JP2007256732A

JP2007256732A - 記憶性表示装置

Info

Publication number: JP2007256732A
Application number: JP2006082253A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hiramatsu; 和憲平松
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】温度特性の顕著な記憶性表示体において高品位な表示が可能な記憶性表示装置を
提供する。
【解決手段】電力供給を受けずに表示状態を維持可能な記憶性表示体１と、記憶性表示体
１を駆動する表示体駆動回路２と、装置内部の温度を測定する温度センサ４，５と、表示
体駆動用の電力を供給する表示体駆動用電源回路３と、を備え、温度センサ４，５は、表
示体駆動用電源回路２の起動前に温度を測定する。これにより、外来ノイズの影響を受け
ずに、精度の高い温度測定が可能になる。
【選択図】図７

Description

本発明は、温度特性が顕著な記憶性表示体において、高品位な表示が可能な記憶性表示
装置に関する。

昨今、電子ペーパーと呼ばれる記憶性表示体を有する表示装置の実用化が進められてい
る。記憶性表示体は書換え時のみに電力消費を消費するので、通常の表示体に比べて圧倒
的に消費電力が少なく、少ない電池容量で機器を構成できる。従って、機器の軽量化と小
型・薄型化を実現し、紙や書籍の様に、「手で持って読む」ことができる表示装置の実現
を可能とする。

表示体に用いられる液晶は、一般的に温度によって反射率が変化するという特性を持つ
。つまり、表示材料に加えられる電圧パターン（駆動波形）が一定の場合、表示材料の温
度によって表示反射率は変化する。その原因は主に温度によって表示材料の粘性が変化す
ることによる。よって、従来においても、表示体駆動において、表示体やその周囲の温度
を測定し、それに応じて駆動波形を補正する制御が行われる場合がある（例えば、特許文
献１）。

記憶性表示体においても、表示体の温度に応じて駆動波形を最適化する温度補償が行わ
れている。記憶性表示体の表示材料は、温度による特性の変化がとりわけ顕著であるため
、非常に正確に表示材料の温度を測定する必要がある。例えば、コレステリック液晶のダ
イナミック駆動方式の場合、多段階の中間調表示を行うには、数分の１℃の違いで最適な
駆動条件が異なってくるため、数分の１℃の測定精度が要求される。
特開平２−２７８２２９号公報

しかしながら、表示装置の動作時は、特に表示体の駆動時や表示体駆動用の電源が起動
するときなどにノイズが発生している。一般に記憶性表示装置の駆動電圧は高いため（例
えば、コレステリック液晶を用いる場合、一般に４０Ｖクラスである。）、ノイズも大き
い。このため、必要な温度測定の精度を確保することができない場合があった。
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、温度特性の顕著な記憶性表示体にお
いて高品位な表示が可能な記憶性表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る記憶性表示装置によれば、電力供給
を受けずに画像の表示状態を維持可能な記憶性表示体と、温度センサと、前記温度センサ
によって測定された温度に基づいて前記記憶性表示体を駆動する表示体駆動手段と、前記
表示体駆動用の電力を供給する表示体駆動用電源回路と、を備え、前記温度センサは、前
記表示体駆動用電源回路の起動前に温度を測定することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る記憶性表示装置によれば、電力供給を受けずに画像の表示
状態を維持可能な記憶性表示体と、温度センサと、前記温度センサによって測定された温
度に基づいて前記記憶性表示体を駆動する表示体駆動手段と、前記表示体駆動用の電力を
供給する表示体駆動用電源回路と、を備え、前記温度センサは、前記表示体駆動用電源回
路の起動後でかつ前記表示体駆動手段による記憶性表示体の駆動前に温度を測定すること
を特徴とする。

このように構成すれば、温度測定の際、表示体駆動用電源回路の起動に伴う起動ノイズ
の影響を防止でき、高精度な温度測定が可能である。また、ノイズの影響を低減するため
に、例えば、温度センサの出力を大きくするという対策も考えられる。しかし大きな出力
を得るためには、それだけ電力消費量も大きくなる。この点、本構成では、測定タイミン
グを調整しているので、低消費電力で高精度な温度測定を実現できる。

