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
技術領域：
本專利申請涉及電致變色顯示器件領域，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)。本專利申請還涉及計算機程序產品，該產品包括當所述產品在計算機上運行時實現(xiàn)向電致變色顯示設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：
最近，已經(jīng)對作為電子紙類型顯示器的候選者-電致變色顯示器件進行了研究。然而，當今可購買到的電致變色顯示技術開關速度慢且功耗高，不能滿足顯示器市場的需要。后來，改進性能的趨勢向著使用納米材料的方向發(fā)展，例如化學修飾的納米結構中間多孔(mesophorous)薄膜。這種材料的使用已經(jīng)顯示出期望的結果。然而，關于電致變色顯示器的剩下的關鍵問題之一是顏色的產生。
提供多色電致變色(multicolor electrochromic)顯示器的一種現(xiàn)有技術方法的建議是通過在顯示側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)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供改進的向電致變色顯示設備提供全部顏色的裝置。
通過如權利要求1中所規(guī)定的裝置實現(xiàn)該目的。
本發(fā)明的另外一個目的是提供改進的向電致變色顯示設備提供全部顏色的方法。
通過如權利要求7中所聲明的根據(jù)本發(fā)明的方法實現(xiàn)該目的。
本發(fā)明的另一個目的是提供改進的計算機程序產品，其包括當所述產品在計算機上運行時實現(xiàn)向電致變色顯示設備提供全色的設備和方法的軟件代碼部分。
通過如權利要求7中所規(guī)定的根據(jù)本發(fā)明的計算機程序產品實現(xiàn)該目的。
在從屬權利要求中規(guī)定了本發(fā)明另外的優(yōu)選實施方式。
通過下面結合附圖的詳細說明，本發(fā)明的另外其它目的和特征將變得明顯。然而，應當理解，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)明的范圍應當參照所附權利要求書。此外，應當理解，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構和過程。


在附圖中，相同的參考數(shù)字在整個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，其中還示出了電場線；圖2公開了圖1的像素的示意性截面圖，其中整個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部分，分別為第一、第二和第三顏色；具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實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像素可獨立尋址并且可以從電學上或物理上相互分開，以避免像素之間的串擾。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相關聯(lián)的至少兩個獨立導電電極3、4，優(yōu)選的是該電極3、4是透明的；與所述第二襯底7相關聯(lián)的獨立導電反電極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)產生基色，例如RGB(紅、綠、藍)或CMY(青、品紅、黃)。對于本領域的技術人員，已知幾種聚合電致變色材料具有這種特性。各個電極3、4、5連接到獨立可控的電壓源(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，可以在每個像素中產生非均勻電場，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線。這些非均勻電場將導致聚合電致變色材料2局部從第一顏色狀態(tài)轉變到第二顏色狀態(tài)(在圖中通過聚合電致變色材料2的不同灰度級區(qū)域示出)。由于該非均勻場分布，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)域將首先轉變，并且將產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，可以設想進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，由電場分布確定。通過這種方式，可以在像素1中產生多色陰影，例如粉色。這樣產生的顏色將由進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間定義。施加更高的電壓或使用更長的時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)。對于優(yōu)選類型的顯示器，轉變到期望狀態(tài)所需的時間小于1秒?？梢酝ㄟ^改變極性，容易地實現(xiàn)擦除，即復位。這種復位可用于定義參考狀態(tài)，從該參考狀態(tài)可以產生所有可能的灰度級。如果不使用復位，將需要在提供正確充電(放電)量以達到新的顏色狀態(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器存儲裝置(未示出)，其存儲先前產生的顏色狀態(tài)，以及比較要實現(xiàn)的新顏色狀態(tài)與先前的顏色狀態(tài)，并確定為了達到期望的顏色狀態(tài)所需要進行的充電(放電)。
圖2示出了當向電極3和4施加0V的電壓而長時間向反電極5施加負電勢時的像素1。在這種情況下，將產生其聚合電致變色材料2是第一顏色的像素1。該狀態(tài)可以用作復位狀態(tài)。
圖3示出了對于給定時間周期向電極3和4施加中等的正電勢而向反電極5施加0V電勢時的像素1。在這種情況下，將產生這樣的像素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示出了對于相同的給定時間周期向電極3施加略高的正電勢(與圖3相比較)，而向電極4施加0V電勢并向反電極5施加0V電勢時的像素1。在這種情況下，將產生這樣的像素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說明了當向電極3施加介于圖3和圖4的正電勢之間的正電勢，而向電極4施加0V電勢以及向反電極5施加0V電勢時的像素1。在這種情況下，將產生這樣的像素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示出了當向電極3施加中等正電勢(與圖2的相似)，而向電極4施加0V電勢且向反電極5施加0V電勢時的像素1。在這種情況下，將產生這樣的像素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)基本上對應于圖1所示的狀態(tài)。
