JP2002062520A

JP2002062520A - コレステリック液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002062520A
Application number: JP2000248390A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hiji; 直樹氷治; Shigeru Yamamoto; 滋山本; Taketo Hikiji; 丈人曳地; Sadaichi Suzuki; 貞一鈴木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】高速に書き換え可能なコレステリック液晶表
示装置を提供する。【解決手段】コレステリック液晶表示装置は、走査電
極群２３とデータ電極群２４との交差部で画素を形成す
るコレステリック液晶表示素子１０、およびコレステリ
ック液晶表示素子に駆動電圧を順次印加して表示内容を
書き込む駆動回路とを備える。この駆動電圧は、コレス
テリック液晶を初期配向に遷移させるためのリセット期
間Ｔｒ、液晶の最終的な配向状態を決定するための選択
期間Ｔｓ、および最終的な配向状態への遷移を補助する
ための保持期間Ｔｈからなり、保持期間Ｔｈは、交互に
繰り返す高電圧印加期間Ｔｈｈと低電圧印加期間Ｔｈｌ
よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の表示パ
ネルや画像の記録・表示媒体として用いられるコレステ
リック液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コレステリック液晶表示装置は、外光の
反射を利用して明るい表示ができること、電圧を切って
も表示内容が維持できるメモリー性を有すること、メモ
リー性を利用して単純マトリクス駆動で大容量表示がで
きること、駆動にアクティブマトリクスを必要としない
ため樹脂などのフレキシブル基板を利用可能なこと、な
どの特徴を有することから、近年、電子新聞や電子書籍
などの電子ペーパー用の表示装置として期待を集めてい
る。

【０００３】コレステリック液晶は螺旋状に配向した棒
状分子からなり、螺旋ピッチに対応した波長の光を反射
する選択反射現象を示す。この現象を利用したものがコ
レステリック液晶表示装置であり、それは図１６に断面
構造を示すように、透明電極２１、２２をそれぞれ設け
た２枚の基板１１、１２の間にコレステリック液晶３０
を挟持したセルよりなり、セルの観察側と反対面に選択
反射波長を吸収する光吸収層４１を設けたものである。
以下、光吸収層４１は黒色であるものとして説明する。

【０００４】コレステリック液晶の配向状態は、図１５
に示すプレーナ（Ｐ）配向、フォーカルコニック（Ｆ）
配向、ホメオトロピック（Ｈ）配向の３種類を取りう
る。Ｐ配向は螺旋軸が基板面にほぼ垂直に配向した状態
であり、選択反射波長により呈色する。Ｆ配向は螺旋軸
が基板面にほぼ平行に配向した状態であり、これは無色
であるため光吸収層４１の黒色が観測される。Ｈ配向は
螺旋構造が解けて分子が基板面と垂直に配向した状態で
あり、これも無色であるため光吸収層４１の黒色が観測
される。

【０００５】電極２１、２２間に電圧を印加した場合、
電圧がＶ_Ｔ１以下ではＰ配向とＦ配向はともに安定に存
在し双安定性を示す。これより電圧を上げていくとＦ配
向には変化がないが、Ｐ配向は徐々にＦ配向に遷移し、
電圧Ｖ_Ｔ２以上では完全にＦ配向に遷移する。さらに高
い電圧Ｖ_Ｔ３以上を印加すると、Ｈ配向に遷移しはじ
め、電圧Ｖ_Ｔ４以上では完全にＨ配向に遷移する。Ｆ配
向状態から電圧を急激に除去してもＦ配向が維持される
が、Ｈ配向状態から電圧を急激に除去するとＰ配向に遷
移する。

【０００６】以上の遷移特性の結果として、図１８に示
すように時間Ｔの間だけ電圧を印加して一定時間経過後
に反射率を測定すると、図１９のような電圧−反射率特
性が得られる。すなわち、初期配向がＰ配向の場合、電
圧Ｖ_Ｔ１以下では高反射率を示し、Ｖ_Ｔ１以上Ｖ_Ｔ２以
下では徐々に反射率が低下し、Ｖ_Ｔ２以上Ｖ_Ｔ３以下で
は低反射率を示し、Ｖ_Ｔ３以上Ｖ_Ｔ４以下では反射率が
上昇し、Ｖ_Ｔ４以上では初期配向と同じ高反射率を示
す。一方、初期配向がＦ配向の場合、電圧Ｖ_Ｔ３以下で
は低反射率を示し、Ｖ_Ｔ３以上Ｖ_Ｔ４以下では反射率が
上昇し、Ｖ_Ｔ４以上では高反射率を示す。

【０００７】上記の電圧−反射率特性は電圧印加時間Ｔ
に依存して変化する。初期配向がＰ配向の場合、図２１
に示すように、Ｔが短くなるにしたがって電圧−反射率
特性全体が高電圧側へシフトするとともに、Ｖ_Ｔ２以上
Ｖ_Ｔ３以下の電圧範囲での反射率が上昇する。これはＴ
が短くなることでＦ配向への遷移が不完全になりＦ配向
とＰ配向が微視的に混合した状態となるためである。ま
た、初期配向がＦ配向の場合、図２０に示すようにＶ
_Ｔ４が高電圧側へシフトして、Ｖ_Ｔ３以上Ｖ_Ｔ４以下の
電圧範囲が拡大する。

