包括具有记忆能力的显示元件的显示装置及其驱动方法
专利名称：包括具有记忆能力的显示元件的显示装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种包括具有记忆能力的显示元件(即存储器)的显示装置及其驱动方法。
背景技术：
使用具有记忆能力的材料(例如胆甾型液晶(cholesteric liquid crystal))的显示装置已经开发出来并被应用到了电子纸等。由于使用膜基板的制造工艺的难度，电子纸容易发生显示元件的对比度、亮度和伽马特性上的批次与批次之间的差异(lot-to-lotvariability)。制成后，长时间使用显示元件可能造成这些特性的变化。尽管在相同的驱动条件下驱动显示器件，这些差异和随时间推移的变化也可能会阻碍期望的显示。因此，例如提出为显示元件设置一种用于检测实际显示状态的亮度传感器，以执行调节，从而可以获得期望的显示状态。然而，为显示元件设置亮度传感器可能在成本和外观方面存在难度，从而并不是优选的，尤其是对于诸如电子纸这样的以便携为傲的反射式显示元件来说。还提出测量显示元件在显示期间保持通电的累积通电时间以预测并修正随时间推移的变化。然而，因为电子纸在不定期发生的重写期间通电，从而可能不能对电子纸进行使用累积通电时间的修正。因此，难以使得显示装置不存在显示元件的对比度、亮度和伽马特性上的批次与批次之间的差异以及随时间推移的变化。日本特许专利公开号2008-065058和日本特许专利公开号52-140295公开了相关技术。
发明内容
为了解决现有技术的问题，根据本发明的一个方案，一种显示装置，包括显示元件，即使当不再被驱动时仍然保持它的显示状态；电容检测电路，用于检测所述显示元件的电容；以及驱动条件调节电路，用于在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定为所述显示状态，并用于基于所述电容检测电路检测到的、呈现所述显示状态的所述显示元件的电容来调节所述显示元件的所述驱动条件。根据本发明的另一个方案，一种用于控制显示装置的驱动的方法，所述显示装置具有即使不再被驱动时仍然保持它的显示状态的显示元件，包括在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定成显示状态，然后在设定的显示状态下检测所述显示元件的电容；以及基于检测到的电容自动调节所述驱动条件。
本发明即使在显示元件的特性由于批次与批次之间的差异和随时间推移的变化而波动的情况下也能够一直进行良好的显示。本发明的目的和优点通过权利要求中特别指出的元件及组合来实现和获得。应当理解，前述的大致描述以及接下来的细节描述均是示例性和说明性的，并不用于限制如权利要求所请求保护的本发明。
图1示出了根据第一实施例的显示装置的结构示意图；图2示出了根据第一实施例的显示装置中使用的显示元件的结构；图3示出了单个面板的结构；图4A和图4B示出了胆甾型液晶材料的状态；图5示出了通常的胆甾型液晶的示例性的电压-反射率特性；图6示出了根据动态驱动方式(DDS)的驱动波形；图7示出了第一实施例中从公共驱动器和列驱动器输出的驱动波形；图8示出了在第一实施例中施加到每一像素上的电压波形；图9示出了显示元件的三层样本层的胆甾型液晶的亮度(反射率)和电容之间的关系的测量结果；图10示出了显示元件相对于频率的电容特性；图11示出了输出电容检测信号的电源单元中的电路部、电流感应放大器和计算单元的结构；图12示出了电容检测信号的波形；图13A和图1 示出了使用胆甾型液晶的测试单元(test cell)检测出的电容的实验结果；图14示出了当根据DDS将选择脉冲的占空比设定为预定值来驱动显示元件的情况下展开电压变化时，显示元件的电容发生的变化；图15A和图15B示出了根据第一实施例的显示装置中驱动条件的调节方法；图16是示出了根据第一实施例的显示装置中驱动条件自动调节的处理的流程图；图17A和图17B示出了将显示元件分别设定为白显示状态和黑显示状态的示例性驱动波形；图18A和图18B示出了采用牛顿法使得测量电容值达到目标电容值的展开电压调节方法；图19示出了对于对应于10%点和90%点的各电容进行牛顿法的情况下发生的展开电压变化；图20A到20C示出了采用二分法使得测量电容值达到目标电容值的展开电压调节方法；图21示出了第三步骤中进行的调节；图22示出了在进行二分法来确定获取了与60%点处相应的电容的占空比的情况下发生的占空比的变化；
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图23A到图2 示出了使得显示屏幕的多个区域进入不同显示状态从而测量各显示状态下的电容的方法；图24A到24D示出了使得显示屏幕的多个区域进入不同显示状态从而测量大量显示状态下的电容的方法；图25示出了使用双极驱动器IC的情况下列驱动器和公共驱动器的输出电压之间的相互关系；图沈示出了根据第二实施例的显示装置中显示状态的变化；图27A和图27B分别示出了根据第二实施例的具有可变脉冲宽度的复位脉冲和写入脉冲；以及图28A到图28D示出了根据第二实施例的写入脉冲的施加时间根据施加脉冲的数量变化的情况下多个示例性的写入脉冲。
具体实施例方式以下将参照附图具体描述本发明的实施例。图1示出了根据第一实施例的显示装置的结构示意图。根据第一实施例的显示装置是电子纸。当显示被重写时，向显示元件10施加驱动信号。一旦重写，该显示就被保持，而无需施加驱动信号。如图1所示，根据第一实施例的显示装置包括使用胆留型液晶的显示元件10、列驱动器(segment driver) 11、公共驱动器12、电源单元13、电流感应放大器14、主控制单元21、帧存储器22以及控制单元23。主控制单元21包括主CPU等，用于对存储在外部存储装置中的图像数据或通过通信电路获得的图像数据等执行各种处理从而获得适合在显示装置上显示的图像。例如，为了显示中间色调图像数据(halftone image data)，通过使用已知的色调转换技术进行色调转换，例如用于调节显示装置上可显示的色调数目的误差扩散方法、有序抖动方法(ordered dither method)或者蓝噪声掩蔽方法。该处理的一部分可以由控制单元23执行。主控制单元21将生成的图像数据存储在帧存储器22中。控制单元23包括子CPU、微控制器、PLD等，用于控制除了主控制单元21之外的各单元。控制单元23根据从帧存储器22读取的图像数据生成驱动数据，以将生成的驱动数据提供到列驱动器11和公共驱动器12。为了便于调节将驱动数据提供到列驱动器11和公共驱动器12的时机，期望控制单元23包括临时存储生成的驱动数据的缓冲器25。显示元件10是使用胆留型液晶的显示元件，其中R、G和B面板堆叠成三层以实现彩色显示。后续将详细讨论显示元件10。列驱动器11和公共驱动器12根据单一阵列方式驱动显示元件10，并且是通过通用驱动器IC来实现的。列驱动器11包括三个驱动器来独立地驱动各层中的面板。公共驱动器12可以包括一个公共地驱动三层中的面板的驱动器。电源单元13包括电压升压调节器，例如DC-DC转换器，该电压升压调节器将从显示装置的公共电源(未示出)供应的3到5V的电压在单极驱动器IC的情况下提高到+50V，在双极驱动器IC的情况下结合负的DC-DC转换器提高到大约-25V到+25V。当然，期望电压升压调节器对于显示元件的特性具有高的转换效率。优选地，使用模拟开关或数字分压器进行复位电压和写入电压的切换。在切换电路的后级布置有包括运算放大器和晶体管的升压电路和平滑电容器，从而稳定显示元件10的驱动电压。以上描述的结构与通常的使用胆甾型液晶的显示元件相同，也可以采用该领域已知的各种结构。显示元件10不限于使用胆留型液晶的显示装置，而可以是具有记忆能力的任意显示元件。在根据第一实施例的显示装置中，电源单元13根据来自控制单元23的控制信号产生电容检测信号，例如锯齿波信号或三角波信号，以将产生的电容检测信号提供给列驱动器11的电源端子。优选地，电源端子不是用于写入等。电源单元13可以根据来自控制单元23的控制信号来调节待提供到列驱动器11和公共驱动器12的电压。在根据第一实施例的显示装置中，电流感应放大器14还被布置为检测用于将来自电源单元13的电容检测信号提供给列驱动器11的、信号线中通过的电流。当电容检测信号施加到显示单元10时检测到的电流与显示元件10的电容相关。电流感应放大器14输出检测信号至计算单元对。当显示装置被开启时，响应于来自用户的指令，控制单元23执行驱动条件调节模式。当显示装置第一次使用时，例如在产品发货后，驱动条件调节模式可以立即自动执行，并且以后可以自动定期执行，例如大约一个月一次的频率。控制单元23将显示元件10设定为预定显示状态，使得电源单元13向显示单元10施加电容检测信号，并使得计算单元24将来自电流感应放大器14的检测信号数字化并将数字化后的检测信号作为检测数据。计算单元M在根据在后文讨论的驱动条件调节顺序改变显示元件10的显示状态时的同时获取检测数据，以确定期望显示的驱动条件。在驱动条件调节模式完成后，控制单元23在所确定的驱动条件下控制各单元。接下来，将描述使用胆留型液晶的显示装置，该显示装置用作根据第一实施例的显示装置中的显示装置10。图2示出了根据第一实施例的显示装置中使用的显示元件10的结构。如图2所示，显示元件10包括从显示元件10被观看的侧依照用于蓝色的面板10B、用于绿色的面板IOG和用于红色的面板IOR这样的顺序彼此层叠的三个面板；以及光吸收层57，设置在用于红色的面板IOR下方。尽管面板10BU0G和IOR具有彼此相同的结构，但是它们的液晶材料和手征性材料(chiral material)是经过选择的，并且它们的手征性材料的含量被确定为使得面板IOB反射蓝色中心波长(大约480nm)的光、使得面板IOG反射绿色中心波长(大约550nm)的光并且使得面板IOR反射红色中心波长(大约630nm)的光。面板10BU0G和IOR的扫描电极和数据电极由公共驱动器12和列驱动器11驱动。除了它们反射的中心波长的光彼此不同之外，面板10BU0G和IOR具有彼此相同的结构。以下将描述面板10BU0G和IOR的典型例子(称作面板10A)的结构。图3示出了单个面板IOA的基本结构。如图3所示，显示元件IOA包括上基板51、设置在上基板51的表面上的上电极层M、下基板53、设置在下基板53的表面上的下电极层55以及密封材料56。上基板51和下基板53布置为使得电极彼此面对。液晶材料注入到上基板51和下基板53的电极之间以被密封材料56密封。间隔物(未示出)布置在液晶层52中。电压脉冲信号被施加到上电极层讨和下电极层阳的电极中从而向液晶层52施加电压。向液晶层52施加电压促使液晶层52中的液晶分子进入用于显示的平面状态(planar state)或焦点圆锥状态(focalconic state)。在上电极层M和下电极层55中形成有多个扫描电极和多个数据电极。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(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)等制成的膜基板。上电极层M和下电极层55的电极材料的典型例子包括氧化铟锡(ITO)。此外，也可以使用由氧化铟锌(IZO)等制成的透明导电膜。上电极层M的透明电极在上基板51上形成为彼此平行的多个上侧带状透明电极。下电极层阳的透明电极在下基板53上形成为彼此平行的多个下侧带状透明电极。上基板51和下基板53布置为使得上电极和下电极从与基板正交的方向看去彼此交叉。在交叉点处形成有像素。在电极上形成有绝缘薄膜。如果是厚的薄膜，则需要提高驱动电压。相反，如果没有薄膜则会导致漏电流流动，这可能减小本发明自动调节的精度。在该例子中，薄膜的相对介电常数大约是5，远小于液晶的相对介电常数。因此，优选地，薄膜的厚度大约是0. 3μπι或更小。可以通过SiA薄膜或者由聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等制成的已知为取向稳定膜的有机膜来形成绝缘薄膜。如上所述，在液晶层52中布置有间隔物从而使得上基板51和下基板53之间的间隙(即液晶层52的厚度)恒定。通常来讲，通过树脂或无机氧化物制成的球体来形成间隔物。然而，也可以使用通过用热塑性树脂涂覆基板表面而形成的固定间隔物。间隔物形成的晶胞间隙(cell gap)优选地是在4 μ m到6 μ m的范围内。如果晶胞间隙小于该范围，则反射率可能减小从而导致黑显示，并且无法期待高的阈值陡峭度。相反，如果晶胞间隙大于该范围，则尽管可以保持高的阈值陡峭度，但是可能驱动电压增大从而使得通用部件的驱动困难。形成液晶层52的液晶组成物(compositions)是通过将重量百分比(wt. % )为10-40%的手征性材料加入到向列(nematic)液晶混合物中而获得的胆甾型液晶。手征性材料的加入量是以将向列液晶组分和手征性材料的总量定义为IOOwt. %来定义的。本领域中已知的各种向列液晶均可以使用。然而，期望用介电常数各向异性(Δ O在15到35范围内的液晶材料。15或更小的介电常数各向异性通常提高了驱动电压，这会使得难以在驱动电路中使用通用部件。另一方面，25或更大的介电常数各向异性可能降低阈值陡峭度，进而可能降低液晶材料本身的可靠性。同时，期望折射率各向异性(Δη)为0. 18到0.24。折射率各向异性小于该范围可能减小平面状态的反射率。折射率各向异性大于该范围可能显著提高焦点圆锥状态的散射反射，并且可能导致高粘度，而高粘度会降低响应速度。接下来，将描述使用胆留型液晶材料的显示装置上的亮和暗(白和黑)显示。使用胆留型液晶的显示装置上的显示是根据液晶分子的取向状态来控制的。图4Α和图4Β示出了胆甾型液晶材料的状态。胆甾型液晶呈现入射光如图4Α所示那样被反射的平面状态和入射光如图4Β所示那样被反射的焦点圆锥状态。即使在没有电场的情况下，这些状态也可以被稳定地保持。此外，当施加强电场时，胆留型液晶进入场致向列状态(homeotropic state)，其中所有液晶分子根据电场的方向来取向。然而，当电
