专利名称：具有模拟灰度的电化色显示器的制作方法
技术领域：
本专利申请涉及电化色显示装置领域，特别涉及一种用于为该显示装置提供灰度的方法和装置。本专利申请更具体地涉及一种用于为该显示装置提供模拟灰度的有效系统。本专利申请还涉及一种包括用于获得上述系统和方法的软件代码部分的计算机程序产品，该产品在计算机上运行时为电化色显示装置提供模拟灰度。
背景技术：
近来，电化色显示装置被作为电子纸形显示装置的选择对象在加以研究。然而，现在可获得的商业开发的电化色显示技术存在切换速度慢、功耗高的问题，无法满足显示器市场的需求。最近，倾向于使用纳米材料改善电化色显示性能，例如化学改性的纳米结构的中空(mesophorous)膜。这种材料的使用已经见到较好的结果。然而，目前电化色显示方面有待解决的关键问题之一是灰度的生成。
一种提供灰度的现有技术是利用衬底上的多个子电极将每一个显示单元(像素)再细分成多个子单元，例如，提供十五个电极，将每个显示单元分割成十五个子单元，本方法可以实现16种灰度级，通过对每个子单元的连续切换操作可产生15个灰度级，所有的子单元处于截止(off)状态时提供第十六个灰度级。
另一种提供灰度的现有技术中，提出使用圆形显示单元(像素)，每一个显示单元都具有弧形(例如凹形)的外壁(exterior wall)和平面的基壁(base wall)。通过提供这种带有电极的弧形壁和带有对电极的平面基壁，可以形成具有不同电极间距的位置。圆形的电极结构可以导致光通过区域的同心的径向改变，光的通过率与所加电势的改变成比例。这种系统在WO9115800中作了公开。
发明内容
本发明的目的之一是提供为电化色显示装置提供灰度的改良装置。
该目的由本发明的权利要求1所述的装置实现。
本发明另一目的是提供一种可为电化色显示装置提供灰度的改良方法。
该目的由本发明的权利要求7所述的方法实现。
本发明的一些更具优点的实施例在从属权利要求中作了规定。
本发明的另一目的是提供一种包含用于获得上述装置和方法的软件代码部分的改进的计算机程序产品，该产品在计算机上运行时可为电化色显示装置提供灰度。
通过后文的详述并参照附图，本发明的其他目的和特征当可清晰了解。应当理解，附图仅作为解释说明，而不作为对本发明的限制，本发明的范围以所附权利要求的规定为准。另外，应当说明的是，附图未必精确地按比例绘制，除非另有说明，附图仅用以对本发明的结构及过程作概念性的解释。
在下述附图中，所有示意图中的相同元件使用相同的附图标记表示。
图1是本发明第一实施例的显示装置的像素的示意剖面图，图中示出了电力线。
图2是整个电化色层处于暗态时图1中像素的示意剖面图。
图3是电化色层处于中间的区域处于透明态(亮态)时图1中像素的示意剖面图。
图4是电化色层大部分区域处于暗态时图1中像素的示意剖面图。
图5是电化色层接近一半区域处于暗态时图1中像素的示意剖面图。
图6是电化色层小部分区域处于暗态时图1中像素的示意剖面图。
图7是电化色层全部处于透明(亮)态时图1中像素的示意剖面图。
最佳实施例的详细描述图1是本发明第一实施例的电化色显示器的一个像素1的示意剖面图。为了防止像素间的串扰，该电化色显示器的每一个像素均可独立寻址，并能够与其他像素保持电分离和物理分离。该像素1包括第一衬底6，该衬底最好为透明的，由例如玻璃这样的材料或塑胶板制成；第二衬底7，该衬底在某些情况下也可为透明，例如在背面进行显示照明的时候；一种设置于所述第一衬底6和所述第二衬底7之间的电化色材料2；至少两个与所述第一衬底6相连的独立的导电电极3、4，该导电电极3、4最好为透明；一个与所述第二衬底7相连的独立的导电对电极5。该像素1还包括一种与该电化色材料2和该对电极5相接触的透明电解材料。各电极3、4、5分别与一个独立可控电压源(未图示)相连接。该显示装置包括控制施加于各电极3、4、5上电势的装置(未图示)，例如一个可包括一微处理器的电子显示控制装置。这样，利用该显示控制装置可以在每一个像素内产生不均匀电场，例如，如图1所示的是电极3上施加的电势大约为2V，而电极4和电极5上施加的电势为0V时的电力线分布。