(57)【要約】　　　（修正有）【課題】簡単な回路構成で高速応答を実現する。【解決手段】カイラルネマチック（コレステリック）液晶表示装置のための駆動スキームは、調整段階、保持選択段階及びエボリューション段階から構成される。その列及び行ドライバは２つの電圧レベル、即ちＵまたは０のみを必要をする。調整段階、保持選択段階及びエボリューション段階のデューティサイクル及び位相は、最適なコントラスト、輝度及びコレステリック液晶のグレーレベルを精製するために変化される。【選択図】　　　　図４Ａ
2004004804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレステリック液晶表示装置に画素を書き込む方法であり、対向する電極の行及び列と前記電極の行及び列の間に配置されたコレステリック液晶材料とを有し、コレステリック液晶は複数の反射状態を有する、方法であって：
ａ）行及び列電圧パルスを印加する工程であってすべてのパルスは約５０％のデューティサイクルと共に同じ最小電圧及び同じ最大電圧を有する工程と、コレステリック材料を横切って９０％〜１００％の範囲内で変化するデューティサイクルをもつ二極電界を提供するため及びコレステリック材料をホメオトロピック状態にするに十分な電界を生成するために行及び列電圧パルスの相対位相を調整する工程と、から構成される第１の調整段階；
ｂ）行及び列電圧パルスを印加する工程であって同じ最小電圧及び同じ最大電圧を有する工程と、行及び列電圧パルスのデューティサイクルを同じにするために調整する工程と、ＯＮ状態のデータを選択されたＯＮ状態の画素に書き込むために選択されたＯＮ状態の画素の行及び列パルスの間の相対位相を調整し、ＯＦＦ状態のデータを選択されたＯＦＦ状態の画素に書き込むために選択されたＯＦＦ状態の画素を同位相になるように調整する工程と、から構成される第２の保持選択段階；及び
ｃ）画素を書き込まれる反射状態になるように、略同じデューティサイクル及び異なる相対位相を伴って行及び列電圧パルスを最小及び最大電圧で印加する工程、から構成される第３のエボリューション段階；
から構成される方法。
【請求項２】
コレステリック液晶表示装置の画素にデータを書き込む方法であり、行及び列電極に印加される電圧により画素に画像データを表示するために行状及び列状に配列された電極マトリクスと重なる行及び列電極の間の領域に画素を形成するために配置されたコレステリック液晶材料とを有する、方法であって：
ａ）１つまたはそれ以上のパルスを生成する段階であって、各々のトレインのパルスはデューティサイクルと互いに関する相対位相と最大振幅及び最小振幅を含む２つの振幅のうち１つのみとを有する、段階；
ｂ）調整段階、調整保持段階、前保持段階、選択段階、後保持段階及びエボリューション段階から構成される１つまたはそれ以上の段階の群の間に、行に１つのパルストレインをそして列に他のパルストレインを印加する、段階；及び
ｃ）画素に画像データを書き込み、または画素のコントラスト及び反射率を調整し、または画素のグレーレベルを調整するために、１つまたはそれ以上の段階の間に行及び列電極に印加するパルストレインのデューティサイクル及び相対位相を調整する、段階；
から構成される方法。
【請求項３】
コレステリック液晶表示のための表示装置であって：
ａ）行状及び列状に配列された電極のマトリクスであって、重なる行及び列電極の間の領域が表示における画素を規定する、マトリクス；
ｂ）行及び列に電圧信号の選択的印加に応じて複数のグレーレベル状態をとるために行及び列の間に配置されるコレステリック液晶材料；及び
ｃ）１つまたはそれ以上のパルストレインを生成するための制御エレクトロニクスであって、各々のトレインのパルスはデューティサイクルと他のパルストレインに関連する相対位相と最大振幅及び最小振幅を含む２つの振幅のうち１つとを有する制御エレクトロニクスであり、ｉ）行及び列トレインの間の位相を調整するための位相制御手段、ｉｉ）行及び列とレインのデューティサイクルを調整するためのデューティサイクル制御手段、及びｉｉｉ）位相及びデューティサイクル制御手段であって、画素に画像データを書き込むこと、画素のコントラスト及び反射率を調整すること、または画素のグレーレベルを調整することを制御するために、調整段階、調整保持段階、前保持段階、選択段階、後保持段階及びエボリューション段階から構成される１つまたはそれ以上の段階の群の間に動作可能な、位相及びデューティサイクル制御手段、から構成される、制御エレクトロニクス；
から構成される表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コレステリック（カイラルネマチック）液晶表示装置及びその電気的駆動スキームに関わり、特に、低コストで表示の高速書き込みを行う方法の提供に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
情報は、永久的なインクを付着された紙のシートに、またはＣＲＴ或いは液晶表示装置（ＬＣＤ）のような電子的に変調された表面に、表示することが可能である。シート状の磁気材料は、切符改札または金融情報のために磁気的に書き込み可能な範囲を備えることが可能であるが、磁気的に書き込まれたデータは眼に見えないものである。
【０００３】
フラットパネルＬＣＤは基板として２つの透明なガラスプレートを用いる。米国特許第５，５０３，９５２明細書（特許文献１）に開示されているように、その典型的な形態において、第１の導体トレースのセットを構成する電気的トレースのセットが平行線から成るパターン状にスパッタリングされる。コーティングが施され、液晶を配向させるためにラビング処理がなされる。２つの基板は間隔を置いて離され、その２つの基板の間には液晶材料が充填される。対を成す導体がどちらかのセットから選択され、電圧を印加して液晶材料の光透過特性を変化させる。そのような表示装置は高価なものである。
【０００４】
従来のネマチック液晶材料を用いる、曲がり易く電気的に書き込み可能な表示用シートについて、米国特許第４，４３５，０４７明細書（特許文献２）に開示されている。第１シートは透明なインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）より成る導電部分を有し、第２のシートは表示領域に印刷された電気導電性インクを有する。バインダに分散された液晶は第１シートにコーティングされ、第２シートは液晶材料に結合される。電位が対向導電領域に印加され、液晶材料が動作し、表示が出現する。その表示装置はネマチック液晶を用いており、電位の印加を停止すると画像表示は消えてしまう。プライバシー保護の表示ウィンドウが、従来のネマチック液晶の散乱特性を用いてそのような材料から作られる。ネマチック液晶は、透明性を保つには電気的駆動を継続する必要がある。
【０００５】
米国特許第５，４３７，８１１明細書（特許文献３）は、光変調セルは従来のパターニングされたガラス基板に挟まれる高分子材料領域にカイラルネマチック液晶（コレステリック液晶）を有する。カイラルネマチック液晶は、可視光の特定波長を反射するプレーナ状態及び光を散乱するフォーカルコニック状態の間で駆動される特性を有する。カイラルネマチック材料は２つの安定状態を有し、１つの安定状態は電界の印加しない状態で維持可能である。したがって、カイラルネマチック表示装置においては、アドレスすることが可能であるライン数に制限がない。米国特許第５，２５１，０４８明細書（特許文献４）及び米国特許第５，６４４，３３０明細書（特許文献５）は、その安定状態間でカイラルネマチック材料をスイッチングする種々の駆動方法を開示している。しかしながら、これらの表示装置の更新速度は最も実際的な応用に対して遅過ぎる。典型的には、その更新速度は約１０〜４０ｍｓｅｃ／ｌｉｎｅであった。１０００本のラインをもつ表示装置を更新するのに１０〜４０秒を要することになる。
