JP3688704B2 - 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
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Description
本発明は、液晶表示装置(LCD)および液晶表示素子の駆動方法、詳しくは、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。
背景技術
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、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、電子ペーパー分野で注目されている。しかし、駆動速度が遅いという欠点も有しており、その対策法が望まれていた。
このような問題点を鑑みて、米国特許5,748,277号公報には、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1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状態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状態か、フォーカルコニック配向状態か、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配向状態を保持するための保持期間、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液晶表示素子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2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、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、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2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表示素子を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。
SID'97 Digest,899(1997)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電圧波形が記載されている。その形状を図3A,図3Bに示す。
図3Aにおいて、上段にはコモン電極に入力される波形を、左欄にはセグメント電極に入力される波形を、左欄を除いた中断および下段には、コモン電極とセグメント電極との間に入力される合成波形(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の差)を示している。
図3B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3B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▲1▼〜▲4▼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。
この方法では、各波形の▲1▼〜▲4▼の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ドライバICが必要である。STN(Super Twisted Nematic)で使用されている汎用ドライバICは、通常、同時に出力できる電圧の値は2つである(2値出力)ため、DDS駆動を行うためには、専用のドライバICを作製する必要があった。
SID'02 Digest,546(2002)には、同時に出力する電圧値の数を減らす検討がされている。この場合に、コモン電極,セグメント電極に入力される波形を図4A,図4Bに示す。コモン電極に入力される電圧は、3値に減らされている。これにより、ドライバICの面積を小さくすることができるので、コストダウンが可能であるが、▲2▼〜▲4▼のユニット期間では、3値の電圧が必要であるので、3値出力の専用のドライバICがやはり必要であった。
さらに、特開2001-228459号公報には、コモン電極に電圧を印加するコモン電極用ドライバの出力電圧を2値にする方法が開示されている。しかし、コレステリック液晶表示素子の表示内容の書き込みには、コモン電極側には3値の電圧を使用し、コモン電極側には電圧切り替え手段を設ける必要があった。また、リセット期間が選択期間と分離されているので、見やすい表示を行えるコモン電極の数に限りがあった。
発明の開示
本発明の目的は、ドライバICの出力電圧を2値以下にすることのできる駆動電圧波形を定めることにより、DDS駆動専用に作製するドライバICのコストを抑えることができる駆動方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の駆動方法を実現するコレステリック液晶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、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と複数のセグメント電極とでマトリクス駆動する、コレステリック液晶表示素子の駆動方法である。この駆動方法によれば、各コモン電極から、コレステリック液晶をホメオトロピック配向状態にするためのリセット波形,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選択波形、選択波形で選択された配向状態を保持するための保持波形、マトリクス駆動するために生じる非選択波形を含むコモン電極駆動電圧波形を、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ステップと、表示内容の書込み中に、各セグメント電極から、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ON波形と、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配向状態に決定するOFF波形とを少なくとも含むセグメント電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップとを含み、コモン電極駆動電圧波形は、表示内容の書き込み中に最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、全コモン電極に同時に同じ電圧が印加される期間を含まないように形成され、およびセグメント電極駆動電圧波形は、表示内容の書き込み中に全セグメント電極に同時に同じ電圧が印加される期間を含むように形成されている。
