JP2006500611A - フレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスおよび色の変化補正 - Google Patents

Abstract

フレキシブルディスプレイのためのグレイレベル補正機構が提案されている。フレキシブルディスプレイは、屈曲時にセルギャップ変化を示す。ディスプレイ（容量、圧電）の動作中にセルギャップを測定する。測定されたセルギャップに従って画素電圧を調節する。これによって、グレイレベルは局所的な屈曲半径と無関係になる。

Description

本発明は、電圧駆動フレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスおよび／または色の変化を補正する装置に関し、前記変化は前記フレキシブルディスプレイの屈曲と関連し、前記装置は、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部でのセルギャップを測定する測定手段と、測定されたセルギャップに応じて、前記フレキシブルディスプレイの前記一部に印加される電圧を調節する調節手段とを備える。

本発明はまた、このような装置を備えるフレキシブルディスプレイ、およびこのようなフレキシブルディスプレイを備える携帯装置に関する。

本発明はまた、電圧駆動フレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスおよび／または色の変化を補正する方法に関し、前記変化は前記フレキシブルディスプレイの屈曲と関連し、前記方法は、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部でのセルギャップを測定するステップと、測定されたセルギャップに関連してフレキシブルディスプレイの前記一部に印加される電圧を調節するステップとを含む。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、光を透過または遮断する誘電異方性を有する液晶材料に印加される電界を制御し、それにより、本質的に当業者に認識されているような且つ簡単に説明するような公知の方式でのみテキストまたは画像を表示する装置である。エレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置、陰極線管（ＣＲＴ）および発光ダイオード（ＬＥＤ）等の内部で発光する表示装置とは異なり、ＬＣＤは外部光源を用いる。

ＬＣＤ装置は、光の利用方法に応じて、透過型装置と反射型装置に大別される。２つの透明基板の間に注入された液晶混合液を有する液晶パネルの他に、透過型ＬＣＤは、液晶パネルに光を供給するバックライトユニットをさらに含んでいる。しかし、厚みが薄く且つ軽量の透過型ＬＣＤを作成することは非常に困難である。さらに、透過型ＬＣＤのバックライトユニットは電力消費が過大である。

一方、反射型ＬＣＤは、バックライトユニットなしで表示画面へ、またそれから自然光および周辺光を透過および反射する反射液晶ディスプレイパネルを含んでいる。

ガラスまたはプラスチック等の透明な材料の２つの別個の薄いシートを透明な金属酸化物でコーティングすることによって基本的な液晶ディスプレイを簡単に構成することができる。各別個のシートの上に金属酸化物を平行な線の形状に適用し、ＬＣＤの行および列導体を構成することが好ましい。列導体に対して行導体を直角にして２つのシートを重ねると、行および列が画素のマトリクスを形成する。行導体はさらに、セル間に電圧を設定する働きをし、これは配向転換に必要とされる。

配向層と呼ばれることもある位置合わせ層が各シートに適用される。位置合わせ層はラビング工程を経て一連の微細な溝を発生させてもよく、これらの溝は平行であり、含まれる液晶分子を、それらの縦軸が溝に対して平行となるように好ましい方向に位置合わせすることを援助し、それにより位置合わせ層に沿って分子を「固定」し、位置合わせ層の間の分子をねじる助けをする。

薄いシートの１つは高分子スペーサビーズの層でコーティングされる。これらのビーズは、最終的に液晶が設置されるガラスのシートの間に均一な隙間を維持する。次に、２つのガラスシートが接合され、縁がエポキシ樹脂で封止される。液晶材料を真空下で注入することができるように角は封止されない。ディスプレイが液晶で満たされると、角は封止され、露出したガラス表面に偏光子（線を有する透明層）が適用される。

ディスプレイの様々な領域に印加される電圧を制御する駆動回路に行および列導体を接続することによってディスプレイが完成される。

エレクトロルミネセンスに基づくフレキシブルディスプレイは装着型装置に見られ、液晶に基づくフレキシブルディスプレイは現在研究段階にある。

フレキシブル液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）技術は超低電力消費を約束し、ゼロパワー画像保持等の特徴を提供することもできる。既存のローエンド応用の要件を満たすことに加えて、このディスプレイ技術は、スーパーマーケットの書き換え可能な棚の端の表示または電子メッセージステッカー等の電子表示に新たな市場を開拓する可能性がある。

従って、フレキシブルディスプレイを、電子ペーパー、装着型電子機器、一般電子機器、携帯機器、例えば携帯電話、携帯用コンピュータ、電子カレンダー、電子ブック、テレビジョンまたはビデオゲームコントロールのためのディスプレイ、および様々な他のオフィスオートメーション機器およびオーディオ／ビデオ機械類、またフレキシブルディスプレイを用いることができる他のすべての製品において使用することができる。

しかし、フレキシブルディスプレイには多くの応用があり、フレキシブルディスプレイは従来の平らな位置では使用されない。このような応用としては、例えば電子ペーパーおよび装着型フレキシブルディスプレイが挙げられる。

