JP5065417B2 - 単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置に関し、特にコレステリック液晶などのメモリ性の表示材料を有し、電子ペーパー等に使用される単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置に関する。

近年、産業界や学校法人等において、電子ペーパーの開発が活発になされている。電子ペーパーの利用が可能な応用分野としては、電子書籍、モバイル端末機器等のモニタ表示装置やＩＣカード等の表示部などがあり、各分野で多様な応用形態が提案され、開発されている。さらに、近年は、新聞情報がインターネット網に配信される時代となり、電子ペーパーは、従来の新聞紙に代わる情報媒体としても注目されている。

電子ペーパーの有力な方式の１つは、コレステリック液晶を使用する方式であり、これはコレステリック液晶が有する優れた特徴、即ち、半永久的な表示保持（メモリ性）、鮮やかなカラー表示、高コントラスト、及び高解像度であるといった特性を利用するものである。

なお、ネマティック液晶にキラル性の添加剤（カイラル材）を比較的多く（数晶十％）添加することにより、ネマティック液晶の分子が螺旋状のコレステリック相を形成する液晶となることから、このようなコレステリック液晶は、カイラルネマティック液晶とも称されている。

図１Ａ及び図１Ｂは、コレステリック液晶の状態を示す説明図である。
同図に示すように、コレステリック液晶を利用した表示素子１０は、上側基板１１と、コレステリック液晶層１２と、及び下側基板１３と、を備えて構成されている。コレステリック液晶の動作状態には、図１Ａに示すように入射光を反射することができるプレーナ状態と、図１Ｂに示すように入射光を透過させることができるフォーカルコニック状態とがあるが、これらの状態は、いずれも、電圧が印加されない状態、即ち無電界下においても維持される。よって、コレステリック液晶では、安定した表示状態を保持することができる。

コレステリック液晶の動作状態がプレーナ状態の時には、液晶分子の螺旋ピッチに対応した波長の光を反射するが、この反射が大となる波長λは、液晶の平均屈折率をｎ、螺旋ピッチをｐとして、λ＝ｎ・ｐで表される。

一方、コレステリック液晶の反射帯域Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎにより大きく異なっているという特徴がある。
コレステリック液晶の動作状態がプレーナ状態の時には、入射光が反射するので「明」状態となり、即ち白を表示することができる状態となる。他方、コレステリック液晶の動作状態がフォーカルコニック状態の時には、下側基板１３の下に光吸収層が設置されている場合には、光が液晶層を透過すると共に、当該光吸収層によって吸収されるので、「暗」状態となり、即ち黒を表示することができる状態となる。

以下、コレステリック液晶を利用した従来の一般的な表示素子の駆動方法を説明する。
図２は、従来の一般的なコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示すグラフ図である。
同図に示すグラフ図において、グラフの縦軸はコレステリック液晶の反射率（％）を表し、横軸は、コレステリック液晶を挟む電極間に所定のパルス幅で印加されるパルス電圧の電圧値（Ｖ）を表している。
また、実線で示す曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態となっているコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示しており、また、破線で示す曲線ＦＣは、初期状態が、入射光を透過するフォーカルコニック状態となっているコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示すものである。

図２において、コレステリック液晶を挟む電極間に所定の高電圧ＶＰ１００（例えば±３６Ｖ）を印加することにより、コレステリック液晶中に相対的に強い電界を発生させると、液晶分子の螺旋構造は完全に解けて、全ての分子が電界の方向に従うホメオトロピック状態への転移を示す。

また、液晶分子がホメオトロピック状態の時に、印加電圧をＶＰ１００から所定の低電圧（例えば、ＶＦ０＝±４Ｖ）に急激に低下させることにより、液晶中の電界を急激にほぼゼロにすると、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に遷移する。

一方、電極間に所定の低電圧ＶＦ１００ｂ（例えば、±２４Ｖ）を印加し、コレステリック液晶中の相対的に弱い電界を発生させると、液晶分子の螺旋構造が完全には解けていない状態となる。この状態において、印加電圧をＶＦ１００ｂから低電圧ＶＦ０に急激に低下させて、液晶中の電界を急激にほぼゼロにするか、若しくは強い電界を印加して緩やかに電界を除去した場合は、液晶分子の螺旋軸が電極に平行になり、即ち、前述の入射光を透過させるフォーカルコニック状態になる。

また、中間的な強さの電界を印加し、急激に電界を除去すると、前述の入射光を反射させるプレーナ状態と、前述の入射光を透過させるフォーカルコニック状態とが混在するので、中間調の表示が可能となる。従来、液晶表示装置は、前記の入射光に対する反射作用と吸収作用を利用することで画像の表示を行うものである。

以下、上記の電圧応答特性に基づく駆動方法の原理を、図３Ａから図３Ｃを参照して更に詳細に説明する。
図３Ａは、コレステリック液晶において、電圧パルスのパルス幅が数十ｍｓの場合のパルス応答特性を示し、図３Ｂは電圧パルスのパルス幅が２ｍｓの場合のパルス応答特性を示し、図３Ｃは電圧パルスのパルス幅が１ｍｓの場合のパルス応答特性を示すグラフ図である。 各図の上側にはコレステリック液晶に印加される電圧パルスを示し、下側には電圧−反射率特性を示している、また、グラフ図の縦軸は反射率（％）を表し、横軸は電圧（Ｖ）を表している。コレステリック液晶の駆動パルスには正極性と負極性のパルスを組み合わせて使用している。周知のように、コレステリック液晶は、極性が反転しない固定的な電圧パルスを印加し続けると、分極による液晶の劣化を招くが、正極性と負極性のパルスを組み合わせて使用することにより、このような劣化を防止することができる。

