JP4998560B2 - 液晶表示素子及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、メモリ性を有するコレステリック液晶層を用いて画像を表示する液晶表示素子及びその駆動方法に関する。
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。
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、所定の高電圧を印加して液晶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印加して液晶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印加して液晶に電界を与えた後、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、青色を表示するB表示部46bを例にとって図14を用いて説明する。図14(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14(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14(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14(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、例えば、B表示部46bの下基板49b裏面に配置された光吸収層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、緑色を表示するG用液晶層及び赤色を表示するR用液晶層に、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表示部が作製される。
図15は、B用液晶層、G用液晶層及びR用液晶層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用液晶層での反射スペクトルは■印を結ぶ曲線で示し、R用液晶層での反射スペクトルは◆印を結ぶ曲線で示している。
図15に示すように、各液晶層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、B用液晶層、G用液晶層及びR用液晶層の順に長くなる。このため、各液晶層におけるコレステリック液晶のカイラル材の含有率は、B用液晶層、G用液晶層及びR用液晶層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。
コレステリック液晶を用いた液晶表示素子は、表示のメモリ性を有しており、電力が供給されない状態で画像の表示を半永久的に保持して、メモリ表示することができる。これにより、同一の画像を長時間メモリ表示するといった使い方に好適である。しかし、当該液晶表示素子は、画像を長時間表示すると、表示中の画像を新たな画像に書換えたときに、前の画像がうっすらと残ってしまう、いわゆる、焼付きが発生してしまうという問題がある。
焼付きの原因としては、水分、イオン性不純物又は液晶と基板界面との相性等による影響が要因として考えられる。このような焼付きを緩和すべく、一定時間毎にコレステリック液晶の配向が電圧印加方向に略平行になるような電圧をコレステリック液晶に印加した後に、表示データに相当する電圧を印加するシーケンスを実行してリフレッシュする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、画像を表示してから所定の時間が経過したときに、画像データをNOT素子で変換し、変換後のデータに基づいて画像を表示することによって焼付きを防止する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
さらにまた、液晶表示素子周辺の温度を取得し、単位時間当たりの温度変化が所定値以上の温度上昇を検出した場合に、黒色の焼付き防止用画像等を表示することによって焼付きを抑制する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
特開2002−14325号公報 特開2004−4200号公報 特開2004−219715号公報
しかしながら、焼付きの程度は、それまでに表示した画像による焼付きの蓄積、同一の画像を表示し続けた時間、周囲温度等の影響によって複雑に変化する。このため、上述した方法を用いても、焼付きを完全に防止することは困難である。
本発明の目的は、焼付きが起こった場合であっても、焼付きに起因する残像の発生を低減することのできる液晶表示素子及びその駆動方法を提供することにある。
上記目的は、コレステリック液晶層を備え、前記コレステリック液晶層に電圧が印加されて画像を表示するとともに前記画像の表示を無電力で保持可能なメモリ性表示部と、前記電圧及び前記電圧の印加期間を含む異なる複数の駆動条件を記憶する駆動条件記憶部と、前記メモリ性表示部に表示中の画像を新たな画像に書換える際に、前記表示中の画像を表示した表示期間を判断し、前記表示期間に応じた前記駆動条件を前記駆動条件記憶部から取得し、取得した前記駆動条件に基づいて前記新たな画像を前記メモリ性表示部に表示させる制御部と、を有することを特徴とする液晶表示素子によって達成される。
また、上記目的は、メモリ性表示部に表示中の画像を新たな画像に書換える際に、前記表示中の画像を表示した表示期間を判断し、前記表示期間に応じた駆動条件を駆動条件記憶部から取得し、取得した前記駆動条件に基づいて前記新たな画像を前記メモリ性表示部に表示させることを特徴とする液晶表示素子の駆動方法によって達成される。
本発明によれば、焼付きが起こった場合であっても、焼付きに起因する残像の発生を低減することができる液晶表示素子を実現できる。
液晶表示素子の概略構成を示すブロック図である。 液晶表示素子を切断した断面を模式的に示している。 コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示す図である。 画素の反射率と焼付き量との関係を示すグラフである。 画素の反射率が0.6であるときの駆動パルスにおける電圧の印加時間と焼付き量との関係を示すグラフである。 第1の実施の形態に係る液晶表示素子の駆動方法を示す概念図である。 第1の実施の形態に係る制御部による液晶表示素子の駆動処理動作を説明するフローチャートである。 画像表示例を示す図である。 第2の実施の形態に係る制御部による液晶表示素子の駆動処理動作を説明するフローチャートである。 第3の実施の形態に係る制御部による液晶表示素子の駆動処理動作を説明するフローチャートである。 第4の実施の形態に係る液晶表示素子の駆動方法を示す概念図である。 第4の実施の形態に係る制御部による液晶表示素子の駆動処理動作を説明するフローチャートである。 第5の実施の形態に係る制御部による液晶表示素子の駆動処理動作を説明するフローチャートである。 図14(a)は、B表示部のB用液晶層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の配向状態を示す図である。また、図14(b)は、B表示部のB用液晶層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の配向状態を示す図である。 各液晶層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
1a 回路ブロック
1b 表示ブロック
3b B用液晶層(コレステリック液晶層)
3g G用液晶層(コレステリック液晶層)
3r R用液晶層(コレステリック液晶層)
6 表示部(メモリ性表示部)
6b B表示部
6g G表示部
6r R表示部
7b、7g、7r 上基板
9b、9g、9r 下基板
15 可視光吸収層
17b、17g、17r 走査電極
18b、18g、18r シール材
19b、19g、19r データ電極
25 走査電極駆動回路
27 データ電極駆動回路
28 電源部
30 制御部
31 電源
32 昇圧部
33 画像データ記憶部
34 電圧生成部
35 電圧安定部
36 源振クロック部
37 分周回路部
38 タイマ
39 温度センサ
41 駆動条件記憶部
〔第1の実施の形態〕
本発明の一実施の形態による液晶表示素子について図1乃至図9を用いて説明する。本実施の形態では、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を例にとって説明する。図1は、本実施の形態による液晶表示素子の概略構成を示すブロック図である。また、図2は、図1に示す図中左右方向の平行な直線A−Aで表示部(メモリ性表示部)6を切断した断面を模式的に示している。
