JP2006201246A - メモリ性液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 適切な反射型偏光板の方向、偏光板の方向及びメモリ性液晶の液晶分子の配列方向を有する透過反射型の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 第１の基板（１１ａ）と、第２の基板（１１ｂ）と、第１の基板上に配置され、それぞれ直交する第１の透過軸と第１の反射軸とを有し、及び第１の透過軸に平行な振動面を有する直線偏光を透過し且つ第１の反射軸に平行な振動面を有する直線偏光を反射する反射型偏光板（１６）と、第２の基板上に配置され、第１の透過軸と平行又は垂直な第２の透過軸を有し、及び第２透過軸に平行な振動面を有する直線偏光を透過する偏光板（１５）と、第１及び第２の基板間に挟持され第１の安定状態又は第２の安定状態の何れか一方の状態を維持し第１の安定状態における液晶分子の配列方向を第２透過軸からほぼ４５°の傾きを有するように配置したメモリ性液晶層（１０）を有するメモリ性液晶表示装置（１００）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、メモリ性液晶を用いた液晶表示装置に関するものである。

メモリ性液晶は、複数の光学的な状態を有し、電圧を印加しなくても特定の状態を維持し続ける特性（メモリ特性）を有する。したがって、メモリ性液晶を液晶表示装置に用いた場合、電圧を印加しなくても所定の表示を維持し続けるように制御することが可能である。このような特性を利用し、強誘電性液晶等のメモリ性液晶を用いた表示パネルにおいて、表示を変更する必要がある部分にのみ走査電極の駆動を行い、表示を変更する必要が無い部分については走査電極の駆動を行わないように制御することが知られている（例えば、特許文献１）。

また、透過する光を９０度旋光するツイストネマティック液晶（ＴＮ液晶）を挟持する基板の一方に偏光板を配置し、他方に反射軸と透過軸とを備える反射型偏光板を配置し、反射型偏光板の外側に半透過吸収層を配置し、半透過吸収層の外側に補助光源を配置して、反射表示と透過表示を行う半透過反射型液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献２）。

半透過反射型液晶表示装置では、補助光源をＯＦＦした反射表示時に、ＴＮ液晶へＨレベルの電圧を印加したＯＮ状態（ＴＮ液晶が透過状態）で黒表示となるように偏光板を配置すると、補助光源をＯＮした透過表示時には、ＴＮ液晶へＨレベルの電圧を印加したＯＮ状態（ＴＮ液晶が透過状態）で白表示となってしまう。これは、補助光源をＯＦＦしてＴＮ液晶を透過状態とすると、ＯＦＦされた補助光源の表面色が外部から観察されて黒表示となり、補助光源をＯＮしてＴＮ液晶を透過状態とすると、補助光源からの光が外部から観察されて白表示となるからである。即ち、ＴＮ液晶へ同じレベルの電圧を印加していても、補助光源のＯＮ／ＯＦＦによって、黒／白表示が反転してしまうという問題がある。そこで、補助光源のＯＮ／ＯＦＦに応じて、ＴＮ液晶に印加する電圧を（例えば、ＨレベルからＬレベルに）切換えて、黒／白表示の反転を防止していた。

特開平２−１３１２８６号公報（第１１、１２頁、第１２図） 特許第３４８５５４１号公報

しかしながら、メモリ性液晶を用いた半透過反射型の液晶表示装置において、用途に応じた反射型偏光板の方向、偏光板の方向及びメモリ性液晶の液晶分子の配列方向に関する提案はなされていなかった。

そこで、本発明は、適切な反射型偏光板の方向、偏光板の方向及びメモリ性液晶の液晶分子の配列方向を有する半透過反射型のメモリ性液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るメモリ性液晶表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、第１の基板上に配置され、それぞれ直交する第１の透過軸と第１の反射軸とを有し、及び第１の透過軸に平行な振動面を有する直線偏光を透過し且つ第１反射軸に平行な振動面を有する直線偏光を反射する反射型偏光板と、第２の基板上に配置され、第１の透過軸と平行又は垂直な第２の透過軸を有し、及び第２の透過軸に平行な振動面を有する直線偏光を透過する偏光板と、第１及び第２の基板間に挟持され、第１の安定状態又は第２の安定状態の何れか一方の状態を維持し、第１の安定状態における液晶分子の配列方向を第２透過軸からほぼ４５°の傾きを有するように配置したメモリ性液晶層と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係るメモリ性液晶装置では、反射型偏光板側に設けられた補助光源をさらに有することが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶装置では、第1の透過軸と第２の透過軸が平行になるように反射型偏光板と偏光板を配置することが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶装置では、メモリ性液晶層が第１の安定状態に維持された場合に白表示を行うように設定されることが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶装置では、反射型偏光板側に設けられた補助光源をさらに有し、補助光源をオンさせた状態でメモリ性液晶層が第１の安定状態に維持された場合に、黒表示を行うように設定されることが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶装置では、第1の透過軸と第２の透過軸が垂直になるように反射型偏光板と偏光板を配置することが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶装置では、メモリ性液晶層が第１の安定状態に維持された場合に、黒表示を行うように設定されることが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶装置では、反射型偏光板側に設けられた補助光源をさらに有し、補助光源をオンされた状態でメモリ性液晶層が第１の安定状態に維持された場合に白表示を行うように設定されることが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶表示装置では、反射型偏光板と補助光源との間に配置され、一部領域の光を吸収する光吸収層をさらに有することが好ましい。これにより、補助光源がＯＦＦし、メモリ性液晶が透過状態となった場合にメモリ性液晶表示装置上で観測される補助光源の表面色をより黒く表示することが可能となった。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶表示装置では、反射型偏光板と補助光源との間に配置され、可視光領域の一部の光を吸収する光吸収層をさらに有することが好ましい。これにより、補助光源がＯＦＦし、メモリ性液晶が透過状態となった場合にメモリ性液晶表示装置上で観測される補助光源の表面色をより黒く表示することが可能となった。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶表示装置では、補助光源の表面には、可視光領域の一部の光を反射する反射層が備えられていることが好ましい。これにより、補助光源がＯＦＦし、メモリ性液晶が透過状態となった場合にメモリ性液晶表示装置上で観測される補助光源の表面色を制御することが可能となった。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶表示装置では、反射型偏光板側に設けられた補助光源をさらに有し、第１及び第２の基板の一方の基板上に配置され、メモリ性液晶層に電圧を印加するための走査電極と、第１及び第２の基板の他方の基板上に配置され、メモリ性液晶層に電圧を印加するための信号電極とをさらに有し、反転制御部は、走査電極又は信号電極に印加される駆動波形の極性を反転するように制御することが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶表示装置では、メモリ性液晶表示装置に電力を供給するための電源部を有し、反転制御部は、電源部で発生した電圧の極性を反転させて、メモリ性液晶の安定状態を一方から他方へ反転させるように制御することが好ましい。