図３Ａでは、コレステリック液晶に印加される電圧パルスのパルス幅が数十ｍｓと大きいと、実線で示すように、初期状態がプレーナ状態の場合は、電圧を或る範囲に上げた時にフォーカルコニック状態となり、さらに電圧を上げると、再度プレーナ状態に戻ることを示している。しかしながら、破線で示すように、初期状態がフォーカルコニック状態の場合には、パルス電圧を上げるに連れて次第にプレーナ状態に遷移することが示されている。

コレステリック液晶に印加される電圧パルスのパルス幅が大きい場合、初期状態がプレーナ状態とフォーカルコニック状態のいずれであっても、必ずプレーナ状態になるパルス電圧は、図３Ａでは±３６Ｖとなっている。また、この中間のパルス電圧を印加した場合、コレステリック液晶は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になるので、画像には中間調の表示が得られる。

一方、図３Ｂに示すように、コレステリック液晶に印加される電圧パルスのパルス幅が２ｍｓと小さいと、初期状態がプレーナ状態の場合、パルス電圧が１０Ｖでは反射率は変化せず、また、パルス電圧が１０Ｖ以上になってプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になるので反射率が低下する。この反射率の低下量は印加電圧が大きくなるに連れて大きくなるが、印加電圧が３６Ｖ以上になると、反射率の低下量は一定となることが示される。コレステリック液晶におけるこのような特性は、初期状態がプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態であっても同様である。従って、初期状態がプレーナ状態である場合に、パルス幅が２ｍｓでパルス電圧が２０Ｖの電圧パルスを１回印加すると、反射率は或る程度低下することになる。よって、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態（即ち反射率が少し低下した状態）では、電圧パルスのパルス幅が２ｍｓであり、かつパルス電圧が２０Ｖの電圧パルスを、更にコレステリック液晶に印加することにより、コレステリック液晶の反射率を更に低下させることができる。上記の一連の操作を繰り返すことにより、反射率を所定値まで低下させることができる。

図３Ｃに示すように、パルス幅が更に小さくなって１ｍｓの場合には、パルス幅が２ｍｓの場合と同様に、コレステリック液晶に電圧パルスを印加することによりコレステリック液晶の反射率を低下させることができるが、この場合の反射率の低下割合はパルス幅が２ｍｓの場合よりも小さいものとなる。

以上のことから、コレステリック液晶にあっては、数十ｍｓのパルス幅で３６Ｖのパルスを印加すればプレーナ状態になり、２ｍｓのパルス幅で十数Ｖから２０Ｖ程度のパルスを印加すればプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態になって反射率が低下することになるが、この反射率の低下量は、パルスの累積時間に関係することになる。

現在、コレステリック液晶を使用して多階調表示を実現するために各種の駆動方法が提案され、開発されているが、これらを大別するとダイナミック駆動方法（例えば、文献１参照）と、コンベンショナル駆動方法（非特許文献１参照）の２つに分けられる。

ダイナミック駆動法は、駆動波形が複雑であるため、複雑な制御回路及びドライバＩＣを必要とし、パネルの透明電極も低抵抗のものが必要となるので、製造コストが高くなるという問題点がある。また、消費電力も大きいという問題点がある。

非特許文献１は、液晶特有の累積時間を利用し、短い電圧パルスを印加する回数を調整することで、徐々にプレーナ状態からフォーカルコニック状態へ、若しくはフォーカルコニックからプレーナ状態へと、準動画レートの比較的高速で駆動するコンベンショナル駆動方法を開示している。

非特許文献１に開示された駆動方法では、駆動速度が準動画レートの高速であるため、駆動電圧は５０〜７０Ｖと高くしているので、回路のコストが高くなるという問題点がある。さらに、非特許文献１に記載された"Two phase cumulative drive scheme"では、"preparation phase"と、"selection phase"との２つのステージを用いることで、プレーナ状態への累積時間と、フォーカルコニック状態への累積時間との２方向の累積時間を使用するため、表示画像の表示品質が向上しないという問題点がある。また、細かい電圧パルスを何度も印加するため、ドライバ回路の消費電力が大きくなるという問題点も有している。

特許文献２及び特許文献３は、フォーカルコニック状態へのリセットを応用した早送りモードの駆動方法を開示している。この駆動方法は、上記の駆動方法に比べて、比較的高いコントラストが得られるという利点を有するが、リセット後の書込みには汎用ＳＴＮドライバＩＣの場合、供給困難な高電圧を必要とし、更には、プレーナ状態の方向へ遷移させた累積書込みになるため、半選択・非選択画素へのクロストークが問題になる。他に、この駆動方法も、細かいパルスを何度も印加するため、消費電力が大きくなるという問題点がある。

なお、コンベンショナル駆動方法で累積時間を利用して階調を設定する場合、上記のように、短いパルスの印加回数を調整する方法に加えて、パルス幅に差異を設ける方法も可能である。このように、パルス幅に差異を設ける方法の方が、短いパルスの印加回数を調整する方法よりも、消費電力を抑制するには有利である。以下の説明では、パルス幅に差異を設けて累積時間を変化させすることにより階調を設定する方法のことをＰＷＭ(Pulse Width Modulation)法と称する。

特許文献４は、コレステリック液晶は使用していないが、液晶表示装置に印加するパルス電圧としてパルス幅の異なる正極パルス及び負極パルスを印加する方法の回路構成を開示している。

図４Ａから図４Ｃは、特許文献４に開示されたパルス幅の異なる電圧パルスの１例を示しており、ここでは、パルス幅を、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃの順で、長く示している。
図４Ａから図４Ｃに示す電圧パルスは、１単位のパルスの長さが等しく、パルス幅の異なる正極パルスと負極パルスとを有しており、コレステリック液晶の分極に起因する劣化は、このような極性変換電圧パルスを印加することにより、防止することができる。

