WO2009101851A1

WO2009101851A1 - 表示装置

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Publication number: WO2009101851A1
Application number: PCT/JP2009/051071
Authority: WO
Inventors: Motohiro Nakanishi
Original assignee: Konica Minolta Holdings, Inc.
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2009-08-20
Also published as: US9196214B2; EP2242041A1; EP2242041A4; JPWO2009101851A1; US20100328298A1; JP5131284B2

Abstract

　表示素子が次に表示画面に表示する第１の画像データを記憶する第１の記憶手段（６０）と、表示素子が表示画面に表示中の第２の画像データを記憶する第２の記憶手段（６１）と、第２の画像データと第１の画像データとの差分データを算出する差分算出手段（７１）と、差分算出手段が算出した差分データを記憶する第３の記憶手段（６２）と、差分データに基づいて、電流値または書き込み時間、および表示素子への書き込み電流の印加方向、を制御する制御手段と、を有することを特徴とする表示装置。

Description

表示装置

　本発明は、表示装置に関する。

　近年、パーソナルコンピューターの動作速度の向上、ネットワークインフラの普及、データストレージの大容量化と低価格化に伴い、従来紙への印刷物で提供されたドキュメントや画像等の情報を、より簡便な電子情報として入手、電子情報を閲覧する機会が益々増大している。

　この様な電子情報の閲覧手段として、従来の液晶ディスプレイやＣＲＴ、また近年では、有機ＥＬディスプレイ等の発光型が主として用いられている。しかしながら、特に、電子情報がドキュメント情報の場合、比較的長時間にわたってこの閲覧手段を注視する必要があり、これらの行為は必ずしも人間に優しい手段とは言い難い。

　一般に発光型のディスプレイの欠点として、フリッカーで目が疲労する、持ち運びに不便、読む姿勢が制限され、静止画面に視線を合わせる必要が生じる、長時間読むと消費電力が嵩む等が知られている。

　これらの欠点を補う表示手段として、外光を利用し、像保持の為に電力を消費しない（メモリー性）反射型ディスプレイが知られているが、下記の理由で十分な性能を有しているとは言い難い。

　すなわち、反射型液晶等の偏光板を用いる方式は、反射率が約４０％と低いため白表示に難があり、また構成部材の作製に用いる製法の多くは簡便とは言い難い。また、ポリマー分散型液晶は高い電圧を必要とし、また有機物同士の屈折率差を利用しているため、得られる画像のコントラストが十分でない。また、ポリマーネットワーク型液晶は駆動電圧が高いことと、メモリー性を向上させるために複雑なＴＦＴ回路が必要である等の課題を抱えている。また、電気泳動法による表示素子は、１０Ｖ以上の高い電圧が必要となり、電気泳動性粒子凝集による耐久性に懸念がある。

　これら上述の各方式の欠点を解消する表示方式として、エレクトロクロミック表示素子（以下、ＥＣ方式と略す）や金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式（以下、ＥＤ方式と略す）が知られている。

　ＥＣ方式は、３Ｖ以下の低電圧でフルカラー表示が可能で、簡易なセル構成、白品質で優れる等の利点があり、ＥＤ方式もまた、３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成、黒と白のコントラストや黒品質に優れる等の利点があり、様々な方法が開示されている（例えば、特許文献１～５参照。）。

　このようにＥＣ方式やＥＤ方式は、３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成、また、優れた表示品位（明るいペーパーライクな白と引き締まった黒）といった特徴を持っている。
国際公開２００４／０６８２３１号パンフレット国際公開２００４／０６７６７３号パンフレット米国特許第４，２４０，７１６号明細書特許第３４２８６０３号公報特開２００３－２４１２２７号公報

　近年、このような白黒表示の特徴に加えてカラー表示を行いたいという要望がある。カラー表示を行うことによって、例えばタブレットＰＣに用いた場合、表示している文書に手書き入力で他の色の線を上書きしたりすることができる。

　ところが、ＥＣ方式では異なる色を３層積層する必要があり、複雑な素子構成によるコスト高が懸念される。本願発明者らはＥＤ方式を改良し、対向電極間に、電解質、エレクトロクロミック化合物等を含む層を挟み、対向電極の駆動操作によりエレクトロクロミック化合物の色を変化させて白、黒及びそれ以外の色の階調表示が可能な表示素子ＳＥＣＤ（Ｓｉｌｖｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｈｒｏｍｉｃ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）を開発している。

　ＳＥＣＤは一般のメモリー性表示素子と同様に、その表示状態における化学的、機械的な状態を保持することにより、ある表示状態を保ちメモリー機能を達成している。しかしながら、保持されている表示状態は、温度、気圧など色々なパラメータに応じて微妙に変化する場合がある。そのため、ＳＥＣＤなどのメモリー性表示素子は微妙な諧調の制御が難しい。

　このような問題に対応するため、表示画面を更新する毎に、メモリー性表示素子の表示画像を一旦白色などの初期状態にリセットしてから、表示する画像を再度書き込むことにより画面全体の諧調を正確に再現している。

　そのため、表示画像の消去と書き込みに、それぞれ例えば０．５秒かかるとすると、表示画像に追記したり一部分を書き替える場合でもユーザは合計１秒間待たなければならない。

　しかしながら、例えばタブレットＰＣの表示に用いた場合、手書き入力を行ったり、画面に表示されているボタンをクリックするたびに多くの待ち時間が発生するのではレスポンスが悪く使い勝手が悪い。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、特に諧調表現より、むしろ早い表示レスポンスの要求される、ボタン操作や手書き入力に対してのレスポンスの速い表示が可能な反射型の表示装置を提供することを目的とする。

