專利名稱：使用了膽甾型液晶的顯示元件的驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如液晶顯示元件、其驅動方法，以及作為便攜用顯 示裝置的非接觸型IC卡，進一步詳細地說涉及即使切斷電源也可以 繼續(xù)顯示的，例如使用了膽甾型液晶的顯示元件、其驅動方法和具有 在大幅度提高機械強度的同時利用了多層配線基板的天線構造的IC 卡。
背景技術：
近年，在利用接觸型IC卡和條形碼等的物流等的應用領域中， 開始普及耐久性和方便性好的，非接觸型的IC卡和RF (射頻)標簽 等。今后，還會開發(fā)電子貨幣等的新的應用領域，可以預見和外部裝 置進行無線通信的卡和標簽將更加普及。IC卡在信息記錄方面優(yōu)異， 但存在在用專用裝置讀取前，無法確認記錄內容這一問題。在積分卡 和交通機構的次數(shù)券卡中，希望能夠用視覺確認記錄內容。
圖1表示接觸型IC卡的以往例子。具備和IC卡讀/寫器接觸用 于數(shù)據和電能交換的端子C1 C8，例如，向端子C1提供作為電路的 電源電壓使用的Vcc。
在以往的接觸型的IC卡中，提出了通過使用磁性薄片的顯示器 或使用無色燃料的熱寫入等而可以視覺確認的媒體。因為是接觸型， 所以有插入IC卡的專用裝置，在該裝置內，內置有磁頭或熱頭等的 顯示寫入裝置，在預測今后普及的非接觸型的IC卡和RF標簽中，不
3能裝載以往那樣的寫入頭。因為必須用以無線方式提供的電信號進行 顯示，所以需要有可以電驅動的液晶方式或電泳方式等。
有關具備有顯示元件的IC卡等有以下那樣的文獻。在專利文獻 1中公開了具備顯示元件的IC卡，提出了非接觸型或液晶顯示器等的 使用。在專利文獻2中公開了可以直接讀出標簽信息并進行顯示的無 線標簽，還提出了電子紙張的使用。
專利文獻1
實公平7 - 30384號公報"IC卡" 專利文獻2
特開2002 - 236891號公報"帶數(shù)據顯示功能的無線標簽"
圖2是非接觸型IC卡的構成例子的說明圖。在同一圖中，例如 貼緊型的IC卡50在和卡讀/寫器51之間以非接觸方式進行數(shù)據的交 換。在圖的上部如剖面圖所示，貼緊型IC卡具備用于通信的天線部。
貼緊型IC卡50具備微機部52、 RF接口 53、非接觸接口 54， 微機部52具備CPU55、存儲器56、 1/0端口57等。
另外卡讀/寫器51具備作為和貼緊型IC卡50之間的通信接口 的非接觸接口 60，以及作為和主計算機的接口的接口電路61。
為了把IC卡或RF標簽等作為顯示元件實際使用，存在很大的 問題，還沒有實現(xiàn)。其課題是物理上的耐久性，例如為了在IC卡中 利用，必須通過按照JIS標準化的彎曲耐受性和環(huán)境試驗等。 一般的 液晶都不能耐受。例如，如果是IC卡，則要求對長邊85mm重復大 于等于500次的把中心彎曲2cm的操作而不損傷。在以往的液晶中， 因基本的破損、定向的紊亂、密封材料剝落等的問題而不能耐受。在 接觸型或者混合型(接觸和非接觸的雙功能)的卡中，為了插入到讀 取裝置中，在卡表面用輸送滾輪施加強的滾輪壓力。在以往的液晶中， 因滾輪壓力，液晶聚集到一端，在邊緣部分上密封遭到破壞，液晶漏 出，失去了作為液晶顯示元件的功能。
圖3是使用柱形間隔基的液晶單元的構造的以往例子。在2塊基 板101之間插入柱形間隔基102，成為支撐基板的構造。這樣的間隔基的利用和使之具有粘接性的柱的提案等在以下的文獻中公開，而這
樣的構造也存在在適用到IC卡時耐久性不充分的問題。 專利文獻3
實公昭58 - 13515號公報"液晶顯示裝置" 專利文獻4
特開平7-318912號公報"液晶屏框架，液晶屏本體以及液晶顯 示器"
專利文獻5
專利第3196744號公報"液晶顯示元件及其制造方法" 在這些專利文獻3、專利文獻4以及專利文獻5中的液晶單元構 造中因為使用了矩陣構造，所以把開口率，即在單元的表面積中在顯 示中有效的液晶占據的面積的比率設計得大，不存在把柱形間隔基的 面積i殳置成20%或者20%以上那樣的設想，在液晶單元的耐久性方面 存在問題。
另外，在一般使用的液晶計算器的顯示部中，在單元內整個注入 液晶，而只驅動其l部分，因而還存在浪費高價格的液晶這樣的問題。
接下來具有半永久性的存儲性且期待著被應用到IC卡的顯示部 或電子紙張等的膽齒型液晶的選擇反射歷史悠久，在1888年從膽甾醇 衍生物中發(fā)現(xiàn)。在下面的專利文獻6中公開了通過聚合物網絡液晶和 手性向列型液晶的混合，利用選擇反射狀態(tài)和透過狀態(tài)的2種穩(wěn)定性 的顯示元件。手性向列型液晶是膽甾型液晶的一種，基本性質相同。 手性向列型液晶在向列型液晶中添加手性物質(手性劑)，形成膽甾 相。
膽甾型液晶(手性向列型液晶)通過電氣控制進行在作為反射狀 態(tài)的平面狀態(tài)和作為透過狀態(tài)的焦錐狀態(tài)(focal conic state)之間的 狀態(tài)轉移。該平面狀態(tài)和焦錐狀態(tài)只要不施加任何外力則保持半永久 性，膽齒型液晶具有半永久性存儲性。
