コレステリック液晶駆動方法
【課題】コレステリック液晶や駆動回路ＩＣの特性変動に影響されず、安定した表示を行うことができるようにする。
【解決手段】「消去」では正パルスと負パルスをプロセスで許容できる最大電圧とし、「選択（書込み）」、「選択（保持）」および「維持」では正パルスと負パルスを最大電圧より低く且つコレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限電圧とし、「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限時間とし、「選択（書込み）」と「選択（保持）」の時間を５分割し、「選択（保持）」と「維持」では前記正パルスと負パルスの数を同数とし、「選択（書込み）」と「維持」ではコレステリック液晶に印加される０Ｖの連続パルス数を前記分割数の半分より少なくした。
【解決手段】「消去」では正パルスと負パルスをプロセスで許容できる最大電圧とし、「選択（書込み）」、「選択（保持）」および「維持」では正パルスと負パルスを最大電圧より低く且つコレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限電圧とし、「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限時間とし、「選択（書込み）」と「選択（保持）」の時間を５分割し、「選択（保持）」と「維持」では前記正パルスと負パルスの数を同数とし、「選択（書込み）」と「維持」ではコレステリック液晶に印加される０Ｖの連続パルス数を前記分割数の半分より少なくした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＤＳ（Dynamic Drive Scheme)駆動方式を採用したコレステリック液晶駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コレステリック液晶表示装置は、表示状態を無電源で保持でき、超低消費電力駆動が可能なことから、電子棚札や電子ブック等のアプリケーションに利用されている。このコレステリック液晶表示装置は、コモン電極とセグメント電極の間にコレステリック液晶を挟持して画素を形成したもので、両電極間に印加されるパルス電圧の値によってプレーナ配向又はフォーカルコニック配向の安定した状態をとる。電圧を印加しない状態ではプレーナ配向となり、コレステリック液晶の螺旋ピッチに応じた色光を選択反射する。弱い電圧を印加するとフォーカルコニック配向に変化して光を透過し、この状態で電圧を解除してもフォーカルコニック配向を維持する。更に高い電圧を印加するとホメオトロピック配向になり光の透過度が増すが、この状態で電圧を解除するとプレーナ配向に変化する。
【０００３】
図４はコレステリック液晶に対する印加電圧（パルス）と反射率の特性を示す図である。横軸のＶ０は印加電圧零（ＺＦＭ：Zero Field Memory、電圧解除）、ＶＬは低電圧、ＶＢは双安定の記憶が保持できるバイアス電圧（ＢＦＭ：Bias Field Memory）、ＶＨは高電圧である。パルス電圧を印加するとき、初期配向がプレーナ配向の場合は、ａ→ｅ→ｆ→ｃと変化してホメオトロピック配向になり、初期配向がフォーカルコニック配向の場合は、ｄ→ｅ→ｆ→ｃと変化してホメオトロピック配向になり、初期配向がホメオトロピック配向の場合は、ａ→ｅ→ｂ→ｃと変化してホメオトロピック配向を保つ。なお、ＶＢではその電圧をパルスで例えば２秒程度印加するとその配向状態を維持するが、直流的に印加しても同様である。この保持状態にはｂの状態（プレーナ配向）とｆの状態（フォーカルコニック配向）の２つがある（双安定）。
【０００４】
従来のコレステリック液晶表示装置における情報の書込みは、まず全ての画素に高電圧を印加してホメオトロピック配向にし現在の表示内容を消去（リセット）してから、電圧を解除することによりプレーナ配向にしてそのプレーナ配向を保持するか、あるいはフォーカルコニック配向にし、最後に全ての画素の電圧を解除して、プレーナ配向又はフォーカルコニック配向を保持して表示を維持していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところが、このコレステリック液晶表示装置では、セグメント駆動回路やコモン駆動回路が選択する電圧レベルの種類が多く（セグメント側で４個、コモン側で３個）なり（例えば、特許文献１の段落００４１等参照）、このためサイズの大きな高耐圧トランジスタを多用する必要があり、またコモンの数が多いパネルでは、プレーナ配向／フォーカルコニック配向を識別するためのコモンの駆動電圧レベルが高くなり、スイッチサイズが大きくなって、チップサイズが大きくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、印加電圧のレベルを２種類として上記問題を解決したコレステリック液晶表示パネルを駆動する手法が非特許文献１で紹介されている。これは、図５に示すようなタイミングによって、情報書込みを、「消去」→「選択」（書込みと保持）→「維持」→「電圧解除」（ZFM）の順序で行うものである。「消去」では実効電圧を高くして全ての画素をホメオトロピック配向にする。「選択（書込み）」では選択波形の行（選択コモンライン）の画素をホメオトロピック配向からフォーカルコニック配向又はプレーナ配向にすることで書込みを行う。「選択（保持）」では非選択波形の行（非選択コモンライン）の画素を双安定のＢＦＭ状態に保つ。「維持」では配向が安定するまで、全ての画素を双安定のＢＦＭ状態に保つ。
【０００７】
図５において、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はコモンライン、Ｃ１，Ｃ２はセグメントラインであり、各交点の画素にはコモンラインとセグメントラインの電圧の差分が印加する。ここでは、コモンラインＲ１とセグメントラインＣ１の交点の画素Ｐ１１、コモンラインＲ３とセグメントラインＣ２の交点の画素Ｐ３２について考える。
【０００８】
まず、「消去」の期間では画素Ｐ１１，Ｐ３２ともに両極性のパルスを連続して印加することで実効電圧を高い電圧Ｖｕにしてホメオトロピック配向にしている。次の「選択」の期間では、この場合はコモンラインが３本であるので３区間（Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ）にわけているが、その各区間を４分割して駆動している。区間Ｔａでは画素Ｐ１１がコモンラインＲ１とセグメントラインＣ１により選択されて「選択（書込み）」となり、しばらくの間その差電圧は零であり、その画素Ｐ１１はホメオトロピック配向からフォーカルコニック配向に遷移し低反射率（以下、ＯＦＦという）となる。このとき、他の画素は「選択（保持）」である。区間Ｔｃでは画素Ｐ３２がコモンラインＲ３とセグメントラインＣ２により選択されて「選択（書込み）」となり、その差電圧が大きくなって、その画素Ｐ３２はホメオトロピック配向を保ち、高反射率（以下、ＯＮという）を保持する。このとき、他の画素は「選択（保持）」である。
【０００９】
このように、「選択（書込み）」の画素は、印加電圧がしばらくの間零になればフォーカルコニック配向に遷移し、高い電圧であればホメオトロピック配向を保つ。そして、「選択（保持）」の画素は、４分割の内の１分割区間で正パルス、もう１分割区間で負パルスが印加し、現在の配向状態（ホメオトロピック配向又はフォーカルコニック配向）を保持する。この後の「維持」では、この後の配向が安定するまで「選択（保持）」と同様に４分割の内の１分割区間で正パルス、もう１分割区間で負パルスが印加する。そして、この後に電圧解除となる。その時点でホメオトロピック配向はプレーナ配向へ遷移する。
【００１０】
図６は上記した画素に印加する実効電圧Ｖｅの波形図である。「消去」では、正又は負で常時電圧Ｖuが印加しているので実効電圧ＶｅはＶuである。次の「選択」において、当該の画素が非選択のタイミングである「選択（保持）」では４分割の内２回だけ電圧Ｖuが印加するので、その実効電圧Ｖｅは、
となる。そして、「維持」のタイミングでの実効電圧Ｖｅは選択（保持）と同じＶｕ／√（２）となる。
【００１１】
図７は「選択」の３区間をそれぞれ６分割して駆動する場合であり、画素Ｐ１１が「選択（書込み）」のときは印加電圧は零であるが、画素Ｐ３２が「選択（書込み）」のときは６分割の内に４回だけ電圧Ｖuを印加している。このため、「選択（書込み）」の画素に印加する実効電圧Ｖｅは、図８に示すように、「消去」では、正又は負で常時電圧Ｖuが印加しているので実効電圧ＶeはＶuである。「選択」では、当該の画素が非選択のタイミングである「選択（保持）」では６分割の内４回だけ電圧Ｖuが印加するので、その実効電圧Ｖｅは、
となる。また、当該画素が選択されているタイミングである「選択（書込み）」の実効電圧Ｖｅは零又はその√（2/3)倍となる。そして、「維持」での実効電圧Ｖｅは選択（保持）と同じＶｕ√（2/3)となる。
【００１２】
以上の図５のタイミングチャートの「選択」における４分割駆動法と、図７のタイミングチャートの「選択」における６分割駆動法による場合のパラメータを次の表１に示す。
【表１】
