根据环境光进行亮度控制的显示面板的制作方法

专利名称：根据环境光进行亮度控制的显示面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于显示图像的反射型显示面板。 本发明还涉及一种包含这种显示面板的显示设备。 本发明还涉及一种用于这种显示面板的控制器， 一种用于驱动这 种面板的方法，以及一种计算机程序。
背景技术：
在起始段落中所述类型的反射型显示面板是反射型电泳显示面板。反射型电泳显示面板通常是基于在电极间电场影响下的流体中 的带电的、通常为彩色的粒子的运动。采用这些显示面板，能够在明 亮的或者彩色的背景上成像暗的或者彩色的字符，反之亦然。因此这 些显示面板尤其用在实现纸张功能(称为"白纸"应用)的显示设备 中，例如，电子报纸和电子日记。在US 6,704,113中公开了一种反射型电泳显示面板。该公开的电 泳显示面板具有多个像素，每个像素所具有的亮度取决于该像素中粒 子位置。电极设置在显示面板的前面板和背面板上。当粒子占据其中 一个电极附近的极端位置时，像素具有极端亮度，当粒子占据在电极 之间的多个中间位置之一时，像素具有中间亮度。如果，例如像素具 有在白色流体中的黑色粒子，并且黑色粒子在前面板上的电极附近， 则黑色粒子吸收环境光。从而，该像素具有黑色的极端亮度。然而， 如果黑色粒子位于背面板上的电极附近，则白色的流体覆盖了粒子， 并且白色流体反射环境光，得到另一极端亮度，白色。中间亮度是在 这两个极端亮度之间的亮度。电极所接收的电势差受到控制，以便为每个像素提供亮度，用于 显示图像。然而，图像并不是始终可以被观看者很好地观看到的。例 如，在明亮的环境光状况下，例如明亮的太阳光下，观看者所感知的 图像亮度就可能太高。为图像至少部分地遮挡环境光降低了该问题。 然而，这是一种很不方面的解决方案。发明内容本发明的一个目的是提供在起始段落中所述类型的反射型显示 面板，其能够显示具有可灵活调节的感知亮度的图像。为了实现该目的，本发明提供了一种反射型显示面板，其被设置 为调制环境光以显示图像，其包括像素和控制器，所述控制器被设置 为，为所述像素提供与图像内容相对应且取决于所述环境光状况的亮 度，以显示所述图像。由于所述亮度取决于所述环境光状况，并且通 过控制器调节所述亮度是一种调节亮度的灵活手段，因此所述图像具 有可灵活调节的感知亮度。所述控制器可以被设置为根据所述环境光 的例如颜色或方向来控制所述亮度。在一个实施例中，所述控制器被设置为根据所述环境光的强度来 控制所述亮度。此外，如果所述亮度是所述强度的递减函数，则所述 像素在相对较亮的环境光状况下相对较暗(与图像内容无关)。这就 得到在例如明亮的太阳光条件下的较为舒适的阅读感受。如果认为可 以使显示面板上显示的图像变得更亮(通常希望这样能够抵抗诸如太 阳之类的外部光照的不利影响)，则也能使其更暗就不是令人显而易 见的。显然，早已经存在这一需求，但是用户在用于抵挡太多反射照 明的刺眼影响的方式选取上，局限于将显示面板倾斜，以便使得较少 的入射光被反射到他们的眼睛上。然而，在实际中，则需要将显示面 板倾斜到内容也难以被看清楚的程度。此外，这是一种不实际的阅读 方式，因为实践显示，人们开始将它们的头部灰度身体转动到不舒服 的位置上，如果长时间保持该位置，就会造成轻微的疼痛。此外，当 使用更大尺寸的便携式显示面板时，不容易长时间将其保持在倾斜位 置上。另一种选择是使用太阳镜，但是本发明具体关注于用户将他的 太阳镜放在家里的情况(例如，在冬天，人们通常不会携带太阳镜， 但是太阳总会开始耀眼，几乎和夏天一样明亮)。
使用本发明，我们完全有机会按照我们的期望来呈现图像，而不 是按照经典范例中的情况那样使得图像看上去最为美好(该标准确定 了不同颜色通道的色调再现曲线)，并且控制了图像的一部分(例如， 仅仅较亮的部分)对于观察者眼睛的负担的影响。通过将太阳镜的功能放置在显示面板内部，就能够有更多的选 择。太阳镜仅仅给出取决于频率的降低，对于第一近似，在图像中的 每个像素的亮度降低了相等的量(使用直接的解决方案也会如此，以便提供覆盖滤光器(covering filter),其例如能够在显示面板上拉动)。 然而，使用本发明，每个像素的亮度能够根据先前的优化准则(例如， 根据灰度值中的亮度在整个图像的直方图中的位置，在其颜色上、相 邻像素的灰度级或者颜色上、等等上进行了必要的修正)而独立地被 降低。此外，本发明还引入了不同思路的技术方法。例如，如果降低显 示面板的白色等级，则所有在其之下的灰度都必须相应地降低。