CN102063870A - 双稳态显示器的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双稳态显示器的驱动方法，包含：根据一画面时间设定一第一时段以及一第二时段；在该第一时段根据显示数据对一光阀层施加一第一电压以使该光阀层由一第一状态进入一第二状态；以及在该第二时段对该光阀层施加一第二电压以使该光阀层进入该第一状态。由于该双稳态显示器的光阀层在显示下一画面前即维持在第一状态，因此光阀层在切换画面时不需进行重置动作，可减少每一画面所需的图框数。

Description

双稳态显示器的驱动方法

技术领域

本发明涉及一种双稳态显示器的驱动方法，尤指一种用以在显示动画时，可减少图框数的驱动方法。

背景技术

纸张为目前广泛使用的显示装置，且具有宽广的视角范围，轻薄具柔软度，便于携带等优点。由于影印技术的普及，使用者只须经简易步骤即可轻易利用纸张列印出大量数据。然而，制造传统纸张需耗费大量自然资源，且传统纸张上的信息为不可更新或仅可更新少数几次。近来，类纸式(paper-like)显示器能兼顾纸张的优点以及电子装置可更新信息的特性，而逐渐被广泛利用。

类纸式(paper-like)显示器可为双稳态(bistable)显示器实现。双稳态显示器只有在改变画面时才需要耗费电力，而在没有施加电压的状况下仍可显示画面。双稳态显示器的主要应用包含电泳(electrophoretic)显示器与胆固醇液晶(cholesteric liquid crystal)显示器。电泳显示器与胆固醇液晶显示器的光阀层皆具备第一状态与第二状态；举例来说，第一状态为亮态，第二状态为暗态。

以电泳显示器为例，电泳显示器的第一状态即为光阀层显示白色物质，白色物质反射光而呈现亮态。电泳显示器的第二状态为光阀层显示黑色物质或有色物质，黑色物质吸收光而呈现暗态或有色物质吸收光而呈现有色状态。

胆固醇液晶显示器具有双稳态、高对比及高色彩的特性。胆固醇液晶显示器只有在改变画面时才需要耗费电力，而胆固醇液晶显示器在没有施加电压的状况下仍可显示画面。胆固醇液晶的特性使其可运用于反射式的显示器。因此对于静态画面显示来说，反射式胆固醇液晶显示器具有相当好的省电特性。

双稳态显示器的特性是指在无外加电场时，以胆固醇显示器来说，其光阀层会稳定的处于平面状态(planar state)或是焦点圆锥状态(focal-conic state)。请参考图1。图1为说明胆固醇显示器的光阀层CLCL状态的示意图。如图1所示，第二基板S2设置于第一基板S1下，光阀层CLCL设置于第一基板S1及第二基板S2之间。第二基板S2设置于光阀层CLCL及吸收层LAL之间，吸收层LAL设置于第二基板S2的下方。光阀层CLCL包含多个液晶CLC。光线L经第一基板S1穿过光阀层CLCL后再经第二基板S2为吸收层LAL吸收。根据液晶CLC的排列状态，光线L被液晶CLC反射的程度不同，因此吸收层LAL吸收光线L的程度对应改变。在平面状态中，光阀层CLCL中液晶CLC排列整齐，具有最高的反射率。在焦点圆锥状态中，光阀层CLCL中液晶CLC排列混乱，会将射入光线L散射。相较于平面状态，焦点圆锥状态具有较低反射率。一般来说，光阀层CLCL在平面状态时为第一状态即亮态，而在焦点圆锥状态时为第二状态即暗态。此外，光阀层CLCL另可为一个暂稳态，即垂直状态(homeotropic state)。在垂直状态时，光阀层CLCL中液晶CLC呈垂直排列(平行于外加电场)，光线L几乎可全部穿透光阀层CLCL为吸收层LAL吸收。

胆固醇显示器的光阀层的状态可通过加诸于光阀层的电场来改变。请参考图2。图2为说明改变电场以改变光阀层的状态的示意图。图2中，增加施加于光阀层的电场以“+”表示，而降低施加于光阀层的电场以“-”表示。如图2所示，当光阀层处于平面状态时，可施加较小电场(例如写入约5～20V的电压)以改变到焦点圆锥状态。当光阀层处于平面状态或焦点圆锥状态时，可施加较高电场(例如写入大于40V的电压)以将光阀层转换成垂直状态。当光阀层处于垂直状态时，若将外加电场快速移除(例如写入约0～5V的电压)则光阀层回复到平面状态；若将外加电场缓慢移除则光阀层改变成焦点圆锥状态。当光阀层处于焦点圆锥状态，亦可通过外加电场以改变到较低反射率的焦点圆锥状态。然而，处于焦点圆锥状态的光阀层并无法直接转换为平面状态。光阀层必须先施加以较高电场以转换成垂直状态后，再将外加电场快速移除以回复到平面状态。另外，若处于较低反射率的焦点圆锥状态的光阀层要改变为较高反射率的焦点圆锥状态，光阀层亦须通过垂直状态回到平面状态后，再施加对应强度的电场才可改变为该较高反射率的焦点圆锥状态。

