TW201033985A - Energy-saving method for marking an area of a liquid crystal screen - Google Patents

Description

201033985 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種定址一液晶顯示器螢幕的方法以及 施行此方法的顯示裝置。 更明確地說’本發明係關於雙穩態液晶顯示器。其特 別適用於其兩個穩態構造相差約180。扭角的雙穩態向列式 (nematic)液晶顯示器。 【先前技術】 最廣泛使用的液晶顯示器係使用向列型液晶。它們係 由被放置在兩塊平板之間的一層液晶所構成。每一塊平板 皆包括一基板，其經常係由玻璃製成，於該基板上則沉積 者.導電電極，以及一所謂的錯定層（anchoring layer)， 亦稱為準直層（alignment layer)。該錨定層會在鄰近的液晶 分子上施加一回正力矩（return torque)，該回正力矩會趨於 將它們配向成平行於被稱為易磁化軸（easy axis)的方向。該 等鈿疋層較佳的係藉由一經磁刷聚合物的沉積層來產生， 用以產生該易磁化軸的方向。該易磁化軸的方向較佳的係 非常接近磁刷作用的方向。 舉例來說，因而構成的單元的厚度（稱為句會因將直徑 等於所希厚度（通常從丨至6μιη)的球體分散在該等平板之 間而保持恆定。 以雙穩態液晶為基礎的裝置眾所皆知。當電場不存在 時’液晶會依據單-構造來配向^此構造對應於該單元中 201033985 的液晶的絕對最小彈性能量，其顧及到該等兩塊平板的錨 定作用。於一電場作用下’此構造會持續的變形而且其光 學特性會以外加電壓為函數產生變化。被稱為「強烈錨定 層」的猫定層會保持位於靠近該等平板處之分子的方向， 其在基板平面中（幅角平面（azimuthal plane))及在與其垂直 的方向中（頂角方向（zenithal directi〇n))的變化皆很小：該準 直層靠近該等平板的分子的強烈錨定作用對應於一強烈的 幅角錯定作用（在該基板的平面中保持固定的方向）以及一 強烈的頂角錨定作用（保持靠近該基板的平面的方向，也就 是’該等分子朝垂直該基板的方向（其與電場平行）升起的現 象極小甚至完全沒有而且不論外加電壓為何皆然）。 當電場關閉時，向列液晶便會因該等兩塊平板上的錨 定作用而回正。其會依照沒有外加電場的單一穩定構造來 回正。S亥裝置為單穩態。熟習本技術的人士便會瞭解最普 遍的向列型顯示器的操作模式：扭轉向列型（Twisted

Nematic ’ TN)、超扭轉向列型（Super_Twisted Nematic ’ STN)、電控雙折射向列型（EiectricaUy c〇ntr〇iied Birefringence nematic，ECB)、垂直準直向列型（Vertical Aligned Nematic，VAN)、…等。在定址層，該些顯示器可 以直接被定址（超低解析度）、在被動多工模式中被定址（中 等解析度）、或是在主動模式中被定址（高解析度當該定 址作用被多工處理時，也就是逐列實行，為讓影像可以呈 現視覺穩定’該等定址訊號必須以數十赫茲的頻率被發 送：當像素不再受到電壓作用時，其便會立刻回到沒有任 5 201033985 何外加電場的穩定狀態。 舉例來說’在該些單穩態顯示器上可能會在該顯示器 的給定區域（稱為閃爍區）中產生閃爍效應。此區域可能係該 顯示器之被定址表面的全部或其一部分。此處的閃爍作用 相當於會在該區域中產生會出現、消失、接著又出現、等 現象的影像’影像之消失作用的特徵為在整個該區域上方 有均勻的色調。均勻色調為該區域中的所有像素實質上相 同的色調’該色調的顏色可為任何顏色。為達成此閃爍效 應，必須藉由發送下面的訊號給該顯示器的該區域來定址 它： -對應於要被顯示之影像的訊號，以便讓該影像出現 -對應於該顯示器上均勻色調的訊號 -再次發送對應於要被顯示之影像的訊號，以便讓該影 像再度出現。 單穩態顯示器沒有影像記憶體’ 一旦對應於該均句色 調的訊號被施加之後，該顯示器便會「忘記」前面所施加 的影像’並且必須再次發送對應於該影像的訊號方能再度 顯示該影像。 【發明内容】 本發明的目的係改良液晶顯示裝置的效能。明確地 說，本發明的目的係藉由使用新穎的構件來標註被顯示在 一液晶顯示器上之資訊的一部分或全部，同時保持低於標 準液晶顯示器之耗能的耗能。 201033985 此目的係利用定址一矩陣螢幕的方法來達成，該螢幕 ―雙穩態液晶層’其會被分成多個雙㈣液晶像素， 以及 在每一個像素中皆有一施加—訊號給此像素的構 件’該外加訊號包括一電場， 母一個雙穩態液晶像I皆有兩個彳能的穩定狀態，該 ❹等可能的穩定狀態於沒有任何電場被施加至此像素時仍為 穩定，該等兩個穩定狀態會對應於觀看螢幕之觀看者不同 的視覺感受，該方法的特徵在於其包括下面步驟： A. —被稱為擾亂訊號（disturbance以吕⑽以Sp)的訊號 ， 會被施加至處於初始狀態（其對應於該等穩定狀態中其中一 * 者）中的一像素區中的每一個像素，並且會維持一段給定的 第一時間週期（tl)，該擾亂訊號高於一臨界訊號，其會使得 该區域中的每一個像素皆會離開其初始狀態，該擾亂訊號 〇 低於一切換訊號，其會使得該區域中具有和其初始狀態相 同之其中一個穩定狀態的每一個像素皆不會切換至另一個 穩疋狀態’接著，該區域中的每一個像素便會處在介於該 等兩個穩定狀態中間的受擾亂中間狀態中，且接著 • B•沒有任何訊號會被施加至該區域中的每一個像素， 其會維持第二給定的時間週期（t2)，以便讓每一個像素返回 其初始的穩定狀態，且接著 C.反覆進行前面兩個步驟a與B。 於一變化例中’步驟A與B反覆進行的次數較佳的係 201033985 大於i，以便達到因交替該區域中每一個像素的受擾亂狀態 和初始狀態所導致的該區域的閃爍視覺效果。 ^於另一變化例中，連續兩次反覆進行步驟A與B的分 隔時間持續長度較佳的係小於觀看者之視網旗暫留（如㈤ persistence)的時間持續長度，以便達到該區域之靜態標註 的視覺效果。 此外，根據本發明的方法還可能包括在至少兩次反覆 進行步驟A與B之間於該螢幕上移動該像素區。 該層中的像素較佳的係會被排列在多個平行像素列及 多個平行像素行之中，該等列實質上垂直於該等行。被施 加至某一像素的擾亂訊號較佳的係包括一被施加至該像素 所在之行的行訊號，且此外，較佳的係還包括一被施加至 該像素所在之列的列訊號，此擾亂訊號較佳的係和該行訊 號與該列訊號之間的差值成正比或是等於該差值。於一變 化例中，該區域可能包括一相鄰列之集合和一相鄰行之集 合。於另一變化例中，該區域可能包括一相鄰列之集合和 一相鄰行之集合的交點。 擾亂訊號可以是： -一抹除訊號，對該抹除訊號來說，初始處於該等穩定 狀態中其中一者之中的像素的受擾亂狀態會與初始處於另 一穩定狀態之中的另一像素的受擾亂狀態完全相同，初始 處於兩個不同穩定狀態之中的兩個像素的受擾亂狀態會對 應於觀看螢幕之觀看者相同的視覺感受，或者 --中間擾亂訊號’對該中間擾亂訊號來說，初始處於 201033985 3玄等穩定狀態中其中一者之中的像素的受摄亂狀態會與初 始處於另—穩定狀態之中的另一像素的受擾亂狀態不同， 初始處於兩個不同穩定狀態之中的兩個像素的受擾亂狀態 會對應於觀看螢幕之觀看者不同的視覺感受。 擾亂訊號可包括： •—具有恆定電壓的電訊號，或者 週期性的訊號；於此情況中，該擾亂訊號的頻率可 月&包括50Hz與500Hz之間，或者可能高於500Hz。 該等兩個穩定狀態較佳的係包括一阻隔狀態與一導通 狀態’該導通狀態讓觀看者感受到的亮度（Lib)會高於該阻 隔狀態的亮度（Lid) ’初始處於導通狀態之中的像素的受擾 爲匕狀態讓觀看者感受到的亮度（Lpb)會低於此像素之初始導 通狀態的亮度（Lib)至少5%。 擾礼訊號可包括有效RMS電壓值大於該液晶層之夫瑞 德里克斯電壓（Freetjericksz voltage)的 1.65 倍。 最後，擾亂訊號較佳的係雙極性。 【實施方式】 施行根據本發明方法的裝置 現在將說明施行根據本發明方法之根據本發明的裝置 (亦稱為顯示器）的第一與第二實施例。 該些實施例包括一使其可以顯示一影像的矩陣螢幕， 該螢幕包括： 雙穩態液晶分子層，其會被分成多個雙穩態液晶像 9 201033985 素，以及 -在每一個像素中皆有一施加一訊號給此像素的構 件，該外加訊號包括一電場，該些施加構件會特別被排列 成用以根據後面所述之本發明方法的反覆方式來施加一根 據本發明的擾亂訊號Sp。 每一個雙穩態液晶像素皆有兩個可能的穩定狀態。此 等兩個穩定狀態於沒有任何電場被施加至此像素時仍為穩 定，該等兩個穩定狀態會對應於觀看該矩陣螢幕之觀看者

