CN1461962A - 液晶显示器 - Google Patents

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CN1461962A
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Abstract

本发明提供了一种采用胆甾醇型液晶、即使在液晶被辐照诸如紫外线的光而发生老化时其光电特性仅有微小变化的液晶显示器；以及一种驱动该液晶显示器的方法，而且本发明还提供了一种液晶显示器，在该液晶显示器中，像素空间由互相正交的多个公用电极和多个分段电极以矩阵形式构成，胆甾醇型液晶和手性向列型液晶插入像素空间内，通过在其间设置了像素空间的电极之间施加其频率为200Hz或更高的驱动电压显示图像，而且在该液晶显示器中，对像素施加的驱动电压被确定为(1)其频率为200Hz或者更高的脉冲电压，或者(2)第一脉冲电压和与其连续的、其频率高于第一脉冲电压的频率的第二脉冲电压。

Description

液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种设置了液晶单元的液晶显示器，更具体地说，本发明涉及一种在两个在其表面上具有矩阵式电极的基底之间设置胆甾醇型液晶情况下，利用输入到电极的脉冲电压改变液晶状态并进行显示的驱动方法以及一种适于这种驱动方法的液晶显示单元的构造。
背景技术
已知一种设置了液晶单元的液晶显示器，在胆甾醇型液晶或手性向列型(chiral nematic)液晶设置在分别固定在两个基底上的公用电极与分段电极之间情况下，它通过利用输入到电极上的脉冲电压改变液晶的状态进行显示，而且在没有施加电压情况下，可以保持显示。通过将液晶的状态改变为平面状态或焦点二次曲线(focal conic)状态，液晶显示单元进行显示。
第Hei-11-326871号日本未决专利公开文献公开了一种可以在短时间内重写显示胆甾相的液晶显示单元的显示的驱动方法。为了通过在分别设置在两个基底上的电极之间施加脉冲电压，使位于两个基底之间的各液晶转变为平面状态或焦点二次曲线状态，该方法将构成所有像素的各液晶同时复位为进行选择需要更长时间周期的焦点二次曲线状态，然后通过对构成各像素的各液晶逐个施加选择信号选择构成所有液晶的各液晶的显示状态，然后通过使对构成所有像素的各液晶施加的电压变成0而保持显示状态。
此外，在本说明书中，液晶显示器(或者液晶模块)代表液晶显示单元和驱动IC电路元件的组合，而且进一步包括柔性基底，在柔性基底上印刷用于将上述液晶显示单元与驱动IC电路元件互相电连接在一起的电极连接。
由于在上述第Hei-11-326871号日本未决专利公开文献公开的液晶显示器中使用的采用胆甾醇型液晶的液晶显示单元中未使用极化平板，所以其光利用率高，而且可以实现亮度显示。然而，没有什么物质可以阻挡紫外线，紫外线可能使液晶老化(deteriorate)。如果密封在液晶显示器内的液晶接收紫外线辐照，则其一部分被分解，其中产生包括理化物质的分解产物。由于分解产物被电极利用低频脉冲电压移近和移动，其中认为妨碍了因为施加电场所引起的未被分解的正常液晶的工作。
在反射型液晶显示单元中，为了获得反射率高、在低驱动电压下具有快速响应的显示单元，需要选择双折射(birefringence)Δn大、介电常数ε大而粘度低的液晶材料。据说这种具有高双折射Δn、高介电常数ε以及低粘度的液晶通常可能由于照射光而老化，因为光吸收端的波长长。如果液晶发生光学老化，则产生的严重问题是，光电特性随反射型液晶显示单元发生变化，其对比度降低，而且显示变得不清楚。
此外，在将液晶注入液晶室内后，利用紫外线固化树脂等密封入口时，位于入口附近的液晶会因为照射诸如紫外线的光而老化，这样产生的另一个问题是，入口附近部分的外表不同于其它部分的外表。
另一方面，正如第Sho-59-229547号、第Sho-60-54434号日本未决专利公开文献所公开的那样，已经尝试将光透射型液晶单元用作曝光掩膜。因为由于如上所述未使用极化板，所以采用胆甾醇型液晶的液晶显示单元的光利用率高，因此可以认为该液晶显示单元适于这种应用。然而，在这种应用中，要求即使液晶显示单元暴露于紫外线，其光电特性几乎不发生变化。
因此，本发明的目的是提供一种采用胆甾醇型液晶、即使液晶因为照射紫外线而发生老化，其光电特性的变化仍小的液晶显示单元以及一种用于驱动该液晶显示单元的方法。
发明内容
利用如下发明(1)和(2)可以实现上述目的。
(1)权利要求1所述的本发明是：一种用于显示图像的液晶显示器，该液晶显示器包括：像素空间，由互相正交的多个公用电极和多个分段(segment)电极以矩阵形式构成；胆甾醇型液晶和手性向列型液晶，通过在在其间设置了所述像素空间的电极之间施加驱动电压，使它们插入所述像素空间内；驱动器，其将其频率为200Hz或者更高的脉冲电压施加到所述像素。
根据权利要求1所述的本发明，即使液晶因为照射紫外线而发生老化，液晶的起动特性，即驱动电压与光反射率(luminous reflectance)之间的关系(Vr-T特性)仍保持辐照紫外线之前状态，因此可以可靠改变液晶的纹理状态，而且可以实现稳定显示。
