(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリ性コレステリック液晶が備えられた液晶表示装置を駆動する駆動方法において、コレステリック液晶の配向が電圧印加方向にほぼ平行になるように電圧を印加する第１の段階と、前記コレステリック液晶をホモジニアスを経てプレナーに移行させるための電圧を印加する第２の段階と、該第２の段階の後前記コレステリック液晶を線順次駆動する段階とを備えたことを特徴とする駆動方法。
【請求項２】
第２の段階で印加される電圧値が０Ｖである請求項１に記載の駆動方法。
【請求項３】
第２の段階の期間は、０．３〜１００ｍｓである請求項２に記載の駆動方法。
【請求項４】
メモリ性コレステリック液晶を備えた液晶表示装置を駆動する駆動装置において、第１の段階の期間を設定する第１の期間設定回路と、第１の段階に続く第２の期間を設定する第２の期間設定回路と、前記第１の期間設定回路が作成した第１の期間で、コレステリック液晶の配向が電圧印加方向にほぼ平行になるように電圧を印加し、前記第２の期間設定回路が作成した第２の期間で前記コレステリック液晶をホモジニアスを経てプレナーに移行させるための電圧を印加する電圧印加回路と、前記第２の期間の後前記コレステリック液晶を線順次駆動する駆動回路とが備えられたことを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
液晶表示装置は行電極と列電極が備えられ、電圧印加回路には行電極を駆動する行ドライバと、列電極を駆動する列ドライバとが備えられ、第１の期間では、非表示状態の電圧をすべての行電極に印加することを行ドライバに指示するとともに、オン表示時の電圧のすべての列電極に印加することを列ドライバに指示する制御回路が備えられたことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メモリ性を有する液晶層を備えた液晶表示装置の駆動方法および駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＴＮ、ＳＴＮ、ＴＦＴ液晶表示素子が広く使用されている。これらの液晶表示素子は、所定の駆動を常時行って表示を行う。これに対し、メモリ性の動作モードを有するコレステリックまたはカイラルネマチック液晶（以下、ＣＬ−ＬＣという。）が注目され、それを備えた液晶表示装置（以下、ＣＬ−ＬＣＤという。）の実用化が検討されている。
【０００３】
一対の平行基板間に挟持されたＣＬ−ＬＣは、その液晶ディレクタが一定周期でねじれた「ねじれ構造」を有する。そのねじれの中心軸（以下、ヘリカル軸という。）が基板に対して平均的に垂直方向になる配列が存在する。
【０００４】
複数の液晶ドメインの各ヘリカル軸がほぼ完全に基板面に対して垂直となる完全プレナー状態（以下、ＰＰ状態という。）と、複数の液晶ドメインの各ヘリカル軸の平均的な方向が基板面に対してほぼ垂直となる不完全プレナー状態（以下、ＰＬ状態という。）とがある。そして、入射光のうちの、液晶層のねじれの向きに対応した円偏光を選択反射する。選択反射される波長λは、液晶組成物の平均屈折率ｎＡＶＧと液晶組成物のピッチｐの積にほぼ等しい（λ＝ｎＡＶＧ・ｐ）。
【０００５】
ピッチｐは、カイラル剤等の光学活性物質の添加量ｃと光学活性物質の定数ＨＴＰ（Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）から、ｐ＝１／（ｃ・ＨＴＰ）によって決まる。したがって、選択反射波長は、光学活性物質の種類と添加量によって調整できる。ＣＬ−ＬＣの選択反射波長を可視域外となるようにピッチを設定すれば、選択反射時に目視では透明になり透過散乱の動作モードを呈する。
【０００６】
ＰＰ状態では入射光に対する正規反射が大きく、特定の視角において極めて高い反射特性を示す。ＰＬ状態においては、正規反射は相対的に小さく、比較的広い視角において高い反射特性を示す。さらに、ＣＬ−ＬＣは複数の液晶ドメインのヘリカル軸が基板面に対してランダム方向または非垂直方向に配列したフォーカルコニック状態（以下、ＦＣ状態という。）をとることもできる。一般的に、ＦＣ状態の液晶層は全体として弱い散乱状態を示す。選択反射時のように特定の波長の光を反射することはない。また、ＦＣ状態、ＰＬ状態およびＰＰ状態は、無電界時でも安定に存在する。
【０００７】
図１１（ａ）はＰＬ状態、図１１（ｂ）はＦＣ状態の模式図である。鼓型で示す液晶ドメインの配列状態を示す。ＰＰ状態での選択反射波長はほぼλ＝ｎＡＶＧ・ｐで与えられる。ＰＬ状態の選択反射波長は、ヘリカル軸の方向に分布があるため、ＰＰ状態の場合に比較して短波長側にずれる傾向がある。
【０００８】
図１１（ｂ）のＦＣ状態のときに、裏面側に吸収層を設けることよって吸収層の色の表示が得られる。したがって、明状態であるＰＬ状態と、暗状態（吸収層が黒の場合）であるＦＣ状態の２状態を利用したメモリ型の表示動作を実現できる。
【０００９】
ＣＬ−ＬＣＤの基本構成については、George H.Heilmeier, Joel E.Goldmacher et al, Appl. Phys. Lett., 13(1968),132やＵＳ３９３６８１５に示されている。また、ＵＳ４０９７１２７は、ＰＬ状態とＦＣ状態が混在した安定的な中間状態が存在し、表示に利用できることを示している。
【００１０】
