JP2006162927A - コレステリック液晶表示装置およびコレステリック液晶表示素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コレステリック液晶表示素子の書き換え速度の速い、かつ消費電力の小さな駆動方法を提供する。
【解決手段】全コモン電極を一括して選択して、表示エリア全面をホメオトロピック状態にリセットする。このとき、全コモン電極に一括してコモンリセット信号を、全セグメント電極に一括してデータリセット信号を印加する。引き続いて、各コモン電極には、コモン選択信号がその長さ分ずれて印加されるように、コモン選択信号とコモン保持信号とからなる駆動電圧波形を、印加する。最後のコモン電極にコモン選択信号が印加された後もしばらくの間は、コモン保持信号を印加する。なお、コモン電極に出力する全波形およびゼグメント電極に出力する全波形は、０Ｖと０Ｖ以外の２種類の電圧で構成され、０Ｖ以外の電圧が両方の電極に出力される頻度を最低限にする。
【選択図】図４

Description

本発明は、一般的には液晶表示装置（ＬＣＤ）および液晶表示素子の駆動方法、具体的には、互いに対向状態で交差する複数のコモン電極と複数のセグメント電極とから液晶層に電圧波形を入力するようにしたコレステリック液晶表示装置およびコレステリック液晶表示素子の駆動方法に関する。

コレステリック液晶表示装置は、外光の反射を利用した明るい表示が可能であること、電源を切っても表示内容が消えないこと（メモリ性）、単純マトリクス駆動で大容量表示が可能であることなどの利点を有することから、近年、電子ペーパーやサインボードの用途で注目されている。そして、コレステリック液晶表示素子は、メモリ性という独特な特徴を有することから、駆動方法として工夫がこらされた提案がなされている。

例えば、特許文献１には、はじめに全コモン電極にコレステリック液晶をフォーカルコニック配向にするためのリセット電圧を印加した後に、コモン電極を一本ずつ順次選択して、選択電圧を印加する駆動方法が開示されている（この駆動方法は、フォーカルコニックリセット法；ＦＣＲ法と呼ばれている）。この方法では、コモン電極側も、セグメント電極側もＳＴＮ（Super Twisted Nematic）ドライバを使用して駆動することが可能であるところから、この駆動方法は、コンベンショナル駆動とも呼ばれている。

一例として、ＳＴＮドライバを使用してコレステリック液晶表示素子をコンベンショナル駆動するために、コモン電極，セグメント電極に出力する波形を図８に示す。図８（Ａ）は、コモン電極に出力する波形と、セグメント電極に出力する波形とを、それぞれ示す。さらには、これら波形の合成波形をも示す。合成波形は、実際の駆動において液晶表示素子の画素に入力される波形に対応する。

図８（Ｂ）は、コモン電極に出力する波形とセグメント電極に出力する波形を比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。
以上のような電圧波形で、コモン電極が４本（ＣＯＭ１〜４），セグメント電極が３本（ＳＥＧ１〜３）のコレステリック液晶表示素子を駆動させるために、各コモン電極，各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を図９に示す。

図９のコモン電極に出力する波形に注目すると、この波形はリセット期間と書き換え期間とからなる。リセット期間は、プレーナーリセット期間とフォーカルコニックリセット期間からなる。プレーナーリセット期間を設けないと、書き換え後の表示に、書き換え前の表示の影響が残りやすい。プレーナーリセット期間は、書き換え期間にコモン電極に出力する選択波形よりも長い時間、全コモン電極を一括して選択し、これに対応して全セグメント電極にＯＮ波形を出力する。これによって、パネルの表示エリア全体がプレーナー状態にリセットされる。一方、フォーカルコニックリセットは、書き換え期間にコモン電極に出力する選択波形よりも短い時間、全コモン電極を一括して選択し、これに対応して、全セグメント電極にＯＦＦ波形を出力する期間と、全コモン電極，全セグメント電極とも電圧を印加しない期間とを交互に複数回繰り返すことによって行われる。これによって、プレーナー状態にリセットされたパネルの表示エリア全体のコレステリック液晶が、フォーカルコニック状態にリセットされる。

一方、書き換え期間では、選択波形を出力したコモン電極が選択され、そのときにセグメント電極からＯＮ波形が印加された画素は、プレーナー状態となる。セグメント電極からＯＦＦ波形が印加された画素は、フォーカルコニック状態になる。コモン電極の数がｎ本のパネルでは、書き換え期間にコモン電極に出力する波形は、１回の選択波形と（ｎ−１）回の非選択波形からなる。選択波形をコモン電極毎に重複しないようにずらしながら、書き換えが行われる。

