表示装置および表示素子の駆動制御方法
【課題】表示素子の実際の静電容量を検出して、検出結果に応じて最適な駆動条件を自動調整し、さらに全温度範囲の駆動条件を自動調整する表示装置の実現。
【解決手段】駆動された後駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子10と、表示素子が呈する静電容量を検出する静電容量検出回路14と、表示素子の温度を検出する温度センサ27と、表示素子の駆動を制御する制御部23と、を有し、制御部は、表示素子を所定の駆動条件で駆動した表示状態において検出した静電容量に基づいて駆動条件を調整する駆動条件調整回路23,24と、所定の温度範囲に渡り、最適な駆動条件の対応関係を示した１つ以上の温度補償モデルを記憶した温度補償記憶回路26と、を有し、表示素子の駆動条件を調整した時の温度と、温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における表示素子の駆動条件を変更する表示装置。
【解決手段】駆動された後駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子10と、表示素子が呈する静電容量を検出する静電容量検出回路14と、表示素子の温度を検出する温度センサ27と、表示素子の駆動を制御する制御部23と、を有し、制御部は、表示素子を所定の駆動条件で駆動した表示状態において検出した静電容量に基づいて駆動条件を調整する駆動条件調整回路23,24と、所定の温度範囲に渡り、最適な駆動条件の対応関係を示した１つ以上の温度補償モデルを記憶した温度補償記憶回路26と、を有し、表示素子の駆動条件を調整した時の温度と、温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における表示素子の駆動条件を変更する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および表示素子の駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コレステリック液晶などのメモリ性を有する材料を用いた表示素子が開発され、電子ペーパー等に応用されている。電子ペーパーは、フィルム基板を用いた難度の高い製造プロセスであることから、表示素子のコントラスト、明るさ、ガンマなどがロット間でバラつきやすい。製造後も、表示素子の長期間の使用により、このような特性の変化が懸念される。このようなバラツキや経年変化があると、同じ駆動条件で表示素子を駆動しても望ましい表示が行えないという問題が発生する。
【０００３】
そこで、そのロット間のバラツキや経年変化を検出し、最適な駆動条件になるように自動調整することが提案されている。
【０００４】
例えば、表示素子に輝度センサを搭載し、実際の表示の状態を検出して所望の表示状態が得られるように調整することが提案されている。しかし、表示素子に輝度センサを搭載するのは、コスト面や外観面から問題があり、特に電子ペーパーのように持ち運びのしやすさを特徴とする反射型表示素子に輝度センサを搭載することは好ましくない。
【０００５】
また、表示中には常時通電を行う表示素子の累積通電時間を測定し、経年変化を予測して補正することも行われる。しかし、電子ペーパーは書き換え時のみ通電し、その通電も不定期に行われるため、累積通電時間を利用した補正は、電子ペーパーに適用できない。
【０００６】
液晶表示素子における駆動は、静電容量を有する各画素を駆動することであり、その駆動条件は静電容量値に応じて決定される。そこで、ダミー画素を設け、ダミー画素の静電容量値を検出して駆動電圧を調整することが提案されている。しかし、ダミー画素の静電容量と実際の表示画素の静電容量は、駆動履歴の相違により適合せず、検出精度が十分でないという問題がある。また、提案の方法では、ダミー画素で構成されるＣＲ発振回路の発振周波数を検出して静電容量値を検出している。この検出方法は、ＴＦＴ液晶表示素子のような比抵抗が高く、容量特性が安定している場合には実用的であるが、電子ペーパーに使用されるメモリ性を有するコレステリック液晶のように、比抵抗が相対的に低く、容量特性が不安定な場合には、発振回路の安定性が不十分で、静電容量を高精度に検出することができない。
【０００７】
また、温度に応じて液晶表示素子の静電容量が変化することが知られている。言い換えれば、温度により静電容量が変化し、それに応じて駆動条件も変化する。そこで、液晶表示素子の静電容量を検出して駆動条件を調整することにより、温度にかかわらず常時良好な表示が得られるようにすることが提案されている。しかしながら、これは温度に応じた調整のみで、バラツキや経年変化は考慮されていない。
【０００８】
さらに、液晶表示素子の静電容量を検出して駆動条件を調整するには長時間を要する。液晶表示素子の静電容量のバラツキ、すなわち標準的な液晶表示素子の静電容量との差は、一度検出すれば判明する。また、液晶表示素子の静電容量は、短時間の間に変化するものではない。そのため、液晶表示素子の静電容量のバラツキや経年変化に起因する駆動条件の差を補正するための静電容量の検出および駆動条件調整動作は、頻繁に行なう必要はない。そのため、駆動条件調整動作にある程度時間を要しても問題はない。しかし、液晶表示素子の温度は短い時間で変化するため、温度が変化するたびに、長時間を要する静電容量の検出および駆動条件調整動作を行なうのは、表示素子の実質的な応答性を低下させるという問題を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−０６５０５８号公報
【特許文献２】特開昭５２−１４０２９５号公報
【特許文献３】特開２００２−１４００４７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、これまでにない方法で、メモリ性を有する表示装置のロット間のバラツキや経年変化を検出し、最適な駆動条件になるように自動調整を行うと共に、１回の自動調整の結果で広い温度範囲の駆動条件を調整する表示装置が開示される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の第１の観点によれば、駆動された後、駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子と、表示素子が呈する静電容量を検出する静電容量検出回路と、表示素子の温度を検出する温度センサと、表示素子の駆動を制御する制御部と、を有し、制御部は、表示素子を所定の駆動条件で駆動した表示状態において検出した静電容量に基づいて、表示素子の駆動条件を調整する駆動条件調整回路と、所定の温度範囲に渡り、表示素子が最適な表示特性となる駆動条件の対応関係を示した１つ以上の温度補償モデルを記憶した温度補償記憶回路と、を有し、表示素子の駆動条件を調整した時の温度と、温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における表示素子の駆動条件を変更する表示装置が提供される。
【００１２】
実施形態の第２の観点によれば、駆動された後、駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子の駆動制御方法であって、表示素子を所定の駆動条件で駆動して表示状態を設定した後、設定した表示状態において、表示素子が呈する静電容量を検出し、検出した静電容量に基づいて、表示素子の駆動条件を自動調整し、表示素子の温度を検出し、検出した温度および温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における表示素子の駆動条件を変更する表示素子の駆動制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記の観点によれば、表示素子の実際の静電容量を、ダミー画素など余分な画素を設けること無しに検出でき、検出結果に応じて表示装置の最適な駆動条件を広い温度範囲に渡って設定できる。これにより、表示装置で、常時良好な表示を得ることができ、最適な駆動条件を設定するのに要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１実施形態の表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態の表示装置で使用する表示素子の構成を示す図である。
【図３】図３は、１枚のパネルの構成を示す図である。
【図４】図４は、コレステリック液晶の状態を説明する図である。
【図５】図５は、一般的なコレステリック液晶の電圧−反射特性の一例を示している。
【図６】図６は、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）における駆動波形を示す図である。
【図７】図７は、第１実施形態において、コモンドライバおよびセグメントドライバが出力する駆動波形を示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態において、各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図９】図９は、表示素子の５個のサンプルについて、コレステリック液晶の明度（反射率）と静電容量の関係を測定した結果を示す図である。
【図１０】図１０は、表示素子の静電容量の周波数特性を示す図である。
【図１１】図１１は、電源部における静電容量検出信号を出力する回路部分、電流センスアンプおよび演算部の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、静電容量検出信号の波形を示す図である。
【図１３】図１３は、コレステリック液晶のテストセルを用いて、静電容量の検出を実験した結果を示す図である。
【図１４】図１４は、ＤＤＳ駆動方式で、Selectionパルスのデューティ比を所定の値にして駆動する場合で、Evolution電圧を変化させた時の表示素子の容量変化を示す図である。
【図１５】図１５は、第１実施形態の表示装置における駆動条件の調整方法を説明する図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態の表示装置における駆動条件の自動調整処理を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、白表示状態および黒表示状態に設定する駆動波形の例を示す図である。
【図１８】図１８は、ニュートン法により、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する方法を説明する図である。
【図１９】図１９は、１０％点および９０％点になる静電容量に対して、ニュートン法を行った場合のEvolution電圧の変化を示す図である。
【図２０】図２０は、二分法により、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する方法を説明する図である。
【図２１】図２１は、第３ステップにおける調整を説明する図である。
【図２２】図２２は、第３ステップＳ３を、二分法を用いて行った場合の処理を説明する図である。
【図２３】図２３は、６０％点の静電容量を得るデューティ比を決定するため、二分法を行った場合のデューティ比の変化を示す図である。
【図２４】図２４は、処理時間を短縮した駆動条件の自動調整処理を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、処理時間を短縮した駆動条件の自動調整処理において、二分法により、Evolution電圧またはデューティ比を調整する方法を説明する図である。
【図２６】図２６は、処理時間を短縮した駆動条件の自動調整処理において、二分法により、Evolution電圧またはデューティ比を調整する方法を説明する図である。
【図２７】図２７は、表示画面の複数の領域を異なる表示状態にして、各表示状態の静電容量を測定する方法を説明する図である。
【図２８】図２８は、多数の異なる表示状態の静電容量を、表示画面の複数の領域を異なる表示状態にして測定する方法を説明する図である。
【図２９】図２９は、双極性のドライバＩＣを使用する場合のセグメントドライバおよびコモンドライバの出力電圧の対応関係を示す図である。
【図３０】図３０は、前回の表示書換え時の温度から温度が変化した場合に表示書換えを行う時の動作を示す図である。
【図３１】図３１は、第１実施形態における駆動条件調整処理と、温度が変化した場合の表示書換え動作を示す図である。
【図３２】図３２は、第１実施形態における駆動条件調整処理動作を示す図である。
【図３３】図３３は、温度変化に対する液晶材料の粘度変化の関係を示す図である。
【図３４】図３４は、液晶材料の粘度と、ダイナミック駆動法で液晶材料を駆動した場合にもっとも高いコントラストが得られるEvolution期間のエネルギーと、の対応関係を示す図である。
【図３５】図３５は、製造ロットが異なる２枚の液晶表示素子の、高いコントラストが得られる時のEvolution期間のエネルギーの相対値の温度変化を示す図である。
【図３６】図３６は、第１実施携帯において、Evolution期間の印加時間を一定とし、図３５のEvolution期間のエネルギーの温度依存性を満たすようにEvolution期間の電圧を変化させる場合の、温度とEvolution期間の電圧との関係を示す図である。
【図３７】図３７は、緑色の１６階調の中心階調（＝８／１５）が得られるSeleciton期間のDuty比の温度変化を示す図である。
【図３８】図３８は、温度補償で書き換え速度が変化する場合に、温度補償を離散的に行なう場合と連続的に行なう場合の書き換え速度の変化を模式的に示す図である。
【図３９】図３９は、第１実施形態の表示装置で表示を行う場合の動作を示すフローチャートである。
【図４０】図４０は、第１実施形態において、２枚の液晶表示素子について、温度補償モデルに基づいて全温度範囲の駆動条件を変更した例を示す図であり、（Ａ）が温度に対するEvolution期間の電圧を、（Ｂ）が温度に対するSelection期間のDuty比を示す。
【図４１】図４１は、第１実施形態の表示装置における温度に対する表示特性の変化を示す図であり、（Ａ）が温度変化に対する明るさ変化を、（Ｂ）が温度変化に対するコントラスト変化を示す。
【図４２】図４２は、第１実施形態の表示装置における温度に対するガンマ（階調特性）の変化を示す図である。
【図４３】図４３は、第２実施形態の表示装置における駆動条件の自動調整処理を示すフローチャートである。
【図４４】図４４は、第３実施形態の表示装置における表示状態の変化を示す図である。
【図４５】図４５は、第３実施形態におけるリセットパルスおよびパルス幅が変化する書込みパルスを示す図である。
【図４６】図４６は、第３実施形態において、印加数で書込みパルスの印加時間を変化させる場合の複数の書込みパルスの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１は、第１実施形態の表示装置の概略構成を示す図である。第１実施形態の表示装置は、電子ペーパーである。表示素子１０は、表示を書換える時のみ駆動信号が印加され、一旦書換えられた表示は、駆動信号を印加しなくても保持される。
【００１７】
図１に示すように、第１実施形態の表示装置は、コレステリック液晶を用いた表示素子１０と、セグメントドライバ１１と、コモンドライバ１２と、電源部１３と、電流センスアンプ１４と、ホスト制御部２１と、フレームメモリ２２と、制御部２３と、表示素子に近接して設けられた温度センサ２７と、を有する。
【００１８】
ホスト制御部２１は、メインＣＰＵなどを有し、外部記憶装置に記憶された画像データや、通信回路などを介して入手した画像データに、この表示装置に表示するのに適した画像にするための各種の処理を行う。例えば、中間調画像データを表示するには、この表示装置で表示可能な階調数に適合するように、誤差拡散法、組織的ディザ法、ブルーノイズマスク法などの公知の階調変換を適用して階調変換を行う。なお、この処理の一部を制御部２３で行う場合もある。ホスト制御部２１は、生成した画像データを、フレームメモリ２２に記憶する。
【００１９】
制御部２３は、サブＣＰＵ、マイクロコントローラ、またはＰＬＤなどを有し、ホスト制御部２１を除く各部の制御を行う。制御部２３は、フレームメモリ２２から読み出した画像データに応じて駆動データを生成し、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２に供給する。制御部２３は、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２への駆動データの供給タイミング調整を容易にするために、生成した駆動データを一時的に格納するバッファ２５を有することが望ましい。さらに、制御部２３は、電源部１３、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２を制御して、表示素子１０に印加する駆動信号の電圧およびパルス幅などを温度に応じて変更するため、温度ごとの駆動条件を記憶する駆動条件記憶部２６を有する。駆動条件記憶部２６に記憶する駆動条件は、後述するように随時更新される。
【００２０】
表示素子１０は、コレステリック液晶を用いた表示素子であり、ＲＧＢの３層のパネルを積層したカラー表示可能な表示素子である。表示素子１０の詳細については後述する。セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２は、表示素子１０を単純マトリクス方式で駆動し、汎用のドライバＩＣで実現される。ここでは、セグメントドライバ１１は３個のドライバを含み、各層のパネルを独立に駆動するが、コモンドライバ１２は１個のドライバで３層のパネルを共通に駆動することも可能である。
【００２１】
電源部１３は、表示装置の図示していない共通電源から供給される３〜５Ｖの電圧から、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧レギュレータにより、単極性のドライバＩＣの場合は＋５０Ｖ、双極性のドライバＩＣの場合は負のＤＣ−ＤＣコンバータも併用し、約−２５Ｖ〜＋２５Ｖに昇圧させる。この昇圧レギュレータは、当然ながら表示素子の特性に対して変換効率の高いものが望ましい。リセット電圧および書込み電圧のスイッチングは、アナログスイッチやデジタルポテンショメータなどを使用して行うことが望ましい。このスイッチング回路の後段には、表示素子１０の駆動電圧の安定化のため、オペアンプやトランジスタからなるブースター回路、および平滑コンデンサが配置される。
【００２２】
以上説明した構成は、一般的なコレステリック液晶を用いた表示装置と同じであり、これまで知られている各種構成が適用可能である。また、表示素子１０は、コレステリック液晶を用いた表示装置に限定されず、メモリ性を有する表示素子であればよい。
【００２３】
第１実施形態の表示装置では、電源部１３は、制御部２３からの制御信号に応じて、のこぎり波信号、三角波信号などの静電容量検出信号を発生し、セグメントドライバ１１の電源端子に、静電容量検出信号を供給する。この電源端子は、書込みなどに使用しない部分を用いるのが好ましい。また、電源部１３は、制御部２３からの制御信号に応じて、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２に供給する電圧を調整できる。
【００２４】
第１実施形態の表示装置では、さらに、電源部１３からセグメントドライバ１１に静電容量検出信号を供給する信号線の電流を検出するように電流センスアンプ１４が配置される。静電容量検出信号を表示素子１０に印加した時に検出される電流は、表示素子１０の静電容量に関係しており、電流センスアンプ１４は検出信号を制御部２３内の演算部２４に出力する。さらに、制御部２３は、表示素子１０に近接して設けられた温度センサ２７の検出した表示素子１０の温度を読み取る。
【００２５】
制御部２３は、表示装置の起動時やユーザの指示に応じて駆動条件調整モードを実行する。駆動条件調整モードは、製品の出荷時など、表示装置を初めて使用する時には必ず自動的に実行し、それ以後は定期的に、例えば、一ヶ月に一度ほどの頻度で自動的に実行するようにしてもよい。制御部２３は、表示素子１０を所定の表示状態に設定した上で、電源部１３から静電容量検出信号を表示素子１４に印加し、演算部２４が電流センスアンプ１４の検出信号をデジタル化して検出データとして取り込むように制御する。制御部２３は、後述する駆動条件調整シーケンスに従って表示素子１０の表示状態を変更しながら、検出データの取得を行い、所望の表示が行える駆動条件を決定する。制御部２３は、駆動条件調整モード終了後、温度センサ２７の検出する表示素子１０の温度を読み取り、検出した温度および後述する温度補償モデルに基づいて、検出した温度以外の駆動条件を決定する。そして、制御部２３は、駆動条件記憶部２６に記憶している全温度に渡る駆動条件を、決定した駆動条件で更新する。以後、制御部２３は、駆動条件記憶部２６に記憶していた駆動条件にしたがって各部の制御を行う。
【００２６】
次に、第１実施形態の表示装置で表示素子１０として用いるコレステリック液晶を用いた表示装置について説明する。
【００２７】
図２は、第１実施形態の表示装置で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図２に示すように、表示素子１０は、見る側から順番に、青（ブルー）用パネル１０Ｂ、緑（グリーン）用パネル１０Ｇ、および赤（レッド）用パネル１０Ｒの３枚のパネルが積層されており、レッド用パネル１０Ｒの下側には光吸収層５７が設けられている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、同じ構成を有するが、パネル１０Ｂは反射の中心波長が青色（約４８０ｎｍ）、パネル１０Ｇは反射の中心波長が緑色（約５５０ｎｍ）、パネル１０Ｒは反射の中心波長が緑色（約６３０ｎｍ）になるように、液晶材料およびカイラル材が選択され、カイラル材の含有率が決定されている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒのスキャン電極およびデータ電極は、コモンドライバ１２およびセグメントドライバ１１により駆動される。
【００２８】
パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、反射の中心波長が異なる以外同じ構成を有する。以下、パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒの代表例を、パネル１０Ａとして表し、その構成を説明する。
【００２９】
図３は、１枚のパネル１０Ａの基本構成を示す図である。
【００３０】
図３に示すように、表示素子１０Ａは、上側基板５１と、上側基板５１の表面に設けられた上側電極層５４と、下側基板５３の表面に設けられた下側電極層５５と、シール材５６と、を有する。上側基板５１と下側基板５３は、電極が対向するように配置され、間に液晶材料を封入した後シール材５６で封止される。なお、液晶層５２内にスペーサが配置されるが図示は省略している。上側電極層５４と下側電極層５５の電極には、電圧パルス信号が印加され、それにより液晶層５２に電圧が印加される。液晶層５２に電圧を印加して、液晶層５２の液晶分子をプレーナ状態またはフォーカルコニック状態にして表示を行う。複数のスキャン電極および複数のデータ電極は、上側電極層５４と下側電極層５５に形成される。
【００３１】
上側基板５１と下側基板５３は、いずれも透光性を有しているが、パネル１０Ｒの下側基板５３は不透光性でもよい。透光性を有する基板としては、ガラス基板があるが、ガラス基板以外にも、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などのフィルム基板を使用してもよい。
【００３２】
上側電極層５４と下側電極層５５の電極の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ITO: Indium Tin Oxide）が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物（IZO: Indium Zic Oxide）などの透明導電膜を使用することが可能である。
【００３３】
上側電極層５４の透明電極は、上側基板５１上に互いに平行な複数の帯状の上側透明電極として形成され、下側電極層５５の透明電極は、下側基板５３上に互いに平行な複数の帯状の下側透明電極として形成されている。そして、上側基板５１と下側基板５３は、基板に垂直な方向から見た時に、上側電極と下側電極が交差するように配置され、交差部分に画素が形成される。電極上には絶縁性のある薄膜が形成される。この薄膜が厚いと駆動電圧を高くする必要がある。逆に、薄膜がないとリーク電流が流れ、本発明の自動調整の精度が低下する問題が生じる。ここでは、薄膜は比誘電率が約５であり、液晶よりもかなり低いため、薄膜の厚さは約０．３μｍ以下とするのが適している。
【００３４】
なお、この絶縁性薄膜は、ＳｉＯ2の薄膜、あるいは配向安定化膜として知られているポリイミド樹脂、アクリル樹脂などの有機膜で実現できる。
【００３５】
上記のように、液晶層５２内にスペーサが配置され、上側基板５１と下側基板５３の間隔、すなわち液晶層５２の厚さを一定にする。スペーサは、一般に樹脂製または無機酸化物製の球体であるが、基板表面に熱可塑性の樹脂をコーティングした固着スペーサを使用することも可能である。このスペーサによって形成されるセルギャップは４μｍ〜６μｍの範囲が適正である。セルギャップがこの値より小さいと反射率が低下して暗い表示になり、高い閾値急峻性も期待できない。逆にこの値より大きいと、高い閾値急峻性は保持できるが、駆動電圧が上昇して汎用部品による駆動が困難になる。
【００３６】
液晶層５２を形成する液晶組成物は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０重量％（ｗｔ％）添加したコレステリック液晶である。ここで、カイラル材の添加量は、ネマティック液晶成分とカイラル材の合計量を１００ｗｔ％とした時の値である。
【００３７】
ネマティック液晶としては、従来から公知の各種のものを使用可能であるが、誘電率異方性（Δε）が１５〜３５の範囲の液晶材料であることが望ましい。誘電率異方性が１５以下であれば、駆動電圧が全体的に高くなり、駆動回路に汎用部品を使用することが困難になる。
【００３８】
一方、誘電率異方性が２５以上になると、閾値急峻性が低下し、更には液晶材料自体の信頼性が低下する懸念が出てきる。
【００３９】
また、屈折率異方性（Δｎ）は、０．１８〜０．２４であることが望ましい。屈折率異方性が、この範囲より小さいと、プレーナ状態の反射率が低くなり、この範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるのに加えて、粘度も高くなり、応答速度が低下する。
【００４０】
次に、コレステリック液晶材料を使用した表示装置における、明暗（白黒）表示について説明する。コレステリック液晶を用いた表示装置は、液晶分子の配向状態で表示の制御を行う。
【００４１】
図４の（Ａ）および（Ｂ）は、コレステリック液晶の状態を説明する図である。コレステリック液晶には、図４の（Ａ）に示すように入射光を反射するプレーナ状態と、図４の（Ｂ）に示すように入射光を反射するフォーカルコニック状態と、があり、これらの状態は、無電界下でも安定してその状態が保持される。他に、強い電界を印加した時に、全ての液晶分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態があるが、ホメオトロピック状態は、電界の印加を停止すると、プレーナ状態またはフォーカルコニック状態になる。
【００４２】
プレーナ状態の時には、液晶分子のらせんピッチに応じた波長の光を反射する。反射が最大となる波長λは、液晶の平均屈折率ｎ、らせんピッチｐから次の式で表される。
【００４３】
λ＝ｎ・ｐ
一方、反射帯域Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなる。
【００４４】
プレーナ状態の時には、入射光が反射するので「明」状態、すなわち白を表示することができる。一方、フォーカルコニック状態の時には、下側基板５３の下に光吸収層を設けることにより、液晶層を透過した光が吸収されるので「暗」状態、すなわち黒を表示することができる。プレーナ状態とフォーカルコニック状態の混在した状態では、「明」状態（白表示）と「暗」状態（黒表示）の間の中間調状態になり、プレーナ状態とフォーカルコニック状態の混在比率で中間調レベルが決まる。