次に、ＣＬ−ＬＣＤの駆動法について説明をする。ＵＳ３９３６８１５では、駆動電圧の振幅の大きさによって、ＰＬ状態をＦＣ状態に、またＦＣ状態をＰＬ状態にそれぞれ変化させている。後者の場合は、液晶分子が電圧印加方向にほぼ平行になるホメオトロピック状態（以下、ＨＯ状態という。）を経由して起こすので、最も高い電圧が必要とされる。
【００１１】
ＣＬ−ＬＣでは、一連の印加電圧波形の実効値が直接電圧消去後の状態を決定するのではなく、電圧消去後の表示は、直前に印加された電圧パルスの印加時間および振幅値に依存する。
【００１２】
次に、ＣＬ−ＬＣＤにおけるマトリクス表示について説明する。ＦＣ状態に転移させる電圧をＶＦとし、ＰＬ状態に転移させる下限電圧をＶＰとし、電圧を印加しても表示状態が変わらない上限電圧をＶＳとする。
【００１３】
線順次駆動を行う場合、行電極に電圧振幅Ｖｒの電圧パルスを入力し、それに同期して列電極には電圧振幅Ｖｃの電圧パルス（選択パルス）を入力する。各行電極に対して１度ずつ選択パルスを入力して、１表示シーケンスを完了する。表示シーケンスにおいて、オン表示が選択された場合には表示画素に（Ｖｒ＋Ｖｃ）の電圧振幅が１度だけ入力され、オン表示の非選択期間では電圧Ｖｃが印加される。また、オフ表示が選択された場合には表示画素に（Ｖｒ−Ｖｃ）の電圧振幅が１度だけ入力され、オフ表示の非選択期間では電圧Ｖｃが印加される。オン時にはＰＬ状態が選択され、オフ時にはＦＣ状態が選択されるとすると、それぞれの条件は以下の通りである。
【００１４】
Ｖｒ＋Ｖｃ＞ＶＰ、Ｖｒ−Ｖｃ＝ＶＦ
【００１５】
さらに、書き込まれた状態が変化しないように、Ｖｃ＜ＶＳでなければならない。以上のように印加電圧の制御を行えばマトリクス表示が可能になる。
【００１６】
ＣＬ−ＬＣＤでは走査電極数が増加しても、表示データが書き込まれた状態での表示品位は悪化しない。また、電極数が増加しても駆動電圧は増大しない。しかし、走査電極数が増加するに従って、表示データを書き込む際の表示の見映えが悪くなる。すなわち、表示状態を書き込んでいくときに各走査電極に一定の印加時間で選択パルスを入力する。このとき、走査電極数が増加すると表示画面上を走査線が流れような様子が視認されるようになる。したがって、走査電極数の増加に伴って選択パルスの印加時間を短くして表示シーケンスを短くする必要がある。
【００１７】
選択パルスの印加時間を短くした場合、オフ表示（ＦＣ状態）からオン表示（ＰＬ状態）への書き込みは印加電圧振幅を調整することで良好な表示特性を維持できる。これに対して、オン表示（ＰＬ状態）からオフ表示（ＦＣ状態）に書きこむ場合が問題となる。このとき、ＦＣ状態において十分な微散乱状態が得られず、選択反射を示す液晶配列が一部残留することがある。そして、書きこまれたオフ表示（ＦＣ状態）が十分暗くならない。上述したように、ＣＬ−ＬＣＤの裏面側に黒の吸収層が設けられた場合である。
【００１８】
すなわち、表示のコントラスト比が低下する。また、前表示がオン表示（ＰＬ状態）であり、次にオフ表示（ＦＣ状態）に書き込まれた領域と、前表示がオフ表示であり、複数回連続してオフ表示が書きこまれた領域とには、明暗差が生じ表示むらとなることもあった。
【００１９】
その原因は、選択パルスの印加時間にある。印加時間を短くすると、１度のオフ表示の書き込みでは、完全な微散乱状態のＦＣ状態に転移させることができないのである。さらに、書き込まれたオフ表示の光学特性、すなわち、ＦＣ状態の微散乱の程度または選択反射を呈する液晶配列が残留している程度が、それ以前の状態に依存して変化することにある。
【００２０】
その結果、以前に書き込んだ画像が残像として見えることがある。したがって、良好な表示品位を維持しつつ、選択パルスの印加時間を短くすること、すなわち走査電極数を増加させることは困難であった。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
以上、説明したように、ＣＬ−ＬＣＤにおいては、走査電極数を増加して表示容量を大きくしようとするとコントラスト比が低下したり、表示むらが生じてしまうという課題があった。
【００２２】
言い換えると、表示を高精細化した場合に、表示品位を維持するには書込時間を長時間化する必要がある。しかし、書き込み時間を長くすると、表示画面上を走査線が流れていくのが肉眼で見えるようになってしまう。また、ＵＳ３９３６８１５の駆動法以外に次のような駆動法が知られている。
【００２３】
ＳＩＤ９２，ダイジェスト，７５９〜７６１頁（１９９２）には、ＣＬ−ＬＣにパルス状の電圧を印加し、電圧印加前の液晶の配向状態をＰＬ状態またはＦＣ状態にリセットすることが示され、そのＦｉｇ．６に駆動波形が示されている。また、ＵＳ５９３３２０３では、ＨＯ状態にする大きい振幅の電圧パルスに引き続いて、それより振幅が小さい電圧パルスを連続して印加する手法が示されている。
【００２４】
また、ＥＰ０９５７３９４Ａ１特許公開公報にも、ＣＬ−ＬＣＤのリセット法が示されている。液晶層をＨＯ状態にせしめる電圧パルスの後に、ＰＬ状態にせしめる電圧パルスを印加した後、ＦＣ状態にせしめる電圧パルスをさらに印加する。この場合、転移速度が遅い、ＨＯ状態からＰＬ状態への相転移を経るため、リセットに要する時間が全体として長くなる。また、ＰＬ状態で全画素が一時反射表示状態となるためリセット時にちらつきが発生する。
【００２５】
表示の書き換えの際、前表示を消去した後のＣＬ−ＬＣの状態としては、選択反射を示すＰＬ状態と反射を示さないＦＣ状態のいずれを選んでもよい。
【００２６】
