CN107799074A - 一种实现电润湿显示器彩色显示的驱动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现电润湿显示器彩色显示的驱动控制方法及装置，驱动控制方法为将有源单色电润湿显示屏背面的反射层去除，并紧密贴合一块红绿蓝三基色LED独立控制发光的背光模组，当三基色图像信号分别驱动电润湿显示屏调制透过面积比例的同时依次点亮背面的红绿蓝三基色LED背光源发光，利用时间混色的原理控制电润湿显示屏实现彩色图像的显示。本发明可以实现电润湿显示器的彩色图像的显示，能够大大地降低电润湿彩色显示器件结构的复杂程度，在采用与单色电润湿显示器一样的器件结构就可以实现彩色图像的显示。

Description

一种实现电润湿显示器彩色显示的驱动控制方法及装置

技术领域

本发明涉及显示器技术领域，特别涉及一种实现电润湿显示器彩色显示的驱动控制方法及装置。

背景技术

近年来，由于对显示器低功耗和户外阅读的需求而使反射式显示器件备受关注，其中有一种新型反射式电润湿（电润湿又名电湿润）（Electro Wetting Device，EWD）显示器件，因其是基于加电状态下对极性液体的控制下实现显示，故而相对于其他的反射显示器件而言反应速度较快，同时也能实现高亮度、高对比度、低能耗。但如何在电润湿器件上实现彩色图像甚至视频显示仍有很大的进步空间。为了能够在电润湿显示器上实现彩色图像和视频显示，已经有人提出了各种实现彩色显示的方法和方案，这些方案各有优缺点，实现电润湿彩色显示的性能也各有好坏。

一般常见电润湿显示器实现彩色图像和视频显示的器件结构有RGB（红绿蓝）平铺结构方式和CMY（青品红黄）层叠结构方式两种。其中RGB平铺结构方式的电润湿器件将每一基色的单元平铺放置，分别由R、G、B三基色单元构成一个显示像素，再由众多像素构成一个显示器。每一基色分别由相应的基色数据经灰度调制器调制产生相应的驱动电压驱动该基色单元油墨伸缩而显示不同亮度的颜色，三基色显示单元经过加法空间混色而实现彩色的显示。其中CMY层叠结构方式的电润湿器件将每一基色的单元层叠放置，分别由C、M、Y三基色单元由上到下层叠放置构成一个显示像素，再由众多像素构成一个显示器。每一基色分别由相应的基色数据经灰度调制器调制产生相应的驱动电压驱动该基色单元油墨伸缩而显示不同亮度的颜色，三基色显示单元经过减法空间混色而实现彩色的显示。以上所述这两种实现电润湿器件彩色显示的方法的特点是彩色光信号来自环境光经电润湿器件单元对这些光信号进行强度和色彩的调制后实现的，这样的彩色图像显示质量很大程度依赖于环境的光强度大小，而环境光的强度在不同时间和不同位置变化很大，所以彩色显示性能变化很大不稳定，从而影响观看效果。同时这两种实现彩色显示的电润湿器件对电润湿器件结构的要求甚高，其中RGB（红绿蓝）平铺结构方式由于显示像素结构密度很高，很难实现高分辨和超高分辨率的显示，存在制作成本高和成品率低缺点，而CMY（青品红黄）层叠结构方式也同样存在制作过程中三层精准对位困难、观看角度窄、制作成本高等缺点。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出一种实现电润湿显示器彩色显示的驱动控制方法及装置，结合器件结构的设计和驱动控制方法能实现彩色图像数据在电润湿显示器上再现各种彩色图像的显示，实现比一般利用反射方法更优的显示画质。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种实现电润湿显示器彩色显示的驱动控制方法，将有源单色电润湿显示屏背面的反射层去除，并紧密贴合一块红绿蓝三基色LED独立控制发光的背光模组，当三基色图像信号分别驱动电润湿显示屏调制透过面积比例的同时依次点亮背面的红绿蓝三基色LED背光源发光，利用时间混色的原理控制电润湿显示屏实现彩色图像的显示。

进一步地，将每一帧彩色图像显示时间分为R、G、B 共3个显示子帧，每个显示子帧由寻址期和显示期构成；在R、G、B的3个寻址期内分别完成三基色图像信号的寻址，在R、G、B的3个显示期内每个显示单元的图像信号电压分别调制电润湿显示器件油墨的伸缩，从而调制三基色图像光信号透过被调制单元的强度，在一帧彩色图像显示期内利用时间混色的原理，实现彩色图像的显示。

