JP2003057648A

JP2003057648A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003057648A
Application number: JP2001245563A
Authority: JP
Inventors: Naoki Masazumi; 直樹将積; Daiki Shiratori; 大樹白鳥
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】外光の光量が少なくても表示の視認性の低下
を抑え、特に、インターレース走査中にあっても表示の
視認性の低下を抑えることのできる反射型液晶表示装置
を得る。【解決手段】コレステリック液晶相の選択反射を利用
して表示を行うメモリ性を有する液晶表示素子１００
と、液晶表示素子１００の観察側から該素子１００を照
明するためのフロントライト５０とからなる反射型液晶
表示装置。フロントライト５０の照明状態は外光の光量
に応じて制御される。また、インターレース走査が実行
されるとき、フロントライト５０の輝度はフィールド時
間に同期させて制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置、特に、コレステリック液晶相の選択反射を利用して
表示を行うメモリ性を有する液晶表示素子を備えた反射
型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【発明の背景と課題】近年、室温でコレステリック相を
示すカイラルネマチック液晶を用いた液晶表示素子が、
電力の供給を停止しても表示状態を維持するメモリ性を
有することから、注目されている。

【０００３】この種の反射型の液晶表示素子は、外光を
照明光として利用するため、透過型液晶表示素子や半透
過型液晶表示素子には必要なバックライトが不要であ
る。しかし、外光の光量が不十分な場所ではどうしても
視認性が低下してしまう。

【０００４】また、カイラルネマチック液晶を用いた液
晶表示素子では、液晶を一旦リセットしてから画像を書
き込む必要があり、１フレームを複数のフィールドに分
割したインターレース走査を行う場合、表示が完成する
までの間、書換え対象部分は素子の背景である光吸収層
が黒線として観察され（ブラックアウト）、画面が暗く
なって見にくくなるという問題点も有していた。

【０００５】そこで、本発明の目的は、外光の光量が少
なくても表示の視認性の低下を抑えることのできる反射
型液晶表示装置を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、インターレース走査
中にあっても表示の視認性の低下を抑えることのできる
反射型液晶表示装置を提供することにある。

【０００７】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、第１の発明に係る反射型液晶表示装置は、コレステ
リック液晶相の選択反射を利用して表示を行うメモリ性
を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の観察側か
ら該素子を照明するためのフロントライトと、前記フロ
ントライトの照明状態を制御するための制御手段と、を
備えたことを特徴とする。

【０００８】以上の構成からなる第１の発明に係る反射
型液晶表示装置においては、液晶表示素子の観察側を照
射するフロントライトを設けたため、外光の光量が少な
くても素子の反射輝度を上昇させ、良好な視認性を確保
することができる。

【０００９】特に、第１の発明に係る反射型液晶表示装
置にあっては、液晶表示素子に入射する外光の光量を検
出する光検出手段を設け、制御手段は該光検出手段の検
出結果に基づいてフロントライトの輝度を変化させるよ
うにすれば、外光の変化に拘わらず常時均一な反射輝度
を維持することができる。

【００１０】第２の発明に係る反射型液晶表示装置は、
複数の画素がマトリクス状に配置され、コレステリック
液晶相の選択反射を利用して表示を行うメモリ性を有す
る液晶表示素子と、前記液晶表示素子の観察側から該素
子を照明するためのフロントライトと、前記液晶表示素
子に対して、１フレームを複数のフィールドに分割した
インターレース走査により表示を行わせる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする。

【００１１】以上の構成からなる第２の発明に係る反射
型液晶表示装置においては、インターレース走査中にフ
ロントライトから液晶表示素子の観察側を照明すること
により、インターレース走査中の反射輝度の低下を補う
ことができ、視認性が向上する。

【００１２】特に、第２の発明に係る反射型液晶表示装
置にあっては、フロントライトの照明状態を制御する制
御手段を設けることによって視認性をより向上すること
ができる。例えば、インターレース走査中にフロントラ
イトの輝度を増加させることによって、駆動停止状態に
おける表示画面と、インターレース走査中の表示画面と
の間で、反射輝度差を小さくすることができる。また、
インターレース走査中に所定時間間隔で輝度を変化させ
ることにより、インターレース走査による液晶の反射率
の変化による表示画面全体からの反射光輝度の変化を抑
制することができる。

