JP3928438B2 - 液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置、詳しくは、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とから液晶にパルス状の駆動電圧を印加するようにした液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル情報を可視情報に再生する媒体として、室温でコレステリック相を示す液晶（主として、カイラルネマチック液晶）を用いた反射型の液晶表示素子が、電力消費が少なく、安価に製作できる利点に着目して種々開発、研究されている。しかし、この種のメモリ性液晶を用いた表示素子では、駆動速度が遅いという特有の欠点を有していることが判明している。
【０００３】
液晶表示素子に画像を表示するのに、前記液晶を初期状態にリセットするリセット期間と、最終的な表示状態を選択するための選択期間と、該選択期間で選択された状態を確立するための維持期間と、画像を表示する表示期間とを含む駆動方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カイラルネマチック液晶は印加電圧に対する応答速度が環境温度の上昇に伴って速くなるため、基本クロックを変化させて駆動パルスの周波数を高める必要がある。しかしながら、駆動パルスの周波数を高めると、それに伴って電源での消費電力が増大するという問題点を有している。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、環境温度の上昇に伴う消費電力の増大を抑えることができ、電流供給能力の小さな電池を使用できる液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置を提供することにある。
【０００６】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、第１の発明は、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えるこ とで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、前記走査電極の選択は、前の走査電極の選択パルス印加期間終了タイミングに同期して次の走査電極の選択パルス印加期間が開始されるように複数の走査電極の選択が連続して行われ、該連続して選択された走査電極群とその次に連続して選択された走査電極群とについて、前に選択された走査電極群の最後の選択パルス印加期間終了タイミングと後に選択された走査電極群の最初の選択パルス印加期間開始タイミングとの間に遅延期間が挿入されていることを特徴とする。
【０００７】
さらに、第２の発明は、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、所定の走査電極と次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に設けられる遅延期間の有無あるいは長さを、液晶表示素子の環境温度に基づいて選択することを特徴とする。
【０００８】
さらに、第３の発明は、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、１フレームの画像を複数のフィールドに分割して飛び越し走査するインターレース走査を行うものであって、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、所定の走査電極と次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に設けられる遅延期間の長さを、フィールド毎に変化させることを特徴とする。
【０００９】
さらに、第４の発明は、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間と液晶の状態がプレーナ状態あるいはフォーカルコニック状態で固定される表示期間とを有し、前記表示期間においては前記信号電極に印加されるパルス電圧は液晶の状態を変化させる閾値以下で変動し、所定の走査電極とその次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に遅延期間が挿入されていること、前選択期間と後選択期間とを含む選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を環境温度に応じて変化させること、前記選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を予め決められた複数の温度範囲ごとに変化させること、前記選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を変化させる温度を、温度上昇時と温度下降時とで異ならせること、を特徴とする。
【００１０】
さらに、第５の発明は、液晶表示素子の駆動装置であって、第１、第２、第３又は第４の発明のいずれかの駆動方法により液晶表示素子を駆動することを特徴とする。
【００１１】
さらに、第６の発明は、液晶表示装置であって、液晶表示素子と、第１、第２、第３又は第４の発明のいずれかに記載の駆動方法により前記液晶表示素子の駆動を行う駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
以上の構成からなる第１、第２、第３、第４、第５、第６の発明においては、所定の走査電極と次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に遅延期間を挿入するというディレイドスキャン方式を採用することにより、駆動パルスの周波数を低下させることができる。即ち、環境温度が上昇した場合、駆動パルスの周波数が高くなることを抑えることができ、電源での消費電力の増大を防止することができる。遅延期間を挿入した場合、高温域での画像の更新速度が若干低下するが、低温域での更新速度を下回ることはない。
【００１３】
特に、第２の発明においては、遅延期間の有無や遅延期間の設け方を選択することで、画像の更新速度と駆動パルスの周波数とを使用環境に適したものとすることができる。遅延期間の設定条件の選択は、液晶表示素子周囲の環境温度に基づいて行うとよい。遅延期間の設定条件としては、遅延期間の有無（遅延期間を設けるか否か）、遅延期間の長さ、遅延期間を設ける頻度（幾つの走査ラインごとに遅延期間を設けるか、あるいは、一の走査ラインに対して何単位の遅延期間を設けるか）、前記各条件を変更する環境温度などが挙げられる。
【００１４】
また、第４の発明においては、信号電極に印加されるパルス電圧を液晶の状態を変化させる閾値以下で変動するものとすることにより、選択状態の走査電極上の画素に印加される信号パルスによって他の走査電極上の画素に対するクロストークが不可避的に発生するが、遅延期間を設けることにより、少なくとも一部の期間においてクロストーク発生が除去される。
【００１５】
前記第１、第２、第３の発明、及び、第１、第２、第３の発明に基づく第５、第６の発明において、遅延期間における信号電極に印加するパルス電圧は０Ｖであってもよく、あるいは、所定の濃度を表示するための所定の大きさを有するパルス電圧であってもよい。遅延期間に所定濃度を表示するためのパルス電圧を印加すれば、走査電極ごとの濃度変化を抑えることができる。
【００１６】
前記第４の発明、及び第４の発明に基づく第５、第６の発明において、遅延期間における信号電極に印加するパルス電圧は０Ｖであってもよい。
【００１７】
また、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６の発明において、遅延期間は選択パルス印加期間に等しいか、または、その整数倍であることが好ましい。画像データをドライバへ転送するタイミングを１選択パルス印加期間に同期させればよく制御が容易になるからである。
【００１８】
さらに、前選択期間と後選択期間とを含む選択期間の長さと選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を環境温度に応じて変化させてもよい。温度に応じて変化する液晶の応答速度に適応した駆動が可能となる。この場合、選択期間の長さと選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を予め決められた複数の温度範囲ごとに変化させることが制御を容易にする点で好ましい。さらに、選択期間の長さと選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を変化させる温度を、温度上昇時と温度下降時とで異ならせてもよい。駆動速度の切り換わりが小さくなる利点を有する。
【００１９】
さらに、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６の発明において、駆動波形として、液晶をホメオトロピック状態にリセットする期間と、最終的な表示状態を選択するための選択期間と、選択期間で選択された状態を確立するための維持期間とを含むものを採用することができる。この場合、前記第２、第３、第４の発明、及び、第２、第３、第４の発明に基づく第５、第６の発明において、全ての走査ライン毎に遅延期間を設け、この遅延期間の長さをリセット期間と選択パルス印加期間との間の期間である前選択期間、及び、維持期間と選択パルス印加期間との間の期間である後選択期間の長さ以上とすることにより、少なくとも前選択期間及び後選択期間においてクロストークパルスの印加が回避され、ゴーストの発生が抑制される。この場合、遅延期間、前選択期間、及び後選択期間が選択パルス印加期間又はその整数倍であれば、選択パルス印加期間の長さを１単位として、全ての走査ライン毎に２単位以上の遅延期間を設けることにより、より効果的にゴーストの発生を抑えることができる。
【００２０】
前記第３の発明は、１フレームの画像を複数のフィールドに分割して飛び越し走査するインターレース走査に適用したものである。第３の発明によれば、インターレース走査は画面更新時に発生するブラックアウト現象（画面に黒の縞模様が発生すること）が解消される利点を有し、かつ、クロストークによるゴーストの発生を抑えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２２】
（液晶表示素子、図１参照）
まず、本発明に係る駆動方法の対象となるコレステリック相を示す液晶を含む液晶表示素子について説明する。
【００２３】
図１は単純マトリクス駆動方式による反射型のフルカラー液晶表示素子を示す。この液晶表示素子１００は、光吸収層１２１の上に、赤色の選択反射と透明状態の切換えにより表示を行う赤色表示層１１１Ｒを配し、その上に緑色の選択反射と透明状態の切換えにより表示を行う緑色表示層１１１Ｇを積層し、さらに、その上に青色の選択反射と透明状態の切換えにより表示を行う青色表示層１１１Ｂを積層したものである。
【００２４】
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、それぞれ透明電極１１３，１１４を形成した透明基板１１２間に樹脂製柱状構造物１１５、液晶１１６及びスペーサ１１７を挟持したものである。透明電極１１３，１１４上には必要に応じて絶縁膜１１８、配向制御膜１１９が設けられる。また、基板１１２の外周部（表示領域外）には液晶１１６を封止するためのシール材１２０が設けられる。
【００２５】
透明電極１１３，１１４はそれぞれ駆動ＩＣ１３１，１３２（図２参照）に接続されており、透明電極１１３，１１４にそれぞれ所定のパルス電圧が印加される。この印加電圧に応答して、液晶１１６が可視光を透過する透明状態と特定波長の可視光を選択的に反射する選択反射状態との間で表示が切り換えられる。
【００２６】
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに設けられている透明電極１１３，１１４は、それぞれ微細な間隔を保って平行に並べられた複数の帯状電極よりなり、その帯状電極の並ぶ向きが平面から見て互いに直角方向となるように対向させてある。これら上下の帯状電極に順次通電が行われる。即ち、各液晶１１６に対してマトリクス状に順次電圧が印加されて表示が行われる。これをマトリクス駆動と称し、電極１１３，１１４が交差する部分が各画素を構成することになる。このようなマトリクス駆動を各表示層ごとに行うことにより液晶表示素子１００にフルカラー画像の表示を行う。
