CN1675678A - 具有模拟本征全色像素的电致变色显示器 - Google Patents

Abstract

一种显示器件，包括多个独立可寻址像素(1)。每个像素包括：第一衬底(6)；第二衬底(7)；放置在所述第一衬底(6)和所述第二衬底(7)之间的聚合电致变色材料(2)。至少两个独立电极(3，4)与所述第一衬底(6)相关联。独立反电极(5)与所述第二衬底(7)相关联。各个电极连接到独立可控电压源。该显示器件具有用于控制施加到各个电极(3，4，5)上的电压的装置，所述电压用于在每个像素(1)中产生非均匀电场，引起聚合电致变色材料(2)局部从第一颜色状态转变到第二颜色状态，以产生由区域比定义的像素颜色状态。

Description

具有模拟本征全色像素的电致变色显示器

技术领域

本专利申请涉及电致变色显示器件领域，尤其涉及向这种显示器件提供全部颜色的方法和装置。更具体地，本专利申请涉及向电致变色显示器件提供模拟本征全色的有效系统。本专利申请还涉及计算机程序产品，该产品包括当所述产品在计算机上运行时实现向电致变色显示设备提供模拟本征全色的系统和方法的软件代码部分。

背景技术

最近，已经对作为电子纸类型显示器的候选者-电致变色显示器件进行了研究。然而，当今可购买到的电致变色显示技术开关速度慢且功耗高，不能满足显示器市场的需要。后来，改进性能的趋势向着使用纳米材料的方向发展，例如化学修饰的纳米结构中间多孔(mesophorous)薄膜。这种材料的使用已经显示出期望的结果。然而，关于电致变色显示器的剩下的关键问题之一是颜色的产生。

提供多色电致变色(multicolor electrochromic)显示器的一种现有技术方法的建议是通过在显示侧电极和反电极之间施加一定范围的电压来提供显示单元的颜色变化，从而在显示单元中实现多于两种颜色。在US 4 371 236中公开了这种系统。

发明内容

因此，本发明的目的是提供改进的向电致变色显示设备提供全部颜色的装置。

通过如权利要求1中所规定的装置实现该目的。

本发明的另外一个目的是提供改进的向电致变色显示设备提供全部颜色的方法。

通过如权利要求7中所声明的根据本发明的方法实现该目的。

本发明的另一个目的是提供改进的计算机程序产品，其包括：当所述产品在计算机上运行时实现向电致变色显示设备提供全色的设备和方法的软件代码部分。

通过如权利要求7中所规定的根据本发明的计算机程序产品实现该目的。

在从属权利要求中规定了本发明另外的优选实施方式。

通过下面结合附图的详细说明，本发明的另外其它目的和特征将变得明显。然而，应当理解，附图的目的仅仅是为了说明，并不是限定本发明的范围，本发明的范围应当参照所附权利要求书。此外，应当理解，这些附图不一定按比例绘制，除非已经指示出来，否则它们仅意图概念性地说明本文中所描述的结构和过程。

