CN1479151A - 铁电lcd的驱动方法和装置以及在外加电场下的对准方法 - Google Patents

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Abstract

一种在有外加电场时半V开关模式铁电液晶材料的对准方法、采用该方法的铁电液晶显示器的驱动方法和装置具有高响应速度特性和宽视角特性。这种液晶材料具有小电容值C，并且根据120Hz下工作的双频列翻转驱动方法受到驱动以显示画面。

Description

铁电LCD的驱动方法和装置以及在 外加电场下的对准方法
本申请要求享有2002年8月30日提出的第P2002-52032号韩国专利申请的利益，其全部在此引用以作参考。
技术领域
本发明涉及铁电液晶显示器(LCDs)，尤其涉及一种铁电LCD电场对准方法(aligning method)、驱动方法和采用该方法的铁电LCD，这种方法便于通过一LCD板产生活动图像。
背景技术
通常，LCD响应于一外加视频信号，通过将电场施加到一液晶材料层上显示图像，其中所施加的电场控制该液晶材料层中液晶分子的取向。
一般地，LCD内的液晶材料表现为固相与液相之间的一种中间材料相，其中液晶分子表现出流动性和弹性。目前，用于LCD中的大多数普通类型的液晶材料包括扭转向列模式(TN模式)液晶材料。虽然TN模式LCD的响应速度可以根据液晶材料的物理特性、盒间隙等变化，但是(根据全国电视系统委员会制式NTSC)TN模式LCD的响应时间通常大于16.67ms左右一像帧的时间。因此，TN模式LCD所显示的活动图像经常出现模糊现象，而且包括恼人的轮廓线痕迹。为了克服前述问题，可以用铁电液晶(FLC)材料替换TN模式液晶材料，铁电液晶材料的响应速度通常大于TN模式液晶材料的响应速度。因此，注有FLC材料的LCD可以显示高品质活动画面。
FLC材料表现为层状结构，其中每一个FLC材料层具有相同的电磁特性。因此，当FLC材料响应于一外加电场而受到驱动时，同一层中的FLC材料分子沿一虚拟圆锥自旋(即，极化)。在没有外加电场的情况下，FLC材料中的分子向一原始排列方向自然极化。因此，当将外部的电场施加到FLC材料上时，FLC材料内的分子因一外加电场的交互作用而快速旋转，表现为自然极化。FLC材料的响应速度一般在比其他模式液晶材料的响应速度快一百倍或一千倍之间。另外，FLC材料有一固有的面内开关特性，因此，它可以用来在没有特殊电极结构或补偿膜的情况下为LCD提供宽的视角。根据其在有外加电场时的性状，FLC材料可以分为V开关模式或半V开关模式。
V开关模式FLC材料随温度逐渐降低而表现出下面的热力学相变：各向同性相→近晶A相(SA)→近晶X相(Sm X*)→晶相。在各向同性相下，FLC材料中的分子基本上各向同性地(例如，随机地)取向和分布。在近晶A相(SA)下，FLC材料中的分子分成垂直排列分子的对称排列层。在近晶X相(Sm X*)下，FLC材料中的分子根据近晶A相与晶相之间的中间级排列。
图1示出了入射光的透射率对施加到一V开关模式铁电液晶盒上电压之间的关系曲线图。
参见图1，入射到表现为近晶X相(SmX*)的V开关模式FLC盒上的光透射率取决于外加驱动数据电压的极性(例如+V和-V)。因此，V开关模式FLC材料中的液晶分子排列可能受到该外加电压的影响。V开关模式FLC材料有利之处在于具有高响应速度和宽视角特性，但是其不利之处在于需要大量电力以受驱动，因为V开关模式FLC材料的电容值较大。因此，用来保持外加数据电压的存储电容的电容值也很大。所以，如果V开关模式FLC材料用于LCD，那么LCD的孔径比就会变小，因为LCD的功耗和分电容的电极面积都有所增大。
半V开关模式FLC材料有利之处在于有一高响应速度和宽视角特征，并且还有一较小的电容值。因此，半V开关模式FLC材料经常用来显示活动画面。
图2示出半V开关模式铁电液晶材料的相变。
参见图2，当温度刚降低到相变温度(Tni)以下，半V开关模式FLC材料就表现出从各向同性相到向列相(N*)的一个相变；在相变温度(Tsn)之下，半V开关模式FLC材料表现出从向列相(N*)到近晶C相(Sm C*)的一个相变；而在相变温度(Tcs)之下，半V开关模式FLC材料表现出从近晶C相到晶相的一个相变。因此，随着温度的降低，半V开关模式FLC材料表现出以下热力学相变：各向同性相→向列相(N*)→近晶C相(Sm C*)→晶相。
图3示出包括半V开关模式FLC材料的液晶盒的构成。
参见图3，通常在一个Tni以上的温度下将半V开关模式FLC材料注入一液晶盒内。因此，刚刚注入液晶盒内时，FLC材料中的分子就基本上各向同性地(例如，随机地)取向和分布。当FLC材料的温度刚降到Tni之下，FLC材料中的分子就变成沿一取向层的摩擦方向所指示的一个方向基本上彼此平行，并且FLC材料表现为向列相(N*)。如果在有一电场的情况下将FLC材料的温度进一步降低到Tsn之下，那么FLC材料表现为近晶相(C*)，并且液晶分子沿该外加电场的方向自然极化，表现出一单稳态，其中液晶分子一律呈两种可能的分子排列之一。如果另一方面在没有外加电场的情况下将FLC材料的温度降低到Tsn，  那么液晶分子变成分为多层，表现出一双稳态，其中每一层中的液晶分子一律呈两种可能的分子排列之一。另外，各层中的分子排列分布基本上是随机的。由于以上原因，与均匀控制表现出单稳态的FLC材料相比，一般更难以均匀控制表现出双稳态的FLC材料。因此，通常通过在有一外加电场的情况下将FLC材料冷却到Tsn之下，将半V模式FLC盒构成为表现出单稳态，该外加电场是通过将一小直流(DC)电压加到LCD板上而产生的。
