JP5701104B2 - Driving method of bistable liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、双安定型の液晶表示装置の駆動方法に関するものであり、特に、双安定性スイッチングを利用して単純マトリクス駆動されるカイラルネマティック液晶を用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a driving method of a bistable liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device using chiral nematic liquid crystal driven by simple matrix using bistable switching.
現在、ツイストネマティック(TN)型液晶、スーパーツイストネマティック(STN)型液晶、複屈折を電気的に制御するECB型液晶、垂直配向ネマティック(VA)型液晶等が液晶表示装置に用いられている。これらの液晶は、単安定タイプに分類され、液晶層に電場を印加しない場合には液晶分子は単一のテクスチャとなる。液晶層に電場を印加する場合には、液晶分子のテクスチャは連続的に変形し、テクスチャの変形とともに光特性が変化する。液晶層に電場が無くなると、再び単一テクスチャ(単安定テクスチャ)に戻る。これらの液晶表示装置には、メモリ効果が無い。そのため、スタティック駆動、マルチプレックス駆動、またはアクティブマトリクス駆動によって連続的に駆動する必要がある。一方、双安定やマルチ安定型の液晶表示装置にはメモリ効果がある。これらの液晶表示装置は、液晶層に電場が印加されない状態でもセル内に異なるテクスチャを形成することができる。そして、液晶層に特定の電場を印加することでテクスチャを変えることができる。このような表示装置は、いったんテクスチャが決まると、電場が失われた場合でもその双安定性によりそのテクスチャの状態を維持する。このようなメモリ効果を持つ双安定性液晶表示装置では、画像リフレッシュレートが大幅に低減し、消費電力が減少する。 Currently, twisted nematic (TN) type liquid crystal, super twisted nematic (STN) type liquid crystal, ECB type liquid crystal that electrically controls birefringence, vertical alignment nematic (VA) type liquid crystal, and the like are used for liquid crystal display devices. These liquid crystals are classified into monostable types, and the liquid crystal molecules have a single texture when no electric field is applied to the liquid crystal layer. When an electric field is applied to the liquid crystal layer, the texture of the liquid crystal molecules is continuously deformed, and the optical characteristics change with the deformation of the texture. When the electric field disappears in the liquid crystal layer, it returns to a single texture (monostable texture) again. These liquid crystal display devices have no memory effect. Therefore, it is necessary to drive continuously by static drive, multiplex drive, or active matrix drive. On the other hand, a bistable or multi-stable liquid crystal display device has a memory effect. These liquid crystal display devices can form different textures in the cell even when no electric field is applied to the liquid crystal layer. The texture can be changed by applying a specific electric field to the liquid crystal layer. Such a display device, once the texture is determined, maintains the texture state due to its bistability even when the electric field is lost. In the bistable liquid crystal display device having such a memory effect, the image refresh rate is greatly reduced and the power consumption is reduced.
近年、電極と配向膜が設けられた一対の基板間に、カイラルネマティック液晶を封入した双安定液晶パネルを用いた双安定液晶表示装置が提唱された(例えば、特許文献1を参照)。図5は液晶分子の挙動を説明する模式図である。図示するように、第一基板31と第二基板32にはそれぞれ電極33が形成され、さらにその上に第一配向膜34及び第二配向膜35が設けられる。第一基板31と第二基板32の間隙に液晶6を封入する。このような双安定液晶パネルの電極界面では、配向膜層によって液晶分子が所望の向きに向けられている。ここで、第一配向膜34は第二配向膜35よりもアンカリング力が強くなっている。そのため、第一配向膜34の界面では、液晶層6の液晶分子のアンカリング力は強く少し角度を有し、第二配向膜35の界面では、アンカリング力は弱く分子はほぼ水平になる。液晶の界面では分子のアンカリングは単安定性を示すが、液晶層6のレベルでは電場が印加されないとき二つの安定状態が存在する。一つは、一様な、あるいは少しねじれたUテクスチャ(uniform-texture)7であり、もう一つはねじれたTテクスチャ(twisted-texture)である。この2つのテクスチャのねじれは約180°異なり、個々には共存し得ない。ネマティック型の液晶分子の自発的ピッチp0は、一様なUテクスチャとねじれたTテクスチャとのエネルギーが本質的に同一となるように、最大でも、セルの厚さdの約4倍となるように選択される。従って、電場が印加していない時は、より低いエネルギーレベルを持つ他の状態は存在せず、Uテクスチャ7とTテクスチャ8のいずれかの状態で安定する(双安定性)。
In recent years, a bistable liquid crystal display device using a bistable liquid crystal panel in which chiral nematic liquid crystal is sealed between a pair of substrates provided with an electrode and an alignment film has been proposed (see, for example, Patent Document 1). FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the behavior of liquid crystal molecules. As shown in the drawing, an electrode 33 is formed on each of the first substrate 31 and the
いずれのテクスチャにあっても、アンカリングを破壊することにより、一方のテクスチャから他方へ変化する。UテクスチャからTテクスチャ(あるいは、TテクスチャからUテクスチャ)への変換は、外部から強い電場を印加し、配向膜表面のアンカリング力を破壊することで起こる。Uテクスチャ、Tテクスチャいずれの状態でも、特定の電界を加えると、液晶層6はホメオトロピックテクスチャ(Homeotropic-texture)となる。以下、Hテクスチャと略す。液晶層をHテクスチャ9にする電界閾値をVc(アンカリング破壊閾値)と定義する。アンカリング破壊閾値Vcは、液晶材料と配向膜の材料が固有に持つ極角アンカリングエネルギー(zenithal-anchoring-energy)Azによって決まる。アンカリング破壊閾値以上の電場を加えると、アンカリングが破壊される。また、この電場が配向膜の表面近傍における液晶分子の再配列を促す。最終的にHテクスチャ9が形成されるまで、十分な時間この電場を加えることが必要となる。最小時間は、加える電場の大きさ(振幅)、液晶や配向膜の物理特性に依存する。電場が1〜3ミリ秒或いはそれ以上加えられる場合に、アンカリング破壊閾値Vcは次の式1のように定義できる。
(式1) Vc=d×Az/(K33×ε0×Δε)1/2
ここで、dは液晶セルの厚さ、Azは極角アンカリングエネルギー、K33は液晶の弾性ねじれ係数、Δεは液晶の誘電異方性、ε0は液晶の真空中の誘電率を表す。
Regardless of the texture, by destroying anchoring, the texture changes from one texture to the other. Conversion from U texture to T texture (or T texture to U texture) occurs by applying a strong electric field from the outside and destroying the anchoring force on the alignment film surface. When a specific electric field is applied in both the U texture and the T texture, the liquid crystal layer 6 becomes a homeotropic texture. Hereinafter, it is abbreviated as H texture. The electric field threshold value for setting the liquid crystal layer to H texture 9 is defined as Vc (anchoring breakdown threshold value). The anchoring breakdown threshold Vc is determined by the polar-angle anchoring energy Az inherently possessed by the liquid crystal material and the alignment film material. When an electric field exceeding the anchoring destruction threshold is applied, the anchoring is destroyed. In addition, this electric field promotes rearrangement of liquid crystal molecules in the vicinity of the surface of the alignment film. It is necessary to apply this electric field for a sufficient time until the H texture 9 is finally formed. The minimum time depends on the magnitude (amplitude) of the applied electric field and the physical characteristics of the liquid crystal and alignment film. When the electric field is applied for 1 to 3 milliseconds or more, the anchoring breakdown threshold Vc can be defined as the following
(Formula 1) Vc = d × Az / (K33 × ε0 × Δε) 1/2
Here, d is the thickness of the liquid crystal cell, Az is the polar angle anchoring energy, K33 is the elastic torsion coefficient of the liquid crystal, Δε is the dielectric anisotropy of the liquid crystal, and ε0 is the dielectric constant of the liquid crystal in vacuum.
