專利名稱：包括具有記憶能力的顯示元件的顯示裝置及其驅動方法
技術領域：
本發明涉及一種包括具有記憶能力的顯示元件(即存儲器)的顯示裝置及其驅動方法。
背景技術：
使用具有記憶能力的材料(例如膽甾型液晶(cholesteric liquid crystal))的顯示裝置已經開發出來并被應用到了電子紙等。由于使用膜基板的制造工藝的難度，電子紙容易發生顯示元件的對比度、亮度和伽馬特性上的批次與批次之間的差異(lot-to-lotvariability)。制成后，長時間使用顯示元件可能造成這些特性的變化。盡管在相同的驅動條件下驅動顯示器件，這些差異和隨時間推移的變化也可能會阻礙期望的顯示。因此，例如提出為顯示元件設置一種用于檢測實際顯示狀態的亮度傳感器，以執行調節，從而可以獲得期望的顯示狀態。然而，為顯示元件設置亮度傳感器可能在成本和外觀方面存在難度，從而并不是優選的，尤其是對于諸如電子紙這樣的以便攜為傲的反射式顯示元件來說。還提出測量顯示元件在顯示期間保持通電的累積通電時間以預測并修正隨時間推移的變化。然而，因為電子紙在不定期發生的重寫期間通電，從而可能不能對電子紙進行使用累積通電時間的修正。因此，難以使得顯示裝置不存在顯示元件的對比度、亮度和伽馬特性上的批次與批次之間的差異以及隨時間推移的變化。日本特許專利公開號2008-065058和日本特許專利公開號52-140295公開了相關技術。

發明內容
為了解決現有技術的問題，根據本發明的一個方案，一種顯示裝置，包括顯示元件，即使當不再被驅動時仍然保持它的顯示狀態；電容檢測電路，用于檢測所述顯示元件的電容；以及驅動條件調節電路，用于在預定驅動條件下驅動所述顯示元件以將所述顯示元件設定為所述顯示狀態，并用于基于所述電容檢測電路檢測到的、呈現所述顯示狀態的所述顯示元件的電容來調節所述顯示元件的所述驅動條件。根據本發明的另一個方案，一種用于控制顯示裝置的驅動的方法，所述顯示裝置具有即使不再被驅動時仍然保持它的顯示狀態的顯示元件，包括在預定驅動條件下驅動所述顯示元件以將所述顯示元件設定成顯示狀態，然后在設定的顯示狀態下檢測所述顯示元件的電容；以及基于檢測到的電容自動調節所述驅動條件。
本發明即使在顯示元件的特性由于批次與批次之間的差異和隨時間推移的變化而波動的情況下也能夠一直進行良好的顯示。本發明的目的和優點通過權利要求中特別指出的元件及組合來實現和獲得。應當理解，前述的大致描述以及接下來的細節描述均是示例性和說明性的，并不用于限制如權利要求所請求保護的本發明。


圖1示出了根據第一實施例的顯示裝置的結構示意圖；圖2示出了根據第一實施例的顯示裝置中使用的顯示元件的結構；圖3示出了單個面板的結構；圖4A和圖4B示出了膽甾型液晶材料的狀態；圖5示出了通常的膽甾型液晶的示例性的電壓-反射率特性；圖6示出了根據動態驅動方式(DDS)的驅動波形；圖7示出了第一實施例中從公共驅動器和列驅動器輸出的驅動波形；圖8示出了在第一實施例中施加到每一像素上的電壓波形；圖9示出了顯示元件的三層樣本層的膽甾型液晶的亮度(反射率)和電容之間的關系的測量結果；圖10示出了顯示元件相對于頻率的電容特性；圖11示出了輸出電容檢測信號的電源單元中的電路部、電流感應放大器和計算單元的結構；圖12示出了電容檢測信號的波形；圖13A和圖1 示出了使用膽甾型液晶的測試單元(test cell)檢測出的電容的實驗結果；圖14示出了當根據DDS將選擇脈沖的占空比設定為預定值來驅動顯示元件的情況下展開電壓變化時，顯示元件的電容發生的變化；圖15A和圖15B示出了根據第一實施例的顯示裝置中驅動條件的調節方法；圖16是示出了根據第一實施例的顯示裝置中驅動條件自動調節的處理的流程圖；圖17A和圖17B示出了將顯示元件分別設定為白顯示狀態和黑顯示狀態的示例性驅動波形；圖18A和圖18B示出了采用牛頓法使得測量電容值達到目標電容值的展開電壓調節方法；圖19示出了對于對應于10%點和90%點的各電容進行牛頓法的情況下發生的展開電壓變化；圖20A到20C示出了采用二分法使得測量電容值達到目標電容值的展開電壓調節方法；圖21示出了第三步驟中進行的調節；圖22示出了在進行二分法來確定獲取了與60%點處相應的電容的占空比的情況下發生的占空比的變化；
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圖23A到圖2 示出了使得顯示屏幕的多個區域進入不同顯示狀態從而測量各顯示狀態下的電容的方法；圖24A到24D示出了使得顯示屏幕的多個區域進入不同顯示狀態從而測量大量顯示狀態下的電容的方法；圖25示出了使用雙極驅動器IC的情況下列驅動器和公共驅動器的輸出電壓之間的相互關系；圖沈示出了根據第二實施例的顯示裝置中顯示狀態的變化；圖27A和圖27B分別示出了根據第二實施例的具有可變脈沖寬度的復位脈沖和寫入脈沖；以及圖28A到圖28D示出了根據第二實施例的寫入脈沖的施加時間根據施加脈沖的數量變化的情況下多個示例性的寫入脈沖。
具體實施例方式以下將參照附圖具體描述本發明的實施例。圖1示出了根據第一實施例的顯示裝置的結構示意圖。根據第一實施例的顯示裝置是電子紙。當顯示被重寫時，向顯示元件10施加驅動信號。一旦重寫，該顯示就被保持，而無需施加驅動信號。如圖1所示，根據第一實施例的顯示裝置包括使用膽留型液晶的顯示元件10、列驅動器(segment driver) 11、公共驅動器12、電源單元13、電流感應放大器14、主控制單元21、幀存儲器22以及控制單元23。主控制單元21包括主CPU等，用于對存儲在外部存儲裝置中的圖像數據或通過通信電路獲得的圖像數據等執行各種處理從而獲得適合在顯示裝置上顯示的圖像。例如，為了顯示中間色調圖像數據(halftone image data)，通過使用已知的色調轉換技術進行色調轉換，例如用于調節顯示裝置上可顯示的色調數目的誤差擴散方法、有序抖動方法(ordered dither method)或者藍噪聲掩蔽方法。該處理的一部分可以由控制單元23執行。主控制單元21將生成的圖像數據存儲在幀存儲器22中?？刂茊卧?3包括子CPU、微控制器、PLD等，用于控制除了主控制單元21之外的各單元。控制單元23根據從幀存儲器22讀取的圖像數據生成驅動數據，以將生成的驅動數據提供到列驅動器11和公共驅動器12。為了便于調節將驅動數據提供到列驅動器11和公共驅動器12的時機，期望控制單元23包括臨時存儲生成的驅動數據的緩沖器25。顯示元件10是使用膽留型液晶的顯示元件，其中R、G和B面板堆疊成三層以實現彩色顯示。后續將詳細討論顯示元件10。列驅動器11和公共驅動器12根據單一陣列方式驅動顯示元件10，并且是通過通用驅動器IC來實現的。