JP3614600B2

JP3614600B2 - Driving method of phase transition type liquid crystal display element and phase transition type liquid crystal display device

Info

Publication number: JP3614600B2
Application number: JP03413797A
Authority: JP
Inventors: 貴杉山
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JPH10232382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印加電圧に応じて異なる複数の相状態を選択的に持つ相転移型液晶表示素子の駆動方法と、その駆動方法が使用される相転移型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電率異方性が正のコレステリック液晶（カイラルネマティック液晶）に電圧を印加してネマティック相に相転移させることにより液晶の電気光学的特性を制御して表示動作を行う相転移型液晶表示素子がある。この相転移型液晶表示素子の液晶は、印加電圧の変化方向によって相転移特性が変わるいわゆるヒシテリシス特性を持っており、この電気光学的ヒシテリシス特性を利用してメモリ表示が得られることが知られている。
【０００３】
また、このような液晶に２色性色素を添加することにより、同様にヒシテリシス特性を利用したメモリ表示が可能なゲストホスト型液晶表示素子ができることも知られている。
【０００４】
図６を参照して相転移型液晶表示素子のメモリ表示の原理を説明する。図６は、水平配向処理を施したゲストホスト型コレステリック／ネマティック相転移型液晶表示素子の典型的な電気光学的特性を単純化して示したグラフで表示形式としては反射型表示素子の場合である。同図において、横軸が液晶への印加電圧で、縦軸が表示素子の反射率（透過型液晶表示素子であれば透過率）を示している。この液晶表示素子では、電圧上昇時（矢印ａ）と電圧下降時（矢印ｂ）の反射率対電圧特性が異なるというヒシテリシスを持っている。
【０００５】
電圧Ｖ_Ｈは、ヒシテリシスの中央付近に位置し、一つの電圧値Ｖ_Ｈに対して二つの異なる反射率Ｒ_ｏｎ，Ｒ_ｏｆｆを有する。すなわち、この電圧値Ｖ_Ｈでは、反射率が高い（光の透過率が高い）ネマティック相と、反射率が低い（光の透過率が低い）コレステリック相とが存在できるいわゆる双安定状態となっている。それぞれの相状態では電圧Ｖ_Ｈが印加されている限りその状態を保つことができるメモリ状態となっている。
【０００６】
表示動作は、それぞれの相状態間で以下に説明するようなスイッチング（相転移）を行って実現している。例えば電圧Ｖ_Ｈでメモリされているコレステリック相（低反射率）の状態からネマティック相（高反射率）へスイッチングするには、印加電圧を電圧Ｖ_Ｈから上昇させてネマティック相に相転移する電圧以上の電圧Ｖ_Ｓを印加して一旦ネマティック相とし、その後に電圧をＶ_Ｈまで戻してネマティク相状態をメモリする。これとは逆に、電圧Ｖ_Ｈでメモリされているネマティック相（高反射率）の状態からコレステリック相（低反射率）へスイッチングするには、印加電圧を電圧Ｖ_ＨからＶ_Ｕにまで下降させてコレステリック相に相転移させた後、電圧をＶ_Ｈまで戻してコレステリック相状態をメモリさせる。
【０００７】
一般にマトリックス型の表示を行なう場合、時分割駆動が採用される。各列に画素信号を印加し、各列を順次走査することにより画面表示を行なっている。各画素は走査周期に対応した周期で駆動される。１周期内でその画素が選択されている期間を選択期間と呼び、その期間内に画素のオン／オフが決定される。１周期内でその画素が選択されていない期間は非選択期間と呼び、オン／オフに拘らず、一定範囲の電圧波形が画素に印加される。
【０００８】
このようなスイッチング動作による表示は、図７に示すような液晶駆動波形を用いて単純マトリックス液晶表示素子で時分割駆動で行うことができる。図７（Ａ）はオン表示（ネマティック相）を行なう駆動パルス波形であり、図７（Ｂ）はオフ表示（コレステリック相）を行なう駆動パルス波形である。液晶に印加される電圧波形の内、選択期間内において、転移する相状態をネマティック相かあるいはコレステリック相かに選択している。選択期間に引き続く非選択期間では、両方の相が存在できる電圧Ｖ_Ｈが印加されている。また、この液晶表示素子はメモリ効果を有しており、ある相状態で電圧Ｖ_Ｈが印加されている限り、他の相への転移することはないために原理的に時分割数に制限はない。
【０００９】
以上説明したような相転移型液晶のメモリ効果を利用して大容量の単純マトリックス駆動液晶表示素子を実現することができるが、図７の駆動波形でスイッチングする場合、設定電圧間の電圧変化に対する液晶の相変化の応答速度が遅いため、ネマティック相かコレステリック相かを決める選択電圧を長時間印加してやらないと液晶が完全に相転移をしない。これでは、１画面分の走査線をすべて走査するためには非常に長い時間を要してしまう。特に、ネマティック相を維持している状態で電圧Ｖ_Ｈからコレステリック相へスイッチングするために電圧Ｖ_Ｕに変化した場合の液晶の応答時間（反射率あるいは透過率が変化してオン状態からオフ状態になるまでの時間）は、長いもので数秒になってしまい、例えば１画面で１００ラインを有する液晶表示素子を１／１００デューティで時分割駆動する場合に１画面を書換えるのに数百秒掛かってしまい実用的ではない。
【００１０】
本願出願人は、このような遅い応答性を改善するために、図８で示すように、選択期間の直前に、選択期間の電圧（Ｖ_Ｓ，Ｖ_Ｕ）よりも高い補助電圧Ｖ_Ａを印加する駆動方法を提案している。この方法によれば補助電圧Ｖ_Ａの電圧値はオン状態（ネマティック相）を選択する電圧Ｖ_Ｓと同じかあるいはそれより高い電圧に設定される。このような補助電圧を印加することにより、１ライン当たりのデータ書き込み時間が、数ｍｓから十数ｍｓという高速書き込み可能なコレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子並びに二色性色素を添加したゲストホスト型コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子が実現できる。
【００１１】
コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子での表示動作では、オン状態とするには図８（Ａ）で示すような交流パルスを印加する。すなわち、補助パルスＶ_Ａを印加した後に選択期間でネマティック相を選択するための電圧Ｖ_Ｓを印加し、さらにそれに引き続く非選択期間でネマティック相状態を保持する電圧Ｖ_Ｈを印加する。そして、そのオン状態を引き続き維持する場合には、同じ図８（Ａ）の電圧波形を繰り返し印加し続ければよい。同様に、表示をオフ状態とするには、図８（Ｂ）で示すような交流パルスを印加する。すなわち、補助パルスＶ_Ａを印加した後に選択期間でコレステリック相を選択するための電圧Ｖ_Ｕを印加し、さらにそれに引き続きコレステリック相状態を保持する電圧Ｖ_Ｈを印加する。そして、そのオフ状態を引き続き維持する場合には、同じ図８（Ｂ）の電圧波形を繰り返し印加し続ける。従って、以上の駆動方法では、図８の（Ａ）、（Ｂ）で示す二種類の電圧波形のいずれかを切換て表示を行っていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような駆動方法では、図８の（Ａ）、（Ｂ）で示す二種類の電圧波形のいずれかを液晶に印加したのち、その相状態をそのまま維持するような表示動作の場合、フリッカが発生するという問題が起こる。フリッカは表示の一部に比較的速い明るさの変動が発生するいわゆるチラツキ現象であり、表示品質を低下するものである。
【００１３】
このフリッカ現象の発生原因は、オンあるいはオフ状態を維持しているような表示動作で、選択期間の電圧の実効値と非選択期間の電圧の実効値とが異なるために、液晶の相転移ヒシテリシス特性によって液晶の反射率（透過率）が異なるためであることがわかった。以下その理由を詳述する。
【００１４】
ネマティック液晶もしくはコレステリック液晶を用いた液晶表示素子は交流駆動波形の１周期全体の実効値で応答するといわれているが、それはかなり駆動周波数が高い場合に限られたことである。駆動周波数が低い場合には、それぞれの期間に対応した実効値で応答する。
【００１５】
本発明の対象となるコレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子は後者の駆動周波数の低い応答動作を利用する。このことは図８で示した駆動波形の選択パルス（補助パルス期間と選択期間とを合わせた期間内の電圧波形）によって表示の切換が可能であるということから容易に理解される。
【００１６】
また、先に説明した本願出願人が提案した高速動作可能なコレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子の１ライン当たりの書き込み時間（選択期間に対応）は、数ｍｓから十数ｍｓであるため、仮にその値が１０ｍｓとすると、１フレームが１００ラインの場合、１フレームを書き込むのに１秒掛かることになる。これは図８で示す波形のフレーム周波数は１Ｈｚということになる。
【００１７】
コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子をオフ状態（低反射率：コレステリック相）からオン状態（高反射率：ネマティック相）へと表示状態を切換、その後オン状態をそのまま維持する場合、図８（Ａ）のオン波形を繰り返し印加し続ける。図８の駆動波形は先に述べたように、低周波数駆動である。液晶は、１周期内の各瞬間の電圧に応答するのでも、１周期全体の実効値に対して応答するのでもなく、個々の電圧波形のある期間に対応した電圧値に対して応答する。
【００１８】
つまり、図８（Ａ）の場合でいえば、補助電圧Ｖ_Ａと選択電圧Ｖ_ｓとが印加される表示切換期間と非選択期間とでは、液晶が応答する実効電圧が異なる。つまり、表示切換期間の印加電圧の実効値と非選択期間の印加電圧の実効値とが異なる。従って、１周期内で液晶に印加する電圧値が変化することになる。
【００１９】
もし、液晶のヒシテリシス特性が図６に示すように理想的な特性で、オン状態の反射率（Ｒ_ｏｎ）とオフ状態の反射率（Ｒ_ｏｆｆ）が電圧に対して変化せず、一定値を持つのであれば、オン表示状態を維持する動作期間で電圧値がある程度変化したとしても反射率が変化しないのでフリッカとして現れない。
【００２０】
ところが、実際の液晶は、図９に示すようなヒシテリシス特性を持っている。例えば、図９（Ａ）の特性では、オフ状態の反射率とオン状態の反射率とは両方とも印加電圧によって変化する。図９（Ｂ）の特性では、オン状態の反射率が印加電圧が変わると変化し、オフ状態の反射率は一定である。また、図９（Ｃ）の特性では、オフ状態の反射率が印加電圧が変わると変化し、オン状態の反射率は一定である。
【００２１】
オン状態で印加電圧が変化すると反射率が変わるようなヒシテリシス特性であると、オン表示状態を維持する動作期間で電圧値が変化すると反射率も変化して、それがフリッカとして現れて表示品質を落としてしまう。オフ状態で印加電圧が変化すると反射率が変わるヒステリシス特性であると、オフ状態を維持する期間で同様に反射率が変化してフリッカが発生する。
【００２２】
フリッカを防止するために、フレーム周波数を高くする方法が知られているが、コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子では選択時間の制限があるためにフリッカを防止できる程度までに周波数を高くすることは不可能である。
【００２３】
本発明の目的は、駆動周波数を高くすることなく、表示中のフリッカを防止できるコレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子の駆動方法とコレステリック−ネマティック相転移型液晶表示装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明による相転移型液晶表示素子の駆動方法は、印加電圧に応じて液晶がコレステリック相状態とネマティック相状態のいずれかを持ち、印加電圧の変化により前記相間でヒシテリシス特性を有して相転移する電気光学特性を有する相転移型液晶表示素子の駆動方法であって、液晶に所定電圧を印加することにより液晶の相状態を変更する相切換動作周期と、相切換後に液晶に所定電圧を印加することにより相状態を維持する相保持動作周期とを選択して表示を行い、前記相切換動作周期内で相選択をするための相選択電圧を前記液晶に印加する直前に前記相選択電圧よりも高い補助電圧を前記液晶に印加する工程を有し、前記相切換動作周期での液晶への印加電圧波形と前記保持動作周期での液晶への印加電圧波形とが互いに異なるようにし、前記相切換動作周期での前記補助電圧の値よりも前記保持動作周期での前記補助電圧の値を小さくするようにした。
【００２５】
本発明による相転移型液晶表示装置は、印加電圧に応じて液晶がコレステリック相状態とネマティック相状態のいずれかを持ち、印加電圧の変化により前記相間でヒシテリシス特性を有して相転移する電気光学特性を有する相転移型液晶表示素子と、１周期内にその画素が選択されている選択時間と選択されていない非選択時間とを設け、液晶の相状態を変更する相切換動作周期を行うための電圧と相切換後に相状態を維持する相保持動作周期を行うための電圧とを発生して発生した電圧を液晶に印加する駆動手段とを有し、該駆動手段は前記相切換動作周期と前記保持動作周期とで互いに異なる液晶への印加電圧波形を発生し、前記選択時間に選択電圧を前記液晶に印加する直前に前記選択電圧よりも高い補助電圧を前記液晶に印加し、前記相切換動作周期での前記補助電圧の値よりも前記保持動作周期での前記補助電圧の値を小さくした。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施例による相転移型液晶表示素子の駆動電圧のパルス波形を示す。図１（Ａ）は液晶（画素）の表示状態をオフ表示（コレステリック層）からオン表示（ネマティック相）へ切り換える際の液晶に印加する駆動波形であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の駆動波形によりオン表示に切り替わった後にそのままオン表示を維持する場合に印加される駆動波形である。図１（Ｃ）はオン表示（ネマティック相）からオフ表示（コレステリック相）へ切り換える際の駆動波形である。図１（Ｄ）は、オフ表示に切り替わった後にそのままオフ表示を維持する場合に印加する波形である。
【００２７】
図１に示すように、駆動波形の１周期は、補助パルス期間と選択期間とそれに引き続く非選択期間とで構成される。図１（Ａ）で示すオフ→オン切り換え動作の場合には、選択期間でネマティック相状態とする選択電圧Ｖ_Ｓのパルス２が印加される直前に、選択電圧Ｖ_Ｓよりも高い補助電圧Ｖ_Ａのパルス１が印加されている。そして非選択期間でネマティック相状態を保持する保持電圧Ｖ_Ｈのパルス３が前期補助電圧Ｖ_Ａの電圧値を制御するために発生するパルスＶ_ＡＵ１３と共に印加される。また、図１（Ｃ）で示すオン→オフ切り換え動作の場合には、選択期間でコレステリック相状態とする選択電圧Ｖ_Ｕのパルス５（実際には電圧Ｖ_Ｕ＝０であるのでゼロ電圧の印加）が液晶に印加される直前に、選択電圧Ｖ_Ｓよりも高い補助電圧Ｖ_Ａのパルス４が印加されている。そして非選択期間でコレステリック相状態を保持する保持電圧Ｖ_Ｈのパルス６が前期補助電圧Ｖ_Ａの電圧値を制御するために発生するパルスＶ_ＡＵ１３と共に印加される。
【００２８】
さらに図１（Ａ）の表示切り換え動作の後に、切り換えたオン表示状態をそのまま維持する動作の場合には、フリッカを防止するために、図１（Ｂ）で示す駆動波形パルスを印加する。この表示維持動作の場合にも選択期間の直前に、電圧Ｖ_Ｈよりも高い補助電圧Ｖ_ＡＵのパルス７が印加されている。選択期間では電圧Ｖ_Ｓで所定周波数のパルス８が印加される。そして非選択期間でネマティック相状態を保持する保持電圧Ｖ_Ｈのパルス９が前期補助電圧Ｖ_Ａの電圧値を制御するために発生するパルスＶ_ＡＵ１３と共に印加される。
【００２９】
また、図１（Ｃ）の表示切り換え動作の後に、切り換えたオフ表示状態をそのまま維持する動作の場合には、フリッカを防止するために、図１（Ｄ）で示す駆動波形パルスを印加する。この表示維持動作の場合にも選択期間の直前に、電圧Ｖ_Ｈよりも高い補助電圧Ｖ_ＡＵのパルス１０が印加されている。選択期間では電圧Ｖ_Ｕ（＝０）の電圧１１が印加される。そして非選択期間でコレステリック相状態を保持する保持電圧Ｖ_Ｈのパルス１２が前期補助電圧Ｖ_Ａの電圧値を制御するために発生するパルスＶ_ＡＵ１３と共に印加される。
【００３０】
図１の駆動波形において特徴的な点は、表示切換動作と表示状態維持動作とで補助電圧パルス１、７、４、１０の電圧値が異なることである。すなわち、図１（Ｂ），（Ｄ）の表示状態を維持する駆動波形では、補助電圧パルス７、１０の電圧値が図１（Ａ），（Ｃ）の表示切換の駆動波形の補助電圧パルス１、４よりも低いということである。表示状態維持動作における補助電圧値を小さくすることにより補助電圧を含む選択期間と非選択期間の電圧の差が少なくなって図９に示すようなヒシテリシス特性を持った液晶でもフリッカが発生しなくなる。
【００３１】
非選択期間でもＶ_ＡＵが印加されているが、これは選択期間での補助パルスにＶ_ＡとＶ_ＡＵという２値の値を持たせるために信号波形を変形させる必要があり、これに起因して生じてしまうものである。
【００３２】
図３から判るように、Ｖ_ＡはＶ_ＡＣ＋Ｖ_ＡＳで作り出し、Ｖ_ＡＵはＶ_ＡＣ−Ｖ_ＡＳで作り出している。この時、信号波形をＶ_ＡＳとＶ_Ｈの２値にせず、Ｖ_Ｈの１値のみでもＶ_ＡはＶ_ＡＣ＋Ｖ_Ｈ、Ｖ_ＡＵはＶ_ＡＣ−Ｖ_Ｈと２値になるが、Ｖ_Ｈの値が小さいため、フリッカーを防止する効果が十分には得られなかった。十分な効果を得るにはＶ_Ｈよりも大きな電圧レベルを全走査ラインの補助電圧期間に対応させて出力させ、その極性を制御する必要があった。
【００３３】
図３の例では、Ｖ_ＡＳはＶ_ＡＣの半分にしてある。この場合のＶ_ＡＵ（＝Ｖ_ＡＣ−Ｖ_ＡＳ）はＶ_ＡＳと等しくなる。従って、図１（Ｂ）と（Ｄ）の波形の選択期間と非選択期間の補助パルス電圧は等しくなる。
【００３４】
この非選択期間にも補助パルスが出力されるということが、フリッカーを防止するために良い方向に働いている。つまり、選択期間と非選択期間の実効電圧の差によるフリッカーの他に非選択期間内の補助パルスによるフリッカー（またはフリッカー的なもの）が発生するが、これらのフリッカーを加えたものは、前者のもののみのときに比べ、周期数が高いので、フリッカーとして視認されない。つまり、フリッカーでフリッカーを消すという効果も有している。
【００３５】
次に、実際の駆動方法を図２に示すようなドットマトリックス型の液晶表示装置において、図３の波形図で示す駆動波形により駆動する場合を参照して、さらに詳しく説明する。
【００３６】
