液晶表示装置
【課題】白表示と黒表示の品質を向上した反射型表示パネルの実現。
【解決手段】対向する面に透明電極13,14が形成された２枚の基板11,12を有し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネル10と、透明電極に電圧を印加することにより透明電極間の前記液晶材料に電圧を印加する駆動回路41,42と、表示画像に応じて駆動回路を制御する制御回路61と、液晶表示パネルの温度を検出する温度センサ63と、を備え、制御回路は、検出した温度が所定温度以下の場合に、駆動回路を制御して対向する透明電極間に交流信号を印加する加熱処理を行い、検出した温度が所定温度以上になった後に、表示画像に応じて駆動回路を制御して、液晶材料を表示画像に応じた状態にする表示書き込み処理を行う液晶表示装置。
【解決手段】対向する面に透明電極13,14が形成された２枚の基板11,12を有し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネル10と、透明電極に電圧を印加することにより透明電極間の前記液晶材料に電圧を印加する駆動回路41,42と、表示画像に応じて駆動回路を制御する制御回路61と、液晶表示パネルの温度を検出する温度センサ63と、を備え、制御回路は、検出した温度が所定温度以下の場合に、駆動回路を制御して対向する透明電極間に交流信号を印加する加熱処理を行い、検出した温度が所定温度以上になった後に、表示画像に応じて駆動回路を制御して、液晶材料を表示画像に応じた状態にする表示書き込み処理を行う液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、２枚の透明基板上に透明電極を形成し、透明電極が対向するように配置し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネルを有する。駆動回路により透明電極に電圧を印加することにより、透明電極間の液晶材料に電圧を印加して液晶の配向状態を変化させて表示を行う。駆動回路には制御回路から表示画像に応じた信号が供給され、駆動回路は供給された信号に応じて各電極に電圧を印加する。一般に、液晶材料の分極を防止するため、駆動回路は、透明電極間に正負の電圧、すなわち交流電圧を印加するのが一般的である。
【０００３】
液晶材料は、印加電圧に応じて配向状態が変化する必要があり、画像表示が可能な粘度の範囲がある。液晶材料の粘度は、温度により変化し、温度が高いと粘度が低下し、温度が低いと粘度が上昇する。言い換えれば、液晶表示装置は、液晶材料の粘度により、使用可能な温度範囲が規制される。
【０００４】
動画表示に使用される液晶表示装置は、室内等の通常の使用環境であれば、使用可能な温度範囲になるように設計されており、使用可能な温度範囲が問題になることは稀である。また、屋外等で使用される動画表示用液晶表示装置は、低温の環境で使用される場合には、液晶表示装置の裏面等にシート状の抵抗体であるシートヒータを設け、シートヒータに通電して発熱させることにより液晶表示パネルを加熱することが行われる。
【０００５】
一方、低消費電力の表示装置として、電子ペーパーが考えられている。電子ペーパーは、電源無しに画像を保持できるため、低消費電力であるともに、反射型の表示装置であるため、屋外での利用においては、従来の発光型の表示に比べで明るい画像表示が可能という特徴を持つ。
【０００６】
電子ペーパーの材料としては、各種の材料が提案されているが、そのうちのコレステリック液晶材料は、反射型表示パネルに使用され、積層することにより明るいカラー表示を実現できるものである。コレステリック液晶材料も液晶材料であり、温度により粘度が変化し、低温になると粘度が上昇して表示輝度が低下する。この変化を少なくするように駆動電圧を高める等の駆動方法の制御が提案されているが、さらに低温となると、液晶自身が動かなくなるため、駆動不可能となる。コレステリック液晶材料を含む電子ペーパーは、屋外で利用する場合も想定され、環境温度にかかわらず、表示可能であることが要望されている。
【０００７】
これらの対策として、上記のように、ヒータを裏面に入れることで対応できるが、部材追加のコストアップに加え、裏面から液晶層までの熱伝達には時間がかかるため、常時、発熱状態を保つ必要があり、低消費電力化が難しいという問題があった。
【０００８】
また、液晶材料を利用した素子では、透明電極を発熱体として利用することも検討されている。透明電極を形成する材料は、導電体であり、素子の機能の点では、透明電極の一端に電圧を印加することにより、透明電極の全面に同じ電圧が印加されることが望ましく、透明電極の一端は駆動回路の出力に接続されている。しかし、透明電極を形成する材料は、金属などに比べて抵抗が大きいため、透明電極の両端間にはある程度の抵抗が存在するため、両端に電圧を印加することにより、透明電極に電流が流れ発熱する。この発熱を利用して素子を加熱する。しかし、このような加熱を行うためには、透明電極の両端間に電圧を印加する必要がある。透明電極の他端に電圧を印加する駆動回路が別に必要であり、構成が複雑になるためコストアップとなる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２００２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
実施形態によれば、低温でも動作する液晶表示装置が、簡単な構成で実現できる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、対向する面に透明電極が形成された２枚の基板を有し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネルと、透明電極に電圧を印加することにより、透明電極間の液晶材料に電圧を印加する駆動回路と、表示画像に応じて駆動回路を制御する制御回路と、液晶表示パネルの温度を検出する温度センサと、を備え、制御回路は、温度センサの検出した温度が所定温度以下の場合に、駆動回路を制御して対向する透明電極間に交流信号を印加する加熱処理を行い、温度センサの検出した温度が所定温度以上になった後に、表示画像に応じて駆動回路を制御して、液晶材料を表示画像に応じた状態にする表示書き込み処理を行う液晶表示装置、が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
実施形態によれば、制御を変更するだけで低温でも動作可能な液晶表示装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態のコレステリック液晶を用いた液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態で使用される表示パネルの断面構造を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態における加熱処理を説明する図であり、（Ａ）は走査電極駆動回路およびデータ電極駆動回路から走査電極およびデータ電極への電圧印加経路を、（Ｂ）は電極間の電圧印加を示す上面図であり、（Ｃ）は電極間の電圧印加を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態で、切替信号、走査電極に印加される電圧、データ電極に印加される電圧、液晶層に印加される電圧、および電極に流れる電流を示す図である。
【図５】図５は、パネルで、全ての走査電極およびデータ電極間に矩形交流電圧を３０秒印加した時の温度上昇量を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２実施形態で、切替信号、走査電極に印加される電圧、データ電極に印加される電圧、および液晶層に印加される電圧を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第３実施形態の加熱処理における、電源から走査電極駆動回路およびデータ電極駆動回路を経て走査電極およびデータ電極への電圧印加経路を示すである。
【図１０】図１０は、第３実施形態で、切替信号、走査電極に印加される電圧、データ電極に印加される電圧、および液晶層に印加される電圧を示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、コレステリック液晶の状態変化を示す図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、実施形態のコレステリック液晶を用いた液晶表示装置の概略構成を示す図である。実施形態の液晶表示装置は、コレステリック液晶材料を用いた表示パネル１０と、走査（コモン）電極駆動回路４１と、データ（セグメント）電極駆動回路４２と、制御回路６１と、電源６２と、表示パネル１０に接触して設けた温度センサ６３と、を有する。
【００１５】
また、図２は、実施形態で使用される表示パネル１０の断面構造を示す図である。
【００１６】
まず、図１および図２を参照して、コレステリック液晶材料を用いた表示パネル１０およびそれを使用した表示装置の概略構成を説明する。
【００１７】
表示パネル１０は、コレステリック液晶を用いた表示パネルを３枚積層し、裏面側に光吸収層１５を設け、観察面側に透明粘着層１８で表面側機能層５０を接着した構成を有する。表面側機能層５０は、ＡＧ(Anti Glare)層やＡＲ(anti-reflection)層および保護膜として機能する。
【００１８】
積層した３枚のパネルは、同じ構成を有し、反射主波長が、それぞれ４８０ｎｍ（青色）、５５０ｎｍ（緑色）および６５０ｎｍ（赤色）であることが異なる。３枚のパネルは、観察側から順に青色パネル、緑色パネルおよび赤色パネルの順に積層される。
【００１９】
図１は、表示パネル１０を基板に垂直な方向から見た場合を示している。上記のように、３枚のパネルは、反射波長以外は同じ構成を有するので、図１においては、パネルの各部を、Ｂ，Ｇ，Ｒを付さない参照符号で共通に示しており、共通の要素についてはＢ，Ｇ，Ｒを付さずに説明する。
【００２０】
表示パネル１０は、複数の平行な走査（コモン）電極１３を形成した上側基板１１と、複数の平行なデータ（セグメント）電極１４を形成した下側基板１２を、電極が対向するように配置し、基板間に液晶を充填した構造を有する。
【００２１】
複数の走査電極１３と複数のデータ電極１４は、透明電極で、基板に垂直な方向から見た場合に、直交するように配置され、走査電極１３とデータ電極１４が交差する領域が画素領域になる。したがって、複数の画素電極はマトリクス状に配置される。上側基板１１と下側基板１２の間に、画素領域を囲むようにシール材１６が設けられ、シール材１６で囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料が充填され、液晶層１７が形成される。参照番号２０は、シール材１６で囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料を充填するための注入口であり、コレステリック液晶材料の注入後に封止される。
【００２２】
液晶層１７の厚さ（セルギャップ）を均一に保持するため、樹脂製または無機酸化物製の球状スペーサを表示面の全面に散布することが行われるが、格子状の柱状スペーサが設けられる場合もある。液晶層１７のセルギャップｄは２μｍ≦ｄ≦８μｍの範囲であることが好ましい。セルギャップｄがこの範囲より小さいとプレーナ状態での液晶層１７の反射率が低くなり、この範囲より大きいと駆動電圧を高くする必要がある。
【００２３】
