专利名称：功耗减小的电泳显示面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于根据图像信息显示图像的电泳显示面板，该电泳显示面板包括多个像素，每个像素包含一定量的电泳材料；与每个像素相关的电极布置，用于接收由更新驱动波形所定义的电势差；和像素驱动装置，用于控制每个像素的所述更新驱动波形。
电泳显示设备是基于带电的、通常有色的粒子在电场的影响下的运动。该显示器适于类似纸的显示功能，如电子报纸和电子日记。一种类型的电泳显示设备包括其中散布有大量带电粒子的流体。流体内带电粒子的位置通过对流体施加的电场来控制。这通常通过在第一和第二电极之间夹一层流体/粒子材料来实现。在基本实施例中，在白色流体中散布有色粒子，诸如黑色粒子(此后称之为单粒子类型)。或者，在透明流体中散布至少两种带有不同电荷的不同类型的有色粒子，例如，黑色带负电粒子和白色带正电粒子(此后称之为双粒子类型)。
上述类型电泳显示设备的示例在专利申请WO 02/073304中有所描述。在所描述的电泳显示面板中，在图像显示期间，每个图像元素或像素都具有由流体中粒子位置所确定的外观。因此，在这种显示器中通常通过持续特定时间段在每个像素上施加电压脉冲序列(称为更新驱动波形)而产生灰度级。为显示看似真实的图像，需要大量的灰度级。为此，已开发出多种不同的更新驱动波形，以产生不同的灰度级。然而，这种显示器的问题在于，粒子的位置不仅取决于所施加的电势差或波形，还取决于先前对每个图像元素施加的电势差的历史。大多数已开发出的更新驱动波形需要将所要显示的图像中每个图像元素的灰度级与它在现有图像中的状态进行比较，基于这种比较，选出一系列波形中的一个。因此，在具有四个灰度级的示例中，需要存储十六个不同的波形，即，对从四个灰度级的任何一个到任何一个的每个转换有一个波形。
为了更新显示设备上所显示的图像，在更新波形的持续时间，或者具体地，在可施加的最长波形的持续时间，通过像素电压，例如-15V、+15V或0V，驱动显示器的所有像素。
尽管这会带来很好的光学性能，但会导致相对较高的功耗水平，这是所不期望的。
因此，本发明的目的在于实现一种能耗水平减小的电泳显示面板，以克服现有技术的上述问题，而依然保持较佳的光学性能。
通过引言所述的电泳显示面板，可至少部分实现上述及其他目的，该电泳显示面板的特征在于，至少在显示器的一部分中，所述驱动装置设置成仅更新像素的第一子组，设置成在当前图像帧中显示不同于先前图像帧中所显示灰度级的灰度级，从而，所述驱动装置设置成有意地避免对像素的第二子组进行更新。因此，仅对灰度级发生改变的像素子组进行寻址，而不对灰度级未发生改变的其余像素子组寻址。从而，可降低用于显示设备的总功耗水平，这是因为在每幅图像更新期间并未寻址所有像素。可应用本发明的一个示例是电子图书应用(例如，在白色背景上具有黑色文本)，其中，在一幅图像和随后图像之间具有很多相似之处。事实上，从一幅图像变到另一幅图像，实际上平均不足20％的像素的灰度级将发生改变，而在现有技术的显示器中，在每幅图像更新期间要对所有像素进行寻址。因此，根据本发明，通过不对其余80％的像素进行寻址，可节省大量的电能。
较适宜的是，由所述像素第二子组的每个所述像素所要显示的灰度级是显示面板最普遍的灰度级。以此方式，实现大量功耗的节省。优选是，例如，在电子图书应用的情形中，由像素的所述第二子组的每个所述像素所要显示的灰度级基本为白色。
该显示面板还包括图像信息分析器，设置成利用先前图像帧的图像信息，分析显示面板所要显示的当前图像帧的图像信息，该图像信息分析器用于对所述像素驱动装置进行控制，以便至少在显示器的一部分中，仅更新如图像信息分析器所分析的、在当前图像帧中显示的灰度级不同于先前图像帧中所显示灰度级的像素子组。
较适宜的是，将像素设置成矩阵形式，其中，将像素沿基本笔直的寻址线和基本笔直的数据线排列，且数据线与寻址线基本垂直。此外，可使用无源或有源矩阵寻址，因此，本发明提供了一种可应用于不同电泳显示器类型的灵活解决方案。