さらに、本発明に係るメモリ性液晶表示装置では、演算回路を有し、反転制御部は、演算回路によって通常表示データを反転表示データに変換することによって、メモリ性液晶の安定状態を一方から他方へ反転させるように制御することが好ましい。

本発明によれば、偏光板及び反射型偏光板の配置と、第１及び第２の強誘電状態における液晶分子の方向を適切に配置することによって、最適な表示、特に黒表示を行うことが可能な液晶パネルを提供することを可能とした。

以下図面を参照して、本発明に係る液晶表示装置１００について説明する。

図１に、各実施例に共通する液晶表示装置１００の概略ブロック構成図を示す。

液晶表示装置１００は、液晶パネル２０、制御部２１、駆動電圧波形制御回路２２、液晶パネル２０中に配置される各走査電極１３ａに電圧波形を印加するための走査駆動電圧波形発生回路２３、液晶パネル２０中に配置される各信号電極１３ｂに電圧波形を印加するための信号駆動電圧波形発生回路２４、太陽電池や２次電池等から構成される電源部２５、表示データ記憶部２７、ＲＡＭ３０、ＲＯＭ３１、時計回路５０等を有するように構成した。

また、液晶表示装置１００は、液晶パネル２０の背面側に配置した補助光源６０、補助光源６０のＯＮ／ＯＦＦを制御するための補助光源制御回路６１、ユーザが補助光源６０のＯＮ／ＯＦＦを設定するための補助光源スイッチ６２を有するように構成した。なお、図１には明記していないが、液晶表示装置１００の各構成要素は電源部２５から電力供給を受けることできるように構成した。

制御部２１は、ＲＡＭ３０又はＲＯＭ３１に予め記憶されたプログラムに従い、時計回路５０から受信した時刻情報等を用いて表示データを作成し、表示データ記憶部２７に記憶し、時刻情報と対応した表示データが液晶パネル２０に表示されるように、駆動電圧波形制御回路２２に制御信号を出力するように構成した。

また、制御部２１は、液晶表示装置１００の周囲が暗い場合等に、ユーザが補助光源スイッチ６２をＯＮすると、補助光源制御回路６１を制御し、補助光源６０をＯＮするように制御を行うように構成した。

さらに、制御部２１は、後述するように、補助光源スイッチ６２がＯＮされたことを検知して、駆動電圧波形制御回路２２を制御し、強誘電性液晶１０の極性反転を行い、補助光源６０のＯＮ／ＯＦＦに拘らず、液晶パネル２０の表示が反転しないように制御を行うように構成した。

図２に、各実施例に共通する液晶パネル２０の断面図と補助光源６０とを示す。

液晶パネル２０は、第１の透明ガラス基板１１ａ、第２の透明ガラス基板１１ｂ、第１の透明ガラス基板１１ａ上に設けられた走査電極１３ａ、第２の透明ガラス基板１１ｂ上に設けられた信号電極１３ｂ、走査電極１３ａ上に塗布され且つラビング処理された高分子配向膜１４ａ、信号電極１３ｂ上に塗布され且つラビング処理された高分子配向膜１４ｂ、シール部材１２、第１及び第２の透明ガラス基板１１ａ及び１１ｂの間に挟持されシール部材１２によって封入された強誘電性液晶１０、第１の透明ガラス基板１１ａの外側に設けられた反射型偏光板１６、及び第２の透明ガラス基板１１ｂの外側に設けられた偏光板１５等から構成した。

強誘電性液晶１０としては、ＡＺマテリアルズ社製の「Felix 501」を用い、第１及び第２の透明ガラス基板１１ａ及び１１ｂの間にほぼ１．７μｍの厚さで挟持した。

反射型偏光板１６は、ポリエステル樹脂等の多層フィルムから構成され、それぞれ直交する透過軸と反射軸を有し、透過軸に平行な振動面を有する直線偏光を透過し且つ反射軸に平行な振動面を有する直線偏光を反射する機能を有する。

また、図２中、矢印Ａは、外部から液晶パネル２０へ入射する外光を示し、矢印Ｂは補助光源６０から液晶パネルへ入射する光を示している。

液晶パネル２０の反射型偏光板１６の下部には、低消費電力と薄さを考慮して、有機ＥＬセルを発光素子として用いたバックライトを補助光源６０として配置した。なお、他の発光素子を用いた補助光源を用いることもできる。

図２では、便宜上５本の走査電極１３ａを示したが、本実施形態では、透明導電膜パターンにより構成した４０本の走査電極１３ａを液晶パネル２０の全体に渡って配置した。また。図２には明記していないが、透明導電膜パターンにより構成した５０本の信号電極１３ｂを、走査電極１３ａと直行するように液晶パネル２０の全体に渡って配置した。したがって、走査電極１３ａと信号電極１３ｂが交差する各ポイントが、液晶パネル２０の各画素（２０００画素）となる。

