Display device and method for driving cholesteric liquid crystal display panel therein using heater

Abstract

A display device （20） is provided, which includes a cholesteric liquid crystal display panel （22）, a heater （260）, and a driving circuit （21）. The cholesteric liquid crystal display panel （22） includes a first display unit, a second display unit, and a third display unit arranged in a stacked structure. The heater （260） is disposed in contact with the cholesteric liquid crystal display panel （22） and is configured to heat the cholesteric liquid crystal display panel （22） during a first period before a screen updating process of the cholesteric liquid crystal display panel （22）. The heater （260） ceases heating the cholesteric liquid crystal display panel （22） during a second period in response to completion of the screen updating process. The driving circuit （21） is configured to rewrite pixel values of cholesteric liquid crystal molecules within the first liquid crystal layer, the second liquid crystal layer, and the third liquid crystal layer using a driving scheme during the screen updating process.

Description

DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING CHOLESTERIC LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL THEREIN USING HEATERTECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure relates to display devices, and, in particular, to a display device and a method for driving a cholesteric liquid crystal display panel therein using a heater.DESCRIPTION OF THE RELATED ART

[0002] A cholesteric liquid crystal (ChLC) display exhibits bi-stable characteristics, allowing it to conserve power by maintaining the display or information without the need for a continuous electric field. ChLC technology can be utilized in various applications, including temperature display boards, e-books, e-paper, and electronic whiteboards.

[0003] Furthermore, color display in cholesteric liquid crystal displays is achieved through a three-layer structure comprising liquid crystal layers for blue, green, and red colors. However, this configuration presents a challenge in that the density of black color display tends to diminish, making it difficult to achieve a high-contrast color image.SUMMARY

[0004] Accordingly, a display device and a method for driving a cholesteric liquid crystal display panel therein using a heater are provided to address the aforementioned issue.

[0005] An aspect of the present disclosure provides a display device which includes a cholesteric liquid crystal display panel, a heater, and a driving circuit. The cholesteric liquid crystal display panel includes a first display unit, a second display unit, and a third display unit arranged in a stacked structure. The heater is disposed in contact with the cholesteric liquid crystal display panel and is configured to heat the cholesteric liquid crystal display panel during a first period before a screen updating process of the cholesteric liquid crystal display panel. The heater ceases heating the cholesteric liquid crystal display panel during a second period in response to completion of the screen updating process. The driving circuit is configured to  rewrite pixel values of cholesteric liquid crystal molecules within the first display unit, the second display unit, and the third display unit during the screen updating process.

[0006] Another aspect of the present disclosure provides a method for use in driving a cholesteric liquid crystal display device, which includes a cholesteric liquid crystal display panel, a heater, a temperature sensor, and a driving circuit. The method includes the following steps: heating the cholesteric liquid crystal display panel by the heater in response to a screen updating command; detecting temperature information of the cholesteric liquid crystal display panel by the temperature sensor; initiating a screen updating process of the cholesteric liquid crystal display panel by the driving circuit in response to the temperature information satisfying a predetermined criterion; and cooling down the cholesteric liquid crystal display panel gradually in response to completion of the screen updating procedure.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0007] Aspects of the present disclosure are best understood from the following detailed description when read with the accompanying figures. It is noted that in accordance with the standard practice in the industry, various features are not drawn to scale. In fact, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or reduced for clarity of discussion.

[0008] FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in accordance with an embodiment of the present disclosure.

[0009] FIG. 2A is a diagram of the display device using a passive matrix in accordance with the embodiment of FIG. 1.

[0010] FIG. 2B is a diagram of the display device using an active matrix in accordance with the embodiment of FIG. 1.

[0011] FIG. 2C is a cross section of the display panel in accordance with the embodiment of FIGs. 2A or 2B.

[0012] FIG. 3A depicts a sectional configuration of the display panel in the planar state.

[0013] FIG. 3B depicts a sectional configuration of the display panel in the focal conic state.

[0014] FIG. 4A is a diagram illustrating curves of the refractive index anisotropy Δn and contrast ratio versus temperature in accordance with some embodiments of the present disclosure.

[0015] FIG. 4B is another diagram illustrating curves of the refractive index anisotropy Δn and contrast ratio versus temperature in accordance with some embodiments of the present disclosure.

[0016] FIG. 5 is a diagram illustrating the curve of the temperature of the display panel over time in accordance with some embodiments of the present disclosure.

[0017] FIG. 6A is a cross section of the display panel in accordance with still some embodiments of the present disclosure.

[0018] FIG. 6B is a cross section of the display panel in accordance with still some embodiments of the present disclosure.

[0019] FIG. 7 is a flowchart of a method for driving a display panel using a heater in accordance with some embodiments of the present disclosure.DETAILED DESCRIPTION

[0020] The following disclosure provides many different embodiments, or examples, for implementing different features of the provided subject matter. Specific examples of operations, components, and arrangements are described below to simplify the present disclosure. These are, of course, merely examples and are not intended to be limiting. For example, a first operation performed before or after a second operation in the description may include embodiments in which the first and second operations are performed together, and may also include embodiments in which additional operations may be performed between the first and second operations. For example, the formation of a first feature over, on or in a second feature in the description that follows may include embodiments in which the first and second features are formed in direct contact, and may also include embodiments in which additional features may be formed between the first and second features, such that the first and second features  may not be in direct contact. In addition, the present disclosure may repeat reference numerals and / or letters in the various examples. This repetition is for the purpose of simplicity and clarity and does not in itself dictate a relationship between the various embodiments and / or configurations discussed.

