專利名稱：可實(shí)現(xiàn)多種灰度等級(jí)的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括設(shè)有行電極的第一襯底和設(shè)有列電極的第二襯底的顯示裝置，其中，設(shè)有光電材料席間層(interpositioned layer)的行電極和列電極的重疊部分確定象素，所述光電層能夠呈現(xiàn)出多種狀態(tài)，在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下，其中至少有兩種狀態(tài)是穩(wěn)定的，還包括用于根據(jù)所要顯示的圖像形式利用選擇信號(hào)驅(qū)動(dòng)行電極和利用數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)列電極的驅(qū)動(dòng)裝置。
具體地說(shuō)，光電層包括可呈現(xiàn)出多種狀態(tài)的手性向列型液晶材料，其中的至少一種焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)和一種平面狀態(tài)可在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下保持穩(wěn)定。
更一般地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種顯示裝置，其中光電層可以在多種(長(zhǎng)時(shí)間地)穩(wěn)定狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換?；趦煞N(或多種)穩(wěn)定狀態(tài)的顯示裝置可以用于各種實(shí)際應(yīng)用中，例如，一旦寫(xiě)入了信息，就可長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行保存(電子報(bào)紙、電話、智能卡、電子價(jià)格標(biāo)簽、個(gè)人數(shù)字助手、廣告牌等等)。
上述類(lèi)型的顯示裝置在WO98/50804中公開(kāi)了。
這種基于手性向列型液晶材料的顯示裝置中的顯示部件(象素)具有幾種穩(wěn)定狀態(tài)，即與液晶材料層的焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的一種透射狀態(tài)、以及與液晶材料層的平面狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的一種反射狀態(tài)。反射光的顏色(波長(zhǎng))取決于液晶材料的間距，即引向器(director)(層內(nèi)分子的平均取向)發(fā)生360度旋轉(zhuǎn)時(shí)兩端的距離跨度。沒(méi)有電場(chǎng)的情況下，這兩種狀態(tài)都能長(zhǎng)時(shí)間的保持穩(wěn)定。在透射狀態(tài)下，所述顏色的光束根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)(平面和手性向列型狀態(tài)下象素各部分的比例)以較大或較小的比例透射。而且，這種顯示裝置還可以呈同型(homeotropic)狀態(tài)；在高壓狀態(tài)下，所有分子(引向器)都指向電場(chǎng)。入射光隨后穿過(guò)無(wú)阻礙的液晶材料。如果不使用偏光鏡，可利用背景顏色，例如利用反射式顯示裝置中的吸收層判斷同型狀態(tài)下的顏色。顯示裝置通常只能實(shí)現(xiàn)這種狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)這兩種穩(wěn)定狀態(tài)中的一種狀態(tài)。根據(jù)所采用的頻率和切換脈沖的電壓值，象素變化成焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)或平面狀態(tài)。
用于寫(xiě)入不同狀態(tài)的選擇時(shí)間(尋址時(shí)間)總是很長(zhǎng)。沒(méi)有特別的措施，該時(shí)間為20至30毫秒，對(duì)于所應(yīng)用的場(chǎng)合，例如對(duì)于電子報(bào)紙來(lái)說(shuō)，該時(shí)間太長(zhǎng)了。
所述專利說(shuō)明書(shū)描述了怎樣利用特殊驅(qū)動(dòng)模式、利用準(zhǔn)備相位(preparationphase)和演化相位(evolution phase)降低達(dá)到不同狀態(tài)所需的尋址時(shí)間。