第１の実施例について説明する。
図３に、第１の実施例に係る液晶パネル２０における偏光板１５及び反射型偏光板１６の配置を示す。

図３に示すように、偏光板１５の透過軸（ａ_１）と反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）が平行になるように配置した。また、第１の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向を、偏光板１５の透過軸（ａ_１）から左周りにθ_１（ほぼ４５°）だけ傾いた位置とした。さらに、第２の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向を、偏光板１５の透過軸（ａ_１）から左周りにθ_２だけ傾いた位置とした。液晶コーンに沿った２つの位置に、第１の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向と第２の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向を配置した。なお、第１の実施例における強誘電性液晶１０では、θ_２を０°以外となるように設定した。したがって、第２の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向は、偏光板１５の透過軸（ａ_１）及び反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）とは完全に平行とならない。

強誘電性液晶が複屈折性を利用した場合、強誘電性液晶に入射する光量（Ｉ_ｉｎ）と出射する光量（Ｉ_ｏｕｔ）との関係は、一般に以下の式（１）で表される。

Ｉ_ｏｕｔ＝Ｉ_ｉｎ・ｓｉｎ^２２θ・ｓｉｎ^２(Ｒ／λ）π （１）
ここで、θは偏光板１５の透過軸（ａ_１）からの傾きを示し、Ｒはリタデーションを示し、λは強誘電性液晶への入射光の波長を示している。

複屈折性を利用した場合には、上記式（１）から理解できるように、第１の強誘電状態において、θ_１は４５°であるが、数式（１）で示したように、出射光量（Ｉ_ｏｕｔ）は入射光の波長λの影響を受けるため、Ｉ_ｏｕｔはＩ_ｉｎとは等しくならない。

図４に、第１の実施例に係る液晶パネル２０における強誘電性液晶１０への印加電圧と光透過率との関係を示す。

図４（ａ）は補助光源６０がＯＦＦしている状態を示し、図４（ｂ）は補助光源６０がＯＮしている状態を示している。また、それぞれのグラフの横軸は液晶パネル２０の走査電極１３ａを基準として、走査電極１３ａと信号電極１３ｂとの間に印加される印加電圧（Ｖ）（即ち、強誘電性液晶１０に印加される印加電圧）を示し、縦軸は液晶パネル２０の光透過率を示している。

図４（ａ）を用いて補助光源６０をＯＦＦした状態について説明する。

印加電圧の極性を変化させて、強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合、強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向は、偏光板１５の透過軸（ａ_１）及び反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）の何れとも一致しなくなり、透過軸（ａ_１）に対してθ_１の角度（ほぼ４５°）を持って傾く。液晶パネル２０に入射する偏光板１５の透過軸（ａ_１）と平行な振動面を有する外光Ａは、強誘電性液晶１０の複屈折性によって、反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）とほぼ垂直な振動面を有するようになり、反射型偏光板１６によって反射される（反射状態）。したがって、補助光源６０をＯＦＦした場合、第１の強誘電状態では、液晶パネル２０に入射した外光Ａが、反射型偏光板１６で反射され、再び強誘電性液晶１０に入射し、再度強誘電性液量１０の複屈折性により光の振動方向が回転され、偏光板１５の透過軸（ａ_１）と平行な振動面を有するようになるため、光が偏光板１５を透過し白表示となる。この時の光透過率を、図４（ａ）において、Ｔｈ_１−ＯＦＦとする。

印加電圧の極性を変化させて、強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合、強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向が、偏光板１５の透過軸（ａ_１）及び反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）と平行より（角度θ₂だけ傾く）となるため、液晶パネル２０に入射する透過軸（ａ_１）と平行な振動面を有する外光Ａの多くは、液晶パネル２０を透過して（透過状態）、補助光源６０の表面から反射される。補助光源６０の表面は通常暗色であるので、補助光源６０をＯＦＦした場合、第２の強誘電状態では、液晶パネル２０に入射した光が、補助光源６０の表面で反射されて、液晶パネル２０上では黒表示となる。この時の光透過率を、図４（ａ）において、Ｔｌ_１−ＯＦＦとする。

このように、補助光源６０をＯＦＦした場合、強誘電性液晶１０に印加される電圧を（光透過率が増加し始める電圧値Ｖ_１を越えて）増加させて、光透過率の増加が飽和する電圧値Ｖ_２（正の閾値）以上とすると、その後電圧を印加せずとも（即ち、０Ｖ印加）強誘電性液晶１０は第１の強誘電性状態を維持し、液晶パネル２０は白表示を維持する。また、強誘電性液晶１０に印加される電圧を（光透過率が減少し始める電圧値Ｖ_３を越えて）減少させて、光透過率の減少が飽和する電圧値Ｖ_４（負の閾値）以下とすると、その後電圧を印加せずとも（即ち、０Ｖ印加）強誘電性液晶１０は第２の強誘電性状態を維持し、液晶パネル２０は黒表示を維持する。

図４（ｂ）を用いて補助光源６０をＯＮした状態について説明する。

印加電圧の極性を変化させて、強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合、強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向は、偏光板１５の透過軸（ａ_１）及び反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）の何れとも一致しなくなる。補助光源６０から液晶パネル２０に入射する反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）と平行な振動面を有する光Ｂは、強誘電性液晶１０の複屈折性によって、偏光板１５の透過軸（ａ_１）とほぼ垂直な振動面を有するようになり、偏光板１５によって吸収される。したがって、補助光源６０をＯＮした場合、第１の強誘電状態では、補助光源６０からの光は、偏光板１５で吸収されて、液晶パネル２０上では黒表示となる。この時の光透過率を、図４（ｂ）において、Ｔｌ_１−ＯＮとする。

