电泳显示器及其驱动方法

专利名称：电泳显示器及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及电泳显示领域，特别是涉及一种电泳显示器及其驱动方法。
背景技术：
目前，分散在液体中的带电微粒由于外加电场而发生泳动的现象，即所谓电泳现 象已为人们熟知，并且已开发出利用电泳现象的电泳显示器，电泳显示器结合了普通纸张 和电子显示器的优点，其既具有可读性又具有便携性，因此电泳显示器已被确认可替代传 统的纸质媒介。请参考图1，其为现有的电泳显示器的示意图，其中该电泳显示器1包括电泳显示 面板10，以及形成在所述显示面板10上的彼此交叉的多条数据线20和多条栅极线30，其 中，所述栅极线30与所述数据线20交点处形成有像素单元40。其中，每个像素单元40的 像素电极42与薄膜晶体管41的漏极连接，而薄膜晶体管41的源极与所述数据线20连接， 薄膜晶体管41的栅极与所述栅极线30连接。此外，现有的电泳显示器1还包括行驱动器50和列驱动器60，其中，行驱动器50 用于输送选择一行像素单元的行驱动信号(还称为选择信号)，列驱动器60包括数据移位 寄存器、脉冲宽度调制器以及输出控制装置，其中，所述脉冲宽度调制器用于对输入的灰阶 信号进行比较并输出调制信号，所述电压选择装置根据所述调制信号选择电压以形成电压 信号，所述输出控制装置根据所述数据移位寄存器的时钟信号向所选择的像素单元的数据 线输送所述电压信号。所述电压信号与要显示的数据相应，其中，所述电压信号与所述选择 信号共同形成用于驱动一个或多个像素单元的驱动信号。一次驱动所有行中所有像素单元所需的时间间隔称作一帧。每个帧周期需要相继 选择每一行，并为所选定行中的每个像素单元提供电压信号。为了保证像素充电率，每一行 栅极线打开的时间不能太短，也就是说，必须要提供足够的时间以给像素进行充放电。对于具有超高解析度的电泳显示器而言，由于其具有非常多的行数和列数，因此 刷新一帧就不得不需要非常长的时间。假设现有的电泳显示器1的解析度为10000*10000， 如果该电泳显示器1具有16级灰阶，那么即使其像素充放电性能非常优异，行扫描时间 (也就是像素充电时间)需要25US左右，现有的电泳显示器的全屏刷新率只有4Hz，其若要 实现从全黑态到全白态的图像过渡也需要4秒钟的时间。根据上述分析可知，现有的电泳 显示器不仅刷新率将会非常低，并且在图像刷新时，还会出现非常明显的渐变拖尾现象，影 响了电泳显示器的显示效果。

发明内容
本发明提供一种电泳显示器及其驱动方法，以解决现有的电泳显示器的刷新率较 低，并且在图像刷新时出现非常明显的渐变拖尾现象，严重影响显示效果的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种电泳显示器，所述电泳显示器包括彼此交 叉的多条数据线和多条栅极线以及位于栅极线与数据线交点处的多个像素单元，其中每个像素单元包括开关元件以及与该开关元件连接的图像改写单元和图像刷新单元；其中，所 述栅极线用于输出选择信号以逐行打开所述开关元件，打开的开关元件将所述数据线输送 的下一帧灰阶信号存储至相应的图像改写单元，相应的图像改写单元比较存储在所述图像 改写单元内的当前帧灰阶信号和所述下一帧灰阶信号，并产生比较结果后，所有图像刷新 单元同步将所述比较结果处理为电压信号并提供给相应的像素电极以刷新所有像素单元。进一步的，所述开关元件是薄膜晶体管，所述图像改写单元与所述薄膜晶体管的 漏极连接，所述图像刷新单元与所述图像改写单元连接。进一步的，所述图像改写单元包括数据移位寄存器，与所述漏极连接，用于将所 述数据线输送的串行的灰阶信号转化为并行的灰阶信号；存储单元，与所述数据移位寄存 器连接，用于存储并行的当前帧灰阶信号和并行的下一帧灰阶信号；比较器，与所述存储单 元连接，用于比较所述并行的当前帧灰阶信号和并行的下一帧灰阶信号并产生比较结果。进一步的，所述图像刷新单元包括计数器，与所述比较器连接，用于判断所述比 较结果并产生判断结果；电压选择装置，与所述计数器和所述比较器连接，用于根据所述判 断结果产生电压信号；输出控制装置，与所述计数器和所述电压选择装置连接，用于根据所 述判断结果将所述电压信号提供给所述像素电极。进一步的，所述存储单元包括与所述数据移位寄存器连接的第一静态随机存储器 以及第二静态随机存储器，所述第一静态随机存储器用于在并行的当前帧灰阶信号到来 时，存储所述并行的当前帧灰阶信号，在并行的下一帧灰阶信号到来时，所述第一静态随机 存储器首先将所述并行的当前帧灰阶信号转存至所述第二静态随机存储器，然后存储所述 并行的下一帧灰阶信号。进一步的，所述比较结果为五位带符号的二进制数，其中所述比较结果的第一位 为符号位，所述比较结果的后四位为数据位。进一步的，所述计数器在全局时钟信号的控制下提取所述比较结果中的数据位， 并对所述数据位进行布尔判断，以确定与所述计数器相对应的像素单元是否达到理想的灰 阶值。