电子墨水显示面板及其驱动方法和驱动装置 技术领域 本发明涉及电子墨水显示技术， 特别涉及一种电子墨水显示面板及其驱动方法和 驱动装置。
背景技术 电子墨水是一种新型的显示材料， 能够实现类似纸张阅读的效果， 其原理主要是 基于外加电场作用下， 带电微粒在电泳介质材料中的电泳具有双稳态的特性， 由带有颜色 的带电微粒来实现显示。
图 1 显示了现有的一种电子墨水显示面板的结构， 由下至上依序包括 ： 玻璃基板 101、 薄膜晶体管 (TFT) 层 102、 电子墨水层 103、 氧化铟锡 (ITO) 层 104 和保护层 105， 其中， 氧化铟锡 (ITO) 层 104 是电子墨水显示面板的公共电极层。电子墨水层 103 包括多个透明 微胶囊 103a， 每个透明微胶囊 103a 包覆悬浮液电解质 103b 和分散在悬浮液电解质 103b 中 的多个带电微粒 103c， 在外加电场作用下 ( 如像素电极与公共电极之间的电场发生变化 )，
带电微粒 103c 电泳， 通过反射使像素显示不同的灰阶， 或者使用带有颜色的颜料颗粒， 显 示颜料颗粒的颜色。
带电微粒 103c 在微胶囊 103a 中电泳实现双稳态的相应时间一般为 200 ～ 500 毫 秒， 这种响应速度不能实现高频的刷新驱动， 因此不适合于动态影像显示， 但是完全可以胜 任静态图文的显示。由于电子墨水显示面板在显示静态图像的时候无需刷新， 无需继续施 加外电场， 因此电子墨水显示面板的功耗非常低。
图 2 示出了现有技术的一种电子墨水显示面板的像素阵列的结构示意图， 该像素 阵列包括多个成阵列排布的像素单元， 图 2 仅是示意， 包括排布成 3 行 6 列的多个像素单 元。同一行的像素单元共用同一扫描线， 图 2 中具体为扫描线 G11、 G12、 G13 ； 同一列的像 素单元共用同一数据线， 图 2 中具体为数据线 S11、 S12、 S13、 S14、 S15 和 S16。以像素单元 100 为例， 其中包括了薄膜晶体管 1001 和像素电极 1002， 其中， 薄膜晶体管 1001 的栅极连 接扫描线 G11， 源极连接数据线 S11， 漏极连接像素电极 1002。结合图 1， 薄膜晶体管 1001 和像素电极 1002 位于薄膜晶体管层 102 中， 当扫描线 G11 开启所述薄膜晶体管 1001 后， 通 过数据线 S11 在所述像素电极 1002 上施加驱动信号， 使得像素电极 1002 和公共电极层 104 之间产生电场， 从而改变该像素区域内的透明微胶囊 103a 的状态， 实现显示灰阶的改变。 在实际应用中， 常用的驱动方法是逐行扫描， 首先驱动第一行像素的扫描线， 开启其中的薄 膜晶体管， 在各条数据线上施加相应的驱动信号， 之后再开启第二行像素的扫描线， 依次类 推， 显示一帧图像一般需要多次扫描过程。
目前常用的驱动方法为脉冲宽度调制的方法， 其大致方法如下 ：
步骤 S11， 新一帧图像信号输入至一个比较器和计数器， 根据与前一帧图像的比较 结果， 决定需要向各像素提供正电压 VGH、 负电压 VGL 或零电压 Vcom， 以及各电压的脉冲次数。
步骤 S12， 根据所述比较结果， 由输出驱动器触发正 / 负 / 零电压的输出， 配合行扫 描驱动信号向某行的像素施加电压。步骤 S13， 通过施加至某一像素的正 / 负电压的脉冲次数来实现不同灰阶的显示， 每施加一次脉冲， 计数器的数值减 1。
步骤 S14， 当已经达到需要显示的灰阶时， 计数器的计数过程也已完成， 通过数据 线向像素电极施加公共电平， 像素进入保持状态， 不再产生功耗。
电子墨水的双稳态响应时间， 也就是带电微粒从电极一端通过电泳移动到电极另 一端所需要的时间一般为 200 ～ 500 毫秒， 但是整个响应时间相对于灰阶的转换过程并不 是线性的， 具体的说， 当电子墨水显示面板从全黑态转换至全白态的过程中， 随着驱动脉冲 的施加， 灰阶转换速度是一个开始慢、 中间快、 结束慢的过程。 造成上述现象的原因有两点 ： 一是电子墨水显示面板中的微胶囊内的带电颗粒要电泳移动至靠近极板的位置才能对灰 阶造成影响 ； 二是当极板上已经聚集了部分带电微粒后， 后续向极板移动的带电微粒会受 到前者的静电电荷斥力的影响， 电泳移动速度变慢。上述原因都是电子墨水显示的物理原 理本身所引起的。
由于电子墨水的灰阶响应具有上述特点， 因此在脉冲宽度调制的驱动方法中， 需 要针对这一特点进行驱动， 即对于响应速度慢的阶段， 施加更多次数的脉冲信号， 对于响应 速度快的阶段， 适当减少施加脉冲的次数。 以四灰阶电子墨水显示面板为例， 按照电子墨水 的相应特性， 结合灰阶和亮度的 gamma 显示特性曲线， 当电子墨水显示从 3 灰阶转换为 2 灰 阶时， 应施加 3 次脉冲 ； 从 2 灰阶转换为 1 灰阶时， 应施加 2 次脉冲 ； 从 1 灰阶转换为 0 灰阶 时， 应施加 4 次脉冲。对于工作频率较高的驱动电路， 其施加脉冲的次数可以相应的成倍增 加， 如上述 3 个阶段分别施加 6 次、 4 次、 8 次脉冲， 但是在整体上仍然保持 3 ∶ 2 ∶ 4 的比 例关系。
