JP4385428B2

JP4385428B2 - 情報表示装置

Info

Publication number: JP4385428B2
Application number: JP09300899A
Authority: JP
Inventors: 克行難波; 功速水; 尊司近藤; 完房辻; 英雄保富
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: US6917359B1; JP2000284759A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報表示装置、特に、記録媒体に記録されている情報を可視情報として表示手段に表示する情報表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】
近年、書籍の内容をデジタル情報（コンテンツ）として記録したＣＤ−ＲＯＭ、ＭＤ等の記録媒体を着脱可能とし、該記録媒体から所望のコンテンツを読み出し、装置本体に設けられた液晶ディスプレイ上に可視情報として表示する情報表示装置（電子ブック）が種々提案されている（例えば、特開平９−２６５４７０号公報参照）。これらの電子ブックは、一般に携帯性を重視し、電池によって駆動するように構成されている。
【０００３】
一方、情報を表示するためのディスプレイに使用される液晶には種々のタイプがあり、駆動方法や駆動電圧等の駆動特性はそれぞれ異なる。電子ブックとしての機能を満たすためには、文字や画像が表示されている状態で安定したメモリ性を有する液晶を用いることが省電力の点で効果的である。
【０００４】
しかしながら、一般的にメモリ性を有する液晶は、画像を書き換えるために表示をリセットする際高電圧が必要であり、電池で駆動する構成では、他の高電圧を必要とする部材を同時に駆動すると電圧低下が生じ、動作が不安定になるおそれがある。また、メモリ性を有する液晶はリセットに比較的長い時間を必要とし、いわゆるページめくりに時間がかかる。情報の表示と共に該情報に対応した音声を再生すると、さらにページめくりに時間を要することになる。特に、情報を高速で表示させるモードを実行するとき、時間がかかるようでは高速表示モードの意味がなくなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、駆動電圧の低下によって動作が不安定になることを防止できる情報表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、高速表示モードを損うことのない情報表示装置を提供することにある。
【０００６】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、本発明に係る情報表示装置は、記録媒体に記録されている情報を可視情報として表示する表示手段と、情報を表示するために表示手段を駆動する第１駆動手段と、前記記録媒体から情報を読み出すために記録媒体を駆動する第２駆動手段と、第１及び第２駆動手段に電力を供給するための電源部と、第１駆動手段によって表示手段に対するリセット動作が行われている間は第２駆動手段による記録媒体の駆動を禁止する制御手段とを備えている。
【０００７】
以上の本発明によれば、高電圧を必要とする表示手段のリセット動作中は、同じく高電圧を必要とする記録媒体の駆動が禁止され、表示手段への高電圧の供給が保障される。従って、駆動電圧の低下による動作の不安定性を回避できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る情報表示装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、本発明を電子ブックに適用した例について説明する。
【００１１】
（電子ブックの外観）
図１、図２は本発明の一実施形態である電子ブック１の外観を示す。この電子ブック１は中央の支軸１１を支点として開閉可能に連結された液晶ディスプレイ２，３を備え、液晶ディスプレイ２，３に通常の書籍や雑誌等と同様に種々の文字・画像情報を表示する。液晶ディスプレイ２，３はそれぞれメモリ性を有する液晶を用いてマトリクス方式で駆動される液晶表示素子で構成され、この構成や駆動方法については後に詳述する。
【００１２】
液晶ディスプレイ２，３に表示するための情報は、ＭＤ，ＦＤ，ＣＤ，ＤＶＤ等の記録媒体１５に予め記録されたものであり、電子ブック１の底面部に記録媒体１５を挿入するためのスロット１０が設けられている。
【００１３】
