CN1275214A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置,在液晶显示装置的与观察者相反的一侧设置具有开口部分的印刷层,当利用外部光源时利用印刷层的吸收或色度进行显示,在辅助光源发光时,则利用从印刷层的开口部分透过光进行显示,此外,在利用外部光源的情况下和利用辅助光源的情况下,用灰度反转电路给液晶层加上不同的电压。此外,还可以利用配置在液晶显示装置的背面上的偏振片或胆甾醇液晶聚合物薄膜,得到高可视性的液晶显示装置。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及应用反射式偏振片借助于反射特性进行明亮的显示，或者，应用选择反射式薄膜借助于其色调差进行显示的液晶显示装置。
背景技术
近些年来，作为便携式信息设备用的液晶显示装置，正在进行利用外部光源进行显示的反射式液晶显示装置的开发，亮度的改善和多色显示化正在进展。作为改善亮度的方法，人们正在尝试在液晶单元的与观看一侧相反的一侧设置反射式偏振片，在其背面形成印刷层的方法。该反射式偏振片，作为相互垂直的2个光学轴具有透过轴和反射轴，并具有下述特性：使具有平行于该透过轴的振动面的线偏振光透过，但当具有平行于反射轴的振动面的线偏振光入射进来时则进行反射。
此外，作为改善液晶显示装置的亮度的另外的方法，人们也正在研究利用胆甾醇液晶聚合物的选择反射特性的方法。
以往在液晶显示面板中多为使用的偏振片是吸收式偏振片。该吸收式偏振片，作为相互垂直的2个光学轴具有透过轴和吸收轴，并具有下述特性：使具有平行于该透过轴的振动面的线偏振光透过，但当具有平行于反吸收轴的振动面的线偏振光入射进来时则进行吸收。
所以，如果把该吸收式偏振片和上边所说的反射式偏振片组合起来使用，则结果成为具有下述特性：在其各个偏振片的透过轴相互平行的情况下具有大的透过特性，在透过轴相互垂直的情况下则具有大的反射特性。
为此，在把2块吸收式偏振片配置为使得其透过轴相互垂直的情况下的大的吸收特性(显示黑色)和配置为使得其透过轴相互平行的情况下的透过特性，具有不同的性质。
在使用2块吸收式偏振片的液晶显示装置的情况下，采用把反射板配置在对于液晶单元来说配置在与观看一侧相反的一侧的吸收式偏振片的背面一侧的办法，借助于反射板，使在透过状态下来自外部光源的入射光向观看一侧反射进行明显示，在吸收状态下进行暗显示。但是，在这种情况下，由于被观看的反射光2次透过位于反射板上边的吸收式偏振片，故在这里某种程度地被吸收，成为亮度降低的显示。
此外，由于利用具有光散射性的反射板，故归因于反射板所产生的偏振光的紊乱而将发生吸收式偏振片的吸收，因而亮度也将受损失。
此外，由于在无外部光源的暗的环境下，液晶显示装置的显示的辨认性将极度恶化，故大多在液晶显示装置内具有辅助光源。在这种情况下，可以使用半透过式的反射板来取代无透过性的反射板。
在这种情况下，利用来自外部光源的入射光的明显示，若除去液晶层外简单地进行说明的话，由于相当于2块的吸收式偏振片的各个透过轴相互平行的情况，故在利用辅助光源的情况下，也将成为明显示。相反的暗显示，也是一样，由于相当于2块的吸收式偏振片的透过轴相互垂直的情况，故利用辅助光源的情况下，也将成为明显示。
对此，倘采用把吸收式偏振片和反射式偏振片组合起来使用的液晶显示装置，在利用外部光源的情况下，亮状态是吸收式偏振片的透过轴和反射式偏振片的反射轴相互平行的状态，可以得到反射式偏振片的反射特性。因此，用反射式偏振片自身反射入射光，成为明亮的显示。反之，暗状态是吸收式偏振片的透过轴和反射式偏振片的透过轴相互平行的状态，由于利用透过特性，故必须在反射式偏振片的背面上配置光吸收材料或进行印刷。这样一来，就可以用使用吸收式偏振片和反射式偏振片的液晶显示装置，进行对比度良好的明暗显示。
参照附图说明这样的现有的液晶显示装置的液晶显示面板的构造。图16是表示其关键部位的平面构造的平面图，图17是沿图16的A-A线的局部扩大剖面图。
该液晶显示面板使由玻璃等的透明材料构成的第1基板1和第2基板5相向配置，借助于图中未画出来的衬垫保持规定的间隔，用兼做粘接剂的密封剂把周围粘接起来，向其间隙内填满液晶层8，用封口剂26进行密封。
在第1基板1的内面上形成由透明电极构成的M条扫描电极2，在第2基板5的内面上形成与扫描电极2交叉的N条数据电极6，扫描电极2和数据电极6之间的交叉点成为象素部分21，构成具有M×N个象素部分的矩阵式的液晶显示面板的液晶单元。
在图16中，由于位于该液晶单元的最上侧的第2基板5是透明的，故位于其下侧的数据电极6、第1基板1和扫描电极2、密封剂4、密封栓26等全都用实线表示。
在这样的液晶显示面板中，有在各个象素部分中具有开关器件的有源矩阵式和不设开关器件的无源矩阵式的液晶显示面板，但在这里对无源矩阵式进行说明。
另外，如图17所示，在第1基板1的内面和扫描电极2上边以及第2基板5的内面和数据电极6上边，为了规则地排列液晶层8的液晶分子，分别形成了配向膜3和配向膜7。
此外，在该液晶单元的与观察者一侧(观看一侧：在图17中是上侧)相反的一侧的第1基板1的背面一侧，配置第1偏振片11，在观察者一侧的第2基板的表面一侧配置第2偏振片12。
该第1偏振片11是反射式偏振片，使用例如住友3M株式会社制造的商品名为DBEF的偏振片，第2偏振片12是吸收式偏振片。然后，作为光吸收层，在第1偏振片11的背面上设置黑色油墨的印刷层。
第1偏振片11和第2偏振片12被配置为使得其各个透过轴相互垂直，液晶层8，使用使第1基板1和第2基板5之间透过的光旋光约90度的扭曲向列液晶。
为此，在使用液晶的环境明亮的情况下，外部光从第2基板5的表面一侧入射。因此，在进行暗显示的象素部分，第1入射光L1通过第2偏振片12后将变成线偏振光，并被液晶层8旋光90度，由于成为具有与其透过轴平行的振动面的线偏振光向作为第1偏振片11的反射式偏振片入射，故将透过第1偏振片11，被背面的印刷层13吸收。
此外，明显示，由于第2入射光L2通过第2偏振片后成为线偏振光，并因给液晶层8加上大的电压而丧失其旋光性，入射到液晶层上的线偏振光透过而不旋光，且成为具有平行于其反射轴的振动面的线偏振光向作为第1偏振片11的反射式偏振片入射，故被反射式偏振片11反射成为强反射光L3，透过液晶层8和第2偏振片12向观看一侧射出。
如上所述，该液晶显示面板，可以借助于线偏振光向反射式偏振片的透过轴的入射和印刷层13的吸收特性进行暗显示，借助于反射式偏振片的反射特性进行明显示。
但是，在这种情况下，在作为反射式偏振片的第1偏振片11上设置的印刷层13，由于不具有透过性，故即便是把辅助光源配置在反射式偏振片11的背面一侧，来自该辅助光源的光也会被具有光吸收特性的印刷层13吸收，因而光不会到达观看一侧。
如果假定利用辅助光源进行显示而不设印刷层13，则利用由外部光源产生的入射光的明显示，在利用辅助光源的显示中将变成暗显示，反之，利用外部光源所产生的入射光的暗显示，在利用辅助光源的显示中将变成明显示。就是说，在利用外部光源的反射式显示和利用辅助光源的透过式显示中，将成为明暗反转过来的显示。
如上所述，在暗的环境中利用辅助光源的情况下，若使用现有的在反射式偏振片的背面上设置光吸收层的液晶显示面板，则辅助光源所发出的光的透过率极低，几乎是不能显示。如果除去印刷层，则即便是在向观看一侧照射辅助光源的光的情况下，在反射式显示时原本进行暗显示的状态，因吸收式偏振片和反射式偏振片的组合将成为透过率大的状态，所以，透过辅助光源的光，成为明显示。就是说，成为显示的明暗反转过来的显示。
同样，在反射式显示时，原本进行明显示的状态，由于吸收式偏振片的透过轴和反射式偏振片的透过轴相互垂直，将成为透过率小的状态，故辅助光源的光被屏蔽，成为暗显示。就是说，成为显示的明暗反转过来的显示。
