(57)【要約】  安価な汎用の単純マトリクスドライバを使用して複数ライン同時駆動を可能にした単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置が開示されており、メモリ性の表示材料を有する単純マトリクス型の表示素子10と、表示素子のスキャン電極を駆動するロウドライバ26と、表示素子のデータ電極を駆動するカラムドライバ27と、を備える表示装置であって、カラムドライバ27はセグメントモードの汎用単純マトリクスドライバで構成され、ロウドライバ26はセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバで構成され、表示素子への表示データの書込みは、ロウドライバおよびカラムドライバの出力を無効化し、ロウドライバをセグメントモードにした状態で、ロウドライバに選択ライン指定データを書込みおよびカラムドライバに画像データを書込んだ後、ロウドライバをコモンモードにした後、ロウドライバおよびカラムドライバの出力を有効にする。
2009050776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス型の表示素子と、
前記表示素子のスキャン電極を駆動するロウドライバと、
前記表示素子のデータ電極を駆動するカラムドライバと、を備える表示装置であって、
前記カラムドライバは、セグメントモードのマトリクスドライバで構成され、
前記ロウドライバは、セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバで構成され、
前記表示素子への表示データの書込みは、
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力を無効化し、前記ロウドライバを前記セグメントモードにした状態で、前記ロウドライバに選択ライン指定データを書込みおよび前記カラムドライバに画像データを書込んだ後、前記ロウドライバを前記コモンモードにした後、前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力を有効にすることにより行うことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ロウドライバに選択ライン指定データを書込むためのクロックは、前記カラムドライバに画像データを書込むクロックと共通であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化は、前記セグメントモードのマトリクスドライバおよび前記セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバの出力電圧を所定値以下にするための制御信号を印加することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化は、前記セグメントモードのマトリクスドライバおよび前記セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバのドライバ出力用電源端子の電圧を所定値以下にすることにより行われることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化が完了してから前記ロウドライバを前記セグメントモードにする動作を開始するまでの時間は１μｓ以上であり、前記ロウドライバの前記セグメントモードへの変更が完了してから前記ロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよび前記カラムドライバへの画像データの書込みを開始するまでの時間は１μｓ以上であり、前記ロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよび前記カラムドライバへの画像データの書込みが完了してから前記ロウドライバの前記コモンモードへの変更を開始するまでの時間は２μｓ以上であり、前記ロウドライバの前記コモンモードへの変更が完了してから前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の有効化を開始するまでの時間は１μｓ以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示素子は、コレステリック相を形成する液晶を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
初期階調状態はプレーナ状態であり、前記初期階調状態以外の階調状態は、前記プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態であり、混在比により中間調の値が決定されることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記表示素子は、画素に初期化電圧パルスを印加して初期階調状態にした後、初期化された画素に対して階調電圧パルスを印加して前記初期階調状態以外の階調状態にされ、
前記階調パルスの印加される累積時間が、階調状態の値に関係することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示素子は、複数の異なる反射光を呈する複数の表示素子が積層された積層構造を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
マトリクス型の表示素子の電極を駆動する単純マトリクスドライバであって、
セグメントモードとコモンモードの切替が可能であり、
表示素子への表示データの書込み時に、
出力を無効化した後、前記セグメントモードに変化し、選択ライン指定データを読み込んだ後、前記コモンモードに変化した後、出力を有効にするように動作することを特徴とする単純マトリクスドライバ。
【請求項１１】
マトリクス型の表示素子と、前記表示素子のスキャン電極を駆動するロウドライバと、前記表示素子のデータ電極を駆動するカラムドライバと、を備え、前記カラムドライバは、セグメントモードのマトリクスドライバで構成され、前記ロウドライバは、セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバで構成される表示装置の駆動方法であって、
前記表示素子への表示データの書込みを、
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力を無効化し、
前記ロウドライバを前記セグメントモードにした状態で、前記ロウドライバに選択ライン指定データを書込みおよび前記カラムドライバに画像データを書込み、
前記ロウドライバを前記コモンモードにし、
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力を有効にする、
ことにより行うことを特徴とする駆動方法。
【請求項１２】
前記ロウドライバに選択ライン指定データを書込むためのクロックは、前記カラムドライバに画像データを書込むクロックと共通であることを特徴とする請求項１１に記載の駆動方法。
【請求項１３】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化は、前記セグメントモードのマトリクスドライバおよび前記セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバの出力電圧を所定値以下にするための制御信号を印加することにより行われることを特徴とする請求項１１に記載の駆動方法。
【請求項１４】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化は、前記セグメントモードのマトリクスドライバおよび前記セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバのドライバ出力用電源端子の電圧を所定値以下にすることにより行われることを特徴とする請求項１１に記載の駆動方法。
【請求項１５】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化が完了してから前記ロウドライバを前記セグメントモードにする動作を開始するまでの時間は１μｓ以上であり、前記ロウドライバの前記セグメントモードへの変更が完了してから前記ロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよび前記カラムドライバへの画像データの書込みを開始するまでの時間は１μｓ以上であり、前記ロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよび前記カラムドライバへの画像データの書込みが完了してから前記ロウドライバの前記コモンモードへの変更を開始するまでの時間は２μｓ以上であり、前記ロウドライバの前記コモンモードへの変更が完了してから前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の有効化を開始するまでの時間は１μｓ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の駆動方法。
【請求項１６】
前記表示素子は、コレステリック相を形成する液晶を含むことを特徴とする請求項１１に記載の駆動方法。
【請求項１７】
初期階調状態はプレーナ状態であり、前記初期階調状態以外の階調状態は、前記プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態であり、混在比により中間調の値が決定されることを特徴とする請求項１６に記載の駆動方法。
【請求項１８】
前記表示素子は、画素に初期化電圧パルスを印加して初期階調状態にした後、初期化された画素に対して階調電圧パルスを印加して前記初期階調状態以外の階調状態にされ、
前記階調パルスの印加される累積時間が、階調状態の値に関係することを特徴とする請求項１７に記載の駆動方法。
【請求項１９】
前記表示素子は、複数の異なる反射光を呈する複数の表示素子が積層された積層構造を備えることを特徴とする請求項１１に記載の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置に関し、特にコレステリック液晶などのメモリ性の表示材料を有する単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各企業および大学などにおいて、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーの利用が期待されている応用分野として、電子書籍を筆頭に、モバイル端末機器のサブディスプレイやＩＣカードの表示部など、多様な応用形態が提案されている。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、高解像度といった優れた特徴を有している。【０００３】
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）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がらせん状のコレステリック相を形成する液晶である。【０００４】
図１Ａおよび図１Ｂは、コレステリック液晶の状態を説明する図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、コレステリック液晶を利用した表示素子１０は、上側基板１１と、コレステリック液晶層１２と、下側基板１３と、有する。コレステリック液晶には、図１Ａに示すように入射光を反射するプレーナ状態と、図１Ｂに示すように入射光を透過するフォーカルコニック状態と、があり、これらの状態は、無電界下でも安定してその状態が保持される。【０００５】
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λは、液晶の平均屈折率ｎ、らせんピッチｐから次の式で表される。【０００６】
λ＝ｎ・ｐ
一方、反射帯域Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎにより大きく異なる。【０００７】
プレーナ状態の時には、入射光が反射するので「明」状態、すなわち白を表示することができる。一方、フォーカルコニック状態の時には、下側基板１３の下に光吸収層を設けることにより、液晶層を透過した光が吸収されるので「暗」状態、すなわち黒を表示することができる。【０００８】
次に、コレステリック液晶を利用した表示素子の駆動方法を説明する。【０００９】
図２は、一般的なコレステリック液晶の電圧−反射特性の一例を示している。横軸は、コレステリック液晶を挟む電極間に所定のパルス幅で印加されるパルス電圧の電圧値（Ｖ）を表し、縦軸はコレステリック液晶の反射率（％）を表している。図２に示す実線の曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態のコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示し、破線の曲線ＦＣは、初期状態がフォーカルコニック状態のコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示す。【００１０】
図２において、電極間に所定の高電圧ＶＰ１００（例えば±３６Ｖ）を印加して、コレステリック液晶中に相対的に強い電界を発生させると、液晶分子のらせん構造は完全にほどけて、すべての分子が電界の方向に従うホメオトロピック状態になる。次に、液晶分子がホメオトロピック状態の時に、印加電圧をＶＰ１００から所定の低電圧（例えば、ＶＦ０＝±４Ｖ）に急激に低下させて、液晶中の電界を急激にほぼゼロにすると、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。【００１１】
一方、電極間に所定の低電圧ＶＦ１００ｂ（例えば、±２４Ｖ）を印加し、コレステリック液晶中の相対的に弱い電界を発生させると、液晶分子のらせん構造が完全には解けない状態になる。この状態において、印加電圧をＶＦ１００ｂから低電圧ＶＦ０に急激に低下させて、液晶中の電界を急激にほぼゼロにするか、あるいは強い電界を印加し緩やかに電界を除去した場合は、液晶分子のらせん軸が電極に平行になり、入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。【００１２】
また、中間的な強さの電界を印加し、急激に電界を除去すると、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。【００１３】
以上の現象を利用して、表示を行う。【００１４】
以上説明した電圧応答特性に基づく駆動方法の原理を、図３Ａから図３Ｃを参照して説明する。【００１５】
図３Ａは電圧パルスのパルス幅が数十ｍｓの場合のパルス応答特性を示し、図３Ｂは電圧パルスのパルス幅が２ｍｓの場合のパルス応答特性を示し、図３Ｃは電圧パルスのパルス幅が１ｍｓの場合のパルス応答特性を示す。それぞれの図において、上側にはコレステリック液晶に印加される電圧パルスが示され、下側には電圧−反射率特性が示され、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は反射率（％）を表す。液晶の駆動パルスとしてよく知られているように、電圧パルスは、分極による液晶の劣化を防止するために、正極性と負極性のパルスを組み合わせている。【００１６】
図３Ａに示すように、パルス幅が大きい場合には、実線で示すように、初期状態がプレーナ状態だと、電圧をある範囲に上げると、フォーカルコニック状態となり、さらに電圧を上げると、再度プレーナ状態となる。破線で示すように、初期状態がフォーカルコニック状態だと、パルス電圧を上げるにつれて次第にプレーナ状態になる。【００１７】
