TW501089B - Matrix driving schemes for cholesteric liquid crystal displays - Google Patents

Description

501089 五、發明說明（1) 【發明之應用領域】 ^ 本發明為一種膽固醇型液晶顯示器之矩陣驅動方法， 係關於一種陣列定址架構和驅動波形，可運用於灰階彩色 膽固醇液日日 _ 示裔（gray scale c〇l〇r ch〇iesteric liquid crystal displays)，此顯示器可運用於應用電子 領域所未涉獵之處。 【發明背景】 4知的液晶顯示器，由於使用偏光片（p 〇 1 a r ^ z e r s )， 導致有低壳度，以及嚴重的角度依賴性等問題，此點在戶 外使用時特別明顯，並且，須有背光之光源而造成耗電量 大的問題。 近二十年來，已有許多針對膽固醇型液晶 (Cholesteric liquid crystals，簡稱ChLCs)的相關研究 發表。膽固醇型液晶具有雙重穩態（b i s t a b 1 e )的特徵，亦 即’其為微域（micro-domain)之結構，並且可依據波長來 調整其反射性（ref lectivity)。膽固醇型液晶顯示器具有 影像保留、非常低的耗能、不論單色或多彩色係均可調 整、灰階能力、大的運作溫度範圍以及極佳的視角等優 點。雙重穩態的微域結構為平面螺旋型（p 1 a n a r s t a t e s) (分子以螺旋狀的方式全部在同一螺旋軸上呈直線排列） 和微域垂直螺旋型（f 〇 c a 1 c ο n i c s t a t e s )(形成不同的微 域，各有其螺旋軸並以各自的螺旋軸方向成一直線排列 )。這些螺旋方向可以電的方式加以控制。這些螺旋在預 先選擇的波長頻譜下反應為特定的環形極化（c i r c u 1 a r