[0021] Time relative terms, such as "prior to, " "before, " "posterior to, " "after" and the like, may be used herein for ease of description to describe the relationship of one operation or feature to another operation (s) or feature (s) as illustrated in the figures. Such time relative terms are intended to encompass different sequences of the operations depicted in the figures. Further, spatially relative terms, such as "beneath, " "below, " "lower, " "above, " "upper" and the like, may be used herein for ease of description to describe the relationship of one element or feature to another element (s) or feature (s) as illustrated in the figures. Such spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation depicted in the figures. The apparatus may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or at other orientations) and the spatially relative descriptors used herein may likewise be interpreted accordingly. Relative terms for connections, such as "connect, " "connected, " "connection, " "couple, " "coupled, " "in communication, " and the like, may be used herein for ease of description to describe an operational connection, coupling, or linking one between two elements or features. The relative terms for connections are intended to encompass different connections, couplings, or links of the devices or components. The devices or components may be directly or indirectly connected, coupled, or linked to one another through, for example, another set of components. The devices or components may be connected, coupled, or linked with each other by wire and / or wirelessly.

[0022] As used herein, the singular terms "a, " "an, " and "the" may include plural referents unless the context clearly indicates otherwise. For example, reference to a device may include multiple devices unless the context clearly indicates otherwise. The terms "comprising" and "including" may indicate the existences of the described features, integers, steps, operations, elements, and / or components, but may not exclude the existence of combinations of one or  more of the features, integers, steps, operations, elements, and / or components. The term "and / or" may include any or all combinations of one or more listed items.

[0023] Additionally, amounts, ratios, and other numerical values are sometimes presented herein in a range format. It is to be understood that such range format is used for convenience and brevity and should be understood flexibly to include numerical values explicitly specified as limits of a range, but also to include all individual numerical values or sub-ranges encompassed within that range as if each numerical value and sub-range is explicitly specified.

[0024] The nature and use of the embodiments are discussed in detail as follows. It should be appreciated, however, that the present disclosure provides many applicable inventive concepts that can be embodied in a wide variety of specific contexts. The specific embodiments discussed are merely illustrative of specific ways to embody and use the disclosure, without limiting the scope thereof.

[0025] FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in accordance with an embodiment of the present disclosure.

[0026] In some embodiments, the electronic device 1 may be an E-book, and E-paper, an electronic whiteboard, a temperature display board, etc., but the present disclosure is not limited thereto. As depicted in FIG. 1, the electronic device 1 may include a processor 10 and a display device 20 electrically connected to each other through bus 11. The processor 10 may be a central processing unit (CPU) , a digital signal processor (DSP) , an image signal processor (ISP) , a microprocessor, a microcontroller unit (MCU) , or any other equivalent circuit, but the present disclosure is not limited thereto. The display device 20 may be cholesteric liquid crystal (ChLC) display device. The display device 20 may include a driving circuit 21 and a display panel 22. Additionally, the electronic device 1 may further include a temperature sensor 12 electrically connected to the processor 10. The temperature sensor 12 may be configured to detect a temperature of the electronic device 1 or the display panel 22.

[0027] In some embodiments, the display panel 22 may be a ChLC display panel which includes multiple ChLC layers for red, green, and blue pixel arrays. Additionally, the driving circuit 21 may be configured to drive the display panel 22 in a dynamic driving scheme (DDS) driving mode, a pulse width modulation (PWM) driving mode, a modified PWM driving mode (e.g., SD+ driving mode) , etc.

[0028] The DDS driving mode is a method for driving the cholesteric liquid crystal in a ChLC display. This method leverages the rapid switching speed between the homeotropic state and the transient state, as well as the hysteresis between the focal-conic state and the homeotropic state. The DDS driving mode includes a preparation phase, a selection phase, an evolution phase, and a non-selection phase. During the preparation phase, the orientation of the ChLC molecules within the ChLC display panel is switched to the homeotropic state. The selection phase then determines whether the ChLC molecules will transition to the focal-conic state (e.g., opaque or dark state) or the planar state (e.g., transparent or bright state) . To switch to the planar state, the homeotropic state should be maintained, whereas to switch to the focal-conic state, the transient state should be maintained. The evolution phase exploits the hysteresis between the homeotropic and focal-conic states to facilitate rapid switching between the planar and focal-conic states, thereby achieving fast driving.

[0029] In some embodiments, the PWM driving mode possesses certain characteristics, including a slower scan speed and poorer image contrast in display effects. For example, the PWM driving mode may include a reset stage, a selection stage, and a non-selection stage. However, the color scale display effect is better in the PWM driving mode because the reflection is reduced when displaying colors in the dark state, with a typical reflectivity of around 6%. Additionally, the PWM driving mode offers a relatively higher grayscale color depth, typically divided into 16 levels.

[0030] In some embodiments, the scanning procedure of the modified PWM driving mode (i.e., modified PWM or SD+ scanning procedure) may include a manipulation stage, a selection stage, and a non-selection stage, with the manipulation stage being an additional stage compared to  the PWM scanning procedure. For example, the brightness (e.g., grayscale value) of the pixel circuits on the currently activated scanning electrode can be adjusted by applying an applying an appropriate voltage, which is selected from the voltage interval between two RV curves for the bright-state voltage and dark-state voltage, to the data electrodes BDE1 to BDEM during the manipulation stage. The most appropriate voltage interval for each display unit 22B, 22G, and 22R within the display panel 22 can be found by adjusting a variety of driving parameters during the manipulation stage. The driving parameters may include, but are not limited to duration (or period) of driving AC voltage pulses, temperature and viscosity of the ChLC molecules, driving capability of the driving circuit section, pitch of ChLC helical structures, etc. Accordingly, the SD+ driving mode offers a much higher grayscale color depth of the display panel 22, such as 64 levels for each of the blue, green, and red colors, indicating that a total number of 262144 colors can be rendered by the display panel 22.

[0031] FIG. 2A is a diagram of the display device using a passive matrix in accordance with the embodiment of FIG. 1.

[0032] In some embodiments, the display panel 22 may be a passive-matrix display panel, which includes a plurality of display units 22B, 22G, and 22R, a scanning electrode driving circuit 221, and a data electrode driving circuit 222, as depicted in FIG. 2A. Additionally, the display units 22B, 22G, and 22R can be stacked to form the display panel 22, with the display units 22B, 22G, and 22R being the topmost, middle, and bottom display units, respectively, as shown in FIG. 2C. The display units 22B, 22G, and 22R may include pixels that display blue, green, and red colors, respectively, allowing the display panel 22 to render a screen 30 (e.g., a color display screen) . The display unit 22B may include scanning electrodes BSE1 to BSEN (e.g., N electrodes along the Y-axis) and data electrodes BDE1 to BDEM (e.g., M electrodes along the X-axis) .

