專利名稱：電子紙灰度調(diào)制的方法及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于有源矩陣驅(qū)動技術(shù)的微囊式電子紙的灰度調(diào)制方法及其電路。
背景技術(shù)：
電子紙也稱數(shù)字紙(Digital Paper)，是一種新型的電子顯示設(shè)備，在直觀上可以理解為“像紙一樣薄、柔軟、可擦寫的顯示器”。電子紙可視性良好、功耗低、信息更新能力強(qiáng)、攜帶方便、制造低廉、無電磁輻射，是一種十分有潛力的新型顯示技術(shù)。電子紙可被廣泛應(yīng)用于印刷與復(fù)制、顯示與展示、教學(xué)與書籍閱讀以及信息傳播等領(lǐng)域。電子紙的發(fā)展前景十分廣闊。盡管有些技術(shù)還未完全成熟，但用電子紙來代替普通紙張和傳統(tǒng)顯示器己不再是夢想，由電子紙構(gòu)成的相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)在人們?nèi)粘５纳钪幸膊粫b遠(yuǎn)。隨著彩色顯示、響應(yīng)時間等問題的解決，電子紙的進(jìn)一步研究發(fā)展必定會給顯示產(chǎn)業(yè)帶來一個重大的沖擊。但是現(xiàn)有的電子紙由于需要獨立電源供電，而電子紙本身的功耗也比較大，因此， 如何降低功耗是一個關(guān)鍵的問題。此外，目前E-paper屏幕的灰階顯示是通過以下兩種方式實現(xiàn)的，即電泳粒子在可視表面的集聚以及電泳粒子在分散液中相對可視表面的距離。無論哪種實現(xiàn)方式，其本質(zhì)都是電泳粒子在分散液中位置的移動。在屏幕顯示灰階時，由于像素點內(nèi)電泳粒子初始狀態(tài)不同，所需要的極板通電時間也會不同，有兩種辦法來解決這一問題。(1)將電泳粒子統(tǒng)一到可知狀態(tài)，此方法最容易實現(xiàn)，然而由于需要輸入足夠長時間的正向電壓才能使電泳粒子達(dá)到統(tǒng)一的可知狀態(tài)，故屏幕所需刷新時間較長。另一個問題是在圖片切換過程中， 由于需要所有電泳粒子都到達(dá)分散液邊緣，屏幕會有黑色或白色的閃爍，人的視覺感受并不太好。(2)記錄電泳粒子狀態(tài)，影響電泳粒子運動的因素很多，并不可能把所有因素都考慮其中，所記錄的當(dāng)前電泳粒子狀態(tài)只是一個估計值，且由于環(huán)境溫度以及電壓大小和通電時長的精度等問題的影響，多次使用這種方式進(jìn)行控制后，電泳粒子狀態(tài)會與預(yù)想的有很大偏差，宏觀表現(xiàn)為殘影現(xiàn)像。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種電子紙灰度調(diào)制的方法，能實現(xiàn)實現(xiàn)電子紙的多灰度顯示。本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)一種電子紙灰度調(diào)制的方法，其特征在于在電子紙微膠囊上同時施加三種不同的電壓，該電壓包括一基準(zhǔn)電壓Vcom和可調(diào)電壓V_、V+ ；通過調(diào)節(jié)V-、V+電壓，從而調(diào)節(jié)帶電染色電泳粒子在上層基板上的分布，實現(xiàn)灰階顯示。在本發(fā)明一實施例中，在所述電子紙微膠囊上制作三個不同的電極基準(zhǔn)電極、負(fù)電極和正電極；所述的基準(zhǔn)電壓Vcom施加在基準(zhǔn)電極，所述的可調(diào)電壓V-施加在負(fù)電極， 所述的可調(diào)電壓V+施加在正電極。
在本發(fā)明一實施例中，所述可調(diào)電壓是通過將電子紙原始灰度數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生。本發(fā)明的另一目的是提供一種電子章灰度調(diào)制實現(xiàn)的電路，該電路能有效降低功耗，實現(xiàn)電子紙的多灰度顯示。本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)一種電子紙灰度調(diào)制電路，其特征在于包括以FPGA 為核心的數(shù)據(jù)處理控制模塊、后級電壓驅(qū)動電路和施加有一基準(zhǔn)電壓的電子紙微膠囊；所述的FPGA主要接收前級視頻信號或存儲器中的數(shù)據(jù)信號并進(jìn)行一些相應(yīng)的圖像處理，后級的電壓驅(qū)動電路由CPLD和兩路電壓調(diào)制電路組成，所述CPLD接收來自FPGA的控制信號和數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過處理后控制兩路電壓調(diào)制電路的電壓V-和V+的輸出幅度；所述的電壓 V-和V+施加于所述的電子紙微膠囊。在本發(fā)明一實施例中，所述的電壓調(diào)制電路是D/A轉(zhuǎn)換電路。在本發(fā)明一實施例中，所述的FPGA連接有對數(shù)據(jù)進(jìn)行乒乓緩存的兩片SRAM。本發(fā)明是通過調(diào)整同一個微囊粒子上V-和Vcom，V+和Vcom之間的電壓差，通過控制V-，V+的幅度，在微囊粒子表面吸附的黑色粒子數(shù)量將隨著電壓差的改變而改變，從而顯示灰度。