JP4244446B2

JP4244446B2 - Information display device and driving method thereof

Info

Publication number: JP4244446B2
Application number: JP16253699A
Authority: JP
Inventors: 英二山川; 直樹将積; 英雄保富
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: JP2000352704A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のカラー表示素子を備えた情報表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
現在は印刷物により広域に情報提供が行われているが、ゴミとして廃棄される点や、紙パルプ用森林資源の枯渇が危惧されている。本発明者らは、従来の紙に印刷されていた情報を、デジタル情報記録媒体に記録した状態で頒布し、それをＬＣ（リキッドクリスタル；液晶）、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）等の表示装置でユーザが読む形態を確立すれば、紙そのものの消費を抑えられ、前記資源問題が緩和されるのではと言う構想で、電子ブックシステムを開発している。情報としては、書籍（文庫本、週刊誌、月刊誌、専門誌等）、新聞類、広告誌等あらゆる印刷物をこのようなシステムで置き換えることができると考えている。
【０００３】
電子ブックシステムは、書籍類のデジタル情報を発行元（メーカ）が記録媒体として頒布し、再生表示装置を保有（又はレンタルで所有）している一般ユーザが、前記記録媒体を電子ブック装置本体に差し込み、情報を見る（再生する）というシステムである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のシステム化を達成するには、本のように小型で薄く、どこでも自由に開いて見れる装置に仕上げる必要がある。特に、駆動用の高価なドライバＩＣを削減し、低コスト化を図ることが望まれている。また、表示装置の軽量化、薄型化のためには、表示の維持に電力を必要とせず、光源も不要なメモリ性を有する反射型の液晶表示素子を採用することが好ましい。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、駆動部の構成を簡略化し、低コスト化を達成可能な情報表示装置及びその駆動方法を提供することにある。さらに、本発明は、携帯用の電子ブックとして実用化し、電子情報の供給形態（ベンディングシステム）をも視野に入れた情報表示装置を提案するものである。
【０００６】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、本発明は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色をそれぞれ表示する表示層が積層され、それぞれが独立した別の画面を構成する複数のカラー表示素子を備えた情報表示装置において、前記各表示層はマトリクス状に設けられた走査電極と信号電極に印加される電圧によって駆動され、複数のカラー表示素子の各同色表示層に設けた走査電極に対しては同一の電圧が印加されるように構成した。
【０００７】
一ユニットのカラー表示素子を構成するＲ，Ｇ，Ｂの各表示層はそれぞれ駆動電圧値が異なる。この駆動電圧は走査電極と信号電極から印加される電圧差によって規定される。即ち、走査電極に一定電圧値を印加するように構成すれば、信号電極に印加する電圧値を調整することで必要な駆動電圧を得ることができる。
【０００８】
以上の如く、本発明では、複数のカラー表示素子の各同色表示層の走査電極には同一の電圧を印加するため、走査ドライバ（ＩＣ）の数を減少することができ、コストの低減を図ることができる。走査電極は少なくとも一つのカラー表示素子の全ての表示層にわたって共通に設置することもできる。これにて、駆動部の構成がより簡略化されることになる。
【０００９】
さらに、本発明に係る情報表示装置は、携帯用の電子ブックとしての実用化を図るものであり、例えば、二つのカラー表示素子で構成した表示画面を折り畳めるように構成することが好ましい。この場合、二つのカラー表示素子をフレキシブルな接続手段で電気的に接続すれば、走査電極及びその駆動部の簡略化に大きく寄与する。
【００１０】
また、本発明に係る情報表示装置では、メモリ性を有する反射型液晶表示素子を使用することが好ましい。液晶としては常温でコレステリック相を示す液晶（例えば、カイラルネマティック液晶）を使用することが好適である。この種のメモリ性を有する液晶は、基板にガラスを使用する必要がないために、破損の危険性がない。また、配向制御が容易であり、視野角が広く、大画面であってもむらが発生することがない。しかも、メモリ性を有しているため、表示の維持に電力を消費することがなくて経済的であり、ノイズの悪影響が出ず、電源が遮断されたとしても表示を維持できる。
【００１１】
特に、透明プラスチックフィルム間にカイラルネマティック液晶及び樹脂製構造物を挟持した構成であれば、薄型、軽量で外力（曲げ、衝撃）に対して強い情報表示装置を得ることができ、本発明が目標とする電子ブック等の携帯用情報機器に最適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る情報表示装置及びその駆動方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、主に本発明を電子ブックに適用した例について説明する。
【００１３】
（電子ブックの外観）
図１は本発明の一実施形態である電子ブック４０の外観を示す。この電子ブック４０は中央部４６で折り畳み可能であって、液晶表示素子１０を左右に配して第１画面及び第２画面を構成したもので、各画面に通常の書籍や雑誌等と同様に種々の文字・画像情報を表示可能である。液晶表示素子１０はメモリ性を有する液晶を用いてマトリクス方式で駆動され、その構成や駆動方式については後に詳述する。第１画面が配置された本体部の下方は操作部とされ、電源スイッチ４３、各種操作スイッチ４４が設けられている。
【００１４】
（液晶表示素子の第１例）
次に、液晶表示素子の第１例の構成を図２を参照して説明する。この液晶表示素子１０は、ベースフィルム４１上に光吸収層１９を介して赤色の選択反射と透明状態の切り換えにより表示を行う赤色表示層１１Ｒを配し、その上に緑色の選択反射と透明状態の切り換えにより表示を行う緑色表示層１１Ｇを積層し、さらに、その上に青色の選択反射と透明状態の切り換えにより表示を行う青色表示層１１Ｂを積層したものである。
【００１５】
各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、それぞれ透明電極１３，１４を形成した透明基板１２間に樹脂製柱状構造物１５及び液晶１６を挟持したものである。また、透明電極１３，１４上には図示しない配向制御膜あるいは絶縁膜を設けてもよい。
【００１６】
この第１例において、各表示層１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒの透明電極１３，１４はそれぞれ走査駆動ＩＣ２１、信号駆動ＩＣ２２に接続されており、透明電極１３，１４の間にそれぞれ所定のパルス電圧Ｖ_B，Ｖ_G，Ｖ_Rが印加される。この印加電圧に応答して、液晶１６が可視光を透過する透明状態と可視光を選択的に反射する選択反射状態との間で表示が切り換えられる。
【００１７】
また、前記電子ブック４０を構成する場合、二つの液晶表示素子１０がベースフィルム４１上に３層ずつ重ねて形成される。この場合、走査電極１４は各表示素子１０の同色表示層のものがそれぞれ電気的に接続され、一つの走査駆動ＩＣから同一のパルス電圧が印加される（図３参照）。
【００１８】
各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに設けられている透明電極１３，１４は、それぞれ微細な間隔を保って平行に並べられた複数の帯状電極よりなり、その帯状電極の並ぶ向きが互いに直角方向となるように対向させてある。これら上下の帯状電極に順次通電が行われる。即ち、各液晶１６に対してマトリクス状に順次電圧が印加されて表示が行われる。このようなマトリクス駆動を各表示層ごとに順次、もしくは同時に行うことにより液晶表示素子１０にフルカラー画像の表示を行う。
【００１９】
光吸収層１９を観察する方向（矢印Ａ方向）に対して最下層に設けることにより、各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを透過した光は全て光吸収層１９によって吸収される。即ち、各表示層の全てが透明状態ならば黒色の表示となる。このような光吸収層１９としては、例えば、黒色のフィルムを用いることができる。また、表示素子１０の最下面に黒色インク等の黒色塗料を塗布して光吸収層１９としてもよい。
【００２０】
（表示素子の各種材料）
透明基板１２としては、透明樹脂フィルムを使用することが好ましい。透明樹脂フィルムの材料としては、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ノルボルネン樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂、変性アクリレート樹脂等が挙げられる。樹脂フィルムの特性としては、高透光性、光学異方性がない、寸法安定性、表面平滑性、耐摩擦性、耐屈曲性、高電気絶縁性、耐薬品性、耐液晶性、耐熱性、耐湿性、ガスバリヤー性等が要求される。
【００２１】
透明電極１３，１４としてはＩＴＯやネサ膜等の透明電極が使用可能であり、スパッタ法や真空蒸着法を用いて透明基板１２上に成膜したものが使用される。また、最下層の透明電極１４については光吸収体としての役割も含めて黒色の電極を使用することができる。
【００２２】
液晶１６としては、特に、室温でコレステリック相を示すものが好ましい。また、ネマティック液晶にカイラルドーパントを添加することによって得られるカイラルネマティック液晶を用いることもできる。
【００２３】
ネマティック液晶は、棒状の液晶高分子が平行に配列しているが、層状構造は有していない。ネマティック液晶としては、ビフェニル化合物、トラン化合物、ピリミジン化合物、シクロヘキサン化合物等の各種単体液晶もしくはこれらの混合液晶が使用可能であり、正の誘電率異方性を有するものが好ましい。具体的には、シアノビフェニル化合物を主成分とする液晶Ｋ１５やＭ１５、混合液晶ＭＮ１０００ＸＸ（いずれもチッソ社製）、Ｅ４４、ＺＬＩ−１５６５、ＴＬ−２１３、ＢＬ−０３５（いずれもメルク社製）などが挙げられる。
【００２４】
カイラルドーパントは、ネマティック液晶に添加された場合にネマティック液晶の分子を捩る作用を有する添加剤である。カイラルドーパントをネマティック液晶に添加することにより、所定の捩れ間隔を有する液晶分子の螺旋構造が生じ、これによりコレステリック相を示す。
