專利名稱：：液晶顯示元件的驅動方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種利用膽甾相(cholesteric)液晶的顯示元件的驅動方法，特別涉及一種能夠實現高品質的多灰度顯示的顯示元件的驅動方法。
背景技術：
：近年來，各企業(yè)和大學在大力推進電子紙張的開發(fā)。作為期望電子紙張的應用市場，提出了將電子紙張應用到以電子書籍為代表的如移動終端的副屏(SubDisplay)、IC卡的顯示部件等多種便攜設備當中的建議。作為電子紙張的有力方式中的一種而使用了膽甾相液晶。膽甾相液晶具有如半永久性的顯示保持(記憶特性)、鮮艷的彩色顯示、高對比度以及高分辨率等優(yōu)異的特性。膽甾相液晶也被稱作手性向列相(ChiralNematic)液晶，是一種通過往向列相液晶較多(數十％)地添加手性(chiral)添加劑(也被稱作手性材料)，向列相液晶的分子形成螺旋形狀的膽甾相的液晶。下面，對膽甾相液晶的顯示及驅動原理進行說明。膽甾相液晶是利用該液晶分子的取向狀態(tài)來控制顯示的。如圖1A的反射率曲線所示，膽甾相液晶具有將入射光反射的平面狀態(tài)(P)和將入射光透過的焦錐狀態(tài)(FC)，并且這些在無電場下也穩(wěn)定存在。液晶在平面狀態(tài)下反射對應液晶分子螺距(pitch)的波長的光。反射為最大時的波長人，由液晶的平均折射率n、螺距p，通過下式來表示。}i=n*p另一方面，反射帶寬隨液晶的折射率各向異性An變大。由此，通過選擇液晶的平均折射率n、螺距p，在平面狀態(tài)下能夠顯示波長X的顏色。而且，通過除液晶層之外另外設置光吸收層，從而能夠在焦錐狀態(tài)時顯示黑色。接著，下面對膽甾相液晶的驅動例進行說明。若對該液晶施加強電場，那么液晶分子的螺旋構造會完全地被瓦解，從而所有分子會處于沿著電場的方向的垂直排列(homeotropic)狀態(tài)。然后，從垂直排列狀態(tài)急劇使電場變?yōu)榱?，那么液晶的螺旋軸變得與電極垂直，從而成為選擇性地反射與螺距對應的光的平面狀態(tài)。另一方面，當形成了解除不了液晶分子的螺旋構造的弱電場后再除去電場時，或者施加強電場并平穩(wěn)地除去電場時，液晶的螺旋軸會與電極平行，從而成為透過入射光的焦錐狀態(tài)。而且，當施加中間強度的電場并急劇地除去時，平面狀態(tài)和焦錐狀態(tài)的同時存在，從而能夠顯示半色調(halftone)。利用這種現象進行信息的顯示。參照圖1A，歸納上述電壓響應特性則如下所述。若液晶的初始狀態(tài)為平面狀態(tài)(P)(實線曲線)，且將脈沖電壓提高到某個范圍，則變成焦錐(focalconic)狀態(tài)(FC)的驅動頻帶，若進一步提高脈沖電壓時再度成為平面狀態(tài)的驅動頻帶。若液晶的初始狀態(tài)為焦錐狀態(tài)(虛線曲線)，則隨脈沖電壓的提高逐漸變成向平面狀態(tài)的驅動頻帶。若施加作為半色調區(qū)域A以及半色調區(qū)域B的區(qū)域上的電壓時，能夠得到上述的平面狀態(tài)和焦錐狀態(tài)同時存在的半色調。此外，如圖1B所示，針對膽甾相液晶，人們公知累積響應、即通過施加多次弱的脈沖，從平面狀態(tài)轉變?yōu)榻瑰F狀態(tài)、或者從焦錐狀態(tài)轉變?yōu)槠矫鏍顟B(tài)的特性。例如，當初始狀態(tài)為平面狀態(tài)時，通過連續(xù)地施加在半色調區(qū)域A中的弱電壓脈沖，如圖1B所示，按照脈沖的施加次數依次轉變?yōu)榻瑰F狀態(tài)。另一方面，不管初始狀態(tài)為何種狀態(tài)，通過連續(xù)地施加半色調區(qū)域B中的弱電壓脈沖，如圖1B所示，按照脈沖的施加次數依次轉變?yōu)槠矫鏍顟B(tài)。因此，可通過脈沖的施加次數來顯示所期望的灰度級。而且，如圖1C中放大所示，能夠逐漸減少焦錐狀態(tài)的散射反射，而且還能夠變成更為良好的黑色狀態(tài)。接著，參照圖1D，說明陣列型液晶顯示元件的驅動液晶的電極的構成。通常，如圖1D所示，液晶顯示元件的液晶驅動電極是由相互以對置的狀態(tài)交叉的多個掃描電極16和多個數據電極18構成的。并且，掃描電極16和數據電極18相互交叉的部分即為像素。通過掃描電極用驅動器12依次選擇(通用模式commonmode)掃描電極16并施加脈沖狀電壓，而且對于數據電極18，通過數據電極用驅動器14施加對應各自的像素顯示狀態(tài)的脈沖狀電壓(分段模式segmentmode)，而驅動該像素的液晶。并且，施加到數據電極18上的電壓和施加到掃描電極16上的電壓之間的差值電壓是施加到像素的液晶上的電壓，并且是圖1A所示的驅動液晶的電壓。下面，介紹關于膽甾相液晶的多灰度顯示的驅動法的主要的領先技術，但是存在各種問題。例如，存在如下述專利文件1以及專利文件2所述的方法，即在被分成準備區(qū)間(Preparation)、選擇區(qū)間(Selection)、發(fā)展區(qū)間(Evolution)的三個步驟的驅動波形中，利用選擇區(qū)間振幅、脈沖寬度以及位相差等來顯示半色調的被稱作動態(tài)驅動。然而，這些動態(tài)驅動雖為快速，但半色調的粒度高。而且，通常驅動電路需要能夠較多輸出電壓的專用驅動器，所以，由于驅動器的制造以及驅動器的控電路的復雜，其成本的提高便成了主要的問題所在。