パルス幅が大きい場合に、初期状態がプレーナ状態とフォーカルコニック状態のいずれでも必ずプレーナ状態になるパルス電圧は、図３Ａでは±３６Ｖである。また、この中間のパルス電圧では、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になり、中間調が得られる。【００１８】
一方、図３Ｂに示すように、パルス幅が２ｍｓの場合には、初期状態がプレーナ状態では、パルス電圧が１０Ｖでは反射率は変化しないが、それ以上大きな電圧になるとプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になり、反射率が低下する。反射率の低下量は電圧が大きくなるに従って大きくなるが、３６Ｖよりさらに大きな電圧になると反射率の低下量は一定となる。これは、初期状態がプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態でも同じである。従って、初期状態がプレーナ状態である場合に、パルス幅が２ｍｓでパルス電圧が２０Ｖの電圧パルスを１回印加すると、反射率はある程度低下する。このようにしてプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態で反射率が少し低下した状態で、パルス幅が２ｍｓでパルス電圧が２０Ｖの電圧パルスをさらに印加すると、反射率はさらに低下する。これを繰り返すと、反射率は所定値まで低下する。【００１９】
図３Ｃに示すように、パルス幅が１ｍｓの場合には、パルス幅が２ｍｓの場合と同様に、電圧パルスを印加することにより反射率が低下するが、反射率の低下具合はパルス幅が２ｍｓの場合と比べて小さい。【００２０】
以上のことから、数十ｍｓのパルス幅で３６Ｖのパルスを印加すればプレーナ状態になり、２ｍｓのパルス幅で十数Ｖから２０Ｖ程度のパルスを印加すればプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になって反射率が低下し、反射率の低下量は、パルスの累積時間に関係すると考えられる。【００２１】
コレステリック液晶による多階調表示方法については各種の駆動方法が提案されている。コレステリック液晶の多階調表示の駆動方法は、ダイナミック駆動とコンベンショナル駆動の２つの方法に分けられる。【００２２】
特許文献１は、ダイナミック駆動法を記載している。しかし、ダイナミック駆動法は、駆動波形が複雑なため、複雑な制御回路およびドライバＩＣを必要とし、パネルの透明電極も低抵抗ものが必要であるため、製造コストが高くなるという問題がある。また、ダイナミック駆動法は、消費電力も大きいという問題がある。【００２３】
非特許文献１は、コンベンショナル駆動法を記載している。非特許文献１は、液晶特有の累積時間を利用し、短いパルスを印加する回数を調整することで、徐々にプレーナ状態からフォーカルコニック状態へ、あるいはフォーカルコニックからプレーナ状態へ準動画レートの比較的高速で駆動する方法を記載している。【００２４】
しかし、非特許文献１に記載された駆動方法では、準動画レートの高速であるため駆動電圧が５０〜７０Ｖと高くなるため、それがコストアップの要因となる。さらに、非特許文献１に記載された"Two phase cumulative drive scheme"は、"preparation phase"と"selection phase"の２つのステージを用いてプレーナ状態への累積時間とフォーカルコニック状態への累積時間の２方向の累積時間をもちいるため、表示品質の問題がある。また、細かいパルスを何度も印加するため、非特許文献１に記載された駆動方法では、消費電力が大きいという問題もある。【００２５】
特許文献２および３は、フォーカルコニック状態へのリセットを応用した早送りモードの駆動方法を記載している。この駆動方法は、上記の駆動方法に比べて、比較的高いコントラストが得られるという利点があるが、リセット後の書込みは汎用ＳＴＮドライバＩＣでは困難な高電圧を必要とし、さらにはプレーナ状態へ向けた累積書込みになるため、半選択・非選択画素へのクロストークが問題になる。他に、この駆動方法も、細かいパルスを何度も印加するため、消費電力が大きいという問題がある。【００２６】
コンベンショナル駆動法で累積時間を利用して階調を設定する場合、上記のように、短いパルスの印加回数を調整する方法に加えて、パルス幅を異ならせる方法が考えられる。パルス幅を異ならせる方法の方が、短いパルスの印加回数を調整するよりも、消費電力を抑制する上では有利である。以下、パルス幅を異ならせて累積時間を変化させすることにより階調を設定する方法をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)法と称する。【００２７】
特許文献４は、コレステリック液晶ではないが、液晶表示装置でパルス幅の異なる正極パルスおよび負極パルスを印加する構成を記載している。図４Ａから図４Ｃは、特許文献４に記載されたパルス幅の異なるパルスの例を示しており、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃの順でパルス幅が長くなる。図４Ａから図４Ｃに示したパルスは、１単位のパルスの長さが等しく、パルス幅の異なる正極パルスと負極パルスを有する。このようなパルスを利用することにより、液晶の分極による劣化が防止できる。【００２８】
上記のように、累積時間を異ならせて階調を異ならせる場合、短いパルスを印加する回数を異ならせる方法と、パルス幅を異ならせる方法（ＰＷＭ法）がある。前者では図３ｂ，図３ｃに示すような電圧を，また後者では図５に示すような電圧を画素に印加する。コレステリック液晶では、正負にかかわらず大きな電圧を印加すると状態が変化する。コレステリック液晶を利用した液晶表示装置では、横方向に伸びる１スキャンラインずつ書込みを行い、書き込むスキャンラインをシフトする動作を繰り返す。そのため、選択したスキャンラインをグランドレベルに、他の非選択スキャンラインに中程度の電圧（例えば１５Ｖ）を印加する。縦方向に伸びるデータラインには、大きな電圧（２０Ｖ）のパルスを印加するが、パルス幅以外の部分の電圧をグランドにすると、非選択スキャンラインの画素で逆極性の大きな電圧（−１５Ｖ）が印加されることになり、液晶の状態が変化する。このような変化を防止するため、コレステリック液晶を利用した液晶表示装置では、図５に示すように、正極フェーズでは、ベース電圧が＋１０Ｖで、パルス電圧が＋２０Ｖ、負極フェーズでは、ベース電圧が−１０Ｖで、パルス電圧が−２０Ｖのパルスを使用する。これにより、非選択スキャンラインの画素には＋５Ｖまたは−５Ｖが印加されることになり、液晶の状態が変化することはない。選択スキャンラインでは、パルス部分では＋２０Ｖまたは−２０Ｖが印加され、それ以外のベース部分では＋１０Ｖまたは−１０Ｖが印加される。【００２９】
図６は、コレステリック液晶などのメモリ性の表示材料を有する単純マトリクス型の表示素子１０を使用した従来例の表示装置の全体構成を示す図である。例えば、表示素子１０は、Ａ４判ＸＧＡ仕様で、１０２４×７６８画素を有する。電源２１は、例えば３Ｖ〜５Ｖの電圧を出力する。昇圧部２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのレギュレータにより、電源２１からの入力電圧を３６Ｖ〜４０Ｖに昇圧する。多電圧生成部２３は、昇圧された電圧からロウドライバ（コモンドライバ）２６およびカラムドライバ（セグメントドライバ）２７に供給する複数の電圧を生成する。クロック源２４は、各部の制御に使用するクロックを出力する。ドライバ制御回路２５は、いくつかの制御信号を出力してロウドライバ２６およびカラムドライバ２７の制御を行う。走査（スキャン）ラインデータＳＬＤは、ロウドライバ２６がラッチして順にシフトさせるデータである。データ取り込みクロックＸＣＬＫは、カラムドライバ２７が内部で画像データを転送するためのクロックである。フレーム開始信号ＤＩＯは表示ラインの更新を指示する信号である。パルス極性制御信号ＦＲは、印加電圧の極性反転信号である。スキャンシフト信号ＬＰ_ＣＯＭはロウドライバ２６において表示ラインの更新を指示する信号である。／ＤＳＰＯＦは、印加電圧の強制オフ（ＯＦＦ）信号である。カラムデータラッチ信号ＬＰ_ＳＥＧは、カラムドライバ２７において表示ラインの更新を指示する信号である。カラムドライバ２７には、画像データが入力される。【００３０】
ロウドライバ（コモンドライバ）２６は７６８本のスキャンラインを駆動し、カラムドライバ（セグメントドライバ）２７は１０２４本のデータラインを駆動する。ＲＧＢの各画素に与える画像データが異なるため、カラムドライバ２７は各データラインを独立して駆動する。ロウドライバ２６は、ＲＧＢのラインを共通に駆動する。ロウドライバ（コモンドライバ）２６およびカラムドライバ（セグメントドライバ）２７は、それぞれ汎用の２値出力の単純マトリクスドライバが使用される。広く使用されているドライバＩＣには、コモンドライバ用ＩＣおよびセグメントドライバ用ＩＣがあり、さらにモード切替端子に印加する電圧に応じて、コモンドライバとしてもセグメントドライバとしても使用可能なＩＣがある。【００３１】
図７は、図６の従来の表示装置における階調書込み動作の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。ＬＰ_ＣＯＭおよびＬＰ_ＳＥＧを印加して表示ラインを更新すると、ＸＣＬＫに応じて１ライン分のデータをカラムドライバ２７に供給し、１０２４個の画素データをシフトして１ライン分の画素データが揃った時点でＬＰ_ＣＯＭおよびＬＰ_ＳＥＧを印加すると、ロウドライバ２６は１スキャンラインに正極フェーズのパルスを出力し、カラムドライバ２７は、１０２４本のデータラインに１ライン分の画像データに対応した正極フェーズのパルスを出力する。正極フェーズのパルスの印加が終了すると、負極フェーズのパルスの印加を行う。これと並行して、上記と同様に次の１ライン分の画素データを供給する。以下、同様の処理を繰り返して、全画面に表示データに応じた正極および負極フェーズのパルスの印加を行う。階調レベルに対応したパルスの累積印加時間を、パルス数で調整する場合は、各データラインごとに印加するパルスの回数を変化させ、パルス長で調整する場合は、各データラインごとに印加するパルス幅を変化させる。【００３２】
なお、全画素をプレーナ状態にするリセット処理では、全画素に高電圧（例えば３６Ｖ）でパルス幅の広い正極および負極フェーズで対称のパルスの印加を行う。【００３３】
図７に示した駆動方法は広く知られているので、これ以上の説明は省略する。【００３４】
コレステリック液晶を利用した表示装置では、プレーナ状態から中間調レベルに変化させるために印加する階調パルスとしてカラムドライバ（セグメントドライバ）およびロウドライバ（コモンドライバ）は、例えば図８Ａに示すようなパルスを出力する。このようなパルスを印加することにより、画素には図８Ｂに示すような電圧が印加される。【００３５】
カラムドライバには、Ｖ０として２０Ｖが、Ｖ２１ＳおよびＶ３４Ｓとして１０Ｖが、供給され、図８Ａに示すように、正極フェーズ（ＦＲ＝１）では正パルスが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では負パルスが、出力される。【００３６】
ロウドライバには、Ｖ０として２０Ｖが、Ｖ２１Ｃとして１５Ｖが、Ｖ３４１Ｃとして５Ｖが、供給され、図８Ａに示すように、正極フェーズ（ＦＲ＝１）では負パルスが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では正パルスが、出力される。【００３７】
図８Ａのようなパルスが印加されることにより、スキャンラインが選択状態（コモンがオン）で、データラインも選択状態（セグメントがオン）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては２０Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−２０Ｖが印加される。スキャンラインが選択状態（コモンがオン）で、データラインが非選択状態（セグメントがオフ）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては１０Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−１０Ｖが印加される。スキャンラインが非選択状態（コモンがオフン）で、データラインが選択状態（セグメントがオン）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては５Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−５Ｖが印加される。スキャンラインが非選択状態（コモンがオフン）で、データラインが非選択状態（セグメントがオフ）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては−５Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では５Ｖが印加される。【００３８】
前述のように、図６の表示装置のロウドライバおよびコモンドライバは、汎用の単純マトリクスドライバＩＣで構成するのが一般的である。汎用ドライバＩＣには、セグメントドライバ用ＩＣおよびコモンドライバ用ＩＣのほかに、端子に印加する電圧レベルによりセグメントドライバとして使用するかコモンドライバとして使用するかが選択可能なＩＣがある。そのようなＩＣは、例えば、セイコーエプソン社製ＳＴＮ液晶ドライバS1D17A03/S1D17A04である。【００３９】
図９は、セグメントドライバとして使用するかコモンドライバとして使用するかが選択可能なモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのブロック構成および入出力信号を示す図である。セグメントドライバおよびコモンドライバとして使用するため、シフトレジスタ、データレジスタおよびラッチを有している。【００４０】
図１０Ａは、図９のモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのセグメントモード時の入力信号と出力電圧の関係を示す図であり、図１０Ｂは、図９のモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのコモンモード時の入力信号と出力電圧の関係を示す図である。【００４１】
図１０Ａに示すように、セグメントモード時のドライバは、出力制御信号／ＤＳＰＯＦが「高（ＨＩＧＨ：１）」の時にデータラッチ信号に応じた出力を行い、／ＤＳＰＯＦが「低（ＬＯＷ：０）」の時には出力は所定値Ｖ５（例えばＧＮＤ）になる。データラッチ信号が”１”で、極性制御信号ＦＲが”１”の時にはＶ０（２０Ｖ）を出力し、極性制御信号ＦＲが”０”の時にはグランドレベルＶ５（ＧＮＤ）を出力し、データ信号が”０”で、極性制御信号ＦＲが”１”の時にはＶ２１（１０Ｖ）を、極性制御信号ＦＲ”０”の時にはＶ３４（１０Ｖ）を出力する。ここで、Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４は、外部からドライバに供給される電圧であり、Ｖ０≧Ｖ２１≧Ｖ３４≧ＧＮＤの制限条件を満たす必要がある。【００４２】
図１０Ｂに示すように、コモンモード時のドライバは、出力制御信号／ＤＳＰＯＦが「高（ＨＩＧＨ：１）」の時にデータラッチ信号に応じた出力を行い、／ＤＳＰＯＦが「低（ＬＯＷ：０）」の時には出力は所定値Ｖ５（例えばＧＮＤ）になる。データ信号が”１”で、極性制御信号ＦＲが”１”の時にはＶ５（ＧＮＤ）を出力し、極性制御信号ＦＲが”０”の時にはＶ０（２０Ｖ）を出力し、データ信号が”０”で、極性制御信号ＦＲが”１”の時にはＶ２１（１５Ｖ）を、極性制御信号ＦＲ”０”の時にはＶ３４（５Ｖ）を出力する。Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４は、外部からドライバに供給される電圧であり、Ｖ０≧Ｖ２１≧Ｖ３４≧ＧＮＤの制限条件を満たす必要がある。【００４３】