此外，在不使用反射式偏振片而代之以使用胆甾醇液晶聚合物的情况下，也将成为几乎和使用反射式偏振片的情况同样的显示。
就是说，胆甾醇液晶聚合物选择性地大大地反射(选择反射)可见光内的特定波长范围的光，其它的光则将透过。因此，在选择反射的区域内，对于外部光源具有大的反射，在其它的波长区域内则具有透过特性。为此，明显示利用胆甾醇液晶聚合物的选择反射，暗显示则利用配置在胆甾醇液晶聚合物的背面一侧的吸收材料进行。
此外，在辅助光源发光的情况下，由于在选择反射的波长区域内屏蔽光，故将成为暗显示，在其它的区域内，由于透过辅助光源的光而成为明显示。因此，使显示的明暗反转。
如上所述，在使用现有的反射式偏振片，且具有辅助光源的半透过式液晶显示装置的情况下，利用外部光源的反射显示的明显示和利用辅助光源的发光的透过显示的明显示成为反转过来的显示。再有，设置在反射式偏振片的背面的印刷层，由于妨碍来自辅助光源的光的透过，故同时使用利用辅助光源的透过显示是困难的。
此外，即便是在把胆甾醇液晶聚合物用做反射板的情况下，在具有辅助光源的半透过式液晶显示装置的情况下，反射显示的明显示和利用辅助光源的发光的透过显示的明显示将成为反转过来的显示。此外，如果在胆甾醇液晶聚合物的背面设置印刷层，则存在着不能透过辅助光源所产生的光的问题。
发明的公开
本发明就是为解决上述问题而作出的，目的是在使用反射式偏振片或选择反射薄膜的液晶显示装置中，使得可以效率良好地利用辅助光源的发光的同时，使得在利用外部光源的反射显示和使用辅助光源的透过显示中显示的明暗不反转，以实现永远明亮且可视性良好的显示。
为达到上述目的，本发明提供构成如下的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置具备构成如下的液晶单元：把设置有扫描电极的第1基板和设置有数据电极的第2基板配置为设有规定的间隔，使得上述扫描电极和数据电极相向，并向该第1基板和第2基板之间封入液晶层。
把该液晶单元的第2基板配置在观看一侧，在第1基板和第2基板的各自与接连液晶层的面相反的一侧的面上，配置偏振片或由胆甾醇液晶聚合物构成的功能性薄膜，在第1基板的功能性薄膜的与观看一侧相反的一侧的面上，依次设置透过一部分光的光吸收层和辅助光源。
此外，设置一种装置，用于在上述辅助光源的发光时和非发光时，使加到上述液晶层上的电压不同。
可以把该装置定为这样的电路：在上述辅助光源的发光时和非发光时使加到上述液晶层上的灰度信号反转。
此外，具备与上述液晶显示装置同样的液晶单元，把该液晶单元的第2基板配置在观看一侧，在上述第1基板和第2基板的各自的与接连液晶层的面相反的一侧的面上配置偏振片，配置在其第1基板一侧的偏振片定为反射式偏振片。
在该反射式偏振片的与接连上述第1基板的面相反的一侧的面上设置辅助光源，在该反射式偏振片和辅助光源之间，设置透过一部分光的光吸收层。
此外，也可以设置这样的装置：在上述辅助光源的发光时和非发光时，使加到上述液晶层上的电压不同。
在这种情况下的上述装置，也可以定为这样的电路：在上述辅助光源的发光时和非发光时，使加到上述液晶层上的灰度信号反转。
此外，也可以在上述第1基板和反射式偏振片之间设置光散射薄膜。该光散射薄膜，理想的是至少粘接到第1基板或反射式偏振片上。
本发明的液晶显示装置，设于构成液晶显示面板的第1基板和反射式偏振片之间的粘接层，可以使用使与粘接剂折射率不同的塑料珠分散到其中去的物质。
可以在构成液晶显示面板的反射式偏振片和吸收层之间，或吸收层与辅助光源之间，配置光散射薄膜。
此外，本发明的液晶显示装置，具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、和封入到第1基板和第2基板之间的液晶层的液晶显示面板，在观察者一侧配置第2基板，在第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，从基板一侧开始，至少具有一层相位差板和偏振片，在第1基板的与面向液晶层的面相反的面上，具有1/4λ板和胆甾醇液晶聚合物薄膜，此外，在胆甾醇液晶聚合物薄膜的与面向第1基板的面相反的面上具有辅助光源，另外，在上述胆甾醇液晶聚合物薄膜和辅助光源之间，具有透过一部分光的吸收层，此外还设有在辅助光源的发光时和非发光时，使加到液晶层上的电压不同的装置。
可以把该装置定为这样的电路：在上述辅助光源的发光时和非发光时使加到上述液晶层上的灰度信号反转。
在本发明的液晶显示装置中使用的吸收层，由具有透过率大的开口部分和透过率小的吸收部分的印刷层构成。
该印刷层在象素部分中可以具有多个开口部分或具有透过性的部分。
此外，在本发明的液晶显示装置中使用的吸收层，还可以具有多个具有不同的透过率的开口部分。
在本发明的液晶显示装置中使用的吸收层，也可以作成为使得全体透过一部分光。
在本发明的液晶显示装置中使用的吸收层，可以是由在可见光区域中具有多个不同的分光特性的吸收部分构成的吸收层。
在本发明的液晶显示装置中使用的具有开口部分的吸收层，具有使开口部分和印刷层规则地排列的网格形状，其印刷层由厚膜构成，且可以构成为使得当外部光源的入射角变大时，用印刷层的膜厚吸收外部光源。
此外，本发明的液晶显示装置，具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、封入到第1基板和第2基板之间的液晶层的液晶显示面板，在观察者一侧配置第2基板，在第1基板或第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，具有偏振片或由胆甾醇液晶聚合物构成的功能性薄膜，此外，在功能性薄膜的与观察者相反的背面一侧，具有透过一部分光的吸收层，在外部环境明亮时，利用功能性薄膜的反射特性，进行明显示，用吸收层进行暗显示，反之，在外部环境暗时，辅助光源发光，利用吸收层的透过成分进行明显示，借助于功能性薄膜和液晶层的光屏蔽特性进行暗显示。
此外，可以设置这样的装置：在辅助光源的发光时和非发光时，使得加到液晶层上的灰度信号进行反转，与辅助光源的非发光时的显示比较，发光时的显示，其中间灰度偏向暗的方向。
另外，本发明的液晶显示装置，具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、封入到第1基板和第2基板之间的液晶层的液晶显示面板，在观察者一侧配置第2基板，在第1基板或第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，具有偏振片或由胆甾醇液晶聚合物构成的功能性薄膜，此外，在功能性薄膜的与观察者相反的背面一侧，具有透过一部分光的吸收层，在外部环境明亮时，利用功能性薄膜的反射特性，进行明显示，用吸收层进行暗显示，反之，在外部环境暗时，辅助光源发光，利用吸收层的透过成分进行明显示，借助于功能性薄膜和液晶层的光屏蔽特性进行暗显示。
此外，还可以设置这样的装置：在辅助光源的发光时和非发光时，使得加到液晶层上的灰度信号进行反转，与辅助光源的非发光时的显示比较，在发光时的显示，其中间灰度偏向暗的方向，而且，根据外部光源的亮度使中间灰度的偏向可变。
本发明的液晶显示装置，具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、封入到第1基板和第2基板之间的液晶层，且在第1基板或第2基板上边具备第1滤色片的液晶显示面板，在观察者一侧配置第2基板，在第1基板或第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，具有偏振片或由胆甾醇液晶聚合物构成的功能性薄膜，此外，在功能性薄膜的与观察者相反的背面一侧，作为吸收层，具有第2滤色片，在外部环境明亮时，利用功能性薄膜的反射特性，进行明显示，利用第2滤色片的光的吸收进行暗显示，反之，在外部环境暗时，使辅助光源发光，利用第2滤色片的透过成分进行明显示，借助于功能性薄膜和液晶层的光屏蔽特性进行暗显示，借助于第1滤色片和第2滤色片进行彩色显示，此外，还可以设置在辅助光源的发光时和非发光时，使加到液晶层上的电压不同的装置。