【００１３】さらに、駆動手段は、液晶をリセットする
ためのリセット期間、液晶の最終的な状態を選択するた
めの選択期間、及び液晶の状態を確立させるための維持
期間を含む駆動波形で液晶表示素子を駆動するものであ
ってもよい。この場合、インターレース走査中のリセッ
ト期間、選択期間及び維持期間の全画面における存在割
合が実質的に一定であることが好ましい。これらが実質
的に一定であることにより、インターレース走査中の液
晶表示素子の平均反射光輝度が一定になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る反射型液晶表
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。

【００１５】（反射型液晶表示装置の全体構成、図１，
２参照）本発明の一実施形態である反射型液晶表示装置
は、図１に示すように、反射型液晶表示素子１００の上
方（表示の観察側）にフロントライト５０を配置したも
のである。

【００１６】フロントライト５０は、面状導光板６０と
その入射端面６１に沿って配置した光源ユニット５１と
で構成されている。即ち、光源ユニット５１は、線状導
光体５２の一端に発光ダイオード５４を配置し、他端に
反射板５５を配置したもので、これらは内面を反射面と
したリフレクタ５６にて保持されている。発光ダイオー
ド５４から放射された光は線状導光体５２内で線状に変
換され、出射面５３から面状導光板６０の入射端面６１
に向かって放射される。

【００１７】面状導光板６０は、底面６２を平面とし、
上面６３には断面が鋸歯状の複数の不等辺プリズムを形
成した周知のものである。前記線状導光体５２の出射面
５３から放射された光線は、入射端面６１から面状導光
板６０に入射してその内部で全反射を繰り返しながら面
状に広がり、上面６３（マイクロプリズム面）で光路を
下方に変換され、底面６２から均一な面状の照明光とし
て反射型液晶表示素子１００の観察面上に放射される。

【００１８】液晶表示素子１００は以下に説明するよう
に一対のフィルム基板間にカイラルネマチック液晶を挟
持したもので、複数の画素がマトリクス状に配置され、
コレステリック液晶相の選択反射を利用して表示を行
う。

【００１９】制御回路は、図２に示すように、ＣＰＵ１
５０にてコントローラ１５１を制御し、ロウドライバ１
５２及びカラムドライバ１５３にて液晶表示素子１００
を単純マトリクス駆動する。また、液晶表示素子１００
に近接して光センサ１６０が設けられ、素子１００に入
射する外光の光量を検出する。この検出結果はＣＰＵ１
５０に入力され、コントローラ１５１を介して前記フロ
ントライト５０の発光ダイオード５４の駆動電流を変更
し、面状導光板６０から素子１００への照明状態（フロ
ントライト５０の輝度）を制御する。

【００２０】（照明状態の制御例１、図３参照）本発明
に係る反射型液晶表示装置からの反射光輝度は、フロン
トライト５０から照射される照明光量と外光光量とを合
わせたものである。従って、外光の光量が変化すると観
察者が感知する反射光輝度も変化し、必要以上に暗くな
る場合がある。

【００２１】ここで説明する制御例１では、光センサ１
６０の外光光量検出値に応じてフロントライト５０の輝
度を調整するようにした。具体的には、前記発光ダイオ
ード５４の光量を調整する。例えば、反射光の輝度を少
なくとも４５ｃｄ／ｃｍ²で一定に維持しようとするの
であれば、外光が１５０ルクス以上の場合は反射光輝度
がその値を満足するため、フロントライト５０をオフす
る。外光が１５０ルクス以下の場合は、図３のグラフに
示すように、横軸に示す外光の光量に応じてフロントラ
イト５０の輝度を変化させることにより、反射光輝度を
４５ｃｄ／ｃｍ ²に維持することができる。

【００２２】なお、以下に説明する制御例２，３におい
ても、フロントライト５０の輝度を変化させるのは、前
記発光ダイオード５４の光量を調整することによって行
われる。

【００２３】（液晶表示素子、図４，５参照）次に、本
発明に係る反射型液晶表示装置を構成するコレステリッ
ク相を示す液晶を含む液晶表示素子について説明する。
図４を参照して説明する液晶表示素子１００は、光の３
原色であるＲ，Ｇ，Ｂの光をそれぞれ選択反射する３層
構成のフルカラー表示素子である。但し、１層又は２層
構成の単色あるいは２色の表示素子であってもよいこと
は勿論である。

【００２４】図４に示すように、液晶表示素子１００
は、光吸収層１２１の上に、赤色の選択反射と透明状態
の切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。

【００２５】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、液晶１１６及び
スペーサ１１７を挟持したものである。透明電極１１
３，１１４上には必要に応じて絶縁膜１１８、配向制御
膜１１９が設けられる。また、基板１１２の外周部（表
示領域外）には液晶１１６を封止するためのシール材１
２０が設けられる。

