专利名称：大面积胆甾型显示器的快速转变的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于无源矩阵显示系统的驱动方案。更具体地讲，本发明涉及用于胆甾型液晶显示系统的两阶段灰度驱动方案。
背景技术：
胆留型液晶显示器(ChIXD)已经存在了几十年。ChIXD因其“非易失性存储器” 特性而与众不同；一旦将图像写入显示器后，则当前的图像将无限期地保留，直到写入新图像。也可在无背面照明的情况下在环境光中观看ChlXD。当与其他显示器相比时，上述两个特性可显著降低总功耗。当刷新许多ChIXD或改变显示的图像时，首先将像素驱动至均勻的反射态，然后将新的图像写入显示器。此反射态对观察者而言表现为白色闪光。需要一种简单的驱动方案，它可实现无源矩阵显示器的灰度反射并消除将新图像写入ChLCD时白色闪光的出现。
发明内容
本发明的一个方面包括用于驱动具有形成像素的行和列的无源矩阵显示系统的至少一部分的方法。该方法包括通过向行输出第一电压脉冲将无源矩阵显示系统的所述部分驱动至场致向列态。接下来，该方法包括将无源矩阵显示系统的所述部分驱动至焦锥态。 然后，通过向行输出第二电压脉冲将无源矩阵显示系统的所述部分驱动至场致向列态。所述方法还包括等候1微秒至6毫秒范围内的预定时间周期。在等候步骤之后，将第一行电压信号输出到行，其中将第一行电压信号施加到正在写入的矩阵行；以及将第二行电压信号输出到行，其中将第二行电压信号施加到未写入的矩阵行。本发明的另一方面包括驱动显示器的系统。该系统包括具有形成像素的行和列的无源矩阵显示器、驱动电路和控制器。驱动电路被构造成通过向行输出第一电压脉冲将无源矩阵显示系统的一部分驱动至场致向列态。接下来，其将无源矩阵显示系统的所述部分驱动至焦锥态。然后，通过向行输出第二电压脉冲将无源矩阵显示系统的所述部分驱动至场致向列态。驱动电路然后等候1微秒至6毫秒范围内的预定时间周期。在等候步骤之后，将第一行电压信号输出到行，其中将第一行电压信号施加到正在写入的矩阵行；以及将第二行电压信号输出到行，其中将第二行电压信号施加到未写入的矩阵行。控制器电耦合到无源矩阵显示器和驱动电路，其中控制器控制第一和第二电压脉冲以及第一和第二行信号。
图1示出了示例性胆甾型液晶显示模块的一部分的剖视图。图2示出了含有行、列和像素的ChLCD的有源层的示意图。图3示出了用于驱动ChIXD模块的示例性系统的框图。
图4示出了阐明随着施加至像素的电压量而变化的胆甾型液晶像素的反射性的示意图。图5示出了用于将ChIXD的像素驱动至场致向列态的示例性电压脉冲。图6示出了用于将像素驱动至焦锥态的两个周期的示例性电压信号。图7A示出了两个周期的示例性第一行电压信号。图7B示出了两个周期的示例性第二行电压信号。图8A示出了导致用于振幅调制的平面态的两个周期的示例性列电压信号。图8B示出了导致用于振幅调制的焦锥态的两个周期的示例性列电压信号。图8C示出了导致用于振幅调制的大约25%反射的两个周期的示例性列电压信号。图8D示出了导致用于振幅调制的大约75%反射的两个周期的示例性列电压信号。图9A示出了导致用于脉冲宽度调制的平面态的两个周期的示例性列电压信号。图9B示出了导致用于脉冲宽度调制的焦锥态的两个周期的示例性列电压信号。图9C示出了导致用于脉冲宽度调制的所需灰度等级的两个周期的示例性列电压信号。
具体实施例方式胆甾型液晶显示器和电气系统本发明包括无源矩阵显示器，其可以为(例如)如图1所示的胆留型液晶显示器。 示例性的ChLCD在美国专利No. 5，453，863中有所描述，该专利如同全文阐述般以引用方式并入本文。或者，可使用其他类型的无源矩阵显示器。图1中所示的示例性ChLCD模块包括三个有源层17、18、19。有源层可与红色17、绿色18和蓝色19相对应，每层可由其自身的电极对16寻址。电极可由例如铟锡氧化物(ITO)的材料或任何其他合适的材料制成，例如透明或半透明的聚合物或无机材料。显示器可包括比图1所示更少的有源层或更多的有源层。例如，显示器可包括某些颜色的多个有源层或附加的对比层。每个有源层可被独立地驱动或者两个或更多个有源层可被同一驱动电路驱动，例如，当这些有源层具有相同的颜色时。如图1和2所示，每个有源层17、18、19可包括形成可受单独控制的像素25的行 22和列M的矩阵。ChLCD的有源层17、18、19通常由手性向列型液晶材料和单元壁结构构成。单元壁和液晶相互配合以响应不同的电场条件而形成焦锥、平面和场致向列织构。场致向列态是瞬态，而焦锥态和平面态则通常是稳定的。施加电场可将材料的光学状态改变为新的状态以便沿这些状态的闭联集反射任何所需的反射等级，从而产生“灰度”。