CN105705991B - 显示系统和方法 - Google Patents

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Abstract

我们描述了一种在电子纸显示器上显示颜色数据的方法。该方法包括:提供具有间距为显示像素间距的显示像素的电子纸显示器,以及提供针对所述显示器的滤色器。所述滤色器包括滤色器元件的组,每个所述滤色器元件具有多个不同颜色之一,其中,每组滤色器元件定义所述滤色器元件的图案。在所述图案中,滤色器元件覆盖整数n个所述显示像素,其中,n大于等于2。该方法还包括:提供定义多个颜色图像平面的颜色图像数据,为所述不同颜色中的每一个颜色提供一个颜色图像平面。所述颜色图像平面中的数据包括对与所述显示像素相对应的图像像素的值进行定义的图像像素数据。该方法还包括:从每个所述颜色图像平面中的所述数据中选择与颜色平面的相应颜色的滤色器元件所覆盖的显示像素相对应的图像像素的数据;以及使用所选择的数据来驱动所述电子纸显示器;其中,在所述显示器上,针对所述图像像素的所选择的数据的空间变化速率小于所述显示像素间距。

Description

显示系统和方法
技术领域
本发明涉及用于在彩色电子纸显示器(例如电泳显示器或电润湿显示器)上显示信息的系统和方法。
背景技术
在本说明书中,我们具体关心电子纸显示器,也就是诸如电泳显示器和电润湿显示器之类的显示器,在该显示器中,电场控制像素的外观(例如像素是黑色还是白色)。这样的显示器通常是反射性的,并且因此在明亮的环境光条件下容易被看到并具有与纸类似的外观以及低功耗。在电泳显示器中,小颗粒通常散布在油中,并且颗粒的位置和/或定向受到施加的电压/电场的控制;在电润湿显示器中,施加的电压/电场通常控制受限制的水/油界面的形状。因此,电子纸类型显示器的特征在于使用电压/电场以机械方式移动作为固体和/或液体的某种形式的色料或颜料。
与其它技术相比,目前的电子纸显示器提供了一些特殊的问题:它们通常具有相对低的对比度和数量相对有限的不同可显示颜色。我们之前在2012年5月23日提交的题为“电子显示器”的英国专利申请GB1209301.9(以及在PCT/GB2013/051346)中描述了可以用来提高在电子纸显示器上呈现的颜色内容的可见分辨率的一些技术。然而,还存在其它问题。具体地,比方说,当针对电子纸显示器来驱动具有单体像素的方格板(chequer board)时,结果不是简单的黑和白,而是在像素之间存在处于黑与白之间的某种中间状态下的区域。该区域的宽度由显示设计来管控,但是无论显示分辨率是多少,该区域的宽度趋向于大致保持恒定。这是由于“边缘场(fringing fields)”和其它与电有关的现象而产生的。结果是像素越小则显示越不纯黑和纯白。
在通常的彩色电子纸显示器中,像素具有以重复图案跨显示器的滤色器元件,使得显示器的各个像素呈现出不同的颜色。为了实现良好的颜色性能,重要的是像素的尽可能多的区域处于预期的灰度级别。然而,当表示纯色(即滤色器元件之一的颜色)时,显示器上与该纯色相邻的像素与激活的像素具有相反极性。例如,如果比方说在电泳显示器上显示红色,每个“开”(白色或反射)的红色显示像素被“关”(黑色或不反射)的其它显示像素所环绕。如果显示像素非常小,则没有一个红色像素将达到完全的亮度,并且因此颜色将呈现为暗淡/不饱和。
因此,可以认识到的是:为了良好的颜色再现,显示像素越大越好,但是总的来说,趋势是趋向于更高的像素数量、提高的分辨率和更小的像素。我们将描述处理这些困难的技术。
发明内容
根据本发明的第一方案,因此提供了在电子纸显示器上显示颜色数据的方法,所述方法包括:提供具有间距为显示像素间距的显示像素的电子纸显示器;提供所述显示器的滤色器,所述滤色器包括滤色器元件的组,每个所述滤色器元件具有多种不同颜色之一,其中,每组滤色器元件定义所述滤色器元件的图案,以及在所述图案中,滤色器元件覆盖整数n个所述显示像素,其中,n大于等于2;提供定义多个颜色图像平面的颜色图像数据,为所述不同颜色中的每一个颜色提供一个颜色图像平面,其中,所述颜色图像平面中的数据包括对与所述显示像素相对应的图像像素的值进行定义的图像像素数据;从每个所述颜色图像平面中的所述数据中选择与颜色平面的相应颜色的滤色器元件所覆盖的显示像素相对应的图像像素的数据;以及使用所选择的数据来驱动所述电子纸显示器;其中,在所述显示器上,针对所述图像像素的所选择的数据的空间变化速率小于所述显示像素间距。
广义上说,在该方法的实施例中,滤色器的颜色子像素元件大于底层电子纸显示器的显示像素,使得子像素调制比在滤色器颜色随着每个连续的、相邻的像素而变化的方法的情况下处于更低的(空间)频率。例如,在实施例中,(由滤色器的颜色子像素定义的)滤色器的分辨率是显示器沿着行和/或列的分辨率的整数分数(integral fraction)(其中整数大于等于2)。例如,高分辨率显示器可以覆盖有半分辨率滤色器,并且如果比方说存在四种颜色,则这可以意味着颜色以四分之一分辨率被有效地覆盖在显示器上。与直觉相反地,尽管如此,提高了这样的显示器的整个视觉外观,因为降低了向显示器写入颜色信息的空间频率,导致更亮的、更饱和的颜色。
在实施例中,可以呈现不同颜色平面的子集c的显示数据的任何特定方向(任意地,行或列)。然后,这些颜色之一沿着行/列的空间变化速率是由显示像素沿行/列的间距来定义的空间变化速率的1/(n x c)。对于纯色,像素上的信号沿显示器的行/列来驱动线路的空间频率减小了对应分数,降低了边缘场的影响。在一些滤色器布局中,例如在具有滤色器元件的方形图案的滤色器布局中,仅不同颜色平面的子集将沿着特定行/列出现,但是在其它滤色器布局中,所有不同滤色器元件(以及因此所有颜色平面)可以沿着显示器的特定行/列出现(尽管后一种方法对于当前的颜色有限的显示器不太优选)。在部署了四个不同颜色和四个不同颜色平面的滤色器元件的方形布置中,两个不同颜色/颜色平面可以沿着显示器的每行来合并,然后任意一种颜色沿着行/列的空间频率是由显示像素间距定义的空间频率的四分之一。
将会认识到的是:针对不同颜色的引用包括白色(没有滤色器),例如,具有四种不同滤色器元件的组可以包括红、绿、蓝和白(不滤色)颜色元件。例如,这有助于将黑/白文本连同彩色图像内容一起显示。
本领域技术人员将会认识到的是:只要可以识别每个“像素颜色”的数据,则定义多个颜色图像平面的颜色图像数据不需要在存储器中被组织为分离的平面。此外,将认识到的是:可以使用颜色信息的任何方便的表示来提供用于显示的颜色数据,尽管还将认识到:在该过程中的某个点上,该颜色数据将会转换成识别每个分离的颜色的像素(即,由相应的滤色器元件覆盖的显示像素)的开/关/灰度级别状态的数据。