ディスプレイ３の下方には、電源スイッチ４、ページ送りスイッチ５及び早送りスイッチ６が設けられている。さらに、ディスプレイ２の下方には、ページ戻しスイッチ７、早戻しスイッチ８及び音声再生用スピーカ９が設けられている。ページ送りスイッチ５は１回オンするごとに１ページめくった状態にディスプレイ２，３での表示を変更する。早送りスイッチ６はオンされている間に後のページに順次めくっていくように表示する高速表示モードを実行させる。オフされたときには、そのときディスプレイ２，３に高速表示されているページを通常の状態に表示する。ページ戻しスイッチ７は１回オンするごとに１ページ戻った状態にディスプレイ２，３での表示を変更する。早戻しスイッチ８はオンされている間に前のページに順次戻していくように表示する高速表示モードを実行させる。オフされたときには、そのときディスプレイ２，３に高速表示されているページを通常の状態に表示する。
【００１４】
（制御回路）
図３は電子ブック１の全体的な制御回路を示す。この制御回路は全体制御部（ＣＰＵ）２１を中心として構成され、画像処理回路２２、内部メモリ２３、前記スイッチ４〜８からなる操作部２４、記録媒体ドライバ２５、ＬＣＤドライバ２６、音声再生回路２７及び電源回路２８を備えている。
【００１５】
記録媒体ドライバ２５は、スロット１０に挿入された記録媒体１５を駆動して記録されている情報を読み出し、全体制御部２１へ転送する。具体的には、媒体を回転させるスピンドルモータやヘッド駆動部、ピックアップ光学系駆動部が含まれる。画像処理回路２２は前記ドライバ２５で読み出された情報に対して表示用の画像データを生成する。この画像データは内部メモリ２３に記憶される。ＬＣＤドライバ２６は前記ディスプレイ２，３を画像データに基づいてマトリクス駆動する。音声再生回路２７はディスプレイ２，３に表示される情報に対応する音声を再生するもので、前記スピーカ９を含む。電源回路２８は電池２９を電源として昇圧回路を含み、全体制御部２１、ドライバ２５，２６及び音声再生回路２７へ電力を供給する。
【００１６】
ところが、本実施形態において、全体制御部２１はディスプレイ２，３の画面をリセットする（書き換える）際、即ち、ページ送りスイッチ５又はページ戻しスイッチ７がオンされると、記録媒体ドライバ２５へ電力を供給しないように制御する。また、全体制御部２１は高速表示モードが指示されると、即ち、早送りスイッチ６又は早戻しスイッチ８がオンされると、音声の再生をしないように制御する。そして、スイッチ６又は８がオフされると音声の再生を開始させる。なお、このような制御は図１０、図１１を参照して後述する。
【００１７】
（液晶表示素子の構成）
次に、ディスプレイ２，３に組み込まれている液晶表示素子１００について図４を参照して説明する。この液晶表示素子１００は光吸収層１１９の上に、赤色の選択反射と透明状態の切り換えにより表示を行う赤色表示層１１１Ｒを配し、その上に緑色の選択反射と透明状態の切り換えにより表示を行う緑色表示層１１１Ｇを積層し、さらに、その上に青色の選択反射と透明状態の切り換えにより表示を行う青色表示層１１１Ｂを積層したものである。
【００１８】
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、それぞれ透明電極１１３，１１４を形成した透明基板１１２間に樹脂製柱状構造物１１５及び液晶１１６を挟持したものである。また、透明電極１１３，１１４上には図示しない配向制御膜あるいは絶縁膜を設けてもよい。
【００１９】
透明電極１１３，１１４はそれぞれＬＣＤドライバ２６に接続されており、ＬＣＤドライバ２６により透明電極１１３，１１４の間にそれぞれ所定のパルス電圧が印加される。この印加電圧に応答して、液晶１１６が可視光を透過する透明状態と可視光を選択的に反射する選択反射状態との間で表示が切り換えられる。
【００２０】
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに設けられている透明電極１１３，１１４は、それぞれ微細な間隔を保って平行に並べられた複数の帯状電極よりなり、その帯状電極の並ぶ向きが互いに直角方向となるように対向させてある。これら上下の帯状電極に順次通電が行われる。即ち、各液晶１１６に対してマトリクス状に順次電圧が印加されて表示が行われる。このようなマトリクス駆動を各表示層ごとに順次、もしくは同時に行うことにより液晶表示素子１００にフルカラー画像の表示を行う。
【００２１】
