双安定液晶表示パネルの駆動方法及び駆動デバイス
【課題】双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法において、書き込み波形は直流成分を含んでいることと、書き込み終了直後にはまだ液晶分子が配向規制力の安定状態になっていないで徐徐に安定状態になることから、液晶にはＣＯＭ電極とＳＥＧ電極がＧＮＤになった時点でもまだ電荷が溜まっていると考えられる。書き込み後の電荷残りは、一回ごとに見ると短時間であり問題ないが、書き換え回数が増えるに従って双安定液晶表示パネルを破壊していく。
【解決手段】双安定液晶表示パネルを書き換えるための波形を印加した直後に、駆動波形の最後のパルスよりも低い電圧の交流波形を加えた。また、電圧を徐徐に０Vに近づけた。
【解決手段】双安定液晶表示パネルを書き換えるための波形を印加した直後に、駆動波形の最後のパルスよりも低い電圧の交流波形を加えた。また、電圧を徐徐に０Vに近づけた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双安定液晶表示パネルの駆動方法及び駆動デバイスに関し、特に双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法及び駆動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、双安定液晶表示パネル１０を表示制御するための一般的な機能ブロック図である。双安定液晶表示パネル１０は、水平方向のコモンラインを駆動するコモン駆動部（COM-IC）１１、垂直方向のセグメントラインを駆動するセグメント駆動部（SEG-IC）１２、駆動電位（V0、V12、V34、V5、VCX）を生成する電源回路１３、及びコモン駆動部１１とセグメント駆動部１２及び電源回路１３を制御する制御部（MPU）１４から構成される駆動デバイスで駆動される。
【０００３】
制御部１４がコモン駆動部１１とセグメント駆動部１２を制御するための信号と役割は、通常のSTN駆動ドライバ回路と同様である。コモン駆動部１１に対しては、初期化信号RESETXがあり、スキャンタイミングを決めるCOM-Dataと書き込み用クロックのCLがあり、交流化信号FRCOMや表示消去のDispOffxがある。セグメント駆動部１２に対しては、初期化信号RESETXがあり、表示画像データを与えるDIO(8)と書き込み用クロックXCKがあり、交流化信号FRSEGや表示消去のDispOffxがある。
【０００４】
図２は、双安定ネマチック液晶の状態の切り替えであるスイッチングを説明する図で、双安定液晶表示パネル１０のコモンとセグメントに特定の信号を印加して、ネマチック液晶分子のねじれ方向をツイスト状態（Twisted）とユニフォーム状態（Uniform）と呼ばれる２種類の状態に切り替える様子を示している。
【０００５】
なお、本願に添付する図面において、COMはコモン電極に印加されるコモン信号を、COM-Scanは選択時のコモン信号即ち選択信号を、COM-No Scanは非選択時のコモン信号即ち非選択信号を、SEGはセグメント電極に印加されるセグメント信号を、更に、COM-SEGはコモン・セグメント間電圧即ちコモン電極とセグメント電極で挟持された交点画素に印加される表示電圧を示す。そして、前記書込み信号は白書込み信号と黒書込み信号の２種類であり、また前記表示信号は白表示電圧と黒表示電圧の２種類である。
【０００６】
先ず、双安定液晶表示パネル１０のコモン電極とセグメント電極の交点画素で白（White）を表示する場合について説明する。コモン端子に印加される選択信号の電圧波形は、図２の左側の最上段に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、時間間隔bとcは負のレベル-V、続く時間間隔dとeは正のレベル+V、続く時間間隔fは正のレベル+VCX(=+V-v)、そして残りの時間間隔gはレベル0となる波形である。
【０００７】
セグメント端子に印加される白書込み信号の電圧波形は、図２の左側の２段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aからeはレベル0、続く時間間隔fは負のレベル-v、そして残りの時間間隔gはレベル0となる波形である。
【０００８】
上述の如く時間と共に変移する選択信号と白書込み信号が印加されると、コモン端子とセグメント端子の間の差の電圧である白表示電圧の波形は、時間と共に変移する波形となる。即ち、図２の左側の３段目に示す如く、白表示電圧波形は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bとcは負のレベル-V、続く時間間隔dからeは正のレベル+V、そして残りの時間間隔gはレベル0となる波形である。このように、白表示電圧の波形は、負のレベル-Vボルトと正のレベル+Vの間で電圧遷移を行うものである。
【０００９】
このような波形の白表示電圧をネマチック液晶に印加するのは、まず負のレベル-Vの電圧でネマチック液晶の分子の配向の安定状態を破壊し、ネマチック液晶の分子を縦方向に吊り上げ（図２の左側の最下段の左方の模式図）、その後に正のレベル+Vの電圧をレベル0の電圧へと開放してネマチック液晶の分子を配向方向へ寝かし（図２の左側の最下段の右方の模式図）、ツイスト状態（Twisted）にするためである。このようにして、図２の左側の三段目に示す波形の白表示電圧が印加された双安定液晶表示パネル１０の交点画素は白を表示する。
【００１０】
次に、双安定液晶表示パネル１０のコモン電極とセグメント電極の交点画素で黒を表示する場合について説明する。コモン端子に印加される選択信号の電圧波形は、図２の左側最上段の波形と同じである。
【００１１】
黒書込み信号の電圧波形は、図２の右側の２段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aからcはレベル0、続く時間間隔dは負のレベル-v、そして残りの時間間隔eからgはレベル0となる波形である。
【００１２】
上述の如く時間と共に変移する選択信号と黒書込み信号が印加されると、コモン端子とセグメント端子の間の差の電圧である黒表示電圧の波形は、時間と共に変移する波形となる。即ち、図２の右側の３段目に示す如く、黒表示電圧の波形は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bとcは負のレベル-V、続く時間間隔dは正のレベル+(V+v)、続く時間間隔eは正のレベル+V、続く時間間隔fは正のレベル+VCX(=+V-v)、そして残りの時間間隔gはレベル0となる波形である。このように、黒表示電圧は、-Vと+(V+v)の間で電圧遷移を行うものである。
【００１３】
このような波形の黒表示電圧をネマチック液晶に印加するのは、まず負のレベル-Vでネマチック液晶の分子の配向の安定状態を破壊し、ネマチック液晶の分子を縦方向に吊り上げ（図２の右側の最下段の左方の模式図）、その後に正のレベル+(V+v)を正のレベル+Vに、正のレベル+Vを正のレベル+VCX(=+V-v)に、最後に正のレベル+VCX(=+V-v)をレベル０へと順に段階的に低下させてネマチック液晶の分子をほぼ平行に配向し（図２の右側の最下段の右方の模式図）、ユニフォーム状態（Uniform）とするためである。このようにして、図２の右側の三段目に示す黒表示電圧が印加された双安定液晶表示パネル１０の交点画素は、黒を表示する。
【００１４】
図３は、双安定液晶表示パネル１０のコモン端子とセグメント端子に印加される電圧波形の例を示す図であり、その左側にはn行目のコモン端子COM[n]、(n+1)行目のコモン端子COM[n+1]及び（n+2）行目のコモン端子COM[n+2]の連続する３行と、これらと交差する３列のセグメント端子、即ちm列目のセグメント端子SEG[m]、(m+1)列目のセグメント端子SEG[m+1]及び（m+2）列目のセグメント端子SEG[m+2]とからなる双安定液晶表示パネル１の一部が模式的に示されている。
【００１５】
また、図３の右側には、双安定液晶表示パネル１０の連続する３行のコモン端子COM[n]、COM[n+1]及びCOM[n+2]とこれらと交差するm列目のセグメント端子SEG[m]に印加される電圧波形を時間の経過に従って示されている。なお、破線の円で囲った部分は、選択信号の電圧波形を示す。