また、「残像」とは選択パルスの印加時間を短くすることによって生じる問題の一つである。これは、書き込まれたオフ状態の光学特性が後に残るために起こるのである。すなわち、ＦＣ状態における液晶の配向状態が、相転移する以前の配向状態に影響され、選択反射時の液晶配列がわずかに残留するからである。このように、従来技術の場合には、１回の短い電圧パルスの印加のみで、選択反射の残留が全くなく、裏面に吸収層を設けた場合に最も低い反射率を呈するＦＣ状態を得ることは非常に難しい。
【００２７】
そこで、本発明では、ＣＬ−ＬＣＤにおいて、短時間で表示のリセットを行い得る駆動方法を提供しようとする。つまり、高速書き込みの際にも、残像の発生がなく、表示のコントラスト比の低下を防止でき、高品位の高精細表示を行い得る駆動方法および駆動装置の提供を目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、メモリ性コレステリック液晶が備えられた液晶表示装置を駆動する駆動方法において、コレステリック液晶の配向が電圧印加方向にほぼ平行になるように電圧を印加する第１の段階と、コレステリック液晶をホモジニアスを経てプレナーに移行させるための電圧を印加する第２の段階と、第２の段階の後コレステリック液晶を線順次駆動する段階とを備えたことを特徴とする駆動方法を提供する。
【００２９】
また、第２の態様は、第２の段階で印加される電圧値が０Ｖである第１の態様の駆動方法を提供する。
【００３０】
また、第３の態様は、第２の段階の期間は、０．３〜１００ｍｓである第２の態様の駆動方法を提供する。
【００３１】
また、第４の態様は、メモリ性コレステリック液晶を備えた液晶表示装置を駆動する駆動装置において、第１の段階の期間を設定する第１の期間設定回路と、第１の段階に続く第２の期間を設定する第２の期間設定回路と、第１の期間設定回路が作成した第１の期間で、コレステリック液晶の配向が電圧印加方向にほぼ平行になるように電圧を印加し、第２の期間設定回路が作成した第２の期間でコレステリック液晶をホモジニアスを経てプレナーに移行させるための電圧を印加する電圧印加回路と、第２の期間の後コレステリック液晶を線順次駆動する駆動回路とが備えられたことを特徴とする駆動装置を提供する。
【００３２】
また、第５の態様は、液晶表示装置は行電極と列電極が備えられ、電圧印加回路には行電極を駆動する行ドライバと、列電極を駆動する列ドライバとが備えられ、第１の期間では、非表示状態の電圧をすべての行電極に印加することを行ドライバに指示するとともに、オン表示時の電圧のすべての列電極に印加することを列ドライバに指示する制御回路が備えられたことを特徴とする第４の態様の駆動装置を提供する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のＣＬ−ＬＣＤの模式的断面図を示す。ガラス基板１Ａ、１Ｂ、電極２Ａ、２Ｂ、高分子薄膜３Ａ、３Ｂ、液晶組成物４、および裏面側に黒色の光吸収体５が配置され、ＦＣ状態とＰＬ状態を安定に表示するＣＬ−ＬＣＤである。
【００３４】
高分子薄膜３Ａ、３Ｂの代わりにシリカなどの無機薄膜を形成してもよい。しかし、ＣＬ−ＬＣに接する薄膜の表面をラビング処理すると、薄膜の種類によってはＣＬ−ＬＣのＦＣ状態の安定性が失われてしまうことがある。よって、ラビング無しの薄膜を設けるか、または、電極と液晶組成物が直接接するように設ける。
【００３５】
電極間間隙はスペーサー等で保持し、２〜１５μｍが好ましい。さらには、３〜６μｍが好ましい。電極間隙が小さすぎると表示のコントラスト比が低下し、大きすぎると駆動電圧が上昇するからである。
【００３６】
表示の態様は、セグメント表示などの非フルドットマトリックス表示でも、ドットマトリックス表示でもよい。基板は、ガラス基板でも樹脂基板でもよく、また、ガラス基板と樹脂基板の組み合わせでもよい。反射表示素子として用いる場合には、どちらか一方の基板の内面または外面に光吸収体を設置するか、または、基板として光吸収機能を有するものを用いてもよい。
【００３７】
電極面内に微量のスペーサーを散布し、対向させた基板の四辺を注入孔を除いてエポキシ樹脂等のシール材で封止し、真空注入によって液晶組成物をセルに満たす。
【００３８】
本発明の発明者らは、ＣＬ−ＬＣＤをＨＯ状態にする高電圧のパルスを印加した直後の液晶分子の再配列の様態を詳細に検討した。まず、印加電圧と電圧消去後の光学特性の関係について説明をする。使用するＣＬ−ＬＣＤの誘電率異方性は正で、電圧パルスによって相状態を転移させ、表示を行なうものとする。
【００３９】
ＣＬ−ＬＣＤについて、印加電圧と電圧消去後の光学特性を調べるために、液晶パネルに電圧パルスを印加し、次いで消去して、表示状態を確認する実験を繰り返した。電圧処理を行う前の状態として、ＰＬ状態とＦＣ状態のそれぞれを用いた。図２は、実験結果の概略を示す説明図である。図２には、１３．２ｍｓの電圧パルスを印加し、電圧消去してから１０秒後の反射率を測定した場合の電圧振幅と反射率との関係の一例を示した。図２において、菱形（◆）は初期状態がＰＬ状態であった場合を示し、四角形（■）は初期状態がＦＣ状態であった場合を示す。
【００４０】
実験結果から、反射率が高い安定状態であるＰＬ状態にするには、その前の状態によらず、３５Ｖ以上の振幅をもつ電圧を印加することよって実現できることがわかる。言い換えると、電圧印加時に充分に垂直配向するようなパルス電圧処理を行えば、電圧を消去することによってＰＬ状態に変化させ得ることを意味している。また、反射率が低い安定状態であるＦＣ状態は、２３Ｖの振幅をもつ電圧を印加する処理によって形成できる。