列驅動器11包括三個驅動器來獨立地驅動各層中的面板。公共驅動器12可以包括一個公共地驅動三層中的面板的驅動器。電源單元13包括電壓升壓調節器，例如DC-DC轉換器，該電壓升壓調節器將從顯示裝置的公共電源(未示出)供應的3到5V的電壓在單極驅動器IC的情況下提高到+50V，在雙極驅動器IC的情況下結合負的DC-DC轉換器提高到大約-25V到+25V。當然，期望電壓升壓調節器對于顯示元件的特性具有高的轉換效率。優選地，使用模擬開關或數字分壓器進行復位電壓和寫入電壓的切換。在切換電路的后級布置有包括運算放大器和晶體管的升壓電路和平滑電容器，從而穩定顯示元件10的驅動電壓。以上描述的結構與通常的使用膽甾型液晶的顯示元件相同，也可以采用該領域已知的各種結構。顯示元件10不限于使用膽留型液晶的顯示裝置，而可以是具有記憶能力的任意顯示元件。在根據第一實施例的顯示裝置中，電源單元13根據來自控制單元23的控制信號產生電容檢測信號，例如鋸齒波信號或三角波信號，以將產生的電容檢測信號提供給列驅動器11的電源端子。優選地，電源端子不是用于寫入等。電源單元13可以根據來自控制單元23的控制信號來調節待提供到列驅動器11和公共驅動器12的電壓。在根據第一實施例的顯示裝置中，電流感應放大器14還被布置為檢測用于將來自電源單元13的電容檢測信號提供給列驅動器11的、信號線中通過的電流。當電容檢測信號施加到顯示單元10時檢測到的電流與顯示元件10的電容相關。電流感應放大器14輸出檢測信號至計算單元對。當顯示裝置被開啟時，響應于來自用戶的指令，控制單元23執行驅動條件調節模式。當顯示裝置第一次使用時，例如在產品發貨后，驅動條件調節模式可以立即自動執行，并且以后可以自動定期執行，例如大約一個月一次的頻率?？刂茊卧?3將顯示元件10設定為預定顯示狀態，使得電源單元13向顯示單元10施加電容檢測信號，并使得計算單元24將來自電流感應放大器14的檢測信號數字化并將數字化后的檢測信號作為檢測數據。計算單元M在根據在后文討論的驅動條件調節順序改變顯示元件10的顯示狀態時的同時獲取檢測數據，以確定期望顯示的驅動條件。在驅動條件調節模式完成后，控制單元23在所確定的驅動條件下控制各單元。接下來，將描述使用膽留型液晶的顯示裝置，該顯示裝置用作根據第一實施例的顯示裝置中的顯示裝置10。圖2示出了根據第一實施例的顯示裝置中使用的顯示元件10的結構。如圖2所示，顯示元件10包括從顯示元件10被觀看的側依照用于藍色的面板10B、用于綠色的面板IOG和用于紅色的面板IOR這樣的順序彼此層疊的三個面板；以及光吸收層57，設置在用于紅色的面板IOR下方。盡管面板10BU0G和IOR具有彼此相同的結構，但是它們的液晶材料和手征性材料(chiral material)是經過選擇的，并且它們的手征性材料的含量被確定為使得面板IOB反射藍色中心波長(大約480nm)的光、使得面板IOG反射綠色中心波長(大約550nm)的光并且使得面板IOR反射紅色中心波長(大約630nm)的光。面板10BU0G和IOR的掃描電極和數據電極由公共驅動器12和列驅動器11驅動。除了它們反射的中心波長的光彼此不同之外，面板10BU0G和IOR具有彼此相同的結構。以下將描述面板10BU0G和IOR的典型例子(稱作面板10A)的結構。圖3示出了單個面板IOA的基本結構。如圖3所示，顯示元件IOA包括上基板51、設置在上基板51的表面上的上電極層M、下基板53、設置在下基板53的表面上的下電極層55以及密封材料56。上基板51和下基板53布置為使得電極彼此面對。液晶材料注入到上基板51和下基板53的電極之間以被密封材料56密封。間隔物(未示出)布置在液晶層52中。電壓脈沖信號被施加到上電極層討和下電極層陽的電極中從而向液晶層52施加電壓。向液晶層52施加電壓促使液晶層52中的液晶分子進入用于顯示的平面狀態(planar state)或焦點圓錐狀態(focalconic state)。在上電極層M和下電極層55中形成有多個掃描電極和多個數據電極。上基板51和下基板53可以都是半透明的。然而，面板IOR的下基板53可以不是半透明的。半透明基板的例子包括玻璃基板。除了玻璃基板之外，也可以使用由PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)等制成的膜基板。上電極層M和下電極層55的電極材料的典型例子包括氧化銦錫(ITO)。此外，也可以使用由氧化銦鋅(IZO)等制成的透明導電膜。上電極層M的透明電極在上基板51上形成為彼此平行的多個上側帶狀透明電極。下電極層陽的透明電極在下基板53上形成為彼此平行的多個下側帶狀透明電極。上基板51和下基板53布置為使得上電極和下電極從與基板正交的方向看去彼此交叉。在交叉點處形成有像素。在電極上形成有絕緣薄膜。如果是厚的薄膜，則需要提高驅動電壓。相反，如果沒有薄膜則會導致漏電流流動，這可能減小本發明自動調節的精度。在該例子中，薄膜的相對介電常數大約是5，遠小于液晶的相對介電常數。因此，優選地，薄膜的厚度大約是0. 3μπι或更小?？梢酝ㄟ^SiA薄膜或者由聚酰亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等制成的已知為取向穩定膜的有機膜來形成絕緣薄膜。如上所述，在液晶層52中布置有間隔物從而使得上基板51和下基板53之間的間隙(即液晶層52的厚度)恒定。通常來講，通過樹脂或無機氧化物制成的球體來形成間隔物。然而，也可以使用通過用熱塑性樹脂涂覆基板表面而形成的固定間隔物。間隔物形成的晶胞間隙(cell gap)優選地是在4 μ m到6 μ m的范圍內。如果晶胞間隙小于該范圍，則反射率可能減小從而導致黑顯示，并且無法期待高的閾值陡峭度。相反，如果晶胞間隙大于該范圍，則盡管可以保持高的閾值陡峭度，但是可能驅動電壓增大從而使得通用部件的驅動困難。形成液晶層52的液晶組成物(compositions)是通過將重量百分比(wt. % )為10-40%的手征性材料加入到向列(nematic)液晶混合物中而獲得的膽甾型液晶。手征性材料的加入量是以將向列液晶組分和手征性材料的總量定義為IOOwt. %來定義的。本領域中已知的各種向列液晶均可以使用。然而，期望用介電常數各向異性(Δ O在15到35范圍內的液晶材料。15或更小的介電常數各向異性通常提高了驅動電壓，這會使得難以在驅動電路中使用通用部件。另一方面，25或更大的介電常數各向異性可能降低閾值陡峭度，進而可能降低液晶材料本身的可靠性。同時，期望折射率各向異性(Δη)為0. 18到0.24。折射率各向異性小于該范圍可能減小平面狀態的反射率。折射率各向異性大于該范圍可能顯著提高焦點圓錐狀態的散射反射，并且可能導致高粘度，而高粘度會降低響應速度。接下來，將描述使用膽留型液晶材料的顯示裝置上的亮和暗(白和黑)顯示。使用膽留型液晶的顯示裝置上的顯示是根據液晶分子的取向狀態來控制的。圖4Α和圖4Β示出了膽甾型液晶材料的狀態。膽甾型液晶呈現入射光如圖4Α所示那樣被反射的平面狀態和入射光如圖4Β所示那樣被反射的焦點圓錐狀態。即使在沒有電場的情況下，這些狀態也可以被穩定地保持。此外，當施加強電場時，膽留型液晶進入場致向列狀態(homeotropic state)，其中所有液晶分子根據電場的方向來取向。然而，當電