上述第1滤色片和第2滤色片，理想的是构成为使得中介第1基板用大体上同一面积且大体上同一颜色相互重叠。
(作用)
在本发明的液晶显示装置中使用的反射式偏振片的背面，直接或中间经过薄膜等的介质设置印刷层，在该印刷层上设置透过率大的开口部分，此外采用在具有开口部分的印刷层的背面配置辅助光源的办法，作为主光源的外部光源在明亮的环境(反射显示)下，利用反射式偏振片的反射特性，进行明显示，利用印刷层的吸收进行暗显示。在暗的环境下(透过显示)，辅助光源发光，并通过设于印刷层上的开口部分使辅助光源的光向观察者一侧照射，进行明显示。在这种情况下，在辅助光源的发光时和非发光时，在电路一侧，切换灰度反转电路，对于在反射显示的情况下，液晶层的加上大的电压的象素部分，在透过显示时，给液晶层加上小的电压。反之，对于在反射显示的情况下，给液晶层加上小的电压的象素部分，在透过显示时，给液晶层加上大的电压。
借助于该灰度反转电路，由于反射显示和透过显示在液晶层上加的电压的大小发生反转，同时，借助于反射式偏振片发生明暗显示的反转，故作为液晶显示装置，在反射显示时的明显示，即便是在透过显示中也将成为明显示。特别是防止图象的明暗显示的反转这件事，在利用滤色片等的彩色液晶显示装置中，由于明暗显示的反转，颜色信息在反射显示和透过显示中发生变化，故防止明暗显示的反转，是非常有效的。
同样，即便是在第1基板的背面一侧利用胆甾醇液晶聚合物薄膜的情况下，也在胆甾醇液晶聚合物薄膜的背面，直接或中间经过薄膜等的介质设置印刷层，并采用在该印刷层上设置透过率大的开口部分，再在具有开口部分的印刷层的背面配置辅助光源的办法，在明亮的环境(反射显示)下，利用反射式偏振片的反射特性，进行明显示，利用印刷层的吸收进行暗显示。在暗的环境下(透过显示)，辅助光源发光，并通过设于印刷层上的开口部分使辅助光源的光向观察者一侧照射，进行明显示。在这种情况下，在辅助光源的发光的ON时和OFF时，在电路一侧，切换灰度反转电路，对于在反射显示的情况下，给液晶层的加上大的电压的象素部分，在透过显示时，给液晶层加上小的电压。反之，对于在反射显示的情况下，给液晶层加上小的电压的象素部分，在透过显示时，给液晶层加上大的电压。
由于借助于该灰度反转电路，反射显示和透过显示在液晶层上加的电压的大小发生反转，同时，借助于反射式偏振片发生明暗显示的反转，故作为液晶显示装置，在反射显示时的明显示，即便是在透过显示中也将成为明显示。特别是防止图象的明暗显示的反转这件事，在利用滤色片等的彩色液晶显示装置中，由于明暗显示的反转，颜色信息在反射显示和透过显示中发生变化，故防止明暗显示的反转，是有效的。
此外，采用在第1基板和第2基板之间，设置第1滤色片，在反射式偏振片或胆甾醇液晶聚合物薄膜的背面，设置第2滤色片的办法，在反射显示的情况下，2次透过第1滤色片显示颜色信息，在暗显示时，借助于第2滤色片的吸收特性，还作为吸收层采用。此外，在辅助光源的发光时的透过显示的情况下，由于采用透过第2滤色片和第1滤色片的办法进行颜色信息的显示，故与仅仅具有第1滤色片的情况下进行比较，第1滤色片在反射显示的情况下可以最佳化，可以借助于第2滤色片改善透过显示的色度，故可以改善反射显示和透过显示这两种显示。
此外，由于反射显示需要明亮的显示，故灰度信号设定为偏向明亮的方向。因此，可以进行明亮的显示。但是，在透过显示的情况下，对比度和色度将成为重要的参数。特别是在外部光源非常暗的情况下，由于观察者对于亮度非常敏感，故与反射显示比较起来，灰度信号可以采用把中间灰度设定为偏向黑色一侧的办法，防止因辅助光源的发光的ON和OFF所引起的显示的大的变化。就是说，采用根据辅助光源的ON和OFF来变更灰度信号的修正的办法，就可以改善显示品质。
此外，采用根据外部光源得到的液晶显示装置的使用环境的亮度，使灰度信号的中间灰度偏向明亮的方向或暗的方向的修正可变的办法，即便是在反射显示的情况下，也可以改善显示品质。
附图的简单说明
图1和图2是沿本发明的实施例1的液晶显示装置的液晶显示面板的相当于图16的A-A线的剖面的局部扩大剖面图，图1是利用外部光源的情况，图2是用来说明利用辅助光源的情况下的显示功能的说明图。
图3是设置在本发明的实施例1的液晶显示装置中的驱动电路的框图。
图4是进行本发明和现有例之间的明暗显示比较的说明图。
图5的曲线图示出了表明显示的灰度显示的、液晶的所加电压与透过率的关系。
图6和图7是本发明的实施例2的液晶显示装置的液晶显示面板的与图1和图2同样的剖面图。
图8是示出了本发明的实施例3的液晶显示装置的液晶显示面板的与图1同样的剖面图。
图9是组装进图8所示的液晶显示装置的手表的示意性的平面图，图10是沿图9的B-B线的剖面图。
图11和图12是示出了本发明的实施例4的液晶显示装置的液晶显示面板的与图1和图2同样的剖面图。
图13是在同一实施例中设在该液晶显示装置中的驱动电路的框图。
图14的曲线图示出了在使用本发明的实施例的液晶显示装置的环境为暗的情况下的表明显示的灰度显示的、液晶的所加电压与透过率的关系。
图15的曲线图示出了在使用本发明的实施例的液晶显示装置的环境为明亮的情况下的表明显示的灰度显示的、液晶的所加电压与透过率的关系。
图16的平面图示出了现有的液晶显示装置的构成例。
图17是沿图16的A-A线的示意性的局部扩大剖面图。
优选实施例
以下，参照附图说明用于实施本发明的液晶显示装置的最佳形式。
实施例1
首先，用图1到图5和图16说明本发明的液晶显示装置的实施例1。
图1和图2是示出了本发明的实施例1的液晶显示装置的液晶显示面板的局部扩大剖面图，相当于图16沿A-A线的扩大剖面图。该液晶显示装置的基本构造的平面图，因与图16是一样的，故省略了其图示。另外，图1是用来说明利用作为主光源的外部光源进行显示的情况下的显示作用的说明图，图2是用来说明利用辅助光源进行显示的情况下的显示作用的说明图。
图1和图2所示的本发明的实施例1的液晶显示装置的液晶显示面板，除在第1偏振片11的背面设置的光吸收层不同这一点，和设置辅助光源这一点之外，与用图16和图17说明的液晶显示面板的构成是相同的，为了慎重起见对其进行说明。
该液晶显示面板，使由玻璃等的透明材料构成的第1基板1和第2基板5相向配置，用图中未画出来的衬垫保持规定的间隔，用兼做粘接剂的密封剂4把周围站接起来，向其间隙内填满液晶层8，用封口剂26进行密封(也参看图16)。
在第1基板1的内面上，形成由透明电极膜构成的M条扫描电极(信号电极)2，在第2基板5的内面上，形成与扫描电极交叉的N条数据电极(相向电极)6，扫描电极2与数据电极6之间的交点成为象素部分(在图16中，用21表示)，构成具有M×N个的象素部分的矩阵式的液晶显示面板。
该液晶显示面板，无论是在各个象素部分中具有开关器件的有源矩阵式的液晶显示面板或不设开关器件的无源矩阵式的液晶显示面板都行，在这里，作为无源矩阵式进行说明。
在第1基板1的内面和扫描电极2上边以及在第2基板5的内面和数据电极6上边，为了规则地排列液晶层8的液晶分子，分别形成配向膜3和配向膜7。
此外，在该液晶单元的与观察者一侧(观看一侧：在图1、2中是上侧)相反的一侧的第1基板1的背面一侧，配置作为反射式偏振片的第1偏振片11(以下，叫做反射式偏振片11)，在观察者一侧的第2基板的表面一侧配置作为吸收式偏振片的第2偏振片12(以下，叫做吸收式偏振片12)。
该反射式偏振片11和吸收式偏振片12被配置得使其各个透过轴相互垂直。液晶层8使用使在第1基板1到第1基板5之间透过的光旋光约90度的扭曲向列液晶。