【００４１】
つまり、実験に用いたＣＬ−ＬＣでは、初期状態がいずれの状態であっても、ＣＬ−ＬＣＤに３５Ｖ以上の振幅をもつ電圧を１３．２ｍｓ印加すれば、ＣＬ−ＬＣＤをＰＬ状態にすることができる。また、反射率が低い安定状態であるＦＣ状態は、２３Ｖの振幅をもつ電圧を印加する処理によって形成できる。これは、従来技術では困難であった短時間でのリセットを可能にさせるものである。
【００４２】
この実施の形態では、コレステリック液晶１に比較的高い電圧をかけて、一旦、コレステリック液晶の配向が電圧印加方向にほぼ平行（完全な平行も含む概念）になる垂直配向状態にする第１の段階を設け、その状態で電圧を消去してＨＧ状態を経てＰＬ状態に変化させ、コレステリック液晶１をＰＬ状態に揃えた初期状態を形成する。以下、この処理をリセット電圧処理と呼ぶことがある。そして、その状態で表示させたいデータの書き込みを行う。
【００４３】
なお、リセット電圧処理直後に表示データを書込む場合と、リセット電圧処理後の数ｍｓｅｃ後に表示データを書込む場合では、印加電圧に対する光学特性に差が生ずる。よって、全画面を一括してリセットする場合には、リセット電圧処理が完了した時点と線順次駆動において第１行目が選択される時点の間に、電圧を印加しない状態すなわち印加電圧０の期間である第２の段階を設ける必要がある。電圧を印加しない状態すなわち電位差０Ｖの状態の期間は、垂直配向状態からホモジニアス配向になるまでの時間である。ここで、電位差０Ｖとは、実効的にゼロとして作用し得る、電圧値の小さい電圧パルスであってもよい。
【００４４】
また、上記の印加電圧に対する光学特性の差を完全に解消するために、線順次走査に同期して、選択期間毎に個々にリセット電圧処理を行ってもよい。
【００４５】
第１〜第２の段階終了後にマトリクス駆動（線順次駆動）がなされることによって均一で残像のないコントラストの高い表示画像を得ることができる。
【００４６】
（実施の形態１）以下、本発明の実施の形態１について図３を参照して説明する。この駆動回路において、コントローラ１１から制御信号としてフレーム信号（ＦＲ）、行切替を行うラッチパルス信号（ＬＰ）、交流化信号または出力反転信号（Ｍ）および、非表示信号である／ＤＯＦＦ信号（／ＤＯＦＦ）が行ドライバ１２に入力される。列ドライバ１３には、コントローラ１１から制御信号としてＬＰ信号、クロックパルス信号（ＣＰ）、Ｍ信号および／ＤＯＦＦ信号と表示データとが入力される。
【００４７】
行ドライバ１２は、ＦＲ信号がハイレベルになると先頭行を選択する。ＬＰ信号は選択行を１行ずつシフトすることを示す信号に相当する。Ｍ信号は、交流化のための信号である。ＣＰ信号は、コントローラ１１から表示データを列ドライバ１３に転送するためのクロックとして用いられる。／ＤＯＦＦ信号がローレベルになると、行ドライバ１２および列ドライバ１３は、ＣＬ−ＬＣＤ１００に印加する電圧レベルをそれぞれ所定のレベル（消去時のレベルＶ０）にする。／ＤＯＦＦ信号がハイレベルになっているときは通常書き込みの状態である。
【００４８】
（例１）ストライプ状の透明電極を有するガラス基板の液晶層と接する面にスピナーコーティングによってポリイミド薄膜を形成した。その後、上下基板面に直径４μｍの樹脂性のスペーサーを散布した。注入孔を除く四辺に、幅約０．４ｍｍで印刷したエポキシ樹脂を介してストライプ状電極が交差するように、ガラス基板を重ね合わせて、空セルを形成した。
【００４９】
Ｔｃ＝８７℃、Δｎ＝０．２３１、Δε＝１６．５、粘度η＝３２ｍＰａ・ｓ、比抵抗２×１０１１Ω・ｃｍのネマチック液晶８４．７部、化学式１に示すカイラル剤５．１部、化学式２に示すカイラル剤５．１部、化学式３に示すカイラル剤５．１部、とを溶解混合し、ヘリカルピッチ約０．３４μｍのカイラルネマチック液晶（以下、液晶Ａという。）を調整した。
【００５０】
【化１】
0004715012.tif 000002
【００５１】
【化２】
0004715012.tif 000003
【００５２】
【化３】
0004715012.tif 000004
【００５３】
空セルに液晶Ａを真空注入法で注入し、注入孔を紫外線硬化材で封止して液晶パネルを作製した。電極数は、行電極２４０ライン、列電極３２０ラインであり、解像度は約１００ｄｐｉである。この液晶パネルの片方の基板を艶消し用の黒色塗料をスプレーすることで均一に塗装した。
【００５４】
次に、この液晶パネルの行と列各１本ずつの電極を選び、その交点に４０Ｖの電圧を２０ｍｓｅｃ間印加したところ、印加後に黒塗装していない基板側から見ると交点部分は緑色の反射色を呈した。次に、２０Ｖの電圧を２０ｍｓ印加したところ、印加後に黒塗装していない基板側から見ると交点部分がほぼ黒色を呈した。
【００５５】
液晶パネル１０の全画面を初期化するために、表示シーケンスの開始時に、パネル全体に４０Ｖの電圧を１３．２ｍｓ間印加した。それに続いて、液晶パネル１０に印加される電圧が０になる無印加時間を１ｍｓ設けた。そして、線順次駆動を実施した。
【００５６】
具体的な駆動手順について図４のタイミング図を用いて説明する。最初に全行電極にＶｒを印加し、同時に全列電極に−Ｖｃを印加する。ここで、Ｖｒ＋Ｖｃが４０Ｖになるように調整する。よって、液晶パネル１００の全画素に４０Ｖの電圧が印加される。図４において、４０Ｖの電圧が印加される期間がリセット部として示されている。リセット部は第１の期間に相当する。その後、印加電圧が０になる無印加状態を１ｍｓ続ける。図４において、この期間が無印加部として示されている。無印加部は第２の期間に相当する。
