CN102654980B - 电子纸显示器件及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子纸显示器件及其驱动方法。该电子显示器件包括多个像素，其中：每个像素包括至少两个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管分别与数据线和栅线电连接，且在一个刷新周期内每个薄膜晶体管分别打开一次。本发明所述的电子纸显示器件中每个时刻同时至少有两行TFT被打开，在一个周期内至少刷新两次，而且上述的两次刷新可以配合不同的电压及周期间隔。本发明加快了刷新速度，可以降低对存储电容的要求，可以实现更快的灰度更新。通过设置不同的刷新周期间隔，提供更多的脉冲组合方案，从而实现更多、更快的灰度显示。

Description

电子纸显示器件及驱动方法
技术领域
本发明涉及电子纸技术领域，尤其涉及一种电子纸显示器件及驱动方法。
背景技术
电子纸显示器件，一般简称为电子纸，也叫作数字纸，是普通纸张显示信息的特点与计算机显示屏的特点相结合的产物。现有的印刷制品主要采用纸张实现，随着纸张消费量的迅速增加，对环境造成了很大的破坏。在这种情况下，电子纸显示器件应运而生，电子纸显示器件的厚度可以与普通纸张相当，能够复制纸张的显示特点且能够重复利用，而且电子纸显示器件能够显示动态画面，因而电子纸显示器件被认为有望在不久的将来取代现有的纸质文件显示手段。
目前研究较多的是基于电泳技术的电子纸显示器件。电泳是指带电粒子在施加的电场中运动。电泳显示属于一种双稳态显示，电泳液中的粒子都有两个稳定状态，如果没有外力作用，这种稳态是不会改变的，因而能够长久的保持显示图案，所以电泳显示具有极低的功耗水平。
电泳型电子纸显示器件的研究虽然早在70年代就已经开始了，为解决其稳定性差、寿命短等问题，美国麻省理工学院的研究者通过将电泳粒子进行微胶囊化处理，解决了粒子的自然凝聚问题，大大提高了电泳显示的稳定性。目前微胶囊电子墨水已经由“E-INK”公司成功实现了产业化。一些公司推出了基于微胶囊电子墨水技术的电子书产品。美国的“Sipix”公司则提出了另外一种提高电泳溶液稳定性的手段，即微杯(micro-cup)技术。微杯技术通过首先在基板上制作出有隔离的格子，然后向格子中注入电泳液，通过格子之间的隔离壁阻隔电泳显示粒子的凝聚，因此提高了电泳显示的稳定性和寿命。
无论微胶囊技术还是微杯技术，要想实现文本信息的显示，都需要使用有源矩阵驱动技术。例如，薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，TFT)技术就是实现有源矩阵的一种。
电泳型电子纸显示器件一般由上衬底和下衬底对盒而成，其间填充有电泳粒子，上衬底上设有公共电极，下衬底上设有像素电极，像素电极一般呈矩阵状布设，每个像素电极对应一个像素。以TFT有源矩阵为例，像素电极与TFT中的漏电极通过过孔相连，TFT中的源电极与信号总线相连，TFT中的栅电极连接在栅总线上。基于上述结构，以栅总线控制各像素的选通，在栅电极通入选通电压时，通过有源层将漏电极和源电极导通，则像素电极被信号总线施加以信号电压，配合公共电极上的公共电压在电泳粒子上形成电场，使电泳粒子能够在电场作用下形成所需的图案。
但是，采用有源矩阵驱动技术的电泳型电子纸显示器件，由于电泳粒子需要在液体中泳动，泳动速度本身较慢，导致电泳型电子纸显示器件响应速度比较慢，并难以实现多灰度显示，除此原因之外，从有源背板上看，还有以下两方面原因：一是电子纸显示器件的漏电流较大，为保证良好的电压稳定性，必须有大的存储电容，但大的存储电容使得充放电时间较长，该因素使得电子纸显示器件的刷新速度较慢；另一方面，电子纸的驱动方式为脉冲宽度调制(PWM，PulseWidth Modulation)驱动，即一个灰度变化必须通过十几次甚至几十次刷新才能实现，这也导致电子纸显示器件的多灰度显示实现较为困难，图像刷新速度慢，难以实现动态显示，而且，目前的驱动方式是通过十几次甚至几十次的屏幕刷新组合起来完成一次图像的更新，这种十几次甚至几十次的刷新组合被称为脉冲组合(waveform)。