[0033] In some embodiments, the scanning electrodes BSE1 to BSEN can be referred to as common (COM) electrodes, and the data electrodes BDE1 to BDEM can be referred to as  segment (SEG) electrodes. Furthermore, the scanning electrodes BSE1 to BSEN and the data electrodes BDE1 to BDEM intersect in the top view of the display panel 22, as depicted in FIG. 2A.

[0034] In some embodiments, a ChLC pixel circuit (e.g., abbreviated as a “pixel circuit” , not explicitly shown in FIG. 2A) is disposed at each intersection between the scanning electrodes BSE1 to BSEN and data electrodes BDE1 to BDEM within the display unit 22B. This arrangement allows the pixel circuits within the display unit 22B to form a blue pixel array with a resolution of M*N. For example, the pixel circuit located at the intersection between the scanning electrode BSE1 and the data electrode BDE1 within the display unit 22B (e.g., for blue color) can be assigned the coordinates B (1, 1) , while the pixel circuit at the intersection between the scanning electrode BSEN and the data electrode BDEj within the display unit 22B can be assigned the coordinates B (N, j) , and so on.

[0035] Similarly, the display unit 22G may include scanning electrodes GSE1 to GSEN (e.g., N electrodes along the Y-axis) and data electrodes GDE1 to GDEM (e.g., M electrodes along the X-axis) . The coordinates for each pixel circuit located at the intersections between the scanning electrodes GSE1 to GSEN and data electrodes GDE1 to GDEM within the display unit 22G can be assigned in a similar manner to those within the display unit 22B.

[0036] Similarly, the display unit 22R may include electrodes RSE1 to RSEN (e.g., N electrodes along the Y-axis) and data electrodes RDE1 to RDEM (e.g., M electrodes along the X-axis) . The coordinates for each pixel circuit located at the intersections between the scanning electrodes RSE1 to RSEN and data electrodes RDE1 to RDEM within the display unit 22R can be assigned in a similar manner to those within the display unit 22B.

[0037] Moreover, the scanning electrodes BSE1 to BSEN, GSE1 to GSEN, and RSE1 to RSEN within the display units 22B, 22G, and 22R may be electrically connected to a scanning electrode driving circuit 221. In some embodiments, when the first row of the display panel 22 is to be activated, the scanning electrode driving circuit 221 may apply a voltage pulse to the  scanning electrodes BSE1, GSE1, and RSE1 (e.g., common electrodes) to activate them simultaneously. In other words, the scanning electrodes with the same row number may be activated simultaneously by the scanning electrode driving circuit 221. In some embodiments, the scanning electrode driving circuit 221 and the data electrode driving circuit 222 can be collectively regarded as a driving circuit section.

[0038] In some embodiments, the scanning electrode driving circuit 221 is capable of activating one or more rows (i.e., scanning electrodes) of the display panel 22. For example, when two adjacent rows (e.g., rows n and (n+1) ) of the display panel 22 are to be activated simultaneously, the scanning electrode driving circuit 221 may apply a first driving voltage to the scanning electrodes BSEn, GSEn, and RSEn at row n simultaneously, and apply a second driving voltage to the scanning electrodes BSE (n+1) , GSE (n+1) , and RSE (n+1) at row (n+1) simultaneously. It should be noted that the current stages of rows n and (n+1) can be different, resulting in the first driving voltage being different from the second driving voltage.

[0039] FIG. 2B is a diagram of the display device using an active matrix in accordance with the embodiment of FIG. 1.

[0040] In some embodiments, the display panel 22 may be an active-matrix display panel, which includes a plurality of display units 22B, 22G, and 22R, a gate driver 223, and a source driver 224, as depicted in FIG. 2A. Additionally, the display units 22B, 22G, and 22R can be stacked to form the display panel 22, with the display units 22B, 22G, and 22R being the topmost, middle, and bottom display units, respectively, as shown in FIG. 2C. The display units 22B, 22G, and 22R may include pixels that display blue, green, and red colors, respectively, allowing the display panel 22 to render a screen 30 (e.g., a color display screen) . The display unit 22B may include scanning lines (e.g., gate lines) SL1 to SLN (e.g., N electrodes along the Y-axis) and data lines DL1 to DLM (e.g., M electrodes along the X-axis) . In some embodiments, the display panel 22 may support the XGA resolution which includes 768 scanning lines, each having 1024 pixels, indicating that M=1024, and N=768. It should be noted that the scanning  lines and data lines within the display units 22G and 22R may have similar arrangements as the display unit 22B, and thus the details are omitted here.

[0041] In some embodiments, the control scheme of the scanning lines SL1 to SLN and data lines DL1 to DLM within each of the display units 22B, 22G, and 22R can be performed separately. Furthermore, for purposes of description, the operations of the scanning lines SL1 to SLN and data lines DL1 to DLM within the display unit 22B are described in the following embodiments.

[0042] In some embodiments, based on the consideration of conductivity, the scanning lines SL1 to SLN and data lines DL1 to DLM are generally made of metal materials, but the present disclosure is not limited thereto. According to other implementations, the scanning lines SL1 to SLN and data lines DL1 to DLM may also be made of, for example, alloys, nitrides of metal materials, oxides of metal materials, oxynitrides of metal materials, non-metallic materials with conductive properties, or other suitable materials.

[0043] In some embodiments, the scanning lines SL1 to SLN and the data lines DL1 to DLM intersect in the top view of the display panel 22, as depicted in FIG. 2A. Furthermore, a respective pixel circuit PC is disposed at each intersection between the scanning lines SL1 to SLN and the data lines DL1 to DLM, and each pixel circuit PC is electrically connected to the respective scanning line and data line. For purposes of description, the coordinates of the pixel circuit PC electrically connected to the scanning line SL1 and data line DL1 are (1, 1) , while the coordinates of the pixel circuit PC electrically connected to the scanning line SLN and data line DLM are (N, M) , and so on.

