CN108847190B - 一种电润湿电子纸显示器的驱动方法 - Google Patents

一种电润湿电子纸显示器的驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电润湿电子纸显示器的驱动方法。根据电润湿电子纸显示器件反射率或开口率或灰度与驱动电压在上升和下降过程中函数关系的不同，确定预定灰度值与拐点电压区间，再根据像素点当前帧和下一帧的灰度值与拐点区间的关系，确定是否启用该驱动方法，若启用则将像素点当前帧的灰度值驱动到极端灰度后再驱动到该像素点的下一帧灰度，否则就直接将像素点当前帧的灰度直接驱动到像素点的下一帧灰度，实现了灰度的平缓变化和精准调制。

Description

一种电润湿电子纸显示器的驱动方法
技术领域
本发明涉及显示器技术领域，特别涉及一种电润湿电子纸显示器的驱动方法。
背景技术
近年来，电子纸显示器件因其观感效果类似于纸张，低功耗、环保等优点而备受关注。电润湿电子纸相较于电泳电子纸，其响应速度更快，而且能实现彩色显示，是可以实现高分辨率视频播放的电子纸显示器。
电润湿电子纸显示技术是通过在极板间施加电压使油墨收缩或铺开，从而改变像素的状态，像素转换非常迅速，能够实现高分辨率视频的播放。与传统LCD等显示方式相比，传统LCD的背光消耗了90％的能量，其反射层的效率也很低；电润湿技术无需背光，反射层效率可达到40％，功耗也更低。此外，电润湿技术采用油膜作为原料，无需LCD中所使用的复杂化学成分，因此在低温等极端环境下更加稳定。电润湿显示面板利用环境光就可以进行显示，经常在日光下使用的电子设备，更加适合使用电润湿显示面板。电湿润面板还具有结构简单、可用于柔性显示、高亮度、高对比度和广视角等优点。
在灰度控制过程中，电润湿显示器存在电荷捕获的现象，因此需要时常改变施加电压的极性，否则会导致显示器对比度的下降。鉴于此，有必要提供一种驱动电润湿电子纸显示器的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电润湿电子纸显示器的驱动方法，该方法能够实现灰度的精准调制。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电润湿电子纸显示器的驱动方法，包括如下步骤：
步骤S1、确定电润湿电子纸显示器随着驱动电压增大，电润湿接触角、开口率或反射率的变化即(Vi-Re)曲线；以及随着驱动电压减小，电润湿接触角、开口率或反射率的变化即(Vd-Re)曲线；
步骤S2、根据(Vi-Re)曲线和(Vd-Re)曲线确定电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度及下一帧灰度，进一步确定电润湿电子纸显示器的灰度变化方向；
步骤S3、根据(Vi-Re)曲线和(Vd-Re)曲线确定(Vi-Re)曲线或(Vd-Re)曲线的拐点L，并计算拐点L对应的电压值Vmid，进而得到拐点区间Vmid±Δv；在拐点区间内的灰度变化幅度很大，在拐点区间外的灰度变化则较为平缓；
步骤S4、当电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压增大的曲线，即(Vi-Re)曲线时，若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度所对应的驱动电压Vcur及下一帧灰度所对应的驱动电压Vnext满足：Vcur、Vnext均在拐点区间内，或者Vcur＜Vmid-Δv且Vnext＞Vmid+Δv，或者Vcur＜Vmid-Δv且Vnext在拐点区间内，或者Vcur在拐点区间内且Vnext＞Vmid+Δv，则将电润湿电子纸显示器像素点驱动到极限灰度，再从极限灰度降低驱动电压至Vnext，达到电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度；否则，直接将电润湿电子纸显示器像素点的当前像素灰度驱动到电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度；同理，当电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压减小的曲线，即(Vd-Re)曲线时，也可用此驱动方法。
在本发明一实施例中，所述步骤S2中确定电润湿电子纸显示器的灰度变化方向的方式为：根据电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度和下一帧灰度计算出当前灰度所对应的驱动电压和下一帧灰度所对应的驱动电压；若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度的驱动电压大于下一帧灰度的驱动电压，则电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压增大的曲线，即(Vi-Re)曲线；若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度的驱动电压小于下一帧灰度的驱动电压，则电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压减小的曲线，即(Vd-Re)曲线。
在本发明一实施例中，根据电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度和下一帧灰度计算出当前灰度和下一帧灰度所对应的驱动电压的方式为：根据电润湿电子纸显示器Re和Vi的函数关系f或电润湿电子纸显示器Re和Vd的函数关系g，得到电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度Re1所对应的驱动电压Vcur＝f-1(Re1)或g-1(Re1)以及电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度Re2所对应的驱动电压Vnext＝f-1(Re2)或g-1(Re2)。
在本发明一实施例中，所述步骤S3中计算拐点L对应的电压值Vmid方式为：根据所得到的电润湿显示器Re和Vi的函数关系f或电润湿电子纸显示器Re和Vd的函数关系g，令二阶导数f″(v)＝0或g″(v)＝0，所求得的电压值即为拐点电压值Vmid。
在本发明一实施例中，所述极限灰度即电润湿电子纸显示器上下基板间的电压差最大。.
