表示装置
【課題】表示状態を電気的に表示パネルより読み出す表示装置を用い、電力供給が停止した際の表示状態を保持し、電力供給の有無で表示データの取得先を切り替えが可能な表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の表示装置はメモリ性を備えた表示パネル１と、表示状態を電気的に読み取る読み取り手段３と記憶手段４を備えている。この表示装置は、電力供給が復帰した最初の表示の時のみ表示データの取得先を記憶手段４から表示パネル１に切り替えることができる。このため、表示装置に電源供給が断たれ記憶手段４内の表示データが消失した場合においても、電力供給が復帰した時点で表示パネル１から表示データを読み取ることができる。これにより停電時のバックアップ用のバッテリが不要であり、また新たに不揮発性記憶媒体を搭載する必要もないので、表示装置の低コスト化、小型化が可能である。
【解決手段】本発明の表示装置はメモリ性を備えた表示パネル１と、表示状態を電気的に読み取る読み取り手段３と記憶手段４を備えている。この表示装置は、電力供給が復帰した最初の表示の時のみ表示データの取得先を記憶手段４から表示パネル１に切り替えることができる。このため、表示装置に電源供給が断たれ記憶手段４内の表示データが消失した場合においても、電力供給が復帰した時点で表示パネル１から表示データを読み取ることができる。これにより停電時のバックアップ用のバッテリが不要であり、また新たに不揮発性記憶媒体を搭載する必要もないので、表示装置の低コスト化、小型化が可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関するものである。詳しくは表示内容を電気的に読み込む機能を有し、その情報を元に再度表示装置に書き込むことができる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、文字、画像などの情報を表示する表示装置が数多く提案されており、その中には表示装置を表示のみに利用するのではなく、表示以外の機能をもたせたものもある。
【０００３】
例えば、特許文献１にあるような液晶表示装置に表示のみに利用するのではなく、液晶の容量を利用して表示状態を記憶する機能のある液晶表示装置が提案されている。その構成は図１１の通りである。図１１において、200は情報書き込み/読み出し制御手段であり、そして２００A書き込み制御手段、２００B読み出し制御手段、２００C制御手段から構成されている。２０１は表示制御手段、２０２は液晶表示手段である。特許文献１の実施例の場合、液晶の静電容量を利用して表示状態を呼びだし、液晶を記憶手段の代わりとして表示状態の格納にも用いている。
【０００４】
【特許文献１】特許公開平成4−291393号公報（第３項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、電力量計や自動車等に備えられている積算距離計などに、液晶パネルや有機ELパネルなどの表示パネルを備えたものがある。これらの装置では積算測定量を算出するのに、計測機器等から瞬間的な測定量である瞬時測定量を求め、この値とメモリ内に保存されているこれまでの瞬時測定量の総和である積算測定量を足し合わせ新たの積算測定量として再度メモリに保存している。このデータを元に表示パネルに積算測定量を表示している。このような表示装置の場合、積算測定量を保存するメモリには揮発性メモリを使用している。積算測定量はデータの表示する際に常に更新が必要とされるので、例えば故障や停電などで電力供給が断たれた場合その時点での積算測定量と電力供給が戻った時点での積算測定量を一致させる必要がある。
【０００６】
そのため、これらの表示装置では電力供給が断たれた場合に揮発性メモリの中に保存されている積算測定量の消失を防ぐためにバッテリなどの蓄電手段を備えている。この場合停電時には電力供給先をバッテリに切り替えることで揮発性メモリへの電力供給を行っている。しかし、長期間揮発性メモリ内の積算測定量を保持しておくには大容量のバッテリが必要であるために装置の高コスト化、大型化につながっていた。
【０００７】
また、別の方法として停電時には積算測定量をフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ積算測定量に記憶する物もある。不揮発性メモリは電力が停止しても記憶内容が失われないため、電力供給が停止した際に積算測定量を不揮発性メモリ内に保存すればデータの消失を防ぐことができる。しかし、現在実用化されている不揮発性メモリは消去・書き込み可能回数がおよそ20〜50万回と限られているため、書き換え頻度の高い機器のデータ保存には適しておらず、通常時には揮発性メモリ、停電時の積算測定量記憶用途として不揮発性メモリと２種類のメモリを搭載するのが一般的である。そのため、揮発性メモリの他に停電補償用の不揮発性メモリを増設しなければならず、コストの高騰につながっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では以下の構成を採用する。メモリ性を備えた表示
パネルを用いた表示装置において、表示装置へ供給する電力が遮断されているか否かを検出する電力検出手段と、表示パネルで表示する1回分のデータを記憶する記憶手段と、表示パネルで表示した１回分のデータを表示パネルから読み取る表示読み取り手段と、１回分のデータを表示するため、表示パネルへ電圧を印加するコントローラーとを備え、電力検出手段が、電力が遮断されていない状態であることを検知している時には、記憶手段から前記コントローラーへ１回分のデータが随時転送され、かつ表示パネルで表示の書き換えが随時行われ、電力検出手段が、電力が遮断された後、電力が復帰したことを検知した時には、表示読み取り手段が、表示パネルから１回分のデータを読み取り、読み取った１回分のデータを前記コントローラーへ転送し、表示パネルで表示され、その後は記憶手段からコントローラーへ１回分のデータが随時転送され、表示パネルで表示の書き換えが随時行われることを特徴とする。
【０００９】
メモリ性を備えた表示パネルは、強誘電性液晶を用いた液晶表示パネルであることを特徴とする。表示読み取り手段は、液晶表示パネルに電圧を印加したときに生じる分極反転電流を検出する手段であることを特徴とする。分極反転電流を検出するための電圧波形はプラスとマイナスの両極性の三角波であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、計量を行う計量手段を備え、記憶手段で記憶される１回分のデータは、計量手段で計測された瞬時測定量が積算されて得られたデータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の表示装置はメモリ性を備えた表示パネルと表示状態を電気的に読み取る読み取り手段と記憶手段を備えている。この表示装置は、電力供給が復帰した最初の表示の時のみ表示データの取得先を記憶手段から表示パネルに切り替えることができるため、表示装置に電源供給が断たれ記憶手段内の表示データが消失した場合においても、電力供給が復帰した時点で表示パネルから表示データを読み取ることができる。これにより停電時のバックアップ用のバッテリが不要であり、また新たに不揮発性メモリを搭載する必要もないので、表示装置の低コスト化、小型化が可能である。
【００１２】
メモリ性のある強誘電性液晶を内蔵した表示装置において、分極反転電流測定時に、印加する電圧は三角波とする。ただし、その三角波の極性はプラスとマイナスそれぞれ１度づつとし、液晶に直流成分が印加されることを防ぐ。また印加と同時に表示状態のリセットを行うことができるので、再書き込み時の処理速度向上につながる。
【００１３】
本発明は表示装置を備えた電子機器において、バッテリ等によるメモリバックアップ機能を有するにものに広く応用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る表示装置の実施形態について説明する。実施形態は、メモリ性のある表示パネルとして強誘電性液晶を内蔵したセグメント型の表示パネルを例にとって説明する。