【００４５】
次に、コレステリック液晶を利用した表示素子の駆動方法を説明する。
【００４６】
図５は、一般的なコレステリック液晶の電圧−反射特性の一例を示している。横軸は、コレステリック液晶を挟む電極間に所定のパルス幅で印加されるパルス電圧の電圧値（Ｖ）を表し、縦軸はコレステリック液晶の反射率（％）を表している。図５に示す実線の曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態のコレステリック液晶の電圧−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のコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示す。
【００４７】
コレステリック液晶に強い電界（ＶＰ１００以上）を発生させると、電界印加中は、液晶分子のらせん構造は完全にほどけて、全ての分子が電界の方向に従うホメオトロピック状態になる。次に、液晶分子がホメオトロピック状態の時に、印加電圧をＶＰ１００から急激にほぼゼロにすると、液晶のらせん軸は電極に垂直になり、らせんピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ状態になる。
【００４８】
一方、コレステリック液晶分子のらせん構造が解けない程度の弱い電界（ＶＦ１００ａ〜ＶＦ１００ｂの範囲）を印加した後の電界除去、あるいは強い電界を印加し、その状態から緩やかに電界を除去した場合は、コレステリック液晶分子のらせん軸は電極に平行になり、入射光を反射するフォーカルコニック状態になる。
【００４９】
また、中間的な強さの電界（ＶＦ０〜ＶＦ１００ａまたはＶＦ１００ｂ〜ＶＰ０）を印加し、急激に電界を除去すると、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在し、中間調画像の表示が可能となる。
【００５０】
以上の現象を利用して、表示を行う。
【００５１】
コレステリック液晶を用いた単純マトリクス型表示装置では、高速の書換えを行う場合には、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）が使用される。第１実施形態の表示装置も、ＤＤＳで中間調画像表示を行う。なお、画像の書換えを行う前に、全画素を同時にプレーナ状態にするリセット動作を行うようにしてもよい。リセット動作は、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２の全出力を、それぞれ強制的に所定の電圧値にすることにより行い、出力値を設定するためのデータの転送が不要なので、短時間に実行可能である。ただし、リセット動作は、電力を消費するので、低消費電力の装置では行わなくてもよい。
【００５２】
説明を容易にするため、まず白黒の２値画像を表示する場合を説明する。
【００５３】
図６は、ＤＤＳにおける駆動波形を示す図である。
【００５４】
前述のように、ＤＤＳは、３つのステージに大別され、先頭から、「準備（Preparation）」期間、選択（Selection）」期間および「展開（Evolution）」期間を含む。これらの期間の前後には、非選択（Non-Select）期間が設けられる。Preparation期間は、液晶をホメオトロピック状態に初期化する期間で、高電圧のパルス幅の大きなPreparationパルスが印加される。Selection期間は、プレーナ状態またはフォーカルコニック状態に分岐するきっかけを与える期間である。Selection期間では、プレーナ状態にスイッチングする時には低電圧のパルス幅の小さなSelectionパルスが印加され、フォーカルコニック状態にスイッチングする時にはパルスは印加されない。Evolution期間は、直前のSelection期間での過渡状態に応じてプレーナ状態かフォーカルコニック状態に確定させる期間であり、中間電圧のパルス幅の大きなEvolutionパルスが印加される。Preparationパルス、SelectionパルスおよびEvolutionパルスは、それぞれ１組の正負のパルスである。
【００５５】
実際には、Preparation期間およびEvolution期間では、図６のようにパルス幅の長い１組の正負のパルスを印加するのではなく、複数個の正負のPreparationパルスおよびEvolutionパルスを印加する。
【００５６】
図７は、第１実施形態において、コモンドライバ１２が、Preparation期間、Selection期間、Evolution期間およびNon-Select 期間に出力する駆動波形、セグメントドライバ１１が白表示および黒表示に対して出力する駆動波形、および液晶への印加波形を示す。
【００５７】
第１実施形態でＤＤＳを実行する場合、コモンドライバ１２は、ＧＮＤを含め７値を出力し、セグメントドライバ１１は、ＧＮＤを含めて５値を出力する。現在、単純マトリクス方式用の汎用ドライバＩＣが実用化されており、モードを設定することにより、セグメントドライバ１１またはコモンドライバ１２として使用可能である。したがって、セグメントドライバ１１として利用する汎用ドライバＩＣは、出力する値に余りがある。第１実施形態では、セグメントドライバ１１の余っている出力を利用して静電容量検出信号を表示素子１０に印加する。
【００５８】
コモンドライバ１２およびセグメントドライバ１１は、Selection期間を４等分した期間を単位として出力を変化させる。セグメントドライバ１１は、白表示に対しては、４２Ｖ、３０Ｖ、０Ｖ、１２Ｖに変化する電圧波形を、黒表示に対しては、３０Ｖ、４２Ｖ、１２Ｖ、０Ｖに変化する電圧波形を出力する。コモンドライバ１２は、Non-Select 期間には３６Ｖ、３６Ｖ、６Ｖ、６Ｖに変化する電圧波形を、Selection期間には３０Ｖ、４２Ｖ、１２Ｖ、０Ｖに変化する電圧波形を、Evolution期間には１２Ｖ、１２Ｖ、３０Ｖ、３０Ｖに変化する電圧波形を、Preparation期間には０Ｖ、０Ｖ、４２Ｖ、４２Ｖに変化する電圧波形を出力する。
【００５９】
これにより、Preparation期間では、白表示のデータ電極の液晶に対して、４２Ｖ、３０Ｖ、−４２Ｖ、−３０Ｖに変化する電圧波形が、黒表示のデータ電極の液晶に対して、３０Ｖ、４２Ｖ、−３０Ｖ、−４２Ｖに変化する電圧波形が印加される。Evolution期間では、白表示のデータ電極の液晶に対して、３０Ｖ、１８Ｖ、−３０Ｖ、−１８Ｖに変化する電圧波形が、黒表示のデータ電極の液晶に対して、１８Ｖ、３０Ｖ、−１８Ｖ、−３０Ｖに変化する電圧波形が印加される。Selection期間では、白表示のデータ電極の液晶に対して、１２Ｖ、−１２Ｖ、−１２Ｖ、１２Ｖに変化する電圧波形が、黒表示のデータ電極の液晶に対して、０Ｖの電圧波形が印加される。Non-Select 期間には、白表示のデータ電極の液晶に対して、６Ｖ、−６Ｖ、−６Ｖ、６Ｖに変化する電圧波形が、黒表示のデータ電極の液晶に対して、−６Ｖ、６Ｖ、６Ｖ、−６Ｖに変化する電圧波形が印加される。
【００６０】
図８は、第１実施形態において、コモンドライバ１２およびセグメントドライバ１１が図７に示す駆動波形を出力することにより各画素液晶に印加される電圧波形を、より具体的に示す図である。１つのスキャンラインに図８の電圧波形が印加される。コモンドライバ１２は、図８の信号を印加するスキャンラインを１ラインずつシフトする。
【００６１】
図８に示すように、Preparation期間、Selection期間およびEvolution期間の順に配置され、前後に非選択（Non-Select）期間が配置される。Selection期間は、約０．５ｍｓ〜１ｍｓ程度の印加時間である。図８は、プレーナ状態にして白表示（明表示）を行う場合の±１２ＶのSelectionパルスを示しており、フォーカルコニック状態にして黒表示（暗表示）を行う場合には、この期間中０Ｖが印加される。
【００６２】
Preparation期間およびEvolution期間は、Selection期間の数倍から十数倍の長さであり、図７のPreparationパルスおよびEvolutionパルスが、複数個印加される。Non-Select期間は、描画に関与しない画素に常時印加されるパルスであり、低電圧であるため、画像を変化させない。
【００６３】
図８のPreparationパルス、SelectionパルスおよびEvolutionパルスの組が、スキャンラインの位置を変えながら順次印加される。これにより、SelectionパルスがPreparationパルスとEvolutionパルスを伴い、１ライン当たりのSelectionパルスの印加時間で、パイプライン的にスキャン・書換えを行うことになる。そのため、ＸＧＡ仕様の高精細サイズの表示素子であっても、１ｍｓ×７６８＝０．７７秒前後の速度で書換えを行うことができる。
【００６４】
中間調画像を表示する場合には、Selection期間をさらに複数のサブ期間に分割し、各サブ期間において、図７に示す駆動波形を印加できるように構成する。複数のサブ期間のうち、白表示を行うサブ期間と黒表示を行うサブ期間の比率を変化させる。例えば、８個のサブ期間を設け、８個のサブ期間が全て白表示を行う場合がデューティ比１００％で、８個のサブ期間が全て黒表示を行う場合がデューティ比０％で、２個のサブ期間が白表示を行う場合がデューティ比２５％である。第１実施形態では、Selection期間は約７００μｓで、２０〜３０μｓのサブ期間に分けられる。したがって、サブ期間は２３〜３５個も設けられる。Selection期間において、白表示のサブ期間を中央に配置すると、Selection期間における白表示のSelectionパルスの幅がデューティ比に応じて変化することになる。以下、説明を簡単にするため、図６に示すＤＤＳ駆動波形を用いて、Selection期間におけるSelectionパルスの幅がデューティ比に応じて変化するものとして説明する。
【００６５】
前述のように、メモリ性を有する液晶を用いた表示装置は、表示素子のコントラスト、明るさ、ガンマなどがロット間でバラツキやすく、表示素子の長期間の使用により、このような特性の変化が懸念される。このような表示素子のバラツキや経年変化があると、同じ駆動条件で表示素子を駆動しても望ましい表示が行えない。特に、第１実施形態の表示装置で使用するＤＤＳは、駆動条件の最適範囲が狭く、表示素子のバラツキおよび経年変化の影響を大きく受けて、固定の駆動条件では良好な表示が行えない。
【００６６】
駆動条件を調整するには、表示（明度）と関係する表示素子の特性を検出して、検出した特性の表示（明度）との関係に基づいて調整する。前述のように、これまでも静電容量値に応じて駆動条件を決定することが提案されてきたが、第１実施形態の表示装置も、表示素子１０の静電容量を検出して、望ましい駆動条件を実現するように駆動条件を調整する。ただし、第１実施形態の表示装置では、ダミーセルを使用せずに、表示素子１０の静電容量を直接検出するとともに、表示素子１０を所定の表示状態（白、黒または中間調レベル）に設定して静電容量の検出および駆動条件の調整を行う。
【００６７】
図９は、表示素子１０の５個のサンプルについて、明度（反射率）と静電容量の関係を測定した結果を示す図である。静電容量は、１ｋＨｚで測定し、完全なプレーナ状態の明度を１に、完全なフォーカルコニック状態の明度を０に規格化した相対値である。静電容量値が０と１の間は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態で、中間調が表示される。
【００６８】
図９から明らかなように、フォーカルコニック状態（明度０）の時が最大の静電容量を示し、プレーナ状態（明度１）に近づくにつれて静電容量が単調に小さくなっていく。このことから、ロット間のバラツキや経年変化で所望の表示が得られない場合は、静電容量の相対関係を元に、バラツキや経年変化による明度の変化を推定することができることが分かる。そこで、第１実施形態の表示装置では、図９に示すようなコレステリック液晶の明度と静電容量が極めて単調に変化する特性を利用して駆動条件を調整する。具体的には、表示素子１０の静電容量を測定し、測定した静電容量に基づいて駆動条件を調整する。
【００６９】
図１０は、表示素子１０の静電容量の周波数特性を示す図である。図１０において、プレーナ状態よりもフォーカルコニック状態の静電容量のほうが大きい現象は、１０ｋＨｚ程度までに見られる。また、１００Ｈｚ以下の低周波になると、静電容量の絶対値が大きくなる。これは、液晶材料に含まれる極性基やイオン成分による分極が生じ出すためで考えられる。プレーナ状態とフォーカルコニック状態の静電容量の比率や、検出する電流量を考慮すると、静電容量の検出には１ｋＨｚ前後の周波数を使用するのが好適であると考えられる。
【００７０】
図１１は、電源部１３における静電容量検出信号を出力する回路部分、電流センスアンプ１４および演算部２４の構成を示す図である。電流センスアンプ１４は、入手の容易な汎用のものが使用できる。電源部１３は、図示していないＤＡ変換器などを使用して、のこぎり波や三角波を発生し、可変抵抗ＶＲに一端に原検出信号を印加する。オペアンプＡｍｐ、抵抗Ｒ１、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２を有するブースター回路および抵抗Ｒ２は、原検出信号を増幅して静電容量検出信号を出力する増幅回路を形成し、出力電圧の安定化を行う。増幅回路の増幅率は可変抵抗ＶＲの抵抗値を調整することにより調整可能である。可変抵抗ＶＲは、例えば、スイッチで接続する抵抗の個数を調整することにより抵抗値が調整可能で、制御部２３からの制御信号などにより調整される。静電容量検出信号の波高を調整する必要がなければ、可変抵抗ＶＲは固定抵抗でよい。ブースター回路の後段には、電流を制限するダンピング抵抗Ｒ３を配置する。図１１では、このダンピング抵抗Ｒ３は、電流センスアンプ１４のセンシング抵抗としても使用される。前述のように、ダンピング抵抗Ｒ３の一端は、セグメントドライバ１１の不使用の電源端子に接続される。
【００７１】
電流センスアンプ１４は，検出した電流値を電圧値としてアナログ出力するものを使用する。電流センスアンプ１４の出力する電圧信号の電圧は、演算部２４内のＡＤ変換器（ＡＤＣ）によってデジタル化され、静電容量値の演算に使用される。電流センスアンプ１４の出力とＡＤ変換器の間に、適切なカットオフ周波数を有するローパスフィルタを設けると、検出精度はより向上する。
【００７２】
なお、電源部１３は、分圧回路により、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２に供給する電圧を生成する。ＤＤＳ駆動方式は、瞬時の消費電流が大きいため、電源部１３の分圧回路により形成された各電圧は、図１１に示したオペアンプＡｍｐ、およびトランジスタＴｒ１とＴｒ２を有するブースター回路を介して出力されるにようにすることが望ましい。
【００７３】
さらに、電源部１３のセグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２に供給する電圧を出力する端子部では、ダンピング抵抗の後段に数μＦ程度の平滑コンデンサを用いる場合が多い。しかし、図１１に示した静電容量検出信号を出力する端子では、このような平滑コンデンサを設けないことが望ましい。これは、平滑コンデンサを設けた場合、表示素子の静電容量と平滑コンデンサの容量の合成容量を検出してしまうことになり、白表示と黒表示と中間調表示の静電容量の検出値の差が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が低下してしまい、検出精度が低下するためである。
【００７４】
図１２は、ブースター回路からダンピング抵抗Ｒ３を介して、セグメントドライバ１１の不使用の電源端子に供給される静電容量検出信号の波形を示す図である。第１実施形態では、電圧が±５Ｖの間で変化するのこぎり波状の静電容量検出信号が使用される。表示素子に静電容量検出信号を印加する場合には、コモンドライバ１２は全端子にＧＮＤレベルを出力し、セグメントドライバ１１は、全端子に、静電容量検出信号が印加される端子の電圧を出力するように設定される。この状態で、静電容量検出信号を図１２に示すように変化すると、のこぎり波状に変化する電圧が表示素子１０の全画素に印加される。のこぎり波状の静電容量検出信号は、ＤＡ変換器により生成されるのが一般的であるため、適切なカットオフ周波数を有するローパスフィルタを設け、それを滑らかにすることが望ましい。
【００７５】
静電容量の検出は、表示素子１０への静電容量検出信号の印加に伴う充電/放電時の電流値を電流センスアンプ１４が検出することにより行う。
【００７６】
ＴＦＴ液晶よりも容量特性が劣るコレステリック液晶であっても、のこぎり波状の静電容量検出信号を用いることで、充電/放電時の電流を安定して検出できることが分かった。
【００７７】
図１３は、コレステリック液晶のテストセルを用いて、図１１の回路構成で静電容量の検出を実験した結果を示す。図１３の（Ａ）は、全画素が白表示状態（プレーナ状態）である時の、のこぎり波状の静電容量検出信号Ｓと、それに伴う充電/放電時の電流Ｉを示す。また、図１３の（Ｂ）は、全画素が黒表示状態（フォーカルコニック状態）である時の、のこぎり波状の静電容量検出信号Ｓと、それに伴う充電/放電時の電流Ｉを示す。図１３において、電流Ｉは信号Ｓの増加に伴って急激に増加し、ほぼ一定になる。この一定になった時に、フォーカルコニック状態の電流値とプレーナ状態の電流値の比率は約１．４倍であり、図１０に示した白／黒表示の静電容量の比率とほぼ一致したことを確認した。
【００７８】
なお、テストセルをコンデンサとして置き換えたＣＲ発振回路を試作し、その発振周波数を測定した。その結果、発振周波数は、プレーナ状態がフォーカルコニック状態の約１．４倍となったが、発振周波数が大きく変動して不安定な場合が頻繁に発生した。このことから、コレステリック液晶の場合には、のこぎり波状の静電容量検出信号印加による充電/放電時の電流による静電容量の検出の方が、発振周波数の検出による静電容量の検出より、安定的に検出が行えた。
【００７９】
なお、上記の静電容量の検出では、白／黒表示時の表示素子１０の静電容量を検出したが、表示素子１０を中間調表示状態にすれば、中間調表示状態での静電容量検出が可能である。また、上記の静電容量の検出では、のこぎり波状の静電容量検出信号を用いたが、三角波状の静電容量検出信号を用いても同様の測定が可能であった。
【００８０】
次に、第１実施形態の表示装置における駆動条件の調整方法を説明する。
【００８１】
ＤＤＳ駆動方式の駆動条件を調整する場合、調整可能な条件は、PreparationパルスおよびEvolutionパルスの電圧、Selectionパルスの白表示の電圧およびSelectionパルスのパルス幅（デューティ比）などである。第１実施形態では、Evolutionパルスの電圧（Evolution電圧）とSelectionパルスのデューティ比を調整する。Evolution電圧を調整する理由は、表示のコントラストを強く支配する要因であるためである。また、Selectionパルスのデューティ比は、階調変化を発生する要因のうちで、比較的容易に調整可能で、精密な調整が可能であるためである。
【００８２】
図１４は、ＤＤＳ駆動方式で、図６から図８を参照して説明した駆動条件およびSelectionパルスのデューティ比を所定の値（例えば５０％）にして駆動する場合で、Evolution電圧を変化させた時の表示素子の容量変化を示す図である。
【００８３】
図１４において、実線は、１つの表示素子における変化例を模式的に示す。ある値より低いEvolution電圧で駆動した場合には、駆動後の表示素子１０の静電容量は高く、一定の値である。Evolution電圧を高くするにしたがって、駆動後の表示素子１０の静電容量は低下し、ある値より高いEvolution電圧になると、駆動後の表示素子１０の静電容量は低い一定の値になる。このような容量変化が、バラツキや経年変化により変動する。例えば、高い側および低い側で一定になる静電容量の値が上下に変動し、中間部分における変化がEvolution電圧に対して（図では横方向に）変化し、中間部分における変化の傾きも変化する。
【００８４】
図１５は、第１実施形態の表示装置における駆動条件の調整方法を説明する図であり、図１５の（Ａ）は第１段階および第２段階の調整を、図１５の（Ｂ）は第３段階の調整を説明する。
【００８５】
図１５の（Ａ）において、Ｒは、図１４で説明したEvolution電圧を変化させた時の表示素子の容量変化の代表的な例を示し、基準例としてあらかじめ記憶されており、その場合の駆動条件も基準駆動条件として記憶されている。例えば、静電容量が高い側で一定になる値Ｃ１００、静電容量が低い側で一定になる値Ｃ０などが記憶されている。また、静電容量が中間の値、例えば、Ｃ１００とＣ０の間の２５％、５０％、９０％などになる時のEvolution電圧なども記憶されている。
【００８６】
Ｐは、駆動条件の調整の対象となる表示素子のEvolution電圧に対する容量変化を示す。容量変化Ｐは、基準例のＲに対して、Ｃ１００とＣ０が増加してＣ１００’とＣ０’となり、中間部分の傾きが増加し、Ｃ１００とＣ０の間の２５％、５０％、９０％などになる静電容量値およびその時のEvolution電圧なども増加している。
【００８７】
第１実施形態の駆動条件調整方法では、第１段階で、Ｃ１００’およびＣ０’を検出する。
【００８８】
第２段階では、Ｃ１００’とＣ０’の間の所定の静電容量値（例えば、２５％、５０％、９０％など）が、Selectionパルスのデューティ比を変化して得られるように、Evolution電圧を決定する。言い換えれば、最大に近いコントラスト・明るさが得られるように、Evolution電圧を決定する。
【００８９】
上記のように、第１実施形態では、Evolution電圧を変化させるが、Evolution電圧を変化させるだけでは、Ｃ１００’およびＣ０’を変化させることはできない。図１４に示すように、Evolution電圧を大きくしすぎると、例えば、Selectionパルスのデューティ比が５０％以下であっても静電容量がＣ０’になる場合もあり、これでは中間調表示は行えない。さらにEvolution電圧を大きくすると、Selectionパルスのデューティ比が０％近くであっても静電容量がＣ０’になる場合もあり、これでは表示自体が行えない。
【００９０】
そこで、第１実施形態では、Ｃ１００’およびＣ０’を表示の輝度０と１００（相対値）に対応させ、中間調部分がSelectionパルスのデューティ比の変化に応じて変化するようにEvolution電圧を設定する。
【００９１】
第３段階では、中間調部分における変化が線形になるように、Selectionパルスのデューティ比の変化を決定する。
【００９２】
図１６は、第１実施形態の表示装置における駆動条件の自動調整処理を示すフローチャートである。処理は、第１ステップＳ１と、第２ステップＳ２と、第３ステップＳ３と、最終ステップＳ４と、を含む。第１ステップＳ１では、上記のＣ０’およびＣ１００’を検出し、輝度０と１００（相対値）に対応させる。第２ステップＳ２では、Ｃ０’およびＣ１００’から決定した中間調部分の所定の静電容量値が得られるようにEvolution電圧を設定する。第３ステップＳ３では、決定したEvolution電圧で、中間調部分の静電容量値とSelectionパルスのデューティ比の関係を設定する。最終ステップＳ４では、決定したEvolution電圧およびSelectionパルスのデューティ比にしたがって駆動条件を更新する。
【００９３】
第１ステップＳ１のステップＳ１１では、表示素子１０の全画素を、ＤＤＳ方式で白表示状態（プレーナ状態）にする描画を行う。ステップＳ１１では、全画素を確実に白表示状態にするため、図１７の（Ａ）に示すように、Selectionパルスのデューティ比を１００％とし、さらにEvolution電圧を通常より高めに設定する。
【００９４】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で設定した白表示状態の表示素子１０の静電容量を測定し、その値を０％点として設定する。したがって、Ｃ０’が０％点になる。
【００９５】
ステップＳ１３では、表示素子１０の全画素を、ＤＤＳ方式で黒表示状態（フォーカルコニック状態）にする描画を行う。ステップＳ１３では、全画素を確実に黒表示状態にするため、図１７の（Ｂ）に示すように、Selectionパルスのデューティ比を０％（Selectionパルス無し）とし、さらにEvolution電圧を通常より低めに設定する。
【００９６】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で設定した黒表示状態の表示素子１０の静電容量を測定し、その値を１００％点として設定する。したがって、Ｃ１００’が１００％点になる。
【００９７】
第２ステップＳ２は、ステップＳ２１からＳ２３を含み、ステップ２Ｒに示すように、これらのステップＳ２１からＳ２３を３〜５回繰り返す。
【００９８】
ステップＳ２１では、表示素子１０の全画素を、中間調表示状態（プレーナ状態＋フォーカルコニック状態）にする描画を行う。設定する中間調は、９０％、５０％、２５％など、任意の階調でよい。例えば、２５％に設定する場合には、あらかじめ記憶されている駆動条件で、あらかじめ記憶されている駆動条件で、Selectionパルスのデューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。なお、設定する中間調が９０％の場合、最大に近い表示コントラストが得られるようにEvolution電圧を設定することになるので、表示コントラストの観点からは好ましい。
【００９９】
ステップＳ２２では、ステップＳ２１で設定した中間調表示状態の表示素子１０の静電容量を測定する。
【０１００】
ステップＳ２３では、ステップＳ１２およびＳ１４で決定した０％点と１００％点に対応する静電容量Ｃ０’およびＣ１００’から、設定する中間調に対応する目標静電容量値を算出し、ステップＳ２２での測定静電容量値を目標静電容量値と比較する。そして、比較結果に基づいて、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する。
【０１０１】
ステップＳ２１からＳ２３を繰り返して、ステップＳ２２で得られる測定静電容量値が目標静電容量値に近づいたらステップＳ２を終了してステップＳ３に進む。
【０１０２】
Evolution電圧を調整する方法は、測定静電容量値が目標静電容量値になるように調整する方法であれば、どのような方法でもよい。このような方法は、求根アルゴリズムとして知られており、代表的な方法として、ニュートン法や二分法が知られている。これらを適用した例を説明する。
【０１０３】
図１８は、ニュートン法により、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する方法を説明する図であり、設定する中間調が２５％の場合の例である。
【０１０４】
ニュートン法では、図１４および図１５の（Ａ）に示すようなEvolution電圧に対する標準容量変化特性があらかじめ記憶されている。この特性は、簡易的に一次関数の傾きと切片を記憶していればよい。図１８では、Ｒ’が標準容量変化特性を表し、Ｐ’が調整対象の容量変化特性を示す。
【０１０５】
図１８の（Ａ）に示すように、標準容量変化特性Ｒ’で、静電容量値が、Ｃ０’から２５％（Ｃ０’とＣ１００’間を１００％とする）になる標準２５％Evolution電圧を記憶した特性から求め、その標準２５％Evolution電圧で、デューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。この状態の静電容量を測定結果がＣ０’から５０％であったとする。
【０１０６】
図１８の（Ｂ）に示すように、記憶されている傾きから、静電容量を５０％から２５％にするEvolution電圧の変化量を求め、標準２５％Evolution電圧を変化量分だけ変化させる。そして、変化させたEvolution電圧で、再度同様の処理を行うと、測定された静電容量はよりＣ０’から２５％の値に近づく。このような処理を数回繰り返せば、静電容量がＣ０’から２５％の値に近似した状態になるEvolution電圧を決定することができる。なお、ここではＣ０’から２５％になる静電容量を例として説明したが、前述のように、５０％でも、９０％でもよい。
【０１０７】
