JP4626881B2 - 反射型表示装置および反射型表示装置の残像判定・補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯型情報機器の表示装置のような、反射型表示装置および反射型表示装置の残像判定・補正方法に関する。

従来、反射型表示素子を備える反射型表示装置において、反射型表示素子の表示駆動を最適化する方法としては、下記の特許文献１に記載のように、反射型表示素子内に固定した発光・受光手段が反射型表示素子での反射光量を検出し、反射光量から反射型表示素子の反射率および応答速度を含む反射型表示素子の応答特性を求め、応答特性に基づいて反射型表示素子の表示駆動を最適化していた。

特開平２−３０１７１８

しかしながら、上記装置では、発光・受光手段は反射型表示素子内に固定されているため、発光・受光手段が検出できる領域は反射型表示素子内の一部に限定されていた。また、反射型表示素子の全ての領域を検出するためには、多くの発光・受光手段を反射型表示素子内に固定する必要であり、表示装置が大型化すると共に、表示装置の重量が増加するという問題があった。

上記した課題を解決するために、本発明の反射型表示装置は、反射型表示素子と、前記反射型表示素子上の位置を指示する位置指示具と、前記位置指示具が指示する前記位置を検出する位置検出手段と、前記位置指示具内に設けられ、前記反射型表示素子に対して投光するとともに、前記反射型表示素子で反射される光量を検出する発光・受光手段と、前記発光・受光手段が検出した光量から、前記反射型表示素子の表示特性を算出して表示特性信号を生成し、当該表示特性信号及び前記位置検出手段で検出された位置に関する信号に基づいて、前記反射型表示素子を駆動する駆動信号を補正し、補正した当該駆動信号を前記反射型表示素子に供給する制御部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、反射型表示素子に投光して、反射型表示素子で反射される反射光量を検出する発光・受光手段は、反射型表示素子上の位置を指示する位置指示具内に設けられているため、位置指示具により指示可能な反射型表示素子の領域において反射光量が検出できるのに加えて、反射型表示素子内に発光・受光手段を設けないため、反射型表示素子を薄型化および軽量化できる。また上記構成によれば、制御部は、発光・受光手段が検出した光量から反射型表示素子の表示特性を求め、表示特性及び位置指示具が指示する位置に基づいて反射型表示素子の表示駆動を制御することにより、反射型表示素子の表示特性に応じて、表示の品質を改善できる。

上記した本発明の反射型表示装置では、前記発光・受光手段で用いられる光は、近赤外領域の光であることが好ましい。

上記構成によれば、反射型表示素子からの反射光量の検出は、近赤外領域の光を用いて検出されるため、蛍光灯のような外乱光の影響を受け難いので、精度の高い検出ができる。

上記した本発明の反射型表示装置では、前記発光・受光手段で用いられる光は、変調されていることが好ましい。

上記構成によれば、反射型表示素子からの反射光は、変調されているため、外乱光との識別が容易で、精度の高い検出ができる。

上記した課題を解決するために、本発明の反射型表示装置の残像判定・補正方法は、前記位置指示具が指示した前記反射型表示素子上の位置を検出する工程と、前記反射型表示素子上の前記位置で反射される光量を検出する工程と、前記光量から前記反射型表示素子の表示特性を算出する工程と、前記表示特性から前記反射型表示素子での残像を判定する工程と、前記判定に基づき、前記反射型表示素子に表示する駆動信号を補正する工程とを備えることを特徴とする。

上記方法によれば、反射光量は、位置指示具が指示する反射型表示素子上の領域を対象に検出され、当該領域は、検出された反射光量から求めた表示特性に基づいて残像判定される。従って、反射型表示素子の残像判定は、反射型表示素子上で位置指示具が移動可能な全ての領域を対象とした判定が可能であり、加えて、残像判定された個所において、反射型表示素子を表示する駆動信号は補正される。従って、反射型表示素子は、反射型表示素子上で位置指示具が移動可能な全ての領域において、残像現象の影響を受けない良好な表示ができる。

以下、本発明の実施形態について、反射型表示装置の一例として、電気泳動式表示素子を備えた反射型表示装置を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例に係る反射型表示装置１の構成を示す概略図である。反射型表示装置１は、反射型表示部１０と、位置検出部２０と、位置指示具３０と、制御部４０と、図示を略した電源部と、入力信号制御部とで構成される。
反射型表示部１０は、略板状の電気泳動方式による表示部である。電気泳動方式の表示部は、電力の非供給時に表示内容を保持する記憶性を有した表示部であり、表示する側の面には、表示信号を表示する表示画面１１を備える。表示画面１１は、外部から入力される表示信号に基づいて情報を表示する。

