(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素を形成する行及び列を有するパッシブマトリックス型ディスプレイシステムの少なくとも一部分を駆動する方法であって、次の順序で実行される、
（ａ）第１電圧パルスを前記行に出力することによって、前記パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの前記画素をホメオトロピック状態に駆動する工程と、
（ｂ）前記パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの前記画素をフォーカルコニック状態に駆動する工程と、
（ｃ）第２電圧パルスを前記行に出力することによって、前記パッシブマトリックス型ディスプレイシステムをホメオトロピック状態に駆動することにより、前記画素をリセットする工程と、
（ｄ）１マイクロ秒〜６ミリ秒の範囲内の、規定の周期の間、待機する工程と、
（ｅ）前記行に第１行電圧信号を出力する工程であって、該第１行電圧信号が、書き込まれる前記マトリックスの前記行に適用される工程、及び、前記行に第２行電圧信号を出力する工程であって、該第２行電圧信号が、書き込まれない前記マトリックスの全ての前記行に適用される工程と、
を含む方法。
【請求項２】
ディスプレイを駆動するためにシステムであって、
（ａ）画素を形成する行及び列を有するパッシブマトリックス型ディスプレイと、
（ｂ）駆動回路であって、次の順序で、
（i）  第１電圧パルスを前記行に出力することによって、前記パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの前記画素をホメオトロピック状態に駆動し、
（ii） 前記パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの前記画素をフォーカルコニック状態に駆動し、
（iii）第２電圧パルスを前記行に出力して前記パッシブマトリックス型ディスプレイをホメオトロピック状態に駆動することにより前記画素をリセットし、
（iv） １マイクロ秒〜６ミリ秒の範囲内の、規定の周期の間、待機し、
（v）  前記行に第１行電圧信号を出力し、該第１行電圧信号を、書き込まれる前記マトリックスの前記行に適用し、及び、前記行に第２行電圧信号を出力し、該第２行電圧信号を、書き込まれない前記マトリックスの全ての前記行に適用する、
ように構成された駆動回路と、
（ｃ）前記パッシブマトリックス型ディスプレイ及び前記駆動回路に電気的に連結されたコントローラであって、前記コントローラは前記第１電圧パルス及び第２電圧パルス、並びに前記第１行電圧信号及び第２行電圧信号を制御する、コントローラと、
を含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はパッシブマトリックス型ディスプレイシステムのための駆動スキームに関する。より具体的には、本開示はコレステリック液晶ディスプレイシステムのためのグレースケール駆動スキームに関する。
【背景技術】
【０００２】
コレステリック液晶ディスプレイ（ＣｈＬＣＤ）が出現してから数十年になる。ＣｈＬＣＤはその「不揮発性メモリ」特性、すなわち、いったんディスプレイに画像が書き込まれれば、新たな画像が書き込まれるまで、現在の画像が無期限にとどまるということにおいて、独特である。ＣｈＬＣＤはまた、背面照明なしに周辺光で見ることが可能である。これら両特性により、他のディスプレイに比較して、総電力消費量が大きく削減される。
【０００３】
多くのＣｈＬＣＤがリフレッシュされるか、又は表示される画像が変更される場合、画素はまず均一な反射状態へと駆動され、その後、新しい画像がディスプレイに書き込まれる。視聴者には、この反射状態は白い閃光に見える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パッシブマトリックス型ディスプレイのためのグレースケール反射を達成し、新しい画像がＣｈＬＣＤに書き込まれる際の白い閃光の発現を排除する、単純な駆動スキームに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、画素を形成する行及び列を有するパッシブマトリックス型ディスプレイシステムの少なくとも一部分を駆動する方法を含む。