專利文獻6
特表平6 - 507505號公報"液晶光調制設備和液晶物質"圖4是這樣的膽甾型液晶的驅動波形的說明圖。有關膽甾型液晶 以后進一步詳細說明其性質，但基本上是具有平面狀態(tài)和焦錐狀態(tài)這 2個穩(wěn)定狀態(tài)的液晶。在平面狀態(tài)中，有選擇地反射某一范圍的頻率 的光，與此相反在焦錐狀態(tài)中處于使全部的光透過，即透明狀態(tài)。
為了設置成平面狀態(tài)，即為了進行平面驅動，如圖4的左側所示， 例如使用施加±40V左右的脈沖的方法，另外作為焦錐驅動如右側所示 使用施加士18V左右的脈沖的方法。在此施加正負脈沖是為了不出現(xiàn)因 液晶內的離子的偏心等引起的殘留圖像或顯示模糊等的緣故。
這樣使用膽甾型液晶的顯示元件雖然具有半永久性的存儲性，適 宜IC卡等中使用，但如在圖4中說明的那樣需要用平面驅動和焦錐 驅動分開使用波峰值不同的2種脈沖，另外移位其波峰值也是+ 40V 左右相當高的電壓，所以在不具有電池的無電源的IC卡中，存在電 源電路復雜的問題。
接著，說明在非接觸IC卡中的天線構造的以往例子的問題點。 圖5是以往一般的非接觸IC卡中的天線配線的說明圖。如同一圖所 示，把天線配線配置在薄膜基板的最外側，用該天線接收到從IC卡 讀/寫器發(fā)送的數(shù)據等。
例如在使用膽甾型液晶的帶顯示功能的IC卡中，如上所述需要 比較高的值的電壓，為了產生這樣的電壓，除了以往的天線配線外追 加在天線配線上流過高頻電流時，由電磁感應感應出電壓的線圏圖案， 需要使用該線圏圖案感應出的電壓，向顯示用驅動器供給電源。
圖6是使這樣的線圏圖案與天線配線靠近而在薄膜基板的外周附 近配置的IC卡的構造的說明圖。在該圖中，用由線圈圖案感應的電 壓，例如進行LCD驅動器的動作。但是在實際的許多IC卡的使用例 子中，例如在如銀行的現(xiàn)金卡的情況下，進行使數(shù)字和字母等的文字 信息在IC卡上作為突起生成的模壓加工。圖7、圖8是說明伴隨該模 壓加工的問題的說明圖。
在圖7中，在模壓區(qū)域中，因為在模壓加工中在卡的厚度方向上 進行擠壓，所以如果在該模壓區(qū)域上添加天線配線或線圈圖案等，則存在該配線被切斷的問題。
在圖8中展示針對該問題的以往的改進方法。圖8是只對涉及到 模壓加工的配線的部分擴大配線的寬度，即使進行模壓加工也不會切 斷配線部的IC卡的以往例子。在同一圖中，只把天線配線形成在薄 膜基板的外周附近，不進行圖6那樣的線圈圖案的布線。
因而，如圖6所示當把天線配線和線圈圖案與薄膜基板一同配置 在外周附近，而且需要如在圖4中說明的那樣的多個不同的電壓值的 情況下，將與之對應的多個線圏圖案靠近天線配線設置，而且各自的 寬度也需要增加，而這樣的構造存在在以往的基板構造中是不可能的 問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第1個目的在于提高便攜用顯示裝置，例如非接觸IC 卡等的顯示裝置的機械耐久性。第2個目的在于提供在這樣的便攜用 顯示裝置中，降低元件的驅動用成本的元件驅動方法，第3個目的在 于提供對向天線配線和向顯示部提供電壓的線圏圖案進行高效率配置 的便攜用顯示裝置。
本發(fā)明的顯示元件具備相對的2塊基板，和被該基板夾著的顯示 部，具備在顯示部以外的部分中保持基板的壁面構造體。該壁面構造 體的壁面與基板垂直，和該壁面垂直的面和基板粘在一起。例如，能 夠使和壁面垂直并和基板粘在一起的面的面積比顯示部的基板一側的 面的面積大、
接著本發(fā)明的顯示元件驅動方法例如是驅動使用了膽甾型液晶 的顯示元件的方法。在液晶單元的平面狀態(tài)下的驅動時，使用在液晶 單元上施加了脈沖電壓后，把電源一側的驅動阻抗設置在比液晶單元 的驅動阻抗小的值，并且把施加電壓設置為0的方法，另外在向焦錐 狀態(tài)的驅動時，使用在施加了脈沖電壓后，把上述驅動阻抗設置成比 液晶單元的阻抗高的值的方法。
接著，本發(fā)明的便攜用顯示裝置使用多層配線基板，在多層配線基板的不同層上分別設置用于從外部接收數(shù)據以及電能供給的天線 圖案；與天線圖案接近設置，在天線圖案上流過電流時用于把由電磁 感應作用產生的電壓作為顯示用電源電壓利用的線圏圖案。
如上所述，如果采用本發(fā)明，則在顯示元件的相對的2塊基板之 間由于具備在顯示部以外的部分上保持基板的壁面構造體，因而顯示 元件的機械耐久性大幅度提高。


圖l是表示接觸型的IC卡的以往例子的圖。 圖2是表示非接觸型IC卡的以往例子構成的圖。 圖3是表示使用了間隔基的液晶單元構造的以往例子的圖。 圖4是膽甾型液晶的驅動方法的以往例子的說明圖。 圖5是表示具備天線配線的非接觸型IC卡的以往例子的圖。 圖6是具備對LCD驅動器的電源供給用線圏圖案的IC卡的以往 例子的說明圖。
圖7是采用模壓加工的以往技術的問題點的說明圖。
