CN100535976C - 胆甾相液晶显示装置的驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种胆甾相液晶显示装置包括三个单元，每个单元包括一胆甾相液晶材料层和一电极排列，该电极排列能够通过相应驱动信号提供穿越胆甾相液晶材料层的多个像素的独立驱动。一驱动电路向每个像素施加相应驱动信号以驱动所述像素为可变状态，以提供在一预定反射率范围内变化的一反射率。该驱动信号包括两种驱动方法的组合，以提供所述范围内不同部分的反射率。特别地，(a)当在较高反射率的第一部分内提供的一反射率时，驱动信号包括一第一波形，成形以驱动像素为一稳定状态，该波形具有一变化形状以提供一具有变化反射率的稳定状态；以及(b)当在较低反射率的第二部分内提供一反射率时，驱动信号包括一第二波形，成形以驱动该像素交替地为垂直排列状态和平面状态，该像素被驱动为垂直排列状态和平面状态的时间周期是可变的，以提供如观看者感知的一变化的平均反射率。由于使用了垂直排列状态，这种驱动方法的组合使得达到一良好的对比度和色彩范围，但仅仅增加了相当小的功率消耗，因为垂直排列状态仅仅用于像素的一部分。

Description

胆甾相液晶显示装置的驱动方法

技术领域

本发明涉及一种驱动胆甾相液晶显示装置提供一范围灰度等级的驱动方法。

背景技术

胆甾相液晶显示装置是一种具有低功率消耗和高亮度的反射型显示装置。胆甾相液晶显示装置利用一个或多个单元，每个单元具有一能够在多个状态之间转换的胆甾相液晶材料层。这些状态包括一处于稳定状态的平面状态(planar state)，在这种状态胆甾相液晶材料层反射光，该光具有在相应预定色彩波段内的波长。在另一状态，胆甾相液晶透过光。通过堆叠能够反射红色、蓝色和绿色光的胆甾相液晶材料层可以获得全色彩显示器。

很多胆甾相液晶显示器的发展集中在液晶材料稳定状态的使用，这些作为平面状态提供一高反射率，以及焦点圆锥(focal conicstate)状态提供一低反射率，同时由于液晶材料在每个平面状态和焦点圆锥状态具有域，混合状态的范围提供中间反射率。由于能量仅需要驱动状态变化，稳定状态的使用提供了低功率消耗的优势，随后液晶保持在不消耗功率显示图像的稳定状态。所有目前可商业化的胆甾相液晶显示装置工作在这种操作模式下。

为了驱动以显示图像，显示装置典型地具有一电极排列，电极排列能够通过相应驱动信号提供穿越胆甾相液晶材料层多个像素的驱动。大量的驱动方法提出选择性驱动液晶材料层到一稳定状态，该稳定状态具有与要显示的图像一致所需的反射率。

一个驱动方法是利用一驱动信号，该驱动信号包括一复位脉冲波形成形以驱动像素到垂直排列状态(homeotropic state)，随后有一张弛周期以使得像素松弛为平面状态，随后有一选择脉冲波形成形以驱动像素到稳定状态，该选择脉冲波形是变化的以驱动像素为具有一变化反射率的稳定状态。通过始终驱动液晶为平面状态，需要提供所需反射率的该选择信号的形式是可预知的，因此可以获得精确的灰度等级。其它已知的驱动方法初始驱动像素为焦点圆锥状态。

在使用稳定状态提供一具有良好对比度的显示装置的同时，对比度被实际情况限制，实际情况是焦点圆锥状态散射光且反射率达到3-4％。JY Nahm等人在Asia Display 1998，979-982页中和在WO-2004/030335中已经报道，较高对比度可以通过使用具有比焦点圆锥状态更低反射率的胆甾相液晶材料的垂直排列状态来获得。因此使用垂直排列状态作为黑色状态替代焦点圆锥状态具有增加对比度和提供色域(colour gamut)的优势。然而，垂直排列状态是一不稳定状态，且因此需要连续施加能量以保持图像显示。垂直排列状态还没有在目前商业显示器中应用。

总之，已知的胆甾相液晶显示装置没有提供与低功率消耗相结合的一高对比度和良好色域。然而这是需要的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种驱动胆甾相液晶显示装置的方法，该液晶显示装置包括至少一个单元，该单元包括一胆甾相液晶材料层和能够通过相应驱动信号提供穿越胆甾相液晶材料层的多个像素的独立驱动的一电极排列，该方法包括向每个像素施加相应驱动信号以驱动所述像素为变化的状态，以提供在一预定反射率范围内变化的一反射率，所述驱动信号包括：

(a)当在所述预定反射率范围内的一第一部分内提供一反射率时，一第一波形成形以驱动该像素为一稳定状态，该波形具有一可变的形状以提供一具有一变化反射率的稳定状态；以及

(b)当在所述预定反射率范围内的低于该第一部分的一第二部分内提供一反射率时，一第二波形成形以驱动该像素交替地为垂直排列状态和平面状态，该像素被驱动为垂直排列状态和平面状态的时间周期是可变的，以提供如观看者感知的一变化的平均反射率。

