(57)【要約】  本発明の目的は、良好な表示品質の得られる表示素子及びそれを備えた表示システム並びに画像処理方法を提供することである。  表示部（３８）は、青色を表示するコレステリック液晶層、緑色を表示するコレステリック液晶層、及び赤色を表示するコレステリック液晶層が、表示面側からこの順に積層された構成を有している。温度センサ（２７）は、表示部（３８）近傍の温度を検出し、検出した温度に基づいて温度データを出力する。演算部（２５）は、入力画像データと温度データとに基づいて、表示部（３８）の各層に表示させるための表示画像データを生成してデータ制御部（２６）に出力する。本発明によれば、入力画像データに対応する表示の色味が温度に依存せずほぼ一定になる。  本発明は、電子ペーパーや、表示素子を備えた種々の電子端末に適用できる。
2008038357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部と、
前記表示部近傍の温度を検出する温度検出部と、
入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成する制御部と
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、
前記制御部はルックアップテーブルを有し、
前記ルックアップテーブルは、前記入力画像データを前記温度に基づき補正して前記表示画像データを生成するための補正係数を格納すること
を特徴とする表示素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表示素子において、
前記制御部はルックアップテーブルを有し、
前記ルックアップテーブルは、前記入力画像データ及び前記温度に対応する前記表示画像データを格納すること
を特徴とする表示素子。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の表示素子において、
前記ルックアップテーブルの前記温度の刻み幅は低温側ほど細かいこと
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、
前記制御部は、前記入力画像データ及び前記温度を用いた関数演算により前記表示画像データを生成すること
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、
前記制御部は、前記第１及び第２のスペクトルの重複部分を考慮して前記表示画像データを生成すること
を特徴とする表示素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記温度が低いほど、前記表示層への電気信号の印加時間を長くすること
を特徴とする表示素子。
【請求項８】
請求項７に記載の表示素子において、
前記ルックアップテーブルの前記温度の刻み幅に合わせて前記電気信号の印加時間を変更すること
を特徴とする表示素子。
【請求項９】
請求項１乃至８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、前記第１及び第２の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側で前記第２のスペクトルより短波長側の第３のスペクトルを示す第３の表示層を備え、
前記第１の表示層は青色を表示し、前記第２の表示層は赤色を表示し、前記第３の表示層は緑色を表示すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１０】
請求項９記載の表示素子において、
前記第１、第３及び第２の表示層は、表示面側からこの順に積層されていること
を特徴とする表示素子。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の表示素子において、
前記第１乃至第３の表示層はメモリ性を有すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記第１乃至第３の表示層は、コレステリック相を形成する液晶を有すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１３】
請求項９乃至１２に記載の表示素子において、
前記第１、第２及び第３のスペクトルからなる色味は、温度によって強くなる色味があり、
前記制御部は、その色味に相当する表示階調値が、他の色味の表示階調値よりも相対的に低くなるように前記表示画像データを生成すること
を特徴とする表示素子。
【請求項１４】
請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の表示素子において、
前記第３の表示層の旋光方向は、前記第１及び第２の表示層の旋光方向と異なること
を特徴とする表示素子。
【請求項１５】
請求項１乃至１４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１６】
第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部と、前記表示部近傍の温度を検出する温度検出部と、前記温度の情報を送信し前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを受信する送受信部とを備えた表示素子と、
前記表示素子から前記温度の情報を受信し、前記表示素子に前記表示画像データを送信する送受信部と、入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成する制御部とを備えた表示情報送信装置と
を有することを特徴とする表示システム。
【請求項１７】
第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部近傍の温度を検出し、
入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成すること
を特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子及びそれを備えた表示システム並びに画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各企業・大学で電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーは、電子書籍を筆頭として、モバイル端末のサブディスプレイやＩＣカードの表示部などへの応用が期待されている。電子ペーパーに用いられる有力な表示方式の１つに、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子がある。コレステリック液晶を用いた液晶表示素子は、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、ネマティック液晶にキラル性の添加剤（カイラル材）を比較的多く（数十％）添加することにより得られ、カイラル・ネマティック液晶とも称される。コレステリック液晶は、入射光が干渉反射される程度にネマティック液晶の分子が螺旋（らせん）状に強くねじられたコレステリック相を形成する。【０００３】
コレステリック液晶を用いた表示素子は、液晶分子の配向状態を画素毎に制御することにより表示を行う。コレステリック液晶の配向状態には、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とがある。これらの状態は無電界下でも安定して存在する。フォーカルコニック状態の液晶層は光を透過し、プレーナ状態の液晶層は液晶分子の螺旋ピッチに応じた特定波長の光を選択反射する。【０００４】
図２１は、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子の断面構成を模式的に示している。図２１（ａ）はプレーナ状態の液晶表示素子の断面構成を示し、図２１（ｂ）はフォーカルコニック状態の液晶表示素子の断面構成を示している。図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶表示素子１４６は、一対の基板１４７、１４９と、両基板１４７、１４９間にコレステリック液晶を封止して形成された液晶層１４３とを有している。【０００５】
図２１（ａ）に示すように、プレーナ状態での液晶分子１３３は、螺旋軸が基板面にほぼ垂直になるような螺旋構造を形成する。プレーナ状態の液晶層１４３は、液晶分子１３３の螺旋ピッチに応じた所定波長の光を選択的に反射する。したがって、ある画素の液晶層１４３をプレーナ状態にすることにより、当該画素は明状態となる。液晶の平均屈折率を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で表される。反射帯域幅Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなる。【０００６】