【００２６】透明電極１１３，１１４はそれぞれドライ
バ１５２，１５３に接続されており、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
る透明状態と特定波長の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。

【００２７】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。これをマト
リクス駆動と称し、電極１１３，１１４が交差する部分
が各画素を構成することになる。このようなマトリクス
駆動を各表示層ごとに行うことにより液晶表示素子１０
０にフルカラー画像の表示を行う。

【００２８】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、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。

【００２９】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。

【００３０】液晶１１６としては、室温でコレステリッ
ク相を示すものが好ましく、特に、ネマチック液晶にカ
イラル材を添加することによって得られるカイラルネマ
チック液晶が好適である。

【００３１】カイラル材は、ネマチック液晶に添加され
た場合にネマチック液晶の分子を捩る作用を有する添加
剤である。カイラル材をネマチック液晶に添加すること
により、所定の捩れ間隔を有する液晶分子の螺旋構造が
生じ、これによりコレステリック相を示す。

【００３２】なお、メモリ性液晶自体は必ずしもこの構
成に限定されるわけではなく、従来公知の高分子の３次
元網目構造のなかに液晶が分散された、あるいは、液晶
中に高分子の３次元網目構造が形成された、いわゆる高
分子分散型の液晶複合膜として液晶表示層を構成するこ
とも可能である。

【００３３】前記液晶表示素子１００の画素構成は、図
５に示すように、それぞれ複数本のロウ電極Ｒ１，Ｒ２
〜Ｒｍとカラム電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎ（ｍ，ｎは自然
数）とのマトリクスで表される。ロウ電極Ｒ１，Ｒ２〜
Ｒｍはロウドライバ１５２の出力端子に接続され、カラ
ム電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎはカラムドライバ１５３の出力
端子に接続されている。

【００３４】説明を簡略化するために、図２，５には一
つの表示層を駆動するための１系統の駆動回路（ドライ
バ１５２，１５３）についてのみ図示してあるが、実際
は三つの表示層を駆動するための３系統の駆動回路が設
けられており、後述する駆動方法が各表示層に対して実
行される。但し、ロウ電極やロウドライバに関しては各
表示層で共通化することができる。

【００３５】ロウドライバ１５２は、ロウ電極Ｒ１，Ｒ
２〜Ｒｍのうち所定のものに選択信号を出力して選択状
態とする一方、その他の電極には非選択信号を出力して
非選択状態とする。ロウドライバ１５２は、所定の時間
間隔で電極を切り換えながら順次各ロウ電極Ｒ１，Ｒ２
〜Ｒｍに選択信号を印加してゆく。一方、カラムドライ
バ１５３は、選択状態にあるロウ電極Ｒ１，Ｒ２〜Ｒｍ
上の各画素を書き換えるべく、画像データに応じた信号
を各カラム電極Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｎに同時に出力する。例
えば、ロウ電極Ｒａが選択されると（ａはａ≦ｍを満た
す自然数）、このロウ電極Ｒａと各カラム電極Ｃ１，Ｃ
２〜Ｃｎとの交差部分の画素ＬＲａ−Ｃ１〜ＬＲａ−Ｃ
ｎが同時に書き換えられる。これにより、各画素におけ
るロウ電極とカラム電極との電圧差が画素の書換え電圧
となり、各画素がこの書換え電圧に応じて書き換えられ
る。

【００３６】この液晶表示素子１００に対しては、以下
に詳述するインターレース走査による駆動方法と、線順
次走査による駆動方法とを選択することができる。いず
れの駆動方法を選択するかは表示データの種別に基づく
ことになり、動画や入力文字を表示する際にはインター
レース走査による駆動方法を選択することが好ましい。
また、表示をスクロールする際にもこの駆動方法を選択
することが好ましい。

【００３７】ここで、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
と液晶はプレーナ状態になる。また、Ｖth２以上でＶth
１以下の電圧を十分な時間印加すると液晶はフォーカル
コニック状態になる。この二つの状態は電圧印加を停止
した後でも安定に維持される。即ち、メモリ性を示す。
また、Ｖth１〜Ｖth２間の電圧を印加することにより、
中間調の表示、即ち、階調表示が可能である。

【００３８】なお、部分的に書換えを行う場合は、書き
換えたい部分を含むように特定の走査ラインのみを順次
選択するようにすればよい。これにより、必要な部分の
みを短時間で書き換えることができる。

