(57)【要約】  パッシブマトリックス型ディスプレイのためのユニポーラグレースケール駆動スキーム、より具体的には、グレースケールのいずれの所望レベル数をも形成することができるコレステリック液晶ディスプレイ。駆動スキームは単段であり、振幅変調又はパルス幅変調のいずれの列電圧信号をも、選択行電圧信号と組み合わせて用いることができ、これにより、２つの交差信号を受信する画素をグレースケールの所望レベルへと駆動する。
2012503795.tif 000002
【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、
（ａ）最初に、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部分を一様状態へと駆動するステップと、
（ｂ）前記列に、２つの非負電圧間で振動する列電圧信号を出力するステップであって、該列電圧信号が非負電圧の少なくとも３つの異なるセットを含むことによって、画素のグレースケール反射率の３つの異なる状態を生じる、ステップと、
（ｃ）前記行に、非平面電圧と平面電圧との間で振動する第１の行電圧信号を出力するステップであって、該第１の行電圧信号が、前記マトリックスの書き込み対象となっている行に印加される、ステップと、
（ｄ）前記行に、第１の電圧と第２の電圧との間で振動する第２の行電圧信号を出力するステップであって、該第２の行電圧信号と前記列電圧信号との差が常に十分に小さいために、前記第２の行電圧信号と前記列電圧信号とを受信する画素の状態は実質的に不変にとどまり、かつ前記第２の電圧信号が、前記マトリックスの書き込み対象となっていない行のすべてに印加される、ステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記列電圧信号が、非負電圧の４つの異なるセットを含み、第１の電圧セットが平面状態を生じ、第２の電圧セットが前記平面状態の反射率の第１のパーセンテージを生じ、第３の電圧セットが、前記第１のパーセンテージとは異なる前記平面状態の反射率の第２のパーセンテージを生じ、第４の電圧セットが焦点円錐状態を生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記列電圧信号が、非負電圧の４つの異なるセットを含み、第１の電圧セットが平面状態を生じ、第２の電圧セットが前記平面状態の反射率のほぼ２０〜４０パーセントを生じ、第３の電圧セットが前記平面状態の反射率のほぼ６０〜８０パーセントを生じ、第４の電圧セットが焦点円錐状態を生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の行電圧信号、前記第２の行電圧信号、及び前記列電圧信号が、５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲内の周波数で振動する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記行のそれぞれが、１、２、３、又は４周期の長さにわたって書き込み対象となり、該周期は前記周波数に反比例する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
画素を形成する行及び列を有するディスプレイを駆動するシステムであって、
（ａ）前記列に、２つの非負電圧間で振動する列電圧信号を出力する列駆動装置であって、前記列電圧信号が非負電圧の少なくとも３つの異なるセットを含むことによって、前記画素のグレースケール反射率の３つの異なる状態を生じる、列駆動装置と、
（ｂ）前記行に、第１の行電圧信号及び第２の行電圧信号を出力する行駆動装置であって、前記第１の行電圧信号が、非平面電圧と平面電圧との間で振動し、マトリックスの書き込み対象となっている行に印加され、前記第２の行電圧信号が第１の電圧と第２の電圧との間で振動し、前記第２の行電圧信号と列電圧信号との差が常に十分に小さいために、前記第２の行電圧信号と前記列電圧信号とを受信している画素の状態は実質的に不変にとどまり、かつ前記第２の行電圧信号が、前記マトリックスの書き込み対象となっていないすべての行に印加される、行駆動装置と、を含む、システム。
【請求項７】
（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）前記列に、２つの非負電圧間で振動する列電圧信号を出力する列駆動装置であって、前記列電圧信号が非負電圧の少なくとも３つの異なるセットを含むことによって、前記画素のグレースケール反射率の３つの異なる状態を生じる、列駆動装置と、
（ｃ）前記行に、第１の行電圧信号及び第２の行電圧信号を出力する行駆動装置であって、前記第１の行電圧信号が、非平面電圧と平面電圧との間で振動し、前記マトリックスの書き込み対象となっている行に印加され、前記第２の行電圧信号が第１の電圧と第２の電圧との間で振動し、前記第２の行電圧信号と列電圧信号との差が十分に小さいために、前記第２の行電圧信号と前記列電圧信号とを受信している画素の状態は実質的に不変にとどまり、かつ前記第２の行電圧信号が、前記マトリックスの書き込み対象となっていないすべての行に印加される、行駆動装置と、
（ｄ）前記パッシブマトリックス型ディスプレイ、前記行駆動装置、及び前記列駆動装置に、電気的に結合した制御装置であって、前記第１の行電圧信号、前記第２の行電圧信号、及び前記列電圧信号を制御する、制御装置と、を含む、ディスプレイを駆動するシステム。
【請求項８】
前記パッシブマトリックス型ディスプレイが、コレステリック液晶ディスプレイを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コレステリック液晶ディスプレイが、複数のアクティブ層を含み、該層のそれぞれが独立に駆動される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
単一の電子機器が前記列駆動装置及び前記行駆動装置を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記列電圧信号が、非負電圧の４つの異なるセットを含み、第１の電圧セットが平面状態を生じ、第２の電圧セットが前記平面状態の反射率の第１のパーセンテージを生じ、第３の電圧セットが、前記第１のパーセンテージとは異なる前記平面状態の反射率の第２のパーセンテージを生じ、第４の電圧セットが焦点円錐状態を生じる、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記列電圧信号が、非負電圧の４つの異なるセットを含み、第１の電圧セットが平面状態を生じ、第２の電圧セットが前記平面状態の反射率のほぼ２０〜４０パーセントを生じ、第３の電圧セットが前記平面状態の反射率のほぼ６０〜８０パーセントを生じ、第４の電圧セットが焦点円錐状態を生じる、請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