ここで、電気泳動方式の表示部について図示を略して概説する。電気泳動方式の表示部は、電位差による電気泳動により移動する性質を有する有機あるいは無機の粒子（電気泳動粒子）が内部に封入されたマイクロカプセルを、２種類の色にそれぞれ着色して表示部の透明電極を有する基板間に混入させて製造する。製造された表示部に対して、透明電極から電圧印加することによって、電気泳動粒子は一方の電極上に堆積するため、マイクロカプセルは同一方向に揃う。従って、表示部の観察者は、マイクロカプセル上に着色された一方の色を見ることになる。また、透明電極の印加電圧を逆極とすることで、マイクロカプセルは他方の向きとなるため、表示部の観察者は、マイクロカプセル上に着色された他方の色を見ることになる。更に、電圧印加により整列したマイクロカプセルは、印加した電圧を解除されても、双方の整列方向が安定して維持されるため、表示部における表示内容は保持される。
従って、電気泳動方式の表示部は、表示信号と、駆動電圧とが供給されることで、表示信号に従った表示を行い、以降、表示部の表示内容は、表示信号および駆動電圧が与えられなくても保持される。
また、電気泳動方式の表示部は、電圧印加によるマイクロカプセルの整列頻度が少ない表示領域において、焼付きと呼ばれる表示の残像現象が発生することがある。焼付きによる表示の残像現象は、表示部の表示領域における光の反射率の変動から応答速度等の表示特性を求め、正常に表示される場合の表示特性と比較することで、当該現象の発生を判定できる。加えて、当該現象が発生した表示領域に対して、表示信号を書き込む電圧を上げるか、または表示信号を書き込む時間を長くすることで、当該現象は低減される。

位置指示具３０は、概略視ペン形状のスタイラス（Stylus）で、位置指示具３０を手で握るための保持部３４と、先端が略円錐体状の先端部３３とを備える。スタイラスは、情報機器の表示部において、ペン操作により位置に関する情報を入力するポインティングデバイスであり、反射型表示部１０の表示画面１１に表示された領域を指示することで、当該領域が選択される。例えば、指示された領域に情報機器のソフトウェアの命令が関連付けられている場合は、当該命令が選択される。あるいは、表示画面１１上で文字を入力する状態である場合、表示画面１１上をスタイラスが移動する軌跡は、文字として認識される。

位置指示具３０の先端部３３の内部には、先端部３３の先端側から光を外部に投光する発光部３１と、先端部３３の先端側の外部からの光を受ける受光部３２とを備える。発光部３１と受光部３２とは、発光部３１から投光した光が先端部３３に対向した表示画面１１で反射され、受光部３２に入るような位置に設置されている。
発光部３１は、波長が８００ｎｍ近傍の近赤外領域の波長を有するフォトダイオードを備え、家庭用交流電源の周波数（５０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚ）およびその整数倍の近傍を避けた周波数で変調された光を発光する。また、受光部３２は、発光部３１が発光した光と同じ波長で周波数変調された光を選択して、シリコンフォトダイオードにより光量を測定し、前記光量に関する信号を生成する。

位置検出部２０は、発光部２２と２箇所の受光部２１とを備え、反射型表示部１０上の表示画面１１近傍に設置されている。発光部２２は、位置検出部２０の略中央にあり、単一色の光を発光するレーザダイオードと、レーザダイオードが発した光が表示画面１１の全域に渡り照射する光学系とを備える。位置指示具３０の発光部３１が発光する光と区別するため、レーザダイオードは、位置指示具３０の発光部３１が発光する光の波長と重ならない波長で発光する。また、発光部２２の光学系は、例えば、走査光学系を用いる。
受光部２１は、位置検出部２０の両端部にあり、受光した光から発光部２２が発した光を選択し、選択した光を集光する光学系と、集光された光の重心の位置を検出する位置検出素子を備える。受光部２１の位置検出素子は、例えば、フォトダイオードを用いた一次元のＰＳＤ（Position Sensitive Detector）を用いる。