図２において、Ｘ_１，Ｘ_２，Ｘ_３，Ｘ_４・・・・は、信号（データ）線を示し、Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，Ｙ_４・・・・は、走査線を示し、信号線と走査線の交差点であるＸ_１−Ｙ_１，Ｘ_２−Ｙ_１，・・・・Ｘ_１−Ｙ_２，Ｘ_２−Ｙ_２・・・は画素を示す。さらに、２０は信号電圧発生回路であり、３０は走査電圧発生回路である。
【００３７】
図３に示す駆動波形は、（Ａ）と（Ｂ）とが走査電圧発生回路３０で発生して走査線Ｙ_１とＹ_２にそれぞれ出力される走査電圧波形であり、（Ｃ）と（Ｄ）が信号電圧発生回路２０で発生して信号線Ｘ_１とＸ_２にそれぞれ出力される信号電圧波形であり、（Ｅ）と（Ｆ）は画素Ｘ_１−Ｙ_１とＸ_２−Ｙ_１の液晶に印加される駆動電圧信号（信号電圧と走査電圧の合成）であり、（Ｇ）と（Ｈ）は画素Ｘ_１−Ｙ_２とＸ_２−Ｙ_２の液晶に印加される駆動電圧信号である。
【００３８】
図２の場合、画素Ｘ_１−Ｙ_１がオフ状態（コレステリック相）からオン状態（ネマティック相）に変化する画素であり、画素Ｘ_１−Ｙ_２がオン状態からオフ状態に変化する画素であり、Ｘ_２−Ｙ_１がオン状態を保持する画素であり、Ｘ_２−Ｙ_２がオフ状態を保持する画素である。
【００３９】
図３の波形をさらに詳しく説明する。走査線波形（図３（Ａ），（Ｂ））の電圧Ｖ_ＳＣが信号線波形（図３（Ｃ），（Ｄ））Ｖ_Ｈと等しく設定されている。走査線波形は、Ｖ_ＡＣとＶ_ＳＣと０Ｖの三つの電圧レベルで構成されている。信号線波形は、Ｖ_ＡＳとＶ_Ｈの二つの電圧レベルで構成されている。さらに、信号線波形の補助パルスＶ_ＡＳは全ての走査波形の補助パルスＶ_ＡＣに対応したタイミングで出力されている。この例では、Ｖ_ＡＣはＶ_ＡＳの２倍になるように設定されているので、和電圧および差電圧はＶ_Ａ＝３Ｖ_ＡＳ，Ｖ_ＡＵ＝Ｖ_ＡＳとなる。
【００４０】
さらに、オフ表示からオン表示への切換動作と、オン表示からオフ表示への切換動作と、オン表示の維持動作と、オフ表示の維持動作との四つ表示動作間の切換は、電圧Ｖ_ＡＣ、Ｖ_ＳＣ、Ｖ_ＡＳおよびＶ_Ｈの極性を切換制御して行っている。この走査線電圧と信号線電圧の極性切換により、液晶に印加される補助電圧の高さを制御することができる。
【００４１】
すなわち、図３（Ｅ）のオフからオンへの表示切換駆動信号の場合では、走査線波形（図３（Ａ））と信号線波形（図３（Ｃ））の補助パルス期間での電圧Ｖ_ＡＳとＶ_ＡＣとは互いに逆極性の関係であり、選択期間での電圧Ｖ_ＨとＶ_ＳＣも互いに逆極性となっている。よって、この表示切換動作では高電圧の補助電圧パルスＶ_Ａと高電圧の選択電圧パルスＶ_Ｓとで構成される。
【００４２】
図３（Ｆ）のオン状態を維持する動作の場合では、走査線波形（図３（Ａ））と信号線波形（図３（Ｄ））の補助パルス期間での電圧Ｖ_ＡＳとＶ_ＡＣとは互いに同極性の関係であり、選択期間での電圧Ｖ_ＨとＶ_ＳＣとは互いに逆極性となっている。よって、この表示維持動作では低電圧の補助電圧パルスＶ_ＡＵと高電圧の選択電圧パルスＶ_Ｓとで構成される。
【００４３】
図３（Ｇ）のオンからオフへの表示切換駆動信号の場合では、走査線波形（図３（Ｂ））と信号線波形（図３（Ｃ））の補助パルス期間での電圧Ｖ_ＡＳとＶ_ＡＣとは互いに逆極性の関係であり、選択期間での電圧Ｖ_ＨとＶ_ＳＣとは互いに同極性となっている。よって、この表示切換動作では高電圧の補助電圧パルスＶ_Ａと低電圧の選択電圧０Ｖとで構成される。
【００４４】
図３（Ｈ）のオフ状態を維持する動作の場合では、走査線波形（図３（Ｂ））と信号線波形（図３（Ｄ））の補助パルス期間での電圧Ｖ_ＡＳとＶ_ＡＣとは互いに同極性の関係であり、選択期間での電圧Ｖ_ＨとＶ_ＳＣとも互いに同極性となっている。よって、この表示維持動作では低電圧の補助電圧パルスＶ_ＡＵと低電圧の選択電圧０Ｖとで構成される。
【００４５】
さらに、フリッカ抑制の効果を得るために、表示維持動作の駆動波形において、選択期間のパルスの電圧実効値と非選択期間のパルスの電圧実効値とが等しいかあるいは、選択期間のパルスの電圧実効値が非選択期間のパルスの電圧実効値の０．８〜１．２倍程度の範囲内に設定することもできる。表示状態維持動作における補助電圧パルスを低くする対策と、選択期間のパルスの電圧実効値を非選択期間のパルスの電圧実効値と同じかある設定範囲とする対策とを組み合わせると、フリッカはより効果的に防止できる。なお、その場合に、選択期間の電圧パルスの周波数は液晶が電圧実効値で応答するに充分な周波数にする必要がある。
【００４６】
このような効果的なフリッカ防止対策の駆動波形の例を図４及び図５に示す。図４（Ａ）は液晶（画素）の表示状態をオフ表示（コレステリック層）からオン表示（ネマティック相）へ切り換える際の液晶に印加する駆動波形である。図４（Ｃ）はオン表示（ネマティック相）からオフ表示（コレステリック相）へ切り換える際の駆動波形である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）あるいは（Ｃ）の駆動波形によりオン表示あるいはオフ表示に切り替わった後にそのままオン表示あるいはオフ表示を維持する場合に印加される駆動波形である。
【００４７】
図４（Ａ）あるいは（Ｃ）の表示切り換え動作の後に、切り換えた表示状態（オンあるいはオフ状態）をそのまま維持する動作の場合には、フリッカを防止するために、図４（Ｂ）で示す駆動波形パルスを印加する。この表示維持動作の場合にも選択期間の直前に、補助電圧４１よりも低い補助電圧Ｖ_ＡＵのパルス４２が印加されている。選択期間では電圧Ｖ_Ｓのパルス４３とＶ_Ｕ（＝０）の電圧４４とが所定周波数で交互に発生するパルスが印加される。そして非選択期間ではネマティック相状態あるいはコレステリック相状態を保持する保持電圧Ｖ_Ｈのパルス４５が印加される。
【００４８】
この図４（Ｂ）の実施例の場合には、選択期間の電圧実効値と非選択期間の電圧実効値とが同じになっている。よって、液晶に印加される電圧実効値は選択期間と非選択期間を通じて同じになるので、図９に示したようなヒシテリシス特性があってもフリッカが発生することはない。しかも、表示状態維持動作での補助電圧Ｖ_ＡＵは、表示状態切換動作での補助電圧Ｖ_Ａよりも低電圧となっているためにその期間でのフリッカも低減でき、効果的にフリッカが抑制できる。
【００４９】
図５に示す波形は、（Ａ）と（Ｂ）とが走査電圧発生回路２０で発生して走査線Ｙ_１とＹ_２にそれぞれ出力される走査電圧波形であり、（Ｃ）と（Ｄ）が信号電圧発生回路１０で発生して信号線Ｘ_１とＸ_２にそれぞれ出力される信号電圧波形であり、（Ｅ）と（Ｆ）は画素Ｘ_１−Ｙ_１とＸ_２−Ｙ_１の液晶に印加される駆動電圧信号（信号電圧と走査電圧の合成）であり、（Ｇ）と（Ｈ）は画素Ｘ_１−Ｙ_２とＸ_２−Ｙ_２の液晶に印加される駆動電圧信号である。
【００５０】
図５の場合、画素Ｘ_１−Ｙ_１がオフ状態（コレステリック相）からオン状態（ネマティック相）に変化する画素であり、画素Ｘ_１−Ｙ_２がオン状態からオフ状態に変化する画素であり、Ｘ_２−Ｙ_１がオン状態を保持する画素であり、Ｘ_２−Ｙ_２がオフ状態を保持する画素である。
【００５１】
この実施例では、オン状態維持波形（図４（Ｆ））の選択期間では、電圧Ｖ_Ｓのパルスが液晶の応答が電圧実効値で応答するに充分な周波数となるように選定された所定周波数で出力され、その期間の電圧実効値が非選択期間の電圧Ｖ_Ｈの実効値と等しくなるように設定されている。また、オフ状態を維持する波形（図４（Ｈ））についても同様である。また、表示切換動作と表示維持動作の間での走査線波形と信号線波形の極性の切換については、図３の波形図で示した説明と基本的に同じである。
【００５２】
次に、上記実施例のゲストホスト型コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子の実際の作製方法についてその工程手順に従って説明する。
【００５３】
▲１▼ 透明電極を表面に形成した２枚のガラス基板に液晶分子にプレティルト角を約５度与える配向膜を印刷法にて塗布した後、その基板を２００℃のオーブンにて焼成した。焼成後の膜厚は５００オングストロームであった。
【００５４】
▲２▼ ▲１▼の工程で処理したガラス基板の配向膜上をセル完成時の対向する基板間の液晶のツイスト角が３６０度になるようにラビング処理した。
【００５５】
▲３▼ ▲２▼の工程で得た基板の一方にシール材を塗布し、２枚の基板を直径が５μｍの球形のギャップコントロール材を介して重ね合わた後、シール材を硬化させて空セルを作製した。
【００５６】
▲４▼ ▲３▼の工程で得た空セルに、セル厚ｄと液晶の自然ピッチｐの関係がｄ／ｐ＝０．９であり、かつ青色二色性色素（日本感光色素社製Ｇ−４４１）を１．２５ｗｔ％加えたカイラルネマティック液晶を注入して所望の液晶表示素子を得た。
【００５７】
このようにして作製した液晶セルに図１及び図３に示す波形を印加して駆動したところ、フリッカがほとんど目立たない良好な表示が得られた。さらに、同じ液晶セルを図４及び図５に示す波形で駆動したところ、フリッカがまったく視認できないさらに良好な表示が得られた。
【００５８】
この効果は、表示維持動作の補助電圧パルスの電圧値が低くなったことと、信号線電圧にも補助パルスを加えたことによる実効電圧変化の周波数が高くなり、フリッカが目立たない周波数になったためだと考えられる。
【００５９】
図９（Ａ）のような特性の液晶では、オン状態維持とオフ状態維持の両方の波形に本発明を適用することが望ましい。図９（Ｂ）あるいは（Ｃ）の特性の場合には、前者ではオン状態維持時の波形のみに本発明を適用し、後者ではオフ状態維持時の波形のみに本発明を適用してもかまわない。
