WO2006106559A1 - 表示素子の駆動方法 - Google Patents

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Masaki Nose
Tomohisa Shingai
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Fujitsu Limited
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    • G09G2310/04—Partial updating of the display screen

Definitions

  • the present invention relates to a display element driving method using cholesteric liquid crystal, and more particularly to a liquid crystal display element driving method capable of rewriting a partial screen at high speed.
  • One of the leading methods of electronic paper is one using cholesteric liquid crystal.
  • Cholesteric liquid crystals have excellent features such as semi-permanent display retention (memory), vivid color display, high contrast, and high resolution. Cholesteric liquid crystals are sometimes referred to as chiral nematic liquid crystals.
  • the molecular strength of nematic liquid crystals can be increased by adding a relatively large amount (several tens of percent) of chiral additives (also called chiral materials) to nematic liquid crystals. It is a liquid crystal that forms a spiral cholesteric phase.
  • the cholesteric liquid crystal controls display by the alignment state of the liquid crystal molecules.
  • cholesteric liquid crystals have a planar state (P) that reflects incident light and a focal conic state (FC) that transmits light, which exist stably even in the absence of an electric field. To do.
  • P planar state
  • FC focal conic state
  • the wavelength at which the reflection is maximum is given by the following formula from the average refractive index n of the liquid crystal and the helical pitch p.
  • the reflection band ⁇ ⁇ increases with the refractive index anisotropy ⁇ ⁇ of the liquid crystal.
  • the color of wavelength ⁇ can be displayed in the planar state.
  • the black color is obtained in the focal conic state.
  • the power S can be displayed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the response characteristics of cholesteric liquid crystal
  • the above voltage response characteristics are summarized as follows.
  • the initial state (0V) is the planar state (high reflectivity)
  • increasing the pulse voltage to a certain range for example, 24V
  • a drive band for the focal conic state low reflectivity
  • the driving band for the planar state gradually increases as the pulse voltage is increased.
  • a voltage of 0 ⁇ 32V is applied to the line selected by the scan as shown in “ON scan” in FIG. 2C.
  • a voltage of 32 ⁇ 0V as “ON data” and 24 ⁇ 8V as “OFF data” is applied from the data side.
  • the non-selected line does not generate crosstalk, and the previous display state (planar state force focal conic state) is maintained.
  • electronic paper which is an application field of display elements using cholesteric liquid crystals, is required to have a function of rewriting only a specific area in the display area (hereinafter referred to as partial rewriting).
  • partial rewriting When partial rewriting is performed, it is necessary to retain the display state written before in other areas.
  • FIG. 3 shows an example in which the driver is simply driven in accordance with the response characteristics of the liquid crystal described in FIG.
  • the applied voltages of ⁇ N level and OFF level shown in Fig. 2C can be applied to the pixels on the selected line.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-147465
  • Patent Document 2 JP 2000-147466 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-171837
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-180887
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-194005
  • An object of the present invention is to enable partial screen rewriting at high speed with an inexpensive general-purpose driver in a display element using cholesteric liquid crystal. For this reason, the high speed mode in which the partial rewrite non-target area is within the crosstalk tolerance of the liquid crystal. Scans at a normal speed within a rewritable range and partially rewrites the area to be partially rewritten.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating response characteristics of a cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 2A is a diagram showing the relationship between the voltage output of a commercially available general-purpose STN driver and the signal output in common mode and segment mode.
  • FIG. 2B is a diagram showing a correspondence example between a voltage output of a commercially available general-purpose STN driver and its voltage value when driving a cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 2C is a diagram showing data signals, scan signals, and voltages applied to pixels.
  • FIG. 3 is a diagram showing a display element driving example with a bipolar driver.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a shift in threshold characteristics due to high-speed scanning.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a driver clock and a scan pulse.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of rewriting only a part of the rewrite area.
  • FIG. 8 is a diagram showing a block configuration example of a drive circuit according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a cross section of an example of a display element.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
  • the region 210 where the partial rewrite is not performed is scanned in the high-speed mode and reaches the region 220 where the partial rewrite is performed. Then, rewriting is performed at a normal scanning speed. After that, when scanning of the rewrite area 220 is completed, the mode returns to the high speed mode again, and the remaining area 230 is scanned at high speed.
  • each pixel has ⁇ 24V shown in Fig. 2C, or ⁇
  • the operating threshold voltage of the cholesteric liquid crystal rises to 32V or more due to high-speed scanning.
  • the state is not changing. Therefore, as shown in the image 200 after partial rewriting, a guidance for holding a conference can be displayed on the original image 100.