【０００８】上記の電圧−反射率特性を利用して、コレ
ステリック液晶表示装置は、走査電極とデータ電極の交
差部を画素とする単純マトリクス電極を用いて画像を書
き込むことができる。例として、図１７に１６×１６画
素の単純マトリクス構成を示す。

【０００９】特開平１１−３２６８７１号公報には、は
じめに全走査電極にＦ配向に遷移させるためのリセット
電圧を印加した後に、一走査電極ずつ順次選択電圧を与
えるＦＣＲ（ＦｏｃａｌＣｏｎｉｃＲｅｓｅｔ）法と
名付けられた書き込み方法が開示されている。例とし
て、走査電極本数が１６本の場合の走査電極に与えられ
る電圧の時間変化を図１３に示す。走査電極には、リセ
ット電圧としてはＶ_Ｔ２以上Ｖ_Ｔ３以下の電圧Ｖｒｆを
与えるか、または一旦Ｖ_Ｔ４以上の電圧Ｖｒｈを与えて
Ｈ配向に遷移させた後にＶ_Ｔ２以上Ｖ_Ｔ３以下の電圧Ｖ
ｒｆを与えてＦ配向へリセットする。走査電極には選択
電圧として（Ｖ_Ｔ３＋Ｖ_Ｔ４）／２の電圧Ｖｓを与え、
それに同期してデータ電極に（Ｖ_Ｔ３−Ｖ_Ｔ４）／２ま
たは（−Ｖ _Ｔ３＋Ｖ_Ｔ４）／２をデータ電圧として与え
る。それにより画素には走査電圧とデータ電圧との差で
あるＶ_Ｔ４またはＶ_Ｔ３が印加されて、Ｐ配向またはＦ
配向に選択的に遷移させることができる。非選択走査電
極には電圧ゼロを与える。このとき非選択走査電極上の
画素には（Ｖ_Ｔ３−Ｖ_Ｔ４）／２または（−Ｖ_Ｔ３＋Ｖ
_Ｔ４）／２が印加される。│（Ｖ_Ｔ３−Ｖ_Ｔ４）／２│
＜Ｖ_Ｔ１とすることで、すでに書き込んだ画素の反射率
を変化させることなく全画素に書き込むことができる。
走査線数をＮとすると、全書き込み時間Ｔｆは、

【００１０】

【数１】Ｔｆ＝Ｔｒ＋Ｎ×Ｔｓ

【００１１】とあらわされる。ここで、Ｔｒはリセット
期間、Ｔｓは一走査線への選択期間である。別の書き込
み方法として、米国特許５，７４８，２７７号公報には
ＤＤＳ（ＤｙｎａｍｉｃＤｒｉｖｅＳｃｈｅｍｅ）
法と名付けられた方法が開示されている。ＤＤＳ法にお
ける駆動電圧波形は図２２に示すように、一連のリセッ
ト期間、選択期間、保持期間からなる。リセット期間の
印加電圧ＶｒｈはＨ配向に遷移させるための電圧であ
る。選択期間に印加する電圧Ｖｓによって、Ｈ配向を維
持するか、Ｐ配向への遷移を開始するか選択する。保持
期間にはＨ配向を維持するとともに、Ｐ配向をＦ配向に
遷移させる電圧Ｖｈを印加する。ＶｓがＨ配向を維持す
るように選ばれた場合、保持電圧Ｖｈを除去後にＰ配向
に遷移して高反射率となる。一方、ＶｓがＰ配向への遷
移を開始するように選ばれた場合、保持期間中にＦ配向
に遷移し低反射率となる。Ｖｓ＝０およびＶｓ＝Ｖｈの
ときの電圧Ｖｈに対する電圧−反射率特性を図２３に示
す。Ｖｓ＝０の場合の電圧−反射率特性は図１９の初期
配向がＰ配向の場合に等しくなる。Ｖｓ＝Ｖｈの場合は
Ｖｓ＝０の場合の電圧−反射率特性を低電圧側へシフト
した形状となる。ＶｈはＶ_Ｔ _５以上Ｖ_Ｔ３以下に選ばれ
る。電圧Ｖｓに対する電圧−反射率特性は図２４のよう
になり、Ｖ_Ｔ６からＶ_Ｔ７の範囲で反射率を制御するこ
とができる。

【００１２】この書き込み方法は単純マトリクスパネル
に適用できる。例として、走査電極本数が１６本の場合
の走査電極に与えられる電圧のタイミング図を図１４に
示す。走査電極にはリセット期間Ｔｒ、選択期間Ｔｓ、
保持期間Ｔｈに対応した駆動電圧を、選択期間Ｔｓの長
さだけタイミングをずらして順次走査電極に印加する。
選択期間中には走査電極には電圧（Ｖ_Ｔ６＋Ｖ_Ｔ７）／
２が与え、それに同期してデータ電極には電圧（Ｖ_Ｔ６
−Ｖ_Ｔ７）／２または−（Ｖ_Ｔ６−Ｖ_Ｔ７）／２を与え
る。それにより画素には走査電圧とデータ電圧との差で
あるＶ_Ｔ６またはＶ_Ｔ７が印加されてＰ配向またはＦ配
向に選択的に遷移させることができる。│（Ｖ_Ｔ６−Ｖ
_Ｔ７）／２│＜Ｖ_Ｔ１とすることで、すでに書き込んだ
画素の反射率を変化させることなく全画素に書き込むこ
とができる。全書き込み時間Ｔｆは、