このアンカリング破壊閾値Vcが印加されると、配向膜界面での液晶分子の向きと垂直との間の角度が十分に小さく(例えば、0.5°以下)なり、配向膜界面の液晶分子に影響する応力が十分に低くなる。この状態では、配向膜の表面近傍の液晶分子は、電場が切られると不安定な平衡状態となり、元の向きに戻るか、または反対の方向に回転し元のテクスチャとは異なる180°ねじれた新たなテクスチャのどちらかに誘発される。最終的にどちらのテクスチャになるかは、加えられる電気信号の形状、具体的にはこの電場(電圧)が零に戻される方法に依存する。 When this anchoring breakdown threshold Vc is applied, the angle between the orientation and the perpendicular of the liquid crystal molecules at the alignment film interface becomes sufficiently small (for example, 0.5 ° or less), and the liquid crystal molecules at the alignment film interface The influencing stress is sufficiently low. In this state, the liquid crystal molecules in the vicinity of the surface of the alignment film are in an unstable equilibrium state when the electric field is turned off, and return to the original direction or rotate in the opposite direction and twist by 180 ° different from the original texture. Triggered on one of the new textures. Which texture ultimately results depends on the shape of the applied electrical signal, specifically how this electric field (voltage) is returned to zero.
電場を段階的に下げた場合は、フロー(液晶分子の流体力学的な力)は最小となり、強いアンカリングの配向膜の表面近傍の液晶分子はゆるやかに平衡状態に落ち着き、中央の液晶分子との弾性結合によって液晶分子が同一方向に回転される。この運動が、弱いアンカリング側基板へと広がり、同一方向に素早く次々と回転し、セル内に一様な状態(Uテクスチャ7)が形成される。 When the electric field is lowered step by step, the flow (hydrodynamic force of the liquid crystal molecules) is minimized, and the liquid crystal molecules near the surface of the alignment layer with strong anchoring slowly settle down to the equilibrium state. The liquid crystal molecules are rotated in the same direction by the elastic coupling. This movement spreads to the weak anchoring side substrate and rotates one after another quickly in the same direction, and a uniform state (U texture 7) is formed in the cell.
一方、電場を急に落とした場合、例えば短い時間内でスイッチングした場合、強いアンカリングの配向膜の表面近傍で強いフロー(液晶分子の流体力学的な力)が誘発され、これが液晶層全体に広がり、瞬時に弱いアンカリングの配向膜の表面に到達する。弱いアンカリングの配向膜の表面では流体力学的な力の方が強くなり、ねじれたTテクスチャ8が誘発される。このように、各画素に印加する電場をコントロールすれば、一方のテクスチャから他方のテクスチャへ変化させることができる。
On the other hand, when the electric field is suddenly dropped, for example, when switching is performed in a short time, a strong flow (hydrodynamic force of liquid crystal molecules) is induced near the surface of the alignment film with strong anchoring, and this is applied to the entire liquid crystal layer. Spread and instantaneously reach the surface of the alignment film with weak anchoring. On the surface of the weak anchoring alignment film, the hydrodynamic force becomes stronger and a
テクスチャを変化させる電場について、図6を用いて説明する。図6は液晶層に印加する電圧波形を示す模式図である。図6(a)、(b)は、UテクスチャからTテクスチャへ変化させる場合の波形である。図6(a)では、第一期間τ1で、アンカリング破壊閾値より大きな電圧パルスP1を加える。この破壊閾値電圧は、概ね2ボルトから10ボルト程度である。波形のパルス幅である期間τ1は、2〜3ミリ秒である。この第一期間τ1で、UテクスチャからHテクスチャに変る。次に、2〜3マイクロ秒、或いは最大でも20〜30マイクロ秒で、この電圧を素早く低下する。すなわち、第二期間τ2で、電圧パルスP1よりΔVだけ低い電圧パルスP2を印加する。この電圧差ΔVだけ素早く低下させることによって、液晶層内に十分に強い流体力学的効果が誘発され、Tテクスチャとなる。Tテクスチャ生成に必要な第二期間τ2は、第一期間τ1の10分の1程度、長いパルスの場合でも最大500マイクロ秒で、この期間内に電圧低下させる必要がある。電位差ΔVは、τ1とτ2期間で印加される電圧パルスP1とP2の差で決まる。実験では第一期間τ1の電圧パルスP1を24Vとした場合、第二期間τ2の電圧パルスP2を8V以下程度印加する。次に、第三期間τ3で0Vを印加する。この期間τ1〜τ2〜τ3の連続動作を行うと、UテクスチャからHテクスチャを経由してTテクスチャへ変化する。図6(b)では、第一期間τ1と第二期間τ2の電位差より第二期間τ2と第三期間τ3期間の電位差を大きくした場合を示している。このとき、第一期間τ1で、UテクスチャからHテクスチャに変り、第一期間τ1でUテクスチャからHテクスチャに変り、第三期間τ3でHテクスチャからTテクスチャに変る。具体的には、P2を10V以上程度にすると同じ効果が得られる。 The electric field that changes the texture will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a voltage waveform applied to the liquid crystal layer. FIGS. 6A and 6B are waveforms when changing from the U texture to the T texture. In FIG. 6A, a voltage pulse P1 larger than the anchoring destruction threshold is applied in the first period τ1. The breakdown threshold voltage is about 2 to 10 volts. The period τ1, which is the pulse width of the waveform, is 2 to 3 milliseconds. In this first period τ1, the texture changes from U texture to H texture. The voltage is then quickly reduced in 2-3 microseconds, or at most 20-30 microseconds. That is, the voltage pulse P2 lower than the voltage pulse P1 by ΔV is applied in the second period τ2. By quickly reducing this voltage difference ΔV, a sufficiently strong hydrodynamic effect is induced in the liquid crystal layer, resulting in a T texture. The second period τ2 required for the T texture generation is about one-tenth of the first period τ1, even at a maximum of 500 microseconds even in the case of a long pulse, and it is necessary to reduce the voltage within this period. The potential difference ΔV is determined by the difference between the voltage pulses P1 and P2 applied during the periods τ1 and τ2. In the experiment, when the voltage pulse P1 in the first period τ1 is 24V, the voltage pulse P2 in the second period τ2 is applied to about 8V or less. Next, 0 V is applied in the third period τ3. When the continuous operation in the period τ1 to τ2 to τ3 is performed, the texture changes from the U texture to the T texture via the H texture. FIG. 6B shows a case where the potential difference between the second period τ2 and the third period τ3 is larger than the potential difference between the first period τ1 and the second period τ2. At this time, the texture changes from U texture to H texture in the first period τ1, changes from U texture to H texture in the first period τ1, and changes from H texture to T texture in the third period τ3. Specifically, the same effect can be obtained by setting P2 to about 10V or more.
図6(c)、(d)はTテクスチャからUテクスチャへ変化させる場合の波形である。上記と同様に、第一期間τ1では、アンカリング破壊閾値より大きな電圧パルスP1を加える。この第一期間τ1で、UテクスチャからHテクスチャに変る。次に、第2期間τ2では緩やかに下降させる。図6(c)に第2期間τ2にスロープ状に電圧を下げた場合を示し、図6(d)に階段状に電圧を降下させた場合を示す。スロープ状に電圧を下げるのが理想的であるが、通常は段階的に降下させる。具体的には、第一期間τ1で印加する電圧パルスP1が16Vの場合、第二期間τ2では8V以上から12V以下の電圧パルスP2を印加し、第三期間τ3で0Vを印加する。この期間τ1〜τ2〜τ3の連続動作を行うと、TテクスチャからTテクスチャを経てUテクスチャへ変化する。このように、どちらのテクスチャに落ち着くかは、第二期間τ2にどういう電圧を印加するかに依存する。 FIGS. 6C and 6D show waveforms when changing from the T texture to the U texture. Similarly to the above, in the first period τ1, a voltage pulse P1 larger than the anchoring destruction threshold is applied. In this first period τ1, the texture changes from U texture to H texture. Next, it is gently lowered in the second period τ2. FIG. 6C shows a case where the voltage is lowered in a slope shape during the second period τ2, and FIG. 6D shows a case where the voltage is dropped in a step shape. It is ideal to lower the voltage in a slope shape, but usually the voltage is lowered stepwise. Specifically, when the voltage pulse P1 applied in the first period τ1 is 16V, the voltage pulse P2 of 8V to 12V is applied in the second period τ2, and 0V is applied in the third period τ3. When the continuous operation in the period τ1 to τ2 to τ3 is performed, the texture changes from the T texture to the U texture through the T texture. Thus, which texture is settled depends on what voltage is applied in the second period τ2.
