系統波形設計

驅動波形將以雙極性驅動(BIPOLAR)方式設計，且播放視訊影像之波形與 顯示靜態影像之波形也不相同，因此需要設計另一組波形提供視訊影像顯示專 用。如圖 4-14 所示，在驅動系統中存放驅動波形的 Flash Memory 另外規劃一塊 區域存放視訊影像驅動波形。

波形結構如圖 4-15 所示，每個時間區塊等同於更新一次畫面的時間，若設 定電泳式顯示器畫面更新頻率為 50Hz，代表每個時間區塊代表的時間為 20ms，

且每個時間區塊都代表一個電壓狀態(+15V，-15V 或是 0V)，在此本論文把時間 區塊稱做 Scaning Frame。

圖 4-12 顯示圖片後馬上驅回黑的結果(停留像素加上擾動)

圖 4-13 顯示圖片後馬上驅回白的結果(停留像素加上擾動)

此波形結構可設計出各個灰階的驅動波形，如圖 4-16 所示，Gray Level 1 到 Gray Level 16 代表系統讀取到圖片的 16 色階，在此播放視訊影像時，不同於其 他波形設計，本論文將前一張影像像素灰階與下一張影像像素灰階的轉換交由 外部軟體做預處理，處理完的圖片影像將以 1 到 16 灰階編碼，但此處的灰階值 不代表驅動的灰階，而是配合播放視訊影像的波形設計，所以系統只需依照圖 片像素灰階讀取波形即可，而每個灰階的驅動波形皆有 10 個 frame，每個 frame 的時間在此假設為 20ms，代表每個灰階的驅動時間最長至 10x20ms=200ms，這 樣將會得到一個 16x10 的二維陣列，即 LUT[Input Gray Level][Frame Number]，

輸出為每個 frame 代表的電壓狀態，如圖 4-17 所示。

Flash (Driving video)

Waveform 1

Waveform 2 (Driving static image)

圖 4-14 驅動波形規劃

本論文以黑驅白(Ton)的驅動時間 200ms 作為波形設計基礎，也就是掃描 10 個 frame 即結束一張圖片的驅動。舉例來說，若要播放 fps = 5 的視訊影像(一秒 內連續顯示 5 張圖片)，代表 200ms 要顯示一張圖片，因此掃描波形時最多掃描 10 個 frame，即可達成我們要的結果，其中若灰階驅動時間需要的 frame 數超過 所設定的 frame 數，將經過外部軟體的圖片預處理，配合驅動波形，把還沒驅動 完的 frame 數在前幾張圖片或後幾張圖片作提前驅動與後補償驅動，以補滿尚未 驅動完成的時間。

圖 4-15 驅動波形結構

圖 4-16 16 灰階的驅動波形 圖 4-17 驅動波形對照表

因此需要設計的波形對照表，為系統顯示視訊影像時所讀取的波形對照 表，且此對照表可以配合演算法設計所驅動，以 200ms 為掃描一張圖片的時 間，那麼根據此表一秒鐘可連續顯示五張的圖片，但若想在一秒鐘之內顯示更 多張圖片，就得限制系統最多能夠掃描的 frame 數，加上視訊影像圖片的預處 理，才能達到更高的 fps 值。其中表 3-1 中的數字 1 代表系統送出+15V 給電泳式 顯示器當前掃描到的像素點，2 代表-15V，0 代表 0V。本論文以雙極性驅動 (BIPOLAR)方式設計，將 Vcom 接 0V，因此當 Source 為+15V 為驅至白，-15V 為驅至黑。

表 4-1 的 Video 波形對照表，其中各灰階的驅動波形為了能達到驅動時間的 互補關係，本論文設計第 2 灰階為 9 個驅至黑的 frame，第 3 灰階為 8 個驅至黑 的 frame，依序遞減，最後第 10 灰階為 1 個驅至黑的 frame，至於第 14 灰階為 10 個驅至白的 frame，第 13 灰階為 1 個驅至白的 frame，第 0 灰階與第 15 灰階 為擾動波形，因此經過預處理的圖片根據此驅動波形，即可補滿高 fps 值造成尚 未驅動完成的時間，若要使用擾動波形，每個 frame 的時間需設定在 10ms。

如圖 4-18 之演算法，若要顯示 fps=10 的視訊影像，代表每 100ms 要掃描一 張圖片，每個 frame 的時間在此假設為 20ms，也就是系統只能掃描 5 個 frames；

系統以 Frame Number=6 為波形掃描的起點，Frame Number=10 為結束點，掃描 表 4-1 的 Video 波形對照表，再配合經過預處理的圖片，即可達到高速驅動影像 的效果。

// FPS = 5

LOOP( Frame_Number = 1 TO 10 )

V_Out = LUT[Input_Gray_Level][Frame_Number]

// FPS = 10

LOOP ( Frame_Number = 6 TO 10 )

V_Out = LUT[Input_Gray_Level][Frame_Number]

// FPS = 15

LOOP ( Frame Number = 8 TO 10 )

V_Out = LUT[Input_Gray_Level][Frame_Number]

圖 4-18 Timing Generator 掃描波形的演算法

表 4-1 Video 波形對照表

Frame Number Total Frames 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Input Gray Level

0 0 0 0 0 0 1 2 1 2 2 5 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 10 2 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 9 3 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 8 4 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 7 5 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 6 6 0 0 0 0 0 2 2 2 2 2 5 7 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 4 8 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 3 9 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 14 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 15 0 0 0 0 0 2 1 2 1 1 5