JP4958970B2 - 電子ペーパー・ディスプレイ用の完全なフレームバッファ - Google Patents

Description

（関連出願との相互参照）
本出願は、その内容全体を参照により、本明細書及び特許請求の範囲に組み入れる、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙｓ」と題する、西暦２００７年６月１５日付出願の米国仮特許出願第６０／９４４４１５号の利益を主張する。

本発明は一般に、電子ペーパー・ディスプレイの分野に関する。特に、本発明は、電子ペーパー・ディスプレイを更新する方法に関する。

電子的に更新することが可能なディスプレイにおいて紙の特性の一部を提供するいくつかの手法が最近、導入されている。このタイプのディスプレイが達成しようとする、紙の望ましい特性には、低消費電力、柔軟性、広視野角、高分解能、高コントラスト、並びに、屋内及び屋外での可読性が含まれる。前述のディスプレイは、紙の特性を模倣しようとするため、本出願では電子ペーパー・ディスプレイ（ＥＰＤ）と呼ぶものとする。このタイプのディスプレイの他の名称には、ペーパーライク・ディスプレイ、ゼロ・パワー・ディスプレイ、ｅペーパー、双安定型ディスプレイや電気泳動ディスプレイが含まれる。

ＥＰＤを陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と比較すると、一般に、ＥＰＤは、より少ない電力を必要とし、より高い空間分解能を有するが、更新速度がより遅く、中間調制御の精度がより低く、色分解能がより低い。多くの電子ペーパー・ディスプレイは現在、無彩色デバイスに過ぎない。カラー・デバイスは、しばしば、空間分解能及びコントラストを低下させる傾向にあるカラー・フィルタを加えることによってであるが利用可能になってきている。

電子ペーパー・ディスプレイは通常、透過性よりも反射性を有する。よって、電子ペーパー・ディスプレイは、デバイスにおいて光源を必要とするのでなく、環境光を用いることができる。このことにより、ＥＰＤが電力を使用することなく画像を維持することが可能になる。黒又は白の画素を連続して表示することが可能であり、一状態から別の状態に切り換えるためにのみ電力が必要であるため、ＥＰＤは時には、「双安定型」として表される。しかし、一部のデバイスは複数の状態で安定し、よって、電力消費なしで複数の中間調をサポートする。

電子ペーパー・ディスプレイは、通常のＬＣＤのように単一の値のみでなく、波形、又は値のアレイを画素に施すことによって制御される。ディスプレイを駆動させるためのコントローラの一部は、インデックス色マッピングされたディスプレイのように構成される。前述の電子ペーパー・ディスプレイのフレームバッファは、波形自体ではなくその画素を更新するために用いられる波形に対するインデックスを含む。

電子ペーパー・ディスプレイは多くの利点を有するが、問題は、多くのＥＰＤ技術が、従来のＣＲＴディスプレイやＬＣＤディスプレイと比較して、画像の更新に比較的長い時間を必要とすることである。通常のＬＣＤディスプレイは、正しい値に切り替わるために約５ミリ秒を必要とし、毎秒最大２００フレームのフレーム・レートをサポートする（達成可能なフレーム・レートは通常、ディスプレイ内の画素全てを修正する、ディスプレイ・ドライバ電子回路の機能によって制限される）。対照的に、多くの電子ペーパー・ディスプレイ（例えば、電子インク・ディスプレイ）は、画素値を白から黒に切り換えるために約３００乃至１０００ミリ秒を要する。前述の更新時間は一般に、電子ブックが必要とするページターニングに十分であるが、ペン・トラッキング、ユーザ・インタフェース、及びビデオのディスプレイのような相互作用アプリケーションの場合、問題となる。

マイクロカプセル型電気泳動（ＭＥＰ）ディスプレイと呼ばれる一タイプのＥＰＤは、数百の粒子を粘性流体によって移動させて単一の画素を更新する。電界が印加されない場合、粘性流体は、粒子の移動を制限し、ＥＰＤに、電力なしで画像を維持することができるというその特性を与える。前述の流体は、電界が付加された場合も、粒子の移動を制限し、前述の流体により、ディスプレイの更新が他のタイプのディスプレイと比較して非常に遅くなってしまう。