不同的灰度一般需要几十个脉冲组合。因为屏幕刷新的频率基本是固定的(大约50Hz)，所以每个像素电压刷新一次的频率也是固定的(即与屏幕刷新频率一致)，即脉冲之间的间隔是固定的，而且每次刷新的像素电压也是固定的(如0V，±15V或±30V)，所以其可能的组合也就较少，无法实现更多的灰度显示。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种刷新速度快且能够实现多灰度显示的电子纸显示器件及驱动方法。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电子纸显示器件，包括多个像素，每个像素包括至少两个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管分别与数据线和栅线电连接，且在一个刷新周期内每个薄膜晶体管分别打开一次。
其中，每个像素包括至少两个子像素，每个子像素包括至少两个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管分别与数据线和栅线电连接，且在一个刷新周期内每个薄膜晶体管分别打开一次。
其中所述电子纸显示器件还包括：位于所述多个像素上的树脂保护绝缘层。
其中，所述至少两个薄膜晶体管为单栅结构或双栅结构。
其中，所述至少两个薄膜晶体管为多晶硅或氧化物薄膜晶体管。
其中，所述至少两个薄膜晶体管为有机薄膜晶体管。
本发明还提供了一种电子纸显示器件的驱动方法，包括：
驱动装置根据输入的视频数据信号，获取电子纸显示器件中各像素的灰度等级，根据像素中所包含的薄膜晶体管的个数N，以及像素的灰度等级，确定各像素中各薄膜晶体管的打开次序以及时间间隔以形成灰度显示方案；
向各像素的各薄膜晶体管所对应的栅线施加选通电压的同时，按照所形成的灰度显示方案向各像素的各薄膜晶体管所对应的数据线施加信号电压，以分别驱动各像素呈现其灰度等级，
其中，N为自然数，且N≥2。
其中，所述按照所形成的灰度显示方案向各像素的各薄膜晶体管所对应的数据线施加信号电压包括：
按照所形成的灰度显示方案向各像素的各薄膜晶体管所对应的数据线施加多组不同设定大小的信号电压分别驱动各像素呈现其灰度等级。
其中，所述多组不同设定大小的信号电压为0V、±10V、±15V或±30V。
其中，所述各薄膜晶体管的打开时间间隔相同。
(三)有益效果
本发明公开了一种电子纸显示器件及其驱动方法，根据本发明，通过一个像素包括至少两个可独立控制的TFT，这两个TFT有独立的栅线和数据线，这样在传统电子纸显示器件刷新一次的周期内，可以至少刷新两次，即所述电子纸显示器件中每个时刻同时至少有两行TFT被打开。而且上述的两次刷新可以配合多组不同电压及不同周期间隔。这样既加快了刷新速度，又可以降低对存储电容的要求。而且更快的刷新速度可以实现更快的灰度更新，通过设置不同的刷新周期间隔，提供更多的脉冲组合方案，从而实现更多、更快的灰度显示。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的电子纸显示器件的结构示意图；
图2是本发明实施例1所述的电子纸显示器件中栅线的驱动波形图；
图3是本发明实施例1所述的电子纸显示器件中等间隔不同电压的像素刷新信号波形图；
图4是本发明实施例1所述的电子纸显示器件中不等间隔不同电压的像素刷新信号波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所述的电子纸显示器件包括：多个像素，每个像素包括至少两个薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，每个TFT分别与数据线和栅线电连接，且在一个刷新周期内每个TFT分别打开一次，即一个刷新周期内刷新所述电子纸显示器件至少两次，提高了电子纸显示器件的刷新速度。