液晶表示素子の画素には、コモン電極に出力する信号からなるコモン駆動波形、セグメント電極に出力する信号からなるセグメント駆動波形の差が印加される。一例として、図９の（ＣＯＭ２，ＳＥＧ１）の画素に印加される電圧波形を図１０に示す。

しかし、このような汎用のＳＴＮドライバを使用したコンベンショナル駆動では、全コモン電極を一括して選択した瞬間、全セグメント電極に同時にＯＮ波形またはＯＦＦ波形を出力した瞬間の突入電流が大きく、大面積かつ画素数の多いパネルの場合には、リセット時に極めて大きい電力が必要であった。また、書き換え期間に関しては、プレーナー配向状態の反射率の高い、高コントラストの見やすい実用的な表示を得るためには、コモン電極に出力する選択波形の幅を３ｍｓｅｃ以上に設定する必要があり、書き換え速度が遅いという欠点も有していた。

このような問題点に鑑みて、特許文献２には、ＤＤＳ（Dynamic Drive Scheme）法と名づけられた駆動方法が提案されている。図１１に、ＤＤＳ法の駆動電圧波形を示すが、液晶をホメオトロピック配向にするためのリセット期間、最終的な表示がプレーナー配向か、フォーカルコニック配向か、またはその中間状態かを決定する選択期間、選択期間で選択された状態を保持するための保持期間、および、単純マトリクス駆動をするために生じる非選択期間を有している。

一例として、コモン電極数が１６本の単純マトリクスパネルを駆動させるために、コモン電極に印加される電圧のタイミング図を、図１２に示す。コモン電極には、リセット期間，選択期間，保持期間，非選択期間に対応した電圧波形、すなわちリセット波形，選択波形，保持波形，非選択波形を、選択期間の長さ分ずらして、順次コモン電極に印加していく。ＤＤＳ法では、この選択期間を室温でも１ｍｓｅｃ以下にすることが可能であるので、ＤＤＳ法は高速駆動に適した方法であるといえる。

ところで、図１２のＡ区間に注目すると、コモン電極１１〜１６にはリセット波形を、コモン電極１０には選択波形を、コモン電極４〜９には保持波形を、コモン電極１〜３には非選択波形を入力する必要がある。すなわち、コレステリック液晶パネルをＤＤＳ駆動するためコモン電極側に使用されるコモンドライバＩＣには、同時にリセット波形，選択波形，保持波形，非選択波形の４種類の電圧波形を出力できる機能が要求される。

非特許文献１には、実際にＤＤＳ駆動を行う場合に、コレステリック液晶表示素子のコモン電極，セグメント電極に入力される波形およびその合成波形が記載されている。その形状を図１３に示す。

図１３（Ａ）は、コモン電極に出力する波形と、セグメント電極に出力する波形とを、それぞれ示す。さらには、これら波形の合成波形をも示す。
図１３（Ｂ）は、コモン電極に入力される波形とセグメント電極に入力される波形とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。図１３（Ｂ）によれば、コモン電極に入力されるリセット波形，選択波形，保持波形，非選択波形は、それぞれｗ１〜ｗ４の４つのユニット期間からなるが、各ユニット期間毎に、常に４値の電圧が必要であることがわかる。このため、各ユニット期間毎に、常に同時に４値の電圧が供給できる専用のドライバＩＣが必要である。

図１４に、図１３に示した各電圧波形で、コモン電極が４本、セグメント電極が３本のコレステリック液晶表示素子を駆動させるために、各コモン電極，各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す。また、図１４の（ＣＯＭ２，ＳＥＧ１）の画素に印加される電圧波形を図１５に示す。

図の簡素化のため、リセット期間にコモン電極に出力するリセット波形を５回、保持期間にコモン電極に出力する保持波形を４回としたが、実際の駆動においては、リセット波形は２０〜１００回程度、リセット期間の時間にして２０〜５０ｍｓｅｃ程度が、一方、保持波形は１０〜６０回程度、保持期間の時間として１０〜３０ｍｓｅｃ程度が適当とされている。

図１３から、リセット期間および保持期間は、コモン電極に印加される電圧とセグメント電極に印加される電圧との差が大きいことがわかる。低電圧側が０Ｖではない（アースされていない）と、液晶表示素子に蓄えられた電荷が逆流するので、各電極に印加する電圧を一定値に保つために相当大きな電力を消費する。