在本发明一实施例中，电润湿电子纸显示器上下基板间电压差最大是指电润湿显示器上基板的电压与下基板的电压的电势差为30V。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法能够实现灰度的精准调制。
附图说明
图1电润湿电子纸显示器像素单元结构图。
图2电润湿电子纸(Vi-Re)曲线图。
图3灰度驱动方案流程图。
图4灰度驱动方案拐点区间示意图。
图5为图3灰度驱动方案下的案例分析图。
图6不使用本驱动方案的案例示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供了一种电润湿电子纸显示器的驱动方法，包括如下步骤：
步骤S1、确定电润湿电子纸显示器随着驱动电压增大，电润湿接触角、开口率或反射率的变化即(Vi-Re)曲线；以及随着驱动电压减小，电润湿接触角、开口率或反射率的变化即(Vd-Re)曲线；
步骤S2、根据(Vi-Re)曲线和(Vd-Re)曲线确定电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度及下一帧灰度，进一步确定电润湿电子纸显示器的灰度变化方向；
步骤S3、根据(Vi-Re)曲线和(Vd-Re)曲线确定(Vi-Re)曲线或(Vd-Re)曲线的拐点L，并计算拐点L对应的电压值Vmid，进而得到拐点区间Vmid±Δv；在拐点区间内的灰度变化幅度很大，在拐点区间外的灰度变化则较为平缓；
步骤S4、当电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压增大的曲线，即(Vi-Re)曲线时，若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度所对应的驱动电压Vcur及下一帧灰度所对应的驱动电压Vnext满足：Vcur、Vnext均在拐点区间内，或者Vcur＜Vmid-Δv且Vnext＞Vmid+Δv，或者Vcur＜Vmid-Δv且Vnext在拐点区间内，或者Vcur在拐点区间内且Vnext＞Vmid+Δv，则将电润湿电子纸显示器像素点驱动到极限灰度，再从极限灰度降低驱动电压至Vnext，达到电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度；否则，直接将电润湿电子纸显示器像素点的当前像素灰度驱动到电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度；同理，当电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压减小的曲线，即(Vd-Re)曲线时，也可用此驱动方法。
所述步骤S2中确定电润湿电子纸显示器的灰度变化方向的方式为：根据电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度和下一帧灰度计算出当前灰度所对应的驱动电压和下一帧灰度所对应的驱动电压；若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度的驱动电压大于下一帧灰度的驱动电压，则电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压增大的曲线，即(Vi-Re)曲线；若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度的驱动电压小于下一帧灰度的驱动电压，则电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压减小的曲线，即(Vd-Re)曲线。
根据电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度和下一帧灰度计算出当前灰度和下一帧灰度所对应的驱动电压的方式为：根据电润湿电子纸显示器Re和Vi的函数关系f或电润湿电子纸显示器Re和Vd的函数关系g，得到电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度Re1所对应的驱动电压Vcur＝f-1(Re1)或g-1(Re1)以及电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度Re2所对应的驱动电压Vnext＝f-1(Re2)或g-1(Re2)。