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、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状態にするためのリセット波形、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選択波形、選択期間で選択された配向状態を保持するための保持波形、マトリクス駆動するために生じる非選択波形を含む駆動電圧波形を、各コモン電極から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コモンドライバと、表示内容の書込み中に、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ON波形と、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配向状態に決定するOFF波形とを少なくとも含む駆動電圧波形を、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、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。コントローラは、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形,ON波形,OFF波形の各々が、同一数のユニット期間を有し、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形は、同一のユニット期間において、2値の電圧を有し、ON波形,OFF波形は、同一ユニット期間において、2値以下の電圧を有するように、コモンドライバおよびセグメントドライバを制御する。
【図面の簡単な説明】
図1は、DDS法の駆動電圧波形を示す図である。
図2は、コモン電極に印加される電圧のタイミング図である。
図3A,図3Bは、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4A,図4Bは、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5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。
図6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の概略図である。
図7A,図7Bは、本発明の実施例1におけるコモン電極に出力するリセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形、セグメント電極に出力するON波形,OFF波形を示す図である。
図8A,図8B,図8Cは、図7A,図7B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は、図8Aの画素に印加される電圧波形を示す図である。
図10は、液晶表示素子に印加した電圧波形の概略図である。
図11A,図11Bは、階調表示を可能とするDDS駆動電圧波形を示す図である。
図12は、電圧波形を示す図である。
図13A,図13Bは、電圧波形を示す図である。
図14A,図14Bは、電圧波形を示す図である。
図15A,図15Bは、電圧波形を示す図である。
図16A,図16Bは、電圧波形を示す図である。
図17A,図17Bは、電圧波形を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
図5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。
本発明では、コモン電極およびセグメント電極に出力する最大電圧を42Vとしている。コモン電極およびコモン電極に印加される電圧は大きいほど、多様なコレステリック液晶表示素子に対応しやすいが、本発明の駆動方法、液晶表示素子の作りやすさ、光学特性、液晶の入手容易性など総合的に考えると、42V以下で充分である。
図6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6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、または、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、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,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ヨ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、水平配向膜でも垂直配向膜でも良い。これらは、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。
