JP4004908B2 - 表示装置の駆動方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導電層を用いて表示層に印加される電界強度を制御することにより像の表示を行う反射型の表示装置の駆動方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータやモバイル機器用の表示装置としては、ＣＲＴやバックライト付きの透過型液晶ディスプレイが一般的である。これら表示装置は、内部に発光手段を有する発光型の表示装置である。
【０００３】
一方、近年の研究により、テキスト等の表示を読む場合には、作業効率や疲労度の観点から、印刷物のような高い解像度を持つ非発光型の表示装置が好ましいと提唱されている。反射型の表示装置は、内部に発光手段を設けることを要せず、自然光等を用いて表示するため、目に優しく、低消費電力化にも有効である。また、更なる低消費電力化を図る観点からは、電源を切断しても表示が消えない、メモリ性を有する表示装置が望ましい。
【０００４】
反射型でメモリ性のある表示装置としては、電気泳動を用いたもの、ツイストボールを用いたもの、コレステリック液晶の選択反射を用いたもの等が提案されている。
【０００５】
電気泳動方式は、媒体中の帯電粒子に電界を加えて移動させることにより表示を行う方法である。電気泳動方式を用いた表示装置は、例えば非特許文献１や非特許文献２に記載されている。
【０００６】
ツイストボール方式は、２色に色分け及び帯電させた微小球に電界を加えて回転させることにより表示を行う方法である。ツイストボール方式を用いた表示装置は、例えば非特許文献３に記載されている。
【０００７】
コレステリック液晶を用いる方式は、コレステリック液晶のプレーナ状態とフォーカルコニック状態とにおける反射特性の違いを利用して表示を行う方法である。コレステリック液晶を用いた表示装置の一例として、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、非特許文献４及び非特許文献５には、光空間変調素子を用いた光書き込み型の表示装置が記載されている。この表示装置は、光照射領域の液晶層の電気特性を選択的に変化し、光非照射領域との間の電気特性の違いを利用して光照射領域の液晶層の状態を選択的に変化することにより、画像を表示するものである。光空間変調素子を用いた表示装置は、偏光子を用いる必要がないため、明るさや見やすさの点で優れている。
【０００８】
また、特許文献４には、ポリマーネットワークとカイラルネマティック液晶を用い、コレステリック液晶と同等な、選択反射状態と透過（散乱）状態のメモリ性を有する双安定性を利用した表示装置が記載されている。
【０００９】
図１２は、光空間変調素子を用いた光書き込み型の表示装置の構造を示す概略断面図である。
【００１０】
基板１００上には、電極１０２が形成されている。電極１０２上には、光の照射により電荷を発生する光導電層１０４が形成されている。光導電層１０４上には、光吸収層１０６が形成されている。光吸収層１０６上には、隔壁層１０８が形成されている。隔壁層１０８上方には、基板１００と対向するように基板１１０が設けられている。基板１１０の基板１００に対向する面上には、電極１１２が設けられている。隔壁層１０８と電極１１２との間には、コレステリック液晶からなる液晶層１１４が挟み込まれている。液晶層１１４は、シール剤１１６により封止されている。
【００１１】
次に、図１２に示す表示装置の動作原理について図１３を用いて説明する。なお、図１３では、光導電層１０４及び隔壁層１０８の記載を省略している。
【００１２】
図１３（ａ）は、コレステリック液晶のプレーナ状態を示している。プレーナ状態では、入射光のうち、液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光が反射される。このため、プレーナ状態では、反射光の波長に対応する所定の色が表示される。なお、反射スペクトルが最大となる波長λは、液晶の平均屈折率をｎ、螺旋ピッチをｐとすると、
λ ＝ ｎ・ｐ
として表される。また、反射光の波長バンド幅Δλは、液晶の屈折率異方性をΔｎとすると、
Δλ ＝ Δｎ・ｐ
として表される。
【００１３】
図１３（ｂ）は、コレステリック液晶のフォーカルコニック状態を示している。フォーカルコニック状態では、入射光は液晶層を透過する。液晶層の下層に光吸収層を設けると、入射光は光吸収層により吸収される。このため、フォーカルコニック状態では黒色が表示される。
【００１４】
プレーナ状態とフォーカルコニック状態は、何らかの外力を加えない限り半永久的に保持される。したがって、コレステリック液晶を用いれば、電源を切断しても表示内容を保持し得るメモリ性を有する表示装置を構成することが可能となる。
【００１５】
次に、電界の印加による液晶層の状態変化について図１４を用いて説明する。図１４は電界の印加方法と液晶層の状態変化との関係を示す図である。なお、ここでは印加電界と液晶層１１４との基本的な関係のみを説明するが、実際の書き込み動作には後述のように光導電層１０４が用いられる。
【００１６】
電極１０４−電極１１２間に電圧を印加して液晶層１１４に強い電界を与えると、液晶分子の螺旋構造は完全にほどけ、すべての分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態となる。すなわち、ホメオトロピック状態では、液晶分子の長軸方向が電界の向きと平行になる。
【００１７】
ホメオトロピック状態から急激に電界をゼロにすると、液晶の螺旋軸は電極に垂直になり、螺旋ピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ状態となる（図１４（ｂ））。一方、液晶分子の螺旋軸がやっと解ける程度の弱い電界を印加した後にこの電界を除去した場合（図１４（ａ））や、強い電界を印加した後に緩やかに電界を除去した場合（図１４（ｃ））には、液晶の螺旋軸は電界に平行となり、入射光を透過するフォーカルコニック状態となる。また、上記の中間的な駆動の場合には、プレーナ状態の液晶とフォーカルコニック状態の液晶とが微細に混在する中間的な状態となり、中間調の表示も可能となる。
【００１８】
図１５は、コレステリック液晶のパルス電圧による応答特性を示したものである。
【００１９】
初期状態がプレーナ状態の場合、パルス電圧を上げていくとフォーカルコニック状態に変化していくようになり、更に電圧を上げるとホメオトロピック状態を経由してプレーナ状態に再び戻るようになる。また、初期状態がフォーカルコニック状態の場合には、パルス電圧が高くなるとともにホメオトロピック状態を経由してプレーナ状態に変化するようになる。
【００２０】
このように、電極１０４−電極１１２間に印加する電界を適宜制御することにより、液晶層の状態を任意に変化することができる。
【００２１】
次に、光導電層を用いた光書き込みのメカニズムについて、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は光導電層の構造及び動作を説明する図、図１７は光導電層を用いた光書き込みの方法を示すグラフである。
【００２２】
図１６は、機能分離型と称される有機感光体（ＯＰＣ）である。この機能分離型ＯＰＣは、光照射により電荷を発生する電荷発生層（ＣＧＬ）１０４ａと、電荷発生層（ＣＴＬ）１０４ａにおいて発生した電荷を輸送する電荷輸送層１０４ｂとを有する形状であり、プリンタ装置等では一般的に用いられている。
【００２３】
ＣＧＬ層１０４ａに光エネルギーを与えると、電荷モーメントを有する電荷キャリアの先駆体が発生し、電界の存在下で先駆体が電子と正孔に別れる。ＣＴＬ層１０４ｂは、通常は正孔輸送性を有する材料で構成されており、ホールが感光体の表面の帯電電荷によって形成される電界でＣＴＬ層１０４ｂ中を移動する。コレステリック液晶と光導電層１０４とを組み合わせた光書き込み素子を駆動させる場合には、反射層側の電極１１２を−極、光導電層１０４側の電極１０２を＋極とする。
【００２４】
また、機能分離型ＯＰＣとは異なり、電荷の発生と移動を同一の層で機能させた単層型ＯＰＣと呼ばれるものもある。
【００２５】
なお、光導電層１０４としては、その他に、アモルファスシリコンのような無機物を用いたものがある。しかし、ＯＰＣには、他の感光体に比べ、耐久性が良い、加工性・量産性に優れる、フレキシブルな媒体に着脱可能、といった多くの優位性がある。
【００２６】
次に、コレステリック液晶層１１４と光導電層１０４とを組み合わせた表示装置の表示（反射率）特性を、図１７を用いて説明する。
【００２７】
図１７（ａ）は、プレーナ状態からフォーカルコニック状態に駆動する場合の表示特性を光照射時と非照射時とで比較したグラフである。
【００２８】
光が照射されている状況下では、電圧パルス信号がある閾値電圧Ｖｔｆを越えると、反射層はフォーカルコニック状態に変化していく。反射層が十分にフォーカルコニック状態になる電圧をＶｆｃとすると、それ以上の電圧値では再びプレーナ状態へと変化していく。
【００２９】
一方、光が照射されていない状況下では、フォーカルコニック状態への変化が始まる閾値電圧Ｖｔｆ′、十分にフォーカルコニック状態になる電圧Ｖｆｃ′は、光が照射されている状況下に比べて大きく上昇する。
【００３０】
ここで、２つの状況下での各々の電圧値を比較すると、光照射時で十分にフォーカルコニックになる電圧値Ｖｆｃは、非照射時の閾値電圧Ｖｔｆ′を下回っている。つまり、電圧値Ｖｆｃの印加によって、光照射部分はフォーカルコニック状態に変化し、非照射部分はプレーナ状態のままである。
【００３１】
図１７（ｂ）は、フォーカルコニック状態からプレーナ状態に駆動する場合の表示特性を光照射時と非照射時とで比較したグラフである。
【００３２】
光が照射されている状況下では、印加電圧がＶｔｐを越えると液晶はプレーナ状態に変化していき、Ｖｐになると液晶は完全なプレーナ状態になるとする。
【００３３】
一方、光が照射されていない状況下では、印加電圧がＶｔｐ′を越えると液晶はプレーナ状態に変化していき、Ｖｐ′になると液晶は完全なプレーナ状態になるとする。
【００３４】
この場合も、２つの状況下での各々の電圧値を比較すると、光が照射されているか否かによって、閾値電圧は大きく違ってくる。例えば全体にＶｐの電圧を印加することによって、光が照射した部分はプレーナ状態に変化するが、非照射部分はフォーカルコニック状態のままである。
【００３５】
このように、光照射後に光導電層で生じる導電率の差から、同じ電圧を印加しても、光の照射部分と非照射部分とでは液晶に与えられる電界強度に相違が生じるので、それ故に配向状態を異なったものにすることができる。
【００３６】
通常、液晶層の駆動には交流波形が用いられる。これは、直流駆動では液晶層内にイオンが偏在してしまい、それが文字や画像の焼き付けやコントラストの低下を招くことがあるからである。
【００３７】
しかしながら、上記機能分離型ＯＰＣを用いた表示装置の場合、特にレーザプリンタやＬＥＤプリンタ方式のようなライン露光（ライン書き込み）の場合、ＯＰＣ自身がダイオードのような整流作用を持つため、交流駆動はできなかった。また、単層型ＯＰＣの場合であっても、対称性に優れた交流動作を期待することができない。
【００３８】
このような観点から、特許文献５や非特許文献６には、ＣＴＬ層の両面にＣＧＬ層を配置することにより、ＯＰＣの整流作用を回避し、対称性に優れた交流動作を実現しうる表示装置が記載されている。
【００３９】
【特許文献１】
特開平０９−１０５９００号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８０８８８号公報
【特許文献３】
特開２００２−０４０３８６号公報
【特許文献４】
特表平０６−５０７５０５号公報
【特許文献５】
特開平１１−２３７６４４号公報
【非特許文献１】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ， 米国， Ｊｕｌｙ １９７３， Ｖｏｌ．６１， Ｎｏ．７， ｐ．８３２
【非特許文献２】
Ｎａｔｕｒｅ， 英国， １６ Ｊｕｌｙ １９９８， Ｖｏｌ．３９４， ｐ．２５３
【非特許文献３】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ， 米国， Ｔｈｉｒｄ ａｎｄ Ｆｏｕｒｔｈ Ｑｕａｒｔｅｒｓ １９７７， Ｖｏｌ．１８／３＆４， ｐ．２８９
【非特許文献４】
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ， 米国， １９９１， Ｖｏｌ． ２２， ｐ．２５０−２５３
【非特許文献５】
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ９６ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｄｉｇｅｓｔ， 米国， ｐ．５９
【非特許文献６】
「コレステリック液晶を用いた電子ペーパー、有機感光体による光画像書き込み」， Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ ２０００， ｐ．８９
【非特許文献７】
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ， １９９７， Ｖｏｌ．５／３， ｐ．２６９
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光導電層の光疲労により、同一の駆動条件を用いた場合であっても、印字ムラやコントラストの低下が生じることがあった。このため、光導電層の光疲労に影響を受けず、書き込み品位の安定性が高い表示装置の駆動方法が望まれていた。
【００４１】
また、基板としてフィルムのような可撓性のある材料を用いた表示装置における重要な課題の一つに表示ムラの問題がある。すなわち、可撓性のあるフィルム等の部材の影響により、表示装置の厚みを完全に均一にすることは容易ではなく、そのため厚みムラが必ず生じてしまう。そして、この厚みムラにより、表示装置内における電界強度にムラが生じ、面内で文字の濃いところと薄いところの差が生じることがあった。
【００４２】
また、ＣＴＬ層の両面にＣＧＬ層を配置することにより交流駆動を可能とした表示装置は製造コストが嵩むため、より安価且つ簡単な手法で交流駆動を可能にすることが望まれている。
【００４３】
本発明の目的は、光導電層の光疲労や基板として可撓性のある材料を用いた表示装置における表示ムラやコントラストの低下を防止しうる表示装置の駆動方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、簡便な構造及び方法で表示層の焼き付きを防止しうる表示装置の駆動方法を提供することにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有し、前記反射素子及び前記光導電層への駆動電圧の印加及び前記光導電層への選択的な書き込み光の照射とにより、前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化させ、前記反射素子に像を書き込む表示装置の駆動方法であって、前記光導電層を所定の帯電時間の間帯電した後に、前記書き込み光を照射し、前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加する際、印加電圧を接地電位から前記駆動電圧まで連続的に又は段階的に変化することを特徴とする表示装置の駆動方法によって達成される。
