KR20020095166A - Bistable chiral nematic liquid crystal display and method of driving the same - Google Patents

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KR20020095166A
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데이비드 에이. 피쉬
네일 씨. 버드
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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    • G02OPTICS
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements

Abstract

쌍안정 키랄 네마틱(bistable chiral nematic) 액정 디스플레이는 픽셀 어드레스 회로를 가지며, 이 픽셀 어드레스 회로는, 공급 전압을 픽셀 어드레스 회로의 나머지 부분에 스위칭하며 행 어드레스 라인(10)에 의해 제어되는 제 1 스위칭 디바이스(14)와, 공급 전압이 액정 물질(18)의 각 부분에 제공되는 것을 허용하거나 금지하며 열 선택 라인(20)에 의해 제어되는 제 2 스위칭 디바이스(16)를 포함한다. 이러한 픽셀 레이아웃은, 상기 물질이 P 상태 또는 FC 상태를 유지할 때에는 H 상태로의 전이가 회피되게 하여 블랙 어드레싱 바 아티팩트(black addressing bar artifact)가 회피될 수 있게 한다.The bistable chiral nematic liquid crystal display has a pixel address circuit, which first switch switches the supply voltage to the rest of the pixel address circuit and is controlled by the row address line 10. Device 14 and a second switching device 16 which permits or inhibits the supply voltage from being provided to each part of the liquid crystal material 18 and is controlled by the column select line 20. This pixel layout allows transitions to the H state to be avoided when the material maintains the P or FC states so that black addressing bar artifacts can be avoided.

Description

쌍안정 키랄 네마틱 액정 디스플레이와 이러한 디스플레이의 구동 방법{BISTABLE CHIRAL NEMATIC LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF DRIVING THE SAME}Bistable chiral nematic liquid crystal display and driving method of such display {BISTABLE CHIRAL NEMATIC LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF DRIVING THE SAME}

콜레스테릭 액정 물질은 강하게 착색된 2원(binary) 이미지를 제공하는 반사성 물질이다. 이 물질은 쌍안정성이고, 매우 넓은 시야각(viewing angle)을 가지며, 슈퍼 트위스티드 네마틱(STN) 유형의 디스플레이가 필요로 하는 편광기(polariser), 컬러 필터 또는 러빙(rubbing)을 필요로 하지 않는다. 그러므로, 이 물질은 고해상도이며 양호한 품질의 단일 컬러 이미지를 갖는 저전력 저가 디스플레이를 제공할 수 있다. 이러한 유형의 디스플레이는, 전자책 또는 신문 디바이스와 같은 전자 문서 뷰어 뿐만 아니라 핸드-헬드 휴대형 디바이스를 위해 제안되고 있다.Cholesteric liquid crystal materials are reflective materials that provide strongly colored binary images. This material is bistable, has a very wide viewing angle and does not require polarisers, color filters or rubbing required by super twisted nematic (STN) type displays. Therefore, this material can provide a low power and low cost display with a high resolution and good quality single color image. This type of display is proposed for hand-held portable devices as well as electronic document viewers such as e-book or newspaper devices.

콜레스테릭 물질은 세 개의 안정한 상태를 갖는다. 플래너(Planar)(P) 상태는 물질의 반사성 상태이고, 0 인가 전계로 안정화된다. 포컬 코닉(FC: Focal Conic) 상태는 물질의 투과성 산란(transmissive scattering) 상태이고, 또한 0 인가 전계로 안정화된다. 호머트로픽(Homeotropic)(H) 상태는 대략 30V인 높은 임계 전압 이상에서만 안정화되고, 또한 투명하다. 이 물질 뒤에 위치한 블랙 흡수 층은, H와 FC 상태가 검게 보임을 의미한다.The cholesteric material has three stable states. The Planar (P) state is the reflective state of the material and is stabilized with a zero applied field. Focal Conic (FC) state is the transmissive scattering state of the material and is also stabilized with a zero applied field. The Homeotropic (H) state is only stabilized above the high threshold voltage, which is approximately 30V, and is also transparent. The black absorbent layer located behind this material means that the H and FC states appear black.

H 상태로부터 물질이 이완(relaxation)될 때 발생할 수 있는 제 4의 불안정한 상태가 또한 존재한다. 이 상태는 과도(transient) 플래너(P*) 상태라고 불린다. 이 상태는, H 상태인 물질 상의 고전압이 예컨대 2ms 미만 동안에 급격히 감소되는 경우에 발생한다. 과도 플래너 상태는 인가된 전압의 부재 시에는 플래너 상태(P)로 이완된다.There is also a fourth unstable state that may occur when the material is relaxed from the H state. This state is called the transient planner (P * ) state. This state occurs when the high voltage on the substance in the H state decreases sharply, for example for less than 2 ms. The transient planner state relaxes to planner state P in the absence of an applied voltage.

이 물질을 사용하여, 0 인가 전압 시에 안정화되는 P와 FC 상태 사이에서 물질을 스위칭하기 위한 구동 구조가 발명되었다. 최초의 문제는, P와 FC 상태 사이에서의 임의의 전이는 이 물질이 고전압인 H 상태를 통과할 필요가 있기 때문에 발생한다. 그러므로, 알려진 수동 매트릭스 스위칭 구조는 급격한 고전압 스위칭을 필요로 한다. 종래의 구동 구조는, 하나의 픽셀이 어드레싱될 때마다 물질에서의 전이가 H 상태로 야기되도록(provoke) 배열된다. 이것은, 비록 픽셀이 그 다음 필드 기간에 반사성 P 상태로 구동될지라도 반사성 P 상태인 픽셀이 투과성 H 상태를 통과하게됨을 의미한다. 이것은 블랙 어드레싱 바(black addressing bar)라고 알려진 시각적 아티팩트(artifact)를 야기한다.Using this material, a drive structure has been invented for switching the material between the P and FC states which are stabilized at zero applied voltage. The first problem arises because any transition between the P and FC states needs to pass through the H state, which is a high voltage material. Therefore, known passive matrix switching structures require rapid high voltage switching. Conventional drive structures are arranged such that whenever a pixel is addressed, a transition in the material will provoke into the H state. This means that a pixel in the reflective P state will pass through the transparent H state even though the pixel is driven to the reflective P state in the next field period. This causes a visual artifact known as a black addressing bar.

이러한 물질이 갖는 추가적인 문제는 느린 응답 시간으로부터 야기된다. 예컨대, 물질을 H 상태로 상태 전이시키기 위해, 전압은 적어도 20ms 동안 인가될 필요가 있다. 물질은 또한 강한 온도 의존성을 갖는다.Additional problems with these materials arise from slow response times. For example, to transition the material to the H state, a voltage needs to be applied for at least 20 ms. The material also has a strong temperature dependency.

0 인가 전압시의 물질의 쌍안정 특성은, 이 물질을 사용한 디스플레이가 연속적인 업데이트(updating) 또는 리프레시(refreshing)를 필요로 하지 않음을 의미한다. 만약 디스플레이 정보가 변하지 않는다면, 디스플레이는 한번 기록되고, 어떠한 전력 소비도 없이 연장된 기간 동안에 이 정보를 운반하는 구성으로 유지할 수 있다. 이것이 결국, 상대적으로 오랜 시간 기간 동안에 걸쳐서 느리게 업데이트될 수 있는 이미지에 대해서 콜레스테릭 액정 디스플레이가 사용되게 하였다. 그러나, 위에서 간략하게 설명한 문제, 특히 느린 어드레싱 응답은 더 넓은 응용 분야로의 이러한 디스플레이 기술의 추가적인 개발을 제한하였다.The bistable nature of a material at zero applied voltage means that the display using this material does not require continuous updating or refreshing. If the display information does not change, the display can be written once and kept in a configuration that carries this information for an extended period of time without any power consumption. This eventually led to the use of cholesteric liquid crystal displays for images that could be slowly updated over a relatively long period of time. However, the problem outlined above, in particular the slow addressing response, has limited the further development of this display technology into wider applications.

