CN106952620A - 电润湿显示器的双稳态驱动方法及相关的电润湿显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供电润湿显示器的双稳态驱动方法，包括：给一个或多个写入行设置一非选定电压，所述非选定电压小于打开电压减去数字电压且大于关闭电压；将一个或多个写入行的行电压从非选定电压切换至选定电压，所述选定电压小于打开电压且大于打开电压减去数字电压；在待写入的至少一列的数字电极上施加所述数字电压，使得由所述一个或多个写入行和待写入的至少一列所确定的至少一个像素的电压大于打开电压；将一个或多个写入行的行电压从选定电压切换至非选定电压，且将施加至所述至少一列的数字电压降低至0V；应用以上所述的步骤至接下来的一个或多个写入行直至显示器被全屏写入。此驱动方法速度快、稳定性高，能够减少所使用电极的数量。

Description

电润湿显示器的双稳态驱动方法及相关的电润湿显示器

技术领域

本发明涉及驱动方法及电润湿显示器，尤其涉及电润湿显示器的双稳态驱动方法及相关的电润湿显示器，属于电润湿显示领域。

背景技术

电润湿显示器正在变得越来越具有吸引力，这主要由于其兼具高亮度、高对比率、大视角和快开关速度。这些属性使得电润湿显示器适合于视频应用。理论上，电润湿显示器可制成透射或反射型。对于反射型电润湿显示器，能耗可相对低，这是因为不需要背光。

电润湿显示器一般包括：密闭的电润湿单元、具有不同光学属性并包含于该单元中的极性和非极性液体（如水和油）、用于控制包含于该单元中的液体的若干个电极（如数字电极和共用电极）、前板和后反射板。这些非互溶的液体可通过施加电压至电极上而进行移位。在平衡状态(其中无电压施加至电极)下，极性和非极性液体自然地在该密闭单元中分层，从而形成薄膜，如油膜。在这个状态下，即有色状态下，薄膜覆盖反射区域而该单元或像素显示为彩色或黑色。通过在电极两端施加电压，该分层、有颜色的状态就不再在能量方面令人满意，且该单元或像素可通过移动极性液体使其与电极表面接触，从而将油膜推向像素的一个角落。结果，非极性液被移位而暴露出位于下面的反射或白色表面。因此，在该状态下，即白色状态下，该单元或像素显示为白色或明亮。静电和毛细力之间的相互作用确定了该非极性液向侧边移位有多远。对于电润湿显示器结构的详细描述，请参考中国专利申请CN103984088A。

换句话说，电润湿显示器通常通过施加电压至电极来驱动，从而影响电极表面的“湿润”，即电极表面的亲水性。高电压意味大面积的电极表面被水覆盖，因此该电润湿显示器具有低吸光度。直到现在，电润湿显示器都是使用施加至数字电极的恒定电压来驱动，然而共用电极处于接地电势。当不施加电压时油膜覆盖电极表面。它需要一最小电压来打开（其部分由表面张力造成），称为打开电压。在这个电压处，表面张力被破坏且像素突然转换到“开”的状态。当降低电压时，像素不会在该同一电压处关闭，而仅是在一低得多的电压处关闭，称为关闭电压。这种迟滞现象通常看作是一种阻碍，且显示器在高于此关闭电压的电压区域内进行操作，用增加和减少的电压显示连续的行为。另外，显示器表面通常设计为具有减少表面张力的结构以用于避免这种迟滞现象。因为这种寻址方式要求每一个像素具有单独的驱动电极，需要有源矩阵背板来寻址较大数量的像素。然而，充分运用这种迟滞现象来驱动电润湿显示器，就有可能仅仅使用无源矩阵（因此更加便宜的）结构来驱动较大的阵列。

发明内容

为了解决以上问题，本发明充分利用以上描述的迟滞现象来驱动电润湿显示器，以简化电润湿显示器的驱动电路。

为了实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，包括如下步骤：

S1、给一个或多个写入行设置一非选定电压，所述非选定电压小于打开电压减去数字电压且大于关闭电压，其中打开电压为油膜的性质和显示器的其它性质，其决定存在于电极表面的油膜在哪个电压下打开，关闭电压为油膜的性质和显示器的其它性质，其决定存在于电极表面的油膜在哪个电压下关闭；

