(57)【要約】【課題】書換え速度を速くしても、表示ムラの生じない駆動方法を提供する。【解決手段】リセット信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素をプレーナー状態にするリセット期間と、選択信号をコモン選択電極上の画素を構成する液晶に印加して表示状態を選択し、また非選択信号をコモン非選択信号上の画素を構成する液晶に印加する書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える書換え期間と、非選択信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素を非選択状態に維持する全面一括非選択維持期間とを有する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板表面に設けられたコモン電極群と、前記ガラス基板と対向配置された他方のガラス基板表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群の間に介在するコレステリック相を示す液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときに、プレーナー状態，フォーカルコニック状態，またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持される液晶表示素子に対して、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧の差により前記画素に電圧を印加する液晶表示素子の駆動方法であって、
全てのコモン電極にコモンリセット信号を、全てのセグメント電極にデータリセット信号を印加して、これらの信号の差からなるリセット信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素をプレーナー状態にするリセット期間と、
あるコモン電極をコモン選択電極に選び、その他のコモン電極をコモン非選択電極に選び、コモン選択電極にコモン選択信号を印加し、同時にコモン非選択電極にコモン非選択信号を印加し、コモン選択信号に同期してセグメント電極にデータ信号を印加し、コモン選択信号とデータ信号の差からなる選択信号をコモン選択電極上の画素を構成する液晶に印加して表示状態を選択し、またコモン非選択信号とデータ信号との差からなる非選択信号をコモン非選択信号上の画素を構成する液晶に印加する書換え動作を行い、その後次のコモン電極をコモン選択電極に選んで前記書換え動作を行い、この書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える書換え期間と、
全てのコモン電極に第２のコモン非選択信号を、全てのセグメント電極に第２のデータ信号を印加して、これらの信号の差からなる第２の非選択信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素を非選択状態に維持する全面一括非選択維持期間と、
を有することを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
【請求項２】
前記全面一括非選択維持期間が５〜２００ｍｓｅｃであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項３】
前記第２の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第２の非選択信号の最大電圧が０Ｖより大きく、前記非選択信号の最大電圧の２倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項４】
前記第２の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第２の非選択信号の最小電圧が０Ｖより小さく、前記非選択信号の最小電圧の２倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項５】
前記第２の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、それらの最大電圧値と最小電圧値のそれぞれが同じであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項６】
前記第２の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第２の非選択信号の周波数が前記非選択信号の周波数以上，５Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項７】
前記書換え期間の選択信号が電圧パルスであって、その１周期が０．５〜５ｍｓｅｃであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項８】
前記リセット期間において、全画素をプレーナー状態にするリセット信号を３０Ｖ以上の電圧パルス（高電圧パルス）とし、
書換え期間内において、画素をフォーカルコニック状態にするための選択信号を７〜１５Ｖの電圧パルス（低電圧パルス）とし、または画素をプレーナー状態にするための選択信号を１６〜２８Ｖの範囲内の電圧パルス（中電圧パルス）とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項９】
ガラス基板表面に設けられたコモン電極群と、前記ガラス基板と対向配置された他方のガラス基板表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群の間に介在するコレステリック相を示す液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときに、プレーナー状態，フォーカルコニック状態、またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持される液晶表示素子と、
