专利名称：显示区域可控的显示器及其制造和控制方法
技术领域：
本发明涉及显示技术，特别是涉及一种显示区域可控的显示器及其制造和控制方法。
背景技术：
电致变色(eletrochromism，简称EC)是指某些材料在交替的高低或正负外电场 的作用下，通过注入或抽取电荷(离子或电子)，从而在低透射率的致色状态或高透色率的 消色状态之间产生可逆变化的一种特殊现象，在外观性能上则表现为颜色及透明度的可逆 变化。材料在电场作用下能够发生电致变色现象的特性即为电致变色特性。目前，基于材料电致变色特性而制造的电致变色器件被广泛应用于智能大厦的采 光控制、大面积室外数字及图形显示、汽车的反射率可调后视镜、用于神经网络传导调控的 可编程电阻器件、光电化学能储存和转换等领域。发明人在实现本发明过程中发现，现有技术电致变色器件作为一种可过滤光线的 开关器件，具有节能、简单实用等优点。如果将电致变色器件作为显示屏器件，则由于使用 寿命、颜色等方面的限制而实现较为困难。因此，可将电致变色器件优点和其他成熟的显示 技术结合起来，设计具有自由选择画面区域功能的显示器件，从而丰富现有显示器的显示 功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种显示区域可控的显示器及其制造和控制方法，用以实现 可选择显示器显示区域的技术效果，从而丰富现有显示器的显示功能。为实现上述目的，本发明提供了一种显示区域可控的显示器，包括封装为一体的 显示屏和电致变色屏，所述显示屏包括多个显示像素，所述电致变色屏包括多个电致变色 像素，所述电致变色像素与所述显示像素一一对应，通过改变所述电致变色像素电压以调 节从显示屏相应显示像素入射的光的透射率。为实现上述目的，本发明还提供了一种显示区域可控的显示器的控制方法，包 括步骤11、获取显示屏的显示区域选择信息；步骤12、分析所述显示时序控制信号，得到与所述显示区域选择信息匹配的显示 像素地址信息；步骤13、寻址与所述显示像素地址信息相应的电致变色像素，并对所述电致变色 像素进行电压控制，以调节从显示屏相应显示像素入射的光的透射率。为实现上述目的，本发明还提供了一种显示区域可控的显示器的制造方法，包 括步骤21、制备包括多个显示像素的显示屏；步骤22、制备包括多个电致变色像素的电致变色屏；
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步骤23、将所述显示屏和所述电致变色屏封装为一体，其中，将所述电致变色像素 与所述显示像素一一对应设置，以通过改变所述电致变色像素的电压来调节从显示屏相应 显示像素入射的光的透射率。本发明提供的显示区域可控的显示器及其制造和控制方法，将电致变色器件优点 和其他成熟的显示技术相结合，在保证显示其画面显示品质的前提下，可选择显示屏的显 示区域，因此丰富了现有显示器的显示功能，可满足用户的特殊应用需求。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明第一实施例提供的显示区域可控的显示器结构框图；图2为本发明单位电致变色像素结构框图；图3为本发明第二实施例提供的显示区域可控的显示器结构框图；图4为本发明电致变色像素与CF基板上显示像素的对应关系示意图；图5为本发明第三实施例提供的显示区域可控的显示器结构框图；图6为本发明第四实施例提供的显示区域可控的显示器的控制方法流程图；图7为本发明第五实施例提供的显示区域可控的显示器的制造方法流程图。附图标记说明1-显示屏；10-TFT-LCD 显示屏； 101-CF 基板；102-液晶层；103-TFT阵列基板； 104-背光源；1010-显示像素；2-电致变色屏；20-电致变色像素；201-透明基板；202-第一透明导电层；203-电致变色层；204-离子导电层；205-离子存储层；206-第二透明导电层；2071-行扫描线；2072-列扫描线；208-开关器件；3-电致变色屏驱动电路；31-获取单元；32-分析单元；33-寻址控制单元； 4_控制模块；5-时序控制单元；6-显示驱动电路。