TW202326265A - 電子紙顯示裝置及電子紙顯示面板 - Google Patents

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Abstract

一種電子紙顯示裝置包括電子紙顯示面板。電子紙顯示面板包括多個以陣列方式排列的像素電路。每一像素電路包括電晶體元件、儲存電容及像素電容。資料電壓通過電晶體元件驅動儲存電容及像素電容，以使電子紙顯示面板顯示影像畫面。電晶體元件為氧化物電晶體。資料電壓的絕對值大於或等於20伏特。

Description

電子紙顯示裝置及電子紙顯示面板
本發明是有關於一種顯示裝置及其顯示面板，且特別是有關於一種電子紙顯示裝置及其電子紙顯示面板。
電子紙的驅動方式是以電場驅動電泳墨水，以表現出不同的灰階或顏色，電泳墨水的移動是由驅動電壓與驅動時間所控制，電泳墨水的移動的速度，會影響畫面更新的時間。在現有技術中，由於畫面更新的時間太長，導致觀看電子紙顯示器時，會有翻頁速度過慢的問題存在，以人眼感受來說，會覺得閃爍及不舒服感。
因此，設計一種翻頁速度快且可提供良好顯示品質的電子紙顯示裝置有其必要性。
為解決上述的問題，本發明提出具有高壓高頻驅動模式的電子紙顯示面板，並搭配能支援高壓高頻的金屬氧化物電晶體，來提高面板的更新頻率（frame rate），縮減畫面更新的時間。即利用高頻電晶體背板（backplane），同時提高電泳墨水移動的速度，以顯示出正確的灰階或顏色。
本發明提供一種電子紙顯示裝置及其電子紙顯示面板。電子紙顯示裝置具有翻頁速度快且可提供良好顯示品質的特性。
本發明的電子紙顯示裝置包括電子紙顯示面板。電子紙顯示面板包括多個以陣列方式排列的像素電路。每一像素電路包括電晶體元件、儲存電容及像素電容。資料電壓通過電晶體元件驅動儲存電容及像素電容，以使電子紙顯示面板顯示影像畫面。電晶體元件為氧化物電晶體。資料電壓的絕對值大於或等於20伏特。
本發明的電子紙顯示面板包括多個以陣列方式排列的像素電路。每一像素電路包括電晶體元件、儲存電容及像素電容。資料電壓通過電晶體元件驅動儲存電容及像素電容，以使電子紙顯示面板顯示影像畫面。電晶體元件為氧化物電晶體。資料電壓的絕對值大於或等於20伏特。
在本發明的一實施例中，上述的資料電壓的絕對值等於28伏特。
在本發明的一實施例中，上述的電子紙顯示面板的畫面更新頻率為大於或等於120赫茲。
在本發明的一實施例中，上述的電子紙顯示面板的畫面更新頻率為120赫茲、200赫茲或240赫茲。
在本發明的一實施例中，上述的氧化物電晶體的通道層的材料為氧化銦鎵鋅或氧化銦鋅錫。
本發明的電子紙顯示面板，包括多個以陣列方式排列的像素電路。每一像素電路包括電晶體元件、儲存電容及像素電容。資料電壓通過電晶體元件驅動儲存電容及像素電容，以使電子紙顯示面板顯示影像畫面。電晶體元件為氧化物電晶體。電子紙顯示面板的畫面更新頻率為大於或等於120赫茲。
在本發明的一實施例中，上述的資料電壓的絕對值大於或等於20伏特。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示本發明一實施例的電子紙顯示裝置的概要示意圖。圖2繪示圖1實施例的電子紙顯示裝置的像素電路概要示意圖。請參考圖1，電子紙顯示裝置100包括電子紙顯示面板110。電子紙顯示面板110包括電路層112、電泳層114及保護層116等層狀結構。電子紙顯示面板110包括多個以陣列方式排列的像素電路200。像素電路200包括電晶體元件210、儲存電容220及像素電容230，其中像素電容230的像素電壓標示為Vp。上述的像素電路200位於電路層112，即電路層112包括多個以陣列方式排列的像素電路200。
具體而言，電路層112例如是薄膜電晶體背板（backplane），包括多個以陣列方式排列的電晶體元件210。電泳式電子墨水（Electrophoretic Ink）技術通稱為電子墨水（Electronic Ink）。將電子墨水塗佈在一層塑膠薄膜上，以形成電泳層114，接著再將電泳層114貼覆在電路層112上，經由驅動晶片驅動，以顯示影像畫面（page）。保護層116作為保護膜，用以保護電子紙顯示面板110的層狀結構。
圖3繪示圖2實施例的電晶體元件的結構示意圖。請參考圖2及圖3，圖2的電晶體元件210例如是以氧化物電晶體（oxide thin-film transistor）來實施，其結構如圖3所示。電晶體元件210包括第一源/汲極310、第二源/汲極320、閘極330及通道層340。通道層340的材料為氧化物，例如氧化銦鎵鋅（Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO）或氧化銦鋅錫（Indium Zinc Tin oxide，IZTO）等材料。氧化物電晶體具有低漏電（very low off current）的特性，因此可在高溫高壓（high voltage and high temperature）模式中維持像素電壓。圖3的氧化物電晶體結構及通道層的材料僅用以例示說明，不用以限定本發明。
圖4A及圖4B分別繪示圖2實施例的電泳層中的微膠囊在不同狀態下的概要示意圖。請參考圖2、圖4A及圖4B，電泳層114包括數百萬個微膠囊430（Microcapsules）。微膠囊430的大小約等同於人類頭髮的直徑。每個微膠囊430裡含有電泳粒子，即帶負電荷的白色粒子434以及帶正電荷的黑色粒子432，懸浮於透明液體中。微膠囊430的大小及電泳粒子的顏色，不用以限定本發明。也就是說，電子紙顯示裝置100可以顯示雙色（白色、黑色）、三色（白色、紅色、黑色）、四色（白色、紅色、黃色、黑色）或彩色的影像畫面。