ビデオ又は動画を表示する場合、各画像は理想的には、ビデオ・フレームの持続時間中（すなわち、次の要求されたリフレクタンスが受け取られるまで）所望のリフレクタンスにあるべきである。しかし、各ディスプレイは、特定のリフレクタンスに対する要求と、そのリフレクタンスが達成される時点との間である程度のレ―テンシを表す。ビデオが、毎秒１０フレームで流れており、画素を切り換えるために必要な時間が１０ミリ秒の場合、画素は９０ミリ秒間、正しいリフレクタンスを表示し、その効果は望み通りになる。画素を変えるために１００ミリ秒を要する場合、画素が先行フレームの正しいリフレクタンスを達成するちょうどその時点が、画素を別のリフレクタンスに変える時点になる。最後に、画素が変わるために２００ミリ秒を要する場合、画素は、正しいリフレクタンスに既に非常に近い状況（すなわち、ゆっくりと変わる画像）以外は、正しいリフレクタンスを有することはない。

更に、現在の電子ペーパー・ディスプレイでは、画素全てを同時に更新しなければならない。ディスプレイ全体を変えるために、先行するディスプレイ変更は完了していなければならない。ディスプレイを更新するために用いる波形は、先行値に基づくものであり、更新が中断された場合、その値は未知である。

したがって、現在の電子ペーパー・ディスプレイの更新の速度及びコントラストの制約を解消する電子ペーパー・ディスプレイをもたらし、よって、双安定型ディスプレイの更新の高速化、及び「リアルタイム」化が可能になることが非常に望ましい。

本願開示の、双安定型ディスプレイを更新するシステム（及び方法）の一実施例は、画素毎の波形を個々に記憶するフレームバッファを含む。システムは、双安定型ディスプレイの画素の現在の状態を判定する機能と、双安定型ディスプレイの画素の所望の状態を判定する機能と、現在の状態から最終状態に画素を駆動させるための所定の制御信号を画素に施すことにより、画素を更新する機能とを含む。各画素の更新は、双安定型ディスプレイの他の画素と無関係に行われる。

特定の実施例による、例示的な電子ペーパー・ディスプレイの一部分を示す断面図である。 特定の実施例による、電子ペーパー・ディスプレイ・システムを示すブロック図である。 特定の実施例による、電子ペーパー・ディスプレイ・システムを示す修正ブロック図である。 特定の実施例による、双安定型ディスプレイを更新する方法を示す、概略レベルのフローチャートである。

本明細書記載の特徴及び利点は、全てを含む訳でなく、特に、多くの更なる特徴及び利点が、図面、明細書及び特許請求の範囲にかんがみて当業者に明らかになる。更に、本明細書において使用する文言は主に、読みやすさ及び教示の目的で選択されており、本発明の主題について、輪郭を描くか、又は周囲に線を引くために選択されていないことがあり得る。

開示された実施例は、明細書及び特許請求の範囲、並びに添付した図（又は図面）からより容易に明らかになる他の利点及び特徴を有する。

図は、例証の目的でのみ、本発明の種々の実施例を表す。本明細書及び特許請求の範囲記載の原理から逸脱しない限り、本明細書及び特許請求の範囲記載の構造及び方法の別の実施例を用いることができることを当業者は以下の説明から容易に認識するであろう。

図及び以下の説明は、例証の目的でのみ、好ましい実施例に関する。以下の記載から、本明細書及び特許請求の範囲記載の構造及び方法の別の実施例が、特許請求の範囲記載発明の原理から逸脱しない限り用いることができる実行可能な代替策として容易に認識されよう。

次に、いくつかの実施例を詳細に参照する。この例は、添付図面に示す。実施可能な限り、図には、類似又は同様の参照符号を用い得るものであり、類似又は同様の参照符号は、類似又は同様の機能を示し得る。図は、例証の目的でのみ、本願に開示したシステム（又は方法）の実施例を表す。本明細書及び特許請求の範囲記載の原理から逸脱しない限り、本明細書及び特許請求の範囲記載の構造及び方法の別の実施例を用いることができることを当業者は以下の説明から容易に認識するであろう。

本明細書における、「一実施例」、「実施例」や「特定の実施例」への参照は、前述の実施例に関して記載した特定の構成要素、特徴、構造又は特性が少なくとも一実施例において含まれることを意味する。本明細書中の種々の箇所における句「一実施例における」は必ずしも、その全てが同じ実施例を表すものでない。

