラフィックユーザインターフェースのためのエンジンをレンダリングするステップが、これに利用可能なそのようなマスクを有さなければならないため、非現実的な要求ではないが、そのようなマスクの使用は、より多くの量のデータ取り扱いを要求し、システムの複雑性を増加させる。
このマスクベースのアプローチの代替は、近傍画素のアクティビティに基づいてリフレッシュされるはずの自己遷移を伴う画素のリストを判定することであり、すなわち、マスクは、画像データから推測され、以下に続くステップが、アプローチを、マスクベースであるかのように実装する。例えば、1つのアルゴリズムは、以下のように定義される。
現在の画像における所与のグレーレベルを伴う画素に対して:
次の画像から、この画素が、次の画像に更新するために自己遷移を実施すると判定される場合、かつその基本近傍(すなわち、共通エッジを共有する近傍)のうちの少なくとも1つが、自己遷移を実施しない場合、
次の画像上の画素状態を、空自己遷移を伴うグレーレベル状態に設定する。
さもなければ、次の画像上の画素状態を、空自己遷移を伴うグレーレベル状態に設定する。
そのようなアルゴリズムは、伝搬効果を回避するために、非再帰的様式で適用されるべきであって、すなわち、このアルゴリズムから判定されるように、画素を非空自己遷移を実施するように設定するステップは、自己遷移を伴うその基本近傍を、非空自己遷移を実施するように設定するステップをトリガしないであろう。例えば、特徴が画像シーケンスにおいて自己遷移を実施するいくつかの画素の列を含有する一方、アイコンがその特徴の上部で複数回オーバーレイされ、閉じられている場合、このアルゴリズムは、非空自己遷移を実施するために、特徴のエッジにおける画素の列をトリガするであろう。そのようなアプローチは、焦点ぼけが、典型的には、直近基本近傍のみに影響を与えるため、可視となるテキストの細線化/退色のほとんどを低減することをもたらすはずである。
前述のアルゴリズムは、これが、白色を含む、全てのグレーレベルに適用されるという意味で一般的であり、したがって、背景白色状態が点滅することを意図されない部分的更新モードにおいて、背景におけるいくつかの白色画素は、それらの近傍画素のアクティビティに応じて、白色→白色遷移を実施し得る。例えば、長い黒色線がディスプレイ上に書き込まれる場合、黒色線の周囲の全ての近傍画素は、白色→白色遷移を実施し、均一な厚さを伴う線および幾何特徴をもたらし、したがって、従来技術の部分的更新駆動スキームを悩ませてきた非均一線厚さの問題を回避するであろう。しかしながら、白色→白色遷移を実施する画素は、それらの周囲にエッジアーチファクトの形成を誘発し得る。したがって、望ましくは、そのような駆動方法は、それらのアーチファクトの形成を回避するために、エッジアーチファクトを低減するように設計されたディスプレイモードと併せて適用されるであろう。本方法の別の変形は、あるグレーレベルを除くであろう。例えば、方法は、白色を除く全てのグレーレベルに適用され、したがって、前述のエッジアーチファクト問題を回避し得る。
直前の方法では、前述のマスク―ベースの方法のように、5ビット駆動スキームは、16グレーレベルのみが要求される場合、使用され得る。付加的な特別な状態が駆動スキームに存在する場合、本方法は、ほとんどではあるが全てではないグレーレベル、例えば、16のグレーレベルの1→14に適用され得る。マスクベースのアプローチのように、本駆動スキームは、テキストの細線化/退色問題のほとんどを解決するであろう。本方法を、全ての既存の状態に適用する必要がある場合、本方法の実装は、2つの付加的な空ディスプレイ更新の使用で前述されたように、コントローラ内の状態をリセットするステップを要求するであろう。
前述から、本発明の方法は、従来技術の部分的更新駆動スキームにおいて遭遇されるテキストの細線化および退色等の問題を低減または排除する一方、電気光学ディスプレイに対する部分的更新駆動スキームの低点滅特性を維持し得ることが分かるであろう。本方法は、低点滅高画像品質ディスプレイ性能をもたらす新規の駆動スキームアルゴリズムと互換性があり、したがって、駆動スキームを使用するディスプレイを、ユーザにとって非常に魅力的にする。
パートD:ドリフト補償発明
既述のように、本発明のドリフト補償の側面は、それぞれ、2つの極限光学状態を表示することが可能である複数の画素を有する双安定性電気光学ディスプレイを駆動する方法を提供し、ディスプレイがある期間にわたって非駆動にされた後、連続的リフレッシュパルスが、ドリフトの効果を少なくとも部分的に逆転するために、背景画素の一部に適用される。
ドリフト補償方法は、いくつかの電気光学ディスプレイ、特に、電気泳動ディスプレイにおいて見られるような背景白色状態(または他の)ドリフトに対して能動的に補償するための、特別に設計された波形と、アルゴリズムおよび(望ましくは)タイマとの組み合わせとして見なされ得る。特別な波形は、制御された様式において白色状態反射率をわずかに上げるために、典型的にはタイマに基づく、トリガイベントが発生するとき、背景白色状態における選択された画素に適用される。