一方、図２１（ｂ）に示すように、フォーカルコニック状態での液晶分子１３３は、螺旋軸が基板面にほぼ平行になるような螺旋構造を形成する。フォーカルコニック状態の液晶層１４３は、入射光の多くを透過させる。したがって、ある画素の液晶層１４３をフォーカルコニック状態にすることにより、当該画素は暗状態となる。下基板１４９の裏面側に可視光吸収層を配置すれば、フォーカルコニック状態で黒を表示させることができる。
【特許文献１】特開２００５−１９６０６２号公報
【特許文献２】特開２００１−１００１８２号公報
【特許文献３】特開２００１−２３８２２７号公報
【特許文献４】特開２００３−２９２９４号公報
【特許文献５】特開平７−５６５４５号公報
【特許文献６】特許第３２９９０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２２は、コレステリック液晶を用いた一般的なカラー液晶表示素子の断面構成を模式的に示している。図２２に示すように、カラー液晶表示素子は、青色（Ｂ）を表示する液晶層（Ｂｌｕｅ層）１０１Ｂ、緑色（Ｇ）を表示する液晶層（Ｇｒｅｅｎ層）１０１Ｇ、及び赤色（Ｒ）を表示する液晶層（Ｒｅｄ層）１０１Ｒが例えば表示面側（図中上方）からこの順に積層された構成を有している。一般に、カイラル材の含有率が高い液晶層ほど波長の短い光を反射する。すなわち、図２２に示すようなカラー液晶表示素子の場合、液晶層１０１Ｂがカイラル材を最も多く含んでおり、液晶分子が強く捻られて螺旋ピッチが短くなっている。また一般に、カイラル材の含有率が高い液晶層ほど、駆動電圧が高くなる傾向を示す。【０００８】
図２３は、液晶表示素子の反射スペクトルの一例を示している。横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は反射率（％）を表している。▲印を結ぶ曲線は液晶層１０１Ｂでの反射スペクトルを示し、■印を結ぶ曲線は液晶層１０１Ｇでの反射スペクトルを示し、◆印を結ぶ曲線は液晶層１０１Ｒでの反射スペクトルを示している。プレーナ状態の液晶層は左右どちらか一方の円偏光を選択反射するため、反射率は理論上の最大値で５０％であり、実際には４０％前後になる。このように、液晶層１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、液晶分子の螺旋ピッチを異ならせることによってそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ各色を選択反射するようになっている。これにより、３層の液晶層１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂが積層された構成を有する液晶表示素子は、カラー表示が可能になっている。【０００９】
しかしながら、上記のような積層構造を有するカラー表示が可能な表示素子では、同一の画像を表示させようとしても周囲の環境によって表示の色味が変化してしまう場合がある。このため、積層構造を有する表示素子では必ずしも良好な表示品質が得られないという問題が生じている。【００１０】
本発明の目的は、良好な表示品質の得られる表示素子及びそれを備えた表示システム並びに画像処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部と、前記表示部近傍の温度を検出する温度検出部と、入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成する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。【００１２】
上記本発明の表示素子において、前記制御部はルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルは、前記入力画像データを前記温度に基づき補正して前記表示画像データを生成するための補正係数を格納することを特徴とする。【００１３】
上記本発明の表示素子において、前記制御部はルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルは、前記入力画像データ及び前記温度に対応する前記表示画像データを格納することを特徴とする。【００１４】
上記本発明の表示素子において、前記ルックアップテーブルの前記温度の刻み幅は低温側ほど細かいことを特徴とする。【００１５】
上記本発明の表示素子において、前記制御部は、前記入力画像データ及び前記温度を用いた関数演算により前記表示画像データを生成することを特徴とする。【００１６】
上記本発明の表示素子において、前記制御部は、前記第１及び第２のスペクトルの重複部分を考慮して前記表示画像データを生成することを特徴とする。【００１７】
上記本発明の表示素子において、前記温度が低いほど、前記表示層への電気信号の印加時間を長くすることを特徴とする。【００１８】
上記本発明の表示素子において、前記ルックアップテーブルの前記温度の刻み幅に合わせて前記電気信号の印加時間を変更することを特徴とする。【００１９】
上記本発明の表示素子において、前記表示部は、前記第１及び第２の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側で前記第２のスペクトルより短波長側の第３のスペクトルを示す第３の表示層を備え、前記第１の表示層は青色を表示し、前記第２の表示層は赤色を表示し、前記第３の表示層は緑色を表示することを特徴とする。【００２０】
上記本発明の表示素子において、前記第１、第３及び第２の表示層は、表示面側からこの順に積層されていることを特徴とする。【００２１】
上記本発明の表示素子において、前記第１乃至第３の表示層はメモリ性を有することを特徴とする。【００２２】
上記本発明の表示素子において、前記第１乃至第３の表示層は、コレステリック相を形成する液晶を有することを特徴とする。【００２３】
上記本発明の表示素子において、前記第１、第２及び第３のスペクトルからなる色味は、温度によって強くなる色味があり、前記制御部は、その色味に相当する表示階調値が、他の色味の表示階調値よりも相対的に低くなるように前記表示画像データを生成することを特徴とする。【００２４】
上記本発明の表示素子において、前記第３の表示層の旋光方向は、前記第１及び第２の表示層の旋光方向と異なることを特徴とする。【００２５】
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。【００２６】
上記目的は、第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部と、前記表示部近傍の温度を検出する温度検出部と、前記温度の情報を送信し前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを受信する送受信部とを備えた表示素子と、前記表示素子から前記温度の情報を受信し、前記表示素子に前記表示画像データを送信する送受信部と、入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成する制御部とを備えた表示情報送信装置とを有することを特徴とする表示システムによって達成される。【００２７】
上記目的は、第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部近傍の温度を検出し、入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成することを特徴とする画像処理方法によって達成される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、良好な表示品質の得られる表示素子及びそれを備えた表示システム並びに画像処理方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】コレステリック液晶を用いた一般的な液晶表示素子の反射スペクトルの一例を示す図である。
【図２】コレステリック液晶を用いた一般的な液晶表示素子の反射スペクトルの一例を示す図である。
【図３】コレステリック液晶を用いた一般的な液晶表示素子の反射スペクトルの一例を示す図である。
【図４】コレステリック液晶を用いた一般的な液晶表示素子の温度とフォーカルコニック状態での反射率との関係を示すグラフである。