【００６０】
表示状態を維持する動作の場合、選択期間の電圧Ｖ_Ｓを出力する期間を色々調整することにより選択期間の電圧実効値を任意に設定して、フリッカが発生する様子を観察したところ、選択期間の電圧実効値が非選択期間の電圧Ｖ_Ｈの０．８倍から１．２倍の範囲ではフリッカは観察できなかった。それ以外の電圧ではフリッカが見られた。従って、本発明の効果を得るためには選択期間の電圧は上記範囲であることが望ましい。
【００６１】
なお、図３及び図５では、各波形は簡略化のためにパルスの極性反転がフレーム反転で描かれているが、図１で描いたようにフレーム内反転であっても同様な効果が得られる。また、１回の選択期間で表示切換ができる液晶表示素子であるため、正負の２極性の波形で１組をなすフレーム反転（２フレーム分で１周期となる。）よりも、１周期で１フレームであるフレーム内反転波形の方がより好ましい。
【００６２】
さらに、上記の実施例の説明ではゲストホスト型液晶表示素子を中心に説明したが、二色性色素を持たないタイプのコレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６３】
以上の説明における材料や数値はあくまでも例示である。本発明は説明した実施例のものに限るものではなく、以上の開示に基づいて当業者であれば様々な改良や変更が可能であることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
表示状態を維持する動作の際に、選択期間の直前に印加する補助電圧の値を表示動作を切り換える動作のときの補助電圧の値よりも低く設定することにより、フリッカを抑制して、表示品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の相転移型液晶表示素子の駆動波形図である。
【図２】ドットマトリックス型液晶表示装置の模式図である。
【図３】本発明の実施例によるゲストホスト型コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子素子の動作波形図である。
【図４】本発明の他の実施例によるコレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子素子の駆動波形図である。
【図５】本発明の他の実施例によるコレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子素子の動作波形図である。
【図６】一般的なゲストホスト型コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子素子の電気光学特性の模式図である。
【図７】従来のゲストホスト型コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子素子の駆動波形図である。
【図８】補助電圧を印加するゲストホスト型コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子素子の駆動波形図である。
【図９】ゲストホスト型コレステリック−ネマティック相転移型液晶表示素子素子の色々な電気光学特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１、４、７、１０選択期間の補助電圧パルス
２オフからオン切換動作の選択期間の電圧パルス
３オフからオン切換動作の非選択期間の電圧パルス
５オンからオフ切換動作の選択期間の電圧
６オンからオフ切換動作の非選択期間の電圧パルス
８オン表示状態保持動作の選択期間の電圧パルス
９オン表示状態保持動作の非選択期間の電圧パルス
１１オフ表示状態保持動作の選択期間の電圧
１２オフ表示状態保持動作の非選択期間の電圧パルス
１３非選択期間の補助電圧パルス
２０信号電圧発生回路
３０走査電圧発生回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method of a phase transition type liquid crystal display element that selectively has a plurality of different phase states depending on an applied voltage, and a phase transition type liquid crystal display device using the driving method.
[0002]
[Prior art]
A phase transition type liquid crystal display element that performs display operation by controlling the electro-optical characteristics of a liquid crystal by applying a voltage to a nematic phase by applying a voltage to a cholesteric liquid crystal (chiral nematic liquid crystal) having a positive dielectric anisotropy is there. The liquid crystal of this phase transition type liquid crystal display element has a so-called hysteresis characteristic in which the phase transition characteristic changes depending on the direction of change in applied voltage, and it is known that a memory display can be obtained by using this electro-optical hysteresis characteristic. Yes.
[0003]
It is also known that by adding a dichroic dye to such a liquid crystal, a guest-host type liquid crystal display element capable of memory display using the hysteresis characteristic can be obtained.
[0004]
The principle of memory display of the phase transition type liquid crystal display element will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing, in a simplified manner, typical electro-optical characteristics of a guest-host type cholesteric / nematic phase transition type liquid crystal display element subjected to a horizontal alignment process, and is a case of a reflective display element as a display format. . In the figure, the horizontal axis represents the voltage applied to the liquid crystal, and the vertical axis represents the reflectance of the display element (transmittance in the case of a transmissive liquid crystal display element). This liquid crystal display element has a hysteresis that the reflectance vs. voltage characteristics are different when the voltage is rising (arrow a) and when the voltage is falling (arrow b).
[0005]
Voltage V _H Is located near the center of the hysteresis and has one voltage value V _H For two different reflectances R _on , R _off Have That is, this voltage value V _H The so-called bistable state in which a nematic phase having a high reflectance (high light transmittance) and a cholesteric phase having a low reflectance (low light transmittance) can exist. In each phase state, voltage V _H As long as is applied, the memory state can be maintained.