【００５７】
続いて、表示データの書き込みすなわち線順次駆動が始まる。線順次駆動では、選択行が順番に入れ替わり、それに同期して列電極に表示データに応じた列電圧が出力される。駆動電圧波形は適当な周期で極性反転され交流化される。線順次駆動期間において、選択時にはオン表示（ＰＬ状態）ではＶｒ＋Ｖｃの電圧が印加され、オフ表示（ＦＣ状態）ではＶｒ−Ｖｃの電圧振幅が印加される。この例では、Ｖｒを３５Ｖ、Ｖｃを５Ｖとした。また１回あたり行電極が選択される期間を３．３ｍｓとした。図４において、線順次駆動期間はアドレッシング部として示されている。
【００５８】
以上の条件でテストパターンを表示したところ、残像もなく、高コントラストの表示が得られた。
【００５９】
液晶表示装置の全画面を一括してリセットする場合には、リセットのための電圧（リセット電圧）の印加が完了した時点と第１行目が選択される時点の間に電圧を印加しない状態すなわち印加電圧０の期間である第２の段階を設ける必要がある。第２の段階を省くと、表示データによらず線順次駆動における第１行目では、リセット電圧が印加された直後に選択電圧が印加されることになる。第２行目以降ではリセット電圧が印加された後、非選択電圧が印加され、その後に選択電圧が印加される。第２の段階を省くと、以上の駆動シーケンスの違いにもとづいて、第１行目は、表示データによらずＨＯ状態からＰＬ状態に変化する。一方、第２行目以降では、ＨＯ状態からＨＧ状態あるいはＰＬ状態を経て表示データに応じた表示が得られる。
【００６０】
第１行目の表示状態と第２行目以降の表示状態とを同等にするためには、リセット電圧の印加が完了した時点と第１行目が選択される時点との間に電圧を印加しない状態すなわち印加電圧０の期間である第２の段階を設ければよい。または、第１行目の前に実在しない仮想行を想定し、仮想行に対して仮想の表示データに対応した非選択電圧を印加した後、実表示データの第１行目の選択電圧を入力するようにしても、第２の段階を設けた場合と同等になる。
【００６１】
［比較例１］例１の駆動条件のうち、液晶パネル１０の全体に４０Ｖの電圧を１３．２ｍｓ間印加する処理（リセット電圧処理）を省いた。そして、何種類かのテストパターンを線順次駆動で表示させたところ、以前に書き込んだ画像が重ね書きされた残像が生じ、正常な表示を得ることができなかった。
【００６２】
［比較例２］例１の駆動条件のうち、印加される電圧が０になる無印加時間を省いた。線順次駆動によって、テストパターンとして全面オン表示したところ、リセット電圧処理期間に続いて最初に選択される行とその後に選択された部分とで反射率に差が生じ、駆動電圧を変えても均一な表示画面が得られなかった。
【００６３】
［例２］例１の駆動条件において、無印加部の時間を０．３〜１００ｍｓの間で振ったところ、例１の場合と同様に良好な表示が得られた。
【００６４】
［比較例３］例１の駆動条件において、無印加部の時間を０〜０．３ｍｓの間で振ったところ、線順次駆動の駆動条件をどのように変えても、例２と同様のコントラストを得ることができなかった。また、無印加部の時間が１００ｍｓを越えた場合には、書き込み時間が長くなりすぎて、視認者は不自然な感じを受けた。
このことから、無印加部の時間は、少なくとも０．３ｍｓ以上で１００ｍｓ以下に設定されていることが好ましいことがわかる。
【００６５】
［例４］例１の駆動条件において、線順次駆動による表示データの書き込み時に、選択期間に対して列電極の印加時間を均等に１０分割し、分割された各期間に階調データに応じたオンとオフに相当する電圧を列電極に印加にする。そして、そのような電圧印加方法によってテストパターンを表示したところ、表示データに応じた均一な階調表示が得られた。
【００６６】
［比較例４］例１の駆動条件において、列電極の印加電圧をオンのときにＶｃ、オフのときに−Ｖｃとし、階調データに応じてｎ×Ｖｃ（−１＜ｎ＜１）の電圧値を列電極に印加した。電圧値を変えることによって１０階調表示を行った。様々なテストパターンを表示させたところ、列電極に平行な表示むらが発生し不均一な階調表示になった。
【００６７】
例４および比較例４の結果から、中間調表示を行う場合、パルス幅変調を使用すれば良好な階調表示を得ることができるが、振幅変調を使用した場合には良好な階調表示を得ることが困難であることがわかる。
【００６８】
次に、コレステリック液晶を用いた液晶パネルを駆動する駆動回路の具体的な実施の形態を説明する。単純マトリックス型ＳＴＮ液晶表示素子の基本的な駆動方式である線順次選択法（例えば、ＡＰＴ：Alto Pleshko Techniqueやそれを改良したＩＡＰＴ：Improved APT）を実現する駆動回路（ドライバ）が広く用いられている。
【００６９】
単純マトリックス型ＳＴＮ液晶表示素子を駆動するためのＩＡＰＴ駆動ドライバは、１つの行電極ずつにしか選択電圧を印加できない。従って、それを用いてコレステリック液晶表示パネルの全面の初期状態をＰＬ状態に揃えるには、全ての行電極に電圧を印加するために少なくとも１フレーム期間がかかる。ただし、ＨＯ状態への遷移を１フレーム期間で初期化を行うには、アドレッシング時の１選択時間で十分に垂直配向にしなければならないので、オン電圧よりも高い電圧を印加する必要が生ずる。それを実現するのはドライバの耐圧の問題から困難である。逆に、オン電圧と等しい印加電圧で十分な垂直配向を得ようとすると、１選択時間を長くしなければならず、初期化に要する時間が書き込み時間よりも長くなる。
