控制反光式顯示器干涉調光器的方法與系統的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關專利的交叉引用
[0002] 本專利申請要求于2013年7月8日申請的61/843, 491臨時專利的權利。
技術領域
[0003] 本發明涉及反光式彩色顯示器，尤其是控制反光式顯示器中干涉調光器的系統和 方法，用于獲得高亮度、寬色域的彩色圖像。
【背景技術】
[0004] 已經有通過研究墨水和紙張的特性的各種顯示技術，以及透射式液晶顯示器 ("IXD顯示器"），反射式液晶顯示器，電致發光顯示器，有機發光二極管（0LED)，電泳顯示 器及和許多其他顯示技術。反光式顯示器是一種最近開發的顯示器，在市場上越來越受到 重視，已被廣泛用于電子圖書閱讀器。與需要內置光源的常規平板LCD顯示器相比，反射式 顯示器利用環境光來顯示圖像。反射式顯示器可以實現類似于傳統油墨印刷在紙上的圖 像。由于利用環境光顯示圖像，反光式顯示器與傳統的顯示器相比耗能低很多，并可在明亮 的環境中觀看圖像。目前的反光式顯示器顯示黑白圖像特別有效。然而，現有的反光式彩 色顯示器圖像顏色昏暗，亮度低，且只能顯示整個可見顏色，或"色域"中的部分顏色。

【發明內容】

[0005] 本發明公開用于處理標準的視頻信號數據和圖像數據的系統和方法，通過控制反 光式顯示平板來顯示明亮和寬色域的彩色視頻及圖像。在某些范例中，標準格式的輸入視 頻/圖像信號的編碼，如基于RGB色彩模型的格式，首先從RGB編碼變換成基于新的顏色系 統，其編碼的顏色使用一個或多個編碼光譜色和黑白色作為顏色分量。反光式彩色顯示面 板由一系列矩陣形狀排列的自平行干涉式調光器（"SPHte"）組成。圖像里的每個像素與 一個包含多個電極的底板層、固定的頂板層、以及二者之間形成的空腔中可移動的平板所 形成的spna目關聯。給電極施加適當的電壓可以改變SP頂的空腔厚度，使得該SIPM反射 出特定波長的顏色，黑色、或白色。在一個實例中，時序混色用于按順序抖動顏色分量，以產 生具有所需的飽和度和亮度的期望顏色。
【附圖說明】
[0006] 圖1所示一個典型的數字編碼的圖像。
[0007] 圖2所示RGB顏色模型的一個版本。
[0008] 圖3所示一個不同的顏色模型，S卩"色調-飽和度-亮度"（"HSL"）顏色模型。
[0009] 圖4所示紅，綠和藍顏色匹配函數。
[0010] 圖5所示CIE1931XYZ顏色匹配函數。
[0011] 圖6所示CIEXYZ顏色模型。
[0012] 圖7所示CIE1931色度圖。
[0013] 圖8A所示反光式顯示器上通過RGB子像素顯示白色的像素。
[0014] 圖8B所示在反光式顯示上通過RGB子像素顯示飽和紅色的像素。
[0015] 圖9A所示反光式顯示上利用時間顏色抖動顯示白色的像素。
[0016] 圖9B所示反光式顯示上利用時間顏色抖動顯示飽和紅色的像素。
[0017] 圖10所示法布里-珀羅干涉儀的側視圖
[0018] 圖11A所示自平行干涉式調光器的等軸側室視圖（"spnn
[0019] 圖11B所示SP頂的部件分解圖。
[0020] 圖11C所示SP頂應用實例中的TFT截面圖。
[0021] 圖12A所示可動板未被驅動狀態下的SP頂橫截面視圖。
[0022] 圖12B所示可動版驅動狀態下的SP頂橫截面視圖。
[0023] 圖13A所示像素的24位RGB值和新色彩模型中像素的32位值。
[0024] 圖13B所示完全飽和紅色從24位RGB值轉換為新色彩模型的32位值。
[0025] 圖14所示一個示意性顏色查詢表。
[0026] 圖15A所示以HSL顏色模型為例來描述從RGB系統轉換為新的顏色系統。
[0027] 圖15B所示一個示意性波長色調的光譜色查詢表。
[0028] 圖15C所示非光譜色調的示意性百分比-色調查找表。
[0029] 圖16所示一個以HSL模型為例的準備顏色查找表的流程圖。
[0030] 圖17所示一個像素分成4個子像素的空間抖動方案。
[0031] 圖18所示顯示圖像幀的示意圖。
[0032] 圖19所示反光式顯示面板信號處理的電路系統圖。
[0033] 圖20所示使用當前專利公開的反光式顏色顯示技術處理視頻/圖像的控制流程 圖。
【具體實施方式】
[0034] 數字編碼的圖像和顏色樽銦概沐
[0035] 圖1所示一個典型的數碼圖像。編碼圖像包括像素102的二維陣列。在圖1中， 每個小正方形，如正方形104,表示一個像素，通常定義為在數字編碼中數值指定的圖像中 的最小單元。每個像素是一個點，通常為一對數值表示，分別對應于正交的X軸106和y軸 108。例如，像素104具有x，y坐標（39,0)，而像素112具有坐標（0,0)。在數字編碼中，像 素由數值表示，這些數值描述了與像素對應的圖片區域如何呈現在畫面上，展示在電腦顯 示屏或者其它顯示器上。通常，對于黑白圖像，0-255每個數值被用于表示每個像素呈現的 相應的灰度等級，"0"表示黑色和"255"表示白色。對于彩色圖像，任何數值在不同顏色指 定集合都可以使用。在一種常用的顏色模型，如圖1中，每個像素與三個值，或者坐標（r， g，b)有關，坐標（r，g，b)分別表示被顯示的像素的紅，綠和藍顏色分量。
