JP4924610B2 - 表示素子、それを備えた電子ペーパー、それを備えた電子端末機器及びそれを備えた表示システム並びに表示素子の画像処理方法 - Google Patents

表示素子、それを備えた電子ペーパー、それを備えた電子端末機器及びそれを備えた表示システム並びに表示素子の画像処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4924610B2
JP4924610B2 JP2008537348A JP2008537348A JP4924610B2 JP 4924610 B2 JP4924610 B2 JP 4924610B2 JP 2008537348 A JP2008537348 A JP 2008537348A JP 2008537348 A JP2008537348 A JP 2008537348A JP 4924610 B2 JP4924610 B2 JP 4924610B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
display element
liquid crystal
pixels
display unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008537348A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2008041290A1 (ja
Inventor
将樹 能勢
久 山口
恒夫 綿貫
眞 福田
敏明 吉原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Publication of JPWO2008041290A1 publication Critical patent/JPWO2008041290A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4924610B2 publication Critical patent/JP4924610B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611Control of matrices with row and column drivers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13478Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells based on selective reflection
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13718Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on a change of the texture state of a cholesteric liquid crystal
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/02Composition of display devices
    • G09G2300/023Display panel composed of stacked panels
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00Command of the display device
    • G09G2310/06Details of flat display driving waveforms
    • G09G2310/061Details of flat display driving waveforms for resetting or blanking

Description

本発明は、複数の表示部が積層された表示素子それを備えた電子ペーパー、それを備えた電子端末機器及びそれを備えた表示システム並びに表示素子の画像処理方法に関する。
近年、各企業及び各大学等において、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーが期待されている応用市場として、電子書籍を筆頭に、モバイル端末機器のサブディスプレイやICカードの表示部等、多用な応用携帯機器が提案されている。電子ペーパーの有力な表示方式の1つに、コレステリック相が形成される液晶組成物(コレステリック液晶)を用いた表示素子がある。コレステリック液晶は、半永久的な表示保持特性(メモリ性)、鮮やかなカラー表示特性、高コントラスト特性、及び高解像度特性等の優れた特徴を有している。
図12は、コレステリック液晶を用いたフルカラー表示が可能な液晶表示素子51の断面構成を模式的に示している。液晶表示素子51は、表示面から順に、青色(B)表示部46bと、緑色(G)表示部46gと、赤色(R)表示部46rとが積層された構造を有している。図示において、上方の基板47b側が表示面であり、外光(実線矢印)は基板47b上方から表示面に向かって入射するようになっている。なお、基板47b上方に観測者の目及びその観察方向(破線矢印)を模式的に示している。
B表示部46bは、一対の上下基板47b、49b間に封止された青色(B)用液晶層43bと、B用液晶層43bに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源41bとを有している。G表示部46gは、一対の上下基板47g、49g間に封止された緑色(G)用液晶層43gと、G用液晶層43gに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源41gとを有している。R表示部46rは、一対の上下基板47r、49r間に封止された赤色(R)用液晶層43rと、R用液晶層43rに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源41rとを有している。R表示部46rの下基板49r裏面には光吸収層45が配置されている。
各B、G、R用液晶層43b、43g、43rに用いられているコレステリック液晶は、ネマティック液晶にキラル性の添加剤(カイラル材ともいう)を数十wt%の含有率で比較的大量に添加した液晶混合物である。ネマティック液晶にカイラル材を比較的大量に含有させると、ネマティック液晶分子層を強く螺旋状に捻ったコレステリック相を形成することができる。コレステリック液晶はカイラルネマティック液晶とも称される。
コレステリック液晶は双安定性(メモリ性)を備えており、液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ状態、フォーカルコニック状態又はプレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態のいずれかの状態をとることができ、一旦プレーナ状態又はフォーカルコニック状態になると、その後は無電界下においても安定してその状態を保持する。
プレーナ状態は、上下基板47、49間に所定の高電圧を印加して液晶層43に強電界を与えた後に急激に電界をゼロにすることにより得られる。フォーカルコニック状態は、例えば、上記高電圧より低い所定電圧を上下基板47、49間に印加して液晶層43に電界を与えた後に急激に電界をゼロにすることにより得られる。プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態は、例えば、フォーカルコニック状態が得られる電圧よりも低い電圧を上下基板47、49間に印加して液晶層43に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。
このコレステリック液晶を用いた液晶表示素子の表示原理をB表示部46bを例にとって図13を用いて説明する。図13(a)は、B表示部46bのB用液晶層43bがプレーナ状態におけるコレステリック液晶の液晶分子33の配向状態を示している。図13(b)は、B表示部46bのB用液晶層43bがフォーカルコニック状態におけるコレステリック液晶の液晶分子33の配向状態を示している。
図13(a)に示すように、プレーナ状態での液晶分子33は、基板厚方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ垂直になる。プレーナ状態では、液晶分子の螺旋ピッチに応じた所定波長の光が選択的に液晶層で反射される。液晶層の平均屈折率をnとし、螺旋ピッチをpとすると、反射が最大となる波長λは、λ=n・pで示される。
従って、B表示部46bのB用液晶層43bでプレーナ状態時に青色の光を選択的に反射させるには、例えばλ=480nmとなるように平均屈折率n及び螺旋ピッチpを決める。平均屈折率nは液晶材料及びカイラル材を選択することで調整可能であり、螺旋ピッチpは、カイラル材の含有率を調整することにより調節することができる。
一方、図13(b)に示すように、フォーカルコニック状態での液晶分子33は、基板面内方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ平行になる。フォーカルコニック状態では、B用液晶層43bに反射波長の選択性は失われ、入射光の殆どが透過する。透過光はR表示部46rの下基板49r裏面に配置された光吸収層45で吸収されるので暗(黒)表示が実現できる。