【００１６】
選択（Scan）時にコモン端子に印加される選択信号の電圧波形は、図３の右側の上から第１段目から第３段目に示す如くで、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+V3、続く時間間隔cとdはレベル0、続く時間間隔eは正のレベル+V2、時間間隔fはレベル0となる波形である。但し、V3>V2である。
【００１７】
非選択時にコモン端子に印加される非選択信号の電圧波形は、図３の右側の上から第１段目から第３段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aとbはレベル0、続く時間間隔cからeは正のレベル+V3、そして残りの時間間隔fはレベル0となる波形である。
【００１８】
コモン端子に印加される信号の電圧波形は、図２と図３では大きく異なっている。即ち、図２に示す選択信号の電圧波形は、正負に大きく変移する電圧波形であるのに対して、図３に示す選択信号の電圧波形は正側のみにおいて大きく変移する波形である。なお、図２には非選択信号は示されていないが、図３に示す非選択信号も正側のみにおいて大きく変移する波形である。
【００１９】
n行目のコモン端子COM[n]には、図３の右側の上から第１段目に示す如く、スキャン時間区間t1において選択信号が、スキャン時間区間t2とt3において非選択信号がそれぞれ印加されている。続くn+1行目のコモン端子COM[n+1]には、図３の右側の上から第２段目に示す如く、スキャン時間区間t1において非選択信号が、スキャン時間区間t2において選択信号が、更にスキャン時間区間t3において非選択信号がそれぞれ印加されている。更にそれに続くn+2行目のコモン端子COM[n+2]には、図３の右側の上から第３段目に示す如くスキャン時間区間t1とt2において非選択信号が、スキャン時間区間t3において選択信号がそれぞれ印加されている。
【００２０】
セグメント端子に印加されるセグメント電圧、即ち、白書込み信号と黒書込み信号の電圧波形は、図３の右側の上から第４段目に示す如くである。ここでは、スキャン時間区間t1において白書込み信号が、スキャン時間区間t2において黒書き込み信号が、そして、スキャン時間区間t3において白書き込み信号がそれぞれ印加されている。
【００２１】
白書込み信号の電圧波形は、選択期間Tの最初の時間間隔aとbはレベル0、続く時間間隔cとdは正のレベル+V3、続く時間間隔eは正のレベル+V4、そして残りの時間間隔fはレベル0となる波形である。
【００２２】
また、黒書込み信号の電圧波形は、選択期間Tの最初の時間間隔aとbはレベル0、続く時間間隔cは正のレベル+V4、続く時間間隔dとeは正のレベル+V3、そして残りの時間間隔fはレベル0となる波形である。
【００２３】
上述の如く、コモン端子に選択信号または非選択信号が、セグメント端子に白書込み信号または黒書込み信号が印加されると、コモン端子とセグメント端子間のコモン・セグメント間電圧、即ち白表示電圧と黒表示電圧は、図３の右側の下から１段目から３段目にそれぞれ示す如くとなる。
【００２４】
即ち、n行目のコモン端子COM[n]とm列目のセグメント端子SEG[m]の交点画素には、図３の右側の下から３段目に示す如く、スキャン時間区間t1においては、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+V3、続く時間間隔cとdは負のレベル-V3、続く時間間隔eは負のレベル-(V4-V2)、そして残りの時間間隔fの時間はレベル0となる波形の白表示電圧が印加されている。
【００２５】
スキャン時間区間t2においては、選択期間Tの最初の時間間隔aとbはレベル0、続く時間間隔cは負のレベル-V1、そして残りの時間間隔dからfはレベル0となる電圧波形の第１の寄生信号が印加されている。更に、スキャン時間区間t3においては、選択期間Tの最初の時間間隔aからdはレベル0、続く時間間隔eは負のレベル-V1、そして残りの時間間隔fはレベル0となる電圧波形の第２の寄生信号が印加されている。
【００２６】
次に(n+1)行目のコモン端子COM[n+1]とm列目のセグメント端子SEG[m]の交点画素には、図３の右側の下から２段目に示す如く、スキャン時間区間t1においては第２の寄生信号が、スキャン時間区間t2においては黒表示電圧が、そしてスキャン時間区間t3においては第1の寄生信号がそれぞれ印加されている。黒表示電圧は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+V3、続く時間間隔cは負のレベル-V4、続く時間間隔dは負のレベル-V3、続く時間間隔eは負のレベル-(V3-V2)、そして残りの時間間隔fの時間はレベル0となる波形の電圧である。
【００２７】
更に(n+2)行目のコモン端子COM[n+1]とm列目のセグメント端子SEG[m]の交点画素には、図３の右側の下から１段目に示す如く、スキャン時間区間t1においては第１の寄生信号が、スキャン時間区間t2においては第２の寄生信号が、そしてスキャン時間区間t3においては白表示電圧がそれぞれ印加されている。
【００２８】
上述した如く、双安定液晶表示パネル１０の表示は、選択信号の電圧波形を出力する1本のコモンと、全セグメントの信号状態によって１ライン分の白黒が決定し、１画面分の全コモンを順次スキャンする事により画面全体の表示が決定する。スキャンを行うのはその瞬間においては画面全体のうちの１本のコモンのみであり、残りの大多数のコモンは非選択信号の電圧波形を出力する。双安定液晶表示パネルの充放電電荷量を考える時は、コモンの大多数が出力する非選択信号の電圧とセグメント端子に印加された白書込み信号または黒書込み信号の電圧の電位差に着目する必要がある。つまり、コモン端子とセグメント端子間のコモン・セグメント間電圧の波形における寄生信号が双安定液晶表示パネル１０を駆動する上での充放電電荷量に大きく寄与し、消費電流の大きさに影響を与える。
【００２９】
図４は、双安定液晶表示パネル１０の特定の駆動モード（Mode-C）の波形を示している。双安定液晶表示パネル１０に印加される４種類の波形は、コモン端子に選択時に印加される選択信号、コモン端子に非選択時に印加される非選択信号、セグメント端子に印加される白書込み信号、セグメント端子に印加される黒書込み信号である。これらの電圧波形は図３に示したものと同じである。
【００３０】
また、図４には、コモン端子とセグメント端子の交点画素に印加された４種類の電圧、即ち白表示電圧、黒表示電圧、第１の寄生信号４０及び第２の寄生信号４０が示されている。これらの電圧波形は図３に示したものと同じである。また、実際の電圧値及びパルス幅は温度特性を持っていて、低温になるに従って電圧は高くなり、パルス幅も長くなる。
【００３１】
図４の下方に記した「1」と「0」の数字は、コモン端子に印加されるコモン電圧の波形とセグメント端子に印加されるセグメント電圧の波形の制御信号である。コモン電圧の波形はCCX、C-Data、FR、DispOffxの４つの信号で制御される。セグメント電圧の波形はS-Data、FR、DispOffxの３つの信号で制御される。セグメント駆動デバイスとして、既に市販されている一般的なＳＴＮ液晶を通常駆動するための（SA駆動方式ではない）ドライバを用いた場合、図６に示すセグメント駆動ドライバ（SEG-Drv.）の入出力テーブルで出力電圧は３つの制御信号により制御されるので、図４に示すようなセグメント制御信号とセグメント電圧波形の対応が成立する。
【００３２】
双安定液晶表示パネル１０を駆動するコモン電圧の波形には、一般的なＳＴＮ液晶の通常駆動には存在しないVCXなる電位があるので、その電位を出力させるための制御信号をCCXとしている。図７に示すコモン駆動ドライバ（COM-Drv.）の入出力テーブルで駆動モード（Mode-C）の欄に示すようにコモン出力を制御すれば、図４に示すようなコモン制御信号とコモン電圧波形の対応が成立する。
【００３３】
このようにして双安定液晶表示パネル１０に画像を書き込んだ後に、コモン電圧とセグメント電圧をGNDにして双安定液晶表示パネル１０を無印加状態にしても書き込んだ表示画像は保持されている。すなわち画像書き込み後に電源を切っても双安定液晶表示パネル１０の画像は表示されている。書き込み時に電力は必要であるが、その後は無電力で表示できることが双安定液晶表示パネル１０の特徴である。