以上の構成において、位置指示具３０の先端部３３が反射型表示部１０の表示画面１１上を指示した場合、位置指示具３０の発光部３１から投光された光は、表示画面１１で反射されて位置指示具３０の受光部３２に入る。ここで、位置指示具３０の受光部３２は、位置指示具３０が指示した表示画面１１での反射光量を受光し、前記反射光量に関する信号を生成する。また、位置指示具３０の先端部３３は、位置検出部２０の発光部２２からの光を反射する。反射された光の一部は、位置検出部２０の受光部２１に入り、位置検出素子上に集光する。ここで、位置検出素子で検出される集光位置は、位置指示具３０の先端部３３の方向を示す角度に対応している。従って、受光部２１は、位置指示具３０の先端部３３の方向を示す角度に関する信号を生成する。

制御部４０は、電源部から供給される電源と、入力信号制御部から供給される表示信号と、位置指示具３０の受光部３２が生成する反射光量に関する信号と、位置検出部２０が生成する位置情報に関する信号とを入力することにより、反射型表示部１０の表示を行う駆動信号を生成し、反射型表示部１０に供給する。制御部４０の詳細は後述する。また、制御部４０と、位置指示具３０とは、図示を略したケーブルで接続されている。

図２は、制御部４０の構成を示す概略図である。制御部４０は、指示位置座標算出手段４１と、指示位置停止判定手段４２と、反射光量検出手段４３と、表示特性算出手段４４と、焼付き判定手段４５と、焼付き位置記憶手段４６と、描画処理手段４７と、駆動信号生成手段４８と、駆動信号補正手段４９とを備える。

指示位置座標算出手段４１は、位置検出部２０が生成する位置指示具３０の位置信号から、反射型表示部１０の表示画面１１上での座標位置を算出して、位置指示具３０が指示する位置の座標信号を生成する。ここで、前記座標位置は、位置検出部２０の２個所の受光部２１から得られる２つの角度信号と、既知である２箇所の受光部２１間の距離とから、演算により求める。
指示位置停止判定手段４２は、前記座標信号の変動から、位置指示具３０が表示画面１１上で固定しているか、移動しているかを判定して、判定信号を生成する。

反射光量検出手段４３は、位置指示具３０の受光部３２が受ける光の受光量に関する信号を生成する。
表示特性算出手段４４は、前記受光量に関する信号に基づき、反射型表示部１０の表示特性を算出して、表示特性に関する信号を生成する。

焼付き判定手段４５は、前記表示特性に関する信号と、当該焼付き判定手段４５が保持する表示特性の基準値とを比較することにより、位置指示具３０が指示している反射型表示部１０上の個所における焼付きによる残像現象の有無を判定し、判定信号を生成する。
焼付き位置記憶手段４６は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性の記憶装置であり、焼付きと判定された判定信号に基づいて、位置指示具３０が指示する位置の座標信号を記憶する。

描画処理手段４７は、表示信号を反射型表示部１０で表示するための描画データを生成する。駆動信号生成手段４８は、描画処理手段４７が生成した描画データから、反射型表示部１０を駆動する駆動信号を生成する。

駆動信号補正手段４９は、焼付き位置記憶手段４６が記憶している反射型表示部１０の焼付き位置の座標信号に基づいて、駆動信号生成手段４８が生成した駆動信号の中から、焼付き位置に表示する駆動信号を補正して、残像現象を改善する。具体的には、焼付き位置に書き込む電圧を上げるか、または焼付き位置での書き込み時間が長くなるように駆動信号を補正することで残像現象は改善される。補正された駆動信号は、反射型表示部１０にパネル表示信号として送られる。従って、反射型表示部１０では、焼付きによる残像現象が低減された良好な画像が表示される。

図３は、反射型表示部１０の焼付き位置を検出する方法を示す概略図であり、図４は、焼付き位置を検出する処理の流れを示すフローチャートである。以下、前記した構成に基づき、反射型表示部１０の焼付き位置の検出を図３および図４を参照して説明する。

焼付き位置を検出する工程を開始すると、入力信号制御部より焼付き検出のための表示信号が送られる。即ち、反射型表示部１０の表示画面１１上には、位置指示具３０で指示すべき検出領域１３が表示されると共に、最初に検出する検出対象領域１２には、検出パターンが表示される（ステップＳ１００）。

表示画面１１に表示される検出対象領域１２内の任意の位置を、位置指示具３０で指示する（ステップＳ１０１）。

指示位置座標算出手段４１は、位置指示具３０が指示する位置の座標信号を生成し、指示位置停止判定手段４２は、前記座標信号から、位置指示具３０が現在の検出対象領域１２で略停止しているかを判定する。位置指示具３０は略停止していると判定されない場合、現在の検出対象領域１２に検出パターンが再度表示される（ステップＳ１０２）。

