JP4258128B2 - 液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置 - 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、カイラルネマティック液晶）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】
このような問題点に鑑みて、本出願人は、特願２０００−３９５２１として、この種の液晶表示素子の改良された駆動方法を提案した。この駆動方法によれば、液晶を低電圧で、かつ、高速に駆動することが可能である。
【０００４】
前記駆動方法は、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ものである。さらに、選択期間は、選択パルスが印加される選択パルス印加期間と該選択パルス印加期間の前後に位置する前選択期間及び後選択期間とからなる。
【０００５】
ところで、カイラルネマティック液晶は印加される電界に対する応答性に温度依存特性を有し、環境温度が異なると表示が不完全になったり、不能になってしまう問題点を有する。この問題点を解決するためには、温度変化に応じて基本クロックを変化させて駆動パルスの波形を全ての駆動期間にわたって相似的に変更することが提案されている（ＳＩＤ９８ＤＩＧＥＳＴ Ｐ.７９４-７９７参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶表示素子が使用される環境温度は、例えば、−２０℃から６０℃といった広範囲を想定する必要があり、このような範囲で温度補償を行うために基本クロックを変化させると、走査の基準となる選択パルス印加期間の変化が大きくなり、走査速度の変化が大きくなりすぎてしまう。
【０００７】
また、環境温度が高くなると、選択パルス印加期間は非常に短くなるため、これに合わせて走査するためには、画像データを極めて高速で信号駆動ＩＣに転送しなくてはならず、これに見合った性能を持つ高性能ドライバを用意する必要があり、ドライバがコストアップしてしまう。
【０００８】
即ち、駆動パルスの全てを相似的に変更するという前述の温度補償対策では、低温域では画面書換え速度の低下、高温域ではドライバのデータ転送速度の高速化が問題となり、これらの問題を両立して解決することが必要とされている。また、高温域で選択パルス印加期間が短くなった場合、電極の抵抗と液晶の容量との関係で選択パルスの波形に歪みが生じ、必要な駆動エネルギーが付与されないという問題点も生じる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、低温域での画面書換え速度の低下、高温域でのドライバのデータ転送速度の高速化という問題点を両立して解決して温度補償を行うことのできる液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、前記目的に加えて、高温域でも選択パルスの波形歪みの影響を抑制でき、必要なエネルギーを与えることのできる液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、本発明に係る駆動方法は、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室温でコレステリック相を示す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において、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を含み、前記選択期間は画像データに応じた選択パルスが印加される選択パルス印加期間を含み、前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を、環境温度に応じて変化させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る液晶表示装置は、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の間に室温でコレステリック相を示す液晶層を挟持してなる液晶表示素子と、該液晶表示素子に前記走査電極及び信号電極からパルス状の駆動電圧を印加する駆動手段とを備え、該駆動手段の印加するパルス状の駆動電圧は、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を含み、前記選択期間は、画像データに応じた選択パルスが印加される選択パルス印加期間を含み、前記駆動手段は、前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を環境温度に応じて変化させることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る駆動方法及び液晶表示装置は、環境温度が変化した場合、選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を変化させて液晶の応答性を是正し、温度補償を行う。選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を変化させることにより、選択パルス印加期間の長さを変化させなくても、温度変化に対する液晶の応答性の変化をある程度補うことができる。従って、選択期間対選択パルス印加期間の比を温度に応じて変化させることにより、使用温度範囲での選択パルス印加期間の変化が小さくなる。
【００１４】
即ち、低温域で選択パルス印加期間の長さをあまり大きくすることなく温度補償を行うことができ、画面書換え速度の低下が防止される。また、高温域でも選択パルス印加期間の長さを小さくしすぎることなく温度補償を行うことができ、ドライバのデータ転送速度にそれほどの高速化が要求されない。
【００１５】