  • FIG. 4 shows an example in which a part of the original image 100 is left in the area 220 where partial rewriting is performed. I can't leave a part of 100. The process for leaving the part will be described later with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a driver clock that is a clock for taking in data and a scan pulse. If the bus width for inputting display data is 8 bits and the number of pixels per line is 320 bits, for example, the scan pulse (LP) in the normal mode is generated every 40 clocks of the driver clock (XSCL). .
  • the high-speed mode for example, as shown in FIG. 6, a scan pulse (LP) having a high frequency and a period that is about the frequency of the driver clock (XSCL) divided by two is used. In this case, scanning is 20 times faster than normal mode. A shorter scan pulse (LP) period in the high-speed mode can more reliably prevent crosstalk.
  • the scan pulse (LP) in the high-speed mode is a force given regardless of the data capture timing by the driver clock (XSCL). There is no inconvenience because data is not written in the high-speed mode.
  • the image data given to the driver IC can be arbitrary.
  • the images are synthesized in advance as shown in FIG. That is, the partial area with the written display shown in Fig. 7 is rewritten, but if a part of the rewritten area remains the previous display, the part of the original area that is actually rewritten is the rewritten part.
  • a rewrite pattern is created and a partial rewrite area is scanned, a data signal of the created partial rewrite pattern is given, so that only a part of the area can be rewritten.
  • the same voltage as in normal writing is applied to each pixel even in the high-speed scan mode before and after rewriting.
  • the driver Out of It may take several milliseconds to force the power voltage from OV to a predetermined magnitude. Then, if you scan as it is, edge blurring may occur at the beginning of partial rewriting.
  • the region not subjected to partial rewriting is also set to a predetermined voltage output.
  • FIG. 8 shows a block diagram of an example of a driving circuit for implementing the display element driving method of the present invention.
  • the driver IC 10 includes a scan driver and a data driver.
  • the arithmetic unit 20 outputs image data processed for display and given to the data driver to the driver IC 10 and various control data shown in the figure to the driver IC 10.
  • the data shift 'latch signal is a signal for controlling the shift of the scan line to the next line and the latch of the data signal.
  • the scan is performed. It is output to the driver IC 10 via the speed controller 30.
  • the polarity inversion signal is a signal that inverts the output of the driver IC 10 that is unipolar.
  • the frame start signal is a synchronization signal used to start writing the display screen for one screen.
  • the driver clock is a signal indicating the timing of capturing image data.
  • the driver output off signal is a signal for forcibly setting the driver output to zero.
  • the driving voltage input to the driver IC 10 is boosted by a booster 40 with a logic voltage of 3 to 5 V, and is formed into various voltage outputs by the voltage generator 50.
  • the voltage selection unit 60 selects a voltage to be input to the driver IC 10 from the voltage formed by the voltage formation unit 40, and inputs the voltage to the driver IC 10 via the regulator 70.
  • FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional structure of an embodiment of a liquid crystal display element to which the driving method of the present invention is applied.
  • the liquid crystal display element has a memory property, and the planar state and the force conic state are maintained even after the application of the pulse voltage is stopped.
  • the liquid crystal display element includes a liquid crystal composition 5 between the electrodes. Electrodes 3 and 4 cross each other when viewed from the direction perpendicular to the substrate Are facing each other.
  • the electrodes driven by the scan driver shown in FIG. 4 are scan electrodes, and the electrodes driven by the data driver are data electrodes. It is preferable that an insulating thin film or an orientation stabilizing film is coated on the electrode.
  • a visible light absorption layer 8 is provided on the outer surface (back surface) of the substrate opposite to the side on which light is incident, if necessary.
  • 5 is a cholesteric liquid crystal composition exhibiting a cholesteric phase at room temperature, and these materials and combinations thereof will be specifically described by the following experimental examples.
  • Reference numerals 6 and 7 are sealing materials for enclosing the liquid crystal composition 5 between the substrates 1 and 2, respectively.
  • Reference numeral 9 denotes a drive circuit, which applies a predetermined pulse voltage to the electrodes 3 and 4.
  • the substrates 1 and 2 are both translucent, at least one of the pair of substrates that can be used in the liquid crystal display element according to the present invention needs to be translucent.
  • a light-transmitting substrate there is a glass substrate.
  • a film substrate such as PET or PC can be used.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • IZO Indium Zinc Oxide
  • a metal electrode such as silicon
  • a photoconductive film such as amorphous silicon or BSO (Bismuth Silicon Oxide)
  • a plurality of strip-shaped transparent electrodes 3 and 4 parallel to each other are formed on the surfaces of the transparent substrates 1 and 2, and these electrodes are formed on the substrates 1 and 2 respectively. They face each other so that they cross each other when viewed from the direction perpendicular to
  • the liquid crystal display element according to the present invention including the liquid crystal display element shown in FIG. 9 is formed with an insulating thin film having a function of preventing a short circuit between electrodes and improving the reliability of the liquid crystal display element as a gas barrier layer. May be.
