CN103827950A - 混合视频半色调技术 - Google Patents

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Abstract

本发明提供关于对供在电子装置上显示的视频图像进行半色调的技术。所述技术包括在逐像素基础上在基于掩模的抖动MBD技术与误差扩散ED半色调技术之间自适应地进行选择。可针对具有超过相应阈值的时间改变速率度量CRM或空间CRM的数据输入帧的半色调像素选择所述ED技术。在所述时间CRM及空间CRM两者均小于所述相应阈值的情况下，可通过产生更接近比较帧的比较半色调值的半色调值的技术来执行半色调。所述比较帧可为在前帧或紧接在前的帧。

Description

混合视频半色调技术
相关申请案交叉参考
本发明依据35U.S.C.§119主张2011年9月16日申请的标题为“用于对图像进行混合半色调的方法及设备(METHODS AND APPARATUS FOR HYBRID HALFTONINGAN IMAGE)”的第61／535,891号美国临时专利申请案的优先权。本发明依据35U.S.C.§120主张2012年3月16日申请的标题为“用于图像的混合半色调的方法及设备(METHODS AND APPARATUS FOR HYBRID HALFTONING OF AN IMAGE)”的第13／422,819号美国专利申请案及2012年5月24日申请的标题为“混合视频半色调技术(HYBRID VIDEO HALFTONING TECHNIQUES)”的第13／480,314号美国专利申请案的优先权，所述申请案的揭示内容被视为本发明的一部分且出于所有目的而以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及半色调技术，且更具体来说涉及用于对供在电子显示器上显示的视频图像进行半色调的经改进技术。
背景技术
机电系统(EMS)包含具有电及机械元件、激活器、换能器、传感器、光学组件(例如，镜及光学膜层)及电子器件的装置。可以多种尺寸制造EMS，包含但不限于微米尺寸及纳米尺寸。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有介于从大约一微米到数百微米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(举例来说，包含小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及／或蚀刻掉衬底及／或所沉积材料层的部分或添加层以形成电装置及机电装置的其它微机械加工工艺形成机电元件。
一种类型的机电系统装置称作干涉式调制器(IMOD)。如本文中所用，术语IMOD或干涉式光调制器是指使用光学干涉原理选择性地吸收及／或反射光的装置。在一些实施方案中，IMOD可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为全部或部分透明的及／或反射的且能够在施加适当电信号时相对运动。在实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的固定层且另一板可包含通过气隙与所述固定层分离的反射膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于IMOD上的光的光学干涉。IMOD装置具有广泛的应用，且预期用于改进现有产品及形成新产品，尤其是具有显示能力的那些产品，例如个人计算机及个人电子装置(PED)。
可需要电子显示器实时再现及呈现(举例来说)借助广播或蜂窝式网络或经由因特网以(举例来说)30帧／秒的帧速率在逐帧基础上接收的图像数据。对于彩色图像，通常以24位／像素(bpp)的相对高位深度编码此些数字图像。然而，许多电子显示器(例如双级显示器或仅具有几个层级的多级显示器)仅能够以实质上较低位深度再现图像。一些彩色反射式显示器(举例来说，模拟机电显示装置)可以每色彩通道两个位(6bpp)的位深度再现图像。称作半色调的过程用以将高位深度(“连续色调”)图像减小到具有较有限数目个色调级的图像。一般来说，半色调是用于通过使用人类视觉系统的空间色彩辨识能力的知识形成对具有有限数目个色调级的连续色调彩色图像的感知的过程。
适合于实时应用(例如对所发射的视频内容的电子显示)的已知半色调技术包含误差扩散技术及基于掩模的抖动(也称作“筛选”)技术。在所述两种方法中，基于掩模的抖动或筛选需要较少计算资源，但针对大多数类型的图像数据产生较差质量半色调。举例来说，通过基于掩模的抖动所产生的半色调图像可由于图案可见性、有噪声的外观(尤其在中间色调区域)及没有重现细节的能力而具有不良的图像质量。倘若视频图像数据在空间上及／或在时间上变化，误差扩散技术(例如基于弗洛伊德·斯坦伯格(Floyd Steinberg)误差扩散(FSED)方法的那些误差扩散技术)可产生可接受的质量半色调视频输出。即，举例来说，在像素接近图像元素的“边缘”或为高度纹理化图像元素的部分或在时间上改变(举例来说，由于图像元素的移动)的情况下，基于FSED的技术令人满意。然而，由于半色调纹理沿着时间轴不相关，因此将基于FSED的方法应用于视频数据可产生令人讨厌的伪影。这些令人讨厌的伪影可包含在视频图像数据与静态且均匀(“平场”)图像元素相关时可易于观察到的时间闪烁或“沸腾”。
发明内容
本发明的系统、方法及装置各自具有数个创新性方面，所述方面中的单个方面均不单独地决定本文中所揭示的所要属性。
可在一种包含电子显示器及显示控制模块的设备中实施本发明中所描述的标的物的一个创新性方面。所述显示控制模块可经配置以接收多个视频数据输入帧，每一输入帧包含多个输入像素。针对每一输入帧，所述显示控制模块可产生视频数据输出帧，所述输出帧包含第一子组经半色调输出像素及第二子组经半色调输出像素。所述显示控制模块可：计算每一输入像素的时间改变速率度量(CRM)及空间CRM；通过使用误差扩散技术针对所述输入像素的第一子组中的每一输入像素产生对应经半色调输出像素来产生所述第一子组输出像素，所述第一子组仅包含所述时间CRM及所述空间CRM中的一者或两者超过相应阈值的输入像素；及通过使用选定半色调技术针对所述输入像素的第二子组中的每一输入像素产生对应经半色调输出像素来产生所述第二子组输出像素，所述第二子组仅包含所述时间CRM及所述空间CRM中的每一者小于或等于相应阈值的输入像素。所述显示控制模块可经配置以通过以下各项确定所述选定半色调技术：(i)使用所述误差扩散技术来计算第一半色调值；(ii)使用基于掩模的抖动技术来计算第二半色调值；(iii)将所述第一半色调值及所述第二半色调值中的每一者与比较帧中的对应输出像素的比较半色调值进行比较；(iv)当所述比较指示所述第二半色调值比所述第一半色调值更接近所述比较半色调值时；针对所述第二子组像素中的第一个别像素选择所述基于掩模的抖动技术；及(v)当所述比较指示所述第二半色调值不比所述第一半色调值更接近所述比较半色调值时，针对所述第二子组像素中的第二个别像素选择所述误差扩散技术。所述显示控制模块可在所述电子显示器上再现所述输出帧以形成经显示的半色调视频图像。
在一实施方案中，计算每一输入像素的所述时间CRM可包含将所述输入像素的半色调值与比较帧的对应输出像素的半色调值进行比较。所述比较帧可在所述输入帧之前。
在另一实施方案中，计算每一输入像素的所述空间CRM可包含将所述输入像素的数据值与相邻输入像素的对应数据值进行比较，所述相邻输入像素及所述输入像素位于共同局部区中。第一数据值及所述对应数据值中的一者或两者可为半色调值。所述共同局部区可包含3×3像素块、5×5像素块或7×7像素块中的一者。
在另一实施方案中，所述基于掩模的抖动半色调技术可包含借助掩模对所述输入像素进行抖动。所述误差扩散技术可包含量化所述输入像素且借助误差扩散滤波器扩散第一量化误差。所述第一量化误差可包含由所述基于掩模的抖动半色调技术产生的第二量化误差。所述第二量化误差可通过裁剪由所述基于掩模的抖动半色调技术产生的量化误差来计算。
在又一实施方案中，所述设备可进一步包含：处理器，其经配置以与所述电子显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。所述设备可进一步包含：驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述电子显示器；及控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。所述设备可进一步包含图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。所述图像源模块可包含接收器、收发器及发射器中的一者或一者以上。所述设备可进一步包含输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述处理器。
在一实施方案中，一种对视频数据进行半色调的方法可包含接收具有多个帧的视频数据，所述多个帧中的每一者具有多个像素。针对所述多个帧中的每一者中的所述多个像素中的每一者，所述方法可确定相应像素是否与相应帧中的实质上静止且均匀区相关联。如果相应像素不与所述相应帧中的实质上静止且均匀区相关联，那么所述方法可对相应像素执行误差扩散以产生输出像素。否则，所述方法可对相应像素执行误差扩散以产生基于误差扩散的半色调值，且可对相应像素执行基于掩模的抖动以产生基于掩模的抖动半色调值。所述方法可选择所述基于误差扩散的半色调值及所述基于掩模的抖动半色调值中的更接近比较帧中的对应输出像素的半色调值的一者，且使用所述选定半色调值产生所述输出像素。
在一实施方案中，所述比较帧可为紧接在含有所述相应像素的相应帧之前的帧。
在另一实施方案中，确定所述相应像素是否与所述相应帧中的实质上静止且均匀区相关联可包含：将高通滤波器应用于含有所述相应像素的局部区内的图像数据；计算所述局部区内的像素的平均像素值；及将所计算的所述平均像素值与所述比较帧中的对应平均像素值进行比较。所述局部区可包含7×7像素块且所述相应像素可实质上居中于所述像素块中。
在随附图式及以下描述中阐明本说明书中所描述的标的物的一个或一个以上实施方案的细节。虽然主要就基于MEMS的显示器来描述此发明内容中所提供的实例，但本文中所提供的概念适用于其它类型的显示器，例如有机发光二极管(“OLED”)显示器及场发射显示器。根据所述描述、图式及权利要求书将明了其它特征、方面及优点。注意，以下各图的相对尺寸可能并未按比例绘制。
附图说明
图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。
图2展示图解说明并入有3×3IMOD显示器的电子装置的系统框图的实例。
图3展示图解说明图1的IMOD的可移动反射层位置对所施加电压的图的实例。
图4展示图解说明当施加各种共用电压及分段电压时IMOD的各种状态的表的实例。
图5A展示图解说明在图2的3×3IMOD显示器中的显示数据帧的图的实例。
图5B展示可用于写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用信号及分段信号的时序图的实例。
图6A展示图1的IMOD显示器的部分横截面的实例。
图6B到6E展示IMOD的不同实施方案的横截面的实例。
图7展示图解说明用于IMOD的制造工艺的流程图的实例。
