KR20110036867A

KR20110036867A - 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이의 구동 방법 및 구동 디바이스

Info

Publication number: KR20110036867A
Application number: KR1020117006009A
Authority: KR
Inventors: 신이치 노가와; 마사후미 호시노
Original assignee: 세이코 인스트루 가부시키가이샤
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-04-11
Also published as: EP2328012A1; CN102187268A; US20110181580A1; EP2328012A4; CN102187268B; WO2010021206A1; JP5432149B2; JPWO2010021206A1

Abstract

본 발명은, 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이에 최적인 구동 수단을 제공하는 것이다.
본 발명은, 코먼 라인 및 세그먼트 라인을 갖는 쌍안정 액정 표시 패널(10)과, 코먼 라인을 구동하는 코먼 구동부(11)와, 세그먼트 라인을 구동하는 세그먼트 구동부(12)와, 구동 전위를 생성하는 전원 회로(13)와, 코먼 구동부와 세그먼트 구동부와 상기 전원 회로를 제어하는 제어 회로(14)를 구비하고 있다.
저온 시에는, 도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 출력 가능한 최대 진폭으로 구동하는 구동 모드를 선택하고, 고온 시에는, 상기 대략 출력 가능한 최대 진폭보다 작고 중앙 전위를 피한 구동을 하는 구동 모드를 선택한다.

Description

쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이의 구동 방법 및 구동 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR DRIVING A BISTABLE NEMATIC DOT-MATRIX LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은, 액정 디스플레이의 표시를 제어하기 위한 전기적 구동 신호와 구동 디바이스에 관한 것이다.

현재 제조되어 있는 액정 디스플레이의 대부분은 단안정 타입이다. 단안정 타입에서는, 액정을 사이에 끼우는 전극에 전기 신호를 부여하여 어떠한 표시를 시킨 후, 그 전기 신호를 끊으면 액정은 특정 상태로 되돌아오고, 표시는 없어진다. 한편 쌍안정의 액정은, 전기 신호가 끊어진 상태에서 2종류의 안정 상태를 가지며, 표시는 없어지지 않는다. 또, 그 2종류의 안정 상태는 적당한 전기 신호를 부가함으로써 스위칭할 수 있다.

2종류의 안정 상태는, 각각 광의 투과 상태가 상이하므로 편광 소자와 조합하여 화상을 표시할 수 있다. 또, 특정 전기 신호를 부가함으로써 화상을 변경할 수도 있다. 그 표시 화상은 전기 신호를 끊어도 안정 상태에 있으므로, 화상을 기억할 수 있다. 그 때문에, 쌍안정의 액정 디스플레이는 많은 용도로 응용할 수 있어 유익하다. 또한, 표시 화상을 유지하는데 전력이 불필요하다. 그 결과, 휴대 디바이스의 소비 전력을 억제하는데도 유효하다.

그러한 2종류의 안정 상태를 갖는 쌍안정 액정 패널이 BiNem(등록 상표)이라고 불리는 스크린으로서 제창되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 있어서, 기억된 표시를 변경할 때의 전기 신호의 부가 방법에 대해서도 제창되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2004-4552호 공보

본 발명은, 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이에 최적인 구동 수단을 제공하는 것이다.

이러한 쌍안정 액정 디스플레이의 표시 화상을 변경하기 위해서는, 2종류의 안정 상태를 스위칭할 필요가 있다. 그 때문에, 일반적으로 큰 구동 전압에 의한 제어가 요구된다. 또, 그 액정은 온도에 따라 점성이 크게 변하는 특성이 있다. 점성이 변화함으로써, 필요해지는 구동 전압이 변동한다. 저온 시에는 스위칭하는 구동 전압 진폭은 크고(예를 들면 40볼트 정도), 반대로 고온 시에는 구동 전압 진폭은 작아진다(예를 들면 10볼트 이하가 된다).

고온 시의 경우, 구동 전압 진폭이 작다. 그 때문에, 코먼·세그먼트의 구동 디바이스의 전원 전압을 낮춰 구동하거나, 혹은 전원 전압을 높게 한 채로 작은 전압 진폭의 파형을 출력하게 된다.

저온 시의 경우, 구동 전압 진폭은 크다. 또, 전압이 낮을수록 출력 트랜지스터의 ON 저항이 커진다. 또한, 구동 디바이스의 동작 전압 범위 이하로는 낮출 수 없다는 제한이 있다.

또, 전원 전압을 높게 한 채로 작은 전압 진폭의 파형을 출력하는 경우에는, 출력 트랜지스터의 기판 효과에 의해, ON 저항이 커진다.

일반적으로, 쌍안정 액정 패널은 통상의 단안정 STN 액정 패널에 비해 등가 부하 용량이 크다. 그 때문에, 쌍안정 패널은 충방전 전하량이 크며, 구동 디바이스는 높은 전류 공급 능력이 필요하다. 구동 신호가 되는 코먼·세그먼트 신호의 출력 트랜지스터는, 낮은 ON 저항인 것이 요구된다. 요컨대, 구동 디바이스는 높은 구동 능력을 구비하여, 코먼과 세그먼트간의 전하의 충방전을 신속하게 행하게 할 필요가 있다.

