專利名稱：圖像補償、建立內建補償矩陣組的方法及電子紙顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像補償方法、建立內建補償矩陣組的方法以及電子紙顯示裝置，且特別涉及一種電子紙顯示裝置的像素層級的圖像補償方法、建立內建補償矩陣組的方法以及電子紙顯示裝置。
背景技術：
電子紙顯不裝置(electronicpaper display, e-paper d isplay, or EPD)是一種新型的顯示裝置及技術，其特色在于此新型顯示裝置可像紙一樣輕薄、可彎曲、且省電。電子紙的主流技術主要分為微膠囊電泳式(Micro-capsule electrophoretic type)、微杯電泳式(Micro-cups electrophoretic type)以及快速反應粉流體(Quick response liquidpowder display, QR-LPD)等。上述電子紙顯示裝置借由電場驅動帶電有色粒子來顯示圖像，隨著施加電場的方向、電壓大小與脈沖寬度的不同，帶電有色粒子的分布或移動便不同，因此像素會顯示不同的顏色與亮度。但是有時即使施加相同的驅動波形給不同像素，不同像素之間的光學響應(Optical response)也可能會不一致，因此造成雜訊和圖像對比度下降等問題。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種圖像補償方法，用以處理電子紙顯示裝置中光學響應不一致的問題。本發(fā)明一實施例提供一種像素層級(pixel level)的圖像補償方法，適用于N級灰階的電子紙顯示裝置，該電子紙顯示裝置的像素配置成像素陣列，其中該N級灰階包括第一級灰階值至第N級灰階值，其方法包括提供該第一級灰階值的第一標準圖像，該第一標準圖像的像素尺寸與該像素陣列相同，該第一標準圖像的每個像素值皆為該第一級灰階值；使該電子紙顯示裝置顯示對應該第一標準圖像的第一圖像；擷取該電子紙顯示裝置在顯示該第一圖像時，該電子紙顯示裝置的每個像素所顯示的第一實際灰階值；分別比較該第一級灰階值與該第一實際灰階值以建立第一補償矩陣，該第一補償矩陣的補償元素配置對應于該像素陣列；分別重復以上步驟以分別建立第二補償矩陣至第N補償矩陣；根據該第一補償矩陣至該第N補償矩陣補償該電子紙顯示裝置的輸入圖像；以及使該電子紙顯示裝置根據補償后的該輸入圖像顯示輸出圖像，其中N為整數。本發(fā)明另一實施例提供一種建立內建補償矩陣組的方法，其適用于N級灰階的電子紙顯示裝置，該電子紙顯示裝置的像素配置成像素陣列，其中該N級灰階包括第一級灰階值至第N級灰階值，其方法包括提供該第一級灰階值的第一標準圖像，該第一標準圖像的像素尺寸與該像素陣列相同，該第一標準圖像的每個像素值皆為該第一級灰階值；使該電子紙顯示裝置顯示對應該第一標準圖像的第一圖像；擷取該電子紙顯示裝置在顯示該第一圖像時，該電子紙顯示裝置的每個像素所顯示的第一實際灰階值；比較該第一級灰階值與該第一實際灰階值以建立第一補償矩陣，該第一補償矩陣的補償元素配置對應于該像素陣列；分別重復以上步驟以分別建立第二補償矩陣至第N補償矩陣；以及建立該內建補償矩陣組，其中該內建補償矩陣組包括該第一補償矩陣至該第N補償矩陣，且N為整數。本發(fā)明另一實施例提供一種電子紙顯示裝置，包括一處理器，接收一輸入圖像；一存儲模塊，其存儲一使用如前述實施例的建立內建補償矩陣組的方法而得的內建補償矩陣組；一補償模塊，其耦接于該處理器與該存儲模塊之間，利用該內建補償矩陣組補償該輸入圖像以產生一補償圖像矩陣，并將該補償圖像矩陣傳送給該處理器；以及一顯示器，其與該處理器耦接，接收該處理器處理及傳送的該補償圖像矩陣，根據該處理的補償圖像矩陣顯不一輸出圖像。本發(fā)明可以有效補償電子紙顯示裝置光學響應不一致的現(xiàn)象。