【００１５】
図１は、本発明の表示装置を説明する回路ブロック図である。図１において、１は表示パネル、２は中央処理装置、３は読み取り手段、４は記憶手段、５はコントローラー、６は走査側駆動IC、７は信号側駆動IC、８は計量手段、９は電力検出手段である。図中の白抜き矢印は、信号の流れを模式的に示すものである。図示はしないが中央処理装置２の内部メモリ（例えば、ＲＯＭ）には、本発明の表示装置の動作を制御する制御プログラムが格納されている。この制御プログラムによって、中央処理装置２は、制御手段として動作する。
【００１６】
計量手段８で測定された瞬時測定量は、所定のデータ形式に変換され、中央処理装置２に送られる。中央処理装置２は、入力されたこれらの情報に基づいて制御信号をコントローラー５に送信する。コントローラー５は、信号側駆動IC７と走査側駆動IC６とを制御し、表示パネル１の各透明電極に電圧を印加して所定の表示状態になるよう表示パネル１を動作させる。
【００１７】
本発明の表示パネル１は、その表示書き換え時以外に電力を必要とせず表示状態を維持するときに電力のかからないメモリ性を有する表示パネルを用いる。実施例では強誘電性液晶を用いたものをあげているが、これには限定されずコレステリック液晶など用いた表示パネルでもよい。
【００１８】
中央処理装置２は記憶手段４と接続しており、計量手段８から測定されたの瞬時測定量の情報を記憶することができる。記憶手段４では、記憶手段４内に保持されているこれまでの積算測定量と測定された瞬時測定量とが加算されて新たな積算測定量として保存される。これらの測定量は、中央処理装置２によって書き込み、消去が自在に行われるとともに、この積算測定量を表示パネル１に表示させることができる。
【００１９】
図２aは本実施例における表示パネル１の平面図である。表示パネル１は積算測定量を表示できるようにセグメント型の画素に形成してある。１０は上側ガラス基板に形成されている透明電極パターン、１１の点線四角は下側ガラス基板に形成されている透明電極パターンである。図２aでは三桁の表示になっているが、何桁の表示でもかまわない。
【００２０】
セグメント型の画素は透明電極膜により形成されている。この透明電極膜は、ガラス基板にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）の膜を形成し、所定の形状にフォトリソグラフィ技術を用いてパターンニングを行って形成したものである。
【００２１】
次に表示パネルの駆動方法について説明する。ここではメモリ性を備えた表示パネルとして強誘電性液晶を用いた表示パネルの駆動方法を例にとって説明する。表示パネルを駆動方法により分類すると、スタティック駆動方法と時分割駆動方法とがある。図２aに示すようなセグメント型の表示パネルは、通常、スタティック駆動方法がもちいられ、各セグメントは個別に駆動回路をもち独立かつ同時に駆動される。しかし、セグメント数の多いセグメント型やマトリックス型では時分割駆動方法によって表示を行っている。
【００２２】
時分割駆動をおこなう場合の表示パネル１に形成されているパターンの例を図２ｂに示す。１２は走査側電極郡、１３は信号側電極郡、１４は１行１列のセグメント画素、１５は1行2列のセグメント画素である。図２ｂは図２aを上下基板に分割したときにガラス基板に形成されているITO膜の形状であるがこれは例であって上下基板の透明電極の分割はこれに限定されるものではない。
【００２３】
この場合各セグメントに電極が存在しているのではなく走査電極群12すなわちＣＯＭ1〜ＣＯＭ３と信号電極郡１３すなわちSEG１〜SEG７というように上下のガラス基板で縦、横に電極が分割されており、１ライン毎に例えばＣＯＭ１、ＣＯＭ２、・・・へと、走査側駆動IC６から走査側電圧波形として電圧が順次印加され、それに同期した信号側電圧波形が、同様に信号側駆動IC７からＳＥＧ１〜ＳＥＧ７へと並列に印加される。なお、信号側電圧は画素に表示される内容に応じた信号波形が出力する。
【００２４】
ここで、強誘電性液晶の電気光学効果について説明する。図3は強誘電性液晶の透過率と電圧の特性図である。強誘電性液晶は２つの安定状態を持ち、その２つの安定状態はある閾値を超えた電圧を印加することによって状態が切り替わり、印加電圧の極性によって
第１の安定状態あるいは第２の安定状態を選択することができる。
【００２５】
強誘電性液晶のようなメモリ性を有する液晶では、電圧印加前、液晶分子は第１の安定状態または第２の安定状態のいずれか片方に位置しており、電圧が印加されないかぎりこの状態を保持することができる。
【００２６】
図３を例に説明する。初めどちらかの安定状態にであった液晶分子は、印加電圧を徐々に上げて行くとV1になったところで第１の安定状態に切り替わり始め、V2に達したところですべての液晶分子が第１の安定状態になる。その後V２から徐々に電圧を下げていくと、V3になるまでは液晶分子は第１の安定状態のままであるが、印加電圧がV３よりも大きくなったところで液晶分子が第２の安定状態に切り替わり始める。更に印加電圧がV４に達するとすべとの液晶分子が第２の安定状態になる。よって、印加電圧が０となる電圧無印加時には、第１の安定状態か第２の安定状態のどちらかが維持される。そして、表示状態を逆にするためには閾値以上の逆極性の電圧を印加する必要がある。
【００２７】
強誘電性液晶は、閾値以上の異なる極性の電圧を印加すると図4に示すように層法線からチルト角θだけ傾いた２つの安定状態のみをとることができる。ここで、１６は液晶分子、図４中の矢印は自発分極の向きである。つまり、閾値以上の電圧を印加すると片方の安定状態からもう一方の安定状態になることで液晶分子の光軸は２θ変化する。このときの入射光量と透過光量の関係は以下の数式になる。
【００２８】
Ｉｏｕｔ＝Ｉｉｎ＊Ｓｉｎ２（２θ）＊Ｓｉｎ２（πΔｎｄ／λ）
【００２９】
上記数式においてＩｉｎは入射光量、Ｉｏｕｔは透過光量、Δｎは液晶分子の複屈折率異方性、ｄはセルギャップ、λは入射波長である。
【００３０】
図５のように、上偏光板１７と下偏光板１８との二枚の偏光板の偏光軸が９０°で交差する配置のとき、どちらか一方の安定状態時の光軸を片方の偏光板の偏光軸と一致させるとθ＝０、すなわち透過光量は０となり、光は透過せず液晶表示装置は黒表示となる。一方、液晶分子１６が動作する閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子１６の光軸は２θ変化して光は透過し白表示となる。このとき、チルト角θが２２．５度になるように液晶分子１６を配向させると、透過光量が最大となる。
【００３１】
このような電気光学特性をもつ強誘電性液晶の駆動方法は、図６のようなリセットパルス駆動を用いる。図６のＴＰ１、ＴＰ２は、図２（ｂ）の走査電極ＣＯＭ１、走査電極ＣＯＭ２に印加される走査側電圧波形、ＳＧ１は図２（ｂ）の信号電極ＳＥＧ１に印加される信号側電圧波形、ＴＳ（１，１）は１行１列のセグメント画素に印加される合成電圧波形、ＴＳ（２，１）は１行２列のセグメント画素に印加される合成電圧波形、ＶＲＴはリセット電圧、ＶＳは選択電圧、ＶＤは信号電圧、ＲＳはリセット期間、ＳＥ１、ＳＥ２は選択期間、ＮＳＥ１は非選択期間である。
【００３２】
リセットパルス駆動は、表示状態を決定する前に閾値電圧よりも十分大きな電圧を印加し、第１または第２のどちらか一方の安定状態に液晶分子１６をそろえる。その後、各セグメントの選択期間SEｎ（ｎは走査電極の位置番号を示す。図６のＴＰ１では、SE1のようにｎ＝１となる。）において、現在の状態を保持するか、もう一方の安定状態に動作するかを選択する。非選択期間NSEでは、閾値よりも小さな電圧しか印加されないので表示状態を保持することができる。
【００３３】
リセットパルス駆動を用いて強誘電性液晶を内蔵した表示パネルに表示する一例として、図２（ｂ）で図示した１行１列のセグメント画素１４を白表示、1行2列のセグメント画