在反射式偏振片11的背面，设有具有多个透过率大的开口部分14a，除此之外的部分用黑色油墨进行印刷的作为光吸收层的印刷层14。该开口部分14a，或者是在在反射式偏振片上边形成印刷层14之际，点状地胶版印刷具有树脂颜料的油墨，或者是借助于撞槌式印刷装置、网眼状丝网漏印印刷装置、用喷嘴进行涂敷的装置、或使用感光性树脂用光刻法形成的装置来形成。
在该印刷层14的背面上，隔以很小的间隔配置辅助光源9。作为该辅助光源9，可以使用在液晶显示面板的整个面上以均一的照度发光的面发光体，例如电致(EL)发光辅助光源。
在这里，对该液晶显示面板的显示作用进行说明。
在使用该液晶显示面板的环境是明亮的情况下，如图1所示，从观看一侧的第2基板的表面向液晶显示面板入射作为主光源使用的外部光。因此，在进行暗显示的象素部分，由于第1入射光L1通过吸收式偏振片12后成为线偏振光，被液晶层8旋光90度，作为具有与其透过轴平行的振动面的线偏振光向反射式偏振片11入射，故透过反射式偏振片11，被未设开口部分14a的部分的印刷层14吸收。
此外，通过配置在反射式偏振片11的背面上的印刷层14的开口部分14a的入射光L4，虽然在通过了开口部分14a后，由于配置在印刷层14的背面一侧的辅助光源9一部分的光被反射后再次向印刷层14一侧出射，但是由于被印刷层14吸收，达不到观看一侧。这样一来，因为由未被印刷层14吸收的透过开口部分14a的入射光L4形成的暗显示的漏泄光，也被开口部分14a的周围的印刷层14吸收，故暗显示不会降低。
此外，明显示时，第2入射光L2在通过吸收式偏振片12后成为线偏振光，采用给液晶层8加上大的电压的办法，液晶层8的丧失了旋光性的部分透过而不被旋光，作为具有与其反射轴平行的振动面的线偏振光向反射式偏振片11入射，所以在被反射式偏振片11反射后成为强反射光L3，透过液晶层8和吸收式偏振片12，向观看一侧(在图1中为上侧)射出。
这样一来，利用外部光源的暗显示，就可以借助于线偏振光向反射式偏振片11的透过轴的入射和印刷层14的吸收特性进行暗显示，而借助于反射式偏振片11的反射特性可以进行明显示。
此外，在该液晶显示面板的使用环境为暗的环境的情况下，采用使辅助光源9发光的办法，如图2所示，光L21、L22、L23从辅助光源9向第1基板1一侧出射。从辅助光源9射出的光，一部分被印刷层14吸收，但通过其开口部分14a的光则从第1基板1一侧，透过液晶层8、第2基板5和吸收式偏振片12向观看一侧(在图2中为上侧)射出，因而成为明显示。
从该吸收式偏振片12射出的光，采用在吸收式偏振片12的表面上，设置在感光性树脂中含有塑料制造的小珠的前面扩散层(未画出来)的办法，如光L21所示的那样地扩散射出，使得可以进行良好的显示而与观看角度无关。
在因给液晶层8加上电压而丧失了旋光性的部分处，从辅助光源9射出的通过了印刷层14的开口部分14a的光，在通过反射式偏振片11后成为线偏振光，不旋光地通过液晶层8，作为具有与其吸收轴平行的振动面的线偏振光向吸收式偏振片12入射，故被该吸收式偏振片12吸收，不向观看一侧射出。因此，成为暗显示。
这样一来，为了解决在利用外部光的反射显示和利用辅助光源的透过显示中明暗显示反转的问题，用与辅助光源9的发光同步来驱动液晶显示面板的驱动电路，使加在数据电极6上的灰度信号反转。因此，在利用辅助光源进行透过显示之际，采用对于利用外部光的反射显示使明暗显示反转的办法，使得在利用外部光的反射显示和利用辅助光源的透过显示中不发生显示的明暗反转。
在这里，在图3中示出了在本实施例中使用的液晶显示装置的驱动电路的框图，并对之进行说明。
在该液晶显示装置的驱动电路中，用使各个电路动作的电源电路31发生对各个块合适的电源电压，供往各个电路块32。此外，用作为电路的时间上的动作基准的标准时钟发生电路33产生标准信号，对于图象信号34的输入，经由同步分离电路35，给垂直同步电路40和水平同步电路8加上信号。此外，由于还要与图象信号34对应地产生加给液晶层8的灰度(明暗)信号，故借助于使用外部光源或使用辅助光源，向使灰度信号反转的灰度反转电路37输入用A/D转换器36进行了A/D转换的信号。
该灰度反转电路37与切换辅助光源9的发光不发光的辅助光源开关39进行连动，在辅助光源9不发光时就使反转功能OFF，在辅助光源9发光时就使反转功能成为ON。
此外，该灰度反转电路37的输出信号，通过灰度信号发生电路41，作为灰度信号，向数据电极驱动电路42输入，给液晶显示面板10的第2基板5上边的数据电极，加上用来进行明暗显示的电压波形的灰度信号。
此外，向扫描电极驱动电路43输入水平同步电路38的输出信号，由于用扫描电极驱动电路43时间性地依次选择液晶显示面板10的第1基板1上边的多个扫描电极，故要加上规定的电压波形。
利用这样的驱动电路，采用通过设定辅助光源9的ON·OFF来切换灰度反转电路37，来控制灰度信号的反转/非反转的办法，就可以进行液晶显示面板10上的利用外部光源的反射显示和利用辅助光源9的发光的透过显示而不会产生明暗的反转。
在本实施例1中，虽然是对不设置滤色片的黑白显示用的液晶显示装置进行的说明，但是，即便是在设置滤色片的情况下，在利用外部光源的情况下和利用辅助光源的情况下，与本实施例1一样，也可以采用设置具有开口部分14a的印刷层14和灰度反转电路37，在利用外部光源的情况下和利用辅助光源的情况下，使灰度相互反转的办法，使两种显示都可以成为：明显示成为明显示，暗显示成为暗显示。
其次，对液晶显示装置的明暗显示的反转显示进行说明。图4示出了液晶显示装置的现有例(Y)和本发明的本实施例(X)的利用外光的反射式显示和使用辅助光源的透过式显示的显示的状况。使用该图4，对液晶显示装置的明暗显示的反转进行说明。
首先，在利用外部光源的情况下，在本实施例(X)和现有例(Y)的液晶显示装置中的显示，在作为亮度最大的显示画面59上，按照亮度大的顺序显示四方形60，三角形61和圆圈62。就是说，在利用外部光源的情况下，本实施例(X)和现有例(Y)的显示是一样的。在这种情况下，不论哪一个，亮度大的区域都利用了反射式偏振片的反射特性，亮度小的区域都利用了反射式偏振片的透过特性和设置在反射式偏振片的背面的印刷层的的吸收特性。
其次，对外部环境变暗，需要辅助光源发光的情况进行说明。辅助光源的发光，具有由光传感器测知外部环境的光后自动发光的功能，或者由角度传感器根据观察者与液晶显示装置的位置关系自动发光的功能。或者也可以通过观察者根据需要进行使图3的辅助光源开关39接通(ON)的动作的办法使辅助光源发光。
借助于辅助光源的发光，在现有例(Y)中，由于在反射式偏振片的背面全面地设有印刷层，故来自辅助光源的光虽然被印刷层吸收得很多，但采用使印刷层具有透过性的办法，当辅助光源的光先后透过反射式偏振片→液晶层→第2偏振片，向观察者射出的情况下，在利用外部光源的情况下的透过率大的区域(暗显示区域)中，使辅助光源的光向观察者一侧射出得强，成为明亮的显示。在利用外部光源的情况下反射特性强的区域(明显示区域)中，辅助光源的光被屏蔽，成为暗的显示。
如图4所示，在现有例(Y)中，借助于辅助光源的发光，在暗显示画面63内，按照亮度大的顺序，成为圆圈66，三角65，四方形64的显示。就是说，作为利用外部光源的情况下的亮度的大的顺序的四方形60，三角61和圆圈62，在利用辅助光源的情况下，成为圆圈66，三角65，四方形64，变成了亮度的顺序相反的顺序(明暗显示)的显示。
对此，在本实施例中，由于在配置在反射式偏振片的背面的印刷层上设有透过率大的开口部分，故借助于辅助光源的发光，可以加大向观察者一侧射出的光的射出量。此外，由于设置灰度反转电路37以便在辅助光源的发光时使灰度信号反转，故对于在利用外部光源的情况下，给液晶层加上大的电压的象素部分，在辅助光源发光时，却加上小的电压，反过来，对于在利用外部光源的情况下，给液晶层加上小的电压的象素部分，在辅助光源发光时则加上大的电压。
