JP2006518479A - 改善された双安定性ネマティック液晶ディスプレイ方法およびデバイス - Google Patents

改善された双安定性ネマティック液晶ディスプレイ方法およびデバイス Download PDF

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Abstract

本発明は、アンカリングを壊すことを含む双安定性のネマティック液晶マトリクス・スクリーンを備えるディスプレイ・デバイスを提供し、ディスプレイ・デバイスは、マトリクス・スクリーンの各画素に対する制御信号を生成しかつ印加するのに適したアドレス指定手段を含み、制御信号は、0.5V/μsから0.0001V/μsの範囲にある勾配を呈する傾斜して立ち上がるエッジを有することを特徴とする。

Description

本発明は、液晶ディスプレイ・デバイスの分野に関し、より詳細には、本発明は、双安定性ネマティック・ディスプレイの切り替えを制御するためのデバイスおよび方法に関する。
本発明の目的
本発明の全般的な目的は、特許文献1に記載される双安定性ディスプレイ・デバイスを改善することである。それらのデバイスは、一般に「BiNem」デバイスと呼ばれる。この用語は、本特許出願に関連して使用される。そのようなデバイスの構造は、以下により詳細に記載される。
使用される液晶の物理的な性質に応じて、ネマティック、コレステリック、スメクティック、強誘電などであるデバイス間で区別される。本発明が関連するネマティック・ディスプレイにおいて、アキラル(achiral)である、または例えばカイラル・ドーパント(chiral dopant)を添加することによってカイラルにされたネマティック結晶が使用される。このように、同時に均一または数ミクロンメートルより大きいカイラル・ピッチでわずかにねじれた組織が得られる。基板によって画定される表面近傍における液晶の方向付けおよびアンカリングは、前記基板に適用される配向処理または層によって自体が画定される。電界が存在しない場合、これは、均一またはわずかにねじれたネマティック組織を課す。
現在まで提案されかつ作られたほとんどのデバイスは、単安定性である。電界が存在しない場合、ただ1つの組織がデバイスにおいて表される。それは、全セル・エネルギーの絶対最小値に対応する。電界の下、組織は連続的に変形され、その光学特性は、印加される電圧の関数として変化する。電界がオフに切り替えられたとき、ネマティック液晶は、単一の単安定性の組織に再び戻る。そのようなシステムの中で、当業者は、ツイステッド・ネマティック(TN)、スーパー・ツイステッド・ネマティック(STN)、電気制御された複屈折(ECB)ネマティック、垂直配向されたネマティック(VAN)、面内スイッチング(IPS)ネマティックなどの広く知られている動作モードを認めるであろう。
ネマティック・ディスプレイの他のクラスは、双安定性、複数安定性、または準安定性であるネマティック・ディスプレイのクラスである。そのような状況の下で、電界が存在しない状態で安定または準安定である少なくとも2つの異なる組織は、セル内に表されることができる。2つの状態間の切り替えは、適切な電気信号を印加することによって実施される。いったん画像が書き込まれると、画像は、双安定性のために電界が存在しない状態で記憶されたままである。双安定性ディスプレイのこのメモリは、多数の適用において非常に魅力的である。第1に、画像が遅いレート(すなわち、画像が変更されるべきときだけ)でリフレッシュされることを可能にし、携帯可能な機器におけるエネルギー消費の低減に関して非常に好ましい。第2に、メモリは、列の数とは無関係である画像品質を有して、非常に高い比で多重化が実行されることを可能にする。
いわゆる「BiNem」双安定性スクリーンの説明(図1)
新規な双安定性ディスプレイが、特許文献1に記載され、かつBiNemディスプレイと呼ばれる。
そのディスプレイは、図1に概略的に示される。
それは、少なくとも一方が透明である2つのプレートまたは基板20、30間に配置された、カイラルにされたまたはコレステリックのネマティック液晶層10によって構成される。それぞれ基板20、30上に配置された電極22、32は、それらの間にあるカイラルにされたネマティック液晶10に電気制御信号を印加するように作用する。電極22、32は、所望の方向に液晶分子10を向けるように作用するアンカリング層24、34を担持する。マスタ・プレート上で、分子アンカリング24は強くかつわずかに傾斜される。スレーブ・プレート30上で、アンカリングは弱くかつ平らである。これら表面22、32上での分子10のアンカリング24、34は、単安定性である。
デバイスは、光学システムも有する。
より正確には、図1の左側および右側は、概略的に2つ状態を示し、各状態は安定し、液晶の分子によって占められることができ、一方、図1の中央は、強い電界の下で安定であるが電界が無ければ不安定である壊れた状態を示す。この状態は、ディスプレイを制御するプロセスの間に、液晶分子によって一時的に占められる。
液晶は、印加される電界が無ければ安定である図1の左および右にそれぞれ示される2つの組織を有し、これらの組織は、ねじれ(T)かつわずかにねじれまたは均一(U)である。マスタ・プレート20上およびスレーブ・プレート30上でのアンカリング方向間の角度は、小さくまたはゼロである。2つの組織は、約180°の絶対値を有するねじれだけ異なり、ネマティックの自発ピッチpは、セルの厚みdの4倍に近くなるように選択される(p≒4d)ので、組織UおよびTのエネルギーは本質的に等しい。電界が印加されなければ、より低いエネルギーの他の状態は存在せず、UおよびTは、正に双安定性である。
BiNem構造の利点は、UおよびT組織の両方において、分子は、(平らな)プレートにほぼ平行であり、したがって任意の補償フィルムなしで良好な視角を得ることを可能にすることである。反射構成におけるBiNemディスプレイの光学性能は、例えば特許文献2に記載される。
BiNem組織間の切り替え方法
2つの双安定性の組織UおよびTは、トポロジ的に異なる。連続して体積を変形することによって、一方の組織から他方の組織へ変換することはできない。したがって、U組織からT組織への変換またはその逆の変換は、強い外部電界によってまたは転移(disinclination)のラインを移動することによって、表面へのアンカリングが壊される必要がある。この第2の現象は、第1の現象よりかなり遅くかつ無視されることができるので、以下に詳細には記載されない。
アンカリングを壊すために、閾値電界E以上の電界を印加する必要がある。この電界は、図1に概略的に示されるように、表面近傍における液晶の再方向付けが、ホメオトロピック(homeotropic)である組織に達することを可能にするのに十分に長い時間の長さにわたって印加されるべきである。この最短時間は、印加される電界強度、および液晶ならびに配向層の物理特性にも応じる。アンカリングを壊す電圧Vcは、Vc=E・dとして定義され、ここで、dは、液晶セルの厚みである。BiNemのための典型的なVcの値は、16ボルト(V)である。
アンカリングは、分子が前記表面の近傍のプレートに対して垂直であり、かつ表面によって分子に及ぼされる戻りトルクがゼロであるときに、「壊された」と呼ばれる。これらの条件が満足されたとき、壊された表面34の近傍のネマティック分子は、電界がオフに切り替えられると不安定な平衡の状態であり、それら分子は、それらの最初の方向付けに戻ることができるか、またはそれら分子は、180°のねじれだけ初期の組織とは異なる新たな組織を生じるように、反対方向に戻ることができる。
最終的な組織は、特に信号がゼロに戻される途中の印加される電気信号の波形によって決定される。パルスの電圧における連続する降下は、図1の左に概略的に示されるU組織を生じ、一方、電界における急な降下は、図1の右に概略的に示されるようなT組織を促進する。切り替えをこの方法で実行されることを可能にする物理的な機構は、例えば特許文献1に記載されている。
実際の実施
一般に、BiNemタイプの液晶画素の切り替えは、2つの段階(アンカリングを壊す第1の段階、および組織を選択する第2の段階)で実行される。
第1の段階:アンカリングを壊す段階であり、Cで参照される。
C段階は、スレーブ・プレート30に、アンカリングを壊すために適している電気信号を印加することからなる。一般に、C段階が短くなると、印加される信号に必要なピーク強度がより大きくなる。
所定の強度および持続期間に関して、この信号の波形の詳細(勾配、中間レベル、など)は、アンカリングが実際に壊されるなら、以下の段階が行われる途中で決定する作用を有さない。
第2の段階:選択段階であり、Sで参照される。
S段階の間に印加される電圧は、2つの双安定性の組織UまたはTの一方または他方を選択することを可能しなければならない。上述の作用を考慮すれば、それは、一方の組織または他方の組織への変換を決定する、各画素の端子に印加される電気パルスの降下する波形である。
T組織への変換を得るために、
・段階C:アンカリングを壊す
