專利名稱：：雙穩(wěn)態(tài)液晶顯示屏裝置及其尋址方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，尤其涉及用于控制復(fù)用雙穩(wěn)態(tài)向列液晶顯示單元(multiplexedbistablenematicdisplayunit)在兩種工作狀態(tài)之間切換的方法和裝置。
背景技術(shù)：
：根據(jù)所使用液晶的物理特性，顯示裝置可分為向列結(jié)構(gòu)、膽甾醇結(jié)構(gòu)、碟狀結(jié)構(gòu)和鐵電結(jié)構(gòu)。在向列結(jié)構(gòu)顯示單元中(此為本發(fā)明涉及的主題)采用了向列手征元素，例如使用手征攙雜媒介。由此實現(xiàn)了自然均勻或弱螺旋結(jié)構(gòu)，其螺矩略大于數(shù)微米。靠近表面液晶取向及鎖定由應(yīng)用于基片的層或排列處理所決定。當場不存在時，由此可產(chǎn)生均勻或弱螺旋向列結(jié)構(gòu)。迄今提出和生產(chǎn)的此類裝置大多為單穩(wěn)態(tài)。當場不存在時，在裝置內(nèi)產(chǎn)生單一結(jié)構(gòu)；這對應(yīng)于總晶格能量的絕對最小值。當場存在時，上述結(jié)構(gòu)連續(xù)發(fā)生變形，且其光學特性隨外加電壓而變化。當場被切斷時，向列又重新恢復(fù)單穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。熟知此技術(shù)的人能夠根據(jù)這些系統(tǒng)看出向列顯示單元的常用工作模式螺旋向列結(jié)構(gòu)(TN)、超螺旋向列結(jié)構(gòu)(STN)、電控雙折射結(jié)構(gòu)(ECB)和垂直排列向列結(jié)構(gòu)等。另一類向列顯示單元是雙穩(wěn)態(tài)、多穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)向列結(jié)構(gòu)。此時，晶格中至少可產(chǎn)生兩種不同的結(jié)構(gòu)，它們在無場條件下具有相同的表面鎖定狀態(tài)和相同的穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)。為實現(xiàn)兩種狀態(tài)之間的切換，要施加適當?shù)碾娦盘?。由于這種雙穩(wěn)態(tài)特性，一旦圖像注冊之后，在無場條件下它將被存儲下來。在許多應(yīng)用中，雙穩(wěn)態(tài)顯示單元的這種記憶特性是十分有意義的。一方面，它有可能實現(xiàn)極低的圖像刷新速率，而這將有助于顯著減少便攜裝置的使用。另一方面，在高速應(yīng)用中(例如視頻應(yīng)用)這種記憶功能保證了極高的復(fù)用率，使得視頻高分辨成為可能。雙穩(wěn)態(tài)顯示屏BiNem介紹(圖1)近來，提出了一種新型雙穩(wěn)態(tài)顯示單元(文檔1)。該單元由兩層基片之間的一層手征(chiralised)或膽甾醇結(jié)構(gòu)(cholerestic)向列液晶構(gòu)成，兩層基片中至少一層是透明的。分別位于兩基片上的電極容許電指令信號施加在中間的手征向列液晶上。借助電極，鎖定層引導(dǎo)液晶分子向預(yù)定方向運動。在主基片上，分子鎖定強且略有角度，在副基片上，分子鎖定弱且平坦。分子在這些表面上的鎖定是單穩(wěn)態(tài)的。一種光學系統(tǒng)最終完成了該裝置。在液晶層面，兩種結(jié)構(gòu)U(均勻和弱螺旋)和T當場不存在時是穩(wěn)定的。均勻結(jié)構(gòu)可進行弱螺旋化以適應(yīng)裝置的光學特性。這可以通過主基片與副基片上鎖定方向之間的角度實現(xiàn)。兩種結(jié)構(gòu)存在180°角度差且在拓撲學上是不相容的。選定向列結(jié)構(gòu)的自然螺矩p0至少等于4倍晶格厚度D(p0≌4D)以便使U和T的能量基本相等。假如不存在場，則不存在其它低能量狀態(tài)U和T具有真正雙穩(wěn)態(tài)。通過破壞鎖定狀態(tài)實現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)向另一種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變物理原理由于兩種雙穩(wěn)結(jié)構(gòu)在拓撲學上不相容，所以不可能通過連續(xù)體積擾變實現(xiàn)一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。因此，從U結(jié)構(gòu)變成T結(jié)構(gòu)和相反需要破壞表面的鎖定狀態(tài)，這可通過引入強外加場或消除其中一行不相容性。由于其速度顯著低于第一種，第二種現(xiàn)象可以忽略，且在此亦不作詳細介紹。任何液晶排列層均可通過最大鎖定能量Az進行表征。該能量總是有限的。從而也可以證明存在有限場閾值EC(鎖定更新閥值，即anchoringbreakthreshold)，不管原先無場條件下結(jié)構(gòu)如何，它均可給予表面某種類回歸線結(jié)構(gòu)(H)。鎖定狀態(tài)的打破需要至少等于場閾值EC的場。該場施加時間必須足夠長，以便令靠近表面的液晶完成重新取向而形成類回歸線結(jié)構(gòu)。這一最小時間取決于外加場振幅，同時也與液晶和排列層的物理特性有關(guān)。