CN1122956C - 铁电液晶显示器及其多路寻址方法 - Google Patents

Abstract

铁电液晶显示器包括有容纳在两元件壁之间的铁电液晶材料层，壁的表面处理过以匹配倾斜层中的材料。两壁上载有例如行和列电极形成可寻址元素或象素的x，y阵列。多路寻址电压由驱动电路提供。通过改变象素切换期间所施加的寻址电压使加在液晶分子上的力矩最大获得了改进的寻址性能、寻址电压来自两个数据波形和一个选通脉冲波形。数据波形在形成一行地址时间的每个周期中具有三个或更多的时间槽，两个或更多的电压级别，直流平衡并有相等的rms值；选通波形具有两个或多个电压级别。选通脉冲波形和数据波形结合以提供切换和非切换结果波形，结果波形在每个象素上形成一寻址电压，贯穿一行寻址时间切换结果波形逐渐地增加电压等级。

Description

铁电液晶显示器及其多路寻址方法

技术领域

本发明涉及铁电液晶(FELC)显示器的多路寻址。

该种显示器通常在两个元件壁(cell walls)之间包含有FELC材料层，每个元件壁上附有条状电极，在电极交叉点处形成可对元素或象素寻址的x，y阵列。

背景技术

已知的一种器件称作表面稳定FELC显示器，例如可见于Meyer，R B 1977 Molec，Crystals Liq.Crystals 40，33.和Clark，N A andLagerwall，S T，1980，Appl.Phys.Lett.36，899.借助一合适幅度、时间以及极性的直流脉冲，它可以在两个分子取向之间切换，从概念上说，当材料被开关时，液晶分子可被认为是围绕罐体表面旋转。

一种现有技术的寻址方案使用持续两个时间槽(ts)的选通脉冲，而且第一时间槽幅度为0，第二时间槽为vs，依次顺序地加到每个X行电极上。与此同时，两个数据波形之一被加到每个y列电极。数据波形是交替极性并且幅度相等(+Vd，-Vd)的交替直流脉冲，每个脉冲持续1ts；一数据波形是另一个的反相。这称作单脉冲选通寻址方案。

在GB 2,232,862中说明的另一寻址方案使用了选通波形，它有两个脉冲每个持续1ts，与数据波形结合如同在单脉冲选通方案。领先的选通脉冲可能为零或者非零，并且幅度和符号可改变。选通和数据(结果波形)的结合提供了两种不同的结果形状，这对改变液晶材料的切换特性有用。寻址一行中每个象素所用的时间是行地址时间(1at)而对上面的方案是2ts。

在GB2,262,831中说明的是上述方案的一种变化方案，其中选通脉冲依次加到每个行，应用选通脉冲到每个新行之间的间隔是2ts，如同在上面的方案。此外，选通脉冲波形被延展到下一寻址行的寻址时间，也就是对部分时间选通脉冲波形在同一时间被加到二个行上。

另一种寻址方案在一个时间使用4ts寻址每个象素，选通脉冲是1ts零而后3ts的Vs。数据波形在相继的时间槽的幅度是-Vd，+Vd，+Vd，-Vd(或者是相位相反)。

所有寻址方案都必须在需要时切换材料，各方案间的差别是其性能。性能是指使用的电压(希望低)，切换速度(希望快)，操作范围(在选择和非选择电压之间有很大差别)，以及对于象素图案的低依赖性，在两个切换状态之间的高对比度也是有益的，如有宽的温度工作范围。

正如上面所指出的分子从锥形体的一侧切换到另一侧(例如理想化地在±22°之间切换到一调准的方向)，这是由于直流电压的应用加了一切换力矩到每个分子，此切换力矩引起围绕(想象中的)锥体表面的切换。

上述寻址方案实际上已被经验主义化了，它的设计根据实验观测结果，所以现有技术的寻址方案，并且特别是脉冲的形状没有得到优化。

发明内容

本发明说明，通过考虑材料切换时施加的场的形状，怎样设计脉冲形状以增进切换。

本发明通过使加到围绕锥形体表面旋转的分子上的切换力矩最大，以改善切换性能，这是依靠改变切换过程中的结果电压而达到的。

根据本发明的一种多路寻址可寻址象素矩阵的方法，这些可寻址象素在铁电液晶元件内部的第一组电极的大量电极和第二组电极的大量电极的交点处形成，此方法包括的步骤有：

对一个寻址周期产生一选通脉冲波形并顺序加到第一组的每个电极上；

在每个寻址周期产生二种数据波形之一并加到第二组的每个电极上；

其特征在于下列步骤：

在形成寻址周期的至少三个时间槽3ts的一个周期中，产生两个不同形状、具有至少三个不同幅度电压电平的数据波形，在寻址周期中，两个数据波形直流平衡并具有相同的有效值rms；以及