仍参见图3，符号“”将外加电场的方向表示为伸出到图示平面之外。因此，FLC材料的自然极化方向也伸出到图示平面之外。所以，用来产生外加电场的电极形成于液晶盒的上下板上，伸出到图示平面之外。另外，上述取向层也形成于上下板上。
图4A和4B示出了光透射率与施加到一半V开关模式FLC盒上电压的相关度。
参见图4A，在有一正极性(+V)外加电场的情况下，各半V开关模式FLC盒通过将光极化轴旋转90°来透光，这些半V开关模式FLC盒包含在一负极性电压(-V)产生的外加电场存在的情况下所对准的(即，在有一负极性电场的情况下构成的)FLC材料。这种半V开关模式FLC盒的光透射率随正电压(+V)产生的外加正电场的强度增大而成比例增大。另外，当该外加正电场的强度大于FLC材料的一个固定阈值时，这种半V开关模式FLC盒的光透射率达到最大值。在有一具有负电压(-V)的外加电压的情况下，这种半V开关模式FLC盒不旋转光的极化轴。因此，在有一负极性外加电压的情况下，这种半V开关模式FLC盒基本上不透光(即，这种半V开关模式盒遮光)。
参见图4B，在有一负极性(-V)外加电场的情况下，各半V开关模式FLC盒透光，这些半V开关模式FLC盒包含在一正极性电压(+V)产生的外加电场存在的情况下所对准的FLC材料(即，在有一正极性电场的情况下构成的)。另外，在有一具有正电压(+V)的外加电压的情况下，这种半V开关模式FLC盒不旋转光的极化轴。因此，在有一正极性外加电压的情况下，这种半V开关模式FLC盒遮光。
图5A和5B示出了在有外加电场的情况下，半V开关模式FLC材料的取向方向，这些材料用来构成液晶盒，而外加电场分别用来驱动液晶盒。
参见图5A，当在有一负极性电压产生的外加电场的情况下构成半V开关模式FLC盒时，FLC材料的自然极化方向(Ps)变成一致对准负极性外加电场(E(-))的方向。参见图5B，如果在后来LCD板的驱动过程中，将一正极性电场(例如通过将具有正极性的电压施加到LCD板上产生的电场)(E(+))施加到所构成的半V开关模式FLC盒上，那么FLC材料沿着与正极性电场的方向一致对准的自然极化方向(Ps)自然极化。因此，通过自然极化方向(Ps)与正极性外加电场一致对准的FLC材料，可以将入射到LCD板的下板上光的极化状态旋转为与上板上一上极化器的极化方向基本上对准，入射光透过上板。但是，如果在LCD板的驱动过程中，通过一负极性外加电压产生外加电场(因而它本身有一负极性(E(-))，或者如果在驱动过程中不加电场，那么FLC材料保持沿其最初的自然极化方向(Ps)一致对准(其特征在于外加电场具有负极性)，并且入射光束不透过上板(即，光被液晶盒遮断)。
如果在构成过程中，整个LCD板在一具有单一极性(例如正极性(+)或负极性(-))的外加电场的作用下均匀对准，那么当根据一翻转驱动方法驱动LCD板时，在所构成的半V开关模式FLC盒中可能会产生瑕疵。这些瑕疵可能表现为所显示图像亮度降低和所显示图像闪烁(例如闪现)。可以通过用翻转驱动方法驱动LCD板来减少这种闪烁，其中翻转驱动方法还通过在LCD板的预定周期之间翻转外加数据电压的极性而防止LCD板内液晶材料性能降低。例如，在60Hz的频率下，与16.7ms的帧周期一致，一种帧翻转驱动方法在连续的帧周期之间翻转所施加数据电压的极性。一种行翻转驱动方法在连续的帧周期和水平线之间翻转数据电压的极性。一种列翻转驱动方法在连续的帧周期和垂直线之间翻转数据电压的极性。最后，如图6A和6B所示，一种点翻转驱动方法在连续的帧周期、水平线和垂直线之间翻转数据电压的极性。由于数据电压的极性可以在连续的帧周期、水平线和垂直线之间翻转，所以这种点翻转驱动方法最普遍地用于LCD中，以使闪烁最少。
包括多个在有一均匀的负极性外加电场的情况下构成且以一矩阵图案排列的半V开关模式FLC盒的LCD可以根据点翻转驱动方法受到驱动。因此，参照图7A和7B，LCD板内排列的水平相邻和垂直相邻的半V开关模式FLC盒可以交替地透光和遮光，因为每一个半V开关模式FLC盒仅仅在有正极性外加电场的情况下才透光。例如，排列在液晶盒奇数水平线内的奇数FLC盒和排列在液晶盒偶数水平线内的偶数FLC盒响应于奇数帧(见图7A)内施加的正极性(+)电场透光，而响应于偶数帧(见图7B)内施加的负极性(-)电场遮光。此外，排列在液晶盒奇数水平线内的偶数FLC盒和排列在液晶盒偶数水平线内的奇数FLC盒响应于偶数帧(见图7B)内施加的正极性(+)电场透光，而响应于奇数帧(见图7A)内施加的负极性(-)电场遮光。
还参见图7A和图7B，参考标记‘P1’和‘P2’分别表示LCD板上下衬底上排列的极化板的极化轴。每一个极化板的极化轴确定其将要透过的光的极化特性。如图所示，上下极化板的极化轴基本上相互垂直。在透光的液晶盒内，极化方向平行于P1(或P2)的光通过FLC材料由一入射极化板透过，接着由一显示极化板透过，这里，显示极化板透过的光具有平行于P2(或P1)的极化方向。在遮光的液晶盒内，极化方向平行于P1(或P2)的光由一入射极化板透过，而不透过具有P2(或P1)极化轴的显示极化板。
