(57)【要約】  【課題】温度などの外部環境変化が生じた際においても、メモリ性液晶パネルにデータを良好に表示する。  【解決手段】メモリ効果によってデータを表示し続けるメモリ性液晶パネルにおいて、パネル上に表示データを識別する表示センサ１１を設け、その情報を基に制御回路１５から各ドライバＩＣ１６、１７および電源部１８へと制御信号を出力するようにする。また、表示センサ１１より得られた情報が予め記憶された情報と一致した時には、電極へ印加する電圧を停止することを特徴とする。  【選択図】        図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の基板間に電極とメモリ性液晶を挟持し、画素と該画素の表示状態を検知するための表示センサとを備えるメモリ性液晶パネルであって、
前記表示センサより得られた情報によって、前記電極へ印加する電圧を停止することを特徴とするメモリ性液晶パネル。
【請求項２】
前記表示センサより得られた情報と予め記憶された情報とを比較し、前記表示センサより得られた情報が予め記憶された情報と一致した時に、前記電極へ印加する電圧を停止することを特徴とする請求項１に記載のメモリ性液晶パネル。
【請求項３】
前記表示センサより得られた情報と予め記憶された情報とを比較し、前記表示センサより得られた情報が予め記憶された情報とが一致しない場合には、前記表示センサより得られる情報が予め記憶された情報と一致するように前記電極へ印加する電圧を変調あるいは印加期間を変更することを特徴とする請求項２に記載のメモリ性液晶パネル。
【請求項４】
前記メモリ性液晶パネルへの電流を発生する電源発生回路と、前記電極に印加する電圧を制御する制御回路と、前記表示センサより得られた情報と予め記憶された情報とを比較する比較回路とを備え、該比較回路からの信号を前記制御回路へ入力し、前記制御回路は前記電極あるいは前記電源発生回路に、制御信号または停止信号のどちらかを出力するためのスイッチを備えることを特徴とする請求項３に記載のメモリ性液晶パネル。
【請求項５】
前記電極に印加される電圧波形はリセットパルスと選択パルスと非選択パルスから構成され、前記電極への電圧を変調する信号とは、前記リセットパルスと前記選択パルスとを設定する信号であることを特徴とするメモリ性液晶パネル。
【請求項６】
前記表示センサは、光の強度を測定するフォトディテクタであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のメモリ性液晶パネル。
【請求項７】
前記表示センサは、一対の基板における前記電極の各々の交点に配置する画素からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のメモリ性液晶パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メモリ性を有する液晶を用いた表示パネルに関するものであり、特に液晶のメモリ性効果を利用することで液晶パネルの消費電力を低減するような表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近注目されている電子書籍や電子新聞などにおいて、表示画面を頻繁に切り替えないような携帯情報端末の表示装置として、メモリ性を有する液晶が注目されている。メモリ性を有するということは、すなわち電圧が無印加時においても表示状態を維持することができる。この特徴を用いることで液晶表示装置の消費電力を低減することが可能になる。メモリ性を有する液晶や液晶パネルとして、強誘電性液晶、コレステリック液晶等が知られている。このうち、強誘電性液晶は温度などの周辺環境の変化によって液晶の閾値が変動する場合がある。したがって、良好にデータ表示をするために、温度センサから環境温度情報を取り込み、駆動電圧にフィードバックする方法は提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されているメモリ性液晶はコレステリック液晶やカイラルネマティック液晶を用いている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４２２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メモリ性の動作モードを有する強誘電性液晶を用いて、走査電極と信号電極とを備えたマトリクス型の液晶表示パネルを作製し、データを線順次駆動方法によって、走査電極を１ライン毎に電圧を印加し、液晶表示パネルにデータを表示した。全ライン走査した後に消費電力を削減するため、走査電極駆動ＩＣの動作を停止し、駆動回路を停止した。その際、画面の一部にデータが書き込めないことがあるといった問題点が判明した。
