(57)【要約】  表示装置は、コレステリック液晶材料層を含むセルと、コレステリック液晶材料層の全域における複数の画素を独立に駆動することが可能な電極配列とを含むコレステリック液晶表示デバイスから構成される。駆動回路は、状態反射率へと画素を駆動する、画素に供給される駆動信号を画像信号にしたがって生成する。駆動信号は、連続する駆動期間において、画素を、観察者に平均反射率を知覚させるように画像信号にしたがって変更される時間長ずつ、ホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動するよう整形された波形を有する。光源は表示デバイスを照明し、電源回路から電力が供給される。電源回路は、ａ）ＤＣ電力、及びｂ）式｜２ＦＳ−ＦＨ｜3ＦＴにしたがった供給周波数ＦＳのＡＣ電力のいずれかを供給する。ここで、ＦＨは画素がプレーナ状態へと駆動される周波数であり、ＦＴはフリッカー融合閾値である。これにより、表示画像におけるフリッカーの知覚が軽減される。【選択図】図１
2009537873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレステリック液晶材料層を含む少なくとも一つのセルと、前記コレステリック液晶材料層の全域における複数の画素をそれぞれに対する駆動信号により独立に駆動して前記画素がそれぞれの反射率を与えられる状態へと前記画素を駆動することが可能な電極配列とを含むコレステリック液晶表示デバイスと、
画素が反射率を与えられる状態へと前記画素を駆動する駆動信号を画像信号に応じて生成する駆動回路と、
点灯したときに前記表示デバイスを照明するよう配置された光源と、
前記光源に電力を供給するよう接続され、ａ）ＤＣ電力、又はｂ）式｜２ＦＳ−ＦＨ｜≧ＦＴにしたがった供給周波数ＦＳのＡＣ電力を供給する電源回路と、
を備え、
前記式において、ＦＨは前記画素をホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動するよう整形された波形を有する前記駆動信号により前記画素が前記プレーナ状態へと駆動される周波数であり、ＦＴは閾値であって、少なくとも４０Ｈｚであり、
可能な反射率の範囲の少なくとも一部について、前記駆動回路が生成する前記駆動信号は、連続する駆動期間において、観察者に平均反射率を知覚させるように前記画像信号に応じて変更される時間長ずつ、前記ホメオトロピック状態と前記プレーナ状態とに前記画素を交互に駆動するよう整形された波形を有する、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記供給周波数ＦＳは、式（２ＦＳ−ＦＨ）≧ＦＴにしたがうことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記ＦＴは、５０Ｈｚの閾値であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ＦＴは、１００Ｈｚの閾値であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
２ＦＳ3ＦＴであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
ＦＨ3３３Ｈｚであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
ＦＨ＜１５０Ｈｚであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記電源回路は、方形波として整形された波形を有するＡＣ電力を供給することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記電源回路は、ＡＣ電力を、式｜２ＦＳ−ＦＨ｜≧ＦＴにしたがった供給周波数ＦＳで供給し、ＦＨは前記画素を前記ホメオトロピック状態と前記プレーナ状態とに交互に駆動するよう整形された波形を有する前記駆動信号により前記画素が前記プレーナ状態へと駆動される周波数であり、ＦＴは、少なくとも４０Ｈｚの閾値であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光源は、少なくとも一つの放電ランプから構成されることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記光源は、少なくとも一つのメタルハライド放電ランプから構成されることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光源は、少なくとも一つの蛍光放電ランプから構成されることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記電源回路は、
外部ＡＣ電力を受ける電力入力端と、
前記電力入力端と前記少なくとも一つの放電ランプとの間に接続され、前記電力入力端において受けた前記外部ＡＣ電力の周波数を変換して供給周波数ＦＳで前記ＡＣ電力を供給するよう動作する電子安定器と、
から構成されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記電源回路は、ＤＣ電力を供給することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光源は、少なくとも一つの発光ダイオードから構成されることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
可能な反射率の前記範囲における第一部分について、前記駆動信号は、前記画素を安定状態へと駆動するよう整形された波形を有し、
可能な反射率の範囲における、前記第一部分よりも低い第二部分について、前記駆動信号は、連続する駆動期間において、前記画素を前記ホメオトロピック状態と前記プレーナ状態とに交互に駆動するよう整形された波形を有し、画素が前記ホメオトロピック状態と前記プレーナ状態とに駆動される時間長は、入力された前記画像信号にしたがって、観察者に平均反射率を知覚させるよう変更される、
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に、ホメオトロピック（ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ）状態を暗画像状態として用いるコレステリック液晶表示デバイスを含む表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コレステリック液晶表示デバイスは、消費電力が低くかつ輝度が高い反射型表示デバイスの一種である。コレステリック液晶表示デバイスは、複数の状態へと駆動可能なコレステリック液晶材料層をそれぞれ含む一以上のセルを用いる。これらの状態には、コレステリック液晶材料層が所定の色に対応する帯域の波長を有する光を反射する安定状態としてのプレーナ状態が含まれる。別の状態においては、コレステリック液晶は光を透過させる。赤色光、青色光、及び緑色光を反射可能な複数のコレステリック液晶材料層を積層することによりフルカラー表示を得ることができる。画像表示駆動するべく、表示デバイスは、通常、コレステリック液晶材料層全体における複数の画素をそれぞれ駆動信号により駆動することが可能な電極配列を備える。
【０００３】
コレステリック液晶ディスプレイの開発の大半は、液晶材料の安定状態、つまり反射率が高いプレーナ状態及び反射率が低いフォーカルコニック（ｆｏｃａｌ  ｃｏｎｉｃ）状態の使用と、液晶材料がプレーナ状態にあるドメインとフォーカルコニック状態にあるドメインとを有することによる中間的な反射率の混合状態の範囲とに集中してきた。この場合、フォーカルコニック状態は、暗画像状態として用いられる。安定状態を用いた場合、エネルギーが必要とされるのは状態を変化させるときだけであるので、低電力消費という利点が得られ、状態変化後は、液晶は安定状態に留まり、電力を消費することなく画像を表示する。現在市販されているコレステリック液晶表示デバイスはすべて、このような動作モードで動作する。