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明第一实施例提供的显示区域可控的显示器结构框图。如图1所示， 本实施例显示区域可控的显示器包括显示屏1和电致变色屏2 ；显示屏1和电致变色屏2通 过封装材料(如UV固化胶)进行粘接而封装为一体。显示屏1上形成有多个矩阵排列的 显示像素，电致变色屏2上形成有多个矩阵排列的电致变色像素；为了对显示屏1的每个显示像素入射到电致变色屏2的光的透射率进行单独控制，电致变色像素的数量与显示像素 的数量相同，且电致变色像素与显示像素一一对应设置；通过控制电致变色像素的电压，可 调节与其相应的显示像素入射的光的透射率，使得从电致变色像素出射的光的强度发生变 化而得到不同的显示灰度级别。显示屏1可包括液晶显示屏(Liquid Crystal Display，简 称LCD)、有机电致发光显示屏(Organic Light Emitting Diode，简称0LED)或其他类型的 平板显示屏(Flat Panel Display，简称FPD)等。图2为本发明单位电致变色像素结构框图。本发明单位电致变色像素可为夹层式 电致变色器件，其典型结构如图2所示，包括在透明基板201依次形成的第一透明导电层 202、电致变色层203、离子导电层204、离子存储层205和第二透明导电层206，其中透明基板201可选用玻璃基板、蓝宝石基板或透明的柔性基板等。第一透明导电层202和第二透明导电层206可包括氧化铟锡(简称ΙΤ0)等透明 导电材料薄膜。电致变色层203是器件核心，可选用具有电致变色特性的电致变色 材料，并通过 溶胶凝胶(Sol-gel)、磁控溅射技术(Sputter)、化学气相沉积(CVD)或印刷等方式制备；电 致变色层203用于在第一透明导电层202和第二透明导电层206之间的电压发生改变时， 利用电致变色材料的电致变色特性、并通过离子导电层204和离子存储层205来调节从显 示屏相应显示像素入射的光的透射率。离子导电层204用于提供离子在电致变色层203之间的传输通道，可采用高分子 聚合物固态电解质材料制备。离子储存层205用于存储离子，起到平衡器件中电荷总量的作用(亦可称为离子 注入电极)。具有电致变色特性的材料一般可分为两类一类是无机电致变色材料，主要包括 过渡金属氧化物或水合物，如Ce02-Ti02、NiOx, W03、MnO2等；另一类是有机电致变色材料， 主要包括有机杂环化合物，如联吡啶盐类、导电聚合物类、金属有机聚合物类和金属酞花 菁类。过渡金属氧化物中金属离子的电子层结构不稳定，在一定条件下离子价态发生转变， 形成混合价态离子共存的状态；随着离子价态的变化，材料显示的颜色随之改变，对不同颜 色的光的透射率亦随之改变。常用的无机变色材料中，阴极材料主要包括VI族金属氧化 物，如=WO3> MoO3等；阳极材料主要包括第VIII族(Pt、Ir、Os、Pd、Ru、Rb等)金属氧化物 和水合氧化物等。优选的，本实施例选用的电致变色材料包括W03、MoO3> NiOx或V2O5，或这 些材料的组合。例如本实施例可选用ITO作为第一透明导电层和第二透明导电层；电致变色层 可选用WO3;离子导电层可选用LiC104+PC (碳酸丙烯酯)；离子存储层可选用Ti02。该情形 下形成的单位电致变色像素结构可表示为IT0/W03/LiC104+PC/Ti02/IT0。电致变色材料发生电致变色的基本原理是通过电致变色材料在电场的作用下发 生电化学反应，从而使其光学性质发生改变。