【０００５】
この問題は、液晶分子が反転しにくい状況にあることや、周囲温度の変化または液晶表示パネルの製造過程で発生した液晶厚（ギャップ）のムラによる閾値の変動に起因するものと推測された。つまり、液晶分子が反転しにくい状況にあったり、閾値が変動してしまっているため、設定された印加期間や電圧値では液晶の反転がおきない状態になっていると考えられた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するために、液晶パネルの一部にセンサ用素子を設け、液晶パネルの表示状態を検出することで、液晶パネルの周辺環境が変化した時においても、データ表示を良好に行うことができ、さらに消費電力を軽減したメモリ性液晶パネルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し目的を達成するために本発明は以下の構成を採用する。一方の基板間に電極とメモリ性液晶を挟持し、画素と該画素の表示状態を検知するための表示センサとを備えるメモリ性液晶パネルであって、この表示センサより得られた情報によって、電極へ印加する電圧を停止することを特徴としている。
【０００８】
さらに、表示センサより得られた情報と予め記憶された情報とを比較し、表示センサより得られた情報が予め記憶された情報と一致した時に、電極へ印加する電圧を停止することが好ましい。また表示センサより得られた情報と予め記憶された情報とを比較し、表示
センサより得られた情報が予め記憶された情報とが一致しない場合には、表示センサより得られる情報が予め記憶された情報と一致するように電極へ印加する電圧を変調あるいは印加期間を変更することを特徴としている。
【０００９】
さらに、メモリ性液晶パネルへの電流を発生する電源発生回路と、電極に印加する電圧を制御する制御回路と、表示センサより得られた情報と予め記憶された情報とを比較する比較回路とを備え、比較回路からの信号を制御回路へ入力し、制御回路は電源発生回路や電極への制御信号を出力するか、あるいは電源発生回路や電極へ停止信号を出力するかを切りかえるスイッチを備えることを特徴としている。また、電極に印加される電圧波形はリセットパルスと選択パルスと非選択パルスから構成され、電極への電圧を変調する信号とは、リセットパルスと選択パルスとを設定する信号であることを特徴としている。この表示センサとしては、光の強度を測定するフォトディテクタ、あるいは一対の基板における電極の各々の交点に配置する画素であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、メモリ性液晶パネルに搭載した表示センサからの表示情報を制御回路に取り込み、制御回路からは電極駆動ＩＣ用の信号を出力し、メモリ性液晶に印加する駆動波形を調整することができるので、周囲環境の変化や液晶パネルの製造過程における、表示パネル個々のばらつきが生じた場合においても、良好な表示が可能である。
【００１１】
また、メモリ性液晶パネルの一部に表示状態を検知する表示センサが搭載しているので、液晶パネルの温度変化を正確にかつ直ちに検出することが可能であり、メモリ性液晶パネルの一つの画素をセンサとして使用すれば、汎用部品のセンサ素子を新たに設ける必要がなく、液晶パネルを製造する工程で作り込むことができる。また、液晶パネルの温度変化を正確にかつ直ちに検出することが可能である。
【００１２】
よって、本発明にかかるメモリ性液晶パネルは、周辺環境の変化や液晶パネルの製造過程におけるばらつきが生じた場合においても、良好な液晶表示が可能であり、かつ液晶のメモリ効果による低消費電力な携帯情報端末の表示画面が実現できるといった効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の、表示センサより得られた情報によって、電極へ印加する電圧を停止することで省電を可能としている。さらに表示センサより得られた情報と予め記憶された情報とを比較し、表示センサより得られた情報が予め記憶された情報とが一致しない場合には、表示センサより得られる情報が予め記憶された情報と一致するように電極へ印加する電圧を変調あるいは印加期間を変更することで、液晶分子の閾値の変動や、液晶分子の回転のし難さを解消している。以下に添付図面を参照して、この発明にかかるメモリ性液晶パネル及びその駆動方法の実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本実施例ではメモリ性液晶として、強誘電性液晶を採用した。図４は、本実施例で用いた液晶表示パネルの構成を示す断面図である。図４に示すように、液晶表示パネル４０は、約２ｕｍの厚さの液晶層４２を挟持した一対のガラス基板４３ａ、４３ｂと、これら２枚のガラス基板４３ａ、４３ｂを接着するシール剤４７とで構成されている。ガラス基板４３ａ、４３ｂのそれぞれの対向面には、複数の画素をドットマトリクス状に配置するように透明電極（ＩＴＯ）４４ａ、４４ｂが形成されており、その上に配向膜４５ａ、４５ｂが配置され、配向処理が成されている。
