JP2004347914A - 液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子或いは該素子を含む液晶表示装置を、コントラスト及びγ曲線を適切なものとし、良好な表示を行わせる。
【解決手段】リセット期間、選択期間及び維持期間を含む電圧パルス群を液晶に印加して描画を行い、該描画においては、リセット期間終了から維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕と液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの時間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃを０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たすように設定する。
【選択図】 図１

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に関し、さらに液晶表示素子の駆動条件を決定する方法にも関係している。
【０００２】
【従来の技術】
近年、室温においてコレステリック相を示す液晶（代表的には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、電圧無印加状態でも表示を維持できるメモリー性を有し、それだけ電力消費が少なく、また、安価に製作できることから種々研究、開発されている。
【０００３】
さらに、この種の液晶表示素子の高速駆動方法として、素子に含まれる液晶に、これをホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、該液晶の所望最終状態を決定する選択期間及び該液晶を選択された状態に確立するための維持期間を含む波形の駆動電圧、換言すればかかる期間を含む電圧パルス群を印加する３ステージ駆動方法が提案されている。
【０００４】
例えば、米国特許第５，７４８，２７７号明細書や、米国特許第６，１５４，１９０号明細書及び特表２０００−５１４９３２号公報は、液晶にプレパレーション電圧、セレクション電圧及びエボリューション電圧を順次印加して画像表示を行う駆動方法を開示している。米国特許第６，１５４，１９０号明細書は、さらに、セレクション電圧を印加する前後にポストプレパレーションフェーズとアフターセレクションフェーズを設けることを開示している。
【特許文献１】米国特許第５，７４８，２７７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１５４，１９０号明細書
【特許文献２】特表２０００−５１４９３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる３ステージ駆動方法は、液晶のホメオトロピック状態から螺旋構造状態への遷移を利用した駆動方法であるが、液晶のかかる状態変化に要する期間（Ｔｌｃ）は液晶物性の影響を大きく受ける。一方、液晶の最終状態を決定するパルスの印加は前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間（Ｔｓ）において所定のタイミングで（代表的には該時間（Ｔｓ）の経過の途中の中央部の所定期間に）なされる。
【０００６】
従って、期間（Ｔｌｃ）に対して時間（Ｔｓ）を適切に設定しなければ液晶のホメオトロピック状態から螺旋構造状態への遷移を適切なタイミングで利用して液晶の最終状態を決定するパルスを印加できなくなり、その結果、表示におけるコントラストが低下したり、該パルスの電圧値と最終的に得られる液晶表示素子のピーク反射率の関係を示す曲線が適切なものとならず、良好な表示ができなくなる。
【０００７】
ここで、液晶の最終状態を決定するパルスの電圧値と最終的に得られる液晶表示素子のピーク反射率の関係を示す曲線とは、本発明者らにおいてγ曲線と称しているもので、後ほど図２０を参照して説明するように、該パルスの電圧値を横軸にとり、該パルス電圧値に対する液晶表示素子のピーク選択反射波長における反射率を縦軸にとった座標で表される曲線である。
【０００８】
本発明者の研究によれば、このγ曲線が寝すぎると、過度の範囲にわたらない印加電圧によっては液晶の十分なプレーナ状態（表示素子の十分な反射状態）や十分なフォーカルコニック状態（表示素子の十分な透明状態）が得難くなり、ひいては良好なコントラストが得難くなる。また、γ曲線が立ちすぎると、環境変動（主として環境温度変化）や液晶表示素子の経時変化に対応し難くなり、良好な表示が困難になる。よって、γ曲線はこのような問題発生を抑制できる適切なものでなければならない。
【０００９】
そこで本発明は、メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子の駆動方法であって、コントラスト及びγ曲線を適切なものとし、良好な表示を行える液晶表示素子の駆動方法を提供することを課題とする。
【００１０】
また本発明、メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子を有する液晶表示装置であって、該液晶表示素子の表示コントラスト及びγ曲線が適切で、良好な表示を行える液晶表示装置を提供することを課題とする。
【００１１】
また、本発明は、メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子に良好な表示を行わせるための該素子の駆動条件を決定する方法を提供することも課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題の解決を目指し研究を重ねた結果、メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子を既述の３ステージ駆動法で駆動する場合、リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ（ミリ秒）〕と液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ（ミリ秒）〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃが０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の条件を満たすならば、コントラスト及びγ曲線を適切なものとし、良好な表示が可能となることを知見した。
【００１３】
本発明はかかる知見に基づき次の液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置を提供する。また、本発明は、さらに、以下に記す液晶表示素子の駆動条件決定方法も提供する。
【００１４】
（１）液晶表示素子の駆動方法
メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子の駆動方法であり、
該液晶表示素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列（液晶分子の配列）を選択するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む波形の駆動電圧（電圧パルス群）を該液晶に印加して描画を行い、該描画においては、前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕と該液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃにつき０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満足させる液晶表示素子の駆動方法。
【００１５】
（２）液晶表示装置
メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子と、該液晶表示素子の駆動回路とを備えており、
該駆動回路は、該液晶表示素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列（液晶分子の配列）を選択するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む波形の駆動電圧（電圧パルス群）を該液晶に印加して描画を行い、該描画においては、前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕と該液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃにつき０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満た液晶表示装置。
【００１６】
（３）液晶表示素子の駆動条件決定方法
メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子であって該素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列を選択するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む波形の駆動電圧（電圧パルス群）を該液晶に印加して描画を行う液晶表示素子の駆動条件決定方法であり、
前記液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕を測定する工程と、
該測定した期間Ｔｌｃに対して０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たすように前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕を決定する工程と、
を含む液晶表示素子の駆動条件決定方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（液晶表示素子の駆動方法）
本発明の実施形態に係る液晶表示素子の駆動方法はメモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子の駆動方法である。
【００１８】
この液晶表示素子は、基本的には、素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列を選択する選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む波形の駆動電圧（電圧パルス群）を印加して描画（画像表示）を行う。
【００１９】
そして、該描画においては、前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ（ミリ秒）〕と該液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ（ミリ秒）〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃについて０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満足させる。
【００２０】
このように比率Ｔｓ／Ｔｌｃが０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たすことで、液晶表示素子の表示におけるコントラスト及びγ曲線を適切なものにでき、それだけコントラスト良好に、また、環境変動（主として環境温度）及び素子の経時変化の影響が抑制された状態で良好な画像表示が可能である。
比率Ｔｓ／Ｔｌｃは、０．５≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦０．９の関係式（２）を満たすことがより好ましい。この関係式（２）が満たされることで、液晶表示素子のコントラスト及びγ曲線は一層確実に適切なものとなる。
【００２１】
かかる液晶表示素子の駆動においては、前記選択期間において液晶をプレーナ状態にするパルス電圧を印加することで、該電圧を印加された液晶は選択反射状態におかれ、液晶をフォーカルコニック状態にするパルス電圧を印加することで、該電圧を印加された液晶は透明状態におかれる。また、前記選択期間において前記液晶に印加するパルスの幅及び電圧値のうち少なくとも一方を変調することで、選択反射状態と透明状態の中間の中間調表示も可能である。
【００２２】
液晶はその温度により前記のホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの時間Ｔｌｃが変動する。そこで、液晶表示素子又は該素子近傍の温度に応じて前記時間Ｔｓを変化させることで前記Ｔｓ／Ｔｌｃが前記関係式（１）を満たすように調整してもよい。
【００２３】
前記液晶に印加する電圧の極性は、消費電力を低減するためにフレーム毎に反転させてもよい。前記液晶に印加する電圧を交流電圧とする場合は液晶の劣化を抑制するうえで有利である。
【００２４】
（液晶表示装置）
本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子と、該液晶表示素子の駆動回路とを備えている。
【００２５】
該駆動回路は、基本的には、該液晶表示素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列を選択するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む波形の駆動電圧（電圧パルス群）を該液晶に印加して描画（画像表示）を行う。
【００２６】
該駆動回路は、前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕と該液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃにつき、０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たす。
【００２７】
この液晶表示装置においても、０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）が満たされることで、液晶表示素子の表示におけるコントラスト及びγ曲線を適切なものにでき、それだけ液晶表示装置全体としてコントラスト良好に、また、環境変動（主として環境温度）及び素子の経時変化の影響が抑制された状態で良好な画像表示を行える。
【００２８】
この液晶表示装置においても、比率Ｔｓ／Ｔｌｃは、０．５≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦０．９の関係式（２）を満たすことがより好ましい。この関係式（２）が満たされることで、液晶表示素子のコントラスト及びγ曲線は一層確実に適切なものとなり、液晶表示装置は一層確実に良好な画像表示を行える。
【００２９】
かかる液晶表示装置においても、その駆動回路は、液晶をプレーナ状態（選択反射状態）又はフォーカルコニック状態（透明状態）にすることができる。該駆動回路は、前記選択期間において前記液晶に印加するパルスの幅及び電圧値のうち少なくとも一方を変調することで中間調表示も可能とするものでもよい。
【００３０】
この液晶表示装置においても、液晶の温度変化による物性変動に対応するため、温度検出器をさらに設け、前記駆動回路は該温度検出器からの温度情報に基づき、該温度における前記期間Ｔｌｃに対して前記式（１）が満たされるように前記時間Ｔｓを変化させるものとしてもよい。
【００３１】
また、電力消費低減のため、駆動回路は前記液晶に印加する電圧の極性をフレーム毎に反転させるものでもよい。駆動回路は前記液晶に印加する電圧として交流電圧を印加するものでもよく、この場合は液晶の劣化をそれだけ抑制できる。
【００３２】
（液晶表示素子の駆動条件決定方法）
本発明の実施形態に係る液晶表示素子の駆動条件決定方法は、メモリ性を有し、コレステリック液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子であって該素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列を選択するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む波形の駆動電圧（電圧パルス群）を該液晶に印加して描画を行う液晶表示素子の駆動条件決定方法である。
【００３３】
該駆動条件決定方法は、基本的に、
前記液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕を測定する工程と、
該測定した期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕に対して０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たすように前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕を決定する工程と、
を含んでいる。
【００３４】
前記期間Ｔｌｃは例えばつぎのようにして決定すればよい。すなわち、
前記液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするに十分なリセットパルスを印加し、該リセットパルス印加終了から時間Ｔｉｎｔ〔ｍｓ（ミリ秒）〕経過後に維持パルスを印加する工程と、該維持パルス印加終了後に前記液晶表示素子のピーク選択反射波長における反射率を測定する工程とを前記時間Ｔｉｎｔ（ｍｓ）を異ならせて、さらに異ならせた該各時間Ｔｉｎｔ（ｍｓ）に対して前記維持パルスを異ならせて複数回繰り返し実行するデータ取得工程と、
