基于电子墨水显示屏的电脑显示器的制造方法

基于电子墨水显示屏的电脑显示器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其包括：EPD显示屏，其用于显示视频画面；电源控制电路，其用于向所述EPD显示屏提供驱动电压；时序控制电路，其用于向所述电源控制电路提供用于控制所述驱动电压的产生和撤除的控制信号，并且所述时序控制电路还用于按视频画面刷新模式向所述EPD显示屏提供用于驱动所述EPD显示屏的驱动信号；微控制电路，其用于向所述时序控制电路提供视频画面刷新模式；以及视频图像转换装置，其从电脑接收视频信号，并将所述视频信号转换为适于在所述EPD显示屏上显示的具有不同灰度的画面信号，并将所述具有不同灰度的画面信号提供给所述微控制电路。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电脑显示器，尤其涉及基于电子墨水显示屏的电脑显示器。 基于电子墨水显示屏的电脑显示器

【背景技术】
[0002] 现有技术的电脑显示器（即，台式计算机显示器或笔记本计算机显示器）的显示 技术多是基于CRT (阴极射线显像管技术）、LCD (液晶显示技术）、LED (发光二级管技术）。 在这些显示器中，无论电子枪射击荧光涂层，还是内置灯管，抑或发光二极管自发光，对长 时间凝视电脑显示器的用户来讲，基于上述技术的显示器都容易损伤视网膜。另外，现有技 术的电脑显示器的普遍较低的屏幕分辨率也容易导致眼睛聚焦疲劳，从而导致电脑使用者 的眼部整体疲劳，严重者甚至病变。
[0003] 电子墨水技术（Electronic Paper Display,英文简称EPD)是借助环境光显示的 新技术。Ero显示技术系将黑、白两色的带电颗粒封装于微胶囊结构中，由外加电场控制不 同电荷黑白颗粒的升降移动，以呈现出黑白单色的显示效果，在电场的作用下，黑白两种不 同的颗粒不停运动，当白色的颗粒上升到上表面时，所有的环境光照射到上表面被完全反 射，这样就形成了白色的状态，也就是纸的状态。当交换电极后，两种颜色的颗粒会交换位 置，这样白色的颗粒就可以到下面去了，黑色的颗粒就到上面，光被黑色的颗粒全部吸收， 结果就导致黑色，也就形成了黑白显示。另外，在上表面也可以有混合的状态，两种不同的 颗粒成比例的混合，这样可以形成黑白及有灰度层次的不同颜色。
[0004] 由于Ero技术可呈现出高反射率、高对比的黑白显示效果，同时有记忆效果，当把 外加电场取消后，即时显示当前所呈现的显示，如同一张打印好的纸所显示的内容。由于具 有双稳定性，在电源电场取消之后，仍然在Ero显示屏上将图像保留几个月或者几年。该技 术因为可以借助环境光实现反射式显示，类似普通纸张的印刷显示效果。所以，相对自发光 的CRT、LED、IXD、0LED等传统显示屏，Ero显示屏不容易使人眼疲劳，长时间凝视不会损害 视网膜。此外，Ero显示屏还具有耗电量低、节能省电的优势。目前，EH)技术一直被应用在 电子书等手持电子阅读器设备上。
[0005] 然而，尽管Ero显示屏已广泛应用在电子书、货架标签等小尺寸电子设备上，但是 现有技术的Ero显示屏难以以适当速度实时播放连续画面。因此，现有技术的基于EPD的 显示屏无法用于电脑显示器，


【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于提供一种基于电子墨水显示屏（Ero显示屏）的电脑显示器，该 基于电子墨水显示屏的电脑显示器能够以适当的速度播放连续画面，每帧画面之间的切换 速度大大提高，同时融入不同灰度画面模式的控制与转换，克服了现有技术的基于Ero显 示屏的显示器无法用作电脑显示器的缺点。
[0007] 根据本发明第一方面，提供一种基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于 包括：
[0008] 电子墨水显示屏，其用于显示视频画面；
[0009] 电源控制电路，其用于向所述电子墨水显示屏提供驱动电压；
[0010] 时序控制电路，其用于向所述电源控制电路提供用于控制所述驱动电压的产生和 撤除的控制信号，并且所述时序控制电路还用于按视频画面刷新模式向所述电子墨水显示 屏提供用于驱动所述电子墨水显示屏的驱动信号；
