JP2006018125A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来は、一括消去した後に、液晶パネルの一端の走査電極から他端の走査電極に向かい、順に走査して書き込んでいた。これにより、走査順番が後の方の走査電極に黒色となる画素が多い場合に、ユーザは表示更新時のちらつきとして感じてしまい、不快感を感じるという問題があった。
【解決手段】
複数の走査電極を有する第1の基板と複数の信号電極を有する第２の基板とを、双安定性を有する液晶材料を介して対向配置するとともに、走査電極と信号電極とをマトリクス状に配置し、走査電極と信号電極との交差部に画素を形成した液晶パネルを有し、液晶パネルに情報を書き込む際に一定の走査順番を有する液晶表示装置において、表示すべき画面の情報に応じて、予め設定されている走査電極の走査順番とは異なる新たな走査順番を決定し、その決定に基づいて走査する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものである。詳しくは、双安定性を有する液晶材料を用いた液晶表示装置に関する。

双安定性を有する液晶素子は、印加された電界に応答して、第１の安定状態または第２の安定状態のいずれかをとる。また、電界が印加されていないときはその状態を維持しメモリ性を持つので、低消費電力を要する製品や所定のフレーム周波数を維持することが困難な高解像度の製品に対して有効である。

この双安定性を有する液晶素子における第１の安定状態と第２の安定状態との間のスイッチングは、例えば矩形パルスを印加した場合に、パルスの時間幅（パルス幅）と電圧値の積の値が閾値以上である場合に起こる。

次に、双安定性を有する液晶素子における表示の書き換えについて説明する。この液晶素子を有する液晶パネルは、複数の走査電極を有する第1の基板と複数の信号電極を有する第２の基板とを、双安定性を有する液晶材料を介して対向配置し、走査電極と信号電極とがマトリクス状に配置されるその交差部に画素を形成したものである。

液晶素子における表示の書き換えの説明については、図２と図９とを用いて説明する。図２においては、走査電極と信号電極とをそれぞれ５つの場合を例にしており、走査電極を有する第1の基板と信号電極を有する第２の基板は省略している。

図２において、２０１は第１の走査電極、２０２は第２の走査電極、２０３は第３の走査電極、２０４は第４の走査電極、２０５は第５の走査電極であり、２１１は第１の信号電極、２１２は第２の信号電極、２１３は第３の信号電極、２１４は第４の信号電極、２１５は第５の信号電極である。
走査電極と信号電極との交差部が画素となる。第１の安定状態では白色が表示され、第２の安定状態では黒色が表示されるものとする。なお、斜線で示される画素が黒色、その他の画素が白色を表している。Ｇ１とＧ２とは画素であり、Ｇ１は画素が黒色、Ｇ２は画素が白色の状態である。

図９は、走査電極、信号電極、画素に印加される電圧波形を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。Ｌ１は第１の走査電極２０１に印加される波形、Ｌ２は第２の走査電極２０２に印加される波形、Ｌ３は第３の走査電極２０３に印加される波形、Ｌ４は第４の走査電極２０４に印加される波形、Ｌ５は第５の走査電極２０５に印加される波形であり、Ｃ１は第１の信号電極２１１に印加される波形、Ｃ３は第３の信号電極２１３に印加される波形である。Ｐ１、Ｐ２は、図２に示す画素Ｇ１と画素Ｇ２とにそれぞれ対応し、画素に印加される走査電極と信号電極との合成波形を示している。Ｔ_１Ａは第１の走査電極２０１の消去期間、Ｔ_１Ｂは第１の走査電極２０１の書き込み期間、Ｔ_３Ａは第３の走査電極２０３の消去期間、Ｔ_３Ｂは第３の走査電極２０３の書き込み期間である。

