JP2007041394A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印加される直流電気信号により光学的特性が変化する表示装置において、高速な表示画像切り替え、多階調表示による表示画質の向上を両立させ、さらには直流電気信号の連続印加による表示画質の劣化を低減する。
【解決手段】 表示部を構成する各画素にはリセット階調が少なくとも２つ以上存在し、かつ少なくとも２つ以上の非リセット階調が存在し、１表示周期での各画素における階調遷移において、その始状態、あるいは終状態を複数のリセット階調のいずれか１つとし、表示部を構成する各画素が異なる非リセット状態を選択し得ることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は表示装置およびその駆動方法に関する発明である。

情報機器の発達に伴い、低消費電力且つ薄型の表示装置のニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。中でも液晶表示装置は、こうしたニーズに対応できる表示装置として活発な開発が行われ、商品化されている。しかしながら、現在の液晶表示装置には、画面を見る角度や、反射光により画面上の文字が見ずらく、また光源のちらつき・低輝度等から生じる視覚への負担が重いという問題があり、この問題が未だ十分に解決されていない。このため、低消費電力、視覚への負担軽減などの観点から反射型表示装置が期待されている。

その一つとして、Ｈａｒｏｌｄ Ｄ．Ｌｅｅｓ等により電気泳動表示装置が提案されている（米国特許ＵＳＰ３６１２７５８公報）。

図１（ａ）は、その電気泳動表示装置の構造の一例を示す図であるが、この種の電気泳動表示装置は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板１、２と、これらの基板１、２の間に充填された絶縁性液体３と、絶縁性液体３に分散された多数の着色帯電泳動粒子４と、それぞれの基板１、２に沿うように各画素に配置された表示電極５、６と、を備えている。

画素と画素との間には隔壁７が設けられ、着色帯電泳動粒子４の他の画素への移動を防止し、均一表示を維持する。この装置において、着色帯電泳動粒子４は、正極性又は負極性に帯電されているため、表示電極５、６に印加される電圧の極性に応じていずれかの表示電極５又は６に吸着されるが、絶縁性液体３及び着色帯電泳動粒子４はそれぞれ異なる色に着色されているため、着色帯電泳動粒子４が観察者側の表示電極５に吸着されている場合には着色帯電粒子４の色が視認され（図１（ｂ）参照）、着色帯電泳動粒子４が他側の表示電極６に吸着されている場合には絶縁性液体３の色が視認されることとなる（図１（ａ）参照）。したがって、印加電圧の極性を画素毎に制御することによって、様々な画像を表示することができる。以下、このタイプの装置を“上下移動型”の電気泳動表示装置とする。

しかしながら、このような上下移動型の電気泳動表示装置では、絶縁性液体３に染料やイオンなどの発色材を混合しなくてはならず、このような発色材の存在は、新たな電荷の授受をもたらすために電気泳動動作において不安定要因として作用しやすく、表示装置としての性能や寿命、安定性を低下させる場合があった。

かかる問題を解決するものとして、図２（ａ）に示すタイプの電気泳動表示装置が特開２００３−１６１９６６公報に開示されている。かかる電気泳動表示装置は、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板１、２と、これらの基板１、２の間に充填された絶縁性液体３と、絶縁性液体３に分散された多数の着色帯電泳動粒子４と、各画素に配置された二つの電極５、６と、各画素間に設けられた隔壁７と、を備えているが、この一対の電極５、６は、上述のタイプのように絶縁性液体３を挟み込むように配置されているのではなく、第１の電極５は後方基板２に沿うように配置され、第２の電極６は隔壁７の表面に形成されている。

かかる電気泳動表示装置の場合、絶縁性液体３は透明であれば良く、発色材を混入する必要が無いため、上述のような問題を回避できる。そして前記表示装置においては、第１の電極５、あるいはその表面、あるいは第１の電極５が透明である場合は、第１の電極５の後方に着色層が帯電泳動粒子４と異なる色に着色されている。帯電泳動粒子４は、それらの電極５、６へ印加する電圧の極性に応じて移動し、隔壁７表面の第２の電極６に吸着されている場合には、第１の電極５＋遮蔽層７の色が視認される（図２（ｂ）参照）。一方、帯電泳動粒子４が第１の電極５に吸着されている場合には帯電泳動粒子４の色＋第２の電極６の色が視認される（図２（ｃ）参照）。したがって、印加電圧の極性を画素毎に制御することにより、画像を表示することができる。
米国特許ＵＳＰ３６１２７５８号公報 特開２００３−１６１９６６号公報