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、室温で60mPa・s以下で、誘電率異方性△εが8以上のものが好ましい。高粘性液晶ほど、コントラストが充分な表示を得るために選択期間を長くする必要がある。液晶の粘度が室温でおよそ60mPa・sを超えると、選択期間を長くすることが顕著になるので好ましくない。一方、△εが小さい液晶ほど、駆動電圧を高く設定する必要がある。液晶のΔεが室温でおよそ8より小さいと、駆動電圧を高く設定することが顕著になるので好ましくない。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。
コレステリック液晶層の電極間距離は、可視光反射の場合には、6.0μm以下が好ましい。6.0μmを超えると、フォーカルコニック状態の白濁が顕著になるので好ましくない。
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。また、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。
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、実施例,比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。
実施例1
本実施例においてコモン電極に出力するリセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形、セグメント電極に出力するON波形,OFF波形を、図7A,図7Bに示す。セグメント電極に出力するOFF波形、コモン電極に出力する非選択波形および選択波形の形状は同じである。また、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形の最大電圧は共に40Vである。
図7Bにおいて、コモン電極に入力されるリセット波形,選択波形,保持波形および非選択波形は、すべて同じ幅(0.8msec)であり、▲1▼〜▲4▼の4つのユニット期間からなるが、▲1▼〜▲4▼の各ユニット期間毎に、0Vと40Vの2値の電圧で構成されている。したがって、コモンドライバ12には、2値出力のドライバを用いることができる。
一方、セグメント電極に出力するON波形,OFF波形もコモン電極に出力する各波形と同じ幅で、▲1▼〜▲4▼の4つのユニット期間からなるが、ユニット期間▲1▼はON波形,OFF波形とも同じ0Vであり、ユニット期間▲2▼は8Vと0Vであり、ユニット期間▲3▼は32Vと40Vであり、ユニット期間▲4▼はON波形,OFF波形とも同じ40Vである。このように、セグメント電極に出力する波形は、全部で4値の電圧で構成されている。ユニット期間▲2▼,▲3▼は、2値の電圧からなっているので、セグメントドライバ14には、出力が2値以下のドライバを使用できる。
図8A,図8B,図8Cに、図7A,図7Bに示した各電圧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実際に出力するDDS駆動電圧波形の一例を示す。図8Aでは、説明を簡単にするために、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の液晶表示素子10を示す。なお、コレステリック液晶は、メモリ性を有するので、理論上、コモン電極およびセグメント電極の数に制限はない。
リセット期間,保持期間,非選択期間は、各々コモン電極に出力するリセット波形,保持波形,非選択波形の期間の整数倍とする。したがって、リセット期間,保持期間,非選択期間には、図7Aに示したリセット波形,保持波形,非選択波形が整数回繰り返される。すなわち図8Aでは、リセット期間中にリセット波形が3回繰り返され、保持期間中に保持波形が3回繰り返され、非選択期間中に非選択波形が3回繰り返される。ただし、リセット期間中に液晶の配向状態がホメオトロピック配向状態にリセットされなければならないので、3回分の波形の期間では足らない場合がある。リセット期間を長く設定すると、低電圧でリセットが可能であるが、通常は5〜100msecとする。一方、保持期間は、コモン電極に出力する保持波形の2回〜100回分の期間が好ましい。より好ましくは保持波形の5〜50回分の期間である。保持波形の1回分の期間では、フォーカルコニックの反射率が高く、保持期間の100回分より多い期間ではプレーナーの反射率が低くなるので好ましくない。
図8Aに示す通り、コモン電極に出力する電圧は、全コモン電極,全期間にわたって、2値(0V,40V)である。これは、図7Aに示したコモン電極に出力するリセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形のすべてが2値の電圧で構成されているからである。
本実施例では、図8Aに示すように、D区間では全コモン電極に同時に同じ電圧が出力されているが、最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、全コモン電極に同じ電圧を出力する期間を含まないないようにする。前記期間内に全コモン電極に同じ電圧を出力する期間があると、リセット期間に低電圧区間ができる、または非選択期間に高電圧区間ができるので、リセット期間にコレステリック液晶をホメオトロピック配向状態にするために、コモン電極およびセグメント電極に出力する電圧をさらに高くする必要が生じたり、保持期間が終了してプレーナー配向状態になった画素の反射率が、非選択期間に出力される電圧によって低下する事態が生じることになるからである。
最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、全コモン電極に同じ電圧を出力する期間を含まないようにするためには、図7Bに示したコモン電極に出力するリセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形の各々の設定を、ユニット期間▲1▼〜▲4▼毎に、すべての波形が同じ電圧になる部分がないようにする。