根据本发明的第一实施例，对更新驱动波形，在每个数据部分之间设置复位部分，在此期间，不对显示面板寻址。优选是，在所述复位部分期间，将所有数据线复位成0V电压，且刚好在寻址线的寻址完成之后且对下一个线寻址之前将所有数据列复位成0V。优选地，这通过使用数据驱动器将数据线放电至地电位来实现，这可在没有额外功耗的条件下实现。从而，在帧期间不被寻址的任何像素将因此被自动寻址为0V，因此，将不会改变其灰度级。从而，可节省用于这些像素的显示器电能。
根据本发明的第二实施例，所述像素驱动装置包括行寻址装置，用于共同地对像素的整个寻址线进行寻址，其中，图像信息分析器用于控制所述像素驱动装置，以便仅对寻址线的一个子组进行寻址，所述子组按照图像信息分析器的分析在当前图像帧中显示的灰度级不同于先前图像帧中所显示灰度级。从而，可节省电能，因为不对不发生改变的行子组进行寻址。因为极少对字符行之间空白中的寻址线进行寻址，该实施例特别适于纸张状显示器，例如，电子图书，于其上设置用于形成显示文本的字符行，以在基本恒定的背景上进行显示。较适宜的是，还可对显示面板进行编程，以按照设计成使字符各行之间寻址线数量最大的文字字体显示所述字符行，对于所述行间寻址线，待显示的灰度级对于随后的图像帧是恒定的。例如，可使具有尾部的字母(例如，j、y、q、p和g)的高度最小，以增大字符各行之间无需寻址的寻址线数量，因此，使功耗进一步减小。
较适宜的是，所述像素驱动装置与查询表连接，在查询表中存储有所有可能的更新驱动波形，此外，将所述图像信息分析器设置成仅将用于当前帧期间要寻址的像素或数据线的更新驱动波形上载到所述像素驱动装置，从而，降低系统和显示器功耗。
下面，将参照附图，通过其优选实施例，更详细地描述本发明。
图1表示根据本发明的显示器设备的示意图。
图2表示沿图1中线II-II截取的剖面图。
图3表示图1中显示器的示意图，显示出根据本发明的一个实施例的两个连续图像帧之间的序列。
图4表示根据本发明第二实施例的驱动方法的示意图。
图5表示根据本发明第三实施例的列驱动器电路的示意图。
图1的示意图表示可应用本发明的显示面板1的一部分。它包括像素4(也称为图像元素)的矩阵，像素4处在行或寻址电极8与列或数据电极9的交叉区域。行电极8(1-m)与行驱动器6相连，列电极9(1-n)与列驱动器7相连。行和列驱动器均与处理器3相连，输入图像数据信号2发送给处理器3。因此，输入图像数据信号经由处理器10到达显示设备1，在处理器10中，在将各个驱动信号提供给行和列驱动器6，7之前，可对输入图像数据信号进行处理。行驱动器用于连续选择或寻址每个行电极1-m，而列驱动器7用于将相应更新驱动波形信号提供给每一列1-n。在列驱动器7内的查询表内，适当存储有显示面板中所要使用的相关更新驱动波形信号。通过驱动线5，进行行和列驱动器6、7之间的互同步。来自行驱动器6和列驱动器7的驱动信号选择像素4。因此将行和列驱动器6、7及处理器3统称为像素驱动装置10。在有源矩阵实施例中，每个像素还可包括开关电子部件(未示出)，该开关电子部件例如包括薄膜晶体管(TFT)、二极管或MIM器件。
如图2所示，每个像素4主要包括例如由玻璃或合成材料制成的第一和第二基板15、16，所述基板设有与上述像素驱动装置10相连的电极8、9。在基板15和16之间，设置一定量的电泳介质，例如，包含有暗色带电粒子17的浅色悬浮液18。通过在电极8、9上以及由此在电泳介质上施加不同的电势差，带电粒子17能够占据接近电极的极端位置和电极之间的中间位置之一的位置，以根据输入图像数据2显示图像。
本发明基于这样的认识，即，在所有像素单独相连的显示器(如分段显示器)或在硅CMOS集成电路顶部的显示器中，有可能仅对从一帧到下一帧将改变灰度级的像素进行寻址，从而减小显示器的功耗。或者，在其中一次对一行进行寻址的矩阵显示器中，例如，有源或无源矩阵显示器，有可能仅对其中所有像素从一帧到下一帧将改变灰度级的行进行寻址，从而减小显示器功耗。