:同的視覺感受。一像素的每一個穩定狀態皆對應於液晶 分子在此像素該位階處的一給定的穩定構造。 該等像素會被排列在多個平行像素列及多個平行像素 行之中，該等列實質上垂直於該等行。 該層的液晶為向列型1液晶層係被放置在兩塊平板 之間’該組裝件會構成-液晶單元。每—塊平板皆包括一 基板，其較佳的係由玻璃製成，於該基板上則沉積著·一 導電電極，以及一所謂的錨定層，亦稱為準直層。

該錨定層會在鄰近的液晶分子上施加一回正力矩，該 回正力矩會趨於將它們配向成平行於被稱為易磁化軸的方 向該等銷疋層較佳的係藉由一經磁刷聚合物的沉積層來 :生：用以產生該易磁化軸的方向q亥易磁化軸的方向較 ^的係非常接近磁刷作用的方向。 舉例來說，因而構成的單元的厚度（也就是平板之^ ^離’在平板之間包括該液晶層）(稱為d)會因將直徑 所希厚度（通常從1至6^)㈣时録料平板之^ 10 201033985 保持恆定。 該層中的液晶為「雙穩態」：此類型液晶的運作係藉 由在沒有電場時於兩個穩定狀態之間進行切換。一外部電 場僅會在用以讓該液晶的構造從其中一種狀態切換成另— 種狀態所需要的時間中被施加。當沒有電控制訊號時，該 顯示器會停留在已達成的狀態中。由於其操作原理的關 係，此類型顯示器所消耗的能量會與影像的變化次數成正 0 比。因此，當該些變化的頻率下降時，該顯示器操作所需 的功率便會趨於零。 ZBD技術和BiNem技術 圖1圖解的係根據本發明的裝置的第一實施例中介於 % 該等平板的兩個部分之間的一液晶像素的兩種不同的狀 • 態°該第一實施例使用彎電效應（flexoelectric effect)來進行 切換’也就是’外加電場的記號。預傾角（pretih angle)(也 就是，靠近表面的液晶分子和該表面所形成的角度）會在沒 ❹有外加電場下於兩個穩定數值之間作改變。利用一格柵伺 服層（grating serving)作為準直層便可達成此雙穩態能力（請 參見文件[1]、[2]、[3]、以及圖1)。此項技術稱為 ZBD(Zenithal Bistable Disply(頂角雙穩態顯示器））。該等準 .直層中的其中一層係藉由一週期性格柵層所構成，其允許 该等液晶分子在此格柵層的表面附近有兩個配向，其中一 個配向為水平（Planar)而另一配向為垂直（homotropic)。 圖2為根據本發明之裝置的第二實施例的液晶單元的 一部分的剖面與輪廓圖。於此圖中顯示三個相鄰的液晶像 11 201033985 素。此第二雙穩態實施例使用下面的表面效應：在該等準 直層中至少其中一層上中斷頂角錨定作用。此中斷作用允 許在扭轉角度絕對值相差介於150。與180。之間的兩種構造 之間進行切換。在下面的段落中會說明此顯示器（稱為 BiNem顯示器）的操作。

BiNem顯示器（文件[4]至[8])概略顯示在圖2中並且具 有和ZBD類型之液晶單元完全相同的通用配置，其同樣使 用基板、電極、偏光板、以及液晶。BiNem顯示器優先使 用扭角相差約+/-180。（其落在150。與18〇。之間的絕對值之 中）的兩種扭轉構造。較佳但非限制性的變化例係由下面所 構成.一以U(圖解在圖2的左邊）來表示的均勻或弱扭轉構 造，於該構造中，分子實質上會相互平行；以及一以τ(圖 解在圖2的右邊）來表示的強扭轉構造。最小扭轉構造口的 扭角絕對值介於0。與20。之間。液晶層3〇係被放置在兩塊 平板20與10之間，該等兩塊平板分別稱為主平板（麵… plate)和從平板（Slave piate)。主平板2〇包括：一基板 -電極22;以及一錨定層24,用以產生該液晶的強烈幅角 與頂角錨定作帛，也就是’和單穩態液晶顯示器中所使用 者相同類型的錨定物。從平板10包括：—基板u; 一電極 12;以及一錯定層14,用以產生一特定的錨定作用，其會 對應於該液晶的-弱頂角駭作用及—中等或強幅角錯定 作用。電極12與22(通常為透明的）通常係由沉積在基板u 與21之上被稱為氧化銦錫（IT0)的讨料所構成。它們使 得施加一垂直於該等平板10與20的電場成為可能的。 12 201033985 在基板11與21每一者之上增加偏光板（通常係在該單 元的外側，但是沒有限制性）使其可以依照錨定方向，根據 6亥等兩個偏光板的角度，讓每一種構造和一光學狀態產生 關聯’舉例來說，構造U為暗而構造τ為亮，或者反之亦 可。 端視後偏光板（也就是’位於該液晶層中和該顯示器之 銳看者不同的另一側）的類型而定，其可以達成下面各種光 學模式·透射式、透反射式、或是反射式（文件[9]、[1〇])。 亦可以在觀看者側使用單一偏光板並且再相反側使用一擴 散面鏡（[18]、[19])。 向列性會對掌於一自發間距（spontane〇us pitch)p〇，該 間距會被選為接近於該單元之厚度d的四倍，以便讓前面 提及的兩種構造有相等的能量。所以，單元的厚度d和自 發間距po的比值，也就是d/po，會約等於〇 25+/-0.1。若 沒有電場，狀態T與U便係最小能量狀態：該單元係雙穩 態。 在一強烈電場的作用下，會產生一幾乎為垂直的構 造，以Η來表示並且圖解在圖2的中央。在從平板1Q的表 面附近，該等分子會預垂直於此，頂角錨定作用會被認為 「被申斷（broken)」。此中斷作用係因此平板上的弱頂角錨 疋特性而產生的，其可讓靠近該表面的分子在垂直於該基 板的方向中擺脫該準直層的吸引。對應於中斷從平板1〇上 之錨定作用的電壓，Vcass，稱為中斷電壓（break v〇ltage)。 事實上’其係對應於分子會受到影響的中斷電場， 13 201033985

Ecass=Vcass/d。一般來說，對於有弱頂角錨定作用的準直 層來說（例如文件[11]和[12]中所述），Ecass在環境溫度（25 °C )處會小於15 V/ β m。接著，中斷電壓便會係：對d=1 μ m 來說，Vcass<15V ;對 d=2/zm 來說，Vcass<30V ;對 d=5 # m來說，Vcass<75V。又’中斷電壓Vcass必定會有至少 數伏特，即使對超薄（1 // m)的液晶單元來說亦然。 當電場被關閉時，單元會改變至雙穩態構造U與τ中 的其中一者或另一者（參見圖2)。當所使用的控制訊號在主 平板20附近誘發液晶強烈流動時，主平板2〇和從平板i 〇 之間的流體動力耦合作用26便會在靠近該從平板處產生一 流艎動力流（或通量）用以誘發構造T。於相反的情況中，藉 由兩塊平板10與20之間的彈性耦合作用28，其會借助於 弱錨定作用的可能的傾斜，則會產生構造U。 下文中，「切換」一 BiNem類型顯示器中的螢幕元素 或像素的實際意義為將液晶分子從初始的穩定構造（U或τ 或此兩種構造共存）改變為最終的穩定構造（1或1；或此等構 造共存）。此用詞同樣適用於ZBD類型顯示器的兩種穩定構 造。 被施加至像素的訊號具有由數種位準所構成的標準形 式。被施加至像素VP的訊號具有雙位準訊號的標準形式； 不過，亦可能係多重位準[13]或是單位準。倘若兩個位準之 間的電壓降超過特定絕對值的話’而且倘若其操作在非常 紐的時間中的話；那麼，對於要達成的構造T來說，電壓 躍遷（jump)」便很足夠。倘若躍遷仍不足夠的話，或者倘 201033985 若遷移時間太長的話，那麼，該流體動力流便會不足 造丁則可能無法達成，並且會達成構造υβ 定址模式 針對標準液晶所開發屮边 一 . ]發出來的二種定址模式（直接式、被