在移除电场之后，当前状态将会无限期地保留。对于在显示器叠堆内的总计六个基底层12，可将基底层12设置在有源层的每一侧。或者，例如，可将单个基底层12设置在有源层之间以及总计四个基底层12的叠堆的每个端部上。可以按任何合适的方式布置任何数量的基底层12。随后可将分别由导体16和基底12包绕的有源层17、18、19与总计两个粘合剂层14接合，从而产生完整的彩色ChlXD。在一个实施例中，导电层16可包括设置在两个或更多个导电材料层之间的居间层(未示出)。导电层和居间层可均为透明的或半透明的。居间层可具有能使两个导电层之间电接触的导电通路。当将这些基底组装到ChLC显示器内时，可调整电极16内各个层的厚度和各个层的光学折射率，以最小化不需要的反射。居间层的用途在2008年6月18 日提交的美国专利申请 No. 12/141, 544 "Conducting Film or Electrode with Improved Optical and Electrical Performance”(具有改善光学和电性能的导电膜或电极)中有更详细的描述，该专利如同全文阐述般以引用方式并入本文。示例性显示器1还可以具有背景层11。背景层11吸收不被有源层反射或散射的光。背景层可以是黑色的，或者作为另外一种选择，它可以是适于光吸收的任何其他颜色。 可将显示器1封闭于任何合适的材料中，包括但不限于玻璃或柔性塑料。在一个实施例中， 符合本发明的显示器中的每一层可以是柔性的，使得整个显示器也为柔性的。图3示出了用于驱动符合本发明的显示器1的示例性系统的框图。显示器1的每个有源层可由同时包括列驱动器2和行驱动器4的驱动电路驱动。列驱动器2和行驱动器 4传播的信号相交，以控制各个像素的状态。或者，可通过仅使用列驱动器或仅使用行驱动器施加电压。列驱动器2和行驱动器4可包括单个电子器件或者两个或更多个电子器件。 例如，可使用由Supertex，Inc.制造的HV633PG(32通道、1 级的显示驱动器)。每个驱动器2、4可由偏置电压源10供电。偏置电压源10可由控制器6监控并由电源9供电，而电源9也为控制器6供电。例如，控制器6可以是由Microchip Technology, Inc.制造的 PIC微控制器。符合本发明的可供选择的电源、电压、控制器和驱动器配置对本领域的技术人员而言将显而易见。控制器电耦合到显示器1以及包括列驱动器2和行驱动器4的驱动电路。当将所需图像写入显示器1时，控制器6接收来自外部源(例如，用户界面)的输入数据7，该输入数据与应显示的图像相关。控制器6然后访问存储在RAM8中的相关图像数据。利用此信息，控制器将数据传送至列驱动器2和行驱动器4，从而指示应施加至显示器的每行和每列的信号、以及信号应当被传送的适当周期数。可使显示器在恒定的正电压或负电压电平下浮动，以允许交流电压信号的范围从零或某一较低的正电压到较高的正电压，或者从较低的负电压到零或较高的负电压。当正在将图像写入显示器时，显示在图2中的显示器的每个像素25可同时接收行电压信号和列电压信号。行电压信号和列电压信号对应于在像素25的位置处相交的行22 和列24。在下文所述的示例性实施例中，在任何给定时间点施加给像素的总电压为在相应像素处相交的行电压信号和列电压信号之间的差值。示例性显示器可为任何合适的尺寸并具有任何所需的和可行的分辨率。例如，显示器可具有Idpi至IOdpi范围内的分辨率，或任何其他合适的分辨率。像素响应图4示出了有源层中的像素对不同电压电平的响应。电压电平的适当范围的例子示于下表1中。
电压电平示例范围 ~~Vl3-1OV
权利要求
1.一种用于驱动具有形成像素的行和列的无源矩阵显示系统的至少一部分的方法，所述方法包括以下步骤(a)通过向所述行输出第一电压脉冲将所述无源矩阵显示系统的所述部分驱动至场致向列态；(b)将所述无源矩阵显示系统的所述部分驱动至焦锥态；(c)通过向所述行输出第二电压脉冲将所述无源矩阵显示系统的所述部分驱动至场致向列态；(d)等候1微秒至6毫秒范围内的预定时间周期；(e)向所述行输出第一行电压信号，其中将所述第一行电压信号施加到正被写入的所述矩阵行；以及(f)向所述行输出第二行电压信号，其中将所述第二行电压信号施加到未被写入的所述矩阵行。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括向所述列输出列电压信号，其中所述列电压信号与所述第一行电压信号结合将把像素驱动至所需状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述所需状态为所需的灰度等级。