[0006]
The display operation is realized by performing switching (phase transition) as described below between the respective phase states. For example, voltage V _H In order to switch from the cholesteric phase (low reflectance) state stored in the memory to the nematic phase (high reflectance), the applied voltage is set to the voltage V _H The voltage V that is higher than the voltage at which the phase transitions to the nematic phase _S Is applied to make the nematic phase once, and then the voltage is changed to V _H Return to and memorize the nematic phase state. On the contrary, the voltage V _H In order to switch from the nematic phase (high reflectance) state stored in the memory to the cholesteric phase (low reflectance), the applied voltage is set to the voltage V _H To V _U To a cholesteric phase, and the voltage is changed to V _H To return to memory of the cholesteric phase state.
[0007]
In general, when performing matrix type display, time-division driving is employed. Screen display is performed by applying a pixel signal to each column and sequentially scanning each column. Each pixel is driven at a period corresponding to the scanning period. A period in which the pixel is selected within one period is called a selection period, and the on / off state of the pixel is determined within the period. A period in which the pixel is not selected within one cycle is called a non-selection period, and a voltage waveform in a certain range is applied to the pixel regardless of on / off.
[0008]
Such display by switching operation can be performed by time-division driving with a simple matrix liquid crystal display element using a liquid crystal driving waveform as shown in FIG. FIG. 7A shows a drive pulse waveform for performing on display (nematic phase), and FIG. 7B shows a drive pulse waveform for performing off display (cholesteric phase). In the voltage waveform applied to the liquid crystal, the phase state to be transitioned is selected from the nematic phase and the cholesteric phase within the selection period. In the non-selection period following the selection period, the voltage V at which both phases can exist _H Is applied. In addition, this liquid crystal display element has a memory effect, and a voltage V in a certain phase state. _H As long as is applied, there is no limit to the number of time divisions in principle because there is no transition to another phase.
[0009]
A large-capacity simple matrix drive liquid crystal display element can be realized by utilizing the memory effect of the phase transition type liquid crystal as described above. However, when switching is performed with the drive waveform of FIG. Since the response speed of the phase change of the liquid crystal is slow, the liquid crystal does not completely undergo phase transition unless a selection voltage for determining the nematic phase or the cholesteric phase is applied for a long time. In this case, it takes a very long time to scan all the scanning lines for one screen. In particular, the voltage V while maintaining the nematic phase _H To switch from the cholesteric phase to the voltage V _U The response time of the liquid crystal when it changes to (the time from when the reflectance or transmittance changes to when it is switched from the on state to the off state) is long and several seconds, for example, a liquid crystal display having 100 lines on one screen When the element is driven in a time-sharing manner with a 1/100 duty, it takes several hundred seconds to rewrite one screen, which is not practical.
[0010]
In order to improve such a slow response, the applicant of the present application, as shown in FIG. 8, immediately before the selection period, the voltage (V _S , V _U Auxiliary voltage V higher than _A Has proposed a driving method for applying a voltage. According to this method, the auxiliary voltage V _A Is the voltage V for selecting the ON state (nematic phase). _S Is set to the same or higher voltage. By applying such an auxiliary voltage, a cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element capable of high-speed writing with a data writing time per line of several ms to several tens of ms, and a guest host to which a dichroic dye is added Type cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display device can be realized.
[0011]
In the display operation of the cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element, an AC pulse as shown in FIG. That is, the auxiliary pulse V _A A voltage V for selecting a nematic phase in a selection period after applying _S And a voltage V for maintaining the nematic phase state in the subsequent non-selection period _H Apply. When the ON state is continuously maintained, the same voltage waveform shown in FIG. Similarly, to turn off the display, an AC pulse as shown in FIG. 8B is applied. That is, the auxiliary pulse V _A Voltage V for selecting the cholesteric phase in the selection period after applying _U Is applied, and subsequently the voltage V that maintains the cholesteric phase state is applied. _H Apply. When the OFF state is continuously maintained, the same voltage waveform shown in FIG. 8B is repeatedly applied. Therefore, in the above driving method, display is performed by switching one of the two types of voltage waveforms shown in FIGS.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the driving method as described above, in the case of a display operation in which one of the two types of voltage waveforms shown in FIGS. 8A and 8B is applied to the liquid crystal and the phase state is maintained as it is, the flicker is performed. The problem that occurs occurs. Flicker is a so-called flicker phenomenon in which a relatively fast brightness change occurs in a part of the display, and degrades display quality.
[0013]
The cause of this flicker phenomenon is the display operation in which the on or off state is maintained, and the effective value of the voltage during the selection period differs from the effective value of the voltage during the non-selection period. It was found that the reflectivity (transmittance) of the liquid crystal varies depending on the characteristics. The reason will be described in detail below.
[0014]
A liquid crystal display element using a nematic liquid crystal or a cholesteric liquid crystal is said to respond with an effective value over the entire period of an AC driving waveform, but only when the driving frequency is considerably high. When the drive frequency is low, it responds with an effective value corresponding to each period.
[0015]
The cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element which is an object of the present invention utilizes the latter response operation with a low driving frequency. This can be easily understood from the fact that the display can be switched by the selection pulse of the drive waveform shown in FIG. 8 (voltage waveform within the period of the auxiliary pulse period and the selection period).
[0016]
Further, the writing time per one line (corresponding to the selection period) of the cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element capable of high-speed operation proposed by the applicant of the present application described above is several ms to several tens ms, Assuming that the value is 10 ms, if one frame is 100 lines, it takes 1 second to write one frame. This means that the frame frequency of the waveform shown in FIG. 8 is 1 Hz.
[0017]
When the display state of the cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element is switched from the off state (low reflectance: cholesteric phase) to the on state (high reflectance: nematic phase) and then kept on, FIG. Continue applying the ON waveform of A) repeatedly. The drive waveform in FIG. 8 is low frequency drive as described above. The liquid crystal responds to the voltage value corresponding to a certain period of each voltage waveform, not to the instantaneous voltage within one period, or to the effective value of the entire period.
[0018]
That is, in the case of FIG. 8A, the auxiliary voltage V _A And selection voltage V _s The effective voltage at which the liquid crystal responds is different between the display switching period in which and are applied. That is, the effective value of the applied voltage during the display switching period is different from the effective value of the applied voltage during the non-selection period. Therefore, the voltage value applied to the liquid crystal changes within one period.
[0019]
If the hysteresis characteristic of the liquid crystal is ideal as shown in FIG. 6, the on-state reflectance (R _on ) And off-state reflectivity (R _off ) Does not change with respect to the voltage and has a constant value, even if the voltage value changes to some extent during the operation period in which the ON display state is maintained, the reflectance does not change and thus does not appear as flicker.
[0020]
However, actual liquid crystals have hysteresis characteristics as shown in FIG. For example, in the characteristics of FIG. 9A, both the off-state reflectance and the on-state reflectance vary depending on the applied voltage. In the characteristics of FIG. 9B, the reflectance in the on state changes as the applied voltage changes, and the reflectance in the off state is constant. In the characteristics of FIG. 9C, the reflectance in the off state changes when the applied voltage changes, and the reflectance in the on state is constant.
[0021]
If the hysteresis characteristics are such that the reflectivity changes when the applied voltage changes in the on state, the reflectivity also changes when the voltage value changes during the operation period in which the on display state is maintained, which appears as flicker, and the display quality is reduced. I will drop it. If the hysteresis characteristic is such that the reflectance changes when the applied voltage changes in the off state, the reflectance similarly changes and flicker occurs in the period during which the off state is maintained.
[0022]
In order to prevent flicker, a method of increasing the frame frequency is known. However, in the cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element, the selection time is limited, so that the frequency is increased to such an extent that flicker can be prevented. Is impossible.
[0023]
An object of the present invention is to provide a driving method of a cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element and a cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display device capable of preventing flicker during display without increasing the driving frequency.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
According to the driving method of the phase transition type liquid crystal display element according to the present invention, the liquid crystal has either a cholesteric phase state or a nematic phase state according to the applied voltage, and has a hysteresis characteristic between the phases according to the change of the applied voltage. A phase change type liquid crystal display device having electro-optic characteristics, wherein a phase switching operation cycle for changing the phase state of the liquid crystal by applying a predetermined voltage to the liquid crystal and a predetermined voltage being applied to the liquid crystal after the phase switching The phase holding operation cycle for maintaining the phase state is selected and displayed, and the phase selection voltage for selecting the phase within the phase switching operation cycle is immediately applied from the phase selection voltage to the liquid crystal. And applying a high auxiliary voltage to the liquid crystal so that the voltage waveform applied to the liquid crystal in the phase switching operation cycle and the voltage waveform applied to the liquid crystal in the holding operation cycle are different from each other. And, than the value of the auxiliary voltage at the phase changing operation period and so as to reduce the value of the auxiliary voltage in the holding operation period.
