(57)【要約】電子ペーパーディスプレイが新たな像を表示するように更新された後、目視可能に部分的に残っている「ゴースト」又は過去の画像の影響を電子ペーパーディスプレイで受けにくくすること。擬似ランダムノイズ中間画像を使って、人的な観察者にとってゴーストをほとんど見えないようにする。更に、他の中間画像を使って、視覚可能な情報を運ぶ又は秘密情報(例えば、ウォーターマーク)を運んでもよい。現在状態から中間状態を経て最終的光状態に双安定ディスプレイを変えるための制御信号も決定される。一実施例では、各画素についての中間状態は、擬似ランダム法で決定される。擬似ランダムノイズ値は双安定ディスプレイに適用され、ノイズ及び他のアーチファクトを最終的に生じる画像から除去する。決定された制御信号は双安定ディスプレイに適用され、双安定ディスプレイを、中間状態を経て最終的な光状態に変える。
2010515930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有する双安定ディスプレイで画像を更新する方法であって、
前記双安定ディスプレイの所望の最終的な光状態を決定するステップと、
前記双安定ディスプレイの現在の光状態を決定するステップと、
前記双安定ディスプレイの所望の中間値を決定するステップと、
前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるための制御信号を決定するステップと、
決定された前記制御信号を使用し、前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記最終的な光状態を前記双安定ディスプレイで表示するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記所望の中間値を決定するステップが、
前記複数の画素の各画素について、中間状態を擬似ランダム法で決定するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の少なくともいくつかについて、異なる中間状態を決定するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項５】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の内の２つの画素について、異なる中間状態を決定するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記中間的な光状態が、知覚される最終的な画像におけるアーチファクトを最小化するように選択されている請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記中間的な光状態が、潜在する特定の画像を含むように選択される請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記潜在する特定の画像が、言葉を表現するようにした請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記潜在する特定の画像が、図形画像を表現するようにした請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記潜在する特定の画像が、前記最終的な光状態におけるウォーターマークとして現れるようにした請求項７記載の方法。
【請求項１１】
双安定ディスプレイで画像を更新するシステムであって、
前記双安定ディスプレイの所望の最終的な光状態を決定する手段と、
前記双安定ディスプレイの現在の光状態を決定する手段と、
前記双安定ディスプレイの所望の中間値を決定する手段と、
前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるための制御信号を決定する手段と、
決定された前記制御信号を使用し、前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変える手段と、
を有するシステム。
【請求項１２】
前記最終的な光状態を前記双安定ディスプレイで表示する手段を更に有する請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記所望の中間値を決定する手段が、
前記複数の画素の各画素について、中間状態を擬似ランダム法で決定する手段を更に有する請求項１１記載のシステム。
【請求項１４】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の少なくともいくつかについて、異なる中間状態を決定する手段を更に有する請求項１１記載のシステム。
【請求項１５】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の内の２つの画素について、異なる中間状態を決定する手段を更に有する請求項１１記載のシステム。
【請求項１６】
前記中間的な光状態が、知覚される最終的な画像におけるアーチファクトを最小化するように選択されている請求項１１記載のシステム。
【請求項１７】
前記中間的な光状態が、潜在する特定の画像を含むように選択される請求項１１記載のシステム。
【請求項１８】
前記潜在する特定の画像が、言葉を表現するようにした請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記潜在する特定の画像が、図形画像を表現するようにした請求項１７記載のシステム。
【請求項２０】
前記潜在する特定の画像が、前記最終的な光状態におけるウォーターマークとして現れるようにした請求項１７記載のシステム。
【請求項２１】
双安定ディスプレイで画像を更新する装置であって、
ある光状態で表示を行う双安定ディスプレイと、
前記双安定ディスプレイの所望の最終的な光状態を決定するモジュールと、
前記双安定ディスプレイの現在の光状態を決定するモジュールと、
前記双安定ディスプレイの所望の中間値を決定するモジュールと、
前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるための制御信号を決定するモジュールと、
