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包括电润湿显示器的电子设备以及驱动电润湿显示器的方法

申请号 CN201580070466.1 申请日 2015-12-15 公开(公告)号 CN107111988B 公开(公告)日 2019-08-16
申请人 亚马逊技术股份有限公司; 发明人 P·M·德格里夫;
摘要 本文所公开的主题涉及减少 电润湿 显示设备中的视觉伪影和功率消耗的寻址方案。所述电润湿显示器包括第一 基板 和与所述第一基板相对的第二基板,其中多个 像素 区域被限定在所述第一基板与所述第二基板之间。所述电润湿显示器还包括所述像素区域内的第一 流体 和所述第一流体上的第二流体,其中所述第二流体与所述第一流体不能混溶。所述电润湿显示器还包括定时 控制器 ,所述定时控制器包括 存储器 。所述定时控制器被配置来利用控制驱动所述多个像素区域的速率的一个或更多个寻址方案驱动所述多个像素区域。
权利要求

1.一种包括电润湿显示器的电子设备,所述电润湿显示器包括:
第一基板和与所述第一基板相对的第二基板,其中多个像素区域被限定在所述第一基板与所述第二基板之间;
处于所述像素区域内的第一流体
所述第一流体上的第二流体,其中所述第二流体与所述第一流体本质上不能混溶;以及
包括存储器的定时控制器,其中所述存储器被配置为存储图像数据,所述图像数据指示通过从图像源接收的所述多个像素以用于显示的图像;
其中所述定时控制器基于存储在所述存储器内的所述图像数据利用一个或更多个寻址方案来驱动所述多个像素区域中的每个像素区域以显示所述图像。
2.如权利要求1所述的电子设备,其中所述一个或更多个寻址方案包括:
第一寻址方案,所述第一寻址方案独立于从所述图像源接收所述图像数据的速率控制驱动所述多个像素区域的速率;
第二寻址方案,所述第二寻址方案将驱动所述多个像素区域的所述速率限制为从所述图像源接收所述图像数据的寻址速率;以及
第三寻址方案,所述第三寻址方案通过略过来自所述图像源的所述图像数据内的图像来降低驱动所述多个像素区域的所述速率。
3.如权利要求1所述的电子设备,其中所述存储器包括编解码器,所述编解码器被配置来压缩从所述图像源接收的所述图像数据。
4.如权利要求1所述的电子设备,其中每个像素区域包括电容器,并且其中所述定时控制器通过在所述像素区域的复位之后根据交叉的寻址方案将每个像素区域电容器再充电至原始数据值来控制电润湿显示器的亮度,其中复位将所述像素区域的所述电容器值设定为零。
5.如权利要求1所述的电子设备,其中所述电润湿显示器还包括位于所述定时控制器内的静止图像检测器,
其中当从所述图像源接收的图像数据与从所述图像源接收的先前图像数据相同或本质上相同时,所述定时控制器通知所述图像源进入睡眠模式,并且其中所述定时控制器使用存储在所述存储器中的所述图像数据刷新像素区域。
6.如权利要求1所述的电子设备,其中所述定时控制器还被配置来执行以下中的一个或更多个:
渐进地寻址像素区域的单独行以利用刷新序列驱动像素区域,其中刷新序列包括将所述像素区域的电容器值设定为零的复位序列和将所述电容器设定为原始数据值的再充电序列;
伪随机地寻址像素区域的单独行以利用刷新序列驱动像素区域;以及
使利用复位序列寻址像素区域的第一行与利用再充电序列寻址像素区域的第二行交替。
7.一种驱动电润湿显示器的方法,所述电润湿显示器包括布置在列和行的网格中的多个像素区域,所述方法包括:
以第一寻址速率从图像源接收图像数据,所述图像数据指示通过所述多个像素区域以用于显示的图像;
将所述图像数据存储在定时控制器的存储器中;
利用复位脉冲复位所述多个像素区域中的像素区域的行,所述复位脉冲将像素区域的电容器值设定为零;
在复位像素区域的所述行之后,并且基于所述存储器中的所述图像数据,通过以第二寻址速率寻址所述多个像素区域中的像素区域的行,寻址所述多个像素区域中的每个像素区域;以及
控制所述第二寻址速率以控制寻址像素区域的行的速率。
8.如权利要求7所述的方法,其中独立于所述第一寻址速率控制所述第二寻址速率。
9.如权利要求7所述的方法,其中所述第二寻址速率限于根据从所述图像源接收所述图像数据的所述第一寻址速率来驱动所述多个像素区域。
10.如权利要求9所述的方法,其中控制所述第二寻址速率包括通过忽略来自所述图像源的所述图像数据内的图像数据的来降低所述第二寻址速率。
11.如权利要求7所述的方法,其还包括在复位脉冲之后渐进地寻址像素区域的行。
12.如权利要求7所述的方法,其还包括在复位脉冲之后伪随机地寻址像素区域的行。
13.如权利要求7所述的方法,其还包括使复位脉冲与像素区域的行的再充电交替。
14.如权利要求7所述的方法,其还包括通过在复位像素区域的电容器之后通过对所述像素区域的所述电容器进行再充电来控制所述电润湿显示器的亮度。
15.如权利要求7所述的方法,其还包括检测所述图像数据是否对应于静止图像的图像数据。

说明书全文

包括电润湿显示器的电子设备以及驱动电润湿显示器的方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年12月29日提交的标题为“Reducing Visual Artifacts and Reducing Power Consumption in Electrowetting Displays”的美国专利申请号14/583,994的优先权,所述专利申请以引用的方式整体并入本文。

技术领域

[0003] 本申请涉及图像显示领域,并且具体地,涉及包括电润湿显示器的电子设备以及驱动电润湿显示器的方法。

背景技术

