JP4644156B2 - メモリ性液晶のリセット方法及び液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、コレステリック液晶等のメモリ性液晶のリセット方法及び液晶表示装置に関する。
電子ペーパにはメモリ性を有するコレステリック液晶等が使用されている。コレステリック液晶は、プレーナ状態(反射モード)とフォーカルコニック状態(透過モード)とを印加する電圧により切り換えることができる。液晶の表示データを書き換えるときには、通常駆動時より高い電圧を印加してコレステリック液晶をホメオトロピック状態にした後、プレーナ状態にして液晶をリセットしている。
コレステリック液晶のリセット方法として部分リセット方法が知られている。部分リセット法とは、コモンドライバから複数ラインを選択する電圧を出力して複数ラインのリセットを行うと共に、同時に別のラインの選択電圧を出力して表示データの書き込みを行うものである。
最初に、図5を参照して部分リセットを行う液晶表示装置31の回路を説明する。液晶表示装置31は、コレステリック液晶32とコモンドライバ33とセグメントドライバ34と表示制御部35とからなる。コモンドライバ33とセグメントドライバ34は、コレステリック液晶32を駆動する駆動回路を構成している。
表示制御部35からコモンドライバ33とセグメントドライバ34に、ラッチパルスLP、データイネーブル信号DIO、交流化信号FR、強制表示オフ信号DSPOF、が出力される。また、表示制御部35からセグメントドライバ34に4ビットの表示データData[3:0]とシフトクロック信号XSCLが出力される。コモンドライバ33のデータ入力端子Data[3:0]は電圧Vccに接続されている。
図6は、部分リセット方法の説明図である。図6(A)、(B)に示すようにコモンドライバ33から複数ライン分(ここでは3ライン分)のリセット電圧を出力し、リセット電圧を出力するラインを順次シフトさせることで画面全体のリセットを行う。このとき、1ライン分のブランクを設けた後セグメントドライバ34から画像データ(表示データ)を出力して液晶のリセットと画像データの書き込みを同時に行う。これにより1画面分の画像データの書き換え時間とリセット時間の合計時間を短縮することができる。
図7は、部分リセット時の駆動回路のタイミングチャートである。なお、図7は、コモンドライバ33の出力ライン数が160本、セグメントドライバ34の出力ライン数が240本の場合の動作波形を示している。
3ライン分のリセット電圧を生成するために、時刻t1から一定期間DIO信号(ファーストマーカ信号)をハイレベルにする。DIO信号がハイレベルになると、コモンドライバ33の0番目の内部レジスタQ0が選択され、ラッチパルスLPの立ち下がりのタイミングで内部レジスタQ0の値がハイレベルになる。このとき他の内部レジスタQ1〜Q159の値はローレベルになる。内部レジスタQ0がハイレベルとなると、コモンドライバ33の0番目の出力端子O0から選択電圧が出力される。
従って、コモンドライバ33の出力端子O0からは、交流化信号FRの前半の期間に電圧V5が出力され、後半の期間に最大電圧V0(V0>V5)が出力される。このときコモンドライバ33の他の出力端子O1〜O159からは、交流化信号FRの前半の期間に非選択電圧である電圧V21が出力され、後半の期間に電圧V34が出力される。電圧V21と電圧V34は、V21>V34の関係を有する。
このときセグメントドライバ34には4ビットの入力データ「1111」が入力し、そのデータが内部レジスタに保持され、シフトクロックXSCLにより順次シフトされる。内部レジスタの値が「1」になると対応する出力端子から選択電圧が出力される。
これによりセグメントドライバ34の出力端子O0〜O239からは、交流化信号FRの前半の期間電圧V0が出力され、後半の期間電圧V5が出力される。
従って、時刻t1’から時刻t2’の期間は、コレステリック液晶31の1ライン目のコモン電極と240本のセグメント電極の交差する点に電圧V0と電圧V5の差電圧が印加され、コレステリック液晶31の1ライン目がホメオトロピック状態になる。
次に、時刻t2にDIO信号がハイレベルになると、時刻t2’のラッチパルスLPの立ち下がりのタイミングにコモンドライバ33の1番目の内部レジスタQ1の値が再度ハイレベルになり、そのときの内部レジスタQ1の値がハイレベルであるので2番目の内部レジスタQ2の値もハイレベルになる。その結果、コモンドライバ33の出力端子V0とV1から、交流化信号FRの前半の1/2周期の期間に電圧V5が出力され、後半の1/2周期の期間に最大電圧V0が出力される。