本発明に係る駆動方法及び液晶表示装置にあっては、前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を、予め決められた複数の温度範囲ごとに変化させるようにしてもよく、制御が容易になる。この場合、選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合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が好ましい。走査速度の切り換わりが小さくなる利点を有する。
【００１６】
また、前記選択パルス印加期間の長さが予め決められた閾値より小さくなった場合、選択パルスを一方の極性のみで印加することが好ましい。一方の極性のみで印加すれば、選択パルスの幅が２倍に広がることになり、波形歪みによる影響を抑制し、必要な電圧を確実に印加することができる。
【００１７】
低温領域で選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を小さくすることができる。また、高温領域で選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を大きくすることができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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の間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。
【００２３】
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。
【００２４】
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散乱し、それよりも短い場合には可視光を透過する。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、ネマティック液晶に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ティック液晶が好適である。
【００２７】
カイラル材は、ネマティック液晶に添加された場合にネマティック液晶の分子を捩る作用を有する添加剤である。カイラル材をネマティ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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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及び駆動ＩＣ（ドライバ）１３１，１３２にて構成されている。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は温度センサ１３９から環境温度情報を取得する。なお、駆動ＩＣ１３１，１３２の詳細な構成については後述する。
【００３２】
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。
【００３３】
（駆動原理、図３参照）
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。
【００３４】
図３は走査駆動ＩＣ１３１から各走査電極に出力される駆動波形を示す。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。
【００３５】
リセット期間Ｔｒｓでは±Ｖｒｓ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±Ｖｓｐｒ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±Ｖｄａｔａのパルスが重畳される。±Ｖｄａｔａは画像データに基づいて設定される電圧であり、期間Ｔｓｐでは液晶に実際上±Ｖｓｐ（Ｖｓｐｒ＋Ｖｄａｔａ又はＶｓｐｒ−Ｖｄａｔａ）の電圧が印加されることになる。なお、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±Ｖｒｔの維持パルスが印加される。
【００３６】
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±Ｖｒｓ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、電圧ゼロの前選択期間Ｔｓｚを経て選択パルス印加期間に到るが、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。
【００３７】
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±（Ｖｓｐｒ＋Ｖｄａｔａ）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’で電圧をゼロにすると、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±Ｖｒｔの維持パルスを印加する。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。
【００３８】
表示期間Ｔｉでは、液晶にクロストークパルスが印加されるが、パルス幅が短いため、表示状態には影響を与えない。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。
【００３９】
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±（Ｖｓｐｒ−Ｖｄａｔａ）の選択パルスを印加する。そして、後選択期間Ｔｓｚ’ではプレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶にかかる電圧をゼロにする。こうすることにより、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。
【００４０】