因此 显示面板的可再现对比度降低。可以通过对要显示的图像进行最优化 的全色阶映射，来对其进行预先预测，例如，如果使用最低20%的驱 动值，则有利的是，首先对图像执行多色调分色印(posterizing)操 作。在多色调分色印的最简单的变体中，将灰度值映射到固定数量的 最终灰度值上(根据当前反射亮度范围的视觉敏感度，对最终灰度值 的间隔进行良好的选择)，这是根据它们到这些灰度值的距离实现的。 理想情况下，考虑到视频内容，使用更为巧妙的全色阶映射。例如， 对于文本而言，映射到两个最佳视觉颜色，即，不会给眼睛造成负担 的亮灰度，和不会给眼睛造成负担的暗灰度(即，其充分位于在例如 玻璃盖板上的不想要的反射水平之上，但是仍然远未达到亮灰度)。对于面部的图像而言，巧妙地全色阶映射到对于在当前亮度体制 (基本颜色、用于呈现面部纹理和阴影的几种颜色、以及高亮反射颜 色)下的可视性和负担而言近似最佳位置的几个颜色/灰度值，甚至 是卡通化(仅仅使用一种基本颜色和一些重点部位将面部呈现为卡 通)。尤其是第一种情况是更容易接受的，因为眼睛是非常有容忍度 的，尤其是在高亮度下(从而可以以这种方式进行折衷)。
如果该函数基本上是线性的，则能够相对较为容易地实现函数的 相关性。如果该函数是对数型的，则能够针对眼睛的敏感度而更好地 调节函数的相关性。在另一实施例中，亮度是强度的常量函数，如果强度低于预定强度，以及 强度的递减函数，如果强度大于该预定强度。贝U，像素在相对较亮的环境光状况下也相对较暗(与图像内容无 关)，从而实现了在例如明亮的太阳光情况下的相对较为舒适的阅读 感受。该函数相关性也能够相对较为简单地实现。在另一实施例中，所述控制器包括驱动装置和用于接收驱动信号 的像素电极，所述驱动装置被设置为提供用于控制所述亮度的所述驱 动信号，以显示所述图像。这种控制器易于制造。能够采用几种方式 来加入对于环境光状况的相关性。在一个实施例中，所述驱动装置包 括图像内容转换器，用于将所述图像内容转换为转换后图像内容， 所述转换后图像内容与所述图像内容相对应且取决于所述环境光状 况；以及转换后图像内容驱动波形生成器，用于生成与所述转换后图像内 容相对应的驱动波形，与所述转换后图像内容相对应的所述驱动信号 作为用于控制所述亮度的所述驱动信号而被提供，以显示所述图像。 则，对所述图像内容进行转换，实现了一种生成所述驱动信号的直接 方式。在该实施例的一个变体中，所述图像内容转换器被设置为，将 从原始显示的驱动全色阶(例如R，G3=
)到减小的驱动全色 阶的一种全色阶映射应用于所述图像，所述减小的驱动全色阶被确定 为所述强度的函数。此外，如果减小的驱动全色阶包含被确定为对于 可视性与眼睛负担之间的平衡而言是最优的多个驱动值组合，则能够 进一步优化阅读感受。在另一实施例中，所述驱动装置包括图像内容驱动波形生成器，用于生成与所述图像内容相对应的驱动信号；以及 驱动波形转换器，用于根据环境光状况，将与所述图像内容相对 应的驱动信号转换为转换后驱动信号，所述转换后驱动信号作为用于控制所述亮度的所述驱动信号提供给所述像素，以显示图像。贝u，转 换了生成驱动信号的方式，实现了一种提供所述图像内容的直接方 式。在另一实施例中，例如对于电流寻址的像素，驱动信号是电流。 在另一替换实施例中，驱动信号是电势差。在另一实施例中，所述显示面板包括前景灯，用于生成对所述环境光产生贡献的光。贝u，所述显示面板具有更高的可读性。在该实施例的一个变体中，控制器能够根据所述环境光，控制所述前景灯生成 的光。则，所述显示面板的使用更加灵活，因为该方法改善了在低亮 度等级(例如，在暗阴影或者甚至黑暗中)上的使用。所述反射型显示面板可以是LCD面板(优选地是双稳态LCD, 例如双稳态向列LCD或者胆甾型(cholesteric) LCD)、电子显色 (electrochrome)显示面板、以及微机电系统(MEM)。在一个实施例中，所述像素包括位于反射平面之上的两种液体， 所述亮度取决于所述液体对所述表面的相对覆盖度，所述控制器被设 置为控制所述相对覆盖度，以显示所述图像。这是，例如电湿型 (electrowetting)显示面板。这种显示面板能够相对容易地用于视频 应用，因为其具有较短的响应时间。在另一实施例中，所述像素包括多个带电粒子，所述亮度取决于 所述粒子的走向(orientation),所述控制器被设置为控制所述粒子的 走向，以显示所述图像。这是，例如扭转球(twistingball)显示面板 (Gyricon)。