圖8是在才莫壓加工的問題的以往技術中的解決方法的說明圖。
圖9是在本發(fā)明中的液晶顯示元件的耐久性提高構造的原理說明圖。
圖IO是具備段遮光掩模的液晶顯示元件的構成例子。 圖ll是具備光吸收層的液晶元件的構成例子的說明圖。 圖12是液晶元件的粘合方法的說明圖。 圖13是液晶元件中的共用電極除去部的說明圖。 圖14是液晶元件中的密封和傳遞(transfer)形式的說明圖。 圖15是在一個基板上制造多個液晶元件的說明圖。 圖16是為了在一個基板上制造多個液晶元件而在相對基板上形 成切入線的說明圖。
圖17是表示為了提高耐久性的液晶注入通道的構造例子(其l)的圖。圖18是表示為了提高耐久性的液晶注入通道的構造例子(其2)的圖。
圖19是膽甾型液晶的平面狀態(tài)的說明圖。
圖20是膽甾型液晶的焦錐狀態(tài)的說明圖。
圖21是表示膽甾型液晶的應答特性的圖。
圖22是針對膽甾型液晶的單 一極性平面驅動波形的說明圖。
圖23是單一極性焦錐驅動波形的說明圖。
圖24是使用膽甾型液晶的段顯示的說明圖。
圖25是本實施方式中的兩極性平面驅動波形的說明圖。
圖26是兩極性焦錐驅動波形的說明圖。
圖27是本實施方式中的單一極性平面驅動波形的說明圖。
圖28是單一極性焦錐驅動波形的說明圖。
圖29是顯示部驅動器的電路構成圖。
圖30是向平面狀態(tài)驅動對的時間圖。
圖31是向焦錐狀態(tài)驅動時的時間圖。
圖32是帶混合型顯示的IC卡的構成例子的圖。
圖33是表示帶顯示的IC卡的構成的方框圖。
圖34是表示使用了多層配線基板的IC卡的構成例子的圖。
圖35是圖34的卡的剖面圖。
圖36是對天線圖案以及線圏圖案以外的部件也使用了 4層基板 的IC卡的剖面圖。
圖37是把天線和線圏圖案安置在4層部上，把其他的部件安置 在2層部上的IC卡的構成例子。
圖38是圖37的IC卡的剖面圖。
具體實施例方式
圖9是本發(fā)明中的液晶顯示元件的耐久型提高構造的原理性的說 明圖。在同一圖中，在2塊基板1之間夾著使用液晶的顯示部2，顯 示部2被壁面材料3包圍，液晶通過注入通道相連結。和壁面材料3的壁面垂直的面和基板1粘接，能夠把該粘接的面 積設置成比作為顯示部2的液晶在基板1一側的面的面積大。
另外，使用液晶2的顯示部是段顯示部，可以從液晶注入通道向 段顯示部的各段注入液晶。
另外，在作為顯示部2的液晶和基板1之間，也可以配備比注入 到各段中的液晶的寬度小的對開口部分以外進行遮光的遮光層，進而 在2塊基板中，還可以在與顯示部之間配備有遮光層的基板不同的基 板和壁面材料3之間具備光吸收層。
另外，顯示部2也可以是使用膽甾型液晶的顯示部。
另外，顯示部是排列有多個數(shù)字或者字符文字的構造，壁面材料 3對每個文字形成塊，也可以用液晶注入通道連結該塊之間，并且也 可以與每個文字的塊對應地配備液晶的入口和出口 ，塊內的液晶注入 通道在入口分開，在出口合流。
接著，本發(fā)明的顯示元件驅動方法是在使用膽甾型液晶的顯示元 件的驅動中使用的方法，在向平面狀態(tài)驅動時在對液晶單元施加脈沖 電壓后，使用使電源一側的驅動阻抗比液晶單元的阻抗低，并且把施 加電壓設置為O的方法，在向焦錐狀態(tài)驅動時施加脈沖電壓后，使用 把驅動阻抗"i殳置成比液晶單元的阻抗高的方法。
在該方法中，在把l^沖電壓向液晶單元的施加中也可以4吏其極性 至少反轉一次，另外也可以把脈沖電壓的波峰值設置在大于等于液晶 單元確實轉變到平面狀態(tài)的電壓值。
另外，在向平面狀態(tài)驅動時的脈沖電壓施加后的驅動阻抗的值也
可以設置成，儲存在液晶單元中的電荷的放電時間小于等于液晶單元 轉變到平面狀態(tài)所需要的時間的最大值。
進而，也可以使用具有使用該驅動方法的顯示元件和用于從外部 接收數(shù)據以及電能供給的天線部的便攜用顯示裝置。
進而，本發(fā)明的便攜用顯示裝置使用多層配線基板，在多次配線 基板的不同層上分別設置用于從外部接收數(shù)據以及電能供給的天線 圖案；與天線圖案接近設置，在天線圖案上流過電流時用于把由電磁感應發(fā)生的電壓作為顯示用的電源電壓使用的線圏圖案。而后在多層
配線基板上設置2層或者2層以上的配置天線圖案和線圏圖案的部分， 設置1層或者1層以上的配置其他部件的部分。
接著，包含在圖9中說明的液晶顯示元件的構造，進一步詳細說 明本發(fā)明的實施方式。
一般當在IC卡，或者RF(射頻)標簽中使用液晶元件的情況下， 使用金額的數(shù)字、數(shù)字、記號等的數(shù)字，或者字母，即符號文字。如 果是數(shù)字則一般使用用7段表示1個數(shù)字的方法。
在液晶元件的內部在顯示中使用的區(qū)域受到限制，在數(shù)字顯示區(qū) 域以外不需要注入液晶。因而通過如圖9所示顯示(段)部以外設置 成壁面構造，可以對IC卡給予壓倒性的耐久性。通過至少使顯示元 件的尺寸，即表面一側的大小具有大于等于50%的壁面構造，實現(xiàn)超 耐久性構造。