[0011] 微控制电路，其用于向所述时序控制电路提供视频画面刷新模式；以及
[0012] 视频图像转换装置，其从电脑接收视频信号，并将所述视频信号转换为适于在所 述电子墨水显示屏上显示的具有不同灰度的画面信号，并将所述具有不同灰度的画面信号 提供给所述微控制电路。
[0013] 根据本发明第二方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，所述视频图 像转换装置包括：
[0014] 提取器，其用于以秒为单位来从所述视频信号中提取出特定帧数的画面信号；
[0015] 缓存器，其用于缓存所述特定帧数的画面信号；
[0016] 画面信号灰度处理器，其用于对所述缓存器中缓存的画面信号进行灰度处理，以 输出具有不同灰度的画面信号；以及
[0017] 仲裁器，其根据外部输入信号来确定将哪种灰度的画面信号输出到所述微控制电 路。
[0018] 根据本发明第三方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，所述提取器 每秒从所述视频信号中提取出一帧或多帧的画面信号。
[0019] 根据本发明第四方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，所述画面信 号灰度处理器输出每一像素点均为黑白2阶灰度的像素点的画面信号和每一像素点均为3 阶或3阶以上灰度的像素点的画面信号。
[0020] 根据本发明第五方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，当所述仲裁 器确定将5阶灰度的画面信号输出到所述微控制电路时，所述微控制电路向所述时序控制 电路提供以黑白2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面信号的视频画面刷新模式，所述电 子墨水显示屏按以黑白2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面的方式来显示视频画面，
[0021] 其中，当所述电子墨水显示屏按以黑白2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面的 方式来显示视频画面时，所述时序控制电路提供用于驱动所述电子墨水显示屏的驱动信号 以使得所述电子墨水显示屏无卡顿感地显示视频画面。
[0022] 根据本发明第六方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，当所述电子 墨水显示屏无卡顿感地显示视频画面时，所述电子墨水显示屏中的黑像素点的灰度不低于 全黑像素点的灰度的70%。
[0023] 根据本发明第七方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，在所述电子 墨水显示屏按以黑白2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面的方式来显示视频画面之前， 所述画面信号灰度处理器先将所述缓存器中缓存的画面信号的水平分辨率和垂直分辨率 均提高一倍，并且以4个彼此相邻的黑白2阶灰度的像素点来模拟5阶灰度的画面中的一 个5阶灰度的像素点。
[0024] 根据本发明第八方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，所述仲裁器 根据外部输入信号来确定将8阶或8阶以上灰度的画面信号或5阶灰度的画面信号输出到 所述微控制电路，使得所述微控制电路提供的视频画面刷新模式在基于8阶或8阶以上灰 度的画面信号的全屏幕刷新模式和基于5阶灰度的画面信号的黑白块刷新模式之间切换。
[0025] 根据本发明第九方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，所述外部输 入信号是通过所述电脑的鼠标输入的信号、通过所述电脑的键盘输入的信号、和通过位于 所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器上的按键输入的信号中的一个或多个。
