CN100498909C - 双稳态液晶显示器的驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双稳态液晶显示器的驱动方法，将扫描电极群的输出信号的选择期间分成两个时间周期，该扫描电极群在该第一时间周期依序提供一第一频率电压，第二时间周期与非选择期间则送出一参考电压，而该数据电极群在相对应的选择期间的第一时间周期提供该参考电压，第二时间周期则提供一第二频率电压，使该液晶分子形成一扭转状态；而使该液晶分子形成一倾斜顺向状态的第二时间周期则提供该参考电压。通过两种不同频率组合的驱动信号，使液晶层内的双频液晶分子呈现倾斜顺向状态及扭转状态两种稳定状态的转换，藉此显示出像素的暗态及亮态。
Description
技术领域
本发明涉及一种双稳态液晶显示器的驱动方法，针对双频液晶分子的液晶显示装置，提出一种被动式驱动显示方法。
背景技术
目前液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)，特别是薄膜晶体管(Thin Film Transistor；TFT)显示器(TFT LCD)已广泛运用于个人计算机、笔记本型计算机等电子产品上。然而，TFT虽然在大尺寸面板上较占优势，但是在小尺寸的产品如PDA、电子书等产品中却存在耗电量高、厚度大等许多技术上的问题而无法克服。
液晶显示号称是低压驱动，但实际上也并不能一概而论，如双稳态液晶在多路驱动的条件下，由于每一像素所占的空间变小，其整体面板的实际驱动电压(即Vee)有时会高达十几伏特至二十几伏特。而像PDLC，多稳态(MLCD)液晶等的驱动电压可能因为液晶的流动(flow)效应，而需高达几十伏特至百伏特左右的电压。
又如双稳态液晶显示器(Bistable Crystal Display)，其为一种可切换液晶分子在双稳态的液晶显示器，故其功率消耗低。具有双稳态显示效果的液晶显示器种类甚多，以胆固醇型液晶而言，其驱动方式主要是由电压决定，而其驱动原理大致可分三种，初始状态分别为Homotropic、Planar、Focal conic，然后在发展期根据施加电压的大小以决定其稳态为Planar或Focal conic。
现有技术主要是针对如胆固醇液晶、ZBD、BINEM等具有双稳态显示效果的显示器进行驱动显示，然而，前述显示器中已披露的驱动方法并无法应用于双稳态螺旋准垂直向列相(Bistable chiraltilted-homotropic nematic；BCTHN)的液晶显示装置。
发明内容
为解决上述的问题，本发明的主要目的在于提供一种驱动方式，用以转换双频液晶(dual frequency liquid crystal)分子到一种倾斜顺向状态(tilted-homeotropic state，TH state)和一种扭转状态(twisted state，T state)，藉此显示出画面的暗态以及亮态。
本发明的次要目的在于所提供的驱动方式可使该双稳态液晶显示装置维持液晶分子在稳定态时不需要再有一维持稳定样态的电压，当显示装置的数据写入后，不再需驱动电压，故将会更省电。
本发明的再一目的在于所提供的驱动方法为一种频率组合转换，所以只需要一小电压(如电压5V)就可达到液晶分子呈现两种稳定状态的转换，配合双频液晶分子可双频驱动的优点，可减少偏压位准，所以该电路简单，可降低相关的制程成本。
本发明是一种双稳态液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器的扫描电极群与数据电极群之间夹有一液晶层，且该液晶层内的液晶分子为双频液晶分子，其驱动方法包括：该扫描电极群的输出信号在选择期间将该选择期间分成两个时间周期，即第一时间周期与第二时间周期。
该扫描电极群在该第一时间周期，依序提供一第一频率电压，在第二时间周期则送出一参考电压；而该扫描电极群的输出信号在非选择期间则提供该参考电压。
且该数据电极群在相对应的选择期间，在第一时间周期提供该参考电压，在第二时间周期则提供一第二频率电压，使该液晶分子形成一扭转状态；而使该液晶分子形成一倾斜顺向状态的第二时间周期则提供该参考电压。
