コレステリック液晶表示装置およびコレステリック液晶表示素子の駆動方法
【課題】コレステリック液晶を互いに対向状態で交差する複数のコモン電極と複数のセグメント電極とでマトリクス駆動する、コレステリック液晶表示素子の駆動方法を提供する。
【解決手段】セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形が異なる電圧を出力する期間において、コモン電極に出力する保持電圧波形と非選択電圧波形の電圧を等しくする。本発明によれば、DDS駆動波形の保持期間の電圧の順序を、すべての画素で常に同じにすることができるので、表示内容の影響を受けることなく階調表示の反射率を制御が可能になった。
【解決手段】セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形が異なる電圧を出力する期間において、コモン電極に出力する保持電圧波形と非選択電圧波形の電圧を等しくする。本発明によれば、DDS駆動波形の保持期間の電圧の順序を、すべての画素で常に同じにすることができるので、表示内容の影響を受けることなく階調表示の反射率を制御が可能になった。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置(LCD)および液晶表示素子の駆動方法、特に、互いに対向状態で交差する複数のコモン電極と複数のセグメント電極とから液晶層に電圧波形を入力するようにしたコレステリック液晶表示装置およびコレステリック液晶表示素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コレステリック液晶表示装置は、外光の反射を利用した明るい表示が可能であること、電源を切っても、表示内容が消えないこと(メモリ性)、単純マトリクス駆動で大容量表示が可能であることなどの利点を有することから、近年、電子ペーパー分野で注目されている。そして、コレステリック液晶表示素子は、メモリ性という独特な特徴を有することから駆動方法として工夫がこらされた提案がされている。
【0003】
例えば、特開平11−326871号公報(特許文献1)を一例に、はじめに全コモン電極にコレステリック液晶をフォーカルコニック配向にするためのリセット電圧を印加した後に、コモン電極を一本ずつ順次選択して選択電圧を印加する駆動方法が開示されている(この駆動方法は、フォーカルコニックリセット法;FCR法と呼ばれている)。この方法では、コモン電極、セグメント電極兼用のSTN(Super Twisted Nematic)ドライバを使用して駆動することが可能であるところから、この駆動方法は、コンベンショナル駆動と呼ばれている。
【0004】
しかし、このような汎用のSTNドライバを使用したコンベンショナル駆動では、プレーナー配向状態の反射率の高い、高コントラストの見やすい実用的な表示を得るためには、コモン電極1本を書き換える時間を3msec以上に設定する必要があり、書換え速度が遅いという欠点を有していた。
【0005】
このような問題点を鑑みて、米国特許第5,748,277号公報(特許文献2)には、DDS(Dynamic Drive Scheme)法と名づけられた駆動方法が提案されている。図23に、DDS法の駆動電圧波形を示すが、液晶をホメオトロピック配向にするためのリセット期間、最終的な表示がプレーナー配向か、フォーカルコニック配向か、またはその中間状態かを決定する選択期間、選択期間で選択された状態を保持するための期間、および、単純マトリクス駆動をするために生じる非選択期間を有している。
【0006】
一例として、コモン電極数が16本の単純マトリクスパネルを駆動させるために、コモン電極に印加される電圧のタイミング図を、図24に示す。コモン電極にはリセット期間、選択期間、保持期間、非選択期間に対応した電圧波形、すなわちリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形を、選択期間の長さ分ずらして順次コモン電極に印加していく。DDS法では、この選択期間を室温でも1msec以下にすることが可能であるので、DDS法は高速駆動に適した方法であるといえる。
【0007】
SID’97 Digest, 899(1997)(非特許文献1)には、実際にDDS駆動を行う場合に、コレステリック液晶表示素子のコモン電極、セグメント電極に入力される電圧波形およびその合成波形が記載されている。その形状を図25A、図25Bに示す。
【0008】
図25Aは、コモン電極に印加されるリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に印加されるプレーナー用のON信号波形、フォーカルコニック用OFF信号波形と、これらの合成波形とを示している。図25Bは、コモン電極に印加される波形と、セグメント電極に印加される波形とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【0009】
図26A、図26B、図26Cに、図25A、図25Bに示した各電圧波形で、コモン電極が4本、セグメント電極が3本のコレステリック液晶表示素子を駆動させるために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す。
【0010】
図の簡素化のため、リセット期間にコモン電極に出力するリセット電圧波形を5回、保持期間にコモン電極に出力する保持電圧波形を4回としたが、実際の駆動においては、リセット電圧波形は20〜100回程度、リセット期間の時間にして20〜50msec程度が、一方、保持電圧波形は10〜60回程度、保持期間の時間として10〜30msec程度が適当とされている。
【0011】
液晶表示素子の画素には、コモン電極に出力する信号からなるコモン駆動波形と、セグメント電極に出力する信号からなるセグメント駆動波形との差(合成波形)が出力される。一例として、図26Aの(COM2、SEG1)の画素に印加される電圧波形を図27Aに、(COM2、SEG3)の画素に印加される電圧波形を図27Bに示す。
【特許文献1】特開平11−326871号公報
【特許文献2】米国特許第5,748,277号公報
【非特許文献1】SID'97 Digest, 899(1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかし、DDS法においては、選択期間だけではなく保持期間初期の電圧の並びも、最終的な液晶の配向状態に大きく影響するという問題があった。例えば、図27Aと、図27Bを比較した場合、保持期間初期の電圧の並びは、図27AではVel→Veh、図27BではVeh→Velで異なっている。ON、OFFの2値の表示では、コモン電極に出力する選択電圧波形、セグメント電極に出力するON信号波形、OFF信号波形の各電圧を適正化することによって、表示エリア全面に均一な表示を得ることができるが、中間調を得ようとすると、保持期間初期に高電圧が印加された画素の反射率は、低電圧が印加された画素の反射率よりも高くなる傾向を有する。即ち、従来の駆動方法では、表示内容の影響を受け階調表示の反射率をコントロールできないといった問題点があった。
【0013】
本発明の目的は、表示内容の影響を受けることなく階調表示の反射率の制御を可能とするコレステリック液晶表示およびコレステリック液晶表示素子の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の第1の態様は、コレステリック液晶表示素子の駆動方法である。すなわち、第1のガラス基板の表面に設けられたコモン電極群と、前記第1のガラス基板と対向配置された第2のガラス基板の表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群の間に介在するコレステリック液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときにプレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持されるコレステリック液晶表示素子に対して、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧の差により前記画素を構成する液晶に電圧を印加して表示内容の書き換えを行う液晶表示素子の駆動方法であって、前記各コモン電極から、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向状態にするためのリセット電圧波形、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するための選択電圧波形、前記選択電圧波形で選択された配向状態を保持するための保持電圧波形、および、マトリクス駆動を行うために必要な非選択電圧波形からなるコモン電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップと、前記各セグメント電極から、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に決定するON信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック配向状態に決定するOFF信号波形と、データ階調信号波形とを含むセグメント電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップとを含み、前記保持電圧波形と前記ON信号波形の合成波形と、前記保持電圧波形と前記OFF信号波形の合成波形が、常に電圧の絶対値が同じであることを特徴とする。
【0015】
本発明の第2の態様は、コレステリック液晶表示装置である。すなわち、複数のコモン電極と複数のセグメント電極との各交差部で画素を形成するコレステリック液晶表示素子と、前記液晶素子の各画素のコレステリック液晶を、ホメオトロピック配向にするためのリセット電圧波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するための選択電圧波形と、前記選択電圧波形で選択された配向状態を保持するための保持電圧波形と、前記コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために必要な非選択電圧波形を含む駆動電圧波形を、各コモン電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するコモンドライバと、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に決定するON信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック配向状態に決定するOFF信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向とフォーカルコニック配向の混合状態に決定する階調信号波形とを含む駆動電圧波形を、各セグメント電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するセグメントドライバと、前記コモンドライバおよびセグメントドライバを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記リセット電圧波形の繰り返しからなるリセット期間、前記選択電圧波形からなる選択期間、前記保持電圧波形の繰り返しからなる保持期間をこの順番に有する電圧波形を少なくとも含むコモン電圧波形を、前記選択期間分ずらしながら前記コレステリック液晶表示素子のコモン電極に順次印加するように前記コモンドライバを制御し、前記コントローラーは、表示内容に対応して、前記選択期間に同期させて、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形を少なくとも配置したセグメント電圧波形を前記コレステリック液晶表示素子のセグメント電極に印加するように前記セグメントドライバを制御し、前記コントローラーは、前記保持期間に前記コレステリック液晶表示素子の画素に印加される電圧波形が、常に電圧の絶対値が同じになるように、前記コモンドライバおよび前記セグメントドライバを制御することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
