JP4808314B2 - 液晶ディスプレイの駆動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、欠陥のあるセグメントを視覚的に検出することができる液晶ディスプレイに関するものである。ディスプレイでは、第１の基板と第２の基板が互いに向かい合って配置され、その間に液晶材料が存在する。第１の基板は、入射光を透過するよう透明であり、表示領域に記号を表示するための実質的に透明な導電性セグメントを有する。第２の基板は、その領域の少なくとも一部が導電性である。本発明によれば、少なくとも１つの導電性の対照セグメントが第１の基板に設けられ、記号を表示するためのセグメントによってカバーされていない表示領域の少なくとも一部を覆っている。この液晶ディスプレイでは欠陥のあるセグメントを簡単に見つけ出すことができる。この目的のために、全セグメントおよび存在する全ての対照セグメントを駆動する制御が実行され、その結果ディスプレイが完全に機能している時は均一の表示がなされ、そうでない時は、欠陥のあるセグメントが残りの表示面に対して反転表示される。
【０００２】
本発明では、液晶ディスプレイによる情報伝達の分野に関するものである。液晶ディスプレイは、例えば、時計、電卓など、英数字や記号を表示するために多くの分野で利用されている。しかしながら実際に使用する上では、接触不良、回路経路の断線およびドライブ回路の欠陥等に起因する不具合が、液晶ディスプレイの各セグメントにしばしば起こる。液晶ディスプレイのセグメントの欠陥は、特に医学の分野、そしてその他の分野においても致命的な結果を引き起こす。例えば、従来からある７セグメントのディスプレイにおいて真中を横切る線が故障したとすると、８が０と表示され、医師は誤った情報を受け取ることになってしまう。その他の重大な例として、小数点表示が挙げられる。小数点が欠落することによって全く違った数値結果が示されてしまう。本発明の目的は、ユーザーによって簡単かつ正確に欠陥のあるセグメントを検出できる液晶ディスプレイを提供することである。
【０００３】
セグメントの欠陥によって誤った情報が伝達されることを回避する方法が、従来の技術から知られている。従来の７セグメントに加えてさらに、１つあるいは２つのセグメントを斜めに走らせた７セグメントのディスプレイが、独国特許出願第２３３２９７０号に開示されている。セグメントを追加することにより、表示のために必要とされるセグメントのうちの１つが欠落している時、表示された記号がゆがんでいるとユーザーは認識できる。記号の通常でない表示は、ユーザーに対して警告として機能する。しかしながら、前記ディスプレイでは、画面を見るときにユーザーが、記号が正確に表示されているかどうかを見るために細心の注意を払わなければならないという欠点があった。このようなディスプレイでは、表示画面を速く読むと、ユーザーは欠落したセグメントを頭の中で修正してしまうので、警告が無駄になってしまう危険性がある。
【０００４】
冗長セグメントを有するディスプレイが、米国特許第５，５５９，５２８号に開示されている。そこでは、追加のセグメントが既存のセグメントに平行に設置され、一方のセグメントに欠陥があった時、他のセグメントが正確な表示をし続ける。しかしながら、このようなディスプレイでは、複数ある各セグメントを個別に駆動する必要があるため、電子制御装置やディスプレイそのものをさらに複雑にしてしまうという欠点がある。また、多くの記号において、冗長セグメントを使用することは、ユーザーを混乱させる表示になりかねないという欠点がさらに挙げられる。例えば、目覚し時計などでよく見られるようなベルが表示される場合、冗長セグメントの使用により、通常、つまりセグメントが正常に機能している時に、２つのベルが隣同士に表示されてしまう。そうなると、ユーザーは２つのベルの表示が何か特別な情報を含むのではないかと考え混乱してしまう。
【０００５】
さらに、ディスプレイの電源をオンにすると、まず存在する全てのセグメントが駆動される液晶ディスプレイのチェック方法が、従来技術において知られている。ユーザーは、７つのセグメントによって８の数字が完全に表示されているか、セグメントが欠けている箇所がないかどうかを視覚的に検出できる。この方法は、ユーザーがセグメントのあるべき姿を知っている場合にしか有効でないという点のほかに、ユーザーによる見落としでエラーが検出できないなどの不利な点もある。