前記表示装置と、例えば、特開平５−３２４１６３号公報に掲載されているいわゆる抵抗膜方式の座標位置検出装置を組み合わせることにより、ペン入力または、指圧感知による入力を可能とし、低消費電力かつ、省スペースなウエアラブルPCや、例えばメモをとる事を可能とする、紙のようなディスプレイが実現できる。

しかし、前述した電気泳動表示装置においては、より正確かつ再現性が高い階調表現を行う為に、ある階調表示状態から次の階調表示状態へ変化する際に、例えば、略最低輝度や略最高輝度を、表示部を構成する画素全体で一旦表示することで該帯電泳動粒子を一定の初期位置に配し、その後目的階調への遷移を行わせる必要がある。この方式における一定の帯電泳動粒子初期状態をリセット状態、もしくはリセット階調と呼び、さらにはこの階調制御方式をリセット駆動と呼ぶ。図３はこのリセット駆動方式の原理を視覚的に示す概念図である。以下、図３を用いてこのリセット駆動方式について詳細に説明を行う。

リセット駆動方式においては、非リセット階調間の階調遷移を行う際、その正確性、再現性を高めるために、１のように一度リセット階調を経由した上で、目的階調への遷移を行う。このリセット階調表示は通常、表示部を構成する画素全体で行う。また階調遷移における始状態、あるいは終状態がリセット階調である場合にも、２あるいは３のように一度リセット階調を表示し、その後目的階調への遷移を行う。目的階調がリセット階調の場合には、一度リセット階調を表示した後は、画素への電気信号印加は行わない。４のようなリセット状態を経由しない非リセット階調間遷移は、その階調遷移の正確性、再現性に問題が生じるため、禁制遷移とする。

帯電泳動粒子の空間位置分布を初期化するためのリセット手段は、帯電泳動粒子の空間位置分布の印加電圧、あるいは印加時間依存性に応じて様々な方法が考えられるが、例えば目的階調への遷移に必要とされる電気信号の印加前に、階調遷移の際に印加すべき電圧と逆極性のリセット電圧を与える事で、常に目的階調への遷移前における各画素内帯電泳動粒子の状態を略一定とすべく制御する事が可能となり、階調表示性の再現性が向上することとなる。

しかしながらリセット駆動方式では、表示部を構成する画素全体で、リセット画像の表示が行われた後に目的階調への遷移がなされる為、例えば、比較的早い周期での連続表示画像切り替えを行う際、リセット画像表示によるチラツキなど、ユーザーにとって望ましくない表示状態を示してしまうこととなる。

かかる問題を解決するため、図４に示すように、各画素における階調遷移を制限する、例えば表示部を構成する各画素がとり得る階調数を２、あるいは３とする手法が挙げられる。この手法では各画素での階調遷移において、その始状態、あるいは終状態のいずれかは必ずリセット状態、つまり粒子空間位置が初期化された状態となる。すなわち、階調数を２とした場合については、図４（a）に示す通り、始状態が必ずいずれかのリセット階調となり、結果、リセット階調からの目的階調への書き込みのみとなるため、結果として表示部全体での一様なリセット画像の表示は行われず、高速な画像切り替えをする際にもユーザーにとって望ましくない表示状態を示すことはない。さらに階調数を３に制限した場合には、図４（ｂ）に示す通り、階調遷移において、その始状態、あるいは終状態のいずれか、または両者がリセット階調となる。リセット階調を始状態とする場合は、前述した通り、正確かつ再現性が高い階調制御を行うことができる。一方、リセット階調を終状態とする場合、リセット状態はそれ以上電気信号を印加し続けても、粒子空間位置分布は変化しないため、その前状態によらず、正確かつ再現性が高い階調制御を行うことができる。この階調制御方式をリセットレス駆動と呼び、図４（a）、（ｂ）はリセットレス駆動方式の原理を視覚的に示す概念図であり、図４（ａ）は階調数２、図４（ｂ）は階調数３の動作原理を示している。