その後、維持期間Ｔｒｔで±Ｖｒｔの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。表示期間Ｔｉでは、プレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶にクロストークパルスが印加されるが、パルス幅が短いため、表示状態には影響を与えない。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。
【００４１】
なお、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。
【００４２】
本発明に係る駆動方法では、選択期間Ｔｓの長さに対する選択パルス印加期間Ｔｓｐの長さの割合を、環境温度に応じて変化させることで温度補償を行い、かつ、低温域での書換え速度の低下及び高温域でのデータ転送速度の高速化という問題点を解決している。以下に、その駆動方法の具体例を説明する。
【００４３】
（駆動例１、図４〜７参照）
この駆動例１では、リセット期間Ｔｒｓ、選択期間Ｔｓ、選択パルス印加期間Ｔｓｐ、維持期間Ｔｒｔの各温度における値を以下の表１に示すように設定している。
【００４４】
【表１】
【００４５】
即ち、リセット期間Ｔｒｓ、選択期間Ｔｓ、維持期間Ｔｒｔの値は、温度が低くなるに従って長くなるように、温度が高くなるに従って短くなるように、設定されている。このような設定は、カイラルネマティック液晶の印加電圧に対する応答速度が、温度が低い場合には遅く、温度が高い場合には速くなることから決まる。
【００４６】
選択パルス印加期間Ｔｓｐの値については、例えば、２５℃の場合、選択期間Ｔｓを０．６ｍｓとすると、Ｔｓｐを０．２ｍｓに設定する。この場合、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝３：１である。この比率は５℃を越えて３５℃以下の領域で一定とする。それゆえ、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、０．６３ｍｓから０．１３ｍｓの間で変化する。４０℃を越えて６０℃以下の領域では、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝１：１に設定する。この場合、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、０．２８ｍｓから０．１４ｍｓの間で変化する。
【００４７】
一方、低温域にあっては、５℃以下から−１０℃を上回る領域では、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝５：１に設定する。この場合、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、０．２８ｍｓから１．９ｍｓの間で変化する。また、−１０℃以下から−２０℃の領域では、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝７：１に設定する。この場合、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、１．３６ｍｓから４．７１ｍｓの間で変化する。
【００４８】
なお、表１において括弧付きで示した各値は境界温度における仮想値であり、境界温度より高温側から境界温度に達するまでの温度領域における各パルスの変化の割合を規定するためのものである。本実施形態では、境界温度に達したときにそれまでとは不連続となる値を採るようにしているが、これに限るものではなく、境界温度に達したときまで連続性のある値を採るようにしてもよい。
【００４９】
前記表１に示した選択パルス印加期間Ｔｓｐの温度に対する変化の特性を図４のグラフに示す。Ｔｓ：Ｔｓｐの比率を所定の温度範囲ごとに変化させ、Ｔｓｐの値を設定すると、−２０℃から６０℃の温度領域において、その値は０．１４ｍｓから４．７１ｍｓの範囲に設定できることになる。
【００５０】
これに対して、Ｔｓ：Ｔｓｐの比率を、例えば、５：１に固定してパルス波形を相似的に変化させる従来例では、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、０．０２８ｍｓから６．６ｍｓになる。この値と比較すると、本駆動例１での選択パルス印加期間の値の変化は約１/７と非常に小さい変化となっている。
【００５１】
次に、各温度における駆動パルスの電圧値Ｖｒｓ、Ｖｓｐｒ、Ｖｒｔ、Ｖｄａｔａの値を以下の表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
前述の如くＴｓ：Ｔｓｐの比率を所定の温度範囲ごとに変化させた場合、選択パルスの電圧Ｖｓｐｒもそれに応じて設定する。Ｖｒｓ、Ｖｒｔ、Ｖｄａｔａの値は温度によって変化させない。
【００５４】
図５にＴｓ：Ｔｓｐの比率を１：１、３：１、５：１、７：１にそれぞれ変化させた場合の選択パルス電圧に対するピーク反射率の特性を示す。Ｔｓ：Ｔｓｐの比率が大きくなるに従って選択パルス電圧を高く設定する必要があり、Ｔｓｐの割合が大きいほうが低い電圧で明状態（プレーナ状態）を選択できる。
【００５５】
具体的には、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝１：１の場合は、Ｖｓｐｒを６Ｖに設定する。Ｖｄａｔａは常時±４．５Ｖに設定されており、明状態を選択するための選択パルスとしては６＋４．５＝１０．５Ｖが印加され、暗状態を選択するための選択パルスとしては６−４．５＝１．５Ｖが印加されることになる。
【００５６】
Ｔｓ：Ｔｓｐ＝３：１の場合はＶｓｐｒを９Ｖに設定し、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝５：１の場合は１１Ｖに設定し、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝７：１の場合は１３Ｖに設定する。
【００５７】
次に、図３に示した駆動パルスを出力する走査駆動ＩＣ１３１の内部回路と電源１４０を図６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。