図１１は、図９のモード選択機能付き単純マトリクスドライバを使用して構成した表示装置の構成を示すブロック図である。図１１では、表示素子１０、ドライバ制御回路２５、単純マトリクスドライバで構成されたロウドライバ２６および単純マトリクスドライバで構成されたカラムドライバ２７のみを示しており、他の部分は図示を省略している。【００４４】
図１１に示すように、ロウドライバ２６のモード選択端子Ｓ／ＣはＧＮＤに接続され、コモンモードに設定される。カラムドライバ２７のモード選択端子Ｓ／ＣはＨＩＧＨ端子に接続され、セグメントモードに設定される。パルス極性制御信号ＦＲおよび出力制御信号／ＤＳＰＯＦは、２つのドライバに共通に入力される。カラムドライバ２７のＸＳＣＬ端子には画像データのシフトクロックが入力され、ＬＰ端子にはラッチパルスが入力される。このラッチパルスはロウドライバ２６のＬＰ端子にも入力され、ラインシフトクロックとして作用する。カラムドライバ２７のデータ入力端子（８ビット入力であればＤ０−Ｄ７）には画像データが入力される。ロウドライバ２６のイネーブル端子ＥＩＯ１には、スキャンラインデータＳＬＤが入力される。ＳＬＤは、通常のスキャン動作であれば、開始時に１になり、以後０の状態に維持される。他の端子についての説明は省略する。また、制御信号は、基本的には図７と同じなので、詳しい説明は省略する。【００４５】
【特許文献１】特開２００１−２２８４５９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】特開平４−６２５１６号公報
【非特許文献１】Y.-M. Zhu, D-K. Yang, Cumulative Drive Schemes for Bistable Reflective Cohlesteric LCDs, SID 98 DIGEST, pp798-801, 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４６】
単純マトリクスのコレステリック液晶表示装置のコモンドライバの標準的な動作シーケンスは、最初に１番目のスキャン電極Ｙiを書込みラインとして選択した後、ラインシフトクロックを入力することで選択ラインを順次移動させる。このように、表示ラインを１ラインずつ書き込むのは非常に容易に行える。【００４７】
横線、白または黒の帯部など、画像データが同一のラインを同時に書き込めば、表示装置における書込み速度を向上できるので、このような書込み処理を可能にすることが要求されている。図１２Ａおよび図１２Ｂは、このような書込み処理を説明する図である。図１２Ａは、画像データが同一の２ラインを同時に書き込む場合を示す。図１２Ｂは、帯状のパターンの黒部分をなす多数のラインを同時に書き込む場合を示す。【００４８】
本出願人は、上記のように選択ラインを順に移動するのではなく、コモンドライバで任意のスキャン電極Ｙkから書込みを行うシーケンスを実現する発明を、特願２００７−８０５７９８で出願している。この発明によれば、最初に１番目のスキャン電極Ｙiを書込みラインとして選択した後、表示素子の応答時間よりも十分に周期の短いラインシフトクロックを連続して入力することで、選択ラインをＹiまで表示を変化させずに移動する。【００４９】
しかしながら、この方法では、書込みを行うべき選択ラインをランダムに設定するには、（１）選択ラインの指定データをシリアル化する必要があり、（２）選択ラインか選択ラインでないかによってクロック周波数を高周波数にするかしないかを制御する必要があるため、回路が複雑になる。そのため、この方法は、複雑な回路を必要としない連続したラインの頭出しには使用できても、それ以外に適用するのはコスト的に問題があった。【００５０】
本発明は、単純マトリクスのコレステリック液晶表示素子の駆動制御装置において、書込みを行うべき複数の連続していないラインをランダムに選択可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
上記目的を実現するため、本発明の表示装置は、カラムドライバをセグメントモードの汎用単純マトリクスドライバで構成し、ロウドライバをセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバで構成し、表示素子への表示データの書込みは、ロウドライバおよびカラムドライバの出力を無効化し、ロウドライバをセグメントモードにした状態で、ロウドライバに選択ライン指定データを書込みおよびカラムドライバに画像データを書込んだ後、ロウドライバをコモンモードにした後、ロウドライバおよびカラムドライバの出力を有効にすることにより行うことを特徴とする。【００５２】
本発明によれば、セグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバをロウドライバとして使用して、ドライバの出力有効／無効およびロウドライバのモード選択を適切に制御することにより、書込みを行うべき複数の連続していないラインを、ラインシフトクロックの周波数を制御することなく、ランダムに選択可能になる。【００５３】
セグメントモードのドライバにおいて、画像データを供給する代わりに選択ライン指定データを供給すれば、選択ライン指定データに対応した出力を容易に行うことができる。しかし、前述のように、汎用単純マトリクスドライバは供給する電圧の制約条件を有しており、セグメントモードに設定した汎用単純マトリクスドライバはコモンモードの電圧の制約条件を満たすことができない。従って、セグメントモードのドライバをそのままコモンドライバとして、言い換えればロウドライバとして使用することはできない。【００５４】
そこで、本発明では、ロウドライバをセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバで構成し、選択ライン指定データを供給する時にはセグメントモードに設定し、選択ライン指定データの書込みが完了した時点でコモンモードに設定して出力を行う。【００５５】
従来、セグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバを使用する場合、モード切替端子に所定の電圧を印加して、セグメントモードとコモンモードのいずれかで使用し、装置に組み込んだ後モード変更することは行われていなかった。これは、ドライバのモード切替時にはノイズが発生するためである。コレステリック液晶のようなメモリ性のある表示材料を使用する表示素子は、メモリ性があるため、ノイズの表示への影響が大きい。図７に示すように、画像データのドライバへの書き込みと並行してドライバからの出力が行われており、ドライバからの出力が行われている時にモードの切替を行うと、モード切替に起因するノイズが表示に影響し、表示品質を劣化させる。【００５６】
そこで、本発明では、ロウドライバをセグメントモードに設定して選択ライン指定データを書き込んでいる間はカラムドライバとロウドライバの両方の出力を無効化することにより、モード切替に起因するノイズが表示に影響しないようにする。【００５７】
ドライバの出力の有効化／無効化およびモード切替に起因するノイズが十分に小さくなるにはある程度の時間が必要であることが判明した。そこで、ロウドライバおよびカラムドライバの出力の無効化が完了してからロウドライバをセグメントモードにする動作を開始するまでの時間は１μｓ以上であり、ロウドライバのセグメントモードへの変更が完了してからロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよびカラムドライバへの画像データの書込みを開始するまでの時間は１μｓ以上であり、ロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよびカラムドライバへの画像データの書込みが完了してからロウドライバのコモンモードへの変更を開始するまでの時間は２μｓ以上であり、ロウドライバのコモンモードへの変更が完了してからロウドライバおよびカラムドライバの出力の有効化を開始するまでの時間は１μｓ以上であることが望ましい。【００５８】
ノイズの影響が低減されるように上記のような時間を設ける必要があるので、書込み速度はその分だけ低下する。このため、動画を表示する通常のＳＴＮ液晶表示装置には適用するのは現状では難しいが、電子ペーパーに使用されるコレステリック液晶表示装置であれば、ライン駆動周期が通常のＳＴＮ液晶表示装置に比べて１０００倍程度長くても許容されるため、書込み速度の低下は問題ない。【００５９】
ロウドライバに選択ライン指定データを書込むためのクロックは、カラムドライバに画像データを書込むクロックと共通でよい。【００６０】
ロウドライバおよびカラムドライバの出力を無効化は、セグメントモードの汎用単純マトリクスドライバおよびセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバの出力電圧を所定値以下にするための制御信号を印加することにより行う。また、ロウドライバおよびカラムドライバの出力を無効化は、セグメントモードの汎用単純マトリクスドライバおよびセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバのドライバ出力用電源端子の電圧を所定値以下にすることにより行うことも可能である。【００６１】
本発明は、メモリ性のある表示材料を使用する表示装置であれば適用可能であるが、特にコレステリック相を形成する液晶を使用する電子ペーパーのような表示装置に適用するのが好ましい。【００６２】
コレステリック相を形成する液晶を使用する表示装置では、初期階調状態はプレーナ状態であり、初期階調状態以外の階調状態は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態であり、混在比により中間調の値が決定される。表示素子は、画素に初期化電圧パルスを印加して初期階調状態にした後、初期化された画素に対して階調電圧パルスを印加して初期階調状態以外の階調状態にされ、階調パルスの印加される累積時間が、階調状態の値に関係する。表示素子は、複数の異なる反射光を呈する複数の表示素子が積層された積層構造を備えることにより、カラー表示が可能である。【００６３】
また、本発明の異なる態様として、セグメントモードとコモンモードの切替が可能であり、表示素子への表示データの書込み時に、出力を無効化した後、セグメントモードに変化し、選択ライン指定データを読み込んだ後、コモンモードに変化した後、出力を有効にするように動作することを特徴とするロウドライバを実現してもよい。このようなロウドライバが提供されるならば、本発明の表示装置を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１Ａ】図１Ａは、コレステリック液晶のプレーナ状態を説明する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、コレステリック液晶のフォーカルコニック状態を説明する図である。
【図２】図２は、パルス電圧によるコレステリック液晶の状態変化を説明する図である。
【図３Ａ】図３Ａは、コレステリック液晶に印加する大きな電圧と広いパルス幅のパルスによる反射率の変化を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、コレステリック液晶に印加する中間電圧と狭いパルス幅のパルスによる反射率の変化を説明する図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、コレステリック液晶に印加する中間電圧とより狭いパルス幅のパルスによる反射率の変化を説明する図である。
【図４Ａ】図４Ａは、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が狭い例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が中位の例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が広い例を示す図である。
【図５】図５は、コレステリック液晶に印加する対称パルスの例を示す図である。
【図６】図６は、コレステリック液晶を使用する従来の表示装置の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、従来の表示装置の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、表示装置における汎用セグメントドライバと汎用コモンドライバの出力パルスを示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの出力パルスによる液晶の印加電圧を示す図である。
【図９】図９は、汎用の単純マトリクスドライバの構成を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、汎用の単純マトリクスドライバのセグメントモード時の出力電圧を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、汎用の単純マトリクスドライバのコモンモード時の出力電圧を示す図である。
【図１１】図１１は、汎用の単純マトリクスドライバを使用した従来の表示装置の概略構成を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、複数ライン同時駆動例を説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、複数ライン同時駆動例を説明する図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態のカラー表示装置のコレステリック液晶素子の積層構造を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態のカラー表示装置の１個のコレステリック液晶素子の構造を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１実施形態のカラー表示装置の概略構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態の表示装置の階調書込み動作を説明する図である。
【図１７】図１７は、第１実施形態の表示装置の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の第２実施形態のカラー表示装置の概略構成を示す図である。
【図１９】図１９は、第２実施形態の表示装置の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。
【図２０】図２０は、本発明の第３実施形態のカラー表示装置の概略構成を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第４実施形態のカラー表示装置の概略構成を示す図である。
【図２２】図２２は、第４実施形態の表示装置の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１０    表示素子
２１    電源
２２    昇圧部
２５    ドライバ制御回路
２６    ロウドライバ（単純マトリクスドライバ）
２７    カラムドライバ（単純マトリクスドライバ）
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。【００６７】