产生具有一个至少三个时间槽3ts的周期和至少两个电压电平、与两个数据波形协同工作的一选通脉冲波形，以得到切换，和非切换结果波形，每个结果波形持续至少一个寻址周期；

切换结果波形具有至少三个不同的电压电平，在地址周期3ts期间，在相继的时间槽中，该电压电平的幅度增加但极性相同；

非切换结果波形在第一时间槽具有第一电压级别，第一时间槽同第二时间槽的电压极性反相，并在第二时间槽比第一时间槽有更高的电压。

根据本发明的两个数据波形具有多个电平(不仅是+/-Vd)，最好直流平衡，相等的rms。电平不一定要同样形状。当选择和非选择数据波形二者一起使用时选通脉冲最好相同，但可以具有多电压级别。

根据本发明的多路寻址铁电液晶显示器包括包含在两个元件壁之间的一手性(chiral)近晶相结构液晶材料层，两个表面均被处理以定位液晶材料；安装第一系列间隔开的条状(行)电极在一壁上，第二系列间隔开的(列)条状电极在另一壁上，以提供可寻址的元素(象素)阵列；用于顺序施加选通脉冲波形到第一组的电极，以及施加两数据波形(选择和非选择)之一到第二组电极的各电极的驱动电路。其特征在于：

用于产生具有多于两个的电压电平(可以包括零电平)的选择和非选择数据波形的装置，两数据波形具有直流平衡和相同的rms值。

用于产生选通脉冲波形的装置。

两个数据和选通波形协同操作以提供在行寻址时间期间变化的结果值，以提高材料分子处于切换时的切换力矩和降低非切换时分子的切换力矩。

数据波形可具有至少3ts，并且最好大于4ts，例如5ts，6ts，7ts，8ts或更多。

选通脉冲波形可以是包括零电平的两个或多个级别。选通脉冲波形中的第一脉冲幅度和符号可被改变，以改变材料的切换特性，而且波形在时间上能够延展到另一行的行寻址时间，如同在GB-2,262,831所述的。

显示材料可以按两场被寻址，在更换场时选通脉冲极性随之反向，构成的一帧的整个显示是所需的图案寻址，或者显示可被消隐而后由一选通脉冲波形有选择地被切换，消隐和选通脉冲的极性可以周期性地倒向以维持直流平衡。消隐包含用一个或多个幅度-时间足够的脉冲产生切换不考虑加到列电极上是什么样的数据波形。消隐可按任何希望的序列在一个时间加到一个或多个行上，消隐脉冲可以与选通脉冲一起直流平衡或者可具有额外部分以提供直流平衡。

器件中使用的材料其中自发极化(Ps)和介质二轴性(∈)的比率最好小于0.01Cm-2，例如小于0.001Cm-2的材料。

附图说明

现在仅以示例的方式并参照附图对本发明予以说明，其中：

图1是带有行和列驱动的x，y显示器的图解视图；

图2是图1中显示单元的剖面图；

图3是铁电液晶材料层的概略视图，显示了几种可能的排列结构之一；

图4是一概略视图，显示了LC分子允许的两种双稳位置之一，以及它围绕想象的锥体表面运动的包络线；

图5是图4的端视图(end view)指示在切换过程中液晶分子的几种位置；

图6a，6b分别显示与图5中液晶分子相反位置铁电和电介质的旋转力矩；

图7a，7b显示围绕切换锥体相反方向位置的切换力矩和电压；

图8给出适于切换图5中的材料的结果波形的示例；

图9给出与图8中波形一起使用的结果波形，它不会引起切换；

图10的图形给出用图11和图12所示的两种不同寻址方案的一种材料的切换特性；

图11显示现有技术寻址方案的选通脉冲，两个数据和两个结果波形；

图12，12a显示本发明的两个4槽方案选通脉冲、数据和结果波形；

图13-16显示一个4槽方案的不同形状下的切换特性；

图17显示一个3槽方案的选通脉冲，数据和结果波形；

图18显示一个6槽方案的选通脉冲，数据和结果波形；

图19显示一个8槽方案的选通脉冲，数据和结果波形；

图20给出图17的3槽方案下的切换特性；

图21-22给出图19的8槽方案，对非选择和选择结果波形的切换特性；

图23显示现有技术寻址方案中对于不同的显示四象素图案，行地址时间与Vs/V的关系；

图24显示本发明的3槽寻址方案中对于不同的显示图案，行地址时间与Vs/V的关系；

图25给出按如图11中的方案寻址的器件的切换特性；

图26给出按本发明寻址的器件的切换特性，在切换点上不同象素图案的影响。

具体实施方式

示于图1，2的显示器1包含由分隔环4和/或分散的分隔物隔开大约1-6μm的两个玻璃壁2，3。透明的锡氧化物电极结构5，6在两个壁的内面形成，这些电极按行和列形成x，y阵列，但也可以是其它形式。例如对γ，θ显示器为径向和曲线形状，或对数字七段显示器为分段的形式。