位置指示具３０は検出対象領域１２内で略停止していると判定された場合、位置指示具３０の発光部３１と、受光部３２とが作動する。即ち、発光部３１は、反射型表示部１０の表示画面１１に投光を開始して、受光部３２は、表示画面１１で反射され、受光部３２に入る光の受光量を測定する（ステップＳ１０３）。

反射光量検出手段４３は、時間経過により表示内容が変化する検出パターンに対して、受光部３２に入る光の光量（反射光量）の変化を示す信号を生成する（ステップＳ１０４）。

表示特性算出手段４４は、反射光量の変化を示す信号に基づき、反射型表示部１０の表示特性を算出する。即ち、表示特性算出手段４４は、前記表示画面１１に表示されたパターンにおける反射光量から、反射型表示部１０の反射率を算出すると共に、前記表示画面１１に表示するパターンを変化させた際の反射光量の変化から、反射型表示部１０の応答速度を算出する。算出した反射率および応答速度は信号に変換される（ステップＳ１０５）。

焼付き判定手段４５は、前記反射率および応答速度に関する信号から、位置指示具３０が指示している個所における焼付きを判定する。即ち、前記反射率および応答速度と、焼付き判定手段４５が保持している反射率および応答速度の基準値とを比較することにより焼付きを判定する（ステップＳ１０６）。

焼付きと判定された場合、焼付き位置記憶手段４６は、位置指示具３０の指示する位置に関する座標信号を記憶する（ステップＳ１０７）。

反射型表示部１０の表示画面１１の検出領域１３を全て検出したかを判定し、全て検出した場合は、焼付き位置を検出する工程を終了する（ステップＳ１０８）。

前記検出領域１３を全て検出していない場合は、未検出の検出領域１３の一つが検出対象領域１２となり、前記検出パターンを表示して、前記した手順で焼付き位置を検出する。以降は、表示画面１１内の未検出な検出領域１３を、順次、検出対象領域１２として表示画面１１上の焼付き位置を検出する（ステップＳ１０９）。

なお、前記した方法は、反射型表示部１０の表示画面１１に検出パターンを表示させて検出する方法であるが、図５は、外部からの表示信号を反射型表示部１０の表示画面１１に表示している場合の焼付き位置検出方法を示すフローチャートである。以下、図５を参照して説明する。

指示位置座標算出手段４１は、位置指示具３０が指示する位置から座標信号を生成し、指示位置停止判定手段４２は、前記座標信号から、位置指示具３０が現在の位置で略停止しているかを判定する。位置指示具３０が停止していると判定されない場合は、何もしない（ステップＳ１１０）。

位置指示具３０が現在の位置で一定時間に渡り略停止していると判定された場合、位置指示具３０の発光部３１と、受光部３２とが作動する。即ち、発光部３１は、反射型表示部１０の表示画面１１に投光を開始すると共に、受光部３２は、表示画面１１で反射され、受光部３２に入る光の受光量を測定する（ステップＳ１１１）。

ここで、入力信号制御部は、反射型表示部１０の表示画面１１の中で、位置指示具３０が指示し、発光部３１の光が投光される表示画面１１上の領域近傍に対して、時間経過により表示内容が変化する検出パターンを表示するための表示信号を送る。

反射光量検出手段４３は、前記検出パターンに対して、受光部３２に入る光の光量（反射光量）の変化を示す信号を生成し、表示した前記検出パターン表示を解除する（ステップＳ１１２）。

表示特性算出手段４４は、反射光量の変化を示す信号に基づき、反射型表示部１０の表示特性を算出する。即ち、表示特性算出手段４４は、前記表示画面１１に表示されたパターンにおける反射光量から、反射型表示部１０の反射率を算出すると共に、前記表示画面１１に表示するパターンを変化させた際の反射光量の変化から、反射型表示部１０の応答速度を算出する。算出した反射率および応答速度は信号に変換される（ステップＳ１１３）。

焼付き判定手段４５は、前記反射率および応答速度に関する信号から、位置指示具３０が指示している個所における焼付きを判定する（ステップＳ１１４）。

焼付きと判定された場合、焼付き位置記憶手段４６は、位置指示具３０の指示する位置に関する座標信号を記憶して終了する。また、焼付きと判定されない場合は、終了する（ステップＳ１１５）。

以上の方法により、位置指示具３０が表示画面１１上に一定時間を超えて停止することにより、反射型表示部１０で外部からの表示信号を表示している状態においても、焼付き位置を検出できる。