[0044] Moreover, the scanning lines SL1 to SLN within each of the display units 22B, 22G, and 22R may be electrically connected to a gate driver 223. In some embodiments, when updating the screen 30 displayed on the display panel 22, the gate driver 223 may activate each scanning line SL1 to SLN in sequence by sending a gate voltage pulse VGATE to a respective scanning line, thereby activating all pixel circuits PC on the activated scanning line. For  example, when the first row of the display panel 22 is to be activated, the gate driver 223 may apply respective gate voltage pulses VGATE to the respective scanning lines SL1 of the display units 22B, 22G, and 22R to activate the respective scanning lines SL1 simultaneously, thereby activating all pixel circuits PC on the respective activated scanning lines SL1. In other words, the scanning lines with the same row number may be activated simultaneously by the gate driver 223. In some embodiments, the gate driver 223 and the source driver 224 can be collectively regarded as an active-matrix driver circuit.

[0045] FIG. 2C is a cross section of the display panel in accordance with the embodiment of FIG. 2A or FIG. 2B. Referring to FIG. 2C, in some embodiments, the display units 22B, 22G, and 22R may be stacked in the order from the display surface 250 of the display panel 22. The display unit 22B may include a liquid crystal layer 230B, substrates 231B and 232B, layers 241B and 242B, and sealing materials 233B. For example, the liquid crystal layer 230B may be a cholesteric liquid crystal (ChLC) layer which is sealed between the substrates 231B and 232B (e.g., transparent substrates) opposite to each other by the sealing material 233B applied onto the edges of the substrates 231B and 232B. Additionally, the average refractive index n and the helical pitch p of liquid crystal layer 230B are determined such that, for example, the wavelength λ is approximately 480 nm. The average refractive index n can be adjusted by selecting a liquid crystal material and a chiral material, and the helical pitch p can be adjusted by adjusting the content of the chiral material. Accordingly, the liquid crystal layer 230B may selectively reflect blue light in a planar state. The layers 241B and 242B may refer to regions on which the scanning electrodes BSE1 to BSEN and data electrodes BDE1 to BDEM within the display unit 22B are disposed, that are electrically connected to the scanning electrode driving circuit 221 and the data electrode driving circuit 222, respectively. Furthermore, in the focal conic state, the liquid crystal molecules within the liquid crystal layer 230B are disorderly rotated in the in-plane direction of the electrodes (e.g., layers 241B and 242B) to form helical structures, and the helical axes of the helical structures are randomly oriented. As a result, the selectivity of the liquid crystal layer 230B with respect to a reflection wavelength is lost, and  the liquid crystal layer 230B transmits most of incident light. The transmitted light is absorbed by a visible-light absorbing layer 240 whereby dark (black) display is achieved. The visible-light absorbing layer 240 may be provided on the bottom surface of the display unit 22R.

[0046] Similarly, the display unit 22G may include a liquid crystal layer 230G, substrates 231G and 232G, layers 241G and 242G, and sealing materials 233G. For example, the liquid crystal layer 230G may be a cholesteric liquid crystal (ChLC) layer which is sealed between the substrates 231G and 232G (e.g., transparent substrates) opposite to each other by the sealing material 233G applied onto the edges of the substrates 231G and 232G. Additionally, the average refractive index n and the helical pitch p of liquid crystal layer 230G are determined such that, for example, the wavelength λ is approximately 550 nm, allowing the liquid crystal layer 230G to selectively reflect green light in a planar state. Similarly, although the scanning electrodes (e.g., GSE1 to GSEN) and data electrodes (e.g., GDE1 to GDEM) within the display unit 22G are not explicitly shown in FIGs. 2A and 2B, the layers 241G and 242G may refer to regions on which these scanning electrodes GSE1 to GSEN and data electrodes GDE1 to GDEM within the display unit 22G are disposed, that are electrically connected to the scanning electrode driving circuit 221 and the data electrode driving circuit 222, respectively.

[0047] Moreover, the display unit 22R may include a liquid crystal layer 230R, substrates 231R and 232R, layers 241R and 242R, and sealing materials 233R. For example, the liquid crystal layer 230R may be a cholesteric liquid crystal (ChLC) layer which is sealed between the substrates 231R and 232R (e.g., transparent substrates) opposite to each other by the sealing material 233R applied onto the edges of the substrates 231R and 232R. Additionally, the average refractive index n and the helical pitch p of liquid crystal layer 230R are determined such that, for example, the wavelength λ is approximately 700 nm, allowing the liquid crystal layer 230R to selectively reflect red light in a planar state. Similarly, although the scanning electrodes (e.g., RSE1 to RSEN) and data electrodes (e.g., RDE1 to RDEM) within the display unit 22G are not explicitly shown in FIGs. 2A and 2B, the layers 241R and 242R may refer to regions on which these scanning electrodes RSE1 to RSEN and data electrodes RDE1 to RDEM  within the display unit 22R are disposed, that are electrically connected to the scanning electrode driving circuit 221 and the data electrode driving circuit 222, respectively. The operations of the ChLC molecules within the liquid crystal layers 230G and 230R in the planar state and focal conic states may be similar to those within the liquid crystal layer 230B, and thus details thereof are not be repeated here.

[0048] In some embodiments, the substrates 231B, 232B, 231G, 232G, 231R, and 232R may be implemented using a transmissive material, such as polycarbonate (PC) , glass, polyethylene terephthalate (PET) film, etc., enabling them to transmit light. In some embodiments, the display panel 22 may further include a heater 260 positioned in contact with a bottom surface of the substrate 232R of the display unit 22R. Alternatively, the heater 260 may be positioned between the electrode 242R and the substrate 232R, and in contact with a bottom surface of the electrode 242R. Additionally, the visible-light absorbing layer 240 can be disposed on a bottom surface of the heater 260, effectively absorbing any transmitted light on that surface to achieve dark (black) display. It should be noted that the structure of the display panel 22 shown in FIG. 2C is for purposes of description, and it can be adjusted according to practical needs.