501089 五、發明說明（2) polarization)(左旋或右旋）。反射頻譜的極值1大小， 依據折射率η以及膽固醇型液晶的高度p之平均值決定，也 就是，1=η*ρ。膽固醇型液晶的高度以及頻譜的極值，可 將一定數量的對幕性#雜物（c h i r a 1 d 〇 p a n t )加入此晶體 的液體當中加以調整。當膽固醇型液晶包含在兩片透明基 板中時’反射的亮彩（當處於平面螺旋型的螺旋軸垂直於 基板表面時）以及經過透明物質散射的微光（當微域垂直 螺旋型平行於基板時）都可看到。當底部基板印刷成黑色 時，垂直螺旋型表現為暗色。平面螺旋型的開（〇N )以 垂直螺旋型的關（0F )都可產生，灰階亦可透過控制 螺旋型以及垂直螺旋型在液晶當中的比例而產生，這歧 態以提供適當的電壓訊號即可實現。這些平面以及垂^ 旋型的微結構，即便在沒有電場的的狀況下亦具有相各的 — . 方式所耗的爿b罝僅在於改變圖像 内容，因此，所耗能量相當低。 艾口1冢 具體1做法如下所述：在單一像素的共同電極 間提供-電位差，有一1ectr撕 電位之差值，也就ΐ \ Λ為'共同電極以及部分電極間的 ^ θ 也就疋，ν有效=V共同—V部分。 於疋’共同電極和音[5八Φ t 效電壓則為雙極性。然而了 τ:八电堅兩者均為極性，有 下的反應模式均相同。、要曰二子在正電壓以及負電壓 的有效電壓，可在丘因文…的共同與部分電壓產生負 償，即可讓共同與；分；；：上增加-適當的直流補 兒壓成為極性，此外，所有的反轉 五、發明說明（3) 可==補償。對於特定電壓脈衝下的 圖口％型液…基本的反射性/驅動電壓圖形，請：見下第; 第1圖中，VI、V2、V3及V4為四_ T m a 值，Ri為具有較高反射性的平面螺旋型/^區動1壓之 低的垂直螺旋型。V1、V2、V3、V4 、j為反射性較 脈衝的時間和強度。對任何特定的時間和==驅動 ^界電壓（threshold V〇ltage)V1時，反射性^小於 改變。此臨界電壓V1由以下的公式界定： 土本上不运 透過調整對掌性摻雜物’就可獲 色的單色層。透過此三色層(紅色，綠色，藍色2 = f :”全彩的顯示效果。在全彩的應用上 ,； =監，/p比率在10到15之間，即可使驅動波形色和三彔 原色相近，並且’也可獲得足夠大的反射性。 — 【發明之目的及概述】 根據本發明，其提供一種液晶顯示器的驅動方法，勺 各像素陣列，此像素陣列的特徵在於，提供於妒 ^ 透當中的膽固醇型液晶之步驟，以及提；重置脈^ 口夕重廷擇之脈衝’此多重脈衝可提供合成的驅動波形。 r 、使用本發明，可使膽固醇型液晶顯示器的驅動波形 液晶产子所需的有效電M)能大幅改進灰階產生的暗色態 U又侍更大自由度（freed〇m)。此驅動波形可由重置脈衝 第7頁 501089 五、發明說明（4) 和數個經選擇的多重振幅調變脈衝所構成，此多重選擇脈 衝彼此間可不相同。適當的挑選選擇脈衝的數量和每個選 擇脈衝的電壓，即可獲的以下的效果（1)較暗的垂直螺旋、 型（2)灰階下的更大自由度。此脈衝電壓取決於實驗上的 本質反射性特性（experimental intrinsic refectivity property)(參見第1圖）。在多工定址（muitipiex addressing)上，重置脈衝V4可以無管線（n〇n — pipeiine) 的方式（例如’第3圖）’管線的方式（例如，第4圖）或者將 兩者組合的方式來安排。 無管線的波形，是在掃描線更新整個顯示狀離進入較 亮之平面螺旋型時獲得；反《，管線波 整 狀態更新時同時獲得。3 一方面，多重選擇脈衝，.，員丁 ’W2H2n等’可以區塊(cluster)的方式（參見第 3圖），插入（lnterleave)其他列中（泉 組合的方式來安排。 /見弟5圖)或者兩者 一區塊選擇脈衝的方法為，掃描線從第一列 Ϊ党if:在第一列掃描後即顯現"#入選擇脈衝心法 :成更：敏：3 :形成後’經過更多次的掃描線掃過，而 = 圖;象。這些相當數目之多重選擇 (〇 F F)垂直螺旋型所產生的^對:低關的 ^ # ^° ^ ^ 圖當中所說明的膽固醇液 寺 夕重廷擇脈衝的電壓絕對值介於VI和V2之間。更大 五、發明說明（5) 的多重選擇脈衝電壓，可 以及較深的像素顏色。 侵侍更多垂直螺旋型域結構， 壓，則可獲得更^的二二2地，更小的多重選擇脈衝電 的反射像素顏色。透過調敕$型域結構，以及較亮和較多 可獲得灰階的效果。^ i中介的多重選擇脈衝電壓，即 本發明具體實施例的 反轉方式。其中，、有三個Α ::特徵，是多樣的波形極性 直接將極性轉向（例如，:原二：第；，在每個脈衝後 波形架構階段極性 圖）；弟二，-些脈衝在 在下-個脈衝架構二例如’參見第8圖）；第三， 式的結合可能如下所示. 屬。比方’可兩種方 轉向成為另—脈衝 其形成後，直接極性 大的正向部分信，來土：脈衝可以小的正向共同信號以及 共同和部分俨號‘ 。沒些波形都可以透過適當的對 補償來獲得f 〇n and segment Slgnals)加以直流 【實施例詳細說明】 明。本毛明的方法較佳實施例，將以下的圖式加以參照說 說明ί二ΓΛ，的膽//液晶顯示器的反射特性圖，其 師”、具不ασ的反射特性（ref lecti vi ty P/::rty) ’當電子脈衝提供做為開始較亮之反射平面螺 旋型和開始較暗之散射垂直螺旋型時。 射十面螺 第9頁 501089 、發明說明（6) 明ί考弟2 0 本叙明之單一驅動波形圖，由一個較 高電壓的重置脈衝V4和數個不同電壓的中級多重振幅調制 選擇脈衝UecH· level mulUple ampHtude selection pulses)w1 〜如氺 、， “上 wn所組成，並且，沒有極性轉向， 多重選擇脈衝之間彼此不盡相同。 :簽考第3圖’本發明之多工的驅動波形 多元波形組成，如，第一列至最後一個 由一個較高電壓的重w腑m、，Ώ 。波t都 (clusterd)中級多重；不同電壓的區塊 ^ , N . 、， 又田凋制&擇脈衝wm 1〜wmn (其中，m 、、^ ，並且，每個脈衝極性相同。這此重置脱播 以及ίίΐΐ”，的波Γ ·是非管線二Ϊ 多元波形組成，：本第t明之气工的一驅動波形圖，由-個 由一個較高電壓的重置Γ I取後一列。每一列的波形都 重振幅調制選擇脈彳^ 以及不同電壓的區塊中級多 且，每個脈；2= _(其中，_1)所構成，並 排，並且，多重選；：徐：些重置脈衝都以管線的形式安 請參考第5圖，本發4型式安排。 多元波形所組成，如，第—夕驅動波形圖，由一個 都由-個較高電壓的重置：：至二】。每-列的波形 (interleaved)中級夕 1IIV4以及不同電壓的插入 中，m為1〜m)所組成，二中田，制&擇脈衝wml〜wmn(其 置脈衝以及多重選擇脈衝的波母开個'衝严性相同。這些重 請參考第6圖，本發波/，都疋非管線的形式。 “明之多工的驅動波形圖，由一個 501089 五、發明說明（7) :兀波形組成，如，第一列至最後一列 表一個*㈤的㈣，每個波形都由一」j的波形代 γ :丨』电屋的插入中級多重振幅調制選摟y里置脈 W01卜w_(其中，m為卜m)所組成，並且，、、々制、擇脈衡 這些重f脈衝都以管線的形式安#,並且又，夕上轉向。 都以非管線型式安排。 夕重每1擇脈街 凊參考第7圖，本發明之置— =轉向的較高電壓之重置脈衝V4和極性轉&向圖的’由厂個極 壓之中級多重振幅調制選擇脈衝（w：l〜w α 、個不同電 置脈衝和選擇脈衝都在脈衝m’每個重 -V4與11〜14)。 交P將其極性反轉（即 請參考第8圖，本發明之單一驅動 壓的重置脈衝V4和數個不同電壓的中級多" 較鬲電 :衝:〜)所組成，部分多重選擇脈；：：⑶ 及ι4)。 「汉/人得（12 請參考第9圖，本發明之單一驅動波形圖， 形架構!^段（frame periods)所構成，每個架構階段 一個較高電壓的重置脈衝V4和數個不同電壓的中級% 幅調制選擇脈衝（wl〜w4)所構成。這些重置脈衝和接^下振 的多重選擇脈衝架構階段，都是相反的極性（—V4及 以 -wlw4) 〇 請參考第10圖，簡化的跨越單一膽固醇顯示層之部分 (cross sect ion)，由兩層輸送基板11 (transport 刀 substrate)組成。每層輸送基板的内面都覆蓋一層透明的

