表示素子の駆動方法および表示装置
【課題】中間調表示の制御が容易で正確な中間調表示の可能なダイナミック駆動方式のコレステリック液晶表示装置の実現。
【解決手段】表示素子10と、表示素子を駆動する駆動回路28,29と、を備え、駆動回路は、液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させるリセットパルスと、表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、第１の配向状態を第２の配向状態に変化させる選択パルスと、第２の配向状態を維持する維持パルスと、を出力する表示装置。
【解決手段】表示素子10と、表示素子を駆動する駆動回路28,29と、を備え、駆動回路は、液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させるリセットパルスと、表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、第１の配向状態を第２の配向状態に変化させる選択パルスと、第２の配向状態を維持する維持パルスと、を出力する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子の駆動方法および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置として、例えば電子ペーパー等の、液晶を用いた表示装置が開発されている。例えば、コレステリック液晶を用いた表示素子は、印加する電場強度の調整により、特定の波長の光を反射するプレーナ状態、光を透過するフォーカルコニック状態、プレーナ状態とフォーカルコニック状態との中間状態をとることができ、各画素の液晶をいずれかの状態に設定して画像を表示する。
【０００３】
液晶を用いた表示装置の駆動方法として、例えばダイナミック駆動方式（ＤＤＳ）が用いられている。ＤＤＳを用いることにより、高コントラストの画像を高速に書換えることができる。
【０００４】
ＤＤＳによる駆動期間は、３つのステージに大別され、先頭から、「前選択(Preparation)」期間、選択(Selection)」期間および「後選択(Evolution)」期間を含む。Preparation期間、Selection期間およびEvolution期間の前後には、非選択期間が設けられる。
【０００５】
Preparation期間は、液晶をホメオトロピック状態に初期化する期間である。Preparation期間では、比較的高電圧の複数のPreparationパルスが印加される。
【０００６】
Selection期間は、最終的な状態をプレーナ状態（明状態：白表示）かフォーカルコニック状態（暗状態：黒表示）に分岐するきっかけを与える期間である。Selection期間では、最終的にプレーナ状態にスイッチングする場合はホメオトロピック状態、フォーカルコニック状態にスイッチングする場合は過渡プレーナ状態がほぼ形成される。Selection期間では、プレーナ状態にスイッチングする時には相対的に高電圧のパルスが印加され、フォーカルコニック状態にスイッチングする時には相対的に低電圧のパルスが印加される。
【０００７】
Evolution期間は、直前のSelection期間での過渡状態への変化を受けて、プレーナ状態またはフォーカルコニック状態に確定させる。Evolution期間では、PreparationパルスとSelectionパルスの間の電圧の複数のEvolutionパルスが印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３２６８７１号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８５６６号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８０４３号公報
【特許文献４】特開２００４−２０５７０５号公報
【特許文献５】特開２００１−３２９２５６号公報
【特許文献６】米国特許第５４５３８６３号
【特許文献７】米国特許第６１５４１９０号
【特許文献８】米国特許第６９８２６９１号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】J. Ruth, et.al.: “LOW COST DYNAMIC DRIVE SCHEME FOR REFLECTIVE BISTABLE CHOLESTERIC LIQUID CRYSTAL DISPLAYS”, Flat Panel Display ’97.
【非特許文献２】Nam-Seok Lee and Woon-Seop Choi, Displays 25 (2004) 201-205)
【非特許文献３】X. Y. Huang, et.al. ：“Gray Scale of Bistable Reflective Cholesteric Displays“, SID 98 DIGEST
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、例えばコレステリック液晶のＤＤＳでは、Selection期間においてプレーナとフォーカルコニックのいずれの状態に遷移するかを決定する条件のマージンが小さい。このため、パネルの製造誤差や周囲温度に対する表示（特に中間調）の安定性向上が一般的な課題である。
【００１１】
また、ＤＤＳで中間調表示を行うには、例えばSelection期間において印加する電圧信号を変化させ、液晶をプレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間状態にする。ＤＤＳで中間調表示を行う場合、Selection期間において印加する選択(Selection)パルスの幅、電圧、またはPreparation期間からの位置を変化させる。
しかし、全ての変化範囲に対して、中間調表示の範囲は非常に狭いため、精度の高い制御を必要とする。しかも、パネルの製造誤差や周囲温度により、反射値が変化するデューティはシフトするため、中間調を安定して表示するのが難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明の一観点によれば、液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させ、表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させ、前記第２の配向状態を維持する表示素子の駆動方法が提供される。
【００１３】
発明の別の一観点によれば、表示素子と、前記表示素子を駆動する駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させるリセットパルスと、表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させる選択パルスと、前記第２の配向状態を維持する維持パルスと、を出力する表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上記の観点によれば、表示素子の中間調表示の制御が容易になり、正確な中間調表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、コレステリック液晶の電圧応答特性を示す図である。
【図２】図２は、コンベンショナル駆動方式およびダイナミック駆動方式における状態遷移を説明する図である。
【図３】図３は、ダイナミック駆動方式における印加波形を示す図である。
【図４】図４は、ダイナミック駆動方式におけるスキャン動作を説明する図である。
【図５】図５は、ダイナミック駆動方式で画像を書き込む場合の、各画素に印加される電圧波形の分布を示す図である。
【図６】図６は、液晶分子へ印加される電圧波形を、より具体的に示す図である。
【図７】図７は、ダイナミック駆動方式で中間調表示を行う場合に、Selection期間において印加する電圧信号、すなわち選択(Selection)パルスを変化させる例を示す図である。
【図８】図８は、Selection期間のオンデューティ(duty)を変化させた場合の、表示値の変化および中間調を得るためのオンデューティを示す図である。
【図９】図９は、実施例１のコレステリック液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、実施例１で使用する表示素子１０の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、１枚のパネル１０Ａの基本構成を示す図である。
【図１２】図１２は、セグメントドライバおよびコモンドライバの構成を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例１において、コモンドライバが、Preparation期間、Selection期間、Evolution期間およびNon-Select 期間に出力する駆動波形、セグメントドライバがＯＮおよびＯＦに対して出力する駆動波形、および液晶への印加波形を示す図である。
【図１４】図１４は、コモンドライバにおける電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路および出力ドライバの１スキャン電極に対応する部分の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例１において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例１で、Selection期間に１６通りの電圧波形を印加した場合の表示の反射特性を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例２において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例３において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１７】
図１は、コレステリック液晶の電圧応答特性を示す図であり、（Ａ）は６０ｍｓのパルスを印加した場合の特性を、（Ｂ）は１０ｍｓのパルスを印加した場合の特性を、示す。一般に、液晶の印加電圧は、液晶の分極を防止するために、正負のパルスを一組として印加する。以下の説明では、正負の一組のパルスを合わせてパルスと称する場合があり、正負の一組のパルスを合わせた期間をパルス幅と称する場合がある。
【００１８】
図１に示すように、線Ｐで示すように、初期状態がプレーナ状態の場合には、パルス電圧をある範囲に上げるとフォーカルコニック状態への駆動帯域となり、さらにパルス電圧を上げると再度プレーナ状態への駆動帯域へとなる。線Ｆで示すように、初期状態がフォーカルコニック状態の場合には、パルス電圧を上げるにつれて次第にプレーナ状態への駆動帯域へとなる。
【００１９】
パルス幅の短いパルスを印加する場合は、与えるエネルギーが小さくなるため、パルス幅が大きなパルスを印加した場合に比べて変化量は小さくなり、電圧特性は高電圧側へシフトする。
【００２０】
コレステリック液晶表示装置の駆動方法は、コンベンショナル駆動方式とダイナミック駆動方式に大別できる。
【００２１】
図２は、コンベンショナル駆動方式およびダイナミック駆動方式における状態遷移を説明する図であり、（Ａ）がコンベンショナル駆動方式における状態遷移を、（Ｂ）がダイナミック駆動方式における状態遷移を示す。
【００２２】
図２の（Ａ）に示すように、コンベンショナル駆動方式は、上記のプレーナ状態（ＰＬ）、フォーカルコニック状態（ＦＣ）およびホメオトロピック状態（ＨＴ）の３状態間の遷移を、図１の特性にしたがって、パルス波高とパルス幅で制御するものである。フォーカルコニック状態への遷移には長い時間を要するため、表示の高速化が一般的な課題である。
【００２３】
図２の（Ｂ）に示すように、ダイナミック駆動方式は、上記の３状態に加えて、トランジェントプレーナ状態（ＴＰ）を用いる。トランジェントプレーナ状態は、プレーナ状態と同様に、液晶のらせん軸が基板（電極）に垂直な方向に配向しているが、らせん軸のピッチがプレーナ状態の約２倍である。トランジェントプレーナ状態は、所定の強度の電界を印加するとフォーカルコニック状態に変化する。
【００２４】