【０００６】
米国特許第５，７４８，２７７明細書（特許文献６）及び米国特許第６，１５４，１９０明細書（特許文献７）は、カイラルネマチック表示装置についての速い駆動スキームを開示し、それを動的駆動スキームと称している。その動的駆動スキームは、一般に、調整段階、前保持段階、選択段階、後保持段階、及び放出エボリューション段階から構成される。それらの速い駆動スキームは非常に複雑な電気駆動回路を必要とする。例えば、すべての列及び行のドライバは二極及び多極レベルの電圧を出力しなければならない。画像を書き込む間に、パイプラインアルゴリズムのために、フレームにおいて好ましくない黒いバーのシフティングが生じる。米国特許第６，２６８，８４０明細書（特許文献８）は、上述の動的駆動スキームを実行するために単極波形駆動について開示している。しかしながら、調整段階、選択段階及び放出段階において必要とされる電圧の振幅が別々であるため、列及び行のドライバはマルチレベルの単極電圧を生成することを要求されるため、尚も好ましいものではない。
【０００７】
Ｋｏｚａｃｈｅｎｋｏ　ｅｔ　ａｌ．　“コレステリックＬＣＤにおける反射率の速い制御のためのキーファクタとしてのヒステリシス（Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ａｓ　ａ　Ｋｅｙ　Ｆａｃｔｏｒ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｆａｓｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ　ｉｎ　Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ　ＬＣＤｓ）”Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒｅｃｏｒｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＤＲＣ　１９９７，　ｐｐ．１４８−１５１（非特許文献１）、Ｓｏｒｏｋｉｎ　“コレステリック反射型ＬＣＤのための簡単な駆動方法（Ｓｉｍｐｌｅ　Ｄｒｉｖｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｃｈｏｌｅｓｔｅｉｃ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ＬＣＤｓ）Ａｓｉａ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　１９９８，　ｐｐ．　７４９−７５２（非特許文献２）、Ｒｙｂａｌｏｃｈｋａ　ｅｔ　ａｌ．“コレステリック表示装置の速いアドレッシングのための動的駆動スキーム（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｄｒｉｖｅ　Ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　Ｆａｓｔ　Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ）”ＳＩＤ　２０００，　ｐｐ．　８１８−８２１（非特許文献３）、及びＲｙｂａｌｏｃｈｋａ　ｅｔ　ａｌ．　“双安定コレステリックＬＣＤのための簡単な駆動スキーム（Ｓｉｍｐｌｅ　Ｄｒｉｖｅ　Ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　Ｂｉｓｔａｂｌｅ　Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ　ＬＣＤｓ）ＳＩＤ　２００１，　ｐｐ．８８２−８８５（非特許文献４）は、ただ２つの列及び行のドライバを必要とするＵ／√２及びＵ／√（３／２）の動的駆動スキームを提供したが、それらはＵまたは０のどちらかを出力する。これらの駆動スキームにおいては好ましくない黒いシフティングバーは生成しないが、その代わりに、それらは画像を書き込む間に全体のフレームを黒くしてしまう。しかしながら、それらの名前が示唆するように、それらは、Ｕ／√２の動的駆動スキームのためのＵｈｏｌｄｉｎｇ＝Ｕｅｖｏｌｕｔｉｏｎ＝Ｕ／√２、またはＵ／√（３／２）の動的駆動スキームのためのＵｈｏｌｄｉｎｇ＝Ｕｅｖｏｌｕｔｉｏｎ＝Ｕ／√（３／２）のような、非常に特殊な電気的特性をもつコレステリック液晶表示装置に適用されるものである。ここで、Ｕｈｏｌｄｉｎｇ及びＵｅｖｏｌｕｔｉｏｎはそれらの保持段階及び放出段階それぞれの実効電圧（平方根電圧）である。この制限のために、多くのコレステリック液晶表示装置はこれらのスキームによって駆動され得ないか、コントラストと輝度を補償することによってのみ駆動し得るかのどちらかである。それ故、コントラストと輝度を犠牲にすることのないコレステリック液晶表示装置に対して、簡単、低コスト及び速い駆動スキームが要求される。更に、従来技術のスキームは、２つのレベルの電圧を用いる駆動方法による複数のグレーレベルの実現の仕方については教示していない。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５，５０３，９５２明細書
【特許文献２】
米国特許第４，４３５，０４７明細書
【特許文献３】
米国特許第５，４３７，８１１明細書
【特許文献４】
米国特許第５，２５１，０４８明細書
【特許文献５】
米国特許第５，６４４，３３０明細書
【特許文献６】
米国特許第５，７４８，２７７明細書
【特許文献７】
米国特許第６，１５４，１９０明細書
【特許文献８】
米国特許第６，２６８，８４０明細書
【特許文献９】
米国特許第６，２６８，８４０明細書
【非特許文献１】
Ｋｏｚａｃｈｅｎｋｏ等　“コレステリックＬＣＤにおける反射率の速い制御のためのキーファクタとしてのヒステリシス（Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ａｓ　ａ　Ｋｅｙ　Ｆａｃｔｏｒ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｆａｓｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ　ｉｎ　Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ　ＬＣＤｓ）”Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒｅｃｏｒｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＤＲＣ　１９９７，　ｐｐ．１４８〜１５１
【非特許文献２】
Ｓｏｒｏｋｉｎ　“コレステリック反射型ＬＣＤのための簡単な駆動方法（ＳｉｍｐｌｅＤｒｉｖｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｃｈｏｌｅｓｔｅｉｃ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ＬＣＤｓ）Ａｓｉａ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　１９９８，　ｐｐ．　７４９〜７５２
【課題を解決するための手段】