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、
（ａ）最初に、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部分を一様状態へと駆動するステップと、
（ｂ）前記列に、４つの非負電圧レベルの間を循環する列電圧信号を出力するステップであって、第１の電圧レベルが画素状態を平面反射状態へと変化させるのに十分なだけ高く、第２の電圧レベルが前記画素を弱散乱性焦点円錐状態にし、第３の電圧が十分に低いために画素状態を実質的に変化させることはできず、第４の電圧が前記第１の電圧と前記第２の電圧との差であり、前記第１及び第３の電圧の期間はｔ１に比例し、前記第２及び第４の電圧の期間はｔ２に比例し、
【数１】
2012503795.tif 000007
であり、式中、Ｎはグレースケールの所望レベルの総数、
ｎはグレースケールの具体的な所望レベルを０からＮ−１の範囲内で表す数であって、
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、ステップと、
（ｃ）前記行に、非平面電圧と平面電圧との間で振動する第１の行電圧信号を出力するステップであって、該第１の行電圧信号が、前記マトリックスの書き込み対象となっている行に印加される、ステップと、
（ｄ）前記行に、第１の電圧と第２の電圧との間で振動する第２の行電圧信号を出力するステップであって、前記第２の行電圧信号と列電圧信号との差が常に十分に小さいために、前記第２の行電圧信号と前記列電圧信号とを受信する画素の状態は実質的に不変にとどまり、かつ前記第２の行電圧信号が、前記マトリックスの書き込み対象となっていないすべての行に印加される、ステップと、を含む、方法。
【請求項１４】
Ｎ＝３２である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の行電圧信号、前記第２の行電圧信号、及び前記列電圧信号が、５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲内の周波数で振動する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記行のそれぞれが、１、２、３、又は４周期の長さにわたって書き込み対象となり、該周期は前記周波数に反比例する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
画素を形成する行及び列を有するディスプレイを駆動するシステムであって、
（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）前記列に、４つの非負電圧レベルの間を循環する列電圧信号を出力する列駆動装置であって、第１の電圧レベルが画素状態を平面反射状態へと変化させるのに十分なだけ高く、第２の電圧レベルが前記画素を弱散乱性焦点円錐状態にし、第３の電圧が十分に低いために画素状態を実質的に変化させることはできず、第４の電圧が前記第１の電圧と前記第２の電圧との差であり、前記第１及び第３の電圧の期間はｔ１に比例し、前記第２及び第４の電圧の期間はｔ２に比例し、
【数２】
2012503795.tif 000008
であり、式中、Ｎはグレースケールの所望レベルの総数、
ｎはグレースケールの具体的な所望レベルを０からＮ−１の範囲内で表す数であって、
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、列駆動装置と、
（ｃ）前記行に、第１の行電圧信号及び第２の行電圧信号を出力する行駆動装置であって、前記第１の行電圧信号が、非平面電圧と平面電圧との間で振動し、前記マトリックスの書き込み対象となっている行に印加され、前記第２の行電圧信号が第１の電圧と第２の電圧との間で振動し、前記第２の行電圧信号と列電圧信号との差が常に十分に小さいために、前記第２の行電圧信号と前記列電圧信号とを受信している画素の状態は実質的に不変にとどまり、かつこの第２の行電圧信号が、前記マトリックスの書き込み対象となっていないすべての行に印加される、行駆動装置と、
（ｄ）前記パッシブマトリックス型ディスプレイ、前記行駆動装置、及び前記列駆動装置に、電気的に結合した制御装置であって、前記第１の行電圧信号、前記第２の行電圧信号、及び前記列電圧信号を制御する、制御装置と、を含む、システム。
【請求項１８】
前記パッシブマトリックス型ディスプレイが、コレステリック液晶ディスプレイを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コレステリック液晶ディスプレイが、複数のアクティブ層を含み、該アクティブ層のそれぞれが独立に駆動される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の行電圧信号、前記第２の行電圧信号、及び前記列電圧信号が、５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲内の周波数で振動する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記行のそれぞれが、１、２、３、又は４周期の長さにわたって書き込み対象となり、該周期は前記周波数に反比例する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
Ｎ＝３２である、請求項１６に記載の方法。
【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】