또, 구동 신호가 되는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 VCOM-VSEG로 한 경우, 쌍안정 액정 패널은 음극측에서의 제어와 양극측에서의 제어에서 특성이 상이하다. 이 음극측 또는 양극측에서의 제어란, 스위칭하는 전압 변화를 단자간 전압의 음극측 또는 양극측에서 제어하는 경우를 나타낸다. 그 결과로서, 쌍안정 액정 패널의 스위칭에 필요한 구동 전압이나, 스위칭의 확실성, 요컨대 표시 화질의 차이가 생긴다.

일반적으로는 음극측에서 제어하는 쪽이 작은 전압 진폭으로 효율적인 구동 제어를 할 수 있다. 음극측의 제어는, 표시 화질도 양호하지만, 소비 전류는 커진다. 이것은, 구동 디바이스에 있어서 스위칭 시의 대다수의 전하 이동이 높은 전위에서 발생하기 때문이다. 한편 양극측의 제어에서는, 표시 화질을 허용할 수 있으면, 소비 전류는 작아진다. 이것은, 구동 디바이스에 있어서 스위칭 시의 대다수의 전하 이동이 낮은 전위에서 발생하기 때문이다.

도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 VCOM-VSEG로 하였을 때, 도트 표시가 흰색인지 검은색인지를 결정하는 전압 변화를 단자간 전압의 양극측에서 제어하는 양극측 구동 모드와, 반대로 음극측에서 제어하는 음극측 구동 모드를 구비한다. 그리고, 주위의 온도에 따라 양극측 구동 모드와 음극측 구동 모드를 적절히 전환함으로써, 저소비 전류인 구동을 실현한다. 요컨대, 저온 시와 같이 큰 구동 전압 진폭인 경우는 음극측 구동 모드를 선택하고, 고온 시와 같이 작은 구동 전압폭인 경우는 양극 구동 모드를 선택함으로써, 불필요한 소비 전류를 최대한 억제한다.

저온 시에서는, 코먼과 세그먼트의 각 단자의 전위를, 코먼·세그먼트 모두 출력 가능한 최대 진폭으로 구동하여 변이시켜, 양 단자간 전압 : VCOM-VSEG를 보다 큰 진폭으로 구동한다. 이상에 의해, 큰 구동 전압폭을 실현한다.

고온 시에서는, 코먼과 세그먼트의 각 단자의 전위를, 코먼·세그먼트 모두 출력 가능한 최대 진폭의 중앙 전위를 피하고, 또한 작은 진폭으로 변이시켜, 양 단자간 전압 : VCOM-VSEG를 보다 작은 진폭으로 구동한다. 이상에 의해, 출력 트랜지스터의 ON 저항 증가를 최소한으로 억제하면서, 보다 작은 전압 진폭 구동을 실현한다.

본 발명에 의해, 구동 모드를 선택하여 쌍안정 액정 패널의 특성에 맞춘 합리적인 구동이 가능해져, 저소비 전력을 실현한다.

요컨대, 큰 구동 전압 진폭이 요구되는 저온 시에는 음극측 구동 모드를 선택하여 보다 전압 효율이 좋은 구동 제어를 행하고, 저온 시 이외에서는 양극측 구동 모드를 선택하여, 보다 저소비 전류인 구동을 실현한다.

세그먼트의 구동 디바이스로서 범용의 STN 드라이버를 이용하였을 때 등은, 세그먼트의 출력 진폭이 작아짐과 더불어 출력 트랜지스터의 ON 저항이 일반적으로 증가한다. 그러나, 본 발명의 구동 모드를 이용함으로써, 양극 구동 모드에 있어서 구동 트랜지스터의 ON 저항의 증가를 최소한으로 억제하는 것을 실현할 수 있다.

도 1은, 쌍안정 액정 패널을 표시 제어하기 위한 일반적인 기능 블록도이다.
도 2는, 쌍안정 액정의 스위칭을 설명하는 도면이다.
도 3은, 쌍안정 패널의 모식도이다.
도 4는, 쌍안정 액정 패널에 인가하는 코먼과 세그먼트 파형의 예이다.
도 5는, SEG 드라이버의 입출력 테이블이다.
도 6은, COM 드라이버의 입출력 테이블이다.
도 7은, 양극측 구동 모드(Mode-A)의 파형의 예이다.
도 8은, 양극측 구동 모드(Mode-B)의 파형의 예이다.
도 9는, 음극측 구동 모드(Mode-C)의 파형의 예이다.
도 10은, 2단 진폭 적은 음극측 구동 모드(Mode-D)의 파형의 예이다.

본 발명의 실시 형태에 대해 이하에 나타낸다.

실시예 1

이하, 도면을 이용하여 구체예를 나타내면서 본 발명을 설명한다.

도 1은, 쌍안정 액정 패널(10)을 표시 제어하기 위한 일반적인 기능 블록도이다.

