电子纸显示面板、驱动方法、驱动装置及电子纸设备与流程

1.本公开涉及显示领域，特别涉及一种电子纸显示面板、驱动方法、驱动装置及电子纸设备。


背景技术：

2.对于常规esl产品(即电子纸显示屏产品)，其像素采用上下电极形成电场，利用电场力吸引或排斥带电小球(其结构示意如图1所示)，为了区分开不同颜色的小球(又称为纸膜微粒，每个小球涂覆一种颜色)，要使小球荷质比(即带电量和密度)有区别，通过调整电极电压和刷新时间等，使不同颜色小球分开。
3.上述方法仅通过电场力控制，能区分的荷质比不同的小球种类有限，而且每种颜色变换都要使小球互换位置，通过上下移动实现，刷新较慢，所以目前常用的电子纸显示屏仅能实现三色显示，颜色较少。
4.常规电子纸的纸膜中每个带电微粒上只有一种颜色，每次变换颜色都需要推动一次带电微粒移动，刷新慢，导致可显示的颜色少。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本公开实施例提出了一种电子纸显示面板、驱动方法、驱动装置及电子纸设备，用以解决现有技术的如下问题：常规电子纸显示屏的纸膜中每个纸膜微粒上只有一种颜色，通过电场驱动纸膜微粒改变位置进而调整显示颜色，但每次变换颜色都需要推动一次带电微粒移动，导致刷新慢，可显示的颜色少。
6.一方面，本公开实施例提出了一种电子纸显示面板，包括：纸膜和所述纸膜的驱动基板；所述纸膜包括多个像素纸膜单元，所述像素纸膜单元包括：三种类型的纸膜微粒，三种类型的纸膜微粒的荷质比均不相同，同一类型的每个纸膜微粒均具有面积均等的两种颜色，不同类型的纸膜微粒的颜色互不重复，每个纸膜微粒均具有两种磁性，同一类型的纸膜微粒的两种颜色各自对应一种磁性；所述驱动基板包括多个与所述像素纸膜单元一一对应的驱动单元，所述驱动单元包括：像素电极层、磁感应结构；所述磁感应结构，与所述像素纸膜单元对应设置，用于通过产生可变化的磁极调整纸膜微粒相对于上电极层的颜色；所述像素电极层，用于在接收到不同电压信号的情况下控制不同类型的纸膜微粒调整上下位置，以使得与当前电压值匹配的同一类纸膜微粒移动至靠近上电极层侧。
7.在一些实施例中，所述驱动单元还包括：一个tft开关或者两个tft开关，所述tft开关用于控制所述磁感应结构和/或所述像素电极层。
8.在一些实施例中，所述一个tft开关包括：一条栅极信号线、一条磁场信号线、一条电场信号线；其中，所述磁场信号线，用于控制所述磁感应结构产生预定磁场；所述电场信号线，用于控制像素电极层接收到的电压信号的电压值；所述栅极信号线，与所述磁场信号线和所述电场信号线同时连接，用于同时导通或断开所述磁场信号线和所述电场信号线。
9.在一些实施例中，所述两个tft开关包括：两条栅极信号线、一条磁场信号线、一条
电场信号线；其中，所述磁场信号线，用于控制所述磁感应结构产生预定磁场；所述电场信号线，用于控制像素电极层接收到的电压信号的电压值；第一栅极信号线，与所述磁场信号线连接，用于导通或断开磁场信号线；第二栅极信号线，与所述电场信号线连接，用于导通或断开电场信号线。
10.在一些实施例中，所述磁感应结构至少包括以下之一：电磁感应线圈，磁性材料层。
11.在一些实施例中，还包括：设置在纸膜上层的上电极层。
12.另一方面，本公开实施例提出了一种驱动方法，用于驱动本公开任一实施例所述的电子纸显示面板，包括：检测是否接收到切换控制信号；在接收到所述切换控制信号的情况下，向所述磁感应结构和/或所述像素电极层发送工作信号，以控制纸膜显示预定颜色。
13.在一些实施例中，所述向所述磁感应结构和/或所述像素电极层发送工作信号，以控制纸膜显示预定颜色，包括：向所述像素电极层发送第二信号，以使所述像素电极层驱动与当前电压值匹配的同一类纸膜微粒移动至靠近上电极层侧；和/或，向所述磁感应结构发送第一信号，以使所述磁感应结构产生第一磁场，所述第一磁场用于调整纸膜中纸膜微粒相对于上电极层的颜色。
14.另一方面，本公开实施例提出了一种驱动装置，用于驱动本公开任一实施例所述的电子纸显示面板，包括：检测模块，用于检测是否接收到切换控制信号；控制模块，用于在接收到所述切换控制信号的情况下，向所述磁感应结构和/或所述像素电极层发送工作信号，以控制纸膜显示预定颜色。
15.另一方面，本公开实施例提出了一种电子纸设备，包括：本公开任一实施例所述的电子纸显示面板，以及，本公开任一实施例所述的驱动装置。
