专利名称：电泳显示单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电泳显示单元、一种包含电泳显示单元的显示设备、一种更新待借助电泳显示单元显示的图像的方法、一种更新待借助电泳显示单元显示的图像的处理器程序产品和驱动电路系统。
这种类型的显示设备例如对应于监视器、笔记本计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话和电子书、电子报纸、电子杂志等。
现有技术的电泳显示单元从国际专利申请WO 99/53373可以获知。该专利申请公开了一种电子墨水显示器(electronic inkdisplay)，其包含两块基板，其中一块是透明的并包含公共电极(也称为对置电极)，而另一块设有成行成列布置的像素电极。行电极与列电极之间的交叉与像素相关联。像素形成于公共电极的一部分与像素电极之间。像素电极耦合至晶体管的漏极，该晶体管的源极耦合至列电极而栅极耦合至行电极。像素、晶体管以及行电极和列电极的这种布置共同构成了有源矩阵。行驱动器(选择驱动器)选定像素行而列驱动器(数据驱动器)经由列电极和晶体管向选定的像素行提供数据信号。该数据信号对应于待显示的数据。
另外，在像素电极与提供于透明基板之上的公共电极之间提供电子墨水。电子墨水包含多个直径为约10～50微米的微囊体。每个微囊体包含悬浮在流体中的带正电荷的白色颗粒和带负电荷的黑色颗粒。当在像素电极上施加正向电场时，白色颗粒向指向透明基板的微囊体一侧运动，像素变得可以被观察者看见。与此同时，黑色颗粒向微囊体相反一侧上的像素电极运动，在该位置上黑色颗粒不为观察者所见。通过向像素电极施加反向电场，黑色颗粒向指向透明基板的微囊体一侧的公共电极运动，在观察者看来，像素就变成黑色的。与此同时，白色颗粒向微囊体相反一侧上的像素电极运动，在该位置上白色颗粒不为观看者所见。当撤消撤销电场时，显示设备保持已进入的状态并呈现双稳态特性。
为了减少电泳显示单元的光学响应对像素历史状态的依赖性，在提供驱动信号(包含与数据有关的信号)之前先提供预置信号(包含与数据无关的信号)。这些预置信号包含有脉冲，其能量足以使位于两个电极中的其中一个上的电泳颗粒脱离静止状态，但是又小到使颗粒无法到达另一个电极。由于依赖程度的降低，因此不管像素的历史状态如何，对相同数据的光学响应将基本上相同。根本机制可以用下列事实来解释，即，在显示设备被切换至预设状态(例如黑色状态)后，电泳颗粒进入静止状态。当随后切换至白色状态时，由于启动速度接近于零，因此颗粒动量较低。这导致在很大程度上依赖于先前的状态，并且需要用长切换时间来克服这种大的依赖性。施加预置信号增加了电泳颗粒的动量，因此减少了这种依赖性(并且允许更短的切换时间)。
为了更新借助电泳显示单元显示的图像，总图像更新时间是通过将下列时间相加形成的图像处理所需的时间、随后逐行地向每行内所有像素同时提供与数据无关的信号(通过经行驱动器选择行和经列驱动器向像素提供与数据无关的信号进行)所需的时间、以及随后逐行地向每行内像素提供与数据有关的信号(通过经行驱动器选择行和经列驱动器向该行内像素提供与数据有关的信号进行)所需的时间。
已知电泳显示单元存在缺点，特别是由于总图像更新时间较长的事实。
本发明的一个目标尤其是提供一种总图像更新时间较短的电泳显示单元。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了优选的实施例。
按照本发明的电泳显示单元包含像素和接收图像信息并更新待借助所述像素(11)显示的图像的驱动电路系统(20，30，40)，该驱动电路系统(20，30，40)包含-产生与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)并向所述像素(11)提供所述与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)的装置；-图像信息处理(20)装置；以及-根据处理后的图像信息生成(20，30，40)与数据有关的信号(R，Dr)并向所述像素(11)提供与数据有关的信号(R，Dr)以显示更新的图像的装置。