他方で、ＣｈＬＣＤは本質的に遅いリフレッシュ速度を有する。ＣｈＬＣＤについての遅いリフレッシュ速度の問題に取り組む努力の中で、ＣｈＬＣＤのための駆動スキームは著しく発達し、きわめて複雑なものとなっている。既知の駆動スキームには、バイポーラ及び多相の駆動スキームが挙げられる。バイポーラ駆動スキームではしばしば電圧が不十分でＣｈＬＣＤを効率的に駆動することができないし、バイポーラ及び多段駆動スキームはいずれもその複雑性のゆえにコストが高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ユニポーラ駆動信号を用いてグレースケール反射を達成するための、単純で低コストの方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、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。この方法は、最初に、その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一様状態へと駆動することを含む。この方法はまた、２つの非負電圧の間で振動する列電圧信号を出力することを含み、ここで、非負電圧の少なくとも３つの異なるセットが、画素のグレースケール反射率の３つの異なる状態を生じる。最後に、この方法は、書き込み対象となっているマトリックスの行に印加される、非平面電圧と平面電圧との間で振動する第１の行電圧信号を出力することと、第２の行電圧信号を出力することとを含み、ここで、第２の行電圧信号と列電圧信号との差は常に十分に小さいためにその電圧信号を受信する画像の状態は実質的に不変にとどまり、かつこの第２の行電圧信号は、マトリックスの現に書き込み対象となっていないすべての行に印加される。
【０００６】
本開示の別の態様は、上述した方法を用いる、列電圧信号を出力するための列駆動装置及び行電圧信号を出力するための行駆動装置を含んだ、ディスプレイを駆動するためのシステムを含む。
【０００７】
本開示の別の態様は、上述した方法を用い、またパッシブマトリックス型ディスプレイと、列電圧信号を出力するための列駆動装置と、行電圧信号を出力するための行駆動装置と、これらディスプレイ並びに列及び行駆動装置に電気的に結合されて列及び行電圧信号を制御する制御装置と、を含む、ディスプレイを駆動するためのシステムを含む。
【０００８】
本開示の別の態様は、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。この方法は、最初に、その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一様状態へと駆動することを含む。この方法はまた、４つの非負電圧レベルの間を循環する列電圧信号を出力することを含み、ここで、第１の電圧レベルは画素状態を平面反射状態へと変化させるのに十分なだけ高く、第２の電圧は画素を弱散乱性焦点円錐状態にし、第３の電圧は十分に低いために画素状態を実質的に変化させることはできず、第４の電圧は第１の電圧と第２の電圧との差である。第１及び第３の電圧の期間はｔ１に比例し、第２及び第４の電圧の期間はｔ２に比例し、
【０００９】
【数１】
2012503795.tif 000003
【００１０】
である。式中、パラメータＮはグレースケールの所望レベルの総数、パラメータｎはグレースケールの具体的な所望レベルを０からＮ−１の範囲内で表す数である。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。この方法はまた、マトリックスの書き込み対象となっている行に印加される、非平面電圧と平面電圧との間で振動する第１の行電圧信号を出力することを含む。最後に、この方法は、第１の電圧と第２の電圧との間で振動する第２の行電圧信号を出力することを含み、ここで、この第２の行電圧信号と列電圧信号との差は常に十分に小さいために、これら第２の行電圧信号と列電圧信号とを受信する画素の状態は実質的に不変にとどまり、かつこの第２の行電圧信号は、マトリックスの現に書き込み対象となっていないすべての行に印加される。
【００１１】
本開示の別の態様は、上述した方法を用い、またパッシブマトリックス型ディスプレイと、列電圧信号を出力するための列駆動装置と、行電圧信号を出力するための行駆動装置と、これらディスプレイ並びに列及び行駆動装置に電子的に結合されて列及び行電圧信号を制御する制御装置と、を含む、ディスプレイを駆動するためのシステムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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、及び画素を含むアクティブ層の概略図。
【図３】本開示に従う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５Ａ】代表的な第１の行電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図５Ｂ】代表的な第２の行電圧信号を２周期にわたって示す図。
【図６Ａ】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６Ｂ】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６Ｃ】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６Ｄ】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７Ａ】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７Ｂ】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７Ｃ】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】
【００１３】
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の各色に対応してよく、各層はそれぞれのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極対１６によってアドレス指定され得る。あるいは、ディスプレイはより少数又は多数のアクティブ層を備えてもよい。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。
【００１４】
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。セル壁構造と液晶は協働して焦点円錐及びツイステッド平面テクスチャを形成する。このようなセルは、反射強度の程度を異にすることによってそれぞれ特徴づけられる、多段の安定な光学状態を有する。各セルは、電界を用いて１つの状態から別の状態へと駆動され得る。材料のその光学状態は新しい安定な状態へと変化させることにより、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するようにでき、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。