【００２５】
カイラルネマティック液晶は、カイラルドーパントの添加量を変えることにより、螺旋構造のピッチを変化させることができ、これにより液晶の選択反射波長を制御することができるという利点がある。なお、一般的には、液晶分子の螺旋構造のピッチを表す用語として、液晶分子の螺旋構造に沿って液晶分子が３６０度回転したときの分子間の距離で定義される「ヘリカルピッチ」を用いる。
【００２６】
カイラルドーパントとしては、ネマティック液晶分子に層状のヘリカル構造を有するものを使用できる。例えば、ビフェニル化合物、ターフェニル化合物又はエステル化合物等のネマティック液晶である。具体的には、化合物の末端基として光学活性基を結合させて得られる市販のカイラルドーパントＳ８１１、ＣＢ１５、Ｓ１０１１、ＣＥ２（いずれもメルク社製）等を使用することができる。また、コレステリックノナノエート（ＣＮ）に代表されるコレステリック環を有するコレステリック液晶もカイラルドーパントとして使用することができる。
【００２７】
ネマティック液晶に添加するカイラルドーパントとして、複数種のカイラルドーパントを混合して使用してもよく、また旋光性の同じ種類の組合わせに加えて旋光性の異なる種類の組み合わせも使用できる。複数種のカイラルドーパントの使用は、コレステリック液晶の相転移温度を変化させたり、温度変化に応じた選択反射波長の変化を軽減したりする他、誘電率異方性、屈折率異方性や粘度等のコレステリック液晶の諸物性値を変化させることができ、表示素子としての特性を向上させる働きがある。
【００２８】
柱状構造物１５に使用する材料としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。これには、加熱により軟化し冷却により固化する材料で、使用する液晶材料と化学反応を起こさないことと適度な弾性を有することが望まれる。
【００２９】
具体例としては、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、塩素化ポリエーテル樹脂等が挙げられる。
【００３０】
これらを単独か複数混合するか、または少なくともこれらの１種類か混合物を少なくとも含むような材料から柱状構造物１５を形成すればよい。
【００３１】
前記物質を公知の印刷方法を用い、ドット柱状を形成するようにパターンを用いて印刷する。液晶表示素子の大きさや、画素解像度により、断面形状の大きさや、配列ピッチ、形状（円柱、太鼓状、多角形等）は適宜選択される。また、電極１３間に優先的に柱状構造物１５を配置すると開口率が向上するのでより好ましい。
【００３２】
また、形状はドット状でなくストライプ状でもよく、目的に応じて選択すればよい。さらに、基板１２間ギャップ制御の精度向上のため、柱状構造物１５を形成するときに、樹脂の膜厚より小さいサイズのスペーサ材料、例えば、ガラスファイバー、ボール状のガラスやセラミックス粉、あるいは有機材料からなる球状粒子を配置し、加熱や加圧でギャップが変化し難いようにすると、よりギャップ精度が向上し、電圧むら、発色むら等が低減できる。
【００３３】
（色の表示）
このようなカイラルネマティック液晶を用いた表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおいて、コレステリック液晶の選択反射波長が可視光領域にある場合、コレステリック液晶分子のヘリカル軸が基板面に対してほぼ平行状態となったフォーカルコニック配列状態においては、入射した可視光に対して微弱な散乱を示すものの、ほぼ透過する透明状態となる。また、コレステリック液晶分子のヘリカル軸が基板面に対してほぼ垂直状態となったプレーナ配列状態においては、入射した可視光に対してヘリカルピッチに対応した波長の光を選択的に反射する。これら二つの状態は所定の電界、磁界もしくは温度等の場の変化により切り換えることが可能であり、前記の場が消滅しても各状態は保持される、即ち、メモリ性を有する。
【００３４】
以上のような特性からカイラルネマティック液晶を用いる場合には、ネマティック液晶に添加するカイラルドーパントの量を調整し、カイラルネマティック液晶のヘリカルピッチを、選択反射波長が、例えば、それぞれ赤色光、緑色光、青色光に相当する波長域となるように調整することにより、プレーナ配列の状態においてそれぞれ赤色、緑色、青色に相当する波長域の光を選択的に反射し、フォーカルコニック配列の状態では可視光を透過する透明状態となる液晶材料が得られる。こうして得た液晶材料を透明電極間に挟持することにより、フルカラーの液晶表示素子が得られる。
【００３５】
以上のような材料構成で作製された各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを積層した液晶表示素子１０は、青色表示層１１Ｂ及び緑色表示層１１Ｇを液晶１６がフォーカルコニック配列となった透明状態とし、赤色表示層１１Ｒを液晶１６がプレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、赤色表示を行うことができる。また、青色表示層１１Ｂを液晶１６がフォーカルコニック配列となった透明状態とし、緑色表示層１１Ｇ及び赤色表示層１１Ｒを液晶１６がプレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、イエローの表示を行うことができる。同様に、各色表示層の状態を透明状態と選択反射状態とを適宜選択することにより赤色、緑色、青色、白色、シアン、マゼンタ、イエロー、黒色の表示が可能である。さらに、各色表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの状態として中間の選択反射状態を選択することにより中間色の表示が可能となり、フルカラー表示素子として利用できる。
【００３６】
さらに、液晶表示素子１０における各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの積層順については、図２に示す以外の場合も可能である。しかし、短波長領域に比べて長波長領域の光の方が透過率が高いことを考慮すると、上側の層に含まれる液晶の選択反射波長の方を下側の層に含まれる液晶の選択反射波長よりも短くしておく方が、下側の層へより多くの光が透過するので明るい表示を行うことができる。従って、観察側（矢印Ａ方向）から順に、青色表示層１１Ｂ、緑色表示層１１Ｇ、赤色表示層１１Ｒとなることがもっとも望ましく、この状態が最も好ましい表示品位が得られる。
【００３７】
（液晶表示素子の製造例）
樹脂製柱状構造物１５は上側の基板１２に前記印刷法によって形成される。図３は２枚の基板上に構造物１５と走査電極１４を設けた状態を模式的に示す。基板としての樹脂フィルムは２０μｍのＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン：住友ベークライト社製）とし、その上に、約１５μｍの厚さでポリ塩化ビニルをドット形状のパターンを使用してスクリーン印刷塗布機ＭＳ４００（ムラカミ社製）を用いて印刷し、樹脂構造物１５を形成した。
【００３８】
この樹脂フィルム上に公知のスパッタリング法でＩＴＯ薄膜を７００オングストロームの厚みで帯状に形成し、走査電極１４とした。続いて、同様の装置で酸化シリコン膜を４０００オングストロームの厚みに積層し、絶縁膜を形成した。
【００３９】
次に、樹脂フィルムの温度を２５℃となるように温度調整し、熱可塑性ポリエステル樹脂を前記スクリーン印刷塗布機ＭＳ４００を用いて周囲に封止材１７を印刷した。印刷後、全体をホットプレート上で８０℃、２０分間加熱し、柱状構造物１５及び封止材１７中に含まれる溶剤を乾燥させた。
【００４０】
この結果、一例として、直径３５μｍ、高さ１０μｍ、ピッチ３５０μｍの柱状構造物１５と、幅１ｍｍ、高さ１０μｍの封止材１７が形成された。
【００４１】
次に、配向制御材料として、ＳＥ−６１０（日産化学工業社製）を公知のスピンコート法で約５００オングストロームの厚みに塗布し、１８０℃で１時間加熱した。
【００４２】
次に、下側の基板となるもう１枚のＰＥＳ（上側と同じもの、信号電極が形成されている）を用意し、前記上側のフィルムに帯状の電極面が対向するように重ね、図４に示す装置で両フィルム１２間に液晶１６を滴下してからローラ５で加熱・加圧しながら液晶１６を封止していった。但し、この段階では端部の封止領域は、過剰の液晶が外部に排出できるように加熱と加圧はせず開けておいた。
【００４３】
次に、重ね合わせた両フィルム１２を２枚のステンレス製の平板で挟み込み、０．３７Ｋｇ／ｃｍ²の荷重をかけて、１６０℃の恒温槽中に１時間放置し、フィルム１２の全面を貼り合わせた。その後、恒温槽の電源を切り、荷重をかけたまま室温まで冷却した。紫外線硬化樹脂フォトレックＡ−７０４−６０（積水ファインケミカル社製）を前記両フィルム１２の周辺部に塗布し、紫外線を照射して封止を完全にした。
【００４４】
液晶材料としては、例えば、ＭＬＣ６０６８−０００（メルク社製のネマティック液晶材料）にカイラル材Ｓ−８１１（メルク社製）を２．４重量％添加したものを用いた。このようにして作製したコレステリック液晶表示素子を用い、フルカラーの液晶表示素子を作製した。
【００４５】
この第１例において、二つの液晶表示素子１０ａ，１０ｂの同色表示層の走査電極１４は、図３に示すように、接続部１４ａによって電気的に接続され、さらに、一つの走査駆動ＩＣ２１に接続部１４ｂによって電気的に接続される。この接続部１４ａ，１４ｂの結線パターンはフレキシブル配線によって行われる。
【００４６】
（液晶表示素子の第２例）
次に、液晶表示素子の第２例について説明する。この液晶表示素子の断面構造及び駆動部の構成は図２に示した液晶表示素子１０と同様である。
【００４７】
液晶表示素子１０ａ，１０ｂは前記電子ブック４０を構成するためにベースフィルム４１上に三つの表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを順次積層して製造する。図５はベースフィルム４１上に表示層１１Ｒを設けた状態を示し、液晶は枠状の封止材１７内に封止される。また、図６は中央部４６の断面を示し、矢印Ｂ方向に折り畳めるように、ベースフィルム４１には折り目溝４１ａが形成され、封止材１７には凹溝１７ａが形成されている。
【００４８】
図５では図示されていないが、走査電極１４は二つの液晶表示素子１０ａ，１０ｂ間で同色表示層にまたがって形成され、一つの走査駆動ＩＣ２１からパルス電圧を印加されるようになっている。折曲部である中央部４６に凹溝１７ａを形成したのは、折曲しやすくするためと、この折曲部で走査電極１４が断線しないようにするためである。凹溝１７ａの断面形状は任意であり、円弧形状であってもよい。
【００４９】
（各表示層への印加電圧）
前記第１例及び第２例である液晶表示素子１０の仕様及び各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの駆動電圧は以下の第１表、第２表に示すとおりである。第１表と第２表のものでは、表示層１１Ｇの厚さが異なっており、それに応じて駆動合成電圧が異なる。
【００５０】
【表１】