走査（コモン）電極駆動回路４１は、例えばＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）構造の汎用のＳＴＮ用ドライバＩＣなどを搭載し、複数の走査電極１３を駆動する。走査電極駆動回路４１の出力端子は、フレキシブル回路に形成された配線４３により、複数の走査電極１３に接続される。データ（セグメント）電極駆動回路４２は、ＴＣＰ構造の汎用のＳＴＮ用ドライバＩＣなどを搭載し、複数のデータ電極１４を駆動する。データ電極駆動回路４２の出力端子は、フレキシブル回路に形成された配線４４により、複数のデータ電極１４に接続される。走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２は、制御回路６１によりに制御され、電源６２から電極に印加する電源電圧が供給される。３枚のパネルに応じて、３個の走査電極駆動回路４１を設けることも可能であるが、１個の走査電極駆動回路４１を設け、３枚のパネルの走査電極１３を共通に駆動することも可能である。
【００２４】
温度センサ６３は、サーミスタ等で実現され、パッシブ型でもアクティブ型でもよい。温度センサ６３は、表示パネル１０の上側基板１１に接触して設けられるが、液晶層１７の近辺であることが望ましい。
【００２５】
また、上側基板１１にデータ電極１４を形成し、下側基板１２に走査電極１３を形成する変形例も可能である。
【００２６】
液晶材料は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０重量％添加したコレステリック液晶である。カイラル材０添加率は、ネマティック液晶成分とカイラル材との合計量を１００重量％とした時の値である。ネマティック液晶成分とカイラル材との配合比により、反射する光の色や、その他の各種特性が決定される。
【００２７】
ネマティック液晶成分としては、公知のものを用いることができるが、液晶層２２の駆動電圧を比較的低くするには、誘電率異方性Δεが２０≦Δε≦５０であることが望ましい。また、コレステリック液晶の屈折率異方性Δｎが０．１８≦Δｎ≦０．２４であることが望ましい。屈折率異方性Δｎがこの範囲より小さいと、プレーナ状態での液晶層１７の反射率が低くなる。一方、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液晶層１７の散乱反射が大きくなり、さらに粘度も高くなるため応答速度が低下する。
【００２８】
上側基板１１および下側基板１２は、透明基材で形成される。このような基板としては、ガラスまたは樹脂基材を挙げることができる。例えば、石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス基材、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエーテルサルフォン（PES）、ポリサルフォン（PSF）、ゼオノア、ゼオネックス（以上日本ゼオン製）、アートン（JSR製）といった製品銘柄に代表されるシクロオレフィン系樹脂類を使用することができる。
【００２９】
走査電極１３およびデータ電極１４は、公知の材料で形成でき、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide；ITO）が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide；IZO）、酸化錫等の酸化物系の透明導電膜、細長い繊維状にした銀などの金属を網目構造に配した電極、アルミニウムあるいはシリコン等の金属電極を用いることができる。
【００３０】
また、コレステリック液晶を反射層に用いた表示パネルの場合は、透明電極の上に機能膜として、それぞれ絶縁膜や液晶分子の配列を制御するための配向膜（いずれも不図示）がコーティングされていることが好ましい。絶縁膜は、対向する電極間の短絡を防止したり、ガスバリア層として表示パネルの信頼性を向上させたりする機能を有している。また、配向膜には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂およびアクリル樹脂等の有機膜や、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料を用いることができる。
【００３１】
実施形態の表示パネル１０では、液晶層１７は、走査電極１３とデータ電極１４間に電圧を印加することにより、画素ごとに、入射光を反射するプレーナ状態や入射光を透過するフォーカルコニック状態など、明るさを自由に設定することができる。
【００３２】
したがって、図２に示すように、青色パネルは、複数の平行な走査電極１３Ｂを形成した上側基板１１Ｂと、複数の平行なデータ電極１４Ｂを形成した下側基板１２Ｂを対向して配置し、基板間に液晶を充填して液晶層１７Ｂを形成した構造を有する。上側基板１１Ｂと下側基板１２Ｂの間に、画素領域を囲むようにシール材１６Ｂが設けられ、シール材１６Ｂで囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料が充填され、青色用液晶層１７Ｂが形成される。
【００３３】
同様に、緑色パネルは、複数の平行な走査電極１３Ｇを形成した上側基板１１Ｇと、複数の平行なデータ電極１４Ｇを形成した下側基板１２Ｇを対向して配置し、基板間に液晶を充填して液晶層１７Ｇを形成した構造を有する。上側基板１１Ｇと下側基板１２Ｇの間に、画素領域を囲むようにシール材１６Ｇが設けられ、シール材１６Ｇで囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料が充填され、緑色用液晶層１７Ｇが形成される。
【００３４】
さらに、赤色パネルは、複数の平行な走査電極１３Ｒを形成した上側基板１１Ｒと、複数の平行なデータ電極１４Ｒを形成した下側基板１２Ｒを対向して配置し、基板間に液晶を充填して液晶層１７Ｒを形成した構造を有する。上側基板１１Ｒと下側基板１２Ｒの間に、画素領域を囲むようにシール材１６Ｒが設けられ、シール材１６Ｒで囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料が充填され、赤色用液晶層１７Ｒが形成される。
【００３５】
青色パネル、緑色パネルおよび赤色パネルは、反射状態にすることにより、それぞれ青色、緑色、赤色の反射スペクトルを呈し、それぞれの反射主波長は、４８０ｎｍ（青色）、５５０ｎｍ（緑色）および６５０ｎｍ（赤色）である。
【００３６】
１層目の青色パネルと２層目の緑色パネルは、接着機能を有する青カットフィルタ２１で接着される。２層目の緑色パネルと３層目の赤色パネルは、接着機能を有する緑カットカットフィルタ２２で接着される。
【００３７】
以上、コレステリック液晶を用いた表示パネルおよび表示装置の概略構成を説明したが、このような表示パネルおよび表示装置の構成および動作については、温度センサを除けば広く知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００３８】
実施形態の液晶表示装置は、表示画面を書換える時には、制御回路６１が外部から供給される画像データを受信し、画像データに応じて生成した制御信号を、走査電極駆動回路４１、データ電極駆動回路４２および電源６２に供給し、表示書き込み処理を行う。表示書き込み処理は、これまで知られている方法で実現できる。実施形態の液晶表示装置は、表示書き込み処理を行う前に、温度センサ６３により表示パネル１０の温度を検出し、検出した温度が所定値より高ければ、これまでと同様に表示書き込み処理を行う。検出した温度が所定値より低ければ加熱処理を行う。そして、実施形態の液晶表示装置は、加熱処理により表示パネル１０の温度が所定値より高くなった後に、表示書き込み処理を行う。
【００３９】
図３は、第１実施形態における加熱処理を説明する図であり、（Ａ）は走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２から走査電極１３およびデータ電極１４への電圧印加経路を、（Ｂ）は電極間の電圧印加を示す上面図であり、（Ｃ）は電極間の電圧印加を示す断面図である。
【００４０】
各画素は、走査電極１３とデータ電極１４の間に液晶材料が充填された構成を有し、コンデンサとして機能し、コンデンサの基板間に交流信号を印加すると、通電可能であることが知られている。実施形態では、走査電極１３とデータ電極１４に交流電電圧を印加して通電することにより、走査電極１３およびデータ電極１４に交流電流を通電する。
【００４１】
図３の（Ａ）に示すように、走査電極駆動回路４１は、オン・オフを指示するオン・オフ信号を順にシフトするシフトレジスタ４５と、シフトレジスタ４５の出力に応じて供給される１０Ｖと−１０Ｖのいずれかを選択して各走査電極１３に印加するドライバ４６の列と、を有する。同様に、データ電極駆動回路４２も、シフトレジスタ４７と、ドライバ４８の列と、を有する。一般に、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２は、汎用のＩＣで実現される。
【００４２】
図３の（Ａ）に示すように、シフトレジスタ４５にオン・オフ信号として切替信号を、シフトレジスタ４７にオン・オフ信号として切替信号の反転信号を入力する。シフトレジスタ４５のレジスタがすべて切替信号に、シフトレジスタ４７のレジスタがすべて切替信号の反転信号にセットされた状態で、シフトレジスタ４５および４７がレジスタの値を出力する。これに応じて、ドライバ４６とドライバ４８は、それぞれ１０Ｖと−１０Ｖを選択して出力する。これにより、各画素の液晶層に２０Ｖの電圧が印加される。ドライバ４６とドライバ４８が出力を維持している間に、切替信号の極性を切り替えて上記と同じ動作を行うと、シフトレジスタ４５および４７のレジスタの値がすべて逆になる。シフトレジスタ４５および４７のレジスタの値を出力すると、ドライバ４６とドライバ４８は、それぞれ−１０Ｖと１０Ｖになり、前回と反転した電圧を出力する。これにより、各画素の液晶層に−２０Ｖの電圧が印加される。以上の動作を繰り返すことにより、各画素の液晶層に２０Ｖと−２０Ｖの電圧が交互に印加される。
【００４３】
これは、図３の（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２が、走査電極１３とデータ電極１４とその間に充填された液晶層１７とからなるコンデンサに交流信号を印加することに相当する。
【００４４】
図４の（Ａ）から（Ｅ）は、切替信号、走査電極１３に印加される電圧、データ電極１４に印加される電圧、液晶層１７に印加される電圧、および電極に流れる電流を示す。
【００４５】
図４の（Ａ）に示すように、切替信号はデジタル信号であり、１と０の間で変化する。図４の（Ｂ）から（Ｄ）に示すように、走査電極１３に印加される電圧、データ電極１４に印加される電圧、および液晶層１７に印加される電圧は、矩形波状に変化する。図４の（Ｅ）に示すように、電極に流れる電流は、液晶層１７に印加される電圧の変化エッジで変化し、その後徐々にゼロレベルに変化する。
【００４６】
前述のように、透明電極はある程度の抵抗を有するので、図４の（Ｅ）に示すような電流が流れることにより発熱し、それにより液晶層１７の温度、さらには基板１１および１２などの温度が上昇する。
【００４７】
図５は、実際のパネルで、全ての走査電極およびデータ電極間に矩形交流電圧を３０秒印加した時の温度上昇量を示す。印加する電圧は、５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖ（±１０Ｖ）に変化させ、Ｘは１ｋＨｚで切り替えた場合を、Ｙは１０ｋＨｚで切り替えた場合を、それぞれ示す。電圧と周波数を変えると、温度上昇量が変わることがわかる。温度を急に高めたいときには、１０ｋＨｚ程度の高周波数で２０Ｖの矩形交流電圧を加えることで所望の温度変化が実現できる。
【００４８】
第１実施形態であれば、温度センサ６３を設けるだけで、これまでの一般的なコレステリック液晶を用いた液晶表示装置で、ハードウエアはほとんど変更せずに、シーケンスのみを変更して実現可能であり、部材の追加によりコストアップは生じない。
【００４９】
図６は、第１実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
ステップＳ１０では、制御回路６１が、書換える画像信号を外部から受信する。
【００５１】
ステップＳ１１では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【００５２】
