[发明专利]双稳态手相向列液晶显示器及其驱动方法

说明书

本发明涉及一种利用手相向列反射双稳态液晶材料的显示器，及驱动这种显示器的方法。这种材料也被描述为胆甾型的。特别地，本发明涉及一种有源矩阵像素排列及驱动方案。

胆甾型(cholesteric)液晶材料是一种提供强的彩色二元图象的反射材料。这种材料为双稳定性，具有很宽的视角，并不象超级扭曲向列(STN)型显示器那样需要偏振片，滤色片或摩擦。因此，这种材料能以高分辨率提供低功耗、低成本显示器并具有优质单色图象。这种形式的显示器正被建议用于手持便携装置也用于电子文件阅读器，如电子图书或报纸装置。

胆甾型材料有三种稳定状态。平面(P)状态是该材料的反射状态，在零施加电场下稳定。焦点二次曲线(Focus Conic)(FC)是该材料的透射散射状态，也是在零施加电场下稳定。垂直(Homeotropic)(H)状态仅在大约30V的高阈电压之上时稳定，而且也是透明的。一个置于该材料背后的黑色吸收层意味着H及FC状态呈现黑色。

还存在第四种不稳定状态，在该材料由H状态的弛豫时发生。这称为瞬时平面(P*)状态。这种状态仅出现于在H状态下的该材料的高电压快速降低时，，例如在2ms或更短时间内。施加的电压不存在时，瞬时平面状态弛豫到平面状态。

应用该材料时，设计了一驱动方案，使其在P和FC状态之间切换，它们在零外加电压下是稳定的。第一个问题在于P和FC状态之间的任何转变都需该材料经过高电压的H状态。因此，已知的无源矩阵切换方案需要快速的高电压切换。传统的驱动方案作如此安排，每次对一像素寻址时，都在材料中引起一次进入H状态的转变。这意味着处于反射P状态的像素因此经过可透射的H状态。即便是在下一场周期中，该像素要被驱动进入反射P状态时。这导致产生所谓黑色寻址条这种可见假象。

该材料的另外一个问题是由于缓慢的响应时间。例如，电压需要施加至少20ms，以使材料的状态转变进入H状态。该材料还有强烈的温度相关性。

该材料在零施加电压下的双稳态特性意味着，使用该材料的显示器不需要不断更新或刷新。如果显示信息不变，显示可一次写入并在不消耗电源的情况下长时间保持其信息传输配置。结果，胆甾型液晶显示器就用来显示那些可以在相当长时间后慢慢地来更新的图像。不过，上面所指出的问题，特别是寻址响应慢，限制了这种显示技术在更广泛的应用领域内进一步发展。

US 5 748 277公布了一种用于胆甾型显示器的无源矩阵寻址方案，设法缩短寻址时间。该方案依靠从H状态到P^*状态的快速转变。如果电压快速关断，则实现到P^*状态的转变(反过来到P状态的转变)，反之，如果电压缓慢关断，则发生到FC状态的转变。该驱动方案提供一个具有三种阶段的地址电压特征。阶段之一是“选择阶段”，它仅1ms长，且规定是快速还是慢速电压关断。另外两个阶段可同时在相邻的行实行，所以，对数目很多的行来说，平均行地址周期趋于1ms。尽管这种寻址方案改进了寻址时间，并未解决温度相关性，快速高电压切换或黑色寻址条等其他问题。

根据本发明，提供有一种显示设备，包括：

一层双稳态手相向列液晶材料。

一个限定像素地址电路行和列的有源矩阵衬底，每个像素地址电路有一个输出，用于向该液晶材料的相应部分施加信号。

其中，每个像素地址电路内包括

第一切换装置，用于将电源电压切换到像素地址电路剩余部分，并且其受控于行地址线；

第二切换装置，用于允许或阻止电源电压提供到液晶材料相应部分，并且其受控于列选线。

当该材料保持于P或FC状态时，该像素的开关装置使其向H状态的转变得以避免。特别地，如果从P状态到H状态的转变得以避免，黑色寻址条假象就可避免。通过利用用于控制第一切换装置的行地址线和用于控制第二切换装置的列选线，使电源电压独立地提供给各个像素。电源电压是导致胆甾型材料转变到H状态所需的电压。

该装置可另外包括一条用于液晶材料相应部分的放电路径，由此，使液晶材料相应部分上的电压量从电源电压量降低。这导致从H状态到FC或P状态的状态转变。

优选地，放电路径包括一个隔离开关和一个电流变换器，其中通过电流变换器的电流是可控的，使电压量降低的速率能够得到控制。该速率的控制使得能够选择是转变到P^*状态还是转变到FC状态。例如，电流变换器可以包括一栅极连接到一电容器的晶体管，其中，电容器两端的电压决定于电流镜电路，它取样一个输入电流，该输入电流被选择用来提供需要的电压量降低的速率。输入电流可以取两种数值之一，一个导致转变到FC状态，另一个导致转变到P^*状态。