しかしながら上述したリセットレス駆動方式においては、１画素における表示階調数を削減しているため、より細かな画像を表示することは困難であり、表示画質の劣化を招いてしまう。

上述したように、従来技術においては高速書き換えと多階調表示を両立させることは非常に困難であった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、表示部を構成する各画素にはリセット階調が少なくとも２つ以上存在し、かつ少なくとも２つ以上の非リセット階調が存在し、１表示周期での各画素における階調遷移において、その始状態、あるいは終状態を複数のリセット階調のいずれか１つとし、表示部を構成する各画素が異なる非リセット状態を選択し得ることを特徴とする。

さらには１表示単位が複数の画素によって構成され、各構成画素が１表示周期において、互いに異なる非リセット階調を選択し得ることを特徴とする。

以上説明したように、本発明に開示された駆動方法により、従来のリセットレス駆動法では困難であった、リセット駆動法と同等の階調数を表示しながらのリセットレス駆動が可能となった。

さらには従来の直流電気信号を印加することにより、表示切替を行う表示素子で問題となる、残留DCによる焼きつきを低減することが可能となる。

以下に本発明における実施形態について電気泳動表示装置を例として詳細に説明する。

（駆動方法の原理）
図５は本発明の実施例における画素の断面図である。

所定間隙を開けた状態に配置された一対の第１基板１、第２基板２と、これらの基板１、２の間隙に配置された黒色に着色された絶縁性液体３を備えている。黒色絶縁性液体３中には、白色に着色された帯電泳動粒子４が配置されている。また、各画素に書き換え電圧を印加することができるように、第１基板１に沿うように各画素に配置された表示電極５と、第２基板に配置された全ての画素に共通の共通電極６を備え、かつ各画素の境界部には、帯電泳動粒子４の移動を防止するための隔壁７が形成されている。

かかる電気泳動表示装置は、帯電泳動粒子の空間的な位置分布を変化させることで階調表示を実現する。以下、黒色に着色された絶縁性液体３と、正極性帯電で白色に着色された帯電泳動粒子４を考えることとする。この場合、基板１、２に垂直な方向に対して泳動粒子の位置を制御することで、階調を制御することができる。図５（a）に最大反射率が得られ、白表示となる粒子分布、また図５（ｂ）、（ｃ）にはそれぞれ黒表示、中間階調表示が得られる帯電泳動粒子の位置分布を示す。帯電泳動粒子の移動距離は、表示電極５と共通電極６との間に印加される電圧と印加時間によって定めることができる。例えば、印加電圧を一定とした場合、印加時間を変えることで泳動粒子の移動距離を制御でき（以下、パルス幅階調制御法と呼ぶ）、又逆に、印加時間を一定とした場合、印加電圧を変えることで泳動粒子の移動距離を制御することができる（以下、電圧階調制御法と呼ぶ）。以下の説明では、パルス幅階調制御法を前提に議論することとする。

図６に各画素における本発明での階調制御を目的とした駆動方法の基本原理を示す。

本発明での駆動方法において、各画素には少なくとも２つの異なるリセット階調１、２、さらには少なくとも２つの異なる非リセット階調３、４が存在する。図６では例として最大、あるいは最小反射率が得られる帯電泳動粒子分布状態をリセット階調としているが、これに限られるものではなく、中間階調がリセット階調と定義されてもかまわない。非リセット階調についても同様にその反射率、存在数は任意で良い。各階調間の遷移は図５における表示電極５への電圧印加時間で制御を行う。

各画素における階調遷移において、その始状態、あるいは終状態のいずれかは必ずリセット階調とする（５〜１４）。その両者がリセット階調であっても良い。非リセット階調間遷移は１５，１６に示す通り、禁制遷移とする。以上、各画素における階調遷移において、始状態、あるいは終状態のいずれか、もしくは両者がリセット階調となり、非リセット階調間の遷移が行われないため、従来技術において課題となっていた階調制御性を解決することが可能となる。