【００５８】
電源１４０は、電圧±Ｖ１、±Ｖ２、±Ｖ３を出力する。Ｖ１はリセット電圧Ｖｒｓに相当する。Ｖ２は選択電圧Ｖｓｐｒに相当し、中間調を表示するために±Ｖ２1〜±Ｖ２4の４値が設定可能とされている。Ｖ３は維持電圧Ｖｒｔ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±Ｖ２1〜±Ｖ２4のいずれかがドライバ３０４へ供給される。
【００５９】
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。
【００６０】
図７に±Ｖｄａｔａ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／高耐圧２値ドライバ４０５、カウンタ４０６を含む。ドライバ４０５に入力される＋Ｖｃはパルス電圧＋Ｖｄａｔａに相当し、−Ｖｃはパルス電圧−Ｖｄａｔａに相当する。
【００６１】
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。
【００６２】
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／高耐圧２値ドライバ４０５を駆動するための信号が出力される。
【００６３】
（駆動例２）
この駆動例２は、図３に示した駆動原理に基づいて液晶を駆動するもので、基本的には前記駆動例１と同様であり、選択期間Ｔｓに対する選択パルス印加期間Ｔｓｐの割合を変化させる温度を、環境温度上昇時と環境温度下降時とで異ならせた点を特徴とする。
【００６４】
図８に、本駆動例２における選択パルス印加期間Ｔｓｐの環境温度の変化に応じた値を示す。Ｔｓｐの値は、環境温度上昇時と環境温度下降時とで部分的に異なっている。図８において、実線が環境温度下降時の値を示し、点線が環境温度上昇時の値を示す。
【００６５】
即ち、環境温度上昇時では、−１０℃、５℃、４０℃でＴｓ：Ｔｓｐの比率を変化させ、Ｔｓｐの値をステップ的に変更している。環境温度下降時では、３５℃、０℃、−１５℃、でＴｓ：Ｔｓｐの比率を変化させ、Ｔｓｐの値をステップ的に変更している。
【００６６】
このように、Ｔｓ：Ｔｓｐの比率を変化させる温度を環境温度上昇時と環境温度下降時とで異ならせることで、温度範囲の切り換わり点付近の温度で使用される場合に走査速度が切り換わりが小さくなる。
【００６７】
（駆動例３）
この駆動例３は、図３に示した駆動原理に基づいて液晶を駆動するもので、基本的には前記駆動例１と同様であり、選択パルス印加期間Ｔｓｐが予め決められた閾値より小さくなった場合、選択パルスを一方の極性のみで印加することを特徴とする。
【００６８】
例えば、選択パルス印加期間Ｔｓｐが０．３ｍｓを閾値とし、Ｔｓｐがそれ以上であれば両極性のパルスを印加するが、それを下回る場合は一方の極性のみのパルスを印加する。図９（Ａ）は２０℃のとき選択パルス印加期間Ｔｓｐを０．３ｍｓに設定した場合の駆動波形を示す。ここで選択パルスは±Ｖｓｐの両極性で印加される。図９（Ｂ）は６０℃のとき選択パルス印加期間Ｔｓｐを０．１４ｍｓに設定した場合の駆動波形を示す。ここで選択パルスは＋Ｖｓｐの一方の極性のみで印加される。
【００６９】
本駆動例３においては、選択パルスの最小幅は０．１４ｍｓとなり、選択パルスの幅が小さすぎて波形の歪みによる影響が大きくなりすぎて必要とされる電圧が十分に印加されなくなるといった不具合を未然に防止でき、波形の歪みによる影響が緩和される。
【００７０】
（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。
【００７１】
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１，２，３ではＴｓ：Ｔｓｐの比率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】駆動例１において、温度変化に対応する選択パルス印加期間を示すグラフ。
【図５】駆動例１において、選択パルス電圧の変化に応じた液晶のピーク反射率を示すグラフ。
【図６】走査駆動ＩＣの回路構成を示すブロック図。
【図７】信号駆動ＩＣの回路構成を示すブロック図。
【図８】駆動例２において、温度変化に対応する選択パルス印加期間を示すグラフ。
【図９】駆動例３において、駆動パルスの波形を示すチャート図。
【符号の説明】
１００…液晶表示素子
１１３，１１４…電極
１１６…カイラルネマティック液晶
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
【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、カイラルネマティック液晶）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】
このような問題点に鑑みて、本出願人は、特願２０００−３９５２１として、この種の液晶表示素子の改良された駆動方法を提案した。この駆動方法によれば、液晶を低電圧で、かつ、高速に駆動することが可能である。
【０００４】
前記駆動方法は、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ものである。さらに、選択期間は、選択パルスが印加される選択パルス印加期間と該選択パルス印加期間の前後に位置する前選択期間及び後選択期間とからなる。
【０００５】
ところで、カイラルネマティック液晶は印加される電界に対する応答性に温度依存特性を有し、環境温度が異なると表示が不完全になったり、不能になってしまう問題点を有する。この問題点を解決するためには、温度変化に応じて基本クロックを変化させて駆動パルスの波形を全ての駆動期間にわたって相似的に変更することが提案されている（ＳＩＤ９８ＤＩＧＥＳＴ Ｐ.７９４-７９７参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶表示素子が使用される環境温度は、例えば、−２０℃から６０℃といった広範囲を想定する必要があり、このような範囲で温度補償を行うために基本クロックを変化させると、走査の基準となる選択パルス印加期間の変化が大きくなり、走査速度の変化が大きくなりすぎてしまう。
