一种矩阵显示屏及其显示控制方法与流程

本发明涉及一种矩阵显示屏及其显示控制方法，更具体的说，尤其涉及一种采用三极管对像素点进行控制的矩阵显示屏及其显示控制方法。

背景技术：

显示材料在外加电场的作用下发生光学反射或吸收率的变化，来进行显色，退去电场后可保持显色状态不变，这使得其功耗极低，只有在外加反向电场的情况下才可褪色。由于显示材料的显色不是主动发光，而是被动发光，使得其更适于应用在户外场合，户外的光照越强，且显色效果越好。

为了利用显示材料显示可控的文字、图形、视频等信息，需要将其制作成由若干像素块（由显示材料形成）组成的显示屏，每个像素块可单独进行显色、褪色的控制，通过点亮不同的像素块，即可显示所需要的信息。要使每个像素块可进行独立控制，即每个像素块可进行单独的施加正向电压、反向电压，在电路结构上实现起来较为困难。如专利号为cn2017200931110、发明创造名称为“一种柔性显示屏”的实用新型专利文件，公开了一种阵列式显示屏的控制方法，其结构是每个像素块的上、下面均设置导电条，通过对导电条施加不同方向的电压，来控制像素块的显色、褪色，但这种显色的控制方式，需要制作数量极多的导电条，工艺复杂，成本高，而且每个显示条需要进行独立控制，所需要的控制端口较多，控制起来十分复杂，不适于应用。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种矩阵显示屏及其显示控制方法。

本发明的矩阵显示屏，包括导电膜、显示层和控制板，显示层位于导电膜与控制板之间，显示层由若干互不相连的像素点构成，控制板上设置有控制显示层进行信息显示的控制电路，导电膜经公共电极与控制电路相连接；其特征在于：控制板上设置有与像素点数量相等且位置相对应的三极管或场效应管，像素点的一个表面固定于导电膜上，另一个表面与控制板上三极管的集电极或发射极或者场效应管的源极或漏极电连接；三极管的基极及集电极和发射极中不与像素点连接的电极或者场效应管的栅极及源极和漏极中不与像素点连接的电极与控制电路相连接。

本发明的矩阵显示屏，所述像素点和三极管或场效应管均按照行、列分布，同一行中三极管的集电极或发射极中不与像素点连接的电极或者场效应管的源极和漏极中不与像素点连接的电极连接在一起后再与控制电路相连接，同一列中三极管的基极或场效应管的栅极连接在一起后再与控制电路相连接。

本发明的矩阵显示屏，所述控制板为pcba电路板。

本发明的矩阵显示屏，所述显示层设置于导电膜的导电面上。

本发明的矩阵显示屏的显示控制方法，其特征在于，设像素点的显色电压为+v、褪色电压为-v，三极管或场效应管的阈值电压为vth；显示控制方法通过以下步骤来实现：

a).定义显色和褪色像素点，在对某一列进行显示时，根据所要显示的信息，定义出该列中第几行的像素点需要显色、第几行的像素点需要褪色；

b).施加褪色和显色电压，对于需要显色、褪色的像素点对应的三极管或场效应管所在的行分别施加+v、-v大小的电压；

c).显示控制，对于需要显示的列，对该列中三极管的基极或场效应管的栅极施加大于vth大小的电压，保持t1时刻后退去所施加的电压，以使该列中需要显示的像素点进行显色；

在进行下一列显示时，重复执行步骤a)、b)和c)。

本发明的矩阵显示屏的显示控制方法，包括信息显示前的刷新步骤，刷新方法为：首先对所有行中三极管或场效应管施加+v大小的电压，然后对需要刷新的列中三极管的基极或场效应管的栅极施加大于vth大小的电压，并保持t2时刻，然后对所有行施加-v大小的电压，并保持t3时刻，实现该列显色、褪色的变换刷新；采用同样的方法刷新下一列，直至刷新完毕。

本发明的有益效果：本发明的矩阵显示屏及其显示控制方法，设置于导电膜上的显示层由按照行、列分布的像素点组成，通过在控制板上设置与像素点数量相等且位置对应的三极管或场效应管，三极管的基极或集电极，或者场效应管的漏极或源极与像素点的上表面电连接，三极管的基极及集电极和发射极中不与像素点连接的电极，或者场效应管的栅极以及源极和漏极中不与像素点连接的电极与控制电路相连接，导电膜经公共电极（电源地）与控制电路相连接，这样，在控制电路的作用下，通过对三极管基极或场效应管的栅极，以及集电极和发射极或者源极和漏极中不与像素点连接的电极施加电压，即可控制相应的像素点进行显色、褪色，进而实现对所需文字、数字或字母等信息的显示。本发明的矩阵显示屏及其显示控制方法，改变了以往显示材料的每个像素点采用至少一个i/o口进行显色、褪色的控制形式，不仅简化了显示屏的结构，降低了制作成本，而且使得控制电路更加简单、有效，提供了一种新的利用三极管或场效应管控制矩阵显示屏的结构和方法，有益效果显著，适于应用推广。

