一种电泳显示器实现纹理优化的控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种电泳显示器实现纹理优化的控制方法，其包括以下步骤：系统根据电子纸图像显示，选择驱动波形，并判断是否转换波形；若是，则通过电子纸驱动波形编辑，并分为刷白、刷黑及写入目标图像三阶段；判断是否满足驱动时长，若满足，则选择短驱动波形文件；若不满足，则选择长驱动波形文件；系统加载目标图像，并判断是否实现纹理优化。一种电泳显示器实现纹理优化的控制系统，其包括：驱动波形选择模块、驱动波形编辑模块、纹理优化模块。其不需要多次的刷白刷黑的过程，减弱了近25％‑50％的闪烁次数。该方案将微胶囊内部的黑白电泳颗粒驱动到一个均匀分布的状态，使图像显示更为平滑，显示效果更佳。广泛应用于电泳显示领域。

权利要求

1.一种电泳显示器实现纹理优化的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：系统根据电子纸图像显示，选择驱动波形，并判断是否转换波形；

若否，则直接加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

若是，则通过电子纸驱动波形编辑，并分为刷白、刷黑及写入目标图像三阶段；

判断是否满足驱动时长，若满足，则选择短驱动波形文件；若不满足，则选择长驱动波形文件；系统加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

若实现纹理优化，则结束；否则，返回并进行驱动波形编辑；

所述驱动时长为200ms，所述长驱动波形为驱动时长大于200ms的波形；所述短驱动波形为驱动时长不大于200ms的波形。

2.根据权利要求1所述的电泳显示器实现纹理优化的控制方法，其特征在于：系统通过施加负电压，驱动带正电的白色电泳颗粒往像素电极运动，并写入目标图像。

3.根据权利要求1所述的电泳显示器实现纹理优化的控制方法，其特征在于：所述驱动波形文件是基于Labview计算机软件平台设计得到。

4.根据权利要求1所述的电泳显示器实现纹理优化的控制方法，其特征在于：其中驱动波形为线性波形。

5.一种电泳显示器实现纹理优化的控制系统，其特征在于，其包括：驱动波形选择模块，用于执行步骤系统根据电子纸图像显示，选择驱动波形，并判断是否转换波形；

若否，则直接加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

驱动波形编辑模块，用于执行步骤若是，则通过电子纸驱动波形编辑，并分为刷白、刷黑及写入目标图像三阶段；

判断是否满足驱动时长，若满足，则选择短驱动波形文件；若不满足，则选择长驱动波形文件；

纹理优化模块，用于执行步骤系统加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

若实现纹理优化，则结束；否则，返回并进行驱动波形编辑；

所述驱动时长为200ms，所述长驱动波形为驱动时长大于200ms的波形；所述短驱动波形为驱动时长不大于200ms的波形。

说明书

一种电泳显示器实现纹理优化的控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电泳显示领域，具体为电泳显示器实现纹理优化的控制方法及系统。

背景技术

[0002] 电泳电子纸：一种显示灰阶由粒子在微胶囊或微杯的空间位置所决定的显示技术。

[0003] 驱动波形：电泳电子纸内部的黑色粒子与白色粒子在电压的作用下发生电泳现象，这种促使粒子发生电泳运动的电压时序即为电子纸的驱动波形。

[0004] 电泳显示技术是一种强光下可读的、广视角、低功耗的一种类纸显示技术，其最显著的特点就是双稳态的特性，即使在无外加驱动电压的情况下，EPD显示屏上的图像仍能保持显示很长时间而不耗电。只有当显示屏在刷新显示时才耗电，而且随着刷新速度的加快，耗电量也会增加。然而在电子书阅读的特定应用场景中，翻页的时间间隔往往大于1秒，这也就使得EPD显示技术十分适用于电子书阅读。

[0005] 实现EPD电泳显示技术的困难之处在于如何通过简短的驱动波形去显示出准确的灰阶。传统驱动波形设计方案，主要包括三个阶段：擦除图像、激活粒子和显示新图像。利用反复的刷白和刷黑的过程，让粒子在写入新图像时，达到统一的极端状态，然而其虽能有效地减弱图像鬼影，但是缺点又极为明显，增强了屏幕的闪烁和增长了显示的驱动时间，强烈的黑白闪烁给用户带来了非常不好的用户体验，长时间的驱动也无法满足未来电泳电子纸视频化技术发展的需要，以及邻近像素灰度不均匀的纹理现象引起图像显示效果不佳。

发明内容

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可减少刷新图像时的闪烁及减少驱动时长的电泳显示器实现纹理优化的控制方法及系统。

