一种抑制电润湿显示器漏电流的驱动方法技术

本申请涉及一种抑制电润湿显示器漏电流的驱动方法。电润湿显示器是一种基于电润湿技术制备的新型反射类显示器，因为其高反射率、响应速度快、易于实现彩色显示等优势，有望取代传统的电泳显示器。驱动波形是影响该显示器性能的关键因素之一，传统的驱动波形存在电压突变造成的油墨分裂以及漏电流造成的油墨回流问题，这些缺陷不仅会造成显示器亮度降低、难以控制显示精确的灰度，甚至导致绝缘层被击穿而损坏像素。本发明专利技术所提出的驱动波形由抑制分裂阶段、直流阶段、油墨稳定阶段和复位阶段组成。通过抑制油墨分裂提高了像素的开口率，通过抵消漏电流产生的电压使油墨稳定在收缩状态，复位阶段释放被捕获的电荷使驱动效果有极好的可重复性。极好的可重复性。极好的可重复性。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制电润湿显示器漏电流的驱动方法


[0001]本专利技术属于电润湿显示器(EWDs)
，具体提供一种抑制电润湿显示器油墨分裂和漏电流的驱动方法。

技术介绍

[0002]电润湿显示器(EWDs)是一种基于电润湿技术而制备的新型反射类显示器，与传统的反射类显示器(电泳显示器)相比，它具有响应速度快，易实现彩色显示等优点，是最具发展潜力的新一代电子纸技术。其结构如图1所示，它由一块顶板、一块底板、两块氧化铟锡(ITO)玻璃板、彩色油墨、导电溶液(氯化钠水溶液)、一个绝缘层、像素墙和一个额外的钉扎结构(EPS)组成。其中，两个ITO玻璃板分别为公共电极板和像素电极板，像素壁被用于分离不同像素之间的彩色油墨，EPS被用于诱导油墨收缩的方向。
[0003]在该技术中，阈值电压为油墨开始收缩所需的最小电压，当两电极板上施加的电压小于阈值电压时，油墨平铺在绝缘层上，此时彩色油墨反射入射光，显示器显示油墨的颜色，如图2(a)所示。随着电压的增加，绝缘层逐渐由疏水性转变为疏油性，彩色油墨被导电溶液推开而收缩在像素的角落，此时底板反射入射光，显示器显示底板的颜色，如图2(b)所示。底板露出的面积占像素总面积的比例称为开口率，如式(1)所示。开口率与油
‑
固界面接触角成正比，Lippmann
–
Young方程可以用来描述EWDs中接触角与施加电压之间的关系，如式(2)所示。
[0004][0005]cosθ
V
‑
cosθ0＝KV2#(2)
[0006]其中R
A
是像素的开口率，S
u
是底板露出的面积，S
p
是一个像素的总面积，θ
V
是施加电压后的接触角，θ0是无外加电压时的接触角，K是一个与EWDs材料和结构相关的常数，V是两电极板上所加的电压，可以看出接触角与电压的平方成正比，电压越大，接触角越大。
[0007]驱动波形是施加在两电极板上的电压序列，控制像素的打开与关闭。传统的驱动波形为脉宽调制(PWM)方波，电压幅度与显示器的材料、结构相关，该波形易导致油墨分裂和漏电流的问题。油墨分裂是指在施加电压后，油墨收缩到像素的两个或多个角落的现象，如图3所示，油墨所占面积、油墨体积与电压的关系如式(3)所示。
[0008][0009]其中，S
oil
是油墨所占的面积，V
oil
是油墨的体积。可以看出在相同的体积下，油墨分裂将导致油墨所占的面积增大，因此该缺陷会导致像素的开口率降低。漏电流是因为在驱动过程中，电荷被捕获到绝缘层中，从而形成漏电流，该缺陷会导致油墨回流，像素的亮度难以稳定。