根据权利要求2所述的本发明是权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率为200Hz或者更高的脉冲电压2个周期或者更多个周期。
根据权利要求2所述的本发明，除了根据权利要求1的本发明的动作之外，通过将其频率为200Hz或者更高的脉冲电压作为驱动电压施加到上述像素，可以使液晶驱动电压比施加脉冲电压1个周期情况下的液晶驱动电压低。
此外，根据权利要求3所述的本发明是根据权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率为333Hz或者更高的脉冲电压。
根据权利要求3所述的本发明，除了根据权利要求1和2所述的本发明的动作外，可以进一步保证实现进一步稳定驱动。
根据权利要求4所述的本发明是根据权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率为5000Hz或者更低的脉冲电压。
根据权利要求4所述的本发明，除了权利要求1所述的动作外，可以进一步降低液晶的驱动电压Vp。
根据权利要求5所述的本发明是根据权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器选择并驱动所述显示像素50毫秒或者更短。
根据权利要求5所述的本发明，除了权利要求1所述的动作外，还迅速进行显示和删除。
根据权利要求6所述的本发明是权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器施加其频率为333Hz或者更高的所述脉冲电压，而且对于所述像素具有50毫秒或者更短的选择时间。
根据权利要求6所述的本发明，除了权利要求1所述的本发明动作外，液晶显示器可以实现可靠驱动，而且在受到UV辐照后，具有光响应。
根据权利要求7所述的本发明是根据权利要求1所述的液晶显示器，其中构成所述显示像素的一对透明电极的表面电阻为每平方(persquare)50Ω或者更低。
根据权利要求7所述的本发明，除了权利要求1所述的本发明动作外，还可以使对像素施加的、各像素之间的有效电压的差值更小。此外，在像素数量大而且要求精确显示时，此动作有效。
根据权利要求8所述的本发明是根据权利要求1所述的液晶显示器，其中在各显示像素之间，驱动器施加的脉冲电压的最大差值为2V或者更低。
根据权利要求8所述的本发明，除了根据权利要求1所述的本发明动作外，可以使根据像素与驱动电源之间的距离变化的电压降小，并防止发生不均匀显示。
(2)根据权利要求9所述的本发明是用于显示图像的液晶显示器，该液晶显示器包括：像素空间，由互相正交的多个公用电极和多个分段电极以矩阵形式构成；胆甾醇型液晶和手性向列型液晶，通过在在其间设置了所述像素空间的电极之间施加驱动电压，使它们插入所述像素空间内；驱动器，其将第一脉冲电压和与其连续的、其频率高于第一脉冲电压的频率的第二脉冲电压施加到所述像素。
根据权利要求9所述的本发明，即使液晶因为照射紫外线而发生老化，液晶的起动特性，即驱动电压与反射率之间的关系(电压-反射率曲线)仍保持辐照紫外线之前状态，因此可以可靠改变液晶的纹理状态，而且可以实现稳定显示。
根据权利要求10所述的本发明是权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率分别为f1和f2的第一和第二脉冲电压，其中f1＜200Hz≤f2成立。
根据权利要求10所述的本发明，除了根据权利要求9所述的本发明的动作之外，即使液晶因为辐照紫外线而老化，液晶的起动特性，即，还可以保证使驱动电源与光反射率之间的关系(电压-反射率曲线)保持在辐照紫外线之前的状态。
为了在辐照紫外线时实现稳定、可靠显示，上述第二脉冲电压的频率最好为200Hz或者更高。
此外，如果上述第一脉冲电压的频率小于200Hz，则利用相应驱动脉冲分量使平面电压Vp降低，其中可以进行低压驱动。
根据权利要求11所述的本发明是根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器施加其频率f2为5,000Hz或者更低的所述第二脉冲电压。
根据权利要求11所述的本发明，可以使液晶的驱动电压Vp更低。其原因在于，除了根据权利要求9所述的本发明的动作外，如果第二脉冲电压的频率超过5000Hz，则驱动液晶所需的电压也非常高。
根据权利要求12所述的本发明是根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器施加其频率f1为10Hz或者更高的所述第一脉冲电压。
根据权利要求12所述的本发明，除了权利要求9所述的动作外，还可以防止脉冲电压的整个施加时间T变得更长，而且可以防止改变显示的速度被延迟，其中第一脉冲的频率低于10Hz。