詳しくは、２枚の基板間にコレステリック相を示す液晶を挟持した液晶表示素子では、液晶の状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態に切り換えて表示を行う。液晶がプレーナ状態の場合、コレステリック液晶の螺旋ピッチをＰ、液晶の平均屈折率をｎとすると、波長λ＝Ｐ・ｎの光が選択的に反射される。また、フォーカルコニック状態では、コレステリック液晶の選択反射波長が赤外光域にある場合には散乱し、それよりも短い場合には可視光を透過する。そのため、選択反射波長を可視光域に設定し、矢印Ａで示す素子の観察側と反対側に光吸収層を設けることにより、プレーナ状態で選択反射色の表示、フォーカルコニック状態で黒の表示が可能になる。また、選択反射波長を赤外光域に設定し、素子の観察側と反対側に光吸収層を設けることにより、プレーナ状態では赤外光域の波長の光を反射するが可視光域の波長の光は透過するので黒の表示、フォーカルコニック状態で散乱による白の表示が可能になる。
【００２２】
ところで、コレステリック相を示す液晶の捩れを解くための第１の閾値電圧をＶｔｈ１とすると、電圧Ｖｔｈ１を十分な時間印加した後に電圧を第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さい第２の閾値電圧Ｖｔｈ２以下に下げるとプレーナ状態になる。また、Ｖｔｈ２以上でＶｔｈ１以下の電圧を十分な時間印加するとフォーカルコニック状態になる。この二つの状態は電圧印加を停止した後でも安定である。また、この二つの状態の混在した状態も存在することがわかっており、中間調の表示、即ち、階調表示が可能である。
【００２３】
このようにコレステリック相を示す液晶は、電圧無印加時でも表示状態を維持できるメモリ特性を持つため、単純マトリクス駆動により多画素に区画された表示素子を駆動して所望の画像や文字を表示することが可能である。
【００２４】
（フルカラー表示）
各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂを積層した液晶表示素子１００は、青色表示層１１１Ｂ及び緑色表示層１１１Ｇを液晶がフォーカルコニック配列となった透明状態とし、赤色表示層１１１Ｒを液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、赤色表示を行うことができる。また、青色表示層１１１Ｂを液晶がフォーカルコニック配列となった透明状態とし、緑色表示層１１１Ｇ及び赤色表示層１１１Ｒを液晶がプレーナ配列となった選択反射状態とすることにより、イエローの表示を行うことができる。同様に、各表示層の状態を透明状態と選択反射状態とを適宜選択することにより赤色、緑色、青色、白色、シアン、マゼンタ、イエロー、黒色の表示が可能である。さらに、各表示層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂの状態として中間の選択反射状態を選択することにより中間色の表示が可能となり、フルカラー表示素子として利用できる。
【００２５】
（液晶表示素子の駆動回路及び駆動方法）
前記液晶表示素子１００の各表示層における画素構成は単純マトリクスであるため、図５に示すように、走査電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍと信号電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎのｍ×ｎのマトリクスで表わすことができる。走査電極Ｒａと信号電極Ｃｂ（ａ，ｂはａ≦ｍ、ｂ≦ｎを満たす自然数）との交差部分の画素をＬＣａ−ｂとする。また、これらの電極群はそれぞれ走査駆動ＩＣ３１、信号駆動ＩＣ３２の出力端子に接続されており、前記ＬＣＤドライバ２６から転送される画像データに基づいて駆動ＩＣ３１，３２から各電極に走査電圧及び選択電圧が印加される。
【００２６】
なお、液晶表示素子１００の駆動回路は、前記マトリクス構成のドライバに限定されるものではなく、走査駆動ＩＣ３１の１ラインごとに、信号駆動ＩＣ３２からラインラッチメモリを介して画像データをシリアル転送してもよい。この場合、走査駆動ＩＣ３１はライン対応ではなく、シリアル用で済み、ドライバのコストが安価になる。
【００２７】
前記液晶表示素子１００において、液晶の表示状態は印加電圧とパルス幅の関数になっている。各液晶に対して最初に最も低いＹ値（視感反射率）を示すフォーカルコニック状態にリセットしておいてから、幅が一定のパルス電圧を液晶に印加すると、図６に示すように表示状態が変化する。図６において、縦軸はＹ値（視感反射率）、横軸は印加電圧を示す。電圧Ｖｐのパルスが印加されると最も高いＹ値を示すプレーナ状態が選択され、電圧Ｖｆのパルスが印加されると最も低いＹ値を示すフォーカルコニック状態が選択される。また、その中間の電圧を印加すると、中間のＹ値を示すプレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態が選択され、中間調表示が可能となる。
【００２８】