假定圖像總的灰度等級為16級。當(dāng)V-和Vcom之間電壓差為0，V+和Vcom之間電壓差為20V，微囊粒子表面吸附粒子全部為黑色，此時圖像顯示O級灰度；當(dāng)V-和Vcom 之間電壓差為20V，V+和Vcom之間電壓差為0V，微囊粒子表面吸附粒子全部為白色，此時圖像顯示16級灰度；當(dāng)V-和Vcom之間電壓差為10V，V+和Vcom之間電壓差為10V，微囊粒子表面吸附粒子一半為白色，一半為黑色，此時圖像顯示7級灰度；利用相同的方法可以控制圖像灰度從O到16級之間的灰度變化。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明用于實現(xiàn)一種新型的電子紙灰度調(diào)制的方法及其電路作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1為V-與Vcom電壓差最大、V+與Vcom沒有電壓差時帶電粒子分布示意圖； 圖2為V-與Vcom電壓差較大、V+與Vcom電壓差較小時帶電粒子分布示意圖3為V-與Vcom電壓差和V+與Vcom電壓差相等時帶電粒子分布示意圖； 圖4為V-與Vcom電壓差較小、V+與Vcom電壓差較大時帶電粒子分布示意圖； 圖5為V-與Vcom沒有電壓差、V+與Vcom電壓差最大時帶電粒子分布示意圖； 圖6為在V-和V+上施加不同幅度電壓時顯示灰度等級示意圖； 圖7為本發(fā)明系統(tǒng)總體框圖； 圖8為本發(fā)明系統(tǒng)硬件原理框圖； 圖9為本發(fā)明系統(tǒng)軟件框圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種電子紙灰度調(diào)制的方法，其特征在于在電子紙微膠囊上同時施加三種不同的電壓，該電壓包括一基準(zhǔn)電壓Vcom和可調(diào)電壓V-、V+ ；通過調(diào)節(jié)V-、V+電壓，從而調(diào)節(jié)帶電染色電泳粒子在上層基板上的分布，實現(xiàn)灰階顯示。本實施例中，我們可在所述電子紙微膠囊上制作三個不同的電極基準(zhǔn)電極、負(fù)電極和正電極；所述的基準(zhǔn)電壓Vcom施加在基準(zhǔn)電極，所述的可調(diào)電壓V-施加在負(fù)電極，所述的可調(diào)電壓V+施加在正電極。本實施例所述可調(diào)電壓是通過將電子紙原始灰度數(shù)據(jù)經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生。為了實現(xiàn)上述方法，本發(fā)明提供一種電子紙灰度調(diào)制電路，該電子紙灰度調(diào)制電路主要由數(shù)據(jù)處理傳輸模塊和后級電壓調(diào)制驅(qū)動電路組成。如圖7、8和9所示，在數(shù)據(jù)處理模塊中，F(xiàn)PGA接收前級的視頻信號或來自存儲器的圖像數(shù)據(jù)信號，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后加上控制信號，輸出給后級電壓調(diào)制驅(qū)動電路；兩片SRAM可以對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行乒乓緩存， 以實現(xiàn)圖像的實時顯示；后級的CPLD接收來自FPGA的數(shù)據(jù)和控制信號，用來調(diào)制兩路電壓調(diào)制電路的電壓輸出幅度；基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個恒定電壓加于微囊的Vcom。技術(shù)的關(guān)鍵就是如何將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)過D\A轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生所需的驅(qū)動電壓以驅(qū)動微囊產(chǎn)生灰度。具體的說，本發(fā)明的灰度調(diào)制是將數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行D\A轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生兩路不同電壓V-和V+ (V-電壓總小于等于Vcom，V+電壓總大于等于Vcom)，實現(xiàn)灰度顯示。例如 假設(shè)圖像灰度數(shù)據(jù)位為4位；V-、V+和Vcom的最大電壓差為Vch，所以V+的最大電壓為 V+max=Vcom+Vch,最小電壓V+min為Vcom ；V-的最小電壓為V-min=Vcom-Vch,最大電壓 V-max為Vcom。