【０００６】
独国の公開公報ＤＥ３７ ０４ ０３１に開示された液晶ディスプレイは、通常の表示セグメントに対し、電気的に直列に接続された制御用のセグメントを有する。さらに、制御用のセグメントの隣に位置し、制御用セグメントとともに見やすい記号を形成する補助セグメントが開示されている。この構成によって、制御システムおよびそこに接続された通常のセグメントに対して電源供給が完全に行われているかどうかをチェックすることができる。しかしながら、この構成では、制御用の記号と対応する通常のセグメントとの間の導通を断つことができない。
米国特許第４ , ４２ , ２１４号に追加的な電極、いわゆる非表示電極を有する液晶ディスプレイが開示されている。これらの電極は、ディスプレイの実際の表示には使用されない大部分を覆うように構成される。しかしながら、非表示電極は、セグメントの欠陥を見分けるためにではなく、ディスプレイのコントラストを向上させるために使用されている。
米国特許第３，９３８，１４０号に開示されているセグメント式のディスプレイでは、各セグメントが複数の部分セグメントで構成されており、部分セグメントの内の１つに欠陥がある場合、表示されるべき記号がゆがめられることによって、セグメントの欠陥を認識することができる。本発明とは異なり、全セグメントを駆動することによって得られる均一の画面表示から一部が逸脱していることによって欠陥を認識することは不可能だが、イメージがゆがんでいることでセグメントに欠陥があると認識することはできる。
英国特許第２００５０５９号で開示されている構成では、欠陥が致命的であるとされるセグメントについては、各セグメントにそれぞれいわゆる制御セグメントが直列に接続されている。全てのセグメントに電圧が印加された時、セグメントの欠陥は対応する制御セグメントが駆動されないことで認識される。このディスプレイ制御方法には、制御セグメントが駆動されているか否かをユーザーが認識しにくいという欠点があり、これは、全セグメントが同時に駆動された時、欠落しているセグメントを認識することが難しいという従来のディスプレイの場合にも当てはまる。さらに、この構成では、たとえば、制御セグメントと対応する セグメントとの間の導電経路の断線は検出できないという欠点を有する。
ヨーロッパ特許出願第０４８６９２２号に開示されている液晶ディスプレイの制御装置では、静電誘導の原理に基づいてディスプレイにテスト電圧が印加され、欠陥のある領域を明滅によって目視できる。通常のセグメントの周囲の表示領域を覆う対照セグメントは、この構成では使用されていない。さらに、テスト電圧を印加するには複雑な構成が必要とされる。
本発明の説明
【０００７】
１個あるいは複数の対照セグメントによって占領される領域は、通常のセグメントが対照セグメントによって囲まれるようになる必要がある。これにより、通常のセグメントと対照セグメントが共に駆動された場合、画面全部が同一の表示となり、欠陥を持つセグメントは逆の表示となる。
【０００８】
欠陥のあるセグメントを検出するのに特に重要な表示領域にのみ、１個または複数の対照セグメントを設けることもできる。
【０００９】
本発明は、欠陥のあるセグメントを視覚的に、簡単にかつ正確に検出できる液晶ディスプレイを開示する。検出のために、液晶ディスプレイは、英文字や記号を表示するための通常のセグメントに加えて、通常のセグメントで覆われない表示領域を覆うために必要とされる１つまたは複数のセグメントを有し、これらのセグメントは、本発明では対照セグメントと呼ばれる。ゆえに、進歩的なディスプレイを、従来のディスプレイに対照セグメントを追加することによって製造できる。しかしながら、本発明に係るディスプレイの製造においては、通常、対照セグメントも通常のセグメントと同一の製造工程（例えばエッチング工程など）にて製造される。
【００１０】
本発明には、本発明による液晶ディスプレイを用いたシステムも含まれる。このシステムは、上述のディスプレイのチェックおよび記号の表示方法を実行するために使用される液晶ディスプレイ用駆動装置を有する。このシステムには、ユーザーがいつでもディスプレイをチェックできるように、ディスプレイチェックを開始するためのスイッチまたはそれに類するものが含まれていることが好ましい。
