JP4313702B2 - Liquid crystal display element and driving method thereof - Google Patents
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本発明は、液晶表示素子の駆動方法、特に、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素子の駆動方法に関する。 The present invention relates to a method for driving a liquid crystal display element, and more particularly to a method for driving a cholesteric liquid crystal display element in which a voltage waveform is input to a liquid crystal layer from a plurality of common electrodes and a plurality of segment electrodes that intersect with each other in an opposing state.
コレステリック相を示しメモリー性を有する液晶表示素子を駆動する方法が、特開平11−326871号公報に開示されている。この方法は、コモン電極とセグメント電極が交差する電極間の液晶に電圧を印加して、液晶の配列状態をリセット時にフォーカルコニック状態にする駆動方法である。このような駆動方法は、フォーカルコニックリセット法(FCR法)と呼ばれている。 A method for driving a liquid crystal display element exhibiting a cholesteric phase and having a memory property is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-326871. This method is a driving method in which a voltage is applied to the liquid crystal between the electrodes where the common electrode and the segment electrode intersect to bring the liquid crystal alignment state into a focal conic state at the time of reset. Such a driving method is called a focal conic reset method (FCR method).
このフォーカルコニックリセット法は、全画素をフォーカルコニック状態にするリセット期間と、1行目から末行目までのコモン電極に、順次、選択信号電圧を印加する選択期間および非選択信号電圧を印加する維持期間とからなる書換え期間と、その後全ての画素に表示維持信号を印加する表示状態を保つ表示期間とを有している。 In the focal conic reset method, a selection period in which a selection signal voltage is applied and a non-selection signal voltage are sequentially applied to a reset period in which all pixels are in a focal conic state, and a common electrode from the first row to the last row. A rewriting period including a sustain period, and a display period for maintaining a display state in which a display sustain signal is applied to all pixels thereafter.
このフォーカルコニックリセット法によれば、パルス電圧−視感反射率特性の特性カーブの形状(略S字型)は、書換え時間の大小によらず変わらず(崩れることなく)、すなわちプレーナー状態とフォーカルコニック状態での1行目と末行目におけるそれぞれの反射率はほぼ同じであって、一定のコントラスト表示が得られ、かつパネルの表示エリア全域に均一な表示を得ることが可能であるという魅力的な特徴を有する。 According to this focal conic reset method, the shape (substantially S-shaped) of the characteristic curve of the pulse voltage-luminous reflectance characteristic does not change (without collapse) regardless of the rewriting time, that is, the planar state and the focal state. The first row and the last row in the conic state have almost the same reflectivity, a constant contrast display is obtained, and a uniform display can be obtained over the entire display area of the panel. It has the characteristic.
また、特開平11−326871号公報には、全画素をプレーナー状態にするリセットする期間を設け、全画素をプレーナー状態にするリセット期間と、選択信号電圧を印加する選択期間と、非選択信号電圧を印加する非選択期間との3つの期間を備える液晶表示素子の駆動方法が開示されている。そして、選択期間においてプレーナー状態とフォーカルコニック状態の遷移域のパルス電圧を印加することにより、階調表示ができることが記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-326871 provides a reset period in which all the pixels are in a planar state, a reset period in which all the pixels are in a planar state, a selection period in which a selection signal voltage is applied, and a non-selection signal voltage. A method for driving a liquid crystal display element having three periods, i.e., a non-selection period in which is applied, is disclosed. In addition, it is described that gradation display can be performed by applying a pulse voltage in a transition region between a planar state and a focal conic state in a selection period.
この駆動方法は、リセット時に全画素をプレーナー状態にするので、プレーナーリセット法と呼ばれている。このプレーナーリセット法は、フォーカルコニック法に比較して、液晶の配列状態が、電極間距離(セルギャップ)の表示面全体での場所的な大小ムラや、液晶配向膜の表示面全体での表面状態の表示面の場所的なムラの影響を受けにくく、均一な表示を得やすいという液晶表示素子の製造上の観点から実用的な長所を有する。
前述したフォーカルコニックリセット法は、以下のような問題点を有している。
(1)図1は、コレステリック液晶表示素子の、フォーカルコニックリセット法によるパルス電圧−視感反射率特性の一例である。フォーカルコニックリセット後、図2に示すパルス電圧(選択波形)を電極間に印加して、パルス電圧がコレステリック液晶表示素子の反射率に与える影響を調べた結果である。図2のパルス幅tは、コモン電極へ出力される選択波形の長さ、すなわち、コモン電極1本の書換え速度に関係する。図2のパルス電圧の意味を理解するために、図3にコモン電極およびセグメント電極に印加する電圧波形の一例を示す。コモン電極に印加される電圧波形とセグメント電極に印加される電圧波形との差である合成波形が、液晶表示素子の両電極間に加えられる電圧波形となる。図2のパルス電圧は、合成波形である選択波形を示している。
The focal conic reset method described above has the following problems.
(1) FIG. 1 is an example of a pulse voltage-luminous reflectance characteristic by a focal conic reset method of a cholesteric liquid crystal display element. FIG. 3 shows the result of examining the influence of the pulse voltage on the reflectivity of the cholesteric liquid crystal display element by applying the pulse voltage (selective waveform) shown in FIG. 2 between the electrodes after the focal conic reset. The pulse width t in FIG. 2 relates to the length of the selection waveform output to the common electrode, that is, the rewriting speed of one common electrode. In order to understand the meaning of the pulse voltage in FIG. 2, FIG. 3 shows an example of a voltage waveform applied to the common electrode and the segment electrode. A composite waveform which is a difference between a voltage waveform applied to the common electrode and a voltage waveform applied to the segment electrode is a voltage waveform applied between both electrodes of the liquid crystal display element. The pulse voltage in FIG. 2 indicates a selection waveform that is a combined waveform.
図4は、選択波形と非選択波形とが、n本目のコモン電極に印加されるパルス電圧のタイミングを示している。 FIG. 4 shows the timing of the pulse voltage in which the selected waveform and the non-selected waveform are applied to the nth common electrode.
図3および図4によれば、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非選択信号を印加し、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表示状態を選択し、またコモン非選択信号とデータ信号との差からなる非選択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書換え動作を行い、その後次のコモン電極をコモン選択電極に選んで書換え動作を行い、この書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える。 According to FIGS. 3 and 4, one common electrode is selected as a common selection electrode, the other common electrode is selected as a common non-selection electrode, a common selection signal is applied to the common selection electrode, and at the same time, a common non-selection electrode is selected as a common non-selection electrode. A selection signal is applied, a data signal is applied to the segment electrode in synchronization with the common selection signal, and a selection signal consisting of the difference between the common selection signal and the data signal is applied to the liquid crystal constituting the pixel on the common selection electrode for display. The state is selected, and a rewrite operation is performed in which a non-select signal consisting of the difference between the common non-select signal and the data signal is applied to the liquid crystal constituting the pixel on the common non-select electrode, and then the next common electrode is set to the common select electrode. A rewrite operation is performed by selecting and the display state of the liquid crystal constituting all the pixels is rewritten by repeating this rewrite operation.