本発明は１つまたはそれ以上の次の特徴または目標を提供することである。当業者は、１つまたはそれ以上の次の特徴または目標を強化することはできるが、強化した特徴のうち１つは他の特徴の効果を減少させることもあり得ることを理解するであろう。本発明は、コレステリック液晶の広範な配列に適用することが可能であり、且つコントラストと輝度の最適化の達成が可能である、速く且つ安価な駆動スキームを提供する。これは、調整段階、保持選択段階、及びエボリューション段階から構成される駆動スキームにより達成される。そのコストは、行及び列ドライバの両者が２つの電圧出力、即ち、Ｕ及び０のみを必要とするため、安価である。それは、デューティサイクル、周期（または周波数）、及び調整段階、保持選択段階及びエボリューション（ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）段階の位相を変化させることにより　高いコントラスト及び輝度を達成する。
【０００９】
本発明はまた、コレステリック液晶表示装置のために速くて安価な駆動スキームを提供し、２つの電圧レベル、即ち、Ｕまたは０のみを出力する行および列ドライバを用いることにより、複数のグレーレベルを生成する。本発明の速くて安価な駆動スキームはまた、同じデューティサイクルと保持選択段階において画像データが書き込まれるときからカウントされる全所要時間とをもつ、すべての画素を横切る二極電界を生成し、それ故、すべての行に亘って一様なコントラスト及び輝度を生成する。本発明は、少なくとも２つの異なるデューティサイクルかた構成される調整段階を用い、それ故、すべての行に亘って一様なコントラスト及び輝度を生成する。行ドライバに対しては、出力はＵｒｏｗまたは０である。列ドライバに対しては、出力はＵｃｏｌｕｍｎまたは０である。一般に、Ｕｒｏｗ及びＵｃｏｌｕｍｎは同一ではないが、好適な実施形態においては、Ｕｒｏｗ及びＵｃｏｌｕｍｎは略等しい。以下では、Ｕｒｏｗ及びＵｃｏｌｕｍｎの両者はＵと表すことにする。
【００１０】
本発明は幾つかの都合のよい技術的効果を有する。それは、２つのレベル、即ち、最大レベルＵ及び最小レベル０を有するパルスを用いるＯＮまたはＯＦＦ状態に、画素に書き込む。これはエレクトロニクスの複雑さを低減するので、表示装置に電圧ジェネレータ１つのみで足りてしまう。複数の電圧レベルのパルスに代えて、本発明では、画素にＯＮまたはＯＦＦを書き込み、画素のグレーレベルを調整するために、位相シフト技術を伴う２つのレベルのパルスを用いる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にしたがって作製された表示装置１０の等角部分投影図である。表示装置１０は曲がり易い基板１５を含み、それは厚さが２０〜２００ミクロンの範囲内であるポリエステルプラスチックで形成されるＫＯＤＡＫ　ＥＳＴＥＲフィルムベースのような薄く、透明なポリエステル材料である。実施形態において、基板１５は１２５ミクロンの厚さのポリエステルフィルムベースのシートとすることが可能である。透明なポリカーボネート等の他のプラスチックもまた用いることが可能である。
【００１２】
第１パターン導電層２０は錫酸化物またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）とすることが可能であり、ＩＴＯが好ましい材料である。典型的には、第１パターン導電層２０は基板上方の層としてスパッタリングにより形成され、その電気抵抗は２５０オーム／□未満である。次いで、その層は周知の方法によりパターニングされ、第１パターン導電層２０が形成される。それに代えて、第１パターン導電層２０は、銅、アルミニウムまたはニッケル等の不透明な導電材料とすることが可能である。第１パターン導電層２０が不透明な金属である場合、その金属は、第１パターン導電層２０の光吸収性を付与するために金属酸化物とすることが可能である。第１パターン導電層２０は従来のフォトリソグラフィまたはレーザエッチング手段により形成することが可能である。
【００１３】
コレステリック分散ポリマー層３０のような光変調材料が第１パターン導電層２０の上に積層される。好適な実施形態においては、米国特許第５，６９５，６８２明細書（特許文献９）に開示されているように、コレステリック分散ポリマー層３０はポリマー母材と分散されたコレステリック液晶材料を含む。種々の振幅及び持続時間の電界が適用されることにより、キラルネマチック材料が反射状態、即ち透明状態に、または中間状態になる。これらのコレステリック材料は電界を取り除いた後、所定の状態をずうっと保つ利点がある。コレステリック液晶はＥ．Ｍ．社（ホーソン市、ニューヨーク州、米国）製ＭｅｒｃｈＢＬ−１１２、ＢＬ−１１８またはＢＬ−１２６とすることが可能である。
【００１４】
好適な実施形態において、ポリマー母材はＥ．Ｍ．社製の脱イオン化した写真用ゼラチンに分散されたＢＬ−１１８とすることができる。液晶材料を５％の脱イオン化した写真用ゼラチン水溶液に８％の濃度で分散する。水溶性懸濁液中に直径１０ミクロンの液晶ドメインが生成するようにその混合物を分散する。パターンＩＴＯ層付きポリエステルシート上にその材料をコーティングし、７ミクロンの厚さのポリマー中にコレステリックを分散させたコーティングを得る。ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリエチレン酸化物（ＰＥＯ）等の他の有機バインダを用いることが可能である。そのような混合物はフォトリソグラフィ関連の膜に関連する装置により機械的にコーティングすることが可能である。
【００１５】
第２パターン導電膜４０における電極はポリマー分散コレステリック層３０の上に積層する。第２パターン導電膜４０は十分な導電性を有し、コレステリック分散ポリマー層３０中に電界を形成する必要がある。第２パターン導電膜４０は、アルミニウム、銀、白金、炭素、タングステン、モリブデン、錫、またはインジウム或いはそれらの組み合わせを用いて、真空中で形成することが可能である。第２パターン導電膜４０を形成された層の構成の中に示している。前記金属の酸化物は、光吸収性第２パターン導電膜４０として用いることが可能である。抵抗加熱、カソードアーク、電子ビーム、スパッタリング、またはマグネトロン励起により、金属材料を励起することが可能である。錫酸化物またはインジウム錫酸化物は、第２パターン導電膜４０を透明にすることが可能である。電極２０及び４０は層３０に関して反対側にある層であり、それぞれ、行及び列状になっているため、それら電極間に電圧が印加されたとき、それら行及び列の交点は層３０を横切って各交点に電界を適用するための画素として規定される。
【００１６】
好適な実施形態において、Ａｃｈｅｓｏｎ社製のスクリーン印刷可能な電気導電材料Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ　４２３ＳＳのような導電インクを印刷して、第２パターン導電膜４０を形成する。そのような印刷材料は熱可塑性樹脂中に細かくグラファイト粒子を分離される。第２パターン導電膜４０は、コスト削減のために印刷インクを用いて形成される。基板１５のための曲がり易い支持材の使用、第１パターン導電層２０を形成するためのレーザエッチング、コレステリック分散ポリマー層３０の装置を用いたコーティング、及び第２パターン導電膜の印刷は、非常に低コストのメモリ表示装置の製造を可能にする。安価で限定された書き換えの応用に対して電気的に書き換え可能なタグとして、これらの方法を用いて形成される小さい表示装置を用いられることが可能である。
【００１７】