通过在图像信息完全处理之前产生并向像素提供至少部分与数据无关的信号，换句话说，通过在图像信息处理期间生成和向像素提供至少部分与数据无关的信号，节省了时间并且减少了总图像更新时间。之所以能够在图像信息处理期间生成和向像素提供至少部分与数据无关的信号是因为认识到这种图像信息的处理仅仅是为了计算与数据有关的信号。与数据无关的信号不依赖于待显示的数据，因此可以提前生成和提供。这样，例如，现在总图像更新时间通过将图像处理所需的时间和后续向像素提供与数据有关的信号所需的时间相加构成。逐行地向每行内所有像素提供与数据无关的信号现在至少部分地与图像处理同步进行。
检测(新的)图像信息的到达，并相应地生成图像更新命令。检测就绪的图像信息处理，并相应地生成图像处理就绪命令。这两种简单的命令用来定义进行图像信息处理的时间间隔的始点和终点。这种图像信息处理可以包括(新的)图像信息的加载、当前图像与新图像的比较、与温度传感器的交互作用、对包含驱动波形查询表的存储器的访问等。
权利要求2限定了按照本发明的一个电泳显示单元的实施例。例如抖动(shaking)脉冲对应于上述预置脉冲。驱动脉冲使颗粒向所希望的光学状态运动。在该实施例中，复位脉冲构成了与数据有关的信号的一部分。它们发生于驱动脉冲之前，从而通过为驱动脉冲定义可变的始点，进一步改善了电泳显示单元的光学响应。该始点可以是黑色或白色的，并且根据与后续驱动脉冲最接近的灰度值加以选定。或者，复位脉冲可构成与数据无关的信号的一部分，并且先于驱动脉冲发生，从而通过为驱动脉冲定义固定始点(固定的黑色或固定的白色)，进一步改善了电泳显示单元的光学响应。在某些实施例中，复位脉冲的长度可以为零。
权利要求3限定了按照本发明的一个电泳显示单元的实施例。单抖动(single shaking)(抖动脉冲基本在图像信息到达后就立即产生)最容易的实施方式是利用例如图像更新命令触发该单抖动。但是从抖动脉冲结束到图像处理就绪命令(复位脉冲的开始)之间的停顿可能导致图像质量略为变差。
权利要求4限定了按照本发明的一个电泳显示单元的实施例。在该实施例中，施加了双抖动(double shaking)，其中抖动脉冲的第一部分基本上在图像信息到达之后就立即生成，而抖动脉冲的第二部分在复位脉冲之后并在驱动脉冲生成之前产生。与单抖动相比，这样的双抖动通过引入抖动脉冲的第二部分，对从抖动脉冲第一部分结束到复位脉冲开始之间的停顿作了抖动补偿。
权利要求5限定了按照本发明的一个电泳显示单元的实施例。这种单抖动被用来基本紧接在复位脉冲到来之前产生抖动脉冲，该单抖动例如可以利用图像更新命令启动计数器，从而在预设的计数器值触发该单抖动来实施。这样从抖动脉冲结束到复位脉冲开始之间就不再有停顿。
权利要求6限定了按照本发明的一个电泳显示单元的实施例。通过基本在图像信息处理的时间间隔内产生抖动脉冲，停顿不再存在。而且在最大时间间隔内的抖动使得图像质量最佳。按照本实施例，可以有两种选择，第一种是在整个时间间隔内产生更大数量的抖动脉冲(与前面的实施例相比)，例如每个脉冲具有与前面相等的能量(宽度相同且高度或幅度相同)，第二种是在整个时间间隔内产生同等数量或较少数量的抖动脉冲(与前面的实施例相比)，每个脉冲的能量比前面的高(通过增加宽度)。
按照本发明的显示设备、按照本发明的方法和按照本发明的处理器程序产品的实施例与本发明电泳显示单元的实施例相对应。
本发明特别基于这样一个认识图像信息处理仅仅就是为了计算与数据有关的信号，并且特别基于这样一个基本想法与数据无关的信号不依赖于待显示的数据，因此可以在图像信息处理期间提前生成和提供。
本发明特别解决的问题是提供了一种图像更新时间较短的电泳显示单元，并且特别有利的是，在较短的总图像更新时间内，可以保证图像质量，甚至可以提高图像质量(取决于所用的波形)。