印加電圧の極性を変化させて、強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合、強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向が偏光板１５の透過軸（ａ_１）と及び反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）と平行より（角度θ₂だけ傾く）となるため、補助光源６０から液晶パネル２０に入射する透過軸（ｂ_１）と平行な振動面を有する光Ｂの多くは、液晶パネル２０を透過する（透過状態）。したがって、補助光源６０をＯＮした場合、第２の強誘電状態では、補助光源６０から液晶パネル２０に入射する光が、液晶パネル２０上で観測されて、液晶パネル２０上では白表示となる。この時の光透過率を、図４（ｂ）において、Ｔｈ_１−ＯＮとする。

このように、強誘電性液晶１０に印加される電圧を（光透過率が増加し始める電圧値Ｖ_１を越えて）増加させて、光透過率の増加が飽和する電圧値Ｖ_２（正の閾値）以上とすると、その後電圧を印加せずとも（即ち、０Ｖ印加）強誘電性液晶１０は第１の強誘電性状態を維持し、液晶パネル２０は黒表示を維持する。同様に、強誘電性液晶１０に印加される電圧を（光透過率が減少し始める電圧値Ｖ_３を越えて）減少させて、光透過率の減少が飽和する電圧値Ｖ_４（負の閾値）以下とすると、その後電圧を印加せずとも（即ち、０Ｖ印加）強誘電性液晶１０は第２の強誘電性状態を維持し、白表示を維持する。

図４（ａ）及び（ｂ）から理解されるように、第１の実施例に係る液晶パネル２０では、補助光源６０をＯＮとＯＦＦで切換えると、強誘電性液晶１０が同じ強誘電状態であっても、黒／白表示が反転されてしまう。例えば、補助光源６０をＯＦＦした状態で、第１の強誘電状態に維持されることによって白表示を行っている液晶パネル２０のある部分は（図４（ａ）の第１の強誘電状態）、補助光源６０をＯＮした状態では黒表示となってしまう（図４（ｂ）の第１の強誘電状態）。そこで、本実施例では、補助光源６０のＯＮとＯＦＦとの切換えに応じて、強誘電性液晶１０を極性反転（一方の強誘電状態から他方の強誘電状態へ反転）させるように制御して、液晶パネル２０の黒／白表示が変化しないように制御を行う。

ところで、補助光源６０をＯＮし強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における白表示（図４（ｂ）のＴｈ_１−ＯＮ）は、補助光源６０をＯＦＦし強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における白表示(図４（ａ）のＴｈ_１−ＯＦＦ)よりも、さらに光透過率が低い（即ち、白表示がさらにグレーよりとなる）。

補助光源６０をＯＦＦし強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における白表示（図４（ａ）のＴｈ_１−ＯＦＦ）においても、強誘電性液晶１０の複屈折性を利用しており、若干反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_１）と垂直な振動面を有するように補正されない入射光が発生し、反射型偏光板１６によって反射されなくなり、光透過率が低下する。しかしながら、補助光源６０をＯＮし強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における白表示（図４（ｂ）のＴｈ_１−ＯＮ）では、第２の強誘電状態における液晶分子の配列方向が反射偏光板１６の透過軸（ｂ_１）と角度θ₂だけずれているため、補助光源６０から液晶パネル２０に入射する光Ｂの多くが偏光板１５の透過軸（ａ_１）とずれてしまい、偏光板１５に反射されて液晶パネル２０を透過できず、さらに光透過率が低下するためである。
また、補助光源６０をＯＦＦし強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における黒表示（図４（ａ）のＴｌ_１−ＯＦＦ）は、補助光源６０をＯＮし強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における黒表示（図４(ｂ)のＴｌ_１−ＯＮ）よりも、さらに光透過率が高い（即ち、より黒表示がグレーよりとなる）。

補助光源６０をＯＮし強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における黒表示（図４（ｂ）のＴｌ_１−ＯＮ）においても、強誘電性液晶１０の複屈折性を利用しており、若干偏光板１５の透過軸（ａ_１）と垂直な振動面を有するように補正されない入射光が発生し、偏光板１５によって吸収されず、光透過率が増加する。しかしながら、補助光源６０をＯＦＦし強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における黒表示（図４（ａ）のＴｈ_１−ＯＦＦ）では、第２の強誘電状態における液晶分子の配列方向が反射偏光板１６の透過軸（ｂ_１）と角度θ₂だけずれているため、液晶パネル２０に入射する外光Ａの多くが反射偏光板１６で反射されてしまい、液晶パネル２０上で観察されて、さらに光透過率が増加するためである。
したがって、第１の実施例に係る液晶パネル２０は、補助光源６０をＯＮした状態で、黒表示（図４（ｂ）のＴｌ_１−ＯＮ）をきれいに表示することができるので（光透過率がよりゼロに近い黒表示を行うことができるので）、補助光源６０を常時利用する場合が多い透過重視の携帯電話用の表示等に利用するのに適している。

図５に、第１の実施例に係る液晶パネル２０を携帯電話に利用した例を示す。

図５（ａ）は、携帯電話２において、補助光源６０を利用して、液晶パネル２０が、表示を行っている例を示している。なお、省電力のために一定期間、携帯電話が操作されない場合等には補助光源６０がＯＦＦされるが、ユーザが携帯電話２に配置されている補助光源スイッチ６２をＯＮすると、図５（ａ）において液晶パネル２０の裏側に配置されている補助光源６０がＯＮする。

