JP2003195261A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

表示装置及びその駆動方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な電源を必要とすることなく、カイラル
ネマティック液晶の配列状態を変化しうる表示装置及び
その駆動方法を提供する。 【解決手段】 電極12と、電極16と、電極12と電
極16との間に形成され、電極12と電極16との間に
印加される電圧に応じて表示状態を変化する液晶層18
とを有する表示装置であって、所定の電圧値にまで急激
に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生する
圧電素子24と、圧電素子24により発生された駆動電
圧信号から、第1の電圧信号と、第1の電圧信号との間
に位相差を有する第2の電圧信号とを出力する位相差発
生回路26とを更に有し、第1の電圧信号は電極12に
印加され、第2の電圧信号は電極16に印加される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置及びその
駆動方法に係り、特に、反射型の表示装置及びその駆動
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータやモバイル機器の表示装置
には、一般的に、CRTやバックライト付きの透過型の
液晶ディスプレイが用いられている。これらのタイプの
ディスプレイは、いわゆる発光型のディスプレイであ
る。
【0003】近年の研究から、テキスト等の表示を読む
場合には、作業効率及び疲労度の点から非発光型の反射
型の表示装置が望ましいことが提唱されている。反射型
の表示装置は、内部に発光手段を設けることを要せず、
自然光等を用いて表示するため、目にも優しく、低消費
電力化にも有効である。
【0004】また、更なる表示装置の低消費電力化を実
現すべく、電源を切断しても表示が消えることのないメ
モリ性を有する表示装置が待望されている。
【0005】このような表示装置として、コレステリッ
ク液晶を用いた表示装置が提案されている。コレステリ
ック液晶の一種で代表的なものにカイラルネマティック
液晶があり、カイラルネマティック液晶とは、ネマティ
ック液晶にカイラル剤が添加された液晶である。カイラ
ルネマティック液晶をはじめとしたコレステリック液晶
は、特定の波長の光を選択的に反射する特性を有してい
る。
【0006】カイラルネマティック液晶を用いた表示装
置の構造について図9を用いて説明する。図9はカイラ
ルネマティック液晶を用いた表示装置を示す概略図であ
る。
【0007】図9に示すように、ガラスからなる基板1
00上には、ITO(Indium-Tin-Oxide)からなる電極
102が形成されている。基板100の背面には、光吸
収層101が形成されている。
【0008】電極102が形成された基板100上に
は、基板100に対向するように、ガラスからなる基板
104が設けられている。基板104の電極102と対
向する面には、ITOからなる電極106が形成されて
いる。
【0009】対向する基板100、104の間には、カ
イラルネマティック液晶からなる液晶層108が形成さ
れている。基板100、104の間の外周部は、液晶層
108の液晶漏れを防止するシール剤110により封止
されている。
【0010】なお、カイラルネマティック液晶を用いた
表示装置については、例えば、特表平6−507505
号公報に開示されている。
【0011】カイラルネマティック液晶は、電圧を印加
すること等により、入射光のうち特定波長の光を反射す
るプレーナ状態と、入射光を透過するフォーカルコニッ
ク状態とに変化することができる。
【0012】図10(a)は、カイラルネマティック液
晶のプレーナ状態を示している。液晶分子112の螺旋
軸は、電極102、106に対して垂直となっている。
【0013】プレーナ状態では、液晶分子の螺旋ピッチ
に応じた波長の光が反射される。また、この反射波長
は、ネマティック液晶に添加するカイラル剤の量を適宜
設定することにより、液晶分子の螺旋ピッチを変えるこ
とにより所望の値に設定することが可能である。
【0014】反射スペクトルが最大となる波長λは、液
晶の平均屈折率をn、液晶分子の螺旋ピッチをpとする
と次式で表される。
【0015】λ=n・p また、反射される光の帯域Δλは、液晶の屈折率異方性
Δnに伴って大きくなることが知られている。
【0016】図10(b)は、カイラルネマティック液
晶のフォーカルコニック状態を示している。液晶分子1
12の螺旋軸は、電極102、106に対して平行とな
っている。
【0017】このような液晶の配列状態を、電圧を印加
すること等により制御して変えることにより、反射型の
表示装置を実現することが可能となる。
【0018】また、プレーナ状態とフォーカルコニック
状態は、何らかの外力を加えない限り半永久的に保持さ
れる。このため、カイラルネマティック液晶を用いれ
ば、電源を切断しても表示内容を保持し得るメモリ性を
有する表示装置を提供することが可能となる。
【0019】このように、カイラルネマティック液晶
は、反射型の表示装置を構成することが可能であり、電
源を切断しても表示内容を保持することも可能であるた
め、次世代の表示装置として注目されている。
【0020】上述したカイラルネマティック液晶を用い
た表示装置の駆動方法について図9乃至図11を用いて
説明する。図11はカイラルネマティック液晶を用いた