S2、将一个或多个写入行的行电压从非选定电压切换至选定电压，所述选定电压小于打开电压且大于打开电压减去数字电压；

S3、在待写入的至少一列上施加所述数字电压，使得由所述一个或多个写入行和待写入的至少一列所确定的至少一个像素的电压大于打开电压；

S4、将一个或多个写入行的行电压从选定电压切换至非选定电压，且将施加至所述至少一列的数字电压降低至一小于打开电压减去选定电压的电压处；

S5、应用步骤S1-4至接下来的一个或多个写入行，直到写完整个显示器。

作为本发明上述技术方案的替代方案，在执行双稳态驱动之前，所有行和列的电压设置至0V。

作为本发明上述技术方案的替代方案，在将行的行电压增加至选定电压之前，电润湿显示器写入行的行电压首先设置至0V。

作为本发明上述技术方案的进一步改进，在步骤S5之后，将电润湿显示器所有行的行电压增加至选定电压。

作为本发明上述技术方案的进一步改进，在显示器稳定于非选定电压后，施加一脉冲至电润湿显示器，且施加脉冲后使电润湿显示器的行电压回到非选定电压，其中脉冲的长度设置为在双稳态驱动期间不完全关闭像素且不改变像素状态。

作为本发明上述技术方案的替代方案，所述脉冲为逐行施加，在脉冲被施加至一行之后，使这一行的行电压立即回到非选定电压。

作为本发明上述技术方案的替代方案，所述脉冲为同时施加至电润湿显示器的所有行，在脉冲被施加至所有行之后，所有行的行电压立即回到非选定电压。

作为本发明上述技术方案的替代方案，所述脉冲的电压值为0V。

作为本发明上述技术方案的进一步改进，所述脉冲为同时施加至电润湿显示器的所有列，在脉冲被施加至所有列之后，所有列的数字电压立即回到0V。

根据本发明的第二方面，提供一种电润湿显示器，包括多个共用电极和多个数字电极，电润湿显示器的行电压施加至所述共用电极，电润湿显示器的数字电压施加至所述数字电极，其中，行电压施加至共用电极的一整行，数字电压施加至数字电极的一整列，且其中所述电润湿显示器通过以上所述的方法来控制。

本发明相对现有技术具有有益的技术效果，具体描述如下：

根据本发明，先将电湿润显示器的行电压设置为非选定电压，当需要像素“开”操作时，再将电湿润显示器的行电压设置为选定电压。之后，仅仅用一较小的电压就可以令需要处于“开”的像素转换为“开”的状态，而其它不需要处于“开”的像素将不受影响。这样，不仅能够快速变换像素的“开/关”状态，而且能够以非常小的电压来驱动电润湿显示器。这些方法提高了电润湿显示器的刷新频率，且降低了电润湿显示器的功耗。

根据本发明的电湿润显示器的双稳态驱动方法充分利用了电润湿显示器的迟滞作用，因为在电润湿显示器的某些像素已设置至“开”的状态后，随后施加至数字电极上的数字电压或这些数字电压的移除将不会改变这些已经处于“开”的像素的状态。因此通过使用根据本发明的双稳态驱动方法来驱动电润湿显示器可成功地驱动高分辨率无源矩阵显示器。

根据本发明的电湿润显示器的双稳态驱动方法能够逐行执行，即可通过精确控制电润湿显示器的任一行的行电压来选择性地控制任一行像素的状态。这种情况下就可以对不需要改变状态的某些行不执行进一步的任何操作，从而获得理想的图像。

利用根据本发明的电湿润显示器的双稳态驱动方法，一旦电润湿显示器被全屏写入了，就不再需要进一步的操作来保持电润湿显示器的显示状态，而只需要电润湿显示器的行电压保持在关闭电压与打开电压之间。这样，不仅增强了电润湿显示器显示状态的稳定性，还能够避免进一步复杂的操作。

根据本发明的电湿润显示器的双稳态驱动方法，在电润湿显示器被全屏写入后将电润湿显示器的行电压设置至选定电压，这能够使处于“开”的状态的像素的亮度最大化且处于“关”的状态的像素的亮度不受影响，从而提高对比度。

因为如果恒定电压施加至电极则电润湿显示器有时会慢慢关闭，所以为了保持像素成功地打开，在显示器全屏写入后施加脉冲至电润湿显示器的电极。在双稳态驱动期间脉冲的长度必须足够短而使得不会完全关闭像素，且不会改变像素状态。

