[发明专利]胆甾相液晶显示装置视频驱动方案

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动胆甾相液晶显示装置的驱动方案，以提供灰度等级的范围，尤其涉及一种可应用于适合视频图像速率的驱动方案。

背景技术

胆甾相液晶显示装置是一种具有低功率消耗和高亮度的反射显示装置。胆甾相液晶显示装置利用一个或多个光电元件，每个光电元件具有一能够在多个状态之间转换的胆甾相液晶材料层。这些状态包括一为稳定状态的平面状态，在该状态下胆甾相液晶材料层反射具有对应于预定色彩波段中的波长的光。在另一状态下，胆甾相液晶传导光。通过堆叠能够反射红、蓝和绿光的胆甾相液晶材料层，可以获得全彩显示器。为了驱动以显示图像，显示装置特别地具有一电极排列，该电极排列能够由各自驱动信号提供多个像素整个胆甾相液晶材料层的驱动。

大多数胆甾相液晶显示器的开发都集中在液晶材料稳定状态的使用上，这些是可提供高反射率的平面状态和提供低反射率的焦点圆锥状态，并且由于液晶材料在每一平面和焦点圆锥状态都具有区域，也可是提供中间反射率的混合状态范围。由于能量仅需要驱动状态的变化，因此稳定状态的使用提供了低功率消耗的优势，随后液晶保持在不消耗能量而显示图像的稳定状态。所有现在可商业化的胆甾相液晶显示装置都在这种操作模式下工作。

有一些接近视频或胆甾相液晶显示设备的超快反应寻址的文献，例如US-5,661,533，但它们仅是快速的稳定状态寻址和驱动方案。

在使用稳定状态将良好的对比度提供给显示装置的同时，对比度被焦点圆锥状态散射光且其反射率约为3-4％的这个事实所限制。在JY Nahmet al，Asia Display 1998 pp 979-982和在WO-2004/030335中有报道称，较高对比度可以通过使用具有低于焦点圆锥状态反射率的胆甾相液晶材料的垂直(homeotropic)状态来获得。因此，使用垂直状态代替焦点圆锥状态作为黑色状态具有增加对比度和改进色域的优势。

发明内容

本发明涉及一种在视频速率下对胆甾相液晶显示装置的驱动。视频通常被认为是每秒至少24帧的速率，在这种速率下，观看者由于视觉暂留性而不会感知图像的变换。这与持续时间20毫秒为一个周期(半帧(field))相符合。在更低的速率下，当图像的更新是由慢于视觉暂留的时间抖动而产生时，闪烁会被感知。

在现有可商业化的胆甾相液晶显示器中，垂直状态还没有被用来改进对比度，但是本发明基于所进行的工作，在视频速率下利用胆甾相液晶显示设备中的垂直状态。

为了达到灰度等级，可以利用被用于驱动像素进入垂直状态的驱动脉冲的时间抖动，例如在WO-2004/030335中所公开的那样。为了达到黑色状态，驱动脉冲可被应用于整个周期，因此如果使用了黑色背景，像素会具有连续的低反射率并将呈现黑色。为了达到更明亮的状态，驱动脉冲仅被应用作周期的一部分，并且在周期的剩余部分像素松弛进入具有高反射率的平面状态。由于视觉暂留性，观看者在整个周期中感知到像素的平均反射率。通过改变垂直状态和平面状态中的时间量，可以达到可变的平均反射率，从而提供灰度等级。

这样一种驱动方案可以允许胆甾相显示器利用垂直状态来改进对比度，且超过只有利用稳定状态才可达到的对比度。然而，本发明人认识到该驱动方案在视频速率下应用时存在一个问题，即该驱动方案不能达到具有高反射率的灰度等级。这一问题解释如下。

在驱动脉冲的结尾，像素的液晶材料松弛进入稳定的平面状态。这种松弛要发生几毫秒钟。这已被作为例子在图1中表示出来，图1是一个交流(AC)驱动脉冲100(以左手边的刻度衡量)和不同色彩的三层胆甾相液晶材料的作为结果的反射率101到103(以右手边的刻度衡量)随时间变化的曲线图。在每个情况下，当驱动脉冲100驱动液晶材料进入垂直状态时反射率降低，然后当材料松弛进入平面状态时，反射率在驱动脉冲100结尾升高。初始升高至一个相当一致的水平需要花费几毫秒钟的时间，尽管随后在反射率中会出现约为10毫秒至100毫秒周期的相对小的浮移。这种多达几毫秒钟的初始升高，是花费在液晶材料的物理变化上的一段时间，该物理变化涉及经过短暂的亚稳定平面状态而变化为稳定的平面状态，所述短暂的亚稳定平面状态具有约两倍于稳定平面状态的晶面间距长度。