図１３は、本発明の実施形態で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図１３に示すように、この表示素子１０は、見る側から順番に、青（ブルー）用パネル１０Ｂ、緑（グリーン）用パネル１０Ｇ、および赤（レッド）用パネル１０Ｒの３枚のパネルが積層されており、レッド用パネル１０Ｒの下側には光吸収層１７が設けられている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、同じ構成を有するが、パネル１０Ｂは反射の中心波長が青色（約４８０ｎｍ）、パネル１０Ｇは反射の中心波長が緑色（約５５０ｎｍ）、パネル１０Ｒは反射の中心波長が赤色（約６３０ｎｍ）になるように、液晶材料およびカイラル材が選択され、カイラル材の含有率が決定されている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、青層用制御回路１８Ｂ、緑層用制御回路１８Ｇおよび赤層用制御回路１８Ｒで、それぞれ駆動される。【００６８】
図１４は、１枚のパネル１０Ａの基本構成を示す図である。実施形態で使用するパネルについて、図１４を参照して説明する。【００６９】
図１４に示すように、表示素子１０Ａは、上側基板１１と、上側基板１１の表面に設けられた上側電極層１４と、下側基板１３の表面に設けられた下側電極層１５と、シール材１６と、を有する。上側基板１１と下側基板１３は、電極が対向するように配置され、間に液晶材料を封入した後シール材１６で封止される。なお、液晶層１２内にスペーサが配置されるが図示は省略している。上側電極層１４と下側電極層１５の電極には、駆動回路１８から電圧パルス信号が印加され、それにより液晶層１２に電圧が印加される。液晶層１２に電圧を印加して、液晶層１２の液晶分子をプレーナ状態またはフォーカルコニック状態にして表示を行う。【００７０】
上側基板１１と下側基板１３は、いずれも透光性を有しているが、パネル１０Ｒの下側基板１３は不透光性でもよい。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（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などのフィルム基板を使用してもよい。【００７１】
上側電極層１４と下側電極層１５の電極の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO: Indium Tin Oxide)が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物(IZO: Indium Zic Oxide)などの透明導電膜を使用することが可能である。【００７２】
上側電極層１４の透明電極は、上側基板１１上に互いに平行な複数の帯状の上側透明電極として形成され、下側電極層１５の透明電極は、下側基板１３上に互いに平行な複数の帯状の下側透明電極として形成されている。そして、上側基板１１と下側基板１３は、基板に垂直な方向から見た時に、上側電極と下側電極が交差するように配置され、交差部分に画素が形成される。電極上には絶縁性のある薄膜が形成される。この薄膜が厚いと駆動電圧を高くする必要がある。逆に、薄膜がないとリーク電流が流れるため、消費電力が増大するという問題を生じる。ここでは、薄膜は比誘電率が約５であり、液晶よりもかなり低いため、薄膜の厚さは約０．３μｍ以下とするのが適している。【００７３】
なお、この絶縁性薄膜は、ＳｉＯ2の薄膜、あるいは配向安定化膜として知られているポリイミド樹脂、アクリル樹脂などの有機膜で実現できる。【００７４】
上記のように、液晶層１２内にスペーサが配置され、上側基板１１と下側基板１３の間隔、すなわち液晶層１２の厚さを一定にする。スペーサは、一般に樹脂製または無機酸化物製の球体であるが、基板表面に熱可塑性の樹脂をコーティングした固着スペーサを使用することも可能である。このスペーサによって形成されるセルギャップは３．５μｍ〜６μｍの範囲が適正である。セルギャップがこの値より小さいと反射率が低下して暗い表示になり、逆のこの値より大きいと駆動電圧が上昇する。【００７５】
液晶層１２を形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１０〜４０重量％（ｗｔ％）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％とした時の値である。【００７６】
ネマティック液晶としては、従来から公知の各種のものを使用可能であるが、誘電率異方性（Δε）が１５〜３５の範囲の液晶材料であることが望ましい。誘電率異方性が１５以上であれば、駆動電圧が比較的低くなり、この範囲より大きいと駆動電圧自体は低下するが比抵抗が小さくなり、特に高温時の消費電力が増大する。【００７７】
また、屈折率異方性（Δｎ）は、０．１８〜０．２４であることが望ましい。屈折率異方性が、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のに加えて、粘度も高くなり、応答速度が低下する。【００７８】
図１５は、本発明の第１実施形態の表示装置の構成を示す図である。図１５は、図１１に対応する図であり、図示していないが他にも図６に示す要素などが含まれる。【００７９】
図１５に示すように、本実施形態の表示装置は、ドライバ制御回路２５と、ロウドライバ２６と、カラムドライバ２７と、表示素子１０と、を有する。【００８０】
表示素子１０は、Ａ４判ＸＧＡ仕様で、１０２４×７６８画素を有するドライバ制御回路２５は、クロック源２４からの基本クロックおよび画像データに基づいて制御信号を生成して、ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７に供給する。【００８１】
ロウドライバ２６は７６８本のスキャンラインを駆動し、カラムドライバ２７は１０２４本のデータラインを駆動する。ＲＧＢの各画素に与える画像データが異なるため、カラムドライバ２７は各データラインを独立して駆動する。ロウドライバ２６は、ＲＧＢのラインを共通に駆動する。ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７は、図９に示したようなセグメントモードとコモンモードに切替可能な単純マトリクスドライバで構成される。カラムドライバ２７はセグメントモードのみで使用されるので、図１５に示すように、モード選択端子Ｓ／Ｃは高（ＨＩＧＨ）電圧端子に接続されている。ロウドライバ２６のモード選択端子Ｓ／Ｃには、ドライバ制御回路２５からのモード切替信号が入力され、セグメントモードとコモンモードが切替可能である。【００８２】
カラムドライバ２７のＸＳＣＬ端子、ＬＰ端子、／ＤＳＰＯＦ端子、ＦＲ端子およびデータ入力端子Ｄｎ（Ｄ０−Ｄ７）には、ドライバ制御回路２５から、画像データクロック、画像データ確定パルス、出力無効化信号／ＤＳＰＯＦ、パルス極性制御信号ＦＲおよび画像データが入力される。なお、ここでは画像データはドライバ制御回路２５から出力されるように示したが、表示データ生成回路からドライバ制御回路２５を介さずに直接カラムドライバ２７に入力されるようにしてもよい。【００８３】
ロウドライバ２６のＸＳＣＬ端子、ＬＰ端子、／ＤＳＰＯＦ端子、ＦＲ端子、Ｓ／Ｃ端子およびデータ入力端子Ｄｎ（Ｄ０−Ｄ７）には、ドライバ制御回路２５から、ラインデータクロック、ラインデータ確定パルス、出力無効化信号／ＤＳＰＯＦ、パルス極性制御信号ＦＲ、モード切替信号および選択ライン指定データＳＬＤが入力される。なお、ここでは選択ライン指定データＳＬＤはドライバ制御回路２５から出力されるように示したが、表示データ生成回路からドライバ制御回路２５を介さずに直接ロウドライバ２６に入力されるようにしてもよい。【００８４】
ドライバの他の端子は、本発明と直接関係しないので説明は省略する。【００８５】
次に、第１実施形態における画像の書込み動作を説明する。【００８６】
画像の書込み動作を行う前に、全画素に図３Ａに示した±３６Ｖの数十ｍｓ以上のパルス幅の電圧パルスを印加して、全画素をプレーナ状態にする。【００８７】
図１６は、実施形態の表示装置における階調書込み動作を説明する図である。図１６において、１駆動サイクルは、少なくとも１以上のスキャンライン（電極）にスキャンパルスが印加され、スキャンパルスが印加されたスキャンラインの画素に階調書込みパルスが印加されて階調が書き込まれる期間である。１駆動サイクルにおいてスキャンパルスが印加されるスキャンラインが複数の場合には、それら複数のラインは同一の画像データを有する。図１６に示すように、１駆動サイクルは、ドライバへのデータの転送とドライバからの電圧の出力の２つのステップを有し、出力ステップは、さらに正極フェーズと負極フェーズを有する。正極フェーズでは正極性の階調書込みパルスが出力され、負極フェーズでは負極性の階調書込みパルスが出力される。【００８８】
図７に示すように、従来例では、ドライバへのデータの転送とドライバからの電圧出力は少なくとも一部が並行して行われたが、本実施形態では、ドライバへのデータの転送とドライバからの電圧出力は順に行われ、並行しては行われない。【００８９】
図１７は、本実施形態における１駆動サイクルの動作を示すタイムチャートである。１駆動サイクルのデータ転送ステップは、次のステップＡからＦを有する。【００９０】
ステップＡでは、出力無効化信号／ＤＳＰＯＦを低（ＬＯＷ：０）にして、ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７の出力がＶ５（ＧＮＤ）になるようにする。【００９１】
ステップＢでは、モード切替信号を高（ＨＩＧＨ：１）にして、ロウドライバ２６をセグメントモードにする。【００９２】
ステップＣでは、ロウドライバ２６に選択ライン指定データＳＬＤを書き込む。この書込みは、８ビットの選択ライン指定データＳＬＤをラインシフトクロックに同期してロウドライバ２６に供給し、ロウドライバ２６はラインシフトクロックに同期して選択ライン指定データＳＬＤをデータレジスタに記憶することにより行う。【００９３】
ステップＤでは、モード切替信号を０にして、ロウドライバ２６をコモンモードにする。【００９４】
ステップＥでは、出力無効化信号／ＤＳＰＯＦを１にして、ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７の出力を有効にし、これに応じて選択ライン指定データＳＬＤに対応して選択ラインが設定される。【００９５】
ステップＦでは、カラムドライバ２７に画像データを書き込む。この書込みは、８ビットの画像データを画像データクロックに同期してカラムドライバ２７に供給し、カラムドライバ２７は画像データクロックに同期して画像データをデータレジスタに記憶することにより行う。【００９６】
図１７に示すように、ステップＡからＥはこの順に行われ、ステップＦはステップＢとステップＤの間に行われ、ステップＣとステップＦを並行に行うことも可能である。【００９７】
ステップＣおよびステップＦが完了した後、ステップＤおよびステップＥを行うことにより、出力ステップに入る。出力ステップでは、カラムドライバ２７はセグメントモードであり、ロウドライバ２６はコモンモードであるので、それぞれに従来と同じ電圧Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４を供給しておけば、コレステリック液晶の駆動に必要な電圧のパルスが出力できる。出力ステップの前半の正極フェーズではパルス極性制御信号ＦＲは１になり、正極性の階調書込みパルスが印加され、後半の負極フェーズではパルス極性制御信号ＦＲは０になり、負極性の階調書込みパルスが印加される。正極性の階調書込みパルスと負極性の階調書込みパルスは対称であり、階調レベルはパルス幅で制御される。なお、パルス幅の狭い正と負の階調書込みパルスを印加する回数により階調レベルを制御する場合には、パルス極性制御信号ＦＲをパルスの周期に対応させて１と０に変化させる。【００９８】
選択ライン指定データＳＬＤにおいて１の部分が選択ラインに設定されるので、１の部分が複数あれば複数のラインが選択される。しかも、選択ライン指定データＳＬＤは、１駆動サイクルごとに任意に設定可能であるから、選択ラインを任意に設定できる。【００９９】
以上説明したように、本実施形態では、ステップＡとステップＥの間のロウドライバ２６およびカラムドライバ２７の出力が無効化されている間に、ステップＢおよびステップＤのモード切替が行われるので、たとえモード切替に起因してノイズが発生しても、表示素子の表示は影響されない。【０１００】
図１８は、本発明の第２実施形態の表示装置の構成を示す図である。図１９は、第２実施形態の表示装置の１駆動サイクルの動作を示すタイムチャートである。第２実施形態でも、図１６に示すように、１駆動サイクルは転送ステップと出力ステップとを有する。なお、図１９では、転送ステップのみを示し、出力ステップは図示を省略している。【０１０１】
第２実施形態は、ラインデータクロックの代わりに画像データクロックを、ラインデータ確定パルスの代わりに画像データ確定パルスを、使用することが第１実施形態と異なり、他の部分は同じである。【０１０２】
ステップＣの開始と同一のタイミングでステップＦが開始され、ステップＤが開始される前に、ステップＣとステップＦの処理が同一タイミングで完了する。ステップＣでは、ロウドライバ２６は、８ビットの選択ライン指定データＳＬＤを、画像データクロックに同期して記憶する。【０１０３】
ここで、第２実施形態の表示装置を以下のような仕様で製作して動作を確認した。【０１０４】
表示素子１０は、ＸＧＡ仕様のコレステリック液晶表示素子で、データ電極が１０２４本、スキャン電極が７６８本である。【０１０５】
単純マトリクスドライバは、前述のセイコーエプソン製のＳＴＮ液晶ドライバＳ１Ｄ１７Ａ０３／Ｓ１Ｄ１７Ａ０４である。【０１０６】
ステップＡとステップＢの時間間隔は２μｓ、ステップＢとステップＣおよびステップＦの開始の時間間隔は２μｓ、ステップＦにおける画像データの最終８ビットの書込みから画像データ確定パルスの印加までの時間間隔は６μｓ、ステップＣおよびステップＦの完了からステップＤまでの時間間隔は２μｓ、ステップＤからステップＥまでの時間間隔は２μｓである。【０１０７】
このような条件で、所望の書込みが行え、表示素子１０の表示に顕著なノイズを生じないことを確認した。【０１０８】
なお、ステップＡとステップＢの時間間隔は１μｓ以上、ステップＢとステップＣおよびステップＦの開始の時間間隔は１μｓ以上、ステップＣおよびステップＦの完了からステップＤまでの時間間隔は２μｓ以上、ステップＤからステップＥまでの時間間隔は１μｓ以上であれば、正常な動作が可能である。【０１０９】
単純マトリクスドライバの中には、出力を無効化する制御信号を有さないものもある。次に説明する第３実施形態の表示装置は、そのような単純マトリクスドライバを使用した例である。【０１１０】
図２０は、本発明の第３実施形態の表示装置の構成を示す図である。なお、パルス極性制御信号ＦＲなどの信号は図示を省略している。駆動シーケンスは、第２実施形態と同じである。第３実施形態においては、図２０に示すように、出力無効化信号に応じてロウドライバ２６およびカラムドライバ２７を構成する２個の単純マトリクスドライバのドライバ出力用電源（ＶＤＤＨ、Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４、Ｖ５）をグランドレベル（ＧＮＤ）に設定する電源遮断回路３１が、設けられている。他の構成は第２実施形態と同じであるので、説明は省略する。【０１１１】