本方法は、第１電圧パルスを行に出力することによって、パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの部分をホメオトロピック状態に駆動する工程を含む。次に、本方法は、パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの部分を焦点円錐状態に駆動する工程を含む。パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの部分はその後、第２電圧信号を行に出力することによって、ホメオトロピック状態に駆動される。本方法は、１マイクロ秒〜６ミリ秒の範囲内の、規定の周期の間、待機する工程を更に含む。待機工程の後、行に第１行電圧信号を出力する工程が続き、第１行電圧信号が書き込まれるマトリックスの行に適用され、行に第２行電圧信号が出力され、第２行電圧信号が書き込まれないマトリックスの行に適用される。
【０００６】
本開示の別の態様は、ディスプレイを駆動するためのシステムを含む。システムは、画素を形成する行及び列を有するパッシブマトリックス型ディスプレイと、駆動回路と、コントローラと、を含む。駆動回路は、第１電圧パルスを行に出力することによって、パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの部分をホメオトロピック状態に駆動するように構成される。次に、これは、パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの部分を焦点円錐状態に駆動する。パッシブマトリックス型ディスプレイシステムの部分はその後、第２電圧信号を行に出力することによって、ホメオトロピック状態に駆動される。駆動回路はその後、１マイクロ秒〜６ミリ秒の範囲内の、規定の周期の間、待機する。待機工程の後、行に第１行電圧信号を出力する工程が続き、第１行電圧信号が書き込まれるマトリックスの行に適用され、行に第２行電圧信号が出力され、第２行電圧信号が書き込まれないマトリックスの行に適用される。コントローラは、パッシブマトリックス型ディスプレイ及び駆動回路に電気的に連結され、コントローラは第１電圧パルス及び第２電圧パルス、並びに第１行信号及び第２行信号を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】代表的なコレステリック液晶ディスプレイモジュールの一部分の断面図。
【図２】行、列、及び画素を含む、ＣｈＬＣＤのアクティブ層の概略図。
【図３】ＣｈＬＣＤモジュールを駆動するための代表的なシステムのブロック図。
【図４】コレステリック液晶画素の反射率対この画素に印加される電圧の大きさを示す図。
【図５】ＣｈＬＣＤの画素をホメオトロピック状態に駆動するための代表的な電圧パルス。
【図６】画素を焦点円錐状態に駆動するための、２周期にわたる代表的な電圧信号。
【図７Ａ】代表的な第１行電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図７Ｂ】代表的な第２行電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図８Ａ】振幅変調用の平面状態を生じさせる、代表的な列電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図８Ｂ】振幅変調用の焦点円錐状態を生じさせる、代表的な列電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図８Ｃ】振幅変調用の約２５パーセントの反射率を生じさせる、代表的な列電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図８Ｄ】振幅変調用の約７５パーセントの反射率を生じさせる、代表的な列電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図９Ａ】パルス幅変調用の平面状態を生じさせる、代表的な列電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図９Ｂ】パルス幅変調用の焦点円錐状態を生じさせる、代表的な列電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図９Ｃ】パルス幅変調用のグレースケールの所望レベルを生じさせる、代表的な列電圧信号を２周期にわたって示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