ダイナミック駆動方式は、図１の電圧応答特性の右側の斜線部を用い、最終的な状態がプレーナ状態かフォーカルコニック状態かを１ライン毎に設定し、そのラインの状態確定を待たずに次ラインの処理に進む方式である。各ラインの設定に要する時間は１ｍｓ程度であり、この設定をパイプライン的に行うので、表示パネルのライン数を１０００ラインとすると、約１秒で表示を書換えることが可能である。
【００２５】
図３は、ダイナミック駆動方式における印加波形を示す図であり、（Ａ）が黒画素にする場合の波形を、（Ｂ）が白画素にする場合の波形を、示す。
【００２６】
図３に示すように、ダイナミック駆動方式における印加波形は、「リセット (Preparation)」期間、選択(Selection)」期間および「維持(Evolution)」期間を含む。
【００２７】
Preparation期間では、液晶をホメオトロピック状態に対応する電圧が印加される。その後、短時間のSelection期間において低電圧のパルスを与えることで、ホメオトロピック状態を維持するか、それともトランジェントプレーナ状態に緩和するかが設定される。その後のEvolution期間では、プレーナ状態からフォーカルコニック状態への移行に適した電圧が印加される。ホメオトロピック状態にある画素は、Evolution期間中これを維持し、Evolution期間終了時にプレーナ状態に移行する。トランジェントプレーナ状態にある画素は、Evolution期間中にフォーカルコニック状態に遷移する。Selection期間においては、プレーナとフォーカルコニックのいずれかの状態に遷移するかを設定するだけであるから、極めて短い時間で行える。このため、高速表示が可能である。
【００２８】
図４は、ダイナミック駆動方式におけるスキャン動作を説明する図である。液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイの駆動方法には、単純マトリクス方式とＴＦＴ方式がある。コレステリック液晶表示装置は、製造コストの点などから、単純マトリクス方式を用いるのが一般的である。単純マトリクス方式の表示装置では、スキャン電極をコモンドライバ２８で駆動し、データ電極をセグメントドライバ２９で駆動する。
【００２９】
図４では、Selection期間の前後に、Selection期間の５倍の長さのPreparation期間およびEvolution期間が設けられている例を示している。図４の（Ａ）は、０ライン目がSelection期間である場合を示している。この場合、１ライン目〜５ライン目はPreparation期間であり、０ライン目〜５ライン目以外のラインはNon-Select期間である。図４の（Ｂ）は、１ライン目がSelection期間である場合を示している。この場合、２ライン目〜６ライン目はPreparation期間であり、０ライン目はEvolution期間であり、０ライン目〜６ライン目以外のラインはNon-Select期間である。図４の（Ｃ）は、２ライン目がSelection期間である場合を示している。この場合、３ライン目〜７ライン目はPreparation期間であり、０〜１ライン目はEvolution期間であり、０ライン目〜７ライン目以外のラインはNon-Select期間である。以下、Selection期間のラインをシフトしながら書込みを行う。
【００３０】
Selection期間の前後のPreparation期間およびEvolution期間は、黒表示の状態であり、黒帯がシフトするように見える。上記の例では、Preparation期間およびEvolution期間は、Selection期間の５倍の長さであるとして示したが、実際には数十倍から百倍程度であり、画像の書換え中は、太い黒帯がシフトするように見える。
【００３１】
図５の（Ａ）は、“Ｆ”を書き込む様子を示す図である。図５の（Ａ）に示すように、Selection期間のラインが、“Ｆ”の途中まで進んだ状態で、Selection期間の前後にPreparation期間の４ラインとEvolution期間の４ラインが存在し、それ以外のラインはNon-Select期間である。この時、セグメントドライバ２９は、Selection期間の画像（白黒）データに対応する電圧信号を出力する。
【００３２】
図５の（Ｂ）は、図５の（Ａ）の状態で、各画素に印加される電圧波形の分布を示す図である。画素の印加波形は、Non-Select期間、Selection期間、Evolution期間およびPreparation期間の４種のコモンドライバ２８の出力に、白表示および黒表示の２種のセグメントドライバ２９の出力で、８種類ある。この８種類の波形を、ＮＷ(Non-Selectと白)、ＮＢ(Non-Selectと黒)、ＳＷ(Selectionと白)、ＳＢ(Selectionと黒)、ＥＷ(Evolutionと白)、ＥＢ(Evolutionと黒)、ＰＷ(Preparationと白)、ＰＢ(Preparationと黒)で表す。図５の（Ｂ）に示すように、８種類の電圧波形ＮＷ、ＮＢ、ＳＷ、ＳＢ、ＥＷ、ＥＢ、ＰＷ、ＰＢが印加される画素が存在する。
【００３３】
図６は、液晶分子へ印加される電圧波形を、より具体的に示す図である。この電圧波形が、１つのスキャンラインの各画素に印加され、画素データに応じて、Selection期間の波形が異なる。液晶表示装置では、液晶の分極を防止するために、正負のパルスを一組として印加するのが一般的であり、図６でも正負のパルスを例として示している。
【００３４】
コレステリック液晶のダイナミック駆動方式では、Selection期間においてプレーナとフォーカルコニックのいずれの状態に遷移するかを決定する条件はマージンが小さいため、パネルの製造誤差や周囲温度に対する表示（特に中間調）の安定性が課題である。
【００３５】
ダイナミック駆動方式を用いるコレステリック液晶表示装置において、中間調表示を行うには、Selection期間において印加する電圧信号を変化させる。
【００３６】
図７は、ダイナミック駆動方式で中間調表示を行う場合に、Selection期間において印加する電圧信号、すなわち選択(Selection)パルスを変化させる例を示す図である。
【００３７】
図７の（Ａ）は、Selectionパルスの幅を変化させる例を示し、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式と呼ばれる。Selectionパルスの幅がもっとも大きい場合が白表示で、Selectionパルスの幅が狭くなるにしたがって白表示から黒表示に向かって変化し、Selectionパルスの幅がゼロの場合に黒表示になる。
【００３８】
図７の（Ｂ）は、Selectionパルスの電圧を変化させる例を示し、ＰＡＭ (Pulse Amplitude Modulation)方式と呼ばれる。Selectionパルスの電圧がもっとも大きい場合が白表示で、Selectionパルスの電圧が小さくなるにしたがって白表示から黒表示に向かって変化し、Selectionパルスの電圧がゼロの場合に黒表示になる。
【００３９】
図７の（Ｃ）は、Selectionパルスの位置を変化させる例を示し、ＰＰＭ（Pulse Position Modulation）方式と呼ばれる。Selectionパルスの位置が、もっともPreparation期間に近い場合が白表示で、Selectionパルスの位置がPreparation期間から離れるにしたがって白表示から黒表示に向かって変化し、Selectionパルスの位置がPreparation期間からもっともはなれた場合に黒表示になる。
【００４０】
図８の（Ａ）は、Selection期間が一定の幅で、Selectionパルスの幅、すなわちデューティ(duty)を変化させた場合の、表示値の変化を示す図である。反射値は、最高反射率を１とした相対値であり、Selectionパルスとして±１２Ｖの正負パルスを印加する。言い換えれば、図８の（Ａ）は、図７の（Ａ）に示したパルスの幅を変化させるＰＷＭ方式で、パルス幅を変化させた時の表示輝度の変化を示す。
【００４１】
図８の（Ａ）に示すように、デューティが１０％〜３０％の範囲、特に２０％〜３０％の範囲で反射値が急激に変化しており、中間調を表示するには、デューティをこの範囲で変化させる。
【００４２】
図８の（Ｂ）は、デューティが０％、２２％、２４％、１００％の時のパルス幅を示す。この時、Selectionパルスの幅は、０ｍｓ、０．２２ｍｓ、０．２４ｍｓ、１ｍｓで、反射値は、それぞれ０．１２、０．４２、０．６８、１であり、４値の輝度レベルを表示できる。
【００４３】
図８（Ｂ）に示すように、中間調のレベルを表示するには、１ｍｓに対して０．０１ｍｓを正確に制御する必要があり、非常に厳しいSelectionパルスの幅の制御が必要である。しかも、パネルの製造誤差や周囲温度により、反射値が変化するデューティはシフトするため、中間調を安定して表示するのが難しいという問題があった。
【００４４】
以上説明したように、ダイナミック駆動方式は、高速駆動が可能な反面、中間調表示の制御が難しいという問題がある。
【００４５】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して具体的に説明する。
【実施例１】
【００４６】
実施例１について、図９から図１６を参照して説明する。
【００４７】
図９は、実施例１のコレステリック液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【００４８】
液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイの駆動方法には、例えば単純マトリクス方式とＴＦＴ方式がある。コレステリック液晶表示装置は、製造コストの点などから、単純マトリクス方式を用いるのが一般的であり、実施例１のコレステリック液晶表示装置も単純マトリクス方式を用いる。
【００４９】
実施例１のコレステリック液晶表示装置は、表示素子１０と、電源２１と、昇圧部２２と、多電圧生成部２３と、クロック部２４と、ドライバ制御回路２７と、コモンドライバ２８と、セグメントドライバ２９と、を含む。
【００５０】
電源２１は、例えば３Ｖ〜５Ｖの電圧を出力する。昇圧部２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのレギュレータにより、電源２１からの入力電圧を＋３６Ｖ〜＋４０Ｖに昇圧する。多電圧生成部２３は、昇圧された電源から、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９に供給する各種の電圧を生成する。
【００５１】
クロック部２４は、動作の基本となる基本クロックを発生し、発生した基本クロックから動作に必要な各種クロックを生成する。
【００５２】
表示素子１０は、例えばＲＧＢの３枚のコレステリック液晶パネルを積層したカラー表示可能な表示素子である。表示素子１０は、例えば、Ａ４判ＸＧＡ仕様で、１０２４×７６８画素を有する。ここでは１０２４本のスキャン電極と７６８本のデータ電極が設けられ、コモンドライバ２８が１０２４本のスキャン電極を、セグメントドライバ２９が７６８本のデータ電極を、駆動する。ＲＧＢの各画素に与える画像データが異なるため、セグメントドライバ２９は各データ電極を独立して駆動する。コモンドライバ２８は、ＲＧＢのスキャン電極を共通に駆動する。画面の最上部のスキャン電極に対応するスキャンラインを０ライン目とし、画面の最下部のスキャン電極に対応するスキャンラインを１０２３ライン目とする。
【００５３】
制御回路２７は、基本クロック、各種クロックおよび画像データＤに基づいて制御信号を生成して、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９に供給する。ライン選択データは、コモンドライバ２８に、Preparation期間、Selection期間およびEvolution期間のスキャンラインを指示するデータであり、ここでは２ビットのデータである。画像データは、各画素の中間調表示を指示するデータであり、セグメントドライバ２９は、画像データに基づいて各データ電極に印加する信号を出力する。データ取り込みクロックは、画像データ転送用クロックであり、セグメントドライバ２９は画像データ転送用クロックに同期して画像データを内部で転送する。フレーム開始信号は、書換える表示画面のデータ転送の開始を指示する信号で、コモンドライバ２８は、フレーム開始信号に応じて内部をリセットする。データラッチ信号は、セグメントドライバ２９における画像データの転送終了を指示する信号で、セグメントドライバ２９は、この信号に応じて転送された画像データをラッチする。また、コモンドライバ２８は、データラッチ信号に応じて、ライン選択データをラッチすると同時に１ラインシフトする。ドライバ出力オフ信号／ＤＳＰＯＦは、印加電圧の強制オフ（ＯＦＦ）信号である。フェーズ信号は、Selection期間を４等分した信号であり、セグメントドライバ２９は画像データに応じて各フェーズにおいてSelectionパルスを出力するか否か（オン・オフ）制御し、コモンドライバ２８は、フェーズ信号に応じて４回同じ出力を繰り返す。