上記のように、コレステリック液晶に印加する電圧パルスの印加累積時間に差異を付けることによって階調に差異を付与する方法には、短い電圧パルスを印加する回数に差異を設ける方法と、印加する電圧パルスのパルス幅に差異を付ける方法（ＰＷＭ法）とが周知である。

コレステリック液晶に印加する電圧パルスの印加累積時間に差異を付けることにより階調に差異を付与する方法では、図３Ｂ，図３Ｃに示すような電圧を印加し、また、短い電圧パルスを印加する回数に差異を設ける方法では、図５に示すような電圧を画素に印加する。

コレステリック液晶では、印加電圧の極性に関わらず大きな電圧が印加されると状態が変化する。コレステリック液晶を利用した液晶表示装置では、横方向に伸びる１スキャンラインずつ書込みを行い、書き込むスキャンラインをシフトする動作を繰り返す。このため、選択したスキャンラインをグランドレベルに、他の非選択スキャンラインに中程度の電圧（例えば１５Ｖ）を印加している。一方、縦方向に伸びるデータラインには、大きな電圧（２０Ｖ）のパルスを印加するが、この場合、パルス幅以外の部分の電位をグランド（ＧＮＤ）電位にすると、非選択スキャンラインの画素で逆極性の大きな電圧（−１５Ｖ）が印加されることになり、液晶の状態が変化する。

このような液晶の状態変化を防止するため、コレステリック液晶を利用した液晶表示装置の場合、図５に示すように、正極フェーズでは、ベース電圧が＋１０Ｖで、パルス電圧が＋２０Ｖ、負極フェーズでは、ベース電圧が−１０Ｖで、パルス電圧が−２０Ｖの電圧パルスを使用している。これにより、非選択スキャンラインの画素には＋５Ｖまたは−５Ｖが印加されることになり、液晶の状態が変化することはない。選択スキャンラインでは、パルス部分では＋２０Ｖまたは−２０Ｖが印加され、それ以外のベース部分では＋１０Ｖまたは−１０Ｖが印加される。

さらに、特許文献５には、多種多様な形状の液晶表示パネルに対応可能な液晶表示回路の実現を意図し、１つのパルスをシフトしていくことで、コモン信号に設定するスタート信号と、コモン或いはセグメントのいずれか一方に切替えるための記憶データとを、コモン設定信号に応じて切替える第１の切替回路と、この第１の切替回路の出力、リセットパルス信号、及びコモンクロックにより動作するフリップフロップ回路と、このフリップフロップ回路の出力を前記コモン設定信号により切替える第２の切替回路と、を備えて構成される複数のセグメント／コモン切替え回路を備える液晶表示回路が開示されている。
特開２００１−２２８４５９号公報 特開２０００−１４７４６６号公報 特開２０００−１７１８３７号公報 特開平４−６２５１６号公報 特開平１１−３８９４１号公報 Y.-M. Zhu, D-K. Yang, Cumulative Drive Schemes for Bistable Reflective Cohlesteric LCDs, SID 98 DIGEST, pp798-801, 1998

ところで、前述の単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置は、ドライバの動作モードがセグメントモードである時にデータを転送し、出力させる。その後、ドライバの動作モードを瞬時にコモンモードに変更することで、セグメントモード時に転送されたデータをコモンモード時において出力している。また、ドライバの動作モードがセグメントモードである時にデータが転送され、この間はコモンモード時におけるようなデータ出力がなされないので、セグメントモード時にはドライバの出力をＯＦＦにしている。このような駆動方法では、セグメントモードにおけるデータ転送時にはデータ転送のみが行われて、液晶が駆動されないので、液晶の応答速度に悪影響を与えるという問題点があった。

そこで、本発明に際しては、このデータ転送時間を短縮して液晶の応答速度を高めることが課題であった。
以下、この問題点について、さらに詳しく説明する。

図１２は、一般的な単純マトリクスドライバが出力する制御信号のシーケンスを示すタイムチャート図である。
同図において、パルス信号ＸＣＬＫはデータの取り込み用のクロックを示す（図６参照）。また、パルス信号ＬＰはデータ確定用のラッチパルスを示し、周期的な立ち上がりと立ち下がりとを反復するフレーム信号ＦＲは印加電圧の極性を反転させて液晶に特有の経時劣化を回復させるパルス極性制御信号を示し、切替信号Ｓ／Ｃは、セグメントモードとコモンモードとの切替えを行う信号を示し、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）は液晶表示装置の駆動信号であり、より具体的には印加電圧の強制オフ信号（印加電圧をオフにする信号、即ち図６に示す信号ＤＳＰＯＦの反転信号を示している）。さらに、ＯＵＴ電圧は、ラインデータを出力（表示）するために液晶に印加する電圧である。

従来の液晶表示装置（単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置）は、図１２に示すように、切替信号Ｓ／Ｃがセグメント側になって、ドライバの動作モードがセグメントモードとなった時にデータを転送し、出力させる。その後、切替信号Ｓ／Ｃをコモン側に切替え、ドライバの動作モードを瞬時にコモンモードに変更することで、セグメントモード時に液晶に転送されたデータを、コモンモード時において出力（表示）している。この出力（表示）は、液晶にＯＵＴ電圧を印加することにより行われる。また、ドライバの動作モードがセグメントモードである時にデータが転送され、この間はコモンモード時におけるようなデータ出力がなされないので、セグメントモード時には表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）をＯＦＦにすることでドライバの出力を強制的に停止させている。前述のとおり、このような駆動方法では、セグメントモードにおけるデータ転送時にはデータ転送のみが行われて、液晶が駆動されないので、液晶の応答速度に悪影響を与えるという問題点があった。なお、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）をＯＦＦにすることでドライバの出力を強制的に停止させる制御は、上記の場合以外に、印加電圧の極性を反転させるフレーム信号ＦＲの立ち下がり時についても同様であり、この時には大電流を伴うため、ドライバの出力を強制的に停止させて突入電流を防止し、電圧降下を抑制している。