【００７０】
すなわち、単純マトリックス型ＳＴＮ液晶表示素子を駆動するためのＩＡＰＴ駆動ドライバをコレステリック液晶表示パネルにそのまま適用しようとすると、上述した電圧印加処理（第１の段階および第２の段階）を実現できず、初期化に要する時間が１画面を選択する時間の数倍程度になってしまう。すなわち、初期化を含めた１画面の書き換えに必要な時間が長くなってしまう。
【００７１】
そこで、以下、単純マトリックス型ＳＴＮ液晶表示素子を駆動するためのＩＡＰＴ駆動ドライバを用いて上述した電圧印加処理による初期化を実現できる駆動装置を提案する。
【００７２】
図５および図６は、ＩＡＰＴ駆動ドライバの機能を説明するための説明図である。図５に示すように、列ドライバと行ドライバはそれぞれ４レベルの液晶駆動電圧を必要とするが、システム全体では６レベルの電圧が必要になる。ここで、Ｖｒは選択時に行電極に印加される電圧であり、Ｖｃは行電極に印加されるオン電圧とオフ電圧の差の１／２である。
【００７３】
図６に示すように、出力電圧はレベル信号である極性反転信号（Ｍ信号）と非表示指示信号（／ＤＯＦＦ信号）に応じて、行ドライバおよび列ドライバでそれぞれ決定される。ただし、／ＤＯＦＦ信号がローレベルである場合には行ドライバおよび列ドライバの全出力は、他の入力信号に関わらずＶ０レベルを出力する。
【００７４】
以前の表示状態をリセットするために、リセットのための電圧をコレステリック液晶素子に印加する必要があるが、そのような電圧を印加するには、全ての行電極を等電位にし、かつ、全ての列電極を等電位にする必要がある。ＩＡＰＴ駆動ドライバを用いた場合、全ての行電極を等電位にすることができるのは、非選択状態であるＶ４，Ｖ１レベル、または非表示状態であるＶ０レベルである。非選択状態を用いた場合には、全ての列電極をＶ０またはＶ５にしたとしても、液晶印加電圧をＶｒまでにしかできない。この値は、アドレッシング時のオン電圧であるＶｒ＋Ｖｃよりも低い。
【００７５】
つまり、非選択状態の行電極電位を用いてリセットを行おうとすると、低い電圧でリセットが行われることになるのでリセット時間が長くなる。そこで、この実施の形態では、リセット時に、ＩＡＰＴ駆動ドライバにおいて、全ての行電極を非表示状態として、全ての列電極をＶ５にする。そのように設定すれば、液晶印加電圧は最大値であるＶｒ＋Ｖｃとなり、リセット時間を短くすることができる。
【００７６】
図７は、液晶駆動回路の実施の一形態を示すブロック図である。この実施の形態では、図３に示す一般的な駆動回路に対して、信号変換回路（制御部）１４が設けられている。信号変換回路１４は、コントローラ（信号制御回路）１１と行ドライバ１２および列ドライバ１３との間に設置され、信号制御回路１１からの各信号にもとづいて、上述した第１段階（リセット部）および第２の段階（無印加部）を作成するための信号を作成し、行ドライバ１２および列ドライバ１３に供給する。なお、ここでは、信号変換回路１４は信号制御回路１１と独立したものとして説明を進めるが、それらは一体化されていてもよい。一体化されている場合には、信号のタイミングを最適化できるので、初期化に要する時間を短くすることが可能である。
【００７７】
また、Ｍ信号は信号変換回路１４が作成した極性反転信号であり、ＤＡＴＡは信号変換回路１４が作成した表示データである。ＤＡＴＡは、アドレッシング部では信号制御回路１１が出力する表示データと同じになる。／ＤＯＦＦ１信号は信号変換回路１４が作成し列ドライバ１３に供給される／ＤＯＦＦ信号であり、／ＤＯＦＦ２信号は信号変換回路１４が作成し行ドライバ１２に供給される／ＤＯＦＦ信号である。
【００７８】
コレステリック液晶表示素子は一度データが書き込まれると、その表示状態を保持するのでフレーム周期毎に書き込みを行う必要はないが、データの書き換えを必要とするタイミングを外部から指示する必要がある。そのための信号が図７に示すスタート信号（ＳＴＡＲＴ信号）である。ＳＴＡＲＴ信号はタイマによるある一定期間毎に有効になる信号でもよいし、表示データの発生源であるＭＰＵや外部スイッチからの表示書き換え指示信号であってもよい。図７には、ＭＰＵから出力される例が示されている。
【００７９】
図８は、信号変換回路１４の一構成例を示すブロック図である。信号変換回路１４において、０．５ライン検出回路２１は、ＬＰ信号をトリガとして選択期間の１／２のタイミングを決定し、そのタイミングでレベルが反転するような信号を論理和回路２２に出力する。ダウンカウンタ２４は、ＦＲ信号が入力されたら、（Ｎ−１）をプリセットし、ＬＰ信号の入力に応じてカウント値を１減ずるカウンタである。ここで、Ｎは表示行数である。第１〜第３の比較器（以下、単に比較器という。）２５，２６，２７は、それぞれ、ダウンカウンタ２４のカウント値を所定値と比較する。
【００８０】
論理和回路２２は、ＤＯＦＦ制御回路３１からのマスク信号がローレベル状態であれば、０．５ライン検出回路２１の出力信号をＭ信号として行ドライバ１２および列ドライバ１３に出力し、マスク信号がハイレベル状態であれば、ハイレベルのＭ信号を行ドライバ１２および列ドライバ１３に出力する。また、論理和回路２３は、マスク信号がローレベル状態であれば、信号制御回路１１からの表示データをＤＡＴＡ信号として列ドライバ１３に出力し、マスク信号がハイレベル状態であれば、ハイレベルのＤＡＴＡ信号を列ドライバ１３に出力する。
【００８１】