因此本发明采用了两种不同驱动方法的结合，每个驱动方法获得所需反射率范围的不同部分。因此应用到像素的驱动信号依赖于与要显示的图像一致的该像素所需的反射率。

使用在较高反射率部分的第一驱动方法是应用一驱动信号成形以驱动所讨论的该像素为一稳定状态。因此这个驱动方法仅仅消耗功率以改变显示的图像。在应用驱动信号后，该稳定状态被保持且由此该像素继续显示该图像而没有消耗功率。因此，对于所有具有在范围内第一部分的反射率的像素来说，功率消耗是低的。大体上，这与已知的驱动胆甾相液晶显示装置为稳定状态相一致，且的确可以使用已知形状的驱动信号。

然而为了达到更好的对比度和色彩范围，在范围内第二部分的反射率通过第二驱动方法提供。这个驱动方法是应用一驱动信号成形以驱动该像素交替地为垂直排列状态和平面状态。像素被驱动为垂直排列状态和平面状态的时间周期是可变的。时间周期足够短，观看者感知的反射率是像素反射率在每个垂直和平面状态的平均时间。感知的反射率因此也是可变的，使得产生灰度等级。

因此，相对于第一驱动方法本身的使用，第二驱动方法的使用提高了对比度和色彩范围。当然第二驱动方法需要驱动信号的连续应用以驱动像素为垂直排列状态，因为这不是一稳定状态。这增加了显示装置的功率消耗。然而普遍认为与最初的预期相反，功率消耗的增加实际相当的低。这是因为实际上像素相对很少需要提供在范围中第二部分内的反射率。根本上这依赖于要显示的图像，但是已经发现平均仅有10-15％的像素需要在任一时间以第二驱动方法被驱动，例如下面详细叙述的对显示于显示装置的典型图像。

第一驱动方法可以是能够驱动像素为一可变反射率的稳定状态的任何类型。这包括各种已知的驱动方法和将来发展的新驱动方法。

首选的第一方法是利用一第一波形，该波形包括：一复位脉冲波形成形以驱动像素为垂直排列状态，随后的一张弛周期以使得像素松弛为平面状态，随后的一选择脉冲波形成形以驱动像素为稳定状态，该选择脉冲波形为可变的，以驱动像素为一具有变化反射率的稳定状态。这个驱动方法是完全已知的。既然这样，一个选择是选择脉冲波形具有一可变的振幅，但是有其它的选择例，如使用可变脉冲宽度。

第一驱动方法可以使用包括一单一脉冲的选择脉冲波形，但是另一个选择是该选择脉冲包括一初始脉冲成形以驱动像素为多个初始稳定状态中的一个，以及可选地，一调节脉冲成形以驱动像素为具有在初始稳定状态反射率之间的一反射率的最终稳定状态。在一些情况下，相比于使用单一脉冲，已经发现使用初始脉冲和随后的调节脉冲以提供要达到的更好的可选的灰度等级。

第二驱动方法与披露在WO-2004/030335中的驱动方法在相同的原理下操作。该驱动方法可以使用能够驱动像素为垂直排列状态和平面状态的一具有任意形状的第二波形。首选的第二波形包括一个或多个驱动脉冲成形以驱动像素为垂直排列状态，与一个或多个张弛周期相互交替以使得像素松弛为平面状态。这个驱动方法具有实现简单的优点。在每个预定持续时间的帧可以在一帧基础上实现，其中所述第二波形包括一单一驱动脉冲成形以该像素为垂直排列状态，随后的一张弛周期以使得像素松弛为平面状态。

当然为了提供最小可能的反射率，驱动信号可能进一步包括：(c)当在预定反射率范围内提供最小反射率时，一第三波形成形以驱动该像素为垂直排列状态。同样的为了提供预定反射率范围中最大可能的反射率，驱动信号可能进一步包括：(d)当在预定反射率范围内提供最大反射率时，一第四波形成形以驱动该像素为平面状态。

驱动信号可以被应用到一帧基础上，就是在预定持续时间的连续的帧中，第一和第二波形分别应用到相应的帧中。

如上面提到的，电极排列能够提供多个像素的独立驱动。这个原因是第二驱动方法的使用，该第二方法当驱动像素为垂直排列状态时需要连续施加驱动信号。依赖于图像，依据第二驱动方法选择地驱动不同像素是必要的，该第二驱动方法需要多个独立的驱动像素。该电极排列可以是允许这样的任何类型。

首选电极排列包括在液晶材料层的每个面的一相应导电层，至少一个导电层被设置以提供多个分离的驱动电极，每个能够提供独立驱动液晶材料层邻近相应驱动电极的一区域作为所述像素之一。这个电极排列具有简单的优势，特别地如果一个导电层被设置以提供所述多个分离的驱动电极，且另一个导电层被成形为至少一个在多个像素之上延伸的公共电极。