以典型的电子墨水材料为例， 其双稳态响应时间， 即从全黑态至全白态之间的转 换时间为 200 ～ 500ms， 若按照 3 灰阶转换至 0 灰阶需要 3+2+4 ＝ 9 次脉冲计算， 单个像素 的脉冲施加频率需达到 40Hz， 按照前述电子墨水的驱动方法， 这也就是栅扫描线的扫描频 率。 由于不同像素前后显示图像所需的灰阶改变情况各不相同， 因此， 需要一个庞大而复杂 的存储阵列来记录脉冲次数信息， 仍以最大脉冲次数 9 次为例， 每一像素的脉冲次数需要 4 位 bit 来记录， 并且需要相应的高速计数器来不断进行计数运算。
下面对所述电子墨水显示面板的脉冲宽度调制的驱动方法进行详细描述。
对于电子墨水， 在微胶囊上施加的电压越高， 带电微粒的移动速度越快， 灰阶改变 也越迅速。但是， 在实际应用中， 驱动电路输出的脉冲信号的电平是有限度的， 不能无限高 或无限低， 因而需要控制向像素施加的总脉冲时长 ( 即向该像素施加的所有脉冲的宽度之 和 ) 来实现灰阶的转换。显然的， 单位脉冲的宽度越窄， 需要的脉冲次数也就越多， 由于 每施加一个脉冲都需要经过一次全屏扫描， 因此， 需要的扫描周期也就越多， 扫描速度需更 快， 频率需更高。扫描频率受到扫描电路本身结构的限制， 另外， 过高的扫描频率会造成较 大的功耗。
对于某一电子墨水显示面板， 其双稳态响应时间设定为 T， 显示的灰阶数包括从 0 灰阶至 N 灰阶的 N+1 个灰阶， 则相邻灰阶的转换过程中， 会有 N 个灰阶转换的脉冲施加时 长， 分别为 t1、 t2、 t3......t(N-1)、 tN， 相应的各脉冲施加时长之比为 ：
t1 ∶ t2 ∶ t3 ∶ ...... ∶ t(N-1) ∶ tN ＝ n1 ∶ n2 ∶ n3...... ∶ n(N-1) ∶ nN，
为了满足实际使用的需要， 显然有 ：t1+t2+t3......+t(N-1)+tN ≤ T，
即一个像素的灰阶转换时间小于电子墨水材料的双稳态响应时间， 这是由于超过 双稳态响应时间的电场施加过程并不能引起任何的灰阶变化， 而相反的， 若只是选取电子 墨水响应特性中的某一段来进行灰阶调制却是可以的。
优选的 ：
t1+t2+t3......+t(N-1)+tN ＝ T (1)
定义 t0 ＝ T/(n1+n2+n3......+n(N-1)+nN) (2)
t0 即是前述提及的单位脉冲， 由上述推导可以有 ：
t1 ＝ t0*n1 ＝ T*n1/(n1+n2+n3......+n(N-1)+nN)
t2 ＝ t0*n2 ＝ T*n2/(n1+n2+n3......+n(N-1)+nN)
......
tN ＝ t0*nN ＝ T*nN/(n1+n2+n3......+n(N-1)+nN) (3)
定义 K ＝ (n1+n2+n3......+n(N-1)+nN
t0 是所述电子墨水显示屏所需设置的最小脉冲时长分辨率。需要明确的是， t0 以 及 t1、 t2、 t3......tN 所指的脉冲时长， 指的是数据线上的驱动信号 (VGH/VGL/Vcom) 被施加在 任一像素电极上的时间， 是驱动信号经由一个或多个扫描周期后经由数据线施加至像素电 极上的持续时间。假设 t0 为一次全屏扫描的时长， 则在 n1 次扫描过程中， 可以通过在数据 线上施加驱动信号， 使得某一像素的灰阶从 0 灰阶转换至 1 灰阶 ( 或从 1 灰阶转换至 0 灰 阶 )， 在 n2 次扫描过程中， 可以通过在数据线上施加驱动信号， 使得某一像素的灰阶从 1 灰 阶转换为 2 灰阶 ( 或从 2 灰阶转换为 1 灰阶 )， 依次类推。
对于任一像素 A， 其初始图像的灰阶为 a， 则该灰阶信号 a 与电子墨水显示面板上 其他所有像素在同时刻显示的所有灰阶信号一起， 存储于第一存储阵列 ( 一般为随机静态 存储器 SRAM) 中。当需要切换至下一帧图像时， 即目标图像， 像素 A 在下一帧图像所需要显 示的灰阶为 b， 灰阶信号 b 输入至比较器中， 与初始图像的灰阶 a 进行比较， 获得比较结果 (b-a)。在比较结果 (b-a) 完成的同时， 灰阶信号 b 被写入所述第一存储阵列中记录像素 A 的初始灰阶信息的地址， 将灰阶信号 a 覆盖。 比较结果 (b-a) 代表了像素 A 在本次显示图像 转换过程中需要从灰阶 a 转换至灰阶 b， 当中必须经过 ： T(b-a) ＝ t(a+1)+t(a+2)......+t(b-1)+tb 的时间跨度， 依据公式 (2) 和公式 (3) ：
T(b-a) ＝ t0*(n(a+1)+n(a+2)......+n(b-1)+nb) (5)
定义 ： k(b-a) ＝ (n(a+1)+n(a+2)......+n(b-1)+nb) (6)