【図５】ある液晶表示素子のプレーナ状態での反射スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の原理を示す図である。
【図７】Ｒ、Ｇ、Ｂ各層の反射スペクトルを模式的に示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に用いられる補正方法の一例を説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に用いられる補正方法の一例を説明する図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に用いられる補正方法の他の例を説明する図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に用いられる補正方法の他の例を説明する図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態による表示素子の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態による表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図１４】画像補正ＬＵＴに格納される補正係数のデータ構造の例を示す図である。
【図１５】信号電極に印加される１選択期間分の電圧波形を示す図である。
【図１６】走査電極に印加される１選択期間分の電圧波形を示す図である。
【図１７】画素の液晶層に印加される１選択期間分の電圧波形を示す図である。
【図１８】コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示すグラフである。
【図１９】画像補正ＬＵＴの変形例を示す図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態による表示システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２１】コレステリック液晶を用いた液晶表示素子の断面構成を模式的に示す図である。
【図２２】コレステリック液晶を用いたカラー液晶表示素子の断面構成を模式的に示す図である。
【図２３】積層構造を有する液晶表示素子の反射スペクトルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
２０  ドライバＩＣ
２５、５５  演算部
２６  データ制御部
２７、５７  温度センサ
２９、５９  制御部
３０  デコーダ
３１  ＬＵＴセレクタ
３２、５２  画像補正ＬＵＴ
３３  画像変換部
３８、５８  表示部
３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂ  表示層
４０  可視光吸収層
４２、４３  基板
４４  シール材
４６  液晶層
４８  走査電極
５０  信号電極
５４  表示素子
５６  データサーバ
６０、６１  送受信部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［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及び画像処理方法について図１乃至図１９を用いて説明する。まず、本実施の形態の前提となる従来の表示素子の問題点について説明する。コレステリック液晶を用いた従来のカラー液晶表示素子は、温度によって液晶層の選択反射特性等が変化し、そのために表示の色味（色相や彩度）が変化してしまうという問題を有していた。表示の色味が変化する第１の原因として、プレーナ状態の液晶層での反射波長の温度によるシフトがある。図１は、コレステリック液晶を用いた一般的な液晶表示素子のプレーナ状態での反射スペクトルの例を示している。横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は反射率（％）を表している。曲線ａ１、ｂ１、ｃ１は同一の液晶表示素子の反射スペクトルを示している。曲線ａ１は室温（例えば２５℃）での反射スペクトルを示し、曲線ｂ１は室温より低温（例えば０℃）での反射スペクトルを示し、曲線ｃ１は室温より高温（例えば５０℃）での反射スペクトルを示している。図１に示すように、この液晶表示素子の反射スペクトルは低温になるほど短波長側に波長シフトし、高温になるほど長波長側に波長シフトすることが分かる。【００３２】
図２は、別のコレステリック液晶を用いた液晶表示素子のプレーナ状態での反射スペクトルの例を示している。曲線ａ２は室温での反射スペクトルを示し、曲線ｂ２は室温より低温での反射スペクトルを示し、曲線ｃ２は室温より高温での反射スペクトルを示している。図２に示すように、この液晶表示素子の反射スペクトルは低温になるほど長波長側に波長シフトし、高温になるほど短波長側に波長シフトすることが分かる。【００３３】
このようにコレステリック液晶には、低温になるほど選択反射光の波長帯域が短波長側にシフトする材料もあれば、逆に低温になるほど選択反射光の波長帯域が長波長側にシフトする材料もある。このような波長シフトの原因として、液晶の螺旋ピッチｐの温度による変化が考えられる。【００３４】
表示の色味が変化する第２の原因として、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子の反射スペクトルの半値幅の温度変化がある。図３は、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子のプレーナ状態での反射スペクトルの例を示している。曲線ａ３は室温での反射スペクトルを示し、曲線ｂ３は室温より低温での反射スペクトルを示し、曲線ｃ３は室温より高温での反射スペクトルを示している。図３に示すように、反射スペクトルの半値幅は低温になるほど広くなる。したがって、コレステリック液晶を用いた表示素子の色純度は、一般に低温になるほど低下し、高温になるほど向上する。その原因として、液晶の屈折率異方性Δｎの温度による変化が考えられる。温度が低下すると液晶の屈折率異方性Δｎが増加するため、プレーナ状態における反射スペクトルの半値幅が広くなり、色純度が低下するものと推測される。【００３５】
屈折率異方性Δｎの変化はフォーカルコニック状態にも影響する。温度が低下して屈折率異方性Δｎが増加すると、フォーカルコニック状態での光の散乱が増加する。図４は、温度とフォーカルコニック状態の液晶層での光反射率との関係を示すグラフである。横軸は温度（℃）を表し、縦軸は反射率（％）を表している。図４に示すように、低温になるほどフォーカルコニック状態での光の散乱が増加するため、反射率も上昇する。このため、例えばＲ、Ｇ、Ｂの各色の液晶層を積層した構造を有するカラー液晶表示素子では、プレーナ状態の液晶層での反射光に、フォーカルコニック状態の他の液晶層での散乱光がノイズとして加わるため、低温下ではますます色純度が低下する。【００３６】
特許文献２には、液晶表示素子の明度であるＹ値を参照し、そのＹ値が温度によらず一定となるように駆動パルスの波高値あるいはパルス幅を変調させることによって温度補償を行う方法が開示されている。しかし、この方法には以下のような欠点がある。図５は、ある液晶表示素子のプレーナ状態での反射スペクトルを示している。横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は反射率（％）を表している。曲線ｂ４は低温での反射スペクトルを示し、曲線ｃ４は高温での反射スペクトルを示し、曲線ｄは視感度曲線を示している。図５に示すように、液晶層の反射波長帯域は、例えば低温では短波長側にシフトし、高温では長波長側にシフトする。ここで、視感度曲線ｄの中央から短波長側への低温でのシフト量Ｓ１と、視感度曲線ｄの中央から長波長側への高温でのシフト量Ｓ２とが等しいとすると、低温でのＹ値と高温でのＹ値とはほぼ等しくなる。しかしながら、Ｙ値が互いに等しいとしても、低温時と高温時とでは波長シフト方向が異なるため表示の色味は異なる。したがって、Ｙ値を参照した温度補償を行っても、色味の変動は抑制できないことになる。【００３７】
上記以外にも液晶表示素子の輝度値やホワイトバランスを補正する方法が知られている。
特許文献３には、ノーマリーホワイトモードの透過型液晶表示装置のホワイトバランスをルックアップテーブル（ＬＵＴ）によって補正する方法が開示されている。しかしこの方法では、温度による液晶のγ特性の変動が考慮されていないため、色味の変化は抑制できない。