このように、コレステリック液晶では、螺旋状に捻られた液晶分子33の配向状態で光の反射透過を制御することができる。上記のB用液晶層43bと同様にして、G用液晶層43g及びR用液晶層43rに、プレーナ状態時に緑又は赤の光を選択的に反射させるコレステリック液晶をそれぞれ封止してフルカラー表示の液晶表示素子51が作製される。
図14は、各液晶層43b、43g、43rのプレーナ状態での反射スペクトルの一例を示している。横軸は、反射光の波長(nm)を表し、縦軸は、反射率(白色板比;%)を表している。B用液晶層43bでの反射スペクトルは図中▲印を結ぶ曲線で示されている。同様に、G用液晶層43gでの反射スペクトルは■印を結ぶ曲線で示し、R用液晶層43rでの反射スペクトルは◆印を結ぶ曲線で示している。
図14に示すように、各液晶層43b、43g、43rのプレーナ状態での反射スペクトルの中心波長は、B、G、Rの順に長くなるので、コレステリック液晶の螺旋ピッチは、液晶層43b、43g、43rの順に長くなる。このため、液晶層43b、43g、43rのコレステリック液晶のカイラル材の含有率は、液晶層43b、43g、43rの順に低くする必要がある。
一般に、反射波長が短くなるほど、液晶分子を強く捻って螺旋ピッチを短くする必要があるのでコレステリック液晶中のカイラル材の含有率は高くなる。また、一般に、カイラル材の含有率が高くなるほど駆動電圧が高くなる傾向がある。また、反射帯域幅Δλはコレステリック液晶の屈折率異方性Δnが大きくなるに従って大きくなる。
特開2004−219715号公報 特開2002−139746号公報
しかしながら、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子は、静止画を長時間表示しておくと、異なる画像に更新しても前の表示画像がうっすらと残ってしまう「焼付き」が発生するという問題を有している。焼付きの原因として、水分、イオン性不純物又は液晶と基板界面との相性などの様々な要因が推測されている。焼付きを根治するためには、材料の精製度や界面状態に非常に高い安定性が要求される。また、この焼付きを防ぐために、タイマや光センサを液晶表示素子に具備させて、連続動作時間の経過や液晶表示素子が暗い環境に置かれたことを検知することにより全画面をスタンバイ状態(オフ表示)にして焼付きを防ぐ手法がある。しかし、これらの方法ではスタンバイ状態からの復帰(再表示)に時間がかかるため、急に表示画像を見る必要がある時などに液晶表示素子の利便性が著しく低下するという問題がある。
特許文献1には、環境温度が高いほど焼付き現象が強く発生するため、温度センサが所定以上の温度を検知したら、例えば全画面が真っ黒になる焼付き防止パターンを表示して液晶をフォーカルコニック状態とすることにより、焼付きを防止する方法が開示されている。しかし、表示画面に焼付き防止パターンを表示すると、それまで表示されていた画像が一時消滅してしまう。このため、表示素子の利便性が著しく低下してしまうという問題が生じる。
特許文献2には、7セグメントのモノクロ表示において、コモン電極を各桁にて分割することにより消費電力を低減させる方法が開示されている。また、特許文献2には、焼付き防止のために表示素子を初期化することが開示されている。しかし、特許文献2は、7セグメントのモノクロ表示のみを開示しており、カラー表示が可能なドットマトリクス型の表示装置に関する発想はない。
本発明の目的は、表示品位の優れた表示画像が得られ、利便性が向上する表示素子、それを用いた電子ペーパー、それを用いた電子端末機器及びそれを用いた表示システムを提供することにある。
さらに、本発明の目的は、表示品位の優れた表示画像が得られ、利便性が向上する表示素子の画像処理方法を提供することにある。
上記目的は、複数の第1画素を備えた第1の表示部と、前記第1の表示部と積層され、前記複数の画素に対応配置された複数の第2画素を備えた第2の表示部と、複数の画素を走査しながら既に書込まれた画像データを再び書込む再書込み処理を前記第1の表示部に対して開始してから前記第2の表示部に対して前記再書込み処理を開始するように制御する表示制御部とを有することを特徴とする表示素子達成される。
上記本発明の表示素子において、前記表示制御部は、ほぼ同一波形の電圧パルスが前記複数の第1又は第2画素に順次印加されるように制御して、前記第1又は第2の表示部に前記再書込み処理を施すことを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、光を反射する状態、透過する状態、又はそれらの中間的な状態をそれぞれ示して互いに異なる色の光を反射する前記第1及び第2の表示部と共に積層され、前記複数の第1及び第2画素に対応配置された複数の第3画素を備え、光を反射する状態、透過する状態、又はそれらの中間的な状態を示し、前記第1及び第2の表示部で反射する光と異なる色の光を反射する第3の表示部をさらに有することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記表示制御部は、前記第1乃至第3の表示部のうちの表示画像の色調に最も近い色を反射する1つを他とは独立したタイミングで前記再書込み処理を開始するように制御することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記再書込み処理の開始時期を検知する検知部をさらに有することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記検知部は、前記画素の焼付きを回避できる時間間隔を計測するための計測部を有することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記検知部は、外部環境の照度を検出する光検出部を有することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記表示制御部は、前記光検出部で検出される前記照度が所定値より低くなったら前記第1の表示部の前記再書込み処理を開始するように制御することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記第1乃至第3の表示部は、メモリ性を有することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記第1乃至第3の表示部は、対向配置された一対の基板と、前記基板間に封止され、コレステリック相を形成する液晶とを有することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記表示制御部は、前記再書込み処理で、前記画素の既表示状態を一時的に異なる表示状態とするリセット処理と、前記リセット処理後に前記既表示状態と同じ表示状態となるように前記画素に画像データを書込む書込み処理とを実行することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記複数の第1及び第2画素のそれぞれは、セグメント型表示方式の表示セグメントであることを特徴とする。
また、上記目的は、画像を表示する電子端末機器において、上記本発明の表示素子を備えていることを特徴とする電子端末機器によって達成される。
また、上記目的は、画像を表示する表示システムにおいて、上記本発明の電子端末機器を備えていることを特徴とする表示システムによって達成される。
さらに、上記目的は、複数の第1画素を備えた第1の表示部と、前記第1の表示部と積層され、前記複数の第1画素に対応配置された複数の第2画素を備えた第2の表示部とを駆動して画像を表示する表示素子の画像処理方法において、複数の画素を走査しながら既に書込まれた画像データを再び書込む再書込み処理を前記第1の表示部に対して開始してから前記第2の表示部に対して前記再書込み処理を開始するように制御することを特徴とする表示素子の画像処理方法によって達成される。
上記本発明の表示素子の画像処理方法において、ほぼ同一波形の電圧パルスが前記複数の第1又は第2画素に順次印加されるように制御して、前記第1又は第2の表示部に前記再書込み処理を施すことを特徴とする。
上記本発明の表示素子の画像処理方法において、前記第1の表示部と、前記第2の表示部と、前記第1及び第2の表示部と共に積層されて複数の第3画素を備えた第3の表示部とは、互いに異なる色の光を反射し、前記第1乃至第3の表示部のうちの表示画像の色調に最も近い色を反射する1つを他とは独立したタイミングで前記再書込み処理を開始することを特徴とする。
上記本発明の表示素子の画像処理方法において、前記画素の焼付きを回避できる時間間隔で前記再書込み処理を開始することを特徴とする。
上記本発明の表示素子の画像処理方法において、外部環境の照度が所定値より低くなったら前記第1の表示部の前記再書込み処理を開始することを特徴とする。
上記本発明の表示素子の画像処理方法において、前記再書込み処理で、前記画素の既表示状態を一時的に異なる表示状態とするリセット処理を施し、前記リセット処理の後に前記既表示状態と同じ表示状態となるように前記画素に画像データを書込む書込み処理を実行することを特徴とする。
本発明によれば、表示品位の優れた表示画像が得られ、利便性が向上する表示素子、それを用いた電子ペーパー、それを用いた電子端末機器及びそれを用いた表示システムが実現できる。