　本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

　１．マトリクス状に配列した表示素子からなる表示画面を有し、それぞれの前記表示素子に表示する画像の濃度に応じて前記表示素子に電流値または書き込み時間を変更して書き込み電流を印加し、画像を表示する表示装置において、
前記表示素子が次に前記表示画面に表示する第１の画像データを記憶する第１の記憶手段と、
前記表示素子が前記表示画面に表示中の第２の画像データを記憶する第２の記憶手段と、
前記第２の画像データと前記第１の画像データとの差分データを算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段が算出した差分データを記憶する第３の記憶手段と、
前記差分データに基づいて、前記電流値または前記書き込み時間、および前記表示素子への前記書き込み電流の印加方向、を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする表示装置。

　２．前記表示画面の画面上の位置または範囲を指定する入力手段を有し、
前記制御手段は、
前記入力手段による入力が行われたと判定したとき、
前記入力に基づいて前記表示素子がこれから表示する特定領域のデータを第１の記憶手段に記憶させ、
前記表示素子が前記特定領域に表示中の前記第２の画像データを第２の記憶手段に記憶させ、
前記差分算出手段が算出した差分データに基づいて前記特定領域の表示素子を書き換えることを特徴とする１．に記載の表示装置。

　３．前記制御手段は、
前記入力手段による入力が行われたと判定したとき以外は、
前記表示画面の全領域の初期化データを第１の記憶手段に記憶させ、
前記表示素子が前記表示画面に表示中の前記第２の画像データを第２の記憶手段に記憶させ、
前記第３の記憶手段に記憶させた前記第２の画像データと前記第１の画像データとの差分データに基づいて前記表示画面の表示素子を書き換えた後、
前記表示素子がこれから表示するデータを第１の記憶手段に記憶させ、
前記表示素子が表示中の画像データを第２の記憶手段に記憶させ、
前記差分算出手段が算出した差分データに基づいて表示素子を書き換えることを特徴とする２．に記載の表示装置。

　４．設定された制御電圧に応じて前記表示素子の前記濃度を増す方向と減少させる方向に前記書き込み電流を印加可能な定電流回路と、
前記制御電圧の設定と遮断を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を介して前記制御電圧を設定するドライバ回路と、
前記制御電圧を前記ドライバ回路に供給する制御電圧電源と、
前記表示素子の前記濃度を増す方向または減少させる方向の何れかに前記書き込み電流が流れるように前記表示素子にコモン電圧を印加するコモン電源と、
を有し、
前記制御手段は、
前記差分データに基づいて前記電流値または前記書き込み時間と前記コモン電圧を設定し、
前記表示素子へ所定の前記書き込み電流を印加するように制御することを特徴とする１．に記載の表示装置。

　本発明によれば、レスポンスの速い表示が可能な反射型の表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る表示装置の一例を示す外観図である。本発明の表示素子１の一実施形態であるＳＥＣＤの基本的な構成を示す概略断面図である。本発明の実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る表示装置の書き込み動作時における各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。本実施形態の表示素子の書き込み動作時における書き込み時間Ｔｘと、表示濃度Ｄの関係を説明するグラフである。本実施形態の表示素子の表示濃度Ｄを説明する図である。表示装置１００の手書き入力操作を説明する説明図である。本発明の実施形態における表示装置１００の入力制御を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態における手書きボタン５１の表示を変更するルーチンを説明するためのフローチャートである。手書きボタン５１を表示する画像データを説明するための模式図である。本発明の実施形態における手書き入力を処理する手書きルーチンを説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態における手書き入力を表示する表示ルーチンを説明するためのフローチャートである。表示画面５０に表示された手書き入力画像と対応する画素の画像データを説明するための模式図である。本発明の実施形態におけるページ送りルーチンを説明するためのフローチャートである。

符号の説明

　１　表示素子
　２　駆動トランジスタ
　３　補助容量
　４　スイッチングトランジスタ
　５ａ、５ｂ、５ｃ　走査線
　８ａ、８ｂ、８ｃ　信号線
　１０　記憶部
　１１　制御部
　１２　ゲートドライバ
　１３　コモン電源
　１４　ソースドライバ
　２０　定電流回路
　３０　銀電極
　３１　電解質
　３２　ＩＴＯ電極
　３３　電流源
　６０　第１フレームメモリ
　６１　第２フレームメモリ
　６２　第３フレームメモリ
　７１　差分算出部

　以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。

　まず、本発明の第１の実施形態について、図１を用いて説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の一例を示す外観図である。

　表示装置１００は、例えばタブレットＰＣや電子ブック、ＰＤＡであり、図１には図示せぬ記憶部１０に記憶されている画像や文字などのデータを表示画面５０に表示する。表示画面５０には白、黒及びそれ以外の色の階調表示が可能なメモリー性表示素子、例えばＳＥＣＤが用いられている。操作部４２にはメカニカルスイッチからなる順送りボタン４３と逆送りボタン４４が設けられている。例えば、ユーザが順送りボタン４３を押すと表示画面５０に表示されているデータの次のページのデータを記憶部１０から読み出して表示する。同様に、ユーザが逆送りボタン４４を押すと表示画面５０に表示されているデータの前のページのデータを記憶部１０から読み出して表示する。

　また、表示画面５０の上層はタッチパネル４０になっている。ユーザは、タッチパネル４０への入力操作により、手書きモードへの切換を行った後、画面上の位置または領域を指定し、手書き入力を行う。タッチパネル４０への入力操作は図１には図示せぬスタイラスペン５５を用いても良いし、直接指などでタッチパネル４０を操作しても良い。タッチパネル４０は本発明の入力手段である。