【００５４】
図１０は、実施例１で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図１０に示すように、表示素子１０は、見る側から順番に、青（ブルー）用パネル１０Ｂ、緑（グリーン）用パネル１０Ｇ、および赤（レッド）用パネル１０Ｒの３枚のパネルが積層されており、レッド用パネル１０Ｒの下側には光吸収層１７が設けられている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、ほぼ同じ構成を有するが、パネル１０Ｂは反射の中心波長が青色（約４８０ｎｍ）、パネル１０Ｇは反射の中心波長が緑色（約５５０ｎｍ）、パネル１０Ｒは反射の中心波長が緑色（約６３０ｎｍ）になるように、液晶材料およびカイラル材が選択され、カイラル材の含有率が決定されている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒのスキャン電極およびデータ電極は、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９により駆動される。
【００５５】
パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、反射の中心波長が異なる以外ほぼ同じ構成を有する。以下、パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒの代表例を、パネル１０Ａとして表し、その構成を説明する。
【００５６】
図１１は、１枚のパネル１０Ａの構成を示す図である。
【００５７】
図１１に示すように、パネル１０Ａは、上側基板１１と、上側基板１１の表面に設けられた上側電極層１４と、下側基板１３の表面に設けられた下側電極層１５と、シール材１６と、を含む。上側基板１１と下側基板１３は、電極が対向するように配置され、間に液晶材料を封入した後シール材１６で封止される。なお、液晶層１２内にスペーサが配置されるが図示は省略している。上側電極層１４と下側電極層１５の電極には、電圧パルス信号が印加され、それにより液晶層１２に電圧が印加される。液晶層１２に電圧を印加して、液晶層１２の液晶分子をプレーナ状態またはフォーカルコニック状態にして表示を行う。複数のスキャン電極および複数のデータ電極は、上側電極層１４と下側電極層１５に形成される。
【００５８】
コレステリック液晶表示素子のパネル構成については広く知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００５９】
動作モードを設定することにより、コモンドライバとしても、セグメントドライバとしても使用可能な汎用ＳＴＮドライバが製品化されている。実施例１では、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９は、汎用ＳＴＮドライバで実現する。
【００６０】
図１２の（Ａ）は、セグメントドライバ２９の構成を示し、図１２の（Ｂ）は、コモンドライバ２８の構成を示す。
【００６１】
セグメントドライバ２９は、データレジスタ３１と、ラッチレジスタ３２と、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３と、出力ドライバ３４と、を含む。データレジスタ３１は、データ取込みクロックに応じて画像データを取り込み、１段ずつシフトする。ラッチレジスタ３２は、データラッチ信号に応じて、データレジスタ３１に取り込まれた１ライン分のデータをラッチする。データレジスタ３１は、ラッチレジスタ３２が１ライン分の画像データを出力している間に、次の１ライン分の画像データの取込みを行う。電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３は、ラッチレジスタ３２の出力する各データラインの画像データに応じて各データラインに印加する電圧を生成する。出力ドライバ３４は、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３の出力する電圧を、各データラインに出力する。したがって、データレジスタ３１、ラッチレジスタ３２、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３および出力ドライバ３４は、それぞれデータ電極の本数分の出力、実施例１では、７６８個の出力を有する。
【００６２】
実施例１では、画像データは４ビットの中間調データを含む。電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３は、出力を４つのフェーズに分割して行い、各フェーズの出力を画像データの中間調データの４ビットの値に対応させて行う。
【００６３】
コモンドライバ２８は、シフトレジスタ４１と、ラッチレジスタ４２と、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３と、出力ドライバ４４と、を含む。コモンドライバ２８がセグメントドライバ２９と異なる点は、データレジスタ３１の代わりにシフトレジスタ４１が設けられていることと、出力の本数がスキャン電極の本数分の出力、実施例１では、１０２４個の出力を有することである。したがって、データレジスタ４１、ラッチレジスタ４２、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３および出力ドライバ４４は、それぞれ１０２４個の出力を有する。シフトレジスタ４１は、フレーム開始信号に応じて内部をリセットし、データラッチ信号に応じてライン選択データを取り込み、１段ずつシフトする。ラッチレジスタ４２は、データラッチ信号に応じてシフトレジスタ４１の出力をラッチする。
【００６４】
実施例１では、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３は、フェーズ信号に対応させて、同一のパルスを４回繰り返して出力する。
【００６５】
図１３は、実施例１において、コモンドライバ２８が、Preparation期間、Selection期間、Evolution期間およびNon-Select 期間に出力する駆動波形、セグメントドライバ２９がＯＮおよびＯＦに対して出力する駆動波形、および液晶への印加波形を示す。コモンドライバ２８は、このような駆動波形を、フェーズ信号が指示するフェーズごとに繰り返し出力する。セグメントドライバ２９は、フェーズごとに、画像データの中間調データの各ビットの値に対応してＯＮまたはＯＦＦの駆動波形を出力する。したがって、前述のように、画素の印加波形は、Non-Select期間、Selection期間、Evolution期間およびPreparation期間の４種のコモンドライバ２８の出力に、白表示および黒表示の２種のセグメントドライバ２９の出力で、８種類ある。前述のように、この８種類の波形を、ＮＷ(Non-Selectと白)、ＮＢ(Non-Selectと黒)、ＳＷ(Selectionと白)、ＳＢ(Selectionと黒)、ＥＷ(Evolutionと白)、ＥＢ(Evolutionと黒)、ＰＷ(Preparationと白)、ＰＢ(Preparationと黒)で表す。
【００６６】
実施例１では、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９は、Selection期間を４等分したフェーズをさらに４等分したサイクルを単位として出力を変化させる。サイクルは、図示していないサイクル信号により指示される。
【００６７】
コモンドライバ２８は、例えば、Non-Select期間では、４サイクルで＋１５Ｖ、＋１５Ｖ、−１５Ｖ、−１５Ｖに変化する駆動波形を出力し、Selection期間では、４サイクルで＋９Ｖ、＋２１Ｖ、−９Ｖ、−２１Ｖに変化する駆動波形を出力する。さらに、コモンドライバ２８は、Evolution期間では、４サイクルで−９Ｖ、−９Ｖ、＋９Ｖ、＋９Ｖに変化する駆動波形を出力し、Preparation期間では、４サイクルで−２１Ｖ、−２１Ｖ、＋２１Ｖ、＋２１Ｖに変化する駆動波形を出力する。
【００６８】
セグメントドライバ２９は、例えば、ＯＮの場合は４サイクルで＋２１Ｖ、＋９Ｖ、−２１Ｖ、−９Ｖに変化する駆動波形を出力し、ＯＦＦの場合は４サイクルで＋９Ｖ、＋２１Ｖ、−９Ｖ、−２１Ｖに変化する駆動波形を出力する。
【００６９】
これにより、図１３に示すような８種類の電圧波形が、各画素の状態に応じて印加される。ＥＷおよびＥＢの波形は、例えば±２４Ｖのパルスを近似する波形で、ＰＷおよびＰＢの波形は、例えば±３６Ｖのパルスを近似する波形である。
【００７０】
図１４は、コモンドライバ２８における電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３および出力ドライバ４４の１スキャン電極に対応する部分の構成を示す図である。電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３は、選択制御回路４６と、アナログ・マルチプレクサ（ＭＵＸ）４３Ａと、スイッチ４５と、を含む。選択制御回路４６は、ラッチレジスタ４２の出力するライン選択データから、フェーズ信号およびサイクル信号に応じて選択データを発生する。ＭＵＸ４３Ａは、選択データに応じて、６種類の電圧Ｖ１〜Ｖ６から１つを選択する。Ｖ１〜Ｖ６は、±９Ｖ、±１５Ｖ、±２１Ｖのいずれかに対応する。
【００７１】
例えば、選択制御回路４６は、Selection期間で、“０”サイクルであれば９Ｖを、“１”サイクルであれば２１Ｖを、“２”サイクルであれば−９Ｖを、“３”サイクルであれば−２１Ｖを、選択する選択データを発生し、４フェーズの間、この選択信号を繰り返す。
【００７２】
スイッチ４５は、／ＤＳＰＯＦ信号が有効（／ＤＳＰＯＦ＝“０”）の時には、ドライバ４４Ａに供給する信号をグランドＧＮＤにし、／ＤＳＰＯＦ信号が無効（／ＤＳＰＯＦ＝“１”）の時には、出力ドライバ４４ＡにＭＵＸ４３Ａの出力を供給するように切り替える。出力ドライバ４４は、ドライバ４４Ａを有する。
【００７３】
電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３および出力ドライバ４４は、ＭＵＸ４３Ａ、スイッチ４５およびドライバ４４Ａの組を、スキャン電極の本数分、すなわち１０２４組有する。
【００７４】
セグメントドライバ２９における電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３および出力ドライバ３４も、図１４に示した構成とほぼ同様の構成を有するが、選択制御回路４６が異なる。セグメントドライバ２９においては、選択制御回路は、ＯＮフェーズでは、図１３のＯＮ駆動波形を出力し、ＯＦＦフェーズでは、図１３のＯＮ駆動波形を出力する。
【００７５】
図１５は、実施例１において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。Selection期間は４つのフェーズに等分され、４つのフェーズはｂ３〜ｂ０のビットに対応し、各フェーズで白表示（オン）の場合には、図１３のＳＷ(Selectionと白)の電圧波形が、黒表示（オフ）の場合には、ＳＢ(Selectionと黒) の電圧波形が印加される。ｂ３〜ｂ０は、それぞれ、オンの時に“１”、オフの時に“０”の値であり、ｂ３〜ｂ０の組合せにより“０”〜“１５”のパターン値を表す。例えば、パターン値は、ｂ３〜ｂ０がすべて“１”であれば“１５”、ｂ３〜ｂ１が“１”でｂ０が“０”であれば“１４”、ｂ３〜ｂ１が“０”でｂ０が“１”であれば“１”、ｂ３〜ｂ０がすべて“０”であれば“０”である。
【００７６】