コレステリック液晶ディスプレイ及び電気システム
本開示は、例えば図１に示したコレステリック液晶ディスプレイであり得る、パッシブマトリックス型ディスプレイを含む。代表的なＣｈＬＣＤの一例は、米国特許第５，４５３，８６３号に記載されており、同文献は参照することにより本明細書に、あたかも全面的に記述されたと同様に組み込まれる。あるいは、他のタイプのパッシブマトリックス型ディスプレイを用いてもよい。図１に示した代表的なＣｈＬＣＤモジュールは３つのアクティブ層１７、１８、１９を備える。アクティブ層は赤１７、緑１８、及び青１９の色に対応してよく、各層はそれぞれの電極対１６によってアドレス指定され得る。電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又は他の任意の適切な材料、例えば透明若しくは半透明のポリマー又は無機材料から作製され得る。ディスプレイは、図１に示されるものよりも少ないアクティブ層又は多いアクティブ層を含み得る。例えば、ディスプレイは、特定の色について多層のアクティブ層又は付加的なコントラスト層を備えてもよい。各アクティブ層は、別々に駆動されてもよく、又は、２つ以上のアクティブ層が同じ駆動回路により駆動されてもよい（例えば、アクティブ層が同じ色である場合）。
【０００９】
図１及び２に示したように、各アクティブ層１７、１８、１９は、画素２５を形成する行２２及び列２４のマトリックスを含んでよく、これによって画素２５が個別に制御され得る。ＣｈＬＣＤのアクティブ層１７、１８、１９は典型的にはキラルネマチック液晶材料及びセル壁構造から構成される。セル壁構造及び液晶は協調して、異なる電界条件に反応して焦点円錐、平面及びホメオトロピックのテクスチャを形成する。ホメオトロピック状態は一時的である一方で、焦点円錐及び平面状態は一般的に安定している。電界の適用は、材料のその光学状態は新しい状態へと変化させることができ、このような状態の連続に沿っていずれの所望反射レベルでも反射させ、したがって「グレースケール」を形成し得る。電界が除去された後は、現在の状態が無期限に維持される。
【００１０】
基材１２の層は、アクティブ層の各面上に、ディスプレイスタック内での基材１２の合計が６層となるように配置してよい。あるいは、例えば基材１２の単一の層を、アクティブ層の間及びスタックの各端部上に、基材１２の合計が４層となるように配置してもよい。任意の数の基材層１２を任意の好適な方法によって配置してもよい。アクティブ層１７、１８、１９は、いずれも導体１６及び基材１２によって囲まれ、更にこれらに合計２つの接着層１４が加わることによって、フルカラーＣｈＬＣＤが形成されている。
【００１１】
一実施形態において、導電性層１６は、導電性材料の２つ以上の層の間に配置される介在層（図示されない）を含み得る。導電層及び介在層はそれぞれ透明又は半透明であり得る。介在層は、２つの導電性層の間の電気接触を可能にする、導電性経路を有し得る。電極１６内の個々の層の厚さ及び個々の層の光学屈折率は、これらの基材がＣｈＬＣディスプレイ内に組み込まれる際に不要なフレネル反射を最小化するように変更され得る。介在層の使用は、２００８年６月１８日に出願される、米国特許出願第１２／１４１，５４４号「Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍ  ｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」に更に詳細に記載され、本明細書において、完全に説明されたものとして参照として組み込まれる。
【００１２】
代表的なディスプレイ１はまた、背面層１１を有してもよい。背面層１１はアクティブ層によって反射又は散乱されない光を吸収する。背面層は黒でもよいし、あるいは、光吸収に適当な他のいかなる色であってもよい。ディスプレイ１は、ガラス又は軟質プラスチックを含むがこれらに限定されない、いずれの好適な材料にも収納され得る。一実施形態において、本開示に従うディスプレイ内の各層は可撓性であり得、その結果ディスプレイ全体が可撓性である。
【００１３】