書換え速度を速くしようとすると、図2のパルス電圧を高くする必要がある。汎用のSTN(Super Twisted Nematic)ドライバを用いて駆動する場合、耐電圧の高いものでもその値が45V程度である。この電圧以下で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、パルス幅t(選択期間)を3msec以上に設定する必要があり、書換え速度が遅いという欠点を有していた。また、高い駆動電圧を出力できる専用ドライバを作製するには、液晶表示素子を駆動するのに高耐圧の専用駆動ICチップが必要になり、液晶表示装置のコスト増要因になっていた。 In order to increase the rewriting speed, it is necessary to increase the pulse voltage in FIG. When driving using a general-purpose STN (Super Twisted Nematic) driver, the value is about 45V even for a high withstand voltage. In order to obtain a high-contrast and easy-to-see display with high reflectivity in the planar alignment state below this voltage, it is necessary to set the pulse width t (selection period) to 3 msec or more, and the rewrite speed is slow. Had. Further, in order to manufacture a dedicated driver capable of outputting a high drive voltage, a high-voltage dedicated drive IC chip is required to drive the liquid crystal display element, which has been a factor in increasing the cost of the liquid crystal display device.
(2)また、書換え速度を速くしていくと、図1の曲線の立ち上がりの傾斜がなだらかになり、非選択電圧を大きくする必要が生じる。非選択電圧を大きくすると、反射率の高いプレーナー配向状態が得られても、その後の非選択電圧の印加によって、反射率が損なわれることになる。このようなことを考慮してもパルス幅tは3msec以上でなければならない。 (2) Further, when the rewriting speed is increased, the rising slope of the curve in FIG. 1 becomes gentle, and it is necessary to increase the non-selection voltage. When the non-selection voltage is increased, even if a planar alignment state with a high reflectance is obtained, the reflectance is impaired by the subsequent application of the non-selection voltage. Considering this, the pulse width t must be 3 msec or more.
(3)パルス幅tが短くなればなるほど、図1に示す曲線が温度によって変化しやすくなる。実際の液晶表示素子を考えた場合、温度補償を細かく行う必要がある。 (3) The shorter the pulse width t, the easier the curve shown in FIG. 1 changes with temperature. When an actual liquid crystal display element is considered, it is necessary to finely perform temperature compensation.
(4)階調表示をSTNドライバで行うための波形を図5に示す。コモン電極に出力する選択波形,非選択波形は、図3に示した波形と同じであるが、セグメント電極に出力する波形に、階調用の波形が増える。階調用の波形は、データ波形Xとデータ波形Yを混合した形であり、この混合比率によって、階調表示の反射率の制御を行う。 (4) FIG. 5 shows waveforms for performing gradation display by the STN driver. The selection waveform and non-selection waveform output to the common electrode are the same as the waveforms shown in FIG. 3, but the waveform for gradation is increased to the waveform output to the segment electrode. The waveform for gradation is a form in which the data waveform X and the data waveform Y are mixed, and the reflectance of gradation display is controlled by this mixing ratio.
パネルの表示エリア全面に均一な階調表示を行うためには、パネルの電極間距離(セルギャップ)の均一性,配向膜の表面状態の均一性を良好にしておく必要があるが、電子書籍,電子ペーパーなどの画素数が多い大型パネルの全面を均一にすることは、非常に難しいことであった。 In order to perform uniform gradation display on the entire display area of the panel, it is necessary to maintain the uniformity of the inter-electrode distance (cell gap) of the panel and the uniformity of the surface state of the alignment film. , It has been very difficult to make the entire surface of a large panel with a large number of pixels, such as electronic paper, uniform.
図6は、コレステリック液晶表示素子の、プレーナーリセット法によるパルス電圧−視感反射率特性の一例である。プレーナーリセット後、図2に示すパルス電圧を印加して、パルス電圧がコレステリック液晶表示素子の反射率に与える影響を調べた結果を示す。図2のパルス幅tが、前述したように、コモン電極へ出力される選択波形の長さ、すなわち、コモン電極1本の書換え速度に関係する。 FIG. 6 is an example of a pulse voltage-luminous reflectance characteristic by a planar reset method of a cholesteric liquid crystal display element. 2 shows the result of examining the influence of the pulse voltage on the reflectance of the cholesteric liquid crystal display element by applying the pulse voltage shown in FIG. 2 after the planar reset. As described above, the pulse width t in FIG. 2 relates to the length of the selected waveform output to the common electrode, that is, the rewriting speed of one common electrode.
図6より、書換え速度を速くするにしたがって、完全な(反射率の低い)フォーカルコニック配向を得ることが難しくなる。また、コントラストが良好な表示を得ることが難しくなる。この問題点をなくして違和感のない表示を得るためには、コモン電極1本あたりの書換え速度を10msec以上にする必要があった。 From FIG. 6, it becomes difficult to obtain a complete (low reflectivity) focal conic orientation as the rewriting speed is increased. In addition, it becomes difficult to obtain a display with good contrast. In order to eliminate this problem and obtain a display with no sense of incongruity, the rewriting speed per common electrode needs to be 10 msec or more.
液晶物質の種類やセルギャップや配向膜などの液晶表示素子の製造パラメータが定まれば、プレーナー状態の反射率はほぼ一定であるので、フォーカルコニック状態の反射率が増加する(図6で特性カーブのボトムが上昇する)ことは、プレーナー反射状態とフォーカルコニック透過状態での反射率の差が小さくなり、表示のコントラストが小さくなることを意味する。反射率の差が小さくなると、階調数が多いいわゆる高階調表示を実現しにくいという技術的問題点があった。 If the manufacturing parameters of the liquid crystal display element such as the type of liquid crystal material, cell gap and alignment film are determined, the reflectivity in the planar state is almost constant, and thus the reflectivity in the focal conic state increases (the characteristic curve in FIG. 6). That the bottom of the screen rises) means that the difference in reflectance between the planar reflection state and the focal conic transmission state is reduced, and the display contrast is reduced. When the difference in reflectance is small, there is a technical problem that it is difficult to realize so-called high gradation display with a large number of gradations.
一方、プレーナーリセット方式では、選択信号電圧のパルス電圧の周期tを小さくして、書換え時間を小さく(書換え速度を大きく)すると、コモン電極数が大きい(表示画素数が大きくなる)液晶表示素子において、コモン電極の末行近くの画素について、図6に示すように、パルス電圧−視感反射率特性の特性カーブの形が維持されずに崩れ、フォーカルコニック状態の反射率が上昇してしまい、表示ムラが生じるという問題点があることが判明した。 On the other hand, in the planar reset method, in the liquid crystal display element in which the number of common electrodes is increased (the number of display pixels is increased) when the period t of the pulse voltage of the selection signal voltage is reduced and the rewriting time is reduced (the rewriting speed is increased). For the pixels near the end of the common electrode, as shown in FIG. 6, the shape of the characteristic curve of the pulse voltage-luminous reflectance characteristic is lost without being maintained, and the reflectance in the focal conic state is increased. It has been found that there is a problem that display unevenness occurs.
