TW201337425A - 電泳式顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents

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Chi-Ming Lu
Yun-Chih Chen
Hung-Hsiang Chen
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Abstract

一種電泳式顯示裝置及其驅動方法，該電泳式顯示裝置用於顯示至少一畫面，該畫面包括複數個圖框。電泳式顯示裝置包括一第一電極層、一第二電極層、一電泳層以及一控制器。第一電極層形成有複數個畫素。電泳層設置於第一電極層以及第二電極層之間。控制器從至少一查找表查詢各畫素在各圖框中之一寫入灰階資料，該查找表係記錄各畫素從一參考灰階轉換至一欲顯示灰階時在各圖框中之寫入灰階資料。本發明能降低所需之查找表容量。

Description

電泳式顯示裝置及其驅動方法
本發明係關於一種電泳式顯示裝置，特別是有關一種電泳式顯示裝置及其驅動方法。
請參閱第1圖，其係繪示電泳式顯示裝置(ElectroPhoretic Display;EPD)之顯示原理。該電泳式顯示裝置主要包括一第一基板100、一第二基板102、一設置於該第一基板100上之電極層104、一設置於該第一基板100及該第二基板102之間的電泳層106以及一驅動電路108。電泳層106包括複數個帶電粒子，其中白色帶電粒子110帶有正電，黑色帶電粒子112帶有負電。驅動電路108用於提供資料電壓給電極層104，於第二基板102之另一電極層(未圖式)施加一共通電壓(common voltage)。藉由資料電壓及共通電壓形成的電場改變白色帶電粒子110及黑色帶電粒子112的位置來顯示影像。
請參閱第2圖及第3圖，其中第2圖係繪示電泳式顯示裝置之驅動電壓時間與灰階的曲線圖，第3圖係繪示白色帶電粒子存在位置與相對應之灰階的對應圖。如第2圖所示，當驅動電壓時間越短時其灰階越低，當驅動電壓時間越長時其灰階越高。又，如第3圖所示，當白色帶電粒子110遠離電泳式顯示裝置的表面(即位於下方之位置)時，其灰階越低，白色帶電粒子110越靠近電泳式顯示裝置的表面(即位於上方之位置)時，其灰階越高。藉由改變白色帶電粒子110的位置，反射外界光線來展現出白色帶電粒子110之顏色對比以顯示影像。此顯示方式係屬於完全反射式的顯示(Reflective Display)技術，故不需要背光源。
彩色電泳式顯示裝置係在第1圖之電泳式顯示裝置上設置一彩色濾光片(Color Filter;CF)以顯示彩色影像。
請參閱第4圖以及第5圖，其中第4圖係繪示一習知電泳式顯示裝置的系統架構圖，第5圖係繪示一習知查找表(lookup table)架構圖。於習知系統架構中，必須利用一圖框緩衝器(frame buffer)400儲存一前一畫面F(N-1)。一目前畫面F(N)及該前一畫面F(N-1)輸入至一控制器402，控制器402從查找表406中查詢該目前畫面F(N)之各圖框需提供給一電泳式顯示面板404的灰階資料。
如第5圖所示，當習知電泳式顯示裝置的一個畫面包括K個圖框時，需儲存有K個查找表，第1圖框時從第1查找表查詢輸入灰階(即該前一畫面F(N-1)中一畫素的灰階)以及輸出灰階(即該目前畫面F(N)中該畫素之欲顯示灰階)的對應值以提供給電泳式顯示面板404，然後於第2圖框至第K圖框依序查詢第2查找表到第K查找表。
因此應用在彩色電泳式顯示裝置時，查找表容量為3(即紅、綠、藍)×16(即輸入灰階總數)×16(即輸出灰階總數)×K(圖框數)=768×K位元。當圖框率為60赫茲(Hertz，Hz)時，代表一個圖框時間下，一源極驅動電路輸出電壓維持時間為16.7毫秒，目前帶電粒子的反應時間約為250毫秒至350毫秒，則更新一個完整的畫面所需的時間為(250毫秒/16.7毫秒至350毫秒/16.7毫秒)≒15至21個圖框的時間，即K約為15至21個圖框。因此對於彩色電泳式顯示裝置而言，所需的容量為768×(15至21)=11.52k至16.13k位元，導致記憶體成本過高。