例えば衣服の上に配置されてもよい、または様々なまたは変化する形状の物体の上に配置されてもよいフレキシブルディスプレイをユーザが観察する時、観察されるフレキシブルディスプレイの一部は平らに知覚され、他の部分が曲がっていると知覚される場合がある。フレキシブルディスプレイが曲げられる時に、フレキシブルディスプレイのルミネセンスレベルおよび／または色の一定の望ましくない変化が発生する傾向があることが観測されている。

フレキシブルディスプレイの柔軟な構造のため、前記フレキシブルディスプレイの屈曲によって前記フレキシブルディスプレイのセルギャップが変化し、それによりフレキシブルディスプレイの第１の部分でのセルギャップがフレキシブルディスプレイの第２の部分でのセルギャップと異なる。

通常動作の間に、フレキシブルディスプレイの配向および配列が繰り返し変化する場合があり、それにより屈曲の変化、従ってセルギャップの変化が、フレキシブルディスプレイ全体に渡って且つ予測不可能に時間の経過に伴ってほとんどランダムに発生する。

ディスプレイの第１の部分でのセルギャップがディスプレイの第２の部分でのセルギャップと異なるこれらの局所的なセルギャップ変化は、フレキシブルディスプレイによって、通常はその画素によって表示されるルミネセンスレベルまたは色の変化を意味しており、その結果、表示される画像またはテキストの輝度に望ましくない不均一性が生じる。どのようなユーザでも、これらおよび他の屈曲に関連する性能特性を、様々な局面におけるフレキシブルディスプレイの可能性の限界と認識するであろう。

さらに輝度があらゆる種類のディスプレイにおいて最も重要な特徴の１つであることで容易に考えられることは、通常動作の間、即ち状況に応じてディスプレイが様々に曲げられる時にその柔軟性に加えてルミネセンスレベルおよび／または色の変化が少ないまたはないフレキシブルディスプレイがフレキシブルディスプレイ技術の分野における大きな進歩になるということである。

ここに参考として組み入れるＡａｓｔｕｅｎおよびＷｅｎｚに付与されたＵＳ−５，６９９，１３９「圧力解放構造を有する液晶装置」（“Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｖｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｌｉｅｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”）では、情報を表示する活性領域と、この活性領域に隣接する非活性領域を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が開示されている。非活性領域はセル内で発生した圧力を解放する圧力解放領域を含み、それによって活性領域内の圧力変化の影響を最小限にしている。このディスプレイは２つの基板で構成され、そのうちの少なくとも１つは柔軟であり、これらはその外周で結合されている。基板の間に設置された複数のスペーサ部材が、活性領域の基板の間の均一な隙間を確保する。これらのスペーサ部材は活性領域では両方の基板に、しかし非活性領域では基板の多くとも一方に取り付けられることが好ましい。圧力解放領域は柔軟な基板のたわみによって（通常は温度変化によって発生する）ディスプレイ内の圧力を解放する働きをし、それにより活性領域内のひずみを除去する。圧力解放領域の基板を薄くするこよによって、またはスペーサ部材が両方の基板に取り付けられることを防止する働きをするエッジスペーサ部材を圧力解放領域に組み込むことによって柔軟な基板のたわみが向上する。

上述の発明は、従来技術の液晶装置において温度の変化によって発生する圧力を解放することに関するものであり、従ってフレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスレベルおよび／または色の知覚される変化を軽減する問題に関する多くの欠点に関連しており、前記変化はこのようなディスプレイの屈曲およびそれに続く関連するセルギャップ変化によって引き起こされている。

液晶装置に一定の圧力を供給する圧力解放領域を単に設けることでは、ディスプレイの屈曲に起因するセルギャップ変化によって引き起こされるルミネセンスおよび／または色の変化を補正することはできない。

フレキシブル液晶ディスプレイの根本的な柔軟構造を考えた場合、ディスプレイの屈曲の間にフレキシブルディスプレイが応力を受ける時にフレキシブル液晶ディスプレイセルのある第１の寸法、例えば厚さが減少する場合があるが、第２のフレキシブル液晶ディスプレイセル寸法、例えば長さがディスプレイの屈曲の間に伸び、従って拡張する場合があることが考えられる。このような同時の変形によって、ディスプレイの屈曲の間にフレキシブル液晶ディスプレイセル容量が一定となる（従って、フレキシブル液晶ディスプレイセル圧力が一定となる）。

さらに、フレキシブルディスプレイの凹形の屈曲によって対応する凸形の屈曲と同じ圧力になり、また単純な圧力解放構造では考慮されていない対称性の概念に関連する他の多くの装用の効果があると考えられる。

さらに、非活性圧力解放領域を上述のように導入すると、物理的なスペースが必要とされ、従ってディスプレイの解像度に重大な制約を課し、さらには一般的に輝度および性能の全体的な低下が生じる。このような領域のためにフレキシブルディスプレイがかさばり、重くなり、製造がより困難になる。

従って、上述の本発明による液晶ディスプレイのセルに一定の圧力を供給することでは、フレキシブルディスプレイにおけるその配向および配列に応じたルミネセンスレベルまたは色の知覚される変動の問題を緩和する十分な方法にはならない。

