WO2007080655A1 - 表示素子の駆動方法、表示素子および電子端末 - Google Patents

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WO2007080655A1
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scan
display element
driver
electrodes
driving method
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PCT/JP2006/300451
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Masaki Nose
Tomohisa Shingai
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Fujitsu Limited
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Definitions

  • Display element driving method display element, and electronic terminal
  • the present invention relates to a display element driving method, a display element, and an electronic terminal, and more particularly, to a display element driving technique for still image display including a cholesteric liquid crystal.
  • a cholesteric liquid crystal is known as a prominent electronic paper.
  • This cholesteric liquid crystal has excellent characteristics such as semi-permanent display retention (memory property), vivid color display, high contrast and high resolution.
  • Sarakuko and cholesteric liquid crystals can also display vivid full-color images by stacking display layers that exhibit RGB colors.
  • the cholesteric liquid crystal is a liquid crystal having a memory property, an inexpensive simple matrix drive is possible, and for example, enlargement of A4 size or larger is relatively easy.
  • the cholesteric liquid crystal consumes power only when the display content is updated (image is rewritten). When the image rewriting is completed, the image is held as it is even if the power is turned off.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams for explaining the alignment state of the cholesteric liquid crystal, FIG. 1A shows a planar state, and FIG. 1B shows a focal conic state.
  • a cholesteric liquid crystal can take two stable states, a planar state and a focal conic state, under no electric field.
  • incident light passes through the liquid crystal in the focal conic state.
  • black can be displayed in the focal conic state.
  • Fig. 2 ⁇ , Fig. 2 ⁇ and Fig. 2C are graphs showing the voltage characteristics (relationship between time and voltage) for driving the cholesteric liquid crystal.
  • ⁇ is the homeopic pick state
  • FC is the focal conic state
  • P is the planar state.
  • the homeotopic pick state H force When the electric field is suddenly reduced to zero, the spiral axis of the liquid crystal is perpendicular to the electrode, and the planar state selectively reflects light according to the spiral pitch. Become P.
  • the cholesteric liquid crystal is bistable, and information can be displayed using this phenomenon.
  • Fig. 3 is a diagram showing the reflectance characteristics (relationship between voltage and reflectance) of cholesteric liquid crystal, and collectively shows the voltage responsiveness of cholesteric liquid crystal described with reference to Figs. 2A to 2C. is there.
  • the focal conic state FC (the reflection in Fig. 9) is increased when the pulse voltage is increased to a certain range.
  • the driving band for the planar state P (high voltage at the right end) is reached again.
  • the initial state is the focal conic state FC (the left end of the reflectance is low !, part)
  • the driving band for the planar state P gradually becomes higher as the pulse voltage is increased.
  • Patent Document 1 the “non-selection period” in Patent Document 1 is, in other words, “non-selection pixel” during writing (synchronized with writing), and in a phase (asynchronous) completely independent of writing. Absent.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 63-293531
  • Patent Document 2 JP 07-140443 A
  • FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams for explaining the problems in the conventional display element driving method.
  • FIG. 4A shows an example of an image displayed so far
  • FIG. 4B schematically shows a state immediately after turning on the power and starting rewriting of the image.
  • a general-purpose driver used for, for example, an STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal display element is usually used to display a moving image, and therefore a driver on the scanning side (the shift register of the scan driver is undefined). If the surplus electrode is selected and the surplus electrode is selected, the time for the inrush current to flow is very short even if the first frame is scanned while the surplus electrode is selected. .
  • STN Super Twisted Nematic
  • the number of the extra electrodes that are selected because the shift register of the general-purpose driver on the scanning side becomes indefinite, for example, all the scans
  • the number of electrodes is about 1Z3
  • the current that flows (inrush current) is about several hundred milliamperes, for example.
  • the phenomenon such as selection of excessive electrodes due to the use of such a general-purpose driver is that the power supply is already turned on only when the power of the electronic paper or the like is actually turned on. Even when the image is rewritten in the state, for example, when the previous image is displayed, the power to the general-purpose driver is cut off, and the power is supplied to the general-purpose driver again when the image is rewritten. It will also occur in some cases. In other words, for example, when power that has been once cut off is supplied to the scan driver again, the shift register of the scan driver becomes indeterminate and excessive electrodes are selected, resulting in a large inrush current. become.
  • the present invention provides a display element driving method, a display element, and an electronic terminal that can suppress a large inrush current that occurs immediately after image writing. Objective. Furthermore, the present invention enables the use of an inexpensive general-purpose driver and battery drive by suppressing a large inrush current that occurs immediately after image writing, and further enables power saving and stable display quality.
  • An object is to provide a display element driving method, a display element, and an electronic terminal.
  • the first embodiment of the present invention it is provided with a plurality of scan electrodes and a plurality of data electrodes that intersect with each other in an opposing state, and the scan electrodes are selected in a predetermined order to perform image writing processing.
  • a display element driving method for performing a display element wherein a blank scan process is performed on the scan electrode before performing the image writing process.
  • the present invention includes a plurality of scan electrodes and a plurality of data electrodes that intersect with each other in a facing state, and each of the scan electrodes is selected in a predetermined order by a scan driver, and Each of the data electrodes is a display element that receives a data signal from a data driver corresponding to the selected scan electrode and performs an image writing process, and the scan driver performs the image writing process Before, there is provided a display element characterized in that an empty scan process is performed on the scan electrode.
  • the present invention includes a plurality of scan electrodes and a plurality of data electrodes that intersect with each other in a facing state, and each of the scan electrodes is selected in a predetermined order by a scan driver, and Each of the data electrodes is a display element that receives a data signal from a data driver corresponding to the selected scan electrode and performs an image writing process, and the scan driver performs the image writing process
  • An electronic terminal is provided in which a display element that performs a blank scan process on the scan electrode is applied before.
  • the present inventors scan a predetermined number of lines at high speed while suppressing the voltage output for driving the display medium in order to cancel the indeterminate state of the scan driver after power-on at high speed. It was found that the inrush current can be greatly suppressed by scanning).
  • the present invention it is possible to provide a display element driving method, a display element, and an electronic terminal that can suppress a large inrush current that occurs immediately after image writing. Furthermore, according to the present invention, it is possible to use an inexpensive general-purpose driver and to drive a battery by suppressing a large inrush current that occurs immediately after image writing. Further, power saving and stable display quality are also achieved. It is possible to provide a display element driving method, a display element, and an electronic terminal that can be realized.
  • FIG. 1A is a diagram (part 1) for explaining the alignment state of cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 1B is a diagram (part 2) for explaining the alignment state of the cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 2A is a diagram (part 1) illustrating voltage characteristics for driving a cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 2B is a diagram (part 2) illustrating voltage characteristics for driving a cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 2C is a diagram (part 3) illustrating voltage characteristics for driving a cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 3 is a graph showing the reflectance characteristics of cholesteric liquid crystal.
  • FIG. 4 is a diagram (part 1) for explaining the principle of a display element driving method according to the present invention.
  • FIG. 5B is a diagram (No. 2) for explaining the principle of the display element driving method according to the present invention.
  • FIG. 5C is a diagram (No. 3) for explaining the principle of the display element driving method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing an embodiment of an electronic terminal to which the display element according to the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the display element shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing a control signal in an example of a display element driving method according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a scan pulse signal in the display element driving method according to the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the scan driver to which the present invention is applied.
  • 14 A diagram for explaining a fifth embodiment of the scan driver to which the present invention is applied.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a display element to which the present invention is applied.
  • FIG. 16 is a block diagram schematically showing another embodiment of an electronic terminal to which the display element of FIG. 15 is applied.
  • Liquid crystal composition (cholesteric liquid crystal)
  • FIGS. 5A to 5C show an example of an image displayed so far
  • Fig. 5B schematically shows an empty scan performed immediately after the power is turned on and image writing (rewriting) is started.
  • Figure 5C shows how the actual image is written after the blank scan.
  • the display element driving method according to the present invention performs a blank scan process on the scan electrodes before performing the image writing process, and thereafter, as shown in FIG. 5C.
  • the actual image writing process is started! /
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing an embodiment of an electronic terminal (display device) to which the display element according to the present invention is applied.
  • reference numeral 1 is a display element
  • 3 is a power supply circuit
  • 4 is a control circuit
  • 21 is a driver IC (scan driver) on the scanning side
  • 22 is a data side.
  • the driver IC data dryer
  • the scan driver 21 shown in FIG. 6 shows the first embodiment of the scan driver of the present invention, and has a number U of control terminals equal to the number of scan electrodes in the display element 1.
  • the power supply circuit 3 includes a booster 31, a voltage generator 32, and a regulator 33.
  • the booster 31 receives an input voltage of about +3 to +5 V from the battery, boosts the voltage to drive the display medium (display element 1), and supplies the boosted voltage to the voltage generator 32.
  • the voltage generation unit 32 generates necessary voltages for the scan driver 21 and the data driver 22, respectively, and the regulator 33 stabilizes the voltage from the voltage generation unit 32 and supplies it to the scan driver 21 and the data driver 22. Supply.
  • the control circuit 4 includes a calculation unit 41, a control data generation unit 42, and an image data generation unit 43.