수평 방향의 코먼 라인을 구동하는 COM-IC(11)(코먼 구동부), 수직 방향의 세그먼트 라인을 구동하는 SEG-IC(12)(세그먼트 구동부), 구동 전위(V0, V12, V34, V5, VCX)를 생성하는 전원 회로(13), 각 IC 및 전원 회로를 제어하는 MPU(14)(제어 회로)로 구성된다. MPU(14)가 COM-IC(11)나 SEG-IC(12)를 제어하기 위한 신호와 역할은, 통상의 STN 구동 드라이버 회로와 동일하다. COM-IC(11)에 대해서는, 초기화 신호 RESETX가 있고, 스캔 타이밍을 결정하는 COM-Data와 기록용 클록의 CL이 있으며, 교류화 신호 FR이나 표시 소거의 DispOffx가 있다. SEG-IC에 대해서는, 초기화 신호 RESETX가 있고, 표시 화상 데이터를 부여하는 DIO(8)와 기록용 클록 XCK가 있으며, 교류화 신호 FR이나 표시 소거의 DispOffx가 있다.

전원 회로를 COM-IC(11) 중에 넣는 것, 또한 SEG-IC(12)를 넣어서 1개의 IC로 하는 것은 당연히 가능하다.

도 2는, 쌍안정 네마틱 액정의 상태의 전환인 스위칭을 설명하는 도면이며, 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 코먼과 세그먼트에 특정 신호를 인가하여, 네마틱 액정 분자의 비틀림 방향을 트위스트 상태(Twisted)와 유니폼 상태(Uniform)라고 불리는 2종류의 상태로 전환하는 모양을 나타내고 있다.

여기에서, 트위스트 상태(Twisted)와 유니폼 상태(Uniform)는, 편광판의 설치의 방향에 따라, 흰색 표시 또는 검은색 표시로 변화한다. 여기에서는 설명을 간단히 하기 위해, 트위스트 상태(Twisted)가 흰색 표시이며, 유니폼 상태(Uniform)가 검은색 표시 상태로 하고 있다. 편광판의 설치 각도를 조절함으로써, 트위스트 상태(Twisted)를 검은색 표시로 하고, 유니폼 상태(Uniform)를 흰색 표시 상태로 하는 것도 가능하다.

또한, 본원에 첨부하는 도면에 있어서, COM은 코먼 전극에 인가되는 코먼 신호를, COM-Scan은 선택 시의 코먼 신호 즉 선택 신호를, COM-No Scan은 비선택 시의 코먼 신호 즉 비선택 신호를, SEG는 세그먼트 전극에 인가되는 세그먼트 신호를, 또한, COM-SEG는 코먼·세그먼트간 전압 즉 코먼 전극과 세그먼트 전극의 사이에 끼워진 교점 화소에 인가되는 표시 전압을 나타낸다. 그리고, 상기 기록 신호는 흰색 기록 신호와 검은색 기록 신호의 2종류이며, 또 상기 표시 신호는 흰색 표시 전압과 검은색 표시 전압의 2종류이다.

우선, 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 코먼 전극과 세그먼트 전극의 교점 화소에서 흰색(White)을 표시하는 경우에 대해 설명한다. 코먼 단자에 인가되는 선택 신호의 전압 파형은, 도 2(a)의 COM에 나타낸 바와 같이, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a는 레벨 0, 시간 간격 b와 c는 음의 레벨 -V, 이어지는 시간 간격 d와 e는 양의 레벨 +V, 이어지는 시간 간격 f는 양의 레벨 +VCX, 그리고 나머지 시간 간격 g는 레벨 0이 되는 파형이다.

세그먼트 단자에 인가되는 흰색 기록 신호의 전압 파형은, 도 2(a)의 SEG에 나타낸 바와 같이, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a로부터 e는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 f는 음의 레벨 -v, 그리고 나머지 시간 간격 g는 레벨 0이 되는 파형이다.

상술한 바와 같이 시간과 함께 변이하는 선택 신호와 흰색 기록 신호가 인가되면, 코먼 단자와 세그먼트 단자간의 차의 전압인 흰색 표시 전압의 파형은, 시간과 함께 변이하는 파형이 된다. 즉, 도 2(a)의 COM-SEG에 나타낸 바와 같이, 흰색 표시 전압 파형은, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 b와 c는 음의 레벨 -V, 이어지는 시간 간격 d로부터 e는 양의 레벨 +V, 그리고 나머지 시간 간격 g는 레벨 0이 되는 파형이다. 이와 같이, 흰색 표시 전압의 파형은, 음의 레벨 -V 볼트와 양의 레벨 +V의 사이에서 전압 천이를 행하는 것이다.

이러한 파형의 흰색 표시 전압을 네마틱 액정에 인가하는 것은, 우선 음의 레벨 -V의 전압에서 네마틱 액정의 분자(20) 배향의 안정 상태를 파괴하여, 네마틱 액정의 분자를 세로 방향으로 끌어 올려, 도 2(b)의 모식도, 그 후에 양의 레벨 +V의 전압을 레벨 0의 전압으로 개방하여 네마틱 액정의 분자(20)를 배향 방향으로 눕혀, 도 2(c)의 모식도, 트위스트 상태(Twisted)로 하기 위해서이다. 이와 같이 하여, 도 2(a)의 COM-SEG에 나타낸 파형의 흰색 표시 전압이 인가된 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 교점 화소는 흰색을 표시한다.