根据权利要求13所述的本发明是根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器施加其频率为200Hz或者更高的所述第二脉冲电压2个周期或者更多个周期。
根据权利要求13所述的本发明，除了权利要求9至12所述的本发明动作外，如果将其频率为200Hz或者更高的上述第二脉冲电压作为驱动电压施加到上述像素2个或者更多个周期，则可以进一步降低权利要求9之任一所述的液晶驱动电压。
根据权利要求14所述的本发明是权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器以20％或者更高的时间比，施加第二脉冲电压用于选择并驱动所述显示像素。
根据权利要求14所述的本发明，除了权利要求9所述的本发明动作外，还利用另一个动作进一步保证减小因为辐照紫外线而引起的电压-反射率曲线(V-R特性)的变化。
根据权利要求15所述的本发明是根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器以80％或者更低的时间比，施加第二脉冲电压用于选择并驱动所述显示像素。
根据权利要求15所述的本发明，除了权利要求9所述的本发明动作外，还可以利用另一个动作进一步降低平面电压。
根据权利要求16所述的本发明是根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器选择并驱动所述显示像素50毫秒或者更短。
根据权利要求16所述的本发明，除了根据权利要求9所述的本发明动作外，可以进一步快速显示并删除图像。
通常，符号板(signboard)显示器要求200至1000毫秒的显示变化时间，而电子图书要求5至15毫秒的显示变化时间。如果上述脉冲电压的施加时间总和为50毫秒或者更短，则可以满足对几乎所有液晶图形的要求。
根据权利要求17所述的本发明是根据权利要求9所述的液晶显示器，其中构成所述显示像素的一对透明电极的表面电阻为每平方50Ω或者更低。
根据权利要求17所述的本发明，除了根据权利要求9所述的本发明动作外，还可以使对像素施加的、各像素之间有效电压的差别更小。在像素数量大，而且在进行精确显示时，该动作有效。
根据权利要求18所述的本发明是根据权利要求9所述的液晶显示器，其中在各显示像素之间，驱动器施加的脉冲电压的最大差值为2V或者更低。
根据权利要求18所述的本发明，除了根据权利要求9所述的本发明动作外，可以使随像素与驱动电源之间的距离变化的电压降更小，而且还可以防止发生不均匀显示。
在本发明中，液晶显示器具有两种驱动器，这两种驱动器可以施加其频率约为100Hz的脉冲电极电压和其频率约在50至5,000Hz范围内的脉冲电极电压。
根据本发明，在采用胆甾醇型液晶的液晶显示单元中，存在一种驱动方法，利用这种方法，即使在液晶发生老化时也不影响光电特性，而且已经发现为了实现该驱动方法需要对液晶板的结构进行如下优化。
在混合了固定数量的胆甾醇型液晶和手性试剂的向列型液晶纹理(texture)中存在平面纹理和焦点二次曲线纹理。在停止施加电压后，这两种纹理稳定，而且其状态被保持。在这些液晶显示单元中，通过改变这两种纹理进行显示。
根据本发明，尽管在公用电极和分段电极互相交叉的区域内形成液晶像素，但是用于驱动液晶的纹理的分量是输入到相应任选像素的液晶内的脉冲信号中、用于确定液晶的状态是平面纹理还是焦点二次曲线纹理的分量。在实际驱动液晶显示单元的过程中，通过输入该分量，液晶显示器变化第一时间。只有输入到液晶的、去除上述分量后的脉冲信号的剩余分量不能改变显示。
在此，图1示出根据本发明的液晶显示器。
在图1中，液晶显示器的公用电极连接到公用驱动器电路的输出端，而分段电极连接到分段驱动器电路的输出端。根据从控制器获得的数据，脉冲电压分别由公用驱动器电路施加到公用电极、由分段驱动器电路施加到分段电极。对液晶施加脉冲电压的电压差。
在本发明中，图2示出输入到液晶内的脉冲信号的、用于确定液晶的纹理的分量的简图(以下简称“选择脉冲分量”或者仅称为“脉冲分量”，它被看作用于选择平面纹理或焦点二次曲线纹理的脉冲分量)。
为了将这种脉冲分量输入到液晶，图3(a)示出对公用电极和分段电极施加的电压波形的一个例子。
为了简化该电压波形，图3(a)示出由4个公用电极和4个分段电极构成的矩阵结构。然而，在本发明中，电极的数量并不局限于此。由于胆甾醇型液晶具有存储特性，因此，从理论上说，对公用电极和分段电极的数量没有限制。
如图3(b)所示，假定显示区内公用电极的数量为n，输入到一个公用电极用于重写像素的波形由一次COM波形分量A和(n-1)次COM波形分量B构成。此外，输入到一个分段电极的波形由导致平面纹理的SEG波形分量A和导致焦点二次曲线纹理的SEG波形分量B构成，其中SEG波形分量A的数量和SEG波形分量B的数量的总和为n。图3示出n＝4的情况。
在输入公用电极的COM波形分量A时，导致公用电极上的像素为平面纹理或焦点二次曲线纹理。图3(a)示出输入COM波形分量A的时间，而且从第一COM电极(COM1)转移到下一个COM电极(COM2)，然后转移到后续COM电极(COM3)并以此顺序进行。