ドリフト補償方法において有用な波形の一実施例が、図15に示される。本波形は、2つのフレーム(典型的な85Hzフレームレートで約24ミリ秒)程度の短さであり得、単一白色化トップオフパルス(フレーム1)を含有し得る。本波形の目的は、ユーザにとって本質的に不可視であり、したがって、非侵入型であるように、背景白色状態をわずかに増加させることである。トップオフパルスの駆動電圧は、白色状態の増加量を制御するために、変調され得る(例えば、他の遷移において使用される−15Vの代わりに−10V)。
本発明のドリフト補償方法では、図15の波形または類似波形が、背景白色状態における選択された画素に適用され、したがって、図16Aおよび16Bに図示されるように、更新から、制御白色状態の増加を可能にする。アルゴリズムと組み合わせられた、設計された画素マップマトリクス(PMM)を利用することによって、更新毎にトップオフパルスを受信する画素のパーセンテージが、制御される。使用されるアルゴリズムは、前述の第US2013/0194250号に説明されるアルゴリズムの簡略化バージョンであり得る。図15に示される特別な遷移は、本公開出願に議論されるF W→W遷移に対応するであろう。
ドリフト補償は、特別な更新を要求するステップによって、ディスプレイ上に現在表示される画像に適用される。特別な更新は、図15に示される特別な遷移を除く、全ての遷移に対して空である波形を記憶する別個のモードを呼び出す。波形アルゴリズムは、以下に説明される波形アルゴリズムを使用してトップオフパルスを受信するであろう画素を選択するであろう。PMM_VS、PMM_HS、PMM_Periodは、画素マップマトリクスの縦サイズ、横サイズ、および期間である。更新カウンタは、全ての画素が、経時的に均一に同じ量のトップオフパルスを受信するであろうことを確実にする。典型的なアルゴリズムは、以下である。
タイマを用いたアクティブドリフト補償のための波形アルゴリズム
入力:Current(現在の画像画素)、Next(現在の画像画素と等しい次の画像画素)、PMM(画素マップマトリクス)
PMMが(i mod PMM_VS. j mod PMM_HS)である場合、アクティブマスク(i,j)=真に設定する==カウンタmod PMM_Periodを更新する。
順不同の全ての画素(i,j)に対し:
画素グレートーン遷移がW−>Wではない場合、標準遷移を適用する。
さもなければ、画素がアクティブマスク(i,j)によって選択される場合、F W−>W遷移を適用する。
そうでなければ、標準遷移を使用する。
終了
ドリフト補償方法は、非常に望ましくは、タイマの使用を組み込む。使用される特別な波形は、背景白色状態明度における上昇をもたらす。したがって、この更新がユーザ要求更新と結び付けられた場合、更新がどの程度の速さで要求されていたかに応じて、白色状態増加における大きな変動が存在し、すなわち、この特別な更新が、ユーザが更新を要求する度に適用された場合、白色状態増加は、ユーザがより緩やかに(30秒毎等)ページを捲る場合とは対照的に、ユーザが非常に速く(1秒毎等)ページを捲った場合、許容できないほど大きくなるであろう。これは、更新間の休止時間に対して非常に感受性の高いドリフト補償方法をもたらし、いくつかの場合では、許容できないほど大きな残影が、過度に増加されている背景白色状態に起因して発生するであろう。タイマの使用は、ドリフト補償を、ユーザ要求更新から切り離す。ユーザ要求更新から独立して特別な更新を適用することによって、ドリフト補償は、より制御され、休止時間に対して感受性がより低くなる。
タイマは、ドリフト補償方法に、いくつかの方法で使用され得る。タイムアウト値またはタイマ期間は、アルゴリズムパラメータとして機能し得、タイマがタイムアウト値またはタイマ期間の倍数に到達する毎に、前述の特別な更新を要求するイベントをトリガし、タイムアウト値の場合では、タイマをリセットする。タイマは、フルスクリーンリフレッシュ(包括的完全更新)が要求されるとき、リセットされ得る。タイムアウト値またはタイマ期間は、ドリフトの変形を温度と適応させるために、温度に伴って変動し得る。アルゴリズムフラグが、ドリフト補償が必要性のない温度において適用されることを防止するために提供され得る。図17は、本項において議論される概念を実装するドリフト補償方法のフロー図である。