第１から第３実施形態では、ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７を構成する２個の単純マトリクスドライバとは別に、ドライバ制御回路２５を設けたが、図２１に示すように、ロウドライバ２６を構成する単純マトリクスドライバにドライバ制御回路２５を内蔵することも可能である。また、単純マトリクスドライバのベアチップとドライバ制御回路のベアチップを同一パッケージ内に収容して１チップ化することも可能である。【０１１２】
図２１は、本発明の第４実施形態の表示装置の構成を示す図である。第４実施形態では、パッケージ４１内にロウドライバ２６を構成する単純マトリクスドライバのベアチップとドライバ制御回路２５のベアチップを収容した。他の部分は、第２実施形態と同じである。ドライバ制御回路２５には、クロックＣＬＯＣＫと１駆動サイクルの開始を指示するＳＴＡＲＴ信号が入力され、ドライバ制御回路２５はこれらの信号に基づいて、図２２に示すような駆動シーケンスを行う制御信号を生成して出力する。クロックＣＬＯＣＫは、画像データクロックと同一周期であることが望ましい。【０１１３】
第４実施形態では、ＳＴＡＲＴ信号が入力されると、ステップＡおよびステップＢが自動的に実行され、外部からカラムドライバ２７に供給される画像データおよびロウドライバ２６に供給される選択ライン指定データを、画像データクロックに同期して連続して記憶し、画像データおよび選択ライン指定データが所定数に達した時点で、ステップＤおよびＥが自動的に実行される。【０１１４】
以上説明したように、本発明によれば、単純マトリクスドライバの制約条件Ｖ０≧Ｖ２１≧Ｖ３４≧Ｖ５を満たした上で、走査用ドライバ（ロウドライバ）として単純マトリクスドライバを使用して、複数ライン同時駆動が可能になり、書込み時間を短縮できる。【０１１５】
以上、本発明の実施例を説明したが、他にも各種の実施例が可能であるのはいうまでもない。例えば、本発明は、コレステリック液晶を使用した表示素子以外にも、メモリ性を有する単純マトリクス型の表示素子であれば、適用可能である。【０１１６】
また、各種の条件は、対象とする表示素子の仕様に応じて決定すべきであることは言うまでもない。
【図１Ａ】
2009050776.tif 000003
【図１Ｂ】
2009050776.tif 000004
【図２】
2009050776.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
2009050776.tif 000009
【図４Ｂ】
2009050776.tif 000010
【図４Ｃ】
2009050776.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
2009050776.tif 000015
【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2009050776.tif 000019
【図１１】
2009050776.tif 000020
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月8日(2010.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス型の表示素子と、
前記表示素子のスキャン電極を駆動するロウドライバと、
前記表示素子のデータ電極を駆動するカラムドライバと、を備える表示装置であって、
前記カラムドライバは、セグメントモードのマトリクスドライバで構成され、
前記ロウドライバは、セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバで構成され、
前記表示素子への表示データの書込みは、
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力を無効化し、前記ロウドライバを前記セグメントモードにした状態で、前記ロウドライバに選択ライン指定データを書込みおよび前記カラムドライバに画像データを書込んだ後、前記ロウドライバを前記コモンモードにした後、前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力を有効にすることにより行うことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ロウドライバに選択ライン指定データを書込むためのクロックは、前記カラムドライバに画像データを書込むクロックと共通であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化は、前記セグメントモードのマトリクスドライバおよび前記セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバの出力電圧を所定値以下にするための制御信号を印加することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化は、前記セグメントモードのマトリクスドライバおよび前記セグメントモードとコモンモードの切替可能なマトリクスドライバのドライバ出力用電源端子の電圧を所定値以下にすることにより行われることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の無効化が完了してから前記ロウドライバを前記セグメントモードにする動作を開始するまでの時間は１μｓ以上であり、前記ロウドライバの前記セグメントモードへの変更が完了してから前記ロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよび前記カラムドライバへの画像データの書込みを開始するまでの時間は１μｓ以上であり、前記ロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよび前記カラムドライバへの画像データの書込みが完了してから前記ロウドライバの前記コモンモードへの変更を開始するまでの時間は２μｓ以上であり、前記ロウドライバの前記コモンモードへの変更が完了してから前記ロウドライバおよび前記カラムドライバの出力の有効化を開始するまでの時間は１μｓ以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示素子は、コレステリック相を形成する液晶を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
初期階調状態はプレーナ状態であり、前記初期階調状態以外の階調状態は、前記プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態であり、混在比により中間調の値が決定されることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記表示素子は、画素に初期化電圧パルスを印加して初期階調状態にした後、初期化された画素に対して階調電圧パルスを印加して前記初期階調状態以外の階調状態にされ、
前記階調パルスの印加される累積時間が、階調状態の値に関係することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示素子は、複数の異なる反射光を呈する複数の表示素子が積層された積層構造を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
マトリクス型の表示素子の電極を駆動する単純マトリクスドライバであって、
セグメントモードとコモンモードの切替が可能であり、
表示素子への表示データの書込み時に、
出力を無効化した後、前記セグメントモードに変化し、選択ライン指定データを読み込んだ後、前記コモンモードに変化した後、出力を有効にするように動作することを特徴とする単純マトリクスドライバ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置に関し、特にコレステリック液晶などのメモリ性の表示材料を有する単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各企業および大学などにおいて、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーの利用が期待されている応用分野として、電子書籍を筆頭に、モバイル端末機器のサブディスプレイやＩＣカードの表示部など、多様な応用形態が提案されている。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、高解像度といった優れた特徴を有している。
【０００３】
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）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がらせん状のコレステリック相を形成する液晶である。
【０００４】
図１Ａおよび図１Ｂは、コレステリック液晶の状態を説明する図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、コレステリック液晶を利用した表示素子１０は、上側基板１１と、コレステリック液晶層１２と、下側基板１３と、有する。コレステリック液晶には、図１Ａに示すように入射光を反射するプレーナ状態と、図１Ｂに示すように入射光を透過するフォーカルコニック状態と、があり、これらの状態は、無電界下でも安定してその状態が保持される。
【０００５】
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λは、液晶の平均屈折率ｎ、らせんピッチｐから次の式で表される。
【０００６】
λ＝ｎ・ｐ
一方、反射帯域Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎにより大きく異なる。
【０００７】
プレーナ状態の時には、入射光が反射するので「明」状態、すなわち白を表示することができる。一方、フォーカルコニック状態の時には、下側基板１３の下に光吸収層を設けることにより、液晶層を透過した光が吸収されるので「暗」状態、すなわち黒を表示することができる。
【０００８】
次に、コレステリック液晶を利用した表示素子の駆動方法を説明する。
【０００９】
図２は、一般的なコレステリック液晶の電圧−反射特性の一例を示している。横軸は、コレステリック液晶を挟む電極間に所定のパルス幅で印加されるパルス電圧の電圧値（Ｖ）を表し、縦軸はコレステリック液晶の反射率（％）を表している。図２に示す実線の曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態のコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示し、破線の曲線ＦＣは、初期状態がフォーカルコニック状態のコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示す。
【００１０】
図２において、電極間に所定の高電圧ＶＰ１００（例えば±３６Ｖ）を印加して、コレステリック液晶中に相対的に強い電界を発生させると、液晶分子のらせん構造は完全にほどけて、すべての分子が電界の方向に従うホメオトロピック状態になる。次に、液晶分子がホメオトロピック状態の時に、印加電圧をＶＰ１００から所定の低電圧（例えば、ＶＦ０＝±４Ｖ）に急激に低下させて、液晶中の電界を急激にほぼゼロにすると、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。
【００１１】
一方、電極間に所定の低電圧ＶＦ１００ｂ（例えば、±２４Ｖ）を印加し、コレステリック液晶中の相対的に弱い電界を発生させると、液晶分子のらせん構造が完全には解けない状態になる。この状態において、印加電圧をＶＦ１００ｂから低電圧ＶＦ０に急激に低下させて、液晶中の電界を急激にほぼゼロにするか、あるいは強い電界を印加し緩やかに電界を除去した場合は、液晶分子のらせん軸が電極に平行になり、入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。
【００１２】
また、中間的な強さの電界を印加し、急激に電界を除去すると、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。
【００１３】
以上の現象を利用して、表示を行う。
【００１４】
以上説明した電圧応答特性に基づく駆動方法の原理を、図３Ａから図３Ｃを参照して説明する。
【００１５】
図３Ａは電圧パルスのパルス幅が数十ｍｓの場合のパルス応答特性を示し、図３Ｂは電圧パルスのパルス幅が２ｍｓの場合のパルス応答特性を示し、図３Ｃは電圧パルスのパルス幅が１ｍｓの場合のパルス応答特性を示す。それぞれの図において、上側にはコレステリック液晶に印加される電圧パルスが示され、下側には電圧−反射率特性が示され、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は反射率（％）を表す。液晶の駆動パルスとしてよく知られているように、電圧パルスは、分極による液晶の劣化を防止するために、正極性と負極性のパルスを組み合わせている。
【００１６】
図３Ａに示すように、パルス幅が大きい場合には、実線で示すように、初期状態がプレーナ状態だと、電圧をある範囲に上げると、フォーカルコニック状態となり、さらに電圧を上げると、再度プレーナ状態となる。破線で示すように、初期状態がフォーカルコニック状態だと、パルス電圧を上げるにつれて次第にプレーナ状態になる。
【００１７】
パルス幅が大きい場合に、初期状態がプレーナ状態とフォーカルコニック状態のいずれでも必ずプレーナ状態になるパルス電圧は、図３Ａでは±３６Ｖである。また、この中間のパルス電圧では、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になり、中間調が得られる。
【００１８】
一方、図３Ｂに示すように、パルス幅が２ｍｓの場合には、初期状態がプレーナ状態では、パルス電圧が１０Ｖでは反射率は変化しないが、それ以上大きな電圧になるとプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になり、反射率が低下する。反射率の低下量は電圧が大きくなるに従って大きくなるが、３６Ｖよりさらに大きな電圧になると反射率の低下量は一定となる。これは、初期状態がプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態でも同じである。従って、初期状態がプレーナ状態である場合に、パルス幅が２ｍｓでパルス電圧が２０Ｖの電圧パルスを１回印加すると、反射率はある程度低下する。このようにしてプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態で反射率が少し低下した状態で、パルス幅が２ｍｓでパルス電圧が２０Ｖの電圧パルスをさらに印加すると、反射率はさらに低下する。これを繰り返すと、反射率は所定値まで低下する。
【００１９】
図３Ｃに示すように、パルス幅が１ｍｓの場合には、パルス幅が２ｍｓの場合と同様に、電圧パルスを印加することにより反射率が低下するが、反射率の低下具合はパルス幅が２ｍｓの場合と比べて小さい。
【００２０】
以上のことから、数十ｍｓのパルス幅で３６Ｖのパルスを印加すればプレーナ状態になり、２ｍｓのパルス幅で十数Ｖから２０Ｖ程度のパルスを印加すればプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になって反射率が低下し、反射率の低下量は、パルスの累積時間に関係すると考えられる。
【００２１】
コレステリック液晶による多階調表示方法については各種の駆動方法が提案されている。コレステリック液晶の多階調表示の駆動方法は、ダイナミック駆動とコンベンショナル駆動の２つの方法に分けられる。
【００２２】