本发明所述的电子纸显示器件中的每个像素还可以包括至少两个子像素，每个子像素包括至少两个TFT，每个TFT分别与数据线和栅线电连接，且在一个刷新周期内每个TFT分别打开一次，进一步提高了电子纸显示器件的刷新速度。
本发明所述的电子纸显示器件还包括位于所述像素上的保护绝缘层(PVX)，其材料可以为树脂，用于增加开口率。
本发明所述的电子纸显示器件中的所述至少两个TFT可以为单栅结构或双栅结构，双栅结构的TFT具有较小的漏电流，可以降低对存储电容的要求。
本发明所述的电子纸显示器件中的所述至少两个TFT可以对同一像素充放电压，所述电压可以为0V、±10V、±15V或±30V；
当对所述至少两个TFT施加多组不同电压时，便可以实现更多的灰度组合，例如可以在黑白显示时用高电压(如±30V)以实现高速显示，甚至是动态视频，在精细灰度控制中，使用低电压(如±10V)，以实现更精细和更多的灰度。
本发明所述的电子纸显示器件中的所述至少两个TFT的打开周期相同，但周期间隔可以不同；
当使用不同的打开周期间隔驱动所述至少两个TFT时，便可以实现更多的灰度组合，特别是结合上述对所述至少两个TFT施加不同电压，则可在对像素提供一个高电压后，很快再给一个低电压，便可以在快速响应后进行更精细地灰度控制。
本发明所述的电子纸显示器件中的所述至少两个TFT可以为多晶硅(p-Si)，氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)等高迁移率半导体有源层，以实现更快的充电速度。
本发明所述的电子纸显示器件中的所述至少两个TFT可以为有机薄膜晶体管(OTFT)，以实现柔性。
实施例1：
如图1所示，所述的电子纸显示器件包括像素1、像素2…像素16，像素1包括TFT11和TFT12，像素2包括TFT21和TFT22，像素3包括TFT31和TFT32，像素4包括TFT41和TFT42，像素5包括TFT51和TFT52，像素6包括TFT61和TFT62，像素7包括TFT71和TFT72，像素8包括TFT81和TFT82，像素9包括TFT91和TFT92，像素10包括TFT101和TFT102，像素11包括TFT111和TFT112，像素12包括TFT121和TFT122，像素13包括TFT131和TFT132，像素14包括TFT141和TFT142，像素15包括TFT151和TFT152，像素16包括TFT161和TFT162。
数据线Data1与TFT11、TFT51、TFT91和TFT131电连接，数据线Data2与TFT12、TFT52、TFT92和TFT132电连接，数据线Data3与TFT21、TFT61、TFT101和TFT141电连接，数据线Data4与TFT22、TFT62、TFT102和TFT142电连接，数据线Data5与TFT31、TFT71、TFT111和TFT151电连接，数据线Data6与TFT32、TFT72、TFT112和TFT152电连接，数据线Data7与TFT41、TFT81、TFT121和TFT161电连接，数据线Data8与TFT42、TFT82、TFT122和TFT162电连接。
栅线Gate1与TFT11、TFT21、TFT31和TFT41电连接，栅线Gate2与TFT12、TFT22、TFT32和TFT42电连接，栅线Gate3与TFT51、TFT61、TFT71和TFT81电连接，栅线Gate4与TFT52、TFT62、TFT72和TFT82电连接，栅线Gate5与TFT91、TFT101、TFT111和TFT121电连接，栅线Gate6与TFT92、TFT102、TFT112和TFT122电连接，栅线Gate7与TFT131、TFT141、TFT151和TFT161电连接，栅线Gate8与TFT132、TFT142、TFT152和TFT162电连接。