画像データには、ｂ３〜ｂ０のオン・オフデータ（４ビット）が含まれる。セグメントドライバ２９は、４つのフェーズにおいて、ｂ３〜ｂ０の“０”と“１”に応じて、“０”の場合には黒表示の電圧波形を、“１”の場合には白表示の電圧波形を出力する。これに応じて、コモンドライバ２８は、図１３のSelection期間の電圧信号をフェーズごとに繰り返し出力する。これにより、Selection期間に、４個のパルスのオン・オフ制御を行い、１６通りの電圧波形を印加することができる。
【００７７】
したがって、実施例１では、各スキャンライン（各画素）には、図６に示すように、Non-Selectパルス、Preparationパルス、Selectionパルス、Evolutionパルス、Non-Selectパルスの列が印加される。そして、Non-Selectパルス、Selectionパルス、Evolutionパルスの各パルスは、図１３に示すパルスを４回繰り返すパルスで、Selectionパルスは図１５に示す１６通りのパルス（“０”のＧＮＤを含む）である。
【００７８】
図１６は、実施例１で、Selection期間に１６通りの電圧波形を印加した場合の表示の反射特性を示す図であり、横軸はｂ３〜ｂ０の組合せにより表される“０”〜“１５”のパターン値であり、縦軸は反射率である。
【００７９】
パターン値に応じて、約６％から３２％の反射率が得られるので、いずれか４つのパターン値を選択することにより、４階調表示に適したパターン値を決定することができる。例えば、パターン値“１５”、“１０”、“１２”、“０”を４階調表示のパターン値として用い、“０”階調をパターン値“０”に、“１”階調をパターン値“１２”に、“２”階調をパターン値“１０”に、“３”階調をパターン値“１５”に、対応させる。画像データとして階調データを転送する場合には、パターン値“０” “１２” “１０”および “１５”をセグメントドライバ２９に入力する。
【００８０】
次に、実施例２の単純マトリクス型表示装置を説明する。
【実施例２】
【００８１】
実施例２の単純マトリクス型表示装置は、実施例１の単純マトリクス型表示装置と、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成が異なるのみで、他の部分は同じである。
【００８２】
図１７は、実施例２において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【００８３】
実施例１では、Selection期間を４つのフェーズに等分したが、実施例２では、２つのフェーズに等分する。
【００８４】
図１６において、パターン値“０”、“３”、“１２”および“１５”は、４つの階調値を表現できる。パターン値“０”、“３”、“１２”および“１５”の４つのフェーズのオン・オフ値は、“００００”、“００１１”、“１１００”および“１１１１”である。パターン値をこのように選択すれば、２ビットで４つの階調値を表示でき、Selection期間を構成するパルス数を削減して、制御を簡略化できる。
【００８５】
実施例２において、２つのフェーズはｂ１とｂ０のビットに対応し、各フェーズで白表示（オン）の場合には、図１３のＳＷ(Selectionと白)の電圧波形が、黒表示（オフ）の場合には、ＳＢ(Selectionと黒) の電圧波形が印加される。ｂ１とｂ０は、それぞれ、オンの時に“１”、オフの時に“０”の値であり、ｂ１とｂ０の組合せにより“０”〜“３”のパターン値を表す。例えば、パターン値は、ｂ１とｂ０が、 “１，１”であれば“３”、ｂ１とｂ０が“１，０”であれば“２”、ｂ１とｂ０が“０，１”であれば“１”、ｂ１とｂ０が “０，０”であれば“０”である。
【００８６】
画像データには、ｂ１とｂ０のオン・オフデータ（２ビット）が含まれる。セグメントドライバ２９は、２つのフェーズにおいて、ｂ１とｂ０の“０”と“１”に応じて、“０”の場合には黒表示の電圧波形を、“１”の場合には白表示の電圧波形を出力する。これに応じて、コモンドライバ２８は、図１３のSelection期間の電圧信号をフェーズごとに繰り返し出力する。これにより、Selection期間に、２個のパルスのオン・オフ制御を行い、４通りの電圧波形を印加することができる。
【００８７】
次に、実施例３の単純マトリクス型表示装置を説明する。
【実施例３】
【００８８】
実施例３の単純マトリクス型表示装置は、実施例３の単純マトリクス型表示装置と、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成が異なるのみで、他の部分は同じである。
【００８９】
図１８は、実施例３において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【００９０】
実施例２においては、Selection期間は長さの等しい２つのフェーズに分けられた。実施例３においては、Selection期間は２つのフェーズに分けられるが、その長さが異なる。これにより、コレステリック液晶表示素子１０の特性に合わせて、より正確に中間調を制御することが可能になる。
【００９１】
以上、実施例１〜３を説明したが、各種の変形例が可能であるのは言うまでもない。例えば、実施例１〜３では、表示素子１０は、ＲＧＢの３枚のコレステリック液晶パネルを積層したカラー表示可能な表示素子であったが、１枚のコレステリック液晶パネルを有するモノクロ表示の表示素子に実施例１〜３の構成を適用することも可能である。
【００９２】
また、実施例１〜３では、ＲＧＢの３枚のコレステリック液晶パネルのスキャン電極は、コモンドライバ２８により共通に駆動されたが、パネルごとにコモンドライバ２８を設けて、３枚のパネルのスキャン電極を独立して駆動することも可能である。この場合、少なくとも２枚の表示パネルで、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を異ならせてもよい。具体的には、少なくとも２枚の表示パネルで、Selection期間に含まれるSelectionパルスの個数（フェーズ数）を異ならせても、Selectionパルスの長さ（フェーズの長さ）を異ならせても、Selectionパルスの個数と長さの両方を異ならせてもよい。
【００９３】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【００９４】
以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させることと、
表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させることと、
前記第２の配向状態を維持することと、
を含むことを特徴とする表示素子の駆動方法。
（付記２）
前記複数のパルスの組み合わせは、
所定の電圧のオン・オフ制御により生成されることを特徴とする付記１記載の表示素子の駆動方法。
（付記３）
前記複数のパルスは、異なる幅のパルスを含む付記１または２記載の表示素子の駆動方法。
（付記４）
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス幅を含む付記１から３のいずれか記載の表示素子の駆動方法。
（付記５）
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス数を含む付記１から３のいずれか記載の表示素子の駆動方法。
（付記６）
表示素子と、
前記表示素子を駆動する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させるリセットパルスと、
表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させる選択パルスと、
前記第２の配向状態を維持する維持パルスと、
を出力することを特徴とする表示装置。
（付記７）
前記複数のパルスの組み合わせは、
所定の電圧のオン・オフ制御により生成されることを特徴とする付記６記載の表示素子の駆動方法。
（付記８）
前記複数のパルスは、異なる幅のパルスを含む付記６または７記載の表示装置。
（付記９）
前記駆動回路は、
前記表示素子のスキャン電極を駆動するコモンドライバと、
前記表示素子のデータ電極を駆動するセグメントドライバと、を備え、
前記セグメントドライバは、前記複数のパルスの周期に対応したフェーズ信号に応じて、前記複数のパルスをオン・オフ制御し、
前記コモンドライバは、１ラインの書き込み中、前記フェーズ信号に応じて、同じ出力を繰り返す付記６から８のいずれか記載の表示装置。
（付記１０）
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス幅を含む付記６から９のいずれか記載の表示装置。
（付記１１）
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス数を含む付記６から９のいずれか記載の表示装置。
【符号の説明】
【００９５】
１０ 表示素子
２７ 制御回路
２８ コモンドライバ
２９ セグメントドライバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子の駆動方法および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置として、例えば電子ペーパー等の、液晶を用いた表示装置が開発されている。例えば、コレステリック液晶を用いた表示素子は、印加する電場強度の調整により、特定の波長の光を反射するプレーナ状態、光を透過するフォーカルコニック状態、プレーナ状態とフォーカルコニック状態との中間状態をとることができ、各画素の液晶をいずれかの状態に設定して画像を表示する。
【０００３】
液晶を用いた表示装置の駆動方法として、例えばダイナミック駆動方式（ＤＤＳ）が用いられている。ＤＤＳを用いることにより、高コントラストの画像を高速に書換えることができる。
【０００４】
ＤＤＳによる駆動期間は、３つのステージに大別され、先頭から、「前選択(Preparation)」期間、選択(Selection)」期間および「後選択(Evolution)」期間を含む。Preparation期間、Selection期間およびEvolution期間の前後には、非選択期間が設けられる。
【０００５】
Preparation期間は、液晶をホメオトロピック状態に初期化する期間である。Preparation期間では、比較的高電圧の複数のPreparationパルスが印加される。
【０００６】
Selection期間は、最終的な状態をプレーナ状態（明状態：白表示）かフォーカルコニック状態（暗状態：黒表示）に分岐するきっかけを与える期間である。Selection期間では、最終的にプレーナ状態にスイッチングする場合はホメオトロピック状態、フォーカルコニック状態にスイッチングする場合は過渡プレーナ状態がほぼ形成される。Selection期間では、プレーナ状態にスイッチングする時には相対的に高電圧のパルスが印加され、フォーカルコニック状態にスイッチングする時には相対的に低電圧のパルスが印加される。
【０００７】
Evolution期間は、直前のSelection期間での過渡状態への変化を受けて、プレーナ状態またはフォーカルコニック状態に確定させる。Evolution期間では、PreparationパルスとSelectionパルスの間の電圧の複数のEvolutionパルスが印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３２６８７１号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８５６６号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８０４３号公報
【特許文献４】特開２００４−２０５７０５号公報
【特許文献５】特開２００１−３２９２５６号公報
【特許文献６】米国特許第５４５３８６３号
【特許文献７】米国特許第６１５４１９０号
【特許文献８】米国特許第６９８２６９１号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】J. Ruth, et.al.: “LOW COST DYNAMIC DRIVE SCHEME FOR REFLECTIVE BISTABLE CHOLESTERIC LIQUID CRYSTAL DISPLAYS”, Flat Panel Display ’97.