決定された前記制御信号を使用し、前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるコントローラと、
を有する装置。
【請求項２２】
前記最終的な光状態を前記双安定ディスプレイで表示する手段を更に有する請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記所望の中間値を決定する手段が、
前記複数の画素の各画素について、中間状態を擬似ランダム法で決定する手段を更に有する請求項２１記載の装置。
【請求項２４】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の少なくともいくつかについて、異なる中間状態を決定する手段を更に有する請求項２１記載の装置。
【請求項２５】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の内の２つの画素について、異なる中間状態を決定する手段を更に有する請求項２１記載の装置。
【請求項２６】
前記中間的な光状態が、知覚される最終的な画像におけるアーチファクトを最小化するように選択されている請求項２１記載の装置。
【請求項２７】
前記中間的な光状態が、潜在する特定の画像を含むように選択される請求項２１記載の装置。
【請求項２８】
前記潜在する特定の画像が、言葉を表現するようにした請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記潜在する特定の画像が、図形画像を表現するようにした請求項２７記載の装置。
【請求項３０】
前記潜在する特定の画像が、前記最終的な光状態におけるウォーターマークとして現れるようにした請求項２７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、本発明は双安定ディスプレイにおける視覚的なアーチファクトを減らすことに関連する。
【背景技術】
【０００２】
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：柔軟性、幅広い視野角、低コスト、軽量、低消費電力、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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、更新速度が遅いことはページをめくるのに時間を要するからであり、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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子ペーパーディスプレイは多くの利点を有するが、２つの問題がある：(1)更新速度(更新待ち時間とも言う)が遅いこと、及び(2)ゴーストと呼ばれる問題であり、以前に表示した画像が見えてしまうことである。
【０００７】
第１の問題は、通常のCRTやLCDディスプレイと比較して、多くのEPDが更新に比較的長い時間を必要とすることである。典型的なLCDは、適切な値に変更するのに約５ミリ秒しかかからず、毎秒200フレームに及ぶ程のフレームレートを支持する(達成可能なフレームレートは、一般に、ディスプレイ中の画素全てを変更するためのディスプレイドライバ電子部品の能力によって制限される。)。これに対して、例えば、E-Inkディスプレイのような多くの電子ペーパーディスプレイは、白から黒へ画素値を変えるのに300-1000ミリ秒のオーダーの時間をかけてしまう。この更新時間は電子書籍で必要とされるページ送りには確かに充分であろうが、ペントラッキング(筆跡追跡)、ユーザインターフェース及び映像表示等のインタラクティブな用途には問題が残る。
【０００８】
マイクロカプセル化電気泳動(MEP:  Microencapsulated  ElectroPhoretic)ディスプレイと呼ばれる種類のEPDは、１つの画素を更新するのに、粘性流体を通じて何百もの粒子を動かす。電場が印加されない場合、粘性流体は粒子の動きを制限し、電力がなくても画像を維持できるようにする性質をEPDに与える。電場が印加された場合、この流体は粒子の動きも制限し、このディスプレイは他の種類のディスプレイに比べて更新を非常に遅くする。
【０００９】
映像又は動画を表示する際、映像フレーム期間の間、即ち次に要求される反射率(reflectance)が受け取られるまで、所望の反射率にあるべきことが理想的である。しかしながら全てのディスプレイは、特定の反射率を求める要求と、その反射率が達成される時間との間に何らかの遅れを示す。映像が毎秒10フレームで流れ、画素を変えるのに要する時間が10ミリ秒であったならば、その画素は90ミリ秒の間適切な反射率を表示し、その影響は望ましいものになる。仮に、画素を変えるのに100ミリ秒かかったとすると、その画素を別の反射率に変える時間は、前のフレームで正しい反射率にその画素が到達した時間と同じになってしまう。そして、画素を変えるのに200ミリ秒かかったとすると、ほぼ適切な反射率に画素が既に達している場合(即ち、緩やかに画像が変化する場合)を除いて、その画素は決して適切な反射率になることはないであろう。
【００１０】
EPDの第２の問題は、新たな画像を表示するようにディスプレイが更新された後でさえ、古い画像が存続しているかもしれないことである。前の画像のかすかな印象がまだ見えているので、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、ディスプレイをゴーストと共に読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。
【００１１】
図１Ａは、双安定ディスプレイを更新する際、従来技術で双安定ディスプレイに表示されるゴーストアーチファクトを示す。当初の画像102は、白地に黒の‘Ｘ’の大きな文字である。次に望まれる画像は白地に黒の‘Ｏ’の大きな文字である。図１Ａ右側は、最終値に更新するよう指示がなされた後であるが、‘Ｘ’が依然として部分的に目視可能であり、最終的な画像の中でかすかな画像として現れている。従来のシステムは現在の状態から所望の状態に画素を移すために電圧をかけるが、各画素は所望の状態と元の状態との混合になる。