また各画素は複数存在する非リセット階調のいずれかを任意に選択することが可能である。例えば連続的に階調表示を行う場合、ある画像表示を行う際には非リセット階調３を選択し、またある画像表示を行う際には非リセット階調４を選択する、というように異なる非リセット階調を選択することができる。しかしながら前述したように、異なる非リセット階調間の遷移は禁制遷移となっているため、隣り合う表示周期間において異なる非リセット階調を選択することはできない。従来技術においては、階調制御性を向上させたリセットレス駆動を実現するために、表示階調数を２、ないしは３と制限していたが、本発明ではそれ以上、少なくとも４階調以上を各画素にて表示することが可能となり、リセットレス駆動で問題となっていた表示画質の劣化を招くことはない。

各画素の階調遷移時に表示電極に印加される電圧極性は１表示周期、つまり１フレーム内では同極性とする。このため、１表示周期における帯電泳動粒子の移動方向は単一の方向として定義され、従来技術であるリセット駆動のように、一度帯電泳動粒子の空間位置を初期化してから、目的階調への書き込みを行うというような階調制御駆動は行わない。

さらに、各画素における任意の２状態間の階調遷移において、その往路、復路の前記画素の前記第１、第２電極間への印加電圧信号の時間に対する積分値の絶対値が等しくなることを特徴とする。図５において、階調遷移５と８、６と１４、７と１１、９と１２、１０と１３のように任意の２状態間の往路、復路に必要とされる、印加電圧信号の時間に対する積分値の絶対値を等しくすることにより、２状態間の往復階調遷移において、印加される電気信号の実効値が０となる。これにより残留DCによる表示焼きつきが低減され、表示品位が向上することとなる。

本発明での階調制御駆動方法は、以上の条件を満たすため、上述したように、従来技術でのリセット駆動における、リセット画像の表示による表示画像切り替えの遅さ、さらにはリセットレス駆動における表示階調数の減少、両者を改善することができ、リセットレス駆動を実現しながら多階調表示を行うことが可能となる。

さらに本発明での階調制御方法により駆動される複数の画素が、表示部における１表示単位を形成する場合について、詳細に説明する。

図７において、２つの画素が1表示単位を形成する例を示す。1表示単位を形成する各画素においてそのリセット階調数、非リセット階調数をそれぞれ２とし、２つのリセット階調をそれぞれ最大反射率階調、最小反射率階調とする。またここでいう１表示単位とは、表示部で表示を行う画像を構成する１ピクセルを意味する。図７において最大反射率が得られるリセット階調１の反射率を３、最小反射率が得られるリセット階調２の反射率を０と規格化し、非リセット階調１、２の反射率をそれぞれ２、１と定義した場合、画素A、Bそれぞれにおいて選択しうる階調は０、１、２、３の４通りとなり、１画素で表現可能な階調数は４である。１表示単位を構成する画素A、Bそれぞれは異なる非リセット階調を選択することが可能であるため、１表示単位に表示される階調は、画素A、B、両者の反射率の平均値がとり得る合計値となり、選択しうる階調は、０、０．５、１、１．５、２、２．５、３の計７階調となる。

次に従来のリセット駆動、あるいはリセットレス駆動により駆動される２つの画素が１表示単位を形成する場合との比較を行った結果を図15に示す。階調数を２、あるいは３と制限することにより、リセットレス駆動する場合における１表示単位での階調数は、図15中の駆動方式１、あるいは２に示すように、それぞれ３、５となる。また、リセット駆動により駆動され、１画素での階調数が４である場合における１表示単位での階調数は、駆動方式３に示すように７となる。一方、本発明における駆動方式においては、駆動方式４に示すように１表示単位での階調数は７となる。以上、本発明における駆動方式にて駆動される複数の画素が１表示単位を形成する場合においては、リセットレス駆動としながらも、リセット駆動と同等の階調数を得ることが可能となる。

上述の説明においては、本発明の実施例として、１画素階調数を４、１表示単位構成画素数を２としていたが、これに限られるものではなく、４以上の１画素階調数、２以上の１表示単位構成画素数としても良い。

また説明を簡略化するために、これまで表示部、画素では単色表示としていたが、これに限られるものではない。例えばＲＧＢカラーフィルターを用いたカラー表示装置にも本発明による駆動方法は適用可能である。

