CN102376258B - 电子纸驱动控制电路 - Google Patents

Abstract

一种电子纸驱动控制电路，包括锁相环单元、电泳膜电容、匹配电阻以及波形查找单元，其中：所述电泳膜电容与匹配电阻构成反馈网络，所述反馈网络接收锁相环单元输出的锁相信号并进行延迟，进而将延迟处理形成的延迟信号反馈给锁相环单元；所述锁相环单元，用于接收外部的参考时钟信号与延迟信号，基于所述参考时钟信号与延迟信号形成锁相信号与相位差信号，并将所述锁相信号提供给反馈网络，将所述相位差信号提供给波形查找单元；所述波形查找单元，用于存储相位差与驱动脉冲数的对应关系，其接收锁相环单元提供的相位差信号，从所述相位差与驱动脉冲数的对应关系中查找与相位差信号对应的驱动脉冲数并输出。

Description

电子纸驱动控制电路

技术领域

本发明涉及显示技术领域，更具体地，本发明涉及一种电子纸驱动控制电路。

背景技术

电子纸(E-paper)以其较低的能源消耗和类似纸张的柔和显示效果以及可以替代纸张的前景预期，如今越来越受到市场的欢迎。其优秀的保持特性非常适于文本阅读一类的静态显示产品。

参照图1所示，现有技术的一种电子纸，例如US20080174531A1中提及的，其包括驱动基板11以及设置于驱动基板11上的电子纸12，所述驱动基板11包括像素电极图形层111，所述电子纸12包括上基板121、透明电极层124、粘结层123以及设置在透明电极层124与粘结层123之间的电泳膜122，所述电泳膜122具有包裹带电微粒C1的介电溶剂L1(dielectric solvent)。

上述电子纸的基本原理是：电泳膜122里的带电微粒C1可以对环境光进行反射，如纸张般显示图像被人眼接收。电子纸的工作过程包括画面转换以及画面保持两个阶段。在画面转换阶段，通过控制施加于像素电极图形层111及透明电极层124的驱动电压(通常为+15伏、-15伏、0伏)及驱动时间，可以控制带电微粒C1在电泳膜122里的位置，从而控制反射光的强弱以实现灰阶显示。在画面保持阶段，像素电极图形层111及透明电极层124等电压，使得带电微粒C1在电泳膜122里面保持位置不变，从而能够以很低的能耗保持静态画面，实现静态画面显示。通常的，所述驱动电压是以脉冲电压的形式加载在电子纸上的，因此，驱动时间的长短是由不同的驱动脉冲数来控制的，所述数字化的驱动电压处理有利于精确控制。

在电子纸的实际工作过程中，当环境温度改变时，电泳膜的介电特性相应改变。因此，对于不同的工作温度，为驱动电子纸所施加的驱动电压的驱动时间也不同，即需要不同的驱动脉冲数。

为了在不同的温度下都能够实现电子纸的准确驱动，现有技术需要测量每一片电子纸的电泳膜在不同温度下的介电特性，然后计算出所需的驱动脉冲数。之后，将所述温度与驱动脉冲数的对应关系存储在存储器中，并作为后续驱动电子纸的查找表。在驱动所述电子纸时，首先会通过温度传感器测量环境温度，然后各根据此温度从查找表中读取对应的驱动脉冲数(即驱动波形)，然后根据此驱动脉冲数实现驱动。

然而，现有技术的这种驱动方法需要对不同批次的电子纸在各个温度下进行测量并记录存储对应的数据，这需要进行大量的工作且耗费相当多的时间，影响产品生产效率。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种电子纸驱动控制电路，以简便易行的方法实现了对电子纸在不同温度下的准确驱动，且无需分别测量不同批次的电泳膜在不同温度下的介电特性，提高了产品生产效率。

为解决上述问题，本发明提供了一种电子纸驱动控制电路，包括

锁相环单元、电泳膜电容、匹配电阻以及波形查找单元，其中：

所述电泳膜电容与匹配电阻构成反馈网络，所述反馈网络接收锁相环单元输出的锁相信号并进行延迟，进而将延迟处理形成的延迟信号反馈给锁相环单元；

所述锁相环单元，用于接收外部的参考时钟信号与延迟信号，基于所述参考时钟信号与延迟信号形成锁相信号与相位差信号，并将所述锁相信号提供给反馈网络，将所述相位差信号提供给波形查找单元；

所述波形查找单元，用于存储相位差与驱动脉冲数的对应关系，其接收锁相环单元提供的相位差信号，从所述相位差与驱动脉冲数的对应关系中查找与相位差信号对应的驱动脉冲数并输出。

可选的，所述锁相环单元包括鉴相单元、环路滤波单元以及压控振荡单元，其中，

所述鉴相单元，用于对参考时钟信号与延迟信号进行比较，形成初始相位差信号并提供给环路滤波单元；

所述环路滤波单元，用于滤除初始相位差信号中的高频成分和噪声，同时输出相位差信号；

所述压控振荡单元，用于接收相位差信号，并基于所述相位差信号形成不同频率的锁相信号。

可选的，所述鉴相单元采用模拟乘法器或异或门。

可选的，所述波形查找单元采用Flash、PROM的存储器结构，所述存储器中存储有相位差与驱动脉冲数的对应关系。

可选的，所述电子纸驱动控制电路将驱动脉冲数提供给电子纸的驱动电路。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