【０００４】
コレステリック表示デバイスは、その反射特性により、特に屋外での使用に適している。太陽光のような明るい照明光の下では、多くの光が反射される。したがって、コレステリック表示デバイスは輝度が高く、良好なコントラスト比が維持される。これは、明るい照明光の下ではコントラスト比が低下する放射型（ｅｍｉｓｓｉｖｅ）表示デバイスとは対照的である。コレステリック表示デバイスは多くの屋外用途に適しており、特に、例えば特許文献１に開示されるように、広告やその他のイメージを表示する電光掲示板に適している。
【０００５】
しかし、表示デバイスを低い光のレベルで使用せざるをえない場合、表示デバイスを照明することが必要である。たとえば、特許文献１においては、デバイスに４台のランプが搭載されるという形態で表示デバイスが光源を備えることが開示されている。
【０００６】
安定状態を用いることにより表示デバイスは良好なコントラスト比を得ることができる一方で、フォーカルコニック状態では約３〜４％の反射率で光が散乱することによりコントラスト比は制限される。フォーカルコニック状態よりも反射率が低いコレステリック液晶材料のホメオトロピック状態を用いることによりコントラスト比を高めることができることが非特許文献１及び特許文献２に報告されている。したがって、暗状態としてフォーカルコニック状態でなくホメオトロピック状態を用いることには、コントラスト比を高め、色域を改善する利点がある。
【０００７】
ホメオトロピック状態は不安定状態であり、したがってその状態を維持するために電力を継続的に供給する必要がある。これは、コレステリック液晶材料層全域における複数の画素をそれぞれ独立に駆動信号により駆動することが可能な電極配列を表示装置が備えなければならないことを意味する。
【０００８】
ホメオトロピック状態を用いてグレーレベルを得るべく、時間的ディザリングを用いることが特許文献２に開示されている。つまり、駆動信号は、駆動期間において各画素をホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動するよう整形された波形を有する。結果として、画素がホメオトロピック状態とプレーナ状態とに駆動される期間はそれぞれ十分に短く、観察者が知覚する反射率はホメオトロピック状態とプレーナ状態のそれぞれにおける画素の反射率の時間平均である。デューティ期間、つまりホメオトロピック状態とプレーナ状態との各期間は、知覚される反射率を変化させる画像信号にしたがって変更され、それによりグレーレベルが得られる。
【０００９】
【特許文献１】国際公開第０１／８８６８８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００４／０３０３３５号パンフレット
【非特許文献１】ＪＹ  Ｎａｈｍ等著  「Ａｓｉａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  １９９８」  ｐ．９７９−９８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、コレステリック表示デバイスの画素をホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動し、同時に人工の光源により照明を供給したとき、いくつかの条件下においては表示デバイスに表示される画像にフリッカーが生じ得ることを本願発明者らが観察したことに由来する。本発明は、この問題を軽減あるいは克服することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第一の態様によれば、本発明によって提供される表示装置は、コレステリック液晶材料層を含む少なくとも一つのセルと、コレステリック液晶材料層の全域における複数の画素をそれぞれに対する駆動信号により独立に駆動して画素がそれぞれの反射率を与えられる状態へと画素を駆動することが可能な電極配列とを含むコレステリック液晶表示デバイスと、画素が反射率を与えられる状態へと画素を駆動する駆動信号を画像信号に応じて生成する駆動回路と、点灯したときに表示デバイスを照明するよう配置された光源と、光源に電力を供給するよう接続され、ａ）ＤＣ電力、又はｂ）式｜２ＦＳ−ＦＨ｜≧ＦＴにしたがった供給周波数ＦＳのＡＣ電力を供給する電源回路と、を備え、当該式において、ＦＨは画素をホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動するよう整形された波形を有する駆動信号により画素がプレーナ状態へと駆動される周波数であり、ＦＴはフリッカー融合閾値であり、可能な反射率の範囲の少なくとも一部について、駆動信号は、連続する駆動期間において、画素を、観察者に平均反射率を知覚させるように画像信号に応じて変更される時間長ずつ、ホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動するよう整形された波形を有する。
【００１２】
コレステリック表示デバイスの画素をホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動し、同時に表示デバイスを光源により照明したときにある条件下で発生する、表示デバイスに表示される画像におけるフリッカーの知覚が、本発明により軽減される。フリッカーの軽減は、照明光と、ホメオトロピック状態・プレーナ状態の時間ディザとの間の干渉効果により、以下の通りにフリッカーが発生するとの認識に基づく。フリッカーは、ＡＣ電力が光源に供給されたときに生じる。この場合、表示デバイスを照明する光の光力は、自身も変動する電源の瞬時電力により供給周波数ＦＳの二倍で変動するが、それは瞬時電力が瞬時電圧の二乗に比例するからである。
【００１３】
同時に、画素をホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動すると、画素は交互に非反射状態と反射状態とになる。照明光は、所与の画素が反射状態にあるときにだけ反射されるので、照明光の変動と反射特性の変動との間に干渉効果が発生する。周波数ＦＨが照明光の周波数２ＦＳよりも小さい状態は、画素が反射状態にあるときに、画素が照明光をサンプリングしている状態と考えてよい。干渉効果により、干渉周波数｜２ＦＳ−ＦＨ｜で反射光が変動する。干渉周波数｜２ＦＳ−ＦＨ｜でのこの変動は、観察者によりフリッカーと知覚される。たとえば、一実施形態においては、画素をプレーナ状態に駆動する周波数ＦＨは８３Ａｚであり、光源は、５０Ｈｚの供給周波数ＦＳでＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプであった。この場合、反射光が変動することにより、１７Ｈｚの干渉周波数で画像のフリッカーが知覚される。
【００１４】
本発明は、光源に供給される電力を以下のように慎重に選択することによりこのフリッカー問題を軽減もしくは克服する。
【００１５】
選択肢（ａ）においては、供給される電力をＤＣ電力とする。この場合、光源が出力する照明光は十分に一定であり、観察者は、反射状態であるプレーナ状態において画素が反射する光に変動を知覚しない。結果として、画像がフリッカーを生じているとは知覚されない。
【００１６】
選択肢（ａ）の場合、光源は、少なくとも一つの発光ダイオード、又は、たとえばハロゲンランプ等の白熱灯を含んでよい。
【００１７】
選択肢（ｂ）においては、干渉周波数｜２ＦＳ−ＦＨ｜をフリッカー融合閾値ＦＴ以上にする。フリッカー融合閾値は４０Ｈｚとしてよく、もしくはより効果を高めるべく５０Ｈｚ又は１００Ｈｚとしてよい。この場合、反射光強度の変動は生じるが、その変動は、フリッカー融合閾値ＦＴよりも高い周波数で生じるので、観察者によるフリッカーの知覚は軽減されるか、または完全に排除される。