图8示出了加到一LCD板内半V开关模式FLC盒上一数据电压与相应的液晶盒光透射率特性曲线图。
参见图8，把频率为60Hz的驱动数据电压均匀施加的到LCD板内排列的前述FLC盒(例如在有负极性外加电场的情况下构成的FLC盒)上。因此，外加驱动数据电压的极性在LCD板每一个连续的帧周期(即，16.7ms)都翻转。由此，当外加驱动数据电压产生一正极性电场时(例如，当外加驱动数据电压有正极性+V时)，FLC盒在奇数帧周期1Fr、3Fr、5Fr等内透光，而当外加驱动数据电压产生一负极性电场时(例如，当外加驱动数据电压有负极性-V时)，FLC盒基本上不透光(即，遮光)。因此，当包括均匀构成的半V开关模式FLC盒的LCD板受到驱动时，LCD板的整体亮度降低，并且LCD板显示的画面出现闪烁，因为观看者在LCD板的每一个幀周期内只能阶段性地感受到所透过的光。
此外，当LCD板显示活动画面时，由于FLC材料的响应时间长，而且由于FLC材料有预定的保持特性，所以会出现模糊或轮廓线痕迹现象。阴极射线管(CRTs)不通过保持数据电压来显示画面。CRT更适合作为一种能够即时显示画面的脉冲显示系统。因此，当用CRT显示活动画面时，不会出现前述的模糊或轮廓线痕迹现象。参见图9，CRT通过在每一个幀周期内将电子短时间照射到一部分荧光屏上而显示画面。所以，每一部分荧光屏在每一幀周期的一部分时间为黑屏。相反，参见图10，LCD通过在施加有选通高电压(Vgh)时于一扫描周期内将数据电压加到液晶盒上，显示画面，其中一旦加上数据电压，他们就保持在液晶盒内，直到在后来的幀周期内刷新他们为止。
参见图11和12，由于CRT作为脉冲式显示系统即时显示画面，所以观看者对于活动画面的感觉很清楚。可是，由于LCD内液晶材料响应时间的问题，观看者对于活动图像的感觉不清楚。CRT与LCD之间对图像感知的差别可以理解为得自观看者的眼睛随画面活动而在连续的幀周期内追踪所显示的画面。因此，即使LCD装置的响应速度很快，观看者也不能清楚地看所显示的活动画面。
发明内容
所以，本发明涉及一种铁电LCD的驱动方法和装置以及用于一铁电LCD的电场对准方法，他们基本上避免了因已有技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。
本发明的优点在于提供一种铁电LCD电场对准方法、一种驱动方法和采用该驱动方法的铁电LCD，他们便于产生活动图像。
本发明的其他特征和优点将在下面的描述中列出，根据该描述，它们一部分变得很明显，或者可以通过对本发明的实践学会。通过所写的说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构，将实现和得到本发明的这些和其他优点。
为了实现这些和其他优点，根据本发明的目的，如所具体和概括描述的那样，一种铁电LCD电场对准方法可以例如包括以下步骤：在一注入温度下，将一铁电液晶(FLC)材料注入一液晶显示(LCD)板内以矩阵图案排列的液晶盒内，FLC材料在该温度下表现为均质相或向列相；将所注入FLC材料的温度降低到一相变温度之下，由此所注入的铁电液晶材料表现为近晶C相；当在所注入的FLC材料中引起相变时，将一电场加到FLC材料上以对准FLC材料，其中所加电场有一对准极性图案，其中所加电场的极性在LCD板内液晶盒的相邻垂直线之间翻转。
在本发明的一个方面，相变温度可以在60℃左右和80℃左右之间。
在本发明的另一个方面，将电场加到FLC材料上可以包括将±1-9V左右的电压加到LCD板上。
在本发明的又一个方面，在有驱动极性图案与对准极性图案相对的外加电场的情况下，光可通过含所对准FLC的液晶盒透过。
根据本发明另一方面的原理，一种液晶显示器的驱动方法可以例如包括以下步骤：将FLC材料冷却到一相变温度之下，在该相变温度下，FLC材料经历从一向列相到一近晶C相的相变，当在FLC材料中引起相变时，在有一外加电场的情况下对准LCD板内的FLC材料，其中该外加电场有一对准极性图案，其中外加电场的极性在LCD板内液晶盒的垂直线之间翻转；在小于LCD板一幀周期的第一子幀周期中，把具有第一极性图案的第一驱动数据电压加到具有所对准FLC材料的液晶盒上；在等于该幀周期内第一子幀周期之后剩余时间量的第二子幀周期中，把具有第二极性图案的第二驱动数据电压加到具有所对准FLC材料的液晶盒上，第二极性图案不同于第一极性图案。
在本发明的一个方面，提供给LCD板上连续排列的相邻垂直线的具有第一极性图案和第二极性图案的驱动数据电压其极性彼此相反。
在本发明的另一个方面，第一极性图案与第二极性图案相对。
在本发明的又一个方面，该驱动方法还可以包括以下步骤：将一扫描信号加到LCD板上以选择一水平线的液晶盒，可以将驱动数据电压加到其上。
在本发明的再一个方面，在有外加电场的情况下对准LCD板内FLC材料之后，该驱动方法还可以包括以下步骤：在LCD板的该幀周期内，将一驱动数据电压加到液晶盒上，其中该驱动数据电压具有一驱动极性图案，其中该驱动极性图案基本上与对准极性图案相同。
在本发明的另一个方面，含所对准FLC材料的液晶盒可以在有一极性的外加电场的情况下透光，该极性与液晶盒内的FLC材料受到对准所处外加电场的极性相反。