以WO3为例进行说明，当WO3被电化学还原时， W+6离子变为W+5离子，电荷传递导致薄膜的颜色发生改变；这种电致变色过程高度可逆且有 很高的稳定性。当在本发明单位电致变色像素结构中，通过第一透明导电层202和第二透 明导电层206向离子导电层204施加正向直流电压后，离子储存层205中的离子被抽出，抽 出的离子通过离子导电层204进入电致变色层203引起电致变色材料变色，从而使得透过电致变色层203的光的透射率发生变化。当在离子导电层204加上反向直流电压后，电致 变色层203中的离子抽出进入离子储存层205，电致变色层203恢复透明原状。可见，对本发明电致变色像素进行电压控制，通过改变电致变色像素上的电压，使 得电致变色层相应发生颜色改变，由于电致变色像素与显示屏的显示像素一一对应设置， 电致变色层的颜色改变则使得从显示屏相应显示像素入射到该电致变色像素的光的透射 率随之发生改变，在显示器的整体上表现出某些区域的光的强度发生变化而得到不同的显 示灰度级别。本实施例将电致变色器件具有的可过滤光线的开关特性、节能、简单实用的等优 点，与采用其他成熟的显示技术制备的显示屏结合起来，从而在现有显示器性能基础上，增 加了可选择画面显示区域的功能以形成新型的显示区域可控的显示器，丰富了现有显示器 的显示功能；此外，基于本实施例显示区域可控的显示器，可选择显示画面中用户感兴趣的 部分而不是显示屏的完整显示区域，因而可实现动态跟踪用户所需画面，满足用户的特殊 应用需求。图3为本发明第二实施例提供的显示区域可控的显示器结构框图。本实施例以显 示屏为薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)液晶显示器的显示屏(即TFT-LCD 显示屏)为例，说明电致变色屏与TFT-LCD显示屏之间的结合关系。如图3所示，本实施例 显示屏为TFT-LCD显示屏10。TFT-LCD显示屏10主要包括彩色滤光片(Color Filter，简 称CF)基板(以下称为CF基板101)、TFT阵列基板103和背光源104，CF基板101和TFT 阵列基板103对盒设置，并在CF基板101和TFT阵列基板103之间填充有液晶层102。在 TFT-IXD显示屏10的CF基板101的外表面上形成有电致变色屏2。在显示器实际制造过程中，可分别制备好TFT-IXD显示屏10和电致变色屏2，将电 致变色屏2与TFT-LCD显示屏10的CF基板101的外表面，采用封装材料通过紫外固化的 方法封装为一体。图4为本发明电致变色像素与CF基板上显示像素的对应关系示意图。如图4所 示，电致变色屏2中的电致变色像素20与CF基板101的显示像素1010 —一对应，其中，显 示像素1010可具体为红(R)显示像素、绿(G)显示像素或蓝(B)显示像素。为了实现对每 个电致变色像素的单独控制，电致变色屏2上还可包括以矩阵方式排列的控制电路。该控 制电路可包括矩阵方式排列的至少一条行扫描线2071和至少一条列扫描线2072，行扫描 线2071和列扫描线2072的交叉处形成有开关器件208，开关器件208与电致变色像素20 的透明导电层连接，用于导通或关闭与开关器件208连接的电致变色像素20。开关器件208 可具体包括TFT开关器件。电致变色屏驱动电路可通过行扫描线2071和列扫描线2072进 行寻址，并对通过寻址确定的电致变色像素20对应的开关器件208进行电压控制，以使电 致变色像素20中电致变色层对入射光的透射率发生改变。本实施例可将TFT-IXD显示屏的良好显示品质以及电致变色屏的滤光功能相接 合，使得在保证显示其画面显示品质的前提下，可选择显示屏显示区域，因而丰富了现有 TFT-IXD显示器的显示功能。图5为本发明第三实施例提供的显示区域可控的显示器结构框图。本实施例在上述实施例技术方案的基础上，提供了用于进行显示区域选择控制的电致变色驱动电路。如 图5所示，本实施例包括显示屏1、电致变色屏2和电致变色屏驱动电路3。