根据此定义， 显然有 ： k(N-0) ＝ K，
于是， 公式 (6) 可以写成 ： T(b-a) ＝ t0*k(b-a)
时间跨度 T(b-a) 是由 k(b-a) 个 t0 帧扫描时长组成的， 意味着像素 A 需要被施加某驱 动信号， 直到经历 k(b-a) 次栅扫描后再被写入 Vcom 信号， 进入保持态。据此也可以确定， K的 含义即指从最低灰阶转换到最高灰阶 ( 或者从最高灰阶至最低灰阶 ) 所需要经历的栅扫描 次数， 根据之前所作的各种设定， 这个时间跨度应该正好是电子墨水材料的双稳态响应时 间， 即
T ＝ T(N-0) ＝ t0*(n1+n2......+n(N-1)+nN) ＝ t0*k(N-0) ＝ t0*K
前述比较结果 (b-a) 所对应的脉冲次数数据 k(b-a)， 与其他所有像素的比较结果所对应的脉冲次数数据一起被存储到第二存储阵列中。
需要明确的是， 上述处理过程全部是发生在实际的帧刷新动作开始以前， 全部是 在接受到图像更新指令和下一幅图像信号之后， 为下一幅图像更新所进行的预先准备工 作。
当完成了上述预先准备工作之后， 在每次扫描过程中， 数据线上也施加与之相匹 配的数据信号。具体的来说， 扫描线上的栅扫描信号将某一行像素的栅极置为开启时， 与 这些像素位置对应的第二存储阵列中所存储的信息被提取到第一信号处理电路中， 第一信 号处理电路具有判断和计数的功能， 并且其信号处理结果将作为后级的电压输出控制电路 的控制信号。第一信号处理电路首先对存储结果的数据部分 k (b-a) 进行是否为 0 的判断， 若 是， 则控制电压输出控制电路输出零电平 Vcom， 并将存储结果再送回第二存储阵列的原来 位置 ； 若否， 则再对存储结果的符号部分进行正负判断， 若为正， 则控制电压输出控制电路 输出正电平 VGH ； 若为负， 则控制电压输出控制电路输出负电平 VGL ； 符号正负判断结束后， 对 存储结果的数据部分进行自减 1 的计数动作， 计数完成后将已经变更的结果送回第二存储 阵列的原来位置。在第一信号处理电路对某一行像素所对应的存储脉冲次数信息进行处 理的时候， 第一信号处理电路可以是只有单独的一级处理单元， 也可以是有并联的多级处 理单元， 一行像素上的信息被顺次送入这些处理单元进行判断， 计数， 送回等操作， 第一信 号处理电路的输出结果， 也就是各个电压输出控制信号被顺次送入后级的电压输出控制电 路， 这些结果全部被锁存在一个多单元并联的一级锁存器中， 待一行像素所需的电压输出 控制信号全部充入后， 由一个锁存控制信号的控制下， 锁存器统一打开， 被锁存的输出电压 控制信号统一操作电压输出电路向数据线上输出预设的电压信号。 前述信号处理过程全部 发生在栅扫描信号将某一行像素开启的过程中， 这些被控制输出的数据电压信号正好与之 匹配起来， 完成了对该行像素的驱动。 栅扫描驱动电路循环往复的对各行像素进行扫描， 数 据信号处理电路进行与之匹配的电压输出控制工作， 完成了对整个屏幕的显示信息改写。
上述扫描刷新动作将会历经 K+1 个扫描周期， K+1 个周期后， 第二存储阵列内所有 的存储信号必然都已经经过不断的自减计数操作而变为 0， 因此所有的像素上也必然都已 经被施加了零电平 Vcom 而已经处于保持态， 不再随时间发生灰阶变化。此时栅扫描驱动电 路获得一个终止信号， 停止扫描。数据信号处理电路也不再进行 ( 也无须再进行 ) 灰阶数 据比较等工作， 整个显示屏进入休眠保持状态。 由于电子墨水显示面板的应用领域， 这种休 眠保持状态占了整个工作时间的绝大部分， 因此电子墨水的应用器件的功耗都非常低。这 也正是电子墨水显示面板的优势所在。
前述即为现有技术中通用的适用于电子墨水显示面板的脉冲宽度调制的驱动方 法。
下面介绍电子墨水显示面板中常用的图像复位技术。
在实际应用中， 由于工艺精度， 成膜差异， 信号干扰等各种原因的综合作用， 有可 能出现某些像素经过脉冲宽度调制驱动以后未能完全精确地变化到对应灰阶的情况， 结果 是实际显示灰阶与目标灰阶存在微小差异。由于电子墨水材料的双稳态特性， 如果不进行 校正， 这个差异是一直保留的， 进而持续的影响到以后的灰阶显示。更为重要的是， 若这种 显示差异是由器件或系统的固有瑕疵引起的， 那么之后就还会产生同样的情况。大量的灰 阶差异将会不断累积， 直到使得发生在所有或者大部分像素上的许多微小灰阶差异积累到使整个屏幕显示图像出现差异的程度。为了消除这种现象， 引入了图像复位技术。
图像复位技术可以是全屏黑复位， 即在显示下一帧图像之前全屏插于一幅黑图像 并且施加足够的过量脉冲， 以保证所有像素都准确的定位为最高灰阶。或者也可以对全屏 进行白复位。图像复位技术可以使灰阶定位更准确， 此方法消除的是固有缺陷造成的定位 不准， 对于驱动方式而言， 此方法引起的改变只是像素需要施加的脉冲宽度从 T(b-a) 变成了 T(b-0) 或者 T(N-b) 而已。