ここに参考として組み入れるＧｒｅｅｎｅおよびＫｒｕｓｉｕｓの国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／０５７５６「タイルフラットパネル液晶ディスプレイにおけるエッジ効果およびセルギャップ変動の補償」（“Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｃｅｌｌ ｇａｐ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｉｌｅｄ ｆｌａｔ−ｐａｎｅｌ， ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙｓ”）では、液晶ギャップ変化またはタイルフラットパネルディスプレイで発生する他の光学的、電気光学的、周辺光による褪色および輝度変化、電子的、機械的および材料異常を補正する手順が開示されている。これらの補正の目的は、見た目には継ぎ目のない外観を達成することである。入力フレームバッファメモリに入力ビデオデータを一時的に記憶させ、入力フレームバッファメモリからビデオデータを、および画素修正制御ユニットの制御下にある修正データメモリから修正データを画素データプロセッサへ読み出すことにより画素データビデオ処理を行うことによって絶対、相対および／または平滑修正を実施する。さらに、画素修正制御ユニットを画素データ処理ユニットと組み合わせてもよい。修正された画素データを、ディスプレイに送る前に出力フレームバッファメモリに集めるようにしてもよい。

上記の国際特許出願で論じられている配列は特殊な種類のセルギャップ変化に関するものであり、これはタイル内では良好に振る舞い且つ平滑であるが、タイルからタイルへは不連続であるため、フレキシブルディスプレイにおける屈曲の影響に関連するセルギャップ問題への無数の欠点に関連し、屈曲による輝度および色度変化が、ディスプレイ部分全体に渡って必ずしも平滑ではなく且つ予測不可能に、ディスプレイ全体に渡って発生する場合がある。

上記配列は絶対輝度および色度値を対応する名目値を一致させることを提案しており、一定の輝度および色度ひずみを仮定し、時間の経過に伴って異なる種類の屈曲、従って異なる輝度および色度値をフレキシブルディスプレイが受ける場合があることは考慮していないアプローチである。

さらに上記配列は、通常動作中にフレキシブル液晶ディスプレイが受ける場合がある温度または圧力の変化がルミネセンスおよび色レベルも変化させる場合があることを考慮していない。

さらにこの配列は、タイル継ぎ目にある画素のための印加電圧の関数として伝送を測定し、その後名目予測値と比較することによって修正データを経験的に決定することを提案している。これは、液晶フレキシブルディスプレイの配向および配列（屈曲）が変化するたびに輝度および色度の変動によって新たなこのような伝送測定を行うことが必要とされるので、フレキシブルディスプレイの場合には実行することはできない。このようなアプローチは永久的な伝送測定手段をフレキシブルディスプレイと一体にすることを意味し、前記伝送測定手段は、重量増大、柔軟性低下、コストおよび複雑さの増加等の観点からフレキシブルディスプレイの性能を損なう影響を与える。

さらにこの配列は、個々の画素に対してデータを含むルックアップテーブルを実施することを提案しており、これは時間および処理容量の両方を要求し、かさばった記憶手段を必要とする解決策である。

本発明の目的は上述従来技術の欠点、問題および制約を克服、または少なくとも緩和することであり、これは請求項１に記載の装置、請求項１１に記載のフレキシブルディスプレイ、請求項１４に記載の携帯装置、および請求項１６に記載の方法によって達成される。本発明のさらなる好ましい特徴はさらなる従属請求項に記載されている。

第１の態様によれば、本発明は、電圧駆動フレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスおよび／または色の変化を補正する装置に関し、前記変化は前記フレキシブルディスプレイの屈曲と関連し、前記装置は、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部でのセルギャップを測定する測定手段と、測定されたセルギャップに応じて、前記フレキシブルディスプレイの前記一部に印加される電圧を調節する調節手段とを備え、前記測定手段はセルギャップを繰り返し測定するように設定され、前記調節手段は、測定されたセルギャップに応じて印加電圧を繰り返し調節するように設定される。

他の態様によれば、本発明は、このような装置を備えるフレキシブルディスプレイ、およびこのようなフレキシブルディスプレイを備える携帯装置に関する。

さらに他の態様によれば、本発明はまた、電圧駆動フレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスおよび／または色の変化を補正する方法に関し、前記変化は前記フレキシブルディスプレイの屈曲と関連し、前記方法は、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部でのセルギャップを測定するステップと、測定されたセルギャップに関連してフレキシブルディスプレイの前記一部に印加される電圧を調節するステップとを含み、これらのステップは前記フレキシブルディスプレイの動作中に繰り返し行われる。

請求項２乃至５および１７乃至２０に記載されている対策には特に、補正手段の性能を電力消費および他のパラメータに合わせて調節することによって、ディスプレイの屈曲に応じてルミネセンスおよび／または色の安定した予測可能な性能特性を提供するという利点がある。

請求項６乃至１０に記載されている対策には特に、セルギャップの測定が行われるポイントの数をフレキシブルディスプレイの屈曲特性の関数として最小限にし、それによって測定手段の数を最適化し、その結果電力消費、重量およびコストを最小限にすることができるという利点がある。