【００３９】（駆動例１、図６参照）次に、マトリクス
駆動方法の第１例について説明する。なお、図６におい
て（図７でも同じ）、ロウ１〜３とは順に選択される３
本のロウ電極を意味し、カラムとは選択されたロウ電極
に交差する１本のカラム電極を意味し、ＬＣＤ１〜３と
はロウ１〜３とカラムとの交差部に形成される三つの画
素に相当する液晶層を意味する。

【００４０】この駆動例１は、リセット期間と選択期間
と維持期間及びクロストーク（表示）期間とから構成さ
れている。リセット期間では、まず最初に、書込みを行
うロウ電極上の画素に所定の電圧を印加することによ
り、液晶をホメオトロピック状態にリセットする。

【００４１】選択期間は、三つの期間（前選択期間、選
択パルス印加期間、後選択期間）から構成されている。
選択期間のうちの一部分（選択パルス印加期間）にのみ
画像データに応じた選択パルスが印加され、前選択期間
及び後選択期間には実質的に液晶に印加する電圧をゼロ
とする。この選択パルスは、最終的にプレーナ状態を選
択したい画素とフォーカルコニック状態を選択したい画
素とでは、電圧ないしパルスの形状が異なる。プレーナ
状態を選択する場合には、選択パルス印加期間に所定電
圧の選択パルスを印加する。

【００４２】その後の維持期間では、書込みを行うロウ
電極上の画素に所定電圧のパルス電圧を印加する。そし
て、クロストーク期間において、液晶に印加される電圧
をゼロにすることにより、プレーナ状態が選択される。

【００４３】一方、最終的にフォーカルコニック状態を
選択したい場合には、選択パルス印加期間に、液晶にか
かる電圧を実質的にゼロにする。

【００４４】その後の維持期間では、プレーナ状態を選
択する場合と同様に、書込みを行う走査ライン上の画素
に所定電圧のパルス電圧を印加することにより、液晶を
フォーカルコニック状態へと遷移させる。クロストーク
期間では、プレーナ状態を選択する場合と同様に、液晶
に印加される電圧をゼロにする。フォーカルコニック状
態の液晶は電圧をゼロにしても、フォーカルコニック状
態のまま固定される。

【００４５】選択期間の中央の短い時間、即ち、選択パ
ルス印加期間に印加する選択パルスにより、最終的な液
晶の表示状態が選択できる。また、この選択パルスのパ
ルス幅を調整することにより、具体的には、カラム電極
に印加するパルスの形状を画像データに応じて変化させ
ることにより、中間調の表示が可能である。

【００４６】選択パルスは書込み対象画素に表示させる
画像データにより形状を変える必要があり、カラム電極
には画像データに応じて異なる形状の選択パルスを印加
しなければならない。一方、前選択期間及び後選択期間
では、常に画素内の液晶には電圧ゼロを印加するので、
電圧ゼロを得られるような、ロウ、カラムともにある決
まったパルス波形の組合せを用いることができる。図６
に示す駆動例１では、このことを利用して、複数のロウ
電極上の画素に対して、リセットと維持と表示とを同時
に行っている。

【００４７】例えば、ＬＣＤ２が前選択期間にあると
き、ロウ２及びロウ３には互いに異なる位相のパルス電
圧＋Ｖ１を印加し、ロウ１には＋Ｖ１／２の電圧を印加
する。このとき、カラムにロウ３と異なる位相のパルス
電圧＋Ｖ１を印加すると、ＬＣＤ３には電圧±ＶＲ＝±
Ｖ１のリセットパルスが、ＬＣＤ２には電圧ゼロが、Ｌ
ＣＤ１には電圧±Ｖｅ＝±Ｖ１／２の維持パルスが印加
される。

【００４８】ＬＣＤ２が選択パルス印加期間にあるとき
は、カラムからは画像データによって異なる形状のデー
タパルス（電圧＋Ｖ１）が印加されるため、ロウ１、ロ
ウ３ともに電圧＋Ｖ１／２のパルスを印加して、ＬＣＤ
１、ＬＣＤ３には±Ｖ１／２の電圧がかかるようにす
る。ロウ２には電圧＋Ｖ１のパルスを印加し、カラムに
印加するデータパルスとの電圧差（±Ｖ１又はゼロ）
が、電圧±Ｖｓｅｌの選択パルスとしてＬＣＤ２に印加
される。カラムに印加するデータパルスの形状を変化さ
せることで、選択パルスのパルス幅を変化させることが
できる。