有利地,在实施例中,通过对相关颜色图像平面应用滤色器子像素模板,从每个颜色平面中的数据中选择用于写入具有不同滤色器元件的显示像素的数据。除了相关颜色的像素所处的位置以外,这种子像素模板可以到处是零;模板可以由硬件、软件或这二者的组合来定义。因此,在实施例中,选择并合并用于在显示器的行(或列)上显示的数据使用以下等式:
Out(i,j)=Rm(i,j)*I(i,j,R)+Gm(i,j)*I(i,j,G)+Bm(i,j)*I(i,j,B)+Wm(i,j)*I(i,j,W)
其中,i、j定义显示像素行坐标和显示像素列坐标,I(i,j,R)、I(i,j,G)、I(i,j,B)、I(i,j,W)是红、绿、蓝和白颜色图像平面数据,并且Rm(i,j)、Gm(i,j)、Bm(i,j)、Wm(i,j)分别是表示相应的红、绿、蓝和白的所述滤色器元件的坐标的红、绿、蓝和白色模板,并且定义用于在行和/或列上显示的数据。
该方法的实施例包括:接收用于在显示器上呈现的电子文档数据,以及以显示像素的空间分辨率来渲染用于显示的该电子文档数据的内容。更具体地,这是通过将电子文档数据转换成颜色图像数据来有利地执行的,其中颜色图像数据的每个颜色平面以显示像素的空间分辨率来定义了数据。也就是说,即使滤色器的分辨率低于显示器本身的分辨率,优选地,在不需要其滤色器的情况下,电子文档数据被渲染成显示器的原生分辨率,然后如上所述,例如通过应用滤色器子像素模板来选择颜色图像数据。如下文所证明的,这提供了针对渲染内容的整体提升的外观。(这里,渲染成原生显示器空间分辨率是指渲染成当呈现内容时在显示器上使用的原生的、未过滤的像素的数量)。
在相关的方案中,本发明提供了具有间距为显示像素间距的显示像素的电子纸显示器,该电子纸显示器还包括针对所述显示器的滤色器,所述滤色器包括滤色器元件的组,每个所述滤色器元件具有多个不同颜色之一,其中,每组滤色器元件定义所述滤色器元件的图案,以及在所述图案中,滤色器元件覆盖整数n个所述显示像素,其中,n大于等于2。
在一些优选实施例中,滤色器上的图案包括具有16个原生显示像素的图案,该图案包括四个方形,每个方形具有四个显示像素,每个方形定义滤色器的不同滤色器元件区域。
在其它有关方案中,本发明提供了用于电子纸显示器的控制器,所述控制器包括:输入,用于接收定义多个颜色图像平面的颜色图像数据,针对所述不同颜色中的每一个颜色存在一个颜色图像平面,其中,所述颜色图像平面中的数据包括对与所述显示像素相对应的图像像素的值进行定义的图像像素数据;系统,用于从每个所述颜色图像平面中的所述数据中选择与颜色平面的相应颜色的滤色器元件所覆盖的显示像素相对应的图像像素的数据;以及输出,用于将所选择的数据合并到用于驱动所述电子纸显示器的像素的行/列数据中;其中,在所述显示器上,当被驱动时,所述图像像素的所选择的数据的空间变化速率小于所述显示像素间距。
控制器能够以硬件、电子电路或者软件(例如(非易失性)编程存储器中的处理器控制代码)或者这二者的组合的方式来实现。总的来说,控制器将向一个或多个波形发生器(该波形发生器例如可以是现在市售的集成电路和/或ASIC)提供显示数据,该波形发生器生成用于驱动显示器以表示由数据定义的开/关/灰度级别的适当控制波形。
在一些优选实施例中,电子纸显示器是电泳显示器,但是我们描述的技术还可以与其它类型的电场控制显示器一起使用,其它类型的电场控制显示器包括(但不限于):电润湿显示器(其包括电流体显示器)、电动(electrokinetic)显示器和电致变色显示器。
在实施例中,我们描述的技术应用到具有背板的柔性显示器上,该背板包括有机场效应晶体管的有源矩阵,其中由晶体管的被引到背板公共电极和公共像素电极(顶电极)的漏极连接或源极连接来驱动显示器的像素。我们描述的技术并不限于与具有包括有机薄膜晶体管在内的背板的柔性显示器一起使用,但是在这样的显示器布置中特别有利。
在其它有关的方案中,本发明提供了具有滤色器的诸如电泳或电润湿显示器之类的电场控制显示器,其中,所述滤色器的颜色子像素大于所述显示器的原生像素。
这里,与显示器的原生像素相区分,子像素是滤色器的不同颜色的子像素。因此,滤色器的像素包括不同颜色滤色器子像素的集合,每个滤色器子像素对多个原生显示像素进行过滤。因此,优选地,这些滤色器子像素具有一个维度或两个正交维度,该一个维度或两个正交维度是原生显示像素的大小的整数倍(大于等于2)。
附图说明
现在将参照附图,仅通过示例的方式进一步描述本发明的这些和其它方案,在附图中:
图1a和图1b分别示出了电子文档阅读器的前视图和后视图;
图2a示出了穿过图1的阅读器的显示器部分的详细垂直截面;
图2b示出了图1的阅读器的电泳显示器的波形示例;
图3a和图3b分别示出了适用于图1a的电子文档阅读器的控制电路的框图,以及与电泳显示器的像素组合的柔性塑料背板上的像素驱动器电路示例。
图4是连接到阅读器的电子消费者设备的中间模块的框图;
图5a是要显示的典型彩色电子文档的示意性说明图;
图5b是示出了处理要在阅读器上显示的图5a的文档的一种已知方法的流程图;
图5c是示出了处理要在阅读器上显示的图5a的文档的方法的流程图;
图5d至图5g分别比较了针对图像和文本的锐化结果。
图6是示出了处理要在阅读器上显示的图5a的文档的方法的流程图;
图7a至图7c示出了用于对目标图像进行编码的第一技术;
图8a至图8c示出了用于对目标图像进行编码的改进技术;
图8d是总结在图8a至图8c中使用的步骤的流程图;
图9a、10a、11a、12a、13a、14a和15a示出了各种背景上的各种目标图像;
图9b、10b、11b、12b、13b、14b和15b示出了用于生成目标图像的针对驱动器的输出;
图9c、10c、11c、12c、13c、14c和15c示出了来自图9b、10b、11b、12b、13b、14b和15b的输出的实际结果;
图16a和图16c示出了使用图7a至图7c的方法来编码的两个样本图像;
图16b和图16d示出了使用图8a至图8c的方法来编码的图16a和图16c的两个样本图像;
图17a至图17c分别示出了根据本发明实施例的半分辨率电泳显示器与半分辨率滤色器的组合;全分辨率电泳显示器与全分辨率滤色器的组合;以及全分辨率电泳显示器与半分辨率滤色器的组合;以及对应的背板波形的示意说明图;以及
图18a至图18d分别示出了根据图17a和图17c的方案来驱动的显示器的正常显示区域和缩放显示区域。
具体实施方式
我们首先描述电子文档阅读设备的一些技术细节,以及如何在这样的显示器上表示颜色信息,因为这有助于理解本发明的实施例的操作。
电子文档阅读设备
图1a和图1b示意性示出了具有前显示面12和后面14的电子文档阅读设备10。显示表面12对于设备的边缘是大体平坦的,并且如图所示可能缺少显示边框。然而,将会认识到的是,电子(电泳)显示器可以不向右延伸到显示表面12的边缘,并且可以在电子显示器的边缘周围并入刚性控制电子元件。
