CN101751867B - 电泳显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种电泳显示器及其制造方法。本发明提供了一种能够通过降低显示图像所需要的驱动电压来减少用于驱动显示面板的电路尺寸以及能够降低产品的单位成本的电泳显示器。一种电泳显示器包括：显示面板，包含用于显示图像的多个像素单元；数据驱动单元，将像素电压提供给在该显示面板中设置的多条数据线；公共电压产生单元，产生向相反电位摆动的公共电压，并将该公共电压提供给该显示面板的公共电极；以及时序控制单元，产生数据控制信号和公共电压控制信号，并控制该数据驱动单元和该公共电压产生单元的驱动时序。

Description

电泳显示器及其驱动方法
相关申请的交叉参考
本申请要求于2008年12月17日提交的韩国专利申请号10-2008-0128470的优先权，在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种电泳显示器，更具体地，涉及一种能够通过降低需显示图像所需的驱动电压来减少用于驱动显示面板的电路尺寸以及能够降低产品的单位成本的电泳显示器。
背景技术
如果将带电荷的材料放置在直流电场中，带电荷的材料就会依据电荷和分子的尺寸和形状而运动。这种运动被称为电泳现象，也被称为依据运动不同而分离材料的现象。
目前，采用这种电泳现象的显示器作为可代替纸张的手段而受到关注。在US7012600和US7118772中就公开了采用这种传统电泳现象的显示器。
根据传统电泳现象的显示器，通过使用查找表，在每一单元中将当前输入的数据与待输入的数据进行比较，并基于此比较结果，多个存储器和帧计数器确定在多个帧周期内提供给每个单元的数据。
在该查找表中输出的数据是诸如2比特之类的数字数据，并且该数据被转换为提供给每个单元的像素电极的三个像素电压，例如+15V、-15V和0V。
然而，传统电泳显示器必须存储和比较当前输入和待输入的所有数据。结果，就会存在所使用的存储器的存储容量必须足够大的问题。而且，与其它类型的显示器比较，用于驱动每一个像素的像素电压和栅极电压往往相对较高。由于这种相对较高的电压，所以诸如数据驱动集成电路之类电路器件将由高电压器件构成。因此，数据驱动集成电路的尺寸将会很大并且产品的单位价格因而很高。
发明内容
因此，本发明涉及一种电泳显示器以及该电泳显示器的驱动方法。
本发明的一个目的是提供一种能够通过降低显示图像所需要的驱动电压来减少用于驱动显示面板的电路尺寸以及能够降低产品的单位成本的电泳显示器。
本公开内容的额外优点、目的和特征中的一部分将在下文的说明中进行阐述，而一部分对于本领域普通技术人员来讲能够通过在研读下文内容后而变得显而易见，或者可以在本发明的实践中而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在所撰写的说明书、其权利要求书以及附图中特别指出的结构来获知和实现。
为了实现根据本发明目的的这些目的和其它优点，正如此处所具体实现和宽泛描述的，一种电泳显示器包括：显示面板，其包含用于显示图像的多个像素单元；数据驱动单元，将像素电压提供给在该显示面板中设置的多条数据线；公共电压产生单元，其产生向相反电位摆动的公共电压，并将该公共电压提供给显示面板的公共电极；以及时序控制单元，其产生数据控制信号和公共电压控制信号，并控制该数据驱动单元和公共电压产生单元的驱动时序。
可以在多个像素单元的每一个像素单元中设置微胶囊，该微胶囊包含分别带有不同极性电荷的白离子和黑粒子，并且根据该像素电压和公共电压的电平来驱动该白离子和该黑粒子。