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述无源矩阵显示器包括胆留型液晶显示器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述胆留型液晶显示器的分辨率在Idpi至IOdpi 的范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压脉冲的频率在IOOHz至1，OOOHz的范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一行电压信号和所述第二行电压信号的频率在50Hz至500Hz的范围内。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在1个周期至10个周期的长度内写入每一行，并且所述周期与所述第一行电压信号和所述第二行电压信号的频率成反比。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电压脉冲的频率高于所述第一行电压信号和所述第二行电压信号的频率。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电压脉冲的频率高于所述第一行电压信号和所述第二行电压信号的频率。
11.一种用于驱动显示器的系统，包括(a)无源矩阵显示器，其具有形成像素的行和列；(b)驱动电路，其被构造成通过向所述行输出第一电压脉冲将所述无源矩阵显示系统的所述部分驱动至场致向列态；将所述无源矩阵显示系统的所述部分驱动至焦锥态；向所述行输出第二电压脉冲以将所述无源矩阵显示器的一部分驱动至场致向列态；等候1微秒至6毫秒范围内的预定时间周期；向所述行输出第一行电压信号，其中将所述第一行电压信号施加到正被写入的所述矩阵行；以及向所述行输出第二行电压信号，其中将所述第二行电压信号施加到未被写入的所述矩2页阵行；以及(C)控制器，其电耦合到所述无源矩阵显示器和所述驱动电路，其中所述控制器控制所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲、所述第一行电压信号和所述第二行电压信号。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括被构造成向所述列输出列电压信号的列驱动器，其中所述列电压信号与所述第一行电压信号结合将把像素驱动至所需状态。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述所需状态为所需的灰度等级。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述无源矩阵显示器包括胆留型液晶显示器。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述无源矩阵显示系统包括多个有源层，其中每个所述层独立地由所述驱动电路驱动。
16.根据权利要求11所述的系统，其中所述胆留型液晶显示器的分辨率在Idpi至 IOdpi的范围内。
17.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一电压脉冲和所述第二电压脉冲的频率在IOOHz至1，OOOHz的范围内。
18.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一行电压信号和所述第二行电压信号的频率在50Hz至500Hz的范围内。
19.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一电压脉冲的频率高于所述第一行电压信号和所述第二行电压信号的频率。
20.根据权利要求11所述的系统，其中所述第二电压脉冲的频率高于所述第一行电压信号和所述第二行电压信号的频率。
全文摘要
本发明提供无源矩阵显示器，更具体地讲胆甾型液晶显示器的灰度驱动方案。在写入图像前，通过首先将像素驱动至场致向列态然后将所述像素驱动至焦锥态，可给予所述显示器黑色外观。所述驱动方案然后通过将所选的像素驱动至场致向列态而复位像素。然后使用选定和未选定的行电压信号与列电压信号的结合以将图像写入所述显示器。
文档编号G09G3/36GK102483901SQ201080037938
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月26日 优先权日2009年8月27日
发明者埃里希·C·沃尔特, 帕特里克·M·坎贝尔 申请人:3M创新有限公司