図３は、本開示に従うディスプレイ１を駆動するための代表的なシステムのブロック図を示す。ディスプレイ１の各アクティブ層は、列駆動装置２及び行駆動装置４の両方を含む駆動回路によって駆動され得る。列駆動装置２及び行駆動装置４によって伝えられる信号は、交差することで、各個別の画素の状態を制御する。あるいは、電圧は、列駆動装置のみ又は行駆動装置のみを使用して適用され得る。列駆動装置２及び行駆動装置４は、単一の電子機器又は複数の電子機器を含み得る。例えば、Ｓｕｐｅｒｔｅｘ，Ｉｎｃ．により製造される３２チャネル、１２８レベルのディスプレイ駆動装置、ＨＶ６３３ＰＧを用いることができる。各駆動装置２、４は、バイアス電圧源１０によって駆動され得る。バイアス電圧源１０は制御装置６によってモニターされ、制御装置６にも電力を供給する電源９によって、電力供給され得る。例えば、コントローラ６は、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃにより作製されるＰＩＣマイクロコントローラであってもよく、本開示に従う別の電力、電圧コントローラ及び駆動装置が、当業者にとっては明白である。コントローラは、ディスプレイ１及び、列駆動装置２及び行駆動装置４を含む駆動回路に電気的に連結される。
【００１４】
所望画像をディスプレイ１に書き込む際には、制御装置６が、外部ソース、例えばユーザーインターフェースから、どの画像を表示すべきかに関する入力データ７を受信する。次に制御装置６は、ＲＡＭ  ８内に格納された、対応する画像データにアクセスする。この情報を用いて制御装置は、列駆動装置２及び行駆動装置４に、どの信号がディスプレイの各行及び各列に印加されるべきかを示すデータを、その信号が送信されるべき適当な周期数と共に、送信する。ディスプレイは、交流電圧信号がゼロ若しくは一定のより低い正電圧からより高い正電圧へ、又はより低い負電圧からゼロ若しくより高い負電圧の範囲に及ぶことができるように、一定の正又は負電圧レベルでフロートさせることができる。
【００１５】
画像がディスプレイに書き込まれるとき、図２に示されるディスプレイの各画素２５は、行電圧信号及び列電圧信号を同時に受信することができる。これら行電圧信号及び列電圧信号は、画素２５の位置で交差する行２２及び列２４に対応している。以下に記載される代表的な実施形態において、いずれかの所定の時点において画素に適用される全電圧は、この画素において交差する行電圧信号と列電圧信号との間の差である。
【００１６】
代表的なディスプレイは、任意の適切な大きさであり得、任意の所望のかつ実行可能な解像度であり得る。例えば、ディスプレイは１ｄｐｉ〜１０ｄｐｉの範囲の解像度、又は他の任意の適切な解像度を有し得る。
【００１７】
画素応答
図４は、アクティブ層における画素の、電圧レベルの変化に対する応答を示す。電圧レベルの適当な範囲の例は、以下の表１のとおりである。
【００１８】
【表１】
0005620493.tif 000002
【００１９】
所与の電圧レベルに対する画素の応答は画素の初期状態に依存する。画素がはじめ平面反射状態４１にある場合には、そのセルにＶ１未満の十分低い電圧が印加されても、画素の状態は実質的に変化しない。図４に示したように、平面反射状態４１、４８は、所与の画素について実質的に最も高い反射レベルであるということになる。はじめ平面反射状態にあった画素にＶ１とＶ２との間の電圧が印加されると、結果として得られる反射状態４３はグレースケールとなる。なお、この状態は印加された電圧の正確なレベルに依存するが、直線的に相関するわけではない。
【００２０】
画素がはじめ焦点円錐状態４２あると、その画素にＶ４未満のいずれの電圧が印加されても、画素の状態は実質的に変化しない。図４に示したように、焦点円錐状態４２の画素はきわめて低い反射レベルを有する。これに対し、画素は光を散乱し、暗い又は黒い外観を生じる。
【００２１】
いずれの初期状態にある画素でも、Ｖ２とＶ３との間の電圧が印加されると、その画素は焦点円錐状態４４へと駆動される。平面反射の初期状態にある画素にＶ３とＶ５との間の電圧が印加されると、グレースケール反射状態４６となる。なお、この状態は印加電圧レベルに依存するが、直線的に相関するわけではない。焦点円錐反射の初期状態にある画素にＶ４とＶ６との間の電圧が印加されると、グレースケール反射状態４７となる。なお、この状態は印加電圧レベルに依存するが、直線的に相関するわけではない。いずれかの初期反射状態を有する画素への、Ｖ６又はＶ７よりも大きな電圧の適用は、画素をホメオトロピック状態に駆動し、これは弛緩して平面反射状態４８になる。