另一方面，在下述非專利文件1顯示對該動態(tài)驅動進行改良，進而使其能夠適用廉價的通用的STN(SuperTwistedNematic:超扭轉向列)驅動器，但是也無法期待其能解決作為動態(tài)驅動課題的高粒度問題。而且，作為其它的半色調驅動方法的領先技術，如下述專利文件3中記載的，即施加使液晶成垂直排列狀態(tài)的第一脈沖之后，施加第二、第三脈沖，通過第二、第三脈沖的電位差可顯示所期望的灰度，然而，該驅動法不但要擔心半色調的粒度的以外，還由于驅動電壓，所以存在難于提供廉價驅動器的問題。上述所介紹的驅動法都是利用不管其初始狀態(tài)的半色調區(qū)域B的驅動，因此雖快速但粒度大，所以存在顯示品質的問題。另一方面，利用半色調區(qū)域A的驅動法中具有下述的非專利文件2所述的內容，但是該方法也存在問題。非專利文件2所述的方法論述了以下情況，即利用液晶特有的累積響應，通過施加短脈沖，逐漸地向平面狀態(tài)—焦錐狀態(tài)，或者向焦錐狀態(tài)—平面狀態(tài)，以準動畫速率的高速度來進行驅動。但是，在此方法中，由于為了準動畫速率的高速度驅動電壓變高為5070V，因此成為成本提高的主要因素，并且利用其中記述的兩個步驟累積驅動方法(Twophasecumulativedrivescheme)是，利用準備步驟和選擇步驟的兩個步驟并利用向平面狀態(tài)的累積響應和向焦錐狀態(tài)的累積響應的兩個方向(即半色調區(qū)域A和半色調區(qū)域B)的累積響應，因此也殘留有顯示品質的問題。根據上述說明，利用現有的膽甾相液晶的電子紙張的多灰度顯示，不但需要可以生成多級(multilevel)驅動波形的特殊規(guī)格的驅動器IC，而且由于驅動電壓是提高到4060V的電壓，因此需要高耐壓性的IC。因此，成為成本提高的重要原因之一。而且，現有技術雖然能夠高速地進行改寫，但是由于半色調的粒度高的原因，適用于求出高顯示品質要求的電子紙張用途變得很困難。而且，在現有技術中，通過對每個選擇像素切換(switching)電壓脈沖的電壓值或者脈沖寬度的方式，控制半色調的灰度級(graylevel)。因此，需要可任意轉換電壓值或者脈沖寬度這樣的驅動器IC或者周邊電路的構造，所以其成為成本提高的主要原因。而且，雖然也存在如專利文件1所述的利用輸出數目少的驅動器的半色調驅動法，但是該情況也由不確定的初始狀態(tài)來控制灰度級，因此雖能夠進行高速改寫，但是需要很高的驅動電壓(5060V)。而且，對于半色調的驅動范圍窄、且如玻璃元件的液晶盒間隙(cdlgap)均勻性高的元件，其半色調的粒度(granularity)也高，所以實現高畫質變得困難。專利文件1:JP特開2001—228459號公報專利文件2:JP特開2003_228045號公報專利文件3:JP特開2000—2869號公報非專禾lj文件1:Nam-SeokLee，Hyun-SooShin，etc,ANovelDynamicDrive非專利文件2:Y.-M.Zhu,D,K.Yang,CumulativeDriveSchemesforBistableReflectiveCholestericLCDs,SID98DIGEST，pp798-801,1998
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于，提供一種使用了低耐壓且廉價的通用驅動器且用于實現均勻性優(yōu)良的多灰度顯示的液晶顯示元件的驅動方法。為此，應用液晶的累積響應(重寫)而多次施加脈沖，并且在每個步驟上使驅動電壓和脈沖寬度變得可變，進而從反射狀態(tài)的初期狀態(tài)利用范圍寬的區(qū)域而將液晶控制為規(guī)定的半色調狀態(tài)。其結果，由于還能夠回避驅動電壓的上升，因此能夠利用低耐壓且廉價的二值輸出的通用驅動器。而且，由于是利用了范圍寬的區(qū)域的灰度級(graylevel)變換，所以即使對于如薄膜元件一樣的液晶盒間隙精度差的元件，也能夠實現均勻性優(yōu)良的灰度顯示。而且，根據本發(fā)明，即使灰度數增多了，也能夠抑制重寫次數的增加。圖1A是表示膽甾相液晶的電壓響應特性的圖。圖1B是表示膽甾相液晶的累積響應特性的圖。圖1C是表示焦錐狀態(tài)下的響應特性的圖。圖1D是說明陣列型顯示元件的驅動電極的結構的圖。圖2是說明第一實施例的顯示元件驅動方法的圖。圖3是說明第二實施例的顯示元件驅動方法的圖。圖4A是說明在改寫顯示畫面時的顯示元件的驅動方法的圖。圖4B是表示在改寫顯示畫面時對一條線上的像素所施加的電壓的圖。圖4C是說明改寫顯示畫面的動作的圖。圖5A是表示在第一步驟中施加到驅動電極上的電壓的圖。圖5B是表示在步驟1中施加到各個像素上的電壓的圖。圖6是表示將第二步驟中的顯示元件的驅動與第一步驟的顯示元件的驅動相比較的圖。圖7A是表示驅動顯示元件的通常的ON脈沖波形的圖。圖7B是表示本發(fā)明實施例中的ON脈沖波形的圖。圖8是表示在第一步驟和第二步驟之間電壓切換的例子的圖。圖9是表示在第一步驟和第二步驟中施加到各個像素上的電壓的圖。圖io是表示第二步驟的各子步驟中的顯示元件的驅動的圖。圖11是對在一條線掃描之間實施多個子步驟的情況進行說明的圖。圖12是對從多灰度的圖像數據生成顯示元件驅動用子圖像數據的處理進行說明的圖。圖13是表示用于全彩色顯示的顯示元件的層疊構造的圖。圖14是說明用于全彩色顯示的ON脈沖的驅動方法的圖。