圖I所示為快速反應粉流體(QR-LPD)的示意圖；圖2a所示為依據本發(fā)明一實施例的圖像補償方法的流程圖；圖2b所示為標準圖像、實際灰階值矩陣以及補償矩陣的示意圖；圖2c所示為輸入圖像、補償矩陣以及補償圖像矩陣的示意圖；圖3所示為依據本發(fā)明一實施例的電子紙顯示裝置；圖4所示為依據本發(fā)明的補償效果示意圖。主要元件符號說明S201、S202、S203......S209 步驟;30 電子紙顯示裝置；310 處理器；320 存儲模塊；330 補償模塊；340 顯示器；Cl、C2......C16 補償矩陣；C6_l、C12_2 補償元素；CJMG 補償圖像矩陣；C_IMG_U C_IMG_2 補償圖像元素；MG 輸入圖像；IMG_1、IMG_2 輸入圖像像素；Rl 實際灰階值矩陣；SI 標準圖像。
具體實施例方式以下說明是本發(fā)明的實施例。其目的是要舉例說明本發(fā)明一般性的原則，不應視為本發(fā)明的限制，本發(fā)明的范圍當以權利要求所界定的內容為準。以下實施例中電子紙顯示裝置的說明以快速反應粉流體(QR-LPD)為例，但本發(fā)明所揭露的圖像補償方法及/或電子紙顯示裝置并不局限用于QR-LPD。QR-LH)為干式圖像顯示裝置，其特色為在兩電極間放入適當數量的異色的粉流體(liquid powder)，此實施例以黑色和白色粉流體為例，但不局限于黑色和白色粉流體。兩電極間的距離大約為50-100 μ m，粉流體的平均直徑為O. 1-20 μ m。如圖I所示，QR-LPD的每一個小方格即被定義為一個像素，例如圖I中顯示4個像素，每個像素之間以條狀物隔開，且每個像素內放入適當數量的黑色粉流體(black liquid powder,以blp標示)與白色粉流體(white liquid powder,以wlp標示)。黑色粉流體blp與白色粉流體wlp的電性不同，因此借由在兩電極間施加不同的電壓大小與脈沖寬度，黑色粉流體blp與白色粉流體wlp在兩電極間的分布或移動便不同，因此QR-LPD可呈現(xiàn)不同的灰階。例如黑色粉流體blp帶正電荷而白色粉流體wlp帶負電荷，當前面透明基板(未繪示)加上正電壓時，白色粉流體wlp移動到前面透明基板，反射環(huán)境入射光線并因此顯示白光；反之，當施加負電壓時，黑色粉流體blp移動到前面透明基板，反射環(huán)境入射光線并因此顯示出黑色?；谏鲜?，隨著電壓的不同，黑色粉流體與白色粉流體在像素空間內的分布也不同，因此呈現(xiàn)不同的灰階。由于在制造黑色粉流體和白色粉流體時很難使所有粉流體的直徑大小皆一致，除此之外，當填入粉流體于各像素時，也很難控制每個像素內的粉流體大小與數量皆相同，因此，驅動各像素的臨界值也跟著不同，使得即使施加相同的驅動波形于各像素，各像素的光 學響應也不同，也就是各像素所呈現(xiàn)的照度并不相同。當QR-Lro顯示全白或全黑時通常各像素的照度差異并不明顯。但是當QR-LPD的像素被往相反方向驅動時，例如從顯示全白往黑色驅動時，光學響應不均勻的現(xiàn)象會更明顯。須強調的是，圖I的粉流體與像素方格并未按照比例繪制。事實上，為了清楚說明，圖I中粉流體的尺寸放大且皆以同樣大小表示以便于理解。圖2a所示為依據本發(fā)明的一實施例的圖像補償方法的流程圖。本實施例中仍以QR-LPD為例，其可顯示16級灰階的圖像，為方便圖示說明，本實施例中QR-LH)所顯示的圖像寬度例如為4像素,高度例如為3像素。