ステップＳ１２では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高いかを判定し、高ければステップＳ１４に進み、低ければステップＳ１３に進む。
【００５３】
ステップＳ１３では、図３で説明した加熱処理を所定時間行い、ステップＳ１１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが上昇する。
【００５４】
以下、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より低い場合には、ステップＳ１１からＳ１３を繰り返し、温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高くなるとステップＳ１４に進む。
【００５５】
ステップＳ１４では、これまでと同様に、表示する画像を書き込む表示書込処理を行う。
【００５６】
コレステリック液晶を利用した液晶表示装置は、一旦表示する画像を書き込むと、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２から走査電極１３およびデータ電極１４に電圧を印加しなくても表示を維持することが可能である。したがって、ステップＳ１４の後、液晶表示装置はスリープモードに移行し、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２への電源供給を停止して消費電力を低減することが望ましい。
【００５７】
上記の加熱処理では、液晶層１７に直接接触する透明電極（走査電極１３およびデータ電極１４）で発熱するため、液晶層１７の温度を効率よく上昇させることができる。これにより、液晶層１７の温度上昇のための消費電力を低減できる。
【００５８】
一方、温度センサ６３の配置位置によっては、液晶層１７の温度上昇と温度センサ６３の検出する温度Ｔの変化の間に時間遅れが生じる。そのため、液晶層１７の温度が必要以上に上昇するという問題が発生する。液晶層１７の温度が必要以上に上昇すると、液晶材料が劣化するという問題と、消費電力が増加するという問題が発生する。以下に説明する第２および第３実施形態では、パネル温度がほぼ一定となるように制御して、この問題を解決する。
【００５９】
第２実施形態の液晶表示装置は、第１実施形態の液晶表示装置と同じハードウエア構成を有し、検出したパネル１０の温度Ｔに応じて、加熱処理時に印加する交流信号の周波数を段階的に変化させることが異なる。図５に示したように、１ｋＨｚと１０ｋＨｚの間であれば、交流信号の周波数が高いほど発熱量が多く、液晶層の温度上昇速度が速い。
【００６０】
図７の（Ａ）から（Ｄ）は、切替信号、走査電極１３に印加される電圧、およびデータ電極１４に印加される電圧、液晶層１７に印加される電圧を示す。
【００６１】
図７の（Ａ）から（Ｄ）に示すように、最初の期間では、周波数の高い矩形波信号を液晶層に印加し、その後周波数の低い矩形波信号を液晶層に印加する。
【００６２】
図８は、第２実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
ステップＳ２０では、制御回路６１が、書換える画像信号を外部から受信する。
【００６４】
ステップＳ２１では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【００６５】
ステップＳ２２では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高いかを判定し、高ければステップＳ２４に進み、低ければステップＳ２３に進む。
【００６６】
ステップＳ２３では、高い周波数ｆ＝ｆ１０で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ２１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが高速に上昇する。
【００６７】
以下、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より低い場合には、ステップＳ２１からＳ２３を繰り返し、温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高くなるとステップＳ２４に進む。
【００６８】
ステップＳ２４では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１（Ｔ１０＜Ｔ１１）より高いかを判定し、高ければステップＳ２６に進み、低ければステップＳ２５に進む。
【００６９】
ステップＳ２５では、比較的高い周波数ｆ＝ｆ１１（ｆ１１＜ｆ１０）で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ２１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが比較的高速に上昇する。
【００７０】
以下、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高いが、第２閾値温度Ｔ１１より低い場合には、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４およびＳ２５を繰り返し、温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１より高くなるとステップＳ２６に進む。
【００７１】
ステップＳ２６では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第３閾値温度Ｔ１２（Ｔ１１＜Ｔ１２）より高いかを判定し、高ければステップＳ２８に進み、低ければステップＳ２７に進む。
【００７２】
ステップＳ２７では、低い周波数ｆ＝ｆ１２（ｆ１２＜ｆ１１）で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ２１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが低速で上昇する。
【００７３】
以下、検出した温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１より高いが、第３閾値温度Ｔ１２より低い場合には、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６およびＳ２７を繰り返し、温度Ｔが、第３閾値温度Ｔ１２より高くなるとステップＳ２８に進む。
【００７４】
ステップＳ２８では、これまでと同様に、表示する画像を書き込む表示書込処理を行う。
【００７５】
次に説明する第３実施形態の液晶表示装置は、第１実施形態の液晶表示装置とほぼ同じハードウエア構成を有し、検出したパネル１０の温度Ｔに応じて、加熱処理時に印加する交流信号の電圧を段階的に変化させることが異なる。交流信号の電圧を段階的に変化させるため、電源６２は、制御回路６１からの電圧制御信号に基づいて、加熱処理時に走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２に供給する電圧を変化させる。例えば、第１および第２実施形態で供給した１０Ｖと−１０Ｖを最大電圧として、９Ｖと−９Ｖ、８Ｖと−８Ｖ、…という具合に段階的に変化させる。交流信号の電圧が高いほど発熱量が大きく、液晶層の温度上昇速度が速い。
【００７６】
図９は、第３実施形態における加熱処理における、電源６２から、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２を経て、走査電極１３およびデータ電極１４への電圧印加経路を示す図である。
【００７７】
電源６２は、加熱処理時に走査電極駆動回路４１に供給する２種類の電圧を出力する出力回路６５および６６と、データ電極駆動回路４２に供給する２種類の電圧を出力する出力回路６７および６８と、を有する。出力回路６５および６７が高電位側の電圧を、出力回路６６および６８が低電位側の電圧を、それぞれ出力する。出力回路６５から６８は、それぞれ制御回路６１からの電圧制御信号に基づいて、出力する電圧を変化させることができる。これは、例えば、複数の異なる電圧を供給するサブ電源を用意しておき、出力回路６５から６８を形成するスイッチなどが、電圧制御信号に基づいていずれかの電源を選択することにより実現できる。また、出力回路６５から６８を降圧量の異なる複数の降圧回路で構成して、電圧制御信号に基づいて降圧回路のいずれかを動作させるようにしてもよい。
【００７８】
図１０の（Ａ）から（Ｄ）は、切替信号、走査電極１３に印加される電圧、およびデータ電極１４に印加される電圧、液晶層１７に印加される電圧を示す。
【００７９】
図１０の（Ａ）から（Ｄ）に示すように、最初の期間では、電圧の高い矩形波信号を液晶層に印加し、その後液晶層に印加する電圧を段階的に減少させる。なお、図１０では、図示の都合で矩形波信号の１周期ごとに電圧が変化するように示しているが、実際には複数周期ごとに電圧が変化することが望ましい。
【００８０】
図１１は、第３実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【００８１】
ステップＳ３０では、制御回路６１が、書換える画像信号を外部から受信する。
【００８２】
ステップＳ３１では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【００８３】
ステップＳ３２では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高いかを判定し、高ければステップＳ３４に進み、低ければステップＳ３３に進む。
【００８４】
ステップＳ３３では、高い電圧Ｖ＝Ｖ１０で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ３１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが高速に上昇する。
【００８５】
以下、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より低い場合には、ステップＳ３１からＳ３３を繰り返し、温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高くなるとステップＳ３４に進む。
【００８６】
ステップＳ３４では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１（Ｔ１０＜Ｔ１１）より高いかを判定し、高ければステップＳ３６に進み、低ければステップＳ３５に進む。
【００８７】
ステップＳ３５では、比較的高い電圧Ｖ＝Ｖ１１（Ｖ１１＜Ｖ１０）で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ３１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが比較的高速に上昇する。
【００８８】
以下、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高いが、第２閾値温度Ｔ１１より低い場合には、ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４およびＳ３５を繰り返し、温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１より高くなるとステップＳ３６に進む。
【００８９】
ステップＳ３６では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第３閾値温度Ｔ１２（Ｔ１１＜Ｔ１２）より高いかを判定し、高ければステップＳ３８に進み、低ければステップＳ３７に進む。
【００９０】
ステップＳ３７では、低い電圧Ｖ＝Ｖ１２（Ｖ１２＜Ｖ１１）で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ３１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが低速で上昇する。