8场的施加停止时，胆留型液晶从场致向列状态进入平面状态或者焦点圆锥状态。在平面状态中，波长对应于液晶分子的螺距(helical pitch)的光被反射。反射最大时的波长λ通过如下公式用液晶的平均折射率η和螺距ρ来表示。λ = η · ρ同时，反射带Δ λ随着液晶的折射率各向异性Δη而增大。在平面状态中，入射光被反射，因此显示“亮”态，即白显示。另一方面，在焦点圆锥状态中，穿过液晶层的光被设置在下基板53下方的光吸收层吸收，因此显示“暗”态，即黑显示。平面状态和焦点圆锥状态彼此共存建立起落在“亮”态(白显示)和“暗”态(黑显示)之间的中间色调态。中间色调的等级由彼此之间共存的平面状态和焦点圆锥状态的比率来确定。接下来，将描述使用胆留型液晶的显示元件的驱动方法。图5示出了通常的胆甾型液晶的示例性的电压-反射率特性。横轴表示用于夹设胆甾型液晶的电极之间所施加的具有预定脉冲宽度的脉冲电压的电压值(V)。纵轴表示胆甾型液晶的反射率(％)。在图5中，实线曲线P示出了初始处于平面状态的胆甾型液晶的电压-反射率特性，虚线曲线FC示出了初始处于焦点圆锥状态的胆甾型液晶的电压-反射率特性。当在胆留型液晶中产生强电场(Vpicici或更高)时，在施加电场期间液晶分子的螺旋结构被完全打破，从而建立起所有分子根据电场方向来取向的场致向列状态。接下来，如果当液晶分子处于场致向列状态时将施加的电压从Vpicici骤然降低到基本上为0，则液晶的螺旋轴变为相对于电极垂直，从而建立起对应于螺距的光被选择性反射的平面状态。另一方面，在不会打破胆甾型液晶粒子的螺旋结构的弱电场(在VF1_到VF1_的范围内)被施加并且之后被撤去的情况下，或者在强电场被施加并且之后被缓慢撤去的情况下，胆留型液晶分子的螺旋轴变得平行于电极从而建立起入射光被反射的焦点圆锥状态。如果具有中间强度的电场(Vfci到VF1_或者Vntltlb到Vro)被施加并且之后被骤然撤去，则可以显示平面状态和焦点圆锥状态彼此共存的中间色调图像。利用上述的现象来进行显示。
使用胆甾型液晶的单一阵列型显示装置使用用于高速重写的动态驱动方式。根据第一实施例的显示装置还使用DDS来显示中间色调图像。在重写一幅图像之前，可以进行复位操作使得所有像素同时进入平面状态。通过将列驱动器11和公共驱动器12的所有输出均强制设定为各自的预定值来进行复位操作。复位操作不需要传输用于设定输出值的数据，因而短时间内可以执行。因为耗电，所以对于低耗电装置可以不进行复位操作。为了便于描述，将首先描述黑白二进制图像的显示。图6示出了根据DDS的驱动波形。如之前所讨论的，DDS大体上包括三个阶段，即“准备”期间、“选择”期间和“展开”期间，它们以这样的顺序从开始排列。在这些期间之前或之后设置非选择期间。在准备期间，液晶被初始化为场致向列状态，并施加高电压且具有大的脉冲宽度的准备脉冲。在选择期间，提供用于分支进入平面状态或焦点圆锥状态的触发(trigger)。在选择期间，施加低电压且具有小的脉冲宽度的选择脉冲以切换进入平面状态，并且没有脉冲施加时切换进入焦点圆锥状态。在展开期间，基于在前的选择期间的过渡状态来确定是平面状态还是焦点圆锥状态，并且施加中间电压且具有大的脉冲宽度的展开脉冲。准备脉冲、选择脉冲和展开脉冲中每一脉冲均包括一组正和负脉冲。在准备期间和展开期间，实际中施加的是多组正和负准备脉冲或展开脉冲，而不是如图6所示的那些具有大的脉冲宽度的单组正和负脉冲。图7示出了在准备期间、选择期间、展开期间和非选择期间从公共驱动器12输出的各驱动波形，示出了从列驱动器11输出的用于白显示和黑显示的各驱动波形，并示出了第一实施例的施加到液晶上的各波形。在第一实施例中执行DDS的情况下，公共驱动器12输出包括GND的6个值，并且列驱动器11输出包括GND的4个值。当前，用于单一阵列方式的通用驱动器IC已经投入实际使用，并且可以通过模式设定用作列驱动器11或公共驱动器12。因此，用作列驱动器11的通用驱动器IC具有足够多的输出。在第一实施例中，使用列驱动器11的足够多的输出来向显示装置10施加电容检测信号。公共驱动器12和列驱动器11在选择期间的每一个四分之一期间改变输出。列驱动器11输出用于白显示的以42V、30V、0V和12V这样的顺序改变的电压波形，并输出用于黑显示的以30V、42V、12V和OV这样的顺序改变的电压波形。公共驱动器12在非选择期间输出以36V、36V、6V和6V这样的顺序改变的电压波形，在选择期间输出以30V、42V、12V和OV这样的顺序改变的电压波形，在展开期间输出以12V、12V、30V和30V这样的顺序改变的电压波形，并在准备期间输出以0V、0V、42V和42V这样的顺序改变的电压波形。因此，在准备期间，向用于白显示的数据电极的液晶施加以42V、30V、_42V和-30V这样的顺序的改变的电压波形，并向用于黑显示的数据电极的液晶施加以30V、42V、-30V和-42V这样的顺序改变的电压波形。在展开期间，向用于白显示的数据电极的液晶施加以30V、18V、-30V和-18V这样的顺序改变的电压波形，并向用于黑显示的数据电极的液晶施加以18V、30V、-18V和-30V这样的顺序改变的电压波形。在选择期间，向用于白显示的数据电极的液晶施加以12V、-12V、-12V和12V这样的顺序改变的电压波形，并向用于黑显示的数据电极的液晶施加OV的电压波形。在非选择期间，向用于白显示的数据电极的液晶施加以6V、-6V、-6V和6V这样的顺序改变的电压波形，并向用于黑显示的数据电极的液晶施加以-6V、6V、6V和-6V这样的顺序改变的电压波形。图8更具体地示出了第一实施例中在公共驱动器12和列驱动器11输出如图7所示的驱动波形的情况下每一像素的液晶上施加的电压波形。图8的电压波形施加到每一条扫描线上。公共驱动器12 —个接一个地移位施加图8的信号的扫描线。如图8所示，上述讨论的期间是以准备期间、选择期间和展开期间的顺序布置的，非选择期间布置在这三个期间之前或之后。选择期间持续大约0. 5ms到1ms。在图8中，示出了建立起用于白显示(亮显示)的平面状态的情况下士 12V的选择脉冲。在建立起用于黑显示(暗显示)的焦点圆锥状态的情况下，在此期间施加0V。在跨过持续时间为选择期间的约数倍到十数倍的准备期间和展开期间，施加图7的多个准备脉冲或展开脉冲。在非选择期间，低电压的脉冲持续施加到与图像描绘(imagerendering)无关的像素上，这不会导致图像变化。图8的准备脉冲、选择脉冲和展开脉冲组顺序施加到处于变化位置的扫描线。这使得用选择脉冲连同准备脉冲和展开脉冲，在向每一条线施加选择脉冲的时间，以管线方式(pipeline manner)进行扫描和重写。因此，即使是根据XGA规定的高清晰度显示元件也可以以0. 77秒(=Ims X 768)的左右的速度重写。为了显示中间色调图像，选择期间进一步分成多组子期间，从而使得可以在每一子期间施加图7所示的驱动波形。多个子期间中，用于白显示的子期间和用于黑显示的子期间的比率是可变化的。例如，如果设置了 8个子期间，则在所有8个子期间均进行白显示的情况下占空比为100%，在所有8个子期间均进行黑显示的情况下占空比为0%，在子期间中的两个进行白显示的情况下占空比为25 %。在第一实施例中，持续大约700 μ s的选择期间被分成每一个均持续20到30 μ s的子期间。因此，设置了多达23到35个子期间。如果用于白显示的子期间被布置在选择期间的中心，则用于白显示的选择脉冲的宽度在选择期间根据占空比改变。此后，为了简化描述，假设选择期间的选择脉冲的宽度根据使用图6示出的DDS驱动波形的占空比改变。如之前所讨论的，使用具有记忆能力的液晶的显示装置容易发生显示元件的对比度、亮度和伽马特性上的批次与批次之间的差异，并且久而久之显示元件的这种特性可能发生变化。尽管在相同的驱动条件下驱动显示元件，这些差异和随时间推移的变化也可能会妨碍期望的显示。特别地，根据第一实施例的显示装置使用的DDS的驱动条件的最佳范围窄，因此会显著地受到显示元件的差异和随时间推移的变化的影响。因此，在固定驱动条件下无法获得良好的显示。为了调节驱动条件，检测与显示(亮度)相关的显示元件的特性从而基于检测到的特性与显示(亮度)之间的关系来进行调节。如之前所讨论的，建议根据电容值来确定驱动条件。而且，在根据第一实施例的显示装置中，检测显示元件10的电容来调节驱动条件从而实现期望的驱动条件。然而，在根据第一实施例的显示装置中，直接检测显示元件10的电容而没有使用虚设单元(dummy cell)，通过将显示单元10设定为预定显示状态(白、黑或中间色调等级)来进行电容检测和驱动条件的调节。图9示出了显示元件10的R、G和B层每一层的亮度(反射率)和电容之间的关系的测量结果。在IkHz下测量电容，并且通过用定义为1的完全平面状态下的亮度和定义为0的完全焦点圆锥状态下的亮度标准化后的相对值表示。在电容值0和1之间，显示平面状态和焦点圆锥状态彼此共存的中间色调。从图9可以清楚地看出，电容在焦点圆锥状态具有最大值(亮度为0)，并且朝向平面状态(亮度为1)单调地(monotonically)减小。结果发现，在由于批次与批次之间的差异和随时间推移的变化而无法获得期望显示的情况下，由于该差异和随时间推移的变化而导致的亮度变化可以基于电容的相对关系来估计。因此，在根据第一实施例的显示装置中，测量显示元件10的电容从而基于测量的电容来调节驱动条件。图10示出了显示元件10相对于频率的电容特性。在图10中，在达到大约IOkHz的频率处焦点圆锥状态下的电容大于平面状态下的电容。同时，在IOOHz或更小的低频处，电容的绝对值变大。这被认为是由于液晶材料中包含的极性基团(polar group)或离子组分所导致的极化。考虑平面状态和焦点圆锥状态下各自电容的比率以及待检测的电流量，为了检测电容，使用IkHz左右的频率被认为是优选的。图11示出了输出电容检测信号的电源单元13中的电路部、电流感应放大器14和计算单元对的结构。电流感应放大器14可以是易于输入和输出的通用放大器。供电单元13使用D/A转换器(未示出)产生锯齿波或三角波从而向可变电容VR的一端施加初始检测信号。包括运算放大器Amp、电阻Rl、晶体管Trl和Tr2以及电阻R2的升压电路形成了放大电路，该放大电路放大初始检测信号以输出电容检测信号，从而稳定输出电压。放大电路的放大率是通过调节可变电阻VR的阻值而可调的。通过例如调节用开关连接的电阻的数量，根据来自控制单元23等的控制信号，可变电阻VR的阻值是可调节的。如果不需要调节电容检测信号的波高(wave height)，则可以用固定电阻来代替可变电阻VR。在升压电路随后的级中布置有用于限制电流的阻尼电阻R3。在图11中，阻尼电阻R3也用作用于电流感应放大器14的感应电阻。如之前所讨论的，阻尼电阻R3的一端连接到列驱动器11的未使用的电源端子。电流感应放大器14可以是将检测到的电流值输出为模拟电压值的放大器。从电流感应放大器14输出的电压信号的电压被计算单元M中的A/D转换器(ADC)数字化以供计算电容值使用。在电流感应放大器14的输出部和A/D转换器之间设置具有适当截止频率的低通滤波器能够进一步改善检测精度。供电单元13使用分压电路生成待提供给列驱动器11和公共驱动器12的各电压。因为DDS瞬间消耗大的电流，因此期望供电单元13的分压电路形成的各电压通过图11中所示的包括运算放大器Amp和晶体管Trl和Tr2的升压电路被输出。此外，在输出待提供给列驱动器11和公共驱动器12的电压的电源单元13的端子处，通常在阻尼电阻随后的级中设置有电容大约是几yF的平滑电容器。然而，如图Il所示，在输出电容检测信号的端子处，期望没有设置这种平滑电容器。这是因为设置平滑电容器将导致检测到显示元件的电容和平滑电容器的电容的组合电容，这会减小用于白显示、黑显示和中间色调显示的电容检测值之间的差，从而减小S/Ν比，进而降低检测精度。图12示出了通过阻尼电阻R3从升压电路提供到列驱动器11的未使用的电源端子的电容检测信号的波形。在第一实施例中，使用电压在士 5V范围内变化的锯齿状波电容检测信号。在电容检测信号被施加到显示元件的情况下，公共驱动器12设定为向所有端子输出GND电平，列驱动器11设定为向所有端子输出电容检测信号所施加到的端子上施加的电压。在这种状态下，如果电容检测信号如同图12所示的那样变化，则向显示元件10的所有像素上施加了以锯齿波形状变化的电压。通常来讲，锯齿波电容检测信号是通过D/A转换器生成的。因此，期望设置具有适当截止频率的低通滤波器来平滑锯齿波电容检测信号。