为了使得应用驱动信号到驱动电极上，电极排列可以进一步包括一分离的线路，该分离的线路连接到每个分离的驱动电极且延伸到可寻址像素阵列外部的一位置，在该位置线路形成每个可以接收一相应驱动信号的接线端。在相同导电层提供线路作为驱动电极具有结构简单的优点，该结构易于制造，由于线路可以在与驱动电极同一制造步骤中被形成，例如在平板印刷步骤。而且到线路的连接可以很容易地在显示装置的边缘被制造，且操作简单，因为很少需要应用驱动信号到线路。

根据本发明的第二方面，提供了一具有驱动电路的胆甾相液晶显示装置，该驱动电路被设置以依照上述方法应用一相应驱动信号到每个像素。在这种情况下，驱动电路可以是可操作的，以依照要应用到的图像数据选择要应用到每个像素的驱动方法。

为了使得更好的理解，体现本发明的胆甾相液晶显示装置将参照附图通过非限定性例子的方式被描述。

附图说明

在附图中：

图1是胆甾相液晶显示装置一单元的横截面视图；

图2是在平面状态时绿色胆甾相液晶的典型反射率图谱曲线图；

图3是胆甾相液晶显示装置的横截面视图；

图4是图1中单元的导电层的电极排列的平面图；

图5是显示装置控制电路的框图；

图6是用于驱动像素为不同反射率的驱动方法的说明框图；

图7是按照静态驱动方法的驱动信号图；

图8是典型液晶材料的电光曲线图；

图9是像素反射率相对具有图7的驱动信号的选择脉冲振幅曲线图；

图10A至10C是按照动态驱动方法的驱动信号图；

图11是像素反射率相对具有图10A至10C的驱动信号的驱动脉冲周期曲线图；

图12示意图9到图11互相重叠的图；以及

图13是单独通过静态驱动方法和本驱动方法达到的色域的CIE图。

具体实施方式

现在描述应用本驱动方法的胆甾相液晶显示装置24。

图1显示一可以应用在胆甾相液晶显示装置24的一个单独单元10。该单元10具有一层状结构，为清晰起见，单个层11-19的厚度在图1中被放大。

单元10包括两个刚性基板11和12，其可以是由玻璃或者更适宜的塑料制成。在其内表面上，基板11和12具有各自的透明导电层13和14，该导电层13和14由透明导电材料以一层的形式形成，典型的是铟锡氧化物(indium tin oxide)。导电层13和14设置成提供一可寻址像素矩形阵列，下面更详细的描述。

有选择地，每个导电层13和14被一相应的绝缘层15和16或者可能的双绝缘层覆盖，例如二氧化硅(silicon dioxide)。

基板11和12之间限定了一腔体20，腔体20典型地具有3μm到10μm的厚度。该腔体20包含一液晶层19，且液晶层19被围绕该腔体20周围的一胶封21所密封。因此该液晶层19设置于导电层13和14之间。

每个基板11和12进一步提供一相应的取向膜(alignmentlayer)17和18，取向膜17和18形成在所述液晶层19邻接处，覆盖相应的导电层13和14或绝缘层15和16，如果提供绝缘层15和16的话。取向膜17和18调整和稳定液晶层19，且典型的由聚酰胺制成，可以有选择性地被单向摩擦。因此，液晶层19是表面稳定的，尽管它可以选择性的堆积定型(bulk-stabilised)。例如使用一聚合体或者一硅颗粒矩阵(silica particle matrix)。

液晶层19包括胆甾相液晶材料，这种材料具有反射率和透射率发生变化的几种状态。这些状态是平面状态(planar state)，焦点圆锥状态(focal conic state)和垂直排列状态(pseudonematicstate)，如在“I.Sage Liquid Crystal Application and Users”(Editor B Bahadur，卷3，301页，1992，World Scientific)中所描述，以参见方式引入本文中，且其中的指导可应用于本发明。

在平面状态下，液晶层19选择性的反射入射到其上的一频宽的光。反射光的波长λ通过布拉格定律(Bragg′s law)确定，即λ＝nP，其中波长λ为反射光波长，n为被光照射的液晶材料的折射率，以及P为液晶材料的晶面间距(pitch length)。因此原则上，通过选择晶面间距P，任何颜色可以作为一设计选择被反射。那就是说，正如技术人员已知的，有多个决定准确颜色的进一步因素，对技术人员来说是已知的。平面状态被用于液晶层19的明亮状态。

在平面状态下不是所有的入射光被反射。在一典型的采用三个单元10的全色彩显示装置24中，如下面进一步描述的，全反射率一般可达到30％。没有被液晶层19反射的光透过液晶层19。透射光相继被下面更详细描述的黑色层27吸收。

以反射绿光为例，在平面状态时液晶层19的反射率图谱被显示于图2中。反射率图谱具有一波长中心波段，在那里光反射率基本不变。这是由于液晶层19胆甾相液晶材料的双折射和相当于光从相对于正常轴和非正常轴以不同角度反射，光在每个角度看见不同的折射率，其引起不同波长λ被反射。