本発明は、単純マトリクスのコレステリック液晶表示素子の駆動制御装置における前記の問題点に鑑み、ドライバ回路が出力する制御信号のシーケンスを変更することでデータ転送時間を短縮することを可能にして、液晶の応答性能を高めた単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を実現するため、本発明の表示装置は、マトリクス型の表示素子と、前記表示素子のスキャン電極を駆動するロウドライバと、前記表示素子のデータ電極を駆動するカラムドライバと、を備える表示装置であって、データ取り込み用のクロックであるパルス信号ＸＣＬＫ、データ確定用のラッチパルスであるパルス信号ＬＰ、液晶の劣化を防止するためのパルス極性制御信号であるフレーム信号ＦＲ、及び表示装置駆動停止期間を指示する／ＤＩＳＰＯＦ信号、から成る制御信号をそれぞれ出力する手段と、表示データの転送を行うことが可能なセグメントモードであるか、それとも液晶に電圧を印加して前記転送された表示データの出力を行うコモンモードであるかの、いずれか１つのモードを指定する切替え信号Ｓ／Ｃを出力する手段と、前記フレーム信号ＦＲの立ち下がり時に生じる液晶への突入電流を防止するために前記／ＤＩＳＰＯＦ信号によって設定される表示装置駆動停止期間については、表示データの転送が可能な前記セグメントモードにする手段と、前記セグメントモードに切替えられた前記期間に、前記表示データの一部を転送する手段と、を備えたことを特徴とする表示装置を提供するものである。

このように構成することにより、従来のデータ転送期間における表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）の立ち下がり期間（即ち表示装置駆動停止期間）を、従来よりも短縮することが可能となり、これにより、液晶が動作しない時間が低減されるので、液晶の応答特性を向上させた表示装置を実現することができる。

また、前記表示装置において、前記セグメントモードに切替えられた期間に転送される前記表示データの一部は、前記表示データの前半分のデータであることを特徴とする。
このように構成することにより、従来のデータ転送期間における表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）の立ち下がり期間（即ち表示装置駆動停止期間）を、従来の半分程度に短縮することが可能となり、これにより、液晶が動作しない時間が低減されるので、液晶の応答特性を向上させた表示装置を実現することができる。

また、前記表示装置において、前記制御信号、切替え信号Ｓ／Ｃ、及び前記表示データの出力信号は、いずれもフルカラー表示が可能な液晶表示パネルに入力されることを特徴とする。

さらに、前記表示装置において、前記フルカラー表示が可能な液晶表示パネルは、赤、緑、青、の光色にそれぞれ対応した３層の液晶表示パネルで構成されていることを特徴とする。

は、コレステリック液晶のプレーナ状態を示す説明図である。 は、コレステリック液晶のフォーカルコニック状態を示す説明図である。 は、従来の一般的なコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示すグラフ図である。 は、コレステリック液晶に印加する大きな電圧と広いパルス幅のパルスによる反射率の変化を示す説明図である。 は、コレステリック液晶に印加する中間電圧と狭いパルス幅のパルスによる反射率の変化を示す説明図である。 は、コレステリック液晶に印加する中間電圧とより狭いパルス幅のパルスによる反射率の変化を示す説明図である。 は、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が狭い場合の１例を示す波形図である。 は、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が中位の場合の１例を示す波形図である。 は、液晶に印加する対称パルスのパルス幅が広い場合の１例を示す波形図である。 は、コレステリック液晶に印加する対称パルスの１例を示す波形図である。 は、本発明の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す構成図である。 は、本発明の実施形態に係る表示装置の駆動シーケンスの１例を示すタイムチャート図である。 は、表示装置における汎用セグメントドライバと汎用コモンドライバの出力パルスのシーケンスの１例を示すタイムチャート図である。 は、図８Ａの出力パルスによる液晶への印加電圧を示す説明図である。 は、汎用の単純マトリクスドライバの構成を示す構成図である。 は、汎用の単純マトリクスドライバのセグメントモード時の出力電圧を示す説明図である。 は、汎用の単純マトリクスドライバのコモンモード時の出力電圧を示す説明図である。 は、汎用の単純マトリクスドライバを使用した従来の表示装置の概略構成を示す構成図である。 は、一般的な単純マトリクスドライバの出力信号のシーケンスを示すタイムチャート図である。 は、本発明の実施形態に係る表示装置が備える単純マトリクスドライバの出力信号のシーケンスを示すタイムチャート図である。 は、本発明の実施形態に係る表示装置の単純マトリクスドライバのデータ転送期間における出力信号のシーケンスを示すタイムチャート図である。 は、本発明の実施形態に係る表示装置が備えるドライバ制御回路２５の機能面から見たブロック構成を示すブロック構成図である。である。

符号の説明

１０ 表示素子
２１ 電源
２２ 昇圧部
２５ ドライバ制御回路
２６ ロウドライバ（単純マトリクスドライバ）
２７ カラムドライバ（単純マトリクスドライバ）
１００ 単純マトリクスドライバの制御部
１０１ ＣＬＫ（クロック）生成部
１１０ 共用カウンタ
１１１ Ｓ／Ｃ切替用カウンタ
１１２ Ｒ／Ｗ回路
１２１ ＦＲ信号生成部
１２２ ／ＤＩＳＰＯＦ信号生成部
１２３ Ｓ／Ｃ信号生成部
１２４ ＸＣＬＫ信号生成部
１２５ ＯＵＴ電圧生成部