【００４５】
また、上記目的は、電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有する表示装置の駆動装置であって、前記反射素子及び前記光導電層に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、前記光導電層に光を照射する光照射手段と、前記電圧印加手段又は前記光照射手段により前記光導電層を所定時間帯電した後、前記光照射手段により前記光導電層に選択的に書き込み光を照射するように、前記電圧印加手段及び前記光照射手段を制御し、前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加する際、印加電圧を接地電位から前記駆動電圧まで連続的に又は段階的に変化するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを有し、前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化することにより、前記反射素子に像を書き込むことを特徴とする表示装置の駆動装置によっても達成される。
【００４６】
【発明の実施の形態】
［本発明の原理］
本願発明者等は、光照射と電圧印加との関係について鋭意検討を行った結果、(1) 光照射を行う前に所定時間以上、電圧を前もって印加しておくこと、(2) その電圧の波形を矩形波のような急峻なものではなく、例えば正弦波のように徐々に増加する波形とすることが、印字濃度を大きく安定させ、コントラストを向上する効果があることを初めて見出した。
【００４７】
以下、好適な光照射と電圧印加との関係について、ＬＥＤアレイを用いて記憶媒体に情報を書き込む場合を例にして説明する。
【００４８】
図１は、ＬＥＤアレイを用いた記憶媒体への情報の光書き込み方法を示す概略図である。コレステリック液晶からなる液晶層を有する記録媒体１０には、液晶層を挟んで対向する電極間に電圧を印加する外部電源１２が設けられている。記録媒体１０上には、記録媒体１０に光を照射するためのＬＥＤがライン状に配列されてなるＬＥＤヘッド１４が設けられている。なお、ＬＥＤの発光波長域は７００ｎｍ以上の近赤外光がよく用いられるが、これに限定されるものではない。ＬＥＤヘッド１４は、ＬＥＤ列に対して垂直の方向（副走査方向：図中、矢印の方向）に記録媒体１０上を走査できるようになっている。なお、ＬＥＤ自身が副走査方向に動作する方法や、記録媒体１０を副走査方向に動作する方法が用いられることもある。
【００４９】
次に、図１の光書き込み装置を用いた記録媒体１０への情報の光書き込み方法の概略について図２を用いて説明する。図２は、光書き込み過程における液晶層の状態変化を示すグラフである。
【００５０】
まず、ＬＥＤの点灯を始める前に、電極間に所定の駆動電圧を印加する。ここでは、ＬＥＤの点灯とほぼ同時若しくはその直前にスイッチを入れて電圧を印加するものとする。このような電圧印加方法は、従来の表示装置の駆動方法において用いられていた方法である。
【００５１】
このとき、液晶層はプレーナ状態であり、反射率が高い状態にある。また、ＯＰＣは光が照射されていない高抵抗状態であるため、液晶層に印加される電界強度は相対的に低い状態にある。
【００５２】
次いで、パーソナルコンピュータ等の端末を介して送信された画像情報を表す電気信号をＬＥＤヘッド１４に入力し、ＬＥＤヘッド１４内において光信号に変換する。
【００５３】
次いで、記録する画像情報に基づいてＬＥＤヘッド１４の各素子が発光点滅をしながら、ＬＥＤヘッド１４を副走査方向に走査する。
【００５４】
液晶層に電圧を印加した状態でＬＥＤにより光を照射すると、ＯＰＣの電気抵抗が大きく減少し、液晶層に印加される電圧が増大するため、内部電界の増大により見かけ上の閾値電圧が低下する。このとき、液晶層がホメオトロピック状態となり、低下した閾値電圧がフォーカルコニック状態に変化する電圧値を満足するように印加電圧値を制御する。ＬＥＤが消灯すると、その部分の閾値電圧は元の状態に戻り、ＬＥＤを照射した領域の液晶層はフォーカルコニック状態に変化する。すなわち、ＬＥＤによる光パルスによって液晶内の電界強度を変化し、情報を記録する。
【００５５】
一方、ＬＥＤにより光を照射しなかった領域は、フォーカルコニック状態になる閾値電圧よりも低い電圧しか印加されないため、初期状態であるプレーナ状態を維持する。
【００５６】
上記一連の操作を、ＬＥＤヘッド１４を副走査方向に走査しながら繰り返し行い、記録媒体１０へ２次元的に情報を記録する。
【００５７】
記録を行いたい領域に対してすべての光照射が終了したら、液晶層に印加する電圧を切断する。コレステリック液晶はメモリ性を有するため、電圧の切断後もその状態が保持される。こうして、記録媒体１０への光書き込みが終了する。
【００５８】
上述の光書き込み方法は、単純な書き込み動作のみを説明したものである。しかしながら、これだけの単純な方法では、ＯＰＣの光疲労や周辺温度等の要因によってＯＰＣ内の帯電性にばらつきが生じる。ＯＰＣの光疲労の度合いが高いと暗電流が増加して電気抵抗が減少するため、コントラストの低下を招くことにもなる。周辺温度の変化に伴い暗電流が変化する場合も同様である。また、厚みムラによって印字濃度にばらつきが生じ、表示再現性が不安定になってしまう。
【００５９】
すなわち、図３に示すように、ＯＰＣの光疲労が小さいときは、光照射前の初期抵抗値が大きく、光照射による抵抗値の減少度合いも極めて大きい。これに対し、ＯＰＣの光疲労が大きくなると、光照射前の初期抵抗値が暗電流の増加により減少するとともに、光照射による抵抗値の減少度合いも小さくなる。したがって、光疲労が大きい場合には、光疲労が小さいときと比較して、光照射領域と光非照射領域との間のコントラストが低くなる。
【００６０】
上記の結果を踏まえ、本願発明者等は、光照射前に予め電圧を所定時間以上印加しておき、ＯＰＣをチャージアップすることを試みた。この結果、ＯＰＣの光疲労が大きい場合であっても、コントラストの低下を防止することができた。
【００６１】
すなわち、図４に示すように、光照射前に予め駆動電圧を所定時間以上印加した場合、ＯＰＣの光疲労が小さいときには、暗電流はほぼ一定且つ少なく、光照射時までにおける抵抗値に大きな変動はない。これに対し、ＯＰＣの光疲労が大きいときには、暗電流が徐々に大きくなり、光照射時における抵抗値は初期抵抗値よりも低くなる。したがって、暗電流が適度に大きくなった状態で光を照射することにより、光疲労が大きい場合であっても記録品位を損なわないレベルまでに抵抗値を低下することができる。
【００６２】
つまり、光照射前にチャージアップすることは、液晶層にバイアス的な電界を乗じたことに等しい。こうすることにより、十分な強度を有する電界を安定して液晶層中に形成できるため、周辺環境やＯＰＣの光疲労等による記録の不安定性を緩和させることができる。
【００６３】
なお、上記と同様な効果は、微弱な補助光を照射することによっても得ることができる。ＯＰＣ感度帯域（主に可視光から赤外光）の数ｌｘ程度の弱い光を記録素子全面に均一に照射することによりＯＰＣ内部の電荷の移動量を増大できるので、前述のチャージアップの手法と同様、ＬＥＤによる記録を強調させることができる。すなわち、この補助光は、バイアス効果を有する。
【００６４】
したがって、上記の光書き込みシーケンスを用いることにより、ＯＰＣの光疲労の度合いが大きい場合や周辺温度が高い場合であっても、安定した高いコントラストの書き込みが可能となる。また、この方法では、面内の厚みムラによる印字濃度のばらつきも大きく低減することができる。
【００６５】
光照射前のチャージ時間は、１〜２０秒において適正な効果が得られた。但し、これよりも長い時間電荷をチャージする場合であっても、外光ノイズを遮断しＬＥＤの露光量も適切にすれば、解像度が低下する等の不具合はない。
【００６６】
なお、電圧の印加とほぼ同時に光を照射する従来の駆動方法により広い領域を連続して走査する場合には、電圧の印加から１〜２０秒後に露光される領域が生じることも考えられる。しかしながら、この場合、露光開始点の近傍領域では帯電が十分ではなく薄い文字になるのに対し、十分に帯電された後に露光した領域では濃い文字になる。すなわち、露光開始時の領域と数秒後の領域とにおいて、濃度の違いが生じてしまう。一方、本発明の駆動方法を用いれば、濃度の違いがほとんどない安定した品質の表示状態を得ることができる。
【００６７】
安定したコントラストを得るためには、上述したチャージアップのほか、印加電圧の波形も重要である。
【００６８】
通常のステップ状の波形を有する電圧を印加した場合、液晶層はＣＲ回路と等価であること及びＯＰＣと液晶層との間の誘電率及び抵抗率の差に基づき、図５（ａ）に示すように、ＣＲ過渡現象、すなわちオーバーシュート気味に電圧が印加されてしまう現象が生じる。このようなＣＲ過渡現象が生じると、過渡現象過程における急激な電圧が液晶分子の配列を乱してしまい、コントラストの低下を招く大きな原因となる。
【００６９】
上記の結果を踏まえ、本願発明者等は、図５（ｂ）に示すように、印加電圧をゼロレベルから徐々に印加することを試みた。電圧を徐々に印加することにより、電界のオーバーシュートを軽減することができ、液晶の配向への影響を軽減することができる。これにより、コントラストの低減を抑制することが可能となる。
【００７０】
印加する電圧の波形としては、正弦波のように連続的に徐々に変化する波形や、ステップ状に断続的に変化する波形を適用することができる。ステップ状の電圧を印加する場合、電圧のステップ幅は、印字電圧の半分程度以下であればよい。
【００７１】
ここで注意すべきは、上記方式は直流方向の電界のチャージを行うものであるため、文字や画像の焼き付け等の問題が懸念されることである。このような場合、リセット波形を印字と逆向きの電界にしたり、記録ブロック毎の擬似的な交流駆動にしたりすることで、イオンの偏在を中和させることができる。
【００７２】
なお、上記説明では、コレステリック液晶を表示層に用いた表示装置について説明したが、光導電層を用いる他の表示装置に上記駆動方法を適用することも可能である。例えば、ツイストボールを用いた表示装置に本発明の駆動方法を適用することにより、球の回転精度が向上し、表示ムラを緩和することができる。
【００７３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による表示装置の駆動方法について図６を用いて説明する。図６は本実施形態による表示装置の駆動方法に用いる表示装置の構造を示す概略断面図である。
【００７４】
はじめに、本実施形態による表示装置の駆動方法に用いる表示装置の構造について図６を用いて説明する。
【００７５】
基板２０上には、電極２２が形成されている。電極２２上には、光の照射により電荷を発生する光導電層２４が形成されている。光導電層２４は、図１６に示すような２層型のものである。光導電層２４上には、光吸収層２６が形成されている。光吸収層２６上には、隔壁層２８が形成されている。隔壁層２８上方には、基板２０と対向するように基板３０が設けられている。基板３０の基板２０に対向する面上には、電極３２が設けられている。隔壁層２８と電極３２との間には、カイラルネマティック液晶からなる液晶層３４が挟み込まれている。液晶層３４は、シール剤３６により封止されている。なお、光導電層２４は、機能分離型よりも、単層型のものを用いた方が望ましい。
【００７６】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図６を用いて説明する。なお、液晶の初期状態はプレーナ状態であるとする。
【００７７】
まず、光照射に先立ち、電極２２−電極３２間に、液晶層３４の状態変化に好適な電圧を印加する。この際、印加電圧の波形は、ステップ状のものではなく、段階的に或いは連続的に緩やかに所定電圧まで上昇する波形とする。例えば、正弦波や階段状のステップ波形を用いることができる。このような波形を用いることにより、電界のオーバーシュートによる液晶分子の配列乱れを抑え、コントラスト低下を防止することができる。
【００７８】
次いで、印加電圧が所定の電圧に達した後、その状態のまま保持し、所定時間チャージアップ（帯電）する。なお、チャージアップ時間は、１〜２０秒程度が好ましい。チャージアップを行うことにより、光導電層２４の光疲労の影響を抑え、前述の通りコントラストを向上することができる。また、本実施形態ではチャージアップする際の電圧を、液晶層を駆動する際の電圧と同じに設定したが、必ずしも同じにする必要はない。
【００７９】
次いで、所定のチャージアップ時間が経過した後、基板２０側から光導電層２４への露光を開始する。露光には、ＬＥＤアレイを用いたライン露光や、マスクを用いたマスク（プロジェクション）露光を用いることができる。これにより、光照射領域では、光導電層２４で電荷が発生して光導電層２４の抵抗値が減少し、液晶層３４に印加される電圧が閾値電圧よりも大きくなる。これにより、液晶層３４はホメオトロピック状態となる。なお、光非照射領域では液晶層３４に印加される電圧が閾値電圧を超えないため、プレーナ状態のままである。
【００８０】
次いで、光照射を停止すると、液晶層に印加される電圧が減少し、これに伴い液晶層の状態がフォーカルコニック状態に変化する。
【００８１】
次いで、電極２２−電極３２間に印加している電圧を、段階的に或いは連続的に緩やかに接地レベルまで降圧する。降圧にこのような波形を用いるのは、電圧を昇圧する場合と同様の理由である。図１７（ａ）に示すようなフォーカルコニックの駆動では、素子内の電界の除去は急峻である必要はなく、ある程度時間がかかってもよい。印字部をフォーカルコニック状態にする書き込み方法は、プレーナ状態への駆動のように電界を急激に遮断する必要がないので、書き込み時の制約が少なく、比較的容易である。
【００８２】
上記一連の書き込み動作において光照射をせずにプレーナ状態のまま残存する領域には、その後、上記と同様の書き込み手法により、所定の像を追記することも可能である。
【００８３】
こうして、液晶層３４への光書き込み動作を終了する。
【００８４】
上記一連のシーケンスは、例えばパーソナルコンピュータにより、表示装置に光を照射する光源（例えばＬＥＤヘッド）及び電極２２−３２間に電圧を印加する電源電圧を制御することにより、行うことができる。