前記データ取得工程で得られた、前記各時間Ｔｉｎｔ（ｍｓ）ごとの、前記維持パルスの電圧値に対する前記液晶表示素子のピーク選択反射波長における反射率の変化を表す特性曲線を作成する特性曲線作成工程と、
前記特性曲線作成工程で得られる特性曲線群のうちの複数の特性曲線の実質上一致をもたらす前記時間Ｔｉｎｔ（ｍｓ）のうち最も短い時間を前記期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕と定める工程と、
を経て決定する例を挙げることができる。
【００３５】
前記データ取得工程で印加する前記維持パルスの電圧値としては、代表例として、前記選択期間に液晶の所望最終状態を選択するための選択パルスが印加されたとすれば該選択パルスに基づく選択状態を確立するに十分な大きさのものを挙げることができる。
【００３６】
以上説明した液晶表示素子駆動方法、液晶表示装置及び駆動条件決定方法における液晶表示素子は、液晶にパルス電圧を印加するための、液晶層を介して対向する複数の走査電極と複数の信号電極とを含むことができる。また、その場合、単純マトリクス駆動方式で該液晶表示素子を駆動してもよい。
【００３７】
液晶表示素子の単純マトリクス駆動方式の代表例として、単純マトリクス駆動のための複数の走査電極及び複数の信号電極に液晶駆動電圧を印加するに際し、各走査電極に所定の時間差をおいて順次選択信号電圧を印加して各走査電極を順次選択状態にする一方、該複数の信号電極のそれぞれに書換え信号電圧を印加し、該書換え信号電圧の印加は、前記選択状態とされた走査電極毎に、該走査電極への前記選択信号電圧の印加に同期して該走査電極に対応する信号電圧を印加することで行う方法を挙げることができる。液晶表示装置においては、前記駆動回路をかかる単純マトリクス駆動を可能とする回路とすればよい。
【００３８】
そして、かかる単純マトリクス駆動方式を採用する場合、例えば、走査電極に印加する選択信号電圧を、液晶表示素子に含まれる液晶をホメオトロピック状態にリセットするためのリセットパルスを印加するリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列を選択する選択パルスを印加するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持パルスを印加する維持期間を含む波形の信号電圧とする場合を挙げることができる。書換え信号電圧については、例えば交番波形のパルス電圧とすることができる。
【００３９】
かかる単純マトリクス駆動においては、該選択信号電圧と書換え信号電圧とにより、液晶表示素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列を選択するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む電圧パルス群が形成される。
【００４０】
いずれにしても、前記信号電極に印加するパルス電圧の絶対値は所謂クロストークを生じさせる閾値より小さく設定することが望ましい。
【００４１】
前記液晶表示素子に含まれる液晶としては、液晶の選択反射能を利用して表示を行える、室温でコレステリック相を示す液晶を採用すればよいが、特に、ネマチック液晶に対してコレステリツク液晶相を示すに十分な量のカイラル材を添加してなるカイラルネマチック液晶が好適である。カイラルネマチック液晶は、電圧無印加状態でも、選択された表示状態を長期にわたり保てるメモリ性を発揮する好適な液晶である。
【００４２】
いずれにしても、液晶表示素子はモノカラー表示を行うものでも、フルカラー表示を行うものでも構わない。
【００４３】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（液晶表示素子、図１参照）
まず、液晶表示装置の１例Ａ（図２参照）の一部を構成する液晶表示素子について説明する。図１は単純マトリクス駆動方式により駆動する単層型の反射型液晶表示素子の１例の概略構成を示している。
【００４４】
この液晶表示素子１００は、光吸収層１２１と、選択反射状態と透明状態の切換えにより表示を行う液晶表示層１１１を含んでいる。表示層１１１は透明電極１１３を内面に形成した画像観察側の透明基板１１２と、透明電極１１４を内面に形成した反対側の透明基板１１２を含んでいるとともに、該一対の基板間に配置された樹脂製柱状構造物１１５、液晶１１６及びスペーサ１１７を含んでいる。光吸収層１２１は該反対側基板の外面（裏面）に形成されている。
【００４５】
樹脂製柱状構造物１１５は両基板間の所定間隙の保持にも寄与するが、主として両基板を結合するものであり、スペーサ１１７は両基板間隙、従って液晶１１６の厚みを決定している。
透明電極１１３、１１４上には必要に応じて絶縁膜１１８、配向膜１１９を設けてもよい。両基板１１２の周縁部（表示領域外）には液晶１１６を封止するためのシール材１２０が設けられている。
【００４６】
本例では、電極１１３が走査電極であり、電極１１４が信号電極である。これら電極１１３、１１４はそれぞれ後述する走査駆動ＩＣ１３１、信号駆動ＩＣ１３２（図２参照）に接続されており、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の状態が可視光を透過する透明状態（フォーカルコニック状態）と特定波長の可視光を選択的に反射する選択反射状態（プレーナ状態）との間で切り換えられる。印加電圧によっては透明状態と選択反射状態の混在した中間調表示も可能である。
【００４７】
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。これら電極のそれぞれに所定の順序で所定の電圧を印加することで、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なされる。これをマトリクス駆動と称し、平面から見て電極１１３、１１４が交差する各部分が画素を構成する。このようなマトリクス駆動を行うことにより、この液晶表示素子は、液晶１１６の選択反射により視認される色と、光吸収層１２１による黒色とによるモノクロ画像の表示を行える。
【００４８】
液晶１１６としては、室温でコレステリック相を示すコレステリック液晶が採用される。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。
【００４９】
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じ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、所定の捩じ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が得られる。
【００５０】
前記液晶表示層１１１は必ずしもかかる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次元網目構造の中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。
【００５１】
光吸収層１２１は液晶が透明状態とされたとき黒色表示を行うものであるが、該黒色表示用の層１２１に代えて他の色の表示を行う層を採用してもよい。例えば、黄色の選択反射を行う液晶を用いた液晶表示層に対して青色表示層を設ける例を挙げることができ、この場合、青色と白っぽい色によるモノカラー表示を行える。また、例えば、選択反射ピークが広い波長範囲にわたって存在する液晶を用いた液晶表示層に対して光吸収層或いは例えば青色表示層を設けると，白黒或いは白青のモノクロ表示が可能となる。
【００５２】
前記基板１１２としてはガラス基板、ポリカーボネート等からなる樹脂フィルム基板等を採用できる。前記両基板１１２はいずれも透明基板としたが、少なくとも一方の基板、特に画像観察側基板が透明であれば、反対側基板は透明でなくてもよい。該反対側基板が黒色或いは他の所定の色の表示を行えるものであれば、光吸収層１２１等の基板外面上の層はなくてもよい。
【００５３】
前記絶縁性膜１１８としては、酸化シリコン等の無機材料膜、ポリイミド樹脂等の有機材料膜を例示できる。絶縁性膜１１８には色素を添加してもよい。
前記配向膜１１９としては、ポリイミド樹脂等の有機材料膜、酸化アルミニゥム等の無機材料膜を例示できる。配向膜には必要に応じラビング処理を施してもよい。絶縁性膜と配向膜は互いに兼用可能である。
前記透明電極１１３、１１４には、例えば、ＩＴＯ（インジゥム錫酸化物）等の透明導電膜を用いることができる。
【００５４】