图8A到8E展示制作IMOD的方法中的各种阶段的横截面示意性图解的实例。
图9展示包含电子显示器及显示控制模块的设备的框图的实例。
图10展示用于将图像再现于电子显示器上的设备的框图的实例。
图11是图解说明基于掩模的抖动半色调技术的一个实施方案的数据流程图的实例。
图12展示通过使用基于掩模的抖动将24bpp图像减小到6bpp图像所产生的半色调图像的实例。
图13展示可如何通过误差扩散半色调技术产生时间闪烁的实例。
图14是混合视频半色调方法的一个实施方案的概念性数据流程图的实例。
图15展示根据一实施方案的误差裁剪方案的实例。
图16A到16B展示根据一实施方案的用于对视频数据进行半色调的方法的实例。
图17A到17B展示所揭示的半色调技术与常规误差扩散技术的性能之间的实例比较。
图18A及18B展示图解说明包含多个IMOD的显示装置的系统框图的实例。
在各个图式中，相似的参考编号及标示指示相似的元件。
具体实施方式
以下描述针对用于描述本发明的创新性方面的目的的某些实施方案。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，可以多种不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案可在可经配置以显示图像(无论是处于运动(例如，视频)还是静止的(例如，静止图像)，且无论是文本、图形的还是图片的)的任一装置或系统中实施。更特定来说，本发明预期：所描述的实施方案可包含于以下多种电子装置中或可与所述电子装置相关联：例如(但不限于)，移动电话、具有多媒体因特网能力的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、
Figure BDA0000477046650000061
装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫瞄仪、传真装置、GPS接收器／导航器、相机、MP3播放器、摄录像机、游戏控制台、手表、钟表、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(即，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(包含里程表及速度表显示器等等)、驾驶舱控制件及／或显示器、相机视图显示器(例如，车辆的后视相机的显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、盒式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电设备、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机／干衣机、停车计时器、封装(例如，在机电系统(EMS)、微机电系统(MEMS)及非MEMS应用中)、美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示器)及多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示应用中，例如(但不限于)：电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、消费型电子器件的惯性组件、消费型电子产品的部件、变容二极管、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试设备。因此，所述教示并不打算限制于仅描绘于各图中的实施方案，而是具有所属领域的技术人员将容易明了的宽广适用性。
在下文中描述用于对视频图像进行半色调的新技术。可接收视频图像的输入帧，其中每一输入帧包含若干个输入像素。针对每一输入帧，可产生包含若干个经半色调输出像素的输出帧。可使用误差扩散半色调技术产生一些经半色调输出像素；可使用基于掩模的抖动半色调技术产生其它经半色调输出像素。可在逐像素基础上执行半色调技术的选择，且所述选择有利地考虑到空间及时间相关性两者。举例来说，当时间及空间改变速率中的一者或两者超过相应阈值时，可针对输入像素有利地选择误差扩散技术。当不超过任一阈值时，可通过以下操作在基于掩模的抖动技术与误差扩散技术之间做出选择：(i)将通过每一技术计算的相应半色调值与比较帧中的对应输出像素的比较半色调值进行比较；及(ii)选择产生更接近比较半色调值的半色调值的技术。所述比较帧可为在输入帧之前或紧接在其之前的帧。
可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下潜在优点中的一者或一者以上。目前所揭示的视频半色调技术实质上抑制由已知半色调方法引入的令人讨厌的视觉伪影而不实质上给对其实施所述技术的电子装置添加计算需求或存储器需求。特定来说，实质上消除了通常由将误差扩散技术应用于平场图像元素或区产生的时间闪烁。因此，所揭示的技术相对于借助传统方法进行半色调的视频图像改进经半色调视频图像的视觉外观。此外，减少了对计算资源(例如，尤其是帧缓冲资源)的需求。本文中所揭示的混合视频半色调技术的一些实施方案在减少通过低位深度装置(例如低位深度显示装置)再现的图像中的伪影时尤其有用。此外，可通过所揭示的技术来实现帧更新速率的增加，例如，在一些实施方案中，当图像区静止时，可避免所述图像区中的像素的更新，结果减少了帧更新时间。
虽然本文中的大部分描述涉及IMOD显示器，但所揭示的技术可有利地用于其它类型的显示器中，例如等离子显示器、电致发光(EL)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、超扭曲向列型液晶显示器(STN LCD)或薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。此外，尽管本文中所描述的IMOD显示器通常包含红色、蓝色及绿色像素，但本文中所描述的许多实施方案可用于具有其它色彩的像素(例如，具有紫色、黄-橙色及黄-绿色像素)的反射式显示器中。此外，本文中所描述的许多实施方案可用于具有更多色彩的像素(例如具有对应于4种、5种或更多种色彩的像素)的反射式显示器中。一些此类实施方案可包含对应于红色、蓝色、绿色及黄色的像素。替代实施方案可包含对应于至少红色、蓝色、绿色、黄色及青色的像素。
可应用所描述的实施方案的适合装置的实例为反射式基于EMS或MEMS的显示装置。反射式显示装置可并入有用以使用光学干涉原理选择性地吸收及／或反射入射于其上的光的IMOD。IMOD可包含吸收器、可相对于所述吸收器移动的反射器及界定于所述吸收器与所述反射器之间的光学共振腔。所述反射器可移动到两个或两个以上不同位置，此可改变光学共振腔的大小且借此影响所述IMOD的反射比。IMOD的反射光谱可形成可跨越可见波长移位以产生不同色彩的相当宽的光谱带。可通过改变光学共振腔的厚度来调整所述光谱带的位置。一种改变光学共振腔的方式是通过改变反射器的位置。
图1展示描绘IMOD显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。所述IMOD显示装置包含一个或一个以上干涉式MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于亮或暗状态。在亮(“松弛”、“打开”或“接通”)状态中，所述显示元件将入射可见光的一大部分反射到(例如)用户。相反地，在暗(“激活”、“关闭”或“关断”)状态中，所述显示元件反射甚少的入射可见光。在一些实施方案中，可反转接通与关断状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在特定波长下反射，从而允许除黑色及白色以外还进行彩色显示。
IMOD显示装置可包含IMOD行／列阵列。每一IMOD可包含一对反射层，即，可移动反射层及固定部分反射层，所述对反射层以彼此相距可变且可控的距离进行定位以形成气隙(还称作光学间隙或腔)。所述可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可定位于距固定部分反射层相对大的距离处。在第二位置(即，激活位置)中，可移动反射层可更靠近于部分反射层而定位。取决于可移动反射层的位置，从两个层反射的入射光可以相长或相消方式干涉，从而产生每一像素的总体反射或非反射状态。在一些实施方案中，所述IMOD可在未被激活时处于反射状态，从而反射在可见光谱内的光，且可在未被激活时处于暗状态，从而吸收及／或以相消方式干涉在可见范围内的光。然而，在一些其它实施方案中，IMOD可在未被激活时处于暗状态且在被激活时处于反射状态。在一些实施方案中，引入所施加电压可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，所施加电荷可驱动像素改变状态。
图1中所描绘的像素阵列部分包含两个邻近的IMOD12。在左侧(如所图解说明)的IMOD12中，将可移动反射层14图解说明为处于距包含部分反射层的光学堆叠16预定距离处的松弛位置。跨越左侧IMOD12施加的电压V0不足以致使可移动反射层14激活。在右侧的IMOD12中，将可移动反射层14图解说明为处于接近或邻近光学堆叠16的激活位置。跨越右侧IMOD12施加的电压Vbias足以使可移动反射层14维持处于激活位置。
在图1中，大体图解说明像素12的反射性质，其中箭头13指示入射于像素12上的光且光15从左侧像素12反射。虽然未详细地图解说明，但所属领域的技术人员将理解，入射于像素12上的光13的大部分将穿过透明衬底20朝向光学堆叠16透射。入射于光学堆叠16上的光的一部分将透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将往回反射穿过透明衬底20。光13的透射穿过光学堆叠16的部分将在可移动反射层14处往回朝向(且穿过)透明衬底20反射。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长性或相消性)将确定从像素12反射的光15的波长。
光学堆叠16可包含单个层或数个层。所述层可包含电极层、部分反射且部分透射层及透明电介质层中的一者或一者以上。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电、部分透明且部分反射的，且可(举例来说)通过将以上层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制作。所述电极层可由多种材料形成，例如各种金属，举例来说，氧化铟锡(ITO)。所述部分反射层可由多种部分反射的材料形成，例如各种金属，例如铬(Cr)、半导体及电介质。所述部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中的每一者可由单一材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16可包含单个半透明厚度的金属或半导体，其充当光学吸收器及电导体两者，同时(例如光学堆叠16或IMOD的其它结构的)不同的更多导电层或部分可用于在IMOD像素之间运送信号。光学堆叠16还可包含覆盖一个或一个以上导电层或导电／光学吸收层的一个或一个以上绝缘或电介质层。
