CN108154851B - 电子纸显示设备的时序控制器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子纸显示设备的时序控制器电路。时序控制器电路包括图像处理电路以及时序控制器。图像处理电路用以接收图像信号，并且依据图像信号的信号成分来分析图像信号以判断电子纸显示设备的显示模式。图像处理电路用以依据所判断的显示模式来选择驱动信号波形。时序控制器电性连接至图像处理电路。时序控制器输出所选择的驱动信号波形以驱动电子纸显示设备的电子纸显示面板显示图像画面。本发明技术方案中，图像处理电路依据所判断的显示模式来选择驱动信号波形，并且提供给时序控制器以驱动电子纸显示面板，从而电子纸显示面板可提供良好的显示质量。

Description

电子纸显示设备的时序控制器电路
技术领域
本发明是涉及一种时序控制器电路，且特别是涉及一种电子纸显示设备的时序控制器电路。
背景技术
近年来，由于显示设备逐渐开始向轻、薄方向发展，使电子纸显示设备成为符合大众需求的一种显示设备。电子纸显示设备因具有轻薄、耐用及符合节能环保的低耗电等优点，市面上已广泛运用于电子阅读器(例如，电子书、电子报纸)或其他电子组件(例如，电子卷标)。
在现有技术中，电子纸显示设备的相关应用皆是使用外部微控制器(Microcontroller Unit，MCU)、系统单芯片(System on Chip，SOC)或是其他嵌入式系统作为系统应用主控端。系统应用主控端通过控制电子纸显示设备的时序控制器电路来达到控制电子纸显示面板的显示功能。因此，在此种相关应用中，电子纸显示面板所有的显示控制及显示模式，都将由系统应用主控端来选择。然而，显示控制及显示模式由系统应用主控端控制将拉长电子纸显示设备的开发时间，并且其显示质量将难以由时序控制器电路来加以调整。
发明内容
本发明提供一种电子纸显示设备的时序控制器电路，用以驱动电子纸显示面板以提供良好的显示质量。
本发明的电子纸显示设备的时序控制器电路包括图像处理电路以及时序控制器。图像处理电路用以接收图像信号，并且依据图像信号的信号成分来分析图像信号以判断电子纸显示设备的显示模式。图像处理电路用以依据所判断的显示模式来选择驱动信号波形。时序控制器电性连接至图像处理电路。时序控制器输出所选择的驱动信号波形以驱动电子纸显示设备的电子纸显示面板显示图像画面。
在本发明的一实施例中，上述的信号成分是选自图像信号的灰阶(gray)信号。
在本发明的一实施例中，上述的显示模式包括静态显示模式以及动态显示模式。
在本发明的一实施例中，上述的图像信号包括先前图像画面以及目前图像画面。图像处理电路依据先前图像画面以及目前图像画面的差异，来判断显示模式是静态显示模式或动态显示模式。
在本发明的一实施例中，若先前图像画面以及目前图像画面的差异持续，上述的图像处理电路判断显示模式是动态显示模式。
在本发明的一实施例中，若先前图像画面以及目前图像画面的差异不持续，上述的图像处理电路判断显示模式是静态显示模式。
在本发明的一实施例中，上述的图像处理电路还依据图像信号的信号成分来分析图像信号以判断图像画面的类型，并且依据所判断的图像画面的类型来选择驱动信号波形。
在本发明的一实施例中，上述的图像画面的类型包括黑白图像画面以及灰阶图像画面。
在本发明的一实施例中，上述的图像处理电路以及时序控制器设置在同一芯片上。
在本发明的一实施例中，上述的电子纸显示设备包括用以驱动电子纸显示面板显示图像画面的驱动电路。驱动电路设置在电子纸显示面板上。时序控制器输出所选择的驱动信号波形给驱动电路。驱动电路依据所选择的驱动信号波形来驱动电子纸显示面板显示图像画面。
借由上述技术方案，在本发明的示范实施例中，图像处理电路依据所判断的显示模式来选择驱动信号波形，并且提供给时序控制器以驱动电子纸显示面板，从而电子纸显示面板可提供良好的显示质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1示出本发明一实施例的电子纸显示设备的时序控制器电路的概要示意图。
图2示出图1实施例的图像处理电路的概要示意图。
图3示出本发明一实施例的图像画面的其中一英文字母的概要示意图。
图4示出包括图3字母的图像画面的直方图，其表示图像画面的整体的灰阶分布。
图5示出本发明另一实施例的图像画面的其中一英文单字的概要示意图。