  • orientation stabilizing film examples include organic films such as polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polybutyl butyral resin, and acrylic resin, and inorganic materials such as silicon oxide and aluminum oxide.
  • organic films such as polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polybutyl butyral resin, and acrylic resin
  • inorganic materials such as silicon oxide and aluminum oxide.
  • an alignment stabilizing film is coated on the electrodes 3 and 4. Further, the alignment stabilizing film may also be used as an insulating thin film.
  • a spacer for uniformly holding the inter-substrate gap may be provided between the pair of substrates.
  • a spacer is inserted between the substrates 1 and 2.
  • the spacer include a sphere made of resin or inorganic oxide.
  • a fixed spacer having a surface coated with a thermoplastic resin is also preferably used.
  • the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer is a cholesteric liquid crystal in which 10 to 40 wt% of a chiral material is added to a nematic liquid crystal mixture.
  • the added amount of the chiral material is straightforward when the total amount of the nematic liquid crystal component and the chiral material is 100 wt%.
  • the nematic liquid crystal various conventionally known liquid crystals can be used. It is preferable that the force dielectric constant anisotropy is 20 or more because of the driving voltage. If the dielectric anisotropy is 20 or more, the drive voltage can be made relatively low.
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the cholesteric liquid crystal composition is preferably 20-50.
  • the refractive index anisotropy ( ⁇ ) is preferably 0.18 to 0.24. If it is smaller than this range, the reflectivity in the planar state will be low, and if it is larger than this range, the scattering reflection in the focal conic state will increase, and the viscosity will increase, resulting in a decrease in response speed.
  • the thickness of the liquid crystal is preferably about 3 to 6 ⁇ m. If it is smaller than this, the reflectivity in the planar state is lowered, and if it is larger than this, the driving voltage becomes too high.
  • the liquid crystal exhibits green in the planar state and black in the focal conic state.
  • the driver ICs used two general-purpose STN drivers, EPSON S1D17A03 (160 output) and S1D17A04 (240 output). And the 320 output side is the data side and the 240 output side is A drive circuit was set as the scan side. At this time, if necessary, the voltage input to the driver may be stabilized by the operational amplifier voltage follower.