进一步的，所述像素单元还包括与所述像素电极相对应的公共电极，所述公共电 极上施加有公共电极电压，若所述布尔判断的结果为零，则所述电压选择装置产生公共电 极电压信号，所述输出控制装置将所述公共电极电压信号提供给所述像素电极，所述计数 器进入休眠状态。进一步的，若所述布尔判断的结果不为零，则所述计数器继续判断所述符号位是 否为零，若所述符号位为零，则所述电压选择装置产生比所述公共电极电压高的电压信号， 所述输出控制装置将所述比所述公共电极电压高的电压信号提供给所述像素电极，以使得 所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值。进一步的，所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值的步骤包 括，所述计算器进行自减计数运算并将自减计数结果存储至所述比较器，所述计数器继续 对所述自减计数结果进行布尔判断，直至所述自减计数结果的布尔判断的结果为零时，所 述电压选择装置产生公共电极电压信号，所述输出控制装置将所述公共电极电压信号提供 给所述像素电极，所述计数器进入休眠状态。进一步的，若所述布尔判断的结果不为零，则所述计数器继续判断所述符号位是否为零，若所述符号位不为零，则所述电压选择装置产生比所述公共电极电压低的电压信 号，所述输出控制装置将所述比所述公共电极电压低的电压信号提供给所述像素电极，以 使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值。相应的，本发明还提供一种电泳显示器的驱动方法，该驱动方法包括栅极线输出 选择信号以逐行打开开关元件，打开的开关元件将数据线输送的下一帧灰阶信号存储至相 应的图像改写单元，相应的图像改写单元比较存储在所述图像改写单元内的当前帧灰阶信 号和所述下一帧灰阶信号并产生比较结果；所有图像刷新单元同步将所述比较结果处理为 电压信号并提供给相应的像素电极以刷新所有像素单元。进一步的，所述开关元件是薄膜晶体管，所述图像改写单元与所述薄膜晶体管的 漏极连接，所述图像刷新单元与所述图像改写单元连接。进一步的，所述图像改写单元包括数据移位寄存器，与所述漏极连接，用于将所 述数据线输送的串行的灰阶信号转化为并行的灰阶信号；存储单元，与所述数据移位寄存 器连接，用于存储并行的当前帧灰阶信号和并行的下一帧灰阶信号；比较器，与所述存储单 元连接，用于比较所述并行的当前帧灰阶信号和并行的下一帧灰阶信号并产生比较结果。进一步的，所述图像刷新单元包括计数器，与所述比较器连接，用于判断所述比 较结果并产生判断结果；电压选择装置，与所述计数器和所述比较器连接，用于根据所述判 断结果产生电压信号；输出控制装置，与所述计数器和所述电压选择装置连接，用于根据所 述判断结果将所述电压信号提供给所述像素电极。进一步的，所述存储单元包括与所述数据移位寄存器连接的第一静态随机存储器 以及第二静态随机存储器，所述第一静态随机存储器用于在并行的当前帧灰阶信号到来 时，存储所述并行的当前帧灰阶信号，在并行的下一帧灰阶信号到来时，所述第一静态随机 存储器首先将所述并行的当前帧灰阶信号转存至所述第二静态随机存储器，然后存储所述 并行的下一帧灰阶信号。进一步的，所述比较结果为五位带符号的二进制数，其中所述比较结果的第一位 为符号位，所述比较结果的后四位为数据位。进一步的，所述计数器在全局时钟信号的控制下提取所述比较结果中的数据位， 并对所述数据位进行布尔判断，以确定与所述计数器相对应的像素单元是否达到理想的灰 阶值。进一步的，所述像素单元还包括与所述像素电极相对应的公共电极，所述公共电 极上施加有公共电极电压，若所述布尔判断的结果为零，则所述电压选择装置产生公共电 极电压信号，所述输出控制装置将所述公共电极电压信号提供给所述像素电极，所述计数 器进入休眠状态。进一步的，若所述布尔判断的结果不为零，则所述计数器继续判断所述符号位是 否为零，若所述符号位为零，则所述电压选择装置产生比所述公共电极电压高的电压信号， 所述输出控制装置将所述比所述公共电极电压高的电压信号提供给所述像素电极，以使得 所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值。进一步的，所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值的步骤包 括，所述计算器进行自减计数运算并将自减计数结果存储至所述比较器，所述计数器继续 对所述自减计数结果进行布尔判断，直至所述自减计数结果的布尔判断的结果为零时，所述电压选择装置产生公共电极电压信号，所述输出控制装置将所述公共电极电压信号提供 给所述像素电极，所述计数器进入休眠状态。