[0049] In some embodiments, the scanning procedure of the SD+ driving mode may include a manipulation stage, a selection stage, and a non-selection stage, with the manipulation stage and being an additional stage compared with the PWM scanning procedure. Additionally, the scanning electrode driving circuit 221 may apply different driving voltage pulses to the activated (or selected) scanning electrode (e.g., COM electrode) during different stages, such as a manipulation stage, a selection stage, and a non-selection stage during the scanning procedure of the SD+ driving mode.

[0050] For example, the data electrode driving circuit 222 may apply either a bright-state voltage pulse or a dark-state voltage pulse to the data electrodes (e.g., SEG electrode) . Specifically, under the influence of the common voltage from the activated scanning electrodes, the data electrode driving circuit 222 can apply different driving AC voltage pulses on different regions of the activated scanning electrodes within the liquid crystal layers 230B, 230G, and  230R, enabling the pixel circuits on the activated scanning electrode to sense AC voltage pulses (or AC pixel pulses) . By applying AC voltage pulses to the pixel circuits on the activate scanning electrode, the scanning electrode driving circuit 221 and the data electrode driving circuit 222 are capable of controlling the arrangement of cholesteric liquid crystal molecules within the liquid crystal layers 230B, 230G, and 230R. Thus, the brightness value of the pixel circuits on the activated scanning electrode within the display units 22B, 22G, and 22R can be adjusted by the scanning electrode driving circuit 221 and the data electrode driving circuit 222 resulting in the display of desired images or texts on the display panel 22.

[0051] FIG. 3A depicts a sectional configuration of the display panel in the planar state. FIG. 3B depicts a sectional configuration of the display panel in the focal conic state.

[0052] For purposes of description, the display unit 22B within the display panel 22 shown in FIG. 2C is used as an example in FIGs. 3A and 3B. As depicted in FIG. 3A, the ChLC molecules 30B in the planar state form helical structures having helical axes substantially perpendicular to surfaces of layers 241B and 242B (e.g., scanning electrodes and data electrodes) . The liquid crystal layer 230B in the planar state selectively reflects incident light with predetermined wavelengths according to the helical pitch of the ChLC molecules 30B. Accordingly, when the ChLC molecule 30B of a specific pixel circuit within the liquid crystal layer 230B is in the planar state, the specific pixel circuit enters a bright state. Light undergoes maximum reflection at the liquid crystal when it has a wavelength λ that is given by λ=n·p, where n represents the average refractive index of the liquid crystal and p represents the helical pitch. A reflection bandwidth Δλ of the liquid crystal increases with the refractive index anisotropy Δn of the same.

[0053] As depicted in FIG. 3B, the ChLC molecules 30B in the focal conic state form helical structures having helical axes substantially parallel to surfaces of layers 241B and 242B (e.g., scanning electrodes and data electrodes) . In the focal conic state, the liquid crystal layer 230B transmits most of incident light rays. Accordingly, when the ChLC molecule 30B of a specific pixel circuit within the liquid crystal layer 230B is in the focal conic state, the specific pixel circuit enters a dark state. Black color can be displayed in the focal conic state by disposing a  light-absorbing layer on a bottom side of the bottom substrate (e.g., substrate 232B) to absorb visible light rays. It should be noted that to achieve the display of black color on the display panel 22, the visible-light absorbing layer 240 can be placed under the substrate 232R of the display unit 22R.

[0054] FIG. 4A is a diagram illustrating curves of the refractive index anisotropy Δn and contrast ratio versus temperature in accordance with some embodiments of the present disclosure. FIG. 4B is another diagram illustrating curves of the refractive index anisotropy Δn and contrast ratio versus temperature in accordance with some embodiments of the present disclosure.

[0055] In some embodiments, when a specific pixel circuit is in the dark state and the bright state, the ChLC molecule therein is in the focal conic state and the planar state, respectively. Accordingly, the ChLC molecule has a first reflectance (RF1) in the focal conic state and a second reflectance (RF2) in the planar state. In some embodiments, the contrast ratio is the ratio of the brightness (Y-value) of a white display state (e.g., bright state) to that of a black display state (e.g., dark state) . In some alternative embodiments, the contrast ratio CR of the specific pixel circuit can be calculated as: CR = RF2 / RF1.

[0056] FIG. 4A illustrates the static characteristics, such as the refractive index anisotropy Δn and contrast ratio versus temperature, of the ChLC molecules within the liquid crystal layers 230B, 230G, and 230R in the display panel. It should be noted that the contrast ratio CR of the ChLC molecules within the liquid crystal layers 230B, 230G, and 230R in the display panel 22 monotonically increases with the temperature of the electronic device 1, as depicted by curve 401 in FIG. 4A. Additionally, the CR-to-temperature curves of the ChLC molecules within the liquid crystal layers 230B, 230G, and 230R differ since the materials of ChLC molecules for the blue, green, and red colors differ. For example, the ChLC molecules within the liquid crystal layer 230R have a relatively low contrast ratio than the liquid crystal layers 230B and 230G. Moreover, the refractive index anisotropy Δn of the ChLC molecules within the liquid crystal layers 230B, 230G, and 230R in the display panel 22 monotonically decreases with the  temperature of the electronic device 1, as depicted by curve 402 in FIG. 4A. Furthermore, the liquid crystal layer 230R, which is the bottom layer, has the lowest refractive index anisotropy Δn among the liquid crystal layers 230B, 230G, and 230R.

[0057] In some embodiments, when the ChLC molecules within the liquid crystal layers 230B, 230G, and 230R are driven at a high temperature during the pixel updating process, the scattered light caused by these ChLC molecules, which greatly affects the black display of the display panel 22, can be reduced with the increased refractive index anisotropy Δn. Additionally, the contrast ratio of these ChLC molecules exhibits respective hysteresis characteristics that maintain their contrast even if the temperature is subsequently lowered. The driving technique proposed in the present application leverages these hysteresis characteristics to improve the contrast ratio, particularly for the liquid crystal layer 230R.

[0058] FIG. 4B illustrates the dynamic characteristics, such as variations in the contrast ratio versus temperature at higher and lower temperatures, of the ChLC molecules within the liquid crystal layers 230B, 230G, and 230R in the display panel.