501089 五、發明說明（8) _ " '— - 銦錫氧化物1 2電極的陣列，並且，在銦錫氧化物1 2電極上 覆盍一層聚醯亞胺層13(p〇iyimide layer)。在這兩層的 空腔中，則注入膽固醇液晶丨4，顯示器四周 15(eP〇xy)密封。 衣氣树月曰 從以上的揭露可以了解管線的或者此處所使用的術言五 都與脈衝的意義相同，以下將對脈衝一詞以 更清楚地說明。 力個方式做 =第3圖的實施例，為架構上的一個非管線重 和非管線的區塊（clusterd)多重選擇脈衝w， 二 形。 ”、v又丄的波 第4圖的實施例，為架構上的一個管線重 管線，區塊多重選擇脈衝f，為多工的波形。 衝v和非 第5圖的實施例，為架構上的一個非管線重 非官線的插入（lnterieaved)多 /衝和 形，並且Vl<wU<V2。 野為夕工的波 一：务固的貝施例，為架構上的一個管線重置脈;^ v 管㈣插入多重選擇脈衝[為多工的波形。脈衝V和非 ^ 圖的實施例，為多重選擇脈衝V(W)和, 弟8圖的實施例，為牟槿卜 （〜W ) 〇 -v(-w),在—定期門接構上的夕重达擇脈衝v(w)和 脈衝-w。 疋，月間後，將脈衝v(w)極性反轉以製造另一 •V(-W) 第9圖的實施例，為架構上多重選擇脈衝v(w) W 4 、、rb 加 ^ …n/里疋評肌、1耵V、W )， 下一個波形架構階段或一定的時間 人7 Μ極性