特許文献４には、カイラル・ネマティック（コレステリック）液晶を用いた２層構造の液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、短波長側の光を反射する液晶層の選択反射ピーク波長と長波長側の光を反射する液晶層の選択反射ピーク波長とが、温度上昇によって互いに離れるようにシフトする。これにより、周辺温度によらず高明度で高コントラストの表示が実現される。しかし、２層の液晶層の選択反射ピーク波長をこのようにシフトさせると、ホワイトバランスの保持や色味の変化の抑制が困難になる。【００３８】
特許文献５には、特許文献３と同様に透過型液晶表示装置のホワイトバランスをＬＵＴによって補正する方法が開示されている。しかしこの方法でも、温度による液晶のγ特性の変動が考慮されていないため、色味の変化は抑制できない。
特許文献６には、温度センサによって検出された温度に基づき、ＬＵＴを参照してＲＧＢ画像信号を補正する技術が開示されている。しかしながら、この技術では、液晶プロジェクタのランプの温度に基づいてＲＧＢ画像信号を補正しているため、検出されたランプの温度と液晶表示素子の実際の温度との間の時間的及び空間的な相違が考慮されていない。また、この技術は透過型液晶プロジェクタに関するため、本願とは前提が異なる。【００３９】
本願発明者は、積層構造のカラー表示素子において表示の色味が温度により変化してしまうという問題点を解決するための技術を考案した。図６は、本実施の形態の原理を示している。図６（ａ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３層の表示層を積層した積層構造のカラー液晶表示素子のグレイスケール表示での反射スペクトルを示している。曲線ａ５は室温での反射スペクトルを示し、曲線ｂ５は低温での反射スペクトルを示している。図６（ａ）に示すように、低温になると反射スペクトルが全体的に短波長側にシフトし（図６（ａ）では波長シフト方向を矢印で表している）、グレイスケール表示におけるグレイバランスが崩れて全体的に青みがかった表示になるとする。つまりこの例では、３層の表示層での反射スペクトルがいずれも低温で短波長側にシフトしている。【００４０】
本実施の形態では、上記のような温度による表示の色味の変化を抑制するために、ＬＵＴに格納された補正情報に基づき入力画像データ又は駆動波形が補正されるようになっている。図６（ｂ）は、補正前後の低温での反射スペクトルを示している。図６（ｂ）の曲線ｂ５は図６（ａ）の曲線ｂ５に対応し、補正前の低温での反射スペクトルを示している。曲線ｅ５は補正後の反射スペクトルを示している。また曲線ｅ６〜ｅ８は、より低階調のグレイスケール表示における補正後の反射スペクトルをそれぞれ示している。図６（ｂ）に示すように、補正情報に基づいて例えば短波長側の反射率を図中の矢印のように適切な範囲で低下させることによって、表示のグレイバランスが補正され、色味の変化が抑制される。例えば本実施の形態では、Ｂを表示する表示層の表示階調値を低下させることにより、短波長側の反射率を低下させている。【００４１】
ＬＵＴに格納される補正情報は、積層された各表示層の色情報の相互関係についての情報を含んでいる。ここで、各表示層の色情報の相互関係について説明する。図７は、Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ表示する各表示層の反射スペクトルを模式的に示している。横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は反射率（％）を表している。曲線Ｒ１はＲを表示する表示層（Ｒ層）の反射スペクトルを示し、曲線Ｇ１はＧを表示する表示層（Ｇ層）の反射スペクトルを示し、曲線Ｂ１はＢを表示する表示層（Ｂ層）の反射スペクトルを示している。曲線ｄは視感度曲線を示している。図７に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各層の反射スペクトルを重ねて示すと、反射スペクトルが互いに重複する重複部分が存在する。例えばＲ層の反射スペクトルには、Ｇ層の反射スペクトルとの重複部分Ｌｒｇと、Ｇ層及びＢ層の反射スペクトルとの重複部分Ｌｒｇｂとが存在する。重複部分Ｌｒｇ、Ｌｒｇｂの存在は、Ｒ層での反射光にＧやＢの不要な色成分が含まれていることを示している。同様に、Ｇ層の反射スペクトルには、Ｒ層の反射スペクトルとの重複部分Ｌｒｇと、Ｒ層及びＢ層の反射スペクトルとの重複部分Ｌｒｇｂと、Ｂ層の反射スペクトルとの重複部分Ｌｇｂとが存在する。したがって、Ｇ層での反射光にはＲやＢの不要な色成分が含まれている。またＢ層の反射スペクトルには、Ｒ層及びＧ層の反射スペクトルとの重複部分Ｌｒｇｂと、Ｇ層の反射スペクトルとの重複部分Ｌｇｂとが存在する。したがって、Ｂ層での反射光にはＲやＧの不要な色成分が含まれている。螺旋ピッチｐや屈折率異方性Δｎの温度による変化は、このような不要な色成分にも影響する。【００４２】
本実施の形態では、螺旋ピッチｐや屈折率異方性Δｎの温度変化による反射スペクトルそのものの補正に加え、Ｒ、Ｇ、Ｂ各層の反射スペクトルの重複部分も考慮した補正も必要に応じて行う。【００４３】
ここで、本実施の形態で用いられる補正方法の一例について説明する。図８及び図９は、本実施の形態で用いられる補正方法の一例を説明する図である。まず、入力画像データと当該入力画像データに基づく実際の表示との対応を予め求める。図８（ａ）は入力画像データと当該入力画像データに基づく室温での実際の表示との関係を示し、図８（ｂ）は入力画像データと当該入力画像データに基づく低温での実際の表示との関係を示している。ここで、入力画像データのＲＧＢ値は（Ｒ＿ｄａｔａ，Ｇ＿ｄａｔａ，Ｂ＿ｄａｔａ）と表され、表示画面で実際に出力される表示の色味を擬似的に置き換えたＲＧＢ値は（Ｒ＿ｏｕｔ，Ｇ＿ｏｕｔ，Ｂ＿ｏｕｔ）と表されている。【００４４】
図８（ａ）に示すように、入力画像データのＲＧＢ値と表示画面に出力される表示の擬似的なＲＧＢ値との関係は、所定の３×３行列を用いて表される。表示画面に表示される赤色のうち例えば９０％はＲ層での反射成分であり、１０％がＧ層での反射成分である。同様に、表示画面に表示される緑色のうち例えば９０％はＧ層での反射成分であり、５％がＢ層での反射成分であり、５％がＲ層での反射成分である。表示画面に表示される青色のうち例えば９０％はＢ層での反射成分であり、７％がＧ層での反射成分であり、３％がＲ層での反射成分である。行列の各要素の行方向（図８（ａ）ではそれぞれ破線の楕円で囲んでいる）での合計値は、Ｒ行（第１行）、Ｇ行（第２行）、Ｂ行（第３行）でそれぞれ１になっている。【００４５】
一方、低温では液晶の物性値の変化により各層での反射スペクトルが短波長側にシフトするため、図８（ｂ）に示すように反射成分の比率は変動する。Ｒ層での反射スペクトルとＧ層での反射スペクトルとがそれぞれ短波長側（青色側）にシフトするため、例えば表示画面に表示される赤色のうちＲ層での反射成分は室温時の９０％に対して８５％に減少し、Ｇ層での反射成分は室温時の１０％に対して５％に減少する。また、表示画面に表示される緑色のうちＲ層での反射成分は、上記のシフト分が増加するため、室温時の５％に対して１０％に増加する。表示される緑色のうちＧ層での反射成分は、Ｇ層での反射スペクトルが青色側にシフトするため、室温時の９０％に対して８５％に減少する。表示される緑色のうちＢ層での反射成分も、同様に室温時の５％に対して０％に減少する。表示画面に表示される青色のうちＲ層での反射成分は、上記のシフト分が増加するため室温時の３％に対して７％に増加し、Ｇ層での反射成分も、上記のシフト分が増加するため室温時の７％に対して１３％に増加する。表示される青色のうちＢ層での反射成分は、Ｂ層での反射スペクトルが紫外方向にシフトするため、室温時の９０％に対して８５％に減少する。【００４６】
図８（ｂ）に示す行列の各要素の行方向（図８（ｂ）ではそれぞれ楕円で囲んでいる）での合計値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各行でそれぞれ０．９０、０．９５、１．０５になっている。すなわち、Ｂ行の合計値が一番大きいため、低温ではグレイバランスが青色方向に偏り、全体として青みがかった表示になっている。【００４７】
室温における色バランスの崩れを補正するためには、反射スペクトルの傾向から得られた上記の３×３行列の逆行列を補正係数として用いると簡便である。すなわち、図９（ａ）に示すように、入力画像データ（実際に表示画面で表示させたい色味のＲＧＢ値）（Ｒ＿ｏｕｔ，Ｇ＿ｏｕｔ，Ｂ＿ｏｕｔ）と図８（ａ）に示した行列の逆行列（補正行列）との積をとることにより、入力画像データを補正して表示部に出力すべき表示画像データ（Ｒ＿ｄａｔａ，Ｇ＿ｄａｔａ，Ｂ＿ｄａｔａ）が得られる。得られた表示画像データに基づいて書込みを行うことによって、反射スペクトルの重複による色の濁りが補正され、良好な表示品質が得られる。【００４８】