図１９は、Ｃ０’から１０％および９０％になる静電容量に対して、ニュートン法を行った場合のEvolution電圧の変化を示す。２〜３回以上繰り返せば、ほぼ一定値に収束することが分かる。
【０１０８】
ニュートン法は、解を求める対象があまりに急峻に変化する特性を有したり、凹凸に変化する特性を有したりする場合、収束せず発散するという問題があることが知られている。しかし、Evolution電圧を調整する場合のEvolution電圧-静電容量特性は、Evolution電圧に対して非常に単調に変化する特性であるため、ニュートン法を適用してほぼ確実に収束させることができる。
【０１０９】
図２０は、二分法により、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する方法を説明する図であり、設定する中間調が２５％の場合の例である。
【０１１０】
二分法では、Evolution電圧に対する標準容量変化特性を記憶しておく必要はない。
【０１１１】
図２０の（Ａ）に示すように、Evolution電圧の可変範囲の電圧上限と電圧下限の中間に第１電圧中央を設定する。そして、Evolution電圧を第１電圧中央とし、デューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。この状態で測定した静電容量がＣ０’から２５％より大きい静電容量値であったとする。したがって、第１電圧中央は小さく、増加させる必要があると判定される。
【０１１２】
図２０の（Ｂ）に示すように、第１電圧中央と電圧上限の中間に第２電圧中央を設定する。そして、Evolution電圧を第２電圧中央とし、デューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。この状態で測定した静電容量がＣ０’から２５％より依然大きい静電容量値であったとする。したがって、第２電圧中央は小さく、増加させる必要があると判定される。
【０１１３】
図２０の（Ｃ）に示すように、第２電圧中央と電圧上限の中間に第３電圧中央を設定する。そして、Evolution電圧を第３電圧中央とし、デューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。この状態で測定した静電容量がＣ０’から２５％の静電容量値であったとすると、第３電圧中央が適切なEvolution電圧であることになる。
【０１１４】
一般的に、二分法はニュートン法に比べて、発散しにくいが収束に時間がかかるという特徴がある。しかし、上記のように、Evolution電圧-静電容量特性は、Evolution電圧に対して非常に単調に変化する特性であるため、５回のステップを繰り返すことにより、概ね一定値に収束した。
【０１１５】
図１６に戻り、第３ステップＳ３では、ステップＳ２で決定したEvolution電圧を使用して、中間調部分の静電容量値とSelectionパルスのデューティ比の関係を設定する。
【０１１６】
ステップＳ３１では、表示素子１０の全画素を、表示する中間調のいずれかを表示する目標中間調表示状態にする。この処理は、ステップＳ２１と同じである。
【０１１７】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１で設定した目標中間調表示状態の表示素子１０の静電容量を測定する。
【０１１８】
ステップＳ３３では、目標中間調表示状態に対応する目標静電容量値を算出し、ステップＳ３２での測定静電容量値を目標静電容量値と比較する。そして、比較結果に基づいて、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにSelectionパルスのデューティ比を決定する。
【０１１９】
ステップＳ３１からＳ３３を繰り返して、ステップＳ３２で得られる測定静電容量値が目標静電容量値に近づいたらステップＳ３を終了する。
【０１２０】
ＤＤＳ駆動方式の場合、液晶の応答がかなり急峻なため、中間調は元々形成しにくい。そのため、表示できる中間調は、３〜７階調程度である。これらの各中間調について第３ステップを繰り返し、表示する中間調の全てについてSelectionパルスのデューティ比を決定したら、ステップＳ４に進む。
【０１２１】
図２１は、第３ステップＳ３における調整を説明する図であり、Selectionパルスのデューティ比に対する静電容量の変化を示す。図２１で、Ｒ’’が標準的なデューティ比容量変化特性を表し、Ｐ’’が調整対象のデューティ比容量変化特性を示す。この例は、第２ステップＳ２で、２５％の中間調に設定した上でEvolution電圧を決定した場合である。この場合、Selectionパルスのデューティ比を２５％にして、ステップＳ２で決定したEvolution電圧で、ＤＤＳ方式で駆動すれば所望の静電容量値、すなわち中間調になる。しかし、図２１では、想定した特性Ｒ’’に対して調整対象の表示素子の特性は傾きが急峻になっているため、想定したSelectionパルスのデューティ比で駆動しても想定した静電容量値（中間調）にはならない。例えば、想定した特性Ｒ’’によれば、６０％点の静電容量値（中間調）は、デューティ比を４０％に設定すれば得られるが、調整対象の表示素子の特性Ｐ’’では、デューティ比を５０％に設定する必要がある。
【０１２２】
中間調部分の静電容量に対して、そのような静電容量（中間調）が得られるSelectionパルスのデューティ比を決定し、駆動条件をそのように決定したSelectionパルスのデューティ比に更新する。中間調部分の静電容量のそれぞれについて、ニュートン法または二分法などを適用して、Selectionパルスのデューティ比を決定する。ＤＤＳ駆動方式の場合、液晶の応答がかなり急峻なため、中間調は元々形成しにくい。そのため、Selectionパルスのデューティ比の決定においては、ニュートン法を使うこともできるが、発散するリスクが低い二分法のほうがより好適に最適値を突き止めることができる。
【０１２３】
図２２は、第３ステップＳ３を、二分法を用いて行った場合の処理を説明する図である。二分法では、探索範囲のPWM-Duty比の上限Ｐｍａｘと下限Ｐｍｉｎを設定する。１回目探索処理では、PWM-Duty比を、ＰｍａｘとＰｍｉｎの中間値Ｐｍｉｄ＝（Ｐｍａｘ＋Ｐｍｉｎ）／２に設定して中間調表示を行い、その時の静電容量値を測定する。測定した静電容量値と目標静電容量値の差が閾値より大きいと判定された場合には、２回目の探索処理が行われる。図示のように、測定した静電容量値が、目標静電容量値より小さい場合には、ＰｍｉｄをＰｍａｘとして、PWM-Duty比をＰｍｉｎとＰｍａｘの中間値Ｐｍｉｄ＝（Ｐｍａｘ＋３Ｐｍｉｎ）／４に設定して中間調表示を行い、その時の静電容量値を測定する。測定した静電容量値と目標静電容量値の差が閾値より大きいと判定された場合には、３回目の探索処理が行われる。図示のように、測定した静電容量値が、目標静電容量値より大きい場合には、Ｐｍｉｄを新たなＰｍｉｎとして、PWM-Duty比をＰｍｉｎとＰｍａｘの中間値Ｐｍｉｄ＝（３Ｐｍａｘ＋５Ｐｍｉｎ）／８に設定して中間調表示を行い、その時の静電容量値を測定する。測定した静電容量値と目標静電容量値の差が閾値より大きいと判定された場合には、４回目の探索処理が行われる。図示のように、測定した静電容量値が、目標静電容量値より小さい場合には、Ｐｍｉｄを新たなＰｍａｘとして、PWM-Duty比をＰｍｉｎとＰｍａｘの中間値Ｐｍｉｄ＝（５Ｐｍａｘ＋１１Ｐｍｉｎ）／８に設定して中間調表示を行い、その時の静電容量値を測定する。測定した静電容量値と目標静電容量値の差が閾値以下になれば、探索処理を停止して、PWM-Duty比をＰｍｉｄ＝（５Ｐｍａｘ＋１１Ｐｍｉｎ）／８とする。
【０１２４】
図２３は、６０％点の静電容量を得るデューティ比を決定するため、二分法を行った場合のデューティ比の変化を示す。５回以上繰り返せば、ほぼ一定値に収束することが分かる。
【０１２５】
以上のようにして、第１実施形態の表示装置では、表示素子１０の特性が、ロット間のバラツキや経年変化により変動した場合でも、駆動条件を自動的に最適化して、常時良好な表示を行うことができる。
【０１２６】
このように、上記の駆動条件自動調整処理を行うことにより、表示が最適化されるが、この処理は、長い処理時間が必要で、調整終了までに数分を要する場合がある。特に、二分法はニュートン法に比べて、より好適に最適値を突き止めることができるが、収束に時間がかかる。そこで、駆動条件自動調整処理の時間短縮が求められる。
【０１２７】
図１６から図２３で説明した最適な駆動条件の探索アルゴリズムは、探索範囲やループ回数が固定であったため、駆動条件のズレが大きさにかかわらず、自動調整の開始コマンドを与えてから、一定の調整時間を要した。
そこで、第１実施形態では、最適な駆動条件の探索アルゴリズムに柔軟性を持たせ、高い調整精度を保持しつつ、調整時間をさらに短縮する以下の探索アルゴリズムを使用する。この探索アルゴリズムでは、最初の駆動条件自動調整処理は、上記の通り行うが、２回目以降の駆動条件自動調整処理は、駆動条件のズレの度合いを検出して、ズレ度合いに応じてアルゴリズムの簡略化を行うことにより、処理時間を短縮する。
【０１２８】
図２４は、この探索アルゴリズムを利用した駆動条件自動調整処理を示すフローチャートである。
上記のように、図１６に示した駆動条件自動調整処理が、あらかじめ一度は行われ、白表示および黒表示に対応する静電容量が測定され、Evolution電圧および目標静電容量値になるSelectionパルスのデューティ比が決定されている。
【０１２９】
ステップＳ５では、制御部２３が、前回の駆動条件自動調整処理で測定された静電容量（Ｃ０’およびＣ１００’）、および設定されたEvolution電圧およびSelectionパルスのデューティ比を、図示していないメモリに記憶する。
【０１３０】
ステップＳ５の後、メンテナンスなどのために、駆動条件自動調整処理が再び開始される。
まず、ステップＳ６を行う。ステップ６では、図１６のＳ１１からＳ１４を含む第１ステップＳ１と同じ処理を行う。これにより、０％点および１００％点に対応する静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’が測定される。
【０１３１】
ステップＳ６１では、Ｓ６で測定した静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’と、Ｓ０で記憶した前回の静電容量値の差Ｄ０およびＤ１００をそれぞれ算出する。Ｄ０は、Ｓ６で測定した静電容量値Ｃ０’とＳ５で記憶したＣ０’の差の絶対値であり、Ｄ１００は、Ｓ６で測定した静電容量値Ｃ１００’とＳ５で記憶したＣ１００’の差の絶対値である。
【０１３２】
ステップＳ６２では、差が第１閾値より大きいかを判定し、大きければステップＳ７に進み、小さければステップＳ７２に進む。上記のように、差はＤ０とＤ１００の２つあるので、第１閾値もそれぞれに応じて２つ設定されている。ここでは、差Ｄ０とＤ１００の一方でも第１閾値より大きければＳ７に進むものとするが、両方とも第１閾値より大きい場合のみＳ７に進むようにしてもよい。Ｓ７２に進んだ場合には、Evolution電圧の調整を行わずにスキップすることになる。
【０１３３】
後述するように、ステップＳ７で行う処理は、表示のコントラストを決めるEvolution期間の電圧調整である。Evolution電圧は比較的マージンがあり、一定のコントラストを得る電圧範囲は、パネルを構成する材料や構造によるが、２〜３Ｖの範囲がある。そのため、第１閾値は比較的大きく、すなわちスキップする条件を比較的緩くすることができる。例えば、差Ｄ０とＤ１００についての第１閾値を、Ｃ０’およびＣ１００’のそれぞれ５％とすればよい。したがって、Ｓ６で測定したＣ０’またはＣ１００’が、Ｓ５で記憶したＣ０’またはＣ１００’から５％以下の変化であれば、ステップＳ７２に進み、Evolution電圧の調整処理をスキップする。逆に、Ｓ６で測定したＣ０’またはＣ１００’が、Ｓ５で記憶したＣ０’またはＣ１００’から５％より変化していれば、ステップＳ７に進む。
【０１３４】
ステップＳ７では、図１６のＳ２１からＳ２Ｒを含む第２ステップＳ２と同じ処理を行う。これにより、Evolution電圧が決定される。
ステップＳ７１では、Ｓ７で決定したEvolution電圧を設定条件とする。
ステップＳ７２では、Ｓ５で記憶したEvolution電圧を設定条件とする。
【０１３５】
ステップＳ８１では、設定したEvolution電圧で、図１６のステップＳ３１およびＳ３２の処理を行い、所定の中間調表示を行った場合の静電容量値を測定する。所定の中間調表示は、設定したEvolution電圧を使用して、Ｓ５で記憶した前の処理時のPWM-Duty比で行なわれる。
【０１３６】
ステップＳ８２では、Ｓ８１で測定した静電容量値と、Ｓ５で記憶した中間調の静電容量値の差を算出する。
ステップＳ８３では、Ｓ８２で算出した差が、第２閾値より大きいかを判定し、大きければステップＳ９に進み、大きくなければステップＳ９２に進む。
【０１３７】
ステップＳ９では、PWM-Duty比の調整を行う。この調整処理は、図１６のＳ３１からＳ３Ｒを含むステップＳ３に類似の処理であるが、測定した静電容量値と目標静電容量値との差が第２閾値以下になった時に処理を終了すること、および中間値の算出方法が異なる。この処理については後述する。
【０１３８】
ステップＳ９１では、Ｓ９で決定したPWM-Duty比を設定条件とする。
ステップＳ９２では、Ｓ５で記憶したPWM-Duty比を設定条件とする。
【０１３９】
ステップＳ９３では、静電容量値および駆動条件を記憶する。具体的には、Ｓ６で測定した静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’、Ｓ７１またはＳ７２で設定したEvolution電圧、およびＳ９１またはＳ９２で設定したPWM-Duty比を記憶する。例えば、Ｓ７１でEvolution電圧を設定した場合には、Ｓ７で決定したEvolution電圧が記憶され、Ｓ７２でEvolution電圧を設定した場合には、Ｓ５で記憶された前の調整処理で決定したEvolution電圧が記憶される。また、Ｓ９１でPWM-Duty比を設定した場合には、Ｓ９で決定したPWM-Duty比が記憶され、Ｓ９２でPWM-Duty比を設定した場合には、Ｓ５で記憶された前の調整処理で決定したPWM-Duty比が記憶される。
【０１４０】
次に、Ｓ８３からＳ９２における処理を、二分法を用いて行った場合を、図２５および図２６を参照して詳細に説明する。ここでは、パネル１０のＲＧＢ３層は、それぞれ１６階調を表示するものとする。
【０１４１】
図２５は、ステップＳ８３で、Ｓ８２で算出した差が、第２閾値以下であると判定された場合の処理を示す。前述のように、ステップＳ８１では、設定したEvolution電圧を使用して、Ｓ５で記憶した前の処理時のPWM-Duty比で、中間調表示を行って静電容量値を測定する。図２５では、Ｐｍａｘを１００％、Ｐｍｉｎを０％とし、記憶されているPWM-Duty比が３５％で中間調表示を行った場合に、測定された静電容量値が３５．５％であった。目標容量は３３．５％であるから、差は２％であり、第２閾値以下であるから、ステップＳ８３からステップＳ９２に進み、ステップＳ９は行わない。言い換えれば、二分法によるPWM-Duty比の探索を行わない。
【０１４２】
第２閾値、すなわち二分法によるPWM-Duty比の探索をスキップするか否かの判定は，所定の１６階調を形成できるかを前提として決められる。例えば、静電容量０〜１００％の範囲で１６階調に分ける場合、各階調の静電容量の幅は１００／（１６−１）＝６．７％となり、６．７％のステップで１６階調に分けることが理想となる。そのため、第２閾値は、３．３％以下であることが望ましい。これをＮ階調表示とする場合、測定した静電容量と目標静電容量の差が、±１００／２（Ｎ−１）以下とすることが望ましいことになる。
【０１４３】
図２６は、ステップＳ９での処理の例を示す。ステップＳ８１で、設定したEvolution電圧を使用して、Ｓ５で記憶した前の処理時のPWM-Duty比で中間調表示を行って測定した測定静電容量値が４５％であるとする。この場合も目標静電容量値は３３．５％であり、差が１１．５％になるため、ステップＳ８３で、第２閾値以上であると判定されて、ステップＳ９が行われる。
【０１４４】
ステップＳ９では、図１６の第３ステップＳ３と異なり、中間調表示を行って測定した測定静電容量値とＰｍａｘまたはＰｍｉｎとの中間値を設定することにより、探索範囲を最初から絞り、探索時間の短縮を図る。図２６に示すように、ステップＳ８１で測定した測定静電容量値４５％は、目標静電容量値３３．５％より小さいので、１回目の探索は、Ｐｍａｘを測定静電容量値４５％として、PWM-Duty比をＰｍｉｎ（０％）とＰｍａｘ（４５％）の中間値Ｐｍｉｄ（２２．５％）にして行なわれる。探索範囲ＰｍａｘおよびＰｍｉｎを４５％と０％にして二分法を開始するため、図２６に示すように、ループ回数が２回のみで、静電容量値の誤差の規定値を満たし、探索を終了させることが可能になる。
【０１４５】
なお、時間短縮の可能な探索アルゴリズムは、上記の例に限定されず、各種の変形例が可能である。また、測定した測定静電容量値を利用して探索範囲を最初から絞る探索アルゴリズムおよび他の変形例は、Evolution電圧の探索にも適用可能である。
【０１４６】
第１実施形態の表示装置では、表示素子１０の静電容量を検出する場合、表示素子１０をＤＤＳ駆動方式で駆動して全画素を同じ表示状態にした。表示素子１０をＤＤＳ駆動方式で駆動する場合、印加位置をシフトしながら全スキャンラインに図８に示すような駆動波形を印加する必要があり、ある程度の時間を要する。そのため、図１６のステップＳ３１は、表示する中間調の全てについて行うことが望ましく、８階調表示の場合には７種の中間調について５回程度表示状態を設定する必要があり、表示画面の設定に長時間を要する。
【０１４７】
そこで、図２７の（Ａ）に示すように、表示素子１０の表示画面を、セグメントドライバ１１の端子に対応させて複数の領域（図２７の（Ａ）では８領域）に分割し、異なる階調レベルの領域を同時に表示画面に表示する。なお、図２７の（Ａ）では、２領域を同じ階調を表示する状態にしており、Ｇ０からＧ３の４種の階調を表示する。そして、図２７の（Ｂ）に示すように、階調Ｇ０を表示する状態の静電容量を測定する時には、セグメントドライバ１１は、階調Ｇ０を表示する領域にのみ静電容量検出信号を印加するように制御する。以下、階調Ｇ１〜Ｇ３について、同様の方法で、静電容量の測定を行う。これにより、表示素子１０の表示状態を変更するのに要する時間を、第１実施形態の１／４程度に短縮できる。
【０１４８】
図２８の（Ａ）から（Ｄ）は、Ｇ０からＧ１５の１６種の階調の静電容量を測定する場合の表示画面の例を示す図である。１回目には、Ｇ０からＧ３の４種の階調を表示し、図１６の第３ステップＳ３を５回繰り返す。２回目には、Ｇ４からＧ７の４種の階調を表示し、図１６の第３ステップＳ３を５回繰り返す。以下、Ｇ８からＧ１１およびＧ１２からＧ１５の階調について同様の動作を行う。
【０１４９】
図２７および図２８で、画面内に同じ階調を表示する領域を２箇所設けるのは、画面ムラの影響を除去するためである。
そのほか、多階調のキャリブレーションを時間短縮する有効な方法として、１つか２つの中間調のデューティ比のみ探索アルゴリズムで決定し、その他の中間調のデューティ比は、探索アルゴリズムで決定したデューティ比を元に、外挿や内挿など補間処理を用いて決定する方法もある。
【０１５０】
第１実施形態の表示装置では、第１ステップＳ１で、輝度０と１００（相対値）に対応させる静電容量を決定し、第２ステップＳ２で、第１ステップＳ１で決定した静電容量から所定の中間調部分の所定の静電容量値が得られるようにEvolution電圧を設定した。そして、第３ステップＳ３で、第２ステップＳ２で決定したEvolution電圧を使用して、中間調部分の静電容量値とSelectionパルスのデューティ比の関係を設定した。もし、表示素子の特性上、輝度０と１００（相対値）およびそれに対応させる静電容量のバラツキが小さい場合には、第１ステップＳ１を省略できる。この場合でも、図１４のEvolution電圧に対する静電容量変化特性が横方向にシフトするバラツキがある場合には、ステップＳ２およびＳ３を行う必要がある。もし、図１４のEvolution電圧に対する静電容量変化特性が横方向にシフトするバラツキが小さければ、さらにステップＳ２を省略してステップＳ３のみを行えばよい。
【０１５１】
逆に、図２１に示したSelectionパルスのデューティ比に対する静電容量値（中間調）の変化のバラツキが小さい場合には、第３ステップＳ３を省略することができる。
【０１５２】
また、第１実施形態の表示装置では、Evolution電圧およびSelectionパルスのデューティ比を調整して所望の表示特性が得られるようにした。しかし、前述のように表示特性を変化させる駆動条件の要因は他にもあり、それらを調整する場合にも、表示素子の静電容量を異なる表示状態で検出して、検出した静電容量に基づいて駆動条件を調整する上記の手法を適用できる。
【０１５３】
さらに、第１実施形態の表示装置では、単極性のドライバＩＣを使用したが、双極性のドライバＩＣを使用することも可能である。
【０１５４】
図２９は、双極性のドライバＩＣを使用する場合のセグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２の出力電圧の対応関係を示す図である。
【０１５５】
ここで，＋側から−側に向けて、電圧が高い順にVP3,VP2,VP1,0,VN1,VN2,VN3と定義する。正極フェーズの時、白表示の描画では、SEG-VP3とCOM-VP1の電圧差分がSelection期間に印加され、黒表示の描画では、SEG-VP1とCOM-VP1の電圧差分がSelection期間に印加される。Preparation期間とEvolution期間は，平均電圧がそれぞれ図２９の関係で印加される。負極フェーズの時は、上記のVPとVNの対応関係が反転する。
【０１５６】
ここで，Evolution電圧から，SEG側とCOM側の各VP3,VP2,VP1,0,VN1,VN2,VN3へ展開するための計算式を以下に記す。非選択電圧は，Preparation/Selection/Evolution期間のいずれでもなく、描画済みあるいは未描画の全ての画素に印加される電圧である。
【０１５７】
SEG_VP3 =（（Evolution電圧）+ 3 * 非選択電圧）/ 2
SEG_VP2 =（（(Evolution電圧)+ 3 * 非選択電圧）- 非選択電圧）- SEG_VP3
SEG_VP1 = SEG_VP3 -非選択電圧 * 2
SEG_VN3 = -(SEG_VP3)
SEG_VN2 = -(SEG_VP2)
SEG_VN1 = -(SEG_VP1)
COM_VP3 = SEG_VP3
COM_VP2 = SEG_VP2
COM_VP1 = SEG_VP1
COM_VN3 = -(COM_VP3)
COM_VN2 = -(COM_VP2)
COM_VN1 = -(COM_VP1)
【０１５８】
上記のようにして、表示素子１０の静電容量を実測し、検出した静電容量に応じた駆動条件に調整して適切な表示が行えるようになる。しかし、このような駆動条件が使用できるのは、静電容量の実測および駆動条件の調整を行なった温度のみであり、温度が変化すれば駆動条件が変化するので、静電容量の実測および駆動条件の調整を再度実行する必要がある。
【０１５９】
図３０は、前回の表示書換え時の温度から温度が変化した場合に表示書換えを行う時の動作を示す図である。温度がＡの時に静電容量の実測および駆動条件の調整動作ＳＭＡを行なった上、表示ＳＤＡを実行する。温度がＡからＢに変化した時に表示を行なう場合には、再度静電容量の実測および駆動条件の調整動作ＳＭＢを行なった上、表示ＳＤＢを実行する。さらに温度がＡからＢに変化した時に表示を行なう場合には、再度静電容量の実測および駆動条件の調整動作ＳＭＣを行なった上、表示ＳＤＣを実行する。なお、動画表示を行う液晶表示装置などで、ダミー容量などで表示素子の静電容量を常時測定して駆動条件を調整する場合の動作も、表示ごとに測定した静電容量に応じて駆動条件を調整するので、図３０と同様である。
【０１６０】
前述のように、静電容量の実測および駆動条件の調整動作は長時間を要するため、温度が変化するたびに行なっていたのでは、表示素子の実質的な応答性を低下させるという問題を生じる。そこで、第１実施形態では、上記の静電容量の実測および駆動条件の調整動作を行った後または行なう前に表示素子１０の温度を測定し、測定した温度での駆動条件を新たな最適化した条件にすると共に、他の温度の駆動条件は測定した温度と温度補償モデルを用いて更新する。すなわち、１回の駆動条件調整処理で、駆動条件記憶部２６に記憶されている全ての温度範囲での駆動条件を同時に調整する。
【０１６１】
図３１は、第１実施形態における駆動条件調整処理と、温度が変化した場合の表示書換え動作を示す図である。温度がＡの時に静電容量の実測および駆動条件の調整動作ＳＭＡおよび温度測定ＳＴを行い、温度がＡの時の駆動条件を更新し、さらに他の温度における駆動条件を、温度Ａおよび温度補償モデルを用いて更新する。言い換えれば、温度Ｂの駆動条件を調整する動作ＳＣＢおよび温度Ｃの駆動条件を調整する動作ＳＣＣを、温度Ａの調整した駆動条件を利用して、温度Ａおよび温度補償モデルを用いて行なう。温度Ａでの表示ＳＤＡは、更新した駆動条件に基づいて実行される。なお、表示ＳＤＡを実行した後、他の温度における駆動条件を更新するようにしてもよい。
【０１６２】
次に表示を書換える時には、表示素子１０の温度を測定し、測定した温度に対応する駆動条件を駆動条件記憶部２６から読み出して表示書換え動作を行う。例えば、温度Ｂで表示を書換える動作ＳＤＢを行う時には、駆動条件記憶部２６から温度Ｂに対応する駆動条件を読み出し、読み出した駆動条件にしたがって表示書き換え動作を行なう。同様に、温度Ｃで表示を書換える動作ＳＤＣを行う時には、駆動条件記憶部２６から温度Ｃに対応する駆動条件を読み出し、読み出した駆動条件にしたがって表示書き換え動作を行なう。
【０１６３】
図３２は、第１実施形態における駆動条件調整処理動作を示す図である。
表示素子１０の静電容量の測定および駆動条件に関する特性を測定する自動キャリブレーションＳＭを実行する。自動キャリブレーションＳＭの前または後に、表示素子１０の温度測定ＳＴを実行する。ここでは、例えば２５℃で自動キャリブレーションＳＭが行なわれたとする。自動キャリブレーションＳＭ後に、２５℃の駆動条件を最適化する処理ＳＡを行う。さらに、全温度範囲における温度ごとの駆動条件を、調整した２５℃の駆動条件を利用して、温度補償モデルを用いて最適化する温度補償モデル展開ＳＣを行なう。その後、駆動条件記憶部２６に記憶された全温度範囲に渡って温度ごとに駆動条件を記憶した駆動条件テーブル２８を、最適化した２５℃を含む全温度範囲の駆動条件で更新する。
【０１６４】
次に温度補償モデルについて説明する。
温度変化に応じて表示素子の特性が変化し、それに応じて駆動条件が変化するが、温度補償モデルは、温度変化に応じた駆動条件の変化に的確に対応して、全温度範囲で好適な表示が行える調整が実現できることが要求される。温度補償モデルは、温度によって最も大きく変化する物性である液晶材料の粘度と、高く相関を持たせるのが好適であることが判明した。
【０１６５】
図３３は、温度変化に対する液晶材料の粘度変化の関係を示す図である。図示のように、温度が低いと粘度が高く、温度の上昇にしたがって粘度が低下することが分かる。
【０１６６】
図３４は、液晶材料の粘度と、ダイナミック駆動法で液晶材料を駆動した場合にもっとも高いコントラストが得られるEvolution期間のエネルギーと、の対応関係を示す図である。Evolution期間のエネルギーは、Evolution期間の電圧の２乗に印加時間を乗じた値である。図３４に示した液晶材料の粘度の範囲は、図３３の３℃〜３７℃で粘度の変化範囲である。
【０１６７】
図３４から、各温度でもっとも高いコントラストが得られる時のEvolution期間のエネルギーは、液晶材料の粘度と高い相関、ほぼ線形の関係を有することが分かる。すなわち、ある温度での最適化処理によって得られたEvolution期間の電圧・印加時間が決定されると、それ以外の温度でのEvolution期間の電圧・印加時間は、図３３および図３４の相関関係を用いて算出すればよいことが分かる。
【０１６８】