现有技术的脉冲宽度调制的驱动方法中， 需要多各像素进行反复扫描， 每次扫描 过程中通过数据线向一像素施加驱动脉冲或零电压， 通过控制驱动脉冲的施加次数来调整 脉冲时长的持续时间， 以实现灰阶的改变， 上述方法需要对整个显示面板频繁的进行扫描， 功耗较大。 发明内容 本发明解决的问题是提供一种电子墨水显示面板及其驱动方法和驱动装置， 减少 扫描次数， 降低功耗。
为解决上述问题， 本发明提供一种电子墨水显示面板的驱动方法， 包括 ：
逐行扫描各扫描线， 每次扫描施加于所述扫描线上的栅驱动信号的持续时间依次 等于相邻灰阶之间的转换时间 ；
在连续的至少一次扫描中在数据线上施加源驱动信号。
可选的， 所述相邻灰阶之间的正向转换时间和反向转换时间相等， 每一帧图像的 扫描次数等于灰阶的数量减 1。
可选的， 每一帧图像的各次扫描中， 栅驱动信号的持续时间依次等于从最低灰阶 至最高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间， 或者从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转 换时间。
可选的， 所述相邻灰阶之间的正向转换时间和反向转换时间不等， 每一帧图像的 扫描次数等于灰阶的数量的两倍减 2。
可选的， 每一帧图像的各次扫描中， 栅驱动信号的持续时间依次等于从最低灰阶 至最高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间和从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转换 时间， 或者依次等于从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转换时间和从最低灰阶至最 高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
可选的， 在每一帧图像显示之前， 还包括 ： 对所述电子墨水显示面板进行复位， 将 各像素复位至最低灰阶 ； 每次扫描中的栅驱动信号的持续时间依次等于从最低灰阶至最高 灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
可选的， 在每一帧图像显示之前， 还包括 ： 对所述电子墨水显示面板进行复位， 将 所述电子墨水显示面板的各像素复位至最高灰阶 ； 每次扫描中的栅驱动信号的持续时间依 次等于从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
可选的， 所述源驱动信号为正电平信号或负电平信号。
可选的， 所述在连续的至少一次扫描中在数据线上施加源驱动信号包括 ： 获取所 述扫描线和数据线确定的像素的初始灰阶和目标灰阶 ； 在持续时间分别等于初始灰阶至目 标灰阶过程中相邻灰阶的转换时间的扫描中， 在所述数据线上施加源驱动信号。
为了解决上述问题， 本发明提供了一种电子墨水显示面板的驱动装置， 包括 ：
栅驱动单元， 用于逐行扫描各扫描线， 每次扫描施加于所述扫描线上的栅驱动信 号的持续时间依次等于相邻灰阶之间的转换时间 ；
源驱动单元， 用于在连续的至少一次扫描中在数据线上施加源驱动信号。
可选的， 所述电子墨水显示面板的相邻灰阶之间的正向转换时间和反相转换时间 相等， 所述栅驱动单元对每一帧图像的扫描次数等于灰阶的数量减 1。
可选的， 所述栅驱动单元用于控制每一帧图像的各次扫描中， 栅驱动信号的持续 时间依次等于从最低灰阶至最高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间， 或者从最高灰阶至最低 灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
可选的， 所述电子墨水显示面板的相邻灰阶之间的正向转换时间和反相转换时间 不等， 所述栅驱动单元对每一帧图像的扫描次数等于灰阶的数量的两倍减 2。
可选的， 所述栅驱动单元用于控制每一帧图像的各次扫描中， 栅驱动信号的持续 时间依次等于从最低灰阶至最高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间和从最高灰阶至最低灰 阶过程中相邻灰阶的转换时间， 或者依次等于从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转 换时间和从最低灰阶至最高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
可选的， 还包括复位单元， 用于在每一帧图像显示之前， 对所述电子墨水显示面板 进行复位， 将各像素复位至最低灰阶 ； 所述栅驱动单元用于控制每次扫描中的栅驱动信号 的持续时间依次等于从最低灰阶至最高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