【００５１】
【表２】

【００５２】
（液晶表示素子の第３例）
次に、液晶表示素子１０の第３例について説明する。この液晶表示素子の断面構造及び駆動部の構成は図２に示した液晶表示素子１０と同様である。
【００５３】
液晶表示素子１０ａ，１０ｂは前記電子ブック４０を構成するために、ベースフィルム４１上に三つの表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを順次積層することは前記第１、第２例と同様であり、この第３例では図７に示すように、さらに、ベースフィルム４１上に走査駆動ＩＣ２１を配置した。これにて、駆動部のスペース効率が向上する。
【００５４】
（液晶表示素子の第４例）
次に、液晶表示素子の第４例を図８に示す。この液晶表示素子１０は、図９に示すように、各１枚のフィルム基板１２（１２ａ，１２ｂ）間に液晶１６を挟持し、フィルム基板１２を折り畳むことで積層構造としたものである。図８はその一部の断面を示し、一対のフィルム基板１２ａ，１２ｂはそれぞれ１枚に連続したものであり、各表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの走査電極１４も１本ずつ連続したものである。この場合、走査駆動ＩＣ２１は一つで済ますことができることは前述のとおりである。
【００５５】
本第４例の積層構造について説明すると、図９（Ａ）は上下一対の透明基板１２（１２ａ，１２ｂ）間にＲ，Ｇ，Ｂをそれぞれ表示する液晶が並べて挟持され、第１表示素子１０ａの表示層１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒ及び第２表示素子１０ｂの表示層１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒを形成した状態を示す。信号電極１３は各表示層１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒごとに信号駆動ＩＣ２２から電圧を印加される。一方、走査電極１４は全ての表示層１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒにわたって共通に設けられており、即ち、１枚の基板上にパターン形成されており、一つの走査駆動ＩＣ２１から電圧を印加される。
【００５６】
図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示した一対の基板１２を折り畳み、下からＲ，Ｇ，Ｂの順に積層してフルカラーの表示素子を構成し、さらに、支持プレート２０上に取り付けた状態を示す。
【００５７】
（複数の表示画面の配置例）
次に、１枚の支持プレート（可撓性を有する樹脂シート）上に、複数の表示画面を設けた情報表示装置を図１０に示す。図１０において、表示画面１０ａ，１０ｂ又は１０ｃはそれぞれが独立したフルカラー液晶表示素子である。これらの表示素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃはマトリクス状に設けられた走査電極１４と信号電極１３とによって、それらの交差点を１画素として駆動され、走査電極１４は各表示素子１０ａ，１０ｂ又は１０ｃ間で電気的に接続されていることは前述のとおりである。従って、信号電極１３を駆動する駆動ＩＣ２２は各表示素子１０ａ，１０ｂ又は１０ｃごとに配置されるが、走査電極１４を駆動する駆動ＩＣ２１は各表示素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対して共通のものが一つ配置される。
【００５８】
また、支持プレート１００は図１０中太い点線で示す中間部分１０１で各表示素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを内側にして折り畳むことができる。従って、保管や携帯時には折り畳んでおき、情報を見るときに開けることになる。
【００５９】
図１１は、各表示素子１０ａ，１０ｂ間の走査電極の電気的接続形態を示す。この接続は支持プレート１００の中間部分１０１の可撓性を損わないように行う必要がある。図１１（Ａ）はフレキシブルシート１３１上に形成した導体を介して接続した例を示す。図１１（Ｂ）は支持プレート１００上に形成した導体１３２を介して接続した例を示す。図１１（Ｃ）はフレキシブルなコネクタ１３３を介して接続した例を示す。
【００６０】
なお、各表示素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの走査電極１４は必ずしも電気的に接続されている必要はない。この場合には、図１２に示すように、各表示素子１０ａ，１０ｂごとに走査駆動ＩＣ２１が配置される。
【００６１】
（液晶表示素子の駆動回路及び駆動方法）
前記液晶表示素子の各表示層における画素構成は単純マトリクスであるため、図１３に示すように、走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍと信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎのｍ×ｎのマトリクスで表わすことができる。走査電極Ｒａと信号電極Ｃｂ（ａ，ｂはａ≦ｍ、ｂ≦ｎを満たす自然数）との交差部分の画素をＬＣａ−ｂとする。また、これらの電極群はそれぞれ走査駆動ＩＣ２１、信号駆動ＩＣ２２の出力端子に接続されており、これらの駆動ＩＣ２１，２２から各電極に走査電圧及び選択電圧が印加される。
【００６２】
なお、液晶表示素子の駆動回路は、前記マトリクス構成のドライバに限定されるものではなく、走査駆動ＩＣ２１の１ラインごとに、信号駆動ＩＣ２２からラインラッチメモリを介して画像データをシリアル転送してもよい。この場合、走査駆動ＩＣ２１はライン対応ではなく、シリアル用で済み、ドライバのコストが安価になる。
【００６３】
ここで、コレステリック相を示す液晶の捩れを解くための第１の閾値電圧をＶｔｈ１とすると、電圧Ｖｔｈ１を十分な時間印加した後に電圧を第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さい第２の閾値電圧Ｖｔｈ２以下に下げるとプレーナ状態になる。また、Ｖｔｈ２以上でＶｔｈ１以下の電圧を十分な時間印加するとフォーカルコニック状態になる。この二つの状態は電圧印加を停止した後でも安定に維持される。また、Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ２間の電圧を印加することにより、中間調の表示、即ち、階調表示が可能である。
【００６４】
前記液晶表示素子において、液晶の表示状態は印加電圧とパルス幅の関数になっている。各液晶に対して最初に最も低いＹ値（視感反射率）を示すフォーカルコニック状態にリセットしておいてから、幅が一定のパルス電圧を液晶に印加すると、図１４に示すように表示状態が変化する。図１４において、縦軸はＹ値（視感反射率）、横軸は印加電圧を示す。電圧Ｖｐのパルスが印加されると最も高いＹ値を示すプレーナ状態が選択され、電圧Ｖｆのパルスが印加されると最も低いＹ値を示すフォーカルコニック状態が選択される。また、その中間の電圧を印加すると、中間のＹ値を示すプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態が選択され、中間調表示が可能となる。
【００６５】
図１５は、本発明者らが試作したテストセルの液晶に印加したパルス電圧の波形（ａ），（ｂ）を示す。ここでは１画素のみを対象として、走査時には信号電極から選択信号のみを印加した。リセット信号の電圧を５０Ｖとし、波形（ａ）ではそのパルス幅（リセット時間）を２００ｍｓｅｃ、波形（ｂ）では５０ｍｓｅｃとした。そして、液晶をプレーナ状態にセットする選択信号を電圧１１０Ｖで５ｍｓｅｃ印加した。なお、ここでは１１０Ｖとしたが、この値に限定されるものではなく、液晶の材料、厚み、電圧のパルス幅によって他の値をとり得る。
【００６６】
波形（ａ）に示すように、リセット信号を２００ｍｓｅｃ印加した場合には、リセット前の液晶の状態がプレーナ状態であるかフォーカルコニック状態であるかに拘らず、選択信号を印加したときに良好なプレーナ状態を示し、選択信号の電圧値を変化させた際の階調表現も可能であった。一方、波形（ｂ）に示すように、リセット信号を５０ｍｓｅｃ印加した場合は、液晶が必ずしも充分にリセットされず、その後プレーナ状態にセットしたときのＹ値にばらつきを生じた。
【００６７】
以上の実験から判明したことは、リセット信号の印加時間を長くするに従って書き換え前の状態の影響を受けにくくなり、十分長くすると書き換え前の状態に拘らずに所望の表示状態に書き換えできることである。つまり、リセット信号を十分長く印加することで、前の状態の影響を受けなくなる。前記波形（ａ）ではリセット信号の印加時間を２００ｍｓｅｃとして４階調程度の表示が可能であることが判明したが、２００ｍｓｅｃ以上のリセット信号を印加すれば、初期状態の違いによる選択される表示状態の違いがなくなり、４階調以上の表示が可能となる。
【００６８】
（オン、オフ駆動）
図１６において、波形（ａ）は液晶表示素子１０をオフする駆動波形を示す。まず、１００Ｖのパルス電圧を印加して液晶をホメオトロピック状態とし、次に４０Ｖのパルス電圧を印加する。これにて、液晶はフォーカルコニック状態に変化してその状態を維持し、入射光を散乱する（オフ状態、即ちリセット）。
【００６９】
図１６において、波形（ｂ）は液晶表示素子１０をオンする駆動波形を示す。ここでは、液晶を前記リセット状態とした後、１００Ｖのパルス電圧を１ｍｓｅｃ印加する。この場合、液晶はプレーナ状態に変化し、電圧の印加を停止した後もその状態を維持し、入射光を透過／反射させる（オン状態）。
【００７０】
図１７は、画像データを書き換えるようにした駆動・画像信号処理回路を示す。この回路は制御部２７を中心として構成され、液晶表示素子１０には前記走査駆動ＩＣ２１、信号駆動ＩＣ２２が接続され、これらの駆動ＩＣ２１，２２は、それぞれ走査コントローラ２３、信号コントローラ２４からの制御信号によって駆動される。新たに表示する画像データはメモリ２６から信号コントローラ２４に入力されるが、その前に画像データ変換手段２５により選択信号に変換される。
【００７１】
（情報表示システム）
図１８は前記電子ブック４０を用いた情報表示システムの一例を示す。このシステムは、電子ブック４０にホスト装置５０を合体させたものである。ホスト装置５０は、信号処理部５２、コントローラ５３、ドライバ５４及び電池５５にて構成されている。情報記録媒体５１はカード型メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気メモリ等周知の記録媒体であり、ユーザがコンビニエンスストア等の販売店から購入又はレンタルで借り出し、ホスト装置５０に挿入する。挿入された情報記録媒体５１からの情報データは信号処理部５２に入力される。また、電池５５の残量は、電圧検出回路５６で検出した電圧をコントローラ５３に入力することで演算される。
【００７２】
（ベンディングシステム）
図１９は、電子ブック４０を持っているユーザに対して情報記録媒体５１を供給するベンディングシステムの第１例を示す。情報記録媒体５１は、出版社等が電子情報メーカとなって製作し、販売店であるコンビニエンスストアに専用ケーブル、電波を使った専用通信あるいはメンテナンスマンを介して持ち込まれる。ユーザはコンビニエンスストアにて所望の記録媒体５１を購入するかレンタルすることになる。コンビニエンスストアでユーザが自己の所有する電子ブック４０に所望の情報を格納するようにしてもよい。
【００７３】
図２０はベンディングシステムの第２例を示す。このベンディングシステムでは、ユーザがカタログ等を見て発注した情報を電子情報メーカがケーブル（電話回線）を介してユーザのパソコン７５へ転送する。ユーザはパソコン７５の画面上で転送された情報を出力するか、自己の所有する記録媒体５１に格納し、該記録媒体５１を介して電子ブック４０に入力する。また、発注を受けた電子情報メーカが記録媒体５１を直接ユーザへ配送してもよい。
【００７４】
（他の実施形態）
なお、本発明に係る情報表示装置及びその駆動方法は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更可能である。
【００７５】
特に、画像表示素子としては、メモリ性を有する素子として前記カイラルネマティック液晶以外に、強誘電体液晶やエレクトロクロミック等の各種材料を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る情報表示装置の一実施形態である電子ブックを示す正面図。
【図２】前記電子ブックに設けられている液晶表示素子の第１例を示す断面図。
【図３】前記液晶表示素子の製作工程を示す説明図。
【図４】前記液晶表示素子の製作工程を示す説明図。
【図５】液晶表示素子の第２例の製作工程を示す断面図。
【図６】図５のＸ−Ｘ拡大断面図。
【図７】液晶表示素子の第３例の製作工程を示す説明図。
【図８】液晶表示素子の第４例を示す断面図。
【図９】液晶表示素子の第４例を示し、（Ａ）は展開図、（Ｂ）は折り畳んで積層した状態の説明図。
【図１０】本発明に係る情報表示装置における各種の画面配置を示す説明図。
【図１１】本発明に係る情報表示装置において、走査電極の各種接続状態を示す説明図。
【図１２】本発明に係る情報表示装置の他の駆動部を備えた例を示す説明図。
【図１３】液晶表示素子のマトリクス駆動回路を示すブロック図。
【図１４】前記マトリクス駆動回路で選択信号に印加する電圧とＹ値との関係を示すグラフ。
【図１５】液晶表示素子のテストセルに実験的に印加した電圧波形を示すチャート図。
【図１６】液晶表示素子を駆動する電圧波形を示すチャート図。
【図１７】液晶表示素子の駆動・画像信号処理回路を示すブロック図。
【図１８】前記電子ブックを含む情報表示システムの一例を示すブロック図。
【図１９】記録媒体のベンディングシステムの第１例を示す説明図。
【図２０】記録媒体のベンディングシステムの第２例を示す説明図。
【符号の説明】
１０…液晶表示素子
１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒ…表示層
１３…信号電極
１４…走査電極
２１…走査駆動ＩＣ
４０…電子ブック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an information display device including a plurality of color display elements and a driving method thereof.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Currently, information is provided over a wide area by printed matter, but there are concerns about the point of being discarded as garbage and the depletion of forest resources for pulp and paper. The present inventors distribute information that has been printed on conventional paper in a state of being recorded on a digital information recording medium, and then distribute the information on LC (liquid crystal; liquid crystal), EL (electroluminescence), PDP (plasma plasma). An electronic book system is being developed with the concept that if the user can read the information on a display device such as a display panel, the consumption of paper itself can be suppressed and the resource problem can be alleviated. As information, I think that such a system can replace all printed materials such as books (paperback books, weekly magazines, monthly magazines, specialized magazines, etc.), newspapers, and advertisement magazines.
