JP2010515928A - 双安定ディスプレイで画像を更新する方法、システム及び装置 - Google Patents

双安定ディスプレイで画像を更新する方法、システム及び装置 Download PDF

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Abstract

以後の画像で間違いを少なくするよう電子ペーパーディスプレイを更新し、新たな画像が表示画面で更新される際、ある画像から次の画像へ移るときに望まれない目障りな影響なしに、「ゴースト」のアーチファクトをほとんど表示しないようにすること。双安定ディスプレイで画像を更新する一実施例のシステムは或るモジュールを含み、そのモジュールは、最終的な光状態を確認し、現在の光状態を推定し、一連の制御信号を決定し、制御信号は、現在の光状態から最終的な光状態に向けてディスプレイを変更する際、視覚的に移り変わる或る影響をもたらす。本システムは或る制御信号を生成する制御モジュールも含み、その制御信号は、現在の光状態から最終的な光状態へ双安定ディスプレイを駆動する。

Description

本願は一般に電子ペーパーディスプレイの技術分野に関連する。より具体的には、本発明は電子ペーパーディスプレイ(Electronic Paper Display)を更新することに関連する。
電子的に更新可能な表示の中でいくつもの紙の特性を用意するいくつかの技術が最近注目されている。この種のディスプレイ又は表示が実現しようとしている望ましい紙の性質のいくつかは：低電力消費、柔軟性、幅広い視野角、低コスト、軽量、高解像度、高コントラスト、室内外での読みやすさ等である。これらのディスプレイは紙の特質に似せてあるので、本願では電子ペーパーディスプレイ(EPD: Electronic Paper Display)と言及される。この種のディスプレイの他の名称は、ペーパーライクディスプレイ(紙状表示器)、ゼロパワーディスプレイ、イーペーパー(e-paper)及び双安定ディスプレイ(bi-stable display)等である。
陰極線管(CRT)ディスプレイや液晶ディスプレイ(LCD)とEPDを比較すると、一般に、EPDは非常に少ない電力しか必要とせずしかも高度な空間解像度を持つが、より遅い更新速度、グレーレベル制御の不正確さ及び色分解能の低さ等の欠点を有する、ということが明らかになる。多くの電子ペーパーディスプレイは今のところグレースケールデバイスだけである。カラーデバイスは、カラーフィルタを付け加えることでしばしば利用可能になりつつあるが、カラーフィルタは空間解像度やコントラストを減らしてしまう傾向がある。
電子ペーパーディスプレイは一般に透過型ではなく反射型である。従って電子ペーパーディスプレイは装置の光源を必要とするのではなく周囲光を利用することができる。このことはEPDが電力を使わずに画像を維持することを可能にする。これらはしばしば「双安定(bi-stable)」と言及されるが、その理由は、黒又は白の画素(ピクセル)が連続的に表示可能であること、及びある状態から別の状態へ遷移する際にのみ電力(power)が必要とされるからである。更に、多くのEPDは複数の状態で安定的であり、従って電力消費なしに複数のグレーレベルをサポートする。
EPDが低消費電力であることは、特に、バッテリパワーが貴重な移動端末にEPDを利用可能にする。電子書籍はEPDにとってある意味で一般的な用途である。なぜなら、遅い更新速度がページをめくるのに必要な時間に近いからであり、それ故に（低速でも）ユーザに受入可能だからである。EPDは紙と同様な性質を有し、そのことも電子書籍を共通の用途にすることに資する。
電子ペーパーディスプレイは多くの利点を有するが、欠点もある。問題の１つは、特に、「ゴースト」として知られている。ゴーストは、新たな又は以後の画像の中で以前に表示された画像が見えることに関連する。新しい画像を示すように表示が更新された後でさえ、かすかな陽画像(通常の画像)として又はかすかな陰画像として、古い画像が存続可能である(例えば、以前の画像中の暗い領域が、現在の画像中で僅かに明るい領域として現れる。)。以前の画像のかすかな印象が依然として見えるので、この現象は「ゴースト(ghosting)」と言及される。ゴースト現象はテキスト画像を特に乱す。なぜなら、過去の画像からの文字が、現在の画像の中で実際に読取可能になるおそれがあるからである。「ゴースト」アーチファクトに遭遇した読者は、ゴーストと共に表示を非常によみづらくさせている意味を解読しようとしてしまうのが自然な傾向である。