液晶表示素子1は、図1に示すように、回路ブロック1aと表示ブロック1bとを有している。回路ブロック1aは、電源部28と、画像データ記憶部33と、タイマ38と、温度センサ39と、源振クロック部36と、分周回路部37と、制御部30とを有している。
一方、表示ブロック1bは、表示部6、走査電極駆動回路25及びデータ電極駆動回路27を有している。
電源部28は、電源31と、昇圧部32と、電圧生成部34と、電圧安定部35とを有している。電源31は、バッテリであり直流の電圧を出力する。昇圧部32は例えばDC−DCコンバータを有し、電源31から入力されて、例えば、直流3V〜5Vの入力電圧を表示部6の駆動に必要な直流10V〜40V前後の電圧に昇圧する。電圧生成部34は、昇圧部32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。電圧安定部35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34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25及びデータ電極駆動回路27に供給するようになっている。電源31は、昇圧部32の他に制御部30、源振クロック部36、分周回路部37にも所定の電圧を供給するようになっている。
画像データ記憶部33は、システム側から入力された画像データを記憶し、制御部30の制御下で画像データを制御部30に出力する。
タイマ38は、期間を計時するカウンタであり、例えば、表示部6に画像が表示されてからの経過期間を計時し、経過期間に基づく経過期間データを制御部30に出力する。
温度センサ39は、液晶表示素子1が置かれた外部環境の温度を検知する。制御部30は、温度センサ39が検知した温度に応じて、最適な制御で表示部6を制御することができる。
源振クロック部36は、クロック信号を発生させ、分周回路部37に出力する。
分周回路部37は、走査速度の切換えのために、源振クロック部36から出力されるクロック信号を入力して所定の分周比で分周されたクロック信号を出力する。分周回路部37には制御部30から走査速度を制御するビット配列が入力され、当該ビット配列の値に応じて走査速度を制御するカウンタ分周比が変調するようになっている。具体的には、分周回路部37内部の不図示の分周カウンタの初期値を走査毎に切換える。
制御部30は、図示せぬプロセッサや駆動条件記憶部41等を備え、液晶表示素子1全体を制御する。制御部30は、走査電極駆動回路25及びデータ電極駆動回路27を介して表示部6の走査速度や駆動電圧を切換えて画像を表示したり、表示領域のリセット処理を実行したりする。
制御部30は、表示部6に走査電極駆動回路25及びデータ電極駆動回路27を介して駆動パルスにより電圧を印加する。これにより、制御部30は、表示部6を駆動して画像を表示させる。
表示部6の駆動に用いられる駆動パルスの電圧は、制御部30が電圧生成部34に対して電圧の変更を指示し、この指示に基づいて電圧生成部34が走査電極駆動回路25及びデータ電極駆動回路27に供給する電圧を制御することによって変更される。
また、表示部6は、略等間隔に配列された線状の走査電極17b、17g、17r(図2参照)を順次走査する線順次駆動方式で制御される。駆動パルスの電圧を印加する印加時間(印加期間)は、制御部30が走査電極駆動回路25の走査速度を制御して変更することによって変更される。このとき、制御部30は、走査電極駆動回路25の走査タイミングに同期させて画像データに基づく所定の電圧を表示部6に出力するようにデータ電極駆動回路27を制御する。
制御部30は、電圧とこの電圧を印加する印加時間とに基づいて駆動パルスを生成するための駆動条件を、駆動条件データとして駆動条件記憶部41に格納している。駆動条件記憶部41には、複数の異なる駆動条件データが格納されており、各駆動条件データは、電圧及び印加時間がそれぞれ異なる駆動パルスを生成するための駆動条件に対応している。制御部30は、駆動条件記憶部41に格納された複数の駆動条件データから1つを選択し、選択した駆動条件データに対応する駆動条件に基づいて、電圧生成部34に対して電圧の変更を指示するとともに、走査電極駆動回路25に対して走査速度を変更させる。これにより、選択した駆動条件データに基づいて生成された駆動パルスが表示部6に印加される。
また、駆動条件記憶部41には、焼付発生期間、焼付解消期間、焼付発生判断期間(表示期間)Ta及び焼付解消判断期間Tb等、制御部30による判断処理に用いられるさまざまな期間に関する情報が格納されている。
焼付発生期間は、表示部6の焼付きが発生したとみなす期間である。
焼付解消期間は、表示部6の焼付きが解消したとみなす期間である。
焼付発生判断期間Taは、表示中の画像を表示した表示期間である。この焼付発生判断期間Taは、タイマ38を用いて計測している。焼付発生判断期間Taは、焼付発生期間と比較されて、表示中の画像が表示部6に焼付いたとみなすか否かの判断に用いられる。
焼付解消判断期間Tbは、駆動条件を設定変更してからの期間である。この焼付解消判断期間Tbは、タイマ38を用いて計測している。焼付解消判断期間Tbは、焼付解消期間と比較されて、表示部6の焼付きが解消されたとみなすか否かの判断に用いられる。
制御部30は、画像データ記憶部33から読出した各表示部6r、6g、6b(図2参照)毎の画像データと駆動条件データとに基づいて駆動データを生成する。制御部30は、生成した駆動データをデータ読込みクロック信号に同期させて走査電極駆動回路25及びデータ電極駆動回路27に出力するようになっている。制御部30は、走査電極駆動回路25に駆動データを出力することによって走査速度を変更させる。また制御部30は、スキャン/データモード信号、フレーム開始信号、パルス極性制御信号、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走査電極駆動回路25及びデータ電極駆動回路27に出力するようになっている。
表示部6は、図2に示すように、プレーナ状態で青色の光を反射するB用液晶層(コレステリック液晶層)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(コレステリック液晶層)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(コレステリック液晶層)3rを備えたR表示部6rとを備えている。表示部6は、電力が供給されない無電力状態で表示した画像を保持することができる。すなわち、表示部6は、メモリ表示性を有し、画像をメモリ表示画像としてメモリ表示することができる。B表示部6b、G表示部6g及びR表示部6rは、この順に光が入射する表示面側から積層されている。
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。上方の基板7b側が表示面であり、実線矢印で示すように、外光は基板7b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、図2では、基板7b上方に観察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。下基板9r裏面には光吸収層15が配置されている。
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キラル性の添加剤、すなわち、カイラル材を数十wt%、例えば10wt%〜40wt%添加したコレステリック液晶である。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。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、表示部6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。
各表示部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、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、表示部6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の上基板7bのB用液晶層3b側には、図2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。また、下基板9bのB用液晶層3b側には、複数の帯状のデータ電極19bが走査電極17bと略直交するように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。