【００２２】
図４に示される、正確な電圧レベルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６及びＶ７は、ディスプレイの各個別のアクティブ層と共に変化し得る。各状態について決定されなければならない重要な電圧レベルは、画素を焦点円錐状態へと駆動するＶ３、及び画素を平面状態へと駆動するＶ５である。電圧レベルＶ３及びＶ５は、アクティブ層の色のよって変化し得る。図１に示したアクティブ層１７、１８、１９に用いられる代表的な電圧を以下の表２に示す。
【００２３】
【表２】
0005620493.tif 000003
【００２４】
画素は、その初期状態によって異なる様式で電圧に反応するため、ＣｈＬＣディスプレイに画像が書き込まれるときに、全ての画素が最初に均一な状態に駆動されることが有利である。新しい画像をＣｈＬＣＤに書き込む前に画素が従来的には平面反射状態に駆動される一方で、本開示は、画像間に明るい閃光の外観を生じない、表示される画像間の別の移行方法を提供する。
【００２５】
画素リセット及び暗転方法
本開示は、新しい画像をディスプレイに書き込む前に、ＣｈＬＣＤの画素をリセットする方法を含む。図５は、画像をＣｈＬＣＤに書き込む前に、ＣｈＬＣＤの画素の少なくとも一部をリセットするために使用され得る、代表的な電圧パルスを示す。画素は、まずこれらをホメオトロピック状態に駆動することによってリセットされ得る。ピクセルがホメオトロピック状態にあるとき、キラルネマチック材料は、液晶ディレクタがセル壁に垂直であるように構成される。電圧パルスの完成によって電圧が低減された後、液晶物質は、キラルネマチックがらせん状構造をとるツイスト平面テクスチャに移行する。別の電圧を印加することなく、一時的なツイスト平面テクスチャは、存在する条件によって、最終的にはツイスト平面テクスチャ又は焦点円錐テクスチャのいずれかに移行する。
【００２６】
図５に示されるリセットした電圧パルスの電圧最大値５１は、最少電圧５２が０ボルトである際に、図４に示されるＶ７と少なくとも同程度の大きさであり得る。最大値５１及び最小値５２は、ディスプレイの直流電圧レベルによって調節され得る。最大値５１と最小値５２との間の電圧差は、どのアクティブ層に電圧が適用されるか（上の表２に示される）に加えて、ＣｈＬＣＤの物理的特性を含む他の要因により、変化し得る。電圧パルス周波数は、例えば、１００〜１，０００ヘルツの間であり得る。より好ましくは、これは約４００ヘルツの周波数を有し得る。単一の電圧パルスが図５に例示されるが、２つ以上のパルスが、画素をホメオトロピック状態に駆動するために使用され得る。
【００２７】
図５に示される代表的なパルスなど、リセットされた電圧パルスを所望の画素に適用した後に、僅かな遅延が生じ得る。このような遅延は画素の乱れを生じ、最終的に表示される画像のコントラストを改善し得る。しかしながら、この遅延が長すぎると、液晶は反射平面状態へと弛緩する。例えば、遅延は１マイクロ秒〜６ミリ秒であり得る。より好ましくは、遅延は１〜３ミリ秒であり得、又は代表的な実施形態においては、これは約２ミリ秒であり得る。最適な遅延長さは、ディスプレイの大きさ、解像度、並びにディスプレイの物理的及び電気的特性を含む多くの要因に影響される。遅延は、既定であり得るか、又は技術的制約による自然な時間経過であり得る。
【００２８】
遅延の後、各アクティブ層内の各画素を所望の反射レベルへと変化させることにより、所望の画像がディスプレイに書き込まれ得る。振幅及びパルス幅電圧変調を有する、バイポーラ及びユニポーラ駆動スキームの両方を含む、本開示に従って実施され得る様々な駆動スキームが存在する。バイポーラ駆動スキームの例は米国特許第６，１５４，１９０号に記載され、本明細書において、完全に説明されたものとして参照として組み込まれる。振幅及びパルス幅変調の両方を有する、代表的なユニポーラ駆動スキームは、以下で更に詳細に記載される。
【００２９】