图6示出包括图5单字的图像画面的直方图，其表示图像画面的整体的灰阶分布。
图7示出本发明另一实施例的图像画面的其中一英文字母的概要示意图。
图8示出包括图7字母的图像画面的直方图，其表示图像画面的整体的灰阶分布。
图9示出本发明另一实施例的图像画面的概要示意图。
图10示出图9的图像画面的直方图，其表示图像画面的整体的灰阶分布。
图11、图12及图13示出本发明不同实施例的驱动信号波形。
图14示出本发明一实施例的模式判断方法的概要示意图。
附图标号说明：
100：电子纸显示设备；
110：时序控制器电路；
112：图像处理电路；
114：时序控制器；
120：电子纸显示面板；
130：驱动电路；
200：图像信号来源；
310：译码器电路；
320：存储器电路；
330：第一电路区块；
332：伽玛校正电路；
334：缩放电路；
336：强化电路；
338：抖动电路；
340：第二电路区块；
342：分析电路；
344：判断电路；
346：选择电路；
AA：显示区；
IN、DIN：图像信号；
DS、V1、V2、V3：驱动信号波形；
VDPS、VDNS：电压；
S100、S110、S120、S130、S140、S150、S160、S170：步骤。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
以下提出多个实施例来说明本发明，然而本发明不仅限于所例示的多个实施例。又实施例之间也允许有适当的结合。在本申请说明书全文(包括权利要求书)中所使用的“耦接”或“电性连接”一词可指任何直接或间接的连接手段。例如文中描述第一装置耦接或电性连接于第二装置，可解释成第一装置可以直接连接于第二装置，或第一装置通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至第二装置。此外，“信号”一词可指至少一电流、电压、电荷、温度、数据、电磁波或任何其他一或多个信号。
图1示出本发明一实施例的电子纸显示设备的时序控制器电路的概要示意图。请参考图1，本实施例的电子纸显示设备100包括时序控制器电路110、电子纸显示面板120以及驱动电路130。在本实施例中，驱动电路130例如设置在电子纸显示面板120上，用以驱动电子纸显示面板120在其显示区AA上显示图像画面。在一实施例中，驱动电路130也可独立于电子纸显示面板120，设置于其外。
在本实施例中，图像信号来源200用以输出图像信号IN给时序控制器电路110。图像信号来源200例如是一种连续图像信号源，包括但不限于高画质多媒体接口(HighDefinition Multimedia Interface，HDMI)、数字视频界面(Digital Visual Interface，DVI)、视频图形数组(Video Graphics Array，VGA)或是其他嵌入式系统输出给液晶显示设备的视频接口。
换句话说，在本实施例中，电子纸显示面板120的时序控制器电路110可利用图像信号来源200的视频接口来接收在现有技术中用以输出给液晶显示设备的图像信号IN。也即，在本实施例中，利用图像信号来源200的视频接口作为输入接口，电子纸显示设备100的时序控制器电路110可自适应性地控制及选择显示模式，以提供良好显示质量。
具体而言，本实施例的时序控制器电路110包括图像处理电路112以及时序控制器114，图像处理电路112以及时序控制器114例如设置在同一芯片上，从而时序控制器电路110可自适应性地控制及选择显示模式，以提供良好显示质量。电子纸显示设备的显示控制及显示模式都由时序控制器电路110来选择，与现有技术并不相同。
在本实施例中，图像处理电路112用以接收图像信号IN，并依据图像信号IN的信号成分来分析图像信号IN以判断电子纸显示设备的显示模式是静态显示模式或动态显示模式。图像处理电路112依据所判断的显示模式来选择驱动信号波形DS，例如图11、图12或图13所示者。在一实施例中，信号成分例如包括图像分辨率、图像亮度、图像光谱分布、图像差异(image discrepancy)、图像关联性(image relevancy)、图像颜色深度、图像更新率(image refresh rate)、图像灰阶分布或其他类似的图像特性。在本实施例中，图像信号IN的信号成分例如是选自图像信号IN的灰阶信号。