【００１２】
図１Ｂは、図１を参照しながら図示及び説明したようなゴーストの影響を、通常動作よりも減らそうとする従来の技術を示す。ここでは、所望の最終値を速やかには各画素にもって行かないディスプレイ制御信号が使用される。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、次に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、白及び黒に向けて画素を変えることは、従来の出力画像106と結果の画像118とを比較することで分かるように、ゴーストのアーチファクトをいくらか除去する作用がある。図１Ｂの残留アーチファクト‘Ｘ’は、図１Ａに示されるアーチファクトよりも見えづらいが、それでもまだ存在している。
【００１３】
白から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。
【００１４】
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、これは特に問題になる。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っている。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。
【００１５】
従って、新たな画像が表示画面で更新される際、表示される画像を更新するのに比較的短時間しか必要とせず且つ「ゴースト」のアーチファクトをほとんど表示しない電子ペーパーディスプレイを提供することが非常に望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、双安定ディスプレイにおける所望の中間状態を決定する。本システムは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、双安定ディスプレイを現在の光状態から中間状態に移し、その後に最終的な光状態に移す。
【００１７】
双安定ディスプレイを更新する一実施例による方法は、最終的な光状態を確認し、双安定ディスプレイにおける現在の光状態を推定する。本方法は所望の中間状態を決定することも含む。一実施例では、中間値は、各画素について擬似ランダム法で選択される。その中間値は双安定ディスプレイに適用され、最終的な画像からノイズその他のアーチファクトを除去する。現在の光状態から、中間状態を経て最終状態に至るように、双安定ディスプレイを駆動する制御信号が決定される。決定された制御信号は双安定ディスプレイに適用され、中間状態を経て最終的な光状態に向けて双安定ディスプレイを駆動する。最終的な画像は双安定ディスプレイで表示される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】双安定ディスプレイを更新する従来法により、双安定ディスプレイに生じるゴーストアーチファクトを示す一連のフレーム表現図を示す。
【図１Ｂ】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】ある実施例による追加的な制御を伴う改善された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。
【図６Ａ】双安定ディスプレイの更新中に中間的な擬似ランダムノイズを適用する一実施例による一連のフレームの表現図を示す。
【図６Ｂ】双安定ディスプレイの更新中に中間的な画像として企業名を適用する一実施例による一連のフレームの表現図を示す。
【図７】他の実施例により中間的な画素状態を処理する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【実施例１】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、その実施例に付随して説明されている特徴、構造、特性、又は特定の要素が少なくとも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。
【００２３】
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つながっていることを示す。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、例えば黒色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。
【００２９】
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、物理媒体を上面(222)に向けて駆動し、白色状態に移し、負の電圧234を伴う制御信号が印加され、物理媒体を底面(224)に向けて駆動し、黒色状態に移す。
【００３０】
電圧が変わるにつれて、EPDの画素の反射率が変わる。画素の反射率変化の総量は、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。
【００３１】