以上數字僅為舉例用,可視實際應用而有所變化。首先，如步驟S201所示，此以X= 1，2，3，...等整數為例，開始時輸入第I標準圖像SI至QR-LPD，其中第I標準圖像SI的每個像素的像素值皆為第I級灰階值(即SI每個像素的灰階值皆為I)，第I標準圖像SI的大小為4X3，如圖2b中SI所示。接著于步驟S202，對應輸入的第I標準圖像SI，經由QR-LPD顯示第I圖像。然后于步驟S203中，利用顯微相機(Microscope)擷取當QR-LH)顯示第I圖像時每個像素的第I像素圖像。舉例而言，當QR-LPD顯示第I圖像時，顯微相機擷取兩張大小為2X3的圖像，分別為擷取QR-LPD左半部的圖像與右半部的圖像，然后再將兩張2X3的圖像分割成像素大小，總共得到12張第I像素圖像，像素圖像類似于圖I中的像素方格。接著于步驟S204中，根據所述多個第I像素圖像對應決定QR-LPD顯示第I圖像時每個像素的第I亮度值。于步驟S205中根據每個像素的第I亮度值決定對應的第I實際灰階值，并得到第I實際灰階值矩陣Rl，其中第I實際灰階值矩陣Rl的每個元素存儲QR-LPD對應位置的像素的第I實際灰階值，如圖2b中Rl所示。舉例而言，根據上述12張第I像素圖像，利用圖像處理等方法決定每個像素的第I亮度值，接著標準化(normalize)所述多個第I亮度值，并根據標準化的所述多個第I亮度值決定對應的第I實際灰階值。在步驟S206中，比較第I標準圖像SI與第I實際灰階值矩陣Rl以建立第I補償矩陣Cl。舉例而言，第I補償矩陣Cl等于第I實際灰階值矩陣Rl減去第I標準圖像SI，也就是第I補償矩陣Cl中每個元素，即為相同位置的第I實際灰階值矩陣Rl的元素的第I實際灰階值，減去第I級灰階值I的結果，如圖2b中Cl所示。。接著重復步驟S201至S206以相同方法分別建立第2補償矩陣C2到第16補償矩陣C16。當第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16皆建立完成后，在步驟S209中，根據第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16補償QR-LPD的輸入圖像IMG。舉例而言，在步驟S208中根據第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16建立輸入圖像MG的補償圖像矩陣CJMG，輸入圖像IMG和補償圖像矩陣C_IMG的大小一樣為4X3，其中補償圖像矩陣C_IMG的每個補償圖像元素的值，為輸入圖像IMG中與該補償圖像元素相同位置的像素的灰階值，減去該灰階值所對應的補償圖像矩陣C_IMG中與該補償圖像元素相同位置的補償元素值的結果。以圖2c為例，輸入圖像MG為16灰階的圖像，其中一個像素MG_1的灰階值為6，所以必須根據第6補償矩陣來補償像素IMG_1，而第6補償矩陣C6中與像素IMG_1同位置的補償元素C6_l的值為-1，因此補償圖像矩陣C_IMG中與像素IMG_1同位置的補償圖像元素C_IMG_1的值為6-(-1) = 7。輸入圖像MG另一個像素MG_2的灰階值為12，所以必須根據第12補償矩陣來補償像素IMG_2，而第12補償矩陣C12中與像素IMG_2同位置的補償元素 C12_2的值為2，因此補償圖像矩陣C_IMG中與像素IMG_2同位置的補償圖像元素C_IMG_2的值為12-2 = 10。依照上述方法對輸入圖像MG的每個像素作補償而得到補償圖像矩陣C_IMG中每個補償圖像元素的值。