[0003]
In the electronic book system, an issuer (manufacturer) distributes digital information of books as a recording medium, and a general user who owns a reproduction display device (or owns it by rental) uses the recording medium as a main body of the electronic book device. It is a system of inserting and viewing (reproducing) information.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to achieve the above systematization, it is necessary to make the device as small and thin as a book that can be freely opened and viewed anywhere. In particular, it is desired to reduce cost by reducing expensive driver ICs for driving. In order to reduce the weight and thickness of the display device, it is preferable to employ a reflective liquid crystal display element having a memory property that does not require power to maintain display and does not require a light source.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an information display device and a driving method thereof that can simplify the configuration of the drive unit and achieve cost reduction. Further, the present invention proposes an information display device that is put into practical use as a portable electronic book and that also takes into account the supply form (bending system) of electronic information.
[0006]
Configuration, operation and effect of the invention
In order to achieve the above object, the present invention provides a display layer that displays R, G, and B colors, respectively. Are stacked and each forms a separate independent screen In the information display device including a plurality of color display elements, each of the display layers is driven by a voltage applied to scan electrodes and signal electrodes provided in a matrix, and is provided in each of the same color display layers of the plurality of color display elements. The same voltage was applied to the scan electrodes.
[0007]
Each of the R, G, and B display layers constituting one unit of color display element has a different drive voltage value. This drive voltage is defined by the voltage difference applied from the scan electrode and the signal electrode. That is, if a constant voltage value is applied to the scan electrode, a necessary drive voltage can be obtained by adjusting the voltage value applied to the signal electrode.
[0008]
As described above, in the present invention, since the same voltage is applied to the scan electrodes of the same color display layers of the plurality of color display elements, the number of scan drivers (ICs) can be reduced, and the cost can be reduced. be able to. The scanning electrode can be provided in common over all display layers of at least one color display element. Thereby, the structure of a drive part is simplified more.
[0009]
Furthermore, the information display device according to the present invention is intended to be put into practical use as a portable electronic book. For example, it is preferable that the display screen configured by two color display elements be folded. In this case, if the two color display elements are electrically connected by a flexible connecting means, it greatly contributes to simplification of the scanning electrode and its driving unit.
[0010]
In the information display device according to the present invention, it is preferable to use a reflective liquid crystal display element having a memory property. As the liquid crystal, it is preferable to use a liquid crystal that exhibits a cholesteric phase at room temperature (for example, chiral nematic liquid crystal). The liquid crystal having this kind of memory property has no risk of breakage because it is not necessary to use glass for the substrate. Further, the orientation control is easy, the viewing angle is wide, and unevenness does not occur even on a large screen. In addition, since it has a memory property, it is economical because it does not consume power to maintain the display, the adverse effect of noise does not occur, and the display can be maintained even when the power is shut off.
[0011]
In particular, a configuration in which a chiral nematic liquid crystal and a resin structure are sandwiched between transparent plastic films can provide an information display device that is thin, lightweight, and strong against external forces (bending and impact). It is most suitable for portable information devices such as e-books.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an information display device and a driving method thereof according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following embodiment, an example in which the present invention is mainly applied to an electronic book will be described.
[0013]
(Appearance of e-book)
FIG. 1 shows an appearance of an electronic book 40 according to an embodiment of the present invention. The electronic book 40 is foldable at the central portion 46, and the liquid crystal display element 10 is arranged on the left and right to constitute the first screen and the second screen. Each screen is similar to a normal book or magazine. Various character / image information can be displayed. The liquid crystal display element 10 is driven by a matrix method using a liquid crystal having a memory property, and the configuration and the driving method will be described in detail later. A lower part of the main body where the first screen is arranged is an operation unit, and a power switch 43 and various operation switches 44 are provided.
[0014]
(First example of liquid crystal display element)
Next, the configuration of the first example of the liquid crystal display element will be described with reference to FIG. The liquid crystal display element 10 includes a red display layer 11R that performs display by switching between red selective reflection and a transparent state via a light absorption layer 19 on a base film 41, and a green selective reflection and a transparent state on the red display layer 11R. A green display layer 11G for displaying by switching is laminated, and a blue display layer 11B for displaying by switching the blue selective reflection and the transparent state is further laminated thereon.
[0015]
Each of the display layers 11R, 11G, and 11B is obtained by sandwiching the resin columnar structure 15 and the liquid crystal 16 between the transparent substrates 12 on which the