附图说明

在附图中，相同的参考数字在整个视图中表示相同的元件：

图1公开了根据本发明第一实施例的显示器件的像素的示意性截面图，其中还示出了电场线；

图2公开了图1的像素的示意性截面图，其中整个聚合电致变色层是第一颜色；

图3公开了图1的像素的示意性截面图，其中聚合电致变色层的中心部分是第二颜色且边缘部分是第一颜色；

图4公开了图1的像素的示意性截面图，其中聚合电致变色层的大部分是第一颜色且小部分是第二颜色；

图5公开了图1的像素的示意性截面图，其中聚合电致变色层的大约一半是第一颜色，一半是第二颜色；

图6公开了图1的像素的示意性截面图，其中聚合电致变色层的小部分是第一颜色且大部分是第二颜色；

图7公开了图1的像素的示意性截面图，其中整个聚合电致变色层都是第二颜色；以及

图8公开了图1的像素的示意性截面图，其中聚合电致变色层分成三个部分，分别为第一、第二和第三颜色；

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例的电致变色显示器的像素1的示意性截面图。电致变色显示器的每个像素可独立寻址并且可以从电学上或物理上相互分开，以避免像素之间的串扰。像素1包括：第一衬底6，优选是透明的并且由诸如玻璃的材料制成或由塑料板制成；第二衬底7，在某些情况下(例如，对于背光显示)也可以是透明的；聚合电致变色材料2，放置在所述第一衬底6和第二衬底7之间；与所述第一衬底6相关联的至少两个独立导电电极3、4，优选的是该电极3、4是透明的；与所述第二衬底7相关联的独立导电反电极5。该像素1还包括与所述聚合电致变色材料2和所述反电极5接触的透明电解质材料。该聚合电致变色材料是电致变色溶液，其可以根据氧化状态产生基色，例如RGB(红、绿、蓝)或CMY(青、品红、黄)。对于本领域的技术人员，已知几种聚合电致变色材料具有这种特性。各个电极3、4、5连接到独立可控的电压源(未示出)。该显示器件包括用于控制施加到各个电极3、4、5的电压的装置，例如，可包括微处理器的电子显示控制器。这样，使用显示控制器，可以在每个像素中产生非均匀电场，例如，如图1所示，其中示出了向电极3施加大约2伏电压而向电极4和反电极5施加0伏电压的情况下的电场线。这些非均匀电场将导致聚合电致变色材料2局部从第一颜色状态转变到第二颜色状态(在图中通过聚合电致变色材料2的不同灰度级区域示出)。由于该非均匀场分布，电荷流开始将集中在靠近带正电的电极3的区域。因此，该区域将首先转变，并且将产生其聚合电致变色材料2的部分是第一颜色且部分是第二颜色的像素1。假设施加的电压足够高，如果允许另外的电荷通过更为靠近带正电荷的电极的区域，可以设想进一步变化到另外的第三颜色。颜色改变的区域由带电电子的横向分布限定，由电场分布确定。通过这种方式，可以在像素1中产生多色阴影，例如粉色。这样产生的颜色将由进入聚合电致变色材料2中的电荷的总量定义，并因此由像素1的电极3、4、5连接到它们各自电压源的时间定义。施加更高的电压或使用更长的时间周期可以使聚合电致变色材料2变成另外的颜色状态。对于优选类型的显示器，转变到期望状态所需的时间小于1秒。可以通过改变极性，容易地实现擦除，即复位。这种复位可用于定义参考状态，从该参考状态可以产生所有可能的灰度级。如果不使用复位，将需要在提供正确充电(放电)量以达到新的颜色状态之前记住像素的先前状态。在这种情况下，电子显示控制器将包括存储器存储装置(未示出)，其存储先前产生的颜色状态，以及比较要实现的新颜色状态与先前的颜色状态，并确定为了达到期望的颜色状态所需要进行的充电(放电)。

图2示出了当向电极3和4施加0V的电压而长时间向反电极5施加负电势时的像素1。在这种情况下，将产生其聚合电致变色材料2是第一颜色的像素1。该状态可以用作复位状态。

图3示出了对于给定时间周期向电极3和4施加中等的正电势而向反电极5施加0V电势时的像素1。在这种情况下，将产生这样的像素1，其聚合电致变色材料2靠近带正电的电极3和4的区域是第一颜色，而其聚合电致变色材料2位于电极3、4之间的中间部分是第二颜色。

图4示出了对于相同的给定时间周期向电极3施加略高的正电势(与图3相比较)，而向电极4施加0V电势并向反电极5施加0V电势时的像素1。在这种情况下，将产生这样的像素1，其聚合电致变色材料2靠近带正电的电极3的稍大部分是第一颜色，而其聚合电致变色材料2位于0V电极4附近的部分是第二颜色。

图5说明了当向电极3施加介于图3和图4的正电势之间的正电势，而向电极4施加0V电势以及向反电极5施加0V电势时的像素1。在这种情况下，将产生这样的像素1，其聚合电致变色材料2靠近带正电的电极3的大约一半是第一颜色，而其聚合电致变色材料2位于0V电极4附近的一半是第二颜色。

图6示出了当向电极3施加中等正电势(与图2的相似)，而向电极4施加0V电势且向反电极5施加0V电势时的像素1。在这种情况下，将产生这样的像素1，其聚合电致变色材料2靠近带正电的电极3的小部分是第一颜色，且其聚合电致变色材料2位于0V电极4附近的剩余部分是第二颜色。图6所示的状态基本上对应于图1所示的状态。

图7示出了当向电极3和4施加0V，且向反电极5施加正电势时的像素1。在这种情况下，将产生其所有聚合电致变色材料2都是第二颜色的像素1。该状态也可用作复位状态。

从图1-图7明显看出，根据本发明在显示器的像素1中使用几个独立可控的电极，促进了通过控制施加到各个电极3、4、5上的电势以及施加电势的时间以使得聚合电致变色材料2的适当部分转变，从而在像素1中实现产生模拟颜色状态的可能性。通过在每个像素中提供多于两个电极，额外的电极可用来在像素中限定多个具有规定颜色的区域。这样，还可能在单个像素中产生两种以上的颜色。这在图8中示出，其中从复位到图7的状态的像素开始，通过向反电极5施加0V，向电极3施加中等电压并向电极4施加较高电压，在电极3、4周围产生两种额外颜色的区域，因此，在该像素中提供了具有三种分离颜色区域的颜色状态。

当使用包括微处理器的电子显示控制器时，可以使用包括软件、代码部分的计算机程序产品来控制根据本发明施加的电势，用于在所述计算机程序产品在该控制器的微处理器上运行时向电致变色显示设备的像素提供不同的颜色状态。