このうち、図７の６分割駆動法によるパラメータの根拠は次の通りである。まず、双安定のＢＦＭを保つ電圧（「選択（保持）」と「維持」）は、図９の特性において、ホメオトロピック配向とフォーカルコニック配向が両存する双安定領域の期間が長くなる２４．５Ｖとしている。よって、消去電圧Ｖｐは
Ｖｐ＝２４．５Ｖ×√（3/2）＝３０Ｖ
であり、そのときの消去時間（パルス幅）は３５ｍｓである。
【００１３】
また、双安定のＢＦＭ状態から画素にかかる電圧を零に変化させたとき、ホメオトロピック配向からフォーカルコニック配向にしっかり相転移する最小時間は、図１０の特性から、１．３ｍｓとし、これを「選択（書込み）」の時間としている。そして、この１．３ｍｓの書込み時間によれば、最終的にプレーナ配向を保つ電圧は５Ｖ以上であることも分かる。
【００１４】
また、電圧を２４．５Ｖとしてフォーカルコニック配向が安定する最小時間を図１１に示す反射率が１．０になる特性から７ｍｓとし、これを「維持」時間としている。
【００１５】
以上から、６分割駆動法では、コレステリック液晶表示パネルの最大行数（コモンライン数）は、（双安定時間−「維持」時間）／選択時間から、
（２０００ｍｓ−７ｍｓ）／１．３ｍｓ＝１５００
となる。なお、図７では３行の場合で説明した。
【００１６】
【特許文献１】特開平１１−３２６８７１号
【非特許文献１】A.Rybalochka,"P-85:Simple Drive Scheme for Bistable Cholesteric LCDs",SID 2001 Digest p.882-885
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、コレステリック液晶パネルの特性には、変動（ばらつきや変化）が常につきものである。材料ばらつき、製造加工ばらつき、温度変化、経時変化など、種々の要因がある。どの特性がどの程度変動するかは一概には決まらない。調整時の合わせ込みや温度補償回路などによってある程度の調整は可能であるが、通常では±２０％程度の特性変動がある。
【００１８】
例えば、コレステリック液晶の図９の特性における双安定領域（ＢＦＭ状態）の上限電圧（約２５Ｖ）が−２０％変動して２０Ｖになっていたとする。このときは、コレステリック液晶に２４．５ＶのＢＦＭ電圧を加え続けると、電圧が高すぎコレステリック液晶は常にホメオトロピック配向になって、目的とした表示ができないことになる。
【００１９】
逆に＋２０％変動していたとすると、２４．５Ｖは相対的に１９．６Ｖ（＝２４．５×０．８）になり、ＢＦＭ状態の持続時間は２秒ではなく約１８０ｍｓに減少する。場合によっては、コレステリツクコレステリック液晶がフォーカルコニック配向に転移するかもしれない。また、消去電圧の３０Ｖは相対的には２４Ｖ（３０×０．８）と低くなり、図９の特性からすると平均的には消去できないことになる。３５ｍｓで消去するには、コレステリック液晶に３６Ｖ（３０×１．２）を供給しなければならない。消去電圧を３６Ｖとすると、ＢＦＭ状態を保つ電圧は２９．４Ｖ（＝３６×√（２／３））となり、図９の特性からすると平均的（変動が無いとき）にはＢＦＭ領域を外れ、コレステリック液晶はほとんどホメオトロピック配向になってしまう。このように、±２０％変動では既存の多分割ＤＤＳ駆動方式では、破綻してしまう。
【００２０】
他の例では、図１０の特性によって決められている「選択（書込み）」の時間１．３ｍｓが、−２０％相当の１．０４ｍｓ（＝１．３×０．８）になっていたとすると、ほとんどフォーカルコニック配向への転移は起こらないことになってしまう。−２０％相当では、「選択（書込み）」の時間は１．５６ｍｓ（＝１．３×１．２）以上が必要になる。
【００２１】
図１０からは定かでないが、平均的にはフォーカルコニック配向へ転移しない「選択（書込み）」の最小時間を１．０ｍｓとしたとき、コレステリック液晶の特性が＋２０％変動していたとすると、フォーカルコニック配向へ転移しない最小時間は０．８ｍｓ（＝１．０×０．８）となる。この場合、「選択（書込み）」の時間１．５６ｍｓを、図５のように４分割した場合、コレステリック液晶に２個のパルス分の０Ｖが連続すると０．７８ｍｓ（＝（１．５６／４）×２）となるので、ぎりぎりでフォーカルコニック配向へ転移しない（０．７８ｍｓ＜０．８ｍｓ）が危険である。ただ、図７のように６分割した場合、０Ｖの連続は２パルスとなっているので０．５２ｍｓ（＝（１．５６／６）×２）であり、０．８ｍｓからすると余裕がある。
【００２２】
以上から、「選択（書込み）」の時間を１．５６ｍｓとし、上記のＢＦＭ状態の「持続」の時間を１８０ｍｓとした場合、コレステリック液晶パネルの最大行数は
（１８０−７）／１．５６）＝１１０
となる。これでは小型コレステリック液晶パネルにしか使えず、電子ブックなどのアプリケーションには向かない。
【００２３】
ところで、図９のパルスの印加方法と双安定時間の測定方法は不明であるが、双安定を維持するＢＦＭ領域で交流電圧（０Ｖ期間がない）をコレステリック液晶に印加し続ければ、相転移は起こらないことが知られている。コレステリック液晶に０Ｖが印加される図５とか図７のタイミングチャートのパルス印加のせいで、図９の特性のような結果になる可能性がある。もしそうなら、０Ｖになる相対時間を短くすれば、双安定時間は延びるであろうと思われる。
【００２４】
本発明の目的は、交流方式を採用し、コレステリック液晶や駆動回路ＩＣの特性変動に影響されず、安定した表示を行うことができるようにしたコレステリック液晶駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、コレステリック液晶に同一振幅の正パルスと負パルスを印加して行う情報書込みを、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向に遷移させる「消去」→最終的にプレーナ配向又はフォーカルコニック配向に遷移させる「選択」→該「選択」で設定された配向を所定時間維持する「維持」→「電圧解除」の順序で行い、前記「選択」を当該画素に書込みを行う「選択（書込み）」と当該画素に書込みを行わない「選択（保持）」とから構成したコレステリック液晶駆動方法において、前記「消去」では前記正パルスと前記負パルスをプロセスで許容できる最大電圧とし、前記「選択（書込み）」、「選択（保持）」および前記「維持」では前記正パルスと前記負パルスを前記最大電圧より低く且つ前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限電圧とし、前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限時間とし、前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を「電圧パルス数＋１」又は「８ｎ−３」（ただし、ｎは１，２，３，・・・）に分割し、前記「選択（保持）」と前記「維持」では前記正パルスと負パルスの数を同数とし、前記「選択（書込み）」と前記「維持」では前記コレステリック液晶に印加される０Ｖの連続パルス数を前記分割数の半分より少なくしたことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のコレステリック液晶駆動方法において、前記「選択（書込み）」で前記フォーカルコニック配向に遷移させるときは全分割区間に亘って印加電圧を０Ｖとし、最終的に前記プレーナ配向に遷移させるときは同数の正パルスおよび負パルスを印加することを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載のコレステリック液晶駆動方法において、前記コレステリック液晶からなる画素にコモンラインの電圧とセグメントラインの電圧の差分を印加するとき、前記「選択（保持）」と前記「維持」における前記コモンラインの波形を同一としたことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載のコレステリック液晶駆動方法において、前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の時間を５分割とし、１を正パルス、０を０Ｖとするとき、前記「選択（書込み）」においてプレーナ配向に遷移させる際に、コモンラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，１，０，０，１）とし、前記「選択（書込み）」においてフォーカルコニック配向に遷移させる際に、コモンラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、前記「選択（保持）」と前記「維持」においてホメオトロピック配向を保持／維持する際、コモンラインの電圧波形を（１，０，１，０，０）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，１，０，０，１）とし、前記「選択（保持）」と前記「維持」においてフォーカルコニック配向を保持／維持する際、コモンラインの電圧波形を（１，０，１，０，０）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とした、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上から本発明によれば、駆動電圧が消去電圧以外では２種類であるので、コモンライン駆動回路およびセグメントライン駆動回路のスイッチ数が少なくなり、チップサイズを小さくできる。