这种面板具有良好的类纸/白纸显示属性。在另一实施例中，所述像素包括电泳介质，所述电泳介质包含多 个带电粒子，所述亮度取决于粒子的位置，所述控制器被设置为控制 所述粒子的位置，以显示图像。这是，例如电泳显示面板。这种显示 面板具有更好的类纸/白纸显示属性。在该实施例的一个变体中，控制器包括驱动装置和用于接收电势 差的像素电极，所述驱动装置被设置为提供电势差来控制所述粒子的 位置，以显示图像。 在另一实施例中，所述像素是多个像素之一，并且所述控制器被 设置为，为像素提供与关于像素的图像内容相对应且取决于环境光状 况的亮度，以显示图像。在该实施例的一个变体中，所述控制器根据 环境光的强度，控制像素的亮度。此外，如果所述亮度之和是所述强 度的递减函数，贝U，平均起来，像素在相对较亮的环境光状况下相对 较暗(与图像内容无关)。这就可以实现在例如明亮的阳光情况下的 相对较为舒适的阅读感受。这种情况在亮的或者暗的浅灰色背景上给 出例如黑色的字符。在另一种用于在明亮的阳光情况下获得相对较为 舒适的阅读感受的方法中，亮度与经过亮度反转的图像内容相对应。 这种情况在灰色或者黑色的背景上给出白色的字符。除了例如电子图书(电子书)、电子杂志和电子报纸之类的电子 阅读应用之外，电泳显示面板能够形成多种应用的基础，在这些应用 中，例如可以以信息符号(例如作为一个像素而被驱动)、公共交通 信号、广告牌、价格标签、货架标签、布告板等等的形式，来显示信 息。另外，它们可以用于需要变化的无信息表面的情况中，例如具有 变化的样式或颜色的壁纸，尤其是在表面需要类似纸张的外观的情况 中。本发明的另一方面提供了一种显示设备，其包括如权利要求l 所述的显示面板和用于为所述显示面板提供图像信息的电路。在一个 实施例中，所述设备具有软的或者硬的按钮，用于允许用户根据个人 爱好调节屏幕亮度。本发明的另一方面提供了一种用于反射型显示面板的控制器，所 述显示面板被设置为调制环境光以显示图像，其包括像素，所述控制 器被设置为，为所述像素提供与图像内容相对应且取决于环境光状况 的亮度，以显示所述图像。本发明的另一方面提供了一种用于驱动反射型显示面板的方法， 所述显示面板被设置为调制环境光以显示图像，其包括像素，所述方 法包括步骤为所述像素提供与图像内容相对应且取决于环境光状况 的亮度，以显示所述图像。本发明的另一方面提供了一种计算机程序，其包括程序代码装
置，用于在所述程序在计算机上运行时执行根据如权利要求26所述 的方法。在不同权利要求中描述了特定手段这一事实并不表示不能为了 获得有利效果而使用这些手段的组合。


以下将参考附图进一步阐明和描述本发明的显示面板的这些方面和其他方面，其中图1图示出显示面板的一个实施例的前视图；图2示出了取决于环境光的最大显示器反射率，在其全白状态 下，显示器具有75%的反射率。对于低等级而言，意味着有关室内观 看的情况；对于高环境等级而言，意味着类似在明亮的阳光下的户外 观看情况；图3A-3D示出了用于在明亮的阳光情况下降低显示亮度的策略。 所示的百分比是驱动电平的百分比；图4示意性示出了环境光强度与使用在点M处所指示的预定驱 动能量的亮度之间的相关性；在环境光强度与驱动能量之间的相关 性，驱动能量用于获得在点M处所指示的亮度和具有在Il以下照明强度处的各种可控输出的前景灯；图5示出了使用光度计在环境光变化时补偿亮度变化的示意图；图6A-6D示出了为了进行试验的A4纸，在"白色"背景上具 有黑色文本100%白色(图6A); 75%白色(图6B); 50%白色(图 6C)和22%白色(图6D);图7示出了环境光调节方案的一个实例；以及图8示意性示出了沿图1中的n-n的横界面视图，该横界面视 图表示了像素布局。在所有附图中，对应的部分用相同的参考标记标识。
具体实施方式
图l示出了反射型显示面板l，其被设置为调制环境光以显示图1像。显示面板1具有多个像素2，以及一个控制器。优选的，像素2 在二维结构中基本上沿着直线布置。像素2也可以有其他布置，例如 蜂窝布置。在一个有源矩阵(active maxtrix)的实施例中，像素2还 可以包括开关电子装置，例如薄膜晶体管(TFT)、 二极管、MIM装 置等等。像素还可以包括独立的储能电容器，例如一个电容器，以便 在寻址之后保存所施加的数据电压。显示面板1具有用于由用户观看的观看表面91。每个像素具有 一个亮度，该亮度与一个极端亮度等级(例如黑色或者白色)或者一 个中间亮度等级(例如暗灰色和亮灰色)相对应。控制器被设置为，为像素2提供与图像内容相对应且取决于环境 光状况的亮度，以显示图像。