請求項１１乃至１３に記載されている対策には特に、本発明の現在好ましい実施の形態を部分的に示しているという利点がある。

一般的に、本発明は、フレキシブルディスプレイのための新たな且つ革新的な補正装置に関する。本発明は、液晶型のフレキシブルディスプレイが様々に曲げられる時にルミネセンスおよび色の変動が発生するという発見に基づいている。これらの変動の原因は、フレキシブルディスプレイの製造に用いられ、屈曲中にフレキシブルディスプレイの様々な部分におけるセルギャップの変化を増大させる材料の柔軟な性質である。セルギャップの変化はフレキシブルディスプレイの切換特性に影響して、フレキシブルディスプレイに意図したよりも多くのまたは少ない光を反射させる。本発明者等によって行われた実験によって、観察された変化がどのくらい屈曲に依存するかがさらに明らかとなった。前記補正装置の目的は、知覚されるルミネセンスおよび／または色に対するフレキシブルディスプレイの屈曲の影響を除去または少なくとも軽減することである。

この問題の明らかな解決策は、応力および屈曲により耐性のある他の材料を選択して、セルギャップを可能な限り一定にすることである。その代わり、本発明者等はディスプレイのある部分でのセルギャップを繰り返し測定し、従ってディスプレイの屈曲の現在の性質を繰り返し推定し、ディスプレイの異なる部分に印加される電圧を測定されたセルギャップに応じて適合させることを提案する。

本発明による補正装置を備えるフレキシブルディスプレイの使用中に、測定手段はディスプレイの特定の位置での局所的なセルギャップを繰り返し測定し、セルギャップを測定した後に、ディスプレイに印加される電圧を調節するので、ディスプレイが曲げられた時に観察者はルミネセンスレベルおよび／または色の変化を全くまたはごく僅かしか知覚しない。

本発明のこれらおよび他の態様は、以下に説明する実施の形態を参照することにより明らかとなるであろう。

添付図面を以下の詳細な説明と合わせて参照することによって本発明の完全な理解が成される。

本発明は、フレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスの変化（限定しないが、反射または透過光の輝度および強度を含む）および色の変化（限定しないが、褪色、色度の変化、色の変化およびグレイレベルの変化を含む）を修正する装置および方法に関し、前記変化は前記フレキシブルディスプレイの屈曲と主に関連する。しかし、これらの変化は、他の液晶ディスプレイセルギャップ変化、またはフレキシブルディスプレイで発生し得る他の光学的、電気光学的、周辺光、電子的、機械的材料異常にも関連する。

図１は、フレキシブルパッシブマトリクス液晶ディスプレイの概略図である。データプロセッサ１０１は、一連の並列行導体１０３を駆動する行ドライバ１０２と、対応する一連の並列列導体１０５を駆動する列ドライバ１０４とを制御する。行および列線の各交差は画素を画定する。データプロセッサ１０１、行ドライバ１０２および列ドライバ１０４は通常、半導体を主材料とするものである。

アレイ内の特定の表示要素（例えば、画素）をアドレス指定するために、適切な行導体で行ドライバによって正の電圧が印加され、同様に適切な列導体に負の電圧が印加され（またはその逆に）、素子内の液晶材料を活性化する活性化閾値電圧を超える複合ＲＭＳ電圧が選択された素子間に印加される。非選択素子が不注意にアドレス指定されないようにするために、上述の正または負の電圧のいずれも活性化閾値電圧を超えてはならない。多重化として知られているこの電圧印加のプロセスを、ディスプレイの素子のすべてがアドレス指定されるまで繰り返すことができる。共通行または列線によってアドレス指定された素子の数が増加するに従って、「オン」および「オフ」画素の間の電圧差は通常小さくなり、それによってコントラストが低下する。

多くの従来技術の配列において、液晶材料の向かい合う各側で、別個の基板に行導体および列導体が配置される。フレキシブルディスプレイにおいては、すべての接続はディスプレイの一方の側に配置されなければならない。従って、列導体を、行導体と同じ側に、またはその逆にルーティングしなければならない。

図２は、液晶に基づくフレキシブルディスプレイの一部の概略側面図である。フレキシブルディスプレイは、上部プラスチック基板２０１と、下部プラスチック基板２０２とを備え、それぞれ５０から１００μｍの厚さを有している。４から１０μｍの厚さを有する液晶層２０３が上部および下部基板２０１、２０２の間に配置されている。フレキシブル液晶ディスプレイ全体に渡って均一なセルギャップを得るためにリソグラフィックスペーサ２０４が配置されている。ＳＵ８等のレジスト層をスピンコートし、それを本質的に当業者に認められるような公知の方法でフォトリソグラフィによって支柱、棒等にパターニングすることによって、前記リソグラフィックスペーサを作成してもよい。

図３は、フレキシブルＣＴＬＣディスプレイ（コレステリックテクスチャ液晶ディスプレイ）における屈曲半径の関数としてのセルギャップの図である。異なる曲率半径で曲げられた同一のフレキシブルディスプレイを用いてデータを収集した。これらの測定の分析によって、以下の式を用いて屈曲半径のデータからセルギャップを予測することが可能であることが判明した。

ｄ＝ｄ_０−Δｄ＝ａ−ｂ／ｒ^２ （１）

ここでｄはセルギャップ（μｍ）を示し、ｄ_０はディスプレイが曲げられていない時のセルギャップ（μｍ）を示し、Δｄはディスプレイが曲げられた時のセルギャップの変化（μｍ）を示し、ａおよびｂは定数を示し、ｒは屈曲半径（ｍｍ）を示している。