誤りを減らすための、即ちゴーストを減らすための１つの方法は、画素を所望の反射率に変える前に、画素を純粋な黒又は純粋な白に飽和させるのに充分な電圧を長期間印加することである。図１は、電子ペーパーディスプレイを更新するための従来法を示す。ここでは、所望の最終値にまで速やかには各画素を変えないディスプレイ制御信号（波形）が使用される。当初の画像110は白地に黒の大きな文字‘Ｘ’である。先ず、全ての画素が、第２画像112に示されるように白状態に向けて変えられ、次に全ての画素が第３画像114に示されるように黒状態に向けて変えられ、次に第４画像116に示されるように全ての画素が白状態に向けて変えられ、最終的に結果の画像118に示されるように次に所望の画像に対するそれらの値に全ての画素が変えられる。ここで、次の所望の画像は白地に黒の大きな文字‘Ｏ’である。中間的なステップ全てに起因して、このプロセスは直接的な更新の場合よりも多くの時間を費やしてしまう。しかしながら、白及び黒状態に向けて画素を変えることは、ゴーストのアーチファクトを全部ではないがいくらか除去する作用がある。
白又は黒の値に画素を設定することは、光の状態を合わせることを支援する。なぜなら全ての画素が初期状態によらず同じ時点(ポイント)で飽和に向かうからである。いくつかの従来のゴースト低減法は、黒状態又は白状態に達するのに理論上必要なものより多くの電力で画素を駆動する。この余分な電力が、以前の状態によらず、完全に飽和した状態を得ることを保証する。場合によっては、画素を頻繁に長期間過飽和にすることで、物理的媒体に何らかの変化をもたらし、その変化は制御性を悪化させるかもしれない。
従来のゴースト低減法が不都合である理由の１つは、現在の画像のアーチファクトが過去の画像の重要な部分であることである。所望の及び現在の画像の双方が文字(テキスト)である場合、これは特に深刻になる。この場合、過去の画像からの文字又は言葉は、現在の画像の空白領域の中で特に目立つ。読者には、このゴーストテキストを読み取ろうとする自然な傾向があり、それは現在の画像の読解を妨げる。従来のゴースト軽減法は、最終画像で同じ値を有するように想定されている２つの画素間の距離を最小化することで、それらのアーチファクトを軽減しようとしている。
上記の従来法が不都合な別の理由は、ある画像から次の画像への画像変化のように瞬く間に変わる様相をもたらすことに起因する。瞬く間に変わる様相は、観察者にとって極めて目障りであり、画像変化の際、「スライドショー」のような表示品質を招いてしまう。
従って、以後の画像で間違いを少なくするよう電子ペーパーディスプレイを更新し、新たな画像が表示画面で更新される際、ある画像から次の画像へ移るときに望まれない目障りな影響なしに、「ゴースト」のアーチファクトをほとんど表示しないようにする方法が非常に望まれている。
双安定ディスプレイで画像を更新する一実施例のシステムは或るモジュールを含み、そのモジュールは、最終的な光状態を確認し、現在の光状態を推定し、一連の制御信号を決定し、制御信号は、現在の光状態から最終的な光状態に向けてディスプレイを変更する際、視覚的に（徐々に）移り変わる或る影響をもたらす。本システムは或る制御信号を生成する制御モジュールも含み、その制御信号は、現在の光状態から最終的な光状態へ双安定ディスプレイを駆動する。
双安定ディスプレイを更新する一実施例の方法は、所望の光状態を決定し、現在の光状態を推定する。本方法は、所望の画像を表示するための直接的な駆動信号を現在の画像に適用することを含む。本方法は一連の制御信号を適用し、現在の光状態を最終的な光状態へ向けて表示を変える際に、視覚的に移り変わる或る影響をもたらすようにする。
ゴーストアーチファクトを減らす従来法により生成される一連のフレーム表現図を示す。 ある実施例による一般的な電子ペーパーディスプレイのモデルを示す図である。 ある実施例による双安定ディスプレイを更新する方法の上位概念的なフローチャートを示す。 ある実施例による電子ペーパーディスプレイシステムのブロック図を示す。 ある実施例による双安定ディスプレイを更新する方法を視覚的に表現する図である。
本明細書で説明される特徴及び利点は全て網羅的なものではなく、特に、多くの追加的な特徴や利点は、明細書、特許請求の範囲及び図面に目を通した当業者にとって明白であろう。更に、本明細書で使用されている言葉は、原則として読みやすさや教示的な観点から選択されており、開示される内容を線引きしたり限定したりする意図で選択されたものではないことに留意すべきである。
開示される実施例は他の利点や特徴も有し、それらは詳細な説明、添付の特許請求の範囲及び図面（線図も含む）から明らかになるであろう。図面は、「図面の簡単な説明」の欄で簡単に説明されている。
図面は本発明の様々な実施例を単なる例示説明の観点からしか示されていない。ここで説明されている構造及び方法の代替例が、ここで開示されている本発明の原理から逸脱せずに使用されてもよいことを、当業者は良く理解できるであろう。
図面及び以下の説明は、単なる例示にすぎない好適実施例に関連している。以下の説明では、ここで説明される構造及び方法の代替例は、特許請求の範囲に記載の発明の原理から逸脱せずに利用可能な実現可能な代替例として認識されることに留意すべきである。