US 5 748 277은, 어드레싱 시간을 감소시키고자 하는 콜레스테릭 디스플레이를 위한 수동 매트릭스 어드레싱 구조를 개시한다. 이 구조는 H 상태로부터 P*상태로의 급속한 전이에 의존한다. 만약 급속한 전압 턴-오프가 있다면, P*로의 전이( 및 또한 P 상태로의 전이)가 달성되는 반면, 느린 전압 턴-오프가 있다면, FC 상태로의 전이가 발생한다. 이 구동 구조는 3개의 단계(phase)를 갖는 어드레스 전압 프로파일을 제공한다. 이들 상중 하나가 단 1ms의 기간인 "선택 단계"이며, 이것은 급속한 전압 턴-오프인지 느린 전압 턴-오프인지의 여부를 나타낸다. 다른 두 단계는 인접한 행에 대해 동시에 수행될 수 있어서, 상당히 많은 행에 대해, 평균 행어드레스 기간은 1ms 가까이될 것이다. 이러한 어드레스 구조가 어드레싱 시간을 개선하는 반면, 이것은 온도 의존성, 급속한 높은 전압 스위칭 또는 블랙 어드레싱 바라는 다른 문제들은 처리하지 않는다.US 5 748 277 discloses a passive matrix addressing structure for cholesteric displays which seeks to reduce addressing time. This structure relies on the rapid transition from the H state to the P * state. If there is a rapid voltage turn-off, a transition to P * (and also a transition to the P state) is achieved, while if there is a slow voltage turn-off, a transition to the FC state occurs. This drive structure provides an address voltage profile with three phases. One of these phases is the “selection phase”, which is a period of only 1 ms, which indicates whether it is a rapid voltage turn-off or a slow voltage turn-off. The other two steps can be performed simultaneously on adjacent rows, so for a significant number of rows, the average row address period will be close to 1 ms. While this address structure improves addressing time, it does not address temperature dependence, rapid high voltage switching or other problems that black addressing desires.

본 발명은, 키랄 네마틱 반사성 쌍안정 액정 물질을 사용한 디스플레이 및 이러한 디스플레이를 구동하는 방법에 관한 것이다. 이러한 물질은 또한 콜레스테릭(cholesteric)으로 기술된다. 특히, 본 발명은 능동 매트릭스 픽셀 배열 및 구동 구조에 관한 것이다.The present invention relates to displays using chiral nematic reflective bistable liquid crystal materials and methods of driving such displays. Such materials are also described as cholesteric. In particular, the present invention relates to an active matrix pixel arrangement and drive structure.

도 1은 쌍안정 반사성 콜레스테릭 액정의 광전자 응답을 도시한 도면.1 shows the optoelectronic response of a bistable reflective cholesteric liquid crystal.

도 2는 본 발명에 따른 콜레스테릭 디스플레이를 위한 능동 매트릭스 픽셀 회로를 도시한 도면.2 shows an active matrix pixel circuit for a cholesteric display in accordance with the present invention.

도 3은 도 2 회로를 위한 타이밍도.3 is a timing diagram for the FIG. 2 circuit.

도 4는 교류 공급 전압을 허용하는 본 발명에 따른 콜레스테릭 디스플레이를 위한 제 2 능동 매트릭스 픽셀 회로를 도시한 도면.4 shows a second active matrix pixel circuit for a cholesteric display in accordance with the invention allowing an alternating supply voltage.

도 5는 도 4의 회로를 위한 타이밍도.5 is a timing diagram for the circuit of FIG.

도 6은 교류 공급 전압을 허용하는 본 발명에 따른 콜레스테릭 디스플레이를 위한 제 3 능동 매트릭스 픽셀 회로를 도시한 도면.FIG. 6 shows a third active matrix pixel circuit for cholesteric display according to the invention allowing an alternating supply voltage; FIG.

도 7은 도 6의 회로를 위한 타이밍도.7 is a timing diagram for the circuit of FIG.

도 8은 본 발명에 다른 디스플레이를 도시한 도면.8 shows another display in accordance with the present invention;

본 발명에 따라,According to the invention,

쌍안정 키랄 네마틱 액정 물질 층과,A bistable chiral nematic liquid crystal material layer,

픽셀 어드레스 회로의 행과 열을 한정하는 능동 매트릭스 기판으로서, 각 픽셀 어드레스 회로는 액정 물질의 각 부분에 신호를 인가하기 위한 출력을 갖는, 능동 매트릭스 기판을,An active matrix substrate defining rows and columns of pixel address circuits, each pixel address circuit having an output for applying a signal to each portion of the liquid crystal material;

포함하는 디스플레이 장치가 제공되며, 여기서 각 픽셀 어드레스 회로는,A display device is provided, wherein each pixel address circuit includes:

픽셀 어드레스 회로의 나머지 부분으로의 공급 전압을 스위칭하며, 행 어드레스 라인에 의해 제어되는 제 1 스위칭 디바이스와;A first switching device for switching a supply voltage to the rest of the pixel address circuit, the first switching device being controlled by a row address line;

공급 전압이 액정 물질의 각 부분에 제공되는 것을 허가하거나 금지하며 열 선택 라인에 의해 제어되는 제 2 스위칭 디바이스를 포함한다.And a second switching device which permits or inhibits the supply voltage from being provided to each part of the liquid crystal material and is controlled by a column select line.

픽셀의 스위칭 디바이스는, 물질이 P 또는 FC 상태로 유지될 때 H 상태로의 전이가 회피되게 한다. 특히, 만약 P 상태로부터 H 상태로의 전이가 회피된다면, 블랙 어드레싱 바 아티팩트는 회피될 수 있다. 제 1 스위칭 디바이스를 제어하기 위해 행 어드레스 라인을 사용하고, 제 2 스위칭 디바이스를 제어하기 위해 열 선택 라인을 사용하면, 공급 전압이 개별적인 픽셀에 독립적으로 제공될 수 있다. 공급 전압은, 콜레스테릭 물질을 H 상태로 전이시키는데 필요한 전압이다.The switching device of the pixel allows the transition to the H state to be avoided when the material remains in the P or FC state. In particular, if the transition from the P state to the H state is avoided, the black addressing bar artifacts can be avoided. Using a row address line to control the first switching device and a column select line to control the second switching device, the supply voltage can be provided independently to individual pixels. The supply voltage is the voltage required to transfer the cholesteric material to the H state.

장치는 액정 물질의 각 부분을 위한 전류 방전 경로를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 액정 물질의 각 부분 상의 전압의 크기가 공급 전압 크기로부터 감소될 수 있게 한다. 이것은 H 상태로부터 FC 또는 P 상태로의 상태 전이를 야기한다.The device may further comprise a current discharge path for each portion of the liquid crystal material, thereby allowing the magnitude of the voltage on each portion of the liquid crystal material to be reduced from the supply voltage magnitude. This causes a state transition from the H state to the FC or P state.

바람직하게는, 방전 경로는 절연 스위치 및 전류 싱크(sink)를 포함하며, 여기서 전류 싱크를 통해 흐르는 전류는, 전압 크기가 감소되는 비율을 제어할 수 있도록 제어 가능하다. 이때, 이러한 비율의 제어는 P*상태로의 전이인지 FC 상태로의 전이인지를 선택하게 한다. 예컨대, 전류 싱크는 게이트가 커패시터에 연결된 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 여기서 커패시터 양단의 전압은 전류 미러 회로에 의해 결정되고, 이 회로는 입력 전류를 샘플링하며, 입력 전류는 전압 크기 감소의 원하는 비율을 제공하도록 선택된다. 입력 전류는, 하나의 값은 결국 FC 상태로의 전이를 야기하며, 다른 하나의 값은 결국 P*상태로의 전이를 야기하는 두 값중 하나를 취할 수 있다.Preferably, the discharge path comprises an isolation switch and a current sink, wherein the current flowing through the current sink is controllable to control the rate at which the voltage magnitude is reduced. At this time, the control of the ratio allows the user to select whether to transition to the P * state or the FC state. For example, a current sink may include a transistor whose gate is connected to a capacitor, where the voltage across the capacitor is determined by a current mirror circuit, which circuit samples the input current, and the input current measures the desired rate of voltage magnitude reduction. Is selected to provide. The input current may take one of two values, where one value eventually causes a transition to the FC state and the other value eventually causes a transition to the P * state.