アンカリングが壊される段階Cの間、スレーブ・プレート30にアンカリングを壊す電界より大きい電界を加えるパルスを印加し、かつ図1の中央に示されるように、画素における分子が上昇される必要がある長さの時間を待機する必要がある。この壊す電界は、液晶層10の弾性および電気特性と、電界がセルのスレーブ・プレート30上に付着されたアンカリング層34と相互作用する方法とに応じる。それは、マイクロメータ当たり約10ボルトまで、数ボルトの範囲にわたって変化する。分子の持ち上げ時間は、回転粘度γに比例し、かつ使用される材料10の誘電異方性に反比例し、また印加される電界の二乗に反比例する。実際、この時間は、マイクロメータ当たり約20ボルトの電界に関して数マイクロ秒に下げられることができる。
・段階S:組織を選択する
その後、それは、数マイクロ秒または多くとも数十マイクロ秒で制御電圧における急な降下を確立することによって、電界を急速に降下させることに十分である。ΔV以上である強度を介する電圧におけるこの急な降下は、液晶における十分な強度の流体力学効果を生じることができるようなものである。組織Tを生成するために、この降下ΔVは、必ず印加される電圧を、アンカリングを壊す電圧Vcより大きな値から前記電圧より低い値にさせなければならない。
組織Tへ変換するために適した信号の例は、強度P1>VcおよびP1≧ΔVの方形波タイプの信号である。その持続期間は、組織Tを選択するように作用するP1≧ΔVでP1から0への降下する状態で(例えば図2)、アンカリングを壊すのに十分でなければならない。
組織Tへ変換するための他の信号の例は、2つのレベルを有する信号であり、信号は、持続期間τでありかつP1>Vcの場合に強度P1のアンカリングを壊すための第1のシーケンスに続き、P2≧ΔVおよびP2>Vc、またはP1−P2≧ΔVおよびP2<Vcのいずれかであるように、持続期間τであり強度P2の選択目的の第2のシーケンスを含む。降下のために印加された電界が必要とする時間は、その持続期間の10分の1より短く、または長いパルス(1ミリ秒(ms)より長いパルス)のために30マイクロ秒(μs)より短くなければならない。
U組織への変換を得るために、
・段階C:アンカリングを壊す
アンカリングを壊す段階Cの間、T状態に書き込む上述の状態におけるように、分子を持ち上げるために十分である長さの時間にわたって、スレーブ・プレート30にアンカリングを壊す電界より大きい電界を印加する必要がある。
・段階S:組織を選択する
その後、印加される電圧を遅く降下させることが適切である。特許文献1は、そのような「遅い降下」を達成する2つの方法を提案する。信号が、パルスの持続期間の3倍より長い降下時間(図3)を有する傾斜の持続期間τが続く、持続期間τでありかつ強度P1のパルスであるか、または階段降下が課される。
組織Uへ変換するための信号の例は、2つのレベルを有する信号であり、持続期間τでありかつ強度P1(P1>Vc)の壊す第1のシーケンスに続き、P2<ΔVおよびP1−P2<ΔVであるように、持続期間τであり強度P2の選択目的の第2のシーケンスを含む。2つのレベルを有する階段降下は、デジタル電子装置を使用して実施がより容易である。それにもかかわらず、2個より多いいくつか数のレベルを介する降下を考案することも全く可能である。
したがって、U組織またはT組織のいずれかを得ることは、画素の端子に2つのレベルを有する簡単な信号を印加することだけによって可能である。第1のレベル(P1、τ)は、アンカリングを壊す段階に対応し、一方、第2のレベル(P2、τ)は、P2の値を決定することによって組織が選択されることを可能にする。この信号は、図4に示されている。値P2Tは、(所定のP1に関する)Tへの変換を可能にするP2の値に対応し、一方、値P2Uは、(所定のP1に関する)U組織への変換を可能にするP2の値に対応する。
典型的な値は、P1=20V、P2U=7Vから9V、およびτ=τ=1msに関してΔV=9Vから13Vである。
多重化によるBiNemのアドレス指定
一般的な多重化
中間解像度のマトリクス・スクリーンに関して、当業者は、各画素にそれぞれ独立した制御電極を接続が存在することには疑問の余地が無いことを知っている。なぜならそれは、画素毎に1つの接続を必要とするからであり、スクリーンが複雑になると技術的に不可能である。通常の液晶技術での場合のように、使用される電気光学効果が線形では無いときに、多重化技術を使用することによって接続の数を低減することが可能である。画素は、それぞれm個の画素のn個のグループとしてマトリクス・システムで編成される。例えば、マトリクス・スクリーンのためのn個の行およびm個の列が存在するか、またはデジタル・ディスプレイのためにn個のデジットおよびm個のデジットが存在する。通常の場合のように、順次のアドレス指定モードで、1つの行が同時に選択され、その後、次の行が選択されなど、最後の行まで選択される。毎回、ある行が選択され、列信号が、行における全ての画素に同時に加えられる。この方法は、1つの行をアドレス指定するために必要な時間に、行の数のn倍した時間に等しい時間間隔において、全ての画像をアドレス指定されることを可能にする。この方法を用いて、m+n個の接続は、m×n個の画素のスクリーンをアドレス指定するのに十分である。ここで、mは、考慮しているマトリクスにおける列の数である。そのような多重化されたマトリクス・スクリーンは、図5に示される。
任意の1つの画素によって見られる電気信号は、それらの交差に画素を有する、行に印加される信号と列に印加される信号との間の差異である。
図5で示される原理に基づくスクリーンは、「パッシブ」スクリーンであると呼ばれる。行電極は、行における全ての画素に共通であり、列電極は、列における全ての画素に共通である。
導電電極は、透明でなければならない。全ての製造業者によって使用される材料は、インジウムがドープされた酸化すず(ITO)である。
BiNemに加えられる多重化
多重化されるために、画素信号は、全ての画素に共通である行信号と、その符号に応じて、U組織またはT組織のいずれかを得るように作用する列信号とに再分割される必要がある。図6は、適切な画素信号が実施されることを可能にする例示的な行および列信号を示す。
行信号(図6a)は、2つのレベルを含む。第1のレベルは、時間τに関する電圧A1を与え、一方、第2のレベルは、時間τに関する電圧A2を与える。列信号(U組織への変換に関する図6b、およびT組織への変換に関する図6)は、強度Cであり、かつ時間期間τの間だけに印加され、画素をクリアする(すなわち、U組織を得る)ことが望まれるか、または画素を書き込む(すなわち、T組織を得る)ことが望まれるかに応じて、正または負のいずれかである。時間τは、2つの行パルス間に及ぶ。図6dおよび図6eは、それぞれクリアされる(U組織への変換)画素の端子、および書き込まれる(T組織への変換)画素の端子に印加される信号を示す。
これらの信号は、以下の条件を満足しなければならない。
A1=P1、A2−C=P2U、A2+C=P2T。
上記数値例を使用して、1つの可能な解は以下の通りである。
τ=τ=1msで、P2U=8VかつP2T=13Vであるなら、A1=20V、A2=10.5V、C=2.5Vである。
そのような信号は、非常に単純であり、かつ全てのそれらのパラメータが、スクリーンの特徴に調整されることを容易にする。
画素信号の降下するエッジの波形に基づく切り替えの原理は、BiNemに特定的である。
液晶材料が直流(DC)電圧を受けたときに、所定の液晶材料が被る電気分解による劣化の問題を解決するために、ゼロまたはほぼゼロの平均値を有する信号を、画素に加えることがしばしば有利である。図6の理論的な信号をゼロの平均値を有する対称の信号に変換するために技術は、特許文献3に記載される。
列信号の持続期間の低減
BiNemをアドレス指定する間に干渉信号を低減するために、特許文献3は、行アドレス指定信号における第2のレベルの持続期間より短い持続期間に、列信号の持続期間を低減することを推奨する。この低減は、その波形への修正に関連付けられることもできる。強度C’の方形波形信号である、列信号の持続期間を低減することによって得られる信号の一例は、図7に概略的に示される。最大強度C”の傾斜形状波形を有する、列信号の持続期間を低減することによって得られる信号の一例は、図8に概略的に示される。強度C1およびC2の階段波形を有する、列信号の持続期間を低減することによって得られる信号の一例は、図9に概略的に示される。
米国特許第6327017号 C.Joubert、proceedings SID 2002、頁30−33 仏国特許第0201448号 仏国特許第0204940号
本発明の目的は、従来技術を改善するための新規な手段を提案することである。
本発明に関連して、この目的は、アンカリングを壊すことを含む双安定性のネマティック液晶マトリクス・スクリーンを備えるディスプレイ・デバイスによって達成され、ディスプレイ・デバイスは、マトリクス・スクリーンの各画素に対する制御信号を生成しかつ印加するのに適したアドレス指定手段を含み、制御信号は、マイクロ秒当たり(V/μs)0.5Vから0.0001V/μsの範囲にある勾配を呈する傾斜して立ち上がるエッジを有することを特徴とする。
特に多重化モードおよび同時モードで使用可能である、従来の鋭く立ち上がるエッジを置き換える傾斜を有するそのようなアドレス指定信号の利点は、以下に記載される。
本発明に関連して、用語「マトリクス」スクリーンは、行および列の画素の通常の配置だけに限定されるように考えられるべきである。それは、m個の関連する素子のn個のグループ、例えばそれぞれm個の素子からなるnデジットの形態での、画素の任意の配置を包含する。