本発明の目的は、書換え速度を速くしても、表示ムラの生じない駆動方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、全面においてコントラストが良好な均一な階調表示を可能とする駆動方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a driving method in which display unevenness does not occur even when the rewriting speed is increased.
Another object of the present invention is to provide a driving method that enables uniform gradation display with good contrast on the entire surface.
本発明のさらに他の目的は、上記の駆動方法に適した液晶表示素子を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a liquid crystal display element suitable for the above driving method.
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複数の期間に分けて前記画素に電圧を印加する液晶表示素子の駆動方法であって、前記複数の期間は、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、全画素をプレーナー状態にするリセット期間と、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非選択信号を印加し、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表示状態を選択し、またコモン非選択信号とデータ信号との差からなる非選択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書換え動作を行い、その後次のコモン電極をコモン選択電極に選んで前記書換え動作を行い、この書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える書換え期間と、前記書換え期間の終了後、全てのコモン電極に第2のコモン非選択信号を、全てのセグメント電極に第2のデータ信号を印加することにより、前記第2のコモン非選択信号と前記第2のデータ信号との差からなる第2の非選択信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素を非選択状態に維持する全面一括非選択期間とから成る、ことを特徴とする。 A first aspect of the present invention is provided in a direction orthogonal to the direction of the common electrode group on a common electrode group provided on the surface of the glass substrate and on the other glass substrate surface arranged to face the glass substrate. A segmented electrode group and a liquid crystal exhibiting a cholesteric phase interposed between the common electrode group and the segmented electrode group, so that a pixel is formed in a matrix, and when no voltage is applied to the pixel, a planar state or a focal conic state For a liquid crystal display element in which a display state consisting of the intermediate states is maintained by the liquid crystal memory property, a voltage is applied to the pixel in a plurality of periods depending on a difference in voltage applied to the common electrode and the segment electrode. the method of driving a liquid crystal display device to be applied, the plurality of periods, a common reset signal to all of the common electrodes, all Applying a data reset signal to the segment electrodes, applying a reset signal consisting of the difference between these signals to the liquid crystals that make up all the pixels, and selecting a common electrode for the common period. Select an electrode, select another common electrode as a common non-selection electrode, apply a common selection signal to the common selection electrode, simultaneously apply a common non-selection signal to the common non-selection electrode, and synchronize with the common selection signal to segment electrodes A data signal is applied to the liquid crystal, a selection signal comprising the difference between the common selection signal and the data signal is applied to the liquid crystal constituting the pixel on the common selection electrode to select the display state, and the common non-selection signal and the data signal A rewrite operation is performed by applying a non-selection signal consisting of the difference to the liquid crystal composing the pixel on the common non-selection electrode, and then selecting the next common electrode as a common selection. The rewriting operation is performed by selecting the electrodes, and the rewriting operation is repeated to rewrite the display state of the liquid crystal constituting all the pixels, and after the rewriting period, the second common is applied to all the common electrodes. By applying the second data signal to all the segment electrodes, the second non-selected signal consisting of the difference between the second common non-selected signal and the second data signal is applied to all the segment electrodes. It is characterized by comprising a whole surface batch non-selection period in which all pixels are maintained in a non-selected state by being applied to the liquid crystal constituting the pixels.
本発明は、プレーナーリセット法による書換えを採用している。プレーナーリセット法による書換えは、フォーカルコニック法に比較して、パネルの電極間距離(セルギャップ)や、配向膜の表面状態の影響を受けにくく、表示エリアに多少このようなムラがあっても、均一な階調表示が得られる利点を有する。しかし、表示容量が大きくなり、すなわちコモン電極数およびセグメント電極数が多くなると、コモン電極列の位置により反射率−印加電圧の表示特性が異なり、これにより表示ムラが生じる。特にこの表示ムラは、高速書換え時に顕著に生じる。 The present invention employs rewriting by the planar reset method. Rewriting by the planar reset method is less affected by the distance between the electrodes of the panel (cell gap) and the surface state of the alignment film compared to the focal conic method, and even if there is some unevenness in the display area, There is an advantage that uniform gradation display can be obtained. However, when the display capacity is increased, that is, when the number of common electrodes and the number of segment electrodes is increased, the display characteristics of reflectivity-applied voltage differ depending on the position of the common electrode row, thereby causing display unevenness. In particular, this display unevenness occurs remarkably during high-speed rewriting.
また、プレーナーリセットにすると、液晶の配向制御、基板間ギャップバラツキなどの液晶表示素子の特性の厳密な制御が必要でなくなる。 Further, when the planar reset is performed, it is not necessary to strictly control the characteristics of the liquid crystal display element such as liquid crystal alignment control and gap variation between substrates.
また、本発明によれば、全面一括非選択維持期間を設けたので、表示特性がどの画素についても同じになり、表示ムラがなくなる。これにより、表示の均一性,高速書換え性を有する液晶が容易に得られる。 Further, according to the present invention, since the whole-surface batch non-selection maintaining period is provided, the display characteristics are the same for all pixels, and display unevenness is eliminated. Thereby, a liquid crystal having display uniformity and high-speed rewritability can be easily obtained.
全面一括非選択維持期間は、5〜200msecとするのが好ましい。5msec以下では充分でない。また、200msec以上では、書換え速度に影響する。例えば、コモン電極が320本の表示であれば、典型的な例として、下記の計算式で導かれる。 It is preferable that the entire surface non-selection maintaining period is 5 to 200 msec. 5 msec or less is not sufficient. In addition, at 200 msec or more, the rewriting speed is affected. For example, if the display has 320 common electrodes, a typical example is derived by the following calculation formula.
20msec(プレーナーリセット期間:50Hz1周期)+2msec(コモン選択波形の長さ)×320(500Hz320周期)
+xmsec=20+640+xmsec(0.88秒)
x=200msec 660msecが880msecになる
500msec 660msecが1160msecになる
実用的には1秒前後以下の書換え時間が要求されるが、本発明はこれを実現することができる。
20 msec (planar reset period: 50
+ Xmsec = 20 + 640 + xmsec (0.88 seconds)
x = 200 msec 660 msec becomes 880 msec
500 msec 660 msec becomes 1160 msec Practically, a rewrite time of about 1 second or less is required, but the present invention can realize this.
前記第2の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第2の非選択信号の最大電圧が0Vより大きく、前記非選択信号の最大電圧の2倍以下であることが好ましい。第2の非選択信号の電圧は、0Vでは効果がない。また、非選択信号の2倍以上では、せっかくプレーナー状態になった画素の反射率が低下する。すなわち、プレーナー状態およびフォーカル状態とも反射率が低下してくるので、明るさ,コントラスト共に低下し好ましくない。 The second non-selection signal and the non-selection signal are both voltage pulses, and the maximum voltage of the second non-selection signal is greater than 0V and not more than twice the maximum voltage of the non-selection signal. preferable. If the voltage of the second non-selection signal is 0V, there is no effect. In addition, when the number of non-selection signals is twice or more, the reflectance of a pixel in a planar state is lowered. That is, since the reflectance is lowered in both the planar state and the focal state, both brightness and contrast are lowered, which is not preferable.