在一些实施方案中，可将光学堆叠16的层图案化成若干平行条带，且其可在显示装置中形成行电极，如下文进一步描述。如所属领域的技术人员将理解，术语“图案化”在本文中用于指掩蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可将高度导电且反射的材料(例如铝(A1))用于可移动反射层14，且这些条带可在显示装置中形成列电极。可移动反射层14可形成为用以形成沉积于柱18及在柱18之间沉积的介入牺牲材料的顶部上的列的一个或若干所沉积金属层的一系列平行条带(正交于光学堆叠16的行电极)。当蚀刻掉所述牺牲材料时，可在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成经界定间隙19或光学腔。在一些实施方案中，柱18之间的间隔可为约1μm到1000μm，而间隙19可为约小于10,000埃
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在一些实施方案中，所述IMOD的每一像素(无论是处于激活状态还是松弛状态)基本上均为由固定反射层及移动反射层形成的电容器。当不施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态，如图1中左侧的像素12所图解说明，其中可移动反射层14与光学堆叠16之间具有间隙19。然而，当向选定行及列中的至少一者施加电位差(电压)时，在对应像素处的行电极与列电极的相交点处形成的电容器变得被充电，且静电力将所述电极拉在一起。如果所施加的电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且移动而接近或抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未展示)可防止短路且控制层14与16之间的分离距离，如图1中右侧的经激活像素12所图解说明。不管所施加电位差的极性如何，行为均相同。虽然在一些实例中可将阵列中的一系列像素称作“行”或“列”，但所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称作“行”且将另一方向称作“列”是任意的。重申，在一些定向中，可将行视为列，且将列视为行。此外，显示元件可均匀地布置成正交的行与列(“阵列”)，或布置成非线性配置，举例来说，相对于彼此具有某些位置偏移(“镶嵌块”)。术语“阵列”及“镶嵌块”可指代任一配置。因此，虽然将显示器称作包含“阵列”或“镶嵌块”，但在任一实例中，元件本身不需要彼此正交地布置或安置成均匀分布，而是可包含具有不对称形状及不均匀分布元件的布置。
图2展示图解说明并入有3×3IMOD显示器的电子装置的系统框图的实例。所述电子装置包含可经配置以执行一个或一个以上软件模块的处理器21。除执行操作系统以外，处理器21还可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包含网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任一其它软件应用程序。
处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供到(举例来说)显示阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。图2中的线1-1展示图1中所图解说明的IMOD显示装置的横截面。虽然为清晰起见图2图解说明3×3IMOD阵列，但显示阵列30可含有极大数目个IMOD且可在行中具有与在列中不同数目的IMOD，且反之亦然。
图3展示图解说明图1的IMOD的可移动反射层位置对所施加电压的图的实例。对于MEMS IMOD，行／列(即，共用／分段)写入程序可利用图3中所图解说明的这些装置的滞后性质。在一个实例性实施方案中，IMOD可使用大约10伏电位差致使可移动反射层或镜从松弛状态改变为激活状态。当电压从所述值减小时，随着电压回降到低于(在此实例中)10伏，所述可移动反射层维持其状态，然而，所述可移动反射层直到电压下降到低于2伏为止才完全松弛。因此，如图3中所展示，在此实例中，存在约3伏到7伏的电压范围，在所述电压范围内存在所施加电压窗，在所述窗内，装置稳定在松弛状态或激活状态中。在本文中将此窗称作“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列30，行／列写入程序可经设计以一次寻址一个或一个以上行，使得在对给定行的寻址期间使经寻址行中待激活的像素暴露于大约(在此实例中)10伏的电压差，并使待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在寻址之后，可使像素暴露于稳定状态或(在此实例中)约5伏的偏置电压差使得其保持在先前选通状态中。在此实例中，在被寻址之后，每一像素经历在大约3伏到7伏的“稳定窗”内的电位差。此滞后性质特征使得像素设计(例如图1中所图解说明的像素设计)能够在相同所施加电压条件下保持稳定在激活状态或松弛预存状态中。由于每一IMOD像素(无论是处于激活状态还是松弛状态)基本上均为由固定反射层及移动反射层形成的电容器，因此此稳定状态可保持在滞后窗内的稳定电压下而实质上不消耗或损失电力。此外，如果所施加的电压电位保持实质上固定，那么基本上有甚少或无电流流动到IMOD像素中。
在一些实施方案中，可通过根据给定行中的像素的状态的所要改变(如果有的话)沿着所述组列电极以“分段”电压的形式施加数据信号来形成图像的帧。可依次寻址所述阵列的每一行，使得一次一行地写入所述帧。为了将所要数据写入到第一行中的像素，可将对应于所述第一行中的像素的所要状态的分段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共用”电压或信号形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着，可使所述组分段电压改变为对应于第二行中的像素的状态的所要改变(如果有的话)，且可将第二共用电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的像素不受沿着列电极施加的分段电压的改变影响，且保持于在第一共用电压行脉冲期间其被设定到的状态。可以循序方式针对整个系列的行或替代地整个系列的列重复此过程，以产生图像帧。可通过以每秒某一所要数目的帧不断地重复此过程来刷新及／或用新的图像数据更新所述帧。
跨越每一像素所施加的分段与共用信号的组合(即，跨越每一像素的电位差)确定了每一像素的所得状态。图4展示图解说明当施加各种共用电压及分段电压时IMOD的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员将理解，可将“分段”电压施加到列电极或行电极，且可将“共用”电压施加到列电极或行电极中的另一者。
如在图4中(以及在图5B中所展示的时序图中)所图解说明，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，沿着共用线的所有IMOD元件将被置于松弛状态(或者称作释放或未激活状态)中，而不管沿着分段线所施加的电压(即，高分段电压VSH及低分段电压VSL)如何。特定来说，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，在沿着所述像素的对应分段线施加高分段电压VSH及低分段电压VSL两者时，跨越调制器像素的电位电压(或者称作像素电压)在松弛窗(参见图3，也称作释放窗)内。
当将保持电压(例如高保持电压VCHOLD_H或低保持电压VCHOLD_L)施加于共用线上时，IMOD的状态将保持恒定。举例来说，松弛IMOD将保持处于松弛位置，且激活IMOD将保持处于激活位置。所述保持电压可经选择使得在沿着对应分段线施加高分段电压VSH及低分段电压VSL两者时，像素电压将保持在稳定窗内。因此，分段电压摆幅(即，高VSH与低分段电压VSL之间的差)小于正稳定窗或负稳定窗的宽度。
当将寻址或激活电压(例如高寻址电压VCADD_H或低寻址电压VCADD_L)施加于共用线上时，可通过沿着相应分段线施加分段电压选择性地将数据写入到沿着所述线的调制器。所述分段电压可经选择使得所述激活取决于所施加的分段电压。当沿着共用线施加寻址电压时，施加一个分段电压将导致稳定窗内的像素电压，从而致使所述像素保持不被激活。相比之下，施加另一分段电压将导致超出所述稳定窗的像素电压，从而导致所述像素的激活。致使激活的特定分段电压可取决于使用了哪一寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿着共用线施加高寻址电压VCADD_H时，施加高分段电压VSH可致使调制器保持处于其当前位置，而施加低分段电压VSL可致使所述调制器激活。作为推论，当施加低寻址电压VCADD_L时，分段电压的影响可为相反的，其中高分段电压VSH致使所述调制器激活，且低分段电压VSL对所述调制器的状态无影响(即，保持稳定)。
在一些实施方案中，可使用跨越调制器产生相同极性电位差的保持电压、寻址电压及分段电压。在一些其它实施方案中，可使用使调制器的电位差的极性不时地交替的信号。跨越调制器的极性的交替(即，写入程序的极性的交替)可减少或抑制在单个极性的重复写入操作之后可能发生的电荷积累。
图5A展示图解说明图2的3×3IMOD显示器中的显示数据帧的图的实例。图5B展示可用于写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用信号及分段信号的时序图的实例。可将所述信号施加到类似于图2的阵列的3×3阵列，此将最终产生图5A中所图解说明的线时间60e的显示布置。图5A中的经激活调制器处于暗状态，即，其中反射光的实质部分在可见光谱之外，以便给(举例来说)观看者产生暗外观。在写入图5A中所图解说明的帧之前，所述像素可处于任一状态，但图5B的时序图中所图解说明的写入程序假定在第一线时间60a之前每一调制器已被释放且驻存于未激活状态中。
在第一线时间60a期间：将释放电压70施加于共用线1上；施加于共用线2上的电压以高保持电压72开始且移动到释放电压70；且沿着共用线3施加低保持电压76。因此，沿着共用线1的调制器(共用1，分段1)、(1，2)及(1，3)在第一线时间60a的持续时间内保持处于松弛或未激活状态，沿着共用线2的调制器(2，1)、(2，2)及(2，3)将移动到松弛状态，且沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将保持处于其先前状态。参考图4，沿着分段线1、2及3施加的分段电压将对IMOD的状态无影响，因为在线时间60a期间，共用线1、2或3中的任一者均未暴露于致使激活的电压电平(即，VCREL-松弛及VCHOLD_L-稳定)。
在第二线时间60b期间，共用线1上的电压移动到高保持电压72，且由于未将寻址或激活电压施加于共用线1上，因此不管所施加的分段电压如何，沿着共用线1的所有调制器均保持处于松弛状态。沿着共用线2的调制器因释放电压70的施加而保持处于松弛状态，且当沿着共用线3的电压移动到释放电压70时，沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将松弛。
