CN1576964A - 显示器的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示器的驱动方法，适用于一显示器，包括以下步骤。藉由在共同导线上施加一切换于一第一电位及接地电位间的第一信号，而使像素被选择。藉由在被选择像素的区段导线上施加一切换于一第二及第三电位间且与第一信号不同相的第二信号，而驱使被选择像素进入一反射状态。藉由在被选择像素的区段导线上施加一切换于该第二及第三电位间且与第一信号同相的第三信号，而驱使被选择像素进入一透光状态。藉由在被选择像素的共同导线上施加一固定于一第四电位的第四信号，而取消对像素的选择。其中，第一、第二、第三及第四电位对接地电位来说，具有同向的极性，且其值使得在每一像素中，共同导线与区段导线间的差动信号是以接地电位为中心。

Description

显示器的驱动方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，特别涉及一种快速多稳态、使用了胆固醇液晶材质的液晶显示器。
背景技术
近年来在液晶显示材料上的努力研究，已经发展出一种新型态的胆固醇液晶结构材料及组件。这种液晶材料具有周期性变化的光学结构，可以进行光线的反射。其包含了具有正绝缘各向异性(positive dielectricanisotropy)及手征的(chiral)掺杂物的向列型(nematic)液晶。这种材料一般被称为聚合物稳定胆固醇液晶结构(polymer stabilizedcholesteric texture，PSCT)或无聚合物胆固醇液晶结构(polymer freecholesteric texture，PFCT)。
使用具有反射性的胆固醇液晶结构材料的液晶显示器一般被称为「快速多稳态液晶显示器」(FMLCD)。反射性胆固醇结构液晶(PSCT及PFCT)在零电场下具有两种稳态。一个是平面结构(planar texture)状态，可以对具有某种波长的光有反射作用，其可反射光的波长是由胆固醇液晶本身结构的分子间距所决定。而另一种是聚焦圆锥结构(focal conic texture)状态，此状态下液晶将在光学上呈现透光性。一旦进入其中一个稳定状态后(意即液晶由其中一个状态进入另一个状态后)，在没有施加任何新电场的情况下，液晶将保持目前的状态不会改变。相反地，对其他种类的传统液晶显示器来说，每一个像素必需在每秒中进行多次的寻址操作以维持其所储存的像素数据。因此，这种一旦稳定便不会改变的特性，使得PSCT及PFCT材料极适用于低功率的显示器中。
快速多稳态液晶显示器的电路样态实质上是与传统被动式液晶显示器相同的。每一个像素是由在两个密封有液晶的基板上形成的透明交叉导线-共同导线(common lines)与区段导线(segment lines)-进行寻址操作。传统的像素寻址或驱动方法如图1所示。图1显示了液晶材料在施加了不同的驱动电压后所产生的状态。液晶一开始处于一第一状态(反射状态或是透明状态)，被一具有超过V4(如图1所示)的振幅的交流电压所驱动。当电压快速地被移除时，液晶已被驱使进入反射状态且保持不变。如果交流电压的值位于V2及V3之间，液晶将被驱使进入透光状态，且直到另一新的电压施加之前都不会改变。如果没有施加电压或所施加的电压远小于V1，无论其初始状态为何，液晶都将不会改变其目前的状态。
以下将结合图2A-2D说明传统快速多稳态液晶显示器所使用的单极驱动方法。在单极驱动方法中，必需注意的是，所有施加于共同或区段导线上的电位对接地电位(如0伏特)来说，都具有同向的极性(如正向)，且每一个像素中，共同导线与区段导线间的差动信号均是以接地电位为中心点。对任一个像素来说，其共同导线与区段导线间的差动信号会在不同的周期中具有四种不同的振幅。
如图2A所示，在一寻址周期中，当像素未被选择(不在其扫描周期中)且一位「H」被送入像素中时，一在5.5伏特及24.5伏特间切换的方波信号会施加于其共同导线上且另一个切换于0伏特及30伏特之间的方波信号会施加于其区段导线上。这两个方波信号是同相的。因此，其共同导线与区段导线间的差动信号Vpixel是在-5.5伏特及5.5伏特之间切换，而具有一小于V1的11伏特的振幅。结果是，液晶的状态不会改变。