通过用电流感应放大器14检测随着电容检测信号施加到显示元件10而发生的充电/放电期间的电流值，来检测电容。发现使用锯齿波电容检测信号能够稳定地检测甚至是胆留型液晶充电/放电期间的电流，胆甾型液晶的电容特性要比TFT液晶差。图13A和图13B示出了通过图11所示的电路结构使用胆甾型液晶的测试单元检测出的电容的实验结果。图13A示出了在随着电容检测信号S施加到白显示状态(平面状态)的所有像素而发生的充电/放电期间的锯齿波电容检测信号S和电流I。图1 示出了在随着电容检测信号S施加到黑显示状态(焦点圆锥状态)的所有像素而发生的充电/放电期间的锯齿波电容检测信号S和电流I。在图13A和图1 中，随着信号S增大电流I急剧增大，然后变为基本是常数。当电流I已经变为常数时，焦点圆锥状态下的电流值和平面状态下的电流值之间的比率大约是1.4倍，并且确定的是，该比率与图10所示的用于黑显示和白显示的各电容之间的比率基本上一致。CR振荡电路的原型是通过用电容器替换测试单元得到的。CR振荡电路的振荡频率被测量。因此，在平面状态下的振荡频率大约是焦点圆锥状态下的1.4倍，该振荡频率极大地波动从而频繁地变得不稳定。因此，对于胆留型液晶，根据随着锯齿波电容检测信号的施加而发生的充电/放电期间的电流来检测电容比根据振荡频率的检测更稳定。在上述描述的电容检测中，检测显示元件10在白/黑显示期间的电容。然而，随着显示元件10进入中间色调显示状态，可以检测中间色调显示状态的电容。此外，在上述描述的电容检测中，使用锯齿波电容检测信号。然而，也可以使用三角波电容检测信号来进行类似的检测。接下来将描述根据第一实施例的显示装置中的驱动条件调节方法。在调节用于DDS的驱动条件时可以调节的条件包括准备脉冲和展开脉冲的各电压、用于白显示的选择脉冲的电压以及选择脉冲的脉冲宽度(占空比)。在第一实施例中，调节展开脉冲的电压(展开电压)和选择脉冲的占空比。调节展开电压是因为它是有力地决定显示对比度的因素。调节选择脉冲的占空比是因为它在产生色调变化的因素中相对易于调节，并且可以实现准确的调节。图14示出了当根据在参考图6到图8描述的驱动条件下的DDS、并根据设定为预定值(例如，50%)的选择脉冲的占空比来驱动显示元件的情况下展开电压变化时，显示元件的电容发生的变化。在图14中，实线示意性地示出了单个显示元件变化的例子。在由低于某个值的展开电压驱动后，显示元件10的电容固定在一个高的值。随着展开电压变高，由展开电压驱动后的显示元件10的电容变低。在由高于某个值的展开电压驱动后，显示元件10的电容固定在一个低的值。这种电容变化波动是因为差异和随时间推移的变化。例如，高常数电容值和低常数电容值可能波动变得更高和更低，中间部分的电容值的变化可能相对于展开电压而改变(在图中，水平方向上)，中间部分的电容值的变化斜率也可以改变。图15A和图15B示出了根据第一实施例的显示装置中驱动条件的调节方法。图15A示出了第一阶段和第二阶段进行的调节。图15B示出了第三阶段进行的调节。在图15A中，R示出了当展开电压如图14所示那样变化时显示元件的电容发生的变化的典型例子。将电容预先存储作为参考例。将R的驱动条件也存储作为参考驱动条件。例如，可以存储电容固定在高值的值ClOO和电容固定在低值的值CO。此外，也可以存储电容处于某些中间值(例如处于ClOO和CO之间的范围的诸如25^^50^^^90%)的展开电压。P示出了驱动条件待调节的显示元件相对于展开电压的电容变化。当把电容P中的变化与参考例的R相比较时，ClOO和CO分别提高到了 C100’和CO’，中间部分的斜率增大，并且ClOO和CO之间的范围内25^^50%和90%等处的电容值以及对应的展开电压增大。在根据第一实施例的驱动条件调节方法中，在第一阶段，检测C100’和CO’。在第二阶段，确定展开电压从而使得通过改变选择脉冲的占空比来获得C100’和CO’之间的范围内的预定电容值(例如25%、50%和90%等)。换句话说，确定展开电压从而使得可以获得通常的最大对比度和亮度。
13
在第一实施例中，如上所描述的，展开电压是变化的。然而，仅通过改变展开电压，ClOO'和CO’可以不变化。例如，如图15所示，如果展开电压太高，则尽管选择脉冲的占空比是50%或更小，电容也可以是⑶’，在这种情况下可能无法进行中间色调显示。如果展开电压进一步变高，则尽管选择脉冲的占空比接近于0% (在这种情况下可能根本无法进行显示)，电容也可以变为⑶’。因此，在第一实施例中，设定展开电压，使得C100’和CO’分别对应于显示亮度100和0(相对值)，并且使得中间色调部分的电容变化对应于选择脉冲占空比的变化。在第三阶段，确定选择脉冲的占空比的变化，从而使得中间色调部分的电容变化是线性的。图16是示出了根据第一实施例的显示装置中驱动条件自动调节的处理的流程图。该处理包括第一步骤Si、第二步骤S2、第三步骤S3和最终步骤S4。在第一步骤Sl中，检测上述描述的⑶’和ClOO’，并使得CO’和ClOO’分别对应于亮度0和100 (相对值)。在第二步骤S2中，设定展开电压，使得获得由CO’和C100’确定的中间色调部分的预定电容值。在第三步骤S3中，根据确定的展开电压来设定中间色调部分的电容值和选择脉冲的占空比之间的关系。在最终步骤S4中，根据确定的展开电压和选择脉冲的占空比更新驱动条件。在第一步骤Sl的步骤Sll中，显示元件10的所有像素都根据DDS描述白显示状态(平面状态)。在步骤Sll中，为了保证所有像素都进入了白显示状态，将选择脉冲的占空比设定为100%，此外将展开电压设定为比通常的更高，如图17A所示。在步骤S12中，测量步骤Sll中设定为白显示状态下的显示元件10的电容，将获得的值设定为0%点。因此，CO’设定为0%点。在步骤S13中，根据DDS，显示元件10的所有像素都描述黑显示状态(焦点圆锥状态)。在步骤S13中，为了保证所有像素都进入了黑显示状态，将选择脉冲的占空比设定为0% (没有选择脉冲)，此外，展开电压设定为比通常的更低，如图17B所示。在步骤S14中，测量在步骤S13中设定为黑显示状态的显示元件10的电容，并将获得的值设定为100%点。因此，C100’设定为100%点。第二步骤S2包括步骤S21到S23，它们重复执行3到5次，如步骤S2R所示。在步骤S21中，显示元件10的所有像素都描述中间色调显示状态(平面状态+焦点圆锥状态)。设定的中间色调可以是任意色调，例如90%、50%和25%。例如，在设定的中间色调是25%的情况下，在预先存储的驱动条件下将选择脉冲的占空比设定到25%，从而根据DDS使得显示元件10的所有像素都进入中间色调显示状态。在设定的中间色调是90%的情况下，设定展开电压，使得可以获得通常的最大显示对比度，这对于显示对比度而言是优选的。在步骤S22中，测量在步骤S21中设定处于中间色调显示状态的显示元件10的电容。在步骤S23中，由分别对应于在步骤S12和S14中确定的0%点和100%点的电容C0’和C100’来计算对应于设定的中间色调的目标电容值，该目标电容值待与在步骤S22中获得的测量电容值相比较。然后，根据比较结果调节展开电压从而使得测量电容值达到目标电容值。
重复步骤S21到S23。当步骤S22中获得的测量电容值近似于目标电容值时，结束步骤S2，执行步骤S3。可以通过把测量电容值调节到目标电容值的任意方法来调节展开电压。已知的这种方法是求根算法(root-finding algorithm)。该方法的典型例子包括牛顿法(Newton'smethod)和二分法(bisection method)。将介绍应用了这些方法的例子。图18A和图18B示出了采用牛顿法使得测量电容值达到目标电容值的展开电压调节方法，示出了设定的中间色调是25 %的情况。在牛顿法中，预先存储相对于展开电压的电容变化标准特性，如图14和图15A所示。为了方便，可以存储该特性的线性函数的斜率和截距。在图18A和图18B中，R’示出了标准电容变化特性，P’示出了待调节的电容变化特性。如图18A所示，由存储的特性计算关于标准电容变化特性的标准25%展开电压，此处电压值是从⑶’起25% (在C0’和C100’之间的范围定义为100%)。在计算出的标准25%展开电压下，随着将占空比设定为25%，根据DDS，显示元件10的所有像素都进入中间色调显示状态。在该状态下测量的电容假设为从C0’起50%。如图18B所示，由存储的斜率计算将电容从50%变化到20%的展开电压的变化量，并且通过计算出的变化量来改变标准25%展开电压。然后，使用改变后的展开电压再次进行类似的处理，从而使得测量电容更接近于从C0’起25%的值。通过重复这些处理几次，就可以确定电容接近于从C0’起25%的值时的展开电压。尽管电容达到从C0’起的25%的值，如之前所讨论的，也可以将电容达到从CO’起的50%、90%等。图19示出了进行牛顿法使电容达到从CO’起的10%和90%的情况下发生的展开电压变化。发现通过重复这些处理两次或三次或者更多次，实现了收敛到基本上一常数值。已知，在待求解的对象具有急剧变化的特性或者凹凸变化的特性的情况下，牛顿法可以导致扩散而不是收敛。然而，在展开电压待调节的情况下，电容相对于展开电压单调变化，因此应用牛顿法通常可靠地导致了收敛。图20A到20C示出了通过二分法使得测量电容值达到目标电容值的展开电压调节方法，示出了设定的中间色调是20%的情况。在二分法中，无需存储相对于展开电压的标准电容变化特性。如图20A所示，设定位于展开电压变化范围的电压上限和电压下限之间的中点的第一电压中点。然后，随着将展开电压设定为第一电压中点并将占空比设定为25%，根据DDS，显示元件10的所有像素进入中间色调显示状态。在该状态下测量的电容假设为是大于从CO’起25%的值。因此，能够确定第一电压中点小，并且需要提高设定值。如图20B所示，设定位于第一电压中点和电压上限之间的中点的第二电压中点。然后，随着将展开电压设定为第二电压中点并将占空比设定为25%，根据DDS，显示元件10的所有像素均进入中间色调显示状态。在该状态下测量的电容假设仍然是大于从C0’起25%的值。因此，能够确定第二电压中点小，并且需要提高设定值。如图20C所示，设定位于第二电压中点和电压上限之间的中点的第三电压中点。然后，随着将展开电压设定为第三电压中点并将占空比设定为25%，根据DDS，显示元件10的所有像素均进入中间色调显示状态。如果在该状态下测量的电容假设是从C0’起25%的值，则将第三电压中点确定为适当的展开电压。
通常来讲，二分法不太可能导致发散，但是比牛顿法需要更多时间达到收敛。然而，如上所描述的，电容相对于展开电压非常单调地变化，因此重复这些步骤5次能够导致收敛到大致一常数值。返回图16，在第三步骤S3中，使用在步骤S2中确定的展开电压设定中间色调部分的电容值和选择脉冲的占空比之间的关系。在步骤S31中，显示元件10的所有像素均进入目标中间色调显示状态，其中用于显示的任意中间色调均被显示。该处理与步骤S21中的处理相同。在步骤S32中，测量在步骤S31中设定的目标中间色调显示状态的显示元件10的电容。在步骤S33中，计算对应于目标中间色调显示状态的目标电容值，该目标电容值待与在步骤S32中获得的测量电容值相比较。然后，基于比较结果确定选择脉冲的占空比，从而使得测量电容值达到目标电容值。重复步骤S31到S33。当步骤S32中获得的测量电容值近似于目标电容值时，步骤S3结束。在DDS的情况下，液晶响应相当迅速，因此固有地难以形成中间色调显示。因此，可以显示大约3到7个中间色调。当用于每一中间色调的第三步骤重复执行以确定用于显示的所有中间色调的选择脉冲占空比时，该处理继续到步骤S4。图21示出了在第三步骤S3中进行的调节，示出了相对于选择脉冲的占空比的电容变化。在图21中，R”示出了相对于占空比的标准电容变化特性，P”示出了相对于待调节的占空比的电容变化特性。该例子对应于在第二步骤S2中将中间色调设定为25%来确定展开电压的情况。在这种情况下，随着将选择脉冲的占空比设定为25%，使用在步骤S2中确定的展开电压，通过根据DDS的驱动来获得期望的电容值，即期望的中间色调。然而，在图21中，与假设特性R”相比，待调节的显示元件的特性具有陡峭的斜率，因此通过用选择脉冲的假设占空比驱动可能无法获得假设的电容值(中间色调)。例如，对于假设特性R”，通过将占空比设定为40%来获得60%点的电容值(中间色调)。然而，对于待调节的显示元件的特性P”，需要将占空比设定为50%。对于在中间色调部分的电容，确定获取这种电容(中间色调)的选择脉冲的占空比，并使用这样确定的选择脉冲的占空比来更新驱动条件。通过对中间色调部分的每一电容应用牛顿法或二分法来确定选择脉冲的占空比。在DDS的情况下，液晶响应相当快，因而其固有地难以形成中间色调显示。因此，可以使用牛顿法来确定选择脉冲的占空比，同时二分法在寻找最佳值方面更优，因为导致发散的风险低。图22示出了在进行二分法来确定获取60%点处的电容的占空比的情况下发生的占空比的变化。发现通过重复这些处理5次或更多次能够获得收敛到基本上一常数值。根据上述描述配置的第一实施例的显示装置，可以自动优化驱动条件，从而即使在显示元件10的特性由于批次与批次之间的差异和随时间推移的变化而波动的情况下也能够一直进行良好的显示。在根据第一实施例的显示装置中，在显示元件10的电容检测时，显示元件10是根据DDS来驱动，从而使得所有像素均进入相同的显示状态。在根据DDS驱动显示元件10时，需要在移位施加位置的同时向所有扫描线施加如图8所示的驱动波形，这需要相当多的时