【００１５】
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。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。
【００１６】
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の双方によって駆動される。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。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、制御装置６はＭｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．によって製造されるＰＩＣマイクロコントローラであってよい。本開示に従う代替的な電源（power）、電圧源（voltage）、制御装置及び駆動装置の構成は当業者には明白であろう。
【００１７】
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ともに、送信する。ディスプレイは一定の正電圧レベルにフロートさせておくことで、ＡＣ電圧信号がゼロ又は特定の低い正電圧からより高い電圧までの範囲に及ぶようにし得る。
【００１８】
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。
【００１９】
【表１】
2012503795.tif 000004
【００２０】
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。
【００２１】
画素がはじめ焦点円錐状態４２あると、その画素にＶ２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。代わりに、画素は光を散乱させ、黒表示となる。
【００２２】
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Ｖ４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Ｖ５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。最後に、いずれの初期反射状態にある画素でも、Ｖ６より高い電圧が印加されると、その画素は平面反射状態４８へと駆動される。
【００２３】
ディスプレイ内の各画素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。いずれの所与の時点においても、画素に印加される全電圧は、その画素において交差する行電圧信号と列電圧信号との差である。画像が表示される度に、ディスプレイ内に含まれる全画素が、まず一様状態、例えば平面反射状態へと駆動され得る。画素を一様の初期状態へと駆動することで、次に表示される画像はより一様で高コントラストの表示となる。そこで、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る。このディスプレイ書き込みプロセスにおいて、列電圧信号は主として反射レベルを制御する一方、行電圧信号は、いずれかの所与の時点においていずれの行が書き込まれるかを制御するものとし得る。あるいは、行電圧信号が主として反射レベルを制御する一方、列電圧信号が、いずれかの所与の時点においていずれの列が書き込まれるかを制御することとしてもよい。
【００２４】
電圧レベルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、及びＶ６は、ディスプレイ内の各個別のアクティブ層ごとに異なり得る。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Ｖ４である。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。
【００２５】
【表２】
2012503795.tif 000005
【００２６】
図５Ａ〜５Ｂ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５Ａ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５１はゼロにほぼ等しく、最大電圧レベル５２は図４に示したＶ４にほぼ等しい。あるいは、行電圧レベル５１、５２は増大させてもよいし、減少させてもよい。行電圧レベル５１、５２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５１と最大５２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５Ｂ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すべての行に送信され得る電圧信号を示す。図５Ｂに示す電圧信号Ｖｎｏｎｓｅｌｅｃｔは、図５Ａ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５３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５４は、Ｖ４とＶ３との差を２で除した値（（Ｖ４−Ｖ３）／２）にほぼ等しい。
【００２７】
図５Ａ〜５Ｂ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５Ａ〜５Ｂ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以下と低いことも、又は約５００Ｈｚ以上と高いことも、あり得る。
【００２８】
振幅変調駆動装置
図６Ａ〜６Ｄ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、図５Ａ〜５Ｂに示した代表的な信号のような行信号とともに用い得る。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。
【００２９】