図２Ａ及び図２Ｂはコレステリック液晶の２つの安定状態を示している。図２Ａにおいて、高電界が印加されて瞬時に０電位に切り換えられ、これによりコレステリック液晶はプレーナ状態２２に変換される。プレーナ状態２２において、コレステリック液晶に適切な波長と偏光性をもって入射する入射光２６は、明るい画像を生成するために反射光２８として反射される。図２Ｂにおいて、低電界の印加は、コレステリック液晶ＯＦＦォーカルコニック状態２４のままにする。フォーカルコニック状態２４においてコレステリック液晶に入射する入射光２６は主に前方に散乱される。第２パターン導電層４０は、液晶材料がフォーカルコニック状態２４のとき、暗い画像を生成するために透過光２７を吸収するように黒色にすることが可能である。結果として、コレステリック液晶がプレーナ状態２２とフォーカルコニック状態２４のどちらの状態にあるかにより、人間の眼には明るく見えたり暗く見えたりする。コレステリック液晶材料はまた、コレステリック材料の一部がプレーナ状態２２であり、残りの部分がフォーカルコニック状態２４のとき、複数の反射状態を有することが可能である。したがって、人間はまた、グレーレベルの画像を認識できる。図２Ｃにおいて、コレステリック液晶は、高電圧が印加されたとき、ホメオトロピック状態２５になる。ホメオトロピック状態２５のコレステリック液晶を照射する入射光２６は透過する。
【００１８】
図２Ｄは種々の駆動電圧を適用した後の液晶材料の状態を示す図である。この図は、一般に、米国特許第５，６４４，３３０明細書（特許文献５）の図１に対応する。層３０における液晶材料は、図２Ａに示す反射性プレーナ状態２２または図２Ｂに示す非反射性フォーカルコニック状態２４のどちらかの第１の状態で始まり、図２ＤのＶ４より大きいｒｍｓ振幅を有するＡＣ電圧により駆動される。電圧が即座に取り除かれたとき、液晶材料は反射性状態に切り換わり、反射性をそのまま保つ。Ｖ２およびＶ３の間のＡＣ電圧で駆動される場合、その材料は非反射性状態に切り換わり、第２駆動電圧が適用されるまで、そのままの状態を保つ。電圧が印加されない場合、または電圧がＶ１より十分小さい場合は、初期状態に拘わらず、その材料の状態は変化しない。しかしながら、Ｖ１以下の電圧の印加は光学的効果は生み出すが、材料の状態の切り換えをもたらすことはない。
【００１９】
図３Ａは、米国特許第５，７４８，２７７明細書（特許文献６）に開示されている図３Ａ及び３Ｂに対応する３段階の動的駆動スキームを示す図である。図３Ｂは５段階の動的駆動スキームであり、米国特許第６，１５４，１９０明細書（特許文献７）に開示されている図１９Ａ及び１９Ｂに対応するものである。両者の駆動スキームは、行及び列のドライバに対する複数の電圧レベルが必要であり、コストパフォーマンスがよくない。米国特許第６，２６８，８４０明細書（特許文献８）に開示されている単極駆動スキームはまた、行及び列のドライバからの複数の電圧レベルを必要とする。
【００２０】
図３Ｃ．１と３Ｃ．２、及び図３Ｄ．１と３Ｄ．２はそれぞれ、Ｒｙｂａｌｏｃｈｋａ　ｅｔ　ａｌ．による“コレステリック表示装置の速いアドレッシングのための動的駆動スキーム（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｄｒｉｖｅ　Ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　Ｆａｓｔ　Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ）”、ＳＩＤ　２０００，　ｐｐ．　８１８−８２１、及び“双安定コレステリックＬＣＤのための簡単な駆動スキーム（Ｓｉｍｐｌｅ　Ｄｒｉｖｅ　Ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　Ｂｉｓｔａｂｌｅ　Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ　ＬＣＤｓ）”、ＳＩＤ　２００１，　ｐｐ．　８８２−８８５にしたがって、従来の技術のＵ／√（３／２）及びＵ／√２の動的駆動スキームを示している。それらの各々は、Ｕｈｏｌｄｉｎｇ＝Ｕｅｖａｌｕｔｉｏｎ＝Ｕ√２、またはＵｈｏｌｄｉｎｇ＝Ｕｅｖａｌｕｔｉｏｎ＝Ｕ√（３／２）のようなコレステリック液晶の非常に特殊な電気的性質を必要とする。更に、それらの各々は、すべての行に関する画素のためのエボリューション段階において同じ所要時間を提供し、それ故、異なる行の画素は、それらが選択された後、異なる所要時間が適用され、それによりコントラスト及び輝度（輝度はピークの反射波長での反射率として測定される）は種々の行間で異なったものとなる。更に、従来技術のＵ√２及びＵ√（３／２）動的駆動スキームは、初めに書き込まれた行を保持する段階を有しない、それ故、初めに書き込まれた行はコントラスト及び輝度の低下を受けることとなる。更に、それらは、２つの電圧レベルで駆動する方法を用いることにより、複数のグレーレベルをどのように達成するかを教示していない。
【００２１】
コレステリック液晶を駆動するためにパルストレインを生成する回路及びシステムは周知である。米国特許第６，１５４，１９０明細書（特許文献７）と米国特許第６，２６８，８４０明細書（特許文献８）に記載されている例、及びそれらの全体的な開示は本発明の明細書に記載されている。それら参照特許明細書は、表示装置の動作段階に依存する行及び列への異なる電圧レベルをパルストレインに与える行及び列ドライバを提供している。それと対照的に、本発明は、２つのレベルのみ即ちＵまたは０を伴うパルストレインを用いる。したがって、本発明は、１つの電圧で１つの電圧ソースのみを用い、参照の特許明細書に示された複数の電圧ソースを削減することができる。１つの実施形態においては、電圧ソース１００は電圧Ｕを生成する。
【００２２】
図４Ｃは、最大電圧Ｕにおいて電圧を生成する電圧ソース１００を有するコントロールエレクトロニクス１２０を用いる表示システムを示している。出力電圧Ｕは、パルスまたは電圧信号を生成するデューティサイクルコントローラ１２２、列のパルストレインに関連する行の出力パルスの相対位相を設定する位相コントローラ１２４、及び出力パルスの周期を設定する周波数コントローラ１２６に連結される。その周期は２つのパルスの設定のために同じであること、または異なることが可能である。出力パルスは列のパルス１３２及び行のパルス１３６を含む。表示装置１５０は、列ドライバ１５４及び行ドライバ１５２におけるそれぞれのパルスを受け取る。それらドライバは、表示装置の列電極１６２及び行電極１６４にパルスを適用する。個々のコントローラ１２２、１２４、及び１２６を２セットのコントローラに分離することが可能であり、１つのセットは行のためであり、もう１つのセットは列のためである。
【００２３】
図４Ａは、本発明にしたがった表示装置１５０の第１の行２１０、中間の行２２０、及び最後の行２３０の画素を通しての駆動スキームの模式図である。横軸は時間ｔを示し、縦軸は実列電圧を示す。本発明の駆動スキームは、調整段階５０、保持選択段階７０、及びエボリューション段階８０から構成される。調整段階５０において、第１の行から最後の行までのすべての行は同じ波形が適用され、すべての段階において最大のデューティサイクルを有する。保持選択段階７０において、列からの画像データは、一度に、連続的にまたは不連続的に各々の行に書き込まれるが、連続的に書き込まれるデータはより簡単に実行される。簡単のために、連続的にデータを書き込むと仮定して本発明を説明する、即ち、先ず第１の行に書き込まれ、次いで次の行に、そして最終的に最後の行に書き込まれることとする。行に画像データを書き込むとき、それには選択段階６０が適用される。それが書き込まれないで、任意の行以外に書き込まれたとき、それには前保持段階６５（この段階は選択段階６０の前である）が適用されるか、後保持段階７５（この段階は選択段階６０の後に生じる）が適用される。前保持段階及び後保持段階の両方は同じデューティサイクル及び周期（または周波数）を有する。