【００１３】

【数２】Ｔｆ＝Ｔｒ＋Ｎ×Ｔｓ＋Ｔｈ

【００１４】で与えられる。ＦＣＲ法、ＤＤＳ法のいず
れも、コレステリック液晶のメモリー性を利用して、す
でに書き込んだ画素の反射率を変化させることなく次の
走査電極上の画素に書き込むことができる。このため、
走査電極の本数に制限がなく大容量表示が可能となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ＦＣＲ法、ＤＤＳ法の
いずれも走査電極の本数が増大するにしたがって全書き
込み時間Ｔｆが増加する。この場合、（数１）、（数
２）の第２項の寄与、すなわち選択時間の項Ｎ×Ｔｓが
支配的となる。選択時間Ｔｓは液晶の物性定数、セルパ
ラメータ、印加電圧等に依存するため一概には言えない
が、通常、ＦＣＲ法で１〜１０ｍｓ／ｌｉｎｅ、ＤＤＳ
法で０．３〜数ｍｓ／ｌｉｎｅである。たとえば、走査
線数が１０００本の場合、書き換え時間はＦＣＲ法で１
〜１０秒、ＤＤＳ法で０．３〜数秒となる。低温では液
晶の粘度上昇に起因してさらに数倍の時間がかかる。用
途によってはこの書き換え時間では必ずしも十分ではな
く、さらなる書き換え時間の短縮が望まれていた。

【００１６】従って本発明の目的は、高速に書き換え可
能なコレステリック液晶表示装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、コレステリ
ック液晶を初期配向に遷移させるためのリセット期間、
前記液晶の最終的な配向状態を決定するための選択期
間、および前記最終的な配向状態への遷移を補助するた
めの保持期間を備えた駆動電圧をコレステリック液晶表
示素子に順次印加して表示内容の書き込みを行うコレス
テリック液晶表示装置であって、前記保持期間が交互に
繰り返す高電圧印加期間と低電圧印加期間とを含むコレ
ステリック液晶表示装置により、達成される。ここで前
記低電圧印加期間は、０．１ｍｓ以下であることが好ま
しい。

【００１８】また、上記目的は、コレステリック液晶を
プレーナ配向に遷移させるためのリセット期間、前記液
晶の最終的な配向状態を決定するための選択期間、およ
び前記最終的な配向状態への遷移を補助するための保持
期間を備えた駆動電圧をコレステリック液晶表示素子に
順次印加して表示内容の書き込みを行うコレステリック
液晶表示装置により、達成される。

【００１９】本発明に係るコレステリック液晶表示装置
は、走査電極群とデータ電極群との交差部で画素を形成
するコレステリック液晶表示素子と、コレステリック液
晶を初期配向に遷移させるためのリセット期間、前記液
晶の最終的な配向状態を決定するための選択期間、およ
び前記最終的な配向状態への遷移を補助するための交互
に繰り返す高電圧印加期間と低電圧印加期間よりなる保
持期間を備えた駆動電圧を前記コレステリック液晶表示
素子に順次印加して表示内容を書き込む駆動回路とを有
する。ここで、前記選択期間および保持期間の駆動電圧
を選択期間の長さだけずらしたタイミングで順次印加す
ることができ、また、前記リセット期間、選択期間およ
び保持期間の駆動電圧を選択期間の長さだけずらしたタ
イミングで順次印加することもできる。

【００２０】また、本発明に係るコレステリック液晶表
示装置は、走査電極群とデータ電極群との交差部で画素
を形成するコレステリック液晶表示素子と、コレステリ
ック液晶を初期配向に遷移させるためのリセット期間、
前記液晶の最終的な配向状態を決定するための選択期
間、および前記最終的な配向状態への遷移を補助するた
めの保持期間を備えた駆動電圧を前記コレステリック液
晶表示素子に順次印加して表示内容を書き込む駆動回路
とを有しており、前記駆動電圧は、前記リセット期間で
は高電圧およびそれに続く低電圧、前記選択期間では高
電圧、および前記保持期間では交互に繰り返す高電圧と
低電圧からなる。これらの駆動電圧は、走査電極群の複
数の走査電極に同時に印加してもよい。

【００２１】本発明に係る画像書き込み装置は、コレス
テリック液晶を初期配向に遷移させるためのリセット期
間、前記液晶の最終的な配向状態を決定するための選択
期間、および前記最終的な配向状態への遷移を補助する
ための交互に繰り返す高電圧印加期間と低電圧印加期間
とを含む保持期間を備えた駆動電圧をコレステリック液
晶表示素子に順次印加するものである。また、本発明に
係る画像書き込み方法は、コレステリック液晶を初期配
向に遷移させるための電圧と、前記液晶の最終的な配向
状態を決定するための電圧と、前記最終的な配向状態へ
の遷移を補助するための高電圧および低電圧を交互に繰
り返す電圧とをコレステリック液晶表示素子に順次印加
して表示内容の書き込みを行うものである。