【００８５】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法の効果を検証した結果について示す。なお、検証した表示装置の液晶層３４は、液晶としてＥ４８（メルク社製）を、カイラル剤として右方向へのねじれを誘起するＣＢ１５（メルク社製）を用いたカイラルネマティック液晶であり、厚みを３μｍとした。また、光導電層３４は、図１６に示すような２層型のＯＰＣであり、その厚みを７μｍとした。また、表示媒体のサイズはＢ５サイズとした。また、記憶媒体の光書き込みには６００ｄｐｉの解像度を有するＬＥＤアレイを用い、このＬＥＤアレイを記録媒体に対して走査することにより、ライン書き込みを行った。
【００８６】
（比較例）
比較例として、ＬＥＤ露光を始める直前に液晶層への電圧印加を開始する従来の駆動方法を用い、表示装置への書き込みを行った。
【００８７】
まず、ＬＥＤ露光を始める直前に、液晶層３４への電圧印加を開始した。印加電圧の波形はステップ状の波形とし、この媒体への書き込み最適電圧である１００Ｖを印加した。
【００８８】
次いで、表示媒体へのＬＥＤ露光を開始した。
【００８９】
ＬＥＤ露光の終了後、画像について調べたところ、緑色の背景、黒色の文字表示で、解像度６００ｄｐｉ、コントラスト約１０の値が得られた。また、面内の文字濃度（光学濃度とする）のばらつきは約５％であった。
【００９０】
（実施例）
ＬＥＤ露光を始める前に、液晶層３４への電圧印加を開始した。印加電圧は、接地レベルから５０Ｖ／秒の速度で連続的に上昇した。この条件では、電圧印加開始から２秒後に、この媒体への書き込み最適電圧である１００Ｖに到達する。印加電圧が最適電圧に達した後、印加電圧をこの最適電圧に保ち、電圧印加を継続した。
【００９１】
次いで、印加電圧が最適電圧に達した５秒後に、ＬＥＤ露光を開始した。
【００９２】
ＬＥＤ露光の終了後、画質について調べたところ、緑色の背景、黒色の文字表示で、解像度６００ｄｐｉ、コントラストは約２０まで上昇した。特に、面内の文字濃度のばらつきは、約１．２％にまで抑えることができた。
【００９３】
図７は、チャージ時間と印字ムラとの関係を示す図である。図７（ａ）はチャージ時間が０秒、図７（ｂ）はチャージ時間が３秒、図７（ｃ）はチャージ時間が５秒の場合である。各図において、横軸は明るさを表し、縦軸は頻度を示している。
【００９４】
図示するように、チャージ時間が０秒の場合には、明るさにばらつきが大きく、印字ムラが大きいことが判る。これに対し、チャージ時間が３秒の場合には、印字ムラが小さくなり、且つ全体的な印字濃度が濃くなっていることが判る。チャージ時間が５秒の場合には、印字ムラが更に小さくなり、印字濃度も更に濃くなっている。なお、図示しないが、チャージ時間が３秒以下の場合にも、チャージを行った場合には改善の効果が見受けられた。
【００９５】
図８は、印字濃度の面内分布を一次元化した結果を示すグラフである。図８（ａ）はチャージを行っていない比較例の場合であり、図８（ｂ）はチャージを行った実施例の場合である。
【００９６】
図示するように、比較例の場合、プロットに凹凸があり、印字濃度のムラが大きいことが判る。これに対し、実施例の場合、印字濃度が濃くなりムラも低減していることが判る。
【００９７】
このように、本実施形態によれば、記録媒体としてコレステリック液晶を用いた表示装置において、光照射前に所定時間以上、電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形とするので、印字濃度を安定し、コントラストを向上することができる。
【００９８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による表示装置の駆動方法について図９を用いて説明する。
【００９９】
図９は本実施形態による表示装置の駆動方法に用いた表示装置の構造を示す概略断面図である。なお、図６に示す第１実施形態による表示装置の駆動方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡略にする。
【０１００】
本実施形態では、表示層に選択反射波長帯域の異なる２層の液晶層を用いた表示装置の駆動方法について説明する。
【０１０１】
はじめに、本実施形態による表示装置の駆動方法に用いる表示装置の構造について図９を用いて説明する。
【０１０２】
基板２０上には、電極２２が形成されている。電極２２上には、光の照射により電荷を発生する光導電層２４が形成されている。光導電層２４上には、光吸収層２６が形成されている。光吸収層２６上方には、基板２０と対向するように基板３０が設けられている。基板３０の基板２０に対向する面上には、電極３２が設けられている。光吸収層２６と電極３２との間には、カイラルネマティック液晶からなる液晶層３４と、カイラルネマティック液晶からなる液晶層３８とが隔壁層２８を介して挟み込まれている。液晶層３４は、シール剤３６により封止されている。また、液晶層３８は、シール剤４０により封止されている。
【０１０３】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図９を用いて説明する。なお、液晶の初期状態はプレーナ状態であるとする。
【０１０４】
まず、光照射に先立ち、電極２２−電極３２間に、液晶層３４，３８の状態変化に好適な電圧を印加する。この際、印加電圧の波形は、ステップ状のものではなく、段階的に或いは連続的に緩やかに所定電圧まで上昇する波形とする。例えば、正弦波や階段状のステップ波形を用いることができる。このような波形を用いることにより、電界のオーバーシュートによる液晶分子の配列乱れを抑え、コントラスト低下を防止することができる。
【０１０５】
次いで、印加電圧が所定の電圧に達した後、その状態のまま保持し、所定時間チャージアップする。なお、チャージアップ時間は、１〜２０秒程度が好ましい。チャージアップを行うことにより、光導電層２４の光疲労の影響を抑え、前述の通りコントラストを向上することができる。
【０１０６】
次いで、所定のチャージアップ時間が経過した後、基板２０側から光導電層２４への露光を開始する。露光には、ＬＥＤアレイを用いたライン露光や、マスクを用いたマスク（プロジェクション）露光を用いることができる。これにより、光照射領域では、光導電層２４で電荷が発生して光導電層２４の抵抗値が減少し、液晶層３４，３８に印加される電圧が閾値電圧よりも大きくなる。これにより、液晶層３４，３８はホメオトロピック状態となる。なお、光非照射領域では液晶層３４，３８に印加される電圧が閾値電圧を超えないため、プレーナ状態のままである。
【０１０７】
次いで、光照射を停止すると、液晶層に印加される電圧が減少し、これに伴い液晶層の状態がフォーカルコニック状態に変化する。
【０１０８】
次いで、電極２２−電極３２間に印加している電圧を、段階的に或いは連続的に緩やかに接地レベルまで降圧する。降圧にこのような波形を用いるのは、電圧を昇圧する場合と同様の理由である。
【０１０９】
こうして、液晶層３４，３８への光書き込み動作を終了する。
【０１１０】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法の効果を検証した結果について示す。なお、検証した表示装置の液晶層３４は、液晶としてＥ４８（メルク社製）を、カイラル剤として右方向へのねじれを誘起するＣＢ１５（メルク社製）を用いたカイラルネマティック液晶であり、厚みを３μｍとした。液晶層３４は、プレーナ状態において青色を表示するものである。表示装置の液晶層３８は、液晶としてＥ４８（メルク社製）を、カイラル剤として右方向へのねじれを誘起するＣＢ１５（メルク社製）を用いたカイラルネマティック液晶であり、厚みを３μｍとした。液晶層３８は、プレーナ状態においてオレンジ色を表示するものである。これら２つの液晶層３４，３８がともにプレーナ状態のとき、加法混色により白色を表示する。また、光導電層３４は、図１６に示すような２層型のＯＰＣであり、その厚みを２０μｍとした。また、表示媒体のサイズはＢ５サイズとした。また、記憶媒体の光書き込みには６００ｄｐｉの解像度を有するＬＥＤアレイを用い、このＬＥＤアレイを記録媒体に対して走査することにより、ライン書き込みを行った。
【０１１１】
（比較例）
比較例として、ＬＥＤ露光を始める直前に液晶層への電圧印加を開始する従来の駆動方法を用い、表示装置への書き込みを行った。
【０１１２】
まず、ＬＥＤ露光を始める直前に、液晶層３４，３８への電圧印加を開始した。印加電圧の波形はステップ状の波形とし、この媒体への書き込み最適電圧である４００Ｖを印加した。
【０１１３】
次いで、表示媒体へのＬＥＤ露光を開始した。
【０１１４】
ＬＥＤ露光の終了後、画像について調べたところ、白色の背景、黒色の文字表示で、解像度６００ｄｐｉ、コントラスト約３の値が得られた。また、面内の文字濃度（光学濃度とする）のばらつきは約１０％であった。
【０１１５】
また、非印字部においても、電界のオーバーシュート現象によりフォーカルコニック状態に変質している箇所があった。
【０１１６】
（実施例）
ＬＥＤ露光を始める前に、液晶層３４，３８への電圧印加を開始した。印加電圧は、接地レベルから５０Ｖ／秒の速度で連続的に上昇した。この条件では、電圧印加開始から８秒後に、この媒体への書き込み最適電圧である４００Ｖに到達する。印加電圧が最適電圧に達した後、印加電圧をこの最適電圧に保ち、電圧印加を継続した。
【０１１７】
次いで、印加電圧が最適電圧に達した５秒後に、ＬＥＤ露光を開始した。
【０１１８】
ＬＥＤ露光の終了後、画質について調べたところ、白色の背景、黒色の文字表示で、解像度６００ｄｐｉ、コントラストは約１０まで上昇した。特に、面内の文字濃度のばらつきは、約２％にまで抑えることができた。
【０１１９】
また、ＬＥＤアレイを用いる代わりに、マスク露光（プロジェクション露光）を行い、記憶媒体を露光した場合にも、光照射領域はフォーカルコニック状態に変化し、非照射領域はプレーナ状態を維持し、コントラストの高い明瞭なネガ記録を行うことができた。このときのコントラストは約１０であった。
【０１２０】
このように、本実施形態によれば、記録媒体として選択反射波長帯域が異なる２層のコレステリック液晶を用いた表示装置において、光照射前に所定時間以上、電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形とするので、印字濃度を安定し、コントラストを向上することができる。
【０１２１】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による表示装置の駆動方法について図１０を用いて説明する。
【０１２２】
図１０は本実施形態による表示装置及びその駆動方法を示す概略断面図である。なお、図６及び図９に示す第１及び第２実施形態による表示装置の駆動方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡略にする。
【０１２３】
はじめに、本実施形態による表示装置の駆動方法に用いる表示装置の構造について図１０を用いて説明する。なお、本実施形態に示す表示装置は、ツイストボールを用いた記憶媒体を有する表示装置である。
【０１２４】
基板２０上には、電極２２が形成されている。電極２２上には、光の照射により電荷を発生する光導電層２４が形成されている。光導電層２４上には、隔壁層２８が形成されている。隔壁層２８上方には、基板２０と対向するように基板３０が設けられている。基板３０の基板２０に対向する面上には、電極３２が設けられている。隔壁層２８と電極３２との間には、複数のツイストボール４４を含む表示層４２が挟み込まれている。ツイストボール４４は、半球面毎に色及び帯電特性が異なるものであり、印加電界に応じて表示層４２内で回転することができる。表示層４２は、シール剤３６により封止されている。
【０１２５】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図１０を用いて説明する。なお、以下の説明では、ツイストボール４４の黒領域が基板３０側を向いている状態が初期状態であると仮定して説明する。また、ツイストボール４４の黒領域が負に帯電しており、白領域が正に帯電しているとする。
【０１２６】
まず、光照射に先立ち、電極２２−電極３２間に、外部電源１２から所定の駆動電圧を印加する。この際、印加電圧の波形は、ステップ状のものではなく、段階的に或いは連続的に緩やかに所定電圧まで上昇する波形とする。例えば、正弦波や階段状のステップ波形を用いることができる。
【０１２７】
次いで、印加電圧が所定の電圧に達した後、その状態のまま保持し、所定時間チャージアップする。なお、チャージアップ時間は、１〜２０秒程度が好ましい。チャージアップを行うことにより、光導電層２４の光疲労の影響を抑え、ツイストボール４４の回転精度、つまりコントラストを向上することができる。
【０１２８】
次いで、所定のチャージアップ時間が経過した後、基板２０側から光導電層２４への露光を開始する。露光には、ＬＥＤヘッド１４を用いたライン露光や、マスクを用いたマスク（プロジェクション）露光を用いることができる。これにより、光照射領域では、光導電層２４で電荷が発生して光導電層２４の抵抗値が減少し、表示層４２に印加される電圧が、ツイストボール４４が回転する閾値電圧よりも大きくなる。そして、ツイストボール４４は、光導電層２４中に発生した電荷の影響を受けて回転し、所定の色を表示する。例えば、図１０に示す例では、正に帯電したツイストボール４４の白領域が、光導電層２４より生成された正電荷に反発して回転し、白領域が基板３０側に向く。なお、光非照射領域では表示層４２に印加される電圧が閾値電圧を超えないため、ツイストボール４４は回転せず、ツイストボール４４は初期状態のままである。
【０１２９】
次いで、光照射を停止すると、ツイストボール４４は、光照射時の状態を保持する。
【０１３０】
次いで、電極２２−電極３２間に印加している電圧を、段階的に或いは連続的に緩やかに接地レベルまで降圧する。
【０１３１】
こうして、表示層４２への光書き込み動作を終了する。
【０１３２】
このように、本実施形態によれば、記録媒体としてツイストボールを用いた表示装置において、光照射前に所定時間以上、電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形とするので、印字濃度を安定し、コントラストを向上することができる。
【０１３３】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による表示装置の駆動方法について図１１を用いて説明する。
【０１３４】
図１１は本実施形態による表示装置の駆動方法を示す概略図である。なお、図６，９，１０に示す第１乃至第３実施形態による表示装置の駆動方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡略にする。
【０１３５】
本実施形態では、文字や画像の焼き付けを防止しうる表示装置の駆動方法について説明する。
【０１３６】
本実施形態による表示装置の駆動方法は、基本的には第１乃至第３実施形態による表示装置の駆動方法と同様であるが、擬似的な交流駆動を行うことに特徴がある。