在靜態(tài)情況下(外加場作用數(shù)微秒之后)，EC=Az/K33ϵ0Δϵ]]>，其中Az為最大鎖定能量，K33為液晶的彈性絞合系數(shù)，Δε為液晶的相對各向異性介電系數(shù)，ε0表示真空中的介電常數(shù)。鎖定更新電壓VC定義如下VC＝EC.d，其中d表示液晶晶格厚度。當液晶分子垂直于靠近表面的基片，且當該表面施加在這些分子上的恢復(fù)張力為零時，則認為鎖定被打破。實際上，只要分子取向與表面垂直角度之間的差別充分小(例如小于0.5°)，以及作用于分子的張力充分小就足夠了。當這些條件滿足時，若關(guān)斷電場，則靠近更新表面的向列分子處于非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，它們可能恢復(fù)初始狀態(tài)，也可能反方向變化而導(dǎo)致新的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)相對于初始結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)180°。最終結(jié)構(gòu)的控制依賴于外加電信號形式，特別是使該電場變?yōu)榱愕木唧w方式。逐步降低脈沖電壓使電流最小化，靠近主基片的分子緩慢下降至其平衡狀態(tài)，其與樣本中心分子的彈性耦合也將令它們轉(zhuǎn)向同樣方向，這種運動擴散至副基片，進而在表面張力的作用下令其中分子也隨之迅速轉(zhuǎn)向同樣方向。這樣，均勻狀態(tài)U逐步在晶格中心建立。當場急劇下降時，液晶的取向發(fā)生改變(首先是靠近強表面，即主基片表面)，其表面釋放時間等于γ1L2/K，其中L＝K33/Az為強層外插長度，γ1為液晶的旋轉(zhuǎn)粘性系數(shù)。此時間的典型值約為十分之一微秒。以如此短時間切換強表面在該表面引起高電流，經(jīng)過小于一微秒的特征時間后該電流經(jīng)過體積擴散至弱表面(副基片)。弱表面(副基片)上引起的剪力產(chǎn)生作用于該表面分子的流體動力。該力與由主基片角度引起的彈性力方向相反。當剪力足夠強時，作用于弱表面的流體動力較強，這有利于形成螺旋結(jié)構(gòu)T。當剪力較弱時，作用于弱表面的彈性力較弱，這將導(dǎo)致均勻結(jié)構(gòu)T。晶格內(nèi)分子的旋轉(zhuǎn)方向由圖1中箭頭表示。接著，體積內(nèi)分子重新取向，其特征釋放時間tvol等于γ1d2/K，其中d為晶格厚度。該時間顯著大于強表面釋放時間，其典型值約為1毫秒。實際實現(xiàn)根據(jù)上述效應(yīng)，正是施加于各個象素端電脈沖的降低方式?jīng)Q定了一種結(jié)構(gòu)向另一種結(jié)構(gòu)變化的條件。我們有時將向螺旋結(jié)構(gòu)T的變化稱為“寫”，而將向均勻結(jié)構(gòu)U的變化稱為“擦”。為實現(xiàn)“寫”象素，即向結(jié)構(gòu)T轉(zhuǎn)變，必須具備下列條件1)必須在象素上施加脈沖，提供大于副基片鎖定更新場的外加場，然后等待分子中象素轉(zhuǎn)變所需的時間。更新場取決于液晶材料彈性及電特性和它與沉積在晶格副基片上鎖定層之間的相互作用。它的取值范圍大約從每微米幾伏到每微米約10伏之間。分子轉(zhuǎn)變時間正比于旋轉(zhuǎn)粘性系數(shù)γ，反比于所用材料的介電各向異性和外加場的平方。實際上，該時間在每微米20V的外加場條件下可低至數(shù)微秒。2)隨后，外加場必須利用在數(shù)微秒或至多數(shù)十微秒內(nèi)產(chǎn)生控制電壓的急劇下降而得到迅速減弱。該電壓急劇下降(其振幅為ΔV)的結(jié)果可在液晶中引起足夠強度的流體力學效應(yīng)。為產(chǎn)生T結(jié)構(gòu)，該電壓下降必須迅速令外加電壓從高于更新電壓VC降至低于該更新電壓。外加場的下降時間小于其脈沖持續(xù)時間的十分之一或在長脈沖情況下小于50微秒。圖2a1和2a2給出了產(chǎn)生T結(jié)構(gòu)脈沖的兩個實例。在圖2a1中，脈沖包括持續(xù)時間為τ1的第一指令序列，其振幅為P1且P1＞VC，隨后出現(xiàn)持續(xù)時間為τ2的第二指令序列，其振幅P2略小于P1且P2＞VC和P2＞ΔV，該第二指令序列迅速下降為零。在圖2a2中，脈沖包括持續(xù)時間為τ1的第一指令序列，其振幅為P1且P1＞VC，隨后出現(xiàn)持續(xù)時間為τ2的第二指令序列，其振幅為P2且P2＜VC和P1-P2＞ΔV。為實現(xiàn)“擦”象素，必須具備下列條件1)分子同樣必須得到轉(zhuǎn)變。2)必須進行“緩慢下降”。文檔(1)說明了兩種實現(xiàn)這種“緩慢下降”的方案，如圖2b1和2b2所示“擦”狀態(tài)可以是一個持續(xù)時間為τ1振幅為P1的脈沖緊跟著一個下降時間為τ2的坡降，該下降時間大于脈沖持續(xù)時間的三倍(圖2b1)；也可以采用階梯下降方式，即信號形狀具有兩個平頂，此時第一指令序列的脈沖持續(xù)時間為τ1，振幅為P1，隨后的第二指令序列的脈沖持續(xù)時間為τ2，振幅為P2，其中P2＞VC和P2＜ΔV，或P2＜VC和P1-P2＜ΔV。由于階梯下降更易于利用數(shù)字電子設(shè)備實現(xiàn)，我們在此將不再討論坡降方式。然而，我們可以設(shè)想具有兩個以上平頂?shù)碾A梯下降方式。用于將一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)的特征脈沖形狀如圖2所示，見文檔(1)和文檔(2)。