제 2 열 선택 라인은 바람직하게는 픽셀에 입력 전류를 공급하도록 제공된다. 그러므로, 입력 전류의 샘플링은 행 단위로 수행된다. 그러나, 일단 하나의 행에 대한 입력 전류가 샘플링되었다면, 액정 물질은 입력 전류가 다른 행에 의해 샘플링되고 있는 동안에 방전될 수 있다. 이것은, 상당히 많은 행에 대해 행 어드레스 기간이 행 어드레스 라인 상의 제어 펄스의 지속기간 또는 입력 전류를 샘플링하는데 필요한 샘플링 시간에 가깝게 됨을 의미한다. 이들은 서로 다른 행에 대해서는 동시에 수행되지 않는 고유한 픽셀 구동 신호이다. 따라서, 고속 구동 구조가구현될 수 있다.The second column select line is preferably provided to supply an input current to the pixel. Therefore, sampling of the input current is performed in rows. However, once the input current for one row has been sampled, the liquid crystal material can be discharged while the input current is being sampled by the other row. This means that for a significant number of rows, the row address period will be close to the duration of the control pulse on the row address line or the sampling time required to sample the input current. These are unique pixel drive signals that are not performed simultaneously for different rows. Thus, a high speed drive structure can be implemented.

장치는 바람직하게는, 이전 프레임과 현 프레임에서의 픽셀 출력에 기초하여 어떤 픽셀에 공급 전압이 제공되는지를 결정하기 위한 프레임 기억장치(store)를 포함한다.The apparatus preferably includes a frame store for determining which pixels are supplied with a supply voltage based on the pixel outputs in the previous and current frames.

본 발명은, 또한 쌍안정 키랄 네마틱 액정 디스플레이 장치를 어드레스하는 방법으로서, 상기 장치는 픽셀 어드레스 회로의 행과 열을 한정하는 능동 매트릭스 기판을 포함하고, 각 픽셀 어드레스 회로는 액정 물질의 각 부분에 신호를 인가하기 위한 출력을 갖는, 어드레싱 방법을 제공하며, 이 방법은,The present invention also provides a method of addressing a bistable chiral nematic liquid crystal display device, the device comprising an active matrix substrate defining rows and columns of pixel address circuits, each pixel address circuit being provided in each portion of the liquid crystal material. There is provided an addressing method having an output for applying a signal, the method comprising:

액정 물질이 호머트로픽 상태에 도달하게 하기에 충분한 공급 전압을 각 픽셀에 제공하게 하도록, 픽셀 행을 선택하는 단계와;Selecting a pixel row to provide each pixel with a sufficient supply voltage to cause the liquid crystal material to reach a homertropic state;

어떤 픽셀이 액정 물질의 각 부분에 상기 공급 전압이 인가될 필요가 있는지를 결정하는 단계로서, 이전 프레임에서는 반사성 플래너 상태이었으며, 현재의 프레임에서는 반사성 플래너 상태를 유지하는 그러한 픽셀은 공급 전압을 필요로 하지 않는 것으로 결정되는, 결정 단계와;Determining which pixels need to be applied to each part of the liquid crystal material, wherein the pixels were in the reflective planner state in the previous frame and those pixels in the current frame that remained in the reflective planner state needed the supply voltage. Determining, not determined;

공급 전압을 필요로 하는 것으로 결정된 그러한 픽셀에 공급 전압을 제공하는 단계와;Providing a supply voltage to such pixels determined to require a supply voltage;

두 값중 하나를 갖는 입력 전류를 행 상의 각 픽셀에 제공하는 단계와;Providing an input current having one of two values to each pixel on the row;

입력 전류를 샘플링하는 단계와;Sampling the input current;

액정 물질의 각 부분 상의 전압의 크기가 샘플링된 입력 전류에 의존하는 비율로 변하게 하는 단계를,Causing the magnitude of the voltage on each portion of the liquid crystal material to change at a rate that depends on the sampled input current,

포함하며, 여기서 공급 전압이 공급된 그러한 픽셀에 대해, 입력 전류의 제 1 값은 결국 액정 물질이 반사성 플래너 상태(P)를 채택하게 하며, 입력 전류의 제 2 값은 결국 액정 물질이 투과성 포컬 코닉(FC) 상태를 채택하게 한다.Wherein, for such a pixel supplied with a supply voltage, the first value of the input current eventually causes the liquid crystal material to adopt the reflective planner state P, and the second value of the input current eventually results in the transmissive focal conic (FC) Let the state be adopted.

본 방법은 블랙 어드레싱 바 아티팩트가 제거되게 하며, 고전압의 급속한 스위칭을 회피한다. 바람직하게는, 입력 전류의 제 1 값은 입력 전류의 제 2 값보다 더 높으며, 이것은 결국 액정 물질 상의 좀더 급속한 전압 변화율을 야기하여, 이를 통해 결국 호머트로픽 상태(H)로부터 과도 플래너 상태(P*)로의 전이를 야기하게 한다.The method allows the black addressing bar artifacts to be eliminated and avoids high voltage rapid switching. Preferably, the first value of the input current is higher than the second value of the input current, which in turn results in a more rapid rate of voltage change on the liquid crystal material, thereby eventually leading to a transient planner state (P * ) from the homertropic state (H). Causes transition to.

이제, 본 발명의 예는 수반하는 도면을 참조하여 상세하게 기술될 것이다.Examples of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

"행"과 "열"의 정의는 다음의 상세한 설명 및 청구항에서 다소 임의적인 것이다. 이들 용어는, 요소들의 그룹이 두 개의 직교 축으로 정렬되는, 2차원 요소 배열을 단지 나타내고자 한다. 따라서, "행" 또는 "열"은 디스플레이의 측면에서 측면으로 향하거나, 상단에서 바닥으로 향할 수 있다.Definitions of "row" and "column" are somewhat arbitrary in the following detailed description and claims. These terms are only intended to refer to a two-dimensional element arrangement in which groups of elements are aligned in two orthogonal axes. Thus, "row" or "column" may be from side to side of the display, or from top to bottom.

도 1은 쌍안정 반사성 콜레스테릭 액정의 광전자 응답을 도시한다. 곡선은, 안정한 저전압 플래너 상태 또는 포컬 코닉 상태중 어느 하나에서 시작하는, 방형파 펄스인 주어진 전압을 인가한 후의 반사도(reflectivity)를 도시한다. V1이하의 전압은 물질의 상태를 변화시키지 않는다. V2와 V3사이의 전압 펄스는 물질이 포컬 코닉 상태로 스위칭하게 하며, V4이상의 전압은 결국 플래너 상태를 야기한다. 액정 디스플레이에서 물질을 사용하기 위해, 물질은 낮게 인가된 전압(<V1)을 통해 안정한 플래너 또는 포컬 코닉 상태로 유도된다. 그러나, 플래너 상태와 포컬 코닉 상태 사이에서 스위칭하기 위해, 물질은 물질이 투과성이 되는 고전압 상태(도 1에는 미도시)로 유도되어야 한다. 이때, 이러한 고전압이 물질로부터 제거되게 하는 조건은, 물질이 안정한 저전압 상태로 이완되는 방식을 나타낸다. 만약 전압이 급격하게 제거된다면, 물질은 안정한 플래너 상태로 이완되기 이전에 과도 플래너 상태를 통과한다. 만약 고전압이 좀더 느리게 제거된다면, 물질은 포컬 코닉 저전압안정 상태로 이완된다.1 shows the optoelectronic response of a bistable reflective cholesteric liquid crystal. The curve shows the reflectivity after applying a given voltage, which is a square wave pulse, starting in either a stable low voltage planar state or a focal conic state. Voltages below V 1 do not change the state of the material. Voltage pulses between V 2 and V 3 cause the material to switch to the focal conic state, and voltages above V 4 eventually lead to planar states. To use the material in liquid crystal displays, the material is led to a stable planner or focal conic state through a low applied voltage (<V 1 ). However, in order to switch between the planar state and the focal conic state, the material must be led to a high voltage state (not shown in FIG. 1) through which the material is permeable. At this time, the condition that causes the high voltage to be removed from the material indicates the manner in which the material is relaxed to a stable low voltage state. If the voltage is abruptly removed, the material passes through the transient planner state before relaxing to a stable planar state. If the high voltage is removed more slowly, the material relaxes to a focal conic low voltage stable state.