【００１５】
さらに、一方のガラス基板（以下、第１のガラス基板とする）４３ａの外側には、第１
の偏光板４１ａが設置されている。他方のガラス基板（以下、第２のガラス基板とする）４３ｂの外側には、第１の偏光板４１ａと偏光軸が９０°異なるようにして第２の偏光板４１ｂが設置されている。この第２の偏光板４１ｂの外側には、反射板４６が配置されている。また、第２の偏光板４１ｂと反射板４６の代わりに、偏光機能を備えた反射型偏光板を設置してもより。また、反射板４６を第２の偏光板４１ｂの内側に配置してもよい。
【００１６】
次に、強誘電性液晶の電気光学効果について説明する。図３は強誘電性液晶の透過率と電圧の特性図である。強誘電性液晶は２つの安定状態を持ち、その２つの安定状態はある閾値を超えた電圧を印加することによって状態が切り替わり、印加電圧の極性によって第１の強誘電状態（ＯＮ状態）あるいは第２の強誘電状態（ＯＦＦ状態）を選択することができる。すなわち初期（電圧無印加）時には、第１あるいは第２の強誘電状態で安定して存在するが、電圧をV１からV２を超えて印加することで第１の強誘電状態になる。その状態から印加電圧を徐々に下げても第１の強誘電状態を維持する。さらに電圧をＶ３からＶ４を超えて印加することで液晶分子は第２の強誘電状態に切り替わる。その状態から印加電圧を徐々に上げても第２の強誘電状態を維持する。この特性図で明らかなように強誘電性液晶を用いた液晶ディスプレイは、電圧が無印加時すなわち消費電力がゼロの時においても、表示状態を維持（メモリ性）できる。
【００１７】
これらの特性を持つ強誘電性液晶をマトリクス型に画素（図示しない）を形成した時における駆動波形の一例を図２に示す。図中の四角はプラス、あるいはマイナスのパルスを表している。マトリクス型の液晶パネルは、通常、時分割駆動方法によって表示を行っている。すなわち、一方の基板に配置されている透明電極の走査電極が、１ライン毎に順次選択電圧が印加され、それに同期し表示データに対応した信号電圧が、信号電極から並列に印加される。
【００１８】
リセット方式による強誘電性液晶パネルの駆動方法は、先ず、一画面を表示する走査期間の最初の部分にリセット期間ＲＳを設け、その期間に全ての走査電極からリセット電圧±ＶＲＴを出力し全画面をＯＮ状態（あるいはＯＦＦ状態）にする。次に、走査電極Ｔ１の一定の選択期間ＳＥに選択電圧±ＶＳを順次印加する。それと同期して信号電極Ｓ１からは表示データに応じたデータ電圧±ＶＤが出力される。リセット電圧、選択電圧、データ電圧は全て双極性のパルスを印加しているが、これは液晶に対して交流化駆動を行い、液晶の劣化を防ぐためである。
【００１９】
ＴＳ１が液晶に印加される走査電極と信号電極とによる合成電圧波形である。ここで、偏光板（図示しない）をクロスニコルにし、ＯＮ状態の時に白表示、ＯＦＦ状態の時に黒表示になるように配置した場合を考える。
【００２０】
先ず、ＯＮ表示を行う場合を説明する。合成波形ＴＳ１におけるリセット期間ＲＳ前半で、画面を白表示になるようにリセット合成電圧（ＶＲＴ＋ＶＲＳ）を印加する。続いてリセット期間後半でリセット合成電圧｛−（ＶＲＴ＋ＶＲＳ）｝を印加する。次に、選択期間ＳＥでは任意の画素（ここでは走査電極Ｔ１と信号電極Ｓ１との交点）を白表示になるように、選択期間ＳＥの後半で選択合成波形電圧（ＶＳ＋ＶＤ）を印加する。この選択合成波形電圧によって、図３でいうところの第１の閾値Ｖ１を超え、第１の強誘電状態すなわち白表示になる。なお、非選択期間ＮＳＥでは走査側電極波形が０Ｖなため、信号側電極波形と同等の電圧波形が印加されている。
【００２１】
同様に、ＯＦＦ表示を行う場合を説明する。先ず、合成波形ＴＳ１におけるのリセット期間ＲＳ前半では、全画面を白表示になるようにリセット合成電圧（ＶＲＴ＋ＶＲＳ）を印加する。そして、リセット期間ＲＳ後半では黒表示になるようにリセット合成電圧｛−（ＶＲＴ＋ＶＲＳ）｝を印加する。次の選択期間ＳＥでは任意の画素（ここでは走査電極
Ｔ１と信号電極Ｓ１との交点）を黒表示で維持するように、選択期間ＳＥの後半に選択合成波形（−ＶＳ＋ＶＤ）を印加する。この選択合成波形電圧によって、図３でいうところの第１の閾値Ｖ１を超えず、第２の強誘電状態すなわち黒表示のままである。なお、非選択期間ＮＳＥでは信号側電極波形と同等の電圧波形が印加されている。
【００２２】