「結合された」及び「接続された」の表現、並びにそれらの派生形を用いて、特定の実施例を説明することができる。前述の語は、互いに同義であることを意図するものでない。例えば、「接続された」の語を用いて特定の実施例を説明して、２つ以上の構成要素が互いに直接、物理的に又は電気的に接触していることを示すことができる。別の例では、「結合された」の語を用いて特定の実施例を説明して、２つ以上の構成要素が互いに直接、物理的に又は電気的に接触していることを示すことができる。しかし、「結合された」の語は、２つ以上の構成要素が互いに直接、接触している訳でないが、なお、互いに協調、又は相互作用することも意味し得る。実施例はこの意味合いで限定される訳でない。

本明細書及び特許請求の範囲記載の通り、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｈａｓ」、「ｈａｖｉｎｇ」やその何れかの他の変形が、排他的でない包含をカバーすることを意図している。例えば、構成要素のリストを有する処理、方法、物若しくは装置は、必ずしも前述の構成要素に限定される訳でない一方、明記されていないか、又は前述の処理、方法、物若しくは装置に固有の他の構成要素を含み得る。更に、別途明記していない限り、「ｏｒ」は、包含的論理和を表し、排他的論理和は表さない。例えば、条件Ａ又はＢは、Ａが真であり（又は存在しており）、Ｂが偽であり（又は存在していない）場合と、Ａが偽であり（又は存在しておらず）、Ｂが真であり（又は存在している）場合と、Ａ及びＢが真であり（又は存在している）場合との何れか１つによって満たされる。

更に、「ａ」又は「ａｎ」を用いて本明細書及び特許請求の範囲記載の実施例の構成要素及び構成部分を表す。これは、便宜上、かつ、本発明の概略を示すために行っているに過ぎない。前述の記載は、１つ又は少なくとも１つを含むとして読むものとし、単数形は、そうでないことを意味することが明らかでない限り、複数形も含む。

次に、いくつかの実施例を詳細に参照する。この例は、添付図面に示す。実施可能な限り、図には、類似又は同様の参照符号を用い得るものであり、類似又は同様の参照符号は、類似又は同様の機能を示し得る。図は、例証の目的でのみ、本願に開示したシステム（又は方法）の実施例を表す。本明細書及び特許請求の範囲記載の原理から逸脱しない限り、本明細書及び特許請求の範囲記載の構造及び方法の別の実施例を用いることができることを当業者は以下の説明から容易に認識するであろう。

装置の概要
図１は、特定の実施例による、例示的な電子ペーパー・ディスプレイ１００の一部分の断面図を示す。電子ペーパー・ディスプレイ１００の構成部分は、上部透明電極１０２と底部バックプレーン１１６との間に挟まれている。上部透明電極１０２は、透明材料の薄層である。上部透明電極１０２により、電子ペーパー・ディスプレイ１００のマイクロカプセル１１８を視ることが可能になる。

上部透明電極１０２の直下にはマイクロカプセル層１２０がある。一実施例では、マイクロカプセル層１２０は、透明流体１０８と、特定の黒粒子１１２及び白粒子１１０を有する密接に詰まったマイクロカプセル１１８を含む。特定の実施例では、マイクロカプセル１１８は、正に帯電した白粒子１１０及び負に帯電した黒粒子１１２を含む。他の実施例では、マイクロカプセル１１８は、正に帯電した黒粒子１１２及び負に帯電した白粒子１１０を含む。更に他の実施例では、マイクロカプセル１１８は、一極性の色粒子、及び反極性の別々の色粒子を含み得る。特定の実施例では、上部透明電極１０２は、インジウム錫酸化物などの透明導電性材料を含む。

マイクロカプセル層１２０の下には、下位電極層１１４が配置されている。下位電極層１１４は、マイクロカプセル１１８を所望の光学的な状態に駆動させるために使用される、電極のネットワークである。電極のネットワークは、ディスプレイ回路に接続される。ディスプレイ回路は、特定の電極に電圧を印加することにより、特定の画素において電子ペーパー・ディスプレイを「オン」及び「オフ」にする。負の電荷を電極に印加することにより、負に帯電された粒子１１２がマイクロカプセル１１８の上部に向けて反発し、正に帯電された白粒子１１０が底部に押し込まれ、画素に黒の外観が与えられる。電圧を逆にすると作用は逆になる。正に帯電された白粒子１１２は表面に押し出され、画素に白の外観が与えられる。ＥＰＤにおける画素のリフレクタンス（輝度）は、電圧が印加されるにつれて変わる。画素のリフレクタンスが変わる量は、電圧量、及び電圧が印加される時間の長さに依存し得る。電圧がゼロの場合、画素のリフレクタンスは変わらない状態に留まる。