本発明は、アンカリングを壊すことを含む双安定性のネマティック液晶マトリクス・スクリーンを電気的に制御する方法も提供し、その方法は、マトリクス・スクリーンに、傾斜して立ち上がるエッジを有するアドレス指定および制御信号を生成しかつ印加することを含むことを特徴とする。
本発明の有利な特徴によれば、本発明のスクリーンは、2つの組織を使用し、一方の組織は、分子が互いに少なくとも実質的に平行である均一であるまたはわずかにねじれたものであり、他方の組織は、プラスまたはマイナス180°程度のねじれにだけ第1の組織とは異なる。
本発明の他の特徴、目的、および利点は、非限定的な例として与えられる添付の図面を参照して行われる以下の詳細な記載を読むと明らかになろう。
多数の変形形態が、本発明に関連して想定されることができる。
本発明の変形形態1
本発明による第1の変形形態の記載が最初に続き、記載は、添付の図10、図11、および図12を参照する。
図10から図12において分かるように、本発明に関連して、アンカリングを壊すものである(段階C)信号の立ち上がりエッジFmは、傾斜の形態である。この傾斜の持続期間は、τと書かれる。
本発明の第1の変形形態における画素の端子へ印加のための制御信号の例が、U組織への変換に関して図10に示され、かつT組織への変換に関して図11に示される。
図10aは、U変換に関して図3の信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、直線的な傾斜によって作られる。
図10bは、U変換に関して図6dの信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、単一の中間レベルを有する階段状の信号によって作られる。
図10cは、U変換に関して図7bの信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、2つの連続するレベルを有する階段状の信号によって作られる。
図10dは、U変換に関して図8dの信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、降下する傾斜が続き、次に急激な降下エッジが続く中間レベルを有する信号によって作られる。
図10eは、U変換に関して図9dの信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、3つの連続するレベルを有する階段状の信号によって作られる。
図10に示される各信号に関して、2つの連続する降下するエッジのレベル間の低下は、限界閾値ΔVを超えてはならない。
図11aは、T変換に関して図2の信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、急激なエッジによって作られる。
図11bは、T変換に関して図6eの信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、単一の中間レベルを含む階段状の信号によって作られる。
図11cは、T変換に関して図7eの信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、2つの連続するレベルを含む階段状の信号によって作られ、これらのレベルの第2のレベルは、第1のレベルより強度が大きい。
図11dは、T変換に関して図8eの信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、それ自体急激な降下エッジが続く、立ち上がり傾斜が続く中間レベルを含む信号によって作られる。
図11eは、T変換に関して図9eの信号を再生し、かつ本発明の変形形態1を含む。この例において、信号の降下エッジは、後続のレベルへ各レベルから増大する強度の3つの連続するレベルを含む階段状の信号によって作られる。
図11に示される各信号に関して、降下するエッジは、限界閾値ΔVより大きい少なくとも1つの急激な低下を含む。
より一般的には、BiNemが多重化モードであるとき、本発明の変形形態1は、壊す信号における従来の急な立ち上がりエッジを、持続期間τの傾斜する信号に置き換えることからなる。
対応する行信号は、図12に概略的に図示される。それは、傾斜して立ち上がるエッジと、単一の中間レベルを有する階段状の降下するエッジとを有する。行信号は、ただ単一のレベル、すなわちA1=A2を十分に同様に有する。
第1のレベルが「同時である」(以下参照)であると呼ばれる2つレベルのモードにおいて、図12の行信号は、標準の多重化モードの場合のように、一度に行毎の代わりに、複数の行に同時に印加されることができる。
多重化モードにおいて、関連する列信号は、U変換に関して、図7b(単一の正の方形波パルス)、図8b(傾斜して立ち上がるエッジおよび急に降下するエッジを有する正の信号)、または図9b(2つのレベルを有する正の方形パルス、第2のレベルは、第1のレベルより大きな強度である)に示されるようなものであり、およびT変換に関して、図7c(単一の負の方形波パルス)、図8c(傾斜して立ち上がるエッジおよび急に降下するエッジを有する負の信号)、または図9c(2つのレベルを有する負の方形パルス、第2のレベルは、第1のレベルより大きな強度である)に示されるようなものである。
本発明の変形形態2
本発明による第2の変形形態の記載が続き、記載は、添付の図13、図14、および図15を参照する。
図13から図15において、傾斜波形を呈するアンカリングを壊すものである(段階C)信号の同じ立ち上がりエッジFmが見られることができる。この傾斜の持続期間は、τと書かれる。
本発明の第2の変形形態は、BiNemの多重化されたアドレス指定モードから始めて記載されることができる。本発明のこの第2の変形形態は、レベルA1とA2との間の行信号の従来の急な降下するエッジを、持続期間τ’の傾斜の形態における降下エッジFdに置き換えることを推奨する。
上述の変形形態1(傾斜する立ち上がりエッジ)に重ねられる本発明の変形形態2における行信号は、図13に概略的に示される。この信号は、アンカリングを壊すためのレベルが続く傾斜する立ち上がりエッジと、レベルが続く傾斜する降下エッジと、選択する目的のための急激な低下とを含む。
第1のレベルが同時である(以下参照)であると呼ばれる2つレベルのモードにおいて、図13の行信号は、標準の多重化モードの場合のように、一度に行毎の代わりに、複数の行に同時に印加されることができる。
多重化モードにおいて、関連する列信号は、U変換に関して、図7b(単一の正の方形波パルス)、図7b(傾斜して立ち上がるエッジおよび急に降下するエッジを有する正の信号)、または図9b(2つのレベルを有する正のパルス、第2のレベルは、第1のレベルより大きな強度である)に示されるようなものであり、およびT変換に関して、図7c(単一の負の方形波パルス)、図8c(傾斜して立ち上がるエッジおよび急に降下するエッジを有する負の信号)、または図9c(2つのレベルを有する負のパルス、第2のレベルは、第1のレベルより大きな強度である)に示されるようなものである。
図14は、U変換に関する変形形態1に重ねられる変形形態2における画素信号を示す。
図14aは、図10bの信号を再生し、かつ変形形態2を重ねる。
図14bは、図10cの信号を再生し、かつ変形形態2を重ねる。
図14cは、図10dの信号を再生し、かつ変形形態2を重ねる。
図14dは、図10eの信号を再生し、かつ変形形態2を重ねる。
この場合も、図14に示される各信号に関して、降下エッジにおける2つの連続するレベル間の低下は、限界閾値ΔVを超えてはならない。
図15は、T変換に関する変形形態1に重ねられる変形形態2における画素信号の例を示す。
図15aは、図11bの信号を再生し、かつ変形形態2を重ねる。
図15bは、図11cの信号を再生し、かつ変形形態2を重ねる。
図15cは、図11dの信号を再生し、かつ変形形態2を重ねる。
図15dは、図11eの信号を再生し、かつ変形形態2を重ねる。
この場合も、図15に示される各信号に関して、降下エッジは、限界閾値ΔVを超える強度の少なくとも1つの急激な低下を含む。
他の列信号
図7c、図8c、および図9cに示される列信号に加えて、図16に示されるような列信号は、本発明の両方の変形形態における多重化モードで使用されることができる。この列信号は、傾斜する立ち上がりエッジ、および急な降下エッジによって終了するレベルを有する持続期間τのパルスを含む。
図12に示されるような行信号とともに本発明の変形形態1に加えられるような、列信号に関するこの波形に対応する画素信号は、U変換に関して図17aに示され、T変換に関して図17bに示される。
図17aに示される信号は、傾斜する立ち上がりエッジ、アンカリングを壊すためのレベル、急激な降下エッジ・セグメント、レベル・セグメント、傾斜する降下エッジ・セグメント、他のレベル・セグメント、および最終的な急激な降下エッジを有する。
図17aに示される信号の降下エッジにおける2つの連続するレベル間の低下は、限界閾値ΔVを超えてはならない。
図17bに示される信号は、傾斜する立ち上がりエッジ、アンカリングを壊すためのレベル、急激な降下エッジ・セグメント、レベル・セグメント、傾斜する降下エッジ・セグメント、および最終的な急激な降下エッジを有する。