図３５は、製造ロットが異なる２枚の液晶表示素子ＡおよびＢの、高いコントラストが得られる時のEvolution期間のエネルギーの相対値の温度変化を示す図である。２枚の液晶表示素子ＡおよびＢは、製造時期が大きく異なり、駆動条件の最適値も異なっていたが、高いコントラストが得られる時のEvolution期間のエネルギーの相対値は、温度変化に対して同じように変化することが分かる。このように、パネル毎に駆動条件がバラついても、Evolution期間の最適エネルギーの相対値は、バラツキにかかわらず、類似の温度変化をすることが分かる。したがって、たとえ異なる液晶表示素子であっても、相対的な補正を行えば、類似のEvolution期間のエネルギーの温度変化特性を利用して、温度補正が行えることになる。
【０１６９】
具体的な例で説明すると、図１６の第２ステップＳ２を２５℃で行った最適化処理で得られたパネルＡのEvolution期間の電圧が±２５Ｖ、印加時間が１５ｍｓ、パネルＢのEvolution期間の電圧が±２４Ｖ、印加時間が１５ｍｓであり、最適電圧がやや異なった場合を考える。この場合、Evolution期間のエネルギー比はパネルＡとパネルＢで１：０．９２となるので、その他の温度での駆動条件は、それぞれこの比率を保ちつつ、液晶材料の粘度と高い相関を保持するように設定すればよいことになる。
【０１７０】
以上のように、ある温度で得られた駆動条件の全温度範囲への展開では、Evolution期間のエネルギー（電圧の2乗×印加時間）の温度依存性をあらかじめ定め、ある温度で実行された最適化処理の結果に基づいてその他の温度のEvolution期間の電圧・印加時間を決めればよい。しかし、電圧と印加時間のいずれかは温度によらず固定にしたほうが処理を簡素化できるので、第１実施形態では、印加時間は温度および製造ロットによらず固定とし、各温度での電圧を変化させる。
【０１７１】
図３６は、第１実施携帯において、Evolution期間の印加時間を一定とし、図３５のEvolution期間のエネルギーの温度依存性を満たすようにEvolution期間の電圧を変化させる場合の、温度とEvolution期間の電圧との関係を示す図である。
【０１７２】
図１６の第３ステップＳ３で行うガンマ（階調特性）の最適化についても同様に、Selection期間のエネルギーを利用すればよい。例えば、ＲＧＢで各１６階調とした４０９６色表示の場合、ＲＧＢで各１６階調の再現に必要なSelection期間の電圧・印加時間から得たエネルギー（電圧の2乗×印加時間）の相対比を用いる。この場合、白表示では最大のDuty比（１００％）、黒表示では最小のDuty比（０％）で、中間調はその間のDuty比となる。
【０１７３】
しかし、コントラストの最適化に関しては、液晶材料の粘度と高い相関を有していたため、各温度の駆動条件に対しても容易に拡張できる。しかし、後述するように、ガンマの最適化に関しては、液晶材料の粘度との相関を把握するのが若干難しい。そのため、第１実施形態では、このSelection期間のエネルギーに関しては、液晶材料の粘度で簡易に傾向を掴むよりも、実験的に傾向を捉えてモデルを作成した。
【０１７４】
ここで、ＲＧＢ各色の中の緑（Green）についての一例を説明する。
緑色の１６階調の中心階調（＝８／１５）が得られるSelection期間のDuty比は、図３７のような温度依存性を有することが明らかになった。この図から、１０℃以下の低温側や２５℃以上の高温側で、中心階調を得るために必要なDuty比が高くなることが分かる。言い換えれば、低温側や高温側は暗くなりやすい表示特性となるため、より大きなDuty比が必要になると言える。このDuty比はSelection期間の印加パルスの印加時間を表す。そのため、Selection期間の印加パルスの電圧と印加時間からエネルギーを算出し、そのエネルギー比を用いることで、ある温度での最適化処理の結果を全ての温度範囲に拡張する。なお、Preparation期間の電圧やライン数、非選択電圧は温度によらず固定としても問題ない。
【０１７５】
温度補償は、温度範囲を区切り、範囲内の駆動条件を温度によって離散的に変更してもよいが、そのような離散的な駆動条件の変更では、温度がその区切り前後だった場合、表示品位が急に変わるという不具合が発生する。そこで、第１実施形態では、線形補間を使い、駆動条件を連続的に変化させる。
【０１７６】
図３８は、温度補償で書き換え速度が変化する場合に、温度補償を離散的に行なう場合と連続的に行なう場合の書き換え速度の変化を模式的に示す図であり、Ｐが離散的に変更する場合を、Ｑが連続的に変更する場合を示す。図３８は書き換え速度の変化を示したが、電圧変化等の場合も同様である。離散的に変更するＰの場合、速度が変化する前後で差が大きくなり、表示品位が急に変化することになる。
【０１７７】
図３９は、第１実施形態の表示装置で表示を行う場合の動作を示すフローチャートである。駆動条件記憶部２６には、全温度範囲に渡って駆動条件が記憶されている。
ステップＳ９５で、表示書き換えの指示を受信すると、画像データの受信、階調変換等の所定の処理を行い、バッファ２５に表示するデータを展開して記憶する。
【０１７８】
ステップＳ９６では、温度センサ２７の検出する表示素子１０の温度を読み取る。
ステップ９７では、駆動条件記憶部２６から測定した温度に対応する駆動条件を読み出す。
ステップＳ９８では、読み出した駆動条件で表示動作を行う。
【０１７９】
図４０は、第１実施形態において、２枚の液晶表示素子ＡおよびＢについて、温度補償モデルに基づいて全温度範囲の駆動条件を変更した例を示す図であり、（Ａ）が温度に対するEvolution期間の電圧を、（Ｂ）が温度に対するSelection期間のDuty比を示す。
液晶表示素子ＡおよびＢでは最適値が異なるが、前述のように最適値は温度に対して一定の傾向を示すため、それぞれ図４０に示したような最適値となった。
【０１８０】
図４１は、第１実施形態の表示装置における温度に対する表示特性の変化を示す図であり、（Ａ）が温度変化に対する明るさ変化を、（Ｂ）が温度変化に対するコントラスト変化を示す。図示のように、明るさ・コントラストともに広い温度範囲に渡って高い値が得られ、表示素子の最大限の能力を引き出せた。図４１は、１枚の表示素子についてのデータであるが、他の表示そしを使用した場合も同様のデータが得られ、同様に最大限の表示特性を引き出すことができた。
【０１８１】
図４２は、第１実施形態の表示装置における温度に対するガンマ（階調特性）の変化を示す図である。
最低温度（５℃）と最高温度（３５℃）でややズレがあるが、各温度で階調反転もないことが分かる。さらに、目視でも安定した表示品位が得られることが確認された。
【０１８２】
図４０から図４２に示した例は、駆動条件の自動調整を２５℃で行い、それ以外の温度での駆動条件は、２５℃での駆動条件に基づいて、上記の手法を使って決定したものである。
【０１８３】
以上のように、第１実施形態の表示装置では、駆動条件の自動調整は動作温度範囲であれば何度で行っても同様な効果が得られ、頻繁に駆動条件の自動調整を行なう必要が無いので、使い勝手が大きく向上する。
【０１８４】
なお、最適な駆動条件は、ＲＧＢ各素子で異なる場合があるので、上述の自動調整はＲＧＢ各素子で個別に行うようにしてもよい。
【０１８５】
前述のように、駆動条件の自動調整は、製品を初めて起動する時や、定期的（例えば1ヶ月に一度）に自動実行してもよいし、ユーザーの指示に応じて行うようにしてもよい。
【０１８６】
第１実施形態では、静電容量値（Ｃ０‘およびＣ１００’）を測定し、測定した静電容量値と記憶してある前回の駆動条件自動調整処理で測定された静電容量との差が大きい場合には、再度駆動条件自動調整処理を行い、小さい場合には駆動条件自動調整処理の一部、例えばEvolution電圧の設定処理を省略した。しかし、測定した静電容量値と記憶してある前回の駆動条件自動調整処理で測定された静電容量との差が十分に小さい場合には、パネル特性の変化が小さく、Evolution電圧およびPWM-Duty比を変更する必要がない場合が多い。このような場合には、Evolution電圧およびPWM-Duty比を変更する必要がない、言い換えれば、駆動条件自動調整処理を行う必要がない。
【０１８７】
次に説明する第２実施形態の表示装置は、第１実施形態の表示装置と同じハードウエア構成を有し、２回目以降の駆動条件自動調整処理の開始を判定するようにしたことのみが異なる。
図４３は、第２実施形態の表示装置の駆動条件自動調整処理を示すフローチャートである。
【０１８８】
ステップＳ１００では、図１６に示した駆動条件自動調整処理が、あらかじめ一度は行われ、白表示および黒表示に対応する静電容量が測定され、Evolution電圧および目標静電容量値になるSelectionパルスのデューティ比が決定される。
【０１８９】
ステップＳ１０１では、制御部２３が、駆動条件自動調整処理で測定された静電容量（Ｃ０’およびＣ１００’）、および設定されたEvolution電圧およびSelectionパルスのデューティ比を、駆動条件記憶部２６に記憶する。
【０１９０】
第２実施形態では、経時変化および環境変化に応じて駆動条件を変化させるため、定期的に駆動条件自動調整処理を起動する。
【０１９１】
そのため、ステップＳ１０２では、タイマー処理を行い、所定時間が経過したことを検出する。なお、タイマー処理に限定されず、温度変化など他の要因や、それらの組合せに応じて駆動条件自動調整処理を起動することも可能であり、外部から駆動条件自動調整処理の起動信号を受けることも可能である。
【０１９２】
ステップＳ１０３では、図２４のＳ６と同じ処理を行う。これにより、０％点および１００％点に対応する静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’が測定される。
【０１９３】
ステップＳ１０４では、Ｓ１０３で測定した静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’と、Ｓ１０１で記憶した前回の静電容量値の差Ｄ０およびＤ１００をそれぞれ算出する。Ｄ０は、Ｓ１０３で測定した静電容量値Ｃ０’とＳ１０１で記憶したＣ０’の差の絶対値であり、Ｄ１００は、Ｓ１０３で測定した静電容量値Ｃ１００’とＳ１０１で記憶したＣ１００’の差の絶対値である。
【０１９４】
ステップＳ１０５では、差が第１閾値より大きいかを判定し、大きければステップＳ１０６に進み、小さければステップＳ１０２に戻る。ステップＳ１０２に戻った場合には、次に起動信号が発生するまで、それまでの状態を維持する。言い換えれば、駆動条件自動調整処理を行わない。上記のように、静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’の変化が十分に小さい場合には、パネル特性の変化が小さく、Evolution電圧およびPWM-Duty比を変更する必要もないので、駆動条件自動調整処理を行わなくても問題はない。
【０１９５】
ステップＳ１０６では、図１６の第２ステップＳ２および第３ステップＳ３を行って、Evolution電圧およびPWM-Duty比を設定する。この際、第１実施形態で説明した処理時間を短縮するための処理を行うことが可能である。
【０１９６】
ステップＳ１０７では、表示素子１０の温度を測定して、温度および温度補償モデルに基づいて、全温度範囲の駆動条件を更新する。
【０１９７】
ステップＳ１０８では、Ｓ１０３で測定した静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’、および更新したEvolution電圧およびPWM-Duty比などの全温度範囲の駆動条件を駆動条件記憶部２６に記憶し、ステップＳ１０２に戻る。
【０１９８】
第１実施形態の表示装置では、ＤＤＳ駆動方式を使用したが、前述のコンベンショナル駆動方式を使用する場合にも、表示素子の静電容量を異なる表示状態で検出して、検出した静電容量に基づいて駆動条件を調整する上記の手法を適用できる。以下、コンベンショナル駆動方式を使用する第３実施形態の表示装置を説明する。
【０１９９】
図４４は、第３実施形態の表示装置における表示状態の変化を示す図である。
コレステリック液晶は、強い電界（リセット電圧）を印加した時に、全ての液晶分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態になり、ホメオトロピック状態で電界の印加を急激に解除すると、プレーナ状態になる。プレーナ状態において中間の電界（書込み電圧）を印加すると、プレーナ状態からフォーカルコニック状態に変化するが、印加時間によりフォーカルコニック状態に変化する液晶分子の割合が異なる。具体的には、印加時間が短いとフォーカルコニック状態の割合が小さく、印加時間が長いとフォーカルコニック状態の割合が大きい。
【０２００】
コンベンショナル駆動方式は、ＤＤＳ駆動方式では難しい中間調の高い均一性で表示することが可能であり、フルカラーに近い表示を行いたい場合に有用である。
【０２０１】
第３実施形態の表示装置は、図１に示したのと同様の構成を有し、単純マトリクス方式用のセグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２を使用し、駆動方式がコンベンショナル方式であることが第１実施形態と異なる。コンベンショナル駆動方式のコレステリック液晶を用いた表示装置は、広く知られているので、詳しい説明は省略するが、関連する事項について簡単に説明する。
【０２０２】
コンベンショナル駆動方式では、書換え対象の全画素にリセット電圧を印加してホメオトロピック状態にした後、リセット電圧の印加を解除してプレーナ状態にするリセット処理と、各画素に書込みパルスを印加し、その印加時間を調整して画像を表示する書込み処理と、を行う。
【０２０３】
図４５の（Ａ）は、リセット処理時に全画素に印加されるリセットパルスを示し、例えば±３６Ｖの数十ｍｓ幅のパルスである。
【０２０４】
上記のように、書込み電圧の印加時間に応じてフォーカルコニック状態の混在率が変化する。書込み電圧の印加時間を変化させる方法は、大きく二通りに大別できる。第１の方法は、パルスの幅によって印加時間を変化させる方法であり、第２の方法は、短いパルスを累積させ、その累積数によって印加時間を変化させる方法である。
【０２０５】
図４５の（Ｂ）は、第１の方法を実行する場合の書込みパルスを示す。書込みパルスは、±２０Ｖのパルスでパルス幅が異なる。具体的には、コモンドライバ１２が各スキャンラインにスキャンパルスを印加し、スキャンパルスを印加するスキャンラインの位置を１ラインずつシフトする。１ラインに印加されるスキャンパルスの期間が、書込みパルスの最大パルス幅である。セグメントドライバ１２は、スキャンパルスの印加に同期して、書込みパルスのオン・オフを制御する信号を出力する。これにより、スキャンパルスの印加される１スキャンライン中の全画素の書込みが行われる。プレーナ状態（白表示）を維持する画素にはスキャンパルスは印加されず、フォーカルコニック状態（黒表示）にする画素にはスキャンパルスの期間に対応する幅のスキャンパルスが印加され、中間調表示する画素には階調に応じたパルス幅のスキャンパルスが印加される。
【０２０６】
図４６は、第１の方法を実行する場合の書込みパルスを示し、４個のフレームで、（Ａ）から（Ｄ）のパルスが印加される。図４６の（Ａ）から（Ｄ）の書込みパルスの幅は、順に１／２に減少する。第１フレームでは、コモンドライバ１２が各スキャンラインに図４５の（Ａ）の書込みパルスに対応するスキャンパルスを印加し、スキャンパルスを印加するスキャンラインの位置を１ラインずつシフトする。セグメントドライバ１２は、スキャンパルスの印加に同期して、書込みパルスのオン・オフを制御する信号を出力する。以下同様に、図４６の（Ｂ）から（Ｄ）の書込みパルスの印加が行われる。図４６の（Ａ）の書込みパルスのみがオンの画素には幅８の書込みパルスが印加され、図４６の（Ｂ）の書込みパルスのみがオンの画素には幅４の書込みパルスが印加され、以下同様である。したがって、図４６の（Ａ）から（Ｄ）の書込みパルスが全てオンの画素には最大の幅１５の書込みパルスが印加され、いずれもオフの画素には書込みパルスが印加されない。
【０２０７】
第３実施形態の表示装置では、駆動条件で調整するパラメータは、例えば、書込み処理における書込みパルスの電圧、書込みパルスの最大累積時間、パルス幅などである。これらのパラメータを、表示状態を設定した表示素子の静電容量を測定しながら、ニュートン法あるいは二分法などを適用して、最適化する。さらに、各パルスのエネルギが温度に応じて図３６に示したのと類似の曲線で変化するようにパルスの電圧および／またはパルス幅を変化させて全温度範囲の駆動条件を求めて記憶する。
【０２０８】
以上説明したように、第１から第３実施形態では、駆動条件の自動調整が行われ、全温度範囲の駆動条件を一括して最適化できるようになるので、実質的な応答時間を短縮することができる。
【０２０９】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載した全ての例や条件は、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。
【０２１０】
以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
駆動された後、前記駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子と、
前記表示素子が呈する静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記表示素子の温度を検出する温度センサと、
前記表示素子の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記表示素子を所定の駆動条件で駆動した表示状態において検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を調整する駆動条件調整回路と、
所定の温度範囲に渡り，前記表示素子が最適な表示特性となる駆動条件の対応関係を示した１つ以上の温度補償モデルを記憶した温度補償記憶回路と、を備え、
前記表示素子の駆動条件を調整した時の温度と、
前記温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における前記表示素子の駆動条件を変更することを特徴とする表示装置。
（付記２）
前記温度補償記憶回路は、前記温度補償モデルの対応関係の値を記憶したルックアップテーブルを備える付記１記載の表示装置。
（付記３）
前記表示素子は、コレステリック液晶を用いている付記１または２記載の表示装置。
（付記４）
前記表示素子は、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）で駆動される付記３記載の表示装置。
（付記５）
前記駆動条件調整回路は、Evolution期間の電圧値をパラメータとして駆動条件を自動調整した後、調整した電圧値を使用する条件でSelection期間のデューティ比をパラメータとして駆動条件を自動調整する付記４記載の表示装置。
（付記６）
前記駆動条件調整回路は、二分法を適用して前記Evolution期間の電圧値と前記Selection期間のデューティ比を、それぞれ調整する付記５記載の表示装置。
（付記７）
前記駆動条件調整回路は、前記Selection期間のデューティ比を変化させて測定した時の前記静電容量が、目標静電容量に近づくように調整を行い、Ｎ階調表示を行う場合に、測定した前記静電容量と前記目標静電容量の差が、±１００／２（Ｎ−１）以下になった時に調整を終了する付記６記載の表示装置。
（付記８）
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルである付記４から７のいずれか記載の表示装置。
（付記９）
前記Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルは、前記コレステリック液晶の粘度と高い相関を有する付記８記載の表示装置。
（付記１０）
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのエネルギーおよびデューティ比を変調させるモデルである付記４から９のいずれか記載の表示装置。
（付記１１）
前記温度補償モデルでは、前記Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのデューティ比は、室温に対して低温および高温になるほど大きくなる付記１０記載の表示装置。
（付記１２）
前記駆動条件調整回路は、少なくとも２つ以上の異なる表示状態において検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を自動調整する付記１から１１のいずれか記載の表示装置。
（付記１３）
前記静電容量検出回路は、電流検出波形を有する信号を生成して前記表示素子に印加する電流検出波形印加回路と、
前記電流検出波形を有する信号を印加した時の前記表示素子への電流値を検出する電流検出回路と、を備える付記１から１２のいずれか記載の表示装置。
（付記１４）
前記電流検出波形は、のこぎり波あるいは三角波である付記１３記載の表示装置。
（付記１５）
前記電流検出回路は、前記表示素子を単純マトリクス方式で駆動するセグメントドライバへの供給電流を測定するように配置される付記１３または１４記載の表示装置。
（付記１６）
前記静電容量検出回路による静電容量の検出は、
前記表示素子の全面を所定の表示状態に設定した上で、電流検出波形を有する信号を前記表示素子に印加して行う、付記１から１５のいずれか記載の表示装置。
（付記１７）
前記静電容量検出回路による静電容量の検出は、
前記表示素子の表示面を、前記セグメントドライバの出力端子に対応して領域に分け、前記表示素子の表示面を前記領域ごとに所定の表示状態に設定した上で、電流検出波形を有する信号を前記領域ごとに印加して行う、付記１から１５のいずれか記載の表示装置。
（付記１８）
前記駆動条件調整回路は、
前記電流検出回路の検出した電流値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力するデジタル値に基づいて駆動条件を演算する演算回路と、を備える付記１から１７のいずれか記載の表示装置。
（付記１９）
前記表示素子は、異なる反射光を呈する複数の液晶層の積層構造を備え、
前記駆動条件調整回路は、各層別に駆動条件を自動調整する付記１から１８のいずれか記載の表示装置。
（付記２０）
前記駆動条件調整回路は、前回調整時の前記表示素子の静電容量を記憶する静電容量記憶回路を備え、
前記駆動条件調整回路は、前記静電容量検出回路が検出した前記静電容量と、前記静電容量記憶回路に記憶された前記静電容量の差が所定以上の時に、前記駆動条件調整回路による調整処理を実行し、
前記制御部は、前記駆動条件テーブルの駆動条件を変更する付記１から１９のいずれか記載の表示装置。
（付記２１）
前記静電容量検出回路による前記静電容量の検出を定期的に行う付記１から２０のいずれか記載の表示装置。
（付記２２）
駆動された後、前記駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子の駆動制御方法であって、
前記表示素子を所定の駆動条件で駆動して表示状態を設定した後、設定した表示状態において、前記表示素子が呈する静電容量を検出し、
検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を自動調整し、
前記表示素子の温度を検出し、
検出した温度および温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における前記表示素子の駆動条件を変更することを特徴とする表示素子の駆動制御方法。
（付記２３）
前記表示素子の駆動条件は、所定の温度範囲に渡って温度ごとにルックアップテーブルに記憶されている付記２２記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２４）
前記表示素子は、コレステリック液晶を用いている付記２２または２３記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２５）
前記表示素子は、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）で駆動される付記２４記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２６）
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルである付記２５記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２７）
前記Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルは、前記コレステリック液晶の粘度と高い相関を有する付記２６記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２８）
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのエネルギーおよびデューティ比を変調させるモデルである付記２５から２７のいずれか記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２９）
前記温度補償モデルでは、前記Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのデューティ比は、室温に対して低温および高温になるほど大きくなる付記２８記載の表示素子の駆動制御方法。
【符号の説明】
【０２１１】
１０ 表示素子
１１ コモンドライバ
１２ セグメントドライバ
１３ 電源部
１４ 電流センスアンプ
２１ ホスト制御部
２２ フレームメモリ
２３ 制御部
２４ 演算部
２５ バッファ
２６ 駆動条件記憶部
２７ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および表示素子の駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コレステリック液晶などのメモリ性を有する材料を用いた表示素子が開発され、電子ペーパー等に応用されている。電子ペーパーは、フィルム基板を用いた難度の高い製造プロセスであることから、表示素子のコントラスト、明るさ、ガンマなどがロット間でバラつきやすい。製造後も、表示素子の長期間の使用により、このような特性の変化が懸念される。このようなバラツキや経年変化があると、同じ駆動条件で表示素子を駆動しても望ましい表示が行えないという問題が発生する。
【０００３】
そこで、そのロット間のバラツキや経年変化を検出し、最適な駆動条件になるように自動調整することが提案されている。
【０００４】
例えば、表示素子に輝度センサを搭載し、実際の表示の状態を検出して所望の表示状態が得られるように調整することが提案されている。しかし、表示素子に輝度センサを搭載するのは、コスト面や外観面から問題があり、特に電子ペーパーのように持ち運びのしやすさを特徴とする反射型表示素子に輝度センサを搭載することは好ましくない。
【０００５】
また、表示中には常時通電を行う表示素子の累積通電時間を測定し、経年変化を予測して補正することも行われる。しかし、電子ペーパーは書き換え時のみ通電し、その通電も不定期に行われるため、累積通電時間を利用した補正は、電子ペーパーに適用できない。
【０００６】
液晶表示素子における駆動は、静電容量を有する各画素を駆動することであり、その駆動条件は静電容量値に応じて決定される。そこで、ダミー画素を設け、ダミー画素の静電容量値を検出して駆動電圧を調整することが提案されている。しかし、ダミー画素の静電容量と実際の表示画素の静電容量は、駆動履歴の相違により適合せず、検出精度が十分でないという問題がある。また、提案の方法では、ダミー画素で構成されるＣＲ発振回路の発振周波数を検出して静電容量値を検出している。この検出方法は、ＴＦＴ液晶表示素子のような比抵抗が高く、容量特性が安定している場合には実用的であるが、電子ペーパーに使用されるメモリ性を有するコレステリック液晶のように、比抵抗が相対的に低く、容量特性が不安定な場合には、発振回路の安定性が不十分で、静電容量を高精度に検出することができない。
【０００７】
また、温度に応じて液晶表示素子の静電容量が変化することが知られている。言い換えれば、温度により静電容量が変化し、それに応じて駆動条件も変化する。そこで、液晶表示素子の静電容量を検出して駆動条件を調整することにより、温度にかかわらず常時良好な表示が得られるようにすることが提案されている。しかしながら、これは温度に応じた調整のみで、バラツキや経年変化は考慮されていない。