这些非均匀电场可以使该电化色材料2实现从第一状态(最好为透明状态)到第二状态(由该电化色材料2的较暗区域表示)的部分切换。由于电场的非均匀分布，充电电流(charge flow)初始时集中于靠近被正充电的电极3的区域。结果，该区域将首先进行切换，该像素1的电化色材料2部分处于暗态，部分处于透明(亮)态。通过这种方式，在像素1中产生了一种面积比灰度级(gray level)。由这种方式产生的灰度级由进入该电化色材料的充电(charge)总量，因此由该像素的电极3、4、5连接到它们各自的电压源上的时间确定。对于理想的显示器，切换到预定状态所需时间应当小于1秒。清除(即复位)可以通过改变极性容易地实现。这种复位方法可以用于确定一个参考状态，所有可能的灰度级都由该参考状态产生。如果不使用复位，则在为达到一个新的灰度级而提供恰当的充电(放电)量前，必须记忆该像素先前的状态。在这种情况下，电子显示控制装置要包括记忆存储装置(未图示)，将先前产生的灰度级存储于该记忆存储装置中，并将需要实现的新的灰度级与先前产生的灰度级进行比较确定达到预定灰度级所需的充电(放电)量。
图2表示当电极3和4所施加电势为0V，电极5所施加电势为负时的像素1。这种情况下，像素1所有的电化色材料都处于暗态。
图3所示的是当电极3和4上施加一个给定时间周期的中等电势，同时在对电极5上施加电势0V时的像素1。在这种情况下，像素1中靠近被正充电的电极3和4的电化色材料2处于暗态，位于电极3和4之间中心位置的电化色材料2处于透明状态(亮态)。
图4所示的是当电极3上施加相同时间周期的电势值比图3中的电势值稍高的正电势，同时电极4和对电极5所施加电势为0V时的像素1。在这种情况下，像素1中最靠近正充电的电极3的电化色材料2有较大区域处于暗态，而最靠近0V电极4的电化色材料2处于透明状态(亮态)。
图5所示的是当电极3上施加电势值介于图3和图4之间的正电势，同时电极4和对电极5上施加电势为0V时的像素1。在这种情况下，像素1中，最靠近正充电的电极3大约的一半电化色材料2处于暗态，而最靠近0V加压的电极4的一半电化色材料2处于透明状态(亮态)。
图6所示的是当电极3上施加中等(与图2的一样)的正电势，而电极4和对电极5上施加0V时的像素1。这种情况下，最靠近正充电的电极3大约的小部分电化色材料2处于暗态，而最靠近0V电极4的另一部分电化色材料2处于透明状态(亮态)。图6所示状态基本上对应于与图1所示状态。
图7所示的是当电极3和4上施加的电势为0V，而对电极5施加电势为正电势时的像素1。这种情况下，像素1中电化色材料2的均处于透明状态(亮态)。
由图1至7可清楚看出，根据本发明，在显示装置的像素1中使用几个独立可控制电极，通过控制施加于各电极3、4、5上的电势以及施加电势的时间以使电化色材料的适当部分发生切换，就可以在该像素1中实现模拟灰度级。
当使用一个包括微处理器的电子显示控制装置时，可以根据本发明使用一种包括软件代码部分的计算机程序产品来控制施加电势，当该计算机程序产品在该控制装置的微处理器上运行时，可以为电化色显示装置提供灰度。
一种在具有第一衬底6、第二衬底7以及设置于所述第一衬底6和所述第二衬底7间的电化色材料2的显示装置的像素1中产生模拟灰度的方法包括以下步骤提供至少两个和该第一衬底6相连的独立的电极3、4；提供一个和该第二衬底相连的独立的对电极；提供各电极3、4、5到一个可独立控制的电压源的连接；提供控制施加于该电极的电压进行控制的电压控制装置，用以在每个像素1内产生不均匀电场，使电化色材料产生由第一状态到第二状态的部分切换，以产生面积比灰度级。该方法还包括提供控制各电极3、4、5上电势施加时间的装置的步骤。为了便于各灰度级间的切换，本方法还提出采用如下步骤提供记忆存储装置，以存储先前产生的灰度级；提供所需实现灰度级与先前产生的灰度级间的对比装置；提供为实现所需灰度级而确定施加于各电极所需电势的装置。