在焦点圆锥状态，相对于平面状态，液晶层19是透射的且透射入射光。严格来说，液晶层19是带有一小反射系数的轻微光散射，典型地达到3-4％。由于透射过液晶层的光被下面更详细描述的黑色层27所吸收，这个状态较平面状态觉得比较黑。

在垂直排列状态，液晶层19比在焦点圆锥状态中透射性更好，典型的反射系数达到0.5-0.75％。与焦点圆锥状态的使用相比，垂直排列状态的使用具有增加对比度的优点。

一控制回路22施加一驱动信号到导电层13和14，该导电层于是施加该驱动信号穿越液晶层19使它在不同状态之间转换。驱动信号的实际形状在下面详细描述，但是应注意两个普通点。

首先，当没有驱动信号施加到液晶层19时，焦点圆锥状态和平面状态是可以共存的稳定状态。而且液晶层19可以存在于稳定状态，在该稳定状态中液晶材料的不同域是每个各自在焦点圆锥状态和平面状态中的一个状态。有时称之为混合状态。在这些混合状态，液晶材料具有介于焦点圆锥状态反射系数和平面状态反射系数之间的反射系数。随着在每个焦点圆锥状态和平面状态中液晶数量的不同混合，多个这种稳定混合状态是可能的，因此液晶材料的总反射系数是变化的。

第二，垂直排列状态是不稳定的，因此保持垂直排列状态需要连续施加一驱动信号。

图3显示了显示装置24，该显示装置包括一叠设的单元10R、10G和10B，每个具有图1中和上面描述的单元10的类型。单元10R、10G和10B具有被设置成各自反射红色、绿色和蓝色的各自的液晶层19。因此单元10R、10G和10B被称为红色单元10R、绿色单元10G和蓝色单元10B。选择性地使用所述红色单元10R、所述绿色单元10G和所述蓝色单元10B可使得图像以全色彩显示，但是通常一显示装置可以由任何数目的单元10制成，包括一个。

在图3中，观看者所在的显示装置24的前面是最上端，以及显示装置24的背部是最下端。因此单元10从前部到背部的顺序是所述蓝色单元10B、所述绿色单元10G和所述红色单元10R。这种顺序是最好的，其原因披露在West和Bodnar的“Optimization of Stacksof Reflective Cholesteric Films for Full Color Display”(AsiaDisplay 1999，20-32页)，尽管原则上可以使用任何其它顺序。

单元10R和10G的邻近对和单元10G和10B的邻近对每个通过相应的粘合层25和26保持在一起。

显示装置24具有一设置在后部的黑色层27，特别地，被形成在最后端红色单元10R的背部表面上。黑色层27可以由黑色涂料作为一层形成。在使用中，黑色层27吸收任何不被单元10R、10G或10B反射的入射光。因此当所有的单元10R、10G或10B被转换为透射状态时，显示装置显示为黑色。

显示装置24类似于披露在WO-01/88688中的装置类型，以参见方式引入本文中，且其中的指导可应用于本发明。

在每个单元10中，导电层13和14设置成以提供一电极排列，通过不同相应的驱动信号，该电极排列能够提供穿越液晶相材料层19的像素矩形阵列的独立驱动。特别地，提供的电极排列如下。

第一种导电层13或14(可以是导电层13或导电层14)被设置成如图4所示，包括分离的驱动电极31的一矩形阵列。另外，第二种导电层13或14在驱动电极31整个阵列对面的区域上延伸，且因此作为一公共电极。

第一种导电层13或14进一步包括分离的线路32，每个分离的线路32连接到其中一个驱动电极31。每个线路32从其相应的驱动电极31向驱动电极31阵列外部的一位置延伸，在该位置线路形成一接线端33。控制电路22与每个接线端33电连接，以及与第二种导电层13或14公共连接。通过这种连接，在使用中控制电路22向每个接线端33施加一相应的驱动信号，且因此该相应的驱动信号通过线路32被施加到相应的驱动电极31上。在这种方式中，每个驱动电极31独立地接收其自己的驱动信号，且驱动邻近该驱动电极31的液晶层19的区域，液晶层19的该区域作为一像素。在这种方式中，一像素阵列在邻近驱动电极31阵列的液晶层19中形成。由于每个驱动电极31接收独立的驱动信号，每个像素是可直接寻址的。

由于多种原因，这种每个像素的直接寻址是有利的。由于每个像素可被独立寻址，而不影响或改变相邻像素，相对于被动多元寻址，液晶的电光性能被提高。而且在显示装置区域上，直接寻址允许单元参数的非均匀性补偿，例如，由于制造工艺造成的液晶层厚度的变化，或穿越显示装置的温度变化。每个像素可以被一合适的信号驱动以补偿那些变化，例如通过变化如电压或脉冲时间参数。

为了在第一种导电层13或14中容纳线路32，驱动电极31被设置为队列(在图4中垂直延伸)，在每个邻近的驱动电极31队列之间有一间隙34。连接到单个驱动电极31队列的线路32都沿着其中一个间隙34延伸。来自于驱动电极31队列中每个驱动电极31的所有线路32在驱动电极31阵列的相同一侧离开，在图4中的最下端。因此，所有接线端33形成在显示装置24的同一侧。当多个同样的显示装置24平铺以提供一大图像面积时，这有特殊的优点，因为它减小了在单个显示装置24之间需要的间隙。