在以下各實例中，信號平頂持續(xù)時間和振幅值經(jīng)由實驗確定。經(jīng)典復(fù)用原理對于平均分辨率點陣顯示屏，熟知該技術(shù)的人都知道，不可能將每一個象素與獨立源相連，因為一旦顯示屏結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，從拓撲學觀點無法實現(xiàn)與每個象素的連接。當所采用的光電效應(yīng)為非線性時有可能利用復(fù)用技術(shù)減少連接，而這正是通常的液晶技術(shù)。利用點陣系統(tǒng)將象素分成n組，每組m個象素。例如，對于點基顯示屏分為n行m列，對于數(shù)字顯示屏分為n圖m部分。在應(yīng)用最廣的序列尋址模式下，一次選擇一行，然后第二行，依次進行直到最后一行。在行選擇所需時間內(nèi)，列信號同時施加于該行的所有象素。該方法要求圖像尋址的總時間等于行尋址時間乘以行數(shù)n。利用此方法，尋址m×n個象素顯示屏需要m+n個連接，其中m表示所涉及矩陣的列數(shù)。一種復(fù)用點陣顯示屏如圖3所示。象素所獲得的電信號為相互交叉的行信號與列信號之差。如圖2所示，這種顯示屏原理稱為“無源顯示屏”。該顯示屏沒有任何用于隔離象素的有源單元。行電極為該行所有象素的公共電極，列電極為該列所有象素的公共電極，部包含任何有源單元(如晶體管)。因此，無源顯示屏比每個象素含有晶體管或控制二極管的有源顯示屏更容易制作。無源復(fù)用的缺陷在于，象素不僅在其所在行激活時間內(nèi)，而是在整個圖像尋址時間內(nèi)均受到列信號的影響。這意味著在圖像“寫”時間內(nèi)象素持續(xù)接收來自整個列的列信號。我們可將行選擇時間以外施加于象素的信號視為寄生信號，該信號影響液晶象素的光電響應(yīng)。具體而言，對于無源點陣，例如TN或STN及其任何變型，象素的液晶狀態(tài)幾乎完全依賴于圖像尋址時間內(nèi)其上所施加的均方值電壓。因此，液晶分子的最后狀態(tài)(即所謂象素的光學傳輸)取決于圖像尋址時間內(nèi)所施加電壓的均方根值。其結(jié)果，根據(jù)Alt和Plesko原則(文檔3)，顯示屏的行數(shù)受到限制。用于BiNem的復(fù)用原理BiNem顯示屏同樣由n×m個象素構(gòu)成(如圖3)，利用前述兩基片上垂直導(dǎo)電條帶的交集實現(xiàn)。N+1行M列的象素用黑色表示。通過連接和置于基片或輔助基板上的電路最終完成該裝置。用于象素的“寫”與“擦”信號由行列信號組合產(chǎn)生。它們允許該顯示屏的寫與擦操作可按行執(zhí)行，因此十分迅速。施加于行列的信號必須在象素端建立如圖2所示類型的電壓在行“寫”時間內(nèi)施加于象素的電壓必須與脈沖相同，按要求，該電壓既可很快地截止而產(chǎn)生大于或?qū)τ讦的電壓下降并建立T螺旋結(jié)構(gòu)(通常為光學黑狀態(tài))，也可按平頂階梯方式逐漸下降并建立U均勻結(jié)構(gòu)(通常為光學發(fā)光狀態(tài))。利用復(fù)用將U結(jié)構(gòu)變成T結(jié)構(gòu)或相反的可能性如圖4中光電曲線所示BiNem象素通過雙平頂脈沖尋址，其中P1固定P2可變。光學傳輸由第二平頂P2確定，此處P1＝16V。脈沖時間為0.8毫秒。考慮本實例中偏振器的取向，最小傳輸對應(yīng)于T狀態(tài)，最大傳輸對應(yīng)于U狀態(tài)?！皩憽眳^(qū)域?qū)Ω哂?1V的P2電壓，平頂2末端的電壓下降足夠?qū)崿F(xiàn)“寫”狀態(tài)。對低于5V的P2電壓，τ1末端電壓下降完成“寫”狀態(tài)，而由于平頂2電壓低于VC，故其末端的電壓下降不再產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化?！皩憽睜顟B(tài)所需電壓下降值ΔV約等于6V，更新電壓(breakvoltage)VC約為5V?！安痢眳^(qū)域由圖4可見“擦”狀態(tài)發(fā)生在P2電壓取6V至9V之間的數(shù)值時。在此電壓范圍內(nèi)，在時間τ1末端，靠近副基片的分子受電流驅(qū)動而取“寫”方向。在略高于更新電壓的平頂2時間內(nèi)，分子基本恢復(fù)垂直位置，但由于主基片的彈性耦合，它們與“擦”方向之間略成夾角。在時間τ2末端，電壓下降小于ΔV，該電壓下降對于分子整形的第二電流而言過小，不能令分子轉(zhuǎn)向其所需方向而形成“寫”狀態(tài)。因此，電壓緩降通過兩步進行。對應(yīng)于一種或另一種結(jié)構(gòu)的第二平頂值如圖5所示。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)BiNem復(fù)用F1和F2定義為兩個工作點，它們分別位于如圖4所示光學傳輸曲線上升和下降的拐點處。作為實例，考察F2。F2對應(yīng)的電壓等于11V，它可與行信號第二平頂A2值相對應(yīng)。列電壓值C＝2V，它對應(yīng)于建立T結(jié)構(gòu)(最小傳輸)或U結(jié)構(gòu)(最大傳輸)所需象素電壓的電壓間隔。這樣，施加于象素的第二平頂值應(yīng)如下，對于“寫”狀態(tài)(U結(jié)構(gòu))，P2I＝A2+C，對于“擦”狀態(tài)，P2E＝A2-C，其中對行信號，A1＝16V，A2＝10V；對列信號，C＝2V；對象素端信號，P1＝16V，P2E＝8V，P2I＝12V。