由於查找表所需容量過高，通常只能儲存一組如第5圖所示之查找表，而不能根據不同情況儲存多組查找表，例如在不同溫度下查詢不同組的查找表。因此往往查詢的對應值不見得很精準，導致顯示品質不佳或發生色偏的情況。
因此需要對上述記憶體成本過高及顯示品質不佳的問題提出解決方法。
本發明之一目的在於提供一種電泳式顯示裝置及其驅動方法，其能降低記憶體成本並改善顯示品質。
為達到上述目的，根據本發明之一特點係提供一種電泳式顯示裝置，用於顯示至少一畫面，該畫面包括複數個圖框。該電泳式顯示裝置包括一第一電極層、一第二電極層、一電泳層以及一控制器。該第一電極層形成有複數個畫素。該第二電極層相對於該第一電極層且耦接至一共通電壓。該電泳層設置於該第一電極層以及該第二電極層之間且包括複數個帶電粒子，各該畫素係對應至該些帶電粒子之其中幾個。該控制器接收對應該畫面之一顯示資料，該顯示資料包括各該畫素之一欲顯示灰階。該控制器根據各該畫素之該欲顯示灰階從至少一查找表查詢各該畫素在各該圖框中之一寫入灰階資料以決定一電壓，該查找表係記錄各該畫素從一參考灰階轉換至該欲顯示灰階時在各該圖框中之該寫入灰階資料。該電壓係提供至該第一電極層，透過各該畫素形成一電場於該第一電極層與該第二電極層之間以驅動對應該畫素的該些帶電粒子。
為達到上述目的，根據本發明之一特點係提供一種電泳式顯示裝置之驅動方法，該電泳式顯示裝置包括一第一電極層、一第二電極層相對於該第一電極層以及一電泳層設置於該第一電極層以及該第二電極層之間。該第一電極層形成有複數個畫素。該電泳層包括複數個帶電粒子。各該畫素係對應至該些帶電粒子之其中幾個。該電泳式顯示裝置用於顯示至少一畫面，該畫面包括複數個圖框。該驅動方法包括：接收對應該畫面之一顯示資料，該顯示資料包括各該畫素之一欲顯示灰階；根據各該畫素之該欲顯示灰階從至少一查找表查詢各該畫素在各該圖框中之一寫入灰階資料，該查找表係記錄各該畫素從一參考灰階轉換至該欲顯示灰階時在各該圖框中之該寫入灰階資料；根據各該圖框中之該寫入灰階資料提供一電壓至該第一電極層；以及提供一共通電壓至該第二電極層，透過各該畫素形成一電場於該第一電極層與該第二電極層之間以驅動對應各該畫素的該些帶電粒子。
本發明之電泳式顯示裝置及其驅動方法能大幅降低所需之查找表容量，減少硬體成本。
以下結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明。
請參閱第6圖及第7圖，其中第6圖係繪示根據本發明一較佳實施例之電泳式顯示裝置的系統架構圖，第7圖係繪示第6圖之電泳式顯示面板的畫素示意圖。該電泳式顯示裝置用於顯示至少一畫面。該畫面包括複數個圖框。該電泳式顯示裝置包括一控制器600、一電源供應單元602、一源極驅動電路604、一閘極驅動電路606、一記憶單元608以及一電泳式顯示面板610。
電泳式顯示面板610包括一第一基板612、一第一電極層614、一電泳層616、一第二電極層618以及一第二基板620。於本實施例中，第一基板612為一薄膜電晶體基板，第一電極層614形成有複數個畫素630且為製作於第一基板612上之銦錫氧化物層(Indium Tin Oxide，ITO)，第二基板620為一彩色濾光片基板，第二電極層618為製作於第二基板620上之銦錫氧化物層，可被視為一共通電極層。第二電極層618係相對於第一電極層614。透過各畫素630形成一電場於第一電極層614與第二電極層618之間以驅動對應各畫素630的複數個帶電粒子622移動至不同的位置來產生不同灰階。帶電粒子622可為正電粒子或負電粒子，顏色可為白色或黑色。
欲顯示畫面時，一對應至該畫面之顯示資料SD輸入至控制器600，顯示資料SD包括各畫素630之一欲顯示灰階。控制器600根據各畫素630之欲顯示灰階從儲存於記憶單元608之一查找表624查詢各畫素630在各圖框中之一寫入灰階資料(即在各圖框中需要寫入的灰階資料)，並根據查詢的寫入灰階資料輸出一源極資料訊號SSD至源極驅動電路604。此外，控制器600根據顯示資料SD輸出一電壓控制訊號SVC至電源供應單元602以控制電源供應單元602之輸出電壓，並輸出一閘極控制訊號SGC至閘極驅動電路606。