16.本公开实施例纸膜中的纸膜微粒具有不同的电性和磁性，所以在电场和磁场的双重作用下，可实现彩色纸膜微粒受电场力和磁场力的双重作用，实现上下运动和旋转两种运动方式，纸膜微粒不同磁场力方向对应不同颜色，受磁场力进行的旋转运动相对电场力的上下运动响应更快，因此可以在实现彩色的基础上达到更快的响应速度，且增加了一倍的显色量，产品性能较好。
附图说明
17.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为现有电子纸显示屏的部分剖面示意图；
19.图2为本公开实施例提供的电子纸显示面板的部分剖面结构示意图；
20.图3为本公开实施例提供的一个驱动单元包括一个tft开关的设计示意图；
21.图4为本公开实施例提供的图3的不同层级被逐层拆分后的示意图一；
22.图5为本公开实施例提供的图3的不同层级被逐层拆分后的示意图二；
23.图6为本公开实施例提供的图3的不同层级被逐层拆分后的示意图三；
24.图7为本公开实施例提供的一个驱动单元包括两个tft开关的设计示意图；
25.图8为现有驱动单元的层级结构工艺图；
26.图9为本公开实施例提供的一个tft开关的驱动单元的层级结构工艺图；
27.图10为本公开实施例提供的两个tft开关的驱动单元的层级结构工艺图；
28.图11为本公开实施例提供的电子纸显示面板的驱动显示示意图一；
29.图12为本公开实施例提供的电子纸显示面板的驱动显示示意图二；
30.图13为本公开实施例提供的电子纸显示面板的驱动显示示意图三；
31.图14为本公开实施例提供的电子纸显示面板的驱动显示示意图四；
32.图15为本公开实施例提供的电子纸显示面板的驱动显示示意图五；
33.图16为本公开实施例提供的电子纸显示面板的驱动显示示意图六；
34.图17为本公开实施例提供的驱动单元的另一种设计示意图；
35.图18为本公开实施例提供的驱动方法的流程图；
36.图19为本公开实施例提供的驱动装置的结构示意图。
具体实施方式
37.为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
38.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
39.为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
40.本公开实施例提供了一种电子纸显示面板，其部分剖面结构示意如图2所示，包括：
41.纸膜和纸膜的驱动基板；
42.纸膜包括多个像素纸膜单元，像素纸膜单元包括：三种类型的纸膜微粒1，三种类型的纸膜微粒的荷质比均不相同，同一类型的每个纸膜微粒均具有面积均等的两种颜色，不同类型的纸膜微粒的颜色互不重复，每个纸膜微粒均具有两种磁性(图中及后续实施例均以n和s极为例)，同一类型的纸膜微粒的两种颜色各自对应一种磁性；
43.驱动基板包括多个与像素纸膜单元一一对应的驱动单元，驱动单元包括：像素电极层2、磁感应结构3；磁感应结构，与像素纸膜单元对应设置，用于通过产生可变化的磁极调整纸膜微粒相对于上电极层4的颜色；像素电极层，用于在接收到不同电压信号的情况下
控制不同类型的纸膜微粒调整上下位置，以使得与当前电压值匹配的同一类纸膜微粒移动至靠近上电极层侧。
44.本公开实施例纸膜中的纸膜微粒具有不同的电性和磁性，所以在电场和磁场的双重作用下，可实现彩色纸膜微粒受电场力和磁场力的双重作用，实现上下运动和旋转两种运动方式，纸膜微粒不同磁场力方向对应不同颜色，受磁场力进行的旋转运动相对电场力的上下运动响应更快，因此可以在实现彩色的基础上达到更快的响应速度，且增加了一倍的显色量，产品性能较好。
45.上述电子纸显示面板还包括设置在纸膜上层的上电极层，图2中已经示出。关于图2，其所示为电子纸显示面板中一个像素纸膜单元的剖面结构的一种示例，对于图中的磁感应结构，其可以是电磁感应线圈(也称为螺旋线圈)或者磁性材料层等。本公开实施例后续将采用螺旋线圈作为示例进行说明。
46.对于驱动单元，其还包括一个tft开关或者两个tft开关，tft开关用于控制磁感应结构和/或像素电极层。如果是一个tft开关，则需要同时控制磁感应结构和像素电极层，如果是两个tft开关，则可以分别独立控制磁感应结构和像素电极层。