【００２２】このように構成することにより、高速に書
き換え可能なコレステリック液晶表示装置を得ることが
できる。また、ＦＣＲ法、ＤＤＳ法のいずれもデータ電
極への印加電圧がＶ_Ｔ１を超えるとすでに書き込んだ画
素の反射率を変化させてクロストークを生ずるおそれが
あるが、本発明では、電圧−反射率特性の急峻性が向上
され、データ電圧の低減によりクロストークを少なくす
ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】＜実施形態１＞本発明の実施形態
１における画素への印加電圧波形の一例を図１に示す。
同図に示すように、印加電圧波形は、Ｐ配向へ遷移させ
るためのリセット期間Ｔｒ、選択期間Ｔｓ、および保持
期間Ｔｈからなる。

【００２４】リセット期間Ｔｒでは、一旦Ｈ配向へ遷移
させた後にＰ配向へ遷移させるために、まずＶ_Ｔ４以上
の電圧Ｖｒｈを時間Ｔｒｈ印加後、Ｖ_Ｔ１以下の電圧Ｖ
ｒｌを時間Ｔｒｌ印加する。Ｖｒｌはゼロでもよい。Ｈ
配向からＰ配向への遷移は、トランジェント・プレーナ
（ＴＰ）配向と呼ばれる長ピッチのＰ配向状態を経由す
ることが知られているが、ＴｒｌはＨ配向からＴＰ配向
へ遷移するまでの時間以上とすればよく、Ｐ配向へ遷移
が完全に完了するまで待つ必要はない。

【００２５】つぎに選択期間Ｔｓでは、電圧Ｖｓとして
Ｖ_Ｔ３以上Ｖ_Ｔ４以下の電圧を印加して、Ｈ配向へ遷移
させるかＦ配向へ遷移させるかを選択する。選択期間Ｔ
ｓの長さはこの遷移に必要な時間とする。

【００２６】保持期間Ｔｈは、交互に繰り返す高電圧印
加期間と低電圧印加期間とからなる。高電圧印加期間は
電圧Ｖｈｈを時間Ｔｈｈの間、低電圧印加期間は電圧Ｖ
ｈｌをＴｈｌの間印加する。ＶｈｌはＶ_Ｔ１以下に設定
しゼロとしてもよい。ＶｈｈとＶｈｌは、保持期間Ｔｈ
における実効電圧がＶ_Ｔ５以上Ｖ_Ｔ３以下となるように
選ぶ。これによってＨ配向とＦ配向の双安定状態とな
り、Ｈ配向をＨ配向のまま、Ｆ配向をＦ配向のまま維持
するとともに、Ｐ配向をＦ配向へ遷移することができ
る。保持期間におけるＨ配向とＦ配向の双安定性を維持
するために、低電圧印加時間Ｔｈｌは、Ｈ配向からＴＰ
配向への遷移時間より短く設定する必要がある。液晶の
配向弾性定数、粘度、ピッチ等によって異なるため一概
に言うことはできないが、たとえば、Ｔｈｈ＝Ｔｈｌと
して測定した一例を図１０に示す。同図のように、Ｔｈ
ｌは少なくても１ｍｓ以下でなければ双安定性を得るこ
とはできず、０．１ｍｓ以下が好ましかった。一般にＴ
ｈｌは０．１ｍｓ以下が望ましい。保持期間が終了後、
画素への印加電圧をゼロとする。これによってＨ配向の
画素はＰ配向へ、Ｆ配向の画素はＦ配向のままとなり、
画像表示ができる。

【００２７】図１の印加波形は単純マトリクス構造を有
するコレステリック液晶表示素子１０に適用できる。例
として、図１７に示す走査電極数１６の単純マトリクス
パネルに適用する場合の、走査電極群２３への電圧印加
タイミングを図４に示す。本実施形態では、まず、リセ
ット期間Ｔｒは図２（ｂ）に示すように、全走査電極に
同時にリセット電圧Ｖｒｈを印加しＨ配向に遷移させ、
つづいて電圧Ｖｒｌを印加してＰ配向へ遷移させる。こ
のときデータ電極への印加電圧はゼロとする。次に選択
期間Ｔｓと保持期間Ｔｈよりなる駆動電圧を、図４に示
すように、選択期間の長さＴｓだけずらしたタイミング
で順次走査電極に印加する。選択期間中、走査電極には
走査電圧として電圧（Ｖ_Ｔ６＋Ｖ_Ｔ７）／２を印加し、
これに同期してデータ電圧としてデータ電極に電圧（Ｖ
_Ｔ６−Ｖ_Ｔ７）／２または−（Ｖ _Ｔ６−Ｖ_Ｔ７）／２を
与える。それにより画素には走査電圧とデータ電圧との
差であるＶ_Ｔ６またはＶ_Ｔ７が印加されてＰ配向または
Ｆ配向に選択的に遷移させることができる。データ電極
に（Ｖ_Ｔ６−Ｖ_Ｔ７）／２と−（Ｖ_Ｔ６−Ｖ_Ｔ７）／２
の中間の電圧を印加することで階調表示を行うこともで
きる。│（Ｖ_Ｔ６−Ｖ_Ｔ７）／２│＜Ｖ_Ｔ１とすること
で、すでに書き込んだ画素の反射率を変化させることな
く全画素に書き込むことができる。