前記液晶表示素子のコモン電極群にコモンリセット信号，コモン選択信号およびコモン非選択信号を出力するコモンドライバと、
前記セグメント電極群にデータリセット信号およびデータ信号を出力するセグメントドライバと、
前記コモンドライバおよびセグメントドライバを制御するコントローラとを備えるコレステリック液晶表示装置であって、
前記コントローラは、前記コモンドライバおよびセグメントドライバが前記液晶表示素子の画素に請求項１〜８のいずれかに記載の駆動方法により電圧を印加するように制御することを特徴とするコレステリック液晶表示装置。
【請求項１０】
前記コモンドライバは、０Ｖを含む４水準の電圧が出力でき、
前記セグメントドライバは、０Ｖを含む４水準の電圧が出力でき、
前記コモンドライバから出力する最大の電圧と、前記セグメントドライバから出力する最大の電圧が同じで、前記最大電圧を少なくとも２種類の電圧値に切換える電圧切換えスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、リセット期間と書換え期間で印加する電圧パルスの最大電圧を切換えるように、前記電圧切換えスイッチを制御することを特徴とする請求項１０に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記書換え期間と前記全面一括非選択維持期間で電圧パルスの最大電圧を切換えるように、前記電圧切換えスイッチを制御することを特徴とする請求項１０または１１に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項１３】
前記電極群の上にポリイミド系の垂直配向膜が被覆形成されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項１４】
前記コモン電極群とセグメント電極群の距離が３．５μｍ〜６μｍであることを特徴とする請求項１３に記載のコレステリック液晶表示装置。
【請求項１５】
前記画素を構成するコモン電極数が３２０以上であることを特徴とする請求項１３または１４のいずれかに記載のコレステリック液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子の駆動方法、特に、互いに対向状態で交差する複数のコモン電極と複数のセグメント電極とから液晶層に電圧波形を入力するようにしたコレステリック液晶表示素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コレステリック相を示しメモリー性を有する液晶表示素子を駆動する方法が、特開平１１−３２６８７１号公報に開示されている。この方法は、コモン電極とセグメント電極が交差する電極間の液晶に電圧を印加して、液晶の配列状態をリセット時にフォーカルコニック状態にする駆動方法である。このような駆動方法は、フォーカルコニックリセット法（ＦＣＲ法）と呼ばれている。
【０００３】
このフォーカルコニックリセット法は、全画素をフォーカルコニック状態にするリセット期間と、１行目から末行目までのコモン電極に、順次、選択信号電圧を印加する選択期間および非選択信号電圧を印加する維持期間とからなる書換え期間と、その後全ての画素に表示維持信号を印加する表示状態を保つ表示期間とを有している。
【０００４】
このフォーカルコニックリセット法によれば、パルス電圧−視感反射率特性の特性カーブの形状（略Ｓ字型）は、書換え時間の大小によらず変わらず（崩れることなく）、すなわちプレーナー状態とフォーカルコニック状態での１行目と末行目におけるそれぞれの反射率はほぼ同じであって、一定のコントラスト表示が得られ、かつパネルの表示エリア全域に均一な表示を得ることが可能であるという魅力的な特徴を有する。
【０００５】
また、特開平１１−３２６８７１号公報には、全画素をプレーナー状態にするリセットする期間を設け、全画素をプレーナー状態にするリセット期間と、選択信号電圧を印加する選択期間と、非選択信号電圧を印加する非選択期間との３つの期間を備える液晶表示素子の駆動方法が開示されている。そして、選択期間においてプレーナー状態とフォーカルコニック状態の遷移域のパルス電圧を印加することにより、階調表示ができることが記載されている。
【０００６】
この駆動方法は、リセット時に全画素をプレーナー状態にするので、プレーナーリセット法と呼ばれている。このプレーナーリセット法は、フォーカルコニック法に比較して、液晶の配列状態が、電極間距離（セルギャップ）の表示面全体での場所的な大小ムラや、液晶配向膜の表示面全体での表面状態の表示面の場所的なムラの影響を受けにくく、均一な表示を得やすいという液晶表示素子の製造上の観点から実用的な長所を有する。
【特許文献１】特開平１１−３２６８７１号公報
【特許文献２】特開平１１−３４４９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したフォーカルコニックリセット法は、以下のような問題点を有している。
（１）図１は、コレステリック液晶表示素子の、フォーカルコニックリセット法によるパルス電圧−視感反射率特性の一例である。フォーカルコニックリセット後、図２に示すパルス電圧（選択波形）を電極間に印加して、パルス電圧がコレステリック液晶表示素子の反射率に与える影響を調べた結果である。図２のパルス幅ｔは、コモン電極へ出力される選択波形の長さ、すなわち、コモン電極１本の書換え速度に関係する。図２のパルス電圧の意味を理解するために、図３にコモン電極およびセグメント電極に印加する電圧波形の一例を示す。コモン電極に印加される電圧波形とセグメント電極に印加される電圧波形との差である合成波形が、液晶表示素子の両電極間に加えられる電圧波形となる。図２のパルス電圧は、合成波形である選択波形を示している。