本発明の一実施の形態による表示素子としての液晶表示素子1の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による表示素子としての液晶表示素子1の断面構成を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態による表示素子としての液晶表示素子1の駆動波形の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態による表示素子としての液晶表示素子1の液晶組成物の電圧−反射率特性の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態による表示素子の画像処理方法のフローチャートである。 本発明の一実施の形態による表示素子の画像処理方法を用いてリフレッシュ処理を実行中の表示部6を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態による表示素子の画像処理方法において比較的高速な走査速度を保持できる駆動方法を示す実施例の図である。 本発明の一実施の形態による表示素子の画像処理方法において比較的高速な走査速度を保持できる駆動方法を示す実施例の図である。 本発明の一実施の形態による表示素子の画像処理方法において比較的高速な走査速度を保持できる駆動方法を示す実施例の図である。 本発明の一実施の形態による表示素子の画像処理方法において表示領域の焼付きの評価方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態による表示素子の画像処理方法において表示領域の焼付きの評価方法を説明する図である。 従来のフルカラー表示可能な液晶表示素子の断面構成を模式的に示す図である。 従来の液晶表示素子の一液晶層の断面構成を模式的に示す図である。 従来の液晶表示素子のプレーナ状態での反射スペクトルの一例を示す図である。
符号の説明
1 液晶表示素子
3b、43b B用液晶層
3g、43g G用液晶層
3r、43r R用液晶層
6b、46b B表示部
6g、46g G表示部
6r、46r R表示部
7b、7g、7r 上基板
9b、9g、9r 下基板
47、49 基板
15 可視光吸収層
17r、17g、17b 走査電極
19r、19g、19b データ電極
20 走査電極駆動回路
21 データ電極駆動回路
18b、18g、18r シール材
22 昇圧部
23 表示素子駆動電圧生成部
24 レギュレータ
25 検知部
26 光センサ
27 タイマ
28 電源部
29 表示制御回路
30 画像データメモリ
31 液晶層
33、33b、33s 液晶分子
41 パルス電圧源
本発明の一実施の形態による表示素子、それを用いた電子ペーパー、それを用いた電子端末機器及びそれを用いた表示システム並びに表示素子の画像処理方法について図1乃至図11を用いて説明する。本実施の形態では、表示素子として、青(B)、緑(G)及び赤(R)用コレステリック液晶を用いた液晶表示素子1を例にとって説明する。まず、本実施の形態による液晶表示素子1の概略の構成について図1乃至図4を用いて説明する。図1は、本実施の形態による液晶表示素子1の概略構成の一例を示している。図2は、図1において図左右方向に平行な直線で液晶表示素子1を切断した断面構成を模式的に示している。
図1及び図2に示すように、液晶表示素子1は、回路ブロック1aと表示ブロック1bとを有している。表示ブロック1bは、プレーナ状態で青色の光を反射するB用液晶層3bを備えたB表示部6bと、プレーナ状態で緑色の光を反射するG用液晶層3gを備えたG表示部6gと、プレーナ状態で赤色の光を反射するR用液晶層3rを備えたR表示部6rとで構成された表示部6を有している。B、G、R表示部6b、6g、6rは、この順に光入射面(表示面)側から積層されている。さらに表示ブロック1bは、表示部6を駆動する走査電極駆動回路20及びデータ電極駆動回路21を有している。
一方、回路ブロック1aは、例えば不図示のシステム側から入力された3〜5Vの直流電圧を表示ブロック1bの駆動に必要な直流電圧に変換する電源部28を有している。また、回路ブロック1aは、複数の画素を走査しながら既に書込まれた画像データを再び書込む再書込み処理をR、G、B表示部6r、6g、6bの少なくとも1つに対して開始してから残余の表示部に対して再書込み処理を開始するように制御したり、表示部6に画像を表示するための所定の制御信号を生成したりする表示制御回路(表示制御部)29を有している。さらに、回路ブロック1aは、システム側から入力された入力画像データを記憶する画像データメモリ30と、表示部6の再書込み処理の開始時期を検知する検知部25とを有している。
電源部28は、昇圧部22と、表示素子駆動電圧生成部23と、レギュレータ24とを有している。昇圧部22は例えばDC−DCコンバータを有し、システム側から入力された直流3〜5Vの入力電圧を表示部6の駆動に必要な直流30〜40V前後の電圧に昇圧する。表示素子駆動電圧生成部23は、昇圧部22で昇圧された電圧と入力電圧とを用いて、各画素の階調値や選択/非選択の別に応じて必要な複数レベルの電圧を生成する。レギュレータ24は、ツェナーダイオードやオペアンプ等を有し、電圧生成部23で生成された電圧を安定化させ、表示ブロック1bに備えられた走査電極駆動回路20及びデータ電極駆動回路21に供給するようになっている。
検知部25は、タイマ(計測部)27と光センサ(光検出部)26とを有している。タイマ27は、表示部6の表示領域の焼付きを回避できる時間間隔を計測するために用いられる。光センサ26は、液晶表示素子1が置かれた外部環境の照度を検出する。検知部25は、タイマ27が計測する時間データと光センサ26で検出される照度データとを表示制御回路29に出力するようになっている。
表示制御回路29は、検知部25から出力された時間データ及び照度データを用いて、表示部6の再書込み処理を開始するための制御信号を走査電極駆動回路20及びデータ電極駆動回路21に出力するようになっている。また、表示制御回路29は、画像データメモリ30から読出したR、G、B表示部6r、6g、6b毎の画像データと予め設定された駆動波形データとに基づいて駆動データを生成する。表示制御回路29は、生成した駆動データをデータ取込みクロックに合わせて走査電極駆動回路20及びデータ電極駆動回路21に出力するようになっている。また表示制御回路29は、スキャン方向信号、パルス極性制御信号、フレーム開始信号、データラッチ・スキャンシフト、ドライバ出力オフなどの制御信号を両回路20、21に出力するようになっている。
次に、表示ブロック1bの構成についてより詳細に説明する。図1及び図2に示すように、表示ブロック1bに備えられたB表示部6bは、対向配置された一対の上下基板7b、9bと、両基板7b、9b間に封止されたB用液晶層3bとを有している。B用液晶層3bは、青色を選択的に反射するように平均屈折率nや螺旋ピッチpが調整されたB用コレステリック液晶を有している。
G表示部6gは、対向配置された一対の上下基板7g、9gと、両基板7g、9g間に封止されたG用液晶層3gとを有している。G用液晶層3gは、緑色を選択的に反射するように平均屈折率nや螺旋ピッチpが調整されたG用コレステリック液晶を有している。
R表示部6rは、対向配置された一対の上下基板7r、9rと、両基板7r、9r間に封止されたR用液晶層3rとを有している。R用液晶層3rは、赤色を選択的に反射するように平均屈折率nや螺旋ピッチpが調整されたR用コレステリック液晶を有している。
B、G、R用液晶層3b、3g、3rを構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10〜40wt%添加したコレステリック液晶である。カイラル材の添加率はネマティック液晶成分とカイラル材との合計量を100wt%としたときの値である。ネマティック液晶としては従来公知の各種のものを用いることができるが、コレステリック液晶組成物としての誘電率異方性Δεが20≦Δε≦50であることが好ましい。誘電率異方性Δεが20以上であれば、使用可能なカイラル材の選択範囲は広くなる。また、誘電率異方性Δεが上記範囲より低すぎると、各液晶層3b、3g、3rの駆動電圧が高くなってしまう。一方、誘電率異方性Δεが上記範囲より高すぎると、液晶表示素子1としての安定性や信頼性が低下して画像欠陥や画像ノイズが発生し易くなる。
コレステリック液晶の屈折率異方性Δnは画質を支配する重要な物性である。屈折率異方性Δnの値は、0.18≦Δn≦0.24であることが好ましい。屈折率異方性Δnがこの範囲より小さいと、プレーナ状態での各液晶層3b、3g、3rの反射率が低くなるので明るさが不足した暗い表示となる。一方、屈折率異方性Δnが上記範囲より大きいと、液晶層3b、3g、3rはフォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるので、表示画面の色純度及びコントラストが不足してぼやけた表示になる。さらに、屈折率異方性Δnが上記範囲より大きいと粘度が高くなるので、コレステリック液晶の応答速度は低下する。
コレステリック液晶の比抵抗ρの値は、1010≦ρ≦1013(Ω・cm)であることが好ましい。また、コレステリック液晶の粘性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ので好ましい。
B、G、R表示部6b、6g、6rの積層構造において、プレーナ状態におけるG用液晶層3gでの旋光性と、B用及びR用液晶層3b、3rでの旋光性とを異ならせているので、図14に示す青と緑、及び緑と赤の反射スペクトルが重なる領域では、B用液晶層3bで右円偏光の光を反射させ、G用液晶層3gで左円偏光の光を反射させることができる。これにより、反射光の損失を低減させて、液晶表示素子1の表示画面の明るさを向上させることができる。