다음에, 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 코먼 전극과 세그먼트 전극의 교점 화소를 검은색으로 표시하는 경우에 대해 설명한다. 코먼 단자에 인가되는 선택 신호의 전압 파형 도 2(d)의 COM은, 도 2(a)의 COM 파형과 동일하다.

검은색 기록 신호의 전압 파형은, 도 2(d)의 SEG에 나타낸 바와 같이, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a로부터 c는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 d는 음의 레벨 -v, 그리고 나머지 시간 간격 e로부터 g는 레벨 0이 되는 파형이다.

상술한 바와 같이 시간과 함께 변이하는 선택 신호와 검은색 기록 신호가 인가되면, 코먼 단자와 세그먼트 단자간의 차의 전압인 검은색 표시 전압의 파형은, 시간과 함께 변이하는 파형이 된다. 즉, 도 2(d)의 COM-SEG에 나타낸 바와 같이, 검은색 표시 전압의 파형은, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 b와 c는 음의 레벨 -V, 이어지는 시간 간격 d는 양의 레벨 +(V+v), 이어지는 시간 간격 e는 양의 레벨 +V, 이어지는 시간 간격 f는 양의 레벨 +V-v, 그리고 나머지 시간 간격 g는 레벨 0이 되는 파형이다. 이와 같이, 검은색 표시 전압은, -V와 +(V+v)의 사이에서 전압 천이를 행하는 것이다.

이러한 파형의 검은색 표시 전압을 네마틱 액정에 인가하는 것은, 우선 음의 레벨 -V에서 네마틱 액정의 분자 배향의 안정 상태를 파괴하여, 네마틱 액정의 분자(20)를 세로 방향으로 끌어 올려, 도 2(e), 그 후에 양의 레벨 +(V+v)을 양의 레벨 +V로, 양의 레벨 +V를 양의 레벨 +V-v로, 마지막으로 양의 레벨 +V-v를 레벨 0으로 순서대로 단계적으로 저하시켜 네마틱 액정의 분자(20)를 거의 평행하게 배향하여, 도 2(f)의 모식도, 유니폼 상태(Uniform)로 하기 위해서이다. 이와 같이 하여, 도 2(d)의 COM-SEG에 나타낸 검은색 표시 전압이 인가된 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 교점 화소는, 검은색을 표시한다.

도 3은 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 모식도이다. n행째의 코먼 단자 COM[n], (n+1)행째의 코먼 단자 COM[n+1] 및 (n+2)행째의 코먼 단자 COM[n+2]의 연속되는 3행과, 이들과 교차하는 3열의 세그먼트 단자, 즉 m열째의 세그먼트 단자 SEG[m], (m+1)열째의 세그먼트 단자 SEG[m+1] 및 (m+2)열째의 세그먼트 단자 SEG[m+2]로 이루어지는 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 일부가 모식적으로 나타나 있다.

도 4는, 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 코먼 단자와 세그먼트 단자에 인가되는 전압 파형의 예를 도시한 도면이다. 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 연속되는 3행의 코먼 단자 COM[n], COM[n+1] 및 COM[n+2]와 이들과 교차하는 m열째의 세그먼트 단자 SEG[m]에 인가되는 전압 파형이 시간의 경과에 따라 나타나 있다. 또한, 파선의 원으로 둘러싸인 부분은, 선택 신호의 전압 파형을 나타낸다.

선택(Scan) 시에 코먼 단자에 인가되는 선택 신호의 전압 파형은, 도 4(a)~(c)에 나타낸 바와 같이, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 b는 양의 레벨 +V12, 이어지는 시간 간격 c와 d는 양의 레벨 0, 시간 간격 e는 레벨 +VCX, 나머지 시간 간격 f는 레벨 0이 되는 파형이다.

비선택 시에 코먼 단자에 인가되는 비선택 신호의 전압 파형은, 도 4(a)~(c)에 나타낸 바와 같이, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a와 b는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 c로부터 e는 양의 레벨 +V12, 그리고 나머지 시간 간격 f는 레벨 0이 되는 파형이다.

코먼 단자에 인가되는 신호의 전압 파형은, 도 2와 도 4에서는 크게 상이하다. 즉, 도 2에 나타낸 선택 신호의 전압 파형 Scan은, 양음으로 크게 변이하는 전압 파형인 것에 반해, 도 4에 나타낸 선택 신호의 전압 파형 No-Scan은 양측에 있어서만 크게 변이하는 파형이다. 또한, 도 2에는 비선택 신호는 나타나 있지 않지만, 도 4에 나타낸 비선택 신호도 양측에 있어서만 크게 변이하는 파형이다.

n행째의 코먼 단자 COM[n]에는, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 스캔 시간 구간 t1에 있어서 선택 신호가, 스캔 시간 구간 t2와 t3에 있어서 비선택 신호가 각각 인가되어 있다. 이어지는 n+1행째의 코먼 단자 COM[n+1]에는, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 스캔 시간 구간 t1에 있어서 비선택 신호가, 스캔 시간 구간 t2에 있어서 선택 신호가, 또한 스캔 시간 구간 t3에 있어서 비선택 신호가 각각 인가되어 있다. 또한 거기에 이어지는 n+2행째의 코먼 단자 COM[n+2]에는, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이 스캔 시간 구간 t1과 t2에 있어서 비선택 신호가, 스캔 시간 구간 t3에 있어서 선택 신호가 각각 인가되어 있다.