[0007] 本发明所采用的技术方案是：

[0008] 本发明提供一种电泳显示器实现纹理优化的控制方法，其包括以下步骤：

[0009] 系统根据电子纸图像显示，选择驱动波形，并判断是否转换波形；

[0010] 若否，则直接加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

[0011] 若是，则通过电子纸驱动波形编辑，并分为刷白、刷黑及写入目标图像三阶段；

[0012] 判断是否满足驱动时长，若满足，则选择短驱动波形文件；若不满足，则选择长驱动波形文件；系统加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

[0013] 若实现纹理优化，则结束；否则，返回并进行驱动波形编辑。

[0014] 作为该技术方案的改进，系统通过施加负电压，驱动带正电的白色电泳颗粒往像素电极运动，并写入目标图像。

[0015] 作为该技术方案的改进，所述驱动时长为200ms。

[0016] 作为该技术方案的改进，所述长驱动波形为驱动时长大于200ms的波形；所述短驱动波形为驱动时长不大于200ms的波形。

[0017] 进一步地，所述驱动波形文件是基于Labview计算机软件平台设计得到。

[0018] 进一步地，其中驱动波形为线性波形。

[0019] 另一方面，本发明还提供一种电泳显示器实现纹理优化的控制系统，其包括：

[0020] 驱动波形选择模块，用于执行步骤系统根据电子纸图像显示，选择驱动波形，并判断是否转换波形；

[0021] 若否，则直接加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

[0022] 驱动波形编辑模块，用于执行步骤若是，则通过电子纸驱动波形编辑，并分为刷白、刷黑及写入目标图像三阶段；

[0023] 判断是否满足驱动时长，若满足，则选择短驱动波形文件；若不满足，则选择长驱动波形文件；

[0024] 纹理优化模块，用于执行步骤系统加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

[0025] 若实现纹理优化，则结束；否则，返回并进行驱动波形编辑。

[0026] 本发明的有益效果是：本发明提供的电泳显示器实现纹理优化的控制方法及系统，整合传统驱动波形中的图像擦除和粒子激活阶段，设计出一种先刷白，再刷黑，最后写入新图像的驱动波形设计模式；使得长驱动波形在第一刷白和刷黑阶段加长正负电压时长，可达到更好的去除鬼影的效果；短驱动波形可通过多个对比和MATLAB灰度三维图仿真，寻找出最佳纹理优化效果的短时驱动波形。

[0027] 本方案将传统驱动波形中图像擦除阶段与粒子激活阶段整合，避免多次刷至极白和极黑，减少刷新图像时的闪烁和驱动时间长度；通过合理设计驱动波形时长，减弱纹理现象，优化图像显示；减少刷新图像时的闪烁，在一次刷新图像过程中，至少减少了两次闪烁现象；同时减少驱动时长，通过整合擦除阶段和粒子激活阶段，从而使长驱动波形优化了80ms，短驱动优化了近760-800ms。本方案优化了图像显示，对处于中间灰阶的图像显示更为平滑，减弱了纹理现象。

附图说明

[0028] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

[0029] 图1是本发明一实施例的控制示意图；

[0030] 图2是本发明一实施例的驱动波形示意图；

[0031] 图3是本发明一实施例的电泳电子纸的纹理示意图；

[0032] 图4是本发明一实施例的LG(W-B)状态下的微胶囊示意图；

[0033] 图5是本发明一实施例的LG(B-W)状态下的微胶囊状态图；

[0034] 图6是本发明一实施例的黑参考灰阶驱动波形；

[0035] 图7a是本发明一实施例的W-LG驱动波形作用下的灰度图像示意图；

[0036] 图7b是本发明一实施例的B-LG(1)驱动波形作用下的灰度图像示意图；

[0037] 图7c是本发明一实施例的B-LG(2)驱动波形作用下的灰度图像示意图；

[0038] 图8是本发明一实施例的微胶囊内部颗粒运动模型示意图；

[0039] 图9是本发明一实施例的长驱动波形示意图；

[0040] 图10是本发明一实施例的长驱动波形与传统驱动波形纹理优化效果对比图；

[0041] 图11a、图11b、图11c、图11d分别是本发明实施例的W-LG驱动波形及其显示效果示意图；

[0042] 图11e、图11f、图11g分别是本发明实施例的B-LG驱动波形及其显示效果示意图；

[0043] 图12a、图12b、图12c、图12d分别是本发明实施例的W-LG驱动波形效果图的灰度三维仿真图；

[0044] 图12e、图12f、图12g分别是本发明实施例的B-LG驱动波形效果图的灰度三维仿真图。

具体实施方式

[0045] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0046] 参照图1，本发明提供一种电泳显示器实现纹理优化的控制方法，其包括以下步骤：