本発明の一態様に係る記憶性表示装置によれば、前記温度センサにより測定された温度
に応じて前記表示体駆動手段の駆動条件を決定し、該駆動条件によって前記憶性表示体を
駆動する表示体駆動制御手段を備えることを特徴とする。
このような構成であれば、高精度な温度測定に基づき、記憶性表示体の温度に応じた最
適な駆動条件で表示体を駆動できるので、高精度な温度補償を行うことができる。このた
め、温度特性の影響を受けやすい中間階調の表示も精度高く行うことができ、階調再現性
の高い高品位な表示が可能である。

（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は第１実施形態に係る記憶性表示装置Ａの外観構成図（（ａ）は平面図、（ｂ）は
断面図）、図２は第１実施形態に係る記憶性表示装置Ａの内部構成を示すブロック図、図
３は第１実施形態に係る記憶性表示体１の構成を示す断面図、図４は第１実施形態に係る
表示体温度センサ４の構成を示す図である。

図１の記憶性表示装置Ａは、記憶性表示体１がその表示面を外側に向けて筺体７の前面
中央部に組み込まれている。筺体７の内部には、記憶性表示体１を制御する制御回路群が
収納されると共に、記憶性表示体１の裏面に表示体温度センサ４が設けられ、また筺体７
の内壁に筺体温度センサ５が設けられている。なお、筺体７は、マグネシウムなどの金属
材料で形成されている。また、符号８は操作スイッチであり、ユーザが表示内容を書き換
えたい場合などに押すことで、表示体駆動制御回路６などが起動される。なお、図１（ｂ
）では制御回路群の図示を省略している。

この記憶性表示装置Ａは、図２に示すように、記憶性表示体１と、表示体駆動回路（表
示体駆動手段に相当する）２と、表示体駆動用電源回路３と、表示体温度センサ４と、筺
体温度センサ５と、表示体駆動制御回路（表示体駆動制御手段に相当する）６と、を備え
て構成される。
記憶性表示体１は、文字や画像などを表示面に表示するものであり、さらにその表示内
容を電力供給を受けずに維持することが可能になっている。本実施形態では、図３に示す
コレステリック液晶方式の記憶性表示体１を用いる。

図３において記憶性表示体１は、表示材料としてのコレステリック液晶層１１の両面に
、透明電極２１を介してガラス基板１２が積層されており、さらに裏面側のガラス基板１
２には光吸収層１３が積層されている。コレステリック液晶層１１の液晶分子の配向状態
によって光の反射率が異なるため、各画素領域におけるコレステリック液晶分子の配向状
態を制御することで、表示面に目的の文字や画像を表示できる。このコレステリック液晶
層１１の配向状態は、透明電極２１により印加する電圧によって設定できるが、一度設定
された配向状態は電圧を印加しない時にも維持されるため、一度書換えた表示内容は電力
を消費することなく維持される。

表示体駆動回路２は、表示体駆動制御回路６から駆動条件情報（駆動電圧の電圧値、印
加タイミング、印加時間などの情報）が出力されると、当該駆動条件で記憶性表示体１を
駆動する。具体的には、表示体駆動回路２は、駆動条件情報に基づいて駆動電圧波形を生
成し、記憶性表示体１に組み込まれた上述の透明電極２１を介して、コレステリック液晶
層１１の各画素領域に印加する。これにより、コレステリック液晶分子の配向状態が変更
され、表示内容が書換えられる。
表示体駆動用電源回路３は、表示体駆動制御回路６からオン信号が出力されると、オン
状態となって駆動電力を生成し、表示体駆動回路２に出力する。同様にオフ信号が出力さ
れるとオフ状態となる。

