专利名称：电子纸灰度调制的方法及其电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示器制造技术领域，特别是一种基于有源矩阵驱动技术的微囊式电子纸的灰度调制方法及其电路。
背景技术：
电子纸也称数字纸(Digital Paper)，是一种新型的电子显示设备，在直观上可以理解为“像纸一样薄、柔软、可擦写的显示器”。电子纸可视性良好、功耗低、信息更新能力强、携带方便、制造低廉、无电磁辐射，是一种十分有潜力的新型显示技术。电子纸可被广泛应用于印刷与复制、显示与展示、教学与书籍阅读以及信息传播等领域。电子纸的发展前景十分广阔。尽管有些技术还未完全成熟，但用电子纸来代替普通纸张和传统显示器己不再是梦想，由电子纸构成的相关产品出现在人们日常的生活中也不会遥远。随着彩色显示、响应时间等问题的解决，电子纸的进一步研究发展必定会给显示产业带来一个重大的冲击。但是现有的电子纸由于需要独立电源供电，而电子纸本身的功耗也比较大，因此， 如何降低功耗是一个关键的问题。此外，目前E-paper屏幕的灰阶显示是通过以下两种方式实现的，即电泳粒子在可视表面的集聚以及电泳粒子在分散液中相对可视表面的距离。无论哪种实现方式，其本质都是电泳粒子在分散液中位置的移动。在屏幕显示灰阶时，由于像素点内电泳粒子初始状态不同，所需要的极板通电时间也会不同，有两种办法来解决这一问题。(1)将电泳粒子统一到可知状态，此方法最容易实现，然而由于需要输入足够长时间的正向电压才能使电泳粒子达到统一的可知状态，故屏幕所需刷新时间较长。另一个问题是在图片切换过程中， 由于需要所有电泳粒子都到达分散液边缘，屏幕会有黑色或白色的闪烁，人的视觉感受并不太好。(2)记录电泳粒子状态，影响电泳粒子运动的因素很多，并不可能把所有因素都考虑其中，所记录的当前电泳粒子状态只是一个估计值，且由于环境温度以及电压大小和通电时长的精度等问题的影响，多次使用这种方式进行控制后，电泳粒子状态会与预想的有很大偏差，宏观表现为残影现像。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种电子纸灰度调制的方法，能实现实现电子纸的多灰度显示。本发明采用以下方案实现一种电子纸灰度调制的方法，其特征在于在电子纸微胶囊上同时施加三种不同的电压，该电压包括一基准电压Vcom和可调电压V_、V+ ；通过调节V-、V+电压，从而调节带电染色电泳粒子在上层基板上的分布，实现灰阶显示。在本发明一实施例中，在所述电子纸微胶囊上制作三个不同的电极基准电极、负电极和正电极；所述的基准电压Vcom施加在基准电极，所述的可调电压V-施加在负电极， 所述的可调电压V+施加在正电极。
在本发明一实施例中，所述可调电压是通过将电子纸原始灰度数据经D/A转换电路产生。本发明的另一目的是提供一种电子章灰度调制实现的电路，该电路能有效降低功耗，实现电子纸的多灰度显示。本发明采用以下方案实现一种电子纸灰度调制电路，其特征在于包括以FPGA 为核心的数据处理控制模块、后级电压驱动电路和施加有一基准电压的电子纸微胶囊；所述的FPGA主要接收前级视频信号或存储器中的数据信号并进行一些相应的图像处理，后级的电压驱动电路由CPLD和两路电压调制电路组成，所述CPLD接收来自FPGA的控制信号和数据信号，经过处理后控制两路电压调制电路的电压V-和V+的输出幅度；所述的电压 V-和V+施加于所述的电子纸微胶囊。在本发明一实施例中，所述的电压调制电路是D/A转换电路。在本发明一实施例中，所述的FPGA连接有对数据进行乒乓缓存的两片SRAM。本发明是通过调整同一个微囊粒子上V-和Vcom，V+和Vcom之间的电压差，通过控制V-，V+的幅度，在微囊粒子表面吸附的黑色粒子数量将随着电压差的改变而改变，从而显示灰度。假定图像总的灰度等级为16级。当V-和Vcom之间电压差为0，V+和Vcom之间电压差为20V，微囊粒子表面吸附粒子全部为黑色，此时图像显示O级灰度；当V-和Vcom 之间电压差为20V，V+和Vcom之间电压差为0V，微囊粒子表面吸附粒子全部为白色，此时图像显示16级灰度；当V-和Vcom之间电压差为10V，V+和Vcom之间电压差为10V，微囊粒子表面吸附粒子一半为白色，一半为黑色，此时图像显示7级灰度；利用相同的方法可以控制图像灰度从O到16级之间的灰度变化。下面将结合附图对本发明用于实现一种新型的电子纸灰度调制的方法及其电路作进一步的详细说明。
图1为V-与Vcom电压差最大、V+与Vcom没有电压差时带电粒子分布示意图； 图2为V-与Vcom电压差较大、V+与Vcom电压差较小时带电粒子分布示意图3为V-与Vcom电压差和V+与Vcom电压差相等时带电粒子分布示意图； 图4为V-与Vcom电压差较小、V+与Vcom电压差较大时带电粒子分布示意图； 图5为V-与Vcom没有电压差、V+与Vcom电压差最大时带电粒子分布示意图； 图6为在V-和V+上施加不同幅度电压时显示灰度等级示意图； 图7为本发明系统总体框图； 图8为本发明系统硬件原理框图； 图9为本发明系统软件框图。