上述數(shù)值根據(jù)液晶和排列層特性的不同而變化，且能夠方便地調(diào)整以適應(yīng)于根據(jù)相同原理但利用不同材料制造地其它顯示屏。這方面地詳細實例見文檔(4)。圖6給出了執(zhí)行寫與擦功能的行列信號原理，此時選擇前述工作點F2。行信號(圖6a)具有兩個平頂?shù)谝黄巾斣讦?時間內(nèi)提供A1電壓，第二平頂在τ2時間內(nèi)提供A2電壓。振幅為C的列信號(圖6b和6c)僅在τ2時間內(nèi)施加，執(zhí)行寫功能時該電壓為正，執(zhí)行擦功能時為負。時間τ3分隔兩行信號。圖6d和6e分別顯示了施加于“擦”狀態(tài)象素端和“寫”狀態(tài)象素端的信號。這些信號非常簡單，從而可方便地調(diào)整其所有參數(shù)以適應(yīng)顯示屏特性。復(fù)用變型-獲得零均值為了考慮由于恒定電壓導(dǎo)致某些液晶材料電解所引起的損壞問題，經(jīng)常采用的方法是對象素施加零均值信號。圖7、8和9說明了將圖6原理信號變換成具有零均值對稱信號的技術(shù)。在圖7中，前后相接的兩個相同形狀但相反極性的信號構(gòu)成行選擇信號。圖7a、7b、7c、7d和7e分別表示行信號、列擦信號、列寫信號、以及象素端擦信號。另一對稱化技術(shù)如圖8所示。其信號形狀與圖5相同，但符號在圖像各個轉(zhuǎn)變處卻相反。在前述情況和對稱化條件下，行信號驅(qū)動器必須提供+/-A1電壓，即所謂總偏移為2A1。如果最大偏移減小到低于2A1，則驅(qū)動器可得到顯著簡化。為此，只要在第二極性處同步改變行列信號的中間工作點Vm就足夠了。若考慮情形7，這意味著在對稱化相位期間對所有行列信號附加公共電壓Vm。圖9給出了一個實例，其中第一極性期間信號Vm＝0，第二極性期間Vm不等于零。以下原理同樣可適用于Vm，其第一極性期間不為零，而后第二極性期間也不為零。其關(guān)鍵點在于保持象素端電壓恒定，如圖7所示。同樣，圖9a、9b、9c、9d和9e分別代表行信號、列擦信號、列寫信號、象素端擦信號和象素端寫信號。RiNem經(jīng)典復(fù)用方法的局限BiNem經(jīng)典復(fù)用方法會限制圖像顯示的光學性能。事實上，象素信號包含包括兩方面貢獻行選擇期間由行列產(chǎn)生的信號，以及對應(yīng)于行選擇時間以外所施加列信號產(chǎn)生的寄生信號。圖10顯示了這種寄生信號的存在。圖10a、10b、10c、10d和10e分別給出了行信號、列擦信號、列寫信號、象素端擦信號和象素端寫信號。圖10f顯示了點陣顯示屏。實際上，列信號振幅遠低于鎖定更新閥值。從而寄生信號在任何情況下均無法令結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變。盡管如此，它們在不更新強或弱鎖定條件下仍會引起象素結(jié)構(gòu)的變形，從而對光學響應(yīng)產(chǎn)生暫態(tài)影響。這樣，在尋址顯示屏的整個期間，光學顯示可能產(chǎn)生嚴重失真。例如，這可能引起圖像抖動、降低圖像對比度，等等。當所有圖像被“寫”完之后，寄生電壓消失，象素恢復(fù)其初始穩(wěn)定狀態(tài)，直到下一個尋址周期開始。如果圖像尋址所需總時間短，則圖像抖動不易察覺。然而，對于較大顯示屏，圖像“寫”時間較長，則最好要消除這些暫態(tài)干擾。理想情況是一個圖像逐行取代另一個圖像，其間不干擾其它行。為實現(xiàn)這個目的，寄生信號均方電壓Vrms必須低于Fréederickzs閥值電壓VF，因為此時液晶的彈性足以抵消干擾場。因此，為避免圖像轉(zhuǎn)變期間的失真，必須滿足下列條件Vrms＜VF(1)或[τ1/(τ1+τ2+τ3)]C2<VF2---(2).]]>上述公式考慮積分時間τ1+τ2+τ3，它等于兩相繼列信號之間的時間。這種計算假設(shè)僅在以下條件下成立τ1+τ2+τ3＜τCL(3)，其中τCL表示液晶對振幅為C的列信號的特征響應(yīng)時間。事實上，如果兩相繼列信號之間時間大于液晶響應(yīng)時間，那么所考慮的積分時間最短，即它等于液晶響應(yīng)時間。在這種情況下，應(yīng)滿足的約束條件較為苛刻。我們將考慮τ1+τ2+τ3＜τCL。為滿足方程(2)，第一種方法是令C最小化。C的下限由圖4所示的光電響應(yīng)曲線給出。過低的C值將不能實現(xiàn)兩結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)變。當最小化C不足以滿足條件2時，必須簡化τ1/(τ1+τ2+τ3)關(guān)系式。例如，可以在不同行脈沖之間引入附加時間τ3以便進一步減小寄生電壓均方值。不幸的是，這種方法增加了圖像“寫”時間。另外，如果不等式(3)未得到滿足，則此方法將無效。以下是一個數(shù)值計算實例。等于這些裝置中使用的液晶材料，F(xiàn)réederickzs閥值電壓VF在0.65到1.5之間變化。我們考察最不利的情形，取VF為0.65。此例中，τ1＝τ2＝500μs，τ3＝0，信號C＝2V。我們有Vrms2=τ2/(τ1+τ2)C2=C2/2=2V2,]]>Vrms＝1.4V＞0.65V?？梢姉l件1未得到滿足。液晶特征響應(yīng)時間由以下公式?jīng)Q定τCL＝(γd2/Kπ2)/[(V/VF)2-1]，其中γ為液晶旋轉(zhuǎn)粘性系數(shù)，K為液晶彈性常數(shù)。典型情況下，γ＝80×10-3Pa5，K＝7×10-12N。d為晶格厚度，其典型值為1.5μm，C為列電壓，其典型值為2V。