控制器对于例如每个像素2具有用于接 收驱动信号(例如电势差)的电极，以及驱动装置100，其被设置为 控制所述驱动信号。对于反射型显示面板而言，显示亮度是照明等级与显示面板反射 率的乘积。高质量的白纸具有70-80%的反射率，类似白纸的显示面 板目前能够达到60%以上的等级，并且将会在短时间内达到类似真实 白纸的反射率。在阳光情况下，全白色的显示面板给出非常高的亮度(高照明等 级乘以高反射率)，使得其能够对人的眼睛造成伤害。由于人希望阅 读在白色背景上的黑色文字，因此，在采用在US 6,704,113中公开的 标准方式操作的现有技术的显示面板上的标准阅读情况将是难以接 受的简直必须要戴上太阳镜才能使得其变为"可接收的阅读感受"。在根据本发明的显示面板中，显示面板的反射率在高环境光等级 情况下降低，例如，按照环境光的量来调节高反射性的类似纸张(白 纸)的显示面板的白色等级，以舒适地进行观看。例如，如图2中所 示，通过降低白色状态的反射率来降低白色等级。这可以通过几种方法来实现一全色阶映射，例如通过使得驱动信号的幅度降低一个取决于照 明的系数，即，如图3A所示，通过在数字域中用一个系数衰减整个 驱动信号。这就使用同一系数降低了所有的亮度等级(可能的对于最 暗的状态是例外，最暗的状态是显示面板能够实现的最深的黑色亮度等级)；一全色阶映射策略的一个实例是到多个颜色的一个聚类，这些颜 色是基于可视性/美丽度的平衡的呈现准则以及眼睛的负担准则而预 先确定的。例如，为每个亮度间隔(为了简单起见，优选地为等间距; 例如，对于第一平均环境照明而言，对应于从0到128且间隔为2的 255/4个等间距的驱动值，并且对于第二平均环境照明而言，对应于 255/8个最大到64的等间距驱动值)先前确定多个颜色。然后，将图 像中存在的颜色映射到这些预先确定的值。_一种更为高级的策略首先对在图像中实际存在的多个颜色执 行聚类，并且对其进行考虑，定义(或者精炼先前所确定的)最佳的 最终颜色。例如，如果实际图像内容已经为暗的，则不仅仅是将颜色 縮放/投影到先前确定的最终模板颜色上，而是可以使用更好的呈现 策略。一通过使得驱动信号幅度降低一个取决于照明的亮度等级，艮P， 通过将所有显示驱动信号减去同一个亮度等级(并将由此得到负亮度 等级的颜色截止到黑色亮度等级)，如图3B所示；一通过在数字域中将全亮的亮度等级截止到取决于照明的最大 亮度等级。所述截止可以"强硬的"执行(如图3C)，或者可以"柔 和的"执行(如图3D)以保留在较亮的区域中的亮度等级细节。例 如，对于8比特的显示而言所有高于200的亮度等级都在非常高的 亮度上截止，以将最大显示亮度等级从255降低到200;或者一通过降低驱动信号的等级(模拟幅度或者在PWM驱动方案和 子域驱动方案中的占空比)。一个重要的问题是显示面板的对比度可能下降。在我们的方法 中，驱动值被改变，例如，所有内容都变得更暗，但是，则在"可驱 动"对比度上会损失一点，顺便一提的是，这种情况并不是非常坏， 因为，在高照明的情况下，眼睛本身总体上对于较小的对比度/颜色 变化并不很敏感，即，该图像转换方法(软件)能够考虑到这种情况 来最佳地呈现图像。 所造成的对比度损失(在黑色的亮度等级未改变而白色的亮度等 级降低的情况下，对比度降低)通常是完全可以接受的。为了补偿对 比度的损失，可以在降低最大反射率时增大黑色字符的宽度。这可以 逐渐进行，或者通过在标准字符和粗体字符之间进行切换来实现。例如，可以根据实际的环境光强度来调节用于驱动显示或者驱动 前景灯的驱动信号，以便在各种环境光状况下实现最佳的敏锐度。例 如通过试验生成用于各种光强度的驱动信号，并将其存储在存储器 中，可以在使用显示面板时对其进行手工或者自动的选择。在一种方法中，将光度计或者发光二极管结合到面板中，其能够测量照射在前面屏幕(即第二基板9)上的实际的环境光强度。将所 测量得到的光强度与预先存储的值进行比较，根据这些预先存储的 值，来选择或者通过控制器获得正确的驱动信号，从而能够获得与最 舒适的可阅读性或者最佳的敏锐度相对应的亮度，而不管环境光强度 如何。例如，当一个人在(强烈的)阳光下阅读面板时，通过使用驱 动能量(电压X时间)被降低的调节过的显示驱动信号，来获得所期 望的亮度，从而使得可阅读性保持为舒适，保护用户的眼睛免受可能 的阳光伤害。相反，当一个人在暗的环境光下阅读面板时，能够通过 使用光输出被增大的调节过的前景灯(假设该前景灯在面板上可用)， 来获得所期望的亮度。