CN103329189A

CN103329189A - 具有改良式灰阶分隔的电子显示器

Info

Publication number: CN103329189A
Application number: CN2011800581998A
Authority: CN
Inventors: W.马克沃特; B.皮特斯; M.范米尔; P.范利肖特
Original assignee: Creator Technology BV
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN103329189B; WO2012074393A1; EP2646998A1

Abstract

本发明是关于一种电子显示器，包括多个像素，每一个像素是在一预设内建数量的多个灰阶中进行操作，并且电子显示器能够显示包括多个相邻的像素的一图像，其中该等像素具有不同的尺寸以产生一具有高于内建灰阶数量的进阶灰阶数量的图像，并且配置具有不同尺寸的该等像素以进行该等像素的重组步骤，使得至少在一部分的像素序列中，两个较小尺寸的像素是配置于两个最大尺寸的像素之间。本发明还关于一种电子装置，以及一种制作电子显示器的方法。

Description

具有改良式灰阶分隔的电子显示器

技术领域

本发明是关于一种具有提供灰阶能力的电子显示器，其中该灰阶是使用面积调制(area modulation)以进行操作。

本发明还关于一种包括电子显示器的电子装置，其中该电子显示器的灰阶是使用面积调制以进行操作。

本发明还关于一种制造电子显示器的方法，其中该电子显示器的灰阶是使用面积调制以进行操作。

背景技术

专利号为US5,254,981的美国专利揭露了一种电子显示器的实施例。已知的电子显示器使用电泳(eletrophoretic)原理而操作，其中每一个像素被电性供能，以便由多个可选择的预设内建灰阶中获得一目标灰阶。

在已知的显示技术中，为了达到灰阶调制，举例而言，通过改变黑与白的像素对相邻的像素进行寻址(address)和供能，使人眼能察觉到其累积的样貌为某一种(中间的)灰阶。因此，所获得的灰阶数量即为显示器的分辨率的函数。

已知显示技术的缺点在于，进行面积调制时，结合个别像素为所设想的灰色区域会减少整体的分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有改良式灰阶并且本质上不会降低显示分辨率的电子显示器。

因此之故，本发明所提供的电子显示器包括多个像素，每一个像素是在一预设内建数量的多个灰阶中的任一个灰阶中进行操作，显示器能够显示包括多个相邻像素的图像，其中上述像素具有不同的尺寸以产生一具有高于内建灰阶数量的进阶灰阶数量的图像，并且配置具有不同尺寸的像素以进行像素的重组步骤，使得至少在一部分的像素序列中，两个较小尺寸的像素是配置于两个最大尺寸的像素之间。

在电子显示器的一实施例中，电子显示器可使用电泳原理。一般而言，使用电泳原理的显示器包括多个胶囊(capsule)，上述胶囊包括黑色粒子、白色粒子、或黑色与白色粒子，其中上述粒子会根据所施加的电压在胶囊内漂移。为了改变电泳显示器中的图像内容，通过使用连接至这些胶囊的合适电极，新的图像信息会以一特定时间(100ms至800ms)被写入。由于有源矩阵的刷新率通常高于这些数值，这样的差异会导致在一些数量的帧(5至40个帧，帧频率50Hz)中进行相同图像内容的寻址。举例而言，电泳显示器包含黑色与白色粒子，寻址过程中，由黑到白必须将像素电容在200ms至250ms的时间周期中被充电至一负电压。此时，白色粒子漂移向顶部(共同)电极，而黑色粒子漂移向底部(有源矩阵背板)电极。切换至黑色需要一正电压。像素上的电压为0Ｖ时，电泳胶囊不会切换，亦即黑色与白色粒子不会移动。在一短时间中以一特定电压(例如脉冲宽度调制)对电泳显示器进行寻址，会造成可见的白色与黑色粒子的混合。由于这些粒子很小，人眼会将黑色与白色粒子的比率视为一特定灰阶。以此方式所产生的灰阶，即为电泳显示器的内建灰阶。