[0025]
The phase transition type liquid crystal display device according to the present invention is an electro-optical device in which a liquid crystal has either a cholesteric phase state or a nematic phase state according to an applied voltage, and has a hysteresis characteristic between the phases due to a change in the applied voltage. A phase change type liquid crystal display element having characteristics, a selection time during which the pixel is selected and a non-selection time during which the pixel is selected within one cycle, and a phase switching operation cycle for changing the phase state of the liquid crystal And a driving means for applying to the liquid crystal the voltage generated by generating a voltage for performing a phase holding operation period for maintaining the phase state after phase switching, and the driving means includes the phase switching operation period and A voltage waveform applied to the liquid crystal different from the holding operation cycle is generated, and an auxiliary voltage higher than the selection voltage is applied to the liquid crystal immediately before the selection voltage is applied to the liquid crystal during the selection time. Than the value of the auxiliary voltage of the phase switching operation period is made smaller the value of the auxiliary voltage in the holding operation period.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a pulse waveform of a driving voltage of a phase transition type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a driving waveform applied to the liquid crystal when the display state of the liquid crystal (pixel) is switched from the off display (cholesteric layer) to the on display (nematic phase), and FIG. This is a drive waveform applied when the on display is maintained as it is after being switched to the on display by the drive waveform of A). FIG. 1C shows a driving waveform when switching from ON display (nematic phase) to OFF display (cholesteric phase). FIG. 1D shows a waveform applied when the off display is maintained as it is after the display is switched to the off display.
[0027]
As shown in FIG. 1, one cycle of the drive waveform is composed of an auxiliary pulse period, a selection period, and a non-selection period that follows it. In the case of the off-to-on switching operation shown in FIG. 1 (A), the selection voltage V that makes the nematic phase state in the selection period. _S Immediately before the pulse 2 is applied, the selection voltage V _S Higher auxiliary voltage V _A The pulse 1 is applied. The holding voltage V that holds the nematic phase state in the non-selection period _H Pulse 3 is the auxiliary voltage V _A Pulse V generated to control the voltage value of _AU 13 is applied together. In addition, in the case of the on-to-off switching operation shown in FIG. 1C, the selection voltage V that makes the cholesteric phase state in the selection period. _U Pulse 5 (actually voltage V _U = 0, so that the selection voltage V is applied immediately before the zero voltage is applied to the liquid crystal. _S Higher auxiliary voltage V _A The pulse 4 is applied. The holding voltage V that holds the cholesteric phase state in the non-selection period _H Pulse 6 of the previous term auxiliary voltage V _A Pulse V generated to control the voltage value of _AU 13 is applied together.
[0028]
Further, in the case of the operation for maintaining the switched ON display state as it is after the display switching operation of FIG. 1A, the drive waveform pulse shown in FIG. 1B is applied in order to prevent flicker. Also in this display maintaining operation, the voltage V _H Higher auxiliary voltage V _AU The pulse 7 is applied. During the selection period, the voltage V _S A pulse 8 having a predetermined frequency is applied. The holding voltage V that holds the nematic phase state in the non-selection period _H Pulse 9 of the previous term auxiliary voltage V _A Pulse V generated to control the voltage value of _AU 13 is applied together.
[0029]
In the case of the operation for maintaining the switched off display state as it is after the display switching operation in FIG. 1C, the drive waveform pulse shown in FIG. 1D is applied in order to prevent flicker. Also in this display maintaining operation, the voltage V _H Higher auxiliary voltage V _AU The pulse 10 is applied. During the selection period, the voltage V _U A voltage 11 of (= 0) is applied. The holding voltage V that holds the cholesteric phase state in the non-selection period _H Pulse 12 of the previous term auxiliary voltage V _A Pulse V generated to control the voltage value of _AU 13 is applied together.
[0030]
1 is that the voltage values of the auxiliary voltage pulses 1, 7, 4, and 10 are different between the display switching operation and the display state maintaining operation. That is, in the drive waveforms that maintain the display states of FIGS. 1B and 1D, the voltage values of the auxiliary voltage pulses 7 and 10 are the auxiliary voltage pulses of the drive waveform for display switching in FIGS. It is lower than 1 and 4. By reducing the auxiliary voltage value in the display state maintaining operation, the voltage difference between the selection period including the auxiliary voltage and the non-selection period is reduced, and flicker does not occur even in the liquid crystal having hysteresis characteristics as shown in FIG.
[0031]
V even during non-selection period _AU Is applied to the auxiliary pulse in the selection period. _A And V _AU It is necessary to deform the signal waveform in order to have the binary value, which is caused by this.
[0032]
As can be seen from FIG. _A Is V _AC + V _AS Produced in V _AU Is V _AC -V _AS It is produced in. At this time, the signal waveform is V _AS And V _H V is not a binary value of _H Only one value of V _A Is V _AC + V _H , V _AU Is V _AC -V _H It becomes binary, but V _H Since the value of is small, the effect of preventing flicker was not sufficiently obtained. V to get a sufficient effect _H It is necessary to output a higher voltage level corresponding to the auxiliary voltage period of all the scan lines and to control the polarity thereof.
[0033]
In the example of FIG. _AS Is V _AC It is half of. V in this case _AU (= V _AC -V _AS ) Is V _AS Is equal to Therefore, the auxiliary pulse voltages in the selection period and the non-selection period of the waveforms in FIGS. 1B and 1D are equal.
[0034]
The fact that the auxiliary pulse is output also in this non-selection period works in a good direction to prevent flicker. That is, in addition to the flicker due to the difference in effective voltage between the selection period and the non-selection period, flicker (or flicker-like) due to the auxiliary pulse in the non-selection period occurs. Since the number of periods is high compared to the case of only the thing, it is not visually recognized as flicker. That is, there is an effect that the flicker is erased by the flicker.
[0035]
Next, the actual driving method will be described in more detail with reference to the case where the dot matrix type liquid crystal display device as shown in FIG. 2 is driven by the driving waveform shown in the waveform diagram of FIG.
[0036]
In FIG. 2, X ₁ , X ₂ , X ₃ , X ₄ ... indicates a signal (data) line, Y ₁ , Y ₂ , Y ₃ , Y ₄ ... indicates a scanning line, and X is the intersection of the signal line and the scanning line ₁ -Y ₁ , X ₂ -Y ₁ , ... X ₁ -Y ₂ , X ₂ -Y ₂ ... indicates a pixel. Further, 20 is a signal voltage generation circuit, and 30 is a scanning voltage generation circuit.
[0037]
In the drive waveforms shown in FIG. 3, (A) and (B) are generated by the scanning voltage generation circuit 30 and the scanning line Y is generated. ₁ And Y ₂ , And (C) and (D) are generated by the signal voltage generation circuit 20 and the signal line X ₁ And X ₂ (E) and (F) are the pixel voltage waveforms respectively output to the pixel X. ₁ -Y ₁ And X ₂ -Y ₁ Drive voltage signal applied to the liquid crystal (combination of signal voltage and scanning voltage), and (G) and (H) are pixels X ₁ -Y ₂ And X ₂ -Y ₂ Drive voltage signal applied to the liquid crystal.
[0038]
In the case of FIG. 2, pixel X ₁ -Y ₁ Is a pixel that changes from an off state (cholesteric phase) to an on state (nematic phase), and pixel X ₁ -Y ₂ Are pixels that change from an on state to an off state, and X ₂ -Y ₁ Are pixels that hold the ON state, and X ₂ -Y ₂ Are pixels that hold the OFF state.
[0039]
The waveform of FIG. 3 will be described in more detail. Voltage V of the scanning line waveform (FIGS. 3A and 3B) _SC Is the signal line waveform (FIGS. 3C, 3D) V _H Is set equal to The scan line waveform is V _AC And V _SC And three voltage levels of 0V. The signal line waveform is V _AS And V _H It consists of two voltage levels. Further, the auxiliary pulse V of the signal line waveform _AS Is the auxiliary pulse V for all scanning waveforms _AC Is output at the timing corresponding to. In this example, V _AC Is V _AS Therefore, the sum voltage and the difference voltage are V _A = 3V _AS , V _AU = V _AS It becomes.
[0040]
Further, switching between four display operations of switching operation from off display to on display, switching operation from on display to off display, maintaining operation of on display, and maintaining operation of off display is performed by voltage V _AC , V _SC , V _AS And V _H The polarity is controlled by switching. By switching the polarity of the scanning line voltage and the signal line voltage, the height of the auxiliary voltage applied to the liquid crystal can be controlled.