[0004] 许多便携式电子设备包括用于显示各种类型的图像的显示器。此类显示器的实例包括电润湿显示器(EWD)、液晶显示器(LCD)、电泳显示器(EPD)、发光二极管显示器(LED)等。在EWD应用中,利用寻址方案来驱动EWD的像素。大体上,因为在现在的应用中,EWD意欲用于移动和便携式媒体设备中,所以用于强调EWD应用的其中一点重要性是低功率设计。
[0005] 输入视频流大体上表示像素序列,每行分组;行序列,每分组;和定义移动视频流(电影)的帧序列。当这种视频流将在有源矩阵EWD上重现时,定时控制器和显示器驱动器用来朝向EWD的实际像素传送视频数据。具体寻址方案由定时控制器用来定时地控制EWD的行驱动器和列驱动器。寻址方案的目的是设定(或维持)像素的状态。寻址方案驱动有源矩阵晶体管阵列并且向EWD的单独子像素提供模拟电压。这些电压调制EWD的子像素的亮度透射率和/或反射率。子像素被每行分组并且当行被寻址时,整个行的电压被存储为对应子像素电容器上的电荷。当视频数据被重复更新时,静止的图像和移动的图像可由EWD重现。
[0006] 每个寻址周期消耗一定能量。此外,子像素电容器的泄漏(例如,通过有源矩阵开关电介质材料的电流)致使透射率/反射率降低。另外,EWD的电润湿液体的回流是透射率/反射率降低的另一个原因。重新设定用于EWD的脉冲同样致使透射率/反射率临时减少。透射率/反射率的临时减少致使视觉图像伪影。
发明内容
[0007] 针对能量消耗以及由于透射率/反射率的减少致使出现视觉图像伪影的技术问题,本发明提出了一种包括电润湿显示器的电子设备和一种驱动电润湿显示器的方法,其能够节省能量,同时减少对应于快速移动的视频图像的图像数据的速率可带来可见运动颤动伪影,电润湿显示面板的原始运动模糊将消隐带来的运动颤动并且减少的图像速率将不会对观看者造成感知到的图像质量的减少。
[0008] 根据本发明的第一方面,公开了一种包括电润湿显示器的电子设备,所述电润湿显示器包括:第一基板和与所述第一基板相对的第二基板,其中多个像素区域被限定在所述第一基板与所述第二基板之间;处于所述像素区域内的第一流体;所述第一流体上的第二流体,其中所述第二流体与所述第一流体本质上不能混溶;以及包括存储器的定时控制器,其中所述存储器被配置为存储图像数据,所述图像数据指示通过从图像源接收的所述多个像素以用于显示的图像;其中所述定时控制器基于存储在所述存储器内的图像数据利用一个或更多个寻址方案来驱动所述多个像素区域。
[0009] 根据本发明的第二方面,公开了一种驱动电润湿显示器的方法,所述电润湿显示器包括布置在列和行的网格中的多个像素区域,所述方法包括:以第一寻址速率从图像源接收图像数据,所述图像数据指示通过所述多个像素区域以用于显示的图像;将所述图像数据存储在定时控制器的存储器中;利用复位脉冲复位所述多个像素区域中的像素区域的行,所述复位脉冲将像素区域的电容器值设定为零;在复位像素区域的所述行之后,并且基于所述存储器中的所述图像数据,通过以第二寻址速率寻址所述多个像素区域中的像素区域的行,寻址所述多个像素区域中的每个像素区域;以及控制所述第二寻址速率以控制寻址像素区域的行的速率。附图说明
[0010] 详细说明参照附图中示出的非限制性且非详尽的实施方案来描述。不同附图中的相同参考数字是指类似或相同项目。
[0011] 图1A是根据各种实施方案的电润湿显示设备的实例的示意图。
[0012] 图1B是根据一些实施方案的图1A的电润湿显示设备的一部分的剖视图。
[0013] 图1C是表示根据一些实施方案的图1A和图1B的电润湿显示器内的像素区域的电路的示意图。
[0014] 图2示意性地示出根据一些实施方案的电子设备的一部分的简化布置。
[0015] 图3A-3D是示出根据一些实施方案的刷新像素区域的行的实例和亮度效果的图。
[0016] 图4是示出根据一些实施方案的交错刷新周期的寻址的实例的图。
[0017] 图5是示出根据各种实施方案的驱动用于电润湿设备的像素区域的数据信号的过程的流程图
[0018] 图6示出根据各种实施方案的可包括电润湿显示器的示例性图像显示装置的选择部件。

具体实施方式

[0019] 本公开提供寻址方案和技术,所述寻址方案和技术提供用于对电润湿显示设备的像素的改进的数据写入和电润湿显示设备中的减少的功率消耗和视觉伪影。
[0020] 大体上,图像显示装置、例如像各种电子设备(包括但不限于便携式计算设备、平板计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动电话个人数字助理(PDA)和便携式媒体设备(例如,电子书设备、DVD播放器等))在显示器上显示图像。此类显示器的实例包括但不限于LCD、EWD和EPD。
[0021] 更具体地,显示设备(例如像电润湿显示设备)可以是薄膜晶体管电润湿显示器(TFT-EWD),所述薄膜晶体管电润湿显示器大体上包括配置来由有源矩阵寻址方案操作的透射式、反射式或半透反射式像素或子像素(在本文中被称为子像素)阵列。二至十个子像素大体上组成一个像素。例如,通过控制多个源极线和栅极线上的电压电平来操作子像素的行和列。以这种方式,显示设备可通过选定定子像素以透射、反射或阻挡光来产生图像。经由源极线和栅极线来对子像素进行寻址(例如,选定),所述源极线和栅极线连接到包括在每个子像素中的晶体管(例如,用作开关)。晶体管占据每个子像素的面积的相对小部分。例如,晶体管可位于反射显示器中的反射器的下方。
[0022] 电地,子像素是具有夹在两个基板之间的一层绝缘光学材料(例如,液晶材料或电润湿材料)的小电容器,其中每个基板大体上包括透明传导化铟(ITO)层。子像素的晶体管的开关电流传递特性防止施加到子像素的电荷在显示器的图像的刷新周期之间耗尽。