为了清晰起见，图4示意了仅仅五个像素的两个队列的驱动电极31和线路32。实际的显示装置24可以包括不同数目的像素，较典型地18像素36队列或者更大。多数有用的显示装置在每个维度会有至少三个像素或更优的至少五个像素。

在图5中控制电路22被进一步阐述。控制电路22从电源28接收功率。控制电路22还接收表现一图像的图像数据29。典型地，该图像数据29是LCD格式或LVDS格式。依据图像数据29，控制电路22向每个单元10R、10G和10B的每个像素导出驱动信号，通过将每个像素的液晶材料转换成一具有合适反射率的状态，使显示装置24显示图像。驱动信号的形式如下。

在一典型的图像中，一些像素在完全明亮状态，一些在一灰度等级，以及一些在完全黑暗状态。因此依赖于图像数据，必须驱动每个单元10R、10G和10B中的像素为一反射率范围。对于反射率范围的不同部分，产生两种如图6示意性显示的不同形式的驱动信号，其中垂直方向的反射率增加。特别的，在具有较高反射率的反射率范围中的第一部分41中，依据静态驱动方法产生一驱动信号以获得如灰度等级42示意的反射率。另一方面，在具有比所述第一部分低的反射率的反射率范围中的第二部分43中，依据动态驱动方法产生一驱动信号，以获得如灰度等级44示意的反射率。

静态驱动方法用于驱动像素为一稳定状态，就是平面状态，焦点圆锥状态或者混合状态，该混合状态具有在平面状态和焦点圆锥状态之间的反射率。因此所述范围的第一部分的最高反射率是在平面状态，在图6中被标记为100％全色彩，然而所述范围的第一部分的最低反射率是在焦点圆锥状态，在图6被标记为焦点圆锥黑色。

利用不稳定的垂直排列状态，动态驱动方法可以驱动像素到一个具有比焦点圆锥状态低的反射率的状态。特别地，像素可以被连续地驱动为垂直排列状态以获得最低反射率状态，这是所述范围的第二部分的最低反射率。为了在所述范围的第二部分内获得更高的反射率，像素被交替地驱动为垂直排列状态和平面状态。

在静态和动态驱动方法中，驱动信号的首选形式如下。

在静态驱动方法中，驱动信号具有已知用于驱动胆甾相液晶到一具有可变灰度等级的稳定状态的形式。这是传统驱动方法的一个变形，该传统驱动方法由W.Gruebel，U.Wolff和H.Kreuger首次描述在“Molecular Crystals Liquid Crystals”(24，103，1973)和在后来的其它文献中。

驱动信号采用如图7所示的形式，图7是电压对时间的图线。驱动信号包括一复位脉冲波形50，随后的是一张弛周期51，随后的是一选择脉冲波形52。

该复位脉冲波形50成形成驱动像素到垂直排列状态。在这个例子中，复位脉冲波形50包括一单个平衡直流脉冲，该直流脉冲可以等同地视为相反极性的两个直流脉冲53。

张弛周期51使得像素松弛为平面状态。复位脉冲波形快速释放，因此松弛为平面状态，而不是焦点圆锥状态。依赖于使用的液晶材料和取向膜，平面状态在一短时间周期内形成，典型的3ms到100ms。相应地张弛周期比这个长。

选择脉冲波形52驱动像素到一具有所需反射率的稳定状态。为了获得最高反射率，该选择脉冲波形52被完全省略，因此该驱动信号仅包括随张弛周期51之后的复位脉冲波形50以保留像素在平面状态。为了获得较低的反射率，选择脉冲波形52包括一初始脉冲54，随后是可选的调节脉冲55。在这个例子中，初始脉冲54和调节脉冲55分别包括一单一平衡直流脉冲。因此初始脉冲54可以等同地视为是相反极性的两个直流脉冲56，且调节脉冲55可以等同地视为是相反极性的两个直流脉冲57。

初始脉冲54和调节脉冲55的振幅是可变的，以驱动像素为具有相应可变反射率的稳定状态。通过参照图8可以理解这点，图8显示了一典型液晶材料的电光曲线。特别地，在应用一可变振幅的脉冲(是初始脉冲54)后，图8是初始为平面状态(是在张弛周期52结束时)的液晶的反射率(以任意单位)图形，反射率针对该脉冲振幅绘制。因此初始脉冲54的振幅被选择在图8中V1和V2之间的一点或者V3和V4之间的曲线上的一点，以提供所需的反射率。

V1和V2之间或者V3和V4之间曲线斜率使得许多灰度等级状态可以达到。例如，图9是反射率(任意单位)图形，对具有图8电光曲线的液晶材料，该反射率针对选择脉冲波形的初始脉冲54电压可以达到。