【非特許文献２】Nam-Seok Lee and Woon-Seop Choi, Displays 25 (2004) 201-205)
【非特許文献３】X. Y. Huang, et.al. ：“Gray Scale of Bistable Reflective Cholesteric Displays“, SID 98 DIGEST
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、例えばコレステリック液晶のＤＤＳでは、Selection期間においてプレーナとフォーカルコニックのいずれの状態に遷移するかを決定する条件のマージンが小さい。このため、パネルの製造誤差や周囲温度に対する表示（特に中間調）の安定性向上が一般的な課題である。
【００１１】
また、ＤＤＳで中間調表示を行うには、例えばSelection期間において印加する電圧信号を変化させ、液晶をプレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間状態にする。ＤＤＳで中間調表示を行う場合、Selection期間において印加する選択(Selection)パルスの幅、電圧、またはPreparation期間からの位置を変化させる。
しかし、全ての変化範囲に対して、中間調表示の範囲は非常に狭いため、精度の高い制御を必要とする。しかも、パネルの製造誤差や周囲温度により、反射値が変化するデューティはシフトするため、中間調を安定して表示するのが難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明の一観点によれば、液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させ、表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させ、前記第２の配向状態を維持する表示素子の駆動方法が提供される。
【００１３】
発明の別の一観点によれば、表示素子と、前記表示素子を駆動する駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させるリセットパルスと、表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させる選択パルスと、前記第２の配向状態を維持する維持パルスと、を出力する表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上記の観点によれば、表示素子の中間調表示の制御が容易になり、正確な中間調表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、コレステリック液晶の電圧応答特性を示す図である。
【図２】図２は、コンベンショナル駆動方式およびダイナミック駆動方式における状態遷移を説明する図である。
【図３】図３は、ダイナミック駆動方式における印加波形を示す図である。
【図４】図４は、ダイナミック駆動方式におけるスキャン動作を説明する図である。
【図５】図５は、ダイナミック駆動方式で画像を書き込む場合の、各画素に印加される電圧波形の分布を示す図である。
【図６】図６は、液晶分子へ印加される電圧波形を、より具体的に示す図である。
【図７】図７は、ダイナミック駆動方式で中間調表示を行う場合に、Selection期間において印加する電圧信号、すなわち選択(Selection)パルスを変化させる例を示す図である。
【図８】図８は、Selection期間のオンデューティ(duty)を変化させた場合の、表示値の変化および中間調を得るためのオンデューティを示す図である。
【図９】図９は、実施例１のコレステリック液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、実施例１で使用する表示素子１０の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、１枚のパネル１０Ａの基本構成を示す図である。
【図１２】図１２は、セグメントドライバおよびコモンドライバの構成を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例１において、コモンドライバが、Preparation期間、Selection期間、Evolution期間およびNon-Select 期間に出力する駆動波形、セグメントドライバがＯＮおよびＯＦに対して出力する駆動波形、および液晶への印加波形を示す図である。
【図１４】図１４は、コモンドライバにおける電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路および出力ドライバの１スキャン電極に対応する部分の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例１において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例１で、Selection期間に１６通りの電圧波形を印加した場合の表示の反射特性を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例２において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例３において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１７】
図１は、コレステリック液晶の電圧応答特性を示す図であり、（Ａ）は６０ｍｓのパルスを印加した場合の特性を、（Ｂ）は１０ｍｓのパルスを印加した場合の特性を、示す。一般に、液晶の印加電圧は、液晶の分極を防止するために、正負のパルスを一組として印加する。以下の説明では、正負の一組のパルスを合わせてパルスと称する場合があり、正負の一組のパルスを合わせた期間をパルス幅と称する場合がある。
【００１８】
図１に示すように、線Ｐで示すように、初期状態がプレーナ状態の場合には、パルス電圧をある範囲に上げるとフォーカルコニック状態への駆動帯域となり、さらにパルス電圧を上げると再度プレーナ状態への駆動帯域へとなる。線Ｆで示すように、初期状態がフォーカルコニック状態の場合には、パルス電圧を上げるにつれて次第にプレーナ状態への駆動帯域へとなる。
【００１９】
パルス幅の短いパルスを印加する場合は、与えるエネルギーが小さくなるため、パルス幅が大きなパルスを印加した場合に比べて変化量は小さくなり、電圧特性は高電圧側へシフトする。
【００２０】
コレステリック液晶表示装置の駆動方法は、コンベンショナル駆動方式とダイナミック駆動方式に大別できる。
【００２１】
図２は、コンベンショナル駆動方式およびダイナミック駆動方式における状態遷移を説明する図であり、（Ａ）がコンベンショナル駆動方式における状態遷移を、（Ｂ）がダイナミック駆動方式における状態遷移を示す。
【００２２】
図２の（Ａ）に示すように、コンベンショナル駆動方式は、上記のプレーナ状態（ＰＬ）、フォーカルコニック状態（ＦＣ）およびホメオトロピック状態（ＨＴ）の３状態間の遷移を、図１の特性にしたがって、パルス波高とパルス幅で制御するものである。フォーカルコニック状態への遷移には長い時間を要するため、表示の高速化が一般的な課題である。
【００２３】
図２の（Ｂ）に示すように、ダイナミック駆動方式は、上記の３状態に加えて、トランジェントプレーナ状態（ＴＰ）を用いる。トランジェントプレーナ状態は、プレーナ状態と同様に、液晶のらせん軸が基板（電極）に垂直な方向に配向しているが、らせん軸のピッチがプレーナ状態の約２倍である。トランジェントプレーナ状態は、所定の強度の電界を印加するとフォーカルコニック状態に変化する。
【００２４】
ダイナミック駆動方式は、図１の電圧応答特性の右側の斜線部を用い、最終的な状態がプレーナ状態かフォーカルコニック状態かを１ライン毎に設定し、そのラインの状態確定を待たずに次ラインの処理に進む方式である。各ラインの設定に要する時間は１ｍｓ程度であり、この設定をパイプライン的に行うので、表示パネルのライン数を１０００ラインとすると、約１秒で表示を書換えることが可能である。
【００２５】
図３は、ダイナミック駆動方式における印加波形を示す図であり、（Ａ）が黒画素にする場合の波形を、（Ｂ）が白画素にする場合の波形を、示す。
【００２６】
図３に示すように、ダイナミック駆動方式における印加波形は、「リセット (Preparation)」期間、選択(Selection)」期間および「維持(Evolution)」期間を含む。
【００２７】
Preparation期間では、液晶をホメオトロピック状態に対応する電圧が印加される。その後、短時間のSelection期間において低電圧のパルスを与えることで、ホメオトロピック状態を維持するか、それともトランジェントプレーナ状態に緩和するかが設定される。その後のEvolution期間では、プレーナ状態からフォーカルコニック状態への移行に適した電圧が印加される。ホメオトロピック状態にある画素は、Evolution期間中これを維持し、Evolution期間終了時にプレーナ状態に移行する。トランジェントプレーナ状態にある画素は、Evolution期間中にフォーカルコニック状態に遷移する。Selection期間においては、プレーナとフォーカルコニックのいずれかの状態に遷移するかを設定するだけであるから、極めて短い時間で行える。このため、高速表示が可能である。
【００２８】
図４は、ダイナミック駆動方式におけるスキャン動作を説明する図である。液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイの駆動方法には、単純マトリクス方式とＴＦＴ方式がある。コレステリック液晶表示装置は、製造コストの点などから、単純マトリクス方式を用いるのが一般的である。単純マトリクス方式の表示装置では、スキャン電極をコモンドライバ２８で駆動し、データ電極をセグメントドライバ２９で駆動する。
【００２９】
図４では、Selection期間の前後に、Selection期間の５倍の長さのPreparation期間およびEvolution期間が設けられている例を示している。図４の（Ａ）は、０ライン目がSelection期間である場合を示している。この場合、１ライン目〜５ライン目はPreparation期間であり、０ライン目〜５ライン目以外のラインはNon-Select期間である。図４の（Ｂ）は、１ライン目がSelection期間である場合を示している。この場合、２ライン目〜６ライン目はPreparation期間であり、０ライン目はEvolution期間であり、０ライン目〜６ライン目以外のラインはNon-Select期間である。図４の（Ｃ）は、２ライン目がSelection期間である場合を示している。この場合、３ライン目〜７ライン目はPreparation期間であり、０〜１ライン目はEvolution期間であり、０ライン目〜７ライン目以外のラインはNon-Select期間である。以下、Selection期間のラインをシフトしながら書込みを行う。
【００３０】
Selection期間の前後のPreparation期間およびEvolution期間は、黒表示の状態であり、黒帯がシフトするように見える。上記の例では、Preparation期間およびEvolution期間は、Selection期間の５倍の長さであるとして示したが、実際には数十倍から百倍程度であり、画像の書換え中は、太い黒帯がシフトするように見える。
【００３１】
図５の（Ａ）は、“Ｆ”を書き込む様子を示す図である。図５の（Ａ）に示すように、Selection期間のラインが、“Ｆ”の途中まで進んだ状態で、Selection期間の前後にPreparation期間の４ラインとEvolution期間の４ラインが存在し、それ以外のラインはNon-Select期間である。この時、セグメントドライバ２９は、Selection期間の画像（白黒）データに対応する電圧信号を出力する。