[0026] 根据本发明第十方面，在所述基于电子墨水显示屏的电脑显示器中，所述视频图 像转换装置通过USB连接线从电脑接收视频信号，并且所述的基于电子墨水显示屏的电脑 显示器通过所述USB连接线供电。
[0027] 本发明的有益效果是：根据本发明的基于电子墨水显示屏的电脑显示器通过将从 电脑接收的视频信号转为适于在电子墨水显示屏上显示的画面信号，使得电子墨水显示屏 能够适合于用作电脑显示器。根据本发明的基于电子墨水显示屏的电脑显示器通过以黑白 2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面的方式来显示画面使得电子墨水显示屏能够以适当 的速度和灰度显示视频信号。根据本发明的基于电子墨水显示屏的电脑显示器允许根据用 户从外部输入的信号来控制电子墨水显示屏在具有不同灰度、分辨率、刷新频率和显示速 度的各种视频画面刷新模式之间切换。尤其是，本发明采用全屏幕刷新和黑白两级块刷两 种模式的配合，实现屏幕的精细显示和快速响应两种模式。在精细显示模式下，采用全屏幕 刷新模式。在快速响应模式下，采用黑白两级模式，同时，利用多个黑白像素点进行灰度模 拟，可以在保证速度的同时，最大程度的还原图片的显示质量。根据本发明的基于电子墨水 显示屏的电脑显示器方便电脑操作者，满足他们在长时间使用显示器时降低眼部疲劳的需 求，特别有利于阅读较密集的图像和文字信息。根据本发明的基于电子墨水显示屏的电脑 显示器还非常省电，有节能效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0028] 图1是根据本发明【具体实施方式】的基于电子墨水显示屏的电脑显示器的示意性 框图。
[0029] 图2是根据本发明【具体实施方式】的基于电子墨水显示屏的电脑显示器中的视频 图像转换装置的示意性框图。
[0030] 图3是电子墨水显示屏在进行黑白块刷新时其显示状态相对于刷新时间的曲线 图。
[0031] 图4是电子墨水显示屏显示不同灰度百分比的"测试文字"时的灰度显示效果的 一个示例。
[0032] 图5是采用全屏刷新方式在电子墨水显示屏上以16阶灰度显示画面的一个示例。
[0033] 图6是采用黑白块刷新方式在电子墨水显示屏上显示图5所示的16阶灰度显示 画面的一个示例。
[0034] 图7是在根据本发明【具体实施方式】的基于电子墨水显示屏的电脑显示器中、通过 采用4个相邻的2阶灰度的黑白像素点来模拟1个5阶灰度的像素点并且采用块刷新方式 在电子墨水显示屏上显示图5所示的16阶灰度显示画面的一个示例。
[0035] 图8是示出在根据本发明【具体实施方式】的基于电子墨水显示屏的电脑显示器中 采用4个相邻的2阶灰度的黑白像素点来模拟1个5阶灰度的像素点的方式的示意图。
[0036] 图9是示出根据本发明【具体实施方式】的基于电子墨水显示屏的电脑显示器在黑 白块刷新模式和全屏幕刷新模式之间切换的示意图。
[0037] 图10是根据本发明【具体实施方式】的基于电子墨水显示屏的电脑显示器中的画面 信号灰度处理器和仲裁器的操作流程的一个不例。

【具体实施方式】
[0038] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 发明的概念。
[0039] 图1是根据本发明【具体实施方式】的基于EH)显示屏的电脑显示器的示意性框图。
[0040] 如图1所示，基于EPD显示屏的电脑显示器10与电脑（主机）（以下简称电脑）20 相连接。当电脑20是台式计算机时，基于Ero显示屏的电脑显示器10优选地通过USB连 接线与电脑（主机）20连接。USB连接线不仅在电脑显示器10和USB连接线与电脑20之 间传递数据，还能够从电脑20向电脑显示器10供电。在本发明中，由于EH)显示屏的耗电 量很低，当采用USB连接线时，基于Ero显示屏的电脑显示器10无需外接电源线即可正常 工作。可选地，还可以在电脑20处安装包含监视器和USB驱动程序的软件。该软件从台式 机的显卡处采集显示信号，并且通过驱动程序让电脑20将USB设备（显示器10)识别为显 示器，以确保能够实现完整的显示器功能，主要包括屏幕的复制和扩展功能。