  • the calculation unit 41 calculates image data and control signals supplied with external force, and the image data is supplied to the data driver 22 as data suitable for the display element 1 via the image data generation unit 43.
  • the control signal is supplied to the scan driver 21 and the data driver 22 as various control signals suitable for the display element 1 through the control signal generation unit 42.
  • control signals supplied from the control signal generation unit 42 to the scan driver 21 and the data driver 22 for example, pulse polarity control signals CS2 and 1 for performing inversion control of the polarity of the pulse voltage applied to the display element 1 Frame start signal Cs3 indicating the start of the image of the frame, data latch for controlling the synchronization of the line in which data is stored by the data driver 22 and the line selected by the scan driver 21, the scan shift signal CS4, and the data Driver output cutoff signal CS5, etc. that shuts down the driver output of driver 22 and scan driver 21.
  • a data capturing clock CS1 for sequentially capturing data for one line is also supplied from the control signal generating unit 42 to the data driver 22.
  • the display element driving method according to the present invention is realized by devising a sequence in the control circuit 4 for controlling display contents.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the display element (liquid crystal display element) shown in FIG.
  • reference numerals 11 and 12 are film substrates, 13 and 14 are transparent electrodes (for example, ITO), 15 is a liquid crystal composition (cholesteric liquid crystal), 16 and 17 are sealing materials, 18 is a light absorbing layer, and , 19 indicates a drive circuit.
  • the display element 1 includes a liquid crystal composition 15, and the transparent electrodes 13 and 12 that intersect perpendicularly to the inner surfaces of the transparent film substrates 11 and 12 (the surfaces in which the liquid crystal composition 15 is sealed) are respectively included. 14 are formed. That is, a plurality of scan electrodes 13 and a plurality of data electrodes 14 are formed in a matrix on opposing film substrates 11 and 12. In FIG.
  • each film substrate 11 and 12 is, for example, about 0.2 mm
  • the thickness of the layer of the liquid crystal composition 15 is, for example, about -6 / zm. Their ratio is ignored.
  • the electrodes 13 and 14 are coated with an insulating thin film or an orientation stabilizing film.
  • a visible light absorbing layer 18 is provided on the outer surface (back surface) of the substrate (12) opposite to the side on which light is incident, as necessary.
  • the liquid crystal composition 15 is a cholesteric liquid crystal exhibiting a cholesteric phase at room temperature, and these materials and combinations thereof will be specifically described by the following experimental examples.
  • the sealing materials 16 and 17 are for sealing the liquid crystal composition 15 between the film substrates 11 and 12.
  • the drive circuit 19 is for applying a predetermined pulse voltage to the electrodes 13 and 14.
  • the film substrates 11 and 12 both have translucency. At least one of the pair of substrates that can be used as the display element 1 of this example has translucency. It is necessary.
  • a glass substrate can be exemplified, but a flexible resin film substrate such as PET or PC can be used in addition to the glass substrate.
  • the electrodes 13 and 14 for example, ITO (Indium Tin Oxide) is a representative force.
  • a transparent conductive film such as IZO (Indium Zinc Oxide)
  • a metal electrode such as aluminum or silicon, or a photoconductive film such as amorphous silicon or BSO (Bismuth Silicon Oxide) can be used.
  • the transparent film substrate 11 and A plurality of strip-like transparent electrodes 13 and 14 parallel to each other are formed on the inner surface of 12, and these electrodes 13 and 14 are counter-forced so as to cross each other with reference to the direction force perpendicular to the substrate. .
  • an insulating thin film having a function of preventing a short circuit between electrodes or improving the reliability of the liquid crystal display element as a gas barrier layer may be formed.
  • an organic film such as polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polybutylpropylene resin, and acrylic resin, or silicon oxide, acid resin
  • an inorganic material such as aluminum can be exemplified. Note that the orientation stable film coated on the electrodes 13 and 14 can also be used as an insulating thin film.
  • a spacer may be provided between the pair of substrates to keep the inter-substrate gap uniform.
  • the spacer include spheres made of resin or inorganic acid.
  • a fixed spacer whose surface is coated with a thermoplastic resin can also be suitably used.
  • the substance constituting the liquid crystal composition (liquid crystal layer) 15 is, for example, cholesteric liquid crystal in which 10 to 40 wt% of a chiral agent is added to the nematic liquid crystal composition.
  • the addition amount of the chiral agent is a value when the total amount of the nematic liquid crystal component and the chiral agent is 100 wt%.
  • the nematic liquid crystal conventionally known various liquid crystals can be used. It is preferable for the convenience of driving voltage that the dielectric constant anisotropy is 20 or more. That is, when the dielectric anisotropy is 20 or more, the drive voltage is relatively low.
  • the dielectric anisotropy ( ⁇ ) of the cholesteric liquid crystal composition is preferably 20 to 50. Within this range, general-purpose drivers can be used.
  • the refractive index anisotropy ( ⁇ ) is preferably 0.18 to 0.24. If it is smaller than this range, the reflectivity in the planar state will be low, and if it is larger than this range, the scattering reflection in the focal conic state will increase, and the response speed will decrease as the viscosity increases.
  • the thickness of the liquid crystal is preferably about 3 m to 6 m. If it is smaller than this, the reflectivity in the planar state is lowered, and if it is larger than this, the driving voltage becomes too high.
  • An A4-sized QVGA display element 1 having the above-described configuration was manufactured.
  • This display element 1 Is a three-layered structure that displays each of the RGB reflection colors, making it possible to display near full color.
  • the stacking order is B (blue), G (green) and R (red) in order from the observation direction.
  • the reverse of R is preferable because the reflection efficiency is further improved.
  • G is preferably left circularly polarized
  • B and R reflect left circularly polarized light
  • G is right circular.
  • it is polarized light.
  • the polarization state of the reflected light can be controlled by changing the chiral agent to R or S (L).
  • the driver IC uses a general-purpose STN driver, for example, 320 outputs (using two 160-output driver ICs) on the data side, and 240 outputs (240-output driver ICs 1
  • the driving circuit was configured with the scanning side as the scanning side.
  • the voltage input to the driver is stabilized by a voltage follower of an operational amplifier as necessary.
  • a battery is used for the knottery.
  • the inrush current is suppressed to 300 mA or less, the drive voltage is stabilized, and the original display quality can be realized.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of the display element driving method according to the present invention.
  • step ST1 the controller voltage is raised in step ST1
  • step ST2 the liquid crystal drive voltage is raised in step ST2
  • step ST3 the scan driver performs an empty scan in step ST3.
  • step ST4 start rewriting (writing) the image.
  • the indeterminate state of the scan driver after power-on is resolved by executing a blank scan before starting rewriting.
  • the image data may be indefinite, so that it is not necessary to perform a special image data input process.
  • the image data is indefinite (random)
  • the voltage output during empty scan is below the threshold at which response starts, so there is no effect on display quality.
  • step ST6 the control voltage is cut off at step ST6, and the liquid crystal driving voltage is cut off.
  • the empty scan in step ST3 may be, for example, the non-response region NR shown in FIG. 3, but preferably the voltage output cutoff function ( (Normally controlled by DSPOF), it is more effective to save power if all the voltage that drives the display medium is turned off using that function.
  • the voltage output cutoff function (Normally controlled by DSPOF)
  • FIG. 9 is a diagram showing control signals in an example of the display element driving method according to the present invention, and shows the use of the voltage output cutoff function of the driver used at the time of the empty scan in step ST3 in FIG. .
  • the signal ZDSPOF becomes low level “L” in the inrush current suppression phase P1, and the driver output is cut off.
  • the In this inrush current suppression phase P1 the data latch 'scan pulse signal LPe is output for one frame, for example, and the scan driver performs an empty scan.
  • image writing (rewriting) processing similar to the conventional one is performed.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a scan pulse signal in the display element driving method according to the present invention.
  • reference symbol XSCL is a dry clock for data capture
  • LPn is a scan pulse during normal write operation
  • LPe is a scan pulse during empty scan.
  • the interval ( ⁇ Td) of the scan pulse LPn during the normal write operation is, for example, about several hundreds / z sec. To several msec.
  • the LPe interval is preferably 1 ⁇ sec. Or less (for example, several hundred nsec.).
  • the time to write data for one scan line or the time to read data for the next one scan line Td is several hundred ⁇ s ec.
  • the interval of the scan pulse LPe during the blank scan is preferably a short time (high speed) equivalent to that of the STN liquid crystal display element, such as 1 ⁇ sec or less.
  • FIG. 11A to FIG. 14 are diagrams for explaining second to fifth embodiments of the scan driver to which the present invention is applied.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining a second embodiment of the scan driver to which the present invention is applied.
  • FIG. 11A shows a blank scan process
  • FIG. 11B shows a normal image document. Shows inset processing.
  • the scan driver 210 of the second embodiment has control terminals equal to or more than the number of scan electrodes in the display element 1.
  • the scan driver 210 of the second embodiment is, for example, immediately after power is turned on and an operable logic voltage is applied to the scan driver 210.
