具有两种驱动模式的双稳态液晶设备制造技术

在ＡＭＬＣＤ低压驱动中，使用在高电压模式中在两个稳态之间切换的扭曲向列型双稳态液晶（２）。图像电极（１４）和计数器电极（１５）是主动矩阵的一部分，使得也能够以快速视频模式来使用显示器。因此，提供了一种双稳态液晶显示设备，其具有两种驱动模式，即用于需要较慢开关时间和较低能量消耗的应用的低频模式（第一驱动模式，也称为“双稳态模式”、“被动模式”或“高电压模式”），以及用于灰度图像和视频应用的高频模式（第二驱动模式，也称为“主动模式”，“主动矩阵驱动模式”或“快速视频模式”）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包含位于第一衬底和第二衬底之间的向列型液晶材料的液晶显示设备，至少一衬底具备定义像素的电极，所述设备包含用于以在两个稳态之间驱动的第一模式来驱动像素的驱动装置。基于向列型液晶材料的双稳定性的液晶显示器效果已众所周知。一个例子是表明两个稳态的超扭曲向列效应，其在从移动电话到便携式电脑的许多显示器应用中被使用。例如Dozov等人(“RecentImprovements of Bistable nematic Displays Switched by AnchoringBreaking”，SID 2001，第224-7页)以及Guo等人(“Three-terminalbistable twisted nematic liquid crystal displays”，AppliedPhysics Letters，第77卷，第23期，第3716-3718页)已描述了其他双稳态的电-光效应。如果更新频率低，那么双稳态的液晶显示器具有很低的能量消耗。这使他们非常适合于在移动设备中的应用、例如电子书。然而，在这些应用中，对可以显示具有颜色、灰度和视频内容的图像的需求不断增长。通常不太可能利用双稳态的电-光效应来满足这些要求。一般而言，这些效应仅限于一些颜色应用以及对于视频应用(要求10-20ms级的开关时间)来说太慢的开关时间(300ms级)。本专利技术的一个目的是通过提供一种具有两种驱动模式的双稳态液晶显示设备来克服这些缺点，所述两种驱动模式就是用于要求较慢的开关时间的应用的低频模式和用于例如视频应用的高频模式。此外，本专利技术的另一个目的是提供一种同样适用于视频应用或其他需要高频模式的应用的双稳态液晶显示设备。为此，根据本专利技术，液晶显示设备包括以下部分用于以在两个稳态之间驱动的第一模式来驱动像素的驱动装置，在所述第一驱动模式中，从一个衬底向另一个衬底方向看，处于稳态的液晶分子具有不同的扭角，以及用于以在像素的两个光极限值之间驱动的第二模式来驱动像素的驱动装置，在所述第二驱动模式中，从一个衬底向另一个衬底方向看，液晶分子扭角的差值基本上是恒定的。在这方面，最优化的极限值可以参考电压-光传播曲线、电压-光反射曲线或电压-光吸收曲线中的极限值。本专利技术是基于下面的理解通过避免使分子在第二驱动模式中扭曲太多，分子在可以由开关设备提供的电压确定的中间状态之间更快的转换。在第二模式中，可以通过将像素上的电压限制在一个最大值上来避免扭曲太多，基本上在该最大值上触发到其他双稳态的转换。在该第二模式中，由于表明效应或由于驱动的性质(例如由于侧向转换域)，在所述第二模式中从一个衬底向另一个衬底方向看，液晶分子扭角的差值可能不同于处于一个稳态时扭角的差值。在第一驱动模式中，通常需要较高的开关电压。如果在第二模式中使用主动矩阵驱动(例如TFT-矩阵)，那么通常该主动矩阵将不能提供第一驱动模式所需的高电压，此外将必须在可能与完整的帧周期不一致的时间周期内调节所述第一驱动模式。在许多情况下，需要较短的脉冲来以所述第一驱动模式建立双稳态。在一个可能的解决方法中，显示器具备两个完整的驱动系统、即主动矩阵和例如通过提供第二衬底上的条形电极的被动(如果必要，具有复位)驱动系统，所述条形电极可以从分离的被动矩阵类型的驱动芯片处来驱动。在主动矩阵模式中，用适当的信号来短路(实际上)和驱动第二衬底上的电极。此外，如果标准列驱动器为被动(复位)驱动提供的电压不充分，那么也可以将列连接到第二(更高电压)芯片上。在第一个实施方案中，液晶显示设备在第一衬底上具有用于每个像素的梳型电极以及另一个电极。在该实施方案中，用于以第一驱动模式来驱动像素的驱动装置为第一衬底上的梳型电极提供驱动脉冲并且为另一个电极提供驱动脉冲。