根据本发明的再一个方面的原理，一种铁电液晶显示器的驱动装置可以例如包括：一LCD板，它具有在一有对准极性图案的外加电场存在的情况下对准的FLC材料，其中该外加电场的极性在LCD板中液晶盒的垂直线之间翻转，同时将FLC材料冷却到一相变温度之下，在该相变温度下，FLC材料经历从一向列相到一近晶C相的相变；一数据驱动集成电路，它用来施加第一驱动数据电压和第二驱动数据电压，其中第一驱动数据电压具有第一极性图案，其中第二驱动数据电压具有不同于第一极性图案的第二极性图案，其中在小于LCD板一幀周期的第一子幀周期内将第一驱动数据电压加到具有所对准FLC材料的液晶盒上，而其中在等于LCD板该幀周期内第一子幀周期之后剩余时间量的第二子幀周期内将第二驱动数据电压加到具有所对准FLC材料的液晶盒上。
在本发明的一个方面，数据驱动电路可以接至LCD板的数据线，使提供给LCD板相邻垂直线上连续排列的具有第一和第二极性图案的驱动数据电压的极性彼此相反。
在本发明的另一个方面，在有外加电场的情况下对准LCD板内的FLC材料之后，该驱动方法还可以包括以下步骤：在LCD板的该幀周期内将一驱动数据电压加到液晶盒上，其中该驱动数据电压有一驱动电极图案，其中该驱动电极图案基本上与对准电极图案相同。
在本发明的又一个方面，该驱动装置还可以包括一扫描驱动电路，该电路接至液晶显示板的选通线，用来将扫描信号施加到这些选通线上，由此选择一个水平线内的液晶盒，驱动数据电压可以施加于其上。
在本发明的再一个方面，该驱动装置还可以包括一定时控制器，该定时控制器用来在一倍增速度下控制数据驱动电路和扫描驱动电路的驱动，从而可以在LCD板的单独一个幀周期内，将驱动数据电压至少两次施加到LCD板的液晶盒上。
在本发明的另一个方面，定时控制器可以例如在120Hz的频率下驱动数据驱动电路和扫描驱动电路。
在本发明的又一个方面，在有一外加电场的情况下，含所对准FLC材料的液晶盒可以透光，该外加电场的极性与液晶盒内FLC材料受到对准所处的外加电场极性相反。
在本发明的一个方面，液晶显示板可以响应于驱动数据电压，在该幀周期内的第一预定时间段内亮显一画面，而在该幀周期内的第二预定时间段内暗显该画面，其中第二预定时间段等于该幀周期内第一预定时间段之后剩余的时间量。
应理解的是，前面总的描述和以下的详细描述是示例和解释性的，它们用来对所要求保护的本发明作进一步的解释。
附图说明
所包括用来提供对本发明的进一步理解并且包括在内构成本说明书一部分的附图，示出了本发明的各实施例，并且连同说明书一起用来解释本发明的原理。
这些附图中：
图1示出了入射光的透射率与施加到一V开关模式铁电液晶盒上电压之间的关系；
图2示出半V开关模式铁电液晶材料的相变；
图3示出包括半V开关模式铁电液晶材料的液晶盒的构成；
图4A和4B示出了在有相反极性外加电场的情况下入射光透射率与施加到半V开关模式铁电液晶盒上驱动数据电压之间的关系；
图5A和5B示出了在有外加电场的情况下，所对准的半V开关模式铁电液晶材料的取向以及在有极性基本上与对准过程中外加电场极性相同和相反的电场的情况下受到驱动的半V开关模式铁电液晶材料的取向；
图6A和6B示出一种驱动液晶显示板的点翻转驱动方法；
图7A和7B示出根据这种点翻转驱动方法受到驱动的均匀对准的半V开关模式铁电液晶盒的光透射率特性和遮光特性；
图8示出了加到半V开关模式铁电液晶盒上一驱动数据电压与相应于该所加驱动数据电压的液晶盒光透射率特性曲线图；
图9示出一阴极射线管的光透射率特性；
图10示出一种已有技术液晶显示器的光透射特性；
图11示出观察者跟踪一阴极射线管显示的活动画面所感知的图像；
图12示出观察者跟踪一已有技术液晶显示器中显示的活动画面所感知的图像；
图13示出根据本发明原理的一种铁电液晶显示器电场对准方法；
图14示出一种根据本发明原理的铁电液晶显示器的等效电路图；
图15示出一种根据本发明原理的铁电液晶显示器内两相邻垂直线液晶盒中排列的液晶盒的剖视图；
图16示出一种根据本发明原理的铁电液晶显示器的驱动装置方框图；
图17示出图16所示数据驱动电路的方框图；
图18示出图17所示数模转换器的方框图；
图19示出图16所示选通驱动电路的方框图；
图20示出根据本发明原理所加用来对准铁电液晶材料的电场极性；
图21示出根据本发明原理图20所示液晶盒驱动过程中所加数据电压和相应液晶盒光透射特性的曲线图；
图22A和22B示出根据本发明原理在将数据电压施加到液晶显示板上时的透光和遮光特性；
图23示出根据本发明原理的液晶显示器的脉冲特性。
具体实施方式
现详细描述本发明的实施例，其实例示于附图中。
图13示出根据本发明原理的一种铁电液晶显示器电场对准方法。