特許文献１は、ダイナミック駆動法を記載している。しかし、ダイナミック駆動法は、駆動波形が複雑なため、複雑な制御回路およびドライバＩＣを必要とし、パネルの透明電極も低抵抗ものが必要であるため、製造コストが高くなるという問題がある。また、ダイナミック駆動法は、消費電力も大きいという問題がある。
【００２３】
非特許文献１は、コンベンショナル駆動法を記載している。非特許文献１は、液晶特有の累積時間を利用し、短いパルスを印加する回数を調整することで、徐々にプレーナ状態からフォーカルコニック状態へ、あるいはフォーカルコニックからプレーナ状態へ準動画レートの比較的高速で駆動する方法を記載している。
【００２４】
しかし、非特許文献１に記載された駆動方法では、準動画レートの高速であるため駆動電圧が５０〜７０Ｖと高くなるため、それがコストアップの要因となる。さらに、非特許文献１に記載された"Two phase cumulative drive scheme"は、"preparation phase"と"selection phase"の２つのステージを用いてプレーナ状態への累積時間とフォーカルコニック状態への累積時間の２方向の累積時間をもちいるため、表示品質の問題がある。また、細かいパルスを何度も印加するため、非特許文献１に記載された駆動方法では、消費電力が大きいという問題もある。
【００２５】
特許文献２および３は、フォーカルコニック状態へのリセットを応用した早送りモードの駆動方法を記載している。この駆動方法は、上記の駆動方法に比べて、比較的高いコントラストが得られるという利点があるが、リセット後の書込みは汎用ＳＴＮドライバＩＣでは困難な高電圧を必要とし、さらにはプレーナ状態へ向けた累積書込みになるため、半選択・非選択画素へのクロストークが問題になる。他に、この駆動方法も、細かいパルスを何度も印加するため、消費電力が大きいという問題がある。
【００２６】
コンベンショナル駆動法で累積時間を利用して階調を設定する場合、上記のように、短いパルスの印加回数を調整する方法に加えて、パルス幅を異ならせる方法が考えられる。パルス幅を異ならせる方法の方が、短いパルスの印加回数を調整するよりも、消費電力を抑制する上では有利である。以下、パルス幅を異ならせて累積時間を変化させすることにより階調を設定する方法をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)法と称する。
【００２７】
特許文献４は、コレステリック液晶ではないが、液晶表示装置でパルス幅の異なる正極パルスおよび負極パルスを印加する構成を記載している。図４Ａから図４Ｃは、特許文献４に記載されたパルス幅の異なるパルスの例を示しており、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃの順でパルス幅が長くなる。図４Ａから図４Ｃに示したパルスは、１単位のパルスの長さが等しく、パルス幅の異なる正極パルスと負極パルスを有する。このようなパルスを利用することにより、液晶の分極による劣化が防止できる。
【００２８】
上記のように、累積時間を異ならせて階調を異ならせる場合、短いパルスを印加する回数を異ならせる方法と、パルス幅を異ならせる方法（ＰＷＭ法）がある。前者では図３ｂ，図３ｃに示すような電圧を，また後者では図５に示すような電圧を画素に印加する。コレステリック液晶では、正負にかかわらず大きな電圧を印加すると状態が変化する。コレステリック液晶を利用した液晶表示装置では、横方向に伸びる１スキャンラインずつ書込みを行い、書き込むスキャンラインをシフトする動作を繰り返す。そのため、選択したスキャンラインをグランドレベルに、他の非選択スキャンラインに中程度の電圧（例えば１５Ｖ）を印加する。縦方向に伸びるデータラインには、大きな電圧（２０Ｖ）のパルスを印加するが、パルス幅以外の部分の電圧をグランドにすると、非選択スキャンラインの画素で逆極性の大きな電圧（−１５Ｖ）が印加されることになり、液晶の状態が変化する。このような変化を防止するため、コレステリック液晶を利用した液晶表示装置では、図５に示すように、正極フェーズでは、ベース電圧が＋１０Ｖで、パルス電圧が＋２０Ｖ、負極フェーズでは、ベース電圧が−１０Ｖで、パルス電圧が−２０Ｖのパルスを使用する。これにより、非選択スキャンラインの画素には＋５Ｖまたは−５Ｖが印加されることになり、液晶の状態が変化することはない。選択スキャンラインでは、パルス部分では＋２０Ｖまたは−２０Ｖが印加され、それ以外のベース部分では＋１０Ｖまたは−１０Ｖが印加される。
【００２９】
図６は、コレステリック液晶などのメモリ性の表示材料を有する単純マトリクス型の表示素子１０を使用した従来例の表示装置の全体構成を示す図である。例えば、表示素子１０は、Ａ４判ＸＧＡ仕様で、１０２４×７６８画素を有する。電源２１は、例えば３Ｖ〜５Ｖの電圧を出力する。昇圧部２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのレギュレータにより、電源２１からの入力電圧を３６Ｖ〜４０Ｖに昇圧する。多電圧生成部２３は、昇圧された電圧からロウドライバ（コモンドライバ）２６およびカラムドライバ（セグメントドライバ）２７に供給する複数の電圧を生成する。クロック源２４は、各部の制御に使用するクロックを出力する。ドライバ制御回路２５は、いくつかの制御信号を出力してロウドライバ２６およびカラムドライバ２７の制御を行う。走査（スキャン）ラインデータＳＬＤは、ロウドライバ２６がラッチして順にシフトさせるデータである。データ取り込みクロックＸＣＬＫは、カラムドライバ２７が内部で画像データを転送するためのクロックである。フレーム開始信号ＤＩＯは表示ラインの更新を指示する信号である。パルス極性制御信号ＦＲは、印加電圧の極性反転信号である。スキャンシフト信号ＬＰ_ＣＯＭはロウドライバ２６において表示ラインの更新を指示する信号である。／ＤＳＰＯＦは、印加電圧の強制オフ（ＯＦＦ）信号である。カラムデータラッチ信号ＬＰ_ＳＥＧは、カラムドライバ２７において表示ラインの更新を指示する信号である。カラムドライバ２７には、画像データが入力される。
【００３０】
ロウドライバ（コモンドライバ）２６は７６８本のスキャンラインを駆動し、カラムドライバ（セグメントドライバ）２７は１０２４本のデータラインを駆動する。ＲＧＢの各画素に与える画像データが異なるため、カラムドライバ２７は各データラインを独立して駆動する。ロウドライバ２６は、ＲＧＢのラインを共通に駆動する。ロウドライバ（コモンドライバ）２６およびカラムドライバ（セグメントドライバ）２７は、それぞれ汎用の２値出力の単純マトリクスドライバが使用される。広く使用されているドライバＩＣには、コモンドライバ用ＩＣおよびセグメントドライバ用ＩＣがあり、さらにモード切替端子に印加する電圧に応じて、コモンドライバとしてもセグメントドライバとしても使用可能なＩＣがある。
【００３１】
図７は、図６の従来の表示装置における階調書込み動作の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。ＬＰ_ＣＯＭおよびＬＰ_ＳＥＧを印加して表示ラインを更新すると、ＸＣＬＫに応じて１ライン分のデータをカラムドライバ２７に供給し、１０２４個の画素データをシフトして１ライン分の画素データが揃った時点でＬＰ_ＣＯＭおよびＬＰ_ＳＥＧを印加すると、ロウドライバ２６は１スキャンラインに正極フェーズのパルスを出力し、カラムドライバ２７は、１０２４本のデータラインに１ライン分の画像データに対応した正極フェーズのパルスを出力する。正極フェーズのパルスの印加が終了すると、負極フェーズのパルスの印加を行う。これと並行して、上記と同様に次の１ライン分の画素データを供給する。以下、同様の処理を繰り返して、全画面に表示データに応じた正極および負極フェーズのパルスの印加を行う。階調レベルに対応したパルスの累積印加時間を、パルス数で調整する場合は、各データラインごとに印加するパルスの回数を変化させ、パルス長で調整する場合は、各データラインごとに印加するパルス幅を変化させる。
【００３２】
なお、全画素をプレーナ状態にするリセット処理では、全画素に高電圧（例えば３６Ｖ）でパルス幅の広い正極および負極フェーズで対称のパルスの印加を行う。
【００３３】
図７に示した駆動方法は広く知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００３４】
コレステリック液晶を利用した表示装置では、プレーナ状態から中間調レベルに変化させるために印加する階調パルスとしてカラムドライバ（セグメントドライバ）およびロウドライバ（コモンドライバ）は、例えば図８Ａに示すようなパルスを出力する。このようなパルスを印加することにより、画素には図８Ｂに示すような電圧が印加される。
【００３５】
カラムドライバには、Ｖ０として２０Ｖが、Ｖ２１ＳおよびＶ３４Ｓとして１０Ｖが、供給され、図８Ａに示すように、正極フェーズ（ＦＲ＝１）では正パルスが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では負パルスが、出力される。
【００３６】
ロウドライバには、Ｖ０として２０Ｖが、Ｖ２１Ｃとして１５Ｖが、Ｖ３４Ｃとして５Ｖが、供給され、図８Ａに示すように、正極フェーズ（ＦＲ＝１）では負パルスが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では正パルスが、出力される。
【００３７】
図８Ａのようなパルスが印加されることにより、スキャンラインが選択状態（コモンがオン）で、データラインも選択状態（セグメントがオン）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては２０Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−２０Ｖが印加される。スキャンラインが選択状態（コモンがオン）で、データラインが非選択状態（セグメントがオフ）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては１０Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−１０Ｖが印加される。スキャンラインが非選択状態（コモンがオフ）で、データラインが選択状態（セグメントがオン）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては５Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−５Ｖが印加される。スキャンラインが非選択状態（コモンがオフン）で、データラインが非選択状態（セグメントがオフ）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては−５Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では５Ｖが印加される。
【００３８】
前述のように、図６の表示装置のロウドライバおよびコモンドライバは、汎用の単純マトリクスドライバＩＣで構成するのが一般的である。汎用ドライバＩＣには、セグメントドライバ用ＩＣおよびコモンドライバ用ＩＣのほかに、端子に印加する電圧レベルによりセグメントドライバとして使用するかコモンドライバとして使用するかが選択可能なＩＣがある。そのようなＩＣは、例えば、セイコーエプソン社製ＳＴＮ液晶ドライバS1D17A03/S1D17A04である。
【００３９】
図９は、セグメントドライバとして使用するかコモンドライバとして使用するかが選択可能なモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのブロック構成および入出力信号を示す図である。セグメントドライバおよびコモンドライバとして使用するため、シフトレジスタ、データレジスタおよびラッチを有している。
【００４０】
図１０Ａは、図９のモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのセグメントモード時の入力信号と出力電圧の関係を示す図であり、図１０Ｂは、図９のモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのコモンモード時の入力信号と出力電圧の関係を示す図である。
【００４１】
図１０Ａに示すように、セグメントモード時のドライバは、出力制御信号／ＤＳＰＯＦが「高（ＨＩＧＨ：１）」の時にデータラッチ信号に応じた出力を行い、／ＤＳＰＯＦが「低（ＬＯＷ：０）」の時には出力は所定値Ｖ５（例えばＧＮＤ）になる。データラッチ信号が”１”で、極性制御信号ＦＲが”１”の時にはＶ０（２０Ｖ）を出力し、極性制御信号ＦＲが”０”の時にはグランドレベルＶ５（ＧＮＤ）を出力し、データ信号が”０”で、極性制御信号ＦＲが”１”の時にはＶ２１（１０Ｖ）を、極性制御信号ＦＲ”０”の時にはＶ３４（１０Ｖ）を出力する。ここで、Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４は、外部からドライバに供給される電圧であり、Ｖ０≧Ｖ２１≧Ｖ３４≧ＧＮＤの制限条件を満たす必要がある。
【００４２】
図１０Ｂに示すように、コモンモード時のドライバは、出力制御信号／ＤＳＰＯＦが「高（ＨＩＧＨ：１）」の時にデータラッチ信号に応じた出力を行い、／ＤＳＰＯＦが「低（ＬＯＷ：０）」の時には出力は所定値Ｖ５（例えばＧＮＤ）になる。データ信号が”１”で、極性制御信号ＦＲが”１”の時にはＶ５（ＧＮＤ）を出力し、極性制御信号ＦＲが”０”の時にはＶ０（２０Ｖ）を出力し、データ信号が”０”で、極性制御信号ＦＲが”１”の時にはＶ２１（１５Ｖ）を、極性制御信号ＦＲ”０”の時にはＶ３４（５Ｖ）を出力する。Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４は、外部からドライバに供給される電圧であり、Ｖ０≧Ｖ２１≧Ｖ３４≧ＧＮＤの制限条件を満たす必要がある。
【００４３】
図１１は、図９のモード選択機能付き単純マトリクスドライバを使用して構成した表示装置の構成を示すブロック図である。図１１では、表示素子１０、ドライバ制御回路２５、単純マトリクスドライバで構成されたロウドライバ２６および単純マトリクスドライバで構成されたカラムドライバ２７のみを示しており、他の部分は図示を省略している。
【００４４】
図１１に示すように、ロウドライバ２６のモード選択端子Ｓ／ＣはＧＮＤに接続され、コモンモードに設定される。カラムドライバ２７のモード選択端子Ｓ／ＣはＨＩＧＨ端子に接続され、セグメントモードに設定される。パルス極性制御信号ＦＲおよび出力制御信号／ＤＳＰＯＦは、２つのドライバに共通に入力される。カラムドライバ２７のＸＳＣＬ端子には画像データのシフトクロックが入力され、ＬＰ端子にはラッチパルスが入力される。このラッチパルスはロウドライバ２６のＬＰ端子にも入力され、ラインシフトクロックとして作用する。カラムドライバ２７のデータ入力端子（８ビット入力であればＤ０−Ｄ７）には画像データが入力される。ロウドライバ２６のイネーブル端子ＥＩＯ１には、スキャンラインデータＳＬＤが入力される。ＳＬＤは、通常のスキャン動作であれば、開始時に１になり、以後０の状態に維持される。他の端子についての説明は省略する。また、制御信号は、基本的には図７と同じなので、詳しい説明は省略する。
【００４５】
【特許文献１】特開２００１−２２８４５９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】特開平４−６２５１６号公報
【非特許文献１】Y.-M. Zhu, D-K. Yang, Cumulative Drive Schemes for Bistable Reflective Cohlesteric LCDs, SID 98 DIGEST, pp798-801, 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４６】