在本实施例中，时序控制器114电性连接至图像处理电路112。时序控制器114输出图像处理电路112所选择的驱动信号波形DS给驱动电路130，以驱动电子纸显示设备100的电子纸显示面板120显示图像画面。因此，在本实施例中，驱动电路130依据图像处理电路112所选择的驱动信号波形DS来驱动电子纸显示面板120在其显示区AA显示图像画面。
图2示出图1实施例的图像处理电路的概要示意图。请参考图2，本实施例的图像处理电路112例如包括译码器电路(decoder circuit)310、存储器电路(memory circuit)320、第一电路区块330以及第二电路区块340。在本实施例中，第一电路区块330包括伽玛校正电路332、缩放电路334、强化电路336以及抖动(Dithering)电路338。第二电路区块340包括分析电路342、判断电路344、选择电路346。
在本实施例中，图像信号IN输入给图像处理电路112之后，由译码器电路310对图像信号IN进行译码以输出数字图像信号DIN，并且将数字图像信号DIN存储至存储器电路320。译码器电路310输出的数字图像信号DIN例如包括灰阶信号。举例而言，经译码，译码器电路310输出YCbCr格式的图像信号，并且用于第一电路区块330以及第二电路区块340中的图像连续处理。在本实施例中，Y值例如包括灰阶信号，其作为图像数据。在第一电路区块330中使用伽玛校正(gamma correction)对灰阶信号进行处理。在本实施例中，图像信号IN例如是连续输入时序控制器电路110。时序控制器114可设定图像图框(image frame)的取样频率，例如每200毫秒(milliseconds)取样一次，惟本发明对取样频率并不加以限制。
在本实施例中，第一电路区块330由存储器电路320读取灰阶信号，并且利用伽玛校正电路332、缩放电路334、强化电路336以及抖动电路338依序对灰阶信号执行伽玛校正(gamma correction)操作、重缩放(rescaling)操作、对比/边界增强(contrast ratio/edge enhance)操作以及抖动(Dithering)处理等图像处理操作。接着，第一电路区块330再将图像数据输出给时序控制器114以驱动电子纸显示面板120显示图像画面。
在本实施例中，伽玛校正操作、重缩放操作、对比/边界增强操作以及抖动处理等图像处理操作可分别由所属技术领域的任一种伽玛校正操作、重缩放操作、对比/边界增强操作以及抖动处理的步骤来加以实施，本发明并不加以限制。
在本实施例中，第二电路区块340的分析电路342例如依据灰阶信号来分析图像信号IN。判断电路344依据分析电路342的分析结果来判断电子纸显示设备100的显示模式是静态显示模式或动态显示模式，并且判断图像画面的类型。接着，选择电路346依据判断电路344所判断的显示模式或图像画面的类型来选择适合的驱动信号波形DS。
在本实施例中，分析电路342例如利用如图4、图6、图8或图10所示的直方图来分析图像画面中的灰阶分布。举例而言，图3示出本发明一实施例的图像画面的其中一英文字母的概要示意图。图4示出包括图3字母的图像画面的直方图(histogram)，其表示图像画面的整体的灰阶分布。在本实施例中，显示区AA显示的图像画面例如是一篇文章或文字段落，其中的字母例如是如同图3的字母一样，灰阶分布以黑色为主。因此，图4所示出的直方图在黑色灰阶值G15的占有比例在70％至80％之间，白色灰阶值G0的占有比例接近10％，灰色灰阶值G1至G14的占有比例分别小于5％。在此例中，包括图3字母的图像画面依据分析电路342的分析结果，判断电路344例如判断所述图像画面是黑白图像画面。
图5示出本发明另一实施例的图像画面的其中一英文单字的概要示意图。图6示出包括图5单字的图像画面的直方图，其表示图像画面的整体的灰阶分布。在本实施例中，显示区AA显示的图像画面例如是一篇文章或文字段落，其中的单字例如是如同图5的单字一样，灰阶分布以黑色为主。因此，图6所示出的直方图在黑色灰阶值G15的占有比例在70％至80％之间，白色灰阶值G0与灰色灰阶值G1至G14的占有比例分别小于5％。在此例中，包括图5单字的图像画面依据分析电路342的分析结果，判断电路344例如判断所述图像画面是黑白图像画面。
