CN102540614B - 电子纸及其基板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电子纸及其基板，其中，所述电子纸基板包括像素阵列，具有多条栅极线和多条数据线；栅极线驱动电路，驱动所述像素阵列的栅极线；数据线驱动电路，形成于所述基板上，驱动所述像素阵列的数据线。本发明通过在基板上直接形成数据线驱动电路，控制像素阵列内的多条数据线的通断，而不需要另外在基板上设置芯片控制数据线的通断。由于可以直接在基板上制作数据线驱动电路，不仅降低了电子纸的成本，且可以有效地利用基板的空间，增大显示区域的面积。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置，具体而言，涉及一种电子纸及其基板。
背景技术
随着胆甾模式和电子纸等静态、低功耗显示技术的发展，电子纸正逐渐取代传统的纸制标签。并且，由于电子纸可以在低能耗下实现更高的反射率，因此用电子纸做电子纸更受市场的欢迎。
目前，使用电子墨水的电子纸技术较为成熟。通用的电子墨水用球状透明光滑的微胶囊包覆电介质悬浮液(或气体)，悬浮液中漂浮着电负性的碳黑颗粒和电正性的二氧化钛白色带电光散射微粒，这些胶囊分布在聚氨酯胶粘剂中构成分散体系，涂布或者印刷在柔性导电高分子透明塑料电极上，通过控制电路的控制以显示一定的图像。微胶囊受负电场作用时，白色颗粒产生电泳带正电荷而移动到微胶囊顶部，相应位置显示为白色；黑色颗粒由于带负电荷而在电场力作用下到达微胶囊底部，使用者不能看到黑色。如果电场的作用方向相反，则显示效果也相反，即黑色显示，白色隐藏。通常驱动电子墨水的电压为+15V(黑态)、0V(保持电压)、-15V(白态)。因此电子墨水显示装置的数据线驱动芯片(data IC)的驱动电压为-15V、0V和+15V。
传统的电子纸的显示部分使用数据线驱动芯片(data IC)和栅线驱动芯片(gate IC)驱动电子纸的显示单元显示相应的字符或者图像，但使用驱动芯片驱动显示单元的方式会使电子纸的成本较高。同时，由于驱动芯片会占用电子纸的部分显示区域，也会造成电子纸的显示面积较小，显示屏的使用率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，现有的电子纸的驱动电路，尤其是数据线驱动电路不能制备或不能完全制备到基板上，需要额外的驱动芯片，成本较高、显示屏的利用率较低。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电子纸基板，所述电子纸基板包括像素阵列，具有多条栅极线和多条数据线；栅极线驱动电路，驱动所述像素阵列的栅极线；数据线驱动电路，形成于所述基板上，驱动所述像素阵列的数据线。
作为一个优选的实施方式，所述像素阵列的数据线分为Q组，每组P条数据线，所述数据线驱动电路包括：P个数据信号移位寄存器；P个数据信号锁存及数模转换器，Q个数据信号开关，Q个数据信号开关移位寄存器；所述P个数据信号移位寄存器的输出端与所述P个数据信号锁存及数模转换器一一对应连接并控制所述P个数据信号锁存及数模转换器分时地锁存图像数据信号；每组P条数据线通过一个数据信号开关与所述P个数据信号锁存及数模转换器的输出端一一对应连接；所述Q个数据信号开关移位寄存器的输出端与所述Q个数据信号开关一一对应连接并控制所述Q个数据信号开关的开关状态，使所述Q组数据线分时地接收所述P个数据信号锁存及数模转换器的输出端提供的驱动信号；其中P和Q均为正整数。
作为另一种优选的实施方式，所述像素阵列有N条数据线，所述数据线驱动电路包括：N个数据信号移位寄存器；N个数据信号锁存及数模转换器；所述N个数据信号移位寄存器的输出端与所述N个数据信号锁存及数模转换器一一对应连接并控制所述N个数据信号锁存及数模转换器分时地锁存图像数据信号；所述N个数据信号锁存及数模转换器的输出端分别与所述N条数据线一一对应连接并为所述N条数据线提供驱动信号；其中，N为正整数。这一实施例适合于当像素阵列的数据线不多的情况。
对于以上两种实施例，所述数据信号锁存及数模转换器包括级联的二位锁存器和三选一数模转换器；所述二位锁存器锁存图像数据信号DATA0和DATA1并向所述三选一数模转换器输出两位数据；所述三选一数模转换器将所述二位锁存器输出的两位数据转换为具有三个电平的模拟信号并作为驱动信号输出给对应连接的数据线。
优选的，所述驱动信号的三个电平分别为15V、0V、-15V。
优选的，所述二位锁存器包括第一支路和第二支路；所述第一支路包括第一即时采样锁存器，采样并锁存图像数据信号DATA0；第一储存锁存器，锁存所述第一即时采样锁存器的输出信号，并在所有所述数据信号锁存及数模转换器中所有的即时采样锁存器全部采集完毕后同时输出；所述第二支路包括第二即时采样锁存器，采样并锁存图像数据信号DATA1；第二储存锁存器，锁存所述第二即时采样锁存器的输出信号，并在所有所述数据信号锁存及数模转换器中所有的即时采样锁存器全部采集完毕后同时输出。