【００３４】
双安定液晶表示パネル１０への書き込み波形は前記のように直流成分を含んでいることと、書き込み終了直後にはまだ液晶分子が配向規制力の安定状態になっていないで徐徐に安定状態になることから、液晶にはＣＯＭ電極とＳＥＧ電極がＧＮＤになった時点でもまだ電荷が溜まっていると考えられる。
【００３５】
双安定液晶表示パネル１０は、透明電極、絶縁膜、配向膜の順に形成されたガラス基板で液晶を挟んでいる構造になっていて、各膜が抵抗と容量の並列回路と考えると図５に示すような等価回路になる。また、液晶層も抵抗と容量の並列回路と考えられる。ここで、書き込み終了後に液晶層に溜まった電荷は絶縁膜、配向膜を通って透明電極側に抜けていくのと、液晶層自身の抵抗により抜けていくかの２方向がある。しかしながら、絶縁膜、配向膜、液晶層の比抵抗は非常に高く、電流が流れないので比較的長い時間（数秒〜数分）にわたって電荷が残ることとなる。
【００３６】
また、双安定液晶表示パネル１０のＣＯＭ電極にプラス直流電圧を加えると、１Ｖ程度でも数時間で配向膜が破壊され表示できなくなる。逆にＳＥＧ電極にプラス直流電圧を加えると配向膜にイオンが吸着して電気的特性が変化する。したがって、書き込み後の電荷残りは、一回ごとに見ると短時間であり問題ないが、書き換え回数が増えるに従って双安定液晶表示パネル１０を破壊していく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開２００４−４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
本発明が解決しようとする課題は、双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの書き換え可能回数を増やし信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
上記課題を解決するために、双安定液晶表示パネル１０を書き換えるための波形を印加した後に、駆動波形の最後のパルスよりも低い電圧の交流波形を加えた。また、電圧を徐序に０Vに近づけていくと、より効果的である。
絶縁膜、配向膜の抵抗と容量の並列回路を流れる電流は次式で表せる。
【数１】
ここで、膜が緻密でしっかりしているとＲは無限に近づくので抵抗成分側から電荷が抜けなくなる。
書き込み後はＣＯＭ電極とＳＥＧ電極がＧＮＤになるので交流成分が無く、角速度ωが０なので容量成分側からも電荷が抜けない。この時に小さな交流波形を印加することにより角速度ωが有限になり容量成分側から電荷が抜けることとなる。
【発明の効果】
【００４０】
従来技術の書き込み後に交流波形を加えない場合、連続１万回書き込みで特性の変化が見られ表示が薄くなったが、本発明の書き込み後に交流波形を加えた場合、１０万回連続書き込みしても特性の変化は無く、初期と同じ表示品質であった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】双安定液晶表示パネルを表示制御する一般的な機能ブロック図である。
【図２】コモン端子とセグメント端子にそれぞれ印加される電圧及びコモン・セグメント間電圧の波形に対応して交点画素が白または黒（Black）を表示する様子を模式的に示した双安定液晶のスイッチングの説明図である。
【図３】双安定液晶表示パネルのコモン端子とセグメント端子にそれぞれ印加される電圧、及びコモン・セグメント間電圧の波形を示す図である。
【図４】双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法であって、駆動モード(Mode-C)のコモン電圧、セグメント電圧及びコモン・セグメント間電圧の波形を示す図である。
【図５】双安定液晶表示パネルの構造と等価回路である。
【図６】セグメント駆動部（SEG-Drv.）の入出力テーブルを示す真理値表である。
【図７】コモン駆動部（COM-Drv.）の入出力テーブルを示す真理値表である。
【図８】従来の低温用の駆動モードで駆動されたときの双安定液晶表示パネルのコモン・セグメント間電圧のコモン・セグメント間電圧の波形を示す図である。
【図９】従来の選択波形の駆動信号で駆動した場合の波形図である。
【図１０】本発明の実施例１の選択波形の駆動信号で駆動した場合の波形図である。
【図１１】本発明の実施例２の選択波形の駆動信号で駆動した場合の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の双安定液晶表示パネル１０の信頼性を改善する方法は、双安定液晶表示パネル１０の駆動デバイスのハードウエアを変更することなく駆動波形を変更することにより実施できるものである。
【実施例１】
【００４３】
本発明に係る駆動方法が適用される駆動デバイス、即ち正極駆動または負極駆動のみで白黒を選択できる双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動デバイスは、従来のハードウエア構成と同じである。即ち、図１に示す如く、双安定液晶表示パネル１０は、水平方向のコモンラインを駆動するコモン駆動部（COM-IC）１１、垂直方向のセグメントラインを駆動するセグメント駆動部（SEG-IC）１２、駆動電位（V0、V12、V34、V5、VCX）を生成する電源回路１３、及びコモン駆動部１１とセグメント駆動部１２及び電源回路１３を制御する制御部（MPU）１４から構成される駆動デバイスで駆動される。
【００４４】
制御部１４がコモン駆動部１１とセグメント駆動部１２を制御するための信号と役割は、通常のSTN駆動ドライバ回路と同様である。コモン駆動部１１に対しては、初期化信号RESETXがあり、スキャンタイミングを決めるCOM-Dataと書き込み用クロックのCLがあり、交流化信号FRCOMや表示消去のDispOffxがある。セグメント駆動部１２に対しては、初期化信号RESETXがあり、表示画像データを与えるDIO(8)と書き込み用クロックXCKがあり、交流化信号FRSEGや表示消去のDispOffxがある。電源回路１３をコモン駆動部（COM-IC１１の中に取り込む事、さらにセグメント駆動部（SEG-IC）１２をも取り込んで1つのICにする事は当然可能である。
【００４５】
次に、図８から図１１を参照しながら、高電圧、長パルスの掛かる低温時について双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法を説明する。理解を容易にするために、本発明に係る双安定液晶表示パネルの駆動方法と従来の駆動方法と対比させて説明する。
【００４６】
図８は、正極駆動または負極駆動のみで白黒を選択できる双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの従来の駆動方法で低温に適した駆動モード（Mode-G）でドライバＩＣの最大電圧のパルスが出せるように工夫したものである。図８の電圧波形は、上から順にセグメント端子に印加される白書込み信号２３と黒書込み信号２４、コモン端子に印加される選択信号２５、非選択信号２６、選択時のコモン・セグメント間電圧である黒表示電圧３３と白表示電圧３４、及び非選択時のコモン・セグメント間電圧である寄生信号４０の電圧波形をそれぞれ示す。
【００４７】
白書込み信号２３の電圧波形は、図８の最上段に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aとbは正のレベル+V5、続く時間間隔cは正のレベル+V12、続く時間間隔dとｅは正のレベル+V0、そして残りの時間間隔fは正のレベル+V5となる波形である。
【００４８】
黒書込み信号２４の電圧波形は、図８の最上段に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aとbは正のレベル+V5、続く時間間隔cとdは正のレベル+V0、続く時間間隔eは正のレベル+V12、そして残りの時間間隔fは正のレベル+V5となる波形である。
【００４９】