素１５を黒表示とする駆動方法について図６を用いて説明する。ここでは、第１の安定状態を白表示、第２の安定状態を黒表示となるように偏光板を配置した場合を例にとって説明する。
【００３４】
図６は、一般的な強誘電性液晶を駆動するための走査側電圧波形と信号側電圧波形、および画素に印加する合成電圧波形を示している。
【００３５】
リセット期間ＲＳでは、全ての走査電極に走査側電圧波形ＴＰ１、ＴＰ２で示すようなリセット電圧±ＶＲＴの双極性パルスが印加される。同時に、全ての信号電極に信号側電圧波形ＳＧ１で示すような信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。これにより、リセット期間ＲＳの後半部では、リセット電圧と信号電圧の差分の電圧−（ＶＲＴ＋ＶＤ）が全ての画素に印加され、全ての画素は、図３の閾値電圧Ｖ４を超え、第２の安定状態すなわち黒表示となる。
【００３６】
選択期間ＳＥ１では、走査側電圧波形ＴＰ１における選択電圧±ＶＳの双極性パルスが印加され、信号電極ＳＥＧ１に、信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。これにより、選択期間ＳＥ１の後半部では、選択電圧と信号電圧の差分の電圧＋（ＶＳ＋ＶＤ）がセグメント画素１４に印加され、図３の閾値電圧Ｖ２を超え、第１の安定状態すなわち白表示となる。
【００３７】
保持期間ＮＳＥ１では、走査側電圧波形ＴＰ１として、電圧ゼロが印加され、信号電極ＳＥＧ１に表示内容に応じた信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。例えば、一方の表示内容では、リセット電圧と同様に、＋ＶＤ、−ＶＤの順に印加され、他方の表示内容では、−ＶＤ、＋ＶＤの順に印加される。合成電圧波形ＴＳ（１，１）で示す通り、保持期間ＮＳＥ１では、信号側電圧波形ＳＧ１がそのまま反映され、±ＶＤの電圧がセグメント画素１４に印加されるが図３の閾値電圧Ｖ３を超えないので、選択期間ＳＥ１で決定された透過率を維持し、白表示が持続される。
【００３８】
一方、選択期間ＳＥ２では、走査側電圧波形ＴＰ２として、選択電圧±ＶＳの双極性パルスが印加され、信号電極ＳＥＧ１に、信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。これにより、選択期間ＳＥ２の後半部では、選択電圧と信号電圧の差分の電圧＋（ＶＳ−ＶＤ）がセグメントが画素１５に印加されるが、図３の閾値電圧Ｖ１を超えないので、リセット期間ＲＳで決定された透過率を維持し、黒表示が持続される。
【００３９】
保持期間ＮＳＥ２では、走査電極ＣＯＭ２に、電圧ゼロが印加され、信号電極ＳＥＧ１に表示内容に応じた信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。例えば、一方の表示内容では、リセット電圧と同様に、＋ＶＤ、−ＶＤの順に印加され、他方の表示内容では、−ＶＤ、＋ＶＤの順に印加される。合成電圧波形ＴＳ（２，１）で示す通り、保持期間ＮＳＥ２では、信号側電圧波形ＳＥＧ１がそのまま反映され、±ＶＤの電圧がセグメント画素１５に印加されるが図３の閾値電圧Ｖ１を超えないので、リセット期間ＲＳで決定された透過率を維持し、黒表示が持続される。
【００４０】
このようにして表示パネル１の各セグメント画素を白表示にするかあるいは黒表示にするか制御している。
【００４１】
次に図１における読み取り手段４の動作について説明する。メモリ性のある表示パネル１の表示読み取り方法はいくつか提案されている。例えば、分極反転電流を用いて読み取る方法、液晶の静電容量の違いによって読み取る方法、光学的に読み取る方法等である。本実施例では、強誘電性液晶を用いた表示パネルにおいて、自発分極の反転時に発生する分極反転電流の違いを読み取って表示状態を読み取る場合を例にとって説明する。
【００４２】
まず、強誘電性液晶の自発分極について説明する。液晶分子の多くはその構成分子が双極子モーメントをもっていることが多いが、外部から電界が印加されてないとき、多くの場合双極子モーメントの向きはランダムであり、全体として相殺され分極はあらわれない。しかし強誘電性液晶は電界を印加しなくても双極子モーメントがそろっており、巨視的な分極Psを持ちこれを自発分極という。自発分極は外部電場により反転可能であり、強誘電性液晶はこの２つの自発分極の向きが反転することにより２つの安定状態を持つことができる。
【００４３】
自発分極を外部電場で反転させると電流が発生する。これを分極反転電流と呼ぶ。この分極反転電流を検出することにより強誘電性液晶分子が反転したのか、または反転せずにそのままの向きを維持しているのか判別することができる。
【００４４】
強誘電性液晶の場合、自発分極は大きくないので分極反転電流は微弱である。また自発分極に起因する電流のほかに様々な要因による電流が重なりあって観測される。このため分極反転電流のみを分離して測定することは困難である。これを解消するためによく用いられる方法が三角波法である。以下では三角波法での分極反転電流の測定方法を説明する。
【００４５】
液晶素子は抵抗とコンデンサーの並列素子とみなせる。そのため、電圧Vを印加したときに流れる電流Iは、自発分極の変化に伴う分極反転電流Ipと駆動電圧の変化に伴う容量電流Iｃと、駆動電圧に比例するイオン電流Iiとの和で次式のように表すことができる。
【００４６】
I＝Iｐ+Iｃ+Ii=ｄＰ／ｄｔ＋Ｃ・ｄＶ／ｄｔ＋Ｖ／Ｒ
【００４７】
上式においてPは分極によって誘起される全電荷量であり、R液晶の抵抗値、Cは液晶の容量である。
【００４８】
前述の通り、強誘電性液晶の場合は自発分極が小さいためＩの中で分極反転電流Ipの成分を分離するのは難しい。ところが、三角波電圧を印加すると、上式のうちＣ・ｄＶ／ｄｔの項が直線となり、電流ＩからＣの成分が分離除去でき、分極反転電流の検出が容易になる。
【００４９】
分極反転電流の測定システムの一例を図７に示す。１９は三角波発生手段、２０は表示パネル１内のある画素、２１は電流―電圧変換手段である。電流―電圧変換手段２１として、画素２０のインピーダンスに比べて十分小さな抵抗を用いてもよい。
【００５０】
電流―電圧変換手段２１として抵抗を用いた場合、抵抗の両端に電圧降下を測定すると分極反転電流を測定することができる。図８は印加電圧と測定電圧とを実測した結果であり、図８（ａ）は印加電圧の波形、図８（ｂ）は抵抗の両端での測定波形を示している。両グラフとも横軸に時間ｔ、縦軸に電圧値Ｖを表している。図８（ｂ）の円で囲んだ部分の瘤が分極反転電流に起因する出力波形である。図８の例の場合、±５Vの三角波を印加して表示パネルの表示状態を反転させた。ここで電流―電圧変換手段として用いた抵抗の値は１.０×１０５Ωである。
【００５１】
液晶分子の分極の向きが反転す場合すなわち、白表示から黒表示へ、または黒表示から白表示へ画素２０が変化するとき図８（ｂ）に見られるような瘤を有する出力波形を得る。一方液晶分子の分極の向きが反転しない場合、すなわち、白表示、あるいは黒表示の状態を保持している場合瘤のない出力波形が得られる。この出力波形を比較することにより画素２０の表示状態を読み出すことが可能となる。
【００５２】
以下本実施例におけるセグメント型の表示パネル１において表示状態を電気的に読み取る方法を説明する。
【００５３】
図２ｂの２つのセグメントを例にとって説明する。この場合初期の表示状態はセグメント画素１４が白表示、セグメント画素１５が黒表示の場合を考える。
【００５４】
表示パネル１のセグメント画素に印加する三角波の波形は図９の（a）ような波形である。波形はプラス側の極性の部分W1とマイナス側の部分W2で構成されている。なお印加電圧Vinは閾値電圧よりも高い電圧とする。この波形の電圧を印加するとまず波形W1の部分で液晶分子は第１の安定状態に切り替わり、白表示となる。次に波形W2を印加すると液晶分子は第２の安定状態に切り替わり、黒表示となる。
【００５５】