液晶材料层7包含在壁2，3和分隔环4之间。偏振片8，9安装在元件1的前和后，行10和列11驱动器将电压信号加到此元件，两组波形被产生以提供给行和列驱动器10，11。选通脉冲波形发生器12供应行波形，而数据波形发生器13提供ON和OFF波形到列驱动器11，总的时序控制和显示格式由对比逻辑单元14控制。

壁2，3在安装之前做过表面处理，例如甩上聚酰胺或聚亚酰胺的薄层，干燥并做适应的固化，然后用软布(例如人造纤维)沿单方向R1，R2抛光。这种熟悉的处理为液晶分子提供一个面排列。在未施加电场的情况下，分子倾向于沿抛光方向R1，R2将自己排列好，并且对表面大约有2°的夹角。抛光方向R1，R2平行于所示的同一方向，或者对某些类型的器件可能是反相平行。当合适的单方向电压加到分子上时，导向偶极于对准D1，D2两个方向之一，这取决于电压的极性。D1，D2之间理想的角度大约是45°，但随材料而改变。

器件可按透射或反射方式工作，在光线穿透器件例如从一钨丝灯泡15有选择地透过或被阻挡以形成所需的显示，在反射方式下镜子16放在第二偏振镜9的后面以反射周围环境光穿过元件1和两个偏振镜8，9而返回。通过使镜子16做成部分反射，则器件可能在透射和反射两种方式下工作。

图3图示说明了层中液晶分子21的一种排列，分子(更确切地说是导向偶极子)往往置于好象在锥体表面22上，图4中可看得更清楚。邻近单元壁2，3强的调节力栓住分子成一倾斜和准直的方向，远离壁的分子往往处于所示的21，21′两个稳定位置之一的状况。当合适极性的直流电场被加上时，在分子和场之间有一种耦合，并且分子围绕锥体22旋转从一个切换位置21(以实线表示)到另一个切换位置21′(以虚线表示)。

本发明针对在切换期间对分子的力矩最大化，通过改变在切换期间所施加的场的幅度，从而改善切换。

图5，6a，6b显示了当分子从φac(在AC稳定电压之下的位置)穿过A，B，到φS时力矩是怎样变化的，φS是两个切换状态之间的中间位置，(此后分子继续运动到它的另一个切换位置φac′)。有两个不同的力矩：铁电力矩和介质力矩对导向偶极子起作用。图6a的铁电力矩是正比于施加的电压的力，作用在导向偶极子上使其围绕锥体表面22旋转。图6b的介质力矩是一种力矩，倾向于阻止导向偶板子运动并正比于V²。为改善分子切换，加到材料上的电压是这样安排的：当导向偶极子从φac，穿过A，B和φS，为需要被切换的象素而切换时，切换力矩(铁电和介质力矩之差)变为最大；对不需要切换的象素，则切换力矩变为最小。

从图7a可见，切换前导向偶极子具有起点假定为50°的角度，应用一相对小的10伏电压产生一小的正切换力矩且导向偶极子开始移动。在74°左右电压可增大到20伏，而后在大约82°则更多电压增大到30伏，40伏等一直到图7a所示的60伏。对比说来如果最初加的电压较高，例如50伏，则切换力矩会更大并且为负值，由于介质力矩占优势超过铁电力矩，从而减弱了切换。

具体参考图5，6a和6b将对本发明如何改善多路器件的性能做出解释。图5给出对于导向偶极子可能取向的锥体的平面视图。仅仅根据所施加的电场通过改变取向角φ，液晶围绕此锥体运动。实际的器件结构从一个面到另一个面是复杂的，取决于排列和所加的电场。为了简化假定一种均匀的结构，其中整个样本的导向偶极子以相同的取向φ。当电场在分子上产生一个净力矩欲改变φ时则发生切换。切换的速度取决于力矩的幅度以及造成分子运动的取向改变总量。铁电液晶器件由于净直流场的切换有利于锥体的一侧(图5中或者是左或是右侧)。起始取向是φac(通常来自数据波形的交流场作用的结果)并当正确极性的净直流倾向于引起向φs重取向时切换发生。(一旦导向偶极子通过了φs，象素将被锁住，当直流电压去除后驰豫到锥体的另一侧，在本例中为左侧)。

施加直流产生的切换力矩其形状示于图6a，此力矩与V成线性关系并与极性有关，施加的直流电压越高和/或施加的持续期越长，切换越快。然而，铁电液晶(FLC)对示于图6b的介质特性的力矩也有贡献。在φac的某些值通常接近0°或180°倾向于使静电放出能(theelectrostatic free energy)为最小，并且力矩依赖于V²(并且和极性无关)。对典型的铁电材料，介质项 小于铁电项