【００９１】
以下、検出した温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１より高いが、第３閾値温度Ｔ１２より低い場合には、ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３６およびＳ３７を繰り返し、温度Ｔが、第３閾値温度Ｔ１２より高くなるとステップＳ３８に進む。
【００９２】
ステップＳ３８では、これまでと同様に、表示する画像を書き込む表示書込処理を行う。
【００９３】
図２に示したように、コレステリック液晶を利用する反射型カラー液晶表示装置では、３枚のパネルが積層されている。第１から第３実施形態で説明した加熱処理は、初期温度が閾値温度より低い場合には、３枚のパネルのすべてで加熱処理を行うことが、表示画像の書き込み処理を開始するまでの時間を短縮する上で望ましい。
【００９４】
コレステリック液晶は、表示画像の書き込み処理が終了した後は、走査電極１３およびデータ電極１４に電圧を印加しなくても表示を維持できるという特徴を有する。そのため、表示書き込み処理が終了した後は、省電力の観点からは、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２への電源供給を停止することが望ましい。
【００９５】
しかし、加熱処理を行う場合、周囲の環境温度は、表示書き込み処理を開始する閾値温度より低いことが明らかである。そのため、加熱処理および表示書き込み処理が終了した後、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２への電源供給を停止すると、表示パネルの温度は低下し、閾値温度より低く。この状態で再び表示画像を書換え場合、加熱処理が終了するまで表示書込み処理の開始が遅れることになる。
【００９６】
次に説明する第４実施形態の液晶表示装置は、比較的短時間の周期で表示画像の書換えを行う場合に適した装置であり、加熱処理および表示書き込み処理が終了した後、表示パネルの温度を維持するための加熱処理を行う。
【００９７】
コレステリック液晶を利用した表示装置では、画素ごとにコレステリック液晶を、入射光を反射するプレーナ状態と、入射光を透過するフォーカルコニック状態と、プレーナ状態およびフォーカルコニック状態にすることにより表示を行う。コレステリック液晶の状態を変化させるには、電圧を印加する。
【００９８】
図１２は、コレステリック液晶の状態変化を示す図である。図１２では、所定時間電圧を印加する場合で、電圧を変化させた時の状態変化を示し、縦軸は液晶層の反射率である。図１２において、Ｐは初期状態がプレーナ状態である場合の変化を、Ｆは初期状態がフォーカルコニック状態である場合の変化を、それぞれ示し、プレーナ状態は反射率が高く、フォーカルコニック状態は反射率が小さい。
【００９９】
初期状態がプレーナ状態の場合、電圧Ｖ０より小さい電圧では、プレーナ状態が維持され、Ｖ０より電圧が大きくなるにしたがって反射率が低下し、さらに電圧が増加すると反射率が最小、すなわちフォーカルコニック状態になる。Ｖ１まではこの状態が維持され、Ｖ１以上では反射率が徐々に高くなり、Ｖ２以上では反射率が最高、すなわちプレーナ状態になる。一方、初期状態がフォーカルコニック状態の場合、Ｖ１までの電圧であれば反射率が最小の状態が維持され、Ｖ１以上では反射率が徐々に高くなり、Ｖ２以上では反射率が最高、すなわちプレーナ状態になる。反射率が最高と最小の中間の状態は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態の液晶分子が混在した状態である。
【０１００】
したがって、表示書き込み処理が終了した状態では、プレーナ状態、フォーカルコニック状態、およびそれらの混在した状態が存在する。図１２から明らかなように、状態にかかわらず、Ｖ０以下の電圧は印加しても状態が変化しない。Ｖ０を視閾値電圧と称する。
【０１０１】
そこで、第４実施形態の液晶表示装置では、加熱処理および表示書き込み処理が終了した後、表示パネルの温度を維持するための加熱処理を視閾値電圧Ｖ０以下の電圧で行う。これにより、表示されている画像を変化させること無しに、加熱処理を行うことができる。なお、Ｖ０以下の電圧での加熱処理では、発熱量が小さいが、表示書き込み処理前の加熱処理によりパネルの温度は既に閾値温度以上であり、この状態が維持できれば良いので、発熱量が小さくても問題は生じない。
【０１０２】
なお、Ｖ０以下の電圧での加熱処理では発熱量が不足する場合には、透明電極のシート抵抗を高くするなどの対策を行うことが望ましい。ただし、透明電極のシート抵抗を高くすると、画素の位置により印加電圧が異なることになるので、それとのトレードオフを考慮して透明電極のシート抵抗を決定することが望ましい。
【０１０３】
図１３は、第４実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【０１０４】
ステップＳ４０では、制御回路６１が、書換える画像信号を外部から受信する。
【０１０５】
ステップＳ４１では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【０１０６】
ステップＳ４２では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高いかを判定し、高ければステップＳ４４に進み、低ければステップＳ４３に進む。
【０１０７】
ステップＳ４３では、加熱処理を所定時間行い、ステップＳ４１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが上昇する。
【０１０８】
以下、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より低い場合には、ステップＳ４１からＳ４３を繰り返し、温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高くなるとステップＳ４４に進む。
【０１０９】
ステップＳ４４では、表示する画像を書き込む表示書込処理を行う。
【０１１０】
ステップＳ４５では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【０１１１】
ステップＳ４６では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高いかを判定し、高ければステップＳ４５に戻り、低ければステップＳ４７に進む。
【０１１２】
ステップＳ４７では、電圧Ｖ０で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ４５に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが少し上昇する。
【０１１３】
以下、ステップＳ４５からＳ４７を繰り返すことにより、画像を変化させること無しに、温度を閾値温度Ｔ０に維持することができる。
【０１１４】
第４実施形態の液晶表示装置は、図２に示したような積層構造を有する。電圧Ｖ０での加熱処理により得られる発熱量で十分であれば、例えば、積層構造の１番上、すなわち観察面側のパネル（図２では青色パネル）のみ、電圧Ｖ０での加熱処理を行うようにしてもよい。
【０１１５】
また、第１から第３実施形態の加熱処理および第４実施形態の前半の加熱処理で、３枚のパネルすべてで加熱処理を行えば、表示書き込み処理を開始するまでの時間を短縮できる。また、表示書き込み処理を開始するまでの時間について制限が無ければ、３枚のパネルの１枚または２枚で加熱処理を行うことも可能であり、１枚の場合には、例えば２枚目のパネル（図２では緑色パネル）のみで、加熱処理を行うようにしてもよい。
【０１１６】
以上説明したように、実施形態によれば、部材の増加・コストアップ無しで、寒い屋外でも利用可能な液晶表示装置を実現することができる。
【０１１７】
なお、実施形態では、コレステリック液晶を利用した液晶表示装置を例として説明したが、どのような液晶を利用した液晶表示装置でも実施形態の構成は有効である。
【０１１８】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【０１１９】
以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
対向する面に透明電極が形成された２枚の基板を有し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネルと、
前記透明電極に電圧を印加することにより、前記透明電極間の前記液晶材料に電圧を印加する駆動回路と、
表示画像に応じて前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記液晶表示パネルの温度を検出する温度センサと、を備え、
前記制御回路は、前記温度センサの検出した温度が所定温度以下の場合に、前記駆動回路を制御して対向する前記透明電極間に交流信号を印加する加熱処理を行い、前記温度センサの検出した温度が所定温度以上になった後に、表示画像に応じて前記駆動回路を制御して、前記液晶材料を表示画像に応じた状態にする表示書き込み処理を行うことを特徴とする液晶表示装置。
（付記２）
前記制御回路は、前記加熱処理時に、温度に応じて前記交流信号の周波数を変化するように前記駆動回路を制御する付記１記載の液晶表示装置。
（付記３）
前記制御回路は、前記加熱処理時に、温度に応じて前記交流信号の電圧を変化するように前記駆動回路を制御する付記１記載の液晶表示装置。
（付記４）
前記液晶材料は、コレステリック液晶材料であり、
前記液晶表示パネルは、反射型液晶表示パネルであり、
前記反射型液晶表示パネルの裏面に設けられた光吸収層をさらに備える付記１から３のいずれか１項記載の液晶表示装置。
（付記５）
積層された複数枚の前記反射型液晶表示パネルを備え、カラー表示を行う付記４記載の液晶表示装置。
（付記６）
前記加熱処理時に、前記複数枚の反射型液晶表示パネルのすべてのパネルの前記透明電極間に交流信号を印加する付記５記載の液晶表示装置。
（付記７）
前記制御回路は、前記加熱処理を行い、前記温度センサの検出した温度が所定温度以上になった後に前記表示書き込み処理を行った後、前記透明電極間に印加しても前記コレステリック液晶材料の状態が変化しない電圧の交流信号を印加して、前記温度センサの検出する温度を所定温度以上に維持する付記４から６のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【符号の説明】
【０１２０】
１１ 上側基板
１２ 下側基板
１３ 走査電極
１４ データ電極
１５ 光吸収層
１６ シール材
１７ 液晶層
３０ 柱状スペーサ（スペーサ部材）
４１ 走査電極駆動回路
４２ データ電極駆動回路
６１ 制御回路
６２ 電源
６３ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、２枚の透明基板上に透明電極を形成し、透明電極が対向するように配置し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネルを有する。駆動回路により透明電極に電圧を印加することにより、透明電極間の液晶材料に電圧を印加して液晶の配向状態を変化させて表示を行う。駆動回路には制御回路から表示画像に応じた信号が供給され、駆動回路は供給された信号に応じて各電極に電圧を印加する。一般に、液晶材料の分極を防止するため、駆動回路は、透明電極間に正負の電圧、すなわち交流電圧を印加するのが一般的である。
【０００３】
液晶材料は、印加電圧に応じて配向状態が変化する必要があり、画像表示が可能な粘度の範囲がある。液晶材料の粘度は、温度により変化し、温度が高いと粘度が低下し、温度が低いと粘度が上昇する。言い換えれば、液晶表示装置は、液晶材料の粘度により、使用可能な温度範囲が規制される。
【０００４】