[0023] 电润湿显示器采用所施加电压来改变液体相对于表面的表面张力。例如,通过经由子像素电极结合公共电极将电压向疏表面施加,可更改所述表面的润湿性以使得所述表面变得更加亲水性。疏水性大体上是指排斥水或极性流体,而亲水性大体上是指对水或极性流体具有亲和力。作为电润湿显示器的一个实例,通过施加电压改变表面张力致使包括显示器的单独子像素中的电润湿液体中的电解质(即,极性流体)的流体粘着到已修改的表面,且因此替换显示器的单独子像素中的有色电润湿油层。因此,显示器的单独子像素中的对表面张力变化作出响应的电润湿流体充当光学开关。当电压不存在时,有色电润湿油在子像素内形成连续膜,并且显示器的用户因此可看见所述颜色。另一方面,当将电压施加到子像素时,有色电润湿油发生移位并且子像素变得透明。当单独地激活显示器的多个子像素时,显示器可呈现颜色或灰度图像。子像素可形成透射式、反射式或透射式/反射式(半透反射式)显示器的基础。另外,当采用小子像素尺寸时,子像素可响应于高切换速度(例如,大约若干毫秒)。因此,本文中的电润湿显示器可适合于诸如显示视频内容的应用。另外,电润湿显示器的低功率消耗大体上使得所述技术适用于在依赖于电池电量的便携式显示设备上显示内容。
[0024] 为了驱动电润湿显示器,大体上实现专用栅极扫描算法。大体上,第一写入动作使子像素放电到复位电平(例如,黑色电平电压),这也被称为子像素的复位。第二写入动作大体上使子像素充电到实际所需的显示数据值。
[0025] 电润湿显示器的功率消耗取决于电润湿显示器的物理属性以及图像内容。电润湿显示器的功率消耗可被建模为电容器阵列(对应于子像素),利用新的图像数据对所述电容器阵列进行连续充电和放电。最相关的参数是(子像素和电润湿显示器的)电容负载、子像素的驱动电压和子像素的寻址速率。这些参数根据公式P=∑1高度∑1宽度(f*C*V2)确定重新寻址电润湿显示器所需的速率和电荷,其中P表示电润湿显示器的显示器驱动器所需的功率,高度表示电润湿显示器的子像素的行数,宽度表示电润湿显示器的子像素的列数,f表示寻址电润湿显示器中的子像素的频率,C表示子像素和电润湿显示器的电容负载,并且V表示显示器驱动器的电压输出。在某些条件下,电润湿显示器的显示器驱动器针对给定应用可能会消耗过多能量。
[0026] 由电润湿显示器的观看者所感知的图片质量受到电润湿显示器由于泄漏(来自电润湿显示器的像素区域的存储电容器的电压泄漏)、回流(电润湿显示器的像素区域内的流体移动)和复位脉冲(电润湿显示器内的像素区域的复位)所致的亮度变化的影响。亮度变化取决于电润湿显示器的物理属性以及来自图像源的输入帧速率、用于减轻泄漏的重复速率、用于减轻回流的刷新速率和复位脉冲强度。
[0027] 参考图1A,示意性地示出电润湿显示器100的实例,其包括定时控制器102、源极驱动器(数据驱动器)104、栅极驱动器(扫描驱动器)106、电压发生器108和电润湿显示面板110。电润湿显示面板110由定时控制器102、源极驱动器104、栅极驱动器106和电压发生器
108驱动。
[0028] 作为电润湿显示器100的一般操作的实例,响应于来自外部图像源(例如,图形控制器(未示出))的第一数据信号DG1和第一控制信号C1,定时控制器102将第二数据信号DG2和第二控制信号C2施加到源极驱动器104;将第三控制信号C3施加到栅极驱动器106;以及将第四控制信号C4施加到电压发生器108。
[0029] 源极驱动器104将第二数据信号DG2转换成电压(即,数据信号),并且将数据信号D1、...、Dp-1、Dp、Dp+1、...、Dm施加到电润湿显示面板110。栅极驱动器106响应于第三控制信号C3将扫描信号S1、...、Sq-1、Sq、...、Sn按顺序施加到电润湿显示面板110。
[0030] 电压发生器108响应于第四控制信号C4将公共电压Vcom施加到电润湿显示面板110。尽管在图1A中未示出,但电压发生器108生成定时控制器102、源极驱动器104和栅极驱动器106所需的各种电压。
[0031] 像素区域112邻近数据线D和栅极线S的交叉点定位,且因此被布置在行和列的网格中。每个像素区域112包括疏水表面(在图1A中未示出)、和薄膜晶体管(TFT)114和疏水表面下方的像素电极116。每个像素区域112还可包括疏水表面下方的存储电容器(未示出)。多个交叉分隔壁118使像素区域112分离。根据电润湿显示器100的应用,像素区域112可表示电润湿显示器100内的像素或电润湿显示器100内的子像素。
[0032] 电润湿显示面板110包括用来传输数据电压的m条数据线D(即,源极线)和用来将栅极接通信号传输到TFT 114以控制像素区域112的n条栅极线S(即,扫描线)。因此,定时控制器102控制源极驱动器104和栅极驱动器106。定时控制器102将第二数据信号DG2和第二控制信号C2施加到源极驱动器104;将第三控制信号C3施加到栅极驱动器106;以及将第四控制信号C4施加到电压发生器108以驱动像素区域112。栅极驱动器106响应于第三控制信号C3将扫描信号S1、...、Sq-1、Sq、...、Sn按顺序施加到电润湿显示面板110以经由TFT 114的栅极激活像素区域112的行。源极驱动器104将第二数据信号DG2转换成电压(即,数据信号),并且将数据信号D1、...、Dp-1、Dp、Dp+1、...、Dm施加到像素区域112的已激活行内的像素区域112的TFT 114的源极,由此利用像素区域112的已激活行来激活(或使得不活跃)像素区域112。
[0033] 图1B是根据一些实施方案的电润湿设备100的一部分的剖视图,其示出大体上对应于像素区域112的若干电润湿元件120。包括像素电极116(在图1B中未示出)的电极层122形成在底部支撑板124上。因此,电极层122大体上被分成充当像素电极116(在图1B中未示出)的部分。