[0041]
That is, in the case of the display switching drive signal from OFF to ON in FIG. 3E, the voltage V during the auxiliary pulse period of the scanning line waveform (FIG. 3A) and the signal line waveform (FIG. 3C). _AS And V _AC Are opposite in polarity, and the voltage V in the selection period _H And V _SC Are also opposite in polarity. Therefore, in this display switching operation, a high-voltage auxiliary voltage pulse V _A And high voltage selection voltage pulse V _S It consists of.
[0042]
In the case of the operation for maintaining the ON state in FIG. 3F, the voltage V in the auxiliary pulse period of the scanning line waveform (FIG. 3A) and the signal line waveform (FIG. 3D). _AS And V _AC Are of the same polarity, and the voltage V during the selection period _H And V _SC Are opposite in polarity to each other. Therefore, in this display maintenance operation, the low voltage auxiliary voltage pulse V _AU And high voltage selection voltage pulse V _S It consists of.
[0043]
In the case of the display switching drive signal from on to off in FIG. 3G, the voltage V in the auxiliary pulse period of the scanning line waveform (FIG. 3B) and the signal line waveform (FIG. 3C). _AS And V _AC Are opposite in polarity, and the voltage V in the selection period _H And V _SC And have the same polarity. Therefore, in this display switching operation, a high-voltage auxiliary voltage pulse V _A And a low selection voltage 0V.
[0044]
In the case of the operation for maintaining the OFF state in FIG. 3H, the voltage V in the auxiliary pulse period of the scanning line waveform (FIG. 3B) and the signal line waveform (FIG. 3D). _AS And V _AC Are of the same polarity, and the voltage V during the selection period _H And V _SC Both have the same polarity. Therefore, in this display maintenance operation, the low voltage auxiliary voltage pulse V _AU And a low selection voltage 0V.
[0045]
Further, in order to obtain an effect of suppressing flicker, in the driving waveform of the display maintaining operation, the effective voltage value of the pulse in the selection period is equal to the effective voltage value of the pulse in the non-selection period, or the effective voltage of the pulse in the selection period. The value can also be set within a range of about 0.8 to 1.2 times the effective voltage value of the pulse in the non-selection period. Flicker is more effective when combined with measures to reduce the auxiliary voltage pulse in the display state maintenance operation and measures that make the effective voltage value of the pulse during the selection period equal to the effective voltage value of the pulse during the non-selection period. Can be prevented. In this case, the frequency of the voltage pulse in the selection period needs to be a frequency sufficient for the liquid crystal to respond with an effective voltage value.
[0046]
Examples of driving waveforms for such effective flicker prevention measures are shown in FIGS. FIG. 4A shows a driving waveform applied to the liquid crystal when the display state of the liquid crystal (pixel) is switched from the off display (cholesteric layer) to the on display (nematic phase). FIG. 4C shows a driving waveform when switching from on display (nematic phase) to off display (cholesteric phase). FIG. 4B shows a drive waveform applied when the on display or the off display is maintained as it is after the display is switched to the on display or the off display by the drive waveform of FIG. 4A or 4C.
[0047]
In the case of the operation for maintaining the switched display state (on or off state) as it is after the display switching operation of FIG. 4A or 4C, in order to prevent flicker, it is shown in FIG. Apply drive waveform pulse. Also in the case of this display maintenance operation, the auxiliary voltage V lower than the auxiliary voltage 41 immediately before the selection period. _AU The pulse 42 is applied. During the selection period, the voltage V _S Pulse 43 and V _U A pulse that alternately generates a voltage 44 of (= 0) at a predetermined frequency is applied. In the non-selection period, the holding voltage V that holds the nematic phase state or the cholesteric phase state _H The pulse 45 is applied.
[0048]
In the case of the embodiment of FIG. 4B, the voltage effective value in the selection period and the voltage effective value in the non-selection period are the same. Therefore, since the effective voltage value applied to the liquid crystal is the same throughout the selection period and the non-selection period, flicker does not occur even if there is hysteresis characteristics as shown in FIG. Moreover, the auxiliary voltage V in the display state maintaining operation _AU Is the auxiliary voltage V in the display state switching operation. _A Therefore, the flicker during that period can be reduced and the flicker can be effectively suppressed.
[0049]
5A and 5B, the scanning voltage generation circuit 20 generates (A) and (B), and the scanning line Y ₁ And Y ₂ And (C) and (D) are generated by the signal voltage generation circuit 10 to generate the signal line X. ₁ And X ₂ (E) and (F) are the pixel voltage waveforms respectively output to the pixel X. ₁ -Y ₁ And X ₂ -Y ₁ Drive voltage signal applied to the liquid crystal (combination of signal voltage and scanning voltage), and (G) and (H) are pixels X ₁ -Y ₂ And X ₂ -Y ₂ Drive voltage signal applied to the liquid crystal.
[0050]
In the case of FIG. 5, pixel X ₁ -Y ₁ Is a pixel that changes from an off state (cholesteric phase) to an on state (nematic phase), and pixel X ₁ -Y ₂ Are pixels that change from an on state to an off state, and X ₂ -Y ₁ Are pixels that hold the ON state, and X ₂ -Y ₂ Are pixels that hold the OFF state.
[0051]
In this embodiment, in the selection period of the ON state maintaining waveform (FIG. 4F), the voltage V _S Are output at a predetermined frequency that is selected so that the response of the liquid crystal is a response with a voltage effective value, and the voltage effective value during that period is the voltage V during the non-selection period. _H Is set to be equal to the effective value of. The same applies to the waveform that maintains the OFF state (FIG. 4H). Further, switching of the polarities of the scanning line waveform and the signal line waveform between the display switching operation and the display maintaining operation is basically the same as the explanation shown in the waveform diagram of FIG.
[0052]
Next, an actual manufacturing method of the guest-host cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element of the above embodiment will be described according to the process procedure.
[0053]
(1) An alignment film that gives a pretilt angle of about 5 degrees to liquid crystal molecules was applied to two glass substrates on which transparent electrodes were formed on the surface by a printing method, and then the substrate was baked in an oven at 200 ° C. The film thickness after firing was 500 angstroms.
[0054]
{Circle around (2)} The rubbing treatment was performed on the alignment film of the glass substrate treated in the step {circle around (1)} so that the twist angle of the liquid crystal between the opposing substrates when the cell was completed was 360 degrees.
[0055]
(3) A sealing material is applied to one of the substrates obtained in the step (2), and the two substrates are overlapped with each other via a spherical gap control material having a diameter of 5 μm. Was made.
[0056]
(4) In the empty cell obtained in the step (3), the relationship between the cell thickness d and the natural pitch p of the liquid crystal is d / p = 0.9 and a blue dichroic dye (G -441) to which 1.25 wt% added chiral nematic liquid crystal was injected to obtain a desired liquid crystal display element.
[0057]
When the liquid crystal cell thus fabricated was driven by applying the waveforms shown in FIGS. 1 and 3, a good display with little noticeable flicker was obtained. Further, when the same liquid crystal cell was driven with the waveforms shown in FIGS. 4 and 5, a better display in which flicker was not visible at all was obtained.
[0058]
This effect is due to the fact that the voltage value of the auxiliary voltage pulse for the display maintenance operation has decreased and the frequency of the effective voltage change due to the addition of the auxiliary pulse to the signal line voltage has increased, and the flicker has become inconspicuous. It is thought that.
[0059]
In the liquid crystal having the characteristics as shown in FIG. 9A, it is desirable to apply the present invention to both the ON state maintaining waveform and the OFF state maintaining waveform. In the case of the characteristics shown in FIG. 9B or FIG. 9C, the present invention may be applied only to the waveform when the on state is maintained in the former, and the present invention may be applied only to the waveform when the off state is maintained in the latter. Absent.
[0060]
In the case of the operation for maintaining the display state, the voltage V during the selection period _S The voltage effective value during the selection period is arbitrarily set by adjusting the period during which the signal is output, and the appearance of flicker is observed. The voltage effective value during the selection period is the voltage V during the non-selection period. _H Flicker could not be observed in the range of 0.8 to 1.2 times. Flicker was observed at other voltages. Therefore, in order to obtain the effect of the present invention, the voltage during the selection period is preferably within the above range.
[0061]
In FIGS. 3 and 5, for the sake of simplification, the waveforms are shown with the inversion of the polarity of the pulse in the frame inversion. However, the same effect can be obtained even in the inversion of the frame as shown in FIG. It is done. Further, since it is a liquid crystal display element capable of switching the display in one selection period, it is 1 in one cycle rather than frame inversion (one cycle for two frames) that forms a pair of positive and negative polar waveforms. An in-frame inverted waveform that is a frame is more preferable.
[0062]
Furthermore, in the description of the above embodiment, the description has focused on the guest-host type liquid crystal display element. Needless to say.