図1は、本発明のコレステリック液晶表示装置の構成を示す概略図である。本発明のコレステリック液晶表示装置は、コレステリック液晶を互いに対向状態で交差する複数のコモン電極COM1、COM2、…と、複数のセグメント電極SEG1、SEG2、…とでマトリクス駆動するコレステリック液晶表示素子10と、本発明の駆動方法で表示内容の書き込みを行う機構とを具備したものである。この機構は、コモンドライバ12、セグメントドライバ14、コントローラ16、電源18により構成されている。
【0017】
コレステリック液晶表示素子10のコモン電極はコモンドライバ12の出力端子に接続され、セグメント電極はセグメントドライバ14の出力端子に接続されている。コントローラー16から与えられたデータに基づき、コモンドライバ12からコモン電極COM1、COM2、…に、セグメントドライバ14からセグメント電極SEG1、SEG2、…にそれぞれ電圧が印加される。液晶表示素子の画素には、それらの電圧の差が印加される。
【0018】
図2は、本発明のコレステリック液晶表示装置に使用されるコレステリック液晶表示素子10の概略図である。図2において、基板1としては、石英ガラス、SiO2膜等のアルカリイオン溶出防止膜が形成されたソーダライムガラス、または、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルム、ポリカーボネート等のプラスチック基板が挙げられる。
【0019】
基板1上に、電極2、電気絶縁膜3および配向膜4をこの順に積層し、電極2を、複数の直線状の電極にパターニングし、透明基板を作る。このような2枚の透明基板を電極が交差するようにメインシール5で貼り合わせ、メインシールで仕切られたスペース内に、コレステリック液晶6を封じ込める。
【0020】
ここで、電極2としては、ITO(Indium Tin Oxide)が好適であるが、他にSnO2などの導電性金属酸化物や、ポリピロールやポリアニリン等の導電性樹脂などの導電性材料でも良い。
【0021】
電気絶縁膜3は、SiO2、TiO2等の絶縁材料が好適である。電気絶縁膜は対向する電極間のショートを防止するために設けるもので必ずしも必要ではない。
【0022】
配向膜4としては、ポリイミド樹脂が好適であるが、含珪素、含フッ素、含窒素系の表面改質剤や樹脂を使用しても良い。また、水平配向膜、垂直配向膜のいずれでも良い。
【0023】
コレステリック液晶6は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶と、1〜30重量%のカイラル剤とからなるもの好適である。使用するネマティック液晶としては、特に限定しないが、その一例としてシアノビフェニル型、フェニルシクロヘキシル型、フェニルベンゾエート型、シクロヘキシルベンゾエート型、トラン型等の液晶が挙げられる。
【0024】
コレステリック液晶は、高分子マトリクス中に分散したものやカプセル化したものでも良い。コレステリック液晶の選択反射波長は、可視域にあるものだけではなく、赤外域にあっても良い。
【0025】
観察側と反対面には、光吸収膜7を形成しても良い。光吸収膜の色については、特に限定はしないが、黒または青が好まれる。
【0026】
また、光吸収膜7の代わりに、反射板、偏向板、位相差板などの光学フィルムを貼っても良い。
【0027】
観察側の面には、偏向板、位相差板、紫外線カット等の機能を有する光学フィルムを貼っても良い。
【0028】
以下、実施例を用いて、本発明を具体的に説明する。本実施例が対象とするコレステリック液晶表示装置は、コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に出力するデータ信号との組み合わせを2種類備えている。一方を、図3A、図3B、図3Cに、他方を図4A、図4B、図4Cに示す。図中、データON信号波形は、液晶の配向をプレーナー配向に導く信号であり、データOFF信号波形はフォーカルコニック配向に導く信号である。図3Aは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。図3Bは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。図3Cは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。同様に、図4Aは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。図4Bは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号を比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。図4Cは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【0029】
図3Bにおいて、コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、およびセグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、すべて6つのユニット期間(1)〜(6)からなる。これらの期間は、すべて同一である。
【0030】
コモン電極に出力する4種類の電圧波形は、各のユニット期間において、3値の電圧からなる。
【0031】
また、セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、ユニット期間(1)、(2)、(5)および(6)において1値の電圧(Vs0=0V)で構成され、ユニット期間(3)および(4)は2値の電圧(Vs0、Vs1)で構成されている。
【0032】
データON信号波形が電圧Vs1を出力するユニット期間(4)、データOFF信号波形が電圧Vs1を出力するユニット期間(3)に注目すると、コモン電極に出力する保持電圧波形と非選択電圧波形とは、同じ電圧Vc1で構成されている。
【0033】
このように、データON信号波形が0V以外の電圧で構成されているユニット期間とデータOFF信号波形が0V以外の電圧とで構成されているユニット期間において、コモン保持電圧波形とコモン非選択電圧波形との電圧を同じにすることによって、図3Aに示すように、コモン保持電圧波形とデータON信号波形との合成波形と、コモン保持電圧波形とデータOFF信号波形との合成波形は、すべてのユニット期間で電圧の絶対値を同じにすることができる。
【0034】
再び図3Bに着目すると、データON信号波形、データOFF信号波形とも、0V(=Vs0)を出力する期間は、Vs1(≠0V)を出力する期間の5倍である。
【0035】
セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形において、0Vを出力する期間が0V以外の電圧を出力する期間の1.5倍未満になると、コモンリセット電圧波形とデータ信号との合成波形の実効電圧が低くなって、コレステリック液晶をホメオトロピック状態にリセットできなくなったり、コレステリック液晶をホメオトロピック状態にリセットするためにコモンリセット電圧波形の出力電圧Vc7を高くする、すなわち駆動電圧を高くする必要が生じるからである。
【0036】
一方、図4Bにおいて、コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、およびセグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形も、図3Bと同様に、すべて6つのユニット期間(1)〜(6)からなる。これらの期間は、すべて同一である。
【0037】
コモン電極に出力する4種類の電圧波形は、各ユニット期間において、3値の電圧からなる。
【0038】
また、セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、ユニット期間(1)、(2)、(5)および(6)において1値の電圧(Vs3=Vmax)で構成され、ユニット期間(3)および(4)は2値の電圧(Vs3、Vs2)で構成されている。
【0039】
データON信号波形がVs2を出力するユニット期間(4)、データOFF信号波形がVs2を出力するユニット期間(3)に注目すると、コモン電極に出力する保持電圧波形と非選択電圧波形は、同じ電圧Vc6で構成されている。
【0040】
このように、データON信号波形がVmax以外の電圧で構成されているユニット期間と、データOFF信号波形がVmax以外の電圧で構成されているユニット期間とにおいて、コモン保持電圧波形とコモン非選択電圧波形の電圧とを同じにすることによって、図4Aのように、コモン保持電圧波形とデータON信号波形の合成波形と、コモン保持電圧波形とデータOFF信号波形の合成波形とは、すべてのユニット期間で電圧の絶対値を同じにすることができる。
【0041】
再び図4Bに着目すると、データON信号波形、データOFF信号波形とも、Vmax(=Vs3)を出力する期間は、Vs2(≠Vmax)を出力する期間の5倍である。
【0042】
セグメント電極に出力する信号において、Vmaxを出力する期間がVmax以外の電圧を出力する期間の1.5倍未満になると、コモンリセット電圧波形とデータ信号との合成波形の実効電圧が低くなって、コレステリック液晶をホメオトロピック状態にリセットできなくなったり、コレステリック液晶をホメオトロピック状態にリセットするためにデータ信号の出力電圧Vs3(=Vmax)を高くする、すなわち駆動電圧を高くする必要が生じるからである。
【0043】
図3および図4において、Vc0=Vs0=0V、Vc7=Vs3=Vmax、Vc0+Vc7=Vc1+Vc6=Vc2+Vc5=Vc3+Vc4=Vs0+Vs3=Vs1+Vs2とする。これによって、図3Aに示した各合成波形と、図4Aに示した各合成波形とは、すべてのユニット期間(1)〜(6)において、ちょうど正負が逆転した形になる。
【0044】
図3Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせと、図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせとの2種類の信号の組み合わせを使用して、すべての画素に印加される駆動電圧波形の正の電圧部分の実効電圧と負の電圧部分の実効電圧とが等しくなるように、コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を図5A、図5B、図5Cに示す。
【0045】
各コモン電極には、リセット電圧波形の繰り返しからなるリセット期間、選択電圧波形からなる選択期間、保持電圧波形の繰り返しからなる保持期間をこの順番に有する電圧波形をコモン電圧波形を選択期間分ずらしながらコレステリック液晶表示素子のコモン電極に順次印加する。最後のコモン電極にコモン選択電圧波形が印加された後もしばらくの間は、コモン保持電圧波形を印加する。一方、各セグメント電極には表示内容に応じて液晶の配向状態をプレーナー配向に導くデータON信号波形、フォーカルコニック配向に導くデータOFF信号波形を配置した駆動電圧波形を印加する。
【0046】
図5Bに示すように、図3Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせをY、図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせをXとする。
【0047】
図5Cは、図5Aで各コモン電極に出力する電圧波形と、各セグメント電極に出力する電圧波形とを電圧軸を併せて横方向に並べた図である。図5Cに示すように、図5Aでは、選択電圧波形の長さ単位で、Y、X、Y、X・・・というようにYとXを交互に各電極に出力する。
【0048】
液晶表示素子の画素には、コモン電極に出力する電圧波形からなるコモン駆動電圧波形、セグメント電極に出力する信号波形からなるセグメント駆動波形の差が出力される。一例として、図5Aの(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を図6に示す。