[0034] 在一些实现中,电介质阻挡层105可使电极层122至少部分地与也形成在底部支撑板124上、位于电极层122上方的疏水层126分离。虽然是任选的,但是电介质阻挡层125可充当防止电解质组分(例如,电解质溶液)到达电极层122的阻档件。否则,例如,电解质组分与电极层122之间可发生电化学反应(例如,电解)。电介质阻挡层125可包括二氧化层(例如,约0.2微米厚)和聚酰亚胺层(例如,约0.1微米厚),尽管要求保护的主题并未如此限制。
[0035] 在一些实现中,疏水层126可包括由总部位于Delaware的Wilmington的DuPont公司生产的含氟聚合物(例如像AF1600)。
[0036] 像素壁118在疏水层126上形成图案化电润湿元件网格,如可在图1A中看到。像素壁118可包括光阻材料,例如像环氧树脂基负性光阻剂SU-8。图案化电润湿元件网格包括形成场电润湿元件和边界电润湿元件的电润湿元件阵列(电润湿显示面板110)的行和列。例如,电润湿元件可具有在约50微米至500微米范围内的宽度和长度。第一流体128(其例如可具有在约1微米至10微米范围内的厚度)上覆于疏水层126。第一流体128大体上为油,通常被称为电润湿油,并且由图案化电润湿元件网格的像素壁118分隔。外缘130可包括与像素壁118相同的材料。第二流体132(诸如包括电解质的流体)上覆于油128和图案化电润湿元件网格的像素壁118。
[0037] 第二流体132与第一流体128本质上不能混溶。大体上,不能混溶是指第二流体132与第一流体128不能混合或共混。第二流体132大体上包括电解质并且是导电的或极性的。第二流体132可以是水或盐溶液,例如像水和乙醇混合物中的氯化的溶液。第二流体132优选地是透明的,但是可以是有色的、吸收性的。第一流体128(大体上被称为油)是不导电的,并且例如可以是烷(如十六烷)或(硅)油。疏水层126布置在底部支撑板124上,以创建电润湿表面区域。疏水特性致使第一流体128优先粘着到底部支撑板124,因为第一流体
128相对于疏水层126的表面比其相对于第二流体132具有更高的可润湿性。可润湿性涉及流体对固体表面的相对亲合力。可润湿性随亲和力增加而增加,并且其可由形成在流体与固体之间的接触测量并测量到所关注流体内部。例如,此类接触角可从多于90°的相对不可润湿性增加以便实现在0°下的可润湿性,在这种情况下流体往往会在固体表面上形成膜。
[0038] 顶部支撑板134覆盖第二流体132和边缘密封件136,从而使第二流体132保持在电润湿元件阵列上方。底部支撑板124和顶部支撑板134可以是单独电润湿元件的独立部分或者底部支撑板124和顶部支撑板134可由多个电润湿元件共享。底部支撑板124和顶部支撑板134可由玻璃或聚合物制成并且例如可以是刚性的或柔性的。
[0039] 跨第二流体132与单独电润湿元件的电介质阻挡层堆叠(例如,疏水层126)施加的电压V可控制单独电润湿元件的透射率或反射率。更具体地,在多个实施方案中,电润湿显示器100可以是透射式、反射式或半透反射式显示器,所述显示器大体上包括像素或子像素(例如,图1A的像素区域112)的阵列,所述阵列被配置来由有源矩阵寻址方案操作。例如,通过控制多个源极线(例如,图1A的源极线D)和栅极线(例如,图1A的栅极线S)上的电压电平来操作电润湿像素的行和列。以这种方式,电润湿显示器100可通过选定特定像素以至少部分地透射、反射或阻挡光来产生图像。经由源极线和栅极线的行和列来对像素进行寻址(例如,选定),所述源极线和栅极线电连接到包括在每个像素中的晶体管(例如,用作开关)。
[0040] 电润湿显示设备100具有观看侧138和后侧140,在所述观察侧138上可观看由电润湿显示设备100形成的用于显示的图像。顶部支撑板134面向观看侧138,并且底部支撑板124面向后侧140。顶部支撑板134利用粘着剂或密封材料136联接到底部支撑板124。在替代实施方案中,可从后侧140观看到电润湿显示设备100。电润湿显示设备100可以是反射类型、透射类型或半透反射类型。电润湿显示设备100可以是分段式显示器类型,其中图像由分段构建而成。分段可同时或分开进行切换。每个分段包括一个电湿润元件120或者可彼此相邻或远离的多个电湿润元件120。包括在一个分段中的电润湿元件120例如被同时切换。
仅列举一些实例,电润湿显示设备100也可以是有源矩阵驱动式显示器类型或无源矩阵驱动式显示器。
[0041] 电极层122通过绝缘体(其可以是疏水层126)与第一流体128和第二流体132分离。电极层122(并且由此电极116)由第一信号线142供应电压信号V,如本文将另外描述。第二信号线144电连接到顶部电极(未示出),所述顶部电极与传导的第二流体132接触。因为电润湿元件120由像素壁118不间断的第二流体132流体互连并且共享,所以此顶部电极对于超过一个电润湿元件120可以是公共的。通过在第一信号线142与第二信号线144之间施加的电压V来控制电润湿元件120。
[0042] 第一流体128吸收光谱的至少一部分。第一流体128可透射光谱的一部分,从而形成滤色器。出于这个目的,例如可通过添加颜料颗粒或染料来将第一流体128染色。可替代地,第一流体128可以是黑色的(例如,吸收光谱的大致上所有部分)或反射性的。疏水层126可以是透明的或反射性的。反射层可反射整个可见光谱,从而使得所述层呈现白色,或者可反射可见光谱的一部分,从而使得所述层有颜色。
[0043] 当施加在信号线142与144之间的电压V被设定为非零的活动信号电平时,电润湿元件120将进入活动状态。静电力将使得第二流体132朝向电极层122运动,从而使第一流体128从疏水层126的区域排到包围疏水层126的区域的像素壁118,从而呈液滴样形状。这种动作使第一流体128从电湿润元件120的疏水层126的表面移去。当跨电润湿元件120的电压返回到为零伏特的非活动信号电平或接近零伏特的值时,电润湿元件120将返回到非活动状态,在所述非活动状态下第一流体128往回流动以覆盖疏水层126。以此方式,第一流体