従って、時刻t2’から時刻t3’の期間、コレステリック液晶31の1ライン目と2ライン目のコモン電極と240本のセグメント電極が交差する点に電圧V0とV5の差電圧が印加され、コレステリック液晶31のコモン電極の1ライン目と2ライン目がリセットされる。
同様に時刻t3’のラッチパルスLPの立ち下がりのタイミングでコモンドライバ33の1〜3番目の内部レジスタQ0、Q1、Q2の値がハイレベルになる。その結果、コモンドライバ33の出力端子O0とO1とO2から、交流化信号の前半の期間に最小電圧V5が出力され、後半の期間に最大電圧V0が出力される。
これによりコレステリック液晶31の1ライン目と2ライン目と3ライン目のコモン電極と240本のセグメント電極が交差する点に、電圧V0と電圧V5の差電圧が印加され、コレステリック液晶31のコモン電極の1ライン目と2ライン目と3ライン目がリセットされる。
1ライン分のブランク期間を経た後データの書き込みが行われ、図6(B)に示すように3ライン分の部分リセットラインが順に右方向にシフトして、コレステリック液晶33の3ラインの部分リセットと画像データの書き込みが並行して行われる。
上記の部分リセット方法は、コモン電極の3ライン目をリセットするまでは(ブランクの1ラインを含めると4ライン目)、部分リセットを行う3ライン分のコモン電極とセグメント電極が交差する点には、電圧V0とV5の差電圧である大きなリセット電圧が印加される。
しかしながら、データの書き込みを行うためにセグメントドライバ34から非選択電圧(電圧V21またはV34)が出力された場合、部分リセットを行う3ライン分のコモン電極と非選択電圧が出力されたセグメント電極が交差する点に印加される電圧は、電圧V0と電圧V21の差電圧、電圧V0と電圧V34の差電圧、電圧V21と電圧V5の差電圧、または電圧V34と電圧V5の差電圧となり、コレステリック液晶32をホメオトロピック状態にリセットする電圧より低い電圧になる。その結果コレステリック液晶のリセットが十分に行えなくなるという問題点があった。
特許文献1には、書き換え速度を速くして、かつ表示ムラが生じないようにするために、書き換え後に全画素を非選択状態に維持する全面一括非選択維持期間を設けることが記載されている。
特許文献2には、コモン電極用ドライバの出力を2値以下に、セグメント電極用ドライバの出力を2値以下にすることで汎用ドライバを使用してDDS駆動を可能にする方法にについて記載されている。
特許文献1及び2の発明は、コレステリック液晶の表示品質を改善するためのものでありリセット方法について記載されたものではない。
特開2005−257999号公報 特開2005−77805号公報
本発明の課題は、メモリ性液晶のリセットを一括、かつ十分に行うことである。
本発明は、コモンモードとセグメントモードを切り換え可能なコモンドライバと、セグメントドライバと、メモリ性液晶とを有する液晶表示装置において、リセット時に、前記コモンドライバをセグメントモードで動作させる信号を前記コモンドライバに供給するモード切り換え信号出力回路と、リセット時に、前記セグメントドライバに供給する交流化信号の反転信号を前記コモンドライバに供給する交流化信号反転回路とを有し、前記コモンドライバは、複数の出力端子から前記交流化信号の反転信号と同じ極性のリセット電圧を同時に出力して前記メモリ性液晶をリセットする。
この発明によればコモンドライバの複数の出力端子からリセット電圧を同時に出力してメモリ性液晶全体をリセットすることができるので、メモリ性液晶のリセットを一括かつ十分に行うことができる。
上記の発明の液晶表示装置において、前記メモリ性液晶はコレステリック液晶であり、前記コモンドライバは前記コレステリック液晶をホメオトロピック状態にするリセット電圧を前記コレステリック液晶の複数のコモン電極に同時に出力する。
このように構成することでコレステリック液晶の複数のコモン電極に同時にリセット電圧を出力してコレステリック液晶全体をリセットすることができる。
上記の発明の液晶表示装置において、リセット時に前記コモンドライバに入力するデータイネーブル信号を無効にし、リセット時以外はデータイネーブル信号を有効にする回路を備える。
このように構成することで、リセット時にコモンドライバをセグメントモードで動作させ、データイネーブル信号を無効にすることで複数の出力端子から同時にリセット電圧を出力することができる。
本発明によれば、メモリ性液晶のリセットを一括かつ十分に行うことができる。
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、実施の形態の液晶表示装置11の回路図である。
液晶表示装置11は、コレステリック液晶(メモリ性液晶)12と、コモンドライバ13と、セグメントドライバ14と、表示制御部15と、セレクタ16〜18と,インバータINV1からなる。コモンドライバ13とセグメントドライバ14はコレステリック液晶12の駆動回路を構成している。