上記のリセット方法の適用は、１つの画像が次の画像に直接移行する外観、又は新しい画像が前の画像上にスクロールダウンされる外観を生じる。しかしながら、新しい画像を書き込む前に、ＣｈＬＣＤの外観の一部分又は全体を暗い又は黒い外観に移行させることがまた望ましい場合がある。各画素が個別に書き込まれる場合、ピクセルはリセットされ得、画像はアドレス方式を使用してＣｈＬＣＤに書き込まれ得るが、以下に記載されるように、ディスプレイの全ての画素が同時に暗い状態に移行し得る。これは、画像をＣｈＬＣＤに書き込むために必要とされる合計時間を低減する。
【００３０】
ディスプレイの暗転は、上記の電圧パルスをリセットする前に、２つの工程を含み得る。第１に、暗転電圧パルスをディスプレイの全ての行又は列に同時に出力することにより、ディスプレイはホメオトロピック状態に駆動され得る。暗転電圧パルスは、上記の図５に示されるリセット電圧パルスと同様の振幅、及びより低い周波数を有し得るか、又は所望のホメオトロピック状態を達成するための他の任意の適切な特性を有し得る。パルスが全ての画素に同時に適用される場合、ディスプレイの画素をホメオトロピック状態に駆動するために、リセットパルスよりも長い持続時間を有するパルスが場合により必要であり得る。一度画素がホメオトロピック状態に入ると、画素が白い外観を呈する反射平面状態へとホメオトロピック状態が弛緩する前に、ディスプレイは代わりに焦点円錐状態へと駆動される。図７Ａに示される選択行電圧信号が全ての行に同時に適用され得、図８Ｂに示される焦点円錐列電圧信号が全ての列に同時に適用され得、図６に示される累積電圧信号が生じ、最大値６１は正のＶ３にほぼ等しく、最小値６２は負のＶ３にほぼ等しい。高電圧暗転パルスとその後の焦点円錐電圧の組み合わせが、前の画像を消し、パネルを暗い状態に残す。暗転電圧パルス及び焦点円錐駆動電圧は、行又は列駆動装置により、又はこの２つの好適な組み合わせにより、画素に印加され得る。暗転電圧方法の適用の後、パルス幅又は振幅変調方法を使用して、所望の画像がＣｈＬＣＤに書き込まれ得る。
【００３１】
図７Ａ〜７Ｂは、振幅変調又はパルス幅変調のいずれかを用いた構成のための代表的な行電圧信号である。図７Ａに示す電圧信号Ｖｓｅｌｅｃｔが、現に書き込み対象となっている行へと送信される。最小電圧レベル７１はゼロにほぼ等しく、最大電圧レベル７２は図４に示したＶ４にほぼ等しい。あるいは、行電圧レベル７１、７２は増大させてもよいし、減少させてもよい。行電圧レベル７１、７２を増大又は減少させた場合には、ディスプレイがフロートされる電圧についてもまた、最小７１と最大７２との中間電圧に維持されるように調整しなければならない。図７Ｂは、いずれかの所与の時点において書き込み対象となっていない全ての行に送信され得る電圧信号を示す。図７Ｂに示す電圧信号Ｖｎｏｎｓｅｌｅｃｔは、図７Ａに示す電圧信号に対して位相が１８０度ずれている。最大電圧レベル７３は、Ｖ４とＶ３との合計を２で除した値（（Ｖ４＋Ｖ３）／２）にほぼ等しい。最小電圧レベル７４は、Ｖ４とＶ３との差を２で除した値（（Ｖ４−Ｖ３）／２）にほぼ等しい。
【００３２】
図７Ａ〜７Ｂの代表的な行電圧信号は２周期にわたって示してある。周期の長さはさまざまであり得る。代表的な周期は０．０１秒であることも、又は約０．０２秒以上と長いことも、又は約０．００２秒以下と短いこともあり得る。図７Ａ〜７Ｂに示したような行電圧信号の振動周波数は周期に反比例する。代表的な周波数は、約１００Ｈｚであることも、又は約５０Ｈｚの低さであることも、又は約５００Ｈｚの高さであることもある。
【００３３】
代表的なディスプレイに書き込むために必要な合計時間は、ディスプレイの大きさ及び他の物理的特性、関連する各信号の周波数並びに信号間の遅延時間に依存する。例えば、ディスプレイは、米国特許出願公開番号第２００８／０１０８７２７号（Ｒｏｂｅｒｔｓら）（本明細書において、完全に説明されたものとして参照として組み込まれる）に記載される材料を有してもよい。米国特許第２００８／０１０８７２７号に記載される材料を有するディスプレイにおける合計駆動時間は、実験によって決定された。ディスプレイは、５ｄｐｉの解像度、４５×３５画素及び３μｍのセルギャップを有した。本開示に従う代表的な駆動回路が画像をディスプレイに書き込むように構成された際、合計時間はおよそ５５７．５ｍｓであった。各周波数及び持続時間で使用されるパルスが以下の表３に示される。
【００３４】
【表３】
0005620493.tif 000004
【００３５】
振幅変調駆動装置