（データ処理フローチャート）
図８は、本発明の駆動方法に係る回路構成の一例を示すブロック図である。デジタル画像データを、表示素子の特性に合わせて変換する回路ブロック１と、回路ブロック１で変換されたデジタル画像データを保存するためのメモリと、表示素子を駆動させるためのアナログ信号を形成する回路ブロック２と、表示素子から構成されている。メモリの容量は特に限定されるものではなく、ラインメモリ、フレームメモリ等を用いることができる。表示素子は、図９に示すようなｍ行×ｎ列のマトリクス状の表示装置を考える。

図９に示したように、表示部における１表示単位が、ｍ行×ｎ列のマトリクス状に配置された表示装置を駆動させる場合、一般的に薄膜トランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス駆動をおこなう。この場合、回路ブロック２は、電源やタイミング制御のコントローラ、D／Aコンバータ、シフトレジスタ等で構成される。またもちろんアクティブマトリクス駆動に限定されることはなく、一般的に知られているパッシブマトリクス駆動など他の駆動をもちいてもよい。

回路ブロック１の中で行われる画像データの補正について説明する。図１０は回路ブロック１にて行われるデータ処理を示すフローチャート１である。以下の説明においては、表示部を構成する１画素が４階調表示、この２つの画素A、Bにより構成される１表示単位が前述した通り、７階調表示を行うものとして、画像データが各表示単位において７階調を示すデジタル情報をもっているとする。ここで、入力された画像データが７階調のデータでなければ、あらかじめ７階調のデータに変換される。

まず１表示単位に表示される階調情報をもとに、ルックアップテーブル１を参照し、画素A、B、それぞれに表示すべき階調データに変換を行う。このルックアップテーブル１の内容例について図16に示す。１表示単位に表示される階調は、画素A、Bの反射率の平均値により定義され、例えば１表示単位が２の階調を表示する場合には、図16に示すように画素A、Bはそれぞれ１、３の階調を表示することとなる。ここではA、Bそれぞれの画素に表示される階調の例として１、３を挙げたが、これに限られるものではない。上記ルックアップテーブル１には、１表示単位に表示すべき階調情報から、画素A、Bそれぞれに表示すべき階調情報が格納されており、このルックアップテーブル１をもとに表示単位の階調データから構成画素の階調データへの変換を行う。

次に回路ブロック２の中で行われる、各画素に表示すべき階調データから印加電圧波形への変換法について説明する。図１１は回路ブロック２にて行われるデータ処理を示すフローチャート２である。回路ブロック２においては、回路ブロック１でのデータ処理から生成された画素A、Bそれぞれの階調データをもとに、最終的に画素A、B、それぞれの表示電極へ印加すべき電圧波形データの生成を行う。まず回路ブロック１で生成された画素A、Bの階調データをメモリに転送、保存し、さらにルックアップテーブル２に階調データの転送を行う。同時にメモリから前フレームの階調データを取り出し、現フレームの階調データ、前フレームの階調データをパラメータとして、ルックアップテーブル２を参照し、表示部への印加波形の選択を行う。このルックアップテーブル２の内容について図17に示す。このルックアップテーブル２は2次元配列で構成されており、行要素は前フレームの階調、列要素は現フレームの階調である。この両要素を元にして印加波形データを選択する。例えば、前フレーム階調が２、現フレーム階調が１である場合、波形データ２１が選択され、それに基づくデジタルデータがアナログ信号生成回路へと転送される。ルックアップテーブル２の内容の詳細については、後述する。

次にアナログ信号生成回路について説明する。アナログ信号生成回路は、前記データ変換回路ブロック２で生成されたデジタルデータを、各画素の表示電極へ印加するアナログ電気信号への変換を行う。通常はドライバーＩＣが使用される。

ルックアップテーブル２の内容の詳細について説明する。このテーブルは前フレームの階調データ、現フレームの階調データを元に、表示部に印加すべき波形データを算出することを目的としている。そのためこのルックアップテーブル２を以下、書き換え電気信号データ変換テーブルと呼ぶこととする。また以下の説明では、前述した通り、パルス幅階調制御法を前提に説明を行う。