本發(fā)明的元件構造如果犧牲開口率則即使在矩陣顯示中也可以 適用，且通過數(shù)字顯示和字母顯示那樣的分段型的液晶顯示適用。在 一般使用的液晶計算器的顯示部中，在單元的整體中注入液晶，只對 其中一部分進行驅動。浪費了高價的液晶，通過使用圖9那樣的構造， 還可以實現(xiàn)成本削減。
作為壁面材料3也可以使用在上述專利文獻5中說明的耐受層， 可以通過熱處理付與粘接力。根據耐受層的種類，由于伴隨熱處理的 軟化的厚度設定值，例如5pm左右的穩(wěn)定性變差。在這種情況下，通 過并用球形，或者纖維形的間隔基，可以穩(wěn)定地控制厚度。可以并用 雖然沒有粘接力，但厚度穩(wěn)定性好的柱形間隔基(UV硬化性樹脂等)。 只要球形或者纖維形的間隔基與壁面材料3混合或者散布在基板1中 即可。
圖IO表示段遮光掩模的使用例子。在對IC卡等的應用中，需要 存儲性(電源切換后顯示保持)的液晶。具備選擇反射功能，有雙穩(wěn) 定性的膽甾型液晶成為其候補。是如果給予高電壓脈沖則處于反射狀 態(tài)，如果給予低電壓脈沖則處于透明狀態(tài)的雙穩(wěn)定型的液晶。但是，
ii已知該液晶因壓力和熱的變化狀態(tài)也變化。
在沒有段電極的區(qū)域(注入口附近，段間的注入通道)中，沒有 相對的電極，如果液晶變化為反射狀態(tài)，則無法進行電氣初始化。顯
示噪聲，使數(shù)字的視覺確認性降低。因而，通過用段遮光掩模4對在 段顯示中不需要的區(qū)域進行遮光而處于良好的顯示。由于在圖9的壁 面材料3上配備段形狀的遮光掩模4，因而可以隱藏雖然在液晶注入 中需要，但在顯示中多余的注入通道，可以提高顯示的視覺確認性。
如圖11所示，希望遮光掩模設置在單元的內部。雖然也可以設 置在基板1的外側，但因基板1的厚度而感覺有縱深感，在視覺確認 性中不合適。為了確保視野角范圍的寬度，希望在單元內部形成遮光 掩模4。遮光掩模4的光透過部分的寬度比用壁面材料3形成的液晶 寬度小。在同一尺寸中，對位的余量如杲沒有、過大則看到不需要的 地方，視覺確認性降低。
膽甾型液晶具有雙穩(wěn)定性，具有反射狀態(tài)和透過狀態(tài)的2個模式。 為了設置成顯示元件，需要明亮部分和暗淡部分，通過吸收在透過狀 態(tài)中的光線，把反射狀態(tài)設置成明亮狀態(tài)，把透過狀態(tài)設置成暗淡狀 態(tài)。因此，設置圖11所示那樣的光吸收層5。光吸收層5希望形成在 共用電極7的單元內部。也可以在基板1的外側設置光吸收層5，而 即使電極是ITO等的透明電極，也有光反射，成為對比度降低的原因。 根據圖11所示的疊層構造，可以以高的對比度實現(xiàn)視覺確認性好的顯 示。
圖12表示疊層工藝。在基板上形成了透明電極的段圖案的圖12 的段電極基板上形成段遮光掩模4、形成壁面材料3。遮光掩模4和壁 面材料3用光蝕刻技術或者印刷技術形成。在共用基板上，在透明電 極的整個圖案上形成光吸收層5。形成方法使用光蝕刻技術或者印刷 技術。也可以使用由黑色吸收體組成的電極。在兩基板上形成各層并 粘合。通過熱處理粘接粘合后的基板(在此，除此以外工藝的密封材 料、傳遞涂抹、球形間隔基散布工序省略說明)。
在此，段基板、遮光掩模、壁面構造體為了形成顯示的原型圖案，需要高精度對位技術。作為共用基板的相對基板因為和整個形狀的光
吸收層5是共用電極，所以不需要高精度的對位。因為在圖12中的粘 合后制成構造10，所以成為不需要高精度的對位粘合工序的工藝方 法。
為了實現(xiàn)在IC卡應用中需要的彎曲的耐久性，不使用玻璃基板， 而使用塑料基板或者薄膜基板。在這樣的基材中，高精度粘合是困難 的，需要本發(fā)明中的工藝工序。作為元件的構造還設想在段圖案上設 置光吸收層，從共用電極基板一側看顯示的構造，但如果不是從段基 板一側看顯示的構造，則無法實現(xiàn)在上述所示的粘合工序中的對位精 度的緩和。即，通過把段電極一側作為顯示面，可以容易進行制作工 藝，能夠期待成品率提高和低成本化。
在圖13中展示從側面一方看的元件的剖面圖。段基板ll一側是 顯示面。因為從段基板11的段電極6給予信號，所以與共用基板12 相比，段基板ll 一方的基板尺寸增大。從段電極6—方粘接柔性電纜 并加電壓。在相對基板的共用電極7上用導電性粒子或者導電性間隔 基使段基板ll上規(guī)定的配線導通，從段基板的規(guī)定的配線加電壓。共 用電極7是整個電極，而在共用基板12上的一部分上設置電極除去部 14。
共用電極除去部14在圖14中說明的密封材料15的外側上，位 于和段顯示的取出配線相對的位置上。在玻璃基板中，彎曲性少，易 于出現(xiàn)故障，而如果是薄膜基板，則有可能因彎曲造成共用電極和段 顯示的取出配線短路。因為控制密封材料的擴大困難，所以預先該部 分設置成除去電極的構造。通過該構造即使是薄膜基板，也可以實現(xiàn) 短路的避免，可以提高成品率。和段顯示的取出配線相對的部分以外 沒有必要除去共用電極。進而，代替除去共用電極，也可以涂抹非導 電性的物質。