进一步的，若所述布尔判断的结果不为零，则所述计数器继续判断所述符号位是 否为零，若所述符号位不为零，则所述电压选择装置产生比所述公共电极电压低的电压信 号，所述输出控制装置将所述比所述公共电极电压低的电压信号提供给所述像素电极，以 使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值。与现有技术相比，本发明提供的电泳显示器及其驱动方法具有以下优点该电泳显示器的每个像素单元均包括开关元件以及与开关元件连接的图像改写 单元和图像刷新单元，在图像刷新之前，栅极线输出选择信号以逐行打开开关元件，打开的 开关元件相继将数据线输送的下一帧灰阶信号存储至相应的图像改写单元，相应的图像改 写单元对当前帧灰阶信号和下一帧灰阶信号进行比较并产生比较结果，当所有像素单元的 图像改写单元均产生比较结果后，所有像素单元的图像刷新单元完全同步的将所述比较结 果处理为电压信号并提供给相应的像素电极，以刷新所有像素单元，消除了渐变拖尾现象， 极大的缩短了图像更新时间。


图1为现有的电泳显示器的示意图；图2为本发明实施例提供的电泳显示器的示意图；图3为本发明实施例提供的电泳显示器的微胶囊的示意图；图4为本发明实施例提供的电泳显示器的像素单元的示意图；图5为本发明实施例提供的驱动方法的示意图。
具体实施例方式在背景技术中已经提及，对于现有的具有超高解析度的电泳显示器而言，由于其 具有非常多的行数和列数，因此刷新一帧就不得不需要非常长的时间，因此，现有的电泳显 示器不仅刷新率非常低，并且在图像刷新时也会出现非常明显的渐变拖尾现象，影响了电 泳显示器的视觉效果。由于电泳显示器的带电微粒在用于包裹带电微粒和电泳介质的微胶囊或微杯等 容器中的双稳态受电响应时间大约为200至500毫秒，这种响应速度不适合用于动态影像 显示，但是可以用于静态图像的显示，例如电子书籍、电子报纸或电子杂志、因此，电泳显示 器对于时刻刷新的要求并不高，且其采用反射式的显示模式，因此无需考虑像素开口率。基于上述分析，本发明提供一种电泳显示器及其驱动方法，该电泳显示器的每个 像素单元均包括开关元件以及与开关元件连接的图像改写单元和图像刷新单元，在图像刷 新之前，栅极线输出选择信号以逐行打开开关元件，打开的开关元件相继将数据线输送的 下一帧灰阶信号存储至相应的图像改写单元，相应的图像改写单元对当前帧灰阶信号和下 一帧灰阶信号进行比较并产生比较结果，当所有像素单元的图像改写单元均产生比较结果 后，所有像素单元的图像刷新单元完全同步并且高频率的将所述比较结果处理为电压信号 并提供给所有像素电极，以刷新所有像素单元，本发明消除了渐变拖尾现象，极大的缩短了 图像更新时间。
下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施 例，应所述理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效 果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的 限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开 发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的 限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要 求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。请参考图2至图4，其中图2为本发明实施例提供的电泳显示器的示意图，图3为 本发明实施例提供的电泳显示器的微胶囊的示意图，图4为本发明实施例提供的电泳显示 器的像素单元的示意图。具体请参考图2，电泳显示器1'包括电泳显示面板100以及彼此交叉的多条数 据线200和多条栅极线300，所述数据线200和栅极线300形成在显示面板100上，且所述 栅极线300与所述数据线200的交叉点处形成有像素单元400。其中，每个像素单元400均 包括开关元件410、像素电极420、图像改写单元430以及图像刷新单元440，该图像改写单 元430与开关元件410连接，图像刷新单元440与图像改写单元430连接，像素电极420与 图像刷新单元440连接。其中，栅极线300用于输出选择信号以逐行打开像素单元400内的开关元件410， 被打开的开关元件410则将数据线400输送的下一帧灰阶信号存储在相应的图像改写单元 430内，相应的图像改写单元430还对存储在该图像改写单元430内的当前帧灰阶信号和 下一帧灰阶信号进行比较，并产生比较结果，之后，所有像素单元400的图像刷新单元440 同步将所有图像改写单元430内的比较结果处理为电压信号，并完全同步的将所述电压信 号提供给相应的像素电极420，以完全同步的刷新所有像素单元400，从而消除渐变拖尾现 象，缩短图像更新时间。