或者，该扫描电极群在该第一时间周期，依序提供一第一频率电压，第二时间周期则送出一振幅为该第一频率电压一半的第二频率电压；而该扫描电极群的输出信号在非选择期间则提供该参考电压。
且该数据电极群在相对应的选择期间，在第一时间周期提供该参考电压，在第二时间周期则提供该第二频率电压，其中此时该第二频率电压与扫描电极群在第二时间周期的第二频率电压反相，藉此该液晶分子形成一扭转状态；而该第二频率电压与扫描电极群在第二时间周期的第二频率电压同相，藉此该液晶分子形成一倾斜顺向状态。
这样通过两种不同频率组合的驱动信号的转换，使液晶层内的双频液晶分子呈现倾斜顺向状态及扭转状态两种稳定状态的转换，藉此显示出像素的暗态以及亮态。
附图说明
图1是双频液晶分子因两种驱动信号的转换，导致液晶分子呈现倾斜顺向状态与扭转状态转换的示意图。
图2是双频液晶分子由扭转状态转换到倾斜顺向状态的透射比与电压的坐标示意图。
图3是双频液晶分子由倾斜顺向状态转换到扭转状态的透射比与电压的坐标示意图。
图4是本发明的扫描电极与数据电极的驱动波形示意图。
图5是本发明的扫描电极与数据电极的另一驱动波形示意图。
具体实施方式
有关本发明的详细内容及技术说明，现结合附图说明如下：
请参阅图1所示，是双频液晶分子因两种驱动信号的转换，导致液晶分子呈现倾斜顺向状态与扭转状态转换的示意图。双频液晶分子是一种双稳态液晶分子，可通过不同频率组合的驱动信号加以改变其稳定状态，双频液晶分子11如Merck Co.所生产的MLC-2048，其中该MLC-2048是一种具有当频率为低频率(1KHz)时，诱电率异方向性(dielectric anisotropy)Δε＝3.22，及当频率为高频率(100KHz)时，诱电率异方向性Δε＝-3.4特性的材料。
原先该液晶显示装置的液晶层内的液晶分子11排列混乱，即液晶分子将会呈一倾斜顺向状态与扭转状态共存的样态。然而，如果以一第一频率f1的第一驱动信号驱动该液晶分子11；当该第一驱动信号停止发出后，该液晶分子11形成一稳定的倾斜顺向状态。而如果该信号源发出该第一频率f1后紧接一第二频率f2(f1与f2)，而该第一频率f1与该第二频率f2为不同的频率，以使该液晶分子11受该第二驱动信号的驱动。当第二驱动信号停止发出后，该液晶分子11形成一稳定的扭转状态。
其中该第一频率f1是一频率较该第二频率f2低(如f1＝1KHz，f2＝100KHz)，且该第一频率f1可致使该液晶层内的液晶分子11的诱电率异方向性(Δε)为正值。而该第二频率f2是一较该第一频率f1高的频率，且该第二频率f2可致使该液晶层内的液晶分子11的诱电率异方向性(Δε)为负值。配合两种不同频率(f1、f2)组合成(f1)、(f1与f2)的两驱动信号的转换，将使液晶层内的液晶分子11呈现倾斜顺向状态以及扭转状态两种稳定状态的转换，以显示出画面的暗态以及亮态。
请参阅图2，现以一He-Ne激光为光源(波长632.8nm)，当使用本发明的方法与装置来测量显示面板的像素时，当以一第一频率f1(如：1KHz)的第一驱动信号(5V)施加于液晶层为双频液晶分子的液晶显示装置上，在该第一频率f1阶段液晶层内的液晶分子11将会经过一小段时间的转换过程，形成光学相位差值的变化，导致透射比(transmittance)上的变化(如图2中的偏顺向状态(biashomeotropic state；BH state))，而当第一驱动信号停止施加后，液晶层内的液晶分子11将形成一稳定的倾斜顺向状态。如图2所示，可发现偏顺向状态与倾斜顺向状态各自的透射比非常低，且都趋近于0，也就是液晶显示装置的像素呈现黑色样态(暗态)。