【００３２】
図５の（Ｂ）は、図５の（Ａ）の状態で、各画素に印加される電圧波形の分布を示す図である。画素の印加波形は、Non-Select期間、Selection期間、Evolution期間およびPreparation期間の４種のコモンドライバ２８の出力に、白表示および黒表示の２種のセグメントドライバ２９の出力で、８種類ある。この８種類の波形を、ＮＷ(Non-Selectと白)、ＮＢ(Non-Selectと黒)、ＳＷ(Selectionと白)、ＳＢ(Selectionと黒)、ＥＷ(Evolutionと白)、ＥＢ(Evolutionと黒)、ＰＷ(Preparationと白)、ＰＢ(Preparationと黒)で表す。図５の（Ｂ）に示すように、８種類の電圧波形ＮＷ、ＮＢ、ＳＷ、ＳＢ、ＥＷ、ＥＢ、ＰＷ、ＰＢが印加される画素が存在する。
【００３３】
図６は、液晶分子へ印加される電圧波形を、より具体的に示す図である。この電圧波形が、１つのスキャンラインの各画素に印加され、画素データに応じて、Selection期間の波形が異なる。液晶表示装置では、液晶の分極を防止するために、正負のパルスを一組として印加するのが一般的であり、図６でも正負のパルスを例として示している。
【００３４】
コレステリック液晶のダイナミック駆動方式では、Selection期間においてプレーナとフォーカルコニックのいずれの状態に遷移するかを決定する条件はマージンが小さいため、パネルの製造誤差や周囲温度に対する表示（特に中間調）の安定性が課題である。
【００３５】
ダイナミック駆動方式を用いるコレステリック液晶表示装置において、中間調表示を行うには、Selection期間において印加する電圧信号を変化させる。
【００３６】
図７は、ダイナミック駆動方式で中間調表示を行う場合に、Selection期間において印加する電圧信号、すなわち選択(Selection)パルスを変化させる例を示す図である。
【００３７】
図７の（Ａ）は、Selectionパルスの幅を変化させる例を示し、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式と呼ばれる。Selectionパルスの幅がもっとも大きい場合が白表示で、Selectionパルスの幅が狭くなるにしたがって白表示から黒表示に向かって変化し、Selectionパルスの幅がゼロの場合に黒表示になる。
【００３８】
図７の（Ｂ）は、Selectionパルスの電圧を変化させる例を示し、ＰＡＭ (Pulse Amplitude Modulation)方式と呼ばれる。Selectionパルスの電圧がもっとも大きい場合が白表示で、Selectionパルスの電圧が小さくなるにしたがって白表示から黒表示に向かって変化し、Selectionパルスの電圧がゼロの場合に黒表示になる。
【００３９】
図７の（Ｃ）は、Selectionパルスの位置を変化させる例を示し、ＰＰＭ（Pulse Position Modulation）方式と呼ばれる。Selectionパルスの位置が、もっともPreparation期間に近い場合が白表示で、Selectionパルスの位置がPreparation期間から離れるにしたがって白表示から黒表示に向かって変化し、Selectionパルスの位置がPreparation期間からもっともはなれた場合に黒表示になる。
【００４０】
図８の（Ａ）は、Selection期間が一定の幅で、Selectionパルスの幅、すなわちデューティ(duty)を変化させた場合の、表示値の変化を示す図である。反射値は、最高反射率を１とした相対値であり、Selectionパルスとして±１２Ｖの正負パルスを印加する。言い換えれば、図８の（Ａ）は、図７の（Ａ）に示したパルスの幅を変化させるＰＷＭ方式で、パルス幅を変化させた時の表示輝度の変化を示す。
【００４１】
図８の（Ａ）に示すように、デューティが１０％〜３０％の範囲、特に２０％〜３０％の範囲で反射値が急激に変化しており、中間調を表示するには、デューティをこの範囲で変化させる。
【００４２】
図８の（Ｂ）は、デューティが０％、２２％、２４％、１００％の時のパルス幅を示す。この時、Selectionパルスの幅は、０ｍｓ、０．２２ｍｓ、０．２４ｍｓ、１ｍｓで、反射値は、それぞれ０．１２、０．４２、０．６８、１であり、４値の輝度レベルを表示できる。
【００４３】
図８（Ｂ）に示すように、中間調のレベルを表示するには、１ｍｓに対して０．０１ｍｓを正確に制御する必要があり、非常に厳しいSelectionパルスの幅の制御が必要である。しかも、パネルの製造誤差や周囲温度により、反射値が変化するデューティはシフトするため、中間調を安定して表示するのが難しいという問題があった。
【００４４】
以上説明したように、ダイナミック駆動方式は、高速駆動が可能な反面、中間調表示の制御が難しいという問題がある。
【００４５】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して具体的に説明する。
【実施例１】
【００４６】
実施例１について、図９から図１６を参照して説明する。
【００４７】
図９は、実施例１のコレステリック液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【００４８】
液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイの駆動方法には、例えば単純マトリクス方式とＴＦＴ方式がある。コレステリック液晶表示装置は、製造コストの点などから、単純マトリクス方式を用いるのが一般的であり、実施例１のコレステリック液晶表示装置も単純マトリクス方式を用いる。
【００４９】
実施例１のコレステリック液晶表示装置は、表示素子１０と、電源２１と、昇圧部２２と、多電圧生成部２３と、クロック部２４と、ドライバ制御回路２７と、コモンドライバ２８と、セグメントドライバ２９と、を含む。
【００５０】
電源２１は、例えば３Ｖ〜５Ｖの電圧を出力する。昇圧部２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのレギュレータにより、電源２１からの入力電圧を＋３６Ｖ〜＋４０Ｖに昇圧する。多電圧生成部２３は、昇圧された電源から、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９に供給する各種の電圧を生成する。
【００５１】
クロック部２４は、動作の基本となる基本クロックを発生し、発生した基本クロックから動作に必要な各種クロックを生成する。
【００５２】
表示素子１０は、例えばＲＧＢの３枚のコレステリック液晶パネルを積層したカラー表示可能な表示素子である。表示素子１０は、例えば、Ａ４判ＸＧＡ仕様で、１０２４×７６８画素を有する。ここでは１０２４本のスキャン電極と７６８本のデータ電極が設けられ、コモンドライバ２８が１０２４本のスキャン電極を、セグメントドライバ２９が７６８本のデータ電極を、駆動する。ＲＧＢの各画素に与える画像データが異なるため、セグメントドライバ２９は各データ電極を独立して駆動する。コモンドライバ２８は、ＲＧＢのスキャン電極を共通に駆動する。画面の最上部のスキャン電極に対応するスキャンラインを０ライン目とし、画面の最下部のスキャン電極に対応するスキャンラインを１０２３ライン目とする。
【００５３】
制御回路２７は、基本クロック、各種クロックおよび画像データＤに基づいて制御信号を生成して、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９に供給する。ライン選択データは、コモンドライバ２８に、Preparation期間、Selection期間およびEvolution期間のスキャンラインを指示するデータであり、ここでは２ビットのデータである。画像データは、各画素の中間調表示を指示するデータであり、セグメントドライバ２９は、画像データに基づいて各データ電極に印加する信号を出力する。データ取り込みクロックは、画像データ転送用クロックであり、セグメントドライバ２９は画像データ転送用クロックに同期して画像データを内部で転送する。フレーム開始信号は、書換える表示画面のデータ転送の開始を指示する信号で、コモンドライバ２８は、フレーム開始信号に応じて内部をリセットする。データラッチ信号は、セグメントドライバ２９における画像データの転送終了を指示する信号で、セグメントドライバ２９は、この信号に応じて転送された画像データをラッチする。また、コモンドライバ２８は、データラッチ信号に応じて、ライン選択データをラッチすると同時に１ラインシフトする。ドライバ出力オフ信号／ＤＳＰＯＦは、印加電圧の強制オフ（ＯＦＦ）信号である。フェーズ信号は、Selection期間を４等分した信号であり、セグメントドライバ２９は画像データに応じて各フェーズにおいてSelectionパルスを出力するか否か（オン・オフ）制御し、コモンドライバ２８は、フェーズ信号に応じて４回同じ出力を繰り返す。
【００５４】
図１０は、実施例１で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図１０に示すように、表示素子１０は、見る側から順番に、青（ブルー）用パネル１０Ｂ、緑（グリーン）用パネル１０Ｇ、および赤（レッド）用パネル１０Ｒの３枚のパネルが積層されており、レッド用パネル１０Ｒの下側には光吸収層１７が設けられている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、ほぼ同じ構成を有するが、パネル１０Ｂは反射の中心波長が青色（約４８０ｎｍ）、パネル１０Ｇは反射の中心波長が緑色（約５５０ｎｍ）、パネル１０Ｒは反射の中心波長が緑色（約６３０ｎｍ）になるように、液晶材料およびカイラル材が選択され、カイラル材の含有率が決定されている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒのスキャン電極およびデータ電極は、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９により駆動される。
【００５５】
パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、反射の中心波長が異なる以外ほぼ同じ構成を有する。以下、パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒの代表例を、パネル１０Ａとして表し、その構成を説明する。
【００５６】
図１１は、１枚のパネル１０Ａの構成を示す図である。
【００５７】
図１１に示すように、パネル１０Ａは、上側基板１１と、上側基板１１の表面に設けられた上側電極層１４と、下側基板１３の表面に設けられた下側電極層１５と、シール材１６と、を含む。上側基板１１と下側基板１３は、電極が対向するように配置され、間に液晶材料を封入した後シール材１６で封止される。なお、液晶層１２内にスペーサが配置されるが図示は省略している。上側電極層１４と下側電極層１５の電極には、電圧パルス信号が印加され、それにより液晶層１２に電圧が印加される。液晶層１２に電圧を印加して、液晶層１２の液晶分子をプレーナ状態またはフォーカルコニック状態にして表示を行う。複数のスキャン電極および複数のデータ電極は、上側電極層１４と下側電極層１５に形成される。
【００５８】
コレステリック液晶表示素子のパネル構成については広く知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００５９】