除了在高场强下。于是，随着场强的增加器件变得更快，至到一最小值为止，此时介质项的作用使器件变慢，这就是τV曲线最低点的原因。

忽略弹性和惯性力矩，导向偶极子上的力矩Γ这样给出：Γ＝ $\mathrm{\η}\frac{\mathrm{d\φ}}{d}=P_S\frac{V}{d}\sin {\mathrm{\φ}-\mathrm{\ϵ}}_0\frac{V^2}{d^2}[({\mathrm{\Δ\ϵ}\sin }^2\mathrm{\θ}-\∂\mathrm{\ϵ}){\cos }^2\mathrm{\δ}\sin \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\φ}-\frac{\mathrm{\Δ\ϵ}}{4}\sin 2\mathrm{\θ}\sin 2\mathrm{\δ}\cos \mathrm{\φ}]......\left(1\right)$

图7a给出对于材料的电压在10伏和60伏之间，元件参数来自表1时导向偶极子取向φ与力矩的相依关系。Γ的正值造成φ移向90°，而负值使导向偶极子移向交流场的稳定情况φac。

符号	参数	值
			d	元件间隔	1.5μm
θ	锥体角度	22.5°
			δ	近晶相层倾斜角	20°
ε	介质二轴性	+1.0
			Δε	单轴介质各向异性	-1.0
Ps	铁电自发极化	+5nCcm-2

表1用于计算切换力矩的元件和材料参数

本发明的推导在于这一事实，对于给定的导向偶极子取向，有一给出最大力矩的切换电压由下式给出： $V_{\mathrm{d\Γ}/\mathrm{dV}=0}=\frac{P_{S}d.\tan \mathrm{\φ}}{{2\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\Δ\ϵ}\sin }^2\mathrm{\θ}-\∂\mathrm{\ϵ}){\cos }^2\mathrm{\δ}\sin \mathrm{\φ}-{\mathrm{\ϵ}}_0\frac{\mathrm{\Δ\ϵ}}{2}\sin 2\mathrm{\θ}\sin 2\mathrm{\δ}}....\left(2\right)$

此外，有电压没有切换力矩，或者对于平常情况

V＝0                                       (3)

或当铁电及介质力矩平衡而方向相反： $V_{\mathrm{\Γ}=0}=\frac{P_{S}d\tan \mathrm{\φ}}{{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\Δ\ϵ}\sin }^2\mathrm{\θ}-\∂\mathrm{\ϵ}){\cos }^2\mathrm{\δ}\sin \mathrm{\φ}-{\mathrm{\ϵ}}_0\frac{\mathrm{\Δ\ϵ}}{4}\sin 2\mathrm{\θ}\sin 2\mathrm{\δ}}.....\left(4\right)$

这是为最大力矩所要求电压的两倍，φ取决于图7b所示的三个条件。

对一给定的导向偶极子取向φ有一个电压范围，在此范围中切换力矩在零到最大再返回到零之间变化。在此范围以外切换力矩为零，此范围的宽度随φ的变化示于图7b用阴影线表示的区域，而且最大力矩值用实线表示，零力矩的界线以虚点线表示。

为了在行地址时间(lat)期间最快切换象素，加到象素上的电压(选通脉冲和数据产生的结果)应当跟随示于图7b的最大力矩曲线。

对不需要切换的象素则有三个可能的解决办法，这就是：(i)零电压，它给出零切换力矩(但由于选通脉冲加到一行的所有象素上，这是不实际的)；(ii)一电压使导向偶极子向与要求的切换方向相反的方向运动；(iii)一足够高(或低)的电压在象素上产生零(或不充足的)切换力矩。实际上如后面图8，9所说的可采用(ii)和(iii)的组合，以致在寻址期间不需要切换的象素其切换力矩充分远离最大曲线。

器件是多路的，这样一选通脉冲电压一次加到一个行，用一个数据波形而不是那些另外数据波形使象素切换。

选中(S)和非选中(NS)象素之间的辨别仅取决于数据电压，因为相同的选通脉冲是沿整个列加上的。常规的方案使用S和NS数据形式，它们具有相同的形状但极性相反，图11现有技术的方案按下面的方式用两个时间槽操作：

(0，1)Vs+(1，-1)Vd

和(0，1)Vs-(1，-1)Vd

这些方案可缩写为01_11，这里的第一部分数字表示两个槽上的选通脉冲级别，而第二部分数字表示数据电压，图11讨论的所有方案中数据波形在一个行地址时间上都是直流平衡的(这对防止液晶电力中断，和防止在同样象素图案的几帧上发生不希望的切换很重要)。于是在此缩写中没有必要指定数据波形的极性。另一类方案用0111_1111表示。