低温での青みがかった表示を補正する場合には、図９（ｂ）に示すように、入力画像データ（Ｒ＿ｏｕｔ，Ｇ＿ｏｕｔ，Ｂ＿ｏｕｔ）と図８（ｂ）に示した３×３行列の逆行列（補正行列）との積をとることにより、表示部に出力すべき表示画像データ（Ｒ＿ｄａｔａ，Ｇ＿ｄａｔａ，Ｂ＿ｄａｔａ）が得られる。ここで、図９（ｂ）に示す補正行列の各要素の行方向での合計値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各行でそれぞれ１．１１、１．０４、０．９２になっている。すなわちＢ行の合計値が最も小さいため、Ｂ層での表示階調値が低くなるように補正され、低温におけるグレイバランスの青色方向への偏りが抑制されることが分かる。この表示画像データに基づいて書込みを行うことによって、波長シフトによるグレイバランスの偏りが抑制され、良好な表示品質が得られる。【００４９】
次に、本実施の形態に用いられる補正方法の他の例として、Ｒ、Ｇ、Ｂ各層の反射スペクトルの重複部分を考慮しない場合について簡単に説明する。図１０及び図１１は、本実施の形態に用いられる補正方法の他の例を説明する図である。まず、入力画像データと当該入力画像データに基づく実際の表示との対応を予め求める。図１０（ａ）は入力画像データと当該入力画像データに基づく室温での実際の表示との関係を示し、図１０（ｂ）は入力画像データと当該入力画像データに基づく低温での実際の表示との関係を示している。【００５０】
図１０（ａ）に示すように、本例では、室温で表示画面に表示される赤色の１００％がＲ層での反射成分であると考える。同様に、表示画面に表示される緑色の１００％はＧ層での反射成分であり、表示される青色の１００％がＢ層での反射成分であると考える。室温における行列の各要素の行方向での合計値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各行でそれぞれ１になっている。【００５１】
一方低温では、図１０（ｂ）に示すように、行列の各要素の行方向での合計値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各行でそれぞれ０．９０、０．９５、１．０５になっている。すなわち、Ｂ行の合計値が一番大きいため、低温ではグレイバランスが青色方向に偏り、全体として青みがかった表示になっている。【００５２】
図１１（ａ）に示すように、入力画像データ（Ｒ＿ｏｕｔ，Ｇ＿ｏｕｔ，Ｂ＿ｏｕｔ）と図１０（ａ）に示した行列の逆行列との積をとることにより、表示部に出力すべき表示画像データ（Ｒ＿ｄａｔａ，Ｇ＿ｄａｔａ，Ｂ＿ｄａｔａ）が得られる。本例では３×３行列が単位行列であるため、逆行列と元の行列とが等しい。したがって本例では、室温での入力画像データの実質的な補正は行わないことになる。【００５３】
一方低温では、図１１（ｂ）に示すように、入力画像データ（Ｒ＿ｏｕｔ，Ｇ＿ｏｕｔ，Ｂ＿ｏｕｔ）と図１０（ｂ）に示した行列の逆行列（補正行列）との積をとることにより、表示部に出力すべき表示画像データ（Ｒ＿ｄａｔａ，Ｇ＿ｄａｔａ，Ｂ＿ｄａｔａ）が得られる。図１１（ｂ）に示す補正行列の各要素の行方向での合計値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各行でそれぞれ１．１１、１．０５、０．９５になっている。すなわちＢ行の合計値が最も小さいため、低温におけるグレイバランスの青色方向への偏りが補正されることが分かる。ただし本例では、他の表示層との相互関係を考慮していないため、過剰な色補正になり易く、補正精度はさほど高くない。【００５４】
以上、色補正のための補正係数を求める手法の例を２つ挙げたが、本実施の形態に用いる補正方法はこれら２つの例には限られない。本実施の形態では、温度によるプレーナ状態での波長シフト、及び温度による屈折率異方性Δｎの変化を補正する種々の補正方法を用いることができる。また補正の際には、他の表示層との相互関係を考慮するのが望ましい。【００５５】
次に、本実施の形態による表示素子、電子ペーパー及び画像処理方法について説明する。図１２は、本実施の形態による表示素子の概略構成を示すブロック図である。図１３は、本実施の形態による表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図１２及び図１３に示すように、表示素子（液晶表示素子）は、メモリ性を有する表示部３８を備えている。表示部３８は、Ｂを表示する表示層３９Ｂ、Ｇを表示する表示層３９Ｇ、及びＲを表示する表示層３９Ｒが表示面側（図１３中上方）からこの順に積層された構成を有している。さらに、表示層３９Ｒの裏面側（図１３中下方）には、必要に応じて可視光吸収層４０が設けられる。【００５６】
各表示層３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂは、シール材４４を介して貼り合わされた一対の基板４２、４３を有している。基板４２、４３の例えば双方は、可視光を透過させる透光性を有している。基板４２、４３としては、ガラス基板や、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）やポリカーボネート（ＰＣ；ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）等を用いた高い可撓性を有するフィルム基板を用いることができる。【００５７】
基板４２の基板４３に対向する面には、互いにほぼ平行に延びる帯状の複数の走査電極４８が形成されている。また基板４３の基板４２に対向する面には、互いにほぼ平行に延びる帯状の複数の信号電極５０が形成されている。Ｑ−ＶＧＡの表示層であれば、例えば２４０本の走査電極４８と３２０本の信号電極５０とが形成される。基板面に垂直に見ると、走査電極４８と信号電極５０とは互いに交差するように延びている。走査電極４８と信号電極５０とが交差する複数の領域は、マトリクス状に配置された複数の画素領域となる。走査電極４８及び信号電極５０は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いて形成されている。インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ；Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜や、アモルファスシリコン等を用いて走査電極４８及び信号電極５０を形成することもできる。【００５８】
走査電極４８上及び信号電極５０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。絶縁性薄膜は、電極間の短絡を防止したりガスバリア層としてガス成分を遮断したりして、液晶表示層の信頼性を向上する機能を有する。配向安定化膜には、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂等の有機膜が好適に用いられる。本例では、走査電極４８、信号電極５０上に配向安定化膜（不図示）がコーティングされている。また、配向安定化膜を絶縁性薄膜と兼用してもよい。【００５９】
基板４２、４３間には、セルギャップを均一に保持するためのスペーサ（不図示）が設けられている。スペーサとしては、樹脂製又は無機酸化物製の球状スペーサや、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングされた固着スペーサ、フォトリソグラフィ法を用いて基板上に形成された柱状、あるいは壁状のスペーサ等が用いられる。【００６０】
基板４２、４３間には、室温でコレステリック相を示すコレステリック液晶組成物が封止され、液晶層（表示層）４６が形成されている。コレステリック液晶組成物は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０ｗｔ％添加して作製されている。ここで、カイラル材の添加量は、ネマティック液晶とカイラル材の合計量を１００ｗｔ％としたときの値である。カイラル材の添加量が多いと、ネマティック液晶の分子が強く捻られるため螺旋ピッチが短くなり、プレーナ状態で短波長の光を選択反射するようになる。逆にカイラル材の添加量が少ないと螺旋ピッチが長くなり、プレーナ状態で長波長の光を選択反射するようになる。表示層３９Ｒの液晶層４６はプレーナ状態でＲの波長の光を選択反射し、表示層３９Ｇの液晶層４６はプレーナ状態でＧの波長の光を選択反射し、表示層３９Ｂの液晶層４６はプレーナ状態でＢの波長の光を選択反射するようになっている。【００６１】
