JP2009198905A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、カーソル表示などの一部の表示が高速に移動するように見える表示装置の実現。
【解決手段】複数のスキャンラインおよび複数のデータラインを有し、異なる選択反射波長特性を有する複数のメモリ性表示層10B,10G,10Rを積層した表示素子10と、複数のスキャンラインを駆動するコモンドライバ28と、複数のデータラインを駆動するセグメントドライバ29と、制御回路27と、を備える表示装置であって、複数のメモリ性表示層の全てを使用してカラー画像を表示する通常モードと、複数のメモリ性表示層の少なくとも一層を使用して表示画面内の任意の領域Aを均一な状態にし、残りのメモリ性表示層を使用して画像表示を行う選択モードと、を備え、制御部は、入力に応じて、通常モードと選択モードのいずれかを選択する。
【選択図】図２

Description

本発明は、異なる選択反射波長特性を有するドットマトリクス型の複数のメモリ性表示層を積層した表示素子を有する表示装置に関し、特に表示画像の書換えに長時間を要するメモリ性表示層を使用し、カーソル表示を行う表示装置に関する。

近年、電源を切っても表示内容を保持できる書換え可能な表示デバイスとして、各企業および大学などにおいて、非常に薄型の表示素子、いわゆる電子ペーパーの開発が盛んに進められている。各種の電子ペーパーの方式が提案されているが、有力な方式の１つにコレステリック液晶がある。コレステリック液晶は、半永久的な表示保持（メモリ性）や鮮やかなカラー表示、高コントラスト、高解像度といった優れた特徴を有している。以下、コレステリック液晶表示を使用した表示装置を例として説明する。

特許文献１はコレステリック液晶表示装置の構成を記載している。本出願において、特許文献１の記載内容は参照される。

図１は、カラーコレステリック液晶表示装置のカラー表示の原理を説明する図である。図示のように、青色の波長を反射する青色コレステリック液晶層１０Ｂ、緑色の波長を反射する緑色コレステリック液晶層１０Ｇ、および赤色の波長を反射する赤色コレステリック液晶層１０Ｒを積層し、背面に光吸収層１７を設ける。図１の（Ａ）に示すように、３つの層１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒをすべて透過状態にすると、表面から入射した光は３つの層１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒを透過して光吸収層１７で吸収されるので黒表示になる。図１の（Ｂ）に示すように、青色層１０Ｂを反射状態に、緑色層１０Ｇおよび赤色層１０Ｒを透過状態にすると、表面から入射した光のうち青色成分は反射され、残りの緑色および赤色成分は透過して光吸収層１７で吸収されるので青色表示になる。図１の（Ｃ）に示すように、緑色層１０Ｇを反射状態に、青色層１０Ｂおよび赤色層１０Ｒを透過状態にすると、表面から入射した光のうち緑色成分は反射され、残りの青色および赤色成分は透過して光吸収層１７で吸収されるので緑色表示になる。図１の（Ｄ）に示すように、赤色層１０Ｒを反射状態に、青色層１０Ｂおよび緑色層１０Ｇを透過状態にすると、表面から入射した光のうち赤色成分は反射され、残りの青色および緑色成分は透過して光吸収層１７で吸収されるので赤色表示になる。さらに、図１の（Ｅ）に示すように、青色層１０Ｂ、緑色層１０Ｇおよび赤色層１０Ｒをすべて反射状態にすると、表面から入射した光の青色成分、緑色および赤色成分はすべて反射するので、白表示になる。

コレステリック液晶表示装置の表示原理、構成などについては、特許文献１に詳しく記載されている。

電子ペーパーに使用されるコレステリック液晶表示装置は、汎用のＳＴＮドライバを使用したパッシブマトリクス駆動方式で駆動されるのが一般的である。コレステリック液晶をパッシブマトリクス駆動方式で駆動する場合、書換えにネマティック液晶と比較して数十倍から数百倍の時間を要することが知られている。

表示画面に複数の選択肢の画像部分を表示し、ユーザの操作に応じて画面に表示されたカーソルを移動させるユーザインターフェースが広く使用されている。コレステリック液晶表示装置においてこのようなユーザインターフェースを構築した場合、カーソルの移動ごとに画面の書換えが発生するが、上記のように書換えに長時間を要するため、ユーザの待ち時間が非常に長くなり、操作性が悪いという問題があった。

特許文献２は、コレステリック液晶がメモリ性を有することを利用して、画面の全面を書き換えるのではなく、現在の表示内容から変化の発生した領域（エリア）の画像を準備して、その領域内のみ書き換える「部分書込み」を行うことで、書換えに要する時間を短縮する構成を記載している。カーソルを移動させるユーザインターフェースでは、カーソルのみが移動するので、移動前後のカーソルの部分のみを書き換えればよく、特許文献２に記載された技術を適用すれば、表示されるカーソルの移動速度を向上できる。

また、特許文献３は、カーソル専用の液晶層を追加する構成を記載している。カーソル専用の液晶層以外の画像は書き換える必要はなく、カーソル専用の液晶層の表示面ではカーソル部分が占める領域は狭く、狭い領域のみを書き換えればよいので、書換えは短時間に行える。

国際公開ＷＯ２００７／１１０９４９Ａ１ 特開平１１−３２６８７１号公報 特開平６−３６４０号公報

カーソルを移動させるユーザインターフェースに、特許文献２に記載された「部分書換え」の構成を適用した場合を考える。この場合、カーソルの移動が発生した時、カーソル移動前の画像とカーソル移動後の画像とで異なる部分について、表示画像およびカーソル画像を含めた画像を準備した上で、その領域を書き換える処理が必要となる。