现在参照图2a,其示出了穿过设备的显示区域的垂直截面。附图未按照比例绘制。该结构包括通常是塑料(例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯))的衬底108,在该衬底108上制造有有机有源矩阵像素驱动器电路的薄层106。有源矩阵像素驱动器电路层106可以包括如例如在WO01/47045中公开的有机或无机薄膜晶体管的阵列。通过例如粘合剂附着到有源矩阵像素驱动器电路层106上的是电泳显示器104。电泳显示器是被设计用来模仿普通墨水在纸上的外观的显示器,并且可以被称作电子纸、e-paper和电子墨水。这样的显示器对光进行反射,并且通常显示的图像是灰度的(或单色的)。将会认识到的是:可以使用其它显示器来代替电泳显示器。
在电子显示器104上设置湿气屏障102,例如聚乙烯和/或AclarTM、含氟聚合物(聚三氟氯乙烯-PCTFE)。优选地,还在衬底108下方设置湿气屏障110。由于该湿气屏障不需要是透明的,所以优选地湿气屏障110并入了金属湿气屏障,例如铝箔层。这允许湿气屏障变得更薄,因此提高了整体柔韧性。在优选实施例中,设备具有大体透明的(例如由Perspex(RTM)制成的)前面板100,其充当结构部件。前面板不是必须的,并且可以例如通过衬底108可选地与湿气屏障102、110中的一个或二者组合来提供足够的物理硬度。
滤色器114可选地应用在显示器上。这样的滤色器是放在像素传感器上的用于捕捉颜色信息的小滤色器的拼花图案(mosaic),并且在下文中更详细地解释这样的滤色器。滤色器可以是RGBW(红、绿、蓝、白)滤色器或者其它等同的版本。
反射式显示器(例如电泳显示介质)与大部分显示技术不同。当从传统显示器(例如LCD、OLED和等离子)移除电源时,其转换成关闭状态。这种状态是已知的,并且可以从该起始点准确地驱动任何颜色。反射式显示器是不同的,因为它们保留向其写入的最后图像。因此,在对显示器重写之前,显示器必须被取消写入。波形是告知像素如何从一个图像变为下一个图像的“转化”的集合;本质上,是针对如何将每个灰度级别变为每个其它灰度级别的引导。针对能够实现三个灰度级别的显示器,这导致了具有九种转化的波形,如图2b示意性示出的。
现在参照图3a,其示出了适用于上述电子文档阅读器10的示例控制电路1000。控制电路包括耦合到例如用于控制130的用户界面1004的控制器1002,控制器1002包括处理器、工作存储器和程序存储器。控制器还通过例如由集成电路120提供的显示接口1006耦合到有源矩阵驱动器电路106和电泳显示器104。通过这种方式,控制器1002能够向显示器104发送电子文档数据,并且可选地能够用于从显示器接收触摸感测数据。控制电子元件还包括非易失性存储器1008,例如用于存储用于显示的一个或多个文档的数据以及可选地其它数据(例如用户书签位置等)的闪存。本领域技术人员将会认识到的是:可以在程序存储器中存储广泛功能的处理器控制代码。
柔性电泳显示器的特殊问题
现在参照图3b,其示出了在柔性塑料背板上使用溶液沉积技术所制造的像素驱动器电路300与电泳显示器的像素550的组合的示例。在图3b中,在虚线右手边的部分构成电泳显示器,并且虚线左侧的部分构成有源矩阵背板;这些夹(sandwiched)在一起得到有源矩阵显示器。
图3b的像素驱动器电路包括具有连接到显示器的像素选择线的栅极连接504的薄膜晶体管502。当激活时,像素数据(VDAT)线506上的电压耦合到存储电容器Cs 508的一个极板,存储电容器Cs 508的另一极板连接到背板公共连接510。晶体管502与存储电容器508之间的接合点还提供了连接到电泳显示像素550的像素驱动线512。像素550可被建模为与小电容器(例如低于1pF)并联的高值电阻器(例如800MΩ的量级)。电泳显示像素的第二连接连接到公共或顶像素电极TPCOM 552。
在操作中,当激活像素选择线504时,线506上的电压被施加在像素驱动线512与TPCOM 552之间,并且还被存储在电容器508上;示出了示例栅极驱动波形。可能每20到30ms可以写入单个像素,以维持对像素的驱动。当驱动电泳显示像素时,相对较低的响应带来了困难:为了使显示更新加速,通常显示器只有较小区域被更新,因为当例如打字时,通常显示器只有较小区域发生变化。以空帧(null frame)写入显示器的剩余部分,也就是线506上的电压为零伏,对于电泳显示器来说,这对应于显示的“颜色”不发生变化。然而,由于这点,(在滤色器下)可能存在向黑色或白色级别的逐渐漂移,这是在显示器的延伸区域上非常可见的。此外,与塑料电子元件和柔性塑料衬底相关联的较大杂散电容,以及使显示器机械变形(弯曲)的能力,使得难以实现并维持跨像素区域的特定像素驱动级别。因此,能够认识到的是:对具有塑料背板的电泳显示器的彩色区域的表示可能特别困难。
现在继续参照图3a,提供了外部接口1010,用于与计算机(例如膝上型计算机、PDA或移动电话或者“智能”电话1014)进行交互,以接收文档数据,并且可选地以提供诸如用户书签数据之类的数据。接口1010可以包括有线(例如USB)和/或无线(例如RluetoothTM)接口以及可选地包括用于接收电力的电感连接。后一特征使设备的实施例能够完全省略物理电连接,并且因此能够有助于更简单的物理结构和提升的设备美感以及更强的抗湿性。将充电电池1012或其它充电电源连接到接口1010来用于充电,并且向控制电子元件和显示器供电。
要在阅读器上显示的电子文档可以来自于各种来源,例如膝上型计算机或台式计算机、PDA(个人数字助理)、移动电话(例如智能电话,诸如BlackberryTM)或其它这样的设备。通过使用有线(例如USB等)或无线(例如BluetoothTM)接口,用户可以按照各种方式(例如使用同步或“打印”)向文档阅读器传输电子文档。电子文档可以包括任意数量的格式,其中包括(但不限于):PDF、Microsoft WordTM、位图、JPG、TIFF以及其它已知格式。
为了使用同步来传输,用户将电子文档阅读器连接到正在存储电子文档的分离的设备(例如膝上型计算机或台式计算机、PDA或“智能”电话)。在该同步期间,向阅读器传输在分离的设备上定义的任意数量的用户定义文件夹中存储的以及在阅读器的存储器中不存在的所有电子文档。类似地,在阅读器上存在的、在分离的设备上不存在的任何文档(例如,已经被修改或写入且同时在阅读器上显示的文档)也可以传回分离的设备。备选地,连接接口可以允许用户指定:仅要同步文档的子集。备选地,可以执行实况同步,其中阅读器可以存储最近已经在分离的设备上查看的所有文档。
在同步期间,分离的设备控制阅读器,并且向阅读器传输数据并从阅读器传输数据。为了理解阅读器的能力,该分离的设备可以获取要安装的若干个软件组件,例如打印机驱动器、阅读器驱动器(用于管理与阅读器的通信协议的细节)以及控制管理应用。
