[发明专利]液晶显示元件的驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用胆甾相(cholesteric)液晶的显示元件的驱动方法，特别涉及一种能够实现高品质的多灰度显示的显示元件的驱动方法。

背景技术

近年来，各企业和大学在大力推进电子纸张的开发。作为期望电子纸张的应用市场，提出了将电子纸张应用到以电子书籍为代表的如移动终端的副屏(Sub Display)、IC卡的显示部件等多种便携设备当中的建议。

作为电子纸张的有力方式中的一种而使用了胆甾相液晶。

胆甾相液晶具有如半永久性的显示保持(记忆特性)、鲜艳的彩色显示、高对比度以及高分辨率等优异的特性。胆甾相液晶也被称作手性向列相(Chiral Nematic)液晶，是一种通过往向列相液晶较多(数十％)地添加手性(chiral)添加剂(也被称作手性材料)，向列相液晶的分子形成螺旋形状的胆甾相的液晶。

下面，对胆甾相液晶的显示及驱动原理进行说明。

胆甾相液晶是利用该液晶分子的取向状态来控制显示的。如图1A的反射率曲线所示，胆甾相液晶具有将入射光反射的平面状态(P)和将入射光透过的焦锥状态(FC)，并且这些在无电场下也稳定存在。液晶在平面状态下反射对应液晶分子螺距(pitch)的波长的光。反射为最大时的波长λ，由液晶的平均折射率n、螺距p，通过下式来表示。

λ＝n·p

另一方面，反射带宽Δλ随液晶的折射率各向异性An变大。

由此，通过选择液晶的平均折射率n、螺距p，在平面状态下能够显示波长λ的颜色。

而且，通过除液晶层之外另外设置光吸收层，从而能够在焦锥状态时显示黑色。

接着，下面对胆甾相液晶的驱动例进行说明。

若对该液晶施加强电场，那么液晶分子的螺旋构造会完全地被瓦解，从而所有分子会处于沿着电场的方向的垂直排列(homeotropic)状态。然后，从垂直排列状态急剧使电场变为零，那么液晶的螺旋轴变得与电极垂直，从而成为选择性地反射与螺距对应的光的平面状态。另一方面，当形成了解除不了液晶分子的螺旋构造的弱电场后再除去电场时，或者施加强电场并平稳地除去电场时，液晶的螺旋轴会与电极平行，从而成为透过入射光的焦锥状态。而且，当施加中间强度的电场并急剧地除去时，平面状态和焦锥状态的同时存在，从而能够显示半色调(halftone)。

利用这种现象进行信息的显示。

参照图1A，归纳上述电压响应特性则如下所述。

若液晶的初始状态为平面状态(P)(实线曲线)，且将脉冲电压提高到某个范围，则变成焦锥(focal conic)状态(FC)的驱动频带，若进一步提高脉冲电压时再度成为平面状态的驱动频带。

若液晶的初始状态为焦锥状态(虚线曲线)，则随脉冲电压的提高逐渐变成向平面状态的驱动频带。

若施加作为半色调区域A以及半色调区域B的区域上的电压时，能够得到上述的平面状态和焦锥状态同时存在的半色调。

此外，如图1B所示，针对胆甾相液晶，人们公知累积响应、即通过施加多次弱的脉冲，从平面状态转变为焦锥状态、或者从焦锥状态转变为平面状态的特性。

例如，当初始状态为平面状态时，通过连续地施加在半色调区域A中的弱电压脉冲，如图1B所示，按照脉冲的施加次数依次转变为焦锥状态。另一方面，不管初始状态为何种状态，通过连续地施加半色调区域B中的弱电压脉冲，如图1B所示，按照脉冲的施加次数依次转变为平面状态。因此，可通过脉冲的施加次数来显示所期望的灰度级。而且，如图1C中放大所示，能够逐渐减少焦锥状态的散射反射，而且还能够变成更为良好的黑色状态。

接着，参照图1D，说明阵列型液晶显示元件的驱动液晶的电极的构成。通常，如图1D所示，液晶显示元件的液晶驱动电极是由相互以对置的状态交叉的多个扫描电极16和多个数据电极18构成的。并且，扫描电极16和数据电极18相互交叉的部分即为像素。通过扫描电极用驱动器12依次选择(通用模式：common mode)扫描电极16并施加脉冲状电压，而且对于数据电极18，通过数据电极用驱动器14施加对应各自的像素显示状态的脉冲状电压(分段模式：segment mode)，而驱动该像素的液晶。并且，施加到数据电极18上的电压和施加到扫描电极16上的电压之间的差值电压是施加到像素的液晶上的电压，并且是图1A所示的驱动液晶的电压。

下面，介绍关于胆甾相液晶的多灰度显示的驱动法的主要的领先技术，但是存在各种问题。