選択信号２５の電圧波形は、図８の上から２段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間
間隔aは正のレベル+V5、続く時間間隔bは正のレベル+V0、続く時間間隔cとdは正のレベル+V5、続く時間間隔eは正のレベル+VCX、そして残りの時間間隔fは正のレベル+V5となる波形である。
【００５０】
非選択信号２６の電圧波形は、図８の上から３段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aとbは正のレベル+V5、続く時間間隔cからeは正のレベル+V0、そして残りの時間間隔fは正のレベル+V5となる波形である。
【００５１】
選択時にコモン端子とセグメント端子に上述の如き電圧が印加されると、コモン端子とセグメント端子間のコモン・セグメント間電圧は、図８の上から４段目に示す如くとなる。なお、図８の上から４段目において、消去パルス３１は正のレベル+5の矩形波であり、これに続いて印加される消去パルス３２は負のレベル-5の矩形波である。
【００５２】
選択信号２５と白書込み信号２３がそれぞれ印加されたときの白表示電圧３３は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+5、続く時間間隔cは負のレベル-4、続く時間間隔dは負のレベル-5、続く時間間隔eは負のレベル-3、そして残りの時間間隔fの時間は正のレベル0となる波形の電圧である。
【００５３】
また、選択信号２５と黒書込み信号２４がそれぞれ印加されたときの黒表示電圧３４は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+5、続く時間間隔cとdは負のレベル-5、続く時間間隔eは負のレベル-2、そして残りの時間間隔fの時間はレベル0となる波形の電圧である。
【００５４】
非選択時にコモン端子とセグメント端子に上述の如き電圧が印加されると、コモン端子とセグメント端子間のコモン・セグメント間電圧は、図８の最下段に示す如くとなる。なお、図８の最下段において、消去パルス３１は正のレベル+5の矩形波であり、これに続いて印加される消去パルス３２は負のレベル-5の矩形波である。
【００５５】
非選択信号２６と白書込み信号２３がそれぞれ印加されたときには、選択期間Tの最初の時間間隔aとｂはレベル0、続く時間間隔ｃは正のレベル+1、そして残りの時間間隔ｄからfの時間はレベル0となる波形の電圧である。前記の正のレベル+1の矩形波パルスは寄生信号４０である。
【００５６】
非選択信号２６と黒書込み信号２４がそれぞれ印加されたときには、選択期間Tの最初の時間間隔aからｄはレベル0、続く時間間隔eは正のレベル+1、そして残りの時間間隔fはレベル0となる波形の電圧である。前記の正のレベル+1の矩形波パルスは寄生信号４０である。
【００５７】
図９は、図８の従来の駆動モードで駆動されたときの双安定液晶表示パネルのコモン・セグメント間電圧の波形を示す図である。図９から明らかな如く、従来の駆動モードで駆動されたときに駆動波形が０Vになっているにも関わらず比較的長い期間液晶層に電荷が残っているところは、全画面消去期間の後と走査期間の後である。
【００５８】
（本発明の駆動方法）
次に、図８の従来の駆動モード（Mode-G）で駆動した図９の電圧波形に低い電圧の交流波形を加えた駆動方法を、図１０、図１１を参照して説明する。
【００５９】
図１０は全消去期間と走査期間は前記従来の駆動モード（Mode-G）と同じ波形を用い、その直後に交流矩形波を加えたものである。交流矩形波は、図４の駆動モード（Mode-C）のマイナス側の寄生信号４０と図８の駆動モード（Mode-G）のプラス側の寄生信号４０を用いて印加した。
【００６０】
本実施例では、電圧値を走査期間の寄生信号４０の半分にして５サイクル、２ｍsの休み期間、１／４にして５サイクルを加えた。パルス幅は寄生信号４０と同じで周波数は速くした。これにより、絶縁膜が緻密で液晶と透明電極が完全に絶縁された液晶パネルにおいても、書き換え可能回数が従来波形では１万回程度で表示画像が薄くなってしまった双安定液晶表示パネル１０が、本発明の駆動波形では１０万回書き換えても初期の表示品質を保てるようになった。
【実施例２】
【００６１】
図１１は全消去期間と走査期間は前記従来の駆動モード（Mode-G）と同じ波形を用い、その直後に交流矩形波を加えたものである。交流矩形波は、図４の駆動モード（Mode-C）のマイナス側の寄生信号４０と図８の駆動モード（Mode-G）のプラス側の寄生信号４０を用いて印加した。
【００６２】
本実施例では、電圧値を走査期間の寄生信号４０の半分にして数サイクル印加後、交流矩形波のタイミングは同じにして、LCD電源１３をOFFにすることにより電圧値が徐徐に０Vに近づくようにした。パルス幅は寄生信号４０と同じで周波数は速くした。これにより、絶縁膜が緻密で液晶と透明電極が完全に絶縁された液晶パネルにおいても書き換え可能回数が、従来波形では１万回程度で液晶パネルの特性が変化して表示画像が薄くなってしまったが、本発明の駆動波形では１０万回書き換えても初期の表示品質を保てるようになった。
【００６３】
また、印加する波形は、低電圧で交流であればよいので、矩形波にこだわる必要はなく他の波形でも同様の効果が得られる。
【００６４】
また、交流矩形波を印加する期間は、液晶パネルの特性により変える必要があり、絶縁膜、配向膜が緻密で絶縁性が高い場合は長く、粗雑で絶縁性が低い場合は短くても良い、また、温度により全消去期間、操作期間の電圧値、パルス幅が変わり、特に低温時には電圧、パルス幅がともに大きくなるので交流矩形波を印加する期間も長くする必要がある。
【００６５】
本発明により、双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネル駆動デバイスにおいて、従来の双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動デバイスを大幅に変更することなく、信頼性を向上することができた。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 双安定液晶表示パネル
１１ コモン駆動部（COM-IC）
１２ セグメント駆動部（SEG-IC）
１３ 電源部
１４ 制御部（MPU）
２１ 全コモン端子に印加される信号
２２ 全セグメント端子に印加される信号
２３ 白書込み信号
２４ 黒書込み信号
２５ 選択信号
２６ 非選択信号
３１ コモン・セグメント間電圧波形
３２ コモン・セグメント間電圧波形
３３ 黒表示電圧信号
３４ 白表示電圧信号
４０ 寄生信号
５０ 交流矩形波
COM コモン信号
COM-Scan 選択信号
COM-No Scan 非選択信号
SEG セグメント信号
COM-SEG コモン・セグメント間電圧または表示電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双安定液晶表示パネルの駆動方法及び駆動デバイスに関し、特に双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法及び駆動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、双安定液晶表示パネル１０を表示制御するための一般的な機能ブロック図である。双安定液晶表示パネル１０は、水平方向のコモンラインを駆動するコモン駆動部（COM-IC）１１、垂直方向のセグメントラインを駆動するセグメント駆動部（SEG-IC）１２、駆動電位（V0、V12、V34、V5、VCX）を生成する電源回路１３、及びコモン駆動部１１とセグメント駆動部１２及び電源回路１３を制御する制御部（MPU）１４から構成される駆動デバイスで駆動される。
【０００３】
制御部１４がコモン駆動部１１とセグメント駆動部１２を制御するための信号と役割は、通常のSTN駆動ドライバ回路と同様である。コモン駆動部１１に対しては、初期化信号RESETXがあり、スキャンタイミングを決めるCOM-Dataと書き込み用クロックのCLがあり、交流化信号FRCOMや表示消去のDispOffxがある。セグメント駆動部１２に対しては、初期化信号RESETXがあり、表示画像データを与えるDIO(8)と書き込み用クロックXCKがあり、交流化信号FRSEGや表示消去のDispOffxがある。