【００２７】
詳しくは、２枚の基板間にコレステリック相を示す液晶を挟持した液晶表示素子では、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態に切り換えて表示を行う。液晶がプレーナ状態の場合、コレステリック液晶の螺旋ピッチをＰ、液晶の平均屈折率をｎとすると、波長λ＝Ｐ・ｎの光が選択的に反射される。また、フォーカルコニック状態では、コレステリック液晶の選択反射波長が赤外光域にある場合には入射光を散乱し、それよりも短い場合には散乱が弱くなり実質的に可視光を透過する。そのため、選択反射波長を可視光域に設定し、素子の観察側と反対側に光吸収層を設けることにより、プレーナ状態で選択反射色の表示、フォーカルコニック状態で黒の表示が可能になる。また、選択反射波長を赤外光域に設定し、素子の観察側と反対側に光吸収層を設けることにより、プレーナ状態では赤外光域の波長の光を反射するが可視光域の波長の光は透過するので黒の表示、フォーカルコニック状態で散乱による白の表示が可能になる。
【００２８】
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂを積層した液晶表示素子１００は、青色表示層１１１Ｂ及び緑色表示層１１１Ｇを液晶がフォーカルコニック配列となった透明状態とし、赤色表示層１１１Ｒを液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、赤色表示を行うことができる。また、青色表示層１１１Ｂを液晶がフォーカルコニック配列となった透明状態とし、緑色表示層１１１Ｇ及び赤色表示層１１１Ｒを液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、イエローの表示を行うことができる。同様に、各表示層の状態を透明状態と選択反射状態とを適宜選択することにより赤色、緑色、青色、白色、シアン、マゼンタ、イエロー、黒色の表示が可能である。さらに、各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂの状態として中間の選択反射状態を選択することにより中間色の表示が可能となり、フルカラー表示素子として利用できる。
【００２９】
液晶１１６としては、室温でコレステリック相を示すものが好ましく、特に、ネマチック液晶にコレステリック相を示すのに十分な量のカイラル材を添加することによって得られるカイラルネマチック液晶が好適である。
【００３０】
カイラル材は、ネマチック液晶に添加された場合にネマチック液晶の分子を捩る作用を有する添加剤である。カイラル材をネマチック液晶に添加することにより、所定の捩れ間隔を有する液晶分子の螺旋構造が生じ、これによりコレステリック相を示す。
【００３１】
なお、液晶表示層は必ずしもこの構成に限定されるわけではなく、樹脂製構造物が堰状になったものや、樹脂製構造物を省略したものであってもよい。また、従来公知の高分子の３次元網目構造のなかに液晶が分散された、あるいは、液晶中に高分子の３次元網目構造が形成された、いわゆる高分子分散型の液晶複合膜として液晶表示層を構成することも可能である。
【００３２】
（駆動回路、図２参照）
前記液晶表示素子１００の画素構成は、図２に示すように、それぞれ複数本の走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍと信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎ（ｍ，ｎは自然数）とのマトリクスで表される。走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍは走査駆動ＩＣ１３１の出力端子に接続され、信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎは信号駆動ＩＣ１３２の出力端子に接続されている。
【００３３】
走査駆動ＩＣ１３１は、走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍのうち所定のものに選択信号を出力して選択状態とする一方、その他の電極には非選択信号を出力して非選択状態とする。走査駆動ＩＣ１３１は、所定の時間間隔で電極を切り換えながら順次各走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍに選択信号を印加してゆく。一方、信号駆動ＩＣ１３２は、選択状態にある走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍ上の各画素を書き換えるべく、画像データに応じた信号を各信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎに同時に出力する。例えば、走査電極Ｒａが選択されると（ａはａ≦ｍを満たす自然数）、この走査電極Ｒａと各信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎとの交差部分の画素ＬＲａ−Ｃ１〜ＬＲａ−Ｃｎが同時に書き換えられる。これにより、各画素における走査電極と信号電極との電圧差が画素の書換え電圧となり、各画素がこの書換え電圧に応じて書き換えられる。
【００３４】
駆動回路は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３５、ＬＣＤコントローラ１３６、画像処理装置１３７、画像メモリ１３８、駆動ＩＣ（ドライバ）１３１，１３２及び不揮発性メモリ１４１にて構成されており、駆動ＩＣ１３１，１３２へは電源１４０から電力が供給される。画像メモリ１３８に記憶された画像データに基づいてＬＣＤコントローラ１３６が駆動ＩＣ１３１，１３２を制御し、液晶表示素子１００の各走査電極及び信号電極間に順次電圧を印加し、液晶表示素子１００に画像を書き込む。また、ＣＰＵ１３５は素子１００の近傍に設けられた温度センサ１３９から環境温度情報を取得する。不揮発性メモリ１４１には、環境温度に応じて以下に説明する選択パルス印加期間Ｔｓｐや選択期間Ｔｓをどのように設定するかを決定するための情報が記憶されている。前記液晶表示素子及び駆動回路によって液晶表示装置が構成される。なお、駆動ＩＣ１３１，１３２の詳細な構成については後述する。
【００３５】
駆動ＩＣ１３１，１３２は赤色、緑色、青色の各表示層ごとにそれぞれ設ける（即ち、３系統設ける）ことが好ましいが、駆動ＩＣ１３１又は１３２のいずれかを各表示層で共用することも可能である。なお、以下においては、代表的に１系統の駆動のみを説明するが、各液晶層に対して同様の駆動方法が適用されることはいうまでもない。
【００３６】
画像の書換えは全ての走査ラインを順次選択して行う。部分的に書換える場合は、書き換えたい部分を含むように特定の走査ラインのみを順次選択するようにすればよい。これにより、必要な部分のみを短時間で書き換えることができる。
【００３７】
（駆動原理及び基本駆動例、図３、図４参照）
まず、前記液晶表示素子１００の駆動方法の基本原理について説明する。なお、ここでは、交流化されたパルス波形を用いた具体例を挙げて説明するが、駆動方法がこの波形に限定されないことはいうまでもない。
【００３８】
図３は走査駆動ＩＣ１３１から各走査電極に出力される基本駆動波形を示す。この駆動方法では、大きく分けて、リセット期間Ｔｒｓと選択期間Ｔｓと維持期間Ｔｒｔと表示期間Ｔｉ（クロストーク期間とも称する）とから構成されている。選択期間Ｔｓは、さらに、選択パルス印加期間Ｔｓｐと、前選択期間Ｔｓｚ及び後選択期間Ｔｓｚ’とから構成されている。
【００３９】
図４は、２８本の走査電極（ロウ１，２，３〜２８）から順次基本駆動波形を出力し、一の信号電極（カラム）から信号波形を出力する基本駆動例を示している。カラムから出力される信号波形は、透過、中間調、全反射をそれぞれ選択するパルスが順次出力されるものとして示されている。また、ＬＣＤ１，２，３〜２８は走査電極と信号電極とが交差する画素である。
【００４０】
基本駆動波形において、リセット期間Ｔｒｓでは±Ｖ１のリセットパルスが印加される。選択期間Ｔｓにおいては、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±Ｖ２の選択パルスが印加される。さらに、この期間Ｔｓｐでは信号駆動ＩＣ１３２から±Ｖ４の信号パルスが重畳される。信号パルス±Ｖ４は画像データに基づいて設定される電圧である。また、基本駆動波形において、前選択期間Ｔｓｚ及び後選択期間Ｔｓｚ’は電圧ゼロの期間である。さらに、維持期間では±Ｖ３の維持パルスが印加される。
【００４１】
液晶の動作は以下のとおりである。まず、リセット期間Ｔｒｓで±Ｖ１のリセットパルスが印加されると、液晶はホメオトロピック状態にリセットされる。次に、前選択期間Ｔｓｚを経て（液晶は捩れが少しだけ戻る）選択パルス印加期間Ｔｓｐに到る。ここで印加される選択パルスの波形は、最終的にプレーナ状態を選択する画素と、フォーカルコニック状態を選択する画素とで異なる。
【００４２】
まず、プレーナ状態を選択する場合を説明する。この場合には、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±（Ｖ２＋Ｖ４）の選択パルスを印加し、再び液晶をホメオトロピック状態にする。その後、後選択期間Ｔｓｚ’で液晶は捩れが少しだけ戻った状態になる。その後、維持期間Ｔｒｔで維持パルスを印加すると、先の後選択期間Ｔｓｚ’で捩れが少しだけ戻った状態になった液晶は、維持パルスが印加されることにより再び捩れが解け、ホメオトロピック状態になる。
【００４３】
ここで、ホメオトロピック状態の液晶は電圧をゼロにすることによりプレーナ状態となり、プレーナ状態のまま固定される。表示期間Ｔｉでは、液晶に±Ｖ４のクロストークパルスが印加されるが、クロストークパルスは表示期間Ｔｉにある液晶の表示状態を変化させるための閾値よりも小さく設定されているため、実質的に表示状態には影響を与えない。
【００４４】
一方、最終的にフォーカルコニック状態を選択する場合には、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±（Ｖ２−Ｖ４）の選択パルスを印加する。そして、後選択期間Ｔｓｚ’では、液晶は捩れが戻ってヘリカルピッチが２倍程度に広がった状態になる。
【００４５】
その後、維持期間Ｔｒｔで維持パルスを印加する。後選択期間Ｔｓｚ’で捩れが戻ってきた液晶は、この維持パルスを印加することにより、フォーカルコニック状態へと遷移する。ここで、フォーカルコニック状態の液晶は電圧をゼロにしても、フォーカルコニック状態のまま固定される。表示期間Ｔｉでは、プレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶に±Ｖ４のクロストークパルスが印加されるが、実質的に表示状態には影響を与えない。
【００４６】
前述のように、選択パルス印加期間Ｔｓｐに印加する選択パルスにより、最終的な液晶の表示状態が選択できる。また、この選択パルスの電圧値やパルス幅を調整することにより、具体的には、信号電極に印加するパルスの波形を画像データに応じて変化させることにより、中間調の表示が可能である。
【００４７】
図４に示す基本駆動例では、各走査電極の走査は選択パルス印加期間Ｔｓｐの長さを基準にして行われ、前の走査電極における選択パルス印加期間が終了したときに次の走査電極の選択パルス印加期間が開始される。
【００４８】
（温度と駆動周波数との関係、図５〜図７参照）
前述の如く、カイラルネマチック液晶は温度の変化によって駆動電圧に対する応答速度が異なる。即ち、該液晶の応答速度は低温域では遅く、高温域では速くなる。そこで、図５に環境温度が変化した場合の基本駆動波形を示す。液晶の応答速度は温度の上昇に伴って速くなるため、１ラインの走査時間に相当する選択パルス印加期間Ｔｓｐを温度の上昇に伴って短く設定する。それに伴い、リセット期間Ｔｒｓ、維持期間Ｔｒｔも同じ割合で変化させる。このような変化は、例えばＣＰＵ１３５からの指示により、ＬＣＤコントローラ１３６等に内蔵された基本クロック生成手段の生成する基本クロックの周波数を変化させることで実現することができる。