  • the blank scan process that is performed before writing (rewriting) the image is performed on all control terminals of the scan driver 210, thereby eliminating the undefined state of all the shift registers in the scan driver 210, and The inrush current at the start of writing is minimized.
  • the time required for the blank scan is somewhat longer than in the third embodiment described below, but this does not cause a serious problem.
  • FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining a third embodiment of the scan driver to which the present invention is applied.
  • FIG. 12A shows a blank scan process
  • FIG. 12B shows a normal image document. Shows inset processing.
  • the scan driver 210 of the third embodiment also has control terminals equal to or more than the number of scan electrodes in the display element 1, as in the second embodiment described above. have.
  • the empty scan process by the scan driver 210 of the third embodiment performs the empty scan of the scan driver 210 by the number of scan electrodes in the display element 1.
  • some shift registers of the scan driver except for the control terminals corresponding to the scan electrodes from all the control terminals in the scan driver 210 remain in an indefinite state, but the inrush current is reduced at the time of image writing. The effect is sufficient for practical use.
  • the time required for the blank scan at the time of image writing (before writing) can be made shorter than that in the second embodiment described above.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the scan driver to which the present invention is applied.
  • each of the scan drivers of the fourth embodiment includes the display element 1 It is composed of two scan driver units 211 and 212 having control terminals which are half the number of scan electrodes.
  • the empty scan processing by the two scan driver units 211 and 212 is sequentially performed on all the scan electrodes.
  • an actual image writing process is performed by sequentially performing a scan for all the scan electrodes.
  • the empty scan process can be easily performed with the same sequence as the above.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the scan driver to which the present invention is applied.
  • the scan driver of the fifth embodiment is similar to the above-described fourth embodiment in that two scan drivers having control terminals that are half the number of scan electrodes of the display element 1 are used.
  • the driver units 211 and 212 are configured so that the empty scan processing by the two scan driver units 211 and 212 is performed in parallel for the corresponding half of the scan electrodes, respectively.
  • the time required for the blank scan process can be reduced to about half that of the fourth embodiment described above. Note that the actual image writing process is performed sequentially for all the scan electrodes of the display element 1 in the same manner as the blank scan process shown in FIG.
  • the number of scan units (dry ICs) constituting the scan driver is not limited to two.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a display element to which the present invention is applied.
  • reference numeral 101 is a blue (B) layer that reflects blue light
  • 102 is a green (G) layer that reflects green light
  • 10 3 is a red (R) layer that reflects red light
  • 104 represents a black (K) layer that absorbs light.
  • the display element 1 has a structure in which an R layer 103, a G layer 102, and a B layer 101 are sequentially stacked on a K layer 104.
  • the B layer 101 has a configuration in which the liquid crystal 113 is sandwiched between an opposing substrate (film substrate) and transparent electrodes (ITO) lll, 112 and 115, 114, and the G layer 102 has an opposing substrate and a transparent electrode 121. , 122 and 125, 124 with the liquid crystal 123 sandwiched between them, and the R layer 103 is composed of an opposing substrate and transparent electrodes 131, 132 and 135, The liquid crystal 133 is sandwiched between 134.
  • the transparent electrodes 112 and 114 of the B layer 101 are connected to the control circuit 110 for the B layer, and the transparent electrodes 122 and 124 of the G layer 102 are connected to the control circuit 120 for the G layer, and R The transparent electrodes 132 and 134 of the layer 103 are connected to the R layer control circuit 130.
  • the transparent electrodes 112, 114; 122, 124; 132, 134 in each layer constitute a scan electrode and a data electrode, respectively, and intersect each other in a state of facing each other.
  • a scan driver is connected to the scan electrode
  • a data driver is connected to the data electrode.
  • the display element 1 is configured as, for example, an A6 size QVGA.
  • the stacking order of the B layer 101, the G layer 102, and the R layer 103, the polarization direction of the liquid crystal, the driver used, and the like are as shown in FIG. This is the same as the A4 size QVGA display element described in connection with 7.
  • the control circuit for each layer of RGB (scan dryer) 130 to: L 10 is provided separately. By sharing the scan driver for each layer of RGB (130 to L 10), the cost can be reduced. Reduction can be achieved.