【００１８】
選択肢（ｂ）において有利であるのは、供給周波数ＦＳが以下の式にしたがうことである。
（２ＦＳ−ＦＨ）≧ＦＴ
この場合、供給周波数ＦＳは、周波数ＦＨよりも、少なくともＦＴ／２だけ大きい。したがって、比較的高い供給周波数ＦＳが用いられることになり、観察者が知覚する照明光の変動が軽減されることとなる。そうでない場合、照明光の変動自体が観察者に知覚されて、観察者の気を逸らせる。また、表示画像が変化するまで維持される安定状態へと画素を駆動するよう整形された波形を有する駆動信号により駆動される部分を画像が含む場合、このような低周波数での照明光の変動によって反射光に変動が生じる。このような効果を完全に回避するべく、供給周波数ＦＳをフリッカー融合閾値ＦＴ以上とする。
【００１９】
ホメオトロピック状態を用いるコレステリック液晶表示デバイスにおいては、光源が発光する光の光力の変動規模が正弦波形よりも小さくなる波形を有するＡＣ電力を供給する構成の電源回路を用いることによりフリッカーの知覚をさらに軽減してよい。たとえば、ＡＣ電力は方形波に整形された波形を有してよい。この場合、瞬時電力は周期の大半において一定し、波形の極性が変化するときだけ低下する。正弦波形に比べると、これにより光源が発光する光の光力の変動規模が小さくなる。干渉効果の一部としての画素の反射光の変動の規模がこれによって小さくなる。したがって、方形波の使用は、フリッカーの知覚の軽減を一層促進する。実際に、光力の変動規模を小さくすることにより、干渉周波数|２ＦＳ-ＦＨ|を与える供給周波数ＦＳを、ユーザによるフリッカーの知覚を生じることなしに、より低い周波数にして用いることが可能になることが認識されている。言い換えると、光力の変動規模を小さくすることにより、下回った場合にフリッカーが知覚されるフリッカー融合閾値が効果的に下げられる。
【００２０】
選択肢（ｂ）の場合、光源は、メタルハライド放電ランプ等の放電ランプを少なくとも一つ含んでもよい。放電ランプの場合、電源回路は、外部ＡＣ電源を受け取る電源入力と、電源入力と少なくとも一つの放電ランプとの間に接続され、電源入力において受け取った外部ＡＣ電源の周波数を変換して供給周波数ＦＳのＡＣ電力を供給するよう動作する電子安定器と、を含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
より良好な理解を可能にするべく、添付の図面を参照して、本発明を具現化するコレステリック液晶表示デバイスを非限定例として記載する。
【００２２】
図１に示すように、表示装置１は、枠２内に載置されたコレステリック液晶表示デバイス２４を備える。一対の照明３がそれぞれアーム４により枠２上に支持される。照明３は、点灯したとき表示デバイス２４を照明するよう方向付けられており、したがって光源を構成する。
【００２３】
まず、コレステリック液晶表示デバイス２４を詳細に記載する。
【００２４】
図２に示すように、コレステリック液晶表示デバイス２４は、図３に示す構造を等しく有する三個のセル１０Ｒ、１０Ｇ、及び１０Ｂを含む。図３においては、単一のセル１０を示す。
【００２５】
セル１０は積層構造を有している。各層１１〜１９の厚さは、明瞭性を期して図３においては誇張されている。
【００２６】
セル１０は、二枚の剛性を有する基板１１、１２を有し、これらは、ガラス又は好ましくはプラスチックから形成されるとよい。基板１１、１２の対向する内面には、透明導電材料、典型的にはインジウムスズ酸化物の層として透明導電層１３、１４がそれぞれ形成されている。導電層１３、１４は、以下に詳細に説明するように、アドレス可能な画素が矩形状に配列されるようにパターニングされている。
【００２７】
任意に、導電層１３、１４の両方は、たとえば酸化シリコンからなる絶縁層１５、１６により、又は可能であれば複数の絶縁層によりそれぞれオーバーコートされる。
【００２８】
基板１１、１２の間には、典型的には厚さ３μｍから１０μｍの空隙２０が画定されている。空隙２０は液晶層１９を含み、空隙２０の周囲に配された接着シール２１により密閉される。したがって、液晶層１９は、導電層１３、１４の間に配置される。
【００２９】
基板１１、１２には、それぞれ、更に配向層１７、１８が液晶層１９に隣接して設けられており、導電層１３、１４、又は配されているのであれば絶縁層１５、１６をそれぞれ被覆している。配向層１７、１８は液晶層１９を配向・安定化させ、典型的には、任意に一方向ラビング処理したポリイミドにより形成される。したがって、液晶層１９は、表面安定化されているが、たとえばポリマー又はシリカ粒子マトリクスを用いて容量安定化（ｂｕｌｋ  ｓｔａｂｉｌｉｓｅｄ）されたものであってもよい。
【００３０】
液晶層１９は、コレステリック液晶材料から構成される。当該材料は、反射率と透過率が異なるいくつかの状態を有する。これらの状態は、Ｉ．Ｓａｇｅ著、「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｕｓｅｓ」、編集者Ｂ  Ｂａｈａｄｕｒ、Ｖｏｌ．３、１９９２年、Ｗｏｒｌｄ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、頁３０１−３４３に記載されるように、プレーナ状態、フォーカルコニック状態、及びホメオトロピック（疑似ネマチック）状態である。当該文献を本明細書に参照により取り込む。当該文献の技術を本発明に適用する場合がある。
【００３１】
プレーナ状態においては、液晶層１９は入射した光のある帯域幅を選択的に反射する。プレーナ状態における液晶層１９の反射スペクトルは、光の反射率が実質的に一定である波長の中心帯域を典型的に有する。
【００３２】
反射光の波長λは、ブラッグの法則により与えられる。つまり、液晶材料により光に与えられる屈折の率をｎ、液晶材料のピッチ長をＰとすると、λ＝ｎＰである。したがって、原則的にはいかなる色もピッチ長Ｐを選択することにより設計上の選択として反射させることができる。とはいえ、当業者には周知の通り、正確な色を決定する要因は、他に多数存在する。プレーナ状態は、液晶層１９の明状態として用いられる。
【００３３】
プレーナ状態においては、入射光の全てが反射される訳ではない。三個のセル１０を用いた典型的なフルカラー表示デバイス２４においては、後に更に記載する通り、ピークの反射率は、通常約４０から４５％である。液晶層１９に反射されない光は、液晶層１９を透過する。その後、透過光は、後述して詳細に説明するブラック層２７に吸収される。
【００３４】
フォーカルコニック状態においては、液晶層１９は、プレーナ状態においてよりも透過性であり、入射光を透過させる。厳密には、液晶層１９は、典型的には約３から４％の低反射率での穏やかな光散乱性を示す。後述して詳細に説明するように、液晶層を透過した光はブラック層２７に吸収されるので、この状態はプレーナ状態より暗く知覚される。
【００３５】
ホメオトロピック状態においては、液晶層１９はフォーカルコニック状態においてよりも一層透過性が高まり、反射率は典型的に約０．５から０．７５％である。ホメオトロピック状態を暗状態として用いることにより、フォーカルコニック状態を暗状態として用いることに比較してコントラスト比が高まるという利点が得られる。
【００３６】
表示装置１は、筐体２の内部に搭載される駆動回路２２を有する。駆動回路２２は導電層１３、１４に駆動信号を供給し、したがって導電層１３、１４から駆動信号が液晶層１９全体に供給され、異なる状態間で液晶層１９が切り替わる。駆動回路２２については、後述して詳細に説明するが、ここでは一般的事項を二点述べる。
【００３７】