這種類(lèi)型的顯示裝置存在的問(wèn)題就是怎樣實(shí)現(xiàn)中間比例的透射(反射)或灰度等級(jí)。這種情況下通常很不穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的是要完全或部分地克服這一缺陷。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的是要提供這樣一種上述類(lèi)型的顯示裝置，它可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的灰度等級(jí)。為了達(dá)到這一目的，根據(jù)本發(fā)明所述的顯示裝置的特征在于在操作狀態(tài)下，在一選擇周期期間，驅(qū)動(dòng)裝置為一行電極提供至少一個(gè)脈動(dòng)選擇信號(hào)，該脈動(dòng)選擇信號(hào)包括具有第一幅度的第一輔助選擇信號(hào)和具有基本上相同的幅度和持續(xù)時(shí)間的第二反向輔助選擇信號(hào)，而且，在為行電極提供第一輔助選擇信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置為列電極提供具有第二幅度的輔助列信號(hào)，并在為行電極提供第二輔助選擇信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置為列電極提供反向輔助列信號(hào)，該反向輔助列信號(hào)具有基本上相同的第二幅度和持續(xù)時(shí)間，輔助列信號(hào)的持續(xù)時(shí)間決定了灰度等級(jí)。
這里所使用的詞語(yǔ)“反向”可理解為是指(輔助)信號(hào)的幅度基本上相同，但是與確定的參考電平，例如與大地相反。
一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于在操作狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)裝置在選擇周期期間，為一行電極提供具有第一幅度和第一脈沖寬度的至少一個(gè)脈動(dòng)選擇信號(hào)，并為列電極提供具有基本上相同的第一脈沖寬度和第二幅度的數(shù)據(jù)信號(hào)，選擇信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)之間的相位差確定了在象素位置的灰度等級(jí)。WO98/50804確實(shí)說(shuō)明了實(shí)現(xiàn)灰度等級(jí)的可能性，然而，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，進(jìn)行了時(shí)間調(diào)制或幅度調(diào)制。但是，很明顯，在非選擇期間，根據(jù)提供到其它部件的電壓(在這里特別是指漸進(jìn)相位期間所涉及的電壓)，確定的RMS電壓發(fā)生變化。非選擇期間RMS電壓的這種變化會(huì)影響所述的晶體結(jié)構(gòu)(平面狀態(tài)和焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)中各象素部分的比值)，因此，灰度等級(jí)也依賴于在其它行中選擇象素期間所提供的數(shù)據(jù)信號(hào)。通過(guò)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明所述的相位調(diào)整結(jié)構(gòu)，可消除這種影響。
從下面所述的實(shí)施例中，會(huì)了解本發(fā)明的上述方面和其它方面，下面還參照這些實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述。
附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明所述，在兩種不同狀態(tài)下，光調(diào)制液晶盒的簡(jiǎn)易橫向剖視圖；圖2表示用于圖1所示的顯示裝置的簡(jiǎn)易反射電壓特征；圖3表示設(shè)有一象素矩陣的顯示裝置的一實(shí)際的實(shí)施例；圖4至8表示簡(jiǎn)化矩陣時(shí)，在各種驅(qū)動(dòng)模式下，行信號(hào)和列信號(hào)的變化情況。這些附圖不是按比例畫(huà)出的，而且是簡(jiǎn)易視圖。
圖1是光調(diào)制液晶盒1的部分簡(jiǎn)易橫向剖視圖，在兩襯底3、4之間設(shè)有手性向列型液晶材料2，該襯底3、4例如可由玻璃制成，其上設(shè)有電極5、6。如果需要，該裝置還可包括在襯底內(nèi)壁上取向于液晶材料的取向?qū)?。在此情況下，液晶材料具有正向光導(dǎo)各向異性和正向非傳導(dǎo)各向異性。在圖1的實(shí)例中，光調(diào)制液晶盒設(shè)有一吸收層10。