세그먼트 단자에 인가되는 세그먼트 전압, 즉, 흰색 기록 신호와 검은색 기록 신호의 전압 파형은, 도 4(d)에 나타낸 바와 같다. 여기에서는, 스캔 시간 구간 t1에 있어서 흰색 기록 신호가, 스캔 시간 구간 t2에 있어서 검은색 기록 신호가, 그리고, 스캔 시간 구간 t3에 있어서 흰색 기록 신호가 각각 인가되어 있다.

흰색 기록 신호의 전압 파형은, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a와 b는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 c와 d는 양의 레벨 +V12, 이어지는 시간 간격 e는 양의 레벨 +V0, 그리고 나머지 시간 간격 f는 레벨 0이 되는 파형이다.

또, 검은색 기록 신호의 전압 파형은, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a와 b는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 c는 양의 레벨 +V0, 이어지는 시간 간격 d와 e는 양의 레벨 +V12, 그리고 나머지 시간 간격 f는 레벨 0이 되는 파형이다.

상술한 바와 같이, 코먼 단자에 선택 신호 또는 비선택 신호가, 세그먼트 단자에 흰색 기록 신호 또는 검은색 기록 신호가 인가되면, 코먼 단자와 세그먼트 단자간의 코먼·세그먼트간 전압, 즉 흰색 표시 전압과 검은색 표시 전압은, 도 4(e)~(g)에 각각 나타낸 바와 같이 된다.

즉, n행째의 코먼 단자 COM[n]과 m열째의 세그먼트 단자 SEG[m]의 교점 화소에는, 도 4(e)에 나타낸 바와 같이, 스캔 시간 구간 t1에 있어서는, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 b는 양의 레벨 +V0, 이어지는 시간 간격 c와 d는 음의 레벨 -V12, 이어지는 시간 간격 e는 음의 레벨 -V12+VCX, 그리고 나머지 시간 간격 f의 시간은 레벨 0이 되는 파형의 흰색 표시 전압이 인가되어 있다.

스캔 시간 구간 t2에 있어서는, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a와 b는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 c는 음의 레벨 -V0+V12, 그리고 나머지 시간 간격 d로부터 f는 레벨 0이 되는 전압 파형의 제1 기생 신호가 인가되어 있다. 또한, 스캔 시간 구간 t3에 있어서는, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a로부터 d는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 e는 음의 레벨 -V0+V12, 그리고 나머지 시간 간격 f는 레벨 0이 되는 전압 파형의 제2 기생 신호가 인가되어 있다.

다음에 (n+1)행째의 코먼 단자 COM[n+1]과 m열째의 세그먼트 단자 SEG[m]의 교점 화소에는, 도 4(f)에 나타낸 바와 같이, 스캔 시간 구간 t1에 있어서는 제2 기생 신호가, 스캔 시간 구간 t2에 있어서는 검은색 표시 전압이, 그리고 스캔 시간 구간 t3에 있어서는 제1 기생 신호가 각각 인가되어 있다. 검은색 표시 전압은, 선택 기간 T의 최초의 시간 간격 a는 레벨 0, 이어지는 시간 간격 b는 양의 레벨 +V12, 이어지는 시간 간격 c는 음의 레벨 -V0, 이어지는 시간 간격 d는 음의 레벨 -V12, 이어지는 시간 간격 e는 음의 레벨 -V12+VCX, 그리고 나머지 시간 간격 f의 시간은 레벨 0이 되는 파형의 전압이다.

또한 (n+2)행째의 코먼 단자 COM[n+1]과 m열째의 세그먼트 단자 SEG[m]의 교점 화소에는, 도 4(g)에 나타낸 바와 같이, 스캔 시간 구간 t1에 있어서는 제1 기생 신호가, 스캔 시간 구간 t2에 있어서는 제2 기생 신호가, 그리고 스캔 시간 구간 t3에 있어서는 흰색 표시 전압이 각각 인가되어 있다.

상술한 바와 같이, 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 표시는, 선택 신호의 전압 파형을 출력하는 1개의 코먼과, 전체 세그먼트의 신호 상태에 따라 1라인분의 흑백이 결정되고, 1화면분의 전체 코먼을 순차적으로 스캔함으로써 화면 전체의 표시가 결정된다. 스캔을 행하는 것은 그 순간에 있어서는 화면 전체 중 1개의 코먼뿐이며, 나머지 대다수의 코먼은 비선택 신호의 전압 파형을 출력한다. 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 충방전 전하량을 생각할 때는, 코먼의 대다수가 출력하는 비선택 신호의 전압과 세그먼트 단자에 인가된 흰색 기록 신호 또는 검은색 기록 신호의 전압의 전위차에 주목할 필요가 있다. 요컨대, 코먼 단자와 세그먼트 단자간의 코먼·세그먼트간 전압의 파형에 있어서의 기생 신호가 쌍안정 액정 표시 패널(10)을 구동하는데 있어서의 충방전 전하량에 크게 기여하며, 소비 전류의 크기에 영향을 준다.