単純マトリクスのコレステリック液晶表示装置のコモンドライバの標準的な動作シーケンスは、最初に１番目のスキャン電極Ｙiを書込みラインとして選択した後、ラインシフトクロックを入力することで選択ラインを順次移動させる。このように、表示ラインを１ラインずつ書き込むのは非常に容易に行える。
【００４７】
横線、白または黒の帯部など、画像データが同一のラインを同時に書き込めば、表示装置における書込み速度を向上できるので、このような書込み処理を可能にすることが要求されている。図１２Ａおよび図１２Ｂは、このような書込み処理を説明する図である。図１２Ａは、画像データが同一の２ラインを同時に書き込む場合を示す。図１２Ｂは、帯状のパターンの黒部分をなす多数のラインを同時に書き込む場合を示す。
【００４８】
本出願人は、上記のように選択ラインを順に移動するのではなく、コモンドライバで任意のスキャン電極Ｙkから書込みを行うシーケンスを実現する発明を、特願２００７−５１２３６４（ＷＯ２００６／１０６５５９）で出願している。この発明によれば、最初に１番目のスキャン電極Ｙiを書込みラインとして選択した後、表示素子の応答時間よりも十分に周期の短いラインシフトクロックを連続して入力することで、選択ラインをＹiまで表示を変化させずに移動する。
【００４９】
しかしながら、この方法では、書込みを行うべき選択ラインをランダムに設定するには、（１）選択ラインの指定データをシリアル化する必要があり、（２）選択ラインか選択ラインでないかによってクロック周波数を高周波数にするかしないかを制御する必要があるため、回路が複雑になる。そのため、この方法は、複雑な回路を必要としない連続したラインの頭出しには使用できても、それ以外に適用するのはコスト的に問題があった。
【００５０】
本発明は、単純マトリクスのコレステリック液晶表示素子の駆動制御装置において、書込みを行うべき複数の連続していないラインをランダムに選択可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
上記目的を実現するため、本発明の表示装置は、カラムドライバをセグメントモードの汎用単純マトリクスドライバで構成し、ロウドライバをセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバで構成し、表示素子への表示データの書込みは、ロウドライバおよびカラムドライバの出力を無効化し、ロウドライバをセグメントモードにした状態で、ロウドライバに選択ライン指定データを書込みおよびカラムドライバに画像データを書込んだ後、ロウドライバをコモンモードにした後、ロウドライバおよびカラムドライバの出力を有効にすることにより行うことを特徴とする。
【００５２】
本発明によれば、セグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバをロウドライバとして使用して、ドライバの出力有効／無効およびロウドライバのモード選択を適切に制御することにより、書込みを行うべき複数の連続していないラインを、ラインシフトクロックの周波数を制御することなく、ランダムに選択可能になる。
【００５３】
セグメントモードのドライバにおいて、画像データを供給する代わりに選択ライン指定データを供給すれば、選択ライン指定データに対応した出力を容易に行うことができる。しかし、前述のように、汎用単純マトリクスドライバは供給する電圧の制約条件を有しており、セグメントモードに設定した汎用単純マトリクスドライバはコモンモードの電圧の制約条件を満たすことができない。従って、セグメントモードのドライバをそのままコモンドライバとして、言い換えればロウドライバとして使用することはできない。
【００５４】
そこで、本発明では、ロウドライバをセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバで構成し、選択ライン指定データを供給する時にはセグメントモードに設定し、選択ライン指定データの書込みが完了した時点でコモンモードに設定して出力を行う。
【００５５】
従来、セグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバを使用する場合、モード切替端子に所定の電圧を印加して、セグメントモードとコモンモードのいずれかで使用し、装置に組み込んだ後モード変更することは行われていなかった。これは、ドライバのモード切替時にはノイズが発生するためである。コレステリック液晶のようなメモリ性のある表示材料を使用する表示素子は、メモリ性があるため、ノイズの表示への影響が大きい。図７に示すように、画像データのドライバへの書き込みと並行してドライバからの出力が行われており、ドライバからの出力が行われている時にモードの切替を行うと、モード切替に起因するノイズが表示に影響し、表示品質を劣化させる。
【００５６】
そこで、本発明では、ロウドライバをセグメントモードに設定して選択ライン指定データを書き込んでいる間はカラムドライバとロウドライバの両方の出力を無効化することにより、モード切替に起因するノイズが表示に影響しないようにする。
【００５７】
ドライバの出力の有効化／無効化およびモード切替に起因するノイズが十分に小さくなるにはある程度の時間が必要であることが判明した。そこで、ロウドライバおよびカラムドライバの出力の無効化が完了してからロウドライバをセグメントモードにする動作を開始するまでの時間は１μｓ以上であり、ロウドライバのセグメントモードへの変更が完了してからロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよびカラムドライバへの画像データの書込みを開始するまでの時間は１μｓ以上であり、ロウドライバへの選択ライン指定データの書込みおよびカラムドライバへの画像データの書込みが完了してからロウドライバのコモンモードへの変更を開始するまでの時間は２μｓ以上であり、ロウドライバのコモンモードへの変更が完了してからロウドライバおよびカラムドライバの出力の有効化を開始するまでの時間は１μｓ以上であることが望ましい。
【００５８】
ノイズの影響が低減されるように上記のような時間を設ける必要があるので、書込み速度はその分だけ低下する。このため、動画を表示する通常のＳＴＮ液晶表示装置には適用するのは現状では難しいが、電子ペーパーに使用されるコレステリック液晶表示装置であれば、ライン駆動周期が通常のＳＴＮ液晶表示装置に比べて１０００倍程度長くても許容されるため、書込み速度の低下は問題ない。
【００５９】
ロウドライバに選択ライン指定データを書込むためのクロックは、カラムドライバに画像データを書込むクロックと共通でよい。
【００６０】
ロウドライバおよびカラムドライバの出力を無効化は、セグメントモードの汎用単純マトリクスドライバおよびセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバの出力電圧を所定値以下にするための制御信号を印加することにより行う。また、ロウドライバおよびカラムドライバの出力を無効化は、セグメントモードの汎用単純マトリクスドライバおよびセグメントモードとコモンモードの切替可能な汎用単純マトリクスドライバのドライバ出力用電源端子の電圧を所定値以下にすることにより行うことも可能である。
【００６１】
本発明は、メモリ性のある表示材料を使用する表示装置であれば適用可能であるが、特にコレステリック相を形成する液晶を使用する電子ペーパーのような表示装置に適用するのが好ましい。
【００６２】
コレステリック相を形成する液晶を使用する表示装置では、初期階調状態はプレーナ状態であり、初期階調状態以外の階調状態は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態であり、混在比により中間調の値が決定される。表示素子は、画素に初期化電圧パルスを印加して初期階調状態にした後、初期化された画素に対して階調電圧パルスを印加して初期階調状態以外の階調状態にされ、階調パルスの印加される累積時間が、階調状態の値に関係する。表示素子は、複数の異なる反射光を呈する複数の表示素子が積層された積層構造を備えることにより、カラー表示が可能である。
【００６３】
また、本発明の異なる態様として、セグメントモードとコモンモードの切替が可能であり、表示素子への表示データの書込み時に、出力を無効化した後、セグメントモードに変化し、選択ライン指定データを読み込んだ後、コモンモードに変化した後、出力を有効にするように動作することを特徴とするロウドライバを実現してもよい。このようなロウドライバが提供されるならば、本発明の表示装置を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１Ａ】図１Ａは、コレステリック液晶のプレーナ状態を説明する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、コレステリック液晶のフォーカルコニック状態を説明する図である。
【図２】図２は、パルス電圧によるコレステリック液晶の状態変化を説明する図である。
【図３Ａ】図３Ａは、コレステリック液晶に印加する大きな電圧と広いパルス幅のパルスによる反射率の変化を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、コレステリック液晶に印加する中間電圧と狭いパルス幅のパルスによる反射率の変化を説明する図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、コレステリック液晶に印加する中間電圧とより狭いパルス幅のパルスによる反射率の変化を説明する図である。
【図４Ａ】図４Ａは、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が狭い例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が中位の例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が広い例を示す図である。
【図５】図５は、コレステリック液晶に印加する対称パルスの例を示す図である。
【図６】図６は、コレステリック液晶を使用する従来の表示装置の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、従来の表示装置の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、表示装置における汎用セグメントドライバと汎用コモンドライバの出力パルスを示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの出力パルスによる液晶の印加電圧を示す図である。
【図９】図９は、汎用の単純マトリクスドライバの構成を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、汎用の単純マトリクスドライバのセグメントモード時の出力電圧を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、汎用の単純マトリクスドライバのコモンモード時の出力電圧を示す図である。
【図１１】図１１は、汎用の単純マトリクスドライバを使用した従来の表示装置の概略構成を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、複数ライン同時駆動例を説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、複数ライン同時駆動例を説明する図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態のカラー表示装置のコレステリック液晶素子の積層構造を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態のカラー表示装置の１個のコレステリック液晶素子の構造を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１実施形態のカラー表示装置の概略構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態の表示装置の階調書込み動作を説明する図である。
【図１７】図１７は、第１実施形態の表示装置の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の第２実施形態のカラー表示装置の概略構成を示す図である。
【図１９】図１９は、第２実施形態の表示装置の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。
【図２０】図２０は、本発明の第３実施形態のカラー表示装置の概略構成を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第４実施形態のカラー表示装置の概略構成を示す図である。
【図２２】図２２は、第４実施形態の表示装置の駆動シーケンスを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１０    表示素子
２１    電源
２２    昇圧部
２５    ドライバ制御回路
２６    ロウドライバ（単純マトリクスドライバ）
２７    カラムドライバ（単純マトリクスドライバ）
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００６７】
図１３は、本発明の実施形態で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図１３に示すように、この表示素子１０は、見る側から順番に、青（ブルー）用パネル１０Ｂ、緑（グリーン）用パネル１０Ｇ、および赤（レッド）用パネル１０Ｒの３枚のパネルが積層されており、レッド用パネル１０Ｒの下側には光吸収層１７が設けられている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、同じ構成を有するが、パネル１０Ｂは反射の中心波長が青色（約４８０ｎｍ）、パネル１０Ｇは反射の中心波長が緑色（約５５０ｎｍ）、パネル１０Ｒは反射の中心波長が赤色（約６３０ｎｍ）になるように、液晶材料およびカイラル材が選択され、カイラル材の含有率が決定されている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、青層用制御回路１８Ｂ、緑層用制御回路１８Ｇおよび赤層用制御回路１８Ｒで、それぞれ駆動される。
【００６８】
図１４は、１枚のパネル１０Ａの基本構成を示す図である。実施形態で使用するパネルについて、図１４を参照して説明する。
【００６９】
図１４に示すように、表示素子１０Ａは、上側基板１１と、上側基板１１の表面に設けられた上側電極層１４と、下側基板１３の表面に設けられた下側電極層１５と、シール材１６と、を有する。上側基板１１と下側基板１３は、電極が対向するように配置され、間に液晶材料を封入した後シール材１６で封止される。なお、液晶層１２内にスペーサが配置されるが図示は省略している。上側電極層１４と下側電極層１５の電極には、駆動回路１８から電圧パルス信号が印加され、それにより液晶層１２に電圧が印加される。液晶層１２に電圧を印加して、液晶層１２の液晶分子をプレーナ状態またはフォーカルコニック状態にして表示を行う。
【００７０】
上側基板１１と下側基板１３は、いずれも透光性を有しているが、パネル１０Ｒの下側基板１３は不透光性でもよい。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（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などのフィルム基板を使用してもよい。
【００７１】