此外，所述电泳显示器Γ还包括栅极移位寄存器500，该栅极移位寄存器500用 于向栅极线300输送选择信号，以相继选择每一像素单元行，以使数据线200为所选定的像 素单元行中的每个像素单元400提供灰阶信号。在本发明的一个具体实施例中，所述开关元件410是薄膜晶体管。其中，该薄膜晶 体管的漏极与图像改写单元430连接，而薄膜晶体管的源极与数据线200连接，薄膜晶体管 的栅极与栅极线300连接，图像刷新单元440与所述图像改写单元430连接。详细的，参照图3所示，电泳显示面板100包括第一基板110、第二基板120以及 设置在所述第一基板110和第二基板120之间的电子墨水层。其中，所述多条数据线200 和栅极线300形成在第一基板110上，所述第二基板120是透明的，第二基板120上设置有 透明的公共电极。请继续参考图2和图3，所述电子墨水层包括多个直径约为10至15微米的微胶囊600，其中每个微胶囊600包括悬浮在液体中的由驱动信号驱动的正极性充电的白色微 粒610和负极性充电的黑色微粒620。当正驱动电压施加给像素电极420时，白色微粒610 移动到微胶囊600的邻近具有公共电极的第二基板120的一侧，像素单元400将对观察者 呈现白色，同时，黑色微粒620移动到微胶囊600的邻近所述第一基板110的一侧，使观察 者无法看到。通过在像素电极420和公共电极之间施加负驱动电压，黑色微粒620移动到 处于微胶囊600的邻近透明的第二基板120的一侧，从而使得像素单元400对观察者呈现 黑色，同时，白色微粒610移动到微胶囊600的邻近所述第一基板110的一侧，使得观察者 不可见。当去除电压时，黑色微粒620和白色微粒610保持在所获得的状态，并且电泳显示 器1'显示出双稳态性质，而且基本上不消耗功率。一般的，电泳显示器从全黑态转变为全白态的时间大约需要200至500毫秒，在本 发明的一个具体实施例中，电泳显示器1'的解析度为10000*10000，其具有16级灰阶，那 么，单个灰阶的响应时间则大约为32毫秒，因此，电泳显示器1'可以实现30Hz的高刷新 率。当然，若电子墨水层的材料的响应特性进一步提高，电泳显示器1'的刷新率也将相应提尚。请继续参考图4，所述图像改写单元430包括数据移位寄存器431、比较器432以 及存储单元，其中，数据移位寄存器431与所述漏极连接，所述数据移位寄存器431用于在 开关元件410打开时，将数据线200输送的串行的灰阶信号调制为并行的灰阶信号并输送 至所述存储单元。所述存储单元与所述移位寄存器431连接，所述存储单元用于存储经数 据移位寄存器431调制后的并行的当前帧灰阶信号和并行的下一帧灰阶信号。较佳的，所述存储单元包括第一静态随机存储器433以及第二静态随机存储器 434，所述第一静态随机存储器433与所述数据移位寄存器431连接，所述第二静态随机存 储器434与所述第一静态随机存储器433连接。所述第一静态随机存储器433用于在并行 的当前帧灰阶信号到来时，存储所述并行的当前帧灰阶信号，在并行的下一帧灰阶信号到 来时，所述第一静态随机存储器433首先将所述并行的当前帧灰阶信号转存至所述第二静 态随机存储器434，然后存储所述并行的下一帧灰阶信号。优选的，比较器432与所述第一静态随机存储器433以及第二静态随机存储器434 连接，该比较器432用于比较所述并行的当前帧灰阶信号和下一帧灰阶信号，并产生比较 结果，其中，该比较器432包括内部存储器，所述比较结果可存储在所述内部存储器内。图像刷新单元440包括计数器441、电压选择装置442以及输出控制装置443，其 中，计数器441与所述比较器432连接，所述计数器441用于判断所述比较结果并产生判断 结果；电压选择装置442分别与计数器441和比较器432连接，所述电压选择装置442用 于根据所述判断结果产生电压信号；输出控制装置443分别与计数器441和电压选择装置 442连接，输出控制装置443用于根据所述判断结果将所述电压信号提供给相应的像素电 极。其中，所述像素单元400还包括与所述像素电极420相对应的公共电极，所述公共 电极上施加有公共电极电压，所述电压选择装置442具有三个基本恒压源以供选择输出， 所述三个基本恒压源包括公共电极电压Vcom、高电压VDD以及低电压VSS，相应的，所述电 压信号包括公共电极电压信号、比所述公共电极电压高的电压信号以及比所述公共电极电 压低的电压信号。