図１３（Ｂ）の期間ｗ１およびｗ２では、セグメント電極に高電圧が印加されるが、リセット期間中、コモン電極側は０Ｖ（アース）であるので、セグメント電極側に一定電圧を供給するだけである。しかし、期間ｗ３に着目すると、コモン電極からは高電圧、セグメント電極から０Ｖではない低電圧が印加される。このときに液晶表示素子に電荷が蓄えられるが、それが飽和に達したときに、液晶表示素子に蓄えられた電荷が各電極側へ逆流する。保持期間についても同様である。しかもその頻度が前述の通り１画素について、リセット期間に２０〜１００回、保持期間に１０〜６０回出現する。したがって、各電極に印加する電圧を適正値に保つために大きな電力が必要となる。

非特許文献２には、コレステリック液晶表示素子の表示エリア全面に対応するコレステリック液晶を、一括してホメオトロピック配向にリセットした後、コモン電極を選択波形と保持波形のみで駆動する方法が記載されている。

この方法における、コモン電極に出力する選択波形，保持波形、およびセグメント電極に出力するＯＮ波形，ＯＦＦ波形を、図１６（Ａ），（Ｂ）に示す。

図１７に、図１６に示した各電圧波形で、コモン電極が４本，セグメント電極が３本のコレステリック液晶表示素子を駆動させるために、各コモン電極、各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す。また、図１７の（ＣＯＭ２，ＳＥＧ１）の各画素に印加される電圧波形を図１８に示す。

コモン電極に出力する選択波形，保持波形、およびセグメント電極に出力するＯＮ波形，ＯＦＦ波形は、すべて０Ｖ（アース）と０Ｖ以外の２値の電圧とで構成されている。また、電圧印加によって液晶表示素子に蓄えられた電荷は、アースされた電極の方に抜けていくので、電圧を設定値に保ちやすい。

しかし、選択波形印加後の保持期間がコモン電極によって異なるので、液晶表示素子の表示エリア全面に一様な表示を得るためには、０Ｖ以外の電圧を厳密に制御する必要があった。さらに、セグメント電極に出力するＯＮ波形とＯＦＦ波形の始まりの電圧が異なることも、液晶表示素子の表示エリア全面に均一な表示を得にくくしていた。

また、コモン側に出力する電圧波形，セグメント電極に出力する電圧波形だけではなく、その合成波形、すなわち画素に入力される電圧波形の変化が激しく、周波数が大きいものほど駆動によって消費される電力が大きく、電源に乾電池を使用するには、このような駆動方法はふさわしくなかった。
特開平１１−３２６８７１号公報 米国特許第５７４８２７７号明細書 ＳＩＤ’９７ Ｄｉｇｅｓｔ，８９９（１９９７） ＳＩＤ’０１ Ｄｉｇｅｓｔ，８８２（２００１）

本発明の目的は、コレステリック液晶表示素子の書き換え速度の速い、かつ消費電力の小さな駆動方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、コモン電極側，セグメント電極側とも、０Ｖと０Ｖ以外の電圧との２値の電圧だけで駆動が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。

本発明の第１の態様は、ガラス基板表面に設けられたコモン電極群と、前記ガラス基板と対向配置された他方のガラス基板表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群との間に介在するコレステリック相を示す液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときにプレーナー状態，フォーカルコニック状態，またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持される液晶表示素子に対して、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧の差により前記画素を構成する液晶に電圧を印加する液晶表示素子の駆動方法である。

本発明の駆動方法は、全てのコモン電極にコモンリセット信号を、全てのセグメント電極にデータリセット信号を印加して、これらの信号の差からなるリセット信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素の液晶をホメオトロピック状態にするリセットステップと、
あるコモン電極をコモン選択電極に選び、その他のコモン電極をコモン非選択電極に選び、コモン選択電極にコモン選択信号を印加し、同時にコモン非選択電極にコモン保持信号を印加し、コモン選択信号に同期してセグメント電極にデータ信号を印加し、コモン選択信号とデータ信号との差からなる選択信号をコモン選択電極上の画素を構成する液晶に印加して、液晶の最終的な配向状態を選択し、またコモン保持信号とデータ信号との差からなる保持信号をコモン非選択電極上の画素を構成する液晶に印加する動作を行い、その後、次のコモン電極をコモン選択電極に選び、その他のコモン電極をコモン非選択電極に選んで、コモン選択電極上の画素を構成する液晶の最終的な配向状態を選択する動作を行い、この動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の配向状態を決定する表示状態決定ステップと、
全てのコモン電極にコモン保持信号を、全てのセグメント電極にデータ信号を印加して、これらの信号の差からなる保持信号を、全ての画素を構成する液晶に印加して、液晶の配向状態を決定する前記ステップで決定された液晶の配向状態を保持する全面一括保持ステップとを含み、
前記コモン保持信号は０Ｖであって、コモン選択信号およびデータ信号が０Ｖと０Ｖ以外の２値の電圧で構成されている。

