[发明专利]用于电子纸显示器的全帧缓冲器

说明书

技术领域

本公开一般涉及电子纸显示器的领域。更具体地，本发明涉及刷新 (update)电子纸显示器。

背景技术

近来已经引入了若干技术，其在可以电子地刷新的显示器中提供了纸的 一些特性。这种类型的显示器试图实现的纸的一些期望的特性包括：低功耗、 柔性(flexibility)、宽视角、低成本、轻质、高分辨率、高对比度和室内和室 外可读性。因为这些显示器试图模拟纸的特性，所以这些显示器在本申请中 被称为电子纸显示器(EPD)。这种类型的显示器的其他名称包括：类纸 (paper-like)显示器、零功率显示器、e纸、双稳态和电泳显示器。

EPD与阴极射线管(CRT)显示器或液晶显示器(LCD)的比较揭示： 通常，EPD要求较少的功率并且具有较高的空间分辨率；但是具有较慢的刷 新速率、较不精确的灰度级控制和较低的颜色分辨率的缺点。许多电子纸显 示器当前只是灰度级(grayscale)设备。尽管通常通过添加滤色镜，彩色设 备正变得可用，但这趋于减少空间分辨率和对比度。

电子纸显示器典型地为反射的而不是透射的。因此，他们能够使用环境 光而不要求设备中的光源。这允许EPD在不需要功率的情况下维持图像。它 们有时被称为“双稳态的”，因为黑或白像素可以连续地显示，并且只需要功 率从一个状态改变为另一个。然而，一些设备在多种状态下是稳定的，因此 支持多个灰度级而没有功耗。

电子纸显示器通过施加多个值的阵列或波形到像素来控制，而不是像典 型的LCD仅施加单个值。一些用于驱动该显示器的控制器像索引的颜色映射 (color-mapped)显示器一样配置。这些电子纸显示器的帧缓冲器包含对用于 刷新该像素的波形的索引而不是波形本身。

尽管电子纸显示器具有许多优点，但是问题是大多数EPD技术与传统的 CRT或LCD显示器相比，要求相对长的时间来刷新图像。典型的LCD花费 大约5毫秒来改变到正确值，支持高达二百帧每秒的帧速率(可实现的帧速 率典型地由显示驱动器电子器件修改显示中的全部像素的能力限制)。相反， 许多电子纸显示器(例如，E墨水显示器)花费三百到一千毫秒的量级来将 像素值从白变为黑。尽管该刷新时间通常对于由电子书所需的翻页是足够的， 但它对于像笔跟踪、用户界面和视频的显示的交互式应用是有问题的。

称为微胶囊电泳(MEP)显示器的一类EPD通过粘性流体移动数百个微 粒来刷新单个像素。当没有施加电场时，该粘性流体限制微粒的运动，并且 给予EPD能够不需要功率就维持图像的特性。当施加电场时，该流体也约束 微粒运动，并且使得该显示器与其他类型的显示器相比非常缓慢的刷新。

当显示视频或动画时，对于视频帧的持续时间(即，直到接收下一个要 求的反射率(reflectance))，每个像素应该理想地处于期望的反射率。然而， 每个显示器在请求特定的反射率和实现该反射率时的时间之间展现出一些延 迟。如果视频正以每秒10帧运行，而改变像素所需的时间是10毫秒，则像 素将显示正确的反射率90毫秒，并且效果将是所期望的。如果花费一百毫秒 来改变像素，则就在该像素实现之前帧的正确的反射率时，已经是时候将像 素改变到另一反射率。最后，如果花费二百毫秒来改变像素，则像素将永不 具有正确的反射率，除了在像素已经非常接近正确的反射率(即，缓慢地改 变影像)的情况下。

此外，在当前的电子纸显示器中，全部像素必须被同时刷新。为了改变 整个显示，之前的显示改变必须是完全的。用于刷新显示的波形是基于之前 值的，并且如果刷新被中断，则该值是未知的。

因此，非常期望生产一种电子纸显示器，其克服当前电子纸显示器的刷 新速度和对比度限制，因而允许双稳态显示器的更快和更类似“实时”的刷 新。

发明内容

公开的用于刷新双稳态显示器的系统(和方法)的一个实施例包括用于 为每个像素单独存储波形的帧缓冲器。该系统包括：确定双稳态显示器的像 素的当前状态；确定双稳态显示器的像素的期望状态；以及通过施加确定的 控制信号到像素以驱动像素从当前状态到最终状态来刷新像素。刷新每个像 素独立于双稳态显示器的其他像素出现。