도 9는, 쌍안정 액정 표시 패널(10)의 특정 구동 모드(Mode-C)의 파형을 도시하고 있다. 쌍안정 액정 표시 패널(10)에 인가되는 4종류의 파형은, 코먼 단자에 선택 시에 인가되는 선택 신호(도 9(a) COM-Scan), 코먼 단자에 비선택 시에 인가되는 비선택 신호(도 9(a) NO-Scan), 세그먼트 단자에 인가되는 흰색 기록 신호(도 9(b) COM-Scan), 세그먼트 단자에 인가되는 검은색 기록 신호(도 9(b) NO-Scan)이다. 또, 도 9(c)는 상기 코먼 단자와 세그먼트 단자간의 코먼·세그먼트간 전압의 파형이며, 각각 도 (a), 도 (b)의 각 열에 대응한 값의 차를 나타내고 있다. 이들 전압 파형은 도 4에 나타낸 것과 동일하다.

좌측 1열째 위에서부터 : COM-SCAN, SEG-White, COM-SEG간의 스위칭 파형(White), 좌측 2열째 위에서부터 : COM-SCAN, SEG-Black, COM-SEG간의 스위칭 파형(Black), 좌측 3열째 위에서부터 : No-SCAN, SEG-White, COM-SEG간의 기생 신호, 좌측 4열째 위에서부터 : No-SCAN, SEG-Black, COM-SEG간의 기생 신호를 나타내고 있다.

또, 도 9에는, 코먼 단자와 세그먼트 단자의 교점 화소에 인가된 4종류의 전압, 즉 흰색 표시 전압, 검은색 표시 전압, 제1 기생 신호 및 제2 기생 신호가 나타나 있다. 이들 전압 파형은 도 4에 나타낸 것과 동일하다.

도 9(d)에 기재한 「1」과「0」의 숫자는, 코먼 단자에 인가되는 코먼 전압의 파형과 세그먼트 단자에 인가되는 세그먼트 전압의 파형의 제어 신호이다. 코먼 전압의 파형은 CCX, C-Data, FR, DispOffx의 4개의 신호로 제어된다. 세그먼트 전압의 파형은 S-Data, FR, DispOffx의 3개의 신호로 제어된다. 세그먼트 구동 디바이스로서, 이미 시판되어 있는 일반적인 STN 액정을 통상 구동하기 위한(SA 구동 방식은 아니다) 드라이버를 이용한 경우, 도 5에 나타낸 세그먼트 구동 드라이버(SEG-Drv.)의 입출력 테이블에서 출력 전압은 3개의 제어 신호에 의해 제어되므로, 도 9에 나타낸 바와 같은 세그먼트 제어 신호와 세그먼트 전압 파형의 대응이 성립된다.

쌍안정 액정 패널을 구동하는 COM 파형에는, 일반적인 STN 통상 구동에는 존재하지 않는 VCX인 전위가 있으므로, 그 전위를 출력시키기 위한 제어 신호를 CCX로 하고 있다.

도 6에 나타낸 코먼 구동 드라이버(COM-Drv.)의 입출력 테이블에서 구동 모드(Mode-C)의 란에 나타낸 바와 같이 코먼 출력을 제어하면, 도 9에 나타낸 바와 같은 코먼 제어 신호와 코먼 전압 파형의 대응이 성립된다.

화소의 스위칭이 흰색(Twisted)인지 검은색(Uniform)인지에 따라, 세그먼트 파형이나 COM-SEG간 파형이 상이하므로, 그것을 「don't care」로 기술하여 각종의 모드를 나타낸 것이 도 7이다.

도 7~도 10은 4종류의 구동 모드(Mode-A, B, C, D)의 예를 나타내고 있다.

도 7에 있어서, Mode-A의 코먼과 세그먼트의 단자간 전압 : COM-SEG 파형인 도 7(c)를 보면, 우선 음극측의 구동에 이어서 양극측의 구동이 이루어지며, 그 양극측의 구동에서 도트 표시를 결정하는 전압 변화(동그라미로 둘러싸인 파선부를 나타낸다)를 부여하고 있다. 음극과 양극의 양측으로의 구동은, 액정으로의 직류 바이어스를 막아 평형시키기 위한 일반적인 배려이다. 도트 표시가 흰색인지 검은색인지를 결정하는 전압 변화(동그라미로 둘러싸인 파선부를 나타낸다)를 양극측에서 제어하고 있는 것을 여기에서는 양극측 구동 모드로 한다. 양극측 구동 모드인 Mode-A의 파형에서는, No-Scan 시의 기생 신호는 세그먼트 파형의 낮은 전위(V34, V5)에서 발생하고 있다. 요컨대 코먼과 세그먼트간의 화소 전극에는 낮은 전위(V34, V5)로부터 전하의 충방전이 행해지므로, 고전압 전원을 사용할 필요가 없으며, 구동 디바이스로서의 소비 전류는 작게 억제된다.

도 8에 있어서, Mode-B도 Mode-A와 동일하게 양극측 구동 모드이다. No-Scan 시의 기생 신호는 세그먼트 파형의 낮은 전위(V34, V5)에서 발생하고 있다.

