CN107393486A - 一种减弱电泳电子纸边缘现象的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减弱电泳电子纸边缘现象的方法，包括以下步骤：确定出前一帧图像到后一帧图像出现边缘现象的参考边界；确定出敏感像素群；驱动非敏感像素群；驱动敏感像素群。一种减弱电泳电子纸边缘现象的系统，包括：边界确认模块，用于执行步骤确定出前一帧图像到后一帧图像出现边缘现象的参考边界；敏感像素群确认模块，用于执行步骤确定出敏感像素群；驱动模块，用于执行步骤驱动非敏感像素群及驱动敏感像素群。采用分时驱动的方法对敏感像素群和非敏感像素群进行驱动，减轻了边界现象，同时对产生边界效应的区域进行了优化，且该驱动方法无需添加额外的波形即可减轻边缘效应，驱动速度快。广泛应用于显示领域。

Description

一种减弱电泳电子纸边缘现象的方法及系统

技术领域

本发明涉及显示领域，具体为减弱电泳电子纸边缘现象的方法及系统。

背景技术

微胶囊电泳电子显示(EPD)技术是在电子纸领域应用最广、最成熟的技术。该技术利用电压控制带电粒子在微胶囊中运动，由于黑白粒子带的电荷相反，使用极性不同的电压差以及施加不同的时间长度，可改变黑白粒子在胶囊中的分布状况，从而改变像素的灰阶。

在胶囊中，白粒子带正点，黑色粒子带负电。参照图1，其中的上极板为公共电极，下极板为各个像素的控制电极，即像素电极。其中公共电极为透明材料，使用者从上往下观看电子纸显示屏。当给像素电极加上足够时间的+15V电压时，带负电的黑色粒子将会被驱动到下方，带正电的白色粒子则被驱动到了上方，观测者看到了白色。同理，当像素电极被施加-15V的电压时，观测者将能看到该像素为黑色。

若像素的初始状态为白色，给像素电极施加了-15V的电压后，随着时间的增加，会有越来越多的白色粒子移动到下方，越来越多的黑色粒子移动到上方，于是像素的颜色则会从白色逐步变黑，施加的时间越长，像素的灰度值越大。

如EPD技术在白(W)、浅灰(LG)、深灰(DG)、黑(B)四级灰阶下的边界现象。此种边缘现象是与期望显示效果不符的现象，特别是多次叠加之后，将会引起显示的错乱。

在图案的其中一侧，当前的灰阶状态是B，另一侧的当前状态是W。两侧灰阶均往DG灰阶转，对于目前灰阶状态是B的一侧来说，需要往白的方向转变，即需要加正电压，而另一侧相反，需要加负电压。B离DG的级数为1级，W离DG的级数为2级。如图2a所示，B侧需要加+15V的电压1个时间单位，W侧需要加-15V的电压3个时间单位(灰阶变化程度与时间具有相关性，但不成正比)。

于是，在第1个时间单位里，两侧电压反向，双侧的电场如图2b所示。左侧是W-DG，右侧是B-DG，对于左侧来说，内部电场(最左侧的电场)的方向是正常的，从上指向下，可把带正电荷的白色粒子往下驱动，把带负电荷的黑色粒子往上驱动，以把像素向黑方向转变。但可以看到在图像的边界部分，隔壁像素的电极上加的电压与该像素电极上的电压正好相反，会形成跨像素的电场(如中间部分所示)，其中一部分的跨像素电场与所期待的电场方向相反，会减弱驱动效果，造成显示混乱。而同理，在驱动的后半部分，如图2c所示，只有一侧像素有电压，但该电压依然会产生与所需电场方向相反的电场。此处分析的电场使得微胶囊在纵向方向没有达到预想的灰阶。

此外，边界横向电场会使得胶囊在横向方向移动，这并非预期的驱动效果。在此例中，边界横向电场是从右指向左的，使得左侧像素的白色胶囊向右侧移动，右侧像素的黑色胶囊向左侧移动，所以在靠近边界处，左侧会产生较白的细线，而右边则较黑。这会导致右侧像素显示得没有DG灰阶白，偏黑，而左侧则没有DG灰阶黑，偏白，从而造成边界产生纹路，如图3所示，以白色细线为边界，白线围成一个“E”字，边界外侧是由W向DG驱动，而内侧则是从B向DG驱动，图3为驱动结果。边界外和边界内的灰阶值是一样的(对某一区域取均值得到灰阶值)。但由于边界电场导致了边界现象，即内侧(B-DG)偏白，外侧(W-DG)偏黑，形成了白细线。