该时序控制单元可以包括：存储当前帧的图像数据的第一帧存储器；存储下一帧的图像数据的第二帧存储器；查找表，其通过比较该当前帧的图像数据和该下一帧的图像数据来确定将要在多个帧周期期间在每个像素单元中显示的数字图像数据，该查找表根据所述数字图像数据的输出时序来输出公共电压控制信号。
该公共电压产生单元可以以重置周期、第一稳定周期、第二稳定周期和灰度级周期中的每一个为单位，反转所述公共电压的电位，同时将该像素电压提供给像素电极，而该公共电压产生单元将该电位反转后的公共电压提供给公共电极。进一步地，可以在重置周期内以负电位的形式、在第一稳定周期内以正电位的形式、在第二稳定周期内再次以负电位的形式、并且在灰度级周期内以正电位的形式，来提供所述公共电压的电位。
可以根据该公共电压的摆动电平，可变地预置施加到该像素电极的该像素电压的正电平和负电平。
根据本发明的另一个目的，一种包括具有用于显示图像的多个像素单元的显示面板的电泳显示器的驱动方法包括以下步骤：将像素电压提供给在该显示面板中设置的多条数据线；产生向相反电位摆动的公共电压摆动，并将该公共电压提供给该显示面板的公共电极；以及产生数据控制信号和公共电压控制信号，并控制该显示面板的驱动时序以及公共电压的提供时序。
可以在多个像素单元的每一个像素单元中设置微胶囊，该微胶囊包含分别带有不同极性电荷的白离子和黑粒子，并且根据该像素电压和该公共电压的电平来驱动该白离子和该黑粒子。
控制该显示面板的驱动时序以及该公共电压的提供时序的步骤可以包括以下步骤：存储当前帧的图像数据；存储下一帧的图像数据；通过比较该当前帧的图像数据和该下一帧的图像数据来确定将要在多个帧周期期间在每个像素单元中显示的数字图像数据，该查找表根据该数字图像数据的输出时序来输出公共电压控制信号；对帧的数目进行计数；以及存储并输出将要在每个像素单元中显示的数字图像数据。
提供公共电压的步骤可以以重置周期、第一稳定周期、第二稳定周期和灰度级周期中的每一个为单位，反转该公共电压的电位，同时可以将该像素电压提供给像素电极，而公共电压产生单元将电位反转后的公共电压提供给该公共电极。进一步地，可以在重置周期内以负电位的形式、在第一稳定周期内以正电位的形式、在第二稳定周期内再次以负电位的形式、并且在灰度级周期内以正电位的形式提供该公共电压的电位。
可以根据该公共电压的摆动电平，可变地预置施加到像素电极的像素电压的正电平和负电平。
根据本发明的电泳显示器及其驱动方法，可以可变地将公共电压的电位提供给显示面板，并且可降低用于显示图像的驱动电压。结果，可以减少用于驱动显示面板的电路例如数据驱动电路和公共电压产生单元的尺寸，并因此可以降低产品的单价。
应当理解的是，本发明的先前的一般性描述和下文的详细描述都是示例性和解释性的，其目的是提供所请求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包含在内以提供对于本公开内容的进一步理解，其被纳入并构成本申请的一部分，这些附图示出了本公开内容的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
在这些附图中：
图1是说明根据本发明的示例性实施例的电泳显示器的图；
图2是说明图1中所示的像素单元的剖面图；
图3是具体说明图1中所示的时序控制单元的图；
图4是说明根据当前状态的图像数据和将以下一状态写入的图像数据在多个帧周期内提供的像素电压的波形的图；以及
图5是说明用于显示白灰度级的公共电压和像素电压的驱动波形的图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的具体实施例，其实例在附图中示出。只要可能，将在整个附图中使用相同的参考数字来表示相同或类似的部件。
图1是说明根据本发明的示例性实施例的电泳显示器的图。图2是说明图1中所示的像素单元的剖面图。