図８Ａ〜８Ｄは、振幅変調駆動方法に用いられる代表的な列電圧信号を示す。これらの列電圧信号は、画素を所望の状態の反射状態へと駆動するために、図７Ａ〜７Ｂに例示される代表的な信号などの行信号と共に使用され得る。行電圧信号及び列電圧信号は同一の周波数及び周期を有する必要がある。
【００３６】
図８Ａに示した列電圧信号は画素状態を平面反射へと変化させることができる。最大電圧レベル８１はＶ４にほぼ等しく、最小電圧レベル８２はほぼゼロである。図８Ａに示した列電圧信号は図７Ｂに示した行電圧信号とほぼ同期している。図８Ａに示した電圧信号が所与の列に印加されると、図７Ａに示したような行電圧信号を受信しているその列の画素は、交互に正負のＶ４値をとる累積電圧信号を受信し、平面反射状態へと変化する。図７Ｂに示したような行電圧信号を受信している画素は、交互に正負のＶ３とＶ４との差を２で除した値（（Ｖ３−Ｖ４）／２）をとる累積電圧信号を受信する。ディスプレイが基底電圧レベルにあるとき、ゼロボルト〜Ｖ１の領域は画素の状態を変化させないはずであるため、次のような特性を有するＣｈＬＣＤディスプレイを用いることが好ましい：すなわち、Ｖ１が、Ｖ４とＶ３との差を２で除した値（（Ｖ４−Ｖ３）／２）以上であることである。
【００３７】
図８Ｂに示した列電圧信号は、画素状態を焦点円錐へと変化させることができる。最大電圧レベル８３はＶ３にほぼ等しく、最小電圧レベル８４はＶ４とＶ３との差にほぼ等しい。図８Ｂに示す電圧信号が所与の列に印加されると、図７Ａに示したような行電圧信号を受信しているその列の画素は、画素状態を焦点円錐へと駆動するのに十分な電圧レベルである、交互に正負のＶ３値をとる累積電圧信号を受信する。図７Ｂに示したような行電圧信号を受信しているその列の画素は、交互に正負のＶ４とＶ３との差を２で除した値（（Ｖ４−Ｖ３）／２）をとる累積電圧信号を受信する。この信号はＶ１以下であるため、この信号を受信している画素の状態は変化しない。
【００３８】
図８Ｃに示した列電圧信号Ｖａは、画素状態を平面反射レベルの反射の２５％へと変化させることができる。最大電圧レベル８５は、異なる電圧レベルに対する画素の応答の特性を実験的に明らかにし、この情報を用いて、行電圧レベルに基づいて所望の反射率レベルを達成するために必要な列電圧を見出すことにより、決定された。最大電圧レベル８５はその後、制御装置内へとハード的に組み込まれた。最小電圧レベル８６も同様に決定し、ハード的に組み込むことができる。
【００３９】
このような式により、全グレースケール電圧レベルが確実に、焦点円錐状態を生じさせるのに必要な電圧と平面状態を生じさせるのに必要な電圧との間にくるようにできる。結果として、現に書き込み対象となっておらず、図７Ｂに示したような電圧信号を受信している画素は全て、Ｖ１未満の累積電圧を受信することになり、現在の状態から視覚的に変化することはない。
【００４０】
図８Ｄに示した列電圧信号Ｖｂは、画素状態を平面電圧の反射の７５％へと変化させることができる。最大及び最小電圧レベル８７、８８は、最大及び最小電圧レベル８５、８６を見出すのに用いたと同様の方法を用いて見出すことができる。
【００４１】
図８Ａ〜８Ｄに示した４つの列電圧信号は、４つのグレースケール濃度を達成するために用い得る電圧信号を示しているが、最小電圧レベル８６、８８及び最大電圧レベル８５、８７を決定する実験的方法を用いて、いずれの濃度数をも達成することができる。加えて、濃度はいかなる多様なレベル及びインクリメントをも有し得る。例えば、４濃度グレースケールシステムは焦点円錐状態、平面電圧の３３％反射、平面電圧の６６％反射、及び平面反射状態の濃度を有してもよい。
【００４２】
パルス幅変調駆動装置
本開示に従う駆動システムはまた、パルス幅変調を用いて図９Ａ〜９Ｃに示すような列電圧信号を生成することもできる。図９Ａ〜９Ｃに示した代表的な列電圧信号は、図７Ａ〜７Ｂに示した代表的な信号のような行電圧信号と組み合わせて用い得る。行電圧信号及び列電圧信号は同一の周波数及び周期を有する必要がある。
【００４３】
図９Ａに示した列電圧信号は画素状態を平面反射へと変化させることができる。最大電圧レベル９１はほぼＶ４以上であり、最小電圧レベル９２はほぼゼロである。図９Ａに示した列電圧信号は図７Ｂに示した行電圧信号とほぼ同期している。図９Ａに示した電圧信号が所与の列に印加されると、図７Ａに示したような行電圧信号を受信しているその列の画素は、交互に正負のＶ４値をとる累積電圧信号を受信し、その画素の初期状態にかかわらず、平面反射状態へと変化する。図７Ｂに示したような行電圧信号を受信している画素は、交互に正負のＶ３とＶ４との差を２で除した値（（Ｖ３−Ｖ４）／２）をとる累積電圧信号を受信する。