図17bに示される信号における降下エッジは、限界閾値ΔVより大きい強度の少なくとも1つの急激な低下(好ましくは最後の降下エッジ)を含む。
勾配Fmの数値に関する関心の範囲
従来のBiNemのアドレス指定において、パルスは、1ミリ秒から数ミリ秒までの程度の持続期間を有して通常使用されることを想起されたい。アンカリングが壊される画素への印加に関する電圧P1の強度は、1.5マイクロメートル(μm)から2μmの厚みを有するセルに関して10Vから30Vの程度である。
本発明に関連して、アドレス指定パルスの持続期間を過剰に延長することなく、以下に記載される利点を提供する立ち上がりエッジFmに関する傾斜の範囲は、0.5V/μsから0.0001V/μsであり、好ましくは0.1V/μsから0.005V/μsであり、すなわち、20Vの電圧P1に関して、40μsから200msの持続期間τであり、好ましくは200μsから4msである。この持続期間τは、好ましくは300μsより長い。降エッジの傾斜Fd(変形形態2)に関して、強度の程度は同一である。
多重化のオプション:ゼロの平均値を得る
直流電圧を受けて電気分解によって所定の液晶材料が劣化する危険性を考慮するために、ゼロの平均値を有する信号を画素に印加することが有利である。
第1のオプションは、互いに続く反対極性の信号を使用することである(特許文献3に記載される)。このオプション1を使用する本発明の変形形態1の行信号の一例は、図18に示される。当然、相補的であるように選択され、かつ上述の波形の1つを有するように選択される列信号は、同様に行信号のように交互に反対極性を有さなければならない。
第2のオプション(また特許文献3に記載される)は、各画像に関する信号(行および列)の符号を反転する。図19は、対称の結果を達成するためのこの第2のオプションに対応する変形形態1による行信号を示す。
上記例における行信号を供給する回路は、対称の信号を供給する必要のために、2A1の全体の偏位を与える±A1の電圧を供給する必要がある。行回路のかなりの単純化は、その最大偏位が2A1より小さい値に低減されるなら、達成されることができる。これを行うために、行信号の動作中間点V、および第2の極性の間に同期して対応する列信号の動作中間点Vを変更することで十分である。したがって開始点が図18に示されるようであれば、この考えは、行信号および列信号を対称にする段階の間に全ての行信号および列信号に共通電圧Vを加えることであり、ここでVの値は、2つの対称的な段階の間で変化する。この第3のオプションは、また特許文献3に記載され、かつ本発明の変形形態1の信号への前のオプションと同じ方法で適用される。
図20は、例として、U変換のための方形タイプの列信号(図7b)とともに、本発明の変形形態1に適用されるとき、電圧Vを使用して得られる行回路の電圧偏位の低減を示す(図20aは、行信号を示し、図20bは、列信号を示し、かつ図20cは、結果としての画素信号を示す)。図20cに示される画素信号は、図10cに示される上述の信号すなわちVで得られるような信号と比較して、変更されないままである。
信号Vは、対称化の第1の段階の間にVM1に等しく、かつ信号Vは、対称化の第2の段階の間にVM2に等しい。
変形形態において、時間間隔が、対称化の2つの段階の間に追加されることができる。
当然、変形形態1と組み合わせて適用される本発明の変形形態2は、ゼロ平均値を得る目的のために様々な対称化操作と両立する。
多重化オプション:行アドレス指定パルス間の時間の重なりを有するアドレス指定
特許文献4は、行パルス間の時間の重なりを有するBiNemスクリーンのためのアドレス指定モードを記載する。関連する信号(例えば、2レベルの信号)は、まだアンカリングを壊す段階および選択段階を備え、その全体の持続期間はτである。
後続の行信号L2は、従来のように先行する行信号L1の始まりから持続期間τだけもはやオフセットされないが、より短い持続期間τだけオフセットし、
τ≦τ≦τであり、ここでτは、列信号の持続期間である。
画像が表示されることができる速度を主に増加することを目的としたこのアドレス指定の方法は、BiNemに特定的であり、切り替えは、画素信号の降下エッジの波形にだけ応じる。
特許文献4に記載される時間の重なりを有するアドレス指定は、本発明の変形形態1および2で説明される信号と両立する。図21は、例えば方形波形状の列信号、および同時にアドレス指定される3つの連続する行を有する、本発明の変形形態1に適用されるアドレス指定のこのモードの例を示す。図21の第1の4つの行は、スクリーンの4つの連続する行に印加される行信号を示し、図21における第5の行は、対応する列信号を示す。
当然、上述された任意の列信号波形が使用されることができる。
アドレス指定のこのモードは、ゼロ平均値を得るように対称化方法と組み合わされることもできる。
アドレス指定のこのモードは、アドレス指定の画素パルスの持続期間は、1msから数msの範囲にある「従来の」持続期間より一般に長い。したがって、より浅い傾斜は、この例において許容されることができる。長いアドレス指定パルスの例における傾斜の一般的な値は、20msの持続期間τを与える0.001V/μsである。
本発明の利点
本発明の主な利点は、以下に説明されるように、引き出される電流Iinsを制限し、一方、アンカリングを壊す信号において上昇する間に画素をアドレス指定することにある。
到達されるべき画素端子間の壊す電圧の強度は、Vと記載される(図2および図3においてP1として呼ばれ、かつ図6から図9に示されるように多重化された信号に関してはA1として呼ばれる)。
一例として、単一の画素ディスプレイは、容量Cpおよび直列抵抗Rp(ITO電極のため)を有していると考えられる。この画素は、図22に示されるように、相補型の金属シリコン上の酸化物(CMOS)スイッチ、および電圧Vの定電圧源を有するドライバ回路によって制御されると仮定される。
制御信号の周波数は、fと記載される。双安定性の液晶ディスプレイ(LCD)に関して、この周波数は、スクリーン上に表示されるデータを更新することが望ましい周波数と理論的に等しい。しかしながら、スクリーンをアドレス指定するために必要な時間、より詳細には行パルスの持続期間に関連する以下の計算において、長い時間は、液晶電気分解の問題のために考慮されるべきではない。計算の目的のために、10ヘルツ(Hz)の周波数が選択される。
図22に示されるタイプの回路を用いて、明らかの方法で、電圧源Vによって供給される画素当たりの平均電力消費Pmeanおよび平均電流Imeanは、以下のように与えられる。
Figure 2006518479
画素の端子に印加される矩形信号および傾斜する信号にために、電圧源Vによって供給される最大瞬間電流を与えるための計算が続く。
従来の矩形信号のための最大瞬間電流
従来の矩形制御パルスに応答する画素のための瞬間充電電流が決定される。図23に与えられる等価回路は、ゼロの立ち上がり時間および強度Vを有する矩形の印加される信号V(t)のためのものである。
パルスの印加後、瞬間tで画素を通って流れる電流は、指数的に減少する。
Figure 2006518479
最大電流は、t=0で生じかつV/Rに等しい。充電パルスは、短くほぼ3Rに等しい持続期間を有する。これらの信号は、図24に示される。
この計算は、印加される矩形信号の傾斜の持続期間が、画素の時定数、すなわちRより非常に短いなら正しい。
信号が、本発明による浅い傾斜を有するときの最大瞬間電流
この例において、最大強度Vでτに等しい立ち上がり時間を有する浅い傾斜を有するパルスである。
パルスの開始時から(t<τ)瞬間tで画素を通って流れる電流は、以下の形態(図25参照)である。
Figure 2006518479
瞬間電流は、t=τで最大値であり、V/τにほぼ等しい。
この電流ピークの持続期間は、ほぼτに等しい。
この計算は、傾斜の持続期間τが、画素の時定数Rより約3倍大きいならまだ正しいままである。
2つの例間の比較
Figure 2006518479
であれば、以下が適用される。
mean=fC
ins(square)=V/R
Figure 2006518479
BiNemタイプの双安定性画素の例とともに様々な数値な適用が続き、
=1000Ω
ここで、C/単位面積=15平方センチメートル当たりナノファラッド(nF/cm
f=10Hz、
τ=400μs
例1:容量C=15nF、すなわちR=15μsであると仮定して、面積=1cmの単一の直接アドレス指定される画素。したがって、
τ≫R:400μs≫15μs
Figure 2006518479
例2:多重化モードのBiNemディスプレイにおける行
行寸法:2mm×20mm、すなわち40mm=0.4cmの面積。
=6nF、
=6μs
以下を仮定する。τ≫R:400μs≫6μs
Figure 2006518479
したがって、従来の矩形信号から、400μs持続期間の傾斜を呈する本発明による信号への変更は、20倍以上に瞬間最大電流を低減することが分かり得る。より一般的には、改善は、傾斜の持続期間τに比例する。
消費を減少する他の利点は、トランジスタに必要なサイズを減少すること、したがってアドレス指定する電子装置の価格が低減されることができることを意味する、行および列電圧切り替えを実行するために必要なシリコンの面積を減少することである。
本発明の第1の実施形態