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図６は、本発明の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す構成図である。
本実施形態に係る表示装置は、コレステリック液晶等のメモリ性の表示材料で構成される単純マトリクス型の表示素子１０と、回路に電力を供給する電源２１と、電源２１の出力電圧を昇圧する昇圧部２２と、昇圧部２２の出力電圧を複数の電圧値にそれぞれ分岐する多電圧生成部２３と、回路にクロックを供給するクロック源２４と、複数の制御信号及び画像データを生成するドライバ制御回路２５と、スキャンラインを駆動するロウドライバ２６（コモンドライバ）と、表示ラインを駆動するカラムドライバ２７（セグメントドライバ）と、を備えて構成される。

以下、本実施形態に係る表示装置の動作を説明する。
表示素子１０は、例えば、Ａ４判ＸＧＡ仕様で、１０２４×７６８画素を有するものであってよい。電源２１は、例えば３Ｖ〜５Ｖの電圧を出力するものでよい。昇圧部２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのレギュレータにより、電源２１からの入力電圧を３６Ｖ〜４０Ｖに昇圧するものである。多電圧生成部２３は、昇圧された電圧からロウドライバ（コモンドライバ）２６及びカラムドライバ（セグメントドライバ）２７に供給する複数の電圧を生成する。

クロック源２４は、本表示装置の各部の制御に使用するクロックを出力する。ドライバ制御回路２５は、複数種類の制御信号を出力してロウドライバ２６及びカラムドライバ２７の制御を行う。

走査（スキャン）ラインデータＳＬＤは、ロウドライバ２６がラッチして順にシフトさせるデータである。データ取り込みクロックＸＣＬＫは、カラムドライバ２７が内部で画像データを転送するためのクロックである。

フレーム開始信号ＤＩＯは表示ラインの更新を指示する信号である。パルス極性制御信号ＦＲは、印加電圧の極性反転信号である。
スキャンシフト信号ＬＰ＿ＣＯＭはロウドライバ２６において表示ラインの更新を指示する信号である。

信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）は、液晶表示装置の駆動信号を示すものであり、より具体的には印加電圧の強制オフ信号（印加電圧をオフにする信号、即ち信号ＤＳＰＯＦ）の反転信号である。カラムデータラッチ信号ＬＰ＿ＳＥＧは、カラムドライバ２７において表示ラインの更新を指示する信号である。カラムドライバ２７には、画像データが入力される。

ロウドライバ（コモンドライバ）２６は、７６８本のスキャンラインを駆動し、他方、カラムドライバ（セグメントドライバ）２７は、１０２４本のデータラインを駆動する。ＲＧＢの各画素に与える画像データが異なるため、カラムドライバ２７は各データラインを独立して駆動する。ロウドライバ２６は、ＲＧＢのラインを共通に駆動する。ロウドライバ（コモンドライバ）２６及びカラムドライバ（セグメントドライバ）２７は、それぞれ２値出力の汎用の単純マトリクスドライバが使用される。広く使用されているドライバＩＣには、コモンドライバ用ＩＣ及びセグメントドライバ用ＩＣがあり、さらにモード切替端子に印加する電圧に応じて、コモンドライバとしてもセグメントドライバとしても使用可能なＩＣがある。

図７は、本発明の実施形態に係る表示装置の駆動シーケンスの１例を示すタイムチャート図である。
同図に示すように、制御信号ＬＰ＿ＣＯＭ及び制御信号ＬＰ＿ＳＥＧを液晶に印加して表示ラインを更新した後、データ取り込みクロックＸＣＬＫに応じて１ライン分のデータをカラムドライバ２７に供給し、１０２４個の画素データをシフトして１ライン分の画素データが揃った時点で再び液晶に制御信号ＬＰ＿ＣＯＭ及び制御信号ＬＰ＿ＳＥＧを印加すると、ロウドライバ２６は１スキャンラインに、正極フェーズの電圧パルスを出力する。また、カラムドライバ２７は、１０２４本のデータラインに、１ライン分の画像データに対応した正極フェーズの電圧パルスを出力する。

正極フェーズのパルスの印加が終了すると、液晶には負極フェーズの電圧パルスの印加を行う。これと並行して、上記と同様に次の１ライン分の画素データを供給する。
以下、同様の処理を繰り返して、全画面に表示データに応じた正極及び負極フェーズの電圧パルスの印加を行う。階調レベルに対応したパルスの累積印加時間を、液晶に印加する電圧パルスのパルス数で調整する場合は、各データライン毎に印加する電圧パルスの回数を変化させ、パルス長で調整する場合は、各データライン毎に液晶に印加する電圧パルスのパルス幅を変化させる。

なお、全画素をプレーナ状態にするリセット処理の場合は、液晶の全画素に、高電圧（例えば３６Ｖ）でパルス幅の広い正極及び負極フェーズで対称の電圧パルスの印加を行う。

コレステリック液晶を利用した表示装置では、プレーナ状態から中間調レベルに変化させるために印加する階調パルスとして、カラムドライバ（セグメントドライバ）及びロウドライバ（コモンドライバ）は、例えば図８Ａに示すようなパルスを出力する。このようなパルスを印加することにより、画素には図８Ｂに示すような電圧が印加される。