＜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、所望の最終状態が確認される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構成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。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、単に、以前望まれていた光状態であるように仮定される。別の実施例では、現在の光状態はセンサにより確認され、或いは、以前の制御信号から及びディスプレイの物理的な何らかのモデルから推定される。次に、所望の中間状態が決定される306。所望の中間状態を決めるのに使用されてよい７つの別個の方法がある。ある実施例では、中間状態は、各画素について擬似ランダム法で選択される。ある実施例では、同一の現在の光状態及び所望の最終的光状態を有する画素について、中間状態は異なる。他の実施例では、中間的な光状態は、知覚される最終画像中のアーチファクトを最小化するように選択される。ある実施例では、中間的なリファレンス光状態が、特定の潜在的な画像を含むように選択される。推定された現在状態、所望の中間状態及び所望の最終状態が分かると、適切な制御信号が決定され308、適用される310。決定された制御信号は、双安定ディスプレイに与えられ、そのディスプレイ(表示)を中間状態に変え、その後に最終状態に変える。最終的な光状態が双安定ディスプレイに表示される。ディスプレイにおける視覚的なアーチファクト及びゴーストは軽減される。なぜなら、唯１つの中間状態が存在し、現在状態から最終状態へ表示を更新するのに必要な時間は、従来技術と比較して少ないからである（例えば、従来では表示を全て黒に、全て白に、そして全て黒に一変させていた。）。
【００３２】
図４は、ある実施例により双安定ディスプレイを更新するシステム400のブロック図を示す。所望の画像に付随するデータ402がシステム400に用意される。
【００３３】
所望の画像データ402は、現在の所望の画像用バッファ404に送られて格納され、バッファ404は現在の所望の画像に関する情報を含んでいる。過去の所望の画像用バッファ406は、少なくとも１つの以前の画像を格納し、表示416を新たな所望画像にどのように変えるかを決める。以前の所望の画像用バッファ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、その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ている。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。様々な波形が存在し、その各々は、過去の画素の値、現在の画素の値及び遷移に許容されている時間に依存して、ある状態から別の状態へ画素を遷移させるよう設定されている。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。
【００３４】
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。
【００３５】
ある実施例では、初期状態から中間状態へ進むのに使用される波形と、中間状態から最終状態へ進むのに使用される波形とを接続することで、複数の状態に至るのに必要な波形を求めることができる。各遷移について複数の波形があるので、多くの波形を格納可能なハードウエアを備えることが有用かもしれない。ある実施例では、16レベルの何れについても16個のグレーレベルのどれもを格納可能なハードウエアは、256個の波形を必要とする。画像が4レベルに制限されていた場合、中間レベルを使用せずに16個の波形だけが必要とされ、各遷移について16個の波形が格納される。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、擬似ランダム雑音値を決定し、物理媒体412を動かすための制御信号値にランダム値を合わせ、中間状態を生み出す。中間状態は、画像反射率414に従って表示され、物理ディスプレイ416を通じて人的オブザーバに目視可能になる。
【００３９】
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。
【００４０】
図５は、ある実施例による追加的な制御を伴う改善された電子ペーパーディスプレイシステム400のブロック図を示す。図５は、図４の全ての要素に加えて、システムプロセスコントローラ504及び選択的な画像バッファ502を含んでいる。ある実施例では、図４の基本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504によって修正される。ある実施例では、残りのシステム500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502及びシステムプロセスコントローラ504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504及び選択的な画像バッファ502は、過去の画像、所望の将来の画像を追跡し、従来のハードウエアでは不可能な追加的な制御をもたらす。目下の例では、バッファは所望の中間画像及び所望の最終的画像を追跡し、元のシステムは特定の中間状態を通じて進行するように操作される。例えば、“X”の画像から“O”の画像に変わる例の場合、システム500はこれらの画像をバッファ502の中に維持し、旧システム400に用意される擬似ランダム画像を生成する。画像が完成すると、システムプロセスコントローラ504は波形を変更し、旧システムに所望の最終画像を提供する。ある実施例では、システムは単一の画像バッファを含む。他の実施例では、図５に示されるように、システムは複数の選択的な画像バッファを含む。
【００４１】
＜アーチファクト軽減法の説明＞
ある実施例では、好ましくないアーチファクトを削減する手段として、画素を最終的な画像に移す前に、画素は異なる中間値に調整される。技術的には、この方法は異なる画像によるゴーストアーチファクトを生成する。ある実施例によれば、適切な中間画像が選択され、ゴーストアーチファクトは、以前の画像よりも充分に少ない違和感になる。これは、画素をある中間値に移すことで達成可能であり、画素の中間値は擬似ランダム法で選択される。この中間画像の痕跡は最終画像に残るかもしれないが、人間の視覚系は、空間的に接近している画素を平均化するので、ほとんど知覚されない。
【００４２】
これは、図１Ａの従来例の画像と、本発明により生成された画像とを比較することで分かる。従来技術の場合、表示は最初に文字‘Ｘ’を含んでおり、次の所望の画像は‘Ｏ’である。「直接的な更新」の場合、‘Ｏ’の画像では黒でないが‘Ｘ’では黒い画素は白に調整され、‘Ｘ’の画像では黒でないが‘Ｏ’の画像では黒である画素は黒に調整される。しかしながら、‘Ｘ’画像中の黒い画素は白地と同じ状態ではスタートしてないので、それらは依然として互いに類似しており、最終画像の背景と僅かに異なっている。