圖14表示密封材料以及傳遞材料的配置構造。壁面材料3如果 粘接力充分強，也可以省略密封材料15，而為了具有充分的耐久性， 并用密封材料15。用壁面材料確保液晶的注入通道，在其周圍形成密封材料15。是密封材料15和液晶不接觸的構造，因為和以往的液晶構造不同，所以可以不使用對液晶產生問題的特別的粘接劑。以往，產生了因從密封材料向液晶溶出雜質引起的顯示特性變化等的大的問題。通過采用使密封材料和液晶不接觸的本構造，成品率大大提高。另外，因為傳遞材料16也不和液晶接觸，所以可以任意選擇導通性好的材料。為了進行顯示驅動，要求傳遞材料具有高度的耐久性。
一般的液晶元件為了避免雜質和定向紊亂等對液晶的影響，在密封材料的外側配置傳遞材料。但是，因彎曲等的力的作用從外周開始產生從基板的剝離，希望傳遞材料形成在密封材料內部。如圖14所示，用壁面材料包圍液晶，把傳遞材料配置在壁面材料的外側，進而通過在外側配置密封材料，可以大大提高耐久性。即使傳遞材料是l點也可以，而通過配置多個，可靠性進一步提高。通過把顯示元件配置成對稱的位置，還在顯示的均勻性、耐久性提高方面有效。
圖15、圖16表示從1塊基板制造多個液晶元件的例子。如圖15所示，在l塊基板上形成多個元件。密封材料和相鄰的元件連續(xù)形成。密封材料的形成一般是從采用機器人分配器等的注射器針進行涂抹。作為密封材料形成的方法還有印刷法，而因為存在壁面材料的立體構造物，所以不適合。當在相對基板上形成密封材料的情況下，粘合時的對位精度成為問題。如圖15所示，在形成有壁面材料的基板上，由分配器進行密封材料涂抹。由分配器進行的涂抹已知是在開始寫點和寫完點上去除過度涂抹。因而，如圖15所示，把開始寫位置和寫完位置作為元件外，和相鄰元件連續(xù)形成密封材料。因此，因為過剩的密封在哪個元件上都沒有，所以單元厚度的均勻性等的成品率提高。
圖16表示在薄膜基板中的相對基板。預先形成狹縫式的切入線。在制造多個液晶元件的情況下，必須在粘合后使電極取出線露出，需要只切斷單面基板。在一般的玻璃基板中，用金剛石刀在表面劃出刻線來，在切割基板的工序(劃線)中能夠容易只切斷單面基板。但是，在薄膜基板上不能實施劃線工序。即使只是單面用刀刃等試著切斷，也會對相對的段引出線產生損傷。因而，如圖16的相對基板(共用基板)那樣，預先進行單面基板的切斷。用本辦法不會對配線有損傷，成品率提高。
在圖17中表示在高耐久性的液晶元件中的液晶通道的構造例子。作為液晶如上所述膽甾型液晶是候補。膽甾型液晶容易因彎曲和擠壓力、變形而改變顯示狀態(tài)。如果減少因彎曲引起的顯示部內部的變形，則可以抑制變化。在圖11的構造中的液晶的注入通道中，如果通過實驗觀察由彎曲引起的顯示變化，則在中心線的直線中，變化顯著。因為沒有支撐因彎曲引起的變形的壁面構造物，所以判斷為在直線上加上了大的變形。在短的線上變化少。線的直線長度越長變形發(fā)生的越多。因而，如圖17、 18所示，通過改變注入通道，縮短直線距離，可以抑制由彎曲引起的顯示變化。
在圖17中在第二個以及第二個以后的8的文字中，在從液晶入口到出口的3條路中，距離都相等，在注入時的氣泡的巻入減少。在真空注入中，如果真空度高，則空氣的巻入減少，而完全杜絕是困難的。在最后的8的文字的出口上制作虛道，設置多余的空氣的緩沖部分。
在圖18中，在從8的字的液晶入口到出口的3條路中，是不等距離，然而是直線距離最少的液晶通道的構造，最能夠抑制液晶的顯示變化。注入通道的終端堵塞，但也可以放開。靠表面張力可以注入，但開口部分需要重新密封所以是下策。
在本實施方式中，把非接觸IC卡作為便攜用顯示裝置的例子說明，但作為在非接觸IC卡中的顯示方法提出了鐵電液晶、賓-主液晶、電泳方式等的應用，而鐵電液晶對比度低，基本上不能進行灰度顯示，抗沖擊極弱。因為賓-主液晶也是對比度低，電泳方式也是在顯示的存儲性方面存在問題，所以在本實施方式中說明利用了膽甾型液晶的顯示方式。
膽齒型液晶在顯示品質方面與熱寫入和磁性寫入等方式相比明亮度、對比度高，具有可以進行彩色化和中間色調顯示的優(yōu)點，顯示的存儲性也大致是半永久性的。
15在此，進一步說明IC卡等的移動用的顯示裝置。計算機用的顯示裝置或移動用的顯示裝置等一般是CRT或者帶背燈的透過型液晶顯示器。在該類型中全部是發(fā)光型的顯示器。根據近年來的研究，為了快捷地讀文本等的顯示，非發(fā)光型的反射型的顯示裝置是所希望的。因為反射型不使用在裝置中具備的光源，所以在低消耗電能方面有效。
另外，為了實現(xiàn)進一步的低消耗電能化，希望即使切斷電源顯示也不消失的具有存儲性的顯示裝置。在反射型中具有存儲性的有代表性的媒體是紙，其歷史非常悠久，即使在現(xiàn)在也是不可缺少的工具之一。把反射型和存儲性這種紙的最大優(yōu)點，和可任意切換顯示的顯示器的優(yōu)點組合起來，即以紙和顯示器的融和為目標的"電子紙張"這種新的顯示設備近年來受到關注，以實用化為目標推進各公司的開發(fā)。雖然電子紙張的應用領域廣泛，但以下以作為其中之一受到關注的帶顯示的IC卡為例進行說明。