リセットステップ（その期間をリセット期間という），表示状態決定ステップ（その期間を表示状態決定期間という），全面一括保持ステップ（その期間を全面一括保持期間という）の一連の動作が終了して表示内容の書き換えが終了するが、コモン保持信号を常に０Ｖとすることで、リセット期間を除いて、コモン電極へ出力する電圧とセグメント電極へ出力する電圧とが衝突する期間は、１画素当たりコモン電極にコモン選択信号が出力される期間のみの一瞬となる。これによって、コモン電極に出力する信号，セグメント電極に出力する信号を理想的な状態に保つことができる。駆動の最中、または、駆動によって液晶表示素子の蓄えられた電荷は、０Ｖ側すなわちアースされている電極に抜けていくので、駆動波形の歪みを最低限に抑えることができる。

さらに、データリセット信号を常に０Ｖとすることによって、リセット期間中も、コモン電極へ出力する電圧とセグメント電極へ出力する電圧との衝突もなくなるので、さらに理想的である。

また、画素に印加される駆動電圧波形の電圧の変化を最小限にすることができるので、駆動波形による電力の消費も最低限になる。
一方、セグメント電極に出力するデータ信号、すなわち液晶をプレーナー配向へ導く信号、フォーカルコニック配向へ導く信号はいずれも、前述の通り０Ｖと０Ｖ以外の２値の電圧で構成されるが、０Ｖ以外の期間は６０％以上８０％以下であることが好ましい。

０Ｖ以外の期間が６０％以下になると、その電圧（駆動電圧と呼ぶ）を高くする必要があるのと、０Ｖ区間を４０％以上にすると、駆動電圧の制御を厳密に行う必要性が生じるからである。また、表示品位が温度変化に敏感になるからである。

０Ｖ以外の区間が８０％以上になると、保持期間の実行電圧を適正値に合わせると、リセット期間の電圧が足らない、リセットするに足る電圧を与えると保持期間の電圧が不足して、表示が不可能になる。

また、駆動電圧の適正値の幅を広げて電圧設定を簡単にするために、セグメント電極に出力する２値のデータ信号、すなわち液晶の配向状態を最終的にプレーナー配向に導く信号と、フォーカルコニック配向に導く信号の始まりの電圧を等しくする。

以上の操作だけでは、液晶表示素子の表示内容の書き換えが可能であっても、画素に印加される電圧波形は、正負のバランスが悪い。画素に印加される電圧波形の直流成分が増えると、その画素に対応する液晶に悪影響を与え、場合によっては液晶の分解に至る。本発明では、０Ｖ以外の電圧を出力する期間をコモン電極とセグメント電極で等しくなるように、コモンリセット信号を設定することが可能である。

液晶表示素子の書き換えにおいて、全表示内容の影響を除去するためにコモンリセット信号に０Ｖ区間を設けても良い。

本発明の第２の態様は、コレステリック液晶表示装置である。この液晶表示装置は、
複数のコモン電極と複数のセグメント電極との各交差部で画素を形成するコレステリック液晶表示素子と、
前記液晶表示素子のコレステリック液晶をホメオトロピック配向にするためのコモンリセット信号と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するためのコモン選択信号とを含むコモン駆動電圧波形を、各コモン電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するコモンドライバと、
前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を、プレーナー配向状態に決定するデータ信号と、フォーカルコニック配向状態に決定するデータ信号とを含むセグメント駆動電圧波形を、各セグメント電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するセグメントドライバと、
前記コモンドライバおよびセグメントドライバを制御するコントローラとを備えている。

前記コントローラは、
全コモン電極および全セグメント電極への電圧の供給を、０Ｖと０Ｖ以外の電圧との２値の切り替えで行い、
全てのコモン電極にコモンリセット信号を印加し、全てのセグメント電極にデータリセット信号を印加して、全画素の液晶をホメオトロピック状態にリセットし、
複数のコモン電極に対して、あるコモン電極をコモン選択電極に選び、コモン選択信号を印加し、その他のコモン電極へ供給する電圧を０Ｖとし、コモン選択信号に同期してセグメント電極にデータ信号を印加する動作を繰り返し、全コモン電極にコモン選択信号を印加し、
全てのコモン電極へ供給する電圧を０Ｖにして、全てのセグメント電極にデータ信号を印加することによって、表示内容の書換えを行うように、前記コモンドライバ，セグメントドライバを制御する。

本発明によれば、コレステリック液晶表示素子の書き換え速度の速い、かつ消費電力の小さな駆動方法を実現でき、また、コモン電極側，セグメント電極側とも、０Ｖと０Ｖ以外の電圧との２値の電圧だけで駆動が可能なコレステリック液晶表示装置を実現できる。