换言之，对反射式双稳态显示器而言，高灰阶切换至低灰阶的画面可通过直接施加电压来达成。若要从低灰阶切换到高灰阶的画面，光阀层必须先通过垂直状态重置回平面状态，再由平面状态施加对应电压，以使光阀层显示目标灰阶。

反射式双稳态显示器在不同画面之间势必需要进行重置的动作。对胆固醇显示器为例，重置动作即施加较高电场以将光阀层转换成垂直状态后，再将外加电场快速移除以回复到平面状态，以使高灰阶的像素能切换至低灰阶。因此，如果要利用传统方式驱动双稳态显示器拨放动画或动态图片时，便需要较多的图框数才能写入画面，故对于面板的画面更新率要求较高。

发明内容

本发明揭露一种双稳态显示器的驱动方法。该驱动方法包含：在显示一第一画面时，根据一画面时间设定一第一时段以及一第二时段；在该第一时段根据一显示数据对一光阀层施加一第一电压以使该光阀层由一第一状态进入一第二状态；以及于该第二时段对该光阀层施加一第二电压以使该光阀层进入该第一状态。

本发明另公开一种双稳态显示装置。该双稳态显示装置包含一第一基板、一第二基板以及一光阀层。第二基板设置于该第一基板下。光阀层设置于该第一基板与该第二基板间，其中对光阀层的驱动在显示一第一画面时，根据一画面时间设定一第一时段以及一第二时段，于该第一时段根据一显示数据对该光阀层施加一第一电压以使该光阀层由一第一状态进入一第二状态；以及在该第二时段对该光阀层施加一第二电压以使该光阀层进入该第一状态。

根据本发明，光阀层在显示下一画面前即维持在第一状态，因此光阀层在切换画面时不需进行重置动作。

附图说明

图1为说明胆固醇显示器的光阀层状态的示意图；

图2为说明改变电场以改变光阀层的状态的示意图；

图3为说明本发明的驱动方法驱动双稳态显示器显示1比特灰阶的一实施例的示意图；

图4为说明本发明的驱动方法驱动双稳态显示器显示多灰阶的一实施例的示意图；

图5为本发明的驱动方法驱动双稳态显示器于一画面显示3灰阶的示意图。

其中，附图标记

S1第一基板                S2第二基板

CLCL光阀层                CLC液晶

LAL吸收层                 L光线

R重置步骤                 F1第一画面

F2第二画面                fw、fx、fy、fz时段

Vp、Vn高电压              Vh电压差

Vlc低电压                 f1a、f1b、f1c、f2a、f2b、f2c子图框

t1第一时段                t2第二时段

G1、G2、G3灰阶

具体实施方式

本发明的概念将于下文中搭配不同实施例与相关附图来进行说明。

本发明的精神在于利用双稳态显示器的光阀层的垂直状态作为第二状态即暗态，将一图框等分为多个子图框，利用不同比例的显示第一状态的子图框及显示第二状态的子图框来显示不同灰阶，而在一画面中最后一子图框中，双稳态显示器的光阀层必定会进入平面状态即第一状态。如此在进入下一画面时便不需重复重置步骤。以下的说明为搭配不同实施例与相关附图来进行说明，以下实施例是以一通常状态的双稳态显示器做为说明，并未考虑因工艺差异而须针对显示器驱动电压值作微调，而造成的正负极性电压值差异。

请参考回图1。在垂直状态时，双稳态显示器的光阀层CLCL被完全拉直呈现透明的状态，几乎所有入射光L皆会直接穿透光阀层CLCL而被光阀层CLCL下方的光吸收层LAL所吸收。双稳态显示器的光阀层CLCL下方的吸收层LAL通常为黑色，因此双稳态显示器于垂直状态会具有比焦点圆锥状态更低的反射率。在本发明之中，双稳态显示器便是利用光阀层CLCL的垂直状态作为第二状态即暗态显示，以得到更佳的对比。