( 1)若圖像數(shù)據(jù)為0000，則經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，D\A轉(zhuǎn)換后在V-產(chǎn)生電壓V-max， 在V+上產(chǎn)生電壓V+max，這樣V-與Vcom沒有電壓差，V+與Vcom電壓差最大，圖像顯示灰度為0，如圖1所示；(2)若圖像數(shù)據(jù)為0100，則經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，D\A轉(zhuǎn)換后在V-產(chǎn)生電壓 V-max X 3/4，在V+上產(chǎn)生電壓V+max X 3/4，這樣V-與Vcom電壓差為Vch X 1/4, V+與Vcom 電壓差為VchX3/4，圖像顯示灰度為4，如圖2所示；(3)若圖像數(shù)據(jù)為1000，則經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，D\A轉(zhuǎn)換后在V-產(chǎn)生電壓V-maxX 1/2，在V+上產(chǎn)生電壓V+maxX 1/2，這樣V-與Vcom 電壓差為VchX 1/2，V+與Vcom電壓差為VchX 1/2，圖像顯示灰度為8，如圖3所示；(4)若圖像數(shù)據(jù)為1100，則經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，D\A轉(zhuǎn)換后在V-產(chǎn)生電壓V-maxX 1/4，在V+上產(chǎn)生電壓V+max X 1/4，這樣V-與Vcom電壓差為Vch X 3/4，V+與Vcom電壓差為Vch X 1/4，圖像顯示灰度為12，如圖4所示；(5)若圖像數(shù)據(jù)為1111，則經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，D\A轉(zhuǎn)換后在V-產(chǎn)生電壓V-min，在V+上產(chǎn)生電壓V+min，這樣V-與Vcom電壓差最大，V+與Vcom沒有電壓差， 圖像顯示灰度為16，如圖5所示。以此為例，圖像可以根據(jù)數(shù)據(jù)，顯示不同灰度等級的圖像， 具體請參照圖6，圖6為在V-和V+上施加不同幅度電壓時顯示灰度等級示意圖。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種電子紙灰度調(diào)制的方法，其特征在于在電子紙微膠囊上同時施加三種不同的電壓，該電壓包括一基準(zhǔn)電壓Vcom和可調(diào)電壓V-、V+ ；通過調(diào)節(jié)V-、V+電壓，從而調(diào)節(jié)帶電染色電泳粒子在上層基板上的分布，實現(xiàn)灰階顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子紙灰度調(diào)制的方法，其特征在于在所述電子紙微膠囊上制作三個不同的電極基準(zhǔn)電極、負(fù)電極和正電極；所述的基準(zhǔn)電壓Vcom施加在基準(zhǔn)電極，所述的可調(diào)電壓V-施加在負(fù)電極，所述的可調(diào)電壓V+施加在正電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子紙灰度調(diào)制的方法，其特征在于所述可調(diào)電壓是通過將電子紙原始灰度數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生。
4.一種電子紙灰度調(diào)制電路，其特征在于包括以FPGA為核心的數(shù)據(jù)處理控制模塊、 后級電壓驅(qū)動電路和施加有一基準(zhǔn)電壓的電子紙微膠囊；所述的FPGA主要接收前級視頻信號或存儲器中的數(shù)據(jù)信號并進(jìn)行一些相應(yīng)的圖像處理，后級的電壓驅(qū)動電路由CPLD和兩路電壓調(diào)制電路組成，所述CPLD接收來自FPGA的控制信號和數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過處理后控制兩路電壓調(diào)制電路的電壓V-和V+的輸出幅度；所述的電壓V-和V+施加于所述的電子紙微膠囊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子紙灰度調(diào)制電路，其特征在于所述的電壓調(diào)制電路是 D/A轉(zhuǎn)換電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子紙灰度調(diào)制電路，其特征在于所述的FPGA連接有對數(shù)據(jù)進(jìn)行乒乓緩存的兩片SRAM。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子紙灰度調(diào)制的方法及其電路，其實在一個微膠囊上同時施加三種不同的電壓。其中Vcom為基準(zhǔn)電壓，是一個固定的電壓；V-、V+為可調(diào)節(jié)電壓，如圖1。通過調(diào)節(jié)在V-和V+上的電壓，可以控制V-和Vcom、V+和Vcom之間的電壓差，從而調(diào)節(jié)帶電染色電泳粒子在上層基板上的分部，實現(xiàn)灰階顯示，本發(fā)明可以使顯示器響應(yīng)時間減少，去除閃爍，很好的改善圖像的顯示質(zhì)量。
文檔編號G09G3/34GK102243846SQ201110197248
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者葉蕓, 吳美芬, 姚劍敏, 張永愛, 徐勝, 杜世遠(yuǎn), 楊倩, 林志賢, 郭太良 申請人:福州大學(xué)