本願で使用されているように、「一実施例」、「ある実施例」又は「何らかの実施例」に関するものは、その実施例に関して説明された特定の要素、特徴、構造又は特性が少なくとも１つの実施例に含まれていることを意味する。本明細書中の様々な場所における「一実施例では」という言い回しは、必ずしも同じ実施例を全て指すわけではない。
ある実施例は、派生物と共に「結合され(coupled)」及び「接続され(connected)」という表現を使って説明されるかもしれない。これらの用語は互いに同義語としては解釈されないよう理解されるべきである。例えば、ある実施例は「接続され」という語を使って、２つ以上の要素が物理的又は電気的に互いに接触していることを表す。また、ある実施例は「結合され」という語を使って、２つ以上の要素が物理的又は電気的に直接的に接触していることを示す。しかしながら、「結合され」という用語は、２つ以上の要素が互いに直接的に接触しているのではなく、互いに協同して又は相互作用している場合でさえ使用されてもよい。本実施例はこの状況に限られない。
ここで使用されるように、「備える(comprises)」、「備えている(comprising)」、「含む(includes)」、「含んでいる(including)」、「有する(has)」、「有している(having)」又は他の言い回しは、非排他的な包含関係を含むように意図される。例えば、要素のリストを備えるプロセス、方法、物品又は装置は、それらの要素だけに限定される必要はなく、明示的にはリストされていない他の要素又はそのようなプロセス、方法、物品又は装置にとって不可欠な他の要素を含んでもよい。更に、別様に明示的に言及しない限り、「又は(or)」は包含的な論理和(inclusive or)を示し、排他的論理和(exclusive or)を示さない。例えば、条件Ａ又はＢは、以下の何れかの場合に満たされる：Ａが真であり(又は存在し)及びＢが偽である(又は存在しない)場合、Ａが偽である(又は存在しない)場合、Ｂが真である(又は存在する)場合、そしてＡもＢも真である(又は存在する)場合である。
更に、「或る」又は「ある」という用語が本実施例の要素及び構成要件を説明するのに使用される。これは、単に便宜上なされるに過ぎず、本発明の一般的な意味を与える。この記述は、１つ又は少なくとも１つを含むように読むべきであり、別様に意味されることが自明でない限り、「ある」は、複数を排除するものではない。
いくつかの実施例に関連するものが詳細に説明され、それらの具体例は添付図面に示されている。実施可能ならば何処ででも、同様な又は類似する参照番号が図の中で使用され、同様な又は類似する機能を示してもよいことに留意を要する。図面は、単なる例示的観点から、開示されるシステム(又は方法)の実施例を示す。ここで説明される構造及び方法の代替例は、ここで開示される原理から逸脱せずに使用されてよいことを、当業者は以下の説明から認識するであろう。
＜電子ペーパーディスプレイのモデル例＞
図２は、ある実施例による一般的な電子ペーパーディスプレイのモデル200を示す。モデル200は電子ペーパーディスプレイの３つの部分を示す：反射像202、物理媒体220及び制御信号230。エンドユーザにとって最も重要な部分は反射像202であり、それはディスプレイの各画素で反射した光の総量である。左側(204A)に示されるように、高い反射率は白い画素をもたらし、右側(204C)に示されるように、低い反射率は黒い画素をもたらす。ある電子ペーパーディスプレイは、中央(204B)に示されるように、グレーの画素をもたらす中間値の反射率を維持することができる。
電子ペーパーディスプレイは、状態を維持することの可能な或る物理媒体を有する。電子ディスプレイの物理媒体220では、その状態は、或る粒子の場所又は流体中の粒子の場所であり、例えば暗い色の液体中の白い粒子である。他のタイプのディスプレイを利用する他の実施例では、２つの流体の相対的な位置関係によって、粒子の回転によって、又は或る構造の向きによって、状態が決定されてもよい。図２では、状態は粒子206の位置で表現される。粒子206が上面(222)に近い場合、白色状態になり、物理媒体220の反射率は高くなり、画素は白く知覚される。粒子206が底面(224)に近い場合、黒色状態になり、物理媒体220の反射率は低くなり、画素は黒く知覚される。
電力消費のない精密な装置によらず、この状態は如何なる電力も伴わずに維持可能なことが必要である。そして、物理媒体が指示された位置に達するように、図２に示されるような制御信号230が、印加された信号として見える必要がある。従って、正の電圧232を伴う制御信号が印加され、白い粒子を上面(222)に向けて駆動して白色状態にし、負の電圧234を伴う制御信号が印加され、黒い粒子を上面(222)に向けて駆動して黒色状態にする。
電圧が変わるにつれて、EPDの画素の反射率が変わる。画素の反射率変化量は、印加された時間の長さ及び電圧量の双方に依存し、ゼロ電圧は画素の反射率を不変のままにする。
＜方法概要＞