セグメント画素１４は初期状態に白表示だったので波形W１を印加したとき表示状態は切り替わることがなく液晶の自発分極は反転しない。すなわち、分極反転電流は検出されず図９の（b）のような出力波形が検出される。一方セグメント画素１５は初期状態が黒表示だったので波形W1を印加すると自発分極が反転し分極反転電流が検出される。そのため出力波形はセグメント画素１４と異なり図９の（ｃ）のような出力波形が検出される。
【００５６】
分極反転電流を測定する場合三角波は波形W1のみで表示状態を読み取ることができるが、これでは液晶に直流電圧が印加され液晶の劣化を起してしまい好ましくない。そこで波形W２のようなW1とは逆極性の三角波をその後に印加して、実効的に交流化する。これにより液晶が劣化を起すことはなくなる。
【００５７】
また図９の（a）のような波形を印加することで前述のリセットパルスと同じような効果が得られる。すなわち全セグメント画素にこの波形を印加することで表示パネル１の表示状態をすべて黒表示の状態にすることができる。これにより表示パネルの表示状態を読み出し後、再度書き込みをする際にリセットパルスが不要になり再書き込み処理を高速化することが可能になる。
【００５８】
図９の（ｂ）、（ｃ）のように、出力波形を読み取り手段３が測定、比較することで、セグメント画素１４、セグメント画素１５の表示状態が黒表示なのか白表示なのか読み出すことができる。上記の表示読み出し方法をすべての画素に対しておこなうことで、表示パネル１の表示状態を読み出すことができる。
【００５９】
各セグメントの表示状態を読み出すことことで、読み取り手段３で得られたその数値データは所定のデータ変換がなされ記憶手段４に書き込みがなされる。
【００６０】
次に瞬時測定量、積算測定量のデータの流れを通常時と、電力供給が停止した後に電力が復帰した際の最初の表示を行う場合の２つに分けて、図１と図１０とを例に説明する。
【００６１】
まず通常時の瞬時測定量と積算測定量のデータの流れについて説明する。まず測定手段８が瞬時測定量を測定する（ステップＳ１）。この瞬時測定量を所定の信号に変換して中央処理装置２に送る（ステップＳ２）。電力検出手段９の情報により中央処理装置２は電力が供給されているか、それとも電力供給が停止しており復帰後最初の書き込み処理かどうかを判断する（ステップＳ３）。通常の電力供給がある場合には中央処理装置２は記憶手段４からこれまでの積算測定量を読み出す（ステップＳ５）。中央処理装置２は計測手段８から得た瞬時測定量と記憶手段４から読み出したこれまでの積算測定量とを加算し、新たな積算測定量して記憶手段４に上書きする（ステップＳ６、Ｓ７）。その積算測定量のデータを所定の制御信号に変換してコントローラー５に送る（ステップＳ８）。コント
ローラー５は走査側駆動IC６と信号側駆動IC７を制御し表示パネル１の透明電極に電圧を印加して積算測定量の表示をおこなう（ステップＳ９）。
【００６２】
瞬時測定量は定められた周期で測定されているので記憶手段４内に格納されている積算測定量は上記のように加算、消去、上書きが繰り返し行われ、それと同時に表示パネル１へも表示が行われている。通常時は表示が完了すると再びステップＳ１の戻り上記の処理を繰り返し行う。
【００６３】
次に電力供給が復帰した際、表示パネル１への最初の書き込み処理を説明する。
【００６４】
電力供給が復帰した際の最初の書き込み処理もステップＳ１からＳ２までは通常時と同様である。ステップＳ３で電力検出手段９が電力供給を停止、その後に回復したことを感知すると中央処理装置２はこれまでの積算測定量の取得先を記憶手段４から表示パネル１に切り替える。
【００６５】
中央処理装置２は読み取り手段３を制御し、表示パネル１のセグメント画素ごとの表示状態を読み取る。読み取られた各セグメント画素の表示状態を識別してそこから電力供給がストップした瞬間の積算測定量を算出し中央処理装置２に送信する（ステップＳ４）。中央処理装置２は、計測手段８から測定された瞬時測定量と表示パネルから読み出したこれまでの積算測定量とを足し合わせ、新たな積算測定量を記憶手段４に上書きする（ステップＳ６、Ｓ７）。以下通常時と同様にコントローラー５にからのデータを元に表示パネル１に積算測定量の表示をおこなう。
【００６６】
積算量計などに用いられている記憶手段は、一般的に揮発性メモリを用いているため電力供給手段が何らかの原因で停止すると、格納されていたこれまでの積算測定量が失われてしまう。そこでメモリ性のある表示パネル１から電力供給が停止した時点までの積算測定量を読み出し、その積算測定量を記憶手段４に書き込めば、格納されていたこれまでの積算測定量が消失してしまっても電力復旧時機器正常な状態で使用することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明では電力供給が停止している時の記憶手段のバックアップ用バッテリが不要であり、さらに追加の不揮発性記憶手段も不要である。そのため表示装置のコストの低減、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の表示装置の動作を説明するブロック図である。
【図２ａ】本発明の表示パネルの平面図である。
【図２ｂ】本発明の表示パネルの平面図である。
【図３】本発明に用いられている強誘電性液晶の特性を説明するための図である。
【図４】本発明に用いられている強誘電性液晶の特性を説明するための図である。
【図５】本発明に用いられている強誘電性液晶の特性を説明するための図である。
【図６】強誘電性液晶の駆動方法を説明するための図である。
【図７】分極反転電流を検出する手段の一例の図である。
【図８】分極反転電流の特性を説明するための図である。
【図９】分極反転電流の特性を説明するための図である。
【図１０】本発明の表示装置の動作を説明する図である。
【図１１】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 表示パネル
２ 中央処理装置
３ 読み取り手段
４ 記憶手段
５ コントローラー
６ 走査側駆動IC
７ 信号側駆動IC
８ 計量手段
９ 電力検出手段
１０ セグメント画素パターン
１１ セグメント画素パターン
１２ 走査側電極郡
１３ 信号側電極郡
１４ セグメント画素
１５ セグメント画素
１６ 液晶分子
１７ 上偏向板
１８ 下偏向板
１９ 三角波発生装置
２０ 画素
２１ 電流―電圧変換手段
２００ 情報書き込み/読み出し制御手段
２００A 書き込み制御手段
２００B 読み出し制御手段
２００C 制御手段
２０１ 表示制御手段
２０２ 液晶表示手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関するものである。詳しくは表示内容を電気的に読み込む機能を有し、その情報を元に再度表示装置に書き込むことができる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、文字、画像などの情報を表示する表示装置が数多く提案されており、その中には表示装置を表示のみに利用するのではなく、表示以外の機能をもたせたものもある。
【０００３】
例えば、特許文献１にあるような液晶表示装置に表示のみに利用するのではなく、液晶の容量を利用して表示状態を記憶する機能のある液晶表示装置が提案されている。その構成は図１１の通りである。図１１において、200は情報書き込み/読み出し制御手段であり、そして２００A書き込み制御手段、２００B読み出し制御手段、２００C制御手段から構成されている。２０１は表示制御手段、２０２は液晶表示手段である。特許文献１の実施例の場合、液晶の静電容量を利用して表示状態を呼びだし、液晶を記憶手段の代わりとして表示状態の格納にも用いている。
【０００４】