表示体温度センサ４は、上述のように記憶性表示体１の裏面に設けられ、記憶性表示体
１の温度（実際には光吸収層１３の温度）に応じた値を表示体駆動制御回路６に出力する
。本実施形態では、図４に示すように、温度検知素子として、温度が上昇すると抵抗が小
さくなるサーミスタ４１を使用している。図４のサーミスタ４１は、抵抗４３が直列接続
すると共に、一端が電源Ｖ_Tに接続される。また、サーミスタ４１と抵抗４３との間から
分岐して、ＡＤコンバータ４２が接続されており、サーミスタ４１の抵抗と抵抗４３の比
によって分割された電圧が当該ＡＤコンバータ４２に出力される。ＡＤコンバータ４２は
、アナログ信号で出力された電圧値をデジタル信号に変換して表示体駆動制御回路６に出
力する。

筺体温度センサ５は、上述のように筺体７の内壁に設けられ、筺体７の温度に応じた値
を表示体駆動制御回路６に出力する。なお、本実施形態では、筺体温度センサ５は、上記
表示体温度センサ４と略同様にサーミスタ５１（図１（ｂ）参照）及びＡＤコンバータを
備えて構成される。
なお、表示体温度センサ４、筺体温度センサ５及び後述する表示体駆動制御回路６は、
表示体駆動用電源回路３とは別電源系統で設けられている。そして、表示体駆動制御回路
６は、ユーザが操作スイッチ８を押すと起動される。

表示体駆動制御回路６は、表示体温度センサ４及び筺体温度センサ５の出力に基づいて
、駆動時におけるコレステリック液晶層１１の温度を推定する。そして、コレステリック
液晶層１１の温度に応じて定まる記憶性表示体１の最適な駆動条件（駆動電圧の電圧値、
印加タイミング、印加時間など）を決定し、表示体駆動回路２に出力する。このため、表
示体駆動制御回路６は、コレステリック液晶層１１の温度と当該温度における最適な駆動
条件との対応テーブルを保持している。これとともに、表示体駆動用電源回路３にオン信
号を出力する。

ここで、コレステリック液晶層１１の温度の推定動作について説明する。
図５は、例えば、屋外から屋内へ移動した場合など、外気温が５℃から２０℃に急激に
変化した場合における記憶性表示体１裏面の温度Ｔ_A、筺体７の温度Ｔ_B及びコレステリッ
ク液晶層１１の温度Ｔ_Xの変化を示すグラフである。

図５に示すように、外気温が変化する前に外気温が５℃で安定しているとき、夫々の温
度Ｔ_A，Ｔ_B，Ｔ_Xは、外気温に平衡しているためほぼ同じである。しかし、外気温が２０
℃まで急激に変化した後は、各温度Ｔ_A，Ｔ_B，Ｔ_Xもこれに追従するが、外気温に収束す
るのに要する時間は各部材の熱伝導率に依存する。すなわち、金属製の筺体７は熱伝導率
が高いため外気温に迅速に収束し、５℃から２０℃に達するまでの過渡状態の時間が極め
て短い。一方、記憶性表示体１の裏面やコレステリック液晶層１１は、光吸収層１３やガ
ラス基板１２などで構成されるため筺体７よりも熱伝導率が低く、筺体７よりも時間をか
けて徐々に外気温と平衡する。すなわち、外気温が変化し、コレステリック液晶層１１の
温度が変化すると、過渡的にこれらの温度Ｔ_A，Ｔ_B，Ｔ_Xの間に差が生じる。

そこで、本実施形態では、例えば、以下の近似式（１）を用いて、駆動時におけるコレ
ステリック液晶層１１の温度を推定する。この式（１）では、筺体７の温度Ｔ_Bが短時間
に外気温に収束することから、温度測定時における筺体７の温度Ｔ_Bを外気温に近似して
いる。