[0059] For purposes of description, the display unit 22R within the display panel 22 shown in FIG. 2C is used as an example in FIG. 4B. The display panel 22 includes a heater 260 disposed in contact with the bottom surface of the substrate 232R, as shown in FIG. 2C. Referring to FIG. 4B, at state S1, the ChLC molecules within the liquid crystal layer 230R have a first contrast ratio CR1 at a first temperature TP1 (e.g., room temperature of 25℃) . Before the screen updating process of the ChLC molecules within the liquid crystal layer 230R, the ChLC molecules are heated (e.g., arrow 411 indicating a heating process) , by the heater 260, from the first temperature TP1 to a second temperature TP2. The first temperature TP1 and the second temperature TP2 can be referred to as the environmental temperature and the driving temperature, respectively, with the second temperature TP2 being higher than the first temperature TP1. This results in the ChLC molecules switching from state S1 to state S2, where they correspond to a second contrast ratio CR2. At state S2, the screen updating process is performed to update the pixel values of the ChLC molecules, thereby achieving a higher  contrast ratio. Upon completion of the screen updating process, the ChLC molecules switch from state S2 to state S3 as their temperature decreases from the second temperature TP2 to the first temperature TP1 (e.g., arrow 412 indicating a cooling process) , and their contrast ratio also decreases from the second contrast ratio CR2 to a third contrast ratio CR3. It should be noted that due to the hysteresis characteristics of the ChLC molecules driven at a high temperature, the third contrast ratio CR3 may be slightly lower than the second contrast ratio CR2 even when the temperature of the ChLC molecules decreases from the second temperature TP2 to the first temperature TP1. The third contrast ratio CR3 corresponding to state S3 is higher than the first contrast ratio CR1 corresponding to state S1. Therefore, the updated screen displayed on the display unit 22R can be maintained at a high contrast.

[0060] FIG. 5 is a diagram illustrating the curve of the temperature of the display panel over time in accordance with some embodiments of the present disclosure. Please refer to FIG. 2C and FIG. 5.

[0061] In some embodiments, the processor 10 is configured to control the heater 260 to heat the display units 22B, 22G, and 22R within the display panel 22 before the screen updating process of the pixel circuits therein. The heater 260 may also maintain the temperature of the pixel circuits therein at an expected temperature, particularly the display unit 22R, during the screen updating process based on the temperature information detected by the temperature sensor 12. The heater 260 may be powered by a battery (not shown) or a solar cell (not shown in FIG. 2C) of the electronic device 1, or from an external DC power supply, but the present disclosure is not limited to these options.

[0062] In some embodiments, since the heater 260 is disposed under the display unit 22R, the increment in temperature for the display units 22B and 22G may be lower than that of the display unit 22R. Additionally, the heater 260 can heat the pixel circuits within the display unit 22R uniformly, allowing the pixel circuits therein to have a uniform increment of the contrast ratio during the screen updating process. In some embodiments, the heater 260 includes one or more metal lines, each corresponding to a respective scanning electrode. Thus, the processor  10 is capable of controlling the heater 260 to heat the activated scanning electrode during the screen updating process.

[0063] In some embodiments, in response to a screen updating command (e.g., from a peripheral device of the electronic device 1 or generated by a gesture performed on the surface of a touch screen (not shown) of the electronic device 1) , the processor 10 may control the heater 260 to heat the display unit 22R, along with the display units 22B and 22G, before the screen updating process. For brevity, the temperature information detected by the temperature sensor 12 is associated with the temperature of the display unit 22R because the heater 260 is placed in contact with the bottom of the display unit 22R, and the ChLC molecules within the liquid crystal layer 230R have a relatively low contrast at room temperature. Once the temperature of the display unit 22R is increased to a predefined temperature (e.g., 30℃, 35℃, or 40℃) or by a predefined temperature offset (e.g., 5℃ or 10℃) , the driving circuit 21 may initiate the screen updating process based on the control signal from the processor. For example, when the display panel 22 is a passive-matrix display panel as shown in FIG. 2B, during the screen updating process, the driving circuit 21 may control the scanning electrode driving circuit 221 to activate each scanning electrode within each of the display units 22B, 22G, and 22R sequentially, and perform the pixel updating process of the activated scanning electrode using a selected driving mode. Alternatively, when the display panel 22 is an active-matrix display panel as shown in FIG. 2C, the driving circuit 21 may control the gate driver 223 to activate each scan line within each of the display units 22B, 22G, and 22R sequentially, and perform the pixel updating process of the activated scan line using a selected driving mode. In some embodiments, the selected driving mode may be one of the DDS driving mode, PWM driving mode, SD+ driving mode, etc. Upon completing the pixel updating process for the pixel circuits on all scanning electrodes or scan lines within the display units 22G, 22B, and 22R, the screen updating process for one display image is completed. In response to completion of the screen updating process, the processor 10 may control the heater 260 to cease heating the display panel 22, resulting in a gradual decrease in the temperature of the display panel 22.

[0064] Referring to FIG. 5, time interval T1 between times t0 and t1 may refer to a warming-up period for the display panel 22, during which the heater 260 rapidly heats the display panel 22.Specifically, the rate of temperature increase of curve 501 during time interval T1 is steep, indicating that the heater 260 heats the display panel 22 with higher power until the temperature of the display unit 22R reaches the second temperature TP2, signifying a rapid increase in temperature. Time interval T2 between times t1 and t2 may refer to a screen updating period for a display image to be displayed on the display panel 22, during which the heater 260 maintains the temperature of the display unit 22R at the second temperature TP2, allowing the ChLC molecules within the display units 22B, 22G, and 22R to update at a higher temperature. Time interval T3 between times t2 and t3 may refer to a cooling-down period for the display panel 22, during which the temperature of the display panel 22 gradually decreases. As shown in FIG. 5, the rate of temperature decrease of curve 501 during time interval T3 is less steep than during time interval T1. In some embodiments, the heater 260 may include a heat-absorbing layer configured to absorb heat generated during the screen updating period (e.g., T2) .

[0065] FIG. 6A is a cross section of the display panel in accordance with still some embodiments of the present disclosure.