附图说明

图1为根据本发明的电润湿显示器的双稳态驱动方法的一个实施例的流程图；

图2为根据本发明的电润湿显示器的双稳态驱动方法的另一个实施例的流程图；

图3显示了电润湿显示器的迟滞作用以及据此来调节“开”的像素的亮度的示意图；

图4显示了根据一实施例的方法来控制电润湿显示器重置及像素“开/关”状态的过程；

图5为与图4对应的显示结果。

具体实施方式

依据电润湿显示器的不同形状和材料，数字电压、非选定电压和选定电压的值可以相应地设置，另外打开电压和关闭电压的值是单元设计/层结构的结果。为了更好地说明本发明的实施过程，以电润湿显示器的像素的打开电压为15V，且电润湿显示器的像素的关闭电压为9V为例进行说明。根据电润湿显示器的不同形状与材料，也可以设置其它任意能够打开/关闭电润湿显示器的电压值。电润湿显示器某一行的电压施加至共用电极，电润湿显示器某一列的电压施加至数字电极。所述电润湿显示器某一像素处的实际电压受分别施加在共用电极和数字电极上的电压的共同作用。

根据本发明的一个实施例，一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，如图1所示包括如下步骤：

S1、给一个或多个写入行设置一非选定电压，所述非选定电压小于打开电压减去数字电压且大于关闭电压，其中打开电压为使存在于电极表面的油膜打开的电压，关闭电压为使存在于电极表面的油膜关闭的电压。若打开电压为15V，关闭电压为9V，则所述数字电压能够为0V~6V的开区间之间的任一电压值，以便使得所述非选定电压的电压值介于9V~15V的开区间之间，且非选定电压加上所述数字电压后仍然低于15V，使得电润湿显示器仍然处理“关”的状态。例如，若数字电压为2V，则非选定电压可以设置为9V~13V的开区间之间的任一电压值，例如12V。若数字电压为3V，则非选定电压可以设置为9V~12V的开区间之间的任一电压值，例如11V。由于在显示器中，实际的打开和关闭电压值会与预定的电压值稍有不同，因此与可行的理论值相比，优选地适当降低非选定电压的电压值，如1V。例如，当数字电压为2V时，非选定电压理论上可以设置为9V~13V的开区间之间的任一电压值，然而降低非选定电压可设置区间的右区间1V，则非选定电压可以设置为9V~12V的左开右闭区间之间的任一电压值，例如11V或者12V。类似地，当数字电压为3V，则非选定电压可以设置为9V~11V的左开右闭区间之间的任一电压值，例如10V或11V。适当降低非选定电压1V左右的其它电压值也是可行的。通过上述非选定电压与数字电压的适当设置来保持电润湿显示器的良好稳定性，即保证实际的非选定电压加上数字电压将不会超过打开电压，使得电润湿显示器仍然处于“关”的状态。优选地，写入行从第一行开始。

S2、将一个或多个写入行的行电压从非选定电压切换至选定电压，所述选定电压小于打开电压且大于打开电压减去数字电压。例如，当步骤S2中的数字电压为2V，且非选定电压为12V时，则选定电压的电压值可设置为12V~15V的开区间之间的任一电压值，如13.5V、14V或14.5V。若步骤S2中的数字电压为3V，且非选定电压保持为12V时，则选定电压可以是13V、14V等等。

S3、在待写入的至少一列上施加所述数字电压，使得由所述一个或多个写入行和待写入的至少一列所确定的至少一个像素的电压大于打开电压；

S4、将一个或多个写入行的行电压从选定电压切换至非选定电压，且将施加至所述至少一列的数字电压降低至一小于打开电压减去选定电压的电压处；

S5、应用步骤S1-4至接下来的一个或多个写入行，直到写完整个显示器。

优选地，将步骤S4中至少一列的数字电压降低至0V。

在这种逐行控制电润湿显示器每个像素“开/关”状态的情况下，数字电极的数量与电润湿显示器的列的数量相等，即每一列像素的“开/关”状态由同一个数字电极控制。例如，当写入行某像素需要处于“开”的状态时，则在与此像素同列的这些数字电极上分别施加数字电压，与不需要“开”状态的像素同列的数字电极上的电压则保持为0V。当写入行移到下一行或多行时，施加至所有数字电极上的电压首先设置至0V，然后用如上同样的方法控制新写入行像素的“开/关”状态。