한편, 도 9에 있어서, Mode-C의 코먼과 세그먼트의 단자간 전압인 도 9(c)를 보면, 도트 표시가 흰색인지 검은색인지를 결정하는 전압 변화(동그라미로 둘러싸인 파선부를 나타낸다)는 음극측에서 발생 제어되고 있다. 이것을 음극측 구동 모드로 한다. Mode-C의 파형에서는, No-Scan 시의 기생 신호는 세그먼트 파형의 높은 전위(V0, V12)에서 발생하고 있다. 요컨대 코먼과 세그먼트간의 화소 전극에는 높은 전위(V0, V12)로부터 전하의 충방전이 행해지므로, 고전압 전원으로부터의 전하 주입이 필요하며, 구동 디바이스로서의 소비 전류는 커진다.

도 10에 있어서, Mode-D도 Mode-C와 동일하게 음극측 구동 모드이며, No-Scan 시의 기생 신호는 세그먼트 파형의 높은 전위(V0, V12)에서 발생하고 있다.

도 7에 나타낸 Mode-A는 최대 진폭으로 추이하는 모드이다. 코먼도 세그먼트도 V0-V5의 최대 진폭으로 출력 추이하고, COM-SEG간의 전압 파형도 최대 진폭이 된다. 한편, 도 10에 나타낸 Mode-D의 코먼 진폭은 V12로부터 V34까지이며, 최대 진폭 V0으로부터 V5까지의 크기에 비하면 2단 적은 진폭이다. 세그먼트도 V12로부터 V34까지가 기본 진폭이며, 최대 진폭 V0으로부터 V5까지의 크기에 비하면 2단 적은 진폭이다. 이와 같이, 코먼과 세그먼트가 모두 최대 진폭보다 2단 작으면, 그 합성 파형 COM-SEG의 진폭은 4단 작아진다.

출력 트랜지스터의 ON 저항이 기판 효과에 의해 가장 증대하는 것은, 트랜지스터를 출력할 수 있는 최대 진폭의 중앙 전위(1/2 전위)를 출력하는 때이며, 보다 낮은 ON 저항이 요구되는 경우는 그 중앙 전위의 출력을 피해야 한다.

코먼이나 세그먼트의 구동 디바이스로서, 시판되어 있는 일반적인 STN 통상 구동의 드라이버를 이용한 경우에 코먼과 세그먼트를 모두 최대 진폭(V0-V5)으로 출력시키는 경우 외에, 상한으로부터 1단, 하한으로부터 1단, 합계 2단 진폭을 작게 한 전위(V12-V34)로 출력시키면, COM-SEG간 전압은 최대 진폭(V0-V5)으로 출력시킨 경우에 비해 4단 작은 진폭으로 구동된다. 예를 들면 V0-V5간의 전압이 10V 정도일 때, 코먼과 세그먼트를 모두 최대 진폭(V0-V5)으로 출력시키면, COM-SEG간 전압은 ±10V의 진폭이 되지만, V12와 V34의 전위를 상한 하한으로부터 2V씩 내측으로 설정하고, 코먼과 세그먼트를 모두 V12와 V34의 진폭으로 출력시키면, COM-SEG간 전압은 ±6V의 진폭이 된다.

코먼이나 세그먼트의 구동 디바이스의 최저 구동 전압(V0-V5간 전압)이 10V인 경우에서도, 기판 효과로 ON 저항이 커지는 중앙 전위(=10V/2=5V) 부근을 이용하지 않으므로, 출력 트랜지스터의 ON 저항을 그다지 크게 하지 않고 ±6V와 같은 작은 진폭 구동을 실현할 수 있다. 코먼·세그먼트 모두 출력 가능한 최대 진폭의 중앙 전위를 피하고, 또한 작은 진폭으로 변이시킴으로써, 출력 트랜지스터의 ON 저항을 그다지 크게 하지 않고, COM-SEG간 전압을 보다 작은 진폭으로 구동할 수 있다.

도 7~도 10에 나타낸 구동 파형의 각 전위(V0, V12, VCX, V34, V5)는, 통상의 범용 STN 드라이버의 구동 전위와 동일하게, 액정 패널의 사이즈나 화소수, 주위 온도 등에 따라 최적인 전압으로 설정한다. 저온 시에는 액정에 높은 구동 전압이 필요해지므로 V0-V5간 전압을 크게 하고, 음극측 구동 모드인 (Mode-C)나, 혹은 양극측 구동 모드인 (Mode-A)로 구동한다. 그 밖에, 상온 시나 고온 시에는 양극측 구동 모드(Mode-B)로 구동하여 소비 전류를 보다 작게 하고, 작은 구동 진폭이 필요한 고온 시에는 V0-V5간 전압을 작게 함과 더불어 Mode-D로 구동하여, COM-SEG간의 구동 진폭이 작으면서도 V0-V5간 전압을 조금이라도 크게 유지하여 출력 트랜지스터의 ON 저항의 증가를 최소한으로 억제하도록 한다.

본 발명에 있어서, 주위의 온도를 저온과 고온으로 2분하는 경우, 저온과 고온은, 25도를 경계로 하여 결정된다. 범위로 나타내면, 저온이란, -20도~25도까지의 범위를 나타내고, 고온이란, 25도~50도까지의 범위를 나타낸다. 보다 바람직한 예의 온도 범위로서는, 저온은 -20도~5도의 범위이다. 상기 범위 이외의 온도에 대해서는 필요에 따라, 전압의 진폭을 조정하면 된다.

