(57)【要約】【課題】  多層誘電体から成る表示素子において、表示素子に蓄積される残留ＤＣの絶対値および時定数を測定する簡便な手段を提供する。【解決手段】  多層誘電体から成る表示素子に対して、残留ＤＣが蓄積する前と蓄積した後にそれぞれ周期的測定電圧を印加し、該周期的測定電圧に応答して発現する表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相の変化を計測することによって、表示層に蓄積される残留ＤＣの絶対値および時定数を測定する。【選択図】  図１
2006133379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表示層を含む多層誘電体から成り、２つ以上の電極を有する表示素子において、直流成分を含む作用電圧を印加したときに該表示素子の表示層に蓄積される残留ＤＣの絶対値および時定数を、周期的測定電圧に応答して発現する表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相の変化を計測することによって、測定することを特徴とする表示素子の測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の表示素子の測定方法であって、残留ＤＣが蓄積した後と実質的に蓄積する前にそれぞれ、前記周期的測定電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の表示素子の測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の表示素子の測定方法であって、残留ＤＣが実質的に蓄積する前に印加する前記周期的測定電圧がオフセット電圧を重畳させた周期的測定電圧であることを特徴とする請求項２に記載の表示素子の測定方法。
【請求項４】
請求項１に記載の表示素子の測定方法であって、残留ＤＣが蓄積した後に、前記周期的測定電圧を印加し、残留ＤＣの相対的な増減を見積もることを特徴とする請求項１に記載の表示素子の測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載の表示素子の測定方法であって、少なくとも表示層を含む多層誘電体から成り、２つ以上の電極を有する前記表示素子が電気泳動表示装置であることを特徴とする請求項１ないし４に記載の表示素子の測定方法。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載の前記測定方法を用いた表示素子の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも表示層を含む多層誘電体から成る表示装置において、表示層に蓄積する残留ＤＣを測定する方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層誘電体から成る表示素子として、液晶素子や電気泳動表示素子などが挙げられる。典型的な液晶素子の構造は、配向膜層・液晶層・配向膜層から成る。一方、典型的な電気泳動表示素子の構造は、絶縁層・電気泳動層・絶縁層から成る。本明細書においては、以下、液晶素子における液晶層や電気泳動表示素子における電気泳動層のような直接表示に関わる層を表示層と呼び、液晶素子における配向膜層や電気泳動表示素子における絶縁膜層を膜層と呼ぶことにする。
【０００３】
これらの少なくとも表示層を含む多層誘電体から成る表示素子は、それらの各層の時定数の違いにより、外部から表示素子に対して同一電圧を印加している期間においても、各層の分圧が変化していく。典型的には、膜層の時定数は大きく、表示層の時定数は小さいことから、電圧印加直後は、電圧は主に表示層に分圧され、時間が経つにつれて、膜層に分圧されるようになる。この表示層における電圧の変化量を残留ＤＣと呼ぶ。残留ＤＣは、この後、電圧を停止した場合や異なる値の電圧を印加した場合にも、表示層に分圧される実効電圧に影響を及ぼし、表示の焼き付き現象や、保持不良を引き起こす反電場の原因となる。
【０００４】
このように残留ＤＣは表示素子の表示特性を劣化させるので、表示特性の向上のために、残留ＤＣを正確に測定する方法が求められている。
【０００５】
従来、残留ＤＣの測定方法として、フリッカー消去法（佐々木、津村、長江、鈴木、岩田：信学技報ＥＩＤ９３−１２８（１９９４），ｐ．２５）や誘電吸収法（真鍋、井上、中野渡：第２２回液晶討論会予稿集３Ｃ１１（１９９６），ｐ．３６５）が提案されている。
【０００６】
フリッカー消去法は、一般的に、液晶パネルに対してストレス（温度、熱）をかけ、その後対称な交流信号を印加し、発生するフリッカーをなくすようにバイアス電圧を印加し、そのバイアス電圧の値を残留ＤＣ量とする方法である。
【０００７】
一方、誘電吸収法は、表示素子に一定時間直流電圧を印加後、ショート放電し（表示素子への印加電圧を０Ｖ）、その後、表示素子の両電極間の電圧を測定し、残留ＤＣ電圧を測定するという手段である。
【０００８】
又、別の従来例としては、縦電界型液晶表示素子での残留電荷の測定方法として、３０Ｈｚ、２Ｖの矩形波に３Ｖの直流電圧を１時間重畳した直後のフリッカー消去電圧、並びに３０分後のフリッカー消去電圧を測定し、この値の絶対値を残留電荷とした液晶表示素子（例えば特許文献１参照）をあげることが出来る。