16间。因此，期望对用于显示的所有中间色调进行图16的步骤S31。这样，在8色调显示的情况下，需要为7个中间色调中的每一个设定显示状态大约5次，这需要长时间来设定显示屏
眷ο这样，如图23A所示，显示元件10的显示屏幕分成对应于列驱动器11的多个端子的多个区域(在图23A中，8个区域)，并且显示屏幕的区域同时以不同的色调等级进行显示。在图23A中，每两个区域以相同色调进行显示，从而显示四个色调，即GO到G3。然后，如图2 所示，当待测量以色调GO显示的状态下的电容时，控制列驱动器11从而将电容检测信号施加到以色调GO进行显示的区域。此后，以相同的方式测量色调Gl到G3的电容。这样就可将改变显示元件10的显示状态所需的时间缩短至根据第一实施例的大约四分之
ο图24A到24D示出了用于16个色调(S卩，GO到G15)的电容待测量的情况下显示屏幕的例子。第一次，图16的第三步骤S3重复5次，显示4个色调，即GO到G3。第二次，图16的第三步骤S3重复5次，显示四个色调，即G4到G7。此后，对G8到Gll和G12到G15进行相同的操作。在图23A和2 与图24A到24D中，为了消除屏幕不均勻的影响，在屏幕内两个区域中显示相同的色调。在根据第一实施例的显示元件中，在第一步骤Sl中，确定对应于亮度0和100(相对值)的各电容。在第二步骤S2中，设定展开电压从而可以由在第一步骤Sl中确定的电容获得预定中间色调部分的预定电容值。在第三步骤S3中，使用在第二步骤S2中确定的展开电压设定中间色调部分的电容值和选择脉冲的占空比之间的关系。在由于显示元件特性亮度在0和100(相对值)之间波动并且对应的电容小的情况下，第一步骤S 1可以省略。同样在该情况下，在相对于图14的展开电压的电容变化特性波动从而在水平方向上移位的情况下，需要执行步骤S2和S3。在电容变化特性相对于图14的展开电压进行波动从而在水平方向上移位程度较小的情况下，步骤S2可以进一步省略而执行步骤S3。相反地，在电容值(中间色调)的变化相对于图21所示的选择脉冲占空比的波动程度较小的情况下，第三步骤S3可以省略。在根据第一实施例的显示装置中，调节展开电压和选择脉冲的占空比，从而获取期望的显示特性。然而，如之前所讨论的，也有其他的驱动条件因素可能影响显示特性。在这些因素待调节的情况下，也可以应用上述描述的技术，在这些技术中在不同显示状态下检测显示元件的电容并且基于检测到的电容调节驱动条件。此外，在根据第一实施例的显示装置中，使用单极驱动器IC。然而，也可以使用双极驱动器IC。图25示出了在使用双极驱动器IC的情况下列驱动器11和公共驱动器12的输出电压之间的相互关系。从正侧到负侧以电压递减顺序将电压定义为VP3、VP2、VP1、0、VN1、VN2和VN3。在正相位期间，在用于描绘白显示的选择期间施加SEG-VP3和COM-VPl之间的电压差，并且在用于描绘黑显示的选择期间施加SEG-VPl和COM-VPl之间的电压差。在准备期间和展开期间，根据图20A到图20C的关系施加平均电压。在负相位期间，VP和VN之间的相互关系与上述描述的情况相反。
以下将提供用于从展开电压导出用于SEG和COM的每一个的VP3、VP2、VP1、0、VNl、VN2和VN3的公式。非选择电压是在不是准备期间、选择期间和展开期间中的任意一个期间内施加到所有像素上(描述完毕或未描述的)的电压。SEG_VP3 =(展开电压+3*非选择电压)/2
SEG_VP2 =((展开电压+3*非选择电压)-非选择电压)-SEG_VP3
SEG_VPl =SEG_VP3-非选择电压拉
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)
在根据第一-实施例的显示装置中，使用了 DDS。然而，在使用之前讨论的传统驱动
方式的情况下，也可以采用上述描述的技术，在这些技术中在不同的显示状态下检测显示元件的电容并且基于检测到的电容调节驱动条件。以下将描述使用传统驱动方式的根据第二实施例的显示装置。图沈示出了根据第二实施例的显示装置的显示状态的变化。当施加强电场时(复位电压)，胆留型液晶进入场致向列状态，其中所有的液晶分子基于电场的方向而取向。当电场的施加骤然撤销时，胆留型液晶从场致向列状态进入平面状态。当施加中间电场(写电压)时，胆留型液晶从平面状态进入焦点圆锥状态。进入焦点圆锥状态的液晶分子的比率根据施加时间而不同。具体而言，短的施加时间导致小部分的液晶分子进入焦点圆锥状态，长的施加时间导致大部分的液晶分子进入焦点圆锥状态。传统的驱动方式能够实现采用DDS难以实现的高均勻性的中间色调显示，因而对于通用的全色彩显示是有利的。根据第二实施例的显示装置具有与图1所示的结构相同的结构，并且使用用于单一阵列方式的列驱动器11和公共驱动器12。根据第二实施例的显示装置与根据第一实施例的显示装置的区别之处在于采用了传统的驱动方式。根据传统的驱动方式驱动的使用胆甾型液晶的显示装置是本领域中已知的。因此，将省略详细的描述，而在下文中简单描述相关问题。传统驱动方式包括复位处理和写入处理；在复位处理中通过施加复位电压，待重写的所有像素均进入场致向列状态，然后通过撤销复位电压的施加而进入平面状态；在写入处理中，向每一个像素施加写入脉冲从而通过调节写入脉冲的施加时间来显示图像。图27A示出了在复位处理中施加到所有像素上的复位脉冲，例如，该复位脉冲是具有几十ms宽度的士36V的脉冲。如上所描述的，焦点圆锥状态的共存比率根据写入电压的施加时间而变化。有大约两种方法来改变写入电压的施加时间。第一种方法是通过改变脉冲宽度来改变施加时间。第二种方法是通过改变连续短脉冲的数量来改变施加时间。图27B示出了执行第一种方法的情况下的写入脉冲。写入脉冲是具有不同脉冲宽度的士20V的脉冲。具体而言，当移位扫描线位置来一个接一个地施加扫描脉冲时公共驱动器12向每一条扫描线施加扫描脉冲。施加到每一条线的扫描脉冲的周期对应于写入脉冲的最大脉冲宽度。列驱动器12输出与扫描脉冲的施加同步的用于打开和关闭写入脉冲的信号。这样就能够实现施加了扫描脉冲的一条扫描线中的所有像素的写入。保持在平面状态(白显示)的像素上不施加写入脉冲。向进入焦点圆锥状态(黑显示)的像素施加宽度对应于扫描脉冲的周期的写入脉冲。向用于中间色调显示的像素施加宽度对应于色调的写入脉冲。图28A到28D示出了执行第二种方法的情况下的写入脉冲。图28A到^D的脉冲分别被施加到四个帧上。图^A到^D的写入脉冲各自的宽度基本上减半。在第一帧中，公共驱动器12在移位扫描线的位置来一个接一个地施加扫描脉冲的同时向每一条扫描线施加对应于图27A的扫描脉冲的扫描脉冲。列驱动器12输出与扫描脉冲的施加同步的用于打开和关闭写入脉冲的信号。此后，以相同的方式施加图^B到^D的写入脉冲。宽度为8的写入脉冲施加到除了图28A的写入脉冲被打开之外没有别的脉冲的像素上，宽度为4的写入脉冲施加到除了图^B的写入脉冲被打开之外没有别的脉冲的像素上，等等。这样，宽度为15的写入脉冲施加到图28A到28D的所有写入脉冲均被打开的像素上，并且没有写入脉冲被施加到图28A到图^D的所有写入脉冲均关闭的像素上。在根据第二实施例的显示装置中，驱动条件的可调节参数的例子包括写入处理中写入脉冲的电压、写入脉冲的最大累积时间以及脉冲宽度。在测量设定为显示状态的显示元件的电容的同时通过应用牛顿法、二分法等可以优化这些参数。所描述的例子和条件性语言是为了教示性的目的，试图让读者理解本发明以及发明人为了促进技术而提出的概念，不应当理解为用于限制具体描述的例子和条件，说明书中这些例子的组织也不是为了显示本发明的优劣。尽管已详细描述了本发明的各实施例，然而应当可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以进行各种变化、替换和更动。
权利要求
1.一种显示装置，包括显示元件，即使当不再被驱动时仍然保持它的显示状态；电容检测电路，用于检测所述显示元件的电容；以及驱动条件调节电路，用于在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定为所述显示状态，并用于基于所述电容检测电路检测到的、呈现所述显示状态的所述显示元件的电容来调节所述驱动条件。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路用于基于所述显示元件在至少两种或更多种不同显示状态下检测到的电容来调节所述驱动条件。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述电容检测电路包括电流检测波形施加电路，用于生成具有电流检测波形的信号以向所述显示元件施加该信号；以及电流检测电路，用于检测当所述信号被施加时所述显示元件的电流值。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述电流检测波形是锯齿波或三角波。
5.根据权利要求3所述的显示装置，其中所述电流检测电路用于测量待提供到列驱动器的电流，所述列驱动器用于根据单一阵列方式驱动所述显示元件。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述电容检测电路用于通过将所述显示元件的整个表面设定为预定显示状态、然后将具有电流检测波形的信号施加到所述显示元件上来检测所述电容。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述电容检测电路用于通过将所述显示元件的显示表面分成与所述列驱动器的多个输出端子对应的多个区域、将所述显示元件的显示表面的每一所述区域设定为预定显示状态、然后向每一所述区域施加具有所述电流检测波形的信号来检测所述电容。
8.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路包括A/D转换器，用于将所述电流检测电路检测到的电流值转换成数字值；以及计算电路，用于基于从所述A/D转换器输出的数字值来计算所述驱动条件。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路用于调节所述驱动条件的可变参数，从而使得当所述显示元件呈现预定显示状态时由所述电容检测电路检测到的电容近似于目标电容。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路用于调节所述可变参数，从而通过应用牛顿法或二分法使得检测到的电容近似于所述目标电容。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示元件是使用胆留型液晶的显示元件。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示元件包括由反射不同光的多个液晶层形成的堆叠结构；以及所述驱动条件调节电路用于调节每一所述层的驱动条件。
13.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示元件是根据动态驱动方式来驱动的。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路用于使用展开期间的电压值和选择期间的占空比作为参数来调节所述驱动条件。
15.一种用于控制显示装置的驱动的方法，所述显示装置具有即使不再被驱动时仍然保持它的显示状态的显示元件，包括在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定成显示状态，然后在设定的显示状态下检测所述显示元件的电容；以及基于检测到的电容自动调节所述驱动条件。
16.根据权利要求15所述的用于控制显示装置的驱动的方法，其中，在所述显示元件的至少两种或更多种不同显示状态下检测所述电容，以及基于所述显示元件在至少两种或更多种不同显示状态下检测到的电容来调节所述驱动条件。
17.根据权利要求15所述的用于控制显示装置的驱动的方法，其中通过如下方式来检测电容生成具有电流检测波形的信号以将该信号施加到所述显示元件；当具有电流检测波形的该信号被施加时检测所述显示元件的电流值；以及由所检测到的电流值计算所述电容。
18.根据权利要求15所述的用于控制显示装置的驱动的方法，其中，通过调节所述驱动条件的可变参数来调节所述驱动条件，从而使得当所述显示元件呈现预定显示状态时检测到的电容近似于目标电容。
全文摘要
一种显示装置及用于控制该显示装置的驱动方法，该显示装置包括显示元件，即使当不再被驱动时仍然保持它的显示状态；电容检测电路，用于检测所述显示元件的电容；以及驱动条件调节电路，用于在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定为所述显示状态，并用于基于所述电容检测电路检测到的、呈现所述显示状态的所述显示元件的电容来调节所述显示元件的所述驱动条件。本发明即使在显示元件的特性由于批次与批次之间的差异和随时间推移的变化而波动的情况下也能够一直进行良好的显示。
文档编号G09G3/36GK102385183SQ20111026464
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者新海知久, 能势将树 申请人:富士通株式会社