このように、任意の画素は合成波形ＴＳでいうところの選択期間ＳＥの時間幅とその時の電圧値によって任意の色（白あるいは黒）を表示することができる。なお、透過率波形ＴＶは上述した波形を強誘電性液晶パネルに印加したときの光学特性をフォトディテクタ等で検出した時のものである。
【００２３】
ここで、本発明による強誘電性液晶パネルの表示状態の検出方法とその制御回路について図１を用いて説明する。パネル上の一部に搭載された特定の画素の表示状態を検出するため、表示センサとしてセンサ素子１１を液晶パネルの一部に設置する。
【００２４】
センサ素子１１をフォトディテクタで構成する場合、特定画素の表示状態は光の強度で表せる。光の強度から電流量に変換し、さらに電圧へと変換される。フォトディテクタで検出された微少電圧は、アンプ回路１２で所定の電圧まで増幅された後、比較回路１４へ入力する。
【００２５】
一方、制御回路１５から予め記憶されている情報として参照用信号が出力され、Ｄ／Ａ変換器１３によって、デジタル信号からアナログ信号へと変換されて比較回路１４へ入力する。
【００２６】
比較回路１４では、所定の値に増幅された光の強度信号と制御回路からの参照用信号とのアナログデータの値を比較し、その結果を制御回路１５へフィードバックする。制御回路１５では比較回路１４から受け取った結果を基に走査電極ＩＣ１６および信号電極ＩＣ１７へ制御信号を出力し、さらに電源発生回路１８へ電源制御信号を出力する。
【００２７】
電源発生回路１８では、制御回路１５からの電源制御信号によって、走査電極ＩＣ１６と信号電極ＩＣ１７とにおける各々の電源電圧の変調する値を決定する。
【００２８】
外部環境の変化などで、液晶表示パネルのデータが良好に表示できていない場合、フォトディテクタ１１で検出された信号が比較回路１４に入力する。比較回路１４では、参照用信号とフォトディテクタからの検出信号とを比較し、ハイレベルのロジック電圧を出力し、制御回路１５へと入力する。
【００２９】
制御回路１５はハイレベルのロジック電圧が入力される間は、走査電極ＩＣ１５および信号電極ＩＣ１７に制御信号を出力し、電源発生回路１８は各ＩＣに電源を供給し続け、印加期間を変更した。つまり、同一画面表示の際に、複数フレームの間、強誘電性液晶パネルに電圧を印加する。これにより、液晶パネルにデータが良好に表示することが可能になる。
【００３０】
あるいは、制御回路１５はハイレベルのロジック電圧が入力される間は、走査電極ＩＣ１５および信号電極ＩＣ１７に制御信号を出力し、電源発生回路１８は各ＩＣに電源を供給し続け、同一画面表示の時においても、リセット電圧、選択電圧に変調した高電圧を印加する。これにより、液晶パネルにデータが良好に表示することが可能になる。
【００３１】
あるいは、制御回路１５はハイレベルのロジック電圧が入力される間は、走査電極ＩＣ１５および信号電極ＩＣ１７に制御信号を出力し、電源発生回路１８は各ＩＣに電源を供給し続け、同一画面表示の時においても、リセット期間、選択期間のパルス幅を長くした
変調後の電圧を印加する。これにより、液晶パネルにデータが良好に表示することが可能になる。
【００３２】
この制御回路１５について、図５と共に詳しく説明する。表示センサより所定のデータ（光量）が表示していないことが検出されると、比較回路１４からは、例えばハイレベルの信号が出力される。アナログスイッチ１５１〜１５３は、比較回路１４からのハイレベルの信号が入力すると各信号発生回路部１５４〜１５６と電気的に接続する。各信号発生回路部１５４〜１５６では、各制御信号が作成されており、アナログスイッチを介して、信号発生回路部１５４は走査電極ＩＣ１６へ、信号発生回路部１５５は信号電極ＩＣ１７へ、信号発生回路部１５６は電源発生回路１８へ、信号を供給し、液晶パネルに変調された電圧を印加する。比較回路１４からハイレベルの信号が出力している間は、前記手順を繰り返し実行する。
【００３３】
液晶パネルに所定のデータが表示していることが検出されると比較回路１４からは、例えばロウレベルの信号が出力される。アナログスイッチ１５１〜１５３は、比較回路１４からのロウレベルの信号が入力すると全て、グランドレベルと電気的に接続する。各電極ＩＣには、対応する制御信号が入力されず動作が停止する。また、電源発生回路１８にもクロック入力されないので、高電圧が発生しなくなり、各電極ＩＣ１６、１７にも電源供給がされない。したがって回路側で消費する電力がなくなる。同時に、液晶パネルにも電圧が印加されないので、メモリ液晶によって表示状態を維持する。比較回路１４がロウレベルの信号が出力している間は、表示は変化しない。
【００３４】
よって、アナログスイッチ１５１〜１５３は電極への制御信号を出力するか、停止信号を出力するかを切りかえるスイッチである。また制御回路１５には、上記回路群の他にリファレンス用デジタルデータ発生回路部１５７があり、ここで発生するデジタルデータをＤ／Ａ変換器１３でデジタルからアナログに変換する。リファレンス用デジタルデータ発生回路部１５７の設定値を変えることで、最適なフィードバック回路を容易に構成できる。