次に、ドットマトリックス型の双安定液晶表示パネルの駆動方法について説明する。図7に双安定液晶表示パネルに印加される信号波形を示す。図7(a)にコモン電極に印加するコモン信号(COM)を、図7(b)にセグメント電極に印加するセグメント信号(SEG)を、図7(c)にコモン−セグメント間の電圧、即ちコモン電極とセグメント電極で挟持された液晶層に印加される波形(COM−SEG)を示す。図中、左側の波形は、コモン電極とセグメント電極が交叉する画素をUテクスチャとする場合であり、右側の波形は、この画素をTテクスチャとする場合である。図7(d)に、印加波形と液晶分子の状態の関係を模式的に示す。 Next, a method for driving a dot matrix type bistable liquid crystal display panel will be described. FIG. 7 shows signal waveforms applied to the bistable liquid crystal display panel. 7A shows the common signal (COM) applied to the common electrode, FIG. 7B shows the segment signal (SEG) applied to the segment electrode, and FIG. 7C shows the common-segment voltage, A waveform (COM-SEG) applied to a liquid crystal layer sandwiched between a common electrode and a segment electrode is shown. In the figure, the waveform on the left is when the pixel where the common electrode and the segment electrode intersect is a U texture, and the waveform on the right is when the pixel is a T texture. FIG. 7D schematically shows the relationship between the applied waveform and the state of the liquid crystal molecules.
まず、左側の波形について説明する。図7(a)に示すコモン信号と図7(b)に示すセグメント信号が印加されると、画素(液晶層)には図7(c)に示す電圧波形が加わることになる。液晶層に印加される+V、−Vがアンカリング破壊閾値Vc以上なので、信号印加前の液晶層がどのようなテクスチャであっても、液晶層に−Vが印加される期間ではHテクスチャである。次の階段状に0Vとなる波形により弱い液晶フォローが起き、0V電位まで到達した段階でUテクスチャになる。一方、右側の波形について説明する。信号印加前の液晶層がどのようなテクスチャであっても、液晶層に−Vが印加される期間ではHテクスチャとなるのは左側の波形の場合と同様である。次の期間では、ある程度の電位差を持って素早く0V電位まで到達する。このときHテクスチャからTテクスチャへ大きな液晶のフローに伴って変化していく。図から解るように、左右のUテクスチャにする場合もTテクスチャにする場合も、コモン信号は同一であるが、セグメント信号が異なっている。液晶パネルの表示は、選択信号が供給された1ラインのコモンと、全セグメントの信号状態によって1ライン分の白黒(テクスチャの状態)が決定し、全コモンを順次スキャンすることにより画面全体の表示(白黒)が決定する。スキャンを行う瞬間においては、画面全体のうちの1本のコモンのみ選択信号が供給される。残りの大多数のコモンには、非選択信号の電圧波形が供給される。このとき液晶層に印加される波形はアンカリング破壊を起こすような波形ではないので、選択信号により決定したテクスチャが維持される。この一連の動作は、制御回路(MPU)がCOMドライバ、SEGドライバをコントロールすることで行われる。このように、双安定液晶表示パネルに全てのコモンをスキャンし表示を決定した後は、コモンとセグメントを無印加状態にしても、表示画像は保持されている。すなわち、画像を書いた後に電源を切っても双安定液晶表示パネルの画像は表示が維持される。従って、書き換え時の電力は必要であるが、その後は無電力でも表示可能である(例えば、特許文献2を参照)。 First, the left waveform will be described. When the common signal shown in FIG. 7A and the segment signal shown in FIG. 7B are applied, the voltage waveform shown in FIG. 7C is applied to the pixel (liquid crystal layer). Since + V and −V applied to the liquid crystal layer are equal to or greater than the anchoring breakdown threshold Vc, the texture is H texture during the period in which −V is applied to the liquid crystal layer, regardless of the texture of the liquid crystal layer before signal application. . A weak liquid crystal follow occurs due to the waveform that becomes 0V in the next step shape, and becomes U texture when it reaches the 0V potential. On the other hand, the waveform on the right side will be described. Whatever the texture of the liquid crystal layer before the signal is applied, it becomes the H texture during the period in which −V is applied to the liquid crystal layer, as in the case of the left waveform. In the next period, the potential quickly reaches 0 V with a certain potential difference. At this time, the texture changes from the H texture to the T texture with a large liquid crystal flow. As can be seen from the figure, the common signal is the same but the segment signal is different in both the left and right U textures and the T texture. The LCD panel displays the entire screen by scanning one line's black and white (texture state) according to the common of one line supplied with the selection signal and the signal state of all segments, and sequentially scanning all commons. (Monochrome) is determined. At the moment of scanning, only one common of the entire screen is supplied with a selection signal. The voltage waveform of the non-selection signal is supplied to the remaining majority of commons. At this time, since the waveform applied to the liquid crystal layer is not a waveform that causes anchoring destruction, the texture determined by the selection signal is maintained. This series of operations is performed by the control circuit (MPU) controlling the COM driver and the SEG driver. As described above, after all the commons are scanned and determined to be displayed on the bistable liquid crystal display panel, the display image is held even if the common and the segment are not applied. That is, even if the power is turned off after writing the image, the image of the bistable liquid crystal display panel is maintained. Therefore, power is required at the time of rewriting, but after that, display is possible even without power (see, for example, Patent Document 2).
上述のように、従来は、アンカリング破壊閾値Vcより大きな電圧パルスを第一期間τ1で印加した後に、第二期間τ2でセグメント電極に所望のテクスチャとするための電位を与え、次に第三期間τ3で0Vの電圧を印加していた。したがって、液晶の挙動は、アンカリング破壊閾値Vc以上の電位により、まずHテクスチャとなり、このHテクスチャから画素の表示内容に応じてTテクスチャまたはUテクスチャへ変化する。そのため、TとUテクスチャが隣り合う部分が生じる。このTとUテクスチャが隣り合う液晶分子間に流体力学な干渉が発生し、一つの画素内でTとUテクスチャが混ざった状態となる。これは、特に表示画素のエッジや表示画面の端に多発する。そのため、面内で表示状態が薄くなったり濃くなったりする表示ムラが発生する。特に、1ドット単位で反転する市松表示(チェッカパターン)や黒表示が多い場合では、表示ムラが目立つ。そこで、本発明は、面内に表示ムラの発生しない双安定液晶表示装置を実現することを目的とする。 As described above, conventionally, after a voltage pulse larger than the anchoring breakdown threshold Vc is applied in the first period τ1, a potential for making a desired texture is applied to the segment electrode in the second period τ2, and then the third period A voltage of 0 V was applied in the period τ3. Therefore, the behavior of the liquid crystal first becomes an H texture by a potential equal to or higher than the anchoring destruction threshold Vc, and changes from this H texture to a T texture or a U texture according to the display content of the pixel. Therefore, a portion where the T and U textures are adjacent is generated. Hydrodynamic interference occurs between liquid crystal molecules adjacent to the T and U textures, and the T and U textures are mixed in one pixel. This occurs particularly frequently at the edge of the display pixel and the edge of the display screen. For this reason, display unevenness in which the display state becomes thin or dark within the surface occurs. In particular, when there are many checkerboard displays (checker patterns) or black displays that are inverted in units of one dot, display unevenness is conspicuous. Therefore, an object of the present invention is to realize a bistable liquid crystal display device in which display unevenness does not occur in a plane.
そこで、本発明の双安定液晶表示装置の駆動方法では、全ての画素の液晶層をTテクスチャにするために、アンカリング破壊値以上の電圧を持つリセットパルスを印加する初期化期間と、 Uテクスチャに変化させる画素の液晶層にアンカリング破壊値以上の電圧を印加し、または、Tテクスチャを維持する画素の液晶層にアンカリング破壊値以下の電圧を印加する第一選択期間と、 液晶層の液晶分子にフローを起させないように、液晶層にアンカリング破壊値以下の電圧を印加する第二選択期間と、 全ての画素の液晶層に0Vを印加する第三選択期間と、を順に備えることとした。このような駆動方法により、初期化期間で全ての画素の液晶層がTテクスチャに書き換えられ、第一選択期間と第二選択期間でUテクスチャに変化させるか、Tテクスチャを維持するか決まる。さらに、第三選択期間で0Vの電圧を印加することにより、UテクスチャまたはTテクスチャが維持されることとなる。従って、Tテクスチャを得る場合に、第一から第三までの選択期間でアンカリング破壊値以上の電圧が印加されないため液晶のフローが起こらないようになる。 Therefore, in the driving method of the bistable liquid crystal display device of the present invention, in order to make the liquid crystal layer of all the pixels T texture, an initialization period in which a reset pulse having a voltage equal to or higher than the anchoring breakdown value is applied, and U texture A first selection period in which a voltage equal to or higher than the anchoring breakdown value is applied to the liquid crystal layer of the pixel to be changed, or a voltage equal to or lower than the anchoring breakdown value is applied to the liquid crystal layer of the pixel that maintains the T texture; In order to prevent the liquid crystal molecules from causing a flow, a second selection period in which a voltage equal to or lower than the anchoring breakdown value is applied to the liquid crystal layer and a third selection period in which 0 V is applied to the liquid crystal layers of all pixels are sequentially provided. It was. With such a driving method, the liquid crystal layer of all the pixels is rewritten to the T texture in the initialization period, and it is determined whether to change to the U texture or to maintain the T texture in the first selection period and the second selection period. Furthermore, the U texture or the T texture is maintained by applying a voltage of 0 V in the third selection period. Therefore, when obtaining the T texture, a voltage higher than the anchoring breakdown value is not applied during the selection period from the first to the third, so that the liquid crystal does not flow.