【００４３】
図６Ａに示されるように、オリジナル画像602は白地に黒の大きな文字‘Ｘ’である。‘Ｘ’から‘Ｏ’に直接的に画素を調整する代わりに、各画素について黒及び白の間で擬似ランダム値を一様に選択することで、先ず画素は中間状態604に設定される。画像604では、擬似ランダム画像は再現性がよくないので、擬似ランダム画像でなくパターンの付いた画像が使用されていることに留意を要する。また604では、潜んでいる‘Ｘ’の像は見えないが、実際の表示では過去の像が僅かに見えるかもしれない。図６Ａでは、‘Ｘ’の画像は中間状態604でそれでも僅かに見える。なぜなら、同じ値に由来する全ての画素の間で何らかの相関があるからである。しかしながら、この画像が最終的な‘Ｏ’の画像606に調整される場合、背景の全ての画素は様々な初期状態に由来し、相関は非常に少なくなる。この場合EPDの最終的な‘O’の画像(606)を精密に検査すると、背景に擬似的なノイズパターンのあることが暴かれるが、一般的な表示距離では、眼はこれらの値を平均化し、アーチファクトは目立たない。
【００４４】
ハードウエア及びソフトウエアの利用可能性に依存して、中間ノイズ画像に至るこの更新は様々な方法で達成可能である。開発者が画像を選択することを許可する如何なるシステムも、所望の画像の間に擬似ランダムノイズ画像を散在させることで、目に見えるゴーストを軽減するようにその技術を利用できる。システム400を修正せずに中間画像を利用することは、直接的な更新法と比較して、可能性のあるフレームレートを２の因子だけ減らす。
【００４５】
他のハードウエア及びソフトウエア環境では、中間画像と制御信号を組み合わせることができる。この場合、白い画素になるように更新される名目的な２つの黒い画素には、異なる制御信号が送信される。例えば、一方は直接的に白になるよう通知され、他方は中間値を経てその後に白になるように通知される。
【００４６】
擬似ランダム画像の選択は、アプリケーション又はディスプレイの目的に依存して異なるかもしれない。特別に選択された周波数を伴う擬似ランダム画像が使用されるかもしれない。特に、人間の視覚系がその周波数に敏感でないように、「ノイズ画像」を選択することが最良である。例えば、低周波が決して存在しない。ある種のハーフトーン形式で使用されるマスク(例えば、ブルーノイズマスク(blue  noise  mask))のような中間画像が有利かもしれない。
【００４７】
ある実施例では、中間的な擬似ランダム画像は、以前に表示した画像及び所望の表示画像の内容に基づいて選択される。例えば、擬似ランダムノイズ画像は、前の画像のエッジで選別(フィルタリング)されてもよい。こうして、通常的には生じるかもしれないアーチファクトは、その擬似ランダムノイズに起因してほとんど目に見えなくなるが、ゴーストを示さない一定の色の領域が、一定の色の中間画像に変えられ、それ故に一定の領域で擬似ランダムノイズの視覚性を軽減できる。
【００４８】
ある実施例では、図６Ｂに示されるように、ある視覚的な内容を有する中間画像612が使用され、「ゴースト」像の明示的な(意図的な)選択を許可している。図６Ｂでは、元の画像610は、白地に黒の大きな文字‘Ｘ’である。この例では、ある企業名618が中間画像612として使用され、広告効果をもたらす。他の例では、ある図形画像が中間画像612として選択されてもよい。
【００４９】
図６Ｂに示されるように、“Ricoh  Ricoh  Ricoh”が中間画像612として使用されている。或いは、ある種の情報がゴースト画像に格納されてもよく、例えば、その情報は特定の表示装置が特定されるようにする情報でもよい。これは視覚的な方法で、例えばテキスト形式の中に数字を含めることで或いはウォーターマークのような隠し文字(透かし)の方法でなされるかもしれない。この場合、表示をスキャンし、何らかの計算を実行し、情報を復元する必要がある。例えば、図６Ｂでは企業名618が中間画像612として使用されている。中間画像612はその表示の上で生成されるので、元の画像610の視覚的なアーチファクト616が残る。企業名618のウォーターマークは最終的な画像614で目に見えるが、その最終的な画像614での視覚的アーチファクト616はもはや気にならない。
【００５０】
図７は、他の実施例により中間的な画素状態を選択する方法を示す。適切な擬似ランダムノイズ値を生成するディスプレイコントローラ410がある場合、中間的な画像を格納しておくことは必須でない。中間画像をロードする代わりに、コントローラは、各画素についてランダムな目標値を生成し、その画素を現在の状態からそのランダムな目標値に変える波形を使用する。中間画像は表示装置に現れ、過去の画像用のバッファに格納される。擬似ランダム的に生成された画像から最終的な所望の画像に進むのに必要な波形は、表示が、最終的な所望の画像状態に達することを引き起こすように使用される。
【００５１】
代替実施例では、異なる中間値に対する画素の調整を達成する別の手段は、別の波形を使用することである。３つの画素が現在黒であり、所望の画像は３つ全部暗いグレーの画素を有する場合を考える。これらの画素の１つは、最初に白に、そして暗いグレーに至る第１プロセス702に従って変えられる。第２画素は、最初に明るいグレーに、そして暗いグレーに至る第２プロセスに従って変えられる。最後の画素は直接的に暗いグレーに至る第３プロセス706に従って変えられる。708−712は各画素を所望の状態に変えるのに必要な制御信号の波形を示す。波形708は702において黒から白を経て暗いグレーに至るように画素を変えるのに使用される。波形710は704において黒から明るいグレーを経て暗いグレーに至るように画素を変えるのに使用される。波形712は706において黒から暗いグレーに画素を変えるのに使用される。システムはこれら異なる制御信号に対応する波形(及び他の画素の遷移に備えた同様な制御信号)を格納できる。現在の画像及び所望の画像の下で、同じ初期状態及び所望の最終状態の画素について、コントローラは異なる波形を選択してもよい。
【００５２】