图11是现有技术的方案最适于用具有τV最小的材料，并且按下面方式工作。选通脉冲电压在时间槽的第一部分包括零，而且结果具有各为±Vd的预脉冲，接着由Vs±Vd的槽跟随，操作接近τV最小时给出(+Vd，Vs-Vd)的选择脉冲结果和(-Vd，Vs+Vd)的非选择结果。预脉冲Vd也将开始切换导向偶极子从其初始状态转向直流切换条件φ＝0或φ＝90，取决于Vd的极性。接着当Vs被加上时，导向偶极子不再处在其初始位置φac而是对选择脉冲(图5)在位置A，或对非选择脉冲在φ＝0。这就自动地改变了对S和NS波形间的辨别。而后切换起因于Vs-Vd的部分结果，而不是Vs+Vd。

本发明方案的目的是提供与所施加的选通脉冲电压结合的数据波形，贯穿切换过程对要锁在相反状态(以便最快的响应)的象素产生最大力矩，或者对应当维持不改变的象素(为了最充分地辨别)实际产生最小的力矩。在此方案中Vs和Vd可能都有多个电压电平用到三个或更多的时间槽。这允许在电压和操作范围更好地控制结果波形的精确形状，从而更接近最优速度。使用的槽的数目越多，越可能获得高水平的控制和最接近最优性能。

以上关于图11方案的简单的图形描述有助于见到结果形状是如何优化的，也就是：

(i)预脉冲导致良好的辨别，预脉冲越高(或者其持续期越长)，在接收到Vs的部分选通脉冲前，导向偶板子越远地围绕锥体运动，并且操作范围将会越宽。

(ii)借助在级别Vs的部分选通脉冲主要切换被完成(注意这可能扩展到下面的一些行，参考前面的现有技术方案)。它必须要有足够的持续时间和幅度，以给出快的操作(最好大约τVmin)，但它是加到S和NS两种象素上，并且仅依靠Vd予以区别，于是在行地址时间和操作范围之间要做出折衷。

图8和9为结果电压用以显示在五槽时间槽如何得到优化特性，以说明设计的改进方案的方法。假定正电压引起向φ＝180°切换。考虑图8的选择脉冲，这是设计在每个时间槽以获得示于图7b的最大力矩，起始条件靠液晶的配合，有效值RMS电压(它使交流场稳定)和来自前面行的数据波形的作用而被设定。此起始条件通常大约60°，且如图7b所示，相对于低的电压切换力矩为最大(因为在此取向介质力矩的贡献强，如图6b)，随着导向偶极子开始转向φ＝90°，介质力矩变得更加不重要，而在一较高电压下达到最大力矩。这样，示于图8的结果波形的形式是为切换所要求的。

如果应保持不改变(非选择的)的象素接受到零(或更小)电压或者大于上面等式4给出的电压，则产生最宽的操作范围。后者可能是不切实际的。因为上述的选通脉冲电压也应当产生结果给出接近最大的力矩，对非选择结果任何一个接近零力矩轨迹的操作就是所要求的。这样的波形例子示于图9。如果此驱动方案目的是使用预脉冲(对NS结果为负)操作导向偶极子将部分从其起始状况(例如说40°)向φ＝0°切换。这里，介质力矩是相对地低，并且一相对低的电压给出零力矩。随着导向偶极子运动返回围绕锥体指向φ＝90°，此给出最低力矩的电压在增加。到某个点，根据等式4具有最低力矩的电压将变为不实际了，因此渐减的小电压可被采用以确保力矩维持最小。

实际上，数据波形在每行地址周期必须直流平衡并且选择和非选择波形必须具有相同的RMS电压级别，以防止显示过程中的对比度变化，在本发明的术语中这是被隐含地假定了。本发明方案的某些示例方案显示在表2中。这些方案全都使用了在选通脉冲的第一槽为零，与数据电压的高电平一起以给出好的鉴别，按此方式，以相对低的RMS电压级别辨别力可被改善。

发明方案	选择结果	非选择结果	数据的Vrms
				011_110011_321011_312011_312_321011_532012_312	+Vd，Vs-Vd，Vs+3Vd，Vs-2Vd，Vs-Vd+3Vd，Vs-Vd，Vs-2Vd+3Vd，Vs-Vd，Vs-2Vd+5Vd，Vs-3Vd，Vs-2Vd+3Vd，Vs-Vd，2Vs-2Vd	-Vd，Vs+Vd，Vs-3Vd，Vs+2Vd，Vs+Vd-3Vd，Vs+Vd，Vs+2Vd-3Vd，Vs+2Vd，Vs+Vd-5Vd，Vs+3Vd，Vs+2Vd-3Vd，Vs+Vd，2Vs+2Vd	(√2)/3.Vd(√14)/3.Vd(√14)/3.Vd(√14)/3.Vd(√38)/3.Vd(√14)/3.Vd

表2，三槽方案的示例

导致最好性能的电压精确形式随材料，元件的温度以及排列而变化。重要的是对显示器温度的变化提供补偿手段。现有技术的方法例如改变Vs或者Vd的幅度，或选通脉冲扩展到下面的行都相等地可用到这些方案中。然而，另外的(和新颖的)方法也都可用于这些方案中，包括改变数据波形形状或者选能脉冲波形形状(或改变两者)，改变槽数(例如011_10到0111_1100到01111_1000等改变)以及这些的任意组合。