書き換え電気信号データ変換テーブルの内容は、実験により求められるもので、以下に一例を示す。まず表示部における各画素が、図１２に示すような４階調表示を行う場合について説明する。図１２に示すように、各階調０から３の反射率はそれぞれ0%, 33%, 66%, 100%である。階調１から階調２への遷移を行う場合、画素に一定の電圧をあるパルス幅で印加することにより、階調遷移を行わせる。このパルス幅は、階調遷移における終状態だけでは決定されず、始状態、終状態の両者によって決定される。そのため画素における階調遷移を正確に行わせるため、すべての始状態、終状態の組み合わせについて、印加電気信号のパルス幅を実験的に決定しておかなければならない。一般的に、このような実験は自動測定系によりおこなわれることが好ましい。また、ここではパルス幅階調制御法を前提としたため、テーブルの内容は印加電気信号のパルス幅となっているが、これに限られるものではない。書き換え電子信号データテーブルの内容は、印加電圧の大きさや、印加時間の長さ、または印加タイミング等、階調制御に影響を及ぼすあらゆるパラメータにより決定されることが好ましい。

また以上において、画素の書き換え電気信号データを算出するのに、ルックアップテーブルを用いた場合を示したが、本発明において書き換え電気信号データを算出する方法はこれに限定されるものではない。例えば、画素における前フレーム階調と現フレーム階調の両者を変数として、実験的に求められた計算式、あるいは経験式に基いて画素の書き換え電気信号データを求めてもよい。

本実施態様では、電気泳動表示装置によって、本発明に開示された駆動方法について説明をおこなったが、特にこれに限られるものではない。例えば、図１３に示すような透過型強誘電性液晶表示装置が挙げられる。所定間隙を開けた状態に配置された一対の第１基板１、第２基板２と、これらの基板１、２の間に充填された強誘電性液晶層３と、第１基板１に沿うように画素に配置された画素電極４と、第２基板に配置された全ての画素に共通の共通電極５と、第１基板１の表面と第２基板２の表面それぞれに配置された２枚の偏光板６、７と、第１基板１の背面にバックライト８を備えている。画素電極４、共通電極５は、透過率の高い導電性膜からなる。共通電極５を0Vに接地して、画素電極４に書き換え直流電気信号を印加することで、液晶層３の液晶分子の配向状態を変化させ、偏光板６を透過した光を変調し、表示切替を行う。

このような直流電気信号を印加することにより、その光学特性を変化させ、表示切替を行う表示素子、すべてにおいて本発明は適用可能であり、表示階調数を維持したままのリセットレス駆動を行うことが可能となる。

以下に、実施例に従って本発明を更に詳しく説明する。

（実施例）
本実施例における３００行×２００列のマトリクス状の電気泳動表示装置の全体図を図９に示す。また、表示装置の隣接する２つの画素を取り出した断面図を、図１４に示す。表示装置においては、図１６に示すとおり、この隣接する２つの画素Ａ、Ｂにて１表示単位を形成する。ここでいう１表示単位とは、表示部で表示を行う画像を構成する１ピクセルを意味する。基板１、２は、所定間隙を開けた状態に配置された一対のガラス基板（１．１ｍｍ厚）である。これらの基板１、２の間隙には、染料により黒色に着色された分散液３と該分散液中に分散された帯電泳動粒子４が配置されている。さらに各画素間には、該帯電泳動粒子４の搬送を防止するための隔壁７が配置されている。該隔壁７はアクリルレジストをパターニングすることで形成される。帯電泳動粒子４は、酸化チタンを用いることで白色に着色されている。また、各画素に書き換え電圧を印加することができるように、アルミニウム薄膜をパターニングして形成した画素電極５と、ITO透明電極である共通電極６を備えている。また画素電極５を有する基板１には、スイッチング素子やその他駆動に必要な配線やドライバーIC等が形成されている。

画素Ａ、Ｂには、図５（ａ）、（ｂ）に示すとおり、帯電泳動粒子４の空間位置分布が初期化されたリセット状態が２つ存在し、かつ２つの非リセット階調が存在する。そのうち図５（ａ）は略最大反射率、図５（ｂ）は略最小反射率が得られる階調となっている。この最大反射率階調の反射率を１００％、最小反射率階調の反射率を０％と規格化すると、２つの非リセット階調の反射率はそれぞれ３３％、６６％となる。