現(xiàn)在如稱為卡社會那樣在日常中使用很多的卡。信用卡和銀行的現(xiàn)金卡、電話磁卡等的預付費卡、在公司中的職員卡和在學校中的學生卡等在各種用途中使用。IC卡的面世在1970年，在產生在卡中埋入IC芯片這一想法后，IC卡倍受注目， 一步步得到普及。而后進入21世紀，因特網的穩(wěn)固和電子商務交易的擴大等，包圍IC卡的環(huán)境大大進化。
IC卡是在現(xiàn)金卡和信用卡那樣的塑料質的卡中埋入IC芯片的卡。在IC卡中具有計算功能，對于數(shù)據的處理與磁卡相比，其功能也是格外強大。IC卡根據在IC芯片中是否內置有CPU，或者因接口的不同可以如以下那樣分類。該分類基于以下的非專利文獻1。
非專利文獻l
IC卡業(yè)務最前沿工業(yè)調查會(2000年11月)
1.根據CPU有無的分類......根據是否內置CPU,可以分為"存
儲卡，，和"CPU卡"。
.存儲卡內置用于存儲數(shù)據的ROM,數(shù)據的存儲量在500 ~16000文字或者以上，遠大于磁卡的80個文字。在存儲器中利用PROM、 EPROM、 EEPROM等。
CPU卡因為內置CPU,所以在卡自身中具有計算功能。在CPU中，進行輸入的加密號碼和卡內的加密號碼的對比，和數(shù)據訪問許可的控制。因此，具有不正當訪問和竄改等的防止功能，在安全方面也非常優(yōu)異。
2.由接口進行的分類.，.通過和外部的接口，能夠分類為"接觸型卡"和"非接觸型卡"。
-接觸型IC卡...在卡的表面有金屬的端子，通過把IC卡插入到卡讀/寫器，從讀/寫器向端子提供電能，進行信息的交換。現(xiàn)在，已先行普及，重要的計算和穩(wěn)定的通信是其特征。
.非接觸型IC卡...IC卡和IC卡讀/寫器中內置天線，利用電磁波進行信息的交換。因此在卡外圍部分具備天線。根據非接觸型IC卡和讀/寫器的通信距離，可以分成緊貼型(2mm)、接近型(10cm)、附近型(lm)，隔開型(數(shù)m)的4種。因為非接觸，所以操作性、耐久性優(yōu)異，還有兼具接觸型和非接觸型雙方的混合型的卡。
為了看IC卡內部記錄的信息，利用設置在讀/寫器上的顯示器等的顯示部的方法目前仍是主流，在該方法中需要IC卡和讀/寫器的連接。但是近年來，有把使用熱敏顯色型的材料進行印字消除的熱寫入方式或者使用磁性體進行印字消除的磁性寫入方式適用到IC卡的事例，作為預付費卡和積分卡利用。在下一非專利文獻2中作為熱敏顯色型的代表方式記載了使用了無色染料的可再寫性記錄媒體。
非專利文獻2
松井、鳥居、古屋、筒井"無色染料型可再寫性記錄媒體的顯色和消色的特性控制"，Japan Hardcopy 2000論文集，p. 69-72
但是，上述的顯示方式其顯示品質是低亮度、低對比度，視覺確認性差。另外，都是用熱頭或磁頭等直接接觸記錄部進行顯示，為了進行顯示的改寫，必須在具備寫入部的讀/寫器中插入卡。上述的顯示方式適用到能夠成為未來的主流的非接觸IC卡是不適合的，在對非接觸IC卡的信息顯示中，有希望的方式是采用電能驅動的顯示方式。作為采用這種電能驅動的顯示方式，上述的膽甾型液晶的利用是有希望的。因而下面進一步說明膽甾型液晶的驅動方式等。
圖19以及圖20是膽甾型液晶的平面狀態(tài)和焦錐狀態(tài)的說明圖。在使用了膽甾型液晶的顯示裝置中，通過進行液晶分子的定向狀態(tài)的轉換進行2個狀態(tài)的控制。圖19表示有選擇地反射特定波長區(qū)域的光的平面狀態(tài)。在該平面狀態(tài)中有選擇地反射沿著液晶分子的螺旋間距和螺旋的旋轉方向的圓偏振光。反射最大時的波長X使用液晶的平均折射率n、螺旋間距p用以下式子考慮。
X = iixp
反射頻帶zU隨著液晶的折射率各相異性An的增加而增大。圖20表示焦錐狀態(tài)。在該狀態(tài)中入射光幾乎全部透過，成為透明狀態(tài)。因而如果在液晶層下設置任意顏色的層，則能夠在焦錐狀態(tài)中顯示其顏色。因而例如通過把平面狀態(tài)的反射光的波長頻帶設置在550nm附近，在液晶層下設置光吸收層(黑)，能夠在背景顏色黑之上進行綠色的單色顯示。
圖21是匯總膽甾型液晶的應答特性的圖。在同一圖中，Vfo是幵始向焦錐狀態(tài)轉變的閾值電壓，從VF剛a到Vm歸是處于完全的焦錐狀態(tài)的電壓范圍，Vp。是開始向平面狀態(tài)轉變的閾值電壓，Vp辦是完全處于平面狀態(tài)的閾值電壓。在初始狀態(tài)是平面狀態(tài)(P)的情況下，如果提高脈沖電壓則在某一范圍中處于向焦錐狀態(tài)驅動的頻帶，如果進一步提高脈沖電壓則再次處于向平面狀態(tài)驅動的頻帶。當初始狀態(tài)是焦錐狀態(tài)(PC)的情況下，隨著提高脈沖電壓，逐漸處于向平面狀態(tài)驅動的頻帶。