また、その駆動電圧は低くできるために、高耐圧トランジスタは消去用のみで済み、この点でもチップサイズを小さくできる。また、駆動電圧や選択時間はコレステリック液晶のばらつき（材料ばらつき、製造加工ばらつき、温度変化、経時変化等）を考慮した上限値としているので、それらばらつきの影響を受けることなく、安定した表示を実現できる。また、行数が比較的多いパネルであっても、安定した表示が得られるので、応用範囲が広くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例を説明する。本発明では下記のような駆動方式にする。まず、基本的には、「選択」の電圧が２種類（ＶＨ，ＶＬ）だけのＤＤＳ駆動方式とする。そして、情報書込みは、「「消去」」→「選択（書込みと保持）」→「維持」→「ＺＦＭ」（電圧解除）の順序で従来と同様に行う。ただし、「消去」の電圧は、「選択」や「維持」と関係なく、プロセスで許容できる最大電圧（ＶＨＨ）を使用する。具体的には、「消去」の間だけ電圧を高くする回路を設け、変動を含めて「消去」に十分な時間が経過したら、本来の「選択」の電圧に切り替える。双安定のＢＦＭ状態を保つ電圧は、変動を考慮した上限の電圧とする。例えば、図９の例では、＋２０％変動を想定して、１９．６Ｖ（＝２４．５×０．８）とする。このようにすると、後述する５分割の場合、「選択」の電圧は２１．９Ｖ（＝１９．６×√（５／４））となり、より低い高耐圧プロセスが使用可能となる。「選択」の時間も、前述のように、変動を考慮した上限の時間とする。図１０の例では＋２０％を想定して、１．５６ｍｓ（＝１．３×１．２）とする。このように「選択」と「維持」に関係なく、つまり駆動方式によらず、プロセスで決まる最大電圧（ＶＨＨ）を「消去」の電圧とするので、スイッチは増やす必要はない。
【００２８】
駆動パターンは、下記のようにする。まず、コレステリック液晶にかかる電圧パルスは、「選択」、「維持」にかかわらず、均等に交流化する。このために、電圧パルス数を偶数（０，２，４，６，・・・）とし、正パルスと負パルスの回数を同数にする。「選択(保持)」時および「維持」時に画素にかかる電圧パルス数は同数とし、双安定（ＢＦＭ）の時間を延ばすため、分割数は「電圧パルス数＋１」又は「８ｎ−３（ｎ：１，２，３，・・・）」にする。また、分割数が増えるとスイッチング数が増し消費電力が増えるので、できるだけ分割数は少なくする。例えば、「選択（保持)」時にコレステリック液晶に４個の電圧パルスを印加するなら、分割数は５にする。また、「選択（保持)」時と「維持」時のコモンラインの電圧の波形は同じにする。「選択(書込み）」時において、プレーナ配向（ＯＮ）にする画素には０Ｖのパルスを印加し、フォーカルコニック配向（ＯＦＦ）にする画素にはできるだけ多くの電圧パルスを印加する。双安定のＢＦＭ状態からフォーカルコニック配向に転移しないように、「選択(書込み）」時および「維持」時には、コレステリック液晶に印加される０Ｖの連続パルス数は、分割数の半数より少なく（５分割の場合は２個まで）し、理想的には単発とする。すなわち、図１に示す全てのケースにおいて、移行の境界において、０Ｖのパルスができるだけ連続しないようにする。
【００２９】
図２に、選択」の区間を５分割にした場合について、「消去」、「選択（書込み)」、「選択（保持）」と「維持」の場合の、コモンラインＣＯＭの電圧とセグメントラインＳＥＧの電圧による駆動波形を示した。ＶＨは高電圧、ＶＬは低電圧（０Ｖ）、ＶＨＨはプロセスで許容できる最大電圧、Ｔは「選択」の時間の１／５の時間（５分割区間）、ＯＮはプレーナ配向、ＯＦＦはフォーカルコニック配向である。コモンラインＣＯＭの電圧からセグメントラインＳＥＧの電圧を差し引いた差分が画素に印加される。
【００３０】
「消去」では当該画素に５分割の全区間毎に正と負のＶＨＨの電圧を交互に印加する。「選択（書込み)」では、当該画素をＯＮ（プレーナ配向）にさせるＯＮ波形では５分割区間の２区間だけＶＨの正と負のパルスを１個ずつ印加し、当該画素をＯＦＦ（フォーカルコニック配向）にさせるＯＦＦ波形では０Ｖになる。「選択（保持)」と「維持」では、５分割区間の４区間分だけＶＨの正と負のパルスを２個ずつ印加する。
【００３１】
図３は、図２の駆動波形を使用して２列３行のコレステリック液晶パネルを駆動する場合のタイミングチャートである。「選択」の期間において、画素Ｐ１１は時間Ｔａで電圧解除となりＯＦＦ（フォーカルコニック配向）の「選択（書込み）」となる。時間Ｔｂ，Ｔｃでは正パルスが２個、負パルスが２個で「選択（保持）」となっている。画素Ｐ３２は時間Ｔｃで正パルスが１個、負パルスが１個でＯＮ（プレーナ配向）の「選択（書込み）」となる。時間Ｔａ，Ｔｂでは正パルスが２個、負パルスが２個で「選択（保持）」となっている。
【００３２】
次の表２は「選択（書込み)」、「選択(保持)」と「維持」の部分を行列で表したものである。
【表２】
セグメントラインＳＥＧ、コモンラインＣＯＭの電圧ＶＨを１、ＶＬを０とした。画素のコレステリック液晶に印加する電圧を表す合成は「ＣＯＭ−ＳＥＧ」を成分（５分割区間の１区間に相当し、最も左から第１成分、第２成分、第３成分、第４成分、第５成分と称す）ごと行う。ここでは、ＯＮ画素のＳＥＧを行列Ａとし、ＯＦＦ画素のＳＥＧを行列Ｂとし、「選択（書込み)」のＣＯＭを行列Ｓとし、「選択(保持)」と「維持」のＣＯＭを行列Ｈとすると、ＯＮ画素の「選択（書込み)」の合成は（Ｓ−Ａ）、ＯＦＦ画素の「選択（書込み)」の合成は（Ｓ−Ｂ）、ＯＮ画素の「選択(保持)」と「維持」の合成は（Ｈ−Ａ）、ＯＦＦ画素の「選択(保持)」と「維持」の合成は（Ｈ−Ｂ）となる。
【００３３】
すなわち、
ＯＮ画素のSEG: A=(a1,a2,a3,a4,a5)
ＯＦＦ画素のSEG: B=(b1,b2,b3,b4,b5)
「選択(書込み)」のCOM: S=(s1,s2,s3,s4,s5)=B
「選択(保持)」と「維持」のCOM: H=(h1,h2,h3,h4,h5)
とすれば、
ＯＮ画素の「選択(書込み)」合成: S-A=(s1-a1,s2-a2,s3-a3,s4-a4,s5-a5)
ＯＦＦ画素の「選択(書込み)」合成: S-B=S-S=(0,0,0,0,0)
ＯＮ画素の「選択(保持)」と「維持」合成: H-A=(h1-al,h2-a2,h3-a3,h4-a4,h5-a5)
ＯＦＦ画素の「選択(保持)」と「維持」合成: H-B=H-S=(h1-sl,h2-s2,h3-s3,h4-s4,h5-s5)
となる。
【００３４】
合成（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）が決まれば、（Ｓ−Ａ）は自動的に決まる。すなわち、
（Ｈ−Ａ）−（Ｈ−Ｂ）＝（Ｂ−Ａ）＝（Ｓ−Ａ）
となる。また、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）には、１と−１が２個ずつと０が１個あり、（Ｓ−Ａ）には１と−１が同数と残りは０でなければならない。
【００３５】
したがって、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）との対応する成分（同一分割区間）には、１と−１の組み合わせはありえない。なぜなら、（Ｓ−Ａ）の成分が、２または−２となってしまうからである。つまり、
（１）−（−１）＝２
（−１）−（１）＝−２
となるからである。
【００３６】
また、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）との対応する成分（同一分割区間）には、０と０の組み合わせはありえない。なぜなら、残りの４つの対応する成分同士が同じ（１と１、あるいは−１と−１）になるので、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）との全ての対応する成分（同一分割区間）が同じになってしまう。つまり、
（Ｈ−Ａ）＝（Ｈ−Ｂ）→（Ａ−Ｂ）＝（Ｓ−Ａ）＝（Ｓ−Ｂ）＝（０，０，０，０，０）
と、ＯＮ画素もＯＦＦになってしまうからである。
【００３７】
（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）の端の成分（第１成分又は第５成分）が０になるのは好ましくない。すなわち、一方の第１成分（あるいは第５成分）が０で、他方の第５成分（あるいは第１成分）が０だと、前述した移行の境界で０が連続してしまう。かといって１または−１にすると、（Ｓ−Ａ）の第５成分（あるいは第１成分）が０になり、これまた移行の境界で０が連続してしまう。
【００３８】
更に、（Ｈ−Ａ）または（Ｈ−Ｂ）の第３成分が０になるのは好ましくない。一方の第３成分が０で、他方の第２成分（あるいは第４成分）が０だと、（Ｓ−Ａ）の第４成分と第５成分（あるいは第１成分と第２成分）が連続して０になってしまう。１例を示すと次の場合がある。
（Ｈ−Ａ）＝（１，１，０，−１，−１）