動多工式、主動式）皆可用於W w白J用於BiNem或ZBD顯示器。最常 見的定址模式為被動多工彳… 式疋址，不過，亦可以使用利用 薄膜電晶體的主動式定n 動式疋址[14P在多工主動模式和被動模式 e ，（BlNem或ZBD類型）顯示器係一由n乘以μ個螢幕元 素(稱為像素)所構成的矩陣螢幕，Ν為像素的列數而μ為像 素的灯數，而且定址係以逐列的方式進行。 在被動多工模式中，存丨‘ ^ 八甲例如圖3中所示，每一個像素皆 • 係由下面的交點所構成： . 一列導電電極或導電長冑52,其會被沉積在該等平 板的其中一者之上並且對應於一列像素，以及 --行導電電極或導電絲5〇’其會被沉積在另一平 Q 板之上並且對應於一行像素。 該些垂直的導電長條5〇、52會被沉積在每一塊平板 位於由相同基板所承載之兩個相鄰導電長條之間的區 域稱為像素間空間（inter_pixel space)。由該等像素所構成的 •整個區域便稱為矩陣區。標註區以係此矩陣區的一部分。 習慣上’在現代技術中，該矩陣區會對應於顯示區，於該 區域上會顯示希望顯示的影像的内容。在該矩陣區料 面，前面提及的導電長條5〇、52會轉換成線路，其會連接 至用以產生定址訊號的控制電路。該些控制電路可能係位 15 201033985 於該基板上或旁邊1標準的方式巾（衫沒有㈣性） 利用我們稱A「驅動器⑽ver)」的控制電路或器件來定址 該等顯示器’舉例來說，該等「驅動器」係位於被焊接至 該螢幕的撓性連接元件上。該等驅動器主要係由受控於移 位暫存ϋ的類比閘所構成’其可在該等控制電子元件㈣ 等線路之間達成連結。 為顯示座標註區為（n，m)的像素ρ，η為此像素所在之列 的編號（整數）’ ml此像素所在之行的編號（整數），一列定

址訊號VLn會被施加在列K上且一行定址訊號Km會： 施加在行m之上一般來說，該等導電電極係由被稱為 ITO(Indlum Tin mixed 0xide(氧化銦錫））的透明導電材料所 產生的。但是’當該顯示器為反射式時’位於觀看者相反 侧的該等電極料關料透明料電㈣（料彳來說 來產生。 j

要注意的係，被動模式與主動模式之間的其中一個重 要差異係’在被動多X模式中，電壓係透過構成該等列與 該等行的多條正交電極被施加，肖等列與該等行的交點會 構成像素；而在主較址_，f壓則係透過精細的電線 被施加至和每一個像素相關聯的電晶體。相同列中的所有 電晶體在此列的啟動期間皆會導通。 多工模式中BiNem顯示器的控制 會以逐列 一電訊號 「已啟動 當顯示器的結構戲前面所述的矩陣類型時， 的方式來實行定址。當希望寫入一給定列n時， 便會被施加至此列，接著，其便會被認為 16 201033985 (activated)」。我們將此列定址訊號稱為列啟動訊號VLn。 於標準被動多工的情況中，所有列的訊號VLn皆相同，而 且我們稱其為VL。 對BiNem來說，參考圖4，會在啟動期間區分出兩個 階段·第一階段基本上係藉由施加電壓VIL>Vcass至該列 定址訊號維持時間持續長度Tl(其會構成第一 VL位準）以達 成錫定中斷（也就是’所探討之列上的垂直構造）所構成。一 般來說’在BiNem的目前技術狀態中，在溫度範圍〇。至50 中’ V1L介於6V與30V之間。在第二階段期間，訊號V2L 會被施加至該列維持時間持續長度T2，其會構成第二和最 後的VL位準。一般來說，在BiNem的目前技術狀態中， 在溫度範圍0。至50。中，V2L介於2V與12V之間。於此範 例中’列定址訊號為雙位準；不過，其亦可能係單位準或 多位準。其中一變化例會使用低於中斷電壓的列訊號，行 訊號則允許切換成該等構造中的其中一者或另一者[2〇];或 者，根據具有雙步驟的變化例。所有像素皆會先被切換成 相同的構造，而接著行電壓會造成中斷作用，不過僅在要 被切換成另一構造的像素申。 被稱為VC之視為「資料（data)」的電訊號會同時被施 加在所有行之上。根據一標準的變化例，訊號資料VC的後 緣會同步於列啟動訊號之第二位準V2L的後緣[4]。端視同 時被施加至每一行的訊號vcm的電壓的數值及/或其形式 及/或時間持續長度tc❿定，纟會在對應於此行和被啟動列 之交點的像素中達成構造U 3戈T。接著，從該顯示器的第 17 201033985 一列到最後一列，其會依次啟動後面一列，而其它列並不 會被啟動，依此類推。介於某一列的啟動結束和後面一列 的啟動開始之間的時間稱為列間時間（inter r〇w time)TL。此 時間通常，但是沒有限制性，介於10仁s和1〇ms之間。我 們將此定址稱為「單步驟定址（〇ne_step addressing)」。該 等列的啟動順序（先啟動n_卜接著為n，然後為n+1)定義掃 描的方向46(參見圖3)。顯示器的定址時間便係依照顯示一 新影像内容的方式來定址其所有列所需要的時間。 說明灰階之產生的文件Π 5]便提供藉由修正vc參數來 取得灰階的三種變化例（文件[15]的圖23)。 根據被稱為部分定址的用法，其會希望僅在影像的其 中一區域中顯示新内容，該影像的其餘部分則保持不變。 於此情況中，僅有對應於希望顯示新内容之區域的列才會 被啟動。 根據一較佳已知（但是沒有限制性）的控制方法，在進行 逐列定址之前，會先在一給定的構造中（通常為丁）以共同的 方式來完全定址該螢幕（顯示整個影像）或是定址該螢幕中 的某個區域（部分定址）’其係藉由以一訊號Vpre來同時啟 動所有列或是對應於該區域的一群列。接著，便會根據標 準的多工處理方法來逐一定址該等列，用以顯示所希的影 像或區域。因此，僅必須實行兩次遷移，一方面係從丁遷 移至T,另一方面係從τ遷移至u或是遷移至1；與了之混 °此雙步驟定址（tW0_steP addressing)」可達像素切換 之較佳管理效果，因為依此方式’全部的像素在第二 201033985 開始處皆會始於一具有良好定義的狀態。根據列電壓低於 中斷電壓的變化例，在第二步驟期間，行電壓僅會對其狀 • 態（構造）希望予以修正的像素造成中斷作用。舉例來說，圓 4中便圖解Binem顯示器在兩道步驟中的多工被動定址的 原理。被施加至行m的行定址訊號在此處會經過選擇，使 得tc = T2。數值VC1至VC5係同步於被連續啟動的列i至 5而被施加在該行m之上的VCm的數值，以便在該被啟動 〇 列和該行m之交點處的像素上達成所希的最終構造。於試 圖僅達成U或T的模式中，舉例來說，可能會選擇具有脈 衝形式的電壓VC’而不同的變化例可能如下： VC(U)=+Vc〇l 而 VC(T)=_Vc〇1(圖 4 的範例） VC(U)為用以達成構造u的行定址訊號。 • VC(T)為用以達成構造τ的行定址訊號。 或者：VC(U)=+Vcol而VC(T)=0，反之亦可。 根據BiNem顯示器的一較佳已知（但是沒有限制性）的 Q 實施例，準直層的磁刷方向會正交於顯示器的列的方向， 此類型的顯示器即已知具有「正交磁刷作用（〇rth〇g〇nal brushing)」（文件[15])。 為防止在液晶中發生電化學效應，訊號Vpre和訊號VL . 可以使用雙極脈衝。