セレクタ16は、リセット信号DP_RSTに基づいて、表示制御部15から出力されるデータイネーブル信号DIOと接地レベルの一方を選択してコモンドライバ13のDIO端子に出力する。セレクタ16は、リセット信号DP_RETがローレベルとなるリセット時には、接地電位を選択してコモンドライバ13に出力するデータイネーブル信号DIOを無効にする。また、リセット信号DP_RSTがハイレベルとなる通常動作時には、表示制御部15から出力されるDIO信号をコモンドライバ13のDIO端子に供給する。通常の動作時には、表示制御部15から出力されるデータイネーブル信号DIOがファーストマーカ信号としてコモンドライバ13に供給され、0番目の内部レジスタQ0の値が1にセットされる。
セレクタ17は、リセット信号DP_RSTに基づいて、表示制御部15から出力される交流化信号FRとその反転信号の一方を選択してコモンドライバ13のFR端子に出力する。セレクタ17は、リセット信号DP_RSTがローレベルとなるリセット時には、交流化信号FRの反転信号を選択してコモンドライバ13のFR端子に出力する。また、リセット信号DP_RSTがハイレベルとなる通常動作時には、表示制御部15から出力される交流化信号FRを選択してコモンドライバ13のFR端子に出力する。
セレクタ18は、リセット信号DP_RSTに基づいて、シフトクロック信号XSCLと接地電位の一方を選択してコモンドライバ13のシフトクロック(XSCL)端子に出力する。セレクタ18は、リセット信号DP_RSTがローレベルとなるリセット時には、表示制御部15から出力されるシフトクロック信号XSCLを選択してコモンドライバ13のシフトクロック(XSCL)端子に出力する。これにより、リセット時には複数の内部レジスタの値を順にシフトさせて内部レジスタの値を全て「1」にすることができる。リセット信号DP_RSTがハイレベルとなる通常動作時には、接地電位を選択してコモンドライバ13のシフトクロック(XSCL)端子に出力する。
インバータINV1は、リセット信号DP_RSTを反転した信号をコモンドライバ13のS/C端子に出力する。S/C端子は、コモンドモードとセグメントモードを切り換えるための信号が入力する端子であり、S/C端子に入力する信号がハイレベルのとき、コモンドライバ13はセグメントモードで動作し、S/C端子に入力する信号がローレベルのとき、コモンドライバ13はコモンドモードで動作する。
ここで、図2を参照してリセット時と通常動作時のコモンドライバ13の入力信号について説明する。
図2に示すように、リセット信号DP_RSTがローレベルとなるリセット時には、コモンドライバ13のDIO端子は接地電位に固定され、シフトクロック端子XSCLは有効となり表示制御部15から出力されるシフトクロック信号XSCLが入力される。また、リセット時には、S/C端子の入力信号はハイレベルとなり、コモンドライバ13はセグメントモードで動作する。また、コモンドライバ13のFR端子には、セグメントドライバ14に供給される交流化信号を反転させた負論理の信号が入力する。これは、交流化信号FRをそのままコモンドライバ13に入力すると、コモンドライバ13をセグメントモードで動作させたときに、コモンドライバ13の出力電圧とセグメントドライバ14の出力電圧が同位相となり、コレステリック液晶12のコモン電極とセグメント電極との間に高いリセット電圧を印加することができないからである。本実施の形態では、セグメントドライバ14に供給される交流化信号FRを反転させた信号(負論理の信号)をコモンドライバ13に供給することで、セグメントモードで動作させたときのコモンドライバ13の出力電圧の位相がセグメントドライバ14の出力電圧の位相と逆位相になるようにしている。
リセット信号DP_RSTがハイレベルとなる通常動作時は、DIOは有効となり、表示制御部15から出力されるDIO信号がコモンドライバ13のDIO端子に入力される。このときコモンドライバ13のシフトクロック(XSCL)端子は接地電位に固定される。また、リセット信号DP_RSTがハイレベルのときには、S/C端子の入力はローレベルなり、コモンドライバ13はコモンドモードで動作し、FR端子に入力する交流化信号はセグメントドライバ14に供給される交流化信号FRと同じ正論理の信号となる。
ここで実施の形態の表示装置11の動作を図3のタイミングチャートを参照して説明する。
図3には示していないがリセット信号DP_RSTは、一括リセット期間とそれに続く一定のブランク期間とを合わせた期間(この期間をリセット期間と呼ぶ)ローレベルとなり、それ以外の期間ハイレベルとなる信号である。リセット信号DP_RSTを反転した信号が、コモンドライバ13のS/C端子に入力する信号である。