因此，为了减弱边缘现象，该技术有必要进行改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可减弱电泳电子纸边缘现象的方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种减弱电泳电子纸边缘现象的方法，包括以下步骤：

确定出前一帧图像到后一帧图像出现边缘现象的参考边界；

确定出敏感像素群；

驱动非敏感像素群；

驱动敏感像素群。

作为该技术方案的改进，所述非敏感像素群的驱动波形与敏感像素群的驱动波形相同。

作为该技术方案的改进，当非敏感像素群驱动完成后，驱动敏感像素群。

进一步地，所述参考边界两侧的后一帧图像灰阶值相等或相近，且所述参考边界两侧的像素电极之间的电场作用时长不小于第一阈值，同时所述参考边界的长度大于第二阈值。

进一步地，所述第一阈值与驱动电压大小、显示单元的结构及其参数均有关。

进一步地，所述第二阈值与单个像素点的长度有关。

进一步地，对于四级灰阶，所述参考边界两侧的像素电极之间的电场作用时长大于或等于3，所述参考边界长度大小大于10。

进一步地，所述步骤确定出前一帧图像到后一帧图像的参考边界，其具体包括：

标记后一帧图像灰阶值与相邻像素灰阶值相近/相同的像素点；

对所述已标记的像素点，判断其相邻像素点是否被标记且灰阶是否与其相同；

若相同，则取消标记；

求得标记的像素点与相邻像素点的像素电极之间的电场作用时长；

判断所述时长是否满足不小于第一阈值的条件；若所述标记像素点与相邻像素点的所述时长均不满足，则取消该像素点的标记；若满足，则计算所述标记像素点的总长，并判断是否大于第二阈值；

若不是，则取消标记；若是，则确定出敏感像素群区域的参考边界。

另一方面，本发明还提供一种减弱电泳电子纸边缘现象的系统，包括：

边界确认模块，用于执行步骤确定出前一帧图像到后一帧图像出现边缘现象的参考边界；

敏感像素群确认模块，用于执行步骤确定出敏感像素群；

驱动模块，用于执行步骤驱动非敏感像素群及驱动敏感像素群。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种减弱电泳电子纸边缘现象的方法及系统，通过图像处理的方法，辨别出容易产生边界现象的边界；通过对边界的处理，确定敏感像素群，先对非敏感像素群进行驱动，然后对敏感像素群进行驱动，使得通过对敏感像素群的判断，进而采用分时驱动的方法对敏感像素群和非敏感像素群进行驱动，减轻了边界现象，同时对产生边界效应的区域进行了优化，且该驱动方法无需添加额外的波形即可减轻边缘效应，驱动速度快。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是现有技术的微胶囊显示原理的示意图；

图2a、2b、2c是现有技术一实施例电压、电场示意图；

图3是图像驱动结果示意图；

图4是本发明第一实施例的减轻边缘现象的驱动波形示意图；

图5是本发明第二实施例的减轻边缘现象的流程示意图；

图6是本发明第三实施例的确定四级灰阶图像敏感像素群的参考边界的算法流程示意图；

图7是本发明第四实施例的以参考边界来确定敏感像素群的算法流程示意图；

图8a、8b为一实施例的结果对比示意图。

具体实施方式

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。

为了解决边界现象，采用图像处理与驱动控制结合的方法。首先通过图像处理的方法分析前后两帧图像的灰阶，辨别出可能会产生边界现象的像素群，即敏感像素群。接着在电压驱动像素的过程中，不对敏感像素群进行驱动，敏感像素群将产生边界电场的像素群隔离开，以减小像素群之间的相互影响。待非敏感像素开始驱动后一段时间，再对敏感像素群进行驱动，以减小相互影响的边界电场的效果。

作为一实施例，在四级灰阶驱动的EPD中，某区域像素均是W-DG，而相邻区域像素均是B-DG，由于灰阶跨度大，需要驱动的时间长，像素电极与公共电极间电压长期处于+-15V，像素电极之间的电压还会高至30V，边界将会受到边界电场的影响而导致显示出错，所以以该边界为参考，向外扩展一定范围内的像素为敏感像素群。