図７は、本発明者らが試作したテストセルの液晶に印加したパルス電圧の波形（ａ），（ｂ）を示す。ここでは１画素のみを対象として、走査時には信号電極から選択信号のみを印加した。リセット信号の電圧を５０Ｖとし、波形（ａ）ではそのパルス幅（リセット時間）を２００ｍｓｅｃ、波形（ｂ）では５０ｍｓｅｃとした。そして、液晶をプレーナ状態にセットする選択信号を電圧１１０Ｖで５ｍｓｅｃ印加した。なお、ここでは１１０Ｖとしたが、この値に限定されるものではなく、液晶の材料、厚み、電圧のパルス幅によって他の値をとり得る。
【００２９】
波形（ａ）に示すように、リセット信号を２００ｍｓｅｃ印加した場合には、リセット前の液晶の状態がプレーナ状態であるかフォーカルコニック状態であるかに拘らず、選択信号を印加したときに良好なプレーナ状態を示し、選択信号の電圧値を変化させた際の階調表現も可能であった。一方、波形（ｂ）に示すように、リセット信号を５０ｍｓｅｃ印加した場合は、液晶が必ずしも充分にリセットされず、その後プレーナ状態にセットしたときのＹ値にばらつきを生じた。
【００３０】
以上の実験から判明したことは、リセット信号の印加時間を長くするに従って書き換え前の状態の影響を受けにくくなり、十分長くすると書き換え前の状態に拘らずに所望の表示状態に書き換えできることである。つまり、リセット信号を十分長く印加することで、前の状態の影響を受けなくなる。前記波形（ａ）ではリセット信号の印加時間を２００ｍｓｅｃとして４階調程度の表示が可能であることが判明したが、２００ｍｓｅｃ以上のリセット信号を印加すれば、初期状態の違いによる選択される表示状態の違いがなくなり、４階調以上の表示が可能となる。
【００３１】
（通常表示モード）
図８は、前記液晶表示素子１００を通常表示モードで階調を持たせて駆動する場合のパルス電圧の波形を示す。ここではリセット期間において液晶をフォーカルコニック状態にリセットし、選択期間において２段階に変化するパルス電圧を３ｍｓｅｃ印加し、階調を再現する。状態維持期間においては印加電圧を０とする。なお、通常表示モードでの駆動方法は図８に示す波形の電圧を印加する以外にも種々の方法を採用することができる。
【００３２】
（高速表示モード）
図９は、前記液晶表示素子１００を高速表示モードで駆動する場合のパルス電圧の波形（ａ），（ｂ）を示す。波形（ａ）では、まず、１００Ｖのパルス電圧を印加して液晶をホメオトロピック状態にリセットし、選択期間ではパルス電圧を印加せず、状態維持期間では５０Ｖのパルス電圧を印加した。この場合、液晶はフォーカルコニック状態に変化してそれを維持し、入射光を散乱する（オフ状態）。また、波形（ｂ）では、ホメオトロピック状態へのリセットに引き続いて１００Ｖのパルス電圧を１．５ｍｓｅｃ印加し、状態維持期間では５０Ｖのパルス電圧を印加した。この場合、液晶はプレーナ状態に変化してそれを維持し、入射光を透過／反射させる（オン状態）。波形（ａ），（ｂ）を画像情報に応じて選択することで、オン、オフ２値の画像を表示することができる。
【００３３】
なお、高速表示モードとは、書籍のページをぱらぱらめくるような表示を前記ディスプレイ２，３上に行うものであり、図９に示した駆動方法以外にも、あるいは該駆動方法を用いて種々の表示形態を採用することができる。例えば、画像データを適宜間引いて縮小表示したり、複数の走査ラインを同時に駆動して画像は荒くなるが高速での表示を可能としたり、各ページの先頭部分の数行のみを表示して次のページの表示に移行するなどの手法を採用可能である。
【００３４】
（制御手順）
次に、前記全体制御部２１による電子ブック１の制御手順について、図１０及び図１１を参照して説明する。
【００３５】
電源がオンされると、まず、ステップＳ１でディスプレイ２，３をリセットする。液晶表示素子１００は前述のようにメモリ性を有するため、電源がオフされている状態であっても文字・画像が表示されている。そのため、電源の投入時にディスプレイ２，３をリセットする。リセットは図８に示したようなパルス信号を素子１００に印加して行う。但し、電源投入時のリセット動作は必ずしも必要ではなく、後述の画面切り換えが指示されたときにリセットしてもよい。
【００３６】
次に、ステップＳ２で前記リセットが完了するのを待ち、完了するとステップＳ３で記録媒体１５からコンテンツを読み出すためにドライバ２５を駆動する。そして、ステップＳ４でコンテンツを読み出し、ステップＳ５で文字・画像をディスプレイ２，３に表示する。同時に、ステップＳ６で表示情報に対応する音声も再生する。
【００３７】
次に、ステップＳ７でページ送りスイッチ５又はページ戻しスイッチ７がオンされたか否かを判定する。オンされたのであれば、ステップＳ８でディスプレイ２，３をリセットし、ステップＳ９でリセットが完了するのを待つ。そして、リセットが完了すると前記ステップＳ３へ戻る。