8場的施加停止時，膽留型液晶從場致向列狀態進入平面狀態或者焦點圓錐狀態。在平面狀態中，波長對應于液晶分子的螺距(helical pitch)的光被反射。反射最大時的波長λ通過如下公式用液晶的平均折射率η和螺距ρ來表示。λ = η · ρ同時，反射帶Δ λ隨著液晶的折射率各向異性Δη而增大。在平面狀態中，入射光被反射，因此顯示“亮”態，即白顯示。另一方面，在焦點圓錐狀態中，穿過液晶層的光被設置在下基板53下方的光吸收層吸收，因此顯示“暗”態，即黑顯示。平面狀態和焦點圓錐狀態彼此共存建立起落在“亮”態(白顯示)和“暗”態(黑顯示)之間的中間色調態。中間色調的等級由彼此之間共存的平面狀態和焦點圓錐狀態的比率來確定。接下來，將描述使用膽留型液晶的顯示元件的驅動方法。圖5示出了通常的膽甾型液晶的示例性的電壓-反射率特性。橫軸表示用于夾設膽甾型液晶的電極之間所施加的具有預定脈沖寬度的脈沖電壓的電壓值(V)。縱軸表示膽甾型液晶的反射率(％)。在圖5中，實線曲線P示出了初始處于平面狀態的膽甾型液晶的電壓-反射率特性，虛線曲線FC示出了初始處于焦點圓錐狀態的膽甾型液晶的電壓-反射率特性。當在膽留型液晶中產生強電場(Vpicici或更高)時，在施加電場期間液晶分子的螺旋結構被完全打破，從而建立起所有分子根據電場方向來取向的場致向列狀態。接下來，如果當液晶分子處于場致向列狀態時將施加的電壓從Vpicici驟然降低到基本上為0，則液晶的螺旋軸變為相對于電極垂直，從而建立起對應于螺距的光被選擇性反射的平面狀態。另一方面，在不會打破膽甾型液晶粒子的螺旋結構的弱電場(在VF1_到VF1_的范圍內)被施加并且之后被撤去的情況下，或者在強電場被施加并且之后被緩慢撤去的情況下，膽留型液晶分子的螺旋軸變得平行于電極從而建立起入射光被反射的焦點圓錐狀態。如果具有中間強度的電場(Vfci到VF1_或者Vntltlb到Vro)被施加并且之后被驟然撤去，則可以顯示平面狀態和焦點圓錐狀態彼此共存的中間色調圖像。利用上述的現象來進行顯示。
使用膽甾型液晶的單一陣列型顯示裝置使用用于高速重寫的動態驅動方式。根據第一實施例的顯示裝置還使用DDS來顯示中間色調圖像。在重寫一幅圖像之前，可以進行復位操作使得所有像素同時進入平面狀態。通過將列驅動器11和公共驅動器12的所有輸出均強制設定為各自的預定值來進行復位操作。復位操作不需要傳輸用于設定輸出值的數據，因而短時間內可以執行。因為耗電，所以對于低耗電裝置可以不進行復位操作。為了便于描述，將首先描述黑白二進制圖像的顯示。圖6示出了根據DDS的驅動波形。如之前所討論的，DDS大體上包括三個階段，即“準備”期間、“選擇”期間和“展開”期間，它們以這樣的順序從開始排列。在這些期間之前或之后設置非選擇期間。在準備期間，液晶被初始化為場致向列狀態，并施加高電壓且具有大的脈沖寬度的準備脈沖。在選擇期間，提供用于分支進入平面狀態或焦點圓錐狀態的觸發(trigger)。在選擇期間，施加低電壓且具有小的脈沖寬度的選擇脈沖以切換進入平面狀態，并且沒有脈沖施加時切換進入焦點圓錐狀態。在展開期間，基于在前的選擇期間的過渡狀態來確定是平面狀態還是焦點圓錐狀態，并且施加中間電壓且具有大的脈沖寬度的展開脈沖。準備脈沖、選擇脈沖和展開脈沖中每一脈沖均包括一組正和負脈沖。在準備期間和展開期間，實際中施加的是多組正和負準備脈沖或展開脈沖，而不是如圖6所示的那些具有大的脈沖寬度的單組正和負脈沖。圖7示出了在準備期間、選擇期間、展開期間和非選擇期間從公共驅動器12輸出的各驅動波形，示出了從列驅動器11輸出的用于白顯示和黑顯示的各驅動波形，并示出了第一實施例的施加到液晶上的各波形。在第一實施例中執行DDS的情況下，公共驅動器12輸出包括GND的6個值，并且列驅動器11輸出包括GND的4個值。當前，用于單一陣列方式的通用驅動器IC已經投入實際使用，并且可以通過模式設定用作列驅動器11或公共驅動器12。因此，用作列驅動器11的通用驅動器IC具有足夠多的輸出。在第一實施例中，使用列驅動器11的足夠多的輸出來向顯示裝置10施加電容檢測信號。公共驅動器12和列驅動器11在選擇期間的每一個四分之一期間改變輸出。列驅動器11輸出用于白顯示的以42V、30V、0V和12V這樣的順序改變的電壓波形，并輸出用于黑顯示的以30V、42V、12V和OV這樣的順序改變的電壓波形。公共驅動器12在非選擇期間輸出以36V、36V、6V和6V這樣的順序改變的電壓波形，在選擇期間輸出以30V、42V、12V和OV這樣的順序改變的電壓波形，在展開期間輸出以12V、12V、30V和30V這樣的順序改變的電壓波形，并在準備期間輸出以0V、0V、42V和42V這樣的順序改變的電壓波形。因此，在準備期間，向用于白顯示的數據電極的液晶施加以42V、30V、_42V和-30V這樣的順序的改變的電壓波形，并向用于黑顯示的數據電極的液晶施加以30V、42V、-30V和-42V這樣的順序改變的電壓波形。在展開期間，向用于白顯示的數據電極的液晶施加以30V、18V、-30V和-18V這樣的順序改變的電壓波形，并向用于黑顯示的數據電極的液晶施加以18V、30V、-18V和-30V這樣的順序改變的電壓波形。在選擇期間，向用于白顯示的數據電極的液晶施加以12V、-12V、-12V和12V這樣的順序改變的電壓波形，并向用于黑顯示的數據電極的液晶施加OV的電壓波形。在非選擇期間，向用于白顯示的數據電極的液晶施加以6V、-6V、-6V和6V這樣的順序改變的電壓波形，并向用于黑顯示的數據電極的液晶施加以-6V、6V、6V和-6V這樣的順序改變的電壓波形。圖8更具體地示出了第一實施例中在公共驅動器12和列驅動器11輸出如圖7所示的驅動波形的情況下每一像素的液晶上施加的電壓波形。圖8的電壓波形施加到每一條掃描線上。公共驅動器12 —個接一個地移位施加圖8的信號的掃描線。如圖8所示，上述討論的期間是以準備期間、選擇期間和展開期間的順序布置的，非選擇期間布置在這三個期間之前或之后。