技术实现思路

[0010]本专利技术旨在抑制油墨分裂，并减少漏电流对显示器的影响。驱动波形分为抑制分裂阶段、直流阶段、油墨稳定阶段和复位阶段。在抑制分裂阶段，一个幂函数的电压波形由阈值电压开始上升，电压未突变从而抑制了油墨分裂。直流阶段用于驱动油墨快速收缩。在油墨稳定阶段，是一段线性电压序列，该电压可以有效抵消漏电流产生的电压，从而稳定油墨。复位阶段被用于释放绝缘层中的电荷。
[0011]具体为：
[0012]驱动波形的设计直接影响EWD的性能，本专利技术所提出的驱动波形由抑制分裂阶段、直流阶段、油墨稳定阶段和复位阶段组成。在抑制分裂阶段的电压序列是幂函数波形，如式(4)所示，其中，幂常数a为3，对式(4)求导得到式(5)，在t为0时V
′
为0，因此电压斜率由0增加，有效避免了电压突变造成的油墨分裂。直流阶段为一个直流电压，其幅值为像素达到目标灰度所需的电压。油墨稳定阶段为一段线性电压序列，该电压的斜率为50mV/s，可以抵消漏电流产生的电压，从而稳定油墨。复位阶段为一段与驱动电压极性相反的方波，其幅值为阈值电压，从而释放漏电流产生的电压。驱动波形如图4所示。
[0013][0014][0015]其中，V
M
为目标灰度所需的电压，V
th
为阈值电压，T
s
为抑制分裂阶段的持续时间，V
vth
为相反极性的阈值电压。
[0016]EWD的开口率可以由亮度表征，响应时间可以由亮度的变化所表征，因此，搭建了一个平台以测试EWD的亮度值。该实验平台由计算机(H430，联想，中国)、函数发生器(AFG3022C，Tektronix，美国)、电压放大器(ATA
‑
2022H，中国Agitek)、色度计(Arges
‑
45，Admesy，荷兰)和显微镜(SZ680，Cnoptec，中国)组成。在测试过程中，驱动波形可以通过计算机上的Matlab进行编辑，然后将生成的驱动波形的文件通过通用串行总线(USB)接口传输到函数发生器，再经由电压放大器将振幅值放大10倍，最后将输出电压施加于EWD。将色度计放置在EWD上记录其亮度值，显微镜可以观测油墨的收缩状态。
[0017]本专利技术具有如下的优点和有益效果：
[0018]传统的电润湿显示器驱动波形存在电压突变造成的油墨分裂以及漏电流造成的油墨回流问题，这些缺陷严重影响了EWD的显示效果。本专利技术所提出的驱动波形由抑制分裂阶段、直流阶段、油墨稳定阶段和复位阶段组成。在抑制分裂阶段，一个幂函数波形由阈值电压上升至目标灰度所需电压，由于电压的斜率从0开始逐渐增加，油墨分裂问题可以被有效解决。在油墨稳定阶段，一个线性电压序列被用于稳定油墨，逐渐增大的电压可以抵消漏电流所产生的电压，从而抑制油墨回流。在抑制分裂阶段和油墨稳定阶段之间插入的直流阶段，一个直流电压被用于驱动像素快速达到目标灰度。在复位阶段，相反极性的方波可以释放由于漏电流而被捕获到绝缘层的电荷，该电压的幅值为阈值电压，因此可以避免油墨振荡。该专利技术的优点是通过抑制油墨分裂提高了像素的开口率，此外，通过抵消漏电流产生的电压使油墨稳定在收缩状态，复位阶段释放被捕获的电荷使驱动效果有极好的可重复
性。
[0019]1.确定了从阈值电压开始上升的幂函数波形对抑制油墨分裂的有效性。
[0020]2.确定了各个阶段的最优驱动时间以及最佳的幂常数。
[0021]3.确定了线性电压序列可以抵消漏电流产生的电压从而稳定油墨。
附图说明
[0022]图1为电润湿显示器像素三维结构图；
[0023]图2为电润湿显示器像素(a)“关闭”与(b)“打开”状态示意图；
[0024]图3为油墨分散示意图；
[0025]图4为本文所提出的驱动波形。它由抑制分裂阶段、直流阶段、油墨稳定阶段和复位阶段组成；
[0026]图5为被用于对比的两个电润湿显示器传统驱动波形；
[0027]图6为油墨收缩过程亮度对比；
[0028]图7为油墨维持稳定状态的亮度对比。
具体实施方式
[0029]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制电润湿显示器漏电流的驱动方法，其特征在于，驱动波形分为抑制分裂阶段、直流阶段、油墨稳定阶段和复位阶段，其中，驱动波形在抑制分裂阶段的电压序列是幂函数波形，直流阶段为一个直流电压，油墨稳定阶段为一段线性电压序列，复位阶段为一段与驱动电压极性相反的方波，其幅值为阈值电压。2.根据权利要求1所述的抑制电润湿显示器漏电流的驱动方法，其特征在于，在抑制分裂阶段，一个幂函数的电压波形由阈值电压开始上升，电压未突变从而抑制了油墨分裂，直流阶段用于驱动油墨快速收缩，在油墨稳定阶段，是一段线性电压序列，该电压可以有效抵消漏电流产生的电压，从而稳定油墨，复位阶段被用于释放绝缘层中的电荷，该驱动波形的设计提高了像素的开口率。3.根据权利要求2所述的抑制电润湿显示器漏电流的驱动方法，其特征在于，抑制分裂阶段的电压序列是幂函数波形，驱动波形如式阶段的电压序列是幂函数波形，驱动波形如式其中，幂常数a为3，V
M
为目标灰度所需的电压，V
th
为阈值电压，T
s
为抑制分裂阶段的持续时间。4.根据权利要求2所述的抑制电润湿显示器漏电流的驱动方法，其特征在于，直流阶段为...

【专利技术属性】
技术研发人员：易子川，张虎，迟锋，刘黎明，张崇富，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：发明
国别省市：