具体实施例方式本发明提供一种电子纸灰度调制的方法，其特征在于在电子纸微胶囊上同时施加三种不同的电压，该电压包括一基准电压Vcom和可调电压V-、V+ ；通过调节V-、V+电压，从而调节带电染色电泳粒子在上层基板上的分布，实现灰阶显示。本实施例中，我们可在所述电子纸微胶囊上制作三个不同的电极基准电极、负电极和正电极；所述的基准电压Vcom施加在基准电极，所述的可调电压V-施加在负电极，所述的可调电压V+施加在正电极。本实施例所述可调电压是通过将电子纸原始灰度数据经 D/A转换电路产生。为了实现上述方法，本发明提供一种电子纸灰度调制电路，该电子纸灰度调制电路主要由数据处理传输模块和后级电压调制驱动电路组成。如图7、8和9所示，在数据处理模块中，FPGA接收前级的视频信号或来自存储器的图像数据信号，并且对数据进行处理后加上控制信号，输出给后级电压调制驱动电路；两片SRAM可以对图像数据进行乒乓缓存， 以实现图像的实时显示；后级的CPLD接收来自FPGA的数据和控制信号，用来调制两路电压调制电路的电压输出幅度；基准电压产生电路产生一个恒定电压加于微囊的Vcom。技术的关键就是如何将图像数据进行处理，经过D\A转换，产生所需的驱动电压以驱动微囊产生灰度。具体的说，本发明的灰度调制是将数据处理后进行D\A转换，产生两路不同电压V-和V+ (V-电压总小于等于Vcom，V+电压总大于等于Vcom)，实现灰度显示。例如 假设图像灰度数据位为4位；V-、V+和Vcom的最大电压差为Vch，所以V+的最大电压为 V+max=Vcom+Vch,最小电压V+min为Vcom ；V-的最小电压为V-min=Vcom-Vch,最大电压 V-max为Vcom。( 1)若图像数据为0000，则经过数据处理，D\A转换后在V-产生电压V-max， 在V+上产生电压V+max，这样V-与Vcom没有电压差，V+与Vcom电压差最大，图像显示灰度为0，如图1所示；(2)若图像数据为0100，则经过数据处理，D\A转换后在V-产生电压 V-max X 3/4，在V+上产生电压V+max X 3/4，这样V-与Vcom电压差为Vch X 1/4, V+与Vcom 电压差为VchX3/4，图像显示灰度为4，如图2所示；(3)若图像数据为1000，则经过数据处理，D\A转换后在V-产生电压V-maxX 1/2，在V+上产生电压V+maxX 1/2，这样V-与Vcom 电压差为VchX 1/2，V+与Vcom电压差为VchX 1/2，图像显示灰度为8，如图3所示；(4)若图像数据为1100，则经过数据处理，D\A转换后在V-产生电压V-maxX 1/4，在V+上产生电压V+max X 1/4，这样V-与Vcom电压差为Vch X 3/4，V+与Vcom电压差为Vch X 1/4，图像显示灰度为12，如图4所示；(5)若图像数据为1111，则经过数据处理，D\A转换后在V-产生电压V-min，在V+上产生电压V+min，这样V-与Vcom电压差最大，V+与Vcom没有电压差， 图像显示灰度为16，如图5所示。以此为例，图像可以根据数据，显示不同灰度等级的图像， 具体请参照图6，图6为在V-和V+上施加不同幅度电压时显示灰度等级示意图。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种电子纸灰度调制的方法，其特征在于在电子纸微胶囊上同时施加三种不同的电压，该电压包括一基准电压Vcom和可调电压V-、V+ ；通过调节V-、V+电压，从而调节带电染色电泳粒子在上层基板上的分布，实现灰阶显示。
2.根据权利要求1所述的电子纸灰度调制的方法，其特征在于在所述电子纸微胶囊上制作三个不同的电极基准电极、负电极和正电极；所述的基准电压Vcom施加在基准电极，所述的可调电压V-施加在负电极，所述的可调电压V+施加在正电极。
3.根据权利要求1所述的电子纸灰度调制的方法，其特征在于所述可调电压是通过将电子纸原始灰度数据经D/A转换电路产生。
4.一种电子纸灰度调制电路，其特征在于包括以FPGA为核心的数据处理控制模块、 后级电压驱动电路和施加有一基准电压的电子纸微胶囊；所述的FPGA主要接收前级视频信号或存储器中的数据信号并进行一些相应的图像处理，后级的电压驱动电路由CPLD和两路电压调制电路组成，所述CPLD接收来自FPGA的控制信号和数据信号，经过处理后控制两路电压调制电路的电压V-和V+的输出幅度；所述的电压V-和V+施加于所述的电子纸微胶囊。
5.根据权利要求1所述的电子纸灰度调制电路，其特征在于所述的电压调制电路是 D/A转换电路。
6.根据权利要求1所述的电子纸灰度调制电路，其特征在于所述的FPGA连接有对数据进行乒乓缓存的两片SRAM。
全文摘要
本发明涉及一种电子纸灰度调制的方法及其电路，其实在一个微胶囊上同时施加三种不同的电压。其中Vcom为基准电压，是一个固定的电压；V-、V+为可调节电压，如图1。通过调节在V-和V+上的电压，可以控制V-和Vcom、V+和Vcom之间的电压差，从而调节带电染色电泳粒子在上层基板上的分部，实现灰阶显示，本发明可以使显示器响应时间减少，去除闪烁，很好的改善图像的显示质量。
文档编号G09G3/34GK102243846SQ201110197248
公开日2011年11月16日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者叶芸, 吴美芬, 姚剑敏, 张永爱, 徐胜, 杜世远, 杨倩, 林志贤, 郭太良 申请人:福州大学