本発明の変形形態1を使用するシステムの記載が続く。記載される例は、図26に示される種類のバッテリまたは任意の他のエネルギー蓄積構成部品を有さない無線スマート・カードのためのBiNemタイプのディスプレイを使用する、ディスプレイ・モジュールを含む。このデバイスにおいて、エネルギーは、誘導ループ50および電源回路52によって供給される(断続的に)。この回路は、マイクロコントローラ54、ドライバ回路56、およびBiNemディスプレイ58に接続される。
ループ50が、エミッタ・デバイスに近接して配置されるとき、ループ50は、電源回路52を給電し、電源回路52は、マイクロコントローラ54およびドライバ回路56に安定化された直流電圧を供給する。ループ50が給電される限り、コントローラ54は、ドライバ回路56を介して双安定性ディスプレイを更新することができる。これら動作に消費される電力は、ループ50を介して伝達されるエネルギーの量は、数ミリワット(mW)程度の電源に制限されるので、小さいままでなければならない。
時間の残りで、システムは給電されない。BiNemディスプレイ58から読み取られることができる情報は、したがって、最新の更新の結果である情報である。
全ての状況下で、電源回路は、最大瞬間電流IMAXを供給し、その値より上で、指定された公称電圧をもはや維持できない。ドライバ回路56によって消費される電流が、少しの間でも許容可能な最大値を超えるなら、電圧低下が生じ(図27参照)、倫理回路またはマイクロコントローラ54が適切に動作することは、もはや保証されない。その後一般的なシステム障害が生じることがある。
従来のBiNemディスプレイは、初期的に矩形である信号で動作する。それが消費する最大瞬間電力は、高いことがある。
上述された最大瞬間電力の計算は、以下を与える。
ins(square)=V/R
したがってV=20V、およびR=1000Ω(上記数値例)で、
ins=20mA
一方、平均電流Imeanは、
mean=fC=0.003mA C=15nFに関して
電源が供給できなければならない最大瞬間電流Iinsは、画素が、主に制御信号の切り替えの間に充電および放電するので、Imeanより非常に大きい。従来の矩形制御信号を用いて、電流は、全てのときにゼロまたはほぼゼロであるが、電圧を切り替えるとき毎に著しいピークを呈する。
電流消費ピークの間、必要な電力が、エネルギー源から利用可能な瞬間電力を超えることができることは明らかである。
数値的に作用する例
一般に、上述された誘導ループ50で利用可能な出力は、20mWの程度である。
方形波タイプの信号のための最大瞬間電力は、
(ins max,square)=R・Iins(square)=400mWである。
標準の誘導ループは、そのようなレベルの瞬間電力を供給できないことは明らかである。
一般に、この困難性は、電源回路52にエネルギー蓄積構成部品(コンデンサ、インダクタ、または蓄積バッテリ)を追加することによって解決される。この構成部品は、回路が、その消費のピークの間に必要とするエネルギーを蓄積する。
しかしながら、非常に薄い最大厚みに従わなければならないスマート・カードへの適用において、小型化の制約は、非常に厳しくエネルギー蓄積構成部品を追加することができない。または、シリコン上のモノリシック集積回路に必要な容量を集積することができない(経済的に言って不合理である数十平方ミリメートル(mm)のシリコンを充てることが必要である)。
本発明は、ディスプレイの瞬間電力要件が低減されることを可能にすることによって、この問題に対する解決方法を提供することを求める。
数値的に作用する例
τ=2.5msを仮定する。
そのような傾斜を処理する本発明による信号のための最大瞬間電力は、以下によって与えられる。
Figure 2006518479
この電力は、誘導ループ50によって供給される。
本発明で記載される信号を生成すること
記載を簡略化するために、記載される例は、2つの列C1およびC2によって掛けられる2つの行L1およびL2を備える(多重化されるモードにおいてアドレス指定可能である4つの画素を与える)、BiNemディスプレイ・マトリクス58に接続されるドライバ回路56に関連する。これは、図28に示される。
正の単一極性の多重化スキームが、行L1およびL2に使用され、かつ双極性スキーマが、Vが一定である列C1およびC2に使用される(図29に示される)ことが仮定される。図29に示される信号とともにこの多重化スキーマは、固定概念に関する任意の選択に対応し、上述される他の変形形態は、提案された実施の性質を変更することなく使用されることができる。図29に概略的に示されるように、示される信号は、行L1と列C1との交差でのU状態に対応し、かつディスプレイの行と列との他の交差でのT状態に対応することが理解されるべきである。
制御回路56は、次に図30に示されるような、10個のアナログ・スイッチCo1からCo10によって構成されることができる(より一般的には、スイッチの数は、行の数の2倍に、列の数の3倍を加えたものである)。
・各列信号は、スイッチCo1からCo4によって2つの電圧VL(t)または0Vの1つを切り替えることによって得られる。
・各列制御信号は、スイッチCo5からCo10を介して3つの電圧+C(t)、−C(t)、または0Vの1つを切り替えることによって得られる。
この例において、図31に示されるように、時間で変わるアナログ信号VL(t)、+C(t)、および−C(t)を提供することが必要である。これらのアナログ信号は、当然、多重化段階と同期される。
アナログ・スイッチCoは、トランジスタを使用して作られることができることが知られている。液晶ディスプレイのためのドライバ回路56は、従来、MOS技術またはトランジスタのためのそのような技術の変形形態を使用し、そのトランジスタは、それらが切り替えることができる最大電圧によって特徴付けられる。
それにもかかわらず、これに関連して、ドライバ回路56は、ランプ信号VL(t)およびC(t)が切り替え段階による使用のために生成されることを可能にするデバイスを含まなければならないことが理解されるべきである。
この困難性は、第2の実施を使用することによって、複雑性、したがってシリコンの表面積、またはドライバ回路の製造コストを低減するように回避されることができる。
この第2の実施において、ドライバ回路56は、切り替え段階Coを供給するためだけに定電圧を生成する回路を含む。
この実施は、ランプを生成するためのトランジスタの特徴を利用する。トランジスタは、通常、オン/オフ・スイッチとして「デジタル」電子回路設計者によって使用される。制御電極は、絶縁体を構成する電圧から、トランジスタが抵抗器のように伝導する電圧まで急激に変化する。それにもかかわらず、これら2つの電圧間は、トランジスタが、その端子に印加される電圧の広い範囲にわたって定電流iを通す制御電圧のための中間電圧が存在する。トランジスタが、コンデンサの容量Cと直列に生成器に接続されるなら、コンデンサの端子両端間の電圧は、以下の傾斜を有するランプであり、
Figure 2006518479
ここで、ランプは、キャパシタが、生成器の電圧まで充電されるときに終端する。
この原理に基づく行回路が図32に示される。その行回路は、2つのMOSトランジスタ60および62だけを備える。これらの2つのトランジスタ60、62の主要な導電経路は、接地と、電圧V1またはV2のいずれかを受けることができる電源供給端子64との間に直列に接続される。これら2つのトランジスタの制御電極は、共通に接続される。行電極に接続されるこの回路からの出力は、トランジスタ60および62のドレイン/ソース共通点から取られる。トランジスタ60は、電源端子に接続される。トランジスタ62は、グランドに接続される。
図33は、この回路に関連する信号を示す。より詳細には、図33aは、トランジスタ60および62の制御電極に印加される制御信号を示し、図33bは、トランジスタ60および62の共通ドレイン/ソース端子から取られる結果としての行信号を示し、図33cは、均一な状態を得るためにディスプレイに印加される共通信号を示し、かつ図33dは、ねじれた状態を得るためにディスプレイに印加される共通信号を示す。
本質的に、図33aに示される制御信号は、両方のトランジスタ60および62がオフされる(行電圧がゼロである)間の第1の状態E1、トランジスタ60が導電である(電圧V1に到達するように次第に増大する行電圧)第2の状態E2、両方のトランジスタ60および62がオフされる(行電圧が値V1のままである)間の第3の状態E3、トランジスタ62が導電である(電圧V2に到達するように次第に低減する行電圧)第4の状態E4、トランジスタ60が導電である(行電圧がV2で維持される)第5の状態E5、トランジスタ62が導電である(行電圧がゼロに低下する)第6の状態E6、およびトランジスタ60および62がオフである(行電圧がゼロに維持される)第7の状態E7を含む。
立ち上がりランプ(状態E2)およびレベルV1(状態E3)の間に、電源は電圧V1を供給する。第1の降下ランプ(状態E4)の間、電源は、V1からV2へ切り替わる必要がある。それは、状態E5に対応するレベルの間に、V2にとどまる。電源は、次にゼロに戻る。
第2の状態(状態E5)の無い変形形態は、動作が、定電源電圧V1を使用することによって単純化されることが可能である。
ランプの傾斜は、トランジスタ60および62の制御電極の電圧を調整することによって調整可能である。
