具有模擬灰度的電化色顯示器的製作方法

2023-05-27 22:25:41 1

專利名稱：具有模擬灰度的電化色顯示器的製作方法
技術領域：
本專利申請涉及電化色顯示裝置領域，特別涉及一種用於為該顯示裝置提供灰度的方法和裝置。本專利申請更具體地涉及一種用於為該顯示裝置提供模擬灰度的有效系統。本專利申請還涉及一種包括用於獲得上述系統和方法的軟體代碼部分的電腦程式產品，該產品在計算機上運行時為電化色顯示裝置提供模擬灰度。
背景技術：
近來，電化色顯示裝置被作為電子紙形顯示裝置的選擇對象在加以研究。然而，現在可獲得的商業開發的電化色顯示技術存在切換速度慢、功耗高的問題，無法滿足顯示器市場的需求。最近，傾向於使用納米材料改善電化色顯示性能，例如化學改性的納米結構的中空(mesophorous)膜。這種材料的使用已經見到較好的結果。然而，目前電化色顯示方面有待解決的關鍵問題之一是灰度的生成。
一種提供灰度的現有技術是利用襯底上的多個子電極將每一個顯示單元(像素)再細分成多個子單元，例如，提供十五個電極，將每個顯示單元分割成十五個子單元，本方法可以實現16種灰度級，通過對每個子單元的連續切換操作可產生15個灰度級，所有的子單元處於截止(off)狀態時提供第十六個灰度級。
另一種提供灰度的現有技術中，提出使用圓形顯示單元(像素)，每一個顯示單元都具有弧形(例如凹形)的外壁(exterior wall)和平面的基壁(base wall)。通過提供這種帶有電極的弧形壁和帶有對電極的平面基壁，可以形成具有不同電極間距的位置。圓形的電極結構可以導致光通過區域的同心的徑向改變，光的通過率與所加電勢的改變成比例。這種系統在WO9115800中作了公開。

發明內容
本發明的目的之一是提供為電化色顯示裝置提供灰度的改良裝置。
該目的由本發明的權利要求1所述的裝置實現。
本發明另一目的是提供一種可為電化色顯示裝置提供灰度的改良方法。
該目的由本發明的權利要求7所述的方法實現。
本發明的一些更具優點的實施例在從屬權利要求中作了規定。
本發明的另一目的是提供一種包含用於獲得上述裝置和方法的軟體代碼部分的改進的電腦程式產品，該產品在計算機上運行時可為電化色顯示裝置提供灰度。
通過後文的詳述並參照附圖，本發明的其他目的和特徵當可清晰了解。應當理解，附圖僅作為解釋說明，而不作為對本發明的限制，本發明的範圍以所附權利要求的規定為準。另外，應當說明的是，附圖未必精確地按比例繪製，除非另有說明，附圖僅用以對本發明的結構及過程作概念性的解釋。


在下述附圖中，所有示意圖中的相同元件使用相同的附圖標記表示。
圖1是本發明第一實施例的顯示裝置的像素的示意剖面圖，圖中示出了電力線。
圖2是整個電化色層處於暗態時圖1中像素的示意剖面圖。
圖3是電化色層處於中間的區域處於透明態(亮態)時圖1中像素的示意剖面圖。
圖4是電化色層大部分區域處於暗態時圖1中像素的示意剖面圖。
圖5是電化色層接近一半區域處於暗態時圖1中像素的示意剖面圖。
圖6是電化色層小部分區域處於暗態時圖1中像素的示意剖面圖。
圖7是電化色層全部處於透明(亮)態時圖1中像素的示意剖面圖。
最佳實施例的詳細描述圖1是本發明第一實施例的電化色顯示器的一個像素1的示意剖面圖。為了防止像素間的串擾，該電化色顯示器的每一個像素均可獨立尋址，並能夠與其他像素保持電分離和物理分離。該像素1包括第一襯底6，該襯底最好為透明的，由例如玻璃這樣的材料或塑膠板製成；第二襯底7，該襯底在某些情況下也可為透明，例如在背面進行顯示照明的時候；一種設置於所述第一襯底6和所述第二襯底7之間的電化色材料2；至少兩個與所述第一襯底6相連的獨立的導電電極3、4，該導電電極3、4最好為透明；一個與所述第二襯底7相連的獨立的導電對電極5。該像素1還包括一種與該電化色材料2和該對電極5相接觸的透明電解材料。各電極3、4、5分別與一個獨立可控電壓源(未圖示)相連接。該顯示裝置包括控制施加於各電極3、4、5上電勢的裝置(未圖示)，例如一個可包括一微處理器的電子顯示控制裝置。這樣，利用該顯示控制裝置可以在每一個像素內產生不均勻電場，例如，如圖1所示的是電極3上施加的電勢大約為2V，而電極4和電極5上施加的電勢為0V時的電力線分布。