本発明において、保持選択段階７０についての前保持段階６５、選択段階６０、及び後保持段階７５は分離可能ではない。選択段階６０は、列からの画像データ及び書き込まれる行の波形との間の電圧の違いにより形成され、前保持段階６５及び後保持段階７５は画像データ及び書き込まれない行の波形の間の電圧の違いにより生成される。その３つの段階すべては、列からの同じ画像データを共有する。更に、すべての書き込まれない行は、同じデューティサイクルをもつ波長の影響を受ける。一般に、初めに書き込まれない行には前保持段階６５は適用されず、最後に書き込まれた行には後保持段階７５は適用されないことを除いて、行は、連続的に、保持段階６５、選択段階６０、及び後保持段階７５を適用される。最後のエボリューション段階８０において、波形は行により変化するが、後保持段階７５を併用するときは、波形は各々の行についてコントラスト及び輝度の最適化に導く。画素の抽出時間９０は、後保持段階７５及びエボリューション段階８０の一部の組み合わせとなるように選択する。しかしながら、時間９０は行全体に亘って略一定である。実効電圧はデューティサイクルの変化によって調整段階５０から保持選択段階７０及びエボリューション段階８０までに変化するが、電圧の振幅の絶対値は常にＵまたは０であることは、注意する必要がある。
【００２４】
図４Ｂは、本発明にしたがって、第１の行２１０、中間の行２２０、及び最後の行２３０の画素を通しての駆動スキームの他の模式図を示している。それは、図４Ａの調整段階５０として最大デューティサイクルを有する従来の調整段階５２の代わりに、調整保持段階５５をまた含む点において、図４Ａとは異なる。調整保持段階５５は、図４Ｂに示すように行全体を通し不変とすることが可能である。調整保持段階５５はまた、行全体に亘って変化し、好適には、最後に書き込まれる行より最初に書き込まれる行に対してより長くすることが可能である。調整保持段階５５が行により変化するとき、それ（調整保持段階５５）は最後に書き込まれる行には存在しない。調整保持段階５５は初めの幾つかの書き込まれる行についてコントラスト及び輝度が高める。好適な実施形態において、調整保持段階５５は、前保持６５及び後保持７５段階として同じデューティサイクル及び周期（または周波数）を有するが、調整保持段階５５の間に書き込まれる画像データはないため、調整保持段階５５は前保持段階６５及び後保持段階７５とは異なっている。したがって、調整保持段階５５は、選択段階６０から分離可能であり、行を基準としてコントラスト及び輝度を更に改善するために調整することが可能である。調整保持段階５５は、前保持段階６５及び後保持段階７５ではなく、異なるデューティサイクル及び／または周期（または周波数）を有することが可能である。
【００２５】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明にしたがった調整段階の模式図を示している。両者共に、単に繰り返される波形単位を示しており、これは図６Ａ〜図７Ｇにおいても当てはまる。図５Ａにおいて、行及び列の電圧パルスＶｒ及びＶｃはそれぞれ、周期ｔ１（または周波数１／ｔ１）及び約５０％、好ましくは５０％に等しいデューティサイクルを有する。Ｖｒ及びＶｃの振幅は最大電圧または最小電圧０である。列の電圧Ｖｃは行の電圧Ｖｒに対して位相が一致していない。したがって、画素を横断する電圧Ｖｐは、Ｖｐ＝Ｖｒ−Ｖｃで与えられ、略１００％に等しいデューティサイクルを有する。図５Ｂは、適用される行及び列の電圧パルスＶｒ及びＶｃがα１（０≦α≦５０％）に等しいデューティサイクルを有し、画素を横断する電圧Ｖｐ（または画素電圧）は２α１（０≦２α１≦１００％）のデューティサイクルを有することを示している。したがって、行及び列の電圧パルスの相対位相を調整することにより、コレステリック材料を横断してデューティサイクルが０％〜１００％の範囲で変化する二極電界を提供する。二極電界は、好適には、コレステリック材料をホメオトロピック状態にする電界を提供するのに十分であるように、９０％〜１００％の範囲内で変化するデューティサイクルを有する。調整段階５０の間に、すべての行は同じタイミングとなり、すべての列は同じタイミングとなるが、行の電圧とは位相が異なっている。画素電圧Ｖｐは３つのパラメータで表される。即ち、デューティサイクルｄｃ１＝２α１（０≦α１≦０．５）、周期ｔ１、及びこの段階におけるサイクル数（繰り返し単位）Ｎ１である。各々の画素を横断する実効電圧はＵ√２α１である。Ｎ１は十分大きいので、この段階はコレステリック液晶をホメオトロピック状態２５に切り換えることが可能である。典型的な周期としてはｔ１＝１ｍｓ、Ｎ１は約１０〜５０である。デューティサイクルｄｃ１は、好適には９０％以上であり、最も好適には１００％に等しい。調整保持段階５５は、図５Ｂにしたがって、適切なデューティサイクルｄｃ１、周期ｔ１及びサイクル数Ｎ１をとる種々の方式で実行することが可能である。
【００２６】
図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは保持選択段階７０の種々の実施形態の模式図を示している。それは、前保持段階６５、選択段階６０、及び後保持段階７５を含む。しかしながら、図５Ａ及び５Ｂを用いて上述した調整保持段階５５、そして図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ及び７Ｇを用いて以下で述べるエボリューション段階とは異なり、これら３つの段階は分離可能ではなく、そしてＮｒｏｗとして表される行の数と関連する。これらの段階の間に、画像データは行毎に書き込まれる。書き込まれる選択された行に対して、行電圧はＶｒｓである。選択されない行に対しては、行電圧はＶｒｎｓである。列電圧はＯＮ状態のＶｃｏｍまたはＯＦＦ状態のＶｃｏｆｆのどちらかある。適用されるこれらの行及び列の電圧パルスすべては、同一の最大電圧Ｕ及び最小電圧０を有する。選択されたＯＮ状態及びＯＦＦ状態の画素には、それぞれ画素電圧Ｖｐｓｏｎ及びＶｐｓｏｆｆが適用される。選択されない画素には、列電圧がＶｃｏｎのときは画素電圧Ｖｐｎｓｏｎが適用され、列電圧がＶｃｏｆｆのときはＶｐｎｓｏｆｆが適用される。ｉ番目の行について、前保持段階６５の（ｉ−１）回のサイクルがあり、選択段階６０がそれに続き、その次に後保持段階７５の（Ｎｒｏｗ−ｉ）回のサイクルが続く。したがって、初めに書き込まれる行には前保持段階６５はなく、最後に書き込まれる行には後処理段階７５はない。波形のすべてを、周期ｔ２と共に図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに周期ｔ２と共に示す。図６Ａにおいて、選択された行に対する行電圧Ｖｒｓ、選択されない行に対するＶｒｎｓ、ＯＮ状態に対する列電圧Ｖｃｏｎ、そしてＯＦＦ状態に対するＶｃｏｆｆのすべてはデューティサイクルα２（０≦α２≦５０％）を有する。画素電圧Ｖｐｓｏｎ、Ｖｐｓｏｆｆ、Ｖｐｎｓｏｎ、及びＶｐｎｓｏｆｆはそれぞれ、デューティサイクル２α２、０、α２及びα２（０≦α２≦５０％）を有する。図６Ｂは図６Ａの修正バージョンを示し、選択された行電圧Ｖｒｓ、ＯＮ状態の列電圧Ｖｃｏｎ、及びＯＦＦ状態の列電圧Ｖｃｏｆｆは図６Ａにおけるものと同様である。しかしながら、図６Ｂにおける選択されない行電圧Ｖｒｎｓは、図６Ａの対応する行電圧に対して異なるタイミングまたは位相を有し、画素電圧Ｖｐｎｓｏｎ及びＶｐｎｓｏｆｆに対して同様に異なるタイミングをもたらす。それにも拘らず、図６Ｂにおける画素電圧Ｖｐｓｏｎ、Ｖｐｓｏｆｆ、Ｖｐｎｓｏｎ、及びＶｐｎｓｏｆｆはそれぞれ、デューティサイクル２α２、０、α２及びα２（０≦α２≦５０％）を有し、図６Ａの場合とまったく同様である。