47.在只包括一个tft开关的情况下，该tft开关在驱动基板中可以以栅极信号线、一条磁场信号线、一条电场信号线形式存在，即一个tft开关包括一条栅极信号线、一条磁场信号线、一条电场信号线；其中，磁场信号线，用于控制磁感应结构产生预定磁场；电场信号线，用于控制像素电极层接收到的电压信号的电压值；栅极信号线，与磁场信号线和电场信号线同时连接，用于同时导通或断开磁场信号线和电场信号线。
48.图3示出了一个驱动单元包括一个tft开关的设计示意图，图中可以清楚的看到，一条栅极信号线同时与一条磁场信号线和一条电场信号线连接。为了清楚的示意，图3的不同层级被逐层拆分后的示意图分别如图4、图5所示，图4为在图3基础上将像素电极(即像素电极层的简称)去掉后的驱动单元的设计示意图；图5为在图4基础上将去掉磁场信号线和螺旋线圈对应层级后的驱动单元的设计示意图，图6为在图5基础上将去掉电场信号线对应层级后的驱动单元的设计示意图。在去除上述附图中各个层级时，与本公开实施例无关的其它层级并没有一并删除，例如图中多个用于和上电极层连接的小方框区域(绝缘层区域)并没有被删除以及连接磁场信号线和电场信号线的半导体区域等，此处不再赘述，相对于现有驱动单元而言，本公开实施例的驱动单元增加了螺旋线圈和磁场信号线，其它结构与现有驱动单元结构相似，此处不再赘述。
49.在包括两个tft开关的情况下，该tft开关在驱动基板中可以以两条栅极信号线、一条磁场信号线、一条电场信号线；其中，磁场信号线，用于控制磁感应结构产生预定磁场；电场信号线，用于控制像素电极层接收到的电压信号的电压值；第一栅极信号线，与磁场信号线连接，用于导通或断开磁场信号线；第二栅极信号线，与电场信号线连接，用于导通或断开电场信号线。图7示出了一个驱动单元包括两个tft开关的设计示意图，图中包括两条栅极信号线。
50.具体实现时，为了避免磁场和电场同时控制可能产生的干扰，本公开实施例优选采用两个tft开关的方案，即像素电极层的电场先开启，使得带电纸膜微粒运动到指定位置后，再开启控制螺旋线圈的tft，使纸膜微粒旋转方向而调整颜色，因此电场和磁场互不干扰。上述设计过程中，可以通过实验验证螺旋线圈中电流大小和线圈数量对纸膜微粒运动
的影响，调整到磁场大小仅能使纸膜微粒旋转而不能使其移动的状态即可。
51.现有驱动单元的层级结构工艺如图8所示，通常包括最底层的gate(栅极信号线)，gate和active(半导体)之间的绝缘层(gi)，再上一层的是active，再上一层的是电场信号线(也称为sd)，sd和像素电极层(也成为下电极层)之间的绝缘层(pvx)，最上层是像素电极(ito)。
52.本公开实施例具有一个tft开关的驱动单元的层级结构工艺如图9所示，本公开实施例具有两个tft开关的驱动单元的层级结构工艺如图10所示。通过图8、图9和图10的对比可以看出本公开实施例相对于现有驱动单元的工艺改变。
53.本公开实施例在常规电子纸显示面板的纸膜和驱动基板的结构基础上都进行了改进，提出一种新型电子纸显示面板，可在不增加微粒数量的基础上增加一倍可现实的颜色，并提高刷新速度。
54.现有电子纸显示面板中，不同纸膜微粒的荷质比不同，因此可以被不同电压大小驱动至不同位置，此为现有纸膜微粒成熟工艺，在此基础上，本公开实施例的纸膜微粒还设置有磁性，其可以通过涂覆材料或纸膜微粒内部结构改变，本公开实施例不进行赘述，并且，本公开实施例还在两个不同极性侧涂覆不同颜色，则一个纸膜微粒上可以具有两种颜色，相比于现有纸膜，在不增加微粒数量的基础上，颜色增加了一倍。
55.由于本公开实施例纸膜中的纸膜微粒具有不同的电性和磁性(例如磁性为南极和北极)，所以在电场和磁场的双重作用下，可实现彩色纸膜微粒受电场力和磁场力的双重作用，实现上下运动和旋转两种运动方式，而受磁场力进行的旋转运动相对电场力的上下运动响应更快，因此可以在实现彩色的基础上达到更快的响应速度。
56.具体驱动时，可以先通过电场将带不同电荷的纸膜微粒上下区分开，例如图11所示，像素电极层加负电压(-15v)，上电极层一般是公共电极在0v左右，并且保持不变，带负电荷的纸膜微粒被推至上层，然后加磁场，通过控制线圈电流的流向，控制s、n极的方向，使s极向上，纸膜微粒的n极对应的a1颜色将被吸引至朝上，此时整个像素将显示a1颜色。
57.如图12所示，需要显示a2颜色时，底层电极加-15v电压，使带黄微粒运动至最上方，a2一侧是s极，则螺旋线圈上侧磁场应为s极，加一个顺时针电流，即可产生该方向的磁场，其他两种颜色微粒状态为a3和a4微粒在电泳液中间层，且s极(a4面)朝上；a5和a6微粒在最下层，且s极(a6面)朝上。