[0036] 圖2表示RGB顏色模型的一個版本。正如上面討論的圖1 一樣，顏色的整個光譜 由三原色坐標（r，g，b)表示。這個顏色模型由三條正交軸線定義的三維彩色空間組成單位 立方體202中的點對應：（l)r204 ;(2)g206 ;和（3)b208。因此，各個顏色坐標沿著三條顏色 軸從0到1變動。例如，最飽和的純藍色對應于b軸的點210,坐標為（0,0,1)。白色對應 點512,坐標為（1，1，1)，黑色對應點214,坐標系的原點，坐標為（0,0,0)。
[0037] 圖3示所示一個不同的顏色模型，S卩"色調-飽和度-亮度"（"HSL"）顏色模型。 在這個顏色模型中，顏色包含在一個立體雙錐棱鏡300中，這個棱鏡有一個六邊形截面。色 調（h)與人眼可感知的光輻射的主波長有關。色調的取值范圍是0°到360°，從0°即紅 色302開始，經過120°即綠色304, 240°即藍色306以及過渡的其他中間顏色，以360°即 紅色302為終點。飽和度（s)的取值范圍是0到1，與黑色、白色和一個特定波長或色調的 混合量成反比。例如，純紅色302是完全飽和，飽和度s= 1. 0,粉紅色的飽和度小于1大于 0,白色308則是完全不飽和，飽和度s= 0. 0,黑色310也是完全不飽和，s= 0. 0。完全飽 和的顏色位于中間六邊形的邊界上，如點302, 304和306。灰度從黑色310沿著中心垂直軸 線312向白色308延伸，最終達到完全不飽和的顏色，既沒有色調，但黑白的比例不同，即亮 度的概念。例如，黑色310包含100 %的黑，而沒有白，白色308包含100 %的白而沒有黑， 原點313黑白各占50%。亮度（1)由中心軸312表示，代表明亮程度，取值范圍是0(黑色 310，1 = 0. 0)到1(白色308，1 = 1.0)。對任意顏色，如圖3中的314,色調為Θ316, 一個 向量是從原點313指向點302,另一個向量是從原點313指向點320,垂線322過點314與平 面324相交，原點313,點302, 304, 306均在平面324上。飽和度為點314到中心軸312的 距離cT與過點320的線上從原點313到雙椎體棱鏡300表面的長度d的比值。亮度是點 314到黑色310的垂直距離。在HSL顏色模型中，一個特定顏色的坐標（h，s，1)，可由RGB 顏色模型的坐標（r，g，b)轉換得到，如下所示：
[0038]
[0039]
[0040]
[0041] 其中r，g，b分別表示紅，綠，藍的強度變量，取值范圍均為[0,1] ;C_表示r，g，b 規范化的最大值，C_表示r，g，b規范化的最小值；Δ為C_-C_。
[0042] 圖4所示紅，綠和藍顏色匹配函數。縱坐標408表示三色刺激值，橫坐標410表示 光譜波長λ，單位為nm。三色刺激值是指匹配一個人眼可感知的光譜色所需要基色的相對 強度。眾所周知，在一定亮度條件下，特定的RGB組合可以匹配出人眼可見的大多數單色顏 色。一個給宙_色,C可由=餌矢量公式夾衷示：
[0043]
[0044] g分別代表紅，綠，藍三單位矢量，R，G，B主要用于匹配給定的顏色C對應 的亮度或相對強度。亮度或相對強度R，G，B是指三色刺激值紅，綠，藍方向的數值。然而， 波長在435. 8nm-546.lnm范圍內的顏色是不能通過RGB疊加來表示的。相反，為了覆蓋所 有可感知的顏色，需要減去一些紅色。
[0045] 圖5所示CIE1931XYZ顏色匹配函數502-506。縱坐標508表示CIE-1931xyz顏 色匹配函數502-506的三色值，橫坐標510表示波長λ，單位為nm。"CIE"是"Commission InternationaledeUEclairage"首字母的縮寫。1931年，CIE定義了基于人眼對顏色 的生理感知的顏色表示標準。CIE系統建立在一組3個CIE顏色匹配函數，f502,歹504,藝 506上，統稱為"標準觀察者"，與人眼的紅，綠，藍視錐細胞相關。與圖4所示的RGB顏色匹 配函數相似，f代表三基元單位矢量，三色刺激值X，Y，Z是給定顏色每個方向上的 相對強度。顏色匹配函數?· 504表示顏色的亮度，這個亮度是光源或入射到視網膜，膠卷或 電荷耦合器件的光產生的能量。
[0046] 圖6所示CIEΧΥΖ顏色匹配模型。圖6所示的CIEΧΥΖ顏色模型是目前使用較多 的CIE顏色模型，該模型基于圖5所示的f502，f504,茇506顏色匹配函數。CIEΧΥΖ顏色 模型中的X軸，Y軸，Z軸分別表示上面討論的X，Y，Z三色刺激值。不同于上述討論的RGB 顏色模型，CIEΧΥΖ顏色模型不依賴于設備，而是適應人類對顏色的感知。原點602表示黑 色。錐形CIEΧΥΖ顏色模型的曲線邊界604表示飽和單色的三色刺激值。在CIEΧΥΖ顏色 模型中，特定顏色的坐標（Χ，Υ，Ζ)可由RGB顏色模型的坐標（r，g，b)轉化得到，如下所示：
[0047] X=0·412453*r+0. 35758*g+0. 180423*b; (4)
[0048] Y= 0· 212671*r+0. 71516*g+0. 072169*b; (5)
[0049] Z= 0·019334*r+0. 119193*g+0. 950227*b; (6)
[0050] 圖7是CIE1931色度圖。色度圖700是圖6所示