前述したように、単に補助光源６０をＯＮさせると、黒／白表示が反転してしまい、図１１（ｂ）に示すように表示されてしまう。そこで、携帯電話２では、補助光源スイッチ６２がＯＮされると、ＯＮされたことを制御部２１が検知して、駆動電圧波形制御回路２２を制御し、液晶パネル２０の各画素に対応する強誘電性液晶１０の極性反転を行い、液晶パネル２０の表示を図５（ａ）に示すように制御する。

なお、前述したように、補助光源６０をＯＦＦした状態における黒表示（図４（ａ）のＴｌ_１−ＯＦＦ）は、補助光源６０をＯＦＦした状態での黒表示（図４（ｂ）のＴｌ_１−ＯＮ）より光透過率が増加してしまうが、補助光源６０がＯＦＦされている状態は、通常携帯電話を利用していない状態であるため、大きな問題とはならない。

図６に、液晶パネル２０を駆動するための駆動電圧波形の一例を示す。

図６（ａ）は、１本の走査電極１３ａに印加される走査電圧波形の一例を示し、図６（ｂ）は１本の信号電極１３ｂに印加される信号電圧波形の一例を示し、図６（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の合成電圧波形を示している。

図６には２フレーム分の駆動電圧波形が示されており、図中「ＯＮ」は図４（ａ）で図示した補助光源「ＯＦＦ」時における白表示、「ＯＦＦ」は同様に図４（ａ）における黒表示を示している。ここでは、１回の表示データに基づく表示を実行するために１つの走査期間を利用している。１フレームはリセット期間（Ｒｓ）及び走査期間から成り、１走査期間は選択期間（Ｓｅ）及び非選択期間（ＮＳｅ）から成る。

リセット期間（Ｒｓ）において、強誘電性液晶１０は、直前の表示状態に拘らず、前半は白表示（透過状態）となる第１の強誘電状態に、後半は黒表示（非透過状態）となる第２の強誘電状態に、強制的にリセットされる。リセット期間（Ｒｓ）において、走査電圧波形（ａ）は前半では＋２０Ｖが、後半では−２０Ｖが印加されている。また、信号電圧波形（ｂ）は所定間隔で＋５Ｖと−５Ｖの電圧が繰り返し印加されることとした。この結果、強誘電性液晶１０の画素には、合成電圧波形（ｃ）に応じた電圧、即ちリセット期間（Ｒｓ）の前半に正の閾値Ｖ_２以上の電圧が印加されて第１の強誘電状態に、後半に負の閾値Ｖ_４以下の電圧が印加されて第２の強誘電状態にリセットされる。リセット期間を設けることによって、強誘電性液晶を用いた液晶パネルにおいて、良好な表示を持続することが可能となる。

第１の実施例においては、補助光源６０をＯＦＦした状態で、図６に示すような駆動電圧が印加された場合、第１フレームでは、第１の強誘電状態にセットされて白表示を行い、第2フレームでは、第２の強誘電状態にセットされて黒表示を行う場合が示されることとなる。

第２の実施例について説明する。

第２の実施例に係る液晶パネル２０の断面図及び補助光源６０は、偏光板１５及び反射型偏光板１６の配置以外は、図２に示した構成と同様であるので、説明を省略する。

第３の実施例においても、強誘電性液晶１０としては、ＡＺマテリアルズ社製の「Felix 501」を用い、第１及び第２の透明ガラス基板１１ａ及び１１ｂの間にほぼ１．７μｍの厚さで挟持した。

図７に、第２の実施例に係る液晶パネル２０における偏光板１５及び反射型偏光板１６の配置を示す。

図７に示すように、偏光板１５の透過軸（ａ_２）と反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_２）が垂直になるように配置した。また、第１の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向を、偏光板１５の透過軸（ａ_２）から左周りにθ_３（ほぼ４５°）だけ傾いた位置とした。さらに、第２の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向を、偏光板１５の透過軸（ａ_２）から左周りにθ_４だけ傾いた位置とした。液晶コーンに沿った２つの位置に、第１の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向と第２の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向を配置した。なお、第２の実施例における強誘電性液晶１０では、θ_４を０°以外となるように設定した。したがって、第２の強誘電状態における強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向は、偏光板１５の透過軸（ａ_２）とは完全に平行とならない。

式（１）を用いて前述したように、第１の強誘電状態の場合、θ_３が４５°となるが、複屈折性を利用するため、Ｉ_ｏｕｔはＩ_ｉｎとは等しくならない。

図８に、第２の実施例に係る液晶パネル２０における強誘電性液晶１０の印加電圧と光透過率との関係を示す。

図８（ａ）は補助光源６０がＯＦＦしている状態を示し、図８（ｂ）は補助光源６０がＯＮしている状態を示している。また、それぞれのグラフの横軸は液晶パネル２０の走査電極１３ａを基準として、走査電極１３ａと信号電極１３ｂとの間に印加される印加電圧（Ｖ）（即ち、強誘電性液晶１０に印加される印加電圧）を示し、縦軸は液晶パネル２０の光透過率を示している。

図８（ａ）を用いて補助光源６０をＯＦＦした状態について説明する。

印加電圧の極性を変化させて、強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合、強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向は、偏光板１５の透過軸（ａ_２）及び反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_２）の何れとも一致しなくなり、透過軸（ａ_２）に対してθ_３（ほぼ４５°）の角度を持って傾く。液晶パネル２０に入射する偏光板１５の透過軸（ａ_２）と平行な振動面を有する外光Ａは、強誘電性液晶１０の複屈折性によって、反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_２）とほぼ平行な振動面を有するようになり、液晶パネル２０を透過して（透過状態）、補助光源６０の表面から反射される。補助光源６０の表面は通常暗色であるので、補助光源６０をＯＦＦした場合、第１の強誘電状態では、液晶パネル２０に入射した光が、補助光源６０の表面で反射されて、液晶パネル２０上では黒表示となる。この時の光透過率を、図８（ａ）において、Ｔｌ_２−ＯＦＦとする。