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反轉。 【發明之功效】 根據以上本發明所揭露的較佳實施例，其功效如下： • 1· 一種驅動方法與合成的驅動波形（resultant driving waveform)，包含了 一高重置電壓之脈衝，以 及’具有不同的決定脈衝寬之振幅之多重選擇脈衝 (multiple selection pulses of variable amplitudes M fet二mined pulse Wldth)，在兩透明基板中的膽固醇 液a曰&供其重新注入的像素陣列之行與列的多元性。驅 動波形中所有的脈衝電壓，都由脈衝的寬度和膽固醇液晶 的反射特性所界定（例如，參見第1圖）。 2·以上 置脈衝之驅 分列為非管 圖和第6圖） 的反射特性 3 ·多工 方式安置— 列的方式安 意結合方式 壓與最小反 (例如，第1 address i ng)重 分列為管線、部 圖，第4圖，第5 膽固醇液晶本身 圖的V 4 )。 形，可以區塊的 ，可以插入其他 ，或以兩者的任 對值介於臨界電 晶的特性所給定 所指稱的多工定址（mul tipi ex 動波形可在管線，非管線或部 線的方式安排（例如，參見第3 。重置脈衝的電壓大於或等於 所給定的重置電壓（例如，第j 定址的多重選擇脈衝之驅動波 起（例如’參見第3圖和第4圖） 置（例如’參見第5圖和第6圖） 。多重選擇脈衝的電壓，其絕 射性的電壓’此最小電壓由液 圖的VI和V2)。 ’以直接極 直接跟隨每 4·驅動波形可在每個驅動波形的脈衝之後 ^生反轉的方式加以修正。在波形架構階段中，

501089 個極性相反但大小相同的脈衝，實 定架 五、發明說明（10) 個脈衝產生後產生另 施例請參見第7圖。 5 ·驅動波形在可以一些脈衝加以修正，包括在一定架 構階段後極性反轉的番署阶u I \ ^ 得的重置脈衝和多重選擇脈衝，實施例请 务見第8圖。 轉，6以ΐ Ϊ波？可在下一個波形架構階段與現有的全部反 乡正夕元脈衝。這種在一 擇脈衝的安排，為另_種灭=:/固：構階段的多重延 圖。 種不同的方式，貫施例請參見第9 7 ·驅動的共同油、 式加以修正。 ^可以上述的驅動波形相互結合的方 8.灰階可在上述所μ 多重選擇脈衝電壓之^、七定的驅動波形中’由調整適當的 膽固醇蛋白質反射性 式獲得。灰階由臨界電壓以及依據 的電壓絕對^大小戶所相對應的最小反射電壓，這兩者間 ’斤決定（例如，參見第1圖）。 501089 圖式簡單說明 第1圖為膽固醇液晶顯示器的反射特性； 第2圖為本發明之單一驅動波形圖； 第3圖為本發明之多工的驅動波形圖； 第4圖為本發明之多工的驅動波形圖； 第5圖為本發明之多工的驅動波形圖； 第6圖為本發明之多工的驅動波形圖； 第7圖為本發明之單一驅動波形圖； 第8圖為本發明之單一驅動波形圖；