128在每个电润湿元件120中形成可电控的光开关。
[0044] 大体上,薄膜晶体管114包括电连接到扫描线S的对应扫描线的栅电极、电连接到数据线D的对应数据线(例如,图1B的第一信号线142)的源电极、和电连接到像素电极116的漏电极。因此,基于图1A的扫描线S和数据线D操作像素区域112(即,驱动电润湿显示器100)。
[0045] 为了经由扫描线S和数据线D驱动电润湿显示器,大体上可实现专用栅极扫描算法。栅极扫描算法大体上定义用于寻址像素区域112的行的寻址定时。在每个输入帧内,电润湿显示器100内的电润湿元件120(即,像素区域112)的每行(对应于扫描线S)大体上需要被写入两次。有时,根据实际驱动方案实现,写入数量可能更多。大体上,第一写入动作使电润湿元件120放电到复位电平(例如,黑色电平电压),这也被称为像素区域112的复位。第二写入动作大体上使电润湿元件120充电到实际所需的显示数据值。通常,当特定像素区域112的对应数据值不改变时,可能需要刷新像素区域112以维持它们的外观。这在所有像素区域112可能需要被刷新时,在电润湿显示器100正显示静止图像时尤其如此。刷新序列大体上涉及复位序列,接着是重复序列,这使像素区域112重新充电带有其显示数据值。
[0046] 图1C示意性地示出用于电润湿显示器100的像素区域112的薄膜晶体管(TFT)114的布置。电润湿显示器100内的每个像素区域112大体上包括这种布置。源极驱动器104联接到数据线D。数据线D联接到用于像素区域112的TFT 114的源极146。扫描线S联接到TFT 114的栅极148。扫描线S联接到栅极驱动器106。TFT 114的漏极150联接到公共线152,所述公共线152联接到电润湿显示器100内的公共电极(未示出)的固定电势。公共线150也接地。存储电容器154设置在TFT 114与公共线152之间。可变寄生电容C寄生存在于每个像素区域112中在TFT 114的漏极150与公共线152之间。可变寄生电容由可变电容器156表示。
[0047] 图2示意性地示出电子设备200的一部分的简化布置。电子设备200包括图像源202(例如,图形控制器)和类似于电润湿显示器100的电润湿显示器204。电润湿显示器204包括定时控制器206、电润湿显示面板208(类似于电润湿显示面板110并且因此由像素区域112行和列组成)、列驱动器210和行驱动器212。定时控制器206大体上对应于电润湿显示器100的定时控制器102,并且列驱动器210大体上对应于电润湿显示器100的源极驱动器104,而行驱动器212大体上对应于电润湿显示器100的栅极驱动器106。定时控制器206使用包括在定时控制器206中的一个或更多个寻址方案(如软件固件)来控制列驱动器210和行驱动器212。
[0048] 根据各种实施方案,定时控制器206包括可嵌入定时控制器206的帧存储器214。帧存储器214允许定时控制器206通过使用帧存储器214独立于图像源202的寻址定时来控制电润湿显示面板208的寻址定时,使得图像源202无需活动并且因此可进入功率节省“睡眠”模式,同时电润湿显示面板208仍显示图像。当图像源202将静止图像(或缓慢移动的图像)的图像数据发送给定时控制器206时(所述定时控制器可将图像数据存储在帧存储器214中),因为定时控制器206已经将图像数据存储在帧存储器214中,所以图像源202不再需要将图像数据发送给定时控制器206。定时控制器因此可指令图像源202可进入低功率模式或“睡眠”模式,由此节省系统功率,直到新的或移动更快的图像提供给电润湿显示器204为止。在需要时,定时控制器206可重复将来自帧存储器214的图像数据发送给电润湿显示面板208,由此刷新图像。因此,图像源202无需了解电润湿显示器204的任何具体属性(例如,图像重复速率)。
[0049] 根据各种实施方案,帧存储器214包括编解码器216。众所周知,编解码器是能够编码或解码数字数据流或信号的设备或计算机程序。功率和区域有效的压缩编解码器可减少帧存储器大小和带宽,使得功率消耗和成本均减少。自适应色彩压缩技术大体上可将sRGB(标准红绿蓝色彩空间)编码的图像数据压缩到33%至50%而不带来视觉伪影。这种算法大体上是非常紧凑的,且因此消耗很少能量且成本低。因此,编解码器216可通过在编解码器216中使用色彩压缩技术来减少帧存储器214所需的大小和带宽,使得整个功率消耗和成本减少。
[0050] 根据各种实施方案,定时控制器206将寻址电润湿显示面板208中的像素区域的速率限制为从图像源202接收图像数据的速率。每个新的图像大体上以短的时间段被寻址,使得快速水平移动的图像不会显示可见轮廓伪影。这些图像数据传送之间的空闲时段被称为垂直消隐时段。当图像源202以低速率将图像数据发送给定时控制器206时,对电润湿显示面板208的图像更新仍以相对短的时间段执行,以便优化图像的运动描绘。有效地,垂直消隐时段被最大化,从而提供用于寻址复位和重复序列的第一时隙。
[0051] 根据各种实施方案,定时控制器206通过以下方式降低寻址电润湿显示面板208中的像素区域的速率:当相对于先前显示的图像可能几乎检测不到任何差异时,略过或忽略来自图像源202的图像数据的源图像的帧,使得带来的另外的运动颤动在被一般观众过滤之后几乎不可见。众所周知,颤动是在视频内容显示有丢失的帧或不一致的帧显示时(即,一个帧被显示或刷新3次而另一个帧仅被显示或刷新2次)发生的显示伪影。当图像源202以标称速率将构成静止图像或移动非常缓慢的图像的图像数据发送给定时控制器206时,可通过以匹配具体电润湿显示面板208的特性的较低速率重复图像数据来节省能量。定时控制器206内的静止图像检测器218可用来检测新引入的图像与最后显示在电润湿面板上的图像是否一致或几乎相同。一旦新的图像不同(例如由于运动或亮度变化)时,就可将新图像的图像数据发送给电润湿显示面板208。因此,可节省功率而不影响感知到的图像质量。