（Ｈ−Ｂ）＝（１，０，１，−１，−１）
（Ｓ−Ａ）＝（Ｈ−Ａ）−（Ｈ−Ｂ）＝（０，１，−１，０，０）
【００３９】
結局、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）の偶数成分に０が入るが、同時に０にはならないことになる。（Ｈ−Ａ）または（Ｈ−Ｂ）のうち、一方の第２成分が０だと他方の第４成分が０になるか、その逆が好ましいことになる。（Ｈ−Ａ）の第４成分が０だと、他の成分は、１と−１が２個ずつとなり、それに対応して、（Ｈ−Ｂ）の成分が自動的に決まることになる。（Ｈ−Ｂ）の第２成分は０で、第１成分、第３成分、第５成分は（Ｈ−Ａ）と同じで、第４成分は（Ｈ−Ａ）の第２成分と同じになる。前記の５分割の表２はその１例で、（Ｈ−Ａ）を決めると（Ｈ−Ｂ）が決まり、（Ｈ−Ａ）−（Ｈ−Ｂ）で（Ｓ−Ａ）が求まることになる（表３参照）。
【表３】
【００４０】
Ｈ、Ａ、Ｂの成分は１または０だから、（Ｈ−Ａ）の成分が１になるのは、Ｈの成分が１でＡの成分が０の場合である。（Ｈ−Ａ）の成分が−１になるのは、Ｈの成分が０でＡの成分が１の場合である。（Ｈ−Ａ）の成分が０になるのは、両方とも１か両方とも０の場合があるが、（Ｈ−Ｂ）の方から自動的に決まる。この結果を付け加えると次の表４となる。
【表４】
以上で、ＳＥＧ／ＣＯＭの全ての波形が確定する。
【００４１】
（Ｈ−Ａ）の第４成分が０で残りの４つの成分に１と−１が２個ずつ入る場合の数は、４個の異なるものから２個を取り出す組み合わせ問題と同じであり、
６（4Ｃ2＝４！／（４−２）！／２！）
である。残りの５つの場合を、表５に列挙する。
【表５】
【００４２】
省略するが、同様に（Ｈ−Ａ）の第２成分が０の場合も６つある。それらは、上記の６つの場合の成分の並び順を、それぞれ逆（第５成分、第４成分、第３成分、第２成分、第１成分）にしたものと同じである。
【００４３】
さて、「選択」の時間を３分割とする場合は、前述の移行の境界で必ず０が連続するので、好ましくない。（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）の両方とも、端の成分（第１成分又は第３成分）が０の場合は言うまでもない（表６）。
【表６】
（Ｈ−Ａ）から（Ｈ−Ｂ）への移行で、０が連続してしまう。
【００４４】
（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）のうち、どちらか一方の端の成分（第１成分又は第３成分）が０で、他方の端の成分が０でない場合、（Ｓ−Ａ）の端の成分が必ず０になってしまう（表７）。
【表７】
（Ｈ−Ａ）から（Ｓ−Ａ）への移行で、０が連続してしまう。
【００４５】
一方、「選択」の時間を７分割とする場合は、（Ｓ−Ａ）で０が５個になるので、０Ｖの連続パルス数を分割数の半分３．５より少なく、つまり３個以下にし、（Ｈ−Ａ）と（Ｓ−Ａ）の端の成分は０以外にしなければならない。したがって、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）の０の位置は、４種類に限られる（表８）。
【表８】
【００４６】
それぞれについて、（Ｈ−Ａ）の成分が０以外の６つの成分に１と−１が３個ずつ入る場合の数は、６個の異なるものから３個を取り出す組み合わせ問題と同じであり、２０（6Ｃ3）となる。全体では、８０（＝４×２０）になる。（Ｈ−Ａ）を決めれば、他は全て決まる。その１例を次の表９に示す。
【表９】
ただし、（Ｓ−Ａ）の７つの成分のうち５つが０なので、Ｐ配向を保つ電圧として十分かを確かめる必要がある。また、（Ｓ−Ａ）で０Ｖの連続パルスがあるのは、あまり好ましくない。
【００４７】
以上で分かるように、（Ｓ−Ａ）に０Ｖの連続パルスが生じないのは、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）において、どちらかの偶数成分が０になる場合である。もちろん、０の数は同数でなければならない。また、１と−１は同数でなければならないので、０以外の成分は偶数となる。その条件を満足する選択時間の分割数は、下記となる。
分割数＝８ｎ−３（ｎ：１，２，３，・・・）
つまり、５，１３，２１，・・・となる。５分割の場合は、既に記載した通りである。１３分割の場合の例を示すと次の表１０の通りである。
【表１０】
ただし、分割数が多いと、消責電流が増えるので、５分割が最適な解である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】境界で０Ｖのパルスが連続しないことが要求される移行の説明図である。
【図２】本発明の実施例のコレステリック液晶駆動方法で使用するコモンラインＣＯＭとセグメントラインＳＥＧの電圧パルスおよび画素に印加する電圧パルスの波形図である。
【図３】図２の波形を使用して２列３行のコレステリック液晶パネルを駆動する場合のタイミングチャートである。
【図４】コレステリック液晶の印加電圧と反射率の特性図である。
【図５】「選択」区間を４分割した従来例の２列３行のコレステリック液晶パネルを駆動する場合のタイミングチャートである。
【図６】「選択」区間を４分割した従来例の２列３行のコレステリック液晶パネルの画素に印加する実効電圧の波形図である。
【図７】「選択」区間を６分割した従来例の２列３行のコレステリック液晶パネルを駆動する場合のタイミングチャートである。
【図８】「選択」区間を６分割した従来例の２列３行のコレステリック液晶パネルの画素に印加する実効電圧の波形図である。
【図９】コレステリック液晶の各配向における消去時間−消去電圧特性図である。
【図１０】コレステリック液晶の各書込み時間における電圧−反射率特性図である。
【図１１】コレステリック液晶の各維持時間における電圧−反射率特性図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＤＳ（Dynamic Drive Scheme)駆動方式を採用したコレステリック液晶駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コレステリック液晶表示装置は、表示状態を無電源で保持でき、超低消費電力駆動が可能なことから、電子棚札や電子ブック等のアプリケーションに利用されている。このコレステリック液晶表示装置は、コモン電極とセグメント電極の間にコレステリック液晶を挟持して画素を形成したもので、両電極間に印加されるパルス電圧の値によってプレーナ配向又はフォーカルコニック配向の安定した状態をとる。電圧を印加しない状態ではプレーナ配向となり、コレステリック液晶の螺旋ピッチに応じた色光を選択反射する。弱い電圧を印加するとフォーカルコニック配向に変化して光を透過し、この状態で電圧を解除してもフォーカルコニック配向を維持する。更に高い電圧を印加するとホメオトロピック配向になり光の透過度が増すが、この状態で電圧を解除するとプレーナ配向に変化する。
【０００３】
図４はコレステリック液晶に対する印加電圧（パルス）と反射率の特性を示す図である。横軸のＶ０は印加電圧零（ＺＦＭ：Zero Field Memory、電圧解除）、ＶＬは低電圧、ＶＢは双安定の記憶が保持できるバイアス電圧（ＢＦＭ：Bias Field Memory）、ＶＨは高電圧である。パルス電圧を印加するとき、初期配向がプレーナ配向の場合は、ａ→ｅ→ｆ→ｃと変化してホメオトロピック配向になり、初期配向がフォーカルコニック配向の場合は、ｄ→ｅ→ｆ→ｃと変化してホメオトロピック配向になり、初期配向がホメオトロピック配向の場合は、ａ→ｅ→ｂ→ｃと変化してホメオトロピック配向を保つ。なお、ＶＢではその電圧をパルスで例えば２秒程度印加するとその配向状態を維持するが、直流的に印加しても同様である。この保持状態にはｂの状態（プレーナ配向）とｆの状態（フォーカルコニック配向）の２つがある（双安定）。
【０００４】
従来のコレステリック液晶表示装置における情報の書込みは、まず全ての画素に高電圧を印加してホメオトロピック配向にし現在の表示内容を消去（リセット）してから、電圧を解除することによりプレーナ配向にしてそのプレーナ配向を保持するか、あるいはフォーカルコニック配向にし、最後に全ての画素の電圧を解除して、プレーナ配向又はフォーカルコニック配向を保持して表示を維持していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところが、このコレステリック液晶表示装置では、セグメント駆動回路やコモン駆動回路が選択する電圧レベルの種類が多く（セグメント側で４個、コモン側で３個）なり（例えば、特許文献１の段落００４１等参照）、このためサイズの大きな高耐圧トランジスタを多用する必要があり、またコモンの数が多いパネルでは、プレーナ配向／フォーカルコニック配向を識別するためのコモンの駆動電圧レベルが高くなり、スイッチサイズが大きくなって、チップサイズが大きくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、印加電圧のレベルを２種類として上記問題を解決したコレステリック液晶表示パネルを駆動する手法が非特許文献１で紹介されている。これは、図５に示すようなタイミングによって、情報書込みを、「消去」→「選択」（書込みと保持）→「維持」→「電圧解除」（ZFM）の順序で行うものである。「消去」では実効電圧を高くして全ての画素をホメオトロピック配向にする。「選択（書込み）」では選択波形の行（選択コモンライン）の画素をホメオトロピック配向からフォーカルコニック配向又はプレーナ配向にすることで書込みを行う。「選択（保持）」では非選択波形の行（非選択コモンライン）の画素を双安定のＢＦＭ状態に保つ。「維持」では配向が安定するまで、全ての画素を双安定のＢＦＭ状態に保つ。