　図２は本発明の表示素子１の一実施形態であるＳＥＣＤの基本的な構成を示す概略断面図である。

　図２に示す表示素子１は、透明なＩＴＯ電極３２と銀電極３０の間に電解質３１を保持している。ＩＴＯ電極３２と銀電極３０には電流源３３が接続されている。電流源３３から銀電極３０に図中の矢印方向に電流ｉを印加すると、電解質３１中に含まれる銀の析出反応が生じる。析出した銀は光を吸収し、ＩＴＯ電極３２から見た表示素子１の濃度が高くなり黒く見える。ＳＥＣＤではエレクトロクロミック化合物を含む電解質３１を用いるので、印加した電流ｉに応じて発色し、白黒の階調に加えてカラー表示ができる。

　一方、電流源３３から銀電極３０に図中の矢印と逆方向に電流ｉを印加すると、電解質３１中に含まれる銀の溶解反応が生じる。析出した銀は溶解し、透明に変化する。ＳＥＣＤの電解質３１には白色散乱物（酸化チタンなど）が入っており、光はこの白色散乱物で反射されるので外部からは白色に見える。そのため、一定時間電流ｉを図中の矢印と逆方向に印加するとＩＴＯ電極３２から見た表示素子１の濃度および色は初期状態の白色になる。Ｖ_ＥＤは電流ｉを印加したときのＩＴＯ電極３２と銀電極３０の間の電圧である。

　表示素子１に含まれる電解質３１は、例えば銀塩水溶液より非水系銀塩溶液に銀を転相させることにより調製できる。このような銀塩水溶液は、公知の銀塩を水に溶解して調製することができる。また、エレクトロクロミック化合物は電気化学的な酸化還元によって、物質の光学吸収の性質（色や光透過度）が可逆的に変化する現象（エレクトクロミズム）を示す化合物であればいかなる化合物を用いても良い。具体的な化合物としては、「エレクトロクロミックディスプレイ」（平成３年６月２８日刊、産業図書株式会社）ｐ２７－１２４、「クロミック材料の開発」（２０００年１１月１５日刊、株式会社シーエムシー）ｐ８１－９５等に記載の化合物を挙げることができる。

　なお、本実施形態ではＳＥＣＤを用いてカラー表示を行う例について説明するが、本発明の適用はＳＥＣＤに限定されるものではなく、電流値または書き込み時間を変更して書き込み電流を印加することにより白黒の階調に加えてカラー表示ができる表示素子であれば良い。また、公知のＥＤ方式やＥＣ方式の電気化学表示素子を用いて白黒の階調表示を行う場合にも適用できる。

　図３は本発明の実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。図３では説明の簡単のため３行×３列の画素を有する表示装置の構成を示したが、本発明はこの画素数に限定されるものではなくｎ行×ｍ列の画素を有する表示装置に適用できる。

　各画素は、表示素子１、駆動トランジスタ２、補助容量３、スイッチングトランジスタ４から構成される。図２ではｎ行×ｍ列の表示素子１をそれぞれＰｎｍと表記している。例えば１行、１列目の表示素子１はＰ１１、１行、２列目の画素はＰ１２、というように順に表記している。

　符号５ａ、５ｂ、５ｃは走査線で、行方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のゲートを互いに接続し、ゲートドライバ１２に接続されている。符号８ａ、８ｂ、８ｃは信号線で列方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のソースを互いに接続し、ソースドライバ１４に接続されている。ゲートドライバ１２が走査線５ａ、５ｂ、５ｃに出力電圧Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を出力することにより、スイッチングトランジスタ４のオン／オフの制御を行い、制御電圧を印加する行を選択する。なお、この実施形態においてスイッチングトランジスタ４は本発明のスイッチング素子に相当する。

　ソースドライバ１４は、信号線８ａ、８ｂ、８ｃ毎にドライバ回路を有し、制御部１１の制御に基づいて出力側に接続された信号線８ａ、８ｂ、８ｃに出力電圧Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を出力する。ソースドライバ１４のドライバ回路はオン、オフの２値ドライバであり、制御部１１の制御に基づいてソースドライバ１４に入力された制御電圧Ｖｓまたはオフ電圧である０Ｖを出力する。なお、この実施形態においてソースドライバ１４は本発明のドライバ回路に相当する。

　制御電圧電源１５はＤ／Ａ変換器などを備え、制御部１１の出力するデジタル値に応じた制御電圧Ｖｓを出力しソースドライバ１４に供給する。なお、この実施形態において制御電圧電源１５は本発明の制御電圧電源に相当する。

　制御部１１はＣＰＵと各画素を駆動するコントローラなどから構成され、記憶部１０に記憶されているプログラムに基づいて表示装置全体を制御し、本発明おける制御手段に相当する。記憶部１０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリなどの記録媒体から構成されている。制御部１１のＣＰＵは、第１フレームメモリ６０と第２フレームメモリ６１の差分データを算出する差分算出部７１を備えている。なお、この実施形態において差分算出部７１は本発明の差分算出手段に相当する。

　第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１、第３フレームメモリ６２は、それぞれ表示画面５０の画素数に対応する記憶領域を有する１画面分のフレームメモリである。第１フレームメモリ６０は、表示素子１が次に表示画面５０に表示する第１の画像データを記憶する。第２フレームメモリ６１は、表示素子１が表示画面５０に表示中の第２の画像データを記憶する。差分算出部７１は、第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０から、対応する画素の第２の画像データと第１の画像データをそれぞれ読み出して差分データを算出し第３フレームメモリ６２に記憶させる。なお、この実施形態において第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１、および第３フレームメモリ６２は、それぞれ本発明の第１の記憶手段、第２の記憶手段、および第３の記憶手段に相当する。図面上では第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１、第３フレームメモリ６２をそれぞれＦＭ１、ＦＭ２、ＦＭ３と表記する。

　タッチパネルコントローラ４１はタッチパネル４０の入力域を走査し、タッチパネル４０に入力があった場所の位置情報を制御部１１に送信する。なお、この実施形態においてタッチパネル４０は本発明の入力手段に相当する。