【０１３７】
例えば、図１１（ａ）に示すようなライン１〜ライン５の情報を、記憶媒体に光書き込みする場合を想定する。第１実施形態による表示装置の駆動方法を用いてライン１〜ライン５を光書き込みする場合、一方向に駆動電圧を印加したままで書き込みを行うと、液晶層３４中のイオンが徐々に偏在し、最悪の場合には焼き付けが生じてしまう。
【０１３８】
そこで、本実施形態による表示装置の駆動方法では、例えば図１１（ｂ）に示すように、奇数行のライン（ライン１、ライン３、ライン５）では、プラス方向に電圧を印加した状態で光書き込みを行い、偶数行のライン（ライン２、ライン４）では、マイナス方向に電圧を印加した状態で光書き込みを行う。このようにして記憶媒体への書き込みを行うことにより、擬似的に交流駆動した場合とほぼ等しくなり、イオンが偏在することを防止することができる。したがって、文字や画像の焼き付けを防止することができる。
【０１３９】
また、図１１（ｂ）に示す例では、偶数行のラインよりも奇数行のラインが多いため、光書き込み時の印加電界の平均的なベクトル方向を考えると、プラス方向となる。このような場合、液晶層の状態をリセットしてプレーナ状態に戻すときの電圧を、光書き込み時の印加電界の平均ベクトル方向とは逆向きの方向、すなわちマイナス方向に設定することにより、イオンの偏在を防止する効果を更に高めることができる。
【０１４０】
或いは、光書き込み時の印加電界の方向を一方向に固定するような場合にあっては、リセット時の印加電界の方向を逆方向に設定するようにしてもよい。
【０１４１】
なお、本実施形態による表示装置の駆動方法は、擬似的な交流駆動であるため、光導電層３４としては交流駆動に適用可能なもの、例えば単層型の光導電層や、ＣＴＬ層の両面にＣＧＬ層を設けた光導電層を用いる必要がある。
【０１４２】
このように、本実施形態によれば、所定の走査区間毎に印加電圧の極性を切り換える擬似的な交流動作により光書き込みを行うので、表示層内でのイオンの偏在を抑制し、文字や画像の焼き付けを防止することができる。
【０１４３】
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１４４】
例えば、上記第１乃至第３実施形態では、光照射前に所定時間以上、駆動電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形としたが、いずれか一方のみを行ってもよい。双方を適用することによる改善の効果は極めて大きいが、一方のみを行う場合であっても、印字濃度を安定しコントラストを向上する効果はある。
【０１４５】
また、上記第１乃至第３実施形態では、光照射に先立って駆動電圧を印加することにより光導電層をチャージしたが、駆動電圧を印加する代わりに、ＯＰＣ感度帯域の波長を有する数ｌｘ程度の弱い光を記録素子の全面に均一に照射することにより、ＯＰＣ内部の電荷の移動量を増大させるようにしてもよい。この場合、光導電層への光の照射時間は、光の強度にもよるが、電圧を印加する場合と同様の１〜２０秒程度の時間が望ましい。なお、光の照射によるチャージは、電圧を印加した状態で行ってもよい。
【０１４６】
また、上記第２実施形態では、反射素子に選択波長帯域の異なる２つの液晶層を用いた表示装置に本発明を適用する例を示したが、３層以上の液晶層を有する表示装置に本発明を適用するようにしてもよい。
【０１４７】
また、第１及び第２実施形態では反射素子に液晶層を用いた表示装置を、第３実施形態では反射素子にツイストボールを用いた表示装置を例にして、本発明による表示装置の駆動方法を説明したが、本発明は光導電層を用いて表示層に印加される電界を制御することにより表示を行う表示装置に広く適用することができる。例えば、イーインク（Ｅ−ｉｎｋ：Electronic-ink）等の電気泳動方式を用いた表示装置に適用することができる。
【０１４８】
上述した通り、本発明の特徴をまとめると以下の通りとなる。
【０１４９】
（付記１） 電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有し、前記反射素子及び前記光導電層への駆動電圧の印加及び前記光導電層への選択的な書き込み光の照射とにより、前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化させ、前記反射素子に像を書き込む表示装置の駆動方法であって、
前記光導電層を所定の帯電時間の間帯電した後に、前記書き込み光を照射する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５０】
（付記２） 付記１記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加した状態で所定時間保持することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５１】
（付記３） 付記１記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の全面に、前記書き込み光よりも弱い帯電用の光を照射することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５２】
（付記４） 付記１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加する際、印加電圧を接地電位から前記駆動電圧まで連続的に又は段階的に変化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５３】
（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記書き込み光の照射後、印加電圧を前記駆動電圧から接地電位まで連続的に又は段階的に変化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５４】
（付記６） 付記１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の光疲労の度合いに基づいて、前記光導電層の前記帯電時間を制御する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５５】
（付記７） 付記１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の前記帯電時間は、１〜２０秒である
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５６】
（付記８） 付記１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記書き込み光の照射は、前記光導電層に対して光源を相対的に走査することにより行い、前記光源を走査する所定領域毎に前記駆動電圧の極性を反転する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５７】
（付記９） 付記１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子への書き込み前又は書き込み後に、前記反射素子に消去用電圧を印加し、前記反射素子の記録情報を初期化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５８】
（付記１０） 付記９記載の表示装置の駆動方法において、
前記駆動電圧の極性と、前記消去用電圧の極性とを逆方向に設定する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５９】
（付記１１） 付記１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子は、電界の印加により状態が変化するコレステリック相を形成する液晶層であり、前記液晶層を初期状態であるプレーナ状態からフォーカルコニック状態に状態変化することにより、像を書き込む
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１６０】
（付記１２） 付記１乃至１１のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子は、電界の印加により状態が変化するコレステリック相を形成する液晶層又は電界の印加により回転するツイストボールを有する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１６１】
（付記１３） 電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有する表示装置の駆動装置であって、
前記反射素子及び前記光導電層に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、
前記光導電層に光を照射する光照射手段と、
前記電圧印加手段又は前記光照射手段により前記光導電層を所定時間帯電した後、前記光照射手段により前記光導電層に選択的に書き込み光を照射するように、前記電圧印加手段及び前記光照射手段を制御する制御手段とを有し、
前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化することにより、前記反射素子に像を書き込む
ことを特徴とする表示装置の駆動装置。
【０１６２】
（付記１４） 付記１３記載の表示装置の駆動装置において、
前記制御手段は、前記電圧印加手段により、前記駆動電圧を印加した状態で所定時間保持することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動装置。
【０１６３】
（付記１５） 付記１３記載の表示装置の駆動装置において、
前記制御手段は、前記光照射手段により、前記光導電層の全面に前記書き込み光よりも弱い帯電用の光を所定時間照射することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動装置。
【０１６４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、光導電層を用いて光書き込みを行う表示装置において、光照射前に所定時間以上、電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形とするので、印字濃度を安定し、コントラストを向上することができる。
【０１６５】
また、所定の走査区間毎に印加電圧の極性を切り換える擬似的な交流動作により光書き込みを行うので、表示層内でのイオンの偏在を抑制し、文字や画像の焼き付けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＥＤアレイを用いた記憶媒体への情報の光書き込み方法を示す概略図である。
【図２】光書き込み過程における液晶層の状態変化を示すグラフである。
【図３】従来の表示装置の駆動方法におけるＯＰＣの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の表示装置の駆動方法におけるＯＰＣの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図５】印加電圧の波形と液晶層内の電圧との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態による表示装置の駆動方法に用いた表示装置の構造を示す概略断面図である。
【図７】チャージ時間と印字ムラとの関係を示すグラフである。
【図８】印字濃度の面内分布を一次元化した結果を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態による表示装置の駆動方法に用いた表示装置の構造を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による表示装置及びその駆動方法を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による表示装置の駆動方法を示す概略図である。
【図１２】光空間変調素子を用いた光書き込み型の表示装置の構造を示す概略断面図である。
【図１３】コレステリック液晶を用いた表示装置の動作原理を示す図である。
【図１４】液晶層への電界の印加方法と液晶層の状態変化との関係を示す図である。
【図１５】コレステリック液晶のパルス電圧による応答特性を示すグラフである。
【図１６】光導電層の構造及び動作を説明する図である。
【図１７】光導電層を用いた光書き込みの方法を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…記録媒体
１２…外部電源
１４…ＬＥＤヘッド
２０，３０…基板
２２，３２…電極
２４…光導電層
２６…光吸収層
２８…隔壁層
３４，３８…液晶層
３６，４０…シール剤
４２…表示層
４４…ツイストボール
１００，１１０…基板
１０２，１１２…電極
１０４…光導電層
１０６…光吸収層
１０８…隔壁層
１１４…液晶層
１１６…シール剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導電層を用いて表示層に印加される電界強度を制御することにより像の表示を行う反射型の表示装置の駆動方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータやモバイル機器用の表示装置としては、ＣＲＴやバックライト付きの透過型液晶ディスプレイが一般的である。これら表示装置は、内部に発光手段を有する発光型の表示装置である。
【０００３】
一方、近年の研究により、テキスト等の表示を読む場合には、作業効率や疲労度の観点から、印刷物のような高い解像度を持つ非発光型の表示装置が好ましいと提唱されている。反射型の表示装置は、内部に発光手段を設けることを要せず、自然光等を用いて表示するため、目に優しく、低消費電力化にも有効である。また、更なる低消費電力化を図る観点からは、電源を切断しても表示が消えない、メモリ性を有する表示装置が望ましい。
【０００４】
反射型でメモリ性のある表示装置としては、電気泳動を用いたもの、ツイストボールを用いたもの、コレステリック液晶の選択反射を用いたもの等が提案されている。
【０００５】
電気泳動方式は、媒体中の帯電粒子に電界を加えて移動させることにより表示を行う方法である。電気泳動方式を用いた表示装置は、例えば非特許文献１や非特許文献２に記載されている。
【０００６】
ツイストボール方式は、２色に色分け及び帯電させた微小球に電界を加えて回転させることにより表示を行う方法である。ツイストボール方式を用いた表示装置は、例えば非特許文献３に記載されている。
【０００７】