[0066] In some embodiments, the display panel 22’ shown in FIG. 6A is similar to the display panel 22 shown in FIG. 2C, with the difference being that the heater 260 is positioned in contact with the bottom surface of layer 242R (e.g., data electrodes) within the display unit 22R’ , and the display unit 22R’ in the display panel 22’ includes a solar module 610 positioned between the heater 260 and the substrate 232R. For example, the solar module 610 includes an insulating layer 611, a transparent electrode layer 612, an electron transport layer 613, a light-absorbing layer 614, a hole transport layer 615, and a transparent electrode layer 616. In some embodiments, the light-absorbing layer 614 may be a perovskite light-absorbing layer that is configured to absorb photons and generate electron-hole pairs. The generated holes are transmitted to the transparent electrode layer 616 through the hole transport layer 615, while  the generated electrons are transmitted to the transparent electrode layer 612 through the electron transport layer 613. Preferably, the solar module 610 employs a perovskite solar photovoltaic device to capture light energy and generate electrical energy. It may be coupled to an external electrical energy collection circuit to fulfill the objectives of energy conservation and carbon reduction. Additionally, the visible light ray may reach the visible-light absorbing layer 240 through the solar module 610, thereby absorbing the visible light ray to achieve dark (black) display.

[0067] FIG. 6B is a cross section of the display panel in accordance with still some embodiments of the present disclosure.

[0068] In some embodiments, the display panel 22” shown in FIG. 6B is similar to the display panel 22 shown in FIG. 2C, with the difference being that the heater 260 is positioned in contact with the bottom surface of layer 242R (e.g., data electrodes) within the display unit 22R” , and the display unit 22R” in the display panel 22” includes a solar module 620 positioned between the heater 260 and the substrate 232R. The solar module 620 includes a shielding layer 621 and a solar cell 623 with a metal wiring pattern layer 622 formed thereon.

[0069] In some embodiments, a photovoltaic coating, such as a dark photovoltaic coating, is formed on the surface 623s1 of the solar cell 623 using amorphous silicon (a-Si) , polycrystalline silicon, or organic electroluminescent material to replace the visible-light absorbing layer 240, and provide electrical power to the electronic device 1, which is a self-sustaining display device. Additionally, the solar cell 623 includes a metal wiring pattern layer 622 to deliver the electrical power from the photovoltaic coating to the electricity output.

[0070] The shielding layer 621 is disposed between the solar cell 623 and the heater 260, and corresponds to and covers the metal wiring pattern layer 622. The shielding layer 621 is configured to reduce the reflectance of the incident light with respect to the metal wiring pattern layer 622 so as to prevent the incident light from reflecting off the metal wiring pattern layer 622 toward the substrate 231R. This may impact the image quality of the electronic device 1. In some embodiments, the shielding layer 621 may be made of black material. For example,  the shielding layer 621 may be a black matrix-like structure. In another embodiment, the area of the shielding layer 621 is larger than that of the metal wiring pattern layer 622 so as to fully cover and shield the metal wiring pattern layer 622 and ensure the image quality of the display panel 22. In some embodiments, a solar paint is deposited on the metal wiring pattern layer 622 so that the shielding layer 621 may be formed and match the solar cell 623 in color.

[0071] FIG. 7 is a flowchart of a method for driving a display panel using a heater in accordance with some embodiments of the present disclosure. Please refer to both FIG. 2C and FIG. 7. The method 700 includes steps 710 to 740.

[0072] Step 710: Receiving a screen updating command. In some embodiments, the screen updating command may be from a peripheral device of the electronic device 1 or from a gesture performed on the surface of a touch screen (not shown) of the electronic device 1.

[0073] Step 720: Heating the display panel rapidly by the heater in response to the screen updating command. In some embodiments, the processor 10 may control, in response to the screen updating command, the heater 260 to heat the display unit 22R, along with the display units 22B and 22G, before the screen updating process. In other words, the heater 260 may heat the display panel 22.

[0074] Step 730: Detecting temperature information of the display panel by a temperature sensor. In some embodiments, the temperature sensor 12 may be disposed next to the display unit 22R, and the temperature information detected by the temperature sensor 12 is associated with the operation temperature of the display unit 22R.

[0075] Step 740: Initiating a screen updating procedure of the display panel 22 by the driving circuit 21 in response to the temperature information satisfying a predetermined criterion. In some embodiments, since the ChLC molecules within the liquid crystal layer 230R of the display unit 22R has a relatively low contrast compared to those within the liquid crystal layers 230B and 230G of the display units 22B and 22G, the increment in temperature for the ChLC molecules within the liquid crystal layer 230R should be higher than those within the liquid crystal layers 230B and 230G to improve the contrast ratio of the display unit 22R. In some  embodiments, the predetermined criterion may be the temperature information is increased to a predefined temperature (e.g., 30℃, 35℃, or 40℃) or by a predefined temperature offset (e.g., 5℃ or 10℃) , but the present disclosure is not limited thereto. Furthermore, the heater 260 may also maintain the temperature of the display unit 22R at an expected temperature satisfying the predetermined criterion during the screen updating process based on the temperature information detected by the temperature sensor 12. During the screen updating process, the driving circuit 21 may control the scanning electrode driving circuit 221 to activate each scanning electrode or scan line within each of the display units 22B, 22G, and 22R sequentially, and perform the pixel updating process of the activated scanning electrode or scan line using a selected driving mode, such as the DDS driving mode, PWM driving mode, SD+ driving mode, etc.

[0076] Step 750: Cooling down the display panel 22 gradually in response to completion of the screen updating procedure. In some embodiments, in response to completion of the screen updating process, the processor 10 may control the heater 260 to cease heating the display panel 22, resulting in a gradual decrease in the temperature of the display panel 22.

[0077] Accordingly, a display device and a method for driving a display panel therein using a heater are provided, which are capable of rapidly heating the display panel 22 by the heater before the screen updating process. This allows the ChLC molecules within the display units to be driven at a higher temperature, achieving a higher contrast. Additionally, the updated screen displayed on the display unit 22R, along with the display units 22B and 22G, can be maintained at a high contrast utilizing the hysteresis characteristics of the ChLC molecules driven at a higher temperature even when the temperature of the ChLC molecules within the display units 22B, 22G, and 22R decreases to the room temperature.