手性向列型液晶材料2是具有正向非傳導(dǎo)各向異性的向列型液晶材料和手性材料組成的混合物，手性材料的數(shù)量應(yīng)使手性向列型的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定的間距P；該間距P為液晶材料的方向旋轉(zhuǎn)360度的情況下的距離跨度。液晶分子的取向大約垂直(或者在一定程度上平行)于襯底的壁面。目前的第一穩(wěn)定狀態(tài)(平面狀態(tài))呈具有間距P的螺旋結(jié)構(gòu)(圖1a)。光調(diào)制液晶盒的厚度d幾倍于間距P(例如6倍，但是至少為2倍)。
平面狀態(tài)的特性是可反射波長(zhǎng)在波段為λ＝n.P(n平均反射率)附近的反射光。在附圖所示的裝置中，選擇其平面結(jié)構(gòu)具有如下間距的液晶體，該間距反射例如藍(lán)光束，同時(shí)選擇黑色吸收背景10。由此利用所示的顯示裝置相對(duì)于黑色背景產(chǎn)生藍(lán)色字符(或者以相反的方式)。
能夠利用這種手性向列型液晶材料實(shí)現(xiàn)的另一種穩(wěn)定狀態(tài)是焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)(圖1b所示)，在利用一個(gè)或多個(gè)給定的電壓脈沖(由圖1中的電壓源11和開(kāi)關(guān)12表示)觸發(fā)電極5、6之后，就可出現(xiàn)這種狀態(tài)。螺旋結(jié)構(gòu)就象其原來(lái)的那樣分解成具有任意取向的部分，而且在這些部分中入射光不會(huì)再(部分地)反射，但是可以到達(dá)吸收背景。
在光調(diào)制液晶盒上施加高壓時(shí)，液晶材料就產(chǎn)生與同型(homeotropic)狀態(tài)有關(guān)的第三種狀態(tài)，即所有分子都指向電場(chǎng)，而且光調(diào)制液晶盒對(duì)所有(可見(jiàn)的)波長(zhǎng)的光都是透明的。根據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓(時(shí)間周期和信號(hào)幅度)，光調(diào)制液晶盒從這種狀態(tài)切換到平面狀態(tài)或焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)。
圖2表示用于圖1所示象素的簡(jiǎn)易反射電壓特征。零電壓時(shí)的狀態(tài)視歷史情況而定。借助于圖示，為了達(dá)到這一目的，選擇手性向列型狀態(tài)，使象素以很高的反射量R反射藍(lán)光束。在電壓有效值(閥值)為Vpf的脈沖到來(lái)時(shí)，液晶體變成焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)(曲線1)，其R基本上為零(背景為可視的)。如果進(jìn)一步增加脈沖的有效電壓值，反射量就會(huì)從Voff減少一很大的值。如果液晶體在0電壓時(shí)處于焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)，在稍微有些較高的電壓Voff(曲線2)下，就會(huì)開(kāi)始增加反射量，并在Von時(shí)達(dá)到很大的反射量。在Voff-Von的過(guò)渡區(qū)，有可能產(chǎn)生中間大小的反射量，但是并不進(jìn)行確切的限定；對(duì)于字母數(shù)字混合應(yīng)用的情況，這并不是缺點(diǎn)。在每次選擇之前，通過(guò)清除顯示裝置畫(huà)面(或者清除其一部分畫(huà)面)，使其就象原來(lái)那樣，例如(利用一個(gè)或多個(gè)脈沖)經(jīng)過(guò)同型狀態(tài)，達(dá)到曲線(1)、(2)的疊合，使Voff和Von不確切地固定。在這里，由反射電壓的特征(例如最大反射量的1％和99％)限定Voff和Von，但是也可以根據(jù)需要(例如最大反射量的5％和95％)，進(jìn)行不同的限定。也可以通過(guò)焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)(或者其它不確切固定的狀態(tài)，例如灰度等級(jí)，如中等灰度等級(jí))清除顯示裝置畫(huà)面(或者清除其一部分畫(huà)面)。
圖3是本發(fā)明應(yīng)用的一顯示裝置1的電子等效圖。它在m行或選擇電極5和n列或數(shù)據(jù)電極6交叉的區(qū)域包括一象素18的矩陣。通過(guò)行驅(qū)動(dòng)器16連續(xù)選擇行電極，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)寄存器15為列電極提供數(shù)據(jù)。自始至終，都根據(jù)需要在處理器14中首先處理傳來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)21。通過(guò)驅(qū)動(dòng)線17實(shí)現(xiàn)相互的同步傳輸。