双安定性を有する液晶素子は、メモリ性を持つので、表示画面を書き換える場合には、それぞれの走査電極に対して、走査電極上の全画素を白色に消去した後に、黒色にすべき画素への書き込みを行うという動作となる。図９に示したように、第１の走査電極２０１は、第１の走査電極２０１の消去期間Ｔ_１Ａにおいて走査電極上の全画素を消去した後、
第１の走査電極２０１の書き込み期間Ｔ_１Ｂにおいて書き込みを行う。同様に第３の走査電極２０３は、第３の走査電極２０３の消去期間Ｔ_３Ａにおいて走査電極上の全画素を消去した後、第３の走査電極２０３の書き込み期間Ｔ_３Ｂにおいて書き込みを行っている。

このように、全ての走査電極に対して消去期間と書き込み期間との両方が必要となり、表示更新時に長い時間が必要となってしまうという問題がある。そこで、この問題を解決するために、全ての走査電極に対して同時に消去を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図１０は、特許文献１に示す液晶素子の駆動方法を説明する図である。Ｔ_Ｅは全画素消去時間、Ｔ_１Ｗは第１の走査電極２０１の書き込み期間、Ｔ_３Ｗは第３の走査電極２０３の書き込み期間である。図１０においては、図２と同一の要素に対しては同一の記号を付与している。
図１０に示すように、全画素消去時間Ｔ_Ｅを設けることにより、全走査電極上の全画素の一括消去で白色にしてから、第１の走査電極２０１の書き込み期間Ｔ_１Ｗ、第３の走査電極２０３の書き込み期間Ｔ_３Ｗのように書き込みを行うのである。
実際には、全ての画素に対しては、第１の走査電極２０１から第５の走査電極２０５の順に走査電極を選択して、黒色にすべき画素への書き込みを行っている。このように、複数の走査電極を同時に消去して白色にするため、全体の書き換え時間が短くなり、表示更新時に長い時間が必要になるという問題は改善された。

特開昭６１−１４０９２４号公報（第４−６頁、第５図）

しかしながら、特許文献１に示した従来技術では、表示する画面の表示データによっては、画面がちらついて見えてしまうという問題があった。すなわち、画面の下方に黒色の画素が多い表示データがある場合、これを書き換える際に、ユーザがちらつきとして感じてしまうのである。その理由は、複数の走査電極上の画素を一旦白色にするため、走査する順序が後半となる走査電極上の画素が、表示すべき色と関係のない白色になる時間が長くなってしまうためである。
図２に示す表示を例にして説明すると、第５の走査電極２０５上の画素は、全て黒色であるにもかかわらず、第１から第４の走査電極上の画素を書き換えている間、表示すべき色と異なる白色が表示され続けてしまうのである。そのため、第５の走査電極２０５の書き込み期間において正しく画素の書き込みが行われても、ユーザは表示更新時のちらつきとして感じてしまい、不快感を感じる場合が多かった。
図２に示す表示の例では、走査電極も信号電極もそれぞれ５つの場合を例にしているが、実際の液晶パネルの場合はさらに電極の数が多いため、この問題は解決すべき重要な問題となっていた。

本発明の目的は、上記課題を解決しようとするもので、表示更新時の書き換え時間が長くなることなく、また、表示更新時のちらつきが軽減される液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、下記に示す構造を採用する。

複数の走査電極を有する第1の基板と複数の信号電極を有する第２の基板とを、双安定性を有する液晶材料を介して対向配置するとともに、走査電極と信号電極とをマトリクス状に配置し、走査電極と信号電極との交差部に画素を形成した液晶パネルを有し、液晶パ
ネルに情報を書き込む際に一定の走査順番を有する液晶表示装置において、表示すべき画面の情報に応じて、予め設定されている走査電極の走査順番とは異なる新たな走査順番を決定し、決定に基づいて走査することを特徴とする。

複数の走査電極を有する第1の基板と複数の信号電極を有する第２の基板とを、双安定性を有する液晶材料を介して対向配置するとともに、走査電極と信号電極とをマトリクス状に配置し、走査電極と信号電極との交差部に画素を形成した液晶パネルを有し、液晶パネルに情報を書き込む際に一定の走査順番を有する液晶表示装置において、書き換えを要する複数の走査電極上の画素を一括して第１の安定状態にする一括消去手段と、表示すべき画面の情報に応じて、予め設定されている走査電極の走査順番とは異なる新たな走査順番を決定する書き換え走査決定手段と、書き換え走査決定手段が決定した走査電極上の目的の画素を第２の安定状態にする書き換え手段と、を有することを特徴とする。

書き換え走査決定手段は、第２の安定状態となる画素が多い走査電極を選択することを特徴とする。

複数の走査電極に対応するフラグを設け、フラグは、対応する走査電極への書込みが行われる場合に、セットされることを特徴とする。

書き換え走査決定手段は、セットされているフラグに対応する走査電極の中から走査すべき走査電極を選択し、選択した走査電極に対応するフラグをクリアすることを特徴とする。

書き換え前と書き換え後とで異なる表示状態となる走査電極を判定し、表示状態の異なる走査電極を書き換えることを特徴とする。

双安定性を有する液晶材料は、強誘電性液晶であることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置は、表示を更新する際に、表示すべき画面の情報に応じて走査順番を決定し、特に、一括消去した色と異なる色となる画素が多い走査電極から走査するところに従来にはない大きな特徴がある。
このような構成とすることによって、表示更新に要する時間が長くなることがなく、しかも、ユーザは表示更新時のちらつきとして認識することもなく、不快感を感じずにすむ。

本発明の液晶表示装置は、予め設定されている走査電極の走査順番とは異なる走査順番を、表示すべき画面の情報に応じて新たに決定して表示するものである。
予め設定されている走査電極の走査順番とは、例えば、走査電極の電極番号（液晶パネルの一方端から順次割り付ける走査電極の順番を示す番号）の順番のことであり、新たに決定する走査順番とは、例えば、走査電極上の黒色画素の数の多い走査電極を選択し、その結果に基づいてなる走査順番である。この場合、表示すべき画面の情報は、走査電極上の黒色画素の数の情報となる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態における液晶表示装置を説明する。

[構造の説明：図１]
図１は、本発明の液晶表示装置を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の実施形態における液晶表示装置は、制御手段１０１、液晶パネル１０２、書き換え判定手
段１０３、一括消去手段１０４、書き換え走査決定手段１０５、書き換え手段１０６、ビデオメモリ１０７、変更走査ライン格納手段１０８を有している。

制御手段１０１は、本発明の液晶表示装置全体を制御し、ビデオメモリ１０７への表示データの書き込み、一括消去手段１０４や書き換え手段１０６に対しての表示更新命令を行う。
本発明の実施形態における表示すべき画面の情報とは、表示データそのものであり、表示データとは、液晶パネル１０２に表示される内容を表すデータである。つまり、液晶パネル１０２での各画素に表示データ内のビットデータが対応する。

液晶パネル１０２は、複数の走査電極を有する第１の基板と複数の信号電極を有する第２の基板とを強誘電性液晶等の双安定性を有する液晶材料を介して対向配置するとともに、それぞれの電極がマトリクス状になるように配置し、走査電極と信号電極との交差する部分に画素を形成している。

ビデオメモリ１０７に格納される表示データの各ビットと液晶パネル１０２の画素とは１対１に対応し、ビット値が”１”の時には対応する画素は黒色に表示され、ビット値が”０”の時には対応する画素は白色表示となる。

書き換え判定手段１０３は、制御手段１０１からビデオメモリ１０７への書き込み時に、更新される表示データに対応する走査電極を算出し、表示データが更新された走査ライン番号を変更走査ライン格納手段１０８に格納する。走査ライン番号とは、走査電極に割り振られている電極番号のことであり、例えば、液晶パネルの一方端から順次割り付ける走査電極の順番を示す番号である。

一括消去手段１０４は、制御手段１０１からの表示更新命令によって、変更走査ライン格納手段１０８から表示データが更新された走査電極を読み込み、液晶パネル１０２の該当する走査電極上の全画素を消去、すなわち第１の安定状態である白色となるような電圧を印加する。

書き換え走査決定手段１０５は、変更走査ライン格納手段１０８から表示データが更新された走査電極を読み込み、かつ、ビデオメモリ１０７から該当する走査電極の表示データを読み込み、黒色になるべき画素が最も多い走査電極を算出し、書き換え手段１０６に出力する。また、変更走査ライン格納手段１０８内の算出した走査ライン番号をクリアする。

書き換え手段１０６は、一括消去手段１０４の処理が終了した後に、制御手段１０１により起動される。書き換え走査決定手段１０５により算出された走査電極に対応する表示データをビデオメモリ１０７から読み込み、液晶パネル１０２の該当する走査電極上の黒色となるべき画素を第２の安定状態である黒色状態となるよう電圧を印加する。

ビデオメモリ１０７は、表示データを格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き換え可能なメモリで構成され、制御手段１０１からの書き込み、書き換え走査検定手段１０５および書き換え手段１０６からの読み出しが行われる。

変更走査ライン格納手段１０８は、ビデオメモリ１０７内の表示データが更新された走査ライン番号が書き換え判定手段１０３により格納される。

[動作の説明：図２〜図８]
次に、本発明の実施形態における液晶表示装置の動作について、図２から図８を用いて
説明する。本発明の液晶表示装置の特徴は、表示すべき画面の情報から走査すべき走査電極の順番を決定し、これに則り走査するものである。表示すべき画面の情報は、本実施形態では、走査電極上の黒色の画素の数を用いている。この黒色の画素が多い走査電極から先に走査するものである。

図２から図７は、液晶パネル１０２上での表示状態を示す模式図である。図２から図７は、図面を見やすくするために、複数の走査電極を有する第１の基板と複数の信号電極を有する第２の基板とを省略している。
図８は、本発明の実施形態における駆動波形図である。ここで、本発明の実施形態における液晶表示装置は、５本の走査電極と５本の信号電極とで構成されているものとする。また、双安定性を有する液晶材料は、＋１．５Ｖ_０以上の電圧が印加されると白色から黒色へと変化し、−１．５Ｖ_０以下の電圧が印加されると黒色から白色へと変化し、−１．５Ｖ_０から＋１．５Ｖ_０の間の電圧が印加されている場合には安定状態を維持し画素の色は変わらないものとする。また、図２から図７において斜線で示される画素が黒色、その他の画素が白色を表している。以下、図２に示す表示状態への更新するときの動作について説明する。なお、図２は従来技術を説明する際にも用いており、記号等の説明は既になされているので詳細な説明は省略する。

図８において、Ｌ１からＬ５で示す波形は、第１の走査電極２０１から第５の走査電極２０５に印加する波形を示し、Ｃ１およびＣ３は、それぞれ、第１の信号電極２１１、第３の信号電極２１３に印加する波形を示している。Ｐ１、Ｐ２は、図２に示す画素Ｇ１と画素Ｇ２とにそれぞれ対応し、画素に印加される走査電極と信号電極との合成波形を示している。Ｔ_Ｅは消去期間、Ｔ_１からＴ_５はそれぞれ第１の走査電極２０１から第５の走査電極２０５の書き込み期間である。

まず、制御手段１０１からビデオメモリ１０７への書き込みが完了し、制御手段１０１から一括消去手段１０４への一括消去命令により、液晶パネル１０２の５本全ての走査電極上の全画素を白色となるよう電圧を印加する（消去期間Ｔ_Ｅ）。一括消去手段１０４による電圧印加後に、図３に示すような全画素が白色となる。

次に、書き換え走査決定手段１０５が、ビデオメモリ１０７内の表示データを読み込み、黒色となる画素が最も多い走査電極を決定する。図２の例では、第５の走査電極２０５である。そして、書き換え手段１０６により、図８の” Ｔ_５”期間で示す駆動波形を印加して、第５の走査電極２０５上の画素への書き込みを行う。書き換え手段１０６による電圧印加後に、図４に示すような表示状態となる。

さらに、書き換え走査決定手段１０５が、第５の走査電極２０５の次に黒色となる画素が最も多い走査電極を決定する。図２の例では、第４の走査電極２０４である。そして、書き換え手段１０６により、図８の”Ｔ_４”期間で示す駆動波形を印加して、第４の走査電極２０４上の画素への書き込みを行う。書き換え手段１０６による電圧印加後に、図５に示すような表示状態となる。

さらに、書き換え走査決定手段１０５が、第４の走査電極２０４の次に黒色となる画素が最も多い走査電極を決定する。図２の例では、第１の走査電極２０１である。そして、書き換え手段１０６により、図８の”Ｔ_１”期間で示す駆動波形を印加して、第１の走査電極２０１上の画素への書き込みを行う。書き換え手段１０６による電圧印加後に、図６に示すような表示状態となる。

さらに、書き換え走査決定手段１０５が、第１の走査電極２０１の次に黒色となる画素が最も多い走査電極を決定する。図２の例では、第３の走査電極２０３である。そして、
書き換え手段１０６により、図８の”Ｔ_３”期間で示す駆動波形を印加して、第３の走査電極上の画素への書き込みを行う。書き換え手段１０６による電圧印加後に、図７に示すような表示状態となる。この時点で、既に目的とする表示状態となっている。

さらに、書き換え走査決定手段１０５が、第３の走査電極２０３の次に黒色となる画素が最も多い走査電極を決定する。図２の例では、第２の走査電極２０２の走査を算出する。しかし、この走査電極上には黒色となる画素は存在しないので、走査を行わなくても問題はないが、本発明の実施形態においては図８の”Ｔ_２”期間で示す駆動波形を印加している。

ここまでの本発明の実施形態における液晶表示装置の動作の説明において、書き換え走査決定手段１０５は、各走査電極に対応するフラグを有し、一括消去手段１０４が５本全ての走査電極上の全画素を白色にした後に、選択された走査電極に対応するフラグをセットしている。そして、セットされていないフラグに対応する走査電極の中から、黒色となる画素が最も多い走査電極を選択することにより、上記の走査順番が決定されている。

ここで、フラグとは、ある状態が成り立っているか否かを表すための目印のようなものである。例えば、”セット”および”クリア”の２つの状態をもって状態を表現する概念である。実際は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き換え可能な記憶デバイスに状態を保持し、それに基づいて以降の処理を行うものである。

ところで、書き換え走査決定手段１０５は、走査電極上の黒色となる画素が最も多い走査電極を選択するが、偶然、黒色となる画素の数が同じ場合は、それらの走査電極においては、予め有している走査ライン番号順に書き込みを行う。

本発明の実施形態では、一括消去として全画素を白色にした後に書き込みを行っているが、全画素を黒色にした後に白色への画素の書き込みを行う場合においては、走査電極上の白色となる画素の数が最も多い走査電極から選択されるのは言うまでもない。また、書き換え走査決定手段１０５は、走査電極上の黒色となる画素の数が最も多いものを選ぶが、走査電極の選択決定に、黒色の画素の数のみに限定するわけではない。例えば、単純に黒色の画素数ではなく、黒色が連続する画素数が多い走査電極を選択しても良いし、黒色の画素数と連続する画素数との両方から決定しても良い。

以上の説明であきらかなように、本発明の液晶表示装置は、表示を更新する際に、走査電極上の黒色となる画素の数もしくはその画素が連続している状態などを表示すべき画面の情報として利用し、新たに走査順番を決定するものである。特に、一括消去した色と異なる色となる画素が多い走査電極から走査するところに従来にはない大きな特徴があって、このような構成とすることによって、ユーザは表示更新時にちらつきとして認識することもなく、不快感を感じることがなくなる。

本発明の液晶表示装置は、表示更新時以外は、走査電極や信号電極に電圧を印加する必要がない双安定性を有する液晶素子を用いた液晶パネルに有効である。そこで、消費電力に制限のある小型の情報機器に適用することができる。さらに詳しくは、腕時計や、表示更新時以外はバッテリレスとなるＩＣカードなどの携帯型情報機器に用いる液晶表示装置に好適である。

本発明の実施形態における液晶表示装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態および従来技術を説明する液晶表示装置の表示状態の模式図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置での表示状態を示す模式図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置での表示状態を示す模式図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置での表示状態を示す模式図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置での表示状態を示す模式図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置での表示状態を示す模式図である。 本発明の実施形態における液晶表示装置での駆動波形を説明する図である。 従来技術の液晶表示装置での駆動波形を説明する図である。 従来技術の液晶表示装置での駆動波形を説明する図である。

符号の説明

１０１ 制御手段
１０２ 液晶パネル
１０３ 書き換え判定手段
１０４ 一括消去手段
１０５ 書き換え走査決定手段
１０６ 書き換え手段
１０７ ビデオメモリ
１０８ 変更走査ライン格納手段
２０１ 第１の走査電極
２０２ 第２の走査電極
２０３ 第３の走査電極
２０４ 第４の走査電極
２０５ 第５の走査電極
２１１ 第１の信号電極
２１２ 第２の信号電極
２１３ 第３の信号電極
２１４ 第４の信号電極
２１５ 第５の信号電極

Claims (7)

1. 複数の走査電極を有する第1の基板と複数の信号電極を有する第２の基板とを、双安定性を有する液晶材料を介して対向配置するとともに、前記走査電極と前記信号電極とをマトリクス状に配置し、前記走査電極と前記信号電極との交差部に画素を形成した液晶パネルを有し、該液晶パネルに情報を書き込む際に一定の走査順番を有する液晶表示装置において、
   表示すべき画面の情報に応じて、予め設定されている走査電極の走査順番とは異なる新たな走査順番を決定し、該決定に基づいて走査することを特徴とする液晶表示装置。
2. 複数の走査電極を有する第1の基板と複数の信号電極を有する第２の基板とを、双安定性を有する液晶材料を介して対向配置するとともに、前記走査電極と前記信号電極とをマトリクス状に配置し、前記走査電極と前記信号電極との交差部に画素を形成した液晶パネルを有し、該液晶パネルに情報を書き込む際に一定の走査順番を有する液晶表示装置において、
   書き換えを要する前記複数の走査電極上の前記画素を一括して第１の安定状態にする一括消去手段と、
   表示すべき画面の情報に応じて、予め設定されている走査電極の走査順番とは異なる新たな走査順番を決定する書き換え走査決定手段と、
   該書き換え走査決定手段が決定した前記走査電極上の目的の前記画素を第２の安定状態にする書き換え手段と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記書き換え走査決定手段は、第２の安定状態となる前記画素が多い前記走査電極を選択することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の走査電極に対応するフラグを設け、該フラグは、前記対応する走査電極への書込みが行われる場合に、セットされることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記書き換え走査決定手段は、セットされている前記フラグに対応する前記走査電極の中から走査すべき前記走査電極を選択し、選択した前記走査電極に対応する前記フラグをクリアすることを特徴とする請求項４に記載に液晶表示装置。
6. 書き換え前と書き換え後とで異なる表示状態となる前記走査電極を判定し、表示状態の異なる前記走査電極を書き換えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
7. 前記双安定性を有する液晶材料は、強誘電性液晶であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
   

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