所述比较结果为五位带符号的二进制数，其中所述比较结果的第一位为符号位， 所述比较结果的后四位为数据位。计数器441可在全局时钟信号的控制下将存储在比较器432中的所述比较结果中 的数据位提取出来，并对所述数据位进行布尔判断，以确定与所述计数器441相对应的像 素单元400是否达到理想的灰阶值。若所述布尔判断的结果为零，则电压选择装置442选择公共电极电压Vcom，进而 产生公共电极电压信号，输出控制装置443开启，并将所述公共电极电压信号提供给相应 的像素电极以产生显示效果，之后，计数器441进入休眠状态。其中，所述布尔判断的结果 为零是指所比较的相邻两帧灰阶信号的数据位相同，也即所述并行的当前帧灰阶信号和所 述并行的下一帧灰阶信号相同，因而与所述计数器441相对应的像素单元400达到了理想 的灰阶值。若所述布尔判断的结果不为零，则计数器441继续判断所述符号位是否为零，若 所述符号位为零，则电压选择装置442选择高电压VDD并产生比所述公共电极电压高的电 压信号，输出控制装置443开启，并将所述比所述公共电极电压高的电压信号提供给所述 像素电极，以使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值。所述计数器441控制与其相对应的像素单元400达到理想的灰阶值的步骤包括 所述计数器441进行自减计数运算并将自减计数结果存储至所述比较器432，所述计数器 441继续对所述自减计数结果进行布尔判断，直至所述自减计数结果的布尔判断的结果为 零时，所述电压选择装置442产生公共电极电压信号，所述输出控制装置443将所述公共电 极电压信号提供给所述像素电极，所述计数器441进入休眠状态。若所述布尔判断的结果不为零，则计数器441继续判断所述符号位是否为零，若 所述符号位不为零，则电压选择装置442选择低电压VSS并产生比所述公共电极电压低的 电压信号，输出控制装置443开启，并将所述比所述公共电极电压低的电压信号提供给所 述像素电极，以使得所述计数器441控制与其相对应的像素单元400达到理想的灰阶值。所 述计数器441控制与其相对应的像素单元400达到理想的灰阶值的步骤包括所述计数器 441进行自减计数运算并将自减计数结果存储至所述比较器432，所述计数器441继续对所 述自减计数结果进行布尔判断，直至所述自减计数结果的布尔判断的结果为零时，所述电 压选择装置442产生公共电极电压信号，所述输出控制装置443将所述公共电极电压信号 提供给所述像素电极，所述计数器441进入休眠状态。其中，所述布尔判断的结果不为零是指所比较的相邻两帧灰阶信号的数据位不相 同，也即所述并行的当前帧灰阶信号和所述并行的下一帧灰阶信号不相同，因而与所述计 数器441相对应的像素单元400没有达到理想的灰阶值。所述符号位为零，是指需要对像 素电极增加电压才能使之达到理想的灰阶值。所述符号位不为零，是指需要对像素电极减 少电压才能使之达到理理想的灰阶值。相应的，本发明还提供一种电泳显示器的驱动方法，该方法包括如下步骤首先，栅极线300输出选择信号以逐行打开开关元件410，打开的开关元件将数据 线200输送的下一帧灰阶信号存储至相应的图像改写单元430，相应的图像改写单元430比 较当前帧灰阶信号和下一帧灰阶信号并产生比较结果；接下来，所有图像刷新单元440同步将所述比较结果处理为电压信号并提供给相应的像素电极420，以同步刷新所有像素单元400。具体请参考图5，并结合图1至图4，电泳显示器1'在显示静态图像时，其内部各 个模块均处于休眠或保持状态，而当电泳显示器1'所显示的静态图像需要刷新时，也就是 说，当电泳显示器1'所显示的内容即将从一幅图像更新为下一幅图像时，电泳显示面板 100上集成的栅极移位寄存器500进行全屏逐行扫描，即栅极移位寄存器500在全局时钟信 号的控制下向所述栅极线300输送选择一行像素单元的选择信号，栅极线300则以IHz的 频率依序为各行像素单元输出选择信号以打开该像素单元行内的开关元件。可以得知，每 行像素单元400的开关元件410开启的时间为lOOus。同时，数据线200以与之相匹配的频率向各个像素单元400输送下一幅图像的灰 阶信号，也就是下一帧灰阶信号，详细的，数据线200输送的16级灰阶信号以4位串行二进 制信号的形式被输送到栅极线300所选择的像素单元行内。优选地，f (data) = f (gate) *行数*4，其中，f (data)是指数据线200输送下一帧 灰阶信号的频率，f(gate)则是指栅极线300为各行像素单元400输出选择信号的频率。也 就是说，数据线200可以40kHz的频率输送着下一幅图像的灰阶信号。这样，在某一行像素 单元处于开启状态的IOOus内，就有可表征16级灰阶的4位灰阶信号进入对应行的像素单 元400内。当某一行像素单元400的开关元件410开启的同时，该像素单元行内的数据移位 寄存器431也开始工作，该数据移位寄存器431将从数据线200上输送过来的串行的4位 二进制的灰阶信号调制为并行的灰阶信号，并按高低位的顺序依次存入第一静态随机存储 器433中，而所述第一静态随机存储器433也同时开始工作，原本存储在第一静态随机存储 器433内的前一副图像的灰阶信号，将被并行输送至第二静态随机存储器434内并被存储 起来。当第一静态随机存储器433和第二静态随机存储器434的灰阶信号存储完成后， 所述两个静态随机存储器内存储的当前帧灰阶信号和下一帧灰阶信号则将被提取到比较 器432中进行减法的比较并产生比较结果，所述比较结果应为5位带符号的二进制数，所述 比较结果可被存储在比较器432自身附带的存储器中。