【0049】
電圧波形を簡単にするために図5Aでは、リセット期間はコモン選択電圧波形の6回分、保持期間をコモン選択電圧波形4回分としているが、本発明ではこれに限定されるものではない。
【0050】
通常リセット期間は、コモン選択電圧波形の10回から60回分、一方、保持期間はコモン選択電圧波形の10回から40回分に設定するが、画素に印加される電圧波形の正の電圧部分の実効電圧と負の電圧部分の実効電圧を等しくするためには、リセット期間、保持期間ともコモン選択電圧波形の偶数倍にする必要がある。
【0051】
図5Aでは、コモン電極が9本、セグメント電極が4本のマトリクス構造を示したが、本発明では電極の本数はこれに限定されない。コレステリック液晶はメモリ性を有するので、理論上コモン電極数、セグメント電極数に制限はない。
【0052】
図3Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせと、図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせとの2種類の信号の組み合わせを使用して、画素に印加される駆動電圧波形の正電圧部分の実効電圧と、負電圧部分の実効電圧が等しくなるようにコレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の第2の例を図7に示す。
【0053】
図3Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に出力するデータ信号との組み合わせをY、図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に出力するデータと信号の組み合わせをXとすると、図7では、選択電圧波形の長さ単位で、Y、Y、Y、X、X、X、Y、Y、Y、X、X、X・・・というようにYとXを3回ずつ交互に各電極に出力する。
【0054】
図7中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を図8に示す。
【0055】
画素に印加される電圧波形の、正の電圧部分の実効電圧と、負の電圧部分の実効電圧とを等しくするためには、リセット期間、保持期間ともコモン選択電圧波形の6の倍数倍にする必要がある。
【0056】
一般的に、各電極に出力する電圧波形を、Y、Y・・Y、X、X・・・X、Y、Y・・・Y、X、X・・・X、・・・というようにYとXをn回ずつ交互に構成することも可能である。この場合、リセット期間、保持期間ともコモン選択電圧波形の2nの倍数倍にすることで、画素に印加される電圧波形の正の電圧部分の実効電圧と、負の電圧部分の実効電圧とを等しくできる。
【0057】
また、図9、図11に示すように、m回目の液晶表示素子の表示内容の書き換えをYのみを使用して行い、m+1回目の液晶表示素子の表示内容の書き換えをXのみを使用して行うことで、画素に印加される電圧波形の正負のバランスをとっても良い。
【0058】
図9中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を図10に、図11中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を図12に示す。
【0059】
説明を簡単にするために、セグメント電極に出力する波形を、データON信号波形、データOFF信号波形の2種類にして説明してきたが、階調表示を行うためには、データON信号波形とデータOFF信号波形を、所望の割合で混合したデータ階調信号波形を、表示内容にあわせてセグメント電極に出力する。図13および図14は、それぞれ図3A、図4Aに、データ階調信号波形を加えたものである。図中、合成波形にはE(ON)、R(OFF)、N’(GS)などのように呼び名を記載している。これら図から明らかなように、コモン電極に出力する保持電圧波形とセグメント電極に出力する3つの信号の合成波形は、すべて電圧の絶対値は常に同じである。
【0060】
以下に、さらに具体例を説明する。コレステリック液晶表示素子10として、0.7gの大日本インキ化学工業製ネマティック液晶RPD−84202に、0.2gのメルク社製カイラル剤CB−15と、0.1gの旭電化工業社製カイラル剤CNL−617Rとを混合して得たコレステリック液晶を使用して、図2に示すコレステリック液晶表示素子を作成した。液晶層の厚みは4.5μmである。
【0061】
得られたコレステリック液晶表示素子に、図13に示す電圧波形の組み合わせおよび図14に示す電圧波形の組み合わせで構成した図15に示す電圧波形(波形A、波形B、波形C)を印加して、選択期間の電圧と液晶表示素子の視感反射率との関係を調べた。
【0062】
各波形において、リセット期間、保持期間は固定し、選択期間の0V以外の期間の電圧を横軸に、そのときの液晶表示素子の視感反射率を縦軸に表したものを図16に示す。
【0063】
波形A、波形Bおよび波形Cは、保持期間の最初の波形が、図14のE’(ON)かE’(OFF)かE’(GS)の違いだけで、その他の期間の波形は、すべて同じである。
【0064】
図16に示すように、波形Aの結果、波形Bの結果、および波形Cの結果は、電圧−反射率曲線は一致していることがわかる。
【0065】
階調表示は、図16においてRON、ROFFの中間で行うので、この結果から、液晶表示素子の表示内容によらず、階調表示の反射率を制御することが可能であることがわかる。
【0066】
実施例と同じコレステリック液晶表示素子に、図17に示す電圧波形の組み合わせおよび図18に示す電圧波形の組み合わせで構成した図19に示す電圧波形(波形A、波形B)を印加して、選択期間の電圧と液晶表示素子の視感反射率との関係を調べた。
【0067】
各波形において、リセット期間、保持期間は固定し、選択期間の0V以外の期間の電圧を横軸に、そのときの液晶表示素子の視感反射率を縦軸に表したものを図20に示す。
【0068】
波形Aおよび波形Bは、保持期間の最初の波形が、図18のE’(ON)かE’(OFF)の違いだけで、その他の期間の波形は、すべて同じである。
【0069】
図20に示すように、波形Aの結果と、波形Bの結果は、電圧−反射率曲線が一致していない。図20において、液晶表示素子の特定画素(COMn、SEGm)に反射率がRGSの階調状態を得たいときに、(COMn+1、SEGm)がプレーナー配向(ON)の場合は問題ないが、(COMn+1、SEGm)がフォーカルコニック配向(OFF)の場合には、ROFFの反射率になってしまうことを意味している。 すなわち、このような波形による駆動では、表示内容の影響を受けるので、階調表示の反射率を制御することができない。
【0070】
以上のように、図3、図4、図13、図14のようにコモン電極に出力する保持電圧波形とセグメント電極に出力するデータ信号との合成波形がすべて、常に電圧の絶対値が同じにすることによって、階調表示の反射率を制御できる。
【0071】
同様に、図21A、図21B、図21C、図22A、図22B、図22Cに示す波形による駆動方法でも、階調表示の反射率を制御できる。図21A、図21B、図21Cに示す波形の組み合わせ、図22A、図22B、図22Cに示す波形の組み合わせを使用することによって、すべての画素に印加される駆動電圧波形の正の電圧部分の実効電圧と負の電圧部分の実効電圧とを等しくすることも可能である。
【0072】
図21Bおよび図22Bにおいて、コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、およびセグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、すべて6つのユニット期間(1)〜(6)からなる。これらの期間は、すべて同一である。
【0073】
コモン電極に出力する4種類の電圧波形は、すべて同一のユニット期間(1)〜(6)において、3値の電圧からなる。
【0074】
また、セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、ユニット期間(1)、(2)、(5)および(6)において1値(Vs0=0V)であり、ユニット期間(3)および(4)は2値(Vs1、−Vs1)の電圧で構成されている。
【0075】
データON信号波形、データOFF信号波形がともに0V以外の電圧を出力するユニット期間(3)および(4)に注目すると、コモン電極に出力する保持電圧波形と非選択電圧波形は、同じ電圧Vc0で構成されている。
【0076】
したがって、図21Aおよび図22Aに示すように、コモン保持電圧波形とデータON信号波形の合成波形と、コモン保持電圧波形とデータOFF信号波形の合成波形とは、すべてのユニット期間で電圧の絶対値が同じである。
【0077】
再び図21B、図22Bに着目すると、データON信号波形、データOFF信号波形とも、0V(=Vs0)を出力する期間は、0V以外の電圧を出力する期間の2倍である。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】本発明のコレステリック液晶表示装置の構成を示す概略図である。
【図2】本発明のコレステリック液晶表示装置に使用されるコレステリック液晶表示素子の概略図である。
【図3A】コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。
【図3B】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図3C】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【図4A】コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。
【図4B】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図4C】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【図5A】コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図5B】図3Aおよび図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせを示す図である。
【図5C】図5Aで各コモン電極に出力する電圧波形と、各セグメント電極に出力する電圧波形とを時間軸を併せて横方向に並べた図である。
【図6】図5Aの(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図7】コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図8】図7中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図9】コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図10】図9中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図11】コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図12】図11中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図13】データ階調信号波形を含む電圧波形を示す図である。
【図14】データ階調信号波形を含む電圧波形を示す図である。
【図15】図13に示す電圧波形の組合せおよび図14に示す電圧波形の組み合わせで構成した電圧波形を示す図である。
【図16】液晶表示素子のパルス電圧−視感反射率の特性を示す図である。
【図17】電圧波形を示す図である。
【図18】電圧波形を示す図である。
【図19】図17に示す電圧波形の組み合わせおよび図18に示す電圧波形の組み合わせで構成した電圧波形を示す図である。
【図20】液晶表示素子のパルス電圧−視感反射率の特性を示す図である。