選擇期間持續大約0. 5ms到1ms。在圖8中，示出了建立起用于白顯示(亮顯示)的平面狀態的情況下士 12V的選擇脈沖。在建立起用于黑顯示(暗顯示)的焦點圓錐狀態的情況下，在此期間施加0V。在跨過持續時間為選擇期間的約數倍到十數倍的準備期間和展開期間，施加圖7的多個準備脈沖或展開脈沖。在非選擇期間，低電壓的脈沖持續施加到與圖像描繪(imagerendering)無關的像素上，這不會導致圖像變化。圖8的準備脈沖、選擇脈沖和展開脈沖組順序施加到處于變化位置的掃描線。這使得用選擇脈沖連同準備脈沖和展開脈沖，在向每一條線施加選擇脈沖的時間，以管線方式(pipeline manner)進行掃描和重寫。因此，即使是根據XGA規定的高清晰度顯示元件也可以以0. 77秒(=Ims X 768)的左右的速度重寫。為了顯示中間色調圖像，選擇期間進一步分成多組子期間，從而使得可以在每一子期間施加圖7所示的驅動波形。多個子期間中，用于白顯示的子期間和用于黑顯示的子期間的比率是可變化的。例如，如果設置了 8個子期間，則在所有8個子期間均進行白顯示的情況下占空比為100%，在所有8個子期間均進行黑顯示的情況下占空比為0%，在子期間中的兩個進行白顯示的情況下占空比為25 %。在第一實施例中，持續大約700 μ s的選擇期間被分成每一個均持續20到30 μ s的子期間。因此，設置了多達23到35個子期間。如果用于白顯示的子期間被布置在選擇期間的中心，則用于白顯示的選擇脈沖的寬度在選擇期間根據占空比改變。此后，為了簡化描述，假設選擇期間的選擇脈沖的寬度根據使用圖6示出的DDS驅動波形的占空比改變。如之前所討論的，使用具有記憶能力的液晶的顯示裝置容易發生顯示元件的對比度、亮度和伽馬特性上的批次與批次之間的差異，并且久而久之顯示元件的這種特性可能發生變化。盡管在相同的驅動條件下驅動顯示元件，這些差異和隨時間推移的變化也可能會妨礙期望的顯示。特別地，根據第一實施例的顯示裝置使用的DDS的驅動條件的最佳范圍窄，因此會顯著地受到顯示元件的差異和隨時間推移的變化的影響。因此，在固定驅動條件下無法獲得良好的顯示。為了調節驅動條件，檢測與顯示(亮度)相關的顯示元件的特性從而基于檢測到的特性與顯示(亮度)之間的關系來進行調節。如之前所討論的，建議根據電容值來確定驅動條件。而且，在根據第一實施例的顯示裝置中，檢測顯示元件10的電容來調節驅動條件從而實現期望的驅動條件。然而，在根據第一實施例的顯示裝置中，直接檢測顯示元件10的電容而沒有使用虛設單元(dummy cell)，通過將顯示單元10設定為預定顯示狀態(白、黑或中間色調等級)來進行電容檢測和驅動條件的調節。圖9示出了顯示元件10的R、G和B層每一層的亮度(反射率)和電容之間的關系的測量結果。在IkHz下測量電容，并且通過用定義為1的完全平面狀態下的亮度和定義為0的完全焦點圓錐狀態下的亮度標準化后的相對值表示。在電容值0和1之間，顯示平面狀態和焦點圓錐狀態彼此共存的中間色調。從圖9可以清楚地看出，電容在焦點圓錐狀態具有最大值(亮度為0)，并且朝向平面狀態(亮度為1)單調地(monotonically)減小。結果發現，在由于批次與批次之間的差異和隨時間推移的變化而無法獲得期望顯示的情況下，由于該差異和隨時間推移的變化而導致的亮度變化可以基于電容的相對關系來估計。因此，在根據第一實施例的顯示裝置中，測量顯示元件10的電容從而基于測量的電容來調節驅動條件。圖10示出了顯示元件10相對于頻率的電容特性。在圖10中，在達到大約IOkHz的頻率處焦點圓錐狀態下的電容大于平面狀態下的電容。同時，在IOOHz或更小的低頻處，電容的絕對值變大。這被認為是由于液晶材料中包含的極性基團(polar group)或離子組分所導致的極化。考慮平面狀態和焦點圓錐狀態下各自電容的比率以及待檢測的電流量，為了檢測電容，使用IkHz左右的頻率被認為是優選的。圖11示出了輸出電容檢測信號的電源單元13中的電路部、電流感應放大器14和計算單元對的結構。電流感應放大器14可以是易于輸入和輸出的通用放大器。供電單元13使用D/A轉換器(未示出)產生鋸齒波或三角波從而向可變電容VR的一端施加初始檢測信號。包括運算放大器Amp、電阻Rl、晶體管Trl和Tr2以及電阻R2的升壓電路形成了放大電路，該放大電路放大初始檢測信號以輸出電容檢測信號，從而穩定輸出電壓。放大電路的放大率是通過調節可變電阻VR的阻值而可調的。通過例如調節用開關連接的電阻的數量，根據來自控制單元23等的控制信號，可變電阻VR的阻值是可調節的。如果不需要調節電容檢測信號的波高(wave height)，則可以用固定電阻來代替可變電阻VR。在升壓電路隨后的級中布置有用于限制電流的阻尼電阻R3。在圖11中，阻尼電阻R3也用作用于電流感應放大器14的感應電阻。如之前所討論的，阻尼電阻R3的一端連接到列驅動器11的未使用的電源端子。電流感應放大器14可以是將檢測到的電流值輸出為模擬電壓值的放大器。從電流感應放大器14輸出的電壓信號的電壓被計算單元M中的A/D轉換器(ADC)數字化以供計算電容值使用。在電流感應放大器14的輸出部和A/D轉換器之間設置具有適當截止頻率的低通濾波器能夠進一步改善檢測精度。供電單元13使用分壓電路生成待提供給列驅動器11和公共驅動器12的各電壓。因為DDS瞬間消耗大的電流，因此期望供電單元13的分壓電路形成的各電壓通過圖11中所示的包括運算放大器Amp和晶體管Trl和Tr2的升壓電路被輸出。此外，在輸出待提供給列驅動器11和公共驅動器12的電壓的電源單元13的端子處，通常在阻尼電阻隨后的級中設置有電容大約是幾yF的平滑電容器。然而，如圖Il所示，在輸出電容檢測信號的端子處，期望沒有設置這種平滑電容器。這是因為設置平滑電容器將導致檢測到顯示元件的電容和平滑電容器的電容的組合電容，這會減小用于白顯示、黑顯示和中間色調顯示的電容檢測值之間的差，從而減小S/Ν比，進而降低檢測精度。圖12示出了通過阻尼電阻R3從升壓電路提供到列驅動器11的未使用的電源端子的電容檢測信號的波形。在第一實施例中，使用電壓在士 5V范圍內變化的鋸齒狀波電容檢測信號。在電容檢測信號被施加到顯示元件的情況下，公共驅動器12設定為向所有端子輸出GND電平，列驅動器11設定為向所有端子輸出電容檢測信號所施加到的端子上施加的電壓。在這種狀態下，如果電容檢測信號如同圖12所示的那樣變化，則向顯示元件10的所有像素上施加了以鋸齒波形狀變化的電壓。通常來講，鋸齒波電容檢測信號是通過D/A轉換器生成的。因此，期望設置具有適當截止頻率的低通濾波器來平滑鋸齒波電容檢測信號。通過用電流感應放大器14檢測隨著電容檢測信號施加到顯示元件10而發生的充電/放電期間的電流值，來檢測電容。