さらに、第三選択期間が第一選択期間と第二選択期間の和より長くなるようにした。また、初期化期間と第一選択期間の間に、全ての画素の液晶層に0Vを印加する期間を設けることとした。 Further, the third selection period is longer than the sum of the first selection period and the second selection period. In addition, a period in which 0 V is applied to the liquid crystal layers of all the pixels is provided between the initialization period and the first selection period.
さらに、液晶層に印加される波形を交流化するために、第一選択期間と第二選択期間を繰り返してから第三選択期間に移ることとした。また、第二選択期間において、段階的に電位が変化する波形を印加してもよい。 Further, in order to make the waveform applied to the liquid crystal layer alternating, the first selection period and the second selection period are repeated, and then the third selection period is started. In the second selection period, a waveform in which the potential changes stepwise may be applied.
さらに、温度センサからの温度情報に基づいて、第一選択期間に印加される電圧値または印加期間、第二選択期間に印加される電圧値または印加期間、第三選択期間の少なくとも一つを決めることとした。 Further, based on temperature information from the temperature sensor, at least one of a voltage value or application period applied in the first selection period, a voltage value or application period applied in the second selection period, and a third selection period is determined. It was decided.
本発明の駆動方法によれば、画素をTテクスチャにしたときでも液晶フローが発生しないため、表示画素の端や表示画面の端にTテクスチャとUテクスチャが混ざらない表示が可能となる。そのため、ムラのない均一な表示が可能となった。また、マトリックス駆動においても画素間で干渉することなしに表示の書き換えが可能となった。さらには、アイコン、キャラクター表示やセグメント表示でも表示画素のエッジまで鮮明に表示させることが可能となった。 According to the driving method of the present invention, a liquid crystal flow does not occur even when a pixel is set to a T texture, so that a display in which the T texture and the U texture are not mixed at the edge of the display pixel or the edge of the display screen is possible. Therefore, uniform display without unevenness is possible. In addition, even in matrix driving, display rewriting can be performed without interfering between pixels. Furthermore, it has become possible to display the edges of display pixels clearly even in icon, character display and segment display.
本発明の双安定液晶表示装置の駆動方法では、まず、全表示画素に初期化リセットパルスを印加して液晶層をTテクスチャにする。次に、Uテクスチャに変化させたい画素にはアンカリング破壊閾値以上の高い電圧パルスを加え(この電圧印加期間を第一選択期間とする)、0Vに降下する前にアンカリング破壊閾値Vcより低い電圧を加える(この電圧印加期間を第二選択期間とする)。このような波形を液晶層に印加させると、第一選択期間でTテクスチャからHテクスチャに変化し、第二選択期間が終了した段階でUテクスチャに変化する。第二選択期間が終了した直後に0Vの電圧を所定期間印加し(この0V印加期間を第三選択期間とする)、Uテクスチャを維持させる。このように、第一から第三選択期間で、液晶のテクスチャ状態を変化させることができる。一方、Tテクスチャを維持させたい画素には第一選択期間にアンカリング破壊閾値Vcより低い電圧を加える。さらに、第二選択期間にもアンカリング破壊閾値Vcより低い電圧を加える。このような波形を液晶層に印加させると、リセットパルスにより形成されたTテクスチャが第一選択期間でも第二選択期間でも他のテクスチャに変化することがなく、Tテクスチャが維持される。さらに、第二選択期間の直後にライン信号休止期間(第三選択期間)を設け、ライン信号休止期間で0Vの電圧を印加する。これにより、Tテクスチャを維持させる。 In the driving method of the bistable liquid crystal display device of the present invention, first, an initialization reset pulse is applied to all display pixels to make the liquid crystal layer have a T texture. Next, a voltage pulse higher than the anchoring destruction threshold is applied to the pixel to be changed to U texture (this voltage application period is set as the first selection period), and is lower than the anchoring destruction threshold Vc before dropping to 0V. A voltage is applied (this voltage application period is a second selection period). When such a waveform is applied to the liquid crystal layer, the texture changes from T texture to H texture in the first selection period, and changes to U texture when the second selection period ends. Immediately after the end of the second selection period, a voltage of 0 V is applied for a predetermined period (this 0 V application period is set as the third selection period), and the U texture is maintained. Thus, the texture state of the liquid crystal can be changed in the first to third selection periods. On the other hand, a voltage lower than the anchoring destruction threshold Vc is applied to the pixel for which the T texture is to be maintained during the first selection period. Further, a voltage lower than the anchoring breakdown threshold Vc is also applied in the second selection period. When such a waveform is applied to the liquid crystal layer, the T texture formed by the reset pulse does not change to another texture in the first selection period or the second selection period, and the T texture is maintained. Further, a line signal pause period (third selection period) is provided immediately after the second selection period, and a voltage of 0 V is applied during the line signal pause period. This maintains the T texture.
このような駆動方法により、表示画面内にUテクスチャの画素とTテクスチャの画素を混在させることができる。このときのTテクスチャ状態は、Hテクスチャから変化してTテクスチャになっていない。そのため、液晶分子がフローを起こさずにTテクスチャが得られる。したがって、Uテクスチャがフローの影響を受けることがない。 With such a driving method, it is possible to mix U texture pixels and T texture pixels in the display screen. At this time, the T texture state is changed from the H texture to the T texture. Therefore, the T texture can be obtained without causing the liquid crystal molecules to flow. Therefore, the U texture is not affected by the flow.
また、コモンラインは線順次に選択されて駆動される。非選択状態のコモンラインには常にアンカリング破壊閾値Vcより低い電圧を加える必要がある。
また、ライン信号休止期間は、第一選択期間と第二選択期間の和より長くなるように設定するとよい。
In addition, the common lines are selected and driven line by line. It is necessary to always apply a voltage lower than the anchoring breakdown threshold Vc to the unselected common line.
The line signal pause period may be set to be longer than the sum of the first selection period and the second selection period.
次に、本実施例の双安定液晶パネルの駆動方法を説明する。図1に、双安定カイラルネマティック液晶を用いたドットマトリクス液晶パネルに印加される駆動波形を示す。図1(a)にセグメントライン(SEG1)に印加される信号を、図1(b)にコモンライン(COM1)に印加される信号を、図1(c)にCOM1とSEG1の交点に印加される波形を、図1(d)にCOM2に印加される信号を、図1(e)にCOM2とSEG1の交点に印加される波形を示す。 Next, a method for driving the bistable liquid crystal panel of this embodiment will be described. FIG. 1 shows driving waveforms applied to a dot matrix liquid crystal panel using bistable chiral nematic liquid crystal. Fig. 1 (a) shows the signal applied to the segment line (SEG1), Fig. 1 (b) shows the signal applied to the common line (COM1), and Fig. 1 (c) shows the signal applied to the intersection of COM1 and SEG1. 1 (d) shows a signal applied to COM2, and FIG. 1 (e) shows a waveform applied to the intersection of COM2 and SEG1.