各画素における１表示周期での階調遷移において、その始状態、あるいは終状態を上記２つのリセット階調のいずれか１つとする。このためリセット階調を必ず経由した表示方法となるため、リセットレス駆動を実現しながら、正確な階調制御を行うことが可能となる。またさらに１表示単位を形成する隣接した各画素Ａ、Ｂは異なる非リセット階調を表示することが可能である。これにより従来のリセットレス駆動では実現不可能であった、リセット駆動と同等の表示階調数を実現することが可能となった。各画素がとりうる最大反射率を１００％、最小反射率を０％とすると、本実施例における１表示単位が表示可能な反射率は、０、１６、３３、４９、６６、８２、１００％の７階調となる。

図８は、本実施例に係る回路構成を示すブロック図である。デジタル画像データを、表示素子の特性に合わせて補正する回路ブロック１と、表示素子を駆動させるためのアナログ信号を形成する回路ブロック２と、メモリと、表示素子から構成されている。本実施例の表示装置は、各画素にスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えており、アクティブマトリックス駆動により表示書き換えをおこなう。回路ブロック２は、電源やタイミング制御のコントローラ、D/Aコンバータ、シフトレジスタ等で構成されている。

回路ブロック１の中で行われる画像データ処理の内容について説明する。図１０は回路ブロック１にて行われるデータ処理を示すフローチャート１である。以下の説明においては、表示部を構成する１画素が４階調表示、２つの画素Ａ、Ｂにより構成される１表示単位が７階調表示を行うものとして、画像データが各表示単位において７階調を示すデジタル情報をもっているとする。ここで、入力された画像データが７階調のデータでなければ、あらかじめ７階調のデータに変換される。

まず画素Ａ、Ｂにより構成される１表示単位に表示される階調情報をもとに、ルックアップテーブル１を参照し、画素Ａ、Ｂ、それぞれに表示すべき階調データへの変換を行う。このルックアップテーブル１の内容について図16に示す。１表示単位に表示される階調は、画素Ａ、Ｂ、の反射率の合計値により定義され、例えば１表示単位が４の階調を表示する場合には、図16に示すように画素A、Bはそれぞれ１、３の階調を表示することとなる。上記ルックアップテーブル１には、１表示単位に表示すべき階調情報から、画素Ａ、Ｂそれぞれに表示すべき階調情報が格納されており、このルックアップテーブル１をもとに表示単位の階調から構成画素の階調への変換を行う。このルックアップテーブル１は、不揮発なメモリ上に格納されている。

次に回路ブロック２の中で行われる、各画素に表示すべき階調データから印加電圧波形への変換法について説明する。図１１は回路ブロック２にて行われるデータ処理を示すフローチャート２である。回路ブロック２においては、回路ブロック１でのデータ処理から生成された画素Ａ、Ｂ、それぞれの階調データをもとに、最終的に画素A、B、それぞれの表示電極へ印加すべき電圧波形の生成を行う。まず回路ブロック１で生成された画素Ａ、Ｂの階調データをメモリに転送、保存し、さらにルックアップテーブル２に階調データの転送を行う。同時にメモリから前フレームの階調データを取り出し、現フレームの階調データ、前フレームの階調データをパラメータとして、ルックアップテーブル２を参照し、表示部への印加波形の選択を行う。このルックアップテーブル２の内容について図17に示す。このルックアップテーブル２は2次元配列で構成されており、行要素は前フレームの階調、列要素は現フレームの階調である。この両要素を元にして印加波形を選択する。例えば、前フレーム階調が２、現フレーム階調が１である場合、波形２１が選択され、アナログ信号生成回路へと転送される。ルックアップテーブル２の内容の詳細については、後述する。

ルックアップテーブル２の詳細について説明する。このテーブルは前フレームの階調データ、現フレームの階調データを元に、表示部に印加すべき信号を算出することを目的としている。そのためこのルックアップテーブル２を以下、書き換え電気信号変換テーブルと呼ぶこととする。