図３は、ある実施例による双安定ディスプレイを更新する方法300の上位概念的なフローチャートを示す。先ず、所望の光状態が確認される302。ある実施例では、所望の光状態は、ディスプレイの全ての場所について望まれる画素値を有するアプリケーションから受信される画像である。他の実施例では、所望の光状態は、ディスプレイの或る領域に対する更新である。現在の画像から最終画像に表示を変えるのに要する電圧量が決定される。次に、現在の光状態の推定値が確認される304。或る実施例では、現在の光状態は、センサから決定される、以前の制御信号から推定される及び／又は表示の物理的な何らかのモデルから決定される。
次に、所望の画像中の画素を新しい値に速やかに近づけるため、現在の画像中の各画素に適切な期間を超える電圧を印加することで、画素は、現在の反射率から所望の反射率に近い値に直接的に変えられる306。場合によっては、この遷移は、一定の電圧を使用することで及び或る期間を超えて電圧を印加して所望の反射率に到達することで達成される。例えば、−15Vの電圧が300ミリ秒の間印加され、画素を白から黒に変え、＋15Vの電圧が140ミリ秒の間印加され、画素をグレーから白に変える。この直接的な駆動ステップの終了の際、所望の画像がディスプレイに目視可能になる。しかし、オリジナル画像中の各画素の正確な反射率の値に関する不正確さや、印加可能な電圧の充分な粒度及び電圧期間の不足等に起因して、ある誤り(及び、特にゴーストアーチファクト)を含むであろう。代替実施例では、−15Vの電圧が300ミリ秒の間印加され、画素を黒から白に変え、＋15Vの電圧が140ミリ秒の間印加され、画素を白からグレーに変える。
従って、ゴーストアーチファクトの少ない最終画像を得るため、及び現在の画像から所望の画像へ視覚的に更に差し障りのない状態遷移をもたらすために、ゴースト対処除去法が実施される308。各画素は１からNに至る多数の数値範囲でラベル付けされる。ある実施例では、N=16であり、及び各画素は確率的にラベル付けされ、ある画素のラベルが隣接する画素のどのラベルにも近くないようにする。画素のラベルは位置にのみ依存するので、ある実施例では、ラベルは前もって計算しておくことが可能であり、集まってしまうことを避けるように選別されたランダムノイズを含む画像ファイルとして表現可能である。他の実施例では、ラベルパターンは、予め計算され選別されたノイズパターンに並べることで生成可能である。更に別の実施例では、ラベルは途中で計算されてもよい。多くの選別する(フィルタ処理する)アルゴリズムが使用可能である。他の実施例では、選別されるノイズは一切使用されなくてもよい。
画素がラベル付けされると、更新された波形(一連の電圧)が各画素に適用され、その際、ラベルの各々について様々な波形が適用される。波形は初期遅れ(onset delay)を有し、その後にゴースト除去処理が続き、ゴースト除去処理は、画素の名目的なグレー値を変えずに画素の反射率の誤り量を減らすように意図されている。ある実施例では、各ラベルについて画素に適用される波形はある標準波形であり、その標準波形は、画素を白に、その後に黒に、その後に白に戻し、そして最終的には初期の開始値に初期遅れと共に再び戻すように画素を飽和させるが、初期遅れの各々は、隣接するラベルと或る期間だけ異なる。例えば、初期時間が80msであった場合、ラベル１の画素はそれらの遷移波形を開始したとする。その後、80ms後に、次の画素がそれらの波形を使用する。
この作用を説明するための表が、例示的なラベル及び割り当てられたオフセットに関し、以下に示される。
Figure 2010515928
上記の例の表では、「１」のラベルの画素各々は時間ゼロでそれらの波形の遷移を開始する。ラベル「２」の画素は、ラベル「１」の画素の変更開始後80ms後に波形遷移を開始する。ラベル「３」の画素は、ラベル「２」の画素の変更開始後80ms後に、又はラベル「１」の画素の変更開始後160ms後に波形遷移を開始する。
ある実施例では、ある電子ペーパーディスプレイで供給される標準的な波形は、或る期間の間だけ続く。例えば、ある電子ペーパーディスプレイで供給される標準的な波形は720msの間継続する。従って上記の表の場合、「１」のラベルの画素に関する波形が完全なシーケンスを終了した際、ラベル「２」乃至「７」の画素は未だ表示するプロセスの途中である。