参见图13，根据本发明原理的一种铁电液晶(FLC)显示器电场对准方法可以通过将FLC材料注入一液晶显示(LCD)板内实现，该液晶显示板有多个排列在一矩阵图案内的液晶盒。在本发明的一个方面，该LCD板可以包括上下玻璃衬底，每一个玻璃衬底支撑一个对准膜，其中对准膜的对准方向基本上彼此平行。在本发明的另一个方面，该FLC材料可以在一温度下注入，在该温度下，FLC材料表现为一各向同性相(S1)。可以将表现为该各向同性相的注入FLC材料的温度降低到第一相变温度(Tni)之下(S2)，以使冷却的注入FLC材料表现为一向列相(N*)(S3)。接着，可以将表现为该向列相(N*)的冷却FLC材料的温度进一步降低到第二相变温度(Tsn)之下(S4)，同时将一足以引起FLC材料自然极化的电场加到LCD板上。因此，可以随着FLC材料冷却到表现为一近晶C相(Sm C*)，与该外加电场一致地对准FLC材料(S6)。在冷却和施加电场结合的情况下，可以得到表现为单稳态的FLC材料。在本发明的一个方面，注入温度可以约为100℃。在本发明的另一个方面，第一相变温度(Tni)可以约为90℃至100℃左右。在本发明的又一个方面，第二相变温度(Tsn)可以约为60℃至80℃左右。第一和第二相变温度(Tni和Tsn分别)可以根据所注入FLC材料的类型变化。在本发明的再一个方面，可以通过将一电压直接加到LCD板的上下电极上来产生外加电场。在本发明的另一个方面，可以通过将一±1-9V左右的直流电压加到LCD板上来产生外加电场。在本发明在又一个方面，外加电场可以有一对准极性图案，其中施加到LCD板上的电场极性可以在LCD板内液晶盒的垂直线之间翻转。在本发明的再一个方面，FLC材料的自然极化方向可以与外加电场的方向基本上相同。在本发明的另一个方面，FLC材料可以分配在一个衬底上，而不是注入两衬底之间。因此，在将FLC材料分配到一个衬底上之后，将其上没有分配FLC材料的另一个衬底粘接到分配有FLC材料的衬底上。
根据本发明的原理，可以在一温度下将FLC材料注入LCD板的液晶盒内，在该温度下，液晶材料表现为向列相(N*)。因此，可以省略前述步骤S1和S2，可以通过仅仅执行前述步骤S3-S6来构成FLC显示部分。
图14示出一种根据本发明原理的铁电液晶显示器的等效电路图。图15示出一种根据本发明原理的铁电液晶显示器内两相邻液晶盒的剖视图。
参见图14和15，本发明的FLC显示部分可以例如包括一薄膜晶体管(TFT)阵列衬底1，它支撑“n”条选通线(G1至Gn)和“m”条基本上与n条选通线垂直的数据线(D1至Dm)。在本发明的一个方面，液晶盒可以由选通线和数据线的交叉部分限定，TFT可以形成于这些交叉部分上，其中TFT用来驱动相应的液晶盒。FLC显示部分还可以包括一滤色器阵列衬底12，它支撑一黑色矩阵层14和滤色器层13。FLC材料11可以注入在TFT阵列衬底1与滤色器衬底12之间。
第一和第二金属层每一层都可以沉积在TFT阵列衬底1上并且被制作图案。第一金属层可以沉积和被制作图案，形成多个栅极2，这些栅极2从各条选通线G1至Gn上伸出。因此，扫描信号(例如选通高电压)可以通过各条选通线G1至Gn加到每一个TFT的栅极2上。第二金属层可以沉积和被制作图案，形成多个源极6和多个漏极7，这些源极6从各条数据线D1至Dm上伸出，这些漏极7与各个源极6间隔开。多个漏极可以接至每一个液晶盒内后来形成的各个象素电极9。由一种无机绝缘材料形成的栅极绝缘膜3可以形成在两个制作图案后的金属层之间，使第一金属层与第二金属层相互电绝缘。一有源层4和欧姆接触层5可以形成在栅极绝缘膜3与源极6和漏极7之间，用以提供TFT源极和漏极之间的一个沟道。在本发明的一个方面，有源层4可以由固有的非晶硅材料形成。在本发明的另一个方面，欧姆接触层5可以由掺杂有n型杂质或p型杂质的半导体材料形成。由一种有机或无机绝缘材料形成的保护层8可以形成于包括TFT和栅极绝缘膜3的TFT阵列衬底整个表面之上。象素电极9可以形成为通过保护层8预定区域中形成的接触孔而与各个以前形成的漏极7电连接。第一对准膜10可以形成在TFT阵列衬底1的整个表面之上，它可以接触随后注入的FLC材料11。在本发明的一个方面，可以通过FLC材料接触的第一对准膜10表面可以包括多个槽(图中未示)，这些槽用来沿第一对准方向对准液晶材料的分子。第一极化板17可以安装到TFT阵列衬底1的后表面上，用来有选择地透过具有第一线性极化方向的光。
滤色器阵列衬底12可以支撑黑色矩阵层14，其中黑色矩阵层14防止光在设有光透射性不好的液晶材料的相邻液晶盒之间的边缘区漏出。滤色器层13可以设置在黑色矩阵层14之上，用来有选择地透过与红色、绿色和蓝色对应的有预定波长范围的光。公共电极15可以形成在包括黑色矩阵层14和滤色器层13的滤色器阵列衬底12整个表面上。在本发明的一个方面，公共电极15可以由一种透明导电材料形成。在本发明的另一个方面，公共电极15可以通过蒸发沉积技术等形成。第二对准膜16可以形成在滤色器阵列衬底12的整个表面上，并且可以接触后来注入的FLC材料11。在本发明的一个方面，可以与FLC材料接触的第二对准膜16表面可以包括多个槽(图中未示)，这些槽用来沿第二对准方向对准液晶材料的分子，第二对准方向基本上平行于第一对准方向。第二极化板18可以固定到滤色器阵列衬底12的正面，用来有选择地透过具有第二线性极化方向的光。在本发明的一个方面，第一线性极化方向与第二线性极化方向可以基本上垂直。
根据本发明的原理，数据线D1至Dm可以接至一数据驱动电路(图中未示)，并且可以根据列翻转驱动方法受到该数据驱动电路的驱动。在本发明的一个方面，选通线G1至Gn可以共同接至一导电短路棒(图中未示)。
