專利名稱：具有模擬本征全色像素的電致變色顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請(qǐng)涉及電致變色顯示器件領(lǐng)域，尤其涉及向這種顯示器件提供全部顏色的方法和裝置。更具體地，本專利申請(qǐng)涉及向電致變色顯示器件提供模擬本征全色的有效系統(tǒng)。本專利申請(qǐng)還涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括當(dāng)所述產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)向電致變色顯示設(shè)備提供模擬本征全色的系統(tǒng)和方法的軟件代碼部分。
背景技術(shù)：
最近，已經(jīng)對(duì)作為電子紙類型顯示器的候選者-電致變色顯示器件進(jìn)行了研究。然而，當(dāng)今可購買到的電致變色顯示技術(shù)開關(guān)速度慢且功耗高，不能滿足顯示器市場(chǎng)的需要。后來，改進(jìn)性能的趨勢(shì)向著使用納米材料的方向發(fā)展，例如化學(xué)修飾的納米結(jié)構(gòu)中間多孔(mesophorous)薄膜。這種材料的使用已經(jīng)顯示出期望的結(jié)果。然而，關(guān)于電致變色顯示器的剩下的關(guān)鍵問題之一是顏色的產(chǎn)生。
提供多色電致變色(multicolor electrochromic)顯示器的一種現(xiàn)有技術(shù)方法的建議是通過在顯示側(cè)電極和反電極之間施加一定范圍的電壓來提供顯示單元的顏色變化，從而在顯示單元中實(shí)現(xiàn)多于兩種顏色。在US 4 371 236中公開了這種系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的向電致變色顯示設(shè)備提供全部顏色的裝置。
通過如權(quán)利要求1中所規(guī)定的裝置實(shí)現(xiàn)該目的。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供改進(jìn)的向電致變色顯示設(shè)備提供全部顏色的方法。
通過如權(quán)利要求7中所聲明的根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)該目的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供改進(jìn)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括當(dāng)所述產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)向電致變色顯示設(shè)備提供全色的設(shè)備和方法的軟件代碼部分。
通過如權(quán)利要求7中所規(guī)定的根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)該目的。
在從屬權(quán)利要求中規(guī)定了本發(fā)明另外的優(yōu)選實(shí)施方式。
通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的另外其它目的和特征將變得明顯。然而，應(yīng)當(dāng)理解，附圖的目的僅僅是為了說明，并不是限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求書。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖不一定按比例繪制，除非已經(jīng)指示出來，否則它們僅意圖概念性地說明本文中所描述的結(jié)構(gòu)和過程。


在附圖中，相同的參考數(shù)字在整個(gè)視圖中表示相同的元件圖1公開了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的顯示器件的像素的示意性截面圖，其中還示出了電場(chǎng)線；圖2公開了圖1的像素的示意性截面圖，其中整個(gè)聚合電致變色層是第一顏色；圖3公開了圖1的像素的示意性截面圖，其中聚合電致變色層的中心部分是第二顏色且邊緣部分是第一顏色；圖4公開了圖1的像素的示意性截面圖，其中聚合電致變色層的大部分是第一顏色且小部分是第二顏色；圖5公開了圖1的像素的示意性截面圖，其中聚合電致變色層的大約一半是第一顏色，一半是第二顏色；圖6公開了圖1的像素的示意性截面圖，其中聚合電致變色層的小部分是第一顏色且大部分是第二顏色；圖7公開了圖1的像素的示意性截面圖，其中整個(gè)聚合電致變色層都是第二顏色；以及圖8公開了圖1的像素的示意性截面圖，其中聚合電致變色層分成三個(gè)部分，分別為第一、第二和第三顏色；具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電致變色顯示器的像素1的示意性截面圖。電致變色顯示器的每個(gè)像素可獨(dú)立尋址并且可以從電學(xué)上或物理上相互分開，以避免像素之間的串?dāng)_。像素1包括第一襯底6，優(yōu)選是透明的并且由諸如玻璃的材料制成或由塑料板制成；第二襯底7，在某些情況下(例如，對(duì)于背光顯示)也可以是透明的；聚合電致變色材料2，放置在所述第一襯底6和第二襯底7之間；與所述第一襯底6相關(guān)聯(lián)的至少兩個(gè)獨(dú)立導(dǎo)電電極3、4，優(yōu)選的是該電極3、4是透明的；與所述第二襯底7相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立導(dǎo)電反電極5。