以图3(a)所示的分段电极的第二分量(SEG2)为例，输入到分段电极的电压波形变成以此顺序排列的SEG波形分量B、SEG波形分量A、SEG波形分量B以及SEG波形分量B的波形，其中交叉COM1的像素为焦点二次曲线纹理，交叉COM2的像素为平面纹理、交叉COM3的像素为焦点二次曲线纹理，交叉COM3的像素为焦点二次曲线纹理。
施加到分段电极的脉冲电压与施加到公用电极的脉冲电压之间的电压差被施加到对应于各像素的液晶。
例如，图4(a)示出输入到图3(a)所示像素COM2和SEG2的像素的电压波形，而图4(b)示出输入到图3(a)所示像素COM3和SEG3的像素的电压波形。由于导致平面纹理的电压Vp和导致焦点二次曲线纹理的电压Vf是利用液晶显示单元的平板结构区分开的，所以必须事先确定各平板结构或各平板的电压。图4中的粗线部分示出输入到液晶的选择脉冲分量。
根据上述Vf和Vp值，确定COM波形分量A、COM波形分量B、SEG波形分量A和SEG波形分量B中示出的V0、V1、V2、V3、V4和V5。
为了简化说明，图3示出用于获得由等效于一个周期的第一脉冲和等效于一个周期的第二脉冲构成的作为输入到液晶的选择脉冲分量的脉冲信号的波形。然而，本发明并不局限于此。通过设置COM波形分量和SEG波形分量的形状可以获得要求的选择脉冲分量。
以上利用当前市售的STN驱动器对驱动过程进行了说明。然而，如果液晶显示单元是反射型的，正如第Hei-11-326871号日本未决专利公开公开的那样，则对于在对液晶显示单元施加图3所示脉冲信号之前，事先利用焦点二次曲线纹理复位液晶显示单元的显示区，这种情况不构成任何问题。
此外，如果液晶显示单元是光透射型的，则事先利用平面纹理或者焦点二次曲线纹理复位显示区。
最近几年，作为用于驱动采用胆甾醇型液晶的液晶显示单元的方法，SID’95 Tech.Digest，XXXVI，347(1995)或者SID’97 Tech.Digest，XXVII，899(1997)等公开了一种所谓“动态驱动”方法。
为了利用动态驱动方法将本发明设想的电压波形分量输入到液晶，图5示出一个施加到公用电极和分段电极的电压波形的例子。
为了简化电压波形，图5示出由两个公用电极和两个分段电极构成的矩阵结构。与图3所示的情况相同，本发明并不局限于此。此外，与图3所示的情况相同，描述了用于获得由等效于一个周期的第一脉冲和等效于一个周期的第二脉冲构成的选择脉冲分量的波形。
此外，图6(a)示出输入到图5所示COM1和SEG1的像素的电压波形，而图6(b)示出输入到COM2和SEG1的像素的电压波形。
根据本发明的用于液晶显示单元的胆甾醇型液晶包括具有正介质各向异性的向列型液晶和按重量计10％至50％的手性试剂。对用于产生胆甾醇型液晶的向列型液晶没有特殊限制。然而，在反射型液晶显示单元中，反射率各向异性(双折射)Δn大的氰联苯型、氰三联苯型、氰联苯基环己烷型以及二苯乙炔型液晶适于获得反射率平面纹理。此外，为了获得具有满意抗紫外线特性的液晶成分，优先采用氰联苯型、氰三联苯型、氰苯基环己烷型以及氰联苯基环己烷型液晶。
此外，液晶层的厚度优先为3μm或者更厚和63μm或者更薄。如果厚度低于3μm，则难以使显示区整个表面上的液晶层的厚度均匀。此外，在反射型显示单元中，由于如果液晶层的厚度为3μm或者更薄，则平面纹理的反射率非常低，所以最好不采用此厚度。此外，由于如果液晶层的厚度为6μm或者更高，则用于获得平面纹理的电压Vp升高，所以最好不采用此厚度。
根据权利要求1至8所述的本发明，即使液晶因为辐照紫外线发生老化，仍可以获得其施加电压与光反射率之间关系的变化较小的液晶显示单元。
因此，即使位于液晶入口附近的液晶因为在密封液晶入口时辐照诸如紫外线的光而发生老化，在实际应用中，仍可以使显示免受影响。
此外，即使在实际应用中辐照紫外线，V-R特性仍不随时间发生变化，其中显示安全、可靠。
此外，本发明的液晶显示器可以优先用于可以大量辐照光的曝光掩膜和用于光成型的光闸(shutter)。
附图说明
图1是根据本发明的液晶显示器的结构图；
图2是示出根据本发明实施例用于确定液晶的纹理、输入到液晶的脉冲信号的各分量的示意图；
图3是示出输入到图1所示液晶显示器的公用电极的脉冲信号和输入到其分段电极的脉冲信号的简化结构图；
图4是示出用于使图3所示显示区的各像素进行显示的各电极之间的电压的波形；
图5是示出输入到图1所示液晶显示器的公用电极的脉冲信号和输入到其分段电极的脉冲信号的简化结构图；
图6是示出用于使图5所示显示区的各像素进行显示的各电极之间的电压的波形；
图7是根据本发明实施例的反射型液晶显示单元的剖视图；
图8是示出根据实施例1输入到液晶的脉冲信号的示意图；
图9是示出根据实施例2输入到液晶的脉冲信号的示意图；
图10是示出根据比较控制(Comparative Control)1输入到液晶的脉冲信号的示意图；
图11是示出根据比较控制2输入到液晶的脉冲信号的示意图；
图12是示出在25℃下根据实施例1的液晶显示单元的脉冲电压-光反射率特性的示意图；