この回路は、信号の極性は、画素の端子の両端間がゼロである平均電圧値を得るように、1つの画像から他の画像へ変更されることを可能にする。制御信号および電源電圧だけが、適合される必要がある。電源電圧は、正の信号に関して0、V1、およびV2であり、負の信号に関して0.V1−V2、およびV1である。
両方のトランジスタ60および62は、行信号の終わりに降下する間の大きな電流、およびランプの間の消散する電力を受けることができるように寸法設定される必要がある。正の信号のために、大きな電流は、トランジスタ62を通過し、信号が負であるときに後続の画像のために、それはトランジスタ60を通過する。それにもかかわらず、これらの大きな電流は、デバイスの電源で引かれないことが理解されるべきである。これらの電流は、画素放電によって構成される容量のためである。
この原理に基づく列回路は、図34に示される。それは、3つのMOSトランジスタ70、72、および78を有する。
トランジスタ60および62と比較できる方法で、2つのトランジスタ70および72の主要な導電経路は、電圧+Cまたは電圧V+Cのいずれかを受けることに適する電源供給端子74と、電圧−Cまたは電圧V−Cのいずれかを受けることに適する電源供給端子76との間に直列に接続される。トランジスタ70および72の制御電極は、共通に接続される。共通電極に接続される回路からの出力は、2つの相補的なトランジスタ70および72の相互接続されたソースから取られる。トランジスタ70は、電源端子74に隣接する。トランジスタ72は、電源端子76に隣接する。
トランジスタ78の主要な導電経路は、回路の出力(トランジスタ70および72のソースを構成する共通の点)と、電圧0およびVの一方または他方を受けることができる電源端子との間に接続される。
トランジスタ70および72は、それらが、導電状態であるように制御されているときに、列ランプの定電流を供給する。それらトランジスタは、サイズが小さいことがある。トランジスタ78は、信号の終わりの電流を通過することができなければならない。トランジスタ78は、オン/オフ・スイッチとして動作する。正の信号を用いて表示される画像のために、この回路は、電圧+C、0、および−Cを給電される。負の信号によって表示される画像のために、電圧は、V+C、V、およびV−Cである。
本発明の第2の実施形態
液晶セルのパラメータ、電圧およびアドレス指定モード、ならびに動作温度は、全てBiNemセルの切り替えに影響することがある要因を構成する。これら要因の値に応じて、1つの組織が「容易に」得られることができ、一方、他の組織は得るのが「困難に」なることが理解されるべきである。例えば、これは、特に温度要因に適用され、温度要因は、液晶の特性に影響を与えることが良く知られており、したがってT組織への切り替えの起源を構成する流体力学的な流れの特徴に影響を与えることが良く知られている。
さらに、BiNemセルの切り替えは、液晶を分子の整列方向に移動させる。この切り替えは、切り替えられるべき領域が大きいときにより容易に起こる。したがって、複数の行の同時の切り替え(行の「パケット」)、または実際に表示全体の切り替え(「集合的な」切り替え)は、行毎の切り替えより容易である。
組み合わせにおけるこれら2つの観察は、以下の2つのステップでBiNemディスプレイをアドレス指定することを得策にする。
・ディスプレイの画素が、「困難な」組織をとるようにパケットまたは集合的に切り替えられる(傾斜する立ち上がりエッジを使用して)「同時の」第1のステップと、
・ディスプレイ全体が、「困難な」状態をとるべきディスプレイのこれらの画素を切り替えるように(傾斜するまたは傾斜しないことがある立ち上がりエッジで)、従来の多重化モードでアドレス指定される第2のステップとである。
この2ステップのアドレス指定モードを使用するとき、第1のステップの間にいくつかの数の行の同時の切り替えは、電子装置を大きな量の電流を引き出させる。
1つの解決方法は、複数の行に同時に印加される信号Vsimulとして、本発明による立ち上がりエッジの信号を使用することからなる。形式1の適用において、ディスプレイ全体にわたり同時に傾斜する信号を使用することは、引き出されるピーク電流を要因F(col)=τ/RC(display)だけ低減されることを可能にする。行の各パケットが、表面積の一部rを示すものであり、ここで、r=全ての行の全面積を行のパケットの面積で割ったものである、行のパケットに対する同時の信号を使用することは、引き出されるピーク電流がさらなる要因rによって低減されることを可能にする。したがって、F(packet)=F(col)/rである。
傾斜の勾配は、例えばディスプレイの動作温度など様々な要因の値に応じて異なることがある。
本発明による2つのステップでのアドレス指定の実施は、図35に示され、T変換に関するタイプの集合的な信号の例をとる。2つの行およびn+1は、この非限定例に含まれ、原理は、ディスプレイ全体に一般化されることができる。複数の行に同時に印加される行信号Vsimulのパラメータ(VsT、τ、τ’)は、集合的な切り替えモードに適合され、かつ所定のパラメータに応じて変更することができる。この場合、Vsimulは、ただ1つのレベルだけを有するが、十分に良好に2つ以上を有することができる。多重化信号のパラメータ(V’1、V’2、τ’、τ’、V’C、τ’)は、同様に適合され、かつ簡単な多重化モードで使用される値とは異なる値をとることができる。
本発明による2つのステップのアドレス指定の実施は、図36に示され、U変換タイプの集合的な信号の例を用いる。2つの行nおよびn+1は、この非限定例に含まれ、原理は、ディスプレイ全体に一般化されることができる。複数の行に同時に印加される行信号Vsimulのパラメータ(VsU1、VsU2、τ、τ”)は、集合的な切り替えモードに適合され、かつ様々なパラメータに応じて変更することができる。多重化信号のパラメータ(V”1、V”2、τ”、τ”、V”、τ”)は、同様に適合され、かつ簡単な多重化モードで使用される値とは異なる値をとることができる。
異なる組織のための同時の切り替えは、p行の「パケット」で実施されることができ、これらは、ディスプレイの全ての行がアドレス指定されるまで、多重化モードにその後アドレス指定され、次にp行の後続のパケットは、集合的にアドレス指定され、その後多重化モードされ、以下同様に続く。
異なる組織のための同時に切り替えは、ディスプレイの全ての行の集合的に実行されることもでき、次にディスプレイは、従来の方法でその全ての行に多重化モードでアドレス指定されることができる。
図35に示されるアドレス指定は、480行×640列のBiNemディスプレイで実施される。表Iは、ディスプレイの全てに集合的に印加されるVsimulに使用されるパラメータに関する値を与える。これらの値は、ディスプレイが使用される温度とともに変化する。
Figure 2006518479
T=0°に関して、同時ステップの持続期間は、60msであり、観察者によって見えかつ可視的に好ましくないディスプレイ全体にわたって光学擾乱を導くことが分かる。
例えば(上述のように全ての480の代わりに)48行のパケットにおける同一のディスプレイをアドレス指定することは、1つのパケットに関する同時のステップの持続期間を低減することを可能にし、生じた光学擾乱における対応する低減を導き、一方、同一の電流を維持するままである。切り替えられる面積の容量は、10分の1に分割され、立ち上がり時間τは、同様に10分の1に分割され、一方、同じ瞬間電流を保存する。表IIは、48行のパケットによって同時の切り替えの例を与え、一方、表1の例におけるように同様の瞬間電流を保存する。
Figure 2006518479
信号Vsimulは、正の単極性の信号、負の単極性の信号、または必ずしも対称的ではない双極性であることができる。重要な点は、ディスプレイの行が、その正確な波形ではなくその機能であり、多重化信号を印加する前に十分に画定された状態(液晶組織)にそれらをするように、集合的にまたはパケットに切り替え、一方、ディスプレイの電子装置が、本発明によって傾斜を使用することによって許容可能である瞬間電流と有したままであることを同時に確実にする。
従来の受動的なディスプレイ・デバイスにおいて、電圧ランプは、増幅器段階が続くデジタル・アナログ変換器などの従来の方法を使用して容易に生成される。信号は、次に、行ドライバ段を介してスクリーン行に印加される。
デジタル・ドライバ回路を用いて、デジタル・アナログ変換器は、そこに集積される。
当然、本発明は、上述の特定の実施形態に制限されない。それは、その精神内で任意の変形形態に拡張される。
特に、本発明は、能動的なディスプレイを作るように、受動的なディスプレイを作るために同様に良好に適用されることができ、各画素は、それぞれの構成部品、例えばトランジスタによって制御され、構成部品は、それ自体が導電状態と非導電状態との間で切り替えられることができる。