　順送りボタン４３、逆送りボタン４４はメカニカルスイッチから構成され、制御部１１はＯＮ、ＯＦＦの状態を検知する。

　各画素の回路構成は同じであり、図３を用いて以下１行１列目の画素を例に説明する。

　定電流回路２０は、駆動トランジスタ２と補助容量３から構成される。駆動トランジスタ２のソースはバスライン６に接続され、ドレインは表示素子１の銀電極３０に接続されている。補助容量３は駆動トランジスタ２のソースとゲート間に接続されており、ソースとゲート間に印加された制御電圧Ｖｓを保持する。バスライン６はＧＮＤに接続され０Ｖである。駆動トランジスタ２は０Ｖとゲート、ソース間に印加された制御電圧Ｖｓに応じた定電流を表示素子１に印加する。なお、この実施形態において定電流回路２０は本発明の定電流回路に相当する。

　スイッチングトランジスタ４のソースは信号線８ａに、ドレインは駆動トランジスタ２のゲートと補助容量３に、ゲートはゲートドライバ１２に接続されている。ゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１が’Ｈ’になるとスイッチングトランジスタ４はオンになり、ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１が駆動トランジスタ２のゲートと補助容量３に加わる。

　コモン電極７は各画素の表示素子１と接続され、またその一端はコモン電源１３に接続されている。コモン電源１３は制御部１１の指令により正極性または負極性の電圧Ｖｃを出力する。なお、この実施形態においてコモン電源１３は本発明のコモン電源に相当する。

　図４、図５、図６を用いて、本実施形態の表示装置の書き込み動作を説明する。

　図４は、本実施形態の表示装置の書き込み動作時における各部の電圧の変化を示すタイムチャート、図５は本実施形態の表示素子の書き込み動作時における書き込み時間Ｔｘと、表示濃度Ｄの関係を説明するグラフ、図６は本実施形態の表示素子１の表示濃度Ｄを説明する図である。

　図５に示すように本実施形態の表示素子１では一定電流の書き込み電流を印加すると書き込み時間Ｔｘに比例して表示濃度Ｄが増していく。縦軸のｄ０～ｄ１０は濃度値である。図６に示すようにｄ０は最小濃度であり白く見える。ｄ１０は最大濃度であり黒く見える。中間のｄ１からｄ６では白黒の階調が赤く着色され、ｄ６では真っ赤に見える。ｄ７～ｄ１０では白黒の階調が再現される。

　次に、図４のタイムチャートについて説明する。図４のタイムチャートで表示素子１への画像の書き込みを行う前は各表示素子１の濃度値はｄ０であるものとする。

　図４のＴ１は各画素の定電流回路２０の制御電圧Ｖｓをそれぞれ設定するプログラム期間、Ｔ２は書き込み期間であり各画素の表示素子１に書き込み電流ｉ１１～ｉ３３を印加する単位時間を示している。本実施形態の表示装置は、Ｔ１とＴ２から成るフレームを複数回行うことにより所望の表示濃度Ｄを得ている。なお、Ｔ１は例えば１ｍｓ、Ｔ２は例えば１００ｍｓでありＴ１の期間はＴ２よりはるかに短い。

　図４に示すＦ１は第１フレームのフレーム期間、Ｆ２は第２フレームのフレーム期間を示している。最初に図４の第１フレームのプログラム期間から説明する。

　Ｔ１の間Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｃは０Ｖであり、各画素の表示素子１の電流ｉ１１～ｉ３３は０である。なお、図面を簡略化するため図４にはｉ１１、ｉ１２、ｉ１３のタイムチャートしか図示していない。

　第１フレームの最初はゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１がΔＴの間’Ｈ’になる。この間Ｇ２、Ｇ３は’Ｌ’である。なお、’Ｈ’はスイッチングトランジスタ４をオンにする電圧、’Ｌ’はスイッチングトランジスタ４をオフにする電圧である。

　図４の例では、この間出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の電圧は－Ｖｓ１であり、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧は－Ｖｓ１に設定され補助容量３に保持される。

　次にゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ２がΔＴの間’Ｈ’になる。この間Ｇ１、Ｇ３は’Ｌ’である。図４の例では、この間出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の電圧は－Ｖｓ１であり、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧は－Ｖｓ１に設定され補助容量３に保持される。

　次にゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ３がΔＴの間’Ｈ’になる。この間Ｇ１、Ｇ２は’Ｌ’である。図４の例では、この間出力電圧Ｓ１、Ｓ２の電圧は－Ｖｓ１であり、Ｐ３１、Ｐ３２に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧は－Ｖｓ１に設定され補助容量３に保持される。また、この間出力電圧Ｓ３の電圧は０であり、Ｐ３３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧は０Ｖに設定され補助容量３に保持される。

　Ｔ２の書き込み期間ではＶ_Ｃは－Ｖ_Ｃａ、Ｖ_Ｂは０Ｖであり、補助容量３に保持されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧に応じた定電流を表示素子１に印加する。図４では表示素子１の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３の電流値がこの間ｉａであることを示している。図示していないが、この例ではＰ３３の表示素子１の電流ｉ３３が０であるが、それ以外の表示素子１の電流値はｉａである。この例ではｉａの電流をＴ２の期間印加した表示素子１の濃度はｄ１になる。

　第２フレームのプログラム期間も同様に、最初はゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１がΔＴの間’Ｈ’になる。この間Ｇ２、Ｇ３は’Ｌ’である。この間出力電圧Ｓ１、Ｓ２の電圧は－Ｖｓ１であり、Ｐ１１、Ｐ１２に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧は－Ｖｓ１に設定され補助容量３に保持される。第１フレームと同様に、出力電圧Ｇ２、Ｇ３が’Ｈ’になる期間のＳ１～Ｓ３の電圧が定電流回路２０に設定される。