通過計算得到τCL＝1毫秒。不等式(3)剛好在臨界狀態(tài)下得到滿足，沒有任何余地增加τ3以便按需要在更短時間間隔上計算Vrms。從而在這種情況下(此為BiNem顯示單元的典型情況)，圖像尋址過程中將方式抖動。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本發(fā)明目的在于優(yōu)化復(fù)用雙穩(wěn)態(tài)顯示單元的電子行列尋址信號，以便當尋址顯示屏顯示新圖像時消除已存儲圖像的視覺混亂(visualdisruption)。本發(fā)明提出一種用以消除抖動的新方法。它涉及修正列信號以便減小經(jīng)典方法中的Vrms值，同時繼續(xù)使該列信號電壓下降與行脈沖電壓下降同步。根據(jù)本發(fā)明，雙穩(wěn)態(tài)向列鎖定更新液晶點陣顯示屏尋址過程的特征在于它至少包括以下步驟，即在顯示屏列電極是施加電信號，該信號的參數(shù)適合于將寄生象素脈沖的均方電壓減小至低于Fréederickzs閥值電壓，從而減弱尋址過程中的寄生光學效應(yīng)。提供了兩種變型以實現(xiàn)上述目標。第一種變型包括減小列信號施加時間τC，使該時間小于行信號第二平頂(plateau)持續(xù)時間τ2。第二種變型包括改變列信號形狀以便減小有效電壓。這兩種變型將在下面的描述中詳細說明。但本發(fā)明絕不僅限于這兩種變型。本發(fā)明還提出了一種點陣顯示屏尋址裝置。圖1描述了本發(fā)明的技術(shù)狀態(tài)，更詳細地說描述了液晶晶格的一個象素和該象素中未施加分子場時的兩種穩(wěn)定狀態(tài)，分別稱為U均勻結(jié)構(gòu)和T螺旋結(jié)構(gòu)。圖H顯示了場中的分子結(jié)構(gòu)。箭頭表示取消場后分子的旋轉(zhuǎn)方向。圖2給出了進行兩種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的經(jīng)典象素信號?！皩憽毙盘柕南陆禃r間小于其脈沖持續(xù)時間的十分之一或在長脈沖情況下小于50微秒。提供了兩個“擦”信號其一為一個脈沖緊接一個坡降，該坡降的下降時間是脈沖持續(xù)時間的3倍；另一個為階梯下降信號，即具有兩個平頂?shù)男盘枴D3描述了經(jīng)典復(fù)用點陣顯示屏的工作原理。象素的有源區(qū)域位于行列電極的交叉部分。當尋址行N時，列信號同時施加在所有列象素上，然后再移到下一行。圖4給出了根據(jù)圖1經(jīng)典原理工作的液晶象素的光電曲線實例。施加電壓的第一平頂?shù)扔?6V，且其光學傳輸依賴于第二平頂值。可以注意到與復(fù)用尋址相匹配的兩個工作點。圖5詳細給出了經(jīng)典裝置中第二平頂值與結(jié)構(gòu)建立之間的對應(yīng)關(guān)系。在圖4的例子中，第二平頂取值在5V至9V之間時獲得U均勻結(jié)構(gòu)，第二平頂取值在0V至5V之間和在9V至16V之間時獲得T螺旋結(jié)構(gòu)。圖6描述了經(jīng)典復(fù)用尋址的行列信號兩種結(jié)構(gòu)之一依賴于列信號的符號而實現(xiàn)。圖7描述了避免液晶極化的一種經(jīng)典改進方法，該方法可能使材料產(chǎn)生慢性電解損壞。其中行列信號被對稱化，從而其均值為零。圖8說明了另一種經(jīng)典改進模型，其中對稱性通過反轉(zhuǎn)圖像之間的極性而實現(xiàn)。圖9描述了若干信號，它們一方面保證在象素上施加對稱信號，同時還令控制電路電壓偏移最小。此時，未選定的行接收等于列信號平均值的行信號，而不像前述情形那樣不接收任何信號。圖10說明了象素端寄生信號的存在，該信號來自行未激活時象素所接收的列信號。圖11給出了根據(jù)本發(fā)明所提出的新型信號的一種變型。列信號與行信號第二平頂相比持續(xù)較短時間且具有齒狀形式，該齒狀波形的下降與行信號第二平頂?shù)南陆低?。圖12給出了根據(jù)本發(fā)明所提出的新型信號的另一種變型。列信號與行信號第二平頂相比持續(xù)較短時間且具有坡降形式，該坡降波形的下降與行信號第二平頂?shù)南陆低?。圖13給出了根據(jù)本發(fā)明所提出的新型信號的又一種變型。列信號與行信號第二平頂相比持續(xù)較短時間且具有雙平頂形狀，該雙平頂波形的下降與行信號第二平頂?shù)南陆低健D14以舉例方式描述了處于白狀態(tài)下的象素光學信號，此時除該象素所在行以外均被尋址。該象素對寄生列信號敏感。其光學傳輸依賴于所施加的列信號。共給出了3種情形經(jīng)典便波形(圖14a)、持續(xù)時間小于行信號第二平頂?shù)凝X狀列信號(圖14b，根據(jù)本發(fā)明)和持續(xù)時間小于行信號第二平頂且?guī)в衅陆敌问降牧行盘?圖14c，根據(jù)本發(fā)明)。在第一與第三情形之間，我們可以看出象素的光學傳輸?shù)玫搅烁纳?，這與本發(fā)明描述相符。本發(fā)明特別適用于文檔1所述采用兩種結(jié)構(gòu)的BiNem裝置。一種是均勻和弱螺旋結(jié)構(gòu)，其中分子至少在大體上相互平行，另一種結(jié)構(gòu)與第一種結(jié)構(gòu)約成+/-180°螺旋差。具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明變型1的說明施加新信號C’，其時間τ0＜τ2，保持C’的振幅大致與信號C相等，因為增大C’可能會增大施加于象素的寄生電壓均方根值，減小C’則由于圖4光電曲線所指出的局限而可能不再允許結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換。