transparent electrodes

13 and 14 are formed, respectively. Further, an alignment control film or an insulating film (not shown) may be provided on the

transparent electrodes

13 and 14.
[0016]
In the first example, the

transparent electrodes

13 and 14 of the display layers 11B, 11G, and 11R are connected to the scanning drive IC 21 and the signal drive IC 22, respectively, and a predetermined pulse voltage V between the

transparent electrodes

13 and 14, respectively. _B , V _G , V _R Is applied. In response to this applied voltage, the display is switched between a transparent state in which the liquid crystal 16 transmits visible light and a selective reflection state in which visible light is selectively reflected.
[0017]
When the electronic book 40 is configured, the two liquid crystal display elements 10 are formed on the base film 41 so as to overlap each other by three layers. In this case, the scanning electrodes 14 of the same color display layer of each display element 10 are electrically connected to each other, and the same pulse voltage is applied from one scanning driving IC (see FIG. 3).
[0018]
The

transparent electrodes

13 and 14 provided on the display layers 11R, 11G, and 11B are each composed of a plurality of strip electrodes arranged in parallel at fine intervals, and the alignment directions of the strip electrodes are perpendicular to each other. They are facing each other. The upper and lower strip electrodes are sequentially energized. That is, display is performed by sequentially applying voltages to each liquid crystal 16 in a matrix. By performing such matrix driving sequentially or simultaneously for each display layer, a full color image is displayed on the liquid crystal display element 10.
[0019]
By providing the light absorption layer 19 in the lowermost layer with respect to the direction in which the light absorption layer 19 is observed (direction of arrow A), all the light transmitted through the display layers 11R, 11G, and 11B is absorbed by the light absorption layer 19. That is, if all the display layers are transparent, the display is black. As such a light absorption layer 19, a black film can be used, for example. Alternatively, a black paint such as black ink may be applied to the lowermost surface of the display element 10 to form the light absorption layer 19.
[0020]
(Various materials for display elements)
As the transparent substrate 12, it is preferable to use a transparent resin film. Examples of the material for the transparent resin film include polyarylate resin, polyether sulfone resin, polycarbonate resin, norbornene resin, amorphous polyolefin resin, and modified acrylate resin. The characteristics of the resin film are high translucency, no optical anisotropy, dimensional stability, surface smoothness, friction resistance, bending resistance, high electrical insulation, chemical resistance, liquid crystal resistance, heat resistance. Further, moisture resistance, gas barrier properties, etc. are required.
[0021]
As the