上基板7b、7g、7r、及び下基板9b、9g、9rは、透光性を有することが必要である。本実施の形態では、2枚のガラス基板を用いている。また、ガラス基板に代えてポリカーボネート(PC)やポリエチレンテレフタレート(PET)等のフィルム基板を使用することもできる。本実施の形態では、上基板7b、7g、7r、及び下基板9b、9g、9rはいずれも透光性を有しているが、最下層に配置されるR表示部6rの下基板9rは不透光性であってもよい。
B表示部6bの下基板9bのB用液晶層3b側には、図1の図中上下方向に延びる複数の帯状のデータ電極19bが並列して形成されている。また、上基板9bのB用液晶層3b側には、図1の図中左右方向に延びる複数の帯状の走査電極17bが並列して形成されている。本実施の形態では、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide;ITO)からなる透明電極をパターニングしてストライプ状の複数の走査電極17b及び複数のデータ電極19bが形成されている。両電極17b、19bの形成材料としては、例えばITOが代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物(Indium Zic Oxide;IZO)等の透明導電膜やアモルファスシリコン等の光導電性膜等を用いることができる。
図1に示すように、上下基板7b、9bの電極形成面を法線方向に見て、両電極17b、19bは、互いに交差して対向配置されている。両電極17b、19bの各交差領域がそれぞれピクセル(画素)となる。複数の画素は両電極17b、19bで画定されてマトリクス状に配列され、表示画面を形成している。なお、図2に示す番号17b、19bは、両電極17b、19bの存在領域を示しているのであって、それらの形状は示唆していない。
両電極17b、19b上には機能膜として、それぞれ絶縁性薄膜や液晶分子の配向安定化膜(いずれも不図示)がコーティングされていることが好ましい。絶縁性薄膜は、電極17b、19b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1の信頼性を向上させたりする機能を有している。また、配向安定化膜には、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂等を用いることができる。本実施の形態では、例えば電極17b、19b上のそれぞれの基板全面には、配向安定化膜が塗布(コーティング)されている。配向安定化膜は絶縁性薄膜と兼用されてもよい。
上下基板7b、9bの外周囲に塗布されたシール材18bにより、B用液晶層3bは両基板7b、9b間に封入されている。また、B用液晶層3bの厚さ(セルギャップ)は均一に保持する必要がある。所定のセルギャップを維持するには、樹脂製又は無機酸化物製の球状スペーサをB用液晶層3b内に散布したり、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングされた柱状スペーサをB用液晶層3b内に複数形成したりする。本実施の形態の液晶表示素子1においても、B用液晶層3b内にスペーサ(不図示)が挿入されてセルギャップの均一性が保持されている。B用液晶層3bのセルギャップdは、3μm≦d≦6μmの範囲であることが好ましい。
G表示部6g及びR表示部6rはB表示部6bと同様の構造を有しているため、説明は省略する。R表示部6rの下基板9rの外面(裏面)には、可視光吸収層15が設けられている。このため、B、G、Rの各液晶層3b、3g、3rの全てがフォーカルコニック状態の際に、液晶表示素子1の表示画面には黒色が表示される。なお、可視光吸収層15は必要に応じて設ければよい。
上基板7b、7g、7rには、複数の走査電極17b、17g、17rを個別に駆動する走査電極用ドライバICが実装された走査電極駆動回路20が接続されている。また、下基板9b、9g、9rには、複数のデータ電極19b、19g、19rを個別に駆動するデータ電極用ドライバICが実装されたデータ電極駆動回路21が接続されている。これらの駆動回路20、21は、表示制御回路29から出力された所定の信号に基づいて、パルス状の走査信号やデータ信号を所定の走査電極17b、17g、17rあるいはデータ電極19b、19g、19rに出力するようになっている。
図1に示す液晶表示素子1に入出力装置及び全体を統括制御する制御装置(いずれも不図示)を設けることにより、電子ペーパーが構成される。当該電子ペーパーは、電子端末機器の表示装置として用いることができる。当該電子端末機器は、表示システムの表示装置として用いることができる。
次に、液晶表示素子1の駆動方法について図3及び図4を用いて説明する。図3は、液晶表示素子1の駆動データの駆動波形の一例を示している。図3(a)は、コレステリック液晶をプレーナ状態に駆動するための駆動波形であり、図3(b)は、コレステリック液晶をフォーカルコニック状態に駆動するための駆動波形である。図3(a)及び図3(b)において、図上段は、データ電極駆動回路20から出力されるデータ信号電圧Vdの波形を示し、図中段は、走査電極駆動回路21から出力される走査信号電圧Vsの波形を示し、図下段は、B、G、R用の各液晶層3b、3g、3rのいずれかのピクセルに印加される液晶印加電圧Vlcの波形を示している。また、図3(a)及び図3(b)において、図の左から右に時間経過を表し、図の上下方向は電圧を表している。
図4は、コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示している。横軸はコレステリック液晶に印加される電圧値(V)を表し、縦軸はコレステリック液晶の反射率(%)を表している。図4に示す実線の曲線Pは、初期状態がプレーナ状態におけるコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示し、破線の曲線FCは、初期状態がフォーカルコニック状態におけるコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示している。
ここで、図1に示すB表示部6bの第1列目のデータ電極19bと第1行目の走査電極17bとの交差部の青(B)ピクセル(1,1)に所定の電圧を印加する場合を例にとって説明する。図3(a)に示すように、第1行目の走査電極17bが選択される選択期間T1の前半の約1/2の期間では、データ信号電圧Vdが+32Vとなるのに対し走査信号電圧Vsが0Vとなり、後半の約1/2の期間では、データ信号電圧Vdが0Vとなるのに対し走査信号電圧Vsが+32Vとなる。このため、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bには、選択期間T1の間に±32Vのパルス電圧が印加される。図4に示すように、コレステリック液晶に所定の高電圧VP100(例えば、32V)が印加されて強い電界が生じると、液晶分子の螺旋構造は完全にほどけ、全ての液晶分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態になる。従って、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bの液晶分子は選択期間T1では、ホメオトロピック状態になる。
選択期間T1が終了して非選択期間T2になると、第1行目の走査電極17bには、例えば+28V及び+4Vの電圧が選択期間T1の1/2の周期で印加される。一方、1列目のデータ電極19bには、所定のデータ信号電圧Vdが印加される。図3(a)では、例えば+32V及び0Vの電圧が選択期間T1の1/2の周期で第1列目のデータ電極17bに印加されている。このため、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bには、非選択期間T2の間に±4Vのパルス電圧が印加される。これにより、非選択期間T2の間では、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bに生じる電界はほぼゼロになる。
液晶分子がホメオトロピック状態のときに液晶印加電圧VlcがVP100(±32V)からVF0(±4V)に変化して急激に電界がほぼゼロになると、液晶分子は螺旋軸が両電極17b、19bに対してほぼ垂直な方向に向く螺旋状態になり、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になる。従って、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bはプレーナ状態になって光を反射するため、Bピクセル(1,1)には青が表示される。
一方、図3(b)に示すように、選択期間T1の前半の約1/2の期間及び後半の約1/2の期間で、データ信号電圧Vdが24V/8Vとなるのに対し、走査信号電圧Vsが0V/+32Vとなると、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bには、±24Vのパルス電圧が印加される。図4に示すように、コレステリック液晶に所定の低電圧VF100b(例えば、24V)が印加されて弱い電界が生じると、液晶分子の螺旋構造が完全には解けない状態になる。非選択期間T2になると、第1行目の走査電極17bには、例えば+28V/+4Vの電圧が選択期間T1の1/2の周期で印加され、データ電極19bには、所定のデータ信号電圧Vd(例えば+24V/8V)の電圧が選択期間T1の1/2の周期で印加される。このため、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bには、非選択期間T2の間に、−4V/+4Vのパルス電圧が印加される。これにより、非選択期間T2の間では、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bに生じる電界はほぼゼロになる。