电致变色屏驱动电路3与电致变色屏2连接，用于根据设定的显示区域选择信息 对电致变色屏2进行寻址，得到与显示区域选择信息匹配的电致变色像素，并对通过寻址 确定的电致变色像素进行电压控制，以调节从显示屏1相应显示像素入射的光的透射率。为了便于实现显示区域选择信息的采集，本实施例显示区域可控的显示器还可包 括控制模块4。控制模块4与电致变色屏驱动电路3连接，用于采集显示区域选择信息， 并向电致变色屏驱动电路3输出，以供电致变色屏驱动电路3根据该显示区域选择信息进 行电致变色屏2相应电致变色像素进行电压控制。显示区域选择信息可为需要进行显示或 遮蔽的显示区域的位置信息，或者，需要显示或遮蔽的色彩要求等。本实施例显示区域可控的显示器还可包括时序控制单元5和显示驱动电路6。时 序控制单元5用于输出对显示屏1进行驱动控制的显示时序控制信号。显示驱动电路6分 别与时序控制单元5和显示屏1连接，用于根据时序控制单元5输出的显示时序控制信号， 显示驱动显示屏1相应的显示像素。在上述技术方案的基础上，为了便于针对显示屏1中的每个显示像素进行单独控 制，电致变色驱动电路3可进一步包括获取单元31、分析单元32和寻址控制单元33。获 取单元31与控制模块4连接，用于从控制模块4获取显示屏1的显示区域选择信息。分析 单元32分别与获取单元31和时序控制单元5连接，用于根据获取单元31获取的显示区域 选择信息，对时序控制单元5的显示时序控制信号进行分析，得到与显示区域选择信息匹 配的显示像素地址信息。寻址控制单元33分别与分析单元32和电致变色屏2连接，用于 根据分析单元32获取的显示像素地址信息，寻址电致变色屏2的各电致变色像素，得到与 分析单元32获取的显示像素地址信息相应的电致变色像素，并对这些电致变色像素进行 电压控制，以调节从显示屏1相应显示像素入射的光的透射率。本实施例将电致变色屏的驱动控制信号与显示屏的显示时序控制信号关联，可实 现对每个显示像素入射到电致变色像素的光的透射率的针对性控制，从而改变显示屏上显 示像素的显示灰度等级，实现显示区域的可控性。下面举例说明本实施例电致变色特性在图像显示区域选择方面的应用。假设显示 显示区域选择信息为过滤所有显示红色的区域。此时可通过对时序控制单元信号进行分 析，提取显示屏所有显示红色区域信号地址，并对电致变色屏中的电致变色像素进行寻址， 改变寻址确定的电致变色象素上所施加的电压，实现作为电致变色像素的电致变色像素的 滤光开关的功能，或者，可通过调整电致变色像素对不同光的透光率，如以一定灰度显示 (如半透)，可实现不同灰度等级显示的控制。对于显示屏为TFT-IXD显示屏的情形，如果将电致变色屏的驱动控制信号与 TFT-LCD显示屏的TFT基板的驱动信号关联，可实现对每个显示像素入射到电致变色像素 的光的透射率的针对性调节，从而改变TFT-IXD显示屏上显示像素的显示灰度等级，以达 到预期的显示效果。图6为本发明第四实施例提供的显示区域可控的显示器的控制方法流程图。如图 6所示，本实施例包括步骤11、获取显示屏的显示区域选择信息；步骤12、分析所述显示时序控制信号，得到与所述显示区域选择信息匹配的显示 像素地址信息；
步骤13、寻址与所述显示像素地址信息相应的电致变色像素，并对所述电致变色 像素进行电压控制，以调节从显示屏相应显示像素入射的光的透射率。下面结合图5所示的显示器结构框图本实施例各步骤的技术方案进行进一步说 明，其中步骤11可具体包括控制模块4采集显示区域选择信息，并将显示区域选择信息 输出给获取单元31 ；控制模块4还将画面信息输出给时序控制单元5，时序控制单元5根据 画面信息生成显示时序控制信号。步骤12可具体包括分析单元32根据获取单元31获取的显示区域选择信息，对 时序控制单元5的显示时序控制信号进行分析，得到与显示区域选择信息匹配的显示像素 地址信息。