CN108630153A - 一种多级灰阶的电润湿驱动方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多级灰阶的电润湿驱动方法，其包括：系统划分油墨上电时间为N个时隙，其中第一时隙，控制油墨处于平铺状态；第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶。一种多级灰阶的电润湿驱动系统，其包括：第一时隙控制模块和其他时隙控制模块。其通过在第一时隙，控制油墨处于平铺状态；第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶；可使电润湿显示16级灰阶；本方案利用了电润湿上电时电压与反射率的线性关系，是一种全新的电润湿的驱动方式；广泛应用于电润湿领域。

Description

一种多级灰阶的电润湿驱动方法及系统
技术领域
本发明涉及电润湿领域，具体为多级灰阶的电润湿驱动方法及系统。
背景技术
电润湿显示是近年来新出现的一种显示技术，电润湿显示器在没有施加电场时，每个像素里面的带色极性液体铺满整个像素单元；在施加电场时，每个像素里面的有色极性液体收缩，从而能够看见像素衬底的颜色。目前电润湿显示器备受国际关注，因为电润湿显示的低功耗、刷新时间快、反射式显示的特性，让电子纸有可能达到目前液晶显示器的显示特性。
现有技术针对电润湿灰阶的调制，是通过确定每个驱动电压对应像素中油墨的开口率(即反射率)，但现有电润湿显示技术油墨开口率会根据驱动的时间而逐渐减小。
现有技术存在以下缺点：
1、控制电压周期过大，没有很好利用油墨在上电瞬间的线性关系；
2、能实现的灰阶少，现有电压周期控制只能实现4级灰阶；
3、现有电泳显示器的驱动芯片只能输出-15V、0V、+15V三种电压。
综上，该技术有必要进行改进。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种多级灰阶的电润湿驱动方法及系统。
本发明所采用的技术方案是：
本发明提供一种多级灰阶的电润湿电子纸驱动方法，其包括以下步骤：
系统划分油墨上电时间为N个时隙，其中第一时隙，控制油墨处于平铺状态；
第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶。
作为该技术方案的改进，其还包括：驱动波形根据不同油墨材料和像素的制作工艺来确定。
作为该技术方案的改进，其中油墨开口率等于各时隙收缩间隙之和与像素面积的比值。
进一步地，所述收缩间隙为收缩速度与收缩时隙大小的乘积。
进一步地，所述收缩时隙大小为3.5ms。
另一方面，本发明还提供一种多级灰阶的电润湿电子纸驱动系统，其包括：
第一时隙控制模块，用于执行步骤系统划分油墨上电时间为N个时隙，其中第一时隙，控制油墨处于平铺状态；
其他时隙控制模块，用于执行步骤第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶。
进一步地，其还包括驱动波形控制模块，用于执行驱动波形根据不同油墨材料和像素的制作工艺来确定。
本发明的有益效果是：本发明提供的多级灰阶的电润湿驱动方法及系统，通过在第一时隙，控制油墨处于平铺状态；第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶；使得电润湿的刷新速度提高到了480x240pix35HZ，每一帧的延时时间为28ms；可使电润湿显示16级灰阶；本方案利用了电润湿上电时电压与反射率的线性关系，是一种全新的电润湿的驱动方式。
另一方面，在电路设计上采用FPGA进行可以任意定制的驱动编程，比使用现有显示IC接口驱动具有对电润湿驱动更灵活的实验性和测试性，并且还比开发专用IC更具有低成本和更快的实验周期性能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明第一实施例的电润湿上基板时间-电压示意图；
图2是本发明第一实施例的电润湿下基板时间-电压示意图；
图3是本发明第二实施例的像素反射率变化示意图；
图4是本发明第二实施例的像素中液体基于电压变化示意图。
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。
本发明提供一种多级灰阶的电润湿驱动方法，其包括以下步骤：
系统划分油墨上电时间为N个时隙，其中第一时隙，控制油墨处于平铺状态；
第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶。
作为该技术方案的改进，其还包括：驱动波形根据不同油墨材料和像素的制作工艺来确定。
作为该技术方案的改进，其中油墨开口率等于各时隙收缩间隙之和与像素面积的比值。
进一步地，所述收缩间隙为收缩速度与收缩时隙大小的乘积。
进一步地，所述收缩时隙大小为3.5ms。
另一方面，本发明还提供一种多级灰阶的电润湿驱动系统，其包括：
第一时隙控制模块，用于执行步骤系统划分油墨上电时间为N个时隙，其中第一时隙，控制油墨处于平铺状态；
其他时隙控制模块，用于执行步骤第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶。
进一步地，其还包括驱动波形控制模块，用于执行驱动波形根据不同油墨材料和像素的制作工艺来确定。
本发明充分利用FPGA的高频同步处理性能驱动电泳显示器的驱动芯片，让油墨在上电期间施加不同的电压驱动油墨，根据线性关系实现多达16级灰阶的显示。
参照图1、图2，作为一具体实施例：