【０００８】
さらに、液晶表示素子の静電容量を検出して駆動条件を調整するには長時間を要する。液晶表示素子の静電容量のバラツキ、すなわち標準的な液晶表示素子の静電容量との差は、一度検出すれば判明する。また、液晶表示素子の静電容量は、短時間の間に変化するものではない。そのため、液晶表示素子の静電容量のバラツキや経年変化に起因する駆動条件の差を補正するための静電容量の検出および駆動条件調整動作は、頻繁に行なう必要はない。そのため、駆動条件調整動作にある程度時間を要しても問題はない。しかし、液晶表示素子の温度は短い時間で変化するため、温度が変化するたびに、長時間を要する静電容量の検出および駆動条件調整動作を行なうのは、表示素子の実質的な応答性を低下させるという問題を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−０６５０５８号公報
【特許文献２】特開昭５２−１４０２９５号公報
【特許文献３】特開２００２−１４００４７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、これまでにない方法で、メモリ性を有する表示装置のロット間のバラツキや経年変化を検出し、最適な駆動条件になるように自動調整を行うと共に、１回の自動調整の結果で広い温度範囲の駆動条件を調整する表示装置が開示される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の第１の観点によれば、駆動された後、駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子と、表示素子が呈する静電容量を検出する静電容量検出回路と、表示素子の温度を検出する温度センサと、表示素子の駆動を制御する制御部と、を有し、制御部は、表示素子を所定の駆動条件で駆動した表示状態において検出した静電容量に基づいて、表示素子の駆動条件を調整する駆動条件調整回路と、所定の温度範囲に渡り、表示素子が最適な表示特性となる駆動条件の対応関係を示した１つ以上の温度補償モデルを記憶した温度補償記憶回路と、を有し、表示素子の駆動条件を調整した時の温度と、温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における表示素子の駆動条件を変更する表示装置が提供される。
【００１２】
実施形態の第２の観点によれば、駆動された後、駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子の駆動制御方法であって、表示素子を所定の駆動条件で駆動して表示状態を設定した後、設定した表示状態において、表示素子が呈する静電容量を検出し、検出した静電容量に基づいて、表示素子の駆動条件を自動調整し、表示素子の温度を検出し、検出した温度および温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における表示素子の駆動条件を変更する表示素子の駆動制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記の観点によれば、表示素子の実際の静電容量を、ダミー画素など余分な画素を設けること無しに検出でき、検出結果に応じて表示装置の最適な駆動条件を広い温度範囲に渡って設定できる。これにより、表示装置で、常時良好な表示を得ることができ、最適な駆動条件を設定するのに要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１実施形態の表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態の表示装置で使用する表示素子の構成を示す図である。
【図３】図３は、１枚のパネルの構成を示す図である。
【図４】図４は、コレステリック液晶の状態を説明する図である。
【図５】図５は、一般的なコレステリック液晶の電圧−反射特性の一例を示している。
【図６】図６は、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）における駆動波形を示す図である。
【図７】図７は、第１実施形態において、コモンドライバおよびセグメントドライバが出力する駆動波形を示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態において、各画素に印加される電圧波形を示す図である。
【図９】図９は、表示素子の５個のサンプルについて、コレステリック液晶の明度（反射率）と静電容量の関係を測定した結果を示す図である。
【図１０】図１０は、表示素子の静電容量の周波数特性を示す図である。
【図１１】図１１は、電源部における静電容量検出信号を出力する回路部分、電流センスアンプおよび演算部の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、静電容量検出信号の波形を示す図である。
【図１３】図１３は、コレステリック液晶のテストセルを用いて、静電容量の検出を実験した結果を示す図である。
【図１４】図１４は、ＤＤＳ駆動方式で、Selectionパルスのデューティ比を所定の値にして駆動する場合で、Evolution電圧を変化させた時の表示素子の容量変化を示す図である。
【図１５】図１５は、第１実施形態の表示装置における駆動条件の調整方法を説明する図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態の表示装置における駆動条件の自動調整処理を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、白表示状態および黒表示状態に設定する駆動波形の例を示す図である。
【図１８】図１８は、ニュートン法により、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する方法を説明する図である。
【図１９】図１９は、１０％点および９０％点になる静電容量に対して、ニュートン法を行った場合のEvolution電圧の変化を示す図である。
【図２０】図２０は、二分法により、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する方法を説明する図である。
【図２１】図２１は、第３ステップにおける調整を説明する図である。
【図２２】図２２は、第３ステップＳ３を、二分法を用いて行った場合の処理を説明する図である。
【図２３】図２３は、６０％点の静電容量を得るデューティ比を決定するため、二分法を行った場合のデューティ比の変化を示す図である。
【図２４】図２４は、処理時間を短縮した駆動条件の自動調整処理を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、処理時間を短縮した駆動条件の自動調整処理において、二分法により、Evolution電圧またはデューティ比を調整する方法を説明する図である。
【図２６】図２６は、処理時間を短縮した駆動条件の自動調整処理において、二分法により、Evolution電圧またはデューティ比を調整する方法を説明する図である。
【図２７】図２７は、表示画面の複数の領域を異なる表示状態にして、各表示状態の静電容量を測定する方法を説明する図である。
【図２８】図２８は、多数の異なる表示状態の静電容量を、表示画面の複数の領域を異なる表示状態にして測定する方法を説明する図である。
【図２９】図２９は、双極性のドライバＩＣを使用する場合のセグメントドライバおよびコモンドライバの出力電圧の対応関係を示す図である。
【図３０】図３０は、前回の表示書換え時の温度から温度が変化した場合に表示書換えを行う時の動作を示す図である。
【図３１】図３１は、第１実施形態における駆動条件調整処理と、温度が変化した場合の表示書換え動作を示す図である。
【図３２】図３２は、第１実施形態における駆動条件調整処理動作を示す図である。
【図３３】図３３は、温度変化に対する液晶材料の粘度変化の関係を示す図である。
【図３４】図３４は、液晶材料の粘度と、ダイナミック駆動法で液晶材料を駆動した場合にもっとも高いコントラストが得られるEvolution期間のエネルギーと、の対応関係を示す図である。
【図３５】図３５は、製造ロットが異なる２枚の液晶表示素子の、高いコントラストが得られる時のEvolution期間のエネルギーの相対値の温度変化を示す図である。
【図３６】図３６は、第１実施携帯において、Evolution期間の印加時間を一定とし、図３５のEvolution期間のエネルギーの温度依存性を満たすようにEvolution期間の電圧を変化させる場合の、温度とEvolution期間の電圧との関係を示す図である。
【図３７】図３７は、緑色の１６階調の中心階調（＝８／１５）が得られるSeleciton期間のDuty比の温度変化を示す図である。
【図３８】図３８は、温度補償で書き換え速度が変化する場合に、温度補償を離散的に行なう場合と連続的に行なう場合の書き換え速度の変化を模式的に示す図である。
【図３９】図３９は、第１実施形態の表示装置で表示を行う場合の動作を示すフローチャートである。
【図４０】図４０は、第１実施形態において、２枚の液晶表示素子について、温度補償モデルに基づいて全温度範囲の駆動条件を変更した例を示す図であり、（Ａ）が温度に対するEvolution期間の電圧を、（Ｂ）が温度に対するSelection期間のDuty比を示す。
【図４１】図４１は、第１実施形態の表示装置における温度に対する表示特性の変化を示す図であり、（Ａ）が温度変化に対する明るさ変化を、（Ｂ）が温度変化に対するコントラスト変化を示す。
【図４２】図４２は、第１実施形態の表示装置における温度に対するガンマ（階調特性）の変化を示す図である。
【図４３】図４３は、第２実施形態の表示装置における駆動条件の自動調整処理を示すフローチャートである。
【図４４】図４４は、第３実施形態の表示装置における表示状態の変化を示す図である。
【図４５】図４５は、第３実施形態におけるリセットパルスおよびパルス幅が変化する書込みパルスを示す図である。
【図４６】図４６は、第３実施形態において、印加数で書込みパルスの印加時間を変化させる場合の複数の書込みパルスの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１は、第１実施形態の表示装置の概略構成を示す図である。第１実施形態の表示装置は、電子ペーパーである。表示素子１０は、表示を書換える時のみ駆動信号が印加され、一旦書換えられた表示は、駆動信号を印加しなくても保持される。
【００１７】
図１に示すように、第１実施形態の表示装置は、コレステリック液晶を用いた表示素子１０と、セグメントドライバ１１と、コモンドライバ１２と、電源部１３と、電流センスアンプ１４と、ホスト制御部２１と、フレームメモリ２２と、制御部２３と、表示素子に近接して設けられた温度センサ２７と、を有する。
【００１８】
ホスト制御部２１は、メインＣＰＵなどを有し、外部記憶装置に記憶された画像データや、通信回路などを介して入手した画像データに、この表示装置に表示するのに適した画像にするための各種の処理を行う。例えば、中間調画像データを表示するには、この表示装置で表示可能な階調数に適合するように、誤差拡散法、組織的ディザ法、ブルーノイズマスク法などの公知の階調変換を適用して階調変換を行う。なお、この処理の一部を制御部２３で行う場合もある。ホスト制御部２１は、生成した画像データを、フレームメモリ２２に記憶する。
【００１９】
制御部２３は、サブＣＰＵ、マイクロコントローラ、またはＰＬＤなどを有し、ホスト制御部２１を除く各部の制御を行う。制御部２３は、フレームメモリ２２から読み出した画像データに応じて駆動データを生成し、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２に供給する。制御部２３は、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２への駆動データの供給タイミング調整を容易にするために、生成した駆動データを一時的に格納するバッファ２５を有することが望ましい。さらに、制御部２３は、電源部１３、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２を制御して、表示素子１０に印加する駆動信号の電圧およびパルス幅などを温度に応じて変更するため、温度ごとの駆動条件を記憶する駆動条件記憶部２６を有する。駆動条件記憶部２６に記憶する駆動条件は、後述するように随時更新される。
【００２０】
表示素子１０は、コレステリック液晶を用いた表示素子であり、ＲＧＢの３層のパネルを積層したカラー表示可能な表示素子である。表示素子１０の詳細については後述する。セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２は、表示素子１０を単純マトリクス方式で駆動し、汎用のドライバＩＣで実現される。ここでは、セグメントドライバ１１は３個のドライバを含み、各層のパネルを独立に駆動するが、コモンドライバ１２は１個のドライバで３層のパネルを共通に駆動することも可能である。
【００２１】
電源部１３は、表示装置の図示していない共通電源から供給される３〜５Ｖの電圧から、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧レギュレータにより、単極性のドライバＩＣの場合は＋５０Ｖ、双極性のドライバＩＣの場合は負のＤＣ−ＤＣコンバータも併用し、約−２５Ｖ〜＋２５Ｖに昇圧させる。この昇圧レギュレータは、当然ながら表示素子の特性に対して変換効率の高いものが望ましい。リセット電圧および書込み電圧のスイッチングは、アナログスイッチやデジタルポテンショメータなどを使用して行うことが望ましい。このスイッチング回路の後段には、表示素子１０の駆動電圧の安定化のため、オペアンプやトランジスタからなるブースター回路、および平滑コンデンサが配置される。
【００２２】
以上説明した構成は、一般的なコレステリック液晶を用いた表示装置と同じであり、これまで知られている各種構成が適用可能である。また、表示素子１０は、コレステリック液晶を用いた表示装置に限定されず、メモリ性を有する表示素子であればよい。
【００２３】
第１実施形態の表示装置では、電源部１３は、制御部２３からの制御信号に応じて、のこぎり波信号、三角波信号などの静電容量検出信号を発生し、セグメントドライバ１１の電源端子に、静電容量検出信号を供給する。この電源端子は、書込みなどに使用しない部分を用いるのが好ましい。また、電源部１３は、制御部２３からの制御信号に応じて、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２に供給する電圧を調整できる。
【００２４】
第１実施形態の表示装置では、さらに、電源部１３からセグメントドライバ１１に静電容量検出信号を供給する信号線の電流を検出するように電流センスアンプ１４が配置される。静電容量検出信号を表示素子１０に印加した時に検出される電流は、表示素子１０の静電容量に関係しており、電流センスアンプ１４は検出信号を制御部２３内の演算部２４に出力する。さらに、制御部２３は、表示素子１０に近接して設けられた温度センサ２７の検出した表示素子１０の温度を読み取る。
【００２５】
制御部２３は、表示装置の起動時やユーザの指示に応じて駆動条件調整モードを実行する。駆動条件調整モードは、製品の出荷時など、表示装置を初めて使用する時には必ず自動的に実行し、それ以後は定期的に、例えば、一ヶ月に一度ほどの頻度で自動的に実行するようにしてもよい。制御部２３は、表示素子１０を所定の表示状態に設定した上で、電源部１３から静電容量検出信号を表示素子１４に印加し、演算部２４が電流センスアンプ１４の検出信号をデジタル化して検出データとして取り込むように制御する。制御部２３は、後述する駆動条件調整シーケンスに従って表示素子１０の表示状態を変更しながら、検出データの取得を行い、所望の表示が行える駆動条件を決定する。制御部２３は、駆動条件調整モード終了後、温度センサ２７の検出する表示素子１０の温度を読み取り、検出した温度および後述する温度補償モデルに基づいて、検出した温度以外の駆動条件を決定する。そして、制御部２３は、駆動条件記憶部２６に記憶している全温度に渡る駆動条件を、決定した駆動条件で更新する。以後、制御部２３は、駆動条件記憶部２６に記憶していた駆動条件にしたがって各部の制御を行う。
【００２６】
次に、第１実施形態の表示装置で表示素子１０として用いるコレステリック液晶を用いた表示装置について説明する。
【００２７】
図２は、第１実施形態の表示装置で使用する表示素子１０の構成を示す図である。図２に示すように、表示素子１０は、見る側から順番に、青（ブルー）用パネル１０Ｂ、緑（グリーン）用パネル１０Ｇ、および赤（レッド）用パネル１０Ｒの３枚のパネルが積層されており、レッド用パネル１０Ｒの下側には光吸収層５７が設けられている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、同じ構成を有するが、パネル１０Ｂは反射の中心波長が青色（約４８０ｎｍ）、パネル１０Ｇは反射の中心波長が緑色（約５５０ｎｍ）、パネル１０Ｒは反射の中心波長が緑色（約６３０ｎｍ）になるように、液晶材料およびカイラル材が選択され、カイラル材の含有率が決定されている。パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒのスキャン電極およびデータ電極は、コモンドライバ１２およびセグメントドライバ１１により駆動される。
【００２８】
パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒは、反射の中心波長が異なる以外同じ構成を有する。以下、パネル１０Ｂ、１０Ｇおよび１０Ｒの代表例を、パネル１０Ａとして表し、その構成を説明する。
【００２９】
図３は、１枚のパネル１０Ａの基本構成を示す図である。
【００３０】
図３に示すように、表示素子１０Ａは、上側基板５１と、上側基板５１の表面に設けられた上側電極層５４と、下側基板５３の表面に設けられた下側電極層５５と、シール材５６と、を有する。上側基板５１と下側基板５３は、電極が対向するように配置され、間に液晶材料を封入した後シール材５６で封止される。なお、液晶層５２内にスペーサが配置されるが図示は省略している。上側電極層５４と下側電極層５５の電極には、電圧パルス信号が印加され、それにより液晶層５２に電圧が印加される。液晶層５２に電圧を印加して、液晶層５２の液晶分子をプレーナ状態またはフォーカルコニック状態にして表示を行う。複数のスキャン電極および複数のデータ電極は、上側電極層５４と下側電極層５５に形成される。
【００３１】
上側基板５１と下側基板５３は、いずれも透光性を有しているが、パネル１０Ｒの下側基板５３は不透光性でもよい。透光性を有する基板としては、ガラス基板があるが、ガラス基板以外にも、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などのフィルム基板を使用してもよい。
【００３２】
上側電極層５４と下側電極層５５の電極の材料としては、例えば、インジウム錫酸化物（ITO: Indium Tin Oxide）が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物（IZO: Indium Zic Oxide）などの透明導電膜を使用することが可能である。
【００３３】
上側電極層５４の透明電極は、上側基板５１上に互いに平行な複数の帯状の上側透明電極として形成され、下側電極層５５の透明電極は、下側基板５３上に互いに平行な複数の帯状の下側透明電極として形成されている。そして、上側基板５１と下側基板５３は、基板に垂直な方向から見た時に、上側電極と下側電極が交差するように配置され、交差部分に画素が形成される。電極上には絶縁性のある薄膜が形成される。この薄膜が厚いと駆動電圧を高くする必要がある。逆に、薄膜がないとリーク電流が流れ、本発明の自動調整の精度が低下する問題が生じる。ここでは、薄膜は比誘電率が約５であり、液晶よりもかなり低いため、薄膜の厚さは約０．３μｍ以下とするのが適している。
【００３４】
なお、この絶縁性薄膜は、ＳｉＯ2の薄膜、あるいは配向安定化膜として知られているポリイミド樹脂、アクリル樹脂などの有機膜で実現できる。
【００３５】
上記のように、液晶層５２内にスペーサが配置され、上側基板５１と下側基板５３の間隔、すなわち液晶層５２の厚さを一定にする。スペーサは、一般に樹脂製または無機酸化物製の球体であるが、基板表面に熱可塑性の樹脂をコーティングした固着スペーサを使用することも可能である。このスペーサによって形成されるセルギャップは４μｍ〜６μｍの範囲が適正である。セルギャップがこの値より小さいと反射率が低下して暗い表示になり、高い閾値急峻性も期待できない。逆にこの値より大きいと、高い閾値急峻性は保持できるが、駆動電圧が上昇して汎用部品による駆動が困難になる。
【００３６】
液晶層５２を形成する液晶組成物は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０重量％（ｗｔ％）添加したコレステリック液晶である。ここで、カイラル材の添加量は、ネマティック液晶成分とカイラル材の合計量を１００ｗｔ％とした時の値である。
【００３７】
ネマティック液晶としては、従来から公知の各種のものを使用可能であるが、誘電率異方性（Δε）が１５〜３５の範囲の液晶材料であることが望ましい。誘電率異方性が１５以下であれば、駆動電圧が全体的に高くなり、駆動回路に汎用部品を使用することが困難になる。
【００３８】
一方、誘電率異方性が２５以上になると、閾値急峻性が低下し、更には液晶材料自体の信頼性が低下する懸念が出てきる。
【００３９】
また、屈折率異方性（Δｎ）は、０．１８〜０．２４であることが望ましい。屈折率異方性が、この範囲より小さいと、プレーナ状態の反射率が低くなり、この範囲より大きいと、フォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるのに加えて、粘度も高くなり、応答速度が低下する。
【００４０】
次に、コレステリック液晶材料を使用した表示装置における、明暗（白黒）表示について説明する。コレステリック液晶を用いた表示装置は、液晶分子の配向状態で表示の制御を行う。
【００４１】
図４の（Ａ）および（Ｂ）は、コレステリック液晶の状態を説明する図である。コレステリック液晶には、図４の（Ａ）に示すように入射光を反射するプレーナ状態と、図４の（Ｂ）に示すように入射光を反射するフォーカルコニック状態と、があり、これらの状態は、無電界下でも安定してその状態が保持される。他に、強い電界を印加した時に、全ての液晶分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態があるが、ホメオトロピック状態は、電界の印加を停止すると、プレーナ状態またはフォーカルコニック状態になる。
【００４２】
プレーナ状態の時には、液晶分子のらせんピッチに応じた波長の光を反射する。反射が最大となる波長λは、液晶の平均屈折率ｎ、らせんピッチｐから次の式で表される。
【００４３】
λ＝ｎ・ｐ
一方、反射帯域Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなる。
【００４４】
プレーナ状態の時には、入射光が反射するので「明」状態、すなわち白を表示することができる。一方、フォーカルコニック状態の時には、下側基板５３の下に光吸収層を設けることにより、液晶層を透過した光が吸収されるので「暗」状態、すなわち黒を表示することができる。プレーナ状態とフォーカルコニック状態の混在した状態では、「明」状態（白表示）と「暗」状態（黒表示）の間の中間調状態になり、プレーナ状態とフォーカルコニック状態の混在比率で中間調レベルが決まる。
【００４５】
次に、コレステリック液晶を利用した表示素子の駆動方法を説明する。
【００４６】
図５は、一般的なコレステリック液晶の電圧−反射特性の一例を示している。横軸は、コレステリック液晶を挟む電極間に所定のパルス幅で印加されるパルス電圧の電圧値（Ｖ）を表し、縦軸はコレステリック液晶の反射率（％）を表している。図５に示す実線の曲線Ｐは、初期状態がプレーナ状態のコレステリック液晶の電圧−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のコレステリック液晶の電圧−反射率特性を示す。
【００４７】
コレステリック液晶に強い電界（ＶＰ１００以上）を発生させると、電界印加中は、液晶分子のらせん構造は完全にほどけて、全ての分子が電界の方向に従うホメオトロピック状態になる。次に、液晶分子がホメオトロピック状態の時に、印加電圧をＶＰ１００から急激にほぼゼロにすると、液晶のらせん軸は電極に垂直になり、らせんピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ状態になる。
【００４８】
一方、コレステリック液晶分子のらせん構造が解けない程度の弱い電界（ＶＦ１００ａ〜ＶＦ１００ｂの範囲）を印加した後の電界除去、あるいは強い電界を印加し、その状態から緩やかに電界を除去した場合は、コレステリック液晶分子のらせん軸は電極に平行になり、入射光を反射するフォーカルコニック状態になる。
【００４９】
また、中間的な強さの電界（ＶＦ０〜ＶＦ１００ａまたはＶＦ１００ｂ〜ＶＰ０）を印加し、急激に電界を除去すると、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在し、中間調画像の表示が可能となる。
【００５０】
以上の現象を利用して、表示を行う。
【００５１】
コレステリック液晶を用いた単純マトリクス型表示装置では、高速の書換えを行う場合には、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）が使用される。第１実施形態の表示装置も、ＤＤＳで中間調画像表示を行う。なお、画像の書換えを行う前に、全画素を同時にプレーナ状態にするリセット動作を行うようにしてもよい。リセット動作は、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２の全出力を、それぞれ強制的に所定の電圧値にすることにより行い、出力値を設定するためのデータの転送が不要なので、短時間に実行可能である。ただし、リセット動作は、電力を消費するので、低消費電力の装置では行わなくてもよい。
【００５２】
説明を容易にするため、まず白黒の２値画像を表示する場合を説明する。
【００５３】
図６は、ＤＤＳにおける駆動波形を示す図である。
【００５４】
前述のように、ＤＤＳは、３つのステージに大別され、先頭から、「準備（Preparation）」期間、選択（Selection）」期間および「展開（Evolution）」期間を含む。これらの期間の前後には、非選択（Non-Select）期間が設けられる。Preparation期間は、液晶をホメオトロピック状態に初期化する期間で、高電圧のパルス幅の大きなPreparationパルスが印加される。Selection期間は、プレーナ状態またはフォーカルコニック状態に分岐するきっかけを与える期間である。Selection期間では、プレーナ状態にスイッチングする時には低電圧のパルス幅の小さなSelectionパルスが印加され、フォーカルコニック状態にスイッチングする時にはパルスは印加されない。Evolution期間は、直前のSelection期間での過渡状態に応じてプレーナ状態かフォーカルコニック状態に確定させる期間であり、中間電圧のパルス幅の大きなEvolutionパルスが印加される。Preparationパルス、SelectionパルスおよびEvolutionパルスは、それぞれ１組の正負のパルスである。
【００５５】
実際には、Preparation期間およびEvolution期間では、図６のようにパルス幅の長い１組の正負のパルスを印加するのではなく、複数個の正負のPreparationパルスおよびEvolutionパルスを印加する。
【００５６】
図７は、第１実施形態において、コモンドライバ１２が、Preparation期間、Selection期間、Evolution期間およびNon-Select 期間に出力する駆動波形、セグメントドライバ１１が白表示および黒表示に対して出力する駆動波形、および液晶への印加波形を示す。
【００５７】