需要说明的是，上述多个步骤均是在显示图像的刷新动作还未开始时进行的，也 就是说，上述步骤均是图像刷新前的准备工作，也可以叫做图像改写过程。由于电泳显示器 1'主要是用于显示静态图像，因此，图像变更刷新动作并不频繁，所以这种IHZ的图像信 息改写频率是允许的。当电泳显示器1'的所有像素单元400的图像改写过程全部完成后，才开始进行 图像刷新过程。在频率为30Hz的全局时钟信号控制下，计数器441将存储于比较器432中 的比较结果的数据位提取出来，并对所述数据位进行是否为零的布尔判断。所述比较结果 中的符号位所代表的意义可以根据电路设计的需要任意选择，在本发明的一个具体实施例 中，按照二进制数的补码和反码规则，所述比较结果的符号位为0则表示正，所述符号位为 1则表示负。若所述布尔判断的结果为零，则电压选择装置442选择公共电极电压Vcom进而产 生公共电极电压信号，且所述电压选择装置442将所述公共电极电压信号输送至输出控制 装置443，此时，输出控制装置443开启，所述输出控制装置443将所述公共电极电压信号提供给相应的像素电极以产生显示效果，之后，计数器441结束后续动作进入休眠状态，输出 控制装置443关闭。若所述布尔判断的结果不为零，而是其它任意的比较结果，则计数器441继续判 断比较结果中的符号位是否为零，若所述符号位为零，则电压选择装置442选择高电压VDD 进而产生比所述公共电极电压高的电压信号，并将所述比所述公共电极电压高的电压信号 输送至输出控制装置443，此时，输出控制装置443将所述比所述公共电极电压高的电压信 号提供给相应的像素电极，以使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶 值。其中，计数器441控制与其相对应的像素单元400达到理想的灰阶值的步骤包括计数 器441进行自减计数运算并将自减计数结果存储至所述比较器432，所述计数器441继续对 所述自减计数结果进行布尔判断，直至所述自减计数结果的布尔判断的结果为零时，所述 电压选择装置442产生公共电极电压信号，所述输出控制装置443将所述公共电极电压信 号提供给所述像素电极，所述计数器441进入休眠状态。若所述布尔判断的结果不为零，则计数器441继续判断所述符号位是否为零，若 所述符号位不为零，则电压选择装置442选择低电压VSS并产生比所述公共电极电压低的 电压信号，输出控制装置443开启，并将所述比所述公共电极电压低的电压信号提供给所 述像素电极，以使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值。其中，计数 器441控制与其相对应的像素单元400达到理想的灰阶值的步骤包括计数器441进行自 减计数运算并将自减计数结果存储至所述比较器432，所述计数器441继续对所述自减计 数结果进行布尔判断，直至所述自减计数结果的布尔判断的结果为零时，所述电压选择装 置442产生公共电极电压信号，所述输出控制装置443将所述公共电极电压信号提供给所 述像素电极，所述计数器441进入休眠状态。在全局时钟信号的控制下，刷新动作以30Hz的频率进行，直至所述自减计数结果 的布尔判断的结果为零时，计数器441才进入休眠状态，输出控制装置443关断，此时所有 像素单元400必然已达到当前帧图像所需的灰阶显示效果，于是所有像素单元400均进入 保持状态。对于本发明的一个具体实施例的电泳显示器Γ而言，其具有16级灰阶，要完成 从全黑态到全白态的转换最多只需要500毫秒，所以，任意一个像素单元完成显示所耗费 的时间不会超过500毫秒。需要说明的是，上述每一次的图像刷新动作都是在全局时钟信号的控制下，在整 个电泳显示面板100上的所有像素单元400同时进行的，由于灰阶信号在图像刷新之前已 经全部存储在所有像素单元400内，因此，在图像刷新期间，栅级线300上已无需再进行扫 描动作，因此对于具有超高解析度的电泳显示器1'而言，所有像素单元400可以进行完全 同步的、高频率的刷新动作，从而消除了渐变拖尾现象，极大的缩短了图像更新时间。当电泳显示器1'的所有像素单元400的图像刷新动作均全部完成后，电泳显示 器1'重新进入休眠或保持状态，直到下一幅图像更新开始。在上述具体实施例中，所采取的30Hz的刷新动作频率以及与之配套的各种频率 是采取一种优选的设置。若是采用不同的刷新动作频率引起的信号频率不同、器件动作步 调不同、同步时钟差异等情况不应视为背离本发明的思想。同样，在上述具体实施例中所采用的16级灰阶也是一种基于普遍情况的优选设置，通过更改灰阶数值以及由此所引起的4位存储器等关于数据长度，操作频率等的必要 变更也不应视为背离本发明的思想。此外，本发明实施例中并未涉及具体的电子元件的结构描述，而是在模块和装置 的层次上对本发明的实现方式进行描述。