印加電圧の極性を変化させて、強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合、強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向が偏光板１５の透過軸（ａ_２）と平行より（角度θ₃だけ傾く）となり、液晶パネル２０に入射する透過軸（ａ_２）と平行な振動面を有する外光Ａは、反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_２）とほぼ垂直な振動面を有するため、反射型偏光板１６によって反射される（反射状態）。したがって、補助光源６０をＯＦＦした場合、第２の強誘電状態では、液晶パネル２０に入射した外光Ａが、反射型偏光板１６で反射されて、液晶パネル２０上では白表示となる。この時の光透過率を、図８（ａ）において、Ｔｈ_２−ＯＦＦとする。

このように、補助光源６０をＯＦＦした場合、強誘電性液晶１０に印加される電圧を（光透過率が増加し始める電圧値Ｖ_１を越えて）増加させて、光透過率の増加が飽和する電圧値Ｖ_２（正の閾値）以上とすると、その後電圧を印加せずとも（即ち、０Ｖ印加）強誘電性液晶１０は第１の強誘電性状態を維持し、液晶パネル２０は黒表示を維持する。また、強誘電性液晶１０に印加される電圧を（光透過率が減少し始める電圧値Ｖ_３を越えて）減少させて、光透過率の減少が飽和する電圧値Ｖ_４（負の閾値）以下とすると、その後電圧を印加せずとも（即ち、０Ｖ印加）強誘電性液晶１０は第２の強誘電性状態を維持し、液晶パネル２０は白表示を維持する。

図８（ｂ）を用いて補助光源６０をＯＮした状態について説明する。

印加電圧の極性を変化させて、強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合、強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向は、偏光板１５の透過軸（ａ_２）及び反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_２）の何れとも一致しなくなる。補助光源６０から液晶パネル２０に入射する反射型偏光板１６の透過軸（ｂ_２）と平行な振動面を有する光Ｂは、強誘電性液晶１０の複屈折性によって、偏光板１５の透過軸（ａ_２）とほぼ平行な振動面を有するようになり、偏光板１５を透過して（透過状態）、液晶パネル２０上で観測される。したがって、補助光源６０をＯＮした場合、第１の強誘電状態では、補助光源６０からの光は、液晶パネル２０上では白表示となる。この時の光透過率を、図８（ｂ）において、Ｔｈ_２−ＯＮとする。

印加電圧の極性を変化させて、強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合、強誘電性液晶１０の液晶分子の長軸の配列方向が偏光板１５の透過軸（ａ_２）と平行より（角度θ₄だけ傾く）となる。補助光源６０から液晶パネル２０に入射する透過軸（ｂ_２）と平行な振動面を有する光Ｂは、透過軸（ａ_２）と垂直な振動面を有するため、偏光板１５によって吸収され（反射状態）、液晶パネル２０の表面で観測されない。したがって、補助光源６０をＯＮした場合、第２の強誘電状態では、液晶パネル２０上では黒表示となる。この時の光透過率を、図８（ｂ）において、Ｔｌ_２−ＯＮとする。

このように、強誘電性液晶１０に印加される電圧を（光透過率が増加し始める電圧値Ｖ_１を越えて）増加させて、光透過率の増加が飽和する電圧値Ｖ_２（正の閾値）以上とすると、その後電圧を印加せずとも（即ち、０Ｖ印加）強誘電性液晶１０は第１の強誘電性状態を維持し、液晶パネル２０は白表示を維持する。同様に、強誘電性液晶１０に印加される電圧を（光透過率が減少し始める電圧値Ｖ_３を越えて）減少させて、光透過率の減少が飽和する電圧値Ｖ_４（負の閾値）以下とすると、その後電圧を印加せずとも（即ち、０Ｖ印加）強誘電性液晶１０は第２の強誘電性状態を維持し、黒表示を維持する。

図８（ａ）及び（ｂ）から理解されるように、第２の実施例に係る液晶パネル２０では、補助光源６０をＯＮとＯＦＦを切換えると、強誘電性液晶１０が同じ強誘電状態であっても、黒／白表示が反転されてしまう。そこで、本実施例では、補助光源６０のＯＮとＯＦＦとの切換えに応じて、強誘電性液晶１０を極性反転（一方の強誘電状態から他方の強誘電状態へ反転）させるように制御して、液晶パネル２０の黒／白表示が変化しないように制御を行う。

ところで、補助光源６０をＯＦＦし強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における白表示（図８（ａ）のＴｈ_２−ＯＦＦ）は、補助光源６０をＯＮし強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における白表示(図８（ｂ）のＴｈ_２−ＯＮ)よりも、さらに光透過率が低い（即ち、白表示がさらにグレーよりとなる）。

補助光源６０をＯＮし強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における白表示（図８（ｂ）のＴｈ_２−ＯＮ）においても、強誘電性液晶１０の複屈折性を利用しており、若干偏光板１５の透過軸（ａ_２）と平行な振動面を有するように補正されない入射光が発生し、偏光板１５によって吸収され、光透過率が低下する。しかしながら、補助光源６０をＯＦＦし強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における白表示（図８（ａ）のＴｈ_２−ＯＦＦ）では、第２の強誘電状態における液晶分子の配列方向が偏光板１５の透過軸（ａ_２）と角度θ₄だけずれているため、液晶パネル２０に入射する外光Ａの多くが反射偏光板１６の透過軸（ｂ_１２）と垂直にならず、反射偏光板１６に反射されず、さらに光透過率が低下するためである。
また、補助光源６０をＯＮし強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における黒表示（図８（ｂ）のＴｌ_２−ＯＮ）は、補助光源６０をＯＦＦし強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における黒表示（図８(ａ)のＴｌ_２−ＯＦＦ）よりも、さらに光透過率が高い（即ち、より黒表示がグレーよりとなる）。