該像素1還包括與所述聚合電致變色材料2和所述反電極5接觸的透明電解質(zhì)材料。該聚合電致變色材料是電致變色溶液，其可以根據(jù)氧化狀態(tài)產(chǎn)生基色，例如RGB(紅、綠、藍(lán))或CMY(青、品紅、黃)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，已知幾種聚合電致變色材料具有這種特性。各個(gè)電極3、4、5連接到獨(dú)立可控的電壓源(未示出)。該顯示器件包括用于控制施加到各個(gè)電極3、4、5的電壓的裝置，例如，可包括微處理器的電子顯示控制器。這樣，使用顯示控制器，可以在每個(gè)像素中產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，例如，如圖1所示，其中示出了向電極3施加大約2伏電壓而向電極4和反電極5施加0伏電壓的情況下的電場(chǎng)線。這些非均勻電場(chǎng)將導(dǎo)致聚合電致變色材料2局部從第一顏色狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二顏色狀態(tài)(在圖中通過聚合電致變色材料2的不同灰度級(jí)區(qū)域示出)。由于該非均勻場(chǎng)分布，電荷流開始將集中在靠近帶正電的電極3的區(qū)域。因此，該區(qū)域?qū)⑹紫绒D(zhuǎn)變，并且將產(chǎn)生其聚合電致變色材料2的部分是第一顏色且部分是第二顏色的像素1。假設(shè)施加的電壓足夠高，如果允許另外的電荷通過更為靠近帶正電荷的電極的區(qū)域，可以設(shè)想進(jìn)一步變化到另外的第三顏色。顏色改變的區(qū)域由帶電電子的橫向分布限定，由電場(chǎng)分布確定。通過這種方式，可以在像素1中產(chǎn)生多色陰影，例如粉色。這樣產(chǎn)生的顏色將由進(jìn)入聚合電致變色材料2中的電荷的總量定義，并因此由像素1的電極3、4、5連接到它們各自電壓源的時(shí)間定義。施加更高的電壓或使用更長(zhǎng)的時(shí)間周期可以使聚合電致變色材料2變成另外的顏色狀態(tài)。對(duì)于優(yōu)選類型的顯示器，轉(zhuǎn)變到期望狀態(tài)所需的時(shí)間小于1秒?？梢酝ㄟ^改變極性，容易地實(shí)現(xiàn)擦除，即復(fù)位。這種復(fù)位可用于定義參考狀態(tài)，從該參考狀態(tài)可以產(chǎn)生所有可能的灰度級(jí)。如果不使用復(fù)位，將需要在提供正確充電(放電)量以達(dá)到新的顏色狀態(tài)之前記住像素的先前狀態(tài)。在這種情況下，電子顯示控制器將包括存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置(未示出)，其存儲(chǔ)先前產(chǎn)生的顏色狀態(tài)，以及比較要實(shí)現(xiàn)的新顏色狀態(tài)與先前的顏色狀態(tài)，并確定為了達(dá)到期望的顏色狀態(tài)所需要進(jìn)行的充電(放電)。
圖2示出了當(dāng)向電極3和4施加0V的電壓而長(zhǎng)時(shí)間向反電極5施加負(fù)電勢(shì)時(shí)的像素1。在這種情況下，將產(chǎn)生其聚合電致變色材料2是第一顏色的像素1。該狀態(tài)可以用作復(fù)位狀態(tài)。
圖3示出了對(duì)于給定時(shí)間周期向電極3和4施加中等的正電勢(shì)而向反電極5施加0V電勢(shì)時(shí)的像素1。在這種情況下，將產(chǎn)生這樣的像素1，其聚合電致變色材料2靠近帶正電的電極3和4的區(qū)域是第一顏色，而其聚合電致變色材料2位于電極3、4之間的中間部分是第二顏色。
圖4示出了對(duì)于相同的給定時(shí)間周期向電極3施加略高的正電勢(shì)(與圖3相比較)，而向電極4施加0V電勢(shì)并向反電極5施加0V電勢(shì)時(shí)的像素1。在這種情況下，將產(chǎn)生這樣的像素1，其聚合電致變色材料2靠近帶正電的電極3的稍大部分是第一顏色，而其聚合電致變色材料2位于0V電極4附近的部分是第二顏色。
圖5說明了當(dāng)向電極3施加介于圖3和圖4的正電勢(shì)之間的正電勢(shì)，而向電極4施加0V電勢(shì)以及向反電極5施加0V電勢(shì)時(shí)的像素1。在這種情況下，將產(chǎn)生這樣的像素1，其聚合電致變色材料2靠近帶正電的電極3的大約一半是第一顏色，而其聚合電致變色材料2位于0V電極4附近的一半是第二顏色。
圖6示出了當(dāng)向電極3施加中等正電勢(shì)(與圖2的相似)，而向電極4施加0V電勢(shì)且向反電極5施加0V電勢(shì)時(shí)的像素1。在這種情況下，將產(chǎn)生這樣的像素1，其聚合電致變色材料2靠近帶正電的電極3的小部分是第一顏色，且其聚合電致變色材料2位于0V電極4附近的剩余部分是第二顏色。圖6所示的狀態(tài)基本上對(duì)應(yīng)于圖1所示的狀態(tài)。
圖7示出了當(dāng)向電極3和4施加0V，且向反電極5施加正電勢(shì)時(shí)的像素1。在這種情況下，將產(chǎn)生其所有聚合電致變色材料2都是第二顏色的像素1。該狀態(tài)也可用作復(fù)位狀態(tài)。