【０００８】
図４は、選択波形と非選択波形とが、ｎ本目のコモン電極に印加されるパルス電圧のタイミングを示している。
【０００９】
図３および図４によれば、あるコモン電極をコモン選択電極に選び、その他のコモン電極をコモン非選択電極に選び、コモン選択電極にコモン選択信号を印加し、同時にコモン非選択電極にコモン非選択信号を印加し、コモン選択信号に同期してセグメント電極にデータ信号を印加し、コモン選択信号とデータ信号の差からなる選択信号をコモン選択電極上の画素を構成する液晶に印加して表示状態を選択し、またコモン非選択信号とデータ信号との差からなる非選択信号をコモン非選択電極上の画素を構成する液晶に印加する書換え動作を行い、その後次のコモン電極をコモン選択電極に選んで書換え動作を行い、この書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える。
【００１０】
書換え速度を速くしようとすると、図２のパルス電圧を高くする必要がある。汎用のＳＴＮ（Super Twisted Nematic）ドライバを用いて駆動する場合、耐電圧の高いものでもその値が４５Ｖ程度である。この電圧以下でプレーナー配向状態の反射率の高い、高コントラストの見やすい実用的な表示を得るためには、パルス幅ｔ（選択期間）を３ｍｓｅｃ以上に設定する必要があり、書換え速度が遅いという欠点を有していた。また、高い駆動電圧を出力できる専用ドライバを作製するには、液晶表示素子を駆動するのに高耐圧の専用駆動ＩＣチップが必要になり、液晶表示装置のコスト増要因になっていた。
【００１１】
（２）また、書換え速度を速くしていくと、図１の曲線の立ち上がりの傾斜がなだらかになり、非選択電圧を大きくする必要が生じる。非選択電圧を大きくすると、反射率の高いプレーナー配向状態が得られても、その後の非選択電圧の印加によって、反射率が損なわれることになる。このようなことを考慮してもパルス幅ｔは３ｍｓｅｃ以上でなければならない。
【００１２】
（３）パルス幅ｔが短くなればなるほど、図１に示す曲線が温度によって変化しやすくなる。実際の液晶表示素子を考えた場合、温度補償を細かく行う必要がある。
【００１３】
（４）階調表示をＳＴＮドライバで行うための波形を図５に示す。コモン電極に出力する選択波形，非選択波形は、図３に示した波形と同じであるが、セグメント電極に出力する波形に、階調用の波形が増える。階調用の波形は、データ波形Ｘとデータ波形Ｙを混合した形であり、この混合比率によって、階調表示の反射率の制御を行う。
【００１４】
パネルの表示エリア全面に均一な階調表示を行うためには、パネルの電極間距離（セルギャップ）の均一性，配向膜の表面状態の均一性を良好にしておく必要があるが、電子書籍，電子ペーパーなどの画素数が多い大型パネルの全面を均一にすることは、非常に難しいことであった。
【００１５】
図６は、コレステリック液晶表示素子の、プレーナーリセット法によるパルス電圧−視感反射率特性の一例である。プレーナーリセット後、図２に示すパルス電圧を印加して、パルス電圧がコレステリック液晶表示素子の反射率に与える影響を調べた結果を示す。図２のパルス幅ｔが、前述したように、コモン電極へ出力される選択波形の長さ、すなわち、コモン電極１本の書換え速度に関係する。
【００１６】
図６より、書換え速度を速くするにしたがって、完全な（反射率の低い）フォーカルコニック配向を得ることが難しくなる。また、コントラストが良好な表示を得ることが難しくなる。この問題点をなくして違和感のない表示を得るためには、コモン電極１本あたりの書換え速度を１０ｍｓｅｃ以上にする必要があった。
【００１７】
液晶物質の種類やセルギャップや配向膜などの液晶表示素子の製造パラメータが定まれば、プレーナー状態の反射率はほぼ一定であるので、フォーカルコニック状態の反射率が増加する（図６で特性カーブのボトムが上昇する）ことは、プレーナー反射状態とフォーカルコニック透過状態での反射率の差が小さくなり、表示のコントラストが小さくなることを意味する。反射率の差が小さくなると、階調数が多いいわゆる高階調表示を実現しにくいという技術的問題点があった。
【００１８】
一方、プレーナーリセット方式では、選択信号電圧のパルス電圧の周期ｔを小さくして、書換え時間を小さく（書換え速度を大きく）すると、コモン電極数が大きい（表示画素数が大きくなる）液晶表示素子において、コモン電極の末行近くの画素について、図６に示すように、パルス電圧−視感反射率特性の特性カーブの形が維持されずに崩れ、フォーカルコニック状態の反射率が上昇してしまい、表示ムラが生じるという問題点があることが判明した。
【００１９】
本発明の目的は、書換え速度を速くしても、表示ムラの生じない駆動方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、全面においてコントラストが良好な均一な階調表示を可能とする駆動方法を提供することにある。
【００２０】
本発明のさらに他の目的は、上記の駆動方法に適した液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の態様は、ガラス基板表面に設けられたコモン電極群と、前記ガラス基板と対向配置された他方のガラス基板表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群の間に介在するコレステリック相を示す液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときに、プレーナー状態，フォーカルコニック状態，またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持される液晶表示素子に対して、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧の差により前記画素に電圧を印加する液晶表示素子の駆動方法である。