従来技術のBiNemスクリーンの図である。 そのようなBiNemスクリーンをT状態に切り替えるための方形波形の画素信号の一例を示す。 そのようなBiNemスクリーンをU状態に切り替えるために傾斜して降下するエッジを有する画素信号の一例を示す。 画素の端子に印加されるパルスの第2のレベルの値P2に応じて、そのようなBiNemスクリーンにおける画素の組織が選択されることを可能にする、2つのレベルを有する画素信号の一例を示す。 多重化されたマトリクス・スクリーンを示す図である。 多重化されたBiNemスクリーンにおける画素のための行および列信号の一例を示す。 列信号の持続期間が、干渉信号を低減するために低減される、多重化されたBiNemスクリーンにおける画素のための行および列信号の変形例を示す。 列信号の持続期間が、干渉信号を低減するために低減される、多重化されたBiNemスクリーンにおける画素のための行および列信号の変形例を示す。 列信号の持続期間が、干渉信号を低減するために低減される、多重化されたBiNemスクリーンにおける画素のための行および列信号の変形例を示す。 本発明の第1の変形形態に関連する、画素をU状態に変換するために用いられる本発明による5つのタイプの画素信号を示す図である。 本発明の第1の変形形態に関連する、画素をT状態に変換するために用いられる本発明による5つのタイプの画素信号を示す図である。 これに関連する、本発明による行信号の図である。 本発明の第2の変形形態に関連する、本発明による行信号の図である。 本発明の第2の変形形態に関連する、U状態に変換するために用いられる本発明による4つのタイプの画素信号を示す図である。 本発明の第2の変形形態に関連する、T状態に変換するために用いられる本発明による4つのタイプの画素信号を示す図である。 本発明の変形形態による列信号の図である。 U状態を得るための正信号を示す、図12の行信号を使用する画素信号を示す。 T状態を得るための負信号を示す、図16の列信号を使用する画素信号を示す。 本発明の変形形態による、交互に極性を反転することによって得られるゼロの中間値を有する行信号の図である。 ある行から次の行への交互に極性を反転することによってゼロの中間値を呈する本発明による他の変形形態の図である。 行ドライバの偏位を低減するように電圧Vを使用する本発明による、ディスプレイのための行、列、および画素信号の例を示す。 方形波形状の列信号に関連する、行パルス間の時間の重なりに関連する本発明による4つの行信号を示す。 強度Aおよび周波数fの従来の方形波を受けるBiNem画素のための等価回路図である。 ゼロの立ち上がり時間を有する従来印加される方形波信号のための画素のための等価回路図である。 画素を充電する対応するパルスの前記従来の方形波信号のネットを示す。 傾斜して立ち上がるエッジを呈する本発明による制御信号を用いる、画素を通って流れる電流を示す。 エネルギー蓄積手段を有さないディスプレイ・モジュールのブロック図である。 引き出された電流が最大許容値を超えるときに、そのようなモジュールにおいて発生する可能性がある電圧低下を示す図である。 2×2ディスプレイおよび関連するドライバ・モジュールの図である。 そのようなディスプレイとともに使用するための一定の重ねられる電圧Vを用いる、行に関する正の単極性の多重化および列に関する双極性の多重化の任意の図である。 前記ディスプレイのための切り替え制御回路を表す。 回路のための可変解析信号を示す。 行信号を生成するための本発明の変形形態による制御回路を示す。 図33aは均一な効果またはねじれた効果を得るためのトランジスタ制御信号を示し、図33bは均一な効果またはねじれた効果を得るための結果としての行信号を示し、図33cは均一な効果またはねじれた効果を得るための関連する列信号を示し、図33dは均一な効果またはねじれた効果を得るための関連する列信号を示す。 列信号を生成するための本発明の変形形態による制御回路を示す図である。 Tモードへの変換の第1のレベルを含む、本発明による2つのレベルを有するモードにおいてアドレス指定されるディスプレイのための行および列信号を示す。 Uモードへの変換の第1のレベルを含む、本発明による2つのセットを有するモードによってアドレス指定されるディスプレイのための行および列信号を示す。
符号の説明
50 誘導ループ
52 電源回路
54 マイクロコントローラ
56 ドライバ回路
58 BiNemディスプレイ
70、72、78 トランジスタ

Claims (53)

  1. アンカリングを壊すことを含む双安定性のネマティック液晶マトリクス・スクリーン(58)を備えるディスプレイ・デバイスであって、前記ディスプレイ・デバイスは、前記マトリクス・スクリーンの各画素に対する制御信号を生成しかつ印加するのに適したアドレス指定手段(56)を含み、前記制御信号は、0.5V/μsから0.0001V/μsの範囲にある勾配を呈する傾斜して立ち上がるエッジ(Fm)を有することを特徴とするデバイス。
  2. ディスプレイ・デバイスが、2つの組織を使用し、一方の組織は、分子が少なくとも実質的に互いに平行である均一またはわずかにねじれており、他方の組織は、プラスまたはマイナス180°の程度のねじれだけ一方の組織と異なることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記アドレス指定手段(56)は、2つの段階を含む信号を生成するように適合され、第1の段階がアンカリングを壊すためであり、第2の段階が選択する目的であることを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。
  4. 均一な組織を得るために、前記アドレス指定手段(56)は、信号を生成するために適合され、前記信号は、前記選択段階の前記降下エッジにおける2つの連続するレベル間の前記低下が、限界閾値ΔVを超えず、一方、ねじれた組織を得るために、前記降下エッジが、前記限界閾値ΔVより大きな少なくとも1つの急な低下を含むことを特徴とする請求項3に記載のデバイス。
  5. 前記立ち上がりエッジ(Fm)が、0.1V/μsから0.005V/μsの傾斜を呈することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のデバイス。
  6. 前記立ち上がりエッジ(Fm)が、40μsから20ms、好ましくは200μsから4msの持続期間τを呈することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のデバイス。
  7. 前記立ち上がりエッジ(Fm)が、300μsより長い持続期間τを呈することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のデバイス。
  8. 前記アドレス指定および制御信号は、アンカリングを壊す段階の終わりで傾斜する降下エッジ(Fd)も有することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のデバイス。
  9. 前記降下エッジ(Fd)の前記勾配は、前記立ち上がりエッジ(Fm)の前記勾配と同じ程度の強度であることを特徴とする請求項8に記載のデバイス。
  10. 各画素は、導電状態と非導電状態との間で切り替えられることができるそれぞれの構成部品、例えばトランジスタによって制御されることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のデバイス。
  11. 列信号の持続期間は、行パルスの最後のレベルの持続期間より短いことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のデバイス。
  12. 前記列信号は、方形波の形態であることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のデバイス。
  13. 前記列信号は、傾斜の形態であることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のデバイス。
  14. 前記列信号は、2つの連続するレベルを有することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のデバイス。
  15. 前記アドレス指定手段は、ゼロの中間値を有する信号を各画素に生成するように適合されることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載のデバイス。
  16. 前記アドレス指定手段は、連続する反対極性を有する信号を各画素に生成するように適合されることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のデバイス。
  17. 前記アドレス指定手段は、反対極性の連続する行および列信号を生成するように適合されることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のデバイス。
  18. 前記アドレス指定手段は、各画像で反転される信号を各画素に生成するように適合されることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のデバイス。
  19. 前記アドレス指定手段は、全ての行および列信号に共通電圧Vを追加するように適合されることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のデバイス。