【００４９】
また、温度が常温であれば、Ｔｓｐ／Ｔｓは１／３に設定しているが、ある一定の範囲を超えた場合、ここでは３５℃を超えると、Ｔｓｐ／Ｔｓを１／１に変化させている。このようにＴｓｐ／Ｔｓを変化させることで、高温域における駆動周波数の上昇を所定のレベルにまで抑えることができる。Ｔｓｐ／Ｔｓを環境温度によってどのように設定するかは不揮発性メモリ１４１に記憶された情報によって決まる。即ち、ＣＰＵ１３５が環境温度に応じたＴｓｐとＴｓの値をメモリ１４１から読出し、ＬＣＤコントローラ１３６に指示することで前記設定が実現される。
【００５０】
図６に、選択パルス印加期間Ｔｓｐの温度特性を、−２０℃から６０℃の範囲で示す。ここでは、温度が−２０℃から−１０℃のときはＴｓｐ／Ｔｓ＝１／７、−１０℃から５℃のときはＴｓｐ／Ｔｓ＝１／５、５℃から３５℃のときはＴｓｐ／Ｔｓ＝１／３、３５℃から６０°のときはＴｓｐ／Ｔｓ＝１／１に設定している。このような設定において、低温域では画像書換え速度が速くなり、高温域では駆動ＩＣ１３１，１３２の駆動周波数を抑えることができるという利点を生じる。
【００５１】
さらに、図６に破線で示すように、選択パルス印加期間Ｔｓｐの温度特性を、温度上昇時と温度下降時とで異ならせている。このような制御によって、駆動速度の切り換わりが小さくなる利点を有する。なお、図７以降においては、理解を容易にするため、環境温度の昇温時の特性のみを図示・説明するようにしている。なお、選択パルス印加期間Ｔｓｐの温度特性を環境温度の上昇・下降で切り換えるのを省略し、全温度領域において連続的な特性に制御してもよい。
【００５２】
選択パルス印加期間Ｔｓｐを図６に示した特性に設定し、縦方向に１０２４画素、横方向に７６８画素の液晶表示素子を駆動した場合、１画面を書き換えるのに必要な時間の温度特性を図７に示す。１画面を書き換えるのに要する時間は、次式から求めることができる。温度の変化に伴って選択パルス印加期間Ｔｓｐを変化させると、１画面の書換え時間も変化する。
【００５３】
１画面書換え時間＝リセット期間Ｔｒｓ＋（選択パルス印加期間Ｔｓｐ×走査ライン数）＋維持期間Ｔｒｔ
【００５４】
以上の基本駆動例においては、温度の上昇に伴って駆動周波数を高めているため、液晶表示装置の消費電力も同時に増大する。Ｔｓｐ／Ｔｓを変化させて温度上昇に伴う駆動周波数の上昇を抑えてはいるが、それでもさらなる消費電力抑制の余地が残されている。
【００５５】
（駆動例１、図８〜図１１参照）
そこで、前記基本駆動例を前提としつつ高温域での消費電力の増大をさらに抑えることのできるディレイドスキャン方式による駆動例１について説明する。
【００５６】
図８において、ロウ１〜ロウ４には各走査電極に印加される基本駆動波形を示し、カラムには信号電極に印加される信号波形を示す。また、ＬＣＤ１〜ＬＣＤ４には各画素の液晶に印加されるパルス波形を示している。
【００５７】
この駆動例１は前記基本駆動例と同様の原理で液晶を駆動するものであり、異なる点は、２回の選択期間Ｔｓごとに１回の遅延期間Ｔｄを挿入していることである。ここで、遅延期間Ｔｄは、走査電極へのパルスの印加タイミングを１単位遅らせると共に、これに合わせて信号電極へのパルスの印加タイミングを遅らせ、パルスの印加を遅らせている間は両電極をゼロ電位に保つことで実現される。駆動例１において、遅延期間Ｔｄを挿入するか否かは環境温度に応じて切り換えられる。遅延期間Ｔｄを挿入するか否かを切り換える環境温度の値は予め不揮発性メモリ１４１に記憶されている。そして、遅延期間Ｔｄでは、カラムの信号波形は０Ｖに設定している。以下に、この駆動方式を２−１ディレイ方式と称し、基本駆動例（遅延期間Ｔｄなし）を連続走査方式と称する。
【００５８】
駆動例１における書換え時間の温度特性を図９に示し、特に、２０℃から６０℃の温度範囲における温度特性の詳細を図１０に示す。図９及び図１０では、連続走査方式と２−１ディレイ方式の特性に加えて、この両者を組み合わせた方式の特性も示している。２−１ディレイ方式の１フレームの書換え時間は、連続走査方式の３／２である。従って、書換えに要する時間を極力短くするという観点からは、両者の利点を合わせ持つように組み合わせるべきであり、−２０℃から２５℃までは連続走査方式とし、２５℃から３５℃までは２−１ディレイ方式とし、３５℃から５０℃までは再び連続走査方式とし、５０℃から６０℃までは再び２−１ディレイ方式とする組合せにしている。
【００５９】
次に、消費電力の温度特性を図１１に示す。ここでの温度特性は、以下のスペックからなる液晶表示装置を、連続走査方式、２−１ディレイ方式、及び両者を組み合わせた方式で駆動して測定したものであり、駆動ＩＣ１３１，１３２及びＬＣＤコントローラ１３６の消費電力も含んでいる。
【００６０】
ロウライン数： １０２４本
カラムライン数： ７６８本
画面高さ： １３８．３ｍｍ
画面幅： １０３．８ｍｍ
対角寸法： ６．８インチ
液晶容量： ３２００ｐＦ／ｃｍ2
リセット電圧： ±３０Ｖ
選択電圧： ±１５Ｖ
維持電圧： ±２１Ｖ
カラム電圧： ±４．５Ｖ
【００６１】
図１１から明らかなように、連続走査方式での消費電力は、３０℃から３５℃付近及び５０℃以上で１０Ｗを超えている。しかし、２−１ディレイ方式を組み合わせることで、この温度領域での消費電力を８Ｗ程度に抑えることができる。
【００６２】
即ち、温度上昇に伴って遅延期間を挿入し、駆動周波数を低下させることにより、消費電力の増大を防止することが可能である。この遅延期間の値は、書換え速度の低下が許容される範囲で自由に設定することができる。また、２−１ディレイ方式に限ることはなく、１回の選択パルス印加期間ごとに遅延期間を挿入してもよいし、３ライン以上の複数の走査電極ごとに挿入してもよく、挿入の割合は任意である。数十秒以内に画面を更新したいのであれば、室温状態で長くても５０ディレイ程度とすることが好ましい。
【００６３】
好ましい遅延期間の値は、選択パルス印加期間に等しいか、その整数倍である。このように設定すれば、図２に示したコントローラ１３６が駆動ＩＣ１３１，１３２に対して画像データを転送するタイミングを１選択パルス印加期間に同期させることができる。
【００６４】
（駆動例２、図１２参照）
次に、ディレイドスキャン方式による駆動例２について図１２を参照して説明する。図１２も前記駆動例１を示した図８と同様のパルス波形を示している。
【００６５】
この駆動例２も駆動例１と同様に前記基本駆動例を前提としつつ高温域での消費電力の増大を抑えることを目的とし、駆動例１と異なる点は、遅延期間Ｔｄにおけるカラム信号が所定の中間調を表示するためのパルス電圧に設定していることである。遅延期間Ｔｄには本来画像データは存在しないのであるが、遅延期間Ｔｄに所定の濃度を表示するパルス電圧を印加することで走査ラインごとの濃度変化を抑えることができる。クロストークの量が走査ラインの位置に依存しにくくなり均一化されるからである。
【００６６】
（駆動例３、図１３参照）
次に、ディレイドスキャン方式による駆動例３について図１３を参照して説明する。図１３も前記駆動例１を示した図８と同様のパルス波形を示している。
【００６７】
この駆動例３も駆動例１と同様に前記基本駆動例を前提としつつ高温域での消費電力の増大を抑え、かつ、非選択ライン上の画素に生じるゴーストの防止を図ることを目的とし、駆動例１と異なる点は、選択パルス印加期間を１走査ラインごとに２単位（Ｔｓｐ×２）遅延させたこと、即ち、１−２ディレイ方式である。また、Ｔｓｐ／Ｔｓ＝１／３に設定されている。図１３に示すように、信号電極に印加するパルスは選択パルス期間になったときにだけ正負電圧に変化し、それ以外の期間は、信号電極はゼロ電位に保たれている。
【００６８】
図１３の駆動波形は、ＬＣＤ１，ＬＣＤ２には中間調、ＬＣＤ３，ＬＣＤ４には最大濃度（反射）の画像を書き込む例を示している。例えば、リセット期間Ｔｒｓ及び維持期間Ｔｒｔの長さはそれぞれ４８ｍｓ、選択期間Ｔｓの長さは０．６ｍｓ（前選択期間０．２ｍｓ、選択パルス印加期間０．２ｍｓ、後選択期間０．２ｍｓ）であり、この場合、１ラインの走査時間は０．２ｍｓである。
【００６９】
画素ＬＣＤ３に注目すると、この駆動例３において、リセット期間の終端部分である期間Ａ、前選択期間Ｂ、後選択期間Ｄ、及び、維持期間の先端部分である期間Ｅにクロストークが発生していないことがわかる。本発明者らの検討によると、期間Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅにクロストークが発生すると、最終的に表示される画像の濃度が、更新対象画素の濃度によって影響を受け、画像や文字などを表示した場合にゴーストとして視認されることが判明している。この現象は、クロストークの印加が、リセット期間の終端部分、又は、維持期間の前端部分の場合に顕著であり、さらに、リセット期間や維持期間よりも前選択期間や後選択期間の方が顕著であることも判明している。駆動例３では選択パルス印加期間Ｔｓｐを１走査ラインごとに２単位ずつ遅延させることにより、全ての走査ラインについて、期間Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅにおけるクロストークパルスの印加自体が回避される。この結果、期間Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅのクロストークに起因するゴーストの発生がなくなる。
【００７０】
この駆動例３においても、前記駆動例１と同様に、温度に対応して連続走査方式とディレイドスキャン方式との組み合わせを変更してもよい。
【００７１】
図１４に駆動例３と同じ駆動波形を用いて遅延期間なしで液晶を駆動した場合の比較例１を示す。この比較例１では遅延期間を設けないため、期間Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにクロストークが発生している。比較例１での中間調濃度が書き込まれるＬＣＤ１，ＬＣＤ２の後選択期間Ｔｓｚ’に注目すると、両者の波形が駆動例３のＬＣＤ１，ＬＣＤ２の後選択期間の波形と異なっており、この差異がゴーストを生む。
【００７２】
（駆動例４、図１５参照）
この駆動例４は駆動例３と同様の目的を有し、さらに走査時間の短縮化を図ったもので、駆動例３と異なる点は、選択パルス印加期間を１走査ラインごとに３単位（Ｔｓｐ×３）遅延させたこと、即ち、１−３ディレイ方式である。また、Ｔｓｐ／Ｔｓ＝１／５に設定されており、１フレームの走査時間は駆動例３の１０／９倍となる。本駆動例においても、駆動例３と同様に、信号電極に印加するパルスは選択パルス期間になったときに正負電圧に変化し、信号電極はそれ以外の時間はゼロ電位に保たれている。
【００７３】
また、図１５の駆動波形は、図１３と同様に、ＬＣＤ１，ＬＣＤ２には中間調、ＬＣＤ３，ＬＣＤ４には最大濃度（反射）の画像を書き込む例を示している。画素ＬＣＤ３に注目すると、この駆動例４においても、期間Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにクロストークが発生していないことがわかる。
【００７４】
この駆動例４においても、前記駆動例１と同様に、温度に対応して連続走査方式とディレイドスキャン方式との組み合わせを変更してもよい。
【００７５】
図１６に駆動例４と同じ駆動波形を用いて遅延期間なしで液晶を駆動した場合の比較例２を示す。この比較例２においても遅延期間を設けないため、期間Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにクロストークが発生している。
【００７６】
（ゴーストの発生除去）