【００２２】
本発明の駆動方法は、
全てのコモン電極にコモンリセット信号を、全てのセグメント電極にデータリセット信号を印加して、これらの信号の差からなるリセット信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素をプレーナー状態にするリセット期間と、
あるコモン電極をコモン選択電極に選び、その他のコモン電極をコモン非選択電極に選び、コモン選択電極にコモン選択信号を印加し、同時にコモン非選択電極にコモン非選択信号を印加し、コモン選択信号に同期してセグメント電極にデータ信号を印加し、コモン選択信号とデータ信号の差からなる選択信号をコモン選択電極上の画素を構成する液晶に印加して表示状態を選択し、またコモン非選択信号とデータ信号との差からなる非選択信号をコモン非選択信号上の画素を構成する液晶に印加する書換え動作を行い、その後次のコモン電極をコモン選択電極に選んで前記書換え動作を行い、この書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える書換え期間と、
全てのコモン電極に第２のコモン非選択信号を、全てのセグメント電極に第２のデータ信号を印加して、これらの信号の差からなる第２の非選択信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素を非選択状態に維持する全面一括非選択維持期間と、
を有している。
【００２３】
本発明は、プレーナーリセット法による書換えを採用している。プレーナーリセット法による書換えは、フォーカルコニック法に比較して、パネルの電極間距離（セルギャップ）や、配向膜の表面状態の影響を受けにくく、表示エリアに多少このようなムラがあっても、均一な階調表示が得られる利点を有する。しかし、表示容量が大きくなり、すなわちコモン電極数およびセグメント電極数が多くなると、コモン電極列の位置により反射率−印加電圧の表示特性が異なり、これにより表示ムラが生じる。特にこの表示ムラは、高速書換え時に顕著に生じる。
【００２４】
また、プレーナーリセットにすると、液晶の配向制御、基板間ギャップバラツキなどの液晶表示素子の特性の厳密な制御が必要でなくなる。
【００２５】
また、本発明によれば、全面一括非選択維持期間を設けたので、表示特性がどの画素についても同じになり、表示ムラがなくなる。これにより、表示の均一性，高速書換え性を有する液晶が容易に得られる。
【００２６】
全面一括非選択維持期間は、５〜２００ｍｓｅｃとするのが好ましい。５ｍｓｅｃ以下では充分でない。また、２００ｍｓｅｃ以上では、書換え速度に影響する。例えば、コモン電極が３２０本の表示であれば、典型的な例として、下記の計算式で導かれる。
【００２７】
２０ｍｓｅｃ（プレーナーリセット期間：５０Ｈｚ１周期）＋２ｍｓｅｃ（コモン選択波形の長さ）×３２０（５００Ｈｚ３２０周期）
＋ｘｍｓｅｃ＝２０＋６４０＋ｘｍｓｅｃ（０．８８秒）
ｘ＝２００ｍｓｅｃ  ６６０ｍｓｅｃが８８０ｍｓｅｃになる
５００ｍｓｅｃ  ６６０ｍｓｅｃが１１６０ｍｓｅｃになる
実用的には１秒前後以下の書換え時間が要求されるが、本発明はこれを実現することができる。
【００２８】
前記第２の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第２の非選択信号の最大電圧が０Ｖより大きく、前記非選択信号の最大電圧の２倍以下であることが好ましい。第２の非選択信号の電圧は、０Ｖでは効果がない。また、非選択信号の２倍以上では、せっかくプレーナー状態になった画素の反射率が低下する。すなわち、プレーナー状態およびフォーカル状態とも反射率が低下してくるので、明るさ，コントラスト共に低下し好ましくない。
【００２９】
あるいは、前記第２の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第２の非選択信号の最小電圧が０Ｖより小さく、前記非選択信号の最小電圧の２倍以上であることが好ましい。
【００３０】
あるいは、前記第２の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、それらの最大電圧値と最小電圧値のそれぞれが同じであることが好ましい。
【００３１】
第２の非選択の電圧と非選択信号の電圧とが同じでなければ、新たに電圧の切換えスイッチが必要になる。同じ電圧にすることにより切換えスイッチ機構が省ける。
【００３２】
前記第２の非選択信号と前記非選択信号がともに電圧パルスであって、前記第２の非選択信号の周波数が前記非選択信号の周波数以上，５Ｈｚ以下であることが好ましい。第２の非選択信号が、非選択信号の周波数より小さいと、消費電流が大きくなるので望ましくない。５Ｈｚ以上では、全面一括非選択期間が長くなり（２００ｍｓｅｃを超える）書換え時間が長くなる。
【００３３】
前記書換え期間の選択信号が電圧パルスであって、その１周期が０．５〜５ｍｓｅｃであることが好ましい。選択信号の１周期が、０．５ｍｓｅｃ以下（２０００Ｈｚ以上）では、全面一括非選択期間を設けても、その効果が不完全でコントラストが小さい表示になってしまう。また、５ｍｓｅｃ（２００Ｈｚ）を超えると、表示画素全体の書換えに時間が長くなるので実用上好ましくない。たとえばコモン電極が３２０本の表示では、５ｍｓｅｃ×３２０＝１．６秒になる。
【００３４】
前記リセット期間において、全画素をプレーナー状態にするリセット信号を３０Ｖ以上の電圧パルス（高電圧パルス）とし、書換え期間内において、画素をフォーカルコニック状態にするための選択信号を７〜１５Ｖの電圧パルス（低電圧パルス）とし、または画素をプレーナー状態にするための選択信号を１６〜２８Ｖの範囲内の電圧パルス（中電圧パルス）とするのが好ましい。さらに、２×（低電圧パルス）−５≦（中電圧パルス）≦２×（低電圧パルス）とするのが好ましい。