优选的，所述第一即时采样锁存器和/或所述第二即时采样锁存器包括一个与非门和一个RS锁存器；所述RS锁存器一输入端输入清零信号ROW_CLR，另一输入端与所述与非门连接；所述与非门的输入端输入对应的图像数据信号和由与之对应连接的数据信号移位寄存器提供的数据选择使能信号SWITCH_ENABLE。
优选的，所述第一储存锁存器和/或所述第二储存锁存器包括两个与非门和一个RS锁存器；所述RS锁存器的两个输入端分别与所述两个与非门的输出端相连；所述两个与非门各自的一个输入端输入锁存使能信号LATCH_ENABLE，所述两个与非门各自的另一个输入端分别和与其级联的所述即时采样锁存器的RS锁存器的两个输出端相连。
优选的，所述三选一数模转换器在输出使能信号OUTPUT_ENABLE的控制下根据所述第一储存锁存器和第二储存锁存器的输出信号在高电源电位vdda、低电源电位vssa、接地电位gnd中择一输出至对应连接的数据线。
对于以上两个实施例，多个数据信号锁存及数模转换器(前一实施例为P个、后一实施例为N个)可以共用数据信号DATA0、DATA1和清零信号ROW_CLR、锁存使能信号LATCH_ENABLE和输出使能信号OUTPUT_ENABLE，每个所述数据信号锁存及数模转换器的数据选择使能信号SWITCH_ENABLE由与之对应连接的数据信号移位寄存器的输出信号提供。所述多个(前一实施例为P个、后一实施例为N个)数据信号移位寄存器可以共用时钟信号CK_3、CKB_3，触发信号STV_3、STVB_3只连接到第一级数据信号移位寄存器，其他的数据信号移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
对于以上两个实施例，所述栅极线驱动电路包括多个栅移位寄存器，形成于所述基板上；所述多个栅移位寄存器共用时钟信号CK_1、CKB_1，触发信号STV_1、STVB_1只连接到第一级栅移位寄存器，其他的栅移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
对于前一个实施例，所述每个数据开关可以包括多个并联的开关，一端与所述P个数据信号锁存及数模转换器对应相连，另一端与一组数据线中P条数据线相连，其开关状态由与之相连的数据信号开关移位寄存器控制。所述数据开关中并联的开关可以采用晶体管，所述晶体管的栅极与对应的数据信号开关移位寄存器的输出端相连，源极/漏极与对应的数据信号锁存及数模转换器输出端相连，漏极/源极与像素阵列中的对应数据线相连。所述Q个数据信号开关移位寄存器可以共用时钟信号CK_2、CKB_2，触发信号STV_2、STVB_2只连接到第一级数据信号开关移位寄存器，其他的数据信号开关移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
对于前一个实施例，为了进一步节约驱动电路所占基板面积，所述电子纸基板还可以包括信号输入接口，提供所述时钟信号CK_1、CKB_1、CK_2、CKB_2、CK_3、CKB_3，触发信号STV_1、STVB_1、STV_2、STVB_2、STV_3、STVB_3，数据信号DATA0、DATA1和清零信号ROW_CLR、锁存使能信号LATCH_ENABLE和输出使能信号OUTPUT_ENABLE。所述信号输入接口还可以提供所述数据信号移位寄存器、数据信号开关移位寄存器、栅移位寄存器工作所需的高电压源Vdd和低电压源Vss，所述三选一数模转换器输出的高电源电位vdda、低电源电位vssa、接地电位gnd。
对于后一个实施例，所述电子纸基板还可以包括信号输入接口，提供所述时钟信号CK_1、CKB_1、CK_3、CKB_3，触发信号STV_1、STVB_1、STV_3、STVB_3，数据信号DATA0、DATA1和清零信号ROW_CLR、锁存使能信号LATCH_ENABLE和输出使能信号OUTPUT_ENABLE。所述信号输入接口还可以提供所述数据信号移位寄存器、数据信号开关移位寄存器、栅移位寄存器工作所需的高电压源Vdd和低电压源Vss，所述三选一数模转换器输出的高电源电位vdda、低电源电位vssa、接地电位gnd。
本发明所提供的电子纸基板，所述数据线驱动电路和/或所述栅极线驱动电路可以由a-Si TFT或LTPS TFT构成。
本发明还提供了一种包括上述电子纸基板的电子纸。该电子纸还包括电子纸膜，设置于所述电子纸基板上方，与所述电子纸基板连接，用于显示图像；以及导电单元，与所述电子纸膜连接，用于为所述电子纸膜的透明导电膜提供驱动电压。
应用本发明的技术方案，通过在基板上直接形成数据线驱动电路，控制像素阵列内的多条数据线的通断，而不需要另外在基板上设置芯片控制数据线的通断。由于可以直接在基板上制作数据线驱动电路，不仅降低了电子纸的成本，且可以有效地利用基板的空间，增大显示区域的面积。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的电子纸基板的结构框图；