本実施例では、図1(c)に示した波形が印加される画素はTテクスチャとなり、図1(e)に示した波形が印加される画素はUテクスチャとなる。どちらの場合でも、初めにリセットパルス1を印加し、液晶パネルの全面をTテクスチャへ変化させる。実際の動作は、図1(a)に示すセグメントリセット信号S1をセグメントラインに、図1(b)に示すコモンリセット信号C1をコモンラインに供給する。例えば、V0=30、V5=GND(0V)とする。これらの信号を合成した波形は、0Vを中心にV0の2倍の振幅をもつリセット波形1となる。リセット波形1により、正のレベル+4の矩形波に続いて負のレベル−4の矩形波が印加される。したがって、液晶には直流が印加されず、電荷成分が液晶層に滞留することがない。ここで、アンカリング破壊値+vcは、電位レベル+4と電位レベル+3の間にある。
In this embodiment, the pixel to which the waveform shown in FIG. 1C is applied is a T texture, and the pixel to which the waveform shown in FIG. 1E is applied is a U texture. In either case, the
次に、リセットパルス1印加後の時間間隔Dでは、コモン信号もセグメント信号もV5へ変化させる。したがって、画素にも図1(c)に示したように0Vが印加される。これがライン信号休止期間に印加される休止期間波形3である。この休止期間波形3は、全面がTテクスチャへ変化した後、この状態を安定させるために必要となる。
Next, in the time interval D after the application of the
以降、Tテクスチャを維持する画素に印加する波形を図1(a)〜(c)に基づいて説明する。SEG1に供給する信号の具体例を図1(a)に基づいて説明する。セグメントリセット信号S1の後で、S2信号とS4信号を交互に供給する。S2信号は選択状態のコモン信号と協働してTテクスチャを維持し、S4信号は選択状態のコモン信号と協働してUテクスチャに変化させる。S2信号は時間間隔EとFに対応し電圧値はV34、S4信号は時間間隔HとIに対応し電圧値はV0である。S2信号とS4信号に続く時間間隔G,Jの電圧値はV5となる。COM1に供給する信号の具体例を図1(b)に基づいて説明する。コモンリセット信号C1の後で、C2信号を供給し、その後、C4信号が供給される。各信号間では電圧値V5をとり、休止期間波形に対応している。コモンラインは線順次で駆動されているので、コモンラインの選択期間にC2信号が供給される。すなわち、COM1は時間間隔E,Fが選択期間であり、この時間後は、すべてのコモンラインに画像を書き込み終えるまでC4信号が供給される。したがって、COM1とSEG1が交わる画素の液晶層には図1(c)に示す波形が印加される。Tテクスチャを維持するために、図1(c)に示す波形はリセットパルス1の後はアンカリング破壊電圧Vc以下の電位で構成されている。時間間隔E,Fには、この画素の液晶層に図1(c)に示した第一選択波形2が印加される。ここでは、第一選択波形2は第一選択期間2aの電圧レベルが「−2」であり、第二選択期間2bの電圧レベルが「+1」である。第一選択波形2はアンカリング破壊閾値Vc以下となる電圧レベルで構成されていなければならない。具体的には、第一選択期間2aで約−4V程度の電圧と1ミリ秒程度の波形幅とし、第二選択期間2bで+2から+4V程度の電圧と50から500マイクロ秒程度の波形幅とした。
Hereinafter, waveforms applied to the pixels that maintain the T texture will be described with reference to FIGS. A specific example of a signal supplied to the
環境温度によって最適な印加電圧や時間が変わるので、これを考慮して設定される。そして、第二選択期間2bの直後にライン信号休止期間となり、この時間間隔Gではレベル0Vの電圧、すなわち、休止期間波形3になる。このような第一選択波形2と休止期間波形3を液晶層に印加すると、Tテクスチャが維持されるため液晶フローが発生しない。このとき、最後に休止期間波形3が印加される時間は、第一選択期間2aと第二選択期間2bの和より長い時間である。具体的には2ミリ秒以上に設定する。
Since the optimum applied voltage and time vary depending on the environmental temperature, it is set in consideration of this. Then, the line signal pause period immediately follows the second selection period 2b. At this time interval G, a voltage of level 0V, that is, the
図1中の時間間隔Gに示したライン信号休止期間の後では、この画素の液晶層には図1(b)に示したC4信号(非選択コモン波形)と図1(b)に示したS4信号またはS2信号の合成波形が交互に印加される。すなわち、図1(c)に示した非選択期間波形4がすべてのコモンラインに画像データが書き込まれるまで継続して印加される。ここでは、非選択期間波形4は電圧レベル−2または+2の矩形波である。異なる電圧レベルの非選択期間波形4の間には0Vの電圧が、すなわち、休止期間波形3が印加される。このように、初期リセットパルス1で全面をTテクスチャにした後、休止期間波形3、第一選択波形2、休止期間波形3、さらにその後に非選択期間波形4と休止期間波形3を残りのライン数繰り返すことにより、Tテクスチャが維持される。
After the line signal pause period indicated by the time interval G in FIG. 1, the C4 signal (unselected common waveform) shown in FIG. 1B and the liquid crystal layer of this pixel are shown in FIG. 1B. The combined waveform of the S4 signal or S2 signal is applied alternately. That is, the
以降、TテクスチャからUテクスチャに変換する画素に印加する波形を説明する。ここでは、COM2とSEG1が交わる画素の液晶層をUテクスチャに変換するものとする。図1(d)はCOM2に供給する信号であり、図1(e)はCOM2とSEG1が交わる画素の液晶層に印加される波形である。図1(d)に示すように、COM2には、コモンリセット信号C1の後で、C4信号が供給され、その後、C2信号が供給される。コモンラインは線順次で駆動されているので、COM1とCOM2の選択期間がずれている。すなわち、COM2は時間間隔H,Iが選択期間であり、この時間後は、全てのコモンラインに画像を書き込み終えるまでC4信号が供給される。 Hereinafter, the waveform applied to the pixel to be converted from the T texture to the U texture will be described. Here, it is assumed that the liquid crystal layer of the pixel where COM2 and SEG1 intersect is converted into a U texture. FIG. 1D shows a signal supplied to COM2, and FIG. 1E shows a waveform applied to the liquid crystal layer of the pixel where COM2 and SEG1 intersect. As shown in FIG. 1D, the COM4 is supplied with the C4 signal after the common reset signal C1, and then the C2 signal is supplied to the COM2. Since the common line is driven line-sequentially, the selection periods of COM1 and COM2 are shifted. That is, in COM2, the time intervals H and I are the selection period, and after this time, the C4 signal is supplied until the writing of images to all the common lines is completed.
