为什么“闪烁”可以防止 E-Ink 显示器上出现重影?

电器工程 展示 它是如何工作的 电子墨水
2022-01-17 11:08:50

任何拥有 E-Ink 设备(如 Kindle)的人都会熟悉“闪烁”的现象——基本上,当翻页时,设备会先将所有像素翻转为黑色,然后绘制“负片”的页面,然后反转整个事情。

“电子纸”的维基百科页面简要描述了该问题,并将其归因于需要防止先前图像“重影”到新图像上。我自己的证据证实了这一点:如果我使用KDK编写一个闪烁屏幕的应用程序,那么重影很明显。

我的问题是,为什么会发生重影为什么闪烁会阻止它我对 E-Ink 的工作原理有一个粗略的了解(感谢前面提到的Wiki 文章),但没有任何东西向我解释为什么会出现重影,或者为什么反转充电几次可以缓解问题。

3个回答

一个像素由悬浮在白色液体中的充满黑色墨水的小球组成,像素看起来有多黑取决于靠近液体顶部的球的百分比。对于黑色像素,理想情况下它们都位于顶部,而白色像素则位于底部。如果它们中只有一些在顶部,或者它们中的许多在中途浮动,等等,像素可能看起来是某种灰色阴影。您可能会将浮动球视为子像素。

通过对每个电池施加适当的电荷,球到达顶部或底部。但是,每个单元格可能会受到其邻居以及施加的电荷的影响。如果球被吸引在相邻电池(水平)而不是其自己的电池(垂直)上充电,它们将不会在预定位置结束。如果一个单元格从黑色变为白色,并且它的所有邻居也都在变化,那么它将比某些邻居保持黑色或向另一个方向移动更完全。这就是重影的来源。

解决方案是驱动整个屏幕白-黑-白(或类似),这样没有一个单元格有来自相邻单元格的问题,然后应用所需的屏幕图像。每次屏幕写入都从已擦除干净的屏幕开始,因此没有前一个屏幕的残像。

虽然 EInk 已为白色流体显示器中的黑色粒子申请了专利,但运输物品是一种双粒子系统,由一种电荷的白色粒子和相反电荷的黑色粒子组成。

这些是电泳显示器——这只是一种奇特的说法,即“用电场移动粒子通过流体”。粒子本身是预充电的,施加的电压会产生一个电场,以在显示器中拖动粒子。通过空间稳定化过程防止颗粒相互粘连。粒子旨在通过控制流体中的粘度来保持它们在流体中的位置。

粒子和流体被封装在小的透明柔性球体中(他们将流体中的黑白球体称为“内相”),这些球体以均匀的层覆盖在 TFT 面板上。微封装是为了防止由于相邻像素处于不同水平而引起的横向电场中粒子的横向迁移。

灰度由白色与黑色粒子混合物的状态决定。因为它们具有相反的电荷,所以很容易看到全电压一种方式会将所有黑色粒子拉到顶部,而全电压反转会将所有白色粒子拉到顶部。中间状态是两者的混合。

出现问题的地方在于,有许多可能的电压设置可能会产生相同的灰度状态。原因实际上很简单,例如,如果您的灰色状态仅比最白的白色稍暗,则意味着您只需要靠近顶部的一些深色粒子。其余黑色粒子所在的位置并不能确定黑暗,但它们会影响电池中的电荷状态。您可以将所有黑色颗粒放在显示器的背面,或者全部放在一堆白色颗粒下方的一层中。

这真正意味着系统中存在滞后现象,并且施加到像素以获得一定灰度的适当电压将在很大程度上取决于它的历史。如果您有两种情况 1:连续有 5 个场景,其中一个像素为白色,然后需要在第 6 帧变为黑色;或 2:如果您有 6 个场景,其中像素处于相同的黑色电平. 当您从第 5 帧过渡到第 6 帧时,这两种情况需要像素上的不同电压。

驱动这些显示器的控制器会随着时间的推移跟踪每个像素的电压历史,但最终它会耗尽空间,无法在下一帧中达到正确的灰度。然后发生的是显示复位,其中像素先闪烁为白色,然后变为黑色,然后重新写入。这将重新开始跟踪光学轨迹。

通常,重置脉冲每 5 到 8 次屏幕刷新发生一次。

所以不,施加的电压不会在系统中注入电荷,电荷已经存在,它们被施加的电压移动。不,复位脉冲不是为了纠正相邻像素损坏。这是通过微封装解决的。这是一个双粒子系统,而不是白色墨水中的黑色粒子系统。

这是专利 USPTO 6987603 B2 的横截面: 在此处输入图像描述

122 = 用于保持前面板与 TFT 分离的间隔球

104 = 柔性微封装 - 在显示器中处于压扁状态

110 = 白色/黑色粒子

108 = 黑/白粒子

118 = TFT 电极

114 = 公共(又名 Vcom)ITO 电极

闪烁使充电均匀。没有它,您将获得上一页的剩余费用。

通过用一次电荷填充整个页面,然后反转该电荷,您正在清理剩余的电荷。