【０００７】
図５において、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はコモンライン、Ｃ１，Ｃ２はセグメントラインであり、各交点の画素にはコモンラインとセグメントラインの電圧の差分が印加する。ここでは、コモンラインＲ１とセグメントラインＣ１の交点の画素Ｐ１１、コモンラインＲ３とセグメントラインＣ２の交点の画素Ｐ３２について考える。
【０００８】
まず、「消去」の期間では画素Ｐ１１，Ｐ３２ともに両極性のパルスを連続して印加することで実効電圧を高い電圧Ｖｕにしてホメオトロピック配向にしている。次の「選択」の期間では、この場合はコモンラインが３本であるので３区間（Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ）にわけているが、その各区間を４分割して駆動している。区間Ｔａでは画素Ｐ１１がコモンラインＲ１とセグメントラインＣ１により選択されて「選択（書込み）」となり、しばらくの間その差電圧は零であり、その画素Ｐ１１はホメオトロピック配向からフォーカルコニック配向に遷移し低反射率（以下、ＯＦＦという）となる。このとき、他の画素は「選択（保持）」である。区間Ｔｃでは画素Ｐ３２がコモンラインＲ３とセグメントラインＣ２により選択されて「選択（書込み）」となり、その差電圧が大きくなって、その画素Ｐ３２はホメオトロピック配向を保ち、高反射率（以下、ＯＮという）を保持する。このとき、他の画素は「選択（保持）」である。
【０００９】
このように、「選択（書込み）」の画素は、印加電圧がしばらくの間零になればフォーカルコニック配向に遷移し、高い電圧であればホメオトロピック配向を保つ。そして、「選択（保持）」の画素は、４分割の内の１分割区間で正パルス、もう１分割区間で負パルスが印加し、現在の配向状態（ホメオトロピック配向又はフォーカルコニック配向）を保持する。この後の「維持」では、この後の配向が安定するまで「選択（保持）」と同様に４分割の内の１分割区間で正パルス、もう１分割区間で負パルスが印加する。そして、この後に電圧解除となる。その時点でホメオトロピック配向はプレーナ配向へ遷移する。
【００１０】
図６は上記した画素に印加する実効電圧Ｖｅの波形図である。「消去」では、正又は負で常時電圧Ｖuが印加しているので実効電圧ＶｅはＶuである。次の「選択」において、当該の画素が非選択のタイミングである「選択（保持）」では４分割の内２回だけ電圧Ｖuが印加するので、その実効電圧Ｖｅは、
となる。そして、「維持」のタイミングでの実効電圧Ｖｅは選択（保持）と同じＶｕ／√（２）となる。
【００１１】
図７は「選択」の３区間をそれぞれ６分割して駆動する場合であり、画素Ｐ１１が「選択（書込み）」のときは印加電圧は零であるが、画素Ｐ３２が「選択（書込み）」のときは６分割の内に４回だけ電圧Ｖuを印加している。このため、「選択（書込み）」の画素に印加する実効電圧Ｖｅは、図８に示すように、「消去」では、正又は負で常時電圧Ｖuが印加しているので実効電圧ＶeはＶuである。「選択」では、当該の画素が非選択のタイミングである「選択（保持）」では６分割の内４回だけ電圧Ｖuが印加するので、その実効電圧Ｖｅは、
となる。また、当該画素が選択されているタイミングである「選択（書込み）」の実効電圧Ｖｅは零又はその√（2/3)倍となる。そして、「維持」での実効電圧Ｖｅは選択（保持）と同じＶｕ√（2/3)となる。
【００１２】
以上の図５のタイミングチャートの「選択」における４分割駆動法と、図７のタイミングチャートの「選択」における６分割駆動法による場合のパラメータを次の表１に示す。
【表１】
このうち、図７の６分割駆動法によるパラメータの根拠は次の通りである。まず、双安定のＢＦＭを保つ電圧（「選択（保持）」と「維持」）は、図９の特性において、ホメオトロピック配向とフォーカルコニック配向が両存する双安定領域の期間が長くなる２４．５Ｖとしている。よって、消去電圧Ｖｐは
Ｖｐ＝２４．５Ｖ×√（3/2）＝３０Ｖ
であり、そのときの消去時間（パルス幅）は３５ｍｓである。
【００１３】
また、双安定のＢＦＭ状態から画素にかかる電圧を零に変化させたとき、ホメオトロピック配向からフォーカルコニック配向にしっかり相転移する最小時間は、図１０の特性から、１．３ｍｓとし、これを「選択（書込み）」の時間としている。そして、この１．３ｍｓの書込み時間によれば、最終的にプレーナ配向を保つ電圧は５Ｖ以上であることも分かる。
【００１４】
また、電圧を２４．５Ｖとしてフォーカルコニック配向が安定する最小時間を図１１に示す反射率が１．０になる特性から７ｍｓとし、これを「維持」時間としている。
【００１５】
以上から、６分割駆動法では、コレステリック液晶表示パネルの最大行数（コモンライン数）は、（双安定時間−「維持」時間）／選択時間から、
（２０００ｍｓ−７ｍｓ）／１．３ｍｓ＝１５００
となる。なお、図７では３行の場合で説明した。
【００１６】
【特許文献１】特開平１１−３２６８７１号
【非特許文献１】A.Rybalochka,"P-85:Simple Drive Scheme for Bistable Cholesteric LCDs",SID 2001 Digest p.882-885
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、コレステリック液晶パネルの特性には、変動（ばらつきや変化）が常につきものである。材料ばらつき、製造加工ばらつき、温度変化、経時変化など、種々の要因がある。どの特性がどの程度変動するかは一概には決まらない。調整時の合わせ込みや温度補償回路などによってある程度の調整は可能であるが、通常では±２０％程度の特性変動がある。
【００１８】
例えば、コレステリック液晶の図９の特性における双安定領域（ＢＦＭ状態）の上限電圧（約２５Ｖ）が−２０％変動して２０Ｖになっていたとする。このときは、コレステリック液晶に２４．５ＶのＢＦＭ電圧を加え続けると、電圧が高すぎコレステリック液晶は常にホメオトロピック配向になって、目的とした表示ができないことになる。
【００１９】
逆に＋２０％変動していたとすると、２４．５Ｖは相対的に１９．６Ｖ（＝２４．５×０．８）になり、ＢＦＭ状態の持続時間は２秒ではなく約１８０ｍｓに減少する。場合によっては、コレステリツクコレステリック液晶がフォーカルコニック配向に転移するかもしれない。また、消去電圧の３０Ｖは相対的には２４Ｖ（３０×０．８）と低くなり、図９の特性からすると平均的には消去できないことになる。３５ｍｓで消去するには、コレステリック液晶に３６Ｖ（３０×１．２）を供給しなければならない。消去電圧を３６Ｖとすると、ＢＦＭ状態を保つ電圧は２９．４Ｖ（＝３６×√（２／３））となり、図９の特性からすると平均的（変動が無いとき）にはＢＦＭ領域を外れ、コレステリック液晶はほとんどホメオトロピック配向になってしまう。このように、±２０％変動では既存の多分割ＤＤＳ駆動方式では、破綻してしまう。
【００２０】
他の例では、図１０の特性によって決められている「選択（書込み）」の時間１．３ｍｓが、−２０％相当の１．０４ｍｓ（＝１．３×０．８）になっていたとすると、ほとんどフォーカルコニック配向への転移は起こらないことになってしまう。−２０％相当では、「選択（書込み）」の時間は１．５６ｍｓ（＝１．３×１．２）以上が必要になる。
【００２１】
図１０からは定かでないが、平均的にはフォーカルコニック配向へ転移しない「選択（書込み）」の最小時間を１．０ｍｓとしたとき、コレステリック液晶の特性が＋２０％変動していたとすると、フォーカルコニック配向へ転移しない最小時間は０．８ｍｓ（＝１．０×０．８）となる。この場合、「選択（書込み）」の時間１．５６ｍｓを、図５のように４分割した場合、コレステリック液晶に２個のパルス分の０Ｖが連続すると０．７８ｍｓ（＝（１．５６／４）×２）となるので、ぎりぎりでフォーカルコニック配向へ転移しない（０．７８ｍｓ＜０．８ｍｓ）が危険である。ただ、図７のように６分割した場合、０Ｖの連続は２パルスとなっているので０．５２ｍｓ（＝（１．５６／６）×２）であり、０．８ｍｓからすると余裕がある。
【００２２】
以上から、「選択（書込み）」の時間を１．５６ｍｓとし、上記のＢＦＭ状態の「持続」の時間を１８０ｍｓとした場合、コレステリック液晶パネルの最大行数は
（１８０−７）／１．５６）＝１１０
となる。これでは小型コレステリック液晶パネルにしか使えず、電子ブックなどのアプリケーションには向かない。
【００２３】
ところで、図９のパルスの印加方法と双安定時間の測定方法は不明であるが、双安定を維持するＢＦＭ領域で交流電圧（０Ｖ期間がない）をコレステリック液晶に印加し続ければ、相転移は起こらないことが知られている。コレステリック液晶に０Ｖが印加される図５とか図７のタイミングチャートのパルス印加のせいで、図９の特性のような結果になる可能性がある。もしそうなら、０Ｖになる相対時間を短くすれば、双安定時間は延びるであろうと思われる。