また、液晶表示装置Ａでは、一つの液晶表示層１１１を有するだけであるが、液晶表示装置は液晶表示層を１層だけでなく、２層以上含んでいてもよい。例えば、青色の選択反射を行う表示層と黄色の選択反射を行う表示層とを積層し両者を同時に駆動可能として白黒表示を行う積層型モノクロ表示装置が挙げられる。また、青色の選択反射を行う表示層、緑色の選択反射を行う表示層及び赤色の選択反射を行う表示層を積層し、該各表示層をそれぞれ個別に駆動可能とした積層型のフルカラー表示可能の液晶表示装置も例示できる。また、液晶表示層を４層積層した表示装置として、前記３層積層型フルカラー表示装置において黄色の選択反射を行う表示層を追加したものを例示できる。
【００５５】
（駆動回路、図２及び図３参照）
図２に液晶表示素子１００、さらに言えばその液晶表示層１１１に駆動電圧を印加する駆動回路の１例のブロック図を示し、図３に該駆動回路の詳細な構成を示す。なお、図３に示したロジック電源、ロジックレベルシフタは図２では図示を省略している。液晶表示素子１００及び図２示す駆動回路等によって液晶表示装置Ａが構成される。
【００５６】
図２、図３に示す駆動回路は、走査駆動ＩＣ（ドライバ）１３１、信号駆動ＩＣ（ドライバ）１３２、制御部ＣＯＮＴ及び電源１４０を含んでいる。制御部ＣＯＮＴは、全体の制御を行う中央処理装置（ＣＰＵ）１３５と、駆動ＩＣ１３１、１３２を制御するＬＣＤコントローラ１３６と、画像データに各種の処理を施す画像処理装置１３７と、画像データを記憶する画像メモリ１３８とを備えており、電源１４０から電力が供給される。ＣＰＵ１３５には制御プログラムや各種データを記憶したＲＯＭ及び各種データを記憶するＲＡＭが内蔵されている。駆動ＩＣ１３１、１３２も電源１４０に接続されている。
【００５７】
制御部ＣＯＮＴは、信号駆動ＩＣ１３２に接続されているとともに、ロジックレベルシフタを介して走査駆動ＩＣ１３１に接続されている。なお、ロジックレベルシフタは走査駆動ＩＣに供給する電圧に対応するグランド（ＧＮＤ）が０Ｖであるべきところ電位が変化したときの補償のために該電位をシフトさせ、０Ｖにもどす回路である。ＬＣＤコントローラ１３６はＣＰＵ１３５からの指示により、画像メモリ１３８を参照しながら各駆動ＩＣを駆動する。
【００５８】
液晶表示装置内には、液晶表示素子近傍の環境温度を測定するための温度センサ１５０が設けられており、中央処理装置１３５に環境温度情報を与えるようになっている。
【００５９】
この液晶表示装置Ａでは、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のそれぞれの走査電極１１３及び信号電極１１４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。
【００６０】
なお、図２では、液晶表示素子１００の液晶表示層１１１に駆動ＩＣ１３１、１３２を接続した状態を示しているが、液晶表示層を複数層有する液晶表示装置の場合には、かかる駆動ＩＣ１３１、１３２は各表示層ごとにそれぞれ設ければよい。例えば液晶表示層が３層ある場合は３系統設ければよい。しかし、各表示層ごとにそれぞれＩＣ１３１、１３２を設ける代わりに、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。
【００６１】
液晶表示素子１００の画素構成は、図２に示すように、複数本の走査電極１１３（図２ではＲ１、Ｒ２〜Ｒｍ）と信号電極１１４（図２では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。
【００６２】
走査駆動ＩＣ１３１は、既述のとおり走査電極Ｒ１、Ｒ２〜Ｒｍに接続される一方、制御部ＣＯＮＴに接続されるとともに電源４０に接続され、制御部ＣＯＮＴの指示のもと電源１４０から出力される複数種類からなる一群の電圧パルス（ここでは、リセット電圧（＋Ｖ１、−Ｖ１）、選択信号電圧（＋Ｖ２、−Ｖ２）、維持電圧（＋Ｖ３、−Ｖ３））を走査電極Ｒ１、Ｒ２〜Ｒｍに印加する。リセット電圧、選択信号電圧、維持電圧はここではいずれもパルス電圧である。
【００６３】
走査電極に駆動電圧＋Ｖ１〜＋Ｖ３、−Ｖ１〜−Ｖ３のそれぞれを供給するために接続線の途中には、いずれも該電圧に対応するグランド（ＧＮＤ）に接続された電圧安定化用のコンデンサＣが接続されている。なお、走査駆動ＩＣ１３１に接続されているロジック電源は走査駆動ＩＣに電力を供給するための電源である。
【００６４】
信号駆動ＩＣ１３２は、既述のとおり信号電極Ｃ１、Ｃ２〜Ｃｎに接続される一方、制御部ＣＯＮＴに接続されるとともに電源１４０に接続され、制御部ＣＯＮＴの指示のもと電源１４０から出力される駆動電圧（書換え信号電圧（＋Ｖ４、−Ｖ４））を信号電極Ｃ１、Ｃ２〜Ｃｎに印加する。
【００６５】
さらに説明すると、走査駆動ＩＣ１３１は、制御部ＣＯＮＴの指示のもと、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、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、所定の時間差をおいて電極を切り換えながら順次各走査電極Ｒ１、Ｒ２〜Ｒｍに選択信号を印加する。一方、信号駆動ＩＣ１３２は、制御部ＣＯＮＴの指示のもと、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。
【００６６】
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に印加される選択パルスと信号電極に印加される信号パルスとの電圧差が画素書換えのための電圧となり、各画素がこの電圧に応じて書き換えられる。
【００６７】
制御部ＣＯＮＴは、液晶表示素子１００のマトリクス駆動のための各フレームの走査において走査電極Ｒ１、Ｒ２〜Ｒｍへ印加する駆動電圧の極性を、各フレームにおいては単一極性とし、フレーム毎に反転させるように走査駆動ＩＣ１３１を制御する。さらに言えば、ここでは奇数番目フレームの走査においては走査駆動ＩＣ１３１にて正のリセットパルス＋Ｖ１、正の選択パルス＋Ｖ２及び正の維持パルス＋Ｖ３という一群の電圧を順次各走査電極Ｒ１、Ｒ２〜Ｒｍに印加するとともに信号駆動ＩＣ１３２にて信号パルス±Ｖ４を各信号電極Ｃ１、Ｃ２〜Ｃｎに印加する。偶数番目フレームの走査においては走査駆動ＩＣ１３１にて負のリセットパルス−Ｖ１、負の選択パルス−Ｖ２及び負の維持パルス−Ｖ３という一群の電圧を順次各走査電極Ｒ１、Ｒ２〜Ｒｍに印加するとともに信号駆動ＩＣ１３２にて信号パルス±Ｖ４を各信号電極Ｃ１、Ｃ２〜Ｃｎに印加する（図４から図６参照）。
【００６８】
このとき、選択パルス（＋Ｖ２、−Ｖ２）の印加期間Ｔｓｐは走査期間Ｔｓｓの２分の１とし、信号パルス±Ｖ４を走査期間Ｔｓｓ内で極性が変化する電圧であって正負の実効電圧が走査期間Ｔｓｓ内において等しい又は略等しい電圧とする。さらに、信号パルスが、走査期間内で正電圧である時間の合計と負電圧である時間の合計のそれぞれが選択パルスの印加期間Ｔｓｐと同長になるようにする。制御部ＣＯＮＴは選択パルス（＋Ｖ２、−Ｖ２）の印加期間Ｔｓｐを走査期間Ｔｓｓの２分の１とするように走査駆動ＩＣ１３１を制御し、信号パルス±Ｖ４を走査期間Ｔｓｓ内で極性が変化するとともに正負の実効電圧が走査期間Ｔｓｓ内において等しい又は略等しい電圧とし、且つ、該信号パルスが、走査期間内で正電圧である時間の合計と負電圧である時間の合計のそれぞれが選択パルス（＋Ｖ２、−Ｖ２）の印加期間と同長になるように信号駆動ＩＣ１３２を制御する。これについては後述する駆動原理及び基本駆動例のところで詳しく説明する。
【００６９】
なお、ここでは信号パルス±Ｖ４は、デューティ比が５０％で、さらに正負電圧（＋Ｖ４、−Ｖ４）の絶対値が同じである矩形パルスとしている。
【００７０】
以上説明した駆動回路においては、電源１４０は正負両方の電圧を走査駆動ＩＣ１３１に少なくとも駆動動作中常に供給する電源であり、走査電極Ｒ１、Ｒ２〜Ｒｍへの駆動電圧の印加は電源１４０に接続された走査駆動ＩＣにより行っている。しかし、それに限定されるものではなく、走査電極Ｒ１、Ｒ２〜Ｒｍへの駆動電圧の印加を出力電圧の正負切り替え可能である電源に接続された走査駆動ＩＣにより行ってもよい。
【００７１】
図７及び図８に駆動回路の他の構成例を示す。
図７及び図８に示す回路構成では、図３に示す回路構成において電源１４０と走査駆動ＩＣとの間に電源切替回路１４１を配置してある。電源１４０と電源切替回路１４１とで出力電圧の正負切り替え可能である電源１４０’を構成している。電源１４０’は制御部ＣＯＮＴに接続されており、４個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を有している。
【００７２】
素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、制御部ＣＯＮＴの指示のもと、正の電圧を印加する状態（図中１側）又は負の電圧を印加する状態（図中２側）に同時切り換えられ、１側の状態にあるときは電源１４０からの正の電圧＋Ｖ１、＋Ｖ２、＋Ｖ３を、２側の状態にあるときは電源１４０からの負の電圧−Ｖ１、−Ｖ２、−Ｖ３を走査駆動ＩＣ１３１に供給できる。
【００７３】