圖15是表示本發(fā)明驅動電路的單元(block)構成例的圖。圖16是表示顯示元件中一例的剖面的圖。圖17是表示通過本發(fā)明實施例得到的多灰度顯示的圖。具體實施例方式首先，參照圖2，將以4級灰度顯示作為目標(target)的情況為例來說明本發(fā)明的第一實施例?，F在，由于示例為4級灰度顯示，因此對顯示區(qū)域的各個像素進行驅動，以使得能夠顯示如圖2的完成圖形所示的0灰度級3灰度級中任意一個灰度。如圖2所示，首先在第一步驟中，驅動各個像素使其成平面狀態(tài)或者焦錐狀態(tài)。而且，驅動成為焦錐狀態(tài)的僅是0灰度級的像素。雖然在后面再詳細地說明，但是，如圖所示，在第一步驟中，將成為平面狀態(tài)即反射狀態(tài)的驅動作為ON電平用32V來驅動，而將成為焦錐狀態(tài)即非反射狀態(tài)的驅動作為OFF電平用24V來驅動。然后，第二步驟的第一子步驟中，選擇設定為3灰度級的區(qū)域以外的區(qū)域，并施加使之轉變到焦錐狀態(tài)方向的ON脈沖(24V)。這樣，1灰度級和2灰度級的全部區(qū)域都被驅動為2灰度級的灰度狀態(tài)。作為施加了OFF脈沖(12V)的3灰度級的顯示區(qū)域限于平面狀態(tài)。接著，在第二步驟的第二子步驟中，從在先前的第一子步驟所選擇的區(qū)域中除去設定為2灰度級的區(qū)域，施加轉變到焦錐狀態(tài)方向的ON脈沖(24V)。這樣，在圖1A所示的半色調區(qū)域A中，按照像素的灰度，從平面狀態(tài)逐步轉變到焦錐狀態(tài)的方向。如圖1B所示，與焦錐狀態(tài)—平面狀態(tài)(圖1B的區(qū)域B)相比，平面狀態(tài)—焦錐狀態(tài)(圖1B的區(qū)域A)的響應性更不靈敏(因Y平穩(wěn))，因而利用半色調區(qū)域A相比利用半色調區(qū)域B，能夠實現高均勻性(低粒度)，并且能夠帶來更高的灰度值。而且，即使對于變?yōu)槿跔顟B(tài)(0灰度級)的像素，因反復施加了多次脈沖，因此能夠實現黑色濃度更好且高對比度的顯示。這是因為，變?yōu)楹谏珷顟B(tài)的焦錐狀態(tài)施加一次脈沖會殘留微弱的散射反射，并且易于形成模糊的黑色。相對于此，如本發(fā)明這樣即使在第二步驟中通過多次反復地施加脈沖，如圖1C所示也能夠逐漸降低焦錐狀態(tài)下的散射反射，進而能夠成為更好的黑色狀態(tài)。而且，由于脈沖電壓值也較小即可，因此非選擇區(qū)域的串擾變得更加穩(wěn)定并且可以避免。接著，針對減少了驅動次數的第二實施例，用圖3的8級灰度顯示為例來進行說明。在第一步驟中，到驅動到平面狀態(tài)和焦錐狀態(tài)為止的部分是與第一實施例相同的。在第二步驟中，對于進行驅動的ON組和不進行驅動的OFF組，選擇8級灰度區(qū)域的每一個，例如一半灰度的區(qū)域，將所選擇的灰度區(qū)域作為第二步驟中的第一子步驟的ON組，并同時對其施加ON脈沖。接著，在第一子步驟從作為ON組的區(qū)域和作為OFF組的區(qū)域之中，選擇各自一半灰度值的區(qū)域，作為在第二子步驟中對ON組來施加ON脈沖。在第三子步驟中也按同樣的規(guī)則，從第二子步驟的ON組和OFF組之中，選擇各自一半灰度值的區(qū)域，將其作為在第三子步驟中的ON組來施加ON脈沖。通過這種方法，各區(qū)域，從在全部的第一、二、三子步驟中都施加了ON脈沖的區(qū)域(黑色區(qū)域)開始，到第一、二、三子步驟中的任意一個都沒有被施加ON脈沖的區(qū)域(白色區(qū)域)為止，通過在各個子步驟中是否施加了ON脈沖而分為8個區(qū)域。因此，通過使各個子步驟中所施加的ON脈沖不同，能夠形成灰度不同的8個區(qū)域，并且可將第二步驟中的驅動次數設定為3次。在如圖2所示的第一實施例的驅動方法，中若是8級灰度，則進行全部需8次，而且在第二步驟中需7次驅動，但是根據第二實施例的驅動方法，可大幅度的減少驅動次數。此外，雖然圖3的例子為8級灰度，但是在16級灰度及其以上的灰度數中也可以適用同樣的規(guī)則是顯而易見的。接著，下面對可共同應用于第一實施例及第二實施例的實施方式進行說明。圖4A圖4C所示的實施方式是涉及改寫顯示畫面時的顯示元件驅動方法的實施方式。到目前為止，當畫面改寫時，一般采用將先前的顯示畫面一次性復位的方式。但是，該方式在復位時會消耗至少數十mW的電力。因此，本實施方式是，在驅動顯示元件的第一步驟中形成圖像之前，按每次數條線的方式，將液晶依次復位成垂直排列狀態(tài)或焦錐狀態(tài)。如圖4A所示，例如按每次4條線的方式進行復位，同時，將進行一條線的數據改寫動作重復線的數目來對畫面進行改寫，因而可抑制耗電。圖4B是表示在改寫顯示畫面時的一條線上的像素中所施加的電壓的圖，且如圖5B中以后要說明的一樣，施加平均一次的正負交流脈沖。對一個像素中的液晶，如圖4B所示地施加多次例如4次的復位脈沖，并且夾著休止區(qū)間，在寫入區(qū)間上施加寫入電壓。通過利用該復位驅動法，可將第一步驟的反射狀態(tài)和非反射狀態(tài)以低耗電且高速的方式驅動。而且，作為復位用數據，例如不必使用如將全部的像素都設定成白色這樣特別的復位數據，將寫入數據本身用于復位。圖4A中，畫面的下半部分表示上次顯示的畫面，而上半部分表示新的顯示畫面。圖4A所述的通用模式是指依次選擇線的模式，而分段模式是指對每個電極可選擇施加電壓的模式。