Ｔ_X(t2) ≒ Ｆ（Ｔ_B(t1),Ｔ_A(t1),ｔ₂−ｔ₁）・・・（１）

なお、上記式（１）において、ｔ₁は温度Ｔ_A及びＴ_Bの測定時刻を示しており、Ｔ_A(t1)
及びＴ_B(t1)は時刻ｔ₁に測定された温度であることを示す。このＴ_A(t1)は表示体温度セ
ンサ４によって測定し、Ｔ_B(t1)は筺体温度センサ５によって測定する。また、ｔ₂は記憶
性表示体１の駆動時刻を示しており、Ｔ_X(t2)は駆動時刻ｔ₂におけるコレステリック液晶
層１１の温度の推定値を示す。ここで、式（１）の関数Ｆは記憶性表示装置の構造に固有
である。よって、式（１）の関数Ｆつまり、温度Ｔ_B(t1)と温度Ｔ_A(t1)と駆動開始までの
時間ｔ₂−ｔ₁とコレステリック液晶層１１の温度Ｔ_X(t2)の対応を数値テーブル化し、温
度Ｔ_B(t1)と温度Ｔ_A(t1)と駆動開始までの時間ｔ₂−ｔ₁の情報をもとにその数値テーブル
を検索することによって、コレステリック液晶層１１の温度Ｔ_X(t2)を推定することがで
きる。

次に、表示体駆動制御回路６の動作について、図６及び図７を用いて具体的に説明する
。
図６は第１実施形態に係る記憶性表示装置Ａの表示体駆動制御回路６の動作を示すフロ
ーチャート、図７は表示体駆動用電源回路、表示体駆動及び温度測定処理の状態遷移の関
係を示す図である。

ユーザが操作スイッチ８を押すと、表示体駆動制御回路６が起動され、ステップＳ１０
１〜Ｓ１０７の動作を行う。まず、ステップＳ１０１では、表示体駆動用電源回路６がオ
フの状態で、表示体温度センサ４から電圧情報を取得し、温度情報に変換することで、記
憶性表示体１裏面の温度情報を取得する。この温度情報への変換は、例えば電圧と温度の
対応テーブルを用いて行う。次に、ステップＳ１０２では、筺体温度センサ５から電圧情
報を取得し、温度情報に変換することで、筺体７の温度情報を取得する。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１及びＳ１０２で取得した記憶性表示体１裏面
及び筺体７の温度情報に基づいて、コレステリック液晶層１１の駆動時における温度を推
定する。この推定動作については上述したので詳細は省略する。なお、この推定ステップ
が本発明の推定手段に相当する。また、本実施形態の表示体駆動制御回路６は、ＣＰＵや
ＲＯＭ等からなる演算処理装置を備えており、上記推定動作は当該演算処理装置がプログ
ラムを実行することで実現される。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で推定したコレステリック液晶層１１の駆動
時における温度に基づいて、当該温度における最適な駆動条件を決定する。ステップＳ１
０５では、表示体駆動用電源回路３にオン信号を出力し、表示体駆動用電源回路３を起動
させる。これとともに、ステップＳ１０６においてタイマーを起動し、所定時間が経過す
るまで待機してステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０７においては、ステップＳ
１０４で決定した駆動条件情報を表示体駆動回路２に出力し、記憶性表示体１を駆動する
。

以上のように、各温度センサ４，５による測定を、表示体駆動用電源回路３が起動する
前に行うようにしている。例えば、サーミスタの電源電圧Ｖ_Tが３Ｖ程度の場合、コレス
テリック液晶方式では数分の１℃の温度精度を求めるため、１０ｂｉｔのＡＤコンバータ
により、数ｍＶの分解能で電圧測定を行う必要がある。しかし、表示体駆動用電源回路３
は、一般にスイッチングレギュレータによるＤＣ−ＤＣコンバータ回路により構成される
ため、起動時や表示体駆動中などの過渡状態においてコイルに大きな電流が流れる場合に
、顕著なノイズ源となる。従って、上記のようなタイミングで温度測定を行うことで、表
示体駆動用電源回路３の起動ノイズの影響を防止でき、高精度な温度測定が可能になる。