圖22、圖23是針對膽甾型液晶的一般的單一極性驅動波形的說明圖。對膽甾型液晶通過施加脈沖電壓而進行驅動。如果給予強的電場則液晶分子的螺旋構造解開，全部的分子處于跟隨電場方向的垂直歹寸向(homeotropic )狀態(tài)。
在圖22中例如通過在給予了 +40V的務jO中后除去電場，形成液晶分子的螺旋軸與電極垂直的螺旋構造，處于有選擇地反射與螺旋間距相應的光的平面狀態(tài)。
在圖23中例如當在給予了 +18V的脈沖后除去電場，即在施加 了液晶分子的螺旋軸完全解開的弱電場后除去電場的情況下，液晶的 螺旋軸與電極平行，可以得到使入射光透過的焦錐狀態(tài)。與此相反在 給予中等強度的電場后如果除去該電場，則能夠得到平面狀態(tài)和焦錐 狀態(tài)混合存在的狀態(tài)，能夠進行中間色調的顯示。
圖24是使用了膽甾型液晶的段顯示例子的說明圖。例如在最后 位的"3"的顯示中，通過把(2)和(5)的部分驅動為焦錐狀態(tài)，把其 他的(l)、 (3)、 (4)、 (6)以及(7)的部分驅動為平面狀態(tài)進 行顯示。
為了驅動這樣的膽甾型液晶， 一般是使用在圖4或者在圖22、圖 23中說明的2種驅動電壓波形。因此存在驅動電路成本高的問題。在 本實施方式中使用以1種波形可以進行平面驅動和焦錐驅動的兩方的 驅動方式。
圖25、圖26是在本實施方式中的平面驅動和焦錐驅動的兩極性 脈沖波形的例子。圖25是平面驅動的波形的例子，該波形和圖4中的 平面驅動波形一^"。
與此相反，在圖26所示的焦錐驅動的波形中，和圖4不同，在 具有40V的波峰值的+ 、-脈沖后把電源電路設置成高阻抗狀態(tài)。即 當驅動為焦錐狀態(tài)的情況下，和驅動到平面狀態(tài)的脈沖 一樣在施加脈 沖后，在施加-40V的狀態(tài)下進行把驅動電路設置成高阻抗的控制。
液晶的顯示單元是電氣性電容器，在施加-40V時儲存在顯示單 元中的電荷與由液晶單元自身的阻抗和電容器的容量決定的時間常數(shù) 對應地緩慢放電。液晶單元處于焦錐狀態(tài)。而且，在圖25、圖26中 脈沖的極性反轉次數(shù)是1次，而也可以把該次數(shù)設置成多次。即，如 果以正和負的脈沖作為驅動波形的1周期則也可以施加多個周期的波形。
圖27、圖28是采用單一極性脈沖的平面驅動波形、焦錐驅動波 形的說明圖。圖27的平面驅動波形和在圖22中說明的波形一樣。在圖28的焦錐驅動波形中，和圖27的平面驅動波形一樣，在把 + 40￥的電壓值維持50ms期間后，把電源電路設置成高阻值，儲存 在顯示單元中的電荷和圖26中一樣緩慢放電，顯示部處于焦錐狀態(tài)。
圖29是顯示部驅動電路的構成例子，圖30以及圖31是該驅動 電路的動作時間圖。在向平面狀態(tài)的驅動時，如圖30所示在把電源電 壓Vcc設置成40V后，在50ms期間把邏輯輸出維持在低電平(L)。 如果邏輯輸出為L，則圖29的晶體管Tr變?yōu)榻刂梗ㄟ^二極管D以 及電阻R2液晶單元向40V充電。其后如果至少在lms期間把邏輯輸 出設置在H，則晶體管Tr導通，因為儲存在液晶單元中的電荷通過 Tr迅速放電，所以液晶單元處于平面狀態(tài)。
在向焦錐狀態(tài)驅動時，如圖31所示在把Vcc設置成+ 40V后， 邏輯輸出L保持50ms，其后Vcc下降，通過直至存儲在液晶單元中 的電荷放電前的期間把邏輯輸出保持在L， 二極管D、晶體管Tr都處 于截止，因為電源側處于高阻抗狀態(tài)，所以儲存在液晶單元中的電荷 經由液晶單元自身的電阻緩慢放電，液晶單元處于焦錐狀態(tài)。
接著，例如說明具有使用了作為膽齒型液晶的l種的手性向列型 液晶的顯示部的IC卡的構成。圖32是混合型，即可以作為接觸型， 或者作為非接觸型使用，具有存儲性顯示部，即具有使用了手性向列 型液晶的顯示部的IC卡的構成例子。
在向列型液晶和手性材料中分別適量混合引起向右方向扭曲的 CB15，把在平面狀態(tài)中的反射顏色設置成綠色，用蒸鍍100nm的ITO (銦.錫.氧化物)后的玻璃基板夾著該液晶制成玻璃單元，把液晶的厚 度設置成5拜。
在圖32中，作為使用了該手性向列型液晶的數(shù)字顯示的段驅動 元件的顯示部20設置在IC卡的右上方，進而在其上埋入元件驅動用 的IC21。該顯示部例如在現(xiàn)金卡中用于余額顯示等。在卡上進一步設 置用于在和IC卡讀/寫器之間以非接觸方式接收數(shù)據和電能的IC22、 用于與讀/寫器接觸接收電能和數(shù)據的IC23，以及沖壓文字和數(shù)字等 的模壓部24。圖33是非接觸IC卡的構成例子。在同一圖中，通過把IC卡26 接近IC卡讀/寫器27， IC卡26靠天線28接收電磁波的供給，提供數(shù) 據以及電能開始動作，其后進一步根據需要在和IC卡讀/寫器27之間 進行信息的交換。