図７及び図８に示す回路構成の駆動装置では、制御部ＣＯＮＴは走査駆動ＩＣ１３１に供給する電圧をフレーム毎に正の電圧＋Ｖ１、＋Ｖ３、＋Ｖ２から負の電圧−Ｖ２、−Ｖ３、−Ｖ１に、又はその逆に切り替えることで走査電極１１３へ印加する駆動電圧の極性を、各フレームにおいては単一極性とし、フレーム毎に反転させるように電源１４０’及び走査駆動ＩＣ１３１を制御する。この駆動装置によると、簡単な回路構成で液晶表示素子の駆動を実現できる。なお、図７は素子ＳＷ１〜ＳＷ４が１側に切り換えられた奇数番目フレームの状態を示しており、図８は素子ＳＷ１〜ＳＷ４が２側に切り換えられた偶数番目フレームの状態を示している。
【００７４】
画像の書換えは通常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、書き換えるべき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。図７及び図８に示す回路構成では、走査駆動ＩＣに供給される電圧は、図３の構成に比べて２分の１になっている。従って、走査駆動ＩＣは図３の構成よりも安価な耐圧の低いものを使用することが可能である。
【００７５】
（駆動原理及び基本駆動例、図４から図６及び図９から図１１参照）
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、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。
【００７６】
図４（Ａ）は走査駆動ＩＣ１３１から各走査電極に出力される奇数番目フレームの基本駆動波形の一例を示す図であり、図４（Ｂ）は走査駆動ＩＣ１３１から各走査電極に出力される偶数番目フレームの基本駆動波形の一例を示す図である。
【００７７】
また、図５及び図６は走査駆動ＩＣ１３１から各走査電極（ロウ電極）に出力される電圧波形、信号駆動ＩＣ１３２から一部の信号電極（カラム電極）に出力される電圧波形、及びこれらの電圧により各画素に対応する液晶１１６（図ではＬＣＤ１〜ＬＣＤ２８として示す）に印加される電圧波形を示す図であり、図５に該電圧波形のうちの奇数番目フレームのためのものを、図６に該電圧波形のうちの偶数番目フレームのためのものを示す。
【００７８】
図５及び図６では、複数の走査電極１１３（図では２８本のロウ１、２〜２８）に順次選択パルスを出力し、複数の信号電極１１４のうちの一つを抜き出した一の信号電極（図ではカラムｂ（ｂはｂ≦ｎを満たす自然数）として示す）について、該カラムｂから信号パルスを出力する基本駆動例を示している。
【００７９】
カラムｂから出力される信号パルス波形は、ここではいずれの走査時間Ｔｓｓにおいても液晶の選択反射状態を選択するパルスが順次出力されるものとして図示しているが、各走査時間Ｔｓｓにおいて液晶の透明状態、液晶の選択反射状態及びそれらの混在状態をそれぞれ選択する信号パルス波形をカラムｂから出力することもできる。これについてはのちほど詳述する。
【００８０】
また、図中ＬＣＤ１、２〜２８は走査電極（ロウ１、２〜２８）と信号電極（カラムｂ）とが交差する画素に対応する液晶であり、該画素に対応する液晶に印加される電圧波形が示されている。なお、液晶には信号電極に印加される信号パルスによるクロストークパルスが印加される。これについてものちほど説明する。図５及び図６ではクロストークパルスが印加される領域は太線で示している。
【００８１】
この駆動では、既述したように、各フレームの走査において走査電極（ロウ１、２〜２８）に印加する駆動電圧の極性を、各フレームにおいては単一極性とし、フレーム毎に反転させている。例えば、走査電極（ロウ１、２〜２８）のうちの最初の走査電極１から最後の走査電極２８までの１回の走査が完了する１フレームの走査においては前記駆動電圧を単一極性とし、各フレーム毎に前記駆動電圧の極性を反転させている。
【００８２】
駆動期間は、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とから構成されている。選択期間Ｔｓは、必ずしもそうである必要はないが、ここではさらに、走査期間Ｔｓｓと、前選択期間Ｔｓｚ及び後選択期間Ｔｓｚ’を含んでいる。
【００８３】
これらの期間は、液晶の温度による応答性を補償するように、高温になるほど短く、低温になるほど長くなるように調整される。これによって各パルスの幅（長さ）も変化する。かかる調整は前記温度センサ１５０で検出され、中央処理装置１５０に入力される温度情報に基づいて行われる。
【００８４】
図示例では、Ｔｓｚ＝Ｔｓｚ’であり、従って走査期間Ｔｓｓは選択期間Ｔｓの中央部を占める〔Ｔｓ−（Ｔｓｚ＋Ｔｓｚ’）〕の期間である。ここでＴｓｓ＝Ｔｓｚ＝Ｔｓｚ’であるとすると、前記のとおりＴｓｓ＝２×Ｔｓｐであるから、選択パルス印加期間Ｔｓｐは選択期間Ｔｓの６分の１を占めることになる。このようにＴｓｐ／Ｔｓが１／６の場合を１／６駆動と称する。
【００８５】
なお、Ｔｓｐ／Ｔｓは１／６に限定されるものではなく、例えば液晶の温度による応答性の変化を補償するように、液晶表示素子又はその近傍の温度に応じて、該温度が所定温度域より高くなれば例えば１／２（１／２駆動）に、所定温度域より低くなれば例えば１／１０（１／１０駆動）等と変更されてもよい。
【００８６】
いずれにしても選択期間Ｔｓはリセット期間Ｔｒｓの終了から維持期間Ｔｒｔの開始までの期間である。そして、リセット期間Ｔｒｓの終了から維持期間Ｔｒｔの開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕（ここでは選択期間Ｔｓに同じ）と該液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃが０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たすように時間Ｔｓ〔ｍｓ〕が定められている。
【００８７】
かかる時間Ｔｓ〔ｍｓ〕を定めるために、用いる液晶１１６についての、ホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕 を予め決定しておく必要がある。該期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕 を決定する手法については後ほど説明する。
【００８８】
図４から図６に示すように、基本駆動波形において、リセット期間Ｔｒｓではリセットパルス（奇数番目フレームでは正パルス＋Ｖ１、偶数番目フレームでは負パルス−Ｖ１）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で選択パルス（奇数番目フレームでは正パルス＋Ｖ２、偶数番目フレームでは負パルス−Ｖ２）が印加される。さらに、この期間Ｔｓｐを含む走査期間Ｔｓｓでは信号駆動ＩＣ１３２から信号パルス±Ｖ４が重畳される。この信号パルス±Ｖ４は画像データに基づいて設定される電圧である。信号パルス±Ｖ４は、ここでは、デューティ比が５０％で、さらに正負電圧（＋Ｖ４、−Ｖ４）の絶対値が同じである矩形パルスである。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Ｔｒｔでは維持パルス（奇数番目フレームでは正パルス＋Ｖ３、偶数番目フレームでは負パルス−Ｖ３）が印加される。
【００８９】
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（奇数番目フレーム）又は−Ｖ１（偶数番目フレーム）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（液晶は捩じれが少しだけ戻る）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、両状態が混在した状態を選択する画素とで異なる。
【００９０】
図４から図６にはプレーナ状態を選択する場合について示しているが、フォーカルコニック状態を選択する場合には、信号パルスの位相をプレーナ状態を選択する場合より半周期分ずらせばよく、両状態の混在状態（中間調）状態を選択するには、信号パルスの位相を半周期より短く或いは長くずらせばよい。例えば１／４周期分ずらせばよい（図１１参照）。
【００９１】
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、液晶に選択パルス印加期間Ｔｓｐで〔（＋Ｖ２）−（−Ｖ４）〕（奇数番目フレーム）（図５、図９参照）又は〔（−Ｖ２）−（＋Ｖ４）〕（偶数番目フレーム）（図６参照）の電圧を印加し、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’で液晶は捩じれが少しだけ戻った状態になる。その後、維持期間Ｔｒｔで＋Ｖ３（奇数番目フレーム）又は−Ｖ３（偶数番目フレーム）の維持パルスを印加すると、先の後選択期間Ｔｓｚ’で捩じ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じれが解け、ホメオトロピック状態になる。なお、図９〜図１１においてＬＣＤｘは、ロウａに出力される選択パルス波形及びカラムｂに出力される信号パルス波形の双方が印加される液晶をあらわしている。