[0052] 当图像源202以快的速率将图像数据发送给定时控制器206时,可通过以下方式节省能量:略过或忽略视频帧来减少发送给电润湿显示面板208的图像数据和从定时控制器206到电润湿显示面板208的寻址速率。因此,根据各种实施方案,通过略过以常规速率从图像源202接收的图像数据中的源图像(例如通过省略每一秒的图像)来降低寻址速率,使得感知到的图片质量与功率消耗之间的平衡(即运动颤动vs运动模糊)有利于节省功率。减少对应于快速移动的视频图像的图像数据的速率可带来可见运动颤动伪影,对于具有快速响应的显示器尤其如此。然而,大体上,电润湿显示面板设计用于相对缓慢的响应。因此,电润湿显示面板的原始运动模糊将消隐带来的运动颤动并且减少的图像速率将不会对观看者造成感知到的图像质量的减少。例如,对于以具有快速运动的60Hz视频操作的显示器,在速率减少时可感知到一些运动颤动。然而,对于具有约30Hz的可见性阈值的显示器,60Hz视频剪辑的寻址速率可降低2倍而不会带来可见运动颤动。
[0053] 根据各种实施方案,由于C寄生156的可变性质,C存储154与C寄生156之间的电荷重新分布在像素电压的每次变化之后发生。此电荷重新分布可通过对图1C中的电容器154和156再充电来进行补偿,使得可达到标称亮度水平并且亮度不足对观看者变得事实上不可见。当定时控制器206寻址刷新序列时,像素区域112被复位为‘0’持续约1毫秒时段以减轻回流影响,从而减少C寄生156的值。当复位脉冲时段已经过去时,通过利用像素区域112的初始数据值对其进行重新寻址来恢复初始图像数据值,从而增大C寄生156的值,因为所述C寄生156的电容随像素区域112上的两种液体128和132的位置(叫做白色区域(WA))而改变,寄生电容取决于像素电压(具有一定延时)。像素区域112的存储电容器154与寄生电容器156并列,且因此将与像素区域112的变化电容共享其电荷。由于此电荷重新分布,像素区域112上方的电压将在利用像素电容器的初始数据值对其进行复位和重新寻址之后下降。像素电容器和像素区域112变得不太透射/反射。为了减轻这种电荷重新分布问题,可利用像素电容器112的初始数据值对其进行重新寻址。在几次迭代之后,像素区域112电压将与由显示器驱动器210、212所提供的电压匹配。在施加电复位脉冲(其减少亮度)之后,第一次利用像素区域112的初始数据值对其进行重新寻址。电荷的重新分布限制最大亮度水平。当第二次利用像素区域112的初始数据值对其进行寻址时,电压电平得以恢复。然而,在第二次寻址之后,电荷的分布仍可小于最大亮度水平。当第三次利用像素区域112的初始数据值对其进行寻址时,可忽视电荷重新分布的剩余影响。
[0054] 由于电复位脉冲所致的亮度减少脉冲可通过在空间域和/或时间域附近添加另外的亮度来进行补偿,使得亮度减少脉冲对观看者变得难以可见。当定时控制器206寻址刷新序列时,像素区域112被寻址为‘0’持续约1毫秒时段以减轻回流影响。在此时段期间,像素区域112中的液体128、132将对此新值作出反应,从而造成亮度临时下降。当复位脉冲时段已经过去时,通过利用像素区域112的初始数据值对其进行重新寻址来恢复初始数据值。亮度不足可通过暂时在复位时段附近增大亮度进行补偿。通过刚好在复位时段之前和之后使电压驱动电平增大到等于丢失亮度的值,可大体上恢复所希望的亮度水平。一般观看者将临时低通滤波亮度,从而使得复位脉冲几乎不可见。在施加复位脉冲之后,由于如先前所论述的电荷重新分布,初始数据值需要向像素区域112重新写入几次。因此,优选地紧接在寻址复位脉冲之后进行过驱电压的寻址。通过在利用复位脉冲对像素区域112进行驱动之后过驱像素区域112的初始数据值,丢失的亮度可被暂时隐藏而无需另外的寻址周期,且因此无需花费更多能量。
[0055] 为了减轻回流影响,复位脉冲以定期的时间间隔将驱动电润湿显示面板208的像素区域112。复位脉冲恢复像素区域的初始亮度,然而在一段时间之后亮度由于回流影响将减少。
[0056] 减轻回流影响的第一种方法涉及刷新序列,所述刷新序列利用复位脉冲寻址电润湿显示器208的所有像素区域112,接着是图像数据的重复寻址。在复位脉冲期间,图像变暗。在利用图像数据寻址电润湿显示器100持续持久时间段(例如,1秒)之后,显示器的亮度将缓慢减少。
[0057] 参考图3A,第二种方法从顶部到底部逐渐地寻址电润湿显示器208的像素区域112的行,其中复位脉冲302接着是重复寻址图像数据。在复位脉冲期间,被寻址的行变暗(由黑色表示)。在利用图像数据寻址显示器持续持久时间段之后,显示器的亮度在304处将缓慢减少(由不断变暗的阴影表示并且数字值增大,即,较高数字表示较大亮度丢失)。亮度梯度大体上具有高空间相关性。
[0058] 参考图3B,第三种方法伪随机地寻址电润湿显示器208的像素区域112的行。利用复位脉冲302寻址像素区域112,接着是重复寻址图像数据。在复位脉冲302期间,像素区域112的已寻址行变暗(由黑色表示并且数字值增大,即,较高数字表示较大亮度丢失)。在利用图像数据寻址电润湿显示器112持续持久时间段之后,显示器的亮度将缓慢地减少(由较黑阴影表示)。亮度水平在竖直方向上大体上具有随机分布。
[0059] 一般观看者将在空间上低通滤波在电润湿显示面板208上描绘的图像的亮度变化。观看者还将在时间上低通滤波在电润湿显示面板208上描绘的图像的亮度变化。仔细选定寻址像素区域112的最佳时空伪随机次序为每个像素区域112提供所需的刷新序列以及最小感知伪影。