スタートフラグ回路２８は、ＳＴＡＲＴ信号をＦＲ信号で同期化し、スタートフラグをセットする。スタートフラグがセットされたことはＤＯＦＦ制御回路３１に通知される。また、スタートフラグは、ＤＯＦＦ制御回路３１の指示に応じてリセットされる。ＤＯＦＦ制御回路３１は、スタートフラグがセットされている状態において機能し、比較器２５，２６，２７の出力の状況に応じて、列ドライバ１３に／ＤＯＦＦ１信号を与えるとともに、行ドライバ１２に／ＤＯＦＦ２信号を与える。また、論理和回路２２，２３に対してマスク信号を与える。
【００８２】
次に、動作について図９のタイミング図を参照して説明する。比較器２５，２６，２７は、リセット部（第１の段階）の長さをＡ、無印加部（第２の段階）の長さをＢに設定するために設けられている。各比較器２５〜２７は、ＬＰ信号をダウンカウントするダウンカウンタ２４のカウント値を導入して、カウント値と所定値とを比較し、それらが一致したら一致信号を出力する。
【００８３】
なお、この実施の形態では、リセット部の長さＡを設定するための第１の期間設定手段は、ダウンカウンタ２４および比較器２５，２６で実現される。無印加部の長さＢを設定するための第２の期間設定手段は、ダウンカウンタ２４および比較器２６，２７で実現される。第１〜第２の段階において所定電圧を印加する電圧印加手段は、論理和回路２２，２３およびＤＯＦＦ制御回路３１で実現される。
【００８４】
比較器２５の比較のための所定値は（Ａ＋Ｂ）であり、比較器２６の比較のための所定値はＢである。また、比較器２７の比較のための所定値は０である。なお、Ａ＋Ｂ＜Ｎ（Ｎは表示行数）である。
【００８５】
スタートフラグがセットされていない状態では、ＤＯＦＦ制御回路３１は、全ての列電極および行電極が電位Ｖ０である無印加状態になるように、列ドライバ１３および行ドライバ１２に対する非表示指示信号（／ＤＯＦＦ１信号および／ＤＯＦＦ２信号）をローベルに固定する。よって、コレステリック液晶パネル１０は、信号制御回路１１からの信号状態に関わらず電圧無印加状態となる。また、論理和回路２２，２３へのマスク信号をハイレベルに固定する。よって、Ｍ信号およびＤＡＴＡ信号はハイレベルに固定される。ＳＴＡＲＴ信号が入力された後、ＦＲ信号が入力されると、スタートフラグ回路２８において、スタートフラグがセットされる。ＦＲ信号はフレーム周期毎に入力される。
【００８６】
ＦＲ信号が入力されるとダウンカウンタ２４に（Ｎ−１）がプリセットされる。以後、ダウンカウンタ２４は、行切替信号（ＬＰ信号）をダウンカウントする。比較器２５は、ダウンカウンタ２４のカウント値が（Ａ＋Ｂ）に一致するとＤＯＦＦ制御回路３１に一致信号を出力する。ＤＯＦＦ制御回路３１は、／ＤＯＦＦ１信号および／ＤＯＦＦ２信号がともにローレベルである状態のときに比較器２５からの一致信号を受け、さらに、ＬＰ信号が入力されると、列ドライバ１３への／ＤＯＦＦ１信号をハイレベルに固定する。この結果、図６に示す関係にもとづいて、全ての列電極の電圧レベルがＶ５（Ｖｒ＋Ｖｃ）となる。また、全ての行電極の電圧レベルはＶ０であるから、全ての画素に対する液晶印加電圧はＶｒ＋Ｖｃとなる。例えば、Ｖｒ＝３５Ｖ，Ｖｃ＝５Ｖであれば、液晶印加電圧は４０Ｖである。
【００８７】
比較器２６は、ダウンカウンタ２４のカウント値がＢに一致するとＤＯＦＦ制御回路３１に一致信号を出力する。ＤＯＦＦ制御回路３１は、／ＤＯＦＦ１信号がハイレベルで、かつ、／ＤＯＦＦ２信号がローレベルである状態のときに比較器２６からの一致信号を受け、さらに、ＬＰ信号が入力されると、列ドライバ１３への／ＤＯＦＦ１信号をローレベルに固定する。この結果、図６に示す関係にもとづいて、コレステリック液晶表示パネル１０は電圧無印加状態になる。また、このとき、ＤＯＦＦ制御回路３１は、論理和回路２２，２３へのマスク信号をローレベルに固定する。
【００８８】
論理和回路２２は、０．５ライン検出回路２１の出力を通過させて極性反転信号（Ｍ信号）とする状態に移る。また、論理和回路２３は、ＤＡＴＡ信号として表示データを通過させる。
【００８９】
液晶印加電圧がＶｒ＋Ｖｃに変化した時点から電圧無印加状態になるまでの期間は、ダウンカウンタ２４のカウント値が「Ａ」進む間の期間であり、図９に示すように、この期間がリセット部となる。
【００９０】
比較器２７は、ダウンカウンタ２４のカウント値が０に一致するとＤＯＦＦ制御回路３１に一致信号を出力する。ＤＯＦＦ制御回路３１は、／ＤＯＦＦ１信号および／ＤＯＦＦ２信号がともにローレベルである状態のときに比較器２７からの一致信号を受け、さらに、ＬＰ信号が入力されると、列ドライバ１３および行ドライバ１２への／ＤＯＦＦ１信号および／ＤＯＦＦ２信号をハイレベルに固定する。従って、線順次駆動によってＤＡＴＡ信号とＭ信号に応じた表示がなされるアドレッシング部が開始される。このとき、オン電圧はＶｒ＋Ｖｃ、オフ電圧はＶｒ−Ｖｃとなる。
【００９１】
液晶印加電圧が電圧無印加状態に変化した時点からアドレッシング部が開始される時点までの期間は、ダウンカウンタ２４のカウント値が「Ｂ」進む間の期間であり、図９に示すように、この期間が無印加部となる。
【００９２】
さらに、列ドライバ１３と行ドライバ１２への非表示指示信号である／ＤＯＦＦ１信号と／ＤＯＦＦ２信号とがともにハイレベルである状態で、比較器２７から一致信号が出力されると、ＤＯＦＦ制御回路３１は、スタートフラグをリセットするとともに、マスク信号をハイレベルに固定し、／ＤＯＦＦ１信号と／ＤＯＦＦ２信号とをともにローレベルに固定して全画素に対する液晶印加電圧を０Ｖにする。よって、コレステリック液晶表示素子は書き込み状態を記憶したままの状態になる。そして、次にＳＴＡＲＴ信号が入力されるまでその状態を保持する。