　Ｔ２の書き込み期間ではＴ１の期間に補助容量３に保持されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧に応じた定電流を表示素子１に印加する。図４では表示素子１の電流ｉ１１、ｉ１２の電流値がこの間ｉａ、ｉ１３の電流値は０であることを示している。この例では第２フレームもｉａの電流をＴ２の期間印加した表示素子１の濃度はｄ２になる。

　図４では２回目のフレームまでしか表示していないが、例えば一つの画素にＦ１からＦ１０まで１０回の書き込みを行うことにより１１階調の表示濃度ｄ０～ｄ１０を得ることができる。

　図４では、各表示素子１の表示濃度を増加させる場合について説明したが、次に各表示素子１の表示濃度を減少させる場合について説明する。各表示素子１の表示濃度を減少させる場合は表示素子１の電流ｉを図４とは逆方向に流れるようにコモン電圧Ｖｃ、制御電圧Ｖｓの極性を逆にする。すなわち正極性の制御電圧Ｖｓを補助容量３に保持させ、Ｔ２の書き込み期間ではＶ_Ｃを正極性の電圧Ｖ_Ｃａにする。このように逆方向に電流をＴ２の期間表示素子１に印加すると、表示素子１の表示濃度を例えばｄ２からｄ１のように減少させることができる。

　図７は表示装置１００の手書き入力操作を説明する説明図である。

　図７（ａ）は表示装置１００に文書データが表示されている状態を示している。５２の点線で示す領域は、表示画面５０の文書を表示する文書領域である。また、５１は表示画面５０に表示されるＧＵＩの手書きボタンであり、例えば図７（ａ）に示す手書きボタン５１は手書き入力ＯＦＦ状態を表している。

　手書きボタン５１が表示されている位置の上層のタッチパネル４０をタップすると、手書き入力がＯＮ状態になり図７（ｂ）のように手書きボタン５１の表示が変更され、例えば赤く表示される。手書き入力ＯＮの状態ではスタイラスペン５５などを用いて文書領域５２に手書きで入力することができる。図７（ｂ）は、表示されている文書の一部にアンダーライン５６を引いた状態を示している。アンダーライン５６は目立つように例えば赤く表示される。

　次にこのような表示装置１００の制御を行う方法について説明する。

　図８は本発明の実施形態における表示装置１００の入力制御を説明するためのフローチャートである。

　以下、図８のフローチャートの順に説明する。

　Ｓ１０：制御部１１が、ユーザーの操作を検知するステップである。

　制御部１１は、順送りボタン４３、逆送りボタン４４とタッチパネルコントローラ４１の状態を監視し、ユーザーの操作を検知する。

　Ｓ１１：タッチパネル４０からの入力か、否かを判定するステップである。

　制御部１１は、タッチパネル４０からの入力か、否かを判定し次のステップに進む。

　タッチパネル４０からの入力ではない場合、（ステップＳ１１；Ｎｏ）、ステップＳ２０に進む。

　Ｓ２０：ページ送りを行うステップである。

　制御部１１は、ページ送りルーチンをコールし、順送りボタン４３、逆送りボタン４４による手書きページ送り表示の処理を行う。

　タッチパネル４０からの入力の場合、（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に進む。

　Ｓ１２：手書きボタン５１がＯＮか、否かを判定するステップである。

　制御部１１は、タッチパネル４０からの入力があると手書きボタン５１がＯＮ、すなわち表示装置１００が手書き入力可能に設定されているか、否か、を判定する。

　手書きボタン５１がＯＦＦの場合、（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ステップＳ１４に進む。

　手書きボタン５１がＯＮの場合、（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１３に進む。

　Ｓ１３：手書きボタン５１の領域がタップされたか、否かを判定するステップである。

　制御部１１は、タッチパネル４０の手書きボタン５１の領域がタップされたか、否かを判定する。

　手書きボタン５１の領域がタップされた場合、（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に進む。

　Ｓ１６：手書き入力を受け付け不可状態にするステップである。

　制御部１１は、タッチパネル４０からの手書き入力を受け付け不可状態にし、ステップＳ２１に進む。

　手書きボタン５１の領域以外がタップされた場合、（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ステップＳ２２に進む。

　制御部１１は、手書きルーチンをコールし、手書き入力の処理を行う。

　Ｓ２１：手書きボタン５１の表示変更を行うステップである。

　制御部１１は、手書きボタン表示変更ルーチンをコールし、手書きボタン５１の表示変更を行う。

　Ｓ１４：手書きボタン５１の領域がタップされたか、否かを判定するステップである。

　手書きボタン５１の領域以外がタップされた場合、（ステップＳ１４；Ｎｏ）、元のルーチンに戻る。

　手書きボタン５１の領域がタップされた場合、（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に進む。

　Ｓ１５：手書き入力を受け付け可能な状態にするステップである。

　制御部１１は、タッチパネル４０からの手書き入力を受け付け可能な状態にする。

　制御部１１は、手書きボタン表示変更ルーチンをコールし、手書きボタン５１の表示変更を行う。表示変更後元のルーチンに戻る。

　次に本発明の手書きボタン表示変更ルーチンについて図９、図１０を用いて説明する。

　図９は本発明の実施形態における手書きボタン５１の表示を変更するルーチンを説明するためのフローチャート、図１０は手書きボタン５１を表示する画像データを説明するための模式図である。