時刻t1に、表示制御部15からローレベルのリセット信号DP_RSTが出力されると、コモンドライバ13のS/C端子の入力信号がハイレベルとなり、コモンドライバ13はセグメントモードで動作する。
リセット信号DP_RSTがローレベルのとき、セレクタ16は接地電位を選択してコモンドライバ13のDIO端子に出力する。従って、コモンドライバ13のDIO端子の入力信号はリセット信号DP_RSTがローレベルの期間はローレベルとなる。
リセット信号DP_RSTがローレベルのとき、セレクタ17は交流化信号FRを反転した信号をコモンドライバ13のFR端子に出力する。従って、リセット期間にコモンドライバ13のFR端子に入力する交流化信号は、セグメントドライバ14に入力する交流化信号FRの逆位相の信号となる。
リセット信号DP_RSTがローレベルとき、セレクタ18は、表示制御部15から出力されるシフトクロック信号XSCLを選択してコモンドライバ13に出力する。このとき、コモンドライバ13のデータ端子D[3:0]はVccに固定されているので、4ビットの入力データは「1111」となり、その4ビットのデータがシフトクロック信号XSCLに同期して順にシフトされ内部のレジスタQ0〜Q159に保持される。160ライン分のデータのシフトが完了した後、時刻t2のラッチパルスLPの立ち下がりのタイミングで、内部レジスタQ0〜Q159の値に応じた駆動電圧が出力端子O0〜O159から出力される。一括リセットの時刻t2から時刻t3までの期間、コモンドライバ13の160個の出力端子O0〜O159から、交流化信号FR’(表示制御部15から出力される交流間信号FRの反転信号)と同じ極性の電圧が出力される。すなわち、交流化信号FR’の前半の期間は(例えば、1/2周期の期間)電圧V0が出力され、後半の期間は電圧V5(V0>V5)が出力される。
セグメントドライバ14については、一括リセット期間に240ビットの内部のレジスタの値を全て「1」に設定することで、ラッチパルスLPの立ち下がりのタイミングで、セグメントドライバ14の240個の出力端子O0〜O239から、交流化信号FRの前半の期間に電圧V5が出力され、後半の期間に電圧V0が出力される。
従って、時刻t2から時刻t3の期間は、コレステリック液晶12の160本のコモン電極と240本のセグメント電極が交差する点に、コモンドライバ13の出力電圧V0とセグメントドライバ14の出力電圧V5の差電圧であるV0−V5が印加される。これによりコレステリック液晶12の各表示素子に同時に高いリセット電圧が印加されるのでコレステリック液晶12がホメオトロピック状態に変化する。
時刻t3から時刻t4のブランク期間には、コモンドライバ13の160個の出力端子O0〜O159から電圧V5が出力され、セグメントドライバ14の240個の出力端子O0〜O239から電圧V5が出力される。その結果、コレステリック液晶12の160本のコモン電極と240本のセグメント電極が交差する点に印加される電圧は0Vとなり、コレステリック液晶12は前の状態を保持する。
リセット信号DP_RSTがハイレベルとなると、S/C端子の入力信号がローレベルに変化し、コモンドライバ13はコモンモードに切り替わる。また、表示制御部15からハイレベルのDIO信号(ファーストマーカ信号)が出力され、コモンモードドライバ13の0番目の内部レジスタQ0が選択される。このとき、FR端子には、セグメントドライバ14に供給される交流化信号FRと同じ位相の交流化信号が供給される。そして、時刻t5のラッチパルスLPの立ち下がりタイミングで、コモンドライバ13の出力端子O0から交流化信号FRの前半の期間に選択電圧V5が出力され、後半の期間に電圧V0が出力される。このとき他の出力端子O1〜O159から非選択電圧V21、V34が出力される。電圧V0、V21、V34、V5は、V0>V21>V34>V5の関係を有する。なお、コモンドライバ13の選択電圧V0、V5とセグメントドライバ14の選択電圧V0、V5は同じ電圧であるが、コモンドライバ13の非選択電圧V21,V34とセグメントドライバ14の非選択電圧V21、V34は異なる電圧である。
図4は、上述した実施の形態のリセット方法の説明図である。
リセット期間には、ローレベルのリセット信号DP_RSTを反転させた信号をコモンドライバ13のS/C端子に供給して、図4に示すようにコモンドライバ13をセグメントモードで動作させる。また、極性を反転させた交流化信号FRを供給して、コモンドライバ13の160本の出力端子O0〜O159から反転させた交流化信号と同じ極性で電圧V0とV5を交互に出力せる。このとき、セグメントドライバ14の240個の出力端子O0〜O239から本来の交流化信号FRと同じ極性で電圧V5と電圧V0が交互に出力される。