图2示出了根据本发明实施例的电子纸基板像素阵列的结构示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的电子纸基板的数据线驱动电路的结构框图；
图4示出了根据本发明实施例的数据信号锁存及数模转换器的结构框图；
图5示出了根据本发明实施例的数据信号锁存及数模转换器的电路图；
图6示出了图5所示数据信号锁存及数模转换器的时序图；
图7示出了根据本发明实施例的移位寄存器的电路图；
图8示出了根据本发明实施例的数据开关的结构示意图；
图9示出了图8中的开关采用晶体管的实施例的结构示意图；
图10示出了根据本发明实施例的栅极线驱动电路的结构框图；
图11示出了根据本发明另一个实施例的电子纸基板的数据线驱动电路的结构框图；
图12示出了根据本发明实施例的电子纸结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1示出了根据本发明实施例的电子纸基板的结构框图。如图1所示，电子纸基板包括信号输入接口10、数据线驱动电路20、像素阵列30以及栅极线驱动电路40。
其中，数据线驱动电路20可以直接形成于基板上，驱动像素阵列30的数据线，即与信号输入接口10连接，根据信号输入接口10发送的信号以控制像素阵列30的多条数据线的通断，向像素阵列30的多条数据线提供驱动信号。栅极线驱动电路40也可以直接形成于基板上，驱动像素阵列30的栅极线，即与信号输入接口10连接，根据信号输入接口10发送的信号以控制像素阵列30的多条栅极线的通断，向像素阵列30的多条栅极线提供驱动信号。
在本实施例中的数据线驱动电路20和/或栅极线驱动电路40，直接形成在基板上，因此在制作电子纸的基板的像素阵列时，就可以将数据线驱动电路同时制作在基板上，无需另外增加工艺或者连接其他器件的操作，也无需另外购买相应功能的芯片，从而节省了工艺，降低了电子纸的制作成本，且可以有效地利用基板的空间，增大显示区域的面积。例如，可以通过多个非晶硅(a-Si)薄膜晶体管(简称a-Si TFT)连接形成据线驱动电路20，或通过多个低温多晶硅(LTPS，Low Temperature Poly Silicon)技术制备的薄膜晶体管(简称LTPS TFT)连接形成据线驱动电路20。
在本实施例中，数据线驱动电路20和栅极线驱动电路40工作所需要的各种控制信号和图像数据信号，包括时钟信号、使能信号、图像数据信号等分别由信号输入接口10的不同引脚提供。栅极线驱动电路40工作所需的控制信号包括触发信号(STV_1、STVB_1)以及时钟信号(CK_1、CKB_1)，数据线驱动电路20工作所需的控制信号包括触发信号(STV_2、STVB_2，STV_3、STVB_3，LATCH_ENABLE，ROW_CLR，OUTPUT_ENABLE)、时钟信号(CK_2、CKB_2，CK_3、CKB_3)；另外，数据线驱动电路20还输入有图像数据信号(DATA0，DATA1)。具体每个信号的用途以及引脚分配将结合下面具体的驱动电路结构进行详细描述。
本发明图1所示的实施例采用单独的信号输入接口10模块为栅极线驱动电路40和数据线驱动电路20提供控制信号和图像数据信号，可以有效节约驱动电路所占基板面积。但本发明也可以用多个接口分别为栅极线驱动电路40和数据线驱动电路20提供控制信号和图像数据信号，但与图1所示实施例相比，驱动电路所占基板面积就增大了。
图2示出了根据本发明实施例的电子纸基板的像素阵列的结构示意图。如图2所示，像素阵列30具有多条栅极线以及多条数据线。数据线驱动电路20和栅极线驱动电路40通过控制数据线以及栅极线的通断，以扫描的方式向像素阵列30上的像素点提供驱动电压(一般为15v，0v，-15v)，从而可以显示不同的图像。
在本发明的实施例中，像素阵列30在每条栅极线与每条数据线的交叉点处具有薄膜晶体管(例如a-Si TFT或LTPS TFT)，其中，薄膜晶体管的栅极与栅极线连接，薄膜晶体管的源极与数据线连接，用于控制每个像素点的显示，如在第一条栅极线与第一条数据线间的薄膜晶体管导通时，该点具有相应的电压值，就可以使覆盖于该点上的显示部分显示相应的图像。
图3示出了根据本发明实施例的电子纸基板的数据线驱动电路的结构框图。如图3所示，数据线驱动电路20包括：数据信号移位寄存器201、数据信号锁存及数模转换器202、数据信号开关移位寄存器203以及数据信号开关204。