  • FIG. 16 is a block diagram schematically showing another embodiment of an electronic terminal to which the display element of FIG. 15 is applied.
  • the electronic terminal (display device) 200 of the present embodiment is in contact with the reader / writer (electromagnetic wave transmission source) 100 without contact with the clock CLK, display information, and drive power.
  • the image is written (rewritten) by receiving the force.
  • the display device 200 includes an antenna 202, a rectifier circuit 203, a control circuit 210, and a display element 201 having a B layer 211, a G layer 212, and an R layer 213.
  • the control circuit 210 corresponds to a combination of the B layer control circuit 110, the G layer control circuit 120, and the R layer control circuit 130 in FIG.
  • the display device 200 of the present embodiment starts writing the display element (display unit) 201 by holding the reader / writer 100 over the reader / writer 100 and finishes holding the display device 200 over the reader / writer 100. In other words, the writing is completed and the display image is held.
  • the inrush current is almost suppressed immediately after the display device 200 is held over the reader / writer 100, and the driving voltage is also stabilized.
  • the original display quality could be realized.
  • the empty scan speed is approximately 1 ⁇ sec.Z line or less (for example, several hundred nsec.Z line), depending on the performance of the driver used.
  • the image writing speed is generally several msec.Z lines or more, for example.
  • the speed ratio between the blank scan and the image writing scan can vary depending on various conditions. For example, the ratio between the blank scan speed and the image writing speed is calculated from the balance with the waiting time required for the blank scan. Is preferably 100 times or more.
  • the display element according to the present invention does not have a battery as shown in FIG. 16, and wirelessly receives power supply from the reader / writer 100 together with display information (written image data).
  • the present invention can also be applied to the battery-less display device 200.
  • the indefinite state of the scan driver is resolved and It is possible to prevent the inrush current from flowing and execute image writing.
  • the present invention is not limited to cholesteric liquid crystals, and can be applied to all display elements that perform writing at a low speed for still image display, such as electronic paper.
  • By controlling the inrush current it is possible to use an inexpensive general-purpose driver to drive the battery.

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Description

明 細 書
表示素子の駆動方法、表示素子および電子端末
技術分野
[0001] 本発明は、表示素子の駆動方法、表示素子および電子端末に関し、特に、コレス テリック液晶を始めとする静止画表示向けの表示素子の駆動技術に関する。
背景技術
[0002] 近年、各企業や大学等の研究機関で電子ぺーパの開発が盛んに進められている 。電子ぺーパが期待されている応用市場としては、電子書籍を筆頭として、モパイル 端末のサブディスプレイや ICカードの表示部といった多様な応用形態が提案されて いる。
[0003] 従来、電子ぺーパの有力なものとして、コレステリック液晶が知られている。このコレ ステリック液晶は、半永久的な表示保持 (メモリ性）、並びに、鮮やかなカラー表示， 高コントラストおよび高解像性といった優れた特徴を有している。さら〖こ、コレステリッ ク液晶は、 RGB各反射色を呈する表示層を積層することにより鮮やかなフルカラー 表示も可能になる。
[0004] ところで、コレステリック液晶はメモリ性を有する液晶であるため、安価な単純マトリク ス駆動が可能であり、例えば、 A4サイズ以上の大型化も比較的容易である。そして、 コレステリック液晶は、表示内容を更新する（画像を書換える）時だけ電力が消費され 、画像の書換えが終了したら電源を全てオフにしても画像はそのまま保持されること になる。
[0005] まず、本発明に係る表示素子の一例としてのコレステリック液晶の駆動例について 説明する。
[0006] 図 1Aおよび図 1Bはコレステリック液晶の配向状態を説明するための図であり、図 1 Aはプレーナ状態を示し、図 1Bはフォーカルコニック状態を示す。
[0007] コレステリック液晶は、プレーナ状態およびフォーカルコニック状態の安定した 2つ の状態を無電界下でとることができる。
[0008] すなわち、図 1Aに示されるように、プレーナ状態において、入射光は液晶で反射さ れるため、人間の目はその反射光を見ることができる。
[0009] また、図 1Bに示されるように、フォーカルコニック状態において、入射光は液晶を通 過する。そして、液晶層とは別に光吸収層を設けることにより、フォーカルコニック状 態において、黒色を表示させることができる。
[0010] ここで、プレーナ状態においては、液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光が反 射され、反射が最大になる波長えは、液晶の平均屈折率を nとし、螺旋ピッチを pとす ると、 λ =η·ρで示される。なお、反射帯域 Δ λは、液晶の屈折率異方性 Δ ηに伴つ て大きくなる。
[0011] 図 2Α,図 2Βおよび図 2Cはコレステリック液晶を駆動するための電圧特性（時間と 電圧との関係）を示す図であり、液晶に印加する電界と各ホメオト口ピック状態，フォ 一カルコニック状態およびプレーナ状態の変化の様子を示している。ここで、ホメオト 口ピック状態を Η、フォーカルコニック状態を FC、そして、プレーナ状態を Pとする。
[0012] まず、コレステリック液晶に対して強い電界を与えると、液晶分子の螺旋構造は完 全にほどけ、全ての分子が電界の向きに従うホメオト口ピック状態 Hになる。
[0013] 図 2Bに示されるように、ホメオト口ピック状態 H力 急激に電界をゼロにすると、液晶 の螺旋軸は電極に垂直になり、螺旋ピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ 状態 Pになる。
[0014] 一方、図 2Aに示されるように、液晶分子の螺旋軸がやっとほどける程度の弱い電 界の形成後に電界を除去した場合、或いは、図 2Cに示されるように、強い電界をか け緩やかに電界を除去した場合には、液晶の螺旋軸は電極に平行になり、入射光を 透過するフォーカルコニック状態 FCになる。
[0015] また、中間的な強さの電界を与え、それを急激に除去すると、プレーナ状態 Pとフォ 一カルコニック状態 FCの液晶が混在し、中間調の表示が可能になる。
[0016] このように、コレステリック液晶は双安定性であり、この現象を利用して情報の表示を 行うことができる。
[0017] 図 3はコレステリック液晶の反射率特性 (電圧と反射率との関係）を示す図であり、 図 2A〜図 2Cを参照して説明したコレステリック液晶の電圧応答性をまとめて示すも のである。 [0018] 図 3に示されるように、初期状態がプレーナ状態 P (図 3の左端の反射率の高い部 分)だと、パルス電圧をある範囲に上げるとフォーカルコニック状態 FC (図 9の反射率 の低い部分)への駆動帯域になり、さらにパルス電圧を上げると再度プレーナ状態 P (右端の電圧の高 、部分)への駆動帯域になる。
[0019] 初期状態がフォーカルコニック状態 FC (左端の反射率の低!、部分)だと、パルス電 圧を上げるにつれて次第にプレーナ状態 Pへの駆動帯域になる。
[0020] なお、プレーナ状態 Pでは、右円偏光または左円偏光のみを反射し、残りの円偏光 は透過するため、理論上の反射率の最大値は 50%である。
[0021] ところで、従来、強誘電性液晶を用いた素子のマルチプレックス駆動方法に関する ものではあるが、液晶素子に印加される合成波形で、非選択期間における信号電極 波形の影響による高周波交流波形の電圧変動をなくし、低電圧の駆動を行ってドラ ィバの低コストィ匕を図るものが提案されている (例えば、特許文献 1参照)。なお、この 特許文献 1における「非選択期間」とは、言い換えると書込み中における（書込みと同 期した）「非選択の画素」であり、書込みとは完全に独立したフェーズ (非同期）のもの ではない。