【００１１】
本発明にかかる液晶ディスプレイは、互いに向かい合った第１および第２の基板を有し、それらの間に液晶材料が存在する。２枚の基板のうち少なくとも１枚は、透光性のあるもので、ユーザーはこの基板を通して液晶材料の光学特性の変化を認識することができる。液晶ディスプレイの基本構造は従来技術において周知であり、ゆえに、本出願では、本発明に関連する重要な詳細のみを説明する。適切な液晶材料や液晶ディスプレイの構造および機能についての詳細な資料は、ウルマンス エンサイクロペディア（Ullmanns Encyclopedia）の“液晶（liquid crystals）”の項目に示されている。
【００１２】
本発明は、透過モードで作動する液晶ディスプレイおよび反射モードで作動する液晶ディスプレイの双方に適用でき、したがって、前記基板のうちの１枚は、光透過性のあるもので、もう一方の基板は、光を透過するものおよび反射するもののどちらでもよい。さらに、本発明は、特定のディスプレイシステムには限られず、電界によって、液晶材料に視覚による認識が可能な変化が生じるようなシステムに広く使用できる。例えば、動的散乱の原理、整列した相の転移の原理や、いわゆるシャート・ヘルフリッヒ（Schadt-Helfrich）効果に基づくディスプレイシステムが、工業化学のウルマンス エンサイクロペディア（Ullmanns Encyclopedia）に開示されている。特に、後者の技術は多くのケースで簡単に使用でき、作動時間が長く電力消費が少ないという特徴をもつ。シャート・ヘルフリッヒ（Schadt-Helfrich）効果に基づくディスプレイシステムでは、差させた偏光板間に液晶材料が存在し、液晶材料の厚みは、光に９０°の位相シフトが行なわれるように選択される。ゆえに、ディスプレイが起動していない時は、このようなディスプレイは、光を透過している。約１〜５ボルトの電圧の印加によって、液晶材料の位相は新しい方向とされ、ディスプレイは新しい方向とされた領域では光を通さない。
【００１３】
一般に、液晶ディスプレイを動作させるために電界を使用する。このための光透過性導電層は、あいだに液晶材料を挟んだ両基板上に配置される。反射型ディスプレイの場合、反射層の前面に設けられる導電層を、光を通さない反射性としても良い。光透過性の導電層は、アンチモンをドープした酸化スズ（IV）の層または酸化スズをドープした酸化インジウム（III）の層を、蒸着またはスパッタすることで形成される。
【００１４】
導電層は液晶ディスプレイで記号を表示するために、所定のセグメントの形状とされる。“セグメント”という用語は、本発明では、従来からあるセグメント表示におけるそれぞれのセグメントを意味し、アラームのベル、矢印、定型温度計といったシンボルを意味する。セグメントは、セグメントが配置された基板の外縁のコンタクトへと、導線で接続されている。この電気導線も、透光性の導電層でできている。対向する基板上に位置する導電層が透明な場合、セグメントにそれぞれ電圧が印加された時に導線もディスプレイ上に現れる。しかしながらこれは好ましくないので、実質的に、電界が表示されるべきセグメントと対向電極の間にだけ形成され、導線と対向電極との間においては形成されないように第２の基板の対向電極を設計する。これについては、従来技術の液晶ディスプレイを示した図１に詳しく説明している。図１Ａは、液晶ディスプレイの１方の基板に設置された電極を示し、そこでは、セグメント（１）、各セグメントの導線（２）、およびコンタクト（３）が示されている。図１Ｂは、８と認識できる導線が形成され、ディスプレイにおいて図１Ａの対応する８と対向するよう配置される対向電極を示したものである。導線およびコンタクトの領域には対向電極が存在しないため、たとえ、導線およびコンタクトと対向電極との間に電位差が生じても液晶ディスプレイに表示されることはない。いわゆる多重表示においては、対向電極も個別に電圧を印加されるセグメントからなる。その結果、電界の形成は、表示を希望する領域のみに限定される。多重表示は、対向電極により多数の導線を必要とするが、全体の導線の数を減らすために、実際の電極にはより少ない導線とすることが求められる。