例えば、カーソルが矩形の領域パターンであるとすると、この部分書換え処理を行うには、カーソルの移動前画像のカーソルに囲まれた矩形領域と、カーソルの移動後画像のカーソルに囲まれた矩形領域と、を書換え対象領域と認識する。次に、書換え対象領域のみを初期化状態にするリセット処理を行う。リセット処理は、例えば、書換え対象領域のスキャンラインとデータライン間にリセット電圧を印加する。そして書換え対象領域の画像データを取り出し、取り出した画像データにカーソル表示を加える処理を行い、書換え対象領域の選択表示画像データを生成する。最後に、書換え対象領域に対して順次スキャン動作を行い、選択表示画像データを書き込む。

以上のような処理を行うため、その領域の大きさ（スキャンラインの本数）に応じた書換え時間が必要であり、書換え時間を十分に小さくすることはできず、時間の短縮には限界があった。

また、特許文献３のカーソル専用の液晶層を追加する構成は、カーソルのみを書き換えればよく、書換え時間を短くすることが可能であるが、専用の液晶層を別途追加するため、製造コストが増加するという問題がある。また、液晶層の透過率は１００％ではなく、カーソル専用の液晶層を追加するため、その分明るさや色再現性が劣化するという問題があった。

本発明は、簡単な構成で、カーソル表示などの一部の表示が高速に移動するように見える表示装置の実現を目的とする。

本発明の表示装置は、異なる選択反射波長特性を有する複数のメモリ性表示層を積層した表示素子を備える表示装置であって、複数のメモリ性表示層の全てを使用してカラー画像を表示する通常モードと、複数のメモリ性表示層の少なくとも一層を使用して表示画面内の任意の領域を均一な状態にし、残りのメモリ性表示層を使用して画像表示を行う選択モードと、が選択可能であるように構成されている。

本発明によれば、通常モードでは、複数のメモリ性表示層を使用してカラー表示が行える。選択モードでは、複数のメモリ性表示層の少なくとも一層を、例えばカーソルを表示する層として使用するので、カーソル専用層を追加せずに、表示特許文献３と同様に高速のカーソル表示が行える。選択モードでは、複数のメモリ性表示層のすべてを使用したカラー表示は行えないが、表示された部分を選択するのであれば、高品質の表示を行えなくても特に問題は生じない。

通常モードでは、従来と同様に、全面初期化後スキャン動作を実行する。

選択モードでは、少なくとも一層のメモリ性表示層において、全面を初期化状態にした後、均一な状態にする任意の領域（カーソルなど）に対応する複数のスキャンラインと複数のデータライン間に、均一な状態に対応する電圧を同時に印加する。

選択モードで残りのメモリ性表示層に表示する画像が通常モードで表示する画像データである場合、残りのメモリ性表示層の画像成分は、均一な状態の任意の領域（カーソルなど）を表示する少なくとも一層のメモリ性表示層における画像成分を含むように、画像処理されることが望ましい。これにより、少なくとも一層のメモリ性表示層における画像成分も、失われずに表示される。

カーソルを移動させるユーザインターフェースを構築する場合には、選択モードにおいて、画像表示を行う残りのメモリ性表示層において表示される画像は、複数のメニュー形式の表示部分を有し、少なくとも一層のメモリ性表示層に表示される任意の均一な状態の領域は、複数のメニュー形式の表示部分に重なり、入力部からの入力指示に従って領域が移動するように構成する。

本発明は、赤、緑、青の波長を選択的に反射する複数のコレステリック液晶パネルを積層した表示素子を有する表示装置に適用するのに適しているが、本発明はこれに限定されず、書換えに長時間を要するメモリ性の表示層を積層したカラー表示装置であれば適用可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。説明する実施形態は、発明を説明するための例であり、本発明はこれに限定されるものではない。実施形態では、反射波長特性の異なる３枚のコレステリック液晶層（パネル）を積層した表示素子１０を有する表示装置を説明する。入射光を反射するプレーナ状態を初期化状態とする。従って、初期化状態がもっとも明るい状態、すなわち最大輝度の状態である。書込み処理ではプレーナ状態からフォーカルコニック状態に変化させて輝度を低下させ、フォーカルコニック状態の割合に応じて階調を表示する。ここでは、輝度値０から３の４階調表示を行う例を説明する。

図２は、本発明の原理を説明する図である。図２の（Ａ）は、青色コレステリック液晶層（パネル）１０Ｂ、緑色コレステリック液晶パネル１０Ｇ、赤色コレステリック液晶パネル１０Ｒを積層した積層カラー表示素子を示す。図２の（Ｂ）は、通常モードにおける各パネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒの表示と、積層カラー表示素子全体の表示を示す。図２の（Ｃ）は、選択モードにおける各パネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒの表示と、積層カラー表示素子全体の表示を示す。実施形態の表示装置では、表示切り換え信号が入力される入力部が設けられており、ユーザの操作に応じて表示切り換え信号が入力されると、（Ｂ）の通常モードと（Ｃ）の選択モードが切り換えられる。

図２の（Ｂ）に示すように、通常モードでは、従来例と同様に、各パネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒはカラー画像のＢ成分、Ｇ成分、Ｒ成分をそれぞれ表示する。これにより、積層カラー表示素子は、フルカラー表示を行う。

図２の（Ｃ）に示すように、選択モードでは、パネル１０Ｂをカーソル層として使用し、矩形領域Ａでカーソルを表示する。パネル１０Ｇおよび１０Ｒは、ユーザが選択するメニュー形式の複数の表示部分を表示する。図２の（Ｃ）の例では、８個の表示部分が表示される。パネル１０Ｂの矩形領域Ａは、ユーザの操作に従って各表示部分に重なるように移動する。矩形領域Ａ以外の部分は初期化状態であり、矩形領域Ａは初期化状態から変化された状態である。例えば、コレステリック液晶において、プレーナ状態を初期化状態、フォーカルコニック状態を書き込み後状態とすると、領域Ａでは、青色を反射しない状態、すなわちパネル１０Ｇおよび１０Ｒの緑色と赤色を合わせた表示が見え、領域Ａ以外では、青色が反射され、パネル１０Ｇおよび１０Ｒの緑色と赤色を合わせた表示全体が青味を帯びて表示される。いずれにしろ、青味を帯びていない領域Ａと、青味を帯びているそれ以外の領域が表示され、カーソルである領域Ａが識別できる。なお、フォーカルコニック状態を初期化状態とし、プレーナ状態を書き込み後状態とすると、領域Ａは青味を帯びた部分として識別される。