【００２４】
本発明の目的は、交流方式を採用し、コレステリック液晶や駆動回路ＩＣの特性変動に影響されず、安定した表示を行うことができるようにしたコレステリック液晶駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、コレステリック液晶に同一振幅の正パルスと負パルスを印加して行う情報書込みを、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向に遷移させる「消去」→最終的にプレーナ配向又はフォーカルコニック配向に遷移させる「選択」→該「選択」で設定された配向を所定時間維持する「維持」→「電圧解除」の順序で行い、前記「選択」を当該画素に書込みを行う「選択（書込み）」と当該画素に書込みを行わない「選択（保持）」とから構成したコレステリック液晶駆動方法において、前記「消去」では前記正パルスと前記負パルスをプロセスで許容できる最大電圧とし、前記「選択（書込み）」、「選択（保持）」および前記「維持」では前記正パルスと前記負パルスを前記最大電圧より低く且つ前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限電圧とし、前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限時間とし、前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を「電圧パルス数＋１」又は「８ｎ−３」（ただし、ｎは１，２，３，・・・）に分割し、前記「選択（保持）」と前記「維持」では前記正パルスと負パルスの数を同数とし、前記「選択（書込み）」と前記「維持」では前記コレステリック液晶に印加される０Ｖの連続パルス数を前記分割数の半分より少なくしたことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のコレステリック液晶駆動方法において、前記「選択（書込み）」で前記フォーカルコニック配向に遷移させるときは全分割区間に亘って印加電圧を０Ｖとし、最終的に前記プレーナ配向に遷移させるときは同数の正パルスおよび負パルスを印加することを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載のコレステリック液晶駆動方法において、前記コレステリック液晶からなる画素にコモンラインの電圧とセグメントラインの電圧の差分を印加するとき、前記「選択（保持）」と前記「維持」における前記コモンラインの波形を同一としたことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載のコレステリック液晶駆動方法において、前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の時間を５分割とし、１を正パルス、０を０Ｖとするとき、前記「選択（書込み）」においてプレーナ配向に遷移させる際に、コモンラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，１，０，０，１）とし、前記「選択（書込み）」においてフォーカルコニック配向に遷移させる際に、コモンラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、前記「選択（保持）」と前記「維持」においてホメオトロピック配向を保持／維持する際、コモンラインの電圧波形を（１，０，１，０，０）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，１，０，０，１）とし、前記「選択（保持）」と前記「維持」においてフォーカルコニック配向を保持／維持する際、コモンラインの電圧波形を（１，０，１，０，０）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とした、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上から本発明によれば、駆動電圧が消去電圧以外では２種類であるので、コモンライン駆動回路およびセグメントライン駆動回路のスイッチ数が少なくなり、チップサイズを小さくできる。また、その駆動電圧は低くできるために、高耐圧トランジスタは消去用のみで済み、この点でもチップサイズを小さくできる。また、駆動電圧や選択時間はコレステリック液晶のばらつき（材料ばらつき、製造加工ばらつき、温度変化、経時変化等）を考慮した上限値としているので、それらばらつきの影響を受けることなく、安定した表示を実現できる。また、行数が比較的多いパネルであっても、安定した表示が得られるので、応用範囲が広くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例を説明する。本発明では下記のような駆動方式にする。まず、基本的には、「選択」の電圧が２種類（ＶＨ，ＶＬ）だけのＤＤＳ駆動方式とする。そして、情報書込みは、「「消去」」→「選択（書込みと保持）」→「維持」→「ＺＦＭ」（電圧解除）の順序で従来と同様に行う。ただし、「消去」の電圧は、「選択」や「維持」と関係なく、プロセスで許容できる最大電圧（ＶＨＨ）を使用する。具体的には、「消去」の間だけ電圧を高くする回路を設け、変動を含めて「消去」に十分な時間が経過したら、本来の「選択」の電圧に切り替える。双安定のＢＦＭ状態を保つ電圧は、変動を考慮した上限の電圧とする。例えば、図９の例では、＋２０％変動を想定して、１９．６Ｖ（＝２４．５×０．８）とする。このようにすると、後述する５分割の場合、「選択」の電圧は２１．９Ｖ（＝１９．６×√（５／４））となり、より低い高耐圧プロセスが使用可能となる。「選択」の時間も、前述のように、変動を考慮した上限の時間とする。図１０の例では＋２０％を想定して、１．５６ｍｓ（＝１．３×１．２）とする。このように「選択」と「維持」に関係なく、つまり駆動方式によらず、プロセスで決まる最大電圧（ＶＨＨ）を「消去」の電圧とするので、スイッチは増やす必要はない。
【００２８】
駆動パターンは、下記のようにする。まず、コレステリック液晶にかかる電圧パルスは、「選択」、「維持」にかかわらず、均等に交流化する。このために、電圧パルス数を偶数（０，２，４，６，・・・）とし、正パルスと負パルスの回数を同数にする。「選択(保持)」時および「維持」時に画素にかかる電圧パルス数は同数とし、双安定（ＢＦＭ）の時間を延ばすため、分割数は「電圧パルス数＋１」又は「８ｎ−３（ｎ：１，２，３，・・・）」にする。また、分割数が増えるとスイッチング数が増し消費電力が増えるので、できるだけ分割数は少なくする。例えば、「選択（保持)」時にコレステリック液晶に４個の電圧パルスを印加するなら、分割数は５にする。また、「選択（保持)」時と「維持」時のコモンラインの電圧の波形は同じにする。「選択(書込み）」時において、プレーナ配向（ＯＮ）にする画素には０Ｖのパルスを印加し、フォーカルコニック配向（ＯＦＦ）にする画素にはできるだけ多くの電圧パルスを印加する。双安定のＢＦＭ状態からフォーカルコニック配向に転移しないように、「選択(書込み）」時および「維持」時には、コレステリック液晶に印加される０Ｖの連続パルス数は、分割数の半数より少なく（５分割の場合は２個まで）し、理想的には単発とする。すなわち、図１に示す全てのケースにおいて、移行の境界において、０Ｖのパルスができるだけ連続しないようにする。
【００２９】
図２に、選択」の区間を５分割にした場合について、「消去」、「選択（書込み)」、「選択（保持）」と「維持」の場合の、コモンラインＣＯＭの電圧とセグメントラインＳＥＧの電圧による駆動波形を示した。ＶＨは高電圧、ＶＬは低電圧（０Ｖ）、ＶＨＨはプロセスで許容できる最大電圧、Ｔは「選択」の時間の１／５の時間（５分割区間）、ＯＮはプレーナ配向、ＯＦＦはフォーカルコニック配向である。コモンラインＣＯＭの電圧からセグメントラインＳＥＧの電圧を差し引いた差分が画素に印加される。
【００３０】
「消去」では当該画素に５分割の全区間毎に正と負のＶＨＨの電圧を交互に印加する。「選択（書込み)」では、当該画素をＯＮ（プレーナ配向）にさせるＯＮ波形では５分割区間の２区間だけＶＨの正と負のパルスを１個ずつ印加し、当該画素をＯＦＦ（フォーカルコニック配向）にさせるＯＦＦ波形では０Ｖになる。「選択（保持)」と「維持」では、５分割区間の４区間分だけＶＨの正と負のパルスを２個ずつ印加する。
【００３１】
図３は、図２の駆動波形を使用して２列３行のコレステリック液晶パネルを駆動する場合のタイミングチャートである。「選択」の期間において、画素Ｐ１１は時間Ｔａで電圧解除となりＯＦＦ（フォーカルコニック配向）の「選択（書込み）」となる。時間Ｔｂ，Ｔｃでは正パルスが２個、負パルスが２個で「選択（保持）」となっている。画素Ｐ３２は時間Ｔｃで正パルスが１個、負パルスが１個でＯＮ（プレーナ配向）の「選択（書込み）」となる。時間Ｔａ，Ｔｂでは正パルスが２個、負パルスが２個で「選択（保持）」となっている。
【００３２】