[0022] さらに、従来、液晶の配向を均一に揃えるために、消去パルスを選択期間外に印加 して良好なコントラストを長時間にわたって維持できるようにしたメモリ性を有する液晶 素子の駆動方法も提案されている（例えば、特許文献 2参照)。なお、この特許文献 2 における「選択期間外に印加する消去パルス」とは、液晶の配向を均一に揃えるため のリセットパノレスであり、画像の書込みと同期して与えるものであって、画像の書込み と非同期で余剰な電力消費を抑えるものではない。
[0023] 特許文献 1：特開昭 63 - 293531号公報
特許文献 2：特開平 07— 140443号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0024] 前述したように、近年、電子ぺーパは、例えば、コレステリック液晶等を使用して実 用化されつつある。
[0025] ところで、電子ぺーパの多くは、安価な汎用ドライバによる単純マトリクス駆動を行つ ており、例えば、電源を投入して画像の書換え (書込み)を開始した直後に過剰な突 入電流が生じるという課題があった。この突入電流によって電池の消耗が激しくなり、 さらには、電池の供給電流以上の突入電流になることもあるため、書換え動作の停止 や誤動作を招くことにもなりかねな力つた。
[0026] そこで、上記した電源を投入して画像の書換えを開始した直後に、過剰な突入電 流が流れる原因にっ 、て鋭意検討した結果、電源投入後にスキャン側のドライバの シフトレジスタが不定状態になって余剰な電極を選択していることが主な原因である ことが明らかになった。
[0027] 図 4Aおよび図 4Bは従来の表示素子の駆動方法における課題を説明するための 図である。なお、図 4Aはそれまで表示されている画像の例を示すものであり、また、 図 4Bは電源を投入して画像の書換えを開始した直後の様子を模式的に示すもので ある。
[0028] 従来、例えば、 STN (Super Twisted Nematic)液晶表示素子に使用する汎用ドライ バは、通常、動画表示を行うために使用されるので、走査側のドライバ (スキャンドライ ノ のシフトレジスタが不定状態になって余剰な電極を選択している場合、その余剰 な電極選択のまま最初のフレームのスキャンを行っても突入電流が流れる時間はごく 短!、ので問題になることはな!/、。
[0029] し力しながら、図 4Bに示されるように、上記したような汎用ドライバを、例えば、コレ ステリック液晶を使用した電子ぺーパのような静止画の表示素子に適用した場合、例 えば、電子ぺーパではスキャン速度が遅い（例えば、 1フレームをスキャンするのに 1 秒前後)ため、前述した余剰な電極選択を行ったままスキャンして 、る時間が長くな つて大きな電流 (突入電流）が流れることになる。
[0030] ここで、電源を投入して画像の書換えを開始した場合、走査側の汎用ドライバのシ フトレジスタが不定状態になって余剰な電極が選択される数としては、例えば、全て のスキャン電極数の 1Z3程度であり、そのとき流れる電流 (突入電流）は、例えば、数 百ミリアンペア程度にもなる。
[0031] なお、このような汎用ドライバの使用に起因した余剰な電極の選択といった現象は、 実際に電子ぺーパ等の電源をオンにする場合だけでなぐ電源は既にオンしている 状態で画像を書換える場合等においても、例えば、それまでの画像を表示していると きには汎用ドライバに対する電源が遮断され、画像を書換えるときに再度汎用ドライ バに電源が供給される場合においても生じることになる。すなわち、例えば、スキャン ドライバに対して一度遮断された電源を再度供給する場合には、スキャンドライバの シフトレジスタが不定状態になって余剰な電極が選択され、その結果、大きな突入電 流が流れることになる。
[0032] 上述した電源投入時の突入電流は、特に、 A4やポスターサイズと 、つた大型表示 の場合にはより一層大きなものとなり、この突入電流が原因でバッテリー駆動が困難 となり、或いは、駆動電圧が不安定になって表示ムラを発生するといつた問題が生じ 得る。
[0033] 本発明は、上述した従来の表示素子が有する課題に鑑み、画像の書込み直後に 生じる大きな突入電流を抑制することのできる表示素子の駆動方法、表示素子およ び電子端末の提供を目的とする。さらに、本発明は、画像の書込み直後に生じる大 きな突入電流を抑制することによって安価な汎用ドライバの使用や電池駆動を可能と し、さらに、省電力化および安定した表示品位も可能とする表示素子の駆動方法、表 示素子および電子端末の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
[0034] 本発明の第 1の形態によれば、互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極お よび複数のデータ電極を備え、該スキャン電極を所定の順序で選択して画像の書込 み処理を行う表示素子の駆動方法であって、前記画像の書込み処理を行う前に、前 記スキャン電極に対する空スキャン処理を実行することを特徴とする表示素子の駆動 方法が提供される。
[0035] 本発明の第 2の形態によれば、互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極お よび複数のデータ電極を備え、前記各スキャン電極はスキャンドライバにより所定の 順序で選択され、且つ、前記各データ電極は該選択されたスキャン電極に対応して データドライバによりたデータ信号が与えられて画像の書込み処理が行われる表示 素子であって、前記スキャンドライバは、前記画像の書込み処理を行う前に、前記ス キャン電極に対する空スキャン処理を実行することを特徴とする表示素子が提供され る。
[0036] 本発明の第 3の形態によれば、互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極お よび複数のデータ電極を備え、前記各スキャン電極はスキャンドライバにより所定の 順序で選択され、且つ、前記各データ電極は該選択されたスキャン電極に対応して データドライバによりたデータ信号が与えられて画像の書込み処理が行われる表示 素子であって、前記スキャンドライバは、前記画像の書込み処理を行う前に、前記ス キャン電極に対する空スキャン処理を実行する表示素子を適用したことを特徴とする 電子端末が提供される。
[0037] すなわち、本発明者達は、電源投入後のスキャンドライバの不定状態を高速に解 消するために、表示媒体を駆動する電圧出力を抑えながら、所定のライン数を高速 にスキャン (空スキャン)することで突入電流を大幅に抑制できることを見出した。
[0038] この時、データドライバからは非選択データを同期して出力するのが好ましい。
これにより、ユーザに不快感を与えることなく瞬時に空スキャンを行うことにより、過 剰なスキャンライン選択による突入電流を大幅に抑制することができ、その後の安定 した駆動を実現することが可能となる。
発明の効果
[0039] 本発明によれば、画像の書込み直後に生じる大きな突入電流を抑制することので きる表示素子の駆動方法、表示素子および電子端末を提供することができる。さらに 、本発明によれば、画像の書込み直後に生じる大きな突入電流を抑制することによつ て安価な汎用ドライバの使用や電池駆動を可能とし、さらに、省電力化および安定し た表示品位も可能とする表示素子の駆動方法、表示素子および電子端末を提供す ることがでさる。
図面の簡単な説明
[0040] [図 1A]コレステリック液晶の配向状態を説明するための図（その 1)である。
[図 1B]コレステリック液晶の配向状態を説明するための図（その 2)である。
[図 2A]コレステリック液晶を駆動するための電圧特性を示す図（その 1)である。
[図 2B]コレステリック液晶を駆動するための電圧特性を示す図（その 2)である。
[図 2C]コレステリック液晶を駆動するための電圧特性を示す図（その 3)である。 [図 3]コレステリック液晶の反射率特性を示す図である。
圆 4A]従来の表示素子の駆動方法における課題を説明するための図（その 1)である 圆 4B]従来の表示素子の駆動方法における課題を説明するための図（その 2)である 圆 5A]本発明に係る表示素子の駆動方法の原理を説明するための図（その 1)であ る。
圆 5B]本発明に係る表示素子の駆動方法の原理を説明するための図（その 2)であ る。
圆 5C]本発明に係る表示素子の駆動方法の原理を説明するための図（その 3)であ る。
圆 6]本発明に係る表示素子を適用した電子端末の一実施例を概略的に示すブロッ ク図である。
圆 7]図 6に示す表示素子の一例を概略的に示す断面図である。
圆 8]本発明に係る表示素子の駆動方法の一例を説明するためのフローチャートで ある。
圆 9]本発明に係る表示素子の駆動方法の一例における制御信号を示す図である。 圆 10]本発明に係る表示素子の駆動方法におけるスキャンパルス信号を説明するた めの図である。
圆 11A]本発明が適用されるスキャンドライバの第 2実施例を説明するための図（その
1)である。
圆 11B]本発明が適用されるスキャンドライバの第 2実施例を説明するための図（その
2)である。
圆 12A]本発明が適用されるスキャンドライバの第 3実施例を説明するための図（その
1)である。
圆 12B]本発明が適用されるスキャンドライバの第 3実施例を説明するための図（その
2)である。
圆 13]本発明が適用されるスキャンドライバの第 4実施例を説明するための図である 圆 14]本発明が適用されるスキャンドライバの第 5実施例を説明するための図である
[図 15]本発明が適用される表示素子の一例を示す図である。
[図 16]図 15の表示素子を適用した電子端末の他の実施例を概略的に示すブロック 図である。
符号の説明
1 表示素子
3 電源回路
4 制御回路
11, 12 フイノレム基板
13, 14 透明電極（ITO)
15 液晶組成物（コレステリック液晶）
16, 17 シーノレ材
18 光吸収層
19 駆動回路
21 走査側のドライバ IC (スキャンドライバ）
22 データ側のドライバ IC (データドライバ）
31 昇圧部
32 電圧生成部
33 レギユレータ
41 演算部
42 制御信号生成部
43 画像データ生成部
100 リーダライタ (電磁波発信源）
101, 211 青（B)層
102, 212 緑（G)層
103, 213 赤（R)層 104 黒 (K)層
110 青 (B)層用制御回路
120 緑 (G)層用制御回路
130 赤 (R)層用制御回路
200 電子端末 (表示装置）
202 アンテナ
203 整流回路
210 制御回路
FC フォーカルコニック状態
H ホメ才卜口ピック状態
P プレーナ状態
発明を実施するための最良の形態
[0042] まず、本発明に係る表示素子の駆動方法の原理を、図 5A〜図 5Cを参照して説明 する。なお、図 5Aはそれまで表示されている画像の例を示すものであり、また、図 5B は電源を投入して画像の書込み (書換え)を開始した直後に行う空スキャンの様子を 模式的に示すものであり、そして、図 5Cは空スキャンの後に行う実際の画像の書込 みの様子を示すものである。
[0043] 本発明に係る表示素子の駆動方法は、図 5Bに示されるように、画像の書込み処理 を行う前に、スキャン電極に対する空スキャン処理を実行し、その後、図 5Cに示され るように、実際の画像の書込み処理を行うようになって!/、る。
[0044] これにより、スキャンドライバのシフトレジスタが不定状態になって余剰な電極を選択 するのを回避して、大きな突入電流が流れるのを防止することができる。