図３は、パネル１０Ｂの矩形領域Ａを書き換える処理を説明する図であり、（Ａ）が移動（書換え）前の状態を、（Ｂ）がリセットした初期化後の状態を、（Ｃ）が移動（書換え）後の状態を示し、上側がパネル１０Ｂの表示を、下側が積層カラー表示素子の表示を示す。

図３の（Ａ）に示すように、パネル１０Ｂはカーソルに対応する矩形領域Ａを表示し、積層カラー表示素子１０は、メニュー表示と矩形領域Ａを表示している。カーソルを移動する場合、パネル１０Ｂをリセットして初期化状態にする。これにより、パネル１０Ｂは、図３の（Ｂ）に示すように、何も表示しない状態になる。この時、残りのパネル１０Ｇおよび１０Ｒの表示は維持されるので、積層カラー表示素子１０は、矩形領域Ａを表示しない以外、移動前のメニュー表示を維持する。次に、パネル１０Ｂに、移動後のカーソルに対応する矩形領域Ａ’を書き込む。これにより、図３の（Ｃ）に示すように、パネル１０Ｂは矩形領域Ａ’を表示し、積層カラー表示素子１０は、メニュー表示と移動後の矩形領域Ａを表示する。

以上説明したように、本発明の積層カラー表示素子１０は、通常モードでは３枚のパネルの表示機能をフルに活用してフルカラー表示を行い、選択モードでは３枚のパネルのうちの１枚をカーソル表示用パネル（ここでは青色パネル）としてカーソル表示を行う。カーソル表示用パネルでは、矩形領域を表示するだけで、ほかの画像を表示する必要がないので、全面を同時リセットした後矩形領域に対応するスキャンラインとデータラインを選択して矩形領域を同時に書き込むことが可能であり、高速で書込みが行える。従って、高速で移動するカーソルを表示することが可能である。選択モードでは、メニュー画像およびカーソルのフルカラー表示は行えないが、メニュー画面の選択を行えればよいので、特に問題は生じない。

なお、上記の例では、青色パネル１０Ｂでカーソル表示を行ったが、緑色パネル１０Ｇまたは赤色パネル１０Ｒ、または２枚のパネルでカーソル表示を行うことも可能である。黒色の文字ある画像データを表示する場合、青色パネル１０Ｂが反射状態にあると青の文字に見えることになるが、赤色の文字や緑色の文字であるよりも、青色文字の方が輝度が黒に近く違和感がないため、青色パネルをカーソル表示用に使用することが望ましい。

以下、実施形態のコレステリック液晶表示装置をさらに説明する。

図４は、実施形態で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図４に示すように、この表示素子１０は、見る側から順番に、青（ブルー）用パネル１０Ｂ、緑（グリーン）用パネル１０Ｇ、および赤（レッド）用パネル１０Ｒの３枚のパネルが積層されており、レッド用パネル１０Ｒの下側には光吸収層１７が設けられている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、同じ構成を有するが、パネル１０Ｂは反射の中心波長が青色（約４８０ｎｍ）、パネル１０Ｇは反射の中心波長が緑色（約５５０ｎｍ）、パネル１０Ｒは反射の中心波長が赤色（約６３０ｎｍ）になるように、液晶材料およびカイラル材が選択され、カイラル材の含有率が決定されている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、青層用制御回路１８Ｂ、緑層用制御回路１８Ｇおよび赤層用制御回路１８Ｒで、それぞれ駆動される。

図５は、図４の表示素子１０を構成する３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒのうちの１枚のパネル１０Ａの基本構成を示す図である。３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒは、反射波長以外はほぼ共通の構成を有する。実施形態で使用するパネルについて、図５を参照して説明する。

図５に示すように、表示素子１０Ａは、上側基板１１と、上側基板１１の表面に設けられた上側電極層１４と、下側基板１３の表面に設けられた下側電極層１５と、シール材１６と、を有する。上側基板１１と下側基板１３は、電極が対向するように配置され、間に液晶材料を封入した後シール材１６で封止される。なお、液晶層１２内にスペーサが配置されるが図示は省略している。上側電極層１４と下側電極層１５の電極には、駆動回路１８から電圧パルス信号が印加され、それにより液晶層１２に電圧が印加される。液晶層１２に電圧を印加して、液晶層１２の液晶分子をプレーナ状態またはフォーカルコニック状態にして表示を行う。前述のように、この表示素子１０Ａは、メモリ性を有しており、プレーナ状態およびフォーカルコニック状態は、パルス電圧の印加を停止した後も維持される。

上側基板１１と下側基板１３は、いずれも透光性を有しているが、パネル１０Ｒの下側基板１３は不透光性でもよい。透光性を有する基板としては、ガラス基板があるが、ガラス基板以外にも、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などのフィルム基板を使用してもよい。

上側電極層１４と下側電極層１５の電極の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO: Indium Tin Oxide)が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物(IZO: Indium Zic Oxide)などの透明導電膜を使用することが可能である。