一方、セグメント電極側は、図8Aに示すB区間およびC区間のように、セグメント電極に同時に同じ電圧を出力するユニット期間を設けるようにする。B区間は、図7Bに示したセグメント電極に出力する各波形のユニット期間▲1▼に相当し、全セグメント電極に0Vの電圧が出力され、C区間はユニット期間▲4▼に相当し、全セグメント電極に40Vの電圧が出力される。
液晶表示素子の画素には、コモン電極に出力する波形、セグメント電極に出力する波形の差が出力される。一例として、図8Aの(COM2,SEG3)、(COM3,SEG2)の各画素に印加される電圧波形を図9に示す。波形(a)は、(COM2,SEG3)の画素に印加される電圧波形を、波形(b)は、(COM3,SEG2)の画素に印加される電圧波形を示す。
以上の説明では、説明の便宜上、4×3のマトリクス構造の液晶表示素子を例に説明した。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としては、0.7gの大日本インキ化学工業製ネマティック液晶RPD−84202(粘度≒30mPa・s、△ε≒10)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6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7Aに示すDDS駆動波形を用いて形成された表1に示すDDS駆動電圧波形を、図10に示すように印加した。
図10には、リセット期間,選択期間,保持期間,非選択期間に、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形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〜Hのそれぞれについて、各期間の波形繰り返し回数およびセグメント電極へのON波形,OFF波形の印加の状態(ON,OFF)を示している。
以上のようなDDS駆動電圧波形は、図5においてコントローラ16からのデータでコモンドライバ12およびセグメントドライバ14を制御することによって形成される。
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を観察した結果(視感反射率)を、表1に示している。いずれの印加波形A〜Hの場合も、選択波形の入力時にON波形を入力すると、コレステリック液晶はプレーナー配向状態に、OFF波形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15%前後、フォーカルコニック状態は2.5%程度であり、コントラスト約6であった。
本実施例によれば、図7Aに示した電圧波形を用いることによって、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、コモンドライバ12には、2値出力のものを、セグメントドライバ14には、2値以下の出力のものを使用できることがわかる。
また本実施例によれば、リセット波形の電圧の最大値と、保持波形の電圧の最大値とが等しいので、従来技術のようにコモン電極側には電圧切り替え手段を設ける必要はなく、コモン電極に電圧を印加するコモン電極用ドライバの出力を2値にすることが可能である。
実施例2
本実施例では、図11A,図11Bに示した電圧波形を用いる。図11A,図11Bに示すコモン電極に出力する全電圧波形、セグメント電極に出力する全電圧波形は、すべて同じ長さ(1msec)であり、▲1▼〜▲6▼の6つのユニット期間からなる。
コモン電極側は、ユニット期間▲1▼〜▲6▼毎に、0Vと36Vの2値の電圧(0V,36V)で構成されている。図11Bに示すように、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形の全部が0Vまたは36Vとなるユニット期間はない。したがって、コレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中に、最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、コレステリック液晶表示素子の全コモン電極に同じ電圧が印加される期間は存在しない。本実施例では、コモンドライバ12には、2値出力のものを利用することができる。
一方、セグメント電極に出力する波形は、図11Aに示すように、ON波形,OFF波形,階調1(PPF)波形,階調2(PFF)波形のための全部で4値の電圧(V4=0V,V3=7V,V2=29V,V1=36V)で構成されているが、図11Bに示すように、ユニット期間▲2▼は、各波形すべてV4(0V)、ユニット期間▲5▼は各波形すべて同じV1(36V)である。したがって、コレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の全セグメント電極にV4(0V)が出力される期間と、全セグメント電極にV1(36V)が出力される期間が含まれる。また、ユニット期間▲1▼およびユニット期間▲3▼は、V4(0V)とV3(7V)の2値の電圧で、ユニット期間▲4▼およびユニット期間▲6▼は、V2(29V)とV1(36V)の2値の電圧からなっているので、セグメントドライバ14には、2値以下の出力のものを利用できる。
以上の電圧波形を用いて、図10に示すようにコレステリック液晶表示素子に実際に出力したDDS駆動電圧波形、および視感反射率測定結果を表2に示す。
いずれの印加波形A〜Fの場合も、選択波形の入力時にON波形を入力すると、コレステリック液晶はプレーナー配向状態に、OFF波形を入力するとフォーカルコニック配向状態に、階調1波形および階調2波形を入力すると、プレーナー配向状態とフォーカルコニック配向状態との中間状態(PPF,PFF)になった。プレーナー配向状態の視感反射率は15%前後、フォーカルコニック配向状態は2.5%程度であり、中間状態は11.5%および8.0%程度であった。