用于在显示器件的像素1中产生模拟颜色状态的方法，其中像素1具有第一衬底6；第二衬底7；放置在所述第一衬底6和所述第二衬底7之间的聚合电致变色材料2，该方法包括步骤：至少提供两个与所述第一衬底6相关联的独立电极3、4；提供与所述第二衬底7相关联的独立反电极5；提供各个电极3、4、5到独立可控电压源的连接；提供用于控制施加到各个电极3、4、5的电压的装置，所述电压用于在每个像素1中产生非均匀电场，引起聚合电致变色材料2局部从第一颜色状态向第二颜色状态(或另外的颜色状态)转变，以产生由区域比限定的像素颜色状态。该方法还可以包括提供控制时间的装置的步骤，在所述时间期极向各个电极3、4、5施加电压。为了促进颜色状态之间的转变，该方法还建议步骤：提供用于存储先前产生的颜色状态的存储器存储装置；提供用于比较要实现的颜色状态与先前产生的颜色状态的装置；提供用于确定要施加到各个电极以便达到期望颜色状态的所需电势的装置。

因此，虽然已经示出、描述和指出应用于其优选实施方式的本发明的基本新颖性特征，但是应当理解，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的条件下，可以对所示的器件及其操作作出形式和细节上的各种省略、替代和改变。例如，以基本相同的方式执行基本相同的功能的元件和/或方法步骤的组合均落入本发明的范围内。此外，应当认识到，关于本发明的任何公开形式或实施方式示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以结合到任何其它公开或描述或建议的形式或实施方式中作为设计选择的通用要素。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1、一种显示器件，包括多个独立可寻址像素，其中所述像素包括：第一衬底；第二衬底；放置在所述第一衬底和所述第二衬底之间的聚合电致变色材料；至少两个与所述第一衬底相关联的独立电极；与所述第二衬底相关联的独立反电极；其中各个电极连接到独立可控的电压源；所述显示器件具有用于控制施加到各个电极上的电压的装置，所述电压用于在每个像素中产生非均匀电场，引起该聚合电致变色材料局部从第一颜色状态转变到第二颜色状态，以产生由区域比定义的像素颜色状态。

2、根据权利要求1的显示器件，其中所述显示器件还具有用于控制在电压施加到各个电极上时的时间的装置。

3、根据权利要求1的显示器件，其中所述显示器件还具有用于控制施加到处于第二颜色状态的像素的各个电极上的电压的装置，使得从第二颜色状态复位到第一颜色状态。

4、根据权利要求1的显示器件，其中所述显示器件还具有用于存储先前产生的颜色状态的存储器存储装置。

5、根据权利要求4的显示器件，其中所述显示器件还具有用于比较要实现的颜色状态与先前产生的颜色状态的装置。

6、根据权利要求5的显示器件，其中所述显示器件还具有用于确定为了达到期望颜色状态而需要施加到各个电极上的电势的装置。

7、一种在显示器件的像素中产生模拟颜色状态的方法，所述像素具有第一衬底；第二衬底；放置在所述第一衬底和所述第二衬底之间的聚合电致变色材料，该方法包括：

至少提供两个与所述第一衬底相关联的独立电极；

提供与所述第二衬底相关联的独立反电极；

提供各个电极到独立可控电压源的连接；

提供用于控制施加到各个电极的电压的装置，所述电压用于在每个像素中产生非均匀电场，引起聚合电致变色材料局部从第一颜色状态向第二颜色状态转变，以产生由区域比限定的像素颜色状态。

8、根据权利要求7的方法，还包括步骤：

提供用于控制在电压施加到各个电极上时的时间的装置。

9、根据权利要求7的方法，还包括步骤：

提供用于存储先前产生的颜色状态的存储器存储装置；

提供用于比较要实现的颜色状态与先前产生的颜色状态的装置；

提供用于确定为了达到期望颜色状态而需要施加到各个电极上的电势的装置。

10、一种可直接装载到数字计算机的内部存储器中的计算机程序产品，该产品包括在所述产品运行于计算机上时用于执行以下步骤的软件代码部分：

提供电致变色显示器件的独立可寻址像素的至少两个独立电极到独立可控电压源的连接；

提供施加到各个电极上的电压控制以在每个像素中产生非均匀电场；

提供在电压施加到各个电极上时的时间控制。

11、一种存储在计算机可读存储媒质上的计算机程序产品，包括用于使计算机执行以下步骤的计算机可读程序代码方法：

提供电致变色显示器件的独立可寻址像素的至少两个独立电极到独立可控电压源的连接；

提供施加到各个电极上的电压控制以在每个像素中产生非均匀电场；

提供在电压施加到各个电极上时的时间控制。

Images