图7示出本发明另一实施例的图像画面的其中一英文字母的概要示意图。图8示出包括图7字母的图像画面的直方图，其表示图像画面的整体的灰阶分布。在本实施例中，显示区AA显示的图像画面例如是一篇文章或文字段落，其中的字母例如是如同图7的字母一样，灰阶分布以黑色为主。因此，图8所示出的直方图在黑色灰阶值G15的占有比例在80％至90％之间，白色灰阶值G0在10％至20％之间，灰色灰阶值G1至G14的占有比例几乎为0％。在此例中，包括图7字母的图像画面依据分析电路342的分析结果，判断电路344例如判断所述图像画面是黑白图像画面。
图9示出本发明另一实施例的图像画面的概要示意图。图10示出图9的图像画面的直方图，其表示图像画面的整体的灰阶分布。在本实施例中，显示区AA显示的图像画面例如是一个图像，可以是风景图像或是人物图像，其灰阶分布大致均匀。惟本发明对图像的内容并不加以限制。因此，显示区AA显示的图像画面的直方图的灰阶分布情形如图10所示。在此例中，图9的图像画面依据分析电路342的分析结果，判断电路344例如判断所述图像画面是灰阶图像画面。
因此，判断电路344依据分析电路342的分析结果来判断图像画面的类型。接着，选择电路346依据判断电路344所判断的图像画面的类型是黑白图像画面或是灰阶图像画面来选择适合的驱动信号波形DS。
图11、图12及图13示出本发明不同实施例的驱动信号波形。请参考图11至图13，图11所示出的驱动信号波形V1例如是将电子纸显示面板120中的粒子的光学状态，由白色的初始状态驱动为黑色的显示状态。图12所示出的驱动信号波形V2例如是将电子纸显示面板120中的粒子的光学状态，由黑色的初始状态驱动为白色的显示状态。图13所示出的驱动信号波形V3例如是将电子纸显示面板120中的粒子的光学状态，由白色的初始状态驱动为不同灰色的显示状态。在图11至图13中，电压VDPS及VDNS分别是驱动信号波形V1、V2及V3的高准位及低准位。并且，驱动信号波形V1及V2的驱动时间为100毫秒至300毫秒，其较驱动信号波形V3的驱动时间500毫秒至1500毫秒为短。在图11至图13中，驱动信号波形V1、V2及V3的时间长度及其形式仅用以例示说明，本发明并不限于此。
因此，在本发明的示范实例中，若判断电路344判断图像画面是黑白图像画面，选择电路346例如选择驱动信号波形V1及V2，并且输出给时序控制器114。若判断电路344判断图像画面是灰阶图像画面，选择电路346例如选择驱动信号波形V1、V2及V3，并且输出给时序控制器114。
在本实施例中，判断电路344还依据分析电路342的分析结果来判断电子纸显示设备100的显示模式是静态显示模式或动态显示模式。接着，选择电路346依据判断电路344所判断的显示模式来选择适合的驱动信号波形DS。
举例而言，图14示出本发明一实施例的模式判断方法的概要示意图。请参考图2及图14，本实施例的模式判断方法至少适用于图2的时序控制器电路110。以图2的时序控制器电路110为例，在步骤S100中，分析电路342接收图像信号，并且依据图像信号的信号成分来分析图像信号。例如，分析电路342利用如图4、图6、图8或图10所示的直方图来分析图像画面中的灰阶分布。在本实施例中，图像信号包括先前图像画面以及目前图像画面。因此，在步骤S100中，分析电路342的分析结果包括先前图像画面以及目前图像画面的灰阶分布。在步骤S110中，判断电路344依据分析电路342的分析结果来判断先前图像画面以及目前图像画面是否有差异，例如灰阶值的差异。本发明不限于上述的灰阶值差异，分析电路342也可分析先前图像画面以及目前图像画面的分辨率、图像亮度或其他类似的图像特性，并经由判断电路344判断上述的差异。
经判断，若有差异，则模式判断方法执行步骤S120。在步骤S120中，若先前图像画面以及目前图像画面有差异，判断电路344将动态图像的计数值加1。接着，在步骤S130中，判断电路344判断动态图像计数值是否大于默认值。若动态图像计数值大于默认值，表示先前图像画面以及目前图像画面的差异持续，即连续多数个图像画面持续有差异，图像画面差异的数量，则由默认值来决定。当上述的差异持续时，则模式判断方法执行步骤S140，判断电路344电子纸显示设备100的显示模式为动态显示模式。若动态图像计数值不大于默认值，则模式判断方法回到步骤S100，再次分析图像画面中的灰阶分布。