【００１５】
本発明がどのように機能するかについては図２に示される。
【００１６】
図２は、液晶ディスプレイの１方の基板に設置されたセグメントを示す。この７セグメントディスプレイでは、従来と同様のセグメントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇと本発明による対照セグメント（１０）とが設けられている。対照セグメントは、表示面の通常のセグメントや導線のない領域を覆っている。対照セグメントに他のセグメントから独立して電圧を印加できるよう、対照セグメントと通常のセグメント、または対照セグメントと通常のセグメントの導線との間に電気的な接触があってはならない。そのため、対照セグメントは表示画面を完全に覆ってはおらず、電気的短絡を防止するために間隔を空けて配置されている。セグメント間の距離またはセグメントと対照セグメントとの距離は、約５０〜１００μｍの範囲内にある。１個または複数の対照セグメントを、表示領域の一部にのみ設けても良い。
【００１７】
対照セグメントで囲むことによって、通常のセグメントに欠陥があるとき、観察者がセグメントの欠陥による欠落を検出できるようになる。よって、対照セグメントは、必ずしも通常のセグメントがカバーしない領域を完全に覆う必要はない。むしろ、通常のセグメントと対照セグメントによって、目で確認できる連続した領域を作ることが重要である。このようにして、全てのセグメントに電圧が印加された時、この領域内で欠落する欠陥セグメントを認識できる。
【００１８】
図３は、本発明による、０を表示するためのセグメントの構成を示す。０を表示するセグメントに加えて、少なくとも０の内部の領域と０の周りの領域とを含む対照セグメントも有する。
【００１９】
図２および図３に示される電極の場合、対向電極はほぼ同じ大きさの導電性の面で構成できる。対向電極のセグメントおよび対照セグメントは、セグメントに電圧が印加された時に画面上に導線が見えないように、各セグメントの導線がそれぞれ異なる領域にあることを除いて、ほぼ同じ構造を有する。
【００２０】
液晶ディスプレイの機能は、以下に説明する方法でチェックできる。
【００２１】
ディスプレイ装置は、電圧が印加されないときに均一の明表示を得られるよう設計することができる。このために、本発明の範囲では、交差させた偏光板をもつシャート・ヘルフリッヒ（Schadt-Helfrich）ディスプレイを使用するのが好ましい。液晶材料は、電圧をかけない時に、９０°または２７０°の光学的回転をもたらすように選択するのが好ましい。
【００２２】
表示をチェックするために、ユーザーに対して画面が黒く表示されるよう、セグメントおよび対照セグメントに電圧が印加される。全セグメントが動作しているとき、表示画面は一様に暗くなる。しかしながら、セグメントのうちの１つに欠陥がある場合、このセグメントと対向電極との間に電位差がなく、このセグメントの領域は明るく表示される。対照セグメントによって、観察者は、黒く表示された画面で白く表示されたまま残っている欠陥セグメントの形を認識することができる。このように、機能しているセグメントおよび対照セグメントが、逆の表示をしている欠陥のあるセグメントに対して枠を形成する。このようなディスプレイを備えた装置では、ユーザーがスイッチを入れたり、または動作させたりした時にディスプレイのチェックを実行するようにでき、上述の通り、全ての通常のセグメントおよび対照セグメントに数秒間電圧を印加することによって、観察者が欠陥のあるセグメントを検出することができる。このチェックを実行後、商用ディスプレイとして、ディスプレイの各セグメントに電圧が印加される、つまり、あらたにディスプレイのチェックを実行しようとするときにのみ対照セグメントに電圧が印加される。このようなディスプレイは、従来のディスプレイの電気回路および起動の手順を少し変える、つまり、チェックを実行するためにセグメントおよび対照セグメントに同時に電圧を印加するだけで良いという利点を有する。
【００２３】