【００３５】
高速書換え状態を維持しつつ表示エリア全面に均一な表示を実現するために好適な条件が、この範囲である。
【００３６】
本発明の第２の態様は、液晶表示装置である。本発明は、ガラス基板表面に設けられたコモン電極群と、前記ガラス基板と対向配置された他方のガラス基板表面に前記コモン電極群の方向に対して直交する方向に設けられたセグメント電極群と、前記コモン電極群とセグメント電極群の間に介在するコレステリック相を示す液晶とによりマトリックス状に画素が構成され、前記画素に電圧を印加しないときに、プレーナー状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの中間状態からなる表示状態が液晶のメモリー性により維持される液晶表示素子と、前記液晶表示素子のコモン電極群にコモンリセット信号、コモン選択信号およびコモン非選択信号を出力するコモンドライバと、前記セグメント電極群にデータリセット信号およびデータ信号を出力するセグメントドライバと、前記コモンドライバおよびセグメントドライバを制御するコントローラとを備えるコレステリック液晶表示装置であって、前記コントローラは、前記コモンドライバおよびセグメントドライバが前記液晶表示素子の画素に前記駆動方法により電圧を印加するように制御することを特徴とする。液晶表示素子は、電極群の上にポリイミド系の垂直配向膜が被覆形成されているのが好ましい。
【００３７】
水平配向膜の場合には、電圧波形印加後、外観（反射率）が一定になるまでに数ｓｅｃから数十ｓｅｃの時間を要する。また、階調表示を行うための条件設定の幅が非常に狭く、細かな階調表示が難しい。また、視野角が狭い。これに対して、垂直配向膜の場合は、このような問題がない。
【００３８】
前記コモン電極群とセグメント電極群の距離は、３．５〜６μｍであることが好ましい。３．５μｍ未満では液晶層の厚みが少なくなり、ブラッグ回析による反射が十分でなくなるので、プレーナー状態の反射率が小さくなり、コントラストが低下する。６μｍを超えると、フォーカルコニック状態で表示の白濁化が顕著になる。また駆動電圧が４５Ｖを超えるようになるので、低電圧駆動に対して好ましくない。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、書換え期間の後に、全面一括非選択期間を設ける駆動方法により、表示ムラのない表示が可能となり、さらには全面においてコントラストが良好な均一な階調表示が可能となる。また本発明の液晶表示装置によれば、とりわけ大面積高精細の表示を行う場合、短時間で書換えを行っても均一な階調表示を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４１】
図７は、本発明が適用されるコレステリック液晶表示装置の構成を示す概略図である。コレステリック液晶表示装置は、コレステリック液晶を互いに対向状態で交差する複数のコモン電極ＣＯＭ１，ＣＯＭ２，…と複数のセグメント電極ＳＥＧ１，ＳＥＧ２，…とでマトリクス駆動するコレステリック液晶表示素子１０と、本発明の駆動方法で表示内容の書き込みを行う機構とを具備したものである。この機構は、コモンドライバ１２，セグメントドライバ１４，コントローラ１６，電源１８により構成されている。
【００４２】
コレステリック液晶表示素子１０のコモン電極はコモンドライバ１２の出力端子に接続され、セグメント電極はセグメントドライバ１４の出力端子に接続されている。コントローラ１６から与えられたデータに基づき、コモンドライバ１２からコモン電極ＣＯＭ１，ＣＯＭ２，…に、セグメントドライバ１４からセグメント電極ＳＥＧ１，ＳＥＧ２，…にそれぞれ電圧が印加される。液晶表示素子１０の画素にはそれら電圧の差が印加される。
【００４３】
図８は、本発明のコレステリック液晶表示素子１０の概略図である。
【００４４】
図８において、基板１としては、石英ガラス，アルミノ硅酸ガラス，アルミナ硼硅酸ガラス，無アルカリガラス，ＳｉＯ２膜等のアルカリイオン溶出防止膜が形成されたソーダライムガラス、または、ポリエーテルスルフォン，ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルム、またはポリカーボネート等のプラスチック基板が挙げられる。
【００４５】
基板１に、電極２，電気絶縁膜３および配向膜４をこの順に積層し、電極２を複数の直線状の電極にパターニングし、透明基板を作る。このような２枚の透明基板を電極が交差するようにメインシール５で貼り合わせ、メインシールで仕切られたスペース内に、コレステリック液晶６を封じ込める。
【００４６】
ここで、電極２としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）が好適であるが、他にＳｎＯ２などの導電性金属酸化物や、ポリピロールやポリアニン等の導電性樹脂などの導電性材料でも良い。
【００４７】
電気絶縁膜３は、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２等の絶縁材料が好適である。電気絶縁膜３は、対向する電極間のショートを防止するために設けるもので必ずしも必要ではない。
【００４８】
配向膜４としては、垂直配向膜を使用する。ポリイミド樹脂が好適であるが、含珪素，含フッ素，含窒素系の表面改質剤や樹脂を使用しても良い。日産化学製ＳＥ−１２１１，ＳＥ−７５１１Ｌ，ＲＮ−１５１７や、東レダウコーニングシリコーン社製ＡＹ４３−０２１などが挙げられる。
【００４９】