并入打印机驱动器或用于将电子文档转换成在阅读器上显示的适当格式的类似中间模块允许实现通过“打印”来传输文档。该中间模块生成被打印的文档中的每个页面的图像文件。这些图像可以按照由电子阅读器使用的原生设备格式来压缩并存储。然后,作为文件同步过程的一部分,向电子阅读器设备传输这些文件。
该“打印”技术的优点之一在于:它允许支持操作系统已经安装了与其相适应的中间模块(例如,打印机驱动器模块)的任何文档/文件。在文件同步序列期间,控制程序观察每个文档,并且确定操作系统是否将应用与该文件相关联,例如,电子表格应用将与电子表格文件相关联。控制应用调用相关联的应用,并且要求其向打印机模块“打印”该文档。结果将会是具有适用于电子阅读器的格式的一系列图像;每个图像对应于原始文档的页面。这些图像将在电子阅读器上出现,就好像已经打印了该文档一样。因此,电子阅读器可以被称作“无纸化打印机”。
图4示意性地示出了在计算机化的电子设备(例如膝上型计算机900)上实现的用于“打印”的组件,但是将会理解的是:还可以使用其它类型的设备。向电子阅读器904发送具有大体上等于电子阅读器的分辨率的页面图像数据902以用于显示。可选地,诸如在无纸化打印机文档上表示用户注释的注释数据之类的信息可以从电子阅读器904传回位于900的消费者电子设备,例如作为同步过程的一部分。
包括管理程序906在内的中间模块优选地作为后台服务来运行,即向一般用户隐藏该中间模块906。中间模块可以驻留在文档阅读器904中或者驻留在电子设备900上。中间模块的处理可以包括调节或裁剪边缘,对文本进行重新格式化或重新分页,将文档中的图片元素转换成合适的可显示内容,以及如下所述的其他这种过程。
例如在设备900的桌面上提供图形用户界面908,以允许用户设置无纸化打印机制的参数。还可以向用户提供拖放界面,使得当用户将文档拖放到合适的图标上时,管理程序向用户提供(透明的)无纸化打印功能。还可以提供监视系统910,以针对文档800的变化来监视一个或多个目录并且在检测到变化时向管理程序906通知哪个提供了更新的文档图像。通过这种方式,当文档发生变化时,管理程序自动向电子阅读器“打印”文档(或至少文档发生变化的部分)。尽管不需要立即显示,但图像信息存储在电子阅读器上。
颜色渲染
图5a示出了要在电子阅读器上显示(例如打印)的典型电子文档。文档包括经常被描述为对象的不同类型的内容,为便于理解,将它们示出为分离的层。文档包括允许用户与文档进行交互(以例如选择不同菜单)的用户界面元素30。存在两种不同类型的文本内容:黑色文本32和白色或其它颜色文本34。还存在图像36、像素化图形,该像素化图像的每个像素定义特定颜色(被称作位图),并且该像素化图像具有被分配有特定颜色并因此形成颜色块(block color)38的区域的数学定义形状(也被称作矢量图形)。
图5b示出了通常如何针对黑白显示来处理彩色电子文档。在第一步骤S102处,以PDF、HTML或类似格式来接收电子文档。这样的格式包含文本、图像和矢量图形内容。文档在渲染引擎中转化成全彩位图(步骤S104)。在下一个步骤中,将用户界面元素覆盖在全彩位图(步骤S106)上以创建全彩的最终图像。在此阶段还可以添加其它形式元素和其它可脚本化预渲染内容。然后,向显示驱动器发送该最终全彩图像(S108),显示驱动器将图像渲染成黑色和白色,并针对显示器对其进行优化(步骤S110)。该方法的问题在于:通常对如何向显示器渲染内容具有较少控制。
如在背景技术部分解释的,使用黑白打印机来打印彩色文档的过程经常导致重要信息的丢失。图5c示出了可以如何对电子文档进行处理以提高其在电子阅读器上的显示。可以通过上述中间模块来执行该处理。本质上,所有不同类型的内容最好隔离渲染,然后一起层叠回去。每个层被渲染的顺序并不是关键,并且可以按照任何顺序来执行图5c的步骤S204至S212。渲染意味着将文档(或者文档的层)从它的原生格式或代码转换成适于输出的图像。渲染可以包括:首先定义位图并使用该位图(以及未渲染的图像/位图)来确定输出。输出可以是向显示驱动器(即向有源矩阵驱动器电路)提供的波形或波形的集合。波形是控制矩阵中的各个像素的规则的集合。例如,考虑到在黑色和白色之间变化的简单情况,规则的集合包括黑色到黑色、白色到白色、白色到黑色以及黑色到白色。对于具有各种灰度深浅的灰度级别显示器,规则的集合更多。
第一步骤是接收彩色文档并确定不同类型的内容(S202)。在步骤S206可以单独渲染深色文本内容。深色文本可以包括深灰、黑色或深蓝色文本。因此,渲染的第一步骤可以包括优化文本颜色,例如促使所有该类型文本变为黑色文本。在包括滤色器的情况下,可以在75ppi滤色器上以150ppi(像素每英寸)来渲染文本,以提高分辨率。黑色文本层可以作为快速波形来输出,以使文本更快的出现,这可以意味着该文本在文档的其它元素之前出现。例如,图5f和图5g示出了对文本应用标准锐化技术的结果,该结果导致“细长(spindly)”的文本。对此的解决方案可以包括避免对黑色文本的标准锐化技术。备选地/附加地,还可以对波形进行优化,以使文本看上去不那么“细长”,以例如使轮廓变厚。
在步骤S204处,分别渲染白色或其它浅色文本内容。如上所述,e-paper只有16种颜色,而全彩调色板可以具有上百万种颜色。中间模块可以存储将显示器的灰度级别颜色链接到来自全彩调色板的预定数量的颜色的查找表。预定数量的颜色可以被称作“原生”颜色。对浅色文本的渲染可以包括:确定文本的颜色,确定哪个原生颜色是最接近的匹配,以及将浅色文本的颜色设置为该最接近的匹配颜色。优选地,浅色文本与其背景分开渲染,以避免与背景的任何抖动(dithering)。
在步骤S206处对用户界面元素进行识别和渲染。渲染可以包括:确定不同类型的用户界面元素(例如文本和高亮),以及分别渲染每种不同类型的用户界面元素。例如,可以通过确定突出的颜色并从如上文结合彩色文本描述的查找表中确定最佳表示来渲染高亮(例如显示用户选择)。文本可以如上所述单独渲染,然后覆盖。应当不需要附加的图像增强,因为已经通过使用其它技术优化了内容。然而,还可以使用例如下文描述的图像增强。
渲染还可以包括:通过利用电泳介质相比于更传统的显示技术相对慢这一事实,使用新的波形来创建动画的错觉(illusion)。在图2b中示出的波形与将一个图像直接变为另一个图像的方式有关。我们将“转化波形”定义为不只合并灰度级别到灰度级别信息,还合并关于像素更新的顺序的某些空间规则的波形。这些波形将电泳介质的慢速响应用于“类似动画的”显示更新。
可能的空间转化波形包括:
·擦除:在更新另一侧之前更新显示器的一侧(或部分区域),并且在二者之间交错更新。
·随机消失
·方格板:在不同时间更新交替的方形
·随机条
·辐射式