温度による液晶の波長シフト方向は、カイラル材に依存するところが大きい。例えば、温度の上昇によって選択反射波長が長波長側にシフトするようなカイラル材もあれば、温度の上昇によって選択反射波長が短波長側にシフトするようなカイラル材もある。波長シフト方向が逆であるカイラル材を混合することにより、波長シフトを良好に抑えることができるが、波長シフトを完全に抑えるのは困難である。なお、例えばＲ、Ｇ、Ｂ３層の積層構造を有する表示素子の場合、各液晶層での波長シフト方向を同一にした方が、上記補正量が少なくて済むため好ましい。【００６２】
ネマティック液晶としては公知の各種材料を用いることができる。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、駆動電圧の著しい上昇を抑えられるため、駆動回路に安価な汎用部品を使用できる。コレステリック液晶組成物の誘電率異方性Δεが上記範囲より低すぎると、駆動電圧が高くなってしまう。逆に、誘電率異方性Δεが上記範囲より高すぎると、表示素子としての安定性や信頼性が低下し、画像欠陥や画像ノイズが発生し易くなってしまう。【００６３】
また、コレステリック液晶組成物の屈折率異方性Δｎは、画質を支配する重要な物性値である。屈折率異方性Δｎは、概ね０．１８〜０．２４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、プレーナ状態での反射率が低下するため、表示輝度が低下してしまう。逆に屈折率異方性Δｎがこの範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での光の散乱が大きくなるため、色純度やコントラストが低下して表示がぼやけてしまう。コレステリック液晶組成物の比抵抗値は、１０１０〜１０１３Ω・ｃｍの範囲であることが望ましい。また、コレステリック液晶組成物の粘性が低いほど低温時の電圧上昇やコントラスト低下が抑制される。コレステリック液晶組成物の粘度は、応答速度や配向状態の安定性から、２０〜１２００ｍＰａ・ｓの範囲であることが望ましい。【００６４】
本実施の形態では、プレーナ状態における表示層３９Ｇの液晶層４６での旋光性（旋光方向）と、表示層３９Ｒ、３９Ｂの液晶層４６での旋光性とを異ならせている。このため、図７に示したようなＢとＧの反射スペクトルが重なる領域、及びＧとＲの反射スペクトルが重なる領域では、表示層３９Ｂの液晶層４６で右円偏光の光を反射させ、表示層３９Ｇの液晶層４６で左円偏光の光を反射させるころができる。これにより、反射光の損失を低減させて、液晶表示素子の表示画面の明るさを向上させることができる。【００６５】
また液晶表示素子は、ＳＴＮモードの液晶表示素子と同様に、表示部３８にそれぞれ接続されたスキャン側のドライバＩＣ及びデータ側のドライバＩＣ（図１２では１つのドライバＩＣ２０として示している）を有している。本実施の形態では、これらのドライバＩＣとして汎用のＳＴＮドライバを用いている。本実施の形態のように複数の表示層３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂが積層された液晶表示素子では、一般にデータ側のドライバＩＣは各層毎に独立して設ける必要がある。スキャン側のドライバＩＣは、各層で共通化してもよい。【００６６】
さらに液晶表示素子は、不図示の電源部を有している。電源部は例えばＤＣ−ＤＣコンバータを有し、外部から入力された例えば直流３〜５Ｖの電圧をコレステリック液晶の駆動に必要な直流３０〜４０Ｖ前後の電圧に昇圧する。また電源部は、昇圧された電圧を用いて、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。生成された電圧は、ツェナーダイオードやオペアンプ等を有するレギュレータにより安定化され、ドライバＩＣ２０に供給されるようになっている。【００６７】
また液晶表示素子は、例えば表示部３８近傍に設置された温度センサ（温度検出部）２７を有している。温度センサ２７は、表示部３８近傍の温度を検出し、検出した温度に基づいて温度データを出力するようになっている。【００６８】
さらに液晶表示素子は、演算部２５及びデータ制御部２６を備えた制御部２９を有している。演算部２５は、入力画像データを外部から入力し、表示部３８近傍の温度データを温度センサ２７から入力する。なお、温度データは外部から演算部２５に入力するようにしてもよく、その場合温度センサ２７を液晶表示素子に設ける必要はない。演算部２５は、入力画像データと温度データとに基づいて、表示部３８の各表示層３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂに表示させるための表示画像データを生成してデータ制御部２６に出力するようになっている。【００６９】
温度センサ２７からの出力値は、演算部２５のデコーダ３０に入力する。デコーダ３０は、温度センサ２７からの出力値を所定の温度データに変換し、ＬＵＴセレクタ３１に出力する。温度センサ２７の出力がデジタル信号の場合、デコーダ３０はＬＵＴセレクタに合わせた符号化を行う。温度センサ２７の出力がアナログ信号の場合、デコーダ３０にはＡ／Ｄコンバータとしての機能を持たせる。ＬＵＴセレクタ３１は、表示部３８近傍の温度に応じた補正係数を格納する画像補正ＬＵＴ３２から、デコーダ３０から入力した温度データに基づき最適な補正係数を選択する。【００７０】
図１４は、画像補正ＬＵＴ３２に格納される補正係数のデータ構造の例を示している。図１４（ａ）に示すように、３×３行列で表される補正行列の第１行の各要素をＲ＿ｒ、Ｒ＿ｇ、Ｒ＿ｂとし、第２行の各要素をＧ＿ｒ、Ｇ＿ｇ、Ｇ＿ｂとし、第３行の各要素をＢ＿ｒ、Ｂ＿ｇ、Ｂ＿ｂとする。この場合図１４（ｂ）に示すように、画像補正ＬＵＴ３２には、補正行列の各要素Ｒ＿ｒ、Ｒ＿ｇ、Ｒ＿ｂ、Ｇ＿ｒ、Ｇ＿ｇ、Ｇ＿ｂ、Ｂ＿ｒ、Ｂ＿ｇ、Ｂ＿ｂが所定の温度範囲毎の補正係数として格納される。本例では、最低温度を−２０℃、最高温度を７０℃とし、刻み幅を全て１０℃としているため、９段階の温度範囲に分割されている。ここで、温度Ｔの刻み幅を細かくすると補正精度は向上するものの、データ量が増大する。したがって、温度Ｔの刻み幅は５°程度が望ましく、本例のように１０℃程度でもよい。また、図４に示したフォーカルコニック状態の液晶層での光反射率（屈折率異方性）の温度依存性から分かるように、液晶の物性値は低温になるほど急激に変化する。したがって、補正精度を向上するためには、温度Ｔの刻み幅を低温側ほど細かくした方がよい。【００７１】
図１２に戻り、外部からの入力画像データは、演算部２５の画像変換部３３に入力する。画像変換部３３は、入力画像データとＬＵＴセレクタ３１が選択した補正係数とに基づく演算処理により、各表示層３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂに表示させるための表示画像データを生成する。なお画像変換部３３は、補正係数に基づいて表示画像データを生成するのではなく、入力画像データと温度データとを用いた所定の関数演算処理によって表示画像データを生成してもよい。この場合、表示画像データの生成は低速化するが、画像補正ＬＵＴ３２が不要になるため、演算部２５に必要なメモリ容量が小さくなる。【００７２】
メモリ性を有する表示素子では、表示内容の変更に伴う表示書換えの際に新たな表示画像データが生成されるのが一般的と考えられる。しかしながら本実施の形態では、ある程度大きい温度変化を検出したときには、表示内容の変更がなくても新たな表示画像データを生成して表示を書き換えてもよい。また、定期的に温度を検出し、表示内容の変更がなくても当該温度に基づく表示画像データを定期的に生成して表示を書き換えてもよい。【００７３】
生成された表示画像データには、必要であれば階調変換処理が施される。例えば、表示部３８の表示色数が４０９６色のとき、各表示層３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂの表示可能階調数はそれぞれ１６階調である。これに対し入力画像データがフルカラー（Ｒ、Ｇ、Ｂがいずれも２５６階調（８ｂｉｔ））である場合には、表示可能階調数に応じた階調変換処理が必要になる。階調変換のアルゴリズムとしては、網点法や組織的ディザ法などもあるが、誤差拡散法が最も解像性や先鋭度に優れており、コレステリック液晶を用いた液晶表示素子とも相性がよい。それに次いでブルーノイズマスク法がある。ブルーノイズマスク法は、誤差拡散法よりやや画質は劣るものの、処理が高速であるという長所を有する。【００７４】
