JP4668984B2 - 表示素子の駆動方法 - Google Patents
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Description
コレステリック液晶は、半永久的な表示保持(メモリ性)や鮮やかなカラー表示、高コントラスト、高解像性といった優れた特徴を有する。コレステリック液晶は、カイラルネマティック液晶とも称されることがあり、ネマティック液晶にキラル性の添加剤(カイラル材とも称される)を比較的多く(数十%)添加することにより、ネマティック液晶の分子がらせん状のコレステリック相を形成する液晶である。
コレステリック液晶は、その液晶分子の配向状態で表示の制御を行う。図1の反射率のグラフに示すように、コレステリック液晶には入射光を反射するプレーナ状態(P)と、透過するフォーカルコニック状態(FC)があり、これらは無電界下でも安定して存在する。プレーナ状態の時には、液晶分子のらせんピッチに応じた波長の光を反射する。反射が最大となる波長λは、液晶の平均屈折率n、らせんピッチpから以下の式で示される。
一方、反射帯域Δλは液晶の屈折率異方性Δnに伴って大きくなる。
したがって、液晶の平均屈折率n、らせんピッチpを選ぶことにより、プレーナ状態時には波長λの色を表示させることができる。
次に、コレステリック液晶の駆動例を以下に説明する。
初期状態(0V)がプレーナ状態(高反射率)であると、パルス電圧をある範囲(例えば24V)に上げると、フォーカルコニック状態(低反射率)への駆動帯域となり、更にパルス電圧を上げると(例えば32V)、再度プレーナ状態(高反射率)への駆動帯域へとなる。初期状態(0V)がフォーカルコニック状態であると、パルス電圧を上げるにつれて次第にプレーナ状態への駆動帯域へとなる。
まず、液晶は交流駆動が必須であるため、交流信号がHigh、Lowの場合の2通りの駆動電圧を設定しなければならない。その時の電圧(V0、V21、V34、V5)と交流信号のHigh、Lowとの対応は、データ信号とスキャン信号について、一般に図2Aに示すようになり、電圧出力の大きさはV0≧V21≧V34≧V5にする必要がある。
これに従い、コレステリック液晶を駆動する場合には、図2Bに示すように、例えばセグメントモードでは、電圧(V0、V21、V34、V5)をそれぞれ(32,24,8,0)の電圧値にセットする。そうすると、図2Cに記載されているような電圧波形が得られる。
したがって、図1に記載された電圧応答特性から理解されるように、非選択のラインはクロストークが発生せず、前の表示状態(プレーナ状態かフォーカルコニック状態)が保持される。
(1)スキャンモードは全てのラインを必ずシフト(スキャン)するため、部分書換えを行わない領域も必ずON、OFFの電圧が印加される。つまり、特定の領域のみスキャンすることができない。結局全てのラインをスキャンすることになるため、表示済みの画像データと部分書換えに用いる画像データを処理部で合成し、画面全てを書換えるため、時間がかかる問題があった。
(2)スキャン側もデータ側もセグメントモードにすれば特定のラインのみスキャンすることが可能になるが、その場合、既に図2Aに示したが、V0≧V21≧V34≧V5のような電圧の大小関係が障壁となり、コモンモードとセグメントモードの組合せでのような駆動波形にすることができず、非選択の画素に必ずクロストークが発生してしまい、表示済みの画像が損なわれてしまう。
すなわち、従来は、コレステリック液晶を用いた表示素子のある特定領域のみを部分的に書換えるには、スキャンドライバ、データドライバともに任意のラインを選択できるモード(通称セグメントモード)にし、かつクロストークを抑えるため特殊な出力電圧の仕様にする必要があった。そのため、コストアップの大きな要因となっていた。汎用のSTNドライバでは、既述のように,スキャンドライバ,データドライバともにセグメントモードとしては大きなクロストークが生じるため部分書換えが不可能であり、表示の一部を書換えるだけでも画像全体を更新させる必要があった。そのため、書換え時間がかかるなどの課題があった。
元画像100に対してその一部の領域220を書換え、部分書換え後の画像200を表示する場合、部分書換えを行わない領域210を高速モードでスキャンし、部分書換えを行う領域220に到達したら通常の走査速度で書換えを行う。その後、書換え領域220のスキャンが終わったら再び高速モードに戻り、残りの領域230を高速にスキャンする。
そのため、部分書換え非対象の領域も所定の電圧出力にしている方が好ましい。
次に、本発明の表示素子の駆動方法を実施する駆動回路例のブロック図を図8に示す。ドライバIC10には、スキャンドライバとデータドライバが含まれる。演算部20は、表示用に処理をされデータドライバに与えられる画像データをドライバIC10に出力するとともに、図示の各種制御データをドライバIC10に出力する。