在第三线时间60c期间，通过将高寻址电压74施加于共用线1上来寻址共用线1。由于在施加此寻址电压期间沿着分段线1及2施加低分段电压64，因此跨越调制器(1，1)及(1，2)的像素电压大于调制器的正稳定窗的高端(即，电压差超过预定义阈值)，且激活调制器(1，1)及(1，2)。相反地，由于沿着分段线3施加高分段电压62，因此跨越调制器(1，3)的像素电压小于调制器(1，1)及(1，2)的像素电压，且保持在所述调制器的正稳定窗内；调制器(1，3)因此保持松弛。此外，在线时间60c期间，沿着共用线2的电压减小到低保持电压76，且沿着共用线3的电压保持处于释放电压70，从而使沿着共用线2及3的调制器处于松弛位置。
在第四线时间60d期间，共用线1上的电压返回到高保持电压72，从而使沿着共用线1上的调制器处于其相应经寻址状态。将共用线2上的电压减小到低寻址电压78。由于沿着分段线2施加高分段电压62，因此跨越调制器(2，2)的像素电压低于所述调制器的负稳定窗的较低端，从而致使调制器(2，2)激活。相反地，由于沿着分段线1及3施加低分段电压64，因此调制器(2，1)及(2，3)保持处于松弛位置。共用线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿着共用线3的调制器处于松弛状态中。
最后，在第五线时间60e期间，共用线1上的电压保持处于高保持电压72，且共用线2上的电压保持处于低保持电压76，从而使沿着共用线1及2的调制器处于其相应经寻址状态。共用线3上的电压增加到高寻址电压74以寻址沿着共用线3的调制器。在将低分段电压64施加于分段线2及3上时，调制器(3，2)及(3，3)激活，而沿着分段线1所施加的高分段电压62致使调制器(3，1)保持处于松弛位置。因此，在第五线时间60e结束时，3×3像素阵列处于图5A中所展示的状态，且只要沿着共用线施加保持电压就将保持处于所述状态，而不管可能在正寻址沿着其它共用线(未展示)的调制器时发生的分段电压的变化如何。
在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含高保持及寻址电压或低保持及寻址电压的使用。一旦已针对给定共用线完成写入程序(且将共用电压设定为具有与激活电压相同的极性的保持电压)，所述像素电压便保持在给定稳定窗内，且不通过松弛窗，直到将释放电压施加于所述共用线上为止。此外，由于每一调制器是在寻址所述调制器之前作为写入程序的一部分而释放，因此调制器的激活时间而非释放时间可确定线时间。具体来说，在其中调制器的释放时间大于激活时间的实施方案中，可将释放电压施加达长于单个线时间，如在图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共用线或分段线所施加的电压可变化以考虑到不同调制器(例如不同色彩的调制器)的激活及释放电压的变化。
根据上文所阐明的原理操作的IMOD的结构的细节可广泛变化。举例来说，图6B到6E展示包含可移动反射层14及其支撑结构的IMOD的不同实施方案的横截面的实例。图6A展示图1的IMOD显示器的部分横截面的实例，其中金属材料条带(即，可移动反射层14)沉积于从衬底20正交延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14的形状为大体正方形或矩形且在拐角处或接近拐角处经由系链32附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14的形状为大体正方形或矩形且悬挂于可变形层34上，可变形层34可包含柔性金属。可变形层34可围绕可移动反射层14的周界直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称作支撑柱。图6C中所展示的实施方案具有源于可移动反射层14的光学功能与其机械功能(其由可变形层34来实施)解耦合的额外益处。此解耦合允许用于反射层14的结构设考虑到材料与用于可变形层34的结构设考虑到材料彼此独立地进行优化。
图6D展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射子层14a。可移动反射层14靠在支撑结构(例如，支撑柱18)上。支撑柱18提供可移动反射层14与下部固定电极(即，所图解说明的IMOD中的光学堆叠16的一部分)的分离，使得(举例来说)当可移动反射层14处于松弛位置时，在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成间隙19。可移动反射层14还可包含可经配置以充当电极的导电层14c及支撑层14b。在此实例中，导电层14c安置于支撑层14b的远离衬底20的一侧上，且反射子层14a安置于支撑层14b的接近于衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射子层14a可为导电的且可安置于支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含电介质材料(举例来说，氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2))的一个或一个以上层。在一些实施方案中，支撑层14b可为若干层的堆叠，例如，SiO2／SiON／SiO2三层堆叠。反射子层14a及导电层14c中的任一者或两者可包含(举例来说)具有大约0.5％铜(Cu)的铝(A1)合金或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b上方及下方采用导体层14a、14c可平衡应力且提供增强的传导性。在一些实施方案中，可出于多种设计目的(例如实现可移动反射层14内的特定应力分布曲线)而由不同材料形成反射子层14a及导电层14c。
如在图6D中所图解说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可形成于光学非作用区(例如在像素之间或在柱18下方)中以吸收环境光或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制光从显示装置的非作用部分反射或透射穿过所述部分借此增加对比度来改进所述显示器的光学性质。另外，黑色掩模结构23可为导电的且经配置以充当电运送层。在一些实施方案中，可将行电极连接到黑色掩模结构23以减小所连接行电极的电阻。可使用包含沉积及图案化技术的多种方法来形成黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可包含一个或一个以上层。举例来说，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含充当光学吸收器的钼-铬(MoCr)层、一层及充当反射器及运送层的铝合金，其分别具有在大约
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到
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到
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及
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到
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的范围中的厚度。可使用多种技术来图案化所述一个或一个以上层，包含光刻及干蚀刻，举例来说，所述干蚀刻包含用于MoCr及SiO2层的四氟化碳(CF4)及／或氧气(O2)以及用于铝合金层的氯气(Cl2)及／或三氯化硼(BC13)。在一些实施方案中，黑色掩模23可为标准具或干涉式堆叠结构。在此些干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收器可用于在每一行或列的光学堆叠16中的下部固定电极之间传输或运送信号。在一些实施方案中，间隔件层35可用于将吸收器层16a与黑色掩模23中的导电层大体电隔离。
图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自支撑的。与图6D相比，图6E的实施方案不包含支撑柱18。而是，可移动反射层14在多个位置处接触下伏光学堆叠16，且可移动反射层14的曲率提供足够的支撑使得可移动反射层14在跨越IMOD的电压不足以致使激活时返回到图6E的未激活位置。为清晰所见，此处将可含有多个数种不同层的光学堆叠16展示为包含光学吸收器16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充当固定电极及部分反射层两者。在一些实施方案中，光学吸收器16a比可移动反射层14薄一数量级(十倍或更多)。在一些实施方案中，光学吸收器16a比反射子层14a薄。
在例如图6A到6E中所展示的实施方案的实施方案中，IMOD充当直视装置，其中从透明衬底20的前侧(即，与其上布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施方案中，可对所述装置的背面部分(即，所述显示装置的在可移动反射层14后面的任一部分，举例来说，包含图6C中所图解说明的可变形层34)进行配置及操作而不影响或负面地影响显示装置的图像质量，因为反射层14光学屏蔽所述装置的所述部分。举例来说，在一些实施方案中，可在可移动反射层14后面包含总线结构(未图解说明)，其提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如电压寻址及由此寻址产生的移动)分离的能力。另外，图6A到6E的实施方案可简化处理(例如，图案化)。
图7展示图解说明用于IMOD的制造工艺80的流程图的实例，且图8A到8E展示此制造工艺80的对应阶段的横截面示意性图解的实例。在一些实施方案中，制造工艺80可经实施以制造(例如)图1及6中所图解说明的一般类型的IMOD的机电系统装置。机电系统装置的制造还可包含图7中未展示的其它框。参考图1、6及7，工艺80在框82处开始，其中在衬底20上方形成光学堆叠16。图8A图解说明在衬底20上方形成的此光学堆叠16。衬底20可为透明衬底(例如玻璃或塑料)，其可为柔性的或相对刚性且不易弯曲的，且可能已经受先前准备工艺，例如，用以促进有效地形成光学堆叠16的清洁。如上文所论述，光学堆叠16可为导电、部分透明且部分反射的且可(举例来说)通过将具有所要性质的一个或一个以上层沉积到透明衬底20上来制作。在图8A中，光学堆叠16包含具有子层16a及16b的多层结构，但在一些其它实施方案中可包含更多或更少的子层。在一些实施方案中，子层16a及16b中的一者可经配置而具有光学吸收及导电性质两者，例如组合式导体／吸收器子层16a。另外，可将子层16a、16b中的一者或一者以上图案化成若干平行条带，且其可在显示装置中形成行电极。可通过掩蔽及蚀刻工艺或此项技术中已知的另一适合工艺来执行此图案化。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可为绝缘或电介质层，例如沉积于一个或一个以上金属层(例如，一个或一个以上反射及／或导电层)上方的子层16b。另外，可将光学堆叠16图案化成形成显示器的行的个别且平行条带。注意，图8A到8E可未按比例绘制。举例来说，在一些实施方案中，光学堆叠的子层中的一者(光学吸收层)可极薄，但在图8A到8E中将子层16a、16b展示为有些厚。