  • the input voltage to this driver IC is the same as that shown in FIG. 2B.
  • a pulse voltage of ⁇ 32V is stably applied to the ON pixel
  • a pulse voltage of ⁇ 24V is applied to the OFF pixel
  • a pulse voltage of ⁇ 4V is applied to the non-selected pixels.
  • the partial rewrite area is scanned at a speed of about 3 ms / line, and the non-target area is several to several tens of ⁇ s / hne.
  • the present invention can be similarly applied to display materials having memory properties in addition to cholesteric liquid crystals, and can be more suitably applied to a type of liquid crystal.
  • the display element driving method using the cholesteric liquid crystal according to the present invention it is possible to rewrite a partial screen at a high speed with an inexpensive general-purpose driver. Applying it can bring about great effects.

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Abstract

　コレステリック液晶を用いた表示素子において、安価な汎用ドライバによって、高速に部分的な画面の書換えを行うことができるようにするため、部分書換え非対象の領域を液晶のクロストーク許容内となる高速モードでスキャンし、部分書換え対象の領域を書換え可能な範囲の通常速度でスキャンして部分的に書換える。その結果、安価な汎用ドライバICを用いても、任意の特定領域のみの高速書換えが実現できる。

Description

明 細 書
表示素子の駆動方法
技術分野
[0001] 本発明は，コレステリック液晶を用いた表示素子の駆動方法に関し、特に、高速に 部分的な画面の書換えができる液晶表示素子の駆動方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、各企業 ·大学で電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ぺーパ 一が期待されている応用市場として、電子書籍を筆頭として、モパイル端末のサブデ イスプレイや ICカードの表示部など、多様な携帯機器への応用が提案されている。
[0003] 電子ペーパーの有力な方式の 1つに、コレステリック液晶を用いたものがある。
コレステリック液晶は、半永久的な表示保持 (メモリ性)や鮮やかなカラー表示、高コ ントラスト、高解像性といった優れた特徴を有する。コレステリック液晶は、カイラルネ マティック液晶とも称されることがあり、ネマティック液晶にキラル性の添加剤（カイラル 材とも称される）を比較的多く（数十％)添加することにより、ネマティック液晶の分子 力 せん状のコレステリック相を形成する液晶である。
[0004] 以下、コレステリック液晶の表示 ·駆動原理を説明する。
コレステリック液晶は、その液晶分子の配向状態で表示の制御を行う。図 1の反射 率のグラフに示すように、コレステリック液晶には入射光を反射するプレーナ状態（P) と、透過するフォーカルコニック状態（FC)があり、これらは無電界下でも安定して存 在する。プレーナ状態の時には、液晶分子のらせんピッチに応じた波長の光を反射 する。反射が最大となる波長えは、液晶の平均屈折率 n、らせんピッチ pから以下の式 で示される。
λ = η· ρ
[0005] 一方、反射帯域 Δ λは液晶の屈折率異方性 Δ ηに伴って大きくなる。
したがって、液晶の平均屈折率 η、らせんピッチ ρを選ぶことにより、プレーナ状態時 には波長 λの色を表示させることができる。
[0006] また、液晶層とは別に光吸収層を設けることで、フォーカルコニック状態時には黒色 を表示させること力 Sできる。
次に、コレステリック液晶の駆動例を以下に説明する。
[0007] 該液晶に強い電界を与えると、液晶分子のらせん構造は完全にほどけ、全ての分 子が電界の向きに従うホメオト口ピック状態になる。次に、ホメオト口ピック状態から急 激に電界をゼロにすると、液晶のらせん軸は電極に垂直になり、らせんピッチに応じ た光を選択的に反射するプレーナ状態になる。一方、液晶分子のらせん構造が解け ない程度の弱い電界の形成後の電界除去、あるいは強い電界をかけ緩やかに電界 を除去した場合は、液晶のらせん軸は電極に平行になり、入射光を透過するフォー カルコニック状態になる。また、中間的な強さの電界を与え、急激に除去すると、プレ ーナ状態とフォーカルコニック状態が混在し、中間調の表示が可能となる。液晶の上 記の現象を利用して情報の表示を行うことができる。