發現使用鋸齒波電容檢測信號能夠穩定地檢測甚至是膽留型液晶充電/放電期間的電流，膽甾型液晶的電容特性要比TFT液晶差。圖13A和圖13B示出了通過圖11所示的電路結構使用膽甾型液晶的測試單元檢測出的電容的實驗結果。圖13A示出了在隨著電容檢測信號S施加到白顯示狀態(平面狀態)的所有像素而發生的充電/放電期間的鋸齒波電容檢測信號S和電流I。圖1 示出了在隨著電容檢測信號S施加到黑顯示狀態(焦點圓錐狀態)的所有像素而發生的充電/放電期間的鋸齒波電容檢測信號S和電流I。在圖13A和圖1 中，隨著信號S增大電流I急劇增大，然后變為基本是常數。當電流I已經變為常數時，焦點圓錐狀態下的電流值和平面狀態下的電流值之間的比率大約是1.4倍，并且確定的是，該比率與圖10所示的用于黑顯示和白顯示的各電容之間的比率基本上一致。CR振蕩電路的原型是通過用電容器替換測試單元得到的。CR振蕩電路的振蕩頻率被測量。因此，在平面狀態下的振蕩頻率大約是焦點圓錐狀態下的1.4倍，該振蕩頻率極大地波動從而頻繁地變得不穩定。因此，對于膽留型液晶，根據隨著鋸齒波電容檢測信號的施加而發生的充電/放電期間的電流來檢測電容比根據振蕩頻率的檢測更穩定。在上述描述的電容檢測中，檢測顯示元件10在白/黑顯示期間的電容。然而，隨著顯示元件10進入中間色調顯示狀態，可以檢測中間色調顯示狀態的電容。此外，在上述描述的電容檢測中，使用鋸齒波電容檢測信號。然而，也可以使用三角波電容檢測信號來進行類似的檢測。接下來將描述根據第一實施例的顯示裝置中的驅動條件調節方法。在調節用于DDS的驅動條件時可以調節的條件包括準備脈沖和展開脈沖的各電壓、用于白顯示的選擇脈沖的電壓以及選擇脈沖的脈沖寬度(占空比)。在第一實施例中，調節展開脈沖的電壓(展開電壓)和選擇脈沖的占空比。調節展開電壓是因為它是有力地決定顯示對比度的因素。調節選擇脈沖的占空比是因為它在產生色調變化的因素中相對易于調節，并且可以實現準確的調節。圖14示出了當根據在參考圖6到圖8描述的驅動條件下的DDS、并根據設定為預定值(例如，50%)的選擇脈沖的占空比來驅動顯示元件的情況下展開電壓變化時，顯示元件的電容發生的變化。在圖14中，實線示意性地示出了單個顯示元件變化的例子。在由低于某個值的展開電壓驅動后，顯示元件10的電容固定在一個高的值。隨著展開電壓變高，由展開電壓驅動后的顯示元件10的電容變低。在由高于某個值的展開電壓驅動后，顯示元件10的電容固定在一個低的值。這種電容變化波動是因為差異和隨時間推移的變化。例如，高常數電容值和低常數電容值可能波動變得更高和更低，中間部分的電容值的變化可能相對于展開電壓而改變(在圖中，水平方向上)，中間部分的電容值的變化斜率也可以改變。圖15A和圖15B示出了根據第一實施例的顯示裝置中驅動條件的調節方法。圖15A示出了第一階段和第二階段進行的調節。圖15B示出了第三階段進行的調節。在圖15A中，R示出了當展開電壓如圖14所示那樣變化時顯示元件的電容發生的變化的典型例子。將電容預先存儲作為參考例。將R的驅動條件也存儲作為參考驅動條件。例如，可以存儲電容固定在高值的值ClOO和電容固定在低值的值CO。此外，也可以存儲電容處于某些中間值(例如處于ClOO和CO之間的范圍的諸如25^^50^^^90%)的展開電壓。P示出了驅動條件待調節的顯示元件相對于展開電壓的電容變化。當把電容P中的變化與參考例的R相比較時，ClOO和CO分別提高到了 C100’和CO’，中間部分的斜率增大，并且ClOO和CO之間的范圍內25^^50%和90%等處的電容值以及對應的展開電壓增大。在根據第一實施例的驅動條件調節方法中，在第一階段，檢測C100’和CO’。在第二階段，確定展開電壓從而使得通過改變選擇脈沖的占空比來獲得C100’和CO’之間的范圍內的預定電容值(例如25%、50%和90%等)。換句話說，確定展開電壓從而使得可以獲得通常的最大對比度和亮度。
13
在第一實施例中，如上所描述的，展開電壓是變化的。然而，僅通過改變展開電壓，ClOO'和CO’可以不變化。例如，如圖15所示，如果展開電壓太高，則盡管選擇脈沖的占空比是50%或更小，電容也可以是⑶’，在這種情況下可能無法進行中間色調顯示。如果展開電壓進一步變高，則盡管選擇脈沖的占空比接近于0% (在這種情況下可能根本無法進行顯示)，電容也可以變為⑶’。因此，在第一實施例中，設定展開電壓，使得C100’和CO’分別對應于顯示亮度100和0(相對值)，并且使得中間色調部分的電容變化對應于選擇脈沖占空比的變化。在第三階段，確定選擇脈沖的占空比的變化，從而使得中間色調部分的電容變化是線性的。圖16是示出了根據第一實施例的顯示裝置中驅動條件自動調節的處理的流程圖。該處理包括第一步驟Si、第二步驟S2、第三步驟S3和最終步驟S4。在第一步驟Sl中，檢測上述描述的⑶’和ClOO’，并使得CO’和ClOO’分別對應于亮度0和100 (相對值)。在第二步驟S2中，設定展開電壓，使得獲得由CO’和C100’確定的中間色調部分的預定電容值。在第三步驟S3中，根據確定的展開電壓來設定中間色調部分的電容值和選擇脈沖的占空比之間的關系。在最終步驟S4中，根據確定的展開電壓和選擇脈沖的占空比更新驅動條件。在第一步驟Sl的步驟Sll中，顯示元件10的所有像素都根據DDS描述白顯示狀態(平面狀態)。在步驟Sll中，為了保證所有像素都進入了白顯示狀態，將選擇脈沖的占空比設定為100%，此外將展開電壓設定為比通常的更高，如圖17A所示。在步驟S12中，測量步驟Sll中設定為白顯示狀態下的顯示元件10的電容，將獲得的值設定為0%點。因此，CO’設定為0%點。在步驟S13中，根據DDS，顯示元件10的所有像素都描述黑顯示狀態(焦點圓錐狀態)。在步驟S13中，為了保證所有像素都進入了黑顯示狀態，將選擇脈沖的占空比設定為0% (沒有選擇脈沖)，此外，展開電壓設定為比通常的更低，如圖17B所示。在步驟S14中，測量在步驟S13中設定為黑顯示狀態的顯示元件10的電容，并將獲得的值設定為100%點。因此，C100’設定為100%點。第二步驟S2包括步驟S21到S23，它們重復執行3到5次，如步驟S2R所示。在步驟S21中，顯示元件10的所有像素都描述中間色調顯示狀態(平面狀態+焦點圓錐狀態)。設定的中間色調可以是任意色調，例如90%、50%和25%。例如，在設定的中間色調是25%的情況下，在預先存儲的驅動條件下將選擇脈沖的占空比設定到25%，從而根據DDS使得顯示元件10的所有像素都進入中間色調顯示狀態。在設定的中間色調是90%的情況下，設定展開電壓，使得可以獲得通常的最大顯示對比度，這對于顯示對比度而言是優選的。在步驟S22中，測量在步驟S21中設定處于中間色調顯示狀態的顯示元件10的電容。在步驟S23中，由分別對應于在步驟S12和S14中確定的0%點和100%點的電容C0’和C100’來計算對應于設定的中間色調的目標電容值，該目標電容值待與在步驟S22中獲得的測量電容值相比較。然后，根據比較結果調節展開電壓從而使得測量電容值達到目標電容值。