工艺80在框84处继续在光学堆叠16上方形成牺牲层25。稍后移除牺牲层25(例如，参见框90)以形成腔19且因此在图1中所图解说明的所得IMOD12中未展示牺牲层25。图8B图解说明包含形成于光学堆叠16上方的牺牲层25的经部分制作的装置。在光学堆叠16上方形成牺牲层25可包含以经选择以在随后移除之后提供具有所要设计大小的间隙或腔19(还参见图1及8E)的厚度沉积二氟化氙(XeF2)可蚀刻材料，例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si)。可使用例如物理气相沉积(PVD，其包含许多不同技术，例如，溅镀)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来实施牺牲材料的沉积。
工艺80在框86处继续形成支撑结构，例如图1、6及8C中所图解说明的柱18。形成柱18可包含以下步骤：图案化牺牲层25以形成支撑结构孔口，接着使用例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂等沉积方法将材料(例如，聚合物或无机材料，例如二氧化硅)沉积到所述孔口中以形成柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的支撑结构孔口可延伸穿过牺牲层25及光学堆叠16两者而到达下伏衬底20，使得柱18的下部端接触衬底20，如在图6A中所图解说明。或者，如在图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的孔口可延伸穿过牺牲层25，但不穿过光学堆叠16。举例来说，图8E图解说明支撑柱18的下部端与光学堆叠16的上部表面接触。可通过将支撑结构材料层沉积于牺牲层25上方并图案化支撑结构材料的位于远离牺牲层25中的孔口的部分来形成柱18或其它支撑结构。所述支撑结构可位于所述孔口内，如在图8C中所图解说明，但还可至少部分地延伸到牺牲层25的一部分上方。如上文所提及，牺牲层25及／或支撑柱18的图案化可通过图案化及蚀刻工艺来执行，但也可通过替代蚀刻方法来执行。
工艺80在框88处继续形成可移动反射层或膜，例如图1、6及8D中所图解说明的可移动反射层14。可通过采用一个或一个以上沉积步骤(举例来说，包含反射层(例如，铝、铝合金或其它反射层)沉积)连同一个或一个以上图案化、掩蔽及／或蚀刻步骤来形成可移动反射层14。可移动反射层14可为导电的且称作导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含如图8D中所展示的多个子层14a、14b、14c。在一些实施方案中，所述子层中的一者或一者以上(例如子层14a、14c)可包含针对其光学性质选择的高度反射子层，且另一子层14b可包含针对其机械性质选择的机械子层。由于牺牲层25仍存在于在框88处形成的经部分制作的IMOD中，因此可移动反射层14在此阶段处通常不可移动。在本文中还可将含有牺牲层25的经部分制作的IMOD称作“未释放”IMOD。如上文结合图1所描述，可将可移动反射层14图案化成形成显示器的列的个别且平行条带。
工艺80在框90处继续形成腔，例如，图1、6及8E中所图解说明的腔19。可通过将牺牲材料25(在框84处沉积)暴露于蚀刻剂来形成腔19。举例来说，可通过干化学蚀刻(通过将牺牲层25暴露于气态或蒸气蚀刻剂，例如衍生自固体XeF2的蒸气)达有效地移除所要的材料量的时间周期来移除可蚀刻牺牲材料，例如Mo或非晶Si。通常相对于环绕腔19的结构选择性地移除牺牲材料。还可使用其它蚀刻方法，例如，湿蚀刻及／或等离子蚀刻。由于在框90期间移除了牺牲层25，因此可移动反射层14在此阶段之后通常可移动。在移除牺牲层25之后，在本文中可将所得的经完全或部分制作的IMOD称作“经释放”IMOD。
图9展示包含电子显示器及显示控制模块的设备的框图的实例。在所图解说明的实施方案中，设备900包含电子显示器903及显示控制模块901。显示控制模块901可经配置以从输入图像源接收视频数据输入帧。所述输入图像源可包含所述设备的另一组件，例如，所述设备的存储器或输入装置。另外或替代地，所述输入图像源可包含在所述设备外部的组件，例如广播或蜂窝式网络或因特网。
显示控制模块901可经配置以在电子显示器903上再现视频数据输出帧，使得致使电子显示器903显示对应于视频数据输入帧的经半色调图像。更特定来说，显示控制模块901可在逐帧基础上接收多个输入帧，举例来说，其中每一输入帧包含一组输入像素。显示控制模块901可经配置以针对每一输入帧产生视频数据输出帧，所述视频数据输出帧包含使用将在下文中更详细描述的半色调技术产生的经半色调输出像素。因此，可将连续色调像素的循序帧的输入视频流转换为经半色调像素的循序帧的输出视频流。
帧中的每一像素可通过其在帧内的空间(x，y)坐标且通过其可由帧编号界定的时间坐标指代。举例来说，仍参考图9，可将输入帧‘i’中的像素915识别为(3，2，i)。可认为输出帧‘j’中位于相同(x，y)坐标处的像素925对应于像素915且将其识别为(3，2，j)。类似地，可将输出帧‘j+1’中的像素926识别为(3，2，j+1)且认为其对应于像素916(3，2，i+1)。
图10展示用于在电子显示器上再现图像的设备的框图的实例。设备1000包含电子显示器903及显示控制模块1001。如所图解说明，显示控制模块1001包含处理器56、帧缓冲器64、显示控制器60及驱动器电路1060。因此，显示控制模块1001是图9中所图解说明的显示控制模块901的特定实施方案。处理器56可与存储器1050通信。存储器1050可包含主机软件1030及操作系统1040。处理器56也可与显示控制器60通信。显示控制器60可与帧缓冲器64及存储器1010通信。存储器1010可包含显示控制固件1020。
在一些实施方案中，操作系统1040内的指令可管理设备1000的资源以完成设备1000的特定功能。举例来说，操作系统1040可管理例如扬声器45及麦克风46以及天线43及收发器47的资源。操作系统1040还可包含显示装置驱动器，所述显示装置驱动器管理电子显示器903，例如由显示控制器60控制的显示器。操作系统1040内的显示装置驱动器可包含在电子显示器上再现图像的指令。
举例来说，操作系统1040内的指令可在电子显示器903上再现图像。操作系统1040可进一步包含配置处理器56以接收视频数据输入帧的指令，每一输入帧包含一组像素。
操作系统1040可进一步包含配置处理器56以计算每一输入像素的空间改变速率度量(CRM)及时间CRM且产生对应经半色调输出像素的指令。如在下文中更详细地描述，可使用鉴于所计算的时间及空间CRM视情况选择的技术来有利地执行产生对应经半色调输出像素。因此，操作系统1040内的指令表示一种用于选择且应用半色调技术的方式。
在其它实施方案中，上文描述为包含于操作系统1040中的功能可代替地包含于主机软件1030中。或者，可代替地通过包含于显示控制固件1020中的指令来实施这些功能。在又一些实施方案中，可在专用电路中实施这些功能。将了解，可与图10的框图不同的其它实施方案在本发明的预期内。
本发明的一个方面涉及在逐像素基础上在基于掩模的抖动半色调技术与误差扩散半色调技术之间自适应地进行选择。因此，可从汇总每一技术的某些特性而获得对本发明的较佳理解。
图11是图解说明基于掩模的抖动半色调技术的一个实施方案的数据流程图的实例。可将基于掩模的抖动实施为低复杂性方法。可通过用图像像素的行1130及列1120地址模块化地对抖动掩模1110进行寻址来确定抖动值。接着将抖动值1160加到输入像素I(x，y)的输入值1140。可将抖动值1160与输入值1140的和与固定阈值1170进行比较以产生输出像素O(x，y)的输出值1150。举例来说，如果抖动值1160与输入值1140的和超过固定阈值1170，那么可给像素值1140指派值‘1’。另一方面，如果抖动值1160与输入值1140的和不超过固定阈值1170，那么可给像素值1140指派值‘0’。
基于掩模的抖动半色调方法为像素并行、快速且简单的。然而，来自简单的基于掩模的抖动的半色调图像具有令人讨厌的特性，例如，图案可见性、有噪声的外观(尤其在中间色调区域中)及对高度纹理化图像细节的不良重现。
图12展示通过使用基于掩模的抖动将24bpp图像减小到6bpp图像所产生的半色调图像的实例。与原始24bpp图像1210相比，经半色调图像1220展现视觉上明显的令人讨厌的伪影及细节缺失(特别是在高度纹理化区中，如(举例来说)通过将细节1212与细节1222进行比较可观察到)。然而，相对无纹理(或“平场”)区经历图像质量的较少降级，如(举例来说)通过将细节1211与细节1221进行比较可观察到。
特别是对于高度纹理化图像，已知基于(例如)弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散(FSED)的误差扩散半色调技术提供比基于掩模的抖动好的质量的半色调。然而，当视频图像数据涉及静态平场图像元素时，应用基于FSED的方法可产生蠕虫状定向伪影及／或产生时间闪烁或“沸腾”。当视频序列中的静止物体以对应半色调序列中的不同半色调图案再现时发生沸腾。通过常规弗洛伊德·斯坦伯格误差扩散产生的半色调图像特别容易沸腾。
图13展示可如何通过误差扩散半色调技术产生时间闪烁的实例。尽管给出相同的视觉印象，但图像1310及1320对于误差扩散技术实际上是不同的输入图像，其各自由将极小量的均匀随机噪声添加到恒定色调图像而产生。图像1311及1321分别为图像1310及1320的经半色调图像。图像1330图解说明图像1311与1321之间的差异。至少在需要呈现的图像是平场且静止的情况下，此差异可被人类视觉系统感知为沸腾(令人讨厌的视觉伪影)。另一方面，在需要呈现的图像为高度纹理化的或在不同帧间改变的情况下，沸腾在很少情况下为可见伪影。
根据各种实施方案，混合视频图像半色调技术可在逐像素基础上在误差扩散半色调技术与基于掩模的抖动半色调技术之间自适应地进行选择。
在一个实施方案中，可针对每一像素计算时间改变速率度量(CRM)及空间CRM。时间CRM可量化像素处或附近的图像元素的当前帧的图像数据与来自比较帧的对应图像数据的比较。举例来说，所述比较帧可为在前帧或紧接在前的帧。可通过将输入像素的半色调值与比较帧的对应输出像素的半色调值进行比较来计算每一输入像素的时间CRM。举例来说，时间CRM的较高值可指示图像数据相对于时间的快速变化，举例来说，此意味着图像元素在不同帧间移动。另一方面，时间CRM的较低值可指示图像元素相对于时间为相对静态的。
空间CRM可量化将通过像素再现的图像数据与将通过邻近或附近像素再现的图像数据的比较。举例来说，空间CRM的较高值可指示当前帧中的像素表示高度纹理化图像元素的部分或图像元素的边缘。另一方面，空间CRM的较低值可指示当前帧中的像素表示是相对平场的图像元素的部分。可通过将每一输入像素的数据值与相邻输入像素的对应数据值进行比较来计算所述输入像素的空间CRM。相邻输入像素及所述输入像素可位于输入帧的共同局部区中。举例来说，所述局部区可为3×3像素块、5×5像素块、7×7像素块等，且所述输入像素可实质上居中于所述局部区中。