第一に、フォーカルコニック状態とプレーナ状態は、駆動信号が液晶層１９に供給されないときに共在することができる安定状態である。さらに、液晶層１９は、液晶材料の異なる各ドメインがフォーカルコニック状態とプレーナ状態のどちらか一方の状態を帯びる安定状態に存在することができる。これらは、混合状態と呼ばれることがある。これらの混合状態において液晶材料は、フォーカルコニック状態とプレーナ状態の反射率の中間にあたる反射率を有する。このような安定状態は、フォーカルコニック状態とプレーナ状態のそれぞれにある液晶量の混合比を変化させることにより範囲を持たせることが可能であり、それにより液晶材料の全体としての反射率を変化させ、所定範囲のグレーレベルが得られる。
【００３８】
第二に、ホメオトロピック状態は安定的でなく、したがってホメオトロピック状態を維持するには駆動信号を継続的に供給しなければならない。
【００３９】
図２に示すように、表示デバイス２４は、積層した状態で配置されたセル１０Ｒ、１０Ｇ、及び１０Ｂを備える。セル１０Ｒ、１０Ｇ、及び１０Ｂは、それぞれ赤色光、緑色光、及び青色光を反射するべく配置された液晶層１９をそれぞれ有する。したがって、セル１０Ｒ、１０Ｇ、及び１０Ｂを赤色セル１０Ｒ、緑色セル１０Ｇ、及び青色セル１０Ｂと呼称する。赤色セル１０Ｒ、緑色セル１０Ｇ、及び青色セル１０Ｂを選択的に用いることにより、フルカラーでの画像表示が可能になるが、一般的に、表示デバイスはセル１０の個数が１を含むいかなる数であっても製作できる。
【００４０】
図２においては、観察者が位置する側である表示デバイス２４の前側が最上部にあり、表示デバイス２４の後側が最下部にある。したがって、セル１０の順序は、前側から後側に向かって青色セル１０Ｂ、緑色セル１０Ｇ、赤色セル１０Ｒである。この順序は、Ｗｅｓt及びＢｏｄｎａｒ著、「Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔａｃｋｓ  ｏｆ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒ  Ｆｕｌｌ  Ｃｏｌｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ」、Ａｓｉａ  Ｄｉｓｐｌａｙ、１９９９年、頁２０−３２に開示される理由により好まれるが、原則的にはその他のいかなる順序を用いることも可能である。
【００４１】
隣接対のセル１０Ｒ、１０Ｇ、並びに隣接対のセル１０Ｇ、１０Ｂは、それぞれ接着層２５、２６により互いに保持される。
【００４２】
表示デバイス２４には、後部にブラック層２７が、特に、最後部にある赤色セル１０Ｒの後面に形成されることにより、配置されている。ブラック層２７は、黒色塗料の層として形成してよい。使用時に、ブラック層２７は、セル１０Ｒ、１０Ｇ、又は１０Ｂに反射されない入射光を全て吸収する。したがって、全てのセル１０Ｒ、１０Ｇ、又は１０Ｂが透過状態に切り替わったとき、表示デバイスは黒くなる。
【００４３】
表示デバイス２４は、特許文献１に開示された種類のデバイスに類似している。当該文献の内容を、参照により本明細書に取り込むものとする。その技術を本発明に適用する場合がある。
【００４４】
各セル１０において、導電層１３、１４は、液晶層１９全域にわたり矩形状に配列された複数の画素をそれぞれ異なる駆動信号により独立に駆動することが可能な電極配列が設けられるようパターニングされている。特に、電極配列は以下の通りに設けられる。
【００４５】
導電層１３、１４のうち第一の層（導電層１３、１４のいずれでもよい）が図４に示すようにパターニングされ、分離した複数の駆動電極３１が矩形状に配列される。導電層１３、１４の他方、すなわち第二の層が駆動電極３１の配列全体に対向する領域に延在し、したがって共通電極として機能する。
【００４６】
導電層１３、１４のうち第一の層は、複数の駆動電極３１の一つにそれぞれ接続された複数の分離したトラック３２をさらに有する。各トラック３２は各々の駆動電極３１から駆動電極３１の配列外の位置まで延伸しており、当該位置においてトラックは端子３３を形成する。駆動回路２２は、端子３３のそれぞれへと電気的接続を形成し、また、導電層１３、１４のうちの第二の層へと共通接続を形成する。使用時において駆動回路２２はこの接続を通じて各端子３３へとそれぞれ駆動信号を供給し、したがって各駆動信号はトラック３２を通じて各駆動電極３１へと供給される。このような態様で各駆動電極３１は個別に駆動信号を受け取り、液晶層１９において当該駆動電極３１に隣接する領域を駆動し、液晶層１９の当該領域は画素として機能する。このようにして、駆動電極３１の配列に隣接する液晶層１９において画素の配列が形成される。各駆動電極３１が個別に駆動信号を受け取るので、各画素は直接アドレス可能である。
【００４７】
各画素の直接アドレッシングは、多くの理由により有利である。隣接画素に影響を与えることなく各画素を個々にアドレスすることが可能であるので、液晶の電気光学的特性は、受動的な多重アドレッシング（ｐａｓｓｉｖｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）の場合よりも向上する。また、表示デバイスの領域全体におけるセルのパラメータの不均一性、たとえば、製造プロセスに起因する液晶層厚の不均一性、又は表示デバイス全体における温度の不均一性等を直接的なアドレッシングにより補償することができる。これらの不均一性を補償するべく、たとえば電圧やパルス時間といったパラメータを変化させることにより調節された駆動信号により各画素を駆動することができる。
【００４８】
導電層１３、１４のうちの第一の層にトラック３２を収容するべく、駆動電極３１は、ライン状に配置され（図４においては、垂直に延伸している）、隣接し合う駆動電極３１のラインの間には、ギャップ３４がそれぞれ存在する。単一ライン上にある複数の駆動電極３１に接続されたトラック３２は、全てが一つのギャップ３４に沿って延伸する。駆動電極３１のラインにおける駆動電極３１から延出したトラック３２は、全て同じ側から、つまり図４において最下部から、駆動電極３１の配列を出る。結果として、端子３３の全てが表示デバイス２４の同じ側に形成される。これにより、複数の同一表示デバイス２４を張り合わせてより大きい画像領域を得る場合には、各表示デバイス２４間に必要とされる空きが狭められるので、特に有益である。
【００４９】
明瞭性を期すべく、図４においては駆動電極３１及びトラック３２を２ライン分、かつ５画素分のみ示している。実際の表示デバイス２４は、各次元において画素をいかなる複数の個数含んでもよく、典型的には３６ラインにおいて１８以上の画素を含んでよい。
【００５０】
図５を参照して駆動回路２２について説明する。
【００５１】
駆動回路２２は、プリント基板である回路基板３６に実装されたＣＰＵユニット３５により形成される。回路基板３６は、表示装置１の外部の電源ユニット２８から電力を受け取り、外部電源、典型的には主管電源（ｍａｉｎｓ  ｓｕｐｐｌｙ）もしくはライン電源（ｌｉｎｅ  ｓｕｐｐｌｙ）から電力を受け取る。電源ユニット２８は、回路基板３６がＣＰＵユニット３５に供給する３から５Ｖの電力と、回路基板３６上の増幅器ブロック３７において表示デバイス２４の駆動信号を生成するべく用いられる５０から６５Ｖの電力とを生成する。回路基板３６の外部の電源ユニット２８を使用する代わりに、３から５Ｖの電力を生成する低電圧レギュレータ回路と、５０から６５Ｖの電力を生成する高電圧レギュレータ回路とを組み込むことにより、２４Ｖ電源から電力を受け取るように回路基板３６を構成してよい。
【００５２】
駆動回路２２は、また、画像を表す画像信号２９も受信する。一般的には、画像信号２９は静止画像もしくはビデオ画像を表す。画像信号２９は、パーソナルコンピュータ等のソースに由来するものであってよい。典型的には、画像信号２９は、ＬＶＤＳバス上で動作するデジタルＬＣＤフォーマットである。ＣＰＵユニット３５は、供給された画像信号２９に応じて各セル１０Ｒ、１０Ｇ、及び１０Ｂにおける画素のそれぞれに対する駆動信号を生成する。ＣＰＵユニット３５により生成された駆動信号は、増幅器ブロック３７により増幅され、各セル１０Ｒ、１０Ｇ、及び１０Ｂの導電層１３及び１４に供給されて、表示デバイス２４に各画素における液晶材料を適切な反射率を有する状態へと切り替えることにより画像を表示させる。