あるいは、前記第2の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第2の非選択信号の最小電圧が0Vより小さく、前記非選択信号の最小電圧の2倍以上であることが好ましい。 Alternatively, both the second non-selection signal and the non-selection signal are voltage pulses, and the minimum voltage of the second non-selection signal is less than 0V and is twice or more the minimum voltage of the non-selection signal. It is preferable.
あるいは、前記第2の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、それらの最大電圧値と最小電圧値のそれぞれが同じであることが好ましい。 Alternatively, it is preferable that both the second non-selection signal and the non-selection signal are voltage pulses, and the maximum voltage value and the minimum voltage value thereof are the same.
第2の非選択の電圧と非選択信号の電圧とが同じでなければ、新たに電圧の切換えスイッチが必要になる。同じ電圧にすることにより切換えスイッチ機構が省ける。 If the second non-selected voltage and the voltage of the non-selected signal are not the same, a new voltage changeover switch is required. By using the same voltage, the changeover switch mechanism can be omitted.
前記第2の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第2の非選択信号の周波数が前記非選択信号の周波数以上,5Hz以下であることが好ましい。第2の非選択信号が、非選択信号の周波数より小さいと、消費電流が大きくなるので望ましくない。5Hz以上では、全面一括非選択期間が長くなり(200msecを超える)書換え時間が長くなる。 Preferably, the second non-selection signal and the non-selection signal are both voltage pulses, and the frequency of the second non-selection signal is not less than the frequency of the non-selection signal and not more than 5 Hz. If the second non-selection signal is smaller than the frequency of the non-selection signal, the current consumption increases, which is not desirable. Above 5 Hz, the full-surface batch non-selection period becomes longer (more than 200 msec) and the rewriting time becomes longer.
前記書換え期間の選択信号が電圧パルスであって、その1周期が0.5〜5msecであることが好ましい。選択信号の1周期が、0.5msec以下(2000Hz以上)では、全面一括非選択期間を設けても、その効果が不完全でコントラストが小さい表示になってしまう。また、5msec(200Hz)を超えると、表示画素全体の書換えに時間が長くなるので実用上好ましくない。たとえばコモン電極が320本の表示では、5msec×320=1.6秒になる。 It is preferable that the selection signal in the rewriting period is a voltage pulse, and one period thereof is 0.5 to 5 msec. When one cycle of the selection signal is 0.5 msec or less (2000 Hz or more), even if the entire surface non-selection period is provided, the effect is incomplete and the display has a low contrast. Further, if it exceeds 5 msec (200 Hz), it takes a long time to rewrite the entire display pixel, which is not preferable for practical use. For example, in a display with 320 common electrodes, 5 msec × 320 = 1.6 seconds.
前記リセット期間において、全画素をプレーナー状態にするリセット信号を30V以上の電圧パルス(高電圧パルス)とし、書換え期間内において、画素をフォーカルコニック状態にするための選択信号を7〜15Vの電圧パルス(低電圧パルス)とし、または画素をプレーナー状態にするための選択信号を16〜28Vの範囲内の電圧パルス(中電圧パルス)とするのが好ましい。さらに、2×(低電圧パルス)−5≦(中電圧パルス)≦2×(低電圧パルス)とするのが好ましい。 In the reset period, a reset signal for setting all the pixels in the planar state is a voltage pulse (high voltage pulse) of 30 V or more, and a selection signal for setting the pixels in the focal conic state is a voltage pulse of 7 to 15 V in the rewriting period. Preferably, the selection signal for setting the pixel to the planar state is a voltage pulse (medium voltage pulse) within a range of 16 to 28V. Further, 2 × (low voltage pulse) −5 ≦ (medium voltage pulse) ≦ 2 × (low voltage pulse) is preferable.
高速書換え状態を維持しつつ表示エリア全面に均一な表示を実現するために好適な条件が、この範囲である。 This range is a preferable condition for realizing uniform display over the entire display area while maintaining the high-speed rewriting state.
本発明の第2の態様は、液晶表示装置である。本発明は、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と、前記液晶表示素子のコモン電極群にコモンリセット信号、コモン選択信号およびコモン非選択信号を出力するコモンドライバと、前記セグメント電極群にデータリセット信号およびデータ信号を出力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るコレステリック液晶表示装置であって、前記コントローラは、前記コモンドライバおよびセグメントドライバが前記液晶表示素子の画素に前記駆動方法により電圧を印加するように制御することを特徴とする。液晶表示素子は、電極群の上にポリイミド系の垂直配向膜が被覆形成されているのが好ましい。 The second aspect of the present invention is a liquid crystal display device. The present invention includes a common electrode group provided on a glass substrate surface, and a segment electrode group provided on the other glass substrate surface opposite to the glass substrate in a direction orthogonal to the direction of the common electrode group; A pixel is formed in a matrix by a liquid crystal exhibiting a cholesteric phase interposed between the common electrode group and the segment electrode group, and when no voltage is applied to the pixel, a planar state, a focal conic state, or an intermediate therebetween A liquid crystal display element in which a display state composed of states is maintained by a liquid crystal memory property, a common driver that outputs a common reset signal, a common selection signal, and a common non-selection signal to a common electrode group of the liquid crystal display element; and the segment electrode A segment driver for outputting a data reset signal and a data signal to the group; A cholesteric liquid crystal display device comprising a driver and a controller for controlling a segment driver, wherein the controller controls the common driver and the segment driver to apply a voltage to the pixels of the liquid crystal display element by the driving method. It is characterized by. The liquid crystal display element preferably has a polyimide-based vertical alignment film formed on the electrode group.
水平配向膜の場合には、電圧波形印加後、外観(反射率)が一定になるまでに数secから数十secの時間を要する。また、階調表示を行うための条件設定の幅が非常に狭く、細かな階調表示が難しい。また、視野角が狭い。これに対して、垂直配向膜の場合は、このような問題がない。 In the case of a horizontal alignment film, it takes several seconds to several tens of seconds after the voltage waveform is applied until the appearance (reflectance) becomes constant. In addition, the condition setting range for gradation display is very narrow, and it is difficult to display fine gradations. In addition, the viewing angle is narrow. On the other hand, such a problem does not occur in the case of the vertical alignment film.
前記コモン電極群とセグメント電極群の距離は、3.5〜6μmであることが好ましい。3.5μm未満では液晶層の厚みが少なくなり、ブラッグ回析による反射が十分でなくなるので、プレーナー状態の反射率が小さくなり、コントラストが低下する。6μmを超えると、フォーカルコニック状態で表示の白濁化が顕著になる。また駆動電圧が45Vを超えるようになるので、低電圧駆動に対して好ましくない。 The distance between the common electrode group and the segment electrode group is preferably 3.5 to 6 μm. If the thickness is less than 3.5 μm, the thickness of the liquid crystal layer is reduced, and reflection due to Bragg diffraction is not sufficient, so that the reflectivity in the planar state is reduced and the contrast is lowered. If it exceeds 6 μm, white turbidity of the display becomes remarkable in the focal conic state. Moreover, since the drive voltage exceeds 45V, it is not preferable for low voltage drive.