  20. 前記アドレス指定手段は、列電圧を印加するために必要な時間より長いまたは等しい持続期間に関して時間においてオフセットされる同様の行信号を同時に使用して、複数の行をアドレス指定するように適合されることを特徴とする請求項1から19のいずれか一項に記載のデバイス。
  21. 前記列信号の終わりが、前記行信号の終わりに同期されることを特徴とする請求項1から20のいずれか一項に記載のデバイス。
  22. τ≦τ<τであり、以下の関係であり、
    τは、2つの行信号間でオフセットされる時間を表し、
    τは、アンカリングを壊す段階および組織を選択する段階を少なくとも含む行アドレス指定時間を表し、
    τは、列信号の前記持続期間を表すことを特徴とする請求項20または21に記載のデバイス。
  23. 前記制御信号は、少なくとも第1のステップを含み、前記第1のステップの間に、前記信号は、少なくとも1つの画素のパケット、好ましくは行画素のパケットを集合的に同一の状態に切り替えるように適合されることを特徴とする請求項1から22のいずれか一項に記載のデバイス。
  24. 前記第1のステップの信号は、好ましくは行画素の前記パケットを「困難」である状態に切り替えるように適合されることを特徴とする請求項23に記載のデバイス。
  25. 前記第1のステップの信号は、傾斜する立ち上がりエッジを表すことを特徴とする請求項23または24に記載のデバイス。
  26. 前記制御信号は、第2のステップを含み、前記第2のステップの間に、ディスプレイ全体が、各画素を選択されたそれぞれの状態に切り替えるために多重化されたモードでアドレス指定されることを特徴とする請求項23から25のいずれか一項に記載のデバイス。
  27. 前記第2のステップの信号は、所定の選択された画素、好ましくは行を容易な状態に切り替えるように適合されることを特徴とする請求項23から26のいずれか一項に記載のデバイス。
  28. 前記第2のステップの信号は、傾斜する立ち上がりエッジを表すことを特徴とする請求項23から27のいずれか一項に記載のデバイス。
  29. 前記第1のステップの信号は、全ての画素、好ましくは行に同時に印加されることを特徴とする請求項23から28のいずれか一項に記載のデバイス。
  30. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、均一な状態を得るために直線的な傾斜によって形成されることを特徴とする請求項1から29のいずれか一項に記載のデバイス。
  31. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、均一な状態を得るために単一の中間レベル方形波信号によって形成されることを特徴とする請求項1から29のいずれか一項に記載のデバイス。
  32. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、均一な状態を得るために2つの連続レベルを有する方形波信号によって形成されることを特徴とする請求項1から29のいずれか一項に記載のデバイス。
  33. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、均一な状態を得るために、降下する傾斜が続き、それ自体が急激な降下エッジが続く中間レベルを含む信号によって作られることを特徴とする請求項1から29のいずれか一項に記載のデバイス。
  34. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、均一な状態を得るために3つの連続レベルを有する方形波信号によって形成されることを特徴とする請求項1から29のいずれか一項に記載のデバイス。
  35. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、ねじれた状態を得るために急激なエッジによって形成されることを特徴とする請求項1から34のいずれか一項に記載のデバイス。
  36. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、ねじれた状態を得るために単一の中間レベル方形波信号によって形成されることを特徴とする請求項1から34のいずれか一項に記載のデバイス。
  37. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、ねじれた状態を得るために2つの連続レベルを有する方形波信号によって形成され、これら連続レベルの第2のレベルは、第1のレベルより大きな強度を有することを特徴とする請求項1から34のいずれか一項に記載のデバイス。
  38. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、ねじれた状態を得るために、上昇する傾斜が続き、それ自体が急激な降下エッジが続く中間レベルを含む信号によって形成されることを特徴とする請求項1から34のいずれか一項に記載のデバイス。
  39. 画素信号選択段階の前記降下エッジは、ねじれた状態を得るために、あるレベルから後続するレベルに強度がそれぞれ増大する3つの連続レベルを有する方形波信号によって形成されることを特徴とする請求項1から34のいずれか一項に記載のデバイス。
  40. 前記アドレス指定手段(56)は、傾斜する立ち上がりエッジと、単一の中間レベルを含む方形波の降下エッジとを含む、行信号を生成するように適合されることを特徴とする請求項1から39のいずれか一項に記載のデバイス。
  41. 前記アドレス指定手段(56)は、アンカリングを壊すためのレベルが続く傾斜する立ち上がりエッジ、レベルが続く傾斜する降下エッジ、および分離する目的のための急な低下を含む行信号を生成するように適合されることを特徴とする請求項1から39のいずれか一項に記載のデバイス。
  42. 前記アドレス指定手段(56)は、単一の方形波パルスの形態の列信号を生成するように適合されることを特徴とする請求項1から41のいずれか一項に記載のデバイス。
  43. 前記アドレス指定手段(56)は、それぞれ傾斜して立ち上がるエッジと、急激に降下するエッジとを有する信号の形態での列信号を生成するように適合されることを特徴とする請求項1から41のいずれか一項に記載のデバイス。
  44. 前記アドレス指定手段(56)は、第2のレベルが、第1のレベルより大きな強度である、2つのレベルを有する方形波信号の形態の列信号を生成するように適合されることを特徴とする請求項1から41のいずれか一項に記載のデバイス。
  45. 前記アドレス指定手段(56)は、それぞれ傾斜して立ち上がるエッジを有するパルスの形態であり、そのレベルが急激に降下するエッジで終了する列信号を生成するように適合されることを特徴とする請求項1から41のいずれか一項に記載のデバイス。
  46. 前記アドレス指定手段(56)は、アナログ・スイッチ(Co1からCo10)を備え、前記アナログ・スイッチは、2つの電圧VL(t)または0Vから1つの電圧を切り替えて行信号を生成し、かつ3つの電圧+C(t)、−C(t)、または0Vから1つの電圧を切り替えて列信号を生成するように適合されることを特徴とする請求項1から45のいずれか一項に記載のデバイス。
  47. 前記アドレス指定手段(56)は、行の数の2倍に、列の数の3倍を加えた数に等しい数のアナログ・スイッチを備えることを特徴とする請求項46に記載のデバイス。
  48. 前記アナログ・スイッチは、時間で変化するアナログ信号(VL(t)、+C(t)、及び−C(t))が供給されることを特徴とする請求項46または47に記載のデバイス。
  49. 前記アドレス指定手段(56)は、一定電圧(V1、V2、+C、Vo+C、−C、Vo−C)によって給電されるアナログ・スイッチを含むことを特徴とする請求項1から47のいずれか一項に記載のデバイス。
  50. 前記アドレス指定手段(56)は、各行に関して、2つの相補的トランジスタ(60、62)を含む制御回路を備え、相補的トランジスタの主導電経路は、接地と、交互に電圧V1またはV2を受けることができる電源端子(64)との間に直列に接続されることを特徴とする請求項1から49のいずれか一項に記載のデバイス。
  51. 電源端子(64)は、正信号のための電圧V1およびV2と、負信号のための電圧0VおよびV1−V2を受けることを特徴とする請求項50に記載のデバイス。
  52. 前記アドレス指定手段(56)は、各列に関して、3つのトランジスタ(70、72、78)を有する制御回路を備え、その2つのトランジスタ(70、72)は、交互に電圧+CまたはV+Cを受けるのに適した電源端子(74)と、交互に電圧−CまたはV−Cを受けるのに適した電源端子(76)との間に直列に接続された主導電経路を有し、第3のトランジスタ(78)は、その主導電経路が、2つの前記トランジスタ(70、72)の共通点と、交互に電圧0VとVを受けるのに適した電源端子(79)との間に配置されることを特徴とする請求項1から51のいずれか一項に記載のデバイス。
  53. アンカリングを壊すことを含む双安定性のネマティック液晶マトリクス・スクリーンを電気的に制御する方法であって、マトリクス・スクリーンに、傾斜して立ち上がるエッジを有するアドレス指定および制御信号を生成しかつ印加することを含むことを特徴とする方法。
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