如图3所示，在数据线驱动电路20中，数据信号移位寄存器201、数据信号锁存及数模转换器202、数据信号开关移位寄存器203以及数据信号开关204的个数均为多个。其中，数据信号移位寄存器201、数据信号锁存及数模转换器202的个数相同，均为P个，并且一一对应连接，P为正整数(图3中为P＝6的示例)；每个数据信号移位寄存器201的输出端对应连接并控制一个数据信号锁存及数模转换器202的锁存，使P个数据信号锁存及数模转换器202分时地进行锁存图像数据信号(DATA0、DATA1)。例如，图3中有6个数据信号锁存及数模转换器202和6个数据信号移位寄存器201，二者一一对应连接；6个数据信号移位寄存器201需要连续的6个时钟周期，那么6个数据信号锁存及数模转换器202相应地也在这6个连续的时钟周期分时地进行锁存图像数据信号(DATA0、DATA1)。像素阵列30具有N条数据线(N为正整数，图3中为N＝12的示例)，分为Q组，Q为正整数(图3中为Q＝2的示例)，每一组通过一个数据信号开关204与上述P个数据信号锁存及数模转换器202的输出端一一对应连接，也就是说，Q组数据线通过Q个数据信号开关204并接到上述P个数据信号锁存及数模转换器202的输出端；因此数据信号开关204有Q个。
数据信号开关移位寄存器203、数据信号开关204的个数相同，均为Q个，并且一一对应连接，Q为正整数(图3中为Q＝2的示例)；每个数据信号开关移位寄存器203的输出端对应连接并控制一个数据信号开关204的开关状态，使Q个数据信号开关204分时地打开，使得Q组数据线分时地接收该P个数据信号锁存及数模转换器202的输出端提供的驱动信号。例如，图3中有2个数据信号开关移位寄存器203和2个数据信号开关204，二者一一对应连接；2个数据信号开关移位寄存器203需要连续的2个时钟周期，那么2个数据信号开关204相应地也在这2个连续的时钟周期分时地打开，2组数据线也在这2个连续的时钟周期分时地接收该6个数据信号锁存及数模转换器202的输出端提供的驱动信号。具体来说，在不同的时间段，P个数据信号锁存及数模转换器202通过不同的数据信号开关204中的P个开关向像素阵列30中的P条数据线提供驱动信号；也就是说，某一时间段，P个数据信号锁存及数模转换器202通过第一个数据信号开关204中的P个开关向像素阵列30中的第一组P条数据线同时提供驱动信号；在下一时间段，P个数据信号锁存及数模转换器202通过第二个数据信号开关204中的P个开关向像素阵列30中的第二组P条数据线同时提供驱动信号；以此类推，分时地实现对像素阵列30中的所有数据线提供驱动信号。
数据线驱动电路20的多个数据信号移位寄存器201可以设置于像素阵列30的第一侧，每个数据信号移位寄存器201的输入端与信号输入接口10连接，获得数据信号移位寄存器201工作所需的时钟信号(CK_3，CKB_3)以及触发信号(STV_3、STVB_3)。图3中所示的P个数据信号移位寄存器201共用时钟信号(CK_3，CKB_3)，信号输入接口10提供的触发信号(STV_3、STVB_3)只连接到第一级数据信号移位寄存器201，其他的数据信号移位寄存器201的触发信号由前一级的输出信号提供。这样信号输入接口10只要提供触发信号(STV_3、STVB_3)给第一级数据信号移位寄存器201就可以触发P个数据信号移位寄存器201工作。
数据信号锁存及数模转换器202的部分输入端也与信号输入接口10相连接，获得数据信号锁存及数模转换器202所需的数据信号(DATA0，DATA1)、使能信号(LATCH_ENABLE，ROW_CLR，OUTPUT_ENABLE)。因此，数据信号锁存及数模转换器202占用了信号输入接口10的5个输入引脚端。图3中所示的P个数据信号锁存及数模转换器202共用数据信号(DATA0，DATA1)和使能信号(LATCH_ENABLE，ROW_CLR，OUTPUT_ENABLE)。每一个数据信号锁存及数模转换器202还需要一数据选择使能信号SWITCH_ENABLE，该信号由与之对应连接的数据信号移位寄存器201的输出信号提供。
数据信号开关移位寄存器203的结构、功能与数据信号移位寄存器201相同，因此，开关移位寄存器203同样占用了信号输入接口10的四个引脚端，为数据信号开关移位寄存器203提供时钟信号(CK_2，CKB_2)以及触发信号(STV_2、STVB_2)。
下面结合图4和图5详细介绍本发明上述实施例中所采用的其中一种数据信号锁存及数模转换器的结构。
图4是本发明提供的数据信号锁存及数模转换器的一个实施例的结构框图。从图4中可以看出，数据信号锁存及数模转换器202由二位锁存器2021和三选一数模转换器2022级联而成。二位锁存器2021接收从信号输入接口10输入的图像数据信号DATA0和DATA1，并且对这两位数据DATA0和DATA1进行锁存后输出至三选一数模转换器2022；三选一数模转换器2022将二位锁存器2021输出的两位数据(均为数字信号)转换为具有三个电平的模拟信号(例如电子纸常用的15V、0V、-15V的驱动电压)并作为驱动信号输出给对应连接的数据线。同一时刻，(DATA0、DATA1)可能为(0、0)，(0、1)，(1、0)，(1、1)其中之一，在三选一数模转换器2022的OUTPUT_ENABLED信号的控制下选择性地输出15V、0V、-15V其中之一，作为像素阵列的数据线的驱动信号。