【特許文献１】特許公開平成4−291393号公報（第３項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、電力量計や自動車等に備えられている積算距離計などに、液晶パネルや有機ELパネルなどの表示パネルを備えたものがある。これらの装置では積算測定量を算出するのに、計測機器等から瞬間的な測定量である瞬時測定量を求め、この値とメモリ内に保存されているこれまでの瞬時測定量の総和である積算測定量を足し合わせ新たの積算測定量として再度メモリに保存している。このデータを元に表示パネルに積算測定量を表示している。このような表示装置の場合、積算測定量を保存するメモリには揮発性メモリを使用している。積算測定量はデータの表示する際に常に更新が必要とされるので、例えば故障や停電などで電力供給が断たれた場合その時点での積算測定量と電力供給が戻った時点での積算測定量を一致させる必要がある。
【０００６】
そのため、これらの表示装置では電力供給が断たれた場合に揮発性メモリの中に保存されている積算測定量の消失を防ぐためにバッテリなどの蓄電手段を備えている。この場合停電時には電力供給先をバッテリに切り替えることで揮発性メモリへの電力供給を行っている。しかし、長期間揮発性メモリ内の積算測定量を保持しておくには大容量のバッテリが必要であるために装置の高コスト化、大型化につながっていた。
【０００７】
また、別の方法として停電時には積算測定量をフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ積算測定量に記憶する物もある。不揮発性メモリは電力が停止しても記憶内容が失われないため、電力供給が停止した際に積算測定量を不揮発性メモリ内に保存すればデータの消失を防ぐことができる。しかし、現在実用化されている不揮発性メモリは消去・書き込み可能回数がおよそ20〜50万回と限られているため、書き換え頻度の高い機器のデータ保存には適しておらず、通常時には揮発性メモリ、停電時の積算測定量記憶用途として不揮発性メモリと２種類のメモリを搭載するのが一般的である。そのため、揮発性メモリの他に停電補償用の不揮発性メモリを増設しなければならず、コストの高騰につながっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では以下の構成を採用する。メモリ性を備えた表示
パネルを用いた表示装置において、表示装置へ供給する電力が遮断されているか否かを検出する電力検出手段と、表示パネルで表示する1回分のデータを記憶する記憶手段と、表示パネルで表示した１回分のデータを表示パネルから読み取る表示読み取り手段と、１回分のデータを表示するため、表示パネルへ電圧を印加するコントローラーとを備え、電力検出手段が、電力が遮断されていない状態であることを検知している時には、記憶手段から前記コントローラーへ１回分のデータが随時転送され、かつ表示パネルで表示の書き換えが随時行われ、電力検出手段が、電力が遮断された後、電力が復帰したことを検知した時には、表示読み取り手段が、表示パネルから１回分のデータを読み取り、読み取った１回分のデータを前記コントローラーへ転送し、表示パネルで表示され、その後は記憶手段からコントローラーへ１回分のデータが随時転送され、表示パネルで表示の書き換えが随時行われることを特徴とする。
【０００９】
メモリ性を備えた表示パネルは、強誘電性液晶を用いた液晶表示パネルであることを特徴とする。表示読み取り手段は、液晶表示パネルに電圧を印加したときに生じる分極反転電流を検出する手段であることを特徴とする。分極反転電流を検出するための電圧波形はプラスとマイナスの両極性の三角波であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、計量を行う計量手段を備え、記憶手段で記憶される１回分のデータは、計量手段で計測された瞬時測定量が積算されて得られたデータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の表示装置はメモリ性を備えた表示パネルと表示状態を電気的に読み取る読み取り手段と記憶手段を備えている。この表示装置は、電力供給が復帰した最初の表示の時のみ表示データの取得先を記憶手段から表示パネルに切り替えることができるため、表示装置に電源供給が断たれ記憶手段内の表示データが消失した場合においても、電力供給が復帰した時点で表示パネルから表示データを読み取ることができる。これにより停電時のバックアップ用のバッテリが不要であり、また新たに不揮発性メモリを搭載する必要もないので、表示装置の低コスト化、小型化が可能である。
【００１２】
メモリ性のある強誘電性液晶を内蔵した表示装置において、分極反転電流測定時に、印加する電圧は三角波とする。ただし、その三角波の極性はプラスとマイナスそれぞれ１度づつとし、液晶に直流成分が印加されることを防ぐ。また印加と同時に表示状態のリセットを行うことができるので、再書き込み時の処理速度向上につながる。
【００１３】
本発明は表示装置を備えた電子機器において、バッテリ等によるメモリバックアップ機能を有するにものに広く応用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る表示装置の実施形態について説明する。実施形態は、メモリ性のある表示パネルとして強誘電性液晶を内蔵したセグメント型の表示パネルを例にとって説明する。
【００１５】
図１は、本発明の表示装置を説明する回路ブロック図である。図１において、１は表示パネル、２は中央処理装置、３は読み取り手段、４は記憶手段、５はコントローラー、６は走査側駆動IC、７は信号側駆動IC、８は計量手段、９は電力検出手段である。図中の白抜き矢印は、信号の流れを模式的に示すものである。図示はしないが中央処理装置２の内部メモリ（例えば、ＲＯＭ）には、本発明の表示装置の動作を制御する制御プログラムが格納されている。この制御プログラムによって、中央処理装置２は、制御手段として動作する。
【００１６】
計量手段８で測定された瞬時測定量は、所定のデータ形式に変換され、中央処理装置２に送られる。中央処理装置２は、入力されたこれらの情報に基づいて制御信号をコントローラー５に送信する。コントローラー５は、信号側駆動IC７と走査側駆動IC６とを制御し、表示パネル１の各透明電極に電圧を印加して所定の表示状態になるよう表示パネル１を動作させる。
【００１７】
本発明の表示パネル１は、その表示書き換え時以外に電力を必要とせず表示状態を維持するときに電力のかからないメモリ性を有する表示パネルを用いる。実施例では強誘電性液晶を用いたものをあげているが、これには限定されずコレステリック液晶など用いた表示パネルでもよい。
【００１８】
中央処理装置２は記憶手段４と接続しており、計量手段８から測定されたの瞬時測定量の情報を記憶することができる。記憶手段４では、記憶手段４内に保持されているこれまでの積算測定量と測定された瞬時測定量とが加算されて新たな積算測定量として保存される。これらの測定量は、中央処理装置２によって書き込み、消去が自在に行われるとともに、この積算測定量を表示パネル１に表示させることができる。
【００１９】
図２aは本実施例における表示パネル１の平面図である。表示パネル１は積算測定量を表示できるようにセグメント型の画素に形成してある。１０は上側ガラス基板に形成されている透明電極パターン、１１の点線四角は下側ガラス基板に形成されている透明電極パターンである。図２aでは三桁の表示になっているが、何桁の表示でもかまわない。
【００２０】
セグメント型の画素は透明電極膜により形成されている。この透明電極膜は、ガラス基板にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）の膜を形成し、所定の形状にフォトリソグラフィ技術を用いてパターンニングを行って形成したものである。
【００２１】
次に表示パネルの駆動方法について説明する。ここではメモリ性を備えた表示パネルとして強誘電性液晶を用いた表示パネルの駆動方法を例にとって説明する。表示パネルを駆動方法により分類すると、スタティック駆動方法と時分割駆動方法とがある。図２aに示すようなセグメント型の表示パネルは、通常、スタティック駆動方法がもちいられ、各セグメントは個別に駆動回路をもち独立かつ同時に駆動される。しかし、セグメント数の多いセグメント型やマトリックス型では時分割駆動方法によって表示を行っている。