図1(e)を参照してCOM2とSEG1が交わる画素の液晶層の状態を説明する。まず、時間間隔B,Cでリセットパルス1が印加されると、液晶層はTテクスチャとなる。そしてCOM2の選択期間である時間間隔H,Iで第二選択波形5が印加される。第二選択波形5はアンカリング破壊閾値Vc以上となる電圧レベルを含んでいる必要がある。第二選択波形5は図1(a)に示したセグメント信号S4と図1(d)に示したコモン選択信号C2の合成波形である。第二選択波形5は、第一選択期間5aの電圧レベルが「−4」であり、アンカリング破壊閾値Vc以上の電圧レベルである。第二選択期間5bの電圧レベルが「−3」であり、アンカリング破壊閾値Vc以下の電圧レベルである。第二選択期間5bの直後はライン信号休止期間となり、この時間間隔Jの間はレベル0Vの電圧(すなわち、休止期間波形3)が印加される。このような第二選択波形5がTテクスチャの液晶層に印加されると、第一選択期間5aでアンカリングが破壊され、Hテクスチャに変る。そして、第二選択期間5bが終わった段階でUテクスチャに変化する。これは、第一選択期間5aと第二選択期間5bに印加される電圧の差、及び、第二選択期間5bとライン信号休止期間に印加される電圧の差のいずれもアンカリング破壊閾値Vcより低いからである。このように、第二選択波形5によりTテクスチャの液晶層はHテクスチャを経てUテクスチャに変る。そして、休止期間波形3によりUテクスチャが維持される。さらに、これ以降は非選択期間波形4と休止期間波形3が印加されるが、アンカリング破壊閾値Vc以下の電圧が設定されているので、Uテクスチャが維持されることとなる。
The state of the liquid crystal layer of the pixel where COM2 and SEG1 intersect will be described with reference to FIG. First, when the
具体的には、第一選択期間5aに印加される電圧を−13Vから−20V程度に、印加時間を1ミリ秒程度に設定する。また、第二選択期間5bでは、−8から−13V程度の電圧と50から500マイクロ秒程度の時間に設定する。ライン信号休止期間Gは、第一選択期間5aと第二選択期間5bの和の時間より長い、具体的には2ミリ秒以上に設定する。また、時間間隔EとH、FとI、GとJは同じ時間幅である。時間間隔J以降は非選択期間波形4と休止期間波形3が残りのライン数繰り返される。また、図1(c)、(e)に示すように、非選択期間波形4は+側と−側に交互に現われているため、液晶層が直流成分による影響を受けることがない。
Specifically, the voltage applied in the
ここで、双安定液晶パネルの構成について説明する。双安定液晶パネルは、配向角度から略45度の角度の吸収軸をもつ偏光板が、液晶層の両側に平行(ニコル)配置されている。液晶層がTテクスチャのときは、透過率は高くなり、反射モードで観察すると白表示となる。これは、Tテクスチャでは、直線偏光に位相差があまり発生せず、そのまま偏光板を通過するからである。一方、液晶層がUテクスチャのときは、液晶分子がほぼ0度で配列し、Δndの位相差が発生する。例えば、液晶の屈折率Δnと液晶層厚dの積を波長λ/2に設定した場合は、直線偏光は180度の位相差が発生し方位が90度回転する。したがって、平行ニコル配置した場合は透過率が低くなるため反射モードでは黒の表示となる。つまり、Tテクスチャでは白、Uテクスチャでは黒となるモードを利用して表示を行う。なお、直交ニコルにした偏光板配置を行う場合はTテクスチャでは黒表示、Uテクスチャでは白表示となり平行ニコルと比較して反転した表示が可能となる。以降、偏光板を平行ニコル配置した構成の場合で説明する。 Here, the configuration of the bistable liquid crystal panel will be described. In the bistable liquid crystal panel, polarizing plates having an absorption axis at an angle of about 45 degrees from the orientation angle are arranged in parallel (Nicol) on both sides of the liquid crystal layer. When the liquid crystal layer has a T texture, the transmittance is high, and white display is obtained when observed in the reflection mode. This is because the T texture does not generate much phase difference in linearly polarized light and passes through the polarizing plate as it is. On the other hand, when the liquid crystal layer has a U texture, the liquid crystal molecules are aligned at almost 0 degrees and a phase difference of Δnd occurs. For example, when the product of the refractive index Δn of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d is set to the wavelength λ / 2, the linearly polarized light has a phase difference of 180 degrees and the direction is rotated by 90 degrees. Therefore, when the parallel Nicols are arranged, the transmittance is low, so that black is displayed in the reflection mode. That is, display is performed using a mode in which white is used for the T texture and black is used for the U texture. When the polarizing plates are arranged in crossed Nicols, the T texture is displayed in black and the U texture is displayed in white, which can be reversed compared to parallel Nicols. Hereinafter, the case where the polarizing plates are arranged in parallel Nicols will be described.
図3に、双安定液晶表示装置の回路構成を模式的に示す。双安定液晶パネル30は、水平方向のコモンラインを駆動するコモンドライバ41、垂直方向のセグメントラインを駆動するセグメントドライバ42、駆動電位(V0、V12、V34、V5、VCX)を生成する電源回路43、コモンドライバ41とセグメントドライバ42と電源回路43を制御する制御回路(MPU)44で駆動される。制御回路44がコモンドライバ41とセグメントドライバ42に供給する制御信号は、通常のSTN駆動回路と同様である。すなわち、コモンドライバ41には、初期化信号(RESETX)、スキャンタイミングを決める信号(C-data)、書き込み用クロック(CL)、交流化信号(FRCOM)や表示消去信号(DispOffx)が入力され、セグメントドライバ42には、初期化信号(RESETX)、表示画像データ信号(S-data)、書き込み用クロック(XCK)、交流化信号(FRSEG)や表示消去信号の(DispOffx)が入力される。また、温度センサ45が制御回路(MPU)44に接続されている。電源回路43をコモンドライバ41の中に取り込むこと、さらにセグメントドライバ42をも取り込んで1つのICにすることも可能である。初めにMPU44は、温度センサ45から環境温度値を読み取り、MPU内に記憶されている温度テーブルから各電圧情報を取得し、テーブルに従った値を電源43へ設定後各電位(V0、V12、Vcx、V34、V5)を出力するシーケンスを行う。同時に温度テーブルから各時間間隔の幅情報を取得し、逐次出力ごとにパルス幅を決定する。そして、これらの情報に基づいて温度に合ったパルス幅で液晶パネルを駆動する。
FIG. 3 schematically shows a circuit configuration of the bistable liquid crystal display device. The bistable
上述したように、Uテクスチャ(黒表示)にしたいときは、第一選択期間においてアンカリング破壊閾値Vc以上の±4レベルを印加し、Tテクスチャ(白表示)を維持したいときには第一選択期間においてアンカリング破壊閾値Vc以下の±2レベルを印加している。また、いずれの場合も第二選択期間ではアンカリング破壊閾値Vc以下の電圧レベルを印加している。第二選択期間の直後の第三選択期間では0Vの電圧レベル(すなわち、休止期間波形3)が印加される。さらに、非選択期間においてもアンカリング破壊閾値Vc以下の電圧レベル(±2レベル)がライン信号休止期間を挟んで印加されている。このように、第一選択期間でアンカリング破壊閾値Vc以上の電圧レベルが印加された画素はTテクスチャ(白表示)からUテクスチャ(黒表示)へ変化し、第一選択期間でアンカリング破壊閾値Vc以下の電圧レベルが印加された画素はTテクスチャ(白表示)を維持し続けることとなる。なお、これらの波形情報は、リセットパルスと同様に温度センサにより環境温度データを読み取り、その温度にあった波形の電圧および幅情報を予め設定した温度テーブルから取得し、波形に反映させている。この駆動は、Hテクスチャから変化してTテクスチャを得ていないため、液晶のフローが発生しない。そのため、画素間での干渉も発生しない。したがって、スムーズに書き換えが行われ画素間に表示干渉が起こらない。非選択期間に印加される波形はアンカリング破壊閾値に達しないためにテクスチャは変わらない。双安定液晶パネル30は、1画面分順次コモンをスキャンすることにより画面全体の表示が決定する。上述のように双安定液晶パネル30に画像を書き込んだ後は、コモン電圧とセグメント電圧をGNDにして双安定液晶パネル30を無印加状態にしても書き込んだ表示画像は保持されている。すなわち画像書き込み後は、電源を切っても双安定液晶パネル30の表示画像は維持される。従って、書き込み時に電力は必要であるが、その後は無電力で表示可能である。
As described above, when a U texture (black display) is desired, a ± 4 level higher than the anchoring destruction threshold Vc is applied during the first selection period, and when a T texture (white display) is desired to be maintained during the first selection period. The ± 2 level below the anchoring destruction threshold Vc is applied. In either case, a voltage level equal to or lower than the anchoring breakdown threshold Vc is applied in the second selection period. In the third selection period immediately after the second selection period, a voltage level of 0 V (that is, the rest period waveform 3) is applied. Furthermore, even during the non-selection period, a voltage level (± 2 level) that is equal to or lower than the anchoring breakdown threshold Vc is applied across the line signal pause period. As described above, a pixel to which a voltage level equal to or higher than the anchoring destruction threshold Vc is applied in the first selection period is changed from the T texture (white display) to the U texture (black display). A pixel to which a voltage level equal to or lower than Vc is applied continues to maintain the T texture (white display). The waveform information is obtained by reading environmental temperature data with a temperature sensor in the same manner as the reset pulse, and acquiring voltage and width information of the waveform corresponding to the temperature from a preset temperature table and reflecting it in the waveform. Since this driving does not obtain the T texture by changing from the H texture, the liquid crystal flow does not occur. Therefore, interference between pixels does not occur. Therefore, rewriting is performed smoothly and display interference does not occur between pixels. Since the waveform applied during the non-selection period does not reach the anchoring destruction threshold, the texture does not change. The bistable
次に、本実施例の駆動方法について図2を用いて説明する。図2は、双安定カイラルネマティック液晶を用いたドットマトリクス液晶パネルに印加される駆動波形を表す模式図である。実施例1とは第一選択波形と第二選択波形を構成する第一選択期間と第二選択期間の詳細が相違している。すなわち、本実施例では、第一選択期間12aと第二選択期間12bが一つの選択波形の中に2回ずつ現われている。その他は実施例1と同様なので、重複する説明は適宜省略する。
Next, the driving method of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a driving waveform applied to a dot matrix liquid crystal panel using a bistable chiral nematic liquid crystal. The details of the first selection period and the second selection period constituting the first selection waveform and the second selection waveform are different from those of the first embodiment. That is, in this embodiment, the
図2(a)にセグメントライン(SEG1)に印加される信号を、図2(b)にコモンライン(COM1)に印加される信号を、図2(c)にCOM1とSEG1の交点に印加される波形を、図2(d)にCOM2に印加される信号を、図2(e)にCOM2とSEG1の交点に印加される波形を示す。本実施例でも、図2(c)に示した波形が印加される画素はTテクスチャとなり、図2(e)に示した波形が印加される画素はUテクスチャとなる。 2 (a) shows the signal applied to the segment line (SEG1), FIG. 2 (b) shows the signal applied to the common line (COM1), and FIG. 2 (c) shows the signal applied to the intersection of COM1 and SEG1. 2 (d) shows a signal applied to COM2, and FIG. 2 (e) shows a waveform applied to the intersection of COM2 and SEG1. Also in this embodiment, a pixel to which the waveform shown in FIG. 2C is applied becomes a T texture, and a pixel to which the waveform shown in FIG. 2E is applied becomes a U texture.