通过锁相环电路自动检测电泳膜电容的电容值变化，并基于所述电泳膜电容与驱动脉冲数的对应关系形成适于所述电泳膜电容的驱动脉冲数，以驱动电子纸正常工作，避免了环境温度的影响。

附图说明

图1是现有技术的一种电子纸。

图2是本发明电子纸驱动控制电路的模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

正如背景技术所述，现有技术的电子纸驱动方法需要对不同批次的电子纸在各个温度下进行测量并记录存储对应的数据，这需要进行大量的工作且耗费相当多的时间，影响产品生产效率。

发明人发现，电子纸中电泳膜的介电特性与环境温度有关，即不同温度下电泳膜电容不同，而不同的电泳膜电容又需要加载不同驱动脉冲数的驱动电压，这其中存在着环境温度、电泳膜电容与驱动脉冲数的对应关系。现有技术即通过环境温度与驱动脉冲数的对应关系来形成驱动不同温度下电子纸的驱动电压，但不同批次电子纸的这种对应关系并不一致。另一方面，所述电泳膜电容与驱动脉冲数却是直接对应的，且对于不同批次的电子纸而言，这种对应关系都是一致的。因此，如果可以直接测量所述电子纸的电泳膜电容，并基于所述电泳膜电容来改变驱动脉冲数，这就回避了电泳膜电容温度特性的不一致，提高了产品生产效率。

参考图2，示出了本发明电子纸驱动控制电路的模块示意图。所述电子纸驱动控制电路包括锁相环单元200、电泳膜电容207、匹配电阻209以及波形查找单元211，其中：

所述电泳膜电容207与匹配电阻209构成反馈网络，所述反馈网络接收锁相环单元200输出的锁相信号并进行延迟，进而将延迟处理形成的延迟信号反馈给锁相环单元200；其中，所述电泳膜电容207的电容值随环境温度的变化而改变；

所述锁相环单元200用于接收外部的参考时钟信号与延迟信号，基于所述参考时钟信号与延迟信号形成锁相信号与相位差信号，并将所述锁相信号提供给反馈网络，将所述相位差信号提供给波形查找单元211；

所述波形查找单元211，用于存储相位差与驱动脉冲数的对应关系，其接收锁相环单元200提供的相位差信号，从所述相位差与驱动脉冲数的对应关系中查找与相位差信号对应的驱动脉冲数并输出。在具体实施例中，所述波形查找单元211可以采用Flash、PROM等存储器结构，所述存储器中存储有相位差与驱动脉冲数的对应关系。

所述相位差与驱动脉冲数的对应关系如下表所示：

序号	相位差	驱动脉冲数
			1	第一相位差	驱动脉冲数1
2	第二相位差	驱动脉冲数2
			3	第三相位差	驱动脉冲数3
…	…	…
			N	第N相位差	驱动脉冲数n
…	…	…

对于不同的相位差，其反映了不同的电泳膜电容的电容值，对应于该电容值的驱动电压可以由驱动脉冲数实现。在具体应用时，所述对应关系可以基于理论计算或实验检测确定。例如，对于电泳膜而言，可以通过实验来检测其实现某一灰阶显示时的驱动脉冲数，再对所述电泳膜电容进行测量，同时结合匹配电阻的电阻值确定相位差，这样，相位差与驱动脉冲数的对应关系就确定了。

具体而言，所述锁相环单元200包括鉴相单元201、环路滤波单元203以及压控振荡单元205，其中，

所述鉴相单元201对参考时钟信号与延迟信号进行比较，形成初始相位差信号并提供给环路滤波单元203；在具体实施例中，所述鉴相单元201可以采用模拟乘法器或异或门实现。

所述环路滤波单元203用于滤除初始相位差信号中的高频成分和噪声，改善锁相环单元200的噪声性能，同时输出相位差信号；在具体实施例中，所述环路滤波单元203采用低通滤波电路实现。

所述压控振荡单元205用于接收相位差信号，并基于所述相位差信号形成不同频率的锁相信号。

在所述锁相环单元200进入相位锁定的状态后，其输入端的参考时钟信号与延迟信号、以及锁相信号的频率和相位均保持固定不变的状态。

接下来，对本发明电子纸驱动控制电路的工作原理进行说明。

对于同一结构(电泳膜的面积、厚度、材质相同)的电泳膜而言，其在确定的温度下具有确定的电容值。因此，由所述电泳膜电容207与匹配电阻209串联连接形成的反馈网络具有确定的延迟，即所述反馈网络输出端的延迟信号与输入端的锁相信号频率相同，仅发生延迟时间为的延迟，其中，R为匹配电阻209的电阻值，C为电泳膜电容207的电容值；相应的，相位延迟为其中，ω为参考时钟信号的频率。