【００２２】
時分割駆動をおこなう場合の表示パネル１に形成されているパターンの例を図２ｂに示す。１２は走査側電極郡、１３は信号側電極郡、１４は１行１列のセグメント画素、１５は1行2列のセグメント画素である。図２ｂは図２aを上下基板に分割したときにガラス基板に形成されているITO膜の形状であるがこれは例であって上下基板の透明電極の分割はこれに限定されるものではない。
【００２３】
この場合各セグメントに電極が存在しているのではなく走査電極群12すなわちＣＯＭ1〜ＣＯＭ３と信号電極郡１３すなわちSEG１〜SEG７というように上下のガラス基板で縦、横に電極が分割されており、１ライン毎に例えばＣＯＭ１、ＣＯＭ２、・・・へと、走査側駆動IC６から走査側電圧波形として電圧が順次印加され、それに同期した信号側電圧波形が、同様に信号側駆動IC７からＳＥＧ１〜ＳＥＧ７へと並列に印加される。なお、信号側電圧は画素に表示される内容に応じた信号波形が出力する。
【００２４】
ここで、強誘電性液晶の電気光学効果について説明する。図3は強誘電性液晶の透過率と電圧の特性図である。強誘電性液晶は２つの安定状態を持ち、その２つの安定状態はある閾値を超えた電圧を印加することによって状態が切り替わり、印加電圧の極性によって
第１の安定状態あるいは第２の安定状態を選択することができる。
【００２５】
強誘電性液晶のようなメモリ性を有する液晶では、電圧印加前、液晶分子は第１の安定状態または第２の安定状態のいずれか片方に位置しており、電圧が印加されないかぎりこの状態を保持することができる。
【００２６】
図３を例に説明する。初めどちらかの安定状態にであった液晶分子は、印加電圧を徐々に上げて行くとV1になったところで第１の安定状態に切り替わり始め、V2に達したところですべての液晶分子が第１の安定状態になる。その後V２から徐々に電圧を下げていくと、V3になるまでは液晶分子は第１の安定状態のままであるが、印加電圧がV３よりも大きくなったところで液晶分子が第２の安定状態に切り替わり始める。更に印加電圧がV４に達するとすべとの液晶分子が第２の安定状態になる。よって、印加電圧が０となる電圧無印加時には、第１の安定状態か第２の安定状態のどちらかが維持される。そして、表示状態を逆にするためには閾値以上の逆極性の電圧を印加する必要がある。
【００２７】
強誘電性液晶は、閾値以上の異なる極性の電圧を印加すると図4に示すように層法線からチルト角θだけ傾いた２つの安定状態のみをとることができる。ここで、１６は液晶分子、図４中の矢印は自発分極の向きである。つまり、閾値以上の電圧を印加すると片方の安定状態からもう一方の安定状態になることで液晶分子の光軸は２θ変化する。このときの入射光量と透過光量の関係は以下の数式になる。
【００２８】
Ｉｏｕｔ＝Ｉｉｎ＊Ｓｉｎ２（２θ）＊Ｓｉｎ２（πΔｎｄ／λ）
【００２９】
上記数式においてＩｉｎは入射光量、Ｉｏｕｔは透過光量、Δｎは液晶分子の複屈折率異方性、ｄはセルギャップ、λは入射波長である。
【００３０】
図５のように、上偏光板１７と下偏光板１８との二枚の偏光板の偏光軸が９０°で交差する配置のとき、どちらか一方の安定状態時の光軸を片方の偏光板の偏光軸と一致させるとθ＝０、すなわち透過光量は０となり、光は透過せず液晶表示装置は黒表示となる。一方、液晶分子１６が動作する閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子１６の光軸は２θ変化して光は透過し白表示となる。このとき、チルト角θが２２．５度になるように液晶分子１６を配向させると、透過光量が最大となる。
【００３１】
このような電気光学特性をもつ強誘電性液晶の駆動方法は、図６のようなリセットパルス駆動を用いる。図６のＴＰ１、ＴＰ２は、図２（ｂ）の走査電極ＣＯＭ１、走査電極ＣＯＭ２に印加される走査側電圧波形、ＳＧ１は図２（ｂ）の信号電極ＳＥＧ１に印加される信号側電圧波形、ＴＳ（１，１）は１行１列のセグメント画素に印加される合成電圧波形、ＴＳ（２，１）は１行２列のセグメント画素に印加される合成電圧波形、ＶＲＴはリセット電圧、ＶＳは選択電圧、ＶＤは信号電圧、ＲＳはリセット期間、ＳＥ１、ＳＥ２は選択期間、ＮＳＥ１は非選択期間である。
【００３２】
リセットパルス駆動は、表示状態を決定する前に閾値電圧よりも十分大きな電圧を印加し、第１または第２のどちらか一方の安定状態に液晶分子１６をそろえる。その後、各セグメントの選択期間SEｎ（ｎは走査電極の位置番号を示す。図６のＴＰ１では、SE1のようにｎ＝１となる。）において、現在の状態を保持するか、もう一方の安定状態に動作するかを選択する。非選択期間NSEでは、閾値よりも小さな電圧しか印加されないので表示状態を保持することができる。
【００３３】
リセットパルス駆動を用いて強誘電性液晶を内蔵した表示パネルに表示する一例として、図２（ｂ）で図示した１行１列のセグメント画素１４を白表示、1行2列のセグメント画
素１５を黒表示とする駆動方法について図６を用いて説明する。ここでは、第１の安定状態を白表示、第２の安定状態を黒表示となるように偏光板を配置した場合を例にとって説明する。
【００３４】
図６は、一般的な強誘電性液晶を駆動するための走査側電圧波形と信号側電圧波形、および画素に印加する合成電圧波形を示している。
【００３５】
リセット期間ＲＳでは、全ての走査電極に走査側電圧波形ＴＰ１、ＴＰ２で示すようなリセット電圧±ＶＲＴの双極性パルスが印加される。同時に、全ての信号電極に信号側電圧波形ＳＧ１で示すような信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。これにより、リセット期間ＲＳの後半部では、リセット電圧と信号電圧の差分の電圧−（ＶＲＴ＋ＶＤ）が全ての画素に印加され、全ての画素は、図３の閾値電圧Ｖ４を超え、第２の安定状態すなわち黒表示となる。
【００３６】
選択期間ＳＥ１では、走査側電圧波形ＴＰ１における選択電圧±ＶＳの双極性パルスが印加され、信号電極ＳＥＧ１に、信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。これにより、選択期間ＳＥ１の後半部では、選択電圧と信号電圧の差分の電圧＋（ＶＳ＋ＶＤ）がセグメント画素１４に印加され、図３の閾値電圧Ｖ２を超え、第１の安定状態すなわち白表示となる。
【００３７】
保持期間ＮＳＥ１では、走査側電圧波形ＴＰ１として、電圧ゼロが印加され、信号電極ＳＥＧ１に表示内容に応じた信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。例えば、一方の表示内容では、リセット電圧と同様に、＋ＶＤ、−ＶＤの順に印加され、他方の表示内容では、−ＶＤ、＋ＶＤの順に印加される。合成電圧波形ＴＳ（１，１）で示す通り、保持期間ＮＳＥ１では、信号側電圧波形ＳＧ１がそのまま反映され、±ＶＤの電圧がセグメント画素１４に印加されるが図３の閾値電圧Ｖ３を超えないので、選択期間ＳＥ１で決定された透過率を維持し、白表示が持続される。
【００３８】
一方、選択期間ＳＥ２では、走査側電圧波形ＴＰ２として、選択電圧±ＶＳの双極性パルスが印加され、信号電極ＳＥＧ１に、信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。これにより、選択期間ＳＥ２の後半部では、選択電圧と信号電圧の差分の電圧＋（ＶＳ−ＶＤ）がセグメントが画素１５に印加されるが、図３の閾値電圧Ｖ１を超えないので、リセット期間ＲＳで決定された透過率を維持し、黒表示が持続される。
【００３９】
保持期間ＮＳＥ２では、走査電極ＣＯＭ２に、電圧ゼロが印加され、信号電極ＳＥＧ１に表示内容に応じた信号電圧±ＶＤの双極性パルスが印加される。例えば、一方の表示内容では、リセット電圧と同様に、＋ＶＤ、−ＶＤの順に印加され、他方の表示内容では、−ＶＤ、＋ＶＤの順に印加される。合成電圧波形ＴＳ（２，１）で示す通り、保持期間ＮＳＥ２では、信号側電圧波形ＳＥＧ１がそのまま反映され、±ＶＤの電圧がセグメント画素１５に印加されるが図３の閾値電圧Ｖ１を超えないので、リセット期間ＲＳで決定された透過率を維持し、黒表示が持続される。