掃描側是將線依次選擇后，對其施加ON掃描脈沖，而數據側是按照應顯示的數據而施加ON數據或者OFF數據的脈沖。圖4A表示的是，從最上方的線開始，寫入起始線即表示上述的每次一條線的寫入線到達了畫面的大約中央附近的狀態(tài)，并且進行該線上數據的寫入的同時，復位線例如4條線中的利用寫入數據的復位也在進行的狀態(tài)。關于該工作利用圖4C進一步進行說明。如圖4C所示，首先進行設定作為復位線的4條線的工作。在該圖中，當作為掃描側的掃描開始信號的Eio信號、和用于賦予數據側的閂鎖(latoh)和掃描側的轉換(shift)的時機的Lp信號被同時輸入時，首先從圖4A的畫面上的上方起選擇的第一條線，并成為能夠對該線寫入數據的狀態(tài)。然后，當同時輸入Eio和Lp信號的第二個脈沖時，最初選擇的第一條線通過Lp信號而轉換，并且在選擇第二條線的同時，通過同時輸入的Eio信號而將第一條線也同時選擇，這樣就變成選擇了第一條線和第二條線兩條線的狀態(tài)。重復進行該操作從而在復位線設定區(qū)間中變成選擇從第一條線到第四條線的狀態(tài)，由此變成對該四條線都可寫入數據的狀態(tài)。接著，在休止線設定區(qū)間上僅輸入Lp信號，并由該脈沖進行一條線的轉移，從而變成選擇從畫面上的第二條線到第五條線的狀態(tài)。在其后的寫入區(qū)間的最初，同時輸入Eio信號和Lp信號，進而此前所選擇的第二條線到第五條線被每次轉移一條線。其結果，變成選擇了第三條線到第六條線的狀態(tài)，與此同時通過輸入Eio信號，變成畫面上最初的線，即第一條線也被選擇的狀態(tài)。通過這種狀態(tài)賦予第一條線的數據，在第一條線上寫入本該要寫入的數據，同時為了復位而向第三條線到第六條線寫入第一條線的數據，并且進行上次所顯示的數據的復位。此時，第二條線變成休止線設定區(qū)間所設定的休止線，并且不進行數據的寫入。對應于隨后的Lp脈沖的輸入，轉移此前所選擇的線，進而第二條線以及第四條線到第七條線都變成選擇狀態(tài)。以這種狀態(tài)賦予第二條線的數據，在第二條線上寫入本該要寫入的數據，同時復位第四條線到第七條線的上次所顯示的數據。進而，通過隨后輸入Lp脈沖，同樣選擇第三條線以及從第五條線到第八條線，并進行對第三條線的數據的寫入。對第三條線雖在輸入其前兩個Lp脈沖時已寫入有第一條線的數據，而且，膽甾相液晶的響應時間也會對應于材料的特性而不同，通常為數十ms數量級(order)。在作為第二條線的數據的寫入時機的Lp脈沖的輸入時刻，第三條線處于休止區(qū)間，并且在該區(qū)間(例如50ms以下)中第三條線的像素處于向焦錐狀態(tài)或者平面狀態(tài)的轉換中途的過渡狀態(tài)，而且在實際地施加第三條線的數據的時刻，決定作為實際的寫入狀態(tài)的焦錐狀態(tài)或者平面狀態(tài)的其中任意一個。而且，反復進行這種動作直到寫入數據進行到例如第240條線即畫面的最下方的線條為止。接著，通過圖5A及圖5B來說明第一步驟的顯示元件的驅動。對所選擇的掃描電極和其它的掃描電極，分別施加如圖5A所述的ON掃描電壓和OFF掃描電壓，并且在其線上，對需施加ON脈沖的像素的數據電極施加如圖5A所述的ON數據電壓，而對其它的數據電極施加OFF數據電壓。在圖5A的示例中，對ON數據，前一半施加32V而后一半施加0V的電壓，對OFF數據，前一半施加24V而后一半施加8V的電壓。對ON掃描，前一半施加0V而后一半施加32V的電壓，對OFF掃描，前一半施加28V而后一半施加4V的電壓。由于對各個像素施加，ON數據或OFF數據的施加電壓與ON掃描或OFF掃描的施加電壓之差值，所以對所選擇的掃描線的像素施加如圖5B所示的ON電平(前一半為32V，后一半為一32V)或者OFF電平(前一半24V，后一半一24V)的電壓波形，并對其之外的非選擇像素在前后各一半的部分上施加正負4V的電壓。通用驅動器通常二值輸出ON波形和OFF波形。本發(fā)明的第一步驟如圖5A所示，將ON波形例如設定為32V，將OFF波形設定為24V，并分別驅動成平面狀態(tài)和焦錐狀態(tài)。此外，在驅動液晶時，如上所述使用正負交流脈沖，且該方法是作為防止液晶的劣化等目的而普遍利用的。接下來，參照圖6來說明第二步驟的顯示元件的驅動。本發(fā)明的第二步驟，相比較于第一步驟能夠高速地掃描，或縮短脈沖寬度。例如圖6所述，若將第一步驟中的掃描速度設定為2ms/line，則變成圖6這樣的響應特性，并且在24V成焦錐狀態(tài)。另一方面，第二步驟中的1ms/line的響應特性轉變成如圖6—樣，并且在24V成半色調區(qū)域A的狀態(tài)。然而，相對速度(ms/line)的響應特性，隨液晶材料或元件構造來變化，因此不僅僅局限于該例。通過第二步驟的ON波形24V，使在第一步驟成為反射狀態(tài)的部分的反射率降低(同時存在焦錐狀態(tài))。此時，OFF波形例如設定為12V左右，從而成為即使將其施加到反射狀態(tài)的液晶，也維持在原先的水準。接著，參照圖7A及圖7B，說明施加ON信號脈沖時的顯示元件的驅動法。圖7A所述的ON脈沖為目前常用的波形，但相對于此，本實施方式的驅動方法，如圖7B所示地使ON脈沖的前后強制變?yōu)殡娖?。這樣，本發(fā)明的發(fā)明者找出會產生如下的兩個優(yōu)點的原因。