臨界電壓VO和夫瑞德里克斯電壓VF 要注意的係’在液晶單元中，為對該等分子進行配向 所％加的電場經常會有一臨界電壓。舉例來說，探討被放 置在一於該等兩塊平板上具有平面及水平錨定作用之單元 201033985 中的正介電各向異性之向列型；若沒有電場的話該等分-子會相互平打並且會平行於該單元之組裝件中的平板。一 被垂直施加至該等平板的電場僅有在該電壓高於特定臨界 電壓（稱為夫瑞德里克斯臨界電壓VF或夫瑞德里克斯電壓 . VF(文件[16]))時才會開始對該等分子進行配向。在vf以 下，液晶分子依然無法移動，其會被向列性彈力固定。從 VF開始，當電壓提高時，液晶的分子便會在電場的方向中 逐漸地轉動：首先是位於該單元中心的分子，接著則是除 了靠近該等平板的分子之外藉由錨定作用來保持其準直結 @ 果的其它分子。 電壓VF可以下面的公式來表示： VF= 7Γ [ΚΙ 1/| Α ε |]1/2 其中，K11為液晶的其中一個彈力係數，而△ ε為其介 電各向異性係數。根據△ ε的記號，該等分子會傾向於配 向平行（△ ε <0)或垂直（△ ε >〇)於該外加電場。和該液 晶單元的厚度無關並且通常會因顯示器中所使用的液晶混 合物而在0.3V和IV之間改變。 © 因為△ ε係被施加至液晶的訊號的頻率的函數，所以： -VF(static)或VFs係指對應於連續施加之訊號（也就 是’零頻率）的夫瑞德里克斯電壓，以及 -VF(dynamic)或VFd係指對應於頻率高於液晶之響應 頻率的外加訊號的夫瑞德里克斯電壓。 一般來說，VFd會略高於VFs。 當一平板上的分子的傾角（預傾角）很高時，該臨界電壓 20 201033985 便會消失。對中等傾角來說（通常為數度），該臨界電壓仍會 殘留，但是會較少被標註。當該等單元被扭轉或推雜（但仍 ，平面的）時’職界電壓仍會殘留，但是，該臨界電壓可 能會與由具有平面及平行錯定作用之單元所達成的臨界電 壓VF相差高達約3〇%。因此，對和用於測量夫瑞德里克斯 臨界電屢之液晶構造不同的液晶構造來說’臨界效應便係 指總是保持非常接近VF的數值，其特徵為係一被稱為Μ 的臨界電壓。 =此臨界效應的存在會賦予向列型顯示器的控制訊號一 最J、值’每是它們的其中一項有利條件。這使其可以防止 被顯示的影像受到干擾訊號的擾亂；只要該些干擾訊號的 .振幅小於該臨界電壓即可。此特性對多工處理來說非常重 . 要。 根據本發明所施加的擾亂訊號Sp 本發明可以藉由原始的方法來標註一沒有外加電場時 © ^括兩個穩定液晶構造之雙穩態矩陣顯示器中的某個像素 =區域這並無法應用於單穩態顯示器。標註概念的 定義係此區域相對於該影像中其它區域之視覺上可儀測的 光學L正。擾亂訊號Sp並不會修正先前被顯示在標註區 . 中的影像中所含的資訊。 η發明者已經顯示出，不需要切換該螢幕中的任何像素 可X在該些雙穩態顯示器上產生此額外的功能，所以， 既決速且具有最小的耗用能量。 影像係藉由將每一個像素切換成該等初始穩定狀態 21 201033985 t其中一者而被事先顯示在螢幕上。 藉由雙穩態液晶顯示器來施行的根據本發明的方法包 括下面步驟： a) —被稱為擾亂訊號Sp的訊號會被施加至處於初始 狀態（其對應於該等穩定狀態中其中一者）中的一像素區Zm 中的每一個像素，並且會維持一段給定的第一時間週期t i， 該擾亂訊號高於臨界訊號v〇,其會使得該區域中的每一個 像素皆會離開其初始狀態，該擾亂訊號低於切換訊號 Vcass，其會使得該區域中具有和其初始狀態相同之其中一❿ 個穩定狀態的每一個像素皆不會切換至另一個穩定狀態， 接著，該區域中的每一個像素便會處在介於該等兩個穩定 狀態之間的中間受擾亂狀態中；接著 b) 沒有任何訊號會被施加至該區域中的每一個像素， 其會維持第二給定的時間週期t2，以便讓該區域中的每一 個像素返回其初始的穩定狀態；接著 c) 反覆進行前面兩個步驟幻與b)，反覆進行的次數大 於1而且反覆頻率等於tl+t2。 ❹ 本發明所提出的方法係先在在包括要被標註的 組像素的整個標註區Zm之上施加一被稱為擾亂訊號Sp 的電訊號，維持時間週期t卜該擾亂訊號Sp具有一不包括 任何連續為零之範圍的已定義振幅；接著，不施加任何訊 · 號維持時間週期t2。 藉由施加作用被施加至一像素的電性擾亂訊號Sp包 22 201033985 -被施加至此像素所在之行的電性行訊號，例如行定址 訊號VC或VCm ’其定址方式如前面所述，以及 . _被施加至此像素所在之列的電性列訊號，例如列定址 sfl號VL或VLn ’其定址方式如前面所述， . 此擾亂訊號SP和該行訊號與該列訊號之間的差值成玉 比或甚至等於該差值：

Sp = VL-VC ❿ 或 及 像素（n，m)的 Sp=VLn-VCm 該擾亂訊號Sp的振幅為： -尚於夫瑞德里克斯臨界電壓¥1?且高於臨界電壓 以 -明顯在切換臨界電壓及中斷電壓Vcass之下。 此被稱為擾亂訊號S p的訊號會讓對應於該等像素的兩 個狀態的兩種構造產生變形：它們的光學特性會被修正， 該擾亂訊號的對比數值則會下降至使得該區域呈現均句的 色調。 該擾亂訊號Sp的用意並非要獨立地修正區域zm中的 每-個像素。舉例來說，.其並不會對區域&中的像素作任 何單獨修正用以顯示具有包括新資訊之灰階的新影像。 該擾亂訊號Sp會均勻地f a古t β , ^ J J地1也就疋，以相同的方式）修正 該區域中處於給定初始狀態中的 & T的所有像素，該初始狀態係 沒有外加電場時的兩種可能穩定狀態中的其中—者：初始 處於穩定導通狀態申的所有像紊 像常會有相同的受擾亂亮度 23 201033985

Lpb ;而初始處於穩定阻隔狀態中的所有像素則會有相同的 受擾亂亮度Lpd。對初始處於相同穩定狀態中的所有像素來 說’藉由該擾亂訊號對該等像素之光學狀態所進行的修正 作用皆為相同。對每一個初始的穩定狀態來說，不論哪一 個像素在此狀態中，該受擾亂狀態皆會相同。因此，於中 間抹除訊號的情況中會有兩個受擾亂狀態；而於抹除擾亂 訊號的情況中則僅會有單一個受擾亂狀態。

不論區域Zm中的所有像素的初始穩定狀態為何，它們 的擾亂訊號Sp皆相同。標註區Zm中的所有像素的擾亂訊 號皆會相同，以便在該整個區域上達成均勻擾亂的效果。 不論該擾亂訊號為抹除訊號或中間訊號，其皆不會在 β亥區域中修正先前所顯示的影像中所含的資訊。 不過，當該擾亂訊號明顯低於切換臨界電壓時 該等平板的分子的配向實際上並不會在u期間改變螢; 會儲存該等平板i的初始影像。《戶、要停止每—個該等 素的擾亂訊號讓它們返回沒有電場肖的平衡構造即可。