[0008] コレステリック液晶の応答特性を説明する図である図 1を参照し、以上の電圧応答 特性をまとめると次のようになる。
初期状態（0V)がプレーナ状態（高反射率)であると、パルス電圧をある範囲（例え ば 24V)に上げると、フォーカルコニック状態（低反射率）への駆動帯域となり、更に ノ ルス電圧を上げると (例えば 32V)、再度プレーナ状態（高反射率)への駆動帯域 となる。初期状態（0V)がフォーカルコニック状態であると、パルス電圧を上げるにつ れて次第にプレーナ状態への駆動帯域へとなる。
[0009] ここで図 2A〜図 2Cにより、コレステリック液晶に適用可能な 2値出力の市販の STN ドライバの電圧出力について説明する。
まず、液晶は交流駆動が必須であるため、交流信号が High、 Lowの場合の 2通りの 駆動電圧を設定しなければならなレ、。その時の電圧 (V0、 V21、 V34、 V5)と交流信号 の High、 Lowとの対応は、データ信号とスキャン信号について、一般に図 2Aに示すよ うになり、電圧出力の大きさは V0≥V21≥V34≥V5にする必要がある。
[0010] 例えば、図 2Aに記載されたように、セグメントモードで与えられるデータについて、 データ信号が Highであれば、それに対応する交流信号は Highが V0で Lowが V5であ る。 これに従い、コレステリック液晶を駆動する場合には、図 2Bに示すように、例えばセ グメントモードでは、電圧（V0、 V21、 V34、 V5)をそれぞれ（32,24,8,0)の電圧値にセ ットする。そうすると、図 2Cに記載されているような電圧波形が得られる。
[0011] つまり、スキャンにより選択されたラインには図 2Cの「ONスキャン」のように 0→32Vと 電圧が印加される。これに対し、データ側より「ONデータ」として 32→0V、「OFFデー タ」として 24→8Vの電圧が印加される。これらを合成すると、選択されたラインの中で ON表示とする画素には「ONスキャン- ONデータ」の電位差が発生して ± 32V、 OFF 表示とする画素には「ONスキャン- OFFデータ」の電位差が発生して ±24Vが印加さ れる。
[0012] 同様に、非選択のラインにある画素については「OFFスキャン- ONデータ」、「OFF スキャン- OFFデータ」の電位差が発生して全て ±4Vが印加される。
したがって、図 1に記載された電圧応答特性から理解されるように、非選択のライン はクロストークが発生せず、前の表示状態（プレーナ状態力フォーカルコニック状態） が保持される。
[0013] ところで、コレステリック液晶を用いた表示素子の応用分野である電子ペーパーで は、表示エリア内の特定の領域のみを書き換える機能（以下、部分書換えと呼ぶ）が 求められている。部分書換えを行う時、それ以外の領域は前に書き込んだ表示状態 をそのまま保持させる必要がある。
[0014] し力 ながら、市販の STNドライバには以下の課題があった。
(1)スキャンモードは全てのラインを必ずシフト（スキャン）するため、部分書換えを行 わない領域も必ず ON、 OFFの電圧が印加される。つまり、特定の領域のみスキャン することができなレ、。結局全てのラインをスキャンすることになるため、表示済みの画 像データと部分書換えに用いる画像データを処理部で合成し、画面全てを書換える ため、時間がかかる問題があった。
[0015] (2)スキャン側もデータ側もセグメントモードにすれば特定のラインのみスキャンする ことが可能になる力 その場合、既に図 2Aに示したが、 V0≥V21≥V34≥V5のような 電圧の大小関係が障壁となり、コモンモードとセグメントモードの組合せでのような駆 動波形にすることができず、非選択の画素に必ずクロストークが発生してしまい、表 示済みの画像が損なわれてしまう。
[0016] 一方、下記特許文献 1〜5に記載された公知のコレステリック液晶の部分書換え方 法では、電圧出力を双極性 (プラスとマイナス）とし、前述の電圧の制約をフリーにし たカスタムドライバを用いている。
[0017] ここで図 3に、仮に双極性'電圧制約フリーのドライバで図 1に記載した液晶の応答 特性に合わせて簡易的に駆動した例を示す。例 1の場合も例 2の場合も、図 2Cに示 した〇Nレベルと OFFレベルの印加電圧を選択されたラインの画素に印加可能であ る。このように、電圧の制約がなければ、部分書換えの領域だけ選択して駆動するこ とが容易になる。
[0018] し力 ながら双極性とすることにより、ドライバ内の LSIの高い耐圧と複雑な構成が必 要となり、コストアップの原因になる。
すなわち、従来は、コレステリック液晶を用いた表示素子のある特定領域のみを部 分的に書換えるには、スキャンドライバ、データドライバともに任意のラインを選択でき るモード（通称セグメントモード）にし、かつクロストークを抑えるため特殊な出力電圧 の仕様にする必要があった。そのため、コストアップの大きな要因となっていた。汎用 の STNドライバでは、既述のように，スキャンドライバ，データドライバともにセグメント モードとしては大きなクロストークが生じるため部分書換えが不可能であり、表示の一 部を書換えるだけでも画像全体を更新させる必要があった。そのため、書換え時間 がかかるなどの課題があった。
[0019] 特許文献 1 :特開 2000— 147465号公報
特許文献 2：特開 2000— 147466号公報