對應(yīng)于變型1的信號如圖11所示。從該圖可見，圖11a給出行信號，圖11b給出列擦信號，圖11c給出列寫信號，圖11d給出象素擦信號，圖11e給出象素寫信號。通過減小列信號時間所獲得的好處有以下兩個方面1)該變型使寄生信號最小，未選擇的行象素在時間τC內(nèi)只接收電壓C’，τC的典型取值接近τ2/2。本發(fā)明人還試驗了利用圖7、8和9所示方法進行這些信號的對稱化。此時寄生信號的Vrms電壓變?yōu)閂rms2=τCC′2/(τ1+τ2).]]>在上述數(shù)值實例中，若τC＝τ2/2，C’＝C＝4V，則Vrms2=τ2C′2/2(τ1+τ2)=C′2/4=1V2,]]>從而Vrms＝1V＞0.65V。該均方根值與經(jīng)典情形相比已經(jīng)得到降低，但仍未低于Fréederickzs閥值電壓。從而抖動將會減弱，但并未消除。2)通過縮短列脈沖，同時將其下降與行脈沖下降同步，利用三平頂信號實現(xiàn)了緩慢下降。利用這種方法(次例中未“擦”操作)，液晶的流體力學流與使用雙平頂脈沖情形相比得到減弱。事實上，三個平頂之間的最大瞬時電壓下降對于相同行電壓而言小于雙電壓情形。其結(jié)果進一步有利于向U結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。對于“寫”操作，流體力學流與雙平頂實例相比未得到改善，因為兩者的瞬時電壓下降相等。發(fā)明者證明了，在不增加控制電路復(fù)雜度的條件下，此方法能夠?qū)崿F(xiàn)兩種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，甚至當液晶材料的粘性系數(shù)在低溫下增加時也是如此。圖11a所示的行信號包括持續(xù)時間為τ1和振幅為A1的第一序列，緊接著持續(xù)時間為τ2(大于τ1)和振幅為A2(小于A1)的第二序列。這兩個序列的上升和下降坡度基本為垂直的。圖11b所示的列擦信號包括持續(xù)時間為τC和振幅為C’的脈沖，它具有與圖11a所示行信號相同的極性。兩脈沖的上升和下降坡度基本垂直。持續(xù)時間τC約為持續(xù)時間τ2的二分之一。列擦信號的下降坡度與行信號的下降坡度同步。圖11c所示的列寫信號與圖11b所示的列擦信號的區(qū)別在于極性相反。因此，我們從圖11c可見，該信號包括持續(xù)時間為τC和振幅為C’的脈沖，該脈沖具有垂直的上升和下降坡度，其下降坡度與行信號的下降坡度同步。如圖11d所示，作為“擦”操作的一部分，象素端的電壓包括一系列具有垂直上升和下降坡度的三齒波形。振幅為A1的第一臺階持續(xù)τ1時間，振幅為A2的第二臺階持續(xù)τ2-τC時間，振幅為A2-C’的第三臺階持續(xù)τC時間。如圖11e所示，作為“寫”操作的一部分，象素端的電壓包括一系列具有垂直上升和下降坡度的三連續(xù)階躍波形第一臺階的振幅為A1、持續(xù)時間為τ1，第二臺階的振幅為A2、持續(xù)時間為τ2-τC，’第三臺階的振幅為A2+C’、持續(xù)時間為τC。然而，可以看到，在“擦”象素情況下，中間臺階振幅在初始最大振幅A1與末尾最小振幅A2-C’之間，而在“寫”象素情況下，中間臺階振幅小于初始最大振幅A1和末尾振幅A2+C’。根據(jù)本發(fā)明變型2的說明改進了列信號形式，與由矩形脈沖組成的標準列信號相比減小了有效電壓。為了利用變型1的優(yōu)點，該列信號的持續(xù)時間還可以在經(jīng)典時間τ2的基礎(chǔ)上減小。實例1在實例1中，我們采用坡降型列信號。該信號幅度隨時間線性增加直到達到峰值電壓C”，然后急劇下降返回零值并與行信號末端同步。列信號C”的最大振幅值可相對于經(jīng)典值C最大，它可以使兩種結(jié)構(gòu)之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)換(見圖4中的光電曲線)。關(guān)于變型2實例1的信號例子如圖12所示。同樣，由圖可見，圖12a表示行信號，圖12b表示列擦信號，圖12c表示列寫信號，圖12d表示象素擦信號，圖12e表示象素寫信號。列脈沖的持續(xù)時間為τC，具有最大振幅為C”的坡降形式。此時寄生信號的均方根電壓Vrms為Vrms2=τCC′′2/3(τ1+τ2).]]>在上述數(shù)值實例中，若τC＝τ2/2，C”＝C＝2V，則Vrms2=τ2C′′2/6(τ1+τ2)=C′′2/12=0.33V2,]]>從而Vrms＝0.57V＜0.65V。上述均方根電壓值與變型1經(jīng)典情形已得到降低。此時原則1得到滿足，從而圖像尋址時不再發(fā)生抖動。圖12a所示信號包括持續(xù)時間為τ1和振幅為A1的第一序列，緊接著持續(xù)時間為τ2(大于τ1)和振幅為A2(小于A1)的第二序列。這兩個序列的上升和下降坡度基本為垂直的。圖12b所示的列擦信號為持續(xù)時間為τC、具有振幅C’線性上升坡度和垂直下降坡度的脈沖。圖12c所示列寫信號與圖12b所示的列擦信號的區(qū)別在于極性相反。因此，我們從圖12c可見，該信號為持續(xù)時間為τC、具有振幅C’線性上升坡度和垂直下降坡度的脈沖。如圖12d所示，“擦”操作象素端的電壓具有三個連續(xù)序列。第一序列振幅為A1、持續(xù)時間為τ1。第二序列振幅為A2、持續(xù)時間為τ2-τC。