(1々特性的改善相較于如圖7A所示的常用波形，圖7B所示的具有更高的電壓以及更小的脈沖寬度的波形，使得Y特性變得更緩和，而且能夠顯示更多的灰度級。(2)串擾的改善在如圖7A所示的常用波形中，連接ON脈沖施加非選擇脈沖。S卩，由于在液晶狀態(tài)還未穩(wěn)定的狀況下施加非選擇脈沖，因此尤其是半色調容易受到串擾。相對于此，如圖7B所示，通過將ON脈沖的前后設定為0電平，能夠使通過ON脈沖變化的液晶狀態(tài)穩(wěn)定直到施加非選擇脈沖，從而使其不易受到串擾的影響。因此，在第二步驟中的各個子步驟最好采用上述驅動方法。接著，參照圖8表示第一步驟和第二步驟之間的電壓切換的例子。如上述，第一步驟和第二步驟的ON脈沖和OFF脈沖的電壓值不同。對該電壓的切換若使用模擬開關會變得更簡易。圖8中，在第一子步驟切換為32V，第二子步驟可切換為24V的輸出，作為通用模式和分段模式下的ON脈沖而被供給，且其波形由ON數據和ON掃描的波形所表示。同樣的，通用模式的OFF脈沖的波形表示OFF掃描波形，而分段模式的OFF脈沖的波形表示OFF數據波形。這樣通過切換，對各個像素施加如圖9的ON及OFF的各波形。例如對施加ON電平脈沖的像素，施加如圖8所述的ON數據波形和ON掃描波形之差的電壓，進而第一步驟上施加士32V，第二步驟上施加士24V。接著，參照圖IO來說明第二步驟的各個子步驟的顯示元件的驅動。如先前在圖3所示的第二實施例中所述，需要在各個子步驟中施加不同的ON脈沖。因此，如圖10所舉的例子那樣，在第二步驟的各子步驟中，將脈沖寬度分別設定為合適的值。越往高的濃度驅動，就將掃描設定為低速，或者設定寬脈沖寬度。為使作為驅動器輸出的ON脈沖的寬度變寬，可通過降低驅動該驅動器的時鐘脈沖頻率而使輸出周期變長來實現，但是此脈沖寬度的切換與切換模擬的時鐘脈沖頻率自身相比，反而進行邏輯地改變向驅動器輸出的時鐘生成部的分頻比而更加穩(wěn)定。接著，參照圖ll，說明即使在對同一個像素施加多次ON脈沖的情況下，也可減少掃描次數的驅動方法。圖11是表示掃描用脈沖與數據側閂鎖脈沖之間關系的圖，且表示在掃描一條線內實施多個子步驟的情況。掃描一條線可以作為第一子步驟，但是在這樣的方法當中，例如為8級灰度時，第一子步驟和第二子步驟加起來進行共5次掃描。然而，減少掃描次數，不但會減少寫入時的閃爍(flicker)，并且觀察者也能感覺效果好。因此，為減少該掃描次數，對一個掃描施加多個子步驟的閂鎖脈沖。由此減少掃描次數，從而能夠實現閃爍少的寫入。而且此時，最好使第一步驟和第二步驟獨立。即，僅由第一步驟來進行全部一個畫面的寫入，而由第二步驟來進行剩下的寫入。由此，使用者能夠通過第一步驟的寫入可盡早地掌握圖像的整體感。圖12是說明從多灰度的圖像數據生成用于顯示元件驅動的子圖像數據的處理的圖。利用圖12，例如通過誤差擴散法，說明對分級(gradation)變換到8級灰度的圖像數據處理。如前所述地，在第二實施例中，可通過第一步驟和第二步驟加在一起施加4次脈沖來顯示8級灰度，但是作為圖像數據的處理如圖12所示，將8級灰度的像素分離成施加了脈沖的4個子圖像。此時，當對應于第二步驟時，通過ON脈沖而降低反射率的部分，在子圖像數據的概念中成為白色(1)，而施加OFF脈沖并保持反射率的部分，在子圖像數據的概念中是黑色(0)。g卩，在每個子圖像上，生成顯示了施加ON脈沖或者OFF脈沖的0、l的二值數據、即子圖像數據。而且，作為灰度變換的算法在畫質方面最好為誤差擴散法(誤差擴散法)或藍噪聲掩模(BlueNoiseMask難。接著，參照圖13及圖14來說明全彩色(FullColor)顯示的驅動方法。圖13是表示用于全彩色顯示的顯示元件的層疊構造的圖。如圖13所示，在膽甾相液晶的全彩色顯示中，一般為例如層疊了RGB各要素的構造。而且，由分別對應于各層的控制電路來控制。而且，各層的顯示元件是，由分別獨立的電壓波形來驅動，并且作為整體進行全彩色顯示。圖14是說明用于全彩色顯示的ON脈沖的驅動方法的圖。如圖7B所示，本發(fā)明的實施方式將ON脈沖的前后強制地設置為0電平，同時以高于作為ON脈沖的電壓，采用小脈沖寬度的波形，但是，如圖14所示，將RGB各像素的ON脈沖的位置，以不成為相同時機的方式錯開。這是因為，若采用顯示元件的層疊構造，并且以相同時機驅動RGB各像素，那么尖峰(spike)電流會增大，而且電源電壓會不穩(wěn)定，這樣不僅顯示品質會下降，而且有時還會進行錯誤動作。為了減少該尖峰電流，錯開施加DSPOF信號的時機，使得在驅動RGB各元件時的ON脈沖的位置不重合，其中，該DSPOF信號表示將施加電壓強制性地變成0的時機。由此，可確認驅動電路變得穩(wěn)定，且能得到良好的顯示品質。如上所說明的那樣，若采用本發(fā)明的驅動方法，能夠利用耐壓40V以下的廉價的通用驅動器及部件來驅動。接著，通過圖15來說明實施本發(fā)明的顯示元件的驅動方法的驅動電路的單元構成例。驅動器IC10中包括掃描驅動器和數據驅動器。計算部20是將顯示中被處理的圖像數據，即由原圖像所得到的第一步驟用二進制(binary)圖像，和由原圖像進行灰度變換，并且通過在圖12中說明的處理而分離的第二步驟用二進制圖像群，向驅動器IC輸出，同時，將各種控制數據輸出到驅動器IC中。數據轉換及閂鎖信號是，將掃描線轉換到下一個線上的控制信號和控制數據信號的閂鎖的信號。極性反轉信號是，使作為單極性的驅動器IC10反轉輸出的信號。