【０００７】
また、環境温度が高くなると、選択パルス印加期間は非常に短くなるため、これに合わせて走査するためには、画像データを極めて高速で信号駆動ＩＣに転送しなくてはならず、これに見合った性能を持つ高性能ドライバを用意する必要があり、ドライバがコストアップしてしまう。
【０００８】
即ち、駆動パルスの全てを相似的に変更するという前述の温度補償対策では、低温域では画面書換え速度の低下、高温域ではドライバのデータ転送速度の高速化が問題となり、これらの問題を両立して解決することが必要とされている。また、高温域で選択パルス印加期間が短くなった場合、電極の抵抗と液晶の容量との関係で選択パルスの波形に歪みが生じ、必要な駆動エネルギーが付与されないという問題点も生じる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、低温域での画面書換え速度の低下、高温域でのドライバのデータ転送速度の高速化という問題点を両立して解決して温度補償を行うことのできる液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、前記目的に加えて、高温域でも選択パルスの波形歪みの影響を抑制でき、必要なエネルギーを与えることのできる液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、本発明に係る駆動方法は、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室温でコレステリック相を示す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において、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を含み、前記選択期間は画像データに応じた選択パルスが印加される選択パルス印加期間を含み、前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を、環境温度に応じて変化させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る液晶表示装置は、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の間に室温でコレステリック相を示す液晶層を挟持してなる液晶表示素子と、該液晶表示素子に前記走査電極及び信号電極からパルス状の駆動電圧を印加する駆動手段とを備え、該駆動手段の印加するパルス状の駆動電圧は、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を含み、前記選択期間は、画像データに応じた選択パルスが印加される選択パルス印加期間を含み、前記駆動手段は、前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を環境温度に応じて変化させることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る駆動方法及び液晶表示装置は、環境温度が変化した場合、選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を変化させて液晶の応答性を是正し、温度補償を行う。選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を変化させることにより、選択パルス印加期間の長さを変化させなくても、温度変化に対する液晶の応答性の変化をある程度補うことができる。従って、選択期間対選択パルス印加期間の比を温度に応じて変化させることにより、使用温度範囲での選択パルス印加期間の変化が小さくなる。
【００１４】
即ち、低温域で選択パルス印加期間の長さをあまり大きくすることなく温度補償を行うことができ、画面書換え速度の低下が防止される。また、高温域でも選択パルス印加期間の長さを小さくしすぎることなく温度補償を行うことができ、ドライバのデータ転送速度にそれほどの高速化が要求されない。
【００１５】
本発明に係る駆動方法及び液晶表示装置にあっては、前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を、予め決められた複数の温度範囲ごとに変化させるようにしてもよく、制御が容易になる。この場合、選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合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が好ましい。走査速度の切り換わりが小さくなる利点を有する。
【００１６】
また、前記選択パルス印加期間の長さが予め決められた閾値より小さくなった場合、選択パルスを一方の極性のみで印加することが好ましい。一方の極性のみで印加すれば、選択パルスの幅が２倍に広がることになり、波形歪みによる影響を抑制し、必要な電圧を確実に印加することができる。
【００１７】
低温領域で選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を小さくすることができる。また、高温領域で選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を大きくすることができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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の間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。
【００２３】
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。
【００２４】