第9圖為本發明之單一驅動波形圖；及 第1 0圖為單一膽固醇液晶顯示層之結構圖。 【圖示符號說明】 11……·........ .........輸送基板 12 ......... ...............銦錫氧化物 13 ......................？炎醯亞胺層 14…···………………膽固醇液晶 15........................環氧樹脂

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Claims (1)

1. 501089 六、申請專利範圍 1 · 一種膽固醇型液晶顯示器之矩陣驅動方法，包含下列 步驟： 提供一像素陣列，其特徵為在兩個透明基板之間 裝置膽固醇液晶的裝備步驟；以及 曰 提供一重置脈衝和一多重選擇脈衝，用以提供合 成的驅動波形。 如申請專利範圍第1項所述之方法，該多重選擇脈衝包 含振幅調制選擇脈衝為其特徵。 如申請專利範圍第2項所述之方法，該多重選擇脈衝包 含具有不同的決定脈衝寬之振幅之多工選擇脈衝 (multiple selection pulses of variable amplitudes of determined pulse width)為其特徵。 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於_多工 定址驅動波形以及該重置脈衝的選擇，係從一管線 (Pipeline)與一非管線（non - pipeline)的組合中，任 選其中一組。 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中更包含部八 管線為其特徵。 ^ 如申凊專利範圍第4項所述之方法，其中更包含八 非管線為其特徵。 如申凊專利範圍第5項所述之方法，該重置脈衝電壓的 值至少不小於由該膽固賻液晶反射特性所提供的一 置電壓（V4)為其特徵。 董 如申請專利範圍第6項所述之方法，該重置脈衝電壓的 2· 3· 4· 5· 6. vy i 申凊專利範圍 值至少不小於由該膽固醇液晶反射特性所提供的該重 置電壓為其特徵。 10 •=申請專利範圍第γ項所述之方法，該重置脈衝大於該 重置電壓為其特徵。 如申睛專利範圍第8項所述之方法，該重置脈衝大於 ^該重置電壓為其特徵。 •如:请專利範圍第4項所述之方法，其特徵在於，該多 工疋址驅動波形的選擇脈衝的安排方式有··以區塊的 式’插入其他列的方式與該區塊及該插入兩者紝合 的方式。 1 2 ·如由上主 •、:請專利範圍第11項所述之方法，該多重選擇脈衝 的兒壓絕對值，在臨界電壓和液晶之反射性的最小雷 13 $特3之間⑴，V2)。 • ^ $請專利範圍第1項所述之方法，該合成的驅動波形 14 每個驅動波形產生後立即將其極性反轉為其特徵。 申凊專利範圍第1 3項所述之方法，在每個波形架槿 F§* ttr v. / 15 甲 於母個脈衝後增加一個極性反轉但大小相同 的脈衝為其特徵。 如申清專利範圍第1項所述之方法，至少部分該 二勒波形之脈衝，在架構期間波形被極性反轉為其特 徵。 、、 16 /甲請專利範圍第1項所述之方法，在該合成的驅動波 开乂的脈衝之後，產生直接或立即（i n s t a n t )的極性及鏟 脈衝為其特徵。 轉

   501089 六、申請專利範圍 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述之驅動方法，在接續的波 形架構階段中，該多重選擇脈衝的安排與立即的脈衝 不同為其特徵。 1 8.如申請專利範圍第1項所述之方法，一共同的驅動波形 包含該合成的驅動波形之結合為其特徵。 1 9.如申請專利範圍第1項所述之方法，調整該多重選擇脈 衝之該合成的驅動波形至適當電壓以提供一灰階為其 特徵。 2 0.如申請專利範圍第1 9項所述之方法，該灰階的電壓絕 對值，由臨界電壓和相對於該膽固醇液晶的反射特性 之最小反射電壓決定為其特徵。 2 1.如申請專利範圍第1項所述之方法，所有該合成的驅動 波形中的脈衝電壓，由該膽固醇液晶的反射特性寬度 決定為其特徵。

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