前記駆動例３，４（１−２ディレイ、１−３ディレイ）のように、１走査ラインごとに遅延期間Ｔｄを設けるディレイドスキャン方式において、遅延期間が前選択期間及び後選択期間が遅延期間以上の長さであるため、少なくとも前選択期間Ｂ及び後選択期間Ｄにおいてクロストークパルスの印加が回避され、ゴーストの発生が抑制される。遅延期間、前選択期間、及び、後選択期間が選択パルス印加期間の長さを１単位としてその整数倍で設定されていると、前選択期間と後選択期間の長さに合わせて、全ての走査ラインごとに２単位以上の遅延期間を設けることにより、駆動例３，４のように、前選択期間Ｂ及び後選択期間Ｄ、さらにリセット期間の終端部（期間Ａ）及び維持期間の先端部（期間Ｅ）におけるクロストークを排除し、極めて効果的にゴーストの発生を抑えることができる。
【００７７】
しかしながら、駆動例１（２−１ディレイ）のように遅延期間を設けない走査ラインを含む駆動方法であっても、全てではないが期間Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅにおけるクロストーク発生が除去されるため、ゴーストは連続走査方式に比べて緩和される。従って、表示速度を重視する場合は、ゴーストの許容される範囲内で遅延期間Ｔｄを設けない走査ラインを含むようにしてもよい。
【００７８】
（インターレース走査）
本発明に係るディレイドスキャン方式は、１走査ラインずつ順次走査していくプログレッシブ走査以外にも、１フレームの画像を複数のフィールドに分割して飛び越し走査するインターレース走査に適用することができる。インターレース走査の場合、クロストークを受ける走査ラインが１画面上で空間的に離れた位置にあるため、ゴーストの空間的なずれ量が大きくなり、ゴーストが目立ちやすくなる。従って、インターレース走査に前記１−２ディレイ方式や１−３ディレイ方式などを組み合わせるとゴーストの解消に効果的である。
【００７９】
このような観点から、インターレース走査にあっては、遅延時間を十分にとることが好ましい。即ち、１−１ディレイよりも１−２ディレイの方が、また、１−２ディレイよりも１−３ディレイの方が好ましい。インターレース走査とプログレッシブ走査とを切換え可能にする場合や、インターレース走査の飛び越し走査ライン数を可変にしている場合などにおいては、予め遅延期間の長さを十分に設定しておくか、飛び越し走査ライン数の増加に伴って遅延期間の長さを長くするようにしてもよい。
【００８０】
以上に説明したように、ゴースト防止を目的として、各走査ラインに遅延期間を設けると、表示の更新に要する時間が長くなる傾向にある。このため、フィールドごとに遅延期間の長さを変化させることによって表示更新に要する平均時間を短くすることができる。例えば、以下の表１に示すように各フィールドごとにディレイドスキャン方式を組み合わせる。なお、表１に示すディレイの組合せをインターレース方式の走査に採用する場合、表１の組合せ例は、任意のフィールド分割数（１フレームをいくつのフィールドに分割するか）に対して適用可能である。例えば、Ｎｏ．９は、フィールド分割数が２でもよいし３でもよい。
【００８１】
【表１】
【００８２】
線順次走査（プログレッシブ走査）の場合に、１フレーム内で複数種類のディレイ方式組み合わせてもよい。例えば、１走査ラインごとに（１−２）−（１−３）−（１−２）−（１−３）−・・・というようにディレイを変化させれば、消費電力と表示更新速度とのバランスがとれた駆動が可能である。先の表１に示したようなディレイの組合せを走査ラインごとのディレイ変化に適用してもよい。また、前記走査ラインごとのディレイ変化を、インターレース走査における各フィールド内の走査ラインごとのディレイ変化に適用してもよい。
【００８３】
（駆動ＩＣの回路構成、図１７、図１８参照）
次に、前記駆動例１〜４において基本駆動波形を出力する走査駆動ＩＣ１３１の内部回路と電源１４０を図１７に示す。この走査駆動ＩＣ１３１は、シフトレジスタ３０１、デコーダ３０２、レベルシフタ３０３、７値ドライバ３０４を含む。
【００８４】
電源１４０は、±Ｖ１、±Ｖ２（±Ｖ２−１、±Ｖ２−２、±Ｖ２−３、±Ｖ２−４）、±Ｖ３の１２種類の電圧を出力する。±Ｖ１はリセット電圧に相当する。±Ｖ２は選択電圧に相当し、各温度範囲に応じて４値が設定可能とされている。±Ｖ３は維持電圧に相当する。±Ｖ１、±Ｖ３はドライバ３０４へ直接供給され、±Ｖ２はアナログスイッチ３０５，３０６で選択された±Ｖ２−１、±Ｖ２−２、±Ｖ２−３、±Ｖ２−４のいずれかがドライバ３０４へ供給される。
【００８５】
シフトレジスタ３０１には、±Ｖ１、±Ｖ２、±Ｖ３、ＧＮＤの７種類の電圧に対応した３ビットのデータが入力される。このデータはデコーダ３０２でデコードされ、レベルシフタ３０３で±Ｖ１、±Ｖ２、±Ｖ３、ＧＮＤのいずれをドライバ３０４から各走査電極へ出力するかを選択する。ドライバ３０４はこの選択信号を受けて前記７種の電圧のいずれかを各走査電極へ出力する。
【００８６】
図１８に±Ｖ４のパルスを出力する信号駆動ＩＣ１３２の内部回路を示す。この信号駆動ＩＣ１３２は、シフトレジスタ４０１、ラッチ４０２、コンパレータ４０３、デコーダ４０４、レベルシフタ／３値ドライバ４０５、カウンタ４０６を含む。
【００８７】
この信号駆動ＩＣ１３２では、デコーダ４０４へ出力禁止信号ＯＥと極性反転信号ＰＣとが入力され、ラッチ４０２へストローブ信号ＳＴＢが入力され、シフトレジスタ４０１へ８ビットのデータ信号ＤＡＴＡとシフトクロック信号ＣＬＫとクリア信号ＣＬＲとが入力され、カウンタ４０６へクロック信号ＣＣＬＫとクリア信号ＣＣＬＲとが入力される。
【００８８】
前記信号駆動ＩＣ１３２の動作について説明する。シフトレジスタ４０１へ入力される８ビットデータ信号ＤＡＴＡとシフトクロック信号ＣＬＫにより、シフトレジスタ４０１に８ビットのデータをセットする。次に、ストローブ信号ＳＴＢにより、シフトレジスタ４０１のデータはラッチ４０２にラッチされる。ここで、カウンタ４０６へ入力されるクロック信号ＣＣＬＫにより、その８ビットの出力をゼロからカウントアップする。コンパレータ４０３は、ラッチ４０２の出力とカウンタ４０６の出力とを比較し、ラッチ４０２の出力が大きい場合、ハイレベルの信号を出力する。また、カウンタ４０６のカウントアップが進み、ラッチ４０２の出力が小さくなると、ローレベルの信号を出力する。そして、コンパレータ４０３の出力、出力禁止信号ＯＥ及び極性反転信号ＰＣにより、デコーダ４０４からレベルシフタ／３値ドライバ４０５を駆動するための信号が出力される。
【００８９】
前記駆動例１のように遅延期間Ｔｄの信号パルスを０Ｖにするには、遅延期間Ｔｄのみ出力禁止信号ＯＥをハイレベルにすればよい。
【００９０】
（他の実施形態）
なお、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００９１】
例えば、液晶表示素子の構成、材料、製造方法等は任意であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの３層以外の積層構成であったり、単層構成であってもよい。また、駆動のためのパルス波形として示した電圧値や時間、温度等は全て一例であることは勿論である。特に、前記駆動例１，２ではＴｓｐ／Ｔｓを特定の温度でステップ的に変化させたが、全温度領域において所定の曲線を描くように滑らかな特性で変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る液晶表示装置を構成する液晶表示素子の一例を示す断面図。
【図２】 前記液晶表示素子の制御回路を示すブロック図。
【図３】 本発明に係る駆動方法における基本的な駆動波形を示すチャート図。
【図４】 基本駆動例において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図５】 基本駆動例において温度が変化した場合に走査電極から出力される駆動波形を示すチャート図。
【図６】 基本駆動例における選択パルス印加期間の温度特性を示すグラフ。
【図７】 基本駆動例における画面書換え時間の温度特性を示すグラフ。
【図８】 駆動例１において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図９】 駆動例１における画面書換え時間の温度特性を示すグラフ。
【図１０】 駆動例１における画面書換え時間の細部の温度特性を示すグラフ。
【図１１】 駆動例１における消費電力の温度特性を示すグラフ。
【図１２】 駆動例２において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１３】 駆動例３において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１４】 比較例１において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１５】 駆動例４において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１６】 比較例２において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１７】 走査駆動ＩＣの回路構成を示すブロック図。
【図１８】 信号駆動ＩＣの回路構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１００…液晶表示素子
１１３，１１４…電極
１１６…カイラルネマチック液晶
１３１…走査駆動ＩＣ
１３２…信号駆動ＩＣ
１３５…中央処理装置
１３９…温度センサ
１４１…不揮発性メモリ
Ｔｓ…選択期間
Ｔｓｐ…選択パルス印加期間
Ｔｄ…遅延期間
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置、詳しくは、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とから液晶にパルス状の駆動電圧を印加するようにした液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル情報を可視情報に再生する媒体として、室温でコレステリック相を示す液晶（主として、カイラルネマチック液晶）を用いた反射型の液晶表示素子が、電力消費が少なく、安価に製作できる利点に着目して種々開発、研究されている。しかし、この種のメモリ性液晶を用いた表示素子では、駆動速度が遅いという特有の欠点を有していることが判明している。
【０００３】
液晶表示素子に画像を表示するのに、前記液晶を初期状態にリセットするリセット期間と、最終的な表示状態を選択するための選択期間と、該選択期間で選択された状態を確立するための維持期間と、画像を表示する表示期間とを含む駆動方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カイラルネマチック液晶は印加電圧に対する応答速度が環境温度の上昇に伴って速くなるため、基本クロックを変化させて駆動パルスの周波数を高める必要がある。しかしながら、駆動パルスの周波数を高めると、それに伴って電源での消費電力が増大するという問題点を有している。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、環境温度の上昇に伴う消費電力の増大を抑えることができ、電流供給能力の小さな電池を使用できる液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置を提供することにある。
【０００６】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、第１の発明は、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えるこ とで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、前記走査電極の選択は、前の走査電極の選択パルス印加期間終了タイミングに同期して次の走査電極の選択パルス印加期間が開始されるように複数の走査電極の選択が連続して行われ、該連続して選択された走査電極群とその次に連続して選択された走査電極群とについて、前に選択された走査電極群の最後の選択パルス印加期間終了タイミングと後に選択された走査電極群の最初の選択パルス印加期間開始タイミングとの間に遅延期間が挿入されていることを特徴とする。
【０００７】