層１２０の電気泳動マイクロカプセルは、黒、白やグレイなどの所望の光学的な状態に個々に起動させることができる。特定の実施例では、所望の光学的な状態は、所定の他の色の何れでもよい。層１１４における各画素は、マイクロカプセル層１２０に含まれる１つ又は複数のマイクロカプセル１１８と関連付けることができる。各マイクロカプセル１１８は、透明流体１０８内に懸濁させられた複数の微粒子１１０及び１１２を含む。特定の実施例では、複数の微粒子１１０及び１１２が、透明液状ポリマー内に懸濁させられる。

下位電極層１１４は、バックプレーン１１６の上部に配置される。一実施例では、電極層１１４は、バックプレーン層１１６と一体である。バックプレーン１１６は、プラスチック又はセラミック裏打層である。他の実施例では、バックプレーン１１６は、金属又はガラス裏打層である。電極層１１４は、アドレス指定可能な画素電極及びサポート電子回路のアレイを含む。

システム及び方法の概要
図２は、特定の実施例による、電子ペーパー・ディスプレイ・システムを示すブロック図である。所望の画像、又は新たな入力画像２０２に関連付けられたデータが、システム２００に供給される。

特定の実施例では、システム２００は、所望画像バッファ２０４や現在画像バッファ２０６などの任意の画像バッファを含む。特定の実施例では、所望画像データ（新たな入力画像２０２）が、任意の所望画像バッファ２０４に送出され、記憶される。これは、所望の画像に関連付けられた情報を含む。任意の現在画像バッファ２０６は、ディスプレイを新たな所望の画像にどのようにして切り換えるかを判定するために、現在の少なくとも１つの画像を記憶する。一実施例では、現在の所望の画像を示すようディスプレイが更新されると、現在の画像を所望画像バッファ２０４から受け取るよう現在画像バッファ２０６が結合される。一実施例では、現在画像バッファ２０６は、各画素に波形が施されるにつれ、動的に更新される。

システム２００は、波形に対するインデックスを各画素に記憶させるかわりに、各画素が波形を直接記憶するうえで容量が十分大きなフレームバッファ２０８も含む。例えば、フレームバッファ２０８は、画素毎に３２個のビット対を記憶することができる。一ビット対は、実施可能な３つの電圧（すなわち、＋１５、−１５、及びゼロ電圧（電圧変動なし））それぞれを表し得る。すなわち、「０１」は＋１５を表し得るものであり、「１０」は−１５を表し得るものであり、「００」又は「１１」はゼロ（変動なし）を表し得る。各ビット対が２０ｍｓのフレームの間、施され、３２個のビット対（６４ビット）により、３２×２０ミリ秒（ｍｓ）すなわち６４０ｍｓの任意の波形がもたらされる。より長い波形が望まれる場合、ビット対の数を増やすことができる。したがって、３２個のビット対の波形を備えた６４０×４８０画素画面のフレームバッファには、約２．４６メガバイトのメモリが必要になる。

画素毎の波形を個々に、常に把握することにより、ディスプレイ全体の完全なコントロールを得ることが可能である。これは、何れかの時点で開始して個々の画素を更新し、よって、認識されるレーテンシを削減することが可能である。特定の実施例では、画像の更新は、画素波形ビット対全てを正しい波形で埋め、次いで、画素毎に各ビット対をたどることによって進み得る。ビット対をたどり、画素を更新する処理は、完全なフレームバッファもクリアする。最後に達すると、修正される、各画素のビット対に新たな波形を書き込みことにより、画像をもう一度更新することが可能である。