【０００４】
図２は、双安定ネマチック液晶の状態の切り替えであるスイッチングを説明する図で、双安定液晶表示パネル１０のコモンとセグメントに特定の信号を印加して、ネマチック液晶分子のねじれ方向をツイスト状態（Twisted）とユニフォーム状態（Uniform）と呼ばれる２種類の状態に切り替える様子を示している。
【０００５】
なお、本願に添付する図面において、COMはコモン電極に印加されるコモン信号を、COM-Scanは選択時のコモン信号即ち選択信号を、COM-No Scanは非選択時のコモン信号即ち非選択信号を、SEGはセグメント電極に印加されるセグメント信号を、更に、COM-SEGはコモン・セグメント間電圧即ちコモン電極とセグメント電極で挟持された交点画素に印加される表示電圧を示す。そして、前記書込み信号は白書込み信号と黒書込み信号の２種類であり、また前記表示信号は白表示電圧と黒表示電圧の２種類である。
【０００６】
先ず、双安定液晶表示パネル１０のコモン電極とセグメント電極の交点画素で白（White）を表示する場合について説明する。コモン端子に印加される選択信号の電圧波形は、図２の左側の最上段に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、時間間隔bとcは負のレベル-V、続く時間間隔dとeは正のレベル+V、続く時間間隔fは正のレベル+VCX(=+V-v)、そして残りの時間間隔gはレベル0となる波形である。
【０００７】
セグメント端子に印加される白書込み信号の電圧波形は、図２の左側の２段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aからeはレベル0、続く時間間隔fは負のレベル-v、そして残りの時間間隔gはレベル0となる波形である。
【０００８】
上述の如く時間と共に変移する選択信号と白書込み信号が印加されると、コモン端子とセグメント端子の間の差の電圧である白表示電圧の波形は、時間と共に変移する波形となる。即ち、図２の左側の３段目に示す如く、白表示電圧波形は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bとcは負のレベル-V、続く時間間隔dからeは正のレベル+V、そして残りの時間間隔gはレベル0となる波形である。このように、白表示電圧の波形は、負のレベル-Vボルトと正のレベル+Vの間で電圧遷移を行うものである。
【０００９】
このような波形の白表示電圧をネマチック液晶に印加するのは、まず負のレベル-Vの電圧でネマチック液晶の分子の配向の安定状態を破壊し、ネマチック液晶の分子を縦方向に吊り上げ（図２の左側の最下段の左方の模式図）、その後に正のレベル+Vの電圧をレベル0の電圧へと開放してネマチック液晶の分子を配向方向へ寝かし（図２の左側の最下段の右方の模式図）、ツイスト状態（Twisted）にするためである。このようにして、図２の左側の三段目に示す波形の白表示電圧が印加された双安定液晶表示パネル１０の交点画素は白を表示する。
【００１０】
次に、双安定液晶表示パネル１０のコモン電極とセグメント電極の交点画素で黒を表示する場合について説明する。コモン端子に印加される選択信号の電圧波形は、図２の左側最上段の波形と同じである。
【００１１】
黒書込み信号の電圧波形は、図２の右側の２段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aからcはレベル0、続く時間間隔dは負のレベル-v、そして残りの時間間隔eからgはレベル0となる波形である。
【００１２】
上述の如く時間と共に変移する選択信号と黒書込み信号が印加されると、コモン端子とセグメント端子の間の差の電圧である黒表示電圧の波形は、時間と共に変移する波形となる。即ち、図２の右側の３段目に示す如く、黒表示電圧の波形は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bとcは負のレベル-V、続く時間間隔dは正のレベル+(V+v)、続く時間間隔eは正のレベル+V、続く時間間隔fは正のレベル+VCX(=+V-v)、そして残りの時間間隔gはレベル0となる波形である。このように、黒表示電圧は、-Vと+(V+v)の間で電圧遷移を行うものである。
【００１３】
このような波形の黒表示電圧をネマチック液晶に印加するのは、まず負のレベル-Vでネマチック液晶の分子の配向の安定状態を破壊し、ネマチック液晶の分子を縦方向に吊り上げ（図２の右側の最下段の左方の模式図）、その後に正のレベル+(V+v)を正のレベル+Vに、正のレベル+Vを正のレベル+VCX(=+V-v)に、最後に正のレベル+VCX(=+V-v)をレベル０へと順に段階的に低下させてネマチック液晶の分子をほぼ平行に配向し（図２の右側の最下段の右方の模式図）、ユニフォーム状態（Uniform）とするためである。このようにして、図２の右側の三段目に示す黒表示電圧が印加された双安定液晶表示パネル１０の交点画素は、黒を表示する。
【００１４】
図３は、双安定液晶表示パネル１０のコモン端子とセグメント端子に印加される電圧波形の例を示す図であり、その左側にはn行目のコモン端子COM[n]、(n+1)行目のコモン端子COM[n+1]及び（n+2）行目のコモン端子COM[n+2]の連続する３行と、これらと交差する３列のセグメント端子、即ちm列目のセグメント端子SEG[m]、(m+1)列目のセグメント端子SEG[m+1]及び（m+2）列目のセグメント端子SEG[m+2]とからなる双安定液晶表示パネル１の一部が模式的に示されている。
【００１５】
また、図３の右側には、双安定液晶表示パネル１０の連続する３行のコモン端子COM[n]、COM[n+1]及びCOM[n+2]とこれらと交差するm列目のセグメント端子SEG[m]に印加される電圧波形を時間の経過に従って示されている。なお、破線の円で囲った部分は、選択信号の電圧波形を示す。
【００１６】
選択（Scan）時にコモン端子に印加される選択信号の電圧波形は、図３の右側の上から第１段目から第３段目に示す如くで、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+V3、続く時間間隔cとdはレベル0、続く時間間隔eは正のレベル+V2、時間間隔fはレベル0となる波形である。但し、V3>V2である。
【００１７】
非選択時にコモン端子に印加される非選択信号の電圧波形は、図３の右側の上から第１段目から第３段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aとbはレベル0、続く時間間隔cからeは正のレベル+V3、そして残りの時間間隔fはレベル0となる波形である。
【００１８】
コモン端子に印加される信号の電圧波形は、図２と図３では大きく異なっている。即ち、図２に示す選択信号の電圧波形は、正負に大きく変移する電圧波形であるのに対して、図３に示す選択信号の電圧波形は正側のみにおいて大きく変移する波形である。なお、図２には非選択信号は示されていないが、図３に示す非選択信号も正側のみにおいて大きく変移する波形である。
【００１９】
n行目のコモン端子COM[n]には、図３の右側の上から第１段目に示す如く、スキャン時間区間t1において選択信号が、スキャン時間区間t2とt3において非選択信号がそれぞれ印加されている。続くn+1行目のコモン端子COM[n+1]には、図３の右側の上から第２段目に示す如く、スキャン時間区間t1において非選択信号が、スキャン時間区間t2において選択信号が、更にスキャン時間区間t3において非選択信号がそれぞれ印加されている。更にそれに続くn+2行目のコモン端子COM[n+2]には、図３の右側の上から第３段目に示す如くスキャン時間区間t1とt2において非選択信号が、スキャン時間区間t3において選択信号がそれぞれ印加されている。
【００２０】
セグメント端子に印加されるセグメント電圧、即ち、白書込み信号と黒書込み信号の電圧波形は、図３の右側の上から第４段目に示す如くである。ここでは、スキャン時間区間t1において白書込み信号が、スキャン時間区間t2において黒書き込み信号が、そして、スキャン時間区間t3において白書き込み信号がそれぞれ印加されている。
【００２１】