這些非均勻電場可以使該電化色材料2實現從第一狀態(最好為透明狀態)到第二狀態(由該電化色材料2的較暗區域表示)的部分切換。由於電場的非均勻分布，充電電流(charge flow)初始時集中於靠近被正充電的電極3的區域。結果，該區域將首先進行切換，該像素1的電化色材料2部分處於暗態，部分處於透明(亮)態。通過這種方式，在像素1中產生了一種面積比灰度級(gray level)。由這種方式產生的灰度級由進入該電化色材料的充電(charge)總量，因此由該像素的電極3、4、5連接到它們各自的電壓源上的時間確定。對於理想的顯示器，切換到預定狀態所需時間應當小於1秒。清除(即復位)可以通過改變極性容易地實現。這種復位方法可以用於確定一個參考狀態，所有可能的灰度級都由該參考狀態產生。如果不使用復位，則在為達到一個新的灰度級而提供恰當的充電(放電)量前，必須記憶該像素先前的狀態。在這種情況下，電子顯示控制裝置要包括記憶存儲裝置(未圖示)，將先前產生的灰度級存儲於該記憶存儲裝置中，並將需要實現的新的灰度級與先前產生的灰度級進行比較確定達到預定灰度級所需的充電(放電)量。
圖2表示當電極3和4所施加電勢為0V，電極5所施加電勢為負時的像素1。這種情況下，像素1所有的電化色材料都處於暗態。
圖3所示的是當電極3和4上施加一個給定時間周期的中等電勢，同時在對電極5上施加電勢0V時的像素1。在這種情況下，像素1中靠近被正充電的電極3和4的電化色材料2處於暗態，位於電極3和4之間中心位置的電化色材料2處於透明狀態(亮態)。
圖4所示的是當電極3上施加相同時間周期的電勢值比圖3中的電勢值稍高的正電勢，同時電極4和對電極5所施加電勢為0V時的像素1。在這種情況下，像素1中最靠近正充電的電極3的電化色材料2有較大區域處於暗態，而最靠近0V電極4的電化色材料2處於透明狀態(亮態)。
圖5所示的是當電極3上施加電勢值介於圖3和圖4之間的正電勢，同時電極4和對電極5上施加電勢為0V時的像素1。在這種情況下，像素1中，最靠近正充電的電極3大約的一半電化色材料2處於暗態，而最靠近0V加壓的電極4的一半電化色材料2處於透明狀態(亮態)。
圖6所示的是當電極3上施加中等(與圖2的一樣)的正電勢，而電極4和對電極5上施加0V時的像素1。這種情況下，最靠近正充電的電極3大約的小部分電化色材料2處於暗態，而最靠近0V電極4的另一部分電化色材料2處於透明狀態(亮態)。圖6所示狀態基本上對應於與圖1所示狀態。
圖7所示的是當電極3和4上施加的電勢為0V，而對電極5施加電勢為正電勢時的像素1。這種情況下，像素1中電化色材料2的均處於透明狀態(亮態)。
由圖1至7可清楚看出，根據本發明，在顯示裝置的像素1中使用幾個獨立可控制電極，通過控制施加於各電極3、4、5上的電勢以及施加電勢的時間以使電化色材料的適當部分發生切換，就可以在該像素1中實現模擬灰度級。
當使用一個包括微處理器的電子顯示控制裝置時，可以根據本發明使用一種包括軟體代碼部分的電腦程式產品來控制施加電勢，當該電腦程式產品在該控制裝置的微處理器上運行時，可以為電化色顯示裝置提供灰度。
一種在具有第一襯底6、第二襯底7以及設置於所述第一襯底6和所述第二襯底7間的電化色材料2的顯示裝置的像素1中產生模擬灰度的方法包括以下步驟提供至少兩個和該第一襯底6相連的獨立的電極3、4；提供一個和該第二襯底相連的獨立的對電極；提供各電極3、4、5到一個可獨立控制的電壓源的連接；提供控制施加於該電極的電壓進行控制的電壓控制裝置，用以在每個像素1內產生不均勻電場，使電化色材料產生由第一狀態到第二狀態的部分切換，以產生面積比灰度級。該方法還包括提供控制各電極3、4、5上電勢施加時間的裝置的步驟。為了便於各灰度級間的切換，本方法還提出採用如下步驟提供記憶存儲裝置，以存儲先前產生的灰度級；提供所需實現灰度級與先前產生的灰度級間的對比裝置；提供為實現所需灰度級而確定施加於各電極所需電勢的裝置。
因而，本發明具有新穎性的主要特徵已經通過其最佳實施例展示、描述和點明，不難理解，本領域技術人員可以在不脫離本發明實質內容的情況下對所述裝置及其操作在形式、細節上進行各種刪減、替換和變更。例如，所有以基本相同的方法、具有基本相同的功能並實現基本相同的結果的要素和/或方法步驟的組合均在本發明的範圍以內。此外，與本發明的任何公開的形式或實施例相關聯的結構和/或要素和/或方法步驟，可作為設計選擇的一般內容以其公開的、描述的或提示的任何形式或實施例進行結合。因而，本發明僅由本說明書所附的權利要求的範圍限定。