コレステリック液晶６は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶と、１０〜５０重量％のカイラル剤とからなるものが好適である。使用するネマティック液晶としては、特に限定しないが、その一例としてシアノビフェニル型，フェニルシクロヘキシル型，フェニルベンゾエート型，シクロヘキシルベンゾエート型，トラン型等の液晶が挙げられる。コレステリック液晶は、高分子マトリクス中に分散したものや、カプセル化したものでも良い。コレステリック液晶の選択反射波長は、可視域にあるものだけでなく、赤外域にあっても良い。
【００５０】
観察側と反対側には、光吸収膜７を形成しても良い。光吸収膜の色については、特に限定はしないが、黒または青が好まれる。
【００５１】
観察側の面には、液晶を紫外線劣化から守るために、紫外線カット機能を有するプラスチック板を置いても良い。また、反射防止機能，防眩機能を有する光学フィルムを貼っても良い。
【００５２】
本実施例の液晶表示素子の特徴は、電極群の上にポリイミド系の垂直配向膜が被覆形成されていることである。垂直配向膜の場合には、水平配向膜のように、電圧波形印加後、外観（反射率）が一定になるまでに数ｓｅｃから数十ｓｅｃの時間を要する、また、階調表示を行うための条件設定の幅が非常に狭く、細かな階調表示が難しい、また、視野角が狭いといったような問題がない。
【００５３】
コレステリック液晶を挟んで対向する電極２は、コモン電極群とセグメント電極群であるが、これらコモン電極群とセグメント電極群の距離は、３．５〜６μｍであることが好ましい。これは、３．５μｍ未満では液晶層の厚みが少なくなり、ブラッグ回析による反射が十分でなくなるので、プレーナー状態の反射率が小さくなり、コントラストが低下し、６μｍを超えると、フォーカルコニック状態で表示の白濁化が顕著になるからである。
【実施例２】
【００５４】
コレステリック液晶表示素子１０として、０．２５ｇのメルク社製ネマティック液晶ＭＤＡ−０２−１１７４と、０．７５ｇのメルク社製コレステリック液晶ＭＤＡ−０３−１６２とを混合した液晶を使用して、図８に示すコレステリック液晶表示素子を作成した。液晶層の厚みは４．５μｍである。図８中の配向膜４は、垂直配向膜である。また、観察面とは逆の面には、青色の印刷を施した。
【００５５】
得られた液晶表示素子（コモン電極数６４０，セグメント電極数４８０）に、実際のマトリクス駆動を想定し、図９に示す電圧波形を順次印加し、表示画素のエリアの視感反射率を測定した。図９は、図面を簡単にするために４行×３列の液晶表示素子のコモン電極列およびセグメント電極列に印加する電圧波形を示す。図１０は、電極間に印加される合成波形の一例を示す。
【００５６】
リセット期間には、全てのコモン電極にコモンリセット信号を、全てのセグメント電極にデータリセット信号を印加して、これらの信号の差からなるリセット信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素をプレーナー状態にするリセットする。
【００５７】
書換え期間には、あるコモン電極をコモン選択電極に選び、その他のコモン電極をコモン非選択電極に選び、コモン選択電極にコモン選択信号を印加し、同時にコモン非選択電極にコモン非選択信号を印加し、コモン選択信号に同期してセグメント電極にデータ信号を印加し、コモン選択信号とデータ信号の差からなる選択信号をコモン選択電極上の画素を構成する液晶に印加して表示状態を選択し、またコモン非選択信号とデータ信号との差からなる非選択信号をコモン非選択信号上の画素を構成する液晶に印加する書換え動作を行い、その後次のコモン電極をコモン選択電極に選んで書換え動作を行い、この書換え動作を繰り返すことで全ての画素を構成する液晶の表示状態を書換える。
【００５８】
全面一括非選択期間には、全てのコモン電極に第２のコモン非選択信号を、全てのセグメント電極に第２のデータ信号を印加して、これらの信号の差からなる第２の非選択信号を全ての画素を構成する液晶に印加して、全画素を非選択状態に維持する。
【００５９】
以上の駆動方法において、図１０に示す電圧波形では、以下のような駆動条件に設定した。
【００６０】
プレーナーリセット条件：３５Ｖ，２０ｍｓｅｃ（５０Ｈｚ）１周期
書換え条件：
印加した電圧波形の周波数は、５００Ｈｚ，６４０周期
電圧の設定は、：フォーカルコニック用１２Ｖ（Ｖ２に相当）
プレーナー用：２３Ｖ（Ｖ０に相当）
非選択波形：５．５Ｖ（（Ｖ０−Ｖ２）／２に相当）
全面一括非選択条件：５．５Ｖ，１００Ｈｚ，０〜３０周期（０〜３００ｍｓｅｃ）可変
書換え期間の非選択信号と全面一括非選択期間の第２の非選択信号の電圧とは、同じ５．５Ｖとしている。
【００６１】
書換え期間終了後、全面一括非選択波形を印加した時間と、液晶表示素子の６４０本目コモン電極近傍の画素の光学特性の関係を図１１，図１２に示す。図１１は視感反射率を、図１２はコントラストを示す。
【００６２】
選択波形が印加された後の全面一括非選択期間が長くなると、
・プレーナーの反射率は、１９％でありほとんど変化しない。
・フォーカルコニックの反射率が低下する。飽和値は６．３％である。
・結果として、コントラストが向上する。
１６階調を行おうとすると、一つの階調表示を行ったときに、表示エリア全体の反射率のばらつきを、
（プレーナー反射率−フォーカルコニック反射率）／（１６−１）
以内に抑えることが必要であるとすると、このパネルの場合には、
６．３＋（１９−６．３）／１５＝７．１（％）
であり、フォーカルコニックの反射率を７．１％以下にまで抑えなくてはならない。
【００６３】
図１０に示す電圧波形を印加して、ＣＯＭ  Ｎｏ．とフォーカルコニック反射率の関係を調べた結果を図１３に示す。図中の時間（ｍｓｅｃ）は、最後のＣＯＭ電極（ＣＯＭ６４０）に選択波形が印加された後、続いて印加した全面一括非選択電圧の印加時間を示している（０ｍｓｅｃは、比較例である）。
【００６４】
図１３より、選択波形が印加された後に、全面一括非選択波形を約１０ｍｓｅｃ印加することによって、プレーナーの反射率を７．１％以下にすることができる。すなわち、全面一括非選択電圧を１０ｍｓｅｃ追加することによって、表示エリア全面に均一な階調表示を得ることが可能であると言える。