如图2B所示，在一寻址周期中，当像素未被选择(不在其扫描周期中)且一位「L」被送入像素中时，在5.5伏特及24.5伏特间切换的方波信号会施加于其共同导线上且另一个切换于11伏特及19伏特之间的方波信号会施加于其区段导线上。这两个方波信号是同相的。因此，其共同导线与区段导线间的差动信号Vpixel是在5.5伏特及-5.5伏特之间切换，而具有一小于V1的11伏特的振幅。结果是，液晶的状态不会改变。本领域的技术人员应了解，对于未被选择的像素(不在其扫描周期中)来说，无论其所接收的数据位为何，其状态均不应改变。图2A及2B的情形符合此一原则。
如图2C所示，在一寻址周期中，当像素被选择(在其扫描周期中)且一位「H」被送入像素中时，一在30伏特及0伏特间切换的方波信号会施加于其共同导线上且另一个切换于0伏特及30伏特之间的方波信号会施加于其区段导线上。这两个方波信号是不同相的，且具有相位差180°。因此，其共同导线与区段导线间的差动信号Vpixel是在-30伏特及30伏特之间切换，而具有一大于V4的60伏特的振幅。结果是，液晶的状态会被驱使进入如图1所示的反射状态。
如图2D所示，在一寻址周期中，当像素被选择(在其扫描周期中)且一位「L」被送入像素中时，在30伏特及0伏特间切换的方波信号会施加于其共同导线上且另一个切换于11特及19伏特之间的方波信号会施加于其区段导线上。这两个方波信号是不同相的，且具有相位差180°。因此，其共同导线与区段导线间的差动信号Vpixel是在-19伏特及19伏特之间切换，而具有一位于V2及V3间的38伏特的振幅。结果是，液晶的状态会被驱使进入如图1所示的透光状态。
此外，所有的像素在进行寻址前，必需先有抹除的操作。抹除操作系藉由在共同及区段导线上施加信号而驱使每一个像素的液晶进入反射状态来实现的。因此，在寻址前的抹除周期中，会使用在图2C所示的共同导线及区段导线上的信号。
然而，在传统单极驱动方法中，共同及区段导线上必需提供四种不同的电位值，因此必需使用四电平的共同及区段导线驱动器。此种驱动器的设计较为复杂及需要较多的电源供应器。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种快速多稳态液晶显示器的单极驱动方法，使用了输出电平数目较少的驱动器，以减低所需电源供应器的数目及电路复杂度。
本发明的一目的在于提供一种显示器的驱动方法，适用于一显示器，该显示器具有一第一基板、一第二基板及一密封于该第一及第二基板间的胆固醇液晶，其中在该第一及第二基板上分别具有多条共同导线(common line)及区段导线(segment line)而定义出多个像素，该方法包括以下步骤：藉由在所述像素之一的共同导线上施加一切换于一第一电位及接地电位间的第一信号，而使该像素被选择；藉由在该被选择像素的区段导线上施加一切换于一第二及第三电位间且与该第一信号不同相的第二信号，而驱使该被选择像素进入一反射状态；藉由在该被选择像素的区段导线上施加一切换于该第二及第三电位间且与该第一信号同相的第三信号，而驱使该被选择像素进入一透光状态；以及藉由在该被选择像素的共同导线上施加一固定于一第四电位的第四信号，而取消对该像素的选择；其中，该第一、第二、第三及第四电位对该接地电位来说，具有同向的极性，且该第一、第二、第三及第四电位的值使得在每一像素中，其共同导线与区段导线间的差动电压信号是以该接地电位为中心。
本发明的另一目的在于提供一种显示器的驱动方法，适用于一胆固醇液晶显示器，该显示器包括多个成矩阵排列的像素，每一像素是由其一区段信号及共同信号间的差动电位来驱动，该方法包括以下步骤：提供一时钟信号，该时钟信号具有一第一及第二形式的多个边缘；接收多个数据位，这些数据位在该时钟信号的该第一形式边缘产生时被送至所述像素；取得由时钟信号变形产生的一FR信号，该FR信号的电位切换是发生于该时钟信号的该第一形式边缘产生时间以外；以及接收所述数据位及FR信号，并进行所述数据位及FR信号的第一及第二逻辑运算，而产生所述区段及共同信号，该区段信号切换于一第一及第二电位