本発明によれば、反対の手順を実行する、つまり、スイッチをオフにした時、ユーザーから見て、ディスプレイが一様に暗くなっているように設計することも可能である。これは、例えば、偏向板が同じ方向を向いて配置されているシャート・ヘルフリッヒ（Schadt-Helfrich）ディスプレイで実現できる。このようなディスプレイのスイッチがオンされた時、まず本発明に従って、全てのセグメントおよび対照セグメントに電圧が印加される。欠陥セグメントが存在する場合、それらは明るい画面に対して暗い領域として表示される。表示すべき情報は、２つの方式で表示される。
【００２４】
１つ目の手順は、黒の表示画面に対して白く表示されるように、表示すべきセグメントに電圧が印加される。電圧を印加されたセグメントは、光の透過する領域を形成する。ディスプレイ装置がバックライトを備えている場合、電圧を印加されたセグメントは観察者にとっては発光しているように見える。このような動作方式は、スピードメーター、カーラジオ、体温計など、暗闇で数値を読み取らなければならないディスプレイにおいて有益である。
【００２５】
２つ目の手順では、ディスプレイは通常とは反対に駆動される。つまり、表示をしないセグメントおよび対照セグメントに電圧が印加され、一方、表示をするセグメントには電圧が印加されず、黒表示のままとなる。
【００２６】
周知の従来技術における液晶ディスプレイの駆動装置を使って、本発明にかかる液晶ディスプレイを駆動することができる。駆動装置に唯一必要なことは、対照セグメントを選択的に（つまり、通常のセグメントとは別々に）駆動するために、追加の電気出力を１つまたは複数備えることである。液晶ディスプレイを電気的に駆動するコンポーネントは、例えば、ドクター・アルフレッド ヒューシンク フェアラーク ゲーエムベーハ（Dr. Alfred Huething Verlag Gmbh）によって発行されたデータブック“フィリップス バウエレメンテ（Philips Bauelemente）”（1989）にて説明されている（たとえばＰＣＦ ８５７６を見よ）。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の液晶ディスプレイを示した図であり、一方の基板に設置された電極を示した図１Ａと、もう一方の基板に配置される対向電極を示した図１Ｂである。
【図２】 本発明による液晶ディスプレイの一方の基板に設置されたセグメントを示す図である。
【図３】 本発明による０を表示するためのセグメントを示す図である。

Claims (3)

1. 向かい合う第１および第２の基板と、第１および第２の基板の間のスペースに位置する液晶材料とを有し、前記第１の基板が透明で、かつ表示エリア内に記号を表示するための実質的に透明な導電性のセグメント（Ａ−Ｇ）を有し、および前記記号を表示するために前記セグメント（Ａ−Ｇ）によって覆われていない表示エリアを少なくとも部分的に占める少なくとも１個の導電性の対照セグメント（１０）を有し、および前記第２の基板は、少なくとも前記セグメント（Ａ−Ｇ）に向かう領域および前記第１の基板の少なくとも１個の対照セグメント（１０）に向かう領域が導電性であり、前記第１の基板のセグメント（Ａ−Ｇ）が前記第１の基板の少なくとも１個の対照セグメント（１０）によって取り囲まれる液晶ディスプレイを使用し、欠陥のあるセグメントを視覚的に検知できるようにする液晶ディスプレイの駆動方法であって、
   ａ）欠陥のあるセグメントが前記少なくとも１個の対照セグメントに対して反対の表示となることによって、欠陥のあるセグメントを検知することができるように、ディスプレイのチェックを開始するためのディスプレイチェック手段が操作されたときにのみ前記第１の基板のすべてのセグメント（Ａ−Ｇ）および前記少なくとも１個の対照セグメント（１０）を第１の時間間隔のあいだ共通して駆動する工程と、
   ｂ）前記液晶ディスプレイに記号を表示する工程と
   からなる方法。
2. 前記工程ａ）を実行するとき、表示領域は暗い表示であり、欠陥のあるセグメントは明るく表示される請求項１記載の方法。
3. 前記工程ａ）を実行するとき、表示領域は明るい表示であり、欠陥のあるセグメントは暗く表示される請求項１記載の方法。

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