從圖1-圖7明顯看出，根據(jù)本發(fā)明在顯示器的像素1中使用幾個(gè)獨(dú)立可控的電極，促進(jìn)了通過控制施加到各個(gè)電極3、4、5上的電勢(shì)以及施加電勢(shì)的時(shí)間以使得聚合電致變色材料2的適當(dāng)部分轉(zhuǎn)變，從而在像素1中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生模擬顏色狀態(tài)的可能性。通過在每個(gè)像素中提供多于兩個(gè)電極，額外的電極可用來在像素中限定多個(gè)具有規(guī)定顏色的區(qū)域。這樣，還可能在單個(gè)像素中產(chǎn)生兩種以上的顏色。這在圖8中示出，其中從復(fù)位到圖7的狀態(tài)的像素開始，通過向反電極5施加0V，向電極3施加中等電壓并向電極4施加較高電壓，在電極3、4周圍產(chǎn)生兩種額外顏色的區(qū)域，因此，在該像素中提供了具有三種分離顏色區(qū)域的顏色狀態(tài)。
當(dāng)使用包括微處理器的電子顯示控制器時(shí)，可以使用包括軟件、代碼部分的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來控制根據(jù)本發(fā)明施加的電勢(shì)，用于在所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在該控制器的微處理器上運(yùn)行時(shí)向電致變色顯示設(shè)備的像素提供不同的顏色狀態(tài)。
用于在顯示器件的像素1中產(chǎn)生模擬顏色狀態(tài)的方法，其中像素1具有第一襯底6；第二襯底7；放置在所述第一襯底6和所述第二襯底7之間的聚合電致變色材料2，該方法包括步驟至少提供兩個(gè)與所述第一襯底6相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立電極3、4；提供與所述第二襯底7相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立反電極5；提供各個(gè)電極3、4、5到獨(dú)立可控電壓源的連接；提供用于控制施加到各個(gè)電極3、4、5的電壓的裝置，所述電壓用于在每個(gè)像素1中產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，引起聚合電致變色材料2局部從第一顏色狀態(tài)向第二顏色狀態(tài)(或另外的顏色狀態(tài))轉(zhuǎn)變，以產(chǎn)生由區(qū)域比限定的像素顏色狀態(tài)。該方法還可以包括提供控制時(shí)間的裝置的步驟，在所述時(shí)間期極向各個(gè)電極3、4、5施加電壓。為了促進(jìn)顏色狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，該方法還建議步驟提供用于存儲(chǔ)先前產(chǎn)生的顏色狀態(tài)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置；提供用于比較要實(shí)現(xiàn)的顏色狀態(tài)與先前產(chǎn)生的顏色狀態(tài)的裝置；提供用于確定要施加到各個(gè)電極以便達(dá)到期望顏色狀態(tài)的所需電勢(shì)的裝置。
因此，雖然已經(jīng)示出、描述和指出應(yīng)用于其優(yōu)選實(shí)施方式的本發(fā)明的基本新穎性特征，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神的條件下，可以對(duì)所示的器件及其操作作出形式和細(xì)節(jié)上的各種省略、替代和改變。例如，以基本相同的方式執(zhí)行基本相同的功能的元件和/或方法步驟的組合均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，關(guān)于本發(fā)明的任何公開形式或?qū)嵤┓绞绞境龊?或描述的結(jié)構(gòu)和/或元件和/或方法步驟可以結(jié)合到任何其它公開或描述或建議的形式或?qū)嵤┓绞街凶鳛樵O(shè)計(jì)選擇的通用要素。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種顯示器件，包括多個(gè)獨(dú)立可尋址像素，其中所述像素包括第一襯底；第二襯底；放置在所述第一襯底和所述第二襯底之間的聚合電致變色材料；至少兩個(gè)與所述第一襯底相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立電極；與所述第二襯底相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立反電極；其中各個(gè)電極連接到獨(dú)立可控的電壓源；所述顯示器件具有用于控制施加到各個(gè)電極上的電壓的裝置，所述電壓用于在每個(gè)像素中產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，引起該聚合電致變色材料局部從第一顏色狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二顏色狀態(tài)，以產(chǎn)生由區(qū)域比定義的像素顏色狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中所述顯示器