本実施例の駆動方法によれば、セグメント電極に出力する電圧波形に、V3およびV4からなる低電圧ユニット期間と、V1およびV2からなる高電圧ユニット期間を設け、低電圧ユニット期間内のV3出力のタイミング、高電圧ユニット期間内のV2出力のタイミングを調節することによって、コモンドライバ12の出力を2値、セグメントドライバ14の出力を2値以下としても、階調表示が可能である。
比較例1
実施例1,2の効果を確認するために、実施例1のコレステリック液晶パネルに図12の電圧波形を用いたDDS駆動電圧波形を、液晶表示素子10に印加して表示の状態を観察した。
図12において、コモン電極に出力する波形は、ユニット期間毎に、2値の電圧で構成されている。一方、セグメント電極側に出力する波形には、同じ電圧のユニット期間が存在しない。すなわち、このコレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の全セグメント電極に同じ電圧が印加される期間は存在しない。
各波形の電圧および長さを種々変えて検討したが、コントラストが良好な表示を得ることができなかった。したがって、コレステリック液晶表示素子にコントラストの良好な表示を得るためには、実施例1、実施例2のように、コレステリック液晶表示素子の全セグメント電極に出力する波形(ON波形,OFF波形)には、同じ電圧のユニット期間が必要であることがわかる。
実施例3
実施例1と同様にして、コモン電極数,セグメント電極数がそれぞれ120本のコレステリック液晶表示素子10を作製した。図5に示すコレステリック液晶表示装置に上記コレステリック液晶表示素子を据え付けて、図13A,図13Bに示す電圧波形を用いたDDS駆動電圧波形で表示を行った。
図13において、コモン電極に出力する全電圧波形、セグメント電極に出力する全電圧波形は、すべて同じ長さ(1.2msec)であり、▲1▼〜▲4▼の4つのユニット期間からなる。
コモン電極に出力される波形は全部で2値の電圧(35V,0V)で構成されている。また、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形の全部が同じ電圧のユニット期間は存在しないので、コレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、全コモン電極に同じ電圧が印加される期間は存在しない。本実施例では、コモンドライバ12には、2値出力のものを利用できる。
一方、セグメント電極に出力する波形は全部で3値の電圧(V4=0V,V2=23V,V1=35V)で構成されているが、ユニット期間▲1▼および▲2▼は、ON波形,OFF波形両者ともV4(0V)である。したがって、コレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の全セグメント電極にV4(0V)が出力される期間が含まれる。また、ユニット期間▲3▼および▲4▼はV1(35V)とV2(23V)の2値の電圧からなっているので、セグメントドライバ14には、2値以下の出力のものを利用できる。
以上の電圧波形を用いて、図10に示すようにコレステリック液晶表示素子に実際に出力したDDS駆動電圧波形は、リセット期間はリセット波形の期間の20倍、保持期間は保持波形の期間の7倍に設定した。
コレステリック液晶表示素子10には、コントラストが良好な表示が得られた。全面書き換えに要した時間は、0.2秒程度であった。
実施例4
0.68gのチッソ社製ネマティック液晶NA−4320XX(△ε≒15、粘度≒40mPa・s)に、0.22gのメルク社製カイラル剤CB−15 0.22gと、0.1gの旭電化工業社製カイラル剤CNL−617Rを混合して得たコレステリック液晶を使用して、図6に示すコレステリック液晶表示素子10を作製した。液晶層の厚みは4.0μmである。
得られたコレステリック液晶表示素子に、図14A,図14Bに示す電圧波形を用いたDDS駆動電圧波形を印加して、表示を観察した。
図14に示すコモン電極に出力する全電圧波形、セグメント電極に出力する全電圧波形は、すべて同じ長さ(1msec)であり、▲1▼〜▲6▼の6つのユニット期間からなる。
コモン電極に出力される波形は、全部で3値の電圧(Vh=40V,Vm=30V,V1=0V)で構成されているが、ユニット期間▲2▼がVhとVmの2値の電圧で、他のユニット期間はVmとV1の2値の電圧からなっているので、コモンドライバ12には、2値の出力のものを利用できる。また、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形の全部が同じ電圧のユニット期間は存在しないので、コレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、全コモン電極に同じ電圧が印加される期間は存在しない。
セグメント電極に出力される波形は、全部で3値の電圧(V4=0V,V2=25V,V1=35V)で構成されているが、ユニット期間▲1▼はON波形,OFF波形ともV1、ユニット期間▲3▼は、ON波形,OFF波形ともV2、ユニット期間▲5▼およびユニット期間▲6▼は、ON波形,OFF波形ともV4である。したがって、このコレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の全セグメント電極にV4(0V)が出力される期間、V2(25V)が出力される期間、およびV1(35V)が出力される期間が含まれる。また、ユニット期間▲2▼およびユニット期間▲4▼は、V1(35V)とV2(25V)の2値の電圧からなっているので、セグメントドライバ14には、2値以下の出力のものを利用できる。
以上の電圧波形を用いて、図10に示すようにコレステリック液晶表示素子に実際に出力したDDS駆動電圧波形、および視感反射率測定結果を表3に示す。
いずれの場合も、選択波形の入力時にON波形を入力すると、コレステリック液晶はプレーナー配向状態に、OFF波形を入力するとフォーカルコニック配向状態になった。プレーナー配向状態の視感反射率は15%前後、フォーカルコニック配向状態は2.5%程度であり、コントラスト約6であった。
実施例5