调节脉冲55可以被省略，因此选择脉冲波形52包括一单一脉冲，就是初始脉冲54。作为一种选择，调节脉冲55可以被包括。在这种情况下，初始脉冲54驱动像素到一初始稳定状态，且调节脉冲55驱动像素到一最终稳定状态。调节脉冲55更好的具有一比初始脉冲54低的振幅。使用调节脉冲55的优势是通过使得像素在初始稳定状态之间达到多个不同的最终稳定状态以提高解析度。这提高了静态图像质量。

在一些装置中，经常有一调节脉冲55而不考虑所需的反射率。在其它装置中，调节脉冲55是可变的，或者(1)缺少，如果所需反射率等于其中一个初始稳定状态的反射率，或者(2)存在，如果所需反射率等于其中一个最终稳定状态的反射率。

作为一种选择，为了获得一可变的反射率，选择脉冲波形52的振幅是可变的，初始脉冲54的持续时间和/或调节脉冲55的持续时间可以是可变的，如在图7中虚线所示。这个作用与振幅变化方式相同。

复位脉冲波形50和选择脉冲波形52的实际振幅和持续时间依赖于多个参数变化，例如实际使用的液晶材料、单元10的结构，例如液晶层的厚度，以及其它参数如温度。照这个样子运行在胆甾相液晶显示装置中，对任一个特定的显示装置24，这些振幅和持续时间可以被试验地优化。典型的复位脉冲50可能具有50V到60V的振幅，以及从0.6ms到100ms的持续时间，更通常地50ms到100ms。典型的初始脉冲54和/或调节脉冲55可能具有从10V到20V的振幅，以及从0.6ms到100ms的持续时间

在上述的例子中，脉冲52、54和55都是平衡直流脉冲。总体上，任一个这些脉冲52、54和55可以交替使用直流脉冲或交流脉冲。总体上，首选脉冲是直流平衡以限制液晶层19的电解，液晶层会在这段时间降低其性质。这种直流平衡可以通过使用平衡直流脉冲、交流脉冲或者在依次的帧(frame)中具有交替极性的其它直流脉冲而获得。

静态驱动方法的驱动信号仅施加在当液晶层19需要改变反射率时。因此在反射率范围第一部分内用于像素的功率消耗是低的。

在动态驱动方法中，驱动信号采用如图10A到10C所示的形式，图10A到10C是电压对时间的图形。这些驱动信号在一帧基础上被施加，就是驱动信号被施加到一预定持续时间的每个依次的帧上。典型地，帧周期可以是从10ms到30ms的范围内，例如图10A中示意的13ms。静态驱动方法的驱动信号可以施加到同样的帧周期上。

为了驱动像素到一最低反射率状态，驱动信号采用图10A显示的形式，包括驱动脉冲60，其为了整个帧驱动像素为垂直排列状态，就是连续的没有允许松弛地进入平面状态。

为了驱动像素到一较高反射率的状态，驱动信号采用图10B显示的形式，包括持续时间Th的驱动脉冲61和持续时间Tp的张弛周期62，驱动脉冲61驱动像素到垂直排列状态，张弛周期62使得像素松弛到平面状态。因此像素被交替地驱动到垂直排列状态和平面状态。持续时间Th和Tp是可变的，以变化像素消耗在垂直排列状态和平面状态中的时间数量。由于视觉的连续性，观看者感觉像素是具有整个帧反射率的反射率平均值。因此被观看者感觉的反射率随着持续时间Th和Tp变化而变化。这使得在反射率范围的第二部分中产生灰度等级。

实际上，帧反射率的变化是非常复杂的。在驱动脉冲61结束时，在这个循环中，像素的液晶材料开始变回稳定平面胆甾相状态，且反射部分光。这个松弛是一复杂过程，且通过一亚稳定瞬时平面状态进行，其具有大约两倍的稳定平面胆甾相(例如，在D-K Yang&Z-J Lu“SID Technical Digest”，351页，1995中所解释，以及在J Anderson等“SID 98 Technical Digest”，XXIX第806页，1998中所解释)间距长度(实际上瞬间平面组织的间距等于K33/K22乘以最终平面状态的间距，其中K33是液晶弯曲弹性常数，以及K22是扭曲弹性常数)。尽管这产生一些非线性，但是平均反射率随着在平面状态和垂直排列状态的时间数量比率的增加而增加，这里就是Tp/Th。反射率的实际变化是难以模拟的，但是可以通过试验绘制。例如，图11是反射率(任意单位)图形，在一单元10在不同持续时间Th和Tp下获得，单元10与图8和图9应用是相同类型。在图11中，水平轴是张弛周期62的持续时间Tp，作为多个时间段被测量。在这个例子中，每个时间段有一大约0.3ms的长度，因此当张弛周期62的持续时间Tp为大约4ms时，可获得图11中的最高反射率。如果需要更多的点可以被绘制。

另外，做出持续时间Th和Tp的选择使张弛周期62的持续时间Tp的最大值提供一具有平均反射率的像素，该反射率为预定范围的第二部分的最高反射率，就是等于焦点圆锥状态的反射率，该反射率为预定范围的第一部分的最低反射率。再者，就正在讨论的显示装置而言，这是难以模拟但是很容易通过试验确定。例如，对于图8和9应用的单元10的类型，典型地符合驱动脉冲61的持续时间Th的可能为9ms。因此通过例如图12所示的静态和动态驱动方法，获得连续反射率范围是可能的，图12显示了图9到图11相互重叠的图形。