此，只要在數毫秒内便會在t2開始處重建變形之前的 像’其不會花費任何能量。於擾亂期間，沒有任何額外: 資訊會被顯示，因為該擾亂訊號的光學效應對於初始處. =穩定狀態中的所有像素來說皆相同，而該擾—號: 所重建的影像會係先前所顯示的初始影像。 因此，藉由讓該影像於u中在此區域中消失並且接 t再次出現，便會產生該螢幕區域的標註效果。 典型的時間持續長度tl係介於0.1秒與數十秒之間， 24 201033985 而典型的時間持續長产 貝负度t2係介於〇. i秒與數分鐘之間，因 此，典型的時間持绪4 予躓長度tl+t2係介於〇.2秒與數分鐘之間。 擾亂訊號Sp的效應：亮度之修正 於BiNem顯不器的特殊情況中，此兩種穩定狀態對應 於構造U與T。 一般來說，該等兩種穩定狀態包含： -亮狀態’亦稱為導通狀態；以及 ••暗狀態，亦稱為阻隔狀態。 假叹Lib為從具有對應於一像素所謂的亮狀態或導通 狀態之構造的像素處所發出的亮度（以燭光/^來表示），並 且假认Lid為從具有對應於一像素所謂的暗狀態或阻隔狀 態之構造的像素處所發出的亮度（以燭光/m2來表示）。為定 義顯示器所發出的亮度，選擇的係在和基板垂直的方向中 所測得的亮度。當顯示器在反射模式中時，亮度的測量會 相依於照射該單元的發光類型。為特徵化處於反射模式中 的顯示器的亮度’將會選擇擴散發光，而且在和基板垂直 的方向中經由該顯示器被反射的亮度會被收集並且阻隔該 摘測器附近的區域’以便在該偵測器中不會收集到因該顯 不器正面（空氣/顯示器介面）的發光源的鏡射反射而發出的 光線便係已知的「鏡射拒斥（Specuiar exciU(jed)」法）。在 文件[17]中便說明過此種利用擴散發光於反射模式中測量 顯示器的壳度的方法，稱為鏡射拒斥（Specular eXCiuded)」。 這使其可以取得對比之測量值（導通狀態的亮度和阻隔狀態 的亮度之間的比值）及反射係數之測量值（顯示器在導通狀 25 201033985 態中的亮度和利用朗伯（Lambertian)類型擴散器取代該顯示 器所取得的亮度之間的比值）。反射係數係以百分比（％)來表 示。 導通狀態被觀看者感受到的亮度Lib會大於阻隔狀態 - 的亮度Lid。 被施加至該標註區並維持時間週間11的擾亂訊號sp 會有以此外加訊號Sp為函數來為該體積中的液晶的分子進 行配向的效應，且因而不同於它們在沒有外加電場時的初 始配向。此新的配向會導致從該顯示器之每一個像素處發 ® 出的亮度的修正。該標註區Zm包括在施加該擾亂訊號之前 初始處於該導通狀態之令的至少一個，甚至數個像素；並 且還包括在施加該擾亂訊號之前初始處於該阻隔狀態之中 的至少一個，甚至數個像素。 本文中使用到下面的標記符號： -Lpb係因為施加一擾亂訊號的關係而從處於中間受擾 亂狀態（該狀態位於兩個穩定狀態的中間）中的像素處所發 出的亮度（以燭光/m2來表示）’在施加該擾亂訊號之前此像 © 素初始處於該導通狀態之中，以及 -Lpd係因為施加一擾亂訊號的關係而從處於中間受擾 亂狀態（該狀態位於兩個穩定狀態的中間）中的像素處所發 出的亮度（以燭光/m2來表示）’在施加該擾亂訊號之前此像 素初始處於該阻隔狀態之中。 因此，Lpb和Lpd為初始穩定狀態分別對應於亮度Lib 和Lid的受擾亂像素的亮度。對一給定的擾亂訊號來說，當 26 201033985 該擾亂訊號Sp沒有顯示任何額外資訊時，初始處於該導通 狀態之中的所有像素會有相同的達成亮度Lpb而且初始處 於該阻隔狀態之中的所有像素會有相同的達成亮度Lpd。 RMS(方均根（R00t Mean Square))電壓亦稱為此電壓的 • 有效值。圖5所示的係亮度Lpb/Lpd的比值及亮度Lib/Lid 的比值的變化和外加擾亂訊號Sp的RMS電壓的函數關 係。在圖5中’亮度Lpb和Lpd皆會以Lib(沒有外加擾亂 φ 訊號時之初始導通狀態的亮度）為基準被正規化。 於此範例中，擾亂訊號Sp的效應有三個。 當SP的數值提高時，Sp會將該導通狀態的亮度Lpb 逐漸地降低至對應於該等液晶分子在一外加電場作用下之 平衡」狀態的數值。外加電壓的任何增加實際上都不會 • 會修正已達成的液晶構造。對應於此平衡狀態的亮度的有 效值稱為「平衡（equilibrium)」亮度Lo,其為單元之偏光板 的位置的函數。 〇 當外的數值提高時，Sp會將該阻隔狀態的亮度Lpd 逐漸地提高至此被稱為「平衡」亮度L〇的相同數值。 當到達此、「平衡」Lo亮度時，Lpb=Lpd=L〇。導通狀態 和阻隔狀態之間的對比Lpb/Lpd會等於1 : LPb/Lpd=l _ 也就是，先前所顯示的影像會完全被抹除。會使得先 前所顯示之影像被抹除的訊號Sp便稱為「抹除」擾亂訊號 SP。如圖6c中所示，當施加一「抹除」擾亂訊號至初始處 於導通狀態中的像素p6之上及初始處於阻隔狀態中的像素 27 201033985 P5之上時，初始處於穩定的導通狀態中的像素％會處於和 初始處於阻隔穩线態中的像素？5所處的受擾亂狀態完全 相同的受擾亂狀態之中，初始處於兩種不同穩定狀態中的 像素的該些受擾礼狀態會對應於觀看該螢幕之觀看者相同 的視覺感受》 以沒有限制性的範例來說，圖6a、6b以及6c中所示的 係顯示器中對應於一相接的像素行集合（顯示器右邊的多個 連續行）的區域Zm(稱為標註區）的標註結果。於該些圖中·· •處於穩定的阻隔狀態中的像素P1係以黑色來表示， -處於穩定的導通狀態中的像素P2係以淡灰色來表 示，以及 •處於受擾亂狀態中的像素P3、P4以及P5係以約略 暗灰色來表示。 圖6a對應於處於其初始狀態中的顯示器。此處的導通 狀態對應於狀態T而阻隔狀態則對應於狀態u。圖6b所示 的係利用一「中間」擾亂訊號Sp所取得的影像；也就是， 降低導通狀態的亮度並且提高阻隔狀態的亮度，但卻沒有 到達該標註區中的「平衡」亮度。如圖6b中所示，藉由施 加一「中間」擾亂訊號至初始處於導通狀態中的像素P4之 上及初始處於阻隔狀態中的像素P3之上，初始處於穩定的 導通狀態中的像素P4會處於和初始處於穩定的阻隔狀態中 的像素P3所處的受擾亂狀態不同的受擾亂狀態之中，初始 處於兩種不同穩定狀態中的像素的該些受擾亂狀態會對應 於觀看該螢幕之觀看者不同的視覺感受。因此，導通狀態 201033985 Φ

會變暗，阻隔狀態會明顯比較不黑；不過，因擾亂訊號的 此「中間」數值而從起始的構造υ與τ處所達成的構造在 光學特性上仍然不同。初始處於導通狀態中的所有像素皆 會以相同的方式變暗’而初始處於阻隔狀態中的所有像素 則會以相同的方式變得比較不黑。雖然仍看得見；不過， 該影像具有較差的對比而且眼睛會完全感受到此區域的標 註效果。此擾亂訊號會修正該標註區的視覺感受但是卻不 會修正該區域中所含的資訊。圖6c所示的係利用一訊號Sp 所達成之會使其抵達「平衡」亮度的影像。對此數值來說， 源自於U和源自於τ的構造在光學特性上完全相同，已經 無法看見先前所顯示的影像，其已被抹除。當然且讓人深 信的係’可以完全感受到該標註效果。所以，擾亂訊號外 被稱為「抹除」擾亂訊號。 靜態標註模式或閃爍標註模式 希望被標註的區域Zm可以下面兩種方式來標註： ;夺間u)中擾亂該影像（步驟a)而於時間中則沒 有擾乳訊號（步驟b) ’俾使週期係數小於觀看者的視網膜暫 留時：持續長度’以便達到該區域之靜態標註的視覺效 对果1為靜態操作模式或靜態標註模式，此模式的節能 效果取佳。 擾齓’以觀看者可感受的頻率，交替的於時間“中 擾亂3玄區域7 m、 為閃烨模-v七 ：時間t2中不擾亂該影像；此模式稱 為閃燦模式或閃燦標註；舉 秒，·因此，步驟會大於0.1 步驟a)和b)反覆進行的次數要，以便達到 29 201033985 因交替該區域中每一個像素的受擾亂狀態和初始穩定狀態 所導致的區域Zm的閃爍視覺效果。 擾亂訊號的頻率 於時間tl期間’可以根據下面兩種變化例來達成擾亂 邊標註區的目的： -藉由施加一由時間持續長度為tl而振幅Vblink低於 Vcass但是高於液晶之臨界電壓v〇的單一連續電壓所構成 的擾亂訊號Sp(訊號Sp為零頻率）；於此情況中，該擾亂訊 號Sp包括一具有恆定電壓的電訊號。 •或是藉由施加一具有非零頻率介的週期性擾亂訊號 Sp ’以防止單元產生極化；不過，能量消耗會增加。 舉例來說’具有夠高頻率（頻率通常高於5〇Hz，也就 疋’擾亂訊號的週期；小於20ms)的一連串脈衝會在擾亂 期間賦予該區域均勻的色調。倘若頻率低於5〇Hz的化，觀 看者的眼睛便會在擾亂時間tl期間感受到變動。 此兩種模式皆適用於所企求的效應，也就是，在時間 u期間擾亂該影像並且接著在時間t2期間及標註之後返回 先前所顯示的影像。 對介於20ms和液晶之響應時間之間的週期即來說（通 常為數個ms，也就是，//?介於50Hz與500Hz之間），該液 晶大約會遵循該外加訊號’而且眼睛會感受到對應於該液 晶之不同配向的平均亮度。所達成的視覺效果（其與先前所 顯示的影像的穩定狀態的亮度必定會有亮度差異）會係相依 於在週期/7/7期間所施加的訊號之形狀的均勻色調。 201033985 對J於液Ba之響應時間的週期仰來說（通常頻率办會 Π»於500Hz)’液晶會根據該外加的週期訊號的RMS(方均根） 值來配向液晶的行為會變成和該外加訊號的形狀及其頻 率無關：有意義的係該訊號的RMS值。另外，於此情況中， 該擾亂會對應☆隨著時間變化的均勻色調。 於所有的情況中，該外加的擾亂訊號的RMS值必須低 於中斷電壓Veass且高於液晶的臨界電壓v〇。