如果第二衬底具备条形电极，那么这时液晶显示设备就具有用于以第一驱动模式来驱动像素的驱动装置并且为第一衬底上的梳型电极提供驱动脉冲以及为另一个条型电极提供驱动脉冲。与在主动矩阵模式中相比，在第一驱动模式中通常需要更高的电压。为了避免使用高电压驱动器，可以引入包含使像素达到一个规定状态的装置的驱动装置，因此可以使用商业上可用的(低电压)驱动设备。为此，液晶显示设备的一个实施方案包含在第一衬底上的两个用于每行图像电极的行电极以及列电极，开关元件包含至少两个薄膜式晶体管，每个薄膜式晶体管可以由所述两个行电极之一来选择。在另一个实施方案中，通过电容耦合来产生用于使像素达到规定状态的脉冲。如果在第一衬底上的像素包含至少三个电极，驱动装置包含用于在不同(优选地为基本上垂直的)方向上产生电场的装置，那么在第二(主动矩阵)驱动模式中的驱动速度被提高。如果必要，第二(主动矩阵)驱动模式可以被应用于双稳态液晶显示设备，而无需与第一(被动的)模式耦合。于是，该设备包含用于以在像素的两个光极限值之间驱动的模式来驱动像素的驱动装置，在所述驱动模式中从一衬底向另一衬底方向看，液晶分子扭角的差值基本上是恒定的。参考下文所描述的实施方案来阐述本专利技术的这些和其他方面，并且通过这些实施方案将很容易理解本专利技术的各个方面。在附图中附图说明图1是显示设备的电路图，图2是根据本专利技术的设备的显示单元的横截面，图3是在根据本专利技术的设备的显示单元中图像电极的平面图，图4是在图3中的线IV-IV上所取的横截面，图5示出了这样一个显示设备的响应，图6示出了可应用本专利技术的另一效应，图7，8是在根据本专利技术的设备的显示单元中其他图像电极的平面图，图9是在根据本专利技术的另一设备的显示单元中图像电极的平面图以及驱动脉冲，图10示出了用于产生列脉冲的设备的一部分，而图11，12是在根据本专利技术的其他设备的显示单元中图像电极的平面图和驱动脉冲，以及图13是另一个显示单元的横截面。附图仅用于原理示意，而非按比例描绘；相应的部分一般用相同的参考数字来表示。图1是可应用本专利技术的显示设备1的一部分的等效电路图。其包括在行或选择电极17和列或数据电极6的交叉范围处的像素18的矩阵。在通过行驱动器16连续地选择行电极时，通过数据寄存器5为列电极提供数据。为此，如果必要，首先在处理器10中处理输入数据8。借助于驱动线7产生行驱动器16和数据寄存器5之间的相互同步。在被称为“主动模式”的驱动模式中，来自行驱动器16的信号通过薄膜式晶体管(TFT)19选择图像电极，所述薄膜式晶体管(TFT)19的门极20被电连接到行电极17上并且源极21被电连接到列电极上。位于列电极6的信号经TFT传递到与漏极22耦合的像素18的图像电极。其他的图像电极被连接到例如一个(或多个)共同的计数器电极15。图2是位于例如由玻璃或(能变形的)合成材料构成的两个衬底3、4之间的一部分液晶材料2的横截面，所述两个衬底分别具备(ITO或金属的)图像电极(没有示出)和计数器电极(没有示出)。如Guo等人(“Three-terminal bistable twisted nematic liquid crystaldisplays”，Applied Physics Letters，第77卷，第23期，第3716-3718页)所描述的，如果使用双稳态液晶显示器，那么在两个双稳态φ，φ+π之间发生转换(如图2a所示，其中液晶分子(的导向偶极子27)扭曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含位于第一衬底和第二衬底之间的向列型液晶材料的液晶显示设备，至少一衬底具备定义像素的电极，所述设备包含以下部分：用于以在两个稳态之间驱动的第一模式来驱动像素的驱动装置，在所述第一驱动模式中从一衬底向另一衬底方向看，处于稳态的液晶分子具有不同的扭角；以及用于以在像素的两个光极限值之间驱动的第二模式来驱动像素的驱动装置，在所述第二驱动模式中从一衬底向另一衬底方向看，液晶分子的扭角差值基本上是恒定的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SJ鲁森达尔，MT约翰逊，AG克纳普，DKG德博尔德，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]