特許文献 3 :特開 2000— 171837号公報
特許文献 4：特開 2000— 180887号公報
特許文献 5：特開 2000 - 194005号公報
発明の開示
[0020] 本発明は、コレステリック液晶を用いた表示素子において、安価な汎用ドライバによ つて、高速に部分的な画面の書換えを行うことができるようにすることを目的とする。 そのために、部分書換え非対象の領域を液晶のクロストーク許容内となる高速モー ドでスキャンし、部分書換え対象の領域を書換え可能な範囲の通常速度でスキャン して部分的に書換える。
[0021] その結果、安価な汎用ドライバ ICを用いても、任意の特定領域のみの高速書換え が実現できる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]コレステリック液晶の応答特性を説明する図である。
[図 2A]市販の汎用 STNドライバの電圧出力とコモンモード、セグメントモードにおける 信号出力の関係を示す図である。
[図 2B]コレステリック液晶を駆動する場合の市販の汎用 STNドライバの電圧出力とそ の電圧値の対応例を示す図である。
[図 2C]データ信号、スキャン信号及び画素に印加される電圧を示す図である。
[図 3]双極性ドライバでの表示素子駆動例を示す図である。
[図 4]本発明の原理を説明する図である。
[図 5]高速スキャンによる閾値特性のシフトを示す図である。
[図 6]ドライバクロックとスキャンパルスの関係を示す図である。
[図 7]書換え領域の一部のみを書換える方法を説明する図である。
[図 8]本発明に係る駆動回路のブロック構成例を示す図である。
[図 9]表示素子の一例の断面を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 図 4は、本発明の原理を説明する図である。
元画像 100に対してその一部の領域 220を書換え、部分書換え後の画像 200を表 示する場合、部分書換えを行わない領域 210を高速モードでスキャンし、部分書換 えを行う領域 220に到達したら通常の走査速度で書換えを行う。その後、書換え領 域 220のスキャンが終わったら再び高速モードに戻り、残りの領域 230を高速にスキ ヤンする。
[0024] 書換え前後の領域での高速モードでも各画素に図 2Cで示した ± 24V、あるいは ±
32Vの電圧が印加されている力 図 5に示すように、高速スキャンのためにコレステリッ ク液晶の動作閾値電圧が 32V以上に大きく上昇するため、液晶の配向状態 (表示状 態）は変化しなレ、。したがって、部分書換え後の画像 200に示されているように、元画 像 100の上に、会議開催の案内を表示することができる。
[0025] なお、図 4には、部分書換えを行う領域 220に元画像 100の一部が残されている例 が示されている力 ただ単に走查速度を通常どおりとしただけでは、元画像 100の一 部を残すことはできなレ、。当該一部を残すための処理については、図 7を参照して後 で説明する。
[0026] 図 6は、データ取り込みのためのクロックであるドライバクロックとスキャンパルスの関 係を示す図である。表示用データを入力するバス幅が例えば 8ビットで、 1ラインの画 素数が例えば 320ビットとすると、通常モードでのスキャンパルス（LP)はドライバクロ ック（XSCL)の 40クロック毎に発生させる。高速モードでは、例えば図 6に示すように 、ドライバクロック（XSCL)を 2分周したほどの高レ、周期のスキャンパルス（LP)を使用 する。この場合は、通常モードの 20倍高速にスキャンすることになる。高速モードで のスキャンパルス（LP)の周期は短い方がよりクロストークを確実に防止できる。
[0027] また、高速モードでのスキャンパルス (LP)は、ドライバクロック（XSCL)によるデータ 取込タイミングと関係なく与えられる力 高速モードではデータ書込みは行われない ので何ら不都合はない。さらにいえば、高速モードでは、ドライバ ICに与える画像デ ータは、任意のものでさしつかえなレ、。
[0028] 次に、図 7を参照して、部分書換え領域の一部の元画像を残す処理について説明 する。その場合には、図 7に示すように予め画像を合成する。すなわち、図 7に示す 書込み済み表示のある部分領域を書換えるのであるが、その書換え領域の一部は 前の表示のままとする場合、元の領域のうち実際に書換える部分を書換えた部分書 換えパターンを作成し、部分書換え領域をスキャンするときに、作成された部分書換 えパターンのデータ信号を与えることにより、領域の一部のみの書換えを実施するこ とがでさる。
[0029] 上記説明をした実施例では、書換え前後の領域での高速スキャンモードでも各画 素に通常の書込み時と同じ電圧を印加した。それに対して、部分書換えをしない領 域をスキャンしている間は、ドライバの出力電圧を全て 0Vすることも考えられる力 こ の場合、部分書換えの対象でない領域から部分書換え領域に移る時、ドライバの出 力電圧を OVから所定の大きさにするまで数 msの時間力かかることがある。そうすると、 そのままスキャンすると部分書換えの最初の部分でエッジのボケが生じることがある。
[0030] また、所定の大きさになるまでの数 ms間、待ち時間を入れることも考えられる力 こ れも表示にノイズが入る恐れがある。
そのため、部分書換え非対象の領域も所定の電圧出力にしている方が好ましい。
[0031] 以上のようなフローの処理により、 2値出力の汎用ドライバをそのまま流用してコスト アップなしに高速部分書換えを実現できる。