콜레스테릭 디스플레이를 위한 종래의 구동 구조는 수동 매트릭스 어드레싱 구조를 사용하며, 이러한 구조는 액정의 메모리 효과의 결과로 가능하게 된다. 어드레싱 구조의 각 필드 기간 동안, 물질은 투과성 호머트로픽 상태로 통과하게 된다. 이것은 위에서 기술한 블랙 어드레싱 바 아티팩트를 야기한다.Conventional drive structures for cholesteric displays use passive matrix addressing structures, which are possible as a result of the memory effect of liquid crystals. During each field period of the addressing structure, the material passes in a permeable homertropic state. This causes the black addressing bar artifacts described above.

본 발명은, 픽셀 행에 공급된 고전압이 행 상의 각 픽셀의 액정 물질로 선택적으로 스위칭될 수 있는 능동 매트릭스 어드레싱 구조를 제공한다. 따라서, 각 픽셀이 호머트로픽 상태로 통과하는지의 여부를 각 픽셀에 대해 지시하는 것이 가능하다. 반사성 플래너 상태에 있으며, 반사성 플래너 상태로 유지될 픽셀에 대해, 호머트로픽 상태를 방지하면, 블랙 어드레싱 바의 문제는 제거된다.The present invention provides an active matrix addressing structure in which the high voltage supplied to a pixel row can be selectively switched to the liquid crystal material of each pixel on the row. Thus, it is possible to indicate for each pixel whether each pixel passes in the homertropic state. For pixels that are in the reflective planner state and will remain in the reflective planner state, preventing the homertropic state eliminates the problem of the black addressing bar.

도 2는 본 발명을 위한 제 1 능동 매트릭스 픽셀 디자인을 도시한다. 각 픽셀은 제 1 행 도체(10)("서브-행 0")에 의해 어드레스되며, 이러한 제 1 행 도체(10)는 픽셀의 행을 어드레스하며, 높은 공급 전압(Vprep)이 액정 물질에 공급되게 하는데 사용된다. 이 전압(Vprep)은 공급 전압 라인(12) 상에서 제공된다. 행 도체(10)는 제 1 트랜지스터(14)의 게이트에 연결되며, 이러한 제 1 트랜지스터(14)는 공급 전압이 픽셀의 나머지 부분에 제공되는 것을 허가하거나 금지한다. 픽셀 행이 행 도체(10)에 의해 어드레스될 때, 행 상의 이들 트랜지스터(14) 모두는, 공급 전압이 이 행 상의 각 픽셀에 대한 픽셀의 나머지 부분에 도달하도록 턴 온된다. 제 2 트랜지스터(16)는 공급 전압이 콜레스테릭 액정 셀(18)에 제공되는 것을허가하거나 금지하며, 이 제 2 트랜지스터(16)의 게이트는 열 선택 라인(20)("서브-열 0")에 의해 제공된다. 행 어드레스 라인(10)과 열 선택 라인(20)은 함께 공급 전압이 각 행 내의 개별 픽셀에 제공되게 하거나 개별 픽셀로부터 절연되게 한다. 이것은, 특정한 픽셀이 호머트로픽 상태에 들어가지 않도록, 이들 픽셀이 공급 전압으로부터 절연되게 한다. 특히, 만약 픽셀이 하나의 필드 기간에서의 반사성 상태로부터 그 다음 필드 기간에서의 반사성 상태로 유도된다면, 제 2 트랜지스터(16)는 열 선택 라인(20) 상의 신호에 의해 턴 오프된다. 물론, 이것은, 픽셀의 현 상태가 기억될 수 있도록 필드 기억장치를 필요로 한다.2 illustrates a first active matrix pixel design for the present invention. Each pixel is addressed by a first row conductor 10 (“sub-row 0”), which first row conductor 10 addresses a row of pixels, and a high supply voltage V prep is applied to the liquid crystal material. Used to ensure supply. This voltage V prep is provided on the supply voltage line 12. The row conductor 10 is connected to the gate of the first transistor 14, which permits or inhibits the supply voltage from being provided to the rest of the pixel. When a pixel row is addressed by the row conductor 10, all of these transistors 14 on the row are turned on so that the supply voltage reaches the rest of the pixel for each pixel on this row. The second transistor 16 permits or prohibits the supply voltage from being provided to the cholesteric liquid crystal cell 18, the gate of which is connected to the column select line 20 (“sub-column 0”). Is provided by The row address line 10 and the column select line 20 together allow the supply voltage to be provided to or isolated from the individual pixels in each row. This allows these pixels to be isolated from the supply voltage so that certain pixels do not enter the homertropic state. In particular, if the pixel is induced from the reflective state in one field period to the reflective state in the next field period, the second transistor 16 is turned off by the signal on the column select line 20. Of course, this requires field storage so that the current state of the pixels can be stored.

위에서 기술된 바와 같이, 콜레스테릭 물질이 호머트로픽 상태로 유도된 이들 픽셀의 경우, 호머트로픽 상태로부터의 방전 조건은, 픽셀이 투과성 포컬 코닉 상태로 복귀하는지 또는 반사성 플래너 상태로 복귀하는지의 여부를 나타낸다. 방전 조건이 제어될 수 있기 위해, 제 2 열 선택 라인(24)("서브-열 1") 상의 입력 전류를 샘플링하는 전류 미러 회로(22)가 제공된다. 이러한 샘플링 동작을 수행하기 위해, 제 2 행 도체(26)("서브-행 1")에는 전류 미러(22)가 샘플링 동작을 수행하게 하는 신호가 제공된다. 제 2 행 도체(26) 상의 신호는 전류 미러 회로(22) 내의 두 트랜지스터(28, 30)가 도통되어, 제 2 열 선택 라인(24)을 따라 흐르는 전류가 이들 두 트랜지스터(28, 30)를 통과하게 한다. 이러한 단계에서, 전류 미러 회로(22)의 요소는 픽셀의 나머지 부분으로부터 절연되며, 샘플링되고 있는 전류는 이를 통해 샘플링 트랜지스터(32)를 통해 접지(34)로 흐른다. 정상 상태 조건에 도달될 때, 샘플링 트랜지스터(32)의 적절한 게이트 전압은 커패시터(36) 상에 저장된다. 더 나아가, 이러한 정상 상태에서, 커패시터(36) 상으로는 어떠한 전류도 흐르지 않을 것이다. 샘플링 트랜지스터(32)의 게이트 전류를 무시한다면, 제 2 열 선택 라인(24)을 따라 제공된 모든 전류는 샘플링 트랜지스터(32)를 통과할 것이다.As described above, for these pixels where the cholesteric material is induced in the homertropic state, the discharge condition from the homertropic state determines whether the pixel returns to the transmissive focal conic state or the reflective planner state. Indicates. In order for the discharge condition to be controlled, a current mirror circuit 22 is provided that samples the input current on the second column select line 24 (“sub-column 1”). To perform this sampling operation, the second row conductor 26 (“sub-row 1”) is provided with a signal that causes the current mirror 22 to perform the sampling operation. The signal on the second row conductor 26 is conducted by the two transistors 28, 30 in the current mirror circuit 22 so that a current flowing along the second column select line 24 causes these two transistors 28, 30. Let it pass In this step, the elements of the current mirror circuit 22 are insulated from the rest of the pixel, and the current being sampled flows through the sampling transistor 32 to ground 34 through this. When the steady state condition is reached, the appropriate gate voltage of the sampling transistor 32 is stored on the capacitor 36. Furthermore, in this steady state no current will flow through the capacitor 36. If the gate current of the sampling transistor 32 is ignored, all current provided along the second column select line 24 will pass through the sampling transistor 32.