对于示于图5的回环，为改善切换(选择)和非切换(非选择)的两个结果波形显示在图8，9中。在结果电压的开始，导向偶极子有一φac的低值，并且一低电压被加上(图8)。电压按步增加同时导向偶极子运动穿过位置A，B和φS。此后它继续移动到φac′不再施加电压。对不要求切换的象素的结果电压示于图9，起始电压很小并且为负，它引起导向偶极子沿错误方向作一些运动。此后电压增加直到导向偶极子处在φA位置，以后结果降低。图9结果的最后效果是介质力矩起主导作用，从而阻止了切换。

图10示出了切换特性，τ(切换所用时间)和V(施加的电压)适用于在两种不用的寻址方案中的手性近晶相材料一是虚线表示的现有技术，一个是本发明的方案。材料根据所加电压和时间的乘积切换，曲线以上的材料将切换。正如所示材料还对所加电压波形形状敏感：较上面的曲线A，C是针对一种极性的小脉冲跟随着相反极性的大脉冲的波形；较下面的曲线B，D用于具有一种极性的小脉冲跟着同一极性的大脉冲的波形。因此必须考虑波形的形状和电压时间乘积。

在图11的现有技术方案中(两槽方案)一行的地址时间出现的选通脉冲波形和数据波形被示于全部行中，在行地址周期之外选通脉冲为零，在另外的行地址周期数据可能是选择“暗”或者是“亮”，但只有一种可能性被表示出来。选通脉冲波形在1时间槽(1ts)是零伏而后为+Vs，依次加到相继的各行上，同时两数据波形之一加到每个列上。数据波形是+Vd和-Vd脉冲的交替，每个持续1ts，并且一数据波形是另一个的反相。

数据A(即非选择或暗状态)当与(正)选通脉冲联合时不发生切换；数据B(即选择或亮状态)当与(正)选通脉冲联合时将发生切换。在全部行被所示的选通脉冲寻址后(即一场时间)选通脉冲的波形被反相，并且全部行寻址处在第二场时间；选择数据现在变成非选择数据，而非选择变为选择数据。

一次显示需要完整寻址两场时间，这就是帧时间。所示的选通脉冲将寻址处于行和列的交点上的选择的象素，例如D1(图1)或上状态(与数据B联合)，与此同时其反相位将切换选择的象素到D2或下状态(与数据A联合)。

对正选通脉冲和数据暗的结果电压是(-Vd)，(Vs+Vd)它不切换，而对正选通脉冲及数据亮的结果电压为(+Vd)，(+Vs-Vd)它引起切换。对于负选通脉冲和数据结果电压是相反，也就是负选通脉冲的切换同数据暗波形结合，不是与数据亮波形。对这两种结果的切换特性在图10中用虚线表示。

图12中给出了本发明的一四槽寻址方案。在一行地址时间(即4ts)出现的选通和数据波形被示于全部行中，在行地址周期之外选通脉冲为零，在其它的行地址周期数据可能是选择“暗”或者是选择“亮”，但只有一种可能性被表示出来。选通脉冲波形的第一槽(ts1)为零，下面4个时间槽ts2-ts4为Vs。非选择或暗状态数据的ts1是+Vd1，而ts2-ts4是-Vd2，本例中Vd1＝3×Vd2。选择或亮状态数据的ts1是-Vd1，而ts2-ts4是+Vd2。对非选择和选择结果波形(C，和D)分别是-Vd2，Vs+Vd1和+Vd2，Vs-Vd1(以及相反的极性)。图10显示了对这些结果的切换特性并标记为C和D。从图11到图12的这种数据波形的变化可看到改变，即对给定的电压切换时间较低了。

图12a给出示于图12的4槽方案的修正。在图12a中选通脉冲是0，+Vs1，+Vs2，+Vs2在第一场时间中，跟着在第二场时间中是其反相，两个数据波形与图12中的相同，Vd1＝3×Vd2。结果波形如所示的，但比之图12更接近图8，9所示的。非选择结果是：-Vd2，+Vs1+Vd1，Vs2+Vd1，VS2+Vd1以及相反的极性。选择结果是-Vd2，-(Vs1-Vd1)，-(Vs2-Vd1)，-(Vs2-Vd1)以及相反的极性。