白書込み信号の電圧波形は、選択期間Tの最初の時間間隔aとbはレベル0、続く時間間隔cとdは正のレベル+V3、続く時間間隔eは正のレベル+V4、そして残りの時間間隔fはレベル0となる波形である。
【００２２】
また、黒書込み信号の電圧波形は、選択期間Tの最初の時間間隔aとbはレベル0、続く時間間隔cは正のレベル+V4、続く時間間隔dとeは正のレベル+V3、そして残りの時間間隔fはレベル0となる波形である。
【００２３】
上述の如く、コモン端子に選択信号または非選択信号が、セグメント端子に白書込み信号または黒書込み信号が印加されると、コモン端子とセグメント端子間のコモン・セグメント間電圧、即ち白表示電圧と黒表示電圧は、図３の右側の下から１段目から３段目にそれぞれ示す如くとなる。
【００２４】
即ち、n行目のコモン端子COM[n]とm列目のセグメント端子SEG[m]の交点画素には、図３の右側の下から３段目に示す如く、スキャン時間区間t1においては、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+V3、続く時間間隔cとdは負のレベル-V3、続く時間間隔eは負のレベル-(V4-V2)、そして残りの時間間隔fの時間はレベル0となる波形の白表示電圧が印加されている。
【００２５】
スキャン時間区間t2においては、選択期間Tの最初の時間間隔aとbはレベル0、続く時間間隔cは負のレベル-V1、そして残りの時間間隔dからfはレベル0となる電圧波形の第１の寄生信号が印加されている。更に、スキャン時間区間t3においては、選択期間Tの最初の時間間隔aからdはレベル0、続く時間間隔eは負のレベル-V1、そして残りの時間間隔fはレベル0となる電圧波形の第２の寄生信号が印加されている。
【００２６】
次に(n+1)行目のコモン端子COM[n+1]とm列目のセグメント端子SEG[m]の交点画素には、図３の右側の下から２段目に示す如く、スキャン時間区間t1においては第２の寄生信号が、スキャン時間区間t2においては黒表示電圧が、そしてスキャン時間区間t3においては第1の寄生信号がそれぞれ印加されている。黒表示電圧は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+V3、続く時間間隔cは負のレベル-V4、続く時間間隔dは負のレベル-V3、続く時間間隔eは負のレベル-(V3-V2)、そして残りの時間間隔fの時間はレベル0となる波形の電圧である。
【００２７】
更に(n+2)行目のコモン端子COM[n+1]とm列目のセグメント端子SEG[m]の交点画素には、図３の右側の下から１段目に示す如く、スキャン時間区間t1においては第１の寄生信号が、スキャン時間区間t2においては第２の寄生信号が、そしてスキャン時間区間t3においては白表示電圧がそれぞれ印加されている。
【００２８】
上述した如く、双安定液晶表示パネル１０の表示は、選択信号の電圧波形を出力する1本のコモンと、全セグメントの信号状態によって１ライン分の白黒が決定し、１画面分の全コモンを順次スキャンする事により画面全体の表示が決定する。スキャンを行うのはその瞬間においては画面全体のうちの１本のコモンのみであり、残りの大多数のコモンは非選択信号の電圧波形を出力する。双安定液晶表示パネルの充放電電荷量を考える時は、コモンの大多数が出力する非選択信号の電圧とセグメント端子に印加された白書込み信号または黒書込み信号の電圧の電位差に着目する必要がある。つまり、コモン端子とセグメント端子間のコモン・セグメント間電圧の波形における寄生信号が双安定液晶表示パネル１０を駆動する上での充放電電荷量に大きく寄与し、消費電流の大きさに影響を与える。
【００２９】
図４は、双安定液晶表示パネル１０の特定の駆動モード（Mode-C）の波形を示している。双安定液晶表示パネル１０に印加される４種類の波形は、コモン端子に選択時に印加される選択信号、コモン端子に非選択時に印加される非選択信号、セグメント端子に印加される白書込み信号、セグメント端子に印加される黒書込み信号である。これらの電圧波形は図３に示したものと同じである。
【００３０】
また、図４には、コモン端子とセグメント端子の交点画素に印加された４種類の電圧、即ち白表示電圧、黒表示電圧、第１の寄生信号４０及び第２の寄生信号４０が示されている。これらの電圧波形は図３に示したものと同じである。また、実際の電圧値及びパルス幅は温度特性を持っていて、低温になるに従って電圧は高くなり、パルス幅も長くなる。
【００３１】
図４の下方に記した「1」と「0」の数字は、コモン端子に印加されるコモン電圧の波形とセグメント端子に印加されるセグメント電圧の波形の制御信号である。コモン電圧の波形はCCX、C-Data、FR、DispOffxの４つの信号で制御される。セグメント電圧の波形はS-Data、FR、DispOffxの３つの信号で制御される。セグメント駆動デバイスとして、既に市販されている一般的なＳＴＮ液晶を通常駆動するための（SA駆動方式ではない）ドライバを用いた場合、図６に示すセグメント駆動ドライバ（SEG-Drv.）の入出力テーブルで出力電圧は３つの制御信号により制御されるので、図４に示すようなセグメント制御信号とセグメント電圧波形の対応が成立する。
【００３２】
双安定液晶表示パネル１０を駆動するコモン電圧の波形には、一般的なＳＴＮ液晶の通常駆動には存在しないVCXなる電位があるので、その電位を出力させるための制御信号をCCXとしている。図７に示すコモン駆動ドライバ（COM-Drv.）の入出力テーブルで駆動モード（Mode-C）の欄に示すようにコモン出力を制御すれば、図４に示すようなコモン制御信号とコモン電圧波形の対応が成立する。
【００３３】
このようにして双安定液晶表示パネル１０に画像を書き込んだ後に、コモン電圧とセグメント電圧をGNDにして双安定液晶表示パネル１０を無印加状態にしても書き込んだ表示画像は保持されている。すなわち画像書き込み後に電源を切っても双安定液晶表示パネル１０の画像は表示されている。書き込み時に電力は必要であるが、その後は無電力で表示できることが双安定液晶表示パネル１０の特徴である。
【００３４】
双安定液晶表示パネル１０への書き込み波形は前記のように直流成分を含んでいることと、書き込み終了直後にはまだ液晶分子が配向規制力の安定状態になっていないで徐徐に安定状態になることから、液晶にはＣＯＭ電極とＳＥＧ電極がＧＮＤになった時点でもまだ電荷が溜まっていると考えられる。
【００３５】
双安定液晶表示パネル１０は、透明電極、絶縁膜、配向膜の順に形成されたガラス基板で液晶を挟んでいる構造になっていて、各膜が抵抗と容量の並列回路と考えると図５に示すような等価回路になる。また、液晶層も抵抗と容量の並列回路と考えられる。ここで、書き込み終了後に液晶層に溜まった電荷は絶縁膜、配向膜を通って透明電極側に抜けていくのと、液晶層自身の抵抗により抜けていくかの２方向がある。しかしながら、絶縁膜、配向膜、液晶層の比抵抗は非常に高く、電流が流れないので比較的長い時間（数秒〜数分）にわたって電荷が残ることとなる。
【００３６】
また、双安定液晶表示パネル１０のＣＯＭ電極にプラス直流電圧を加えると、１Ｖ程度でも数時間で配向膜が破壊され表示できなくなる。逆にＳＥＧ電極にプラス直流電圧を加えると配向膜にイオンが吸着して電気的特性が変化する。したがって、書き込み後の電荷残りは、一回ごとに見ると短時間であり問題ないが、書き換え回数が増えるに従って双安定液晶表示パネル１０を破壊していく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開２００４−４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
本発明が解決しようとする課題は、双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの書き換え可能回数を増やし信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
上記課題を解決するために、双安定液晶表示パネル１０を書き換えるための波形を印加した後に、駆動波形の最後のパルスよりも低い電圧の交流波形を加えた。また、電圧を徐序に０Vに近づけていくと、より効果的である。
絶縁膜、配向膜の抵抗と容量の並列回路を流れる電流は次式で表せる。
【数１】