图13是示出在25℃下根据实施例2的液晶显示单元的脉冲电压-光反射率特性的示意图；
图14是示出在25℃下根据比较控制1的液晶显示单元的脉冲电压-光反射率特性的示意图；
图15是示出在25℃下根据比较控制2的液晶显示单元的脉冲电压-光反射率特性的示意图；
图16是示出为了检测根据实施例3和比较控制3和4的液晶显示单元的脉冲电压-光反射率特性，输入到液晶的脉冲信号的示意图；
图17是示出实施例3以及比较控制3和4的脉冲电压-光反射率特性的示意图；
图18是示出为了检测根据实施例4、5和6以及比较控制5和6的液晶显示单元的脉冲电压-光反射率特性，输入到液晶的脉冲信号的示意图；
图19是示出根据实施例4、5以及6的脉冲信号，在25℃下，在对图7所示液晶显示单元辐照紫外线之前的脉冲电压-光反射率特性的示意图；
图20是示出根据比较控制5和6，在25℃下，在对图7所示液晶显示单元辐照紫外线后的脉冲电压-光反射率特性的示意图；
图21是示出根据实施例7至12以及比较控制7，液晶显示单元的输入脉冲频率与V4(使焦点二次曲线纹理变成平面纹理的最低电压)之间的关系的示意图；
图22是示出根据实施例13、14和15以及比较控制8，在辐照紫外线后，脉冲电压-光反射率特性的示意图；以及
图23是示出根据实施例16，在25℃下，在辐照紫外线后，图7所示液晶显示单元的脉冲电压-光反射率特性的示意图。
具体实施方式
将参考附图说明本发明实施例。
(实验1)
实施例1A、1B和2，比较控制1和2
利用通过将Dainippon Ink and Chemical，Inc.生产的0.7克的向列型液晶RPD-84202、Merck Corporation生产的0.2克手性试剂CB-15以及Asahi Denka Co.，Ltd.生产的0.1克手性试剂CNL-617R混合在一起获得的胆甾醇型液晶，生产图7所示反射型液晶显示单元。对于两个电极(公用电极和分段电极)，透明电极2的表面电阻(面电阻)每平方为30Ω，公用电极被图形化为宽度W＝500μm，长度L＝150mm，其中L/W＝300，而且像素数量为300×100。分段电极具有L/W＝100。液晶层的厚度为5μm。
在图7中，所成型的具有诸如二氧化硅(SiO2)层等的碱性离子洗提防护层的石英玻璃、钠钙玻璃，或者透明塑料基底可以用作透明基底1。
诸如ITO和氧化锡层等的透明电极2、阻挡层(SiO2电绝缘层)3以及基于聚酰亚胺的垂直取向层4顺序层叠在透明基底1上。在多个直线式电极上图形化诸如ITO和氧化锡层等的透明电极2。利用主密封剂5将这两个透明基底互相粘合在一起，以便各电极互相交叉在一起，而且上述胆甾醇型液晶6被密封在由主密封剂5分隔的空间内。在获得的液晶板的一侧成型黑印刷层作为光吸收层7。不特别限制光吸收层7的颜色。然而，最好是黑色和蓝色。
对于获得的平板，在两个电极的端部(对着输入脉冲信号的端子部分的侧面)区域内，在辐照紫外线(70mW/cm2，约10分钟)之前和之后测量脉冲电压-光反射率特性，检测驱动脉冲的差别产生的影响。测量温度为25℃。
图8(实施例1A(b)、实施例1B(图8(b)))、图9(实施例2)、图10(比较控制1)以及图11(比较控制2)示出进行测量使用的脉冲，假定其波形为根据实际液晶显示器的驱动输入液晶的选择脉冲分量。在图8所示实施例1情况下，100Hz的脉冲为20毫秒的两个周期，而333.3Hz的脉冲为30毫秒的10个周期。在图9所示实施例2情况下，333.3Hz的脉冲为17个周期。在比较控制1情况下，100Hz的脉冲为50毫秒的5个周期，而在比较控制2情况下，333.3Hz的脉冲为30毫秒的10个周期，100Hz的脉冲为20毫秒的2个周期。比较控制2的脉冲是通过反转实施例1中的第一脉冲和第二脉冲的顺序获得的脉冲。
图12(a)和图12(b)分别示出实施例1A和1B的测量结果，而图13示出实施例2的测量结果。图14示出比较控制1的测量结果。此外，图15示出比较控制2的测量结果。两个附图之一示出在被焦点二次曲线纹理复位时的脉冲电压-光反射率特性。
在图14中，在利用图10所示的脉冲驱动液晶显示单元时，对于驱动电压的初始设置过程，假定获得平面纹理的电压为Vp，而获得焦点二次曲线纹理的电压为Vf。图14示出在利用焦点二次曲线纹理进行复位时的脉冲电压-光反射率特性。因此，实际上，电压Vf变成保持焦点二次曲线纹理的电压。假定在初始阶段(在辐照紫外线之前)，平面纹理的反射率为Rp(27％)，焦点二次曲线纹理的反射率为Rf(2％)，在辐照紫外线后，平面纹理的反射率为Rp’(12％)，焦点二次曲线纹理的反射率为Rf’(13％)。在这种情况下，液晶显示单元的缺省对比度为Rp/Rf(27/2＝13.5倍)。然而，通过辐照紫外线，Rp/Rf增加到Rp’/Rf’(12/3＝4倍)，其中已经发现辐照紫外线显著破坏显示质量。
同样，根据图15所示的结果进行判定，发现通过反转第一脉冲和第二脉冲获得的波形对于防止因为辐照紫外线引起的显示质量下降没有作用。