图4为数据信号锁存及数模转换器的结构示意图，还具有一些控制信号并没有画出。例如二位锁存器2021的使能信号LATCH_ENABLE、ROW_CLR、OUTPUT_ENABLE)和数据选择使能信号SWITCH_ENABLE。图5为数据信号锁存及数模转换器一个实施例的电路图。结合图4和图5可以看出，数据信号锁存及数模转换器202中的二位锁存器2021两个支路，第一支路由即时采样锁存器A1和储存锁存器B1级联而成，采样并锁存图像数据信号DATA0；第二支路由即时采样锁存器A2和储存锁存器B2级联而成，采样并锁存图像数据信号DATA1。
图6为图5所示数据信号锁存及数模转换器的时序图。下面结合图5和图6详细阐述该实施例的数据信号锁存及数模转换器202的工作：
A1、A2模块都是即时采样锁存器，即时采集代表图象显示信息的数字信号Data0、Data1并锁存。以即时采样锁存器A1为例，在数据采集之前，清零信号ROW_CLR置低电平0，将即时采样锁存器A1清零，即输出端net2处输出低电平0，输出端net4输出net2处的反信号，即高电平1。清零之后，由与之对应连接的数据信号移位寄存器201提供的数据选择使能信号SWITCH_ENABLE和清零信号ROW_CLR(高电平1)控制，将Data0通过一个与非门NAND1和一个RS锁存器(由NAND2和NAND3构成)采样并锁存到输出端net2和net4。当数据选择使能信号SWITCH_ENABLE在高电平1、Data0是高电平1时，net2输出高电平1，net4输出低电平0。当数据选择使能信号SWITCH_ENABLE在高电平1、Data0是低电平0时，net2维持初始清零状态，net4输出高电平1。即时采样锁存器A2与即时采样锁存器A1的结构相同，区别仅在于采样并锁存的是图像数据信号DATA1，其工作过程不再累述。
B1、B2模块都是储存锁存器，分别锁存即时采样锁存器A1、A2的输出信号，并在多个数据信号锁存及数模转换器202(图3所示为6个)中所有的即时采样锁存器全部采集完毕后同时输出。以储存锁存器B1为例，参照图6所示的时序图，在6个数据信号锁存及数模转换器202的所有即时采样锁存器A1全部采集完毕后，锁存使能信号LATCH_ENABLE高电平1时将net2和net4输出的信号通过两个与非门(NAND4和NAND5)和一个RS锁存器(由NAND6和NAND7构成)在输出端net031和net027的输出信号。net031和net027输出的信号也是互反的。当LATCH_ENABLE为高电平1、net2输出低电平0(net4输出高电平1)时，net031输出低电平0(net027输出高电平1)。当LATCH_ENABLE为高电平1、net2输出高电平1(net4输出低电平0)时，net031输出高电平1(net027输出低电平0)。储存锁存器B2与储存锁存器B 1的结构相同，其工作过程不再累述。
从图5中还可以看出，三选一数模转换器2022根据储存锁存器B1和B2的逻辑输出信号选择高电源电位vdda，低电源电位vssa，接地电位gnd这三个直接输入显示屏数据线的信号(一般分别为15V、-15V、0V)选择一个输出至对应连接的数据线。从图6所示的时序可以看出，将输出端net031和net069输出的信号在输出使能信号OUTPUT_ENABLE为高电平1时通过三选一数模转换器2022中的电路选择vdda，vssa和gnd其中一个输出。当net031输出高电平1，net069输出高电平1，输出端OUTPUT输出接地电位gnd；当net031输出低电平0，net069输出低电平0，输出端OUTPUT输出接地电位gnd；当net031输出低电平0，net069输出高电平1，输出端OUTPUT输出低电源电位vssa；当net031输出高电平1，net069输出低电平0，输出端OUTPUT输出高电源电位vdda。
时序图6中输出使能信号OUTPUT_ENABLE虽然显示一直高电平，但实际上为保证薄膜晶体管TFT的正常使用，输出使能信号OUTPUT_ENABLE在锁存使能信号LATCH_ENABLE的高电平之间的时间段置一段时间的高电平。CK_2的周期为CK_3的8倍，其中6个CK_3周期用于6个数据信号移位寄存器201工作时间，一个CK_3周期用于LATCH_ENABLE，一个CK_3周期用于ROW_CLR。