进一步地，所述电润湿显示屏的油墨层颜色为黑色。

进一步地，所述背光模组是由侧边安装红绿蓝三基色LED灯和导光板构成的能实现均匀三基色背光构造器件。

进一步地，所述背光模组是由红绿蓝三基色LED灯均匀分布于整面同时加装具有均光作用的膜层构成的三基色背光构造器件。

一种实现电润湿显示器彩色显示的装置，包括主控制器单元、彩色图像数据输入接口单元、R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元、RGB数据选择器单元、灰度调制器单元、RGB三基色LED背光源驱动控制单元、三基色背光模组、有源单色电润湿显示屏、行扫描器单元、电源单元；

所述有源单色电润湿显示屏背面的反射层被去除，并紧密贴合所述三基色背光模组；所述三基色背光模组是红绿蓝三基色LED独立控制发光；

所述主控制器单元分别与彩色图像数据输入接口单元、R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元、行扫描器单元和RGB三基色LED背光源驱动控制单元连接，用于数据传输控制和时序控制；

所述彩色图像数据输入接口单元的输出端分别与R通道数据单元、G通道数据单元和B通道数据单元的输入端连接；

所述R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元的输出端分别与RGB数据选择器单元的输入端连接，用于对输入的彩色图像数据进行缓存和输出；

所述RGB数据选择器单元的输出端分别与灰度调制器单元的输入端和RGB三基色LED背光源驱动控制单元的输入端连接，用于根据彩色图像的显示子帧的控制顺序选择所需的基色的图像数据并输出；

所述灰度调制器单元的输出端与有源单色电润湿显示屏连接，用于将接收的图像数据转换成对应的脉冲宽度信号或者驱动电压输出到有源单色电润湿显示屏相应的列电极；

所述RGB三基色LED背光源驱动控制单元与三基色背光模组连接，用于按三基色子帧显示顺序输出控制三基色背光模组的相应颜色LED灯发光的电信号；

所述行扫描器单元与有源单色电润湿显示屏行电极连接，用于产生显示屏行扫描所需的电压脉冲信号。

进一步地，所述RGB数据选择器单元采用FPGA或具有多路数据选择功能的集成电路构成，该集成电路受主控制器单元的时序控制信号控制。

进一步地，所述RGB三基色LED背光源驱动控制单元采用三路恒流LED驱动控制芯片。

与现有技术相比，本发明具有有益效果：利用电润湿器件的响应速度明显优于其它常见反射式显示器的特点，适当改进典型有源单色电润湿显示器件的结构，将其背面的反射层去除并紧密贴合一块具备红绿蓝独立控制发光的背光源模组，结合对红绿蓝三基色图像的寻址和显示的驱动时序控制配合红绿蓝独立发光的背光源模组驱动控制，能使电润湿器显示器实现彩色图像的显示，采用这种方式实现电润湿彩色显示的性能将不再受环境光的影响发生改变，彩色图像显示稳定自然，大大地改善电润湿器件彩色图像的还原显示能力，实现更优的显示画质。

附图说明

图1是本发明的有源单色电润湿显示屏贴合背光模组的结构示意图；

图2是本发明RGB三基色图像显示与RGB三基色LED背光源驱动时序控制示意图；

图3是本发明一种实现电润湿显示器彩色显示的装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

一种实现电润湿显示器彩色显示的驱动控制方法，如图1所示，将有源单色电润湿显示屏背面的反射层去除，并紧密贴合一块红绿蓝三基色LED独立控制发光的背光模组，将其作为光阀调制器，当三基色图像信号分别驱动电润湿显示屏调制透过面积比例的同时依次点亮背面的红绿蓝三基色LED背光源发光，利用时间混色的原理控制电润湿显示屏实现彩色图像的显示。

电润湿显示屏的油墨层颜色为黑色；背光模组是由侧边安装红绿蓝三基色LED灯和导光板构成的能实现均匀三基色背光构造器件，也可以是由红绿蓝三基色LED灯均匀分布于整面同时加装具有均光作用的膜层构成的三基色背光构造器件。

如图2所示，将每一帧彩色图像显示时间分为R、G、B 共3个显示子帧，每个显示子帧由寻址期和显示期构成；在R、G、B的3个寻址期内分别完成三基色图像信号的寻址，在R、G、B的3个显示期内每个显示单元的图像信号电压分别调制电润湿显示器件油墨的伸缩，从而调制三基色图像光信号透过被调制单元的强度，在一帧彩色图像显示期内利用时间混色的原理，实现各种彩色图像的显示。