初めに、Tテクスチャを維持する画素(COM1とSEG1の交点)に印加される波形について、図2(c)に基づいて説明する。まず、セグメントリセット信号S1とコモンリセット信号C1の合成波であるリセットパルス1が画素に印加される。リセットパルス1はアンカリング破壊値Vc以上の電圧を持つので、液晶層はTテクスチャとなる。リセットパルス1が印加される初期化期間の直後にライン信号休止期間が設けられる。ライン信号休止期間で休止期間波形3(0Vの電位)が印加される。この休止期間波形3は、全面をTテクスチャへ変化した後安定させるために必要である。
First, a waveform applied to a pixel (intersection of COM1 and SEG1) that maintains the T texture will be described with reference to FIG. First, a
次に、S12信号とC12信号の合成波である第一選択波形12が画素に印加される。C12信号はコモンラインの選択期間に印加される信号である。Tテクスチャを維持するために、第一選択波形12はアンカリング破壊電圧Vc以下の電位で構成されている。本実施例では、時間間隔Eでレベル+2、時間間隔Fでレベル−1、時間間隔Gでレベル−2、時間間隔Hでレベル+1の波形である。そして、第一選択波形12の後にライン信号休止期間が設けられ、この期間で0Vの電圧(休止期間波形3)が印加される。このように、時間間隔E〜Hの期間内ではアンカリング破壊閾値Vc以下の電位レベルが設定されていなければならない。このような波形によりTテクスチャが維持されることとなる。そのため、液晶層にフローは発生しない。具体的には、第一選択期間12aでは、約±4V程度の電圧と1ミリ秒程度に設定し、第二選択期間12bの電位レベル±1は、±2から±4V程度の電圧と50から500マイクロ秒程度の波形幅を設定する。ここで、第一選択期間12aは時間間隔EとGであり、第二選択期間12bは時間間隔FとHである。したがって、第一選択波形12では、第一選択期間12aと第二選択期間12bのセットが2回繰り返されていると見なすことができる。ここで、ライン信号休止期間は、時間間隔E〜Hまでの時間より長く、具体的には2ミリ秒以上であることが好ましい。
Next, a
このような第一選択波形12を得るために、SEG1とCOM1に供給される信号を以下に説明する。図2(a)に示すように、S12信号のセグメント電圧波形は、最初の時間間隔EとFでV12、時間間隔GとHでV34となる波形である。そしてS12信号の直後の時間間隔IではV5が印加される。時間間隔E,Fと、時間間隔G,HはFRSEG信号で反転される。また、図2(b)に示すように、C12信号のコモン電圧波形は、最初の時間間隔EでV0、時間間隔FでVcx、時間間隔GでV5、時間間隔HでVcxとなる波形である。そしてC12信号の直後の時間間隔IではV5が印加される。時間間隔E,Fと時間間隔G,HはFRCOM信号で反転される。ここで、アンカリング破壊値vcは、電位レベル±4と±3の間、V12とV34の間である。また、例えば、V0=30V、V5=GND(0V)とする。
In order to obtain such a
次に、Uテクスチャに変換して維持する画素(COM2とSEG1の交点)に印加される波形について、図2(e)に基づいて説明する。ここで示した波形は、図2(a)のSEG1信号と図2(d)のCOM2信号の合成波形である。図2(c)と同様に、まず、セグメントリセット信号S1とコモンリセット信号C1の合成波であるリセットパルス1が画素に印加される。リセットパルス1はアンカリング破壊値Vc以上の電圧を持っているので、液晶層はTテクスチャとなる。リセットパルス1が印加された直後に休止期間波形3が印加される。この時間間隔Dにおける休止期間波形3は、全ての画素をTテクスチャへ変化した後、これを安定させるために必要である。COM2では、ライン信号休止期間(時間間隔Dに相当)の直後は非選択期間なので非選択期間波形14が印加される。
Next, a waveform applied to a pixel (intersection of COM2 and SEG1) that is converted into a U texture and maintained will be described with reference to FIG. The waveform shown here is a composite waveform of the SEG1 signal in FIG. 2A and the COM2 signal in FIG. As in FIG. 2C, first, a
非選択期間波形14はアンカリング破壊閾値Vc以下の電圧で構成されていなければならない。そして、S14信号とC12信号の合成波である第二選択波形15が画素に印加される。C12信号はコモンラインの選択期間に印加される信号である。第二選択波形15も第一選択波形12と同様に、第一選択期間15aと第二選択期間15bのセットが2回繰り返されていると見なすことができる。第一選択期間15aには、アンカリング破壊閾値Vc以上の電圧で印加される。この第一選択期間15aで、液晶層はTテクスチャからHテクスチャに変る。そして、第二選択期間15bでアンカリング破壊閾値Vc以下の電圧を印加してから0Vの電圧である休止期間波形3を印加する。これにより、液晶層はHテクスチャからUテクスチャに変わり、Uテクスチャが維持されることになる。このような駆動により、液晶フローを発生させずにUテクスチャを得ることができる。
The
本実施例では、非選択期間波形14は、時間間隔EとFで電位レベル−2、時間間隔GとHで電位レベル+2である。具体的には、±4Vから±8V程度の電圧を設定する。また、第二選択波形15は、時間間隔J(第一選択期間15a)で電位レベル+4、時間間隔K(第二選択期間15b)で電位レベル+3、続く時間間隔L(第一選択期間15a)で電位レベル−4、時間間隔M(第二選択期間15b)で電位レベル−3である。具体的には、第一選択期間15aの電位レベル±4は±13V〜±20V程度で1ミリ秒程度に設定し、第二選択期間15bの電位レベル±3は、±8V〜±13V程度で50〜500マイクロ秒程度に設定した。第一選択期間、第二選択期間は温度テーブルから取得した時間データを使用している。また、ライン信号休止期間は、時間間隔E〜Hまでの時間より長く、具体的には2ミリ秒以上であることが好ましい。また、非選択期間とその直後のライン休止期間の幅は選択期間とその直後のライン休止期間と同じである。また、時間間隔EとJ、FとK、GとL、HとM、IとN、の各々は同じ時間幅である。
In the present embodiment, the
上述した波形から明らかなように、Uテクスチャに変化させるときは、第一選択期間にアンカリング破壊閾値Vc以上の電位レベル±4を印加し、Tテクスチャを維持するときは第一選択期間にアンカリング破壊閾値Vc以下の電位レベル±2を印加する。また、いずれのテクスチャでも、第二選択期間ではアンカリング破壊閾値Vc以下の電位レベル±2を印加し、その後のライン信号休止期間に休止期間波形を印加する。この波形により、液晶フローを起こすことなく画面内にTテクスチャとUテクスチャが存在できる。 As apparent from the above-described waveform, when changing to the U texture, a potential level ± 4 equal to or higher than the anchoring destruction threshold Vc is applied during the first selection period, and when maintaining the T texture, the anchor is selected during the first selection period. A potential level of ± 2 below the ring breakdown threshold Vc is applied. In any texture, a potential level ± 2 that is equal to or lower than the anchoring destruction threshold Vc is applied in the second selection period, and a rest period waveform is applied in the subsequent line signal rest period. With this waveform, T texture and U texture can exist in the screen without causing liquid crystal flow.