之间，而该共同信号是切换于一第三、第四及接地电位之间；其中，所述被选择像素的共同信号是切换于该接地及第三电位之间，而所述未被选择像素的共同信号是固定于该第四电位上，所述被驱使进入一反射状态的被选择像素的区段信号是切换于该第一及第二电位之间，且与其共同信号不同相，而所述被驱使进入一透光状态的被选择像素的区段信号亦切换于该第一及第二电位之间，且与其共同信号同相，该第一、第二、第三及第四电位对该接地电位来说，具有同向的极性，且该第一、第二、第三及第四电位的值使得在每一像素中，其共同信号与区段信号间的差动信号是以该接地电位为中心。
以下，结合附图说明本发明的一种显示器驱动方法的实施例。
附图说明
图1显示了液晶材料在施加了不同的驱动电压后所产生的状态；
第2A-2D图显示了快速多稳态液晶显示器的传统单极驱动方法；
图3显示了本发明一实施例中快速多稳态液晶显示器的部分剖面图；
图4显示了图3中组件的上视图；
图5A-5D显示了本发明一实施例中快速多稳态液晶显示器的单极驱动方法；
图6A及图6B显示了本发明一实施例区段及共同导线驱动器进行的逻辑运算的真值表；
图7A显示了本发明一实施例中所使用的信号时序图；和
图7B显示了本发明另一实施例中所使用的信号时序图。
附图符号说明
10-显示器；
12、20-基板；
14、16、22、24-基板表面；
18、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76-导电层；
35-液晶；
78、80、82、84-交叉点。
具体实施方式
请参阅图3，其显示了本发明一实施例中快速多稳态液晶显示器的部份剖面图。显示器10包括了一第一基板12。第一基板12是经由一绝缘材质所形成(如玻璃、塑料或某些其它的聚合物材质)，可以是多纳利应用薄膜(Donnelly Applied Films)公司出产的氧化铟锡涂覆苏打石灰石玻璃基板(ITO coated sodalime glass substrate)、康宁(Corning)公司出产的硅玻璃基板、塞斯渥科技(Southwall Technology)公司出产的氧化铟锡涂覆塑料基板(ITO coated plastic substrate)、或是其间的任一组合。基板12具有一第一及第二主要表面14及16。在基板12的第一主要表面14上设置有一导电材质层18。此导电材料层18必需具有透光性。因此，电极层18可以是一薄金属层，如银、铜、钛、钼或其组合，但其厚度必需极薄且不具光学反射性。此外，电极层18亦可以是一种本身为透明的导电材质，如氧化铟锡。导电层18可以以条状物的形式形成于基板12的表面上。
与基板12相对设置的是另一基板20。基板20是由一高品质的透明材料所制成，如玻璃或塑料。基板20具有一第一及第二主要表面22及24。设置在第一主要表面22上的是多个条状的电极26、28、30、32及34，这些电极是由透明的导电材质制成(可使用如电极层18的材质)。
基板12及20面对面地相对设置，使得其上的电极层成平行关系且相互面对。在导电层间设置的是PSCT或PFCT液晶材料35。这些液晶料材具有周期性变化的光学结构，而具有光学反射性，其含有具有正绝缘各向异性(positive dielectric anisotropy)及手征(chiral)的掺杂物的向列型液晶。这种材料亦可含有聚合物凝胶或染料。如此的安排，即可在两个基板间的PSCT或PFCT液晶中施加电场，一旦电场移除后，这些液晶材料便会保持在两种稳态其中之一，直到新的电场再度产生为止。
请参阅图4，其显示了图3中组件的上视图。区段(行)导线26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52以及共同(列)导线56、58、60、62、64、66、68、70、72、74及76系以相互垂直的方向排列。在每一行与列的交叉点(如78、80、82或84)定义了一个像素的位置。虽然在图4中仅标明了四个交叉点，但每一行与列的交叉点都定义了一个像素。此外，虽然在图4中的快速多稳态显示器仅为一11列、14行的矩阵，其亦可排列成各种不同数目行、列的各种型式的矩阵。