式（１）を用い、定数を値ａ＝７．７（μｍ）およびｂ＝４３．２（（ｍｍ）^２（μｍ））に割り当てると、屈曲時のセルギャップの相対的な変化は以下のように表される。

ここで、ｃは定数を示し、ｃ＝９．２（ｍｍ）^２。従って、１％の相対的な変化はｒ＝３０ｍｍの屈曲半径で得られる。

液晶層に印加される電界はセルギャップに反比例するため、１％のセルギャップの減少は対応する電界の１％の増大となる。液晶材料は、増大した電界に応じて画素のグレイレベルを変化させる。図３のＣＴＬＣディスプレイでは、最大電圧は２５Ｖである。１６グレイレベルを生じるには、電圧をグレイレベルごとに０．１Ｖ以内に制御しなければならない。これは、最大アドレス指定電圧の０．４％である。従って、１％のセルギャップの変化は、２．５グレイレベルに相当し、これは受け入れられない。

パッシブマトリクスＳＴＮ（超ねじれネマチック）ディスプレイの場合、急な伝送電圧曲線が大きな閾値電圧と組み合わさってグレイレベルごとに非常に小さな（相対）電圧間隔となるため、同じ問題が発生する。アクティブマトリクスディスプレイの場合には、プロセスを基板上で高度の寸法安定性で行わなければならないため問題はさらに悪化し、それらはより高い弾力性のモジュールを有する傾向があり、これはアクティブマトリクスの処理中に層のより良い位置合わせを達成するためには必要である。このため、ディスプレイを曲げた時にセルギャップ変化が非常に大きくなる。フレキシブル電子インクディスプレイの場合にも、厚い電子インク層（１００から２００ミクロン）が必要とされるため問題は大きくなる。この場合、中性屈曲線は基板から離れている。従って、ディスプレイを曲げた時に相対セルギャップ変化が非常に大きくなる。

図４は、屈曲中の反射ＳＴＮディスプレイにおける印加電圧の関数としての反射のグラフであり、提案されている発明が改善方法を提供しようとしている問題を示している。

図４に結果が示されている実験の間、切換特性、即ち印加電圧の関数としての反射を同じプラスチックＳＴＮディスプレイに対して決定し、このディスプレイを平らな位置（屈曲半径Ｒ＝０）に配置し、２つの異なる半径（Ｒ＝１３ｍｍおよびＲ＝２６ｍｍ）で曲げた。ある電圧で得られた反射は異なる屈曲半径では完全に異なっていることは容易に分かる。従って、ＲＭＳ電圧を変化させることによってグレイスケールを作ることは不可能である。アドレスパルスの振幅またはパルス幅を変化させることによってこの電圧が変化しても問題ではない（ＳＴＮディスプレイでは後者の方法が好ましい）。尚、２００ミクロンの厚さの基板の外側に極性／遅延膜が配置されているため、検討中のＳＴＮディスプレイはＣＴＬＣディスプレイよりもはるかに厚い（ディスプレイ（基板＋膜）の全厚さは２×２００＋２×１２０＝６４０ミクロンである）。

図５は、反射率がその最大値（Ｖ５０）と比較して５０％低下した印加電圧、および２乗された屈曲半径に対する１の関数として反射率がその最大値（Ｖ１０）と比較して１０％低下した印加電圧を示すグラフである。このグラフは、提案されている発明が解決、または少なくとも緩和することを提案している問題をさらに明らかにしている。示された依存関係両方のパラメータでほぼ直線的で同じ傾斜を有しているため、屈曲に関連するセルギャップ変化の補正を、２乗された屈曲半径で割ったものの値で決定された一定の比率で動作過電圧（またはパルス幅）を低下させることによって行うことができる。

フレキシブル電圧駆動ディスプレイにおける画素のセルギャップ、または画素のセルギャップに関連する物理的特性を測定し、画素に印加される電圧を測定されたセルギャップに応じて調節することでセルギャップの変化を補正する装置および方法を提供することによって、上述の問題が解決または少なくとも緩和される。このような装置または方法によって、グレイスケールフレキシブルディスプレイにおける画素のグレイレベルが、局所的な屈曲半径と無関係になる。

いくつかの方法でセルギャップを測定することができる。ＵＳ−５，７７７，５９６に１つの方法が開示されており、これを参考としてここに組み入れる。液晶ディスプレイの表示要素はキャパシタのように振舞う。技術的に知られているが、容量性回路の充電時間は回路の静電容量に関係している。従って、表示要素の相対的な充電時間（または放電時間）を測定することは、素子の相対的な静電容量を測定する間接的な方法である。相対的な静電容量の測定を用いてセルギャップを推定することができる。

液晶ディスプレイは現在、上に示したパッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型である。アクティブマトリクスディスプレイは、各ＬＣＤ素子で別個の電子制御スイッチを含んでいる。このスイッチは、例えばガラス基板上で対応する素子に隣接して配置されたＭＯＳ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であってもよい。制御端末に電圧を印加または制御端末から電圧を除去することによってスイッチのオンおよびオフを行ってもよい。例えばＭＯＳ装置が用いられている場合、制御端末はＭＯＳ装置のゲート端末である。