如图3所示，一种实现电润湿显示器彩色显示的装置，包括主控制器单元、彩色图像数据输入接口单元、R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元、RGB数据选择器单元、灰度调制器单元、RGB三基色LED背光源驱动控制单元、三基色背光模组、有源单色电润湿显示屏、行扫描器单元、电源单元；

所述有源单色电润湿显示屏背面的反射层被去除，并紧密贴合所述三基色背光模组；所述三基色背光模组是红绿蓝三基色LED独立控制发光；

所述主控制器单元分别与彩色图像数据输入接口单元、R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元、行扫描器单元和RGB三基色LED背光源驱动控制单元连接，用于数据传输控制和时序控制；

所述彩色图像数据输入接口单元的输出端分别与R通道数据单元、G通道数据单元和B通道数据单元的输入端连接；

所述R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元的输出端分别与RGB数据选择器单元的输入端连接，用于对输入的彩色图像数据进行缓存和输出；

所述RGB数据选择器单元的输出端分别与灰度调制器单元的输入端和RGB三基色LED背光源驱动控制单元的输入端连接，用于根据彩色图像的显示子帧的控制顺序选择所需的基色的图像数据并输出；

所述灰度调制器单元的输出端与有源单色电润湿显示屏连接，用于将接收的图像数据转换成对应的脉冲宽度信号或者驱动电压输出到有源单色电润湿显示屏相应的列电极；

所述RGB三基色LED背光源驱动控制单元与三基色背光模组连接，用于按三基色子帧显示顺序输出控制三基色背光模组的相应颜色LED灯发光的电信号；

所述行扫描器单元与有源单色电润湿显示屏行电极连接，用于产生显示屏行扫描所需的电压脉冲信号。

在本实施例中，选择所要驱动实现彩色显示的有源电润湿显示屏分辨率为64列和64行，所需驱动电压极性为列正行负，同时选择目前常见电润湿显示器彩色图像每基色灰度为16灰阶。

主控制器单元可以是具有编程控制功能的单片机CPU、嵌入式CPU或者计算机CPU等，本实施例中选用STM32系列单片机，用于完成实现有源电润湿显示器彩色显示控制电路系统的编程控制，完成数据传输控制和时序控制等。彩色图像数据输入接口单元由具有缓存功能或者锁存功能的数字逻辑电路构成，本实施例中选用三星K7A3236030C静态存储器芯片，用于完成图像数据输入缓存控制，根据本实施例的情况，输入的灰度数据为4位，输入时序由STM32单片机完成。RGB数据选择器单元由具备数据选择功能的集成电路构成，该电路能受主控制器发来的时序控制信号控制，采用FPGA芯片或者具备运算功能的集成电路构成，本实施例中选用Altera FPGA MAX系列芯片EPM7032SC7，采用Verilog语言编写三进一出选择程序，用于实现RGB三基色彩色图像数据到目标灰度调制器单元。

接着从R、G、B数据选择单元输出的数据送入灰度调制器单位，将4位基色数据分别调制为列所需的驱动电压值并输出到单色有源电润湿显示屏各个对应的列驱动电极上，作为电润湿显示器列显示驱动电压信号。按本实施例的假定，有源电润湿显示屏共有64路列驱动电极，因此需要64路列灰度调制器处理电路，本实施例可选用具有32路PWM灰度调制功能的2片HV632PG芯片来实现，其工作电压可以从0-80V调节。

所述的RGB三基色LED背光源驱动控制单元用于按三基色子帧显示顺序输出控制三基色LED发光的电信号，可以采用三路恒流LED驱动控制芯片SM2082D实现。

行扫描器单元由地址译码器和脉冲放大器电路或者由行扫描集成器件构成，用于产生电润湿器件行扫描所需的电压脉冲信号，本实施例中选用Altera FPGA MAX系列芯片EPM7128SC7和具有负电压放大功能的脉冲集成放大器ULN2803芯片构成，该工作芯片的工作电压选定为电润湿器件的阈值电压设定为-20V，根据电润湿显示屏共有64行的行驱动电极，因此需要采用Verilog语言编写6-64译码器模块即6位地址信号输入，该6位地址信号由STM32单片机根据图像数据扫描时序产生并输入到EPM7128SC7芯片的地址信号输入端，产生的64路一行周期有效脉冲扫描脉冲输出，并分别输入到8片ULN2803集成放大器芯片中进行电压放大，最后将放大后的负电压有效的扫描脉冲与64路电润湿显示屏行电极连接。电源单元由多电压输出开关电源或者线性稳压电压电路构成，用于为电路装置的各个模块提供所需的工作电压，主要包括数字逻辑电路电压、线性电压放大器单元所需的电压、行扫描器单元所需的电压等。