実施例
[0045] 以下、本発明に係る表示素子の駆動方法、表示素子および電子端末の実施例を、 添付図面を参照して詳述する。
[0046] 図 6は本発明に係る表示素子を適用した電子端末 (表示装置)の一実施例を概略 的に示すブロック図である。図 6において、参照符号 1は表示素子、 3は電源回路、 4 は制御回路、 21は走査側のドライバ IC (スキャンドライバ）、そして、 22はデータ側の ドライバ IC (データドライノく）を示している。ここで、図 6に示すスキャンドライバ 21は、 本発明のスキャンドライバの第 1実施例を示すものであり、表示素子 1におけるスキヤ ン電極の数に等 U、数の制御端子を有して 、る。
[0047] 図 6に示されるように、電源回路 3は、昇圧部 31、電圧生成部 32およびレギユレ一 タ 33を備える。昇圧部 31は、例えば、電池から + 3〜 + 5V程度の入力電圧を受け 取り、表示媒体 (表示素子 1)を駆動する電圧に昇圧して電圧生成部 32に供給する。 電圧生成部 32は、スキャンドライバ 21およびデータドライバ 22に対してそれぞれ必 要な電圧を生成し、レギユレータ 33は、電圧生成部 32からの電圧を安定化させてス キャンドライバ 21およびデータドライバ 22に供給する。
[0048] 制御回路 4は、演算部 41、制御データ生成部 42および画像データ生成部 43を備 える。演算部 41は、外部力も供給された画像データおよび制御信号を演算し、画像 データは、画像データ生成部 43を介して表示素子 1に適したデータとしてデータドラ ィバ 22へ供給し、また、制御信号は、制御信号生成部 42を介して表示素子 1に適し た各種の制御信号としてスキャンドライバ 21およびデータドライバ 22へ供給する。
[0049] ここで、制御信号生成部 42からスキャンドライバ 21およびデータドライバ 22へ供給 される制御信号としては、例えば、表示素子 1に与えるパルス電圧の極性を反転制御 するパルス極性制御信号 CS2、 1フレームの画像の開始を示すフレーム開始信号 C S3、データドライバ 22によりデータが格納されるラインおよびスキャンドライバ 21によ り選択されるラインの同期制御を行うデータラッチ'スキャンシフト信号 CS4、並びに、 データドライバ 22およびスキャンドライバ 21のドライバ出力を遮断するドライバ出力遮 断信号 CS5等である。また、制御信号生成部 42からデータドライバ 22へは、 1ライン 分のデータを順次取り込むためのデータ取り込みクロック CS1も供給されている。
[0050] 本発明に係る表示素子の駆動方法は、表示内容を制御する制御回路 4におけるシ 一ケンスを工夫することで実現される。
[0051] 図 7は図 6に示す表示素子 (液晶表示素子）の一例を概略的に示す断面図である。
図 7において、参照符号 11および 12はフィルム基板、 13および 14は透明電極（例 えば、 ITO)、 15は液晶組成物（コレステリック液晶）、 16および 17はシール材、 18は 光吸収層、そして、 19は駆動回路を示している。 [0052] 表示素子 1は、液晶組成物 15を含み、透明のフィルム基板 11および 12の内面 (液 晶組成物 15が封入されている面）には、それぞれ垂直に交差する透明電極 13およ び 14がそれぞれ形成されている。すなわち、対向するフィルム基板 11および 12には 複数のスキャン電極 13および複数のデータ電極 14がマトリクス状に形成されている。 なお、図 7では、一見するとスキャン電極 13とデータ電極 14が平行するように描かれ ているが、実際には、例えば、 1本のスキャン電極 13に対して複数のデータ電極 14 が交差しているのはいうまでもない。さらに、各フィルム基板 11および 12の厚さとして は、例えば、 0. 2mm程度であり、また、液晶組成物 15の層の厚さは、例えば、 〜6 /z m程度ではある力 説明のためにそれらの比率は無視されている。
[0053] ここで、各電極 13および 14上には、絶縁性薄膜や配向安定ィ匕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（12)の外面 (裏 面）には、必要に応じて、可視光吸収層 18が設けられる。
[0054] 本実施例において、液晶組成物 15は室温でコレステリック相を示すコレステリック 液晶であり、これらの材料やその組み合わせについては以下の実験例によって具体 的に説明する。
[0055] シール材 16および 17は、液晶組成物 15をフィルム基板 11および 12間に封入する ためのものである。なお、駆動回路 19は、電極 13および 14に所定のパルス状の電 圧を印加するためのものである。
[0056] フィルム基板 11および 12は、いずれも透光性を有している力 本実施例の表示素 子 1として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。なお、透光性を有する基板としては、ガラス基板を例示できるが、ガラ ス基板以外にも、 PETや PCなどの可撓性の榭脂フィルム基板を使用することができ る。また、電極 13および 14としては、例えば、 ITO (Indium Tin Oxide :インジウム錫 酸化物）が代表的である力 その他に、例えば、 IZO (Indium Zinc Oxide:インジウム 亜鉛酸化物)等の透明導電膜、或いは、アルミニウムやシリコン等の金属電極、若しく は、アモルファスシリコン、 BSO (Bismuth Silicon Oxide : )等の光導電性膜等を用い ることがでさる。
[0057] 図 7に示す液晶表示素子においては、前述したように、透明フィルム基板 11および 12の内表面に互いに平行な複数の帯状透明電極 13および 14が形成されており、こ れらの電極 13および 14は基板に垂直な方向力も見て互いに交差するように向力 ヽ 合わされている。
[0058] 本発明に係る表示素子は、電極間の短絡を防止し、或いは、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を形成してもよ!/、。また 、配向安定ィ匕膜としては、ポリイミド榭脂、ポリアミドイミド榭脂、ポリエーテルイミド榭脂 、ポリビュルプチラール榭脂、アクリル榭脂等の有機膜、或いは、酸ィ匕シリコン、酸ィ匕 アルミニウム等の無機材料を例示することができる。なお、電極 13および 14にコーテ イングする配向安定ィ匕膜は、絶縁性薄膜と兼用することもできる。
[0059] 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 るためのスぺーサを設けてもよい。このスぺーサとしては、榭脂製または無機酸ィ匕物 製の球体を F例示することができる。また、表面に熱可塑性の榭脂がコーティングして ある固着スぺーサも好適に用いることができる。
[0060] 液晶組成物 (液晶層） 15を構成する物質としては、例えば、ネマティック液晶組成 物にカイラル剤を 10〜40wt%添カ卩したコレステリック液晶である。ここで、カイラル剤 の添加量は、ネマティック液晶成分とカイラル剤の合計量を 100wt%としたときの値 である。
[0061] ネマティック液晶としては従来公知の各種のものを用いることができる力 誘電率異 方性が 20以上あることが、駆動電圧の都合上好ましい。すなわち、誘電率異方性が 20以上であれば、駆動電圧が比較的低くなる。また、コレステリック液晶組成物として の誘電率異方性（Δ ε )は、 20〜50あることが好ましい。概ねこの範囲であれば、汎 用のドライバが利用可能となる。
[0062] また、屈折率異方性（ Δ η)は、 0. 18〜0. 24が好ましい。この範囲より小さいと、プ レーナ状態の反射率が低くなり、この範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での 散乱反射が大きくなる他、粘度もつられて高くなつて応答速度が低下することになる。 また、この液晶の厚みは、 3 m〜6 m程度が好ましい。これより小さいとプレーナ 状態の反射率が低くなり、これより大きいと駆動電圧が高くなりすぎる。
[0063] 上記の構成を有する A4サイズの QVGAの表示素子 1を作製した。この表示素子 1 は、 RGB各反射色を呈する 3層の積層構造であり、フルカラーに近い表示を行うこと が可能である。
[0064] この時、積層する順番は観察方向から順に B (青）、 G (緑)および R (赤)であること が好ましぐ中間に配置される Gの反射光の偏光状態が Bおよび Rと逆であると、反射 効率がより向上して好ましい。具体的に、例えば、 Bおよび Rが右円偏光を反射する 場合、 Gは左円偏光であるのが好ましぐ逆に、 Bおよび Rが左円偏光を反射する場 合、 Gは右円偏光であるのが好ましい。それらの反射光の偏光状態は、カイラル剤を R体か S体 (L体）にするかで制御可能である。
[0065] そして、上述したカラー QVGA素子を 8枚タイル状に並べ、大型の表示素子を試作 した。この時、 RGB各層のスキャンドライバを共通化することで、その分のコストアップ を抑制することができる。ここで、ドライバ ICは、汎用の STNドライバを使用し、例えば 、 320出力（160本出力のドライバ ICを 2個使用）をデータ側とし、且つ、 240出力（2 40本出力のドライバ ICを 1個使用）をスキャン側として駆動回路を構成した。
[0066] この時、必要に応じて、ドライバに入力する電圧を安定ィ匕させるために、オペアンプ のボルテージフォロアにより安定化させるのが好ましい。ノ ッテリーには電池を用いる 方式とした。
[0067] 上述した表示素子に対して従来の駆動方法および本発明に係る駆動方法を適用 した。
まず、上記表示素子を従来のシーケンスにより駆動したところ、突入電流が 800mA 程度流れ、その過電流により電池の電流供給が追いつかず、本来のコントラストから は程遠い、品位の低い表示となった。
[0068] 一方、上記表示素子を本発明のシーケンスにより駆動したところ、その突入電流は 300mA以下に抑えられ、駆動電圧も安定して本来の表示品位を実現することがで きた。
[0069] 図 8は本発明に係る表示素子の駆動方法の一例を説明するためのフローチャート である。
[0070] 図 8に示されるように、まず、ステップ ST1で制御部電圧を立上げた後、ステップ ST 2で液晶駆動電圧を立上げ、さらに、ステップ ST3でスキャンドライバの空スキャンを 実行し、その後、ステップ ST4に進んで画像の書換え（書込み）を開始する。すなわ ち、例えば、電源投入後のスキャンドライバの不定状態を、書換えを開始する前に空 スキャンを実行することにより解消する。
[0071] ここで、ステップ ST3における空スキャンの実行において、画像データは不定でよ いため、特別に画像データの入力処理を行う必要はない。すなわち、画像データが 不定 (ランダム）であっても、空スキャン時の電圧出力は応答が始まる閾値以下として いるので、表示品位には何ら影響はない。
[0072] そして、ステップ ST5に進んで画像の書換えを終了した後、ステップ ST6で制御電 圧を切断し、さら〖こ、液晶駆動電圧を切断する。
[0073] 以上において、ステップ ST3の空スキャンは、例えば、図 3に示す応答なしの領域 NRであればよいが、好ましくは、次の図 9に示すように、ドライバに電圧出力遮断機 能 (通常、 DSPOFにより制御される）があれば、その機能を利用して表示媒体を駆 動する電圧を全てオフにすればより省電力化に効果的である。
[0074] 図 9は本発明に係る表示素子の駆動方法の一例における制御信号を示す図であり 、図 8におけるステップ ST3の空スキャン時に使用するドライバの電圧出力遮断機能 の利用を示すものである。