また、ノイズの影響が少なくなることで、低消費電力で温度測定を行うことができる。
例えば、ノイズの影響を低減するための対策として、サーミスタの抵抗値を下げることが
ある。しかし、そうすると大きな電流が流れてしまうため、消費電力が大きくなるという
問題がある。一方、本実施形態では、測定タイミングを調整することによりのみで、ノイ
ズの影響を大きく低減できるので、サーミスタの抵抗値を下げたりする必要はなく、低消
費電力で高精度な温度測定を実現できる。

そして、上記のようにして高い精度で測定された温度情報を基に、精度の高い温度推定
を行なうことで、最適な駆動させることができる。よって、実使用環境において、例えば
、室外から室内へ記憶性表示体を移動させた直後に、温度測定誤差により、表示画像の階
調が濃くなったり、逆に薄くなってしまうという事態を回避でき、階調再現性の高い、高
品位な表示が可能になる。

なお、本発明は温度の推定方法を特に限定するものではない。但し、上記実施形態のよ
うに互いに熱伝導率の異なる筺体７及び記憶性表示体１裏面の温度情報を取得し、これに
基づいて温度を推定すると次のことから好ましい。すなわち、記憶性表示装置の構成部材
うち、伝熱特性の異なる構成部材の温度を測定する温度センサを複数設け、これら複数の
の温度センサで測定した温度情報に基づき駆動時における表示材料の温度を推定する。こ
の構成によれば、少なくとも１回ずつ異なる構成部材の温度情報を取得すれば駆動時にお
ける（すなわち将来の）温度推定を行うことができるので、温度変化を検出するために時
間をかけて温度測定を行う必要がない。上記のように、高い精度で温度測定を行うことが
できるタイミングは限定されている。従って、少なくとも１回で取得した温度情報に基づ
いて温度推定が可能な構成を採用すれば、ユーザの書き換えの要求に迅速に応答すること
ができ、それでいて高精度な温度測定に基づく、高精度な温度補償が可能である。

また、上記構成において、伝熱特性の異なる構成部材の温度情報の１つとして、筺体７
の温度Ｔ_Bを用いることで、雰囲気温度を近似できるので、簡便な推定式が成り立つとと
もに、高精度の推定が可能になる。また、他の１つとしては、記憶性表示体１の構成部材
のうち表示材料を封入する封入部材（上記実施形態では光吸収層１３がこれに相当、その
ほかに、透明電極２１、ガラス基板１２及び光吸収層１３がこれに相当）の温度を用いる
と、表示材料の温度を高精度に推定することが可能である。

また、筺体７の内壁や記憶性表示体１の裏面等の記憶性表示装置Ａの内部の温度に基づ
いて、駆動時における温度を推定することができるので、雰囲気温度を取得するために筺
体７に開口を設けたりしなくてもよく、記憶性表示装置Ａを防水構造にできる。また、少
なくとも各温度センサ４，５から１回ずつ測定すれば、駆動時における推定を行うことが
できるので、低消費電力で高品位の表示が可能になる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る記憶性表示装置Ａは、第１実施形態と略同様の構成であるが、表示
体駆動制御回路６による表示体駆動回路２や表示体駆動用電源回路３の駆動タイミングが
異なっている。以下、この点について、図８及び図９を用いて説明する。
図８は第２実施形態に係る記憶性表示装置Ａの表示体駆動制御回路６の動作を示すフロ
ーチャート、図９は表示体駆動用電源、表示体駆動及び温度測定処理の状態遷移の関係を
示す図である。

ユーザが操作スイッチ８を押すと、表示体駆動制御回路６が起動され、以下に示すステ
ップＳ２０１〜Ｓ２０７の動作を行う。各ステップは第１実施形態で示したステップＳ１
０１〜Ｓ１０７に対応したステップがあるので、各ステップについての詳細な説明は省略
する。第２実施形態では、これら各ステップの順番、特に温度測定のタイミングが第１実
施形態と異なっている。