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画素(ピクセル)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。
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表示部6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。本実施の形態の表示部6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、表示部6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25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27が接続されている。これらの駆動回路25、27は、制御部30から出力された駆動データと電圧安定部35から供給された電圧とに基づいて、パルス状の走査信号やデータ信号を含む駆動パルスを生成する。駆動回路25、27は、生成した駆動パルスを所定の走査電極17b、17g、17rあるいはデータ電極19b、19g、19rに出力するように設けられている。
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。
図3は、コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示す図である。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3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。
フォーカルコニック状態(透明状態)からプレーナ状態(反射状態)への切り替えでは、コレステリック液晶に所定の高電圧VP100(例えば、32V)を数msから数十msの間印加する。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。次に、液晶印加電圧VP100を急激にほぼゼロまで下げると、液晶分子は螺旋軸が両電極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。
一方、プレーナ状態(反射状態)からフォーカルコニック状態(透明状態)への切り替えでは、コレステリック液晶に、VF100aとVF100bとの間の所定の電圧VF100(例えば、24V)を数msから数十msの間印加した後、液晶印加電圧VF100を急激にほぼゼロまで下げる。
液晶分子は螺旋軸が両電極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。なお、VP100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。
中間調表示は、図3のプレーナ状態からフォーカルコニック状態へ向かう電圧値VF0〜VF100aの間のカーブ、または、フォーカルコニック状態からホメオトロピック状態へ向かう電圧値VF100b〜VP0の間のカーブを用いて行うことができ、電圧の大きさ及び電圧の印加時間のうち、少なくとも一方を変えることにより任意の中間濃度が得られる。
図3に示すコレステリック液晶の電圧−反射率特性は、印加するパルス電圧のパルス幅を一定にして得られているが、パルス電圧のパルス幅を変更することによっても、コレステリック液晶の累積応答特性を得ることができる。例えば、VF0〜VF100aの電圧範囲内において、電圧値は同じだがパルス幅の異なる2種類のパルス電圧を印加する場合、相対的にパルス幅の長いパルス電圧の印加の方が、パルス幅の短いパルス電圧の印加より反射率をより低くすることができる。
表示の焼付き現象は、プレーナ状態(反射状態)を一定時間続けたときと、フォーカルコニック状態(透明状態)を一定時間続けたときとで、液晶の応答性が変化し、表示の濃度差が現れることにより残像が現れる現象であると考えられる。この表示の濃度差は、電圧が高く、かつ、電圧を印加する印加時間が短い駆動パルスを液晶に印加する程大きく、また、特に中間調表示時に大きいと考えられる。
図4は、画素の反射率と焼付き量との関係を示すグラフである。
図4では、プレーナ状態を7日間続けた画素とフォーカルコニック状態を7日間続けた画素とに対して、同じ画像に表示を書換えた結果をグラフにしている。図4において、横軸は、任意単位による画素の平均反射率を表し、縦軸は、焼付き量(%)を表している。焼付き量は、プレーナ状態を7日間続けた画素を書換えた後の反射率と、フォーカルコニック状態を7日間続けた画素の表示を書換えた後の反射率との反射率の差ΔYを算出し、算出した反射率の差ΔYと液晶表示素子の最大反射率であるプレーナ状態の反射率との比として定義している。このとき、各画素の表示の書換えは、約36V(ボルト)で表示面の全面をプレーナ状態にすることによってリセットした後に、10V〜20Vの範囲の駆動パルスを印加することによって行われている。10Vの駆動パルスが印加された結果は、図中■印を結ぶ曲線で示されている。15Vの駆動パルスが印加された結果は、図中▲印を結ぶ曲線で示されている。20Vの駆動パルスが印加された結果は、図中●印を結ぶ曲線で示されている。
図4に示すように、特に平均反射率が0.4〜0.7程度になる中間調を表示したときに焼付き量が多く、残像が見え易くなる。また、印加する駆動パルスの電圧が高い程、焼付き量は多く、残像が見え易くなる。ここで、残像の見え易さは表示した画像にもよるが、残像があまり気にならない許容レベルにするには、焼付き量としておよそ3%以下であることが好ましく、より好ましくは2%以下である。
図5は、画素の反射率が0.6であるときの駆動パルスにおける電圧の印加時間と焼付き量との関係を示すグラフである。ここで、駆動パルスの電圧印加時間を変えたときに画素を同じ反射率にするためには、電圧が低い程印加時間を長くし、電圧が高い程印加時間を短くする必要がある。図5において、横軸は、電圧印加時間(ms)を表し、縦軸は、図4と同様に定義された焼付き量(%)を表している。
図5に示すように、駆動パルスの電圧が低く、印加時間が長い程焼付き量が少なく、残像が見え難くなる。このため、焼付きによる残像を見え難くするには、電圧が低く、印加時間の長い駆動パルスを用いる方が好ましい。しかしながら、駆動パルスの印加時間を長くすると画像の書換えに時間がかかってしまう。一方、駆動パルスの電圧が高く、印加時間が短い程焼付き量が多くなる。従って、書換えにかかる時間を短くするという点においては、駆動パルスの電圧が高く、印加時間の短い駆動パルスを用いる方が好ましい。
以下、本実施形態における液晶表示素子の駆動方法の概要を説明する。
図6は、本実施形態における液晶表示素子の駆動方法を示す概念図である。
図6において、横軸は、メモリ表示中の画像を書換えるまでにメモリ表示した日数を表し、縦軸は、図4及び図5と同様に定義された焼付き量(%)を表している。
本実施形態における液晶表示素子1は、通常、電圧が高く、印加時間が短い標準の駆動条件としての駆動条件1に基づいて生成した駆動パルスで表示部6を駆動して画像を表示する。また、液晶表示素子1は、表示部6に電圧の供給を停止した無電力状態にして、表示した画像をメモリ表示画像としてメモリ表示する。ここで、メモリ表示中の画像を新たな画像に書換える際に、メモリ表示画像をメモリ表示した日数が、許容レベル以上の焼付き量が発生して残像が気になってしまう日数である日数Aの期間以上でなければ、駆動条件1に基づいて生成した駆動パルスで、新たな画像を表示して、その後メモリ表示する。一方、メモリ表示中の画像を新たな画像に書換える際に、メモリ表示画像をメモリ表示した日数が、日数Aの期間以上であれば、メモリ表示中の画像を表示したときの駆動条件1よりも低い電圧、かつ、長い印加時間を含む駆動条件2に基づいて生成した駆動パルスで新たな画像を表示し、その後メモリ表示する。
図7は、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するフローチャートである。
駆動条件Dは、表示部6に画像を表示するための駆動パルスを生成する際の設定条件である。本実施形態における駆動条件記憶部41には、20Vの電圧を印加時間1ms〜20msで印加する駆動条件1と、10Vの電圧を印加時間10ms〜200msで印加する駆動条件2との2つの駆動条件にそれぞれ対応する駆動条件データが格納されている。本実施の形態では、駆動条件2は、同じ階調表示を得るための電圧印加時間が、駆動条件1に対して例えば10倍に設定されている。一例として、20Vの電圧を印加時間1msで表示部6に印加したときと、10Vの電圧を印加時間10msで表示部6に印加したときとでは、同じ階調の表示が得られる。ここで、焼付発生判断期間Ta及び焼付解消判断期間Tbの初期値はそれぞれ0(ゼロ)である。