コレステリック液晶を用いる方式は、コレステリック液晶のプレーナ状態とフォーカルコニック状態とにおける反射特性の違いを利用して表示を行う方法である。コレステリック液晶を用いた表示装置の一例として、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、非特許文献４及び非特許文献５には、光空間変調素子を用いた光書き込み型の表示装置が記載されている。この表示装置は、光照射領域の液晶層の電気特性を選択的に変化し、光非照射領域との間の電気特性の違いを利用して光照射領域の液晶層の状態を選択的に変化することにより、画像を表示するものである。光空間変調素子を用いた表示装置は、偏光子を用いる必要がないため、明るさや見やすさの点で優れている。
【０００８】
また、特許文献４には、ポリマーネットワークとカイラルネマティック液晶を用い、コレステリック液晶と同等な、選択反射状態と透過（散乱）状態のメモリ性を有する双安定性を利用した表示装置が記載されている。
【０００９】
図１２は、光空間変調素子を用いた光書き込み型の表示装置の構造を示す概略断面図である。
【００１０】
基板１００上には、電極１０２が形成されている。電極１０２上には、光の照射により電荷を発生する光導電層１０４が形成されている。光導電層１０４上には、光吸収層１０６が形成されている。光吸収層１０６上には、隔壁層１０８が形成されている。隔壁層１０８上方には、基板１００と対向するように基板１１０が設けられている。基板１１０の基板１００に対向する面上には、電極１１２が設けられている。隔壁層１０８と電極１１２との間には、コレステリック液晶からなる液晶層１１４が挟み込まれている。液晶層１１４は、シール剤１１６により封止されている。
【００１１】
次に、図１２に示す表示装置の動作原理について図１３を用いて説明する。なお、図１３では、光導電層１０４及び隔壁層１０８の記載を省略している。
【００１２】
図１３（ａ）は、コレステリック液晶のプレーナ状態を示している。プレーナ状態では、入射光のうち、液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光が反射される。このため、プレーナ状態では、反射光の波長に対応する所定の色が表示される。なお、反射スペクトルが最大となる波長λは、液晶の平均屈折率をｎ、螺旋ピッチをｐとすると、
λ ＝ ｎ・ｐ
として表される。また、反射光の波長バンド幅Δλは、液晶の屈折率異方性をΔｎとすると、
Δλ ＝ Δｎ・ｐ
として表される。
【００１３】
図１３（ｂ）は、コレステリック液晶のフォーカルコニック状態を示している。フォーカルコニック状態では、入射光は液晶層を透過する。液晶層の下層に光吸収層を設けると、入射光は光吸収層により吸収される。このため、フォーカルコニック状態では黒色が表示される。
【００１４】
プレーナ状態とフォーカルコニック状態は、何らかの外力を加えない限り半永久的に保持される。したがって、コレステリック液晶を用いれば、電源を切断しても表示内容を保持し得るメモリ性を有する表示装置を構成することが可能となる。
【００１５】
次に、電界の印加による液晶層の状態変化について図１４を用いて説明する。図１４は電界の印加方法と液晶層の状態変化との関係を示す図である。なお、ここでは印加電界と液晶層１１４との基本的な関係のみを説明するが、実際の書き込み動作には後述のように光導電層１０４が用いられる。
【００１６】
電極１０４−電極１１２間に電圧を印加して液晶層１１４に強い電界を与えると、液晶分子の螺旋構造は完全にほどけ、すべての分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態となる。すなわち、ホメオトロピック状態では、液晶分子の長軸方向が電界の向きと平行になる。
【００１７】
ホメオトロピック状態から急激に電界をゼロにすると、液晶の螺旋軸は電極に垂直になり、螺旋ピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ状態となる（図１４（ｂ））。一方、液晶分子の螺旋軸がやっと解ける程度の弱い電界を印加した後にこの電界を除去した場合（図１４（ａ））や、強い電界を印加した後に緩やかに電界を除去した場合（図１４（ｃ））には、液晶の螺旋軸は電界に平行となり、入射光を透過するフォーカルコニック状態となる。また、上記の中間的な駆動の場合には、プレーナ状態の液晶とフォーカルコニック状態の液晶とが微細に混在する中間的な状態となり、中間調の表示も可能となる。
【００１８】
図１５は、コレステリック液晶のパルス電圧による応答特性を示したものである。
【００１９】
初期状態がプレーナ状態の場合、パルス電圧を上げていくとフォーカルコニック状態に変化していくようになり、更に電圧を上げるとホメオトロピック状態を経由してプレーナ状態に再び戻るようになる。また、初期状態がフォーカルコニック状態の場合には、パルス電圧が高くなるとともにホメオトロピック状態を経由してプレーナ状態に変化するようになる。
【００２０】
このように、電極１０４−電極１１２間に印加する電界を適宜制御することにより、液晶層の状態を任意に変化することができる。
【００２１】
次に、光導電層を用いた光書き込みのメカニズムについて、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は光導電層の構造及び動作を説明する図、図１７は光導電層を用いた光書き込みの方法を示すグラフである。
【００２２】
図１６は、機能分離型と称される有機感光体（ＯＰＣ）である。この機能分離型ＯＰＣは、光照射により電荷を発生する電荷発生層（ＣＧＬ）１０４ａと、電荷発生層（ＣＴＬ）１０４ａにおいて発生した電荷を輸送する電荷輸送層１０４ｂとを有する形状であり、プリンタ装置等では一般的に用いられている。
【００２３】
ＣＧＬ層１０４ａに光エネルギーを与えると、電荷モーメントを有する電荷キャリアの先駆体が発生し、電界の存在下で先駆体が電子と正孔に別れる。ＣＴＬ層１０４ｂは、通常は正孔輸送性を有する材料で構成されており、ホールが感光体の表面の帯電電荷によって形成される電界でＣＴＬ層１０４ｂ中を移動する。コレステリック液晶と光導電層１０４とを組み合わせた光書き込み素子を駆動させる場合には、反射層側の電極１１２を−極、光導電層１０４側の電極１０２を＋極とする。
【００２４】
また、機能分離型ＯＰＣとは異なり、電荷の発生と移動を同一の層で機能させた単層型ＯＰＣと呼ばれるものもある。
【００２５】
なお、光導電層１０４としては、その他に、アモルファスシリコンのような無機物を用いたものがある。しかし、ＯＰＣには、他の感光体に比べ、耐久性が良い、加工性・量産性に優れる、フレキシブルな媒体に着脱可能、といった多くの優位性がある。
【００２６】
次に、コレステリック液晶層１１４と光導電層１０４とを組み合わせた表示装置の表示（反射率）特性を、図１７を用いて説明する。
【００２７】
図１７（ａ）は、プレーナ状態からフォーカルコニック状態に駆動する場合の表示特性を光照射時と非照射時とで比較したグラフである。
【００２８】
光が照射されている状況下では、電圧パルス信号がある閾値電圧Ｖｔｆを越えると、反射層はフォーカルコニック状態に変化していく。反射層が十分にフォーカルコニック状態になる電圧をＶｆｃとすると、それ以上の電圧値では再びプレーナ状態へと変化していく。
【００２９】
一方、光が照射されていない状況下では、フォーカルコニック状態への変化が始まる閾値電圧Ｖｔｆ′、十分にフォーカルコニック状態になる電圧Ｖｆｃ′は、光が照射されている状況下に比べて大きく上昇する。
【００３０】
ここで、２つの状況下での各々の電圧値を比較すると、光照射時で十分にフォーカルコニックになる電圧値Ｖｆｃは、非照射時の閾値電圧Ｖｔｆ′を下回っている。つまり、電圧値Ｖｆｃの印加によって、光照射部分はフォーカルコニック状態に変化し、非照射部分はプレーナ状態のままである。
【００３１】
図１７（ｂ）は、フォーカルコニック状態からプレーナ状態に駆動する場合の表示特性を光照射時と非照射時とで比較したグラフである。
【００３２】
光が照射されている状況下では、印加電圧がＶｔｐを越えると液晶はプレーナ状態に変化していき、Ｖｐになると液晶は完全なプレーナ状態になるとする。
【００３３】
一方、光が照射されていない状況下では、印加電圧がＶｔｐ′を越えると液晶はプレーナ状態に変化していき、Ｖｐ′になると液晶は完全なプレーナ状態になるとする。
【００３４】
この場合も、２つの状況下での各々の電圧値を比較すると、光が照射されているか否かによって、閾値電圧は大きく違ってくる。例えば全体にＶｐの電圧を印加することによって、光が照射した部分はプレーナ状態に変化するが、非照射部分はフォーカルコニック状態のままである。
【００３５】
このように、光照射後に光導電層で生じる導電率の差から、同じ電圧を印加しても、光の照射部分と非照射部分とでは液晶に与えられる電界強度に相違が生じるので、それ故に配向状態を異なったものにすることができる。
【００３６】
通常、液晶層の駆動には交流波形が用いられる。これは、直流駆動では液晶層内にイオンが偏在してしまい、それが文字や画像の焼き付けやコントラストの低下を招くことがあるからである。
【００３７】
しかしながら、上記機能分離型ＯＰＣを用いた表示装置の場合、特にレーザプリンタやＬＥＤプリンタ方式のようなライン露光（ライン書き込み）の場合、ＯＰＣ自身がダイオードのような整流作用を持つため、交流駆動はできなかった。また、単層型ＯＰＣの場合であっても、対称性に優れた交流動作を期待することができない。
【００３８】
このような観点から、特許文献５や非特許文献６には、ＣＴＬ層の両面にＣＧＬ層を配置することにより、ＯＰＣの整流作用を回避し、対称性に優れた交流動作を実現しうる表示装置が記載されている。
【００３９】
【特許文献１】
特開平０９−１０５９００号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８０８８８号公報
【特許文献３】
特開２００２−０４０３８６号公報
【特許文献４】
特表平０６−５０７５０５号公報
【特許文献５】
特開平１１−２３７６４４号公報
【非特許文献１】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ， 米国， Ｊｕｌｙ １９７３， Ｖｏｌ．６１， Ｎｏ．７， ｐ．８３２
【非特許文献２】
Ｎａｔｕｒｅ， 英国， １６ Ｊｕｌｙ １９９８， Ｖｏｌ．３９４， ｐ．２５３
【非特許文献３】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ， 米国， Ｔｈｉｒｄ ａｎｄ Ｆｏｕｒｔｈ Ｑｕａｒｔｅｒｓ １９７７， Ｖｏｌ．１８／３＆４， ｐ．２８９
【非特許文献４】
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ， 米国， １９９１， Ｖｏｌ． ２２， ｐ．２５０−２５３
【非特許文献５】
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ９６ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｄｉｇｅｓｔ， 米国， ｐ．５９
【非特許文献６】
「コレステリック液晶を用いた電子ペーパー、有機感光体による光画像書き込み」， Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ ２０００， ｐ．８９
【非特許文献７】
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ， １９９７， Ｖｏｌ．５／３， ｐ．２６９
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光導電層の光疲労により、同一の駆動条件を用いた場合であっても、印字ムラやコントラストの低下が生じることがあった。このため、光導電層の光疲労に影響を受けず、書き込み品位の安定性が高い表示装置の駆動方法が望まれていた。
【００４１】
また、基板としてフィルムのような可撓性のある材料を用いた表示装置における重要な課題の一つに表示ムラの問題がある。すなわち、可撓性のあるフィルム等の部材の影響により、表示装置の厚みを完全に均一にすることは容易ではなく、そのため厚みムラが必ず生じてしまう。そして、この厚みムラにより、表示装置内における電界強度にムラが生じ、面内で文字の濃いところと薄いところの差が生じることがあった。
【００４２】
また、ＣＴＬ層の両面にＣＧＬ層を配置することにより交流駆動を可能とした表示装置は製造コストが嵩むため、より安価且つ簡単な手法で交流駆動を可能にすることが望まれている。
【００４３】
本発明の目的は、光導電層の光疲労や基板として可撓性のある材料を用いた表示装置における表示ムラやコントラストの低下を防止しうる表示装置の駆動方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、簡便な構造及び方法で表示層の焼き付きを防止しうる表示装置の駆動方法を提供することにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有し、前記反射素子及び前記光導電層への駆動電圧の印加及び前記光導電層への選択的な書き込み光の照射とにより、前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化させ、前記反射素子に像を書き込む表示装置の駆動方法であって、前記光導電層を所定の帯電時間の間帯電した後に、前記書き込み光を照射し、前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加する際、印加電圧を接地電位から前記駆動電圧まで連続的に又は段階的に変化することを特徴とする表示装置の駆動方法によって達成される。
【００４５】
また、上記目的は、電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有する表示装置の駆動装置であって、前記反射素子及び前記光導電層に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、前記光導電層に光を照射する光照射手段と、前記電圧印加手段又は前記光照射手段により前記光導電層を所定時間帯電した後、前記光照射手段により前記光導電層に選択的に書き込み光を照射するように、前記電圧印加手段及び前記光照射手段を制御し、前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加する際、印加電圧を接地電位から前記駆動電圧まで連続的に又は段階的に変化するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを有し、前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化することにより、前記反射素子に像を書き込むことを特徴とする表示装置の駆動装置によっても達成される。
【００４６】
【発明の実施の形態】
［本発明の原理］