图1中所示的电泳显示器包括显示面板14，数据驱动单元12，栅极驱动单元13，公共电压产生单元15和时序控制单元11。显示面板14包括用于显示图像的m*n个像素16。数据驱动单元12将像素电压提供给在显示面板14中设置的多条数据线(D1～Dm)。栅极驱动单元13驱动在显示面板14中设置的多条栅极线(G1～Gn)。公共电压产生单元15产生向相反电位摆动的公共电压(T_vcm)，并且它将该公共电压提供给显示面板14的公共电极18。时序控制单元11产生栅极/数据信号和公共电压控制信号(VS)，以控制栅极驱动单元13和数据驱动单元12以及公共电压产生单元15的驱动时序。
如图1和2中所示，可以在显示面板14的上基板和下基板之间设置具有多个微胶囊20的膜。每个微胶囊20包括带负电荷的白粒子29和带正电荷的黑粒子28。在下基板上，数据线(D1～Dm)和栅极线(G1～Gn)交叉。薄膜晶体管(TFT)被连接到由数据线和栅极线(D1～Dm和G1～Gn)的相互交叉所限定的像素区，即每个像素单元16。TFT的源电极被分别连接到数据线(D1～Dm)，漏电极被分别连接到像素单元16的像素电极17。TFT的栅电极被分别连接到栅极线(G1～Gn)。响应于通过栅极线(G1～Gn)输入的扫描脉冲，TFT导通，并且期望显示的水平排列成行的像素单元16被选定。在显示面板14的上基板上，可以设置公共电极18，用于将向相反电位摆动的公共电压(T_Vcom)同时地提供给像素单元16中的每一个。
根据本发明的微胶囊20可以包括带负电荷的黑粒子和带正电荷的白粒子。在此情况下，在后文将描述的驱动电压的波形即像素电压和公共电压的相位可以改变。
数据驱动单元12可以由多个数据驱动集成电路构成，每个数据驱动集成电路包括移位寄存器单元、锁存器、数/模转换器和输出缓冲器。数据驱动单元12根据由时序控制单元11传输的数据控制信号来锁存数字图像数据，并且它将该数字图像数据转换为模拟电压，从而产生像素电压(Vdata)。所产生的像素电压(Vdata)被提供给数据线(D1～Dm)。可以根据具有交替反向摆动的电位的公共电压(T_Vcom)的电平，可变地建立由数据驱动单元12产生的像素电压(Vdata)的电平。也就是说，可以由用户根据可反转的公共电压(T_Vcom)的摆动电平降低并建立像素电压(Vdata)的每个电平。此后，将参照附图详细地描述像素电压(Vdata)的所述建立电平的范围。
栅极驱动单元13可以由多个栅极驱动集成电路构成，且每个栅极驱动集成电路包括顺序输出扫描脉冲的移位寄存器、将从移位寄存器输出的扫描脉冲的脉冲宽度转换为与TFT驱动恰当对应的脉冲宽度的电平转换器、在电平转换器和栅极线(G1～Gn)之间连接的输出缓冲器。具有上述结构的栅极驱动单元13顺序输出扫描脉冲，例如与提供给数据线(D1～Dm)的像素电压(Vdata)同步化的栅极导通电压。
时序控制单元11通过使用垂直和水平信号(V和H)以及时钟信号(CLK)来产生用于控制数据驱动单元12和栅极驱动单元13的驱动时序，并且它还产生用于控制公共电压产生单元15的驱动时序的公共电压控制信号(VS)。
而且，时序控制单元11将当前帧的图像数据与在存储器中存储的下一帧的图像数据进行比较，并根据该比较结果来确定像素电压(Vdata)和公共电压(T_Vcom)的驱动波形。时序控制单元11通过使用对帧的数目进行计数的帧计数器，产生与像素电压(Vdata)的驱动波形对应的数字图像数据，并且它将该数字图像数据提供给数据驱动单元12。
公共电压产生单元15产生在正电位即高电位公共电压(Vcom+)和负电位即低电位公共电压(Vcom-)之间重复摆动的公共电压(T_Vcom)，并且它将具有交替摆动的电位的公共电压(T_Vcom)提供给显示面板14的公共电极18。这里，可以根据公共电压控制信号(VS)，按每至少一帧来反转公共电压(T_Vcom)的电位。