【図21A】コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。
【図21B】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図21C】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【図22A】コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。
【図22B】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図22C】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【図23】DDS法の駆動電圧波形を示す図である。
【図24】単純マトリクスパネルを駆動させるために、コモン電極に印加される電圧のタイミング図である。
【図25A】コモン電極に印加されるリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に印加されるプレーナー用のON信号波形、フォーカルコニック用OFF信号波形と、これらの合成波形とを示す図である。
【図25B】コモン電極に印加される波形と、セグメント電極に印加される波形とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図26A】コレステリック液晶表示素子を駆動させるために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図26B】図26Aの各コモン電極に出力する電圧波形を示す図である。
【図26C】図26Aの各セグメント電極に出力する電圧波形を示す図である。
【図27A】(COM2、SEG1)の画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図27B】(COM2、SEG3)の画素に印加される電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
【0079】
1 基板
2 電極
3 電気絶縁膜
4 配向膜
5 メインシール
6 コレステリック液晶
7 光吸収膜
10 コレステリック液晶表示素子
12 コモンドライバ
14 セグメントドライバ
16 コントローラ
18 電源
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置(LCD)および液晶表示素子の駆動方法、特に、互いに対向状態で交差する複数のコモン電極と複数のセグメント電極とから液晶層に電圧波形を入力するようにしたコレステリック液晶表示装置およびコレステリック液晶表示素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コレステリック液晶表示装置は、外光の反射を利用した明るい表示が可能であること、電源を切っても、表示内容が消えないこと(メモリ性)、単純マトリクス駆動で大容量表示が可能であることなどの利点を有することから、近年、電子ペーパー分野で注目されている。そして、コレステリック液晶表示素子は、メモリ性という独特な特徴を有することから駆動方法として工夫がこらされた提案がされている。
【0003】
例えば、特開平11−326871号公報(特許文献1)を一例に、はじめに全コモン電極にコレステリック液晶をフォーカルコニック配向にするためのリセット電圧を印加した後に、コモン電極を一本ずつ順次選択して選択電圧を印加する駆動方法が開示されている(この駆動方法は、フォーカルコニックリセット法;FCR法と呼ばれている)。この方法では、コモン電極、セグメント電極兼用のSTN(Super Twisted Nematic)ドライバを使用して駆動することが可能であるところから、この駆動方法は、コンベンショナル駆動と呼ばれている。
【0004】
しかし、このような汎用のSTNドライバを使用したコンベンショナル駆動では、プレーナー配向状態の反射率の高い、高コントラストの見やすい実用的な表示を得るためには、コモン電極1本を書き換える時間を3msec以上に設定する必要があり、書換え速度が遅いという欠点を有していた。
【0005】
このような問題点を鑑みて、米国特許第5,748,277号公報(特許文献2)には、DDS(Dynamic Drive Scheme)法と名づけられた駆動方法が提案されている。図23に、DDS法の駆動電圧波形を示すが、液晶をホメオトロピック配向にするためのリセット期間、最終的な表示がプレーナー配向か、フォーカルコニック配向か、またはその中間状態かを決定する選択期間、選択期間で選択された状態を保持するための期間、および、単純マトリクス駆動をするために生じる非選択期間を有している。
【0006】
一例として、コモン電極数が16本の単純マトリクスパネルを駆動させるために、コモン電極に印加される電圧のタイミング図を、図24に示す。コモン電極にはリセット期間、選択期間、保持期間、非選択期間に対応した電圧波形、すなわちリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形を、選択期間の長さ分ずらして順次コモン電極に印加していく。DDS法では、この選択期間を室温でも1msec以下にすることが可能であるので、DDS法は高速駆動に適した方法であるといえる。
【0007】
SID’97 Digest, 899(1997)(非特許文献1)には、実際にDDS駆動を行う場合に、コレステリック液晶表示素子のコモン電極、セグメント電極に入力される電圧波形およびその合成波形が記載されている。その形状を図25A、図25Bに示す。
【0008】
図25Aは、コモン電極に印加されるリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に印加されるプレーナー用のON信号波形、フォーカルコニック用OFF信号波形と、これらの合成波形とを示している。図25Bは、コモン電極に印加される波形と、セグメント電極に印加される波形とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【0009】
図26A、図26B、図26Cに、図25A、図25Bに示した各電圧波形で、コモン電極が4本、セグメント電極が3本のコレステリック液晶表示素子を駆動させるために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す。
【0010】
図の簡素化のため、リセット期間にコモン電極に出力するリセット電圧波形を5回、保持期間にコモン電極に出力する保持電圧波形を4回としたが、実際の駆動においては、リセット電圧波形は20〜100回程度、リセット期間の時間にして20〜50msec程度が、一方、保持電圧波形は10〜60回程度、保持期間の時間として10〜30msec程度が適当とされている。
【0011】
液晶表示素子の画素には、コモン電極に出力する信号からなるコモン駆動波形と、セグメント電極に出力する信号からなるセグメント駆動波形との差(合成波形)が出力される。一例として、図26Aの(COM2、SEG1)の画素に印加される電圧波形を図27Aに、(COM2、SEG3)の画素に印加される電圧波形を図27Bに示す。
【特許文献1】特開平11−326871号公報
【特許文献2】米国特許第5,748,277号公報
【非特許文献1】SID'97 Digest, 899(1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかし、DDS法においては、選択期間だけではなく保持期間初期の電圧の並びも、最終的な液晶の配向状態に大きく影響するという問題があった。例えば、図27Aと、図27Bを比較した場合、保持期間初期の電圧の並びは、図27AではVel→Veh、図27BではVeh→Velで異なっている。ON、OFFの2値の表示では、コモン電極に出力する選択電圧波形、セグメント電極に出力するON信号波形、OFF信号波形の各電圧を適正化することによって、表示エリア全面に均一な表示を得ることができるが、中間調を得ようとすると、保持期間初期に高電圧が印加された画素の反射率は、低電圧が印加された画素の反射率よりも高くなる傾向を有する。即ち、従来の駆動方法では、表示内容の影響を受け階調表示の反射率をコントロールできないといった問題点があった。
【0013】
本発明の目的は、表示内容の影響を受けることなく階調表示の反射率の制御を可能とするコレステリック液晶表示およびコレステリック液晶表示素子の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の第1の態様は、コレステリック液晶表示素子の駆動方法である。すなわち、第1のガラス基板の表面に設けられたコモン電極群と、前記第1のガラス基板と対向配置された第2のガラス基板の表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群の間に介在するコレステリック液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときにプレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持されるコレステリック液晶表示素子に対して、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧の差により前記画素を構成する液晶に電圧を印加して表示内容の書き換えを行う液晶表示素子の駆動方法であって、前記各コモン電極から、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向状態にするためのリセット電圧波形、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するための選択電圧波形、前記選択電圧波形で選択された配向状態を保持するための保持電圧波形、および、マトリクス駆動を行うために必要な非選択電圧波形からなるコモン電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップと、前記各セグメント電極から、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に決定するON信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック配向状態に決定するOFF信号波形と、データ階調信号波形とを含むセグメント電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップとを含み、前記保持電圧波形と前記ON信号波形の合成波形と、前記保持電圧波形と前記OFF信号波形の合成波形が、常に電圧の絶対値が同じであることを特徴とする。
【0015】