1、将油墨上电时间分为8个时隙(Frame)，每个时隙时间3.5ms，其中1个时隙固定为恢复油墨初始状态(Reset stage)，8个时隙实现波形控制(Display stage)；
2、根据油墨上电时的线性关系，使8个时隙(Frame)对应不同平均值电压，实现动态显示16级灰阶；
3、充分利用油墨上电时的线性关系。
具体的，一种电润湿的16级灰度显示调制方法：
(1)电润湿显示目标灰阶采用均值电压驱动的办法，只需要确定像素在其显示阶段(Display stage)前回到初始状态，所以加入Reset stage；
(2)将油墨上电时间分为8个时隙(Frame)，每个时隙时间3.5ms，其中1个时隙固定为恢复油墨初始状态(Reset stage)，8个时隙实现波形控制(Display stage)；
(3)考虑到液体的收缩状态在驱动电压上升阶段和下降阶段不同，利用流体的收缩形状在电压上升阶段的线性特性，先将流体处于平铺状态的初始状态(Reset stage)，然后采用精确的电压控制像素，对流体的收缩状态进行精确的控制，使像素实现16种灰阶；
(4)针对像素的显示过程(Display stage)进一步的详细说明：如图3、图4所示，在开始t1进入Display stage时会先进行一个Reset stage，将液体回复到初始的平铺状态，然后进入t2-t8的Display stage，按照液体初始上电时的线性关系进行精确控制液体的收缩从而达到实现目标灰阶。
(5)像素灰阶的设定通过Display stage的7个时隙来确定，具体的确定方法如下：通过计算这7个时隙的平均电压可以得到一个均值电压，液体在这7个时隙的电压下的移动可以近似看做液体在这个均值电压下的移动，即可得到17个均值电压，每个均值电压都能够对应多个电压顺序的组合(驱动波形)；如7个时隙，每个时隙可选3种电压，但是会遇到如下情况：1,第一个时隙选30v其它时隙全选0V；2，第二个时隙选30v其它时隙全选0V。两种情况产生的均值电压是一样的，通过7个时隙的组合得出17个不同的均值电压。
(6)驱动波形的选取需要根据不同液体材料和像素的制作工艺来确定，主要取决于TFT的寄生电容和液体在回到初始态后，再次运动需要大电压。
作为另一实施例，(1)上电系统正常运行后，在显示数据中的任意一帧数据信号为例，
(2)0-t1时间段施加给液体的电压为0V，使其电场力为0让液体恢复到平铺状态；
(3)t1-t2时间段向液体施加15V电压，液体受到电场力作用开始收缩，液体收缩时间为t2-t1，液体收缩速度为speed(15V)，收缩间隙gap1＝speed(15V)*(t2-t1)；
(4)t2-t3时间段施加电压15V收缩间隙gap2；
(5)t4-t3时间段施加电压30V收缩间隙gap3；
(6)t5-t4时间段施加电压30V收缩间隙gap4；
(7)t6-t5时间段施加电压15V收缩间隙gap5；
(8)t7-t6时间段施加电压0V收缩间隙gap6；
(9)t8-t9时间段施加电压30V收缩间隙gap7；
(10)总的收缩间隙即为液体开口率＝(gap1+gap2+gap3+gap4+gap5+gap6+gap7)/像素面积，即为该像素在此电压时序作用下的显示灰阶。
采用多级驱动电平的驱动方式实现，需要定制高电压的ASIC，并且可以输出更多的电平；目前的原理是利用调节时隙电压输出更多的均值电平，其也可以实现。
本发明提供的多级灰阶的电润湿驱动方法及系统，通过在第一时隙，控制油墨处于平铺状态；第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶；使得电润湿的刷新速度提高到了480x240pix 35HZ，每一帧的延时时间为28ms；可使电润湿显示16级灰阶；本方案利用了电润湿上电时电压与反射率的线性关系，是一种全新的电润湿的驱动方式。
另一方面，在电路设计上采用FPGA进行可以任意定制的驱动编程，比使用现有显示IC接口驱动具有对电润湿驱动更灵活的实验性和测试性，并且还比开发专用IC更具有低成本和更快的实验周期性能。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种多级灰阶的电润湿驱动方法，其特征在于，其包括以下步骤：
系统划分油墨上电时间为N个时隙，其中第一时隙，控制油墨处于平铺状态；
第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶。
2.根据权利要求1所述的多级灰阶的电润湿驱动方法，其特征在于，其还包括：驱动波形根据不同油墨材料和像素的制作工艺来确定。
3.根据权利要求1所述的多级灰阶的电润湿驱动方法，其特征在于：其中油墨开口率等于各时隙收缩间隙之和与像素面积的比值。
4.根据权利要求3所述的多级灰阶的电润湿驱动方法，其特征在于：所述收缩间隙为收缩速度与收缩时隙大小的乘积。
5.根据权利要求4所述的多级灰阶的电润湿驱动方法，其特征在于：所述收缩时隙大小为3.5ms。
6.一种多级灰阶的电润湿驱动系统，其特征在于，其包括：
第一时隙控制模块，用于执行步骤系统划分油墨上电时间为N个时隙，其中第一时隙，控制油墨处于平铺状态；
其他时隙控制模块，用于执行步骤第二时隙至第N时隙：系统根据油墨初始上电时的线性关系，分别进行电压驱动，达到目标灰阶。
7.根据权利要求6所述的多级灰阶的电润湿驱动系统，其特征在于，其还包括驱动波形控制模块，用于执行驱动波形根据不同油墨材料和像素的制作工艺来确定。
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