图3是详细说明图1中所示的时序控制单元的图。
图3中所示的时序控制单元11包括：第一帧存储器22，第二帧存储器23，查找表21和数据存储器24。第一帧存储器22存储当前帧(Fn)的图像数据，第二帧存储器23存储下一帧(Fn+1)的图像数据。查找表21将当前帧(Fn)的图像数据与下一帧(Fn+1)的图像数据进行比较，并根据比较结果确定将要在多个帧周期内在每个像素单元16中显示的数字图像数据(V1～Vn)。而且，查找表21输出与数字数据(V1～Vn)的输出时序对应的公共电压控制信号(VS)。数据存储器24存储从对帧的数目进行计数的帧计数器25和查找表21输出的数字图像数据。在此，数据存储器24可以是在此后将要描述的数据驱动电路12的集成电路中包含的锁存器。
查找表21存储与根据当前帧(Fn)的图像数据与下一帧(Fn+1)的图像数据在帧周期内提供给每个像素单元16的像素电压(Vdata)的驱动波形、以及公共电压(T_Vcom)的驱动波形相关的信息。具体来讲，相对于由帧计数器25计数的帧的数目所指示的每一帧，查找表21将每个像素单元16的处于当前状态的帧(Fn)的图像数据与下一帧(Fn+1)的图像数据进行比较。因此，查找表21根据此比较结果，选择每个像素单元的2比特数字图像数据。在此，由查找表21选择出的每个像素单元16的数字图像数据包括用于初始化该单元的先前状态的重置数据、用于稳定每个像素单元16的双稳态的稳定数据、以及用于表示灰度级的写数据。
查找表21选择表示公共电压(T_Vcom)的波形的公共电压控制信号(TS)，该波形是根据数字图像数据(V1～Vn)的输出时序而确定的，并将该公共电压控制信号(TS)提供给公共电压产生单元15。可以将从查找表21输出的数据(V1～Vn)即诸如“00”、“01”、“10”和“11”之类的数字图像数据转换为三个像素电压(Vdata)，例如Vdata(+)、Vdata(-)和Vdata(0)。例如，可以将“00”或“11”转换为0V的像素电压(Vdata(0))，将“01”转换为+15V的像素电压(Vdata(+15))，以及将“10”转换为-15V的像素电压(Vdata(-15))。
图4是说明在多个帧周期期间根据当前状态的图像数据和将以下一状态写入的图像数据而提供的像素电压的波形的图。
根据图4，“W(11)”表示峰值白灰度级，“LG(10)”表示峰值黑灰度级。在像素电压的波形下书写的数字表示帧数。
如图4中所示，相对于每个灰度级例如W(11)、LG(10)、DG(01)和B(00)，查找表21将当前帧(Fn)的图像数据与下一帧(Fn+1)的图像数据进行比较。而且，查找表21存储与根据此比较结果而选择的像素电压(Vdata)的驱动波形相关的信息。
像素电压(Vdata)的驱动波形包括：在包含大约35帧周期的重置周期(P1)内产生的重置数据的驱动波形，在包含大约25帧周期的第一稳定周期(P2)内产生的第一稳定数据的驱动波形，在包含大约25帧周期的第二稳定周期(P3)内产生的第二稳定数据的驱动波形，以及在包含大约35帧周期的灰度级周期(P4)内产生的写数据的驱动波形。
在重置周期(P1)内，微胶囊20中带负电荷的白粒子29和微胶囊20中带正电荷的黑粒子28在每个像素单元16中的排列都是不同的。正因为此，在重置周期(P1)内的预定帧周期期间，将白显示电压，也就是重置电压提供给每个像素单元16的像素电极17，从而首次初始化在每个像素单元16中设置的微胶囊20内的粒子排列。随着在当前帧数据和下一帧数据之间的差异更大，重置数据的驱动波形使得接收重置电压的帧的数目更大。
可以在第一和第二稳定周期(P2和P3)期间交替提供第一和第二稳定数据，例如白显示电压和黑显示电压，以致在微胶囊20中带负电荷的白粒子29和在微胶囊20中带正电荷的黑粒子28彼此分离，从而再次初始化在每个像素单元16中设置的双稳态微胶囊20内的粒子排列。第一和第二稳定周期(P2和P3)是相同的，而不管当前帧数据和先前帧数据之间的灰度级差别如何。