第１実施形態でＤＤＳを実行する場合、コモンドライバ１２は、ＧＮＤを含め７値を出力し、セグメントドライバ１１は、ＧＮＤを含めて５値を出力する。現在、単純マトリクス方式用の汎用ドライバＩＣが実用化されており、モードを設定することにより、セグメントドライバ１１またはコモンドライバ１２として使用可能である。したがって、セグメントドライバ１１として利用する汎用ドライバＩＣは、出力する値に余りがある。第１実施形態では、セグメントドライバ１１の余っている出力を利用して静電容量検出信号を表示素子１０に印加する。
【００５８】
コモンドライバ１２およびセグメントドライバ１１は、Selection期間を４等分した期間を単位として出力を変化させる。セグメントドライバ１１は、白表示に対しては、４２Ｖ、３０Ｖ、０Ｖ、１２Ｖに変化する電圧波形を、黒表示に対しては、３０Ｖ、４２Ｖ、１２Ｖ、０Ｖに変化する電圧波形を出力する。コモンドライバ１２は、Non-Select 期間には３６Ｖ、３６Ｖ、６Ｖ、６Ｖに変化する電圧波形を、Selection期間には３０Ｖ、４２Ｖ、１２Ｖ、０Ｖに変化する電圧波形を、Evolution期間には１２Ｖ、１２Ｖ、３０Ｖ、３０Ｖに変化する電圧波形を、Preparation期間には０Ｖ、０Ｖ、４２Ｖ、４２Ｖに変化する電圧波形を出力する。
【００５９】
これにより、Preparation期間では、白表示のデータ電極の液晶に対して、４２Ｖ、３０Ｖ、−４２Ｖ、−３０Ｖに変化する電圧波形が、黒表示のデータ電極の液晶に対して、３０Ｖ、４２Ｖ、−３０Ｖ、−４２Ｖに変化する電圧波形が印加される。Evolution期間では、白表示のデータ電極の液晶に対して、３０Ｖ、１８Ｖ、−３０Ｖ、−１８Ｖに変化する電圧波形が、黒表示のデータ電極の液晶に対して、１８Ｖ、３０Ｖ、−１８Ｖ、−３０Ｖに変化する電圧波形が印加される。Selection期間では、白表示のデータ電極の液晶に対して、１２Ｖ、−１２Ｖ、−１２Ｖ、１２Ｖに変化する電圧波形が、黒表示のデータ電極の液晶に対して、０Ｖの電圧波形が印加される。Non-Select 期間には、白表示のデータ電極の液晶に対して、６Ｖ、−６Ｖ、−６Ｖ、６Ｖに変化する電圧波形が、黒表示のデータ電極の液晶に対して、−６Ｖ、６Ｖ、６Ｖ、−６Ｖに変化する電圧波形が印加される。
【００６０】
図８は、第１実施形態において、コモンドライバ１２およびセグメントドライバ１１が図７に示す駆動波形を出力することにより各画素液晶に印加される電圧波形を、より具体的に示す図である。１つのスキャンラインに図８の電圧波形が印加される。コモンドライバ１２は、図８の信号を印加するスキャンラインを１ラインずつシフトする。
【００６１】
図８に示すように、Preparation期間、Selection期間およびEvolution期間の順に配置され、前後に非選択（Non-Select）期間が配置される。Selection期間は、約０．５ｍｓ〜１ｍｓ程度の印加時間である。図８は、プレーナ状態にして白表示（明表示）を行う場合の±１２ＶのSelectionパルスを示しており、フォーカルコニック状態にして黒表示（暗表示）を行う場合には、この期間中０Ｖが印加される。
【００６２】
Preparation期間およびEvolution期間は、Selection期間の数倍から十数倍の長さであり、図７のPreparationパルスおよびEvolutionパルスが、複数個印加される。Non-Select期間は、描画に関与しない画素に常時印加されるパルスであり、低電圧であるため、画像を変化させない。
【００６３】
図８のPreparationパルス、SelectionパルスおよびEvolutionパルスの組が、スキャンラインの位置を変えながら順次印加される。これにより、SelectionパルスがPreparationパルスとEvolutionパルスを伴い、１ライン当たりのSelectionパルスの印加時間で、パイプライン的にスキャン・書換えを行うことになる。そのため、ＸＧＡ仕様の高精細サイズの表示素子であっても、１ｍｓ×７６８＝０．７７秒前後の速度で書換えを行うことができる。
【００６４】
中間調画像を表示する場合には、Selection期間をさらに複数のサブ期間に分割し、各サブ期間において、図７に示す駆動波形を印加できるように構成する。複数のサブ期間のうち、白表示を行うサブ期間と黒表示を行うサブ期間の比率を変化させる。例えば、８個のサブ期間を設け、８個のサブ期間が全て白表示を行う場合がデューティ比１００％で、８個のサブ期間が全て黒表示を行う場合がデューティ比０％で、２個のサブ期間が白表示を行う場合がデューティ比２５％である。第１実施形態では、Selection期間は約７００μｓで、２０〜３０μｓのサブ期間に分けられる。したがって、サブ期間は２３〜３５個も設けられる。Selection期間において、白表示のサブ期間を中央に配置すると、Selection期間における白表示のSelectionパルスの幅がデューティ比に応じて変化することになる。以下、説明を簡単にするため、図６に示すＤＤＳ駆動波形を用いて、Selection期間におけるSelectionパルスの幅がデューティ比に応じて変化するものとして説明する。
【００６５】
前述のように、メモリ性を有する液晶を用いた表示装置は、表示素子のコントラスト、明るさ、ガンマなどがロット間でバラツキやすく、表示素子の長期間の使用により、このような特性の変化が懸念される。このような表示素子のバラツキや経年変化があると、同じ駆動条件で表示素子を駆動しても望ましい表示が行えない。特に、第１実施形態の表示装置で使用するＤＤＳは、駆動条件の最適範囲が狭く、表示素子のバラツキおよび経年変化の影響を大きく受けて、固定の駆動条件では良好な表示が行えない。
【００６６】
駆動条件を調整するには、表示（明度）と関係する表示素子の特性を検出して、検出した特性の表示（明度）との関係に基づいて調整する。前述のように、これまでも静電容量値に応じて駆動条件を決定することが提案されてきたが、第１実施形態の表示装置も、表示素子１０の静電容量を検出して、望ましい駆動条件を実現するように駆動条件を調整する。ただし、第１実施形態の表示装置では、ダミーセルを使用せずに、表示素子１０の静電容量を直接検出するとともに、表示素子１０を所定の表示状態（白、黒または中間調レベル）に設定して静電容量の検出および駆動条件の調整を行う。
【００６７】
図９は、表示素子１０の５個のサンプルについて、明度（反射率）と静電容量の関係を測定した結果を示す図である。静電容量は、１ｋＨｚで測定し、完全なプレーナ状態の明度を１に、完全なフォーカルコニック状態の明度を０に規格化した相対値である。静電容量値が０と１の間は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態で、中間調が表示される。
【００６８】
図９から明らかなように、フォーカルコニック状態（明度０）の時が最大の静電容量を示し、プレーナ状態（明度１）に近づくにつれて静電容量が単調に小さくなっていく。このことから、ロット間のバラツキや経年変化で所望の表示が得られない場合は、静電容量の相対関係を元に、バラツキや経年変化による明度の変化を推定することができることが分かる。そこで、第１実施形態の表示装置では、図９に示すようなコレステリック液晶の明度と静電容量が極めて単調に変化する特性を利用して駆動条件を調整する。具体的には、表示素子１０の静電容量を測定し、測定した静電容量に基づいて駆動条件を調整する。
【００６９】
図１０は、表示素子１０の静電容量の周波数特性を示す図である。図１０において、プレーナ状態よりもフォーカルコニック状態の静電容量のほうが大きい現象は、１０ｋＨｚ程度までに見られる。また、１００Ｈｚ以下の低周波になると、静電容量の絶対値が大きくなる。これは、液晶材料に含まれる極性基やイオン成分による分極が生じ出すためで考えられる。プレーナ状態とフォーカルコニック状態の静電容量の比率や、検出する電流量を考慮すると、静電容量の検出には１ｋＨｚ前後の周波数を使用するのが好適であると考えられる。
【００７０】
図１１は、電源部１３における静電容量検出信号を出力する回路部分、電流センスアンプ１４および演算部２４の構成を示す図である。電流センスアンプ１４は、入手の容易な汎用のものが使用できる。電源部１３は、図示していないＤＡ変換器などを使用して、のこぎり波や三角波を発生し、可変抵抗ＶＲに一端に原検出信号を印加する。オペアンプＡｍｐ、抵抗Ｒ１、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２を有するブースター回路および抵抗Ｒ２は、原検出信号を増幅して静電容量検出信号を出力する増幅回路を形成し、出力電圧の安定化を行う。増幅回路の増幅率は可変抵抗ＶＲの抵抗値を調整することにより調整可能である。可変抵抗ＶＲは、例えば、スイッチで接続する抵抗の個数を調整することにより抵抗値が調整可能で、制御部２３からの制御信号などにより調整される。静電容量検出信号の波高を調整する必要がなければ、可変抵抗ＶＲは固定抵抗でよい。ブースター回路の後段には、電流を制限するダンピング抵抗Ｒ３を配置する。図１１では、このダンピング抵抗Ｒ３は、電流センスアンプ１４のセンシング抵抗としても使用される。前述のように、ダンピング抵抗Ｒ３の一端は、セグメントドライバ１１の不使用の電源端子に接続される。
【００７１】
電流センスアンプ１４は，検出した電流値を電圧値としてアナログ出力するものを使用する。電流センスアンプ１４の出力する電圧信号の電圧は、演算部２４内のＡＤ変換器（ＡＤＣ）によってデジタル化され、静電容量値の演算に使用される。電流センスアンプ１４の出力とＡＤ変換器の間に、適切なカットオフ周波数を有するローパスフィルタを設けると、検出精度はより向上する。
【００７２】
なお、電源部１３は、分圧回路により、セグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２に供給する電圧を生成する。ＤＤＳ駆動方式は、瞬時の消費電流が大きいため、電源部１３の分圧回路により形成された各電圧は、図１１に示したオペアンプＡｍｐ、およびトランジスタＴｒ１とＴｒ２を有するブースター回路を介して出力されるにようにすることが望ましい。
【００７３】
さらに、電源部１３のセグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２に供給する電圧を出力する端子部では、ダンピング抵抗の後段に数μＦ程度の平滑コンデンサを用いる場合が多い。しかし、図１１に示した静電容量検出信号を出力する端子では、このような平滑コンデンサを設けないことが望ましい。これは、平滑コンデンサを設けた場合、表示素子の静電容量と平滑コンデンサの容量の合成容量を検出してしまうことになり、白表示と黒表示と中間調表示の静電容量の検出値の差が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が低下してしまい、検出精度が低下するためである。
【００７４】
図１２は、ブースター回路からダンピング抵抗Ｒ３を介して、セグメントドライバ１１の不使用の電源端子に供給される静電容量検出信号の波形を示す図である。第１実施形態では、電圧が±５Ｖの間で変化するのこぎり波状の静電容量検出信号が使用される。表示素子に静電容量検出信号を印加する場合には、コモンドライバ１２は全端子にＧＮＤレベルを出力し、セグメントドライバ１１は、全端子に、静電容量検出信号が印加される端子の電圧を出力するように設定される。この状態で、静電容量検出信号を図１２に示すように変化すると、のこぎり波状に変化する電圧が表示素子１０の全画素に印加される。のこぎり波状の静電容量検出信号は、ＤＡ変換器により生成されるのが一般的であるため、適切なカットオフ周波数を有するローパスフィルタを設け、それを滑らかにすることが望ましい。
【００７５】
静電容量の検出は、表示素子１０への静電容量検出信号の印加に伴う充電/放電時の電流値を電流センスアンプ１４が検出することにより行う。
【００７６】
ＴＦＴ液晶よりも容量特性が劣るコレステリック液晶であっても、のこぎり波状の静電容量検出信号を用いることで、充電/放電時の電流を安定して検出できることが分かった。
【００７７】
図１３は、コレステリック液晶のテストセルを用いて、図１１の回路構成で静電容量の検出を実験した結果を示す。図１３の（Ａ）は、全画素が白表示状態（プレーナ状態）である時の、のこぎり波状の静電容量検出信号Ｓと、それに伴う充電/放電時の電流Ｉを示す。また、図１３の（Ｂ）は、全画素が黒表示状態（フォーカルコニック状態）である時の、のこぎり波状の静電容量検出信号Ｓと、それに伴う充電/放電時の電流Ｉを示す。図１３において、電流Ｉは信号Ｓの増加に伴って急激に増加し、ほぼ一定になる。この一定になった時に、フォーカルコニック状態の電流値とプレーナ状態の電流値の比率は約１．４倍であり、図１０に示した白／黒表示の静電容量の比率とほぼ一致したことを確認した。
【００７８】
なお、テストセルをコンデンサとして置き換えたＣＲ発振回路を試作し、その発振周波数を測定した。その結果、発振周波数は、プレーナ状態がフォーカルコニック状態の約１．４倍となったが、発振周波数が大きく変動して不安定な場合が頻繁に発生した。このことから、コレステリック液晶の場合には、のこぎり波状の静電容量検出信号印加による充電/放電時の電流による静電容量の検出の方が、発振周波数の検出による静電容量の検出より、安定的に検出が行えた。
【００７９】
なお、上記の静電容量の検出では、白／黒表示時の表示素子１０の静電容量を検出したが、表示素子１０を中間調表示状態にすれば、中間調表示状態での静電容量検出が可能である。また、上記の静電容量の検出では、のこぎり波状の静電容量検出信号を用いたが、三角波状の静電容量検出信号を用いても同様の測定が可能であった。
【００８０】
次に、第１実施形態の表示装置における駆動条件の調整方法を説明する。
【００８１】
ＤＤＳ駆動方式の駆動条件を調整する場合、調整可能な条件は、PreparationパルスおよびEvolutionパルスの電圧、Selectionパルスの白表示の電圧およびSelectionパルスのパルス幅（デューティ比）などである。第１実施形態では、Evolutionパルスの電圧（Evolution電圧）とSelectionパルスのデューティ比を調整する。Evolution電圧を調整する理由は、表示のコントラストを強く支配する要因であるためである。また、Selectionパルスのデューティ比は、階調変化を発生する要因のうちで、比較的容易に調整可能で、精密な調整が可能であるためである。
【００８２】
図１４は、ＤＤＳ駆動方式で、図６から図８を参照して説明した駆動条件およびSelectionパルスのデューティ比を所定の値（例えば５０％）にして駆動する場合で、Evolution電圧を変化させた時の表示素子の容量変化を示す図である。
【００８３】
図１４において、実線は、１つの表示素子における変化例を模式的に示す。ある値より低いEvolution電圧で駆動した場合には、駆動後の表示素子１０の静電容量は高く、一定の値である。Evolution電圧を高くするにしたがって、駆動後の表示素子１０の静電容量は低下し、ある値より高いEvolution電圧になると、駆動後の表示素子１０の静電容量は低い一定の値になる。このような容量変化が、バラツキや経年変化により変動する。例えば、高い側および低い側で一定になる静電容量の値が上下に変動し、中間部分における変化がEvolution電圧に対して（図では横方向に）変化し、中間部分における変化の傾きも変化する。
【００８４】
図１５は、第１実施形態の表示装置における駆動条件の調整方法を説明する図であり、図１５の（Ａ）は第１段階および第２段階の調整を、図１５の（Ｂ）は第３段階の調整を説明する。
【００８５】
図１５の（Ａ）において、Ｒは、図１４で説明したEvolution電圧を変化させた時の表示素子の容量変化の代表的な例を示し、基準例としてあらかじめ記憶されており、その場合の駆動条件も基準駆動条件として記憶されている。例えば、静電容量が高い側で一定になる値Ｃ１００、静電容量が低い側で一定になる値Ｃ０などが記憶されている。また、静電容量が中間の値、例えば、Ｃ１００とＣ０の間の２５％、５０％、９０％などになる時のEvolution電圧なども記憶されている。
【００８６】
Ｐは、駆動条件の調整の対象となる表示素子のEvolution電圧に対する容量変化を示す。容量変化Ｐは、基準例のＲに対して、Ｃ１００とＣ０が増加してＣ１００’とＣ０’となり、中間部分の傾きが増加し、Ｃ１００とＣ０の間の２５％、５０％、９０％などになる静電容量値およびその時のEvolution電圧なども増加している。
【００８７】
第１実施形態の駆動条件調整方法では、第１段階で、Ｃ１００’およびＣ０’を検出する。
【００８８】
第２段階では、Ｃ１００’とＣ０’の間の所定の静電容量値（例えば、２５％、５０％、９０％など）が、Selectionパルスのデューティ比を変化して得られるように、Evolution電圧を決定する。言い換えれば、最大に近いコントラスト・明るさが得られるように、Evolution電圧を決定する。
【００８９】
上記のように、第１実施形態では、Evolution電圧を変化させるが、Evolution電圧を変化させるだけでは、Ｃ１００’およびＣ０’を変化させることはできない。図１４に示すように、Evolution電圧を大きくしすぎると、例えば、Selectionパルスのデューティ比が５０％以下であっても静電容量がＣ０’になる場合もあり、これでは中間調表示は行えない。さらにEvolution電圧を大きくすると、Selectionパルスのデューティ比が０％近くであっても静電容量がＣ０’になる場合もあり、これでは表示自体が行えない。
【００９０】
そこで、第１実施形態では、Ｃ１００’およびＣ０’を表示の輝度０と１００（相対値）に対応させ、中間調部分がSelectionパルスのデューティ比の変化に応じて変化するようにEvolution電圧を設定する。
【００９１】
第３段階では、中間調部分における変化が線形になるように、Selectionパルスのデューティ比の変化を決定する。
【００９２】
図１６は、第１実施形態の表示装置における駆動条件の自動調整処理を示すフローチャートである。処理は、第１ステップＳ１と、第２ステップＳ２と、第３ステップＳ３と、最終ステップＳ４と、を含む。第１ステップＳ１では、上記のＣ０’およびＣ１００’を検出し、輝度０と１００（相対値）に対応させる。第２ステップＳ２では、Ｃ０’およびＣ１００’から決定した中間調部分の所定の静電容量値が得られるようにEvolution電圧を設定する。第３ステップＳ３では、決定したEvolution電圧で、中間調部分の静電容量値とSelectionパルスのデューティ比の関係を設定する。最終ステップＳ４では、決定したEvolution電圧およびSelectionパルスのデューティ比にしたがって駆動条件を更新する。
【００９３】
第１ステップＳ１のステップＳ１１では、表示素子１０の全画素を、ＤＤＳ方式で白表示状態（プレーナ状態）にする描画を行う。ステップＳ１１では、全画素を確実に白表示状態にするため、図１７の（Ａ）に示すように、Selectionパルスのデューティ比を１００％とし、さらにEvolution電圧を通常より高めに設定する。
【００９４】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で設定した白表示状態の表示素子１０の静電容量を測定し、その値を０％点として設定する。したがって、Ｃ０’が０％点になる。
【００９５】
ステップＳ１３では、表示素子１０の全画素を、ＤＤＳ方式で黒表示状態（フォーカルコニック状態）にする描画を行う。ステップＳ１３では、全画素を確実に黒表示状態にするため、図１７の（Ｂ）に示すように、Selectionパルスのデューティ比を０％（Selectionパルス無し）とし、さらにEvolution電圧を通常より低めに設定する。
【００９６】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で設定した黒表示状態の表示素子１０の静電容量を測定し、その値を１００％点として設定する。したがって、Ｃ１００’が１００％点になる。
【００９７】
第２ステップＳ２は、ステップＳ２１からＳ２３を含み、ステップ２Ｒに示すように、これらのステップＳ２１からＳ２３を３〜５回繰り返す。
【００９８】
ステップＳ２１では、表示素子１０の全画素を、中間調表示状態（プレーナ状態＋フォーカルコニック状態）にする描画を行う。設定する中間調は、９０％、５０％、２５％など、任意の階調でよい。例えば、２５％に設定する場合には、あらかじめ記憶されている駆動条件で、あらかじめ記憶されている駆動条件で、Selectionパルスのデューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。なお、設定する中間調が９０％の場合、最大に近い表示コントラストが得られるようにEvolution電圧を設定することになるので、表示コントラストの観点からは好ましい。
【００９９】
ステップＳ２２では、ステップＳ２１で設定した中間調表示状態の表示素子１０の静電容量を測定する。
【０１００】
ステップＳ２３では、ステップＳ１２およびＳ１４で決定した０％点と１００％点に対応する静電容量Ｃ０’およびＣ１００’から、設定する中間調に対応する目標静電容量値を算出し、ステップＳ２２での測定静電容量値を目標静電容量値と比較する。そして、比較結果に基づいて、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する。
【０１０１】
ステップＳ２１からＳ２３を繰り返して、ステップＳ２２で得られる測定静電容量値が目標静電容量値に近づいたらステップＳ２を終了してステップＳ３に進む。
【０１０２】
Evolution電圧を調整する方法は、測定静電容量値が目標静電容量値になるように調整する方法であれば、どのような方法でもよい。このような方法は、求根アルゴリズムとして知られており、代表的な方法として、ニュートン法や二分法が知られている。これらを適用した例を説明する。
【０１０３】
図１８は、ニュートン法により、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する方法を説明する図であり、設定する中間調が２５％の場合の例である。
【０１０４】
ニュートン法では、図１４および図１５の（Ａ）に示すようなEvolution電圧に対する標準容量変化特性があらかじめ記憶されている。この特性は、簡易的に一次関数の傾きと切片を記憶していればよい。図１８では、Ｒ’が標準容量変化特性を表し、Ｐ’が調整対象の容量変化特性を示す。
【０１０５】
図１８の（Ａ）に示すように、標準容量変化特性Ｒ’で、静電容量値が、Ｃ０’から２５％（Ｃ０’とＣ１００’間を１００％とする）になる標準２５％Evolution電圧を記憶した特性から求め、その標準２５％Evolution電圧で、デューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。この状態の静電容量を測定結果がＣ０’から５０％であったとする。
【０１０６】
図１８の（Ｂ）に示すように、記憶されている傾きから、静電容量を５０％から２５％にするEvolution電圧の変化量を求め、標準２５％Evolution電圧を変化量分だけ変化させる。そして、変化させたEvolution電圧で、再度同様の処理を行うと、測定された静電容量はよりＣ０’から２５％の値に近づく。このような処理を数回繰り返せば、静電容量がＣ０’から２５％の値に近似した状態になるEvolution電圧を決定することができる。なお、ここではＣ０’から２５％になる静電容量を例として説明したが、前述のように、５０％でも、９０％でもよい。
【０１０７】
図１９は、Ｃ０’から１０％および９０％になる静電容量に対して、ニュートン法を行った場合のEvolution電圧の変化を示す。２〜３回以上繰り返せば、ほぼ一定値に収束することが分かる。
【０１０８】
ニュートン法は、解を求める対象があまりに急峻に変化する特性を有したり、凹凸に変化する特性を有したりする場合、収束せず発散するという問題があることが知られている。しかし、Evolution電圧を調整する場合のEvolution電圧-静電容量特性は、Evolution電圧に対して非常に単調に変化する特性であるため、ニュートン法を適用してほぼ確実に収束させることができる。
【０１０９】
図２０は、二分法により、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにEvolution電圧を調整する方法を説明する図であり、設定する中間調が２５％の場合の例である。
【０１１０】
二分法では、Evolution電圧に対する標準容量変化特性を記憶しておく必要はない。
【０１１１】
図２０の（Ａ）に示すように、Evolution電圧の可変範囲の電圧上限と電圧下限の中間に第１電圧中央を設定する。そして、Evolution電圧を第１電圧中央とし、デューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。この状態で測定した静電容量がＣ０’から２５％より大きい静電容量値であったとする。したがって、第１電圧中央は小さく、増加させる必要があると判定される。
【０１１２】
図２０の（Ｂ）に示すように、第１電圧中央と電圧上限の中間に第２電圧中央を設定する。そして、Evolution電圧を第２電圧中央とし、デューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。この状態で測定した静電容量がＣ０’から２５％より依然大きい静電容量値であったとする。したがって、第２電圧中央は小さく、増加させる必要があると判定される。
【０１１３】
図２０の（Ｃ）に示すように、第２電圧中央と電圧上限の中間に第３電圧中央を設定する。そして、Evolution電圧を第３電圧中央とし、デューティ比を２５％として、表示素子１０の全画素をＤＤＳ方式で中間調表示状態にする。この状態で測定した静電容量がＣ０’から２５％の静電容量値であったとすると、第３電圧中央が適切なEvolution電圧であることになる。
【０１１４】
一般的に、二分法はニュートン法に比べて、発散しにくいが収束に時間がかかるという特徴がある。しかし、上記のように、Evolution電圧-静電容量特性は、Evolution電圧に対して非常に単調に変化する特性であるため、５回のステップを繰り返すことにより、概ね一定値に収束した。
【０１１５】
図１６に戻り、第３ステップＳ３では、ステップＳ２で決定したEvolution電圧を使用して、中間調部分の静電容量値とSelectionパルスのデューティ比の関係を設定する。
【０１１６】
ステップＳ３１では、表示素子１０の全画素を、表示する中間調のいずれかを表示する目標中間調表示状態にする。この処理は、ステップＳ２１と同じである。
【０１１７】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１で設定した目標中間調表示状態の表示素子１０の静電容量を測定する。
【０１１８】
ステップＳ３３では、目標中間調表示状態に対応する目標静電容量値を算出し、ステップＳ３２での測定静電容量値を目標静電容量値と比較する。そして、比較結果に基づいて、測定静電容量値が目標静電容量値になるようにSelectionパルスのデューティ比を決定する。
【０１１９】
ステップＳ３１からＳ３３を繰り返して、ステップＳ３２で得られる測定静電容量値が目標静電容量値に近づいたらステップＳ３を終了する。
【０１２０】
ＤＤＳ駆動方式の場合、液晶の応答がかなり急峻なため、中間調は元々形成しにくい。そのため、表示できる中間調は、３〜７階調程度である。これらの各中間調について第３ステップを繰り返し、表示する中間調の全てについてSelectionパルスのデューティ比を決定したら、ステップＳ４に進む。
【０１２１】
図２１は、第３ステップＳ３における調整を説明する図であり、Selectionパルスのデューティ比に対する静電容量の変化を示す。図２１で、Ｒ’’が標準的なデューティ比容量変化特性を表し、Ｐ’’が調整対象のデューティ比容量変化特性を示す。この例は、第２ステップＳ２で、２５％の中間調に設定した上でEvolution電圧を決定した場合である。この場合、Selectionパルスのデューティ比を２５％にして、ステップＳ２で決定したEvolution電圧で、ＤＤＳ方式で駆動すれば所望の静電容量値、すなわち中間調になる。しかし、図２１では、想定した特性Ｒ’’に対して調整対象の表示素子の特性は傾きが急峻になっているため、想定したSelectionパルスのデューティ比で駆動しても想定した静電容量値（中間調）にはならない。例えば、想定した特性Ｒ’’によれば、６０％点の静電容量値（中間調）は、デューティ比を４０％に設定すれば得られるが、調整対象の表示素子の特性Ｐ’’では、デューティ比を５０％に設定する必要がある。
【０１２２】