図６Ｃは保持選択段階の他の例を提供し、行電圧Ｖｒｓ（選択された行）及びＶｒｎｓ（選択されない行）、そして列電圧Ｖｃｏｎ（ＯＮ状態）及びＶｃｏｆｆ（ＯＦＦ状態）はすべてデューティサイクル５０％を有しているが、位相は異なっている。その結果、選択された行についての画素電圧はＶｐｎｓｏｎ、及びＶｐｎｓｏｆｆは、図６Ａ及び６Ｂにおけるα２（０≦α２≦５０％）とは異なり、デューティサイクル２α２（０≦α２≦５０％）を有する。Ｖｒｓのサイクルのはじめと電圧Ｕのはじめの間の位相ファクタｆａｃｔｏｒと呼ばれる変数により表され、０〜２５％の範囲内で変化し、α２＝０．５−２β２によりα２に関連付けられる。位相ファクタβ２が０に等しいとき、デューティサイクルＶｐｎｓｏｎ及びＶｐｎｓｏｆｆは５０％であり、実効電圧Ｖｐｓｏｎ、Ｖｐｓｏｆｆ、Ｖｐｎｓｏｎ、及びＶｐｎｓｏｆｆはそれぞれ、Ｕ、０、√１／２Ｕ及び√１／２Ｕに等しい。β２＝１／１２のとき、電圧Ｖｐｓｏｎ、Ｖｐｓｏｆｆ、Ｖｐｎｓｏｎ、及びＶｐｎｓｏｆｆはそれぞれ、√２／３Ｕ、０、√２／３Ｕ及び√２／３Ｕである。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃにおいてα２またはβ２を変化させることにより、画素電圧Ｖｐｓｏｎ、Ｖｐｎｓｏｎ、及びＶｐｎｓｏｆｆは０〜Ｕの範囲内で変化することが可能であり、次の式により関連付けられる。即ち、
【００２７】
【外１】
2004004804.tif 000003
のとき
【００２８】
【外２】
2004004804.tif 000004
、及び
【００２９】
【外３】
2004004804.tif 000005
のとき
【００３０】
【外４】
2004004804.tif 000006
であり、ここで、
【００３１】
【外５】
2004004804.tif 000007
、
【００３２】
【外６】
2004004804.tif 000008
及び
【００３３】
【外７】
2004004804.tif 000009
はそれぞれ、実効電圧（平方根電圧）Ｖｐｓｏｎ、Ｖｐｎｓｏｎ、及びＶｐｎｓｏｆｆである。このような自由度は、固定的な位相ファクタを伴う従来の駆動スキームに対比して、種々のコレステリック液晶のコントラスト比及び輝度の向上を同時に達成することを可能にする。画素電圧Ｖｐｓｏｆｆは、好適には、０で一定であるため、良好なＯＦＦ状態（典型的には黒色状態）が得られる。
【００３４】
図６Ｄ及び図６Ｅは、２つの電圧レベルの行及び列のドライバを用いることにより、５つのグレーレベルを得るための波形の１例を示している。説明図の簡単化のために、行及び列電圧のデューティサイクルには５０％を選択した。選択された行についての行電圧パルスＶｒｓ及び選択されない行についての行電圧パルスＶｒｎｓは異なる周波数を有するが、周期ｔ２における総デューティサイクルは同じである。さて、列電圧は、Ｖｃｇ０、Ｖｃｇ１、Ｖｃｇ２、Ｖｃｇ３及びＶｃｇ４で表される５つの波形のうち１つをとり、それらのすべては、Ｖｒｓ及びＶｒｎｓと同様に２つのレベル（Ｕまたは０）、同じデューティサイクル５０％及び周期ｔ２をもち、これは、図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃにおけるように列電圧が２つの波形のうち１つのみをとる場合、そしてすべての従来技術が２つの電圧レベルの駆動を用いる場合とは対照的である。したがって、列電圧がそれぞれＶｃｇ０、Ｖｃｇ１、Ｖｃｇ２、Ｖｃｇ３及びＶｃｇ４のとき、選択された行の画素を横断する電圧はそれぞれ、Ｖｐｓｇ０（デューティサイクル０％）、Ｖｐｓｇ１（デューティサイクル２５％）、Ｖｐｓｇ２（デューティサイクル５０％）、Ｖｐｓｇ３（デューティサイクル７５％）、及びＶｐｓｇ４（デューティサイクル１００％）となる。したがって、５つのグレーレベルＶｐｓｇ０、Ｖｐｓｇ１、Ｖｐｓｇ２、Ｖｐｓｇ３、及びＶｐｓｇ４が選択された行に提供される。一方、選択されない行の画素を横断する電圧はそれぞれ、Ｖｐｎｓｇ０、Ｖｐｎｓｇ１、Ｖｐｎｓｇ２、Ｖｐｎｓｇ３、及びＶｐｎｓｇ４であり、それらすべてのデューティサイクルは予測通りに５０％である。当業者にとっては、上述のグレーレベルの駆動スキームは、３、４、８、１６、３２またはその他の数のレベルにレベル数を少なくしたり多くしたりすることが容易に可能である。デューティサイクルを図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃにおいて表した５０％以外の値に結び付けて、上述のグレーレベルの駆動スキームを保持選択段階に対するデューティサイクルを変化させて適用することはまた容易に可能であり、それ故、各々のグレーレベルに対して更に最適化が可能であることは容易に可能である。本発明の適用範囲内で、対応する位相の行及び列の電圧パルスを、図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃに示したものと類似する方法で、修正することにより他のグレーレベルの波形をデザインすることが可能である。要望に見合う複数のグレーレベルの状態を常に選択することが可能であることは注意を必要とする点である。更に、より多い数のデューティサイクルは必ずしもより大きい反射率を導かない。それ故、図６Ｄ及び６Ｅにしたがったスキームは、実際には、２つのレベル（ＯＮ及びＯＦＦ）の書き込みについての他の最適化方法を提供する。それは、選択されたＯＮ状態の画素電圧Ｖｐｓｏｎ（グレーレベルの電圧と置き換えられる）のデューティサイクルを０％〜１００％の範囲内で変化させることが可能であり、選択されない画素電圧をＶｐｎｓｏｎまたはＶｐｎｓｏｆｆに固定的に、例えば５０％に保つ。これは、選択されたＯＮ状態の画素電圧Ｖｐｓｏｎは、選択されない画素ＶｐｎｓｏｎまたはＶｐｎｓｏｆｆのデューティサイクルを独立して変化されることが可能である。比較のために、図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃにしたがって、画素電圧Ｖｐｓｏｎ、Ｖｐｎｓｏｎ及びＶｐｎｓｏｆｆのデューティサイクルは０％〜１００％の範囲内で変化可能であるが、それらを独立して変化することは可能ではなく、次の式により関係付けられる。即ち、
０％≦ＤＣｐｎｓｏｎ＝ＤＣｐｎｓｏｆｆ≦５０％のときＤＣｐｓｏｎ＝２・ＤＣｐｎｓｏｎ＝２・ＤＣｐｎｓｏｆｆ、及び
５０％≦ＤＣｐｎｓｏｎ＝ＤＣｐｎｓｏｆｆ≦１００％ときＤＣｐｓｏｎ＝２・（１−ＤＣｐｎｓｏｎ）＝２・（１−ＤＣｐｎｓｏｆｆ）
ここで、ＤＣｐｓｏｎ、ＤＣｐｎｓｏｎ及びＤＣｐｎｓｏｆｆはそれぞれ、Ｖｐｓｏｎ、Ｖｐｎｓｏｎ及びＶｐｎｓｏｆｆのデューティサイクルである。この例は各々の場合に対するすべての可能な波形を使い尽くす訳ではないことは理解する必要がある。
【００３５】