从图3中可以看出，数据信号开关移位寄存器203与数据信号移位寄存器201的功能实质上是相同的，其结构以及相互之间的连接关系也相同。Q个数据信号开关移位寄存器203(图3中为2个)共用时钟信号(CK_2，CKB_2)，信号输入接口10提供的触发信号(STV_2、STVB_2)只连接到第一级数据信号开关移位寄存器203，其他的数据信号开关移位寄存器203的触发信号由前一级的输出信号提供。这样信号输入接口10只要提供触发信号(STV_2、STVB_2)给第一级数据信号开关移位寄存器203就可以触发Q个数据信号开关移位寄存器203工作。因此，数据信号开关移位寄存器203与数据信号移位寄存器201可以采用同一种移位寄存器。
图7为本发明提供的一种可用于数据信号开关移位寄存器203与数据信号移位寄存器201的移位寄存器的电路图。
如图7所示，该移位寄存器由10个晶体管构成。
其中，在时钟信号输入端CK以及CKB输入的时钟信号的控制下，输入端GateN-1以及QN-1b的触发信号由上一个移位寄存器的输出端GateN以及QNb输出的信号提供，第一级移位寄存器输入端的触发信号由信号输入接口10提供。
图8为本发明提供的一种数据开关的结构示意图。如图8所示，每个数据开关204包括P个并联的开关，一端与P个数据信号锁存及数模转换器202对应相连，另一端与像素阵列中的P条数据线相连，其开关状态由与之相连的数据信号开关移位寄存器203控制。
图9为图8中的开关采用晶体管的实施例，晶体管的栅极与对应的数据信号开关移位寄存器203的输出端相连，源极/漏极与对应的数据信号锁存及数模转换器202输出端相连，漏极/源极与像素阵列30的对应数据线相连。
图10为本发明提供的栅极线驱动电路一个实施例的结构框图。如图10所示，在本实施中，栅极线驱动电路40包括：多个栅移位寄存器401，设置于与像素阵列的第一侧相邻的第二侧，用于控制多条栅极线的导通与关闭状态，从而实现了对电子纸栅极信号的逐行扫描。该多个栅移位寄存器401共用时钟信号CK_1、CKB_1，触发信号STV_1、STVB_1只连接到第一级栅移位寄存器，其他的栅移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
从图10中可以看出，每个栅移位寄存器401的两个时钟信号(CK_1、CKB_1)输入端耦连接至信号输入接口10，输出端与下一个栅移位寄存器的两个触发信号输入端连接，第一级栅移位寄存器401的触发信号(STV_1、STVB_1)由信号输入接口10提供。因此，栅极线驱动电路40占用了信号输入端口10的四个引脚端。
栅移位寄存器401也可以采用图7所示的移位寄存器。
图3所示的数据线驱动电路20将像素阵列30的数据线分为多组，每一组用一个数据信号开关204控制驱动信号的输入；每一个数据信号开关204由一个数据信号开关移位寄存器203控制其开关状态；这样在数据信号开关移位寄存器203的控制下分时地给像素阵列30的数据线提供驱动信号，每一个时间段给像素阵列30的一组数据线提供驱动信号，该驱动信号由相应数量的多个数据信号锁存及数模转换器202提供。这种将数据线分组后分时驱动的结构可以大幅减少数据信号锁存及数模转换器202和数据信号移位寄存器201的数量。例如，图3所示的数据线驱动电路20只用六个数据信号锁存及数模转换器202控制十二条数据线的通断。因此，通过图3中的结构，就减少了六个数据信号锁存及数模转换器。相应地，与数据信号锁存及数模转换器连接的数据信号寄存器也会减少。
但是，如果像素阵列的数据线不是很多，例如少于100条，那么就可以不用将数据线分组，也不用开关进行分时地驱动。若像素阵列30有N条数据线(N为正整数)，那么相应地，数据线驱动电路20具有N个数据信号移位寄存器和N个数据信号锁存及数模转换器。N个数据信号移位寄存器的输出端与N个数据信号锁存及数模转换器一一对应连接并控制该N个数据信号锁存及数模转换器分时地锁存图像数据信号；N个数据信号锁存及数模转换器的输出端分别与N条数据线一一对应连接并为该N条数据线同时提供驱动信号。图11为本发明提供的数据线驱动电路的另一个实施例。从图11中可以看出，像素阵列30的每一个数据线都直接用一个数据信号锁存及数模转换器202提供驱动电压；每一个数据信号锁存及数模转换器202提供驱动电压的数据选择使能信号SWITCH_ENABLE都由一个数据信号移位寄存器201提供。这里数据信号移位寄存器201和数据信号锁存及数模转换器202的结构以及相互之间的连接关系都与图3所示相同，在此不再累述。
在本发明的上述各个实施例中，数据信号移位寄存器201、数据信号锁存及数模转换器202、数据信号开关移位寄存器203、数据信号开关204均可以用多个非晶硅薄膜晶体管连接形成，也可以由LTPS TFT连接形成。具体的实现方式在现有技术中有较多介绍，在此也不再赘述。
图12示出了根据本发明实施例的电子纸结构示意图。如图12所示，在基板11上形成有数据线驱动电路20、栅极线驱动电路40和信号输入接口10；并且，在阵列基板11上粘贴有电子纸膜12，电子纸膜12通过导电单元(transfer)15实现电子纸膜12的透明导电膜(ITO)与基板11上驱动电路中的公共电极(com)的电耦合连接。即电子纸膜12设置于基板11上方，与电子纸基板连接，用于显示图像；导电单元15，与电子纸膜连接，用于为电子纸膜提供驱动电压。