ここで、膜が緻密でしっかりしているとＲは無限に近づくので抵抗成分側から電荷が抜けなくなる。
書き込み後はＣＯＭ電極とＳＥＧ電極がＧＮＤになるので交流成分が無く、角速度ωが０なので容量成分側からも電荷が抜けない。この時に小さな交流波形を印加することにより角速度ωが有限になり容量成分側から電荷が抜けることとなる。
【発明の効果】
【００４０】
従来技術の書き込み後に交流波形を加えない場合、連続１万回書き込みで特性の変化が見られ表示が薄くなったが、本発明の書き込み後に交流波形を加えた場合、１０万回連続書き込みしても特性の変化は無く、初期と同じ表示品質であった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】双安定液晶表示パネルを表示制御する一般的な機能ブロック図である。
【図２】コモン端子とセグメント端子にそれぞれ印加される電圧及びコモン・セグメント間電圧の波形に対応して交点画素が白または黒（Black）を表示する様子を模式的に示した双安定液晶のスイッチングの説明図である。
【図３】双安定液晶表示パネルのコモン端子とセグメント端子にそれぞれ印加される電圧、及びコモン・セグメント間電圧の波形を示す図である。
【図４】双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法であって、駆動モード(Mode-C)のコモン電圧、セグメント電圧及びコモン・セグメント間電圧の波形を示す図である。
【図５】双安定液晶表示パネルの構造と等価回路である。
【図６】セグメント駆動部（SEG-Drv.）の入出力テーブルを示す真理値表である。
【図７】コモン駆動部（COM-Drv.）の入出力テーブルを示す真理値表である。
【図８】従来の低温用の駆動モードで駆動されたときの双安定液晶表示パネルのコモン・セグメント間電圧のコモン・セグメント間電圧の波形を示す図である。
【図９】従来の選択波形の駆動信号で駆動した場合の波形図である。
【図１０】本発明の実施例１の選択波形の駆動信号で駆動した場合の波形図である。
【図１１】本発明の実施例２の選択波形の駆動信号で駆動した場合の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の双安定液晶表示パネル１０の信頼性を改善する方法は、双安定液晶表示パネル１０の駆動デバイスのハードウエアを変更することなく駆動波形を変更することにより実施できるものである。
【実施例１】
【００４３】
本発明に係る駆動方法が適用される駆動デバイス、即ち正極駆動または負極駆動のみで白黒を選択できる双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動デバイスは、従来のハードウエア構成と同じである。即ち、図１に示す如く、双安定液晶表示パネル１０は、水平方向のコモンラインを駆動するコモン駆動部（COM-IC）１１、垂直方向のセグメントラインを駆動するセグメント駆動部（SEG-IC）１２、駆動電位（V0、V12、V34、V5、VCX）を生成する電源回路１３、及びコモン駆動部１１とセグメント駆動部１２及び電源回路１３を制御する制御部（MPU）１４から構成される駆動デバイスで駆動される。
【００４４】
制御部１４がコモン駆動部１１とセグメント駆動部１２を制御するための信号と役割は、通常のSTN駆動ドライバ回路と同様である。コモン駆動部１１に対しては、初期化信号RESETXがあり、スキャンタイミングを決めるCOM-Dataと書き込み用クロックのCLがあり、交流化信号FRCOMや表示消去のDispOffxがある。セグメント駆動部１２に対しては、初期化信号RESETXがあり、表示画像データを与えるDIO(8)と書き込み用クロックXCKがあり、交流化信号FRSEGや表示消去のDispOffxがある。電源回路１３をコモン駆動部（COM-IC１１の中に取り込む事、さらにセグメント駆動部（SEG-IC）１２をも取り込んで1つのICにする事は当然可能である。
【００４５】
次に、図８から図１１を参照しながら、高電圧、長パルスの掛かる低温時について双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法を説明する。理解を容易にするために、本発明に係る双安定液晶表示パネルの駆動方法と従来の駆動方法と対比させて説明する。
【００４６】
図８は、正極駆動または負極駆動のみで白黒を選択できる双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの従来の駆動方法で低温に適した駆動モード（Mode-G）でドライバＩＣの最大電圧のパルスが出せるように工夫したものである。図８の電圧波形は、上から順にセグメント端子に印加される白書込み信号２３と黒書込み信号２４、コモン端子に印加される選択信号２５、非選択信号２６、選択時のコモン・セグメント間電圧である黒表示電圧３３と白表示電圧３４、及び非選択時のコモン・セグメント間電圧である寄生信号４０の電圧波形をそれぞれ示す。
【００４７】
白書込み信号２３の電圧波形は、図８の最上段に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aとbは正のレベル+V5、続く時間間隔cは正のレベル+V12、続く時間間隔dとｅは正のレベル+V0、そして残りの時間間隔fは正のレベル+V5となる波形である。
【００４８】
黒書込み信号２４の電圧波形は、図８の最上段に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aとbは正のレベル+V5、続く時間間隔cとdは正のレベル+V0、続く時間間隔eは正のレベル+V12、そして残りの時間間隔fは正のレベル+V5となる波形である。
【００４９】
選択信号２５の電圧波形は、図８の上から２段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間
間隔aは正のレベル+V5、続く時間間隔bは正のレベル+V0、続く時間間隔cとdは正のレベル+V5、続く時間間隔eは正のレベル+VCX、そして残りの時間間隔fは正のレベル+V5となる波形である。
【００５０】
非選択信号２６の電圧波形は、図８の上から３段目に示す如く、選択期間Tの最初の時間間隔aとbは正のレベル+V5、続く時間間隔cからeは正のレベル+V0、そして残りの時間間隔fは正のレベル+V5となる波形である。
【００５１】
選択時にコモン端子とセグメント端子に上述の如き電圧が印加されると、コモン端子とセグメント端子間のコモン・セグメント間電圧は、図８の上から４段目に示す如くとなる。なお、図８の上から４段目において、消去パルス３１は正のレベル+5の矩形波であり、これに続いて印加される消去パルス３２は負のレベル-5の矩形波である。
【００５２】
選択信号２５と白書込み信号２３がそれぞれ印加されたときの白表示電圧３３は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+5、続く時間間隔cは負のレベル-4、続く時間間隔dは負のレベル-5、続く時間間隔eは負のレベル-3、そして残りの時間間隔fの時間は正のレベル0となる波形の電圧である。
【００５３】
また、選択信号２５と黒書込み信号２４がそれぞれ印加されたときの黒表示電圧３４は、選択期間Tの最初の時間間隔aはレベル0、続く時間間隔bは正のレベル+5、続く時間間隔cとdは負のレベル-5、続く時間間隔eは負のレベル-2、そして残りの時間間隔fの時間はレベル0となる波形の電圧である。
【００５４】
非選択時にコモン端子とセグメント端子に上述の如き電圧が印加されると、コモン端子とセグメント端子間のコモン・セグメント間電圧は、図８の最下段に示す如くとなる。なお、図８の最下段において、消去パルス３１は正のレベル+5の矩形波であり、これに続いて印加される消去パルス３２は負のレベル-5の矩形波である。
【００５５】
非選択信号２６と白書込み信号２３がそれぞれ印加されたときには、選択期間Tの最初の時間間隔aとｂはレベル0、続く時間間隔ｃは正のレベル+1、そして残りの時間間隔ｄからfの時間はレベル0となる波形の電圧である。前記の正のレベル+1の矩形波パルスは寄生信号４０である。
【００５６】