写数据将表示4个灰度级之一的电压(0V、+15V、-15V和0V)提供给双稳态微胶囊20的像素电极17，以表示该灰度级。随着灰度级更低，写数据使得接收白显示电压的帧的数目更小。也就是说，通过控制灰度级写周期(P4)内的驱动波形的脉冲宽度调制，控制用于显示白色的像素电压(Vdata)接收帧的数目，从而可以表示灰度级。
如图5中所示，将公共电压(T_Vcom)提供给与像素电极17相对的公共电极18，该公共电压(T_Vcom)在每至少一帧向相反电位摆动。
具体来讲，根据本发明的公共电压产生单元15通过重置周期(P1)、第一稳定周期(P2)、第二稳定周期(P3)和灰度级周期(P4)，将公共电压(T_Vcom)的电位反转。也就是说，如图5中所示，在重置周期(P1)期间以负状态来提供公共电压(T_Vcom)的电位，在第一稳定周期(P2)期间以正状态来提供公共电压(T_Vcom)的电位，并且在第二稳定周期(P3)期间再次以负状态来提供公共电压(T_Vcom)的电位，在灰度级周期(P4)期间以正状态来提供公共电压(T_Vcom)的电位。
结果，带负电荷的白粒子29和带正电荷的黑粒子28可以仅仅为了显示图像，依据提供给像素电极18的像素电压(Vdata)和公共电压(T_Vcom)之间的电位差，在微胶囊20内运动，。
如果假定如图2中所示的白粒子带负电荷，那么用于显示白色的白电压为负，即，如图4中所示的低电位像素电压(Vdata-)。此时，以正状态即高电位状态提供公共电压(T_Vcom)；相反地，黑电压可以为正，即高电位像素电压(Vdata+)。在白粒子带正电的情况下，所述白电压和黑电压可以相反。
如上所述，仅仅以正电位状态提供在灰度级周期(P4)期间提供给公共电极18的公共电压(T_Vcom)。因为在灰度级周期(P4)期间只将正电位公共电压(T_Vcom)提供给公共电极18，因此将负像素电压(Vdata-)提供给像素电极17，并且可以在预定帧周期期间写入白灰度级。如果不写入白灰度级，那么就将正电位像素电压(Vdata+)提供给像素单元16的像素电极17，并将公共电压(T_Vcom)和像素电压(Vdata)的电平保持为相同，例如+15V。
根据本发明的实施例，在包含初始化、稳定态和数据写处理的多个帧周期例如128个帧周期期间，在每个像素单元写入单一数据。在此，可以根据公共电压(T_Vcom)的摆动电平，可变地建立提供给像素电极17的正像素电压(Vdata+)的电平和负像素电压(Vdata-)的电平。
具体来讲，参照图5，如果公共电压(T_Vcom)的摆动电平摆动为7.5V正电位和-7.5V负电位，那么就可以根据公共电压(T_Vcom)的该摆动电平，将正和负像素电压(Vdata)电平预置为正7.5V(7.5+)和负7.5V(7.5-)。这是因为在像素单元16的每个驱动周期(P1～P5)中处于不同电位状态的公共电压(T_Vcom)和像素电压(Vdata)之间的电压差可以为15V。也就是说，可以根据具有电位摆动的像素电压(Vdata)和公共电压(T_Vcom)之间的相互关系，来改变施加到微囊提20的有效电压。施加到每个像素单元16的有效电压的绝对值基本上大于施加到每个像素电极17的像素电压的绝对值。结果，可以根据公共电压(T_Vcom)的摆动电平，可变地预置提供给像素电极17的正和负像素电压(Vdata)。
如上所述，根据本发明的实施例的电泳显示器及其驱动方法，可变地提供供应到显示面板14的公共电压(T_Vcom)的电位。正因为此，可以减少显示图像所需要的驱动电力，即像素电压(Vdata)和公共电压(T_Vcom)的电平。结果，可以减少用于驱动显示面板14的电路例如数据驱动单元12和公共电压产生单元15的尺寸，并因此可以降低产品的单价。