本発明の第2の態様は、コレステリック液晶表示装置である。すなわち、複数のコモン電極と複数のセグメント電極との各交差部で画素を形成するコレステリック液晶表示素子と、前記液晶素子の各画素のコレステリック液晶を、ホメオトロピック配向にするためのリセット電圧波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するための選択電圧波形と、前記選択電圧波形で選択された配向状態を保持するための保持電圧波形と、前記コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために必要な非選択電圧波形を含む駆動電圧波形を、各コモン電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するコモンドライバと、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に決定するON信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック配向状態に決定するOFF信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向とフォーカルコニック配向の混合状態に決定する階調信号波形とを含む駆動電圧波形を、各セグメント電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するセグメントドライバと、前記コモンドライバおよびセグメントドライバを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記リセット電圧波形の繰り返しからなるリセット期間、前記選択電圧波形からなる選択期間、前記保持電圧波形の繰り返しからなる保持期間をこの順番に有する電圧波形を少なくとも含むコモン電圧波形を、前記選択期間分ずらしながら前記コレステリック液晶表示素子のコモン電極に順次印加するように前記コモンドライバを制御し、前記コントローラーは、表示内容に対応して、前記選択期間に同期させて、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形を少なくとも配置したセグメント電圧波形を前記コレステリック液晶表示素子のセグメント電極に印加するように前記セグメントドライバを制御し、前記コントローラーは、前記保持期間に前記コレステリック液晶表示素子の画素に印加される電圧波形が、常に電圧の絶対値が同じになるように、前記コモンドライバおよび前記セグメントドライバを制御することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
図1は、本発明のコレステリック液晶表示装置の構成を示す概略図である。本発明のコレステリック液晶表示装置は、コレステリック液晶を互いに対向状態で交差する複数のコモン電極COM1、COM2、…と、複数のセグメント電極SEG1、SEG2、…とでマトリクス駆動するコレステリック液晶表示素子10と、本発明の駆動方法で表示内容の書き込みを行う機構とを具備したものである。この機構は、コモンドライバ12、セグメントドライバ14、コントローラ16、電源18により構成されている。
【0017】
コレステリック液晶表示素子10のコモン電極はコモンドライバ12の出力端子に接続され、セグメント電極はセグメントドライバ14の出力端子に接続されている。コントローラー16から与えられたデータに基づき、コモンドライバ12からコモン電極COM1、COM2、…に、セグメントドライバ14からセグメント電極SEG1、SEG2、…にそれぞれ電圧が印加される。液晶表示素子の画素には、それらの電圧の差が印加される。
【0018】
図2は、本発明のコレステリック液晶表示装置に使用されるコレステリック液晶表示素子10の概略図である。図2において、基板1としては、石英ガラス、SiO2膜等のアルカリイオン溶出防止膜が形成されたソーダライムガラス、または、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルム、ポリカーボネート等のプラスチック基板が挙げられる。
【0019】
基板1上に、電極2、電気絶縁膜3および配向膜4をこの順に積層し、電極2を、複数の直線状の電極にパターニングし、透明基板を作る。このような2枚の透明基板を電極が交差するようにメインシール5で貼り合わせ、メインシールで仕切られたスペース内に、コレステリック液晶6を封じ込める。
【0020】
ここで、電極2としては、ITO(Indium Tin Oxide)が好適であるが、他にSnO2などの導電性金属酸化物や、ポリピロールやポリアニリン等の導電性樹脂などの導電性材料でも良い。
【0021】
電気絶縁膜3は、SiO2、TiO2等の絶縁材料が好適である。電気絶縁膜は対向する電極間のショートを防止するために設けるもので必ずしも必要ではない。
【0022】
配向膜4としては、ポリイミド樹脂が好適であるが、含珪素、含フッ素、含窒素系の表面改質剤や樹脂を使用しても良い。また、水平配向膜、垂直配向膜のいずれでも良い。
【0023】
コレステリック液晶6は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶と、1〜30重量%のカイラル剤とからなるもの好適である。使用するネマティック液晶としては、特に限定しないが、その一例としてシアノビフェニル型、フェニルシクロヘキシル型、フェニルベンゾエート型、シクロヘキシルベンゾエート型、トラン型等の液晶が挙げられる。
【0024】
コレステリック液晶は、高分子マトリクス中に分散したものやカプセル化したものでも良い。コレステリック液晶の選択反射波長は、可視域にあるものだけではなく、赤外域にあっても良い。
【0025】
観察側と反対面には、光吸収膜7を形成しても良い。光吸収膜の色については、特に限定はしないが、黒または青が好まれる。
【0026】
また、光吸収膜7の代わりに、反射板、偏向板、位相差板などの光学フィルムを貼っても良い。
【0027】
観察側の面には、偏向板、位相差板、紫外線カット等の機能を有する光学フィルムを貼っても良い。
【0028】
以下、実施例を用いて、本発明を具体的に説明する。本実施例が対象とするコレステリック液晶表示装置は、コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に出力するデータ信号との組み合わせを2種類備えている。一方を、図3A、図3B、図3Cに、他方を図4A、図4B、図4Cに示す。図中、データON信号波形は、液晶の配向をプレーナー配向に導く信号であり、データOFF信号波形はフォーカルコニック配向に導く信号である。図3Aは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。図3Bは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。図3Cは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。同様に、図4Aは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。図4Bは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号を比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。図4Cは、コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【0029】
図3Bにおいて、コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、およびセグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、すべて6つのユニット期間(1)〜(6)からなる。これらの期間は、すべて同一である。
【0030】
コモン電極に出力する4種類の電圧波形は、各のユニット期間において、3値の電圧からなる。
【0031】
また、セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、ユニット期間(1)、(2)、(5)および(6)において1値の電圧(Vs0=0V)で構成され、ユニット期間(3)および(4)は2値の電圧(Vs0、Vs1)で構成されている。
【0032】
データON信号波形が電圧Vs1を出力するユニット期間(4)、データOFF信号波形が電圧Vs1を出力するユニット期間(3)に注目すると、コモン電極に出力する保持電圧波形と非選択電圧波形とは、同じ電圧Vc1で構成されている。
【0033】
このように、データON信号波形が0V以外の電圧で構成されているユニット期間とデータOFF信号波形が0V以外の電圧とで構成されているユニット期間において、コモン保持電圧波形とコモン非選択電圧波形との電圧を同じにすることによって、図3Aに示すように、コモン保持電圧波形とデータON信号波形との合成波形と、コモン保持電圧波形とデータOFF信号波形との合成波形は、すべてのユニット期間で電圧の絶対値を同じにすることができる。
【0034】
再び図3Bに着目すると、データON信号波形、データOFF信号波形とも、0V(=Vs0)を出力する期間は、Vs1(≠0V)を出力する期間の5倍である。
【0035】
セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形において、0Vを出力する期間が0V以外の電圧を出力する期間の1.5倍未満になると、コモンリセット電圧波形とデータ信号との合成波形の実効電圧が低くなって、コレステリック液晶をホメオトロピック状態にリセットできなくなったり、コレステリック液晶をホメオトロピック状態にリセットするためにコモンリセット電圧波形の出力電圧Vc7を高くする、すなわち駆動電圧を高くする必要が生じるからである。
【0036】
一方、図4Bにおいて、コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、およびセグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形も、図3Bと同様に、すべて6つのユニット期間(1)〜(6)からなる。これらの期間は、すべて同一である。
【0037】
コモン電極に出力する4種類の電圧波形は、各ユニット期間において、3値の電圧からなる。
【0038】
また、セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、ユニット期間(1)、(2)、(5)および(6)において1値の電圧(Vs3=Vmax)で構成され、ユニット期間(3)および(4)は2値の電圧(Vs3、Vs2)で構成されている。
【0039】
データON信号波形がVs2を出力するユニット期間(4)、データOFF信号波形がVs2を出力するユニット期間(3)に注目すると、コモン電極に出力する保持電圧波形と非選択電圧波形は、同じ電圧Vc6で構成されている。
【0040】
このように、データON信号波形がVmax以外の電圧で構成されているユニット期間と、データOFF信号波形がVmax以外の電圧で構成されているユニット期間とにおいて、コモン保持電圧波形とコモン非選択電圧波形の電圧とを同じにすることによって、図4Aのように、コモン保持電圧波形とデータON信号波形の合成波形と、コモン保持電圧波形とデータOFF信号波形の合成波形とは、すべてのユニット期間で電圧の絶対値を同じにすることができる。
【0041】
再び図4Bに着目すると、データON信号波形、データOFF信号波形とも、Vmax(=Vs3)を出力する期間は、Vs2(≠Vmax)を出力する期間の5倍である。
【0042】
セグメント電極に出力する信号において、Vmaxを出力する期間がVmax以外の電圧を出力する期間の1.5倍未満になると、コモンリセット電圧波形とデータ信号との合成波形の実効電圧が低くなって、コレステリック液晶をホメオトロピック状態にリセットできなくなったり、コレステリック液晶をホメオトロピック状態にリセットするためにデータ信号の出力電圧Vs3(=Vmax)を高くする、すなわち駆動電圧を高くする必要が生じるからである。
【0043】
図3および図4において、Vc0=Vs0=0V、Vc7=Vs3=Vmax、Vc0+Vc7=Vc1+Vc6=Vc2+Vc5=Vc3+Vc4=Vs0+Vs3=Vs1+Vs2とする。これによって、図3Aに示した各合成波形と、図4Aに示した各合成波形とは、すべてのユニット期間(1)〜(6)において、ちょうど正負が逆転した形になる。
【0044】
図3Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせと、図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせとの2種類の信号の組み合わせを使用して、すべての画素に印加される駆動電圧波形の正の電圧部分の実効電圧と負の電圧部分の実効電圧とが等しくなるように、コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を図5A、図5B、図5Cに示す。
【0045】