[0047] 系统根据电子纸图像显示，选择驱动波形，并判断是否转换波形；

[0048] 若否，则直接加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

[0049] 若是，则通过电子纸驱动波形编辑，并分为刷白、刷黑及写入目标图像三阶段；

[0050] 判断是否满足驱动时长，若满足，则选择短驱动波形文件；若不满足，则选择长驱动波形文件；系统加载目标图像，并判断是否实现纹理优化；

[0051] 若实现纹理优化，则结束；否则，返回并进行驱动波形编辑。

[0052] 作为该技术方案的改进，系统通过施加负电压，驱动带正电的白色电泳颗粒往像素电极运动，并写入目标图像。

[0053] 作为该技术方案的改进，所述驱动时长为200ms。

[0054] 作为该技术方案的改进，所述长驱动波形为驱动时长大于200ms的波形；所述短驱动波形为驱动时长不大于200ms的波形。

[0055] 进一步地，所述驱动波形文件是基于Labview计算机软件平台设计得到。

[0056] 进一步地，其中驱动波形为线性波形。

[0057] 参照图2所示，其不需要多次的刷白、刷黑的过程，减弱了近25％-50％的闪烁次数。另外相对驱动时长问题而言，该方案也可应用于短时驱动波形，这对电泳电子纸视频播放技术的发展有重要意义。另外该方案将微胶囊内部的黑白电泳颗粒驱动到一个均匀分布的状态，使图像显示更为平滑，显示效果更佳。其中将电泳电子纸由W(白)刷至B(黑)，再由B(黑)刷至W(白)。观察该段刷新过程中在LG(浅灰)状态时出现的纹理现象，参照图3所示。通过显微镜观察内部微胶囊电泳颗粒的分布情况，如图4和图5所示。

[0058] 传统驱动波形纹理现象分析：

[0059] 传统驱动波形设计方案在写入新图像之前，也就是激活粒子阶段中的末尾，会将图像刷至极白，即参考灰阶为白，所以在该设计方案下的驱动波形纹理现象微胶囊状态都类似于图4。明显看出其胶囊大小、形状不一，且大小胶囊分布不均匀，小微胶囊在其分布密度较高的地方偏暗，大微胶囊在其分布密度较高的地方偏亮，这就造成了纹理现象的产生。

[0060] 黑参考灰阶驱动波形纹理现象分析：

[0061] 传统驱动波形是以白作为参考灰阶，结果纹理现象十分严重明显。所以选择以黑为参考灰阶的驱动波形对电泳电子纸纹理现象做进一步检验分析。以W-LG和B-LG为例，驱动波形设计如图6所示，其中B-LG有两种情况：忽略原始状态，再次施加正电压刷至黑参考灰阶或者直接原始黑状态作为参考灰阶，分为B-LG(1)和B-LG(2)。

[0062] 在黑参考灰阶驱动波形作用下，纹理现象下微胶囊内部状态都类似于图5，其各驱动波形对应的显示效果如图7a、图7b、图7c所示。同样由于微胶囊大小和分布不同，只是黑参考灰阶驱动波形，写入图像是通过施加负电压，驱动带正电的白色电泳颗粒往像素电极运动，即在显微镜下能观察到微胶囊的视觉方向。利用以上驱动波形和MATLAB仿真对显示效果进行比较，通过纹理特征值(熵)来反映各驱动波形驱动图像显示的优劣，所得结果如表1所示，其中熵值越小，该驱动波形所显示的灰度图像，纹理越平均，显示效果越好，与图7a、图7b、图7c人眼所观察的效果一致。

[0063] 表1 纹理特征值(熵)

[0064] 驱动波形 熵W-LG 3.0420
B-LG(1) 4.3078
B-LG(2) 4.0730

[0065] 微胶囊内部黑白电泳颗粒运动模型分析：

[0066] 无论是以白为参考灰阶的传统驱动波形还是以黑为参考灰阶的驱动波形，都适用于该运动模型。该模型是微胶囊内部黑白电泳颗粒的运动与分布模型，如图8所示。

[0067] 黑白电泳颗粒在处于参考灰阶时，分布在微胶囊的两端，有些分布在球中间，有些分布在球两侧，在微胶囊内最大的距离在球心的直径处，越往两侧距离越小，即图8中的d和l，其中d>l。而黑白电泳颗粒材料特性不一致，黑粒子的迁移率较白粒子迁移率大，所以在同一个电场中，黑粒子的运动速度较快，在由白参考灰阶施加正电压驱动显示LG灰度图像的过程中，两侧的黑粒子由于路径较短，所以提前到达胶囊壁，而白粒子由于运动速度慢和中间颗粒数量分布较多的原因运动速度较慢。所以在视觉上形成了微胶囊周边变黑的情况。但由于微胶囊大小不一，其胶囊之间的d和l也存在差异，其中小型微胶囊分布密度较多的地方，其亮度值偏低，这在视觉上从而造成了纹理现象的产生。