上側電極層１４と下側電極層１５の電極の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO: Indium Tin Oxide)が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物(IZO: Indium Zic Oxide)などの透明導電膜を使用することが可能である。
【００７２】
上側電極層１４の透明電極は、上側基板１１上に互いに平行な複数の帯状の上側透明電極として形成され、下側電極層１５の透明電極は、下側基板１３上に互いに平行な複数の帯状の下側透明電極として形成されている。そして、上側基板１１と下側基板１３は、基板に垂直な方向から見た時に、上側電極と下側電極が交差するように配置され、交差部分に画素が形成される。電極上には絶縁性のある薄膜が形成される。この薄膜が厚いと駆動電圧を高くする必要がある。逆に、薄膜がないとリーク電流が流れるため、消費電力が増大するという問題を生じる。ここでは、薄膜は比誘電率が約５であり、液晶よりもかなり低いため、薄膜の厚さは約０．３μｍ以下とするのが適している。
【００７３】
なお、この絶縁性薄膜は、ＳｉＯ2の薄膜、あるいは配向安定化膜として知られているポリイミド樹脂、アクリル樹脂などの有機膜で実現できる。
【００７４】
上記のように、液晶層１２内にスペーサが配置され、上側基板１１と下側基板１３の間隔、すなわち液晶層１２の厚さを一定にする。スペーサは、一般に樹脂製または無機酸化物製の球体であるが、基板表面に熱可塑性の樹脂をコーティングした固着スペーサを使用することも可能である。このスペーサによって形成されるセルギャップは３．５μｍ〜６μｍの範囲が適正である。セルギャップがこの値より小さいと反射率が低下して暗い表示になり、逆のこの値より大きいと駆動電圧が上昇する。
【００７５】
液晶層１２を形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１０〜４０重量％（ｗｔ％）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％とした時の値である。
【００７６】
ネマティック液晶としては、従来から公知の各種のものを使用可能であるが、誘電率異方性（Δε）が１５〜３５の範囲の液晶材料であることが望ましい。誘電率異方性が１５以上であれば、駆動電圧が比較的低くなり、この範囲より大きいと駆動電圧自体は低下するが比抵抗が小さくなり、特に高温時の消費電力が増大する。
【００７７】
また、屈折率異方性（Δｎ）は、０．１８〜０．２４であることが望ましい。屈折率異方性が、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のに加えて、粘度も高くなり、応答速度が低下する。
【００７８】
図１５は、本発明の第１実施形態の表示装置の構成を示す図である。図１５は、図１１に対応する図であり、図示していないが他にも図６に示す要素などが含まれる。
【００７９】
図１５に示すように、本実施形態の表示装置は、ドライバ制御回路２５と、ロウドライバ２６と、カラムドライバ２７と、表示素子１０と、を有する。
【００８０】
表示素子１０は、Ａ４判ＸＧＡ仕様で、１０２４×７６８画素を有するドライバ制御回路２５は、クロック源２４からの基本クロックおよび画像データに基づいて制御信号を生成して、ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７に供給する。
【００８１】
ロウドライバ２６は７６８本のスキャンラインを駆動し、カラムドライバ２７は１０２４本のデータラインを駆動する。ＲＧＢの各画素に与える画像データが異なるため、カラムドライバ２７は各データラインを独立して駆動する。ロウドライバ２６は、ＲＧＢのラインを共通に駆動する。ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７は、図９に示したようなセグメントモードとコモンモードに切替可能な単純マトリクスドライバで構成される。カラムドライバ２７はセグメントモードのみで使用されるので、図１５に示すように、モード選択端子Ｓ／Ｃは高（ＨＩＧＨ）電圧端子に接続されている。ロウドライバ２６のモード選択端子Ｓ／Ｃには、ドライバ制御回路２５からのモード切替信号が入力され、セグメントモードとコモンモードが切替可能である。
【００８２】
カラムドライバ２７のＸＳＣＬ端子、ＬＰ端子、／ＤＳＰＯＦ端子、ＦＲ端子およびデータ入力端子Ｄｎ（Ｄ０−Ｄ７）には、ドライバ制御回路２５から、画像データクロック、画像データ確定パルス、出力無効化信号／ＤＳＰＯＦ、パルス極性制御信号ＦＲおよび画像データが入力される。なお、ここでは画像データはドライバ制御回路２５から出力されるように示したが、表示データ生成回路からドライバ制御回路２５を介さずに直接カラムドライバ２７に入力されるようにしてもよい。
【００８３】
ロウドライバ２６のＸＳＣＬ端子、ＬＰ端子、／ＤＳＰＯＦ端子、ＦＲ端子、Ｓ／Ｃ端子およびデータ入力端子Ｄｎ（Ｄ０−Ｄ７）には、ドライバ制御回路２５から、ラインデータクロック、ラインデータ確定パルス、出力無効化信号／ＤＳＰＯＦ、パルス極性制御信号ＦＲ、モード切替信号および選択ライン指定データＳＬＤが入力される。なお、ここでは選択ライン指定データＳＬＤはドライバ制御回路２５から出力されるように示したが、表示データ生成回路からドライバ制御回路２５を介さずに直接ロウドライバ２６に入力されるようにしてもよい。
【００８４】
ドライバの他の端子は、本発明と直接関係しないので説明は省略する。
【００８５】
次に、第１実施形態における画像の書込み動作を説明する。
【００８６】
画像の書込み動作を行う前に、全画素に図３Ａに示した±３６Ｖの数十ｍｓ以上のパルス幅の電圧パルスを印加して、全画素をプレーナ状態にする。
【００８７】
図１６は、実施形態の表示装置における階調書込み動作を説明する図である。図１６において、１駆動サイクルは、少なくとも１以上のスキャンライン（電極）にスキャンパルスが印加され、スキャンパルスが印加されたスキャンラインの画素に階調書込みパルスが印加されて階調が書き込まれる期間である。１駆動サイクルにおいてスキャンパルスが印加されるスキャンラインが複数の場合には、それら複数のラインは同一の画像データを有する。図１６に示すように、１駆動サイクルは、ドライバへのデータの転送とドライバからの電圧の出力の２つのステップを有し、出力ステップは、さらに正極フェーズと負極フェーズを有する。正極フェーズでは正極性の階調書込みパルスが出力され、負極フェーズでは負極性の階調書込みパルスが出力される。
【００８８】
図７に示すように、従来例では、ドライバへのデータの転送とドライバからの電圧出力は少なくとも一部が並行して行われたが、本実施形態では、ドライバへのデータの転送とドライバからの電圧出力は順に行われ、並行しては行われない。
【００８９】
図１７は、本実施形態における１駆動サイクルの動作を示すタイムチャートである。１駆動サイクルのデータ転送ステップは、次のステップＡからＦを有する。
【００９０】
ステップＡでは、出力無効化信号／ＤＳＰＯＦを低（ＬＯＷ：０）にして、ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７の出力がＶ５（ＧＮＤ）になるようにする。
【００９１】
ステップＢでは、モード切替信号を高（ＨＩＧＨ：１）にして、ロウドライバ２６をセグメントモードにする。
【００９２】
ステップＣでは、ロウドライバ２６に選択ライン指定データＳＬＤを書き込む。この書込みは、８ビットの選択ライン指定データＳＬＤをラインシフトクロックに同期してロウドライバ２６に供給し、ロウドライバ２６はラインシフトクロックに同期して選択ライン指定データＳＬＤをデータレジスタに記憶することにより行う。
【００９３】
ステップＤでは、モード切替信号を０にして、ロウドライバ２６をコモンモードにする。
【００９４】
ステップＥでは、出力無効化信号／ＤＳＰＯＦを１にして、ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７の出力を有効にし、これに応じて選択ライン指定データＳＬＤに対応して選択ラインが設定される。
【００９５】
ステップＦでは、カラムドライバ２７に画像データを書き込む。この書込みは、８ビットの画像データを画像データクロックに同期してカラムドライバ２７に供給し、カラムドライバ２７は画像データクロックに同期して画像データをデータレジスタに記憶することにより行う。
【００９６】
図１７に示すように、ステップＡからＥはこの順に行われ、ステップＦはステップＢとステップＤの間に行われ、ステップＣとステップＦを並行に行うことも可能である。
【００９７】
ステップＣおよびステップＦが完了した後、ステップＤおよびステップＥを行うことにより、出力ステップに入る。出力ステップでは、カラムドライバ２７はセグメントモードであり、ロウドライバ２６はコモンモードであるので、それぞれに従来と同じ電圧Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４を供給しておけば、コレステリック液晶の駆動に必要な電圧のパルスが出力できる。出力ステップの前半の正極フェーズではパルス極性制御信号ＦＲは１になり、正極性の階調書込みパルスが印加され、後半の負極フェーズではパルス極性制御信号ＦＲは０になり、負極性の階調書込みパルスが印加される。正極性の階調書込みパルスと負極性の階調書込みパルスは対称であり、階調レベルはパルス幅で制御される。なお、パルス幅の狭い正と負の階調書込みパルスを印加する回数により階調レベルを制御する場合には、パルス極性制御信号ＦＲをパルスの周期に対応させて１と０に変化させる。
【００９８】
選択ライン指定データＳＬＤにおいて１の部分が選択ラインに設定されるので、１の部分が複数あれば複数のラインが選択される。しかも、選択ライン指定データＳＬＤは、１駆動サイクルごとに任意に設定可能であるから、選択ラインを任意に設定できる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態では、ステップＡとステップＥの間のロウドライバ２６およびカラムドライバ２７の出力が無効化されている間に、ステップＢおよびステップＤのモード切替が行われるので、たとえモード切替に起因してノイズが発生しても、表示素子の表示は影響されない。
【０１００】
図１８は、本発明の第２実施形態の表示装置の構成を示す図である。図１９は、第２実施形態の表示装置の１駆動サイクルの動作を示すタイムチャートである。第２実施形態でも、図１６に示すように、１駆動サイクルは転送ステップと出力ステップとを有する。なお、図１９では、転送ステップのみを示し、出力ステップは図示を省略している。
【０１０１】
第２実施形態は、ラインデータクロックの代わりに画像データクロックを、ラインデータ確定パルスの代わりに画像データ確定パルスを、使用することが第１実施形態と異なり、他の部分は同じである。
【０１０２】
ステップＣの開始と同一のタイミングでステップＦが開始され、ステップＤが開始される前に、ステップＣとステップＦの処理が同一タイミングで完了する。ステップＣでは、ロウドライバ２６は、８ビットの選択ライン指定データＳＬＤを、画像データクロックに同期して記憶する。
【０１０３】
ここで、第２実施形態の表示装置を以下のような仕様で製作して動作を確認した。
【０１０４】
表示素子１０は、ＸＧＡ仕様のコレステリック液晶表示素子で、データ電極が１０２４本、スキャン電極が７６８本である。
【０１０５】
単純マトリクスドライバは、前述のセイコーエプソン製のＳＴＮ液晶ドライバＳ１Ｄ１７Ａ０３／Ｓ１Ｄ１７Ａ０４である。
【０１０６】
ステップＡとステップＢの時間間隔は２μｓ、ステップＢとステップＣおよびステップＦの開始の時間間隔は２μｓ、ステップＦにおける画像データの最終８ビットの書込みから画像データ確定パルスの印加までの時間間隔は６μｓ、ステップＣおよびステップＦの完了からステップＤまでの時間間隔は２μｓ、ステップＤからステップＥまでの時間間隔は２μｓである。
【０１０７】
このような条件で、所望の書込みが行え、表示素子１０の表示に顕著なノイズを生じないことを確認した。
【０１０８】
なお、ステップＡとステップＢの時間間隔は１μｓ以上、ステップＢとステップＣおよびステップＦの開始の時間間隔は１μｓ以上、ステップＣおよびステップＦの完了からステップＤまでの時間間隔は２μｓ以上、ステップＤからステップＥまでの時間間隔は１μｓ以上であれば、正常な動作が可能である。
【０１０９】
単純マトリクスドライバの中には、出力を無効化する制御信号を有さないものもある。次に説明する第３実施形態の表示装置は、そのような単純マトリクスドライバを使用した例である。
【０１１０】
図２０は、本発明の第３実施形態の表示装置の構成を示す図である。なお、パルス極性制御信号ＦＲなどの信号は図示を省略している。駆動シーケンスは、第２実施形態と同じである。第３実施形態においては、図２０に示すように、出力無効化信号に応じてロウドライバ２６およびカラムドライバ２７を構成する２個の単純マトリクスドライバのドライバ出力用電源（ＶＤＤＨ、Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４、Ｖ５）をグランドレベル（ＧＮＤ）に設定する電源遮断回路３１が、設けられている。他の構成は第２実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【０１１１】
第１から第３実施形態では、ロウドライバ２６およびカラムドライバ２７を構成する２個の単純マトリクスドライバとは別に、ドライバ制御回路２５を設けたが、図２１に示すように、ロウドライバ２６を構成する単純マトリクスドライバにドライバ制御回路２５を内蔵することも可能である。また、単純マトリクスドライバのベアチップとドライバ制御回路のベアチップを同一パッケージ内に収容して１チップ化することも可能である。
【０１１２】
図２１は、本発明の第４実施形態の表示装置の構成を示す図である。第４実施形態では、パッケージ４１内にロウドライバ２６を構成する単純マトリクスドライバのベアチップとドライバ制御回路２５のベアチップを収容した。他の部分は、第２実施形態と同じである。ドライバ制御回路２５には、クロックＣＬＯＣＫと１駆動サイクルの開始を指示するＳＴＡＲＴ信号が入力され、ドライバ制御回路２５はこれらの信号に基づいて、図２２に示すような駆動シーケンスを行う制御信号を生成して出力する。クロックＣＬＯＣＫは、画像データクロックと同一周期であることが望ましい。
【０１１３】
第４実施形態では、ＳＴＡＲＴ信号が入力されると、ステップＡおよびステップＢが自動的に実行され、外部からカラムドライバ２７に供給される画像データおよびロウドライバ２６に供給される選択ライン指定データを、画像データクロックに同期して連続して記憶し、画像データおよび選択ライン指定データが所定数に達した時点で、ステップＤおよびＥが自動的に実行される。
【０１１４】
以上説明したように、本発明によれば、単純マトリクスドライバの制約条件Ｖ０≧Ｖ２１≧Ｖ３４≧Ｖ５を満たした上で、走査用ドライバ（ロウドライバ）として単純マトリクスドライバを使用して、複数ライン同時駆動が可能になり、書込み時間を短縮できる。
【０１１５】
以上、本発明の実施例を説明したが、他にも各種の実施例が可能であるのはいうまでもない。例えば、本発明は、コレステリック液晶を使用した表示素子以外にも、メモリ性を有する単純マトリクス型の表示素子であれば、適用可能である。
【０１１６】
また、各種の条件は、対象とする表示素子の仕様に応じて決定すべきであることは言うまでもない。
【国際調査報告】
2009050776.tif 000033
2009050776.tif 000034
2009050776.tif 000035
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