さらに、第２の発明は、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、所定の走査電極と次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に設けられる遅延期間の有無あるいは長さを、液晶表示素子の環境温度に基づいて選択することを特徴とする。
【０００８】
さらに、第３の発明は、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、１フレームの画像を複数のフィールドに分割して飛び越し走査するインターレース走査を行うものであって、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、所定の走査電極と次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に設けられる遅延期間の長さを、フィールド毎に変化させることを特徴とする。
【０００９】
さらに、第４の発明は、互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間と液晶の状態がプレーナ状態あるいはフォーカルコニック状態で固定される表示期間とを有し、前記表示期間においては前記信号電極に印加されるパルス電圧は液晶の状態を変化させる閾値以下で変動し、所定の走査電極とその次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に遅延期間が挿入されていること、前選択期間と後選択期間とを含む選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を環境温度に応じて変化させること、前記選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を予め決められた複数の温度範囲ごとに変化させること、前記選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を変化させる温度を、温度上昇時と温度下降時とで異ならせること、を特徴とする。
【００１０】
さらに、第５の発明は、液晶表示素子の駆動装置であって、第１、第２、第３又は第４の発明のいずれかの駆動方法により液晶表示素子を駆動することを特徴とする。
【００１１】
さらに、第６の発明は、液晶表示装置であって、液晶表示素子と、第１、第２、第３又は第４の発明のいずれかに記載の駆動方法により前記液晶表示素子の駆動を行う駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
以上の構成からなる第１、第２、第３、第４、第５、第６の発明においては、所定の走査電極と次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に遅延期間を挿入するというディレイドスキャン方式を採用することにより、駆動パルスの周波数を低下させることができる。即ち、環境温度が上昇した場合、駆動パルスの周波数が高くなることを抑えることができ、電源での消費電力の増大を防止することができる。遅延期間を挿入した場合、高温域での画像の更新速度が若干低下するが、低温域での更新速度を下回ることはない。
【００１３】
特に、第２の発明においては、遅延期間の有無や遅延期間の設け方を選択することで、画像の更新速度と駆動パルスの周波数とを使用環境に適したものとすることができる。遅延期間の設定条件の選択は、液晶表示素子周囲の環境温度に基づいて行うとよい。遅延期間の設定条件としては、遅延期間の有無（遅延期間を設けるか否か）、遅延期間の長さ、遅延期間を設ける頻度（幾つの走査ラインごとに遅延期間を設けるか、あるいは、一の走査ラインに対して何単位の遅延期間を設けるか）、前記各条件を変更する環境温度などが挙げられる。
【００１４】
また、第４の発明においては、信号電極に印加されるパルス電圧を液晶の状態を変化させる閾値以下で変動するものとすることにより、選択状態の走査電極上の画素に印加される信号パルスによって他の走査電極上の画素に対するクロストークが不可避的に発生するが、遅延期間を設けることにより、少なくとも一部の期間においてクロストーク発生が除去される。
【００１５】
前記第１、第２、第３の発明、及び、第１、第２、第３の発明に基づく第５、第６の発明において、遅延期間における信号電極に印加するパルス電圧は０Ｖであってもよく、あるいは、所定の濃度を表示するための所定の大きさを有するパルス電圧であってもよい。遅延期間に所定濃度を表示するためのパルス電圧を印加すれば、走査電極ごとの濃度変化を抑えることができる。
【００１６】
前記第４の発明、及び第４の発明に基づく第５、第６の発明において、遅延期間における信号電極に印加するパルス電圧は０Ｖであってもよい。
【００１７】
また、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６の発明において、遅延期間は選択パルス印加期間に等しいか、または、その整数倍であることが好ましい。画像データをドライバへ転送するタイミングを１選択パルス印加期間に同期させればよく制御が容易になるからである。
【００１８】
さらに、前選択期間と後選択期間とを含む選択期間の長さと選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を環境温度に応じて変化させてもよい。温度に応じて変化する液晶の応答速度に適応した駆動が可能となる。この場合、選択期間の長さと選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を予め決められた複数の温度範囲ごとに変化させることが制御を容易にする点で好ましい。さらに、選択期間の長さと選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を変化させる温度を、温度上昇時と温度下降時とで異ならせてもよい。駆動速度の切り換わりが小さくなる利点を有する。
【００１９】
さらに、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６の発明において、駆動波形として、液晶をホメオトロピック状態にリセットする期間と、最終的な表示状態を選択するための選択期間と、選択期間で選択された状態を確立するための維持期間とを含むものを採用することができる。この場合、前記第２、第３、第４の発明、及び、第２、第３、第４の発明に基づく第５、第６の発明において、全ての走査ライン毎に遅延期間を設け、この遅延期間の長さをリセット期間と選択パルス印加期間との間の期間である前選択期間、及び、維持期間と選択パルス印加期間との間の期間である後選択期間の長さ以上とすることにより、少なくとも前選択期間及び後選択期間においてクロストークパルスの印加が回避され、ゴーストの発生が抑制される。この場合、遅延期間、前選択期間、及び後選択期間が選択パルス印加期間又はその整数倍であれば、選択パルス印加期間の長さを１単位として、全ての走査ライン毎に２単位以上の遅延期間を設けることにより、より効果的にゴーストの発生を抑えることができる。
【００２０】
前記第３の発明は、１フレームの画像を複数のフィールドに分割して飛び越し走査するインターレース走査に適用したものである。第３の発明によれば、インターレース走査は画面更新時に発生するブラックアウト現象（画面に黒の縞模様が発生すること）が解消される利点を有し、かつ、クロストークによるゴーストの発生を抑えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２２】
（液晶表示素子、図１参照）
まず、本発明に係る駆動方法の対象となるコレステリック相を示す液晶を含む液晶表示素子について説明する。
【００２３】
図１は単純マトリクス駆動方式による反射型のフルカラー液晶表示素子を示す。この液晶表示素子１００は、光吸収層１２１の上に、赤色の選択反射と透明状態の切換えにより表示を行う赤色表示層１１１Ｒを配し、その上に緑色の選択反射と透明状態の切換えにより表示を行う緑色表示層１１１Ｇを積層し、さらに、その上に青色の選択反射と透明状態の切換えにより表示を行う青色表示層１１１Ｂを積層したものである。
【００２４】
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、それぞれ透明電極１１３，１１４を形成した透明基板１１２間に樹脂製柱状構造物１１５、液晶１１６及びスペーサ１１７を挟持したものである。透明電極１１３，１１４上には必要に応じて絶縁膜１１８、配向制御膜１１９が設けられる。また、基板１１２の外周部（表示領域外）には液晶１１６を封止するためのシール材１２０が設けられる。
【００２５】
透明電極１１３，１１４はそれぞれ駆動ＩＣ１３１，１３２（図２参照）に接続されており、透明電極１１３，１１４にそれぞれ所定のパルス電圧が印加される。この印加電圧に応答して、液晶１１６が可視光を透過する透明状態と特定波長の可視光を選択的に反射する選択反射状態との間で表示が切り換えられる。
【００２６】
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに設けられている透明電極１１３，１１４は、それぞれ微細な間隔を保って平行に並べられた複数の帯状電極よりなり、その帯状電極の並ぶ向きが平面から見て互いに直角方向となるように対向させてある。これら上下の帯状電極に順次通電が行われる。即ち、各液晶１１６に対してマトリクス状に順次電圧が印加されて表示が行われる。これをマトリクス駆動と称し、電極１１３，１１４が交差する部分が各画素を構成することになる。このようなマトリクス駆動を各表示層ごとに行うことにより液晶表示素子１００にフルカラー画像の表示を行う。
【００２７】
詳しくは、２枚の基板間にコレステリック相を示す液晶を挟持した液晶表示素子では、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態に切り換えて表示を行う。液晶がプレーナ状態の場合、コレステリック液晶の螺旋ピッチをＰ、液晶の平均屈折率をｎとすると、波長λ＝Ｐ・ｎの光が選択的に反射される。また、フォーカルコニック状態では、コレステリック液晶の選択反射波長が赤外光域にある場合には入射光を散乱し、それよりも短い場合には散乱が弱くなり実質的に可視光を透過する。そのため、選択反射波長を可視光域に設定し、素子の観察側と反対側に光吸収層を設けることにより、プレーナ状態で選択反射色の表示、フォーカルコニック状態で黒の表示が可能になる。また、選択反射波長を赤外光域に設定し、素子の観察側と反対側に光吸収層を設けることにより、プレーナ状態では赤外光域の波長の光を反射するが可視光域の波長の光は透過するので黒の表示、フォーカルコニック状態で散乱による白の表示が可能になる。
【００２８】
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂを積層した液晶表示素子１００は、青色表示層１１１Ｂ及び緑色表示層１１１Ｇを液晶がフォーカルコニック配列となった透明状態とし、赤色表示層１１１Ｒを液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、赤色表示を行うことができる。また、青色表示層１１１Ｂを液晶がフォーカルコニック配列となった透明状態とし、緑色表示層１１１Ｇ及び赤色表示層１１１Ｒを液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、イエローの表示を行うことができる。同様に、各表示層の状態を透明状態と選択反射状態とを適宜選択することにより赤色、緑色、青色、白色、シアン、マゼンタ、イエロー、黒色の表示が可能である。さらに、各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂの状態として中間の選択反射状態を選択することにより中間色の表示が可能となり、フルカラー表示素子として利用できる。
【００２９】
液晶１１６としては、室温でコレステリック相を示すものが好ましく、特に、ネマチック液晶にコレステリック相を示すのに十分な量のカイラル材を添加することによって得られるカイラルネマチック液晶が好適である。
【００３０】