図６は、アクティブマトリクスディスプレイにおける画素の測定機構の可能な配置の一部の概略図である。行導体１０３と列導体１０５の各交差で画素が画定される。画素はトランジスタ６０１によって行導体１０３および列導体１０５に接続されている。リソグラフィックスペーサ２０４および画素パッド６０２も示されている。

図７は、図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って取られた拡大断面図である。行導体１０３および列導体１０５は、同一基板上で絶縁層７０１によって分離されて配置されている。上部基板２０１接して、パターンのないカウンタ導体７０２（電極）が存在し、これは画素パッド３０３と共に、図８の回路図にＣ_ＬＣとして示されている画素キャパシタを形成する。

図８は、アクティブマトリクスディスプレイにおける画素の等価回路の回路図である。

典型的なアクティブマトリクスディスプレイにおいては、アレイの特定の行と関連する切換制御端末のすべてが共通行バスに接続されている。この行バスに電圧が印加された時、その特定の行の各素子が対応する列バスに接続される。次に、対応する列バスを介して選択行の各素子に電圧を供給して、各素子の所望の表示状態を設定してもよい。一度に１つの列に、またはより好ましくはすべて同時に、ディスプレイ電圧を表示要素に供給してもよい。別個のディスプレイ制御ユニット（図示せず）が表示要素へのディスプレイ電圧の供給を同期化して所望の画像を形成する。

ディスプレイ制御ユニットは、例えば、素子の動作およびタイミングを制御するマイクロプロセッサまたはシーケンサと、全アレイの表示データを記憶するディスプレイメモリと、ディスプレイの選択された行の電圧選択信号を記憶および転送するラインバッファとを含んでもよい。

アクティブマトリクスディスプレイにおける表示要素の対応する列バスに印加される電圧レベルはパッシブディスプレイの場合のように限定されることはないので、広範囲の電圧を列バスに印加してもよく、強度が変化するようにしてもよい。アクティブマトリクス装置においては、列導体に対して一定の電圧が用いられる場合、画素を帯電させるのに必要とされる時間はその静電容量の測度である。

まず、測定行の１つが選択される（即ち、その行のトランジスタが導通される）。その行のすべての画素は選択前では基準状態にある（例えば黒または白）。次に、すべての列導体に電圧が印加され、列導体を通る電流があるレベル以下に降下するのに必要な時間が記録される。これによって、行のすべての画素の画素静電容量の測定が行われる。その後この静電容量が基準状態の画素静電容量と比較されると、現在のセルギャップを抽出することができる。

ディスプレイは線ごとに駆動される。１フレーム時間の間に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を非導電状態から導電状態に変化させる電圧を印加することによってすべての行が順次選択される。この線選択時間において、選択された行の画素キャパシタは、列導体上で供給された電圧に帯電させる。残りのフレーム時間（即ち、保持時間）の間に、他の行がアドレス指定される。そして、ＴＦＴは非導電状態となり、画素キャパシタ上の電荷を保持しなければならない。偶数および奇数フレームの間の帯電における小さな非対称による目に見えるちらつきを抑制し、且つ映像内容を示すことを可能にするためには、ＬＣＤのフレーム率を少なくとも５０Ｈｚにしなければならない。従って、行および列ドライバで、画素静電容量の測定を行および列導体に対して行うことができる。

パッシブマトリクスには他の方法を用いることができる。測定行の画素は基準状態（例えば黒または白）になければならない。次に、交流信号が行導体に供給される。ディスプレイのアドレス指定の間に用いられる最も高い周波数よりも高い周波数を使用することが最良である。この信号は列上で検出される。そして、行導体に供給される信号と比較される列導体の信号の振幅を画素静電容量の測度とし、セルギャップを推定するために用いることができる。

図９は、本発明によるパッシブマトリクスセルギャップ測定機構の等価回路の回路図である。

ディスプレイは線ごとに駆動される。１フレーム時間の間に、画素を中間灰色に切り替える電圧を印加することによってすべての行が順次選択される。次に、選択された行の画素ごとに正しいグレイレベルを設定する列電圧を印加する。列電圧は非常に低いため、選択されていない行の画素の切換状態に影響を及ぼすことはない。残りのフレーム時間の間に、他の行が選択される。

次に、行および列ドライバと同じ位置で画素静電容量の測定を行および列導体に対して行うことができる。

多くの応用では一方向のみの可撓性が用いられる可能性が非常に高い。この理由は、屈曲によってディスプレイにおける鞍点変形が生じ、その基板に高いレベルの応力が引き起こされるため、完全に可撓性のあるディスプレイを製造することは困難であるためである。一方向のみの可撓性を有するフレキシブルディスプレイの例としては電子ペーパー（新聞）があり、ディスプレイを筒の中に入れて運び、堅い垂直の支持体を引き出すことによって筒から広げることができる。