期間A1は、焼付判断期間であり、表示中の画像による表示部6への焼付きの程度を判断するための基準値である。本実施形態では、期間A1の値は例えば4日間であり、期間A1を経過した場合に表示部6に画像が焼付いたとみなす。
期間Bは、焼付解消期間であり、表示部6の焼付きが解消されたとみなすか否かを判断するための基準値である。本実施形態では、期間Bの値は例えば3日間である。
期間C1は、表示中の画像が表示部6にほとんど焼付いていないとみなすための、1回の画像の書換え動作に要する期間である。すなわち、期間C1は書換頻度の一部である。本実施形態では、期間C1の値は例えば1日間である。
先ず、画像データ記憶部33から新たな画像が入力されることによる書換え要求がされると、制御部30は、焼付発生判断期間Taが期間A1以上、すなわち、期間A1に達したか否かを判断する(ステップS1)。本実施の形態では、期間A1という期間は、図6において残像が気になってしまう日数Aの期間に相当する。
この判断の結果、メモリ表示中の画像の焼付発生判断期間Taが期間A1以上でない場合には(ステップS1のNo)、制御部30は、駆動条件Dが駆動条件1(D=1)であるか否かを判断する(ステップS2)。
この判断の結果、駆動条件Dは駆動条件1である場合には(ステップS2のYes)、制御部30は、焼付発生判断期間Taをリセットして焼付発生判断期間Ta=0(ゼロ)に設定する。制御部30は、焼付発生判断期間Taをリセットすると、焼付発生判断期間Taの計測を開始する(ステップS3)。焼付発生判断期間Taの計測を開始すると、制御部30は、表示書換えを実行し(ステップS4)、一連の処理を終了する。
一方、上記ステップS2の判断の結果、駆動条件Dは駆動条件1でない場合には(ステップS2のNo)、制御部30は、焼付発生判断期間Taが期間C1以上、すなわち、期間C1に達したか否かを判断する(ステップS5)。
この判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間C1以上でない場合には(ステップS5のNo)、制御部30は、焼付解消判断期間Tbに焼付発生判断期間Taを加算することにより累積期間を算出し(Tb+Ta)、算出結果を新たな焼付解消判断期間Tb(Tb=Tb+Ta)として設定する。
新たな焼付解消判断期間Tbが設定されると、制御部30は、設定された焼付解消判断期間Tbが期間B以上、すなわち、期間Bに達したか否かを判断する(ステップS7)。
この判断の結果、焼付解消判断期間Tbが期間B以上でない場合には(ステップS7のNo)、制御部30は、上記ステップS3の処理を実行する。
一方、上記ステップS7の判断の結果、焼付解消判断期間Tbが期間B以上である場合には(ステップS7のYes)、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件1を取得し、駆動条件記憶部41から駆動条件1を取得し、駆動条件Dを駆動条件1(D=1)に再設定する(ステップS8)。この処理により、駆動条件Dが駆動条件1以外に設定されていた場合に、再度駆動条件1に設定される。駆動条件Dを駆動条件1に再設定すると、制御部30は、上記ステップS3の処理を実行する。
上記ステップS5の判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間C1以上である場合には(ステップS5のYes)、制御部30は、焼付解消判断期間Tbをリセットして焼付解消期間Tb=0(ゼロ)に設定し、焼付解消判断期間Tbの計測を開始する(ステップS9)。焼付解消判断期間Tbをリセットして焼付解消判断期間Tbの計測を開始すると、制御部30は、上記ステップS3の処理を実行する。
上記ステップS1の判断の結果、メモリ表示中の画像の焼付発生判断期間Taが期間A1以上である場合には(ステップS1のYes)、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件2を取得し、駆動条件Dを駆動条件2(D=2)に再設定する(ステップS10)。
駆動条件Dを駆動条件2に再設定すると、制御部30は、上記ステップS9の処理を実行する。
以上の処理により、焼付発生判断期間Taが期間A1以上である場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件2に設定し、駆動条件2に基づいて新たな画像を表示させることができる。
また、駆動条件2に基づいて画像を表示している状態で、焼付発生判断期間Taが期間C1よりも短い期間であり、かつ、焼付解消判断期間Tbが期間B以上である場合、すなわち、期間C1当たり1回以上の書換頻度で画像が書換えられた期間が期間Bを経過した場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件1に設定し、駆動条件1に基づいて新たな画像を表示させることができる。
本実施形態によると、液晶表示素子1は、メモリ表示中の画像を新たな画像に書換える際に、新たな画像を表示するための駆動条件を、メモリ表示中の画像がメモリ表示された期間に応じて選択できる。これにより、液晶表示素子1は、焼付きが発生したとみなす期間だけメモリ表示がなされた場合には、現在の駆動条件よりも低い電圧、かつ、長い印加時間の駆動パルスを表示部6に印加する駆動条件で新たな画像を表示部6に表示できる。すなわち、液晶表示素子1は、メモリ表示中の画像がメモリ表示された期間が長い程、現在の駆動条件よりも低い電圧、かつ、長い印加時間の駆動パルスを表示部6に印加することができる。このため、液晶表示素子1は、焼付きに起因する残像の発生を低減することができる。一方、液晶表示素子1は、焼付きの発生が多くなったと考えられる期間だけメモリ表示がなされなかった場合には、引き続き現在の駆動条件で新たな画像を表示部6に表示する。このため、液晶表示素子1は、画像の書換えに要する時間を短く維持することができる。
また、本実施形態によると、液晶表示素子1は、駆動条件2に基づいて期間C1当たり1回以上の書換頻度で画像が書換えられた期間が、焼付きが解消したとみなされる期間Bを経過した場合に、駆動条件Dを駆動条件1に変更する。これにより、液晶表示素子1は、表示部6における画像の焼付きが解消したとみなした場合に、より高い電圧、かつ、より短い印加時間の駆動パルスで新たな画像を表示することができる。このため、液晶表示素子1は、焼付きに起因する残像の発生を防止しつつ、残像の発生を防止する必要のないときには、表示の書換えに要する時間を短くすることができる。
さらに、本実施形態によると、液晶表示素子1は、赤色、緑色及び青色に対応した選択反射波長域を有する3層の表示部6r、6g、6bを有している。液晶表示素子1は、各表示部6r、6g、6bにメモリ表示中の画像を新たな画像に書換える際に、新たな画像を表示するための駆動条件を、メモリ表示中の画像がメモリ表示された期間に応じて選択する。これにより、液晶表示素子1は、表示部6に焼付きが起こった場合であっても、焼付きに起因して各表示部6r、6g、6bが所望の反射率で表示できないことによる赤色の光、緑色の光及び青色の光が反射する比率の変化を低減できる。このため、液晶表示素子1は、良好なカラー表示を実現することができる。
本実施形態における液晶表示素子1を用いた画像表示例を以下に示す。図8は、画像表示例を示す図である。
(実験例1)
表示部6のG表示部6gに、図8の図中左側に示すように、一方の半分が緑色の光を反射して緑色を表示するプレーナ状態、他方の半分が黒色を表示するフォーカルコニック状態である表示パターン画像を7日間メモリ表示させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値10Vに保持した状態で、印加時間を10ms〜200msの範囲で駆動パルスを変化させて、図8の図中右側に示すように、表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、焼付きに起因する残像のない良好な表示画像が得られた。
次に、6時間毎に異なる表示パターンに書換えながら、表示部6を7日間駆動させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値20Vに保持した状態で、印加時間を1ms〜20msの範囲で駆動パルスを変化させて表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、図8の図中右側に示すように、緑色の画像をメモリ表示していた領域(破線より上側の領域)と、黒色の画像をメモリ表示していた領域(破線より下側の領域)とはほぼ同じ輝度となり、焼付きに起因する残像のない良好な表示画像が得られた。
(比較実験例1)