可选的， 还包括复位单元， 用于在每一帧图像显示之前， 对所述电子墨水显示面板 进行复位， 将各像素复位至最高灰阶 ； 所述栅驱动单元用于控制每次扫描中的栅驱动信号 的持续时间依次等于从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
可选的， 所述源驱动信号为正电平信号或负电平信号。
可选的， 所述源驱动单元包括 ：
第一存储单元， 用于存储各像素的初始灰阶 ；
第二存储单元， 获取目标灰阶和初始灰阶， 确定并存储持续时间分别等于初始灰 阶至目标灰阶过程中相邻灰阶的转换时间的扫描次序 ；
源驱动模块， 在所述持续时间分别等于初始灰阶至目标灰阶过程中相邻灰阶的转 换时间的扫描中， 在所述数据线上施加源驱动信号。
可选的， 所述栅驱动单元包括 ：
移位寄存器， 时钟端接收参考时钟信号， 输入端接收单位脉冲， 输出端连接多级寄 存器的输出， 所述输出端连接的各级寄存器之间的延时分别等于所述相邻灰阶之间的转换 时间 ；
栅驱动模块， 受所述移位寄存器的输出端的触发， 产生持续时间分别等于所述相 邻灰阶之间的转换时间的栅驱动信号。
为了解决上述问题， 本发明还提供了一种包括上述任一项所述的电子墨水显示面 板的驱动装置的电子墨水显示面板。
与现有技术相比， 上述技术方案具有以下优点 ：
本发明技术方案对各像素的扫描过程中， 扫描线的开启持续时间是不完全相等 的， 分别等于相邻灰阶之间的转换时间， 从而减少了扫描次数， 降低了功耗。进一步的， 本技术方案的扫描次数是和灰阶的总数相当的， 减小了驱动装置中相 应的存储器件的位宽， 降低了电路复杂度， 提高了集成度。
另外， 本技术方案还在每一帧图像显示之前对各像素进行复位， 避免了误差累积 导致的灰阶显示不准的问题。 附图说明
图 1 是电子墨水显示面板的剖面结构示意图 ； 图 2 是电子墨水显示面板的像素阵列的结构示意图 ； 图 3 是本发明实施例的电子墨水显示面板的驱动方法的流程示意图 ； 图 4 是本发明的第一实施例的电子墨水显示面板的驱动方法的信号时序图 ； 图 5 是本发明的第二实施例的电子墨水显示面板的驱动方法的信号时序图 ； 图 6 是本发明的第三实施例的电子墨水显示面板的驱动方法的信号时序图 ； 图 7 是本发明实施例的电子墨水显示面板的驱动装置与像素阵列的连接结构示 图 8 是本发明实施例的电子墨水显示面板的驱动装置中的栅驱动单元的结构示 图 9 是本发明实施例的电子墨水显示面板的驱动装置中的源驱动单元的结构示意图 ；
意图 ；
意图。 具体实施方式
现有技术的电子墨水显示面板的驱动方法中， 频繁的进行全屏扫描， 每次扫描中， 通过扫描线控制像素的开启时间等于单位脉冲的持续时间， 同时通过数据线对各像素施加 相应的源驱动信号， 使用多个单位脉冲拼接达到灰阶转换所需要的源驱动信号的持续时 间， 因此所需的扫描次数非常多， 导致整个电子墨水显示面板的功耗较大。
而本技术方案中每次扫描时， 通过扫描线控制像素的开启时间分别等于相邻灰阶 之间的转换时间， 并在相应的扫描次序中在数据线上施加源驱动信号， 在其他扫描过程中 施加零电平， 以达到灰阶转换所需要的源驱动信号的持续时间， 减少了扫描次数， 降低了功 耗。
而且， 本技术方案中的扫描次数是和整个电子墨水显示面板的灰阶数量相当的， 使驱动装置中的存储器件的位宽较小， 降低了电路复杂度， 提高了集成度。
为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更为明显易懂， 下面结合附图对本发明 的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。 但是本发明能够以多种不 同于在此描述的其它方式来实施， 本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类 似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
图 3 示出了本实施例的电子墨水显示面板的驱动方法， 如图 3 所示， 包括 ： 执行步 骤 S21， 逐行扫描各扫描线， 每次扫描施加于所述扫描线上的栅驱动信号的持续时间依次等 于相邻灰阶之间的转换时间 ； 执行步骤 S22， 在连续的至少一次扫描中在数据线上施加源 驱动信号。图 4 示出了本发明第一实施例的电子墨水显示面板的驱动方法的信号时序图。在 第一实施例中， 电子墨水显示面板的灰阶数为 5 个， 分别为 0 灰阶至 4 灰阶， 且其相邻灰阶 之间的正向转换时间和反向转换时间相等， 所述正向转换时间指的是相邻灰阶从低到高的 转换过程所需要施加的源驱动信号的持续时间， 相对应的， 所述反向转换时间指的是相邻 灰阶从高到低的转换过程所需要施加的源驱动信号的持续时间， 如 0 灰阶至 1 灰阶的转换 时间等于 1 灰阶至 0 灰阶的转换时间。在第一实施例中， 以参考时钟 Clk 为基准， 0 灰阶至 1 灰阶 ( 或 1 灰阶至 0 灰阶 ) 的转换时间为 4 时钟周期， 1 灰阶至 2 灰阶 ( 或 2 灰阶至 1 灰 阶 ) 的转换时间为 2 时钟周期， 2 灰阶至 3 灰阶 ( 或 3 灰阶至 2 灰阶 ) 的转换时间为 3 时钟 周期， 3 灰阶至 4 灰阶 ( 或 4 灰阶至 3 灰阶 ) 的转换时间为 5 时钟周期。