第２実施形態では、表示体駆動用電源回路３をオンにした後（ステップＳ２０１）、起
動ノイズが低減するまで待機し（ステップＳ２０２）、表示体駆動用電源回路３が安定し
てから各温度センサで温度測定を行い、その情報を取得する（ステップＳ２０３及びＳ２
０４）。その後、駆動時におけるコレステリック液晶層１１の温度を推定し（ステップＳ
２０５）、当該推定温度における最適な駆動条件を決定し（ステップＳ２０６）、表示体
駆動回路２に出力する（ステップＳ２０７）。この表示体駆動回路２が記憶性表示体１に
駆動電圧を生成、印加する時点では、温度測定が完了した状態である。

以上のように、表示体駆動用電源回路３が起動した後であって、表示体駆動回路２が記
憶性表示体１を駆動する前に、各温度センサ４，５による温度測定を完了する。一般に記
憶性表示装置Ａの駆動電圧は高く（例えば、コレステリック液晶方式の場合は一般に４０
Ｖクラス）、駆動ノイズが大きい。従って、タイミングを調整することで誘導ノイズの干
渉を防止し、低消費電力で精度の高い温度測定を行うことができる。

第１実施形態と同様の効果であるが、第２実施形態のようなタイミングで測定すると、
温度測定終了から表示体駆動開始までの時間を短くできる（例えば１秒程度）。このため
、回路発熱などにより記憶性表示体１の温度に急激な変動が生じている場合にも、その影
響を受けずに済む。また、連続的にページ（複数の表示画面）を書き換えるような場合に
も、その都度、表示体駆動用電源回路３のオン、オフを繰り返したりする必要はなく、１
画面分の表示体駆動が完了してから次画面の表示体駆動を開始するまでの間に温度を測定
できる。

なお、本発明の適用は上記実施の形態に限定されない。
例えば、記憶性表示体１は、コレステリック液晶方式のものに限られず、例えば表示材
料としてマイクロカプセルを用いた電気泳動方式の記憶性表示体であってもよい。また、
温度センサは２つに限定されず、温度の推定方法に応じて１つ又は３つ以上設けてもよく
、またＡＤコンバータは全ての温度検知素子に共通に設けても、個々に設けてもよい。

（ａ）は記憶性表示装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。記憶性表示装置の内部構成を示すブロック図である。記憶性表示体の構成を示す断面図表示体温度センサの構成を示す図である。外気温が急激に変化した場合の各温度の変化を示すグラフである。表示体駆動制御回路の動作を示すフローチャートである（第１実施形態）。温度測定タイミングを説明する図である（第１実施形態）。表示体駆動制御回路の動作を示すフローチャートである（第２実施形態）。温度測定タイミングを説明する図である（第２実施形態）。

符号の説明

１記憶性表示体、１１コレステリック液晶層、１２ガラス基板、１３光
吸収層、２表示体駆動回路、２１透明電極、３表示体駆動用電源回路、４
表示体温度センサ、４１サーミスタ、４２ＡＤコンバータ、４３抵抗、５
筺体温度センサ、６表示体駆動制御回路、７筺体、Ａ記憶性表示装
置

Claims

電力供給を受けずに画像の表示状態を維持可能な記憶性表示体と、
温度センサと、
前記温度センサによって測定された温度に基づいて前記記憶性表示体を駆動する表示体
駆動手段と、
前記表示体駆動用の電力を供給する表示体駆動用電源回路と、を備え、
前記温度センサは、前記表示体駆動用電源回路の起動前に温度を測定することを特徴と
する記憶性表示装置。
電力供給を受けずに画像の表示状態を維持可能な記憶性表示体と、
温度センサと、
前記温度センサによって測定された温度に基づいて前記記憶性表示体を駆動する表示体
駆動手段と、
前記表示体駆動用の電力を供給する表示体駆動用電源回路と、を備え、
前記温度センサは、前記表示体駆動用電源回路の起動後でかつ前記表示体駆動手段によ
る記憶性表示体の駆動前に温度を測定することを特徴とする記憶性表示装置。
前記温度センサにより測定された温度に応じて前記表示体駆動手段の駆動条件を決定し
、該駆動条件によって前記憶性表示体を駆動する表示体駆動制御手段を備えることを特徴
とする請求項１又は２に記載の記憶性表示装置。