本领域普通技术人员应当明白，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。因此，目的是本发明能够覆盖本发明的修改方案和变型，只要它们属于所附权利要求书及其等价物的范围。

Claims (6)

1.一种电泳显示器，包括：
显示面板，其包括用于显示图像的多个像素单元；
数据驱动单元，其将像素电压提供给在所述显示面板中设置的多条数据线；
公共电压产生单元，其产生向相反电位摆动的公共电压，并将该公共电压提供给所述显示面板的公共电极；以及
时序控制单元，其产生数据控制信号和公共电压控制信号，并控制所述数据驱动单元和所述公共电压产生单元的驱动时序，
其中在所述多个像素单元的每一个像素单元中提供微胶囊，该微胶囊包含带有负电荷的白粒子和带有正电荷的黑粒子，
其中所述公共电压产生单元以重置周期、第一稳定周期、第二稳定周期和灰度级周期中的每一个为单位，反转所述公共电压的电位，同时将所述像素电压提供给该像素电极，而所述公共电压产生单元将所述电位反转后的公共电压提供给所述公共电极，
其中仅仅以正电位状态提供在灰度级周期期间提供给所述公共电极的公共电压，
其中负像素电压被提供给所述像素电极，白灰度级可被写入，并且如果不写入白灰度级，则所述公共电压和像素电压的电平保持为相同。
2.根据权利要求1的电泳显示器，其中所述时序控制单元包括：
存储当前帧的图像数据的第一帧存储器；
存储下一帧的图像数据的第二帧存储器；
查找表，其通过比较所述当前帧的图像数据和所述下一帧的图像数据来确定将要在多个帧周期期间在每个像素单元中显示的数字图像数据，该查找表根据所述数字图像数据的输出时序来输出公共电压控制信号；
对帧的数目进行计数的帧计数器；以及
存储从查找表输出的数字图像数据的数据存储器。
3.根据权利要求2的电泳显示器，其中根据所述公共电压的摆动电平，可变地预置施加到所述像素电极的像素电压的正电平和负电平。 
4.一种电泳显示器的驱动方法，所述电泳显示器包括具有用于显示图像的多个像素单元的显示面板，该驱动方法包括以下步骤：
将像素电压提供给在该显示面板中设置的多条数据线；
产生摆动至相反电位的公共电压，并将该公共电压提供给所述显示面板的公共电极；以及
产生数据控制信号和公共电压控制信号，并控制所述显示面板的驱动时序以及所述公共电压的提供时序，
其中在所述多个像素单元的每一个像素单元中设置微胶囊，该微胶囊包含带有负电荷的白粒子和带有正电荷的黑粒子，
其中所述提供公共电压的步骤以重置周期、第一稳定周期、第二稳定周期和灰度级周期中的每一个为单位，反转所述公共电压的电位，同时将所述像素电压提供给所述像素电极，而所述公共电压产生单元将所述电位反转后的公共电压提供给所述公共电极，
其中仅仅以正电位状态提供在灰度级周期期间提供给所述公共电极的公共电压，
其中负像素电压被提供给所述像素电极，白灰度级可被写入，并且如果不写入白灰度级，则所述公共电压和像素电压的电平保持为相同。
5.根据权利要求4的驱动方法，其中所述控制显示面板的驱动时序以及公共电压的提供时序的步骤包括以下步骤：
存储当前帧的图像数据；
存储下一帧的图像数据；
通过比较所述当前帧的图像数据和所述下一帧的图像数据来确定将要在多个帧周期期间在每个像素单元中显示的数字图像数据，该查找表根据所述数字图像数据的输出时序来输出公共电压控制信号；
对所述帧的数目进行计数；以及
存储并输出将要在每个像素单元中显示的数字图像数据。
6.根据权利要求5的驱动方法，其中根据所述公共电压的摆动电平，可变地预置施加到所述像素电极的像素电压的正电平和负电平。 
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