若需要电子纸模组显示特定的图像，则需要通过外接控制装置将外界驱动控制信号，如上述实施例中的15V、-15V以及0V电压信号通过信号输入接口10输入数据线驱动电路20以及栅极线驱动电路40中，经过数据线驱动电路20以及栅极线驱动电路40的处理输出栅信号和数据信号，控制电子纸膜12上的像素点呈现不同像素，从而显示该特定的图像。由于电子纸是双稳态显示，所以在整幅图像显示完毕后，就可以撤去控制装置。当需要在电子芯片模组上显示新的图像时，只需通过信号输入接口10与控制装置连接，输入控制信号即可。
在基板11上形成的数据线驱动电路20、栅极线驱动电路40和信号输入接口10的具体结构在本发明的前述实施例中已有详细介绍，在此不再详细描述。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：由于可以直接在基板上制作非晶硅栅极线驱动电路以及非晶硅数据线驱动电路，不仅降低了电子纸的成本，且可以有效地利用基板的空间，增大显示区域的面积，从而解决了现有技术中的电子纸成本较高显示屏的利用率较低的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (23)
1.一种电子纸基板，其特征在于，所述电子纸基板包括像素阵列，具有多条栅极线和多条数据线；
栅极线驱动电路，驱动所述像素阵列的栅极线；
数据线驱动电路，形成于所述基板上，驱动所述像素阵列的数据线；
其中，所述像素阵列的数据线分为Q组，每组P条数据线，所述数据线驱动电路包括：P个数据信号移位寄存器；P个数据信号锁存及数模转换器，Q个数据信号开关，Q个数据信号开关移位寄存器；
所述P个数据信号移位寄存器的输出端与所述P个数据信号锁存及数模转换器一一对应连接并控制所述P个数据信号锁存及数模转换器分时地锁存图像数据信号；每组P条数据线通过一个数据信号开关与所述P个数据信号锁存及数模转换器的输出端一一对应连接；
所述Q个数据信号开关移位寄存器的输出端与所述Q个数据信号开关一一对应连接并控制所述Q个数据信号开关的开关状态，使所述Q组数据线分时地接收所述P个数据信号锁存及数模转换器的输出端提供的驱动信号；其中P和Q均为正整数。
2.根据权利要求1所述的电子纸基板，其特征在于，所述数据信号锁存及数模转换器包括级联的二位锁存器和三选一数模转换器；所述二位锁存器锁存图像数据信号DATA0和DATA1并向所述三选一数模转换器输出两位数据；所述三选一数模转换器将所述二位锁存器输出的两位数据转换为具有三个电平的模拟信号并作为驱动信号输出给对应连接的数据线。
3.根据权利要求2所述的电子纸基板，其特征在于，所述驱动信号的三个电平分别为15V、0V、-15V。
4.根据权利要求2所述的电子纸基板，其特征在于，所述二位锁存器包括第一支路和第二支路；
所述第一支路包括第一即时采样锁存器，采样并锁存图像数据信号DATA0；第 一储存锁存器，锁存所述第一即时采样锁存器的输出信号，并在所有所述数据信号锁存及数模转换器中所有的即时采样锁存器全部采集完毕后同时输出；
所述第二支路包括第二即时采样锁存器，采样并锁存图像数据信号DATA1；第二储存锁存器，锁存所述第二即时采样锁存器的输出信号，并在所有所述数据信号锁存及数模转换器中所有的即时采样锁存器全部采集完毕后同时输出。
5.根据权利要求4所述的电子纸基板，其特征在于，所述第一即时采样锁存器和/或所述第二即时采样锁存器包括一个与非门和一个RS锁存器；所述RS锁存器一输入端输入清零信号ROW_CLR，另一输入端与所述与非门输出端连接；所述与非门的输入端输入对应的图像数据信号和由与之对应连接的数据信号移位寄存器提供的数据选择使能信号SWITCH_ENABLE。
6.根据权利要求5所述的电子纸基板，其特征在于，所述第一储存锁存器和/或所述第二储存锁存器包括两个与非门和一个RS锁存器；所述RS锁存器的两个输入端分别与所述两个与非门的输出端相连；所述两个与非门各自的一个输入端输入锁存使能信号LATCH_ENABLE，所述两个与非门各自的另一个输入端分别和与其级联的所述即时采样锁存器的RS锁存器的两个输出端相连。
7.根据权利要求6所述的电子纸基板，其特征在于，所述三选一数模转换器在输出使能信号OUTPUT_ENABLE的控制下根据所述第一储存锁存器和第二储存锁存器的输出信号在高电源电位vdda、低电源电位vssa、接地电位gnd中择一输出至对应连接的数据线。
8.根据权利要求7所述的电子纸基板，其特征在于，所述P个数据信号锁存及数模转换器共用数据信号DATA0、DATA1和清零信号ROW_CLR、锁存使能信号LATCH_ENABLE和输出使能信号OUTPUT_ENABLE，每个所述数据信号锁存及数模转换器的数据选择使能信号SWITCH_ENABLE由与之对应连接的数据信号移位寄存器的输出信号提供。