液晶分子の螺旋構造が完全には解けない状態において、コレステリック液晶の印加電圧がVF100b(±24V)からVF0(±4V)に変化して急激に電界がほぼゼロになると、液晶分子は螺旋軸が両電極17b、19bに対してほぼ平行な方向に向く螺旋状態になり、入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。従って、Bピクセル(1,1)のB用液晶層3bはフォーカルコニック状態になって光を透過する。なお、図4に示すように、VP100(±32V)の電圧を印加して、液晶層に強い電界を生じさせた後に、緩やかに電界を除去しても、コレステリック液晶をフォーカルコニック状態にすることができる。
上記駆動電圧は一例であり、室温で、両電極17b、19b間に30〜35Vのパルス状電圧を実効時間20msの間印加すると、B用液晶層3bのコレステリック液晶は選択反射状態(プレーナ状態)となり、15〜22Vのパルス上の電圧を実効時間20msの間印加すると、良好な透過状態(フォーカルコニック状態)となる。
上述のBピクセル(1,1)に対応配置された緑(G)ピクセル(1,1)及び赤(R)ピクセル(1,1)をBピクセル(1,1)の駆動と同様にして駆動することにより、3つのB、G、Rピクセル(1,1)を積層したピクセル(1,1)にカラー表示をすることができる。また、第1行から第n行までの走査電極17b、17g、17rをいわゆる線順次駆動させて1行毎に各データ電極19のデータ電圧を書き換えることにより、ピクセル(1,1)からピクセル(n,m)までの全てに表示データを出力して1フレーム(表示画面)分のカラー表示が実現できる。なお、コレステリック液晶に中間的な強さの電界を与え、急激に当該電界を除去すると、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間調となり、フルカラーの表示が可能となる。
次に、本実施の形態による表示素子の画像処理方法について図1及び図5乃至図11を用いて説明する。本実施の形態による表示素子の画像処理方法は、複数の画素を走査しながら既に書込まれた画像データを再び書込む再書込み処理を第1の表示部に対して開始してから第2の表示部に対して再書込み処理を開始するように制御する。これにより、表示素子の視認性を可能な限り保持したままで表示部の再書込み処理を実行することができるようになる。
さらに、本実施の形態では、再書込み処理は同一フレーム内において、画素の既表示状態を一時的に異なる表示状態とするリセット処理と、当該リセット処理後に当該既表示状態と同じ表示状態となるように画素に画像データを書込む書込み処理とを含んでいる。コレステリック液晶の場合には、再書込み処理において、既表示状態と一時的に異なる表示状態としてのホメオトロピック状態とするリセット処理の後に、既表示状態となるように画像データの書込みが行われる。これにより、スタンバイ状態や初期化における表示素子の視認性の低下を最小限に抑えることができる。なお、以下の説明では、表示素子が有する全ての表示部に再書込み処理を行うことをリフレッシュ処理と呼ぶことにする。
さらに本実施の形態では、表示部の表示領域の焼付きを回避できる時間間隔で再書込み処理が開始される。これにより、表示素子の焼付きを効果的に防止して、良好な表示状態を維持することができる。
次に、本実施の形態による表示素子の画像処理方法を図1に示す液晶表示素子1を例にとって具体的に説明する。図5は、本実施の形態による表示素子の画像処理方法のフローチャートを示している。図6は、本実施の形態による表示素子の画像処理方法によりリフレッシュ処理を実行中の表示部6を模式的に示している。図6(a)は、リフレッシュ処理の開始前及び完了後の表示部6を示し、図6(b)及び図6(d)は、再書込み処理時の表示部6を示し、図6(c)は、第1の表示部としてのG表示部6gの再書込み処理が終了した状態の表示部6を示している。図6(a)乃至図6(d)において、上段に示す図は表示部6の断面を模式的に示し、下段に示す図は表示部6の表示画像を示している。図6(a)乃至図6(d)の上段の図において、表示部が入射した光Lを反射したり透過したりしている状態は通常の表示状態を示し、表示部が光Lを反射せずに透過のみしている状態は再書込み処理を施している状態を示している。
以下では、図6(a)に示しように、赤色に塗り潰された円形の図形rと、緑色に塗り潰された三角形の図形gと、青色に塗り潰された四角形の図形bとが、上側半分が白色であり下側半分が灰色の背景に配置された表示画像を例に表示素子の画像処理方法を説明する。なお、図形rは白色の背景の領域に配置され、図形gは白色及び灰色の背景の領域に跨って配置され、図形bは灰色の背景の領域内に配置されている。本実施の形態では、再書込み処理時に表示画像の視認性がより保持されるように、リセット処理を行う表示部の順序や組み合わせを表示画像の色調に応じて変更するようになっている。表示画像全体の色調は、例えばRGBの各画像データの画素値(階調値)の平均値に基づいて判断してもよいし、あるいは画面中心に表示された表示画像を抽出して、抽出された表示画像から判断してもよい。表示画像全体の色調は表示制御回路29で判断される。
本実施の形態による表示素子の画像処理方法では、図5に示すようにまず、表示画像がモノクロ表示か否かを判断する(ステップS1)。ステップ1において、R、G、B表示部6r、6g、6bの対応配置された複数の画素にそれぞれ書込まれた画像データ同士を比較して、対応配置された画素同士の画像データが全画素において同一であれば、モノクロ表示と判断する。図1に示すように、例えばBピクセル(1,1)と、Bピクセル(1,1)の直下にそれぞれ配置されたGピクセル(1、1)及びRピクセル(1,1)(共に不図示)の画像データが同一であり、以下同様に、Bピクセル(1,2)乃至(n,m)と、Gピクセル(1,2)乃至(n,m)と、Rピクセル(1,2)乃至(n,m)との画像データがそれぞれ同一であると、モノクロ表示と判断される。本例では、図6(a)に示すように、カラー表示であるため、モノクロ表示ではないと判断される(ステップS1のN)。
次に、独立して再書込み処理を実行する色を決定する(ステップS4)。ステップS4において、例えば表示制御回路29は、画像データメモリ30からRGBの各画像データをそれぞれ読出して、RGB毎に表示画像全体の階調の平均値を求める。次いで、表示制御回路29は、階調の平均値が最も大きい色を表示画像全体の色調に最も近い色と判断する。図6(a)に示すように、本例では図形gが他の図形r及び図形bより大きいため、緑色は他の色より階調データの平均値が大きくなる。このため、表示制御回路29は、表示画像の色調が緑色系であると判断する。
次に、図5に示すように、R,G、B表示部6r、6g、6bのうち、表示画像の色調に最も近い色を反射する表示部を他の表示部とは独立したタイミングで再書込み処理を施す(ステップS5)。本例では、第1の表示部としてのG表示部6gに対して独立したタイミングで再書込み処理が開始される。このように、表示制御回路29は、R、B表示部6r、6bとはずらしてG表示部6gに対する再書込み処理が開始されるように制御する。
ここで、再書込み処理時の液晶表示素子1の駆動方法について図7乃至9を用いて説明する。図7乃至図9は、画面書換え時に表示画面を一括リセットする方式よりも低消費電力で表示画面をリセットできる駆動方法を示す実施例を示している。本実施例では、再書込み処理におけるリセット処理で、数ラインずつ順次液晶をホメオトロピック状態あるいはフォーカルコニック状態にリセットする。図7に示すように、例えば4ラインずつリセット処理を行い、同時に1ラインのデータ書込み処理を行うという動作をライン数だけ繰り返して画面書換えを行うことにより低消費電力で表示部6の再書込み処理を施すことができる。
図8は画面書換え時の1つの走査電極17上の各画素に印加される電圧を示している。各画素には1回当たり正負の交流パルスが印加される。1画素の液晶には、図8に示すリセット期間に複数回、例えば4回のリセットパルスが印加され、休止区間を挟んでから、書込区間で書込電圧が印加される。
本リセット駆動法を用いることにより、低消費電力でかつ高速に再書込み処理を施すことができる。またリセット用データとして、例えば全画素を白にするというような特別のリセットデータを用いることなく、書込みデータ自体をリセット処理に利用できる。
図7において画面の下半分は前回表示分の画面を示し、上半分は新規表示の画面を示している。図7に記載されたコモンモードは走査電極17を順次選択する線順次走査モードであり、セグメントモードはデータ電極19毎に印加電圧を選択可能なモードである。スキャン(走査)側ドライバは走査電極(スキャンライン)を順次選択してONスキャンパルスを出力し、データ電極側ドライバは表示すべきデータに応じてONデータあるいはOFFデータのパルスを出力する。図7で表示しているのは、一番上のスキャンラインから始めて書込み先頭ライン、すなわち前述の1ラインずつの書込みラインがほぼ画面の中央付近に達した状態を示し、このライン上のデータの書込みが行われるとともにリセットライン、例えば4ラインについては書込みデータを用いたリセットが行われている状態である。この動作について図9を用いてさらに説明する。