補助光源６０をＯＦＦし強誘電性液晶１０を第１の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における黒表示（図８（ａ）のＴｌ_２−ＯＦＦ）においても、強誘電性液晶１０の複屈折性を利用しており、若干反射偏光板１６の透過軸（ｂ_２）と平行な振動面を有するように補正されない入射光が発生し、反射偏光板１６によって反射され、光透過率が増加する。しかしながら、補助光源６０をＯＮし強誘電性液晶１０を第２の強誘電状態に反転させた場合の液晶パネル２０における黒表示（図８（ｂ）のＴｌ_２−ＯＮ）では、第２の強誘電状態における液晶分子の配列方向が偏光板１５の透過軸（ａ_２）と角度θ₄だけずれているため、液晶パネル２０に入射する光Ｂの多くが偏光板１５で吸収されずに、液晶パネル２０上で観察されて、さらに光透過率が増加するためである。
したがって、第２の実施例に係る液晶パネル２０は、補助光源６０をＯＦＦした状態で、黒表示(図８（ａ）のＴｌ_２−ＯＦＦ)をきれいに表示することができるので（光透過率がよりゼロに近い黒表示を行うことができるので）、補助光源６０を通常利用せずに、外部光を利用して表示を行うことが多い反射重視の腕時計等の表示部に利用するのに適している。腕時計等で補助光源６０を通常利用しないのは、電力の消費をさけるためである。

図９に、第２の実施例に係る液晶パネル２０を腕時計に利用した例を示す。
図９（ａ）は、時計１において、補助光源６０を利用せずに、液晶パネル２０が、外部光を利用して表示を行っている例を示している。外部が暗くなった場合、ユーザが時計１に配置されている補助光源スイッチ６２をＯＮすると、図９（ａ）において液晶パネル２０の裏側に配置されている補助光源６０がＯＮする。

前述したように、単に補助光源６０をＯＮさせると、黒／白表示が反転してしまい、図９（ｂ）に示すように表示されてしまう。そこで、時計１では、補助光源スイッチ６２がＯＮされると、ＯＮされたことを制御部２１が検知して、駆動電圧波形制御回路２２を制御し、液晶パネル２０の各画素に対応する強誘電性液晶１０の極性反転を行い、液晶パネル２０の表示を図５（ａ）に示すように制御した。

なお、前述したように、補助光源６０をＯＮした状態における黒表示（図８（ｂ）のＴｌ_２−ＯＮ）は、補助光源６０をＯＦＦした状態での黒表示（図８（ａ）のＴｌ_２−ＯＦＦ）より光透過率が増加してしまうが、補助光源６０を利用している状態が通常は時計の周囲が暗い場合が多いので大きな問題とはならない。

また、第２の実施例に係る液晶パネル２０を駆動するための駆動電圧波形も、図６に示す第１の実施例に関して示すものと同様であるので、説明を省略する。

また、第１及び第２の実施例では、第１の強誘電状態における強誘電性液晶の液晶分子の長軸の配列方向を偏光板１５の透過軸（ａ_１）から左周りに傾いた位置としたが、右周りに傾いた位置としても同様の効果が得られる。

上記の実施例において、液晶パネル２０を透過状態とした場合、補助光源６０の表面の暗色が液晶パネル２０上で観測される。そこで、反射型偏光板１６と補助光源６０との間に、光吸収層を設けることが好ましい。光吸収層を設ければ、液晶パネル２０上で観測される補助光源６０の表面の色をより黒く表示することが可能となる。

さらに、補助光源６０をＯＮして、液晶パネル２０を透過状態とした場合に、補助光源６０からの光Ｂを減衰させない為に、光吸収層の表面に多数の微細な開口部を設けることが好ましい。光吸収層の表面に表面に多数の微細な開口部を設ければ、開口部を通して補助光源６０からの光Ｂが透過するので、液晶パネル２０上で観測される光量に大きな影響を与えることはない。なお、光吸収層における微小な開口部による開口率は、３０％〜７０％の範囲内から好ましい値を選択することができる。また微細な開口部は微小な丸孔状であっても良いし、格子状に形成されても良い、また開口部は規則的に形成される必要はなく、ランダムに形成されていても良い。

また、本実施例において、補助光源６０の発光側表面に、可視光領域の一部を反射する反射層を設けることもできる。反射層は、可視光領域の一部の波長を反射し、特定の色を反射光として反射する層であっても良いし、可視光領域の全域にわたって、光量の一部を反射し、他を透過するような半透過反射膜であっても良い。例えば、青色光を反射する反射層を設ければ、液晶パネル２０を透過状態とした場合、液晶パネル２０上で観測される補助光源６０からの反射光を青色とすることができる。即ち、液晶パネル２０を透過状態とした場合の表示色を変化させることが可能である。

上記の実施例において、強誘電性液晶１０の極性反転は、制御部２１が、駆動電圧波形制御回路２２、走査駆動電圧波形発生回路２３及び信号駆動電圧波形発生回路２４を用い、表示データ記憶部２７に通常表示用の表示デーとはネガポジ反転されたネガポジ反転表示データを予め記憶し、記憶されているネガポジ反転表示データを用いて前記走査電極又は前記信号電極に印加される駆動波形の極性をそれ以前の駆動波形と反転するように制御した。しかしながら、強誘電性液晶１０の極性反転は、表示データを利用する他に、電源部２５から液晶パネル２０に供給される電圧の極性を反転させるようにして、行うことも可能である。その場合、制御部２１は、極性を反転させるための任意の電子回路を用いることができる。

なお、上記の実施例における反射型偏光板の透過軸ｂ_１及びｂ_２が請求項における第１の透過軸に対応し、偏光板１５の透過軸ａ_１及びａ_２が請求項における第２の透過軸に対応している。