カラムドライバには、Ｖ０として２０Ｖが、Ｖ２１Ｓ及びＶ３４Ｓとして１０Ｖが、供給され、図８Ａに示すように、正極フェーズ（ＦＲ＝１）では正パルスが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では負パルスが、それぞれ出力される。

ロウドライバには、Ｖ０として２０Ｖが、Ｖ２１Ｃとして１５Ｖが、Ｖ３４１Ｃとして５Ｖが、それぞれ供給され、図８Ａに示すように、正極フェーズ（ＦＲ＝１）では、負パルスが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では正パルスが、それぞれ出力される。

図８Ａのようなパルスが印加されることにより、スキャンラインが選択状態（コモンがオン）で、データラインも選択状態（セグメントがオン）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては２０Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−２０Ｖが印加される。スキャンラインが選択状態（コモンがオン）で、データラインが非選択状態（セグメントがオフ）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては１０Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−１０Ｖが印加される。スキャンラインが非選択状態（コモンがオフン）で、データラインが選択状態（セグメントがオン）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては５Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では−５Ｖが印加される。スキャンラインが非選択状態（コモンがオフ）で、データラインが非選択状態（セグメントがオフ）では、正極フェーズ（ＦＲ＝１）においては−５Ｖが、負極フェーズ（ＦＲ＝０）では５Ｖが印加される。 本表示装置のロウドライバ（図６）及びコモンドライバは、汎用の単純マトリクスドライバＩＣで構成することができる。汎用ドライバＩＣには、セグメントドライバ用ＩＣ及びコモンドライバ用ＩＣの他に、端子に印加する電圧レベルによりセグメントドライバとして使用するか、それともコモンドライバとして使用するのかが選択できるＩＣも開発されている（例えば、セイコーエプソン社製ＳＴＮ液晶ドライバS1D17A03/S1D17A04）。

図９は、セグメントドライバとして使用するかコモンドライバとして使用するかが選択可能なモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのブロック構成及び入出力信号を示す図である。

このドライバＩＣは、セグメントドライバと、コモンドライバとの両方で使用するため、シフトレジスタ、データレジスタ及びラッチを有している。
図１０Ａは、図９のモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのセグメントモード時の入力信号と出力電圧の関係を示す説明図である。

同図に示すように、セグメントモード時のドライバは、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦが「高（ＨＩＧＨ：１）」の時にデータラッチ信号に応じた出力を行い、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦが「低（ＬＯＷ：０）」の時には出力は所定値Ｖ５（例えばＧＮＤ）になる。データラッチ信号が"１"で、極性制御信号ＦＲが"１"の時にはＶ０（２０Ｖ）を出力し、極性制御信号ＦＲが"０"の時にはグランドレベルＶ５（ＧＮＤ）を出力し、データ信号が"０"で、極性制御信号ＦＲが"１"の時にはＶ２１（１０Ｖ）を、極性制御信号ＦＲ"０"の時にはＶ３４（１０Ｖ）を出力する。

ここで、Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４は、外部からドライバに供給される電圧であり、Ｖ０≧Ｖ２１≧Ｖ３４≧ＧＮＤの制限条件を満たす必要がある。
図１０Ｂは、図９のモード選択機能付き単純マトリクスドライバＩＣのコモンモード時の入力信号と出力電圧の関係を示す説明図である。
同図に示すように、コモンモード時のドライバは、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦが「高（ＨＩＧＨ：１）」の時にデータラッチ信号に応じた出力を行い、／ＤＳＰＯＦが「低（ＬＯＷ：０）」の時には出力は所定値Ｖ５（例えばＧＮＤ）になる。データ信号が"１"で、極性制御信号ＦＲが"１"の時にはＶ５（ＧＮＤ）を出力し、極性制御信号ＦＲが"０"の時にはＶ０（２０Ｖ）を出力し、データ信号が"０"で、極性制御信号ＦＲが"１"の時にはＶ２１（１５Ｖ）を、極性制御信号ＦＲ"０"の時にはＶ３４（５Ｖ）を出力する。Ｖ０、Ｖ２１、Ｖ３４は、外部からドライバに供給される電圧であり、Ｖ０≧Ｖ２１≧Ｖ３４≧ＧＮＤの制限条件を満たす必要がある。

図１１は、図９に示すモード選択機能付き単純マトリクスドライバを使用して構成した表示装置の構成を示すブロック図である。但し、図１１では、表示素子１０、ドライバ制御回路２５、単純マトリクスドライバで構成されたロウドライバ２６及び単純マトリクスドライバで構成されたカラムドライバ２７のみを示しており、他の部分は図示を省略している。

図１１に示すように、ロウドライバ２６のモード選択端子Ｓ／Ｃは、ＧＮＤに接続され、かつコモンモードに設定される。カラムドライバ２７のモード選択端子Ｓ／ＣはＨＩＧＨ端子に接続され、セグメントモードに設定される。パルス極性制御信号ＦＲ及び表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦは、２つのドライバに共通に入力される。カラムドライバ２７のＸＳＣＬ端子には画像データのシフトクロックが入力され、ＬＰ端子にはデータ確定用のラッチパルスが入力される。このデータ確定用のラッチパルスはロウドライバ２６のＬＰ端子にも入力され、ラインシフトクロックとして作用する。カラムドライバ２７のデータ入力端子（８ビット入力であればＤ０−Ｄ７）には画像データが入力される。ロウドライバ２６のイネーブル端子ＥＩＯ１には、スキャンラインデータＳＬＤが入力される。ＳＬＤは、通常のスキャン動作であれば、開始時に１になり、以後０の状態に維持される（他の端子についての説明は省略する）。また、各制御信号は、基本的には図７と同じなので、詳しい説明は省略する。