【００２８】上記書き込み方法を実現する駆動回路のブ
ロック図を図１２に例示する。フレームメモリ１は１画
面分の表示データを格納する。タイミング回路２の出力
に同期して、走査コントローラ８でリセット期間、選択
期間、保持期間に相当する駆動信号を生成する。走査電
極ドライバ９でこれをレベルシフトして駆動電圧を発生
し、コレステリック表示素子１０の走査電極群２３へ印
加する。一方、タイミング回路２の出力に同期して、フ
レームメモリ１から一走査線分ずつ表示データを読み出
し、データコントローラ６でデータ信号を生成し、デー
タ電極ドライバ７でレベルシフトして駆動電圧を発生
し、コレステリック表示素子１０のデータ電極群２４へ
印加する。

【００２９】図９にＦＣＲ法における閾値電圧Ｖ_Ｔ３お
よびＶ_Ｔ４、と本実施形態における閾値電圧Ｖ_Ｔ６およ
びＶ_Ｔ７とを比較して示す。本実施形態における閾値電
圧Ｖ _Ｔ６とＶ_Ｔ７は、それぞれＦＣＲ法における閾値電
圧Ｖ_Ｔ３とＶ_Ｔ４より低くく、またＶ_Ｔ６とＶ_Ｔ７の差
はＶ_Ｔ３とＶ_Ｔ４の差より小さい。このため選択電圧が
一定であれば、本実施形態の方がより短い選択電圧印加
時間で駆動できる。たとえば、選択電圧が最大で４０Ｖ
に制限された場合、ＦＣＲ法では選択時間Ｔｓは４．６
ｍｓ以上にする必要があるが、本実施形態によれば１．
９ｍｓ以上に設定すればよく、走査速度を２．４倍に向
上できる。また、同じ選択時間Ｔｓでは選択電圧の変調
幅が約１／２に低減できるため、クロストークが低減さ
れて画質が向上できる。

【００３０】＜実施形態２＞実施形態２のコレステリッ
ク液晶表示装置の画素への印加電圧波形は、Ｆ配向へ遷
移させるためのリセット期間Ｔｒ、選択期間Ｔｓ、保持
期間Ｔｈからなる。具体的には、リセット期間Ｔｒは、
図２（ｃ）に示すように、１）電圧Ｖｒｈを時間Ｔｒｈ印加してＨ配向へ遷移させ
る期間、２）電圧Ｖｒｌを時間Ｔｒｌ印加してＰ配向への遷移を
開始させる期間、３）電圧Ｖｒｆを時間Ｔｒｆ印加してＦ配向へ遷移させ
る期間、４）電圧Ｖｒｌを時間Ｔｒｌ印加してＦ配向への遷移を
終了する期間、の４つの期間よりなる。走査電極へ印加する駆動電圧
は、図５示すにタイミング図のようになる。期間１）、
２）は実施形態１と同様である。期間３）において電圧
ＶｒｆはＶ_Ｔ２以上Ｖ_Ｔ３以下とする。時間ＴｒｆはＦ
配向へ十分に遷移する時間をとり、数十ｍｓ以上に選ば
れる。

【００３１】実施形態１ではリセット期間中に全画素が
明表示状態にリセットされ、その後、画面端から新しい
画像が順次書き込まれるが、本実施形態ではリセット期
間中に全画素が暗表示状態にリセットされ、その後、画
面端から新しい画像が順次書き込まれるという、別の表
示効果が得られる。

【００３２】＜実施形態３＞実施形態３のコレステリッ
ク液晶表示装置における走査電極へ印加する駆動電圧
は、図６にタイミング図を示すように、Ｐ配向へ遷移さ
せるためのリセット期間Ｔｒ、選択期間Ｔｓ、保持期間
Ｔｈからなる。各期間内の電圧印加の仕方は実施形態１
と同様であるが、選択期間Ｔｓの長さだけずらしたタイ
ミングで順次走査電極に駆動電圧を与えることが実施形
態１と異なる。実施形態１では一旦全画面がリセットさ
れた後に画面端から新しい画像が書き込まれるが、本実
施例によれば前の画像を残したまま画面端から新しい画
像が書き込まれるという、別の表示効果を得ることがで
きる。

【００３３】＜実施形態４＞実施形態４のコレステリッ
ク液晶表示装置における走査電極へ印加する駆動電圧
は、図７にタイミング図を示すように、Ｆ配向へ遷移さ
せるためのリセット期間Ｔｒ、選択期間Ｔｓ、保持期間
Ｔｈからなる。各期間内の電圧印加の仕方は実施形態２
と同様であるが、選択期間Ｔｓの長さだけずらしたタイ
ミングで順次走査電極に駆動電圧を与えることが実施形
態２と異なる。実施形態２では一旦全画面がリセットさ
れた後に画面端から新しい画像が書き込まれるが、本実
施例では前の画像を残したまま画面端から新しい画像が
書き込まれるという、別の表示効果を得ることができ
る。