段階８０の評価に対して、波形の幾つかの例を図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｆ及び７Ｇに示している。各々の図において、行電圧Ｖｒｉ、列電圧Ｖｃｉ及び対応する画素電圧Ｖｐｉを示し、ここで、ｉ＝１，２，．．．，７は異なる例に属する。適用されるすべての行及び列の電圧パルスは、書き込まれる反射状態に画素を発展させることを可能にするために、略同じデューティサイクルと異なる相対位相を伴って、同じ最大電圧Ｕ及び最小電圧０を有する。この段階の周期はｔ３である。図５Ａの画素電圧Ｖｐのように、図７Ｂは画素電圧Ｖｐ１がデューティサイクル１００％を有することを示す。図７Ｂは図５Ｂに対応するものであり、画素電圧Ｖｐ２はデューティサイクル２α３（０≦α３≦５０％）を有する。図７Ｃの電圧Ｖｒ３、Ｖｃ３及びＶｐ３はそれぞれ、図６Ｃに示すＶｒｎｓ、Ｖｃｏｎ及びＶｐｎｓｏｎと同じである。図７Ｄの電圧Ｖｒ４、Ｖｃ４及びＶｐ４はそれぞれ、図６Ｃに示すＶｒｎｓ、Ｖｃｏｎ及びＶｐｎｓｏｎと同じである。図７Ｅの電圧Ｖｒ５、Ｖｃ５及びＶｐ５はそれぞれ、図６Ｂに示すＶｒｎｓ、Ｖｃｏｎ及びＶｐｎｓｏｎと同じである。図７Ｆの電圧Ｖｒ６、Ｖｃ６及びＶｐ６はそれぞれ、図６Ｂに示すＶｒｎｓ、Ｖｃｏｎ及びＶｐｎｓｏｎと同じである。図７Ｇにおいて、行及び列の電圧パルスＶｒ７及びＶｃ７はデューティサイクル０．５α３（０≦α３≦５０％）を有し、画素電圧Ｖｐ７はデューティサイクルα３を有する。エボリューション段階の画素電圧Ｖｐｉ（ｉ＝１，２，．．．，７）はデューティサイクルｄｃ３＝２α３（０≦α３≦５０％）、周期ｔ３及びサイクル数Ｎ３により表される。すべての画素を横断する平方根電圧は√２α３Ｕである。調整段階における画素電圧ｄｃ１のデューティサイクルに比べて、エボリューション段階の画素電圧ｄｃ３のデューティサイクルは、一般に、１及びｄｃ１未満であり、ｄｃ１は、好適には１に等しい。ｔ３とＮ３の両方は、一般に、それらに対応するｔ１及びＮ１に等しくない。選択されたＯＮ状態の画素が反射状態に変化し、選択されたＯＦＦ状態の画素がフォーカルコニック状態に変化するように、パラメータｄｃ３、ｔ３及びＮ３を選択する。ｄｃ３、ｔ３及びＮ３が最適化パラメータに比較して非常に小さい場合、選択されたＯＦＦ状態の画素は所望されない反射常態に変換する。他方、ｄｃ３、ｔ３及びＮ３が最適化パラメータに比較して非常に大きい場合、選択されたＯＮ状態の画素は所望されないフォーカルコニック状態に変換する。
【００３６】
本発明にしたがった駆動スキームは図８Ａ〜８Ｄを参照することにより理解されると思われる。図８Ａは１０本の行と２本の列から成るコレステリック液晶表示装置のマトリクスの模式図を示している。行電極１、２、３及び１０は図４Ｃに示す行ドライバ１５４に接続され、それらの出力電圧はそれぞれ、ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３及びＶＲ１０である。列電極１及び２は、図４Ｃに示す列ドライバ１５２に接続され、それらの出力電圧はそれぞれ、ＶＣｏｌ１及びＶＣｏｌ２である。本発明にしたがって、すべての行及び列電圧はＵまたは０にプログラムされる。行電極及び列電極の交点における文字　“Ｐ”及び“Ｆ”はそれぞれ、アドレス指定をされた後の表示装置のプレーナ状態及びフォーカルコニック状態を示す。図８ＢにおけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１０、Ｃ１及びＣ２はそれぞれ、ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３、ＶＲ１０、ＶＣ１及びＶＣ２に接続される詳細な電圧の時間シーケンスを示す。図８Ｃは、画素を横断する詳細な電圧Ｐ１，１、Ｐ２，１、Ｐ３，１及びＰ１０，１の時間シーケンスを示し、それらはすべて列１に接続され、ここで、Ｐｉ，ｊ（ｉ＝１，２，３，．．．，１０；ｊ＝１，２）はｉ番目の行及びｊ番目の列で形成される画素を横断する電圧を意味する。同様に、図８Ｄは、画素を横断する詳細な電圧Ｐ１，２、Ｐ２，２、Ｐ３，２及びＰ１０，２の時間シーケンスを示し、それらはすべて列１に接続される。図８Ｃ及び図８Ｄの両方において、選択段階６０の後の全部の画素のエボリューション時間９０はすべての行の画素についてのものと略同じに維持される。これは、画素のエボリューション時間９０の後、行電圧が常に列電圧と同位相になり、それ故、それぞれの画素を横断する電圧が０であるように、すべての列電圧の位相を固定し、行電圧の位相を変化させることにより達成される。すべての行についての画素のエボリューション時間９０は、本発明の適用範囲内で種々の方法により達成することが可能である。
【００３７】
さて、同一出願人により２００１年８月７日に出願された、Ｘｉａｎｇ−Ｄｏｎｇ　Ｍｉ等による米国特許出願公開第０９／９２３，６５９号明細書にしたがって作製されたコレステリック液晶表示装置を用いて、実験的測定を実施した。反射率は約５５０ｎｍのピーク波長で測定された。反射率はＯＦＦ状態（フォーカルコニック状態）に対するＯＮ状態（プレーナ状態）の反射室の比である。以下の実験すべてにおいて、調整段階の周期はｔ１＝１ｍｓであり、そのサイクルはＮ１＝４０である。図９Ａ及び９Ｂを参照するに、反射率及びコントラスト比はそれぞれ、図６Ｃにしたがった波形を用いた、保持選択段階における選択されたＯＮ状態の画素電圧Ｖｐｓｏｎのデューティサイクルの関数として示され、ここで、選択されたＯＮ状態の画素電圧のデューティサイクルは５０〜１００％の範囲内で変化する。この特殊な場合、調整及びエボリューション段階における画素電圧のデューティサイクルはそれぞれ、１００％及び４０％である。ＯＮ状態の反射率及びコントラストは選択されたＯＮ状態の画素電圧Ｖｐｓｏｎのデューティサイクルに伴って変化し、デューティサイクル５０％または６６％は必ずしも最適な反射率及びコントラストをもたらさないことが明らかである。同様に、図１０Ａ及び１０Ｂはそれぞれ、図７ＢにおけるＶｐ２にしたがったエボリューション段階の画素電圧Ｖｐのデューティサイクルの関数としての反射率及びコントラストを示している。このデューティサイクルは０〜１００％の範囲内で変化することが可能であるが、この例においては、３０〜６０％の範囲内に収まっている。異なる符合は異なる画素のエボリューション時間に対応し、それはエボリューション時間ｔ３＝１ｍｓとサイクル数Ｎ３の積に等しい。Ｎ３は５〜９の範囲内で変化する。選択された恩状態の画素電圧Ｖｐｓｏｎは７０％である。他のすべてのパラメータを固定するとき、エボリューション段階のデューティサイクルを変化することにより、反射率及びコントラスト比を最適化することが可能である。図９Ａ及び９Ｂの両方、そして図１０Ａ及び１０Ｂは、最適な反射率及びコントラストに導く保持選択段階及びエボリューション段階のデューティサイクルは５０％または６６％にはならない、ことを示唆しており、それ故、保持選択段階及びエボリューション段階のデューティサイクルを変化させることにより、反射率及びコントラスト比を向上させることが可能である。付加的な実験は、保持選択段階の周期及びサイクル数を変化させることにより、反射率及びコントラスト比を更に改善することが可能である、ことを示している。
【００３８】
各々の図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び１１Ｄは、ＯＮ状態（プレーナ状態）の反射率Ｒｏｎ（中抜きの四角形）、ＯＦＦ状態（フォーカルコニック状態）の反射率（塗りつぶした四角形）及びコントラスト比ＣＲ＝Ｒｏｎ／Ｒｏｆｆ（三角形）は、図６Ｃにしたがった保持選択段階７０における選択されない行を横断する画素電圧Ｖｐｎｓｏｎ（またはＶｐｎｓｏｆｆ）のデューティサイクルに伴って変化する、ことを示している。調整段階、保持選択段階及びエボリューション段階の周期すべてはそれぞれ、ｔ１＝１ｍｓ、ｔ２＝１ｍｓ及びｔ３＝１ｍｓとして固定される。調整及びエボリューション段階のサイクル数はそれぞれ、Ｎ１＝４０及びＮ２＝２０である。電圧Ｕの振幅は１０５Ｖ、１１０Ｖ、１１５Ｖ及び１２０Ｖのようにそれらの図で変化する。Ｎｒｏｗとして１を選択する。シューティサイクル及びＵを変化させることにより、最適の反射率Ｒｏｎ及びコントラスト比ＣＲを得ることが可能である。Ｕ＝１１０Ｖ（図１１Ｂ）のとき、デューティサイクル５２％において、最適のコントラストは８以上であり、反射率は約２２％である。Ｕ＝１１５Ｖ（図１１Ｃ）のとき、デューティサイクル５２％において、最適のコントラストは７に減少し、反射率は約２５２％に増加する。Ｕ＝１２０Ｖに増加する（図１１Ｄ）のとき、反射率は２６％で飽和するが、コントラスト比はわずかに減少する。Ｕが、１０５Ｖ（図１１Ａ）のように小さ過ぎるときであって、コントラスト比が７．８のピークに達したとき、反射率は約２０％まで低下してしまう。大きい振幅または小さい振幅のＵは、必ずしも最大の反射率Ｒｏｎ及びコントラストＣＲをもたらさない。