另一方面，在图12中，对于图8所示的将100Hz的脉冲合并为20毫秒的两个周期，以及将333.3Hz的脉冲合并为30毫秒的10个周期的情况，反射率为Rp＝Rp’(27％)，或者Rf≈Rf’(2％至3％)，其中因为辐照紫外线引起的图像质量的变化明显较小。
比较实施例2，比较控制1和2的结果，其中假定对于图10所示的脉冲，开头两个周期的脉冲为第一脉冲，而接着的3个周期的脉冲为第二脉冲，因为辐照紫外线引起的显示质量的变化影响第二脉冲的频率。
此外，在图13中，333.3Hz的脉冲为50毫秒的17个周期，如图9所示，反射率为Rp＝Rp’(2.5％)，或者Rf≈Rf’(2％至3％)，其中因为辐照紫外线引起的显示质量的变化明显较小。
在施加一个脉冲电压情况下，根据这些结果以及之后说明的实施例4的结果，需要施加200Hz或者更高的脉冲电压。已经发现，在施加两种频率的脉冲电压时，需要施加200Hz或者更高的电压至少作为第二脉冲电压。
也就是说，即使在辐照紫外线时，脉冲电压与光反射率(％)之间的关系也不发生显著变化，根据最初建立的平面电压Vr和焦点二次曲线电压V’f，可以在稳定状态下，实现固定对比度的显示。
[实验2]
实施例3、比较控制3和4
利用通过将Merck Corporation生产的0.7克的向列型液晶E-48、Merck Corporation生产的0.2克手性试剂CB-15以及另一种由Asahi Denka Co.，Ltd.生产的0.1克手性试剂CNL-617R混合在一起获得的胆甾醇型液晶，生产图7所示反射型液晶显示单元。对于公用电极和分段电极，透明电极2的表面电阻(面电阻)每平方为7Ω，它们均被图形化为宽度100μm，长度为80mm(L/W＝800)。而且液晶层的厚度为4.5μm。
对于获得的平板，测量辐照紫外线(70mW/cm2，约20分钟)之前和之后进行焦点二次曲线复位产生的脉冲电压-光反射率特性以检验因为驱动脉冲的差别产生的影响。测量位置是两个电极的端部(在图1中，为远离公用驱动器电路和分段驱动器电路的右角像素区)互相交叉的区域。此外，测量温度为25℃。
图16示出实施例3以及比较控制3和4的脉冲。而图17示出辐照紫外线之前和之后的测量结果。
如果输入脉冲的总时间为常数，则对于50Hz和100Hz频率的一个输入，脉冲电压-光反射率特性因为辐照紫外线而发生纵弯曲(collapse)。当在实施例3中施加333.3Hz的脉冲时，V-R特性几乎不因为辐照紫外线发生变化。
[实验3]
实施例4、5和6以及比较控制5和6
利用通过将0.2克的向列型液晶BDH-BL087添加到MerckCorporation生产的0.8克胆甾醇型液晶MDA-00-3906，对它们进行加热和搅拌获得的胆甾醇型液晶，生产图7所示300×100个像素的反射型液晶显示单元。对于公用电极和分段电极，透明电极2的表面电阻(面电阻)每平方为15Ω，它们均被图形化为宽度100μm，长度为80mm(L/W＝800)。而且液晶层的厚度为4.5μm。
对于获得的平板，测量辐照紫外线(70mW/cm2，约20分钟)之前和之后进行焦点二次曲线复位产生的脉冲电压-光反射率特性以检验因为驱动脉冲的差别产生的影响。测量位置是两个电极的端部互相交叉的区域。此外，测量温度为25℃。
图18示出实施例4、5和6的脉冲。图19(a)、图19(b)和图19(c)示出辐照紫外线之前和之后的测量结果。图20(a)和图20(b)示出比较控制5和6的测量结果。此外，图18还示出实施例4、5和6以及比较控制5和6的脉冲。
根据图19和图20所示的结果，对于其脉冲电压频率为200Hz和333.3Hz的采样，可以发现即使辐照紫外线，V-R特性的变化也不大。相反，对于50Hz和100Hz的脉冲电压驱动的比较控制5和6的采样，发现在辐照紫外线之前和之后，脉冲电压-光反射率特性明显发生纵弯曲。此外，如果将实施例4和5的采样进行比较，在脉冲电压频率高(即：333.3Hz)的驱动过程中，Vp起动电压升高，也就是说，发现为了产生平面状态施加的电压升高。据此，为了降低Vp电压并保证低压驱动，最好采用低频脉冲电压。
此外，如果将实施例5与实施例6进行比较，可以发现，即使以同样频率施加脉冲电压，施加2个周期的脉冲电压与施加1个周期脉冲电压比可以进行更低的电压驱动。
(实验4)
实施例7、8、9、10、11和12，比较控制7
除了采用表面电阻为每平方30Ω的透明电极2外，利用与实施例4相同的过程生产图7所示反射型液晶显示单元。
对于上述液晶显示单元，检验脉冲频率对脉冲电压-光反射率特性的影响。在各种情况下，以多个周期输入一种脉冲，脉冲的输入时间统一为30毫秒。在25℃温度进行测量。根据对获得的各焦点二次曲线进行复位获得的脉冲电压-光反射率曲线，在各种条件下获得电压Vp(将显示改变为平面状态的电压)。图21是示出电压Vp如何根据输入的脉冲频率发生变化的示意图。
电压Vp随着输入脉冲电压频率的升高直线上升，其中由于在5,000Hz至10,000Hz之间，电压Vp显著升高，所以确定频率为5,000Hz或者更低。
此外，在采用两种脉冲电压的情况下，对于后半周施加的第二脉冲电压，电压Vp也随着输入脉冲电压频率的升高直线上升，而且在5,000Hz至10,000Hz之间，电压Vp显著升高。因此，确定频率为5,000Hz或者更低。