在对准FLC材料的过程中，可以通过该短路棒，将一选通高电压同时加到LCD板内的选通线G1至Gn。一旦将该选通高电压施加到短路棒上，TFT的源极6和漏极7之间的沟道就变得能导电，并且由源极6到漏极7产生施加到数据线D1至Dm的数据电压。在本发明的一个方面，数据电压可以根据列翻转驱动方法施加到数据线D1至Dm上，其中所加数据电压的极性在数据线D1至Dm中连续的数据线之间翻转。例如，参见图14，一负极性数据电压(-V)可以例如施加到奇数数据线D1，D3，…，Dm-1上，同时一正极性数据电压(V+)可以例如施加到偶数数据线D2，D4，…，Dm上。因此，一负极性数据电压(-V)可以通过TFT的源极6与漏极7之间的导电沟道施加到接至奇数数据线D1，D3，…，Dm-1的象素电极9上，而一正极性数据电压(+V)可以类似地施加到接至偶数数据线D2，D4，…，Dm的象素电极9上。根据本发明的原理，随着FLC材料的温度降低到第二相变温度(Tsn)之下，前述选通高电压和数据电压可以分别施加到选通线和数据线上，其中FLC材料的相从向列相(N*)变化到近晶C相(SmC*)。
通过将负极性数据电压(-V)施加到液晶盒的奇数垂直线上，液晶盒的奇数垂直线内FLC材料沿着一个自然极化方向(Ps)自然极化，该方向与因施加负极性数据电压(-V)而产生的负电场(-E)的方向基本上相同。通过将正极性数据电压(+V)施加到液晶盒的偶数垂直线上，液晶盒内的偶数垂直线FLC材料沿着一个自然极化方向(Ps)自然极化，该方向与因施加正极性数据电压(+V)而产生的正电场(+E)的方向基本上相同。
因此，在有一正极性外加驱动数据电压(+V)的情况下，液晶盒(Clc)的奇数垂直线可以透光，其中所透过的光量可以由该外加数据电压的大小确定。类似地，在有一负极性外加驱动数据电压(-V)的情况下，液晶盒(Clc)的偶数垂直线可以透光，其中所透过的光量可以由该外加数据电压的大小确定。
仍参见图14，存储电容(Cst)可以连接施加到相应液晶盒(Clc)的数据电压并且保持它们。在本发明的一个方面，每一个存储电容(Cst)可以连接在一液晶盒(Clc)与选通线G1至Gn-1中的前一个之间，或者连接在一液晶盒(Clc)与一公共线(图中未示)之间。
图16示出一种根据本发明原理的液晶显示器驱动装置。
参见图16，一种根据本发明原理的驱动装置可以例如耦合到前述的LCD板64上，该LCD板64具有以一矩阵图案排列的多个半V开关模式FLC盒。该驱动装置可以包括：一数据驱动电路62，它用来根据列翻转驱动方法，将数据电压施加到LCD板64的数据线D1至Dm上；一选通驱动电路63，它用来将扫描脉冲施加到LCD板64的选通线G1至Gn上；一定时控制器61，它用来在LCD板的每一个幀周期内，至少两次驱动数据驱动电路62和选通驱动电路63。
根据本发明的原理，定时控制器61可以倍频从主驱动电路板(图中未示)输出的外加主时钟信号(MCLK)、垂直同步信号(V)和水平同步信号(H)。另外，定时控制器61利用倍频的垂直同步信号(V)和水平同步信号(H)，可以分别产生倍频的选通控制信号(2GDC)和数据控制信号(2DDC)。根据本发明的原理，倍频的选通控制信号(2GDC)和数据控制信号(2DDC)可以基本上是已有技术选通控制信号和数据控制信号的两倍，在LCD板单独一个幀周期内，已有技术选通控制信号和数据控制信号只允许施加选通和数据电压一次。
参见图17，数据驱动电路62可以用作列翻转型数据驱动集成电路(IC)，它可以驱动数据线D1至Dm中的“p”条数据线，其中p是小于m条受驱动数据线D1至Dm的m的正整数，而且它可以直接固定到LCD板的一个玻璃衬底上。数据驱动电路62例如可以包括移位寄存器71、数据寄存器72、第一锁存器73、第二锁存器74、数模转换器(DAC)75和接着接至数据线D1至Dm的输出电路76。
供给列翻转型数据驱动电路62的倍频数据控制信号(2DDC)可以例如包括倍频源启动脉冲(2SSP)、倍频源移位时钟(2SSC)、倍频源输出信号(2SEO)和倍频极性控制信号(2POL)等。倍频数据控制信号(2DDC)的前述各成分频率可以基本上是已有技术数据控制信号各成分频率的两倍，在LCD板单独一个幀周期内，已有技术数据控制信号只能控制所施加的数据电压一次。
移位寄存器71可以根据倍频源采样时钟(2SSC)对定时控制器61输出的倍频源启动脉冲(2SSP)进行移位，产生一采样信号。另外，移位寄存器71可以倍频源启动脉冲(2SSP)进行移位，并且将载波信号(CAR)转移到下一级移位寄存器71。
数据寄存器72可以存储定时控制器61分开的奇数数据(RGBodd)和偶数数据(RGBeven)并且将所存储的奇数数据和偶数数据(RGBodd，RGBeven)作为数字象素数据供给第一锁存器73。
响应于移位寄存器71产生的采样信号，第一锁存器73对来自数据寄存器72的数字象素数据(例如RGBodd和RGBeven)进行采样，锁存与一水平线一致的采样数字象素数据，并且输出与另一水平线一致的前面锁存的采样数字象素数据。
第二锁存器74可以锁存第一锁存器73输出的对应于另一水平线的数字象素数据，并且响应于定时控制器61输出的倍频源输出信号(2SOE)，输出与又一水平线对应的被锁存数字象素数据。