実験例1と同様、表示部6のG表示部6gに、図8の図中左側に示す表示パターン画像を7日間メモリ表示させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値20Vに保持した状態で、印加時間を1ms〜20msの範囲で駆動パルスを変化させて表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、図8の図中右側の破線より上側の領域に比べて破線より下側の領域は相対的に輝度が低く、表示部6に焼付いた画像が残像として発生した。この残像の発生は、特に中間調の表示で顕著に視認された。
(実験例2)
実験例1と同様、表示部6のG表示部6gに、図8の図中左側に示す表示パターン画像を4日間メモリ表示させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値15Vに保持した状態で、印加時間を4ms〜80msの範囲で駆動パルスを変化させて表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、図8の図中右側の破線より上側の領域と破線より下側の領域とは相対的に輝度が同じであり、焼付きに起因する残像のない良好な表示画像が得られた。
引き続き、表示部6のG表示部6gに、一方の半分が緑色を反射して緑色を表示するプレーナ状態、他方の半分が黒色を表示するフォーカルコニック状態である表示パターン画像を10日間メモリ表示させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値10Vに保持した状態で、印加時間を10ms〜200msの範囲で駆動パルスを変化させて表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、図8の図中右側の破線より上側の領域と破線より下側の領域とは相対的に輝度が同じであり、焼付きに起因する残像のない良好な表示画像が得られた。
次に、12時間毎に異なる表示パターンに書換えながら、表示部6を10日間駆動させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値15Vに保持した状態で、印加時間を4ms〜80msの範囲で駆動パルスを変化させて表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、図8の図中右側の破線より上側の領域と破線より下側の領域とは相対的に輝度が同じであり、焼付きに起因する残像のない良好な表示画像が得られた。
引き続き、2時間毎に異なる表示パターンに書換えながら、表示部6を6日間駆動させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値20Vに保持した状態で、印加時間を1ms〜20msの範囲で駆動パルスを変化させて表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、図8の図中右側の破線より上側の領域と破線より下側の領域とは相対的に輝度が同じであり、焼付きに起因する残像のない良好な表示画像が得られた。
(比較実験例2)
実験例1と同様、表示部6のG表示部6gに、図8の図中左側に示す表示パターン画像を14日間メモリ表示させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値20Vに保持した状態で、印加時間を1ms〜20msの範囲で駆動パルスを変化させて表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、図8の図中右側の破線より上側の領域に比べて破線より下側の領域は相対的に輝度が低く、表示部6に焼付いた画像が残像として発生した。この残像の発生は、特に中間調の表示で顕著に視認された。
次に、12時間毎に異なる表示パターンに書換えながら、表示部6を2日間駆動させた。その後、36Vのリセット電圧を印加してから、電圧値20Vに保持した状態で、印加時間を1ms〜20msの範囲で駆動パルスを変化させて表示部6にグラデーションパターン画像を表示させた。この結果、図8の図中右側の破線より上側の領域に比べて破線より下側の領域は相対的に輝度が低く、表示部6に焼付いた画像が残像として発生した。この残像の発生は、特に中間調の表示で顕著に視認された。
以上の実験例及び比較実験例は、表示部6のG表示部6gを用いているが、R表示部6r及びG表示部6gでも同様の結果が得られる。
〔第2の実施の形態〕
本発明の第2の実施の形態による液晶表示素子について図9を用いて説明する。図9は、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するフローチャートである。
本実施の形態に係る液晶表示素子は、第1の実施形態における液晶表示素子1と略同一の構成を有している。なお、本実施形態における駆動条件記憶部41には、第1の実施の形態と同様の駆動条件1及び2に対応する駆動条件データが格納されている。以下、共通部分の符号を同符号とするとともに説明を省略する。
期間A1は、焼付判断期間であり、表示中の画像による表示部6への焼付きの程度を判断するための基準値である。本実施形態では、期間A1の値は例えば4日間であり、期間A1を経過した場合に表示部6に画像が焼付いたと判断する。
期間Bは、焼付解消期間であり、表示部6の焼付きが解消されたとみなすか否かを判断するための基準値である。本実施の形態における期間Bは、焼付発生判断期間Taの期間に応じて、焼付発生判断期間Taと同じ期間、あるいは、例えば10日間である期間B1となる。
期間C1は、表示中の画像が表示部6にほとんど焼付いていないとみなす、1回の画像の書換えに要する期間である。すなわち、期間C1は書換頻度の一部である。本実施形態では、期間C1の値は例えば1日間である。
以下、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するが、本実施の形態における駆動処理動作のステップS11〜S19は、第1の実施の形態におけるステップS1〜S9と共通であるため、ステップS11〜S19の説明を省略する。
上記ステップS11の判断の結果、メモリ表示中の画像の焼付発生判断期間Taが期間A1以上である場合には(ステップS11のYes)、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件2を取得し、駆動条件Dを駆動条件2(D=2)に再設定する(ステップS20)。
駆動条件Dを駆動条件2に再設定すると、制御部30は、焼付発生判断期間Taが期間B1よりも長い期間であるか否かを判断する(ステップS21)。
この判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間B1よりも長い期間でない場合には(ステップS21のNo)、制御部30は、期間Bを焼付発生判断期間Taと同じ期間に設定する。期間Bを焼付発生判断期間Taと同じ期間に設定すると、制御部30は、ステップS19の処理を実行する。
一方、上記ステップS21の判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間B1よりも長い期間である場合には(ステップS21のYes)、制御部30は、期間Bを期間B1に設定する。期間Bを期間B1に設定すると、制御部30は、ステップS19の処理を実行する。
以上の処理により、焼付発生判断期間Taが期間A1以上である場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件2に設定し、駆動条件2に基づいて新たな画像を表示することができる。
また、駆動条件2に基づいて画像を表示している状態で、焼付発生判断期間Taが期間C1よりも短い期間であり、かつ、焼付解消判断期間Tbが期間B以上である場合、すなわち、期間C1当たり1回以上の書換頻度で画像を書換えた期間が期間Bを経過した場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件1に設定し、駆動条件1に基づいて新たな画像を表示することができる。
このとき、焼付発生判断期間Taが期間A1以上期間B1以下であった場合に、制御部30は、期間Bを期間B1に設定することができる。一方、焼付発生判断期間Taが期間B1より長かった場合に、制御部30は、期間Bを焼付発生判断期間Taと同じ期間に設定することができる。