重復步驟S21到S23。當步驟S22中獲得的測量電容值近似于目標電容值時，結束步驟S2，執行步驟S3。可以通過把測量電容值調節到目標電容值的任意方法來調節展開電壓。已知的這種方法是求根算法(root-finding algorithm)。該方法的典型例子包括牛頓法(Newton'smethod)和二分法(bisection method)。將介紹應用了這些方法的例子。圖18A和圖18B示出了采用牛頓法使得測量電容值達到目標電容值的展開電壓調節方法，示出了設定的中間色調是25 %的情況。在牛頓法中，預先存儲相對于展開電壓的電容變化標準特性，如圖14和圖15A所示。為了方便，可以存儲該特性的線性函數的斜率和截距。在圖18A和圖18B中，R’示出了標準電容變化特性，P’示出了待調節的電容變化特性。如圖18A所示，由存儲的特性計算關于標準電容變化特性的標準25%展開電壓，此處電壓值是從⑶’起25% (在C0’和C100’之間的范圍定義為100%)。在計算出的標準25%展開電壓下，隨著將占空比設定為25%，根據DDS，顯示元件10的所有像素都進入中間色調顯示狀態。在該狀態下測量的電容假設為從C0’起50%。如圖18B所示，由存儲的斜率計算將電容從50%變化到20%的展開電壓的變化量，并且通過計算出的變化量來改變標準25%展開電壓。然后，使用改變后的展開電壓再次進行類似的處理，從而使得測量電容更接近于從C0’起25%的值。通過重復這些處理幾次，就可以確定電容接近于從C0’起25%的值時的展開電壓。盡管電容達到從C0’起的25%的值，如之前所討論的，也可以將電容達到從CO’起的50%、90%等。圖19示出了進行牛頓法使電容達到從CO’起的10%和90%的情況下發生的展開電壓變化。發現通過重復這些處理兩次或三次或者更多次，實現了收斂到基本上一常數值。已知，在待求解的對象具有急劇變化的特性或者凹凸變化的特性的情況下，牛頓法可以導致擴散而不是收斂。然而，在展開電壓待調節的情況下，電容相對于展開電壓單調變化，因此應用牛頓法通?？煽康貙е铝耸諗俊D20A到20C示出了通過二分法使得測量電容值達到目標電容值的展開電壓調節方法，示出了設定的中間色調是20%的情況。在二分法中，無需存儲相對于展開電壓的標準電容變化特性。如圖20A所示，設定位于展開電壓變化范圍的電壓上限和電壓下限之間的中點的第一電壓中點。然后，隨著將展開電壓設定為第一電壓中點并將占空比設定為25%，根據DDS，顯示元件10的所有像素進入中間色調顯示狀態。在該狀態下測量的電容假設為是大于從CO’起25%的值。因此，能夠確定第一電壓中點小，并且需要提高設定值。如圖20B所示，設定位于第一電壓中點和電壓上限之間的中點的第二電壓中點。然后，隨著將展開電壓設定為第二電壓中點并將占空比設定為25%，根據DDS，顯示元件10的所有像素均進入中間色調顯示狀態。在該狀態下測量的電容假設仍然是大于從C0’起25%的值。因此，能夠確定第二電壓中點小，并且需要提高設定值。如圖20C所示，設定位于第二電壓中點和電壓上限之間的中點的第三電壓中點。然后，隨著將展開電壓設定為第三電壓中點并將占空比設定為25%，根據DDS，顯示元件10的所有像素均進入中間色調顯示狀態。如果在該狀態下測量的電容假設是從C0’起25%的值，則將第三電壓中點確定為適當的展開電壓。
通常來講，二分法不太可能導致發散，但是比牛頓法需要更多時間達到收斂。然而，如上所描述的，電容相對于展開電壓非常單調地變化，因此重復這些步驟5次能夠導致收斂到大致一常數值。返回圖16，在第三步驟S3中，使用在步驟S2中確定的展開電壓設定中間色調部分的電容值和選擇脈沖的占空比之間的關系。在步驟S31中，顯示元件10的所有像素均進入目標中間色調顯示狀態，其中用于顯示的任意中間色調均被顯示。該處理與步驟S21中的處理相同。在步驟S32中，測量在步驟S31中設定的目標中間色調顯示狀態的顯示元件10的電容。在步驟S33中，計算對應于目標中間色調顯示狀態的目標電容值，該目標電容值待與在步驟S32中獲得的測量電容值相比較。然后，基于比較結果確定選擇脈沖的占空比，從而使得測量電容值達到目標電容值。重復步驟S31到S33。當步驟S32中獲得的測量電容值近似于目標電容值時，步驟S3結束。在DDS的情況下，液晶響應相當迅速，因此固有地難以形成中間色調顯示。因此，可以顯示大約3到7個中間色調。當用于每一中間色調的第三步驟重復執行以確定用于顯示的所有中間色調的選擇脈沖占空比時，該處理繼續到步驟S4。圖21示出了在第三步驟S3中進行的調節，示出了相對于選擇脈沖的占空比的電容變化。在圖21中，R”示出了相對于占空比的標準電容變化特性，P”示出了相對于待調節的占空比的電容變化特性。該例子對應于在第二步驟S2中將中間色調設定為25%來確定展開電壓的情況。在這種情況下，隨著將選擇脈沖的占空比設定為25%，使用在步驟S2中確定的展開電壓，通過根據DDS的驅動來獲得期望的電容值，即期望的中間色調。然而，在圖21中，與假設特性R”相比，待調節的顯示元件的特性具有陡峭的斜率，因此通過用選擇脈沖的假設占空比驅動可能無法獲得假設的電容值(中間色調)。例如，對于假設特性R”，通過將占空比設定為40%來獲得60%點的電容值(中間色調)。然而，對于待調節的顯示元件的特性P”，需要將占空比設定為50%。對于在中間色調部分的電容，確定獲取這種電容(中間色調)的選擇脈沖的占空比，并使用這樣確定的選擇脈沖的占空比來更新驅動條件。通過對中間色調部分的每一電容應用牛頓法或二分法來確定選擇脈沖的占空比。在DDS的情況下，液晶響應相當快，因而其固有地難以形成中間色調顯示。因此，可以使用牛頓法來確定選擇脈沖的占空比，同時二分法在尋找最佳值方面更優，因為導致發散的風險低。圖22示出了在進行二分法來確定獲取60%點處的電容的占空比的情況下發生的占空比的變化。發現通過重復這些處理5次或更多次能夠獲得收斂到基本上一常數值。根據上述描述配置的第一實施例的顯示裝置，可以自動優化驅動條件，從而即使在顯示元件10的特性由于批次與批次之間的差異和隨時間推移的變化而波動的情況下也能夠一直進行良好的顯示。在根據第一實施例的顯示裝置中，在顯示元件10的電容檢測時，顯示元件10是根據DDS來驅動，從而使得所有像素均進入相同的顯示狀態。在根據DDS驅動顯示元件10時，需要在移位施加位置的同時向所有掃描線施加如圖8所示的驅動波形，這需要相當多的時