需要说明的是，本发明实施例所假定的电润湿显示屏的分辨率为64×64点阵，本发明方法其实也完全适用于比它低或者比它高的各种分辨率有源电润湿显示屏，此时所需的行列驱动路数做相应的增减即可。当然如果达到一定分辨率后，所需要的主控器CPU就需要选择更高性能的处理器，才能顺利的处理和控制本电路系统，但是不管采用何种芯片，本发明的核心想法不会改变。

以上所述各部分电路模块在单片机芯片的统一协调控制下，产生实现一幅电润湿显示器还原彩色图像显示所需的行列电极驱动电压信号，最后就可以在电润湿显示屏上实现每基色16灰阶共计4096色彩色图像的显示，为了进一步提高彩色图像的显示效果，可以进一步提高每基色图像数据的位数，如6位或者8位甚至更高的10位，这样在电润湿显示器上就能再现更为多彩的图像。但是这时就要采用性能更高的主控制CPU芯片，并更换合适调制比特位的灰度调制器芯片。

需要说明的是，电润湿又名电湿润，本发明中电润湿显示器彩色驱动控制方法同样也适用于电湿润显示器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种实现电润湿显示器彩色显示的驱动控制方法，其特征在于，将有源单色电润湿显示屏背面的反射层去除，并紧密贴合一块红绿蓝三基色LED独立控制发光的背光模组，当三基色图像信号分别驱动电润湿显示屏调制透过面积比例的同时依次点亮背面的红绿蓝三基色LED背光源发光，利用时间混色的原理控制电润湿显示屏实现彩色图像的显示。

2.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，将每一帧彩色图像显示时间分为R、G、B 共3个显示子帧，每个显示子帧由寻址期和显示期构成；在R、G、B的3个寻址期内分别完成三基色图像信号的寻址，在R、G、B的3个显示期内每个显示单元的图像信号电压分别调制电润湿显示器件油墨的伸缩，从而调制三基色图像光信号透过被调制单元的强度，在一帧彩色图像显示期内利用时间混色的原理，实现彩色图像的显示。

3.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，所述电润湿显示屏的油墨层颜色为黑色。

4.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，所述背光模组是由侧边安装红绿蓝三基色LED灯和导光板构成的能实现均匀三基色背光构造器件。

5.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，所述背光模组是由红绿蓝三基色LED灯均匀分布于整面同时加装具有均光作用的膜层构成的三基色背光构造器件。

6.一种实现电润湿显示器彩色显示的装置，其特征在于，包括主控制器单元、彩色图像数据输入接口单元、R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元、RGB数据选择器单元、灰度调制器单元、RGB三基色LED背光源驱动控制单元、三基色背光模组、有源单色电润湿显示屏、行扫描器单元、电源单元；

所述有源单色电润湿显示屏背面的反射层被去除，并紧密贴合所述三基色背光模组；所述三基色背光模组是红绿蓝三基色LED独立控制发光；

所述主控制器单元分别与彩色图像数据输入接口单元、R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元、行扫描器单元和RGB三基色LED背光源驱动控制单元连接，用于数据传输控制和时序控制；

所述彩色图像数据输入接口单元的输出端分别与R通道数据单元、G通道数据单元和B通道数据单元的输入端连接；

所述R通道数据单元、G通道数据单元、B通道数据单元的输出端分别与RGB数据选择器单元的输入端连接，用于对输入的彩色图像数据进行缓存和输出；

所述RGB数据选择器单元的输出端分别与灰度调制器单元的输入端和RGB三基色LED背光源驱动控制单元的输入端连接，用于根据彩色图像的显示子帧的控制顺序选择所需的基色的图像数据并输出；

所述灰度调制器单元的输出端与有源单色电润湿显示屏连接，用于将接收的图像数据转换成对应的脉冲宽度信号或者驱动电压输出到有源单色电润湿显示屏相应的列电极；

所述RGB三基色LED背光源驱动控制单元与三基色背光模组连接，用于按三基色子帧显示顺序输出控制三基色背光模组的相应颜色LED灯发光的电信号；

所述行扫描器单元与有源单色电润湿显示屏行电极连接，用于产生显示屏行扫描所需的电压脉冲信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述RGB数据选择器单元采用FPGA或具有多路数据选择功能的集成电路构成，该集成电路受主控制器单元的时序控制信号控制。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述RGB三基色LED背光源驱动控制单元采用三路恒流LED驱动控制芯片。