transparent electrodes

13 and 14, transparent electrodes such as ITO and Nesa film can be used, and those formed on the transparent substrate 12 using a sputtering method or a vacuum deposition method are used. Moreover, about the transparent electrode 14 of the lowest layer, a black electrode can be used including the role as a light absorber.
[0022]
As the liquid crystal 16, a liquid crystal that exhibits a cholesteric phase at room temperature is particularly preferable. Further, a chiral nematic liquid crystal obtained by adding a chiral dopant to the nematic liquid crystal can also be used.
[0023]
A nematic liquid crystal has rod-like liquid crystal polymers arranged in parallel but does not have a layered structure. As the nematic liquid crystal, various single liquid crystals such as biphenyl compounds, tolan compounds, pyrimidine compounds, cyclohexane compounds, or mixed liquid crystals thereof can be used, and those having positive dielectric anisotropy are preferable. Specifically, liquid crystals K15 and M15 containing a cyanobiphenyl compound as a main component, mixed liquid crystal MN1000XX (all manufactured by Chisso), E44, ZLI-1565, TL-213, BL-035 (all manufactured by Merck), etc. Is mentioned.
[0024]
A chiral dopant is an additive having an action of twisting molecules of a nematic liquid crystal when added to the nematic liquid crystal. By adding a chiral dopant to the nematic liquid crystal, a helical structure of liquid crystal molecules having a predetermined twist interval is generated, thereby exhibiting a cholesteric phase.
[0025]
The chiral nematic liquid crystal has the advantage that the pitch of the spiral structure can be changed by changing the amount of the chiral dopant added, whereby the selective reflection wavelength of the liquid crystal can be controlled. In general, the term “helical pitch” defined by the distance between molecules when the liquid crystal molecules are rotated 360 degrees along the helical structure of the liquid crystal molecules is used as a term representing the pitch of the helical structure of the liquid crystal molecules. .
[0026]
As the chiral dopant, a nematic liquid crystal molecule having a layered helical structure can be used. For example, a nematic liquid crystal such as a biphenyl compound, a terphenyl compound, or an ester compound. Specifically, commercially available chiral dopants S811, CB15, S1011, CE2 (all manufactured by Merck) or the like obtained by bonding an optically active group as a terminal group of the compound can be used. A cholesteric liquid crystal having a cholesteric ring typified by cholesteric nonanoate (CN) can also be used as a chiral dopant.
[0027]
As the chiral dopant added to the nematic liquid crystal, a plurality of types of chiral dopants may be mixed and used, and in addition to the same combination of optical rotations, combinations of different optical rotations may be used. The use of multiple types of chiral dopants changes the phase transition temperature of the cholesteric liquid crystal, reduces the change in the selective reflection wavelength according to the temperature change, as well as dielectric anisotropy, refractive index anisotropy and viscosity. Various physical property values of the cholesteric liquid crystal such as can be changed, and the function as a display element is improved.
[0028]
As a material used for the columnar structure 15, for example, a thermoplastic resin can be used. For this purpose, it is desired that the material softens by heating and solidifies by cooling, does not cause a chemical reaction with the liquid crystal material to be used, and has appropriate elasticity.
[0029]
Specific examples include, for example, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polymethacrylate resin, polyacrylate resin, polyvinyl acetate resin, polystyrene resin, polyamide resin, polyethylene resin, polypropylene resin, fluorine resin, polyurethane. Examples thereof include resins, polyacrylonitrile resins, polyvinyl ether resins, polyvinyl ketone resins, polyvinyl pyrrolidone resins, polycarbonate resins, and chlorinated polyether resins.
[0030]
The columnar structure 15 may be formed from a material that includes a single material or a mixture of these materials, or at least one of these materials or a mixture thereof.
[0031]
The substance is printed using a pattern so as to form a dot column shape using a known printing method. Depending on the size of the liquid crystal display element and the pixel resolution, the size of the cross-sectional shape, the arrangement pitch, and the shape (such as a cylinder, a drum shape, and a polygon) are appropriately selected. Moreover, it is more preferable to arrange the columnar structures 15 preferentially between the electrodes 13 because the aperture ratio is improved.
[0032]
Further, the shape may be a stripe shape instead of a dot shape, and may be selected according to the purpose. Furthermore, in order to improve the accuracy of controlling the gap between the substrates 12, when forming the columnar structure 15, a spacer material having a size smaller than the resin film thickness, such as glass fiber, ball-shaped glass or ceramic powder, or an organic material. When the spherical particles made of are arranged so that the gap is not easily changed by heating or pressurization, the gap accuracy is further improved, and voltage unevenness, color unevenness and the like can be reduced.
[0033]
(Color display)
In the display layers 11R, 11G, and 11B using such chiral nematic liquid crystal, when the selective reflection wavelength of the cholesteric liquid crystal is in the visible light region, the helical axis of the cholesteric liquid crystal molecule becomes almost parallel to the substrate surface. In the focal conic arrangement state, although it is faintly scattered with respect to incident visible light, it becomes a transparent state that is almost transmitted. In the planar alignment state in which the helical axes of the cholesteric liquid crystal molecules are substantially perpendicular to the substrate surface, light having a wavelength corresponding to the helical pitch is selectively reflected with respect to incident visible light. These two states can be switched by a change in a field such as a predetermined electric field, magnetic field, or temperature, and each state is maintained even if the field disappears, that is, has a memory property.
[0034]
When using a chiral nematic liquid crystal from the above characteristics, the amount of chiral dopant added to the nematic liquid crystal is adjusted, the helical pitch of the chiral nematic liquid crystal is selected, and the selective reflection wavelengths are, for example, red light, green light, By adjusting the wavelength range corresponding to blue light, light in the wavelength range corresponding to red, green, and blue is selectively reflected in the planar arrangement state, and visible light is reflected in the focal conic arrangement state. A liquid crystal material in a transparent state is obtained. A full-color liquid crystal display element can be obtained by sandwiching the liquid crystal material thus obtained between the transparent electrodes.
[0035]
The liquid crystal display element 10 in which the display layers 11R, 11G, and 11B manufactured with the material configuration described above are stacked has a blue display layer 11B and a green display layer 11G in a transparent state in which the liquid crystal 16 has a focal conic arrangement, By making the red display layer 11R into a selective reflection state in which the liquid crystal 16 has a planar arrangement, red display can be performed. Further, the blue display layer 11B is in a transparent state in which the liquid crystal 16 has a focal conic arrangement, and the green display layer 11G and the red display layer 11R are in a selective reflection state in which the liquid crystal 16 has a planar arrangement, thereby displaying yellow. It can be carried out. Similarly, it is possible to display red, green, blue, white, cyan, magenta, yellow, and black by appropriately selecting the state of each color display layer from a transparent state and a selective reflection state. Further, by selecting an intermediate selective reflection state as the state of each

color display layer

11R, 11G, 11B, an intermediate color can be displayed, and can be used as a full color display element.
[0036]
Furthermore, the order of stacking the display layers 11R, 11G, and 11B in the liquid crystal display element 10 may be other than that shown in FIG. However, considering that light in the long wavelength region has a higher transmittance than that in the short wavelength region, the selective reflection wavelength of the liquid crystal contained in the upper layer is selectively reflected by the liquid crystal contained in the lower layer. When the wavelength is shorter than the wavelength, more light is transmitted to the lower layer, so that bright display can be performed. Accordingly, the blue display layer 11B, the green display layer 11G, and the red display layer 11R are most desirable in order from the observation side (in the direction of arrow A), and this state provides the most preferable display quality.
[0037]
(Manufacturing example of liquid crystal display element)
The resin columnar structure 15 is formed on the upper substrate 12 by the printing method. FIG. 3 schematically shows a state in which the structure 15 and the scanning electrode 14 are provided on two substrates. The resin film as the substrate is 20 μm PES (polyether sulfone: manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), and further, a screen printing coater MS400 (Murakami) using a dot pattern of polyvinyl chloride with a thickness of about 15 μm. And the resin structure 15 was formed.
[0038]
An ITO thin film having a thickness of 700 angstroms was formed on the resin film by a known sputtering method to form a scanning electrode 14. Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 4000 angstroms was stacked with the same apparatus to form an insulating film.
[0039]
Next, the temperature of the resin film was adjusted to 25 ° C., and the sealing material 17 was printed around the thermoplastic polyester resin using the screen printing applicator MS400. After printing, the whole was heated on a hot plate at 80 ° C. for 20 minutes to dry the solvent contained in the columnar structure 15 and the sealing material 17.
[0040]
As a result, as an example, a columnar structure 15 having a diameter of 35 μm, a height of 10 μm, and a pitch of 350 μm, and a sealing material 17 having a width of 1 mm and a height of 10 μm were formed.
[0041]
Next, SE-610 (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) as an orientation control material was applied to a thickness of about 500 angstroms by a known spin coating method, and heated at 180 ° C. for 1 hour.
[0042]
Next, another PES to be the lower substrate (same as the upper side, where signal electrodes are formed) is prepared, and the upper film is overlapped so that the band-like electrode surface faces, and FIG. The liquid crystal 16 was dropped between the two films 12 by the apparatus shown in FIG. However, at this stage, the end sealing region was left open without heating and pressurization so that excess liquid crystal could be discharged to the outside.
[0043]
Next, both the laminated films 12 are sandwiched between two flat plates made of stainless steel, and 0.37 kg / cm. ² The whole surface of the film 12 was bonded together by leaving it in a constant temperature bath at 160 ° C. for 1 hour. Then, the thermostat was turned off and cooled to room temperature while a load was applied. UV curable resin Photorec A-704-60 (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) was applied to the periphery of both films 12, and ultraviolet rays were irradiated to complete sealing.
[0044]
As the liquid crystal material, for example, a material obtained by adding 2.4% by weight of chiral material S-811 (manufactured by Merck) to MLC60668-000 (nematic liquid crystal material manufactured by Merck) was used. A full-color liquid crystal display device was manufactured using the cholesteric liquid crystal display device thus manufactured.
[0045]
In this first example, the scanning electrodes 14 of the same color display layer of the two liquid