技术领域：
本发明涉及一种包括具有记忆能力的显示元件(即存储器)的显示装置及其驱动方法。
背景技术：
使用具有记忆能力的材料(例如胆甾型液晶(cholesteric liquid crystal))的显示装置已经开发出来并被应用到了电子纸等。由于使用膜基板的制造工艺的难度，电子纸容易发生显示元件的对比度、亮度和伽马特性上的批次与批次之间的差异(lot-to-lotvariability)。制成后，长时间使用显示元件可能造成这些特性的变化。尽管在相同的驱动条件下驱动显示器件，这些差异和随时间推移的变化也可能会阻碍期望的显示。因此，例如提出为显示元件设置一种用于检测实际显示状态的亮度传感器，以执行调节，从而可以获得期望的显示状态。然而，为显示元件设置亮度传感器可能在成本和外观方面存在难度，从而并不是优选的，尤其是对于诸如电子纸这样的以便携为傲的反射式显示元件来说。还提出测量显示元件在显示期间保持通电的累积通电时间以预测并修正随时间推移的变化。然而，因为电子纸在不定期发生的重写期间通电，从而可能不能对电子纸进行使用累积通电时间的修正。因此，难以使得显示装置不存在显示元件的对比度、亮度和伽马特性上的批次与批次之间的差异以及随时间推移的变化。日本特许专利公开号2008-065058和日本特许专利公开号52-140295公开了相关技术。
发明内容
为了解决现有技术的问题，根据本发明的一个方案，一种显示装置，包括显示元件，即使当不再被驱动时仍然保持它的显示状态；电容检测电路，用于检测所述显示元件的电容；以及驱动条件调节电路，用于在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定为所述显示状态，并用于基于所述电容检测电路检测到的、呈现所述显示状态的所述显示元件的电容来调节所述显示元件的所述驱动条件。根据本发明的另一个方案，一种用于控制显示装置的驱动的方法，所述显示装置具有即使不再被驱动时仍然保持它的显示状态的显示元件，包括在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定成显示状态，然后在设定的显示状态下检测所述显示元件的电容；以及基于检测到的电容自动调节所述驱动条件。
本发明即使在显示元件的特性由于批次与批次之间的差异和随时间推移的变化而波动的情况下也能够一直进行良好的显示。本发明的目的和优点通过权利要求中特别指出的元件及组合来实现和获得。应当理解，前述的大致描述以及接下来的细节描述均是示例性和说明性的，并不用于限制如权利要求所请求保护的本发明。
图1示出了根据第一实施例的显示装置的结构示意图；图2示出了根据第一实施例的显示装置中使用的显示元件的结构；图3示出了单个面板的结构；图4A和图4B示出了胆甾型液晶材料的状态；图5示出了通常的胆甾型液晶的示例性的电压-反射率特性；图6示出了根据动态驱动方式(DDS)的驱动波形；图7示出了第一实施例中从公共驱动器和列驱动器输出的驱动波形；图8示出了在第一实施例中施加到每一像素上的电压波形；图9示出了显示元件的三层样本层的胆甾型液晶的亮度(反射率)和电容之间的关系的测量结果；图10示出了显示元件相对于频率的电容特性；图11示出了输出电容检测信号的电源单元中的电路部、电流感应放大器和计算单元的结构；图12示出了电容检测信号的波形；图13A和图1 示出了使用胆甾型液晶的测试单元(test cell)检测出的电容的实验结果；图14示出了当根据DDS将选择脉冲的占空比设定为预定值来驱动显示元件的情况下展开电压变化时，显示元件的电容发生的变化；图15A和图15B示出了根据第一实施例的显示装置中驱动条件的调节方法；图16是示出了根据第一实施例的显示装置中驱动条件自动调节的处理的流程图；图17A和图17B示出了将显示元件分别设定为白显示状态和黑显示状态的示例性驱动波形；图18A和图18B示出了采用牛顿法使得测量电容值达到目标电容值的展开电压调节方法；图19示出了对于对应于10%点和90%点的各电容进行牛顿法的情况下发生的展开电压变化；图20A到20C示出了采用二分法使得测量电容值达到目标电容值的展开电压调节方法；图21示出了第三步骤中进行的调节；图22示出了在进行二分法来确定获取了与60%点处相应的电容的占空比的情况下发生的占空比的变化；
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图23A到图2 示出了使得显示屏幕的多个区域进入不同显示状态从而测量各显示状态下的电容的方法；图24A到24D示出了使得显示屏幕的多个区域进入不同显示状态从而测量大量显示状态下的电容的方法；图25示出了使用双极驱动器IC的情况下列驱动器和公共驱动器的输出电压之间的相互关系；图沈示出了根据第二实施例的显示装置中显示状态的变化；图27A和图27B分别示出了根据第二实施例的具有可变脉冲宽度的复位脉冲和写入脉冲；以及图28A到图28D示出了根据第二实施例的写入脉冲的施加时间根据施加脉冲的数量变化的情况下多个示例性的写入脉冲。
具体实施例方式以下将参照附图具体描述本发明的实施例。图1示出了根据第一实施例的显示装置的结构示意图。根据第一实施例的显示装置是电子纸。当显示被重写时，向显示元件10施加驱动信号。一旦重写，该显示就被保持，而无需施加驱动信号。如图1所示，根据第一实施例的显示装置包括使用胆留型液晶的显示元件10、列驱动器(segment driver) 11、公共驱动器12、电源单元13、电流感应放大器14、主控制单元21、帧存储器22以及控制单元23。主控制单元21包括主CPU等，用于对存储在外部存储装置中的图像数据或通过通信电路获得的图像数据等执行各种处理从而获得适合在显示装置上显示的图像。例如，为了显示中间色调图像数据(halftone image data)，通过使用已知的色调转换技术进行色调转换，例如用于调节显示装置上可显示的色调数目的误差扩散方法、有序抖动方法(ordered dither method)或者蓝噪声掩蔽方法。该处理的一部分可以由控制单元23执行。主控制单元21将生成的图像数据存储在帧存储器22中。控制单元23包括子CPU、微控制器、PLD等，用于控制除了主控制单元21之外的各单元。控制单元23根据从帧存储器22读取的图像数据生成驱动数据，以将生成的驱动数据提供到列驱动器11和公共驱动器12。为了便于调节将驱动数据提供到列驱动器11和公共驱动器12的时机，期望控制单元23包括临时存储生成的驱动数据的缓冲器25。显示元件10是使用胆留型液晶的显示元件，其中R、G和B面板堆叠成三层以实现彩色显示。后续将详细讨论显示元件10。列驱动器11和公共驱动器12根据单一阵列方式驱动显示元件10，并且是通过通用驱动器IC来实现的。列驱动器11包括三个驱动器来独立地驱动各层中的面板。公共驱动器12可以包括一个公共地驱动三层中的面板的驱动器。电源单元13包括电压升压调节器，例如DC-DC转换器，该电压升压调节器将从显示装置的公共电源(未示出)供应的3到5V的电压在单极驱动器IC的情况下提高到+50V，在双极驱动器IC的情况下结合负的DC-DC转换器提高到大约-25V到+25V。当然，期望电压升压调节器对于显示元件的特性具有高的转换效率。优选地，使用模拟开关或数字分压器进行复位电压和写入电压的切换。在切换电路的后级布置有包括运算放大器和晶体管的升压电路和平滑电容器，从而稳定显示元件10的驱动电压。以上描述的结构与通常的使用胆甾型液晶的显示元件相同，也可以采用该领域已知的各种结构。显示元件10不限于使用胆留型液晶的显示装置，而可以是具有记忆能力的任意显示元件。在根据第一实施例的显示装置中，电源单元13根据来自控制单元23的控制信号产生电容检测信号，例如锯齿波信号或三角波信号，以将产生的电容检测信号提供给列驱动器11的电源端子。优选地，电源端子不是用于写入等。电源单元13可以根据来自控制单元23的控制信号来调节待提供到列驱动器11和公共驱动器12的电压。在根据第一实施例的显示装置中，电流感应放大器14还被布置为检测用于将来自电源单元13的电容检测信号提供给列驱动器11的、信号线中通过的电流。当电容检测信号施加到显示单元10时检测到的电流与显示元件10的电容相关。电流感应放大器14输出检测信号至计算单元对。当显示装置被开启时，响应于来自用户的指令，控制单元23执行驱动条件调节模式。当显示装置第一次使用时，例如在产品发货后，驱动条件调节模式可以立即自动执行，并且以后可以自动定期执行，例如大约一个月一次的频率。控制单元23将显示元件10设定为预定显示状态，使得电源单元13向显示单元10施加电容检测信号，并使得计算单元24将来自电流感应放大器14的检测信号数字化并将数字化后的检测信号作为检测数据。计算单元M在根据在后文讨论的驱动条件调节顺序改变显示元件10的显示状态时的同时获取检测数据，以确定期望显示的驱动条件。在驱动条件调节模式完成后，控制单元23在所确定的驱动条件下控制各单元。接下来，将描述使用胆留型液晶的显示装置，该显示装置用作根据第一实施例的显示装置中的显示装置10。图2示出了根据第一实施例的显示装置中使用的显示元件10的结构。如图2所示，显示元件10包括从显示元件10被观看的侧依照用于蓝色的面板10B、用于绿色的面板IOG和用于红色的面板IOR这样的顺序彼此层叠的三个面板；以及光吸收层57，设置在用于红色的面板IOR下方。尽管面板10BU0G和IOR具有彼此相同的结构，但是它们的液晶材料和手征性材料(chiral material)是经过选择的，并且它们的手征性材料的含量被确定为使得面板IOB反射蓝色中心波长(大约480nm)的光、使得面板IOG反射绿色中心波长(大约550nm)的光并且使得面板IOR反射红色中心波长(大约630nm)的光。面板10BU0G和IOR的扫描电极和数据电极由公共驱动器12和列驱动器11驱动。除了它们反射的中心波长的光彼此不同之外，面板10BU0G和IOR具有彼此相同的结构。以下将描述面板10BU0G和IOR的典型例子(称作面板10A)的结构。图3示出了单个面板IOA的基本结构。如图3所示，显示元件IOA包括上基板51、设置在上基板51的表面上的上电极层M、下基板53、设置在下基板53的表面上的下电极层55以及密封材料56。上基板51和下基板53布置为使得电极彼此面对。液晶材料注入到上基板51和下基板53的电极之间以被密封材料56密封。间隔物(未示出)布置在液晶层52中。电压脉冲信号被施加到上电极层讨和下电极层阳的电极中从而向液晶层52施加电压。向液晶层52施加电压促使液晶层52中的液晶分子进入用于显示的平面状态(planar state)或焦点圆锥状态(focalconic state)。在上电极层M和下电极层55中形成有多个扫描电极和多个数据电极。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(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)等制成的膜基板。上电极层M和下电极层55的电极材料的典型例子包括氧化铟锡(ITO)。此外，也可以使用由氧化铟锌(IZO)等制成的透明导电膜。上电极层M的透明电极在上基板51上形成为彼此平行的多个上侧带状透明电极。下电极层阳的透明电极在下基板53上形成为彼此平行的多个下侧带状透明电极。上基板51和下基板53布置为使得上电极和下电极从与基板正交的方向看去彼此交叉。在交叉点处形成有像素。在电极上形成有绝缘薄膜。如果是厚的薄膜，则需要提高驱动电压。相反，如果没有薄膜则会导致漏电流流动，这可能减小本发明自动调节的精度。在该例子中，薄膜的相对介电常数大约是5，远小于液晶的相对介电常数。因此，优选地，薄膜的厚度大约是0. 3μπι或更小。可以通过SiA薄膜或者由聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等制成的已知为取向稳定膜的有机膜来形成绝缘薄膜。如上所述，在液晶层52中布置有间隔物从而使得上基板51和下基板53之间的间隙(即液晶层52的厚度)恒定。通常来讲，通过树脂或无机氧化物制成的球体来形成间隔物。然而，也可以使用通过用热塑性树脂涂覆基板表面而形成的固定间隔物。间隔物形成的晶胞间隙(cell gap)优选地是在4 μ m到6 μ m的范围内。如果晶胞间隙小于该范围，则反射率可能减小从而导致黑显示，并且无法期待高的阈值陡峭度。相反，如果晶胞间隙大于该范围，则尽管可以保持高的阈值陡峭度，但是可能驱动电压增大从而使得通用部件的驱动困难。形成液晶层52的液晶组成物(compositions)是通过将重量百分比(wt. % )为10-40%的手征性材料加入到向列(nematic)液晶混合物中而获得的胆甾型液晶。手征性材料的加入量是以将向列液晶组分和手征性材料的总量定义为IOOwt. %来定义的。本领域中已知的各种向列液晶均可以使用。然而，期望用介电常数各向异性(Δ O在15到35范围内的液晶材料。15或更小的介电常数各向异性通常提高了驱动电压，这会使得难以在驱动电路中使用通用部件。另一方面，25或更大的介电常数各向异性可能降低阈值陡峭度，进而可能降低液晶材料本身的可靠性。同时，期望折射率各向异性(Δη)为0. 18到0.24。折射率各向异性小于该范围可能减小平面状态的反射率。折射率各向异性大于该范围可能显著提高焦点圆锥状态的散射反射，并且可能导致高粘度，而高粘度会降低响应速度。接下来，将描述使用胆留型液晶材料的显示装置上的亮和暗(白和黑)显示。使用胆留型液晶的显示装置上的显示是根据液晶分子的取向状态来控制的。图4Α和图4Β示出了胆甾型液晶材料的状态。胆甾型液晶呈现入射光如图4Α所示那样被反射的平面状态和入射光如图4Β所示那样被反射的焦点圆锥状态。即使在没有电场的情况下，这些状态也可以被稳定地保持。此外，当施加强电场时，胆留型液晶进入场致向列状态(homeotropic state)，其中所有液晶分子根据电场的方向来取向。然而，当电