利用如图2所示的驱动波形信号来驱动栅线Gate1、Gate2…Gate8，使得在一个刷新周期内上述TFT分别打开一次，这样就同时有两行TFT被打开，则每个像素在一个刷新周期内被充放电两次；
可以对同一像素充放相同电压或如图3所示的多组不同电压。
同时，两次充放电的周期是相同的，但周期间隔可以相同或如图4所示的不同。
本发明还提供了一种电子纸显示器件的驱动方法，所述电子纸显示器件的驱动方法可以用于驱动本发明的电子纸显示器件，例如驱动上述实施例1的电子纸显示器件，该驱动方法包括：
驱动装置根据输入的视频数据信号，获取电子纸显示器件中各像素的灰度等级，根据像素中所包含的薄膜晶体管的个数N，以及像素的灰度等级，确定各像素中各薄膜晶体管的打开次序以及时间间隔以形成灰度显示方案，具体可以仅确定各薄膜晶体管的通、断次序及时间；
所述各薄膜晶体管的打开时间间隔可以相同或不同。
驱动装置向各像素的各薄膜晶体管所对应的栅线施加选通电压，以便选通对应的像素，与此同时，驱动装置按照灰度显示方案向各像素的各薄膜晶体管所对应的数据线施加信号电压，以分别驱动各像素呈现其灰度等级，例如变亮或变暗。其中，N为自然数，且N≥2。
进一步地，驱动装置可以按照灰度显示方案向各像素的各薄膜晶体管所对应的数据线施加多组不同设定大小的信号电压分别驱动各像素呈现其灰度等级，则能够得到更多的灰度组合，以实现设定的灰度显示方案。
在所述至少两个TFT分别打开时，可以对同一像素充放电压，所述电压可以为0V、±10V、±15V或±30V；
当对所述至少两个TFT施加多组不同电压时，便可以实现更多的灰度组合，例如可以在黑白显示时用高电压以实现高速显示，甚至是动态视频，在精细灰度控制中，使用低电压，以实现更精细和更多的灰度。
实施例2：
在本实施例中，所述至少两个TFT的打开周期相同，即只要满足在一个刷新周期内所述至少两个TFT分别打开一次，每个TFT的打开周期相同。
以图1所示每个像素含有两个可独立控制的TFT，且共有4*4的4行像素，一个刷新周期包括4个刷新时间为例，每行像素有2条栅线，则共有8条Gate线，栅线Gate1和Gate2分别控制第一行像素的两个TFT，栅线Gate3和Gate4分别控制第二行像素的两个TFT，栅线Gate5和Gate6分别控制第三行像素的两个TFT，栅线Gate7和Gate8分别控制第四行像素的两个TFT。在一个刷新周期内的第一时间，栅线Gate1和Gate6打开，则第1行和第3行的像素都分别有一个TFT被打开，且可通过各自独立的Data线写入电压；在一个刷新周期内的第二时间，栅线Gate3和Gate8打开，则第2行和第4行的像素都分别有一个TFT被打开，且可通过各自独立的Data线写入电压；在一个刷新周期内的第三时间，栅线Gate5和Gate2打开，则第3行和第1行的像素都分别有一个TFT被打开，且可通过各自独立的Data线写入电压；在一个刷新周期内的第四时间，Gate7和Gate4打开，则第4行和第2行的像素都分别有一个TFT被打开，且可通过各自独立的Data线写入电压。由上可知，每个TFT的打开周期是相同的，且在一个刷新周期的同一刷新时间内，同时打开两行像素的TFT。
实施例3：
当使用不同的打开周期间隔驱动所述至少两个TFT时，便可以实现更多的灰度组合，特别是结合上述对所述至少两个TFT施加不同电压，则可在对像素提供一个高电压后，很快再给一个低电压，便可以在快速响应后进行更精细地灰度控制。