通过适当的寻址，就能产生所谓的内建灰阶。本发明的技术方法是奠基于人眼的有限空间的分辨率，因此可能使用少数(例如两个)内建灰阶以产生灰阶，并且通过调制显示器的像素的面积比率而结合内建灰阶以改善灰阶。

因此之故，本发明所提供的像素具有不同尺寸，以产生一具有高于内建灰阶数量的进阶灰阶数量的图像，并且配置具有不同尺寸的像素以进行像素的重组步骤，使得至少在一部分的像素序列中，两个较小尺寸的像素是配置于两个最大尺寸的像素之间。

较好的情况是，像素面积调制本身为已知技术，并且会在后续搭配图1进行讨论。然而，在已知的像素面积调制原理中，处理后的像素基本上会具有比原始像素更大的尺寸，因而具有降低显示器的整体分辨率的缺点。

然而，在本发明中重新配置后的像素基本上与显示器硬件所提供的最大像素的原始尺寸不会有差异。因此，在本发明中，像素尺寸在改良分辨率以及原始分辨率中没有差异。

在本发明所提供的电子显示器的实施例中，重组的配置是为了产生一系列的正规像素，上述正规像素(regular pixel)的尺寸相等于最大像素的尺寸。正规像素的形状最好是方形。更好的情况是，在本发明所提供的电子显示器中，像素矩阵中的一系列像素是依照下列规则所提供：

WH 1/2WH1/2WHWH

W1/2H 1/2W1/2H 1/2Wl/2H W1/2H

W1/2H 1/2W1/2H 1/2W/2H Wl/2H

WH 1/2WH1/2WHWH，

其中W为列名像素(nominal pixel)的宽度，H为列名像素的高度。像素序列可使用相同规则在两个方向被延伸，亦即再次串接相同的序列。

为了在维持原始最大像素尺寸的情况下进行重组，重组方式为结合具有相同尺寸的较小像素。因此，全宽半高(W1/2H)的像素会与相邻的全宽半高(W1/2H)的像素进行重组，而半宽半高(1/2W1/2H)的像素会与相邻的半宽半高(1/2W1/2H)的像素进行重组。较好的情况是，结合两个全宽半高的像素以产生一个新的像素，而结合四个半宽半高的像素以产生一个新的像素。更好的情况是，在本发明所提供的显示器中，像素所形成的列及/或行在一序列中被镜向(mirrored)排列，例如WH1/2WH1/2WH WH在一行中，WH W1/2HW1/2H WH在一列中。然而，较好的情况是，此镜向序列被应用于本实施例所提出的具有不同绝对尺寸的像素中。本实施例的更多细节将搭配图2加以讨论。

在本发明所提出的另一实施例中，上述重组步骤是用以产生具有大约相同尺寸的非正规像素的序列。

由于人眼无法进行微米等级的辨别，另一种可能的做法是，结合没有正规形状(方形或矩形)的像素。然而，由于子像素并不限定为最大像素的一半或四分之一的矩形面积，通过最大像素结合较小像素，在子像素的尺寸的设计上会具有较大的弹性。在此情况下，所产生的非矩形像素的几何中心可沿着折线而对准。因此，能提供更多的改良灰阶。在此情况下，可结合最大像素与较小尺寸的像素以进行重组。图3将讨论本实施例的更多细节。

在本发明所提出的另一实施例中，显示器可切换于具有内建灰阶的高解析模式，以及具有改良灰阶的进阶模式(further mode)。

由于高灰阶与分辨率有时难以兼顾，故此特征具有优势。因此，此可切换的显示器可操作于具有最高分辨率的模式，以及具有最高灰阶的模式。更好的情况是，在本发明所提出的电子显示器中，显示区域被划分具有内建灰阶的第一次区域以及具有改良灰阶的第二次区域。在此模式下，可提供最高的分辨率予特定图像区域，例如周围有文字的图片。此图片能够以改良的灰阶数量来显示，而文字能够以每英吋较高的像素数量来显示。