这是因为本发明实施例中所涉及的比较器、计数 器、移位寄存器等功能模块都是在长期的电路设计工作中形成了多种固定解决方法的模块 化设计素材，实现同一个功能可以是通过内部结构并不相同的同类模块，因此，在具体制作 过程中由同一功能模块的不同具体内部结构引起的不同，不应视为背离本发明的思想。在上述具体实施例中，全局时钟信号以及各模块的同步时钟信号的提供可以由专 门的信号线给出，当然也可以通过借用某些固定信号(例如选择信号)加以计算、变形的方 式实现。这些多样的信号提供方式对于电路设计人员而言都是可以显而易见并且容易实现 的，因此由此引起的不同，不应视为背离本发明的思想。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种电泳显示器，其特征在于，包括彼此交叉的多条数据线和多条栅极线以及位于 栅极线与数据线交点处的多个像素单元，其中每个像素单元包括开关元件以及与该开关元 件连接的图像改写单元和图像刷新单元；其中，所述栅极线用于输出选择信号以逐行打开所述开关元件，打开的开关元件将所 述数据线输送的下一帧灰阶信号存储至相应的图像改写单元，相应的图像改写单元比较存 储在所述图像改写单元内的当前帧灰阶信号和所述下一帧灰阶信号，并产生比较结果后， 所有图像刷新单元同步将所述比较结果处理为电压信号并提供给相应的像素电极以刷新 所有像素单元。
2.如权利要求1所述的电泳显示器，其特征在于，所述开关元件是薄膜晶体管，所述图 像改写单元与所述薄膜晶体管的漏极连接，所述图像刷新单元与所述图像改写单元连接。
3.如权利要求2所述的电泳显示器，其特征在于，所述图像改写单元包括数据移位寄存器，与所述漏极连接，用于将所述数据线输送的串行的灰阶信号转化为 并行的灰阶信号；存储单元，与所述数据移位寄存器连接，用于存储并行的当前帧灰阶信号和并行的下 一帧灰阶信号；比较器，与所述存储单元连接，用于比较所述并行的当前帧灰阶信号和并行的下一帧 灰阶信号并产生比较结果。
4.如权利要求3所述的电泳显示器，其特征在于，所述图像刷新单元包括计数器，与所述比较器连接，用于判断所述比较结果并产生判断结果；电压选择装置，与所述计数器和所述比较器连接，用于根据所述判断结果产生电压信号；输出控制装置，与所述计数器和所述电压选择装置连接，用于根据所述判断结果将所 述电压信号提供给所述像素电极。
5.如权利要求4所述的电泳显示器，其特征在于，所述存储单元包括与所述数据移位 寄存器连接的第一静态随机存储器以及第二静态随机存储器，所述第一静态随机存储器用 于在并行的当前帧灰阶信号到来时，存储所述并行的当前帧灰阶信号，在并行的下一帧灰 阶信号到来时，所述第一静态随机存储器首先将所述并行的当前帧灰阶信号转存至所述第 二静态随机存储器，然后存储所述并行的下一帧灰阶信号。
6.如权利要求5所述的电泳显示器，其特征在于，所述比较结果为五位带符号的二进 制数，其中所述比较结果的第一位为符号位，所述比较结果的后四位为数据位。
7.如权利要求6所述的电泳显示器，其特征在于，所述计数器在全局时钟信号的控制 下提取所述比较结果中的数据位，并对所述数据位进行布尔判断，以确定与所述计数器相 对应的像素单元是否达到理想的灰阶值。
8.如权利要求7所述的电泳显示器，其特征在于，所述像素单元还包括与所述像素电 极相对应的公共电极，所述公共电极上施加有公共电极电压，若所述布尔判断的结果为零， 则所述电压选择装置产生公共电极电压信号，所述输出控制装置将所述公共电极电压信号 提供给所述像素电极，所述计数器进入休眠状态。
9.如权利要求8所述的电泳显示器，其特征在于，若所述布尔判断的结果不为零，则所 述计数器继续判断所述符号位是否为零，若所述符号位为零，则所述电压选择装置产生比所述公共电极电压高的电压信号，所述输出控制装置将所述比所述公共电极电压高的电压 信号提供给所述像素电极，以使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶值。
10.如权利要求9所述的电泳显示器，其特征在于，所述计数器控制与其相对应的像素 单元达到理想的灰阶值的步骤包括，所述计算器进行自减计数运算并将自减计数结果存储 至所述比较器，所述计数器继续对所述自减计数结果进行布尔判断，直至所述自减计数结 果的布尔判断的结果为零时，所述电压选择装置产生公共电极电压信号，所述输出控制装 置将所述公共电极电压信号提供给所述像素电极，所述计数器进入休眠状态。
11.如权利要求10所述的电泳显示器，其特征在于，若所述布尔判断的结果不为零，则 所述计数器继续判断所述符号位是否为零，若所述符号位不为零，则所述电压选择装置产 生比所述公共电极电压低的电压信号，所述输出控制装置将所述比所述公共电极电压低的 电压信号提供给所述像素电极，以使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的 灰阶值。