幀(flame)開始信號是開始寫入相當于一個畫面的顯示畫面的同步信號。驅動時鐘(clock)是表示圖像數據的提取定時信號。驅動器輸出OFF信號是用于強制性地將驅動器輸出變成0的信號。輸入到驅動器IC上的驅動電壓是，在升壓部40中將35V的邏輯電壓進行升壓，并且在電壓形成部50上形成各種電壓輸出。基于從計算部20輸出的控制數據，電壓選擇部60是從在電壓形成部40所形成的電壓，選擇要輸入到驅動器IC10的電壓，并且通過調壓閥40(regulation)進而輸入到驅動器IC10內。接著，參照附圖，說明本發(fā)明的反射型液晶顯示元件的實施方式，進一歩地，對本發(fā)明的液晶組成物具體地進行說明。圖16是表示適用本發(fā)明的驅動方法的液晶顯示元件的實施方式的剖面構造的圖。該液晶顯示元件具有記憶特性，且平面狀態(tài)及焦錐狀態(tài)在停止了施加脈沖電壓之后也能夠維持。液晶顯示元件在電極之間具有液晶組成物5。從與基板垂直方向上觀察電極3、4以相互交叉的方式相對向。電極上最好是涂有絕緣性薄膜以及取向穩(wěn)定膜。而且，在使光入射一側的相反側的基板的外表面(里面)設置可視光吸收層8。在本發(fā)明的液晶顯示元件中，5是在室溫下顯示膽甾相的膽甾相液晶組成物，對于這些材料以及其組合是通過下面的實施方式來具體說明的。6、7是密封材料，用于將液晶組成物5密封到各基板1、2之間。9是驅動電路，用于向上述電極施加脈沖狀的規(guī)定電壓。雖然基板l、2都具有透光性，但是能夠用于本發(fā)明的液晶顯示元件的一對基板中需要至少有一方具有透光性。作為具有透光性的基板有玻璃基板，但是在玻璃基板之外還可使用PET(Polyethyleneterephthalate:聚對苯二甲酸1乙二醇酯)或者PC(Polycarbonate:聚碳酸酯)等薄膜基板。作為電極3、4，代表的材料例如為銦錫氧化物(ITO:IndiumTinOxide)，但是除此之外，還可使用銦鋅氧化物(IZO:IndiumZicOxide)等透明導電膜，鋁、硅等金屬電極，或者是非結晶硅、BSO(硅酸鉍BismuthSiliconOxide)等光導電性膜等。在如圖16所示的液晶顯示元件中，如上所述，在透明基板1、2的表面形成有互相平行的多個帶狀透明電極3、4，而且在與基板垂直的方向上觀察，這些電極以相互交叉的方式互相對向。接著，對于雖然在圖16中未圖示，但用于本發(fā)明的液晶顯示元件合適的要素進行說明。(絕緣性薄膜)可包括圖16所示的液晶顯示元件，并且本發(fā)明的液晶顯示元件也可以形成有絕緣性薄膜，該絕緣性薄膜具有能夠防止電極之間的短路的功能，或者作為阻氣(gasbarrier)層來提高液晶顯示元件的可靠性的功能。(取向穩(wěn)定膜)作為取向穩(wěn)定膜，舉例說明了聚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、丙烯酸樹脂等有機膜，或者氧化硅、氧化鋁等無機材料。本實施方式中，在電極3、4上涂有取向穩(wěn)定膜。而且，也可以將取向穩(wěn)定化膜與絕緣性薄膜共用。(間隔物)可包括圖16所示的液晶顯示元件，并且本發(fā)明的液晶顯示元件也可以在一對基板之間設置有用于均勻保持基板間的間隙的間隔物(spacer)。本實施方式的液晶顯示元件中，在基板l、2之間插入有間隔物。作為該間隔物，可舉例說明如樹脂材料或者無機氧化物材料的球體。還有，也可適當應用在表面上涂有熱可塑性樹脂的粘合間隔物。接著，對液晶組成物進行說明。構成液晶層的液晶組成物是，往向列相液晶混合物中添加1040wt^的手性材料的膽甾相液晶。在此，手性材料的添加量是指以向列相液晶分子成分和手性材料的總和作為100^wt時的數值。作為向列相液晶可以利用到目前為止公知的各種材料，但是介質常數各向異性為20以上的材料，更合適于驅動電壓的情況。如果介質常數各向異性為20以上，則驅動電壓會變得較低。作為膽甾相液晶組成物的介質常數各向異性(As)最好為2050。而且，折射率各向異性(An)最好為0.180.24。若小于該范圍，則平面狀態(tài)的反射率會變低，而若大于該范圍，則在焦錐狀態(tài)下的散射反射會變大，而且粘度受影響會變高，并且響應速度也會變慢。而且，該液晶的厚度最好為36pm的程度。若小于此則平面狀態(tài)的反射率會變低，而若大于此則驅動電壓會變得過高。接著，制作如上述所示的內容中的單色8級灰度、且分辨率為Q—VGA的顯示元件，并且對利用了該顯示元件的本發(fā)明的第一實施例進行說明。液晶在平面狀態(tài)下呈現綠色，而在焦錐狀態(tài)下呈現黑色。驅動器IC使用了作為通用STN驅動器的愛普生(EPSON)公司制的2個SID17A03(160條輸出)和1個SID17A04(240條輸出)。而且，將320條輸出側作為數據側，將240條輸出側作為掃描側來設定驅動電路是。此時，根據需要，為穩(wěn)定輸入到驅動器的電壓，通過運算放大器的電壓調節(jié)器(voltagefollower)來穩(wěn)定也可以。而且，明顯地驅動器IC不僅限于此，若具有同樣功能的也可以使用不同的設備。往該驅動器IC的輸入電壓是，(圖8所示的)在第一步驟中為32、28、24、8、4、0V，而在第二步驟中為24、20、12、12、4、0V。對于該第一歩驟和第二步驟的電壓的切換使用模擬開關，并配置在運算放大器的前段上。