这样，用户在阅读电子书时，能够获得比阅读 传统纸张书更好的感受。在另一方法中，面板具有预先设计的几个缺省值，允许用户根据 估计的照明情况来选择其中一个缺省值。在该情况下，不需要使用光 度计。本发明是通过以下事实来实现的反射型显示器的亮度由在预定 照明情况或者参考发光情况下的驱动能量确定，驱动能量定义为电压等级乘以时间，即，R (亮度)=1 (光强度)XD (驱动能量)。最为重要的是从显示器到眼睛的光通量，其是环境光的光通量和像素的当 前反射系数的函数(在当前驱动值下，这考虑到了显示面板的任何伽 马函数)。在该文本中，还使用了单词"强度"来代表环境光的光通 量。通常，在相同的光照条件下，亮度随着驱动能量的降低而下降，
从而通过光照强度增加时降低驱动能量，或者通过在光强度降低时增 加驱动能量，来使得亮度基本上保持恒定。然而，当已经在参考光强 度上实现了对于例如白色状态的最大亮度时，驱动能量的增加将不会 对随着环境光强度的减小而保持亮度有任何帮助。在该情况下，可以 通过引入前景灯和通过随着环境光的降低而增加前景灯输出，来保持亮度，如图4所示。图4示意性示出了环境光强度与亮度之间的相关性，并且具有由 两个阈值Ti和丁2所划分的三个(1， II， III)清晰区域，T,二最低可 阅读性阈值，在该阈值之下，由于图书在低于II的光强度处变得太 暗，因此图书变得不能阅读，12=最大可接受亮度等级，在该阈值之 上，由于图书在高于12的光强度处变得太亮，因此图书变得不能阅 读。在T1和T2之间的区域II是高度可阅读的，因为在该区域中的 光强度给出了用户可以高度接受的亮度，这是因为人眼足以容忍接受 特定的变化。因此，不是必须要像用户在阅读纸张报纸时所实际感受 到的那样，在该区域中使得亮度恒定。然而，当亮度在该范围之外时， 由于显示面板变得太暗或者太亮而使得用户感受到不舒适的阅读，本 发明可以进行补偿。在图4中，根据本发明，还图示出了环境光强度与驱动能量之间 的相关性，用于执行基本上恒定的亮度，例如中间点M。在更高的光 强度处，驱动能量降低，在更低的光强度处，驱动能量升高。重要的 是要注意到，与在II与12之间相比，驱动能量在12之外的光强度上 以更快的速度降低，这是因为亮度必须返回到低于上限阈值T2的等 级。例如， 一个用户在强烈的阳光(远高于I2)下阅读电子书，且其 用白色状态作为背景，并且该背景像传统纸张图书页面一样占据了总 面积的60%以上，他感受到了远高于T2等级的亮度。用于将该显示 面板驱动到白色的驱动能量必须被降低，从而使得亮度达到低于T2 的等级。当光强度在Il与I2之间时，补偿亮度的需求由于人眼的容 忍度而降低到最低。然而，如果用户希望实现恒定的、或者随着光亮 度的降低而变得更为舒适的亮度，则驱动能量也可以增加，如图4所 示(较小的斜坡表示较低的需求)。如果用户由于习惯了阅读常用的纸张图书而愿意接受在该区间内的亮度变化，则可以例如使用为中间等级M设计的驱动能量来施加一个恒定的驱动能量。从而，用户能 够自己进行选择，以实现最佳的阅读。在Il之下的光亮度上，可以 进一步增加驱动能量，以实现更好的亮度。然而，如果已经实现了固 有的最大亮度，例如全白色状态，则驱动能量上的任何增加都不会增 大亮度。在该情况下，优选的，可以开启前景灯，并且其具有可控的 输出，如图4所示。在各种光强度上的驱动能量能够通过试验测量， 其能够作为查找列表或者合适的函数来提供。在使用该设备时，可以 从该列表中直接选择、或者使用该匹配函数来获得正确的驱动信号。图5示出了使用光度计在环境光改变时补偿亮度变化的示意图。 使用光度计测量进入显示面板的前面屏幕的入射环境光。可以在屏幕 附近的任何位置或者屏幕上将一个或多个光度计结合到面板中。在比 较器中将所测量的光强度与预先存储的列表进行比较。根据该比较的 结果，选择或者通过控制器获得适合于所测量的光强度的正确的驱动 信号。如果所测量的环境光强度(Io)小于最小阈值(I,)，则通常使 用能量增加的驱动信号。这就意味着显示驱动信号的驱动时间和/或 者驱动电压的增加，或者由于增加电压造成的前景灯输出的增加。当 所测量的强度等级在最小阈值(1。和最大阈值(12)之间时，可以 选择缺省驱动信号，即不进行调节。当所测量的强度大于最大阈值(12) 时，则通常使用能量减小的驱动信号。这就意味着显示驱动信号的驱 动时间和/或者驱动电压的减小。还可以为驱动信号耦合一个时钟函数，以实现一个作为时间的函 数的可变亮度。在阅读时间增加时，可以通过选择不同的驱动信号来 人工地或者自动地调节亮度，以例如减少由于阅读造成的疲劳。