第三序列持續(xù)時間為τC，其振幅逐漸下降，從初始振幅A2最終降至A2-C’。同樣，圖12d中的A2值為中間值?！皩憽辈僮飨笏囟说碾妷和瑯泳哂腥齻€連續(xù)序列。第一序列振幅為A1、持續(xù)時間為τ1。第二序列振幅為A2、持續(xù)時間為τ2-τC。第三序列持續(xù)時間為τC，其振幅逐漸上升，從初始振幅A2最終達到A2+C’。因此，與圖11e相比，圖12e中的A2值為中間值。實例2在實例2中，我們采用具有兩個平頂C1和C2、持續(xù)時間分別為τC1和τC2的上升列信號。關(guān)于變型2實例2的信號例子如圖13所示。同樣，由圖可見，圖13a表示行信號，圖13b表示列擦信號，圖13c表示列寫信號，圖13d表示象素擦信號，圖13e表示象素寫信號。列脈沖的持續(xù)時間為τC＝τC1+τC2，具有雙平頂形式。上述兩變型的實驗結(jié)果為顯示本發(fā)明的適用性，測量了圖像尋址期間BiNem顯示屏象素的光學傳輸系數(shù)。由于偏振器的設(shè)置，此時均勻結(jié)構(gòu)為白光學狀態(tài)，而“寫”結(jié)構(gòu)為黑狀態(tài)。當象素行被尋址時，象素變?yōu)榫哂薪Y(jié)構(gòu)(白狀態(tài))，此后受到寄生列信號影響，等待剩余圖像尋址。光學傳輸系數(shù)隨后降至黑白狀態(tài)之間的中間值。在下列三種情況下測量了光學響應(yīng)·經(jīng)典情形齒狀列信號——振幅C，持續(xù)時間τC＝τ2?！じ鶕?jù)變型1齒狀列信號——振幅C，持續(xù)時間τC＝τ2/2。·根據(jù)變型2實例1坡降列信號——最大振幅C，持續(xù)時間τC＝τ2/2。BiNem顯示屏及其尋址信號的參數(shù)非常接近數(shù)值實例中的給定數(shù)值。由圖14可以看出，在經(jīng)典情形下(圖14a)光學傳輸電平失真嚴重(接近黑狀態(tài))。此時顯示屏在其電尋址期間傳輸明顯的抖動。在根據(jù)本發(fā)明變型1中(圖14b)，光學狀態(tài)失真減弱，但保持灰色。仍可見抖動現(xiàn)象。在根據(jù)本發(fā)明變型2中(圖14c)，測量的光學狀態(tài)非常接近白狀態(tài)。此時測量得到的象素光學狀態(tài)幾乎不受寄生列信號干擾。結(jié)論本發(fā)明提出了實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)液晶點陣無源顯示屏兩種狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的方法，轉(zhuǎn)換利用表面平衡更新進行控制。所提出的原始信號采用具有雙平頂?shù)男行盘枺行盘栂鄬τ谛行盘柶瘘c滯后但與行信號第二平頂尾端嚴格地同時結(jié)束，其變化方式可以是經(jīng)典齒狀信號，也可以是坡降信號。該方法可允許速降信號而實現(xiàn)螺旋狀態(tài)，也可允許利用三個平頂?shù)木徑敌盘柖鴮崿F(xiàn)均勻狀態(tài)，上述信號同時施加在顯示屏象素上。本發(fā)明一方面減弱甚至在某些情況下消除了改變圖像時的寄生效應(yīng)，另一方面通過使“擦”信號形狀接近緩變曲線而令狀態(tài)轉(zhuǎn)換更加簡便。參考文獻文檔1專利FR2740894文檔2“Writeanderasemechanismofsurfacecontrolledbistablenematicpixel(表面控制雙穩(wěn)態(tài)向列象素的寫與擦機理)”，M.Giocondo，I.Lelidis，I.Dozov，G.Durand文檔3Alt.PM，PleshkoP.，1974，IEEETransElectronDevicesED-21，14655文檔4“RecentimprovementsofbistableNematicdisplaysswitchedbyanchoringbreaking，(利用鎖定更新實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)向列顯示轉(zhuǎn)換的最新進展)”，proceedingofSID2001，22422權(quán)利要求1.一種雙穩(wěn)態(tài)向列液晶點陣鎖定更新顯示屏(breakingscreen)尋址方法，其特征在于至少包含如下步驟，即對顯示屏列電極施加電信號，而該電信號的特點是用于將寄生象素脈沖的均方電壓減小至Fréederickzs閥值電壓以下，從而減小寄生尋址光學效應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙穩(wěn)態(tài)向列液晶點陣鎖定更新顯示屏尋址方法，其中顯示屏采用兩種結(jié)構(gòu)，一是均勻或弱螺旋結(jié)構(gòu)，其中所有分子基本相互平行，第二種結(jié)構(gòu)與第一種結(jié)構(gòu)約成+/-180°螺旋差，該方法特征在于至少包含如下步驟，即對顯示屏列電極施加電信號，而該電信號的特點是用于將寄生象素脈沖的均方電壓減小至Fréederickzs閥值電壓以下，從而減小寄生尋址光學效應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的尋址方法，其特征在于從下列組合中選擇適當?shù)碾娦盘枀?shù)，即形狀和/或持續(xù)時間和/或列信號振幅。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一所述的尋址方法，其特征在于列信號末端與行脈沖末端同步。