對于該模擬開關，可使用例如美信(Maxim)公司制的Max4535(耐壓36V)由此，在第一步驟中，對ON像素穩(wěn)定施加士32V的脈沖電壓，對OFF像素穩(wěn)定施加士24V的脈沖電壓，而對非選擇的像素施加士4V的脈沖電壓。另一方面，在第二步驟中，對ON像素施加士24V的脈沖電壓，對OFF像素施加il2V的脈沖電壓，而對非選擇的像素施加士4V或者i8V的脈沖電壓。第一步驟是以2ms/line的掃描速度進行的。在第二步驟中，第一子步驟的施加時間約2ms，第二子步驟約1.5ms，第三子步驟約lms/line，總計為4.5ms/line的掃描速度進行。此時，圖7B所示的電壓零電平(DSPOF)的插入時間，在第一子步驟中估計為0.8ms，第二子步驟中為0.6ms，第三子步驟中為0.4ms。艮口，電壓脈沖的有效時間，在第一子步驟中為1.2ms，在第二子步驟中為0.9ms，在第三子步驟中為0.6ms。往驅動器IC輸入的圖像數據是，通過誤差擴散法將256值的原圖像以灰度變換成8值。之后，通過圖12的方法進一步變換成第一子步驟及第二子步驟中的圖像數據。當按上述主要條件來進行驅動時，能夠實現如圖17—樣的粒度小且高品質的顯示。為了證實該顯示品質的水平，而顯示測試圖像，并與現有的膽甾相液晶的顯示裝置進行粒度的比較。使在本發(fā)明的顯示元件和現有的顯示裝置上，顯示從白灰度到黑灰度的梯尺(stepwedge)，之后對其進行拍攝。分別拍攝后，當算出各濃度圖形的像素值的反射率的標準離差(標準偏差)時，依照本發(fā)明的顯示相比于現有的顯示裝置具有約一半的粒度，這樣可確認本發(fā)明的顯示品質的好壞。而且，該實施例是，在8級灰度顯示的情況下進行的比較，但是即使是更多的灰度值，例如16級灰度中也能夠實現相同的顯示品質。進而，作為第二實驗例，介紹彩色元件的512色顯示的實施方式。將上述第一實施例所示內容的Q-VGA的顯示元件制作成三種類型(紅色、綠色、藍色)，并且按觀察面依次層疊藍色、綠色、紅色。為了分別進行各種顏色的控制，設定驅動電路。對于該層疊的顯示元件，當通過與第一實驗例大致相同的驅動條件，將三層同時驅動時，能夠實現良好的512色的顯示。而且，此時，為減少尖峰(spike)電流，而將如圖14所示的DSPOF的定時錯開。如上述所說明的，通過本發(fā)明的驅動方法，驅動利用膽甾相液晶的顯示元件時，即使通過廉價且二值輸出的通用驅動器，也能夠實現超越現有驅動法的高品質的多灰度顯示，并且能夠引出液晶的最大對比度。而且，通過本發(fā)明，即使灰度級增加也能夠將重寫次數抑制到最小限度。進而，由于分為第一步驟和第二步驟來進行驅動，因此順序顯示同樣，能夠盡早地知道基本的顯示內容。權利要求1.一種液晶顯示元件的驅動方法，利用相互以對置狀態(tài)交叉的多個掃描電極和多個數據電極，在按規(guī)定的順序選擇所述掃描電極的同時，對反射材料施加脈沖狀的驅動電壓，其特征在于，包括第一步驟，通過最初的掃描，將各像素設定為反射狀態(tài)和非反射狀態(tài)；第二步驟，通過隨后的掃描，選擇反射狀態(tài)的規(guī)定像素和非反射狀態(tài)的像素，并且，使所述反射狀態(tài)的規(guī)定像素的反射率降低，使所述非反射狀態(tài)的像素的反射率進一步降低。2.如權利要求1所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，所述第二步驟由至少一次以上的子步驟構成，該子步驟用于將所述各像素設定為分別與規(guī)定灰度級相當的反射率。3.如權利要求2所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，在所述第二步驟中，對于在所述第一步驟或者先執(zhí)行的子步驟中所選擇的像素組和非選擇的像素組，通過當前的子步驟來同時選擇在各像素組中要降低反射率的像素群，并降低該像素群的反射率。4.一種液晶顯示元件的驅動方法，利用相互以對置狀態(tài)交叉的多個掃描電極和多個數據電極，在按規(guī)定的順序選擇所述掃描電極的同時，對形成膽甾相的液晶施加脈沖狀的驅動電壓，其特征在于，包括第一步驟，通過最初的掃描，將各像素設定為反射狀態(tài)和非反射狀態(tài)；第二步驟，通過隨后的掃描，選擇反射狀態(tài)的規(guī)定像素和非反射狀態(tài)的像素，并且，使所述反射狀態(tài)的規(guī)定像素的反射率降低，使所述非反射狀態(tài)的像素的反射率進一步降低。5.如權利要求4所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，所述第二步驟由至少一次以上的子步驟構成，該子步驟用于將所述各像素設定為分別與規(guī)定灰度級相當的反射率。6.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，所述反射狀態(tài)是指，平面狀態(tài)或者平面狀態(tài)和焦錐狀態(tài)同時存在的狀態(tài)，所述非反射狀態(tài)是指焦錐狀態(tài)。7.如權利要求6所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，所述第二步驟由至少一次以上的子步驟構成，該子步驟用于選擇反射狀態(tài)的規(guī)定像素和非反射狀態(tài)的像素，并且，使所述反射狀態(tài)的規(guī)定像素的反射率降低，使所述非反射狀態(tài)的像素的反射率進一步降低，從而將所述各像素設定為分別與規(guī)定灰度級相當的反射率。