【００４０】
このようにして表示パネル１の各セグメント画素を白表示にするかあるいは黒表示にするか制御している。
【００４１】
次に図１における読み取り手段４の動作について説明する。メモリ性のある表示パネル１の表示読み取り方法はいくつか提案されている。例えば、分極反転電流を用いて読み取る方法、液晶の静電容量の違いによって読み取る方法、光学的に読み取る方法等である。本実施例では、強誘電性液晶を用いた表示パネルにおいて、自発分極の反転時に発生する分極反転電流の違いを読み取って表示状態を読み取る場合を例にとって説明する。
【００４２】
まず、強誘電性液晶の自発分極について説明する。液晶分子の多くはその構成分子が双極子モーメントをもっていることが多いが、外部から電界が印加されてないとき、多くの場合双極子モーメントの向きはランダムであり、全体として相殺され分極はあらわれない。しかし強誘電性液晶は電界を印加しなくても双極子モーメントがそろっており、巨視的な分極Psを持ちこれを自発分極という。自発分極は外部電場により反転可能であり、強誘電性液晶はこの２つの自発分極の向きが反転することにより２つの安定状態を持つことができる。
【００４３】
自発分極を外部電場で反転させると電流が発生する。これを分極反転電流と呼ぶ。この分極反転電流を検出することにより強誘電性液晶分子が反転したのか、または反転せずにそのままの向きを維持しているのか判別することができる。
【００４４】
強誘電性液晶の場合、自発分極は大きくないので分極反転電流は微弱である。また自発分極に起因する電流のほかに様々な要因による電流が重なりあって観測される。このため分極反転電流のみを分離して測定することは困難である。これを解消するためによく用いられる方法が三角波法である。以下では三角波法での分極反転電流の測定方法を説明する。
【００４５】
液晶素子は抵抗とコンデンサーの並列素子とみなせる。そのため、電圧Vを印加したときに流れる電流Iは、自発分極の変化に伴う分極反転電流Ipと駆動電圧の変化に伴う容量電流Iｃと、駆動電圧に比例するイオン電流Iiとの和で次式のように表すことができる。
【００４６】
I＝Iｐ+Iｃ+Ii=ｄＰ／ｄｔ＋Ｃ・ｄＶ／ｄｔ＋Ｖ／Ｒ
【００４７】
上式においてPは分極によって誘起される全電荷量であり、R液晶の抵抗値、Cは液晶の容量である。
【００４８】
前述の通り、強誘電性液晶の場合は自発分極が小さいためＩの中で分極反転電流Ipの成分を分離するのは難しい。ところが、三角波電圧を印加すると、上式のうちＣ・ｄＶ／ｄｔの項が直線となり、電流ＩからＣの成分が分離除去でき、分極反転電流の検出が容易になる。
【００４９】
分極反転電流の測定システムの一例を図７に示す。１９は三角波発生手段、２０は表示パネル１内のある画素、２１は電流―電圧変換手段である。電流―電圧変換手段２１として、画素２０のインピーダンスに比べて十分小さな抵抗を用いてもよい。
【００５０】
電流―電圧変換手段２１として抵抗を用いた場合、抵抗の両端に電圧降下を測定すると分極反転電流を測定することができる。図８は印加電圧と測定電圧とを実測した結果であり、図８（ａ）は印加電圧の波形、図８（ｂ）は抵抗の両端での測定波形を示している。両グラフとも横軸に時間ｔ、縦軸に電圧値Ｖを表している。図８（ｂ）の円で囲んだ部分の瘤が分極反転電流に起因する出力波形である。図８の例の場合、±５Vの三角波を印加して表示パネルの表示状態を反転させた。ここで電流―電圧変換手段として用いた抵抗の値は１.０×１０５Ωである。
【００５１】
液晶分子の分極の向きが反転す場合すなわち、白表示から黒表示へ、または黒表示から白表示へ画素２０が変化するとき図８（ｂ）に見られるような瘤を有する出力波形を得る。一方液晶分子の分極の向きが反転しない場合、すなわち、白表示、あるいは黒表示の状態を保持している場合瘤のない出力波形が得られる。この出力波形を比較することにより画素２０の表示状態を読み出すことが可能となる。
【００５２】
以下本実施例におけるセグメント型の表示パネル１において表示状態を電気的に読み取る方法を説明する。
【００５３】
図２ｂの２つのセグメントを例にとって説明する。この場合初期の表示状態はセグメント画素１４が白表示、セグメント画素１５が黒表示の場合を考える。
【００５４】
表示パネル１のセグメント画素に印加する三角波の波形は図９の（a）ような波形である。波形はプラス側の極性の部分W1とマイナス側の部分W2で構成されている。なお印加電圧Vinは閾値電圧よりも高い電圧とする。この波形の電圧を印加するとまず波形W1の部分で液晶分子は第１の安定状態に切り替わり、白表示となる。次に波形W2を印加すると液晶分子は第２の安定状態に切り替わり、黒表示となる。
【００５５】
セグメント画素１４は初期状態に白表示だったので波形W１を印加したとき表示状態は切り替わることがなく液晶の自発分極は反転しない。すなわち、分極反転電流は検出されず図９の（b）のような出力波形が検出される。一方セグメント画素１５は初期状態が黒表示だったので波形W1を印加すると自発分極が反転し分極反転電流が検出される。そのため出力波形はセグメント画素１４と異なり図９の（ｃ）のような出力波形が検出される。
【００５６】
分極反転電流を測定する場合三角波は波形W1のみで表示状態を読み取ることができるが、これでは液晶に直流電圧が印加され液晶の劣化を起してしまい好ましくない。そこで波形W２のようなW1とは逆極性の三角波をその後に印加して、実効的に交流化する。これにより液晶が劣化を起すことはなくなる。
【００５７】
また図９の（a）のような波形を印加することで前述のリセットパルスと同じような効果が得られる。すなわち全セグメント画素にこの波形を印加することで表示パネル１の表示状態をすべて黒表示の状態にすることができる。これにより表示パネルの表示状態を読み出し後、再度書き込みをする際にリセットパルスが不要になり再書き込み処理を高速化することが可能になる。
【００５８】
図９の（ｂ）、（ｃ）のように、出力波形を読み取り手段３が測定、比較することで、セグメント画素１４、セグメント画素１５の表示状態が黒表示なのか白表示なのか読み出すことができる。上記の表示読み出し方法をすべての画素に対しておこなうことで、表示パネル１の表示状態を読み出すことができる。
【００５９】
各セグメントの表示状態を読み出すことことで、読み取り手段３で得られたその数値データは所定のデータ変換がなされ記憶手段４に書き込みがなされる。
【００６０】
次に瞬時測定量、積算測定量のデータの流れを通常時と、電力供給が停止した後に電力が復帰した際の最初の表示を行う場合の２つに分けて、図１と図１０とを例に説明する。
【００６１】
まず通常時の瞬時測定量と積算測定量のデータの流れについて説明する。まず測定手段８が瞬時測定量を測定する（ステップＳ１）。この瞬時測定量を所定の信号に変換して中央処理装置２に送る（ステップＳ２）。電力検出手段９の情報により中央処理装置２は電力が供給されているか、それとも電力供給が停止しており復帰後最初の書き込み処理かどうかを判断する（ステップＳ３）。通常の電力供給がある場合には中央処理装置２は記憶手段４からこれまでの積算測定量を読み出す（ステップＳ５）。中央処理装置２は計測手段８から得た瞬時測定量と記憶手段４から読み出したこれまでの積算測定量とを加算し、新たな積算測定量して記憶手段４に上書きする（ステップＳ６、Ｓ７）。その積算測定量のデータを所定の制御信号に変換してコントローラー５に送る（ステップＳ８）。コント
ローラー５は走査側駆動IC６と信号側駆動IC７を制御し表示パネル１の透明電極に電圧を印加して積算測定量の表示をおこなう（ステップＳ９）。
【００６２】
瞬時測定量は定められた周期で測定されているので記憶手段４内に格納されている積算測定量は上記のように加算、消去、上書きが繰り返し行われ、それと同時に表示パネル１へも表示が行われている。通常時は表示が完了すると再びステップＳ１の戻り上記の処理を繰り返し行う。
【００６３】
次に電力供給が復帰した際、表示パネル１への最初の書き込み処理を説明する。