其次，用作为表示加到液晶层上的电压和透过率的关系的曲线图的图5，说明本实施例的灰度反转电路37的作用。
用实线L表示利用外部光源的情况下的所加电压和透过率的特性，用虚线M表示利用辅助光源的情况下的特性。
在利用外部光源的情况下，亮度理想的是用反射率表示，但为了方便起见用透过率表示。液晶显示面板的显示的亮度之差用灰度表示，并受加给液晶层的电压控制。
如图5所示，在大的透过率T1的情况下，加给液晶层的电压，在曲线L中，是所加电压V1，在曲线M中是所加电压V0，V1比V0大。反之，在小的透过率T2的情况下，加给液晶层的电压在曲线L中是V3，在曲线M中是V2，V2比V3大。
这样，表现出同等的透过率的电压在曲线L中表示出来的特性和在曲线M中表示出来的特性发生反转。因此，灰度反转电路是用来对加给液晶层的电压进行修正，使得在利用外部光源的情况下和利用辅助光源的情况下成为同等的透过率的电路。
此外，在利用外部光源的情况下和利用辅助光源的情况下，在使所加电压反转的同时，利用不同的灰度和所加电压的关系，在利用外部光源的情况下，使灰度向加大透过率的方向集中，在利用辅助光源的情况下，则整体上进行平均化以分割所加电压，借助于这种办法，在特别需要亮度的利用外部光源的情况下，可以成为明亮的显示。
这样一来，在现有的液晶显示装置中，在利用外部光源的显示和利用辅助光源的显示中发生了明暗显示的反转，但是本实施例的液晶显示装置，借助于灰度反转电路的作用却不会发生明暗显示的反转。此外，由于在设置在反射式偏振片的背面的印刷层上具有开口部分，故在利用辅助光源时明亮的显示就成为可能。
此外，如图1所示，在来自外部光源的光透过吸收式偏振片12→液晶层8→反射式偏振片11，再透过设置在14上的开口部分14a到达辅助光源9的情况下，辅助光源9可以使用电致(EL)发光辅助光源，对该EL辅助光源的表面进行低反射处理使之成为反射强度弱的表面。或者，也可以使EL辅助光源的表面具有散射性，并利用观察者和入射光之间的关系以及开口部分14a及其周围的印刷层14的面积的关系，减少来自辅助光源的表面的反射光。
实施例2
其次，用图6和图7对本发明的液晶显示装置的实施例2进行说明。
图6和图7是本发明的实施例2的液晶显示装置的液晶显示面板的局部扩大剖面图，相当于沿图16的A-A线的扩大剖面图。该液晶显示装置的基本构造的平面图，也和图16是一样的，故省略了其图示。另外，图6是用来说明利用作为主光源的外部光源进行显示的情况下的显示作用的说明图，图7是用来说明利用辅助光源进行显示的情况下的显示作用的说明图。
本实施例的液晶显示装置与前边所说的实施例1的液晶显示面板的不同之点是在作为第1偏振片的反射式偏振片11的背面上配置散射板16，同时，把在该散射板16的背面上隔以规定的间隔具有开口部分14a的印刷层14设置在辅助光源上边这一点。这样做是为了要加强印刷层14的强度。
辅助光源9，虽然也可以与实施例1一样使用EL辅助光源，但是，在本例中，使用由冷阴极管和导光板构成的光源。
采用在印刷层14的背面上配置导光板而不直接设置发光体，并把辅助光源9的主光源部分设置在液晶显示面板的周围的办法，在利用外部光源的情况下，可以防止来自辅助光源9的表面的反射。
此外，本实施例的印刷层14采用筛状(网格状)的具有不透明部分和开口部分14a的构造。具体地说，由混合进黑色颜料的膜厚10微米的厚的感光性树脂构成，用光刻法使印刷层14的印刷部分的宽度做成为15微米，使开口部分14a的宽度做成为3微米。此外，在由于象素部分的扫描电极的宽度和数据电极的宽度发生了莫尔条纹的情况下，改变印刷层14的印刷部分的宽度和开口部分14a的宽度。
本实施例2的液晶显示面板的其它的构成与实施例1是一样的，故省略其说明。
本实施例的液晶显示面板，通过使用筛状的印刷层14的不透明部分(印刷部分)和开口部分14a，在来自外部光源的入射光的入射角度对于吸收式偏振片12的垂线倾斜30度以上的情况下，就被印刷层14的厚度吸收，达不到辅助光源9的表面。因此，借助于对辅助光源9的主光源的位置动些脑筋和采用具有开口部分14a的筛状的印刷层14，在利用外部光源的情况下，就可以得到良好的对比度。
此外，反射式偏振片11的反射轴和吸收式偏振片12的透过轴二者与液晶层8之间的关系与实施例1是一样的。
因此，在使用该液晶显示面板的环境是明亮的环境的情况下，如图6所示，暗显示部分的第1入射光线L1，通过与实施例1的情况下的同样的路径透过反射式偏振片11，借助于具有光的散射性的散射板16，成为散射光，被印刷层14吸收。
采用在散射板16和印刷层14之间设置间隙的办法，该散射光以良好的效率被筛状的印刷层14吸收。
此外，明显示部分的第2入射光L2，与实施例1一样，被反射式偏振片12反射，成为强反射光L3向观看一侧射出。
这样一来，利用外部光源的情况下的明暗显示，借助于线偏振光向反射式偏振片11的透过轴的入射和印刷层14的吸收特性进行暗显示，借助于反射式偏振片11的反射特性进行明显示。
其次，在使用本液晶显示面板的环境是暗的环境的情况下，如图7所示，采用使辅助光源9发光的办法，辅助光源9所发出的光L21向第1基板1一侧射出。在这种情况下，来自辅助光源9的光减小发光角度，透过印刷层14的开口部分14a的光，在途中几乎不被筛状的印刷层14吸收，却如散射光L24、25所示被配置在反射式偏振片11的背面上的散射板16散射，再透过液晶层8→吸收式偏振片12，向观看一侧射出，，借助于此，可以成为明显示。
散射板16，用粘接剂，把在塑料表面上形成凹凸，或向塑料中混入折射率不同的小珠而形成的塑料板粘贴到反射式偏振片11的背面上。
但是，如果仅仅这样的话，在利用辅助光源9进行显示的情况下，归因于反射式偏振片11和液晶层8和吸收式偏振片12的特性，如说明实施例1时所说的那样，相对于利用外部光源的反射显示的情况明暗显示将反转。
因此，与实施例1的情况下一样，为了驱动该液晶显示面板，采用设置具有图3所示的那样的灰度反转电路37的驱动电路，在辅助光源9发光时，使灰度反转电路动作，使加在液晶显示面板10的数据电极上的灰度信号反转的办法，防止在利用外部光源的情况下和利用辅助光源9的情况下，明暗显示进行反转。
实施例3
其次，用图8到图10对本发明的实施例3进行说明。
图8是本发明的实施例3的液晶显示装置的液晶显示面板的局部扩大剖面图，相当于沿图16的A-A线的扩大剖面图。该液晶显示装置的基本构造的平面图，也与图16一样，故省略其图示。
图9是组装了该实施例3的液晶显示装置的手表的示意性的平面图，图10是沿图9的B-B线的剖面图。
对于该实施例3的液晶显示面板，仅仅对与实施例1的液晶显示面板的不同之处进行说明。
作为填充到第1基板1和第2基板5之间的间隙内的液晶层8，使用超扭曲向列(STN)液晶层8。在该第1基板1和第2基板5上边设置用来规则地排列STN液晶层的液晶分子的配向膜3和7，再对该配向膜进行研磨处理。此外为使液晶扭曲，还添加了カイラル剂。
此外，如图8所示，在第2基板5上边，为了防止STN液晶层8的带色，设置相位差薄膜74，在其上边(观看一侧)配置吸收式偏振片12。此外，在第1基板1的背面一侧，设置用来调整STN液晶层8的偏光性的1/4λ薄膜(未画出来)和可以选择性地反射可见光区域的光的胆甾醇液晶聚合物薄膜73。
该胆甾醇液晶聚合物薄膜73，对于从第2基板5一侧入射的光，选择性地具有强的金属色调的反射特性，可以以良好的效率透过选择性的反射区域以外的波长的光。因此，采用或者是对设在胆甾醇液晶聚合物薄膜73的背面一侧的印刷层14’的色度(x、y值)和胆甾醇液晶聚合物薄膜73的选择反射区域的色度设置色度差，或者是使印刷层14’的亮度比胆甾醇液晶聚合物薄膜73的亮度小的办法，可以得到可视性良好的显示。