図１は、本発明のコレステリック液晶表示装置の構成を示す概略図である。本発明のコレステリック液晶表示装置は、コレステリック液晶を互いに対向状態で交差する複数のコモン電極ＣＯＭ１，ＣＯＭ２，…と、複数のセグメント電極ＳＥＧ１，ＳＥＧ２，…とでマトリクス駆動するコレステリック液晶表示素子１０と、本発明の駆動方法で表示内容の書き込みを行う機構とを具備したものである。この機構は、コモンドライバ１２，セグメントドライバ１４，コントローラ１６，電源１８により構成されている。

コレステリック液晶表示素子１０のコモン電極はコモンドライバ１２の出力端子に接続され、セグメント電極はセグメントドライバ１４の出力端子に接続されている。コントローラ１６から与えられたデータに基づき、コモンドライバ１２からコモン電極ＣＯＭ１，ＣＯＭ２，…に、セグメントドライバ１４からセグメント電極ＳＥＧ１，ＳＥＧ２，…にそれぞれ電圧が印加される。液晶表示素子の画素にはそれらの電圧の差が印加される。

図２は、本発明のコレステリック液晶表示装置に使用されるコレステリック液晶表示素子１０の概略図である。図２において、基板１としては、石英ガラス，ＳｉＯ₂ 膜等のアルカリイオン溶出防止膜が形成されたソーダライムガラス、ポリエーテルスルフォン，ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルム、またはポリカーボネート等のプラスチック基板が挙げられる。

基板１に、電極２，電気絶縁膜３，および配向膜４を、この順に積層し、電極２を、複数の直線状の電極にパターニングし、透明基板を作る。このような２枚の透明基板を電極が交差するようにメインシール５で貼り合わせ、メインシールで仕切られたスペース内に、コレステリック液晶６を封じ込める。

ここで、電極２としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が好適であるが、他にＳｎＯ₂ などの導電性金属酸化物や、ポリピロールやポリアニリン等の導電性樹脂などの導電性材料でも良い。

電気絶縁膜３は、ＳｉＯ₂ ，ＴｉＯ₂ 等の絶縁材料が好適である。電気絶縁膜は対向する電極間のショートを防止するために設けるもので、必ずしも必要ではない。

配向膜４としては、ポリイミド樹脂が好適であるが、含珪素，含フッ素，含窒素系の表面改質剤や樹脂を使用しても良い。水平配向膜，垂直配向膜のいずれでも良い。

コレステリック液晶６は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶と、１０〜５０重量％のカイラル剤とからなるものが好適である。使用するネマティック液晶としては、特に限定しないが、その一例としてシアノビフェニル型，フェニルシクロヘキシル型，フェニルベンゾエート型，シクロヘキシルベンゾエート型，トラン型等の液晶が挙げられる。

コレステリック液晶は、高分子マトリクス中に分散したものや、カプセル化したものでも良い。コレステリック液晶の選択反射波長は、可視域にあるものだけではなく、赤外域にあっても良い。

観察側と反対面には、光吸収膜７を形成しても良い。光吸収膜の色については、特に限定はしないが、黒または青が好まれる。光吸収膜７の代わりに、反射板，偏向板，位相差板などの光学フィルムを貼っても良い。

また、観察側の面には、偏向板，位相差板，紫外線カット等の機能を有する光学フィルムを貼っても良い。
以下、本発明のＤＤＳ法による駆動方法の実施例を説明する。図３は、本実施例に係る、コモン電極に出力するコモン選択信号，コモン保持信号、セグメント電極に出力するデータ信号を示す。図中、データ信号Ｘは、液晶の配向をプレーナ配向に導く信号であり、データ信号Ｙはフォーカルコニック配向に導く信号である。図３（Ａ）は、コモン電極に出力する２種類の信号、セグメント電極に出力する２種類のデータ信号と、その合成波形とを示す図である。図３（Ｂ）は、コモン電極に出力する２種類の信号と、セグメント電極に出力する２種類のデータ信号とを比較するために、時間軸を併せて縦方向に並べた図である。図３（Ｃ）は、コモン電極に出力する２種類の信号と、セグメント電極に出力する２種類のデータ信号とを比較するために、電圧軸を併せて横方向に並べた図である。

図３（Ｂ）において、コモン電極に出力するコモン選択信号，コモン保持信号，およびセグメント電極に出力するデータ信号Ｘ，データ信号Ｙは、すべてｗ１〜ｗ４の４つのユニット期間からなる。これらの信号は、すべて同じ長さ（Ｗ）である。

コモン保持信号は、ｗ１〜ｗ４のすべてのユニット期間、常に０Ｖであり、コモン選択信号，データ信号Ｘおよびデータ信号Ｙは、０Ｖと０Ｖではない電圧Ｖ_D との２値の電圧で構成されている。図３からわかるように、コモン選択信号，データ信号Ｘおよびデータ信号の０Ｖではない電圧区間は、共に信号の長さＷの７５％である。

また、データ信号Ｘ，Ｙは、共に、始まりの電圧が等しいことがわかる。始まりの電圧を等しくすることによって、液晶表示素子の表示エリア全面に均一な表示が得られる。

図４に、図３に示した各信号でコレステリック液晶表示素子のマトリクス駆動を行うために、各コモン電極，各セグメント電極に実際に出力する電圧波形の一例を示す。
まず、全コモン電極を一括して選択して、表示エリア全面をホメオトロピック状態にリセットする。このとき、全コモン電極に一括してコモンリセット信号を、全セグメント電極に一括してデータリセット信号を印加する。図４で、リセット期間（１）の信号が、これらのコモンリセット信号およびデータリセット信号である。データリセット信号は、リセット期間常に０Ｖである。

引き続いて、ＦＣＲ駆動と同じ要領で、各コモン電極には、コモン選択信号がその長さ分ずれて印加されるように、コモン選択信号とコモン保持信号とからなる駆動電圧波形を、印加する。最後のコモン電極にコモン選択信号が印加された後もしばらくの間は、コモン保持信号を印加する。一方、各セグメント電極には表示内容に応じて液晶の配向状態をプレーナー配向に導くデータ信号Ｘ、フォーカルコニック配向に導くデータ信号Ｙを配置した駆動電圧波形を印加する。

電圧波形を簡単にするために図４では、最後のコモン電極にコモン選択信号が印加された後に続く全面一括保持期間を、コモン保持信号３回分としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
液晶表示素子の画素には、コモン電極に出力する信号からなるコモン駆動波形、セグメント電極に出力する信号からなるセグメント駆動波形の差が出力される。一例として、図４の（ＣＯＭ２，ＳＥＧ１）の画素に印加される電圧波形を図５に示す。

リセット期間にコモン電極に出力するコモンリセット信号は、図５の波形の正負のバランスを保つために設定可能である。例えば、図４の場合には、コモン保持信号が全部で６回、データ信号の０Ｖ以外の区間は、図３で示したようにデータ信号の７５％であるから、Ｗ＝１ｍｓｅｃとすると、
１ｍｓｅｃ×６×０．７５＝４．５ｍｓｅｃ
となる。したがって、リセット期間を４．５ｍｓｅｃと設定すると、図５の波形の正負のバランスを保つことができる。

以上のようにリセット期間を計算できるが、コモン電極が少ない液晶表示素子の場合には、このような計算値では、液晶をホメオトロピック状態にリセットするための十分な時間に満たない場合がある。このようなときには、データリセット信号に０Ｖ以外の期間を、コモンリセット信号に０Ｖ期間を設けて、リセット期間を追加したり、保持期間を延長してリセット期間とのバランスを保ちながらリセット期間を延長することもできる。

図４では、コモン電極が４本、セグメント電極が３本のマトリクス構造を示したが、本発明では電極の本数はこれに限定されない。コレステリック液晶はメモリ性を有するので、理論上コモン電極数，セグメント電極数に制限はない。しかし、前述したように、リセット期間に全コモン電極に出力するコモンリセット信号を、画素に印加される電圧波形の正負のバランスを保つために設定するが、コモン電極の数が多くなるほどリセット期間を長くする必要がある。また、コモン電極数が多くなるにしたがって、駆動電圧を厳密に設定する必要があるので、コモン電極数は１６０本以下が好ましい。

以下にさらに具体例を説明する。コレステリック液晶表示素子１０として、０．７ｇの大日本インキ化学工業製ネマティック液晶ＲＰＤ−８４２０２に、０．２ｇのメルク社製カイラル剤ＣＢ−１５と、０．１ｇの旭電化工業社製カイラル剤ＣＮＬ−６１７Ｒとを混合して得たコレステリック液晶を使用して、図２に示すコレステリック液晶表示素子を作製した。液晶層の厚みは４．５μｍである。

得られたコレステリック液晶表示素子に、図３に示す信号、およびコモンリセット信号，データリセット信号を用いて形成された表１に示すＤＤＳ駆動電圧波形を、図６に示すように印加した。図６のように、表示状態決定期間は、前保持期間と選択期間と後保持期間の一部とから構成され、全面一括保持期間は、後保持期間の一部として考えることができる。

図７には、リセット期間，前保持期間，選択期間，後保持期間に、コモンリセット信号とデータリセット信号との差の信号と、コモン保持信号およびコモン選択信号とデータ信号との差の信号が、複数回繰り返し印加される状態を示しており、表１には、印加波形Ａ〜Ｌのそれぞれについて、リセット条件、および前保持期間，選択期間，後保持期間の各期間の波形繰り返し回数、およびセグメント電極へのデータ信号Ｘ，データ信号Ｙの印加の状態を示している。

表１に示すとおり、図３（Ｂ）において、Ｗ＝１ｍｓｅｃ、図３（Ｃ）において、駆動電圧Ｖ_D ＝２９Ｖと設定し、前保持期間と後保持期間の総和（１２０ｍｓｅｃ）の７５％（９０ｍｓｅｃ）をリセット期間とし、液晶表示素子に印加される正負の電圧のバランスを保つようにした。印加した波形は、コモン電極１００本を有する液晶表示素子の駆動を想定している。

このようなＤＤＳ駆動電圧波形を液晶表示素子１０に印加し、液晶表示素子の表示した結果（視感反射率）を、表１に示している。

いずれの印加波形Ａ〜Ｌの場合も、コモン選択波形の入力時にデータ信号Ｘを入力することを想定した波形（Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊ）を入力すると、コレステリック液晶はプレーナー配向状態に、コモン選択波形の入力時にデータ信号Ｙを入力することを想定した波形（Ｃ，Ｄ，Ｇ，Ｈ，Ｋ，Ｌ）を入力すると、フォーカルコニック配向状態になった。プレーナー状態の視感反射率は１８％前後、フォーカルコニック状態は３％程度であり、コントラスト約６であった。

すなわち、図３（Ｂ）においてＷ＝１ｍｓｅｃを想定しているので、コモン電極１本当たり１ｍｓｅｃの速度で表示内容の書き換えが可能であることが証明された。
コレステリック液晶６の種類が異なる液晶表示素子１０や、液晶層の異なる液晶表示素子には、図３（Ｂ）において各信号の幅Ｗや、図３（Ｃ）において電圧Ｖを選択することによって、同様に液晶表示素子に封じ込められたコレステリック液晶の配向をプレーナー配向状態またはフォーカルコニック配向にすることができる。

本実施例によれば、図３（Ａ）に示した電圧波形を用いることによって、コンベンショナル駆動よりも速い書き換え速度で、液晶表示素子を良好なコントラストで駆動することができる。

本発明のコレステリック液晶表示装置の構成を示す概略図である。 本発明のコレステリック液晶表示装置に使用されるコレステリック液晶表示素子の概略断面図である。 本発明の実施例におけるコモン電極に出力するコモン選択信号，コモン保持信号，セグメント電極に出力するデータ信号を示す図である。 図３に示した各波形でコレステリック液晶表示素子のマトリクス駆動を行うために、各コモン電極に出力するコモン駆動電圧波形、各セグメント電極に出力するセグメント駆動電圧波形の一例を示す図である。 図４の画素に印加される電圧波形を示す図である。 液晶表示素子に印加した電圧波形の概略図である。 実施例において、液晶表示素子に印加した電圧波形を示す図である。 ＦＣＲ駆動を行う場合に、コレステリック液晶パネルのコモン電極、セグメント電極に入力される電圧波形を示す図である。 図８に示した各波形でコレステリック液晶表示素子のマトリクス駆動を行うために、各コモン電極，各セグメント電極に出力する電圧波形の一例を示す図である。 図９の画素に印加される電圧波形を示す図である。 ＤＤＳ法の駆動電圧波形を示す図である。 コモン電極に印加される電圧のタイミング図である。 実際にＤＤＳ駆動を行う場合に、コレステリック液晶パネルのコモン電極，セグメント電極に入力される電圧波形を示す図である。 図１３に示した各波形でコレステリック液晶表示素子のマトリクス駆動を行うために、各コモン電極，各セグメント電極に出力する電圧波形の一例を示す図である。 図１４の画素に印加される電圧波形を示す図である。 実際にＤＤＳ駆動を行う場合に、コレステリック液晶パネルのコモン電極，セグメント電極に入力される電圧波形を示す図である。 図１６に示した各波形でコレステリック液晶表示素子のマトリクス駆動を行うために、各コモン電極，各セグメント電極に出力する電圧波形の一例を示す図である。 図１７の画素に印加される電圧波形を示す図である。

符号の説明

１ 基板
２ 電極
３ 電気絶縁膜
４ 配向膜
５ メインシール
６ コレステリック液晶
７ 光吸収膜
１０ コレステリック液晶表示素子
１２ コモンドライバ
１４ セグメントドライバ
１６ コントローラ
１８ 電源