前述のような実施例によれば、次にような効果がある、
（１）反射型表示部１０の表示画面１１上で検出する光の反射光量は、表示画面１１上の全ての領域を移動可能な位置指示具３０に備わる発光部３１および受光部３２で検出されるため、反射型表示部１０の表示画面１１における焼付きによる残像現象は、表示画面１１上の全ての領域を対象に検出できる。
（２）反射型表示部１０の表示画面１１における焼付きによる残像現象の検出は、表示画面１１の全ての領域から検出範囲を指定して検出するため、焼付きによる残像現象は、表示画面１１の特定の領域に偏ることなく、表示画面１１の全ての領域にわたり検出できる。
（３）位置指示具３０を反射型表示部１０の表示画面１１上に一定時間停止することで、当該固定個所での焼付きによる残像現象を判定する工程が実行されるため、焼付き個所を効果的に検出できる。
（４）反射型表示部１０の表示画面１１上で検出された焼付き位置についての情報は、不揮発性の記憶装置に記憶されるため、反射型表示部１０を使用する度に、焼付きによる残像現象の検出を行う必要はなく、当該位置において駆動信号は補正される。従って、位置指示具３０により焼付き位置を検出することで、当該位置において残像現象の影響を受けない良好な表示が得られる。

なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施例では、反射型表示部１０と制御部４０とは、一体となった構造になっていることに代えて、制御部４０は、反射型表示部１０と分離した構造であっても良い。あるいは、制御部４０は、位置指示具３０と一体となった構造でも良い。
また、位置検出部２０の受光部２１は、位置検出部２０の発光部２２が投光する光を受光することに代えて、位置指示具３０の発光部３１の投光する光を受光して位置検出を行っても良い。
更に、位置検出部２０は、光により位置を検出することに代えて、反射型表示部１０の表示画面１１上に備えられた抵抗方式のタッチパネルにより位置を検出しても良い。
また、位置指示具３０内の発光部３１および受光部３２で用いる光の変調は、周波数変調に限らない。外乱光との識別が容易な変調方式であれば、変調はどのような方式でも良い。
また、反射型表示部１０は、電気泳動式の表示素子に限らない。反射型の表示素子であれば、液晶のような表示素子でも良い。

本発明の実施例に係る反射型表示装置の構成を示す概略図。 実施例における、制御部の構成を示す概略図。 実施例における、反射型表示部の焼付き位置を検出する方法を示す概略図。 実施例における、焼付き位置を検出する処理の流れを示すフローチャート。 実施例における、外部からの表示信号を表示している場合の焼付き位置検出方法を示すフローチャート。

符号の説明

１…反射型表示装置、１０…反射型表示部、１１…表示画面、２０…位置検出部、２１…受光部、２２…発光部、３０…位置指示具、３１…発光部、３２…受光部、３３…先端部、３４…保持部、４０…制御部、４１…指示位置座標算出手段、４２…指示位置停止判定手段、４３…反射光量検出手段、４４…表示特性算出手段、４５…判定手段、４６…位置記憶手段、４７…描画処理手段、４８…駆動信号生成手段、４９…駆動信号補正手段。

Claims (4)

1. 反射型表示素子と、
   前記反射型表示素子上の位置を指示する位置指示具と、
   前記位置指示具が指示する前記位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置指示具内に設けられ、前記反射型表示素子に対して投光するとともに、前記反射型表示素子で反射される光量を検出する発光・受光手段と、
   前記発光・受光手段が検出した光量から、前記反射型表示素子の表示特性を算出して表示特性信号を生成し、当該表示特性信号及び前記位置検出手段で検出された位置に関する信号に基づいて、前記反射型表示素子を駆動する駆動信号を補正し、補正した当該駆動信号を前記反射型表示素子に供給する制御部と、
   を備えることを特徴とする反射型表示装置。
2. 請求項１に記載の反射型表示装置において、
   前記発光・受光手段で用いられる光は、近赤外領域の光であることを特徴とする反射型表示装置。
3. 請求項１または２に記載の反射型表示装置において、
   前記発光・受光手段で用いられる光は、変調されていることを特徴とする反射型表示装置。
4. 請求項１に記載の反射型表示装置の残像判定・補正方法であって、
   前記位置指示具が指示した前記反射型表示素子上の位置を検出する工程と、
   前記反射型表示素子上の前記位置で反射される光量を検出する工程と、
   前記光量から前記反射型表示素子の表示特性を算出する工程と、
   前記表示特性から前記反射型表示素子での残像を判定する工程と、
   前記判定に基づき、前記反射型表示素子に表示する駆動信号を補正する工程とを備えることを特徴とする反射型表示装置の残像判定・補正方法。

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