8场的施加停止时，胆留型液晶从场致向列状态进入平面状态或者焦点圆锥状态。在平面状态中，波长对应于液晶分子的螺距(helical pitch)的光被反射。反射最大时的波长λ通过如下公式用液晶的平均折射率η和螺距ρ来表示。λ = η · ρ同时，反射带Δ λ随着液晶的折射率各向异性Δη而增大。在平面状态中，入射光被反射，因此显示“亮”态，即白显示。另一方面，在焦点圆锥状态中，穿过液晶层的光被设置在下基板53下方的光吸收层吸收，因此显示“暗”态，即黑显示。平面状态和焦点圆锥状态彼此共存建立起落在“亮”态(白显示)和“暗”态(黑显示)之间的中间色调态。中间色调的等级由彼此之间共存的平面状态和焦点圆锥状态的比率来确定。接下来，将描述使用胆留型液晶的显示元件的驱动方法。图5示出了通常的胆甾型液晶的示例性的电压-反射率特性。横轴表示用于夹设胆甾型液晶的电极之间所施加的具有预定脉冲宽度的脉冲电压的电压值(V)。纵轴表示胆甾型液晶的反射率(％)。在图5中，实线曲线P示出了初始处于平面状态的胆甾型液晶的电压-反射率特性，虚线曲线FC示出了初始处于焦点圆锥状态的胆甾型液晶的电压-反射率特性。当在胆留型液晶中产生强电场(Vpicici或更高)时，在施加电场期间液晶分子的螺旋结构被完全打破，从而建立起所有分子根据电场方向来取向的场致向列状态。接下来，如果当液晶分子处于场致向列状态时将施加的电压从Vpicici骤然降低到基本上为0，则液晶的螺旋轴变为相对于电极垂直，从而建立起对应于螺距的光被选择性反射的平面状态。另一方面，在不会打破胆甾型液晶粒子的螺旋结构的弱电场(在VF1_到VF1_的范围内)被施加并且之后被撤去的情况下，或者在强电场被施加并且之后被缓慢撤去的情况下，胆留型液晶分子的螺旋轴变得平行于电极从而建立起入射光被反射的焦点圆锥状态。如果具有中间强度的电场(Vfci到VF1_或者Vntltlb到Vro)被施加并且之后被骤然撤去，则可以显示平面状态和焦点圆锥状态彼此共存的中间色调图像。利用上述的现象来进行显示。
使用胆甾型液晶的单一阵列型显示装置使用用于高速重写的动态驱动方式。根据第一实施例的显示装置还使用DDS来显示中间色调图像。在重写一幅图像之前，可以进行复位操作使得所有像素同时进入平面状态。通过将列驱动器11和公共驱动器12的所有输出均强制设定为各自的预定值来进行复位操作。复位操作不需要传输用于设定输出值的数据，因而短时间内可以执行。因为耗电，所以对于低耗电装置可以不进行复位操作。为了便于描述，将首先描述黑白二进制图像的显示。图6示出了根据DDS的驱动波形。如之前所讨论的，DDS大体上包括三个阶段，即“准备”期间、“选择”期间和“展开”期间，它们以这样的顺序从开始排列。在这些期间之前或之后设置非选择期间。在准备期间，液晶被初始化为场致向列状态，并施加高电压且具有大的脉冲宽度的准备脉冲。在选择期间，提供用于分支进入平面状态或焦点圆锥状态的触发(trigger)。在选择期间，施加低电压且具有小的脉冲宽度的选择脉冲以切换进入平面状态，并且没有脉冲施加时切换进入焦点圆锥状态。在展开期间，基于在前的选择期间的过渡状态来确定是平面状态还是焦点圆锥状态，并且施加中间电压且具有大的脉冲宽度的展开脉冲。准备脉冲、选择脉冲和展开脉冲中每一脉冲均包括一组正和负脉冲。在准备期间和展开期间，实际中施加的是多组正和负准备脉冲或展开脉冲，而不是如图6所示的那些具有大的脉冲宽度的单组正和负脉冲。图7示出了在准备期间、选择期间、展开期间和非选择期间从公共驱动器12输出的各驱动波形，示出了从列驱动器11输出的用于白显示和黑显示的各驱动波形，并示出了第一实施例的施加到液晶上的各波形。在第一实施例中执行DDS的情况下，公共驱动器12输出包括GND的6个值，并且列驱动器11输出包括GND的4个值。当前，用于单一阵列方式的通用驱动器IC已经投入实际使用，并且可以通过模式设定用作列驱动器11或公共驱动器12。因此，用作列驱动器11的通用驱动器IC具有足够多的输出。在第一实施例中，使用列驱动器11的足够多的输出来向显示装置10施加电容检测信号。公共驱动器12和列驱动器11在选择期间的每一个四分之一期间改变输出。列驱动器11输出用于白显示的以42V、30V、0V和12V这样的顺序改变的电压波形，并输出用于黑显示的以30V、42V、12V和OV这样的顺序改变的电压波形。公共驱动器12在非选择期间输出以36V、36V、6V和6V这样的顺序改变的电压波形，在选择期间输出以30V、42V、12V和OV这样的顺序改变的电压波形，在展开期间输出以12V、12V、30V和30V这样的顺序改变的电压波形，并在准备期间输出以0V、0V、42V和42V这样的顺序改变的电压波形。因此，在准备期间，向用于白显示的数据电极的液晶施加以42V、30V、_42V和-30V这样的顺序的改变的电压波形，并向用于黑显示的数据电极的液晶施加以30V、42V、-30V和-42V这样的顺序改变的电压波形。在展开期间，向用于白显示的数据电极的液晶施加以30V、18V、-30V和-18V这样的顺序改变的电压波形，并向用于黑显示的数据电极的液晶施加以18V、30V、-18V和-30V这样的顺序改变的电压波形。在选择期间，向用于白显示的数据电极的液晶施加以12V、-12V、-12V和12V这样的顺序改变的电压波形，并向用于黑显示的数据电极的液晶施加OV的电压波形。在非选择期间，向用于白显示的数据电极的液晶施加以6V、-6V、-6V和6V这样的顺序改变的电压波形，并向用于黑显示的数据电极的液晶施加以-6V、6V、6V和-6V这样的顺序改变的电压波形。图8更具体地示出了第一实施例中在公共驱动器12和列驱动器11输出如图7所示的驱动波形的情况下每一像素的液晶上施加的电压波形。图8的电压波形施加到每一条扫描线上。公共驱动器12 —个接一个地移位施加图8的信号的扫描线。如图8所示，上述讨论的期间是以准备期间、选择期间和展开期间的顺序布置的，非选择期间布置在这三个期间之前或之后。选择期间持续大约0. 5ms到1ms。在图8中，示出了建立起用于白显示(亮显示)的平面状态的情况下士 12V的选择脉冲。在建立起用于黑显示(暗显示)的焦点圆锥状态的情况下，在此期间施加0V。在跨过持续时间为选择期间的约数倍到十数倍的准备期间和展开期间，施加图7的多个准备脉冲或展开脉冲。在非选择期间，低电压的脉冲持续施加到与图像描绘(imagerendering)无关的像素上，这不会导致图像变化。图8的准备脉冲、选择脉冲和展开脉冲组顺序施加到处于变化位置的扫描线。这使得用选择脉冲连同准备脉冲和展开脉冲，在向每一条线施加选择脉冲的时间，以管线方式(pipeline manner)进行扫描和重写。因此，即使是根据XGA规定的高清晰度显示元件也可以以0. 77秒(=Ims X 768)的左右的速度重写。为了显示中间色调图像，选择期间进一步分成多组子期间，从而使得可以在每一子期间施加图7所示的驱动波形。多个子期间中，用于白显示的子期间和用于黑显示的子期间的比率是可变化的。例如，如果设置了 8个子期间，则在所有8个子期间均进行白显示的情况下占空比为100%，在所有8个子期间均进行黑显示的情况下占空比为0%，在子期间中的两个进行白显示的情况下占空比为25 %。在第一实施例中，持续大约700 μ s的选择期间被分成每一个均持续20到30 μ s的子期间。因此，设置了多达23到35个子期间。如果用于白显示的子期间被布置在选择期间的中心，则用于白显示的选择脉冲的宽度在选择期间根据占空比改变。此后，为了简化描述，假设选择期间的选择脉冲的宽度根据使用图6示出的DDS驱动波形的占空比改变。如之前所讨论的，使用具有记忆能力的液晶的显示装置容易发生显示元件的对比度、亮度和伽马特性上的批次与批次之间的差异，并且久而久之显示元件的这种特性可能发生变化。尽管在相同的驱动条件下驱动显示元件，这些差异和随时间推移的变化也可能会妨碍期望的显示。特别地，根据第一实施例的显示装置使用的DDS的驱动条件的最佳范围窄，因此会显著地受到显示元件的差异和随时间推移的变化的影响。因此，在固定驱动条件下无法获得良好的显示。为了调节驱动条件，检测与显示(亮度)相关的显示元件的特性从而基于检测到的特性与显示(亮度)之间的关系来进行调节。如之前所讨论的，建议根据电容值来确定驱动条件。而且，在根据第一实施例的显示装置中，检测显示元件10的电容来调节驱动条件从而实现期望的驱动条件。然而，在根据第一实施例的显示装置中，直接检测显示元件10的电容而没有使用虚设单元(dummy cell)，通过将显示单元10设定为预定显示状态(白、黑或中间色调等级)来进行电容检测和驱动条件的调节。图9示出了显示元件10的R、G和B层每一层的亮度(反射率)和电容之间的关系的测量结果。在IkHz下测量电容，并且通过用定义为1的完全平面状态下的亮度和定义为0的完全焦点圆锥状态下的亮度标准化后的相对值表示。在电容值0和1之间，显示平面状态和焦点圆锥状态彼此共存的中间色调。从图9可以清楚地看出，电容在焦点圆锥状态具有最大值(亮度为0)，并且朝向平面状态(亮度为1)单调地(monotonically)减小。结果发现，在由于批次与批次之间的差异和随时间推移的变化而无法获得期望显示的情况下，由于该差异和随时间推移的变化而导致的亮度变化可以基于电容的相对关系来估计。因此，在根据第一实施例的显示装置中，测量显示元件10的电容从而基于测量的电容来调节驱动条件。图10示出了显示元件10相对于频率的电容特性。在图10中，在达到大约IOkHz的频率处焦点圆锥状态下的电容大于平面状态下的电容。同时，在IOOHz或更小的低频处，电容的绝对值变大。这被认为是由于液晶材料中包含的极性基团(polar group)或离子组分所导致的极化。考虑平面状态和焦点圆锥状态下各自电容的比率以及待检测的电流量，为了检测电容，使用IkHz左右的频率被认为是优选的。图11示出了输出电容检测信号的电源单元13中的电路部、电流感应放大器14和计算单元对的结构。电流感应放大器14可以是易于输入和输出的通用放大器。供电单元13使用D/A转换器(未示出)产生锯齿波或三角波从而向可变电容VR的一端施加初始检测信号。包括运算放大器Amp、电阻Rl、晶体管Trl和Tr2以及电阻R2的升压电路形成了放大电路，该放大电路放大初始检测信号以输出电容检测信号，从而稳定输出电压。放大电路的放大率是通过调节可变电阻VR的阻值而可调的。通过例如调节用开关连接的电阻的数量，根据来自控制单元23等的控制信号，可变电阻VR的阻值是可调节的。如果不需要调节电容检测信号的波高(wave height)，则可以用固定电阻来代替可变电阻VR。在升压电路随后的级中布置有用于限制电流的阻尼电阻R3。在图11中，阻尼电阻R3也用作用于电流感应放大器14的感应电阻。如之前所讨论的，阻尼电阻R3的一端连接到列驱动器11的未使用的电源端子。电流感应放大器14可以是将检测到的电流值输出为模拟电压值的放大器。从电流感应放大器14输出的电压信号的电压被计算单元M中的A/D转换器(ADC)数字化以供计算电容值使用。在电流感应放大器14的输出部和A/D转换器之间设置具有适当截止频率的低通滤波器能够进一步改善检测精度。供电单元13使用分压电路生成待提供给列驱动器11和公共驱动器12的各电压。因为DDS瞬间消耗大的电流，因此期望供电单元13的分压电路形成的各电压通过图11中所示的包括运算放大器Amp和晶体管Trl和Tr2的升压电路被输出。此外，在输出待提供给列驱动器11和公共驱动器12的电压的电源单元13的端子处，通常在阻尼电阻随后的级中设置有电容大约是几yF的平滑电容器。然而，如图Il所示，在输出电容检测信号的端子处，期望没有设置这种平滑电容器。这是因为设置平滑电容器将导致检测到显示元件的电容和平滑电容器的电容的组合电容，这会减小用于白显示、黑显示和中间色调显示的电容检测值之间的差，从而减小S/Ν比，进而降低检测精度。图12示出了通过阻尼电阻R3从升压电路提供到列驱动器11的未使用的电源端子的电容检测信号的波形。在第一实施例中，使用电压在士 5V范围内变化的锯齿状波电容检测信号。在电容检测信号被施加到显示元件的情况下，公共驱动器12设定为向所有端子输出GND电平，列驱动器11设定为向所有端子输出电容检测信号所施加到的端子上施加的电压。在这种状态下，如果电容检测信号如同图12所示的那样变化，则向显示元件10的所有像素上施加了以锯齿波形状变化的电压。通常来讲，锯齿波电容检测信号是通过D/A转换器生成的。因此，期望设置具有适当截止频率的低通滤波器来平滑锯齿波电容检测信号。通过用电流感应放大器14检测随着电容检测信号施加到显示元件10而发生的充电/放电期间的电流值，来检测电容。发现使用锯齿波电容检测信号能够稳定地检测甚至是胆留型液晶充电/放电期间的电流，胆甾型液晶的电容特性要比TFT液晶差。