[0075] 図 9に示されるように、電源が投入されて電源電圧 Vpが Vccになると、突入電流抑 制フェーズ P1において、信号 ZDSPOFが低レベル『L』となってドライバの出力は遮 断される。この突入電流抑制フェーズ P1において、データラッチ'スキャンパルス信 号 LPeが、例えば、 1フレーム分出力されてスキャンドライバの空スキャンが実行され る。なお、次の書込みフェーズ P2においては、従来と同様の画像の書込み（書換え） 処理が行われる。
[0076] 図 10は本発明に係る表示素子の駆動方法におけるスキャンパルス信号を説明す るための図である。図 10において、参照符号 XSCLはデータ取り込みのためのドライ ノクロック、 LPnは通常の書込み動作時におけるスキャンパルス、そして、 LPeは空ス キャン時におけるスキャンパルスを示して 、る。
[0077] 図 10に示されるように、通常の書込み動作時では、スキャンドライバが 1本スキャン 電極を選択する時間 Tdの間に、例えば、次に選択されるスキャン電極に対応するデ ータをドライバクロック XSCLに従ってデータドライバに取り込み、スキャン電極が選 択されるのに同期してデータドライノから複数のデータ電極にそれぞれデータパルス (電圧出力）が与えられる。
[0078] ここで、通常の書込み動作時におけるスキャンパルス LPnの間隔（〜Td)は、例え ば、数百/ z sec.〜数 msec.程度であるのに対して、空スキャン時におけるスキャンパ ルス LPeの間隔は、 1 μ sec.以下（例えば、数百 nsec.)が好ましい。すなわち、通常の 書込み動作時において、 1スキャンライン分のデータを書込む時間または次の 1スキ ヤンライン分のデータを取り込む時間 Td (略スキャンパルス LPnの間隔）は、数百 μ s ec.〜数 msec.程度の長時間（低速）であるのに対して、空スキャン時におけるスキャン パルス LPeの間隔は、 1 μ sec.以下といった STN液晶表示素子と同等の短時間（高 速）が好ましい。
[0079] これにより、ユーザに対して空スキャンによる待ち時間を気にさせることなぐ従来と 同様の画像の書込み（書換え)処理を行うことができる。そして、本実施例によれば、 空スキャンにより、スキャンドライバのシフトレジスタの不定状態が解消され、余剰な電 極の選択がなくなって大きな突入電流が流れるのを回避することができる。
[0080] 図 11A〜図 14は本発明が適用されるスキャンドライバの第 2〜第 5実施例を説明 するための図である。
[0081] 図 11Aおよび図 11Bは本発明が適用されるスキャンドライバの第 2実施例を説明す るための図であり、図 11Aは空スキャン処理を示し、また、図 11Bは通常の画像書込 み処理を示している。
[0082] 図 11Aおよび図 11Bに示されるように、本第 2実施例のスキャンドライバ 210は、表 示素子 1におけるスキャン電極の数以上の制御端子を有して 、る。
[0083] 図 11Aに示されるように、本第 2実施例のスキャンドライバ 210は、例えば、電源が 投入されてスキャンドライバ 210に対して動作可能なロジック用電圧が印加された直 後であって画像を書込む（書換える）前に行う空スキャン処理は、スキャンドライバ 21 0の全ての制御端子に対して行い、これによりスキャンドライバ 210における全てのシ フトレジスタの不定状態を解消して画像の書込み開始時における突入電流を最小限 に抑えるようになつている。この場合、スキャンドライバ 210の全ての制御電極に対し てスキャン (空スキャン)を行うため、次に述べる第 3実施例よりは、空スキャンに要す る時間が多少長くなるが、大きな問題になることはない。
[0084] 図 12Aおよび図 12Bは本発明が適用されるスキャンドライバの第 3実施例を説明す るための図であり、図 12Aは空スキャン処理を示し、また、図 12Bは通常の画像書込 み処理を示している。
[0085] 図 12Aおよび図 12Bに示されるように、本第 3実施例のスキャンドライバ 210も、上 述した第 2実施例のものと同様に、表示素子 1におけるスキャン電極の数以上の制御 端子を有している。
[0086] 図 12Aに示されるように、本第 3実施例のスキャンドライバ 210による空スキャン処 理は、表示素子 1におけるスキャン電極の数だけスキャンドライバ 210の空スキャンを 行う。このとき、スキャンドライバ 210における全ての制御端子からスキャン電極に対 応する制御端子を除いたスキャンドライバの一部のシフトレジスタは不定状態となつ たままであるが、画像の書込み時における突入電流低減の効果は、実用上、十分な ものである。この本第 3実施例によれば、画像の書込み時 (書込み前）の空スキャンに 要する時間を上述した第 2実施例よりも一層短くすることができる。
[0087] そして、図 12Bに示されるように、画像の書込み処理を行う場合、表示素子 1におけ るスキャン電極の数だけスキャンを行って実際の画像の書込み、さらに、引き続いて スキャンドライバ 210における残りの制御端子に対して空スキャンを行い、スキャンド ライバの全てのシフトレジスタの不定状態を解消するようになっている。なお、画像の 書込みを行うスキャン（書込みスキャン）は、例えば、低速で行うようになっているため
、実際の画像の書込み時における書込みスキャンの後の空スキャンに要する時間は ほとんど問題となることはな!/、。
[0088] 以上において、図 11Aおよび図 11Bに示す第 2実施例と、図 12Aおよび図 12Bに 示す第 3実施例とでは、使用するスキャンドライバ 210自体は同じものを使用し、制御
(シーケンス）を異ならせることにより実現することができる。
[0089] 図 13は本発明が適用されるスキャンドライバの第 4実施例を説明するための図であ る。
[0090] 図 13に示されるように、本第 4実施例のスキャンドライバは、それぞれ表示素子 1の スキャン電極の半分の数の制御端子を有している 2つのスキャンドライバユニット 211 および 212で構成されている。そして、本第 4実施例では、 2つのスキャンドライバュ ニット 211および 212による空スキャン処理を、全てのスキャン電極に対してシーケン シャルに行うようになっている。このように、複数のスキャンドライバユニット（ドライノく IC ) 211, 212を使用して空スキャン処理を行う場合、全てのスキャン電極に対してシー ケンシャルに行うことにより、例えば、実際の画像の書込み処理と同様のシーケンス で容易に空スキャン処理を行うことができる。
[0091] 図 14は本発明が適用されるスキャンドライバの第 5実施例を説明するための図であ る。
[0092] 図 14に示されるように、本第 5実施例のスキャンドライバは、上述した第 4実施例と 同様に、表示素子 1のスキャン電極の半分の数の制御端子を有する 2つのスキャンド ライバユニット 211および 212で構成され、 2つのスキャンドライバュ-ット 211および 212による空スキャン処理を、それぞれ対応する半分のスキャン電極に対して並列に 行うようになっている。これにより、空スキャン処理に要する時間を上述した第 4実施 例に比して半分程度に短縮することができる。なお、実際の画像の書込み処理は、 前述した図 12に示す空スキャン処理と同様に、表示素子 1の全てのスキャン電極に 対してシーケンシャルに行うことになる。
[0093] なお、スキャンドライバを構成するスキャンユニット（ドライノく IC)の数は、 2つに限定 されないのはもちろんである。
[0094] 図 15本発明が適用される表示素子の一例を示す図である。図 15において、参照 符号 101は青色の光を反射する青 (B)層、 102は緑色の光を反射する緑 (G)層， 10 3は赤色の光を反射する赤 (R)層、そして、 104は光を吸収する黒 (K)層を示してい る。
[0095] 図 15に示されるように、表示素子 1は、 K層 104上に順に R層 103, G層 102および B層 101を積層した構造とされている。 B層 101は、対向する基板 (フィルム基板）と透 明電極 (ITO) l l l, 112および 115, 114で液晶 113を挟んだ構成とされ、また、 G 層 102は、対向する基板と透明電極 121, 122および 125, 124で液晶 123を挟ん だ構成とされ、そして、 R層 103は、対向する基板と透明電極 131, 132および 135, 134で液晶 133を挟んだ構成とされている。
[0096] B層 101の透明電極 112および 114は、 B層用制御回路 110に接続され、また、 G 層 102の透明電極 122および 124は、 G層用制御回路 120に接続され、そして、 R層 103の透明電極 132および 134は、 R層用制御回路 130に接続されている。なお、 各層の透明電極 112, 114 ; 122, 124 ; 132, 134は、それぞれスキャン電極および データ電極を構成し、互いに対向状態で交差するようになっている。なお、各層 101 〜 103において、スキャン電極にはスキャンドライバが接続され、また、データ電極に はデータドライバが接続される。以上の構成により、表示素子 1は、フルカラーに近い 表示を行うことができるようになって 、る。
[0097] 以上において、表示素子 1は、例えば、 A6サイズの QVGAとして構成されており、 B層 101, G層 102および R層 103の積層順番や液晶の偏光方向並びに使用ドライ バ等は，図 7に関連して説明した A4サイズの QVGAの表示素子と同様である。なお 、図 15では、 RGB各層の制御回路 (スキャンドライノく） 130〜： L 10を別に設けている 力 これら RGB各層のスキャンドライバ（130〜： L 10)を共通化させることにより、コスト の低減を図ることができる。
[0098] 図 16は図 15の表示素子を適用した電子端末の他の実施例を概略的に示すブロッ ク図である。
[0099] 図 16に示されるように、本実施例の電子端末 (表示装置） 200は、リーダライタ (電 磁波発信源） 100と非接触で電磁波を介して、クロック CLK,表示情報および駆動電 力を受け取って画像の書込み（書換え）を行うようになっている。表示装置 200は、ァ ンテナ 202、整流回路 203、制御回路 210、および、 B層 211, G層 212および R層 2 13を有する表示素子 201を備えている。ここで、制御回路 210は、図 15における B 層用制御回路 110, G層用制御回路 120および R層用制御回路 130をまとめたもの に相当する。
[0100] なお、必要に応じて、制御回路 (ドライバ） 210に入力する電圧を少ない電力消費 で安定ィ匕させるために、ツエナーダイオード等を用いるのが好ま 、。
[0101] 本実施例の表示装置 200は、例えば、リーダライタ 100にかざすことにより、表示素 子 (表示部） 201の書込みが始まり、表示装置 200をリーダライタ 100にかざすのを終 えると、書込みが終了して表示画像が保持される。
[0102] 図 16に示す表示装置 200をリーダライタ 100にかざして従来のシーケンスにより駆 動したところ、電磁波力 供給可能なエネルギーよりも大きな突入電流が流れ、電圧 降下が生じて満足な表示が得られな力つた。具体的には、電圧降下が生じるために プレーナ状態となるべき画素がプレーナ状態とならずに喑 、表示となってしま 、、本 来のコントラストからは程遠い品位の低い表示となった。
[0103] これに対して、本発明に係る表示素子の駆動方法を適用したところ、表示装置 200 をリーダライタ 100にかざした直後においてもその突入電流は殆ど抑えられ、駆動電 圧も安定して本来の表示品位を実現することができた。