参考下述实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
附图中
图1示出了像素(横截面)；图2示意性地示出了电泳显示单元；图3示出了第一种现有技术波形和按照本发明的第一种波形；
图4示出了第二种现有技术波形和按照本发明的第二种波形；图5示出了第一种现有技术波形和按照本发明的第三种波形；以及图6示出了第一种现有技术波形和按照本发明的第四种波形。
图1所示的电泳显示单元的像素11(横截面)包含底部基板2、带电子墨水的电泳薄膜(层叠在基板2上)，其存在于两块例如为聚乙烯的透明基板3和4之间。其中一块基板3设有透明的像素电极5而另一块基板4设有透明的公共电极6。电子墨水包含多个10-50微米的微囊体7。每个微囊体7包含悬浮在流体10内的带正电的白色颗粒8和带负电的黑色颗粒9。当在像素电极5上施加正向电场时，白色颗粒8向指向公共电极6的微囊体7一侧运动，像素变成可以被观察者看见。与此同时，黑色颗粒9向微囊体7相反一侧运动，在该位置上黑色颗粒不为观察者所见。通过在像素电极5上施加反向电场，黑色颗粒9向指向对置电极6的微囊体7一侧运动，在观察者看来，像素就变成暗(未画出)。当电场被撤除后，颗粒8、9仍然保持所获得的状态，显示设备呈现双稳态的特性并且基本上不消耗电能。
图2所示的电泳显示单元1包含在行或选择电极41、42、43与列或数据电极31、32、33交叉的区域内的像素11的矩阵。这些像素11全部耦合至公共电极6，每个像素11耦合至其自己的像素电极5。电泳显示单元1进一步包括耦合至行电极41、42和43的行驱动器40(选择驱动器)以及耦合至列电极31、32、33的列驱动器30(数据驱动器)，并且在每个像素11处包含有源开关元件12。电泳显示单元1由这些有源开关元件12驱动(在本实例中为(薄膜)晶体管)。行驱动器40依次选择行电极41、42、43，而列驱动器30向列电极31、32、33提供数据信号。优选地，控制器20首先处理经输入端21到达的输入数据并产生数据信号。列驱动器30与行驱动器40之间的相互同步经驱动线23和24实现。来自行驱动器40的选择信号借助晶体管12依次选择各行的像素电极5，该晶体管12的漏电极电耦合至像素电极5，栅电极电耦合至行电极41、42、43，并且源电极耦合至列电极31、32、33。当一行被选定时，列电极31、32、33上的数据信号被传输至与晶体管12的漏电极相耦合的该行像素11的像素电极5。除了晶体管，可以使用诸如二极管、MIM之类的其它开关元件。处理器20、列驱动器30和行驱动器40一起构成驱动电路系统20、30、40。该驱动电路系统可以由一个或多个集成电路构成，它们可以与其它元件组合成电子单元。
经输入端21到达的输入数据(图像信息)由控制器20处理。控制器20检测(新的)图像信息的到达并相应地产生图像更新命令，从而启动对到达的图像信息的处理。该图像信息处理可包括(新的)图像信息的加载、当前图像(存储在控制器20的存储器内)与新图像(由新的图像信息定义并且也存储在该存储器内)的比较、与温度传感器的交互作用、对包含驱动波形查询表的存储器的访问等。控制器20随后检测就绪的图像信息处理，并且相应地产生图像处理就绪命令。这两个简单的命令被用来定义进行图像信息处理的时间间隔的始点和终点。
接着，控制器20产生经驱动线23提供给(计时成(clocked into))列驱动器30的数据信号并产生经驱动线24提供给行驱动器40的选择信号。这些数据信号包含与数据无关的信号(对于所有的像素11都是一样的)和与数据有关的信号(可能会或不会随每个像素变化)。与数据无关的信号包含抖动脉冲(或预置脉冲)，而与数据有关的信号包含复位脉冲和驱动脉冲。这些抖动脉冲所含脉冲的能量足以使电泳颗粒8、9脱离处于两个电极5、6其中一个的静止状态，但是又小到无法使颗粒8、9到达电极5、6的另一个。由于依赖性减小，不管像素的历史状态如何，对相同数据的光学响应基本上是一致的。这样，抖动脉冲减少了电泳显示单元的光学响应对像素历史状态的依赖性。驱动脉冲使颗粒8、9向所希望的光学状态运动。复位脉冲构成了与数据有关的信号的一部分，并且发生于驱动脉冲之前，从而通过为驱动脉冲定义可变的始点(黑色或白色，根据后续驱动脉冲所定义的灰度值选择并且最为接近该灰度值)，进一步改善了电泳显示单元的光学响应。或者，复位脉冲可构成与数据无关信号的一部分，并且先于驱动脉冲发生，从而通过为驱动脉冲定义固定始点(固定的黑色或白色)，进一步改善了电泳显示单元的光学响应。在某些实施例中，复位脉冲的长度为零。