カイラル材は、ネマチック液晶に添加された場合にネマチック液晶の分子を捩る作用を有する添加剤である。カイラル材をネマチック液晶に添加することにより、所定の捩れ間隔を有する液晶分子の螺旋構造が生じ、これによりコレステリック相を示す。
【００３１】
なお、液晶表示層は必ずしもこの構成に限定されるわけではなく、樹脂製構造物が堰状になったものや、樹脂製構造物を省略したものであってもよい。また、従来公知の高分子の３次元網目構造のなかに液晶が分散された、あるいは、液晶中に高分子の３次元網目構造が形成された、いわゆる高分子分散型の液晶複合膜として液晶表示層を構成することも可能である。
【００３２】
（駆動回路、図２参照）
前記液晶表示素子１００の画素構成は、図２に示すように、それぞれ複数本の走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍと信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎ（ｍ，ｎは自然数）とのマトリクスで表される。走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍは走査駆動ＩＣ１３１の出力端子に接続され、信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎは信号駆動ＩＣ１３２の出力端子に接続されている。
【００３３】
走査駆動ＩＣ１３１は、走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍのうち所定のものに選択信号を出力して選択状態とする一方、その他の電極には非選択信号を出力して非選択状態とする。走査駆動ＩＣ１３１は、所定の時間間隔で電極を切り換えながら順次各走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍに選択信号を印加してゆく。一方、信号駆動ＩＣ１３２は、選択状態にある走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍ上の各画素を書き換えるべく、画像データに応じた信号を各信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎに同時に出力する。例えば、走査電極Ｒａが選択されると（ａはａ≦ｍを満たす自然数）、この走査電極Ｒａと各信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎとの交差部分の画素ＬＲａ−Ｃ１〜ＬＲａ−Ｃｎが同時に書き換えられる。これにより、各画素における走査電極と信号電極との電圧差が画素の書換え電圧となり、各画素がこの書換え電圧に応じて書き換えられる。
【００３４】
駆動回路は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３５、ＬＣＤコントローラ１３６、画像処理装置１３７、画像メモリ１３８、駆動ＩＣ（ドライバ）１３１，１３２及び不揮発性メモリ１４１にて構成されており、駆動ＩＣ１３１，１３２へは電源１４０から電力が供給される。画像メモリ１３８に記憶された画像データに基づいてＬＣＤコントローラ１３６が駆動ＩＣ１３１，１３２を制御し、液晶表示素子１００の各走査電極及び信号電極間に順次電圧を印加し、液晶表示素子１００に画像を書き込む。また、ＣＰＵ１３５は素子１００の近傍に設けられた温度センサ１３９から環境温度情報を取得する。不揮発性メモリ１４１には、環境温度に応じて以下に説明する選択パルス印加期間Ｔｓｐや選択期間Ｔｓをどのように設定するかを決定するための情報が記憶されている。前記液晶表示素子及び駆動回路によって液晶表示装置が構成される。なお、駆動ＩＣ１３１，１３２の詳細な構成については後述する。
【００３５】
駆動ＩＣ１３１，１３２は赤色、緑色、青色の各表示層ごとにそれぞれ設ける（即ち、３系統設ける）ことが好ましいが、駆動ＩＣ１３１又は１３２のいずれかを各表示層で共用することも可能である。なお、以下においては、代表的に１系統の駆動のみを説明するが、各液晶層に対して同様の駆動方法が適用されることはいうまでもない。
【００３６】
画像の書換えは全ての走査ラインを順次選択して行う。部分的に書換える場合は、書き換えたい部分を含むように特定の走査ラインのみを順次選択するようにすればよい。これにより、必要な部分のみを短時間で書き換えることができる。
【００３７】
（駆動原理及び基本駆動例、図３、図４参照）
まず、前記液晶表示素子１００の駆動方法の基本原理について説明する。なお、ここでは、交流化されたパルス波形を用いた具体例を挙げて説明するが、駆動方法がこの波形に限定されないことはいうまでもない。
【００３８】
図３は走査駆動ＩＣ１３１から各走査電極に出力される基本駆動波形を示す。この駆動方法では、大きく分けて、リセット期間Ｔｒｓと選択期間Ｔｓと維持期間Ｔｒｔと表示期間Ｔｉ（クロストーク期間とも称する）とから構成されている。選択期間Ｔｓは、さらに、選択パルス印加期間Ｔｓｐと、前選択期間Ｔｓｚ及び後選択期間Ｔｓｚ’とから構成されている。
【００３９】
図４は、２８本の走査電極（ロウ１，２，３〜２８）から順次基本駆動波形を出力し、一の信号電極（カラム）から信号波形を出力する基本駆動例を示している。カラムから出力される信号波形は、透過、中間調、全反射をそれぞれ選択するパルスが順次出力されるものとして示されている。また、ＬＣＤ１，２，３〜２８は走査電極と信号電極とが交差する画素である。
【００４０】
基本駆動波形において、リセット期間Ｔｒｓでは±Ｖ１のリセットパルスが印加される。選択期間Ｔｓにおいては、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±Ｖ２の選択パルスが印加される。さらに、この期間Ｔｓｐでは信号駆動ＩＣ１３２から±Ｖ４の信号パルスが重畳される。信号パルス±Ｖ４は画像データに基づいて設定される電圧である。また、基本駆動波形において、前選択期間Ｔｓｚ及び後選択期間Ｔｓｚ’は電圧ゼロの期間である。さらに、維持期間では±Ｖ３の維持パルスが印加される。
【００４１】
液晶の動作は以下のとおりである。まず、リセット期間Ｔｒｓで±Ｖ１のリセットパルスが印加されると、液晶はホメオトロピック状態にリセットされる。次に、前選択期間Ｔｓｚを経て（液晶は捩れが少しだけ戻る）選択パルス印加期間Ｔｓｐに到る。ここで印加される選択パルスの波形は、最終的にプレーナ状態を選択する画素と、フォーカルコニック状態を選択する画素とで異なる。
【００４２】
まず、プレーナ状態を選択する場合を説明する。この場合には、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±（Ｖ２＋Ｖ４）の選択パルスを印加し、再び液晶をホメオトロピック状態にする。その後、後選択期間Ｔｓｚ’で液晶は捩れが少しだけ戻った状態になる。その後、維持期間Ｔｒｔで維持パルスを印加すると、先の後選択期間Ｔｓｚ’で捩れが少しだけ戻った状態になった液晶は、維持パルスが印加されることにより再び捩れが解け、ホメオトロピック状態になる。
【００４３】
ここで、ホメオトロピック状態の液晶は電圧をゼロにすることによりプレーナ状態となり、プレーナ状態のまま固定される。表示期間Ｔｉでは、液晶に±Ｖ４のクロストークパルスが印加されるが、クロストークパルスは表示期間Ｔｉにある液晶の表示状態を変化させるための閾値よりも小さく設定されているため、実質的に表示状態には影響を与えない。
【００４４】
一方、最終的にフォーカルコニック状態を選択する場合には、選択パルス印加期間Ｔｓｐで±（Ｖ２−Ｖ４）の選択パルスを印加する。そして、後選択期間Ｔｓｚ’では、液晶は捩れが戻ってヘリカルピッチが２倍程度に広がった状態になる。
【００４５】
その後、維持期間Ｔｒｔで維持パルスを印加する。後選択期間Ｔｓｚ’で捩れが戻ってきた液晶は、この維持パルスを印加することにより、フォーカルコニック状態へと遷移する。ここで、フォーカルコニック状態の液晶は電圧をゼロにしても、フォーカルコニック状態のまま固定される。表示期間Ｔｉでは、プレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶に±Ｖ４のクロストークパルスが印加されるが、実質的に表示状態には影響を与えない。
【００４６】
前述のように、選択パルス印加期間Ｔｓｐに印加する選択パルスにより、最終的な液晶の表示状態が選択できる。また、この選択パルスの電圧値やパルス幅を調整することにより、具体的には、信号電極に印加するパルスの波形を画像データに応じて変化させることにより、中間調の表示が可能である。
【００４７】
図４に示す基本駆動例では、各走査電極の走査は選択パルス印加期間Ｔｓｐの長さを基準にして行われ、前の走査電極における選択パルス印加期間が終了したときに次の走査電極の選択パルス印加期間が開始される。
【００４８】
（温度と駆動周波数との関係、図５〜図７参照）
前述の如く、カイラルネマチック液晶は温度の変化によって駆動電圧に対する応答速度が異なる。即ち、該液晶の応答速度は低温域では遅く、高温域では速くなる。そこで、図５に環境温度が変化した場合の基本駆動波形を示す。液晶の応答速度は温度の上昇に伴って速くなるため、１ラインの走査時間に相当する選択パルス印加期間Ｔｓｐを温度の上昇に伴って短く設定する。それに伴い、リセット期間Ｔｒｓ、維持期間Ｔｒｔも同じ割合で変化させる。このような変化は、例えばＣＰＵ１３５からの指示により、ＬＣＤコントローラ１３６等に内蔵された基本クロック生成手段の生成する基本クロックの周波数を変化させることで実現することができる。
【００４９】
また、温度が常温であれば、Ｔｓｐ／Ｔｓは１／３に設定しているが、ある一定の範囲を超えた場合、ここでは３５℃を超えると、Ｔｓｐ／Ｔｓを１／１に変化させている。このようにＴｓｐ／Ｔｓを変化させることで、高温域における駆動周波数の上昇を所定のレベルにまで抑えることができる。Ｔｓｐ／Ｔｓを環境温度によってどのように設定するかは不揮発性メモリ１４１に記憶された情報によって決まる。即ち、ＣＰＵ１３５が環境温度に応じたＴｓｐとＴｓの値をメモリ１４１から読出し、ＬＣＤコントローラ１３６に指示することで前記設定が実現される。
【００５０】
図６に、選択パルス印加期間Ｔｓｐの温度特性を、−２０℃から６０℃の範囲で示す。ここでは、温度が−２０℃から−１０℃のときはＴｓｐ／Ｔｓ＝１／７、−１０℃から５℃のときはＴｓｐ／Ｔｓ＝１／５、５℃から３５℃のときはＴｓｐ／Ｔｓ＝１／３、３５℃から６０°のときはＴｓｐ／Ｔｓ＝１／１に設定している。このような設定において、低温域では画像書換え速度が速くなり、高温域では駆動ＩＣ１３１，１３２の駆動周波数を抑えることができるという利点を生じる。
【００５１】
さらに、図６に破線で示すように、選択パルス印加期間Ｔｓｐの温度特性を、温度上昇時と温度下降時とで異ならせている。このような制御によって、駆動速度の切り換わりが小さくなる利点を有する。なお、図７以降においては、理解を容易にするため、環境温度の昇温時の特性のみを図示・説明するようにしている。なお、選択パルス印加期間Ｔｓｐの温度特性を環境温度の上昇・下降で切り換えるのを省略し、全温度領域において連続的な特性に制御してもよい。
【００５２】
選択パルス印加期間Ｔｓｐを図６に示した特性に設定し、縦方向に１０２４画素、横方向に７６８画素の液晶表示素子を駆動した場合、１画面を書き換えるのに必要な時間の温度特性を図７に示す。１画面を書き換えるのに要する時間は、次式から求めることができる。温度の変化に伴って選択パルス印加期間Ｔｓｐを変化させると、１画面の書換え時間も変化する。
【００５３】
１画面書換え時間＝リセット期間Ｔｒｓ＋（選択パルス印加期間Ｔｓｐ×走査ライン数）＋維持期間Ｔｒｔ
【００５４】
以上の基本駆動例においては、温度の上昇に伴って駆動周波数を高めているため、液晶表示装置の消費電力も同時に増大する。Ｔｓｐ／Ｔｓを変化させて温度上昇に伴う駆動周波数の上昇を抑えてはいるが、それでもさらなる消費電力抑制の余地が残されている。
【００５５】
（駆動例１、図８〜図１１参照）
そこで、前記基本駆動例を前提としつつ高温域での消費電力の増大をさらに抑えることのできるディレイドスキャン方式による駆動例１について説明する。
【００５６】