因而，本发明具有新颖性的主要特征已经通过其最佳实施例展示、描述和点明，不难理解，本领域技术人员可以在不脱离本发明实质内容的情况下对所述装置及其操作在形式、细节上进行各种删减、替换和变更。例如，所有以基本相同的方法、具有基本相同的功能并实现基本相同的结果的要素和/或方法步骤的组合均在本发明的范围以内。此外，与本发明的任何公开的形式或实施例相关联的结构和/或要素和/或方法步骤，可作为设计选择的一般内容以其公开的、描述的或提示的任何形式或实施例进行结合。因而，本发明仅由本说明书所附的权利要求的范围限定。
权利要求
1.一种显示装置包括多个可独立寻址的像素，其中所述像素包括第一衬底；第二衬底；设置于所述第一衬底和所述第二衬底间的电化色材料；至少两个与所述第一衬底相连的独立电极；以及与所述第二衬底相连的独立对电极；其中，各电极分别和一个可独立控制的电压源相连接；所述显示装置具有对施加于各电极的电压进行控制的部件，该部件可在各像素内产生不均匀电场，使所述电化色材料从第一状态部分切换到第二状态，以产生一种由面积比确定的灰度级。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置还设有可控制所述各电极上电压作用时间的部件。
3.如权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置还设有在第二状态时控制加于所述像素的各电极上的电压，使第二状态复位到第一状态的部件。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置还设有用于存储先前生成的灰度级的记忆存储部件。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中所述显示装置还设有用于将所要达到的灰度级与先前生成的灰度级进行比较的部件。
6.如权利要求5所述的显示装置，其中所述显示装置还设有用以确定为达到期望的灰度级而要加到各电极的电压的部件。
7.一种在具有第一衬底、第二衬底以及设置于所述第一衬底和所述第二衬底间的电化色材料的显示装置的像素中生成模拟灰度级的方法，包括以下步骤提供至少两个与所述第一衬底相连的独立电极；提供一个与所述第二衬底相连的独立对电极；提供各电极至可独立控制电压源的连接；提供对施加于所述电极的电压进行控制的部件，该部件在各像素内产生不均匀电场，使所述电化色材料实现由第一状态部分切换到第二状态，以生成由面积比确定的灰度级。
8.如权利要求7所述的方法，还包括如下步骤提供用以控制电压加于各电极的时间的部件。
9.如权利要求7所述的方法，还包括如下步骤提供用以存储先前生成的灰度级的记忆存储部件；提供用以将所要达到的灰度级与先前生成的灰度级进行比较的部件；提供用以确定为达到期望的灰度级而要加到各电极的电压的部件。
10.一种可直接装到数字计算机内存的计算机程序产品，其中包括所述产品在计算机中运行时使计算机执行以下步骤的软件代码部分为电化色显示装置的可独立寻址的像素的至少两个独立电极提供到独立可控电压源的连接；控制施加于各电极的电压以在各像素内产生非均匀电场；控制加于各电极的电压的作用时间。
11.一种存储于计算机可读存储介质的计算机程序产品，其中包括可使计算机执行以下步骤的计算机可读程序代码部件为电化色显示装置的可独立寻址的像素的至少两个独立电极提供到独立可控电压源的连接；控制加于各电极的电压以在各像素内产生非均匀电场；控制加于各电极的电压的作用时间。
全文摘要
一种包括多个可独立寻址的像素(1)的显示装置，各像素包括第一衬底(6)；第二衬底(7)；设置于所述第一衬底(6)与所述第二衬底(7)间的电化色材料。至少两个独立电极(3，4)与所述第一衬底(6)相连，独立对电极(5)和所述第二衬底(7)相连。各电极与独立可控电压源连接。所述显示装置设有对加于所述电极的电压进行控制的部件，该部件可在各像素(1)内产生非均匀电场，使电化色材料由第一状态部分切换到第二状态的，以生成由面积比定义的灰度级。
文档编号G09G3/19GK1675679SQ03819353
公开日2005年9月28日 申请日期2003年7月1日 优先权日2002年8月15日
发明者M·T·约翰逊 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司