ビット対の完全なフレームバッファ２０８を用いてディスプレイを制御するためのやり方がいくつか存在している。一実施例では、前述の通り、画素毎に正しい波形を生成するうえで適切な値で各ビットを埋めることにより、ディスプレイ全体が同時に更新される。例えば、画素が、変わらない状態に留まる場合、左上の画素の３２個のビット対は、「００」で埋められる。これは、画素更新中の如何なる時点でも、電圧をその画素に印加してはならないことを示す。あるいは、特定の波形が画素に施される場合、一連の「００」、「０１」、「１０」及び「１１」が、適切な０ボルト、−１５ボルト、及び＋１５ボルトの波形を示すように３２個のビット対に配置される。ここで、各ビット対は、一実施例では、２０ミリ秒の間、印加される対象の電圧を示す。波形、又は値の系列は、波形の最後に一リフレクタンス値から別のリフレクタンス値に画素を変えるよう企図される。

波形はディジタル・コントローラ２１４により、物理媒体２１６に２０ミリ秒の増分で施される。各増分後、ディスプレイ・コントローラは、画素に電圧を印加するために直近に使用されたビット対をもう一度「００」にリセットする。よって、ディスプレイ・コントローラは、完全なフレームバッファによって次回、もう一度そのビット対に達した場合、画素を２度目に修正するものでない。

３２個のビット対は、３２×２０ミリ秒、すなわち６４０ミリ秒の最大波形を表す。一実施例では、画素全てを同時に変えることが望ましい。画素毎の波形は、前述の画素の第１の電圧変動が、フレームバッファ２０８内の第１のビット対に対応し、第２の電圧変動が、第２のビット対に対応する等である。ディスプレイ・コントローラ２１４は、画素毎に第１のビット対にアクセスし、前述の第１のビット対における値に対応するよう電圧をセットすることにより、完全なフレームバッファ２０８からの値を用いる。２０ミリ秒後、ディスプレイ・コントローラは、何れかの画素について第２のビット対に記憶された値に対応するよう電圧を変える。これは、画素毎に記憶された最長波形の最後まで続く。

このようにしてディスプレイを制御することの欠点は、独立して画素を修正又は変更することが可能でないという点である。別の実施例における別の方法は、３１に達するまで１だけ増やし、次いで、ゼロに戻して、ゼロで当初始まるインデックス値を維持することにより、連続してビット対を循環させることである。特定の実施例では、増分は２０ミリ秒毎に生起し、その時点で、ディスプレイ・コントローラは、画素毎のインデックス値に対応するビット対にアクセスし、前述の画素の前述のインデックスに記憶されたビット対に対応する画素に電圧を印加する。

前述の画素全てのビット対全てが、「００」にセットされた場合、ゼロ電圧が画素全てにおいて保持され、よって、画素は何ら更新されない。所望の画像２０２が、単一の画素だけ変更される場合、前述の画像のビット対が修正される。しかし、インデックス０において、第１の波形ビット対を備えた波形を記憶する代わりに、第１の波形ビット対が、ディスプレイ・コントローラにアクセスされる対象の次インデックス値において記憶される。例えば、現在インデックス値が５の場合、波形の第１のビット対が、前述の画素のインデックス６において記憶され、後続波形値が後続ビット対に記憶される。インデックスが現在、３１の場合、次波形値は、前述の画素のインデックス０に記憶されるべきである。

これにより、ディスプレイ内の何れの他の画素の現在状態にかかわらず、独立してディスプレイ画素が更新されることが可能になる。ディスプレイの上部が更新されている最中の場合、インデックス＋１のビット対から始めて、正しい波形を書き込むことにより、底半分で更新を開始することが可能である。何れの画素変更も、ビット対フレームバッファにおいて十分先に書き込むことにより、将来の６４０ミリ秒における何れかの時点で開始することが可能である。

別の実施例では、種々の時点で画素を変更することが望ましい。例えば、時点Ｔから開始して左上画素を変更し、時点Ｔ＋ΔＴから始めてその右の画素を変更することが望ましいことがあり得る。ΔＴが６０ミリ秒の場合、波形値をビット対インデックス＋３に書き込むことができる。ここで、３は、６０ミリ秒を２０ミリ秒で割った結果に等しい。