実施例1で得られたコレステリック液晶表示素子10に、図15A,図15Bに示す電圧波形を用いたDDS駆動電圧波形を印加して、表示の視感反射率を測定した。
図15A,図15Bに示すコモン電極に出力する全電圧波形、セグメント電極に出力する全電圧波形は、すべて同じ長さ(0.7msec)であり、▲1▼〜▲4▼の4つのユニット期間からなる。
コモン電極に出力される波形は全部で3値の電圧(Vh=35V,Vm=13V,V1=0V)で構成されているが、ユニット期間▲2▼がVmとV1の2値の電圧で、他のユニット期間はVhとV1の2値の電圧からなっているので、コモンドライバ12には、2値出力のものを利用できる。また、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形の全部が同じ電圧のユニット期間は存在しないので、このコレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、全コモン電極に同じ電圧が印加される期間は存在しない。
セグメント電極に出力される波形は全部で2値の電圧(0V,8V)で構成されている。ユニット期間▲1▼および▲4▼はON波形,OFF波形とも0Vであるので、このコレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の全セグメント電極に0Vが出力される期間が含まれる。したがって、セグメントドライバ14には、2値以下の出力のものを利用できる。
以上の電圧波形を用いて、図10に示すようにコレステリック液晶表示素子に実際に出力したDDS電圧駆動波形、および視感反射率測定結果を表4に示す。ON,OFFの表示が可能であった。
実施例6
0.68gのメルク社製ネマティック液晶MLC−6646−000(△ε≒20、粘度≒50mPa・s)に、0.22g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6に示すコレステリック液晶表示素子10を作製した。液晶層の厚みは5.5μmである。
得られたコレステリック液晶表示素子に、図16A,図16Bに示す電圧波形を用いたDDS駆動電圧波形を印加して、表示を観察した。
図16A,図16Bに示すコモン電極に出力する全電圧波形、セグメント電極に出力する全電圧波形は、すべて同じ長さ(1.5msec)であり、▲1▼〜▲6▼の6つのユニット期間からなる。
コモン電極に出力される波形は全部で2値の電圧(40V,0V)で構成されている。また、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形の全部が同じ電圧のユニット期間は存在しないので、このコレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、全コモン電極に同じ電圧が印加される期間は存在しない。本実施例では、コモンドライバ12には、2値出力のものを利用できる。
セグメント電極に出力する波形は全部で4値の電圧(V4=0V,V3=10V,V2=30V,V1=40V)で構成されているが、ユニット期間▲2▼は各波形すべてV4(0V)、またユニット期間▲5▼は各波形すべて同じV1(40V)である。したがって、このコレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の全セグメント電極にV4(0V)が出力される期間と、全セグメント電極にV1(40V)が出力される期間が含まれる。また、ユニット期間▲1▼およびユニット期間▲3▼はV4(0V)とV3(10V)の2値の電圧で、ユニット期間▲4▼およびユニット期間▲6▼はV2(30V)とV1(40V)の2値の電圧からなっているので、セグメントドライバ14には、2値以下の出力のものを利用できる。
以上の電圧波形を用いて、図10に示すようにコレステリック液晶表示素子に実際に出力したDDS駆動電圧波形および視感反射率測定結果を表5に示す。
選択波形の入力時にON波形を入力すると、コレステリック液晶はプレーナー配向状態に、OFF波形を入力するとフォーカルコニック配向状態になった。プレーナー配向状態の視感反射率は14%前後、フォーカルコニック配向状態は2%程度であり、コントラスト約7であった。
実施例7
実施例1で得られたコレステリック液晶表示素子10に、図17A,図17Bに示す電圧波形を用いたDDS駆動電圧波形を印加して、表示を観察した。
図17A,図17Bに示すコモン電極に出力する全電圧波形、セグメント電極に出力する全電圧波形は、すべて同じ長さ(0.8msec)であり、▲1▼〜▲8▼の8つのユニット期間からなる。
コモン電極に出力される波形は、全部で4値の電圧(Vh=37V,Vmh=20V,Vml=10V,Vl=0V)で構成されているが、ユニット期間▲4▼がVml(10V)とVl(0V)の2値の電圧で、ユニット期間▲5▼がVmh(20V)と(10V)の2値の電圧で、他のユニット期間はVh(37V)とVl(0V)の2値の電圧からなっているので、コモンドライバ12には、2値の出力のものを利用できる。また、リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形の全部が同じ電圧のユニット期間は存在しないので、このコレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、全コモン電極に同じ電圧が印加される期間は存在しない。
セグメント電極に出力される波形は、全部で3値の電圧(V4=0V,V2=20V,V1=37V)で構成されている。ユニット期間▲1▼,▲2▼,▲3▼は、ON波形,OFF波形ともV4(0V)、ユニット期間▲6▼,▲7▼,▲8▼は、ON波形,OFF波形ともV1(37V)である。したがって、このコレステリック液晶表示装置では、表示内容の書き込み中にコレステリック液晶表示素子の全セグメント電極にV4(0V)が出力される期間、およびV1(37V)が出力される期間が含まれる。また、ユニット期間▲4▼および▲5▼は、V2(20V)とV4(0V)の2値の電圧からなっているので、セグメントドライバ14には、2値以下の出力ものを利用できる。