附图说明

图1为本发明的矩阵显示屏的结构示意图；

图2为本发明的矩阵显示屏的主视图；

图3为本发明的矩阵显示屏的使用状态图；

图4为采用场效应管时本发明的矩阵显示屏的显色和褪色的控制原理图；

图5为采三极管时本发明的矩阵显示屏的显色和褪色的控制原理图。

图中：1导电膜，2显示层，3控制板，4像素点，5控制电路，6三极管或场效应管，7公共电极。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的矩阵显示屏的结构示意图，所示的矩阵显示屏由导电膜1、显示屏2和控制板3组成，导电膜1采用透明导电膜，以便透过导电膜1观察到显示层2的显色和褪色。显示层2设置于导电膜1的导电面上，显示层2由若干行、列排列的像素点4组成，通过像素点4的显色和褪色来显示文字、数字、字母、图像、视频等信息。显示层2位于导电膜1与控制板3之间，控制板3上设置有控制电路5，控制电路5对像素点4的显色、褪色状态进行控制。导电膜1上的导电面经公共电极7与控制电路5相连接，通常情况下，公共电极7作为电源地。

所示控制板3上设置有数量与像素点4相等且位置相对应的三极管或场效应管6，这样，三极管6或场效应管也就形成了行、列分布。像素点4的上表面与其上方的三极管的集电极或发射极或者场效应管的源极或漏极电连接，如通过导电胶相连接。同一行中三极管6的集电极或发射极中不与像素点4相连接的电极，或者场效应管的源极或漏极中不与像素点4相连接的电极连接在一起后，再与控制电路5相连接；同一列中三极管的基极或场效应管的栅极连接在一起后，再与控制电路5相连接。同样地，也可采用同一行中的三极管的基极或场效应管的栅极连接在一起后，再与控制电路5相连接的形式。

如图2所示，给出了本发明的矩阵显示屏的主视图，所示的显示屏为32*32的像素矩阵，每个像素点可采用4mm*4mm的大小，像素点之间的间隔可采用1mm。如果采用以往的控制方法，至少需要设置32*32个导线条，不仅结构复杂，在工艺上实现起来也很困难。采用本发明的矩阵显示屏后，则只需要32+32=64个控制端口，如果采用译码器，由于2⁵+2⁵=64，只需要10个控制端口，利用单片机即可实现像素点的显示控制。

如图4所示，给出了采用场效应管时本发明的矩阵显示屏的显色和褪色的控制原理图，其采用n型mos场效应管进行控制，像素点4位于导电膜1上的表面经公共电极7接地，像素点4的另一个表面与场效应管的源极相连接，同一行中场效应管的漏极连接在一起后再与控制电路5的控制端相连接，同一列中的场效应管的栅极相连接后再与控制电路5的控制端相连接。这样，通过行线施加显色或褪色电压，列线施加栅极开启电压，即可控制相应的像素点4显色或褪色。如图中所示，由于第一列施加了大于场效应管阈值电压vth（如2v或3v）的电压，第一行、第三行施加了正向显色电压，第二行、第四行施加了负向褪色电压，故第一列中由上至下第一个和第三个像素点4显色，而第二个和第四个像素点褪色。

如图5所示，给出了采三极管时本发明的矩阵显示屏的显色和褪色的控制原理图，同样地，像素点4位于导电膜1上的表面经公共电极7接地，像素点4的另一个表面与三极管的发射极相连接，同一行中三极管的集电极连接在一起后再与控制电路5的控制端相连接，同一列中的场效应管的基极经电阻相连接后再与控制电路5的控制端相连接。这样，通过行线施加显色或褪色电压，列线施加栅极开启电压，即可控制相应的像素点4显色或褪色。

设像素点的显色电压为+v、褪色电压为-v，三极管或场效应管的阈值电压为vth；本发明的矩阵显示屏的显示控制方法通过以下步骤来实现：

a).定义显色和褪色像素点，在对某一列进行显示时，根据所要显示的信息，定义出该列中第几行的像素点需要显色、第几行的像素点需要褪色；

b).施加褪色和显色电压，对于需要显色、褪色的像素点对应的三极管或场效应管所在的行分别施加+v、-v大小的电压；

c).显示控制，对于需要显示的列，对该列中三极管的基极或场效应管的栅极施加大于vth大小的电压，保持t1时刻后退去所施加的电压，以使该列中需要显示的像素点进行显色；在进行下一列显示时，重复执行步骤a)、b)和c)。

信息显示前的还可对显示屏进行刷新，刷新方法为：首先对所有行中三极管或场效应管施加+v大小的电压，然后对需要刷新的列中三极管的基极或场效应管的栅极施加大于或等于vth大小的电压，并保持t2时刻，然后对所有行施加-v大小的电压，并保持t3时刻，实现该列显色、褪色的变换刷新；采用同样的方法刷新下一列，直至刷新完毕。如图4中所示，+v=+1.2v，-v=-1.2v。其中t1、t2和t3均可设置为3s。如图3所示，给出了本发明的矩阵显示屏的使用状态图，通过对每一列中像素点的显示和褪色控制，可显示如图中所示的“嘉源电子”文字信息。

所示控制电路5中应设置电源模块和通信模块，如采用锂电作为电源模块，并预留usb供电端口，以及电源总开关。通信模块可采用蓝牙或wi-fi模块，可以通过蓝牙或wi-fi连接手机app，设计输入内容：文字、数字、字母、图像等，如果字数超过4个，可以滚动播放。