如上所述，区段及共同导线是由导电材料所制成，且电性耦接至一驱动电路(未示出)，以将驱动或寻址电压信号送至显示器中。此一驱动电路通常是设置于显示面板的附近，以节省空间。
以下将结合图5A-5D说明本发明一实施例中的快速多稳态液晶显示器的单极驱动方法。对单一个像素来说，在其共同及区段导线间的差动电压信号Vpixel在不同的周期中，可以切换于四种不同的电位之间。
如图5A所示，在一寻址周期中，当像素未被选择(不在其扫描周期中)且一位「H」被送入像素中时，一电位固定在20伏特的电压信号会施加于其共同导线上且另一个切换于14伏特及26伏特间的方波信号会施加于其区段导线上。因此，其共同导线与区段导线间的差动信号Vpixel是在-6伏特及6伏特之间切换，而具有一小于V1(图1所示)的12伏特的振幅。结果是，液晶的状态不会改变。
如图5B所示，在一寻址周期中，当像素未被选择(不在其扫描周期中)且一位「L」被送入像素中时，电位固定于20伏特的电压信号会施加于其共同导线上且另一个切换于26伏特及14伏特之间的方波信号会施加于其区段导线上。此处必需特别注意的是，此一代表位「L」的方波信号与图5A中代表位「H」的方波信号有相同的振幅，但是其相位差为180°。因此，其共同导线与区段导线间的差动信号Vpixel是在6伏特及-6伏特之间切换，而具有一小于V1的12伏特的振幅。结果是，液晶的状态不会改变。
如图5C所示，在一寻址周期中，当像素被选择(在其扫描周期中)且一位「H」被送入像素中时，一在40伏特及0伏特间切换的方波信号会施加于其共同导线上且另一个切换于14伏特及26伏特之间的方波信号会施加于其区段导线上。这两个方波信号是不同相的，且具有相位差180°。因此，其共同导线与区段导线间的差动信号Vpixel是在-26伏特及26伏特之间切换，而具有一大于V4(如图1所示)的52伏特的振幅。结果是，液晶的状态会被驱使进入如图1所示的反射状态。
如图5D所示，在一寻址周期中，当像素被选择(在其扫描周期中)且一位「L」被送入像素中时，在40伏特及0伏特间切换的方波信号会施加于其共同导线上且另一个切换于26特及14伏特之间的方波信号会施加于其区段导线上。这两个方波信号是同相的。因此，其共同导线与区段导线间的差动信号Vpixel是在-14伏特及14伏特之间切换，而具有一位于V2及V3(如图1所示)间的28伏特的振幅。结果是，液晶的状态会被驱使进入如图1所示的透光状态。
在一抹除周期中，则将图5C所示的共同导线及区段导线信号施加于所有像素中。
在上述的实施例中必需注意的是，共同导线的驱动电路只需要三种输出电位值VCL(0伏特)、VCM(20伏特)及VCH(40伏特)，而区段导线的驱动电路只需要两种输出电位值VSL(14伏特)及VSH(26伏特)。此外，共同及区段导线驱动电路的输出电位是经由对欲传送的像素数据位进行逻辑运算及一由***时钟信号转换得到的FR信号取得。图6A及6B分别显示了区段及共同导线驱动器所进行的逻辑运算的真值表。
图7A显示了在本实施例中，根据图6A所显示的真值表，以当像素数据位序为「H」、「H」、「L」、「L」时为例，FR信号、时钟信号及驱动电路施加于共同及区段导线的信号VSEG与VCOM的波形。像素数据位的切换是发生在时钟信号的上升边缘。理论上，信号VSEG是完美的方波信号。然而，在实际操作上，当像素数据位从「H」切换到「L」时，会在信号VSEG中产生一「突降」。这是由于FR信号由高电位变为低电位的切换会发生在时钟信号的上升边缘。FR信号的突然切换会对信号VSEG产生干扰。
这种干扰现象可以经由修改信号FR的波形来消除，如图7B所示。修改后的FR’信号的频率是原来信号的一半。这是由于每间隔一个从时钟信号上升边缘开始的周期，将原来FR信号的波形反向所造成的。这种修改也同时使信号VSEG及VCOM、差动信号Vpixel以同样的方式改变。如此，FR’信号的电位切换点就永远落在时钟信号的下降边缘上，而不会对信号VSEG产生不良的干扰现象。
综上所述，本发明提供了一种快速多稳态液晶显示器的单极驱动方法，其中藉由相位差而非振幅大小来识别位值「H」及「L」，而在非扫描周期中，使共同导线上的电位固定，减少了驱动器所需的输出电平数目。因此也减少了所需电源供应器的数目及电路复杂度。
虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围视后附的权利要求为准。

Claims (11)

1.一种显示器的驱动方法，适用于一显示器，该显示器具有一第一基板、一第二基板及一密封于该第一及第二基板间的胆固醇液晶，其中在该第一及第二基板上分别具有多条共同导线及区段导线而定义出多个像素，该方法包括以下步骤：
藉由在所述像素之一的共同导线上施加一切换于一第一电位及接地电位间的第一信号，而使该像素被选择；
藉由在该被选择像素的区段导线上施加一切换于一第二及第三电位间且与该第一信号不同相的第二信号，而驱使该被选择像素进入一反射状态；
藉由在该被选择像素的区段导线上施加一切换于该第二及第三电位间且与该第一信号同相的第三信号，而驱使该被选择像素进入一透光状态；以及
藉由在该被选择像素的共同导线上施加一固定于一第四电位的第四信号，而取消对该像素的选择；
其中，该第一、第二、第三及第四电位对该接地电位来说，具有同向的极性，且该第一、第二、第三及第四电位的值使得在每一像素中，其共同导线与区段导线间的差动电压信号是以该接地电位为中心。
2.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其中该接地、第一、第二、第三及第四电位的值分别为0、40、14、26及20伏特。
3.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其中该第一及第二信号间的相位差为180°。
4.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其中还包括以下步骤：
藉由驱使所述像素进入该反射状态而对所述像素进行抹除操作。
5.如权利要求1所述的显示器的驱动方法，其中还包括以下步骤：
藉由分别在所述共同导线及区段导线上施加反向的第一及第二信号而对所述像素进行抹除操作。
6.一种显示器的驱动方法，适用于一胆固醇液晶显示器，该显示器包括多个成矩阵排列的像素，每一像素是由其一区段信号及共同信号间的差动电位来驱动，该方法包括以下步骤：
提供一时钟信号，该时钟信号具有一第一及第二形式的多个边缘；
接收多个数据位，所述数据位在该时钟信号的该第一形式边缘产生时被送至所述像素；
取得由时钟信号变形产生的一FR信号，该FR信号的电位切换是发生于该时钟信号的该第一形式边缘产生时间以外；以及
接收所述数据位及FR信号，并进行所述数据位及FR信号的第一及第二逻辑运算，而产生所述区段及共同信号，该区段信号是切换于一第一及第二电位之间，而该共同信号是切换于一第三、第四及接地电位之间；
其中，所述被选择像素的共同信号是切换于该接地及第三电位之间，而所述未被选择像素的共同信号固定于该第四电位上，所述被驱使进入一反射状态的被选择像素的区段信号切换于该第一及第二电位之间，且与其共同信号不同相，而所述被驱使进入一透光状态的被选择像素的区段信号亦切换于该第一及第二电位之间，且与其共同信号同相，该第一、第二、第三及第四电位对该接地电位来说，具有同向的极性，且该第一、第二、第三及第四电位的值使得在每一像素中，其共同信号与区段信号间的差动信号是以该接地电位为中心。
7.如权利要求6所述的显示器的驱动方法，其中该接地、第一、第二、第三及第四电位的值分别为0、40、14、26及20伏特。
8.如权利要求6所述的显示器的驱动方法，其中所述被驱使进行该反射状态的被选择像素的区段信号与其共同信号的相位差为180°。
9.如权利要求6所述的显示器的驱动方法，其中所述像素是藉由被驱使进入该反射状态而进行抹除操作。
10.如权利要求6所述的显示器的驱动方法，其中所述欲进行抹除操作的像素的共同及区段信号分别切换于该接地及第三电位之间、以及该第一及第二电位之间。
11.如权利要求6所述的显示器的驱动方法，其中该时钟信号的所述第一及第二形式边缘分别是上升及下降边缘。
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