请再参阅图3，同样地，以一He-Ne激光为光源(波长632.8nm)，当使用本发明的方法与装置来测量显示面板的像素时，当以一先具有第一频率f1再紧接一第二频率f2(f1与f2)的第二驱动信号(5V)施加于液晶显示装置上时，在此第一频率f1(如：1KHz)阶段该液晶层内的液晶分子11将会由倾斜顺向状态转为偏顺向状态，此时透射比几乎不变；紧接的第二驱动信号进入第二频率f2(如：100KHz)阶段，该频率变动初始将会造成液晶层内有回流的现象，此回流将导致该液晶层中间层液晶分子11的旋转，形成光学相位差值的变化，导致透射比上的突起现象(optical bounce)。如图3所示，透射比经过一极短段时间的变动后该液晶层内的液晶分子11将会形成偏扭转样态(bias twisted state；BT state)，而当第二驱动信号停止施加后，该液晶层内的液晶分子11将形成一稳定的扭转状态，如图3所示，可发现偏顺向状态与扭转状态各自透射比均大于0，也就是像素呈光亮状态(亮态)。
请参阅图4所示，是本发明的扫描电极与数据电极的驱动波形示意图。根据前述的改变切换该双频液晶分子11呈现倾斜顺向状态以及扭转状态两种稳定状态的液晶显示器的驱动理论，实际对于该液晶显示器的扫描电极群与数据电极群之间夹有一液晶层，且该液晶层内的液晶分子11为双频液晶分子，以一4x4矩阵及其欲显示图案为例，对于扫描电极群(COM1～COM4)，依序输出选择电位与非选择电位，对于数据电极群(SEG1～SEG4)则在相对应扫描电极群输出选择电位期间，分别对应输出选择电位与非选择电位信号。本发明的扫描电极群(COM1～COM4)的输出信号在选择期间将该选择期间分成两个时间周期，第一时间周期T1与第二时间周期T2，其中该扫描电极群在第一时间周期T1，依序提供一第一频率f1电压Vc±V(如f1＝1KHz，V＝5V)，在第二时间周期T2则送出一参考电压Vc，其中该参考电压(Vc)是一平均电压(例如0伏特)；而该扫描电极群的输出信号在非选择期间则提供该参考电压(Vc)。
并且该数据电极群(SEG1～SEG4)的输出信号在相对应的选择期间，第一时间周期T1内提供该参考电压Vc，第二时间周期T2则提供一第二频率f2电压Vc±V，这样在选择期间每一相对应的扫描电极与数据电极的像素(如COM1-SEG1)因为第一时间周期T1与第二时间周期T2分别发出第一频率f1电压Vc±V与第二频率f2电压Vc±V(f1与f2)，所以前述液晶层内的液晶分子11将形成一稳定的扭转状态，也就是像素呈光亮状态(亮态)。
而如果在该第二时间周期T2提供该参考电压Vc，这样在选择期间每一相对应的扫描电极与数据电极的像素(如COM1-SEG2)因为第一时间周期T1与第二时间周期T2分别发出第一频率f1电压Vc±V与该参考电压Vc(只受一f1驱动信号)，所以前述液晶层内的液晶分子11将形成一稳定的倾斜顺向状态，也就是像素呈现黑色样态(暗态)。
而因为单一第二频率f2电压Vc±V不影响该液晶分子11的样态，所以对于扫描电极群(COM1～COM4)的非选择电位信号期间，该数据电极群(SEG1～SEG4)的第二频率f2电压Vc±V将对该像素的样态不会有影响。
请参阅图5所示，是本发明的扫描电极与数据电极的另一驱动波形示意图。同样以一4x4矩阵及其欲显示图案为例，对于扫描电极群(COM1～COM4)，依序输出选择电位与非选择电位，对于数据电极群(SEG1～SEG4)，则在相对应扫描电极群输出选择电位期间，分别对应输出选择电位与非选择电位信号。本发明的扫描电极群(COM1～COM4)的输出信号在选择期间将该选择期间分成两个时间周期，在第一时间周期T1与第二时间周期T2，其中该扫描电极群在第一时间周期T1，依序提供一第一频率f1电压Vc±V(如f1＝1KHz，V＝5V)，第二时间周期T2则送出一振幅为该第一频率f1电压Vc±V一半的第二频率f2电压Vc±1/2V，其中该参考电压(Vc)是一平均电压(例如0伏特)；而该扫描电极群的输出信号在非选择期间则提供该参考电压(Vc)。
并且该数据电极群(SEG1～SEG4)的输出信号在相对应的选择期间，在第一时间周期T1内提供该参考电压Vc，在第二时间周期T2则提供一第二频率f2的电压Vc±1/2V，这样在选择期间每一相对应的扫描电极与数据电极的像素(如COM1-SEG1)，此时该第二频率f2电压Vc±1/2V与扫描电极群在第二时间周期T2的第二频率f2电压Vc±1/2V反相，结合后该像素因为第一时间周期T1与第二时间周期T2将形成分别发出第一频率f1电压Vc±V与第二频率f2电压Vc±V(即f1与f2)，所以前述液晶层内的液晶分子11将形成一稳定的扭转状态，也就是像素呈光亮状态(亮态)。