经判断，若没有差异，则模式判断方法执行步骤S150。在步骤S150中，若先前图像画面以及目前图像画面没有差异，判断电路344将静态图像的计数值加1。接着，在步骤S160中，判断电路344判断静态图像计数值是否大于默认值。若静态图像计数值大于默认值，表示先前图像画面以及目前图像画面的差异不持续，即连续多数个图像画面都相同没有差异，图像画面相同的数量，则由默认值来决定。当上述的差异不持续时，则模式判断方法执行步骤S170，判断电路344电子纸显示设备100的显示模式为静态显示模式。若静态图像计数值不大于默认值，则模式判断方法回到步骤S100，再次分析图像画面中的灰阶分布。
另外，本发明的实施例的模式判断方法可以由图1至图13实施例的叙述中获致足够的教导、建议与实施说明，因此不再赘述。
因此，利用图14的模式判断方法，判断电路344依据分析电路342的分析结果来判断电子纸显示设备100的显示模式是静态显示模式或动态显示模式。接着，选择电路346依据判断电路344所判断的显示模式来选择适合的驱动信号波形DS。举例而言，在动态显示模式中，图像画面持续变动一段时间，选择电路346例如通过控制抖动处理的灰阶数，并且选择驱动时间较短的驱动信号波形来驱动电子纸显示面板120显示动态图像画面。在静态显示模式中，图像画面维持不变一段时间，选择电路346例如通过控制抖动处理的灰阶数，并且选择驱动时间较长的驱动信号波形来驱动电子纸显示面板120显示静态图像画面。静态模式可以产生灰阶，但会闪烁，而动态模式只能有黑阶与白阶，但不会闪烁，因此，根据上述的方法选择动态模式或静态模式来显示图像画面，可让电子纸显示面板提供良好的显示质量。
在图1及图2的实施例中，各电路区块可分别由所属技术领域的任一种适合的电路架构来加以实施，本发明并不加以限制。其详细架构及其实施方式可以由本领域的公知常识获致足够的教导、建议与实施说明，因此不再赘述。
综上所述，在本发明的示范实施例中，图像处理电路依据所判断的显示模式或者图像画面的类型来选择驱动信号波形，并且提供给时序控制器以驱动电子纸显示面板，从而电子纸显示面板可提供良好的显示质量。在本发明的示范实施例中，电子纸显示设备的显示控制及显示模式都由时序控制器电路来选择，与现有技术并不相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种电子纸显示设备的时序控制器电路，其特征在于，包括：
图像处理电路，用以接收图像信号，并且依据所述图像信号的信号成分来分析所述图像信号以判断所述电子纸显示设备的显示模式，并且依据对所述图像信号执行抖动处理的结果与依据所述显示模式是静态显示模式或动态显示模式来选择驱动信号波形；以及
时序控制器，电性连接至所述图像处理电路，用以输出所选择的驱动信号波形以驱动所述电子纸显示设备的电子纸显示面板显示图像画面，
其中，所述动态显示模式只有黑阶与白阶，所述静态显示模式包括灰阶。
2.根据权利要求1所述的时序控制器电路，其特征在于，所述信号成分是选自所述图像信号的灰阶信号。
3.根据权利要求1所述的时序控制器电路，其特征在于，所述图像信号包括先前图像画面以及目前图像画面，所述图像处理电路依据所述先前图像画面以及所述目前图像画面的差异，来判断所述显示模式是所述静态显示模式或所述动态显示模式。
4.根据权利要求3所述的时序控制器电路，其特征在于，若所述先前图像画面以及所述目前图像画面的差异持续大于阀值，所述图像处理电路判断所述显示模式是所述动态显示模式。
5.根据权利要求3所述的时序控制器电路，其特征在于，若所述先前图像画面以及所述目前图像画面的差异持续不大于阀值，所述图像处理电路判断所述显示模式是所述静态显示模式。
6.根据权利要求1所述的时序控制器电路，其特征在于，所述图像处理电路还依据所述图像信号的所述信号成分来分析所述图像信号以判断所述图像画面的类型，并且依据所判断的所述图像画面的类型来选择所述驱动信号波形。
7.根据权利要求6所述的时序控制器电路，其特征在于，所述图像画面的类型包括黑白图像画面以及灰阶图像画面。
8.根据权利要求1所述的时序控制器电路，其特征在于，所述图像处理电路以及所述时序控制器设置在同芯片上。
9.根据权利要求1所述的时序控制器电路，其特征在于，所述电子纸显示设备包括用以驱动所述电子纸显示面板显示所述图像画面的驱动电路，所述驱动电路设置在所述电子纸显示面板上，以及所述时序控制器输出所选择的所述驱动信号波形给所述驱动电路，并且所述驱动电路依据所选择的所述驱动信号波形来驱动所述电子纸显示面板显示所述图像画面。
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