第變化例·等於一列集合或行集合中所有像素的被 標註區 本發明的第一變化例係標註（以靜態或閃爍方式）由一 q 個相鄰列（分別表示為Lxl、Lx2、…、Lx❿之集合或是由一 ^相鄰行（分別表示為Cxi、Cx2、...、Cxq)之集合所構成 • 的區域Zm，該標註包含所探討之列或行之中所有的像素。 因此區域Zm包括一相鄰列之集合或一相鄰行之集合。 舉例來說，靜態標註或閃爍一行集合藉由僅施加一行 ❿=號至該閃爍區中的行之上便可以達成，而列則會接地或 是位於一固定的電位處。 根據第一種作法，可以同時將行訊號VC施加至一帶電 行集合之上，維持時間持續長度u(連續訊號的情況，舉例 來說，tl = 50〇ms)，舉例來說，該行訊號vc為單極性（正或 負）’其具有脈衝形狀以及振幅Vblink，舉例來說，振幅 Vblink等於2·5 v，如圖7中所述。舉例來說，所有列之上 的列訊號VL等於〇 ’舉例來説’藉由將所有列接地即可達 成。舉例來說，兩次擾亂之間的時間t2等於一秒。 31 201033985 防止在該顯示器中儲存電荷的變化例（圖式中並未顯示） 係施加一雙極性訊號（在tl的一半之中為+vblink而在tl的 另一半之中為-Vblink，反之亦可）。另一變化例（圖式中並未 顯示）係在其中一次擾亂中於tl中施加+vblink並且在下— 次擾亂中於tl中施加訊號-vblink。 參考圖8 ’第二種作法係使用一單極性或雙極性之具有 非零頻率办的擾亂訊號Spe雙極性擾亂訊號Sp的優點係 會消弭連續電性極化的缺點，此缺點可能會導致電荷儲存 在螢幕中。 當行驅動器僅能夠傳遞正行訊號時’藉由將屬於該靜 態標註（或閃爍標註）區的行設在一中等電位Vm處便可達到 在該等行之中的像素之上有正負交替的結果，其中，行訊 號係由Vm+Vblink和Vm-Vblink交替構成。列會被設為中 等電位Vm，如果必要的話，其會使用一最佳且專屬的電路 來產生Vm。其還必須將Vm施加至位於該標註（或閃爍）區 外面的行之上’俾使該等行不會經歷因施加V m至列之上時 所造成的光學擾亂。 當然，用以讓一行集合產生閃爍的變化方式均可應用 至一列集合。 擾亂對於RMS電壓的靈敏性 圖6中所使用的擾亂訊號Sp為具有600Hz頻率的單極 性行訊號，列則被接地。如前面所述，圖6a對應於處在其 初始狀態之中的顯示器。導通狀態對應於狀態T而阻隔狀 態對應於狀態U。圖6b所示的係在標註（或閃爍）區中利用 201033985 趣值為w的擾亂訊號Sp所取得的影像^i5v的外 加訊號RMS值來說’從起始的構造τ處所達成的構造 在光學特性上仍，然不同。所以，此RMS電壓值在此處係對 應於-「中間」擾亂訊I Sp。即使仍然看得見，不過，該 影像在導通狀態中的亮度變小，冑比變差，而且眼睛會完 全感受到此區域的標註效果。圖6c所示的係利用謂值為 2.5V的訊號Sp所取得的影像。對此數值來說，源自於構造 U與T的構造會完全相同，幾乎所有的分子皆會被外加電 場抬升，已經無法看見該影像。所以，此RMS電壓值在此 處係對應於一「抹除」擾亂訊號當然且讓人深信的係， 可以完全感受到該標註效果。 所以’該擾亂訊號Sp較佳的係包括一電訊號（VL_vc)， 其有效RM S電壓值大於該液晶層之夫瑞德里克斯電壓vF 的1.65倍。 臨界電壓 對小於等於被稱為液晶的臨界電壓V0的Sp數值來 說，液晶分子不會對外加電場產生反應。在光學特性上， 這會造成在某一電場作用下的導通狀態和阻隔狀態的亮度 等於沒有電場作用下的亮度。此臨界電壓和液晶具有函數 關係，和液晶的構造具有函數關係，和外加訊號的頻率以 及形狀係數具有函數關係《此處所使用的兩種穩定構造實 際上有完全相同的臨界電壓。該臨界電壓V0大於等於電壓 VFs。對圖5的曲線來說，使用的係VFs = 0.6V的液晶，而 且應該注意的係，導通狀態與阻隔狀態的亮度約略一直到 33 201033985 RMS電壓都會保持恆定，所以，其對應於臨界電壓v〇，接 近VFs ’也就是，〇.6V。 V5%電壓 經過各種研究之後，發明人已經顯示出，亮度Lpb和 其在沒有任何外加訊號之亮度Lib相差至少5%便可立刻感 受到標註效果。當顯示器的一部分（靜態或閃爍標註區）在給 定的時間tl中受到擾亂訊號Sp的作用時，V5〇/o所指的係被 施加至初始處於導通狀態中的像素俾使會對探討中的像素 的亮度造成5%的影響的最大電壓值。在對應於所使用的液 © 晶的響應時間的頻率之上’ V5%係一 RMS電壓。此5%電壓 和所使用的液晶具有函數關係，和外加訊號Sp的頻率以及 其形狀係數具有函數關係’並且和該擾亂訊號被施加的時 間tl具有函數關係；V5%大於等於VFs以及V0。 因此，對該區域Zm中初始處於導通狀態之中並且會於 其上施加一擾亂訊號Sp的每一個像素來說，此初始處於導 通狀態之中的像素的受擾亂狀態被觀看者感受到的亮度 Lpb會比此像素之初始導通狀態的亮度Ub低至少5%、或 ❹ 甚至10%、或甚至20%。 圖5的範例 在圖5的範例中，訊號Sp係一頻率600Hz的訊號。 在初始時間中，對會使得RMS值在臨界電壓以下的Sp 值來說（此處V0«VFs=0.6V)，其並不會看見所顯示影像有任 - 何交替現象。 接著’從大於臨界電壓V0的Sp的RMS值開始，當 34 201033985