【００４９】後選択期間では、前選択期間と同様のこと
を行う。即ち、ロウ２及びロウ３には互いに異なる位相
のパルス電圧＋Ｖ１を印加し、ロウ１には＋Ｖ１／２の
電圧を印加する。そして、カラムにロウ３と異なる位相
のパルス電圧＋Ｖ１を印加することにより、ＬＣＤ３に
電圧±ＶＲ＝±Ｖ１のリセットパルス、ＬＣＤ２に電圧
ゼロ、ＬＣＤ１に電圧±Ｖｅ＝±Ｖ１／２の維持パルス
を印加する。

【００５０】リセット期間、選択期間及び維持期間以外
の期間は、各ロウ電極には、他のロウ電極の前選択期間
及び後選択期間にカラム電極から印加するデータパルス
と同じ位相の波形を印加し、他のロウ電極の選択パルス
印加期間には電圧＋Ｖ１／２のパルスを印加する。こう
することによって、この部分の液晶には、画像データに
応じて、選択パルスと同じパルス幅で、電圧±Ｖ１／２
のクロストーク電圧が印加される。このクロストーク電
圧は、パルス幅が狭いため、液晶の表示状態には影響を
及ぼさない。

【００５１】以上のパルス電圧の印加を各ロウ電極に対
して順次繰返し実行することにより、画像表示を行うこ
とができる。また、任意のロウ電極に前記リセットパル
ス、選択パルス、維持パルスを印加することができるの
で、部分書換えを行うこともできる。

【００５２】（駆動例２、図７参照）次に、マトリクス
駆動方法の第２例について説明する。ここでは、カラム
電極に対して、順に、透過、中間調、全反射をそれぞれ
選択するような信号電圧が入力される。

【００５３】なお、理解を容易にするため、図７では、
リセット期間、維持期間は選択時間（選択パルス印加期
間）の２倍として図示しているが、実際には、リセット
や選択期間で選択された状態が正しく確立されるように
十分長い時間確保することが望ましく、通常、選択パル
ス印加期間に比べて十分長い時間（例えば、数十倍）に
設定される。

【００５４】この駆動例２では、前記駆動例１と同様
に、選択期間は選択パルス印加期間とその前後の前選択
期間及び後選択期間とに分かれている。前選択期間と後
選択期間の長さは選択パルス幅（選択パルス印加期間）
の整数倍（図７では１倍）にする。

【００５５】この場合、各ロウ１，２，３には、リセッ
ト期間、選択期間、維持期間にそれぞれ順次、リセット
電圧±Ｖ１、選択電圧±Ｖ２、維持電圧±Ｖ３が印加さ
れ、リセット期間及び維持期間の長さは、それぞれ選択
パルス印加期間の整数倍（図７では２倍）にする。ま
た、表示（クロストーク）期間は電圧０Ｖとされる。一
方、カラムには画像データに応じて位相をシフトさせた
電圧±Ｖ４のパルス波形が印加される。

【００５６】この駆動例２では、カラムへの印加電圧±
Ｖ４の位相及び電圧値と選択電圧±Ｖ２とに基づいて選
択パルスの波形が決められ、電圧±Ｖ４の位相が選択電
圧±Ｖ２と同じ場合は、±（Ｖ２−Ｖ４）の選択パルス
となり透過（フォーカルコニック状態）が選択され、逆
位相の場合は±（Ｖ２＋Ｖ４）の選択パルスとなり選択
反射（プレーナ状態）が選択される。なお、電極Ｖ２及
びＶ４の値は透過と反射を選択するのに適当な値とし、
また、クロストークとなる電圧Ｖ４の値は液晶の状態を
変化させる所定の閾値以内の値としている。

【００５７】なお、駆動例２においては、選択パルス印
加期間の分だけずらして走査を行っている（即ち、選択
パルス印加期間が走査時間に等しい）。このため、駆動
例１に比べて１画面の走査に要する時間が短い（即ち、
走査速度が速い）。

【００５８】（インターレース走査、図８，９参照）以
下、インターレース走査による駆動方法について一走査
例を挙げて説明する。インターレース走査とは、線順次
走査に対置されるもので、１画面（フレーム）を書き込
むのに、走査ラインを１又は複数のラインを飛び越して
走査する形態を言う。