샘플링 동작의 마지막에, 트랜지스터(28, 30)는 턴 오프되며, 이는 제 2 행 도체(26) 상의 펄스가 종료되기 때문이다. 이때, 샘플링 트랜지스터(32)는 절연되지만, 제 2 열 선택 라인(24)으로부터의 전류 샘플과 같은 드레인-소스 전류에 해당하며 커패시터(36)에 의해 결정된 게이트-소스 전압을 갖는다.At the end of the sampling operation, transistors 28 and 30 are turned off because the pulse on second row conductor 26 is terminated. At this time, the sampling transistor 32 is insulated, but corresponds to a drain-source current, such as a current sample from the second column select line 24, and has a gate-source voltage determined by the capacitor 36.

액정 물질(18)로부터의 공급 전압의 방전을 개시하기 위해, 제 3 행 도체(38)("서브-행 2")에는 방전 트랜지스터(40)를 스위칭 온하도록 펄스가 발생되며, 이러한 방전 트랜지스터(40)는 전류가 샘플링 트랜지스터(32)를 통해 접지(34)에 흐르게 하여, 이를 통해 액정 물질(18)을 방전시킨다. 전류가 액정 물질로부터 흘러나오는 비율은 샘플링 트랜지스터(32)를 통해 흐르는 전류에 의해 결정되며, 그러므로, 제 2 열 선택 라인(24)을 따라 제공된 전류에 의해 결정된다. 따라서, 열 선택 라인(24)은, 액정 물질 양단의 전압이 감소하는 비율을 나타내며, 이를 통해 픽셀의 최종 상태를 결정한다.In order to initiate the discharge of the supply voltage from the liquid crystal material 18, a pulse is generated in the third row conductor 38 ("sub-row 2") to switch on the discharge transistor 40, and this discharge transistor ( 40 causes current to flow through the sampling transistor 32 to ground 34, thereby discharging the liquid crystal material 18. The rate at which current flows out of the liquid crystal material is determined by the current flowing through the sampling transistor 32 and, therefore, by the current provided along the second column select line 24. Thus, the column select line 24 represents the rate at which the voltage across the liquid crystal material decreases, thereby determining the final state of the pixel.

도 3의 타이밍도는 이러한 프로세스를 예시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 행 도체(10) 상의 펄스(50)는 공급 전압이 픽셀의 나머지 부분에 공급되게 한다. 이때의 제 1 열 선택 라인(20)("서브-열 0") 상의 레벨은, 공급 전압이 액정 물질(18)을 통과되는지의 여부를 지시한다. 따라서, 제 1 열 선택 라인(20) 상의신호는 두 값 사이에서 변동하며, 여기서 하나의 값은 적어도 펄스(50)의 지속기간에 대응하는 시간 간격 동안 유지된다. 펄스(50)의 끝에서, 트랜지스터(16)는, 액정 물질(18)이 절연되도록 턴 오프된다. 이와 같은 방식으로, 전압은, 시간 기간(t1) 동안 물질 사이에서 유지되며, 이러한 시간 기간(t1) 동안에 방전 트랜지스터(40)는 닫힌 상태에 있다. 이러한 시간(t1)은 제 3 행 도체(38)("서브-행 2")가 낮은 상태인 시간이다. 이것은 물질이 호머트로픽 상태에 도달하게 하는 준비 시간이며, 전형적으로는 20ms와 60ms 사이일 것이다. 준비 시간(t1)의 끝으로 향하면서, 전류 미러(22)는 제 2 열 선택 라인(24) 상의 입력 전류를 샘플링하게 된다. 이것은, 제 2 행 도체(26)("서브-행 1")에 인가된 펄스(52)에 의해 달성된다. 이 시간 동안에 제 2 열 선택 라인(24) 상의 레벨은, 전류 미러(22)에 의해 샘플링된다. 제 2 열 선택 라인(24) 상의 신호는 두 값 사이에서 변동하며, 펄스(52)의 타이밍에 대응하는 시간 간격 동안에는 이들 두 값중 하나를 유지한다.The timing diagram of FIG. 3 illustrates this process. As described above, the pulse 50 on the row conductor 10 causes the supply voltage to be supplied to the rest of the pixel. The level on the first column select line 20 ("sub-column 0") at this time indicates whether the supply voltage passes through the liquid crystal material 18. Thus, the signal on the first column select line 20 fluctuates between two values, where one value is maintained for at least a time interval corresponding to the duration of the pulse 50. At the end of pulse 50, transistor 16 is turned off to insulate liquid crystal material 18. In this manner, the voltage, is maintained between the material for a period of time (t 1), a discharge transistor (40) during this time period (t 1) is in a closed state. This time t 1 is the time when the third row conductor 38 (“sub-row 2”) is low. This is the preparation time for the material to reach the homertropic state, which will typically be between 20 ms and 60 ms. Towards the end of the preparation time t 1 , the current mirror 22 will sample the input current on the second column select line 24. This is achieved by the pulse 52 applied to the second row conductor 26 (“sub-row 1”). During this time the level on the second column select line 24 is sampled by the current mirror 22. The signal on the second column select line 24 varies between the two values and maintains one of these two values for a time interval corresponding to the timing of the pulses 52.

도 3은 배열의 두 개의 연속 행에 대한 타이밍도를 도시한다. 펄스(50 및 52)가 동일한 폭을 가지는 것으로 가정한다면, 인접한 행에 대한 타이밍은 도시된 예에서처럼 (신호의 스위칭을 허용하는 추가적인 보호 대역을 더한) 이들 펄스의 폭으로 단지 대체된다. 이것은, 준비 시간(t1)이 인접한 픽셀 사이에서 겹칠 수 있기 때문이다. 더나아가, 행 펄스(50)는 픽셀의 하나의 행에 인가되며, 이와 동시에 제 2 열 선택 라인 상의 전류 신호는 픽셀의 또 다른 행에서 펄스(52)에 의해 샘플링될 수 있다.3 shows a timing diagram for two consecutive rows of an arrangement. Assuming that the pulses 50 and 52 have the same width, the timing for adjacent rows is only replaced by the width of these pulses (plus an additional guard band that allows switching of the signal), as in the illustrated example. This is because the preparation time t 1 may overlap between adjacent pixels. Furthermore, row pulse 50 is applied to one row of pixels, while at the same time the current signal on the second column select line can be sampled by pulses 52 in another row of pixels.

만약 펄스(50 및 52)가 서로 다른 폭을 갖는다면, 인접한 행 사이의 시간 시프트는 이들 두 펄스중 가장 긴 지속기간에 대체로 대응할 것이다. 이것은, 급속한 어드레싱 구조가 구현될 수 있음을 의미한다.If the pulses 50 and 52 have different widths, the time shift between adjacent rows will generally correspond to the longest duration of these two pulses. This means that a rapid addressing structure can be implemented.

펄스(50)의 지속기간은, 얼마나 빠르게 액정이 공급 전압(Vprep)으로 방전될 수 있는지에 의해 나타내어진다. 펄스(52)의 지속기간은, 전류 미러를 전류 미러 동작의 평형 상태로 설정하는데 필요한 시간에 의해 나타내어진다.The duration of the pulse 50 is represented by how quickly the liquid crystal can discharge to the supply voltage V prep . The duration of the pulse 52 is represented by the time required to set the current mirror to the equilibrium state of the current mirror operation.

행 상에 요구되는 고전압 스위칭의 양은, 수동 매트릭스 구조에 비교할 때 상당히 감소된다. 트랜지스터(14)는, 제 1 행 도체(10)에 의해 제어되는 가장 높은 전압 스위칭 성능을 필요로 한다.The amount of high voltage switching required on a row is significantly reduced when compared to passive matrix structures. Transistor 14 requires the highest voltage switching performance controlled by first row conductor 10.