数据波形的形状大大地改变τV曲线，图13-16分别显示改变四个脉冲中第一个的幅度，改变第四个，改变第三个以及改变四个时间槽中Vs+Vd脉冲的位置的影响。

上面图10到16说明了4槽驱动方案，并且将它们与现有技术的2槽方案做了比较，本发明可以采用少于或多于4槽，而且可以是奇数或偶数的槽，例如3槽，6槽和8槽。

图17给出一3槽方案，这里时间槽ts1，ts2，ts3的选通脉冲为0，Vs，Vs。对第二场时间由极性相反的脉冲跟随。暗状态数据脉冲在三个槽中为+Vd，-Vd和0。在三个时间槽中亮状态数据脉冲为-Vd，+Vd和0，对3槽方案的行地址时间是3ts。结果电压对正选通和暗状态数据表示为-Vd，Vs+Vd，Vs，它不引起切换，正选通和亮状态数据的结果是Vd，Vs-Vd，Vs，它引起切换。如所示相反相位用到第二场时间的负选通上。

如同在GB-2，262，831所说，选通脉冲波形可能恰好扩展到下一行的行地址，例如选通脉冲波形可能是0，Vs，Vs，Vs，多于两个电压等级可能用于选通脉冲波形中。

对6槽方案的选通脉冲和数据(2)的波形示于图18，在第一场时间中，在ts1时选通脉冲为0，在ts2到ts6为+Vs，给出切换的数据脉冲在ts1到ts6为-2，+2，+1，0，0，-1。非切换数据脉冲在ts1到ts6为+2，0，-2，-1，0，+1。在第二场时间所用的选通脉冲波形形状未被显示，但是所示选通脉冲的反相。

图19示出一8槽方案，在一行地址时间出现的选通和数据波形被示于全部行中。行地址周期以外选通脉冲为零，在另外的行地址周期数据可能是选择“暗”或者是选择“亮”，但只有一种可能性被显示。第一场时间选通脉冲在ts是0，而ts2-ts8为Vs，在第二场选通脉冲反相。暗状态数据波形具有脉冲-2Vd，-Vd，-Vd，-Vd，0，0，0，+Vd。亮状态数据波形在ts1-ts8中具有脉冲-2Vd，+Vd，+Vd，+Vd，0，0，0，-Vd。多于两个级别的选通和多于三个级别的数据脉冲可被使用。正选通和暗状态数据的非切换结果是-(Vs-Vd)，Vs+Vd，Vs+Vd，Vs+Vd，Vs，Vs，Vs，Vs-Vd。正选通和亮状态数据的切换结果是2Vd，Vs-Vd，Vs-Vd，Vs-Vd，Vs，Vs，Vs，Vs+Vd。注意，与图8，9结果的相似性。

图20给出一3槽方案改变幅度和τV的相对幅度的影响，下面的非选择和选择结果电压已被用于产生所示曲线。样本号      结果V标号为任意单位

切换                      非切换1   5，V_s-5，V_s-5，V_s+5   -5，V_s+5，V_s+5，V_s-52   10，V_s-5，V_s-5         -10，V_s+5，V_s+53   5，V_s-10，V_s+5         -5，V_s+10，V_s-54   5，V_s+5，V_s-10         -5，V_s-5，V_s+105   8.66，V_s-8.66，V_s      -8.66，V_s+8.66，V_s6   8.66，V_s，V_s-8.66      -8.66，V_s，V_s+8.66

注意：任何一非切换结果能同任何一切换结果一起使用，只要它们被匹配，给出相同rms值。

图21给出具有下面的非选择结果电压的8槽方案的τV特性。

样本           相继ts上的结果

1              -2   1   1   1   -1   0   0   0

2              -2   1   1   1   0    0   0   -1

3              -2   1   -1  0   0    0   1   1

4              -2   1   -1  1   1    0   0   0

5              -1   1   1   1   0    0   0   -2

例2具有最好的特性。

图22给出具有下列选择结果电压，如同图19中-8槽方案的τV特性。

样本           结果

1              2  -1  -1  -1   1   0   0   0

2              2  -1  -1  -1   0   0   0   1

3              2  -1  1   0    0   0   -1  -1

4              2  -1  1   -1   -1  0   0   0

5              1  -1  -1  -1   0   0   0   2

样本2具有最好的特性

本发明的寻址方案要求产生两个数据波形，它们可以形状不相似但极性相反，如同在某些现有技术的方案中那样。

另一方面对上述的两场方案，象素可以是一状态为空白然后有选择地转向另一状态。在同一时间可以是一行或多行为空白，并且也可以是选择的地址前面的几行为空白。

当寻址一显示器，象素的图案对象素的切换有影响，也就是电压加到正被寻址的行的任一侧。图23，24示出了寻址四个不同的象素图案的两个不同的方案。四个不同的数据波形组合被显示。图23是示于图11的寻址方案，而图24是本发明的一3槽方案。给出了三个行地址周期，中间的一个对全部数据组合是相同的，但这中间周期任何侧的数据和结果随象素图案而改变。四个不同的数据波形是在此行地址周期的任何侧可能的数据的不同组合。结果(以交叉阴影线表示的)是对四种不同的象素图案的选通和数据波形的组合。协助操作脉冲(阴影线所示)是这样的数据波形，它与结果脉冲结合以辅助它。