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散乱し、それよりも短い場合には可視光を透過する。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、ネマティック液晶に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ティック液晶が好適である。
【００２７】
カイラル材は、ネマティック液晶に添加された場合にネマティック液晶の分子を捩る作用を有する添加剤である。カイラル材をネマティ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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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及び駆動ＩＣ（ドライバ）１３１，１３２にて構成されている。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は温度センサ１３９から環境温度情報を取得する。なお、駆動ＩＣ１３１，１３２の詳細な構成については後述する。
【００３２】
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。
【００３３】
（駆動原理、図３参照）
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。
【００３４】
図３は走査駆動ＩＣ１３１から各走査電極に出力される駆動波形を示す。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。
【００３５】
リセット期間Ｔｒｓでは±Ｖｒｓ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±Ｖｓｐｒ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±Ｖｄａｔａのパルスが重畳される。±Ｖｄａｔａは画像データに基づいて設定される電圧であり、期間Ｔｓｐでは液晶に実際上±Ｖｓｐ（Ｖｓｐｒ＋Ｖｄａｔａ又はＶｓｐｒ−Ｖｄａｔａ）の電圧が印加されることになる。なお、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±Ｖｒｔの維持パルスが印加される。
【００３６】
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±Ｖｒｓ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、電圧ゼロの前選択期間Ｔｓｚを経て選択パルス印加期間に到るが、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。
【００３７】
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±（Ｖｓｐｒ＋Ｖｄａｔａ）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’で電圧をゼロにすると、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±Ｖｒｔの維持パルスを印加する。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。
【００３８】
表示期間Ｔｉでは、液晶にクロストークパルスが印加されるが、パルス幅が短いため、表示状態には影響を与えない。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。
【００３９】
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±（Ｖｓｐｒ−Ｖｄａｔａ）の選択パルスを印加する。そして、後選択期間Ｔｓｚ’ではプレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶にかかる電圧をゼロにする。こうすることにより、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。
【００４０】
その後、維持期間Ｔｒｔで±Ｖｒｔの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。表示期間Ｔｉでは、プレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶にクロストークパルスが印加されるが、パルス幅が短いため、表示状態には影響を与えない。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。
【００４１】
なお、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。
【００４２】
本発明に係る駆動方法では、選択期間Ｔｓの長さに対する選択パルス印加期間Ｔｓｐの長さの割合を、環境温度に応じて変化させることで温度補償を行い、かつ、低温域での書換え速度の低下及び高温域でのデータ転送速度の高速化という問題点を解決している。以下に、その駆動方法の具体例を説明する。
【００４３】
（駆動例１、図４〜７参照）
この駆動例１では、リセット期間Ｔｒｓ、選択期間Ｔｓ、選択パルス印加期間Ｔｓｐ、維持期間Ｔｒｔの各温度における値を以下の表１に示すように設定している。
【００４４】
【表１】
即ち、リセット期間Ｔｒｓ、選択期間Ｔｓ、維持期間Ｔｒｔの値は、温度が低くなるに従って長くなるように、温度が高くなるに従って短くなるように、設定されている。このような設定は、カイラルネマティック液晶の印加電圧に対する応答速度が、温度が低い場合には遅く、温度が高い場合には速くなることから決まる。
【００４６】