在图10B显示的驱动信号中，每个帧中有一单一驱动脉冲61。这可以减少功率消耗和减少像素液晶材料上的压力。然而，在每个帧中使用一单一脉冲61是不必要的，且作为一选择，驱动脉冲可以在每个帧中与张弛周期替换。

为了便利数字装置，帧被分为预定数目的时间段，且驱动脉冲61(或多驱动脉冲，如果使用的话)被应用在可变数目的时间段中。这意味着反射率的改变发生在不连续步骤，且因此时间段的长度被选择以在合成灰度等级中提供一合适的分辨率。

需要驱动像素总体上到垂直排列状态的驱动脉冲60和61的振幅，以及帧持续时间，依赖一些参数变化，与静态驱动方法的驱动信号的参数相近似的方式。对于给定的显示装置24，驱动脉冲60和61的振幅可以被试验性地确定，但是典型的振幅在50V到60V范围内。

在图10A到10C中，驱动脉冲60和61被显示成单极脉冲。为了直流平衡，驱动脉冲60和61在依次的帧中具有交替的极性。作为一种选择为了提供直流平衡，驱动脉冲60和61可以是交流脉冲或平衡直流脉冲。

使用动态驱动方法结合静态驱动方法的优点提高了对比度和色域。考虑到静态驱动方法，焦点圆锥状态是黑暗状态但是仍然散射光，典型地具有3％到4％的反射率。结果液晶层19的对比度典型地为从10到15，以及用传统的多元寻址电极排列，对于单元10给予的整体对比度为大约6到8。然而，动态驱动方法的使用使得使用垂直排列状态作为黑暗状态。由于垂直排列状态具有非常低的反射率，这提高了对比度。例如，液晶层19的对比度典型地为50或者更高，以及整体显示装置24的对比度为大约30，其中驱动电极31的填充因数(即驱动电极的面积与显示面积的比例)为95％。

由于下述各项，色域同样更好。总体上，在一典型地包括三个叠置单元的胆甾相显示装置中，在一个单元中的每个像素的色彩被那些高于或低于它的像素所影响。例如，如果最低像素必须在100％色彩，那么高于它的像素必须在一透明状态以最佳地显示下部的像素。用一已知的静态驱动方法，当较上部像素被转换为主要是透射但不完全透射的焦点圆锥状态时，较低的像素将显示100％色彩的混合，以及一些白色光从较上部(或较下部)层散射。换言之，色彩与理想相比是比较不饱和的，且色域降低。然而，动态驱动方法的使用使得黑暗状态具有一较低反射率，因此提高了色域且提高更纯的色彩。这在图13中被阐述，图13是色域的CIE图，对相同显示装置24仅仅通过静态驱动方法驱动和通过上述的驱动方法驱动。

图10A到10C的驱动信号被重复的施加在依次的帧中直到图像被改变。因此功率是连续的被像素消耗，像素具有预定范围的第二部分中的反射率。然而，在实际中显示装置的整体功率消耗是相对低的，由于典型地图像仅仅需要单元10的一部分在黑色状态，典型地达到10％到15％，尽管这当然全部地依赖于图像的本质。图片的其余部分可以使用一双稳态模式驱动。

对上面描述的驱动方法可以做各种修改。一种可能是动态驱动方法用于驱动像素为更高反射率，或者在预定范围的第一部分和第二部分之间增加边界，或者使预定范围的第一部分和第二部分重叠。然而这不是首选的，由于动态驱动方法比静态驱动方法消耗更多的功率。

同样地，操作可能是一限制的反射率范围，例如，通过不使用平面状态的静态驱动方法，或不连续地驱动像素到垂直排列状态的动态驱动方法，但是，由于可获得的对比度降低，这不是首选。

Claims (22)

1、一种驱动胆甾相液晶显示装置的方法，该液晶显示装置包括至少一个单元，该单元包括一胆甾相液晶材料层和一电极排列，该电极排列能够通过相应驱动信号提供穿越胆甾相液晶材料层的多个像素的独立驱动，该方法包括向每个像素施加相应驱动信号以驱动所述像素为变化的状态，以提供在一预定反射率范围内变化的一反射率，所述驱动信号包括：

(a)当在所述预定反射率范围内的一第一部分内提供一反射率时，一第一波形成形以驱动该像素为一稳定状态，该波形具有一可变的形状以提供一具有一变化反射率的稳定状态；以及

(b)当在所述预定反射率范围内的低于该第一部分的一第二部分内提供一反射率时，一第二波形成形以驱动该像素交替地为垂直排列状态和平面状态，该像素被驱动为垂直排列状态和平面状态的时间周期是可变的，以提供如观看者感知的一变化的平均反射率。