可以手动添加按照XML或PDF或某种其它可扩展标记语言来定制的“标签”,以选择转化类型。备选地,可以基于内容类型来自动选择转化类型。
在步骤S208处,可以渲染图像层中的每个图像。图像可以分别或一起处理。例如,可以针对每个图像独立应用诸如饱和度提升或锐化的标准技术。例如,图5d和图5e示出了使用标准锐化技术对图像的改善。图像层的整体波形分量可以是准确的波形,以提高灰度级别间隔。更准确的波形的结果意味着图像可以比一些其它元素(例如黑色文本)在屏幕上更晚出现。
在步骤S212处,分别渲染颜色块。按照与渲染浅色文本类似的方式,渲染颜色块可以包括:确定文本的颜色,确定哪个原生颜色是最接近的匹配,以及将浅色文本的颜色设置为该最接近的匹配颜色。优选地,与任何文本或其它前景分开渲染彩色块,以避免与前景的抖动。
最终步骤(S214)是合并来自每个层的输出,以提供整体波形输出。实际上,波形比图2b中示出的更为复杂。转化以及因此波形可以在理论上具有任何长度,并且可以通过以下权衡来针对不同目的来进行优化,例如:
·速度-灰度级别定位准确度降低以及“残余图像”或“重影(ghosting)”(之前的图像没有被完全取消写入)变得更成问题
·图像质量-灰度级别定位准确,且“重影”最小但是波形转化更长。
·“更新的外观”最适用于彩色显示器。在彩色图像之间的转化过程中,可以出现相反的颜色并且眼睛看上去分散了注意力。可以将波形设计为将其最小化,并提高转化的视觉外观。然而,这还可能影响速度或图像质量。
可以针对每个页面使用一个波形,但是如上所述,使用不同波形来驱动不同类型的内容的能力可以是有利的。简单的示例将是:使用非常快的波形来驱动文本,并且使用更慢、更准确的波形来“填充”图像。
图6示出了用于将彩色文档转换成用于电子阅读器的灰度级别图像的备选方法。在第一步骤(S302)处,接收并分析彩色文档,以生成文档的图像。然后在步骤S304处,将图像转换成灰度级别。下一个步骤是:使用标准技术将原始颜色图像中包含的内容与转换后的图像的内容相比较。如果确定信息丢失高于阈值,则过程回到原始颜色图像并选择特定区域。例如,根据图5c,该过程可以将文档分成层,并且选择一个特定层(例如颜色块)来增强与其它区域的隔离(步骤S308)。备选地,可以使用用于选择要增强的区域的另一个算法。
一旦选择了区域,可以运行单独的改进算法(步骤S310)。例如,可以提供查找表以区分可以在彩色图像中使用的多个颜色。查找表可以用于迫使彩色图像中的颜色适合最佳匹配颜色。备选地,查找表可以结合颜色和模式,以提供用于区分颜色的更大的表示列表。例如,在查找表中,浅蓝可以用虚线表示。
最终步骤(S312)是:将对特定区域的改进与图像的其余部分的表示相结合,并且输出表示灰度级别图像的整体波形输出。
如图2所示,可以在电泳显示器上应用可选滤色器,以在电子阅读器上提供彩色图像显示。在以下示例中,使用RGBW滤色器,但是将会认识到的是:可以使用其它类似的滤色器。
使用这样的滤色器的一个缺点在于:它有效地将真实的分辨率减半。针对单色(灰度级别)内容,可以通过在滤色器下以“单色分辨率”渲染单色内容来提高感知到的分辨率。彩色内容以75ppi来渲染,并且以150ppi与单色内容混合。这对于单色背景上的黑白文本相当有效,但是对彩色文本、彩色背景上的黑或白文本、彩色图像或彩色图形影响较小或没有影响。因此,需要改进的方法。
改进的颜色分辨率
在改进的方法中,通过使用包括针对滤色器的每个颜色的子模板在内的模板来控制滤色器/颜色渲染,例如:
Out(i,j)=Rm(i,j)*I(i,j,R)+Gm(i,j)*I(i,j,G)+Bm(i,j)*I(i,j,B)+Wm(i,j)*I(i,j,W)
其中,i、j是像素矩阵的行和列中的坐标,Rm(i,j)、Gm(i,j)、Bm(i,j)、Wm(i,j)是红、绿、蓝和白色的子模板,并且I(i,j,R)、I(i,j,G)、I(i,j,B)、I(i,j,W)是分别用于输入图像的红色通道、绿色通道、蓝色通道和白色通道。
除了适当颜色所处的位置之外,子模板到处为0。
图7a和图8a示出了相同的目标图像(红色“P”)。在图7a中,目标图像覆盖有电泳显示器的像素矩阵。因此,在该示例中,像素矩阵具有8行和7列。在图8a中,目标图像覆盖有电泳显示器上的RGBW滤色器的矩阵。因此,图7a的矩阵中的每个像素被细分成四个子像素;针对四种颜色中的每一个颜色,有一个子像素。
在图7b中,图像最初被渲染成颜色分辨率。这是通过确定像素是否覆盖目标图像的50%或更多来实现的。如果满足该条件,则该全像素被示为红色。相比之下,在图8b中,图像最初渲染成灰度级别(单色)分辨率。这是通过确定子像素是否覆盖目标图像的50%或更多来实现的。如果满足该条件,则子像素被示为红色。
图7c和图8c向RGBW滤色器渲染图7b和图8b的结果。在图7c中,针对设置为红色的每个全像素,子像素红色模板被设置为1。例如,针对位置(2,1)、(2,2)等,子像素模板被设置为1,并且针对位置(1,1),(1,2)等,子像素模板被设置为0。在图8c中,子像素红色模板被设置为1,其中与红色子像素的位置相对应的子像素被设置为红色。比较图7c和图8c,不同的方法导致具有位置(6,4)和(5,6)的红色子像素模板在图8c中被设置为1并且在图7c中被设置为0。位置(4,5)在图8c中被设置为0并且在图7c中被设置为1。因此,在图8a至图8c的方法中存在较少的错误。
图8a至图8c的方法可以被视为是以全彩分辨率对亮度信息进行编码,并且以半分辨率来覆盖颜色。换句话说,全部内容被渲染成单色分辨率,并且滤色器“乘”到最大(“multiplied”over the top)。抗混叠是用于帮助使文本和图形的外观平滑的已知技术。然而,抗混叠的一个副作用在于:它降低了在文本或图形的边缘处的锐度和对比度。为了清楚,在图7a至图7c或图8a至图8c的方法中未使用抗混叠,但是虽然如此,也可以使用抗混叠。
在图8d中总结了在图8a至图8c中使用的方法。一旦已经接收到目标图像,第一步骤S402是使用与滤色器中的多个子像素相对应的网格来覆盖目标图像。然后在步骤S404处,确定网格中的每个子像素的亮度信息,以创建亮度图像。确定亮度的一个示例是考虑多于阈值(比方说50%)的子像素是否是亮的,例如由目标图像本身或非黑背景所覆盖。如果子像素覆盖多于阈值,则子像素可被设置为完全亮度(即白色)或部分亮度(例如灰色以创建更浅的阴影)。否则,亮度被设置为黑色。
一旦已经以完全分辨率对亮度信息进行了编码,则步骤S406转向颜色编码。针对每个(完全或部分)亮的子像素,确定是否需要来自该子像素的颜色来给出用于创建输出信号的目标。例如,如图8c所示,只有红色子像素开启,所有其它子像素被设置为0。