图13A和图13B示出了通过图11所示的电路结构使用胆甾型液晶的测试单元检测出的电容的实验结果。图13A示出了在随着电容检测信号S施加到白显示状态(平面状态)的所有像素而发生的充电/放电期间的锯齿波电容检测信号S和电流I。图1 示出了在随着电容检测信号S施加到黑显示状态(焦点圆锥状态)的所有像素而发生的充电/放电期间的锯齿波电容检测信号S和电流I。在图13A和图1 中，随着信号S增大电流I急剧增大，然后变为基本是常数。当电流I已经变为常数时，焦点圆锥状态下的电流值和平面状态下的电流值之间的比率大约是1.4倍，并且确定的是，该比率与图10所示的用于黑显示和白显示的各电容之间的比率基本上一致。CR振荡电路的原型是通过用电容器替换测试单元得到的。CR振荡电路的振荡频率被测量。因此，在平面状态下的振荡频率大约是焦点圆锥状态下的1.4倍，该振荡频率极大地波动从而频繁地变得不稳定。因此，对于胆留型液晶，根据随着锯齿波电容检测信号的施加而发生的充电/放电期间的电流来检测电容比根据振荡频率的检测更稳定。在上述描述的电容检测中，检测显示元件10在白/黑显示期间的电容。然而，随着显示元件10进入中间色调显示状态，可以检测中间色调显示状态的电容。此外，在上述描述的电容检测中，使用锯齿波电容检测信号。然而，也可以使用三角波电容检测信号来进行类似的检测。接下来将描述根据第一实施例的显示装置中的驱动条件调节方法。在调节用于DDS的驱动条件时可以调节的条件包括准备脉冲和展开脉冲的各电压、用于白显示的选择脉冲的电压以及选择脉冲的脉冲宽度(占空比)。在第一实施例中，调节展开脉冲的电压(展开电压)和选择脉冲的占空比。调节展开电压是因为它是有力地决定显示对比度的因素。调节选择脉冲的占空比是因为它在产生色调变化的因素中相对易于调节，并且可以实现准确的调节。图14示出了当根据在参考图6到图8描述的驱动条件下的DDS、并根据设定为预定值(例如，50%)的选择脉冲的占空比来驱动显示元件的情况下展开电压变化时，显示元件的电容发生的变化。在图14中，实线示意性地示出了单个显示元件变化的例子。在由低于某个值的展开电压驱动后，显示元件10的电容固定在一个高的值。随着展开电压变高，由展开电压驱动后的显示元件10的电容变低。在由高于某个值的展开电压驱动后，显示元件10的电容固定在一个低的值。这种电容变化波动是因为差异和随时间推移的变化。例如，高常数电容值和低常数电容值可能波动变得更高和更低，中间部分的电容值的变化可能相对于展开电压而改变(在图中，水平方向上)，中间部分的电容值的变化斜率也可以改变。图15A和图15B示出了根据第一实施例的显示装置中驱动条件的调节方法。图15A示出了第一阶段和第二阶段进行的调节。图15B示出了第三阶段进行的调节。在图15A中，R示出了当展开电压如图14所示那样变化时显示元件的电容发生的变化的典型例子。将电容预先存储作为参考例。将R的驱动条件也存储作为参考驱动条件。例如，可以存储电容固定在高值的值ClOO和电容固定在低值的值CO。此外，也可以存储电容处于某些中间值(例如处于ClOO和CO之间的范围的诸如25^^50^^^90%)的展开电压。P示出了驱动条件待调节的显示元件相对于展开电压的电容变化。当把电容P中的变化与参考例的R相比较时，ClOO和CO分别提高到了 C100’和CO’，中间部分的斜率增大，并且ClOO和CO之间的范围内25^^50%和90%等处的电容值以及对应的展开电压增大。在根据第一实施例的驱动条件调节方法中，在第一阶段，检测C100’和CO’。在第二阶段，确定展开电压从而使得通过改变选择脉冲的占空比来获得C100’和CO’之间的范围内的预定电容值(例如25%、50%和90%等)。换句话说，确定展开电压从而使得可以获得通常的最大对比度和亮度。
13
在第一实施例中，如上所描述的，展开电压是变化的。然而，仅通过改变展开电压，ClOO'和CO’可以不变化。例如，如图15所示，如果展开电压太高，则尽管选择脉冲的占空比是50%或更小，电容也可以是⑶’，在这种情况下可能无法进行中间色调显示。如果展开电压进一步变高，则尽管选择脉冲的占空比接近于0% (在这种情况下可能根本无法进行显示)，电容也可以变为⑶’。因此，在第一实施例中，设定展开电压，使得C100’和CO’分别对应于显示亮度100和0(相对值)，并且使得中间色调部分的电容变化对应于选择脉冲占空比的变化。在第三阶段，确定选择脉冲的占空比的变化，从而使得中间色调部分的电容变化是线性的。图16是示出了根据第一实施例的显示装置中驱动条件自动调节的处理的流程图。该处理包括第一步骤Si、第二步骤S2、第三步骤S3和最终步骤S4。在第一步骤Sl中，检测上述描述的⑶’和ClOO’，并使得CO’和ClOO’分别对应于亮度0和100 (相对值)。在第二步骤S2中，设定展开电压，使得获得由CO’和C100’确定的中间色调部分的预定电容值。在第三步骤S3中，根据确定的展开电压来设定中间色调部分的电容值和选择脉冲的占空比之间的关系。在最终步骤S4中，根据确定的展开电压和选择脉冲的占空比更新驱动条件。在第一步骤Sl的步骤Sll中，显示元件10的所有像素都根据DDS描述白显示状态(平面状态)。在步骤Sll中，为了保证所有像素都进入了白显示状态，将选择脉冲的占空比设定为100%，此外将展开电压设定为比通常的更高，如图17A所示。在步骤S12中，测量步骤Sll中设定为白显示状态下的显示元件10的电容，将获得的值设定为0%点。因此，CO’设定为0%点。在步骤S13中，根据DDS，显示元件10的所有像素都描述黑显示状态(焦点圆锥状态)。在步骤S13中，为了保证所有像素都进入了黑显示状态，将选择脉冲的占空比设定为0% (没有选择脉冲)，此外，展开电压设定为比通常的更低，如图17B所示。在步骤S14中，测量在步骤S13中设定为黑显示状态的显示元件10的电容，并将获得的值设定为100%点。因此，C100’设定为100%点。第二步骤S2包括步骤S21到S23，它们重复执行3到5次，如步骤S2R所示。在步骤S21中，显示元件10的所有像素都描述中间色调显示状态(平面状态+焦点圆锥状态)。设定的中间色调可以是任意色调，例如90%、50%和25%。例如，在设定的中间色调是25%的情况下，在预先存储的驱动条件下将选择脉冲的占空比设定到25%，从而根据DDS使得显示元件10的所有像素都进入中间色调显示状态。在设定的中间色调是90%的情况下，设定展开电压，使得可以获得通常的最大显示对比度，这对于显示对比度而言是优选的。在步骤S22中，测量在步骤S21中设定处于中间色调显示状态的显示元件10的电容。在步骤S23中，由分别对应于在步骤S12和S14中确定的0%点和100%点的电容C0’和C100’来计算对应于设定的中间色调的目标电容值，该目标电容值待与在步骤S22中获得的测量电容值相比较。然后，根据比较结果调节展开电压从而使得测量电容值达到目标电容值。
重复步骤S21到S23。当步骤S22中获得的测量电容值近似于目标电容值时，结束步骤S2，执行步骤S3。可以通过把测量电容值调节到目标电容值的任意方法来调节展开电压。已知的这种方法是求根算法(root-finding algorithm)。该方法的典型例子包括牛顿法(Newton'smethod)和二分法(bisection method)。将介绍应用了这些方法的例子。图18A和图18B示出了采用牛顿法使得测量电容值达到目标电容值的展开电压调节方法，示出了设定的中间色调是25 %的情况。在牛顿法中，预先存储相对于展开电压的电容变化标准特性，如图14和图15A所示。为了方便，可以存储该特性的线性函数的斜率和截距。在图18A和图18B中，R’示出了标准电容变化特性，P’示出了待调节的电容变化特性。如图18A所示，由存储的特性计算关于标准电容变化特性的标准25%展开电压，此处电压值是从⑶’起25% (在C0’和C100’之间的范围定义为100%)。在计算出的标准25%展开电压下，随着将占空比设定为25%，根据DDS，显示元件10的所有像素都进入中间色调显示状态。在该状态下测量的电容假设为从C0’起50%。如图18B所示，由存储的斜率计算将电容从50%变化到20%的展开电压的变化量，并且通过计算出的变化量来改变标准25%展开电压。然后，使用改变后的展开电压再次进行类似的处理，从而使得测量电容更接近于从C0’起25%的值。通过重复这些处理几次，就可以确定电容接近于从C0’起25%的值时的展开电压。尽管电容达到从C0’起的25%的值，如之前所讨论的，也可以将电容达到从CO’起的50%、90%等。图19示出了进行牛顿法使电容达到从CO’起的10%和90%的情况下发生的展开电压变化。发现通过重复这些处理两次或三次或者更多次，实现了收敛到基本上一常数值。已知，在待求解的对象具有急剧变化的特性或者凹凸变化的特性的情况下，牛顿法可以导致扩散而不是收敛。然而，在展开电压待调节的情况下，电容相对于展开电压单调变化，因此应用牛顿法通常可靠地导致了收敛。图20A到20C示出了通过二分法使得测量电容值达到目标电容值的展开电压调节方法，示出了设定的中间色调是20%的情况。在二分法中，无需存储相对于展开电压的标准电容变化特性。如图20A所示，设定位于展开电压变化范围的电压上限和电压下限之间的中点的第一电压中点。然后，随着将展开电压设定为第一电压中点并将占空比设定为25%，根据DDS，显示元件10的所有像素进入中间色调显示状态。在该状态下测量的电容假设为是大于从CO’起25%的值。因此，能够确定第一电压中点小，并且需要提高设定值。如图20B所示，设定位于第一电压中点和电压上限之间的中点的第二电压中点。然后，随着将展开电压设定为第二电压中点并将占空比设定为25%，根据DDS，显示元件10的所有像素均进入中间色调显示状态。在该状态下测量的电容假设仍然是大于从C0’起25%的值。因此，能够确定第二电压中点小，并且需要提高设定值。如图20C所示，设定位于第二电压中点和电压上限之间的中点的第三电压中点。然后，随着将展开电压设定为第三电压中点并将占空比设定为25%，根据DDS，显示元件10的所有像素均进入中间色调显示状态。如果在该状态下测量的电容假设是从C0’起25%的值，则将第三电压中点确定为适当的展开电压。
通常来讲，二分法不太可能导致发散，但是比牛顿法需要更多时间达到收敛。然而，如上所描述的，电容相对于展开电压非常单调地变化，因此重复这些步骤5次能够导致收敛到大致一常数值。返回图16，在第三步骤S3中，使用在步骤S2中确定的展开电压设定中间色调部分的电容值和选择脉冲的占空比之间的关系。在步骤S31中，显示元件10的所有像素均进入目标中间色调显示状态，其中用于显示的任意中间色调均被显示。该处理与步骤S21中的处理相同。在步骤S32中，测量在步骤S31中设定的目标中间色调显示状态的显示元件10的电容。在步骤S33中，计算对应于目标中间色调显示状态的目标电容值，该目标电容值待与在步骤S32中获得的测量电容值相比较。然后，基于比较结果确定选择脉冲的占空比，从而使得测量电容值达到目标电容值。重复步骤S31到S33。当步骤S32中获得的测量电容值近似于目标电容值时，步骤S3结束。在DDS的情况下，液晶响应相当迅速，因此固有地难以形成中间色调显示。因此，可以显示大约3到7个中间色调。当用于每一中间色调的第三步骤重复执行以确定用于显示的所有中间色调的选择脉冲占空比时，该处理继续到步骤S4。图21示出了在第三步骤S3中进行的调节，示出了相对于选择脉冲的占空比的电容变化。在图21中，R”示出了相对于占空比的标准电容变化特性，P”示出了相对于待调节的占空比的电容变化特性。该例子对应于在第二步骤S2中将中间色调设定为25%来确定展开电压的情况。在这种情况下，随着将选择脉冲的占空比设定为25%，使用在步骤S2中确定的展开电压，通过根据DDS的驱动来获得期望的电容值，即期望的中间色调。然而，在图21中，与假设特性R”相比，待调节的显示元件的特性具有陡峭的斜率，因此通过用选择脉冲的假设占空比驱动可能无法获得假设的电容值(中间色调)。例如，对于假设特性R”，通过将占空比设定为40%来获得60%点的电容值(中间色调)。然而，对于待调节的显示元件的特性P”，需要将占空比设定为50%。对于在中间色调部分的电容，确定获取这种电容(中间色调)的选择脉冲的占空比，并使用这样确定的选择脉冲的占空比来更新驱动条件。通过对中间色调部分的每一电容应用牛顿法或二分法来确定选择脉冲的占空比。在DDS的情况下，液晶响应相当快，因而其固有地难以形成中间色调显示。因此，可以使用牛顿法来确定选择脉冲的占空比，同时二分法在寻找最佳值方面更优，因为导致发散的风险低。图22示出了在进行二分法来确定获取60%点处的电容的占空比的情况下发生的占空比的变化。发现通过重复这些处理5次或更多次能够获得收敛到基本上一常数值。根据上述描述配置的第一实施例的显示装置，可以自动优化驱动条件，从而即使在显示元件10的特性由于批次与批次之间的差异和随时间推移的变化而波动的情况下也能够一直进行良好的显示。在根据第一实施例的显示装置中，在显示元件10的电容检测时，显示元件10是根据DDS来驱动，从而使得所有像素均进入相同的显示状态。在根据DDS驱动显示元件10时，需要在移位施加位置的同时向所有扫描线施加如图8所示的驱动波形，这需要相当多的时