图 4 是示意图， 仅示出了 1 条扫描线 G21 及 2 条数据线 S21 和 S22。第一实施例 中， 每一帧图像的扫描次数等于灰阶的数量减 1， 所述灰阶的数量指的是电子墨水显示面板 能够显示的灰阶的数量， 本实施例中扫描次数具体为 4 次， 分别为扫描 I、 扫描 II、 扫描 III 和扫描 IV， 每一次扫描中扫描线上施加的栅驱动信号的持续时间依次等于相邻灰阶之间的 转换时间， 扫描 I 的持续时间等于 0 灰阶至 1 灰阶 ( 或 2 灰阶至 1 灰阶 ) 的转换时间， 即4 时钟周期 ； 扫描 II 的持续时间等于 1 灰阶至 2 灰阶 ( 或 2 灰阶至 1 灰阶 ) 的转换时间， 即 2 时钟周期 ； 扫描 III 的持续时间等于 2 灰阶至 3 灰阶 ( 或 3 灰阶至 2 灰阶 ) 的转换时间， 即 3 时钟周期 ； 扫描 IV 的持续时间等于 3 灰阶至 4 灰阶 ( 或 4 灰阶至 3 灰阶 ) 的转换时 间， 即 5 时钟周期 ； 另外， 在其他实施例中， 各次扫描的持续时间还可以依次等于 4 灰阶至 0 灰阶的转换时间。 需要说明的是， 每次扫描都是逐行扫描的过程， 每一次扫描中的栅驱动信 号依次施加于每一行像素的扫描线上， 之后再进行下一次扫描， 为了清楚的示出本实施例 的驱动方法， 图 4 中仅示出了扫描线 G21 上施加的栅驱动信号的时序。
在第一实施例中， 扫描线 G21 和数据线 S21 确定的像素的初始灰阶为 0 灰阶， 目标 灰阶为 2 灰阶， 即前一帧图像的灰阶为 0 灰阶， 下一帧需要显示的图像的灰阶为 2 灰阶， 因 此， 在扫描 I 和扫描 II 这两次连续的扫描过程中， 通过数据线 S21 向该像素施加源驱动信 号， 具体为正电平 VGH， 在其他扫描过程中， 施加零电平 Vcom， 使得该像素上施加的正电平 VGH 的总持续时间为 6 周期， 完成 0 灰阶至 2 灰阶的转换。相应的， 扫描线 G21 和数据线 S22 确 定的像素的初始灰阶为 3 灰阶， 目标灰阶为 1 灰阶， 因此， 在扫描 II 和扫描 III 这两次连续 的扫描过程中， 通过数据线 S22 向该像素施加源驱动信号， 具体为负电平 VGL， 在其他扫描过 程中， 施加零电平 Vcom， 使得该像素上施加的负电平 VGL 的总持续时间为 5 时钟周期， 完成 3 灰阶至 1 灰阶的转换。
由上述方案可知， 本技术方案每一帧图像只需要 4 次 ( 相当于背景技术中的 N-1) 扫描就可以实现各个灰阶之间的转换， 若使用现有技术中的脉冲宽度调制的驱动方法， 则 需要 4+2+3+5 ＝ 14 次 ( 相当于背景技术中的 K) 扫描才能实现各灰阶的转换， 因此本实施 例的技术方案显著的减少了扫描次数， 降低了功耗。
图 5 示出了本发明第二实施例的电子墨水显示面板的驱动方法的信号时序图。与 第一实施例类似的， 所述电子墨水显示面板也能够显示 0 灰阶至 4 灰阶共 5 个灰阶， 不同的 是， 本实施例的电子墨水显示面板中， 相邻灰阶之间的正向转换时间和反向转换时间不等， 从 0 灰阶至 4 灰阶的正向转换时间依次为 ： 4 时钟周期、 2 时钟周期、 3 时钟周期和 5 时钟周 期， 而从 4 灰阶至 0 灰阶的反向转换时间依次为 ： 4 时钟周期、 3 时钟周期、 2 时钟周期和 3 时钟周期。 由于第二实施例中像素的相邻灰阶之间的正向转换时间和反向转换时间不相等， 因此本实施例中， 每一帧图像的扫描次数是第一实施例的两倍， 为灰阶的数量的两倍减 2， 首先进行低灰阶至高灰阶的扫描， 再进行高灰阶至低灰阶的扫描 ； 或者反过来， 首先进行高 灰阶至低灰阶的扫描， 再进行低灰阶至高灰阶的扫描。具体的， 每一帧图像的扫描次数为 8 次， 分别为扫描 I、 扫描 II、 扫描 III、 扫描 IV、 扫描 V、 扫描 VI、 扫描 VII 和扫描 VIII。其中 前 4 次扫描中， 每次扫描的栅驱动信号的持续时间分别等于 0 灰阶至 4 灰阶的转换时间 ； 后 4 次扫描中， 每次扫描的栅驱动信号的持续时间分别等于 4 灰阶至 0 灰阶的转换时间。另 外， 在其他实施例中， 每次扫描的栅驱动信号的持续时间还可以等于是 4 灰阶至 0 灰阶的转 换时间， 之后再依次等于 0 灰阶至 4 灰阶的转换时间。