针对每一像素，可考虑所计算的空间CRM及时间CRM来选择半色调技术。除非空间CRM及时间CRM中的每一者小于相应阈值，否则可使用FSED半色调技术来执行半色调。当第一CRM及第二CRM两者均小于相应阈值时，可借助误差扩散半色调技术或基于掩模的抖动技术来执行半色调。然而，有利地，可确定两个半色调值，即，通过误差扩散半色调技术产生的第一半色调值，及通过基于掩模的抖动技术产生的第二半色调值。可选择两个半色调值中的一者使得选定值导致从比较帧中的像素的半色调值的较少改变。
图14是混合视频半色调技术的一个实施方案的概念性流程图的实例。在框1401处，可接收当前输入帧数据。每一输入帧可包含若干个(举例来说)以24bpp编码的输入像素。可将每一输入帧的局部区循序转发到场景分析器框1403、抖动掩模框1405及误差扩散框1407。举例来说，每一局部区可为3×3像素块、5×5像素块、7×7像素块等。
框1405及1407可实质上并行操作，且可各自在逐像素基础上分别使用基于掩模的抖动半色调技术及误差扩散半色调技术来计算每一像素的半色调值。
可将框1405及1407的输出转发到场景分析器框1403。场景分析器框1403还从框1415接收比较帧的对应局部元素的半色调图像数据。在一些实施方案中，举例来说，比较帧可为在前帧，例如紧接在前的帧。在一实施方案中，将比较帧的对应局部元素的半色调图像数据存储于帧缓冲器(举例来说，帧缓冲器64)中。
场景分析器框1403可如上文所描述针对每一像素计算空间CRM及时间CRM。基于所计算的时间CRM，在决策框1411处可做出局部图像数据是否相对于时间显著改变使得时间CRM超过第一阈值的确定。当时间CRM超过第一阈值时，可在量化框1419处通过误差扩散半色调技术对像素进行半色调。
当时间CRM不超过第一阈值时，可在决策框1413处基于所计算的空间CRM而做出当前像素是否属于显著纹理化局部区使得空间CRM超过第二阈值的确定。当空间CRM超过第二阈值时，可在量化框1419处通过误差扩散半色调技术对像素进行半色调。
当空间CRM不超过第二阈值时，在框1417处，可在基于掩模的抖动半色调技术与误差扩散半色调技术之间做出选择。在一个实施方案中，选定技术是产生更接近比较帧(举例来说，在前帧)中的对应输出像素的半色调值的半色调值的技术。在量化框1419处，使用选定技术产生经半色调输出像素。还从框1419输出量化误差且将其转发到误差裁剪框1421，将在下文中描述框1421的操作。将误差裁剪框1421的输出转发到误差扩散框1407。
有利地，框1421将量化误差裁剪到特定可接受误差范围中。在常规误差扩散方法中，固有地对量化误差进行限界。举例来说，在其中输出为0(黑色)或1(白色)且阈值为约0.5的双级误差扩散中，量化误差的范围为约-0.5到0.5。可从不超过此界限，因为每当量化误差接近此界限时，误差扩散迫使误差在相反方向上移动(更接近另一阈值)。然而，在所提出的混合半色调中，在不存在目前误差裁剪方案的情况下，不必对量化误差进行限界，因为基于掩模的抖动半色调一般独立于量化误差而操作。如此，可在一些实施方案中提供误差裁剪框1421以将量化误差保持在界限内。
图15展示根据一实施方案的误差裁剪方案的实例。误差裁剪方案可支持双级半色调(1bpp输出)及多级半色调(举例来说，2bpp输出)。在一些实施方案中，可通过图10中所图解说明的操作系统1030、主机程序1040或显示控制器固件1020中所含有的指令来实施误差裁剪过程1500。在一些实施方中，可在图14的框1421中实施图15中所图解说明的误差裁剪方案。
图15的过程1500在开始框1505处开始且接着移动到决策框1510，在决策框1510中可确定半色调模式是每像素一个位还是每像素两个位。如果所述半色调模式为每像素数据一个位，那么过程1500从决策框1510移动到决策框1520，在决策框1520中可将输出位与零进行比较。如果输出位不是零，那么过程1500移动到处理框1540，在处理框1540中对误差进行裁剪。在所图解说明的实施方案中，可将误差裁剪到约-0.5与0.0之间，但在不同实施方案中可使用其它裁剪值。如果输出位是零，那么过程1500移动到处理框1530，在处理框1530中对误差进行裁剪。在所图解说明的实施方案中，可将误差裁剪到零与0.5之间，但在不同实施方案中可使用其它裁剪值。
如果半色调模式为每像素两个位，那么过程1500从决策框1510移动到决策框1550，在决策框1550中可将输出像素与零进行比较。如果输出像素是零，那么过程1500从决策框1550移动到处理框1555，在处理框1555中对误差进行裁剪。在所图解说明的实施方案中，可将误差裁剪到0.0与0.25之间，但在不同实施方案中可使用其它裁剪值。如果输出位不是零，那么过程1500从决策框1550移动到决策框1560，在决策框1560中将输出像素与1／3(0x01)进行比较。如果将输出位设定为1／3，那么过程1500从决策框1560移动到处理框1565，在处理框1565中对误差进行裁剪。在所图解说明的实施方案中，可将误差裁剪到-1／12与1／6之间的值，但在不同实施方案中可使用其它裁剪值。如果输出像素不等于1／3，那么过程1500从决策框1560移动到决策框1570，在决策框1570中将输出像素与2／3(0x10)的值进行比较。如果输出像素确实等于2／3，那么过程1500从决策框1570移动到处理框1575，在处理框1575中对误差进行裁剪。在所图解说明的实施方案中，可将误差裁剪到-1／6与1／12之间的值，但在不同实施方案中可使用其它裁剪值。如果输出像素不等于2／3，那么过程1500移动到处理框1580，在处理框1580中对误差进行裁剪。在所图解说明的实施方案中，将误差裁剪到-1／4与0之间的值，但在不同实施方案中可使用其它裁剪值。过程1500接着移动到结束状态1590。将了解，可针对较高位深度一般化图15中所图解说明的误差裁剪方法。
图16A到16B展示根据一实施方案的用于对视频数据进行半色调的方法的实例。首先参考图16A，在一实施方案中，可通过如分别在图9及图10中所描绘的显示控制模块901或1001来执行半色调方法1600。
所述方法可在框1610处以接收视频数据输入帧开始，所述输入帧包含多个输入像素。可从包含电子显示器的设备的另一组件(例如，设备的存储器或输入装置)接收输入帧。另外或替代地，输入帧的源可在设备外部，举例来说，广播或蜂窝式网络或因特网。
在框1620处，可产生视频数据输出帧。所述输出帧可包含根据图16B中所图解说明的方法产生的经半色调输出像素。
在框1630处，可做出是否仍要处理额外输入帧的确定。如果存在仍要处理的至少一个额外输入帧，那么过程可返回到框1610。如果不再有要处理的输入帧，那么过程可在框1640处停止。
现在参考图16B，将描述过程框1620的更详细图解说明。
在框1621处可接收输入像素。输入像素可为与共同输入帧相关联的若干个像素中的一者。
在框1622处，可计算时间CRM及空间CRM。时间CRM可量化像素处或附近的图像元素的当前帧的图像数据与来自比较帧的对应图像数据的比较。在一实施方案中，可通过将当前输入帧的局部平均像素值与比较帧中的对应像素的局部平均像素值进行比较来确定时间CRM。所述比较帧可为在前帧(例如紧接在前的帧)，但不必要如此。可通过将每一输入像素的半色调值与比较帧的对应输出像素的半色调值进行比较来计算所述输入像素的时间CRM。举例来说，时间CRM的较高值可指示图像数据相对于时间的快速变化，举例来说，此意味着图像元素在不同帧间移动。另一方面，时间CRM的较低值可指示图像元素相对于时间为相对静态的。
空间CRM可量化将通过像素再现的图像数据与将通过邻近或附近像素再现的图像数据的比较。举例来说，空间CRM的较高值可指示当前帧中的像素表示高度纹理化图像元素的部分或图像元素的边缘。另一方面，空间CRM的较低值可指示当前帧中的像素表示是相对平场的图像元素的部分。可通过将每一输入像素的数据值与相邻输入像素的对应数据值进行比较来计算所述输入像素的空间CRM。在一实施方案中，可通过将二维高通滤波器应用于图像数据来计算空间CRM。
在框1623处，可做出关于输入像素是否与相应帧中的实质上静止且均匀区相关联的确定。如果时间CRM及空间CRM中的任一者均不超过相应的单独确定的阈值，那么可做出输入像素与相应帧中的实质上静止且均匀区相关联的确定。如果时间CRM超过其相应阈值或空间CRM超过其相应阈值，那么所述方法可继续进行到框1624。另一方面，如果时间CRM及空间CRM两者均小于或等于其相应阈值，那么可做出输入像素与相应帧中的实质上静止且均匀区相关联的确定，所述方法可继续进行到框1625。
在框1625处，可产生基于误差扩散的半色调值及基于掩模的抖动半色调值。
在框1626处，可做出关于第一半色调值及第二半色调值中的哪一者更接近比较帧中的对应输出像素的半色调值的确定。基于所述确定，可选择基于误差扩散的半色调值及基于掩模的抖动半色调值中的更接近比较帧中的对应输出像素的半色调值的一者。如果选择基于误差扩散的半色调值，那么所述方法可继续进行到框1624。另一方面，如果选择基于掩模的抖动半色调值，那么所述方法可继续进行到框1627。
在框1624处，可通过对输入像素执行误差扩散来产生经半色调输出像素。
在框1627处，可通过对输入像素执行基于掩模的抖动来产生经半色调输出像素作为输出像素。
在框1628处，可做出是否仍要处理额外输入像素的确定。如果是，那么过程可返回到框1621。如果否，那么过程可返回到图16A中的框1630。
图17A到17B展示所揭示的半色调技术与常规误差扩散技术的性能之间的实例比较。首先参考图17A，帧1710(1)及1710(2)图解说明从视频序列提取的两个循序视频数据输入帧。将了解，图像元素1711、1712、1713及1714处于运动中。除了图像数据受图像元素1711、1712、1713及1714的移动影响之外，帧1710(1)的图像数据与1710(2)实质上相同。
现在参考图17B，图像1720展示帧1710(1)与1710(2)的半色调图像之间的差异，其中经半色调图像由常规误差扩散技术产生。与1712(1)的图像元素的移动相关联的图像数据显著差异显现为白色，而未改变的数据显现为黑色。现在参考图像1720的细节1721，可观察到，虽然输入数据实际上未在图像元素1712(1)的紧邻附近外部在不同帧间改变，但特别是在高亮显示区A处的灰色像素化表明半色调图像之间的差异。在经半色调帧的序列中，这些差异将产生令人讨厌的时间闪烁或沸腾。图像1730及其细节1731展示帧1710(1)与1710(2)的半色调图像之间的差异，其中经半色调图像由目前所揭示的半色调技术产生。可观察到，细节1731的在移动图像元素1711及1712的紧邻附近外部的区为黑色的，此意味着已实质上减少或消除了令人讨厌的沸腾。
图18A及18B展示图解说明包含多个IMOD的显示装置40的系统框图的实例。举例来说，显示装置40可为智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化形式也为对各种类型的显示装置的说明，例如，电视、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体播放器。
显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一者形成，包含注射模制及真空形成。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，包含(但不限于)：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。外壳41可包含可装卸部分(未展示)，其可与其它不同色彩或含有不同标识、图片或符号的可装卸部分互换。