【００４４】
図９Ｂに示した列電圧信号は、画素状態を焦点円錐へと変化させることができる。最大電圧レベル９３はＶ３にほぼ等しく、最小電圧レベル９４はＶ４とＶ３との差にほぼ等しい。図９Ｂに示す電圧信号が所与の列に印加されると、図７Ａに示したような行電圧信号を受信しているその列の画素は、画素状態を焦点円錐へと駆動するのに十分な電圧レベルである、交互に正負のＶ３値をとる累積電圧信号を受信する。図７Ｂに示したような行電圧信号を受信しているその列の画素は、交互に正負のＶ４とＶ３との差を２で除した値（（Ｖ４−Ｖ３）／２）をとる累積電圧信号を受信する。この信号はＶ１以下であるため、この信号を受信している画素の状態は変化しない。
【００４５】
図９Ｃに示すような列電圧信号は、画素を０〜Ｎ−１レベルの範囲内にあるグレースケールの所望レベルｎへと駆動することができる。ここで、Ｎはグレースケールの所望レベルの総数である。図９Ｃに示した信号は２周期にわたり、各周期は４つの時間区分、つまりｔ１  ９９ａ及びｔ２  ９９ｂのそれぞれ２つずつに分けられる。図７Ｃの代表的信号は、各周期内に４つの電圧レベルを循環する。第１電圧レベル９５は、ｔｎ１の期間を有することができ、ほぼＶ４以上である。電圧レベル９５は、画素を平面反射状態へと変化させるのに十分な高さである。第２電圧レベル９６は、ｔ２の期間を有することができ、Ｖ３にほぼ等しい。電圧レベル９６は画素状態を弱散乱性焦点円錐状態へと変化させることができる。第３電圧レベル９７は０Ｖであってよく、画素状態を実質的に変化させることがないように十分に低い。第４電圧レベル９８は、第１電圧レベル９５と第２電圧レベル９６との差である。
【００４６】
期間ｔ１及びｔ２は、以下の式を用いて決定し得る。
【００４７】
【数１】
0005620493.tif 000005
【００４８】
ここで、駆動周期は行電圧の振動周波数に反比例する時間の長さである。
【００４９】
あるいは、各電圧レベルの順を配置し直して、ディスプレイを調整することも可能である。しかしながら、その場合でも、第１電圧レベル９５及び第３電圧レベル９７に対応する期間は長さｔ１であり、第２電圧レベル９６及び第４電圧レベル９８に対応する期間は長さｔ２でなければならない。
【００５０】
グレースケール濃度のいずれの所望数も、Ｎとして対応する値を選択することにより達成し得る。０〜Ｎ−１の範囲のグレースケールの各濃度ｎは、等間隔に設定される。
【００５１】
図７Ａ〜９Ｃに示した信号は２つの駆動周期にわたっているが、信号は、いずれの所望周期数にわたる繰り返しによって画素への書き込みを行うようにしてもよい。例えば、信号は１〜１０周期にわたって、一実施形態において２〜４周期にわたって、又は他の任意の所望の周期数にわたって伝達され得る。
【００５２】
好ましい実施形態を参照して、本開示について述べてきたが、当業者は、本開示の趣旨と範囲から逸脱することなく、形態と詳細において変更が可能であることを理解するであろう。
【図１】
0005620493.tif 000006
【図２】
0005620493.tif 000007
【図３】
0005620493.tif 000008
【図４】
0005620493.tif 000009
【図５】
0005620493.tif 000010
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
0005620493.tif 000013
【図８Ａ】
0005620493.tif 000014
【図８Ｂ】
0005620493.tif 000015
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
0005620493.tif 000017
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
0005620493.tif 000019
【図９Ｃ】
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