본 발명의 픽셀 디자인은 온도 변동이 매우 쉽게 보상되게 한다. 예컨대, 공급 전압(Vprep)은, 만약 이것이 호머트로픽 상태로의 믿을만한 전이를 보장하는데 필요하다면 온도의 함수로 수정될 수 있다. 유사하게, 제 2 열 선택 라인(24) 상에 제공된 전류는, 샘플링될 두 개의 전류 레벨이 원하는 방식으로 물질의 이완(relaxation)을 제어할 수 있음을 보장하기 위해 온도의 함수로 변할 수 있다.The pixel design of the present invention allows temperature variations to be compensated very easily. For example, the supply voltage V prep can be modified as a function of temperature if this is necessary to ensure a reliable transition to the homertropic state. Similarly, the current provided on the second column select line 24 may vary as a function of temperature to ensure that the two current levels to be sampled can control the relaxation of the material in the desired manner.

도 2의 회로는 공급 전압(Vprep)을 디스플레이의 모든 픽셀에 공급된 정전압으로서 도시한다. 그러나, 대부분의 액정 물질은, 물질 사이의 전계가 정기적인 간격으로 반전되는 것을 필요로 하며, 결국 시간 평균 전압은 0이 된다. 이것은 액정 물질의 품질저하(degradation)를 방지하며, 이미지 유지(retention)를 방지하는데 필요하다. 도 4는 공급 전압이 교류가 되게 하는 제 2 픽셀 회로를 도시한다. 도 2의 구성요소에 대응하며 동일한 기능을 갖는, 도 4의 픽셀 레이아웃에 있는 이들 구성요소에는 동일한 참조번호가 부여되며, 이들 구성요소의 설명은 반복되지 않을 것이다.The circuit of FIG. 2 shows the supply voltage V prep as a constant voltage supplied to all pixels of the display. However, most liquid crystal materials require that the electric field between them be inverted at regular intervals, resulting in a time averaged voltage of zero. This prevents degradation of the liquid crystal material and is necessary to prevent image retention. 4 shows a second pixel circuit that causes the supply voltage to be alternating. These components in the pixel layout of FIG. 4 that correspond to the components of FIG. 2 and have the same function are given the same reference numerals, and descriptions of these components will not be repeated.

도 4의 픽셀 레이아웃에서, 트랜지스터(14 및 16)는 다시 공급 전압이 액정 물질(18)에 제공되는지의 여부를 결정한다. 그러나, 이 회로에서, 공급 전압은 양의 값 또는 음의 값을 가질 수 있다. 그 결과, 전류 미러 회로(22)는, 공급 전압의 극성에 따라 액정 물질(18)로부터 전류를 끌어오거나, 전류를 액정 물질에 공급할 수 있어야 한다. 이를 위해, 두 개의 방전 스위치(40a, 40b)가 제공된다.In the pixel layout of FIG. 4, transistors 14 and 16 again determine whether a supply voltage is provided to liquid crystal material 18. However, in this circuit, the supply voltage can have a positive value or a negative value. As a result, the current mirror circuit 22 should be able to draw current from the liquid crystal material 18 or supply current to the liquid crystal material depending on the polarity of the supply voltage. For this purpose, two discharge switches 40a and 40b are provided.

샘플링 회로(22)에서, 두 개의 샘플링 스위치(28, 30)를 통해 흐르는 전류는 접지(34)로의 두 개의 가능한 경로를 갖는다. 이들 경로중 하나는 트랜지스터(60 및 62)를 통하는 것이며, 다른 하나의 경로는 스위치(64)를 통하는 것이다.In the sampling circuit 22, the current flowing through the two sampling switches 28, 30 has two possible paths to ground 34. One of these paths is through transistors 60 and 62 and the other is through switch 64.

만약 공급 전압이 양이라면, 제 2 방전 스위치(40b)는 오프 상태이어야 하고, 트랜지스터(64)는 오프 상태이며, 트랜지스터(62)는 턴 온 된다. 이때, 비록 추가적인 트랜지스터(62)가 샘플링 회로(22)와 접지 라인(34) 사이에 연결되어 있을지라도, 회로는 도 2의 회로와 같다. 다시, 커패시터(36) 사이에 저장된 전압은, 제 2 열 선택 라인(24)으로부터 샘플링된 전류와 같은 소스-드레인 전류가 흐를 때, 트랜지스터(60)의 게이트-소스 전압에 대응한다. 액정 물질을 위한 방전 경로는 제 1 방전 트랜지스터(40a)를 통해서 그리고 두 트랜지스터(60, 62)를 통해서 접지(34)에 이르는 것이다.If the supply voltage is positive, the second discharge switch 40b should be off, transistor 64 is off and transistor 62 is turned on. At this time, although an additional transistor 62 is connected between the sampling circuit 22 and the ground line 34, the circuit is the same as that of FIG. Again, the voltage stored between the capacitors 36 corresponds to the gate-source voltage of the transistor 60 when a source-drain current such as the sampled current from the second column select line 24 flows. The discharge path for the liquid crystal material is through the first discharge transistor 40a and through both transistors 60 and 62 to ground 34.

만약 공급 전압이 음이라면, 제 1 방전 트랜지스터(40a)는 턴 오프되고, 트랜지스터(62)는 턴 오프되며, 트랜지스터(64)는 턴 온된다. 전류 미러 회로(22)의 샘플링 동작은 동일하며, 결국 샘플링된 전류에 대응하는 트랜지스터(60)의 주어진 소스-드레인 전류에 대응하는 전압은 다시 커패시터(36) 상에 저장된다. 그러나, 트랜지스터(60)를 통해서 흐르는 전류는 액정 물질(18)에서 배출된 것이 아니라 액정(18)에 공급된 전류이다. 따라서, 방전 주기 동안에, 전류 경로는 접지(34)로부터, 스위치(64), 스위치(60), 제 2 방전 스위치(40b)를 통해 액정 물질에 이르는 것이다. 따라서, 회로는 도 2의 회로와 동일한 방식으로 동작하지만, 음의 전압 시에 동작한다.If the supply voltage is negative, the first discharge transistor 40a is turned off, the transistor 62 is turned off, and the transistor 64 is turned on. The sampling operation of the current mirror circuit 22 is the same, so that the voltage corresponding to a given source-drain current of the transistor 60 corresponding to the sampled current is again stored on the capacitor 36. However, the current flowing through the transistor 60 is not discharged from the liquid crystal material 18 but is the current supplied to the liquid crystal 18. Thus, during the discharge period, the current path is from the ground 34 to the liquid crystal material through the switch 64, the switch 60, the second discharge switch 40b. Thus, the circuit operates in the same manner as the circuit of Fig. 2, but operates at a negative voltage.

도 5는 도 3에 도시된 타이밍도와 유사한 타이밍도를 도시하며, 여기서 공급 전압은 매 필드 기간에 바뀐다.FIG. 5 shows a timing diagram similar to the timing diagram shown in FIG. 3, wherein the supply voltage changes every field period.

전압 공급이 양일 때, 타이밍도는 도 3에 대응하며, 이때 제 2 방전 트랜지스터(40b)는 서브-행(1)에 의해 턴 오프되고, 트랜지스터(62)는 서브-행(3)에 의해 턴 온되며, 트랜지스터(64)는 서브-행(4)에 의해 턴 오프된다.When the voltage supply is positive, the timing diagram corresponds to FIG. 3, where the second discharge transistor 40b is turned off by the sub-row 1 and the transistor 62 is turned by the sub-row 3. On, transistor 64 is turned off by sub-row 4.