【００３４】＜実施形態５＞実施形態５のコレステリッ
ク液晶表示装置における走査電極へ印加する駆動電圧
は、図８にタイミング図を示すように、Ｈ配向へ遷移さ
せるためのリセット期間Ｔｒ、選択期間Ｔｓ、保持期間
Ｔｈからなる。リセット期間Ｔｒでは、一旦Ｈ配向へ遷
移させるために、図２（ａ）に示すように、Ｖ_Ｔ４以上
の電圧Ｖｒｈを時間Ｔｒ印加する。つぎに選択期間では
電圧ＶｓとしてＶ_Ｔ６以上Ｖ_Ｔ７以下の電圧を印加し
て、Ｈ配向へ遷移させるかＴＰ配向に遷移させるかを選
択する。選択期間Ｔｓの長さは、Ｈ配向からＴＰ配向へ
の遷移時間以上とる。この時間は室温では通常１ｍｓも
とれば十分である。

【００３５】保持期間Ｔｈは、交互に繰り返す高電圧印
加期間と低電圧印加期間とからなる。高電圧印加期間で
は電圧Ｖｈｈを時間Ｔｈｈの間、低電圧印加期間では電
圧Ｖｈｌを時間Ｔｈｌの間印加する。ＶｈｌはＶ_Ｔ１以
下に設定しゼロとしてもよい。ＶｈｈとＶｈｌは保持期
間Ｔｈにおける実効電圧がＶ_Ｔ５以上Ｖ_Ｔ３以下となる
ように選ぶ。これによってＨ配向とＦ配向の双安定状態
となり、Ｈ配向をＨ配向のまま、Ｆ配向をＦ配向のまま
維持するとともにＰ配向をＦ配向へ遷移することができ
る。保持期間におけるＨ配向とＦ配向の双安定性を維持
するために、ＴｈｌはＨ配向からＴＰ配向への遷移時間
より短く設定する必要がある。本実施形態よれば、一般
に実施形態１〜４より選択時間Ｔｓを短く設定すること
が可能となり、書き換え時間を短縮することが可能であ
る。

【００３６】＜実施形態６＞実施形態６のコレステリッ
ク液晶表示装置における走査電極へ印加する駆動電圧
は、図３に電圧波形を示すように、Ｐ配向へ遷移させる
ためのリセット期間Ｔｒ、選択期間Ｔｓ、保持期間Ｔｈ
からなる。各期間内の電圧印加の仕方は基本的には実施
形態１と同様であるが、走査電極への印加電圧として、
リセット期間Ｔｒでは期間Ｔｒｈで高電圧Ｖｈを印加し
た後に期間Ｔｒｌで低電圧Ｖｌを印加し、選択期間Ｔｓ
では高電圧Ｖｈを印加し、保持期間Ｔｈでは高電圧Ｖｈ
と低電圧Ｖｌとを期間Ｔｈｈ、Ｔｈｌで交互に印加する
ことが実施形態１と異なる。ここでＶｈ＝（Ｖ_Ｔ６＋Ｖ
_Ｔ７）／２として、ＶｌはＶ_Ｔ１以下であればゼロでも
よい。本実施形態によれば、走査電極に印加する駆動電
圧をＶｈとＶｌの２値にできるため、走査電圧回路が簡
略化されて低コスト化できる。

【００３７】図１１に選択期間にデータ電極に印加する
データ電圧に対する反射率の変化を例示する。データ電
圧が−２Ｖから＋２Ｖの範囲で良好に書き込むことがで
きた。Ｖｈ＝３８Ｖ、Ｖｌ＝０である。選択期間Ｔｓの
長さはＶｈ＝（Ｖ_Ｔ６＋Ｖ_Ｔ _７）／２となるように定
め、この場合、Ｔｓ＝２ｍｓとした。同じコレステリッ
ク液晶表示素子１０をＦＣＲ法で書き込んだ場合、実施
形態１で述べたようにＴｓは４．６ｍｓ必要なので、Ｔ
ｓは１／２．３に短縮できたことになる。

【００３８】＜実施形態７＞実施形態７のコレステリッ
ク液晶表示装置は、コレステリック液晶をプレーナ配向
に遷移させるためのリセット期間、液晶の最終的な配向
状態を決定するための選択期間、および最終的な配向状
態への遷移を補助するための保持期間を備えた駆動電圧
を順次印加して、コレステリック液晶表示素子に表示内
容の書き込みを行う。図１９に示されるように、閾電圧
Ｖ_Ｔ４は初期配向がＦ配向時よりＰ配向時の方が低い。
駆動電圧が等しければ閾電圧Ｖ_Ｔ４が低いほど短い電圧
印加時間でＨ配向への遷移が可能となるので、初期配向
をＰ配向にすることによって書き換え時間の短縮が可能
となる。しかしながら、Ｐ配向からＦ配向への遷移時間
の方が、Ｐ配向からＨ配向への遷移時間より長いため、
書き換え時間を短縮しただけではＦ配向への遷移が不十
分となる。そこで選択期間の後に保持期間を設けて、こ
の間にＦ配向へ遷移させることで、Ｆ配向への遷移を確
実にしてかつ書き換え時間を短縮することを可能とす
る。