Sp逐漸提高，液晶分子便會抬升，其光學結果便係降低亮 度 Lpb。 導通狀態的亮度下降5%(Lpd/Lib=0.95)會對應於約為 V5% = 0.8V的外加電壓，也就是，對應於略高於VFs的電壓。 對「中間」電壓值來說，會看見對比（Lpd/Lpd)持續的 下降，也就是，Lpb會下降而Lpd會提高。對等於VFs之 1.65倍（也就是’ iv)的外加RM S電壓值來說，比值 ❹ Lpd/Lib=0.85。0.85明顯低於0.95 , 0.95對應於初始亮度下 降5%。於此範例中’當外加訊號的值等於液晶的VFs 的1.65倍時，導通狀態的亮度會下降大於5%。因此，對於 可感受的靜態或閃爍標註來說’ VFs之1 65倍的Sp值便已 " 足夠。對於更顯者標註的靜態或閃爍標註來說，則會選擇 • 施加RMS電壓等於VFs之2 5倍的訊號。 從該擾亂訊號之電壓的特定關鍵值Vcd處開始，該擾 亂訊號Sp係一「抹除」訊號，且幾乎所有分子皆會被抬升， φ 該等導通狀態與阻隔狀態的構造不再有任何改變，而且在 光學特性上，受擾亂狀態的亮度Lpb和Lpd皆會變成等於 平衡亮度Lo。除了其它因素之外，此亮度[〇數值還會相依 餘所使用的偏光板的角度。在本文所述的實驗性配置中， 此數值等於0.52乘以Lib。 於此範例中’用以達成抹除先前所顯示之影像的最小 RMS電壓值約為2¥=¥以的3 3倍。於此情況中，該區域的 標註效果為最大。 第二變化例：標註一具有N列舆M行的螢幕中N，列舆 35 201033985 ivr行的交點 本發明的第二變化例係（以靜態或閃爍的方式）標註一 區域Zm，其包括一由Ν’個相鄰列之集合與M’個相鄰行之 集合的交點。 ^ 此處’ 1SNSN且1<Μ4Μ。其中的至少一像素屬於要 被標註之區域的列與行會被稱為「帶電（energized)」。於此 案例中係選擇鄰接的列與行，也就是，相鄰的列與行。當 然，也可以同時標註該顯示器中的數個區域，每一個區域 至少等於一個像素。 ® 被施加至一像素的訊號係該像素的列之上的訊號和該 像素的行之上的訊號之間的差值。前面案例的難處在於僅 光學擾亂位於該等帶電列與帶電行之交點處的區域；不屬 於該要被標註之區域的帶電列與帶電行之中的其它像素則 不會被擾亂。善用顯示器的臨界電壓V〇便會達到此結果。

第一種作法圖解在圖9之中。被標註區zm為黑色，帶 電列長條為水平並且以淺灰色斜線來表示，而帶電行長條 則為垂直並且以暗灰色斜線來表示。對擾亂時間t丨來說，3 Q 倍V0的RMS會被施加至該等帶電列，而+v〇的RMS會被 施加至其它列’ 0V的RMS會被施加至該等帶電行，而2χν〇 的RMS會被施加至非帶電行。因此，除了要被標註的區域 Zm之中的像素之外（它們會接收3倍v〇的RMs)，rms電 壓V0會被施加至整個螢幕，其大致上足以達賴亂先前所 顯示之影像的目的。㈣VG(臨界電壓）作料像素並不會 對此電壓產生反應而會保持穩定。 36 201033985 v〇亦可被施加至所有列，v〇則可被施加至 -v〇可被施加至帶電行。 帶電仃且 一接著在時間t2中，並不會施加任何電壓至任何列或 行。此模式可達到非常清晰可見的擾亂；但其缺點係要施 加電位差在整個顯示器之上，其所消耗的能量約略和進 仃影像再新（lmage refresh)一樣多。不過，應該注意的係， 於藉由閃爍來進行標註的情況中，閃爍的頻率會比習知單 ❹穩態顯示器的再新頻率約低了十倍。因此，於此情況中， 本發明所消耗的功率會比習知顯示器所消耗的功率低了十 倍。 第一種作法圖解在圖1〇中。圖中所示的被標註區為黑 色，帶電列長條為水平並且以淺灰色來呈現，而帶電行長 • 條則為垂直並且以暗灰色來呈現。此第二種作法使其能夠 僅施加電位差至帶電列與行，這會消耗較少的能量。兩 倍V0會被施加至該等帶電列，而v〇會被施加至其它列， φ ον會被施加至該等帶電行，而vo會被施加至非帶電行。 因此 V0會被施加至該閃爍區zm外面的像素，而兩倍v〇 則會被施加至該閃爍區Zm的像素。相較於前面變化例的三 倍V0 ’此處的擾亂訊號為兩倍v〇。倘若兩倍v〇無法完全 抹除先前所顯示的影像的話，那麼第二變化例所達成的擾 礼效果會小於第一變化例所達成的擾亂效果。不過，反覆 的讓影像變暗淡’即使先前所顯示的影像不會消失，仍足 以吸引會受到亮度之暫時變化影響的眼睛。 第三變化例：動態游標 37 201033985 本發明的第三變化例係(以靜態或閃爍的方式)標,主一、 移動的標註區Zm ’稱為「游標(cursor)」。 套用上面所述的概念，可以在—臟⑽螢幕中定位一 動態游標。該包括受擾亂像素之集合的標註會被 「游標」。游標&中的像素的集合會受到擾亂，使其會盘 被顯不在該螢幕上的影像的其餘部分不同，此游標Zm會以 如同重新創造電腦之「滑鼠」功能的方式從某一點移動至 勞幕中的另-點。再者，根據本發明的方法還包括在步驟 am b)的至少兩次反覆進行之間於螢幕上移動該像素區Θ Zm ： 在第-變化例中’根據本發明的方法包括在步驟勾 與…的每一次反覆進行之後於螢幕上移動該像素區Zm，或 者 -在第二變化例中，根據本發明的方法包括在㈣a)