本願発明者等は、光照射と電圧印加との関係について鋭意検討を行った結果、(1) 光照射を行う前に所定時間以上、電圧を前もって印加しておくこと、(2) その電圧の波形を矩形波のような急峻なものではなく、例えば正弦波のように徐々に増加する波形とすることが、印字濃度を大きく安定させ、コントラストを向上する効果があることを初めて見出した。
【００４７】
以下、好適な光照射と電圧印加との関係について、ＬＥＤアレイを用いて記憶媒体に情報を書き込む場合を例にして説明する。
【００４８】
図１は、ＬＥＤアレイを用いた記憶媒体への情報の光書き込み方法を示す概略図である。コレステリック液晶からなる液晶層を有する記録媒体１０には、液晶層を挟んで対向する電極間に電圧を印加する外部電源１２が設けられている。記録媒体１０上には、記録媒体１０に光を照射するためのＬＥＤがライン状に配列されてなるＬＥＤヘッド１４が設けられている。なお、ＬＥＤの発光波長域は７００ｎｍ以上の近赤外光がよく用いられるが、これに限定されるものではない。ＬＥＤヘッド１４は、ＬＥＤ列に対して垂直の方向（副走査方向：図中、矢印の方向）に記録媒体１０上を走査できるようになっている。なお、ＬＥＤ自身が副走査方向に動作する方法や、記録媒体１０を副走査方向に動作する方法が用いられることもある。
【００４９】
次に、図１の光書き込み装置を用いた記録媒体１０への情報の光書き込み方法の概略について図２を用いて説明する。図２は、光書き込み過程における液晶層の状態変化を示すグラフである。
【００５０】
まず、ＬＥＤの点灯を始める前に、電極間に所定の駆動電圧を印加する。ここでは、ＬＥＤの点灯とほぼ同時若しくはその直前にスイッチを入れて電圧を印加するものとする。このような電圧印加方法は、従来の表示装置の駆動方法において用いられていた方法である。
【００５１】
このとき、液晶層はプレーナ状態であり、反射率が高い状態にある。また、ＯＰＣは光が照射されていない高抵抗状態であるため、液晶層に印加される電界強度は相対的に低い状態にある。
【００５２】
次いで、パーソナルコンピュータ等の端末を介して送信された画像情報を表す電気信号をＬＥＤヘッド１４に入力し、ＬＥＤヘッド１４内において光信号に変換する。
【００５３】
次いで、記録する画像情報に基づいてＬＥＤヘッド１４の各素子が発光点滅をしながら、ＬＥＤヘッド１４を副走査方向に走査する。
【００５４】
液晶層に電圧を印加した状態でＬＥＤにより光を照射すると、ＯＰＣの電気抵抗が大きく減少し、液晶層に印加される電圧が増大するため、内部電界の増大により見かけ上の閾値電圧が低下する。このとき、液晶層がホメオトロピック状態となり、低下した閾値電圧がフォーカルコニック状態に変化する電圧値を満足するように印加電圧値を制御する。ＬＥＤが消灯すると、その部分の閾値電圧は元の状態に戻り、ＬＥＤを照射した領域の液晶層はフォーカルコニック状態に変化する。すなわち、ＬＥＤによる光パルスによって液晶内の電界強度を変化し、情報を記録する。
【００５５】
一方、ＬＥＤにより光を照射しなかった領域は、フォーカルコニック状態になる閾値電圧よりも低い電圧しか印加されないため、初期状態であるプレーナ状態を維持する。
【００５６】
上記一連の操作を、ＬＥＤヘッド１４を副走査方向に走査しながら繰り返し行い、記録媒体１０へ２次元的に情報を記録する。
【００５７】
記録を行いたい領域に対してすべての光照射が終了したら、液晶層に印加する電圧を切断する。コレステリック液晶はメモリ性を有するため、電圧の切断後もその状態が保持される。こうして、記録媒体１０への光書き込みが終了する。
【００５８】
上述の光書き込み方法は、単純な書き込み動作のみを説明したものである。しかしながら、これだけの単純な方法では、ＯＰＣの光疲労や周辺温度等の要因によってＯＰＣ内の帯電性にばらつきが生じる。ＯＰＣの光疲労の度合いが高いと暗電流が増加して電気抵抗が減少するため、コントラストの低下を招くことにもなる。周辺温度の変化に伴い暗電流が変化する場合も同様である。また、厚みムラによって印字濃度にばらつきが生じ、表示再現性が不安定になってしまう。
【００５９】
すなわち、図３に示すように、ＯＰＣの光疲労が小さいときは、光照射前の初期抵抗値が大きく、光照射による抵抗値の減少度合いも極めて大きい。これに対し、ＯＰＣの光疲労が大きくなると、光照射前の初期抵抗値が暗電流の増加により減少するとともに、光照射による抵抗値の減少度合いも小さくなる。したがって、光疲労が大きい場合には、光疲労が小さいときと比較して、光照射領域と光非照射領域との間のコントラストが低くなる。
【００６０】
上記の結果を踏まえ、本願発明者等は、光照射前に予め電圧を所定時間以上印加しておき、ＯＰＣをチャージアップすることを試みた。この結果、ＯＰＣの光疲労が大きい場合であっても、コントラストの低下を防止することができた。
【００６１】
すなわち、図４に示すように、光照射前に予め駆動電圧を所定時間以上印加した場合、ＯＰＣの光疲労が小さいときには、暗電流はほぼ一定且つ少なく、光照射時までにおける抵抗値に大きな変動はない。これに対し、ＯＰＣの光疲労が大きいときには、暗電流が徐々に大きくなり、光照射時における抵抗値は初期抵抗値よりも低くなる。したがって、暗電流が適度に大きくなった状態で光を照射することにより、光疲労が大きい場合であっても記録品位を損なわないレベルまでに抵抗値を低下することができる。
【００６２】
つまり、光照射前にチャージアップすることは、液晶層にバイアス的な電界を乗じたことに等しい。こうすることにより、十分な強度を有する電界を安定して液晶層中に形成できるため、周辺環境やＯＰＣの光疲労等による記録の不安定性を緩和させることができる。
【００６３】
なお、上記と同様な効果は、微弱な補助光を照射することによっても得ることができる。ＯＰＣ感度帯域（主に可視光から赤外光）の数ｌｘ程度の弱い光を記録素子全面に均一に照射することによりＯＰＣ内部の電荷の移動量を増大できるので、前述のチャージアップの手法と同様、ＬＥＤによる記録を強調させることができる。すなわち、この補助光は、バイアス効果を有する。
【００６４】
したがって、上記の光書き込みシーケンスを用いることにより、ＯＰＣの光疲労の度合いが大きい場合や周辺温度が高い場合であっても、安定した高いコントラストの書き込みが可能となる。また、この方法では、面内の厚みムラによる印字濃度のばらつきも大きく低減することができる。
【００６５】
光照射前のチャージ時間は、１〜２０秒において適正な効果が得られた。但し、これよりも長い時間電荷をチャージする場合であっても、外光ノイズを遮断しＬＥＤの露光量も適切にすれば、解像度が低下する等の不具合はない。
【００６６】
なお、電圧の印加とほぼ同時に光を照射する従来の駆動方法により広い領域を連続して走査する場合には、電圧の印加から１〜２０秒後に露光される領域が生じることも考えられる。しかしながら、この場合、露光開始点の近傍領域では帯電が十分ではなく薄い文字になるのに対し、十分に帯電された後に露光した領域では濃い文字になる。すなわち、露光開始時の領域と数秒後の領域とにおいて、濃度の違いが生じてしまう。一方、本発明の駆動方法を用いれば、濃度の違いがほとんどない安定した品質の表示状態を得ることができる。
【００６７】
安定したコントラストを得るためには、上述したチャージアップのほか、印加電圧の波形も重要である。
【００６８】
通常のステップ状の波形を有する電圧を印加した場合、液晶層はＣＲ回路と等価であること及びＯＰＣと液晶層との間の誘電率及び抵抗率の差に基づき、図５（ａ）に示すように、ＣＲ過渡現象、すなわちオーバーシュート気味に電圧が印加されてしまう現象が生じる。このようなＣＲ過渡現象が生じると、過渡現象過程における急激な電圧が液晶分子の配列を乱してしまい、コントラストの低下を招く大きな原因となる。
【００６９】
上記の結果を踏まえ、本願発明者等は、図５（ｂ）に示すように、印加電圧をゼロレベルから徐々に印加することを試みた。電圧を徐々に印加することにより、電界のオーバーシュートを軽減することができ、液晶の配向への影響を軽減することができる。これにより、コントラストの低減を抑制することが可能となる。
【００７０】
印加する電圧の波形としては、正弦波のように連続的に徐々に変化する波形や、ステップ状に断続的に変化する波形を適用することができる。ステップ状の電圧を印加する場合、電圧のステップ幅は、印字電圧の半分程度以下であればよい。
【００７１】
ここで注意すべきは、上記方式は直流方向の電界のチャージを行うものであるため、文字や画像の焼き付け等の問題が懸念されることである。このような場合、リセット波形を印字と逆向きの電界にしたり、記録ブロック毎の擬似的な交流駆動にしたりすることで、イオンの偏在を中和させることができる。
【００７２】
なお、上記説明では、コレステリック液晶を表示層に用いた表示装置について説明したが、光導電層を用いる他の表示装置に上記駆動方法を適用することも可能である。例えば、ツイストボールを用いた表示装置に本発明の駆動方法を適用することにより、球の回転精度が向上し、表示ムラを緩和することができる。
【００７３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による表示装置の駆動方法について図６を用いて説明する。図６は本実施形態による表示装置の駆動方法に用いる表示装置の構造を示す概略断面図である。
【００７４】
はじめに、本実施形態による表示装置の駆動方法に用いる表示装置の構造について図６を用いて説明する。
【００７５】
基板２０上には、電極２２が形成されている。電極２２上には、光の照射により電荷を発生する光導電層２４が形成されている。光導電層２４は、図１６に示すような２層型のものである。光導電層２４上には、光吸収層２６が形成されている。光吸収層２６上には、隔壁層２８が形成されている。隔壁層２８上方には、基板２０と対向するように基板３０が設けられている。基板３０の基板２０に対向する面上には、電極３２が設けられている。隔壁層２８と電極３２との間には、カイラルネマティック液晶からなる液晶層３４が挟み込まれている。液晶層３４は、シール剤３６により封止されている。なお、光導電層２４は、機能分離型よりも、単層型のものを用いた方が望ましい。
【００７６】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図６を用いて説明する。なお、液晶の初期状態はプレーナ状態であるとする。
【００７７】
まず、光照射に先立ち、電極２２−電極３２間に、液晶層３４の状態変化に好適な電圧を印加する。この際、印加電圧の波形は、ステップ状のものではなく、段階的に或いは連続的に緩やかに所定電圧まで上昇する波形とする。例えば、正弦波や階段状のステップ波形を用いることができる。このような波形を用いることにより、電界のオーバーシュートによる液晶分子の配列乱れを抑え、コントラスト低下を防止することができる。
【００７８】
次いで、印加電圧が所定の電圧に達した後、その状態のまま保持し、所定時間チャージアップ（帯電）する。なお、チャージアップ時間は、１〜２０秒程度が好ましい。チャージアップを行うことにより、光導電層２４の光疲労の影響を抑え、前述の通りコントラストを向上することができる。また、本実施形態ではチャージアップする際の電圧を、液晶層を駆動する際の電圧と同じに設定したが、必ずしも同じにする必要はない。
【００７９】
次いで、所定のチャージアップ時間が経過した後、基板２０側から光導電層２４への露光を開始する。露光には、ＬＥＤアレイを用いたライン露光や、マスクを用いたマスク（プロジェクション）露光を用いることができる。これにより、光照射領域では、光導電層２４で電荷が発生して光導電層２４の抵抗値が減少し、液晶層３４に印加される電圧が閾値電圧よりも大きくなる。これにより、液晶層３４はホメオトロピック状態となる。なお、光非照射領域では液晶層３４に印加される電圧が閾値電圧を超えないため、プレーナ状態のままである。
【００８０】
次いで、光照射を停止すると、液晶層に印加される電圧が減少し、これに伴い液晶層の状態がフォーカルコニック状態に変化する。
【００８１】
次いで、電極２２−電極３２間に印加している電圧を、段階的に或いは連続的に緩やかに接地レベルまで降圧する。降圧にこのような波形を用いるのは、電圧を昇圧する場合と同様の理由である。図１７（ａ）に示すようなフォーカルコニックの駆動では、素子内の電界の除去は急峻である必要はなく、ある程度時間がかかってもよい。印字部をフォーカルコニック状態にする書き込み方法は、プレーナ状態への駆動のように電界を急激に遮断する必要がないので、書き込み時の制約が少なく、比較的容易である。
【００８２】
上記一連の書き込み動作において光照射をせずにプレーナ状態のまま残存する領域には、その後、上記と同様の書き込み手法により、所定の像を追記することも可能である。
【００８３】
こうして、液晶層３４への光書き込み動作を終了する。
【００８４】
上記一連のシーケンスは、例えばパーソナルコンピュータにより、表示装置に光を照射する光源（例えばＬＥＤヘッド）及び電極２２−３２間に電圧を印加する電源電圧を制御することにより、行うことができる。
【００８５】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法の効果を検証した結果について示す。なお、検証した表示装置の液晶層３４は、液晶としてＥ４８（メルク社製）を、カイラル剤として右方向へのねじれを誘起するＣＢ１５（メルク社製）を用いたカイラルネマティック液晶であり、厚みを３μｍとした。また、光導電層３４は、図１６に示すような２層型のＯＰＣであり、その厚みを７μｍとした。また、表示媒体のサイズはＢ５サイズとした。また、記憶媒体の光書き込みには６００ｄｐｉの解像度を有するＬＥＤアレイを用い、このＬＥＤアレイを記録媒体に対して走査することにより、ライン書き込みを行った。
【００８６】
（比較例）
比較例として、ＬＥＤ露光を始める直前に液晶層への電圧印加を開始する従来の駆動方法を用い、表示装置への書き込みを行った。
【００８７】
まず、ＬＥＤ露光を始める直前に、液晶層３４への電圧印加を開始した。印加電圧の波形はステップ状の波形とし、この媒体への書き込み最適電圧である１００Ｖを印加した。
【００８８】
次いで、表示媒体へのＬＥＤ露光を開始した。
【００８９】
ＬＥＤ露光の終了後、画像について調べたところ、緑色の背景、黒色の文字表示で、解像度６００ｄｐｉ、コントラスト約１０の値が得られた。また、面内の文字濃度（光学濃度とする）のばらつきは約５％であった。
【００９０】
（実施例）
ＬＥＤ露光を始める前に、液晶層３４への電圧印加を開始した。印加電圧は、接地レベルから５０Ｖ／秒の速度で連続的に上昇した。この条件では、電圧印加開始から２秒後に、この媒体への書き込み最適電圧である１００Ｖに到達する。印加電圧が最適電圧に達した後、印加電圧をこの最適電圧に保ち、電圧印加を継続した。
【００９１】
次いで、印加電圧が最適電圧に達した５秒後に、ＬＥＤ露光を開始した。
【００９２】
ＬＥＤ露光の終了後、画質について調べたところ、緑色の背景、黒色の文字表示で、解像度６００ｄｐｉ、コントラストは約２０まで上昇した。特に、面内の文字濃度のばらつきは、約１．２％にまで抑えることができた。
【００９３】