本発明によれば、書換え期間の後に、全面一括非選択期間を設ける駆動方法により、表示ムラのない表示が可能となり、さらには全面においてコントラストが良好な均一な階調表示が可能となる。また本発明の液晶表示装置によれば、とりわけ大面積高精細の表示を行う場合、短時間で書換えを行っても均一な階調表示を実現することができる。 According to the present invention, display with no display unevenness can be performed by the driving method in which the entire surface non-selection period is provided after the rewriting period, and further, uniform gradation display with good contrast can be performed on the entire surface. In addition, according to the liquid crystal display device of the present invention, in particular, when displaying a large area and high definition, uniform gradation display can be realized even if rewriting is performed in a short time.
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図7は、本発明が適用される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。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。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a cholesteric liquid crystal display device to which the present invention is applied. The cholesteric liquid crystal display device includes a cholesteric liquid
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10の画素にはそれら電圧の差が印加される。
The common electrode of the cholesteric liquid
図8は、本発明のコレステリック液晶表示素子10の概略図である。
FIG. 8 is a schematic view of the cholesteric liquid
図8において、基板1としては、石英ガラス,アルミノ硅酸ガラス,アルミナ硼硅酸ガラス,無アルカリガラス,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、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。
In FIG. 8, as the
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。
An
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ン等の導電性樹脂などの導電性材料でも良い。
Here, ITO (Indium Tin Oxide) is suitable as the
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3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。
The electrical
配向膜4としては、垂直配向膜を使用する。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。日産化学製SE−1211,SE−7511L,RN−1517や、東レダウコーニングシリコーン社製AY43−021などが挙げられる。 As the alignment film 4, a vertical alignment film is used. A polyimide resin is preferred, but silicon-containing, fluorine-containing, and nitrogen-containing surface modifiers and resins may be used. Examples include SE-1211, SE-7511L, and RN-1517 manufactured by Nissan Chemical Industries, and AY43-021 manufactured by Toray Dow Corning Silicone.
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なく、赤外域にあっても良い。
The cholesteric
観察側と反対側には、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。
A
観察側の面には、液晶を紫外線劣化から守るために、紫外線カット機能を有するプラスチック板を置いても良い。また、反射防止機能,防眩機能を有する光学フィルムを貼っても良い。 In order to protect the liquid crystal from UV degradation, a plastic plate having a UV cut function may be placed on the observation side surface. Further, an optical film having an antireflection function and an antiglare function may be attached.
本実施例の液晶表示素子の特徴は、電極群の上にポリイミド系の垂直配向膜が被覆形成されていることである。垂直配向膜の場合には、水平配向膜のように、電圧波形印加後、外観(反射率)が一定になるまでに数secから数十secの時間を要する、また、階調表示を行うための条件設定の幅が非常に狭く、細かな階調表示が難しい、また、視野角が狭いといったような問題がない。 A feature of the liquid crystal display element of this embodiment is that a polyimide-based vertical alignment film is formed on the electrode group. In the case of a vertical alignment film, it takes several seconds to several tens of seconds after the voltage waveform is applied until the appearance (reflectance) becomes constant, as in the case of a horizontal alignment film. There is no problem that the range of condition setting is very narrow, fine gradation display is difficult, and the viewing angle is narrow.
コレステリック液晶を挟んで対向する電極2は、コモン電極群とセグメント電極群であるが、これらコモン電極群とセグメント電極群の距離は、3.5〜6μmであることが好ましい。これは、3.5μm未満では液晶層の厚みが少なくなり、ブラッグ回析による反射が十分でなくなるので、プレーナー状態の反射率が小さくなり、コントラストが低下し、6μmを超えると、フォーカルコニック状態で表示の白濁化が顕著になるからである。
The
コレステリック液晶表示素子10として、0.25gのメルク社製ネマティック液晶MDA−02−1174と、0.75gのメルク社製コレステリック液晶MDA−03−162とを混合した液晶を使用して、図8に示すコレステリック液晶表示素子を作成した。液晶層の厚みは4.5μmである。図8中の配向膜4は、垂直配向膜である。また、観察面とは逆の面には、青色の印刷を施した。
As the cholesteric liquid
得られた液晶表示素子(コモン電極数640,セグメント電極数480)に、実際のマトリクス駆動を想定し、図9に示す電圧波形を順次印加し、表示画素のエリアの視感反射率を測定した。図9は、図面を簡単にするために4行×3列の液晶表示素子のコモン電極列およびセグメント電極列に印加する電圧波形を示す。図10は、電極間に印加される合成波形の一例を示す。 9 was sequentially applied to the obtained liquid crystal display element (number of common electrodes 640, number of segment electrodes 480), assuming actual matrix driving, and the luminous reflectance of the display pixel area was measured. . FIG. 9 shows voltage waveforms applied to the common electrode column and the segment electrode column of the liquid crystal display element of 4 rows × 3 columns in order to simplify the drawing. FIG. 10 shows an example of a composite waveform applied between the electrodes.
リセット期間には、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、全画素をプレーナー状態にするリセットする。 In the reset period, a common reset signal is applied to all the common electrodes, a data reset signal is applied to all the segment electrodes, and a reset signal consisting of the difference between these signals is applied to the liquid crystals constituting all the pixels, Reset all pixels to the planar state.
書換え期間には、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非選択信号を印加し、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表示状態を選択し、またコモン非選択信号とデータ信号との差からなる非選択信号をコモン非選択信号上の画素を構成する液晶に印加する書換え動作を行い、その後次のコモン電極をコモン選択電極に選んで書換え動作を行い、この書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える。 During the rewrite period, select one common electrode as the common selection electrode, select the other common electrode as the common non-selection electrode, apply the common selection signal to the common selection electrode, and simultaneously apply the common non-selection signal to the common non-selection electrode Then, a data signal is applied to the segment electrode in synchronization with the common selection signal, and a display signal is selected by applying a selection signal consisting of the difference between the common selection signal and the data signal to the liquid crystal constituting the pixel on the common selection electrode. In addition, a rewrite operation is performed in which a non-select signal consisting of the difference between the common non-select signal and the data signal is applied to the liquid crystal constituting the pixel on the common non-select signal, and then the next common electrode is selected as the common select electrode. By performing the operation and repeating the rewriting operation, the display state of the liquid crystal constituting all the pixels is rewritten.
全面一括非選択期間には、全てのコモン電極に第2のコモン非選択信号を、全てのセグメント電極に第2のデータ信号を印加して、これらの信号の差からなる第2の非選択信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素を非選択状態に維持する。 During the entire surface non-selection period, the second common non-selection signal is applied to all the common electrodes and the second data signal is applied to all the segment electrodes, and the second non-selection signal formed by the difference between these signals is applied. Is applied to the liquid crystals constituting all the pixels, and all the pixels are maintained in a non-selected state.
以上の駆動方法において、図10に示す電圧波形では、以下のような駆動条件に設定した。 In the above driving method, the following driving conditions were set for the voltage waveforms shown in FIG.