根据本发明(参见图3)，该显示面板还包括图像信息分析器11，图像信息分析器11用于对所述像素驱动装置10进行控制，以便至少在显示器的一部分中，仅更新像素4的子组，按照图像信息分析器11的分析，该像素4的子组在当前图像帧13中显示的灰度级不同于先前图像帧14中所显示灰度级。适当的是，以上描述可应用于整个显示器，而并非仅用于其中的一部分。这可通过仅对所有行8的子组进行寻址或仅对列9的子组提供更新波形来实现。因此，如图3所示，检测在所显示(第一)帧14中每个像素4的当前灰度级，之后，将这些灰度级与所要显示的下一(第二)帧13的灰度级进行比较。该比较例如可在所述处理器3中进行。之后，对处理器进行编程，以便仅对两帧之间其灰度级不同的那些像素发送驱动信号(即，对适当行和列进行寻址)。在图3中，例如，无需向左手列提供更新波形。
对第一帧13的灰度级的检测可通过利用检测器(未示出)实际检测每个像素的灰度级并将该信息发送给像素驱动装置10，或通过在像素驱动装置内的专用存储器(未示出)中存储每帧的每个像素的灰度级信息来实现，之后，可将其用来与发送给像素驱动装置的下一帧进行比较，然后，使用关于下一帧灰度级的新信息取代所存储信息。
下面，将参照图1，更详细地描述本发明的第一实施例，该实施例特别适用于电子图书应用。在该实施例中，通过避免对行中所有像素灰度级从一个图像帧到下一个图像帧不会改变的所有行进行更新，实现电能节省。因此，所要寻址的行子组是其中至少有一个像素在下一帧将改变其灰度级的行。在电子图书示例中，在文本行之间具有总显示成“白色”的多行(构成文本行之间的空隙)，且根据本发明，将不对这些行进行寻址，从而可节省电能。在标准文本页上，空隙可相当于总显示区域的30-50％，由于显示器功耗直接与所寻址的行数有关，在该示例中，电能节省也约在30-50％。优选地，对显示器进行编程，以使用紧致的文字字体，并因此使文本行之间的空隙最大，例如，通过使具有尾部的字母(例如，j、y、q、p和g)的高度最小。该方法还会进一步增大无需寻址的行的数量，即，将进一步减小功耗。
此外，在上述实施例中，通过避免从查询表加载用于不被寻址的行中的像素的更新驱动波形，可以减小系统功率。这导致更低的数据速率，并进而导致系统功率减小，或允许提高系统速度(即，更快的图像更新)，或兼而有之。更快的图像更新使得有可能在电泳显示器中生成更大数量的更精确的灰度级。
下面，将参照图4和图5，更详细地描述本发明的第二实施例。此处，提出一种更通用的方法，其中，有可能还避免对并非所有像素灰度级从一帧到下一帧都发生改变的行中的像素进行寻址。该方法例如可用于一次寻址一行的矩阵显示器，如有源或无源矩阵显示器，因此，可省去仅对整行的寻址。根据该实施例，刚好在完成一行的寻址后且对下一行寻址之前，将所有数据列1-n复位成0V，即，通过复位部分来分隔更新驱动波形的每个数据部分。这如图4中所示。优选是，通过在每个数据部分之间将该行放电至地电势，来实现该复位部分。在图5中披露了这种电路的一个示例。该方法的优点在于，可在没有额外功耗的条件下实现所述放电。由于该种做法，不被寻址的任何像素将自动被寻址为0V，因此，正如所需的，将不改变其灰度级。此外，没有必要将这样像素的驱动波形上载到列驱动器本身中，即，不必将用于不被寻址的行的任何数据发送给列驱动器。因此，对于这些像素而言，将同时节省显示器和系统的电能。
还应注意到，本发明可同样地应用于单色和彩色显示器，因此，应将此处所用术语“灰度级”解释为特定时间帧期间由像素显示的色调或颜色强度。
此外，应当注意，上述实施例描述了仅不对从一幅图像到另一幅图像改变灰度级的最普遍类型的像素进行寻址的情形(例如，文本页的白像素)，更一般而言，从一幅图像到另一幅图像灰度级不发生改变的那些像素的子集还包括具有多于一个灰度级的像素。
此外，应当注意，本发明的保护范围并不限于所述实施例。此外，还可应用上述实施例的任何组合。
权利要求
1.一种电泳显示面板(1)，用于显示与图像信息相对应的图像，所述电泳显示面板包括多个像素(4)，每一个均包含有一定量的电泳材料，与每个像素(4)相关的电极布置(8，9)，用于接收由更新驱动波形(12)所定义的电势差；和像素驱动装置(10)，用于对每个像素(4)的所述更新驱动波形(12)进行控制；其特征在于，所述驱动装置(10)设置成，至少在该显示器的一部分中，仅更新像素(4)的第一子组，该第一子组设置成在当前图像帧(13)中显示的灰度级不同于在先前图像帧(14)中所显示的灰度级，从而，所述驱动装置设置成有意地避免对像素(4)的第二子组进行更新。