16间。因此，期望对用于显示的所有中间色调进行图16的步骤S31。这样，在8色调显示的情况下，需要为7个中间色调中的每一个设定显示状态大约5次，这需要长时间来设定显示屏
眷ο这样，如图23A所示，显示元件10的显示屏幕分成对应于列驱动器11的多个端子的多个区域(在图23A中，8个区域)，并且显示屏幕的区域同时以不同的色调等级进行显示。在图23A中，每两个区域以相同色调进行显示，从而显示四个色调，即GO到G3。然后，如图2 所示，当待测量以色调GO显示的状态下的电容时，控制列驱动器11从而将电容检测信号施加到以色调GO进行显示的区域。此后，以相同的方式测量色调Gl到G3的电容。这样就可将改变显示元件10的显示状态所需的时间缩短至根据第一实施例的大约四分之
ο图24A到24D示出了用于16个色调(S卩，GO到G15)的电容待测量的情况下显示屏幕的例子。第一次，图16的第三步骤S3重复5次，显示4个色调，即GO到G3。第二次，图16的第三步骤S3重复5次，显示四个色调，即G4到G7。此后，对G8到Gll和G12到G15进行相同的操作。在图23A和2 与图24A到24D中，为了消除屏幕不均勻的影响，在屏幕内两个区域中显示相同的色调。在根据第一实施例的显示元件中，在第一步骤Sl中，确定对应于亮度0和100(相对值)的各电容。在第二步骤S2中，设定展开电压从而可以由在第一步骤Sl中确定的电容获得预定中间色调部分的预定电容值。在第三步骤S3中，使用在第二步骤S2中确定的展开电压设定中间色调部分的电容值和选择脉冲的占空比之间的关系。在由于显示元件特性亮度在0和100(相对值)之间波动并且对应的电容小的情况下，第一步骤S 1可以省略。同样在该情况下，在相对于图14的展开电压的电容变化特性波动从而在水平方向上移位的情况下，需要执行步骤S2和S3。在电容变化特性相对于图14的展开电压进行波动从而在水平方向上移位程度较小的情况下，步骤S2可以进一步省略而执行步骤S3。相反地，在电容值(中间色调)的变化相对于图21所示的选择脉冲占空比的波动程度较小的情况下，第三步骤S3可以省略。在根据第一实施例的显示装置中，调节展开电压和选择脉冲的占空比，从而获取期望的显示特性。然而，如之前所讨论的，也有其他的驱动条件因素可能影响显示特性。在这些因素待调节的情况下，也可以应用上述描述的技术，在这些技术中在不同显示状态下检测显示元件的电容并且基于检测到的电容调节驱动条件。此外，在根据第一实施例的显示装置中，使用单极驱动器IC。然而，也可以使用双极驱动器IC。图25示出了在使用双极驱动器IC的情况下列驱动器11和公共驱动器12的输出电压之间的相互关系。从正侧到负侧以电压递减顺序将电压定义为VP3、VP2、VP1、0、VN1、VN2和VN3。在正相位期间，在用于描绘白显示的选择期间施加SEG-VP3和COM-VPl之间的电压差，并且在用于描绘黑显示的选择期间施加SEG-VPl和COM-VPl之间的电压差。在准备期间和展开期间，根据图20A到图20C的关系施加平均电压。在负相位期间，VP和VN之间的相互关系与上述描述的情况相反。
以下将提供用于从展开电压导出用于SEG和COM的每一个的VP3、VP2、VP1、0、VNl、VN2和VN3的公式。非选择电压是在不是准备期间、选择期间和展开期间中的任意一个期间内施加到所有像素上(描述完毕或未描述的)的电压。SEG_VP3 =(展开电压+3*非选择电压)/2
SEG_VP2 =((展开电压+3*非选择电压)-非选择电压)-SEG_VP3
SEG_VPl =SEG_VP3-非选择电压拉
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)
在根据第一-实施例的显示装置中，使用了 DDS。然而，在使用之前讨论的传统驱动
方式的情况下，也可以采用上述描述的技术，在这些技术中在不同的显示状态下检测显示元件的电容并且基于检测到的电容调节驱动条件。以下将描述使用传统驱动方式的根据第二实施例的显示装置。图沈示出了根据第二实施例的显示装置的显示状态的变化。当施加强电场时(复位电压)，胆留型液晶进入场致向列状态，其中所有的液晶分子基于电场的方向而取向。当电场的施加骤然撤销时，胆留型液晶从场致向列状态进入平面状态。当施加中间电场(写电压)时，胆留型液晶从平面状态进入焦点圆锥状态。进入焦点圆锥状态的液晶分子的比率根据施加时间而不同。具体而言，短的施加时间导致小部分的液晶分子进入焦点圆锥状态，长的施加时间导致大部分的液晶分子进入焦点圆锥状态。传统的驱动方式能够实现采用DDS难以实现的高均勻性的中间色调显示，因而对于通用的全色彩显示是有利的。根据第二实施例的显示装置具有与图1所示的结构相同的结构，并且使用用于单一阵列方式的列驱动器11和公共驱动器12。根据第二实施例的显示装置与根据第一实施例的显示装置的区别之处在于采用了传统的驱动方式。根据传统的驱动方式驱动的使用胆甾型液晶的显示装置是本领域中已知的。因此，将省略详细的描述，而在下文中简单描述相关问题。传统驱动方式包括复位处理和写入处理；在复位处理中通过施加复位电压，待重写的所有像素均进入场致向列状态，然后通过撤销复位电压的施加而进入平面状态；在写入处理中，向每一个像素施加写入脉冲从而通过调节写入脉冲的施加时间来显示图像。图27A示出了在复位处理中施加到所有像素上的复位脉冲，例如，该复位脉冲是具有几十ms宽度的士36V的脉冲。如上所描述的，焦点圆锥状态的共存比率根据写入电压的施加时间而变化。有大约两种方法来改变写入电压的施加时间。第一种方法是通过改变脉冲宽度来改变施加时间。第二种方法是通过改变连续短脉冲的数量来改变施加时间。图27B示出了执行第一种方法的情况下的写入脉冲。写入脉冲是具有不同脉冲宽度的士20V的脉冲。具体而言，当移位扫描线位置来一个接一个地施加扫描脉冲时公共驱动器12向每一条扫描线施加扫描脉冲。施加到每一条线的扫描脉冲的周期对应于写入脉冲的最大脉冲宽度。列驱动器12输出与扫描脉冲的施加同步的用于打开和关闭写入脉冲的信号。这样就能够实现施加了扫描脉冲的一条扫描线中的所有像素的写入。保持在平面状态(白显示)的像素上不施加写入脉冲。向进入焦点圆锥状态(黑显示)的像素施加宽度对应于扫描脉冲的周期的写入脉冲。向用于中间色调显示的像素施加宽度对应于色调的写入脉冲。图28A到28D示出了执行第二种方法的情况下的写入脉冲。图28A到^D的脉冲分别被施加到四个帧上。图^A到^D的写入脉冲各自的宽度基本上减半。在第一帧中，公共驱动器12在移位扫描线的位置来一个接一个地施加扫描脉冲的同时向每一条扫描线施加对应于图27A的扫描脉冲的扫描脉冲。列驱动器12输出与扫描脉冲的施加同步的用于打开和关闭写入脉冲的信号。此后，以相同的方式施加图^B到^D的写入脉冲。宽度为8的写入脉冲施加到除了图28A的写入脉冲被打开之外没有别的脉冲的像素上，宽度为4的写入脉冲施加到除了图^B的写入脉冲被打开之外没有别的脉冲的像素上，等等。这样，宽度为15的写入脉冲施加到图28A到28D的所有写入脉冲均被打开的像素上，并且没有写入脉冲被施加到图28A到图^D的所有写入脉冲均关闭的像素上。在根据第二实施例的显示装置中，驱动条件的可调节参数的例子包括写入处理中写入脉冲的电压、写入脉冲的最大累积时间以及脉冲宽度。在测量设定为显示状态的显示元件的电容的同时通过应用牛顿法、二分法等可以优化这些参数。所描述的例子和条件性语言是为了教示性的目的，试图让读者理解本发明以及发明人为了促进技术而提出的概念，不应当理解为用于限制具体描述的例子和条件，说明书中这些例子的组织也不是为了显示本发明的优劣。尽管已详细描述了本发明的各实施例，然而应当可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以进行各种变化、替换和更动。
权利要求
1.一种显示装置，包括显示元件，即使当不再被驱动时仍然保持它的显示状态；电容检测电路，用于检测所述显示元件的电容；以及驱动条件调节电路，用于在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定为所述显示状态，并用于基于所述电容检测电路检测到的、呈现所述显示状态的所述显示元件的电容来调节所述驱动条件。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路用于基于所述显示元件在至少两种或更多种不同显示状态下检测到的电容来调节所述驱动条件。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述电容检测电路包括电流检测波形施加电路，用于生成具有电流检测波形的信号以向所述显示元件施加该信号；以及电流检测电路，用于检测当所述信号被施加时所述显示元件的电流值。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述电流检测波形是锯齿波或三角波。
5.根据权利要求3所述的显示装置，其中所述电流检测电路用于测量待提供到列驱动器的电流，所述列驱动器用于根据单一阵列方式驱动所述显示元件。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述电容检测电路用于通过将所述显示元件的整个表面设定为预定显示状态、然后将具有电流检测波形的信号施加到所述显示元件上来检测所述电容。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述电容检测电路用于通过将所述显示元件的显示表面分成与所述列驱动器的多个输出端子对应的多个区域、将所述显示元件的显示表面的每一所述区域设定为预定显示状态、然后向每一所述区域施加具有所述电流检测波形的信号来检测所述电容。
8.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路包括A/D转换器，用于将所述电流检测电路检测到的电流值转换成数字值；以及计算电路，用于基于从所述A/D转换器输出的数字值来计算所述驱动条件。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路用于调节所述驱动条件的可变参数，从而使得当所述显示元件呈现预定显示状态时由所述电容检测电路检测到的电容近似于目标电容。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路用于调节所述可变参数，从而通过应用牛顿法或二分法使得检测到的电容近似于所述目标电容。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示元件是使用胆留型液晶的显示元件。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示元件包括由反射不同光的多个液晶层形成的堆叠结构；以及所述驱动条件调节电路用于调节每一所述层的驱动条件。
13.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示元件是根据动态驱动方式来驱动的。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述驱动条件调节电路用于使用展开期间的电压值和选择期间的占空比作为参数来调节所述驱动条件。
15.一种用于控制显示装置的驱动的方法，所述显示装置具有即使不再被驱动时仍然保持它的显示状态的显示元件，包括在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定成显示状态，然后在设定的显示状态下检测所述显示元件的电容；以及基于检测到的电容自动调节所述驱动条件。
16.根据权利要求15所述的用于控制显示装置的驱动的方法，其中，在所述显示元件的至少两种或更多种不同显示状态下检测所述电容，以及基于所述显示元件在至少两种或更多种不同显示状态下检测到的电容来调节所述驱动条件。
17.根据权利要求15所述的用于控制显示装置的驱动的方法，其中通过如下方式来检测电容生成具有电流检测波形的信号以将该信号施加到所述显示元件；当具有电流检测波形的该信号被施加时检测所述显示元件的电流值；以及由所检测到的电流值计算所述电容。
18.根据权利要求15所述的用于控制显示装置的驱动的方法，其中，通过调节所述驱动条件的可变参数来调节所述驱动条件，从而使得当所述显示元件呈现预定显示状态时检测到的电容近似于目标电容。
全文摘要
一种显示装置及用于控制该显示装置的驱动方法，该显示装置包括显示元件，即使当不再被驱动时仍然保持它的显示状态；电容检测电路，用于检测所述显示元件的电容；以及驱动条件调节电路，用于在预定驱动条件下驱动所述显示元件以将所述显示元件设定为所述显示状态，并用于基于所述电容检测电路检测到的、呈现所述显示状态的所述显示元件的电容来调节所述显示元件的所述驱动条件。本发明即使在显示元件的特性由于批次与批次之间的差异和随时间推移的变化而波动的情况下也能够一直进行良好的显示。
文档编号G09G3/36GK102385183SQ20111026464
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者新海知久, 能势将树 申请人:富士通株式会社
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