ある実施例では、ラベルはランダムに選ばれるが、或る画像から次の画像へ動画的な遷移をなすように選ばれる。ある実施例では、選択される一連の電圧及び画素のラベル付けは、或る画像から次の画像への遷移の際、様々な視覚的効果をもたらす。例えば、上述したように、ある実施例では、選択される一連の電圧及び画素のラベル付けは或る様相を形成し、現在の画像が先ず次の画像に速やかに変わり、如何なるゴーストも消滅するような期間に亘って、画面全体でTVの静電気(TV static)のような期間が続く。他の実施例では、「ダイレクトドライブ(direct drive)」段階は迂回され、時間オフセット電圧シーケンスが選択され、ゴーストアーチファクトを減らすこと及び画素を所望値に変えることの双方を行うようにする。これらの実施例では、選択される一連の電圧及び画素のラベル付けは、画面の上方で始まり画面の下方に続くきらめく視覚的効果をもたらす。きらめくライン(スパークリングライン)が画面の下方まで掃引すると、画素は各自の古い値から各自の新しい値に変わり、パワーポイントプレゼンテーションで新たなスライドに変える際に見受けられるような「ワイプ(wipe)」のような効果をもたらす。更に別の実施例では、選択された電圧シーケンス及び画素のラベルリングは、画面の下方で始まり画面の上方に続く或るきらめく視覚的な効果(sparkling visual effect)をもたらす。他の実施例では、選択される電圧のシーケンス及び画素のラベリングは、画面の右側で始まり画面の左側に続くきらめく視覚的効果をもたらす。他の実施例では、選択される電圧シーケンス及び画素のラベリングは、画面の左側で始まり画面の右側に続くきらめく視覚的効果をもたらす。他の実施例では、選択される電圧シーケンス及び画素のラベリングは、画面の上隅で始まり画面のはす向かいの隅に続くきらめく視覚的効果をもたらす。他の実施例では、選択される電圧シーケンス及び画素のラベリングは、画面の下隅で始まり画面のはす向かいの隅に続くきらめく視覚的効果をもたらす。
画素が全て適切な波形の更新を経て進行すると、最終的な画像が表示される310。上述のこの手順(ステップ)は、現在の画像から次の所望の画像へ更に差し障りのない視覚的遷移をもたらすことで、望まれないちらつき(flashing)を知覚せずに、電子ペーパーディスプレイ上の誤り及びゴーストを減らすことに資する。知覚されるちらつきを減らすことは、「ランダム」なラベリング法で上述したように、各画素の波形を隣接するものと時間的にずらすことでもたらされる。全体的な影響は、乱れたフラッシュ画像というよりもむしろ(テレビジョン画面での静電気のような)ランダムノイズ干渉として知覚される。「スパークリング」タイプの効果は、分散性を減らし、変化する現在の画像の様相を類似させ、所望の画像に遷移させる。
図４は、ある実施例による電子ペーパーディスプレイシステムのブロック図を示す。所望の画像又は第１画像に関するデータ402がシステム400に用意されている。
システム400は、システムプロセスコントローラ422及びいくつかの選択的な画像バッファ420を含む。ある実施例では、システムは１つの光画像バッファを含む。別の実施例では、システムは図４に示されるような複数の光画像を含む。
ある実施例では、図４のシステムで使用される波形が、システムプロセスコントローラ422によって修正される。ある実施例では、残りのシステム400に適用される所望の画像は、物理媒体412、画像反射率414、人的オブザーバが系をどのように見るかについての情報に起因して、選択的な画像バッファ420及びシステムプロセスコントローラ422で修正される。ここで説明されている多くがディスプレイコントローラ410に統合可能であるが、目下の例では、図４とは別様に動作するように説明される。
システムプロセスコントローラ422及び選択的な画像バッファ420は、過去の画像及び所望の画像を追跡し、従来のハードウエアでは困難な追加的な制御を行う。システムプロセスコントローラ422及び選択的な画像バッファ420は、画素ラベルを決定及び格納する。
選別(フィルタ処理)されたノイズ画像ファイルが生成される。各画素は０及び15の間の値に確率的に設定され、その際隣接する画素の値から遠く離れた値に設定される確率が高い。ある実施例では、この選別されたノイズ画像ファイルが一度生成され、双安定ディスプレイを更新する方法300の適用の際にそれぞれ使用される。
所望の画像データ402は現在の所望の画像バッファ404に伝送及び格納され、画像バッファは現在の所望の画像に関する情報を含む。ディスプレイ416を新たな所望の画像にどのように変えるかを決めるため、過去の所望の画像バッファ406は少なくとも１つの以前の画像を格納する。過去の所望の画像バッファ406は、表示416が現在の所望の画像を示すように更新されると、現在の所望の画像バッファ404から現在の画像を受けるように結合される。
波形ストレージ408は、複数の波形を格納する。波形は一連の値であり、時間経過と共に適用されるべき制御信号電圧を示す。波形ストレージ408は、ディスプレイコントローラ410からのリクエストに応じて波形を出力する。様々に異なる波形が存在し、各々は、過去の画素の値、現在の画素の値及び遷移に許容される時間等に依存して、ある状態から別の状態へ画素を移すように設計される。
ある実施例では、２つの波形ファイルが生成される。一方の波形ファイルは直接的な駆動段階で使用され、他方の波形ファイルはゴースト除去段階で使用される。ある実施例では、この波形ファイルが３次元配列をエンコードし、最初の２つの軸が過去の画素値及び所望の画素値であり(共に、０ないし１５の値にダウンサンプルされる)、第３の軸はフレーム数である(20ミリ秒毎に１フレームが生じる)。