在IC卡26上具備用于控制整體的CPU30、用于在和IC卡讀/ 寫器27之間接收數(shù)據的交換和電能供給的非接觸接口 31、存儲數(shù)據 和程序等的只讀存儲器32、顯示部驅動器33，以及顯示部34。
接著說明在本實施方式中的IC卡上的天線圖案和線圏圖案的配 置方式。如上所述，在非接觸式的IC卡中，例如為了向驅動使用了 膽甾型液晶的顯示部的電路提供電源，在IC卡上的天線，即在接收 從IC卡讀/寫器一側發(fā)送的電波的天線圖案的附近設置線圏圖案，在 用天線圖案進行電波的接收時，利用天線圖案和線圏圖案之間的電磁 感應作用，把線圏圖案感應的電壓用于顯示部驅動。
但是如上所述，在作為IC卡的一般的使用例子的信用卡和現(xiàn)金 卡等上，進行模壓加工，即機械地進行數(shù)字和文字的沖壓，因此存在 使天線圖案和線圏圖案接近地適宜配置在IC卡上困難的問題，而在 本實施方式中通過利用多層配線基板，把線圏圖案和天線圖案設置在 不同的層上，解決此問題。
圖34、圖35是利用多層配線板和天線圖案在不同層上形成線圏 圖案的例子。圖34表示IC卡的表面，圖45表示圖34的虛線的部分 的剖面圖。在圖34中，對于需要模壓加工的部分，如在圖8中說明的 那樣通過擴大配線寬度也能夠對應。
在圖35中，相對于無線IC用天線圖案，即接收來自IC卡讀/ 寫器的電波的天線圖案是1層，LCD驅動電源供給用線圈圖案是3層。 這是因為例如在現(xiàn)有的LCD驅動器中需要多種電壓的電源，另外例 如在使用膽甾型液晶的顯示部中作為驅動電壓，例如需要如4 0 V那樣 比較高的電壓，所以線圏的圏數(shù)未太受限制，可以巻繞多圏等的緣故。
但是當利用多層配線板，把天線圖案和線圏圖案配置在不同的層 上的情況下，如圖36所示因基板的厚度和部件的高度不同，整個厚度Tl有可能未進入IC卡的厚度的標準，例如0.8mm內。
圖37、圖38是解決該問題的IC卡的構成例子。在圖37中表示 IC卡的表面，而把部件的安裝部設置在多層配線板的2層部上，把天 線和線圏圖案的配線部設置在4層部上。
在圖38中，表示圖37的IC卡的剖面圖。把作為部件安裝部的 2層部，和作為天線圖案和線圏圖案的配線部的4層部加起來的整個 厚度T2比在圖36中表示的厚度T1還小。而且在圖38中，天線圖案 以及線圏圖案的4層配線部當然在左側也有，但省略了該部分。
如果這樣采用本實施方式，則通過把天線圖案和線圈圖案利用疊 層配線基板設置在不同的層上，由線圏圖案產生比較高的電壓，可以 得到多種電壓值，為了擴大帶顯示功能的無源非接觸型IC卡的使用 范圍有效。
本發(fā)明當然可以應用在液晶顯示元件、顯示元件的驅動器，以及 IC卡和電子紙張等的便攜用顯示裝置的制造產業(yè)中，在使用這些元件 的顯示裝置的全部的產業(yè)中可以利用。
權利要求
1、一種使用了膽甾型液晶的顯示元件的驅動方法，其特征在于在向液晶單元的平面狀態(tài)驅動時，在向液晶單元施加脈沖電壓后，把電源一側的驅動阻抗設置在比液晶單元的阻抗低的值，并且把施加電壓設置為0；在向焦錐狀態(tài)驅動時，在施加脈沖電壓后，把上述驅動阻抗設置成比液晶單元的阻抗高的值。
2、 如權利要求1所述的顯示元件的驅動方法，其特征在于在 把上述脈沖電壓向液晶單元施加期間，該脈沖電壓的極性至少反轉1 次。
3、 如權利要求1所述的顯示元件的驅動方法，其特征在于上 述脈沖電壓的波峰值大于等于足以使上述液晶單元向平面狀態(tài)轉移的 電壓值。
4、 如權利要求1所述的顯示元件的驅動方法，其特征在于在 向上述平面狀態(tài)驅動時的脈沖電壓施加后的電源一側的驅動阻抗的 值，是使儲存在液晶單元中的電荷的放電時間小于等于液晶單元向平 面狀態(tài)轉移所需要的時間的最大值那樣的值。
5、 如權利要求1所述的顯示元件的驅動方法，其特征在于將 上述驅動方法用作具備顯示元件和從外部接收數(shù)據以及電能的供給的 天線部的便攜用顯示裝置中的顯示元件的驅動方法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用了膽甾型液晶的顯示元件的驅動方法，以提高使用非接觸IC卡等，例如具有存儲性的膽甾型液晶的便攜用顯示裝置的機械耐久性為目的，在具備相對的2塊基板(1)，和被基板(1)夾著的顯示部(液晶)(2)的顯示元件中，是在顯示部(2)以外的部分保持基板(1)的壁面構造體，具備壁面與基板(1)垂直且與該壁面垂直的面和基板(1)粘接的壁面材料(3)，把和基板(1)粘接的面的面積設置成比顯示部(2)的基板(1)一側的面的面積大。
文檔編號G02F1/1339GK101458910SQ20081018638
公開日2009年6月17日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權日2003年9月4日
發(fā)明者富田順二, 山岸文雄, 平野貴裕, 新海知久, 杉村吉康, 來住野太, 橋本繁, 矢部嘉一, 能勢將樹, 西出兼三, 馬場俊二 申請人:富士通株式會社;富士通先端科技株式會社