中間調部分の静電容量に対して、そのような静電容量（中間調）が得られるSelectionパルスのデューティ比を決定し、駆動条件をそのように決定したSelectionパルスのデューティ比に更新する。中間調部分の静電容量のそれぞれについて、ニュートン法または二分法などを適用して、Selectionパルスのデューティ比を決定する。ＤＤＳ駆動方式の場合、液晶の応答がかなり急峻なため、中間調は元々形成しにくい。そのため、Selectionパルスのデューティ比の決定においては、ニュートン法を使うこともできるが、発散するリスクが低い二分法のほうがより好適に最適値を突き止めることができる。
【０１２３】
図２２は、第３ステップＳ３を、二分法を用いて行った場合の処理を説明する図である。二分法では、探索範囲のPWM-Duty比の上限Ｐｍａｘと下限Ｐｍｉｎを設定する。１回目探索処理では、PWM-Duty比を、ＰｍａｘとＰｍｉｎの中間値Ｐｍｉｄ＝（Ｐｍａｘ＋Ｐｍｉｎ）／２に設定して中間調表示を行い、その時の静電容量値を測定する。測定した静電容量値と目標静電容量値の差が閾値より大きいと判定された場合には、２回目の探索処理が行われる。図示のように、測定した静電容量値が、目標静電容量値より小さい場合には、ＰｍｉｄをＰｍａｘとして、PWM-Duty比をＰｍｉｎとＰｍａｘの中間値Ｐｍｉｄ＝（Ｐｍａｘ＋３Ｐｍｉｎ）／４に設定して中間調表示を行い、その時の静電容量値を測定する。測定した静電容量値と目標静電容量値の差が閾値より大きいと判定された場合には、３回目の探索処理が行われる。図示のように、測定した静電容量値が、目標静電容量値より大きい場合には、Ｐｍｉｄを新たなＰｍｉｎとして、PWM-Duty比をＰｍｉｎとＰｍａｘの中間値Ｐｍｉｄ＝（３Ｐｍａｘ＋５Ｐｍｉｎ）／８に設定して中間調表示を行い、その時の静電容量値を測定する。測定した静電容量値と目標静電容量値の差が閾値より大きいと判定された場合には、４回目の探索処理が行われる。図示のように、測定した静電容量値が、目標静電容量値より小さい場合には、Ｐｍｉｄを新たなＰｍａｘとして、PWM-Duty比をＰｍｉｎとＰｍａｘの中間値Ｐｍｉｄ＝（５Ｐｍａｘ＋１１Ｐｍｉｎ）／８に設定して中間調表示を行い、その時の静電容量値を測定する。測定した静電容量値と目標静電容量値の差が閾値以下になれば、探索処理を停止して、PWM-Duty比をＰｍｉｄ＝（５Ｐｍａｘ＋１１Ｐｍｉｎ）／８とする。
【０１２４】
図２３は、６０％点の静電容量を得るデューティ比を決定するため、二分法を行った場合のデューティ比の変化を示す。５回以上繰り返せば、ほぼ一定値に収束することが分かる。
【０１２５】
以上のようにして、第１実施形態の表示装置では、表示素子１０の特性が、ロット間のバラツキや経年変化により変動した場合でも、駆動条件を自動的に最適化して、常時良好な表示を行うことができる。
【０１２６】
このように、上記の駆動条件自動調整処理を行うことにより、表示が最適化されるが、この処理は、長い処理時間が必要で、調整終了までに数分を要する場合がある。特に、二分法はニュートン法に比べて、より好適に最適値を突き止めることができるが、収束に時間がかかる。そこで、駆動条件自動調整処理の時間短縮が求められる。
【０１２７】
図１６から図２３で説明した最適な駆動条件の探索アルゴリズムは、探索範囲やループ回数が固定であったため、駆動条件のズレが大きさにかかわらず、自動調整の開始コマンドを与えてから、一定の調整時間を要した。
そこで、第１実施形態では、最適な駆動条件の探索アルゴリズムに柔軟性を持たせ、高い調整精度を保持しつつ、調整時間をさらに短縮する以下の探索アルゴリズムを使用する。この探索アルゴリズムでは、最初の駆動条件自動調整処理は、上記の通り行うが、２回目以降の駆動条件自動調整処理は、駆動条件のズレの度合いを検出して、ズレ度合いに応じてアルゴリズムの簡略化を行うことにより、処理時間を短縮する。
【０１２８】
図２４は、この探索アルゴリズムを利用した駆動条件自動調整処理を示すフローチャートである。
上記のように、図１６に示した駆動条件自動調整処理が、あらかじめ一度は行われ、白表示および黒表示に対応する静電容量が測定され、Evolution電圧および目標静電容量値になるSelectionパルスのデューティ比が決定されている。
【０１２９】
ステップＳ５では、制御部２３が、前回の駆動条件自動調整処理で測定された静電容量（Ｃ０’およびＣ１００’）、および設定されたEvolution電圧およびSelectionパルスのデューティ比を、図示していないメモリに記憶する。
【０１３０】
ステップＳ５の後、メンテナンスなどのために、駆動条件自動調整処理が再び開始される。
まず、ステップＳ６を行う。ステップ６では、図１６のＳ１１からＳ１４を含む第１ステップＳ１と同じ処理を行う。これにより、０％点および１００％点に対応する静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’が測定される。
【０１３１】
ステップＳ６１では、Ｓ６で測定した静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’と、Ｓ０で記憶した前回の静電容量値の差Ｄ０およびＤ１００をそれぞれ算出する。Ｄ０は、Ｓ６で測定した静電容量値Ｃ０’とＳ５で記憶したＣ０’の差の絶対値であり、Ｄ１００は、Ｓ６で測定した静電容量値Ｃ１００’とＳ５で記憶したＣ１００’の差の絶対値である。
【０１３２】
ステップＳ６２では、差が第１閾値より大きいかを判定し、大きければステップＳ７に進み、小さければステップＳ７２に進む。上記のように、差はＤ０とＤ１００の２つあるので、第１閾値もそれぞれに応じて２つ設定されている。ここでは、差Ｄ０とＤ１００の一方でも第１閾値より大きければＳ７に進むものとするが、両方とも第１閾値より大きい場合のみＳ７に進むようにしてもよい。Ｓ７２に進んだ場合には、Evolution電圧の調整を行わずにスキップすることになる。
【０１３３】
後述するように、ステップＳ７で行う処理は、表示のコントラストを決めるEvolution期間の電圧調整である。Evolution電圧は比較的マージンがあり、一定のコントラストを得る電圧範囲は、パネルを構成する材料や構造によるが、２〜３Ｖの範囲がある。そのため、第１閾値は比較的大きく、すなわちスキップする条件を比較的緩くすることができる。例えば、差Ｄ０とＤ１００についての第１閾値を、Ｃ０’およびＣ１００’のそれぞれ５％とすればよい。したがって、Ｓ６で測定したＣ０’またはＣ１００’が、Ｓ５で記憶したＣ０’またはＣ１００’から５％以下の変化であれば、ステップＳ７２に進み、Evolution電圧の調整処理をスキップする。逆に、Ｓ６で測定したＣ０’またはＣ１００’が、Ｓ５で記憶したＣ０’またはＣ１００’から５％より変化していれば、ステップＳ７に進む。
【０１３４】
ステップＳ７では、図１６のＳ２１からＳ２Ｒを含む第２ステップＳ２と同じ処理を行う。これにより、Evolution電圧が決定される。
ステップＳ７１では、Ｓ７で決定したEvolution電圧を設定条件とする。
ステップＳ７２では、Ｓ５で記憶したEvolution電圧を設定条件とする。
【０１３５】
ステップＳ８１では、設定したEvolution電圧で、図１６のステップＳ３１およびＳ３２の処理を行い、所定の中間調表示を行った場合の静電容量値を測定する。所定の中間調表示は、設定したEvolution電圧を使用して、Ｓ５で記憶した前の処理時のPWM-Duty比で行なわれる。
【０１３６】
ステップＳ８２では、Ｓ８１で測定した静電容量値と、Ｓ５で記憶した中間調の静電容量値の差を算出する。
ステップＳ８３では、Ｓ８２で算出した差が、第２閾値より大きいかを判定し、大きければステップＳ９に進み、大きくなければステップＳ９２に進む。
【０１３７】
ステップＳ９では、PWM-Duty比の調整を行う。この調整処理は、図１６のＳ３１からＳ３Ｒを含むステップＳ３に類似の処理であるが、測定した静電容量値と目標静電容量値との差が第２閾値以下になった時に処理を終了すること、および中間値の算出方法が異なる。この処理については後述する。
【０１３８】
ステップＳ９１では、Ｓ９で決定したPWM-Duty比を設定条件とする。
ステップＳ９２では、Ｓ５で記憶したPWM-Duty比を設定条件とする。
【０１３９】
ステップＳ９３では、静電容量値および駆動条件を記憶する。具体的には、Ｓ６で測定した静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’、Ｓ７１またはＳ７２で設定したEvolution電圧、およびＳ９１またはＳ９２で設定したPWM-Duty比を記憶する。例えば、Ｓ７１でEvolution電圧を設定した場合には、Ｓ７で決定したEvolution電圧が記憶され、Ｓ７２でEvolution電圧を設定した場合には、Ｓ５で記憶された前の調整処理で決定したEvolution電圧が記憶される。また、Ｓ９１でPWM-Duty比を設定した場合には、Ｓ９で決定したPWM-Duty比が記憶され、Ｓ９２でPWM-Duty比を設定した場合には、Ｓ５で記憶された前の調整処理で決定したPWM-Duty比が記憶される。
【０１４０】
次に、Ｓ８３からＳ９２における処理を、二分法を用いて行った場合を、図２５および図２６を参照して詳細に説明する。ここでは、パネル１０のＲＧＢ３層は、それぞれ１６階調を表示するものとする。
【０１４１】
図２５は、ステップＳ８３で、Ｓ８２で算出した差が、第２閾値以下であると判定された場合の処理を示す。前述のように、ステップＳ８１では、設定したEvolution電圧を使用して、Ｓ５で記憶した前の処理時のPWM-Duty比で、中間調表示を行って静電容量値を測定する。図２５では、Ｐｍａｘを１００％、Ｐｍｉｎを０％とし、記憶されているPWM-Duty比が３５％で中間調表示を行った場合に、測定された静電容量値が３５．５％であった。目標容量は３３．５％であるから、差は２％であり、第２閾値以下であるから、ステップＳ８３からステップＳ９２に進み、ステップＳ９は行わない。言い換えれば、二分法によるPWM-Duty比の探索を行わない。
【０１４２】
第２閾値、すなわち二分法によるPWM-Duty比の探索をスキップするか否かの判定は，所定の１６階調を形成できるかを前提として決められる。例えば、静電容量０〜１００％の範囲で１６階調に分ける場合、各階調の静電容量の幅は１００／（１６−１）＝６．７％となり、６．７％のステップで１６階調に分けることが理想となる。そのため、第２閾値は、３．３％以下であることが望ましい。これをＮ階調表示とする場合、測定した静電容量と目標静電容量の差が、±１００／２（Ｎ−１）以下とすることが望ましいことになる。
【０１４３】
図２６は、ステップＳ９での処理の例を示す。ステップＳ８１で、設定したEvolution電圧を使用して、Ｓ５で記憶した前の処理時のPWM-Duty比で中間調表示を行って測定した測定静電容量値が４５％であるとする。この場合も目標静電容量値は３３．５％であり、差が１１．５％になるため、ステップＳ８３で、第２閾値以上であると判定されて、ステップＳ９が行われる。
【０１４４】
ステップＳ９では、図１６の第３ステップＳ３と異なり、中間調表示を行って測定した測定静電容量値とＰｍａｘまたはＰｍｉｎとの中間値を設定することにより、探索範囲を最初から絞り、探索時間の短縮を図る。図２６に示すように、ステップＳ８１で測定した測定静電容量値４５％は、目標静電容量値３３．５％より小さいので、１回目の探索は、Ｐｍａｘを測定静電容量値４５％として、PWM-Duty比をＰｍｉｎ（０％）とＰｍａｘ（４５％）の中間値Ｐｍｉｄ（２２．５％）にして行なわれる。探索範囲ＰｍａｘおよびＰｍｉｎを４５％と０％にして二分法を開始するため、図２６に示すように、ループ回数が２回のみで、静電容量値の誤差の規定値を満たし、探索を終了させることが可能になる。
【０１４５】
なお、時間短縮の可能な探索アルゴリズムは、上記の例に限定されず、各種の変形例が可能である。また、測定した測定静電容量値を利用して探索範囲を最初から絞る探索アルゴリズムおよび他の変形例は、Evolution電圧の探索にも適用可能である。
【０１４６】
第１実施形態の表示装置では、表示素子１０の静電容量を検出する場合、表示素子１０をＤＤＳ駆動方式で駆動して全画素を同じ表示状態にした。表示素子１０をＤＤＳ駆動方式で駆動する場合、印加位置をシフトしながら全スキャンラインに図８に示すような駆動波形を印加する必要があり、ある程度の時間を要する。そのため、図１６のステップＳ３１は、表示する中間調の全てについて行うことが望ましく、８階調表示の場合には７種の中間調について５回程度表示状態を設定する必要があり、表示画面の設定に長時間を要する。
【０１４７】
そこで、図２７の（Ａ）に示すように、表示素子１０の表示画面を、セグメントドライバ１１の端子に対応させて複数の領域（図２７の（Ａ）では８領域）に分割し、異なる階調レベルの領域を同時に表示画面に表示する。なお、図２７の（Ａ）では、２領域を同じ階調を表示する状態にしており、Ｇ０からＧ３の４種の階調を表示する。そして、図２７の（Ｂ）に示すように、階調Ｇ０を表示する状態の静電容量を測定する時には、セグメントドライバ１１は、階調Ｇ０を表示する領域にのみ静電容量検出信号を印加するように制御する。以下、階調Ｇ１〜Ｇ３について、同様の方法で、静電容量の測定を行う。これにより、表示素子１０の表示状態を変更するのに要する時間を、第１実施形態の１／４程度に短縮できる。
【０１４８】
図２８の（Ａ）から（Ｄ）は、Ｇ０からＧ１５の１６種の階調の静電容量を測定する場合の表示画面の例を示す図である。１回目には、Ｇ０からＧ３の４種の階調を表示し、図１６の第３ステップＳ３を５回繰り返す。２回目には、Ｇ４からＧ７の４種の階調を表示し、図１６の第３ステップＳ３を５回繰り返す。以下、Ｇ８からＧ１１およびＧ１２からＧ１５の階調について同様の動作を行う。
【０１４９】
図２７および図２８で、画面内に同じ階調を表示する領域を２箇所設けるのは、画面ムラの影響を除去するためである。
そのほか、多階調のキャリブレーションを時間短縮する有効な方法として、１つか２つの中間調のデューティ比のみ探索アルゴリズムで決定し、その他の中間調のデューティ比は、探索アルゴリズムで決定したデューティ比を元に、外挿や内挿など補間処理を用いて決定する方法もある。
【０１５０】
第１実施形態の表示装置では、第１ステップＳ１で、輝度０と１００（相対値）に対応させる静電容量を決定し、第２ステップＳ２で、第１ステップＳ１で決定した静電容量から所定の中間調部分の所定の静電容量値が得られるようにEvolution電圧を設定した。そして、第３ステップＳ３で、第２ステップＳ２で決定したEvolution電圧を使用して、中間調部分の静電容量値とSelectionパルスのデューティ比の関係を設定した。もし、表示素子の特性上、輝度０と１００（相対値）およびそれに対応させる静電容量のバラツキが小さい場合には、第１ステップＳ１を省略できる。この場合でも、図１４のEvolution電圧に対する静電容量変化特性が横方向にシフトするバラツキがある場合には、ステップＳ２およびＳ３を行う必要がある。もし、図１４のEvolution電圧に対する静電容量変化特性が横方向にシフトするバラツキが小さければ、さらにステップＳ２を省略してステップＳ３のみを行えばよい。
【０１５１】
逆に、図２１に示したSelectionパルスのデューティ比に対する静電容量値（中間調）の変化のバラツキが小さい場合には、第３ステップＳ３を省略することができる。
【０１５２】
また、第１実施形態の表示装置では、Evolution電圧およびSelectionパルスのデューティ比を調整して所望の表示特性が得られるようにした。しかし、前述のように表示特性を変化させる駆動条件の要因は他にもあり、それらを調整する場合にも、表示素子の静電容量を異なる表示状態で検出して、検出した静電容量に基づいて駆動条件を調整する上記の手法を適用できる。
【０１５３】
さらに、第１実施形態の表示装置では、単極性のドライバＩＣを使用したが、双極性のドライバＩＣを使用することも可能である。
【０１５４】
図２９は、双極性のドライバＩＣを使用する場合のセグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２の出力電圧の対応関係を示す図である。
【０１５５】
ここで，＋側から−側に向けて、電圧が高い順にVP3,VP2,VP1,0,VN1,VN2,VN3と定義する。正極フェーズの時、白表示の描画では、SEG-VP3とCOM-VP1の電圧差分がSelection期間に印加され、黒表示の描画では、SEG-VP1とCOM-VP1の電圧差分がSelection期間に印加される。Preparation期間とEvolution期間は，平均電圧がそれぞれ図２９の関係で印加される。負極フェーズの時は、上記のVPとVNの対応関係が反転する。
【０１５６】
ここで，Evolution電圧から，SEG側とCOM側の各VP3,VP2,VP1,0,VN1,VN2,VN3へ展開するための計算式を以下に記す。非選択電圧は，Preparation/Selection/Evolution期間のいずれでもなく、描画済みあるいは未描画の全ての画素に印加される電圧である。
【０１５７】
SEG_VP3 =（（Evolution電圧）+ 3 * 非選択電圧）/ 2
SEG_VP2 =（（(Evolution電圧)+ 3 * 非選択電圧）- 非選択電圧）- SEG_VP3
SEG_VP1 = SEG_VP3 -非選択電圧 * 2
SEG_VN3 = -(SEG_VP3)
SEG_VN2 = -(SEG_VP2)
SEG_VN1 = -(SEG_VP1)
COM_VP3 = SEG_VP3
COM_VP2 = SEG_VP2
COM_VP1 = SEG_VP1
COM_VN3 = -(COM_VP3)
COM_VN2 = -(COM_VP2)
COM_VN1 = -(COM_VP1)
【０１５８】
上記のようにして、表示素子１０の静電容量を実測し、検出した静電容量に応じた駆動条件に調整して適切な表示が行えるようになる。しかし、このような駆動条件が使用できるのは、静電容量の実測および駆動条件の調整を行なった温度のみであり、温度が変化すれば駆動条件が変化するので、静電容量の実測および駆動条件の調整を再度実行する必要がある。
【０１５９】
図３０は、前回の表示書換え時の温度から温度が変化した場合に表示書換えを行う時の動作を示す図である。温度がＡの時に静電容量の実測および駆動条件の調整動作ＳＭＡを行なった上、表示ＳＤＡを実行する。温度がＡからＢに変化した時に表示を行なう場合には、再度静電容量の実測および駆動条件の調整動作ＳＭＢを行なった上、表示ＳＤＢを実行する。さらに温度がＡからＢに変化した時に表示を行なう場合には、再度静電容量の実測および駆動条件の調整動作ＳＭＣを行なった上、表示ＳＤＣを実行する。なお、動画表示を行う液晶表示装置などで、ダミー容量などで表示素子の静電容量を常時測定して駆動条件を調整する場合の動作も、表示ごとに測定した静電容量に応じて駆動条件を調整するので、図３０と同様である。
【０１６０】
前述のように、静電容量の実測および駆動条件の調整動作は長時間を要するため、温度が変化するたびに行なっていたのでは、表示素子の実質的な応答性を低下させるという問題を生じる。そこで、第１実施形態では、上記の静電容量の実測および駆動条件の調整動作を行った後または行なう前に表示素子１０の温度を測定し、測定した温度での駆動条件を新たな最適化した条件にすると共に、他の温度の駆動条件は測定した温度と温度補償モデルを用いて更新する。すなわち、１回の駆動条件調整処理で、駆動条件記憶部２６に記憶されている全ての温度範囲での駆動条件を同時に調整する。
【０１６１】
図３１は、第１実施形態における駆動条件調整処理と、温度が変化した場合の表示書換え動作を示す図である。温度がＡの時に静電容量の実測および駆動条件の調整動作ＳＭＡおよび温度測定ＳＴを行い、温度がＡの時の駆動条件を更新し、さらに他の温度における駆動条件を、温度Ａおよび温度補償モデルを用いて更新する。言い換えれば、温度Ｂの駆動条件を調整する動作ＳＣＢおよび温度Ｃの駆動条件を調整する動作ＳＣＣを、温度Ａの調整した駆動条件を利用して、温度Ａおよび温度補償モデルを用いて行なう。温度Ａでの表示ＳＤＡは、更新した駆動条件に基づいて実行される。なお、表示ＳＤＡを実行した後、他の温度における駆動条件を更新するようにしてもよい。
【０１６２】
次に表示を書換える時には、表示素子１０の温度を測定し、測定した温度に対応する駆動条件を駆動条件記憶部２６から読み出して表示書換え動作を行う。例えば、温度Ｂで表示を書換える動作ＳＤＢを行う時には、駆動条件記憶部２６から温度Ｂに対応する駆動条件を読み出し、読み出した駆動条件にしたがって表示書き換え動作を行なう。同様に、温度Ｃで表示を書換える動作ＳＤＣを行う時には、駆動条件記憶部２６から温度Ｃに対応する駆動条件を読み出し、読み出した駆動条件にしたがって表示書き換え動作を行なう。
【０１６３】
図３２は、第１実施形態における駆動条件調整処理動作を示す図である。
表示素子１０の静電容量の測定および駆動条件に関する特性を測定する自動キャリブレーションＳＭを実行する。自動キャリブレーションＳＭの前または後に、表示素子１０の温度測定ＳＴを実行する。ここでは、例えば２５℃で自動キャリブレーションＳＭが行なわれたとする。自動キャリブレーションＳＭ後に、２５℃の駆動条件を最適化する処理ＳＡを行う。さらに、全温度範囲における温度ごとの駆動条件を、調整した２５℃の駆動条件を利用して、温度補償モデルを用いて最適化する温度補償モデル展開ＳＣを行なう。その後、駆動条件記憶部２６に記憶された全温度範囲に渡って温度ごとに駆動条件を記憶した駆動条件テーブル２８を、最適化した２５℃を含む全温度範囲の駆動条件で更新する。
【０１６４】
次に温度補償モデルについて説明する。
温度変化に応じて表示素子の特性が変化し、それに応じて駆動条件が変化するが、温度補償モデルは、温度変化に応じた駆動条件の変化に的確に対応して、全温度範囲で好適な表示が行える調整が実現できることが要求される。温度補償モデルは、温度によって最も大きく変化する物性である液晶材料の粘度と、高く相関を持たせるのが好適であることが判明した。
【０１６５】
図３３は、温度変化に対する液晶材料の粘度変化の関係を示す図である。図示のように、温度が低いと粘度が高く、温度の上昇にしたがって粘度が低下することが分かる。
【０１６６】
図３４は、液晶材料の粘度と、ダイナミック駆動法で液晶材料を駆動した場合にもっとも高いコントラストが得られるEvolution期間のエネルギーと、の対応関係を示す図である。Evolution期間のエネルギーは、Evolution期間の電圧の２乗に印加時間を乗じた値である。図３４に示した液晶材料の粘度の範囲は、図３３の３℃〜３７℃で粘度の変化範囲である。
【０１６７】
図３４から、各温度でもっとも高いコントラストが得られる時のEvolution期間のエネルギーは、液晶材料の粘度と高い相関、ほぼ線形の関係を有することが分かる。すなわち、ある温度での最適化処理によって得られたEvolution期間の電圧・印加時間が決定されると、それ以外の温度でのEvolution期間の電圧・印加時間は、図３３および図３４の相関関係を用いて算出すればよいことが分かる。
【０１６８】
図３５は、製造ロットが異なる２枚の液晶表示素子ＡおよびＢの、高いコントラストが得られる時のEvolution期間のエネルギーの相対値の温度変化を示す図である。２枚の液晶表示素子ＡおよびＢは、製造時期が大きく異なり、駆動条件の最適値も異なっていたが、高いコントラストが得られる時のEvolution期間のエネルギーの相対値は、温度変化に対して同じように変化することが分かる。このように、パネル毎に駆動条件がバラついても、Evolution期間の最適エネルギーの相対値は、バラツキにかかわらず、類似の温度変化をすることが分かる。したがって、たとえ異なる液晶表示素子であっても、相対的な補正を行えば、類似のEvolution期間のエネルギーの温度変化特性を利用して、温度補正が行えることになる。
【０１６９】
具体的な例で説明すると、図１６の第２ステップＳ２を２５℃で行った最適化処理で得られたパネルＡのEvolution期間の電圧が±２５Ｖ、印加時間が１５ｍｓ、パネルＢのEvolution期間の電圧が±２４Ｖ、印加時間が１５ｍｓであり、最適電圧がやや異なった場合を考える。この場合、Evolution期間のエネルギー比はパネルＡとパネルＢで１：０．９２となるので、その他の温度での駆動条件は、それぞれこの比率を保ちつつ、液晶材料の粘度と高い相関を保持するように設定すればよいことになる。
【０１７０】
以上のように、ある温度で得られた駆動条件の全温度範囲への展開では、Evolution期間のエネルギー（電圧の2乗×印加時間）の温度依存性をあらかじめ定め、ある温度で実行された最適化処理の結果に基づいてその他の温度のEvolution期間の電圧・印加時間を決めればよい。しかし、電圧と印加時間のいずれかは温度によらず固定にしたほうが処理を簡素化できるので、第１実施形態では、印加時間は温度および製造ロットによらず固定とし、各温度での電圧を変化させる。
【０１７１】
図３６は、第１実施携帯において、Evolution期間の印加時間を一定とし、図３５のEvolution期間のエネルギーの温度依存性を満たすようにEvolution期間の電圧を変化させる場合の、温度とEvolution期間の電圧との関係を示す図である。
【０１７２】
図１６の第３ステップＳ３で行うガンマ（階調特性）の最適化についても同様に、Selection期間のエネルギーを利用すればよい。例えば、ＲＧＢで各１６階調とした４０９６色表示の場合、ＲＧＢで各１６階調の再現に必要なSelection期間の電圧・印加時間から得たエネルギー（電圧の2乗×印加時間）の相対比を用いる。この場合、白表示では最大のDuty比（１００％）、黒表示では最小のDuty比（０％）で、中間調はその間のDuty比となる。
【０１７３】
しかし、コントラストの最適化に関しては、液晶材料の粘度と高い相関を有していたため、各温度の駆動条件に対しても容易に拡張できる。しかし、後述するように、ガンマの最適化に関しては、液晶材料の粘度との相関を把握するのが若干難しい。そのため、第１実施形態では、このSelection期間のエネルギーに関しては、液晶材料の粘度で簡易に傾向を掴むよりも、実験的に傾向を捉えてモデルを作成した。
【０１７４】
ここで、ＲＧＢ各色の中の緑（Green）についての一例を説明する。
緑色の１６階調の中心階調（＝８／１５）が得られるSelection期間のDuty比は、図３７のような温度依存性を有することが明らかになった。この図から、１０℃以下の低温側や２５℃以上の高温側で、中心階調を得るために必要なDuty比が高くなることが分かる。言い換えれば、低温側や高温側は暗くなりやすい表示特性となるため、より大きなDuty比が必要になると言える。このDuty比はSelection期間の印加パルスの印加時間を表す。そのため、Selection期間の印加パルスの電圧と印加時間からエネルギーを算出し、そのエネルギー比を用いることで、ある温度での最適化処理の結果を全ての温度範囲に拡張する。なお、Preparation期間の電圧やライン数、非選択電圧は温度によらず固定としても問題ない。
【０１７５】
温度補償は、温度範囲を区切り、範囲内の駆動条件を温度によって離散的に変更してもよいが、そのような離散的な駆動条件の変更では、温度がその区切り前後だった場合、表示品位が急に変わるという不具合が発生する。そこで、第１実施形態では、線形補間を使い、駆動条件を連続的に変化させる。
【０１７６】
図３８は、温度補償で書き換え速度が変化する場合に、温度補償を離散的に行なう場合と連続的に行なう場合の書き換え速度の変化を模式的に示す図であり、Ｐが離散的に変更する場合を、Ｑが連続的に変更する場合を示す。図３８は書き換え速度の変化を示したが、電圧変化等の場合も同様である。離散的に変更するＰの場合、速度が変化する前後で差が大きくなり、表示品位が急に変化することになる。
【０１７７】
図３９は、第１実施形態の表示装置で表示を行う場合の動作を示すフローチャートである。駆動条件記憶部２６には、全温度範囲に渡って駆動条件が記憶されている。
ステップＳ９５で、表示書き換えの指示を受信すると、画像データの受信、階調変換等の所定の処理を行い、バッファ２５に表示するデータを展開して記憶する。
【０１７８】
ステップＳ９６では、温度センサ２７の検出する表示素子１０の温度を読み取る。
ステップ９７では、駆動条件記憶部２６から測定した温度に対応する駆動条件を読み出す。
ステップＳ９８では、読み出した駆動条件で表示動作を行う。
【０１７９】