为了向像素11提供与数据有关的信号和与数据无关的信号，列驱动器30受控制器20控制，这样一行内的所有像素11都同时接收与数据无关或与数据有关的信号。这是逐行进行的，控制器20对行驱动器40的控制方式使得对行的选择是逐行进行的(被选定行内的所有晶体管12都引入导通状态)。
为了更新借助电泳显示单元1显示的图像，总图像更新时间是通过将下列时间相加形成的图像处理所需的时间，以及随后向像素11提供与数据无关的信号和与数据有关的信号所需的时间。该现有技术下的总图像更新时间较长。
按照本发明，通过在图像信息完全处理之前生成和向像素11提供至少部分与数据无关的信号，换句话说，通过在图像信息处理期间生成和向像素11提供至少部分与数据无关的信号，节省了时间并且减少了总图像更新时间。之所以能够在图像信息处理期间生成和向像素11提供至少部分与数据无关的信号是基于这样的认识这种图像信息的处理仅仅是为了计算与数据有关的信号。与数据无关的信号不依赖于待显示的数据，因此可以提前生成和提供。
图3示出了第一种现有技术波形(上半部分曲线)和按照本发明的第一种波形(下半部分曲线)。在上半部分曲线中，Del对应于图像信息处理所需的时间间隔，Sh0对应于现有技术的抖动脉冲，R对应于复位脉冲，而Dr对应于驱动脉冲。时间间隔Del开始于图像信息到达的检测并相应地产生图像更新命令，结束于图像信息处理完成的检测并且相应地产生图像处理就绪命令，时间间隔Del位于两个命令之间。在下半部分曲线中，Sh1对应于按照本发明的抖动脉冲，其在时间间隔Del内提供，R对应于复位脉冲，而Dr对应于驱动脉冲。显然，通过在时间间隔Del的第一部分期间基本紧接在图像信息到达之后并在图像信息处理完成之前提供抖动脉冲Sh1，减少了总图像更新时间。这种抖动称为单抖动，并且由于用图像更新命令触发该单抖动，因此实现起来最容易。但是抖动脉冲Sh1的末端与图像处理就绪命令(复位脉冲的始点)之间的停顿可能导致图像质量轻微变差。
图4示出了第二种现有技术波形(上半部分曲线)和按照本发明的第二种波形(下半部分曲线)。在上半部分曲线中，Del对应于图像信息处理所需的时间间隔，Sh0-1对应于第一种现有技术的抖动脉冲，R对应于复位脉冲，Sh0-2对应于第二种现有技术的抖动脉冲，而Dr对应于驱动脉冲。在下半部分曲线中，Sh2对应于按照本发明的第一抖动脉冲，其在时间间隔Del内提供，R对应于复位脉冲，Sh3对应于第二抖动脉冲，而Dr对应于驱动脉冲。显然，通过在时间间隔Del的第一部分期间内基本紧接在图像信息到达之后提供抖动脉冲的至少一部分Sh2，而在复位脉冲R与驱动脉冲Dr之间提供抖动脉冲的剩余部分Sh3，减少了总图像更新时间。图4所示的这种抖动称为双抖动，与图3所示的单抖动相比，通过引入第二抖动脉冲Sh3，对图3所示抖动脉冲Sh1的末端与复位脉冲R始点之间(换句话说，图4所示第一抖动脉冲Sh2的末端与复位脉冲R始点之间)的停顿作了抖动补偿。
图5示出了第一种现有技术波形(上半部分曲线)和按照本发明的第三种波形(下半部分曲线)。在上半部分曲线中，Del对应于图像信息处理所需的时间间隔，Sh0对应于现有技术的抖动脉冲，R对应于复位脉冲，而Dr对应于驱动脉冲。在下半部分曲线中，Sh4对应于按照本发明的抖动脉冲，其在时间间隔Del内提供，R对应于复位脉冲，而Dr对应于驱动脉冲。显然，通过在图像信息处理完成之前在基本紧接在复位脉冲R之前并且在时间间隔Del的第二部分期间内提供抖动脉冲Sh4，减少了总图像更新时间。例如可以利用图像更新命令来启动计数器，从而在预设的计数器值触发抖动来执行这种单抖动。这样在抖动脉冲Sh4的末端与复位脉冲R始点之间就不再有停顿。