【００５３】
駆動回路２２が生成する駆動信号の形式は以下の通りである。
【００５４】
通常の画像においては、画素のいくつかは限界の明状態にあり、いくつかはグレーレベルにあり、いくつかは限界の暗状態にある。したがって、各セル１０Ｒ、１０Ｇ、及び１０Ｂにおいて画素を画像信号２９にしたがってある範囲の反射率へと駆動することが必要である。当該反射率範囲における異なる部分に対して、駆動回路２２は図６に概略的に示す二つの異なる方法に基づいて各画素への駆動信号を生成する。図６において、反射率は垂直方向に増大する。
【００５５】
反射率範囲における高反射率の第一部分４１においては、駆動回路２２は静的駆動方法にしたがって駆動信号を生成し、グレースケール４２に示される反射率を得る。
【００５６】
反射率範囲における第一部分よりも低い反射率の第二部分４３においては、駆動回路２２は動的駆動方法にしたがって駆動信号を生成し、グレースケール４４に示される反射率を得る。
【００５７】
安定状態、つまりプレーナ状態、フォーカルコニック状態、又はプレーナ状態及びフォーカルコニック状態の中間の反射率を有する混合状態へと画素を駆動するべく静的駆動方法は用いられる。したがって、範囲の第一部分における最大反射率はプレーナ状態に存在し、図６において１００％フルカラーと示され、範囲の第一部分における最小反射率はフォーカルコニック状態に存在し、図６においてフォーカルコニックによる黒と示される。静的駆動スキームによると画素は安定状態に駆動されるので、静的駆動方法の使用においては、表示される画像を変化させるためにのみ電力が消費される。駆動信号が供給された後は、安定状態が維持され、画素は電力を消費することなく画像を表示し続ける。したがって、範囲の第一部分の反射率を有する全ての画素において電力消費が少ない。
【００５８】
動的駆動方法においては、フォーカルコニック状態よりも反射率の低い状態へと画素を駆動するべく不安定なホメオトロピック状態を用いる。特に、最小反射率、つまり範囲の第二部分における最小反射率を有する状態を得るべく、画素を継続的にホメオトロピック状態に駆動される。範囲の第二部分においてより高い反射率を得るべく、画素をホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動する。
【００５９】
静的駆動方法における駆動信号の一形式は、以下の通りである。
【００６０】
静的駆動方法において、駆動信号は、コレステリック液晶を可変グレーレベルの安定状態へと駆動するための周知の形式を有する。これは、最初にＷ．Ｇｒｕｅｂｅｌ、Ｕ．Ｗｏｌｆｆ、及びＨ．Ｋｒｅｕｇｅｒ著、「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、２４、１０３、１９７３年に、後にその他の文献にも記載された従来の駆動方法の変形である。
【００６１】
駆動信号は、図７に示す形式を採る。図７は、時間対電圧のグラフである。連続画像のそれぞれ（つまり、画像信号２９がビデオ信号である場合、ビデオ信号の連続するフレーム期間のそれぞれ）に対して、図７に示す波形を有する駆動信号が各画素の値にしたがって供給される。
【００６２】
駆動信号は、リセットパルス波形５０を含み、その後に緩和期間５１が続き、その後に選択パルス波形５２が続く。
【００６３】
リセットパルス波形５０は、画素をホメオトロピック状態に駆動するべく整形される。本例においては、リセットパルス波形５０は、極性が反対の二つのＤＣパルス５３に等しいと見なしてよい単一の平衡ＤＣパルスから構成される。
【００６４】
緩和期間５１においては、画素はプレーナ状態へと緩和される。フォーカルコニック状態でなくプレーナ状態へと緩和されるように、リセットパルス波形は迅速にリリースされる。プレーナ状態は、用いられる液晶材料と配向層とに応じて、通常３ｍｓから１００ｍｓの短期間のうちに形成される。したがって、緩和期間はこれより長い。
【００６５】
選択パルス波形５２は、画素を所望の反射率を有する安定状態へと駆動する。最大反射率を得るには、選択パルス波形５２を完全に省き、駆動信号をリセットパルス波形５０及びそれに続く緩和期間５１のみから構成して、画素をプレーナ状態のまま放置する。それより低い反射率を得るには、選択パルス波形５２に初期パルス５４を含め、その後に任意に調整パルス５５を含める。本例においては、初期パルス５４と調整パルス５５は、それぞれ単一の平衡ＤＣパルスから構成される。したがって、初期パルス５４は極性が反対の二つのＤＣパルス５６に等しいと見なしてよく、調整パルス５５は極性が反対の二つのＤＣパルス５７に等しいと見なしてよい。
【００６６】
初期パルス５４及び調整パルス５５の振幅は可変であり、それに対応して可変である反射率を有する安定状態へと画素を駆動する。これは、典型的な液晶材料の電気光学曲線を示す図８を参照することによって理解できる。図８は、特に、可変振幅パルス（つまり、初期パルス５４）を供給した後のプレーナ状態の初期（つまり、緩和期間５２の終了時）における液晶の反射率（任意単位）を、当該パルスの振幅に対してプロットしたグラフである。したがって、図８の曲線においてＶ１とＶ２の間、又はＶ３とＶ４の間の点における初期パルス５４の振幅を選択して所望の反射率を得る。
【００６７】
Ｖ１とＶ２の間、又はＶ３とＶ４の間における曲線の傾きにより、多階調のグレーレベル状態を得ることが可能になる。たとえば、図９は、図８の電気光学曲線を有する液晶材料に関して、選択パルス波形における初期パルス５４の電圧に対して得られるであろう反射率（任意単位）を示すグラフである。
【００６８】
調整パルス５５を省き、選択パルス波形５２が単一のパルス、つまり初期パルス５４を含むようにしてよい。調整パルス５５を含める場合、初期パルス５４が画素を初期安定状態へと駆動し、調整パルス５５が画素を最終安定状態へと駆動する。調整パルス５５の振幅は、初期パルス５４よりも低いことが好ましい。調整パルス５５を用いることによる利点は、初期安定状態間において多数の異なる最終安定状態へと画素を到達させることにより解像度を上げることができることである。これにより、静止画像の画質が向上する。
【００６９】
いくつかの実施例においては、所望の反射率に拘わらず、調整パルス５５が常に存在する。その他の実施例においては、調整パルス５５は、（１）所望の反射率が複数の初期安定状態のうちの一つの反射率と等しい場合には不要、（２）所望の反射率が複数の最終安定状態のうちの一つの反射率と等しい場合には必要、のいずれかである。
【００７０】
選択パルス波形５２の振幅を可変とする代わりに、図７において点線で示すように初期パルス５４及び／又は調整パルス５５の持続期間を可変とすることにより可変反射率を得てもよい。これは、振幅の変化と似た方法で作用する。
【００７１】
リセットパルス波形５０及び選択パルス波形５２の実際の振幅と持続期間は、実際に用いられる液晶材料、たとえば液晶層厚等のセル１０の構成、温度等その他のパラメータを含む数多くのパラメータに依存して変化する。コレステリック液晶表示デバイスにおいて慣習となっているように、これらの振幅及び持続期間は、あらゆる特定的表示デバイス２４用に実験により最適化することができる。リセットパルス波形５０は、通常、振幅が５０Ｖから６０Ｖであり、持続期間が０．６ｍｓから１００ｍｓ、より一般的には５０ｍｓから１００ｍｓである。初期パルス５４及び／又は調整パルス５５は、通常、振幅が１０Ｖから２０Ｖであり、持続期間が０．６ｍｓから１００ｍｓである。
【００７２】