図１３は、本発明の実施形態に係る表示装置が備える単純マトリクスドライバの出力信号のシーケンスを示すタイムチャート図である。
同図において、パルス信号ＸＣＬＫはデータの取り込み用のクロックを示す（図６，１２参照）。また、パルス信号ＬＰはデータ確定用のラッチパルスを示し、ラインデータ転送時に立ち上がる切替え信号Ｓ／Ｃはセグメントモードとコモンモードとの切替えを指示する制御信号を示し、周期的な立ち上がりと立ち下がりとを反復するフレーム信号ＦＲは印加電圧の極性を反転させて液晶に特有の経時劣化を回復させるパルス極性制御信号を示し、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー、図６に示す／ＤＳＰＯＦと同じ信号）は液晶表示装置の駆動信号であり、より具体的には印加電圧の強制オフ信号（印加電圧をオフにする信号、即ち信号ＤＳＰＯＦ）の反転信号を示している（図１２参照）。さらに、ＯＵＴ電圧は、ラインデータを表示（表示）させるために液晶に印加する電圧である。

図１３に示すように、本実施形態に係る表示装置が備える単純マトリクスドライバの出力信号のシーケンスは、データ確定用のラッチパルスを示すパルス信号ＬＰ、パルス極性制御信号を示すフレーム信号ＦＲ、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）、及びラインデータを表示（出力）させるために液晶に印加するＯＵＴ電圧のシーケンスは、図１２に示す一般的な単純マトリクスドライバの出力信号のシーケンスと同じである。

しかし、図１３に示す本実施形態に係る単純マトリクスドライバの出力信号のシーケンスにおいては、セグメントモードとコモンモードとの切替えを指示する切替え信号Ｓ／Ｃが、印加電圧の極性を反転させるフレーム信号ＦＲの立ち下がり時に発生する突入電流を防止するための表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）の立ち下がり時にも、コモンモードに切替えられて、１つのラインデータの前半を転送している。また、この時点では、パルス信号ＸＣＬＫを出力して当該データの取り込みを行っている。この印加電圧の極性を反転させるフレーム信号ＦＲの立ち下がり時に発生する突入電流を防止するための表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）の立ち下がり期間は、従来の制御シーケンスにおいては切替え信号Ｓ／Ｃがコモンモードになっていた期間であり、即ち、コモンモードであるためにドライバのデータ出力を強制的に停止させていた期間であった。しかしながら、この期間は、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）の立ち下げて、ドライバのデータ出力を強制的に停止させているため、切替え信号Ｓ／Ｃをセグメントモードにすることが可能であり、従来はコモンモードとしてデータ転送には使用されていなかった前記期間において、ラインデータの前半分を転送して出力させることができる。よって、従来のラインデータ転送期間（本来のラインデータ転送期間）においては、ラインデータの残り半分だけを転送して出力させることができる。本発明は、この点に着目したものであり、これにより、表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）の立ち下がり期間も従来の半分に短縮され、液晶が動作しない時間が短縮されるので、液晶の応答特性を向上させることができる。

図１４は、本発明の実施形態に係る表示装置の単純マトリクスドライバのデータ転送期間における出力信号のシーケンスを示すタイムチャート図である。
同図に示すように、本実施形態に係る表示装置の単純マトリクスドライバは、データ転送期間において、図１３に示す表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）を立ち下げ、その後に、切替え信号Ｓ／Ｃを切替えて立ち上げ、セグメントモード側にする。また、これと同時に、データの取り込み用のクロックとしてパルス信号ＸＣＬＫを出力し、表示データであるＤａｔａを出力する。これらの出力が完了すると、パルス信号ＬＰがデータ確定用のラッチパルスを出力して表示データ（Ｄａｔａ）の取り込みがなされ、最後に、ラインデータを出力（表示）させるためのＯＵＴ電圧（図１３）が液晶に印加されて、データが表示される。

図１５は、本発明の実施形態に係る表示装置が備えるドライバ制御回路２５の機能面から見たブロック構成を示すブロック構成図である。
同図において、制御部１００は、本実施形態に係る表示装置が備えるドライバ制御回路２５の機能ブロックである。

制御部１００は、パルス信号ＣＬＫを生成するＣＬＫ（クロック）生成部１０１と、パルス信号ＣＬＫを分周する分周部１０２と、共用カウンタ１１０、及びＳ／Ｃ切替え用カウンタ１１１を有すると共に分周部１０２の出力パルスに基づいてシーケンス制御のタイミングを計数するカウンタ１０９と、を備えて構成される。

また、制御部１００のカウンタ１０９は、制御シーケンスに必要なタイミングを計数する共用カウンタ１１０と、Ｓ／Ｃ信号（図１３）を切替えるＳ／Ｃ切替用カウンタ１１１と、を備える。

さらに、制御部１００は、ＸＣＬＫ信号（図１３）の生成タイミングを示す信号を出力すると共に、ＯＵＴ電圧（図１３）の印加タイミングを示す信号を出力するＲ／Ｗ回路１１２と、ＦＲ信号（図１３）を生成するＦＲ信号生成部１２１と、／ＤＩＳＰＯＦ信号（（図１３に示す／ＤＳＰＯＦ信号と同じ信号）を生成する／ＤＩＳＰＯＦ信号信号生成部１２２と、Ｓ／Ｃ信号（図１３）を生成するＳ／Ｃ信号生成部１２３と、ＸＣＬＫ信号（図１３）を出力するＸＣＬＫ信号生成部１２４と、ＯＵＴ電圧（図１３）を生成するＯＵＴ電圧生成部１２５と、を備える。