上側電極層１４の透明電極は、上側基板１１上に互いに平行な複数の帯状の上側透明電極として形成され、下側電極層１５の透明電極は、下側基板１３上に互いに平行な複数の帯状の下側透明電極として形成されている。そして、上側基板１１と下側基板１３は、基板に垂直な方向から見た時に、上側電極と下側電極が交差するように配置され、交差部分に画素が形成される。電極上には絶縁性のある機能膜が形成される。機能膜は、液晶表示素子の電極間の短絡を防止したり、ガスバリア層として液晶表示素子の信頼性を向上させる機能を有する薄膜である。この薄膜が厚いと駆動電圧を高くする必要があり、汎用ＳＴＮドライバで駆動回路を構成するのが難しくなる。逆に、薄膜がないとリーク電流が流れるため、消費電力が増大するという問題を生じる。ここでは、薄膜は比誘電率が約５であり、液晶よりもかなり低いため、薄膜の厚さは約０．３μｍ以下とするのが適している。

なお、この絶縁性薄膜は、ＳｉＯ₂の薄膜、あるいは配向安定化膜として知られているポリイミド樹脂、アクリル樹脂などの有機膜で実現できる。

上記のように、液晶層１２内にスペーサが配置され、上側基板１１と下側基板１３の間隔、すなわち液晶層１２の厚さを一定にする。スペーサは、一般に樹脂製または無機酸化物製の球体であるが、基板表面に熱可塑性の樹脂をコーティングした固着スペーサを使用することも可能である。このスペーサによって形成されるセルギャップは３．５μｍ〜６μｍの範囲が適正である。セルギャップがこの値より小さいと反射率が低下して暗い表示になり、逆のこの値より大きいと駆動電圧が上昇して汎用ドライバＩＣによる駆動が困難になる。

液晶層１２を形成する液晶組成物は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０重量％（ｗｔ％）添加したコレステリック液晶である。ここで、カイラル材の添加量は、ネマティック液晶成分とカイラル材の合計量を１００ｗｔ％とした時の値である。

ネマティック液晶としては、従来から公知の各種のものを使用可能であるが、誘電率異方性（Δε）が１５〜５０の範囲の液晶材料であることが望ましい。誘電率異方性がこの範囲より低すぎると、駆動電圧が高くなってしまい、逆にこの範囲より高すぎると駆動電圧自体は低下するが比抵抗が小さくなり、特に高温時の消費電力が増大し、素子としての安定性や信頼性が低下し、画像欠陥、画像ノイズが発生しやすくなる。誘電率異方性が１５以上であれば、駆動電圧が比較的低くなり、２０以上であれば、使用可能なカイラル材の選択範囲が広くなる。

また、屈折率異方性（Δｎ）は、０．１８〜０．２４であることが望ましい。屈折率異方性が、この範囲より小さいと、プレーナ状態の反射率が低くなり、明るさの不足した暗い表示となり、この範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるため、色純度とコントラストが不足したぼやけた表示となってしまうのに加えて、粘度も高くなり、応答速度が低下する。粘度は低い方が低温時の電圧上昇やコントラスト低下を抑制できる。

図６は、実施形態の表示装置の全体構成を示す図である。表示素子１０は、６４０×４８０画素を有する。電源２１は、例えば３Ｖ〜５Ｖの電圧を出力する。昇圧部２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのレギュレータにより、電源２１からの入力電圧を３６Ｖ〜４０Ｖに昇圧する。この昇圧レギュレータは、専用ＩＣが広く使用されており、そのＩＣにはフィードバック電圧を設定することにより、昇圧電圧を調整する機能を有している。従って、抵抗による分圧などにより生成した複数の電圧を選択してフィードバック端子に供給するように構成することで、昇圧電圧を変化させることが可能である。

電圧切替部２３は、抵抗分割などにより各種の電圧を生成する。電圧切替部２３におけるリセット電圧と階調書込み電圧のスイッチングには、高耐圧のアナログスイッチを用いてもよいが、トランジスタによる単純なスイッチング回路を使用することも可能である。電圧安定部２４は、電圧切替部２３から供給される各種の電圧を安定化させるために、オペアンプのボルテージフォロア回路を使用することが望ましい。オペアンプは、容量性負荷に対して強い特性を有するものを使用するのが望ましい。なお、オペアンプに接続する抵抗を切り替えることにより増幅率を切り替える構成が広く知られており、この構成を使用すれば、電圧安定部２４から出力する電圧を容易に切り替えることが可能である。

原振クロック部２５は、動作の基本となる基本クロックを発生する。分周部２６は、基本クロックを分周して、後述する動作に必要な各種クロックを生成する。

制御回路２７は、基本クロック、各種クロックおよび画像データＤに基づいて制御信号を生成して、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９に供給する。制御回路２７は、マイクロコンピュータやＦＰＧＡなどで実現される。コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９は、３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒをそれぞれ独立に駆動する。コモンドライバ２８は各パネルの４８０本のスキャンラインを駆動し、セグメントドライバ２９は６４０本のデータラインを駆動する。本実施形態では、ドライバＩＣは、汎用の２値出力のＳＴＮドライバを使用した。利用可能な汎用ＳＴＮドライバは、様々なものが使用可能である。

セグメントドライバ２９へ入力する画像データは、フルカラーの原画像を誤差拡散法によりＲＧＢ各１６階調の４０９６色のデータに変換した、４ビットのデータＤ０−Ｄ３である。この階調変換は、高い表示品質を得られる方法が好ましく、誤差拡散法のほかにブルーノイズマスク法などが使用できる。

図７は、３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを駆動するコモンドライバ２８とセグメントドライバ２９を汎用ＳＴＮドライバを使用して構成した時の回路図である。図示のように、青色パネル１０Ｂのスキャンラインを駆動するコモンドライバ２８Ｂは、２個のドライバＩＣ２８Ｂ−１および２８Ｂ−２で構成され、データラインを駆動するセグメントドライバ２９Ｂは、１個のドライバＩＣ２９Ｂで構成される。他のパネルについても同様である。汎用ＳＴＮドライバＩＣを使用した駆動回路は広く知られており、ここでは説明は省略する。また、パネルのリセット処理および表示データの書込み処理は、特許文献１などに記載されており、広く知られているので、説明は省略するが、書込み処理では、表示する階調に応じて、所定の電圧パルスを印加する回数を調整するものとする。