【００６５】
本実施例では、コモンドライバおよびセグメントドライバにＳＴＮドライバＩＣを使用した実際の液晶表示装置を考慮した場合、プレーナーリセット期間と、書換え期間の間で、図１４に示す電圧切換えスイッチ２０を設け、リセット期間と書換え期間で印加する電圧パルスの最大電圧を切換えるのがよい。図１４において、プレーナーリセット側の電圧を３５Ｖとし、書換え側の電圧を２３Ｖと設定する。Ｖ０＝２３Ｖのとき，Ｖ１＝１７．５Ｖ，Ｖ２＝１２Ｖ，Ｖ３＝１１Ｖ，Ｖ４＝５．５Ｖ，Ｖ５＝０Ｖとなるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５を設定する。ＳＴＮドライバＩＣを用いたコモンドライバおよびセグメントドライバは、共に０Ｖを含む４水準の電圧が出力できる。プレーナーリセットには、コモン側もセグメント側も出力はＶ０とＶ５の２水準のみである。
【００６６】
なお、電圧切換えスイッチ２０は、図７に示したコントローラ１６により制御される。
【００６７】
本実施例では、書換え期間の非選択信号と全面一括非選択期間の第２の非選択信号の電圧が同じである５．５Ｖとしたが、全面一括非選択期間を設けることによって、他の表示特性が劣化しない。同様の効果があれば、第２の非選択信号の電圧，周波数やその入力のタイミングなどは、制限されない。
【００６８】
例えば、電圧については、第２の非選択信号の最大電圧を０Ｖより大きく、書換え期間の非選択信号の最大電圧の２倍以下としている。これは０Ｖであれば、書換えが終了する最後のコモン電極周辺のフォーカルコニック状態の画素の反射率を小さく維持する効果がなく、また、書換え期間の非選択信号の最大電圧の２倍を超えると、選択信号が印加されてプレーナー状態となった画素の反射率が低下するためである。このように全面一括非選択期間の第２の非選択信号の電圧を、書換え期間の非選択信号の電圧を異なる値にする場合には、ＳＴＮドライバＩＣに図１５に示したような電圧切換えスイッチ２２を設けるのが良い。もちろん、図１５に示す電圧切換えスイッチを設けて、プレーナーリセットの電圧設定で第２の非選択信号を出力してもかまわない。
【００６９】
なお、電圧切換えスイッチ２２は、図７に示したコントローラ１６により制御される。
【００７０】
また、書換え期間と、全面一括非選択期間との間に、０Ｖ区間を設けても良いし、全面一括非選択期間終了後、第２，第３の全面一括非選択期間を設けてもかまわない。
【００７１】
また、本実施例では、プレーナーリセットを３５Ｖ，５０Ｈｚの電圧波形で実施しているが、表示エリア全面がプレーナー状態にリセットできるならば、電圧や周波数などの波形は、制限されない。リセット期間に０Ｖ区間を設けても良い。
【実施例３】
【００７２】
コレステリック液晶表示素子１０として、０．７ｇの大日本インキ化学工業社製ネマティック液晶ＲＰＤ−８４２０２に、０．２ｇのメルク社製カイラル剤ＣＢ−１５と、０．１ｇの旭電化工業社製カイラル剤ＣＮＬ−６１７Ｒとを混合して得たコレステリック液晶を使用して、図８に示すコレステリック液晶表示素子を作成した。液晶層の厚みは４．５μｍである。図８中の配向膜４は、垂直配向膜である。また、観察面とは逆の面には、黒色の印刷を施した。
【００７３】
得られたコモン電極数６４０，セグメント電極数（任意個数）の液晶表示素子に、図１６に示す電圧波形を有するパルス電圧を印加し、表示エリアの視感反射率を測定した。駆動条件を下記のとおりである。
【００７４】
プレーナーリセット条件：３３Ｖ，１０ｍｓｅｃ（１００ＨＺ）の波形が２周期分
書換え条件：
印加した電圧波形の周波数は５００Ｈｚ（コモン選択信号が２ｍｓｅｃの長さに
相当）。
非選択波形：５．０Ｖ（（Ｖ０−Ｖ２）／２に相当）
全面一括非選択条件：５．５Ｖ，１００Ｈｚ１０周期分（１０ｍｓｅｃ）
なお、図１６には、比較のために、全面一括非選択期間無しの電圧波形も示している。
【００７５】
図１６の選択期間に相当するパルス電圧と、液晶表示素子の６４０本目のコモン電極近傍の画素の光学特性とを図１７に示す。全面一括非選択期間を設けることによって、プレーナー反射率に変化がないが、フォーカルコニック状態（特性曲線で谷の部分）の反射率が低い状態で維持されていることがわかる。すなわち、全面一括非選択期間を設けることによってコントラストが良好な表示を得ることができた。
【実施例４】
【００７６】
実施例３と同じ液晶表示素子に、図１８に示す電圧パルスを印加し、表示エリアの視感反射率を測定した。結果を図１９に示す。書換え期間が終了した後全面一括非選択期間を追加することによって、書換えが開始されるコモン電極（ＣＯＭ１）周辺と書換えが終了するコモン電極（ＣＯＭ６４０）周辺で、光学特性にほとんど違いがないことがわかる。すなわち、書換え操作が開始される表示画素領域と書換え操作が終了する間際の表示画素領域とで、プレーナー状態およびフォーカルコニック状態の両状態について反射率がほぼ同じであり、したがって表示特性が一定であり表示ムラない表示が、高速書換えにより得られた。
【００７７】
本実施例では、ＳＴＮ駆動用ドライバＩＣを使用した実際の液晶表示装置を考慮した場合、プレーナーリセット期間と、書換え期間および全面非選択期間の間で、図１５に示す電圧切換えスイッチ２２を設けるのがよい。図１５において、プレーナーリセット期間の電圧を３３Ｖとし、書換え期間の電圧は、２０〜２４Ｖが好適である。全面一括非選択期間の電圧は、書換え期間の電圧の１．１倍とする。図１５中、上記書換え期間の電圧をＶ０とし、Ｖ１＝Ｖ０−５（Ｖ），Ｖ２＝Ｖ０−１０（Ｖ），Ｖ３＝１０Ｖ，Ｖ４＝５Ｖ，Ｖ５＝０Ｖとなるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５を設定することによって、図１８に示す電圧波形で駆動が可能である。