図４０は、第１実施形態において、２枚の液晶表示素子ＡおよびＢについて、温度補償モデルに基づいて全温度範囲の駆動条件を変更した例を示す図であり、（Ａ）が温度に対するEvolution期間の電圧を、（Ｂ）が温度に対するSelection期間のDuty比を示す。
液晶表示素子ＡおよびＢでは最適値が異なるが、前述のように最適値は温度に対して一定の傾向を示すため、それぞれ図４０に示したような最適値となった。
【０１８０】
図４１は、第１実施形態の表示装置における温度に対する表示特性の変化を示す図であり、（Ａ）が温度変化に対する明るさ変化を、（Ｂ）が温度変化に対するコントラスト変化を示す。図示のように、明るさ・コントラストともに広い温度範囲に渡って高い値が得られ、表示素子の最大限の能力を引き出せた。図４１は、１枚の表示素子についてのデータであるが、他の表示そしを使用した場合も同様のデータが得られ、同様に最大限の表示特性を引き出すことができた。
【０１８１】
図４２は、第１実施形態の表示装置における温度に対するガンマ（階調特性）の変化を示す図である。
最低温度（５℃）と最高温度（３５℃）でややズレがあるが、各温度で階調反転もないことが分かる。さらに、目視でも安定した表示品位が得られることが確認された。
【０１８２】
図４０から図４２に示した例は、駆動条件の自動調整を２５℃で行い、それ以外の温度での駆動条件は、２５℃での駆動条件に基づいて、上記の手法を使って決定したものである。
【０１８３】
以上のように、第１実施形態の表示装置では、駆動条件の自動調整は動作温度範囲であれば何度で行っても同様な効果が得られ、頻繁に駆動条件の自動調整を行なう必要が無いので、使い勝手が大きく向上する。
【０１８４】
なお、最適な駆動条件は、ＲＧＢ各素子で異なる場合があるので、上述の自動調整はＲＧＢ各素子で個別に行うようにしてもよい。
【０１８５】
前述のように、駆動条件の自動調整は、製品を初めて起動する時や、定期的（例えば1ヶ月に一度）に自動実行してもよいし、ユーザーの指示に応じて行うようにしてもよい。
【０１８６】
第１実施形態では、静電容量値（Ｃ０‘およびＣ１００’）を測定し、測定した静電容量値と記憶してある前回の駆動条件自動調整処理で測定された静電容量との差が大きい場合には、再度駆動条件自動調整処理を行い、小さい場合には駆動条件自動調整処理の一部、例えばEvolution電圧の設定処理を省略した。しかし、測定した静電容量値と記憶してある前回の駆動条件自動調整処理で測定された静電容量との差が十分に小さい場合には、パネル特性の変化が小さく、Evolution電圧およびPWM-Duty比を変更する必要がない場合が多い。このような場合には、Evolution電圧およびPWM-Duty比を変更する必要がない、言い換えれば、駆動条件自動調整処理を行う必要がない。
【０１８７】
次に説明する第２実施形態の表示装置は、第１実施形態の表示装置と同じハードウエア構成を有し、２回目以降の駆動条件自動調整処理の開始を判定するようにしたことのみが異なる。
図４３は、第２実施形態の表示装置の駆動条件自動調整処理を示すフローチャートである。
【０１８８】
ステップＳ１００では、図１６に示した駆動条件自動調整処理が、あらかじめ一度は行われ、白表示および黒表示に対応する静電容量が測定され、Evolution電圧および目標静電容量値になるSelectionパルスのデューティ比が決定される。
【０１８９】
ステップＳ１０１では、制御部２３が、駆動条件自動調整処理で測定された静電容量（Ｃ０’およびＣ１００’）、および設定されたEvolution電圧およびSelectionパルスのデューティ比を、駆動条件記憶部２６に記憶する。
【０１９０】
第２実施形態では、経時変化および環境変化に応じて駆動条件を変化させるため、定期的に駆動条件自動調整処理を起動する。
【０１９１】
そのため、ステップＳ１０２では、タイマー処理を行い、所定時間が経過したことを検出する。なお、タイマー処理に限定されず、温度変化など他の要因や、それらの組合せに応じて駆動条件自動調整処理を起動することも可能であり、外部から駆動条件自動調整処理の起動信号を受けることも可能である。
【０１９２】
ステップＳ１０３では、図２４のＳ６と同じ処理を行う。これにより、０％点および１００％点に対応する静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’が測定される。
【０１９３】
ステップＳ１０４では、Ｓ１０３で測定した静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’と、Ｓ１０１で記憶した前回の静電容量値の差Ｄ０およびＤ１００をそれぞれ算出する。Ｄ０は、Ｓ１０３で測定した静電容量値Ｃ０’とＳ１０１で記憶したＣ０’の差の絶対値であり、Ｄ１００は、Ｓ１０３で測定した静電容量値Ｃ１００’とＳ１０１で記憶したＣ１００’の差の絶対値である。
【０１９４】
ステップＳ１０５では、差が第１閾値より大きいかを判定し、大きければステップＳ１０６に進み、小さければステップＳ１０２に戻る。ステップＳ１０２に戻った場合には、次に起動信号が発生するまで、それまでの状態を維持する。言い換えれば、駆動条件自動調整処理を行わない。上記のように、静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’の変化が十分に小さい場合には、パネル特性の変化が小さく、Evolution電圧およびPWM-Duty比を変更する必要もないので、駆動条件自動調整処理を行わなくても問題はない。
【０１９５】
ステップＳ１０６では、図１６の第２ステップＳ２および第３ステップＳ３を行って、Evolution電圧およびPWM-Duty比を設定する。この際、第１実施形態で説明した処理時間を短縮するための処理を行うことが可能である。
【０１９６】
ステップＳ１０７では、表示素子１０の温度を測定して、温度および温度補償モデルに基づいて、全温度範囲の駆動条件を更新する。
【０１９７】
ステップＳ１０８では、Ｓ１０３で測定した静電容量値Ｃ０’およびＣ１００’、および更新したEvolution電圧およびPWM-Duty比などの全温度範囲の駆動条件を駆動条件記憶部２６に記憶し、ステップＳ１０２に戻る。
【０１９８】
第１実施形態の表示装置では、ＤＤＳ駆動方式を使用したが、前述のコンベンショナル駆動方式を使用する場合にも、表示素子の静電容量を異なる表示状態で検出して、検出した静電容量に基づいて駆動条件を調整する上記の手法を適用できる。以下、コンベンショナル駆動方式を使用する第３実施形態の表示装置を説明する。
【０１９９】
図４４は、第３実施形態の表示装置における表示状態の変化を示す図である。
コレステリック液晶は、強い電界（リセット電圧）を印加した時に、全ての液晶分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態になり、ホメオトロピック状態で電界の印加を急激に解除すると、プレーナ状態になる。プレーナ状態において中間の電界（書込み電圧）を印加すると、プレーナ状態からフォーカルコニック状態に変化するが、印加時間によりフォーカルコニック状態に変化する液晶分子の割合が異なる。具体的には、印加時間が短いとフォーカルコニック状態の割合が小さく、印加時間が長いとフォーカルコニック状態の割合が大きい。
【０２００】
コンベンショナル駆動方式は、ＤＤＳ駆動方式では難しい中間調の高い均一性で表示することが可能であり、フルカラーに近い表示を行いたい場合に有用である。
【０２０１】
第３実施形態の表示装置は、図１に示したのと同様の構成を有し、単純マトリクス方式用のセグメントドライバ１１およびコモンドライバ１２を使用し、駆動方式がコンベンショナル方式であることが第１実施形態と異なる。コンベンショナル駆動方式のコレステリック液晶を用いた表示装置は、広く知られているので、詳しい説明は省略するが、関連する事項について簡単に説明する。
【０２０２】
コンベンショナル駆動方式では、書換え対象の全画素にリセット電圧を印加してホメオトロピック状態にした後、リセット電圧の印加を解除してプレーナ状態にするリセット処理と、各画素に書込みパルスを印加し、その印加時間を調整して画像を表示する書込み処理と、を行う。
【０２０３】
図４５の（Ａ）は、リセット処理時に全画素に印加されるリセットパルスを示し、例えば±３６Ｖの数十ｍｓ幅のパルスである。
【０２０４】
上記のように、書込み電圧の印加時間に応じてフォーカルコニック状態の混在率が変化する。書込み電圧の印加時間を変化させる方法は、大きく二通りに大別できる。第１の方法は、パルスの幅によって印加時間を変化させる方法であり、第２の方法は、短いパルスを累積させ、その累積数によって印加時間を変化させる方法である。
【０２０５】
図４５の（Ｂ）は、第１の方法を実行する場合の書込みパルスを示す。書込みパルスは、±２０Ｖのパルスでパルス幅が異なる。具体的には、コモンドライバ１２が各スキャンラインにスキャンパルスを印加し、スキャンパルスを印加するスキャンラインの位置を１ラインずつシフトする。１ラインに印加されるスキャンパルスの期間が、書込みパルスの最大パルス幅である。セグメントドライバ１２は、スキャンパルスの印加に同期して、書込みパルスのオン・オフを制御する信号を出力する。これにより、スキャンパルスの印加される１スキャンライン中の全画素の書込みが行われる。プレーナ状態（白表示）を維持する画素にはスキャンパルスは印加されず、フォーカルコニック状態（黒表示）にする画素にはスキャンパルスの期間に対応する幅のスキャンパルスが印加され、中間調表示する画素には階調に応じたパルス幅のスキャンパルスが印加される。
【０２０６】
図４６は、第１の方法を実行する場合の書込みパルスを示し、４個のフレームで、（Ａ）から（Ｄ）のパルスが印加される。図４６の（Ａ）から（Ｄ）の書込みパルスの幅は、順に１／２に減少する。第１フレームでは、コモンドライバ１２が各スキャンラインに図４５の（Ａ）の書込みパルスに対応するスキャンパルスを印加し、スキャンパルスを印加するスキャンラインの位置を１ラインずつシフトする。セグメントドライバ１２は、スキャンパルスの印加に同期して、書込みパルスのオン・オフを制御する信号を出力する。以下同様に、図４６の（Ｂ）から（Ｄ）の書込みパルスの印加が行われる。図４６の（Ａ）の書込みパルスのみがオンの画素には幅８の書込みパルスが印加され、図４６の（Ｂ）の書込みパルスのみがオンの画素には幅４の書込みパルスが印加され、以下同様である。したがって、図４６の（Ａ）から（Ｄ）の書込みパルスが全てオンの画素には最大の幅１５の書込みパルスが印加され、いずれもオフの画素には書込みパルスが印加されない。
【０２０７】
第３実施形態の表示装置では、駆動条件で調整するパラメータは、例えば、書込み処理における書込みパルスの電圧、書込みパルスの最大累積時間、パルス幅などである。これらのパラメータを、表示状態を設定した表示素子の静電容量を測定しながら、ニュートン法あるいは二分法などを適用して、最適化する。さらに、各パルスのエネルギが温度に応じて図３６に示したのと類似の曲線で変化するようにパルスの電圧および／またはパルス幅を変化させて全温度範囲の駆動条件を求めて記憶する。
【０２０８】
以上説明したように、第１から第３実施形態では、駆動条件の自動調整が行われ、全温度範囲の駆動条件を一括して最適化できるようになるので、実質的な応答時間を短縮することができる。
【０２０９】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載した全ての例や条件は、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。
【０２１０】
以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
駆動された後、前記駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子と、
前記表示素子が呈する静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記表示素子の温度を検出する温度センサと、
前記表示素子の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記表示素子を所定の駆動条件で駆動した表示状態において検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を調整する駆動条件調整回路と、
所定の温度範囲に渡り，前記表示素子が最適な表示特性となる駆動条件の対応関係を示した１つ以上の温度補償モデルを記憶した温度補償記憶回路と、を備え、
前記表示素子の駆動条件を調整した時の温度と、
前記温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における前記表示素子の駆動条件を変更することを特徴とする表示装置。
（付記２）
前記温度補償記憶回路は、前記温度補償モデルの対応関係の値を記憶したルックアップテーブルを備える付記１記載の表示装置。
（付記３）
前記表示素子は、コレステリック液晶を用いている付記１または２記載の表示装置。
（付記４）
前記表示素子は、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）で駆動される付記３記載の表示装置。
（付記５）
前記駆動条件調整回路は、Evolution期間の電圧値をパラメータとして駆動条件を自動調整した後、調整した電圧値を使用する条件でSelection期間のデューティ比をパラメータとして駆動条件を自動調整する付記４記載の表示装置。
（付記６）
前記駆動条件調整回路は、二分法を適用して前記Evolution期間の電圧値と前記Selection期間のデューティ比を、それぞれ調整する付記５記載の表示装置。
（付記７）
前記駆動条件調整回路は、前記Selection期間のデューティ比を変化させて測定した時の前記静電容量が、目標静電容量に近づくように調整を行い、Ｎ階調表示を行う場合に、測定した前記静電容量と前記目標静電容量の差が、±１００／２（Ｎ−１）以下になった時に調整を終了する付記６記載の表示装置。
（付記８）
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルである付記４から７のいずれか記載の表示装置。
（付記９）
前記Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルは、前記コレステリック液晶の粘度と高い相関を有する付記８記載の表示装置。
（付記１０）
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのエネルギーおよびデューティ比を変調させるモデルである付記４から９のいずれか記載の表示装置。
（付記１１）
前記温度補償モデルでは、前記Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのデューティ比は、室温に対して低温および高温になるほど大きくなる付記１０記載の表示装置。
（付記１２）
前記駆動条件調整回路は、少なくとも２つ以上の異なる表示状態において検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を自動調整する付記１から１１のいずれか記載の表示装置。
（付記１３）
前記静電容量検出回路は、電流検出波形を有する信号を生成して前記表示素子に印加する電流検出波形印加回路と、
前記電流検出波形を有する信号を印加した時の前記表示素子への電流値を検出する電流検出回路と、を備える付記１から１２のいずれか記載の表示装置。
（付記１４）
前記電流検出波形は、のこぎり波あるいは三角波である付記１３記載の表示装置。
（付記１５）
前記電流検出回路は、前記表示素子を単純マトリクス方式で駆動するセグメントドライバへの供給電流を測定するように配置される付記１３または１４記載の表示装置。
（付記１６）
前記静電容量検出回路による静電容量の検出は、
前記表示素子の全面を所定の表示状態に設定した上で、電流検出波形を有する信号を前記表示素子に印加して行う、付記１から１５のいずれか記載の表示装置。
（付記１７）
前記静電容量検出回路による静電容量の検出は、
前記表示素子の表示面を、前記セグメントドライバの出力端子に対応して領域に分け、前記表示素子の表示面を前記領域ごとに所定の表示状態に設定した上で、電流検出波形を有する信号を前記領域ごとに印加して行う、付記１から１５のいずれか記載の表示装置。
（付記１８）
前記駆動条件調整回路は、
前記電流検出回路の検出した電流値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力するデジタル値に基づいて駆動条件を演算する演算回路と、を備える付記１から１７のいずれか記載の表示装置。
（付記１９）
前記表示素子は、異なる反射光を呈する複数の液晶層の積層構造を備え、
前記駆動条件調整回路は、各層別に駆動条件を自動調整する付記１から１８のいずれか記載の表示装置。
（付記２０）
前記駆動条件調整回路は、前回調整時の前記表示素子の静電容量を記憶する静電容量記憶回路を備え、
前記駆動条件調整回路は、前記静電容量検出回路が検出した前記静電容量と、前記静電容量記憶回路に記憶された前記静電容量の差が所定以上の時に、前記駆動条件調整回路による調整処理を実行し、
前記制御部は、前記駆動条件テーブルの駆動条件を変更する付記１から１９のいずれか記載の表示装置。
（付記２１）
前記静電容量検出回路による前記静電容量の検出を定期的に行う付記１から２０のいずれか記載の表示装置。
（付記２２）
駆動された後、前記駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子の駆動制御方法であって、
前記表示素子を所定の駆動条件で駆動して表示状態を設定した後、設定した表示状態において、前記表示素子が呈する静電容量を検出し、
検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を自動調整し、
前記表示素子の温度を検出し、
検出した温度および温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における前記表示素子の駆動条件を変更することを特徴とする表示素子の駆動制御方法。
（付記２３）
前記表示素子の駆動条件は、所定の温度範囲に渡って温度ごとにルックアップテーブルに記憶されている付記２２記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２４）
前記表示素子は、コレステリック液晶を用いている付記２２または２３記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２５）
前記表示素子は、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）で駆動される付記２４記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２６）
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルである付記２５記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２７）
前記Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルは、前記コレステリック液晶の粘度と高い相関を有する付記２６記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２８）
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのエネルギーおよびデューティ比を変調させるモデルである付記２５から２７のいずれか記載の表示素子の駆動制御方法。
（付記２９）
前記温度補償モデルでは、前記Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのデューティ比は、室温に対して低温および高温になるほど大きくなる付記２８記載の表示素子の駆動制御方法。
【符号の説明】
【０２１１】
１０ 表示素子
１１ コモンドライバ
１２ セグメントドライバ
１３ 電源部
１４ 電流センスアンプ
２１ ホスト制御部
２２ フレームメモリ
２３ 制御部
２４ 演算部
２５ バッファ
２６ 駆動条件記憶部
２７ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動された後、前記駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子と、
前記表示素子が呈する静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記表示素子の温度を検出する温度センサと、
前記表示素子の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記表示素子を所定の駆動条件で駆動した表示状態において検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を調整する駆動条件調整回路と、
所定の温度範囲に渡り、前記表示素子が最適な表示特性となる駆動条件の対応関係を示した１つ以上の温度補償モデルを記憶した温度補償記憶回路と、を備え、
前記表示素子の駆動条件を調整した時の温度と、
前記温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における前記表示素子の駆動条件を変更することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記温度補償記憶回路は、前記温度補償モデルの対応関係の値を記憶したルックアップテーブルを備える請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示素子は、コレステリック液晶を用いている請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示素子は、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）で駆動される請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルである請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルは、前記コレステリック液晶の粘度と高い相関を有する請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのエネルギーおよびデューティ比を変調させるモデルである請求項４から６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記温度補償モデルでは、前記Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのデューティ比は、室温に対して低温および高温になるほど大きくなる請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
前記駆動条件調整回路は、少なくとも２つ以上の異なる表示状態において検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を自動調整する請求項１から８のいずれ１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
駆動された後、前記駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子の駆動制御方法であって、
前記表示素子を所定の駆動条件で駆動して表示状態を設定した後、設定した表示状態において、前記表示素子が呈する静電容量を検出し、
検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を自動調整し、
前記表示素子の温度を検出し、
検出した温度および温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における前記表示素子の駆動条件を変更することを特徴とする表示素子の駆動制御方法。
【請求項１】
駆動された後、前記駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子と、
前記表示素子が呈する静電容量を検出する静電容量検出回路と、
前記表示素子の温度を検出する温度センサと、
前記表示素子の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記表示素子を所定の駆動条件で駆動した表示状態において検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を調整する駆動条件調整回路と、
所定の温度範囲に渡り、前記表示素子が最適な表示特性となる駆動条件の対応関係を示した１つ以上の温度補償モデルを記憶した温度補償記憶回路と、を備え、
前記表示素子の駆動条件を調整した時の温度と、
前記温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における前記表示素子の駆動条件を変更することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記温度補償記憶回路は、前記温度補償モデルの対応関係の値を記憶したルックアップテーブルを備える請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示素子は、コレステリック液晶を用いている請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示素子は、ダイナミック駆動方式（Dynamic Driving Scheme:DDS）で駆動される請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルである請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記Evolution期間に印加されるパルスのエネルギーを変調させるモデルは、前記コレステリック液晶の粘度と高い相関を有する請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
前記温度補償モデルは、温度に応じて、Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのエネルギーおよびデューティ比を変調させるモデルである請求項４から６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記温度補償モデルでは、前記Selection期間に印加される中間調を選択するパルスのデューティ比は、室温に対して低温および高温になるほど大きくなる請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
前記駆動条件調整回路は、少なくとも２つ以上の異なる表示状態において検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を自動調整する請求項１から８のいずれ１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
駆動された後、前記駆動が解除された後も表示状態を維持するメモリ性を有する表示素子の駆動制御方法であって、
前記表示素子を所定の駆動条件で駆動して表示状態を設定した後、設定した表示状態において、前記表示素子が呈する静電容量を検出し、
検出した前記静電容量に基づいて、前記表示素子の駆動条件を自動調整し、
前記表示素子の温度を検出し、
検出した温度および温度補償モデルに基づいて、調整を行った時の温度以外の温度における前記表示素子の駆動条件を変更することを特徴とする表示素子の駆動制御方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【公開番号】特開２０１３−７６７４５（Ｐ２０１３−７６７４５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５１５５（Ｐ２０１１−２１５１５５）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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