なお、上記の例では、スキャンラインを駆動するコモンドライバ２８はパネルのごとに設けたが、パネル１０Ｂをカーソル表示用に使用する場合には、パネル１０Ｇ、１０Ｒのコモンドライバ２８を共通にすることも可能である。

図８は、制御回路２７の機能ブロック図である。入力処理部３１は、スイッチやセンサなどからの入力信号のほかに、画像の表示およびカーソル表示の支持、カーソルの移動指示などユーザによる操作信号が入力される。ここでは、「画像表示」、「メニュー表示」およびメニュー表示における「カーソル移動」の３命令が入力されるとする。画像格納部３２は、表示する画像データＤを保持する。画像データＤは、３枚のパネルのそれぞれの画素の輝度値を表すデータで構成される。表示内容制御部３３は、入力部で受けた命令に応じて表示素子１０で所望の表示を行うように各部を制御する。画像処理部３４は、画像格納部３２から読み出した画像データＤに対して、選択モードでパネル１０Ｇおよび１０Ｒに表示する輝度値を算出する。この算出処理については後述する。

輝度値・印加時間変換テーブル３５は、輝度値に対応する電圧の印加時間を記憶している。ここでは、輝度値が低いほど印加時間が長くなる。

制御対象パネル選択部３６は、リセット処理および書込み処理を行うパネルを選択する。電極選択部３７は、対象パネルで処理対象の電圧を印加するスキャンラインおよびデータラインを選択する。

駆動信号生成部３８は、電圧安定部２４から供給される電圧を、制御対象パネル選択部３６および電極選択部３７で指定されたパネルのスキャンラインおよびデータラインに対して印加するように、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９の駆動信号を生成して出力する。

図９は、実施形態の表示装置の基本処理動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、操作ボタンや操作パネルなどを利用したユーザの操作に応じた表示指示を入力処理部３１で受け付ける。表示指示は、制御プログラムで決められた順番で自動的に設定される場合もある。表示指示は、「通常モード」と「選択モード」のいずれかであり、さらに「選択モード示」は「メニュー表示」と「カーソル移動」のいずれかである。「メニュー表示」は、それまで「通常モード」の表示を行っていた状態から、「選択モード」のための表示を行う状態に変化させる指示である。「カーソル移動」は、すでに「選択モード」で、「メニュー表示」が行われている状態でのカーソルの移動の指示である。

ステップＳ１２では、表示指示が「選択モード」であるか判定し、「選択モード」であればステップＳ１３に進み、「選択モード」でなければステップＳ２１に進む。

ステップＳ１３では、表示指示が「カーソル移動」であるか判定し、「カーソル移動」であればステップＳ４１に進み、「カーソル移動」でなければ、すなわち「メニュー表示」であればステップＳ３１に進む。

ステップＳ２１からＳ２３は、従来例と同様に、３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを使用してフルカラー表示を行う処理である。ステップＳ２１では、３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒに対してリセット処理を行い、初期化状態（ここではプレーナ状態）にする。ステップＳ２２では、画像データを読み込み、画像格納部３２に記憶する。ステップＳ２３では、３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒに対して書込み処理を行い、フルカラー表示を行う。

ステップＳ３１からＳ３４は、２枚のパネル１０Ｇ、１０Ｒにメニュー画面を表示する処理である。ステップＳ３１では、２枚のパネル１０Ｇ、１０Ｒに対してリセット処理を行い、初期化状態にする。ステップＳ３２では、画像データを読み込み、画像格納部３２に記憶する。ここで読み込む画像データが、メニュー表示用の２枚のパネル１０Ｇ、１０Ｒの画像データのみである場合には、ステップＳ３３を実行せずにステップＳ３４に進む。読み込む画像データが、フルカラー表示用のデータである場合には、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、フルカラー表示用のＲＧＢ画像データを補正して、Ｂ画像データの表示内容をＲＧ画像データに加える処理を行う。これにより、「メニュー表示」において、Ｂ画像データが失われることなく表示される。この補正処理については後述する。ステップＳ３４では、ＲＧ画像データを２枚のパネル１０Ｇ、１０Ｒに書込み、「メニュー表示」画面を表示し、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ４１では、１枚のパネル１０Ｂに対してリセット処理を行い、初期化状態にする。ステップＳ４２では、パネル１０Ｂに表示する矩形のカーソル領域を指示するデータを生成する。ステップＳ４３では、カーソル領域を指示するデータに基づいて、パネル１０Ｂにカーソル領域を書き込む。

図１０および図１１は、ステップＳ２１からＳ２３で行われる通常モードの処理をより詳しく示すフローチャートである。

ステップＳ５１では、電圧切替部２３および電圧安定部２４でリセット電圧を生成する。

ステップＳ５２では、制御対象パネル選択部３６が３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒをすべて制御対象のパネルとして選択する。

ステップＳ５３では、電極選択部３７が４８０本のスキャンラインおよび６４０本のデータラインをすべて選択する。

ステップＳ５４では、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９が、３枚のパネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒにおいて、４８０本のスキャンラインと６４０本のデータラインにリセット電圧を同時に印加する。これにより、すべての画素がプレーナ状態、すなわち初期化状態になる。この状態が最高輝度の状態である。具体的には、スキャンラインとデータライン間に数十ｍｓのパルス幅の±３６Ｖの電圧パルスを印加する。