図７は、チャージ時間と印字ムラとの関係を示す図である。図７（ａ）はチャージ時間が０秒、図７（ｂ）はチャージ時間が３秒、図７（ｃ）はチャージ時間が５秒の場合である。各図において、横軸は明るさを表し、縦軸は頻度を示している。
【００９４】
図示するように、チャージ時間が０秒の場合には、明るさにばらつきが大きく、印字ムラが大きいことが判る。これに対し、チャージ時間が３秒の場合には、印字ムラが小さくなり、且つ全体的な印字濃度が濃くなっていることが判る。チャージ時間が５秒の場合には、印字ムラが更に小さくなり、印字濃度も更に濃くなっている。なお、図示しないが、チャージ時間が３秒以下の場合にも、チャージを行った場合には改善の効果が見受けられた。
【００９５】
図８は、印字濃度の面内分布を一次元化した結果を示すグラフである。図８（ａ）はチャージを行っていない比較例の場合であり、図８（ｂ）はチャージを行った実施例の場合である。
【００９６】
図示するように、比較例の場合、プロットに凹凸があり、印字濃度のムラが大きいことが判る。これに対し、実施例の場合、印字濃度が濃くなりムラも低減していることが判る。
【００９７】
このように、本実施形態によれば、記録媒体としてコレステリック液晶を用いた表示装置において、光照射前に所定時間以上、電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形とするので、印字濃度を安定し、コントラストを向上することができる。
【００９８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による表示装置の駆動方法について図９を用いて説明する。
【００９９】
図９は本実施形態による表示装置の駆動方法に用いた表示装置の構造を示す概略断面図である。なお、図６に示す第１実施形態による表示装置の駆動方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡略にする。
【０１００】
本実施形態では、表示層に選択反射波長帯域の異なる２層の液晶層を用いた表示装置の駆動方法について説明する。
【０１０１】
はじめに、本実施形態による表示装置の駆動方法に用いる表示装置の構造について図９を用いて説明する。
【０１０２】
基板２０上には、電極２２が形成されている。電極２２上には、光の照射により電荷を発生する光導電層２４が形成されている。光導電層２４上には、光吸収層２６が形成されている。光吸収層２６上方には、基板２０と対向するように基板３０が設けられている。基板３０の基板２０に対向する面上には、電極３２が設けられている。光吸収層２６と電極３２との間には、カイラルネマティック液晶からなる液晶層３４と、カイラルネマティック液晶からなる液晶層３８とが隔壁層２８を介して挟み込まれている。液晶層３４は、シール剤３６により封止されている。また、液晶層３８は、シール剤４０により封止されている。
【０１０３】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図９を用いて説明する。なお、液晶の初期状態はプレーナ状態であるとする。
【０１０４】
まず、光照射に先立ち、電極２２−電極３２間に、液晶層３４，３８の状態変化に好適な電圧を印加する。この際、印加電圧の波形は、ステップ状のものではなく、段階的に或いは連続的に緩やかに所定電圧まで上昇する波形とする。例えば、正弦波や階段状のステップ波形を用いることができる。このような波形を用いることにより、電界のオーバーシュートによる液晶分子の配列乱れを抑え、コントラスト低下を防止することができる。
【０１０５】
次いで、印加電圧が所定の電圧に達した後、その状態のまま保持し、所定時間チャージアップする。なお、チャージアップ時間は、１〜２０秒程度が好ましい。チャージアップを行うことにより、光導電層２４の光疲労の影響を抑え、前述の通りコントラストを向上することができる。
【０１０６】
次いで、所定のチャージアップ時間が経過した後、基板２０側から光導電層２４への露光を開始する。露光には、ＬＥＤアレイを用いたライン露光や、マスクを用いたマスク（プロジェクション）露光を用いることができる。これにより、光照射領域では、光導電層２４で電荷が発生して光導電層２４の抵抗値が減少し、液晶層３４，３８に印加される電圧が閾値電圧よりも大きくなる。これにより、液晶層３４，３８はホメオトロピック状態となる。なお、光非照射領域では液晶層３４，３８に印加される電圧が閾値電圧を超えないため、プレーナ状態のままである。
【０１０７】
次いで、光照射を停止すると、液晶層に印加される電圧が減少し、これに伴い液晶層の状態がフォーカルコニック状態に変化する。
【０１０８】
次いで、電極２２−電極３２間に印加している電圧を、段階的に或いは連続的に緩やかに接地レベルまで降圧する。降圧にこのような波形を用いるのは、電圧を昇圧する場合と同様の理由である。
【０１０９】
こうして、液晶層３４，３８への光書き込み動作を終了する。
【０１１０】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法の効果を検証した結果について示す。なお、検証した表示装置の液晶層３４は、液晶としてＥ４８（メルク社製）を、カイラル剤として右方向へのねじれを誘起するＣＢ１５（メルク社製）を用いたカイラルネマティック液晶であり、厚みを３μｍとした。液晶層３４は、プレーナ状態において青色を表示するものである。表示装置の液晶層３８は、液晶としてＥ４８（メルク社製）を、カイラル剤として右方向へのねじれを誘起するＣＢ１５（メルク社製）を用いたカイラルネマティック液晶であり、厚みを３μｍとした。液晶層３８は、プレーナ状態においてオレンジ色を表示するものである。これら２つの液晶層３４，３８がともにプレーナ状態のとき、加法混色により白色を表示する。また、光導電層３４は、図１６に示すような２層型のＯＰＣであり、その厚みを２０μｍとした。また、表示媒体のサイズはＢ５サイズとした。また、記憶媒体の光書き込みには６００ｄｐｉの解像度を有するＬＥＤアレイを用い、このＬＥＤアレイを記録媒体に対して走査することにより、ライン書き込みを行った。
【０１１１】
（比較例）
比較例として、ＬＥＤ露光を始める直前に液晶層への電圧印加を開始する従来の駆動方法を用い、表示装置への書き込みを行った。
【０１１２】
まず、ＬＥＤ露光を始める直前に、液晶層３４，３８への電圧印加を開始した。印加電圧の波形はステップ状の波形とし、この媒体への書き込み最適電圧である４００Ｖを印加した。
【０１１３】
次いで、表示媒体へのＬＥＤ露光を開始した。
【０１１４】
ＬＥＤ露光の終了後、画像について調べたところ、白色の背景、黒色の文字表示で、解像度６００ｄｐｉ、コントラスト約３の値が得られた。また、面内の文字濃度（光学濃度とする）のばらつきは約１０％であった。
【０１１５】
また、非印字部においても、電界のオーバーシュート現象によりフォーカルコニック状態に変質している箇所があった。
【０１１６】
（実施例）
ＬＥＤ露光を始める前に、液晶層３４，３８への電圧印加を開始した。印加電圧は、接地レベルから５０Ｖ／秒の速度で連続的に上昇した。この条件では、電圧印加開始から８秒後に、この媒体への書き込み最適電圧である４００Ｖに到達する。印加電圧が最適電圧に達した後、印加電圧をこの最適電圧に保ち、電圧印加を継続した。
【０１１７】
次いで、印加電圧が最適電圧に達した５秒後に、ＬＥＤ露光を開始した。
【０１１８】
ＬＥＤ露光の終了後、画質について調べたところ、白色の背景、黒色の文字表示で、解像度６００ｄｐｉ、コントラストは約１０まで上昇した。特に、面内の文字濃度のばらつきは、約２％にまで抑えることができた。
【０１１９】
また、ＬＥＤアレイを用いる代わりに、マスク露光（プロジェクション露光）を行い、記憶媒体を露光した場合にも、光照射領域はフォーカルコニック状態に変化し、非照射領域はプレーナ状態を維持し、コントラストの高い明瞭なネガ記録を行うことができた。このときのコントラストは約１０であった。
【０１２０】
このように、本実施形態によれば、記録媒体として選択反射波長帯域が異なる２層のコレステリック液晶を用いた表示装置において、光照射前に所定時間以上、電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形とするので、印字濃度を安定し、コントラストを向上することができる。
【０１２１】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による表示装置の駆動方法について図１０を用いて説明する。
【０１２２】
図１０は本実施形態による表示装置及びその駆動方法を示す概略断面図である。なお、図６及び図９に示す第１及び第２実施形態による表示装置の駆動方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡略にする。
【０１２３】
はじめに、本実施形態による表示装置の駆動方法に用いる表示装置の構造について図１０を用いて説明する。なお、本実施形態に示す表示装置は、ツイストボールを用いた記憶媒体を有する表示装置である。
【０１２４】
基板２０上には、電極２２が形成されている。電極２２上には、光の照射により電荷を発生する光導電層２４が形成されている。光導電層２４上には、隔壁層２８が形成されている。隔壁層２８上方には、基板２０と対向するように基板３０が設けられている。基板３０の基板２０に対向する面上には、電極３２が設けられている。隔壁層２８と電極３２との間には、複数のツイストボール４４を含む表示層４２が挟み込まれている。ツイストボール４４は、半球面毎に色及び帯電特性が異なるものであり、印加電界に応じて表示層４２内で回転することができる。表示層４２は、シール剤３６により封止されている。
【０１２５】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図１０を用いて説明する。なお、以下の説明では、ツイストボール４４の黒領域が基板３０側を向いている状態が初期状態であると仮定して説明する。また、ツイストボール４４の黒領域が負に帯電しており、白領域が正に帯電しているとする。
【０１２６】
まず、光照射に先立ち、電極２２−電極３２間に、外部電源１２から所定の駆動電圧を印加する。この際、印加電圧の波形は、ステップ状のものではなく、段階的に或いは連続的に緩やかに所定電圧まで上昇する波形とする。例えば、正弦波や階段状のステップ波形を用いることができる。
【０１２７】
次いで、印加電圧が所定の電圧に達した後、その状態のまま保持し、所定時間チャージアップする。なお、チャージアップ時間は、１〜２０秒程度が好ましい。チャージアップを行うことにより、光導電層２４の光疲労の影響を抑え、ツイストボール４４の回転精度、つまりコントラストを向上することができる。
【０１２８】
次いで、所定のチャージアップ時間が経過した後、基板２０側から光導電層２４への露光を開始する。露光には、ＬＥＤヘッド１４を用いたライン露光や、マスクを用いたマスク（プロジェクション）露光を用いることができる。これにより、光照射領域では、光導電層２４で電荷が発生して光導電層２４の抵抗値が減少し、表示層４２に印加される電圧が、ツイストボール４４が回転する閾値電圧よりも大きくなる。そして、ツイストボール４４は、光導電層２４中に発生した電荷の影響を受けて回転し、所定の色を表示する。例えば、図１０に示す例では、正に帯電したツイストボール４４の白領域が、光導電層２４より生成された正電荷に反発して回転し、白領域が基板３０側に向く。なお、光非照射領域では表示層４２に印加される電圧が閾値電圧を超えないため、ツイストボール４４は回転せず、ツイストボール４４は初期状態のままである。
【０１２９】
次いで、光照射を停止すると、ツイストボール４４は、光照射時の状態を保持する。
【０１３０】
次いで、電極２２−電極３２間に印加している電圧を、段階的に或いは連続的に緩やかに接地レベルまで降圧する。
【０１３１】
こうして、表示層４２への光書き込み動作を終了する。
【０１３２】
このように、本実施形態によれば、記録媒体としてツイストボールを用いた表示装置において、光照射前に所定時間以上、電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形とするので、印字濃度を安定し、コントラストを向上することができる。
【０１３３】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による表示装置の駆動方法について図１１を用いて説明する。
【０１３４】
図１１は本実施形態による表示装置の駆動方法を示す概略図である。なお、図６，９，１０に示す第１乃至第３実施形態による表示装置の駆動方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡略にする。
【０１３５】
本実施形態では、文字や画像の焼き付けを防止しうる表示装置の駆動方法について説明する。
【０１３６】
本実施形態による表示装置の駆動方法は、基本的には第１乃至第３実施形態による表示装置の駆動方法と同様であるが、擬似的な交流駆動を行うことに特徴がある。
【０１３７】
例えば、図１１（ａ）に示すようなライン１〜ライン５の情報を、記憶媒体に光書き込みする場合を想定する。第１実施形態による表示装置の駆動方法を用いてライン１〜ライン５を光書き込みする場合、一方向に駆動電圧を印加したままで書き込みを行うと、液晶層３４中のイオンが徐々に偏在し、最悪の場合には焼き付けが生じてしまう。
【０１３８】
そこで、本実施形態による表示装置の駆動方法では、例えば図１１（ｂ）に示すように、奇数行のライン（ライン１、ライン３、ライン５）では、プラス方向に電圧を印加した状態で光書き込みを行い、偶数行のライン（ライン２、ライン４）では、マイナス方向に電圧を印加した状態で光書き込みを行う。このようにして記憶媒体への書き込みを行うことにより、擬似的に交流駆動した場合とほぼ等しくなり、イオンが偏在することを防止することができる。したがって、文字や画像の焼き付けを防止することができる。
【０１３９】
また、図１１（ｂ）に示す例では、偶数行のラインよりも奇数行のラインが多いため、光書き込み時の印加電界の平均的なベクトル方向を考えると、プラス方向となる。このような場合、液晶層の状態をリセットしてプレーナ状態に戻すときの電圧を、光書き込み時の印加電界の平均ベクトル方向とは逆向きの方向、すなわちマイナス方向に設定することにより、イオンの偏在を防止する効果を更に高めることができる。
【０１４０】
或いは、光書き込み時の印加電界の方向を一方向に固定するような場合にあっては、リセット時の印加電界の方向を逆方向に設定するようにしてもよい。
【０１４１】
なお、本実施形態による表示装置の駆動方法は、擬似的な交流駆動であるため、光導電層３４としては交流駆動に適用可能なもの、例えば単層型の光導電層や、ＣＴＬ層の両面にＣＧＬ層を設けた光導電層を用いる必要がある。
【０１４２】
このように、本実施形態によれば、所定の走査区間毎に印加電圧の極性を切り換える擬似的な交流動作により光書き込みを行うので、表示層内でのイオンの偏在を抑制し、文字や画像の焼き付けを防止することができる。