2、根据权利要求1所述的方法，其中所述第一波形包括：

一复位脉冲波形，成形以驱动该像素为垂直排列状态，

随后的一张弛周期，以使得该像素松弛为平面状态，

随后的一选择脉冲波形，成形以驱动该像素为一稳定状态，该选择脉冲波形是可变的，以驱动该像素为一具有变化反射率的稳定状态。

3、根据权利要求2所述的方法，其中该选择脉冲波形具有一可变的振幅。

4、根据权利要求2所述的方法，其中该选择脉冲波形包括一初始脉冲，成形以驱动该像素为多个初始稳定状态中的一个，随后有一间隙，随后有一调整脉冲，成形以驱动该像素为一具有在初始稳定状态反射率之间的一反射率的最终稳定状态。

5、根据权利要求2所述的方法，其中该选择脉冲波形包括一初始脉冲，成形以驱动该像素为多个初始稳定状态中的一个，随后有一间隙，随后可变地或者没有进一步的脉冲以保持该像素在初始稳定状态，以驱动该像素为一具有在初始稳定状态反射率之间的一反射率的最终稳定状态。

6、根据权利要求4或5所述的方法，其中该初始脉冲具有0.6ms到100ms的持续时间。

7、根据权利要求6所述的方法，其中该调整脉冲具有0.6ms到100ms的持续时间。

8、根据权利要求2所述的方法，其中该选择脉冲波形包括一单一脉冲。

9、根据权利要求8所述的方法，其中该单一脉冲具有0.6ms到100ms的持续时间。

10、根据权利要求2、3、8或9任一项所述的方法，其中，该复位脉冲波形包括一单一脉冲。

11、根据权利要求1、2、3、8或9任一项所述的方法，其中所述第二波形包括一个或多个驱动脉冲成形以驱动该像素为垂直排列状态，与一个或多个张弛周期交替，使得该像素松弛为平面状态。

12、根据权利要求11所述的方法，其中在多个预定持续时间的帧的每一个中，所述第二波形包括一单一驱动脉冲成形以驱动该像素为垂直排列状态，随后有一张弛周期以使该像素松弛为平面状态。

13、根据权利要求4或5所述的方法，其中每个所述脉冲是一直流脉冲、一平衡直流脉冲或一交流脉冲。

14、根据权利要求1所述的方法，其中所述预定反射率范围的第二部分高于预定反射率范围中的最小反射率，且所述驱动信号进一步包括：

(c)当在预定反射率范围内提供最小反射率时，一第三波形成形以驱动该像素为垂直排列状态。

15、根据权利要求1所述的方法，其中所述预定反射率范围的第一部分低于预定反射率范围中的最高反射率，且所述驱动信号进一步包括：

(d)当在预定反射率范围内提供最大反射率时，一第四波形成形以驱动该像素为平面状态。

16、根据权利要求1、2、3、8、9、14或15任一项所述的方法，其中所述驱动信号被依次地施加在预定持续时间的帧上，所述第一和第二波形各自施加在一相应的帧上。

17、根据权利要求1所述的方法，其中该电极排列包括在所述液晶材料层的每个面上的一相应导电层，至少一个所述导电层被设置以提供多个分离的驱动电极，每个分离的驱动电极能够提供独立驱动液晶材料层邻近相应驱动电极的一区域作为所述像素之一。

18、根据权利要求17所述的方法，其中一个所述导电层被设置以提供所述多个分离的驱动电极，且另一个所述导电层被成形为至少一个在多个像素之上延伸的公共电极。

19、根据权利要求17所述的方法，其中被设置以提供多个分离的驱动电极的该至少一个所述导电层进一步包括一分离的线路，该分离的线路连接到每个所述分离的驱动电极且延伸到可寻址像素阵列外部的一位置，在该位置所述线路形成接线端，每个接线端接收一相应的驱动信号。

20、根据权利要求17-19任一项所述的方法，其中该至少一个单元包括两个基板，其间限定一腔体，所述液晶材料层被设置在该腔体中，所述相应的导电层形成在其中一个基板上。

21、根据权利要求1、2、3、8、9、14、15、17、18或19任一项所述的方法，其中所述多个像素包括一像素的二维阵列。

22、一种胆甾相液晶显示装置，包括：

至少一个单元，该单元包括一胆甾相液晶材料层和一电极排列，该电极排列能够通过相应的驱动信号提供穿越胆甾相液晶材料层的多个像素的独立驱动；以及

一驱动电路，该驱动电路被设置用以施加一相应驱动信号到每个像素，以驱动该像素为可变状态，以致提供在一预定反射率范围内变化的反射率，该驱动信号包括：

(a)当在所述预定反射率范围内的一第一部分内提供一反射率时，一第一波形被成形以驱动该像素为一稳定状态，该波形具有一可变的形状以提供一具有一变化反射率的稳定状态；以及

(b)当在所述预定反射率范围内的低于该第一部分的一第二部分内提供一反射率时，一第二波形被成形以驱动该像素交替地为垂直排列状态和平面状态，该像素被驱动为垂直排列状态和平面状态的时间周期是可变的，以提供如观看者感知的一变化的平均反射率。

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