画像変換部３３で生成された表示画像データは、データ制御部２６に出力される。データ制御部２６は、画像変換部３３から入力した表示層３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂ毎の表示画像データと例えば予め設定された駆動波形データとに基づいて駆動データを生成する。データ制御部２６は、生成した駆動データをデータ取込みクロックに合わせてデータ側のドライバＩＣ２０に出力するようになっている。またデータ制御部２６は、パルス極性制御信号、フレーム開始信号、データラッチ・スキャンシフトなどの制御信号をデータ側及びスキャン側のドライバＩＣ２０に出力する。【００７５】
なお図示を省略しているが、本実施の形態による電子ペーパーは、上記の液晶表示素子に、入出力装置及び全体を統括制御する制御装置を設けた構成を有している。【００７６】
ここで、本実施の形態による液晶表示素子の駆動方法について説明する。図１５（ａ）は、データ制御部２６から入力した駆動データに基づいて、液晶をプレーナ状態にするためにデータ側のドライバＩＣ２０が信号電極５０に印加する１選択期間分の電圧波形を示している。この選択時間は液晶材料や素子構造に依存するが、概ね数ｍｓ〜数十ｍｓ（例えば５０ｍｓ）である。一般的に、液晶層は温度が低いほど電圧に対する応答性が低下するため、温度が低い時ほど選択時間を長くすることが好ましい。また、画像補正ＬＵＴの温度Ｔの刻み幅に合わせて、この選択時間を変更することが好ましい。図１５（ｂ）は、液晶をフォーカルコニック状態にするためにデータ側のドライバＩＣ２０が信号電極５０に印加する電圧波形を示している。図１６（ａ）は選択した走査電極４８にスキャン側のドライバＩＣ２０が印加する電圧波形を示し、図１６（ｂ）は非選択の走査電極４８にスキャン側のドライバＩＣ２０が印加する電圧波形を示している。図１７（ａ）はプレーナ状態に駆動される画素の液晶層４６に印加される電圧波形を示し、図１７（ｂ）はフォーカルコニック状態に駆動される画素の液晶層４６に印加される電圧波形を示している。【００７７】
また図１８は、コレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示すグラフである。横軸は液晶層４６に印加される電圧値（Ｖ）を表し、縦軸は電圧印加後の液晶層４６の反射率を表している。液晶層４６の反射率が相対的に高い状態はプレーナ状態を表し、反射率が相対的に低い状態はフォーカルコニック状態を表している。図１８に示す実線の曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態である液晶層４６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である液晶層４６の電圧−反射率特性を示している。【００７８】
プレーナ状態に駆動される画素では、選択期間の前半において、図１５（ａ）に示すように信号電極５０の電圧が＋３２Ｖになり、図１６（ａ）に示すように走査電極４８の電圧が０Ｖになる。このため、図１７（ａ）に示すように当該画素の液晶層４６には＋３２Ｖの電圧が印加される。また選択期間の後半において、信号電極５０の電圧は０Ｖになり、走査電極４８の電圧は＋３２Ｖになる。このため、当該画素の液晶層４６には−３２Ｖの電圧が印加される。非選択期間の液晶層４６に印加される電圧は最大で±４Ｖであるため、選択期間における当該画素の液晶層４６にはほぼ±３２Ｖのパルス電圧が印加されることになる。液晶層４６に強い電界を生じさせると、液晶分子の螺旋構造は完全に解け、全ての液晶分子の長軸方向が電界の向きに従うホメオトロピック状態になる。次に、ホメオトロピック状態の液晶から電界を急激に除去すると、液晶の螺旋軸は電極表面に垂直になり、螺旋ピッチに応じた波長の光を選択反射するプレーナ状態になる。すなわち、図１８に示すように、液晶層４６は±３２Ｖ（≒ＶＰ０）のパルス電圧が印加されるとプレーナ状態になり、当該画素は明状態になる。【００７９】
一方、フォーカルコニック状態に駆動される画素では、選択期間の前半において、図１５（ｂ）に示すように信号電極５０の電圧が＋２４Ｖになり、図１６（ａ）に示すように走査電極４８の電圧が０Ｖになる。このため、図１７（ｂ）に示すように当該画素の液晶層４６には＋２４Ｖの電圧が印加される。また選択期間の後半において、信号電極５０の電圧は＋８Ｖになり、走査電極４８の電圧は＋３２Ｖになる。このため、当該画素の液晶層には−２４Ｖの電圧が印加される。非選択期間に印加される電圧は最大で±４Ｖであるため、選択期間における当該画素の液晶層４６にはほぼ±２４Ｖのパルス電圧が印加されることになる。液晶分子の螺旋構造が完全には解けない程度の比較的弱い電界を液晶層４６に生じさせた後に電界を除去した場合、あるいは強い電界を液晶層４６に生じさせた後に電界を緩やかに除去した場合には、液晶の螺旋軸は電極表面に平行になり、入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。すなわち、図１８に示すように、液晶層４６は±２４Ｖ（＜ＶＦ１００ｂ）のパルス電圧が印加されるとフォーカルコニック状態になり、当該画素は暗状態になる。【００８０】
中間調を表示するためには、ＶＦ１００ｂ（例えば２６Ｖ）とＶＰ０（例えば３２Ｖ）との間の電圧値、又はＶＦ０（例えば６Ｖ）とＶＦ１００ａ（例えば２０Ｖ）との間の電圧値が用いられる。これらの電圧値のパルス電圧を印加することにより、液晶の配向状態がプレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した状態になり、中間調の表示が可能になる。ＶＦ０とＶＦ１００ａとの間の電圧値を用いて中間調を表示する場合には、液晶の初期状態をプレーナ状態にしなければならない制約があるが、中間調での表示むらが小さく、良好な表示品質が得られる。一方、ＶＦ１００ｂとＶＰ０との間の電圧値を用いて中間調を表示する場合には、中間調での表示むらがやや大きくなる他、汎用のドライバＩＣではクロストークを抑制するための制御が難しくなるが、書込み時間を短縮できる利点がある。【００８１】
図１９は、画像補正ＬＵＴの変形例を示している。本変形例による画像補正ＬＵＴ５２には、補正係数ではなく、入力画像データ及び温度に対応する表示画像データがそのまま格納されている。本変形例では、画像補正ＬＵＴ５２に表示画像データが直接格納されているため、表示画像データを生成する変換処理が大幅に高速化する。しかしながら、画像補正ＬＵＴ５２に要するメモリ容量は大きくなる。例えば、図１４（ｂ）と同様に温度範囲を９段階に分割すると、ＲＧＢ各６４階調の２６万色表示の場合には、最大で２６万×９個のデータを画像補正ＬＵＴ５２に格納することになる。ただし、補正値を間引きして画像補正ＬＵＴ５２に格納し、格納されていない中間の入力画像データが入力された場合にはデータの補完処理によって補うこともできる。【００８２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、積層構造を有するカラー表示素子において、入力画像データに対応する表示の色味が温度に依存せずほぼ一定になる。したがって本実施の形態によれば、周囲の環境に影響されず表示品質の良好な表示素子が得られる。【００８３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態による表示システムについて図２０を用いて説明する。図２０は、本実施の形態による表示システムの概略構成を示すブロック図である。図２０に示すように、表示システムは、表示素子（例えば電子ペーパー）５４と、表示素子に画像データを送信するデータサーバ（表示情報送信装置）５６とを有している。表示素子５４とデータサーバ５６との間は、例えば無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ブルートゥース；登録商標）等のインターフェースを介して無線接続されている。なお、表示素子５４とデータサーバ５６との間の接続は、ＵＳＢ等のインターフェースを介した有線接続であってもよい。【００８４】
表示素子５４は、Ｂを表示する表示層、Ｇを表示する表示層、及びＲを表示する表示層が積層された構成を有する表示部５８を備えている。また表示素子５４は、図１２に示した表示素子と同様に、表示部５８近傍の温度を検出する温度センサ５７と制御部５９とを有している。ただし表示素子５４の制御部５９は、図１２に示した表示素子の制御部２９と異なり、ＬＵＴセレクタ、画像補正ＬＵＴ及び画像変換部を備えていない。さらに表示素子５４は、温度の情報をデータサーバ５６に送信し、データサーバ５６から表示画像データを受信する送受信部６０を有している【００８５】
一方、データサーバ５６は、ＬＵＴセレクタ、画像補正ＬＵＴ及び画像変換部を備えた演算部（制御部）５５を有している。すなわち本実施の形態では、ＬＵＴセレクタ、画像補正ＬＵＴ及び画像変換部が、表示素子５４側ではなくデータサーバ５６側に備えられている。さらにデータサーバ５６は、表示素子５４から温度の情報を受信し、表示素子５４に表示画像データを送信する送受信部６１を有している【００８６】