此外，胆甾醇液晶聚合物薄膜73的光的选择性的反射波长区域，将因向胆甾醇液晶聚合物薄膜73入射的光的方向与观察者之间的角度而变化。就是说，胆甾醇液晶聚合物薄膜73的相对厚度，因光的入射角度而变化。
例如，在利用选择性地反射黄色的波长的胆甾醇液晶聚合物薄膜73的情况下，由于取决于观察者的方向将从黄色向绿色变化，故印刷层14’将利用与黄色和绿色不同的波长区域，或利用含有黄色的波长且亮度小的印刷层14’。
在本实施例3中，在印刷层14’上，并不特别地形成开口部分，而是采用具有透明性的印刷层，使得印刷层14’在可见光区域中透过一部分的光。就是说，使得印刷层14’的整个面透过一部分的光。
本实施例的液晶显示面板，采用利用胆甾醇液晶聚合物薄膜73的办法，由于可以利用镜面性的可见光的波长区域的选择反射特性，而选择反射的波长区域以外具有透过特性，故采用对设置在第1基板1的背盖一侧的印刷层14’的色度(x，y)和选择反射区域的色度(x，y)设置色度差的办法，可以得到对比度良好的显示。
此外，采用减小印刷层14’的亮度(L)的办法，由于胆甾醇液晶聚合物薄膜73的选择反射特性具有金属色调的特性，故采用减小印刷层14’的反射特性的办法，可以有效地利用胆甾醇液晶聚合物薄膜73的反射特性。
在使用本液晶显示面板，利用外部光源进行显示的情况下，借助于胆甾醇液晶聚合物薄膜73的选择反射特性和透过性进行显示。因此，明显示借助于胆甾醇液晶聚合物薄膜73的选择反射进行，暗显示则借助于由透过特性形成的配置在胆甾醇液晶聚合物薄膜73的背面的印刷层14’的吸收特性或色度差进行。
但是，在利用色度差进行显示的情况下，在防止因辅助光源9的发光引起的明暗显示的反转的情况下，由于辅助光源9的发光波长和印刷层14’的透过波长存在着波长差，故因发生光吸收而使亮度降低。为此，要采用防止印刷层14’的反射特性的手段。就是说，利用含有碳的树脂，并控制在该树脂中含碳量，使得具有在可见光区域中平均的吸收特性，进行全体的透过率控制。
此外，预先使在印刷层14’的背面一侧设置的辅助光源9的发光波长，与胆甾醇液晶聚合物薄膜73的选择波长吻合一致，借助于辅助光源9的发光，在胆甾醇液晶聚合物薄膜73的透过部分中，向观察者一侧射出与胆甾醇液晶聚合物薄膜73的选择反射特性几乎相同的光。反之，选择波长区域的光，由于进行辅助光源9产生的光的屏蔽成为暗显示，成为与利用外部光源的情况反转过来的情况。
为此，采用与上述的各个实施例的液晶显示装置同样地使用灰度反转电路，再使辅助光源9的发光波长成为与胆甾醇液晶聚合物薄膜73的反射特性大体上同等的办法，就可以防止归因于外部光源和辅助光源9的显示的反转。
由以上的说明可知，本液晶显示装置，利用如下的显示模式：反射可见光的波长区域的一部分，透过或吸收其它的波长区域的光。
例如，如本实施例所示，在利用胆甾醇液晶聚合物薄膜71的液晶显示装置的情况下，在利用外部光源的情况下，借助于选择反射区域的明亮的色彩和配置在胆甾醇液晶聚合物薄膜73的背面的印刷层14’的吸收或色度差，进行显示。
在这种情况下，借助于辅助光源9的发光，原本显示明亮的色彩的选择反射象素部分，由于和相反的暗的色彩的象素部分比透过率低，故成为暗显示，结果成为显示的明暗发生反转。
为此，如本实施例3所示，由于选择辅助光源9的发光波长，此外，还使印刷层14’具有光透过性，并且采用与辅助光源9的发光同步地动作的灰度反转电路，在利用外部光源的反射显示和利用辅助光源9的透过显示中，可以实现对于观察者来说可视性良好的显示而不会发生显示的明暗反转。
在图9和图10中示出了把本实施例3的液晶显示装置组装到手表中去的实施例。
该手表，如图9所示，在由手表表壳和防风玻璃81和后盖82构成的密闭的外包装内，从防风玻璃81一侧开始，主要设有分型板79、作为第2偏振片的吸收式偏振片12、相位差薄膜74、第2基板5、液晶层8、第1基板1、胆甾醇液晶聚合物薄膜73、具有光透过性的印刷层14’和辅助光源9。
液晶层8，用密封剂和封口剂(未画出来)，封入到第1基板1和第2基板5之间的间隙内。
此外，在第1基板1的下面的后盖一侧，设置具备驱动液晶显示面板的图3所示的那种驱动电路的电路基板83和电池84。该电路基板83和液晶显示面板之间的电连接，用使条带状的导电部分和非导电部分反复叠层的斑马橡胶85进行。
此外，为了形成液晶显示面板和电路基板83之间的连接的加强与手表表壳75之间的匹配，还设有固定零件86。
这样，如图9所示，就可以用液晶显示面板进行上午和下午的的显示76和用数字进行的小时显示77和分显示78。此外，在手表表壳75的侧面，还具有用来进行时间对准或辅助光源9的发光等的设定端子用输入部分80。
在第1基板5的防风玻璃81一侧，为了做成为使得观察者看不到第2基板5和电路基板83之间的连接部分和密封剂，设有分型板79。
这样构成的液晶显示装置和使用该液晶显示装置的手表，采用给第1基板1上边的扫描电极2和第2基板5上边的数据电极6加上电信号，给液晶层8加上电压的办法，控制STN液晶层8的光学特性，并借助于胆甾醇液晶聚合物薄膜73和吸收式偏振片12和相位差薄膜74，就可以得到利用选择反射进行的显示。
这样一来，由于通过在手表装置中利用本发明的液晶显示装置，就可以利用胆甾醇液晶聚合物薄膜73的金属色调的反射特性，故装饰性的提高成为可能的同时，明亮的时刻显示也成为可能。
实施例4
其次，用图11到图15说明本发明的实施例4。
图11和图12，是本发明的实施例4的液晶显示装置的液晶显示面板的局部扩大剖面图，相当于沿图16的A-A线的扩大剖面图。由于该液晶显示装置的基本构造的平面图和图16是一样的，故也省略了其图示。另外，图11是说明利用作为主光源的外部光源进行显示的情况下的显示作用的说明图，图12是说明利用辅助光源进行显示的情况下的显示作用的说明图。
在本实施例4的液晶显示面板中，与实施例1的不同之处是：在第1基板1上边设置第1滤色片90，在第1偏振片11的表面上配置散射板16，同时，在作为第1偏振片的反射式偏振片11的背面上，作为印刷层设置第2滤色片94。
由于其它的构成与图1和图2所示的实施例1的液晶显示面板与一样的，故省略对其说明。
在该液晶显示面板的透明的第1基板1上边的内面上，设置由红色滤色片91、绿色滤色片92和蓝色滤色片93构成的第1滤色片90，并在该第1滤色片90上边设置保护用绝缘膜(未画出来)，在该保护用绝缘膜上边形成由透明电极膜构成的M条扫描电极2。
此外，在作为第1偏振片的反射式偏振片11的表面一侧，设置具有光的散射性的散射板16，在背面一侧，设置由与第1滤色片90的红、绿、蓝色的各个滤色片91、92、93大小相同且颜色相同的红色滤色片95、绿色滤色片96和蓝色滤色片97构成的第2滤色片94。该第2滤色片94，在利用外部光进行的反射显示时起着光的吸收层的作用。
在该第2滤色片94的下表面一侧隔以规定的间隔设置辅助光源9。该辅助光源9由冷阴极管和导光板构成。
此外，反射式偏振片11和吸收式偏振片12设置在彼此的透过轴垂直的方向上，液晶层8使用使从第1基板1到第2极板5之间透过的光大约旋光90度的扭曲相列(TN)液晶层。
为此，在使用液晶显示装置的环境是明亮的环境的情况下，如图11所示，外部光从该液晶显示面板的观看一侧入射。为此，在进行暗显示的象素部分，第1入射光L1通过第2偏振片12后成为线偏振光，被液晶层8旋光90度，透过第1滤色片90，借助于散射板16成为散射光，作为具有与其透过轴平行的振动面的线偏振光入射，故透过该反射式偏振片11，向兼做吸收层的第2滤色片94入射。由于来自第2滤色片94的反射非常少，故由此产生的出射光将成为非常弱的光。为此，成为暗显示。
此外，在进行明显示的象素部分中，第2入射光L2通过第2偏振片12后成为线偏振光，由于给液晶层8加上大的电压故丧失旋光性，入射进来的线偏振光不旋光地透过，成为具有平行于其反射轴的振动面的线偏振光向反射式偏振片入射。为此，该入射光L2被反射式偏振片11反射，成为强的反射光，并借助于散射板16赋予散射性，通过液晶层8和吸收式偏振片12向观看一侧出射。