電源供應單元602根據電壓控制訊號SVC輸出一共通電壓VCOM至第二電極層618。源極驅動電路604根據源極資料訊號SSD從電源供應單元602選擇所需之電壓。閘極驅動電路606根據閘極控制訊號SGC從電源供應單元602選擇所需之電壓。閘極驅動電路606及源極驅動電路604分別將從電源供應單元602所選擇之電壓轉換為一閘極電壓VG及一源極驅動電壓VSD後，輸出至第一基板612上各畫素630的薄膜電晶體(未圖示)，其中閘極電壓VG用以控制薄膜電晶體(未圖示)的導通與否，源極驅動電壓VSD以及第二電極層618之共通電壓VCOM形成電場驅動電泳層616中之帶電粒子622移動至不同位置以產生不同灰階。
與第5圖習知之查找表相比，本發明所使用之查找表624可大幅減少容量，因此能減少記憶單元608的成本。以下將說明本發明之查找表624能減少容量的原因。
由於帶電粒子622的材料特性，每次更新畫面時，帶電粒子622必須先回到初始位置(即對應至一最低灰階或一最高灰階)以消除前一灰階資料，然後再寫入目前灰階資料，使帶電粒子622回到初始位置係指回到黑色位置(即對應至最低灰階)或白色位置(即對應至最高灰階)。事實上，使帶電粒子622回到黑色位置(即對應至最低灰階)再回到白色位置(即對應至最高灰階)數次能使消除前一灰階資料的效果更好。
本發明利用帶電粒子622必須回到黑色位置(即對應至最低灰階)或白色位置(即對應至最高灰階)才能再寫入灰階資料的特性，使查找表624只需記錄從最低灰階或最高灰階轉換至欲顯示灰階時在各圖框中之寫入灰階資料。
請參閱下表1，其係為根據本發明之查找表，假設一畫面包括K個圖框且可顯示16個灰階(即G0-G15)。目前用於驅動帶電粒子622的電壓包括三種：+15伏特(VPOS)、-15伏特(VNEG)及0伏特(VSS)，因此需要2位元的資料來表示此三種電壓。
各圖框之寫入灰階資料係對帶電粒子622實驗而得，即量測出帶電粒子622如第2圖所示之驅動電壓時間與相對應之灰階的曲線圖，並根據該曲線圖設定各圖框之寫入灰階資料。舉例來說，欲顯示灰階為G13時，圖框1之寫入灰階資料為D27D26，最後圖框K之寫入灰階資料為D27’D26’。
請參閱下表2及表3，表2係為根據本發明之查找表的實際例子，表3為寫入灰階資料與電壓的對應表。於該例子中，帶電粒子622的反應時間為300毫秒且圖框率為60赫茲，代表更新一個完整的畫面需要(300毫秒/16.7毫秒)≒18個圖框的時間，假設帶電粒子622已全部回到白色位置(即最高灰階)，當欲顯示灰階為G15(即最高灰階)時，表示不需要改變灰階，所以圖框1-18之寫入灰階資料都為“10”，從表3可知，“10”表示輸入0伏特，不改變灰階。當欲顯示灰階為G9時，由表2可知圖框1-12之寫入灰階資料為“10”，表示輸入0伏特，圖框13-18之寫入灰階資料為“01”，表示輸入-15伏特。當欲顯示灰階為G0(即最低灰階)時，由表2可知圖框1-18之寫入灰階資料都為“01”，表示在所有圖框中需輸入-15伏特才能從最高灰階轉換至最低灰階。
表2的查找表需要的容量為16(即灰階總數)×18(圖框數)=288位元，若應用於彩色電泳式顯示裝置，各畫素包括紅色子畫素、綠色子畫素及藍色子畫素，可分別儲存對應的查找表，所需資料量為288×3=864位元，僅為習知之查找表的1/16。
由於查找表的容量大幅減少，節省的容量可儲存多個用於不同情況的查找表，例如上述針對不同子畫素或在不同溫度時使用不同查找表，使電泳式顯示裝置在不同情況下能查詢不同的查找表，進而增進顯示品質。