而如果在该第二时间周期T2提供的第二频率f2电压与扫描电极群在第二时间周期T2的第二频率f2电压同相，这样在选择期间每一相对应的扫描电极与数据电极的像素(如COM1-SEG2)因为第一时间周期T1与第二时间周期T2分别发出第一频率f1电压Vc±V与该参考电压Vc(只受一f1驱动信号)，所以前述液晶层内的液晶分子11将形成一稳定的倾斜顺向状态，也就是像素呈现黑色样态(暗态)。
而因为单一第二频率f2的电压Vc±1/2V不影响该液晶分子11的样态，所以对于扫描电极群(COM1～COM4)的非选择电位信号期间，该数据电极群(SEG1～SEG4)的第二频率f2电压Vc±1/2V将对该像素的样态不会有影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则的内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双稳态液晶显示器的驱动方法，所述液晶显示器的扫描电极群与数据电极群之间夹有一液晶层，且所述液晶层内的液晶分子为双频液晶分子，其特征在于，所述驱动方法包括：
所述扫描电极群的输出信号在选择期间将所述选择期间分成两个时间周期，即第一时间周期与第二时间周期；
其中所述扫描电极群在所述第一时间周期，依序提供一第一频率电压，在所述第二时间周期则送出一参考电压；而
所述扫描电极群的输出信号在非选择期间则提供所述参考电压；且
所述数据电极群在相对应的选择期间的所述第一时间周期提供所述参考电压，所述第二时间周期则提供一第二频率电压，使所述液晶分子形成一扭转状态；而
使所述液晶分子形成一倾斜顺向状态的第二时间周期则提供所述参考电压。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述参考电压是一平均电压。
3.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述第一频率较所述第二频率低，且所述第一频率使所述液晶层内的液晶分子的诱电率异方向性为正值。
4.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述第二频率较所述第一频率高，且所述第二频率使所述液晶层内的液晶分子的诱电率异方向性为负值。
5.一种双稳态液晶显示器的驱动方法，所述液晶显示器的扫描电极群与数据电极群之间夹有一液晶层，且所述液晶层内的液晶分子为双频液晶分子，其特征在于，所述驱动方法包括：
所述扫描电极群的输出信号在选择期间将所述选择期间分成两个时间周期，即第一时间周期与第二时间周期；
其中所述扫描电极群在所述第一时间周期依序提供一第一频率电压，在所述第二时间周期则送出一振幅为所述第一频率电压一半的第二频率电压；而
所述扫描电极群的输出信号在非选择期间则提供参考电压；且
所述数据电极群在相对应的选择期间的所述第一时间周期提供所述参考电压，所述第二时间周期则提供第二频率电压，其中此时所述数据电极群在所述第二时间周期的所述第二频率电压与扫描电极群在所述第二时间周期的第二频率电压反相，藉此所述液晶分子形成一扭转状态；而
所述数据电极群在所述第二时间周期的所述第二频率电压与扫描电极群在所述第二时间周期的第二频率电压同相，藉此所述液晶分子形成一倾斜顺向状态。
6.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述参考电压是一平均电压。
7.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述第一频率较所述第二频率低，且所述第一频率使所述液晶层内的液晶分子的诱电率异方向性为正值。
8.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述第二频率较所述第一频率高，且所述第二频率使所述液晶层内的液晶分子的诱电率异方向性为负值。
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