【００５９】この走査例では、１フレームを４フィール
ドに分割し、図８に示すように、まず、第１フィールド
の各走査ライン（即ち、第１ライン目、第５ライン目と
順次４ｎ＋１ライン目ずつ）に対して書込みを行い、次
に第２フィールドの各走査ライン（即ち、第２ライン
目、第６ライン目と順次４ｎ＋２ライン目ずつ）に対し
て書込みを行う。続いて、第３フィールドの各走査ライ
ン（即ち、第３ライン目、第７ライン目と順次４ｎ＋３
ライン目）に対して書込みを行い、さらに第４フィール
ドの各走査ライン（第４ライン目、第８ライン目と順次
４ｎ＋４ライン目）に対して書込みを行う。各走査ライ
ンにおける書込みは、図６，７に示したように、リセッ
ト期間、選択期間及び維持期間で構成され、これらの三
つの期間にあっては液晶表示素子は裏面の光吸収層が目
視されるブラックアウト状態となる。その後、液晶は表
示状態を維持する。

【００６０】なお、選択期間はリセット期間及び維持期
間に比べて短時間に設定されているため、図８〜１０に
おいて、選択期間はリセット期間と維持期間の間に挟ま
れており、図示は省略する。また、以下の説明で選択期
間はリセット期間に含まれているものとする。

【００６１】図８に示すように、本走査例ではリセット
期間（正確にはリセット期間＋選択期間）の終了と同時
に次フィールドの選択が開始される。即ち、あるフィー
ルドの維持期間と次フィールドのリセット期間とが重な
るようにインターレース走査が行われる。これは、液晶
をフォーカルコニック状態にセットする場合、維持期間
において液晶が弱い散乱状態となり若干の反射率を示す
ことを考慮して、各フィールドの輝度差がなるべく小さ
くなるようにするために行っている。

【００６２】なお、本明細書では、あるフィールドから
次のフィールドへ切り替わる単位時間（周期）をフィー
ルド時間と定義する。本例では、リセット期間に選択期
間を加えた時間、又は、維持期間の長さがフィールド時
間となる。

【００６３】以下、簡単のため、隣接する４本の走査ラ
インで２回の書換え動作を行う場合を例にとって説明す
る。隣接する４本の走査ラインにおいて、１画面を２回
更新する場合、図９に示すように、更新直前は全フィー
ルドが表示状態であり（フィールド時間Ｚ）、第１フィ
ールドがリセット期間にあるとき、第２、第３、第４フ
ィールドの駆動は未だ始まっておらず、表示期間にある
（フィールド時間Ａ）。第１フィールドのリセット期間
が終了して維持期間になると、第２フィールドはリセッ
ト期間が開始する。このとき、第３、第４フィールドは
未だ表示期間のままである（フィールド時間Ｂ）。次
に、第１フィールドの維持期間が終了して表示期間にな
ると、第２フィールドは維持期間、第３フィールドはリ
セット期間になり、第４フィールドはまだ表示期間のま
まである（フィールド時間Ｃ）。さらに、第２フィール
ドの維持期間が終了して表示期間になると（第１フィー
ルドは表示期間を維持している）、第３フィールドは維
持期間になり、第４フィールドはリセット期間になる
（フィールド時間Ｄ）。

【００６４】２回目の書換え時も同様の動作を繰り返し
（フィールド時間Ａ’〜Ｄ’）、最後に、第４フィール
ドの維持期間（フィールド時間Ｅ）が終了すると、４フ
ィールド全て（全画面）が表示期間になる（フィールド
時間Ｆ）。

【００６５】（照明状態の制御例２、図１０〜１３参
照）次に、４フィールドに分割したインターレース走査
を実行中における前記フロントライト５０の制御例につ
いて説明する。ここで示す制御例２は外光がない場合を
想定している。また、前記液晶表示素子１００の一つの
表示層において液晶をプレーナ状態にセットする場合を
例にとって説明する。

【００６６】まず、液晶の状態と反射率との関係を図１
０に示す。リセット期間と維持期間はそれぞれ５０ｍｓ
とされており、前述のようにブラックアウト状態である
ため、反射率は０％である。表示期間になると、液晶の
反射率は約５０ｍｓで９０％まで立ち上がる。

【００６７】なお、図１０に示すように維持期間から表
示期間に移行した直後の期間においてはそれ以降の表示
期間よりも反射率が大きく変化する。このことを図示す
るために図８においては、維持期間直後からフィールド
時間に相当する時間部分（反射率の変化が大きい部分）
とそれ以降の部分（反射率がほぼ一定の部分）に分けて
示した。

【００６８】図１１に前記４フィールド分割のインター
レース走査中にフロントライト５０の輝度を一定に保持
した場合の反射光輝度を示す。液晶の反射率は最大で３
０％と仮定している。図１１におけるそれぞれのフィー
ルド時間Ｚ，Ａ〜Ｄ，Ａ’〜Ｄ’，Ｅ，Ｆは図９に対応
し、液晶の反射率はインターレース走査の各段階（フィ
ールド時間）に同期して変化する。また、図１２〜１５
においても同様である。