这样一来，在利用外部光源的反射显示中的明暗显示，借助于线偏振光向反射式偏振片11的透过轴的入射和第2滤色片94的吸收特性进行暗显示，借助于反射式偏振片的反射特性进行明显示。
另一方面，在该液晶显示装置的使用环境为暗的环境的情况下，如图12所示，辅助光源9发光，光L26借助于辅助光源9的发光向第1基板1一侧出射。在这种情况下，来自辅助光源9的光，在通过了第2滤色片94后，被各色的滤色片95、96、97变换成彩色光，然后再通过反射式偏振片11成为线偏振光，被散射板16反射后成为散射光L27、28。再通过第1滤色片90，借助于其各色的滤色片91、92、93强调了彩色光的色度后，采用透过液晶层8→吸收式偏振片12并向观看一侧出射的办法，就可以进行明显示。
散射板16，可以用或者在塑料的表面上形成凹凸，或者向塑料中混入折射率不同的小珠，或者向粘接剂中混入折射率不同的小塑料珠等的手段来形成。
采用使用这样地构成的液晶显示装置的办法，在反射显示的时候，借助于第1滤色片90变换成彩色光，在明显示的时候，借助于反射式偏振片11的反射，往复2次透过第1滤色片90。
此外，在暗显示的时候，通过反射式偏振片11的光，借助于第2滤色片94的吸收特性几乎完全被吸收。
对此，在利用辅助光源9的发光进行的透过显示时，由辅助光源9发出的光借助于第2滤色片94变换成彩色光，在明显示时，反射式偏振片11的透过光透过第1滤色片90后向观看一侧射出。而暗显示时，透过了反射式偏振片11的光，被液晶层8调制，被吸收式偏振片12吸收。
就是说，倘采用本实施例4的液晶显示装置，若仅仅设置第1滤色片90的话，虽然在反射显示时，向观看一侧射出的出射光2次透过第1滤色片90，但在透过显示的情况下，由于透过1次，故成为色度不好的显示。但是，如象本实施例那样，采用使用第1滤色片90和第2滤色片94的办法，则反射显示和透过显示都可以成为良好的显示。
但是，在利用外部光源和利用辅助光源的情况下，在给液晶层8加上同一电压的情况下，显示的明暗将会反转。
为此，图13示出了在本实施例中使用的液晶显示装置的驱动电路的框图。在本实施例中，具有如下的特征：用光量传感器44检测液晶显示装置的使用环境的光量，在同时进行辅助光源9的发光和用灰度反转·灰度控制电路29进行的灰度反转的同时，控制反射显示和透过显示的灰度的不均衡。图13所示的驱动电路中的其它的各部分，与图3所示的实施例1中使用的驱动电路是一样的，故省略了对其说明。
灰度反转·灰度控制电路29，借助于光量传感器44的检测信号，在外部环境变暗，辅助光源9发光时，进行使灰度信号反转的动作。此外，在根据外部环境的亮度用外部光进行反射显示的情况下，则进行控制，使中间灰度的反射成为偏向更亮一点的显示或者成为偏向更暗一点的显示。此外，在用辅助光源9的发光进行透过显示的情况下，则进行控制，使中间灰度的透过成为偏向更亮一点的显示或者成为偏向更暗一点的显示。
如该驱动电路所示，采用借助于光量传感器44的检测信号设定灰度反转·灰度控制电路29和辅助光源9的ON·OFF，并对灰度信号的反转/正转进行控制的办法，可以降低归因于外部环境的亮度的变化和辅助光源9的发光和不发光的显示品质的变化，还可以进行可视性的改善。
其次，用图14和图15，对在使辅助光源9的发光和非发光的情况下，为提高液晶显示装置的显示品质而进行的反射显示和透过显示的灰度控制进行说明。
图14和图15的曲线图，横轴是加到液晶层上的所加电压，纵轴是反射率和透过率。用实线L表示利用外部光的反射显示的特性，用虚线N表示利用辅助光源的透过显示的特性。
在利用外部光源的情况下，亮度用反射率表示，在利用辅助光源的情况下，亮度用透过率表示。液晶显示装置的亮度差，用灰度表示，并用加给液晶层的电压进行控制。图14的曲线图示出了在外部环境为暗的状况下进行辅助光源9的发光和不发光的情况下的灰度反转·灰度控制电路29的控制，进行辅助光源9的发光和不发光的情况下的灰度反转·灰度控制电路29的控制，图15的曲线图示出了在外部环境稍微明亮的状况下进行辅助光源9的发光和不发光的情况下的灰度反转·灰度控制电路29的控制。
另外，在图14和图15中，加给进行反射显示和透过显示的液晶层8的电压，为方便起见，规定为透过率和反射率借助于电压的上升而相互上升的方向。
首先，在外部环境为暗的环境的情况下，观察者对亮度的灵敏度是敏感的，此外，对透过显示的色度也是敏感的。为此，如图14所示，在反射显示的情况下，虽然在给液晶层所加的电压的中心电压为Vx时，显示出大的反射率Rx，但在透过显示的情况下却为小的透过率Tx。
此外，在加给液晶层的电压是比中心电压Vx还大的电压V1时，虽然在反射显示的情况下依然显示出大的反射率R1，但是，在透过显示的情况下，却显示出非常小的透过率T1。
此外，反过来，在是比中心电压Vx还小的电压V2时，在反射显示的情况下，显示出几乎已经饱和的大的反射率R2，在透过显示的情况下，则显示出相当小的透过率T2。
就是说，反射显示的中间灰度成为偏向反射率大且明亮的方向的设定，透过显示的中间灰度则成为偏向透过率小且暗的方向的设定。该设定，由于外部环境暗，故在辅助光源9的非发光时，为了确保可视性需要明亮的设定。反之，在辅助光源9的发光时，为了能够进行明亮的显示要使透过显示成为暗的方向，以此，可以减小反射显示和透过显示的差。
其次，在外部环境比较明亮的情况下，观察者对亮度的灵敏度是不敏感的，而且由于反射强度大，故如图15所示，反射显示的中间灰度和透过显示的中间灰度成为大体上相等的曲线图。
就是说，成为这样的设定：反射显示和透过显示没有大的不均衡。在更为明亮的环境下，仅仅利用反射显示就足够了，为了使液晶显示装置低功耗化以延长其电池寿命，理想的是利用反射显示。
此外，关于灰度反转·灰度控制电路29的灰度反转，虽然借助于光量传感器44进行瞬间性地变更，但是，对于灰度控制来说，在辅助光源9的发光和非发光时，采用使图14和图15所示的灰度控制与经过时间一起慢慢地可变的办法，灰度的平滑的切换是可能的。这在正在用汽车等进行移动的情况下，在外部环境的光量急剧地进行变更的情况下，将成为非常有效的手段。
工业上利用的可能性
本发明的液晶显示装置，不论在利用外部光进行的反射显示时或使辅助光源发光进行透过显示时，都可以以充分明亮且不会进行显示的明暗反转地实现可视性良好的显示。此外，显示的对比度也提高了，视场角特性也可以改善。
此外，彩色显示和与亮度相对应的灰度的最佳化也是可能的。
采用例如用光量传感器检测利用外部光源的液晶显示装置的使用环境的亮度，并用该检测信号进行使中间灰度偏向明亮的方向或暗的方向的修正灰度信号的办法，在进行反射显示的情况下，也可以改善显示品质。
因此，采用把该液晶显示装置作为手表等的钟表装置或各种形态用信息设备等的显示装置使用的办法，可以大幅度地改善其辨认性。

Claims (20)

1.液晶显示装置，其特征是：
具备如下构成的液晶单元：把设置有扫描电极的第1基板和设置有数据电极的第2基板配置为设有规定的间隔，使得上述扫描电极和数据电极相向，并向其第1基板和第2基板之间封入液晶层，
把该液晶单元的第2基板配置在观看一侧，在第1基板和第2基板的各自与液晶层接连的面相反的一侧的面上，配置偏振片或由胆甾醇液晶聚合物构成的功能性薄膜，在与第1基板一侧的功能性薄膜的观看一侧相反的一侧的面上，依次设置透过一部分光的光吸收层和辅助光源，
同时，设置这样的装置：在上述辅助光源的发光时和非发光时，使加到上述液晶层上的电压不同。
2.权利要求1所述的液晶显示装置，其特征是：在上述辅助光源的发光时和非发光时，使加到上述液晶层上的电压不同的装置，是使加到上述液晶层上的灰度信号反转的电路。
3.一种液晶显示装置，其特征是：