次に、本発明の表示素子の駆動方法を実施する駆動回路例のブロック図を図 8に 示す。ドライバ IC10には、スキャンドライバとデータドライバが含まれる。演算部 20は 、表示用に処理をされデータドライバに与えられる画像データをドライバ IC10に出力 するとともに、図示の各種制御データをドライバ IC10に出力する。
[0032] データシフト'ラッチ信号は、スキャンラインを次のラインにシフトする制御とデータ信 号のラッチを制御する信号であり、本発明では部分書換えの処理において高速モー ドを使用するため、走査速度制御部 30を介してドライバ IC10に出力される。極性反 転信号は、単極性であるドライバ IC 10の出力を反転させる信号である。フレーム開始 信号は表示画面を一画面分書き始めるときの同期信号である。ドライバクロックは、図 6の説明で述べたとおり、画像データの取り込みタイミングを示す信号である。ドライ バ出力オフ信号は、ドライバ出力を強制的にゼロにするための信号である。
[0033] ドライバ IC10に入力される駆動電圧は、 3〜5Vの論理電圧を昇圧部 40で昇圧し、 電圧形成部 50で各種電圧出力に形成される。演算部 20から出力された制御データ に基づいて、電圧選択部 60が電圧形成部 40で形成された電圧からドライバ IC10に 入力する電圧を選択し、レギユレータ 70を介してドライバ IC10に入力する。
[0034] 次に、本発明に係る反射型液晶表示素子の実施形態について添付図面を参照し て説明し、さらに、本発明に係る液晶組成物について具体的に説明する。
図 9は、本発明の駆動方法を適用する液晶表示素子の実施形態の断面構造を示 す図である。この液晶表示素子はメモリ性を有しており、プレーナ状態及びフォー力 ルコニック状態はパルス電圧の印加を停止した後も維持される。液晶表示素子は、 電極間に液晶組成物 5を含む。電極 3、 4は基板に垂直な方向から見て互いに交差 するように向かい合わされている。図 4に記載されたスキャンドライバにより駆動される 電極がスキャン電極であり、データドライバにより駆動される電極がデータ電極である 。電極上には絶縁性薄膜や配向安定化膜がコーティングされていることが好ましい。 また、光を入射させる側とは反対側の基板の外面 (裏面）には、必要に応じて、可視 光吸収層 8が設けられる。
[0035] 本発明に係る液晶表示素子では、 5は室温でコレステリック相を示すコレステリック 液晶組成物であり、これらの材料やその組み合わせについては以下の実験例によつ て具体的に説明する。
[0036] 6、 7はシール材であり、液晶組成物 5を各基板 1、 2の間に封入するためのものであ る。 9は駆動回路であり、前記電極 3、 4にパルス状の所定電圧を印加する。
基板 1、 2は、いずれも透光性を有しているが、本発明に係る液晶表示素子に用い ることができる一対の基板は、少なくとも一方が透光性を有していることが必要である 。透光性を有する基板としては、ガラス基板があるが、ガラス基板以外にも、 PETや PCなどのフィルム基板を使用することができる。
[0037] 電極 3、 4としては、例えば、 Indium Tin Oxide (IT〇：インジウム錫酸化物）が代表 的である力 その他 Indium Zic Oxide (IZO：インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電 膜や、ァノレミニゥム、シリコン等の金属電極、あるいは、アモルファスシリコン、 BSO ( Bismuth Silicon Oxide)等の光導電性膜等を用いることができる。図 9に示す液晶表 示素子においては、既述の通り、透明基板 1、 2の表面に互いに平行な複数の帯状 の透明電極 3、 4が形成されており、これらの電極は基板 1、 2に垂直な方向から見て 互いに交差するように向かい合わされている。
[0038] 次に、図 9には図示されてはいないが、本発明に係る液晶表示素子に用いて好適 な要素について説明する。
[0039] (絶縁性薄膜）
図 9に示す液晶表示素子を含め、本発明に係る液晶表示素子は電極間の短絡を 防止したり、ガスバリア層として液晶表示素子の信頼性を向上させる機能を有する絶 縁性薄膜が形成されていてもよい。
[0040] (配向安定化膜） 配向安定化膜としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂 、ポリビュルブチラ?ル樹脂、アクリル樹脂等の有機膜や、酸化シリコン、酸化アルミ二 ゥム等の無機材料が例示される。本実施形態では、電極 3、 4に配向安定化膜がコー ティングされている。また、配向安定化膜を絶縁性薄膜と兼用してもよい。
[0041] (スぺーサ）
図 9に示す液晶表示素子を含め、本発明に係る液晶表示素子は、一対の基板間に 、基板間ギャップを均一に保持するためのスぺーサが設けられていてもよい。
[0042] 本実施形態の液晶表示素子には、基板 1、 2間にスぺーサを挿入してある。このス ぺーサとしては、樹脂製又は無機酸化物製の球体を例示できる。また、表面に熱可 塑性の樹脂がコーティングしてある固着スぺーサも好適に用レ、られる。
[0043] 次に、液晶組成物にっレ、て説明する。液晶層を構成する液晶組成物は、ネマティ ック液晶混合物にカイラル材を 10〜40wt%添加したコレステリック液晶である。ここで 、カイラル材の添加量はネマティック液晶成分とカイラル材の合計量を 100wt%とした ときのィ直である。
[0044] ネマティック液晶としては従来公知の各種のものを用いることができる力 誘電率異 方性が 20以上あること力 駆動電圧の都合上好ましい。誘電率異方性が 20以上であ れば、駆動電圧が比較的低くできる。コレステリック液晶組成物としての誘電率異方 性（Δ ε )は、 20〜50あることが好ましい。