与第一实施例类似的， 本实施例中， 扫描线 G21 和数据线 S21 确定的像素的初始灰 阶是 0 灰阶， 目标灰阶为 2 灰阶， 因此在扫描 I 和扫描 II 这两次连续的扫描过程中， 通过数 据线 S21 向该像素施加源驱动信号， 具体为正电平 VGH， 在其他扫描过程中， 施加零电平 Vcom， 使得该像素上施加的正电平 VGH 的总持续时间为 6 周期， 完成 0 灰阶至 2 灰阶的转换。相应 的， 扫描线 G21 和数据线 S22 确定的像素的初始灰阶为 3 灰阶， 目标灰阶为 1 灰阶， 因此在 前 4 次正向灰阶转换的扫描中， 在数据线 S22 上施加零电平 Vcom， 之后， 在后 4 次反向灰阶转
换的扫描中， 在扫描 VI 和扫描 VII 这两次连续的扫描中， 通过数据线 S22 向像素施加源驱 动信号， 具体为负电平 VGL， 在其他扫描过程中， 施加零电平 Vcom， 使得该像素上施加的负电平 VGL 的总持续时间为 5 时钟周期， 完成 3 灰阶至 1 灰阶的转换。
类似的， 本实施例中每一帧图像仅需要 8 次扫描， 相对于现有技术的 14 次扫描， 扫 描次数仍有明显的减少， 能够显著降低功耗。
图 6 示出了本发明第三实施例的电子墨水显示面板的驱动方法的信号时序图。与 前两个实施例类似的， 在第三实施例中， 电子墨水显示面板的灰阶数为 5 个， 分别为 0 灰阶 至 4 灰阶， 区别在于， 在每一帧图像之前首先对各个像素进行复位， 使其显示最高灰阶 4 灰 阶， 或最低灰阶 0 灰阶。由于进行了复位， 因此， 灰阶的正向转换时间与反向转换时间是否 相等并不影响具体的驱动过程， 每一帧图像的扫描次数固定等于灰阶的数量减 1。 本实施例 中， 每一帧图像的扫描次数为 4 次， 分别为扫描 I、 扫描 II、 扫描 III 和扫描 IV， 由于各像素 首先被复位至 0 灰阶， 因此， 每次扫描中扫描线上施加的栅驱动信号的持续时间依次等于 相邻灰阶之间的正向转换时间， 分别为 ： 4 时钟周期、 2 时钟周期、 3 时钟周期和 5 时钟周期。
在第三实施例中， 扫描线 G21 和数据线 S21 确定的像素的初始灰阶为 0 灰阶， 目标 灰阶为 2 灰阶， 复位后仍相当于从 0 灰阶转换至 2 灰阶， 因此， 在扫描 I 和扫描 II 这两次连 续的扫描过程中， 通过数据线 S21 向该像素施加源驱动信号， 具体为正电平 VGH， 在其他扫描 过程中， 施加零电平 Vcom， 使得该像素上施加的正电平 VGH 的总持续时间为 6 周期， 完成 0 灰 阶至 2 灰阶的转换。相应的， 扫描线 G21 和数据线 S21 确定的像素的初始灰阶为 3 灰阶， 目 标灰阶为 1 灰阶， 复位后相当于从 0 灰阶至 1 灰阶， 因此， 在扫描 I 中， 通过数据线 S22 向该 像素施加源驱动信号， 具体为负电平 VGL， 在其他扫描过程中， 施加零电平 Vcom， 使得该像素上 施加的负电平 VGL 的总持续时间为 5 时钟周期， 完成 3 灰阶至 1 灰阶的转换。
第三实施例除具备第一实施例和第二实施例的技术效果外， 在每一帧图像之前进 行复位一方面避免了灰阶的正向转换时间与反向转换时间不相等对驱动过程的影响， 减少了扫描次数。另外， 复位还可以避免误差积累导致的灰阶不准的问题， 提高显示质量。
图 7 示出了本发明实施例的电子墨水显示面板的驱动装置与像素阵列的连接结 构示意图。如图 7 所示， 像素阵列 200 包括多个成阵列排布的像素单元， 同一行的像素单元 共用同一扫描线， 同一列的像素单元共用同一数据线， 图 7 仅是示意， 包括扫描线 G21、 G22、 G23， 以及数据线 S21、 S22、 S23、 S24、 S25 和 S26。
所述电子墨水显示面板的驱动装置包括 ： 栅驱动单元 201、 源驱动单元 202、 复位 单元 203 和参考时钟单元 204。其中， 复位单元 203 用于在每一帧图像之前， 将各个像素复 位至最高灰阶或最低灰阶， 其具体实现方式可以是通过各条扫描线开启各个像素， 通过扫 描线向各像素施加持续时间超过双稳态响应时间的正电平 VGH， 使各像素复位至最高灰阶， 或施加持续时间超过双稳态响应时间的负电平 VGL， 使各像素复位至最低灰阶。所述参考时 钟源 204 用于产生时钟信号， 作为每次扫描中控制栅驱动信号的持续时间的基准。
所述栅驱动单元 201 用于逐行扫描各扫描线， 每次扫描施加于所述扫描线上的栅 驱动信号的持续时间依次等于相邻灰阶之间的转换时间 ； 所述源驱动单元 202 用于在连续 的至少一次扫描中在数据线上施加源驱动信号。