電泳層114的上電極410及下電極420形成像素電容230。在驅動期間，掃描信號通過掃描線111使電晶體元件210導通，接著，資料電壓Vd再從資料線113寫入像素電路200，以驅動像素電路200顯示影像畫面。當資料電壓Vd施加在上電極410及下電極420時，會驅動電泳粒子移動。在圖4A中，負電壓施加在上電極410且正電壓施加在下電極420，以驅動帶正電荷的黑色粒子432向上電極410移動，而帶負電荷的白色粒子434向下電極420移動，因此，該像素呈現黑色。在圖4B中，正電壓施加在上電極410且負電壓施加在下電極420，以驅動帶正電荷的黑色粒子432向下電極420移動，而帶負電荷的白色粒子434向上電極410移動，因此，該像素呈現白色。
在本實施例中，負電壓小於或等於負20伏特，且正電壓大於或等於正20伏特，即資料電壓Vd的絕對值大於或等於20伏特。例如，負電壓為負28伏特，正電壓為正28伏特。或者，負電壓為負20伏特，正電壓為正20伏特。由於圖2的電晶體元件210是以氧化物電晶體來實施，氧化物電晶體具有高載子遷移率（mobility）的特性，因此，電子紙顯示面板110操作在高壓高頻模式中，仍可提供良好的顯示品質。
氧化物電晶體的載子遷移率大於5厘米平方/（伏·秒）（即cm 2⋅V -1⋅s -1）。高壓例如為資料電壓Vd的絕對值大於或等於20伏特。在高頻（high panel frequency）模式中，電子紙顯示面板110的畫面更新頻率為大於或等於120赫茲（Hz），例如電子紙顯示面板110的畫面更新頻率為120赫茲、200赫茲或240赫茲。
舉例而言，在第一實施例中，資料電壓Vd的絕對值等於28伏特，且畫面更新頻率為200赫茲。在第二實施例中，資料電壓Vd的絕對值等於28伏特，且畫面更新頻率為240赫茲。在第三實施例中，資料電壓Vd的絕對值等於20伏特，且畫面更新頻率為120赫茲。在上述三個實施例中，電子紙顯示面板110操作在高壓高頻模式中，可提供良好的顯示品質。
圖5A及圖5B繪示電子紙顯示面板在不同資料電壓驅動下的換頁時間的曲線圖。請參考圖5A及圖5B，當電子紙顯示面板110操作在高壓模式中，例如，資料電壓Vd的絕對值等於28伏特，由黑畫面轉換至白畫面的轉換時間（換頁時間），如圖5A所示，約為95毫秒，由白畫面轉換至黑畫面的轉換時間（換頁時間），如圖5B所示，約為115毫秒。相較於以低電壓（以正負15伏特為例）驅動的電子紙顯示面板，其換頁時間高達235毫秒。有上述數據可看出，在高壓模式中，可加速電子紙換頁時間。在圖2的實施例中，將電晶體元件210以氧化物電晶體來實施，因此可利用高壓來驅動電泳粒子，並配合將電子紙顯示面板110操作在高頻模式中，可有效的縮短電子紙顯示裝置100的換頁時間。
圖6繪示電子紙顯示面板在不同溫度及資料電壓下圍繞白區塊的黑區塊亮度分布圖。請參考圖6，當電子紙顯示面板110操作在高壓模式中，例如資料電壓Vd的絕對值大於或等於20伏特，搭配氧化物電晶體背板的電子紙顯示面板110，無論在室溫或高溫顯示被白色區塊包圍的黑色區塊時，其黑色區塊的亮度L*可低於20（L*是L*a*b*色度座標的亮度），而不受其它白色區塊的影響。舉例而言，在室溫25攝氏溫度時，電子紙顯示面板110在顯示被白色區塊包圍的黑色區塊時，其亮度約為19.53，在高溫50攝氏溫度時，電子紙顯示面板110在顯示被白色區塊包圍的黑色區塊時，其亮度約為18.57。因此，在高壓模式中，電子紙顯示面板110操作在預設的溫度區間（例如攝氏溫度25至50度C）顯示被白色區塊包圍的黑色區塊時，其亮度L*可低於20以維持良好的顯示品質。
圖7繪示本發明一實施例的像素電壓的波形示意圖。請參考圖1、圖2及圖7，圖7所繪示的是電子紙顯示面板110操作在高頻模式中。在高頻模式中，一組用以驅動像素電路200顯示影像畫面的信號波形如圖7所示，包括10個圖框（frame）數。在驅動期間，當電晶體元件210導通時，資料電壓從資料線113寫入像素電路200，此電壓所形成的電場在一個圖框的時間內將驅動像素電路200以顯示影像畫面。當電晶體元件210不導通時，由於電晶體元件210是以氧化物電晶體來實施，具有低漏電的特性，因此像素電容230的像素電壓Vp在整個圖框的時間內，可維持如圖7所繪示的電壓波形，而不受資料線電壓變化的影響，即使是高壓驅動，例如維持在電壓值V1。
綜上所述，在本發明的實施例中，由於電晶體元件為氧化物電晶體，因此，當電子紙顯示面板操作在高畫面更新頻率時，可縮短畫面更新時間，同時也可維持良好的顯示品質。此外，在本發明的實施例中，由於電晶體元件為氧化物電晶體，因此，可以高壓的方式來驅動電子紙顯示面板以提升其翻頁速度。根據上述的結果，本發明利用高壓搭配高頻的方式，來驅動電子紙顯示面板，可提升翻頁速度，縮短畫面更新時間，同時也可維持良好的顯示品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:電子紙顯示裝置 110:電子紙顯示面板 111:掃描線 112:電路層 113:資料線 114:電泳層 116:保護層 200:像素電路 210:電晶體元件 220:儲存電容 230:像素電容 310:第一源/汲極 320:第二源/汲極 330:閘極 340:通道層 410:上電極 420:下電極 432:黑色粒子 434:白色粒子 600:虛線 P1、P2、P3:功率 t1、t2、t3:時間長度 V1、V2:電壓值 Vd:資料電壓 Vp:像素電壓
圖1繪示本發明一實施例的電子紙顯示裝置的概要示意圖。 圖2繪示圖1實施例的電子紙顯示裝置的像素電路概要示意圖。 圖3繪示圖2實施例的電晶體元件的結構示意圖。 圖4A及圖4B分別繪示圖2實施例的電泳層中的微膠囊在不同狀態下的概要示意圖。 圖5A及圖5B繪示電子紙顯示面板在不同資料電壓驅動下的換頁時間的曲線圖。 圖6繪示電子紙顯示面板在不同溫度及資料電壓下圍繞白區塊的黑區塊亮度分布圖。 圖7繪示本發明一實施例的像素電壓的波形示意圖。
111:掃描線
113:資料線
200:像素電路
210:電晶體元件
220:儲存電容
230:像素電容
Vd:資料電壓
Vp:像素電壓