【００３８】
一方、スイッチ５又は７がオンされなければ（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ１０で早送りスイッチ６又は早戻しスイッチ８がオンされたか否かを判定する。オンされなければ前記ステップＳ７へ戻り、オンされたのであれば、即ち、高速表示モードが指定されたのであれば、ステップＳ１１でディスプレイ２，３をリセットし、ステップＳ１２でリセットが完了するのを待つ。リセットが完了すると、ステップＳ１３で記録媒体ドライバ２５を駆動し、ステップＳ１４でコンテンツを読み出し、読み出した文字・画像をステップＳ１５で縮小する。この縮小処理は、高速表示を実行するために前記画像処理回路２２でデータを間引き処理し、データ量を減少させる。そして、ステップＳ１６で文字・画像をディスプレイ２，３に表示する。
【００３９】
次に、ステップＳ１７で早送りスイッチ６又は早戻しスイッチ８がオフされたか否かを判定する。オフされなければ前記ステップＳ１１へ戻る。即ち、スイッチ６又は８がオンされ続けている間は、高速表示モードでページを順次表示し続けていく。オフされると（高速表示モードが解除されると）通常の表示モードに移行する。即ち、ステップＳ１８で記録媒体ドライバ２５を駆動し、ステップＳ１９でコンテンツを読み出し、ステップＳ２０で文字・画像をディスプレイ２，３に表示する。同時に、ステップＳ２１で表示情報に対応する音声も再生する。その後、前記ステップＳ７へ戻る。
【００４０】
以上の制御手順においては、ディスプレイ２，３のリセットが完了するのを待ってドライバ２５を駆動する（ステップＳ２，Ｓ９，Ｓ１２参照）。即ち、リセット動作時に記録媒体を駆動することが禁止され、電源回路２８から供給される電圧の低下が防止されることになる。また、リセット動作と音声再生が同時に実行されることもなく、この点でも電圧低下が防止される。
【００４１】
さらに、高速表示モードが実行されている間に音声が再生されることはなく（ステップＳ１１〜Ｓ１６参照）、音声は高速表示モードが解除された後再生される（ステップＳ２１参照）。このように、高速表示モード実行中は電源に負担をかける音声再生を禁止することで、時間的な遅れのない高速表示モードの実行を保障することができる。勿論、電圧の低下も防止できる。
【００４２】
（他の実施形態）
なお、本発明に係る情報表示装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４３】
特に、情報表示装置（電子ブック）の外観、形態あるいは制御回路の構成は任意である。また、液晶ディスプレイに対しても種々の構成や駆動方法を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電子ブックを示す正面図。
【図２】前記電子ブックを示す底面図。
【図３】前記電子ブックの制御回路を示すブロック図。
【図４】前記電子ブックのディスプレイを構成する液晶表示素子の一例を示す断面図。
【図５】前記液晶表示素子の駆動回路を示すブロック図。
【図６】前記駆動回路で選択信号に印可する電圧とＹ値との関係を示すグラフ。
【図７】テストセルに実験的に印加した電圧波形を示すチャート図。
【図８】通常表示モード時に印加される電圧波形の一例を示すチャート図。
【図９】高速表示モード時に印加される電圧波形の一例を示すチャート図。
【図１０】前記制御回路による制御手順を示すフローチャート図。
【図１１】前記制御回路による制御手順を示すフローチャート図、図１０の続き。
【符号の説明】
１…電子ブック
２，３…液晶ディスプレイ
５…ページ送りスイッチ
６…早送りスイッチ
７…ページ戻しスイッチ
８…早戻しスイッチ
９…スピーカ
１５…記録媒体
２１…全体制御部（ＣＰＵ）
２５…記録媒体ドライバ
２６…ＬＣＤドライバ
２７…音声再生回路
２８…電源回路
２９…電池
１００…液晶表示素子

Claims

記録媒体に記録されている情報を可視情報として表示する表示手段と、
情報を表示するために前記表示手段を駆動する第１駆動手段と、
前記記録媒体から情報を読み出すために記録媒体を駆動する第２駆動手段と、前記第１及び第２駆動手段に電力を供給するための電源部と、
前記第１駆動手段によって前記表示手段に対するリセット動作が行われている間は前記第２駆動手段による記録媒体の駆動を禁止する制御手段と、
を備えたことを特徴とする情報表示装置。
前記表示手段は、電圧の印加が停止された状態でも表示状態を維持できるメモリ性を有する液晶を用いて表示画面が構成されていることを特徴とする請求項１記載の情報表示装置。