請參閱第6圖、第7圖及第8圖，第8圖係繪示控制器輸入源極資料訊號至源極驅動電路之時序圖。於本實施例中，控制器600一次輸入的源極資料訊號SSD為8位元，分別標示為D7-D0，如第8圖所示，一個時脈(Clock)週期輸入資料訊號D7-D0。由於各畫素630需要2位元的寫入灰階資料，代表控制器600一次輸入四個畫素630的灰階資料。於第8圖之時序圖中，寫入時間TWRITE代表控制器600輸入一個畫面中所有畫素630之寫入灰階資料所需的時間，控制器600係依序輸入各畫素630的寫入灰階資料，而非同時輸入。
請參閱第9圖，其係繪示根據本發明之電泳式顯示裝置之驅動方法流程圖。電泳式顯示裝置包括一第一電極層、一第二電極層相對於第一電極層以及一電泳層設置於第一電極層以及第二電極層之間。第一電極層形成有複數個畫素。電泳層包括複數個帶電粒子。各畫素係對應至該些帶電粒子之其中幾個。電泳式顯示裝置用於顯示至少一畫面，該畫面包括複數個圖框。
於步驟S900中，接收對應該畫面之一顯示資料，該顯示資料包括各該畫素之一欲顯示灰階。
於步驟S910中，根據各該畫素之該欲顯示灰階從至少一查找表查詢各該畫素在各該圖框中之一寫入灰階資料，該查找表係記錄各該畫素從一參考灰階轉換至該欲顯示灰階時在各該圖框中之該寫入灰階資料。該參考灰階可以為一最低灰階或一最高灰階。
於步驟S920中，根據各該圖框中之該寫入灰階資料提供一電壓至該第一電極層。
於步驟S930中，提供一共通電壓至該第二電極層，透過各該畫素形成一電場於該第一電極層與該第二電極層之間以驅動對應各該畫素的該些帶電粒子。
於一實施例中，各該畫素在各該圖框中之該寫入灰階資料係從複數個查找表查詢，該些查找表分別適用於不同溫度。於另一實施例中，各該畫素包括複數個子畫素，各該畫素在各該圖框中之該寫入灰階資料係從複數個查找表查詢，該些查找表分別適用於該些子畫素。
綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、612．．．第一基板
102、620．．．第二基板
104．．．電極層
106、616．．．電泳層
108．．．驅動電路
110．．．白色帶電粒子
112．．．黑色帶電粒子
400．．．圖框緩衝器
402、600．．．控制器
404、610．．．電泳式顯示面板
406、624．．．查找表
602．．．電源供應單元
604．．．源極驅動電路
606．．．閘極驅動電路
608．．．記憶單元
614．．．第一電極層
618．．．第二電極層
622．．．帶電粒子
630．．．畫素
F(N)．．．目前畫面
F(N-1)．．．前一畫面
SD．．．顯示資料
SGC．．．閘極控制訊號
SSD．．．源極資料訊號
SVC．．．電壓控制訊號
VCOM．．．共通電壓
VG．．．閘極電壓
VSD．．．源極驅動電壓
S900-S930．．．步驟
第1圖係繪示電泳式顯示裝置之顯示原理；
第2圖係繪示電泳式顯示裝置之驅動電壓時間與灰階的曲線圖；
第3圖係繪示白色帶電粒子存在位置與相對應之灰階的對應圖；
第4圖係繪示一習知電泳式顯示裝置的系統架構圖；
第5圖係繪示一習知查找表架構圖；
第6圖係繪示根據本發明一較佳實施例之電泳式顯示裝置的系統架構圖；
第7圖係繪示第6圖之電泳式顯示面板的畫素示意圖；
第8圖係繪示控制器輸入源極資料訊號至源極驅動電路之時序圖；以及
第9圖係繪示根據本發明之電泳式顯示裝置之驅動方法流程圖。
600．．．控制器
602．．．電源供應單元
604．．．源極驅動電路
606．．．閘極驅動電路
608．．．記憶單元
610．．．電泳式顯示面板
612．．．第一基板
614．．．第一電極層
616．．．電泳層
618．．．第二電極層
620．．．第二基板
622．．．帶電粒子
624．．．查找表
SD．．．顯示資料
SGC．．．閘極控制訊號
SSD．．．源極資料訊號
SVC．．．電壓控制訊號
VCOM．．．共通電壓
VG．．．閘極電壓
VSD．．．源極驅動電壓

Claims (13)