显示器30可为多种显示器中的任一者，包含本文中所描述的双稳态或模拟显示器。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如等离子显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或非平板显示器(例如CRT或其它管式装置)。另外，显示器30可包含IMOD，如本文中所描述。
在图20B中示意性地图解说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分地包封于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以对信号进行调节(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。在一些实施方案中，电力供应器50可向特定显示装置40设计中的实质上所有组件提供电力。
网络接口27包含天线43及收发器47，使得显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(举例来说)处理器21的数据处理要求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据包含IEEE16.11(a)、(b)或(g)的IEEE16.11标准或包含IEEE802.11a、b、g、n的IEEE802.11标准及其进一步实施方案发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据蓝牙标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况中，天线43经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM／通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、地面中继无线电(TETRA)、宽带CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1×EV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、演进高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用于在无线网络内(例如利用3G或4G技术的系统)通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收的信号使得其可由处理器21接收及进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号使得其可经由天线43从显示装置40发射。
在一些实施方案中，可由接收器来替换收发器47。另外，在一些实施方案中，可由图像源来替换网络接口27，所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如经压缩图像数据)，且将所述数据处理成原始图像数据或处理成容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常指代识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此些图像特性可包含色彩、饱和度及灰度级。
处理器21可包含用以控制显示装置40的操作的微控制器、CPU或逻辑单元。调节硬件52可包含用于向扬声器45发射信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地将原始图像数据重新格式化以供高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示阵列30进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常作为独立的集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但可以许多方式实施此些控制器。举例来说，可将控制器作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化的信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形每秒许多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时数千条(或更多)引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适于本文中所描述的显示器类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，IMOD控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，IMOD显示器驱动器)。此外，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含IMOD阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成在一起。此实施方案在高度集成系统(举例来说，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器)中可为有用的。
在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(举例来说)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇杆、触敏屏或者压敏或热敏膜。麦克风46可配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，可使用通过麦克风46所做的话音命令来控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充电电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可使用来自(举例来说)壁式插座或光伏装置或阵列的电力充电。或者，可再充电电池可以无线方式充电。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池涂料。电力供应器50还可经配置以从壁式插口接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻存于驱动器控制器29中，驱动器控制器29可位于电子显示系统中的数个位置中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。上文所描述的优化可以任何数目个硬件及／或软件组件且以各种配置实施。
可将结合本文中所揭示的实施方案描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已就功能性大体描述且在上文所描述的各种说明性组件、框、模块、电路及步骤中图解说明了硬件与软件的可互换性。此功能性是以硬件还是软件实施取决于特定应用及对总体系统强加的设计约束。
可借助通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文中所描述的功能的其任一组合来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合或任何其它此种配置。在一些实施方案中，可通过给定功能特有的电路来执行特定步骤及方法。
在一个或一个以上方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任一组合来实施所描述的功能。本说明书中所描述的标的物的实施方案还可实施为编码于计算机存储媒体上以用于由数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作的一个或一个以上计算机程序，即，一个或一个以上计算机程序指令模块。
如果以软件实施，那么可将功能作为一个或一个以上指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体传输。可以可驻存于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块来实施本文中所揭示的方法或算法的步骤。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及包含可经启用以将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何媒体的通信媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。以实例而非限制的方式，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置或可用于以指令或数据结构的形式存储所要的程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。此外，任何连接均可适当地称作计算机可读媒体。如本文中所使用，磁盘及光盘包含：压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘借助激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也可包含于计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为一个或任何代码及指令组合或集合驻存于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。
所属领域的技术人员可容易明了对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且本文中所定义的类属原理可应用于其它实施方案，此并不背离本发明的精神或范围。因此，权利要求书并非打算限制于本文中所展示的实施方案，而是被赋予与本发明、本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最宽广范围。词语“示范性”在本文中专用于意指“用作实例、例子或图解说明”。在本文中描述为“示范性”的任何实施方案未必解释为比其它可能性或实施方案优选或有利。另外，所属领域的技术人员将容易了解，术语“上部”及“下部”有时为了便于描述各图而使用，且指示对应于图在经恰当定向的页面上的定向的相对位置，且可能不反映如所实施的IMOD的恰当定向。
还可将在本说明书中在单独实施方案的背景中描述的某些特征以组合形式实施于单个实施方案中。相反地，还可将在单个实施方案的背景中描述的各种特征单独地或以任一适合子组合的形式实施于多个实施方案中。此外，虽然上文可将特征描述为以某些组合的形式起作用且甚至最初如此主张，但在一些情况中，可从所主张的组合去除来自所述组合的一个或一个以上特征，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化形式。