図9は、本発明の駆動方法を適用する液晶表示素子の実施形態の断面構造を示す図である。この液晶表示素子はメモリ性を有しており、プレーナ状態及びフォーカルコニック状態はパルス電圧の印加を停止した後も維持される。液晶表示素子は、電極間に液晶組成物5を含む。電極3、4は基板に垂直な方向から見て互いに交差するように向かい合わされている。図4に記載されたスキャンドライバにより駆動される電極がスキャン電極であり、データドライバにより駆動される電極がデータ電極である。電極上には絶縁性薄膜や配向安定化膜がコーティングされていることが好ましい。また、光を入射させる側とは反対側の基板の外面(裏面)には、必要に応じて、可視光吸収層8が設けられる。
基板1、2は、いずれも透光性を有しているが、本発明に係る液晶表示素子に用いることができる一対の基板は、少なくとも一方が透光性を有していることが必要である。透光性を有する基板としては、ガラス基板があるが、ガラス基板以外にも、PETやPCなどのフィルム基板を使用することができる。
(絶縁性薄膜)図9に示す液晶表示素子を含め、本発明に係る液晶表示素子は電極間の短絡を防止したり、ガスバリア層として液晶表示素子の信頼性を向上させる機能を有する絶縁性薄膜が形成されていてもよい。
(配向安定化膜)配向安定化膜としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂等の有機膜や、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料が例示される。本実施形態では、電極3、4に配向安定化膜がコーティングされている。また、配向安定化膜を絶縁性薄膜と兼用してもよい。
(スペーサ)図9に示す液晶表示素子を含め、本発明に係る液晶表示素子は、一対の基板間に、基板間ギャップを均一に保持するためのスペーサが設けられていてもよい。
本実施形態の液晶表示素子には、基板1、2間にスペーサを挿入してある。このスペーサとしては、樹脂製又は無機酸化物製の球体を例示できる。また、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングしてある固着スペーサも好適に用いられる。
次に、上記に示した内容のモノクロ8階調、解像度Q−VGAの表示素子を作製し、それを用いた本発明の実験例を説明する。
ドライバICは、汎用のSTNドライバであるEPSON社製S1D17A03(160本出力)を2つとS1D17A04(240本出力)を1つ用いた。そして、320出力側をデータ側、240出力側をスキャン側として駆動回路を設定した。この時、必要に応じて、ドライバに入力する電圧を安定化させるために、オペアンプのボルテージフォロアにより安定化させてもよい。
以上説明したように、本発明のコレステリック液晶を用いた表示素子の駆動方法によれば、安価な汎用ドライバによって、高速に部分的な画面の書換えができるようになることから、電子ペーパー等へ適用することにより、多大な効果をもたらすことができる。
Claims (7)
- メモリ性を有するとともに、互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極と複数のデータ電極とを有し、該スキャン電極を所定の順序で選択しながら電圧出力が単極性のドライバICによりパルス状の駆動電圧を印加する表示素子の駆動方法において、
既存の表示状態から部分的に書換える領域に対して書換え可能な範囲をスキャンしているときスキャン速度を通常のスキャン速度にし、既存の表示状態を保存する領域をスキャンしているときスキャン速度を、前記通常のスキャン速度よりも高速であって既存の表示状態が変化しない速度に切替えてスキャンすることを特徴とする表示素子の駆動方法。 - 前記ドライバICは2値出力の汎用STNドライバを用い、前記スキャン電極をコモンモード、前記データ電極をセグメントモードとすることを特徴とする請求項1に記載の表示素子の駆動方法。
- 既存の表示状態を保持する領域をスキャンする間も、部分的に書換える時の電圧出力を保持していることを特徴とする請求項1に記載の表示素子の駆動方法。
- 部分的に書換える領域の中で局所的に既存の表示状態を保存する場合、前記ドライバICに画像データを入力する前に書換え用画像と保存用画像を合成することを特徴とする請求項1に記載の表示素子の駆動方法。
- メモリ性を有するとともに、互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極と複数のデータ電極とを有し、該スキャン電極を所定の順序で選択しながら電圧出力が単極性のドライバICによりパルス状の駆動電圧を印加する表示素子において、
既存の表示状態から部分的に書換える領域に対して書換え可能な範囲をスキャンしているときスキャン速度を通常のスキャン速度にし、既存の表示状態を保存する領域をスキャンしているときスキャン速度を、前記通常のスキャン速度よりも高速であって既存の表示状態が変化しない速度に切替える走査速度制御部を備えることを特徴とする表示素子。 - 既存の表示状態を保持する領域をスキャンする間も、部分的に書換える時の電圧出力を保持していることを特徴とする請求項5に記載の表示素子。
- 請求項5又は6に記載の表示素子を搭載したことを特徴とする電子端末。
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