图6示出了第一种现有技术波形(上半部分曲线)和按照本发明的第四种波形(下半部分曲线)。在上半部分曲线中，Del对应于图像信息处理所需的时间间隔，Sh0对应于现有技术的抖动脉冲，R对应于复位脉冲，Dr对应于驱动脉冲。在下半部分曲线中，Sh5对应于按照本发明的抖动脉冲，其在整个时间间隔Del内提供，R对应于复位脉冲，而Dr对应于驱动脉冲。显然，通过基本在进行图像处理的时间间隔Del期间提供抖动脉冲，减少了总图像更新时间。通过在整个时间间隔Del内产生和提供抖动脉冲Sh5，上述的停顿也不再存在。而且在最大时间间隔Del内的抖动使得图像质量最佳。按照本实施例，可以有两种选择，第一种是在整个时间间隔Del内产生更大数目的抖动脉冲(与图3、4、5相比)，例如每个脉冲具有与前面相等的能量(宽度相同且高度或幅度相同)，第二种是在整个时间间隔Del内产生同等数量或较少数量的抖动脉冲(与图3、4、5相比)，每个脉冲的能量比前面的高(通过增加宽度)。
在这里出现的按照本发明的实施例中，根据本发明，时间间隔Del内与数据无关的(抖动)信号与剩下的与数据有关的信号具有相同的幅度。虽然在配置简单的驱动电子电路的显示设备中这可能是必要的，但是在其它实施例中，与数据无关的信号在幅度上可以不同于与数据有关的信号。
而且如果复位脉冲R被选择作为与数据无关的信号，则可以在时间间隔Del内与抖动脉冲一起提供复位脉冲R。
权利要求5所述的显示设备可以是电子书。存储信息的介质可以是记忆棒、集成电路、存储器或其它例如用于存储在显示单元上显示的书籍内容的存储设备。
应当指出，上述实施例起着阐释而非限制本发明的作用，本领域内的技术人员能够在不偏离所附权利要求范围的前提下设计出许多备选实施例。在权利要求中，置于括号内的任何标号都不应解释为对权利要求的限定。动词“包含”及其变化形式的使用并未将那些在权利要求中未提及的单元或步骤排除在外。单元之前所用的不定冠词“一个”并未将多个单元排除在外。本发明可以借助包含若干独立元件的硬件和适于编程的计算机实现。在枚举若干装置的设备权利要求中，装置可由硬件的一个和同一项实现。仅根据某些技术措施在不同的从属权利要求中互相引述这样一个事实，并不能得出无法利用这些技术措施的组合来获益的结论。
本发明特别基于这样一个认识图像信息处理仅仅就是为了计算与数据有关的信号，并且特别基于这样一个基本想法与数据无关的信号不依赖于待显示的数据，因此可以在图像信息处理期间提前生成和提供。
本发明特别解决的问题是提供了一种图像更新时间较短的电泳显示单元，并且特别有利的是，以较短的总图像更新时间，可以保证图像质量，甚至可以提高图像质量(取决于所用的波形)。
权利要求
1.一种电泳显示单元(1)，包含像素(11)和接收图像信息并更新待借助所述像素(11)显示的图像的驱动电路系统(20，30，40)，该驱动电路系统(20，30，40)包含-产生与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)并向所述像素(11)提供该与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)的装置；-图像信息处理(20)装置；以及-基于处理后的图像信息产生(20，30，40)与数据有关的信号(R，Dr)并向所述像素(11)提供该与数据有关的信号(R，Dr)以显示更新的图像的装置，在图像信息完全处理之前，产生并向所述像素(11)提供至少部分所述与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh4，Sh5)。