本実施形態によると、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態によると、液晶表示素子は、焼付発生判断期間Taが期間A1以上期間B1以下であった場合には、期間Bを期間B1に設定し、焼付発生判断期間Taが期間B1より長かった場合には、期間Bを焼付発生判断期間Taと同じ期間に設定する。これにより、液晶表示素子は、焼付発生判断期間Taの期間に応じて、表示部6への画像の焼付きが解消したとみなされる期間Bの期間を変更することができる。このため、表示部6に同じ画像を長時間表示したことによる画像の焼付きの程度が大き過ぎる場合に、液晶表示素子は、同じ画像を表示した期間に応じて、現在の駆動条件よりも高い電圧、かつ、短い印加時間の駆動パルスを表示部6に印加する駆動条件に設定変更し難くすることができる。
〔第3の実施の形態〕
本発明の第3の実施の形態による液晶表示素子について図10を用いて説明する。図10は、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するフローチャートである。
本実施の形態に係る液晶表示素子は、第1の実施形態における液晶表示素子1と略同一の構成を有している。なお、本実施形態における駆動条件記憶部41には、第1の実施の形態と同様の駆動条件1及び2に対応する駆動条件データが格納されている。以下、共通部分の符号を同符号とするとともに説明を省略する。
期間A1及び期間A2は、焼付判断期間であり、表示中の画像による表示部6への焼付きの程度を判断するための基準値である。本実施形態では、期間A1の値は例えば4日間であり、期間A2の値は例えば8日間であり、期間A2の方が焼付きの程度が大きい。
期間Bは、焼付解消期間であり、表示部6の焼付きが解消されたとみなすか否かを判断するための基準値である。本実施の形態における期間Bは、焼付発生判断期間Taの期間に応じて、例えば7日間である期間B1、あるいは、例えば14日間である期間B2となる。
期間C1は、表示中の画像が表示部6にほとんど焼付いていないとみなす、1回の画像の書換えに要する期間である。すなわち、期間C1は書換頻度の一部である。本実施形態では、期間C1の値は例えば1日間である。
以下、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するが、本実施の形態における駆動処理動作のステップS31〜S39は、第1の実施の形態におけるステップS1〜S9と共通であるため、ステップS31〜S39の説明を省略する。
上記ステップS31の判断の結果、メモリ表示中の画像の焼付発生判断期間Taが期間A1以上である場合には(ステップS31のYes)、制御部30は、焼付発生判断期間Taが期間A2以上であるか否かを判断する(ステップS40)。
この判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間A2以上でない場合には(ステップS40のNo)、制御部30は、期間Bを期間B1に設定する(ステップS41)。
期間Bを期間B1に設定すると、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件2を取得し、駆動条件Dを駆動条件2(D=2)に再設定し(ステップS42)、ステップS39の処理を実行する。
一方、上記ステップS40の判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間A2以上である場合には(ステップS40のYes)、制御部30は、期間Bを期間B2に設定する(ステップS43)。期間Bを期間B2に設定すると、制御部30は、ステップS42の処理を実行する。
以上の処理により、焼付発生判断期間Taが期間A1以上である場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件2に設定し、駆動条件2に基づいて新たな画像を表示させることができる。
また、駆動条件2に基づいて画像を表示している状態で、焼付発生判断期間Taが期間C1以下であり、かつ、焼付解消判断期間Tbが期間B以上である場合、すなわち、期間C1当たり1回以上の書換頻度で画像を書換えた期間が期間Bを経過した場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件1に設定し、駆動条件1に基づいて新たな画像を表示させることができる。
このとき、焼付発生判断期間Taが期間A1以上であって期間A2より短い場合に、制御部30は、期間Bを期間B1に設定することができる。一方、焼付発生判断期間Taが期間A2以上である場合に、制御部30は、期間Bを期間B2に設定することができる。
本実施形態によると、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態によると、液晶表示素子は、焼付発生判断期間Taが期間A1以上であって期間A2より短い場合には、期間Bを期間B1に設定し、焼付発生判断期間Taが期間A2以上である場合には、焼付きが解消したとみなす期間Bを期間B2に設定する。これにより、焼付発生判断期間Taの期間に応じて、液晶表示素子は、表示部6への画像の焼付きが解消したとみなされる期間Bの期間を変更することができる。このため、表示部6に同じ画像を長時間表示したことによる画像の焼付きの程度に応じて、液晶表示素子は、現在の駆動条件よりも高い電圧、かつ、短い印加時間の駆動パルスを表示部6に印加する駆動条件に設定変更し難くすることができる。
〔第4の実施の形態〕
本発明の第3の実施の形態による液晶表示素子について図11及び図12を用いて説明する。図11は、本実施形態における液晶表示素子の駆動方法を示す概念図である。図11において、横軸は、メモリ表示中の画像を書換えるまでにメモリ表示した日数であり、縦軸は、第1の実施形態と同様に定義された焼付き量(%)である。
本実施の形態に係る液晶表示素子は、第1の実施形態における液晶表示素子1と略同一の構成を有している。なお、本実施形態における駆動条件記憶部41には、第1の実施の形態と同様の駆動条件1及び2に加えて、15Vの電圧を印加時間4ms〜80msで印加する駆動条件3に対応する駆動条件データが格納されている。駆動条件3の駆動パルスは、駆動条件1よりも低い電圧、かつ、長い印加時間であるとともに、駆動条件2の駆動パルスよりも高い電圧、かつ、短い印加時間に設定されている。本実施の形態では、駆動条件3は、同じ階調表示を得るための電圧印加時間が、駆動条件1に対して例えば4倍に設定されている。一例として、20Vの電圧を印加時間1msで表示部6に印加したときと、15Vの電圧を印加時間4msで表示部6に印加したときとでは、同じ階調の表示が得られる。
本実施形態における液晶表示素子は、図11に示すように、3つの駆動条件で表示部6を制御する。これにより、液晶表示素子は、新たな画像を表示する毎に、駆動条件の設定をより低い電圧、かつ、より長い印加時間に1段階づつステップ状に変更して、新たな画像を表示する際に焼付きに起因して発生する残像を一定レベル以下に抑えることができる。以下、共通部分の符号を同符号とするとともに説明を省略する。
図12は、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するフローチャートである。
期間A1、期間A2及び期間A3は、焼付判断期間であり、表示中の画像による表示部6への焼付きの程度を判断するための基準値である。本実施形態では、期間A1の値は例えば3日間であり、期間A2の値は例えば7日間であり、期間A3の値は例えば14日間である。すなわち、期間A1、期間A2及び期間A3の順に焼付きの程度が大きい。
期間Bは、焼付解消期間であり、表示部6の焼付きが解消されたとみなすか否かを判断するための基準値である。本実施の形態における期間Bは、焼付発生判断期間Taと同じ期間となる。
期間C1は、表示中の画像が表示部6にほとんど焼付いていないとみなす、1回の画像の書換えに要する期間である。すなわち、期間C1は書換頻度の一部である。本実施形態では、期間C1の値は例えば1日間である。
以下、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するが、本実施の形態における駆動処理動作のステップS51〜S59は、第1の実施の形態におけるステップS1〜S9と共通であるため、ステップS51〜S59の説明を省略する。
上記ステップS51の判断の結果、メモリ表示中の画像の焼付発生判断期間Taが期間A1以上である場合には(ステップS51のYes)、制御部30は、焼付発生判断期間Taが期間A2以上であるか否かを判断する(ステップS60)。
この判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間A2以上でない場合には(ステップS60のNo)、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件3を取得し、駆動条件Dを駆動条件3(D=3)に再設定する(ステップS61)。
駆動条件Dを駆動条件3に再設定すると、制御部30は、期間Bを焼付発生判断期間Taと同じ期間に設定する(ステップS62)。