一実施例では、波形の中央においても画素の所望の最終値を変更することが望ましいことがあり得る。例えば、黒から白への画素の切り換えに４百ミリ秒要した場合、波形は、２０個の「０１」ビット対を含み得る。これは、４００百秒間、＋１５ボルトを画素に印加すべきである旨を示す。２百ミリ秒の点で、画素が、結局、黒であるべきであると判定された場合、残りのビット対を「１０」に変換することが望ましい。これは、画素を黒にもう一度駆動させるために、−１５ボルトを、残りの２００ミリ秒間、印加すべきである旨を示す。現在のシステムでは、白まで画素が駆動させられるまでディスプレイ・ドライバは待ち、次いで、「白から黒」波形を施す。これは、「黒から白」の切り換え及び「白から黒」の切り換えの経過時間合計が、８００ミリ秒であることを意味する。

一実施例では、現在画像バッファ２０６は、物理媒体がどのようにして変更されるかのシミュレーションに基づいてディスプレイの現在状態を示すよう動的に更新される。例えば、各ビット対が物理媒体２１６に施された後、現在画像バッファ２０６において。わずかな変更が記録される。何れの時点でも、変更が、所望画像バッファ２０４に対して行われ、現在画像バッファ２０６と所望画像バッファ２０４との間の差を算出することが可能であり、正しい波形をビット対に書き込むことが可能である。

現在画像バッファを動的に更新することは、印加された電圧に基づいて、物理媒体に何が起きているかのシミュレーションが必要である。電圧インパルスに対する物理媒体の反応の単純なモデルは、ディスプレイ・コントローラ又は外部プロセッサの一部にすることが可能である。一実施例では、物理媒体の反応のモデル又はシミュレーションは、２０ミリ秒間、印加された電圧により、印加された電圧の符号に基づいて負の方向又は正の方向に特定量だけ、物理媒体のリフレクタンスが常に変わる線形モデルであり得る。

一実施例では、物理媒体のリフレクタンス変動は、現在のリフレクタンスの関数である。一実施例では、モデルは、エラー値、又は、モデルが呈するリフレクタンス変動よりもリフレクタンス変動が多かったか、又は少なかった確率も表す。一実施例では、波形が画素に施されるにつれ、エラーが累積し、前述のエラーが、前述の画素のエラー・バッファ２１３に記憶される。前述のエラーは、物理ディスプレイ上の算出されたリフレクタンス値と実際のリフレクタンス値との間の差であり、推定することが可能であるに過ぎない。シミュレーション・モジュール２１１は、所望画像バッファ２０４、現在画像バッファ２０６、完全なフレームバッファ２０８及びインデックス２０９からの入力を取り込むことにより、エラー値を計算し、エラーをエラー・バッファ２１３に出力する。エラー・バッファ２１３は、画素毎に累積されたエラーを記憶しておくのに十分な記憶装置も含む。各画素が、新たなリフレクタンスに駆動させられる前にエラーの大きさが検査され、エラーが大きすぎる場合、実際のリフレクタンス値と算出されたリフレクタンス値との間の差を最小にするために、新たなリフレクタンス値に送出する前に白又は黒に駆動させることにより、画素がリセットされる。

画素が黒又は白に駆動させられる場合、リフレクタンス変動は、真ん中のグレイ・レベルにある場合よりもずっと少ないことを電子ペーパー・ディスプレイに精通している者は認識するであろう。画素のエラーを削減するための１つのやり方は、黒又は白に駆動させることである。これにより、既知の状態に置かれる。エラーは、特定の画素毎に累積するにつれ、最終値に駆動させる前に黒又は白に駆動させることにより、前述の画素のエラー値をリセットすることが可能になる。

一実施例では、画素のビット対の組は、所望画像バッファ２０４において前述の画素について記憶された所望の値に移すよう前述の画素を次の６４０ミリ秒間にどのようにして駆動させるべきかを示す波形を含む。要求された電圧値をディスプレイ・コントローラ２１４が画素に印加した時点の２０ミリ秒後ではそれぞれ、現在画像バッファ２０６は、現在の状態を示すよう更新され、エラー・バッファ２１３は、画素内の潜在的な累積エラーを反映するよう更新される。波形が画素に対して書き込まれた場合に、画像を歪ませるのに十分なエラーが累積した旨が判定された場合、新たな波形は、所望の画像バッファ２０６において要求された最終状態に達する前にエラーを除去するよう画素が黒又は白に駆動されるように書き込むことができる。すなわち、特定の画素について、選ばれ、完全なフレームバッファに書き込まれる波形は、画素の現在状態、画素の所望の状態、及び前述の画素の累積エラーに依存する。累積エラーが、先行波形に基づいて低い場合、直接波形が使用される。これにより、画素が、新たな値に直接移される。エラーがかなり累積した場合、最終リフレクタンス値に落ち着かせる前に画素を白又は黒に移すために間接波形が用いられる。