2.如权利要求1所述的电泳显示单元(1)，其中，所述与数据无关的信号包含抖动脉冲(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)，所述与数据有关的信号包含复位脉冲(R)和驱动脉冲(Dr)。
3.如权利要求2所述的电泳显示单元(1)，其中，所述抖动脉冲(Sh1)基本上在图像信息到达后立即产生。
4.如权利要求2所述的电泳显示单元(1)，其中，所述抖动脉冲的第一部分(Sh2)基本上在图像信息到达之后立即生成，且所述抖动脉冲的第二部分(Sh3)在所述复位脉冲(R)之后并在所述驱动脉冲(Dr)产生之前产生。
5.如权利要求2所述的电泳显示单元(1)，其中，所述抖动脉冲(Sh4)基本紧接在所述复位脉冲(R)之前产生。
6.如权利要求2所述的电泳显示单元(1)，其中，所述抖动脉冲(Sh5)基本在进行图像信息处理的时间间隔(De1)内产生。
7.一种显示设备，其包含如权利要求1所述的电泳显示单元(1)和存储待显示图像的存储介质。
8.一种更新待借助包含像素(11)的电泳显示单元(1)显示的图像的方法，由此处理图像信息以进行更新，所述方法包含下列步骤-产生与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)并向所述像素(11)提供该与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)；以及-响应于图像信息处理，产生与数据有关的信号(R，Dr)并向所述像素(11)提供该与数据有关的信号(R，Dr)以显示更新的图像，在图像信息完全处理之前，产生并向所述像素(11)提供至少部分所述与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh4，Sh5)。
9.一种更新待借助包含像素(11)的电泳显示单元(1)显示的图像的处理器程序产品，其中对图像信息进行处理以进行更新，所述处理器程序产品包含下列功能-产生与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)并向所述像素(11)提供该与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)；以及-响应于图像信息处理，产生与数据有关的信号(R，Dr)并向所述像素(11)提供该与数据有关的信号(R，Dr)以显示更新的图像，在图像信息完全处理之前，产生并向所述像素(11)提供至少部分所述与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh4，Sh5)。
10.一种用于接收图像信息并更新待借助电泳显示单元(1)的像素(11)显示的图像的驱动电路系统(20，30，40)，该驱动电路系统(20，30，40)包含-产生与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)并向所述像素(11)提供该与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh3，Sh4，Sh5)的装置；-图像信息处理(20)装置；以及-基于处理后的图像信息产生(20，30，40)与数据有关的信号(R，Dr)并向所述像素(11)提供该与数据有关的信号(R，Dr)以显示更新的图像的装置，在图像信息完全处理之前，产生并向所述像素(11)提供至少部分所述与数据无关的信号(Sh1，Sh2，Sh4，Sh5)。
全文摘要
通过在图像处理期间(Del)生成和提供至少部分与数据无关的信号(Sh
文档编号G09G3/34GK1799085SQ200480015543
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月25日 优先权日2003年6月4日
发明者M·T·约翰逊, G·周, N·艾勒内 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司