2.如权利要求1所述的电泳显示面板，其中，像素(4)的所述第二子组的每个所述像素(4)所要显示的灰度级是显示面板最普遍的灰度级。
3.如权利要求1或2所述的电泳显示面板，其中，由像素(4)的所述第二子组的每个所述像素(4)所要显示的灰度级基本为白色。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的电泳显示面板，其中，显示面板还包括图像信息分析器(11)，设置成利用先前图像帧(14)的图像信息，分析该显示面板所要显示的当前图像帧(13)的图像信息，所述图像信息分析器(11)设置成对所述像素驱动装置(10)进行控制，以便至少在该显示器的一部分中，仅更新像素(4)的一个子组，所述子组按照图像信息分析器(11)的分析在当前图像帧(13)中显示的灰度级不同于在先前图像帧(14)中所显示灰度级。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的电泳显示面板，其中，将像素(4)设置成矩阵形式，其中，将像素沿基本笔直的寻址线和基本笔直的数据线排列，且数据线与寻址线基本垂直。
6.如权利要求1-5中任何一项所述的电泳显示面板，其中，更新驱动波形(12)在每个数据部分之间具有复位部分，在此期间，不对该显示面板寻址。
7.如权利要求6所述的电泳显示面板，其中，在所述复位部分期间，将所有数据线复位成0V电压。
8.如权利要求5所述的电泳显示面板，其中，所述像素驱动装置(10)包括行寻址装置，用于共同地对像素的整个寻址线进行寻址，其中，所述图像信息分析器(11)设置成控制所述像素驱动装置(10)，以便仅对寻址线的子组进行寻址(12)，所述寻址线的子组包括按照图像信息分析器(11)的分析、设置成在当前图像帧(13)中显示的灰度级不同于在先前图像帧(14)中所显示灰度级的像素。
9.如前面任何一项权利要求所述的电泳显示面板，用于纸张状显示器，例如，电子图书中，于其上设置用于形成所显示文本的字符行，以在基本恒定的背景上进行显示。
10.如权利要求9所述的电泳显示面板，其中，对该显示面板进行编程，以按照设计成使字符各行之间寻址线数量最大的文字字体显示所述字符行，对此，所要显示的灰度级对于随后图像帧将保持恒定。
11.如前面任何一项权利要求所述的电泳显示面板，其中，所述像素驱动装置(10)与查询表连接，在查询表中存储有所有可能的更新驱动波形。
12.如权利要求11所述的电泳显示面板，其中，所述图像信息分析器(11)设置成仅将用于在当前帧期间所要寻址的像素或数据线的更新驱动波形上载到所述像素驱动装置(10)。
全文摘要
本发明涉及一种电泳显示面板(1)，用于显示与图像信息相对应的图像，该电泳显示面板包括多个像素(4)，每个像素包含有一定量的电泳材料；与每个像素(4)相关的电极布置(8，9)，用于接收由更新驱动波形(12)所定义的电势差；和像素驱动装置(10)，用于对每个像素(4)的所述更新驱动波形(12)进行控制。该显示面板还包括图像信息分析器(11)，用于利用先前图像帧(14)的图像信息，分析该显示面板要显示的当前图像帧(13)的图像信息，所述驱动装置(10)设置成控制所述像素驱动装置(10)，以便在至少一部分显示器中，仅更新像素(4)的一个子组，按照图像信息分析器(11)的分析，所述像素的子组在当前图像帧(13)中显示的灰度级不同于先前图像帧(14)中所显示的灰度级。
文档编号G09G3/34GK1823361SQ200480020388
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月7日 优先权日2003年7月15日
发明者M·T·约翰逊, G·周, J·P·范德卡梅 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司