圖7示出了當向電極3和4施加0V，且向反電極5施加正電勢時的像素1。在這種情況下，將產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中使用幾個獨立可控的電極，促進了通過控制施加到各個電極3、4、5上的電勢以及施加電勢的時間以使得聚合電致變色材料2的適當部分轉變，從而在像素1中實現(xiàn)產生模擬顏色狀態(tài)的可能性。通過在每個像素中提供多于兩個電極，額外的電極可用來在像素中限定多個具有規(guī)定顏色的區(qū)域。這樣，還可能在單個像素中產生兩種以上的顏色。這在圖8中示出，其中從復位到圖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)。
當使用包括微處理器的電子顯示控制器時，可以使用包括軟件、代碼部分的計算機程序產品來控制根據(jù)本發(fā)明施加的電勢，用于在所述計算機程序產品在該控制器的微處理器上運行時向電致變色顯示設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與所述第一襯底6相關聯(lián)的獨立電極3、4；提供與所述第二襯底7相關聯(lián)的獨立反電極5；提供各個電極3、4、5到獨立可控電壓源的連接；提供用于控制施加到各個電極3、4、5的電壓的裝置，所述電壓用于在每個像素1中產生非均勻電場，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))轉變，以產生由區(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間的裝置的步驟，在所述時間期極向各個電極3、4、5施加電壓。為了促進顏色狀態(tài)之間的轉變，該方法還建議步驟提供用于存儲先前產生的顏色狀態(tài)的存儲器存儲裝置；提供用于比較要實現(xiàn)的顏色狀態(tài)與先前產生的顏色狀態(tài)的裝置；提供用于確定要施加到各個電極以便達到期望顏色狀態(tài)的所需電勢的裝置。
因此，雖然已經(jīng)示出、描述和指出應用于其優(yōu)選實施方式的本發(fā)明的基本新穎性特征，但是應當理解，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神的條件下，可以對所示的器件及其操作作出形式和細節(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。此外，應當認識到，關于本發(fā)明的任何公開形式或實施方式示出和/或描述的結構和/或元件和/或方法步驟可以結合到任何其它公開或描述或建議的形式或實施方式中作為設計選擇的通用要素。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種顯示器件，包括多個獨立可尋址像素，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；至少兩個與所述第一襯底相關聯(lián)的獨立電極；與所述第二襯底相關聯(lián)的獨立反電極；其中各個電極連接到獨立可控的電壓源；所述顯示器件具有用于控制施加到各個電極上的電壓的裝置，所述電壓用于在每個像素中產生非均勻電場，引起該聚合電致變色材料局部從第一顏色狀態(tài)轉變到第二顏色狀態(tài)，以產生由區(qū)域比定義的像素顏色狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求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電極上時的時間的裝置。
3.根據(jù)權利要求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)的像素的各個電極上的電壓的裝置，使得從第二顏色狀態(tài)復位到第一顏色狀態(tài)。
4.根據(jù)權利要求1的顯示器件，其中所述顯示器件還具有用于存儲先前產生的顏色狀態(tài)的存儲器存儲裝置。
5.根據(jù)權利要求4的顯示器件，其中所述顯示器件還具有用于比較要實現(xiàn)的顏色狀態(tài)與先前產生的顏色狀態(tài)的裝置。
6.根據(jù)權利要求5的顯示器件，其中所述顯示器件還具有用于確定為了達到期望顏色狀態(tài)而需要施加到各個電極上的電勢的裝置。
7.一種在顯示器件的像素中產生模擬顏色狀態(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與所述第一襯底相關聯(lián)的獨立電極；提供與所述第二襯底相關聯(lián)的獨立反電極；提供各個電極到獨立可控電壓源的連接；提供用于控制施加到各個電極的電壓的裝置，所述電壓用于在每個像素中產生非均勻電場，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)轉變，以產生由區(qū)域比限定的像素顏色狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求7的方法，還包括步驟提供用于控制在電壓施加到各個電極上時的時間的裝置。
9.根據(jù)權利要求7的方法，還包括步驟提供用于存儲先前產生的顏色狀態(tài)的存儲器存儲裝置；提供用于比較要實現(xiàn)的顏色狀態(tài)與先前產生的顏色狀態(tài)的裝置；提供用于確定為了達到期望顏色狀態(tài)而需要施加到各個電極上的電勢的裝置。
10.一種可直接裝載到數(shù)字計算機的內部存儲器中的計算機程序產品，該產品包括在所述產品運行于計算機上時用于執(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立可尋址像素的至少兩個獨立電極到獨立可控電壓源的連接；提供施加到各個電極上的電壓控制以在每個像素中產生非均勻電場；提供在電壓施加到各個電極上時的時間控制。
11.一種存儲在計算機可讀存儲媒質上的計算機程序產品，包括用于使計算機執(zhí)行以下步驟的計算機可讀程序代碼方法提供電致變色顯示器件的獨立可尋址像素的至少兩個獨立電極到獨立可控電壓源的連接；提供施加到各個電極上的電壓控制以在每個像素中產生非均勻電場；提供在電壓施加到各個電極上時的時間控制。
全文摘要
一種顯示器件，包括多個獨立可尋址像素(1)。每個像素包括第一襯底(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)。至少兩個獨立電極(3，4)與所述第一襯底(6)相關聯(lián)。獨立反電極(5)與所述第二襯底(7)相關聯(lián)。各個電極連接到獨立可控電壓源。該顯示器件具有用于控制施加到各個電極(3，4，5)上的電壓的裝置，所述電壓用于在每個像素(1)中產生非均勻電場，引起聚合電致變色材料(2)局部從第一顏色狀態(tài)轉變到第二顏色狀態(tài)，以產生由區(qū)域比定義的像素顏色狀態(tài)。
文檔編號G09G5/02GK1675678SQ03819255
公開日2005年9月28日 申請日期2003年7月2日 優(yōu)先權日2002年8月15日
發(fā)明者M·T·約翰遜 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司