[0060] 第四种方法利用交替的图像数据脉冲和复位脉冲寻址电润湿显示面板208的像素区域112的行。参考图3C,利用复位脉冲302寻址像素区域112,接着是重复寻址图像数据。在复位脉冲302期间,像素区域112的被寻址的行变暗(由黑色表示)。在利用图像数据寻址电润湿显示面板208持续持久时间段之后,显示器的亮度在304处将缓慢减少(由较暗的阴影表示并且数字值增大,即,较高数字表示较大亮度丢失)。亮度水平在水平方向上具有交替分布。亮度梯度大体上具有高空间相关性。观看者将在空间上低通滤波在电润湿显示器上描绘的图像的亮度变化。当亮度变化是时间上以及空间上的时,向下滚动的亮度变化图案可变得可见。为了实现较高频率,此影响可被感知为图像闪变。
[0061] 第五种方法结合第三种方法和第四种方法。参考图3D,第五种方法利用交替的图像数据和复位脉冲伪随机地寻址电润湿显示面板208的像素区域112的行。利用复位脉冲302寻址像素区域112,接着是重复寻址图像数据。在复位脉冲302期间,像素区域的被寻址的行变暗(由黑色表示)。在利用图像寻址电润湿显示器208持续持久时间段之后,显示器的亮度在304处将缓慢减少(由较暗的阴影表示并且数字值增大,即,较高数字表示较大亮度丢失)。亮度水平在竖直方向上大体上具有随机分布并且在水平上具有交替分布。
[0062] 观看者将在空间上低通滤波在电润湿显示器上描绘的图像的亮度变化。观看者还将在时间上低通滤波在电润湿显示器上描绘的图像的亮度变化。仔细选定寻址像素区域112的最佳时空伪随机次序将为每个像素区域112提供所需的刷新序列以及最小感知伪影。
[0063] 根据各种实施方案,源图像序列、重复序列和刷新序列的寻址被交错,使得运动不会实现,即,锯齿状边缘不会出现在水平移动的对象上。大体上以快速速率寻址来自图像源202的源图像,使得将维持垂直消隐时段。垂直消隐时段优选地用来寻址刷新周期的一部分。这导致最佳运动描绘并且实现刷新序列的最小可见性。由于重复周期仅需要在源图像速率低(大体上小于10Hz)时被寻址,可在尚未使用的源图像寻址时段中寻址重复周期。刷新周期和重复周期优选地均匀地在空间上分布并且在时间上分布。
[0064] 定时控制器206的寻址方案大体上经由软件或固件提供以执行参考图3A-3D所描述的减轻回流影响的一种方法。然而,在实施方案中,定时控制器206的寻址方案可经由软件或固件提供以执行方法中的一种或多种。在此类实施方案中,电子设备200的用户(且因此电润湿显示器204的用户)可选择使用哪一种方法或者定时控制器206可基于预定准则(诸如功率消耗、减少的视觉伪影等)选择使用哪一种方法。
[0065] 参考图4,垂直消隐时段用来寻址刷新字段和重复字段。如源图像字段与刷新字段的寻址之间几乎不存在任何交互,此方法提供灵活性。所述方法可容易地适应源图像速率的变型。所述方法还提供观看者完美感知的图片质量。利用此方法,以快速速率寻址源数据,使得剩余长的垂直消隐时段。在此垂直消隐时段期间,部分地执行刷新序列。刷新序列在402处使用复位电平寻址像素区域112的多个行400。行400被时空分布(伪随机)。在指定复位时段之后,行400在404处被使用过驱电压值重新寻址。在最后的寻址序列中,行400在406处被使用其初始数据值的重复驱动。在多个源图像从图像源202(或帧存储器214)更新之后,刷新序列将在408、410和412处完成,并且然后所有行400将被复位。
[0066] 图5是示出使用寻址方案驱动用于电润湿设备(例如如图1A-1C中描述的电润湿设备)的像素区域的数据信号的过程500的流程图。在502处,以第一寻址速率从图像源接收图像数据。在504处,利用复位脉冲复位像素区域的行。在506处,在复位像素区域的行之后,利用图像数据以第二寻址速率寻址像素区域的行。在508处,控制第二寻址速率以控制寻址像素区域的行的速率。
[0067] 图6示出根据一些实现的可与电润湿显示设备100一起使用的示例性图像显示装置600的示例性选择部件。其他类型的显示器也可与示例性图像显示装置600一起使用。此类显示器包括但不限于LCD、胆甾型显示器、电泳显示器、电流体像素显示器、光子墨水显示器等。
[0068] 图像显示装置600可实现为多个不同类型的电子设备的任何。图像显示装置600的一些实例可包括数字媒体设备和电子书阅读器600-1、平板计算设备600-2、智能手机、移动设备和便携式游戏系统600-3、膝上型和上网本计算设备600-4、可佩戴计算设备600-5、增强现实设备、头盔、护目镜或眼睛600-6和能够与电润湿显示设备100连接并且包括处理器和存储器用于根据本文所描述的技术控制显示器的任何其他设备。
[0069] 在非常基本的配置中,图像显示装置600包括或访问部件诸如至少一个控制逻辑电路、中央处理单元或处理器602和一个或更多个计算机可读介质604。每个处理器602本身可包括一个或更多个处理器或处理核心。例如,处理器602可实现为一个或更多个微处理器、微计算机、微控制器数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令操纵信号的任何设备。在一些情况下,处理器你602可为具有任何合适类型的被明确编程或配置来执行本文所描述的算法和过程的一个或更多个硬件处理器和/或逻辑电路。处理器602可被配置来取得并执行存储在计算机可读介质604或其他计算机可读介质中的计算机可读指令。处理器602可执行属于电润湿显示设备100的定时控制器102、源极驱动器104和/或栅极驱动器106的功能中的一个或更多个。处理器602还可执行属于用于电润湿显示设备的图形控制器(未示出)的一个或更多个功能。