[0068] 通过以上分析，在原始图像为白，然后刷黑，再写入目标灰阶的效果最好。本方案引用该模式，无论哪种起始灰阶，都需要先刷白，再刷黑，最后写入目标灰阶。其中需把握刷白和刷黑要注意的刷新时间：如果是长波形，为了达到更好的消除鬼影的效果，可以施加较长时间的正/负电压，在第一阶段和第二阶段刷至极白和极黑，但需要在第三阶段即图像写入时合理运用正负电压，使微胶囊内部电泳颗粒呈均匀分布。如果是短波形，就要合理控制第一阶段和第二阶段的正负电压时间，不能将其刷至极白和极黑，那样就容易造成上述纹理现象中的微胶囊内部电泳颗粒的分布状态。

[0069] 这是因为长波形由于对驱动时长要求较低，且利用较长的时间清除鬼影，所以往往在第一阶段和第二阶段都使用较长的正电压或负电压来驱动黑白电泳颗粒，使其在像素电极及公共电极达到极黑或极白的分布状态，如果第三阶段不使用均匀的正负电压驱动，会导致纹理现象产生。而在短驱动波形设计中，由于对驱动时长要求较高，所以第一和第二阶段无需使用较长的正负电压来驱动显示器，以免造成驱动时长超过200ms，所以要合理设计使内部黑白电泳颗粒达到均匀的混合状态。

[0070] 在该模式下，设计长驱动波形和短驱动波形。图9为长驱动波形，图10为长驱动波形与传统驱动波形纹理优化效果对比图。另外短驱动波形将时长限制在200ms以内，各个阶段时间的把控范围基准是基于传统驱动波形时长为参考，通过设计各阶段波形时间的显示效果进行对比分析。驱动时长200ms指的是总驱动时间，是该设计波形中的一个定值常数。以W-LG和B-LG为例，多个驱动波形及其显示效果图如图11a、图11b、图11c、图11d、图11e、图
11f、图11g所示。

[0071] 利用上述短波形得到的效果图进行MATLAB仿真，进一步辨别各驱动波形的优化效果，并通过驱动时长和驱动效果的综合分析，设计出最佳的短时驱动波形。图12a、图12b、图12c、图12d、图12e、图12f、图12g为各驱动波形效果图的灰度三维仿真图。

[0072] 通过三维曲线图，可以很清楚地辨别出所提出的7种驱动波形作用下的图像像素单位的灰度变化，其中像素单位之间灰度变化越陡峭，峰值越高，那么该驱动波形图像显示效果越差。通过对比发现，在W-LG的4种驱动波形中W-LG的最后一种的效果越好，B-LG的第一种的图像显示效果也明显优于其他两种B-LG驱动波形图像显示效果。但驱动波形时长也是最后驱动波形选择的重要考虑因素，在优化之后的图像中，人眼再无法观察到明显的纹理现象后，降低驱动波形时长是首要考虑的，W-LG的第一种波形和W-LG的第四种波形都能达到较好的纹理优化效果，而W-LG的第一种波形驱动时间相较W-LG的第四种波形短了40ms，所以W-LG的第一种波形驱动波形更为优异。本方案所提出的驱动波形较传统驱动波形驱动时长优化了760ms-800ms，闪烁现象减少了50％-75％，更接近未来电泳电子纸视频技术的发展方向。

[0073] 本方案在利用驱动波形对纹理现象优化的过程中，通过对多种驱动波形进行分析和验证，提出一种能有效优化纹理的驱动波形模式。首先利用以白为参考灰阶的传统驱动波形进行分析及以黑为参考灰阶的驱动波形进行验证，通过人眼视觉效果及MATLAB进行仿真，通过对比发现，所有的驱动波形中纹理优化效果最好的是以黑为参考灰阶驱动波形中的以W(白)为原始灰阶的驱动波形。本方案提出的新的驱动波形设计模式，其无论初始灰阶为何种灰阶状态，都将其初始状态先刷至白，再刷至参考灰阶黑，再写入目标图像。利用此驱动波形设计模式，为满足静态图像和动态图像的显示要求，设计出长驱动波形和短驱动波形对该模式的可行性进行了验证。

[0074] 本方案提出的一种电泳电子纸的驱动波形设计方案，较好地优化了电泳电子纸图像显示中出现的邻近像素灰度不均匀的纹理现象。该方案去除掉了传统驱动波形中的擦除图像与粒子激活两大阶段，将两阶段相精简融合，重新分为三个阶段：刷白、刷黑与写入新图像。其不需要多次的刷白刷黑的过程，减弱了近一半的闪烁次数。相对驱动时长问题而言，本方案也可应用于短时驱动波形，对电泳电子纸视频播放技术的发展有重要意义。另外该方案将微胶囊内部的黑白电泳颗粒驱动到一个均匀分布的状态，使图像显示更为平滑，显示效果更佳。

[0075] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。