　図１０の点線で示す升目はそれぞれ表示画面５０の画素を表し、升目の中の数字はその画素に対応する各フレームメモリに記憶されている画像データを示している。本実施形態では、画像データの数字０～１０はそれぞれ濃度ｄ０～ｄ１０に対応するものとする。図１０の実線で示す範囲の内側は手書きボタン５１の形状を表示する画素を示している。また、図１０（ａ）は第２フレームメモリ６１のデータ、図１０（ｂ）は第１フレームメモリ６０のデータ、図１０（ｃ）は第３フレームメモリ６２のデータを示している。

　図１０（ａ）の手書きボタン５１の形状を表示する画素のデータは６または４であり濃度はｄ６またはｄ４である。図６で説明した表示素子１の例ではｄ６は赤く、ｄ４はｄ６より濃度の低い赤に表示される。手書きボタン５１の形状を表示する画素以外の画像データは０であり濃度ｄ０、すなわち白く表示される。

　図１０（ｂ）の手書きボタン５１の形状を表示する画素のデータは１０または８であり濃度はｄ１０またはｄ８である。図６で説明した表示素子１の例ではｄ１０は黒く、ｄ８はｄ１０より濃度の低い灰色に表示される。手書きボタン５１の形状を表示する画素以外の画像データは０であり濃度ｄ０、すなわち白く表示される。

　図１０（ｃ）の手書きボタン５１の形状を表示する画素のデータは、差分算出部７１が算出する第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分のデータであり、この例では手書きボタン５１の形状の範囲の画素の差分データは４である。また、手書きボタン５１の形状を表示する画素以外の差分データは０である。

　本実施形態では、手書きボタン５１が赤く表示されている状態から、手書きボタンが黒く表示される状態に書き換える例を説明する。

　以下、図９のフローチャートの順に説明する。

　Ｓ１００：表示画面５０に表示中の画像データを第２フレームメモリ６１に記憶するステップである。

　制御部１１は、例えば図１０（ａ）のように表示画面５０に表示中の画像データを第２フレームメモリ６１に記憶させる。

　Ｓ１０１：表示画面５０の表示を書き換える画像データを第１フレームメモリ６０に記憶するステップである。

　制御部１１は、例えば図１０（ｂ）のように手書きボタン５１の形状の範囲の画素の画像データを第１フレームメモリ６０に記憶させる。

　Ｓ１０２：第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分データを第３フレームメモリ６２に記憶するステップである。

　差分算出部７１は、第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分データを算出し、例えば図１０（ｃ）のように第３フレームメモリ６２に記憶させる。

　Ｓ１０３：第３フレームメモリ６２のデータに基づいて表示素子１を書き換えるステップである。

　制御部１１は、第３フレームメモリ６２のデータに基づいて表示素子１を書き換える。手書きボタン５１の形状の範囲の画素の差分データが４の場合は、図４で説明した手順で対応する画素に４回書き込みを行う。すると書き込みを行った画素の濃度はｄ１０またはｄ８になり手書きボタン５１は黒く表示される。

　Ｓ１０４：第１フレームメモリ６０の画像データを第２フレームメモリ６１に記憶するステップである。

　制御部１１は、第１フレームメモリ６０の画像データを第２フレームメモリ６１に記憶させる。

　このように、本発明では差分データを算出し、差分データに基づいて書き換えを行うので１回の書き換えで所望の部分の書き換えが可能であり、全画面を初期化してから書き込みを行う従来の方式に比べて短時間で書き換え表示ができる。

　手書きボタン表示変更ルーチンの説明は以上である。

　次に、本発明の手書きルーチンについて図１１、図１２、図１３を用いて説明する。

　図１１は、本発明の実施形態における手書き入力を処理する手書きルーチンを説明するためのフローチャート、図１２は本発明の実施形態における手書き入力を表示する表示ルーチンを説明するためのフローチャートである。また、図１３は表示画面５０に表示された手書き入力画像と対応する画素の画像データを説明するための模式図である。

　最初に図１１の手書きルーチンを説明する。本実施形態では、タッチパネル４０に連続して触れられた位置情報を所定時間収集し、収集した位置情報に基づいて表示ルーチンが表示画面５０に表示する。以下、図１１のフローチャートを説明する。

　Ｓ２００：タイマをリセットするステップである。

　制御部１１は、内部のタイマをリセットしｔ＝０とする。

　Ｓ２０１：手書き入力を記憶するステップである。

　制御部１１は、タッチパネルコントローラ４１から送られてくる位置情報を記憶部１０に一時記憶させる。

　Ｓ２０２：連続して手書き入力中か、否か、判定するステップである。

　制御部１１は、連続して手書き入力中か、否か、判定する。

　連続して手書き入力中ではない場合、（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、処理を終了し元のルーチンに戻る。

　連続して手書き入力中の場合、（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３に進む。

　Ｓ２０３：ｔ＜ｔ１か、否か、判定するステップである。

　制御部１１は、タイマの経過時間ｔが所定の経過時間ｔ１未満か、否か、判定する。

　ｔ＜ｔ１ではない場合、（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、ステップＳ２０４に進む。

　制御部１１は、所定時間経過したと判断し、ステップＳ２０４に進む。

　Ｓ２０４：表示ルーチンが処理を行うステップである。

　制御部１１は、表示ルーチンをコールし、手書き入力のデータを引き渡す。表示ルーチンの処理は後に説明する。

　ｔ＜ｔ１の場合、（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１に戻る。

　手書きルーチンの説明は以上である。

　表示ルーチンの説明を行う前に、図１３の模式図を説明する。

　図１３の点線で示す升目はそれぞれ表示画面５０の画素を表している。図１３（ａ）は図７（ａ）の表示画面５０に表示された文字の一部を拡大した図であり、図１３（ｂ）は図７（ｂ）の表示画面５０に表示された文字の一部とアンダーライン５６を拡大した図である。図１３（ｃ）、図１３（ｄ）、図１３（ｅ）の升目の中の数字はその画素に対応する各フレームメモリに記憶されている画像データを示している。図１０と同様に、画像データの数字０～１０はそれぞれ濃度ｄ０～ｄ１０に対応するものとする。図１３（ｄ）、図１３（ｅ）の実線で示す範囲の内側はアンダーライン５６を表示する画素を示している。