次の表２は「選択（書込み)」、「選択(保持)」と「維持」の部分を行列で表したものである。
【表２】
セグメントラインＳＥＧ、コモンラインＣＯＭの電圧ＶＨを１、ＶＬを０とした。画素のコレステリック液晶に印加する電圧を表す合成は「ＣＯＭ−ＳＥＧ」を成分（５分割区間の１区間に相当し、最も左から第１成分、第２成分、第３成分、第４成分、第５成分と称す）ごと行う。ここでは、ＯＮ画素のＳＥＧを行列Ａとし、ＯＦＦ画素のＳＥＧを行列Ｂとし、「選択（書込み)」のＣＯＭを行列Ｓとし、「選択(保持)」と「維持」のＣＯＭを行列Ｈとすると、ＯＮ画素の「選択（書込み)」の合成は（Ｓ−Ａ）、ＯＦＦ画素の「選択（書込み)」の合成は（Ｓ−Ｂ）、ＯＮ画素の「選択(保持)」と「維持」の合成は（Ｈ−Ａ）、ＯＦＦ画素の「選択(保持)」と「維持」の合成は（Ｈ−Ｂ）となる。
【００３３】
すなわち、
ＯＮ画素のSEG: A=(a1,a2,a3,a4,a5)
ＯＦＦ画素のSEG: B=(b1,b2,b3,b4,b5)
「選択(書込み)」のCOM: S=(s1,s2,s3,s4,s5)=B
「選択(保持)」と「維持」のCOM: H=(h1,h2,h3,h4,h5)
とすれば、
ＯＮ画素の「選択(書込み)」合成: S-A=(s1-a1,s2-a2,s3-a3,s4-a4,s5-a5)
ＯＦＦ画素の「選択(書込み)」合成: S-B=S-S=(0,0,0,0,0)
ＯＮ画素の「選択(保持)」と「維持」合成: H-A=(h1-al,h2-a2,h3-a3,h4-a4,h5-a5)
ＯＦＦ画素の「選択(保持)」と「維持」合成: H-B=H-S=(h1-sl,h2-s2,h3-s3,h4-s4,h5-s5)
となる。
【００３４】
合成（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）が決まれば、（Ｓ−Ａ）は自動的に決まる。すなわち、
（Ｈ−Ａ）−（Ｈ−Ｂ）＝（Ｂ−Ａ）＝（Ｓ−Ａ）
となる。また、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）には、１と−１が２個ずつと０が１個あり、（Ｓ−Ａ）には１と−１が同数と残りは０でなければならない。
【００３５】
したがって、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）との対応する成分（同一分割区間）には、１と−１の組み合わせはありえない。なぜなら、（Ｓ−Ａ）の成分が、２または−２となってしまうからである。つまり、
（１）−（−１）＝２
（−１）−（１）＝−２
となるからである。
【００３６】
また、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）との対応する成分（同一分割区間）には、０と０の組み合わせはありえない。なぜなら、残りの４つの対応する成分同士が同じ（１と１、あるいは−１と−１）になるので、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）との全ての対応する成分（同一分割区間）が同じになってしまう。つまり、
（Ｈ−Ａ）＝（Ｈ−Ｂ）→（Ａ−Ｂ）＝（Ｓ−Ａ）＝（Ｓ−Ｂ）＝（０，０，０，０，０）
と、ＯＮ画素もＯＦＦになってしまうからである。
【００３７】
（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）の端の成分（第１成分又は第５成分）が０になるのは好ましくない。すなわち、一方の第１成分（あるいは第５成分）が０で、他方の第５成分（あるいは第１成分）が０だと、前述した移行の境界で０が連続してしまう。かといって１または−１にすると、（Ｓ−Ａ）の第５成分（あるいは第１成分）が０になり、これまた移行の境界で０が連続してしまう。
【００３８】
更に、（Ｈ−Ａ）または（Ｈ−Ｂ）の第３成分が０になるのは好ましくない。一方の第３成分が０で、他方の第２成分（あるいは第４成分）が０だと、（Ｓ−Ａ）の第４成分と第５成分（あるいは第１成分と第２成分）が連続して０になってしまう。１例を示すと次の場合がある。
（Ｈ−Ａ）＝（１，１，０，−１，−１）
（Ｈ−Ｂ）＝（１，０，１，−１，−１）
（Ｓ−Ａ）＝（Ｈ−Ａ）−（Ｈ−Ｂ）＝（０，１，−１，０，０）
【００３９】
結局、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）の偶数成分に０が入るが、同時に０にはならないことになる。（Ｈ−Ａ）または（Ｈ−Ｂ）のうち、一方の第２成分が０だと他方の第４成分が０になるか、その逆が好ましいことになる。（Ｈ−Ａ）の第４成分が０だと、他の成分は、１と−１が２個ずつとなり、それに対応して、（Ｈ−Ｂ）の成分が自動的に決まることになる。（Ｈ−Ｂ）の第２成分は０で、第１成分、第３成分、第５成分は（Ｈ−Ａ）と同じで、第４成分は（Ｈ−Ａ）の第２成分と同じになる。前記の５分割の表２はその１例で、（Ｈ−Ａ）を決めると（Ｈ−Ｂ）が決まり、（Ｈ−Ａ）−（Ｈ−Ｂ）で（Ｓ−Ａ）が求まることになる（表３参照）。
【表３】
【００４０】
Ｈ、Ａ、Ｂの成分は１または０だから、（Ｈ−Ａ）の成分が１になるのは、Ｈの成分が１でＡの成分が０の場合である。（Ｈ−Ａ）の成分が−１になるのは、Ｈの成分が０でＡの成分が１の場合である。（Ｈ−Ａ）の成分が０になるのは、両方とも１か両方とも０の場合があるが、（Ｈ−Ｂ）の方から自動的に決まる。この結果を付け加えると次の表４となる。
【表４】
以上で、ＳＥＧ／ＣＯＭの全ての波形が確定する。
【００４１】
（Ｈ−Ａ）の第４成分が０で残りの４つの成分に１と−１が２個ずつ入る場合の数は、４個の異なるものから２個を取り出す組み合わせ問題と同じであり、
６（4Ｃ2＝４！／（４−２）！／２！）
である。残りの５つの場合を、表５に列挙する。
【表５】
【００４２】
省略するが、同様に（Ｈ−Ａ）の第２成分が０の場合も６つある。それらは、上記の６つの場合の成分の並び順を、それぞれ逆（第５成分、第４成分、第３成分、第２成分、第１成分）にしたものと同じである。
【００４３】
さて、「選択」の時間を３分割とする場合は、前述の移行の境界で必ず０が連続するので、好ましくない。（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）の両方とも、端の成分（第１成分又は第３成分）が０の場合は言うまでもない（表６）。
【表６】
（Ｈ−Ａ）から（Ｈ−Ｂ）への移行で、０が連続してしまう。
【００４４】
（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）のうち、どちらか一方の端の成分（第１成分又は第３成分）が０で、他方の端の成分が０でない場合、（Ｓ−Ａ）の端の成分が必ず０になってしまう（表７）。
【表７】
（Ｈ−Ａ）から（Ｓ−Ａ）への移行で、０が連続してしまう。
【００４５】
一方、「選択」の時間を７分割とする場合は、（Ｓ−Ａ）で０が５個になるので、０Ｖの連続パルス数を分割数の半分３．５より少なく、つまり３個以下にし、（Ｈ−Ａ）と（Ｓ−Ａ）の端の成分は０以外にしなければならない。したがって、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）の０の位置は、４種類に限られる（表８）。
【表８】
【００４６】
それぞれについて、（Ｈ−Ａ）の成分が０以外の６つの成分に１と−１が３個ずつ入る場合の数は、６個の異なるものから３個を取り出す組み合わせ問題と同じであり、２０（6Ｃ3）となる。全体では、８０（＝４×２０）になる。（Ｈ−Ａ）を決めれば、他は全て決まる。その１例を次の表９に示す。
【表９】
ただし、（Ｓ−Ａ）の７つの成分のうち５つが０なので、Ｐ配向を保つ電圧として十分かを確かめる必要がある。また、（Ｓ−Ａ）で０Ｖの連続パルスがあるのは、あまり好ましくない。
【００４７】
以上で分かるように、（Ｓ−Ａ）に０Ｖの連続パルスが生じないのは、（Ｈ−Ａ）と（Ｈ−Ｂ）において、どちらかの偶数成分が０になる場合である。もちろん、０の数は同数でなければならない。また、１と−１は同数でなければならないので、０以外の成分は偶数となる。その条件を満足する選択時間の分割数は、下記となる。
分割数＝８ｎ−３（ｎ：１，２，３，・・・）
つまり、５，１３，２１，・・・となる。５分割の場合は、既に記載した通りである。１３分割の場合の例を示すと次の表１０の通りである。
【表１０】
ただし、分割数が多いと、消責電流が増えるので、５分割が最適な解である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】境界で０Ｖのパルスが連続しないことが要求される移行の説明図である。
【図２】本発明の実施例のコレステリック液晶駆動方法で使用するコモンラインＣＯＭとセグメントラインＳＥＧの電圧パルスおよび画素に印加する電圧パルスの波形図である。
【図３】図２の波形を使用して２列３行のコレステリック液晶パネルを駆動する場合のタイミングチャートである。
【図４】コレステリック液晶の印加電圧と反射率の特性図である。
【図５】「選択」区間を４分割した従来例の２列３行のコレステリック液晶パネルを駆動する場合のタイミングチャートである。
【図６】「選択」区間を４分割した従来例の２列３行のコレステリック液晶パネルの画素に印加する実効電圧の波形図である。