【特許文献１】特開２００４−８６１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、フリッカー消去法は、測定の自動化が困難であるため測定者によって測定結果が異なる場合がある。
【００１０】
一方、誘電吸収法は、表示層だけでなく絶縁膜なども含めた電圧・電流を観察していることになり、表示層に対して実効的に印加される電圧を直接測定しているとはいえず、正確な残留ＤＣが測定できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、
少なくとも表示層を含む多層誘電体から成り、２つ以上の電極を有する表示素子において、直流成分を含む作用電圧を印加したときに該表示素子の表示層に蓄積される残留ＤＣの絶対値および時定数を、周期的測定電圧に応答して発現する表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相の変化を計測することによって、測定することを特徴とする表示素子の測定方法である。
【００１２】
また、
残留ＤＣが蓄積した後と実質的に蓄積する前にそれぞれ、前記周期的測定電圧を印加することを特徴とする表示素子の測定方法である。
【００１３】
また、
残留ＤＣが実質的に蓄積する前に印加する前記周期的測定電圧がオフセット電圧を重畳させた周期的測定電圧であることを特徴とする表示素子の測定方法である。
【００１４】
あるいは、
残留ＤＣが蓄積した後に、前記周期的測定電圧を印加し、残留ＤＣの相対的な増減を見積もることを特徴とする表示素子の測定方法。
【００１５】
また、
少なくとも表示層を含む多層誘電体から成り、２つ以上の電極を有する前記表示素子が電気泳動表示装置であることを特徴とする表示素子の測定方法である。
【００１６】
また、
前記測定方法を用いた表示素子の測定装置である。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明において開示された測定方法および測定装置を用いることによって、多層誘電体から成る表示素子において、表示層に蓄積される残留ＤＣを測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、本発明の測定方法および測定装置について図面を参照しながら更に詳しく説明する。
【００１９】
図１は測定装置の概略を示すブロック図である。図１において、パソコンなどの情報処理装置１１の命令により、任意波形発生装置１２から発生した電圧波形をパワーアンプ１３で増幅し、増幅された電圧を測定したい表示素子１４に対して印加する。なお同時に、増幅された電圧はオシロスコープ１５によってモニターされている。電圧印加中に表示素子１４に流れる電流に対して、電流アンプ１６を用いて増幅する作業および電圧に変換する作業を行ない、その電圧波形をオシロスコープ１５によって観測する。時間に対する電圧値のデータはオシロスコープ１５に一時的に蓄積された後、情報処理装置１１を通して、情報処理装置１１に付設する記憶装置１７に記憶される。任意波形発生装置１２およびオシロスコープ１５の動作は、情報処理装置１１により統括される。また、情報処理装置１１の行なう処理プログラムは記憶装置１７内に格納されている。
【００２０】
次に、図１に示すブロック図と図２〜図４に示すフローチャートを用いて測定の手順を説明する。
【００２１】
本発明による表示素子の表示層に蓄積される残留ＤＣを測定する測定方法は、図２の第１のステップ、図３の第２のステップ、図４の第３のステップに従って順次行なわれる。
【００２２】
まず、第１のステップについて説明する。第１のステップは、表示素子１４に実質的に残留ＤＣが蓄積されていない状態で、表示素子１４に対して周期的測定電圧を印加して、該周期的測定電圧に応答して発現する表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相を基準位相とするステップである。まず、図２のステップＳ２１において、任意波形発生装置１２から発生した周期的測定電圧がパワーアンプ１３で増幅され、増幅された周期的測定電圧が表示素子１４に対して印加される。ステップＳ２２において、電圧印加中に表示素子１４に流れる電流に対して、電流アンプ１６を用いて増幅する作業および電圧に変換する作業を行ない、その電圧波形をオシロスコープ１５によって観測し、波形中に検出されるイオンに由来する電流ピークの位相を基準位相とする。以上、第１のステップについて説明した。
【００２３】