與b)的Q次（大於丨）反覆進行之後於螢幕上移動該像素區 Zm，較佳的係在Zm不移動時於該等Q次反覆作業期間以 閃爍的方式來標註該區域Zm。 H 每當「游標」的位置必須改變時，被擾亂訊號Sp定址 的列及行便會不同。游標移動的迅速性會經過調適以便讓 觀看者的眼睛會妥適的遵循該游標。當然，對此應用來說， 僅有對應於该游標的像素會被定址，由於榮幕之雙採維特 性的關係，其它像素會繼續顯示該影像。 對此應用來說’本發明的優點非常顯著。事實上，只 要移動該游標的區域或是使其每秒閃爍至少五次便可以標 38 201033985 註它。 倘若沒有使用該游標的每 ^ 你町活，那麼，根據本發明的觀雙 穩態顯示器便不會消耗任何 _ 17電功率，反之，具有根據先前 技術之单穩態液晶的螢幕則舍、、奋輕盘·ρ m4 术f Μ T肩耗功率P，因為其必須每秒 再新其影像50次。 π倘若正在使用該游標的話，那麼，具有根據先前技術 之單穩態液晶的螢幕會消耗相同的功率ρ;反之，根據本發 明的雙穩態顯示器則必須每個像素接收相同的能量，不過 通常小於5倍而且僅係在該游標的列與行之上。用以在一 具有Α4格式的雙穩態螢幕之中顯示一 5*5mm2的游標所需 要的功率為： P雙穩態游標=P習知螢幕（N，/n+M，/M)*(5/50)*P習知 螢幕/250 因此’由於本文所提出的發明的關係，不但可以在雙 穩態螢幕中加入游標，同時僅會少量增加其耗能。 引用文件 文件[1] : G.P. Bryan-Brown 等人在 1997 年 SID 會議 記錄第37至40頁中所發表的「格柵準直式雙穩態向列型 裝置（Grating Aligned Bistable Nematic Device)」 文件[2] : J.Cliff Jones等人在SPIE會議記錄，第3955 冊（2000年），第84至93頁中所發表的「以格柵準直為基 礎的新賴雙穩態液晶顯示器（Novel bistable liquid crystal displays based on grating alignment)」 文件[3] : EP 0744 042 39 201033985 文件[4] : US 6327 017 文件[5] : I.Dozov等人在2001年SID會議記錄第224 至227頁中所發表的「藉由錨定中斷作用來切換的雙穩態 向列型顯示器（BiNem)的近期改良（Recent improvements of bistable nematic displays switched by anchoring breaking (BiNem))」 文件[6] : P. Martinot Lagarde等人在SPIE會議記錄， 第5003冊（2003年），第25至34頁中所發表的文章 文件[7] : M. Giocondo、I.Lelidis、I.Dozov、G.Durand, 在Eur· Phys. J.AP5，227(1999年）中所發表的文章 文件[8] : I. Dozov、Ph. Martinot-Lagarde Ε·，58，7442(1998年）中所發表的文章 文件[9] : WO 2005/054 940 文件[10] : WO 2005/054 941 文件[11] : US 7087 270 文件[12] : US 7067180 文件[13] : US 7173 587 文件[14] : US 10/536 419 文件[15] : US 10/557 721 文件[16] : P.G. de Gennes 和 J· Prost 於 1974 年在英國 牛津，克雷倫登市舉辦的國際系列關於物理學之專題研 討，83,第123頁中所發表的「液晶之物理學（The Physics 〇f Liquid Crystals)」（第 2 版） 文件[17] ·· Thierry Leroux在2002年SID所發表的「顯 201033985 示器度量法 11-1 (Display Metrology 1 ΐ_ι)」 文件[18] : US 6795 146 文件[19] : US 6831 716 文件[20] : PCT/EP 2008/052 082 【圖式簡單說明】 從前面的說明和隨附的圖式宁會更明白本發明的不同 ◎ 目的與特徵，其中： 圖1為根據本發明的裝置的第一實施例的一部分的代 表圖，其包括一 ZBD類型的雙穩態顯示器龙且施行根據本 發明的方法， 圖2為根據本發明的裝置的第二實施例的一部分的代 表圖’其包括一 BiNem類型的雙穩態顯示器並且施行根據 本發明的方法， 圖3說明的係本發明第一或第二實施例之具有被動式 ® 多工定址作用的矩陣螢幕的結構， 圖4說明的係在本發明之BiNern類型的裝置的第二實 轭例的螢幕的兩個步驟中的被動式定址的範例， 圖5所示的係像素的亮度變化和在施行根據本發明的 去期間所施加的6〇〇Hz頻率之擾亂訊號Sp的rmS電壓 - 的函數關係， 方、囫6圖解的係在一雙穩態顯示器上應用根據本發明的 法的一實施例範例，該雙穩態顯示器中的一行集註區 會祐扭▲ ’ *注；圖6a所示的係處於具有一先前被顯示在該標註 201033985 區上之影像的重置狀態中的顯示器；圖6b所示的係者一「中 間」擾亂訊號被施加在該等行中的一部分上時的顯示薄， 初始構造仍然清晰可見’該標註區的影像會部分變暗，此 影像的對比變差，不過，仍然可讀取其内容；圖6c所示的 係當一「抹除」擾亂訊號被施加時的顯示器，該標註區中 的影像完全變暗， 圖7圖解的係在施行根據本發明的方法期間所施加的 訊號的範例’該列訊號被連接至接地，行訊號Vc為單極性 (正或負）而且具有振幅為Vblink的脈衝形狀， 圖8圖解的係在施行根據本發明的方法期間所施加的 訊號的另一範例，該列訊號等於中等電位Vm，而該行訊號 則係由vm+vblink和Vm_vblink之間的交替訊號所構成， 圖9圖解的係根據本發明將擾亂電壓施加在該等列與 打之上以便單獨強烈地變形一矩形電場之構造的範例， 圖1 0圖解的係根據本發明將擾亂電壓施加在該等列與 行之上以便變形該矩形電場之構造的另一範例，其變形程 度；於圖9的情況，不過，卻節省大量能量。 【主 要元件符號說明】 10 從平板 11 基板 12 電極 14 錯定層 20 主平板 201033985 21 基板 22 電極 24 錨定層 26 流體動力耦合作用 ' 28 彈性耦合作用 30 液晶 46 掃描方向 50 行導電電極或導電長條 ❹ 52 列導電電極或導電長條 Lib 亮狀態或導通狀態的亮度 Lid 暗狀態或阻隔狀態的亮度 - Lo 「平衡」亮度 Lpb 初始處於亮狀態或導通狀態中的受擾亂像素的亮度 Lpd 初始處於暗狀態或阻隔狀態中的受擾亂像素的亮度 PI 〜P6 像素 G Sp 擾亂訊號 tl 時間週期 t2 時間週期 VO 臨界電壓 Vblink 擾亂訊號的振幅 VC 行訊號 ’ VCm 行定址訊號 VL 列訊號 VLn 列定址訊號 43 201033985

Vm Zm 中等電位 標註區 Ο

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Claims (1)

1. 201033985 七、申請專利範圍： 1.一種定址一矩陣螢幕的方法，該螢幕包括： -一雙穩態液晶層，其會被分成多個雙穩態液晶像素， 以及 _在每一個像素中皆有一施加一訊號給此像素的構 件，該外加訊號包括一電場， ❹ 每一個雙穩態液晶像素皆有兩個可能的穩定狀態，該 等可能的穩定狀態於沒有任何電場被施加至此像素時仍為 穩定，該等兩個穩定狀態會對應於觀看螢幕之觀看者不同 的視覺感受，該方法的特徵在於其包括下面步驟： A· —被稱為擾亂訊號（Sp)的訊號會被施加至處於初始 狀態（其對應於該等穩定狀態中其中一者）_的一像素區中 的每-個像素，並且會維持一段給定的第一時間週期:二 該擾亂訊號高於一臨界訊號’其會使得該區域中的每一個 像素皆會離開其初始狀態、，該擾亂訊號低於_切換訊號， 其會使得該區域中具有和其初始狀態相同之其中_、個. 狀態的每-個像素皆不會切換m穩定狀態，接著疋 該區域中的每-個像素便會處在介於該等兩個穩定狀態之 間的受擾亂中間狀態中，且接著 ^ 沒有任何訊號會被施加至該區域中的每— ^會維持第二給定的時間週期（t2)，以便讓每—個返回 其初始的穩定狀態，且接著 回 c.反覆進行前面兩個步驟A與b。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其特徵為，步驟A 45 201033985 與B反覆進行的次數大於丨，以便達到因交替該區域中每— 個像素的受擾亂狀態和初始狀態所導致的該區域的 3.如申請專利範圍第1項之方法，其特徵為，步驟A 與B反覆進行的週期小於觀看者之視網膜暫留的時間持續 長度，以便達到該區域之靜態標註的嗎覺效果。 4.如申請專利範圍第1至3 包括，在至少兩次反覆進行步驟 動該像素區。 項中任一項之方法，其特徵 A與B之間於該螢幕上移

   5.如申請專利範圍第 項中任一項之方法，其特種 為，該等像素會被排列在多個平行像素列及多個平行 行之中，該等列實質上垂直於該等行。 ， 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其特徵為，該區域, 括一相鄰列之集合和一相鄰行之集入。 7. 如申請專利範圍第5項之方沐甘& 項之方法，其特徵為，該區 括一相鄰列之集合和一相鄰行之集合的交點。 8. 如申請專利範圍第5項 甘方法’其特徵為’被施加至 某一像素的擾亂訊號包括一被施加 王此像素所在之行的 §fl號，並且包括一被施加至此像音 诼素所在之列的列訊號， 且此擾亂訊號和該行訊號與該列 观 ^ ^ 讯咸之間的差值成正比。 9. 如申請專利範圍第丨至3 為，該擾亂訊號係-抹除訊號，對項之方法，其特撰 處於該等穩线態中其中—者之中該抹除訊號來說，初也 與初始處於另-穩定狀態之中㈣的像素的受擾亂狀態肩 T的另—像素的受擾亂狀態男 主

   46 201033985 全相同，初始處於兩個不同穩定狀態之中的兩個像素的受 擾亂狀態會對應於觀看榮幕之觀看者相同的視覺感受。 1〇.如申請專利範圍帛1至3項中任一項之方法，其特 徵為，該擾亂訊號係一中間擾亂訊號，對該中間擾亂訊號 ' 來說，初始處於該等穩定狀態中其中一者之中的像素的受 擾亂狀態會與初始處於另一穩定狀態之中的另一像素的受 擾亂狀態不同，初始處於兩個不同穩定狀態之中的兩個像 素的受擾亂狀態會對應於觀看螢幕之觀看者不同的視覺感 ^受。 11.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特 徵為’該擾亂訊號包括一具有怪定電壓的電訊號。 ' 12·如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特 - 徵為’该擾亂訊號包括一週期性的訊號。 13.如申請專利範圍第12項之方法，其特徵為，該擾亂 訊號的頻率介於50Hz與500Hz之間。 14·如申請專利範圍第12項之方法’其特徵為，該擾亂 訊號的頻率高於500Hz。 15. 如申請專利範圍第丨至3項中任一項之方法，其特 徵為’該等兩個穩定狀態包括一阻隔狀態與一導通狀態， . 該導通狀態讓觀看者感受到的亮度（Lib)會高於該阻隔狀態 的*^度（Lid) ’初始處於導通狀態之中的像素的受擾亂狀態 讓觀看者感受到的亮度（Lpb)會低於此像素之初始導通狀態 的亮度（Lib)至少5%。 16. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特 47 201033985 徵為’該擾亂訊號包括具有有效RMS電壓值大於該液晶層 之夫瑞德里克斯電壓的1.65倍的電訊號。 17.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其特 徵為，該擾亂訊號係雙極性。 八、圖式： (如次頁）

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