書き換え電気信号変換テーブルの内容は、実験により求められるものである。前述したとおり、表示部における一表示単位を形成する画素Ａ、Ｂは４階調表示を行う。図１２に示すように、各階調０から３の反射率はそれぞれ0%, 33%, 66%, 100%である。階調１から階調２への遷移を行う場合、画素に一定の電圧をあるパルス幅で印加することにより、階調遷移を行わせる。このパルス幅は、階調遷移における終状態だけでは決定されず、始状態、終状態両者によって決定される。そのため画素における階調遷移を正確に行わせるため、すべての始状態、終状態の組み合わせについて、印加電気信号のパルス幅を実験的に決定しておかなければならない。

本実施例で使用した書き換え電気信号変換テーブルの内容を図18に示す。テーブルは２次元構成となっており、各要素におけるパルス幅の数値は実験的に求められたものである。またテーブルにおける右下がりの対角要素はすべて「信号なし」となっている。これは本実施例における表示装置は、表示メモリー性を有するため、階調遷移がない場合には、書き換え電気信号を印加する必要がないためである。

これら一連のデータ処理は、300行×250列の全ての画素の書き換え電気信号のパルス幅の値が決定することで終了する。

データ処理済みの画像データは、アナログ信号生成回路へと転送され、この情報を元にアナログ信号生成回路は所望の電気信号を生成し、表示部における各画素へ電気信号を印加する。

本発明の駆動方法に係る表示装置の代表的な画素構成の一例を示す図 本発明の駆動方法に係る表示装置の代表的な画素構成の一例を示す図 本発明の解決しようとする課題を説明する従来技術の駆動原理を示す図 本発明の解決しようとする課題を説明する従来技術の駆動原理を示す図 本発明の駆動方法に係る代表的な表示装置の階調表示の一例を示す図 本発明の駆動方法に係る表示装置の駆動原理の一例を示す図 本発明の駆動方法に係る表示装置の階調表示原理の一例を示す図 本発明の駆動方法に係る回路構成の一例を示すブロック図 本発明の駆動方法に係る表示装置の代表的な全体構成の一例を示す図 本発明の駆動方法に係るデータ処理の一例を示すフローチャート 本発明の駆動方法に係るデータ処理の一例を示すフローチャート 本発明の駆動方法に係る表示装置の階調表示原理の一例を示す図 本発明の駆動方法が適用可能な他の表示装置の画素構成の一例を示す図 本発明の駆動方法を適用した実施例における画素構成の一例の断面図 本発明と従来技術の駆動方法、表示階調数の比較表 本発明の駆動方法に係るデータ処理に使用するルックアップテーブルの一例 本発明の駆動方法に係るデータ処理に使用するルックアップテーブルの一例 本発明の駆動方法に係るデータ処理に使用するルックアップテーブルの一例

Claims (6)

1. 印加される直流電気信号により光学的特性が変化する表示用液体、または固体が対向配置した基板の間隙に封入され、画素内に配置された第１電極と第２電極の間隙に前記表示用液体、または固体が存在する構造を有し、表示部が複数の前記画素により構成される表示装置において、前記画素には前記光学的特性が初期化された状態であるリセット階調が少なくとも２つ以上存在し、前記リセット階調以外に少なくとも２つ以上の非リセット階調が存在し、１表示周期での前記画素における階調遷移において、始状態、あるいは終状態は複数の前記リセット階調のいずれか１つとし、前記画素が異なる非リセット状態を選択し得ることを特徴とする表示装置。
2. １表示周期での前記画素の前記第１、第２電極間への印加電気信号を同極性としたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 隣接する表示周期において、前記画素に表示される階調が等しい場合には、前記画素の前記第１、第２電極間への電気信号の印加を行わないことを特徴とする請求項１、或いは請求項２に記載の表示装置。
4. 任意の２状態間の階調遷移において、その往路、復路の前記画素の前記第１、第２電極間への印加電圧信号の時間に対する積分値が等しくなることを特徴とした、請求項１から３に記載の表示装置。
5. 前記表示部において隣接する前記画素が異なる非リセット階調を選択し得ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
6. 少なくとも２つ以上の前記画素により１つの表示単位が形成され、前記１つの表示単位に表示される階調が、複数の前記画素の透過光量、あるいは反射光量の合計光量により決定され、１表示単位を形成する複数の前記画素が１表示周期において、互いに異なる非リセット階調を選択し得ることを特徴とした請求項１、或いは請求項２に記載の表示装置。

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