[0045] また、屈折率異方性（Δ η)は、 0.18〜0.24が好ましレ、。この範囲より小さいと、プレー ナ状態の反射率が低くなり、この範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での散乱 反射が大きくなる他、粘度もつられて高くなり、応答速度が低下する。
[0046] また、この液晶の厚みは、 3〜6 μ mくらいが好ましレ、。これより小さいとプレーナ状態 の反射率が低くなり、これより大きいと駆動電圧が高くなりすぎる。
次に、上記に示した内容のモノクロ 8階調、解像度 Q _ VGAの表示素子を作製し、 それを用いた本発明の実験例を説明する。
[0047] 液晶はプレーナ状態で緑色、フォーカルコニック状態で黒色を呈す。
ドライバ ICは、汎用の STNドライバである EPSON社製 S1D17A03 (160本出力）を 2つ と S1D17A04 (240本出力）を 1つ用いた。そして、 320出力側をデータ側、 240出力側を スキャン側として駆動回路を設定した。この時、必要に応じて、ドライバに入力する電 圧を安定化させるために、オペアンプのボルテージフォロアにより安定化させてもよ レ、。
[0048] このドライバ ICへの入力電圧は、図 2Bに示すものと同様である。図 2Cに示すように ON画素には ± 32V、 OFF画素には ± 24Vのパルス電圧が安定して印加され、非選 択の画素には ±4Vのパルス電圧が印加される。
[0049] 部分書換えの領域は約 3ms/lineの速度でスキャンし、非対象の領域は数〜数十 μ s/hne
レベルのスキャン速度により一瞬にスキャンを終える。その非対象の領域の画素には 全て ±24Vの電圧が印加される力 高速のためにクロストークが生じず、表示済みの 画像が保持された。部分書換えの領域では、所定のスキャン速度のため新たに表示 が更新された。
[0050] なお，本発明はコレステリック液晶以外にも，メモリ性を有する表示材料ならば同様 に応用でき，特に液晶の一種であれば，より好適に応用することが可能である。 以上説明したように、本発明のコレステリック液晶を用いた表示素子の駆動方法に よれば、安価な汎用ドライバによって、高速に部分的な画面の書換えができるように なること力ら、電子ペーパー等へ適用することにより、多大な効果をもたらすことがで きる。

Claims

請求の範囲
[1] 互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極と複数のデータ電極とを有し、該ス キャン電極を所定の順序で選択しながらドライバ ICによりパルス状の駆動電圧を印加 する表示素子の駆動方法において、既存の表示状態から部分的に書換える領域に 対して書換え可能な範囲を通常速度でスキャンし、既存の表示状態を保存する領域 をクロストークが発生しない速度に切替えてスキャンすることを特徴とする表示素子の 駆動方法。
[2] 前記ドライバ ICの電圧出力は単極性であることを特徴とする請求項 1に記載の表示 素子の駆動方法。
[3] 前記ドライバ ICは 2値出力の汎用 STNドライバを用い、前記スキャン電極をコモンモ ード、前記データ電極をセグメントモードとすることを特徴とする請求項 1〜2に記載 の表示素子の駆動方法。
[4] 既存の表示状態を保持する領域をスキャンする間も、部分的に書換える時の電圧 出力を保持していることを特徴とする請求項 1〜3に記載の表示素子の駆動方法。
[5] 部分的に書換える領域の中で局所的に既存の表示状態を保存する場合、前記ドラ ィバ ICに画像データを入力する前に書換え用画像と保存用画像を合成することを特 徴とする請求項:!〜 4に記載の表示素子の駆動方法。
[6] 前記表示素子はメモリ性を有する反射材料を用いて表示することを特徴とする請求 項 1〜5に記載の表示素子の駆動方法。
[7] 前記反射材料はコレステリック相を形成する液晶を用いていることを特徴とする請 求項 6に記載の表示素子の駆動方法。
[8] 互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極と複数のデータ電極とを有し、該ス キャン電極を所定の順序で選択しながらドライバ ICによりパルス状の駆動電圧を印加 する表示素子において、既存の表示状態から部分的に書換える領域に対して書換 え可能な範囲の通常速度でスキャンし、既存の表示状態を保存する領域をクロストー クが発生しない速度に切替えてスキャンすることを特徴とする表示素子。
[9] 前記ドライバ ICの電圧出力は単極性であることを特徴とする請求項 8に記載の表示 素子。
[10] 既存の表示状態を保持する領域をスキャンする間も、部分的に書換える時の電圧 出力を保持していることを特徴とする請求項 8に記載の表示素子。
[11] 部分的に書換える領域の中で局所的に既存の表示状態を保存する場合、前記ドラ ィバ ICに画像データを入力する前に書換え用画像と保存用画像を合成することを特 徴とする請求項 8〜 10に記載の表示素子。
[12] 前記表示素子はメモリ性を有する反射材料を用いて表示することを特徴とする請求 項 8〜： 11に記載の表示素子。
[13] 前記反射材料はコレステリック相を形成する液晶を用いていることを特徴とする請 求項 12に記載の表示素子。
[14] 請求項 8〜： 13記載の表示素子を搭載したことを特徴とする電子端末。
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