【実施例５】
【００７８】
実施例３で作製した液晶表示素子に、図２０，図２１に示した電圧波形を印加して、階調表示を行い、視感反射率を測定した。図２１は、図２０の選択信号を拡大したものであり、階調１〜階調１６を実現する各選択信号の波形を示す。図２１の波形において、期間ｐ，ｑの比率を変えることによって、プレーナー配向（ｐ＝１，ｑ＝０）、フォーカルコニック配向（ｐ＝０，ｑ＝１）、およびその任意の中間状態を作りだした。
【００７９】
本実施例では、１６階調精細表示を考慮して、プレーナー状態の反射率，フォーカルコニック状態の反射率を１４分割した計１６種類の選択信号について、各々書換え操作が開始されるコモン電極ＣＯＭ１近傍の画素と、書換え操作が終了間近となるコモン電極ＣＯＭ６４０付近の画素について視感反射率を測定した。表１に、本発明の全面一括非選択期間を設けた場合と設けない従来技術とを示す。
【００８０】
測定結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
2005257999.tif 000003
【００８２】
表１で示される通り、全面一括非選択期間を設けないと、特に階調段階がフォーカル状態に近い側（透過モードで）ＣＯＭ１とＣＯＭ６４０で光学特性に顕著な違いが生じ、階調表示が大きく乱れるのに対し、全面一括非選択期間を設けた本発明の実施例では、１〜６４０番目の全コモン電極において、０．５％以下であり、その違いがほとんどないことがわかった。
【００８３】
プレーナーの反射率１８．８％、フォーカルコニックの反射率の飽和値３．６％である場合に、１６階調を行おうとすると、一つの階調表示を行ったときに、表示エリア全体の反射率のばらつきを、
（プレーナー反射率−フォーカルコニック反射率）／（１６−１）
＝（１８．８−３．６）／１５≒１（％）
以内に抑えることが必要である。表１の通り、全面一括非選択期間を設けることによって、各階調ＣＯＭ１とＣＯＭ６４０の差が１％以内に抑えられており、表示画素全体について均一な階調表示ができることがわかる。すなわち表示ムラのない高階調表示が実施例により得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】コレステリック液晶表示素子の、フォーカルコニックリセット法によるパルス電圧−視感反射率特性の一例を示す図である。
【図２】選択波形を示す図である。
【図３】コモン電極およびセグメント電極に印加する電圧波形の一例を示す図である。
【図４】選択波形と非選択波形とが、ｎ本のコモン電極に印加されるタイミングを示す図である。
【図５】階調表示をＳＴＮドライバで行うための波形を示す図である。
【図６】コレステリック液晶表示素子の、プレーナーリセット法によるパルス電圧−視感反射率特性の一例を示す図である。
【図７】本発明が適用されるコレステリック液晶表示装置の構成を示す概略図である。
【図８】本発明のコレステリック液晶表示素子の概略図である。
【図９】４行×３列の液晶表示素子のコモン電極列およびセグメント電極列に印加する電圧波形を示す図である。
【図１０】電極間に印加される合成波形を示す図である。
【図１１】選択波形が印加された後に、全面一括非選択波形を印加した時間と、液晶表示素子の６４０本目コモン電極近傍の画素の反射率を示す図である。
【図１２】選択波形が印加された後に、全面一括非選択波形を印加した時間と、液晶表示素子の６４０本目コモン電極近傍の画素のコントラストを示す図である。
【図１３】図１０に示す電圧波形を印加して、ＣＯＭ  Ｎｏ．とフォーカルコニック反射率の関係を調べた結果を示す図である。
【図１４】電圧切換えスイッチを示す図である。
【図１５】電圧切換えスイッチを示す図である。
【図１６】電圧波形を示す図である。
【図１７】図１６の選択期間に相当するパルス電圧と、液晶表示素子の６４０本目のコモン電極近傍の画素の光学特性とを示す図である。
【図１８】電圧波形を示す図である。
【図１９】図１８に示す電圧パルスを印加し、表示エリアの視感反射率を測定した結果を示す図である。
【図２０】電圧波形を示す図である。
【図２１】階調用の選択信号の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  基板
２  電極
３  電気絶縁膜
４  配向膜
５  メインシール
６  コレステリック液晶
１０  コレステリック液晶表示素子
１２  コモンドライバ
１４  セグメントドライバ
１６  コントローラ
１８  電源
２０，２２  切換えスイッチ
【図１】
2005257999.tif 000004
【図２】
2005257999.tif 000005
【図３】
2005257999.tif 000006
【図４】
2005257999.tif 000007
【図５】
2005257999.tif 000008
【図６】
2005257999.tif 000009
【図７】
2005257999.tif 000010
【図８】
2005257999.tif 000011
【図９】
2005257999.tif 000012
【図１０】
2005257999.tif 000013
【図１１】
2005257999.tif 000014
【図１２】
2005257999.tif 000015
【図１３】
2005257999.tif 000016
【図１４】
2005257999.tif 000017
【図１５】
2005257999.tif 000018
【図１６】
2005257999.tif 000019
【図１７】
2005257999.tif 000020
【図１８】
2005257999.tif 000021
【図１９】
2005257999.tif 000022
【図２０】
2005257999.tif 000023
【図２１】
2005257999.tif 000024