一方、上記ステップS60の判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間A2以上である場合には(ステップS60のYes)、制御部30は、焼付発生判断期間Taが期間A3以上であるか否かを判断する(ステップS63)。
この判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間A3以上でない場合には(ステップS63のNo)、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件2を取得し、駆動条件Dを駆動条件2(D=2)に再設定し(ステップS64)、ステップS62の処理を実行する。
一方、上記ステップS63の判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間A3以上である場合には(ステップS63のYes)、制御部30は、焼付発生判断期間Taを期間A3に設定し(ステップS65)、ステップS64の処理を実行する。
以上の処理により、焼付発生判断期間Taが期間A2以上である場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件2に設定し、駆動条件2に基づいて新たな画像を表示することができる。一方、焼付発生判断期間Taが期間A1以上であって期間A2より短い場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件3に設定し、駆動条件3に基づいて新たな画像を表示することができる。
また、駆動条件2又は駆動条件3に基づいて画像を表示している状態で、焼付発生判断期間Taが期間C1以下であり、かつ、焼付解消判断期間Tbが期間B以上である場合、すなわち、期間C1当たり1回以上の書換頻度で画像を書換えた期間が期間Bを経過したか否かを判断し、期間Bを経過した場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件1に設定し、駆動条件1に基づいて新たな画像を表示することができる。
このとき、焼付発生判断期間Taが期間A1以上であって期間A3より短い期間である場合に、制御部30は、期間Bを焼付発生判断期間Ta、すなわち、表示中の画像を表示した表示期間と同じ期間に設定することができる。一方、焼付発生判断期間Taが期間A3以上である場合に、制御部30は、期間Bを駆動条件記憶部41に予め格納された期間A3に設定することができる。
本実施形態によると、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、液晶表示素子は、駆動条件Dの設定を変更する際に、複数の駆動条件から1つを選択することができる。これにより、液晶表示素子は、第1の実施の形態のように、駆動条件Dの設定を変更する際に1つの駆動条件しか選択できない場合に比べて電圧及び電圧印加時間を微調整できる。このため、液晶表示素子は、駆動条件Dの設定を変更する際に1つの駆動条件しか選択できない場合よりも焼付きに起因する残像の発生を低減しつつ、書換えに要する時間を短くすることができる。
さらに、本実施形態によると、焼付発生判断期間Taが期間A1以上であって期間A2より短い場合、及び、焼付発生判断期間Taが期間A2以上であって期間A3より短い場合には、液晶表示素子は、焼付きが解消したとみなす期間Bを焼付発生判断期間Taと同じ期間に設定する。また、焼付発生判断期間Taが期間A3以上である場合に、液晶表示素子は、焼付きが解消したとみなす期間Bを期間A3に設定する。このように、焼付発生判断期間Taの期間に応じて、液晶表示素子は、表示部6への画像の焼付きが解消したとみなされる焼付きが解消したとみなす期間Bの期間を細かく設定する。これにより、表示部6に同じ画像を長時間表示したことによる画像の焼付きの程度に応じて、液晶表示素子は、現在の駆動条件よりも高い電圧、かつ、短い印加時間の駆動パルスを表示部6に印加する駆動条件への変更を調整できる。このため、液晶表示素子は、適度に焼付きに起因する残像の発生を低減しつつ、書換えに要する時間を短くすることができる。
〔第5の実施の形態〕
本発明の第3の実施の形態による液晶表示素子について図13を用いて説明する。図13は、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するフローチャートである。
本実施の形態に係る液晶表示素子は、第4の実施形態における液晶表示素子1と略同一の構成を有している。なお、本実施形態における駆動条件記憶部41には、第4の実施の形態と同様の駆動条件1、駆動条件2及び駆動条件3に対応する駆動条件データが格納されている。以下、共通部分の符号を同符号とするとともに説明を省略する。
期間A1及び期間A2は、焼付判断期間であり、表示中の画像による表示部6への焼付きの程度を判断するための基準値である。本実施形態では、期間A1の値は例えば3日間であり、期間A2の値は例えば7日間であり、期間A2の方が焼付きの程度が大きい。
期間Bは、焼付解消期間であり、表示部6の焼付きが解消されたとみなすか否かを判断するための基準値である。本実施の形態における期間Bは、焼付発生判断期間Taの期間に応じて、例えば6日間である期間B1、あるいは、例えば10日間である期間B2となる。
期間C1は、表示中の画像が表示部6にほとんど焼付いていないとみなす、1回の画像の書換えに要する期間である。すなわち、期間C1は書換頻度の一部である。本実施形態では、期間C1の値は例えば1日間である。
以下、制御部30による表示部6の駆動処理動作を説明するが、本実施の形態における駆動処理動作のステップS71〜S77は、第1の実施の形態におけるステップS1〜S7と共通であるため、ステップS71〜S77の説明を省略する。
ステップS77の判断の結果、焼付解消判断期間Tbが期間B以上である場合には(ステップS77のYes)、制御部30は、駆動条件Dが駆動条件3(D=3)であるか否かを判断する(ステップS78)。
この判断の結果、駆動条件Dが駆動条件3である場合には(ステップS78のYes)、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件1を取得し、駆動条件Dを駆動条件1(D=1)に再設定し(ステップS79)、ステップS73の処理を実行する。
一方、上記ステップS78の判断の結果、駆動条件Dが駆動条件3でない場合には(ステップS78のNo)、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件3を取得し、駆動条件Dを駆動条件3(D=3)に再設定する(ステップS80)。
駆動条件Dを駆動条件3に再設定すると、制御部30は、期間Bを期間B3に設定する(ステップS81)。
期間Bを期間B3に設定すると、制御部30は、焼付解消判断期間Tbをリセットして焼付解消期間Tb=0(ゼロ)に設定し、焼付解消判断期間Tbの計測を開始する(ステップS82)。焼付解消判断期間Tbをリセットして焼付解消判断期間Tbの計測を開始すると、制御部30は、上記ステップS73の処理を実行する。
一方、上記ステップS75の判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間C1以上である場合には(ステップS75のYes)、制御部30は、上記ステップS82の処理を実行する。
ステップS71の判断の結果、メモリ表示中の画像の焼付発生判断期間Taが期間A1以上である場合には(ステップS71のYes)、制御部30は、焼付発生判断期間Taが期間A2以上であるか否かを判断する(ステップS83)。
この判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間A2以上でない場合には(ステップS83のNo)、制御部30は、駆動条件Dが駆動条件1(D=1)であるか否かを判断する(ステップS84)。
この判断の結果、駆動条件Dが駆動条件1である場合には(ステップS84のYes)、制御部30は、上記ステップS80の処理を実行する。
一方、上記ステップS83の判断の結果、焼付発生判断期間Taが期間A2以上である場合(ステップS83のYes)、または、上記ステップS84の判断の結果、駆動条件Dが駆動条件1でない場合には(ステップS84のNo)、制御部30は、駆動条件記憶部41から駆動条件2を取得し、駆動条件Dを駆動条件2(D=2)に再設定する(ステップS85)。
駆動条件Dを駆動条件2に再設定すると、制御部30は、期間Bを期間B2に設定し(ステップS86)、上記ステップS82の処理を実行する。
以上の処理により、焼付発生判断期間Taが期間A2以上である場合、又は、焼付発生判断期間Taが期間A1以上であって期間A2よりも短く、現在の駆動条件Dが駆動条件1でない場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件2に設定し、駆動条件2に基づいて新たな画像を表示することができる。