圖4表示用于驅(qū)動(dòng)包含行1至3的顯示裝置的多個(gè)行信號(hào)或多個(gè)列信號(hào)，同時(shí)有數(shù)據(jù)出現(xiàn)在列1和列2，從而在選擇行3期間(由雙箭頭ts3表示的時(shí)間范圍)，行3中的象素在列1的位置全部接通，而行3中的象素在列2的位置則全部斷開(kāi)。選擇脈沖具有9伏的絕對(duì)電壓值，優(yōu)先于絕對(duì)電壓值為35伏的預(yù)備信號(hào)，并跟隨在其脈沖絕對(duì)電壓值為23伏的演化相位之后。
圖5表示以放大的比例采用雙箭頭ts3表示的時(shí)間范圍，而脈沖絕對(duì)電壓值為3伏，相對(duì)于選擇脈沖有移相或沒(méi)有移相的脈沖出現(xiàn)在列1至列5。對(duì)于象素上施加的電壓Vpixel，在選擇和非選擇(漸進(jìn))期間，該電壓是保持的。
表1 借助于用于行1和行3中的象素的這些公式可得出下列RMS電壓值表2
從上表中可明顯看出，在選擇行期間(在本實(shí)例中為行3)，可根據(jù)選擇脈沖和數(shù)據(jù)脈沖之間的相位差調(diào)整灰度等級(jí)的比例，同時(shí)在沒(méi)選中的行(在本實(shí)例中為行1)中調(diào)整這些灰度等級(jí)的每一灰度等級(jí)時(shí)，用于所有列的漸進(jìn)電壓值是相等的。沒(méi)有選中期間的RMS電壓的變化量并不影響晶體結(jié)構(gòu)(分別在平面狀態(tài)和絕對(duì)圓錐曲線狀態(tài)中的部分象素間的比例)，因此，灰度等級(jí)取決于在其它行選擇象素期間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
同樣的公式還適用于如圖6所示的信號(hào)。在兩小段周期ts3，1和ts3，2期間，演化相位中的RMS電壓是相等的，從而可保持最終的RMS電壓值，即表3
在此方面，需要指出的是，可在兩小段周期ts3，1和ts3，2內(nèi)改變(表示為21’)一脈沖，例如圖6所示的脈沖21(列3)。
圖7表示如何利用列電極上的幅度調(diào)整信號(hào)寫(xiě)入相同的信息。采用表1中的公式，現(xiàn)在就可得出用于行1和行3中的象素的如下FRMS電壓值
表4
從表4中可明顯看出，在選擇行期間(在本實(shí)例中為行3)，可根據(jù)數(shù)據(jù)脈沖的隔度調(diào)整灰度等級(jí)的比例，但是在調(diào)整這些灰度等級(jí)的每一灰度等級(jí)時(shí)，沒(méi)有選中的行上的演化電壓發(fā)生了變化。就象所述的那樣，沒(méi)有選中期間RMS電壓的變化對(duì)晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，從而使現(xiàn)在的灰度等級(jí)也依賴于在其它行選擇象素期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)。
同樣的公式還適用于如圖8所示的信號(hào)，圖中，通過(guò)調(diào)整脈沖寬度來(lái)調(diào)整灰度等級(jí)。采用表1中的公式，可得出用于行1和行3中的象素的如下RMS電壓值表5
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于所示的實(shí)例，并且有可能存在多種變化。例如，就不絕對(duì)需要應(yīng)用膽甾醇(cholesteric)向列型液晶材料的反射特性。在適當(dāng)?shù)剡x擇厚度和材料時(shí)，在膽甾醇向列型液晶材料中會(huì)發(fā)生偏振旋轉(zhuǎn)。由此可利用偏振鏡和適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)透射或反射顯示裝置。正如在開(kāi)篇段落中所述的那樣，有可能利用特殊的驅(qū)動(dòng)方式、利用其實(shí)際選擇相位在這些相位之間的預(yù)備相位和演化相位縮短需要到達(dá)不同狀態(tài)的尋址周期。也有可能單獨(dú)利用預(yù)備相位或演化相位。也正如所述的那樣，本發(fā)明可應(yīng)用于具有一層電光材料的顯示裝置，該電光材料可實(shí)現(xiàn)多種狀態(tài)，這些狀態(tài)中的至少兩種狀態(tài)在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下是穩(wěn)定的，同時(shí)，在尋址期間，利用RMS信號(hào)驅(qū)動(dòng)電光材料，而且用于這兩種狀態(tài)的反射(透射)電壓特征為具有一閥值；不必需要具有某種變化的進(jìn)一步特征，即這種變化與所示的(例如圖2所示的)用于手性向列型材料的曲線是相同的，但是在至少兩個(gè)點(diǎn)必須一致。