例如， 当较长吋间阅读或者观看面板时，可以人工地或者自动地选择具有较 低驱动能量的驱动信号，来获得较低的亮度。对于移动电话而言，阅 读时间是非常短的，可能需要较高的亮度，但是在较长的时间之后， 亮度能够降低。还可以不在面板中使用光度计。取而代之的是，为面板提供与各 种照明条件相对应的几个缺省驱动信号，允许用户通过例如按下一个 选择按钮来根据估计的照明情况选择其中一个缺省值，例如，可以在 面板上引入按钮"亮度"或者"环境"。在另一实施例中，可以在非常亮的情况下反转驱动信号，其结果 是在黑色背景上的白色字母。对于每个像素仅仅有两种亮度等级(例 如黑色和白色)的电子书而言，这是一种合理的解决方案，但是当使 用更多亮度等级时，这并非优选的，因为这种方案也将图像改变为其 底片形式。在荷兰，在明亮的、无云且阳光明媚的天气中进行了一项试验。使用了A4纸，并且在白色的激光打印纸上有黑色的文本。该纸的反 射率大约为70-75%。为具有2.2伽马值的显示器准备了测试材料。 对于完全白色("100%的完全纸张反射率")使用255的亮度等级， 对于完全纸张反射率的75%使用0.75(1/22)x255的亮度等级，对于完全 纸张反射率的50%使用186的亮度等级，对于完全纸张反射率的22% 使用128的亮度等级。这些测试纸张在图6A-6D中示出。显然，在完全白色背景(图6A)上的标准印刷页太亮，以致于 无法直接在明亮的阳光下阅读，尝试对其高亮度适应了几分钟之后也 是如此。最大亮度降低到75%的纸张(图6B)是可以接受的，虽然可能 仍然有点太亮。当降低到50% (图6C)时，纸张感觉到有点浅灰色， 当降低到更低时(图6D)，纸张明显为灰色，并且对比度的降低也是 无法令人接受的。得出的结论是，对于这次试验，最佳的亮度降低是降低到完全纸 张反射的75%与50%之间的反射率。在这些反射率上，对比度的损 失还没有造成困扰，虽然在50%的情况中是可以注意到的。在图7中示意性示出了根据本发明的显示面板的功能和特征。环 境光传感器为控制器给出一个电平，其确定了最大反射率。然后根据 以上所述方法之一，修改驱动信号(见图3A-3D)。(系统)控制器能 够使用图像测量数据、(用户)控制(例如键盘输入)、以及环境光状 况测量数据。可选的，可以对控制器进行扩展，以使其也取决于从对 于输入视频(例如，用于确定是否应该降低白色等级，或者是否应该
将图像反转)或者驱动信号(例如，用于检测是否很多像素被截止， 然后调节截止策略以便在下一帧中避免该情况)的测量数据而来的图 像内容。
在图7中所示的视频存储器和驱动信号存储器可以是全帧存储 器、线存储器、或者完全没有存储器，这取决于可允许的系统成本和 所需要的性能/特征。控制回路可以前馈和反馈。
该驱动方法可以用于具有脉冲幅度调制、脉冲宽度调制、和组合 的调制方案(例如，以下为电子墨水显示所解释的"集成驱动"方法) 的显示面板，以及用于子域驱动显示器。
除了完全自主的系统控制之外，用户控制也是可能的。用户能够， 例如手工操作一个开关来降低最大反射率，设备具有例如几个预先设 计的缺省值，允许用户根据估计的照明条件选择其中一个缺省值。在 该情况下，不使用光度计。
在可替换实施例中，用户能够，例如在标准的白色上的黑色 (black-on-white)模式或者可替换的黑色上的白色(white-on-balck) 之间进行切换。
本发明能够应用于任何高度反射的显示器，特别是那些用于电子 阅读和放置在户外的显示器。
一个实例是电泳显示器，例如，基于电子墨水的显示器，其用于 例如Sony的LIBRIE电子书中。
图1和8示出了电泳显示面板1的一个实例，其具有第一基板8、 相对的第二透明基板9、以及多个像素2。在基板8和9之间存在电 泳介质5，其具有在流体中的多个带电粒子6。第一和第二电极IO、 11与每个像素2相关联，用于接收电势差。在图8中，第一基板8 对于每个像素2具有第一电极10，第二基板9对于每个像素2具有 第二电极ll。显示面板1具有观看表面91，用于由观看者观看。带 电粒子6能够占据在电极10和11附近的极端位置和在电极10和11 之间的中间位置。每个像素2所具有的亮度由在电极10和11之间的 带电粒子6的位置决定。电泳介质5本身从例如US 5,961,804、 US 6,120，839和US6，130，774中可知，并且能够例如从E Ink公司获得。