参见图17和18，DAC 75可以例如包括：P-解码器(PDEC)83，从该解码器中可以提供一正极性伽马电压(DGH)；N-解码器(NDEC)84，从该解码器中可以提供一负极性伽马电压(DGL)；多路复用器81，它用来选择P-解码器83和N-解码器84之一的输出。在本发明的一个方面，P解码器83可以对第二锁存器74输出的数字象素数据进行解码，并且选择相应的正极性伽马电压(DGH)供给一数据线。在本发明的另一个方面，N解码器84可以对第二锁存器74输出的数字象素数据进行解码，并且选择相应的负极性伽马电压(DGL)供给一数据线。在本发明的一个方面，多路复用器81响应于输入的倍频极性控制信号(2POL)，可以在LCD板64的每半个幀周期交替选择正极性伽马电压(DGH)和负极性伽马电压(DGL)。
再参见图17，输出电路76可以用作一缓冲器，它使供给数据线D1至Dp的数据电压信号衰减最小。
伽马电压源77可以细分标准伽马电压发生电路(图中未示)输出的标准伽马电压，并且与一图像中的亮度等级一致，将细分的伽马电压供给DAC 75。在本发明的一个方面，伽马电压源77可以例如包括：用来产生正极性伽马电压(DGH)的电路；用来产生负极性伽马电压(DGL)的电路。
现参见图16和19，选通驱动电路63可以例如包括：移位寄存器91，它用来响应于定时控制器61输出的倍频选通控制信号(2GDC)，按顺序产生扫描脉冲(例如选通高电压)；电平转移器92，它用来将扫描脉冲的电压转移到适于驱动LCD板64内液晶盒(Clc)的电平。
倍频选通控制信号(2GDC)可以例如包括倍频选通启动脉冲(2GSP)、倍频选通移位时钟(2GSC)、倍频选通输出信号(2GOE)等。倍频数据控制信号(2DDC)的倍频选通控制信号(2GDC)成分的前述各成分频率可以基本上是已有技术选通控制信号各成分频率的两倍，在LCD板单独一个幀周期内，已有技术选通控制信号只能控制所施加的选通电压一次。在本发明的一个方面，选通驱动电路63响应于倍频选通控制信号(2GDC)，可以在LCD板64的每半个幀周期按顺序产生n个扫描脉冲。
图20示出根据本发明原理施加到LCD板上的电场对准极性图案。
参见图20，液晶盒的奇数垂直线内(例如位于(1，1)至(1，n)，(3，1)至(3，n)，…，(m-1，1)至(m-1，n)的液晶盒)内的FLC材料可以在有一负(-)极性外加电场的情况下受到对准。在本发明的一个方面，液晶盒的偶数垂直线(例如位于(2，1)至(2，n)，…，(m-2，1)至(m-2，n)，(m，1)至(m，n)的液晶盒)内的FLC材料可以在有一正(+)极性外加电场的情况下受到对准。因此，如上所述，液晶盒奇数垂直线内的FLC材料可以沿与液晶盒偶数垂直线内的FLC材料不同的方向自然极化。
图21示出根据本发明原理图20所示加到液晶盒上一驱动数据电压和相应液晶盒光透射特性的曲线图。
参见图21，驱动数据电压的频率(120Hz)基本上是LCD板幀频率(60Hz)的两倍。因此，驱动电压的极性翻转周期(约8.3ms)可以基本上是LCD板幀周期(16.7ms)的一半。所以，施加到LCD板上的驱动数据电压极性可以在LCD板的每半个幀周期翻转，并且通过列翻转型数据驱动电路62施加到数据线D1至Dm上，通过选通驱动电路63施加到选通线G1至Gn上。在本发明的一个方面，LCD板每一幀周期的第一个半周期可以表征为第一子幀周期(例如1HFr，3HFr，…，11HFr等)，而LCD板每一幀周期的第二个半周期可以表征为第二子幀周期(例如2HFr，4HFr，…，10HFr等)。
参见图22A，在第一子幀周期内，液晶盒的垂直线(例如位于(1，1)至(1，n)，(3，1)至(3，n)，…，(m-1)至(m-1，n)的液晶盒)可以例如在有正极性外加驱动数据电压(+V)的情况下透光。在本发明的另一个方面，液晶盒的偶数垂直线(例如位于(2，1)至(2，n)，(4，1)至(4，n)，…，(m)至(m，n)的液晶盒)可以例如在有负极性外加驱动数据电压(-V)的情况下透光。参见图22B，在第二子幀周期内，液晶盒的垂直线(例如位于(1，1)至(1，n)，(3，1)至(3，n)，…，(m-1)至(m-1，n)的液晶盒)可以例如在有正极性外加驱动数据电压(+V)的情况下基本上遮光。在本发明的另一个方面，液晶盒的偶数垂直线(例如位于(2，1)至(2，n)，(4，1)至(4，n)，…，(m)至(m，n)的液晶盒)可以例如在有负极性外加驱动数据电压(-V)的情况下基本上遮光。因此，FLC LCD可以在LCD板每一个幀周期内的第一子幀周期有选择地显示画面，而可以在LCD板每一个幀周期内的第二子幀周期不显示画面。
参见图20、22A和22B，参考标记‘P1’和‘P2’分别表示第一极化板17和第二极化板18的极化轴(如图15所示)。
根据本发明的原理，上述FLC对准方法、装置和驱动方法令LCD板具有高响应速度和宽视角。另外，FLC材料可以用作具有较小电容C的半V开关模式FLC材料。在本发明的一个方面，在有一外加电场的情况下，可以通过列翻转数据驱动系统对准FLC材料。在本发明的另一个方面，FLC液晶盒可以在约120Hz的频率下受到驱动。因此，参见图23，本发明的FLC LCD可以以半脉冲的方式受到驱动，其中与脉冲驱动式CRT类似，可以在第一子幀周期内亮显画面，而在第二子幀周期内暗显画面。
另外根据本发明的原理，在有一外加电场的情况下，FLC对准方法可以对准一LCD板液晶盒内的FLC材料。在本发明的一个方面，外加电场可以包括一对准极性图案，其中根据列翻转驱动方法，外加电场的极性可以在LCD板内的液晶盒垂直线之间翻转。在本发明的另一个方面，列翻转驱动方法可以根据该驱动方法受控，而驱动装置可以使画面在高响应速度下显示，并且使脉冲式设备的活动画面特性中的模糊现象和轮廓线痕迹现象最少。