一方、焼付発生判断期間Taが期間A1以上であって期間A2より短く、現在の駆動条件Dが駆動条件1である場合、または、駆動条件2に基づいて画像を表示している状態で、焼付発生判断期間Taが期間C1以下であり、かつ、焼付解消判断期間Tbが期間B以上である場合に、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件3に設定し、駆動条件3に基づいて新たな画像を表示することができる。
また、駆動条件Dを駆動条件3に設定した場合に、制御部30は、期間Bを期間B1に設定することができる。一方、駆動条件Dを駆動条件2に設定した場合に、制御部30は、期間Bを期間B2に設定することができる。
さらに、駆動条件3に基づいて画像を表示している状態で、焼付発生判断期間Taが期間C1よりも短い期間であり、かつ、焼付解消判断期間Tbが期間B以上である場合、制御部30は、駆動条件Dを駆動条件1に設定し、駆動条件1に基づいて新たな画像を表示することができる。
さらにまた、現在の駆動条件Dよりも高い電圧、かつ、短い印加時間の駆動条件Dに設定変更する場合に、制御部30は、現在の駆動条件Dが駆動条件3であるときのみ駆動条件1に設定変更することができる。すなわち、制御部30は、電圧及び電圧の印加時間が徐々に変化するように、表示中の画像を表示したときの駆動条件Dに特性の近い駆動条件Dから順に取得することができる。
本実施形態によると、第4の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態では、現在の駆動条件Dよりも高い電圧、かつ、短い印加時間の駆動条件Dに設定変更する場合に、液晶表示素子は、現在の駆動条件Dが駆動条件3であるときにのみ駆動条件1に設定変更することができる。これにより、液晶表示素子は、最も電圧が高く、かつ、最も印加時間が短い駆動条件に一気に設定変更することがなく、電圧及び印加時間を徐々に設定変更することができる。このため、液晶表示素子は、適度に焼付きに起因する残像の発生を低減しつつ、書換えに要する時間を短くすることができる。
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、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、1日1回以上の書換頻度で書換がなされた期間に基づいて駆動条件の設定を変更するか否かを判断しているが、本発明はこれに限定されず、書換頻度は、1日間に画像が書換えられる書換頻度が2回以上の書換頻度であってもよい。
また、上記実施の形態では、2つあるいは3つの駆動条件を用いているが、本発明はこれに限定されない。駆動条件1と駆動条件3との間や、駆動条件2と駆動条件3との間に複数の駆動条件をそれぞれ設けてもよい。例えば、第4の実施の形態において、駆動条件1と駆動条件3との間に、駆動条件1よりも低い電圧、かつ、長い印加時間であるとともに、駆動条件3よりも高い電圧、かつ、短い印加時間の駆動パルスを表示部6に印加できる駆動条件4を設けてもよい。
さらに、上記実施の形態では、駆動方式として線順次駆動(線順次走査)方式を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、駆動方式として点順次駆動方式を用いてもよい。
さらにまた、上記実施の形態では、表示部6b、6g、6rが積層された3層構造の液晶表示素子を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、1層、2層又は4層以上の構造の液晶表示素子にも適用できる。
また、上記実施の形態では、表示部6b、6g、6rを駆動するのにマトリクス状電極を用いたパッシブ駆動方式を用いたが、本発明はこれに限らず、TFT(Thin Film Transistor)等を用いたアクティブ駆動方式、光導電層を用いた光書き込み方式等を用いてもよい。
さらに、上記実施の形態では、表示部6に形成された全ての画素に対応する駆動パルスの駆動条件を変更する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、中間調表示を行う画素の一部又は全部に対応する駆動パルスの駆動条件を変更してもよい。
焼付きが起こった場合であっても、焼付きに起因する残像の発生を低減することができるので、種々の液晶表示素子に適用できる。

Claims (10)

  1. コレステリック液晶層を備え、前記コレステリック液晶層に電圧が印加されて画像を表示するとともに前記画像の表示を無電力で保持可能なメモリ性表示部と、
    前記電圧及び前記電圧の印加期間を含む、異なる複数の駆動条件を記憶する駆動条件記憶部と、
    前記メモリ性表示部に表示中の画像を新たな画像に書換える際に、前記表示中の画像を表示した表示期間を判断し、前記表示期間に応じた前記駆動条件を前記駆動条件記憶部から取得し、取得した前記駆動条件に基づいて前記新たな画像を前記メモリ性表示部に表示させる制御部と、
    を有することを特徴とする液晶表示素子。
  2. 請求項1記載の液晶表示素子において、
    前記表示期間に応じた前記駆動条件は、前記表示期間が長い程、前記電圧が低く、前記印加期間が長いこと
    を特徴とする液晶表示素子。
  3. 請求項1記載の液晶表示素子において、
    前記表示期間に応じた前記駆動条件は、前記表示期間が、前記メモリ性表示部に前記表示中の画像が焼付いたとみなされる焼付発生期間を経過した場合に、前記表示中の画像を表示したときの前記駆動条件よりも前記電圧が低く、前記印加期間が長いこと
    を特徴とする液晶表示素子。
  4. 請求項1記載の液晶表示素子において、
    前記制御部は、前記表示中の画像を前記新たな画像に書換える際に、画像を書換えた書換頻度及び前記書換頻度で画像が書換えられた期間が、前記メモリ性表示部への画像の焼付きが解消したとみなされる焼付解消期間を経過したか否かを判断し、前記焼付解消期間を経過した場合に、前記表示中の画像を表示したときの前記駆動条件よりも前記電圧が高く、前記印加期間が短い前記駆動条件を前記駆動条件記憶部から取得すること
    を特徴とする液晶表示素子。
  5. 請求項4記載の液晶表示素子において、
    前記焼付解消期間は、前記表示期間に応じて異なること
    を特徴とする液晶表示素子。
  6. コレステリック液晶層を備え、前記コレステリック液晶層に電圧が印加されて画像を表示するとともに前記画像の表示を無電力で保持可能なメモリ性表示部に表示中の画像を新たな画像に書換える際に、前記表示中の画像を表示した表示期間を判断し、
    前記表示期間に応じた駆動条件を駆動条件記憶部から取得し、
    取得した前記駆動条件に基づいて前記新たな画像を前記メモリ性表示部に表示させること
    を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
  7. 請求項6記載の液晶表示素子の駆動方法において、
    前記表示期間に応じた前記駆動条件は、前記表示期間が長い程、前記電圧が低く、前記印加期間が長いこと
    を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
  8. 請求項6記載の液晶表示素子の駆動方法において、
    前記表示期間に応じた前記駆動条件は、前記表示期間が、前記メモリ性表示部に前記表示中の画像が焼付いたとみなされる焼付発生期間を経過した場合に、前記表示中の画像を表示したときの前記駆動条件よりも前記電圧が低く、前記印加期間が長いこと
    を特徴とする液晶表示素子。
  9. 請求項6記載の液晶表示素子の駆動方法において、
    前記表示中の画像を前記新たな画像に書換える際に、画像を書換えた書換頻度及び前記書換頻度で画像が書換えられた期間が、前記メモリ性表示部への画像の焼付きが解消したとみなされる焼付解消期間を経過したか否かを判断し、前記焼付解消期間を経過した場合に、前記表示中の画像を表示したときの前記駆動条件よりも前記電圧が高く、前記印加期間が短い前記駆動条件を前記駆動条件記憶部から取得すること
    を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
  10. 請求項9記載の液晶表示素子の駆動方法において、
    前記焼付解消期間は、前記表示期間に応じて異なること
    を特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
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