各コモン電極には、リセット電圧波形の繰り返しからなるリセット期間、選択電圧波形からなる選択期間、保持電圧波形の繰り返しからなる保持期間をこの順番に有する電圧波形をコモン電圧波形を選択期間分ずらしながらコレステリック液晶表示素子のコモン電極に順次印加する。最後のコモン電極にコモン選択電圧波形が印加された後もしばらくの間は、コモン保持電圧波形を印加する。一方、各セグメント電極には表示内容に応じて液晶の配向状態をプレーナー配向に導くデータON信号波形、フォーカルコニック配向に導くデータOFF信号波形を配置した駆動電圧波形を印加する。
【0046】
図5Bに示すように、図3Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせをY、図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせをXとする。
【0047】
図5Cは、図5Aで各コモン電極に出力する電圧波形と、各セグメント電極に出力する電圧波形とを電圧軸を併せて横方向に並べた図である。図5Cに示すように、図5Aでは、選択電圧波形の長さ単位で、Y、X、Y、X・・・というようにYとXを交互に各電極に出力する。
【0048】
液晶表示素子の画素には、コモン電極に出力する電圧波形からなるコモン駆動電圧波形、セグメント電極に出力する信号波形からなるセグメント駆動波形の差が出力される。一例として、図5Aの(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を図6に示す。
【0049】
電圧波形を簡単にするために図5Aでは、リセット期間はコモン選択電圧波形の6回分、保持期間をコモン選択電圧波形4回分としているが、本発明ではこれに限定されるものではない。
【0050】
通常リセット期間は、コモン選択電圧波形の10回から60回分、一方、保持期間はコモン選択電圧波形の10回から40回分に設定するが、画素に印加される電圧波形の正の電圧部分の実効電圧と負の電圧部分の実効電圧を等しくするためには、リセット期間、保持期間ともコモン選択電圧波形の偶数倍にする必要がある。
【0051】
図5Aでは、コモン電極が9本、セグメント電極が4本のマトリクス構造を示したが、本発明では電極の本数はこれに限定されない。コレステリック液晶はメモリ性を有するので、理論上コモン電極数、セグメント電極数に制限はない。
【0052】
図3Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせと、図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせとの2種類の信号の組み合わせを使用して、画素に印加される駆動電圧波形の正電圧部分の実効電圧と、負電圧部分の実効電圧が等しくなるようにコレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の第2の例を図7に示す。
【0053】
図3Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に出力するデータ信号との組み合わせをY、図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に出力するデータと信号の組み合わせをXとすると、図7では、選択電圧波形の長さ単位で、Y、Y、Y、X、X、X、Y、Y、Y、X、X、X・・・というようにYとXを3回ずつ交互に各電極に出力する。
【0054】
図7中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を図8に示す。
【0055】
画素に印加される電圧波形の、正の電圧部分の実効電圧と、負の電圧部分の実効電圧とを等しくするためには、リセット期間、保持期間ともコモン選択電圧波形の6の倍数倍にする必要がある。
【0056】
一般的に、各電極に出力する電圧波形を、Y、Y・・Y、X、X・・・X、Y、Y・・・Y、X、X・・・X、・・・というようにYとXをn回ずつ交互に構成することも可能である。この場合、リセット期間、保持期間ともコモン選択電圧波形の2nの倍数倍にすることで、画素に印加される電圧波形の正の電圧部分の実効電圧と、負の電圧部分の実効電圧とを等しくできる。
【0057】
また、図9、図11に示すように、m回目の液晶表示素子の表示内容の書き換えをYのみを使用して行い、m+1回目の液晶表示素子の表示内容の書き換えをXのみを使用して行うことで、画素に印加される電圧波形の正負のバランスをとっても良い。
【0058】
図9中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を図10に、図11中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を図12に示す。
【0059】
説明を簡単にするために、セグメント電極に出力する波形を、データON信号波形、データOFF信号波形の2種類にして説明してきたが、階調表示を行うためには、データON信号波形とデータOFF信号波形を、所望の割合で混合したデータ階調信号波形を、表示内容にあわせてセグメント電極に出力する。図13および図14は、それぞれ図3A、図4Aに、データ階調信号波形を加えたものである。図中、合成波形にはE(ON)、R(OFF)、N’(GS)などのように呼び名を記載している。これら図から明らかなように、コモン電極に出力する保持電圧波形とセグメント電極に出力する3つの信号の合成波形は、すべて電圧の絶対値は常に同じである。
【0060】
以下に、さらに具体例を説明する。コレステリック液晶表示素子10として、0.7gの大日本インキ化学工業製ネマティック液晶RPD−84202に、0.2gのメルク社製カイラル剤CB−15と、0.1gの旭電化工業社製カイラル剤CNL−617Rとを混合して得たコレステリック液晶を使用して、図2に示すコレステリック液晶表示素子を作成した。液晶層の厚みは4.5μmである。
【0061】
得られたコレステリック液晶表示素子に、図13に示す電圧波形の組み合わせおよび図14に示す電圧波形の組み合わせで構成した図15に示す電圧波形(波形A、波形B、波形C)を印加して、選択期間の電圧と液晶表示素子の視感反射率との関係を調べた。
【0062】
各波形において、リセット期間、保持期間は固定し、選択期間の0V以外の期間の電圧を横軸に、そのときの液晶表示素子の視感反射率を縦軸に表したものを図16に示す。
【0063】
波形A、波形Bおよび波形Cは、保持期間の最初の波形が、図14のE’(ON)かE’(OFF)かE’(GS)の違いだけで、その他の期間の波形は、すべて同じである。
【0064】
図16に示すように、波形Aの結果、波形Bの結果、および波形Cの結果は、電圧−反射率曲線は一致していることがわかる。
【0065】
階調表示は、図16においてRON、ROFFの中間で行うので、この結果から、液晶表示素子の表示内容によらず、階調表示の反射率を制御することが可能であることがわかる。
【0066】
実施例と同じコレステリック液晶表示素子に、図17に示す電圧波形の組み合わせおよび図18に示す電圧波形の組み合わせで構成した図19に示す電圧波形(波形A、波形B)を印加して、選択期間の電圧と液晶表示素子の視感反射率との関係を調べた。
【0067】
各波形において、リセット期間、保持期間は固定し、選択期間の0V以外の期間の電圧を横軸に、そのときの液晶表示素子の視感反射率を縦軸に表したものを図20に示す。
【0068】
波形Aおよび波形Bは、保持期間の最初の波形が、図18のE’(ON)かE’(OFF)の違いだけで、その他の期間の波形は、すべて同じである。
【0069】
図20に示すように、波形Aの結果と、波形Bの結果は、電圧−反射率曲線が一致していない。図20において、液晶表示素子の特定画素(COMn、SEGm)に反射率がRGSの階調状態を得たいときに、(COMn+1、SEGm)がプレーナー配向(ON)の場合は問題ないが、(COMn+1、SEGm)がフォーカルコニック配向(OFF)の場合には、ROFFの反射率になってしまうことを意味している。 すなわち、このような波形による駆動では、表示内容の影響を受けるので、階調表示の反射率を制御することができない。
【0070】
以上のように、図3、図4、図13、図14のようにコモン電極に出力する保持電圧波形とセグメント電極に出力するデータ信号との合成波形がすべて、常に電圧の絶対値が同じにすることによって、階調表示の反射率を制御できる。
【0071】
同様に、図21A、図21B、図21C、図22A、図22B、図22Cに示す波形による駆動方法でも、階調表示の反射率を制御できる。図21A、図21B、図21Cに示す波形の組み合わせ、図22A、図22B、図22Cに示す波形の組み合わせを使用することによって、すべての画素に印加される駆動電圧波形の正の電圧部分の実効電圧と負の電圧部分の実効電圧とを等しくすることも可能である。
【0072】
図21Bおよび図22Bにおいて、コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、およびセグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、すべて6つのユニット期間(1)〜(6)からなる。これらの期間は、すべて同一である。
【0073】
コモン電極に出力する4種類の電圧波形は、すべて同一のユニット期間(1)〜(6)において、3値の電圧からなる。
【0074】
また、セグメント電極に出力するデータON信号波形、データOFF信号波形は、ユニット期間(1)、(2)、(5)および(6)において1値(Vs0=0V)であり、ユニット期間(3)および(4)は2値(Vs1、−Vs1)の電圧で構成されている。
【0075】
データON信号波形、データOFF信号波形がともに0V以外の電圧を出力するユニット期間(3)および(4)に注目すると、コモン電極に出力する保持電圧波形と非選択電圧波形は、同じ電圧Vc0で構成されている。
【0076】
したがって、図21Aおよび図22Aに示すように、コモン保持電圧波形とデータON信号波形の合成波形と、コモン保持電圧波形とデータOFF信号波形の合成波形とは、すべてのユニット期間で電圧の絶対値が同じである。
【0077】
再び図21B、図22Bに着目すると、データON信号波形、データOFF信号波形とも、0V(=Vs0)を出力する期間は、0V以外の電圧を出力する期間の2倍である。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】本発明のコレステリック液晶表示装置の構成を示す概略図である。
【図2】本発明のコレステリック液晶表示装置に使用されるコレステリック液晶表示素子の概略図である。
【図3A】コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。
【図3B】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図3C】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【図4A】コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。
【図4B】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図4C】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【図5A】コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図5B】図3Aおよび図4Aに示したコモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、セグメント電極に出力するデータ信号の組み合わせを示す図である。
【図5C】図5Aで各コモン電極に出力する電圧波形と、各セグメント電極に出力する電圧波形とを時間軸を併せて横方向に並べた図である。