【００６４】
電力供給が復帰した際の最初の書き込み処理もステップＳ１からＳ２までは通常時と同様である。ステップＳ３で電力検出手段９が電力供給を停止、その後に回復したことを感知すると中央処理装置２はこれまでの積算測定量の取得先を記憶手段４から表示パネル１に切り替える。
【００６５】
中央処理装置２は読み取り手段３を制御し、表示パネル１のセグメント画素ごとの表示状態を読み取る。読み取られた各セグメント画素の表示状態を識別してそこから電力供給がストップした瞬間の積算測定量を算出し中央処理装置２に送信する（ステップＳ４）。中央処理装置２は、計測手段８から測定された瞬時測定量と表示パネルから読み出したこれまでの積算測定量とを足し合わせ、新たな積算測定量を記憶手段４に上書きする（ステップＳ６、Ｓ７）。以下通常時と同様にコントローラー５にからのデータを元に表示パネル１に積算測定量の表示をおこなう。
【００６６】
積算量計などに用いられている記憶手段は、一般的に揮発性メモリを用いているため電力供給手段が何らかの原因で停止すると、格納されていたこれまでの積算測定量が失われてしまう。そこでメモリ性のある表示パネル１から電力供給が停止した時点までの積算測定量を読み出し、その積算測定量を記憶手段４に書き込めば、格納されていたこれまでの積算測定量が消失してしまっても電力復旧時機器正常な状態で使用することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明では電力供給が停止している時の記憶手段のバックアップ用バッテリが不要であり、さらに追加の不揮発性記憶手段も不要である。そのため表示装置のコストの低減、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の表示装置の動作を説明するブロック図である。
【図２ａ】本発明の表示パネルの平面図である。
【図２ｂ】本発明の表示パネルの平面図である。
【図３】本発明に用いられている強誘電性液晶の特性を説明するための図である。
【図４】本発明に用いられている強誘電性液晶の特性を説明するための図である。
【図５】本発明に用いられている強誘電性液晶の特性を説明するための図である。
【図６】強誘電性液晶の駆動方法を説明するための図である。
【図７】分極反転電流を検出する手段の一例の図である。
【図８】分極反転電流の特性を説明するための図である。
【図９】分極反転電流の特性を説明するための図である。
【図１０】本発明の表示装置の動作を説明する図である。
【図１１】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 表示パネル
２ 中央処理装置
３ 読み取り手段
４ 記憶手段
５ コントローラー
６ 走査側駆動IC
７ 信号側駆動IC
８ 計量手段
９ 電力検出手段
１０ セグメント画素パターン
１１ セグメント画素パターン
１２ 走査側電極郡
１３ 信号側電極郡
１４ セグメント画素
１５ セグメント画素
１６ 液晶分子
１７ 上偏向板
１８ 下偏向板
１９ 三角波発生装置
２０ 画素
２１ 電流―電圧変換手段
２００ 情報書き込み/読み出し制御手段
２００A 書き込み制御手段
２００B 読み出し制御手段
２００C 制御手段
２０１ 表示制御手段
２０２ 液晶表示手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリ性を備えた表示パネルを用いた表示装置において、
前記表示装置へ供給する電力が遮断されているか否かを検出する電力検出手段と、
前記表示パネルで表示する１回分のデータを記憶する記憶手段と、
前記表示パネルで表示した前記１回分のデータを前記表示パネルから読み取る表示読み取り手段と、
前記１回分のデータを表示するため、前記表示パネルへ電圧を印加するコントローラーとを備え、
前記電力検出手段が、電力が遮断されていない状態であることを検知しているときには、前記記憶手段から前記コントローラーへ１回分のデータが随時転送され、かつ前記表示パネルで表示の書き換えが随時行われ、
前記電力検出手段が、電力が遮断された後、電力が復帰したことを検知したときには、前記表示読み取り手段が、前記表示パネルから１回分のデータを読み取り、読み取った前記１回分のデータを前記コントローラーへ転送し、前記表示パネルで表示され、その後は前記記憶手段から前記コントローラーへ１回分のデータが随時転送され、前記表示パネルで表示の書き換えが随時行われることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記メモリ性を備えた表示パネルは、強誘電性液晶を用いた液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前期表示読み取り手段は、前記液晶表示パネルに電圧を印加したときに生じる分極反転電流を検出する手段であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記分極反転電流を検出するための電圧波形はプラスとマイナスの両極性の三角波であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
さらに、計量を行う計量手段を備え、前記記憶手段で記憶される１回分のデータは、前記計量手段で計測された瞬時測定量が積算されて得られたデータであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１】
メモリ性を備えた表示パネルを用いた表示装置において、
前記表示装置へ供給する電力が遮断されているか否かを検出する電力検出手段と、
前記表示パネルで表示する１回分のデータを記憶する記憶手段と、
前記表示パネルで表示した前記１回分のデータを前記表示パネルから読み取る表示読み取り手段と、
前記１回分のデータを表示するため、前記表示パネルへ電圧を印加するコントローラーとを備え、
前記電力検出手段が、電力が遮断されていない状態であることを検知しているときには、前記記憶手段から前記コントローラーへ１回分のデータが随時転送され、かつ前記表示パネルで表示の書き換えが随時行われ、
前記電力検出手段が、電力が遮断された後、電力が復帰したことを検知したときには、前記表示読み取り手段が、前記表示パネルから１回分のデータを読み取り、読み取った前記１回分のデータを前記コントローラーへ転送し、前記表示パネルで表示され、その後は前記記憶手段から前記コントローラーへ１回分のデータが随時転送され、前記表示パネルで表示の書き換えが随時行われることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記メモリ性を備えた表示パネルは、強誘電性液晶を用いた液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前期表示読み取り手段は、前記液晶表示パネルに電圧を印加したときに生じる分極反転電流を検出する手段であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記分極反転電流を検出するための電圧波形はプラスとマイナスの両極性の三角波であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
さらに、計量を行う計量手段を備え、前記記憶手段で記憶される１回分のデータは、前記計量手段で計測された瞬時測定量が積算されて得られたデータであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−７６９２９（Ｐ２００８−７６９２９Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５８４３３（Ｐ２００６−２５８４３３）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
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