所述流体可以是液体或者气体。例如，电泳介质5包含在白色流体中 的带负电的黑色粒子6。当带电粒子6在第一极端位置时，即，在第 一电极10附近时，由此得到的电势差为例如15伏特，像素2的亮度 为例如白色。当带电粒子6在第二极端位置时，gp，在第二电极11 附近时，由此得到的电势差是相反的极性，即-15伏特，像素2的亮 度为黑色。当带电粒子6在多个中间位置之一上时，即在电极10和 11之间时，像素具有其中一个中间亮度，例如亮灰色，中间灰色和 暗灰色，这些都是在白色和黑色之间的灰度等级。通过为粒子6提供 不同的能量(能量定义为电势差与该电势差的持续时间的乘积)，可 以获得多个中间亮度。
控制器被设置为，为像素2提供与图像内容相对应且取决于环境 光状况的亮度，以显示图像。控制器对于每个像素2具有电极10和 11，用于接收电势差。此外，控制器具有驱动装置100，其被设置为 控制电势差。在该情况下，电极10和11中的每一个都具有面向介质 5的基本上平坦的表面110和111。此外，在该布局中，电极10和11 被设置为使得粒子6能够在与观看表面91垂直的平面上移动。
电泳显示面板是采用一种"集成脉冲"驱动进行寻址的，其中， 在显示擦除脉冲之后(将整个显示面板设置为一种明确定义的状态， 例如黑色)，通过一个具有特定长度的正电势差(像素变为白色，因 为白色粒子移向观察者，而黑色粒子远离观察者)、负电势差(变为 黑色，因为黑色粒子移向观察者，而白色粒子远离观察者)或零(没 有粒子移动)电势差序列来建立想要的亮度等级。所得到的亮度等级 由以下给出亮度^V(t)'tdt。因此，可以通过例如以相同时长(取决 于环境光等级)的黑色驱动结束所有序列，来降低最大显示亮度这 给出了一种简单方法来实现图4B的策略。注意，其还允许适应更亮
的环境而不必逐行刷新整个显示面板可以通过仅仅立即将整个显示
面板向黑色驱动特定时间段，来为己经显示的图像增加一点灰色。通 过用同一系数降低(正的或负的)电势差，或者通过减小驱动序列的
周期，来实现图3A的策略。另一个实例是滚动球(rotating ball)显 示面板，例如来自Gyricon的"SmartPaper"显示面板。另一个实例是电子显色显示面板，例如来自Ntera的显示面板。 另一个实例是基于微机电系统(MEMS)的子域驱动的类似纸张
的显示面板，例如Iridigm的"Digital Paper"显示面板，参见例如
M.Miles等人，Digital Paper for Reflective Displays, Digest SID，02
session 10.1 ，pl 15-118. (Iridigm)。
另一个实例是电湿型显示器，例如来自Philips的显示器，参见
B.J.Feenstra， R.A.Hays和M.W.J.Prins, Display Device, PCT申请
WO03/00196。
权利要求
1、一种反射型显示面板(1)，被设置为调制环境光以显示图像，其包括像素(2)和控制器(10、11、100)，所述控制器(10、11、100)被设置为，为所述像素(2)提供与图像内容相对应且取决于所述环境光状况的亮度，以显示所述图像。
2、 如权利要求1所述的显示面板(1)，其特征在于，所述控制 器(10、 11、 100)被设置为，根据所述环境光的强度控制所述亮度。
3、 如权利要求2所述的显示面板(1)，其特征在于，所述亮度 是所述强度的递减函数。
4、 如权利要求3所述的显示面板(1)，其特征在于，所述函数 基本上是线性的。
5、 如权利要求3所述的显示面板(1)，其特征在于，所述函数 是对数型的。
6、 如权利要求2所述的显示面板(1)，其特征在于，所述亮度为所述强度的常数函数，如果所述强度低于一预定强度，以及 所述强度的递减函数，如果所述强度大于所述预定强度。
7、 如权利要求1所述的显示面板(1)，其特征在于，所述控制 器(10、 11、 100)包括驱动装置(100)和用于接收驱动信号的像素 电极(10、 11)，所述驱动装置(100)被设置为提供所述驱动信号以 控制所述亮度，以显示所述图像。
8、 如权利要求7所述的显示面板(1)，其特征在于，所述驱动装置(100)包括图像内容转换器，用于将所述图像内容转换为转换后图像内容， 所述转换后图像内容对应于所述图像内容且取决于所述环境光状况； 以及转换后图像内容驱动波形生成器，用于生成与所述转换后图像内 容相对应的驱动波形，与所述转换后图像内容相对应的所述驱动信号 作为用于控制所述亮度的所述驱动信号而被提供，以显示所述图像。
9、 如权利要求8所述的显示面板(1)，其特征在于，所述图像 内容转换器被设置为，将从原始显示的驱动全色阶(例如 R,QB=