本发明进一步相关于包含显示器的电子显示装置，上述显示器是依据任一申请专利范围的显示器。

本发明更进一步相关于制造显示器的方法，上述显示器包括多个像素，其中该方法的步骤为：

-配置每一个像素，使得每一个像素是在一预设内建数量的多个灰阶中进行操作，

-配置显示器而显示包括多个相邻像素的图像，

-提供不同尺寸的像素，用以产生一具有高于内建灰阶数量的进阶灰阶数量的图像，

-配置具有不同尺寸的该等像素以进行像素的重组，使得至少在一部分的像素序列中，两个较小尺寸的像素是配置于两个最大尺寸的像素之间。

在此方法的一较佳实施例中，重组步骤是为了产生正规像素的序列，其中正规像素的尺寸相等于最大像素的尺寸。较好的情况是，像素矩阵中的一系列像素是依照下列规则所提供：

WH 1/2wH1/2wHWH

W1/2H 1/2W1/2H 1/2W1/2H Wl/2H

W1/2H 1/2W/2H 1/2W1/2H Wl/2H

WH 1/2WH1/2WHWH，

其中W为列名像素的宽度，H为列名像素的高度。像素序列可使用相同规则在两个方向被延伸，亦即再次串接相同的序列。

在依据本发明所提出的方法的另一实施例中，重组步骤是为了产生具有大约相同尺寸的非正规像素的序列。举例而言，使得非正规像素的几何中心可沿着折线而对准。

配合参考图示将详细讨论本发明各种实施例的装置及使用方法。然而值得注意的是，本发明所提供的许多可行的发明概念可实施在各种特定范围中。这些特定实施例仅用于举例说明本发明的装置及使用方法，但非用于限定本发明的范围。

附图说明

图1为先前技术所提供的像素面积调制的实施例的示意图；

图2a为本发明所提供的像素面积调制的第一实施例的示意图；

图2b为图2a的实施例进行像素重组的示意图；

图3为本发明所提供的像素面积调制的第二实施例的示意图；

图4为本发明所提供的显示器的实施例的示意图。

具体实施方式

图1为先前技术所提供的像素面积调制的实施例的示意图。先前技术的配置方式10的第一列中具有较大面积的像素1a与2a与较小面积的像素1b与2b交叉排列。在下一列中，较小的像素1c与1d交叉排列。

当先前技术的显示器10使用像素面积调制时，随着最大的像素1a在两个方向都增加了0.5倍的宽度，基本上因此而增加了总像素面积。因此，造成分辨率的降低，这是缺点所在。

当结合像素1a、1b、1c与1d以产生第一像素，并结合像素2a、2b、2c与2d以产生第二像素时，先前技术的显示器10能够使用每个像素的两个内建灰阶以产生大约10个灰阶。每一个像素应配置三个内建灰阶，则显示器10的灰阶总数目可能为20。值得注意的是，此原理并不限于电泳显示器，可应用于任何具有效用的显示原理。图2a为本发明所提供的像素面积调制的第一实施例的示意图。本发明的技术手段是基于重新配置像素的布局图，特别是其顺序，因此能够在图像分辨率基本上未劣化的情况下，建构出能提供改良式灰阶的像素矩阵20与25。

因此，在至少一部分的像素序列中，较小尺寸的两个像素20b与21a配置于两个最大尺寸的像素20a与21b之间，这将使得子像素可以重组(regroup)为较小的像素，例如重组像素20a、20b、20c、20d以及像素21a、21b、21c、21d为较小的像素，或是重组像素20b、21a、20c、20c’、20d、21c、20d’、21c’为较小的像素。这样的重组使得像素序列的像素的尺寸并未大于显示器中最大的像素20a的原始尺寸。图2b所示的像素25a、25b、25c、25d、25e、25f显示了对应此配置的灰阶阵列。通过对应地供能(energizing)最大的像素25a、25c以及结合后的像素25d、25b、25e、25f，就能得到所期望的改良式灰阶。最大的像素25a的绝对尺寸为137x137微米(micrometer)平方，亦即每英吋(inch)包含190个像素。在另一实施例中，最大的像素25a的绝对尺寸为100微米，亦即每英吋包含254个像素。