16間。因此，期望對用于顯示的所有中間色調進行圖16的步驟S31。這樣，在8色調顯示的情況下，需要為7個中間色調中的每一個設定顯示狀態大約5次，這需要長時間來設定顯示屏
眷ο這樣，如圖23A所示，顯示元件10的顯示屏幕分成對應于列驅動器11的多個端子的多個區域(在圖23A中，8個區域)，并且顯示屏幕的區域同時以不同的色調等級進行顯示。在圖23A中，每兩個區域以相同色調進行顯示，從而顯示四個色調，即GO到G3。然后，如圖2 所示，當待測量以色調GO顯示的狀態下的電容時，控制列驅動器11從而將電容檢測信號施加到以色調GO進行顯示的區域。此后，以相同的方式測量色調Gl到G3的電容。這樣就可將改變顯示元件10的顯示狀態所需的時間縮短至根據第一實施例的大約四分之
ο圖24A到24D示出了用于16個色調(S卩，GO到G15)的電容待測量的情況下顯示屏幕的例子。第一次，圖16的第三步驟S3重復5次，顯示4個色調，即GO到G3。第二次，圖16的第三步驟S3重復5次，顯示四個色調，即G4到G7。此后，對G8到Gll和G12到G15進行相同的操作。在圖23A和2 與圖24A到24D中，為了消除屏幕不均勻的影響，在屏幕內兩個區域中顯示相同的色調。在根據第一實施例的顯示元件中，在第一步驟Sl中，確定對應于亮度0和100(相對值)的各電容。在第二步驟S2中，設定展開電壓從而可以由在第一步驟Sl中確定的電容獲得預定中間色調部分的預定電容值。在第三步驟S3中，使用在第二步驟S2中確定的展開電壓設定中間色調部分的電容值和選擇脈沖的占空比之間的關系。在由于顯示元件特性亮度在0和100(相對值)之間波動并且對應的電容小的情況下，第一步驟S 1可以省略。同樣在該情況下，在相對于圖14的展開電壓的電容變化特性波動從而在水平方向上移位的情況下，需要執行步驟S2和S3。在電容變化特性相對于圖14的展開電壓進行波動從而在水平方向上移位程度較小的情況下，步驟S2可以進一步省略而執行步驟S3。相反地，在電容值(中間色調)的變化相對于圖21所示的選擇脈沖占空比的波動程度較小的情況下，第三步驟S3可以省略。在根據第一實施例的顯示裝置中，調節展開電壓和選擇脈沖的占空比，從而獲取期望的顯示特性。然而，如之前所討論的，也有其他的驅動條件因素可能影響顯示特性。在這些因素待調節的情況下，也可以應用上述描述的技術，在這些技術中在不同顯示狀態下檢測顯示元件的電容并且基于檢測到的電容調節驅動條件。此外，在根據第一實施例的顯示裝置中，使用單極驅動器IC。然而，也可以使用雙極驅動器IC。圖25示出了在使用雙極驅動器IC的情況下列驅動器11和公共驅動器12的輸出電壓之間的相互關系。從正側到負側以電壓遞減順序將電壓定義為VP3、VP2、VP1、0、VN1、VN2和VN3。在正相位期間，在用于描繪白顯示的選擇期間施加SEG-VP3和COM-VPl之間的電壓差，并且在用于描繪黑顯示的選擇期間施加SEG-VPl和COM-VPl之間的電壓差。在準備期間和展開期間，根據圖20A到圖20C的關系施加平均電壓。在負相位期間，VP和VN之間的相互關系與上述描述的情況相反。
以下將提供用于從展開電壓導出用于SEG和COM的每一個的VP3、VP2、VP1、0、VNl、VN2和VN3的公式。非選擇電壓是在不是準備期間、選擇期間和展開期間中的任意一個期間內施加到所有像素上(描述完畢或未描述的)的電壓。SEG_VP3 =(展開電壓+3*非選擇電壓)/2
SEG_VP2 =((展開電壓+3*非選擇電壓)-非選擇電壓)-SEG_VP3
SEG_VPl =SEG_VP3-非選擇電壓拉
SEG_VN3 =-(SEG_VP3)
SEG_VN2 =-(SEG_VP2)
SEG_VNl =-(SEG_VP1)
C0M_VP3 =SEG_VP3
C0M_VP2 =SEG_VP2
C0M_VPl =SEG_VP1
C0M_VN3 =-(C0M_VP3)
C0M_VN2 =-(C0M_VP2)
C0M_VNl =-(C0M_VP1)
在根據第一-實施例的顯示裝置中，使用了 DDS。然而，在使用之前討論的傳統驅動
方式的情況下，也可以采用上述描述的技術，在這些技術中在不同的顯示狀態下檢測顯示元件的電容并且基于檢測到的電容調節驅動條件。以下將描述使用傳統驅動方式的根據第二實施例的顯示裝置。圖沈示出了根據第二實施例的顯示裝置的顯示狀態的變化。當施加強電場時(復位電壓)，膽留型液晶進入場致向列狀態，其中所有的液晶分子基于電場的方向而取向。當電場的施加驟然撤銷時，膽留型液晶從場致向列狀態進入平面狀態。當施加中間電場(寫電壓)時，膽留型液晶從平面狀態進入焦點圓錐狀態。進入焦點圓錐狀態的液晶分子的比率根據施加時間而不同。具體而言，短的施加時間導致小部分的液晶分子進入焦點圓錐狀態，長的施加時間導致大部分的液晶分子進入焦點圓錐狀態。傳統的驅動方式能夠實現采用DDS難以實現的高均勻性的中間色調顯示，因而對于通用的全色彩顯示是有利的。根據第二實施例的顯示裝置具有與圖1所示的結構相同的結構，并且使用用于單一陣列方式的列驅動器11和公共驅動器12。根據第二實施例的顯示裝置與根據第一實施例的顯示裝置的區別之處在于采用了傳統的驅動方式。根據傳統的驅動方式驅動的使用膽甾型液晶的顯示裝置是本領域中已知的。因此，將省略詳細的描述，而在下文中簡單描述相關問題。傳統驅動方式包括復位處理和寫入處理；在復位處理中通過施加復位電壓，待重寫的所有像素均進入場致向列狀態，然后通過撤銷復位電壓的施加而進入平面狀態；在寫入處理中，向每一個像素施加寫入脈沖從而通過調節寫入脈沖的施加時間來顯示圖像。圖27A示出了在復位處理中施加到所有像素上的復位脈沖，例如，該復位脈沖是具有幾十ms寬度的士36V的脈沖。如上所描述的，焦點圓錐狀態的共存比率根據寫入電壓的施加時間而變化。有大約兩種方法來改變寫入電壓的施加時間。第一種方法是通過改變脈沖寬度來改變施加時間。第二種方法是通過改變連續短脈沖的數量來改變施加時間。圖27B示出了執行第一種方法的情況下的寫入脈沖。寫入脈沖是具有不同脈沖寬度的士20V的脈沖。具體而言，當移位掃描線位置來一個接一個地施加掃描脈沖時公共驅動器12向每一條掃描線施加掃描脈沖。施加到每一條線的掃描脈沖的周期對應于寫入脈沖的最大脈沖寬度。列驅動器12輸出與掃描脈沖的施加同步的用于打開和關閉寫入脈沖的信號。這樣就能夠實現施加了掃描脈沖的一條掃描線中的所有像素的寫入。保持在平面狀態(白顯示)的像素上不施加寫入脈沖。向進入焦點圓錐狀態(黑顯示)的像素施加寬度對應于掃描脈沖的周期的寫入脈沖。