ドリフト補償を実装する別の方法は、特別な更新が適用されるときに応じてより柔軟性を提供するために、タイマ期間TIMER_PERIOD(例えば、60秒に)を固定し、アルゴリズムPMMおよびPMM_PERIODを利用することである。例えば、PMM=[1]、PMM_PERIOD=4、およびTIMER_PERIOD=60に関して、これは、トップオフパルスを全ての背景画素に、4×60秒毎に適用するステップと同等である。他の変形例は、最後のユーザ要求ページ捲り以降の時間と併せてタイマ情報を使用するステップを含み得る。例えば、ユーザがある時間の間、ページ捲りを要求していない場合、トップオフパルスの印加は、事前判定された最大時間後に中止し得る。代替として、トップオフパルスは、ユーザ要求更新と組み合わせられ得る。最後のページ捲り以降の経過時間およびトップオフパルスの最後の印加以降の経過時間を追跡するためにタイマを使用することによって、この更新においてトップオフパルスを印加するかどうかを判定し得る。これは、背景においてこの特別な更新を適用するステップの制約を除去するであろうし、いくつかの場合では、実装することが好ましく、またはより簡単であり得る。
ドリフト補償を伴うおよび伴わない経時的な背景白色状態の実施例が、図18に示される。最も低い曲線(図13に示されるものと類似する)は、30秒間隔での45ページの捲りの過程にわたる、補正されていない背景白色状態を示す。白色状態反射率において図示される降下は、経時的に、実質的なテキストの残影をもたらすであろう。中心の曲線は、30秒間隔での45ページの捲りが再度発生する間、画素の12.5%が毎分特別な更新を受信する、ドリフト補償の結果を示す。上部の曲線は、ページ捲りの同じシーケンスを使用して、画素の100%が6分毎に特別な更新を受信するドリフト補償の、第2の実施例を示す。両方のドリフト補償の場合では、背景白色状態は、低減されたテキストの残影をもたらすであろう、かつ完全なディスプレイのリフレッシュなしでより多い数のページ捲りを達成することを可能にし得る、より高いレベルで、経時的に維持される。両方の場合では、特別な更新は、ユーザにとって不可視であるように示されている。タイマ期間は、どの程度の白色状態増加が全体的に適用されているかを制御するための別の方法として使用され得る。テキストの残影における改良が、図19Aおよび19Bに図示され、図19Aは、ページ捲りのシーケンスの終了における補正されていないディスプレイを示し、図19Bは、画素の100%が6分毎に特別な更新を受信するディスプレイを示す。
前述のように、白色状態ドリフト補正は、画素マップマトリクス、タイマ期間、およびトップオフパルスに対する電圧の組み合わせによって同調され得る。図20は、図18にあるようなページ捲りの同じシーケンスを使用して、3分の固定されたタイマを用いて、画素マップマトリクスの密度を12.5%から50%に変動させることによって、背景白色状態ドリフトの同調を図示する。
既述のように、DC不平衡波形の使用は、双安定性ディスプレイにおける問題を生じさせる潜在性を有することが知られており、そのような問題は、増加された残影を生じさせるであろう光学状態における経時的な偏移を含み得、極端な場合では、ディスプレイに、深刻な光学キックバックを示させ、さらには機能を停止させ得る。これは、電気光学層を横断する残留電圧または残留電荷の増進と関連すると考えられ、この残留電圧は、非常に長い減衰時間を有する。したがって、残留電圧に及ぼすドリフト補償の効果を考慮することが重要である。図21は、補正されていない画素と、図20にあるようなページ捲りの同じシーケンスのための異なるドリフト補償方法を使用する3つの画素とに関する、残留電圧対時間の曲線を示す。図21は、最悪の場合において、ドリフト補償が、基準値を上回る約100mVの残留電圧の上昇をもたらすことを示す。従来の知識は、約±250mVのウィンドウ内の残留電圧が、通常の使用において典型的であることを示す。したがって、図21は、ドリフト補償が、残留電圧に有意な影響を有するとは考えられず、したがって、使用に伴うディスプレイの信頼性に有意な影響を有するとは考えられないことを示す。
既述のように、ドリフト補償は、白色状態ドリフトだけでなく、暗状態ドリフトにも適用され得る。暗状態ドリフト補償のための典型的な波形は、単純に図15に示されるものの逆であり、正電圧の単一フレームを伴い得る。
前述から、本発明のドリフト補償方法は、典型的には、ユーザにとって認識できず、ディスプレイの長期間の使用に悪影響を及ばさない様式で、表示された画像に及ぼすドリフトの効果を実質的に低減するための手段を提供する。
本発明の方法は、前述のMEDEOD出願に説明される技術のいずれかを使用して、正確なグレーレベルを生成するように「同調」され得る。したがって、例えば、使用される波形は、全体としての波形のものと反対の極性を有する駆動パルスを含み得る。例えば、画素が白色から明グレーレベルに駆動されるとき、波形は、典型的には、全体的に黒色化極性を有するであろう。しかしながら、最終明グレーレベルの正確な制御を確実にするために、少なくとも1つの白色化パルスを波形内に含むことが所望され得る。さらに、類似理由から、前述のMEDEOD出願に議論されるように、少なくとも1つの平衡パルス対(実質的に等しい絶対インパルス値であるが、反対の極性である駆動パルスの対)および/または少なくとも1つのゼロ電圧の期間を波形内に含むことが、多くの場合、所望される。