在图2a的情况中，所有子像素需要个别寻址。但是在图2b的情况中，被驱动为相同灰阶的子像素(例如像素20b与21a或20d、20d’、21c与21c’)能够同时被刷新(refresh)。驱动器的输出能够被相连在一起(物理上或逻辑上)。以此观之，能得到一更有效率的驱动设计，造成更低的线频率(line frequency)并且因而降低功率的耗用。此外，串音干扰(crosstalk)等负面影响可被降低。

如第1表格所示，依据本发明所提供的显示器，后续的灰阶(totlev)可作为每个像素的内建灰阶(intlev)的函数。

intlev	totlev
		1	1
2	10
		3	19
4	28
		5	37
6	46
		7	55
8	64
		9	73
10	82
		11	91
12	100
		13	109
14	118
		15	127
16	136

第1表格本发明的显示器所呈现的灰阶

图3为本发明所提供的像素面积调制的第二实施例的示意图。在此实施例中，像素31与36是最大的像素，而像素32、35、33、34、37、38是较小的像素。在此实施例中，较小的像素并未对准，因此当较大的像素适度地结合相邻的较小像素时，就会得到如像素31、32、33、34的非矩形的像素。结合像素35、36、37、38以形成一列中的下一个像素。因此，像素列可能具有至少一个非沿着直线的边界。结合后的像素的重心系沿着折线L。

图2a、图2b与图3所显示的布局图具有相当的(comparable)像素数量，因而具有相当的制程良率。然而，这样的布局图可能呈现出不同的空间(spatial)与灰阶的分辨率。当使用图3的布局图时，能得到具有2灰阶的190ppi，或是具有10灰阶的127ppi。如图2b所示，当使用相等尺寸的子像素时，能得到具有2灰阶的254ppi，或是具有5灰阶的127ppi。

较好的情况是，在较佳的实施例中，显示器可以切换于具有内建灰阶的高解析模式以及具有改良灰阶的进阶模式(further mode)。仔细而言，在一电子显示器中，一显示区域可被划分为具有内建灰阶的第一次区域，以及具有改良灰阶的第二次区域。后者特别适合于要求不同灰阶显现及/或分辨率的不同对象的图像。

图4为本发明所提供的显示器的实施例的示意图。为了降低包含单一部分的像素(例如图2a与图4的像素20a)以及复合像素(例如图2b的像素25b/d与25e)之间的差异，可使用补偿交互像素空间(inter-pixel spacing)的像素布局图。如视图40b中的子像素20a’、20a’’、20a’’’、20a’’’’所示，视图(view)40a所显示的所有像素(例如图2a的像素20a与20b/c)可由2或4个尺寸为图2a的像素20d的面积并且交互连接至相同像素电路的像素所建构。此方法能稍微降低像素的总和有源面积(total active area)。交互像素空间大约为5到10微米。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利要求范围。

Claims

1.一种电子显示器，包括：

多个像素，每一像素是在一预设内建数量的多个灰阶中进行操作，并且该电子显示器用以显示包括多个相邻的像素的一图像，其中该等像素具有不同的尺寸以产生一具有高于内建灰阶数量的进阶灰阶数量的图像，并且配置该等具有不同尺寸的像素以进行该等像素的重组步骤，使得至少在一部分的一像素序列中，两个较小尺寸的像素是配置于两个最大尺寸的像素之间。