对于本领域的那些技术人员很明显的是，在不脱离本发明的实质或范围的情况下，可以在本发明中作各种修改和变换。例如，虽然已经描述了LCD板可以利用频率基本上是LCD板幀频两倍的信号受到驱动，不过很明显的是，驱动信号的频率可以是LCD板频率的三倍、四倍等。因而假定本发明的这些修改和变换落在所附权利要求书及其等同物的范围内，意欲使本发明覆盖它们。

Claims (22)

1.一种液晶显示器内铁电液晶材料的对准方法，包括：
提供有以矩阵图案排列的多个液晶盒的液晶显示(LCD)板；
在第一温度下在多个液晶盒内提供铁电液晶(FLC)材料；
将FLC材料冷却到一相变温度之下，该相变温度足以使FLC材料表现出一近晶C相；以及
在冷却过程中，将一电场施加到LCD板上以对准FLC材料，其中所加电场有一对准极性图案，其中所加电场的极性在液晶盒的相邻垂直线之间翻转。
2.根据权利要求1的对准方法，其中提供FLC材料包括注入FLC材料。
3.根据权利要求1的对准方法，其中提供FLC材料包括分配FLC材料。
4.根据权利要求1的对准方法，其中FLC材料在第一温度下表现为一各向同性相。
5.根据权利要求1的对准方法，其中FLC材料在第一温度下表现为一向列相。
6.根据权利要求1的对准方法，其中相变温度约为60℃至80℃左右。
7.根据权利要求1的对准方法，其中施加电场包括将±1-9V左右的电压施加到LCD板上。
8.根据权利要求1的对准方法，其中在有驱动极性图案与对准极性图案相反的外加电场的情况下，可以通过含所对准FLC材料的液晶盒透光。
9.一种铁电液晶显示板的驱动方法，包括：
在小于LCD板一幀周期的LCD板第一子幀周期内，把具有第一极性图案的第一驱动数据电压加到含所对准铁电液晶(FLC)材料的液晶显示(LCD)板内的液晶盒上，其中在有一外加电场的情况下对准所对准的FLC材料，该外加电场有一对准极性图案，其中该外加电场的极性在液晶盒的相邻垂直线之间翻转，同时将FLC材料冷却到从一向列相向一近晶C相的一相变温度之下；以及
在LCD板该幀周期的第二子幀周期内，把具有第二极性图案的第二驱动数据电压加到含所对准FLC材料的液晶盒上，其中第二极性图案与第一极性图案相对，并且其中第二子幀周期基本上等于该幀周期中第一子幀周期之后剩余的时间。
10.根据权利要求9的驱动方法，其中提供给LCD板上相邻垂直线上连续排列的液晶盒的、具有第一和第二极性图案的驱动数据电压的极性彼此相反。
11.根据权利要求10的驱动方法，其中施加到每一个液晶盒上的驱动数据电压极性在连续的子周期之间翻转。
12.根据权利要求9的驱动方法，还包括将一扫描信号加到LCD板上以选择液晶盒上施加有第一和第二驱动数据电压的一条水平线。
13.根据权利要求9的驱动方法，其中
第一极性图案基本上与对准极性图案相同；
第二极性图案与对准极性图案相反；并且
在LCD板的每一个帧周期内，第一子帧周期出现在第二子帧周期之前。
14.根据权利要求9的驱动方法，其中在有驱动极性图案与对准极性图案相反的外加电场的情况下，光能被含这种情况下对准的FLC材料的液晶盒透过。
15.一种铁电液晶显示器的驱动装置，包括：
一数据驱动电路，它用来：
在小于LCD板一帧周期的第一子帧周期内，把具有第一极性图案的第一驱动数据电压施加到含对准的铁电液晶(FLC)材料的液晶显示(LCD)板一液晶盒上，其中所对准的FLC材料是在一具有对准极性图案的外加电场存在时对准的，其中外加电场的极性在液晶盒的相邻垂直线之间翻转，同时将FLC材料冷却到从一向列相到一近晶C相的相变温度之下；和
在LCD板该帧周期的第二子帧周期内，把具有第二极性图案的第二驱动数据电压施加到这些液晶盒上，其中第二极性图案与第一极性图案相反，并且其中第二子帧周期基本上等于该帧周期内第一子帧周期之后剩下的时间。
16.根据权利要求15的驱动装置，其中数据驱动电路：
连接到LCD板的数据线上；并且
将第一驱动数据电压和第二驱动数据电压交替施加到液晶盒上，其中所施加的驱动数据电压极性在液晶盒的相邻垂直线之间翻转。
17.根据权利要求15的驱动装置，其中第一极性图案基本上与对准极性图案相同；第二极性图案与对准极性图案相反；在LCD板的每一个帧周期内，第一子帧周期出现在第二子帧周期之前。
18.根据权利要求15的驱动装置，还包括一接至LCD板选通线的扫描驱动电路，该扫描驱动电路用来将一扫描信号加到LCD板上以选择液晶盒上施加有第一和第二驱动数据电压的一条水平线。
19.根据权利要求18的驱动装置，还包括一用来驱动数据驱动电路和扫描驱动电路的定时控制器，其中在LCD板的每一个帧周期内，将每一个驱动数据电压至少一次施加到液晶盒上。
20.根据权利要求19的驱动装置，其中定时控制器在大约120Hz的频率下驱动数据驱动电路和扫描驱动电路。
21.根据权利要求15的驱动装置，其中在驱动极性图案与对准极性图案相反的外加电场存在的情况下，光能被含这种情况下对准的FLC材料的液晶盒透过。
22.根据权利要求15的驱动装置，其中在驱动极性图案基本上与对准极性图案相同的外加电场存在的情况下，光基本上不能被含这种情况下对准的FLC材料的液晶盒透过。
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