(实验5)
实施例13、14和15以及比较控制8
对在辐照紫外线后，对333.3Hz的脉冲电压(其为对要选择的像素施加的脉冲电压的高频脉冲电压的一个例子)的施加时间占选择时间之比如何影响液晶显示单元的光反射率-脉冲电压特性进行研究。
对于实施例13、14和15以及表5所列比较控制8产生的液晶显示单元，结合实施例1A和2以及比较控制1，图22和表5示出在辐照紫外线之后，在进行显示时，通过改变驱动脉冲的频率和周期，以实施例1的同样方式产生的液晶显示单元的特性研究结果。
在高频脉冲电压占选择时间的比值为31％、60％、80％以及100％的情况下，在辐照紫外线时，可以认为能够保证光反射率-脉冲电压特性稳定。此外，在这些例子中，与实施例1A、14和15进行比较，在只有高频驱动脉冲电压的实施例2中，平面电压升高1V。因此，在利用低压驱动过程驱动液晶显示单元时，对于对辐照紫外线的稳定性以及驱动电压的降低，可以认为实施例1A、14和15最好。
相反，在比较控制1和8中，相对于100Hz的脉冲电压的占用时间，像素选择时间为100％，其中可以认为上述特性因为辐照紫外线而发生显著变化。
此外，可以认为在实施例13中，在辐照紫外线后，上述特性的变化小，而且，可以发现，对于对紫外线的稳定性，实施例13处于实施例14与比较控制1之间的过渡位置。结合实施例13示出的特性以这样的方式变化，即，可以对实际液晶显示单元进行驱动显示。根据上述结果，为了确保在辐照紫外线时具有稳定驱动特性，高频脉冲电压占用的时间优先为13％或者更高，更好为20％或者更高，最好为31％或者更高。
实施例16
除了ITO透明电极电阻为100Ω之外，以与实施例1进行实验的同样方式进行实验。测量波形与图8所示的波形相同。
图23示出辐照紫外线之前和之后的V-R特性。由于在将驱动电压Vp设置在35V至42V之间时，V-R特性因为辐照紫外线而向图的右侧偏移，所以不能使液晶进入平面状态。也就是说，可以发现，因为辐照紫外线不能进行显示。
[表1]
Figure A0313633400221
[表2]
Figure A0313633400231
[表3]
第一脉冲电压频率和周期 第二脉冲电压频率和周期 液晶层的厚度 辐照紫外线之前的平面电压Vp 辐照紫外线 结果示意图 内容
(im)
(实验1)
实施例1A  100Hz2个周期  333.3Hz10个周期 5  35 70mW10分钟(25℃) 图12(a)/25℃ 良好
实施例1B  100Hz1个周期  200Hz8个周期 5  35 同上 图12(b)/25℃ 良好
实施例2  333.3Hz10个周期  没有 5  36 同上 图13 良好
比较控制1  100Hz5个周期  没有 5  35 同上 图14/25℃ ×要求高脉冲频率
比较控制2  333.3Hz10个周期  100Hz2个周期 5  34 同上 图15/25℃ ×第一和第二脉冲顺序
实验2
实施例3  333.3Hz5个周期 4.5  31 70mW20分钟(25℃) 图17(a)/25℃ 良好最好输入高频脉冲的次数多倍于输入低频脉冲的次数
比较控制3  50Hz1个周期 4.5  29 同上 图17(a)/25℃ ×UV电阻差
比较控制4  100Hz1个周期 4.5  32 同上 图17(a)/25℃ ×UV电阻差
[表4]
第一脉冲电压频率和周期 第二脉冲电压频率和周期 液晶层的厚度 辐照紫外线之前的平面电压Vp 辐照紫外线 结果示意图 内容
(im)
(实验3)
实施例4  200Hz2个周期 4.5  34 70mW10分钟(25℃) 图19(a)/25℃ 良好脉冲频率最好为200Hz或者更高
实施例5  333.3Hz2个周期 4.5  37 同上 图19(b)/25℃
实施例6  333.3Hz1个周期 4.5  42 同上 没有
比较控制5  50Hz2个周期 4.5  29 同上 图20(a)/25℃ ×UV电阻差
比较控制6  50Hz2个周期 4.5  31 同上 图20(b)/25℃ ×UV电阻差
(实验4)
实施例7  200Hz6个周期 4.5  30 未辐照紫外线 图21/25℃ 由于发现V4在5,000Hz与10,000Hz之间迅速升高，所以判定本发明的第二脉冲为5,000Hz或者更低
实施例8  500Hz15个周期 4.5  30 同上 同上
实施例9  1000Hz30个周期 4.5  30.5 同上 同上
实施例10  2000Hz60个周期 4.5  31 同上 同上
实施例11  5000Hz150个周期 4.5  34 同上 同上
实施例12  10000Hz300个周期 4.5  43 同上 同上
比较控制7  100Hz3个周期 4.5  30 同上 同上
[表5]
第一脉冲电压频率、周期以及选择时间 第二脉冲电压频率、周期以及选择时间 总选择时间 333.3Hz脉冲电压所占的时间比 辐照紫外线后的光反射率-脉冲电压稳定性特性 平面电压 结果示意图