ステップＳ５５では、電圧切替部２３および電圧安定部２４で階調電圧を生成する。

ステップＳ５６では、表示するＲＧＢ画像データを画像格納部３２に記憶する。

ステップＳ５７では、時間カウンタｔの値を２Ｔに設定する。

ステップＳ５８では、コモンドライバ２８の選択コモン電極（スキャンライン）番号Ｘ＝０とする。

ステップＳ５９では、セグメントドライバ２９の選択セグメント電極（データライン）番号Ｙ＝０とする。

ステップＳ６０では、Ｘ番目のスキャンラインの画像データ（１ライン分）を画像格納部３２から取得する。

ステップＳ６１では、コモンドライバ２８に、Ｘ番目の（スキャン）ラインを選択状態に設定し、Ｘ番目以外のラインを非選択状態に設定する。

ステップＳ６２では、１ライン分の画像データのうちＹ番目の画素のＲＧＢ輝度値Ｒ_XY、Ｇ_XY、Ｂ_XYを取得する。

ステップＳ６３では、ｔ＝Ｔであるか判定し、ｔ＝ＴであればステップＳ６７に、ｔ≠ＴであればステップＳ６４に進む。

ステップＳ６４では、Ｒ画素の輝度値Ｒ_XYが２または３であれば、赤色パネル１０Ｒのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か１であれば非選択状態に設定する。

ステップＳ６５では、Ｇ画素の輝度値Ｇ_XYが２または３であれば、緑色パネル１０Ｇのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か１であれば非選択状態に設定する。

ステップＳ６６では、Ｂ画素の輝度値Ｂ_XYが２または３であれば、青色パネル１０Ｂのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か１であれば非選択状態に設定する。この後ステップＳ７０に進む。

ステップＳ６７では、Ｒ画素の輝度値Ｒ_XYが１または３であれば、赤色パネル１０Ｒのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か２であれば非選択状態に設定する。

ステップＳ６８では、Ｇ画素の輝度値Ｇ_XYが１または３であれば、緑色パネル１０Ｇのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か２であれば非選択状態に設定する。

ステップＳ６９では、Ｂ画素の輝度値Ｂ_XYが１または３であれば、青色パネル１０Ｂのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か２であれば非選択状態に設定する。この後ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、Ｙを１増加させる。

ステップＳ７１では、Ｙが６４０以下であるか判定し、６４０以下であれば、ステップＳ６２にもどる。以下、Ｙが６４１になるまでＳ６２からＳ７１を繰り返すことにより、１スキャンライン分のセグメントドライバの出力が設定される。

ステップＳ７２では、ｔミリ秒の間所定の階調電圧を印加する。１サブシーケンスの１スキャンライン分の電圧パルスの印加が終了する。

ステップＳ７３では、Ｘを１増加させる。

ステップＳ７４では、Ｘが４８０以下であるか判定し、４８０以下であれば、ステップＳ５９に戻る。以下、Ｘが４８１になるまでＳ５９からＳ７４を繰り返すことにより、１サブシーケンスの全スキャンラインの電圧パルスの印加が終了する。この後ステップＳ７５に進む。

ステップＳ７５では、ｔがＴであるか判定し、Ｔでなければ、すなわち２ＴであればステップＳ７６に進み、Ｔであれば終了する。

ステップＳ７６では、ｔをＴに設定した後、ステップＳ５８に戻る。

以上の処理により、輝度値０の画素に対しては階調電圧の印加が行われず、輝度値１の画素に対しては階調電圧がＴミリ秒間印加され、輝度値２の画素に対しては階調電圧が２Ｔミリ秒間印加され、輝度値３の画素に対しては階調電圧が３Ｔミリ秒間印加されることになる。これにより、階調電圧の印加が輝度値に対応した時間期間行われる。最高輝度値からの輝度値の低下量は、ほぼ階調電圧の印加時間に比例するので、各画素は所定の輝度値になる。階調電圧は、例えば２ｔミリ秒の±２４Ｖの電圧パルスである。なお、スキャンラインおよび／またはデータラインが非選択状態の場合、小さな電圧パルスが印加されるだけなので、液晶の状態はほとんど変化しない。

図１２および図１３は、ステップＳ３１からＳ３４で行われる「メニュー表示」の命令を受け取った時の処理をより詳しく示すフローチャートである。

ステップＳ８１では、電圧切替部２３および電圧安定部２４でリセット電圧を生成する。

ステップＳ８２では、制御対象パネル選択部３６が２枚のパネル１０Ｇ、１０Ｒを制御対象のパネルとして選択する。

ステップＳ８３では、電極選択部３７が４８０本のスキャンラインおよび６４０本のデータラインをすべて選択する。

ステップＳ８４では、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９が、２枚のパネル１０Ｇ、１０Ｒにおいて、４８０本のスキャンラインと６４０本のデータラインにリセット電圧を同時に印加する。これにより、すべての画素がプレーナ状態、すなわち初期化状態になる。

ステップＳ８５では、電圧切替部２３および電圧安定部２４で階調電圧を生成する。

ステップＳ８６では、表示するＲＧＢ画像データを画像格納部３２に記憶する。

ステップＳ８７では、ＲＧＢ画像データＤの全画素のＲＧＢデータに対してＹＣｒＣｂ変換を行い、明度Ｙの値を算出する。

ステップＳ８８では、ＲＧＢ画像データＤの全画素のＲＧＢデータで、Ｂの値のみ最も明るい輝度値に置き換えたＲＧＢデータに対してＹＣｒＣｂ変換を行い、色差ＣｒとＣｂの値を得る。