)到减小的驱动全色阶的一全色阶映射应用于所述图 像，所述减小的驱动全色阶被确定为所述强度的函数。
10、 如权利要求9所述的显示面板(1)，其特征在于，所述减小 的驱动全色阶由被确定为对于可视性与眼睛负担之间的平衡而言是 最优的多个驱动值组合构成。
11、 如权利要求7所述的显示面板(1)，其特征在于，所述驱动 装置(100)包括图像内容驱动波形生成器，用于生成与所述图像内容相对应的驱 动信号；以及驱动波形转换器，用于根据所述环境光状况，将与所述图像内容 相对应的所述驱动信号转换为转换后驱动信号，所述转换后驱动信号 作为用于控制所述亮度的所述驱动信号而被提供给所述像素，以显示 所述图像。
12、 如权利要求7、 8或者11所述的显示面板(1)，其特征在于， 所述驱动信号是电势差。
13、 如权利要求1所述的显示面板(1)，其特征在于，所述显示面板(1)包括前景灯，用于生成对所述周围光产生贡献的光。
14、 如权利要求1所述的显示面板(1)，其特征在于，所述控制 器能够根据所述环境光，控制所述前景灯生成的光。
15、 如权利要求1所述的显示面板(1)，其特征在于，所述像素 (2)包含位于反射表面上方的两种液体，所述亮度取决于所述液体对 所述表面的相对覆盖度，所述控制器被设置为控制所述相对覆盖度， 以显示所述图像。
16、 如权利要求1所述的显示面板(1)，其特征在于，所述像素 (2)包含多个带电粒子，所述亮度取决于所述粒子的走向，所述控制器被设置为控制所述粒子的走向，以显示所述图像。
17、 如权利要求1所述的显示面板(O，其特征在于，所述像素 (2)包含电泳介质(5)，所述电泳介质(5)包含多个带电粒子(6)，所述亮度取决于所述粒子(6)的位置，所述控制器(10、 11、 100) 被设置为控制所述粒子(6)的位置，以显示所述图像。
18、 如权利要求17所述的显示面板(1)，其特征在于，所述控 制器(10、 11、 100)包括驱动装置(100)和用于接收电势差的像素 电极(10、 11)，所述驱动装置(100)被设置为提供所述电势差以控 制所述粒子(6)的位置，以显示所述图像。
19、 如权利要求1所述的显示面板(1)，其特征在于，所述像素 (2)是多个像素(2)之一，并且所述控制器被设置为，为所述像素 (2)提供与和所述像素(2)有关的图像内容相对应且取决于所述环境光状况的亮度，以显示所述图像。
20、 如权利要求19所述的显示面板(1)，其特征在于，所述控 制器被设置为根据所述环境光强度，控制所述像素的亮度。
21、 如权利要求20所述的显示面板(1)，其特征在于，所述亮 度的总和是所述强度的递减函数。
22、 如权利要求20所述的显示面板(1)，其特征在于，所述亮 度与经过亮度反转的图像内容相对应。
23、 一种显示设备，包括如权利要求1所述的显示面板(1)以 及为所述显示面板(1)提供图像信息的电路。
24、 如权利要求23所述的显示设备，其特征在于，所述设备具 有软的按钮或者硬的按钮，用于允许用户根据个人爱好调节所述屏幕 的亮度。
25、 一种用于反射型显示面板(1)的控制器，所述显示面板(1) 被设置为调制环境光以显示图像，所述显示面板(1)包括像素(2)， 所述控制器被设置为，为所述像素(2)提供与图像内容相对应且取 决于所述环境光状况的亮度，以显示所述图像。
26、 一种用于驱动反射型显示面板(1)的方法，所述显示面板(1) 被设置为调制环境光以显示图像，所述显示面板(1)包括像素(2) ，所述方法包括步骤为所述像素(2)提供与图像内容相对应 且取决于所述环境光状况的亮度，以显示所述图像。
27、 一种计算机程序，其包括程序代码装置，用于在所述程序在 计算机上运行时执行根据如权利要求26所述的方法的方法。
全文摘要
反射型显示面板(1)，被设置为调制环境光以显示图像，其包括像素(2)和控制器(10、11、100)。为了使显示面板(1)能够显示具有可灵活调节的感知亮度的图像，控制器(10、11、100)被设置为，为像素(2)提供与图像内容相对应且取决于所述环境光状况的亮度，以显示所述图像。
文档编号G09G3/34GK101151651SQ200680010461
公开日2008年3月26日 申请日期2006年3月22日 优先权日2005年4月1日
发明者G·周, M·默滕斯, R·科尔蒂, R·范沃登伯格 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司