図８において、ロウ１〜ロウ４には各走査電極に印加される基本駆動波形を示し、カラムには信号電極に印加される信号波形を示す。また、ＬＣＤ１〜ＬＣＤ４には各画素の液晶に印加されるパルス波形を示している。
【００５７】
この駆動例１は前記基本駆動例と同様の原理で液晶を駆動するものであり、異なる点は、２回の選択期間Ｔｓごとに１回の遅延期間Ｔｄを挿入していることである。ここで、遅延期間Ｔｄは、走査電極へのパルスの印加タイミングを１単位遅らせると共に、これに合わせて信号電極へのパルスの印加タイミングを遅らせ、パルスの印加を遅らせている間は両電極をゼロ電位に保つことで実現される。駆動例１において、遅延期間Ｔｄを挿入するか否かは環境温度に応じて切り換えられる。遅延期間Ｔｄを挿入するか否かを切り換える環境温度の値は予め不揮発性メモリ１４１に記憶されている。そして、遅延期間Ｔｄでは、カラムの信号波形は０Ｖに設定している。以下に、この駆動方式を２−１ディレイ方式と称し、基本駆動例（遅延期間Ｔｄなし）を連続走査方式と称する。
【００５８】
駆動例１における書換え時間の温度特性を図９に示し、特に、２０℃から６０℃の温度範囲における温度特性の詳細を図１０に示す。図９及び図１０では、連続走査方式と２−１ディレイ方式の特性に加えて、この両者を組み合わせた方式の特性も示している。２−１ディレイ方式の１フレームの書換え時間は、連続走査方式の３／２である。従って、書換えに要する時間を極力短くするという観点からは、両者の利点を合わせ持つように組み合わせるべきであり、−２０℃から２５℃までは連続走査方式とし、２５℃から３５℃までは２−１ディレイ方式とし、３５℃から５０℃までは再び連続走査方式とし、５０℃から６０℃までは再び２−１ディレイ方式とする組合せにしている。
【００５９】
次に、消費電力の温度特性を図１１に示す。ここでの温度特性は、以下のスペックからなる液晶表示装置を、連続走査方式、２−１ディレイ方式、及び両者を組み合わせた方式で駆動して測定したものであり、駆動ＩＣ１３１，１３２及びＬＣＤコントローラ１３６の消費電力も含んでいる。
【００６０】
ロウライン数： １０２４本
カラムライン数： ７６８本
画面高さ： １３８．３ｍｍ
画面幅： １０３．８ｍｍ
対角寸法： ６．８インチ
液晶容量： ３２００ｐＦ／ｃｍ2
リセット電圧： ±３０Ｖ
選択電圧： ±１５Ｖ
維持電圧： ±２１Ｖ
カラム電圧： ±４．５Ｖ
【００６１】
図１１から明らかなように、連続走査方式での消費電力は、３０℃から３５℃付近及び５０℃以上で１０Ｗを超えている。しかし、２−１ディレイ方式を組み合わせることで、この温度領域での消費電力を８Ｗ程度に抑えることができる。
【００６２】
即ち、温度上昇に伴って遅延期間を挿入し、駆動周波数を低下させることにより、消費電力の増大を防止することが可能である。この遅延期間の値は、書換え速度の低下が許容される範囲で自由に設定することができる。また、２−１ディレイ方式に限ることはなく、１回の選択パルス印加期間ごとに遅延期間を挿入してもよいし、３ライン以上の複数の走査電極ごとに挿入してもよく、挿入の割合は任意である。数十秒以内に画面を更新したいのであれば、室温状態で長くても５０ディレイ程度とすることが好ましい。
【００６３】
好ましい遅延期間の値は、選択パルス印加期間に等しいか、その整数倍である。このように設定すれば、図２に示したコントローラ１３６が駆動ＩＣ１３１，１３２に対して画像データを転送するタイミングを１選択パルス印加期間に同期させることができる。
【００６４】
（駆動例２、図１２参照）
次に、ディレイドスキャン方式による駆動例２について図１２を参照して説明する。図１２も前記駆動例１を示した図８と同様のパルス波形を示している。
【００６５】
この駆動例２も駆動例１と同様に前記基本駆動例を前提としつつ高温域での消費電力の増大を抑えることを目的とし、駆動例１と異なる点は、遅延期間Ｔｄにおけるカラム信号が所定の中間調を表示するためのパルス電圧に設定していることである。遅延期間Ｔｄには本来画像データは存在しないのであるが、遅延期間Ｔｄに所定の濃度を表示するパルス電圧を印加することで走査ラインごとの濃度変化を抑えることができる。クロストークの量が走査ラインの位置に依存しにくくなり均一化されるからである。
【００６６】
（駆動例３、図１３参照）
次に、ディレイドスキャン方式による駆動例３について図１３を参照して説明する。図１３も前記駆動例１を示した図８と同様のパルス波形を示している。
【００６７】
この駆動例３も駆動例１と同様に前記基本駆動例を前提としつつ高温域での消費電力の増大を抑え、かつ、非選択ライン上の画素に生じるゴーストの防止を図ることを目的とし、駆動例１と異なる点は、選択パルス印加期間を１走査ラインごとに２単位（Ｔｓｐ×２）遅延させたこと、即ち、１−２ディレイ方式である。また、Ｔｓｐ／Ｔｓ＝１／３に設定されている。図１３に示すように、信号電極に印加するパルスは選択パルス期間になったときにだけ正負電圧に変化し、それ以外の期間は、信号電極はゼロ電位に保たれている。
【００６８】
図１３の駆動波形は、ＬＣＤ１，ＬＣＤ２には中間調、ＬＣＤ３，ＬＣＤ４には最大濃度（反射）の画像を書き込む例を示している。例えば、リセット期間Ｔｒｓ及び維持期間Ｔｒｔの長さはそれぞれ４８ｍｓ、選択期間Ｔｓの長さは０．６ｍｓ（前選択期間０．２ｍｓ、選択パルス印加期間０．２ｍｓ、後選択期間０．２ｍｓ）であり、この場合、１ラインの走査時間は０．２ｍｓである。
【００６９】
画素ＬＣＤ３に注目すると、この駆動例３において、リセット期間の終端部分である期間Ａ、前選択期間Ｂ、後選択期間Ｄ、及び、維持期間の先端部分である期間Ｅにクロストークが発生していないことがわかる。本発明者らの検討によると、期間Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅにクロストークが発生すると、最終的に表示される画像の濃度が、更新対象画素の濃度によって影響を受け、画像や文字などを表示した場合にゴーストとして視認されることが判明している。この現象は、クロストークの印加が、リセット期間の終端部分、又は、維持期間の前端部分の場合に顕著であり、さらに、リセット期間や維持期間よりも前選択期間や後選択期間の方が顕著であることも判明している。駆動例３では選択パルス印加期間Ｔｓｐを１走査ラインごとに２単位ずつ遅延させることにより、全ての走査ラインについて、期間Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅにおけるクロストークパルスの印加自体が回避される。この結果、期間Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅのクロストークに起因するゴーストの発生がなくなる。
【００７０】
この駆動例３においても、前記駆動例１と同様に、温度に対応して連続走査方式とディレイドスキャン方式との組み合わせを変更してもよい。
【００７１】
図１４に駆動例３と同じ駆動波形を用いて遅延期間なしで液晶を駆動した場合の比較例１を示す。この比較例１では遅延期間を設けないため、期間Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにクロストークが発生している。比較例１での中間調濃度が書き込まれるＬＣＤ１，ＬＣＤ２の後選択期間Ｔｓｚ’に注目すると、両者の波形が駆動例３のＬＣＤ１，ＬＣＤ２の後選択期間の波形と異なっており、この差異がゴーストを生む。
【００７２】
（駆動例４、図１５参照）
この駆動例４は駆動例３と同様の目的を有し、さらに走査時間の短縮化を図ったもので、駆動例３と異なる点は、選択パルス印加期間を１走査ラインごとに３単位（Ｔｓｐ×３）遅延させたこと、即ち、１−３ディレイ方式である。また、Ｔｓｐ／Ｔｓ＝１／５に設定されており、１フレームの走査時間は駆動例３の１０／９倍となる。本駆動例においても、駆動例３と同様に、信号電極に印加するパルスは選択パルス期間になったときに正負電圧に変化し、信号電極はそれ以外の時間はゼロ電位に保たれている。
【００７３】
また、図１５の駆動波形は、図１３と同様に、ＬＣＤ１，ＬＣＤ２には中間調、ＬＣＤ３，ＬＣＤ４には最大濃度（反射）の画像を書き込む例を示している。画素ＬＣＤ３に注目すると、この駆動例４においても、期間Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにクロストークが発生していないことがわかる。
【００７４】
この駆動例４においても、前記駆動例１と同様に、温度に対応して連続走査方式とディレイドスキャン方式との組み合わせを変更してもよい。
【００７５】
図１６に駆動例４と同じ駆動波形を用いて遅延期間なしで液晶を駆動した場合の比較例２を示す。この比較例２においても遅延期間を設けないため、期間Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにクロストークが発生している。
【００７６】
（ゴーストの発生除去）
前記駆動例３，４（１−２ディレイ、１−３ディレイ）のように、１走査ラインごとに遅延期間Ｔｄを設けるディレイドスキャン方式において、遅延期間が前選択期間及び後選択期間が遅延期間以上の長さであるため、少なくとも前選択期間Ｂ及び後選択期間Ｄにおいてクロストークパルスの印加が回避され、ゴーストの発生が抑制される。遅延期間、前選択期間、及び、後選択期間が選択パルス印加期間の長さを１単位としてその整数倍で設定されていると、前選択期間と後選択期間の長さに合わせて、全ての走査ラインごとに２単位以上の遅延期間を設けることにより、駆動例３，４のように、前選択期間Ｂ及び後選択期間Ｄ、さらにリセット期間の終端部（期間Ａ）及び維持期間の先端部（期間Ｅ）におけるクロストークを排除し、極めて効果的にゴーストの発生を抑えることができる。
【００７７】
しかしながら、駆動例１（２−１ディレイ）のように遅延期間を設けない走査ラインを含む駆動方法であっても、全てではないが期間Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅにおけるクロストーク発生が除去されるため、ゴーストは連続走査方式に比べて緩和される。従って、表示速度を重視する場合は、ゴーストの許容される範囲内で遅延期間Ｔｄを設けない走査ラインを含むようにしてもよい。
【００７８】
（インターレース走査）
本発明に係るディレイドスキャン方式は、１走査ラインずつ順次走査していくプログレッシブ走査以外にも、１フレームの画像を複数のフィールドに分割して飛び越し走査するインターレース走査に適用することができる。インターレース走査の場合、クロストークを受ける走査ラインが１画面上で空間的に離れた位置にあるため、ゴーストの空間的なずれ量が大きくなり、ゴーストが目立ちやすくなる。従って、インターレース走査に前記１−２ディレイ方式や１−３ディレイ方式などを組み合わせるとゴーストの解消に効果的である。
【００７９】
このような観点から、インターレース走査にあっては、遅延時間を十分にとることが好ましい。即ち、１−１ディレイよりも１−２ディレイの方が、また、１−２ディレイよりも１−３ディレイの方が好ましい。インターレース走査とプログレッシブ走査とを切換え可能にする場合や、インターレース走査の飛び越し走査ライン数を可変にしている場合などにおいては、予め遅延期間の長さを十分に設定しておくか、飛び越し走査ライン数の増加に伴って遅延期間の長さを長くするようにしてもよい。
【００８０】
以上に説明したように、ゴースト防止を目的として、各走査ラインに遅延期間を設けると、表示の更新に要する時間が長くなる傾向にある。このため、フィールドごとに遅延期間の長さを変化させることによって表示更新に要する平均時間を短くすることができる。例えば、以下の表１に示すように各フィールドごとにディレイドスキャン方式を組み合わせる。なお、表１に示すディレイの組合せをインターレース方式の走査に採用する場合、表１の組合せ例は、任意のフィールド分割数（１フレームをいくつのフィールドに分割するか）に対して適用可能である。例えば、Ｎｏ．９は、フィールド分割数が２でもよいし３でもよい。
【００８１】
【表１】