【００３９】本発明に用いられるコレステリック液晶表
示素子は、走査電極群２３とデータ電極群２４をそれぞ
れ設けた２枚の基板１１、１２の間にコレステリック液
晶３０を挟持してなり、観察側と反対面に選択波長を吸
収する光吸収層４１を設けたものである。基板１１、１
２としてはガラスや、ポリカーボネート、ポリエチレン
テレフタレート、ポリエーテルスルフォン、ポリオレフ
ィンなどの樹脂など透光性誘電体が使用できる。走査電
極群２３とデータ電極群２４としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄ
ｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ：Ａ
ｌ等の導電性酸化物や、ポリピロールやポリアニリン等
の導電性樹脂など透光性導電部材を用いる。これらは蒸
着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ゾ
ルゲル法、コーティング法、印刷法、電着法などで成膜
できる。透光性導電部材は印刷法などで成膜時にパター
ニングするが、成膜後、リソグラフィ法などを用いて所
望の形状に加工して用いる。

【００４０】コレステリック液晶３０は、シアノビフェ
ニル系、フェニルシクロヘキシル系、フェニルベンゾエ
ート系、シクロヘキシルベンゾエート系、アゾメチン
系、アゾベンゼン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シ
クロヘキシルシクロヘキサン系、トラン系などのネマチ
ック液晶組成物に、コレステロール誘導体や２−メチル
ブチル基などの光学活性基を有する化合物からなるカイ
ラル化合物を添加したものや液晶性カイラル化合物を利
用できる。コレステリック液晶３０は高分子マトリクス
中に分散したものや、高分子ゲル化したものや、カプセ
ル化したものでもよい。また、高分子液晶、中分子液
晶、低分子液晶のいずれでもよく、またこれらの混合物
でもよい。コレステリック液晶３０の選択反射波長は４
００〜８００ｎｍの間の可視波長域にあるものだけでな
く、近赤外波長域にある散乱−透過型のコレステリック
液晶表示装置に対しても上記駆動方法は適用できる。セ
ルギャップは通常２〜２０μｍの範囲とする。セルギャ
ップｄとコレステリック液晶３０の螺旋ピッチＰとの比
ｄ／Ｐ＝２〜３０とする。

【００４１】コレステリック液晶３０と走査電極群２１
とデータ電極群２２との間にはポリイミドなどの樹脂、
ＳｉＯなどの無機蒸着膜、シラン系やアンモニア系表面
改質剤を配向膜として設けてもよい。光吸収層４１は選
択反射波長帯を吸収するものを用いるが、その色調は表
示効果に鑑みて適宜選択できる。材料としては染料や顔
料を含む塗料や、金属や金属酸化膜などの蒸着膜を用い
ることができる。上記実施形態では一度に一走査電極だ
けを選択する例を示したが、走査電極群の複数の走査電
極を同時に選択することにより、書き換え時間をさらに
短縮することができる。

【００４２】以上のように、本発明では、リセット期間
ではリセット電圧を印加して初期配向に遷移させて前の
画像を消去する。初期配向はＰ配向、Ｆ配向、Ｈ配向の
いずれでもよい。選択期間では最終的な配向状態を決定
するための電圧を印加し、Ｈ配向、Ｆ配向、またはＴＰ
配向に遷移させる。つぎに保持期間では最終的な配向状
態への遷移を補助するための電圧を印加する。保持期間
ではＨ配向とＦ配向とを双安定状態にするバイアス電圧
を印加し、それによってＨ配向はＨ配向のまま、Ｆ配向
はＦ配向のまま維持し、ＴＰ配向はＦ配向へ遷移せしめ
る。保持期間のこの作用は従来のＤＤＳ法における保持
期間と同様であるが、その波形を従来の一定の波高値を
有する波形ではなく、高電圧印加期間と低電圧印加期間
とを交互に繰り返す波形とすることによって、双安定状
態の安定性を低下せしめ、それによってより低電圧で、
かつわずかな選択電圧の変調によって、Ｈ配向またはＦ
配向へ選択的に遷移させることが可能となる。これは、
選択電圧が一定であればより短い選択電圧印加時間で駆
動できることを意味し、これにより書き込み時間の短縮
が可能となる。また、選択電圧の変調幅が低減できるた
め、クロストークが低減でき画質を向上することができ
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、低電圧で高速に書き換
え可能で、かつクロストークが少ないコレステリック液
晶表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１における画素への印加電圧
波形を示す図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明におけるリセ
ット電圧波形を示す図である。

【図３】本発明の実施形態６における走査電圧波形を示
す図である。

【図４】本発明の実施形態１における走査電圧の印加タ
イミング図である。

【図５】本発明の実施形態２における走査電圧の印加タ
イミング図である。

【図６】本発明の実施形態３における走査電圧の印加タ
イミング図である。

【図７】本発明の実施形態４における走査電圧の印加タ
イミング図である。

【図８】本発明の実施形態５における走査電圧の印加タ
イミング図である。

【図９】本発明と従来のＦＣＲ法における選択時間に対
する閾値電圧の変化を示す図である。

【図１０】本発明における双安定性電圧領域の低電圧期
間の長さに対する依存性を示す図である。

【図１１】本発明の実施形態６におけるデータ電圧−反
射率特性の一例を示す図である。

【図１２】本発明のコレステリック液晶表示装置におけ
る駆動回路の一例をブロック図である。

【図１３】従来のＦＣＲ法における走査電圧の印加タイ
ミング図である。

【図１４】従来のＤＤＳ法における走査電圧の印加タイ
ミング図である。

【図１５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれコレステリック液
晶の配向状態を説明するための断面図である。