直接的な駆動波形ファイルは、所望の値マイナス過去の値に等しいフレーム数にわたって、画素に電圧を印加する。ある実施例では、負の値は負の電圧を示す。例えば、ある実施例では、白い反射率(15)から暗いグレーの反射率(4)への遷移をする際、波形は９個のフレームの間(180ミリ秒に等しい間)−15Vを印加する。
一般に、コントローラは過去の画像、所望の画像及び波形ファイルを受信し、それらに基づいて、コントローラは印加する電圧シーケンスを決める。直接的な駆動更新(ダイレクトドライブ更新)がステップ306(図３)で過去に実行されているので、過去の画像及び所望の画像は同じになる。従って、選別されたノイズ画像ファイルが、ディスプレイコントローラ410に所望の画像として代わりに伝送される。ある実施例では、波形ファイルはコントローラにテーブルとして送られ、そのテーブルは過去の画像に関する情報、所望の画像に関する情報及びフレーム数を含む。この例の場合、適用する電圧が何かを決めるための参照(ルックアップ)が行われる。通常の波形ファイルの場合、これはランダムノイズ画像を表示するが、ゴースト除去波形ファイルの場合、生成する全ての電圧シーケンスがゴースト除去波形になり且つ所望値が以下に指定されているかによらず元の画素値に戻るように書かれる。所望値の軸は、代わりに、特定の波形が始まる場合の時間的なオフセットを選択するように使用される。最終的な段階として、電圧の印加されないヌル波形の場合を除いて、実際の所望画像と共に表示は更新され、以前の所望の画像バッファ406が選別されたノイズ画像でなく適切な値にリセットされるようにする。
波形ストレージ408で生成された波形は、ディスプレイコントローラ410に送られ、そのディスプレイコントローラ410で制御信号に変換される。ディスプレイコントローラ410は、変換された制御信号を物理媒体に適用する。制御信号は物理媒体412に適用され、粒子を適切な状態に動かし、所望の画像に至る。ディスプレイコントローラ410で生成された制御信号は、適切な電圧で所定の期間にわたって印加され、物理媒体412を所望の状態に動かす。
CRTやLCDのような従来のディスプレイの場合、入力画像はディスプレイを駆動する電圧を選択するのに使用可能であり、その同じ電圧が、新たな入力画像の用意されるまで各画素に連続的に印加されるであろう。しかしながら、本実施例のディスプレイの場合、印加される現在の電圧は、その現在の状態に依存する。例えば、以前の画像が所望の画像と同じであった場合、如何なる電圧も印加される必要はない。しかしながら、以前の画像が所望の画像と異なっていた場合、その現在の画像の状態、所望の画像に至るのに望ましい状態、及び所望の状態に達するまでの期間に基づいて、ある電圧が印加される必要がある。例えば、以前の画像が黒であり、所望の画像が白であった場合、正の電圧が或る期間の長さに渡って印加され、白い画像になる。以前の画像が白であり、所望の画像が黒であった場合、負の電圧が印加され、所望の黒い画像になる。こうして、図４のディスプレイコントローラ410は、現在の所望の画像バッファ404及び過去の画像バッファ406内の情報を使って波形408を選択し、画素を現在状態から所望状態へ移す。
ある実施例では、更新を完了するのに長時間を要するかもしれない。ゴースト問題を軽減するのに使用される波形のいくつかは、非常に長く、短い波形でさえ表示を更新するのに300msも必要とするかもしれない。次の所望の画像にどのように変わるかを知るために、画素の光状態を追跡する必要があるので、あるコントローラは、更新の際、所望の画像が変更されることを許容しない。ペン、マウス又は他の入力装置からの入力のような人の入力に応じて、アプリケーションが表示を変えようとする場合であって、最初の表示の更新が始められていた場合、次の更新は300msの間開始できない。表示の更新の開始直後に受信された新たな入力も、300msの間表示されず、これは、描画等のような多くの対話式のアプリケーションにとって或いはディスプレイをスクロールする場合でさえ、耐えられないかもしれない。
最新のハードウエアの場合、画像の反射率414から現在の反射率を直接的に読み取る方法はなく、従って、それらの値は、経験的なデータを使って、画像反射率414の標示特性の物的な媒体412のモデルを使って、及び適用された過去の電圧情報等を使って推定可能である。言い換えれば、画像反射率414の更新プロセスは、開ループ制御系である。
ディスプレイコントローラ410で生成される制御信号及び過去の画像バッファ406に格納されている標示の現在状態は、次の表示状態を決める。制御信号が物理的な媒体412に適用され、それらの適切な状態に粒子を動かし、所望の画像を得る。ディスプレイコントローラ410で生成される制御信号は、適切な電圧で所定の期間に渡って印加され、物理媒体412を所望の状態に動かす。ディスプレイコントローラ410は、適用する制御信号のシーケンスを決定し、或る画像から次の画像へ適切な遷移をもたらす。遷移の影響はそれに応じた画像反射率414で表示され、物理的なディスプレイ416で人間の観測者に目視可能になる。