　また、図１３（ｃ）は第２フレームメモリ６１のデータ、図１３（ｄ）は第１フレームメモリ６０のデータ、図１３（ｅ）は第３フレームメモリ６２のデータを示している。

　図１３（ｃ）の’１０月’という文字を表示する画素のデータは１０であり濃度はｄ１０である。図６で説明した表示素子１の例ではｄ１０は黒く表示される。文字を表示する画素以外の画像データは０であり濃度ｄ０、すなわち白く表示される。

　図１３（ｄ）のアンダーライン５６を表示する画素のデータは６であり濃度はｄ６である。図６で説明した表示素子１の例ではｄ６は赤く表示される。

　図１３（ｅ）のアンダーライン５６を表示する画素のデータは、第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分のデータである。この例ではアンダーライン５６の形状の範囲の画素のデータは６であり、第２フレームメモリ６１の対応する部分の画素のデータは０または１０である。したがって、図１３（ｅ）のように差分データは６または－４である。また、アンダーライン５６を表示する画素以外の差分データは０である。

　本実施形態では、図１３のように赤いアンダーライン５６を表示するように書き換える例を説明する。

　以下、図１２のフローチャートの順に説明する。

　Ｓ３００：連続して手書き入力中か、否か、判定するステップである。

　連続して手書き入力中ではない場合、（ステップＳ３００；Ｎｏ）、ステップＳ３０２に進む。

　連続して手書き入力中の場合、（ステップＳ３００；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０１に進む。

　Ｓ３０１：手書きルーチンから受け取ったデータに前回のデータを加えるステップである。

　制御部１１は、手書きルーチンから受け取ったデータに前回のデータを加える。

　Ｓ３０２：データを太さのある連続した線データに変換するステップである。

　制御部１１は、データを太さのある連続した線データに変換する。

　Ｓ３０３：太さのある連続した線データを第１フレームメモリ６０に記憶するステップである。

　制御部１１は、図（ｄ）のように太さのある連続した線データを第１フレームメモリ６０に記憶させる。

　Ｓ３０４：線データに対応する位置の現在表示している表示データを第２フレームメモリ６１に記憶するステップである。

　制御部１１は、第１フレームメモリ６０に記憶された線データに対応する現在表示中の表示データを図（ｃ）のように第２フレームメモリ６１に記憶させる。

　Ｓ３０５：第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分データを第３フレームメモリ６２に記憶するステップである。

　差分算出部７１は、第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分データを算出し、例えば図１３（ｅ）のように第３フレームメモリ６２に記憶させる。

　Ｓ３０６：第３フレームメモリ６２のデータに基づいて表示素子１を書き換えるステップである。

　制御部１１は、第３フレームメモリ６２のデータに基づいて表示素子１を書き換える。アンダーライン５６の部分の画素の差分データが６の場合は、制御部１１はＶｓを負の電圧にし書き込み期間Ｔ２の間Ｖｃを負の電圧にして、図４で説明した手順で対応する画素に６回書き込みを行う。すると書き込みを行った画素の濃度はｄ６になり赤く表示される。また、差分データが－４の場合、制御部１１はＶｓを正の電圧にし書き込み期間Ｔ２の間Ｖｃを正の電圧にして図４で説明した手順で対応する画素に４回書き込みを行う。すると書き込みを行った画素の濃度はｄ６になり赤く表示される。

　Ｓ３０７：第１フレームメモリ６０の画像データを第２フレームメモリ６１に記憶するステップである。

　Ｓ３０８：データを記憶部１０に記憶させるステップである。

　制御部１１は、今回書き換えを行ったデータを記憶部１０に記憶させる。

　表示ルーチンの説明は以上である。

　最後にページ送りルーチンを説明する。ページ送りルーチンでは、新たなページの画像を表示画面５０に表示するとき、全ての表示素子１を初期化してから画像データの書き換えを行って表示させる。

　図１４は本発明の実施形態におけるページ送りルーチンを説明するためのフローチャートである。以下、図１４のフローチャートの順に説明する。

　Ｓ４００：ページ送りが順送りか、否か、判定するステップである。

　制御部１１は、順送りボタン４３と逆送りボタン４４の何れがＯＮになったかを検知し順送りか、否か、判定する。

　順送りではない場合、（ステップＳ４００；Ｎｏ）、ステップＳ４０２に進む。

　順送りの場合、（ステップＳ４００；Ｙｅｓ）、ステップＳ４０１に進む。

　Ｓ４０１：順送りのデータを読み出すステップである。

　制御部１１は、記憶部１０から順送りで次に表示する画面のデータを読み出す。

　Ｓ４０２：逆送りのデータを読み出すステップである。

　制御部１１は、記憶部１０から逆送りで次に表示する画面のデータを読み出す。

　Ｓ４０３：画面のデータを表示領域に記憶するステップである。

　制御部１１は、記憶部１０から読み出した画面のデータを記憶部１０のＲＡＭの表示領域に記憶させる。

　Ｓ４０４：第１フレームメモリ６０のデータを初期化するステップである。

　制御部１１は、第１フレームメモリ６０のデータを全て０にし初期化する。但しこの初期化は表示素子のメモリー性のバラツキ要因をリセットする必要がある。例えば、ＳＥＣＤの表示素子の場合は、銀の析出量が温度などの要因でバラツキが発生する。初期化時には、そのバラツキを解消する成分を上乗せする必要がある。例えば、バラツキ成分を±２と想定した場合は、第１フレームメモリ６０を初期化するデータの値を全てのデータを０ではなく－２とする。