上記の例においては、パルス５２、５４、及び５５は、全て平衡ＤＣパルスである。一般的には、パルス５２、５４、及び５５のいずれも、代わりにＤＣパルス又はＡＣパルスであってよい。液晶層１９の特性を経時劣化させ得る液晶層１９の電気分解を制限するべく、パルスはＤＣ平衡化されていることが一般的に好ましい。平衡ＤＣパルス、ＡＣパルス、又は表示される連続画像において極性が交互するその他のＤＣパルスを用いることにより、このようなＤＣ平衡化を得てよい。
【００７３】
可変反射率を有する安定状態へと画素を駆動するその他の駆動方法が適用可能であり、静的駆動方法として代替的に適用してもよい。
【００７４】
動的駆動方法における駆動信号の一形式は、以下の通りである。
【００７５】
動的駆動スキームは、特許文献２に開示される駆動スキームと同一原理により作用する。特に、駆動信号は図１０Ａ〜１０Ｃに示す形式を採る。図１０Ａ〜１０Ｃは、時間対電圧のグラフである。これら駆動信号のうち一つが連続する駆動期間のそれぞれにおいて供給される。
【００７６】
画素を最小反射率の状態へと駆動するには、図１０Ａに示す形式の駆動信号を採用し、この形式では、プレーナ状態への緩和を許容することなく全駆動期間に亘って継続するホメオトロピック状態へと画素を駆動する駆動パルス６０を含む。
【００７７】
画素をそれより高い反射率へと駆動するには、図１０Ｂに示す形式の駆動信号を採用し、この形式では、画素をホメオトロピック状態へと駆動する持続時間Ｔｈの駆動パルス６１と、画素をプレーナ状態へと緩和させる持続時間Ｔｐの緩和期間６２とを含む。したがって、駆動期間内において、画素はホメオトロピック状態とプレーナ状態とに交互に駆動される。画素がホメオトロピック状態とプレーナ状態とに存在する時間量を変化させるべく、持続時間Ｔｈ及びＴｐは可変である。画像が残存する結果、観察者の知覚においては、画素の反射率は全駆動期間における反射率の平均値となる。したがって、持続時間Ｔｈ及びＴｐが変化すると観察者が知覚する反射率は変化する。これにより、反射率範囲の第二部分におけるグレーレベルが生成される。
【００７８】
駆動期間における反射率の変化は、実際には極めて複雑である。駆動パルス６１の最後において、画素の液晶材料は、当該周期内で安定したプレーナのコレステリック状態へと復帰し始め、光を多少反射する。この緩和は複雑な過程をたどり、安定したプレーナ状態にあるコレステリック相のピッチ長の約２倍の準安定的な過渡的プレーナ状態（実際には、過渡的プレーナ組織のピッチは、液晶のベンド弾性率をＫ３３、ツイスト弾性率をＫ２２とすると、Ｋ３３／Ｋ２２×最終的に達するプレーナ状態のピッチに等しい）を経て進行する（たとえば、Ｄ−Ｋ  Ｙａｎｇ及びＺ−Ｊ  Ｌｕ著、「ＳＩＤ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ」、頁３５１、１９９５年、及びＪ  Ａｎｄｅｒｓｏｎ他著、「ＳＩＤ  ９８  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ」、ＸＸ１Ｘ、頁８０６、１９９８年において説明されている通りである）。これによりいくらか非線形となるが、平均反射率は、プレーナ状態とホメオトロピック状態の時間量の比、つまりこの場合はＴｐ／Ｔｈが増大するにつれ増大する。
【００７９】
反射率の実際の変化をモデル化するのは困難であるが、実験によりプロットすることは可能である。たとえば、図１１は、図８及び図９のデータが該当するものと同一種のセル１０についての、多様な持続時間Ｔｈ及びＴｐに対して得られる反射率（任意単位）を示すグラフである。図１１において、横軸は時間帯の個数として測定される緩和期間６２の持続時間Ｔｐである。各時間帯は本例において約０．３ｍｓの長さを有し、したがって図１１における最大反射率は、緩和期間６２の持続時間Ｔｐが約４ｍｓのときに得られる。所望であれば、より多くの点をプロットすることができる。
【００８０】
さらに、持続時間Ｔｈ及びＴｐを選択することにより、緩和期間６２の持続時間Ｔｐが最大値のときに、画素の平均反射率が前記所定範囲の第二部分における最大反射率となるようにする。第二部分における当該最大反射率は、フォーカルコニック状態の反射率、つまり前記所定範囲の第一部分における最小反射率に等しい。繰り返しになるが、これをモデル化するのは困難であるが、対象の表示デバイスについて実験することにより容易に決定することができる。たとえば、図８及び図９が該当する種類のセル１０については、これは、駆動パルス６１の持続期間Ｔｈが９ｍｓである場合に典型的に対応する。したがって、静的駆動スキーム及び動的駆動スキームにより、たとえば図１２に示すような連続する範囲における反射率を得ることが可能である。図１２においては、図９及び図１１のグラフを互いに重ねて示す。
【００８１】
画像信号２９がビデオ信号である場合、駆動期間は画像信号２９のフレーム期間である。この場合、画素がプレーナ状態へと駆動される周波数ＦＨは、画像信号２９のフレームレートに等しい。これは、電力消費と画素の液晶材料に対する応力を最小化する点において望ましい。しかし、駆動期間は、フレームレートに対してその他の長さを有してよい。たとえば、画像信号２９の各フレーム期間において複数の駆動期間が存在してよい。この場合、画素がプレーナ状態へと駆動される周波数ＦＨは、画像信号２９のフレームレートより大きい。
【００８２】
画像信号２９が静止画像を表す場合、駆動期間は駆動回路２２により設定される。
【００８３】
駆動時間は十分に短いので、上述したように、画像が残存するために観察者は駆動期間を通じて平均反射率を知覚する。通常、レートは、３０ｍｓの駆動期間に対応して少なくとも３３Ｈｚ、２０ｍｓの駆動期間に対応して少なくとも５０Ｈｚである。通常、レートは、６ｍｓの駆動期間に対応して最大で１５０Ｈｚ、１０ｍｓの駆動期間に対応して最大で１００Ｈｚである。以下に記載する例においては、駆動レートは１２ｍｓの駆動期間に対応して８４Ｈｚである。
【００８４】
デジタル方式での実施を容易にするべく、駆動期間を所定数の時間帯に分割し、駆動パルス６１（または、用いるのであれば複数の駆動パルス）を可変個数の時間帯において供給する。これは反射率の変化が離散段階的に生じることを意味し、したがって得られるグレースケールに適切な解像度が与えられるように時間帯の長さを選択する。
【００８５】
一般的に、画素をホメオトロピック状態に駆動するのに必要とされる駆動パルス６０、６１の振幅と駆動期間とは、静的駆動方法における駆動信号のパラメータと類似して多数のパラメータに依存して変化する。所与の表示デバイス２４について、駆動パルス６０、６１の振幅を実験により決定してよいが、通常、振幅は４０Ｖから７０Ｖの範囲にある。
【００８６】
図１０Ａ〜１０Ｃにおいて、駆動パルス６０、６１は単極性のパルスとして示される。ＤＣ平衡化するべく、駆動パルス６０、６１は、継続する駆動期間において極性を交互させる。ＤＣ平衡化を行うことの代わりに、駆動パルス６０、６１がＡＣパルス又は平衡ＤＣパルスであってもよい。
【００８７】
図１０Ａ〜１０Ｃに示す駆動信号は、連続する駆動期間において繰り返し供給される。したがって、前記所定範囲の第二部分における反射率を有する画素は継続的に電力を消費する。しかし、実際には、典型的な画像においては、セル１０における小部分のみ、画像信号が表す画像の性質によるが典型的には約１０％から１５％のみを反射率範囲の第二部分４３とすることが求められるので、表示デバイス全体としての電力消費は、比較的少ない。画像の残りの部分については、低電力消費の双安定モードを用いて駆動することができる。
【００８８】
動的駆動方法を静的駆動方法と組み合わせて用いることの利点は、コントラスト比と色域が向上することである。静的駆動方法を考慮した場合、フォーカルコニック状態が暗状態（もしくは透明状態）であるが、それでも通常３％から４％の反射率で光を散乱させる。結果として、液晶層１９のコントラスト比は通常１０から１５であり、従来の多重アドレッシング電極配列ではセル１０全体でのコントラスト比は約６から８となる。しかし、動的駆動方法を用いることにより、ホメオトロピック状態を暗状態（もしくは透明状態）として用いることが可能になる。ホメオトロピック状態は非常に反射率が低いので、コントラスト比が高まる。たとえば、液晶層１９のコントラスト比は通常５０以上となり、駆動電極３１のフィルファクター（つまり、ディスプレイの面積に対する比率としての駆動電極の面積）が９５％の表示デバイス２４の全体のコントラスト比は約３０となる。