【図１６】コレステリック液晶表示素子の一例を示す断
面図である。

【図１７】単純マトリクスパネルの一例を示す平面図で
ある。

【図１８】電圧−反射率特性を測定時の印加波形と測定
タイミングの説明図である。

【図１９】コレステリック液晶の電圧−反射率特性を示
す図である。

【図２０】初期配向がＦ配向時の電圧−反射率特性の電
圧印加時間による変化を説明するための図である。

【図２１】初期配向がＰ配向時の電圧−反射率特性の電
圧印加時間による変化を説明するための図である。

【図２２】従来のＤＤＳ法における印加電圧の時系列パ
ターンを示す図である。

【図２３】初期配向がＨ配向およびＰ配向時の電圧−反
射率特性を示す図である。

【図２４】ＤＤＳ法における選択電圧−反射率特性を示
す図である。

【符号の説明】

１フレームメモリ２タイミング回路６データコントローラ７データ電極ドライバ８走査コントローラ９走査電極ドライバ１０コレステリック液晶表示素子１１、１２基板２１、２２透明電極２３走査電極群２４データ電極群３０コレステリック液晶４１光吸収層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者曳地丈人神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者鈴木貞一神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内Ｆターム(参考） 2H093 NA11 ND32 ND60 NE04 NF14 NF16 NF28 5C006 AA02 AA03 AC24 AF33 AF42 BA00 BA11 BB12 BB28 BC11 BF02 FA12 5C080 AA10 BB05 DD08 EE26 FF09 GG02 GG12 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コレステリック液晶を初期配向に遷移さ
せるためのリセット期間、前記液晶の最終的な配向状態
を決定するための選択期間、および前記最終的な配向状
態への遷移を補助するための保持期間を備えた駆動電圧
をコレステリック液晶表示素子に順次印加して表示内容
の書き込みを行うコレステリック液晶表示装置であっ
て、前記保持期間が交互に繰り返す高電圧印加期間と低
電圧印加期間とを含むことを特徴とするコレステリック
液晶表示装置。
【請求項２】前記低電圧印加期間が０．１ｍｓ以下で
あることを特徴とする請求項１記載のコレステリック液
晶表示装置。
【請求項３】コレステリック液晶をプレーナ配向に遷
移させるためのリセット期間、前記液晶の最終的な配向
状態を決定するための選択期間、および前記最終的な配
向状態への遷移を補助するための保持期間を備えた駆動
電圧をコレステリック液晶表示素子に順次印加して表示
内容の書き込みを行うことを特徴とするコレステリック
液晶表示装置。
【請求項４】走査電極群とデータ電極群との交差部で
画素を形成するコレステリック液晶表示素子と、コレス
テリック液晶を初期配向に遷移させるためのリセット期
間、前記液晶の最終的な配向状態を決定するための選択
期間、および前記最終的な配向状態への遷移を補助する
ための交互に繰り返す高電圧印加期間と低電圧印加期間
よりなる保持期間を備えた駆動電圧を前記コレステリッ
ク液晶表示素子に順次印加して表示内容を書き込む駆動
回路とを有することを特徴とするコレステリック液晶表
示装置。
【請求項５】前記選択期間および保持期間の駆動電圧
が、選択期間の長さだけずらしたタイミングで順次印加
されることを特徴とする請求項４記載のコレステリック
液晶表示装置。
【請求項６】前記リセット期間、選択期間および保持
期間の駆動電圧が、選択期間の長さだけずらしたタイミ
ングで順次印加されることを特徴とする請求項４記載の
コレステリック液晶表示装置。
【請求項７】走査電極群とデータ電極群との交差部で
画素を形成するコレステリック液晶表示素子と、コレス
テリック液晶を初期配向に遷移させるためのリセット期
間、前記液晶の最終的な配向状態を決定するための選択
期間、および前記最終的な配向状態への遷移を補助する
ための保持期間を備えた駆動電圧を前記コレステリック
液晶表示素子に順次印加して表示内容を書き込む駆動回
路とを有するコレステリック液晶表示装置であって、前
記駆動電圧が、前記リセット期間では高電圧およびそれ
に続く低電圧、前記選択期間では高電圧、および前記保
持期間では交互に繰り返す高電圧と低電圧からなること
を特徴とするコレステリック液晶表示装置。
【請求項８】前記駆動電圧が、前記走査電極群の複数
の走査電極に同時に印加されることを特徴とする請求項
４〜７のいずれかに記載のコレステリック液晶表示装
置。
【請求項９】走査電極群とデータ電極群との交差部で
画素を形成するコレステリック液晶表示素子に画像を書
き込む画像書き込み装置であって、コレステリック液晶
を初期配向に遷移させるためのリセット期間、前記液晶
の最終的な配向状態を決定するための選択期間、および
前記最終的な配向状態への遷移を補助するための交互に
繰り返す高電圧印加期間と低電圧印加期間とを含む保持
期間を備えた駆動電圧を前記コレステリック液晶表示素
子に順次印加することを特徴とするの画像書き込み装
置。
【請求項１０】コレステリック液晶を初期配向に遷移
させるための電圧と、前記液晶の最終的な配向状態を決
定するための電圧と、前記最終的な配向状態への遷移を
補助するための高電圧および低電圧を交互に繰り返す電
圧とをコレステリック液晶表示素子に順次印加して表示
内容の書き込みを行うことを特徴とする画像書き込み方
法。