本發(fā)明存在于每一個(gè)特征和所有的特征中、也存在于每一特征和所有特征的結(jié)合中。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括設(shè)有行電極的第一襯底和設(shè)有列電極的第二襯底，其中設(shè)有光電材料席間層的行電極和列電極的重疊部分確定象素，所述光電層能夠呈現(xiàn)多種狀態(tài)，其中的至少兩種狀態(tài)在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下是穩(wěn)定的，還包括根據(jù)所要顯示的圖像用于利用選擇信號(hào)驅(qū)動(dòng)行電極和利用數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)列電極的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在操作狀態(tài)下，該驅(qū)動(dòng)裝置在一選擇周期期間，為一行電極提供至少一個(gè)脈動(dòng)選擇信號(hào)，該脈動(dòng)選擇信號(hào)包括具有第一幅度的第一輔助選擇信號(hào)和具有基本上相同的幅度和持續(xù)時(shí)間的第二反向輔助選擇信號(hào)，而且，在為行電極提供第一輔助選擇信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置為列電極提供具有第二幅度的輔助列信號(hào)，并在為行電極提供第二輔助選擇信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置為列電極提供反向輔助列信號(hào)，該反向輔助列信號(hào)具有基本上相同的第二幅度和持續(xù)時(shí)間，輔助列信號(hào)的持續(xù)時(shí)間決定了灰度等級(jí)。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，在從第一輔助選擇信號(hào)向第二輔助選擇信號(hào)過(guò)渡期間，至少一個(gè)輔助列信號(hào)的幅度基本上不發(fā)生變化。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，在操作狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)裝置在選擇周期期間，為一行電極提供具有第一幅度和第一脈沖寬度的至少一個(gè)脈動(dòng)選擇信號(hào)，并為列電極提供具有基本上相同的第一脈沖寬度和第二幅度的數(shù)據(jù)信號(hào)，選擇信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)之間的相位差確定在象素位置的灰度等級(jí)。
4.如權(quán)利要求1或3所述的顯示裝置，其特征在于，光電層包括手性向列型液晶材料，其至少一種焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)和一種平面狀態(tài)在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下是穩(wěn)定的。
5.如權(quán)利要求1、3或4所述的顯示裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置包括用于在選擇周期之前的操作狀態(tài)下把一行或多行象素中的液晶材料引入所確定的狀態(tài)的裝置。
6.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置包括用于在選擇之前把準(zhǔn)備信號(hào)提供給將被選擇的象素的裝置。
7.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置包括用于在選擇之后把漸進(jìn)信號(hào)提供給象素的裝置。
8.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于，在焦點(diǎn)圓錐曲線狀態(tài)和平面狀態(tài)下，電光材料層的光學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)量有不同值，而且顯示裝置包括能夠在這兩種不同位之間進(jìn)行識(shí)別的裝置。
全文摘要
一種尋址方法,特別是通過(guò)尋址脈沖和數(shù)據(jù)脈沖之間的相位調(diào)整,可在雙穩(wěn)定的手性向列型液晶顯示器中獲得多種灰度等級(jí)。
文檔編號(hào)G02F1/137GK1366656SQ01801043
公開(kāi)日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月25日
發(fā)明者L·J·M·施蘭根, H·J·科爾尼利森, F·A·M·A·保利森 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司