【００８９】
色域も以下の通りに改善される。三層の積層セルから通常構成されるコレステリック表示デバイス２４においては、一般的にセル１０内の各画素の色は、その上下の画素の影響を受ける。たとえば、最下層の画素がその１００％の色を出さなければならない場合、その上層の画素は透明状態となって下層の画素が最適に表現されるようにしなければならない。周知の静的駆動方法によると、上層の画素が概して透明であるが完全には透明でないフォーカルコニック状態に切り替わったとき、下層の画素は、１００％の色と上（又は、下）の層から散乱した白色光とが混合した色を表す。つまり、色は理想的な飽和状態に至らず、色域は縮小する。しかし、動的駆動スキームを用いることにより、暗状態において反射率がより低下し、色域が改善してより純度の高い色が提供される。
【００９０】
上記した駆動方法に多様な変更・応用を加えてよい。一つの可能性としては、前記所定範囲における第一部分と第二部分との間の境界を引き上げるか、または前記所定範囲の第一部分及び第二部分を重ならせることにより、動的駆動方法を用いて画素をより高い反射率へと駆動することができる。しかし、動的駆動方法は静的方法よりも電力を消費するので、これは好ましくない。
【００９１】
同様に、たとえば、プレーナ状態を用いない静的駆動方法または画素を継続的にホメオトロピック状態に駆動しない動的駆動方法により、限定的な反射率範囲での動作も可能であるが、得られるコントラスト比が低下するため好ましくない。
【００９２】
表示装置１を明るい周辺光下で用いる場合、照明光は、たとえば太陽光等の周辺光であってよい。表示装置１を低度の周辺光下で用いる場合、照明光を照明３から得てもよい。照明３の台数は、表示デバイス２４のサイズと個々の照明３の輝度とによって変更してよい。ここで、照明３による照明について説明する。
【００９３】
表示装置１は、筐体２内、または照明３自体のケース内に搭載された電源回路７０を含む。図１３に示すように、電源回路７０は照明３に電気的に接続され、照明３に電力を供給する。電源回路７０は、周辺光が所定の閾値を下回ったことを光センサ７２が検出したこと、及び／又はタイマー７３が夜間時間を示したことに応答して照明３に電力を供給するよう制御される。
【００９４】
電源回路７０は、主電源等の外部ＡＣ電源７４から電力を受け取る電源入力７１を有する。電源入力７１は、駆動回路２２との共通入力であってよい。電源回路７０は、動的駆動方法にしたがって駆動され照明３により照明された場合の表示デバイス２４上の画像表示においてフリッカーが知覚されるのを軽減もしくは排除するべく、外部ＡＣ電源７４から受け取ったＡＣ電力の形式を変換する。本願発明者らは、このようなフリッカーの知覚は以下のようにして生じるものと認識している。
【００９５】
説明のため、まず、外部ＡＣ電源７４からＡＣ電力が供給され、電源回路７０により電力波形の修正がなされない場合を想定する。図１４Ａ〜１４Ｃを参照してこれを説明する。図１４Ａ〜１４Ｃは、フレームレートが８４Ｈｚの画像信号２９により表示デバイス２４が駆動され、駆動回路２２が動的駆動方法を用いて駆動信号を生成し、画像信号２９の各フレーム期間に単一の駆動期間が含まれるようにして画素がプレーナ状態へと駆動される周波数ＦＨが画像信号２９のフレームレートと等しくなるようにした場合における時間軸グラフである。
【００９６】
図１４Ａは、各画素の反射率Ｒを示す。図からわかるように、反射率Ｒは、周波数ＦＨを有する方形波であり、本例においては周波数ＦＨは８４Ｈｚである。駆動期間において画素の反射率Ｒがフリッカー融合閾値ＦＴより高い周波数で交互するので、反射率Ｒの変動は、観察者には知覚されず、代わりに平均反射率が知覚される。
【００９７】
図１４Ｂは、照明３が出射した光が表示デバイス２４を照明する光力ＩＬを示すグラフである。光力ＩＬが電源の瞬時電力により供給周波数ＦＳの二倍の周波数で変動するのは、瞬時電力は電力の瞬時電圧の二乗に比例するからである。本例においては、供給周波数ＦＳを５０Ｈｚとするので、光力ＩＬは１００Ｈｚで変動する。
【００９８】
図１４Ｃは、表示デバイス２４の画素により反射された光の反射電力ＩＲを示すグラフである。反射電力ＩＲは、光力ＩＬと反射率Ｒとの積に等しい。特に、光が反射されるのは、コレステリック液晶材料がプレーナ状態に駆動された場合に得られる高い反射率Ｒを画素が有する場合のみである。コレステリック液晶材料がホメオトロピック状態に駆動された場合に得られる低い反射率Ｒを画素が有するときには、光は反射されない。これは、画素が照明光をサンプリングしているものと考えてよい。結果として、干渉効果が生じ、反射電力ＩＲを干渉周波数|２ＦＳ-ＦＨ|で変動させる。供給周波数ＦＳが５０Ｈｚ、周波数ＦＨが８４Ｈｚである図１４Ａ〜１４Ｃに示す本例においては、干渉周波数|２ＦＳ-ＦＨ|は１７Ｈｚである。反射電力ＩＲのこのような変動を、観察者は表示デバイスに表示された画像のフリッカーとして知覚する。
【００９９】
電源回路７０は、以下に示す二つの選択肢（ａ）及び（ｂ）のいずれかにしたがって照明３に供給される電力の形式を修正することによりこの問題を回避する。
【０１００】
選択肢（ａ）においては、電源回路７０はＤＣ電力を供給するよう構成される。この場合、たとえば図１４Ｂに示すような光力ＩＬの変動は全く生じない。したがって、反射電力ＩＲにおいて、たとえば１４Ｃに示すような対応する変動は生じず、観察者は表示デバイス２４に表示される画像にフリッカーを知覚しない。
【０１０１】
選択肢（ａ）の場合、各照明３は一以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成され、又は白熱灯から構成される。現在、特に広告板等の大型ディスプレイにおいては、個々のＬＥＤが比較的低出力であるために、表示デバイス２４が大型であると多数のＬＥＤが必要となり、照明３としてＬＥＤを使用すると、コストが高くなる不利益を生じる。しかし、年月の経過にともなってＬＥＤのコストが低下することが予測され、ＬＥＤの使用は経済的により魅力的となると考えられる。
【０１０２】
選択肢（ｂ）においては、電源回路７０は、以下の式（１）にしたがって供給周波数ＦＳにおいて照明３にＡＣ電力を供給するよう構成される。
｜２ＦＳ−ＦＨ｜≧ＦＴ                                                  （１）
【０１０３】
但し、ＦＴは、フリッカー融合閾値である。フリッカー融合閾値ＦＴは、精神物理学上の閾値であり、観察者が、間欠光刺激が安定したことを知覚する閾値である。本目的においては、フリッカー融合閾値ＦＴは４０Ｈｚであればよいが、フリッカー融合閾値ＦＴをより高い値、たとえば５０Ｈｚ又は１００Ｈｚにすることによりフリッカー軽減効果を高めてもよい。供給周波数ＦＳを式（１）にしたがって設定することにより、反射光の反射電力ＩＲに変動が生じるが、しかしこの変動は、観察者によるフリッカーの知覚が軽減するか全くなくなる周波数で生じる。このフリッカー軽減効果の例を図１５Ａ〜１５Ｃ、及び図１６Ａ〜１６Ｃに示す。これらの図は、図１４Ａ〜１４Ｃにおけるものと同一の量に関するグラフであるが、異なる照明条件下でのものである。したがって、図１５Ａ及び図１６Ａは、それぞれ画素の反射率Ｒを示し、それぞれ図１４Ａと一致する。
【０１０４】
図１５Ｂは、照明光の周波数を１０００Ｈｚとするべく供給周波数ＦＳが５００Ｈｚで正弦波形を有するＡＣ電力を電源回路７０が供給する場合の光力ＩＬを示す。この場合、図１５Ｃに示すように、画素から反射される光の反射電力ＩＲは、干渉周波数｜２ＦＳ−ＦＨ｜、つまり９１６Ｈｚで変動するが、これはフリッカー融合閾値ＦＴより十分に高いので観察者には知覚されない。