同理，通过简单地将施加至像素上的电压降低到关闭电压以下就能“关闭”电润湿显示器的像素，并且一旦像素要再次“打开”就再次使用如上所述的双稳态驱动方法。

作为上述实施例的替代方案，在执行双稳态驱动之前，所有行和/或列的电压设置至0V，作为一个擦除步骤。每次电润湿显示器被擦除后，执行双稳态驱动方法直到显示器被全屏写入，然后电润湿显示器被再次擦除用于下一次写入。

作为上述实施例的替代方案，在将行的行电压增加至选定电压之前，电润湿显示器写入行的行电压首先设置至0V。在这种情况下，电润湿显示器的双稳态驱动方法如图2所示，包括如下步骤：

（）、给所有行的行电压提供一非选定电压，使得非选定电压小于打开电压减去数字电压且大于关闭电压；

（）、将电润湿显示器的第一行作为写入行，且设置写入行的行电压为0V；

（）、将电润湿显示器写入行的行电压增加至选定电压，所述选定电压小于打开电压且大于打开电压减去数字电压；

（）、施加所述数字电压到待写入的至少一列，使得由所述写入行和待写入的至少一列所确定的至少一个像素的电压大于打开电压；

（）、将写入行的行电压降低至非选定电压，且将施加至所述至少一列的数字电压降低至一小于打开电压减去选定电压的电压处，优选为0V；

（）、应用步骤-至接下来的写入行，直到显示器被全屏写入。

也就是说，当电润湿显示器某行需要写入时，它结合擦除步骤和写入步骤。这样，在显示器全屏写入时就不需要擦除了，而是擦除单行写入时的这一行。因此，它能提高刷新频率。

同理，通过简单地降低施加在像素上的电压至关闭电压以下电润湿显示器的像素能被“关闭”，然后当像素要被再次“打开”时再使用如上所述的双稳态驱动方法。

作为上述实施例的进一步改进，在所述步骤S5之后将电润湿显示器所有行的行电压增加至选定电压是可行的，这使得显示器“开”的像素的亮度最大化，如图3所示，其中纵轴表示亮度。然而，对于显示器“关”的像素，由于这些像素处的油膜不移向像素的一个角落，因此这些像素的亮度将不受影响。

为了更好地说明上述实施例，以包括4行4列的电润湿显示器为例，图4显示了根据以上实施例的方法来控制电润湿显示器重置及像素“开/关”状态的过程。其中，R表示行，C表示列，0V为重置电压，N表示非选定电压，S表示选定电压，Doff表示施加至“关”的像素上的数字电压（即0V），Don表示施加至“开”的像素上的数字电压（如数字电压，3V）。横坐标“100/100ms”表示某个像素处两个状态的持续时间各为100ms。如图所示，例如，电润湿显示器第一行的行电压先均设置为非选定电压，若要使第一行的第一个像素处于“开”的状态，则将第一行的行电压设置为0V，同时保持施加在第一列数字电极上的数字电压为Doff，这个过程持续100ms后，再将第一行的行电压设置为选定电压S，同时施加在第一列数字电极上的数字电压设置为Don，从而第一行的第一个像素处于“开”的状态，这个过程持续100ms。同样地，逐行施加图4中所示的各个电压后，将得到与图4对应的图5所示的显示结果。其中，用灰色标示的方格表示这些像素处于“开”的状态。

因为电润湿显示器在它们的实际执行中面临如下缺陷，即，被切换为“开”的像素（即油膜缩小，像素“干净”）逐渐回到“关”的状态，（即使持续施加切换电压），所以通过施加连续的直流电压来简单地保持像素切换通常还是不够的（虽然原理上这种情况可行）。

因此，根据本发明的另一实施例，在显示器使用双稳态驱动方法被全屏写入后，施加脉冲至电润湿显示器的电极，且电润湿显示器的行电压在施加脉冲后回到非选定电压，其中在双稳态驱动期间脉冲的长度足够短而使得不会完全关闭像素且不会改变像素状态，脉冲的长度甚至可以短到视觉效果难以察觉（例如1ms）。脉冲的重复频率可以很低（例如一秒一次）。