ステップＳ８９では、ステップＳ８７で得られた明度Ｙと、ステップＳ８８で得られた色差ＣｒとＣｂに対してＲＧＢ変換を行い、補正ＲＧ画像データＡ’を得る。

ステップＳ９０では、時間カウンタｔの値を２Ｔに設定する。

ステップＳ９１では、コモンドライバ２８の選択コモン電極（スキャンライン）番号Ｘ＝０とする。

ステップＳ９２では、セグメントドライバ２９の選択セグメント電極（データライン）番号Ｙ＝０とする。

ステップＳ９３では、上記の補正ＲＧ画像データＡ’からＸ番目のスキャンラインの画像データ（１ライン分）を取得する。

ステップＳ９４では、コモンドライバ２８に、Ｘ番目の（スキャン）ラインを選択状態に設定し、Ｘ番目以外のラインを非選択状態に設定する。

ステップＳ９５では、１ライン分の画像データＡ’のうちＹ番目の画素のＲＧ輝度値Ｒ_XY、Ｇ_XYを取得する。

ステップＳ９６では、ｔ＝Ｔであるか判定し、ｔ＝ＴであればステップＳ９９に、ｔ≠ＴであればステップＳ９７に進む。

ステップＳ９７では、Ｒ画素の輝度値Ｒ_XYが２または３であれば、赤色パネル１０Ｒのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か１であれば非選択状態に設定する。

ステップＳ９８では、Ｇ画素の輝度値Ｇ_XYが２または３であれば、緑色パネル１０Ｇのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か１であれば非選択状態に設定する。この後ステップＳ１０１に進む。

ステップＳ９９では、Ｒ画素の輝度値Ｒ_XYが１または３であれば、赤色パネル１０Ｒのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か２であれば非選択状態に設定する。

ステップＳ１００では、Ｇ画素の輝度値Ｇ_XYが１または３であれば、緑色パネル１０Ｇのセグメントドライバ２９のＹ番目の（データ）ラインを選択状態に、０か２であれば非選択状態に設定する。この後ステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、Ｙを１増加させる。

ステップＳ１０２では、Ｙが６４０以下であるか判定し、６４０以下であれば、ステップＳ９５にもどる。以下、Ｙが６４１になるまでＳ９５からＳ１０２を繰り返すことにより、１スキャンライン分のセグメントドライバの出力が設定される。

ステップＳ１０３では、ｔミリ秒の間所定の階調電圧を印加する。１サブシーケンスの１スキャンライン分の電圧パルスの印加が終了する。

ステップ１０４では、Ｘを１増加させる。

ステップ１０５では、Ｘが４８０以下であるか判定し、４８０以下であれば、ステップＳ９２に戻る。以下、Ｘが４８１になるまでＳ９２からＳ１０５を繰り返すことにより、１サブシーケンスの全スキャンラインの電圧パルスの印加が終了する。この後ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、ｔがＴであるか判定し、Ｔでなければ、すなわち２ＴであればステップＳ１０７に進み、Ｔであれば終了する。

ステップＳ１０７では、ｔをＴに設定した後、ステップＳ９１に戻る。

以上の処理により、２枚のパネル１０Ｇ、１０Ｒの各画素に対して補正ＲＧ画像データＡ’の輝度値に対応した時間階調電圧の印加が行われ、各画素は所定の輝度値になる。以上のようにして、赤色パネル１０Ｒおよび緑色パネル１０Ｇによるメニュー画面が表示される。

図１４は、ステップＳ４１からＳ４３で行われる「カーソル移動」の命令を受け取った時の処理をより詳しく示すフローチャートである。

ステップＳ１１１では、電圧切替部２３および電圧安定部２４でリセット電圧を生成する。

ステップＳ１１２では、制御対象パネル選択部３６が１枚のパネル１０Ｂを制御対象のパネルとして選択する。

ステップＳ１１３では、電極選択部３７が４８０本のスキャンラインおよび６４０本のデータラインをすべて選択する。

ステップＳ１１４では、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９が、１枚のパネル１０Ｂにおいて、４８０本のスキャンラインと６４０本のデータラインにリセット電圧を同時に印加する。これにより、すべての画素がプレーナ状態、すなわち初期化状態になる。

ステップＳ１１５では、電圧切替部２３および電圧安定部２４で階調電圧を生成する。

ステップＳ１１６では、電極選択部３７が、スキャンラインとデータラインのうち、表示するカーソルの領域を通過するスキャンラインとデータラインを選択する。これに応じて、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９において、選択したスキャンラインとデータラインを選択状態に、それ以外を非選択状態に設定する。この設定は、ドライバＩＣに、高速クロックを入力し、非選択状態を示す信号を、対応するクロック数分”０”、”１”、”０”にすることにより短時間で設定可能である。

ステップＳ１１７では、コモンドライバ２８およびセグメントドライバ２９から階調電圧を出力し、カーソル領域に所定期間（例えば３Ｔ）印加する。これにより、青色パネル１０Ｂのカーソル領域はほぼ透過状態（最低輝度）になり、カーソル領域が表示される。

以上のように、青色パネル１０Ｂにおけるカーソル領域の書換え処理は短時間のうちに実行可能であり、ユーザの操作に応じて高速にカーソルをシフトさせる表示が行える。

次に、図９のステップＳ３３、図１２のステップＳ８７からＳ８９で行った補正ＲＧ画像データＡ’の生成について、図１５を参照してさらに説明する。図１５の（Ａ）は赤色パネル１０Ｒの表示画面の例を、（Ｂ）は緑色パネル１０Ｇの表示画面の例を、（Ｃ）は青色パネル１０Ｂの表示画面の例を、示す。また、上側は通常モードで表示される補正前のＲＧＢ画像データによる画像を示す。選択モードでは、この通常モード時の画像を「メニュー表示」としてそのまま表示し、カーソルを移動させて選択操作を行う。下側は補正ＲＧ画像データＡ’による画像を示す。