図9に示すように、まずリセットラインとして4つのラインを設定する動作が行われる。同図においてスキャン側のスキャン開始信号であるEio信号と、データ側のラッチとスキャン側のシフトのタイミングを与えるLp信号とが同時に入力されると、まず図7における画面上の上から一番目のラインが選択され、そのラインにデータを書込み可能な状態となる。次にEio信号とLp信号との2つめのパルスが共に入力されると、最初に選択された1ライン目は、Lp信号によってシフトされ、2ライン目が選択されるとともに、同時に入力されるEio信号によって、1ライン目も同時に選択され、1ライン目と2ライン目の2つのラインが選択された状態となる。この動作が繰り返されてリセットライン設定区間では1ライン目から4ライン目が選択状態となって、その4つのラインにデータ書込みが可能な状態となる。
次の休止ライン設定区間ではLp信号のみが入力されており、このパルスによって1ラインのシフトが行われ、画面上の2ライン目から5ライン目までが選択された状態となる。
その次の書込み区間の最初で、Eio信号とLp信号とが同時に入力され、その前に選択されている2ライン目から5ライン目は1ラインずつシフトされる。その結果、3ライン目から6ライン目が選択された状態となるとともに、Eio信号の入力によって画面上の最初のライン、すなわち1ライン目も選択された状態となる。この状態で1ライン目のデータを与えることによって、1ライン目には本来書込まれるべきデータが書込まれるとともに、3ライン目から6ライン目までには1ライン目のデータがリセットのためのデータとして与えられ、前回表示されたデータのリセットが行われる。この時、2ライン目は休止ライン設定区間で設定された休止ラインとなっており、データの書込みは行われない。
その次のLpパルスの入力に対応して、その前に選択されていたラインはシフトされ、2ライン目と4ライン目から7ライン目までが選択状態となる。この状態で2ライン目のデータが与えられ、2ライン目に本来書込まれるデータが書込まれるとともに、4ライン目から7ライン目までの前回表示データのリセットが行われる。
さらにその次のLpパルスの入力によって、同様に3ライン目と5ライン目から8ライン目が選択され、3ライン目のデータの書込みが行われる。3ライン目にはその2つ前のLpパルスの入力時に1ライン目のデータが書込まれているが、一般にコレステリック液晶の応答時間は材料の物性にもよるが、数十msオーダーである。2ライン目のデータが書込まれるタイミングとしてのLpパルスの入力時点では、3ライン目は休止区間となっており、この区間(例えば50ms以下)において3ライン目の画素はフォーカルコニック状態、あるいはプレーナ状態への遷移の途中の過渡的な状態となっており、3ライン目のデータが実際に与えられる時点で、実際の書込み状態としてのフォーカルコニック状態、またはプレーナ状態のいずれかが決定されることになる。そしてこのような動作が、例えば240ライン目まで、すなわち画面上の最も下のラインのデータの書込みが行われるまで繰り返される。
リセット区間である5〜8ライン目は、書込みラインである3ライン目と同期している。このため、5〜8ライン目はホメオトロピック状態の画素とフォーカルコニック状態の画素とが混在する。従って、5〜8ライン目には、光が液晶層を透過して光吸収層の色(例えば黒色)が表示される。このリセット区間では、液晶分子は既に書込まれていた画像データに基づく状態から例えばホメオトロピック状態のように螺旋構造がほどかれた状態に遷移する。その後、休止区間を経て書込み区間において、再び画像データを書込むために液晶層に所定の液晶印加電圧が印加される。上記のリセット駆動法は、図4に示す駆動方法のようにリセット区間のない場合に比べて液晶分子をホメオトロピック状態にしておく時間が長いので、液晶層を良好なフォーカルコニック状態にすることができる。これにより、液晶表示素子1は優れたコントラスト比を得ることができる。
また、上記のリセット駆動法は、汎用のドライバICを用いてコレステリック液晶を駆動することができるので簡易かつ省電力を実現できる。上記のリセット駆動法に汎用のドライバICを用いる場合には、例えばデータ電極がオンになるとホメオトピック状態からプレーナ状態に遷移し、データ電極がオフになるとホメオトピック状態からフォーカルコニック状態に遷移するように各画素を駆動することができる。
図6(b)は、上記のリセット駆動法を用いて再書込み処理を施している表示部6を示している。図6(b)の図中下段は、G表示部6gの画面上側から走査電極17g(図1参照)を順次走査して画面のほぼ2/3まで再書込み処理が終了し(矢印Sg)、領域αに含まれる例えば6本の走査電極17gに対してリセット駆動法を用いて再書込み処理が実行されている状態を示している。再書込み処理のリセット処理は、図7に示すリセット区間において実行され、再書込み処理の書込み処理は、図7に示す書込み区間において実行される。
表示制御部29は、ほぼ同一波形の電圧パルスがG表示部6gの複数の画素(複数の第1画素)に順次印加されるように走査電極駆動回路20及びデータ電極駆動回路21を制御して、G表示部6gに再書込み処理を施す。表示制御部29は例えば図9に示す信号を走査電極駆動回路20及びデータ電極駆動回路21に出力する。再書込み処理のリセット処理が施されている液晶層は、ホメオトロピック状態又はフォーカルコニック状態になるため、第1の表示部としてのG表示部6gの領域αは光Lを透過する状態になる。一方、第2及び第3の表示部としてのR、B表示部6r、6bは光Lを反射したり透過したりする通常の表示状態を維持する。これにより、図6(b)の下段に示すように、液晶表示素子1は、再書込み処理が行われている走査電極17g上が黒色でありその他の領域では緑色である三角形の図形gと、通常表示と同様の赤色の円形の図形r及び青色の四角形の図形bと、再書込み処理が行われている走査電極17g上が中間調のマゼンタでありその他が通常表示と同様の白色又は灰色の背景とを表示する。このように、液晶表示素子1は、再書込み処理を施している走査線上の表示画面が通常表示とは異なる色になるものの通常表示時の画像情報を十分認識できる程度の表示を維持できる。
このように、図7乃至図9に示すリセット駆動法を用いて、例えば第1行目から第n行目の走査電極17gにそれぞれ配置された複数の画素(複数の第1画素)を順次走査して、第1の表示部としてのG表示部6gの再書込み処理が終了する。
次に、図5に示すように、第2及び第3の表示部としてのR、B表示部6r、6bの再書込み処理を開始する(ステップS5)。R、B表示部6r、6bはG表示部6gと同様にリセット駆動法により再書込み処理が施される。図6(d)の図中下段は、R、B表示部6r、6bの画面上側から走査電極17r、17b(図1参照)を順次走査して画面のほぼ2/3まで再書込み処理が終了し(矢印Sr、Sb)、領域αに含まれる例えば6本の走査電極17r、17bに対してリセット駆動法を用いて再書込み処理が実行されている状態を示している。
表示制御部29は、ほぼ同一波形の電圧パルスがR、B表示部6r、6bの複数の画素(複数の第2及び第3画素)に順次印加されるように走査電極駆動回路20及びデータ電極駆動回路21を制御して、R、B表示部6r、6bに再書込み処理を施す。再書込み処理のリセット処理が施されている液晶層は、ホメオトロピック状態又はフォーカルコニック状態になる。このため、図6(d)の上段に示すように、R、B表示部6r、6bの領域αは光Lを透過する状態になる。一方、G表示部6gは光Lを反射したり透過したりする通常の表示状態を維持する。これにより、図6(d)の下段に示すように、液晶表示素子1は、通常表示と同様の赤色の円形の図形r及び緑色の三角形の図形gと、再書込み処理が行われている走査電極17r、17b上が黒色でありその他の領域では青色である四角形の図形bと、再書込み処理が行われている走査電極17r、17b上が中間調の緑色でありその他が通常表示と同様の白色又は灰色の背景とを表示する。図6(d)の下段に示すように、液晶表示素子1は、再書込み処理を施しているR、B表示部6r、6bの走査線17r、17b上の表示画面が通常表示とは異なる色になるものの通常表示時の画像情報を十分認識できる程度の表示を維持できる。
このように、図7乃至図9に示すリセット駆動法を用いて、例えば第1行目から第n行目の走査電極17r、17bにそれぞれ配置された複数の画素(複数の第2及び第3画素)を順次走査して、第2及び第3の表示部としてのR、B表示部6r、6bの再書込み処理が終了するとともに表示部6のリフレッシュ処理が終了する。
本例では、画像全体の色調が緑色系であることを前提に説明したが、当該色調が青色系の場合にはステップS4において、第1の表示部としてのB表示部6bに対して他の色を反射するR、G表示部6r、6gとずらして再書込み処理が開始される。次いで、ステップS5において、残余の色を反射する第2及び第3の表示部としてのR、G表示部6r、6gに対して再書込み処理が実行される。また、当該色調が赤色系の場合にはステップS4において、第1の表示部としてのR表示部6rは他の色を反射するG、B表示部6g、6bとずらして再書込み処理が開始される。次いで、ステップS5において、残余の色を反射する第2及び第3の表示部としてのG、B表示部6g、6bに対して再書込み処理が実行される。