動画表示に使用される液晶表示装置は、室内等の通常の使用環境であれば、使用可能な温度範囲になるように設計されており、使用可能な温度範囲が問題になることは稀である。また、屋外等で使用される動画表示用液晶表示装置は、低温の環境で使用される場合には、液晶表示装置の裏面等にシート状の抵抗体であるシートヒータを設け、シートヒータに通電して発熱させることにより液晶表示パネルを加熱することが行われる。
【０００５】
一方、低消費電力の表示装置として、電子ペーパーが考えられている。電子ペーパーは、電源無しに画像を保持できるため、低消費電力であるともに、反射型の表示装置であるため、屋外での利用においては、従来の発光型の表示に比べで明るい画像表示が可能という特徴を持つ。
【０００６】
電子ペーパーの材料としては、各種の材料が提案されているが、そのうちのコレステリック液晶材料は、反射型表示パネルに使用され、積層することにより明るいカラー表示を実現できるものである。コレステリック液晶材料も液晶材料であり、温度により粘度が変化し、低温になると粘度が上昇して表示輝度が低下する。この変化を少なくするように駆動電圧を高める等の駆動方法の制御が提案されているが、さらに低温となると、液晶自身が動かなくなるため、駆動不可能となる。コレステリック液晶材料を含む電子ペーパーは、屋外で利用する場合も想定され、環境温度にかかわらず、表示可能であることが要望されている。
【０００７】
これらの対策として、上記のように、ヒータを裏面に入れることで対応できるが、部材追加のコストアップに加え、裏面から液晶層までの熱伝達には時間がかかるため、常時、発熱状態を保つ必要があり、低消費電力化が難しいという問題があった。
【０００８】
また、液晶材料を利用した素子では、透明電極を発熱体として利用することも検討されている。透明電極を形成する材料は、導電体であり、素子の機能の点では、透明電極の一端に電圧を印加することにより、透明電極の全面に同じ電圧が印加されることが望ましく、透明電極の一端は駆動回路の出力に接続されている。しかし、透明電極を形成する材料は、金属などに比べて抵抗が大きいため、透明電極の両端間にはある程度の抵抗が存在するため、両端に電圧を印加することにより、透明電極に電流が流れ発熱する。この発熱を利用して素子を加熱する。しかし、このような加熱を行うためには、透明電極の両端間に電圧を印加する必要がある。透明電極の他端に電圧を印加する駆動回路が別に必要であり、構成が複雑になるためコストアップとなる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２００２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
実施形態によれば、低温でも動作する液晶表示装置が、簡単な構成で実現できる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、対向する面に透明電極が形成された２枚の基板を有し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネルと、透明電極に電圧を印加することにより、透明電極間の液晶材料に電圧を印加する駆動回路と、表示画像に応じて駆動回路を制御する制御回路と、液晶表示パネルの温度を検出する温度センサと、を備え、制御回路は、温度センサの検出した温度が所定温度以下の場合に、駆動回路を制御して対向する透明電極間に交流信号を印加する加熱処理を行い、温度センサの検出した温度が所定温度以上になった後に、表示画像に応じて駆動回路を制御して、液晶材料を表示画像に応じた状態にする表示書き込み処理を行う液晶表示装置、が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
実施形態によれば、制御を変更するだけで低温でも動作可能な液晶表示装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態のコレステリック液晶を用いた液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態で使用される表示パネルの断面構造を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態における加熱処理を説明する図であり、（Ａ）は走査電極駆動回路およびデータ電極駆動回路から走査電極およびデータ電極への電圧印加経路を、（Ｂ）は電極間の電圧印加を示す上面図であり、（Ｃ）は電極間の電圧印加を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態で、切替信号、走査電極に印加される電圧、データ電極に印加される電圧、液晶層に印加される電圧、および電極に流れる電流を示す図である。
【図５】図５は、パネルで、全ての走査電極およびデータ電極間に矩形交流電圧を３０秒印加した時の温度上昇量を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２実施形態で、切替信号、走査電極に印加される電圧、データ電極に印加される電圧、および液晶層に印加される電圧を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第３実施形態の加熱処理における、電源から走査電極駆動回路およびデータ電極駆動回路を経て走査電極およびデータ電極への電圧印加経路を示すである。
【図１０】図１０は、第３実施形態で、切替信号、走査電極に印加される電圧、データ電極に印加される電圧、および液晶層に印加される電圧を示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、コレステリック液晶の状態変化を示す図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、実施形態のコレステリック液晶を用いた液晶表示装置の概略構成を示す図である。実施形態の液晶表示装置は、コレステリック液晶材料を用いた表示パネル１０と、走査（コモン）電極駆動回路４１と、データ（セグメント）電極駆動回路４２と、制御回路６１と、電源６２と、表示パネル１０に接触して設けた温度センサ６３と、を有する。
【００１５】
また、図２は、実施形態で使用される表示パネル１０の断面構造を示す図である。
【００１６】
まず、図１および図２を参照して、コレステリック液晶材料を用いた表示パネル１０およびそれを使用した表示装置の概略構成を説明する。
【００１７】
表示パネル１０は、コレステリック液晶を用いた表示パネルを３枚積層し、裏面側に光吸収層１５を設け、観察面側に透明粘着層１８で表面側機能層５０を接着した構成を有する。表面側機能層５０は、ＡＧ(Anti Glare)層やＡＲ(anti-reflection)層および保護膜として機能する。
【００１８】
積層した３枚のパネルは、同じ構成を有し、反射主波長が、それぞれ４８０ｎｍ（青色）、５５０ｎｍ（緑色）および６５０ｎｍ（赤色）であることが異なる。３枚のパネルは、観察側から順に青色パネル、緑色パネルおよび赤色パネルの順に積層される。
【００１９】
図１は、表示パネル１０を基板に垂直な方向から見た場合を示している。上記のように、３枚のパネルは、反射波長以外は同じ構成を有するので、図１においては、パネルの各部を、Ｂ，Ｇ，Ｒを付さない参照符号で共通に示しており、共通の要素についてはＢ，Ｇ，Ｒを付さずに説明する。
【００２０】
表示パネル１０は、複数の平行な走査（コモン）電極１３を形成した上側基板１１と、複数の平行なデータ（セグメント）電極１４を形成した下側基板１２を、電極が対向するように配置し、基板間に液晶を充填した構造を有する。
【００２１】
複数の走査電極１３と複数のデータ電極１４は、透明電極で、基板に垂直な方向から見た場合に、直交するように配置され、走査電極１３とデータ電極１４が交差する領域が画素領域になる。したがって、複数の画素電極はマトリクス状に配置される。上側基板１１と下側基板１２の間に、画素領域を囲むようにシール材１６が設けられ、シール材１６で囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料が充填され、液晶層１７が形成される。参照番号２０は、シール材１６で囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料を充填するための注入口であり、コレステリック液晶材料の注入後に封止される。
【００２２】
液晶層１７の厚さ（セルギャップ）を均一に保持するため、樹脂製または無機酸化物製の球状スペーサを表示面の全面に散布することが行われるが、格子状の柱状スペーサが設けられる場合もある。液晶層１７のセルギャップｄは２μｍ≦ｄ≦８μｍの範囲であることが好ましい。セルギャップｄがこの範囲より小さいとプレーナ状態での液晶層１７の反射率が低くなり、この範囲より大きいと駆動電圧を高くする必要がある。
【００２３】
走査（コモン）電極駆動回路４１は、例えばＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）構造の汎用のＳＴＮ用ドライバＩＣなどを搭載し、複数の走査電極１３を駆動する。走査電極駆動回路４１の出力端子は、フレキシブル回路に形成された配線４３により、複数の走査電極１３に接続される。データ（セグメント）電極駆動回路４２は、ＴＣＰ構造の汎用のＳＴＮ用ドライバＩＣなどを搭載し、複数のデータ電極１４を駆動する。データ電極駆動回路４２の出力端子は、フレキシブル回路に形成された配線４４により、複数のデータ電極１４に接続される。走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２は、制御回路６１によりに制御され、電源６２から電極に印加する電源電圧が供給される。３枚のパネルに応じて、３個の走査電極駆動回路４１を設けることも可能であるが、１個の走査電極駆動回路４１を設け、３枚のパネルの走査電極１３を共通に駆動することも可能である。
【００２４】
温度センサ６３は、サーミスタ等で実現され、パッシブ型でもアクティブ型でもよい。温度センサ６３は、表示パネル１０の上側基板１１に接触して設けられるが、液晶層１７の近辺であることが望ましい。
【００２５】
また、上側基板１１にデータ電極１４を形成し、下側基板１２に走査電極１３を形成する変形例も可能である。
【００２６】
液晶材料は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０重量％添加したコレステリック液晶である。カイラル材０添加率は、ネマティック液晶成分とカイラル材との合計量を１００重量％とした時の値である。ネマティック液晶成分とカイラル材との配合比により、反射する光の色や、その他の各種特性が決定される。
【００２７】
ネマティック液晶成分としては、公知のものを用いることができるが、液晶層２２の駆動電圧を比較的低くするには、誘電率異方性Δεが２０≦Δε≦５０であることが望ましい。また、コレステリック液晶の屈折率異方性Δｎが０．１８≦Δｎ≦０．２４であることが望ましい。屈折率異方性Δｎがこの範囲より小さいと、プレーナ状態での液晶層１７の反射率が低くなる。一方、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液晶層１７の散乱反射が大きくなり、さらに粘度も高くなるため応答速度が低下する。
【００２８】
上側基板１１および下側基板１２は、透明基材で形成される。このような基板としては、ガラスまたは樹脂基材を挙げることができる。例えば、石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス基材、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエーテルサルフォン（PES）、ポリサルフォン（PSF）、ゼオノア、ゼオネックス（以上日本ゼオン製）、アートン（JSR製）といった製品銘柄に代表されるシクロオレフィン系樹脂類を使用することができる。
【００２９】