图25，26分别给出图11的现有技术方案和本发明的3槽方案(图24)的切换特性。在图25中在图形中表示对不同的象素图案切换的宽度变化大大的分散了，也就是亮和暗象素的图案影响切换一给定象素所要求的时间电压乘积。对比起来图26对不同的象素图案的切换显示出很小的分散，结果改进显示器状态，对现有技术的最快行地址时间大约是85μs，而对于图26的是大约50μs。图26的图形是从以ZLI-5014-000(从E Merck，FRG得到)填充的单元获得的实验结果，该层在平行擦净的聚酰亚胺(以同一方向)之间，层厚为1.8μm，在25℃下进行量测。

一种适用的液晶材料是ZLI-5014-000，它具有Ps为2.88nCcm^-2(＝2.88×10^-5cm^-2)的测量值和在25℃估计的介质二轴性ε为0.2。

Claims (12)

1.一种多路寻址可寻址象素矩阵的方法，这些可寻址象素在铁电液晶元件内部的第一组电极的大量电极和第二组电极的大量电极的交点处形成，此方法包括的步骤有：

对一个寻址周期产生一选通脉冲波形并顺序加到第一组的每个电极上；

在每个寻址周期产生二种数据波形之一并加到第二组的每个电极上；

其特征在于下列步骤：

在形成寻址周期的至少三个时间槽(3ts)的一个周期中，产生两个不同形状、具有至少三个不同幅度电压电平(0，+Vd，-Vd，或0，Vd1，Vd2)的数据波形，在寻址周期中，两个数据波形直流平衡并具有相同的有效值(rms)；以及

产生具有一个至少三个时间槽(3ts)的周期和至少两个电压电平(0，Vs)、与两个数据波形协同工作的一选通脉冲波形，以得到切换，和非切换结果波形，每个结果波形持续至少一个寻址周期；

切换结果波形具有至少三个不同的电压电平，在地址周期(3ts)期间，在相继的时间槽中，该电压电平的幅度增加但极性相同；

非切换结果波形在第一时间槽具有第一电压级别，第一时间槽同第二时间槽的电压极性反相，并在第二时间槽比第一时间槽有更高的电压。

2.根据权利要求1的方法，其中非切换结果在寻址周期的第二和/或第三时间槽具有合适幅度的电压电平，以禁止切换。

3.根据权利要求1的方法，其中自发极化(Ps)和介质二轴性(∈)的比率值小于0.01Cm^-2。

4.根据权利要求1的方法，其中自发极化(Ps)和介质二轴性(∈)的比率值小于0.001Cm^-2。

5.根据权利要求1的方法，其中结果波形的形状随元件温度的变化而改变。

6.根据权利要求1的方法，其中选通脉冲波形被扩展成不同电极的行地址周期，以提供温度补偿。

7.根据权利要求1的方法，其中选通脉冲波形的第一电平被改变以提供温度补偿。

8.根据权利要求1的方法，其中选通脉冲波形是单极性的波形，被一相反极性的波形跟随，并且显像以两场寻址时间被寻址。

9.根据权利要求1的方法，其中选通脉冲波形是一消隐波形，它不考虑数据波形而引起切换，跟随着一选通脉冲，选通脉冲与数据波形协同工作，以实现切换。

10.根据权利要求9的方法，其中消隐和选通脉冲波形是直流平衡的。

11.一种多路可寻址铁电液晶显示器，包括：

在两个元件壁之间包括一手性近晶相液晶材料层，两表面均被处理以安排液晶材料；

在一壁上配置了第一系列间隔开的条状(行)电极，和在另一壁上配置了第二系列间隔开的(列)条状电极，以提供可寻址的元素(象素)矩阵；

用于顺序施加选通脉冲波形到第一组电极，以及施加两数据波形(选择和非选择)之一到第二组电极的各电极的驱动电路；

其特征在于：

用于产生选择和非选择数据波形的装置，这种数据波形在形成一个寻址周期的至少三个时间槽(3ts)的周期中，具有至少三个电压电平(0，Vd1，Vd2)，这两个数据波形直流平衡并具有相同的有效值rms；

用于产生选通脉冲波形的装置，选通脉冲波形具有一个至少三个时间槽(3ts)的周期和至少两个电压电平(0，Vs)、该电压电平与两个数据波形协同工作，以产生切换和非切换结果波形，每个持续至少一个寻址周期；

两个数据和选通波形协同工作以提供切换和非切换结果波形，结果波形在寻址周期期间改变，以提高材料分子处于切换时的力矩和降低未切换时分子的力矩；

切换结果波形具有至少三个不同的电压电平，在地址周期(3ts)期间，在相继的时间槽中，幅度增加但极性相同；

非切换结果波形在第一时间槽具有第一电压电平，在第一时间槽同第二时间槽电压极性反相，并在第二时间槽比第一时间槽有更高的电压。

12.根据权利要求11的显示器，其中两个数据波形形状不同。

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