Claims (9)

  1. 一種電子紙顯示裝置，包括： 電子紙顯示面板，包括多個以陣列方式排列的像素電路，其中每一像素電路包括電晶體元件、儲存電容及像素電容，資料電壓通過所述電晶體元件驅動所述儲存電容及所述像素電容，以使所述電子紙顯示面板顯示影像畫面，其中所述電晶體元件為氧化物電晶體，所述資料電壓的絕對值大於或等於20伏特。
  2. 如請求項1所述的電子紙顯示裝置，其中所述資料電壓的絕對值等於28伏特。
  3. 如請求項1所述的電子紙顯示裝置，其中所述電子紙顯示面板的畫面更新頻率為大於或等於120赫茲。
  4. 如請求項3所述的電子紙顯示裝置，其中所述電子紙顯示面板的畫面更新頻率為120赫茲、200赫茲或240赫茲。
  5. 如請求項1所述的電子紙顯示裝置，其中所述氧化物電晶體的通道層的材料為氧化銦鎵鋅或氧化銦鋅錫。
  6. 一種電子紙顯示面板，包括多個以陣列方式排列的像素電路，其中每一像素電路包括電晶體元件、儲存電容及像素電容，資料電壓通過所述電晶體元件驅動所述儲存電容及所述像素電容，以使所述電子紙顯示面板顯示影像畫面，其中所述電晶體元件為氧化物電晶體，所述資料電壓的絕對值大於或等於20伏特。
  7. 如請求項6所述的電子紙顯示面板，其中所述電子紙顯示面板的畫面更新頻率為大於或等於120赫茲。
  8. 一種電子紙顯示面板，包括多個以陣列方式排列的像素電路，其中每一像素電路包括電晶體元件、儲存電容及像素電容，資料電壓通過所述電晶體元件驅動所述儲存電容及所述像素電容，以使所述電子紙顯示面板顯示影像畫面，其中所述電晶體元件為氧化物電晶體，所述電子紙顯示面板的畫面更新頻率為大於或等於120赫茲。
  9. 如請求項8所述的電子紙顯示面板，其中所述資料電壓的絕對值大於或等於20伏特。
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