關于電潤濕顯示器灰階形成方法的研究

作者/周瑩，華南師范大學華南先進光電子研究院，彩色動態電子紙顯示技術研究所；深圳市國華光電科技有限公司

關于電潤濕顯示器灰階形成方法的研究

作者/周瑩，華南師范大學華南先進光電子研究院，彩色動態電子紙顯示技術研究所；深圳市國華光電科技有限公司

電潤濕顯示為類紙顯示市場注入了新的活力，其響應速度快，能夠播放視頻，擴展了類紙顯示技術的應用領域。為進一步改進電子紙驅動波形技術以及相關系統的集成，本文主要對電潤濕顯示器的灰階形成方法進行研究分析，改善驅動波形的形態，進而縮短驅動時間。

電潤濕顯示器；電子紙；灰階顯示

引言

電子紙的用途相當廣泛，第一代產品是電泳顯示器，主要用于閱讀，不能播放視頻，第二代產品包括移動通訊和PDA等手持設備顯示屏，但是其界面顯示依托主動發光顯示屏。新一代產品定位在具備彩色視頻播放能力的反射式顯示器，形成與類紙顯示技術有關的應用領域，例如便攜式電子書、電子報紙等。其能提供與傳統書刊類似的閱讀功能和使用屬性，而這種新技術就是電潤濕顯示技術，作為新一代電子紙，不僅可以實現類紙顯示性能，并且可以播放視頻。

驅動技術是電潤濕顯示器的核心內容，其直接決定了電潤濕顯示圖像的質量。本文集中探討電潤濕電子紙的灰階驅動方法，研究基于電潤濕顯示技術的驅動波形算法。電潤濕電子紙的灰階形成方法通常采用脈沖寬度調制方法形成灰階，不同占空比的驅動電壓形成不同灰階，但當驅動電壓頻率較低，低于人眼能分辨的頻率25Hz之下，會給人眼帶來閃爍感。為了提升電潤濕顯示技術的顯示性能，提出了采用脈沖寬度調制方法形成灰階，不同占空比的驅動電壓形成不同灰階，提升電潤濕顯示器件的用戶體驗。

1. 算法設計原理

驅動波形算法由可調制的PWM波組成，驅動電壓在一個周期內至少包括兩個脈沖和兩個時間間隔。本文提供了一種電潤濕顯示器的灰階形成方法，采用脈沖寬度調制方法形成灰階，不同占空比的驅動電壓形成不同灰階，其驅動電壓在一個周期內至少包括兩個脈沖和兩個時間間隔。

驅動電壓在一個周期內包括2個持續時間為T/4的時間間隔和2個持續時間為T/4的脈沖。如圖1所示的在一個周期內包括2個持續時間為T/4的時間間隔和2個持續時間為T/4的脈沖的驅動電壓，與如圖2所示的在一個周期內包括1個持續時間為T/2的時間間隔和1個持續時間為T/2的脈沖的驅動電壓的占空比相同，但如圖1所示的驅動電壓頻率是如圖2所示的驅動電壓頻率的2倍。通過使用在一個周期內包括2個持續時間為T/4的時間間隔和2個持續時間為T/4的脈沖的驅動電壓，與相同占空比但只有一個時間間隔的驅動電壓相比，該驅動電壓頻率更高，減少了電潤濕顯示器的閃爍。

圖1

圖2

2. 驅動波形的弱閃爍設計

驅動電壓在一個周期內包括4個持續時間為T/8的時間間隔和4個持續時間為T/8的脈沖。如圖3所示，在一個周期內包括4個持續時間為T/8的時間間隔和4個持續時間為T/8的脈沖的驅動電壓。如圖3所示和如圖2所示的驅動電壓占空比相同，但如圖3所示的驅動電壓頻率是如圖2所示的驅動電壓頻率的4倍。通過使用在一個周期內包括4個持續時間為T/8的時間間隔和4個持續時間為T/8的脈沖的驅動電壓，與相同占空比但只有一個時間間隔的驅動電壓相比，該驅動電壓頻率更高，減少了電潤濕顯示器的閃爍。