전압 공급이 음일 때, 행의 파형은 준비 기간(t1) 동안에 동일하다. 따라서, 펄스(52)를 사용한 전류 샘플링은 다시 발생하며, 이때 트랜지스터(64)는 턴 오프되며, 트랜지스터(62)는 턴 온되며, 방전 스위치(40a, 40b)는 둘 모두 턴 오프된다. 일단 전류 샘플링이 발생하면, 펄스(52)의 끝에서, 제 2 방전 스위치(40b)는 서브-행 1에 의해 턴 온되고, 이 경우 트랜지스터(64)는 서브-행 4에 의해 턴 온되며, 트랜지스터(62)는 서브-행 3에 의해 턴 오프된다.When the voltage supply is negative, the waveform of the row is the same during the preparation period t 1 . Thus, current sampling using pulses 52 occurs again, in which transistor 64 is turned off, transistor 62 is turned on, and discharge switches 40a and 40b are both turned off. Once current sampling occurs, at the end of pulse 52, second discharge switch 40b is turned on by sub-row 1, in which case transistor 64 is turned on by sub-row 4, Transistor 62 is turned off by sub-row 3.

위에서 도시된 바와 같이, 행 도체의 수는, 액정 물질로부터 접지로 또는 그렇지 않으면 접지에서 액정물질로의 샘플링 전류의 스위칭을 가능케 하도록 3 개에서 6개까지 증가한다. 그러나, 이러한 기능을 구현하는데 필요한 행 도체의 수를 감소시키는 것은 가능하며, 도 6은 행 도체의 수가 감소된 픽셀 회로를 도시한다.As shown above, the number of row conductors is increased from three to six to enable switching of the sampling current from the liquid crystal material to ground or otherwise from ground to liquid crystal material. However, it is possible to reduce the number of row conductors required to implement this function, and FIG. 6 shows a pixel circuit in which the number of row conductors is reduced.

도 5의 타이밍도로부터, 서브-행 1 및 4가 양 및 음의 공급 전압 상태 모두에서 동일한 신호를 전달함이 명백하다. 단일 행 도체는 그러므로 이러한 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 도 6의 회로에서, 제 2 방전 트랜지스터(40b)와 트랜지스터(64)는 단일 행 라인, 서브-행 1에 의해 공급된다. 하나의 행 도체에 대한 추가적인 절약은, 트랜지스터(62)와 제 1 방전 스위치(40a)를 공통 제어 라인, 서브-행 2에 연결함으로써 달성된다. 이것은, 제 1 방전 스위치(40a)를 통한 방전 상태 동안에 트랜지스터(62)가 필요하다면 턴 온됨을 보장한다. 그러나, 샘플링 상태 동안에, 트랜지스터(62)는 더 이상 접지에 대한 필요한 연결을 제공하지 않을 것이다 그러므로, 추가적인 트랜지스터(70)가 삽입되며, 이것은 샘플링 단계 동안에 접지(34)에 대한 필요한 경로를 제공한다. 이 추가적인 트랜지스터(70)는 전류 샘플링 펄스(52)를 제공하는 행 도체(서브-행 3)에 의해 제어된다.From the timing diagram of FIG. 5, it is clear that sub-rows 1 and 4 carry the same signal in both positive and negative supply voltage states. Single row conductors can therefore provide such a signal. Thus, in the circuit of FIG. 6, the second discharge transistor 40b and the transistor 64 are supplied by a single row line, sub-row 1. Additional savings for one row conductor are achieved by connecting transistor 62 and first discharge switch 40a to a common control line, sub-row 2. This ensures that the transistor 62 is turned on if necessary during the discharge state through the first discharge switch 40a. However, during the sampling state, transistor 62 will no longer provide the necessary connection to ground. Thus, an additional transistor 70 is inserted, which provides the necessary path to ground 34 during the sampling phase. This additional transistor 70 is controlled by a row conductor (sub-row 3) that provides a current sampling pulse 52.

도 7은 도 6의 회로의 두 상태에 대한 타이밍도를 도시한다.FIG. 7 shows a timing diagram for two states of the circuit of FIG. 6.

도 8은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 디바이스를 도시한다. 이 디바이스에는 두 개의 유리 기판(80, 82)이 제공되며, 이 두 유리 기판(80, 82)은 그 사이에 액정 물질(미도시)을 보유하도록 서로 마주보고 있다. 하부 기판(82)은 위에서 기술된 픽셀 레이아웃을 한정하는 능동 판이다. 각 픽셀은 액정 물질을 위한 접촉패드(84)를 한정한다. 각 픽셀은 다수의 행 도체(86)(도 8에는 이들중 하나만 도시됨)와 다수의 열 도체(88)(도 8에는 이들중 하나만 도시됨)에 의해 어드레스된다. 상부 기판(80)은 공통 접지 전위 층(90)을 포함하고 있어서, 액정 물질의 개별 영역이 그 영역에 걸쳐서 한정된 전위를 갖게 하며, 이러한 전위는 접촉 패드(84) 상의 전위에 의해 지시된다.8 shows a liquid crystal display device according to the invention. The device is provided with two glass substrates 80, 82, which face each other to hold a liquid crystal material (not shown) therebetween. The lower substrate 82 is an active plate that defines the pixel layout described above. Each pixel defines a contact pad 84 for the liquid crystal material. Each pixel is addressed by a number of row conductors 86 (only one of them is shown in FIG. 8) and a number of column conductors 88 (only one of them is shown in FIG. 8). The upper substrate 80 includes a common ground potential layer 90 such that individual regions of the liquid crystal material have a defined potential over that region, which is indicated by the potential on the contact pad 84.

능동 판은, 예컨대 종래의 능동 매트릭스 액정 디스플레이의 능동 판을 형성하는데 사용된 것과 동일한 프로세스를 사용하는 것과 같이 알려진 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 따라서, 필요한 트랜지스터 및 커패시터는 박막 기술을 사용하여 형성되며, 트랜지스터는 비결정 실리콘 디바이스 또는 다결정 실리콘 디바이스로 한정될 수 있다.The active plate may be manufactured using known techniques, such as using the same process used to form the active plate of a conventional active matrix liquid crystal display, for example. Thus, the necessary transistors and capacitors are formed using thin film technology, and the transistors may be limited to amorphous silicon devices or polycrystalline silicon devices.

본 발명의 어드레싱 구조는 매우 빠른 어드레싱이 달성될 수 있게 하며, 이는 액정이 방전되는 비율을 후속적으로 나타내는 전류를 샘플링하는데 있어서 짧은 샘플링 기간이 필요하기 때문이다. 블랙 바 어드레싱 아티팩트는 업데이트를 필요로 하지 않는 픽셀이 절연되게 함으로써 제거된다. 고전압의 급속한 스위칭에 대한 필요는 감소하며, 어드레싱 구조는 개선된 온도 안정성을 가능케 하거나 온도 변동에 대한 쉬운 보상을 가능케 한다.The addressing structure of the present invention allows very fast addressing to be achieved because a short sampling period is required to sample the current which subsequently indicates the rate at which the liquid crystal is discharged. Black bar addressing artifacts are eliminated by allowing pixels that do not require updating to be isolated. The need for high voltage rapid switching is reduced, and the addressing structure enables improved temperature stability or easy compensation for temperature variations.

여러 수정 사항은 당업자에게는 명백할 것이다.Many modifications will be apparent to those skilled in the art.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 키랄 네마틱 반사성 쌍안정 액정 물질을 사용한 디스플레이 및 이러한 디스플레이를 구동하는 방법에 이용된다.As described above, the present invention is used in displays using chiral nematic reflective bistable liquid crystal materials and methods of driving such displays.