さらに、本実施の形態では、図6(a)乃至図6(d)の下段に示すように、R、B表示部6r、6bの再書込み処理は、G表示部6gの1フレーム分の再書込み処理が終了してから開始されている。しかし、図6(b)の下段に示すように、再書込み処理時に表示画像が通常と異なるのは全画面中の一部である。このため、R、G、B表示部6r、6g、6bのそれぞれの再書込み処理が同期して開始されなければ、第2及び第3の表示部としてのR、B表示部6r、6bの再書込み処理は、第1の表示部としてのG表示部6gの1フレーム分の再書込み処理が終了する前に開始されてもよい。この場合、再書込み処理時に表示画像が通常と異なる領域は、図6(b)の下段に示す当該領域より広くなるものの、全表示領域に対する当該領域は狭いので、通常表示時の画像情報を十分認識できる程度の表示を維持できる。
図5に示すように。ステップS1において、モノクロ表示と判断されたら(ステップS1のY)、第1の表示部としてのG表示部6gに再書込み処理を施す(ステップS2)。緑色はRGBのうちで最も視感度が高く、表示画像の見た目への影響が最も大きいため、単独でG表示部6gに対して再書込み処理が実行される。次いで、第2及び第3の表示部としてのR、B表示部6r、6bに再書込み処理を施す(ステップS3)。これにより、R、B表示部6r、6bの再書込み処理が終了すると共に、表示部6のリフレッシュ処理が終了する。ステップS2、S3の各処理は、ステップS5、S6の各処理とそれぞれ同様であるため、説明は省略する。
再書込み処理を行う順番は、図5に示す順番に限られず、例えばステップS3を処理した後にステップS2を処理し、ステップS6を処理した後にステップS5を処理してもよい。この順番で表示部6の再書込み処理を行う場合には、ステップS3又はステップS6で処理される表示部が第1の表示部となり、ステップS2又はステップS5で処理される表示部が第2の表示部となる。また、ステップS3、S6において、R、B表示部6r、6bを同時に処理せずに、各表示部6r、6bをそれぞれ単独で処理してもよい。同様に、ステップS9、S10において、残余の色を同時に処理せずに、色毎に表示部をそれぞれ単独で処理してもよい。さらに、ステップS4の処理を実行せずに、例えばR、G、B表示部6r、6g、6bをそれぞれ単独で再書込み処理を順次実行してもよい。
次に、液晶表示素子1の再書込み処理の開始時期について図10及び図11を用いて説明する。本実施の形態では、リフレッシュ処理は、表示領域内の画素の焼付きを回避できる時間間隔や液晶表示素子1が置かれた外部環境の照度に基づいて実行される。図10及び図11は、表示領域の焼付きの評価方法を説明する図である。図10は、焼付き評価時及び評価終了後の表示画像の一例を示している。図中左側の図は、画素の焼付き評価時の表示部6を例示し、図中右側の図は、画素の焼付き評価終了後の表示部6を例示している。図11は、図10に示す市松模様(チェッカーパターン)の表示時間と焼付き度ΔYとの関係を示すグラフである。図11の横軸は、市松模様の表示時間(h)を表し、縦軸は、焼付き度ΔYを表している。図中左右方向に延びる破線の直線は、焼付きの視認限界の境界を示し、図中縦方向に延びる点線の直線は、本実施の形態におけるリフレッシュ処理の時間間隔を示している。また、図中に示す太矢印は、焼付きを視認できる焼付き度ΔYの範囲を示している。
図10に示すように、例えば表示部6に市松模様を所定時間表示させた後に、白色あるいは一定の中間調の色を表示画面の全面に表示する。そうすると、表示画面の全面に白色あるいは一定の中間調の色を表示したにもかかわらず、図10の図中右側に例示するように、市松模様が焼付きとして表示画面に残存する場合がある。表示部6の焼付きの度合はΔYを指標として評価される。ΔYは、市松模様のうちの白表示領域Aの明度Yw及び黒表示領域Bの明度Ybから、ΔY=Yw−Ybによって算出される。表示部6の焼付きが強いほど、黒表示領域Bは黒くなるのでYbの値が低下して、YwとYbとの差が大きくなる。従って、ΔYの値が大きいほど、画素の焼付きが強いと判断することができる。ΔYを所定の時間間隔で例えば0日〜数日に亘って繰り返し算出することにより、図11に示すようなグラフが得られる。なお、反射率の測定には、例えば大塚電子株式会社製の分光測定機を用いることができる。
図11に示すように、画素の焼付きは表示時間が長くなるほどΔYが増加する。図中に破線の直線で示すように、一般にΔY≦0.5(標準白色板のY値を100とした場合)であれば、表示画面の焼付きが気にならないレベルと言える。そこで、本実施の形態では、画素の焼付きの許容範囲はΔY≦0.5に設定されている。表示時間に対するΔYの特性は、使用されている液晶材料等により異なる。本実施の形態では、同一画像を約13.5時間表示しているとΔY>0.5となって、表示画面に焼付き現象が視認されるようになる。そこで、本実施の形態では、画素の焼付きに対して所定のマージンを確保する目的で、リフレッシュ処理が12時間周期で行われるように設定される。これにより、液晶表示素子1のΔYは0.5未満に抑制できるため、表示画面の焼付き発生が防止され、表示品位の向上を図ることができる。仮に、本実施の形態におけるリフレッシュ処理を24時間周期で行うと、ΔYは0.5を超えるので、表示画面に焼付きが生じて液晶表示素子1の表示品位は損なわれることになる。
例えば表示制御回路29には、焼付き発生を防止するためのリフレッシュ処理を開始する時間間隔が記憶されている。表示制御回路29は、タイマ27から出力される時間データが当該時間間隔を超えたら図5に示す表示部6のリフレッシュ処理を開始する。表示制御回路29はR、G、B表示部6r、6g、6bのリフレッシュ処理が終了したら、タイマ27の時間データをリセットして、タイマ27から出力される時間データとリフレッシュ処理を開始する時間間隔との比較を再開する。
さらに、液晶表示素子1は、検知部25の光センサ26から出力された照度データに基づいて上記時間間隔とは独立して自発的にリフレッシュ処理を開始できるようになっている。表示制御回路29は、光センサ26から出力される照度データが所定の閾値より低くなったら図5に示す表示部6のリフレッシュ処理を開始する。表示制御回路29は表示部6のリフレッシュ処理が終了したら、光センサ26から出力される照度データとリフレッシュ処理を開始する閾値との比較を再開する。このように、液晶表示素子1は、光センサ26を具備することにより、液晶表示素子1が暗い場所に持ち込まれて画面が見えないような状況になると、12時間周期に達していなくても自発的に表示部6のリフレッシュ処理を開始することができる。これにより、画素の焼付きが防止されると共に液晶表示素子1の利便性が向上する。リフレッシュ処理を開始するための閾値は、例えば50(lx)に設定しておく。液晶表示素子1は反射型表示素子であるため、周囲の照度が50(lx)以下になると視認度が著しく低下する。このため、50(lx)の照度は自発的リフレッシュ処理の指標として好適である。
以上説明したように、本実施の形態によれば、液晶表示素子1は、R、G、B表示部6r、6g、6bのうちの少なくとも1つに対して異なるタイミングで再書込み処理を施すことにより、表示画面の視認性を可能な限り保持したままで表示部6のリフレッシュ処理を実行することができる。また、液晶表示素子1は、再書込み処理が施されるR、G、B表示部6r、6g、6bの組み合わせを表示画像に応じて選択できるので、再書込み処理時の視認性への影響を可能な限り小さくできる。さらに、液晶表示素子1は、表示部6の複数の画素に焼付きが生じない間隔でフレッシュ処理を実行することにより画素の焼付きが防止され、良好な表示品位を得ることができる。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、R、G、B表示部6r、6g、6gは、それぞれ別個独立に駆動できるように構成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、走査電極駆動回路20の所定の出力端子は走査電極17b、17g、17rの所定の各入力端子に共通接続されていてもよい。この場合、R、G、B表示部6r、6g、6gの各走査電極17r、17g、17bに同じ電圧が印加されてしまう。しかし、再書込み処理をしない表示部の液晶層に印加される電圧がほぼ0Vとなるようにデータ電極に印加される電圧を調整することにより、上記第1及び第2の実施の形態と同様の効果が得られる。
上記実施の形態では、マトリクス型表示方式の液晶表示素子を例にとって説明したが本発明はこれに限られない。例えば、表示したいセグメントだけに独立に電圧を印加するスタティック型や表示セグメントを時系列的にタイミングを合わせて駆動するダイナミック(マルチプレックス)型などの駆動方式を用いたセグメント型表示方式の液晶表示素子にも適用できる。
上記実施の形態では、液晶表示素子1は、光センサ26及びタイマ27を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、液晶表示素子1は、タイマ27のみを有していても、画素の焼付きを防止できるので、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
表示部のリフレッシュ処理が実行される表示素子に適用できる。

Claims (9)

  1. 複数の第1画素を備えた第1の表示部と、
    前記第1の表示部と積層され、前記複数の画素に対応配置された複数の第2画素を備えた第2の表示部と、