以上の電圧波形を用いて、図10に示すようにコレステリック液晶表示素子に実際に出力したDDS駆動電圧波形、および視感反射率測定結果を表6に示す。選択波形の入力時にON波形を入力すると、コレステリック液晶はプレーナー配向に、OFF波形を入力するとフォーカルコニック配向状態になった。プレーナー配向状態の視感反射率は15%前後、フォーカルコニック配向状態は、2.5%程度であり、コントラスト約6であった。
産業上の利用可能性
本発明によれば、コモン電極に電圧を印加するコモン電極用ドライバの出力を2値に、セグメント電極に電圧を印加するセグメント用ドライバの出力を2値以下とする駆動が可能となった。したがって、DDS駆動専用に作製するドライバICのコストを抑えることができる。また、汎用ドライバICを使用したDDS駆動が可能なコレステリック液晶表示装置を得ることも可能になった。
Claims (22)
- 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と複数のセグメント電極とでマトリクス駆動する、コレステリック液晶表示素子の駆動方法であって、
前記各コモン電極から、前記コレステリック液晶をホメオトロピック配向状態にするためのリセット波形、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選択波形、前記選択波形で選択された配向状態を保持するための保持波形、マトリクス駆動するために生じる非選択波形を含むコモン電極駆動電圧波形を、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ステップと、
表示内容の書込み中に、前記各セグメント電極から、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ON波形と、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配向状態に決定するOFF波形とを少なくとも含むセグメント電極駆動電圧波形を、コレステリック液晶表示素子に印加するステップとを含み、
前記コモン電極駆動電圧波形は、表示内容の書き込み中に最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、前記全コモン電極に同時に同じ電圧が印加される期間を含まないように形成され、および前記セグメント電極駆動電圧波形は、表示内容の書き込み中に前記全セグメント電極に同時に同じ電圧が印加される期間を含むように形成され、
前記リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形,ON波形,OFF波形の各々は、同一数のユニット期間を有し、前記リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形は、同一のユニット期間において2値の電圧を有し、前記ON波形,OFF波形は、同一ユニット期間において2値以下の電圧を有することを特徴とするコレステリック液晶表示素子の駆動方法。 - 前記リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形が、2値の電圧からなる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。
- 前記リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形が、3値の電圧からなる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。
- 前記リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形が、4値の電圧からなる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。
- 前記リセット波形の電圧の最大値と、前記保持波形の電圧の最大値とが等しいことを特徴とする請求項2,3または4に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
- 前記ON波形およびOFF波形が、3値の電圧からなることを特徴とする請求項2,3または4に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
- 前記ON波形およびOFF波形が、4値の電圧からな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。
- 前記ON波形およびOFF波形が、2値の電圧からなることを特徴とする請求項3に記載のコレステリック液晶表示素子の駆動方法。
- 前記ON波形またはOFF波形の電圧波形と、前記非選択波形の電圧波形とが同じ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。
- 前記選択波形の電圧波形と、前記非選択波形の電圧波形とが同じ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。
- 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状態にするためのリセット波形、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選択波形、前記選択期間で選択された配向状態を保持するための保持波形、マトリクス駆動するために生じる非選択波形を含む駆動電圧波形を、前記各コモン電極から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コモンドライバと、