データサーバ５６が表示素子５４の表示部５８に所定の画像を表示させる際には、例えばデータサーバ５６は、温度情報要求信号を表示素子５４に送信する。温度情報要求信号を受信した表示素子５４は、温度センサ５７を用いて取得した温度情報をデータサーバ５６に送信する。温度情報を受信したデータサーバ５６の演算部５５は、第１の実施の形態と同様の手法で、例えば外部から入力する入力画像データを当該温度情報に基づき補正して表示画像データを生成し、補正後の表示画像データを表示素子５４に送信する。表示画像データを受信した表示素子５４は、受信した表示画像データと必要な駆動波形データとを表示部５８のドライバＩＣに入力して、表示部５８の各表示層を駆動する。これにより、表示素子５４の表示部５８では表示の書換えが行われる。表示部５８での入力画像データに対応する表示の色味は、温度に依存せずほぼ一定になる。【００８７】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、積層構造を有するカラー表示素子において表示の色味が温度に依存せずほぼ一定になる。したがって本実施の形態によれば、周囲の環境に影響されず表示品質の良好な表示素子が得られる。また本実施の形態では、画像変換がデータサーバ５６側で行われるため、表示素子５４側にはＬＵＴセレクタ、画像補正ＬＵＴ及び画像変換部が不要になる。したがって本実施の形態には、表示素子５４の製造コストを低減できるという利点もある。【００８８】
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。
例えば上記実施の形態では、低温での反射スペクトルが短波長側に波長シフトする表示素子を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３層構造を有する液晶表示素子において、各層の反射スペクトルが低温で長波長側に波長シフトする場合には、低温ではＲ層の表示階調値が低くなるように補正された表示画像データが生成される。これにより、低温におけるグレイバランスの赤色方向への偏りが抑制される。【００８９】
また上記実施の形態では、表示部近傍の温度に基づき表示画像データを補正する表示素子を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。例えば表示画像データを補正するのではなく、パルス幅や波高値のデータを含む駆動波形データを温度に基づき補正してもよい。低温での反射スペクトルが短波長側に波長シフトする場合、低温ではＢ層の駆動波形データのパルス幅を小さくし、あるいは波高値を低くすることにより、上記実施の形態と同様の効果が得られる。【００９０】
また上記実施の形態では、コレステリック液晶を用いた積層構造のカラー液晶表示素子を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、メモリ性を有する他の表示素子や反射型表示素子等の種々の積層構造の表示素子にも適用できる。【００９１】
さらに、上記実施の形態では電子ペーパーを例に挙げたが、本発明はこれに限らず、表示素子を備えた種々の電子端末に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
周囲の環境によって表示の色味が変化しなくなるので、積層構造を有するカラー表示が可能な表示素子に適用できる。
【図１】
2008038357.tif 000003
【図２】
2008038357.tif 000004
【図３】
2008038357.tif 000005
【図４】
2008038357.tif 000006
【図５】
2008038357.tif 000007
【図６】
2008038357.tif 000008
【図７】
2008038357.tif 000009
【図８】
2008038357.tif 000010
【図９】
2008038357.tif 000011
【図１０】
2008038357.tif 000012
【図１１】
2008038357.tif 000013
【図１２】
2008038357.tif 000014
【図１３】
2008038357.tif 000015
【図１４】
2008038357.tif 000016
【図１５】
2008038357.tif 000017
【図１６】
2008038357.tif 000018
【図１７】
2008038357.tif 000019
【図１８】
2008038357.tif 000020
【図１９】
2008038357.tif 000021
【図２０】
2008038357.tif 000022
【図２１】
2008038357.tif 000023
【図２２】
2008038357.tif 000024
【図２３】
2008038357.tif 000025
【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】
第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部と、
前記表示部近傍の温度を検出する温度検出部と、
入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成する制御部と
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、
前記制御部はルックアップテーブルを有し、
前記ルックアップテーブルは、前記入力画像データを前記温度に基づき補正して前記表示画像データを生成するための補正係数を格納すること
を特徴とする表示素子。
【請求項３】
請求項１記載の表示素子において、
前記制御部はルックアップテーブルを有し、
前記ルックアップテーブルは、前記入力画像データ及び前記温度に対応する前記表示画像データを格納すること
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、
前記温度が低いほど、前記表示層への電気信号の印加時間を長くすること
を特徴とする表示素子。
【請求項５】
請求項４に記載の表示素子において、
前記ルックアップテーブルの前記温度の刻み幅に合わせて前記電気信号の印加時間を変更すること
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、前記第１及び第２の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側で前記第２のスペクトルより短波長側の第３のスペクトルを示す第３の表示層を備え、
前記第１の表示層は青色を表示し、前記第２の表示層は赤色を表示し、前記第３の表示層は緑色を表示すること
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１、第２及び第３のスペクトルからなる色味は、温度によって強くなる色味があり、
前記制御部は、その色味に相当する表示階調値が、他の色味の表示階調値よりも相対的に低くなるように前記表示画像データを生成すること
を特徴とする表示素子。
【請求項８】
請求項１乃至７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９】
第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部と、前記表示部近傍の温度を検出する温度検出部と、前記温度の情報を送信し前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを受信する送受信部とを備えた表示素子と、
前記表示素子から前記温度の情報を受信し、前記表示素子に前記表示画像データを送信する送受信部と、入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成する制御部とを備えた表示情報送信装置と
を有することを特徴とする表示システム。
【請求項１０】
第１のスペクトルを示す第１の表示層と、前記第１の表示層に積層され、前記第１のスペクトルより長波長側の第２のスペクトルを示す第２の表示層とを備えた表示部近傍の温度を検出し、
入力画像データに対応する表示の色味が前記温度に依存せず略一定になるように、前記第１及び第２の表示層に表示させる表示画像データを前記入力画像データ及び前記温度に基づき生成すること
を特徴とする画像処理方法。
【国際調査報告】
2008038357.tif 000026
2008038357.tif 000027
2008038357.tif 000028
2008038357.tif 000029