    複数の画素を走査しながら既に書込まれた画像データを再び書込む再書込み処理を前記第1の表示部に対して開始してから前記第2の表示部に対して前記再書込み処理を開始するように制御する表示制御部と
    を有することを特徴とする表示素子。
  2. 請求項1記載の表示素子において、
    前記表示制御部は、ほぼ同一波形の電圧パルスが前記複数の第1又は第2画素に順次印加されるように制御して、前記第1又は第2の表示部に前記再書込み処理を施すこと
    を特徴とする表示素子。
  3. 請求項1又は2に記載の表示素子において、
    光を反射する状態、透過する状態、又はそれらの中間的な状態をそれぞれ示して互いに異なる色の光を反射する前記第1及び第2の表示部と共に積層され、前記複数の第1及び第2画素に対応配置された複数の第3画素を備え、光を反射する状態、透過する状態、又はそれらの中間的な状態を示し、前記第1及び第2の表示部で反射する光と異なる色の光を反射する第3の表示部をさらに有すること
    を特徴とする表示素子。
  4. 請求項3記載の表示素子において、
    前記表示制御部は、前記第1乃至第3の表示部のうちの表示画像の色調に最も近い色を反射する1つを他とは独立したタイミングで前記再書込み処理を開始するように制御すること
    を特徴とする表示素子。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示素子において、
    前記再書込み処理の開始時期を検知する検知部をさらに有すること
    を特徴とする表示素子。
  6. 画像を表示する電子端末機器において、
    請求項1乃至5のいずれか1項に記載の表示素子を備えていることを特徴とする電子端末機器。
  7. 画像を表示する表示システムにおいて、
    請求項6記載の電子端末機器を備えていることを特徴とする表示システム。
  8. 複数の第1画素を備えた第1の表示部と、前記第1の表示部と積層され、前記複数の第1画素に対応配置された複数の第2画素を備えた第2の表示部とを駆動して画像を表示する表示素子の画像処理方法において、
    複数の画素を走査しながら既に書込まれた画像データを再び書込む再書込み処理を前記第1の表示部に対して開始してから前記第2の表示部に対して前記再書込み処理を開始するように制御すること
    を特徴とする表示素子の画像処理方法。
  9. 請求項8記載の表示素子の画像処理方法において、
    ほぼ同一波形の電圧パルスが前記複数の第1又は第2画素に順次印加されるように制御して、前記第1又は第2の表示部に前記再書込み処理を施すこと
    を特徴とする表示素子の画像処理方法。
JP2008537348A 2006-09-29 2006-09-29 表示素子、それを備えた電子ペーパー、それを備えた電子端末機器及びそれを備えた表示システム並びに表示素子の画像処理方法 Expired - Fee Related JP4924610B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2006/319526 WO2008041290A1 (fr) 2006-09-29 2006-09-29 Élément d'affichage, papier électronique utilisant ledit élément, dispositif de terminal électronique utilisant ledit papier, système d'affichage utilisant ledit dispositif et procédé de traitement d'images de l'élément d'affichage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2008041290A1 JPWO2008041290A1 (ja) 2010-01-28
JP4924610B2 true JP4924610B2 (ja) 2012-04-25

Family

ID=39268157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008537348A Expired - Fee Related JP4924610B2 (ja) 2006-09-29 2006-09-29 表示素子、それを備えた電子ペーパー、それを備えた電子端末機器及びそれを備えた表示システム並びに表示素子の画像処理方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4924610B2 (ja)
WO (1) WO2008041290A1 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003202544A (ja) * 2001-12-28 2003-07-18 Optrex Corp 液晶表示装置の駆動方法
JP3891018B2 (ja) * 2002-02-18 2007-03-07 コニカミノルタホールディングス株式会社 液晶表示素子の駆動方法、駆動装置及び液晶表示装置
JP2004219715A (ja) * 2003-01-15 2004-08-05 Minolta Co Ltd 液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008041290A1 (fr) 2008-04-10
JPWO2008041290A1 (ja) 2010-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4915418B2 (ja) 表示素子、それを備えた電子ペーパー、それを備えた電子端末機器及びそれを備えた表示システム並びに表示素子の画像処理方法
US8144091B2 (en) Liquid crystal display element, driving method of the same, and electronic paper having the same
US20090174640A1 (en) Display element, image rewriting method for the display element, and electronic paper and electronic terminal utilizing the display element
JP5293606B2 (ja) 液晶表示素子及びその駆動方法、及びそれを用いた電子ペーパー
JPWO2007116438A1 (ja) 液晶表示素子及びその駆動方法並びにそれを備えた電子ペーパー
JP5071388B2 (ja) 液晶表示素子及びその駆動方法並びにそれを備えた電子ペーパー
JP5051233B2 (ja) 表示装置及びその駆動方法
JP5223730B2 (ja) 表示装置およびコレステリック液晶表示パネルの駆動方法
JP4258128B2 (ja) 液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置
JP4985765B2 (ja) 表示装置
JP4998560B2 (ja) 液晶表示素子及びその駆動方法
JP5005039B2 (ja) 単純マトリクス型の表示素子を有する表示装置および単純マトリクスドライバ
JP5115217B2 (ja) ドットマトリクス型液晶表示装置
JP3714324B2 (ja) 液晶表示装置
JP5056843B2 (ja) 液晶表示素子及びその駆動方法、及びそれを用いた電子ペーパー
JP3818273B2 (ja) 液晶表示素子の駆動方法及び液晶表示装置
JP2009181106A (ja) ドットマトリクス型表示装置および画像書込み方法
JP4924610B2 (ja) 表示素子、それを備えた電子ペーパー、それを備えた電子端末機器及びそれを備えた表示システム並びに表示素子の画像処理方法
TW200816133A (en) Display element, electronic paper using the same, electronic terminal device using the same, display system using the same, and display element image processing method
JP2012003017A (ja) 表示装置
TW200816131A (en) Display element, electronic paper using the same, electronic terminal device using the same, display system using the same, and display element image processing method
JP2013068955A (ja) 液晶表示素子及びその駆動方法、及びそれを用いた電子ペーパー
JP2002139721A (ja) 反強誘電性液晶ディスプレイおよびその駆動方法
JP2010145975A (ja) 表示素子の駆動方法及び表示装置
JP2010044258A (ja) コレステリック液晶表示素子およびその駆動方法

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120123

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees