(57)【要約】  本発明は、表示素子および表示素子の画像書き換え方法、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末に関し、良好な表示を得られる表示素子および表示素子の画像書き換え方法、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末を実現することを目的とする。  第１および第２画像書き換え時の温度、時刻の情報、および領域Ｒ０のサイズ・位置情報に基づいて、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えるか、領域Ｒ０を含む表示領域ＤＲの一部である領域Ｓ１２を書き換えるかを選択する。
2008038358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射体と、前記光反射体の状態に基づいて画像が表示される表示領域とを備えた表示部と、
前記表示領域全域を第１画像に書き換える第１画像書き換え時の第１環境データと前記表示領域の一部である第１領域を第２画像に書き換える第２画像書き換え時の第２環境データとを記憶するデータ記憶部と、
前記第１及び第２環境データ、及び／又は前記第２画像に基づいて、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えるか、前記第１領域を含む前記表示領域の一部である第２領域を書き換えるかを選択する画像書き換え制御部と
を有することを特徴とする表示素子。
【請求項２】
請求項１記載の表示素子において、
前記画像書き換え制御部は、前記第２画像書き換え後の前記第２領域の色と前記第２領域以外の前記表示領域の色との色差が、所定の値より大きい場合には前記表示領域全域を書き換えることを選択し、所定の値以下である場合には前記第２領域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子。
【請求項３】
請求項２記載の表示素子において、
前記色差の所定の値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間での色差ΔＥ＊ａｂが略３であること
を特徴とする表示素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の前記表示部近傍の温度を有し、
前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の前記表示部近傍の温度を有し、
前記画像書き換え制御部は、前記第１画像書き換え時と前記第２画像書き換え時との前記温度差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子。
【請求項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、
前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の時刻を有し、
前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の時刻を有し、
前記画像書き換え制御部は、前記第１画像書き換え時と前記第２画像書き換え時との時間差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記表示部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極に交差して配置された複数の第２電極と、前記複数の第１及び第２電極の交差部毎にそれぞれ配置された複数の画素とを有し、
前記光反射体は、前記複数の第１及び第２電極に電圧が印加されることにより駆動されること
を特徴とする表示素子。
【請求項７】
請求項６記載の表示素子において、
前記第２領域は、前記第２画像に対応する前記複数の画素が配置されている前記複数の第１電極で形成される領域であること
を特徴とする表示素子。
【請求項８】
請求項７記載の表示素子において、
前記画像書き換え制御部は、前記第１領域が前記第２領域に一致しかつ前記第２領域の前記複数の画素の階調と前記第２領域以外の前記表示領域の前記複数の画素の階調とが全て異なる時は、前記第１及び第２環境データに関わらず、前記第２画像書き換え時に前記第２領域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記複数の第１電極を所定の順序で走査し、前記複数の第１及び第２電極に電圧を印加して前記光反射体を駆動する駆動部をさらに有し、
前記駆動部は、前記第２画像書き換え時に全ての前記複数の第１電極を走査し、かつ前記第２領域以外の前記表示領域内の前記複数の第１電極を走査している間は、前記光反射体に印加される電圧が前記光反射体が応答する閾値電圧以下となる電圧を前記複数の第１及び第２電極に印加すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記光反射体は、メモリ性を有すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記光反射体は、コレステリック相を形成する液晶であること
を特徴とする表示素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の表示素子を備えていること
を特徴とする電子ペーパー。
【請求項１３】
請求項１乃至１１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。
【請求項１４】
光反射体と、前記光反射体の状態に基づいて画像が表示される表示領域とを備えた表示部を有する表示素子の画像書き換え方法において、
前記表示領域全域を第１画像に書き換える第１画像書き換え時の第１環境データと前記表示領域の一部である第１領域を第２画像に書き換える第２画像書き換え時の第２環境データとを記憶し、
前記第１及び第２環境データ、及び／又は前記第２画像に基づいて、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えるか、前記第１領域を含む前記表示領域の一部である第２領域を書き換えるかを選択すること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記画像書き換え制御部は、前記第２画像書き換え後の前記第２領域の色と前記第２領域以外の前記表示領域の色との色差が、所定の値より大きい場合には前記表示領域全域を書き換えることを選択し、所定の値以下である場合には前記第２領域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記色差の所定の値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間での色差ΔＥ＊ａｂが略３であること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の前記表示部近傍の温度を有し、
前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の前記表示部近傍の温度を有し、
前記第１画像書き換え時と前記第２画像書き換え時との前記温度差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項１８】
請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の時刻を有し、
前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の時刻を有し、
前記画像書き換え制御部は、前記第１画像書き換え時と前記第２画像書き換え時との時間差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項１９】
請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記表示部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極に交差して配置された複数の第２電極と、前記複数の第１及び第２電極の交差部毎にそれぞれ配置された複数の画素とを有し、
前記光反射体は、前記複数の第１及び第２電極に電圧が印加されることにより駆動されること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記第２領域は、前記第２画像に対応する前記複数の画素が配置されている前記複数の第１電極で形成される領域であること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記第１領域が前記第２領域に一致しかつ前記第２領域の前記複数の画素の階調と前記第２領域以外の前記表示領域の前記複数の画素の階調とが全て異なる時は、前記第１及び第２環境データに関わらず、前記第２画像書き換え時に前記第２領域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項２２】
請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記複数の第１電極を所定の順序で走査し、前記複数の第１及び第２電極に電圧を印加して前記光反射体を駆動し、
前記第２画像書き換え時に全ての前記複数の第１電極を走査し、かつ前記第２領域以外の前記表示領域内の前記複数の第１電極を走査している間は、前記光反射体に印加される電圧が前記光反射体が応答する閾値電圧以下となる電圧を前記複数の第１及び第２電極に印加すること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子および表示素子の画像書き換え方法、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。電子ペーパーの利用が期待されている適用分野として、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カードの表示部等の携帯機器分野がある。電子ペーパーに用いられる表示素子の一つに、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又はカイラルネマティク液晶と称される。以下、コレステリック液晶と言う）を用いた液晶表示素子がある。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。【０００３】
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（カイラル材とも称される）を比較的多く（数十％）添加することにより、ネマティック液晶の分子が螺旋状のコレステリック相を形成する液晶である。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、フォーカルコニック状態又はそれらが混在した中間的な状態になると、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。【０００４】
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説明する。図２４（ａ）および図２４（ｂ）は、液晶表示素子の表示部６を示している。図２４（ａ）および図２４（ｂ）に示すように、表示部６は、対向配置された一対の上下基板１１、１２と、両基板１１、１２間に封止された液晶層１５とを有している。上基板１１の液晶層１５側には、複数の帯状のスキャン電極（不図示）が並列して形成されている。下基板１２の液晶層１５側には、複数のスキャン電極に交差して配置された複数の帯状のデータ電極（不図示）が並列して形成されている。【０００５】
図２４（ａ）は、表示部６の液晶層１５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６３の配向状態を示している。図２４（ａ）に示すように、プレーナ状態での液晶分子６３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。【０００６】
プレーナ状態では、液晶分子６３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。反射帯域Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなる。【０００７】
従って、例えば表示部６の液晶層１５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。【０００８】
図２４（ｂ）は、表示部６の液晶層１５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６３の配向状態を示している。図２４（ｂ）に示すように、フォーカルコニック状態での液晶分子６３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、液晶層１５に反射波長の選択性は失われ、入射光の殆どが透過する。表示部６の下基板１２裏面側に光吸収層（不図示）を設けることで、液晶表示素子はフォーカルコニック状態時に黒色を表示させることができる。【０００９】
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では、プレーナ状態とフォーカルコニック状態との存在割合に応じて反射光と透過光との割合が調整され、反射光の強度が変化する。従って、反射光の強度に応じた中間調表示が実現できる。【００１０】
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６３の配向状態で光の反射量を制御することができる。コレステリック液晶を用いた液晶表示素子は、螺旋状に捻られた液晶分子６３の配向状態で表示を制御する。【００１１】
コレステリック液晶を用いた液晶表示素子の駆動原理を説明する。所定の高電圧をスキャン電極およびデータ電極間に印加して、コレステリック液晶に強い電界を与えると、液晶分子６３の螺旋構造は完全にほどけ、全ての液晶分子６３が電界の向きに従うホメオトロピック状態になる。プレーナ状態は、ホメオトロピック状態から急激に電界をゼロにすることにより得られる。【００１２】
フォーカルコニック状態は、上記高電圧より低い所定電圧をスキャン電極およびデータ電極間に印加して、液晶分子の螺旋構造が解けない程度の弱い電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。また、フォーカルコニック状態は、コレステリック液晶に上記強い電界を与えた後に、緩やかに電界を除去することにより得られる。【００１３】
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スキャン電極およびデータ電極間に印加して、液晶層１５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。液晶表示素子は、この現象を利用して情報の表示を行う。【００１４】
図２５を用いて、上述したコレステリック液晶の電圧応答特性をまとめる。図２５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（Ｖ）を表し、縦軸はコレステリック液晶の反射率（相対値）を表している。【００１５】
図２５に示すように、初期状態がプレーナ状態Ｐ（図２５中、左端の反射率の高い部分）である場合、パルス電圧をある範囲に上げるとフォーカルコニック状態ＦＣへの駆動帯域になり、さらにパルス電圧を上げると再度プレーナ状態Ｐ（右端の電圧の高い部分）への駆動帯域になる。【００１６】
初期状態がフォーカルコニック状態ＦＣ（左端の反射率の低い部分）である場合、パルス電圧を上げるにつれて次第にプレーナ状態Ｐへの駆動帯域になる。【００１７】
なお、プレーナ状態Ｐでは、右円偏光または左円偏光のみを反射し、残りの円偏光は透過するため、理論上の反射率の最大値は５０％である。【００１８】
ところで、電子ペーパーでは、例えば、表示領域（表示エリア）内の特定の領域を書き換える（部分書き換え）機能が求められている。本願出願人は、高速に部分的な画面の書き換えができる表示素子の駆動方法に関する特許出願を行った（日本国特願２００５−０９９７１１）。【００１９】
図２６（ａ）および図２６（ｂ）は、日本国特願２００５−０９９７１１で提案した関連技術の表示素子の駆動方法の一例を説明するための図である。以下では、表示素子として、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。図２６（ａ）は、部分書き換え前の液晶表示素子１を示している。図２６（ｂ）は、部分書き換え後の液晶表示素子１を示している。図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示すように、液晶表示素子１は、画像が表示される表示領域ＤＲを備えた表示部６、複数のスキャン電極を駆動するスキャン電極用ドライバＩＣ（スキャンドライバ）２１および複数のデータ電極を駆動するデータ電極用ドライバＩＣ（データドライバ）２２を有している。複数のスキャン電極（不図示）は、表示領域ＤＲ内に形成され、図２６（ａ）および図２６（ｂ）の図中左右方向に延びている。複数のデータ電極（不図示）は、表示領域ＤＲ内に形成され、図２６（ａ）および図２６（ｂ）の図中上下方向に延びている。図２６（ａ）に示すように、部分書き換え前には、表示領域ＤＲに画像１００が表示されている。【００２０】
図２６（ａ）に示す元の画像１００において、部分的な書き換え領域Ｒ０を書き換えて図２６（ｂ）に示す部分書き換え後の画像２００を表示する場合、前述した関連技術では、通常の画像を表示する場合のように、スキャン側の全ての領域（全てのスキャン電極）Ｓ１０を通常の速度でスキャンして画像の書込みを行うのではなく、例えば、書き換え領域Ｒ０を含むスキャン側の領域（書き換え領域Ｒ０に対応するスキャン電極）Ｓ１２を通常の速度でスキャンして画像の書込み（書き換え）を行うと共に、書き換え領域Ｒ０を含まないスキャン側の領域（書き換え領域Ｒ０に対応しないスキャン電極：スキップ領域）Ｓ１１およびＳ１３を高速でスキャンして元の画像をそのまま維持するようになっている。【００２１】
すなわち、スキャンドライバ２１によるスキャン動作は、まず、部分書き換えを行わない領域Ｓ１１を高速モードでスキャンし、部分書き換えを行う領域Ｒ０に到達したら通常の走査速度のスキャンにより画像の書き換えを行い、その後、書き換え領域Ｒ０のスキャンが終わったら、部分書き換えを行わない領域Ｓ１３を高速モードでスキャンする。これにより、画像の部分書き換えの処理動作を高速化する。【００２２】
ここで、書き換えを行わないスキップ領域（Ｓ１１、Ｓ１３）に対しては、既に書込まれている表示画像に影響を及ぼさないように、データドライバ２２からの電圧出力をオフにするのが最も好ましいが、高速にすることで液晶の応答が鈍くなるため、この現象を利用して電圧出力をオフすることなくスキャンを行うこともできる。【００２３】
図２７は高速スキャンによる閾値特性のシフトを説明するための図である。すなわち、書き換え領域Ｒ０の前後の領域（Ｓ１１、Ｓ１３）をスキャンする高速モードにおいて、例えば、±２４Ｖ或いは±３２Ｖの電圧が印加されるが、例えば、図２７に示されるように、高速スキャン時における閾値特性は大きくシフト（高電位側へシフト）し、具体的に、コレステリック液晶の動作閾値電圧は３２Ｖ以上の高い電圧にシフトするため、例えば、±２４Ｖ或いは±３２Ｖの電圧が印加されても液晶の配向状態（表示状態）が変化することはない。従って、スキップ領域Ｓ１１、Ｓ１３では、電圧出力をオフせずにスキャンを高速にするだけで元の画像をそのまま維持することができる。【００２４】
このように、関連技術の表示素子の駆動方法によれば、元の画像の一部を書き換える（部分書き換えをする）場合、書き換え処理の高速化を行うことが可能であり、これにより、書き換え時間が短縮できる。【００２５】
しかしながら、上述した表示素子の駆動方法を用いた画像の部分書き換え方法は、以下の問題を有していた。図１、図２および図２８を用いて当該問題について説明する。図１は、部分書き換え前の液晶表示素子の表示部６を示している。図２および図２８は、部分書き換え後の表示部６を示している。図１および図２は、後述する第１の実施の形態においても参照する図面である。【００２６】
図１に示すように、部分書き換え前には表示領域ＤＲに画像１００が表示されている。画像１００は、表示領域ＤＲ全域のスキャン電極を通常の速度でスキャンして（図１に下向きの矢印γで模式的に示す）、表示領域ＤＲ全域を書き換えること（以下、全面書き換えと言う）により表示される。画像１００は、背景色Ａを有している。【００２７】
図２に示すように、表示領域ＤＲの一部の領域Ｒ０を画像１２０に書き換えて、画像１００を画像２００に書き換える場合、まず領域Ｓ１１のスキャン電極を高速でスキャンする。次に、領域Ｒ０を含む領域Ｓ１２のスキャン電極を通常の速度でスキャンする（図２中、下向きの矢印αで模式的に示している）。これにより、領域Ｓ１２が書き換えられる。領域Ｓ１２の内、領域Ｒ０は画像１２０に書き換えられ、領域Ｒ０以外の領域Ｒ１１は部分書き換え前と同じ画像に書き換えられる。次に、領域Ｓ１３のスキャン電極を高速でスキャンする。領域Ｓ１１、Ｓ１３の液晶には動作閾値電圧以下の電圧が印加される。従って、領域Ｓ１１、Ｓ１３では、画像が書き換えられない。以上により、図２に示すように、表示領域ＤＲには、画像２００が表示される。領域Ｒ１１には領域Ｓ１１、Ｓ１３と同じ背景色Ａが表示される。【００２８】
しかしながら、上述の部分書き換え方法は、図２８に示すように、領域Ｓ１１、Ｓ１３の色と領域Ｒ１１の色との間に色差が発生する場合があるという問題を有していた。図２８は、色差が発生する場合の部分書き換え後の表示部６を示している。図２８に示すように、色差が発生する場合、表示領域ＤＲには画像２００ではなく画像４００が表示される。領域Ｒ１１には、領域Ｓ１１、Ｓ１３と同じ背景色Ａが表示される必要がある。しかしながら、画像４００では、領域Ｓ１１、Ｓ１３の背景色Ａと領域Ｒ１１の背景色Ｂとの間に色差がある。従って、この場合全体的な表示品位が損なわれてしまい、良好な表示が得られない。【００２９】
当該色差は、表示領域ＤＲ全域を画像１００に書き換える全面書き換え時と部分書き換え時との温度差が大きい場合に発生する。コレステリック液晶の物性は温度によって異なり、パルス電圧に対する応答性も異なる。従って、温度差が大きい場合、液晶の電圧に対する応答性が両書き換え時で大きく異なる。領域Ｓ１１、Ｓ１３は、当該全面書き換え時に書き換えられ、部分書き換え時には書き換えられない。一方、領域Ｒ１１は部分書き換え時に書き換えられる。従って、色差が発生する。【００３０】
また、当該色差は全面書き換え時と部分書き換え時との時間差が大きい場合にも発生する。全面書き換え時から所定以上の時間が経過してから部分書き換えを行うと、全面書き換え時と部分書き換え時とで温度が一定の場合でも、温度差がある場合と同様に色差が発生してしまう。この原因として、界面付近の液晶分子が完全な安定状態になるには、電圧の印加から相当な時間の経過が必要なことが考えられる。【００３１】
上述の課題は、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子に限られず、表示のメモリ性を有する他の表示素子でも起こり得る。当該表示素子としては、例えば、電気泳動や電子分流体等を用いた表示素子が挙げられる。【００３２】
【特許文献１】国際公開第２００５／０２４７７４号パンフレット（図５５、図５６、および実施例４）
【特許文献２】特開平９−１８５０４０号公報
【特許文献３】特開２００１−４２２９２号公報
【特許文献４】特開平１１−３１１７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明の目的は、良好な表示を得られる表示素子および表示素子の画像書き換え方法、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上記目的は、光反射体と、前記光反射体の状態に基づいて画像が表示される表示領域とを備えた表示部と、前記表示領域全域を第１画像に書き換える第１画像書き換え時の第１環境データと前記表示領域の一部である第１領域を第２画像に書き換える第２画像書き換え時の第２環境データとを記憶するデータ記憶部と、前記第１及び第２環境データ、及び／又は前記第２画像に基づいて、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えるか、前記第１領域を含む前記表示領域の一部である第２領域を書き換えるかを選択する画像書き換え制御部とを有することを特徴とする表示素子によって達成される。【００３５】
上記本発明の表示素子において、前記画像書き換え制御部は、前記第２画像書き換え後の前記第２領域の色と前記第２領域以外の前記表示領域の色との色差が、所定の値より大きい場合には前記表示領域全域を書き換えることを選択し、所定の値以下である場合には前記第２領域を書き換えることを選択することを特徴とする。
上記本発明の表示素子において、前記色差の所定の値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間での色差ΔＥ＊ａｂが略３であることを特徴とする。【００３６】
上記本発明の表示素子において、前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の前記表示部近傍の温度を有し、前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の前記表示部近傍の温度を有し、前記画像書き換え制御部は、前記第１画像書き換え時と前記第２画像書き換え時との前記温度差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えることを選択することを特徴とする。【００３７】
上記本発明の表示素子において、前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の時刻を有し、前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の時刻を有し、前記画像書き換え制御部は、前記第１画像書き換え時と前記第２画像書き換え時との時間差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えることを選択することを特徴とする。【００３８】
上記本発明の表示素子において、前記表示部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極に交差して配置された複数の第２電極と、前記複数の第１及び第２電極の交差部毎にそれぞれ配置された複数の画素とを有し、前記光反射体は、前記複数の第１及び第２電極に電圧が印加されることにより駆動されることを特徴とする。【００３９】
上記本発明の表示素子において、前記第２領域は、前記第２画像に対応する前記複数の画素が配置されている前記複数の第１電極で形成される領域であることを特徴とする。【００４０】
上記本発明の表示素子において、前記画像書き換え制御部は、前記第１領域が前記第２領域に一致しかつ前記第２領域の前記複数の画素の階調と前記第２領域以外の前記表示領域の前記複数の画素の階調とが全て異なる時は、前記第１及び第２環境データに関わらず、前記第２画像書き換え時に前記第２領域を書き換えることを選択することを特徴とする。【００４１】
上記本発明の表示素子において、前記複数の第１電極を所定の順序で走査し、前記複数の第１及び第２電極に電圧を印加して前記光反射体を駆動する駆動部をさらに有し、前記駆動部は、前記第２画像書き換え時に全ての前記複数の第１電極を走査し、かつ前記第２領域以外の前記表示領域内の前記複数の第１電極を走査している間は、前記光反射体に印加される電圧が前記光反射体が応答する閾値電圧以下となる電圧を前記複数の第１及び第２電極に印加することを特徴とする。【００４２】
上記本発明の表示素子において、前記光反射体は、メモリ性を有することを特徴とする。【００４３】
上記本発明の表示素子において、前記光反射体は、コレステリック相を形成する液晶であることを特徴とする。【００４４】
また、上記目的は、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ペーパーによって達成される。【００４５】
また、上記目的は、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によって達成される。【００４６】
また、上記目的は、光反射体と、前記光反射体の状態に基づいて画像が表示される表示領域とを備えた表示部を有する表示素子の画像書き換え方法において、前記表示領域全域を第１画像に書き換える第１画像書き換え時の第１環境データと前記表示領域の一部である第１領域を第２画像に書き換える第２画像書き換え時の第２環境データとを記憶し、前記第１及び第２環境データ、及び／又は前記第２画像に基づいて、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えるか、前記第１領域を含む前記表示領域の一部である第２領域を書き換えるかを選択することを特徴とする表示素子の画像書き換え方法によって達成される。【００４７】
上記本発明の表示素子の画像書き換え方法において、前記画像書き換え制御部は、前記第２画像書き換え後の前記第２領域の色と前記第２領域以外の前記表示領域の色との色差が、所定の値より大きい場合には前記表示領域全域を書き換えることを選択し、所定の値以下である場合には前記第２領域を書き換えることを選択することを特徴とする。
上記本発明の表示素子の画像書き換え方法において、前記色差の所定の値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間での色差ΔＥ＊ａｂが略３であることを特徴とする。【００４８】
上記本発明の表示素子の画像書き換え方法において、前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の前記表示部近傍の温度を有し、前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の前記表示部近傍の温度を有し、前記第１画像書き換え時と前記第２画像書き換え時との前記温度差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えることを選択することを特徴とする。【００４９】
上記本発明の表示素子の画像書き換え方法において、前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の時刻を有し、前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の時刻を有し、前記画像書き換え制御部は、前記第１画像書き換え時と前記第２画像書き換え時との時間差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全域を書き換えることを選択することを特徴とする。【００５０】
上記本発明の表示素子の画像書き換え方法において、前記表示部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極に交差して配置された複数の第２電極と、前記複数の第１及び第２電極の交差部毎にそれぞれ配置された複数の画素とを有し、前記光反射体は、前記複数の第１及び第２電極に電圧が印加されることにより駆動されることを特徴とする。【００５１】
上記本発明の表示素子の画像書き換え方法において、前記第２領域は、前記第２画像に対応する前記複数の画素が配置されている前記複数の第１電極で形成される領域であることを特徴とする。【００５２】
上記本発明の表示素子の画像書き換え方法において、前記第１領域が前記第２領域に一致しかつ前記第２領域の前記複数の画素の階調と前記第２領域以外の前記表示領域の前記複数の画素の階調とが全て異なる時は、前記第１及び第２環境データに関わらず、前記第２画像書き換え時に前記第２領域を書き換えることを選択することを特徴とする。【００５３】
上記本発明の表示素子の画像書き換え方法において、前記複数の第１電極を所定の順序で走査し、前記複数の第１及び第２電極に電圧を印加して前記光反射体を駆動し、前記第２画像書き換え時に全ての前記複数の第１電極を走査し、かつ前記第２領域以外の前記表示領域内の前記複数の第１電極を走査している間は、前記光反射体に印加される電圧が前記光反射体が応答する閾値電圧以下となる電圧を前記複数の第１及び第２電極に印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば、良好な表示を得られる表示素子および表示素子の画像書き換え方法、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子の画像書き換え前の表示部６を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子の画像書き換え後の表示部６を示す図（その１）である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子の画像書き換え後の表示部６を示す図（その２）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子の画像書き換え後の表示部６を示す図（その３）である。
【図５】画像書き換え時の温度と色差との関係の一例を示すグラフである。
【図６】時間経過による色差ΔＥ＊ａｂの変化の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子１の回路構成を示すブロック図である。
【図８】液晶表示素子１の表示部６の一例を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による液晶表示素子１の第２画像書き換え時の画像書き換え方法を示すフローチャートである。
【図１０】日本国特願２００５−０９９７１１で提案した関連技術の表示素子の駆動方法における別の課題を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による表示素子の駆動方法の原理を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態による液晶表示素子１０１の回路構成を示すブロック図である。
【図１３】特許文献１で提案した従来の表示素子の駆動方法の一例を説明するための図である。
【図１４】特許文献１で提案した従来の表示素子の駆動方法の一例における課題を説明するための図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態による表示素子の駆動方法の原理を説明するための図（その１）である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態による表示素子の駆動方法の原理を説明するための図（その２）である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態による液晶表示素子２０１の回路構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態による表示素子の駆動方法の一実施例を説明するための図である。
【図１９】図１８に示す表示素子の駆動方法の変形例を説明するための図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態による表示素子の駆動方法の他の実施例を説明するための図（その１）である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態による表示素子の駆動方法の他の実施例を説明するための図（その２）である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態による表示素子の駆動方法のさらに他の実施例を説明するための図（その１）である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態による表示素子の駆動方法のさらに他の実施例を説明するための図（その２）である。
【図２４】コレステリック液晶の配向状態を説明するための図である。
【図２５】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。
【図２６】日本国特願２００５−０９９７１１で提案した関連技術の表示素子の駆動方法の一例を説明するための図である。
【図２７】高速スキャンによる閾値特性のシフトを説明するための図である。
【図２８】日本国特願２００５−０９９７１１で提案した関連技術の表示素子の駆動方法を用いた画像の部分書き換え方法の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、１０１、２０１  液晶表示素子
３  電源回路
４  制御回路
５  インバータ
６  表示部
１１  上基板（フィルム基板）
１２  下基板（フィルム基板）
１３  スキャン電極（透明電極）
１４  データ電極（透明電極）
１５  液晶層（液晶組成物）
１６、１７  シール材
１８  可視光吸収層
１９  駆動回路
２１、２１１、２１２、２１３、２１４  スキャンドライバＩＣ（スキャンドライバ）
２２、２２１、２２２  データドライバＩＣ（データドライバ）
３１  昇圧部
３２  電圧生成部
３３  レギュレータ
４１  部分書き換え入力部
４２  画像データ生成部
４３  サイズ・位置情報生成部
４４  画像書き換え制御回路
５１  メモリ
５３  温度センサ
５５  タイマー
５７  全面書き換え用画像メモリ
６３  液晶分子
１００、１２０、２００、４００  画像
１２１  第１のドライバＩＣ
１２２  第２のドライバＩＣ
３００  表示画面
Ａ、Ｂ  背景色
ＤＲ  表示領域
Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４  部分的な書き換え領域
Ｒ１１、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３  領域
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態による表示素子および表示素子の画像書き換え方法、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末について図１乃至図９を用いて説明する。まず、本実施の形態による表示素子の画像書き換え方法の原理について図１乃至図６を用いて説明する。本実施の形態では、表示素子として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。【００５８】
図１は、画像書き換え前の液晶表示素子の表示部６を示している。図１に示すように、表示部６は、画像が表示される表示領域ＤＲを有している。表示部６は、対向配置された一対の上下基板（不図示）と、両基板間に封止された液晶層とを有している。液晶層は、コレステリック液晶（光反射体）を有している。表示領域ＤＲには、コレステリック液晶の状態に基づいて画像が表示される。【００５９】
上基板の液晶層側には、図１の図中左右方向に延びる複数の帯状のスキャン電極（第１電極、不図示）が並列して形成されている。下基板の液晶層側には、複数のスキャン電極に交差して配置され、図１の図中上下方向に伸びる複数のデータ電極（第２電極、不図示）が並列して形成されている。スキャン電極とデータ電極とが対向する領域のそれぞれが画素となる。画素は、スキャン電極とデータ電極との交差部毎にそれぞれ配置され、表示領域ＤＲにマトリクス状に配置されている。コレステリック液晶は、スキャン電極およびデータ電極に電圧が印加されることにより駆動される。【００６０】
図１に示すように、画像書き換え前には表示領域ＤＲに画像（第１画像）１００が表示されている。画像１００は、表示領域ＤＲ全域のスキャン電極を通常の速度でスキャンして（図１に下向きの矢印γで模式的に示す）、表示領域ＤＲ全域を書き換えること（以下、全面書き換えと言う）により表示される。画像１００は、背景色Ａを有している。【００６１】
図２および図３は、画像書き換え後の表示部６を示している。図２に示すように、画像書き換え後には、表示領域ＤＲに画像２００が表示される。画像２００は、表示領域ＤＲの一部である領域（第１領域）Ｒ０を画像１２０に書き換えることにより表示される。【００６２】
本実施の形態による画像書き換え方法では、表示領域ＤＲ全域を画像１００に書き換える（以下、第１画像書き換えと言う）時の表示部６近傍の温度および時刻（第１環境データ）を記憶する。また、領域Ｒ０を画像１２０に書き換える（以下、第２画像書き換えと言う）時の表示部６近傍の温度および時刻（第２環境データ）を記憶する。そして、第１および第２画像書き換え時の当該温度および時刻、並びに画像１２０の位置およびサイズに基づいて、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えるか、領域Ｒ０を含む表示領域ＤＲの一部である領域（第２領域）Ｓ１２を書き換えるか（以下、本実施の形態において、部分書き換えと言う）を選択する。領域Ｓ１２は、画像１２０に対応する画素が配置されている複数のスキャン電極で形成される領域である。【００６３】
第１画像書き換え時と第２画像書き換え時との温度差および時間差が共に所定の値以下である場合には、領域Ｒ０を含む領域Ｓ１２が書き換えられ、領域Ｒ０を含まない領域Ｓ１１、Ｓ１３は書き換えられない。すなわち、表示領域ＤＲの一部が書き換えられる。この場合、図２に示すように、まず領域Ｓ１１のスキャン電極を図２中上から順に高速でスキャンする。次に、領域Ｒ０を含む領域Ｓ１２のスキャン電極を図２中上から順に通常の速度でスキャンする（図２中、下向きの矢印αで模式的に示している）。これにより、領域Ｓ１２が書き換えられる。領域Ｓ１２の内、領域Ｒ０は画像１２０に書き換えられ、領域Ｒ０以外の領域Ｒ１１は書き換え前と同じ画像に書き換えられる。次に、領域Ｓ１３のスキャン電極を図２中上から順に高速でスキャンする。領域Ｓ１１、Ｓ１３の液晶には動作閾値電圧以下の電圧が印加される。従って、領域Ｓ１１、Ｓ１３では、画像が書き換えられない。以上の書き換え処理により、図２に示すように、表示領域ＤＲには、画像２００が表示される。【００６４】
領域Ｓ１１、Ｓ１３は、第１画像書き換え時に書き換えられ、第２画像書き換え時には書き換えられない。一方、領域Ｒ１１は第２書き換え時に書き換えられる。しかしながら、第１画像書き換え時と第２画像書き換え時との温度差および時間差が共に所定の値以下であるので、領域Ｒ１１の色と領域Ｓ１１、Ｓ１３の色との間には目立つほどの色差は発生しない。領域Ｒ１１には領域Ｓ１１、Ｓ１３とほぼ同じ背景色Ａが表示される。従って、全体的な表示品位が損なわれず、良好な表示が得られる。【００６５】
第１画像書き換え時と第２画像書き換え時との温度差が所定の値以上である場合には、表示領域ＤＲの一部の領域Ｒ０を書き換える場合でも、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換える。また、第１画像書き換え時と第２画像書き換え時との時間差が所定の値以上である場合にも、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換える。【００６６】
この場合、図３に示すように、表示領域ＤＲ全域のスキャン電極を通常の速度でスキャンする（図３中、下向きの矢印βで模式的に示している）。全ての領域Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３が第２書き換え時に書き換えられるので、領域Ｒ１１の色と領域Ｓ１１、Ｓ１３の色との間には色差は発生しない。従って、温度差または時間差が所定の値以上の時にも、全体的な表示品位が損なわれず、良好な表示が得られる。【００６７】
図４は、画像書き換え後の表示部６を示している。図４に示すように、部分的な書き換え領域Ｒ０が領域Ｓ１２に一致し、かつ領域Ｓ１２の画素の階調と領域Ｓ１２以外の表示領域Ｓ１１、Ｓ１３の画素の階調とが全て異なる時は、領域Ｓ１２の色と領域Ｓ１１、Ｓ１３の色との色差は問題とならない。従って、この場合には、温度差および時間差に関わらず、第２画像書き換え時に領域Ｒ０を含む領域Ｓ１２が書き換えられ、領域Ｒ０を含まない領域Ｓ１１、Ｓ１３は書き換えられない。【００６８】
この場合、図４に示すように、まず領域Ｓ１１のスキャン電極を高速でスキャンする。次に、領域Ｒ０を含む領域Ｓ１２のスキャン電極を通常の速度でスキャンする（図４中、下向きの矢印αで模式的に示している）。これにより、領域Ｓ１２が画像１２０に書き換えられる。次に、領域Ｓ１３のスキャン電極を高速でスキャンする。領域Ｓ１１、Ｓ１３の液晶には動作閾値電圧以下の電圧が印加される。従って、領域Ｓ１１、Ｓ１３では、画像が書き換えられない。以上の書き換え処理により、図４に示すように、表示領域ＤＲには、画像２００が表示される。【００６９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、温度差または時間差が所定の値以上の時にも、領域Ｒ１１の色と領域Ｓ１１、Ｓ１３の色の間には色差は発生しない。従って、温度差または時間差が所定の値以上の時にも、全体的な表示品位が損なわれず、良好な表示が得られる。【００７０】
図５は、画像書き換え時の温度と色差との関係の一例を示すグラフである。横軸は画像書き換え時の表示部６近傍の温度Ｔ（℃）を表している。縦軸は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊均等色空間での色差ΔＥ＊ａｂを表している。図５に示す色差ΔＥ＊ａｂは、温度が２５℃である時に所定の画像データに基づいて画像を書き換えた時の画像の色と、温度がＴ（℃）である時に当該画像データに基づいて画像を書き込んだ時の画像の色との色差である。【００７１】
図５に示すように、２つの画像書き換え時の温度差がない場合、すなわち温度Ｔが２５℃である場合は、色差ΔＥ＊ａｂは０となる。２つの画像書き換え時で温度差が大きくなるほど、色差ΔＥ＊ａｂは大きくなる。温度Ｔが５０℃である場合、色差ΔＥ＊ａｂは例えば約３となる。同様に、温度Ｔが１０℃である場合、色差ΔＥ＊ａｂが約３となる。なお、図５に示す温度差と色差ΔＥ＊ａｂとの関係は一例であり、液晶材料やパネル構造等によってこの関係は異なる。なお、表１に示すように、色差ΔＥ＊ａｂには一般化された指標がある（出典：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｓｇ−ｎｔｒ．ｃｏｍ／ＴＩＭＥ／ｏｐｔ−０１．ｈｔｍ）。【００７２】
【表１】
2008038358.tif 000003
【００７３】
表１は、色差ΔＥ＊ａｂの値の範囲毎にそれぞれの範囲の色差ΔＥ＊ａｂの感覚的表現を示している。表１に示すように、値が０から０．５の範囲内の色差ΔＥ＊ａｂは、わずかな色差（ｔｒａｃｅ）とされている。値が０．５から１．５の範囲内の色差ΔＥ＊ａｂは、わずかな色差（ａｌｉｇｈｔ）とされている。値が１．５から３．０の範囲内の色差ΔＥ＊ａｂは、感知し得る色差（ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ）とされている。値が３．０から６．０の範囲内の色差ΔＥ＊ａｂは、目立つほどの色差（ａｐｐｒｅｃｉａｂｌｅ）とされている。値が６．０から１２．０の範囲内の色差ΔＥ＊ａｂは、大きな色差（ｍｕｃｈ）とされている。値が１２．０以上の範囲内の色差ΔＥ＊ａｂは、多大な色差（ｖｅｒｙ  ｍｕｃｈ）とされている。【００７４】
第２画像書き換え後の領域Ｒ１１の色と領域Ｓ１１、Ｓ１３の色との色差ΔＥ＊ａｂが、３．０以下、より好ましくは１．５以下となるようにすれば、良好な表示が得られる。従って、本実施の形態による表示素子の画像書き換え方法では、当該色差ΔＥ＊ａｂが例えばΔＥ＊ａｂ＞３となる場合には、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えることを選択する。当該色差ΔＥ＊ａｂが例えばΔＥ＊ａｂ≦３となる場合には、第２画像書き換え時に領域Ｓ１２を書き換えることを選択する。【００７５】
例えば第１画像書き換え時の温度が２５℃であり第２画像書き換え時の温度が３５℃である場合、図５に示すように、領域Ｒ１１の色と領域Ｓ１１、Ｓ１３の色との色差ΔＥ＊ａｂは１．５未満となる。従って、この時には第２画像書き換え時に部分書き換えを行っても、画像の観察者は色差をほとんど感じない。【００７６】
一方、第１画像書き換え時の温度が２５℃であり第２画像書き換え時の温度が１０℃である場合、図５に示すように、色差ΔＥ＊ａｂは３以上となる。従って、この時には第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えることが必要となる。【００７７】
図６は、時間経過による色差ΔＥ＊ａｂの変化の一例を示すグラフである。横軸は、１画像書き換え時から第２画像書き換え時までの経過時間（時間差）ｔ（ｈ）を表している。縦軸は、第２画像書き換え時に部分書き換えを行った時の、第２画像書き換え後の領域Ｒ１１の色と領域Ｓ１１、Ｓ１３の色との色差ΔＥ＊ａｂを表している。なお、第１および第２画像書き換えは、同一温度の条件下で行われる。なお、図６に示す経過時間ｔと色差ΔＥ＊ａｂとの関係は一例であり、液晶材料やパネル構造によってこの関係は異なる。【００７８】
図６に示すように、第１および第２画像書き換え時の時間差がない場合、すなわち経過時間ｔが０（ｈ）である場合は、色差ΔＥ＊ａｂは０となる。経過時間ｔの増加と共に、色差ΔＥ＊ａｂは単調増加する。経過時間ｔが約１２時間を越えると、色差ΔＥ＊ａｂが１．５以上となる。経過時間ｔが約２４時間の時に、色差ΔＥ＊ａｂが３．０以上となる。経過時間ｔが２４時間を超えると、色差ΔＥ＊ａｂはほぼ横ばいとなる。【００７９】
従って、例えば、経過時間ｔが２４時間以上である場合には、表示領域ＤＲの一部を書き換える場合でも、全面書き換えを行うことが好ましい。経過時間ｔが２４時間未満である場合には、部分書き換えを行っても、画像の観察者は色差をほとんど感じない。【００８０】
これまで、温度差および時間差の条件を独立して見てきたが、第２画像書き換え時にはこれらの条件の論理積が適用される。例えば、第１画像書き換え時の温度が２５℃である場合に、第２画像書き換え時に部分書き換えが行える条件は、経過時間ｔが２４時間未満であり、かつ第２画像書き換え時の温度が１２〜５０℃であることである。温度差および時間差の条件のいずれか一方でも満たされなかった場合には、表示領域ＤＲの一部を書き換える場合でも、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換える。【００８１】
図７は、本実施の形態による液晶表示素子１の回路構成を示すブロック図である。図７に示すように、液晶表示素子１は、電源回路３と、制御回路４と、表示部６と、スキャンドライバＩＣ２１と、データドライバＩＣ２２とを有している。また、液晶表示素子１は、メモリ（データ記憶部）５１と、温度センサ５３と、タイマー５５と、全面書き換え用画像メモリ５７とを有している。【００８２】
図７に示されるように、電源回路３は、昇圧部３１、表示素子ドライブ電圧生成部（電圧生成部）３２およびレギュレータ３３を備える。昇圧部３１は、例えば、電池から＋３〜＋５Ｖ程度の入力電圧を受け取り、表示部６を駆動する電圧に昇圧して電圧生成部３２に供給する。電圧生成部３２は、スキャンドライバＩＣ２１およびデータドライバＩＣ２２に対してそれぞれ必要な電圧を生成し、レギュレータ３３は、電圧生成部３２からの電圧を安定化させてスキャンドライバＩＣ２１およびデータドライバＩＣ２２に供給する。【００８３】
温度センサ５３は、第１画像書き換え時の温度（第１環境データ）および第２画像書き換え時の表示部６近傍の温度（第２環境データ）を検出する。タイマー５５は、第１画像書き換え時の時刻（第１環境データ）および第２画像書き換え時の時刻（第２環境データ）を計測する。当該温度および時刻の情報は、メモリ５１に格納され、メモリ５１は当該温度および時刻の情報を記憶する。【００８４】
制御回路４は、部分書き換え入力部４１、画像データ生成部４２、サイズ・位置情報生成部４３、並びに、画像書き換え制御回路（画像書き換え制御部）４４を備える。制御回路４は、外部から供給された画像データおよび制御信号を演算する。また、制御回路４は、スキャンドライバＩＣ２１およびデータドライバＩＣ２２に適した信号を供給する。【００８５】
部分書き換え入力部４１は、外部から供給される画像データおよび制御信号から、第２画像書き換えが表示領域ＤＲの一部の領域Ｒ０を書き換える画像書き換えであること（部分書き換えであること）を認識する。画像データ生成部４２は、部分書き換えを行う領域Ｒ０の画像データを生成すると共に、サイズ・位置情報生成部４３は部分書き換えを行う領域Ｒ０のサイズ・位置情報（書き換え領域Ｒ０の画面内の位置情報）を生成する。これら書き換え領域Ｒ０の画像データおよびサイズ・位置情報は、画像書き換え制御回路４４に入力される。全面書き換え用画像メモリ５７には、画像１００の画像データ（第１画像書き換え時の画像データ）が格納されている。【００８６】
画像書き換え制御回路４４は、第２画像書き換え時に、メモリ５１から第１および第２画像書き換え時の温度、時刻の情報を受け取る。画像書き換え制御回路４４は、第１および第２画像書き換え時の温度、時刻の情報、および領域Ｒ０のサイズ・位置情報に基づいて、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えるか、領域Ｒ０を含む表示領域ＤＲの一部である領域Ｓ１２を書き換えるかを選択する。【００８７】
画像書き換え制御回路４４は、第１および第２画像書き換え時の温度差が所定の基準値以上、例えば５℃以上である場合には、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えることを選択する。また、画像書き換え制御回路４４は、第１および第２画像書き換え時の時間差が所定の基準値以上、例えば２４時間以上である場合は、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えることを選択する。より色差の小さな表示を得るために、画像書き換え制御回路４４は、当該時間差が１２時間以上である場合に、表示領域ＤＲ全域を書き換えることを選択してもよい。【００８８】
画像書き換え制御回路４４は、部分的な書き換え領域Ｒ０が領域Ｓ１２に一致し、かつ領域Ｓ１２の画素の階調と領域Ｓ１２以外の表示領域Ｓ１１、Ｓ１３の画素の階調とが全て異なる時は、温度差および時間差に関わらず、第２画像書き換え時に領域Ｒ０を含む領域Ｓ１２を書き換えることを選択する。【００８９】
そして、画像書き換え制御回路４４は、データ取り込みクロックＣＳ２、パルス極性制御信号ＣＳ３、フレーム開始信号ＣＳ４、データラッチ・スキャンシフト信号ＣＳ５およびドライバ出力遮断信号ＣＳ６を出力する。【００９０】
ここで、データ取り込みクロックＣＳ２は、データドライバＩＣ２２に供給され、１ライン分のデータを順次取込むための信号である。当該１ライン分のデータは、第２画像書き換え時に部分書き換えを行う場合は、書き換えを行う領域Ｓ１２のデータである。パルス極性制御信号ＣＳ３は、表示部６に与えるパルス電圧の極性を反転制御するための信号であり、フレーム開始信号ＣＳ４は、１フレームの画像の開始を示す信号であり、データラッチ・スキャンシフト信号ＣＳ５は、データドライバ２２によりデータが格納されるラインおよびスキャンドライバ２１により選択されるラインの同期制御を行うための信号であり、そして、ドライバ出力遮断信号ＣＳ６は、データドライバ２２またはスキャンドライバ２１のドライバ出力を遮断するための信号である。【００９１】
第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えることを選択した場合、画像書き換え制御回路４４は、全面書き換え用画像メモリ５７から受け取った画像１００の画像データと、画像データ生成部４２から入力された領域Ｒ０の画像データとを合成して、表示領域ＤＲ全域を書き換えて表示領域ＤＲに画像２００を表示するための画像データを生成する。【００９２】
図８は、液晶表示素子１の表示部６の一例を概略的に示す断面図である。図８において、参照符号１１および１２はフィルム基板（上下基板）、１３および１４は透明電極（例えば、ＩＴＯ）、１５は液晶組成物（液晶層）、１６および１７はシール材、１８は光吸収層、そして、１９は駆動回路を示している。【００９３】
表示部６は、液晶組成物１５を含み、透明のフィルム基板１１および１２の内面（液晶組成物１５が封入されている面）には、それぞれ垂直に交差する透明電極１３および１４がそれぞれ形成されている。すなわち、対向するフィルム基板１１および１２には複数のスキャン電極１３および複数のデータ電極１４がマトリクス状に形成されている。なお、図８では、一見するとスキャン電極１３とデータ電極１４が平行するように描かれているが、実際には、例えば、１本のスキャン電極１３に対して複数のデータ電極１４が交差しているのは言うまでもない。さらに、各フィルム基板１１および１２の厚さとしては、例えば、０．２ｍｍ程度であり、また、液晶組成物１５の層の厚さは、例えば、３μｍ〜６μｍ程度ではあるが、説明のためにそれらの比率は無視されている。【００９４】
ここで、各電極１３および１４上には、絶縁性薄膜や配向安定化膜がコーティングされていることが好ましい。また、光を入射させる側とは反対側の基板（１２）の外面（裏面）には、必要に応じて、可視光吸収層１８が設けられる。本実施の形態において、液晶組成物１５は室温でコレステリック相を示すコレステリック液晶である。【００９５】
シール材１６および１７は、液晶組成物１５をフィルム基板１１および１２間に封入するためのものである。なお、駆動回路１９は、電極１３および１４に所定のパルス状の電圧を印加するためのものである。駆動回路１９は、スキャンドライバＩＣ２１と、データドライバＩＣ２２とで構成されている。【００９６】
フィルム基板１１および１２は、いずれも透光性を有しているが、本実施の形態の液晶表示素子１に用いることができる一対の基板は、少なくとも一方が透光性を有していることが必要である。なお、透光性を有する基板としては、ガラス基板を例示できるが、ガラス基板以外にも、ＰＥＴやＰＣなどの可撓性の樹脂フィルム基板を使用することができる。また、電極１３および１４としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）が代表的であるが、その他に、例えば、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電膜、或いは、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。【００９７】
図８に示す液晶表示素子においては、前述したように、透明フィルム基板１１および１２の内表面に互いに平行な複数の帯状透明電極１３および１４が形成されており、これらの電極１３および１４は基板に垂直な方向から見て互いに交差するように向かい合わされている。【００９８】
本実施の形態に係る表示素子は、電極間の短絡を防止し、或いは、ガスバリア層として液晶表示素子の信頼性を向上させる機能を有する絶縁性薄膜を形成してもよい。また、配向安定化膜としては、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。なお、電極１３および１４にコーティングする配向安定化膜は、絶縁性薄膜と兼用することもできる。【００９９】
本実施の形態に係る液晶表示素子は、一対の基板間に、基板間ギャップを均一に保持するためのスペーサを設けてもよい。このスペーサとしては、樹脂製または無機酸化物製の球体を例示することができる。また、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングしてある固着スペーサも好適に用いることができる。【０１００】
液晶組成物１５を構成する物質としては、例えば、ネマティック液晶組成物にカイラル剤を１０〜４０ｗｔ％添加したコレステリック液晶である。ここで、カイラル剤の添加量は、ネマティック液晶成分とカイラル剤の合計量を１００ｗｔ％としたときの値である。【０１０１】
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、誘電率異方性が２０以上あることが、駆動電圧の都合上好ましい。すなわち、誘電率異方性が２０以上であれば、駆動電圧が比較的低くなる。また、コレステリック液晶組成物としての誘電率異方性（Δε）は、２０〜５０あることが好ましい。概ねこの範囲であれば、スキャンドライバＩＣ２１およびデータドライバＩＣ２２に汎用のドライバを用いることができる。【０１０２】
また、屈折率異方性（Δｎ）は、０．１８〜０．２４が好ましい。この範囲より小さいと、プレーナ状態の反射率が低くなり、この範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなる他、粘度もつられて高くなって応答速度が低下することになる。また、この液晶の厚みは、３μｍ〜６μｍ程度が好ましく、これより小さいとプレーナ状態の反射率が低くなり、これより大きいと駆動電圧が高くなりすぎるため好ましくない。【０１０３】
次に、本実施の形態による表示素子の画像書き換え方法について図７および図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態による液晶表示素子１の第２画像書き換え時の画像書き換え方法を示すフローチャートである。【０１０４】
まず、画像データ生成部４２から画像書き換え制御回路４４に、部分書き換えを行う領域Ｒ０の画像データを入力する（ステップＳＴ１：部分書き換え用画像データ入力）。次に、画像書き換え制御回路４４は、当該画像データに基づいて、領域Ｒ０の横方向の一部の画像パターンが保持されるかどうか、すなわち領域Ｒ０が領域Ｓ１２に一致するかどうかを判別する（ステップＳＴ２）。領域Ｒ０の横方向の一部の画像パターンが保持されないと判別されると、画像書き換え制御回路４４は、領域Ｒ０の画素の階調と領域Ｒ０以外の表示領域Ｓ１１、Ｓ１３の画素の階調とが全て異なるかどうかを判別する（ステップＳＴ３）。全て異なる場合は、画像書き換え制御回路４４は、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲの一部である領域Ｓ１２を書き換えることを選択する（ステップＳＴ４；部分書き換えモード選択）。【０１０５】
ステップＳＴ２において領域Ｒ０の横方向の一部の画像パターンが保持されると判別された場合、またステップＳＴ３において領域Ｒ０の画素の階調と領域Ｒ０以外の表示領域Ｓ１１、Ｓ１３の画素の階調とで階調が同じ画素があると判別された場合は、画像書き換え制御回路４４は全面書き換え用画像メモリ５７から受け取った第１および第２画像書き換え時の温度の情報に基づいて、第１および第２画像書き換え時の温度差が所定の基準値（例えば５℃）以内であるかどうかを判別する（ステップＳＴ５）。【０１０６】
ステップＳＴ５において温度差が基準値以内であると判別した場合は、画像書き換え制御回路４４は全面書き換え用画像メモリ５７から受け取った第１および第２画像書き換え時の時刻の情報に基づいて、第１および第２画像書き換え時の時間差が所定の基準値（例えば２４時間）以内であるかどうかを判別する（ステップＳＴ６）。【０１０７】
ステップＳＴ６において時間差が基準値以内であると判別した場合は、画像書き換え制御回路４４は、第２画像書き換え時に領域Ｒ０を含む表示領域ＤＲの一部である領域Ｓ１２を書き換えることを選択する（ステップＳＴ４；部分書き換えモード選択）【０１０８】
ステップＳＴ５において温度差が基準値以内でないと判別した場合、またステップＳＴ６において時間差が基準値以内でないと判別した場合は、画像書き換え制御回路４４は第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えることを選択する（ステップＳＴ７；全面書き換えモード選択）。【０１０９】
画像書き換え制御回路４４は選択した書き換えモードに基づいて、スキャンドライバＩＣ２１およびデータドライバＩＣ２２に所定の信号を出力する。スキャンドライバＩＣ２１およびデータドライバＩＣ２２は、当該信号に基づいて、各スキャン電極およびデータ電極に所定のパルス電圧を印加して、表示領域ＤＲを画像２００に書き換える（ステップＳＴ８；書き換え実行）。これにより、第２画像書き換えを終了する（ステップＳＴ９）。【０１１０】
（変形例）
本実施の形態の変形例による液晶表示素子について説明する。なお、以下の説明において、液晶表示素子１の構成要素と同一の機能、作用を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。【０１１１】
本変形例による液晶表示素子は、表示部として、プレーナ状態で青色の光を反射するＢ用液晶層を備えたＢ表示部と、プレーナ状態で緑色の光を反射するＧ用液晶層を備えたＧ表示部と、プレーナ状態で赤色の光を反射するＲ用液晶層を備えたＲ表示部とが積層された表示部を用いている。Ｂ、Ｇ、Ｒの各表示部は、この順に光入射面（表示面）側から積層されている。Ｒ、Ｇ、Ｂの各表示部は、表示部６と同様の構造を有している。本変形例による液晶表示素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各表示部が積層されているので、カラー表示ができる。本変形例による液晶表示素子の画素数は、例えば３２０×２４０ドットのＱＶＧＡである。【０１１２】
本変形例による液晶表示素子は、スキャンドライバＩＣ２１およびデータドライバＩＣ２２として、汎用のＳＴＮドライバを用いた。また、必要に応じて、各ドライバに入力する電圧を安定化させるために、オペアンプのボルテージフォロアを適用してもよい。Ｒ、Ｇ、Ｂの各素子部において、オン画素には±３２Ｖ、オフ画素には±２４Ｖのパルス電圧が安定して印加され、非選択の画素には±４Ｖのパルス電圧が印加される。【０１１３】
なお、第２画像書き換え時において部分書き換えを行う場合、部分書き換えを行う領域Ｓ１２は、例えば、約１０ｍｓｅｃ．／ラインの速度でスキャンし、部分書き換えを行わない非対象の領域Ｓ１１、Ｓ１３は、例えば、μｓｅｃ．／ライン程度のスキャン速度により一瞬にスキャンを終了することになる。なお、非対象の領域Ｓ１１、Ｓ１３をスキャンする時、データドライバ２２からのからの電圧出力をオフにするのが好ましいが、高速スキャンにおいて液晶（画素）が応答する電圧以下であれば、それまでの画像を維持するので問題はない。【０１１４】
本実施の形態による表示素子の画像書き換え方法は、本変形例による液晶表示素子にも適用できる。なお、駆動電圧やドライバＩＣの電圧設定は上記例に限ったことではない。【０１１５】
本実施の形態による表示素子は、電子ペーパーの表示部に好適に用いることができる。また、本実施の形態による表示素子は、電子端末の表示部に好適に用いることができる。電子端末として、ＰＤＡ、携帯電話、ＩＣカードおよび大型の広告塔等が挙げられる。【０１１６】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態による表示素子および表示素子の画像書き換え方法、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末について図１０乃至図１２を用いて説明する。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の機能、作用を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。【０１１７】
図１０は関連技術の表示素子の駆動方法における別の課題を説明するための図である。図１０は、部分書き換え後の液晶表示素子１を示している。図１０に示されるように、例えば、書き換え領域Ｒ１がスキャン方向（図１０における縦方向）に長い形状の場合、通常の速度でスキャンを行う書き換え領域Ｒ１を含む領域Ｓ２２が殆どの部分を占め、高速スキャンを行う書き換えを行わないスキップ領域Ｓ２１、Ｓ２３が少なくなり、高速化の効果を十分に発揮させることができない。【０１１８】
すなわち、図１０に示すような書き換え領域Ｒ１がスキャン側の殆どの領域をカバーする場合、前述した関連技術の表示素子の駆動方法では、部分的な書き換えにも関わらず画面の大半をスキャンすることになるため、部分書き換え本来の時間短縮というメリットを活かせないことになる。【０１１９】
本実施の形態の目的は、上述した表示素子の駆動方法が有する課題に鑑み、部分的な画面の書き換えをより一層高速化することのできる表示素子および表示素子の駆動方法を実現することにある。【０１２０】
まず、本実施の形態による表示素子の駆動方法の原理を説明する。図１１は本実施の形態による表示素子の駆動方法の原理を説明するための図である。本実施の形態では、表示素子としてコレステリック液晶を用いた液晶表示素子１０１を例にとって説明する。図１１は、部分書き換え後の液晶表示素子１０１を示している。図１１に示すように、液晶表示素子１０１は、スキャンドライバＩＣ２１の代わりに第１のドライバＩＣ１２１を有し、データドライバＩＣ２２の代わりに第２のドライバＩＣ１２２を有している。【０１２１】
図１０と図１１との比較から明らかなように、本実施の形態による表示素子の駆動方法は、書き換え領域Ｒ１が図面の縦方向に長い形状の場合、書き換え領域Ｒ１に対応する電極の数が少ない方をスキャンドライバとして選択する。【０１２２】
すなわち、図１１に示されるように、書き換え領域Ｒ１が縦方向に長い形状の場合、スキャン方向を横方向に切換える。従って、図１１においては、縦方向のドライバ（第１のドライバＩＣ）１２１をデータドライバとして使用すると共に、横方向のドライバ（第２のドライバＩＣ）１２２をスキャンドライバとして使用することになる。ここで、横方向のドライバ１２２をデータドライバとして使用する場合と、縦方向のドライバ１２１をデータドライバとして使用する場合とでは、データドライバに供給する画像データを変換する必要があるが、これは、後述する画像書き換え制御回路４４で行う。【０１２３】
そして、図１１に示されるように、例えば、書き換え領域Ｒ１がスキャン方向（縦方向）に長い形状の場合、書き換え領域Ｒ１の短辺に対応する領域Ｓ３２だけ通常の速度でスキャンを行い、他の殆どの領域Ｓ３１およびＳ３２では高速スキャンを行う。これにより、高速化の効果を十分に発揮させることが可能となる。【０１２４】
本実施の形態による表示素子の駆動方法は、第１の実施の形態による表示素子、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末に適用できる。また、本実施の形態による表示素子の駆動方法は、第１の実施の形態による表示素子の画像書き換え方法と共に用いることができる。【０１２５】
図１２は、本実施の形態による液晶表示素子１０１の回路構成を示すブロック図である。図１２に示すように、液晶表示素子１０１は、電源回路３と、制御回路４と、インバータ５と、表示部６と、第１のドライバＩＣ１２１と、第２のドライバＩＣ１２２とを有している。また、液晶表示素子１は、メモリ（データ記憶部）５１と、温度センサ５３と、タイマー５５と、全面書き換え用画像メモリ５７とを有している。【０１２６】
制御回路４は、部分書き換え入力部４１、画像データ生成部４２、サイズ・位置情報生成部４３、並びに、画像書き換え制御回路（画像書き換え制御部）４４を備える。制御回路４は、外部から供給された画像データおよび制御信号を演算し、第１のドライバＩＣ１２１および第２のドライバＩＣ１２２のいずれか一方をスキャンドライバまたはデータドライバに設定すると共に、他方をデータドライバまたはスキャンドライバに設定し、かつ、それら設定されたスキャンドライバ１２１（１２２）およびデータドライバに１２２（１２１）に適した信号を供給する。【０１２７】
部分書き換え入力部４１は、外部から供給される画像データおよび制御信号から、次の画像書き換え（第２画像書き換え）が表示領域ＤＲの一部の領域Ｒ１を書き換える画像書き換えであること（部分書き換えであること）を認識する。画像データ生成部４２は、部分書き換えを行う領域Ｒ１の画像データを生成すると共に、サイズ・位置情報生成部４３は部分書き換えを行う領域Ｒ１のサイズ・位置情報（書き換え領域Ｒ１の画面内の位置情報）を生成する。これら書き換え領域Ｒ１の画像データおよびサイズ・位置情報は、画像書き換え制御回路４４に入力される。【０１２８】
そして、画像書き換え制御回路４４は、スキャン／データモード信号ＣＳ１、データ取り込みクロックＣＳ２、パルス極性制御信号ＣＳ３、フレーム開始信号ＣＳ４、データラッチ・スキャンシフト信号ＣＳ５およびドライバ出力遮断信号ＣＳ６を出力する。【０１２９】
スキャン／データモード信号ＣＳ１は、第１のドライバＩＣ１２１および第２のドライバＩＣ１２２のいずれをスキャンドライバに設定するかを示す信号であり、このスキャン／データモード信号ＣＳ１は、第１のドライバＩＣ１２１に直接入力されると共に、インバータ５を介して第２のドライバＩＣ１２２に入力されるようになっている。これにより、第１のドライバＩＣ１２１および第２のドライバＩＣ１２２の一方をスキャンドライバ（スキャンモード）に設定し、かつ、第１のドライバＩＣ１２１および第２のドライバＩＣ１２２の他方をデータドライバ（データモード）に設定するようになっている。【０１３０】
すなわち、既存の表示画像において一部の領域Ｒ１を書き換える場合、その書き換え領域Ｒ１に対応する電極の数が少ない方の電極に接続されたドライバをスキャンドライバとして選択し、かつ、書き換え領域Ｒ１に対応する電極の数が多い方の電極に接続されたドライバをデータドライバとして選択する。なお、例えば、書き換え領域Ｒ１に対応する電極の数が縦および横方向とも同じ場合、すなわち、書き換え領域Ｒ１が正方形形状の場合には、例えば、既存の表示画像を書き込んだときと同じ選択でスキャンドライバおよびデータドライバを設定する。【０１３１】
従って、ドライバのスキャンモードとデータモードの選択は、図１２に示す表示部６において、横長（画像横サイズ＞画像縦サイズ）の部分書き換え画像パターン（書き換え領域Ｒ１）が入力されたら、第１のドライバＩＣ１２１をスキャンモード（スキャンドライバ）に設定すると共に、第２のドライバＩＣ１２２をデータモード（データドライバ）に設定し、逆に、縦長（画像縦サイズ＞画像横サイズ）の部分書き換え画像パターンが入力されたら、第１のドライバＩＣ１２１をデータモードに設定すると共に、第２のドライバＩＣ１２２をスキャンモードに設定する。【０１３２】
このスキャンモードとデータモードの選択（設定）は、１ビットのスキャン／データモード信号ＣＳ１により行い、例えば、この信号ＣＳ１が低レベル『Ｌ』ならば、そのドライバをスキャンモード（スキャンドライバ）として設定し、逆に、信号ＣＳ１が高レベル『Ｈ』ならば、そのドライバをデータモード（データドライバ）として設定する。なお、第１のおよび第２のドライバＩＣ１２１、１２２の設定は、上記の手法以外に、従来知られている他の様々な手法を適用してもよい。【０１３３】
ところで、例えば、縦方向の第１のドライバＩＣ１２１をスキャンドライバとすると共に、横方向の第２のドライバＩＣ１２２をデータドライバとして使用する場合と、縦方向の第１のドライバＩＣ１２１をデータドライバとすると共に、横方向の第２のドライバＩＣ１２２をスキャンドライバとして使用する場合とでは、それぞれ第２のドライバＩＣ１２２および第１のドライバＩＣ１２１に対して供給する画像データを変換する必要があるが、この画像データの変換は、画像書き換え制御回路４４で行われる。すなわち、画像書き換え制御回路４４は、画像データ生成部４２およびサイズ・位置情報生成部４３の出力を受け取って各ドライバのスキャンモード／データモードの機能を決定するだけでなく、必要に応じて各ドライバに入力する画像データの再配列（変換）を行う。【０１３４】
また、画像書き換え制御回路４４は、第２画像書き換え時に、メモリ５１から第１および第２画像書き換え時の温度、時刻の情報を受け取る。画像書き換え制御回路４４は、前回の画像書き換え（第１画像書き換え）および第２画像書き換え時の温度、時刻の情報、および領域Ｒ１のサイズ・位置情報に基づいて、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えるか、領域Ｒ１を含む表示領域ＤＲの一部である領域Ｓ３２を書き換えるかを選択する。【０１３５】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態による表示素子および表示素子の画像書き換え方法、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末について図１３乃至図２３を用いて説明する。【０１３６】
コレステリック液晶の駆動には、実画像の書込みの前に、リセット電圧を印加することが好ましい。そして、本願出願人は、電力消費が少なく、且つ、安定したコントラストを実現できる画像の書込み方法として、実際に画像を書込む前に、所定数のスキャンラインでリセットを行い、さらに、休止を設けた後、書込みを行う書込みシーケンスを特許文献１において提案した。【０１３７】
図１３は、前述した特許文献１で提案した従来の表示素子の駆動方法の一例を説明するための図である。図１３において、参照符号１００は前回の画像（既存の画像）、２１はコモン側のドライバＩＣ（スキャンドライバ）、２２はセグメント側のドライバＩＣ（データドライバ）、２００は新たな画像（書き換え後の画像）を示している。なお、図１３は、下半分が前回の画像１００で上半分が新たな画像２００に書き換えられている様子を示している。【０１３８】
図１３に示されるように、例えば、コレステリック液晶の画像書き換え（書込み）を行う場合、新たな画像を書込む直前に、書込みと同じフレームにおいて、リセット区間ＲＳ→休止区間ＰＳ→書込み区間ＷＳのシーケンスで画像書込みを行うことが提案されている。なお、図１３における参照符号ＷＴは、上記書込シーケンスにおける書込み先頭ラインを示し、ＰＬは休止ラインを示し、そして、ＲＬはリセットラインを示している。【０１３９】
ここで、リセットラインＲＬ（リセット区間ＲＳ）は、液晶の応答特性にもよるが、１０ライン〜１００ライン程度（例えば、２０ライン）、リセット区間ＲＳ（リセットラインＲＬ）は５０〜１００ｍｓｅｃ．程度が好ましい。なお、休止区間ＰＳ（休止ライン）としては、１ライン程度でよい。【０１４０】
この従来の表示素子の駆動方法は、特定の数のラインに限定してリセットを行うため、全画面を一括してリセットする場合に比べて圧倒的な省電力化が可能であり、安定したコントラストの高い表示を得ることができるものである。【０１４１】
しかしながら、上述した従来の表示素子の駆動方法には、以下に述べるような解決すべき課題が存在した。【０１４２】
図１４は従来の表示素子の駆動方法の一例における課題を説明するための図である。なお、図１４において、参照符号Ｒ０は、部分的な書き換え領域を示し、Ｓ２１、Ｓ２３は高速スキップ（高速スキップ処理）を行う領域を示し、そして、Ｓ２２は高速書込み（高速書込み処理）を行う領域を示している。【０１４３】
図１３に示されるように、前述した従来の表示素子の駆動方法は、実際に書込むラインに先行した所定数のリセットラインＲＬ（例えば、２０ライン程度：リセット区間ＲＳ）が必要であったため、例えば、図１４に示されるような表示画面の一部（書き換え領域Ｒ０）を書き換える場合、書込みラインが書き換え領域Ｒ０の終端近くに達すると、リセットラインＲＬによりリセットを行った領域Ｒｚが書き換え領域Ｒ０の外にはみ出してしまい、部分書き換えを行わない元の画像の表示状態を損なうことになっていた。【０１４４】
一方、上記リセットを用いずに部分書き換えを行うことは可能ではあるが、例えば、部分書き換えの速度を２０ｍｓｅｃ．／ライン以下まで落とさないと安定した書込みを行うことができず、また、表示パターンの種類や多少の温度変動等により書き換え前の表示パターンの残像が生じて本来のコントラストに届かないといった不安定な部分書き換えになる恐れがあった。すなわち、リセット処理を行わない書込みでは、書き換え前の残像やコントラストの低下が生じるだけでなく、書込み速度を大幅に低下させなければ書き換えを行うことが困難になるため、部分書き換えの本来のメリットである書き換え時間の短縮が発揮されないことになっていた。【０１４５】
本実施の形態は、上述した表示素子の駆動方法が有する課題に鑑み、リセットパルスを用いた駆動方法において、残像やコントラストの低下といった画質を損ねることのない安定した部分書き換えを実現することのできる表示素子および表示素子の駆動方法の提供を目的とする。【０１４６】
まず、本実施の形態による表示素子の駆動方法の原理を説明する。図１５および図１６は本実施の形態による表示素子の駆動方法の原理を説明するための図である。本実施の形態では、表示素子としてコレステリック液晶を用いた液晶表示素子２０１を例にとって説明する。【０１４７】
本実施の形態による表示素子の駆動方法は、部分書き換えを表示画面の開始点から終端まで、全面書き換えと同様に、リセットパルスおよび書込みパルスを同一フレームに印加して書き換える。【０１４８】
図１５に示されるように、例えば、部分的な書き換え領域Ｒ１の位置が表示画面３００内の下方である場合には、スキャン方向は上から下に向かう方向（Ｓ３１→Ｓ３２）とし、逆に、図１６に示されるように、例えば、部分的な書き換え領域Ｒ１の位置が表示画面３００内の上方である場合には、スキャン方向は下から上に向かう方向（Ｓ３４→Ｓ３３）とする。ここで、参照符号Ｓ３１およびＳ３４は高速スキップ処理を行う領域を示し、また、Ｓ３２およびＳ３３は高速書込みを行う領域を示している。【０１４９】
このように、本発明によれば、前述したリセットラインのはみ出しによる書き換え領域Ｒ１以外の表示の損失を防止することができ、残像やコントラスト低下のない、安定した部分書き換えを実現することが可能になる。【０１５０】
本実施の形態による表示素子の駆動方法は、第１の実施の形態による表示素子、並びに表示素子を用いた電子ペーパーおよび電子端末に適用できる。また、本実施の形態による表示素子の駆動方法は、第１の実施の形態による表示素子の画像書き換え方法と共に用いることができる。【０１５１】
図１７は、本実施の形態による液晶表示素子２０１の回路構成を示すブロック図である。図１７に示すように、液晶表示素子２０１は、電源回路３と、制御回路４と、インバータ５と、表示部６と、スキャンドライバＩＣ２１と、データドライバＩＣ２２とを有している。また、液晶表示素子１は、メモリ（データ記憶部）５１と、温度センサ５３と、タイマー５５と、全面書き換え用画像メモリ５７とを有している。【０１５２】
制御回路４は、部分書き換え入力部４１、画像データ生成部４２、サイズ・位置情報生成部４３、並びに、画像書き換え制御回路４４を備える。制御回路４は、外部から供給された画像データおよび制御信号を演算し、部分書き換えを行う画像パターンとそれを行う表示画面内の位置が入力されたら、画像書き換え制御回路４４がそれらの情報に応じてスキャンドライバ２１のスキャン方向を決定し、また、必要に応じてドライバ２１に入力する画像データを再配列する。【０１５３】
部分書き換え入力部４１は、外部から供給される画像データおよび制御信号から、次の画像書き換え（第２画像書き換え）が表示領域ＤＲの一部の領域Ｒ１を書き換える画像書き換えであること（部分書き換えであること）を認識する。画像データ生成部４２は、部分書き換えを行う領域Ｒ１の画像データを生成すると共に、サイズ・位置情報生成部４３は部分書き換えを行う領域Ｒ１のサイズ・位置情報（書き換え領域Ｒ１の画面内の位置情報）を生成する。これら書き換え領域の画像データおよびサイズ・位置情報は、画像書き換え制御回路４４に入力される。【０１５４】
そして、画像書き換え制御回路４４は、前述したスキャンドライバ２１のスキャン方向を決定するスキャン方向信号ＣＳ１、データ取り込みクロックＣＳ２、パルス極性制御信号ＣＳ３、フレーム開始信号ＣＳ４、データラッチ・スキャンシフト信号ＣＳ５およびドライバ出力遮断信号ＣＳ６を出力する。【０１５５】
すなわち、既存の表示画像において一部の領域を書き換える場合、その書き換え領域が表示画面内の下方だった場合には、スキャン方向を表示画面の上から下に向かう方向とし、逆に、部分的な書き換え領域が表示画面内の上方だった場合には、スキャン方向を表示画面の下から上に向かう方向とする。【０１５６】
また、画像書き換え制御回路４４は、第２画像書き換え時に、メモリ５１から第１および第２画像書き換え時の温度、時刻の情報を受け取る。画像書き換え制御回路４４は、前回の画像書き換え（第１画像書き換え）および第２画像書き換え時の温度、時刻の情報、および領域Ｒ１のサイズ・位置情報に基づいて、第２画像書き換え時に表示領域ＤＲ全域を書き換えるか、領域Ｒ１を含む表示領域ＤＲの一部である領域Ｓ３２（または領域Ｓ３３）を書き換えるかを選択する。【０１５７】
図１８は、本実施の形態による表示素子の駆動方法の一実施例を説明するための図である。図１８に示す表示素子は、コモン側（スキャンドライバ２１）を２つのスキャンドライバ２１１および２１２で構成し、セグメント側を表示画面の一端（上端）に設けた１個のデータドライバ２２で構成している。【０１５８】
部分書換え領域Ｒ２の位置が２つのスキャンドライバ２１１、２１２を跨ぐ場合の表示素子の駆動方法は、以下の通りである。書換え領域Ｒ２が第１のスキャンドライバ２１１に対応する表示画面内の下方に位置する場合であるため、スキャンドライバ２１１のスキャン方向は表示画面の上から下に向かう方向になる。まず、第１のスキャンドライバ２１１により、領域Ｓ４１の高速スキップ処理を行い、第１のスキャンドライバ２１１により書換え領域Ｒ２の一部に対応する領域Ｓ４２に対する画像書込みを開始する。【０１５９】
一方、書換え領域Ｒ２が第２のスキャンドライバ２１２に対応する表示画面内の上方に位置する場合であるため、スキャンドライバ２１２のスキャン方向は表示画面の下から上に向かう方向になる。第１のスキャンドライバ２１１によるスキャンの次に、第２のスキャンドライバ２１２により、領域Ｓ４４の高速スキップ処理を行い、第２のスキャンドライバ２１２により書換え領域Ｒ２の一部に対応する領域Ｓ４３に対する画像書込みを開始する。【０１６０】
図１９は図１８に示す表示素子の駆動方法の変形例を説明するための図である。上述した説明は、図１８に示されるようなコモン側を２個のスキャンドライバ２１１および２１２で構成し、セグメント側を表示画面の一端（上端）に設けた１個のデータドライバ２２で構成した表示素子に関するが、例えば、図１９に示されるようなコモン側を２個のスキャンドライバ２１１および２１２で構成し、セグメント側を表示画面の両端（上端および下端）に設けた２個のデータドライバ２２１および２２２で構成した表示素子に関して同様に適用することができる。【０１６１】
なお、図１９に示されるような２個のスキャンドライバ２１１および２１２を有する表示素子では、第１のスキャンドライバ２１１および第１のデータドライバ２２１による第１の書込み処理と、第２のスキャンドライバ２１２および第２のデータドライバ２２２による第２の書込み処理とを並列的に（同時に）行うことも可能である。すなわち、図１９に示す表示素子（表示装置）では、第１のスキャンドライバ２１１による領域Ｓ４５の上から下に向かうスキャン方向（下向き）の高速スキップ処理と第２のスキャンドライバ２１２による領域Ｓ４８の下から上に向かうスキャン方向（上向き）の高速スキップ処理とを同時に行い、且つ、第１のスキャンドライバ２１１による領域Ｓ４６の下向きの高速書込み処理と第２のスキャンドライバ２１２による領域Ｓ４７の上向きの高速書込み処理とを同時に行うことで、より一層部分書き換えに要する時間を短縮することが可能になる。【０１６２】
図２０および図２１は本実施の形態による表示素子の駆動方法の他の実施例を説明するための図である。【０１６３】
図２０に示す表示素子は、コモン側（スキャンドライバ２１）を４つのスキャンドライバ２１１〜２１４で構成したものであり、図２１に示す表示素子は、図２０に示す表示素子と同様にコモン側を４つのスキャンドライバ２１１〜２１４で構成するだけでなく、セグメント側（データドライバ２２）も表示画面の上端および下端に設けた２個のデータドライバ２２１および２２２で構成したものである。【０１６４】
なお、第１〜第４のスキャンドライバ２１１〜２１４と部分書き換え画像（部分書き換え領域Ｒ３）の位置関係が図２０に示されるような場合、例えば、順に、第１のスキャンドライバ２１１による領域Ｓ５１の下向きの高速スキップ処理、第２のスキャンドライバ２１２による領域Ｓ５２の下向きの高速スキップ処理、第２のスキャンドライバ２１２による領域Ｓ５３の下向きの高速書込み処理、および、第３のスキャンドライバ２１３による領域Ｓ５４の下向きの高速書込み処理を行い、その後、第４のスキャンドライバ２１４による領域Ｓ５６の上向きの高速スキップ処理、および、第４のスキャンドライバ２１４による領域Ｓ５５の上向きの高速書込み処理を行うことになる。【０１６５】
また、第１〜第４のスキャンドライバ２１１〜２１４と部分書き換え領域Ｒ３の位置関係が図２１に示されるような場合、例えば、順に、第１のスキャンドライバ２１１による領域Ｓ６１の下向きの高速スキップ処理と第４のスキャンドライバ２１４による領域Ｓ６６の上向きの高速スキップ処理を同時に行い、さらに、第２のスキャンドライバ２１２による領域Ｓ６２の下向きの高速スキップ処理および第４のスキャンドライバ２１４による領域Ｓ６５の上向きの高速書込み処理を同時に行い、そして、第２のスキャンドライバ２１２による領域Ｓ６３の下向きの高速書込み処理と第３のスキャンドライバ２１３による領域Ｓ６４の上向きの高速書込み処理を同時に行うことになる。【０１６６】
このように、コモン側のスキャンドライバの数は複数であってもよく、さらに、セグメント側のデータドライバも表示画面の一端に１つまたは表示画面の両端に２つであっても
よい。【０１６７】
なお、例えば、部分書き換えの書始めラインからの数ラインは、リセットパルスが与えられずに直接書込みパルスが印加されるか、或いは、リセットパルスが与えられるライン数が不足するため所定の表示特性が得られない場合がある。そこで、例えば、そのリセットパルスが与えられないラインに限り前もってリセットパルスを印加するか、或いは、スキャン速度を低下させてパルス印加時間を長くすることが好ましい。【０１６８】
ところで、前に図１４等を参照して説明したように、従来の表示素子の駆動方法は、表示画面の一部（書き換え領域Ｒ０）を書き換える場合、書込みラインが書き換え領域Ｒ０の終端近くに達すると、リセットラインＲＬによりリセットを行った領域Ｒｚが書き換え領域Ｒ０の外にはみ出してしまい、部分書き換えを行わない元の画像の表示状態を損なうことになっていた。また、リセットを行わないで部分書き換えを行う場合には、例えば、書込み速度を大幅に低下させなければならず、部分書き換え本来のメリットである書き換え時間の短縮を行うことができなかった。【０１６９】
図２２および図２３は本実施の形態による表示素子の駆動方法のさらに他の実施例を説明するための図である。【０１７０】
本実施例の表示素子の駆動方法は、部分書き換え時において、リセット区間と書込み区間を異なるフレームで行う（フレーム分割する）ことを特徴としている。【０１７１】
すなわち、図２２に示されるように、まず、第１のフレームにおいて、例えば、上から下に向かうスキャン方向で、領域Ｓ７１の高速スキップ処理を行い、次いで、部分書き換え領域Ｒ４に対応するスキャンライン（領域Ｓ７２）のリセット処理を行い、さらに、領域Ｓ７３の高速スキップ処理を行う。これにより、例えば、コレステリック液晶を用いた表示素子において、部分書き換え領域Ｒ４に対応する領域Ｓ７２はプレーナ状態になる。【０１７２】
そして、次の第２のフレームにおいて、例えば、上から下に向かうスキャン方向で、領域Ｓ７１の高速スキップ処理を行い、次いで、部分書き換え領域Ｒ４に対応する領域Ｓ７２で書き換え画像の高速書込み処理を行い、さらに、領域Ｓ７３の高速スキップ処理を行う。【０１７３】
なお、部分的な書き換え領域をスキャンしている間、スキャン電極およびデータ電極間の差電圧は、光反射体（例えば、コレステリック液晶）の応答値電圧以下とする。【０１７４】
これにより、リセットを行った領域（Ｒｚ）が書き換え領域からはみ出すことを回避することができる。なお、リセット区間は選択ライン数が限定されているため、消費電力の上昇も抑えることができる。【０１７５】
この場合も、例えば、部分書き換えの書始めからの数ラインと書終わり前からの数ラインは、一定のスキャン速度ではリセットライン数が不足するため、所定の表示特性が得られないことが考えられる。そのため、リセットパルスが部分書き換えの開始ラインと終端ラインを選択している場合には、スキャン速度を低下させてパルス印加時間を長くし、リセット効果を補償するのが有効である。なお、そのリセット時間は、スキャン速度×リセットライン数になる。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明は、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子に限らず、例えば、表示のメモリ性を有する他の表示素子並びにそれを用いた電子ペーパーおよび電子端末にも適用できる。当該表示素子としては、例えば、電気泳動や電子分流体等を用いた表示素子が挙げられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月26日(2009.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射体と、前記光反射体の状態に基づいて画像が表示される表示領域とを備えた表示部と、
前記表示領域全域を第１画像に書き換える第１画像書き換え時の第１環境データと前記表示領域の一部である第１領域を第２画像に書き換える第２画像書き換え時の第２環境データとを記憶するデータ記憶部と、
前記第１環境データと前記第２環境データの差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全体を書き換えることを選択する画像書き換え制御部と
を有することを特徴とする表示素子。
【請求項２】
請求項１記載の表示素子において、
前記第１環境データと前記第２環境データの差は、前記第２画像書き換え後の前記第２領域の色と前記第２領域以外の前記表示領域の色との色差に基づいていること
を特徴とする表示素子。
【請求項３】
請求項２記載の表示素子において、
前記色差の所定の値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間での色差ΔＥ＊ａｂが３であること
を特徴とする表示素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の前記表示部近傍の温度であり、
前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の前記表示部近傍の温度であること
を特徴とする表示素子。
【請求項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、
前記第１環境データは、前記第１画像書き換え時の時刻であり、
前記第２環境データは、前記第２画像書き換え時の時刻であること
を特徴とする表示素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記表示部は、複数の第１電極と、前記複数の第１電極に交差して配置された複数の第２電極と、前記複数の第１及び第２電極の交差部毎にそれぞれ配置された複数の画素とを有し、
前記光反射体は、前記複数の第１及び第２電極に電圧が印加されることにより駆動されること
を特徴とする表示素子。
【請求項７】
請求項６記載の表示素子において、
前記第２領域は、前記第２画像に対応する前記複数の画素が配置されている前記複数の第１電極で形成される領域であること
を特徴とする表示素子。
【請求項８】
請求項７記載の表示素子において、
前記画像書き換え制御部は、前記第１領域が前記第２領域に一致しかつ前記第２領域の前記複数の画素の階調と前記第２領域以外の前記表示領域の前記複数の画素の階調とが全て異なる時は、前記第１及び第２環境データに関わらず、前記第２画像書き換え時に前記第２領域を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記複数の第１電極を所定の順序で走査し、前記複数の第１及び第２電極に電圧を印加して前記光反射体を駆動する駆動部をさらに有し、
前記駆動部は、前記第２画像書き換え時に全ての前記複数の第１電極を走査し、かつ前記第２領域以外の前記表示領域内の前記複数の第１電極を走査している間は、前記光反射体に印加される電圧が前記光反射体が応答する閾値電圧以下となる電圧を前記複数の第１及び第２電極に印加すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示素子を備えていること
を特徴とする電子ペーパー。
【請求項１１】
光反射体と、前記光反射体の状態に基づいて画像が表示される表示領域とを備えた表示部を有する表示素子の画像書き換え方法において、
前記表示領域全域を第１画像に書き換える第１画像書き換え時の第１環境データと前記表示領域の一部である第１領域を第２画像に書き換える第２画像書き換え時の第２環境データとを記憶し、
前記第１環境データと前記第２環境データの差が所定の値以上である場合には、前記第２画像書き換え時に前記表示領域全体を書き換えることを選択すること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の表示素子の画像書き換え方法において、
前記色差の所定の値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間での色差ΔＥ＊ａｂが３であること
を特徴とする表示素子の画像書き換え方法。
【国際調査報告】
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