本発明に係る液晶表示装置のブロック構成図である。 本発明に係わる液晶パネルの構成例を示す図である。 第１の実施例に係る液晶パネルの偏光板及び反射型偏光板の関係を示す図である。 第１の実施例に係る液晶パネルの印加電圧と光透過率との関係を示し、(ａ)は補助光源をＯＦＦした場合、（ｂ）は補助光源をＯＮした場合を示す図である。 （ａ）本発明に係わる液晶パネルを携帯電話に利用した場合の表示例を示し、（ｂ）は表示が反転した場合を示す図である。 液晶パネルに印加される駆動電圧波形の一例を示す図である。 第２の実施例に係る液晶パネルの偏光板及び反射型偏光板の関係を示す図である。 第２の実施例に係る液晶パネルの印加電圧と光透過率との関係を示し、(ａ)は補助光源をＯＦＦした場合、（ｂ）は補助光源をＯＮした場合を示す図である。 （ａ）本発明に係わる液晶パネルを腕時計に利用した場合の表示例を示し、（ｂ）は表示が反転した場合を示す図である。

符号の説明

１０ 強誘電性液晶
１１ａ、１１ｂ 透明ガラス基板
１３ａ 走査電極
１３ｂ 信号電極
１５ 偏光板
１６ 反射型偏光板
２０ 液晶パネル
２１ 制御部
２２ 駆動信号波形制御回路
２３ 走査駆動電圧波形発生回路
２４ 信号駆動電圧波形発生回路
２５ 電源部
２７ 表示データ記憶部
５０ 時計回路
６０ 補助光源
６２ 補助光源スイッチ

Claims (14)

1. メモリ性液晶表示装置であって、
   第１の基板と、
   第２の基板と、
   前記第１の基板上に配置され、それぞれ直交する第１の透過軸と第１の反射軸とを有し、及び前記第１の透過軸に平行な振動面を有する直線偏光を透過し且つ前記第１の反射軸に平行な振動面を有する直線偏光を反射する反射型偏光板と、
   前記第２の基板上に配置され、前記第１の透過軸と平行又は垂直な第２の透過軸を有し、及び前記第２の透過軸に平行な振動面を有する直線偏光を透過する偏光板と、
   前記第１及び第２の基板間に挟持され、第１の安定状態又は第２の安定状態の何れか一方の状態を維持し、前記第１の安定状態における液晶分子の配列方向を前記第２の透過軸からほぼ４５°の傾きを有するように配置したメモリ性液晶層と、
   を有することを特徴とするメモリ性液晶表示装置。
2. さらに、前記反射型偏光板側に設けられた補助光源を有する、請求項１に記載のメモリ性液晶表示装置。
3. 前記第１の透過軸と前記第２の透過軸が平行になるように、前記反射型偏光板と前記偏光板を配置した、請求項１に記載のメモリ性液晶表示装置。
4. 前記メモリ性液晶層が前記第１の安定状態に維持された場合に、白表示を行うように設定される、請求項３に記載のメモリ性液晶装置。
5. さらに、前記反射型偏光板側に設けられた補助光源を有し、
   前記補助光源をオンさせた状態で、前記メモリ性液晶層が前記第１の安定状態に維持された場合に、黒表示を行うように設定される、請求項３に記載のメモリ性液晶表示装置。
6. 前記第１の透過軸と前記第２の透過軸が垂直になるように、前記反射型偏光板と前記偏光板を配置した、請求項１に記載のメモリ性液晶表示装置。
7. 前記メモリ性液晶が第１の安定状態に維持された場合に黒表示を行うように設定される、請求項６に記載のメモリ性液晶表示装置。
8. さらに、前記反射型偏光板側に設けられた補助光源を有し、
   前記補助光源をオンさせた状態で、前記メモリ性液晶層が前記第１の安定状態に維持された場合に、白表示を行うように設定される、請求項６に記載のメモリ性液晶装置。
9. 前記反射型偏光板と前記補助光源との間に配置され、一部領域の光を吸収する光吸収層を、さらに有する請求項１〜８の何れか一項に記載のメモリ性液晶表示装置。
10. 前記反射型偏光板と前記補助光源との間に配置され、可視光領域の一部の光を吸収する光吸収層を、さらに有する請求項１〜８の何れか一項に記載のメモリ性液晶表示装置。
11. 前記補助光源の表面には、可視光領域の一部の光を反射する反射層が備えられている、さらに有する請求項１〜８の何れか一項に記載のメモリ性液晶表示装置。
12. さらに、前記補助光源のオンに対応して前記メモリ性液晶の安定状態を一方から他方へ反転させるように制御する反転制御部を有し、
    前記第１及び第２の基板の一方の基板上に配置され、前記メモリ性液晶層に電圧を印加するための走査電極と、前記第１及び第２の基板の他方の基板上に配置され、前記メモリ性液晶層に電圧を印加するための信号電極とをさらに有し、
    前記反転制御部は、前記走査電極又は前記信号電極に印加される駆動波形の極性を反転するように制御する、請求項２に記載のメモリ性液晶表示装置。
13. さらに、少なくとも前記メモリ性液晶表示装置に電力を供給するための電源部を有し、
    前記反転制御部は、前記電源部で発生した電圧の極性を反転させて、前記メモリ性液晶の安定状態を一方から他方へ反転させるように制御する、請求項１２に記載のメモリ性液晶表示装置。
14. さらに、前記反転制御部は、演算回路を有し、
    前記反転制御部は、前記演算回路によって通常表示データを反転表示データに変換することによって、前記メモリ性液晶の安定状態を一方から他方へ反転させるように制御する、請求項１２に記載のメモリ性液晶表示装置。

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