一方向のみの可撓性を有するフレキシブルディスプレイにおける本発明の実施の形態が考えられる。いくつかの細長い棒状の画素の配列を備えるフレキシブルディスプレイに測定行手段を設ける。測定行はディスプレイの列ごとに１つの画素を有し、それによって列ごとに個別にセルギャップの変化を補正することができる。測定の精度を高めるためには、ディスプレイ内のいくつかの列で平均化することもできる。セルギャップの変化の補正はスケーリングされた列電圧である。セルギャップが１％減少すると、列電圧が１％上昇しなければならない。超ねじれネマチック（ＳＴＮ）およびねじれネマチック（ＴＮ）ディスプレイの場合、この相関は、セルギャップが変化する時のねじり角度の変化のためやや困難である。その場合、ルックアップテーブルをさらに用いて列電圧の正しいスケーリング因子を見つけなければならい。

すべての方向に柔軟性を有するフレキシブルディスプレイの場合、全表示面積でのセルギャップを把握しなければならない。その場合には、テスト画素を用いて同時に情報を表示することはできないので、テスト画素のセルギャップの測定は不可能である。可能な解決策としては、リソグラフィックスペーサにセルギャップ測定手段を組み込むことである。これは、スペーサで圧電素子を用いることによって可能となる。圧電素子は、圧力をその接点間の電圧差に変換する。スペーサに対する圧力がセルギャップの変化の原因である時、圧電素子間の電圧差をグレイレベル補正の入力として用いることができる。

画素ごとに１つの圧電素子を組み込んだ場合、画素ごとに個別に補償を行うことができ、または画素のグループの平均化が可能となり、それによってセルギャップ測定の精度が高まる。他の可能性としては、ディスプレイ内のいくつかのポイントでのみ圧電素子を組み込み、それによってディスプレイ内の画素のグループのグレイレベル補正を行うことである。

いくつかのリソグラフィックスペーサの代わりに、またはその近くに１つまたは複数の導電スペーサ部を組み込み、例えば、上部または下部基板の上に１つまたは複数の測定導体（電極）を設けることを含む実施の形態が考えられる。行または列導体をこのような測定導体として用いることも考えられる。導電スペーサ部は圧電素子を備えることが好ましい。セルギャップの変化によって測定導体と導電スペーサ部との間の静電容量の変化が起こり、電圧または電流センサによる一定の数のポイントでの交流インピーダンスの決定がセルギャップの測定となる。

セルギャップをディスプレイ内のある位置で測定することも考えられ、このデータをディスプレイの構造およびその屈曲特性の知識と組み合わせて、ディスプレイ全体の様々な部分での局所的な屈曲を補正するようにしてもよい。フレキシブルディスプレイ自体を連続的な湾曲した平面として扱うことができるので、これを、例えばスプライン補間を用いて行ってもよい。

セルギャップが測定されるとすぐに、調節手段が行および列ドライバを制御して、測定されたセルギャップに応じて、ディスプレイの一部に印加される電圧を調節する。このような調節手段を、上述のような、また当業者には明らかであるような様々な方法で実施してもよい。

測定の反復の周波数および測定の反復の周波数を一定に、例えば５０Ｈｚにするか、またはユーザ設定、動作条件または両方の関数として変化させることができる。

さらに、測定されたセルギャップ変化が決定された閾値以上にならない限り、本発明による装置の調節手段を起動させるべきではない。

このようにして、本発明の構成特徴は、フレキシブルディスプレイの少なくとも一部でのセルギャップを繰り返し測定する測定手段と、測定されたセルギャップに応じて、前記フレキシブルディスプレイの前記一部に印加される電圧を繰り返し調節する調節手段とを備える。

上述の実施の形態においては、列電圧の振幅を変化させることによってグレイスケール誤差を補正することのみを提案した。一般的に、行のアドレス指定の間にいくつかのサブフィールドを画定することによってＬＣＤディスプレイにおけるグレイスケールを作り出すこともできる。サブフィールドは異なる時間の長さを有し（例えば、時間比率は多くの場合、１、２、４、８、．．．のように選択される）、各サブフィールドの間に、列電圧をオンまたはオフにすることができる。従って、画素の全オン／オフ比率は、観察者に必要とされるグレイレベルを発生させる。ここで、画素の全オン／オフ比率を変化させることによって（例えば、列電圧がオンまたはオフの異なるサブフィールドを選択することによって）、グレイレベル補正も可能である。行方向に１つの一定の半径にしかディスプレイを曲げることができない場合、サブフィールドの長さをスケーリングすることによって補正をすることも可能である。

パッシブマトリクスディスプレイには、列電圧の振幅を変化させることによって既に提案したグレイスケール補正を一般化することが可能である。行方向に１つの一定の半径にしかディスプレイを曲げることができない場合、行電圧をグレイスケール補正に用いることもできる。

本発明による装置を、例えば、別個のスタンドアロンユニットとして実現してもよく、またはＧＭＳ、ＵＭＴＳ、ＧＰＳ、ＧＰＲＳまたはＤＡＭＰＳ等の通信ネットワークの移動端末、またはパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、パームトップコンピュータ、携帯用コンピュータ、電子カレンダー、電子ブック、テレビジョンセットまたはビデオゲームコントロール等の既存の型式の他の携帯装置、および様々な他のオフィスオートメーション機器およびオーディオ／ビデオ機械類等に含めるように、または組み合わせるようにしてもよい。