動作モードを設定することにより、コモンドライバとしても、セグメントドライバとしても使用可能な汎用ＳＴＮドライバが製品化されている。実施例１では、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９は、汎用ＳＴＮドライバで実現する。
【００６０】
図１２の（Ａ）は、セグメントドライバ２９の構成を示し、図１２の（Ｂ）は、コモンドライバ２８の構成を示す。
【００６１】
セグメントドライバ２９は、データレジスタ３１と、ラッチレジスタ３２と、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３と、出力ドライバ３４と、を含む。データレジスタ３１は、データ取込みクロックに応じて画像データを取り込み、１段ずつシフトする。ラッチレジスタ３２は、データラッチ信号に応じて、データレジスタ３１に取り込まれた１ライン分のデータをラッチする。データレジスタ３１は、ラッチレジスタ３２が１ライン分の画像データを出力している間に、次の１ライン分の画像データの取込みを行う。電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３は、ラッチレジスタ３２の出力する各データラインの画像データに応じて各データラインに印加する電圧を生成する。出力ドライバ３４は、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３の出力する電圧を、各データラインに出力する。したがって、データレジスタ３１、ラッチレジスタ３２、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３および出力ドライバ３４は、それぞれデータ電極の本数分の出力、実施例１では、７６８個の出力を有する。
【００６２】
実施例１では、画像データは４ビットの中間調データを含む。電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３は、出力を４つのフェーズに分割して行い、各フェーズの出力を画像データの中間調データの４ビットの値に対応させて行う。
【００６３】
コモンドライバ２８は、シフトレジスタ４１と、ラッチレジスタ４２と、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３と、出力ドライバ４４と、を含む。コモンドライバ２８がセグメントドライバ２９と異なる点は、データレジスタ３１の代わりにシフトレジスタ４１が設けられていることと、出力の本数がスキャン電極の本数分の出力、実施例１では、１０２４個の出力を有することである。したがって、データレジスタ４１、ラッチレジスタ４２、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３および出力ドライバ４４は、それぞれ１０２４個の出力を有する。シフトレジスタ４１は、フレーム開始信号に応じて内部をリセットし、データラッチ信号に応じてライン選択データを取り込み、１段ずつシフトする。ラッチレジスタ４２は、データラッチ信号に応じてシフトレジスタ４１の出力をラッチする。
【００６４】
実施例１では、電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３は、フェーズ信号に対応させて、同一のパルスを４回繰り返して出力する。
【００６５】
図１３は、実施例１において、コモンドライバ２８が、Preparation期間、Selection期間、Evolution期間およびNon-Select 期間に出力する駆動波形、セグメントドライバ２９がＯＮおよびＯＦに対して出力する駆動波形、および液晶への印加波形を示す。コモンドライバ２８は、このような駆動波形を、フェーズ信号が指示するフェーズごとに繰り返し出力する。セグメントドライバ２９は、フェーズごとに、画像データの中間調データの各ビットの値に対応してＯＮまたはＯＦＦの駆動波形を出力する。したがって、前述のように、画素の印加波形は、Non-Select期間、Selection期間、Evolution期間およびPreparation期間の４種のコモンドライバ２８の出力に、白表示および黒表示の２種のセグメントドライバ２９の出力で、８種類ある。前述のように、この８種類の波形を、ＮＷ(Non-Selectと白)、ＮＢ(Non-Selectと黒)、ＳＷ(Selectionと白)、ＳＢ(Selectionと黒)、ＥＷ(Evolutionと白)、ＥＢ(Evolutionと黒)、ＰＷ(Preparationと白)、ＰＢ(Preparationと黒)で表す。
【００６６】
実施例１では、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９は、Selection期間を４等分したフェーズをさらに４等分したサイクルを単位として出力を変化させる。サイクルは、図示していないサイクル信号により指示される。
【００６７】
コモンドライバ２８は、例えば、Non-Select期間では、４サイクルで＋１５Ｖ、＋１５Ｖ、−１５Ｖ、−１５Ｖに変化する駆動波形を出力し、Selection期間では、４サイクルで＋９Ｖ、＋２１Ｖ、−９Ｖ、−２１Ｖに変化する駆動波形を出力する。さらに、コモンドライバ２８は、Evolution期間では、４サイクルで−９Ｖ、−９Ｖ、＋９Ｖ、＋９Ｖに変化する駆動波形を出力し、Preparation期間では、４サイクルで−２１Ｖ、−２１Ｖ、＋２１Ｖ、＋２１Ｖに変化する駆動波形を出力する。
【００６８】
セグメントドライバ２９は、例えば、ＯＮの場合は４サイクルで＋２１Ｖ、＋９Ｖ、−２１Ｖ、−９Ｖに変化する駆動波形を出力し、ＯＦＦの場合は４サイクルで＋９Ｖ、＋２１Ｖ、−９Ｖ、−２１Ｖに変化する駆動波形を出力する。
【００６９】
これにより、図１３に示すような８種類の電圧波形が、各画素の状態に応じて印加される。ＥＷおよびＥＢの波形は、例えば±２４Ｖのパルスを近似する波形で、ＰＷおよびＰＢの波形は、例えば±３６Ｖのパルスを近似する波形である。
【００７０】
図１４は、コモンドライバ２８における電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３および出力ドライバ４４の１スキャン電極に対応する部分の構成を示す図である。電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３は、選択制御回路４６と、アナログ・マルチプレクサ（ＭＵＸ）４３Ａと、スイッチ４５と、を含む。選択制御回路４６は、ラッチレジスタ４２の出力するライン選択データから、フェーズ信号およびサイクル信号に応じて選択データを発生する。ＭＵＸ４３Ａは、選択データに応じて、６種類の電圧Ｖ１〜Ｖ６から１つを選択する。Ｖ１〜Ｖ６は、±９Ｖ、±１５Ｖ、±２１Ｖのいずれかに対応する。
【００７１】
例えば、選択制御回路４６は、Selection期間で、“０”サイクルであれば９Ｖを、“１”サイクルであれば２１Ｖを、“２”サイクルであれば−９Ｖを、“３”サイクルであれば−２１Ｖを、選択する選択データを発生し、４フェーズの間、この選択信号を繰り返す。
【００７２】
スイッチ４５は、／ＤＳＰＯＦ信号が有効（／ＤＳＰＯＦ＝“０”）の時には、ドライバ４４Ａに供給する信号をグランドＧＮＤにし、／ＤＳＰＯＦ信号が無効（／ＤＳＰＯＦ＝“１”）の時には、出力ドライバ４４ＡにＭＵＸ４３Ａの出力を供給するように切り替える。出力ドライバ４４は、ドライバ４４Ａを有する。
【００７３】
電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路４３および出力ドライバ４４は、ＭＵＸ４３Ａ、スイッチ４５およびドライバ４４Ａの組を、スキャン電極の本数分、すなわち１０２４組有する。
【００７４】
セグメントドライバ２９における電圧データ・ＬＣＤ電圧変換回路３３および出力ドライバ３４も、図１４に示した構成とほぼ同様の構成を有するが、選択制御回路４６が異なる。セグメントドライバ２９においては、選択制御回路は、ＯＮフェーズでは、図１３のＯＮ駆動波形を出力し、ＯＦＦフェーズでは、図１３のＯＮ駆動波形を出力する。
【００７５】
図１５は、実施例１において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。Selection期間は４つのフェーズに等分され、４つのフェーズはｂ３〜ｂ０のビットに対応し、各フェーズで白表示（オン）の場合には、図１３のＳＷ(Selectionと白)の電圧波形が、黒表示（オフ）の場合には、ＳＢ(Selectionと黒) の電圧波形が印加される。ｂ３〜ｂ０は、それぞれ、オンの時に“１”、オフの時に“０”の値であり、ｂ３〜ｂ０の組合せにより“０”〜“１５”のパターン値を表す。例えば、パターン値は、ｂ３〜ｂ０がすべて“１”であれば“１５”、ｂ３〜ｂ１が“１”でｂ０が“０”であれば“１４”、ｂ３〜ｂ１が“０”でｂ０が“１”であれば“１”、ｂ３〜ｂ０がすべて“０”であれば“０”である。
【００７６】
画像データには、ｂ３〜ｂ０のオン・オフデータ（４ビット）が含まれる。セグメントドライバ２９は、４つのフェーズにおいて、ｂ３〜ｂ０の“０”と“１”に応じて、“０”の場合には黒表示の電圧波形を、“１”の場合には白表示の電圧波形を出力する。これに応じて、コモンドライバ２８は、図１３のSelection期間の電圧信号をフェーズごとに繰り返し出力する。これにより、Selection期間に、４個のパルスのオン・オフ制御を行い、１６通りの電圧波形を印加することができる。
【００７７】
したがって、実施例１では、各スキャンライン（各画素）には、図６に示すように、Non-Selectパルス、Preparationパルス、Selectionパルス、Evolutionパルス、Non-Selectパルスの列が印加される。そして、Non-Selectパルス、Selectionパルス、Evolutionパルスの各パルスは、図１３に示すパルスを４回繰り返すパルスで、Selectionパルスは図１５に示す１６通りのパルス（“０”のＧＮＤを含む）である。
【００７８】
図１６は、実施例１で、Selection期間に１６通りの電圧波形を印加した場合の表示の反射特性を示す図であり、横軸はｂ３〜ｂ０の組合せにより表される“０”〜“１５”のパターン値であり、縦軸は反射率である。
【００７９】
パターン値に応じて、約６％から３２％の反射率が得られるので、いずれか４つのパターン値を選択することにより、４階調表示に適したパターン値を決定することができる。例えば、パターン値“１５”、“１０”、“１２”、“０”を４階調表示のパターン値として用い、“０”階調をパターン値“０”に、“１”階調をパターン値“１２”に、“２”階調をパターン値“１０”に、“３”階調をパターン値“１５”に、対応させる。画像データとして階調データを転送する場合には、パターン値“０” “１２” “１０”および “１５”をセグメントドライバ２９に入力する。
【００８０】
次に、実施例２の単純マトリクス型表示装置を説明する。
【実施例２】
【００８１】
実施例２の単純マトリクス型表示装置は、実施例１の単純マトリクス型表示装置と、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成が異なるのみで、他の部分は同じである。
【００８２】
図１７は、実施例２において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【００８３】
実施例１では、Selection期間を４つのフェーズに等分したが、実施例２では、２つのフェーズに等分する。
【００８４】
図１６において、パターン値“０”、“３”、“１２”および“１５”は、４つの階調値を表現できる。パターン値“０”、“３”、“１２”および“１５”の４つのフェーズのオン・オフ値は、“００００”、“００１１”、“１１００”および“１１１１”である。パターン値をこのように選択すれば、２ビットで４つの階調値を表示でき、Selection期間を構成するパルス数を削減して、制御を簡略化できる。