図６Ａ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６１はＶ４にほぼ等しく、最小電圧レベル６２はほぼゼロである。図６Ａに示した列電圧信号は図５Ｂに示した行電圧信号とほぼ同期している。図６Ａに示した電圧信号が所与の列に印加されると、図５Ａ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５Ｂ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。ゼロボルト〜Ｖ１の領域は画素の状態を変化させないため、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。
【００３０】
図６Ｂ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６３はＶ３にほぼ等しく、最小電圧レベル６４はＶ４とＶ３との差にほぼ等しい。図６Ｂに示す電圧信号が所与の列に印加されると、図５Ａ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５Ｂ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。
【００３１】
図６Ｃ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６５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６５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６６も同様に決定し、ハード的に組み込むことができる。
【００３２】
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５Ｂに示したような電圧信号を受信している画素はすべて、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。
【００３３】
図６Ｄ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６７、６８は、最大及び最小電圧レベル６５、６６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。
【００３４】
図６Ａ〜６Ｄ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６６、６８及び最大電圧レベル６５、６７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。
【００３５】
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７Ａ〜７Ｃに示すような列電圧信号を生成することもできる。図７Ａ〜７Ｃに示した代表的な列電圧信号は、図５Ａ〜５Ｂ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。
【００３６】
図７Ａ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７１はほぼＶ４以上であり、最小電圧レベル７２はほぼゼロである。図７Ａに示した列電圧信号は図５Ｂに示した行電圧信号とほぼ同期している。図７Ａに示した電圧信号が所与の列に印加されると、図５Ａ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５Ｂ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。
【００３７】
図７Ｂ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７３はＶ３にほぼ等しく、最小電圧レベル７４はＶ４とＶ３との差にほぼ等しい。図７Ｂに示す電圧信号が所与の列に印加されると、図５Ａ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５Ｂ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７Ｃ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７Ｃ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  ６９ａ及びｔ２  ６９ｂ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の電圧レベル７５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７５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の電圧レベル７６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７６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の電圧レベル７７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の電圧レベル７８は、第１の電圧レベル７５と第２の電圧レベル７６との差である。
【００３９】
期間ｔ１及びｔ２は、以下の式を用いて決定し得る。
【００４０】
【数２】
2012503795.tif 000006
【００４１】
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。
【００４２】
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の電圧レベル７５及び第３の電圧レベル７７に対応する期間は長さｔ１であり、第２の電圧レベル７６及び第４の電圧レベル７８に対応する期間は長さｔ２でなければならない。
【００４３】
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。
【００４４】
図５Ａ〜７Ｃ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。好ましい実施形態では、信号をほぼ４周期にわたって繰り返すことによって、高いコントラストと一様性とが達成できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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