对于锁相环单元200而言，在完成锁相处理并正常工作时，其输出的锁相信号的频率与输入端的参考时钟信号频率相等，而相位差为常数，所述相位差定义为固有相位差。因此，在引入反馈网络之后，参考时钟信号与延迟信号间仍具有固定的相位差，即固有相位差与反馈网络引入的相位延迟的和。

所述参考时钟信号与延迟信号间的固定相位差由锁相环单元200的鉴相单元201检测，形成初始相位差信号；进一步的，环路滤波单元203将所述初始相位差信号进行滤波，去除高频干扰成分，输出的相位差信号中即仅包含有固有相位差与相位延迟。

由于所述固有相位差为定值，而相位延迟仅与匹配电阻209、电泳膜电容207相关。在匹配电阻209固定的情况下，所述电泳膜电容207的电容值与相位差信号具有确定的对应关系，因此，所述相位差信号即可用于检测电泳膜电容207的电容值。

锁相环单元200形成相位差信号后，将所述相位差信号提供给波形查找单元211。所述波形查找单元211中存储有相位差与驱动脉冲数的对应关系。基于所述相位差与驱动脉冲数的对应关系，波形查找单元211将与相位差信号对应的驱动脉冲数输出。其中，所述相位差与驱动脉冲数的对应关系可以基于电泳膜电容207的电容值通过理论计算或实际检测预先确定。

经过上述单元的处理，与电泳膜电容207对应的驱动脉冲数即可确定了。波形查找单元211将所述驱动脉冲数提供给驱动电路，进而由所述驱动电路将对应数量的驱动脉冲提供给电泳膜，以使得其完成正常的灰阶显示。

具体而言，驱动电路包括栅线控制单元与数据线控制单元，所述栅线控制单元通过控制栅线连接至电泳膜像素单元中薄膜晶体管的栅极，所述数据线控制单元通过数据线连接至电泳膜像素单元中薄膜晶体管的源极(或漏极)，所述薄膜晶体管的漏极还连接至电泳膜上。所述驱动电路基于所述驱动脉冲数对电泳膜进行驱动的过程包括：基于驱动脉冲数，所述栅线控制单元选择开启薄膜晶体管的栅极，同时，数据线控制单元通过数据线在源极上加载对应的驱动电压(例如15V、-15V)或公共电压(例如0V)，由于薄膜晶体管被开启，所述驱动电压或公共电压可以通过薄膜晶体管加载到电泳膜电容两端，从而使得电泳膜中的带电微粒移动，进而改变电泳膜对光线的反射能力以实现灰阶显示。

对于采用本发明的电子纸驱动控制电路的电子纸装置，由于锁相环单元具备较强的自动调整能力，可以自动跟踪电泳膜电容的电容值变化。因此，在环境温度发生变化的情况下，即使电泳膜电容的电容值变化，锁相环单元仍然可以将反馈网络的相位延时及时检测出来，进而形成对应的驱动脉冲数并提供给电泳膜。这就避免了环境温度对电泳膜的影响；也无需分别测量不同批次的电泳膜在不同温度下的介电特性，提高了产品生产效率。

应该理解，上述的具体实施例仅是示例性的，本领域技术人员可以在不背离本申请和所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，做出各种修改和更正。

Claims (6)

1.一种电子纸驱动控制电路，其特征在于，包括锁相环单元、电泳膜电容、匹配电阻以及波形查找单元，其中：

所述电泳膜电容与匹配电阻构成反馈网络，所述反馈网络接收锁相环单元输出的锁相信号并进行延迟，进而将延迟处理形成的延迟信号反馈给锁相环单元；

所述锁相环单元，用于接收外部的参考时钟信号与延迟信号，基于所述参考时钟信号与延迟信号形成锁相信号与相位差信号，并将所述锁相信号提供给反馈网络，将所述相位差信号提供给波形查找单元；

所述波形查找单元，用于存储相位差与驱动脉冲数的对应关系，其接收锁相环单元提供的相位差信号，从所述相位差与驱动脉冲数的对应关系中查找与相位差信号对应的驱动脉冲数并输出。

2.如权利要求1所述的电子纸驱动控制电路，其特征在于，所述锁相环单元包括鉴相单元、环路滤波单元以及压控振荡单元，其中，

所述鉴相单元，用于对参考时钟信号与延迟信号进行比较，形成初始相位差信号并提供给环路滤波单元；

所述环路滤波单元，用于滤除初始相位差信号中的高频成分和噪声，同时输出相位差信号；

所述压控振荡单元，用于接收相位差信号，并基于所述相位差信号形成不同频率的锁相信号。

3.如权利要求2所述的电子纸驱动控制电路，其特征在于，所述鉴相单元采用模拟乘法器或异或门。

4.如权利要求2所述的电子纸驱动控制电路，其特征在于，所述环路滤波单元采用低通滤波电路。

5.如权利要求1所述的电子纸驱动控制电路，其特征在于，所述波形查找单元采用Flash、PROM的存储器结构。

6.如权利要求1所述的电子纸驱动控制电路，其特征在于，所述电子纸驱动控制电路将驱动脉冲数提供给电子纸的驱动电路。