ある実施例では、ディスプレイが有る環境、特に照明の環境、及び物理媒体416を通じて人的観察者が像414の反射率をどのように眺めるかが、最終的な画像418を決定する。通常、ディスプレイは人的なユーザを意図しており、人の視覚系が、知覚される画像品質で大きな役割を演じる。所望の反射率と実際の反射率の間で僅かな差異しかないアーチファクトは、人にほとんど知覚されない反射率画像中の大きな変化よりも違和感が多い。ある実施例は、所望の反射率画像と大きな差異を有するけれども良好に知覚される画像を生成するように設計される。ハーフトーン画像はそのようなものの一例である。
＜適用例＞
図５は、ある実施例による双安定ディスプレイを更新する方法による視覚的な表示例500を示す。視覚的な表示例500は一連の表示出力を示し、この表示出力は、双安定ディスプレイを更新する方法300を使用する際に双安定ディスプレイのディスプレイで表示される。視覚的な表示500は初期画像502及び最終画像504を示し、それらは一実施例で電子ペーパーディスプレイのディスプレイに表示される。中間画像506から中間画像508は直接的な更新(ダイレクト更新)の様子を示し、ディスプレイの画素は現在の反射率から所望の反射率に近い値に直接的に変えられる。中間画像512から最終画像504はゴースト除去法の様子を示す。その結果は、新たな画像が表示画面で更新される際、表示される「ゴースト」アーチファクトをほとんどもたらさず、画像を次の画像に移す際に不要な邪魔な影響を及ぼさない。
本開示内容を理解することで、ここで開示された原理により電子ペーパーディスプレイを更新するシステム及びプロセスに関し、適切な更に別の代替的な構造及び機能の設計を理解するであろう。従って、特定の実施例及び適用例が例示及び説明されてきたが、開示される実施例はここで説明された構造及び内容に厳密に制限さるわけではないことが理解されるであろう。当業者に自明な様々な修正例、変更例及び変形例が、特許請求の範囲で規定された精神及び範囲から逸脱せずに、ここで説明された方法及び装置の配置、動作及び詳細においてなされてよい。
＜関連出願のクロスリファレンス＞
本願は、“System and Methods for Improving the Display Characteristics of Electronic Paper Displays”と題する西暦2007年6月15日付けで仮出願された米国仮特許出願番号第60/944,415号の利益を享受し、その全内容が本願のリファレンスに組み入れられる。

Claims (28)

  1. 双安定ディスプレイで画像を更新するための方法であって、
    複数の異なるシーケンスの制御信号を決定し、現在の状態から最終状態へ向けて前記双安定ディスプレイの複数の画素を駆動するステップと、
    前記双安定ディスプレイの複数の画素の内の少なくともいくつかの画素について、画素のシーケンスを選択し、該シーケンスを前記画素に適用するステップと、
    を有し、前記画素に選択されたシーケンスは、前記双安定ディスプレイを最終的な所望の状態に駆動する一方、或る遷移する影響をもたらすようにした方法。
  2. 前記複数の異なるシーケンスは、電圧が印加されるべきでないことを示す０個以上のフレームを挿入することで、１つのシーケンスから生成されるようにした請求項１記載の方法。
  3. 前記画素に適用されるシーケンスは、可能なシーケンス群の中から或る確率に従って選択される請求項１記載の方法。
  4. 前記画素に適用されるシーケンスは、前記双安定ディスプレイの場所に少なくとも部分的に基づいて選択される請求項１記載の方法。
  5. 前記画素に適用されるシーケンスは、隣接する画素に適用される信号に少なくとも部分的に基づいて選択される請求項１記載の方法。
  6. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの下方で始まり、前記双安定ディスプレイの上方に向かって移動する様子を表す請求項１記載の方法。
  7. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの上方で始まり、前記双安定ディスプレイの下方に向かって移動する様子を表す請求項１記載の方法。
  8. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの右側で始まり、前記双安定ディスプレイの左側に向かって移動する様子を表す請求項１記載の方法。
  9. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの或る隅で始まり、前記双安定ディスプレイの反対側の隅に向かって移動する様子を表す請求項１記載の方法。
  10. 双安定ディスプレイで画像を更新するためのシステムであって、