同样以图1所示每个像素含有两个可独立控制的TFT，且共有4*4的4行像素，一个刷新周期包括4个刷新时间为例，每行像素有2条栅线，则共有8条Gate线，栅线Gate1和Gate2分别控制第一行像素的两个TFT，栅线Gate3和Gate4分别控制第二行像素的两个TFT，栅线Gate5和Gate6分别控制第三行像素的两个TFT，栅线Gate7和Gate8分别控制第四行像素的两个TFT，在一个刷新周期内的第一时间，栅线Gate1和Gate4打开，则第1行和第2行的像素都分别有一个TFT被打开，且可通过各自独立的Data线写入电压；在一个刷新周期内的第二时间，栅线Gate3和Gate6打开，则第2行和第3行的像素都分别有一个TFT被打开，且可通过各自独立的Data线写入电压；在一个刷新周期内的第三时间，栅线Gate5和Gate8打开，则第3行和第4行的像素都分别有一个TFT被打开，且可通过各自独立的Data线写入电压；在一个刷新周期内的第四时间，栅线Gate7和Gate2打开，则第4行和第1行的像素都分别有一个TFT被打开，且可通过各自独立的Data线写入电压。由上可知，每个TFT的打开周期是相同的，但同一像素的两个TFT打开的时间间隔可以不同，即周期间隔不同，也可实现在一个刷新周期的同一刷新时间内，同时打开两行像素的TFT。
综上所述，本发明公开了一种电子纸显示器件及其驱动方法，根据本发明，通过一个像素包括至少两个可独立控制的TFT，这两个TFT有独立的栅线和数据线，这样在传统电子纸显示器件刷新一次的周期内，可以至少刷新两次，即所述电子纸显示器件中每个时刻同时至少有两行TFT被打开。而且上述的两次刷新可以配合多组不同电压及不同周期间隔。这样既加快了刷新速度，又可以降低对存储电容的要求。而且更快的刷新速度可以实现更快的灰度更新，通过设置不同的刷新周期间隔，提供更多的脉冲组合方案，从而实现更多、更快的灰度显示。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种电子纸显示器件，包括多个像素，其特征在于：每个像素包括至少两个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管分别与数据线和栅线电连接，且在一个刷新周期内每个薄膜晶体管分别打开一次。
2.根据权利要求1所述的电子纸显示器件，其特征在于，每个像素包括至少两个子像素，每个子像素包括至少两个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管分别与数据线和栅线电连接，且在一个刷新周期内每个薄膜晶体管分别打开一次。
3.根据权利要求1或2所述的电子纸显示器件，其特征在于，还包括位于所述多个像素上的树脂保护绝缘层。
4.根据权利要求1或2所述的电子纸显示器件，其特征在于，所述至少两个薄膜晶体管为单栅结构或双栅结构。
5.根据权利要求1或2所述的电子纸显示器件，其特征在于，所述至少两个薄膜晶体管为多晶硅或氧化物薄膜晶体管。
6.根据权利要求1或2所述的电子纸显示器件，其特征在于，所述至少两个薄膜晶体管为有机薄膜晶体管。
7.一种驱动如权利要求1-6任一所述的电子纸显示器件的驱动方法，其特征在于，包括：
驱动装置根据输入的视频数据信号，获取电子纸显示器件中各像素的灰度等级，根据像素中所包含的薄膜晶体管的个数N，以及像素的灰度等级，确定各像素中各薄膜晶体管的打开次序以及时间间隔以形成灰度显示方案；
向各像素的各薄膜晶体管所对应的栅线施加选通电压的同时，按照所形成的灰度显示方案向各像素的各薄膜晶体管所对应的数据线施加信号电压，以分别驱动各像素呈现其灰度等级，
其中，N为自然数，且N≥2。
8.根据权利要求7所述的电子纸显示器件，其特征在于，所述按照所形成的灰度显示方案向各像素的各薄膜晶体管所对应的数据线施加信号电压包括：
按照所形成的灰度显示方案向各像素的各薄膜晶体管所对应的数据线施加多组不同设定大小的信号电压分别驱动各像素呈现其灰度等级。
9.根据权利要求8所述的电子纸显示器件，其特征在于，所述多组不同设定大小的信号电压为0V、±10V、±15V或±30V。
10.根据权利要求7所述的电子纸显示器件，其特征在于，所述各薄膜晶体管的打开时间间隔相同。
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