【００３５】
強誘電性液晶パネルの携帯情報端末を動作させる際には、メモリ性効果を利用するので、走査信号は画面を書き換える時において、1度だけ順次出力ようにシステムに電源供給される。これにより、表示画面が切り替わらない場合においては、システムの電源が停止できるので、消費電力の削減が可能になる。
【００３６】
しかし、外部環境の変化によって、所望のデータが表示しないことがある場合においても、このように表示状態を検出するセンサとフィードバック回路があるため、常に良好な表示が可能になる。さらに、良好な表示を確認した後は、システムの電源を停止するので消費電力の増加もない。
【実施例２】
【００３７】
本実施例は、表示センサがフォトディテクタなどの外部素子ではなく、強誘電性液晶パネルの一部の画素を用いている点が実施例１と異なるものである。
【００３８】
ここで、本発明による強誘電性液晶パネルの表示状態の検出方法とその制御回路について図６を用いて説明する。パネル上の一部に搭載された特定の画素の表示状態を検出するため、表示センサとしてセンサ用画素５１を液晶パネルの一部に内蔵する。センサ用画素５１によって表示状態変化を容量変化で表し、抵抗と直列接続した積分回路５２とアンプ５３により、所定の時間に達した時の電圧の値を比較回路１４へ入力する。
【００３９】
以下、制御回路１５、走査電極ＩＣ１６、信号電極ＩＣ１７、電源発生回路部１８への
信号は実施例１と同様であり、比較回路１４では、所定の値に増幅された光の強度信号と制御回路１５からの参照用信号とのアナログデータの値を比較し、その結果を制御回路１５へフィードバックする。制御回路１５では比較回路１４から受け取った結果を基に走査電極ＩＣ１６および信号電極ＩＣ１７へ制御信号を出力し、さらに電源発生回路部１８へ電源制御信号を出力する。
【００４０】
本実施例では、強誘電性液晶パネルの画素と同じ構成・仕様を持つ表示センサを採用しているので、より正しい表示状態の情報を得ることができる。また、製造工程によるセンサ精度のばらつきも少なく、新たに工程を増やす必要もない。さらに、センサ部の消費電力についても、検出部が積分回路で構成されているため抵抗に流れる電流分だけであり、非常に低く抑えることが可能である。
【００４１】
上述した各実施例で示したセンサ検出回路は一例であり、本実施の形態に限定するものではない。検出回路は種々適切な構成があり、変更が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかるメモリ性液晶を用いた液晶表示パネルは、携帯情報端末の表示媒体に有用であり、特に電子ブックや電子辞書など電池で駆動した時にも長時間使い続ける必要がある端末に適している。また、画面書き換えが行なわれていないので、画面ちらつきのない良好な表示が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のメモリ性液晶を駆動する回路のブロック図である。
【図２】強誘電性液晶における駆動波形と印加電圧と光学応答と関係を示す特性図である。
【図３】強誘電性液晶における印加電圧と透過率との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の制御回路の詳細なブロック図である。
【図６】本発明のメモリ性液晶を駆動する回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  フォトディテクタ
１２、５３  アンプ
１３  Ｄ／Ａ変換器
１４  比較回路
１５  制御回路
１６  走査電極ＩＣ
１７  信号電極ＩＣ
１８  電源発生回路
５１  センサ用画素
５２  積分回路
Ｔ１  走査電極波形
Ｓ１  信号電極波形
ＴＳ１  合成波形
ＴＶ  透過率波形
４０  液晶パネル
４１ａ、４１ｂ  偏光板
４２  液晶層
４３ａ、４３ｂ  ガラス基板
４４ａ、４４ｂ  透明電極
４５ａ、４５ｂ  配向膜
４６  反射板
４７  シール剤
１５１〜１５３  アナログスイッチ
１５４  走査電極ＩＣ用信号発生回路部
１５５  信号電極ＩＣ用信号発生回路部
１５６  電源用クロック発生回路部
１５７  リファレンス用デジタルデータ発生回路部
【図１】
2005258096.tif 000003
【図２】
2005258096.tif 000004
【図３】
2005258096.tif 000005
【図４】
2005258096.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005258096.tif 000008