[0078] While the present disclosure has been described with reference to specific embodiments, it is evident that many alternatives, modifications, and variations may be apparent to those skilled in the art. For example, various components of the embodiments may be interchanged, added, or substituted in other embodiments. Also, all of the elements of each figure are not  necessary for operation of the disclosed embodiments. For example, one of ordinary skill in the art of the disclosed embodiments would be able to make and use the teachings of the present disclosure by simply employing the elements of the independent claims. Accordingly, embodiments of the present disclosure as set forth herein are intended to be illustrative, not limiting. Various changes may be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure.

[0079] Even though numerous characteristics and advantages of the present disclosure have been set forth in the foregoing description, together with details of the structure and function of the invention, the disclosure is illustrative only. Changes may be made to details, especially in matters of shape, size, and arrangement of parts, within the principles of the invention to the full extent indicated by the broad general meaning of the terms in which the appended claims are expressed.

Claims

1.A display device, comprising:a cholesteric liquid crystal display panel, comprising: a first display unit, a second display unit, and a third display unit arranged in a stacked structure;a heater, disposed in contact with the cholesteric liquid crystal display panel, and configured to heat the cholesteric liquid crystal display panel during a first period before a screen updating process of the cholesteric liquid crystal display panel, and cease heating the cholesteric liquid crystal display panel during a second period in response to completion of the screen updating process; anda driving circuit, configured to rewrite pixel values of cholesteric liquid crystal molecules within the first display unit, the second display unit, and the third display unit during the screen updating process.2.The display device of Claim 1, wherein a first rate of temperature increase of the cholesteric liquid crystal display panel during the first period is higher than a second rate of temperature decrease of the cholesteric liquid crystal display panel during the second period.3.The display device of Claim 1, wherein the first display unit, the second display unit, and the third display unit are stacked sequentially from a display surface of the cholesteric liquid crystal display panel to form the stacked structure.4.The display device of Claim 3, wherein cholesteric liquid crystals within the third display unit have a lowest refractive index anisotropy among the first display unit, the second display unit, and the third display unit.5.The display device of Claim 4, wherein each of the first display unit, the second display unit, and the third display unit comprises pixel circuits for displaying blue color, green color, and red color, respectively.6.The display device of Claim 1, further comprising: a temperature sensor, configured to detect temperature information of the cholesteric liquid crystal display panel, wherein in response to the temperature information of the cholesteric liquid crystal display panel satisfying a predetermined criterion during the first period, the driving circuit initiates the screen updating process.7.The display device of Claim 6, wherein the predetermined criterion indicates that a temperature of the cholesteric liquid crystal display panel is increased to a predefined temperature or by a predefined temperature offset.8.The display device of Claim 6, wherein the heater is further configured to maintain a temperature of the cholesteric liquid crystal display panel at an expected temperature during the screen updating process.9.The display device of Claim 3, wherein the heater is positioned in contact with a bottom surface of the third display unit, and the display device further comprises: a solar module, positioned in contact with a bottom surface of the heater, and configured to receive incident light rays passing through the first display unit, the second display unit, and the third display unit, and convert the incident light rays into electrical energy.10.The display device of Claim 9, wherein the solar module comprises:a visible-light absorbing layer, configured to absorb visible components of the incident light rays passing through the first display unit, the second display unit, and the third display unit;an electron transport layer, positioned in contact with a first surface of the visible-light absorbing layer, and facing the bottom surface of the display unit; anda hole transport layer, positioned in contact with a second surface of the visible-light absorbing layer opposite to the first surface.11.The display device of Claim 9, wherein the solar module comprises:a shielding layer, comprising a plurality of shielding segments positioned in contact with the bottom surface of the third display unit, and configured to block the incident light rays; anda solar cell, positioned in contact with the shielding layer, and comprising a metal wire pattern layer formed therein which corresponds to the shielding segments.12.The display device of Claim 11, further comprising: a visible-light absorbing layer positioned in contact with a surface of the solar module opposite to the third display unit, and configured to absorb visible components of the incident light rays passing through the first display unit, the second display unit, and the third display unit.13.The display device of Claim 1, wherein the cholesteric liquid crystal display panel is an active-matrix display panel.14.The display device of Claim 1, wherein the cholesteric liquid crystal display panel is a passive-matrix display panel.15.A method for driving a cholesteric liquid crystal display device, wherein the cholesteric liquid crystal display device comprises a cholesteric liquid crystal display panel, a heater, a temperature sensor, and a driving circuit, the method comprising:heating the cholesteric liquid crystal display panel by the heater in response to a screen updating command;detecting temperature information of the cholesteric liquid crystal display panel by the temperature sensor;initiating a screen updating process of the cholesteric liquid crystal display panel by the driving circuit in response to the temperature information satisfying a predetermined criterion; andcooling down the cholesteric liquid crystal display panel gradually in response to completion of the screen updating procedure.16.The method of Claim 15, wherein a first rate of temperature increase of the cholesteric liquid crystal display panel during a first period for heating the cholesteric liquid crystal display panel is higher than a second rate of temperature decrease of the cholesteric liquid crystal display panel during a second period for cooling down the cholesteric liquid crystal display panel.17.The method of Claim 15, wherein the predetermined criterion indicates that a temperature of the cholesteric liquid crystal display panel is increased to a predefined temperature or by a predefined temperature offset.18.The method of Claim 15, further comprising: maintaining a temperature of the cholesteric liquid crystal display panel at an expected temperature during the screen updating process.19.The method of Claim 15, wherein the cholesteric liquid crystal display panel comprises a three-layer structure formed by a first display unit, a second display unit, and a third display unit sequentially from a display surface of the cholesteric liquid crystal display panel.20.The method of Claim 19, wherein cholesteric liquid crystals within the third display unit have a lowest refractive index anisotropy among the first display unit, the second display unit, and the third display unit.

Images