    複数の異なるシーケンスの制御信号を決定し、現在の状態から最終状態へ向けて前記双安定ディスプレイの複数の画素を駆動する手段と、
    前記双安定ディスプレイの複数の画素の内の少なくともいくつかの画素について、画素のシーケンスを選択し、該シーケンスを前記画素に適用する手段と、
    を有し、前記画素に選択されたシーケンスは、前記双安定ディスプレイを最終的な所望の状態に駆動する一方、或る遷移する影響をもたらすようにしたシステム。
  11. 前記複数の異なるシーケンスは、電圧が印加されるべきでないことを示す０個以上のフレームを挿入することで、１つのシーケンスから生成されるようにした請求項１０記載のシステム。
  12. 前記画素に適用されるシーケンスは、可能なシーケンス群の中から或る確率に従って選択される請求項１０記載のシステム。
  13. 前記画素に適用されるシーケンスは、前記双安定ディスプレイの場所に少なくとも部分的に基づいて選択される請求項１０記載のシステム。
  14. 前記画素に適用されるシーケンスは、隣接する画素に適用される信号に少なくとも部分的に基づいて選択される請求項１０記載のシステム。
  15. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの下方で始まり、前記双安定ディスプレイの上方に向かって移動する様子を表す請求項１０記載のシステム。
  16. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの上方で始まり、前記双安定ディスプレイの下方に向かって移動する様子を表す請求項１０記載のシステム。
  17. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの右側で始まり、前記双安定ディスプレイの左側に向かって移動する様子を表す請求項１０記載のシステム。
  18. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの或る隅で始まり、前記双安定ディスプレイの反対側の隅に向かって移動する様子を表す請求項１０記載のシステム。
  19. 双安定ディスプレイで画像を更新するための装置であって、
    第１シーケンスの制御信号を決定し、現在の状態から最終状態へ向けて前記双安定ディスプレイの複数の画素を駆動するモジュールであって、前記第１シーケンスの制御信号は、隣接する画素に適用される制御信号に部分的に基づいて選択されるようにしたモジュールと、
    前記双安定ディスプレイを駆動するように前記第１シーケンスの制御信号を適用し、前記双安定ディスプレイを所望の最終状態へ駆動する前に或る遷移の影響をもたらすモジュールと、
    を有する装置。
  20. 双安定ディスプレイで画像を更新するための装置であって、
    複数の異なるシーケンスの制御信号を決定し、現在の状態から最終状態へ向けて前記双安定ディスプレイの複数の画素を駆動するモジュールと、
    前記双安定ディスプレイの複数の画素の内の少なくともいくつかの画素について、画素のシーケンスを決定し、該シーケンスを前記画素に適用するモジュールと、
    を有し、前記画素に選択されたシーケンスは、前記双安定ディスプレイを最終的な所望の状態に駆動する一方、或る遷移する影響をもたらすようにした装置。
  21. 前記複数の異なるシーケンスは、電圧が印加されるべきでないことを示す０個以上のフレームを挿入することで、１つのシーケンスから生成されるようにした請求項２０記載の装置。
  22. 前記画素に適用されるシーケンスは、可能なシーケンス群の中から或る確率に従って選択される請求項２０記載の装置。
  23. 前記画素に適用されるシーケンスは、前記双安定ディスプレイの場所に少なくとも部分的に基づいて選択される請求項２０記載の装置。
  24. 前記画素に適用されるシーケンスは、隣接する画素に適用される信号に少なくとも部分的に基づいて選択される請求項２０記載の装置。
  25. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの下方で始まり、前記双安定ディスプレイの上方に向かって移動する様子を表す請求項２０記載の装置。
  26. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの上方で始まり、前記双安定ディスプレイの下方に向かって移動する様子を表す請求項２０記載の装置。
  27. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの右側で始まり、前記双安定ディスプレイの左側に向かって移動する様子を表す請求項２０記載の装置。
  28. 前記或る遷移する影響は、前記双安定ディスプレイの或る隅で始まり、前記双安定ディスプレイの反対側の隅に向かって移動する様子を表す請求項２０記載の装置。
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