また、第一選択期間12a、15aと第二選択期間12b、15bは極性を逆にして繰り返される。さらに、非選択期間波形14も、実施例1と同様に+側と−側に交互に現われている。このように、液晶層に印加される波形が交流化されているため、液晶層は直流成分による影響を受けることがない。
The
次に、本実施例の駆動方法について図3を用いて説明する。図3は、ドットマトリクス液晶パネルに印加される駆動波形を表す模式図である。実施例2とは第一選択波形と第二選択波形の第二選択期間を細分化した点で相違している。その他は実施例2または1と同じなので重複する説明は適宜省略する。 Next, the driving method of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing drive waveforms applied to the dot matrix liquid crystal panel. The second embodiment is different from the second embodiment in that the second selection period of the first selection waveform and the second selection waveform is subdivided. The other parts are the same as those in the second or first embodiment, and a duplicate description will be omitted as appropriate.
図3(a)にセグメントライン(SEG1)に印加される信号を、図3(b)にコモンライン(COM1)に印加される信号を、図3(c)にCOM1とSEG1の交点に印加される波形を、図3(d)にCOM2に印加される信号を、図3(e)にCOM2とSEG1の交点に印加される波形を示す。本実施例でも、図3(c)に示した波形が印加される画素はTテクスチャとなり、図3(e)に示した波形が印加される画素はUテクスチャとなる。いずれの場合でも、初めに、セグメントリセット信号S1とコモンリセット信号C1の合成波であるリセットパルス1が画素に印加される。リセットパルス1はアンカリング破壊値Vc以上の電圧を持つので、液晶層はTテクスチャとなる。リセットパルス1が印加される初期化期間の直後にライン信号休止期間が設けられる。ライン信号休止期間で休止期間波形3(0Vの電位)が印加される。この休止期間波形3は、リセットパルス1により変化したTテクスチャを安定させる。この直後は、COM1は選択期間となり、COM2は非選択期間となる。
3A shows a signal applied to the segment line (SEG1), FIG. 3B shows a signal applied to the common line (COM1), and FIG. 3C shows a signal applied to the intersection of COM1 and SEG1. 3D shows a signal applied to COM2, and FIG. 3E shows a waveform applied to the intersection of COM2 and SEG1. Also in this embodiment, a pixel to which the waveform shown in FIG. 3C is applied becomes a T texture, and a pixel to which the waveform shown in FIG. 3E is applied becomes a U texture. In any case, first, a
選択期間には、COM1に図3(c)に示す第一選択波形22が印加される。第一選択波形22はS22信号とC22信号の合成波である。C22信号はコモンラインの選択期間に供給される信号である。第一選択波形22はアンカリング破壊電圧Vc以下の電位で構成されているため、Tテクスチャが維持される。実施例2と同様に、第一選択波形22では、第一選択期間22aと第二選択期間22bのセットが2回繰り返されていると見なすことができる。第一選択期間22aは一つの電位(一パルス)で構成されているが、本実施例では、第二選択期間22bは三つの電位(三つの期間)で構成されている。具体的な電位を図3に示す。第一選択波形22の後には、休止期間波形3を経て、非選択期間波形24が印加される。非選択期間波形24もアンカリング破壊電圧Vc以下の電位で構成されているため、引き続きTテクスチャが維持される。
During the selection period, the
COM2には、図3(e)に示すように、第二選択波形25の前に非選択期間波形24が印加される。この非選択期間波形24はS22信号とC24信号の合成波である。非選択期間波形24はアンカリング破壊電圧Vc以下の電位で構成されているため、Tテクスチャが維持される。第二選択波形25はS24信号とC22信号の合成波である。実施例2と同様に、第二選択波形25では、第一選択期間25aと第二選択期間25bのセットが2回繰り返されていると見なすことができる。第一選択期間25aは一つの電位(一パルス)で構成されているが、本実施例では、第二選択期間25bは三つの電位(三つの期間)で構成されている。第二選択波形25は、第一選択期間25aでアンカリング破壊電圧Vc以上の電圧を印加する。そのため、TテクスチャからHテクスチャに変化する。次に、階段状に低下する電位が印加される第二選択期間25bを経てライン信号休止期間になる。すなわち、第一選択期間25aの電位が徐々に低下して0Vになるように駆動される。したがって、液晶層はHテクスチャからUテクスチャに変化する。具体的な電位を図3に示す。
As illustrated in FIG. 3E, the
図3に示すように、Uテクスチャに変化させる場合には、第一選択期間25aにアンカリング破壊閾値以上の電圧レベル±5を印加する。Tテクスチャを維持する場合には、第一選択期間25aにアンカリング破壊閾値以下の電圧レベル±2レベルを印加する。いずれの場合にも、第一選択期間25aに続く第二選択期間25bでは、アンカリング破壊閾値以下の電圧レベルを印加し、テクスチャが変化しないようにする。そして、第二選択期間25bの後にライン信号休止期間を設ける。
As shown in FIG. 3, when changing to U texture, a voltage level ± 5 that is equal to or higher than the anchoring destruction threshold is applied in the
本実施例のように、第二選択期間25bで段階的に電圧を降下させると、TテクスチャからUテクスチャになり易い。スロープ状に電圧降下を行ってもよい。
If the voltage is lowered stepwise in the
本発明は上述した各実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改善などは何ら差し支えない。実施例で示した以外の波形でも同じ効果が得られる。例えば、パルス幅をコントロールすることにより、段階的に電圧を下げる波形でなくても同じ効果が得られる。これは、アンカリング破壊電圧値とパルス幅には密接の関係があり、特に低温時の場合、パルス幅を長くすることで電圧をかなり低くすることも可能である。その場合、高耐圧ドライバを使用しないで同様な作用効果が得られる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. The same effect can be obtained with waveforms other than those shown in the embodiments. For example, by controlling the pulse width, the same effect can be obtained even if the waveform does not decrease the voltage stepwise. This is closely related to the anchoring breakdown voltage value and the pulse width. In particular, in the case of a low temperature, the voltage can be considerably lowered by increasing the pulse width. In this case, the same effect can be obtained without using a high voltage driver.
上述の各実施例のような駆動を行えば、液晶のフォローが起きないために、Uテクスチャになり易くLCDの歩留りを向上させることが可能となる。また、マトリックス駆動においても、画素間で干渉することなしに表示の書き換えが可能となる。さらには、アイコン、キャラクター表示やセグメント表示(数字の8の字やアルファベットのアルファニューメリック文字)でも、表示画素のエッジまで鮮明な表示が可能となった。
When driving as in the above-described embodiments, liquid crystal follow-up does not occur, so that it becomes easy to form a U texture, and the yield of the LCD can be improved. In matrix driving, display can be rewritten without interfering with pixels. In addition, the icon, character display and segment display (
1 リセットパルス
2,12,22 第一選択波形
3 休止期間波形
4、14,24 非選択期間波形
5,15,25 第二選択波形
6 液晶層
7 Uテクスチャ
8 Tテクスチャ
9 Hテクスチャ
30 双安定液晶パネル
31 第一の基板
32 第二の基板
33 電極
34 強いアンカリング配向膜
35 弱いアンカリング配向膜
41 コモンドライバ
42 セグメントドライバ
43 電源回路
44 制御部
45 温度センサ
2a、5a 第一選択期間
2b、5b 第二選択期間
1 Reset
Claims (7)
Uテクスチャに変化させる画素の液晶層にアンカリング破壊値以上の電圧を印加するとともに、Tテクスチャを維持する画素の液晶層にアンカリング破壊値以下の電圧を印加する第一選択期間と、
前記液晶層の液晶分子にフローを起させないように、前記液晶層に前記アンカリング破壊値以下の電圧を印加する第二選択期間と、
前記全ての画素の液晶層に0Vを印加する第三選択期間と、を順に備えることを特徴とする双安定型液晶表示装置の駆動方法。 An initialization period in which a reset pulse having a voltage equal to or higher than the anchoring breakdown value is applied to make the liquid crystal layer of all pixels T texture,
A first selection period in which a voltage equal to or higher than the anchoring breakdown value is applied to the liquid crystal layer of the pixel to be changed to the U texture, and a voltage equal to or lower than the anchoring breakdown value is applied to the liquid crystal layer of the pixel maintaining the T texture;
A second selection period in which a voltage equal to or lower than the anchoring breakdown value is applied to the liquid crystal layer so as not to cause a flow of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer;
A driving method for a bistable liquid crystal display device, comprising: a third selection period in which 0 V is applied to the liquid crystal layers of all the pixels in order.
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