従って、コレステリック液晶12の160本のコモン電極と240本のセグメント電極が交差する点には、電位差がV0−V5の高い電圧が印加されるのでコレステリック液晶12はホメオトロピック状態(透過状態)になる。コレステリック液晶12が透過状態になると下面の光吸収体(図示せず)で透過光が吸収されて、図4に示すように黒い状態が表示される。その後、コモンドライバ13の出力端子O0〜O159の電圧をV5に変化させ、セグメントドライバ14の出力端子O0〜O239の電圧をV5に変化させることで、図4に示すようにコレステリック液晶12をプレーナ状態に保持することができる。これによりコレステリック液晶12の全ての液晶素子を同時にリセットすることができる。
次に、リセット信号DP_RSTをハイレベルに変化させ、その反転信号であるS/C信号をローレベルに変化させることでコモンドライバ13をコモンモードで動作させる。通常の書き込み時には、コモンドライバ13から1ラインずつ選択電圧を出力し、セグメントドライバ14から画像データに応じた駆動電圧を出力することで、図4に示すようにコレステリック液晶12に画像データを書き込むことができる。
上述した実施の形態によれば、コモンドライバ13をセグメントモードで動作させ、交流化信号FRの反転信号と同じ極性のリセット電圧をコモンドライバ13の複数の出力端子から同時に出力することで、コレステリック液晶12全体を一括してリセットすることができる。これによりコレステリック液晶12のリセット時間を大幅に短縮することができる。また、リセット信号DP_RSTのローレベルの期間は表示制御部15側で任意に設定できるので、コレステリック液晶12をリセットする期間を十分確保することができる。
本発明は上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
(1)実施の形態は、表示制御部15の外部にセレクタ16〜18を設けたが、セレクタ又はセレクタと同じ機能を持つ回路を表示制御部15の内部に設けても良い。あるいはセレクタの機能を実現するソフトウェアを表示制御部15の内部または外部のCPUで実行するようにしても良い。
実施の形態の液晶表示装置の回路図である。 リセット時と通常動作時のコモンドライバの入力信号を示す図である。 実施の形態の駆動回路のタイミングチャートである。 実施の形態のリセット方法の説明図である。 従来の液晶表示装置の回路図である。 従来のリセット方法の説明図である。 従来の駆動回路のタイミングチャートである。
符号の説明
11,31 液晶表示装置
12,32 コレステリック液晶
13,33 コモンドライバ
14,34 セグメントドライバ
15,35 表示制御部
16〜18 セレクタ

Claims (5)

  1. コモンモードとセグメントモードを切り換え可能なコモンドライバと、セグメントドライバにより駆動されるメモリ性液晶のリセット方法であって、
    リセット時に、前記コモンドライバをセグメントモードで動作させる信号を供給し、
    リセット時に、前記セグメントドライバに供給する交流化信号の反転信号を前記コモンドライバに供給し、
    前記コモンドライバの複数の出力端子から前記交流化信号の反転信号と同じ極性のリセット電圧を同時に出力して前記メモリ性液晶をリセットするメモリ性液晶のリセット方法。
  2. 前記メモリ性液晶はコレステリック液晶であり、前記コモンドライバは前記コレステリック液晶をホメオトロピック状態にするリセット電圧を前記コレステリック液晶の複数のコモン電極に同時に出力する請求項1記載のメモリ性液晶のリセット方法。
  3. コモンモードとセグメントモードを切り換え可能なコモンドライバと、セグメントドライバと、メモリ性液晶とを有する液晶表示装置において、
    リセット時に、前記コモンドライバをセグメントモードで動作させる信号を前記コモンドライバに供給するモード切り換え信号出力回路と、
    リセット時に、前記セグメントドライバに供給する交流化信号の反転信号を前記コモンドライバに供給する交流化信号反転回路とを有し、
    前記コモンドライバは、複数の出力端子から前記交流化信号の反転信号と同じ極性のリセット電圧を同時に出力して前記メモリ性液晶をリセットする液晶表示装置。
  4. 前記メモリ性液晶はコレステリック液晶であり、前記コモンドライバは前記コレステリック液晶をホメオトロピック状態にするリセット電圧を前記コレステリック液晶の複数のコモン電極に同時に出力する請求項3記載のメモリ性液晶のリセット方法。
  5. リセット時に前記コモンドライバに入力するデータイネーブル信号を無効にし、リセット時以外はデータイネーブル信号を有効にする回路を備える請求項3記載の液晶表示装置。
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