请参考图3。图3为说明本发明的驱动方法驱动双稳态显示器显示1比特灰阶的一实施例的示意图。双稳态显示器在根据显示数据显示画面前中进行重置步骤R。在重置步骤R中，双稳态显示器对光阀层施加一高电压Vp经过一时段fw，以进入垂直状态。由于AC(alternating current)驱动较不易造成离子残留的问题，因此本实施例中双稳态显示器会以交替正负半周的方式对光阀层施加驱动电压。也就是说，经过时段fw后双稳态显示器对光阀层施加一高电压Vn经过一时段fy，而高电压Vn和高电压Vp相对于低电压Vlc的电压强度Vh相同但极性相反。理论上双稳态显示器在对光阀层施加高电压Vp经过时段fw后可直接施以高电压Vn，但实际操作时恐有无法正常操作之虞，因此在时段fw及fy之间，双稳态显示器会先将电压拉至一低电压Vlc经过一时段fx。当光阀层为垂直状态维持一时段fy后，双稳态显示器再将电压迅速减少至低电压Vlc经过时段fz，以使光阀层处在平面状态。如此，双稳态显示器完成重置步骤R。一般来说，高电压Vp约为40V，而低电压Vlc约为0～5V。时段fw、fx、fy、fz具有相同的时间长度。高电压Vp及低电压Vlc之间，以及高电压Vn及低电压Vlc之间具有相同电压差Vh。

接着，双稳态显示器便可根据显示数据显示一第一画面F1。双稳态显示器根据该第一画面F1的时间设定一第一时段t1以及一第二时段t2。在本实施例中，双稳态显示器利用两个子图框f1a、f1b显示1比特灰阶，其中子图框f1a对应第一时段t1，而子图框f1b对应第二时段t2。在第一时段t1中，双稳态显示器可施加一高电压Vp或一低电压Vlc于光阀层。在第二时段t2中，双稳态显示器固定施加低电压Vlc于光阀层以使光阀层维持在平面状态。由于本实施例中双稳态显示器显示1比特灰阶，因此在第一时段t1中，双稳态显示器施加于光阀层的电压决定显示画面为高灰阶或低灰阶。举例来说，若双稳态显示器于第一时段t1中施加高电压Vp，光阀层改变为垂直状态(低反射率)以显示一低灰阶；若双稳态显示器在第一时段t1中施加低电压Vlc，光阀层维持为平面状态(高反射率)以显示一高灰阶。

为达AC驱动的目的，双稳态显示器在显示任一画面的下一画面时，施加于光阀层的电压与前一画面所施加的电压极性相反。假设双稳态显示器于第一画面F1及第二画面F2中皆欲显示一低灰阶，如图3所示，在第一画面F1中，双稳态显示器于子画框f1a即第一时段t1施加高电压Vp，以使光阀层改变为低反射率的垂直状态；在子画框f1b即第二时段t2中，双稳态显示器施加低电压Vlc，以使光阀层改变为平面状态。由于双稳态显示器于第二画面F2仍是显示低灰阶，因此在第二画面F2中，双稳态显示器在第二画面F2的子画框f2a施加高电压Vn，以使光阀层改变为低反射率的垂直状态；在子画框f2b即第二画面F2的第二时段t2中，双稳态显示器施加低电压Vlc，以使光阀层改变为平面状态。高电压Vn和高电压Vp相对于低电压Vlc的电压强度Vh相同但极性相反。

由于双稳态显示器在第一画面F1的第二时段t2固定施加低电压Vlc，故光阀层在显示下一画面即第二画面F2前即维持在平面状态，不需再次进行重置动作。

请同时参考图4及图5。图4为说明本发明的驱动方法驱动双稳态显示器显示多灰阶的一实施例的示意图。图5为本发明的驱动方法驱动双稳态显示器在一画面显示3灰阶的示意图。以显示3灰阶为例，图4中，双稳态显示器根据第一画面F1的时间设定一第一时段t1以及一第二时段t2。在本实施例中，双稳态显示器利用三个子图框f1a、f1b、f1c显示3灰阶，即子图框f1a、f1b对应第一时段t1，而子图框f1c对应第二时段t2。通过对一画面的第一时段中不同个数的子图框施加高电压，且固定于该画面的第二时段中施加低电压，双稳态显示器可驱动对应光阀层显示多灰阶画面。如图5所示，当双稳态显示器于子图框f1a、f1b对光阀层施加高电压Vp时，光阀层显示灰阶G1；当双稳态显示器仅于子图框f1a对光阀层施加高电压Vp时，光阀层显示灰阶G2；当双稳态显示器于子图框f1a、f1b、f1c对光阀层施加低电压Vlc时，光阀层显示灰阶G3。