本発明を主にいくつかの実施の形態に基づいて上に説明した。しかし、上述された以外の実施の形態も、添付された特許請求項に記載されているように本発明の範囲内で可能である。請求の範囲で用いられているすべての用語は、ここで明記しない限り、技術分野におけるそれらの通常の意味に基づいて解釈されるべきものである。“１つの／その（ａ／ａｎ／ｔｈｅ）［要素、手段、構成要素、部材、ユニット、ステップ、その他］と言及した場合はすべて、前記要素、手段、構成要素、部材、ユニット、ステップ、その他の少なくとも１つの例を限定せずに言及しているものと解釈されるべきである。ここに記載された方法のステップは、明記されない限り、開示された正確な順序で行われなくてもよい。

図１は、パッシブマトリクス液晶ディスプレイの概略図である。 図２は、液晶に基づくフレキシブルディスプレイの一部の概略側面図である。 図３は、フレキシブルディスプレイにおける屈曲半径の関数としてのセルギャップの図である。 図４は、屈曲中の反射ＳＴＮディスプレイにおける印加電圧の関数としての反射のグラフである。 図５は、反射率がその最大値（Ｖ５０）と比較して５０％低下した印加電圧、および２乗された屈曲半径に対する１の関数として反射率がその最大値（Ｖ１０）と比較して１０％低下した印加電圧を示すグラフである。 図６は、アクティブマトリクスディスプレイにおける画素の可能な配置の概略図である。 図７は、図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って取られた拡大断面図である。 図８は、アクティブマトリクスディスプレイにおける画素の等価回路の回路図である。 図９は、本発明によるパッシブマトリクスセルギャップ測定機構の等価回路の回路図である。

Claims (20)

1. 電圧駆動フレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスおよび／または色の変化を補正する装置であって、前記変化は前記フレキシブルディスプレイの屈曲と関連し、前記装置は、
   フレキシブルディスプレイの少なくとも一部でのセルギャップを測定する測定手段と、
   測定されたセルギャップに応じて、前記フレキシブルディスプレイの前記一部に印加される電圧を調節する調節手段とを備え、
   前記測定手段はセルギャップを繰り返し測定するように設定され、前記調節手段は、測定されたセルギャップに応じて印加電圧を繰り返し調節するように設定されることを特徴とする、装置。
2. 測定の反復の周波数および調節の反復の周波数は一定であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 測定の反復の周波数および調節の反復の周波数の少なくとも一方は、ユーザ設定、動作条件または両方の関数として制御されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記調節手段は、セルギャップの変化が検出された時にのみ実行されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記調節手段は、ある閾値以上のセルギャップの変化が検出された時にのみ実行されることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記フレキシブルディスプレイは１つの方向のみに柔軟性があり、前記測定手段は可撓性の軸に沿って分布していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記フレキシブルディスプレイは２つの方向に可撓性があり、前記測定手段は前記フレキシブルディスプレイ全体に渡って分布していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
8. 少なくとも１つの測定手段が少なくとも１つのリソグラフィックスペーサ内に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
9. 前記測定手段の数および配列は、前記ディスプレイの可撓性を考慮して最適化されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
10. 前記測定手段は少なくとも１つの圧電性結晶を含むことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置を備えるフレキシブルディスプレイ。
12. 前記フレキシブルディスプレイは、複数の画素と複数の導体とを備えるアクティブマトリクスディスプレイであり、前記測定手段は、関連する導体上で一定の電圧が供給された時に画素を帯電させるのに必要とされる時間を測定することによって、前記ディスプレイの一部でのセルギャップを測定するように設定されていることを特徴とする、請求項１１に記載のフレキシブルディスプレイ。
13. 前記フレキシブルディスプレイはパッシブマトリクスディスプレイであり、前記測定手段は、行導体に交流信号を供給し、列導体上の信号の振幅を測定し、それを関連する導体に供給される信号の振幅と比較することによってセルギャップを推定するように設定されていることを特徴とする、請求項１１に記載のフレキシブルディスプレイ。
14. 請求項１１乃至１３のいずれかに記載のフレキシブルディスプレイを備える携帯装置。
15. 前記携帯装置は、電子ペーパー、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、装着型電子機器のセット、携帯用コンピュータ、電子カレンダー、電子ブック、テレビジョンまたはビデオゲームコントロールのいずれかであることを特徴とする、請求項１４に記載の携帯装置。
16. 電圧駆動フレキシブルディスプレイにおけるルミネセンスおよび／または色の変化を補正する方法であって、前記変化は前記フレキシブルディスプレイの屈曲と関連し、前記方法は、
    フレキシブルディスプレイの少なくとも一部でのセルギャップを測定するステップと、
    測定されたセルギャップに応じて、フレキシブルディスプレイの前記一部に印加される電圧を調節するステップとを含み、
    これらのステップは前記フレキシブルディスプレイの動作中に繰り返し行われることを特徴とする、方法。
17. 測定および調節の反復の周波数は一定であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 測定の反復の周波数および調節の反復の周波数の少なくとも一方は、ユーザ設定、動作条件または両方の関数として制御されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
19. 前記調節ステップは、セルギャップの変化が検出された時にのみ実行されることを特徴とする、請求項１６乃至１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記調節ステップは、ある閾値以上のセルギャップの変化が検出された時にのみ実行されることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。

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