次に、第２のステップについて説明する。第２のステップは、実質的に残留ＤＣが蓄積していない表示素子１４に対して、残留ＤＣを蓄積させるために、一定の期間直流成分を含む作用電圧を印加した後の、表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相を測定し、該電流ピークの位相と、第１のステップにおいて求めた基準位相との変化量を求めるステップである。ここでいう直流成分を含む作用電圧とは、印加電圧を電圧作用期間で積分したときに、その積分値がゼロとならない任意の電圧のことである。その際、実質的に直流成分が重畳された電圧が表示素子１４に対して印加されることになり、残留ＤＣが蓄積される。図３のステップＳ３１において、任意波形発生装置１２から発生した直流成分を含む電圧波形をパワーアンプ１３で増幅し、増幅された直流成分を含む電圧波形を表示素子１４に対して印加する。その直後のステップＳ３２において、任意波形発生装置１２から発生した周期的測定電圧がパワーアンプ１３で増幅され、増幅された周期的測定電圧が表示素子１４に対して印加される。ステップＳ３３において、電圧印加中に表示素子１４に流れる電流に対して、電流アンプ１６を用いて増幅する作業および電圧に変換する作業を行ない、その電圧波形をオシロスコープ１５によって観測し、波形中に観測されるイオンに由来する電流ピークの位相を測定する。ステップＳ３４において、ステップＳ３３で測定したイオンに由来する電流ピークの位相と第１のステップにおいて求めた基準位相との変化量を第１シフト量とする。以上第２のステップについて説明した。
【００２４】
さらに、第３のステップについて説明する。第３のステップは、実質的に残留ＤＣが蓄積していない表示素子１４に対して、周期的測定電圧に直流オフセット電圧を重畳させた電圧を印加した際の、表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相と、第１のステップにおいて求めた基準位相との変化量を求め、さらにその変化量を、第２のステップにおいて求めた第１シフト量と比較し、それらが一致するまでオフセット電圧を１段階ずつ増加させ、それらが一致した際のオフセット電圧を残留ＤＣ量として決定するステップである。まず図４のステップＳ４１において、任意波形発生装置１２から発生した、直流オフセット電圧を重畳させた周期的測定電圧をパワーアンプ１３で増幅し、増幅された周期的測定電圧を表示素子１４に対して印加し、電圧印加中に表示素子１４に流れる電流に対して、電流アンプ１６を用いて増幅する作業および電圧に変換する作業を行ない、その電圧波形をオシロスコープ１５によって観測する。ステップＳ４２において、ステップＳ４１で観測した波形中のイオンに由来する電流ピークの位相を測定する。ステップＳ４３において、ステップＳ４２で測定したイオンに由来する電流ピークの位相と第１のステップにおいて求めた基準位相との変化量を第２シフト量とする。ステップＳ４４において、第２のステップで求めた第１シフト量と、第２シフト量を比較し、それらが一致したか否かがチェックされ、一致していなければ、ステップＳ４５にて直流オフセット電圧を１段階アップさせて、ステップＳ４１に戻る。一致していれば、ステップＳ４６に移り、一致したシフト量を残留ＤＣ量とする。ステップＳ４１からステップＳ４５までの動作は、ステップＳ４４にて、第１シフト量と第２シフト量が一致するまで、あるいは第２シフト量が第１シフト量を超えるまで繰り返される。第２シフト量が第１シフト量を超えてしまった場合は、ステップＳ４５にて直流オフセット電圧の微調節を行なうことによって、第１シフト量と第２シフト量が一致するまで、ステップＳ４１からステップＳ４５までの動作を繰り返す。以上、第３のステップを説明した。
【００２５】
なお、ステップＳ３１における直流成分を含む作用電圧が一定の電圧値をもつ直流電圧である場合、表示素子の残留ＤＣの絶対量および時定数を求めることもできる。以下のその方法を示す。第２のステップのステップＳ３１における直流成分を含む作用電圧を印加する期間を次々に変えることによって発生する第１シフト量それぞれに対して、第３のステップを施せば、各作用電圧印加期間に対する残留ＤＣ量が求まる。図１０は、該作用電圧印加期間を横軸にとり、それぞれの場合の残留ＤＣ量を縦軸にとったグラフである。このグラフから残留ＤＣ量と残留ＤＣの時定数が一目で分かる。
【００２６】
図５は、第１のステップにおいて、表示層中のイオンに由来する電流ピークの基準位相を決定するために表示素子１４に対して印加する周期的測定電圧波形の一例を示す模式図である。
【００２７】
図６は、第２のステップにおいて、表示素子１４に対して、一定の期間直流電圧を印加した後の、表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相を測定するために、表示素子１４に対して印加する直流電圧および周期的測定電圧波形の一例を示す模式図である。
【００２８】
図７は、第３のステップにおいて、表示素子１４に対して、周期的測定電圧に直流オフセット電圧を重畳させた電圧を印加した際の、表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相を測定するために、表示素子１４に対して印加する直流オフセット電圧を重畳させた周期的測定電圧波形の一例を示す模式図である。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について一例を示した。
【００３０】
ところで、表示素子に対して周期的測定電圧を印加したときの電流応答を測定しピークが検出されるまでの時間に残留ＤＣの緩和が進行してしまう場合もある。このような場合には前述の方法で絶対的な残留ＤＣ量を見積もることは困難であり、その代わり相対的な残留ＤＣ量の増減を見積もる、以下のような態様も考えられる。
【００３１】