向用于中間色調顯示的像素施加寬度對應于色調的寫入脈沖。圖28A到28D示出了執行第二種方法的情況下的寫入脈沖。圖28A到^D的脈沖分別被施加到四個幀上。圖^A到^D的寫入脈沖各自的寬度基本上減半。在第一幀中，公共驅動器12在移位掃描線的位置來一個接一個地施加掃描脈沖的同時向每一條掃描線施加對應于圖27A的掃描脈沖的掃描脈沖。列驅動器12輸出與掃描脈沖的施加同步的用于打開和關閉寫入脈沖的信號。此后，以相同的方式施加圖^B到^D的寫入脈沖。寬度為8的寫入脈沖施加到除了圖28A的寫入脈沖被打開之外沒有別的脈沖的像素上，寬度為4的寫入脈沖施加到除了圖^B的寫入脈沖被打開之外沒有別的脈沖的像素上，等等。這樣，寬度為15的寫入脈沖施加到圖28A到28D的所有寫入脈沖均被打開的像素上，并且沒有寫入脈沖被施加到圖28A到圖^D的所有寫入脈沖均關閉的像素上。在根據第二實施例的顯示裝置中，驅動條件的可調節參數的例子包括寫入處理中寫入脈沖的電壓、寫入脈沖的最大累積時間以及脈沖寬度。在測量設定為顯示狀態的顯示元件的電容的同時通過應用牛頓法、二分法等可以優化這些參數。所描述的例子和條件性語言是為了教示性的目的，試圖讓讀者理解本發明以及發明人為了促進技術而提出的概念，不應當理解為用于限制具體描述的例子和條件，說明書中這些例子的組織也不是為了顯示本發明的優劣。盡管已詳細描述了本發明的各實施例，然而應當可以理解，在不脫離本發明的精神和范圍的前提下可以進行各種變化、替換和更動。
權利要求
1.一種顯示裝置，包括顯示元件，即使當不再被驅動時仍然保持它的顯示狀態；電容檢測電路，用于檢測所述顯示元件的電容；以及驅動條件調節電路，用于在預定驅動條件下驅動所述顯示元件以將所述顯示元件設定為所述顯示狀態，并用于基于所述電容檢測電路檢測到的、呈現所述顯示狀態的所述顯示元件的電容來調節所述驅動條件。
2.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述驅動條件調節電路用于基于所述顯示元件在至少兩種或更多種不同顯示狀態下檢測到的電容來調節所述驅動條件。
3.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述電容檢測電路包括電流檢測波形施加電路，用于生成具有電流檢測波形的信號以向所述顯示元件施加該信號；以及電流檢測電路，用于檢測當所述信號被施加時所述顯示元件的電流值。
4.根據權利要求3所述的顯示裝置，其中，所述電流檢測波形是鋸齒波或三角波。
5.根據權利要求3所述的顯示裝置，其中所述電流檢測電路用于測量待提供到列驅動器的電流，所述列驅動器用于根據單一陣列方式驅動所述顯示元件。
6.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述電容檢測電路用于通過將所述顯示元件的整個表面設定為預定顯示狀態、然后將具有電流檢測波形的信號施加到所述顯示元件上來檢測所述電容。
7.根據權利要求5所述的顯示裝置，其中，所述電容檢測電路用于通過將所述顯示元件的顯示表面分成與所述列驅動器的多個輸出端子對應的多個區域、將所述顯示元件的顯示表面的每一所述區域設定為預定顯示狀態、然后向每一所述區域施加具有所述電流檢測波形的信號來檢測所述電容。
8.根據權利要求3所述的顯示裝置，其中，所述驅動條件調節電路包括A/D轉換器，用于將所述電流檢測電路檢測到的電流值轉換成數字值；以及計算電路，用于基于從所述A/D轉換器輸出的數字值來計算所述驅動條件。
9.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述驅動條件調節電路用于調節所述驅動條件的可變參數，從而使得當所述顯示元件呈現預定顯示狀態時由所述電容檢測電路檢測到的電容近似于目標電容。
10.根據權利要求9所述的顯示裝置，其中，所述驅動條件調節電路用于調節所述可變參數，從而通過應用牛頓法或二分法使得檢測到的電容近似于所述目標電容。
11.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述顯示元件是使用膽留型液晶的顯示元件。
12.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述顯示元件包括由反射不同光的多個液晶層形成的堆疊結構；以及所述驅動條件調節電路用于調節每一所述層的驅動條件。
13.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述顯示元件是根據動態驅動方式來驅動的。
14.根據權利要求13所述的顯示裝置，其中，所述驅動條件調節電路用于使用展開期間的電壓值和選擇期間的占空比作為參數來調節所述驅動條件。
15.一種用于控制顯示裝置的驅動的方法，所述顯示裝置具有即使不再被驅動時仍然保持它的顯示狀態的顯示元件，包括在預定驅動條件下驅動所述顯示元件以將所述顯示元件設定成顯示狀態，然后在設定的顯示狀態下檢測所述顯示元件的電容；以及基于檢測到的電容自動調節所述驅動條件。
16.根據權利要求15所述的用于控制顯示裝置的驅動的方法，其中，在所述顯示元件的至少兩種或更多種不同顯示狀態下檢測所述電容，以及基于所述顯示元件在至少兩種或更多種不同顯示狀態下檢測到的電容來調節所述驅動條件。
17.根據權利要求15所述的用于控制顯示裝置的驅動的方法，其中通過如下方式來檢測電容生成具有電流檢測波形的信號以將該信號施加到所述顯示元件；當具有電流檢測波形的該信號被施加時檢測所述顯示元件的電流值；以及由所檢測到的電流值計算所述電容。
18.根據權利要求15所述的用于控制顯示裝置的驅動的方法，其中，通過調節所述驅動條件的可變參數來調節所述驅動條件，從而使得當所述顯示元件呈現預定顯示狀態時檢測到的電容近似于目標電容。
全文摘要
一種顯示裝置及用于控制該顯示裝置的驅動方法，該顯示裝置包括顯示元件，即使當不再被驅動時仍然保持它的顯示狀態；電容檢測電路，用于檢測所述顯示元件的電容；以及驅動條件調節電路，用于在預定驅動條件下驅動所述顯示元件以將所述顯示元件設定為所述顯示狀態，并用于基于所述電容檢測電路檢測到的、呈現所述顯示狀態的所述顯示元件的電容來調節所述顯示元件的所述驅動條件。本發明即使在顯示元件的特性由于批次與批次之間的差異和隨時間推移的變化而波動的情況下也能夠一直進行良好的顯示。
文檔編號G09G3/36GK102385183SQ20111026464
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者新海知久, 能勢將樹 申請人:富士通株式會社