【図6】図5Aの(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図7】コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図8】図7中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図9】コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図10】図9中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図11】コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図12】図11中の(COM3、SEG2)および(COM8、SEG1)の各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図13】データ階調信号波形を含む電圧波形を示す図である。
【図14】データ階調信号波形を含む電圧波形を示す図である。
【図15】図13に示す電圧波形の組合せおよび図14に示す電圧波形の組み合わせで構成した電圧波形を示す図である。
【図16】液晶表示素子のパルス電圧−視感反射率の特性を示す図である。
【図17】電圧波形を示す図である。
【図18】電圧波形を示す図である。
【図19】図17に示す電圧波形の組み合わせおよび図18に示す電圧波形の組み合わせで構成した電圧波形を示す図である。
【図20】液晶表示素子のパルス電圧−視感反射率の特性を示す図である。
【図21A】コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。
【図21B】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図21C】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【図22A】コモン電極に出力する4種類の電圧波形、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。
【図22B】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図22C】コモン電極に出力する4種類の電圧波形と、セグメント電極に出力する2種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。
【図23】DDS法の駆動電圧波形を示す図である。
【図24】単純マトリクスパネルを駆動させるために、コモン電極に印加される電圧のタイミング図である。
【図25A】コモン電極に印加されるリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形と、セグメント電極に印加されるプレーナー用のON信号波形、フォーカルコニック用OFF信号波形と、これらの合成波形とを示す図である。
【図25B】コモン電極に印加される波形と、セグメント電極に印加される波形とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
【図26A】コレステリック液晶表示素子を駆動させるために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す図である。
【図26B】図26Aの各コモン電極に出力する電圧波形を示す図である。
【図26C】図26Aの各セグメント電極に出力する電圧波形を示す図である。
【図27A】(COM2、SEG1)の画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図27B】(COM2、SEG3)の画素に印加される電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
【0079】
1 基板
2 電極
3 電気絶縁膜
4 配向膜
5 メインシール
6 コレステリック液晶
7 光吸収膜
10 コレステリック液晶表示素子
12 コモンドライバ
14 セグメントドライバ
16 コントローラ
18 電源
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1のガラス基板の表面に設けられたコモン電極群と、前記第1のガラス基板と対向配置された第2のガラス基板の表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群の間に介在するコレステリック液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときにプレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持されるコレステリック液晶表示素子に対して、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧の差により前記画素を構成する液晶に電圧を印加して表示内容の書き換えを行う液晶表示素子の駆動方法であって、
前記各コモン電極から、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向状態にするためのリセット電圧波形、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するための選択電圧波形、前記選択電圧波形で選択された配向状態を保持するための保持電圧波形、および、マトリクス駆動を行うために必要な非選択電圧波形からなるコモン電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップと、
前記各セグメント電極から、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に決定するON信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック配向状態に決定するOFF信号波形と、データ階調信号波形とを含むセグメント電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップとを含み、
前記保持電圧波形と前記ON信号波形の合成波形と、前記保持電圧波形と前記OFF信号波形の合成波形が、常に電圧の絶対値が同じであることを特徴とするコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項2】
前記コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、および前記セグメント電極に出力するON信号波形、OFF信号波形は、同一数のユニット期間を有し、前記保持電圧波形と前記非選択電圧波形は、同じ電圧を出力するユニット期間を有することを特徴とする請求項1に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項3】
前記コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、および非選択電圧波形は、同一のユニット期間において、3値の電圧で構成することを特徴とする請求項2に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項4】
前記セグメント電極に出力するON信号波形およびOFF信号波形は、同一のユニット期間において、2値の電圧で構成することを特徴とする請求項2または3に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項5】
前記2値の電圧は、0Vと0V以外の電圧とであり、前記セグメント電極に出力するON信号波形およびOFF信号波形は、0Vを出力するユニット期間を有し、0Vを出力する期間は、0V以外の電圧を出力する期間の1.5倍以上であることを特徴とする請求項4に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項6】
前記コモン電極に出力する保持電圧波形および非選択電圧波形が同じ電圧を出力するユニット期間を有し、このユニット期間は、前記セグメント電極に出力するON信号波形の0V以外の電圧を出力するユニット期間とOFF信号波形の0V以外の電圧を出力するユニット期間とであることを特徴とする請求項5に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項7】
前記2値の電圧は、前記液晶表示素子に出力する電圧の最大値Vmaxと、前記最大値Vmax以外の電圧とであり、前記セグメント電極に出力するON信号波形およびOFF信号波形は、前記最大値Vmaxを出力するユニット期間を有し、前記最大値Vmaxを出力する期間は、前記最大値Vmax以外の電圧を出力する期間の1.5倍以上であることを特徴とする請求項4に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項8】
前記コモン電極に出力する保持電圧波形および非選択電圧波形が同じ電圧を出力するユニット期間を有し、このユニット期間は、前記セグメント電極に出力するON信号波形の前記最大値Vmax以外の電圧を出力するユニット期間と、OFF信号波形の前記最大値Vmax以外の電圧を出力するユニット期間とであることを特徴とする請求項7に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項9】
複数のコモン電極と複数のセグメント電極との各交差部で画素を形成するコレステリック液晶表示素子と、
前記液晶素子の各画素のコレステリック液晶を、ホメオトロピック配向にするためのリセット電圧波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するための選択電圧波形と、前記選択電圧波形で選択された配向状態を保持するための保持電圧波形と、前記コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために必要な非選択電圧波形を含む駆動電圧波形を、各コモン電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するコモンドライバと、
前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に決定するON信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック配向状態に決定するOFF信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向とフォーカルコニック配向の混合状態に決定する階調信号波形とを含む駆動電圧波形を、各セグメント電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するセグメントドライバと、
前記コモンドライバおよびセグメントドライバを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記リセット電圧波形の繰り返しからなるリセット期間、前記選択電圧波形からなる選択期間、前記保持電圧波形の繰り返しからなる保持期間をこの順番に有する電圧波形を少なくとも含むコモン電圧波形を、前記選択期間分ずらしながら前記コレステリック液晶表示素子のコモン電極に順次印加するように前記コモンドライバを制御し、
前記コントローラーは、表示内容に対応して、前記選択期間に同期させて、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形を少なくとも配置したセグメント電圧波形を前記コレステリック液晶表示素子のセグメント電極に印加するように前記セグメントドライバを制御し、
前記コントローラーは、前記保持期間に前記コレステリック液晶表示素子の画素に印加される電圧波形が、常に電圧の絶対値が同じになるように、前記コモンドライバおよび前記セグメントドライバを制御することを特徴とするコレステリック液晶表示素子装置。
【請求項10】
前記リセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形の第1および第2の組み合わせを有し、表示内容の書き換えを行うために画素に印加される駆動電圧波形の正の電圧波形と負の電圧波形が等しくなるように、前記コントローラーは、前記第1の組み合わせの電圧波形を各電極に印加するタイミングと、前記第2の組み合わせの電圧波形を各電極に印加するタイミングを制御することを特徴とする請求項9に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項11】
