关于电润湿显示器灰阶形成方法的研究

作者/周莹，华南师范大学华南先进光电子研究院，彩色动态电子纸显示技术研究所；深圳市国华光电科技有限公司

关于电润湿显示器灰阶形成方法的研究

作者/周莹，华南师范大学华南先进光电子研究院，彩色动态电子纸显示技术研究所；深圳市国华光电科技有限公司

电润湿显示为类纸显示市场注入了新的活力，其响应速度快，能够播放视频，扩展了类纸显示技术的应用领域。为进一步改进电子纸驱动波形技术以及相关系统的集成，本文主要对电润湿显示器的灰阶形成方法进行研究分析，改善驱动波形的形态，进而缩短驱动时间。

电润湿显示器；电子纸；灰阶显示

引言

电子纸的用途相当广泛，第一代产品是电泳显示器，主要用于阅读，不能播放视频，第二代产品包括移动通讯和PDA等手持设备显示屏，但是其界面显示依托主动发光显示屏。新一代产品定位在具备彩色视频播放能力的反射式显示器，形成与类纸显示技术有关的应用领域，例如便携式电子书、电子报纸等。其能提供与传统书刊类似的阅读功能和使用属性，而这种新技术就是电润湿显示技术，作为新一代电子纸，不仅可以实现类纸显示性能，并且可以播放视频。

驱动技术是电润湿显示器的核心内容，其直接决定了电润湿显示图像的质量。本文集中探讨电润湿电子纸的灰阶驱动方法，研究基于电润湿显示技术的驱动波形算法。电润湿电子纸的灰阶形成方法通常采用脉冲宽度调制方法形成灰阶，不同占空比的驱动电压形成不同灰阶，但当驱动电压频率较低，低于人眼能分辨的频率25Hz之下，会给人眼带来闪烁感。为了提升电润湿显示技术的显示性能，提出了采用脉冲宽度调制方法形成灰阶，不同占空比的驱动电压形成不同灰阶，提升电润湿显示器件的用户体验。

1. 算法设计原理

驱动波形算法由可调制的PWM波组成，驱动电压在一个周期内至少包括两个脉冲和两个时间间隔。本文提供了一种电润湿显示器的灰阶形成方法，采用脉冲宽度调制方法形成灰阶，不同占空比的驱动电压形成不同灰阶，其驱动电压在一个周期内至少包括两个脉冲和两个时间间隔。

驱动电压在一个周期内包括2个持续时间为T/4的时间间隔和2个持续时间为T/4的脉冲。如图1所示的在一个周期内包括2个持续时间为T/4的时间间隔和2个持续时间为T/4的脉冲的驱动电压，与如图2所示的在一个周期内包括1个持续时间为T/2的时间间隔和1个持续时间为T/2的脉冲的驱动电压的占空比相同，但如图1所示的驱动电压频率是如图2所示的驱动电压频率的2倍。通过使用在一个周期内包括2个持续时间为T/4的时间间隔和2个持续时间为T/4的脉冲的驱动电压，与相同占空比但只有一个时间间隔的驱动电压相比，该驱动电压频率更高，减少了电润湿显示器的闪烁。

图1

图2

2. 驱动波形的弱闪烁设计

驱动电压在一个周期内包括4个持续时间为T/8的时间间隔和4个持续时间为T/8的脉冲。如图3所示，在一个周期内包括4个持续时间为T/8的时间间隔和4个持续时间为T/8的脉冲的驱动电压。如图3所示和如图2所示的驱动电压占空比相同，但如图3所示的驱动电压频率是如图2所示的驱动电压频率的4倍。通过使用在一个周期内包括4个持续时间为T/8的时间间隔和4个持续时间为T/8的脉冲的驱动电压，与相同占空比但只有一个时间间隔的驱动电压相比，该驱动电压频率更高，减少了电润湿显示器的闪烁。

图3

驱动电压在一个周期包括有2个持续时间为T/8的时间间隔和2个持续时间为3T/8的脉冲。如图4所示的在一个周期包括有2个持续时间为T/8的时间间隔和2个持续时间为3T/8的脉冲的驱动电压，与如图5所示的在一个周期内有1个持续时间为T/4的时间间隔和1个持续时间为3T/4的脉冲的驱动电压的占空比相同，但如图4所示的驱动电压频率是如图5所示的驱动电压频率的2倍。通过使用在一个周期包括有2个持续时间为T/8的时间间隔和2个持续时间为3T/8的脉冲的驱动电压，与相同占空比但只有一个时间间隔的驱动电压相比，该驱动电压频率更高，减少了电润湿显示器的闪烁。

图4

图5

驱动电压在一个周期内包括2个持续时间为3T/8的时间间隔和2个持续时间为T/8的脉冲。如图6所示的在一个周期内包括2个持续时间为3T/8的时间间隔和2个持续时间为T/8的脉冲的驱动电压，与如图7所示的在一个周期内包括1个持续时间为3T/4的时间间隔和1个持续时间为T/4的脉冲的驱动电压的占空比相同，但如图6所示的驱动电压频率是如图7所示的驱动电压频率的2倍。通过使用在一个周期内包括2个持续时间为3T/8的时间间隔和2个持续时间为T/8的脉冲的驱动电压，与相同占空比但只有一个时间间隔的驱动电压相比，该驱动电压频率更高，减少了电润湿显示器的闪烁。

图6

图7

3. 电润湿显示器的灰阶显示

如图3所示，在一个周期内包括4个持续时间为T/8的时间间隔和4个持续时间为T/8的脉冲的驱动电压，该驱动电压形成第一灰阶；如图1所示，在一个周期内包括2个持续时间为T/4的时间间隔和2个持续时间为T/4的脉冲的驱动电压，该驱动电压形成第二灰阶；如图2所示，在一个周期内包括1个持续时间为T/2的时间间隔和1个持续时间为T/2的脉冲的驱动电压，该驱动电压形成第三灰阶。如图3所示、如图1所示和如图2所示的驱动电压占空比相同，但形成不同的灰阶。

如图6所示，在一个周期内包括2个持续时间为T/8的时间间隔和2个持续时间为3T/8的脉冲的驱动电压，该驱动电压形成第四灰阶；如图7所示，在一个周期内包括1个持续时间为T/4的时间间隔和1个持续时间为3T/4的脉冲的驱动电压，该驱动电压形成第五灰阶。如图6所示和如图7所示的驱动电压占空比相同，但形成不同的灰阶。

如图4所示，在一个周期内包括2个持续时间为3T/8的时间间隔和2个持续时间为T/8的脉冲的驱动电压，该驱动电压形成第六灰阶；如图5所示，在一个周期内包括1个持续时间为3T/4的时间间隔和1个持续时间为T/4的脉冲的驱动电压，该驱动电压形成第七灰阶。如图4所示和如图5所示的驱动电压占空比相同，但形成不同的灰阶。

4. 总结

通过使用占空比相同但波形不同的驱动电压形成不同的灰阶，使周期相同的驱动电压可形成更多的灰阶，即对于形成预定阶数的灰阶则减少了驱动时间。同时，本文的方法有效减少了闪烁感，提升了电润湿显示器的阅读舒适感。论文的结果可直接应用于电润湿显示器的驱动领域，有助于相关产品的产业化，具有一定的应用价值。

＊ [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]刘先明,王利,易子川,水玲玲,周国富.基于直流平衡的电子纸驱动方法的研究.华南师范大学学报. 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.