【００９３】
以上に説明したように、この実施の形態では、従前の液晶駆動装置が取り扱うことができるＭ信号と／ＤＯＦＦ信号とを利用することによって、第１の段階〜第２の段階、すなわち、リセット部および無印加部を作成する。従って、単純マトリックス型ＳＴＮ液晶表示素子を駆動するためのＩＡＰＴ駆動ドライバを用いて、本発明による電圧印加処理による初期化を実現できる駆動装置を実現することができる。
【００９４】
上記の実施の形態では、単純マトリックス型ＳＴＮ液晶表示素子を駆動するための既存の駆動ドライバを活用して、コレステリック液晶表示装置の駆動装置を実現したが、もちろん、コレステリック液晶表示装置の駆動装置は、既存の駆動ドライバを用いることなく実現可能である。
【００９５】
なお、上記の実施の形態では、駆動装置を簡便に構成するためにＬＰ信号を用いて第１〜第２の段階の長さを設定したが、上記の実施の形態は駆動装置の一実現例であって、他の構成の駆動装置を実現することもできる。例えば、ＬＰ信号以外のクロック信号にもとづいて第１〜第２の段階の長さを設定してもよい。その場合、より高周波数のクロック信号を用いれば、上記の実施の形態の場合に比べて、初期化に要する時間をより短縮することができる。
【００９６】
また、上記の実施の形態では、第１の段階（リセット部）において、コレステリック液晶に対して正のパルス状の電圧が印加されたが、振幅の絶対値が等しい正のパルスと負のパルスとを印加するようにしてもよい。さらに、上記の実施の形態では、リセット部の期間で印加される電圧をＶｒ＋Ｖｃとしたが、その期間において、行ドライバ１２および列ドライバ１３に供給される電源電圧を任意の値に切り替えるように構成すれば、リセット部の期間で印加される電圧を任意の値に設定することができる。
【００９７】
（例５）上記の実施の形態１を用いて、携帯型の表示装置の一種である電子ブック、ページャーやモバイル型表示装置に使用できる液晶パネルを作成した。行電極と列電極を備えた高精彩なフルドットマトリックスの表示が鮮明に行うことができた。図１０にその表示の一態様を示す。文字が細かくても、充分に読み取ることができた。また、視野角が広く、表示画面の書き換えが違和感なく実行され、見やすい表示品位を達成できた。また、比較的大型の表示画面を用いる公衆表示装置や、電子写真表示装置にも適用できるものであった。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、メモリ性コレステリック液晶を用いた液晶表示装置の駆動方法および駆動装置を、コレステリック液晶の配向が電圧印加方向にほぼ平行になるように電圧を印加する第１の段階と、コレステリック液晶をＨＧ状態を経てＰＬ状態に移行させるための電圧を印加する第２の段階と、第２の段階の後コレステリック液晶を線順次駆動する段階とが実行される構成にしたので、表示データの書き込みを行う前にコレステリック液晶を確実にＰＬ状態に揃えることができ、高速書き込みを行っても残像を生じさせたりコントラストが低下することを防止でき、表示を高精細化した場合にも表示品位を高くすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＣＬ−ＬＣＤの断面の模式図。
【図２】  電圧パルス（１３．３ｍｓ）を印加し消去して表示状態の変化を示す状態図。
【図３】  液晶パネルを駆動する駆動装置の構成例を示すブロック図。
【図４】  模式的に示した駆動波形図。
【図５】  ＩＡＰＴ駆動ドライバの機能を説明するための説明図。
【図６】  制御信号と印加電圧との関係を示す説明図。
【図７】  駆動装置（実施の形態１）の構成を示すブロック図。
【図８】  実施の形態１における信号変換回路の構成例を示すブロック図。
【図９】  信号変換回路の動作を示すタイミング図。
【図１０】  本発明の液晶表示装置の一例における表示状態を示す説明図。
【図１１】  ＣＬ−ＬＣの配向状態を示す説明図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ    ガラス基板
２Ａ，２Ｂ    電極
３Ａ，３Ｂ  高分子薄膜
４    液晶組成物
５    光吸収体
１０  コレステリック液晶パネル（液晶光学素子）
１１  信号制御回路（コントローラ）
１２  行ドライバ
１３  列ドライバ
１４  信号変換回路
１５  電源装置
１６  スイッチ回路
２１  ０．５ライン検出回路
２２  論理和回路
２３    論理和回路
２４  ダウンカウンタ
２５〜２７  比較器
２８  スタートフラグ回路
【図１】
0004715012.tif 000005
【図２】
0004715012.tif 000006
【図３】
0004715012.tif 000007
【図４】
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【図５】
0004715012.tif 000009
【図６】
0004715012.tif 000010
【図７】
0004715012.tif 000011
【図８】
0004715012.tif 000012
【図９】
0004715012.tif 000013
【図１０】
0004715012.tif 000014
【図１１】
0004715012.tif 000015