图8a至图8c的方法被应用到图9a至图15c中的各种示例。在每个示例中,第一幅图示出了目标,第二幅图示出了输出图(output map)(Out(i,j)),并且第三幅图示出了结果图像。如将会认识到的,某些颜色/背景组合比其它的颜色/背景组合将被更有效地表示。例如,在图12a和图15a中示出的情况并不如图13a和图14a中示出的情况那样被良好表现。因此,可以有助于组合不同技术的方法来提高性能。例如,文本或背景的颜色可以与查找表中的颜色匹配。备选地,可以使用不同的分层方法。一个示例可以是,如果在暗背景上出现小的红色文本,则第一步骤可以是在应用图8d的方法之前,将文本变亮以使其更加可读。
在图9a和图10a中,目标是白色背景上的黑色或红色的方形。图9b和图10b示出了用于实现目标的子像素模板。针对黑色方形,亮度编码步骤导致黑色目标的边界中的所有子像素具有被设置为黑色的亮度,并且剩余的子像素被设置为完全亮度。通过所有子像素开启并混合以给予白色的外观,来创建白色。因此,颜色分辨率步骤使子像素不发生变化。在图9b中示出的作为结果的模板中,除了落入目标方形的边界中的作为黑色的子像素以外,所有子像素都处于完全亮度。针对红色方形,亮度编码步骤导致目标的边界中的所有子像素被设置为完全亮度和所有剩余的子像素一起被设置为完全亮度。如图10b所示,颜色分辨率步骤意味着目标区域中不是红色的所有亮的子像素被设置为零,并且所有其它子像素不发生变化。
当像素的所有子像素开启时,(例如如同图9c和图10c的最后各列中的像素),红、绿、蓝和白色将有效地混合以形成白色方形。图9c和图10c中示出的结果在用户的视角下合并,以形成对目标图像的良好的近似,但是边缘可能略微着色。
在图11a中,目标是黑色背景上的品红图像(“T”形)。没有提供品红的滤色器,但是红色和蓝色的组合提供了良好的近似。如图11b所示,亮度编码步骤将背景中的所有子像素设置为黑色,并且将“T”形中的所有子像素设置为完全亮度。在下一个步骤中,“T”形中的所有红色和蓝色子像素不发生变化,并且目标区域中的白色和绿色像素被设置为0。图11c示出了作为结果的图像由落入原始“T”形中的红色和蓝色子像素构成。
在图12a和图13a中,目标是分别在黑色或白色背景上的红色“T”形。对于图12a,亮度编码步骤将背景中的所有子像素设置为黑色,
并且将“T”形中的所有子像素设置为完全亮度,并且颜色分辨率步骤将不是红色的所有亮的子像素设置为0。相比之下,对于图13a,亮度编码步骤将所有子像素设置为完全亮度,并且颜色分辨率步骤将在目标形状的边界中并且不是红色的所有亮的子像素设置为0。图12b中示出的针对驱动器的输出相对简单,并且只有“T”形中的红色子像素是开的;所有其它子像素是关的。类似地,图12c中示出的结果相对简单。图13b中示出的针对驱动器的输出更加复杂,因为需要生成白色背景。图12b中开启的相同子像素也在图13b中与大量背景子像素一起开启。向驱动器提供的钥匙形图案导致图13c中示出的子像素的更复杂的图案。
在图14a和图15a中,目标具有与图12a和图13a中相同的形状和背景。然而,在该示例中,红色明亮的多。针对图14a,亮度编码步骤将背景中的所有子像素设置为黑色,并且将“T”形中的所有子像素设置为部分明亮。后续颜色分辨率步骤使不是红色的所有明亮的子像素不发生变化,但是将红色子像素变为完全亮度。相比之下,对于图15a,亮度编码步骤将背景中的所有子像素设置为完全亮度,并且将“T”形中的所有子像素设置为部分亮度。后续的颜色分辨率步骤使不是红色的所有部分明亮子像素不发生变化,但将部分红色子像素变为完全亮度。如图14b和图15b中所示,子像素中的一些被设置为0与1之间的强度,换句话说,子像素部分激活(示出为灰色)。图15b的模板图案对应于图13b的模板图案,且所有“关”的子像素被替换为“部分开”的子像素。
图16a至图16d分别示出了图7a至图7c和图8a至图8c的方法的应用的实际示例。在图16a中,在彩色背景上具有白色文本的两个条形图使用图7a至图7c的方法来渲染。如图所示,文本是模糊的。相比之下,当使用图8a至图8c的方法时,白色文本被渲染地更锐利,如图16b所示。使用白色背景上的彩色文本来实现类似的改进,如图16c和图16d所示。
高分辨率显示器上的改进的颜色再现
我们现在描述根据本发明的实施例的具有提高的颜色性能的高分辨率彩色电子纸显示器的示例。
因此,接下来参照图17a至图17c,图17a示出了在“半分辨率”显示器上叠加的字母“P”。在左边是红色的目标图像,在中间,在与如上所述的滤色器重叠之前,在显示器的原生像素上叠加的图像的混叠版本,以及在右边,在用定义红色滤色器元件的位置的模板遮盖之后为了显示而选择的(示出为红色的)像素的集合。方形1700示出了包括四种滤色器元件(红、绿、蓝和白(其中只有一个在图17a的红色图像中可见))在内的滤色器的像素。这四种滤色器元件中的每一个滤色器元件定义了滤色器的子像素,并且四个元件的集合定义了滤色器的像素。
在图17b中,使用“全”分辨率显示器(也就是具有图17a示出的显示器的分辨率的两倍的显示器)和全分辨率滤色器(也就是具有与原生显示像素的大小相同的滤色器子像素)。同样,字母“P”覆盖在显示器上,并且方形1702示出了包括四个滤色器子像素在内的颜色像素,每个滤色器子像素是图17a中的滤色器子像素的大小(线性维度)的一半。
在图17c中,示出了与图17b中一样的“全”分辨率的显示器,但是使用半分辨率滤色器。因此,方形1704示出了包括四个子像素在内的滤色器像素,每个子像素覆盖四个原生显示像素。因此,虽然底层原生显示器分辨率与图17b中的相同,并且虽然红颜色平面中的字母“P”在底层原生显示像素上被渲染为与图17b相同的分辨率,与图17b相比,像素的“颜色”从一个像素变为下一个像素的(最大)空间频率减半。
这在波形附图17a至图17c中示出。这些示意性地示出了沿由相应的箭头指示的线的像素的栅极/源极数据调制。垂直长条指示了“开”的像素,并且短条表示“关”的像素(在实践中,驱动波形可以更复杂,因为对像素的驱动可以例如基于对该像素的驱动的先前的历史)。如果顺序访问像素,则波形中的水平轴对应于空间位置或等价的时间。如可以看出的,对于与在“全”分辨率下的像素的间距相对应的相等空间/时间增量,图17a和图17c的波形示出了以图17b的波形中变化速度的一半来变化的颜色数据。然而,在图17c的波形中,底层空间分辨率加倍,因此提高颜色平面以全分辨率被渲染的有效空间分辨率,然后滤色器以半分辨率来覆盖。
因此,在图17c的方法中,滤色器子像素覆盖至少两个原生显示像素(优选地在两个正交行和列方向中的每一个上),以有效地将颜色调制的最大空间频率减半。因此,例如,对于每个维度中原生像素图片100μm,每个滤色器子像素可以具有200μm的间距,使得四个高分辨率像素驻留在每个单独的滤色器元件下。应当认识到的是:在实践中,滤色器元件的大小可以是原生显示像素间距的任何整数倍(大于2)。类似地,尽管在示出的示例中,滤色器像素包括四个不同的滤色器子像素的方形布局,滤色器子像素的其它配置也是有可能的,例如直线布置。