【００９２】
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。
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）（奇数番目フレーム）（図１０参照）又は（−Ｖ２）−（−Ｖ４）（偶数番目フレーム）の電圧を印加する。そして、後選択期間Ｔｓｚ’では、液晶は捩じ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。
【００９３】
その後、維持期間Ｔｒｔで維持パルス＋Ｖ３（奇数番目フレーム）又は−Ｖ３（偶数番目フレーム）を印加する。後選択期間Ｔｓｚ’で捩じ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。
【００９４】
中間調状態を選択するには、例えば信号パルスの位相を１／４周期分ずらすときには、奇数番目フレームについては図１１に示すように、選択パルス印加期間Ｔｓｐの１／２の期間で〔（＋Ｖ２）−（＋Ｖ４）〕を、引き続き残る１／２の期間で〔（＋Ｖ２）−（−Ｖ４）〕を印加し、偶数番目フレームについてはＴｓｐ／２の期間で〔（−Ｖ２）−（−Ｖ４）〕を、引き続き残るＴｓｐ／２の期間で〔（−Ｖ２）−（＋Ｖ４）〕を印加すればよい。
【００９５】
以上説明した液晶表示装置によると、液晶表示素子１００のマトリクス駆動のための各フレームの走査において走査電極１１３へ印加する駆動電圧の極性を、各フレームにおいては単一極性とし、フレーム毎に反転させるので、それだけ各フレームにおいて液晶１１６に印加される電圧の単一極性の状態が連続して続く時間を長くできる。これにより、液晶１１６に印加する電圧として、例えば、各フレームにおいて電圧波形の極性が周期的に変化する交番電圧を採用する場合に比べ、液晶１１６に印加される電圧の実質的な波形繰り返し周波数を下げることができるとともに走査電極１１３へ印加する駆動電圧の電圧値を２分の１にすることができ、それだけ液晶表示素子１００を駆動するための消費電力を低下させることができる。従って、液晶表示素子１００を駆動するための消費電力を小さくできる。
【００９６】
また、図５及び図６の太線で示すように、どの画素に対応する液晶ＬＣＤ１、ＬＣＤ２〜ＬＣＤ２８に印加される電圧波形も信号電極に印加される信号パルスによるクロストークを受ける。
【００９７】
しかし、ここではロウａに印加される選択パスルを、印加時間Ｔｓｐを走査時間Ｔｓｓの２分の１にした電圧とし、カラムｂに印加される信号パルスを、デューティ比が５０％で、さらに正負電圧の絶対値が同じである矩形パルスとすることで、各画素に対応する液晶ＬＣＤ１、ＬＣＤ２〜ＬＣＤ２８に印加されるクロストークによる電圧を実質上一定にでき、これにより該クロストークを受けたときの画像表示におけるシャードーイングが抑制される。
【００９８】
また、リセット期間Ｔｒｓの終了から維持期間Ｔｒｔの開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕（選択期間Ｔｓに同じ）と液晶１１６がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃが０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たすように時間Ｔｓ〔ｍｓ〕が定められているので、コントラスト及びγ曲線を適切なものとし、良好な表示を行える。この点については後ほど詳述する。
【００９９】
なお、走査電極への電圧印加は前記したようなフレームごとのプラス、マイナスの反転電圧印加である必要はなく、いずれのフレームについても交番電圧印加であってもよい。図１２は走査駆動ＩＣから各走査電極に交番電圧を印加する基本駆動波形の一例を示しており、図１３は走査駆動ＩＣから各走査電極（ロウ電極）に出力される電圧波形、信号駆動ＩＣから一部の信号電極（カラム電極）に出力される電圧波形、及びこれらの電圧により各画素に対応する液晶１１６部分（図ではＬＣＤ１〜ＬＣＤ２８として示す）に印加される電圧波形の例を示している。
【０１００】
また、図１４（Ａ）は画素の液晶ＬＣＤｘがプレーナ状態となる印加電圧波形を、図１４（Ｂ）は液晶ＬＣＤｘがフォーカルコニック状態となる印加電圧波形を、図１４（Ｃ）は液晶ＬＣＤｘが中間調表示となる印加電圧波形例を示している。
【０１０１】
（期間Ｔｌｃの決定方法）
次に液晶表示素子１００における液晶１１６がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕の決定方法について、次に記す２種類のカイラルネマチック液晶Ｌ１、カイラルネマチック液晶Ｌ２を液晶表示素子に採用する場合を例にとって説明する。
【０１０２】
液晶Ｌ１：ネマチック液晶（メルク株式会社製 ＭＬＣ６４３６−０００）７７．０重量％にカイラル材（メルク株式会社製 Ｓ−８１１）２３．０重量％を添加したカイラルネマチック液晶
液晶Ｌ２：ネマチック液晶（メルク株式会社製 ＢＬ００６）８０．５重量％にカイラル材（メルク株式会社製 ＣＢ１５）１４．１重量％及びカイラル材（メルク株式会社製 Ｒ１０１１）５．４重量％を添加したカイラルネマチック液晶
【０１０３】
液晶Ｌ１は、図１５に示すように、プレーナ状態において、選択反射ピーク波長が６００ｎｍ程度である黄色を呈する液晶である。
液晶Ｌ２は、図１６に示すように、プレーナ状態において、選択反射ピーク波長が５４０ｎｍ程度である緑色を呈する液晶である。
【０１０４】
液晶Ｌ１、液晶Ｌ２を用いて二つの液晶表示素子を形成した。
各液晶表示素子は基本構成を図１の液晶表示素子１００と同じくするものであり、基板等に次のものを用いた。
各基板：０．７ｍｍ厚さの透明ガラス基板
各基板上の透明電極：ＩＴＯ膜からなる電極、膜抵抗値１０Ω／□
各基板の電極上には可溶ポリイミド（ＪＳＲ社製 ＡＬ−８０４４）からな配向膜を厚み８００Åで印刷形成。
シール材：住友ベークライト社製 スミライトＥＲＳ−２４００（主剤）と同社製のＥＲＳ−２８４０（硬化剤）によるシール材。
スペーサ：積水ファインケミカル社製の粒径５．５μｍのミクロパール
【０１０５】
かかる透明電極及び配向膜を形成した一対のガラス基板間に液晶Ｌ１（又は液晶Ｌ２）をスペーサとともに保持し、両基板周囲を該シール材で封止して、液晶Ｌ１を有する素子Ａ１と液晶Ｌ２を有する素子Ａ２を形成した。
【０１０６】
（１）液晶Ｌ１を有する素子Ａ１について
素子Ａ１に液晶Ｌ１をホメオトロピック状態にリセットするに十分なリセットパルス（電圧値Ｖｒｓ＝４０ボルト、リセット期間Ｔｒｓ＝５０ｍｓ）を印加し、次いで期間Ｔｉｎｔをおいて、維持パルス（電圧値Ｖｒｔ、維持期間Ｔｒｔ＝２４ｍｓ）を印加した。
【０１０７】
そして、期間Ｔｉｎｔについては０．６ｍｓ〜０．８１ｍｓの間で変化させ、さらに、各期間Ｔｉｎｔについて維持パルスの電圧値Ｖｒｔを２８ボルト〜３５ボルトの間で変化させ、それぞれについて、維持パルス印加終了後に素子Ａ１のピーク選択反射波長６００ｎｍにおける反射率を測定した。反射率測定はミノルタ株式会社製の分光測色計ＣＭ３７００ｄで行った。測定結果を表１と図１７に示す。
【表１】

【０１０８】
そして、図１７において、各期間Ｔｉｎｔにおける維持パルスに対する反射率の変化を示す特性曲線群のうち複数のものの実質上一致をもたらす時間Ｔｉｎｔ〔ｍｓ〕のうち最も短い時間を期間Ｔｌｃと決定した。すなわち、素子Ａ１の図１７に示す液晶Ｌ１の期間Ｔｌｃは０．８ｍｓと決定した。
【０１０９】（２）液晶Ｌ２を有する液晶表示素子Ａ２について
素子Ａ２の液晶Ｌ２の期間Ｔｌｃについても液晶Ｌ１と同様にして測定し、Ｔｌｃ＝１．６ｍｓと決定した。
【０１１０】
このように期間Ｔｌｃは、、
液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするに十分なリセットパルスを印加し、該リセットパルス印加終了から時間Ｔｉｎｔ〔ｍｓ〕経過後に維持パルスを印加する工程と、該維持パルス印加終了後に前記液晶表示素子のピーク選択反射波長における反射率を測定する工程とを前記時間Ｔｉｎｔ〔ｍｓ〕を異ならせて、さらに異ならせた該各時間Ｔｉｎｔに対して前記維持パルスを異ならせて複数回繰り返し実行するデータ取得工程と、
該データ取得工程で得られた、時間Ｔｉｎｔごとの維持パルスの電圧値に対する液晶表示素子のピーク選択反射波長における反射率の変化を表す特性曲線を作成する特性曲線作成工程と、
特性曲線作成工程で得られる特性曲線群のうちの複数の特性曲線の実質上一致をもたらす前記時間Ｔｉｎｔ〔ｍｓ〕のうち最も短い時間を期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕と定める工程と、