crystal display elements

10a and 10b are electrically connected by a connecting portion 14a and further connected to one scanning driving IC 21 as shown in FIG. It is electrically connected by the part 14b. The connection pattern of the

connection portions

14a and 14b is performed by flexible wiring.
[0046]
(Second example of liquid crystal display element)
Next, a second example of the liquid crystal display element will be described. The cross-sectional structure of the liquid crystal display element and the configuration of the drive unit are the same as those of the liquid crystal display element 10 shown in FIG.
[0047]
The liquid

crystal display elements

10a and 10b are manufactured by sequentially laminating three

display layers

11R, 11G, and 11B on a base film 41 to constitute the electronic book 40. FIG. 5 shows a state in which the display layer 11 </ b> R is provided on the base film 41, and the liquid crystal is sealed in the frame-shaped sealing material 17. 6 shows a cross section of the central portion 46, and the base film 41 is formed with a fold groove 41a and the sealing material 17 is formed with a concave groove 17a so as to be folded in the arrow B direction.
[0048]
Although not shown in FIG. 5, the scanning electrode 14 is formed across the same color display layer between the two liquid

crystal display elements

10 a and 10 b, and a pulse voltage is applied from one scanning drive IC 21. The reason why the concave groove 17a is formed in the central portion 46, which is a bent portion, is to make it easier to bend and to prevent the scanning electrode 14 from being disconnected at the bent portion. The cross-sectional shape of the concave groove 17a is arbitrary, and may be an arc shape.
[0049]
(Applied voltage to each display layer)
The specifications of the liquid crystal display element 10 as the first example and the second example and the driving voltages of the display layers 11R, 11G, and 11B are as shown in Tables 1 and 2 below. The thicknesses of the display layer 11G are different between those in Tables 1 and 2, and the drive combined voltage is different accordingly.
[0050]
[Table 1]

[0051]
[Table 2]

[0052]
(Third example of liquid crystal display element)
Next, a third example of the liquid crystal display element 10 will be described. The cross-sectional structure of the liquid crystal display element and the configuration of the drive unit are the same as those of the liquid crystal display element 10 shown in FIG.
[0053]
Since the liquid

crystal display elements

10a and 10b constitute the electronic book 40, the three

display layers

11R, 11G, and 11B are sequentially laminated on the base film 41 in the same manner as in the first and second examples. In the third example, as shown in FIG. 7, the scanning drive IC 21 is further arranged on the base film 41. This improves the space efficiency of the drive unit.
[0054]
(Fourth example of liquid crystal display element)
Next, a fourth example of the liquid crystal display element is shown in FIG. As shown in FIG. 9, the liquid crystal display element 10 has a laminated structure in which the liquid crystal 16 is sandwiched between one film substrate 12 (12a, 12b) and the film substrate 12 is folded. FIG. 8 shows a part of the cross section, in which the pair of

film substrates

12a and 12b are each continuous, and the scanning electrodes 14 of the display layers 11R, 11G, and 11B are also continuous one by one. . In this case, as described above, only one scan driving IC 21 can be used.
[0055]
The laminated structure of the fourth example will be described. In FIG. 9A, liquid crystals for displaying R, G, and B are arranged side by side between a pair of upper and lower transparent substrates 12 (12a, 12b), and the first display element 10a. The display layers 11B, 11G, and 11R and the display layers 11B, 11G, and 11R of the second display element 10b are formed. A voltage is applied to the signal electrode 13 from the signal driving IC 22 for each of the display layers 11B, 11G, and 11R. On the other hand, the scanning electrode 14 is provided in common over all the display layers 11B, 11G, and 11R, that is, is formed in a pattern on one substrate, and a voltage is applied from one scanning drive IC 21.
[0056]
9B, the pair of substrates 12 shown in FIG. 9A is folded and stacked in the order of R, G, B from below to form a full-color display element, and further mounted on the support plate 20. Indicates the state.
[0057]
(Arrangement example of multiple display screens)
Next, FIG. 10 shows an information display device in which a plurality of display screens are provided on a single support plate (a flexible resin sheet). In FIG. 10, each of the

display screens

10a, 10b or 10c is an independent full-color liquid crystal display element. These

display elements

10a, 10b, and 10c are driven by a scanning electrode 14 and a signal electrode 13 provided in a matrix form so that the intersection of the

display elements

10a, 10b, and 10c is one pixel. The electrical connection is as described above. Accordingly, the driving IC 22 that drives the signal electrode 13 is arranged for each

display element

10a, 10b, or 10c, but the driving IC 21 that drives the scanning electrode 14 is common to the

display elements

10a, 10b, and 10c. One is arranged.
[0058]
Further, the support plate 100 can be folded with the

display elements

10a, 10b, and 10c facing inward at an intermediate portion 101 indicated by a thick dotted line in FIG. Therefore, it is folded when stored or carried and opened when viewing information.
[0059]
FIG. 11 shows an electrical connection form of the scan electrodes between the

display elements

10a and 10b. This connection needs to be made so as not to impair the flexibility of the intermediate portion 101 of the support plate 100. FIG. 11A shows an example in which connection is made through a conductor formed on the flexible sheet 131. FIG. 11B shows an example in which connection is made via a conductor 132 formed on the support plate 100. FIG. 11C shows an example of connection through a flexible connector 133.
[0060]
In addition, the scanning electrode 14 of each

display element

10a, 10b, 10c does not necessarily need to be electrically connected. In this case, as shown in FIG. 12, a scanning drive IC 21 is arranged for each

display element

10a, 10b.
[0061]
(Drive circuit and drive method of liquid crystal display element)
Since the pixel configuration in each display layer of the liquid crystal display element is a simple matrix, as shown in FIG. 13, it can be represented by an m × n matrix of scan electrodes R1, R2 to Rm and signal electrodes C1, C2 to Cn. it can. Let LCa-b be the pixel at the intersection of the scan electrode Ra and the signal electrode Cb (a and b are natural numbers satisfying a ≦ m and b ≦ n). These electrode groups are connected to the output terminals of the scanning drive IC 21 and the signal driving IC 22, respectively, and a scanning voltage and a selection voltage are applied to these electrodes from these driving