前記リセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形の第1および第2の組み合わせを有し、前記コントローラーは、n回目の表示内容の書き換えを前記第1の組み合わせの電圧波形のみで行い、n+1回目の表示内容の書き換えを前記第2の組み合わせの電圧波形のみで行うように制御することを特徴とする請求項9に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項12】
前記リセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形の第1および第2の組み合わせを有し、前記コントローラーは、連続するn回の表示内容の書き換えを前記第1の組み合わせの電圧波形のみで行い、続いて連続するn回の表示内容の書き換えを前記第2の組み合わせの電圧波形のみで行うことが交互に繰り返されるように制御することを特徴とする請求項9に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項1】
第1のガラス基板の表面に設けられたコモン電極群と、前記第1のガラス基板と対向配置された第2のガラス基板の表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群の間に介在するコレステリック液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときにプレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持されるコレステリック液晶表示素子に対して、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧の差により前記画素を構成する液晶に電圧を印加して表示内容の書き換えを行う液晶表示素子の駆動方法であって、
前記各コモン電極から、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向状態にするためのリセット電圧波形、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するための選択電圧波形、前記選択電圧波形で選択された配向状態を保持するための保持電圧波形、および、マトリクス駆動を行うために必要な非選択電圧波形からなるコモン電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップと、
前記各セグメント電極から、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に決定するON信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック配向状態に決定するOFF信号波形と、データ階調信号波形とを含むセグメント電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップとを含み、
前記保持電圧波形と前記ON信号波形の合成波形と、前記保持電圧波形と前記OFF信号波形の合成波形が、常に電圧の絶対値が同じであることを特徴とするコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項2】
前記コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、および前記セグメント電極に出力するON信号波形、OFF信号波形は、同一数のユニット期間を有し、前記保持電圧波形と前記非選択電圧波形は、同じ電圧を出力するユニット期間を有することを特徴とする請求項1に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項3】
前記コモン電極に出力するリセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、および非選択電圧波形は、同一のユニット期間において、3値の電圧で構成することを特徴とする請求項2に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項4】
前記セグメント電極に出力するON信号波形およびOFF信号波形は、同一のユニット期間において、2値の電圧で構成することを特徴とする請求項2または3に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項5】
前記2値の電圧は、0Vと0V以外の電圧とであり、前記セグメント電極に出力するON信号波形およびOFF信号波形は、0Vを出力するユニット期間を有し、0Vを出力する期間は、0V以外の電圧を出力する期間の1.5倍以上であることを特徴とする請求項4に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項6】
前記コモン電極に出力する保持電圧波形および非選択電圧波形が同じ電圧を出力するユニット期間を有し、このユニット期間は、前記セグメント電極に出力するON信号波形の0V以外の電圧を出力するユニット期間とOFF信号波形の0V以外の電圧を出力するユニット期間とであることを特徴とする請求項5に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項7】
前記2値の電圧は、前記液晶表示素子に出力する電圧の最大値Vmaxと、前記最大値Vmax以外の電圧とであり、前記セグメント電極に出力するON信号波形およびOFF信号波形は、前記最大値Vmaxを出力するユニット期間を有し、前記最大値Vmaxを出力する期間は、前記最大値Vmax以外の電圧を出力する期間の1.5倍以上であることを特徴とする請求項4に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項8】
前記コモン電極に出力する保持電圧波形および非選択電圧波形が同じ電圧を出力するユニット期間を有し、このユニット期間は、前記セグメント電極に出力するON信号波形の前記最大値Vmax以外の電圧を出力するユニット期間と、OFF信号波形の前記最大値Vmax以外の電圧を出力するユニット期間とであることを特徴とする請求項7に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
【請求項9】
複数のコモン電極と複数のセグメント電極との各交差部で画素を形成するコレステリック液晶表示素子と、
前記液晶素子の各画素のコレステリック液晶を、ホメオトロピック配向にするためのリセット電圧波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するための選択電圧波形と、前記選択電圧波形で選択された配向状態を保持するための保持電圧波形と、前記コレステリック液晶表示素子をマトリクス駆動するために必要な非選択電圧波形を含む駆動電圧波形を、各コモン電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するコモンドライバと、
前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に決定するON信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック配向状態に決定するOFF信号波形と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向とフォーカルコニック配向の混合状態に決定する階調信号波形とを含む駆動電圧波形を、各セグメント電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するセグメントドライバと、
前記コモンドライバおよびセグメントドライバを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記リセット電圧波形の繰り返しからなるリセット期間、前記選択電圧波形からなる選択期間、前記保持電圧波形の繰り返しからなる保持期間をこの順番に有する電圧波形を少なくとも含むコモン電圧波形を、前記選択期間分ずらしながら前記コレステリック液晶表示素子のコモン電極に順次印加するように前記コモンドライバを制御し、
前記コントローラーは、表示内容に対応して、前記選択期間に同期させて、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形を少なくとも配置したセグメント電圧波形を前記コレステリック液晶表示素子のセグメント電極に印加するように前記セグメントドライバを制御し、
前記コントローラーは、前記保持期間に前記コレステリック液晶表示素子の画素に印加される電圧波形が、常に電圧の絶対値が同じになるように、前記コモンドライバおよび前記セグメントドライバを制御することを特徴とするコレステリック液晶表示素子装置。
【請求項10】
前記リセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形の第1および第2の組み合わせを有し、表示内容の書き換えを行うために画素に印加される駆動電圧波形の正の電圧波形と負の電圧波形が等しくなるように、前記コントローラーは、前記第1の組み合わせの電圧波形を各電極に印加するタイミングと、前記第2の組み合わせの電圧波形を各電極に印加するタイミングを制御することを特徴とする請求項9に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項11】
前記リセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形の第1および第2の組み合わせを有し、前記コントローラーは、n回目の表示内容の書き換えを前記第1の組み合わせの電圧波形のみで行い、n+1回目の表示内容の書き換えを前記第2の組み合わせの電圧波形のみで行うように制御することを特徴とする請求項9に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項12】
前記リセット電圧波形、選択電圧波形、保持電圧波形、非選択電圧波形、ON信号波形、OFF信号波形、階調信号波形の第1および第2の組み合わせを有し、前記コントローラーは、連続するn回の表示内容の書き換えを前記第1の組み合わせの電圧波形のみで行い、続いて連続するn回の表示内容の書き換えを前記第2の組み合わせの電圧波形のみで行うことが交互に繰り返されるように制御することを特徴とする請求項9に記載のコレステリック液晶表示装置。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図22A】
【図22B】
【図22C】
【図23】
【図24】
【図25A】
【図25B】
【図26A】
【図26B】
【図26C】
【図27A】
【図27B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図22A】
【図22B】
【図22C】
【図23】
【図24】
【図25A】
【図25B】
【図26A】
【図26B】
【図26C】
【図27A】
【図27B】
【公開番号】特開2007−101582(P2007−101582A)
【公開日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−287397(P2005−287397)
【出願日】平成17年9月30日(2005.9.30)
【出願人】(592196282)ナノックス株式会社 (12)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年9月30日(2005.9.30)
【出願人】(592196282)ナノックス株式会社 (12)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]