58.如图13所示，需要显示a3颜色时，底层电极加 6v的电压，上电极层一般是公共电极在0v左右，并且保持不变，形成从下往上的电场，使a3的微粒运动至最上方，因为a3一侧是n极，显示a3需使n极(a3面)朝上s极(a4面)朝下，螺旋线圈在磁性微粒下方，所以需要使螺旋线圈上为n极，加一个逆时针电流，即可产生该方向的磁场，其他两种颜色微粒状态为a5和a6颜色微粒在电泳液中间层，且n极(a5面)朝上；a1和a2纸膜微粒在最下层，且n极(a1面)朝上。
59.如图14所示，需要显示a4颜色时，底层电极加 6v电压，使带a4微粒运动至最上方，a4一侧是s极，则螺旋线圈上侧磁场应为s极，加顺时针电流即可产生该方向磁场，其他两种颜色微粒状态为a5和a6微粒在电泳液中间层，且s极(a6面)朝上；a1和a2纸膜微粒在最下层，且s极(a2面)朝上。
60.如图15所示，需要显示a5颜色时，底层电极加 15v电压，使带a5微粒运动至最上
方，a5一侧是n极，则螺旋线圈上侧磁场应为n极，加一个逆时针电流，即可产生该方向的磁场，其他两种颜色微粒状态为a3和a4微粒在电泳液中间层，且n极(a3面)朝上；a1和a2纸膜微粒在最下层，且n极(a1面)朝上。
61.如图16所示，需要显示a6颜色时，底层电极加 15v电压，使带a6微粒运动至最上方，a6一侧是s极，则螺旋线圈上侧磁场应为s极，加一个顺时针电流，即可产生该方向的磁场，其他两种颜色微粒状态为a3和a4微粒在电泳液中间层，且s极(a4面)朝上；a1和a2纸膜微粒在最下层，且s极(a2面)朝上。
62.上述各图中的磁感应结构均以螺旋线圈为例，其还可以是如图17所示的产生磁场的膜层(即磁性材料层)，其它结构此处不再赘述。上述产生磁场的膜层材料可以为cr2ge2te6、crsite3、cr2sn2te6、k2cuf4、feps3、nips3、mnps3、fe3gete2、cri3、vse2等二维层状材料或二维原子晶体。
63.本公开实施例还提供了一种驱动方法，其用于驱动本公开上述实施例的电子纸显示面板，其流程如图18所示，包括步骤s1801至s1802：
64.s1801，检测是否接收到切换控制信号；
65.s1802，在接收到切换控制信号的情况下，向磁感应结构和/或像素电极层发送工作信号，以控制纸膜显示预定颜色。
66.在向磁感应结构和/或像素电极层发送工作信号，以控制纸膜显示预定颜色的过程中，具体可以向像素电极层发送第二信号，以使像素电极层驱动与当前电压值匹配的同一类纸膜微粒移动至靠近上电极层侧；和/或，向磁感应结构发送第一信号，以使磁感应结构产生第一磁场，第一磁场用于调整纸膜中纸膜微粒相对于上电极层的颜色。
67.本公开实施例纸膜中的纸膜微粒具有不同的电性和磁性，所以在电场和磁场的双重作用下，可实现彩色纸膜微粒受电场力和磁场力的双重作用，实现上下运动和旋转两种运动方式，纸膜微粒不同磁场力方向对应不同颜色，受磁场力进行的旋转运动相对电场力的上下运动响应更快，因此可以在实现彩色的基础上达到更快的响应速度，且增加了一倍的显色量，产品性能较好。
68.本公开实施例还提供了一种驱动装置，用于驱动本公开上述实施例的电子纸显示面板，其结构示意如图19所示，包括：
69.检测模块10，用于检测是否接收到切换控制信号；控制模块20，与检测模块10耦合，用于在接收到切换控制信号的情况下，向磁感应结构和/或像素电极层发送工作信号，以控制纸膜显示预定颜色。
70.控制模块20具体可以用于向像素电极层发送第二信号，以使像素电极层驱动与当前电压值匹配的同一类纸膜微粒移动至靠近上电极层侧；和/或，向磁感应结构发送第一信号，以使磁感应结构产生第一磁场，第一磁场用于调整纸膜中纸膜微粒相对于上电极层的颜色。
71.本公开实施例还提供了一种电子纸设备，包括本公开上述实施例的电子纸显示面板以及本公开上述实施例驱动装置，具体方案此处不再赘述。
72.此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明
书中或本技术的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
73.以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
74.以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。