(实验5)
实施例2  333.3Hz17个周期 50毫秒 100％ ○(辐照之前和之后没有变化) 36V 图13
实施例15  100Hz1个周期10秒 333.3Hz13个周期39秒 49毫秒 80％ ○(辐照之前和之后没有变化) 35V 图22
实施例1A  100Hz2个周期20秒 333.3Hz10个周期30秒 50毫秒 60％ ○(辐照之前和之后没有变化) 35V 图22
实施例14  100Hz2个周期20秒 333.3Hz3个周期9秒 29毫秒 31％ ○(辐照之前和之后没有变化) 35V 图22
实施例13  100Hz2个周期20秒 333.3Hz1个周期3秒 23毫秒 13％ Δ(辐照之前和之后稍有变化) 35V 图22
比较控制1  100Hz5个周期50秒 50毫秒 0％ ×特性因为辐照的变化大 35V 图14
比较控制8  100Hz2个周期20秒 20毫秒 0％ ×(特性因为辐照的变化大) 35V 图22

Claims (18)

1、一种用于显示图像的液晶显示器，该液晶显示器包括：
像素空间，由互相正交的多个公用电极和多个分段电极以矩阵形式构成；
胆甾醇型液晶和手性向列型液晶，通过在在其间设置了所述像素空间的电极之间施加驱动电压，使它们插入所述像素空间内，
驱动器，其将频率为200Hz或者更高的脉冲电压施加到所述像素。
2、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器将频率为200Hz或者更高的脉冲电压施加2个或者更多个周期。
3、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率为333Hz或者更高的脉冲电压。
4、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率为5000Hz或者更低的脉冲电压。
5、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器选择并驱动所述显示像素50毫秒或者更短。
6、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率为333Hz或者更高的所述脉冲电压，而且对于所述显示像素具有50毫秒或者更短的选择时间。
7、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中构成所述显示像素的一对透明电极的表面电阻为每平方50Ω或者更低。
8、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中在各显示像素之间，驱动器施加的脉冲电压的最大差值为2V或者更低。
9、一种用于显示图像的液晶显示器，该液晶显示器包括：
像素空间，由互相正交的多个公用电极和多个分段电极以矩阵形式构成；
胆甾醇型液晶和手性向列型液晶，通过在在其间设置了所述像素空间的电极之间施加驱动电压，使它们插入所述像素空间内，
驱动器，其将第一脉冲电压和与其连续的、其频率高于第一脉冲电压的频率的第二脉冲电压施加到所述像素。
10、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率分别为f1和f2的第一和第二脉冲电压，其中f1＜200Hz≤f2成立。
11、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器施加其频率f2为5,000Hz或者更低的所述第二脉冲电压。
12、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器施加频率f1为10Hz或者更高的所述第一脉冲电压。
13、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器将频率为200Hz或者更高的所述第二脉冲电压施加2个或者更多个周期。
14、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器以20％或者更高的时间比，施加第二脉冲电压用于选择并驱动所述显示像素。
15、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器以80％或者更低的时间比，施加第二脉冲电压用于选择并驱动所述显示像素。
16、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中驱动器选择并驱动所述显示像素50毫秒或者更短。
17、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中构成所述显示像素的一对透明电极的表面电阻为每平方50Ω或者更低。
18、根据权利要求9所述的液晶显示器，其中在各显示像素之间驱动器施加的脉冲电压的最大差值为2V或者更低。
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