2.根据权利要求1所述的电子显示器，其中该重组步骤用以产生一序列的正规像素，该等正规像素的尺寸相等于该最大尺寸的像素的尺寸。

3.根据权利要求2所述的电子显示器，其中该等正规像素的形状为方形。

4.根据权利要求1所述的电子显示器，其中在一像素矩阵中的一序列的像素是依照下列规则而提供：

WH 1/2WH1/2WHWH

W1/2H1/2W1/2H 1/2W1/2H W1/2H

WH 1/2WH1/2WHWH，

其中W为一列名像素的宽度，H为该列名像素的高度。

5.根据权利要求1所述的电子显示器，其中该重组步骤为结合具有相同尺寸的较小的该等像素。

6.根据权利要求1所述的电子显示器，其中该重组步骤为产生一序列的非正规像素，其中该等非正规像素具有大约相同的尺寸。

7.根据权利要求2所述的电子显示器，其中该重组步骤为产生一序列的非正规像素，其中该等非正规像素具有大约相同的尺寸。

8.根据权利要求6所述的电子显示器，其中该等非正规像素的几何中心是沿着一折线而对准。

9.根据权利要求6所述的电子显示器，其中该重组步骤为结合该等较小尺寸的像素而成为该最大尺寸的像素。

10.根据权利要求7所述的电子显示器，其中该重组步骤为结合该等较小尺寸的像素而成为该最大尺寸的像素。

11.根据权利要求1所述的电子显示器，其中该电子显示器可于具有内建灰阶的一高解析模式以及具有改良灰阶的一进阶模式中进行切换。

12.根据权利要求1所述的电子显示器，其中该电子显示器的区域被划分具有内建灰阶的一第一次区域，以及具有改良灰阶的一第二次区域。

13.根据权利要求1所述的电子显示器，其中一像素列及/或一像素行的中的多个像素被镜向排列。

14.根据权利要求1所述的电子显示器，其中一电子显示装置包含该电子显示器。

15.一种制造电子显示器的方法，其中该电子显示器包括多个像素，包括：

配置该每一个像素，使得该每一个像素是在一预设内建数量的多个灰阶中进行操作；

配置该电子显示器，用以显示包括多个相邻的像素的图像；

提供不同尺寸的该等像素，用以产生一具有高于内建灰阶数量的进阶灰阶数量的图像；

配置该等具有不同尺寸的像素以进行该等像素的重组步骤，使得至少在一部分的一像素序列中，两个较小尺寸的像素是配置于两个最大尺寸的像素之间。

16.根据权利要求15所述的制造电子显示器的方法，其中该重组步骤用以产生一序列的正规像素，该等正规像素的尺寸相等于该最大尺寸的像素的尺寸。

17.根据权利要求16所述的制造电子显示器的方法，其中在一像素矩阵中的一序列的像素是依照下列规则而提供：

WH 1/2WH1/2WHWH

W1/2H1/2W1/2H 1/2W1/2H W1/2H

W1/2H1/2Wl/2H 1/2W1/2H W1/2H

WH 1/2WH1/2WHWH，

其中W为一列名像素的宽度，H为该列名像素的高度。

18.根据权利要求15所述的制造电子显示器的方法，其中该重组步骤为产生一序列的非正规像素，其中该等非正规像素具有大约相同的尺寸。

19.根据权利要求18所述的制造电子显示器的方法，其中该等非正规像素的几何中心是沿着一折线而对准。

20.一种电子显示器，包括：

由多个像素单元组成的一阵列，每一个像素单元具有一预设尺寸，该预设尺寸的形成是选择自由一第一类型的像素元件、一第二类型的像素元件、以及一第三类型的像素元件的组成的一群组，其中该第一类型的像素元件的面积大于该第二类型的像素元件的面积，该第二类型的像素元件的面积大于该第三类型的像素元件的面积，并且该第一类型的像素元件的尺寸为该等像素单元的预设尺寸。

21.根据权利要求20所述的电子显示器，其中该第二类型的像素元件的面积为该第一类型的像素元件的面积的一半。

22.根据权利要求21所述的电子显示器，其中该第三类型的像素元件的面积为该第二类型的像素元件的面积的一半。

23.一种电子显示器，包括：

由多个像素单元组成的一阵列，其中该每一个像素单元具有一预设尺寸，该预设尺寸的形成是选择自一第一类型的像素元件以及一第二类型的像素元件组成的一群组，其中该第一类型的像素元件的面积大于该第二类型的像素元件的面积，并且该第一类型的像素元件的尺寸为该等像素单元的预设尺寸。