ＣＲＴやＬＣＤのような伝統的なディスプレイの場合、入力画像を用いて、ディスプレイを駆動させる対象の電圧を選択することが可能であり、新たな入力画像が供給されるまで、各画素において連続して、同じ電圧を印加する。しかし、状態を備えたディスプレイの場合、印加する対象の正しい電圧は、現在の状態に依存する。例えば、先行画像が、所望の画像と同じ場合、電圧を印加しなくてよい。しかし、先行画像が、所望の画像と異なる場合、電圧は、現在画像の状態と、所望の画像を達成するために望ましい状態と、望ましい状態に達するための時間量とに基づいて印加する必要がある。例えば、先行画像が黒であり、所望の画像が白の場合、白画像を達成するために、特定の時間長の間、正の電圧を印加することができ、先行画像が白であり、所望の画像が黒の場合、所望の黒画像を達成するために、負の電圧を印加することができる。よって、図４中のディスプレイ・コントローラ２１４は、所望画像バッファ２０４及び現在画像バッファ２０６における情報を用いて、現在状態から所望の状態に画素を移す対象の波形を選択する。

特定の実施例では、複数の状態の達成のために使用される必要な波形は、当初状態から中間状態に移るために使用される波形を、中間状態から最終状態に進むために使用される波形とつなぐことによって得ることが可能である。この場合、遷移毎に複数の波形が存在するので、より多くの波形を記憶することができるハードウェアを有することが有用であり得る。特定の実施例では。１６レベルの何れか１つから、１６の中間調の何れかの別の１つまでの波形を記憶することができるハードウェアは、２５６個の波形を必要とする。画像が４レベルに限定された場合、中間レベルを使用することなく、１６個の波形のみが必要であり、よって、遷移毎に、１６個の別々の波形が記憶されていることがあり得る。

大半の現在のハードウェアでは、物理媒体２１６から現在のリフレクタンス値を直接読み出すやり方は存在しない。したがって、前述の値は、経験的データ、又は物理媒体２１６のモデル、及び、前述のように印加された先行する電圧の知識を用いて推定することが可能である。すなわち、物理媒体２１６の更新処理は、オープンループ型制御システムである。波形／画素の相互作用の比較的正確なモデルを得ることができ得るが、状況全てについて正確な訳でない。期待リフレクタンス値と実際のリフレクタンス値との間のエラー又は差が存在し得る。前述のエラー又は差は、画素を「柵まで」駆動させる、すなわち、画素を非常に濃い黒又は非常に濃い白にすることによって補正することができる。これにより、画素は既知の状態に入る。前述の既知の状態から、特定の実施例では、期待リフレクタンスと、実際のリフレクタンスとの間の差が最小にされている。このことは、画素を時折、純白の状態又は純黒の状態に移すことにより、モデルを実際のリフレクタンス値と同期化させることが好ましい。特定の実施例では、考えられるエラーの推定を常に把握するエラー・バッファ２１３が存在しており、単一の画素についてエラーが高すぎる状態になった場合、前述の画素は、最終のリフレクタンス値に落ち着かせる前に黒まで、又は白まで駆動させることができる。

特定の実施例では、ディスプレイがおかれている環境、特に照明、及び、人間の観察者が、物理媒体２１６を介して画像をどのようにして視るかにより、最終的に表示される画像２２２が定められる。通常、ディスプレイは、人間のユーザを対象としており、人間の視覚系が、認識される画質に対して重要な役割を果たす。よって、所望のリフレクタンスと実際のリフレクタンスとの間の差がわずかに過ぎない特定のアーチファクトは、人間によって、より認識可能でない、画像における特定のより大きな変動よりも、より不愉快であり得る。特定の実施例は、所望のリフレクタンス画像と大きな差を有する画像（しかし、より好適に認識される画像）を生成するよう企図されている。中間調の画像は、前述の例の１つに過ぎない。

前述のシステムは、画像毎の波形を個々に記憶するフレームバッファである。画像毎の波形を個々に、常に把握することにより、ディスプレイ全体を完全にコントロールすることが可能である。個々の画像更新は、いつでも開始することが可能であり、認識されるレーテンシを削減することができる。