選択パルス印加期間Ｔｓｐの値については、例えば、２５℃の場合、選択期間Ｔｓを０．６ｍｓとすると、Ｔｓｐを０．２ｍｓに設定する。この場合、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝３：１である。この比率は５℃を越えて３５℃以下の領域で一定とする。それゆえ、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、０．６３ｍｓから０．１３ｍｓの間で変化する。４０℃を越えて６０℃以下の領域では、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝１：１に設定する。この場合、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、０．２８ｍｓから０．１４ｍｓの間で変化する。
【００４７】
一方、低温域にあっては、５℃以下から−１０℃を上回る領域では、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝５：１に設定する。この場合、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、０．２８ｍｓから１．９ｍｓの間で変化する。また、−１０℃以下から−２０℃の領域では、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝７：１に設定する。この場合、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、１．３６ｍｓから４．７１ｍｓの間で変化する。
【００４８】
なお、表１において括弧付きで示した各値は境界温度における仮想値であり、境界温度より高温側から境界温度に達するまでの温度領域における各パルスの変化の割合を規定するためのものである。本実施形態では、境界温度に達したときにそれまでとは不連続となる値を採るようにしているが、これに限るものではなく、境界温度に達したときまで連続性のある値を採るようにしてもよい。
【００４９】
前記表１に示した選択パルス印加期間Ｔｓｐの温度に対する変化の特性を図４のグラフに示す。Ｔｓ：Ｔｓｐの比率を所定の温度範囲ごとに変化させ、Ｔｓｐの値を設定すると、−２０℃から６０℃の温度領域において、その値は０．１４ｍｓから４．７１ｍｓの範囲に設定できることになる。
【００５０】
これに対して、Ｔｓ：Ｔｓｐの比率を、例えば、５：１に固定してパルス波形を相似的に変化させる従来例では、選択パルス印加期間Ｔｓｐの値は、０．０２８ｍｓから６．６ｍｓになる。この値と比較すると、本駆動例１での選択パルス印加期間の値の変化は約１/７と非常に小さい変化となっている。
【００５１】
次に、各温度における駆動パルスの電圧値Ｖｒｓ、Ｖｓｐｒ、Ｖｒｔ、Ｖｄａｔａの値を以下の表２に示す。
【００５２】
【表２】
前述の如くＴｓ：Ｔｓｐの比率を所定の温度範囲ごとに変化させた場合、選択パルスの電圧Ｖｓｐｒもそれに応じて設定する。Ｖｒｓ、Ｖｒｔ、Ｖｄａｔａの値は温度によって変化させない。
【００５４】
図５にＴｓ：Ｔｓｐの比率を１：１、３：１、５：１、７：１にそれぞれ変化させた場合の選択パルス電圧に対するピーク反射率の特性を示す。Ｔｓ：Ｔｓｐの比率が大きくなるに従って選択パルス電圧を高く設定する必要があり、Ｔｓｐの割合が大きいほうが低い電圧で明状態（プレーナ状態）を選択できる。
【００５５】
具体的には、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝１：１の場合は、Ｖｓｐｒを６Ｖに設定する。Ｖｄａｔａは常時±４．５Ｖに設定されており、明状態を選択するための選択パルスとしては６＋４．５＝１０．５Ｖが印加され、暗状態を選択するための選択パルスとしては６−４．５＝１．５Ｖが印加されることになる。
【００５６】
Ｔｓ：Ｔｓｐ＝３：１の場合はＶｓｐｒを９Ｖに設定し、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝５：１の場合は１１Ｖに設定し、Ｔｓ：Ｔｓｐ＝７：１の場合は１３Ｖに設定する。
【００５７】
次に、図３に示した駆動パルスを出力する走査駆動ＩＣ１３１の内部回路と電源１４０を図６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。
【００５８】
電源１４０は、電圧±Ｖ１、±Ｖ２、±Ｖ３を出力する。Ｖ１はリセット電圧Ｖｒｓに相当する。Ｖ２は選択電圧Ｖｓｐｒに相当し、中間調を表示するために±Ｖ２1〜±Ｖ２4の４値が設定可能とされている。Ｖ３は維持電圧Ｖｒｔ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±Ｖ２1〜±Ｖ２4のいずれかがドライバ３０４へ供給される。
【００５９】
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。
【００６０】
図７に±Ｖｄａｔａ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／高耐圧２値ドライバ４０５、カウンタ４０６を含む。ドライバ４０５に入力される＋Ｖｃはパルス電圧＋Ｖｄａｔａに相当し、−Ｖｃはパルス電圧−Ｖｄａｔａに相当する。
【００６１】
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。
【００６２】
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／高耐圧２値ドライバ４０５を駆動するための信号が出力される。
【００６３】
（駆動例２）
この駆動例２は、図３に示した駆動原理に基づいて液晶を駆動するもので、基本的には前記駆動例１と同様であり、選択期間Ｔｓに対する選択パルス印加期間Ｔｓｐの割合を変化させる温度を、環境温度上昇時と環境温度下降時とで異ならせた点を特徴とする。
【００６４】
図８に、本駆動例２における選択パルス印加期間Ｔｓｐの環境温度の変化に応じた値を示す。Ｔｓｐの値は、環境温度上昇時と環境温度下降時とで部分的に異なっている。図８において、実線が環境温度下降時の値を示し、点線が環境温度上昇時の値を示す。
【００６５】