圖3

驅動電壓在一個周期包括有2個持續時間為T/8的時間間隔和2個持續時間為3T/8的脈沖。如圖4所示的在一個周期包括有2個持續時間為T/8的時間間隔和2個持續時間為3T/8的脈沖的驅動電壓，與如圖5所示的在一個周期內有1個持續時間為T/4的時間間隔和1個持續時間為3T/4的脈沖的驅動電壓的占空比相同，但如圖4所示的驅動電壓頻率是如圖5所示的驅動電壓頻率的2倍。通過使用在一個周期包括有2個持續時間為T/8的時間間隔和2個持續時間為3T/8的脈沖的驅動電壓，與相同占空比但只有一個時間間隔的驅動電壓相比，該驅動電壓頻率更高，減少了電潤濕顯示器的閃爍。

圖4

圖5

驅動電壓在一個周期內包括2個持續時間為3T/8的時間間隔和2個持續時間為T/8的脈沖。如圖6所示的在一個周期內包括2個持續時間為3T/8的時間間隔和2個持續時間為T/8的脈沖的驅動電壓，與如圖7所示的在一個周期內包括1個持續時間為3T/4的時間間隔和1個持續時間為T/4的脈沖的驅動電壓的占空比相同，但如圖6所示的驅動電壓頻率是如圖7所示的驅動電壓頻率的2倍。通過使用在一個周期內包括2個持續時間為3T/8的時間間隔和2個持續時間為T/8的脈沖的驅動電壓，與相同占空比但只有一個時間間隔的驅動電壓相比，該驅動電壓頻率更高，減少了電潤濕顯示器的閃爍。

圖6

圖7

3. 電潤濕顯示器的灰階顯示

如圖3所示，在一個周期內包括4個持續時間為T/8的時間間隔和4個持續時間為T/8的脈沖的驅動電壓，該驅動電壓形成第一灰階；如圖1所示，在一個周期內包括2個持續時間為T/4的時間間隔和2個持續時間為T/4的脈沖的驅動電壓，該驅動電壓形成第二灰階；如圖2所示，在一個周期內包括1個持續時間為T/2的時間間隔和1個持續時間為T/2的脈沖的驅動電壓，該驅動電壓形成第三灰階。如圖3所示、如圖1所示和如圖2所示的驅動電壓占空比相同，但形成不同的灰階。

如圖6所示，在一個周期內包括2個持續時間為T/8的時間間隔和2個持續時間為3T/8的脈沖的驅動電壓，該驅動電壓形成第四灰階；如圖7所示，在一個周期內包括1個持續時間為T/4的時間間隔和1個持續時間為3T/4的脈沖的驅動電壓，該驅動電壓形成第五灰階。如圖6所示和如圖7所示的驅動電壓占空比相同，但形成不同的灰階。

如圖4所示，在一個周期內包括2個持續時間為3T/8的時間間隔和2個持續時間為T/8的脈沖的驅動電壓，該驅動電壓形成第六灰階；如圖5所示，在一個周期內包括1個持續時間為3T/4的時間間隔和1個持續時間為T/4的脈沖的驅動電壓，該驅動電壓形成第七灰階。如圖4所示和如圖5所示的驅動電壓占空比相同，但形成不同的灰階。

4. 總結

通過使用占空比相同但波形不同的驅動電壓形成不同的灰階，使周期相同的驅動電壓可形成更多的灰階，即對于形成預定階數的灰階則減少了驅動時間。同時，本文的方法有效減少了閃爍感，提升了電潤濕顯示器的閱讀舒適感。論文的結果可直接應用于電潤濕顯示器的驅動領域，有助于相關產品的產業化，具有一定的應用價值。

＊ [1]Pengfei Bai, Robert A. Hayes, Mingliang Jin, Lingling Shui, Zichuan Yi, Li Wang, Xiao Zhang, Guofu Zhou. Review of Paper—like Display Technologies. Progress In Electromagnetics Resea rch. 2014.

＊ [2]劉先明,王利,易子川,水玲玲,周國富.基于直流平衡的電子紙驅動方法的研究.華南師范大學學報. 2015.

＊ [3]Li Wang, Zichuan Yi, Bao Peng, Guofu Zhou. An improved driving waveform reference grayscale of electrophoretic dis plays. AOPC 2015: Advanced Display Technology; and Micro/ Nano Optical Imaging Technologies and Applications. 2015.[4] Zichuan Yi, Lingling Shui, Li Wang, Mingling Jin, Robert Hayes, Guofu Zhou. A novel driver for active matrix electrowetting dis plays. Displays. 2014.