【００６９】このような液晶の反射率の変化に対して、
フロントライト５０の輝度を５０ｃｄ／ｃｍ²で一定に
保持した場合、液晶からの反射光輝度は１５〜６．２ｃ
ｄ／ｃｍ²の範囲で変化する。

【００７０】次に、より効果的な輝度制御について説明
する。この制御方法は、図１２に示すように、フロント
ライト５０の輝度をインターレース走査の各段階（フィ
ールド時間Ｚ，Ａ〜Ｄ，Ａ’〜Ｄ’，Ｅ，Ｆ）に同期さ
せて、５０〜１２０ｃｄ／ｃｍ²の範囲で変化させる。
この場合、液晶からの反射光輝度は、液晶の反射率応答
の影響でごく僅かに変化する（この変化は、図１０で説
明したように、維持期間から表示期間に移行した直後の
期間における反射率の変化に起因する）ものの、１５〜
１６ｃｄ／ｃｍ²に収まっている。そのため、画面書換
え時の輝度低下をほぼ確実に抑え、輝度を均一化するこ
とができる。

【００７１】また、図１３に示すように、フロントライ
ト５０の輝度を液晶の反射率の変化に細かく対応させて
制御してもよい。画面書換え時の液晶の反射光輝度をよ
り高精度に均一化することができる。

【００７２】（照明状態の制御例３、図１４，１５参
照）次に、外光が入射する場合のインターレース走査を
実行中における前記フロントライト５０の制御例３につ
いて説明する。ここでも、前記液晶表示素子１００の一
つの表示層において液晶をプレーナ状態にセットする場
合を例にとって説明する。

【００７３】外光が入射する場合、液晶からの反射光輝
度は外光の反射光とフロントライト５０の反射光を合わ
せたものである。図１４に前記４フィールド分割のイン
ターレース走査中にフロントライト５０の輝度を一定に
保持した場合の反射光輝度を示す。ここでは、外光の光
量を１００ルクスと想定している。この外光に対する液
晶からの反射光輝度は、１２〜３０ｃｄ／ｃｍ²の範囲
で変化している。

【００７４】一方、フロントライト５０からの反射光輝
度も液晶の反射率変化に伴って６．２〜１５ｃｄ／ｃｍ
²の範囲で変化している。これらの合計で液晶からの反
射光輝度が決まり、外光が１００ルクスで、フロントラ
イト５０の輝度を５０ｃｄ／ｃｍ²で一定に保持した場
合、液晶からの反射光輝度は１９〜４５ｃｄ／ｃｍ²の
範囲で変化する。

【００７５】次に、より効果的な輝度制御について説明
する。この制御方法は、図１５に示すように、フロント
ライト５０の輝度を外光の光量とインターレース走査の
各段階（フィールド時間Ｚ，Ａ〜Ｄ，Ａ’〜Ｄ’，Ｅ，
Ｆ）に同期させて、５０〜２６４ｃｄ／ｃｍ²の範囲で
変化させる。この場合、フロントライト５０による反射
光輝度は１５〜３３ｃｄ／ｃｍ²の範囲で変化し、その
変化の方向は外光による反射光輝度の変化の方向と反対
であるため、その効果が打ち消し合い、合計した反射光
輝度は４５ｃｄ／ｃｍ²で一定になる。

【００７６】なお、図１５に示す制御例ではフロントラ
イト５０の輝度を５０〜２６４ｃｄ／ｃｍ²の範囲で変
化させているが、この値は外光の光量によって変化させ
ることが好ましい。即ち、前記光センサ１６０で外光の
光量を検出し、外光が１００ルクスよりも大きければフ
ロントライト５０の輝度変化を大きくし、小さければ輝
度変化を小さくする。

【００７７】図８に示したようにライン数が多くなる
と、後の方で選択されるラインほど選択開始が遅くなる
ことが原因で、図１１〜１５に示した液晶の反射率の変
化も複雑になる。しかしながら、このような場合も液晶
パネル全体の反射率の変化に合わせてフロントライトの
輝度を変化させてやることで反射光輝度をより正確に均
一化することができる。勿論、変化が複雑になりすぎる
場合はフロントライトの輝度を変化させるのを停止させ
たり、粗く輝度を変化させたりしてもよい。また、各フ
ィールドの開始又は終了タイミングに同期させてフロン
トライトの輝度を変化させる以外にも、フィールド時間
内の所定のタイミング（例えば、フィールド時間の半分
が経過した時点）に同期させるようにしてもよい。勿
論、前述のように液晶の反射率の変化が複雑すぎるよう
な場合などは、フィールド時間に同期させずにフロント
ライトの輝度を変化させてもよい。