12.—种如权利要求1所述的电泳显示器的驱动方法，包括栅极线输出选择信号以逐行打开开关元件，打开的开关元件将数据线输送的下一帧灰 阶信号存储至相应的图像改写单元，相应的图像改写单元比较存储在所述图像改写单元内 的当前帧灰阶信号和所述下一帧灰阶信号并产生比较结果；所有图像刷新单元同步将所述比较结果处理为电压信号并提供给相应的像素电极以 刷新所有像素单元。
13.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，所述开关元件是薄膜晶体管，所述图 像改写单元与所述薄膜晶体管的漏极连接，所述图像刷新单元与所述图像改写单元连接。
14.如权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，所述图像改写单元包括数据移位寄存器，与所述漏极连接，用于将所述数据线输送的串行的灰阶信号转化为 并行的灰阶信号；存储单元，与所述移位寄存器连接，用于存储并行的当前帧灰阶信号和并行的下一帧 灰阶信号；比较器，与所述存储单元连接，用于比较所述并行的当前帧灰阶信号和并行的下一帧 灰阶信号并产生比较结果。
15.如权利要求14所述的驱动方法，其特征在于，所述图像刷新单元包括计数器，与所述比较器连接，用于判断所述比较结果并产生判断结果；电压选择装置，与所述计数器和所述比较器连接，用于根据所述判断结果产生电压信号；输出控制装置，与所述计数器和所述电压选择装置连接，用于根据所述判断结果将所 述电压信号提供给所述像素电极。
16.如权利要求15所述的驱动方法，其特征在于，所述存储单元包括与所述数据移位 寄存器连接的第一静态随机存储器以及第二静态随机存储器，所述第一静态随机存储器用 于在并行的当前帧灰阶信号到来时，存储所述并行的当前帧灰阶信号，在并行的下一帧灰 阶信号到来时，所述第一静态随机存储器首先将所述并行的当前帧灰阶信号转存至所述第 二静态随机存储器，然后存储所述并行的下一帧灰阶信号。
17.如权利要求16所述的驱动方法，其特征在于，所述比较结果为五位带符号的二进 制数，其中所述比较结果的第一位为符号位，所述比较结果的后四位为数据位。
18.如权利要求17所述的驱动方法，其特征在于，所述计数器在全局时钟信号的控制 下提取所述比较结果中的数据位，并对所述数据位进行布尔判断，以确定与所述计数器相 对应的像素单元是否达到理想的灰阶值。
19.如权利要求18所述的驱动方法，其特征在于，所述像素单元还包括与所述像素电 极相对应的公共电极，所述公共电极上施加有公共电极电压，若所述布尔判断的结果为零， 则所述电压选择装置产生公共电极电压信号，所述输出控制装置将所述公共电极电压信号 提供给所述像素电极，所述计数器进入休眠状态。
20.如权利要求19所述的驱动方法，其特征在于，若所述布尔判断的结果不为零，则所 述计数器继续判断所述符号位是否为零，若所述符号位为零，则所述电压选择装置产生比 所述公共电极电压高的电压信号，所述输出控制装置将所述比所述公共电极电压高的电压 信号提供给所述像素电极，以使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰阶 值。
21.如权利要求20所述的驱动方法，其特征在于，所述计数器控制与其相对应的像素 单元达到理想的灰阶值的步骤包括，所述计算器进行自减计数运算并将自减计数结果存储 至所述比较器，所述计数器继续对所述自减计数结果进行布尔判断，直至所述自减计数结 果的布尔判断的结果为零时，所述电压选择装置产生公共电极电压信号，所述输出控制装 置将所述公共电极电压信号提供给所述像素电极，所述计数器进入休眠状态。
22.如权利要求21所述的驱动方法，其特征在于，若所述布尔判断的结果不为零，则所 述计数器继续判断所述符号位是否为零，若所述符号位不为零，则所述电压选择装置产生 比所述公共电极电压低的电压信号，所述输出控制装置将所述比所述公共电极电压低的电 压信号提供给所述像素电极，以使得所述计数器控制与其相对应的像素单元达到理想的灰 阶值。
全文摘要
本发明揭露了一种电泳显示器及其驱动方法，该电泳显示器包括彼此交叉的多条数据线和多条栅极线以及位于栅极线与数据线交点处的多个像素单元，其中每个像素单元包括开关元件以及与该开关元件连接的图像改写单元和图像刷新单元；所述栅极线用于输出选择信号以逐行打开所述开关元件，打开的开关元件将所述数据线输送的下一帧灰阶信号存储至相应的图像改写单元，相应的图像改写单元比较存储在所述图像改写单元内的当前帧灰阶信号和所述下一帧灰阶信号，并产生比较结果后，图像刷新单元同步将所述比较结果处理为电压信号并提供给相应的像素电极以刷新所有像素单元。本发明消除了渐变拖尾现象，极大的缩短了图像更新时间。
文档编号G02F1/167GK102053440SQ200910198569
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者凌志华, 吴天一, 李忠丽, 罗熙曦, 马骏 申请人:上海天马微电子有限公司