【０１４３】
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１４４】
例えば、上記第１乃至第３実施形態では、光照射前に所定時間以上、駆動電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形としたが、いずれか一方のみを行ってもよい。双方を適用することによる改善の効果は極めて大きいが、一方のみを行う場合であっても、印字濃度を安定しコントラストを向上する効果はある。
【０１４５】
また、上記第１乃至第３実施形態では、光照射に先立って駆動電圧を印加することにより光導電層をチャージしたが、駆動電圧を印加する代わりに、ＯＰＣ感度帯域の波長を有する数ｌｘ程度の弱い光を記録素子の全面に均一に照射することにより、ＯＰＣ内部の電荷の移動量を増大させるようにしてもよい。この場合、光導電層への光の照射時間は、光の強度にもよるが、電圧を印加する場合と同様の１〜２０秒程度の時間が望ましい。なお、光の照射によるチャージは、電圧を印加した状態で行ってもよい。
【０１４６】
また、上記第２実施形態では、反射素子に選択波長帯域の異なる２つの液晶層を用いた表示装置に本発明を適用する例を示したが、３層以上の液晶層を有する表示装置に本発明を適用するようにしてもよい。
【０１４７】
また、第１及び第２実施形態では反射素子に液晶層を用いた表示装置を、第３実施形態では反射素子にツイストボールを用いた表示装置を例にして、本発明による表示装置の駆動方法を説明したが、本発明は光導電層を用いて表示層に印加される電界を制御することにより表示を行う表示装置に広く適用することができる。例えば、イーインク（Ｅ−ｉｎｋ：Electronic-ink）等の電気泳動方式を用いた表示装置に適用することができる。
【０１４８】
上述した通り、本発明の特徴をまとめると以下の通りとなる。
【０１４９】
（付記１） 電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有し、前記反射素子及び前記光導電層への駆動電圧の印加及び前記光導電層への選択的な書き込み光の照射とにより、前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化させ、前記反射素子に像を書き込む表示装置の駆動方法であって、
前記光導電層を所定の帯電時間の間帯電した後に、前記書き込み光を照射する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５０】
（付記２） 付記１記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加した状態で所定時間保持することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５１】
（付記３） 付記１記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の全面に、前記書き込み光よりも弱い帯電用の光を照射することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５２】
（付記４） 付記１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加する際、印加電圧を接地電位から前記駆動電圧まで連続的に又は段階的に変化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５３】
（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記書き込み光の照射後、印加電圧を前記駆動電圧から接地電位まで連続的に又は段階的に変化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５４】
（付記６） 付記１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の光疲労の度合いに基づいて、前記光導電層の前記帯電時間を制御する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５５】
（付記７） 付記１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の前記帯電時間は、１〜２０秒である
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５６】
（付記８） 付記１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記書き込み光の照射は、前記光導電層に対して光源を相対的に走査することにより行い、前記光源を走査する所定領域毎に前記駆動電圧の極性を反転する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５７】
（付記９） 付記１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子への書き込み前又は書き込み後に、前記反射素子に消去用電圧を印加し、前記反射素子の記録情報を初期化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５８】
（付記１０） 付記９記載の表示装置の駆動方法において、
前記駆動電圧の極性と、前記消去用電圧の極性とを逆方向に設定する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１５９】
（付記１１） 付記１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子は、電界の印加により状態が変化するコレステリック相を形成する液晶層であり、前記液晶層を初期状態であるプレーナ状態からフォーカルコニック状態に状態変化することにより、像を書き込む
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１６０】
（付記１２） 付記１乃至１１のいずれか１項に記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子は、電界の印加により状態が変化するコレステリック相を形成する液晶層又は電界の印加により回転するツイストボールを有する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１６１】
（付記１３） 電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有する表示装置の駆動装置であって、
前記反射素子及び前記光導電層に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、
前記光導電層に光を照射する光照射手段と、
前記電圧印加手段又は前記光照射手段により前記光導電層を所定時間帯電した後、前記光照射手段により前記光導電層に選択的に書き込み光を照射するように、前記電圧印加手段及び前記光照射手段を制御する制御手段とを有し、
前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化することにより、前記反射素子に像を書き込む
ことを特徴とする表示装置の駆動装置。
【０１６２】
（付記１４） 付記１３記載の表示装置の駆動装置において、
前記制御手段は、前記電圧印加手段により、前記駆動電圧を印加した状態で所定時間保持することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動装置。
【０１６３】
（付記１５） 付記１３記載の表示装置の駆動装置において、
前記制御手段は、前記光照射手段により、前記光導電層の全面に前記書き込み光よりも弱い帯電用の光を所定時間照射することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動装置。
【０１６４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、光導電層を用いて光書き込みを行う表示装置において、光照射前に所定時間以上、電圧を前もって印加するとともに、印加する電圧の波形をなだらかな波形とするので、印字濃度を安定し、コントラストを向上することができる。
【０１６５】
また、所定の走査区間毎に印加電圧の極性を切り換える擬似的な交流動作により光書き込みを行うので、表示層内でのイオンの偏在を抑制し、文字や画像の焼き付けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＥＤアレイを用いた記憶媒体への情報の光書き込み方法を示す概略図である。
【図２】光書き込み過程における液晶層の状態変化を示すグラフである。
【図３】従来の表示装置の駆動方法におけるＯＰＣの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の表示装置の駆動方法におけるＯＰＣの抵抗値の変化を示すグラフである。
【図５】印加電圧の波形と液晶層内の電圧との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態による表示装置の駆動方法に用いた表示装置の構造を示す概略断面図である。
【図７】チャージ時間と印字ムラとの関係を示すグラフである。
【図８】印字濃度の面内分布を一次元化した結果を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態による表示装置の駆動方法に用いた表示装置の構造を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による表示装置及びその駆動方法を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による表示装置の駆動方法を示す概略図である。
【図１２】光空間変調素子を用いた光書き込み型の表示装置の構造を示す概略断面図である。
【図１３】コレステリック液晶を用いた表示装置の動作原理を示す図である。
【図１４】液晶層への電界の印加方法と液晶層の状態変化との関係を示す図である。
【図１５】コレステリック液晶のパルス電圧による応答特性を示すグラフである。
【図１６】光導電層の構造及び動作を説明する図である。
【図１７】光導電層を用いた光書き込みの方法を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…記録媒体
１２…外部電源
１４…ＬＥＤヘッド
２０，３０…基板
２２，３２…電極
２４…光導電層
２６…光吸収層
２８…隔壁層
３４，３８…液晶層
３６，４０…シール剤
４２…表示層
４４…ツイストボール
１００，１１０…基板
１０２，１１２…電極
１０４…光導電層
１０６…光吸収層
１０８…隔壁層
１１４…液晶層
１１６…シール剤
Claims (9)
- 電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有し、前記反射素子及び前記光導電層への駆動電圧の印加及び前記光導電層への選択的な書き込み光の照射とにより、前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化させ、前記反射素子に像を書き込む表示装置の駆動方法であって、
前記光導電層を所定の帯電時間の間帯電した後に、前記書き込み光を照射し、
前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加する際、印加電圧を接地電位から前記駆動電圧まで連続的に又は段階的に変化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 請求項１記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加した状態で所定時間保持することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 請求項１記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の全面に、前記書き込み光よりも弱い帯電用の光を照射することにより、前記光導電層を帯電する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 請求項１記載の表示装置の駆動方法において、
前記書き込み光の照射後、印加電圧を前記駆動電圧から接地電位まで連続的に又は段階的に変化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 請求項１記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の光疲労の度合いに基づいて、前記光導電層の前記帯電時間を制御する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 請求項１記載の表示装置の駆動方法において、
前記光導電層の前記帯電時間は、１〜２０秒である
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 請求項１記載の表示装置の駆動方法において、
前記反射素子への書き込み前又は書き込み後に、前記反射素子に消去用電圧を印加し、前記反射素子の記録情報を初期化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 請求項７記載の表示装置の駆動方法において、
前記駆動電圧の極性と、前記消去用電圧の極性とを逆方向に設定する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 電界の印加により表示状態が変化する反射素子と、光の照射により導電率が変化する光導電層とを有する表示装置の駆動装置であって、
前記反射素子及び前記光導電層に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、
前記光導電層に光を照射する光照射手段と、
前記電圧印加手段又は前記光照射手段により前記光導電層を所定時間帯電した後、前記光照射手段により前記光導電層に選択的に書き込み光を照射するように、前記電圧印加手段及び前記光照射手段を制御し、前記反射素子及び前記光導電層に前記駆動電圧を印加する際、印加電圧を接地電位から前記駆動電圧まで連続的に又は段階的に変化するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを有し、
前記書き込み光が照射された領域の前記反射素子に印加される電界を変化することにより、前記反射素子に像を書き込む
ことを特徴とする表示装置の駆動装置。
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