以下、制御部１００の動作を説明する。
ＣＬＫ（クロック）生成部１０１は、外部入力によって周期の設定が可能なパルス信号ＣＬＫ（図１３）を生成する。また、分周部１０２は、ＣＬＫ（クロック）生成部１０１からのクロックを受けて、シーケンス制御に必要なクロックに分周する。分周部１０２が出力するクロックはシーケンス制御に必要な制御信号の生成タイミングを出力するカウンタ１０９に送出される。

カウンタ１０９の共用カウンタ１１０は、分周部１０２のクロックを受けて制御シーケンスに必要なタイミングを計数し、このタイミングを知らせる信号をＦＲ信号（図１３）を生成するＦＲ信号生成部１２１と、／ＤＩＳＰＯＦＦ信号（図１３）を生成する／ＤＩＳＰＯＦＦ信号生成部１２２に送出する。なお、上記タイミングを知らせる信号は、Ｓ／Ｃ切替え用カウンタ１１１にも送出される。Ｓ／Ｃ切替え用カウンタ１１１は、／ＤＩＳＰＯＦＦ信号が立ち下がる期間にセグメントモードとなり、／ＤＩＳＰＯＦＦ信号が立ち上がる期間にコモントモードとなるように切替え信号Ｓ／Ｃ（図１３）を指示する信号を出力し、Ｓ／Ｃ信号生成部１２３に送出する。

Ｒ／Ｗ回路１１２は、外部入力されたデータ信号を入力し、このデータ信号からＯＵＴ電圧（図１３）の印加タイミング及び停止タイミングを検出し、ＯＵＴ電圧生成部１２５に送出する。また、このデータ信号からＸＣＬＫ信号の基となるクロックパルスを検出し、ＸＣＬＫ信号生成部１２４及びＳ／Ｃ信号生成部１２３に送出する。

ＦＲ信号生成部１２１は、共用カウンタ１１０の出力（タイミング）を入力して、ＦＲ信号（図１３）を生成し、表示パネル（より具体的には、Ｒ用表示パネル１３１、Ｇ用表示パネル１３２、及びＢ用表示パネル１３３）に送出する。

／ＤＩＳＰＯＦＦ信号信号生成部１２２は、同じく共用カウンタ１１０の出力（タイミング）を入力して、／ＤＩＳＰＯＦＦ信号（（図１３に示す／ＤＳＰＯＦ信号と同じ信号）を生成し、前記表示パネルに送出する。

Ｓ／Ｃ信号生成部１２３は、Ｓ／Ｃ切替え用カウンタ１１１及びＲ／Ｗ回路１１２の各出力を入力して、Ｓ／Ｃ信号（図１３）を生成し、前記表示パネルに送出する。また、ＸＣＬＫ信号生成部１２４は、Ｒ／Ｗ回路１１２が検出したＸＣＬＫ信号（図１３）の基となる信号を入力してＸＣＬＫ信号を出力し、前記表示パネルに送出する。さらに、ＯＵＴ電圧生成部１２５は、Ｒ／Ｗ回路１１２からのＯＵＴ電圧（図１３）の印加タイミングを入力してＯＵＴ電圧を生成し、前記表示パネルに印加する。

本実施形態は、このように構成したので、従来のデータ転送期間における表示装置駆動信号／ＤＳＰＯＦ（ＤＳＰＯＦバー）の立ち下がり期間（即ち表示装置駆動停止期間）を、従来の半分程度に短縮することが可能となり、これにより、液晶が動作しない時間が低減されるので、液晶の応答特性を確実に向上させる効果がある。

Claims (4)

1. マトリクス型の表示素子と、前記表示素子のスキャン電極を駆動するロウドライバと、前記表示素子のデータ電極を駆動するカラムドライバと、を備える表示装置であって、
   データ取り込み用のクロックであるパルス信号ＸＣＬＫ、データ確定用のラッチパルスであるパルス信号ＬＰ、液晶の劣化を防止するためのパルス極性制御信号であるフレーム信号ＦＲ、及び表示装置駆動停止期間を指示する／ＤＳＰＯＦ信号、から成る制御信号を前記ロウドライバ及び前記カラムドライバにそれぞれ出力する手段と、
   前記パルス信号ＸＣＬＫにしたがって前記制御信号を出力する手段から前記カラムドライバに表示データの転送を行うことが可能なセグメントモードであるか、それとも前記パルス信号ＬＰに応じて、前記カラムドライバが前記転送された表示データを前記表示素子へと出力を行うコモンモードであるかの、いずれか１つのモードを指定する切替え信号Ｓ／Ｃを前記ロウドライバ及び前記カラムドライバに出力する手段と、
   前記フレーム信号ＦＲの立ち下がり時に生じる液晶への突入電流を防止するために前記／ＤＳＰＯＦ信号によって設定される、前記ロウドライバ及び前記カラムドライバから前記表示素子への出力が停止される表示装置駆動停止期間については、表示データの転送が可能な前記セグメントモードにする手段と、
   前記セグメントモードに切替えられた前記表示装置駆動停止期間に、前記制御信号を出力する手段から前記カラムドライバに前記表示データの一部を転送する手段と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記セグメントモードに切替えられた期間に転送される前記表示データの一部は、１ライン分の表示データのうちの前半分のデータであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記制御信号及び切替え信号Ｓ／Ｃは、フルカラー表示が可能な液晶表示パネルの前記ロウドライバ及びカラムドライバに入力され、前記表示データの出力信号は、前記フルカラー表示が可能な液晶表示パネルに入力されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記フルカラー表示が可能な液晶表示パネルは、赤、緑、青、の光色にそれぞれ対応した３層の液晶表示パネルで構成されていることを特徴とする請求項３記載の表示装置。

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