[0063]
The materials and numerical values in the above description are merely examples. It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described, and various improvements and modifications can be made by those skilled in the art based on the above disclosure.
[0064]
【The invention's effect】
In the operation to maintain the display state, the value of the auxiliary voltage applied immediately before the selection period is set lower than the value of the auxiliary voltage in the operation for switching the display operation, thereby suppressing flicker and displaying quality. Will improve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drive waveform diagram of a phase transition type liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a dot matrix type liquid crystal display device.
FIG. 3 is an operation waveform diagram of a guest-host cholesteric-nematic phase transition liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a driving waveform diagram of a cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation waveform diagram of a cholesteric-nematic phase transition liquid crystal display element according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram of electro-optical characteristics of a general guest-host cholesteric-nematic phase transition liquid crystal display element.
FIG. 7 is a driving waveform diagram of a conventional guest-host cholesteric-nematic phase transition type liquid crystal display element.
FIG. 8 is a drive waveform diagram of a guest-host cholesteric-nematic phase transition liquid crystal display element that applies an auxiliary voltage.
FIG. 9 is a graph showing various electro-optical characteristics of a guest-host cholesteric-nematic phase transition liquid crystal display element.
[Explanation of symbols]
1, 4, 7, 10 Auxiliary voltage pulse in selected period
2 Voltage pulse during the selection period of switching from off to on
3 Voltage pulse during non-selection period of switching from off to on
5 Voltage during the selection period from ON to OFF switching operation
6 Voltage pulse during non-selection period of ON to OFF switching operation
8 Voltage pulse during selection period of ON display state holding operation
9 Voltage pulse during non-selection period of ON display state holding operation
11 Voltage during selection period of off display state holding operation
12 Voltage pulse during non-selection period of off display state holding operation
13 Auxiliary voltage pulse in non-selection period
20 Signal voltage generator
30 Scanning voltage generator

Claims

印加電圧に応じて液晶がコレステリック相状態とネマティック相状態のいずれかを持ち、印加電圧の変化により前記相間でヒシテリシス特性を有して相転移する電気光学特性を有する相転移型液晶表示素子の駆動方法であって、液晶に所定電圧を印加することにより液晶の相状態を変更する相切換動作周期と、相切換後に液晶に所定電圧を印加することにより相状態を維持する相保持動作周期とを選択して表示を行い、前記相切換動作周期内で相選択をするための相選択電圧を前記液晶に印加する直前に前記相選択電圧よりも高い補助電圧を前記液晶に印加する工程を有し、前記相切換動作周期での液晶への印加電圧波形と前記保持動作周期での液晶への印加電圧波形とが互いに異なるようにし、前記相切換動作周期での前記補助電圧の値よりも前記保持動作周期での前記補助電圧の値を小さくすることを特徴とする相転移型液晶表示素子の駆動方法。Driving a phase transition type liquid crystal display element having an electro-optic characteristic in which the liquid crystal has either a cholesteric phase state or a nematic phase state according to an applied voltage, and has a hysteresis characteristic between the phases by a change in the applied voltage. A phase switching operation cycle for changing a phase state of the liquid crystal by applying a predetermined voltage to the liquid crystal, and a phase holding operation cycle for maintaining the phase state by applying a predetermined voltage to the liquid crystal after the phase switching. Selecting and displaying, and applying an auxiliary voltage higher than the phase selection voltage to the liquid crystal immediately before applying a phase selection voltage for selecting a phase within the phase switching operation cycle to the liquid crystal. The voltage waveform applied to the liquid crystal in the phase switching operation cycle and the voltage waveform applied to the liquid crystal in the holding operation cycle are different from each other, and the value of the auxiliary voltage in the phase switching operation cycle is determined. The driving method of the phase transition type liquid crystal display device is also characterized by decreasing the value of the auxiliary voltage in the holding operation period.

前記相転移型液晶表示素子は画素に信号電圧と走査電圧とを印加して駆動するものであって、前記補助電圧が印加される期間において、前記相切換動作周期内における信号電圧と走査電圧の波形の極性関係と前記相保持動作周期における信号電圧と走査電圧の波形の極性関係を切り換えることを特徴とする請求項１記載の相転移型液晶表示素子の駆動動方法。The phase transition type liquid crystal display element is driven by applying a signal voltage and a scanning voltage to a pixel. During the period in which the auxiliary voltage is applied, the signal voltage and the scanning voltage within the phase switching operation period are applied. 2. The method of driving a phase transition type liquid crystal display element according to claim 1, wherein the polarity relationship between the waveform and the polarity relationship between the waveform of the signal voltage and the scanning voltage in the phase holding operation cycle are switched.

前記補助電圧が印加される期間において、前記相切換動作周期における信号電圧の波形の極性と走査電圧波形の極性を互いに逆極性の関係とし、前記相保持動作周期における信号電圧の波形の極性と走査電圧波形の極性とを互いに同極性とするようにしたことを特徴とする請求項２記載の相転移型液晶表示素子の駆動動方法。During the period in which the auxiliary voltage is applied, the polarity of the waveform of the signal voltage in the phase switching operation cycle and the polarity of the scanning voltage waveform are opposite to each other, and the polarity of the waveform of the signal voltage in the phase holding operation cycle and the scanning 3. The method of driving a phase transition type liquid crystal display element according to claim 2, wherein the polarities of the voltage waveforms are the same.

前記選択電圧の印加に続いて相保持のため相保持電圧を印加する期間を有し、前記相保持動作周期において、前記選択電圧の実効値と前記保持電圧の実効値とを実質的に同じになるようにすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の相転移型液晶表示素子の駆動方法。A period for applying a phase holding voltage for phase holding following the application of the selection voltage, and in the phase holding operation cycle, the effective value of the selection voltage and the effective value of the holding voltage are substantially the same. The method of driving a phase transition type liquid crystal display element according to claim 1, wherein:

印加電圧に応じて液晶がコレステリック相状態とネマティック相状態のいずれかを持ち、印加電圧の変化により前記相間でヒシテリシス特性を有して相転移する電気光学特性を有する相転移型液晶表示素子と、１周期内にその画素が選択されている選択時間と選択されていない非選択時間とを設け、液晶の相状態を変更する相切換動作周期を行うための電圧と相切換後に相状態を維持する相保持動作周期を行うための電圧とを発生して発生した電圧を液晶に印加する駆動手段とを有し、該駆動手段は前記相切換動作周期と前記保持動作周期とで互いに異なる液晶への印加電圧波形を発生し、前記選択時間に選択電圧を前記液晶に印加する直前に前記選択電圧よりも高い補助電圧を前記液晶に印加し、前記相切換動作周期での前記補助電圧の値よりも前記保持動作周期での前記補助電圧の値を小さくしたことを特徴とする相転移型液晶表示装置。A phase transition type liquid crystal display element having an electro-optic characteristic in which the liquid crystal has either a cholesteric phase state or a nematic phase state according to an applied voltage, and has a hysteresis characteristic between the phases by a change in the applied voltage; A selection time during which the pixel is selected and a non-selection time during which the pixel is selected are provided within one cycle, and the phase state is maintained after the voltage and the phase switching operation cycle for changing the phase state of the liquid crystal. Driving means for generating a voltage for performing a phase holding operation cycle and applying the generated voltage to the liquid crystal, and the driving means applies to the liquid crystals that are different from each other in the phase switching operation cycle and the holding operation cycle. An applied voltage waveform is generated, and an auxiliary voltage higher than the selected voltage is applied to the liquid crystal immediately before the selected voltage is applied to the liquid crystal at the selected time, and the value of the auxiliary voltage in the phase switching operation cycle Phase transition type liquid crystal display device which is characterized in that a smaller value of the auxiliary voltage at the remote the holding operation period.

前記相転移型液晶表示素子は、画素に信号電圧を印加する信号線と走査電圧を印加する走査線とを有し、前記駆動手段は前記補助電圧が印加される期間において、前記相切換動作周期における信号電圧と走査電圧の波形の極性関係と前記相保持動作周期における信号電圧と走査電圧の波形の極性関係とを切り換えることを特徴とする請求項５記載の相転移型液晶表示装置。The phase transition type liquid crystal display element has a signal line for applying a signal voltage to a pixel and a scanning line for applying a scanning voltage, and the driving means is configured to perform the phase switching operation cycle in a period in which the auxiliary voltage is applied. 6. The phase transition type liquid crystal display device according to claim 5, wherein the polarity relationship between the waveform of the signal voltage and the scanning voltage in the waveform and the polarity relationship between the waveform of the signal voltage and the scanning voltage in the phase holding operation cycle are switched.

前記液晶は二色性色素を含有していることを特徴とする請求項６記載の相転移型液晶表示装置。7. The phase transition type liquid crystal display device according to claim 6, wherein the liquid crystal contains a dichroic dye.