在所述复位单元 203 不工作的前提下， 若所述电子墨水显示面板的相邻灰阶之间 的正向转换时间和反相转换时间相等， 所述栅驱动单元 201 对每一帧图像的扫描次数等于 灰阶的数量减 1， 各次扫描中， 栅驱动信号的持续时间依次等于从最低灰阶至最高灰阶过程 中相邻灰阶的转换时间， 或者从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转换时间 ； 若所述 电子墨水显示面板的相邻灰阶之间的正向转换时间和反相转换时间不等， 所述栅驱动单元 201 对每一帧图像的扫描次数等于灰阶的数量的两倍减 2， 各次扫描中， 栅驱动信号的持续 时间依次等于从最低灰阶至最高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间和从最高灰阶至最低灰 阶过程中相邻灰阶的转换时间， 或者依次等于从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转 换时间和从最低灰阶至最高灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
在所述复位单元 203 工作时， 所述栅驱动单元 201 在每次扫描中的栅驱动信号的 持续时间依次等于从最高灰阶至最低灰阶过程中相邻灰阶的转换时间。
所述电子墨水显示面板的驱动装置对整个电子墨水显示面板的具体驱动过程参 见前述的几个实施例， 这里不再赘述。本技术方案还提供了包括上述驱动装置的电子墨水 显示面板， 其具体工作过程同样请参考前述的几个实施例。
图 8 示出了所述电子墨水显示面板的驱动装置中的栅驱动单元的结构示意图， 包 括移位寄存器 201a 和栅驱动模块 201b。同时结合图 4， 所述移位寄存器 201a 的时钟端接 收参考时钟信号 Clk， 输入端接收单位脉冲， 输出端连接多级寄存器的输出， 所述输出端连 接的各级寄存器之间的延时分别等于所述相邻灰阶之间的转换时间， 与图 4 对应， 输出端 分别连接第 1 级寄存器、 第 5 级寄存器、 第 7 级寄存器、 第 11 级寄存器和第 18 级寄存器， 使 得输出端产生触发信号 Trig， 所述触发信号 Trig 的触发脉冲分别产生于第 1 时钟周期、 第 5 时钟周期、 第 7 时钟周期、 第 11 时钟周期和第 18 时钟周期。所述栅驱动模块 201b 受所 述移位寄存器 201a 输出的触发信号触发， 产生持续时间分别等于所述相邻灰阶之间的转 换时间的栅驱动信号。仍参考图 4， 扫描 I 中栅驱动信号的持续时间为 3 时钟周期， 扫描 II 中栅驱动信号的持续时间为 2 时钟周期， 扫描 III 中栅驱动信号的持续时间为 4 时钟周期， 扫描 IV 中栅驱动信号的持续时间为 5 时钟周期。图 9 示出了所述电子墨水显示面板的驱动装置中的源驱动单元的结构示意图， 包 括： 第一存储单元 202a， 用于存储各像素的初始灰阶 ； 第二存储单元 202b， 获取目标灰阶和 初始灰阶， 确定并存储持续时间分别等于初始灰阶至目标灰阶过程中相邻灰阶的转换时间 的扫描次序， 具体的， 可以包括一比较器， 根据目标灰阶和初始灰阶的差值确定需要在哪几 个次序的扫描中向数据线上施加正电平或负电平 ； 源驱动模块 202c， 在所述持续时间分别 等于初始灰阶至目标灰阶过程中相邻灰阶的转换时间的扫描中， 在所述数据线上施加源驱 动信号， 具体的从所述第二存储单元 202b 中获取需要施加正电平或负电平的扫描次序， 并 在对应扫描过程中向数据线上施加相应的正电平或负电平。
由于本技术方案中每一帧图像的扫描次数与灰阶的总数相当， 等于灰阶的数量减 1 或者灰阶的数量的两倍减 2， 显著小于现有技术中的扫描次数， 相当于背景技术中提及的 K 次减小至了 N 次或 2N 次 ( 电子墨水显示面板能够显示的灰阶由 0 灰阶至 N 灰阶 )。因此， 第二存储单元 202b 中的存储位宽比较小， 使得第二存储单元 202b 的集成度可以更高， 进而 提高了整个驱动装置的集成度。同时也可以降低源驱动模块 202c 的运算复杂度。
综上， 本发明技术方案对各像素的扫描过程中， 扫描线的开启持续时间是不完全 相等的， 分别等于相邻灰阶之间的转换时间， 从而减少了扫描次数， 降低了功耗。
进一步的， 本技术方案的扫描次数是和灰阶的总数相当的， 减小了驱动装置中相 应的存储器件的位宽， 降低了电路复杂度， 提高了集成度。
另外， 本技术方案还在每一帧图像显示之前对各像素进行复位， 避免了误差累积 导致的灰阶显示不准的问题。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上， 但其并不是用来限定本发明， 任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内， 都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发 明技术方案做出可能的变动和修改， 因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容， 依据本发明 的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化及修饰， 均属于本发明技术方案 的保护范围。