接著于步驟S210中，QR-LH)根據補償后的輸入圖像顯示輸出圖像，也就是說，QR-LPD根據補償圖像矩陣C_IMG顯示輸出圖像。上述第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16可在每個QR-LPD出廠前建立，并將第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16內建在QR-LPD的存儲模塊中，使得QR-LPD每次接收輸入圖像時可根據存儲模塊內建的第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16來補償輸入圖像。由于如步驟S203所示，本方法根據每個像素的像素圖像來進行補償，因此本方法為像素層級的補償方法，可避免補償時產生解析度下降等問題。值得留意的是，前述16階的灰階值僅為本發(fā)明示意用途，本領域普通技術人員能輕易思及將本發(fā)明揭露內容應用于更低階或更高階的灰階顯示單元，或其他彩色顯示單元。圖3所示為依據本發(fā)明一實施例的電子紙顯示裝置30。電子紙顯示裝置30包括處理器310、存儲模塊320、補償模塊330以及顯示器340。存儲模塊320存儲上列所述的第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16。其中第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16分別為根據上述步驟S201至S206所產生。處理器310接收輸入圖像MG。補償模塊330耦接于存儲模塊320與處理器310之間，其利用第I補償矩陣Cl到第16補償矩陣C16補償輸入圖像MG以產生補償圖像矩陣CJMG，如第2圖中步驟S209的動作，并將補償圖像矩陣C_MG傳送給處理器310。在本實施例中顯示器340為QR-LPD，其與處理器310耦接，接收處理器310處理及傳送的補償圖像矩陣C_MG，并如第2圖步驟S210所述，根據處理的補償圖像矩陣CJMG顯示輸出圖像。如上列實施例所示，本發(fā)明的圖像補償方法可補償電子紙顯示裝置光學響應不一致的現(xiàn)象，圖4為依據上列實施例的補償效果示意圖，其中縱軸為均方信號雜訊比(MeanSquare Signal to Noise Ratio, MSSNR),橫軸為灰階值。MSSNR的計算方式如下
權利要求
1.一種像素層級的圖像補償方法，適用于N級灰階的電子紙顯示裝置，該電子紙顯示裝置的像素配置成像素陣列，其中該N級灰階包括第一級灰階值至第N級灰階值，其特征在于，所述方法包括 提供該第一級灰階值的第一標準圖像，該第一標準圖像的像素尺寸與該像素陣列相同，該第一標準圖像的每個像素值皆為該第一級灰階值； 使該電子紙顯示裝置顯示對應該第一標準圖像的第一圖像； 擷取該電子紙顯示裝置在顯示該第一圖像時，該電子紙顯示裝置的每個像素所顯示的第一實際灰階值； 分別比較該第一級灰階值與該第一實際灰階值，以建立第一補償矩陣，該第一補償矩陣的補償元素配置對應于該像素陣列； 分別提供對應于該第二級灰階值至該第N級灰階值的第二標準圖像至第N標準圖像，并分別重復以上步驟以分別建立第二補償矩陣至第N補償矩陣； 根據該第一補償矩陣至該第N補償矩陣補償該電子紙顯示裝置的輸入圖像；以及 使該電子紙顯示裝置根據補償后的該輸入圖像顯示輸出圖像， 其中N為整數。
2.如權利要求I所述的像素層級的圖像補償方法，其特征在于，第m補償矩陣中的每個第m補償元素的值，為該電子紙顯示裝置中與該第m補償元素相同位置的該電子紙顯示裝置的對應像素的第m實際灰階值，減去第m級灰階值的結果， 其中m為整數且I彡m彡N。