步骤13可具体包括时序控制单元5向显示驱动电路6输出的显示 时序控制信 号，显示驱动电路6根据显示时序控制信号显示驱动显示屏1相应的显示像素；同时，寻址 控制单元33根据分析单元32获取的显示像素地址信息， 寻址电致变色屏2的各电致变色 像素，得到与分析单元32获取的显示像素地址信息相应的电致变色像素，并对这些电致变 色像素进行电压控制，从而调节从显示屏1相应显示像素入射的光的透射率，以达到预期 的显示效果。本实施例将电致变色屏的驱动控制信号与显示屏的显示时序控制信号关联，可实 现对每个显示像素入射到电致变色像素的光的透射率的针对性控制，从而改变显示屏上显 示像素的显示灰度等级，实现显示区域的可控性，可实现动态跟踪用户所需画面，满足用户 的特殊应用需求。图7为本发明第五实施例提供的显示区域可控的显示器的制造方法流程图。如图 7所示，本实施例包括步骤21、制备包括多个显示像素的显示屏。步骤22、制备包括多个电致变色像素的电致变色屏。步骤23、将所述显示屏和所述电致变色屏封装为一体，其中，将所述电致变色像素 与所述显示像素一一对应设置，以通过改变所述电致变色像素的电压来调节从显示屏相应 显示像素入射的光的透射率。上述技术方案步骤21中，可采用构图工艺制备显示屏，例如可采用构图工艺制 备TFT-IXD显示、OLED显示屏等；显示屏中的显示像素以矩阵方式排列，在外部显示驱动信 号的控制下，可实现对每个显示像素的独立控制。上述技术方案步骤22中，可采用构图工艺制备电致变色屏，电致变色屏中的电致 变色像素以矩阵方式排列，在外部驱动信号的控制下，可实现对每个电致变色像素的电压 调节控制。在制备电致变色屏中，可在透明基板上依次沉积第一透明导电层薄膜、电致变色 层薄膜、离子导电层薄膜、离子存储层薄膜和第二透明导电层薄膜，通过构图工艺分别形成 第一透明导电层图形、电致变色层图形、离子导电层图形、离子存储层图形和第二透明导电 层图形；每个电致变色像素可包括由第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子存储 层和第二透明导电层组成的电致变色器件。电致变色层可选用具有电致变色特性的电致变色材料，并通过溶胶凝胶 (Sol-gel)、磁控溅射技术(Sputter)、化学气相沉积(CVD)或印刷等方式制备；可满足电致变色层选材要求的材料可为具有电致变色特性的有机或无机材料；优选的，可选用的电致 变色材料包括W03、MoO3> NiOx或V2O5，或这些材料的组合。此外，电致变色屏上还可通过构图工艺形成以矩阵方式排列的控制电路。该控制 电路可包括矩阵方式排列的至少一条行扫描线和至少一条列扫描线，行扫描线和列扫描线 的交叉处形成有开关器件；开关器件与电致变色像素的透明导电层连接，用于导通或关闭 与开关器件连接的电致变色像素。开关器件可具体包括TFT开关器件。电致变色屏驱动 电路可通过扫描线进行寻址，并对通过寻址确定的电致变色像素对应的开关器件进行电压 控制，以使电致变色像素中电致变色层对入射光的透射率发生改变。上述技术方案步骤23中，在电致变色屏和显示屏的封装过程中，将电致变色屏中 的电致变色像素与显示屏中的显示像素一一对应设置，当电致变色像素因施加其上的电压 发生变化改变入射光的透射率时，可对相应显示像素出射的光起到完全或部分遮光的效 果，从而改变显示屏的显示区域，达到预期的显示效果。本实施例在现有显示器性能基础上，增加了可选择画面显示区域的功能以形成新 型的显示区域可控的显示器，丰富了现有显示器的显示功能，可实现动态跟踪用户所需画 面，满足用户的特殊应用需求。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