走査電極１３およびデータ電極１４は、公知の材料で形成でき、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide；ITO）が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide；IZO）、酸化錫等の酸化物系の透明導電膜、細長い繊維状にした銀などの金属を網目構造に配した電極、アルミニウムあるいはシリコン等の金属電極を用いることができる。
【００３０】
また、コレステリック液晶を反射層に用いた表示パネルの場合は、透明電極の上に機能膜として、それぞれ絶縁膜や液晶分子の配列を制御するための配向膜（いずれも不図示）がコーティングされていることが好ましい。絶縁膜は、対向する電極間の短絡を防止したり、ガスバリア層として表示パネルの信頼性を向上させたりする機能を有している。また、配向膜には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂およびアクリル樹脂等の有機膜や、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料を用いることができる。
【００３１】
実施形態の表示パネル１０では、液晶層１７は、走査電極１３とデータ電極１４間に電圧を印加することにより、画素ごとに、入射光を反射するプレーナ状態や入射光を透過するフォーカルコニック状態など、明るさを自由に設定することができる。
【００３２】
したがって、図２に示すように、青色パネルは、複数の平行な走査電極１３Ｂを形成した上側基板１１Ｂと、複数の平行なデータ電極１４Ｂを形成した下側基板１２Ｂを対向して配置し、基板間に液晶を充填して液晶層１７Ｂを形成した構造を有する。上側基板１１Ｂと下側基板１２Ｂの間に、画素領域を囲むようにシール材１６Ｂが設けられ、シール材１６Ｂで囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料が充填され、青色用液晶層１７Ｂが形成される。
【００３３】
同様に、緑色パネルは、複数の平行な走査電極１３Ｇを形成した上側基板１１Ｇと、複数の平行なデータ電極１４Ｇを形成した下側基板１２Ｇを対向して配置し、基板間に液晶を充填して液晶層１７Ｇを形成した構造を有する。上側基板１１Ｇと下側基板１２Ｇの間に、画素領域を囲むようにシール材１６Ｇが設けられ、シール材１６Ｇで囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料が充填され、緑色用液晶層１７Ｇが形成される。
【００３４】
さらに、赤色パネルは、複数の平行な走査電極１３Ｒを形成した上側基板１１Ｒと、複数の平行なデータ電極１４Ｒを形成した下側基板１２Ｒを対向して配置し、基板間に液晶を充填して液晶層１７Ｒを形成した構造を有する。上側基板１１Ｒと下側基板１２Ｒの間に、画素領域を囲むようにシール材１６Ｒが設けられ、シール材１６Ｒで囲まれた内部空間にコレステリック液晶材料が充填され、赤色用液晶層１７Ｒが形成される。
【００３５】
青色パネル、緑色パネルおよび赤色パネルは、反射状態にすることにより、それぞれ青色、緑色、赤色の反射スペクトルを呈し、それぞれの反射主波長は、４８０ｎｍ（青色）、５５０ｎｍ（緑色）および６５０ｎｍ（赤色）である。
【００３６】
１層目の青色パネルと２層目の緑色パネルは、接着機能を有する青カットフィルタ２１で接着される。２層目の緑色パネルと３層目の赤色パネルは、接着機能を有する緑カットカットフィルタ２２で接着される。
【００３７】
以上、コレステリック液晶を用いた表示パネルおよび表示装置の概略構成を説明したが、このような表示パネルおよび表示装置の構成および動作については、温度センサを除けば広く知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００３８】
実施形態の液晶表示装置は、表示画面を書換える時には、制御回路６１が外部から供給される画像データを受信し、画像データに応じて生成した制御信号を、走査電極駆動回路４１、データ電極駆動回路４２および電源６２に供給し、表示書き込み処理を行う。表示書き込み処理は、これまで知られている方法で実現できる。実施形態の液晶表示装置は、表示書き込み処理を行う前に、温度センサ６３により表示パネル１０の温度を検出し、検出した温度が所定値より高ければ、これまでと同様に表示書き込み処理を行う。検出した温度が所定値より低ければ加熱処理を行う。そして、実施形態の液晶表示装置は、加熱処理により表示パネル１０の温度が所定値より高くなった後に、表示書き込み処理を行う。
【００３９】
図３は、第１実施形態における加熱処理を説明する図であり、（Ａ）は走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２から走査電極１３およびデータ電極１４への電圧印加経路を、（Ｂ）は電極間の電圧印加を示す上面図であり、（Ｃ）は電極間の電圧印加を示す断面図である。
【００４０】
各画素は、走査電極１３とデータ電極１４の間に液晶材料が充填された構成を有し、コンデンサとして機能し、コンデンサの基板間に交流信号を印加すると、通電可能であることが知られている。実施形態では、走査電極１３とデータ電極１４に交流電電圧を印加して通電することにより、走査電極１３およびデータ電極１４に交流電流を通電する。
【００４１】
図３の（Ａ）に示すように、走査電極駆動回路４１は、オン・オフを指示するオン・オフ信号を順にシフトするシフトレジスタ４５と、シフトレジスタ４５の出力に応じて供給される１０Ｖと−１０Ｖのいずれかを選択して各走査電極１３に印加するドライバ４６の列と、を有する。同様に、データ電極駆動回路４２も、シフトレジスタ４７と、ドライバ４８の列と、を有する。一般に、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２は、汎用のＩＣで実現される。
【００４２】
図３の（Ａ）に示すように、シフトレジスタ４５にオン・オフ信号として切替信号を、シフトレジスタ４７にオン・オフ信号として切替信号の反転信号を入力する。シフトレジスタ４５のレジスタがすべて切替信号に、シフトレジスタ４７のレジスタがすべて切替信号の反転信号にセットされた状態で、シフトレジスタ４５および４７がレジスタの値を出力する。これに応じて、ドライバ４６とドライバ４８は、それぞれ１０Ｖと−１０Ｖを選択して出力する。これにより、各画素の液晶層に２０Ｖの電圧が印加される。ドライバ４６とドライバ４８が出力を維持している間に、切替信号の極性を切り替えて上記と同じ動作を行うと、シフトレジスタ４５および４７のレジスタの値がすべて逆になる。シフトレジスタ４５および４７のレジスタの値を出力すると、ドライバ４６とドライバ４８は、それぞれ−１０Ｖと１０Ｖになり、前回と反転した電圧を出力する。これにより、各画素の液晶層に−２０Ｖの電圧が印加される。以上の動作を繰り返すことにより、各画素の液晶層に２０Ｖと−２０Ｖの電圧が交互に印加される。
【００４３】
これは、図３の（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２が、走査電極１３とデータ電極１４とその間に充填された液晶層１７とからなるコンデンサに交流信号を印加することに相当する。
【００４４】
図４の（Ａ）から（Ｅ）は、切替信号、走査電極１３に印加される電圧、データ電極１４に印加される電圧、液晶層１７に印加される電圧、および電極に流れる電流を示す。
【００４５】
図４の（Ａ）に示すように、切替信号はデジタル信号であり、１と０の間で変化する。図４の（Ｂ）から（Ｄ）に示すように、走査電極１３に印加される電圧、データ電極１４に印加される電圧、および液晶層１７に印加される電圧は、矩形波状に変化する。図４の（Ｅ）に示すように、電極に流れる電流は、液晶層１７に印加される電圧の変化エッジで変化し、その後徐々にゼロレベルに変化する。
【００４６】
前述のように、透明電極はある程度の抵抗を有するので、図４の（Ｅ）に示すような電流が流れることにより発熱し、それにより液晶層１７の温度、さらには基板１１および１２などの温度が上昇する。
【００４７】
図５は、実際のパネルで、全ての走査電極およびデータ電極間に矩形交流電圧を３０秒印加した時の温度上昇量を示す。印加する電圧は、５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖ（±１０Ｖ）に変化させ、Ｘは１ｋＨｚで切り替えた場合を、Ｙは１０ｋＨｚで切り替えた場合を、それぞれ示す。電圧と周波数を変えると、温度上昇量が変わることがわかる。温度を急に高めたいときには、１０ｋＨｚ程度の高周波数で２０Ｖの矩形交流電圧を加えることで所望の温度変化が実現できる。
【００４８】
第１実施形態であれば、温度センサ６３を設けるだけで、これまでの一般的なコレステリック液晶を用いた液晶表示装置で、ハードウエアはほとんど変更せずに、シーケンスのみを変更して実現可能であり、部材の追加によりコストアップは生じない。
【００４９】
図６は、第１実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
ステップＳ１０では、制御回路６１が、書換える画像信号を外部から受信する。
【００５１】
ステップＳ１１では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【００５２】
ステップＳ１２では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高いかを判定し、高ければステップＳ１４に進み、低ければステップＳ１３に進む。
【００５３】
ステップＳ１３では、図３で説明した加熱処理を所定時間行い、ステップＳ１１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが上昇する。
【００５４】
以下、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より低い場合には、ステップＳ１１からＳ１３を繰り返し、温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高くなるとステップＳ１４に進む。
【００５５】
ステップＳ１４では、これまでと同様に、表示する画像を書き込む表示書込処理を行う。
【００５６】
コレステリック液晶を利用した液晶表示装置は、一旦表示する画像を書き込むと、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２から走査電極１３およびデータ電極１４に電圧を印加しなくても表示を維持することが可能である。したがって、ステップＳ１４の後、液晶表示装置はスリープモードに移行し、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２への電源供給を停止して消費電力を低減することが望ましい。
【００５７】
上記の加熱処理では、液晶層１７に直接接触する透明電極（走査電極１３およびデータ電極１４）で発熱するため、液晶層１７の温度を効率よく上昇させることができる。これにより、液晶層１７の温度上昇のための消費電力を低減できる。
【００５８】
一方、温度センサ６３の配置位置によっては、液晶層１７の温度上昇と温度センサ６３の検出する温度Ｔの変化の間に時間遅れが生じる。そのため、液晶層１７の温度が必要以上に上昇するという問題が発生する。液晶層１７の温度が必要以上に上昇すると、液晶材料が劣化するという問題と、消費電力が増加するという問題が発生する。以下に説明する第２および第３実施形態では、パネル温度がほぼ一定となるように制御して、この問題を解決する。
【００５９】
第２実施形態の液晶表示装置は、第１実施形態の液晶表示装置と同じハードウエア構成を有し、検出したパネル１０の温度Ｔに応じて、加熱処理時に印加する交流信号の周波数を段階的に変化させることが異なる。図５に示したように、１ｋＨｚと１０ｋＨｚの間であれば、交流信号の周波数が高いほど発熱量が多く、液晶層の温度上昇速度が速い。
【００６０】