  1. ディスプレイコントローラであって、双安定性電気光学ディスプレイの動作を制御することが可能であり、更新バッファと、前記更新バッファから、所与の遷移中に更新するステップを要求しない画素を除去するための手段と、前記更新バッファから除去されるべきでない状態のリストを受信するための手段と、リスト化された状態を有する画素が、前記更新バッファから除去されないことを確実にするための手段とを有する、ディスプレイコントローラ。

  2. ディスプレイコントローラであって、双安定性電気光学ディスプレイの動作を制御することが可能であり、更新バッファと、前記更新バッファから、所与の遷移中に更新するステップを要求しない画素を除去するための手段であって、前記コントローラは、それと関連付けられる2つの状態を有する少なくとも1つの特別な遷移を有する、手段と、前回の特別な遷移の直後、画素が特別な遷移を受けるときを判定する手段と、前回の特別な遷移の直後、画素が特別な遷移を受けると、前記更新バッファに、前記少なくとも1つの特別な遷移と関連付けられる第2の状態を挿入する手段とを有する、ディスプレイコントローラ。

  3. 前記規定された駆動方法は、前記ディスプレイの1つまたはそれを上回る画定領域内の画素のみに適用され、異なる駆動スキームが、前記画定領域外の画素に適用される、請求項1に記載のディスプレイコントローラ。