一种显示区域可控的显示器，其特征在于，包括封装为一体的显示屏和电致变色屏，所述显示屏包括多个显示像素，所述电致变色屏包括多个电致变色像素，所述电致变色像素与所述显示像素一一对应，通过改变所述电致变色像素电压以调节从显示屏相应显示像素入射的光的透射率。
2.根据权利要求1所述的显示区域可控的显示器，其特征在于，所述电致变色像素包括在透明基板上依次形成的第一透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子存储层和第 二透明导电层；所述电致变色层用于在所述第一透明导电层和第二透明导电层之间的电压 发生改变时，通过所述离子导电层和所述离子存储层来调节从显示屏相应显示像素入射的 光的透射率。
3.根据权利要求2所述的显示区域可控的显示器，其特征在于，所述电致变色层包括 W03薄膜、Mo03薄膜、NiOx薄膜或V205薄膜。
4.根据权利要求1所述的显示区域可控的显示器，其特征在于，所述显示屏包括液晶 显示屏或有机电致发光显示屏。
5.根据权利要求1 4所述的任一显示区域可控的显示器，其特征在于，还包括电致变色屏驱动电路，与所述电致变色屏连接，用于寻址与设定的显示区域选择信息 匹配的电致变色像素，并对通过寻址确定的电致变色像素进行电压控制，以调节相应显示 像素入射的光的透射率。
6.根据权利要求5所述的显示区域可控的显示器，其特征在于，还包括控制模块，与所述电致变色屏驱动电路连接，用于采集所述显示区域选择信息，并向所 述电致变色屏驱动电路输出。
7.根据权利要求6所述的显示区域可控的显示器，其特征在于，还包括时序控制单元，用于输出对所述显示屏进行驱动控制的显示时序控制信号；显示驱动电路，与所述时序控制单元连接，用于根据所述显示时序控制信号，显示驱动 所述显示屏的显示像素。
8.根据权利要求7所述的显示区域可控的显示器，其特征在于，所述电致变色驱动电 路包括获取单元，与所述控制模块连接，用于从所述控制模块获取所述显示屏的显示区域选 择信息；分析单元，分别与所述获取单元和所述时序控制单元连接，用于分析所述显示时序控 制信号，得到与所述显示区域选择信息匹配的显示像素地址信息；寻址控制单元，分别与所述分析单元和所述电致变色屏连接，用于寻址与所述显示像 素地址信息相应的电致变色像素，并对所述电致变色像素进行电压控制，以调节从显示屏 相应显示像素入射的光的透射率。
9.一种显示区域可控的显示器的控制方法，其特征在于，包括步骤11、获取显示屏的显示区域选择信息；步骤12、分析所述显示时序控制信号，得到与所述显示区域选择信息匹配的显示像素 地址信息；步骤13、寻址与所述显示像素地址信息相应的电致变色像素，并对所述电致变色像素进行电压控制，以调节从显示屏相应显示像素入射的光的透射率。
10. 一种显示区域可控的显示器的制造方法，其特征在于，包括 步骤21、制备包括多个显示像素的显示屏； 步骤22、制备包括多个电致变色像素的电致变色屏；步骤23、将所述显示屏和所述电致变色屏封装为一体，其中，将所述电致变色像素与所 述显示像素一一对应设置，以通过改变所述电致变色像素的电压来调节从显示屏相应显示 像素入射的光的透射率。
全文摘要
本发明涉及一种显示区域可控的显示器及其制造和控制方法。显示区域可控的显示器包括封装为一体的显示屏和电致变色屏，所述显示屏包括多个显示像素，所述电致变色屏包括多个电致变色像素，所述电致变色像素与所述显示像素一一对应，通过改变所述电致变色像素电压以调节从显示屏相应显示像素入射的光的透射率。本发明将电致变色器件优点和其他成熟的显示技术相结合，在保证显示其画面显示品质的前提下，可选择显示屏的显示区域，因此丰富了现有显示器的显示功能，可满足用户的特殊应用需求。
文档编号G02F1/163GK101833932SQ200910079950
公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者潘梦霄 申请人:北京京东方光电科技有限公司