線順次走査（プログレッシブ走査）の場合に、１フレーム内で複数種類のディレイ方式組み合わせてもよい。例えば、１走査ラインごとに（１−２）−（１−３）−（１−２）−（１−３）−・・・というようにディレイを変化させれば、消費電力と表示更新速度とのバランスがとれた駆動が可能である。先の表１に示したようなディレイの組合せを走査ラインごとのディレイ変化に適用してもよい。また、前記走査ラインごとのディレイ変化を、インターレース走査における各フィールド内の走査ラインごとのディレイ変化に適用してもよい。
【００８３】
（駆動ＩＣの回路構成、図１７、図１８参照）
次に、前記駆動例１〜４において基本駆動波形を出力する走査駆動ＩＣ１３１の内部回路と電源１４０を図１７に示す。この走査駆動ＩＣ１３１は、シフトレジスタ３０１、デコーダ３０２、レベルシフタ３０３、７値ドライバ３０４を含む。
【００８４】
電源１４０は、±Ｖ１、±Ｖ２（±Ｖ２−１、±Ｖ２−２、±Ｖ２−３、±Ｖ２−４）、±Ｖ３の１２種類の電圧を出力する。±Ｖ１はリセット電圧に相当する。±Ｖ２は選択電圧に相当し、各温度範囲に応じて４値が設定可能とされている。±Ｖ３は維持電圧に相当する。±Ｖ１、±Ｖ３はドライバ３０４へ直接供給され、±Ｖ２はアナログスイッチ３０５，３０６で選択された±Ｖ２−１、±Ｖ２−２、±Ｖ２−３、±Ｖ２−４のいずれかがドライバ３０４へ供給される。
【００８５】
シフトレジスタ３０１には、±Ｖ１、±Ｖ２、±Ｖ３、ＧＮＤの７種類の電圧に対応した３ビットのデータが入力される。このデータはデコーダ３０２でデコードされ、レベルシフタ３０３で±Ｖ１、±Ｖ２、±Ｖ３、ＧＮＤのいずれをドライバ３０４から各走査電極へ出力するかを選択する。ドライバ３０４はこの選択信号を受けて前記７種の電圧のいずれかを各走査電極へ出力する。
【００８６】
図１８に±Ｖ４のパルスを出力する信号駆動ＩＣ１３２の内部回路を示す。この信号駆動ＩＣ１３２は、シフトレジスタ４０１、ラッチ４０２、コンパレータ４０３、デコーダ４０４、レベルシフタ／３値ドライバ４０５、カウンタ４０６を含む。
【００８７】
この信号駆動ＩＣ１３２では、デコーダ４０４へ出力禁止信号ＯＥと極性反転信号ＰＣとが入力され、ラッチ４０２へストローブ信号ＳＴＢが入力され、シフトレジスタ４０１へ８ビットのデータ信号ＤＡＴＡとシフトクロック信号ＣＬＫとクリア信号ＣＬＲとが入力され、カウンタ４０６へクロック信号ＣＣＬＫとクリア信号ＣＣＬＲとが入力される。
【００８８】
前記信号駆動ＩＣ１３２の動作について説明する。シフトレジスタ４０１へ入力される８ビットデータ信号ＤＡＴＡとシフトクロック信号ＣＬＫにより、シフトレジスタ４０１に８ビットのデータをセットする。次に、ストローブ信号ＳＴＢにより、シフトレジスタ４０１のデータはラッチ４０２にラッチされる。ここで、カウンタ４０６へ入力されるクロック信号ＣＣＬＫにより、その８ビットの出力をゼロからカウントアップする。コンパレータ４０３は、ラッチ４０２の出力とカウンタ４０６の出力とを比較し、ラッチ４０２の出力が大きい場合、ハイレベルの信号を出力する。また、カウンタ４０６のカウントアップが進み、ラッチ４０２の出力が小さくなると、ローレベルの信号を出力する。そして、コンパレータ４０３の出力、出力禁止信号ＯＥ及び極性反転信号ＰＣにより、デコーダ４０４からレベルシフタ／３値ドライバ４０５を駆動するための信号が出力される。
【００８９】
前記駆動例１のように遅延期間Ｔｄの信号パルスを０Ｖにするには、遅延期間Ｔｄのみ出力禁止信号ＯＥをハイレベルにすればよい。
【００９０】
（他の実施形態）
なお、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００９１】
例えば、液晶表示素子の構成、材料、製造方法等は任意であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの３層以外の積層構成であったり、単層構成であってもよい。また、駆動のためのパルス波形として示した電圧値や時間、温度等は全て一例であることは勿論である。特に、前記駆動例１，２ではＴｓｐ／Ｔｓを特定の温度でステップ的に変化させたが、全温度領域において所定の曲線を描くように滑らかな特性で変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る液晶表示装置を構成する液晶表示素子の一例を示す断面図。
【図２】 前記液晶表示素子の制御回路を示すブロック図。
【図３】 本発明に係る駆動方法における基本的な駆動波形を示すチャート図。
【図４】 基本駆動例において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図５】 基本駆動例において温度が変化した場合に走査電極から出力される駆動波形を示すチャート図。
【図６】 基本駆動例における選択パルス印加期間の温度特性を示すグラフ。
【図７】 基本駆動例における画面書換え時間の温度特性を示すグラフ。
【図８】 駆動例１において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図９】 駆動例１における画面書換え時間の温度特性を示すグラフ。
【図１０】 駆動例１における画面書換え時間の細部の温度特性を示すグラフ。
【図１１】 駆動例１における消費電力の温度特性を示すグラフ。
【図１２】 駆動例２において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１３】 駆動例３において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１４】 比較例１において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１５】 駆動例４において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１６】 比較例２において各画素に印加される駆動波形を示すチャート図。
【図１７】 走査駆動ＩＣの回路構成を示すブロック図。
【図１８】 信号駆動ＩＣの回路構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１００…液晶表示素子
１１３，１１４…電極
１１６…カイラルネマチック液晶
１３１…走査駆動ＩＣ
１３２…信号駆動ＩＣ
１３５…中央処理装置
１３９…温度センサ
１４１…不揮発性メモリ
Ｔｓ…選択期間
Ｔｓｐ…選択パルス印加期間
Ｔｄ…遅延期間
Claims (12)
- 互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、
前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、前記走査電極の選択は、前の走査電極の選択パルス印加期間終了タイミングに同期して次の走査電極の選択パルス印加期間が開始されるように複数の走査電極の選択が連続して行われ、該連続して選択された走査電極群とその次に連続して選択された走査電極群とについて、前に選択された走査電極群の最後の選択パルス印加期間終了タイミングと後に選択された走査電極群の最初の選択パルス印加期間開始タイミングとの間に遅延期間が挿入されていること、
を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - 互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、
前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、所定の走査電極と次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に設けられる遅延期間の有無あるいは長さを、液晶表示素子の環境温度に基づいて選択すること、
を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - 互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、
１フレームの画像を複数のフィールドに分割して飛び越し走査するインターレース走査を行うものであって、前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間を有し、所定の走査電極と次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に設けられる遅延期間の長さを、フィールド毎に変化させること、
を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - 互いに対向状態で交差する複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該走査電極を所定の順序で選択しながら液晶にパルス状の駆動電圧を印加し、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態とに切り換えることで表示を行う、室温でコレステリック相を示す液晶を用いた液晶表示素子の駆動方法において、
前記液晶の最終的な表示状態を選択するためのパルス電圧を印加する選択パルス印加期間と液晶の状態がプレーナ状態あるいはフォーカルコニック状態で固定される表示期間とを有し、前記表示期間においては前記信号電極に印加されるパルス電圧は液晶の状態を変化させる閾値以下で変動し、所定の走査電極とその次に選択される走査電極について、各々の選択パルス印加期間の間に遅延期間が挿入されていること、
前選択期間と後選択期間とを含む選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を環境温度に応じて変化させること、
前記選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を予め決められた複数の温度範囲ごとに変化させること、
前記選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を変化させる温度を、温度上昇時と温度下降時とで異ならせること、
を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - 前記遅延期間における信号電極に印加するパルス電圧は０Ｖであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前記遅延期間における信号電極に印加するパルス電圧は、所定の濃度を表示するための所定の大きさを有するパルス電圧であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前記遅延期間は前記選択パルス印加期間に等しいか又はその整数倍であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前選択期間と後選択期間とを含む選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を環境温度に応じて変化させることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前記選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を予め決められた複数の温度範囲ごとに変化させることを特徴とする請求項８記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前記選択期間の長さと前記選択パルス印加期間の長さとの相対的な比率を変化させる温度を、温度上昇時と温度下降時とで異ならせることを特徴とする請求項９記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０記載の駆動方法により液晶表示素子を駆動することを特徴とする液晶表示素子の駆動装置。
- 液晶表示素子と、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０記載の駆動方法により前記液晶表示素子を駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
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