【００７８】（他の実施形態）なお、本発明に係る反射
型液晶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。

【００７９】特に、液晶表示素子の構成、材料、製造方
法や、駆動回路の構成、フロントライトの構成等は任意
である。また、インターレース走査にあっても、フィー
ルド分割数は任意である。さらに、フロントライトの輝
度を変化させる制御は、発光ダイオードの光量を調整す
ることによって行う方法以外に他の方法によって行うこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型液晶表示装置の一実施形態
の各構成要素を示す斜視図。

【図２】前記表示装置の制御回路を示すブロック図。

【図３】前記表示装置を構成するフロントライトの輝度
制御例１を説明するためのグラフ。

【図４】前記表示装置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画素及び駆動回路を示すブ
ロック図。

【図６】前記液晶表示素子のマトリクス駆動例１での駆
動波形を示すチャート図。

【図７】前記液晶表示素子のマトリクス駆動例２での駆
動波形を示すチャート図。

【図８】前記液晶表示素子のインターレース走査の一例
を示すチャート図。

【図９】前記インターレース走査における各フィールド
の状態を示すチャート図。

【図１０】前記インターレース走査における液晶の反射
率の時間変化を示すグラフ。

【図１１】前記フロントライトの輝度制御例２（外光の
ない場合、輝度一定）を示すチャート図。

【図１２】前記フロントライトの輝度制御例２（外光の
ない場合、輝度可変）を示すチャート図。

【図１３】前記フロントライトの輝度制御例２（外光の
ない場合、輝度可変の他の例）を示すチャート図。

【図１４】前記フロントライトの輝度制御例３（外光の
ある場合、輝度一定）を示すチャート図。

【図１５】前記フロントライトの輝度制御例３（外光の
ある場合、輝度可変）を示すチャート図。

【符号の説明】

５０…フロントライト１００…液晶表示素子１５０…ＣＰＵ１５１…コントローラ１５２，１５３…ドライバ１６０…光センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２Ｆ 3/34 3/34 Ｊ 3/36 3/36 Ｆターム(参考） 2H091 FA41X FA48 FD06 FD22 GA11 LA18 2H093 NA11 NC42 NC55 NC59 5C006 AC29 AF44 AF46 AF51 AF53 AF54 AF63 BA11 BB12 BB28 BB29 BF39 EA01 FA18 FA21 5C080 AA10 BB05 DD03 EE28 JJ02 JJ04 JJ05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コレステリック液晶相の選択反射を利用
して表示を行うメモリ性を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の観察側から該素子を照明するための
フロントライトと、前記フロントライトの照明状態を制御するための制御手
段と、を備えたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶表示素子に入射する外光の光量
を検出する光検出手段を備え、前記制御手段は前記光検出手段の検出結果に基づいて前
記フロントライトの輝度を変化させること、を特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】複数の画素がマトリクス状に配置され、
コレステリック液晶相の選択反射を利用して表示を行う
メモリ性を有する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の観察側から該素子を照明するための
フロントライトと、前記液晶表示素子に対して、１フレームを複数のフィー
ルドに分割したインターレース走査により表示を行わせ
る駆動手段と、を備えたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項４】前記フロントライトの照明状態を制御す
る制御手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の反
射型液晶表示装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記駆動手段がインタ
ーレース走査を行っているとき、前記フロントライトの
輝度を増加させるように制御することを特徴とする請求
項４記載の反射型液晶表示装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記駆動手段がインタ
ーレース走査を行っているとき、所定の時間間隔で前記
フロントライトの輝度を変化させるように制御すること
を特徴とする請求項４又は請求項５記載の反射型液晶表
示装置。
【請求項７】前記駆動手段は、液晶をリセットするた
めのリセット期間、液晶の最終的な状態を選択するため
の選択期間、及び液晶の状態を確立させるための維持期
間を含む駆動波形で前記液晶表示素子を駆動することを
特徴とする請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６
記載の反射型液晶表示装置。
【請求項８】前記駆動手段は、液晶をリセットするた
めのリセット期間、液晶の最終的な状態を選択するため
の選択期間、及び液晶の状態を確立させるための維持期
間を含む駆動波形で前記液晶表示素子を駆動し、インタ
ーレース走査中のリセット期間、選択期間及び維持期間
の全画面における存在割合が実質的に一定であることを
特徴とする請求項６記載の反射型液晶表示装置。