まず、表示素子１４に対して周期的測定電圧を印加し電流応答を測定したとき検出される、表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相を基準位相に設定する第１のステップを行なう。次に表示素子１４の電極の一方に対して、ある期間該表示素子１４の該電極の一方に対して、ある期間直流成分を含む作用電圧を印加し、その直後に該表示素子１４に対して周期的測定電圧を印加し電流応答を測定したとき検出される、表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相と該基準位相との差分を第１シフト量に設定する第２のステップを行なう。第２のステップにおいて求めた第１シフト量を残留ＤＣ量の相対的な増減と考える。以上、表示素子に対して周期的測定電圧を印加し電流応答を測定しピークが検出されるまでの時間に緩和が進行してしまう場合に、表示素子の残留ＤＣ量と表示層に実効的に印加される電圧の相対的な増減を測定する方法を示した。
【００３２】
なお、請求項に開示した本発明の測定方法および測定装置は、電気泳動表示素子、液晶表示素子などのほか、多層誘電体からなる表示素子すべてに対して適用できる。
【００３３】
本実施例では、電気泳動表示素子に本発明を適用し、電気泳動層に蓄積される残留ＤＣを直接見積もる。本発明の第２のステップＳ３１において、電気泳動表示素子に一定の電圧値をもつ直流電圧を印加し、該一定の電圧値をもつ直流電圧を印加する時間を振って、それぞれの場合における残留ＤＣ量の測定を行なう。
【００３４】
まず、図２で示した第１のステップのとおり、電気泳動表示素子に対し、残留ＤＣが実質的に蓄積していない状態で、図５に示すような周期的な三角波電圧を印加し、基準位相を設定する。図８と図９に基準位相を示す。次に、図３で示した第２のステップにおいて、図６に示すように、残留ＤＣが実質的に蓄積していない状態で、該電気泳動表示素子の電極の一方に対して、まずある一定期間の直流電圧を印加し、その直後に該電気泳動表示素子に対して、周期的な三角波電圧を印加し電流応答を測定したとき検出される、表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相と該基準位相との差分を第１シフト量に設定する第２のステップを行なう。図８に該直流電圧の印加時間を変えたときの、電気泳動表示素子の表示層中のイオンに由来する電流ピークが移動する様子を示す。最後に該電気泳動表示素子に対して、残留ＤＣが実質的に蓄積していない状態で、図６に示すような、直流オフセット電圧を重畳させた周期的な三角波電圧を印加し電流応答を測定したとき検出される、表示層中のイオンに由来する電流ピークの位相と該基準位相との差分を第２シフト量に設定し、該第１シフト量と該第２シフト量が一致するまで、オフセット電圧を変化させ、両者が一致したときのオフセット電圧を、前記直流電圧の印加時間を変えたそれぞれの場合に対する残留ＤＣとする第３のステップを行なう。図９に、該直流オフセット電圧を重畳させた周期的な三角波電圧を印加し電流応答を測定したときに、該直流オフセット電圧の値によって、検出される表示層中のイオンに由来する電流ピークが移動する様子を示す。
【００３５】
以上の方法によって、第２のステップにおける直流電圧印加期間を振ったときの、それぞれの場合に対する残留ＤＣ量が求まった。
【００３６】
図１０は、該直流電圧印加期間を横軸にとり、それぞれの場合の残留ＤＣ量を縦軸にとったグラフである。このグラフから残留ＤＣ量と残留ＤＣの時定数が一目で分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態および実施例を説明するため測定装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態および実施例を説明するためのフローチャート（その１）。
【図３】本発明の実施の形態および実施例を説明するためのフローチャート（その２）。
【図４】本発明の実施の形態および実施例を説明するためのフローチャート（その３）。
【図５】本発明の実施の形態および実施例を説明するための入力波形図（その１）。
【図６】本発明の実施の形態および実施例を説明するための入力波形図（その２）。
【図７】本発明の実施の形態および実施例を説明するための入力波形図（その３）。
【図８】本発明の実施の形態および実施例を説明するための出力波形図（その１）。
【図９】本発明の実施の形態および実施例を説明するための出力波形図（その２）。
【図１０】本発明によって得られた表示素子の残留ＤＣを示すグラフ。
【符号の説明】
【００３８】
１１  パソコンなどの情報処理装置
１２  任意波形発生装置
１３  パワーアンプ
１４  表示素子
１５  オシロスコープ
１６  電流アンプ
８１  電流ピークの基準位相
９１  電流ピークの基準位相
【図１】
2006133379.tif 000003
【図２】
2006133379.tif 000004
【図３】
2006133379.tif 000005
【図４】
2006133379.tif 000006
【図５】
2006133379.tif 000007
【図６】
2006133379.tif 000008
【図７】
2006133379.tif 000009
【図８】
2006133379.tif 000010
【図９】
2006133379.tif 000011
【図１０】
2006133379.tif 000012