[0070] 根据图像显示装置600的配置,计算机可读介质604可以是有形非暂时计算机存储介质的实例,并且可包括以任何类型的技术实现的用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模或其他数据)的易失性和非易失性存储器和/或可移除和不可移除介质。计算机可读介质604可包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他计算机可读介质技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储设备、磁带盒、磁带、固态储存设备和/或磁盘储存设备。另外,在一些情况下,图像显示装置600可访问外部存储设备诸如RAID存储系统、存储设备阵列、网络附加存储设备、存储区域网络、存储设备或可用来存储信息并且可由处理器602直接访问或者通过另一个计算设备或网络访问的任何其他介质。因此,计算机可读介质604可以是能够存储可由处理器602执行的指令、模块或部件的计算机存储介质。
[0071] 可使用计算机可读介质604来存储和维持任何数量的功能部件,所述功能部件可由处理器602执行。在一些实现中,这些功能部件包括指令或程序,所述指令或程序可由处理器602执行并且在执行时实现操作逻辑以用于执行上面属于图像显示装置600的动作。图像显示装置600的存储在计算机可读介质604中的功能部件可包括用于控制并管理图像显示装置600的各种功能并且用于在图像显示装置600的电润湿显示设备100上生成一个或更多个用户界面操作系统和用户界面模块606。
[0072] 另外,计算机可读介质604还可存储由功能部件使用的数据、数据结构等。例如,由计算机可读介质604存储的数据可包括用户信息并且任选地包括一个或更多个内容项608。根据图像显示装置600的类型,计算机可读介质604还可任选地包括其他功能部件和数据,诸如其他模块和数据610,所述其他功能部件和数据可包括程序、驱动器等和由功能部件使用的数据。另外,图像显示装置600可包括许多其他逻辑、编程和物理部件,所描述的那些只是与本文论述相关的实例。另外,虽然图示出图像显示装置600的功能部件和数据(如呈现在图像显示装置600上且由图像显示装置600上的处理器602执行),但是应了解这些部件和/或数据可以任何方式跨不同计算设备和位置分布。
[0073] 图6还示出可包括在图像显示装置600中的其他部件的实例。此类实例包括各种类型的传感器,其可包括GPS设备612、加速度计614、一个或更多个摄像头616、罗盘618、陀螺仪620、麦克622等。
[0074] 图像显示装置600还可包括一个或更多个通信接口624,所述一个或更多个通信接口624可支持到各种网络(诸如蜂窝网络、无线电、Wi-Fi网络、近距离无线连接、近场连接、红外信号、局域网、广域网、互联网等)的有线和无线连接。通信接口624还可允许用户访问另一个设备(诸如远程计算设备、网络附接存储设备、云存储设备等)上的存储设备或通过所述设备访问存储设备。
[0075] 图像显示装置600还可配备有一个或更多个扬声器626和各种其他输入/输出(I/O)部件628。此类I/O部件628可包括触摸屏和各种用户控件(例如,按钮、操纵杆、键盘、小键盘等)、触知或触觉输出设备、连接端口、物理状况传感器等。例如,图像显示装置600的操作系统606可包括合适的驱动器,所述驱动器被配置来接受来自所包括作为I/O部件628的小键盘、键盘或其他用户控件和设备的输入。另外,图像显示装置600可包括未示出的各种其他部件,其实例包括可移除存储设备、电源(诸如电池和功率控制单元)、PC卡部件等。
[0076] 本文所描述的各种指令、方法和技术可在计算机可执行指令(诸如存储在计算机存储介质上并且由本文的处理器执行的程序模块)的一般上下文中考虑。一般来说,程序模块包括例行程序、程序、对象、部件、数据结构等,用于执行特定任务或实现特定抽象的数据类型。这些程序模块等可作为本机代码执行或者可诸如在虚拟机或其他即时编译执行环境中被下载和执行。通常,程序模块的功能在各种实现中可根据需要进行组合或分配。这些模块和技术的实现可存储在计算机存储介质上或通过某种形式的通信传输。
[0077] 虽然已用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题,但是将理解,所附权利要求中定义的主题不必限于所述的特定特征或动作。实际上,具体特征和动作作为实现权利要求的说明性形式来公开。
[0078] 本领域的技术人员将意识到,以上描述的几乎无限数目的变型是可能的,并且实例和附图仅仅用来示出实现的一个或更多个实例。
[0079] 本领域的技术人员将理解,在不脱离要求保护的主题的情况下,可做出各种其他修改,并且可用等效物来替换。另外,在不背离本文描述的中心概念的情况下,可做出许多修改来使特定情况适应要求保护的主题的教导。因此,意图要求保护的主题并不限于所公开的特定实施方案,而是此类要求保护的主题还可包括落在所附权利要求书及其等效物的范围内的所有实施方案。
[0080] 在以上详细描述中,为提供对要求保护的主题的彻底理解而阐述了许多具体细节。然而,本领域的技术人员将理解,可在没有这些具体细节的情况下实践要求保护的主题。在其他情况下,并未详细描述本领域一般技术人员将知道的方法、设备或系统,以免混淆要求保护的主题。
[0081] 本说明书通篇对“一个实施方案”或“实施方案”的提及可意味着结合特定实施方案所描述的特定特征、结构或特性可包括在要求保护的主题的至少一个实施方案中。因此,短语“在一个实施方案中”或“实施方案”在本说明书全篇中各个地方的出现不一定意图指相同实施方案或所描述的任何一个特定实施方案。此外,应理解,所描述的特定特征、结构或特性可以各种方式组合在一个或更多个实施方案中。总的来说,当然,这些和其他问题可随着特定使用上下文而改变。因此,对这些术语的描述或使用的特定上下文可提供关于待针对所述特定上下文得出的推论的有用指导。
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