[0041] 另外，基于Ero显示屏的电脑显示器?ο还可以通过其他有线或无线连接方式与电 脑20连接，例如，VGA接口、HDMI接口、RJ45接口、WLAN、蓝牙等。需要注意的是，当有线或 无线连接方式不能在进行数据传送时为电脑显示器10供电的情况下，电脑显示器10需要 通过外接电源供电。
[0042] 图1所示的基于EH)显示屏的电脑显示器10包括：电子墨水（EPD)显示屏101， 其用于显示视频画面；电源控制电路103,其用于向Ero显示屏提供驱动电压；时序控制电 路102,其用于向电源控制电103路提供用于控制驱动电压的产生和撤除的控制信号，并且 时序控制电路102还用于按视频画面刷新模式向Ero显示屏提供用于驱动Ero显示屏的驱 动信号；微控制电路104,其用于向时序控制电路102提供视频画面刷新模式；以及视频图 像转换装置105,其从电脑20接收视频信号，并将视频信号转换为适于在Ero显示屏101上 显示的具有不同灰度的画面信号，并将具有不同灰度的画面信号提供给微控制电路104。
[0043] 现有技术的Ero显示屏的一般驱动流程为：首先，向Ero显示屏的电源部分（例 如，图1所示）施加驱动电压；其次，向EH)显示屏的选通/源（Gate/Source)驱动器（例 如，图1所示）提供选通/源驱动信号，此时，电子墨水进行迁移，即，实现了图像显示；最 后，撤除提供给Ero显示屏的电源部分的驱动电压。虽然本发明中的基于EH)显示屏的电 脑显示器10也采用该一般驱动流程，但是需要注意的是，本发明关注地是如何将电脑的视 频信号转换为适于在Ero显示屏上显示的画面并进行显示。为了克服现有技术的基于EPD 显示屏的显示器无法用作电脑显示器的缺点，根据本发明的基于Ero显示屏的电脑显示器 10通过视频图像转换装置105来将电脑20提供的视频信号转换为适于在Ero显示屏101 上显示的画面信号。而且，微控制电路104根据视频图像转换装置105提供的画面信号来 确定采用哪种视频画面刷新模式，并进一步对时序控制电路102进行控制。
[0044] 在Ero显示屏中，选通/源驱动信号主要由时序控制电路根据微控制电路发出的 指令完成。驱动电压的产生和撤除的功能主要由微控制电路或者时序控制电路控制电源控 制电路完成。时序控制电路主要是根据微控制电路发出的指令，产生EPD的驱动信号以及 电源控制的指令。与LCD类似，EH)显示屏也需要通过专门的电路来管理图形和文本的显 示。时序控制电路的主要功能是提供接口分别连接微控制电路和Ero显示屏，提供显存管 理、功耗管理、刷新模式控制，并根据微控制电路发出的指令，产生Ero显示屏的驱动信号 等，减轻微控制电路的负载。通常的时序控制电路可以采用EPSON的Ero控制芯片来搭建， 如S1D13521。另外，freescale的MX. 508系列SoC已经将时序控制电路集成在其中。Ero 显示屏在接受驱动信号之前，需要施加多个电压信号，且多个电压信号之间拥有严格的时 序关系。这一系列电压信号的产生与撤除由电源控制电路实现。电源控制电路的实现方式 多种多样：本发明中可以采用Ero显示屏专用的PMIC，如maxl7135。通过修改阻容电路的 参数，可以改变其输出的电压值。通过I2C接口编程，可以修改各个电压产生的时序关系。 产生和撤除电压的控制信号可以由时序控制电路提供。
[0045] EH)显示屏具有独特的显示刷新机制,不同于CRT和TFT等显示屏的动态主动刷新 方式，EH)显示屏只有当数据更新时才会刷新，相对而言是一种静态被动刷新。现有技术的 EH)显示屏的刷新模式如以下表1所示。
[0046] 表 1
[0047]

【权利要求】
1. 一种基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于包括： 电子墨水显示屏，其用于显示视频画面； 电源控制电路，其用于向所述电子墨水显示屏提供驱动电压； 时序控制电路，其用于向所述电源控制电路提供用于控制所述驱动电压的产生和撤除 的控制信号，并且所述时序控制电路还用于按视频画面刷新模式向所述电子墨水显示屏提 供用于驱动所述电子墨水显示屏的驱动信号； 微控制电路，其用于向所述时序控制电路提供视频画面刷新模式；以及 视频图像转换装置，其从电脑接收视频信号，并将所述视频信号转换为适于在所述电 子墨水显示屏上显示的具有不同灰度的画面信号，并将所述具有不同灰度的画面信号提供 给所述微控制电路。