[0104] ここで、上記電池レスの表示装置において、空スキャンの速度は、使用ドライバの性 能にもよるが概ね 1 μ sec.Zライン以下 (例えば、数百 nsec.Zライン)で可能であり、 また、画像の書込み速度は、例えば、数 msec.Zライン以上が一般的である。なお、 空スキャンと画像書込みのスキャンの速度比は、様々な条件により変化し得るもので あるが、空スキャンに要する待ち時間との兼合いから、例えば、空スキャン速度 Z画 像書込み速度の比は 100倍以上が好ましい。
[0105] このように、本発明に係る表示素子は、図 16に示すような、それ自体に電池を設け ず、リーダライタ 100から表示情報 (書込み画像データ）と共に電力の供給をワイヤレ スで受け取る電池レスの表示装置 200に対しても適用することが可能である。すなわ ち、本発明のように、リーダライタ 100から画像データおよび電力等の供給を受けて 画像の書込みを開始する前に空スキャンを実行することによって、スキャンドライバの 不定状態を解消して大きな突入電流が流れるのを防止して画像の書込みを実行す ることがでさる。
産業上の利用可能性
[0106] 本発明は、コレステリック液晶に限らず、例えば、電子ぺーパ等の静止画表示向け の低速で書込みを行う全ての表示素子に対して適用することができ、画像の書込み 直後に生じる大きな突入電流を抑制することによって安価な汎用ドライバの使用ゃ電 池駆動を可能とし、さらに、省電力化および安定した表示品位も可能とする表示素子 の駆動方法、表示素子および電子端末の提供を可能とする。

Claims

請求の範囲
[1] 互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極および複数のデータ電極を備え、 該スキャン電極を所定の順序で選択して画像の書込み処理を行う表示素子の駆動 方法であって、
前記画像の書込み処理を行う前に、前記スキャン電極に対する空スキャン処理を 実行することを特徴とする表示素子の駆動方法。
[2] 請求項 1に記載の表示素子の駆動方法にお!、て、
前記画像の書込み処理は、前記選択されるスキャン電極と前記複数のデータ電極 間の表示媒体にパルス状の駆動電圧を印加して行うことを特徴とする表示素子の駆 動方法。
[3] 請求項 2に記載の表示素子の駆動方法において、
前記空スキャン処理は、前記表示媒体に印加される電圧出力が該表示媒体の応 答値電圧以下となっていることを特徴とする表示素子の駆動方法。
[4] 請求項 3に記載の表示素子の駆動方法にお 、て、
前記空スキャン処理は、前記複数のデータ電極を駆動するデータドライバの電圧 出力が不定状態となっていることを特徴とする表示素子の駆動方法。
[5] 請求項 3に記載の表示素子の駆動方法において、
前記空スキャン処理は、前記表示媒体に印加される電圧出力が零となっていること を特徴とする表示素子の駆動方法。
[6] 請求項 5に記載の表示素子の駆動方法において、
前記空スキャン処理は、前記複数のデータ電極を駆動するデータドライバの電圧 出力がオフとなっていることを特徴とする表示素子の駆動方法。
[7] 請求項 1に記載の表示素子の駆動方法にお!、て、
前記空スキャン処理は、前記複数のスキャン電極を順次選択するスキャンドライバ に対して動作可能なロジック用電圧が印加された直後に実行されることを特徴とする 表示素子の駆動方法。
[8] 請求項 1に記載の表示素子の駆動方法にお!、て、
前記空スキャン処理のスキャン速度は、前記画像の書込み処理におけるスキャン速 度よりも速いことを特徴とする表示素子の駆動方法。
[9] 請求項 1に記載の表示素子の駆動方法にお!、て、
前記表示媒体は、メモリ性を有することを特徴とする表示素子の駆動方法。
[10] 請求項 9に記載の表示素子の駆動方法において、
前記表示媒体は、コレステリック相を形成する液晶を用いて 、ることを特徴とする表 示素子の駆動方法。
[11] 請求項 10に記載の表示素子の駆動方法において、
前記表示素子は、反射光が異なる複数の表示素子ユニットの積層構造であることを 特徴とする表示素子の駆動方法。
[12] 請求項 11に記載の表示素子の駆動方法にお!、て、
前記各表示素子ユニットの対応するスキャン電極は、共通のスキャンドライバによつ て駆動されることを特徴とする表示素子の駆動方法。
[13] 請求項 1に記載の表示素子の駆動方法にお!、て、
前記複数のスキャン電極を順次選択するスキャンドライバ、および、前記複数のデ ータ電極を駆動するデータドライバは、汎用ドライバであることを特徴とする表示素子 の駆動方法。
[14] 請求項 13に記載の表示素子の駆動方法において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数以上の制御端子を有し、 前記空スキャン処理は、前記スキャン電極の数だけ空スキャンを行うことを特徴とす る表示素子の駆動方法。
[15] 請求項 14に記載の表示素子の駆動方法において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数だけ空スキャンを行った後、 前記スキャン電極の数だけスキャンを行って実際の画像の書込み処理を行 ヽ、引 き続いて残りの制御端子に対して空スキャンを行うことを特徴とする表示素子の駆動 方法。
[16] 請求項 13に記載の表示素子の駆動方法において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数以上の制御端子を有し、 前記空スキャン処理は、前記スキャンドライバの全ての制御端子に対して空スキヤ ンを行うことを特徴とする表示素子の駆動方法。
[17] 請求項 13に記載の表示素子の駆動方法において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数よりも少な 、制御端子を有する複数 のスキャンドライバユニットを備え、
前記空スキャン処理は、前記各スキャンドライバユニットで対応するスキャン電極の 空スキャンを並列に行うことを特徴とする表示素子の駆動方法。
[18] 請求項 13に記載の表示素子の駆動方法において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数よりも少な 、制御端子を有する複数 のスキャンドライバユニットを備え、
前記空スキャン処理は、前記複数のスキャンドライバユニットにより全てのスキャン電 極の空スキャンをシーケンシャルに行うことを特徴とする表示素子の駆動方法。
[19] 互いに対向状態で交差する複数のスキャン電極および複数のデータ電極を備え、 前記各スキャン電極はスキャンドライバにより所定の順序で選択され、且つ、前記各 データ電極は該選択されたスキャン電極に対応してデータドライバによりたデータ信 号が与えられて画像の書込み処理が行われる表示素子であって、
前記スキャンドライバは、前記画像の書込み処理を行う前に、前記スキャン電極に 対する空スキャン処理を実行することを特徴とする表示素子。
[20] 請求項 19に記載の表示素子において、
前記画像の書込み処理は、前記スキャンドライバにより選択されるスキャン電極と前 記データドライバによる複数のデータ電極間の表示媒体にパルス状の駆動電圧を印 加して行うことを特徴とする表示素子。
[21] 請求項 20に記載の駆動法において、
前記スキャンドライバおよび前記データドライバは、前記空スキャン処理にお！ヽて、 前記表示媒体に印加される電圧が該表示媒体の応答値電圧以下となる信号を出力 することを特徴とする表示素子。
[22] 請求項 21に記載の表示素子において、
前記データドライバは、前記空スキャン処理において、当該データドライバの出力 が不定状態となる信号を出力することを特徴とする表示素子。
[23] 請求項 21に記載の表示素子において、
前記データドライバは、前記空スキャン処理において、当該データドライバの出力 が零となる信号を出力することを特徴とする表示素子。
[24] 請求項 23に記載の表示素子において、
前記データドライバは、前記空スキャン処理において、オフとなっていることを特徴 とする表示素子。
[25] 請求項 19に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバは、当該スキャンドライバに対して動作可能なロジック用電圧 が印加された直後に前記空スキャン処理を実行することを特徴とする表示素子。
[26] 請求項 19に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバは、前記画像の書込み処理におけるスキャン速度よりも速 、ス キャン速度で前記空スキャン処理を行うことを特徴とする表示素子。
[27] 請求項 19に記載の表示素子において、
前記表示媒体は、メモリ性を有することを特徴とする表示素子。
[28] 請求項 27に記載の表示素子において、
前記表示媒体は、コレステリック相を形成する液晶を用いて 、ることを特徴とする表 示素子。
[29] 請求項 28に記載の表示素子において、
前記表示素子は、反射光が異なる複数の表示素子ユニットの積層構造であることを 特徴とする表示素子。
[30] 請求項 29に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバは、前記各表示素子ユニットの対応するスキャン電極を共通に 駆動することを特徴とする表示素子。
[31] 請求項 19に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバおよび前記データドライバは、汎用ドライバであることを特徴と する表示素子。
[32] 請求項 31に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数以上の制御端子を有し、前記空ス キャン処理にぉ 、て、前記スキャン電極の数だけ空スキャンを行うことを特徴とする表 示素子。
[33] 請求項 32に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数だけ空スキャンを行った後、 前記スキャン電極の数だけスキャンを行って実際の画像の書込み処理を行 ヽ、引 き続いて残りの制御端子に対して空スキャンを行うことを特徴とする表示素子の駆動 方法。
[34] 請求項 31に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数以上の制御端子を有し、前記空ス キャン処理にぉ 、て、前記スキャンドライバの全ての制御端子に対して空スキャンを 行うことを特徴とする表示素子。
[35] 請求項 31に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数よりも少な 、制御端子を有する複数 のスキャンドライバユニットを備え、前記空スキャン処理において、前記各スキャンドラ ィバユニットで対応するスキャン電極の空スキャンを並列に行うことを特徴とする表示 素子。
[36] 請求項 31に記載の表示素子において、
前記スキャンドライバは、前記スキャン電極の数よりも少な 、制御端子を有する複数 のスキャンドライバユニットを備え、前記空スキャン処理において、前記複数のスキヤ ンドライバユニットにより全てのスキャン電極の空スキャンをシーケンシャルに行うこと を特徴とする表示素子。
[37] 請求項 19〜36の何れ力 1項に記載の表示素子を適用したことを特徴とする電子端 末。
[38] 請求項 37に記載の電子端末において、
該電子端末は、リーダライタ力 クロック，表示情報および駆動電力を受け取って画 像の書込みを行う電池レスの表示装置であることを特徴とする電子端末。
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