  1. 一種電泳式顯示裝置，用於顯示至少一畫面，該畫面包括複數個圖框，該電泳式顯示裝置包括：一第一電極層，形成有複數個畫素；一第二電極層，相對於該第一電極層且耦接至一共通電壓；一電泳層，設置於該第一電極層以及該第二電極層之間，該電泳層包括複數個帶電粒子，各該畫素係對應至該些帶電粒子之其中幾個；以及一控制器，接收對應該畫面之一顯示資料，該顯示資料包括各該畫素之一欲顯示灰階，該控制器根據各該畫素之該欲顯示灰階從至少一查找表查詢各該畫素在各該圖框中之一寫入灰階資料以決定一電壓，該查找表係記錄各該畫素從一參考灰階轉換至該欲顯示灰階時在各該圖框中之該寫入灰階資料，該電壓係提供至該第一電極層，透過各該畫素形成一電場於該第一電極層與該第二電極層之間以驅動對應該畫素的該些帶電粒子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式顯示裝置，其中各該畫素在各該圖框中之該寫入灰階資料係從複數個查找表查詢，該些查找表分別適用於不同溫度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式顯示裝置，其中各該畫素包括複數個子畫素，各該畫素在各該圖框中之該寫入灰階資料係從複數個查找表查詢，而該些查找表分別適用於各該子畫素。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式顯示裝置，進一步包括一記憶單元以儲存該查找表。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式顯示裝置，其中該參考灰階係為一最低灰階或一最高灰階。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式顯示裝置，進一步包括一電源供應單元以提供該電壓及該共通電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式顯示裝置，進一步包括一源極驅動電路，其將該控制器所查詢之該寫入灰階資料轉換成該電壓，並將該電壓傳送至該第一電極層。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式顯示裝置，其中該第一電極層係為一銦錫氧化物層，且該第一電極層係製作於一薄膜電晶體基板上。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式顯示裝置，其中該第二電極層係為一銦錫氧化物層，且該第二電極層係製作於一彩色濾光片基板上。
  10. 一種電泳式顯示裝置之驅動方法，該電泳式顯示裝置包括一第一電極層、一第二電極層相對於該第一電極層以及一電泳層設置於該第一電極層以及該第二電極層之間，該第一電極層形成有複數個畫素，該電泳層包括複數個帶電粒子，各該畫素係對應至該些帶電粒子之其中幾個，該電泳式顯示裝置用於顯示至少一畫面，該畫面包括複數個圖框，該驅動方法包括：接收對應該畫面之一顯示資料，該顯示資料包括各該畫素之一欲顯示灰階；根據各該畫素之該欲顯示灰階從至少一查找表查詢各該畫素在各該圖框中之一寫入灰階資料，該查找表係記錄各該畫素從一參考灰階轉換至該欲顯示灰階時在各該圖框中之該寫入灰階資料；根據各該圖框中之該寫入灰階資料提供一電壓至該第一電極層；以及提供一共通電壓至該第二電極層，透過各該畫素形成一電場於該第一電極層與該第二電極層之間以驅動對應各該畫素的該些帶電粒子。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電泳式顯示裝置之驅動方法，其中各該畫素在各該圖框中之該寫入灰階資料係從複數個查找表查詢，該些查找表分別適用於不同溫度。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電泳式顯示裝置之驅動方法，其中各該畫素包括複數個子畫素，各該畫素在各該圖框中之該寫入灰階資料係從複數個查找表查詢，該些查找表分別適用於各該子畫素。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之電泳式顯示裝置之驅動方法，其中該參考灰階係為一最低灰階或一最高灰階。
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