表示内容の書込み中に、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ON波形と、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配向状態に決定するOFF波形とを少なくとも含む駆動電圧波形を、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、前記リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形,ON波形,OFF波形の各々が、同一数のユニット期間を有し、前記リセット波形,選択波形,保持波形,非選択波形は、同一のユニット期間において2値の電圧を有し、前記ON波形,OFF波形は、同一ユニット期間において2値以下の電圧を有するように、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ことを特徴とするコレステリック液晶表示装置。 - 前記コントローラは、表示内容の書き込み中に、最初のコモン電極に保持波形が印加され始めてから最後のコモン電極にリセット波形が印加され終わるまでの期間内に、前記全コモン電極に同じ電圧を出力する期間を含まないように前記コモンドライバを制御し、および前記全セグメント電極に同じ電圧を出力する期間を含む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11に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記コモン電極への出力電圧が、2値の電圧からなるように、前記コモンドライバを制御することを特徴とする請求項12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記コモン電極への出力電圧を3値Vh,Vm,V1(Vh>Vm>V1)とし、表示内容の書き込みを行うために前記コモン電極に出力する電圧波形が、VhとVmの2値を選択して出力するユニット期間と、VmとV1の2値を選択して出力するユニット期間とを有するように前記コモンドライバを制御することを特徴とする請求項12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記コモン電極への出力電圧を3値Vh,Vm,V1(Vh>Vm>V1)とし、表示内容の書き込みを行うために前記コモン電極に出力する電圧波形が、VhとVlの2値を選択して出力するユニット期間と、VmとV1の2値を選択して出力するユニット期間とを有するように前記コモンドライバを制御することを特徴とする請求項12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記コモン電極への出力電圧を4値の電圧Vh,Vmh,Vml,Vl(Vh>Vmh>Vml>Vl)とし、表示内容の書き込みを行うために前記コモン電極に出力する電圧波形が、VhとVlの2値を選択して出力するユニット期間と、VmlとVlの2値を選択して出力するユニット期間と、VmhとVmlの2値を選択して出力するユニット期間とを有するように前記コモンドライバを制御することを特徴とする請求項12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記セグメント電極への出力電圧を4値の電圧V1,V2,V3,V4(V1>V2>V3>V4)とし、表示内容の書き込みを行うために前記セグメント電極に出力する電圧波形が、V1のみを選択して出力するユニット期間と、V4のみを選択して出力するユニット期間と、V1とV2の2値を選択して出力するユニット期間と、V3とV4の2値を選択して出力するユニット期間とを有するように、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12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記セグメント電極への出力電圧を3値の電圧V1,V2,V4(V1>V2>V4)とし、表示内容の書き込みを行うために前記セグメント電極に出力する電圧波形が、V4のみを選択して出力するユニット期間と、V1とV2の2値を選択して出力するユニット期間とを有す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12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記セグメント電極への出力電圧を3値の電圧V1,V2,V4(V1>V2>V4)とし、表示内容の書き込みを行うために前記セグメント電極に出力する電圧波形が、V1のみを選択して出力するユニット期間と、V2のみを選択して出力するユニット期間と、V4のみを選択して出力するユニット期間と、V1とV2の2値を選択して出力するユニット期間とを有す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12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記セグメント電極への出力電圧を3値の電圧V1,V2,V4(V1>V2>V4)とし、表示内容の書き込みを行うために前記セグメント電極に出力する電圧波形が、V1のみを選択して出力するユニット期間と、V4のみを選択して出力するユニット期間と、V2とV4の2値を選択して出力するユニット期間とを有す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12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記セグメント電極への出力電圧が、2値の電圧からなるように、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12に記載のコレステリック液晶表示装置。
- 前記コントローラは、前記セグメント電極およびコモン電極に出力する電圧が42V以下となるように、前記セグメントドライバおよびコモンドライバを制御することを特徴とする請求項11〜21のいずれかに記載のコレステリック液晶表示装置。
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