　Ｓ４０５：現在表示している表示データを第２フレームメモリ６１に記憶するステップである。

　制御部１１は、現在表示している表示データを第２フレームメモリ６１に記憶させる。

　Ｓ４０６：第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分データを第３フレームメモリ６２に記憶するステップである。

　制御部１１は、第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分データを算出し、第３フレームメモリ６２に記憶させる。

　Ｓ４０７：第３フレームメモリ６２のデータに基づいて表示素子１を書き換えるステップである。

　差分算出部７１は、第３フレームメモリ６２のデータに基づいて表示素子１を書き換える。第１フレームメモリ６０のデータは全て０なので、差分データは０または負の値である。なお、表示素子のバラツキを考慮する場合は、ステップＳ４０４と同様にそのバラツキ値を加算する。したがって、制御部１１はＶｓを正の電圧にし、書き込み期間Ｔ２の間Ｖｃを正の電圧にして図４で説明した手順で対応する画素に差分データに基づく回数の書き込みを行う。すると書き込みを行った画素の濃度はｄ０になり白く表示される。

　この操作により、表示素子は全ての素子が同様に白く表示され、いわゆるリセット状態になったと考えることができる。この後、描画したいデータを使って表示素子を書き換えることで求められる諧調を表現することができる。

　Ｓ４０８：第１フレームメモリ６０に記憶されている画面のデータを第２フレームメモリ６１に記憶させるステップである。

　制御部１１は、第１フレームメモリ６０に記憶されている画面のデータを第２フレームメモリ６１に記憶させ第２フレームメモリ６１のデータを全て０にし初期化する。

　Ｓ４０９：表示領域に記憶されている画面のデータを第１フレームメモリ６０に記憶させるステップである。

　制御部１１は、表示領域に記憶されている次に表示する画面のデータを第１フレームメモリ６０に記憶させる。

　Ｓ４１０：第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分データを第３フレームメモリ６２に記憶するステップである。

　差分算出部７１は、第２フレームメモリ６１と第１フレームメモリ６０との対応する画素の差分データを算出し、第３フレームメモリ６２に記憶させる。

　Ｓ４１１：第３フレームメモリ６２のデータに基づいて表示素子１を書き換えるステップである。

　制御部１１は、第３フレームメモリ６２のデータに基づいて表示素子１を書き換える。このデータ正の値である。したがって、制御部１１はＶｓを負の電圧にし、書き込み期間Ｔ２の間Ｖｃを負の電圧にして図４で説明した手順でデータに基づく回数の書き込みを行う。

　このように第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１、第３フレームメモリ６２を用いて手書きボタン表示変更ルーチンや手書きルーチンと同様の手順で全画面の初期化を行ってから書き込みを行うことができる。全画面の初期化を行ってから書き込みを行うと階調を正確に再現して表示することができる。

　Ｓ４１２：第３フレームメモリ６０の画像データを第２フレームメモリ６１に記憶するステップである。

　ページ送りルーチンの説明は以上である。

　以上このように、本発明によれば、レスポンスの速い表示が可能な反射型の表示装置を提供することができる。

Claims

マトリクス状に配列した表示素子からなる表示画面を有し、それぞれの前記表示素子に表示する画像の濃度に応じて前記表示素子に電流値または書き込み時間を変更して書き込み電流を印加し、画像を表示する表示装置において、
前記表示素子が次に前記表示画面に表示する第１の画像データを記憶する第１の記憶手段と、
前記表示素子が前記表示画面に表示中の第２の画像データを記憶する第２の記憶手段と、
前記第２の画像データと前記第１の画像データとの差分データを算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段が算出した差分データを記憶する第３の記憶手段と、
前記差分データに基づいて、前記電流値または前記書き込み時間、および前記表示素子への前記書き込み電流の印加方向、を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする表示装置。
前記表示画面の画面上の位置または範囲を指定する入力手段を有し、
前記制御手段は、
前記入力手段による入力が行われたと判定したとき、
前記入力に基づいて前記表示素子がこれから表示する特定領域のデータを第１の記憶手段に記憶させ、
前記表示素子が前記特定領域に表示中の前記第２の画像データを第２の記憶手段に記憶させ、
前記差分算出手段が算出した差分データに基づいて前記特定領域の表示素子を書き換えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の表示装置。
前記制御手段は、
前記入力手段による入力が行われたと判定したとき以外は、
前記表示画面の全領域の初期化データを第１の記憶手段に記憶させ、
前記表示素子が前記表示画面に表示中の前記第２の画像データを第２の記憶手段に記憶させ、
前記第３の記憶手段に記憶させた前記第２の画像データと前記第１の画像データとの差分データに基づいて前記表示画面の表示素子を書き換えた後、
前記表示素子がこれから表示するデータを第１の記憶手段に記憶させ、
前記表示素子が表示中の画像データを第２の記憶手段に記憶させ、
前記差分算出手段が算出した差分データに基づいて表示素子を書き換えることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の表示装置。
設定された制御電圧に応じて前記表示素子の前記濃度を増す方向と減少させる方向に前記書き込み電流を印加可能な定電流回路と、
前記制御電圧の設定と遮断を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を介して前記制御電圧を設定するドライバ回路と、
前記制御電圧を前記ドライバ回路に供給する制御電圧電源と、
前記表示素子の前記濃度を増す方向または減少させる方向の何れかに前記書き込み電流が流れるように前記表示素子にコモン電圧を印加するコモン電源と、
を有し、
前記制御手段は、
前記差分データに基づいて前記電流値または前記書き込み時間と前記コモン電圧を設定し、
前記表示素子へ所定の前記書き込み電流を印加するように制御することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の表示装置。