9.根据权利要求8所述的电子纸基板，其特征在于，所述P个数据信号移位寄存器共用时钟信号CK_3、CKB_3，触发信号STV_3、STVB_3只 连接到第一级数据信号移位寄存器，其他的数据信号移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
10.根据权利要求8所述的电子纸基板，其特征在于，所述每个数据开关包括P个并联的开关，一端与所述P个数据信号锁存及数模转换器对应相连，另一端与一组数据线中P条数据线相连，其开关状态由与之相连的数据信号开关移位寄存器控制。
11.根据权利要求10所述的电子纸基板，其特征在于，所述数据开关中并联的开关采用晶体管，所述晶体管的栅极与对应的数据信号开关移位寄存器的输出端相连，源极/漏极与对应的数据信号锁存及数模转换器输出端相连，漏极/源极与像素阵列中的对应数据线相连。
12.根据权利要求10所述的电子纸基板，其特征在于，所述Q个数据信号开关移位寄存器共用时钟信号CK_2、CKB_2，触发信号STV_2、STVB_2只连接到第一级数据信号开关移位寄存器，其他的数据信号开关移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
13.根据权利要求12所述的电子纸基板，其特征在于，所述栅极线驱动电路包括多个栅移位寄存器，形成于所述基板上；所述多个栅移位寄存器共用时钟信号CK_1、CKB_1，触发信号STV_1、STVB_1只连接到第一级栅移位寄存器，其他的栅移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
14.根据权利要求13所述的电子纸基板，其特征在于，所述电子纸基板还包括信号输入接口，提供所述时钟信号CK_1、CKB_1、CK_2、CKB_2、CK_3、CKB_3，触发信号STV_1、STVB_1、STV_2、STVB_2、STV_3、STVB_3，数据信号DATA0、DATA1和清零信号ROW_CLR、锁存使能信号LATCH_ENABLE和输出使能信号OUTPUT_ENABLE。
15.根据权利要求14所述的电子纸基板，其特征在于，所述信号输入接口还提供所述数据信号移位寄存器、数据信号开关移位寄存器、栅移位寄存器工 作所需的高电压源Vdd和低电压源VSS，所述三选一数模转换器输出的高电源电位vdda、低电源电位vssa、接地电位gnd。
16.根据权利要求7所述的电子纸基板，其特征在于，所述P个数据信号锁存及数模转换器共用数据信号DATA0、DATA1和清零信号ROW_CLR、锁存使能信号LATCH_ENABLE和输出使能信号OUTPUT_ENABLE，每个所述数据信号锁存及数模转换器的数据选择使能信号SWITCH_ENABLE由与之对应连接的数据信号移位寄存器的输出信号提供。
17.根据权利要求16所述的电子纸基板，其特征在于，所述P个数据信号移位寄存器共用时钟信号CK_3、CKB_3，触发信号STV_3、STVB_3只连接到第一级数据信号移位寄存器，其他的数据信号移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
18.根据权利要求17所述的电子纸基板，其特征在于，所述栅极线驱动电路包括多个栅移位寄存器，形成于所述基板上；所述多个栅移位寄存器共用时钟信号CK_1、CKB_1，触发信号STV_1、STVB_1只连接到第一级栅移位寄存器，其他的栅移位寄存器的触发信号由前一级的输出信号提供。
19.根据权利要求18所述的电子纸基板，其特征在于，所述电子纸基板还包括信号输入接口，提供所述时钟信号CK_1、CKB_1、CK_3、CKB_3，触发信号STV_1、STVB_1、STV_3、STVB_3，数据信号DATA0、DATA1和清零信号ROW_CLR、锁存使能信号LATCH_ENABLE和输出使能信号OUTPUT_ENABLE。
20.根据权利要求19所述的电子纸基板，其特征在于，所述信号输入接口还提供所述数据信号移位寄存器、数据信号开关移位寄存器、栅移位寄存器工作所需的高电压源Vdd和低电压源Vss，所述三选一数模转换器输出的高电源电位vdda、低电源电位vssa、接地电位gnd。
21.根据权利要求1—20中任一项所述的电子纸基板，其特征在于，所述数据线驱动电路和/或所述栅极线驱动电路由a-si TFT或LTPS TFT构成。
22.一种电子纸，其特征在于，具有权利要求1至20任一项所述的电子纸基板。
23.根据权利要求22所述的电子纸，其特征在于，所述电子纸还包括：电子纸膜，设置于所述电子纸基板上方，与所述电子纸基板连接，用于显示图像；以及导电单元，与所述电子纸膜连接，用于为所述电子纸膜的透明导电膜提供驱动电压。
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