図７の（Ａ）から（Ｄ）は、切替信号、走査電極１３に印加される電圧、およびデータ電極１４に印加される電圧、液晶層１７に印加される電圧を示す。
【００６１】
図７の（Ａ）から（Ｄ）に示すように、最初の期間では、周波数の高い矩形波信号を液晶層に印加し、その後周波数の低い矩形波信号を液晶層に印加する。
【００６２】
図８は、第２実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
ステップＳ２０では、制御回路６１が、書換える画像信号を外部から受信する。
【００６４】
ステップＳ２１では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【００６５】
ステップＳ２２では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高いかを判定し、高ければステップＳ２４に進み、低ければステップＳ２３に進む。
【００６６】
ステップＳ２３では、高い周波数ｆ＝ｆ１０で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ２１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが高速に上昇する。
【００６７】
以下、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より低い場合には、ステップＳ２１からＳ２３を繰り返し、温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高くなるとステップＳ２４に進む。
【００６８】
ステップＳ２４では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１（Ｔ１０＜Ｔ１１）より高いかを判定し、高ければステップＳ２６に進み、低ければステップＳ２５に進む。
【００６９】
ステップＳ２５では、比較的高い周波数ｆ＝ｆ１１（ｆ１１＜ｆ１０）で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ２１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが比較的高速に上昇する。
【００７０】
以下、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高いが、第２閾値温度Ｔ１１より低い場合には、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４およびＳ２５を繰り返し、温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１より高くなるとステップＳ２６に進む。
【００７１】
ステップＳ２６では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第３閾値温度Ｔ１２（Ｔ１１＜Ｔ１２）より高いかを判定し、高ければステップＳ２８に進み、低ければステップＳ２７に進む。
【００７２】
ステップＳ２７では、低い周波数ｆ＝ｆ１２（ｆ１２＜ｆ１１）で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ２１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが低速で上昇する。
【００７３】
以下、検出した温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１より高いが、第３閾値温度Ｔ１２より低い場合には、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６およびＳ２７を繰り返し、温度Ｔが、第３閾値温度Ｔ１２より高くなるとステップＳ２８に進む。
【００７４】
ステップＳ２８では、これまでと同様に、表示する画像を書き込む表示書込処理を行う。
【００７５】
次に説明する第３実施形態の液晶表示装置は、第１実施形態の液晶表示装置とほぼ同じハードウエア構成を有し、検出したパネル１０の温度Ｔに応じて、加熱処理時に印加する交流信号の電圧を段階的に変化させることが異なる。交流信号の電圧を段階的に変化させるため、電源６２は、制御回路６１からの電圧制御信号に基づいて、加熱処理時に走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２に供給する電圧を変化させる。例えば、第１および第２実施形態で供給した１０Ｖと−１０Ｖを最大電圧として、９Ｖと−９Ｖ、８Ｖと−８Ｖ、…という具合に段階的に変化させる。交流信号の電圧が高いほど発熱量が大きく、液晶層の温度上昇速度が速い。
【００７６】
図９は、第３実施形態における加熱処理における、電源６２から、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２を経て、走査電極１３およびデータ電極１４への電圧印加経路を示す図である。
【００７７】
電源６２は、加熱処理時に走査電極駆動回路４１に供給する２種類の電圧を出力する出力回路６５および６６と、データ電極駆動回路４２に供給する２種類の電圧を出力する出力回路６７および６８と、を有する。出力回路６５および６７が高電位側の電圧を、出力回路６６および６８が低電位側の電圧を、それぞれ出力する。出力回路６５から６８は、それぞれ制御回路６１からの電圧制御信号に基づいて、出力する電圧を変化させることができる。これは、例えば、複数の異なる電圧を供給するサブ電源を用意しておき、出力回路６５から６８を形成するスイッチなどが、電圧制御信号に基づいていずれかの電源を選択することにより実現できる。また、出力回路６５から６８を降圧量の異なる複数の降圧回路で構成して、電圧制御信号に基づいて降圧回路のいずれかを動作させるようにしてもよい。
【００７８】
図１０の（Ａ）から（Ｄ）は、切替信号、走査電極１３に印加される電圧、およびデータ電極１４に印加される電圧、液晶層１７に印加される電圧を示す。
【００７９】
図１０の（Ａ）から（Ｄ）に示すように、最初の期間では、電圧の高い矩形波信号を液晶層に印加し、その後液晶層に印加する電圧を段階的に減少させる。なお、図１０では、図示の都合で矩形波信号の１周期ごとに電圧が変化するように示しているが、実際には複数周期ごとに電圧が変化することが望ましい。
【００８０】
図１１は、第３実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【００８１】
ステップＳ３０では、制御回路６１が、書換える画像信号を外部から受信する。
【００８２】
ステップＳ３１では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【００８３】
ステップＳ３２では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高いかを判定し、高ければステップＳ３４に進み、低ければステップＳ３３に進む。
【００８４】
ステップＳ３３では、高い電圧Ｖ＝Ｖ１０で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ３１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが高速に上昇する。
【００８５】
以下、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より低い場合には、ステップＳ３１からＳ３３を繰り返し、温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高くなるとステップＳ３４に進む。
【００８６】
ステップＳ３４では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１（Ｔ１０＜Ｔ１１）より高いかを判定し、高ければステップＳ３６に進み、低ければステップＳ３５に進む。
【００８７】
ステップＳ３５では、比較的高い電圧Ｖ＝Ｖ１１（Ｖ１１＜Ｖ１０）で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ３１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが比較的高速に上昇する。
【００８８】
以下、検出した温度Ｔが、第１閾値温度Ｔ１０より高いが、第２閾値温度Ｔ１１より低い場合には、ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４およびＳ３５を繰り返し、温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１より高くなるとステップＳ３６に進む。
【００８９】
ステップＳ３６では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、第３閾値温度Ｔ１２（Ｔ１１＜Ｔ１２）より高いかを判定し、高ければステップＳ３８に進み、低ければステップＳ３７に進む。
【００９０】
ステップＳ３７では、低い電圧Ｖ＝Ｖ１２（Ｖ１２＜Ｖ１１）で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ３１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが低速で上昇する。
【００９１】
以下、検出した温度Ｔが、第２閾値温度Ｔ１１より高いが、第３閾値温度Ｔ１２より低い場合には、ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３６およびＳ３７を繰り返し、温度Ｔが、第３閾値温度Ｔ１２より高くなるとステップＳ３８に進む。
【００９２】
ステップＳ３８では、これまでと同様に、表示する画像を書き込む表示書込処理を行う。
【００９３】
図２に示したように、コレステリック液晶を利用する反射型カラー液晶表示装置では、３枚のパネルが積層されている。第１から第３実施形態で説明した加熱処理は、初期温度が閾値温度より低い場合には、３枚のパネルのすべてで加熱処理を行うことが、表示画像の書き込み処理を開始するまでの時間を短縮する上で望ましい。
【００９４】
コレステリック液晶は、表示画像の書き込み処理が終了した後は、走査電極１３およびデータ電極１４に電圧を印加しなくても表示を維持できるという特徴を有する。そのため、表示書き込み処理が終了した後は、省電力の観点からは、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２への電源供給を停止することが望ましい。
【００９５】
しかし、加熱処理を行う場合、周囲の環境温度は、表示書き込み処理を開始する閾値温度より低いことが明らかである。そのため、加熱処理および表示書き込み処理が終了した後、走査電極駆動回路４１およびデータ電極駆動回路４２への電源供給を停止すると、表示パネルの温度は低下し、閾値温度より低く。この状態で再び表示画像を書換え場合、加熱処理が終了するまで表示書込み処理の開始が遅れることになる。
【００９６】
次に説明する第４実施形態の液晶表示装置は、比較的短時間の周期で表示画像の書換えを行う場合に適した装置であり、加熱処理および表示書き込み処理が終了した後、表示パネルの温度を維持するための加熱処理を行う。
【００９７】
コレステリック液晶を利用した表示装置では、画素ごとにコレステリック液晶を、入射光を反射するプレーナ状態と、入射光を透過するフォーカルコニック状態と、プレーナ状態およびフォーカルコニック状態にすることにより表示を行う。コレステリック液晶の状態を変化させるには、電圧を印加する。
【００９８】
図１２は、コレステリック液晶の状態変化を示す図である。図１２では、所定時間電圧を印加する場合で、電圧を変化させた時の状態変化を示し、縦軸は液晶層の反射率である。図１２において、Ｐは初期状態がプレーナ状態である場合の変化を、Ｆは初期状態がフォーカルコニック状態である場合の変化を、それぞれ示し、プレーナ状態は反射率が高く、フォーカルコニック状態は反射率が小さい。