所述步骤S3中计算拐点L对应的电压值Vmid方式为：根据所得到的电润湿显示器Re和Vi的函数关系f或电润湿电子纸显示器Re和Vd的函数关系g，令二阶导数f″(v)＝0或g″(v)＝0，所求得的电压值即为拐点电压值Vmid。
所述极限灰度即电润湿显示器上下基板间电压差最大。电润湿显示器上下基板间电压差最大即电润湿显示器上基板的电压一般为+15V(或-15V)，下基板的电压一般为-15V(或+15V)，上下基板间的电势差为30V。
以下为本发明的具体实施实例。
电润湿电子纸显示器的显示原理和像素结构如图1所示，图1左图是像素结构的剖面图(横截面)，该结构包括白色衬底1(基板)、透明电极2，疏水涂层3、油墨5、像素墙4、顶板6、挡板7、水8。如图1左图所示，当没有施加驱动电压在像素电极上时，油墨将平铺在疏水层上，显示油墨的颜色，此时将该像素状态定义为“关闭状态”。如图1右图所示，当给像素电极施加驱动电压时，油墨不再铺满整个像素格，而是在界面张力的作用下被推挤到一边，向一侧缩成油滴状，基板暴露在自然光下从而反射白色基板的颜色，此时将该像素状态定义为“打开状态”。油墨收缩的程度和反射光的大小由驱动电压大小决定，当驱动电压低于阈值电压时油墨收缩程度小，当驱动电压高于阈值电压时油墨收缩程度大。
图2所示是电润湿电子纸显示器随着电压增大时，电润湿电子纸显示器的反射率，亦即开口率，用来控制电润湿电子纸显示器所需显示灰度时的电压大小。随着驱动电压的增大，电润湿电子纸显示器的开口率非线性增大。
图3所示的是灰度驱动方案流程图。首先根据所述像素点的当前灰度和下一帧灰度计算出所对应的电压，判断灰度变化方向是否符合驱动电压增大曲线，如果符合，则再确定驱动电压是否符合拐点区间关系，如果仍然符合，则驱动当前像素点灰度至极限灰度，再从极限灰度驱动至该像素的下一帧灰度，以获得平缓的灰度变化。否则，则直接驱动至至该像素的下一帧灰度。
图4所示的是拐点区间示意图。根据(Vi-Re)曲线，计算出拐点L对应的电压值，计算方法前面已经给出。Δv值可根据实际测试结果进行调整。在拐点区间内，像素灰度的变化幅度大，短时间内会变化多个灰度值，而在拐点区间外，灰度变化则较为平缓。
图5所示的是在图3驱动方案下的灰度变化分析。当驱动电压逐渐增大时，对应的油墨的开口率也增加，即曲线A1，也就是(Vi-Re)曲线；当驱动电压减小时，对应的油墨的开口率也减小，即曲线A2，也就是(Vd-Re)曲线。灰度等级M，N对应的驱动电压值均在拐点区间内，符合本驱动方案的要求。如果灰度等级由M直接变为N时，灰度的变化幅度很大，在一个短时间内会变化多个灰度值，从而无法精确控制到灰度等级N。因此，先将当前像素点灰度等级N直接驱动到极限灰度(板间电压差最大)，再降低驱动电压，将灰度从极限灰度驱动到M。这样灰度的变化较为平缓，即使脉冲时间有些偏差，也不会引起灰度值的太大误差。
图6所示的是未使用本驱动方案的示意图，灰度等级M，N对应的驱动电压值未在拐点区间内，由灰度等级M变化到N时，灰度变化平缓，因此可直接将该像素点驱动到下一灰度。未使用本驱动方案的情况还存在以下几种，所述像素点当前帧灰度对应的电压值Vcur和下一帧灰度对应的电压值Vnext均未在拐点区间内，并且Vcur和Vnext均小于Vmid-Δv或均大于Vmid+Δv，则可直接将当前像素灰度直接驱动到下一灰度。
所述的驱动电压符合拐点电压关系，是指所述像素点当前帧灰度对应的电压值Vcur和下一帧灰度对应的电压值Vnext均在拐点区间内，或所述像素点当前帧灰度对应的电压值Vcur＜Vmid-Δv且下一帧灰度对应的电压值Vnext＞Vmid+Δv，或所述像素点当前帧灰度对应的电压值Vcur＜Vmid-Δv且下一帧灰度对应的电压值Vnext在拐点区间内，或所述像素点当前帧灰度对应的电压值Vcur在拐点区间内且下一帧灰度对应的电压值Vnext＞Vmid+Δv。
上述驱动方法只针对了(Vi-Re)曲线，实际上在(Vd-Re)曲线上仍然存在类似相同的问题，可利用本发明的驱动方法对(Vd-Re)曲线上灰度幅度变化较大的部分进行改进，本发明不再赘述。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电润湿电子纸显示器的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、确定电润湿电子纸显示器随着驱动电压增大，电润湿接触角、开口率或反射率的变化即(Vi-Re)曲线；以及随着驱动电压减小，电润湿接触角、开口率或反射率的变化即(Vd-Re)曲线；