プレーナーリセット条件:35V,20msec(50Hz)1周期
書換え条件:
印加した電圧波形の周波数は、500Hz,640周期
電圧の設定は、:フォーカルコニック用12V(V2に相当)
プレーナー用:23V(V0に相当)
非選択波形:5.5V((V0−V2)/2に相当)
全面一括非選択条件:5.5V,100Hz,0〜30周期(0〜300msec)可変
書換え期間の非選択信号と全面一括非選択期間の第2の非選択信号の電圧とは、同じ5.5Vとしている。
Planar reset condition: 35V, 20msec (50Hz) 1 cycle Rewrite condition:
The frequency of the applied voltage waveform is 500 Hz, 640 cycles The voltage setting is: 12 V for focal conic (corresponding to V2)
For planar: 23V (equivalent to V0)
Unselected waveform: 5.5V (equivalent to (V0-V2) / 2)
Whole surface non-selection condition: 5.5 V, 100 Hz, variable from 0 to 30 cycles (0 to 300 msec) The voltage of the non-selection signal in the rewriting period and the second non-selection signal in the whole surface non-selection period is the same 5.5 V It is said.
書換え期間終了後、全面一括非選択波形を印加した時間と、液晶表示素子の640本目コモン電極近傍の画素の光学特性の関係を図11,図12に示す。図11は視感反射率を、図12はコントラストを示す。 FIG. 11 and FIG. 12 show the relationship between the application time of the whole surface non-selection waveform after the rewriting period and the optical characteristics of the pixels in the vicinity of the 640th common electrode of the liquid crystal display element. FIG. 11 shows luminous reflectance, and FIG. 12 shows contrast.
選択波形が印加された後の全面一括非選択期間が長くなると、
・プレーナーの反射率は、19%でありほとんど変化しない。
・フォーカルコニックの反射率が低下する。飽和値は6.3%である。
・結果として、コントラストが向上する。
16階調を行おうとすると、一つの階調表示を行ったときに、表示エリア全体の反射率のばらつきを、
(プレーナー反射率−フォーカルコニック反射率)/(16−1)
以内に抑えることが必要であるとすると、このパネルの場合には、
6.3+(19−6.3)/15=7.1(%)
であり、フォーカルコニックの反射率を7.1%以下にまで抑えなくてはならない。
If the whole surface batch non-selection period after the selection waveform is applied becomes long,
-The reflectivity of the planar is 19% and hardly changes.
・ Focal conic reflectivity decreases. The saturation value is 6.3%.
-As a result, contrast is improved.
When trying to perform 16 gradations, when one gradation display is performed, the variation in the reflectance of the entire display area is
(Planar reflectivity-focal conic reflectivity) / (16-1)
In the case of this panel,
6.3+ (19-6.3) /15=7.1 (%)
Therefore, the reflectance of the focal conic must be suppressed to 7.1% or less.
図10に示す電圧波形を印加して、COM No.とフォーカルコニック反射率の関係を調べた結果を図13に示す。図中の時間(msec)は、最後のCOM電極(COM640)に選択波形が印加された後、続いて印加した全面一括非選択電圧の印加時間を示している(0msecは、比較例である)。 The voltage waveform shown in FIG. FIG. 13 shows the result of investigating the relationship between and the focal conic reflectance. The time (msec) in the figure indicates the application time of the whole surface non-selection voltage applied after the selection waveform is applied to the last COM electrode (COM 640) (0 msec is a comparative example). .
図13より、選択波形が印加された後に、全面一括非選択波形を約10msec印加することによって、プレーナーの反射率を7.1%以下にすることができる。すなわち、全面一括非選択電圧を10msec追加することによって、表示エリア全面に均一な階調表示を得ることが可能であると言える。 As shown in FIG. 13, the planar reflectivity can be reduced to 7.1% or less by applying the whole surface non-selection waveform for about 10 msec after the selection waveform is applied. That is, it can be said that uniform gradation display can be obtained over the entire display area by adding the entire surface non-selection voltage of 10 msec.
本実施例では、コモンドライバおよびセグメントドライバにSTNドライバICを使用した実際の液晶表示装置を考慮した場合、プレーナーリセット期間と、書換え期間の間で、図14に示す電圧切換えスイッチ20を設け、リセット期間と書換え期間で印加する電圧パルスの最大電圧を切換えるのがよい。図14において、プレーナーリセット側の電圧を35Vとし、書換え側の電圧を23Vと設定する。V0=23Vのとき,V1=17.5V,V2=12V,V3=11V,V4=5.5V,V5=0Vとなるように、抵抗R1,R2,R3,R4,R5を設定する。STNドライバICを用いたコモンドライバおよびセグメントドライバは、共に0Vを含む4水準の電圧が出力できる。プレーナーリセットには、コモン側もセグメント側も出力はV0とV5の2水準のみである。
In the present embodiment, when an actual liquid crystal display device using an STN driver IC as a common driver and a segment driver is considered, the
なお、電圧切換えスイッチ20は、図7に示したコントローラ16により制御される。
The
本実施例では、書換え期間の非選択信号と全面一括非選択期間の第2の非選択信号の電圧が同じである5.5Vとしたが、全面一括非選択期間を設けることによって、他の表示特性が劣化しない。同様の効果があれば、第2の非選択信号の電圧,周波数やその入力のタイミングなどは、制限されない。 In this embodiment, the voltage of the non-selection signal in the rewrite period and the voltage of the second non-selection signal in the entire batch non-selection period is set to 5.5V. The characteristics do not deteriorate. If there is a similar effect, the voltage, frequency, input timing, etc. of the second non-selection signal are not limited.
例えば、電圧については、第2の非選択信号の最大電圧を0Vより大きく、書換え期間の非選択信号の最大電圧の2倍以下としている。これは0Vであれば、書換えが終了する最後のコモン電極周辺のフォーカルコニック状態の画素の反射率を小さく維持する効果がなく、また、書換え期間の非選択信号の最大電圧の2倍を超えると、選択信号が印加されてプレーナー状態となった画素の反射率が低下するためである。このように全面一括非選択期間の第2の非選択信号の電圧を、書換え期間の非選択信号の電圧を異なる値にする場合には、STNドライバICに図15に示したような電圧切換えスイッチ22を設けるのが良い。もちろん、図15に示す電圧切換えスイッチを設けて、プレーナーリセットの電圧設定で第2の非選択信号を出力してもかまわない。 For example, with respect to the voltage, the maximum voltage of the second non-selection signal is greater than 0 V, and is not more than twice the maximum voltage of the non-selection signal during the rewriting period. If this is 0 V, there is no effect of maintaining the reflectance of the focal conic pixel around the last common electrode where rewriting is completed, and if it exceeds twice the maximum voltage of the non-selection signal during the rewriting period. This is because the reflectance of a pixel that is in a planar state upon application of a selection signal is reduced. In this way, when the voltage of the second non-selection signal during the entire surface non-selection period is set to a different value from the voltage of the non-selection signal during the rewriting period, the voltage changeover switch as shown in FIG. 22 may be provided. Of course, the voltage changeover switch shown in FIG. 15 may be provided to output the second non-selection signal by setting the voltage for the planar reset.