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双安定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。
【００５３】
＜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。
【図１Ａ】
2010515930.tif 000003
【図１Ｂ】
2010515930.tif 000004
【図２】
2010515930.tif 000005
【図３】
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【図４】
2010515930.tif 000007
【図５】
2010515930.tif 000008
【図６Ａ】
2010515930.tif 000009
【図６Ｂ】
2010515930.tif 000010
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月13日(2009.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有する双安定ディスプレイで画像を更新する方法であって、
前記双安定ディスプレイの所望の最終的な光状態を決定するステップと、
前記双安定ディスプレイの現在の光状態を決定するステップと、
前記双安定ディスプレイの所望の中間値を決定するステップと、
前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるための制御信号を決定するステップと、
決定された前記制御信号を使用し、前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記最終的な光状態を前記双安定ディスプレイで表示するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記所望の中間値を決定するステップが、
前記複数の画素の各画素について、中間状態を擬似ランダム法で決定するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の少なくともいくつかについて、異なる中間状態を決定するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項５】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の内の２つの画素について、異なる中間状態を決定するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記中間的な光状態が、知覚される最終的な画像におけるアーチファクトを最小化するように選択されている請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記中間的な光状態が、潜在する特定の画像を含むように選択される請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記潜在する特定の画像が、言葉を表現するようにした請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記潜在する特定の画像が、図形画像を表現するようにした請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記潜在する特定の画像が、前記最終的な光状態におけるウォーターマークとして現れるようにした請求項７記載の方法。
【請求項１１】
双安定ディスプレイで画像を更新する装置であって、
ある光状態で表示を行う双安定ディスプレイと、
前記双安定ディスプレイの所望の最終的な光状態を決定するモジュールと、
前記双安定ディスプレイの現在の光状態を決定するモジュールと、
前記双安定ディスプレイの所望の中間値を決定するモジュールと、
前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるための制御信号を決定するモジュールと、
決定された前記制御信号を使用し、前記現在の光状態を前記所望の中間状態に、その後に前記最終的な光状態に、前記双安定ディスプレイを変えるコントローラと、
を有する装置。
【請求項１２】
前記最終的な光状態を前記双安定ディスプレイで表示する手段を更に有する請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記所望の中間値を決定する手段が、
前記複数の画素の各画素について、中間状態を擬似ランダム法で決定する手段を更に有する請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の少なくともいくつかについて、異なる中間状態を決定する手段を更に有する請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
同じ現在の光状態及び同じ最終的な光状態の複数の画素の内の２つの画素について、異なる中間状態を決定する手段を更に有する請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
前記中間的な光状態が、知覚される最終的な画像におけるアーチファクトを最小化するように選択されている請求項１１記載の装置。
【請求項１７】
前記中間的な光状態が、潜在する特定の画像を含むように選択される請求項１１記載の装置。
【請求項１８】
前記潜在する特定の画像が、言葉を表現するようにした請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記潜在する特定の画像が、図形画像を表現するようにした請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
前記潜在する特定の画像が、前記最終的な光状態におけるウォーターマークとして現れるようにした請求項１７記載の装置。
【国際調査報告】
2010515930.tif 000012
2010515930.tif 000013