【０１０５】
同様に、図１６Ｂは、供給周波数ＦＳが６５Ｈｚで方形波に整形された波形を有するＡＣ電力を電源回路２２が供給する場合の光力ＩＬを示す。この場合、図１６Ｃに示すように、またも反射光の反射電力ＩＲは、干渉周波数｜２ＦＳ−ＦＨ｜、つまり４６Ｈｚで変動する。これはフリッカー融合閾値ＦＴよりわずかに高いだけであるが、ＡＣ電力が方形波波形であるために光力の変動規模が小さくなる結果、変動は観察者に知覚されない。
【０１０６】
図１５Ｃ及び図１６Ｃに示す両方の場合において、駆動期間に亘り、観察者は反射電力ＩＲの平均値に等しい光強度を知覚する。
【０１０７】
フリッカー軽減効果を得るために式（１）にしたがって供給周波数ＦＳをいかなる値に選択してもよい。しかし、照明３が特定の種類のものである場合、供給周波数が高いと照明３の効率が低下する可能性がある。この効果を回避するべく、供給周波数ＦＳは、式（１）にしたがって比較的小さい値に選択するとよい。このため、照明３が特定種のものである場合には、図１５に示す供給周波数ＦＳが５００Ｈｚの例よりも、図１６に示す供給周波数ＦＳが６５Ｈｚの例のほうが好ましい。
【０１０８】
選択肢（ｂ）において有利であるのは、電源回路７０が、それ自体フリッカー融合閾値以上である供給周波数ＦＳでＡＣ電力を供給することである。これによって、観察者によるフリッカーの知覚も軽減される。第一に、観察者は、照明３自体にちらつきを知覚しない。表示デバイス２４に表示される画像にフリッカーが生じないとしても、照明３がちらつけば観察者は気を逸らされる。さらに、画像が変化するまで維持される安定状態に画素が駆動されるように静的方法にしたがって駆動回路２２が表示デバイス２４を駆動するときには、画素が生成する画像においてフリッカーが観察者により知覚されることが、これによって軽減あるいは回避される。
【０１０９】
このような高供給周波数ＦＳを得るべく、式（１）の代わりに以下の式（２）を用いてよい。式（２）は、式（１）において（２ＦＳ−ＦＨ）が正の値である場合を表す。
（２ＦＳ−ＦＨ）≧ＦＴ                                                （２）
【０１１０】
式（２）において、光力ＩＬの周波数２ＦＳは、少なくとも周波数ＦＨだけフリッカー融合閾値ＦＴよりも高い。
【０１１１】
但し、この条件内で、電力消費を低下させるべく供給周波数ＦＳを可能な限り低く維持する。
【０１１２】
図１６Ｂの例のように、電源回路２２が供給するＡＣ電力の波形が方形波に整形されていることは有利である。これには、照明３が出力する光の光力ＩＬの変動規模が小さくなる利点がある。これにより、画素から反射される光の反射電力ＩＲの変動規模が小さくなり、フリッカーの知覚も軽減される。これは、実質的に、電力消費を低下させるために供給周波数ＦＳを低くすることができることを意味する。
【０１１３】
選択肢（ｂ）においては、照明３が放電ランプから構成されていると有利である。一つの可能性としては、照明３がハロゲン放電ランプから構成されることが可能あるが、ハロゲン放電ランプは、効率が低く、寿命が短く、かつ表示デバイス２４上で知覚される画像の色をオレンジもしくは赤に見えるよう変化させる色温度を有するという不利益を有する。より好ましい可能性として、照明３が、これらの問題点を有さないメタルハライド放電ランプから構成されるとよい。その他の可能性としては、照明３を蛍光放電ランプとすることが考えられる。
【０１１４】
照明３が放電ランプから構成される場合、電源回路２２が従来の型および構造の電子安定器として形成される点が有利である。電子安定器は、放電ランプに伴って使用されることが周知である。放電ランプは、ランプ内の管の中でガスに沿って、たとえば管の両端のフィラメント間でイオン流動を生成する。イオン流動によりガスが光を発する。イオン流動が生成されると、非線形的に増加する電流が発生し、チョークされなければランプを燃やしてしまう。このような電流をチョークするために放電ランプが安定器を備えていてもよい。最も一般的な種類の安定器は、磁気安定器であり、これは単に高インピーダンスコイルから構成される。周知の代用品としては、電子安定器がある。ある種類の電子安定器は、外部ＡＣ電源７４から受け取ったＡＣ電力の周波数を変換して、より高い周波数で方形波波形を有するＡＣ電力を照明３に供給するよう動作する。したがって、電源回路７０は、このような周知の電子安定器であってよい。さらに、通常、電子安定器は、上記した通り有利な方形波に整形された波形をＡＣ電力に与える。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】コレステリック液晶表示デバイスを示す斜視図である。
【図２】コレステリック表示デバイスを示す断面図である。
【図３】コレステリック液晶表示デバイスのセルを示す断面図である。
【図４】図３のセルの導電層における電極配列を示す平面図である。
【図５】表示デバイスの駆動回路を示す図である。
【図６】画素を異なる反射率へと駆動するべく用いられる駆動方法を示す概略図である。
【図７】静的駆動方法に応じた駆動信号のグラフである。
【図８】典型的な液晶材料の電気光学曲線のグラフである。
【図９】図７の駆動信号の選択パルスの振幅に関して画素の反射率を示すグラフである。
【図１０Ａ】動的駆動方法に応じた駆動信号のグラフである。
【図１０Ｂ】動的駆動方法に応じた駆動信号のグラフである。
【図１０Ｃ】動的駆動方法に応じた駆動信号のグラフである。
【図１１】図１０Ａ〜１０Ｃの駆動信号について、緩和期間の長さに関して画素の反射率を示すグラフである。
【図１２】図９及び図１１のグラフを互いに重ねたものを示す図である。
【図１３】コレステリック液晶表示デバイスのランプの電源回路を示す図である。
【図１４Ａ】５０ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶表示デバイスからの反射光を示すグラフである。
【図１４Ｂ】５０ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶表示デバイスからの反射光を示すグラフである。
【図１４Ｃ】５０ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶表示デバイスからの反射光を示すグラフである。
【図１５Ａ】５００ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶表示デバイスからの反射光を示すグラフである。
【図１５Ｂ】５００ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶表示デバイスからの反射光を示すグラフである。
【図１５Ｃ】５００ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶表示デバイスからの反射光を示すグラフである。
【図１６Ａ】方形波波形を有する６５ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶デバイスからの反射光を示すグラフである。
【図１６Ｂ】方形波波形を有する６５ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶デバイスからの反射光を示すグラフである。
【図１６Ｃ】方形波波形を有する６５ＨｚのＡＣ電力が供給されるメタルハライド放電ランプにより照明されるコレステリック液晶デバイスからの反射光を示すグラフである。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【国際調査報告】
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