类似地，尽管在图式中以特定次序描绘操作，但所属领域的技术人员将容易认识到，为实现所要结果，无需以所展示的特定次序或以循序次序执行此些操作或无需执行所有所图解说明的操作。此外，所述图式可以流程图的形式示意性地描绘一个以上实例性工艺。然而，可将其它并未描绘的操作并入于示意性地图解说明的实例性工艺中。举例来说，可在所图解说明的操作中的任一者之前、之后、同时或之间执行一个或一个以上额外操作。在某些情况中，多任务化及并行处理可为有利的。此外，不应将上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离理解为在所有实施方案中均需要此分离，且应理解，一般来说，可将所描述的程序组件及系统一起集成于单个软件产品中或封装成多个软件产品。另外，其它实施方案在以上权利要求书的范围内。在一些情况中，可以不同次序执行权利要求书中所叙述的动作且其仍实现所要的结果。

Claims (25)

1.一种设备，其包括：
电子显示器；及
显示控制模块，所述显示控制模块经配置以：
接收多个视频数据输入帧，每一输入帧包含多个输入像素；
针对每一输入帧，通过以下各项产生视频数据输出帧，所述输出帧包含第一子组经半色调输出像素及第二子组经半色调输出像素：
计算每一输入像素的时间改变速率度量CRM及空间CRM；
通过使用误差扩散技术针对所述输入像素的第一子组中的每一输入像素产生对应经半色调输出像素来产生所述第一子组经半色调输出像素，所述第一子组仅包含所述时间CRM及所述空间CRM中的一者或两者超过相应阈值的输入像素；及
通过使用选定半色调技术针对所述输入像素的第二子组中的每一输入像素产生对应经半色调输出像素来产生所述第二子组经半色调输出像素，所述第二子组仅包含所述时间CRM及所述空间CRM中的每一者小于或等于所述相应阈值的输入像素；
其中，所述显示控制模块经配置以通过以下各项确定所述选定半色调技术：
(i)使用所述误差扩散技术来计算第一半色调值，
(ii)使用基于掩模的抖动技术来计算第二半色调值，
(iii)将所述第一半色调值及所述第二半色调值中的每一者与比较帧中的对应输出像素的比较半色调值进行比较，
(iv)当所述比较指示所述第二半色调值比所述第一半色调值更接近所述比较半色调值时，针对所述第二子组像素中的第一个别像素选择所述基于掩模的抖动技术；及
(v)当所述比较指示所述第二半色调值不比所述第一半色调值更接近所述比较半色调值时，针对所述第二子组像素中的第二个别像素选择所述误差扩散技术；及
在所述电子显示器上再现每一输出帧以形成经显示的半色调视频图像。
2.根据权利要求1所述的设备，其中计算每一输入像素的所述时间CRM包含将所述输入像素的半色调值与比较帧的对应输出像素的半色调值进行比较。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述比较帧在所述输入帧之前。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中计算每一输入像素的所述空间CRM包含将所述输入像素的数据值与相邻输入像素的对应数据值进行比较，所述相邻输入像素及所述输入像素位于共同局部区中。
5.根据权利要求4所述的设备，其中第一数据值及所述对应数据值中的一者或两者为半色调值。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的设备，其中所述共同局部区包含3×3像素块、5×5像素块或7×7像素块中的一者。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的设备，其中：
所述基于掩模的抖动半色调技术包含借助掩模对所述输入像素进行抖动；
所述误差扩散技术包含量化所述输入像素且借助误差扩散滤波器扩散第一量化误差；且
所述第一量化误差包含由所述基于掩模的抖动半色调技术产生的第二量化误差。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述第二量化误差通过裁剪由所述基于掩模的抖动半色调技术产生的量化误差来计算。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的设备，其进一步包括：
处理器，其经配置以与所述电子显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
10.根据权利要求9所述的设备，其进一步包括：
驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述电子显示器；及
控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的设备，其进一步包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的一者或一者以上。
12.根据权利要求9到11中任一权利要求所述的设备，其进一步包括：
输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述处理器。
13.一种对视频数据进行半色调的方法，其包括：
接收具有多个帧的视频数据，所述多个帧中的每一者具有多个像素；
针对所述多个帧中的每一者中的所述多个像素中的每一者，
确定相应像素是否与相应帧中的实质上静止且均匀区相关联；
如果所述相应像素不与所述相应帧中的实质上静止且均匀区相关联，那么
对所述相应像素执行误差扩散以产生输出像素；
否则，
对所述相应像素执行误差扩散以产生基于误差扩散的半色调值，
对所述相应像素执行基于掩模的抖动以产生基于掩模的抖动半色调值，
选择所述基于误差扩散的半色调值及所述基于掩模的抖动半色调值中的更接近比较帧中的对应输出像素的半色调值的一者，及
使用所述选定半色调值产生所述输出像素。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述比较帧为紧接在含有所述相应像素的相应帧之前的帧。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中确定所述相应像素是否与所述相应帧中的实质上静止且均匀区相关联包含：
将高通滤波器应用于含有所述相应像素的局部区内的图像数据；
计算所述局部区内的像素的平均像素值；及
将所计算的所述平均像素值与所述比较帧中的对应平均像素值进行比较。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述局部区包含7×7像素块且所述相应像素实质上居中于所述像素块中。
17.一种设备，其包括：
电子显示器；
显示控制模块，其经配置以接收多个视频数据输入帧，每一输入帧包含多个输入像素；及
用于进行以下操作的装置：
针对每一输入帧，通过以下各项产生视频数据输出帧，所述输出帧包含第一子组经半色调输出像素及第二子组经半色调输出像素：
计算每一输入像素的时间改变速率度量CRM及空间CRM；
通过使用误差扩散半色调技术针对所述输入像素的第一子组中的每一输入像素产生对应经半色调输出像素来产生所述第一子组经半色调输出像素，所述第一子组仅包含所述时间CRM或所述空间CRM中的一者或两者超过相应阈值的输入像素；及
通过使用选定半色调技术针对所述输入像素的第二子组中的每一输入像素产生对应经半色调输出像素来产生所述第二子组经半色调输出像素，所述第二子组仅包含所述时间CRM及所述空间CRM中的每一者小于或等于所述相应阈值的输入像素；
其中，通过以下各项确定所述选定半色调技术：
(i)使用所述误差扩散技术来计算第一半色调值，
(ii)使用基于掩模的抖动技术来计算第二半色调值，
(iii)将所述第一半色调值及所述第二半色调值中的每一者与比较帧中的对应输出像素的比较半色调值进行比较，及
(iv)当所述比较指示所述第二半色调值比所述第一半色调值更接近所述比较半色调值时，针对所述第二子组像素中的第一个别像素选择所述基于掩模的抖动技术；及
(v)当所述比较指示所述第二半色调值不比所述第一半色调值更接近所述比较半色调值时，针对所述第二子组像素中的第二个别像素选择所述误差扩散技术。
18.根据权利要求17或权利要求18所述的设备，其中计算每一输入像素的所述时间CRM包含将所述输入像素的半色调值与比较帧的对应输出像素的半色调值进行比较。
19.根据权利要求17所述的设备，其中计算每一输入像素的所述空间CRM包含将所述输入像素的数据值与相邻输入像素的对应数据值进行比较，所述相邻输入像素及所述输入像素位于共同局部区中。
20.根据权利要求17到19中任一权利要求所述的设备，其中所述显示控制模块经配置以在电子显示器上再现所述输出帧。
21.一种其上存储有指令的计算机可读存储媒体，所述指令在由计算系统执行时致使所述计算系统执行若干操作，所述操作包括：
接收多个视频数据输入帧，每一输入帧包含多个输入像素；及
针对每一输入帧，通过以下各项产生视频数据输出帧，所述输出帧包含第一子组经半色调输出像素及第二子组经半色调输出像素：
计算每一输入像素的时间改变速率度量CRM及空间CRM；
通过使用误差扩散半色调技术针对所述输入像素的第一子组中的每一输入像素产生对应经半色调输出像素来产生所述第一子组经半色调输出像素，所述第一子组仅包含所述时间CRM或所述空间CRM中的一者或两者超过相应阈值的输入像素；及
通过使用选定半色调技术针对所述输入像素的第二子组中的每一输入像素产生对应经半色调输出像素来产生所述第二子组经半色调输出像素，所述第二子组仅包含所述时间CRM及所述空间CRM中的每一者小于或等于所述相应阈值的输入像素；
其中，所述指令在由计算系统执行时致使所述计算系统通过以下各项确定所述选定半色调技术：
(i)使用所述误差扩散技术来计算第一半色调值，
(ii)使用基于掩模的抖动技术来计算第二半色调值，
(iii)将所述第一半色调值及所述第二半色调值中的每一者与比较帧中的对应输出像素的比较半色调值进行比较，及
(iv)当所述比较指示所述第二半色调值比所述第一半色调值更接近所述比较半色调值时，针对所述第二子组像素中的第一个别像素选择所述基于掩模的抖动技术，
(v)当所述比较指示所述第二半色调值不比所述第一半色调值更接近所述比较半色调值时，针对所述第二子组像素中的第二个别像素选择所述误差扩散技术。
22.根据权利要求21所述的存储媒体，其中计算每一输入像素的所述时间CRM包含将所述输入像素的半色调值与比较帧的对应输出像素的半色调值进行比较。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的存储媒体，其中计算每一输入像素的所述空间CRM包含将所述输入像素的数据值与相邻输入像素的对应数据值进行比较，所述相邻输入像素及所述输入像素位于共同局部区中。
24.根据权利要求21到23中任一权利要求所述的存储媒体，其中
所述误差扩散技术包含量化所述输入像素且借助误差扩散滤波器扩散第一量化误差；且
所述第一量化误差包含由所述基于掩模的抖动半色调技术产生的第二量化误差。
25.根据权利要求21到24中任一权利要求所述的存储媒体，其中所述操作进一步包含通过裁剪由所述基于掩模的抖动半色调技术产生的量化误差来计算所述第二量化误差。
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