件還具有用于控制在電壓施加到各個(gè)電極上時(shí)的時(shí)間的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中所述顯示器件還具有用于控制施加到處于第二顏色狀態(tài)的像素的各個(gè)電極上的電壓的裝置，使得從第二顏色狀態(tài)復(fù)位到第一顏色狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中所述顯示器件還具有用于存儲(chǔ)先前產(chǎn)生的顏色狀態(tài)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中所述顯示器件還具有用于比較要實(shí)現(xiàn)的顏色狀態(tài)與先前產(chǎn)生的顏色狀態(tài)的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的顯示器件，其中所述顯示器件還具有用于確定為了達(dá)到期望顏色狀態(tài)而需要施加到各個(gè)電極上的電勢(shì)的裝置。
7.一種在顯示器件的像素中產(chǎn)生模擬顏色狀態(tài)的方法，所述像素具有第一襯底；第二襯底；放置在所述第一襯底和所述第二襯底之間的聚合電致變色材料，該方法包括至少提供兩個(gè)與所述第一襯底相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立電極；提供與所述第二襯底相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立反電極；提供各個(gè)電極到獨(dú)立可控電壓源的連接；提供用于控制施加到各個(gè)電極的電壓的裝置，所述電壓用于在每個(gè)像素中產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，引起聚合電致變色材料局部從第一顏色狀態(tài)向第二顏色狀態(tài)轉(zhuǎn)變，以產(chǎn)生由區(qū)域比限定的像素顏色狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括步驟提供用于控制在電壓施加到各個(gè)電極上時(shí)的時(shí)間的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括步驟提供用于存儲(chǔ)先前產(chǎn)生的顏色狀態(tài)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置；提供用于比較要實(shí)現(xiàn)的顏色狀態(tài)與先前產(chǎn)生的顏色狀態(tài)的裝置；提供用于確定為了達(dá)到期望顏色狀態(tài)而需要施加到各個(gè)電極上的電勢(shì)的裝置。
10.一種可直接裝載到數(shù)字計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括在所述產(chǎn)品運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上時(shí)用于執(zhí)行以下步驟的軟件代碼部分提供電致變色顯示器件的獨(dú)立可尋址像素的至少兩個(gè)獨(dú)立電極到獨(dú)立可控電壓源的連接；提供施加到各個(gè)電極上的電壓控制以在每個(gè)像素中產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)；提供在電壓施加到各個(gè)電極上時(shí)的時(shí)間控制。
11.一種存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼方法提供電致變色顯示器件的獨(dú)立可尋址像素的至少兩個(gè)獨(dú)立電極到獨(dú)立可控電壓源的連接；提供施加到各個(gè)電極上的電壓控制以在每個(gè)像素中產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)；提供在電壓施加到各個(gè)電極上時(shí)的時(shí)間控制。
全文摘要
一種顯示器件，包括多個(gè)獨(dú)立可尋址像素(1)。每個(gè)像素包括第一襯底(6)；第二襯底(7)；放置在所述第一襯底(6)和所述第二襯底(7)之間的聚合電致變色材料(2)。至少兩個(gè)獨(dú)立電極(3，4)與所述第一襯底(6)相關(guān)聯(lián)。獨(dú)立反電極(5)與所述第二襯底(7)相關(guān)聯(lián)。各個(gè)電極連接到獨(dú)立可控電壓源。該顯示器件具有用于控制施加到各個(gè)電極(3，4，5)上的電壓的裝置，所述電壓用于在每個(gè)像素(1)中產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，引起聚合電致變色材料(2)局部從第一顏色狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二顏色狀態(tài)，以產(chǎn)生由區(qū)域比定義的像素顏色狀態(tài)。
文檔編號(hào)G09G5/02GK1675678SQ03819255
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者M·T·約翰遜 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司