图4的实施例中，双稳态显示器在第一画面F1显示灰阶G1，而第二画面欲显示灰阶G2。双稳态显示器于图4的重置步骤R相似于图3的重置步骤R，于此不赘述。在第一画面F1的时间中，双稳态显示器在第一时段t1的子画框f1a、f1b施加高电压Vp，并在子画框f1c即第二时段t2施加低电压Vlc，以使光阀层于第一画面F1显示灰阶G1。在第二画面F2的时间中，双稳态显示器于第一时段t1的子画框f2a施加高电压Vn，并于第一时段t1的子画框f2b及第二时段t2施加低电压Vlc，以使光阀层于第二画面F2显示灰阶G2。由于双稳态显示器在第一画面F1的第二时段t2固定施加低电压Vlc，故光阀层在显示下一画面即第二画面F2前即维持在平面状态，不需再次进行重置动作R。

需注意的是，当一画面的第一时段t1中，双稳态显示器施加高电压Vp或Vn的子图框于多个子图框时，所有施以高电压Vp或Vn的子图框为连续。为使光阀层在显示下一画面前即维持在平面状态，双稳态显示器于所有画面的最后一个子图框即第二时段皆对光阀层施予低电压Vlc。在本发明的实施例中，一画面中的子图框的时间长度相等，举例来说，图3的子图框f1a、f1b、f2a、f2b具有相同时间长度，而图4的子图框f1a、f1b、f1c、f2a、f2b、f2c具有相同时间长度。另外，由于人眼所能接受最低画面更新率约为30Hz，因此本发明的驱动方法驱动双稳态显示器显示一画面的时间长度，也就是对应该画面的所有子图框的时间长度总和，约需小于33ms(1/30Hz＝0.033second)。

综上所述，本发明的驱动方法驱动双稳态显示器在每一画面的第二时段固定对光阀层施加低电压，以使光阀层在每一画面最后一子图框中固定改变为平面状态。光阀层在显示下一画面前即维持在平面状态，不需再次进行重置动作。双稳态显示器仅需在显示画面前进行的重置步骤。双稳态显示器在拨放动画或动态图片中切换不同画面时不需进行重置，可减少显示每一画面所需的图框数。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种双稳态显示器的驱动方法，其特征在于，包含：

在显示一第一画面时，根据一画面时间设定一第一时段以及一第二时段；

在该第一时段根据一显示数据对一光阀层施加一第一电压以使该光阀层由一第一状态进入一第二状态；以及

在该第二时段对该光阀层施加一第二电压以使该光阀层进入该第一状态。

2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，另包含：

根据该显示数据调整该第一时段以及该第二时段在该画面时间中的比例。

3.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，另包含：

在显示一第二画面时，根据一画面时间设定一第三时段以及一第四时段；

在该第三时段对该光阀层施加与该第一电压大小相等且极性相反的一第三电压以使该光阀层由一第一状态进入一第二状态；以及

在该第四时段对该光阀层施加该第二电压以使该光阀层进入该第一状态。

4.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，另包含：

一重置步骤在启动时。

5.根据权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，该重置步骤所包含：

对所有光阀层施加该第一电压；

对所有光阀层施加该第二电压；以及

对所有光阀层施加该第三电压。

6.根据权利要求3所述的驱动方法，其特征在于，该第一状态使该双稳态显示器呈现一亮态；该二状态使该双稳态显示器呈现一暗态。

7.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，该第一时段包含至少一子图框，以及该第二时段包含至少一子图框。

8.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，若所施加的该第一电压为高电压时，则该第一时段的该第一电压为连续。

9.根据权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，另包含：

根据该显示数据设定该第一时段以及该第二时段的子图框数目。

10.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，根据该显示数据调整该第一时段以及该第二时段于该画面时间中的比例。

11.一种双稳态显示装置，其特征在于，包含：

一第一基板；

一第二基板，设置于该第一基板下；以及

一光阀层，设置于该第一基板与该第二基板间，其中对光阀层的驱动在显示一第一画面时，根据一画面时间设定一第一时段以及一第二时段，在该第一时段根据一显示数据对该光阀层施加一第一电压以使该光阀层由一第一状态进入一第二状态；以及在该第二时段对该光阀层施加一第二电压以使该光阀层进入该第一状态。

12.根据权利要求11所述的双稳态显示系统，其特征在于，该双稳态显示装置包含一电泳显示器或一胆固醇液晶显示器。

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