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本論文提出兩種電泳式顯示器之播放視訊影像驅動方法,驅動方法一,參 考 Retention Time 調整驅動,可以實現電泳式顯示器播放簡易的二階視訊影像,

圖片影像處理的軟體可依照不同電泳式顯示器特性,修改各個影像處理流程之 對照表參數,因此適用針對各種不同電泳式顯示器實現播放視訊影像的功能,

受限於電泳式顯示器的特性,需要對視訊影像的驅動時間做修正,視訊影像僅 限於簡單影像之移動,不能播放太過複雜的視訊影像。

驅動方法二,將電泳式顯示器停留像素粒子使用本論文提出的擾動波形做 驅動,加上使用 Jarvis, Judice and Ninke 誤差擴散法,可解決電泳式顯示器在播 放半色調視訊影像時產生的擴散現象,進而提升播放半色調視訊影像的品質,

目前能播放的視訊影像速度為 5fps,且由 2 階經過誤差擴散法模擬成 256 階的半 色調影像,播放品質良好。

另外若把原本 Source 電壓增加至更高的電壓值,從正負 15V 增加至正負 17V,結果顯示,驅動的時間可更加縮短,原本需要 200ms 的反應時間,增加電 壓後可加快至 100ms 的反應時間,也就是可以從 5fps 的速度上升到 10fps,但擾 動波形所產生的閃爍也更加明顯,且擴散的情況也不太相同,因此若電壓不同 時,也必須調整擾動後驅回原本狀態的時間,才能使顯示視訊影像效果能呈現最 佳狀態。

但驅動方法二仍然有幾個待解決的問題,本論文的半色調視訊影像有四種 狀態,分別為驅至黑、驅至白、停留黑、停留白,擾動波形可以解決大多數驅 動時所產生的擴散問題,但若相鄰的像素為驅至黑與驅至白的狀態,無法掌握 其擴散的影響,雖然使用較粗顆粒的誤差擴散法可以改善其問題,但若要驅動 多灰階的狀態,其擴散現象更無法掌握。另一個問題為擾動波形所帶來的閃爍,

此波形的週期為 20ms,但人眼還是可以感受到影像閃爍的感覺,一方面為擾動 波形驅動方向的轉換,另一方面為經過擾動後灰階的變化,因此會有閃爍感,

這也是此方法帶來的缺點之一。

由於電泳式顯示器在顯示影像時容易擴散,導致播放視訊影像時,某些像 素並非處於原本應該有的狀態,喪失許多影像細節,因此若可以減少視訊影像 中每個 frame 的像素變化率,或計算每個 frame 在影像某區域內像素的變化率,

採用類似於影像壓縮與區域更新驅動方式,可減少擴散影響程度。另外,目前 只能播放二階視訊影像,原因在於擴散影響像素狀態,但卻沒有能維持灰階狀 態的波形,若未來電泳式顯示器的反應速度能更快速,像素狀態重置時間加 快,將可播放更多灰階的視訊影像。

參 考 文 獻

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自 傳

2. 專題研究

3. 證照

在亞東時期,學校有提供及輔導學生考取證照的資源與人力,而我把 握這些學校所提供的資源,努力學習,而考取了不少專業證照,以提供自 我的競爭力,且我本身對嵌入式系統方面有滿大的興趣,因而考取了兩張 與嵌入式系統相關的證照,其中「IT Expert-嵌入式系統軟體開發專業人 員」這張證照當時考取率並不高,每一梯次考取人數平均不到 5 人,因此 在我考取的當下嘗到努力的成果。

(二)研究所時期

在研究所推甄放榜後,我選擇就讀國立台灣師範大學的應用電子科技 學系,台師大應用電子系系所發展主軸朝向『系統整合晶片(SoC)』、

『通訊與多媒體網路』與『智慧型控制』等三大領域為核心發展方向,而 我選擇從事系統晶片研究相關領域的高文忠教授作為我的指導教授,而論 文研究方向預定為電泳式顯示器的高速影像驅動研究與系統設計。

1. 課程學習

在台師大的課程規劃中,修課制度非常彈性自由,可根據個人研究需 求選課,因此我除了修習 VLSI 設計相關的課程,也修了影像處理、嵌入 式系統程式設計、高等計算機程式設計,以增強個人研究領域所需的知識 與技能;另外也修了與人工智慧相關的課程,如演化計算與數值分析,以 學習不同的知識與經驗;然而,我的指導教授在過去從事開發數位相機的 工作,具備完整數位相機設計流程與色彩學的知識,因此也修了指導教授 所開的數位相機課程,此課程讓我學習到數位相機的基本架構與影像處理 流程,且也了解了許多色彩學的基本知識,使我受益良多。

2. 論文研究

(1) 動機與興趣

在台師大應電系系統晶片實驗室主要的研究方向分為電泳式顯示器的 驅動研究設計與影像視覺相關的研究。雖然在大學時期並非從事系統晶片 的相關研究,但是對於顯示器驅動系統晶片的開發很有興趣,且實驗室資 源也很完善,也因此選擇了電泳式顯示器的驅動系統晶片開發。

(2) 研究方向

實驗室在電泳式顯示器的驅動研究有著非常不錯的成果,目前已經開 發出在此顯示器顯示 8 位元灰階的靜態影像,且此顯示器有著雙穩態特 性,因此在斷電後仍然可以顯示剛才驅動完成的影像,顯示品質優異。然 而也因雙穩態特性影響,若要在此顯示器播放視訊影像將會產生非常多的 問題,且目前市面上的電子書還無法播放視訊影像,因此我的研究方向就 朝著電泳式顯示器播放視訊影像的驅動系統晶片設計。

(3) 研究成果與心得

到目前為止,對於面板特性的實驗與測試後,觀察像素粒子驅動特 性,我開發出一套影像處理流程,配合 FPGA 設計電泳式顯示器驅動控制 晶片,可以流暢顯示器中播放 5fps 的視訊影像,顯示品質良好,且也在國 際會議中發表了論文。在此過程中,我學習到許多知識,例如驅動波形的 設計、顯示品質的評估、如何改善顯示品質等,雖然目前的顯示器只有黑 白灰階,但我個人還是研讀了一些色彩學相關知識,增加對彩色顯示器相 關知識的了解。

學 術 成 就

1. Wen-Chung Kao, Shu-Cheng Liu, and Wei-Te Chang," Signal processing for playing videos on electrophoretic displays," in Proc. IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems, Boise, US, Aug. 2012. (EI)