图18a示出了使用图17a的方法来表示的彩色图像,图18b示出了图18a的高亮区域的放大。图18c示出了图17c的方法,且图18d示出了图18c的高亮区域的放大。清楚的是:图17c的方法给出了高得多的分辨率显示器的外观,但是其具有图17a的方法的颜色再现(亮度、最大空间频率)。这证明了本发明的实施例可以实现高分辨率和高质量颜色再现。
毫无疑问,本领域技术人员将会想到很多其它有效的备选。将会理解的是:本发明并不限于描述的实施例,并且包括在本发明所附权利要求的精神和范围内的对于本领域技术人员来说很明显的修改。

Claims (15)

1.一种在电子纸显示器上显示颜色数据的方法,所述方法包括:
提供具有间距为显示像素间距的显示像素的电子纸显示器;
提供针对所述电子纸显示器的滤色器,所述滤色器包括滤色器元件的组,每个所述滤色器元件具有多个不同颜色之一,其中,每组滤色器元件定义所述滤色器元件的图案,以及在所述图案中,滤色器元件覆盖整数n个所述显示像素,其中,n大于等于2;
提供定义多个颜色图像平面的颜色图像数据,为所述不同的颜色中的每一个颜色提供一个颜色图像平面,其中,所述颜色图像平面中的数据包括对与所述显示像素相对应的图像像素的值进行定义的图像像素数据,以及所述颜色图像平面是隔离渲染和处理的;
从每个所述颜色图像平面中的所述数据中选择与颜色平面的相应颜色的滤色器元件所覆盖的显示像素相对应的图像像素的数据;
使用所选择的数据来驱动所述电子纸显示器;
其中,在所述电子纸显示器上,针对所述图像像素的所选择的数据的空间变化速率小于所述显示像素间距;以及
将针对包括所述多个不同颜色平面中的c个不同颜色平面在内的集合c的所选择的数据加以合并,并且使用所合并的数据来驱动所述电子纸显示器的行;其中,沿所述行的所述颜色之一的所选择的数据的所述空间变化的比率是由所述显示像素沿所述行的所述显示像素间距来定义的空间变化速率的
Figure FDA0002225094320000011
2.根据权利要求1所述的方法,包括4个不同的所述颜色平面,且c=2个所述颜色平面沿所述行合并,其中,所述滤色器元件覆盖沿所述行的n=2个所述显示像素,以及其中沿所述行合并的所述颜色平面之一的所选择的数据的所述空间变化的所述比率是由所述显示像素沿所述行的所述显示像素间距定义的空间变化率的四分之一。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,选择包括:使用以下各项来确定针对所述电子纸显示器的行而合并的输出数据:
Out(i,j)=Rm(i,j)*I(i,j,R)+Gm(i,j)*I(i,j,G)+Bm(i,j)*I(i,j,B)+Wm(i,j)*I(i,j,W)
其中,i、j定义了显示像素行坐标和显示像素列坐标,I(i,j,R)、I(i,j,G)、I(i,j,B)、I(i,j,W)是红、绿、蓝和白颜色图像平面数据,以及Rm(i,j)、Gm(i,j)、Bm(i,j)、Wm(i,j)分别是表示相应的红、绿、蓝和白滤色器元件的坐标的红、绿、蓝和白色模板。
4.根据权利要求1或2所述的方法,还包括:接收电子文档数据,以及通过将所述电子文档数据转换成所述颜色图像数据,使得所述颜色图像数据的每个颜色平面以所述显示像素的所述空间分辨率来定义数据,来渲染所述电子文档数据的内容,用于以所述显示像素的空间分辨率来显示。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述不同颜色包括白色。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述滤色器图案包括4个显示像素乘4个显示像素的图案,所述图案包括4个方形,每个方形具有4个显示像素,每个方形定义所述滤色器元件的所述不同颜色。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述电子纸显示器是电泳显示器。
8.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述电子纸显示器包括具有背板的柔性显示器,所述背板包括有机场效应晶体管的有源矩阵,以及所述显示器的像素由所述有机场效应晶体管的针对所述背板的公共像素电极的漏极/源极连接来驱动。
9.一种电子纸显示器,包括:
间距为显示像素间距的显示像素;
针对所述电子纸显示器的滤色器,所述滤色器包括滤色器元件的组,以及每个所述滤色器元件具有多个不同颜色之一,以及
控制器,包括:
输入,用于接收定义多个颜色图像平面的颜色图像数据,针对所述不同颜色中的每一个颜色存在一个颜色图像平面,其中,所述颜色图像平面中的数据包括对与所述显示像素相对应的图像像素的值进行定义的图像像素数据,以及所述颜色图像平面是隔离渲染和处理的;
系统,用于从每个所述颜色图像平面中的所述数据中选择与颜色平面的相应颜色的滤色器元件所覆盖的显示像素相对应的图像像素的数据;以及
输出,用于将所选择的数据合并到用于驱动所述电子纸显示器的显示像素的行/列数据中;
其中,在所述电子纸显示器上,当被驱动时,针对所述图像像素的所选择的数据的空间变化速率小于所述显示像素间距,
其中,每组滤色器元件定义所述滤色器元件的图案,
其中,在所述图案中,滤色器元件覆盖整数n个所述显示像素,其中,n大于等于2;以及
其中,将针对包括所述多个不同颜色图像平面中的c个不同颜色平面在内的集合c的所选择的数据加以合并,并且使用所合并的数据来驱动所述电子纸显示器的行;其中,沿所述行的所述颜色之一的所选择的数据的所述空间变化的比率是由所述显示像素沿所述行的所述显示像素间距来定义的空间变化速率的
Figure FDA0002225094320000031
10.根据权利要求9所述的电子纸显示器,其中,所述滤色器图案包括4个显示像素乘4个显示像素的图案,所述图案包括4个方形,每个方形具有4个显示像素,每个方形定义所述滤色器元件的所述不同颜色。
11.根据权利要求9所述的电子纸显示器,所述控制器与驱动器耦合,以提供用于驱动所述电子纸显示器的波形。
12.根据权利要求9~11中任一项所述的电子纸显示器,其中,所述电子纸显示器是电泳显示器。
13.根据权利要求9~11中任一项所述的电子纸显示器,其中,所述电子纸显示器包括具有背板的柔性显示器,所述背板包括有机场效应晶体管的有源矩阵,以及所述显示器的像素由所述有机场效应晶体管的针对所述背板的公共像素电极的漏极/源极连接来驱动。
14.一种消费者电子设备,并入了根据权利要求1或2所述的方法。