【図７】「選択」区間を６分割した従来例の２列３行のコレステリック液晶パネルを駆動する場合のタイミングチャートである。
【図８】「選択」区間を６分割した従来例の２列３行のコレステリック液晶パネルの画素に印加する実効電圧の波形図である。
【図９】コレステリック液晶の各配向における消去時間−消去電圧特性図である。
【図１０】コレステリック液晶の各書込み時間における電圧−反射率特性図である。
【図１１】コレステリック液晶の各維持時間における電圧−反射率特性図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレステリック液晶に同一振幅の正パルスと負パルスを印加して行う情報書込みを、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向に遷移させる「消去」→最終的にプレーナ配向又はフォーカルコニック配向に遷移させる「選択」→該「選択」で設定された配向を所定時間維持する「維持」→「電圧解除」の順序で行い、前記「選択」を当該画素に書込みを行う「選択（書込み）」と当該画素に書込みを行わない「選択（保持）」とから構成したコレステリック液晶駆動方法において、
前記「消去」では前記正パルスと前記負パルスをプロセスで許容できる最大電圧とし、
前記「選択（書込み）」、「選択（保持）」および前記「維持」では前記正パルスと前記負パルスを前記最大電圧より低く且つ前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限電圧とし、
前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限時間とし、
前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を「電圧パルス数＋１」又は「８ｎ−３」（ただし、ｎは１，２，３，・・・）に分割し、
前記「選択（保持）」と前記「維持」では前記正パルスと負パルスの数を同数とし、
前記「選択（書込み）」と前記「維持」では前記コレステリック液晶に印加される０Ｖの連続パルス数を前記分割数の半分より少なくしたことを特徴とするコレステリック液晶駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコレステリック液晶駆動方法において、
前記「選択（書込み）」で前記フォーカルコニック配向に遷移させるときは全分割区間に亘って印加電圧を０Ｖとし、最終的に前記プレーナ配向に遷移させるときは同数の正パルスおよび負パルスを印加することを特徴とするコレステリック液晶駆動方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコレステリック液晶駆動方法において、
前記コレステリック液晶からなる画素にコモンラインの電圧とセグメントラインの電圧の差分を印加するとき、前記「選択（保持）」と前記「維持」における前記コモンラインの波形を同一としたことを特徴とするコレステリック液晶駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載のコレステリック液晶駆動方法において、
前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の時間を５分割とし、１を正パルス、０を０Ｖとするとき、
前記「選択（書込み）」においてプレーナ配向に遷移させる際に、コモンラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，１，０，０，１）とし、
前記「選択（書込み）」においてフォーカルコニック配向に遷移させる際に、コモンラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、
前記「選択（保持）」と前記「維持」においてホメオトロピック配向を保持／維持する際、コモンラインの電圧波形を（１，０，１，０，０）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，１，０，０，１）とし、
前記「選択（保持）」と前記「維持」においてフォーカルコニック配向を保持／維持する際、コモンラインの電圧波形を（１，０，１，０，０）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とした、
ことを特徴とするコレステリック液晶駆動方法。
【請求項１】
コレステリック液晶に同一振幅の正パルスと負パルスを印加して行う情報書込みを、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向に遷移させる「消去」→最終的にプレーナ配向又はフォーカルコニック配向に遷移させる「選択」→該「選択」で設定された配向を所定時間維持する「維持」→「電圧解除」の順序で行い、前記「選択」を当該画素に書込みを行う「選択（書込み）」と当該画素に書込みを行わない「選択（保持）」とから構成したコレステリック液晶駆動方法において、
前記「消去」では前記正パルスと前記負パルスをプロセスで許容できる最大電圧とし、
前記「選択（書込み）」、「選択（保持）」および前記「維持」では前記正パルスと前記負パルスを前記最大電圧より低く且つ前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限電圧とし、
前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を前記コレステリック液晶の特性ばらつきを考慮した上限時間とし、
前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の各時間を「電圧パルス数＋１」又は「８ｎ−３」（ただし、ｎは１，２，３，・・・）に分割し、
前記「選択（保持）」と前記「維持」では前記正パルスと負パルスの数を同数とし、
前記「選択（書込み）」と前記「維持」では前記コレステリック液晶に印加される０Ｖの連続パルス数を前記分割数の半分より少なくしたことを特徴とするコレステリック液晶駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコレステリック液晶駆動方法において、
前記「選択（書込み）」で前記フォーカルコニック配向に遷移させるときは全分割区間に亘って印加電圧を０Ｖとし、最終的に前記プレーナ配向に遷移させるときは同数の正パルスおよび負パルスを印加することを特徴とするコレステリック液晶駆動方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコレステリック液晶駆動方法において、
前記コレステリック液晶からなる画素にコモンラインの電圧とセグメントラインの電圧の差分を印加するとき、前記「選択（保持）」と前記「維持」における前記コモンラインの波形を同一としたことを特徴とするコレステリック液晶駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載のコレステリック液晶駆動方法において、
前記「選択（書込み）」と「選択（保持）」の時間を５分割とし、１を正パルス、０を０Ｖとするとき、
前記「選択（書込み）」においてプレーナ配向に遷移させる際に、コモンラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，１，０，０，１）とし、
前記「選択（書込み）」においてフォーカルコニック配向に遷移させる際に、コモンラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とし、
前記「選択（保持）」と前記「維持」においてホメオトロピック配向を保持／維持する際、コモンラインの電圧波形を（１，０，１，０，０）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，１，０，０，１）とし、
前記「選択（保持）」と前記「維持」においてフォーカルコニック配向を保持／維持する際、コモンラインの電圧波形を（１，０，１，０，０）とし、セグメントラインの電圧波形を（０，０，０，１，１）とした、
ことを特徴とするコレステリック液晶駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１９３１９９（Ｐ２００７−１９３１９９Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５５３（Ｐ２００６−１２５５３）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（５０１２８５１３３）川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 (449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（５０１２８５１３３）川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 (449)
【Ｆターム（参考）】
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