權利要求
1.一種顯示裝置包括多個可獨立尋址的像素，其中所述像素包括第一襯底；第二襯底；設置於所述第一襯底和所述第二襯底間的電化色材料；至少兩個與所述第一襯底相連的獨立電極；以及與所述第二襯底相連的獨立對電極；其中，各電極分別和一個可獨立控制的電壓源相連接；所述顯示裝置具有對施加於各電極的電壓進行控制的部件，該部件可在各像素內產生不均勻電場，使所述電化色材料從第一狀態部分切換到第二狀態，以產生一種由面積比確定的灰度級。
2.如權利要求1所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置還設有可控制所述各電極上電壓作用時間的部件。
3.如權利要求1所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置還設有在第二狀態時控制加於所述像素的各電極上的電壓，使第二狀態復位到第一狀態的部件。
4.如權利要求1所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置還設有用於存儲先前生成的灰度級的記憶存儲部件。
5.如權利要求4所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置還設有用於將所要達到的灰度級與先前生成的灰度級進行比較的部件。
6.如權利要求5所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置還設有用以確定為達到期望的灰度級而要加到各電極的電壓的部件。
7.一種在具有第一襯底、第二襯底以及設置於所述第一襯底和所述第二襯底間的電化色材料的顯示裝置的像素中生成模擬灰度級的方法，包括以下步驟提供至少兩個與所述第一襯底相連的獨立電極；提供一個與所述第二襯底相連的獨立對電極；提供各電極至可獨立控制電壓源的連接；提供對施加於所述電極的電壓進行控制的部件，該部件在各像素內產生不均勻電場，使所述電化色材料實現由第一狀態部分切換到第二狀態，以生成由面積比確定的灰度級。
8.如權利要求7所述的方法，還包括如下步驟提供用以控制電壓加於各電極的時間的部件。
9.如權利要求7所述的方法，還包括如下步驟提供用以存儲先前生成的灰度級的記憶存儲部件；提供用以將所要達到的灰度級與先前生成的灰度級進行比較的部件；提供用以確定為達到期望的灰度級而要加到各電極的電壓的部件。
10.一種可直接裝到數字計算機內存的電腦程式產品，其中包括所述產品在計算機中運行時使計算機執行以下步驟的軟體代碼部分為電化色顯示裝置的可獨立尋址的像素的至少兩個獨立電極提供到獨立可控電壓源的連接；控制施加於各電極的電壓以在各像素內產生非均勻電場；控制加於各電極的電壓的作用時間。
11.一種存儲於計算機可讀存儲介質的電腦程式產品，其中包括可使計算機執行以下步驟的計算機可讀程序代碼部件為電化色顯示裝置的可獨立尋址的像素的至少兩個獨立電極提供到獨立可控電壓源的連接；控制加於各電極的電壓以在各像素內產生非均勻電場；控制加於各電極的電壓的作用時間。
全文摘要
一種包括多個可獨立尋址的像素(1)的顯示裝置，各像素包括第一襯底(6)；第二襯底(7)；設置於所述第一襯底(6)與所述第二襯底(7)間的電化色材料。至少兩個獨立電極(3，4)與所述第一襯底(6)相連，獨立對電極(5)和所述第二襯底(7)相連。各電極與獨立可控電壓源連接。所述顯示裝置設有對加於所述電極的電壓進行控制的部件，該部件可在各像素(1)內產生非均勻電場，使電化色材料由第一狀態部分切換到第二狀態的，以生成由面積比定義的灰度級。
文檔編號G09G3/19GK1675679SQ03819353
公開日2005年9月28日 申請日期2003年7月1日 優先權日2002年8月15日
發明者M·T·詹森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司