8.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，在所述第二步驟中，對于在所述第一步驟或者先執(zhí)行的子步驟中所選擇的像素組和非選擇的像素組，通過當前的子步驟來同時選擇在各像素組中要降低反射率的像素群，并降低該像素群的反射率。9.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，所述第一步驟包括復位步驟，該復位步驟在形成圖像之前使液晶復位到垂直排列狀態(tài)或者焦錐狀態(tài)。10.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，所述液晶顯示元件具有在施加ON信號脈沖的前后將電位設定為零電平的裝置。11.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，在所述第一步驟和所述第二步驟中，驅動形成所述膽甾相的液晶的電壓電平不同。12，如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，在所述第二步驟的各子步驟中，驅動形成所述膽甾相的液晶的脈沖寬度不同。13.如權利要求12所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，通過改變驅動器的時鐘頻率，控制所述子步驟的脈沖寬度。14.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，在掃描的一條線內執(zhí)行所述子步驟。15.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，顯示元件采用層疊多個元件的結構，而且，通過相互獨立的電壓脈沖來驅動所層疊的各層，所述多個元件具有在分別施加ON信號脈沖的前后將電壓設定為零電平的裝置，并且錯開施加各個ON信號脈沖的時機。16.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，在所述第一步驟中，利用二值輸出的超扭轉向列型液晶用驅動器IC，在將所述各像素設定為反射狀態(tài)時采用ON電平輸出，而在設定為非反射狀態(tài)時采用OFF電平輸出。17.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，在所述第二步驟中，利用二值輸出的超扭轉向列型液晶用驅動器IC，在降低反射率時采用ON電平輸出，而在保持狀態(tài)則時采用OFF電平輸出。18.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，各步驟中用于驅動的顯示數據是對灰度變換過的原圖像數據進行分割及變換而形成的。19.如權利要求18所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，通過誤差擴散法或者藍噪聲掩模法，對所述原圖像數據進行灰度變換。20.如權利要求5所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特征在于，驅動電壓在40V以下。21.—種液晶顯示元件，利用相互以對置狀態(tài)交叉的多個掃描電極和多個數據電極，在按規(guī)定的順序選擇所述掃描電極的同時，對反射材料施加脈沖狀的驅動電壓，從而顯示圖像，其特征在于，具有第一單元，其通過最初的掃描，將各像素設定為反射狀態(tài)和非反射狀態(tài)；第二單元，其通過隨后的掃描，選擇反射狀態(tài)的規(guī)定像素和非反射狀態(tài)的像素，并且，使所述反射狀態(tài)的規(guī)定像素的反射率降低，使所述非反射狀態(tài)的像素的反射率進一步降低。22.—種液晶顯示元件，利用相互以對置狀態(tài)交叉的多個掃描電極和多個數據電極，在按規(guī)定的順序選擇所述掃描電極的同時，對形成膽甾相的液晶施加脈沖狀的驅動電壓，從而顯示圖像，其特征在于，具有第一單元，其通過最初的掃描，將各像素設定為反射狀態(tài)和非反射狀態(tài);第二單元，其通過隨后的掃描，選擇反射狀態(tài)的規(guī)定像素和非反射狀態(tài)的像素，并且，使所述反射狀態(tài)的規(guī)定像素的反射率降低，使所述非反射狀態(tài)的像素的反射率進一步降低。全文摘要使用低耐壓且廉價的通用驅動器，為了實現液晶顯示元件的均勻性優(yōu)良的多灰度顯示，而進行應用液晶的累積響應(重寫)的多次脈沖施加，并且在每個步驟上將驅動電壓和脈沖寬度設定為可變，進而從反射狀態(tài)的初始狀態(tài)利用范圍大的區(qū)域而將液晶控制到規(guī)定的半色調狀態(tài)。其結果，由于還能夠回避驅動電壓的上升，因此能夠利用低耐壓且廉價的二值輸出的通用驅動器。而且，由于利用了范圍大的區(qū)域的灰度變換，因此能夠實現均勻性優(yōu)良的灰度級(graylevel)顯示。文檔編號G02F1/133GK101151574SQ200580049338公開日2008年3月26日申請日期2005年3月28日優(yōu)先權日2005年3月28日發(fā)明者能勢將樹申請人:富士通株式會社