なお、電圧切換えスイッチ22は、図7に示したコントローラ16により制御される。
The
また、書換え期間と、全面一括非選択期間との間に、0V区間を設けても良いし、全面一括非選択期間終了後、第2,第3の全面一括非選択期間を設けてもかまわない。 In addition, a 0V section may be provided between the rewriting period and the entire batch non-selection period, or the second and third full batch non-selection periods may be provided after the entire batch non-selection period ends. .
また、本実施例では、プレーナーリセットを35V,50Hzの電圧波形で実施しているが、表示エリア全面がプレーナー状態にリセットできるならば、電圧や周波数などの波形は、制限されない。リセット期間に0V区間を設けても良い。 In this embodiment, the planar reset is performed with a voltage waveform of 35 V and 50 Hz. However, if the entire display area can be reset to the planar state, waveforms such as voltage and frequency are not limited. A 0V section may be provided in the reset period.
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社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8に示すコレステリック液晶表示素子を作成した。液晶層の厚みは4.5μmである。図8中の配向膜4は、垂直配向膜である。また、観察面とは逆の面には、黒色の印刷を施した。
As the cholesteric liquid
得られたコモン電極数640,セグメント電極数(任意個数)の液晶表示素子に、図16に示す電圧波形を有するパルス電圧を印加し、表示エリアの視感反射率を測定した。駆動条件を下記のとおりである。 A pulse voltage having the voltage waveform shown in FIG. 16 was applied to the obtained liquid crystal display element having 640 common electrodes and segment electrodes (arbitrary number), and the luminous reflectance of the display area was measured. The driving conditions are as follows.
プレーナーリセット条件:33V,10msec(100HZ)の波形が2周期分
書換え条件:
印加した電圧波形の周波数は500Hz(コモン選択信号が2msecの長さに
相当)。
非選択波形:5.0V((V0−V2)/2に相当)
全面一括非選択条件:5.5V,100Hz10周期分(10msec)
なお、図16には、比較のために、全面一括非選択期間無しの電圧波形も示している。
Planar reset condition: 33V, 10msec (100HZ) waveform for 2 cycles Rewrite condition:
The frequency of the applied voltage waveform is 500 Hz (the common selection signal corresponds to a length of 2 msec).
Non-selected waveform: 5.0V (equivalent to (V0-V2) / 2)
Whole surface non-selection condition: 5.5V, 100Hz for 10 cycles (10msec)
For comparison, FIG. 16 also shows a voltage waveform without a full-surface batch non-selection period.
図16の選択期間に相当するパルス電圧と、液晶表示素子の640本目のコモン電極近傍の画素の光学特性とを図17に示す。全面一括非選択期間を設けることによって、プレーナー反射率に変化がないが、フォーカルコニック状態(特性曲線で谷の部分)の反射率が低い状態で維持されていることがわかる。すなわち、全面一括非選択期間を設けることによってコントラストが良好な表示を得ることができた。 FIG. 17 shows the pulse voltage corresponding to the selection period in FIG. 16 and the optical characteristics of the pixel in the vicinity of the 640th common electrode of the liquid crystal display element. It can be seen that by providing the whole surface non-selection period, the planar reflectance is not changed, but the reflectance in the focal conic state (the valley portion in the characteristic curve) is maintained in a low state. In other words, it was possible to obtain a display with good contrast by providing a whole surface non-selection period.
実施例3と同じ液晶表示素子に、図18に示す電圧パルスを印加し、表示エリアの視感反射率を測定した。結果を図19に示す。書換え期間が終了した後全面一括非選択期間を追加することによって、書換えが開始されるコモン電極(COM1)周辺と書換えが終了するコモン電極(COM640)周辺で、光学特性にほとんど違いがないことがわかる。すなわち、書換え操作が開始される表示画素領域と書換え操作が終了する間際の表示画素領域とで、プレーナー状態およびフォーカルコニック状態の両状態について反射率がほぼ同じであり、したがって表示特性が一定であり表示ムラない表示が、高速書換えにより得られた。 The voltage pulse shown in FIG. 18 was applied to the same liquid crystal display element as in Example 3, and the luminous reflectance of the display area was measured. The results are shown in FIG. By adding a whole surface non-selection period after the end of the rewriting period, there is almost no difference in optical characteristics between the periphery of the common electrode (COM1) where the rewriting starts and the common electrode (COM640) where the rewriting ends. Recognize. That is, the display pixel region where the rewrite operation is started and the display pixel region just before the rewrite operation are finished have substantially the same reflectivity in both the planar state and the focal conic state, and therefore the display characteristics are constant. Display without display unevenness was obtained by high-speed rewriting.
本実施例では、STN駆動用ドライバICを使用した実際の液晶表示装置を考慮した場合、プレーナーリセット期間と、書換え期間および全面非選択期間の間で、図15に示す電圧切換えスイッチ22を設けるのがよい。図15において、プレーナーリセット期間の電圧を33Vとし、書換え期間の電圧は、20〜24Vが好適である。全面一括非選択期間の電圧は、書換え期間の電圧の1.1倍とする。図15中、上記書換え期間の電圧をV0とし、V1=V0−5(V),V2=V0−10(V),V3=10V,V4=5V,V5=0Vとなるように、抵抗R1,R2,R3,R4,R5を設定することによって、図18に示す電圧波形で駆動が可能である。
In this embodiment, when an actual liquid crystal display device using an STN driver IC is taken into consideration, the
実施例3で作製した液晶表示素子に、図20,図21に示した電圧波形を印加して、階調表示を行い、視感反射率を測定した。図21は、図20の選択信号を拡大したものであり、階調1〜階調16を実現する各選択信号の波形を示す。図21の波形において、期間p,qの比率を変えることによって、プレーナー配向(p=1,q=0)、フォーカルコニック配向(p=0,q=1)、およびその任意の中間状態を作りだした。
The voltage waveforms shown in FIGS. 20 and 21 were applied to the liquid crystal display device manufactured in Example 3 to perform gradation display, and the luminous reflectance was measured. FIG. 21 is an enlarged view of the selection signal shown in FIG. 20, and shows the waveform of each selection signal that achieves
本実施例では、16階調精細表示を考慮して、プレーナー状態の反射率,フォーカルコニック状態の反射率を14分割した計16種類の選択信号について、各々書換え操作が開始されるコモン電極COM1近傍の画素と、書換え操作が終了間近となるコモン電極COM640付近の画素について視感反射率を測定した。表1に、本発明の全面一括非選択期間を設けた場合と設けない従来技術とを示す。 In the present embodiment, in consideration of 16 gradation fine display, a total of 16 types of selection signals obtained by dividing the reflectivity in the planar state and the reflectivity in the focal conic state in the vicinity of the common electrode COM1 where the rewrite operation is started. The luminous reflectance was measured for these pixels and for the pixels in the vicinity of the common electrode COM 640 where the rewriting operation is nearing the end. Table 1 shows the case of providing the entire surface non-selection period of the present invention and the prior art not providing it.
測定結果を表1に示す。 The measurement results are shown in Table 1.