15.一种消费者电子设备,并入了根据权利要求9~11中任一项所述的电子纸显示器。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8926065B2 (en) 2009-08-14 2015-01-06 Advanced Liquid Logic, Inc. Droplet actuator devices and methods
GB2519777B (en) * 2013-10-30 2020-06-17 Flexenable Ltd Display systems and methods
CN108463763B (zh) * 2016-02-08 2022-05-06 伊英克公司 用于在白色模式下操作电光显示器的方法和设备
EP3616001B1 (en) * 2017-06-13 2023-01-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Vapor barrier for e-paper
CN107086027A (zh) * 2017-06-23 2017-08-22 青岛海信移动通信技术股份有限公司 文字显示方法及装置、移动终端及存储介质
CN108806615B (zh) * 2018-05-25 2020-09-01 福州大学 一种针对电润湿显示器的新型像素数据编码方法及装置
CN115699151A (zh) 2020-06-11 2023-02-03 伊英克公司 电光显示器以及用于驱动电光显示器的方法
CN112732155B (zh) * 2020-12-30 2022-08-16 新东方教育科技集团有限公司 图像显示方法、图像显示装置、电子设备及存储介质
CN113299247B (zh) * 2021-06-08 2022-01-07 广州文石信息科技有限公司 一种彩色电子墨水屏显示效果的优化方法及相关装置
CN113568591B (zh) * 2021-06-15 2023-06-20 青岛海尔科技有限公司 智能设备的控制方法及控制装置、智能设备、智能餐桌

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101806983A (zh) * 2009-02-16 2010-08-18 元太科技工业股份有限公司 显示面板及其可挠式彩色显示介质模块的制造方法
CN102254540A (zh) * 2010-05-21 2011-11-23 精工爱普生株式会社 处理颜色子像素
WO2012140434A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Plastic Logic Limited Display systems

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6137100A (en) * 1998-06-08 2000-10-24 Photobit Corporation CMOS image sensor with different pixel sizes for different colors
US6750875B1 (en) * 1999-02-01 2004-06-15 Microsoft Corporation Compression of image data associated with two-dimensional arrays of pixel sub-components
CA2395004C (en) 1999-12-21 2014-01-28 Plastic Logic Limited Solution processing
CN102809826B (zh) * 2007-02-13 2016-05-25 三星显示有限公司 用于定向显示器及系统的子像素布局及子像素着色方法
US8902153B2 (en) * 2007-08-03 2014-12-02 E Ink Corporation Electro-optic displays, and processes for their production
KR101388582B1 (ko) * 2007-10-26 2014-04-23 삼성디스플레이 주식회사 전기 영동 표시 장치
US8446421B2 (en) * 2009-04-24 2013-05-21 Seiko Epson Corporation Allocation and efficient use of display memory bandwidth
US20120147314A1 (en) 2009-08-24 2012-06-14 Sharp Kabushiki Kaisha Display device and color filter substrate
TWI424428B (zh) * 2010-01-12 2014-01-21 Prime View Int Co Ltd 電泳顯示器與其亮度調整方法
EP2388773A3 (en) * 2010-05-21 2012-09-26 Seiko Epson Corporation Processing color sub-pixels
US20120262496A1 (en) * 2011-04-18 2012-10-18 Jerzy Wieslaw Swic Mapping Input Component Colors Directly to Waveforms
JP6433887B2 (ja) * 2012-05-23 2018-12-05 フレックスエネーブル リミティッド 電子表示装置及びその駆動方法
GB2504260B (en) * 2012-05-23 2020-01-08 Flexenable Ltd Electronic display
GB2519777B (en) * 2013-10-30 2020-06-17 Flexenable Ltd Display systems and methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101806983A (zh) * 2009-02-16 2010-08-18 元太科技工业股份有限公司 显示面板及其可挠式彩色显示介质模块的制造方法
CN102254540A (zh) * 2010-05-21 2011-11-23 精工爱普生株式会社 处理颜色子像素
WO2012140434A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Plastic Logic Limited Display systems

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