【００９９】
初期状態がプレーナ状態の場合、電圧Ｖ０より小さい電圧では、プレーナ状態が維持され、Ｖ０より電圧が大きくなるにしたがって反射率が低下し、さらに電圧が増加すると反射率が最小、すなわちフォーカルコニック状態になる。Ｖ１まではこの状態が維持され、Ｖ１以上では反射率が徐々に高くなり、Ｖ２以上では反射率が最高、すなわちプレーナ状態になる。一方、初期状態がフォーカルコニック状態の場合、Ｖ１までの電圧であれば反射率が最小の状態が維持され、Ｖ１以上では反射率が徐々に高くなり、Ｖ２以上では反射率が最高、すなわちプレーナ状態になる。反射率が最高と最小の中間の状態は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態の液晶分子が混在した状態である。
【０１００】
したがって、表示書き込み処理が終了した状態では、プレーナ状態、フォーカルコニック状態、およびそれらの混在した状態が存在する。図１２から明らかなように、状態にかかわらず、Ｖ０以下の電圧は印加しても状態が変化しない。Ｖ０を視閾値電圧と称する。
【０１０１】
そこで、第４実施形態の液晶表示装置では、加熱処理および表示書き込み処理が終了した後、表示パネルの温度を維持するための加熱処理を視閾値電圧Ｖ０以下の電圧で行う。これにより、表示されている画像を変化させること無しに、加熱処理を行うことができる。なお、Ｖ０以下の電圧での加熱処理では、発熱量が小さいが、表示書き込み処理前の加熱処理によりパネルの温度は既に閾値温度以上であり、この状態が維持できれば良いので、発熱量が小さくても問題は生じない。
【０１０２】
なお、Ｖ０以下の電圧での加熱処理では発熱量が不足する場合には、透明電極のシート抵抗を高くするなどの対策を行うことが望ましい。ただし、透明電極のシート抵抗を高くすると、画素の位置により印加電圧が異なることになるので、それとのトレードオフを考慮して透明電極のシート抵抗を決定することが望ましい。
【０１０３】
図１３は、第４実施形態の液晶表示装置の動作を示すフローチャートである。
【０１０４】
ステップＳ４０では、制御回路６１が、書換える画像信号を外部から受信する。
【０１０５】
ステップＳ４１では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【０１０６】
ステップＳ４２では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高いかを判定し、高ければステップＳ４４に進み、低ければステップＳ４３に進む。
【０１０７】
ステップＳ４３では、加熱処理を所定時間行い、ステップＳ４１に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが上昇する。
【０１０８】
以下、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より低い場合には、ステップＳ４１からＳ４３を繰り返し、温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高くなるとステップＳ４４に進む。
【０１０９】
ステップＳ４４では、表示する画像を書き込む表示書込処理を行う。
【０１１０】
ステップＳ４５では、制御回路６１が、温度センサ６３の検出するパネル１０の温度Ｔを読み取る。
【０１１１】
ステップＳ４６では、制御回路６１が、検出した温度Ｔが、閾値温度Ｔ０より高いかを判定し、高ければステップＳ４５に戻り、低ければステップＳ４７に進む。
【０１１２】
ステップＳ４７では、電圧Ｖ０で加熱処理を所定時間行い、ステップＳ４５に戻る。加熱処理により、パネル１０の温度Ｔが少し上昇する。
【０１１３】
以下、ステップＳ４５からＳ４７を繰り返すことにより、画像を変化させること無しに、温度を閾値温度Ｔ０に維持することができる。
【０１１４】
第４実施形態の液晶表示装置は、図２に示したような積層構造を有する。電圧Ｖ０での加熱処理により得られる発熱量で十分であれば、例えば、積層構造の１番上、すなわち観察面側のパネル（図２では青色パネル）のみ、電圧Ｖ０での加熱処理を行うようにしてもよい。
【０１１５】
また、第１から第３実施形態の加熱処理および第４実施形態の前半の加熱処理で、３枚のパネルすべてで加熱処理を行えば、表示書き込み処理を開始するまでの時間を短縮できる。また、表示書き込み処理を開始するまでの時間について制限が無ければ、３枚のパネルの１枚または２枚で加熱処理を行うことも可能であり、１枚の場合には、例えば２枚目のパネル（図２では緑色パネル）のみで、加熱処理を行うようにしてもよい。
【０１１６】
以上説明したように、実施形態によれば、部材の増加・コストアップ無しで、寒い屋外でも利用可能な液晶表示装置を実現することができる。
【０１１７】
なお、実施形態では、コレステリック液晶を利用した液晶表示装置を例として説明したが、どのような液晶を利用した液晶表示装置でも実施形態の構成は有効である。
【０１１８】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【０１１９】
以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
対向する面に透明電極が形成された２枚の基板を有し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネルと、
前記透明電極に電圧を印加することにより、前記透明電極間の前記液晶材料に電圧を印加する駆動回路と、
表示画像に応じて前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記液晶表示パネルの温度を検出する温度センサと、を備え、
前記制御回路は、前記温度センサの検出した温度が所定温度以下の場合に、前記駆動回路を制御して対向する前記透明電極間に交流信号を印加する加熱処理を行い、前記温度センサの検出した温度が所定温度以上になった後に、表示画像に応じて前記駆動回路を制御して、前記液晶材料を表示画像に応じた状態にする表示書き込み処理を行うことを特徴とする液晶表示装置。
（付記２）
前記制御回路は、前記加熱処理時に、温度に応じて前記交流信号の周波数を変化するように前記駆動回路を制御する付記１記載の液晶表示装置。
（付記３）
前記制御回路は、前記加熱処理時に、温度に応じて前記交流信号の電圧を変化するように前記駆動回路を制御する付記１記載の液晶表示装置。
（付記４）
前記液晶材料は、コレステリック液晶材料であり、
前記液晶表示パネルは、反射型液晶表示パネルであり、
前記反射型液晶表示パネルの裏面に設けられた光吸収層をさらに備える付記１から３のいずれか１項記載の液晶表示装置。
（付記５）
積層された複数枚の前記反射型液晶表示パネルを備え、カラー表示を行う付記４記載の液晶表示装置。
（付記６）
前記加熱処理時に、前記複数枚の反射型液晶表示パネルのすべてのパネルの前記透明電極間に交流信号を印加する付記５記載の液晶表示装置。
（付記７）
前記制御回路は、前記加熱処理を行い、前記温度センサの検出した温度が所定温度以上になった後に前記表示書き込み処理を行った後、前記透明電極間に印加しても前記コレステリック液晶材料の状態が変化しない電圧の交流信号を印加して、前記温度センサの検出する温度を所定温度以上に維持する付記４から６のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【符号の説明】
【０１２０】
１１ 上側基板
１２ 下側基板
１３ 走査電極
１４ データ電極
１５ 光吸収層
１６ シール材
１７ 液晶層
３０ 柱状スペーサ（スペーサ部材）
４１ 走査電極駆動回路
４２ データ電極駆動回路
６１ 制御回路
６２ 電源
６３ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する面に透明電極が形成された２枚の基板を有し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネルと、
前記透明電極に電圧を印加することにより、前記透明電極間の前記液晶材料に電圧を印加する駆動回路と、
表示画像に応じて前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記液晶表示パネルの温度を検出する温度センサと、を備え、
前記制御回路は、前記温度センサの検出した温度が所定温度以下の場合に、前記駆動回路を制御して対向する前記透明電極間に交流信号を印加する加熱処理を行い、前記温度センサの検出した温度が所定温度以上になった後に、表示画像に応じて前記駆動回路を制御して、前記液晶材料を表示画像に応じた状態にする表示書き込み処理を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記加熱処理時に、温度に応じて前記交流信号の周波数を変化するように前記駆動回路を制御する請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記加熱処理時に、温度に応じて前記交流信号の電圧を変化するように前記駆動回路を制御する請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶材料は、コレステリック液晶材料であり、
前記液晶表示パネルは、反射型液晶表示パネルであり、
前記反射型液晶表示パネルの裏面に設けられた光吸収層をさらに備える請求項１から３のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項５】
積層された複数枚の前記反射型液晶表示パネルを備え、カラー表示を行う請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項１】
対向する面に透明電極が形成された２枚の基板を有し、基板間に液晶材料を充填した液晶表示パネルと、
前記透明電極に電圧を印加することにより、前記透明電極間の前記液晶材料に電圧を印加する駆動回路と、
表示画像に応じて前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記液晶表示パネルの温度を検出する温度センサと、を備え、
前記制御回路は、前記温度センサの検出した温度が所定温度以下の場合に、前記駆動回路を制御して対向する前記透明電極間に交流信号を印加する加熱処理を行い、前記温度センサの検出した温度が所定温度以上になった後に、表示画像に応じて前記駆動回路を制御して、前記液晶材料を表示画像に応じた状態にする表示書き込み処理を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記加熱処理時に、温度に応じて前記交流信号の周波数を変化するように前記駆動回路を制御する請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記加熱処理時に、温度に応じて前記交流信号の電圧を変化するように前記駆動回路を制御する請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶材料は、コレステリック液晶材料であり、
前記液晶表示パネルは、反射型液晶表示パネルであり、
前記反射型液晶表示パネルの裏面に設けられた光吸収層をさらに備える請求項１から３のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項５】
積層された複数枚の前記反射型液晶表示パネルを備え、カラー表示を行う請求項４記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２３０３２７（Ｐ２０１２−２３０３２７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９９３９（Ｐ２０１１−９９９３９）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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