2. 根据权利要求1所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，所述视频 图像转换装置包括： 提取器，其用于以秒为单位来从所述视频信号中提取出特定帧数的画面信号； 缓存器，其用于缓存所述特定帧数的画面信号； 画面信号灰度处理器，其用于对所述缓存器中缓存的画面信号进行灰度处理，以输出 具有不同灰度的画面信号；以及 仲裁器，其根据外部输入信号来确定将哪种灰度的画面信号输出到所述微控制电路。
3. 根据权利要求2所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，所述提取 器每秒从所述视频信号中提取出一帧或多帧的画面信号。
4. 根据权利要求2所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，所述画面 信号灰度处理器输出每一像素点均为黑白2阶灰度的像素点的画面信号和每一像素点均 为3阶或3阶以上灰度的像素点的画面信号。
5. 根据权利要求4所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，当所述仲 裁器确定将5阶灰度的画面信号输出到所述微控制电路时，所述微控制电路向所述时序控 制电路提供以黑白2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面信号的视频画面刷新模式，所述 电子墨水显示屏按以黑白2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面的方式来显示视频画面， 其中，当所述电子墨水显示屏按以黑白2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面的方式 来显示视频画面时，所述时序控制电路提供用于驱动所述电子墨水显示屏的驱动信号以使 得所述电子墨水显示屏无卡顿感地显示视频画面。
6. 根据权利要求5所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，当所述电 子墨水显示屏无卡顿感地显示视频画面时，所述电子墨水显示屏中的黑像素点的灰度不低 于全黑像素点的灰度的70%。
7. 根据权利要求5所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，在所述电 子墨水显示屏按以黑白2阶灰度的像素点模拟5阶灰度的画面的方式来显示视频画面之 前，所述画面信号灰度处理器先将所述缓存器中缓存的画面信号的水平分辨率和垂直分辨 率均提高一倍，并且以4个彼此相邻的黑白2阶灰度的像素点来模拟5阶灰度的画面中的 一个5阶灰度的像素点。
8. 根据权利要求5所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，所述仲裁 器根据外部输入信号来确定将8阶或8阶以上灰度的画面信号或5阶灰度的画面信号输出 到所述微控制电路，使得所述微控制电路提供的视频画面刷新模式在基于8阶或8阶以上 灰度的画面信号的全屏幕刷新模式和基于5阶灰度的画面信号的黑白块刷新模式之间切 换。
9. 根据权利要求2所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，所述外部 输入信号是通过所述电脑的鼠标输入的信号、通过所述电脑的键盘输入的信号、和通过位 于所述基于电子墨水显不屏的电脑显不器上的按键输入的信号中的一个或多个。
10. 根据权利要求1所述的基于电子墨水显示屏的电脑显示器，其特征在于，所述视频 图像转换装置通过USB连接线从电脑接收视频信号，并且所述的基于电子墨水显示屏的电 脑显示器通过所述USB连接线供电。
【文档编号】G09G3/34GK104123917SQ201410348071
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】龚东 申请人:龚东