表1で示される通り、全面一括非選択期間を設けないと、特に階調段階がフォーカル状態に近い側(透過モードで)COM1とCOM640で光学特性に顕著な違いが生じ、階調表示が大きく乱れるのに対し、全面一括非選択期間を設けた本発明の実施例では、1〜640番目の全コモン電極において、0.5%以下であり、その違いがほとんどないことがわかった。 As shown in Table 1, if the entire surface non-selection period is not provided, the optical characteristics are significantly different between COM1 and COM640, particularly on the side where the gradation level is close to the focal state (in transmission mode), and the gradation display is large. On the other hand, in the example of the present invention in which the entire surface non-selection period is provided, it is found that the total number of the first to 640th common electrodes is 0.5% or less and there is almost no difference.
プレーナーの反射率18.8%、フォーカルコニックの反射率の飽和値3.6%である場合に、16階調を行おうとすると、一つの階調表示を行ったときに、表示エリア全体の反射率のばらつきを、
(プレーナー反射率−フォーカルコニック反射率)/(16−1)
=(18.8−3.6)/15≒1(%)
以内に抑えることが必要である。表1の通り、全面一括非選択期間を設けることによって、各階調COM1とCOM640の差が1%以内に抑えられており、表示画素全体について均一な階調表示ができることがわかる。すなわち表示ムラのない高階調表示が実施例により得られることがわかる。
If the reflectivity of the planar is 18.8% and the saturation value of the reflectivity of the focal conic is 3.6%, if 16 gradations are to be performed, the reflection of the entire display area when one gradation display is performed. Rate variation,
(Planar reflectivity-focal conic reflectivity) / (16-1)
= (18.8-3.6) / 15≈1 (%)
It is necessary to keep within. As shown in Table 1, it can be seen that by providing the entire surface non-selection period, the difference between the gradations COM1 and COM640 is suppressed to within 1%, and uniform gradation display can be performed for the entire display pixel. That is, it can be seen that high gradation display without display unevenness can be obtained by the embodiment.
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
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
20,22 切換えスイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
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、全画素をプレーナー状態にするリセット期間と、
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非選択信号を印加し、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表示状態を選択し、またコモン非選択信号とデータ信号との差からなる非選択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書換え動作を行い、その後次のコモン電極をコモン選択電極に選んで前記書換え動作を行い、この書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える書換え期間と、
前記書換え期間の終了後、全てのコモン電極に第2のコモン非選択信号を、全てのセグメント電極に第2のデータ信号を印加することにより、前記第2のコモン非選択信号と前記第2のデータ信号との差からなる第2の非選択信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素を非選択状態に維持する全面一括非選択期間とから成る、
ことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 A common electrode group provided on the surface of the glass substrate, a segment electrode group provided on a surface of the other glass substrate opposed to the glass substrate in a direction orthogonal to the direction of the common electrode group, and the common electrode A display comprising a planar state, a focal conic state, or an intermediate state thereof when a pixel is configured in a matrix by a liquid crystal exhibiting a cholesteric phase interposed between a group and a segment electrode group, and no voltage is applied to the pixel A liquid crystal display element driving method in which a voltage is applied to the pixel in a plurality of periods depending on a difference in voltage applied to the common electrode and the segment electrode with respect to a liquid crystal display element whose state is maintained by liquid crystal memory characteristics. And the plurality of periods are:
A common reset signal is applied to all common electrodes, a data reset signal is applied to all segment electrodes, and a reset signal consisting of the difference between these signals is applied to the liquid crystal constituting all pixels, so that all pixels are in a planar state. Reset period to
Select a common electrode as a common selection electrode, select another common electrode as a common non-selection electrode, apply a common selection signal to the common selection electrode, and simultaneously apply a common non-selection signal to the common non-selection electrode, A data signal is applied to the segment electrode in synchronization with the signal, a selection signal consisting of the difference between the common selection signal and the data signal is applied to the liquid crystal constituting the pixel on the common selection electrode, and the display state is selected, and the common is not selected. A rewrite operation is performed by applying a non-selection signal consisting of a difference between the signal and the data signal to the liquid crystal constituting the pixel on the common non-selection electrode , and then the rewrite operation is performed by selecting the next common electrode as the common selection electrode, A rewriting period for rewriting the display state of the liquid crystal constituting all the pixels by repeating this rewriting operation;
After the end of the rewriting period , the second common non-selection signal and the second common non-selection signal are applied to all the common electrodes and the second data signal is applied to all the segment electrodes. A second non-selection signal consisting of a difference from the data signal is applied to the liquid crystal constituting all the pixels, and comprises a whole-surface collective non-selection period for maintaining all the pixels in a non-selected state .
A driving method of a liquid crystal display element.
書換え期間内において、画素をフォーカルコニック状態にするための選択信号を7〜15Vの電圧パルス(低電圧パルス)とし、または画素をプレーナー状態にするための選択信号を16〜28Vの範囲内の電圧パルス(中電圧パルス)とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。 In the reset period, a reset signal for setting all pixels to a planar state is a voltage pulse (high voltage pulse) of 30 V or more,
Within the rewriting period, the selection signal for setting the pixel to the focal conic state is a voltage pulse of 7 to 15V (low voltage pulse), or the selection signal for setting the pixel to the planar state is a voltage within the range of 16 to 28V. 8. The method for driving a liquid crystal display element according to claim 1, wherein the driving method is a pulse (medium voltage pulse).
前記液晶表示素子のコモン電極群にコモンリセット信号,コモン選択信号およびコモン非選択信号を出力するコモンドライバと、
前記セグメント電極群にデータリセット信号およびデータ信号を出力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るコレステリック液晶表示装置であって、
前記コントローラは、前記コモンドライバおよびセグメントドライバが前記液晶表示素子の画素に請求項1〜8のいずれかに記載の駆動方法により電圧を印加するように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。 A common electrode group provided on the surface of the glass substrate, a segment electrode group provided on a surface of the other glass substrate opposed to the glass substrate in a direction orthogonal to the direction of the common electrode group, and the common electrode A display having a planar state, a focal conic state, or an intermediate state thereof when a pixel is configured in a matrix by a liquid crystal exhibiting a cholesteric phase interposed between a group and a segment electrode group, and no voltage is applied to the pixel A liquid crystal display element whose state is maintained by the memory property of the liquid crystal;
A common driver that outputs a common reset signal, a common selection signal, and a common non-selection signal to the common electrode group of the liquid crystal display element;
A segment driver that outputs a data reset signal and a data signal to the segment electrode group;
A cholesteric liquid crystal display device comprising a controller for controlling the common driver and the segment driver,
The cholesteric liquid crystal display device, wherein the controller controls the common driver and the segment driver to apply a voltage to the pixels of the liquid crystal display element by the driving method according to claim 1.
前記セグメントドライバは、0Vを含む4水準の電圧が出力でき、
前記コモンドライバから出力する最大の電圧と、前記セグメントドライバから出力する最大の電圧が同じで、前記最大電圧を少なくとも2種類の電圧値に切換える電圧切換えスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項9に記載のコレステリック液晶表示装置。 The common driver can output four levels of voltage including 0V,
The segment driver can output 4 levels of voltage including 0V,
The voltage switching switch for switching the maximum voltage to at least two voltage values, wherein the maximum voltage output from the common driver is the same as the maximum voltage output from the segment driver. A cholesteric liquid crystal display device as described in 1.
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