3.如權利要求I所述的像素層級的圖像補償方法，其特征在于，還包括 建立該輸入圖像的補償圖像矩陣；以及 使該電子紙顯示裝置根據該補償圖像矩陣顯示該輸出圖像， 其中該補償圖像矩陣的補償圖像元素的配置對應于該像素陣列，該補償圖像矩陣中每個補償圖像元素的值，為該輸入圖像中與該補償圖像元素相同位置的像素的灰階值，減去該灰階值所對應的補償圖像矩陣中與該補償圖像元素相同位置的補償元素值的結果。
4.如權利要求I所述的像素層級的圖像補償方法，其特征在于，還包括 使用顯微相機擷取該電子紙顯示裝置顯示該第一圖像時的多個部分圖像； 將所述多個部分圖像分割為多個像素圖像； 根據所述多個像素圖像決定該電子紙顯示裝置的每個像素在顯示該第一圖像時的第一亮度值； 標準化該第一亮度值；以及 根據標準化的該第一亮度值決定該第一實際灰階值。
5.一種建立內建補償矩陣組的方法，適用于N級灰階的一電子紙顯示裝置，該電子紙顯示裝置的像素配置成像素陣列，其中該N級灰階包括第一級灰階值至第N級灰階值，其特征在于，所述方法包括 提供該第一級灰階值的第一標準圖像，該第一標準圖像的像素尺寸與該像素陣列相同，該第一標準圖像的每個像素值皆為該第一級灰階值； 使該電子紙顯示裝置顯示對應該第一標準圖像的第一圖像； 擷取該電子紙顯示裝置在顯示該第一圖像時，該電子紙顯示裝置的每個像素所顯示的第一實際灰階值； 比較該第一級灰階值與該第一實際灰階值以建立第一補償矩陣，該第一補償矩陣的補償元素配置對應于該像素陣列； 分別提供對應于該第二級灰階值至該第N級灰階值的第二標準圖像至第N標準圖像，并分別重復以上步驟以分別建立第二補償矩陣至第N補償矩陣；以及 建立該內建補償矩陣組， 其中該內建補償矩陣組包括該第一補償矩陣至該第N補償矩陣，且N為整數。
6.一種電子紙顯示裝置，其特征在于，包括 一處理器，接收一輸入圖像； 一存儲模塊，存儲一使用如權利要求5項所述的建立內建補償矩陣組的方法而得的內建補償矩陣組； 一補償模塊，耦接于該處理器與該存儲模塊之間，利用該內建補償矩陣組補償該輸入圖像以產生一補償圖像矩陣，并將該補償圖像矩陣傳送給該處理器；以及 一顯示器，與該處理器耦接，接收該處理器處理及傳送的該補償圖像矩陣，根據該處理的補償圖像矩陣顯示一輸出圖像。
7.如權利要求6所述的電子紙顯示裝置，其特征在于，該補償模塊產生的該補償圖像矩陣的大小與該顯示器的像素陣列相同，該補償圖像矩陣中每個補償圖像元素的值，為該輸入圖像中與該補償圖像元素相同位置的像素的灰階值，減去該灰階值所對應的該補償圖像矩陣中與該補償圖像元素相同位置的補償元素值的結果。
全文摘要
一種像素層級的圖像補償方法、建立內建補償矩陣組的方法以及電子紙顯示裝置，適用于N級灰階的電子紙顯示裝置，圖像補償方法包括提供第一級灰階值的第一標準圖像；使電子紙顯示裝置顯示對應第一標準圖像的第一圖像；擷取電子紙顯示裝置在顯示第一圖像時每個像素所顯示的第一實際灰階值；比較第一級灰階值與第一實際灰階值以建立第一補償矩陣；分別提供對應于該第二級灰階值至該第N級灰階值的第二標準圖像至第N標準圖像，并分別重復以上步驟以建立第二補償矩陣至第N補償矩陣；根據第一補償矩陣至第N補償矩陣補償電子紙顯示裝置的輸入圖像；以及使電子紙顯示裝置根據補償后的輸入圖像顯示輸出圖像。
文檔編號G09G3/34GK102930827SQ20111022974
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權日2011年8月11日
發(fā)明者楊長暻 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司