【００８５】
実施例２において、２つのフェーズはｂ１とｂ０のビットに対応し、各フェーズで白表示（オン）の場合には、図１３のＳＷ(Selectionと白)の電圧波形が、黒表示（オフ）の場合には、ＳＢ(Selectionと黒) の電圧波形が印加される。ｂ１とｂ０は、それぞれ、オンの時に“１”、オフの時に“０”の値であり、ｂ１とｂ０の組合せにより“０”〜“３”のパターン値を表す。例えば、パターン値は、ｂ１とｂ０が、 “１，１”であれば“３”、ｂ１とｂ０が“１，０”であれば“２”、ｂ１とｂ０が“０，１”であれば“１”、ｂ１とｂ０が “０，０”であれば“０”である。
【００８６】
画像データには、ｂ１とｂ０のオン・オフデータ（２ビット）が含まれる。セグメントドライバ２９は、２つのフェーズにおいて、ｂ１とｂ０の“０”と“１”に応じて、“０”の場合には黒表示の電圧波形を、“１”の場合には白表示の電圧波形を出力する。これに応じて、コモンドライバ２８は、図１３のSelection期間の電圧信号をフェーズごとに繰り返し出力する。これにより、Selection期間に、２個のパルスのオン・オフ制御を行い、４通りの電圧波形を印加することができる。
【００８７】
次に、実施例３の単純マトリクス型表示装置を説明する。
【実施例３】
【００８８】
実施例３の単純マトリクス型表示装置は、実施例３の単純マトリクス型表示装置と、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成が異なるのみで、他の部分は同じである。
【００８９】
図１８は、実施例３において、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を示す図である。
【００９０】
実施例２においては、Selection期間は長さの等しい２つのフェーズに分けられた。実施例３においては、Selection期間は２つのフェーズに分けられるが、その長さが異なる。これにより、コレステリック液晶表示素子１０の特性に合わせて、より正確に中間調を制御することが可能になる。
【００９１】
以上、実施例１〜３を説明したが、各種の変形例が可能であるのは言うまでもない。例えば、実施例１〜３では、表示素子１０は、ＲＧＢの３枚のコレステリック液晶パネルを積層したカラー表示可能な表示素子であったが、１枚のコレステリック液晶パネルを有するモノクロ表示の表示素子に実施例１〜３の構成を適用することも可能である。
【００９２】
また、実施例１〜３では、ＲＧＢの３枚のコレステリック液晶パネルのスキャン電極は、コモンドライバ２８により共通に駆動されたが、パネルごとにコモンドライバ２８を設けて、３枚のパネルのスキャン電極を独立して駆動することも可能である。この場合、少なくとも２枚の表示パネルで、Selection期間に各画素に印加されるパルス構成を異ならせてもよい。具体的には、少なくとも２枚の表示パネルで、Selection期間に含まれるSelectionパルスの個数（フェーズ数）を異ならせても、Selectionパルスの長さ（フェーズの長さ）を異ならせても、Selectionパルスの個数と長さの両方を異ならせてもよい。
【００９３】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【００９４】
以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させることと、
表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させることと、
前記第２の配向状態を維持することと、
を含むことを特徴とする表示素子の駆動方法。
（付記２）
前記複数のパルスの組み合わせは、
所定の電圧のオン・オフ制御により生成されることを特徴とする付記１記載の表示素子の駆動方法。
（付記３）
前記複数のパルスは、異なる幅のパルスを含む付記１または２記載の表示素子の駆動方法。
（付記４）
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス幅を含む付記１から３のいずれか記載の表示素子の駆動方法。
（付記５）
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス数を含む付記１から３のいずれか記載の表示素子の駆動方法。
（付記６）
表示素子と、
前記表示素子を駆動する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させるリセットパルスと、
表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させる選択パルスと、
前記第２の配向状態を維持する維持パルスと、
を出力することを特徴とする表示装置。
（付記７）
前記複数のパルスの組み合わせは、
所定の電圧のオン・オフ制御により生成されることを特徴とする付記６記載の表示素子の駆動方法。
（付記８）
前記複数のパルスは、異なる幅のパルスを含む付記６または７記載の表示装置。
（付記９）
前記駆動回路は、
前記表示素子のスキャン電極を駆動するコモンドライバと、
前記表示素子のデータ電極を駆動するセグメントドライバと、を備え、
前記セグメントドライバは、前記複数のパルスの周期に対応したフェーズ信号に応じて、前記複数のパルスをオン・オフ制御し、
前記コモンドライバは、１ラインの書き込み中、前記フェーズ信号に応じて、同じ出力を繰り返す付記６から８のいずれか記載の表示装置。
（付記１０）
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス幅を含む付記６から９のいずれか記載の表示装置。
（付記１１）
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス数を含む付記６から９のいずれか記載の表示装置。
【符号の説明】
【００９５】
１０ 表示素子
２７ 制御回路
２８ コモンドライバ
２９ セグメントドライバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させることと、
表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させることと、
前記第２の配向状態を維持することと、
を含むことを特徴とする表示素子の駆動方法。
【請求項２】
前記複数のパルスの組み合わせは、
所定の電圧のオン・オフ制御により生成されることを特徴とする請求項１記載の表示素子の駆動方法。
【請求項３】
前記複数のパルスは、異なる幅のパルスを含む請求項１または２記載の表示素子の駆動方法。
【請求項４】
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス幅を含む請求項１から３のいずれか記載の表示素子の駆動方法。
【請求項５】
表示素子と、
前記表示素子を駆動する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させるリセットパルスと、
表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させる選択パルスと、
前記第２の配向状態を維持する維持パルスと、
を出力することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記複数のパルスの組み合わせは、
所定の電圧のオン・オフ制御により生成されることを特徴とする請求項５記載の表示素子の駆動方法。
【請求項７】
前記複数のパルスは、異なる幅のパルスを含む請求項５または６記載の表示装置。
【請求項８】
前記駆動回路は、
前記表示素子のスキャン電極を駆動するコモンドライバと、
前記表示素子のデータ電極を駆動するセグメントドライバと、を備え、
前記セグメントドライバは、前記複数のパルスの周期に対応したフェーズ信号に応じて、前記複数のパルスをオン・オフ制御し、
前記コモンドライバは、１ラインの書き込み中、前記フェーズ信号に応じて、同じ出力を繰り返す請求項５から７のいずれか記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス幅を含む請求項５から８のいずれか記載の表示装置。
【請求項１０】
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス数を含む請求項５から８のいずれか記載の表示装置。
【請求項１】
液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させることと、
表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させることと、
前記第２の配向状態を維持することと、
を含むことを特徴とする表示素子の駆動方法。
【請求項２】
前記複数のパルスの組み合わせは、
所定の電圧のオン・オフ制御により生成されることを特徴とする請求項１記載の表示素子の駆動方法。
【請求項３】
前記複数のパルスは、異なる幅のパルスを含む請求項１または２記載の表示素子の駆動方法。
【請求項４】
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス幅を含む請求項１から３のいずれか記載の表示素子の駆動方法。
【請求項５】
表示素子と、
前記表示素子を駆動する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
液晶の配向状態を第１の配向状態に変化させるリセットパルスと、
表示する画像の階調データに応じた複数のパルスの組み合わせにより、前記第１の配向状態を第２の配向状態に変化させる選択パルスと、
前記第２の配向状態を維持する維持パルスと、
を出力することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記複数のパルスの組み合わせは、
所定の電圧のオン・オフ制御により生成されることを特徴とする請求項５記載の表示素子の駆動方法。
【請求項７】
前記複数のパルスは、異なる幅のパルスを含む請求項５または６記載の表示装置。
【請求項８】
前記駆動回路は、
前記表示素子のスキャン電極を駆動するコモンドライバと、
前記表示素子のデータ電極を駆動するセグメントドライバと、を備え、
前記セグメントドライバは、前記複数のパルスの周期に対応したフェーズ信号に応じて、前記複数のパルスをオン・オフ制御し、
前記コモンドライバは、１ラインの書き込み中、前記フェーズ信号に応じて、同じ出力を繰り返す請求項５から７のいずれか記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス幅を含む請求項５から８のいずれか記載の表示装置。
【請求項１０】
前記表示素子は、反射中心波長が異なる複数の表示パネルを備え、
前記複数の表示パネルのそれぞれに印加される前記複数のパルスは、少なくとも２枚の前記表示パネルで、異なるパルス数を含む請求項５から８のいずれか記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【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】
【公開番号】特開２０１２−８２５８（Ｐ２０１２−８２５８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４２８６０（Ｐ２０１０−１４２８６０）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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