步骤S2、根据(Vi-Re)曲线和(Vd-Re)曲线确定电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度及下一帧灰度，进一步确定电润湿电子纸显示器的灰度变化方向；
步骤S3、根据(Vi-Re)曲线和(Vd-Re)曲线确定(Vi-Re)曲线或(Vd-Re)曲线的拐点L，并计算拐点L对应的电压值Vmid，进而得到拐点区间Vmid±Δv；在拐点区间内的灰度变化幅度很大，在拐点区间外的灰度变化则较为平缓；
步骤S4、当电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压增大的曲线，即(Vi-Re)曲线时，若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度所对应的驱动电压Vcur及下一帧灰度所对应的驱动电压Vnext满足：Vcur、Vnext均在拐点区间内，或者Vcur＜Vmid-Δv且Vnext＞Vmid+Δv，或者Vcur＜Vmid-Δv且Vnext在拐点区间内，或者Vcur在拐点区间内且Vnext＞Vmid+Δv，则将电润湿电子纸显示器像素点驱动到极限灰度，再从极限灰度降低驱动电压至Vnext，达到电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度；否则，直接将电润湿电子纸显示器像素点的当前像素灰度驱动到电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度；同理，当电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压减小的曲线，即(Vd-Re)曲线时，也可用此驱动方法；
所述步骤S2中确定电润湿电子纸显示器的灰度变化方向的方式为：根据电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度和下一帧灰度计算出当前灰度所对应的驱动电压和下一帧灰度所对应的驱动电压；若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度的驱动电压大于下一帧灰度的驱动电压，则电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压增大的曲线，即(Vi-Re)曲线；若电润湿电子纸显示器像素点的当前帧灰度的驱动电压小于下一帧灰度的驱动电压，则电润湿电子纸显示器的灰度变化方向对应驱动电压减小的曲线，即(Vd-Re)曲线；
根据电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度和下一帧灰度计算出当前灰度和下一帧灰度所对应的驱动电压的方式为：根据电润湿电子纸显示器Re和Vi的函数关系f或电润湿电子纸显示器Re和Vd的函数关系g，得到电润湿电子纸显示器像素点的当前灰度Re1所对应的驱动电压Vcur＝f-1(Re1)或g-1(Re1)以及电润湿电子纸显示器像素点的下一帧灰度Re2所对应的驱动电压Vnext＝f-1(Re2)或g-1(Re2)。
2.根据权利要求1所述的一种电润湿电子纸显示器的驱动方法，其特征在于：所述步骤S3中计算拐点L对应的电压值Vmid方式为：根据所得到的电润湿显示器Re和Vi的函数关系f或电润湿电子纸显示器Re和Vd的函数关系g，令二阶导数f”(v)＝0或g”(v)＝0，所求得的电压值即为拐点电压值Vmid。
3.根据权利要求1所述的一种电润湿电子纸显示器的驱动方法，其特征在于：所述极限灰度即电润湿电子纸显示器上下基板间的电压差最大。
4.根据权利要求1所述的一种电润湿电子纸显示器的驱动方法，其特征在于：电润湿电子纸显示器上下基板间电压差最大是指电润湿显示器上基板的电压与下基板的电压的电势差为30V。
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