を経て決定することができる。
【０１１１】
次に、リセット期間終了から維持期間開始までの期間（選択期間）Ｔｓ〔ｍｓ〕を０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たすように設定する理由について説明する。
【０１１２】
液晶表示素子Ａ１について、選択期間Ｔｓを０．３２ｍｓ〔Ｔｌｃ（＝０．８ｍｓ）×０．４〕に設定した場合、０．９６ｍｓ〔Ｔｌｃ（＝０．８ｍｓ）×１．２〕に設定した場合のそれぞれについて、維持パルス電圧値Ｖｒｔを、Ｔｓ＝０．３２ｍｓの場合には２２ボルト〜２５ボルトの範囲で１ボルトずつ変化させ、Ｔｓ＝０．９６ｍｓの場合には２７ボルト〜３１ボルトの範囲で１ボルトずつ変化させ、それぞれの場合について既述の１／６駆動により種々の電圧値の選択電圧を印加し、維持パルス印加終了後に素子Ａ１のピーク選択反射波長における反射率の変化を測定した。測定結果を図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す。これら図は選択電圧に対する液晶Ｌ１のピーク選択反射波長での素子Ａ１の反射率の変化を示す特性曲線（γ曲線）を維持パルスごとに示している。
【０１１３】
また、液晶表示素子Ａ２について、選択期間Ｔｓを０．４８ｍｓ〔Ｔｌｃ（＝１．６ｍｓ）×０．３〕に設定した場合、１．７６ｍｓ〔Ｔｌｃ（＝１．６ｍｓ）×１．１〕に設定した場合のそれぞれについて、維持パルス電圧値Ｖｒｔを、Ｔｓ＝０．４８ｍｓの場合には１９ボルト〜２２ボルトの範囲で１ボルトずつ変化させ、Ｔｓ＝１．７６ｍｓの場合には３２ボルト〜３９ボルトの範囲で１ボルトずつ変化させ、それぞれの場合について既述の１／６駆動により種々の電圧値の選択電圧を印加し、維持パルス印加終了後に素子Ａ２のピーク選択反射波長における反射率の変化を測定した。測定結果を図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示す。これら図も選択電圧に対する液晶Ｌ２のピーク選択反射波長での素子Ａ２の反射率の変化を示す特性曲線（γ曲線）を維持パルスごとに示している。
【０１１４】
素子Ａ１、Ａ２に関するこれらの測定においては、いずれの場合も、リセットパルスは、電圧値Ｖｒｓ＝４０ボルト、リセット期間Ｔｒｓ＝５０ｍｓとし、維持パルスの印加期間（維持期間Ｔｒｔ）は２４ｍｓとした。
また、反射率の測定はミノルタ株式会社製の分光測色計ＣＭ３７００ｄで行った。
【０１１５】
ここで、選択電圧に対する液晶のピーク選択反射波長での液晶表示素子の反射率の変化を示すγ曲線について説明しておく。図２０はγ曲線の１例を示している。γ曲線において、液晶の飽和反射率の９５％（％Ｒ９５）が得られるときの選択電圧値をＶ９５とし、飽和反射率の５％（％Ｒ０５）が得られるときの選択電圧値をＶ０５としたとき、電圧値Ｖ９５と電圧値Ｖ０５との差をγと言う。
【０１１６】
液晶表示素子について、このγ曲線が寝すぎると（倒れすぎると）、過度の範囲にわたらない選択電圧値によっては液晶の十分なプレーナ状態（表示素子の十分な反射状態）や十分なフォーカルコニック状態（表示素子の十分な透明状態）が得難くなり、ひいては良好なコントラストが得難くなる。また、γ曲線が立ちすぎると、環境変動（主として環境温度変化）や液晶表示素子の経時変化に対応し難くなり、良好な表示が困難になる。
【０１１７】
そしてγ曲線が寝すぎているとγが大きくなりすぎ、γ曲線が立ちすぎているとγが小さくなりすぎる。従ってγは、液晶表示素子に通常採用される程度の走査駆動ＩＣや信号駆動ＩＣを採用する場合を考慮して、良好な表示を行ううえで５〜８程度が好ましい。
【０１１８】
図１８（Ａ）及び図１９（Ａ）は、リセット期間終了から維持期間開始までの期間（選択期間）Ｔｓ〔ｍｓ〕と液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの時間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕との比率Ｔｓ／Ｔｌｃが小さくなりすぎると、γ曲線が寝すぎて（γが大きくなりすぎて）十分なコントラストが得難くなってくる傾向を示しており、図１８（Ｂ）や図１９（Ｂ）は比率Ｔｓ／Ｔｌｃが大きくなりすぎると、γ曲線が立ちすぎて（γが小さくなりすぎて）温度変化や経時変化に対応し難くなってくる傾向を示している。このように比率Ｔｓ／Ｔｌｃは良好な表示を行うための要因であることがことが分かる。
【０１１９】
ここで、γを５〜８の範囲として良好な表示を行える比率Ｔｓ／Ｔｌｃの範囲を求める実験を行ったので、それを説明する。
以下の表２に示すように、液晶のＴｌｃが０．８ｍｓである表示素子Ａ１について、リセットパルスは、電圧値Ｖｒｓ＝４０ボルト、リセット期間Ｔｒｓ＝５０ｍｓとし、維持パルスの印加期間（維持期間Ｔｒｔ）は２４ｍｓとし、選択期間Ｔｓを種々変化させるとともに、各選択期間Ｔｓについて維持パルス電圧値Ｖｒｔを種々変化させて図２０に示すと同様のγ曲線を求め、該γ曲線から選択期間Ｔｓと維持パルス電圧値との各組み合わせにおけるγを求めた。
【０１２０】
また、以下の表３に示すように、液晶のＴｌｃが１．６ｍｓである表示素子Ａ２についても、素子Ａ１の場合と同様にしてγ曲線を求め、該γ曲線から選択期間Ｔｓと維持パルス電圧値Ｖｒｔとの各組み合わせにおけるγを求めた。
【０１２１】
【表２】

【０１２２】
【表３】

【０１２３】
表２及び表３において、斜線を付した部分はコントラストが著しく低下した選択期間Ｔｓと維持パルス電圧値との組み合わを示している。網かけした部分はγが５〜８の範囲にある選択期間Ｔｓと維持パルス電圧値との組み合わを示している。表２においてγ値が５〜８の範囲を達成できるＴｓの範囲は０．３２≦Ｔｓ≦０．８０であり、比率Ｔｓ／Ｔｌｃの範囲は０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０である。表３においてγ値が５〜８の範囲を達成できるＴｓの範囲は０．６４≦Ｔｓ≦１．６０であり、比率Ｔｓ／Ｔｌｃの範囲は表２の場合と同じく０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０である。
【０１２４】
以上の実験結果から、比率Ｔｓ／Ｔｌｃの範囲を０．４以上１．０以下に設定することで、γ値を５〜８の範囲とし、良好な表示を行えることが分かる。
【０１２５】
既述の液晶表示装置Ａにおいても、描画において、０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）が満たされることで、液晶表示素子１００の表示におけるコントラスト及びγ曲線を適切なものにでき、それだけ液晶表示装置全体としてコントラスト良好に、また、環境変動（主として環境温度）及び素子の経時変化の影響が抑制された状態で良好な画像表示が可能である。
【０１２６】
また、表２及び表３からして、該比率Ｔｓ／Ｔｌｃは、０．５≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦０．９の関係式（２）を満たすことがより好ましいと言える。この関係式（２）が満たされることで、液晶表示素子１０のコントラスト及びγ曲線は一層確実に適切なものとなり、液晶表示装置Ａは一層確実に良好な画像表示を行える。
【０１２７】
液晶表示装置Ａにおいては、液晶の温度変化による応答性の変動を補償するため、温度センサ１５０から検出温度情報が中央処理装置１３５に入力され、前記の駆動回路は該温度情報に基づき、選択期間Ｔｓ等の期間長さを調整するが、このとき、該調整は０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たす範囲で、より好ましくは０．５≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦０．９の関係式（２）を満たす範囲で行われる。
【０１２８】
これは、予め種々の温度における液晶のＴｌｃを測定し、これを中央処理装置１３５のＲＯＭに記憶させておき、中央処理装置１３５において、記憶させた複数のＴｌｃからセンサ１５０にて検出される温度に対応するＴｌｃを選択し、該Ｔｌｃについて、０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たす、より好ましくは０．５≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦０．９の関係式（２）を満たす選択期間Ｔｓを算出することで行える。
【０１２９】