Claims (9)

1. ガラス基板表面に設けられたコモン電極群と、前記ガラス基板と対向配置された他方のガラス基板表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と前記コモン電極群とセグメント電極群との間に介在するコレステリック相を示す液晶とによりマトリクス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときに、プレーナー状態，フォーカルコニック状態，またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリ性により維持される液晶表示素子に対して、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧の差により前記画素を構成する液晶の配向状態を制御する液晶表示素子の駆動方法であって、
   全てのコモン電極にコモンリセット信号を、全てのセグメント電極にデータリセット信号を印加して、これらの信号の差からなるリセット信号を、全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素の液晶をホメオトロピック状態にするリセットステップと、
   あるコモン電極をコモン選択電極に選び、その他のコモン電極をコモン非選択電極に選び、コモン選択電極にコモン選択信号を印加し、同時にコモン非選択電極にコモン保持信号を印加し、コモン選択信号に同期してセグメント電極にデータ信号を印加し、コモン選択信号とデータ信号との差からなる選択信号をコモン選択電極上の画素を構成する液晶に印加して、液晶の最終的な配向状態を選択し、またコモン保持信号とデータ信号との差からなる保持信号をコモン非選択電極上の画素を構成する液晶に印加する動作を行い、その後、次のコモン電極をコモン選択電極に選び、その他のコモン電極をコモン非選択電極に選んで、コモン選択電極上の画素を構成する液晶の最終的な配向状態を選択する動作を行い、この動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の配向状態を決定する表示状態決定ステップと、
   全てのコモン電極にコモン保持信号を、全てのセグメント電極にデータ信号を印加して、これらの信号の差からなる保持信号を、全ての画素を構成する液晶に印加して、前記ステップで決定された液晶の配向状態を保持する全面一括保持ステップとを含み、
   前記コモン保持信号は０Ｖであって、コモン選択信号およびデータ信号が０Ｖと０Ｖ以外の電圧との２値の電圧で構成されていることを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
2. ０Ｖ以外の電圧を出力する期間の総和が、コモン電極とセグメント電極とで等しいことを特徴とする請求項１に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
3. 前記データ信号の０Ｖ以外の期間が、データ信号の長さの６０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項２に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
4. 前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をプレーナー配向状態に導くデータ信号の始まりの電圧が、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態をフォーカルコニック状態に導くデータ信号の始まりの電圧に等しいことを特徴とする請求項２または３に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
5. 前記データリセット信号の波形が常に０Ｖであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
6. 複数のコモン電極と複数のセグメント電極との各交差部で画素を形成するコレステリック液晶表示素子と、
   前記液晶表示素子のコレステリック液晶をホメオトロピック配向にするためのコモンリセット信号と、前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を選択するためのコモン選択信号とを含むコモン駆動電圧波形を、各コモン電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するコモンドライバと、
   前記コレステリック液晶の最終的な配向状態を、プレーナー配向状態に決定するデータ信号と、フォーカルコニック配向状態に決定するデータ信号とを含むセグメント駆動電圧波形を、各セグメント電極から前記コレステリック液晶表示素子に印加するセグメントドライバと、
   前記コモンドライバおよびセグメントドライバを制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   全コモン電極および全セグメント電極への電圧の供給を、０Ｖと０Ｖ以外の電圧との２値の切り替えで行い、
   全てのコモン電極にコモンリセット信号を印加し、全てのセグメント電極にデータリセット信号を印加して、全画素の液晶をホメオトロピック状態にリセットし、
   複数のコモン電極に対して、あるコモン電極をコモン選択電極に選び、コモン選択信号を印加し、その他のコモン電極へ供給する電圧を０Ｖとし、コモン選択信号に同期してセグメント電極にデータ信号を印加する動作を繰り返し、全コモン電極にコモン選択信号を印加し、
   全てのコモン電極へ供給する電圧を０Ｖにして、全てのセグメント電極にデータ信号を印加することによって、表示内容の書換えを行うように、前記コモンドライバ，セグメントドライバを制御することを特徴とするコレステリック液晶表示装置。
7. 前記コントローラは、コモン駆動電圧波形の０Ｖ以外の区間の総和と、セグメント駆動電圧波形の０Ｖ以外の区間の総和とを等しくするように制御することを特徴とする請求項６に記載のコレステリック液晶表示装置。
8. 前記コントローラが、前記データリセット信号が常に０Ｖとなるように前記セグメントドライバを制御することを特徴とする請求項６または７に記載のコレステリック液晶表示装置。
9. 前記液晶表示素子の画素を構成するコモン電極数が１６０以下であることを特徴とする請求項６〜８に記載のコレステリック液晶表示装置。

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