具备构成如下的液晶单元：把设置有扫描电极的第1基板和设置有数据电极的第2基板配置为设有规定的间隔，使得上述扫描电极和数据电极相向，并在其第1基板和第2基板之间封入液晶层，
把该液晶单元的第2基板配置在观看一侧，在第1基板和第2基板的各自与液晶层接连的面相反的一侧的面上，配置偏振片，
配置在第1基板一侧的偏振片是反射式偏振片，在该反射式偏振片的与连接上述第1基板的面相反一侧设置辅助光源，在该反射式偏振片和辅助光源之间，设置透过一部分的光的光吸收层，
同时，设置这样的装置：在上述辅助光源的发光时和非发光时，使加到上述液晶层上的电压不同。
4.权利要求3所述的液晶显示装置，其特征是：在上述辅助光源的发光时和非发光时，使加到上述液晶层上的电压不同的装置，是使加到上述液晶层上的灰度信号反转的电路。
5.权利要求1到4中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：在第1基板和反射式偏振片之间，设置光散射薄膜。
6.权利要求1-4中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：在第1基板和反射式偏振片之间设有光散射薄膜，该光散射薄膜至少粘接到第1基板或反射式偏振片上。
7.权利要求1到6中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：与粘接剂折射率不同的塑料珠分散到设于第1基板和反射式偏振片之间的粘接层中。
8.权利要求1到7中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：在反射式偏振片和吸收层之间，或吸收层与辅助光源之间，具有光学散射薄膜。
9.一种液晶显示装置，其特征是：具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、和封入到第1基板和第2基板之间的液晶层的液晶显示面板，在观察者一侧配置第2基板，在第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，从基板一侧开始，至少具有一层相位差板和偏振片，在与面向第1基板的液晶层的面相反的面上，具有1/4λ板和胆甾醇液晶聚合物薄膜，此外，在与面向胆甾醇液晶聚合物薄膜的面相反的面上具有辅助光源，另外，在上述胆甾醇液晶聚合物薄膜和辅助光源之间，具有透过一部分光的吸收层，此外还设有在辅助光源的发光时和非发光时，使加到液晶层上的电压不同的装置。
10.一种液晶显示装置，具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、和封入到第1基板和第2基板之间的液晶层的液晶显示面板，对信号电极加上选择信号，对相向电极加上灰度信号，进行规定的显示，其特征是：在观察者一侧配置第2基板，在第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，从基板一侧开始，至少具有一层相位差板和偏振片，在与面向第1基板的液晶层的面相反的面上，具有1/4λ板和胆甾醇液晶聚合物薄膜，此外，在与面向胆甾醇液晶聚合物薄膜的面相反的面上具有辅助光源，另外，在上述胆甾醇液晶聚合物薄膜和辅助光源之间，具有透过一部分光的吸收层，此外在辅助光源的发光时和非发光时，使加到液晶层上的灰度信号反转。
11.权利要求1到10中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：透过一部分的光，吸收其它的几乎所有的光的吸收层，由具有透过率大的开口部分和透过率小的吸收部分的印刷层构成。
12.权利要求1到11中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：吸收层在象素部分中具有多个开口部分或具有透过性的部分。
13.权利要求1到12中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：吸收层，具有多个具有不同的透过率的开口部分。
14.权利要求1到13中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：设置在吸收层上的吸收部分透过一部分的光。
15.权利要求1到14中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：吸收层，由多个在可见光区域中具有不同的分光特性的吸收部分构成。
16.权利要求1到15中的任何一项所述的液晶显示装置，其特征是：具有开口部分的吸收层，具有使开口部分和印刷层规则地排列的网格形状，此外，印刷层由厚膜构成，当外部光源的入射角变大时，用印刷层的膜厚吸收外部光源。
17.一种液晶显示装置，其特征是：具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、封入到第1基板和第2基板之间的液晶层的液晶显示面板，在观察者一侧配置第2基板，在第1基板或第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，具有偏振片或由胆甾醇液晶聚合物构成的功能性薄膜，此外，在功能性薄膜的与观察者相反的背面一侧，具有透过一部分光的吸收层，在外部环境明亮时，利用功能性薄膜的反射特性，进行明显示，用吸收层进行暗显示，相反，在外部环境暗时，点亮辅助光源，利用吸收层的透过成分进行明显示，借助于功能性薄膜和液晶层的光屏蔽特性进行暗显示，此外，在辅助光源的发光时和非发光时，使加到液晶层上的灰度信号进行反转，与辅助光源的非发光时的显示比较，发光时的显示其中间灰度偏向暗的方向。
18.一种液晶显示面板，其特征是：具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、封入到第1基板和第2基板之间的液晶层的液晶显示面板，在观察者一侧配置第2基板，在第1基板或第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，具有偏振片或由胆甾醇液晶聚合物构成的功能性薄膜，此外，在功能性薄膜的与观察者相反的背面一侧，具有透过一部分光的吸收层，在外部环境明亮时，利用功能性薄膜的反射特性，进行明显示，用吸收层进行暗显示，反之，在外部环境暗时，辅助光源发光，利用吸收层的透过成分进行明显示，借助于功能性薄膜和液晶层的光屏蔽特性进行暗显示，此外，在辅助光源的发光时和非发光时，使加到液晶层上的灰度信号进行反转，与辅助光源的非发光时的显示比较，发光时的显示其中间灰度偏向暗的方向，还有，根据外部光源的亮度使中间灰度的偏向可变。
19.一种液晶显示装置，其特征是：具有具备设置在第1基板上边的信号电极、设置在第2基板上边的相向电极、封入到第1基板和第2基板之间的液晶层，且在第1基板或第2基板上边具备第1滤色片的液晶显示面板，在观察者一侧配置第2基板，在第1基板或第2基板的与接连液晶层的面相反的面上，具有偏振片或由胆甾醇液晶聚合物构成的功能性薄膜，此外，在功能性薄膜的与观察者相反的背面一侧，作为吸收层，具有第2滤色片，在外部环境明亮时，利用功能性薄膜的反射特性，进行明显示，利用第2滤色片的光的吸收进行暗显示，反之，在外部环境暗时，使辅助光源发光，利用第2滤色片的透过成分进行明显示，借助于功能性薄膜和液晶层的光屏蔽特性进行暗显示，借助于第1滤色片和第2滤色片进行彩色显示，此外，在辅助光源的发光时和非发光时，使加到液晶层上的电压不同。
20.权利要求19所述的液晶显示装置，其特征是：第1滤色片和第2滤色片，中介第1基板用大体上同一面积且大体上同一颜色相互重叠。
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