  4. 請求項1に記載の駆動コントローラを備える、双安定性電気光学ディスプレイ。

  5. 回転2色部材またはエレクトロクロミック、もしくはエレクトロウェッティング材料を備える、請求項4に記載の電気光学ディスプレイ。

  6. 流体中に配置され、かつ電場の影響下で流体を通って移動することが可能な複数の荷電粒子を備える、電気泳動材料を備える、請求項4に記載の電気光学ディスプレイ。

  7. 前記荷電粒子および前記流体は、複数のカプセルまたはマイクロセル内に閉じ込められている、請求項6に記載の電気光学ディスプレイ。

  8. 前記荷電粒子および前記流体は、ポリマー材料を備える連続相によって囲繞される複数の個々の液滴として存在する、請求項6に記載の電気光学ディスプレイ。

  9. 前記流体は、ガス状である、請求項6に記載の電気光学ディスプレイ。

  10. 請求項4に記載のディスプレイを備える、電子ブックリーダ、ポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、セルラー電話、スマートカード、標識、腕時計、棚ラベル、可変伝送窓、またはフラッシュドライブ。

  11. 白色−白色遷移を受け、容易に可視である遷移を受ける少なくとも1つの他の画素に隣接して位置する画素内において、前記画素に1つまたはそれを上回る平衡パルス対および少なくとも1つのトップオフパルスが印加され、それぞれの前記平衡パルス対は、前記平衡パルス対の正味のインパルスが、実質的にゼロであるように、反対の極性の駆動パルス対を備える、複数の画素を有する双安定性電気光学ディスプレイを駆動する方法。

  12. 前記1つまたはそれを上回る平衡パルス対と少なくとも1つのトップオフパルスとの組み合わせは、前記ディスプレイが事前判定された気温以上のときのみ印加される、請求項11に記載の方法。

  13. 前記トップオフパルスは、単一白色化駆動パルスを備える、請求項11に記載の方法。

  14. 単一トップオフパルスのみが、前記画素に印加される、請求項11に記載の方法。

  15. 請求項11に記載の方法を実行するように配列された、ディスプレイコントローラまたは電気光学ディスプレイ。

  16. 既存のテキストまたは画像コンテンツにわたって、非長方形アイテムをオーバーレイするステップを含み、その後に前記アイテムの除去が続き、前記アイテム領域内の画素のみが、(自己遷移を含む)遷移を実施する、双安定性電気光学ディスプレイを駆動する方法。

  17. 前記アイテムは、少なくとも1つの透明領域を含み、前記アイテムの非透明領域の画素のみが、(自己遷移を含む)遷移を実施する、請求項16に記載の方法。

  18. 請求項16または17に記載の方法を実行するように配列された、ディスプレイコントローラまたは電気光学ディスプレイ。

  19. それぞれ、2つの極限光学状態を表示することが可能である複数の画素を有する双安定性電気光学ディスプレイを駆動する方法であって、
    前記ディスプレイ上に第1の画像を書き込むステップと、
    前記第1および第2の両方の画像内において同じ極限光学状態にある複数の背景画素が、駆動されない駆動スキームを使用して、前記ディスプレイ上に第2の画像を書き込むステップと、
    前記ディスプレイをある期間にわたって非駆動にしておくステップであって、それによって、前記背景画素が、それらの極限光学状態とは異なる光学状態をとることを可能にする、ステップと、
    前記期間の後、前記背景画素の第1の非ゼロ部分に、それが印加される画素をそれらの極限光学状態に実質的に復元するリフレッシュパルスを印加するステップであって、前記リフレッシュパルスは、その前記第1の非ゼロ部分以外の前記背景画素に印加されない、ステップと、
    その後、前記第1の非ゼロ部分とは異なる前記背景画素のより小さい第2の非ゼロ部分に、それが印加される画素をそれらの極限光学状態に実質的に復元するリフレッシュパルスを印加するステップであって、前記リフレッシュパルスは、その前記第2の非ゼロ部分以外の前記背景画素に印加されない、ステップと、
    を含む、方法。

  20. 前記ディスプレイは、前記背景画素の異なる非ゼロ部分へのリフレッシュパルスの連続的印加の間の最小時間間隔を確立するタイマを提供される、請求項19に記載の方法。

  21. 前記リフレッシュパルスは、白色極限光学状態の画素に印加される、請求項19に記載の方法。

  22. 請求項19に記載の方法を実行するように配列された、ディスプレイコントローラまたは電気光学ディスプレイ。

 

 

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