他の実施例では、双安定型ディスプレイを更新するこの方法により、ペン・トラッキング、ビデオ・ディスプレイ、動画ディスプレイがより好適になり、全体として、電子ペーパー・ディスプレイのユーザ・インタフェースがより高速になり得る。

図３は、特定の実施例による、電子ペーパー・ディスプレイ・システムの修正ブロック図を示す。電子ペーパー・ディスプレイを更新するシステムの一実施例には、新たな入力画像２０２を受け入れ、現在の画像バッファ２０６、完全なフレームバッファ２０８、エラー・バッファ２１３及びインデックス２０９をランダム・アクセス・メモリ（RAM）３０４において常に把握するようプログラムされ、ディスプレイ・コントローラを直接駆動させるフィールド・プログラム可能なゲート・アレイ（FPGA）３０２が含まれる。物理媒体の応答のシミュレーション、及びエラー累積のための算出は全て、FDGA３０２において行われ得る。

図４は、特定の実施例による、双安定性ディスプレイを更新する方法４００の概略レベルのフローチャートを示す。方法４００は画素毎に個々に行われ、それにより、個々の画素の更新をいつでも開始することが可能になる。すなわち、各画素は、後述する方法４００により、互いに無関係に更新することができる。画素書き込み要求が受け取られる（４０２）。画素の現在の状態が検査される（４０６）。

その後、現在の状態が、要求された状態に等しいか否かが判定される（４０８）。現在の状態が、要求された状態に等しい場合（４０８-はいの場合）、動作は行われない。すなわち、画素に対する変更は行われず、したがって、現在の状態が、要求された状態に等しいので、状態は同じに留まる。現在の状態が、要求された状態に等しくない場合（４０８-いいえの場合）、ディスプレイ・コントローラ４１２は、所望の状態を達成するために画素に施す対象の制御信号を判定する（４１２）。制御信号又は波形が判定されると、適切な値が、その画素４１４のビット対に書き込まれる。

本明細書及び特許請求の範囲を読めば、当業者は、本明細書及び特許請求の範囲に開示された原理によって、双安定型ディスプレイ上の画像を更新するシステム及び方法の更に別の構造設計及び機能設計を認識するであろう。よって、特定の実施例及びアプリケーションを例証し、説明しているが、本明細書及び特許請求の範囲に開示されたまさにその構成及び構成部分に、本願開示の実施例が限定されないものとする。特許請求の範囲記載の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、当業者に明らかになる種々の修正、変更及び変形を、本明細書及び特許請求の範囲記載の方法及び装置の構成、動作及び詳細において行うことができる。

Claims (3)

1. 双安定型ディスプレイ上の画像を更新する方法であって、
   前記双安定型ディスプレイの画素の現在の状態を判定する工程と、
   前記双安定型ディスプレイの前記画素の所望の状態を判定する工程と、
   前記現在の状態から最終状態に前記画素を駆動させるための判定された制御信号を前記画素に印加することによって前記画素を更新する工程とを含み、画素毎に更新する工程は、前記双安定型ディスプレイの他の画素とは無関係に行われ、
   画素毎に累積エラー量を記憶する工程を更に含む方法。
2. 双安定型ディスプレイ上の画像を更新するシステムであって、
   前記双安定型ディスプレイの画素の現在の状態を判定する手段と、
   前記双安定型ディスプレイの前記画素の所望の状態を判定する手段と、
   前記現在の状態から最終状態に前記画素を駆動させるための判定された制御信号を前記画素に印加することによって前記画素を更新する手段とを備え、前記画素毎の更新は、前記双安定型ディスプレイの他の画素とは無関係に行われ、
   画素毎に累積エラー量を記憶する手段を更に備えるシステム。
3. 双安定型ディスプレイ上の画像を更新する装置であって、
   前記双安定型ディスプレイの画素の現在の状態を判定するモジュールと、
   前記双安定型ディスプレイの前記画素の所望の状態を判定するモジュールと、
   前記現在の状態から最終状態に前記画素を駆動させるための判定された制御信号を前記画素に印加することによって前記画素を更新するモジュールとを備え、前記画素毎の更新は、前記双安定型ディスプレイの他の画素とは無関係に行われ、
   画素毎に累積エラー量を記憶するエラー・バッファを更に備える装置。

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