参照图4所示，首先，处理器控制显示屏驱动，其先对非敏感像素群进行驱动，使用以W-DG和B-DG为目的的驱动波形来分别驱动边界两侧的像素，在非敏感像素群驱动的后半段，或者等驱动结束后，时间上错开，再对敏感像素群进行驱动，对其进行相应的W-DG或B-DG驱动。

本实施例的方法主要分为四个步骤，参照图5所示，首先确定前一帧到后一帧会出现边缘现象的参考边界；接着再以此为基础确定敏感像素群，从边界向驱动时间短的一侧扩展，本实施例选择以一个像素单元的宽度为敏感像素群的范围，则无需进行扩展；然后开始对非敏感像素群进行对该像素的驱动；最后对敏感像素群进行驱动。由于敏感像素群的比例较小，所以在对非敏感像素群进行驱动过后，图像已基本驱动完成，所以本驱动方法无需添加额外的波形即可减轻边缘效应，驱动速度快。

1、识别出敏感像素群的参考边界；

对于四级灰阶来说，用0、1、2、3分别代表W、LG、DG和B的灰阶值，用后一帧的各个像素的灰阶值减去其在前一帧的灰阶值，得到差值。判断各个像素的差值是正还是负，找出相邻像素是正负、正零或负零的边界。在这个基础上找出参考边界，其中需要同时满足以下三点：

①需要边界两侧的后一帧灰阶值相等或相近，由于此处只有四级灰阶，各级灰阶之间差别较大，所以需要满足灰阶相等的条件，此时，出现的边界现象较为明显，需要通过本方法进行改善。

②需要边界两侧的前后帧灰阶差值之和(等价于像素电极之间的电场作用时长)大于某个值(第一阈值，本例中边界两侧的像素单元的驱动方向相反，是普通第一阈值)，其说明在边界处能产生一定时长的驱动信号，边界的边界电场效应对边界两侧的像素造成了足够长时间的影响，比如在本例中需大于等于3，即B-W或W-B整个灰阶域的灰阶跨度，假如两侧是W-LG和LG-LG，差值之和为1+0，小于3，则不满足条件；假如两侧是W-LG和B-LG，差值之和为1+2，等于3，满足条件。所述第一阈值与驱动电压大小、显示单元的结构及参数均有关。其中第一阈值包括普通第一阈值和单侧电场第一阈值。

③需要满足以上条件的边界的长度大于某个值(第二阈值)，在本例为800*600像素的显示屏，此处该值为10。所述第二阈值与单个像素点的长度有关。

参照图6，是在本实施例中确定四级灰阶图像敏感像素群的参考边界的算法流程。

第1步先判断是否满足条件①；第2～5步用于求出前一帧图像的边界，同时保证该边界灰阶变化足够明显，从而引起边界效应，即满足条件②；第6～7步用于排除掉边界长度较短的边界，以找到会明显影响显示效果的边界区域。这三步的方法和参数均可根据实际情况调整，只要找到明显的图像边界即可。

2、以该参考边界为准，向其中的一侧扩展，可选一个像素单元，或两个像素单元等，该扩展区域则为敏感像素群，本实施例两侧的灰阶变化为W-LG和B-LG，确定初始帧灰阶为W的一侧为敏感区域，宽度为一个像素单元，这是因为W侧是W-LG，需要跨越的灰阶级数少。

参照图7，是在本实施例中以参考边界来确定敏感像素群的算法流程。通过比较敏感边界两侧的前后帧差值大小，把差值最大的像素点取消标记，即选择需要跨越灰阶级数少的一侧为敏感区域。这样，在驱动了非敏感区域后，只需要更短的时间去驱动敏感区域，减短整个波形的时间。由于此例仅仅选择一个像素单元为敏感区域的范围，所以无需再对外增加敏感区域，需要额外标记的像素点个数X为0，标记的像素即是敏感区域的范围。

3、对敏感像素群以外的像素进行驱动，本例为W-LG和B-LG。

4、待上述步骤完成后，对敏感像素群进行驱动，即对其进行W-LG的驱动。

本实施例通过对敏感像素群的判断，采用分时驱动的方法对敏感像素群和非敏感像素群进行驱动，减轻了边界现象，对产生边界效应的区域进行了优化，如图8a、8b所示结果。图8a为采用传统方式驱动得到的图像，图8b为采用了本方法驱动的图像，其边界现象得到了减轻。