또한, 본 실시예에서는 최대 진폭으로 구동하는 것은 양극측 구동에 있어서 설명을 하였지만, 음극측 구동에 있어서 최대 진폭으로 구동하도록 설정해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 요컨대, 음극측 구동에서 최대 진폭하는 모드와, 음극측 구동에서 최대 진폭이 아닌 모드를 전환해도 상관없다.

최대 진폭이 아닌 모드는 편의상, 2단 진폭 적은 음극측 구동 모드로 본 발명에서 설명을 하고 있었지만, 이것은 어디까지나 본 실시예에 있어서 이해가 용이해지도록 구체적인 숫자로 나타낸 것뿐이며, 이용하는 전원이나 설계 방법에 따라 복수의 단만큼 진폭이 적은 전압 파형을 이용하는 것은 당연히 생각할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 저온 시 이외의 환경에 있어서, 최대 진폭이 아닌 구동 모드를 이용하는 것이 중요하다.

또한, 전환하는 모드의 수는 2개에 한정된 것은 아니며, 온도에 따라 3단계로 전환하는 것도 충분히 생각할 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

이상에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는, 환경에 맞추어 구동 모드를 자유롭게 선택하는 구동 방법, 및 구동 디바이스를 이용함으로써, 쌍안정 액정 패널의 특성에 맞춘 합리적인 구동이 가능해지는 것으로서 유용하다.

10 : 쌍안정 액정 표시 패널
11 : 코먼 구동부(COM-IC)
12 : 세그먼트 구동부(SEG-IC)
13 : 전원부
14 : 제어부(MPU)

Claims

쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이의 구동 방법에 있어서, 도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 출력 가능한 최대 진폭으로 구동하는 구동 모드와, 상기 대략 출력 가능한 최대 진폭보다 작고 중앙 전위를 피한 구동을 하는 구동 모드를 구비하고,
상기 2종류의 구동 모드가 전환 가능한 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이의 구동 방법.
쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이의 구동 방법에 있어서, 도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 양극측에서 제어하는 구동 모드와, 음극측에서 제어하는 구동 모드를 구비하고,
상기 2종류의 구동 모드가 전환 가능한 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이의 구동 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 2종류의 구동 모드는, 도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 출력 가능한 최대 진폭으로 구동하며 양극측에서 제어하는 구동 모드와, 상기 대략 출력 가능한 최대 진폭보다 작은 전압으로 구동하며 음극측에서 제어하는 구동 모드인, 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이의 구동 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 작은 전압으로 구동하는 구동 모드는, 도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 각 단자의 적어도 어느 한쪽에 대해 출력 가능한 최대 진폭이 아닌 진폭으로 구동하는 구동 모드인, 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 디스플레이의 구동 방법.
쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 표시 패널의 구동 디바이스에 있어서,
코먼 라인 및 세그먼트 라인을 갖는 쌍안정 액정 표시 패널과,
상기 코먼 라인을 구동하는 코먼 구동부와,
상기 세그먼트 라인을 구동하는 세그먼트 구동부와,
구동 전위를 생성하는 전원 회로와,
상기 코먼 구동부와 상기 세그먼트 구동부와 상기 전원 회로를 제어하는 제어부를 구비하고,
도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 출력 가능한 최대 진폭으로 구동하는 구동 모드와, 상기 대략 출력 가능한 최대 진폭보다 작고 중앙 전위를 피한 구동을 하는 구동 모드를 전환하는 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 표시 패널의 구동 디바이스.
쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 표시 패널의 구동 디바이스에 있어서,
코먼 라인 및 세그먼트 라인을 갖는 쌍안정 액정 표시 패널과,
상기 코먼 라인을 구동하는 코먼 구동부와,
상기 세그먼트 라인을 구동하는 세그먼트 구동부와,
구동 전위를 생성하는 전원 회로와,
상기 코먼 구동부와 상기 세그먼트 구동부와 상기 전원 회로를 제어하는 제어부를 구비하고,
도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 양극측에서 제어하는 구동 모드와, 음극측에서 제어하는 구동 모드를 전환하는 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 표시 패널의 구동 디바이스.
청구항 5에 있어서,
상기 모드의 전환은, 도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 출력 가능한 최대 진폭으로 구동하며 양극측에서 제어하는 구동 모드와, 상기 대략 출력 가능한 최대 진폭보다 작은 전압으로 구동하며 음극측에서 제어하는 구동 모드를 전환하는, 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 표시 패널의 구동 디바이스.
청구항 5에 있어서,
상기 모드의 전환은, 도트 화소를 사이에 끼우는 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 출력 가능한 최대 진폭으로 구동하는 구동 모드와, 상기 코먼과 세그먼트의 각 단자의 적어도 어느 한쪽에 대해 출력 가능한 최대 진폭이 아닌 진폭으로 구동하며, 상기 코먼과 세그먼트의 단자간 전압을 최대 진폭보다 로직으로서 4단 적은 진폭으로 구동하는 구동 모드를 전환하는, 쌍안정 네마틱의 도트 매트릭스 액정 표시 패널의 구동 디바이스.