ICs

21 and 22.
[0062]
The driving circuit of the liquid crystal display element is not limited to the driver having the matrix configuration, and image data may be serially transferred from the signal driving IC 22 via the line latch memory for each line of the scanning driving IC 21. Good. In this case, the scan driving IC 21 is not line-compatible but serial-use, and the cost of the driver is reduced.
[0063]
Here, assuming that the first threshold voltage for untwisting the liquid crystal exhibiting the cholesteric phase is Vth1, the second threshold voltage Vth2 that is smaller than the first threshold voltage Vth1 after the voltage Vth1 is applied for a sufficient time. Lower to below to enter the planar state. Further, when a voltage not lower than Vth2 and not higher than Vth1 is applied for a sufficient time, a focal conic state is established. These two states are maintained stably even after the voltage application is stopped. Further, by applying a voltage between Vth1 and Vth2, halftone display, that is, gradation display is possible.
[0064]
In the liquid crystal display element, the display state of the liquid crystal is a function of the applied voltage and the pulse width. When a pulse voltage having a constant width is applied to the liquid crystal after the liquid crystal is first reset to the focal conic state showing the lowest Y value (luminous reflectance), the display state is displayed as shown in FIG. Changes. In FIG. 14, the vertical axis represents the Y value (luminous reflectance), and the horizontal axis represents the applied voltage. When the pulse of voltage Vp is applied, the planar state showing the highest Y value is selected, and when the pulse of voltage Vf is applied, the focal conic state showing the lowest Y value is selected. When the intermediate voltage is applied, a state in which the planar state and the focal conic state showing the intermediate Y value are mixed is selected, and halftone display is possible.
[0065]
FIG. 15 shows the waveforms (a) and (b) of the pulse voltage applied to the liquid crystal of the test cell prototyped by the inventors. Here, only one pixel is targeted, and only a selection signal is applied from the signal electrode during scanning. The voltage of the reset signal was 50 V, the pulse width (reset time) was 200 msec in waveform (a), and 50 msec in waveform (b). A selection signal for setting the liquid crystal to the planar state was applied at a voltage of 110 V for 5 msec. In addition, although it was set to 110V here, it is not limited to this value, Other values can be taken according to the material of liquid crystal, thickness, and the pulse width of a voltage.
[0066]
As shown in the waveform (a), when the reset signal is applied for 200 msec, it is satisfactory when the selection signal is applied regardless of whether the liquid crystal state before the reset is the planar state or the focal conic state. It was possible to express the gradation when the voltage value of the selection signal was changed by showing the planar state. On the other hand, as shown in the waveform (b), when the reset signal was applied for 50 msec, the liquid crystal was not necessarily reset sufficiently, and the Y value when it was set to the planar state thereafter varied.
[0067]
What has been found from the above experiments is that the longer the reset signal application time, the less affected by the state before rewriting, and when sufficiently long, the display state can be rewritten to a desired display state regardless of the state before rewriting. That is, by applying the reset signal for a sufficiently long time, it is not affected by the previous state. In the waveform (a), it has been found that display of about 4 gradations is possible with the application time of the reset signal being 200 msec. However, if a reset signal of 200 msec or more is applied, the display state selected depending on the initial state is selected. This eliminates the difference and enables display of four or more gradations.
[0068]
(On / off drive)
In FIG. 16, a waveform (a) shows a driving waveform for turning off the liquid crystal display element 10. First, a pulse voltage of 100 V is applied to bring the liquid crystal into a homeotropic state, and then a pulse voltage of 40 V is applied. As a result, the liquid crystal changes to the focal conic state and maintains that state, and scatters incident light (off state, that is, reset).
[0069]
In FIG. 16, a waveform (b) shows a driving waveform for turning on the liquid crystal display element 10. Here, after the liquid crystal is brought into the reset state, a pulse voltage of 100 V is applied for 1 msec. In this case, the liquid crystal changes to a planar state, maintains that state even after the application of voltage is stopped, and transmits / reflects incident light (ON state).
[0070]
FIG. 17 shows a drive / image signal processing circuit in which image data is rewritten. This circuit is configured around the control unit 27, and the liquid crystal display element 10 is connected to the scanning drive IC 21 and the signal drive IC 22, and these

drive ICs

21 and 22 are supplied with control signals from the scan controller 23 and the signal controller 24, respectively. Driven by. The image data to be newly displayed is input from the memory 26 to the signal controller 24, but before that, it is converted into a selection signal by the image data conversion means 25.
[0071]
(Information display system)
FIG. 18 shows an example of an information display system using the electronic book 40. This system is a combination of an electronic book 40 and a host device 50. The host device 50 includes a signal processing unit 52, a controller 53, a driver 54, and a battery 55. The information recording medium 51 is a well-known recording medium such as a card-type memory, CD-ROM, magnetic memory, etc., and a user borrows it from a store such as a convenience store by purchase or rental and inserts it into the host device 50. Information data from the inserted information recording medium 51 is input to the signal processing unit 52. Further, the remaining amount of the battery 55 is calculated by inputting the voltage detected by the voltage detection circuit 56 to the controller 53.
[0072]
(Vending system)
FIG. 19 shows a first example of a vending system that supplies an information recording medium 51 to a user who has an electronic book 40. The information recording medium 51 is manufactured by a publisher or the like as an electronic information maker, and is brought into a convenience store as a store through a dedicated cable, dedicated communication using radio waves, or a maintenance man. The user purchases or rents a desired recording medium 51 at a convenience store. The user may store desired information in the electronic book 40 owned by the user at the convenience store.
[0073]
FIG. 20 shows a second example of the bending system. In this bending system, information ordered by a user by looking at a catalog or the like is transferred by an electronic information manufacturer to a user's personal computer 75 via a cable (telephone line). The user outputs the information transferred on the screen of the personal computer 75 or stores it in the recording medium 51 owned by the user and inputs it into the electronic book 40 through the recording medium 51. In addition, the electronic information manufacturer that has received the order may deliver the recording medium 51 directly to the user.
[0074]
(Other embodiments)
The information display device and the driving method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously changed within the scope of the gist.
[0075]
In particular, as the image display element, various materials such as ferroelectric liquid crystal and electrochromic can be used in addition to the chiral nematic liquid crystal as an element having a memory property.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an electronic book which is an embodiment of an information display device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a first example of a liquid crystal display element provided in the electronic book.
FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of the liquid crystal display element.
FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of the liquid crystal display element.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a second example of the liquid crystal display element.
6 is an enlarged sectional view taken along line XX in FIG.
FIG. 7 is an explanatory view showing a manufacturing process of a third example of the liquid crystal display element.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a fourth example of a liquid crystal display element.
FIGS. 9A and 9B show a fourth example of a liquid crystal display element, in which FIG. 9A is a developed view, and FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing various screen arrangements in the information display device according to the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing various connection states of scan electrodes in the information display apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is an explanatory view showing an example provided with another driving unit of the information display device according to the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a matrix driving circuit of a liquid crystal display element.
FIG. 14 is a graph showing a relationship between a voltage applied to a selection signal and a Y value in the matrix driving circuit.
FIG. 15 is a chart showing voltage waveforms experimentally applied to a test cell of a liquid crystal display element.
FIG. 16 is a chart showing voltage waveforms for driving a liquid crystal display element.
FIG. 17 is a block diagram showing a driving / image signal processing circuit of a liquid crystal display element.
FIG. 18 is a block diagram illustrating an example of an information display system including the electronic book.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a first example of a recording medium bending system;
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a second example of a recording medium bending system.
[Explanation of symbols]
10 ... Liquid crystal display element
11B, 11G, 11R ... display layer
13 ... Signal electrode
14 ... Scanning electrode
21 ... Scanning drive IC
40 ... electronic book

Claims

In an information display device comprising a plurality of color display elements in which display layers for displaying each color of R, G, and B are laminated and each of which constitutes a separate independent screen ,
Each display layer is driven by a voltage applied to scan electrodes and signal electrodes provided in a matrix, and the same voltage is applied to the scan electrodes provided in the same color display layers of a plurality of color display elements. That
An information display device.

In an information display device comprising a plurality of color display elements in which display layers for displaying each color of R, G, and B are laminated and each of which constitutes a separate independent screen ,
Each display layer is driven by a voltage applied to scan electrodes and signal electrodes provided in a matrix, and the scan electrodes provided in the same color display layers of a plurality of color display elements are electrically connected to each other. ,
An information display device.

3. The information display device according to claim 1, wherein the scanning electrode is provided in common over all display layers of at least one color display element.

4. The information display device according to claim 1, wherein different voltages are applied to signal electrodes provided on each display layer of the color display element.

5. The information display device according to claim 1, wherein the plurality of color display elements are electrically connected by a flexible connecting means.

6. The information display device according to claim 5, wherein the substrate portion on which the flexible connecting means is installed is bendable, and has a concave portion on the inner surface side to be bent.

6. The information display apparatus according to claim 1, wherein the color display element is a reflective liquid crystal display element having a memory property.

In a driving method of an information display device including a plurality of color display elements in which display layers for displaying each color of R, G, and B are stacked and each of which constitutes another independent screen ,
Each display layer is driven by applying a voltage to scan electrodes and signal electrodes provided in a matrix,
Applying the same voltage to the scanning electrodes provided in the same color display layers of a plurality of color display elements;
A driving method characterized by the above.

9. The driving method according to claim 8, wherein different voltages are applied to signal electrodes provided in each display layer of the color display element.