【００３９】
図１２Ａ〜図１２Ｄは、画素のエボリューション時間Ｔ３、９０が変化することを除いて、図１１Ａ〜図１１Ｄに類似している。図１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃは選択されない画素電圧のデューティサイクルは５０％に固定された共通のものとなっており、電圧の振幅は異なっており、それぞれ１２０Ｖ、１３０Ｖ及び１１０Ｖに等しくなっている。この一組の測定は、選択段階からカウントされる全所要時間Ｔ３（画素のエボリューション時間）が長くなったとき反射率Ｒｏｎ及びコントラスト比ＣＲの両者は減少する、ことを示している。したがって、全部の行に亘ってコントラスト及びＯＮ状態の反射率を低下させるためには、選択段階の後に全所要時間を制御すること、特に全部の行に亘って選択段階後に全所要時間を略一定に保つこと、が極めて重要である。追加実験はまた、画素のエボリューション時間Ｔ３、９０が選択段階からカウントされて一定に保たれるとき、全部の行に亘ってコントラスト及びＯＮ状態の反射率においていまだに小さい変化があること、を示している。この問題は、図４Ｂに示すような調整保持段階を導入することにより、著しく低減することができる。
【００４０】
要約すれば、Ｎｒｏｗで表される行の数をもつ任意のコレステリック液晶表示装置に対して電圧レベルＵを印加する場合に、調整段階及びエボリューション段階の画素電圧は３つの独立した変数を有する。即ち、デューティサイクル、周期（周波数）及びサイクル数を有する。また、保持選択段階は２つの独立した変数、即ち、デューティサイクル及び周期（周波数）を有する。これらすべてのパラメータは最適なコントラスト及び輝度のために調整可能である。
【００４１】
一般に、行及び列電圧のデューティサイクル及び位相を変化させることにより、調整段階、前保持段階（または後保持段階）、選択段階及びエボリューション段階の画素の実効電圧をすべて異なるものにすることが可能であり、それ故、この駆動スキームは、異なる段階に対して異なる電圧レベルを有する、３段階及び５段階の動的駆動スキーム（米国特許第５，７４８，２７７明細書及び米国特許第６，１５４，１９０明細書）として高いパフォーマンスを得ることが可能である。更に、コントラスト比及び反射率を同時に最適化するために、異なる段階において、行及び列電圧の周波数を変化させることが可能である。
【００４２】
本発明の請求項の範囲内で波形について種々の変形が可能であることに言及しておかなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】コレステリック液晶表示装置の部分等角図である。
【図２】Ａは、プレーナ状態のコレステリック液晶材料が光を反射する様子を模式的に示す図である。Ｂは、フォーカルコニック状態のコレステリック液晶材料が光を反射す図である。Ｃは、ホメオトロピック状態のコレステリック液晶材料が光を透過する様子の模式図である。そして、Ｄは、パルス電圧に対するコレステリック液晶材料の応答についての典型的なプロットを示す図である（従来技術）。
【図３Ａ】３段階の動的駆動スキームを示す図である（従来技術）。
【図３Ｂ】５段階の動的駆動スキームを示す図である（従来技術）。
【図３Ｃ】図３Ｃ．１及び図３Ｃ．２はＵ／√（３／２）の動的駆動スキームを示す図である（従来技術）。
【図３Ｄ】１及び２はＵ／√２の動的駆動スキームを示す図である（従来技術）。
【図４Ａ】本発明にしたがった駆動スキームの模式図である。
【図４Ｂ】本発明にしたがった他の駆動スキームの模式図である。
【図４Ｃ】本発明を実施するためのＬＣＤ表示システム及び制御エレクトロニクスのブロック図である。
【図５】Ａ及びＢは本発明にしたがった調整段階の模式図である。
【図６Ａ】本発明にしたがった保持選択段階の第１の例の模式図である。
【図６Ｂ】本発明にしたがった保持選択段階の第２の例の模式図である。
【図６Ｃ】本発明にしたがった保持選択段階の第３の例の模式図である。
【図６Ｄ】本発明にしたがった選択された行の画素のグレーレベルを得るための保持選択段階の模式図である。
【図６Ｅ】本発明にしたがった選択されない行の画素のグレーレベルを得るための保持選択段階の模式図である。
【図７Ａ】本発明にしたがったエボリューション段階の種々の例の模式図である。
【図７Ｂ】本発明にしたがったエボリューション段階の種々の例の模式図である。
【図７Ｃ】本発明にしたがったエボリューション段階の種々の例の模式図である。
【図７Ｄ】本発明にしたがったエボリューション段階の種々の例の模式図である。
【図７Ｅ】本発明にしたがったエボリューション段階の種々の例の模式図である。
【図７Ｆ】本発明にしたがったエボリューション段階の種々の例の模式図である。
【図７Ｇ】本発明にしたがったエボリューション段階の種々の例の模式図である。
【図８Ａ】列１及び列２に適用される１０本の行と２本の列から成るマトリクスを示す図である。
【図８Ｂ】列１及び列２に適用される１０本の行と２本の列から成るマトリクスを示す図である。
【図８Ｃ】列１及び列２に適用される１０本の行と２本の列から成るマトリクスを示す図である。
【図８Ｄ】列１及び列２に適用される１０本の行と２本の列から成るマトリクスを示す図である。
【図９】Ａ及びＢは、保持選択段階の間の異なるデューティサイクルに対する反射率及びコントラストの比較結果を示す図である。
【図１０】Ａ及びＢは、エボリューション段階の間の異なるデューティサイクルに対する反射率及びコントラストの比較結果を示す図である。
【図１１】Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、保持選択段階の間のデューティサイクルの異なる最大電圧（１０５Ｖ、１１０Ｖ、１１５Ｖ及び１２０Ｖ）に対する反射率及びコントラストの比較結果を示す図である。
【図１２】Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、異なる最大電圧及び種々のエボリューション時間に対する反射率及びコントラストの比較結果を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　表示装置
１５　　　基板
２０　　　第１パターン導電層
２２　　　プレーナ状態
２４　　　フォーカルコニック状態
２５　　　ホメオトロピック状態
２６　　　入射光
２７　　　透過光
２８　　　反射光
３０　　　コレステリック分散ポリマー層
４０　　　第２パターン導電層
５０　　　調整段階
５５　　　調整保持段階
６０　　　選択段階
６５　　　前保持段階
７０　　　保持選択段階
７５　　　後保持段階
８０　　　エボリューション段階
９０　　　抽出時間
１００　　電圧ソース
１２０　　コントロールエレクトロニクス
１２２　　デューティサイクルコントローラ
１２４　　位相コントローラ
１２６　　周波数コントローラ
１３２　　パルス
１３６　　パルス
１５０　　表示装置
１５２　　行ドライバ
１５４　　列ドライバ
１６２　　列電極
１６４　　行電極
２１０　　第１の行
２２０　　中間の行
２３０　　最後の行
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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