Claims (12)

디스플레이 장치로서,As a display device, 쌍안정 키랄 네마틱(bistable chiral nematic) 액정 물질 층과;A bistable chiral nematic liquid crystal material layer; 픽셀 어드레스 회로의 행과 열을 한정하는 능동 매트릭스 기판으로서, 각 픽셀 어드레스 회로는 상기 액정 물질의 각 부분에 신호를 인가하기 위한 출력을 가지는, 능동 매트릭스 기판을 포함하며,An active matrix substrate defining rows and columns of pixel address circuits, each pixel address circuit comprising an active matrix substrate having an output for applying a signal to each portion of the liquid crystal material, 여기서, 각 픽셀 어드레스 회로는,Here, each pixel address circuit is 상기 픽셀 어드레스 회로의 나머지 부분으로의 공급 전압을 스위칭하며, 행 어드레스 라인에 의해 제어되는 제 1 스위칭 디바이스와;A first switching device for switching a supply voltage to the remaining portion of said pixel address circuit and controlled by a row address line; 상기 공급 전압이 상기 액정 물질의 상기 각 부분에 제공되는 것을 허용하거나 금지하며, 열 선택 라인에 의해 제어되는 제 2 스위칭 디바이스를 포함하는, 디스플레이 장치.And a second switching device which allows or prohibits the supply voltage to be provided to the respective portions of the liquid crystal material and is controlled by a column select line. 제 1항에 있어서, 상기 액정 물질의 상기 각 부분 상의 전압의 크기가 상기 공급 전압 크기로부터 감소될 수 있게 하는, 상기 액정 물질의 상기 각 부분에 대한 전류 방전 경로를 더 포함하는, 디스플레이 장치.The display device of claim 1, further comprising a current discharge path for each portion of the liquid crystal material to allow the magnitude of the voltage on each portion of the liquid crystal material to be reduced from the supply voltage magnitude. 제 2항에 있어서, 상기 방전 경로는 절연 스위치와 전류 싱크(sink)를 포함하며, 여기서 상기 전류 싱크를 통해 흐르는 전류는 상기 전압 크기가 감소되는 비율을 제어할 수 있도록 제어 가능한, 디스플레이 장치.The display device of claim 2, wherein the discharge path includes an isolation switch and a current sink, wherein the current flowing through the current sink is controllable to control a rate at which the voltage magnitude decreases. 제 3항에 있어서, 상기 전류 싱크는 커패시터에 연결된 게이트를 가진 트랜지스터를 포함하며, 여기서 상기 커패시터 양단의 전압은 전류 미러(mirror) 회로에 의해 결정되며, 상기 전류 미러 회로는 상기 전압 크기의 원하는 감소율을 제공하도록 선택된 입력 전류를 샘플링하는, 디스플레이 장치.4. The current sink circuit of claim 3, wherein the current sink comprises a transistor having a gate connected to a capacitor, wherein the voltage across the capacitor is determined by a current mirror circuit, the current mirror circuit having a desired rate of reduction of the voltage magnitude. A display device for sampling the input current selected to provide. 제 4항에 있어서, 제 2 열 선택 라인이 상기 입력 전류를 상기 픽셀에 공급하기 위해 제공되는, 디스플레이 장치.A display device as claimed in claim 4, wherein a second column select line is provided to supply the input current to the pixel. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 절연 스위치가 상기 액정 물질의 상기 각 부분을 상기 전류 미러 회로로부터 절연시키는 동안에 상기 전류 미러 회로는 상기 입력 전류를 샘플링하는, 디스플레이 장치.The display device according to claim 4 or 5, wherein the current mirror circuit samples the input current while the isolation switch insulates the respective portions of the liquid crystal material from the current mirror circuit. 제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 전압은 양의 값과 음의 값 사이에서 변동하며, 상기 전류 미러 회로는, 상기 공급 전압이 양인지 또는 음인지의 여부에 의존하는 상기 커패시터 양단에 전압을 제공하도록 구성될 수 있는, 디스플레이 장치.7. The method according to any one of claims 4 to 6, wherein the supply voltage varies between a positive value and a negative value, and the current mirror circuit depends on whether the supply voltage is positive or negative. A display device, which can be configured to provide a voltage across a capacitor. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 각 스위칭 디바이스는 트랜지스터를 포함하는, 디스플레이 장치.The display apparatus according to claim 1, wherein each switching device comprises a transistor. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 이전의 프레임 및 현재의 프레임에서의 픽셀 출력에 기초하여 어떠한 픽셀에 상기 공급 전압이 제공될 것인지를 결정하기 위한 프레임 기억장치(store)를 포함하는, 디스플레이 장치.9. The apparatus according to any one of claims 1 to 8, comprising a frame store for determining which pixel the supply voltage is to be provided to based on pixel output in previous and current frames. , Display device. 각 픽셀 어드레스 회로가 액정 물질의 각 부분에 신호를 인가하기 위한 출력을 갖는, 픽셀 어드레스 회로의 행과 열을 한정하는 능동 매트릭스 기판을 포함하는 쌍안정 키랄 네마틱 액정 디스플레이 장치를 어드레스하는 방법으로서,A method of addressing a bistable chiral nematic liquid crystal display device comprising an active matrix substrate defining rows and columns of a pixel address circuit, each pixel address circuit having an output for applying a signal to each portion of the liquid crystal material, 상기 액정 물질이 호머트로픽(homeotropic) 상태에 도달하게 하기에 충분한 공급 전압을 각 픽셀에 제공하게 하도록 픽셀 행을 선택하는 단계와;Selecting a row of pixels to provide each pixel with a supply voltage sufficient to cause the liquid crystal material to reach a homeotropic state; 어떤 픽셀이 상기 액정 물질의 상기 각 부분에 상기 공급 전압이 인가될 필요가 있는지를 결정하는 단계로서, 이전 프레임에서 반사성 플래너(reflecting planar) 상태였으며, 현재의 프레임에서 반사성 플래너 상태를 유지하고 있는 그러한 픽셀은 상기 공급 전압을 필요로 하지 않는 것으로 결정되는, 결정 단계와;Determining which pixels need to be applied with the supply voltage to each of the portions of the liquid crystal material, which were in a reflecting planar state in the previous frame and maintaining a reflecting planner state in the current frame Determining that a pixel does not require the supply voltage; 상기 공급 전압을 필요로 하는 것으로 결정된 그러한 픽셀에 상기 공급 전압을 제공하는 단계와;Providing the supply voltage to such pixels determined to require the supply voltage; 두 개의 값중 하나를 갖는 입력 전류를 상기 행 상의 각 픽셀에 제공하는 단계와;Providing an input current having one of two values to each pixel on the row; 상기 입력 전류를 샘플링하는 단계와;Sampling the input current; 상기 샘플링된 입력 전류에 의존하는 비율로 상기 액정 물질의 상기 각 부분 상의 전압의 크기가 변화되게 하는 단계로서, 상기 공급 전압이 공급된 그러한 픽셀에 대해, 상기 입력 전류의 제 1 값은 결국 상기 액정 물질이 반사성 플래너 상태를 채택하게 하며, 상기 입력 전류의 제 2 값은 결국 상기 액정 물질이 투과성 포컬 코닉 상태를 채택하게 하는, 단계를,Causing the magnitude of the voltage on each portion of the liquid crystal material to change at a rate that depends on the sampled input current, wherein for such a pixel to which the supply voltage is supplied, the first value of the input current ultimately results in the liquid crystal Causing the material to adopt a reflective planner state, the second value of the input current eventually causing the liquid crystal material to adopt a transmissive focal conic state, 포함하는 어드레스 방법.Addressing method. 제 10항에 있어서, 상기 입력 전류의 상기 제 1 값은 상기 입력 전류의 상기 제 2 값보다 더 높으며, 이것은 결국 상기 액정 물질 상에서 전압 변화가 좀더 급속한 비율로 일어나게 하며, 이를 통해 결국 상기 호머트로픽 상태로부터 과도 플래너 상태(transient planar state)로의 전이를 야기하는, 어드레스 방법.11. The method of claim 10, wherein the first value of the input current is higher than the second value of the input current, which in turn causes a voltage change on the liquid crystal material to occur at a more rapid rate, thereby eventually causing the homertropic state. Addressing method that causes a transition from a transient planar state to a transient planar state. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 공급 전압은 어떤 프레임에 대해서는 양의 값이며, 다른 프레임에 대해서는 음의 값인, 어드레스 방법.The addressing method according to claim 10 or 11, wherein the supply voltage is a positive value for one frame and a negative value for another frame.
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