非選択信号２６と黒書込み信号２４がそれぞれ印加されたときには、選択期間Tの最初の時間間隔aからｄはレベル0、続く時間間隔eは正のレベル+1、そして残りの時間間隔fはレベル0となる波形の電圧である。前記の正のレベル+1の矩形波パルスは寄生信号４０である。
【００５７】
図９は、図８の従来の駆動モードで駆動されたときの双安定液晶表示パネルのコモン・セグメント間電圧の波形を示す図である。図９から明らかな如く、従来の駆動モードで駆動されたときに駆動波形が０Vになっているにも関わらず比較的長い期間液晶層に電荷が残っているところは、全画面消去期間の後と走査期間の後である。
【００５８】
（本発明の駆動方法）
次に、図８の従来の駆動モード（Mode-G）で駆動した図９の電圧波形に低い電圧の交流波形を加えた駆動方法を、図１０、図１１を参照して説明する。
【００５９】
図１０は全消去期間と走査期間は前記従来の駆動モード（Mode-G）と同じ波形を用い、その直後に交流矩形波を加えたものである。交流矩形波は、図４の駆動モード（Mode-C）のマイナス側の寄生信号４０と図８の駆動モード（Mode-G）のプラス側の寄生信号４０を用いて印加した。
【００６０】
本実施例では、電圧値を走査期間の寄生信号４０の半分にして５サイクル、２ｍsの休み期間、１／４にして５サイクルを加えた。パルス幅は寄生信号４０と同じで周波数は速くした。これにより、絶縁膜が緻密で液晶と透明電極が完全に絶縁された液晶パネルにおいても、書き換え可能回数が従来波形では１万回程度で表示画像が薄くなってしまった双安定液晶表示パネル１０が、本発明の駆動波形では１０万回書き換えても初期の表示品質を保てるようになった。
【実施例２】
【００６１】
図１１は全消去期間と走査期間は前記従来の駆動モード（Mode-G）と同じ波形を用い、その直後に交流矩形波を加えたものである。交流矩形波は、図４の駆動モード（Mode-C）のマイナス側の寄生信号４０と図８の駆動モード（Mode-G）のプラス側の寄生信号４０を用いて印加した。
【００６２】
本実施例では、電圧値を走査期間の寄生信号４０の半分にして数サイクル印加後、交流矩形波のタイミングは同じにして、LCD電源１３をOFFにすることにより電圧値が徐徐に０Vに近づくようにした。パルス幅は寄生信号４０と同じで周波数は速くした。これにより、絶縁膜が緻密で液晶と透明電極が完全に絶縁された液晶パネルにおいても書き換え可能回数が、従来波形では１万回程度で液晶パネルの特性が変化して表示画像が薄くなってしまったが、本発明の駆動波形では１０万回書き換えても初期の表示品質を保てるようになった。
【００６３】
また、印加する波形は、低電圧で交流であればよいので、矩形波にこだわる必要はなく他の波形でも同様の効果が得られる。
【００６４】
また、交流矩形波を印加する期間は、液晶パネルの特性により変える必要があり、絶縁膜、配向膜が緻密で絶縁性が高い場合は長く、粗雑で絶縁性が低い場合は短くても良い、また、温度により全消去期間、操作期間の電圧値、パルス幅が変わり、特に低温時には電圧、パルス幅がともに大きくなるので交流矩形波を印加する期間も長くする必要がある。
【００６５】
本発明により、双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネル駆動デバイスにおいて、従来の双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動デバイスを大幅に変更することなく、信頼性を向上することができた。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 双安定液晶表示パネル
１１ コモン駆動部（COM-IC）
１２ セグメント駆動部（SEG-IC）
１３ 電源部
１４ 制御部（MPU）
２１ 全コモン端子に印加される信号
２２ 全セグメント端子に印加される信号
２３ 白書込み信号
２４ 黒書込み信号
２５ 選択信号
２６ 非選択信号
３１ コモン・セグメント間電圧波形
３２ コモン・セグメント間電圧波形
３３ 黒表示電圧信号
３４ 白表示電圧信号
４０ 寄生信号
５０ 交流矩形波
COM コモン信号
COM-Scan 選択信号
COM-No Scan 非選択信号
SEG セグメント信号
COM-SEG コモン・セグメント間電圧または表示電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極駆動または負極駆動のみで白黒を選択できる双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法において、
書き込みパルスの直後に該書き込みパルスにおける最後のパルスよりも低電圧の交流波形を印加することにより液晶表示パネルに溜まった電荷を除去することを特徴とする双安定液晶表示パネルの駆動方法。
【請求項２】
前記交流波形に矩形波を用いたことを特徴とする請求項１に記載の双安定液晶表示パネルの駆動方法。
【請求項３】
前記交流波形の電圧、パルス幅、またはパルス回数を温度によって変化させることを特徴とする請求項１に記載の双安定液晶表示パネルの駆動方法。
【請求項４】
前記交流波形の電圧を徐徐に０Vにすることを特徴とする請求項１に記載の双安定液晶表示パネルの駆動方法。
【請求項５】
正極駆動または負極駆動のみで白黒を選択できる双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動デバイスにおいて、
書き込みパルスの直後に該書き込みパルスにおける最後のパルスよりも低電圧の交流波形を印加することにより液晶表示パネルに溜まった電荷を除去することを特徴とする双安定液晶表示パネルの駆動デバイス。
【請求項６】
前記交流波形に矩形波を用いたことを特徴とする請求項５に記載の双安定液晶表示パネルの駆動デバイス。
【請求項７】
前記交流波形の電圧、パルス幅、またはパルス回数を温度によって変化させることを特徴とする請求項５に記載の双安定液晶表示パネルの駆動デバイス。
【請求項８】
前記交流波形の電圧を徐徐に０Vにすることを特徴とする請求項５に記載の双安定液晶表示パネルの駆動デバイス。
【請求項１】
正極駆動または負極駆動のみで白黒を選択できる双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動方法において、
書き込みパルスの直後に該書き込みパルスにおける最後のパルスよりも低電圧の交流波形を印加することにより液晶表示パネルに溜まった電荷を除去することを特徴とする双安定液晶表示パネルの駆動方法。
【請求項２】
前記交流波形に矩形波を用いたことを特徴とする請求項１に記載の双安定液晶表示パネルの駆動方法。
【請求項３】
前記交流波形の電圧、パルス幅、またはパルス回数を温度によって変化させることを特徴とする請求項１に記載の双安定液晶表示パネルの駆動方法。
【請求項４】
前記交流波形の電圧を徐徐に０Vにすることを特徴とする請求項１に記載の双安定液晶表示パネルの駆動方法。
【請求項５】
正極駆動または負極駆動のみで白黒を選択できる双安定ネマチックのドットマトリクス液晶表示パネルの駆動デバイスにおいて、
書き込みパルスの直後に該書き込みパルスにおける最後のパルスよりも低電圧の交流波形を印加することにより液晶表示パネルに溜まった電荷を除去することを特徴とする双安定液晶表示パネルの駆動デバイス。
【請求項６】
前記交流波形に矩形波を用いたことを特徴とする請求項５に記載の双安定液晶表示パネルの駆動デバイス。
【請求項７】
前記交流波形の電圧、パルス幅、またはパルス回数を温度によって変化させることを特徴とする請求項５に記載の双安定液晶表示パネルの駆動デバイス。
【請求項８】
前記交流波形の電圧を徐徐に０Vにすることを特徴とする請求項５に記載の双安定液晶表示パネルの駆動デバイス。
【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２０１２−３１５１（Ｐ２０１２−３１５１Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９７６８（Ｐ２０１０−１３９７６８）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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