補正前のＲＧＢ画像データによれば、青色パネル１０Ｂにも画像が表示される。しかし、下側に示すように、選択モードでは青色パネル１０Ｂにはカーソル領域が表示されるだけである。従って、青色パネル１０Ｂの画像は表示されず失われることになる。青色だけで表示される情報が重要な情報である場合、それが表示されずに正確な選択が行えない場合も起こり得る。そこで、通常モードで青色パネル１０Ｂに表示される画像を、緑色パネル１０Ｇと赤色パネル１０Ｒでも表示して、Ｂ画像データの表示が失われないようにする。そのため、（Ａ）および（Ｂ）に示すように、赤色パネル１０Ｒおよび緑色パネル１０Ｇにおける補正ＲＧ画像データＡ’の表示では、通常モードでの表示には存在しなかった青色パネル１０Ｂの表示画像に対応する画像が表示される。具体的には、上記のステップＳ８７からＳ８９の処理により行われるが、それに限定されるものではない。

例えば、上記の例では、ＲＧＢ画像のＹＣｒＣｂ変換を使用したが、ほかの色空間座標に変換するようにしてもよい。

以上説明したように、特許文献２に記載されたように、カーソルの移動により変化する部分の画像を書き換える場合には、書き換える部分のみをリセットして初期化するが、このリセット処理はスキャンラインごとに行う必要があるのに対して、本発明ではカーソル用パネルを一括リセットするので処理時間を大幅に短縮できる。また、特許文献２に記載されたように、初期化した部分に移動したカーソルを画像と共に書き込む場合も、書込み処理はスキャンラインごとに行う必要があるのに対して、本発明ではカーソル用パネルを一括して書き込むことが可能であるので処理時間を大幅に短縮できる。

また、本発明では、特許文献３のようにカーソル専用の表示層（パネル）を設ける必要はない。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、上記の実施形態では３層のパネルを積層したフルカラー表示可能な表示装置の例を説明したが、２層のパネルを積層した表示装置で１層のパネルをカーソル用に使用する選択モードに切替可能にすることもできる。

さらに、コレステリック液晶パネルを積層した表示装置の例を説明したが、メモリ性を有するパネルを積層した表示装置であれば、どのような装置にも適用可能である。

また、各表示層（パネル）は、階調表示可能である必要はなく、２値表示でもよい。

図１は、コレステリック液晶層（パネル）を積層したカラー表示装置の表示原理を説明する図である。 図２は、カーソル表示を行う選択モードと通常モードを切り換え可能にする本発明の原理を説明する図である。 図３は、カーソル表示を行うパネルにおけるカーソル領域の書換え説明する図である。 図４は、実施形態の表示装置のコレステリック液晶素子の積層構造を示す図である。 図５は、実施形態の表示装置の１枚のコレステリック液晶素子の構造を示す図である。 図６は、実施形態の表示装置の概略構成を示す図である。 図７は、実施形態において汎用ＳＴＮドライバで構成した駆動回路の構成を示す図である。 図８は、制御回路の機能ブロック図である。 図９は、実施形態の表示装置における基本処理動作を示すフローチャートである。 図１０は、通常モードにおける画像書込み処理を示すフローチャートである。 図１１は、通常モードにおける画像書込み処理を示すフローチャートである。 図１２は、選択モードにおいてカーソルパネル以外のパネルにメニュー表示のための画像書込み処理を示すフローチャートである。 図１３は、選択モードにおいてカーソルパネル以外のパネルにメニュー表示のための画像書込み処理を示すフローチャートである。 図１４は、選択モードにおいてカーソルの書込み処理を示すフローチャートである。 図１５は、選択モードにおいてメニュー表示用パネルの画像データの補正を説明する図である。

符号の説明

１０ 表示素子（パネル）
１１ 上側基板
１２ 液晶層
１３ 下側基板
１４ 上側電極層
１５ 下側電極層
１７ 吸光層
１８ 制御回路
２１ 電源
２２ 昇圧部
２３ 電圧切替部
２４ 電圧安定部
２７ 制御回路
２８ コモンドライバ
２９ セグメントドライバ

Claims (5)

1. 複数のスキャンラインおよび複数のデータラインを有し、異なる選択反射波長特性を有する複数のメモリ性表示層を積層した表示素子と、
   前記複数のスキャンラインを駆動するコモンドライバと、
   前記複数のデータラインを駆動するセグメントドライバと、
   前記コモンドライバおよび前記セグメントドライバを制御する制御回路と、を備える表示装置であって、
   前記複数のメモリ性表示層の全てを使用してカラー画像を表示する通常モードと、
   前記複数のメモリ性表示層の少なくとも一層を使用して表示画面内の任意の領域を均一な状態にし、残りのメモリ性表示層を使用して画像表示を行う選択モードと、を備え、
   前記制御部は、入力に応じて、前記通常モードと前記選択モードのいずれかを選択することを特徴とする表示装置。
2. 前記通常モードでは、前記複数のメモリ性表示層のすべてにおいて、全面を初期化状態にした後、スキャンラインを選択し、選択したスキャンラインと前記複数のデータライン間に画素値に対応した電圧を印加するスキャン動作を前記複数のスキャンラインに対して順次実行し、
   前記選択モードでは、前記少なくとも一層のメモリ性表示層において、全面を初期化状態にした後、均一な状態にする前記任意の領域に対応する複数の前記スキャンラインと複数の前記データライン間に、前記均一な状態に対応する電圧を同時に印加する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記選択モードで前記残りのメモリ性表示層に表示する画像が前記通常モードで表示する画像データである場合、前記残りのメモリ性表示層の画像成分は、前記均一な状態の任意の領域を表示する前記少なくとも一層のメモリ性表示層における画像成分を含むように画像処理される、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記選択モードにおいて、画像表示を行う前記残りのメモリ性表示層において表示される画像は、複数のメニュー形式の表示部分を有し、
   前記少なくとも一層のメモリ性表示層に表示される任意の均一な状態の領域は、前記複数のメニュー形式の表示部分に重なり、入力部からの入力指示に従って前記領域が移動する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記複数のメモリ性表示層は、赤、緑、青の波長を選択的に反射するコレステリック液晶パネルである、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

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