和现有技术相比，本方法的波形无需为了避免产生像素之间的交叉电场而产生额外的波形，缩短了图像的驱动时间。非敏感区域占图像区域的大部分面积，当非敏感区域驱动完成时，即可认为图像驱动完成，敏感区域的驱动并不易察觉。因此，本方法用更短的驱动方法完成了图像的驱动，避免了边界现象，使得图像的大体部分在更短的时间内完成驱动。

本方案也可以选用不同的敏感像素群的判定条件，比如需要相等灰阶或相近灰阶、相近灰阶的级数标准、两侧驱动灰阶级数和的范围、判定为敏感像素边界的长度范围等，此处仅以上述判定条件做介绍。

此外，如前所述，在第一步骤“识别出敏感像素群的参考边界”中，会将后一帧图像每个像素的灰阶值减去当前图像的对应像素的灰阶值，把该值称作Δ，并比较该像素与相邻像素的Δ。若两Δ值为一正一负、一正一零或者一负一零的情况，则与前述情况一致；若两Δ值同为正或负，可把两Δ值的绝对值作差并得到绝对值，称作D_Δ(等价于像素电极之间的电场作用时长)，判断D_Δ是否大于等于某个值(此处边界两侧驱动方向同向，为单侧电场第一阈值)，该值可与普通第一阈值相等，也可不等。在灰阶级数多的系统中，需要考虑同向驱动时，单侧电场的影响，则需要比较D_Δ与单侧电场第一阈值的大小，并将符合条件的像素标记为参考边界的候选像素。

本发明提供的一种减弱电泳电子纸边缘现象的方法及系统，通过图像处理的方法，辨别出容易产生边界现象的边界；通过对边界的处理，确定敏感像素群；先对非敏感像素群进行驱动，然后对敏感像素群进行驱动。本发明通过对敏感像素群的判断，采用分时驱动的方法对敏感像素群和非敏感像素群进行驱动，减轻了边界现象，同时对产生边界效应的区域进行了优化。该驱动方法无需添加额外的波形即可减轻边缘效应，驱动速度快。

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。

Claims (9)

1.一种减弱电泳电子纸边缘现象的方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定出前一帧图像到后一帧图像出现边缘现象的参考边界；

确定出敏感像素群；

驱动非敏感像素群；

驱动敏感像素群。

2.根据权利要求1所述的减弱电泳电子纸边缘现象的方法，其特征在于，所述非敏感像素群的驱动波形与敏感像素群的驱动波形相同。

3.根据权利要求1或2所述的减弱电泳电子纸边缘现象的方法，其特征在于，当非敏感像素群驱动完成后，驱动敏感像素群。

4.根据权利要求3所述的减弱电泳电子纸边缘现象的方法，其特征在于，所述参考边界两侧的后一帧图像灰阶值相等或相近，且所述参考边界两侧的像素电极之间的电场作用时长不小于第一阈值，同时所述参考边界的长度大于第二阈值。

5.根据权利要求4所述的减弱电泳电子纸边缘现象的方法，其特征在于，所述第一阈值与驱动电压大小、显示单元的结构及其参数均有关。

6.根据权利要求4所述的减弱电泳电子纸边缘现象的方法，其特征在于，所述第二阈值与单个像素点的长度有关。

7.根据权利要求4至6任一项所述的减弱电泳电子纸边缘现象的方法，其特征在于，对于四级灰阶，所述参考边界两侧的像素电极之间的电场作用时长大于或等于3，所述参考边界长度大小大于10。

8.根据权利要求4所述的减弱电泳电子纸边缘现象的方法，其特征在于，所述步骤确定出前一帧图像到后一帧图像的参考边界，其具体包括：

标记后一帧图像灰阶值与相邻像素灰阶值相近/相同的像素点；

对所述已标记的像素点，判断其相邻像素点是否被标记且灰阶是否与其相同；

若相同，则取消标记；

求得标记的像素点与相邻像素点的像素电极之间的电场作用时长；

判断所述时长是否满足不小于第一阈值的条件；若所述标记像素点与相邻像素点的所述时长均不满足，则取消该像素点的标记；若满足，则计算所述标记像素点的总长，并判断是否大于第二阈值；

若不是，则取消标记；若是，则确定出敏感像素群区域的参考边界。

9.一种减弱电泳电子纸边缘现象的系统，其特征在于，包括：

边界确认模块，用于执行步骤确定出前一帧图像到后一帧图像出现边缘现象的参考边界；

敏感像素群确认模块，用于执行步骤确定出敏感像素群；

驱动模块，用于执行步骤驱动非敏感像素群及驱动敏感像素群。