あるいは、予め種々の温度において、０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たす、より好ましくは０．５≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦０．９の関係式（２）を満たす、Ｔｓの温度テーブルを作成して中央処理装置１３５のＲＯＭに記憶させておき、中央処理装置１３５において記憶させた複数のＴｌｃからセンサ１５０にて検出される温度に対応するＴｌｃを選択し、選択されたＴｌｃに基づいて温度テーブルから上記関係式（１）、より好ましくは上記関係式（２）を満たす選択期間Ｔｓを求めるようにしてもよい。
【０１３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子の駆動方法であって、コントラスト及びγ曲線を適切なものとし、良好な表示を行える液晶表示素子の駆動方法を提供することができる。
【０１３１】
また本発明によると、メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子を有する液晶表示装置であって、該液晶表示素子の表示コントラスト及びγ曲線が適切で、良好な表示を行える液晶表示装置を提供することができる。
【０１３２】
また本発明によると、メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子に良好な表示を行わせるための該素子の駆動条件を決定する方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
【図２】液晶層に駆動電圧を印加する駆動装置の主要部である駆動回路の１例のブロック図である。
【図３】図２に示す駆動回路の詳細な構成の一例を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は走査駆動ＩＣから各走査電極に出力される奇数番目フレームの基本駆動波形を示す図であり、図４（Ｂ）は走査駆動ＩＣから各走査電極に出力される偶数番目フレームの基本駆動波形を示す図である。
【図５】走査駆動ＩＣから各走査電極に出力される電圧波形、信号駆動ＩＣから一部の信号電極に出力される電圧波形、及びこれらの電圧により各画素に対応する液晶に印加される電圧波形を示す図であり、該電圧波形のうちの奇数番目フレームのものを示す図である。
【図６】走査駆動ＩＣから各走査電極に出力される電圧波形、信号駆動ＩＣから一部の信号電極に出力される電圧波形、及びこれらの電圧により各画素に対応する液晶に印加される電圧波形を示す図であり、該電圧波形のうちの偶数番目フレームのものを示す図である。
【図７】図３に示す駆動回路の他の構成例を示す図であり、スイッチング素子が１側に切り換えられた奇数番目フレームの状態を示すものである。
【図８】図４に示す回路構成において、スイッチング素子が２側に切り換えられた偶数番目フレームの状態を示すものである。
【図９】ロウ電極に出力される選択パルス波形、カラム電極に出力される信号パルス波形、これらの電圧によって液晶に印加される電圧波形の選択期間部分を中心とする部分を拡大した図であり、液晶を選択反射状態にする様子を示している。
【図１０】図９と同様の図であり、液晶を透明状態にする様子を示している。
【図１１】図９と同様の図であり、液晶を中間調表示状態にする様子を示している。
【図１２】液晶表示素子の駆動方法の他の例において走査電極へ印加する基本駆動波形を示す図である。
【図１３】図１２に示す基本駆動波形を採用した場合の走査電極へ出力される電圧波形、信号電極へ出力される電圧波形及びこれらの電圧により各画素に対応する液晶部分に印加される電圧波形の例を示す図である。
【図１４】図１２に示す基本駆動波形を採用した場合において画素液晶のプレーナ状態等の状態をもたらす印加電圧波形を示しており、図１４（Ａ）は画素の液晶ＬＣＤｘがプレーナ状態となる電圧波形を、図１４（Ｂ）は液晶ＬＣＤｘがフォーカルコニック状態となる選択電圧波形を、図１４（Ｃ）は液晶ＬＣＤｘが中間調表示となる選択電圧波形例を示している。
【図１５】ピーク選択反射波長６００ｎｍの液晶のプレーナ状態、フォーカルコニック状態での波長と反射率の関係を示す図である。
【図１６】ピーク選択反射波長５４０ｎｍの液晶のプレーナ状態、フォーカルコニック状態での波長と反射率の関係を示す図である。
【図１７】液晶ががホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃを決定する手法を説明する図である。
【図１８】図１５の液晶に関するγ曲線群を示しており、図１８（Ａ）はγ曲線が寝ている様子を示しており、図１８（Ｂ）はγ曲線が立っている様子を示している。
【図１９】図１６の液晶に関するγ曲線群を示しており、図１９（Ａ）はγ曲線が寝ている様子を示しており、図１９（Ｂ）はγ曲線が立っている様子を示している。
【図２０】γ曲線の１例とγ値を示す図である。
【符号の説明】
１００ 液晶表示素子
１１１ 液晶表示層
１１２ 透明基板
１１３ 透明電極（走査電極、ロウ）
１１４ 透明電極（信号電極、カラム）
１１５ 樹脂製柱状構造物
１１６ コレステリック相を示す液晶
１１７ スペーサ
１１８ 絶縁膜
１１９ 配向制御膜
１２０ シール材
１２１ 光吸収層
１３１ 走査駆動ＩＣ（ドライバ）
１３２ 信号駆動ＩＣ（ドライバ）
１３５ 中央処理装置（ＣＰＵ）
１３６ ＬＣＤコントローラ
１３７ 画像処理装置
１３８ 画像メモリ
１４０ 電源
１４０’ 出力電圧の正負切り替え可能である電源
１４１ 電源切替回路
ａ 複数のロウのうちの一つを抜き出した一のロウ
ｂ 複数のカラムのうちの一つを抜き出した一のカラム
ＣＯＮＴ 制御部
Ｃ 電圧安定化用のコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎ 信号電極
Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍ 走査電極
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチング素子
Ｔｉ 表示期間
Ｔｒｓ リセット期間
Ｔｒｔ 維持期間
Ｔｓ 選択期間
Ｔｓｐ 選択パルス印加期間
Ｔｓｓ 走査時間
Ｔｓｚ 前選択期間
Ｔｓｚ’ 後選択期間
Ｔｗ 書換え信号電圧の印加時間

Claims (5)

1. メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子の駆動方法であり、
   該液晶表示素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列を選択するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む電圧パルス群を該液晶に印加して描画を行い、該描画においては、前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓ〔ｍｓ〕と該液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃ〔ｍｓ〕 との比率Ｔｓ／Ｔｌｃにつき０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満足させることを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
2. 前記液晶表示素子又は該素子近傍の温度に応じて前記時間Ｔｓを変化させることで前記Ｔｓ／Ｔｌｃが前記関係式（１）を満たすように調整する請求項１記載の液晶表示素子の駆動方法。
3. メモリ性を有し、コレステリツク液晶相の選択反射を利用して表示を行う液晶表示素子と、該液晶表示素子の駆動回路とを備えており、
   該駆動回路は、該液晶表示素子に含まれる液晶の状態をホメオトロピック状態にリセットするためのリセット期間、電圧無印加状態での該液晶の配列を選択するための選択期間及び該液晶の最終的な表示状態を確立するための維持期間を含む電圧パルス群を該液晶に印加して描画を行い、該描画においては、前記リセット期間終了から前記維持期間開始までの時間Ｔｓと該液晶がホメオトロピック状態から螺旋溝造状態に遷移するまでの期間Ｔｌｃとの比率Ｔｓ／Ｔｌｃにつき０．４≦Ｔｓ／Ｔｌｃ≦１．０の関係式（１）を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記液晶表示素子は前記液晶の層を介して対向する複数の走査電極と複数の信号電極とを含んでおり、前記駆動回路は、該信号電極に印加するパルス電圧の絶対値をクロストークを生じさせる閾値より小さく設定して単純マトリクス駆動方式で該液晶表示素子を騒動する請求項３記載の液晶表示装置。
5. 温度検出器をさらに備えており、前記駆動回路は該温度検出器からの温度情報に基づき、該温度における前記期間Ｔｌｃに対して前記式（１）が満たされるように前記時間Ｔｓを変化させる請求項３記載の液晶表示装置。

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