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4其中之一所述的尋址方法，其特征在于列信號持續(xù)時間小于行脈沖最后平頂?shù)某掷m(xù)時間。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5其中之一所述的尋址方法，其特征在于列信號持續(xù)時間約等于行脈沖最后平頂?shù)某掷m(xù)時間的二分之一。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6其中之一所述的尋址方法，其特征在于列信號具有齒狀形狀。8.根據(jù)權(quán)利要求1至6其中之一所述的尋址方法，其特征在于列信號具有坡降形狀。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的尋址方法，其特征在于列信號具有斜坡形狀，該信號幅度隨時間線性增加直到達到峰值電壓，然后急劇下降返回零值并與行脈沖末端同步。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9其中之一所述的尋址方法，其特征在于所施加電信號用于定義零均值。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的尋址方法，其特征在于每個行和列信號包括兩個連續(xù)組合，它們形狀相同，但極性相反。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的尋址方法，其特征在于每次變換圖像時行信號和列信號的極性發(fā)生反轉(zhuǎn)。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的尋址方法，其特征在于公共電壓施加在行和列信號的工作分量上，以便施加在每個象素上的信號具有極性相反的兩個連續(xù)組合。14.一種向列液晶點陣鎖定更新顯示屏尋址裝置，其特征在于包含以下裝置，該裝置對顯示屏列電極施加電信號，而該電信號參數(shù)用于將寄生象素脈沖的均方電壓減小至Fréederickzs閥值電壓以下，從而減小寄生尋址光學效應(yīng)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的向列液晶點陣鎖定更新顯示屏尋址裝置，其特征在于顯示屏采用兩種結(jié)構(gòu)，一是均勻或弱螺旋結(jié)構(gòu)，其中所有分子基本相互平行，第二種結(jié)構(gòu)與第一種結(jié)構(gòu)約成+/-180°螺旋差，該裝置包含如下裝置，它專門對顯示屏列電極施加電信號，而該電信號的參數(shù)用于將寄生象素脈沖的均方電壓減小至Fréederickzs閥值電壓以下，從而減小寄生尋址光學效應(yīng)。16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的尋址裝置，其特征在于從下列組合中選擇適當?shù)碾娦盘枀?shù)，即形狀和/或持續(xù)時間和/或列信號振幅。17.根據(jù)權(quán)利要求14至16其中之一所述的尋址裝置，其特征在于列信號末端與行脈沖末端同步。18.根據(jù)權(quán)利要求14至17其中之一所述的尋址裝置，其特征在于列信號持續(xù)時間小于行脈沖最后平頂?shù)某掷m(xù)時間。19.根據(jù)權(quán)利要求14至18其中之一所述的尋址裝置，其特征在于列信號持續(xù)時間約等于行脈沖最后平頂?shù)某掷m(xù)時間的二分之一。20.根據(jù)權(quán)利要求14至19其中之一所述的尋址裝置，其特征在于列信號具有齒狀形狀。21.根據(jù)權(quán)利要求14至20其中之一所述的尋址裝置，其特征在于列信號具有坡降形狀。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的尋址裝置，其特征在于列信號具有斜坡形狀，該信號幅度隨時間線性增加直到達到峰值電壓，然后急劇下降返回零值并與行脈沖末端同步。23.根據(jù)權(quán)利要求14至22其中之一所述的尋址裝置，其特征在于所施加電信號用于定義零均值象素信號。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的尋址裝置，其特征在于每個行和列信號包括兩個連續(xù)組合，它們形狀相同，但極性相反。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的尋址裝置，其特征在于每次變換圖像時行信號和列信號的極性發(fā)生反轉(zhuǎn)。26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的尋址裝置，其特征在于公共電壓施加在行和列信號的工作分量上，以便施加在每個象素上的信號具有極性相反的兩個連續(xù)組合。全文摘要本發(fā)明涉及雙穩(wěn)態(tài)液晶材料顯示屏尋址方法，其特征在于至少包含如下步驟，即對顯示屏列電極施加電信號，而該電信號的特點是用于減小寄生象素脈沖的均方電壓，從而減小寄生尋址光學效應(yīng)。文檔編號G02F1/139GK1437181SQ0310197公開日2003年8月20日申請日期2003年1月30日優(yōu)先權(quán)日2002年2月6日發(fā)明者J·安熱勒,R·韋爾切萊托,T·埃爾巴申請人:內(nèi)莫普蒂公司