即ち、環境温度上昇時では、−１０℃、５℃、４０℃でＴｓ：Ｔｓｐの比率を変化させ、Ｔｓｐの値をステップ的に変更している。環境温度下降時では、３５℃、０℃、−１５℃、でＴｓ：Ｔｓｐの比率を変化させ、Ｔｓｐの値をステップ的に変更している。
【００６６】
このように、Ｔｓ：Ｔｓｐの比率を変化させる温度を環境温度上昇時と環境温度下降時とで異ならせることで、温度範囲の切り換わり点付近の温度で使用される場合に走査速度が切り換わりが小さくなる。
【００６７】
（駆動例３）
この駆動例３は、図３に示した駆動原理に基づいて液晶を駆動するもので、基本的には前記駆動例１と同様であり、選択パルス印加期間Ｔｓｐが予め決められた閾値より小さくなった場合、選択パルスを一方の極性のみで印加することを特徴とする。
【００６８】
例えば、選択パルス印加期間Ｔｓｐが０．３ｍｓを閾値とし、Ｔｓｐがそれ以上であれば両極性のパルスを印加するが、それを下回る場合は一方の極性のみのパルスを印加する。図９（Ａ）は２０℃のとき選択パルス印加期間Ｔｓｐを０．３ｍｓに設定した場合の駆動波形を示す。ここで選択パルスは±Ｖｓｐの両極性で印加される。図９（Ｂ）は６０℃のとき選択パルス印加期間Ｔｓｐを０．１４ｍｓに設定した場合の駆動波形を示す。ここで選択パルスは＋Ｖｓｐの一方の極性のみで印加される。
【００６９】
本駆動例３においては、選択パルスの最小幅は０．１４ｍｓとなり、選択パルスの幅が小さすぎて波形の歪みによる影響が大きくなりすぎて必要とされる電圧が十分に印加されなくなるといった不具合を未然に防止でき、波形の歪みによる影響が緩和される。
【００７０】
（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。
【００７１】
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１，２，３ではＴｓ：Ｔｓｐの比率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】駆動例１において、温度変化に対応する選択パルス印加期間を示すグラフ。
【図５】駆動例１において、選択パルス電圧の変化に応じた液晶のピーク反射率を示すグラフ。
【図６】走査駆動ＩＣの回路構成を示すブロック図。
【図７】信号駆動ＩＣの回路構成を示すブロック図。
【図８】駆動例２において、温度変化に対応する選択パルス印加期間を示すグラフ。
【図９】駆動例３において、駆動パルスの波形を示すチャート図。
【符号の説明】
１００…液晶表示素子
１１３，１１４…電極
１１６…カイラルネマティック液晶
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
Claims (9)
- 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室温でコレステリック相を示す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において、
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を含み、
前記選択期間は、画像データに応じた選択パルスが印加される選択パルス印加期間を含み、
前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を、環境温度に応じて変化させること、
を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。 - 前記選択期間は、前記選択パルス印加期間の前後にそれぞれ位置する前選択期間及び後選択期間とを有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を、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１又は請求項２記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を変化させる温度を、環境温度上昇時と環境温度下降時とで異なら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。
- 前記選択パルス印加期間の長さが予め決められた閾値より小さくなった場合、選択パルスを一方の極性のみで印加す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。
- 低環境温度領域で選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を小さくすることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５記載の液晶表示素子の駆動方法。
- 高環境温度領域で選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を大きくすることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の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の間に室温でコレステリック相を示す液晶層を挟持してなる液晶表示素子と、該液晶表示素子に前記走査電極及び信号電極からパルス状の駆動電圧を印加する駆動手段とを備え、
前記駆動手段から印加されるパルス状の駆動電圧は、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を含み、
前記選択期間は、画像データに応じた選択パルスが印加される選択パルス印加期間を含み、
前記駆動手段は、前記選択期間の長さに対する選択パルス印加期間の長さの割合を環境温度に応じて変化させること、
を特徴とする液晶表示装置。 - 前記選択期間は、前記選択パルス印加期間の前後にそれぞれ位置する前選択期間及び後選択期間とを有することを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
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