作为上述实施例的优选实施例，可以如下所述方式施加脉冲：在显示器使用双稳态驱动方法寻址过后，显示器稳定于非选定电压（行处于非选定电压，列处于0V）；一秒之后，显示器被0V快速扫描（一行一次，一行时间为1ms）；在每行被寻址过后，该行的电压立即回到非选定电压（即每行看见1ms的0V脉冲）。

作为上述实施例的另一个优选实施例，可以如下所述方式施加脉冲：在显示器使用双稳态驱动方法寻址过后，显示器稳定于非选定电压；一秒之后，所有行的电压简单地切换至0V达1ms，然后立即回到非选定电压。

作为上述实施例的另一个优选实施例，可以如下所述方式施加脉冲：在显示器使用双稳态驱动方法寻址过后，显示器稳定于非选定电压；一秒之后，所有列的电压简单地切换至非选定电压，然后立即回到0V。

施加电压的方式可以有许多变化，旨在使脉冲几乎不可见。另外，脉冲的电压可以不必完全为0V。

根据本发明的第二方面，提供一种电润湿显示器，包括多个共用电极和多个数字电极，电润湿显示器的行电压施加至所述共用电极，电润湿显示器的数字电压施加至所述数字电极，其中，行电压施加至共用电极的一整行，数字电压施加至数字电极的一整列，且其中所述电润湿显示器通过以上所述的方法来控制。这种电润湿显示器能根据本说明书实施例的双稳态驱动方法来控制其显示。若这种电润湿显示器的像素数量为M*N，则采用这种电润湿显示器，将只需要M+N个电极来控制其显示。这极大地简化了电润湿显示器的结构。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。即使个别的技术特征在不同的权利要求中引用，本发明还可包含共有这些特征的实施例。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，包括：

S1、给一个或多个写入行设置一非选定电压，所述非选定电压小于打开电压减去数字电压且大于关闭电压，其中打开电压为使存在于电极表面的油膜打开的电压，关闭电压为使存在于电极表面的油膜关闭的电压；

S2、将一个或多个写入行的行电压从非选定电压切换至选定电压，所述选定电压小于打开电压且大于打开电压减去数字电压；

S3、在待写入的至少一列上施加所述数字电压，使得由所述一个或多个写入行和待写入的至少一列所确定的至少一个像素的电压大于打开电压；

S4、将一个或多个写入行的行电压从选定电压切换至非选定电压，且将施加至所述至少一列的数字电压降低至一小于打开电压减去选定电压的电压处；

S5、应用步骤S1-4至接下来的一个或多个写入行，直到写完整个显示器。

2.根据权利要求1所述的一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，在执行双稳态驱动之前，所有行和列的电压设置至0V。

3.根据权利要求1所述的一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，在将行的行电压增加至选定电压之前，电润湿显示器写入行的行电压首先设置至0V。

4.根据权利要求2或3所述的一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，在步骤S5之后，将电润湿显示器所有行的行电压增加至选定电压。

5.根据权利要求2或3所述的一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，在显示器稳定于非选定电压后，施加一脉冲至电润湿显示器，且施加脉冲后使电润湿显示器的行电压回到非选定电压，其中脉冲的长度设置为在双稳态驱动期间不完全关闭像素且不改变像素状态。

6.根据权利要求5所述的一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，所述脉冲为逐行施加，在脉冲被施加至一行之后，使这一行的行电压立即回到非选定电压。

7.根据权利要求5所述的一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，所述脉冲为同时施加至电润湿显示器的所有行，在脉冲被施加至所有行之后，所有行的行电压立即回到非选定电压。

8.根据权利要求6或7所述的一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，所述脉冲的电压值为0V。

9.根据权利要求5所述的一种电润湿显示器的双稳态驱动方法，其特征在于，所述脉冲为同时施加至电润湿显示器的所有列，在脉冲被施加至所有列之后，所有列的数字电压立即回到0V。

10.一种电润湿显示器，其特征在于，包括多个共用电极和多个数字电极，电润湿显示器的行电压施加至所述共用电极，电润湿显示器的数字电压施加至所述数字电极，其中，行电压施加至共用电极的一整行，数字电压施加至数字电极的一整列，且其中所述电润湿显示器由根据权利要求1-3任一项所述的方法来控制。