表示装置の駆動方法を説明する図である。
【0021】表示装置の電極102、106間に電圧を
印加すると、液晶層108の液晶分子は、電極102、
106間に生じた電界の強度等に応じて特徴的な配列状
態となる。
【0022】図11(a)に示すように、電極102、
106間に強い電界を加えると、液晶層108の液晶分
子の螺旋構造が完全にほどけ、液晶分子が電界の方向に
配列するホメオトロピック状態となる。ホメオトロピッ
ク状態では、液晶層108への入射光は、液晶層108
の液晶分子に反射されることなく透過する。液晶層10
8を透過した入射光は、基板100の背面に形成された
光吸収層101により吸収される。
【0023】次いで、図11(a)に示すように、ホメ
オトロピック状態において、電極102、106間の電
界を急激に除去すると、液晶分子の螺旋軸は電極10
2、106に対して垂直になる。この結果、カイラルネ
マティック液晶は、入射光のうち液晶分子の螺旋ピッチ
に応じた特定の波長の光を選択的に反射するプレーナ状
態となる(図10(a)参照)。
【0024】一方、図11(b)に示すように、液晶分
子の螺旋軸がやっと解ける程度の弱い電界を電極10
2、106間に加えて除去した場合には、液晶分子の螺
旋軸は電極102、106に対して平行になる。この結
果、カイラルネマティック液晶は、入射光を透過するフ
ォーカルコニック状態となる(図10(b)参照)。
【0025】同様に、図11(c)に示すように、電極
間に強い電界を加えて緩やかに除去した場合も、カイラ
ルネマティック液晶は入射光を透過するフォーカルコニ
ック状態となる(図10(b)参照)。
【0026】また、電極102、106間に中間的な強
さの電界を加えて急激に除去すると、プレーナ状態の液
晶とフォーカルコニック状態の液晶とが混在する状態と
なる。これにより、中間調の表示が可能となる。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】カイラルネマティック
液晶により反射型の表示装置を構成するには、液晶の配
列状態を、プレーナ状態或いはフォーカルコニック状態
へと制御して変える必要がある。液晶の配列状態を制御
するためには、上述のように、電極間に高い電圧を印加
すること及び印加した電圧を急激に除去することが必要
とされる。したがって、高価な電源が必要となってい
た。
【0028】このため、安価な電源であってもカイラル
ネマティック液晶の配列状態の変化を可能とする装置及
び方法の開発が要請されていた。
【0029】本発明の目的は、高価な電源を必要とする
ことなく、カイラルネマティック液晶の配列状態を変化
しうる表示装置及びその駆動方法を提供することにあ
る。
【0030】
【課題を解決するための手段】上記目的は、第1の電極
と、第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極と
の間に形成され、前記第1の電極と前記第2の電極との
間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層
とを有する表示装置であって、所定の電圧値にまで急激
に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生する
電圧信号発生手段と、前記電圧信号発生手段により発生
された駆動電圧信号から、第1の電圧信号と、前記第1
の電圧信号との間に位相差を有する第2の電圧信号とを
出力する位相差発生手段とを更に有し、前記第1の電圧
信号は前記第1の電極に印加され、前記第2の電圧信号
は前記第2の電極に印加されることを特徴とする表示装
置により達成される。
【0031】また、上記目的は、第1の電極と、第2の
電極と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に形成
され、前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加さ
れる電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する
表示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激
に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、
前記駆動電圧信号を分離して、第1の電圧信号と、前記
第1の電圧信号との間に位相差を有する第2の電圧信号
とを発生し、前記第1の電圧信号を前記第1の電極に印
加し、前記第2の電圧信号を前記第2の電極に印加する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法により達成され
る。
【0032】また、上記目的は、第1の電極と、第2の
電極と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に形成
され、前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加さ
れる電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する
表示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激
に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、
前記駆動電圧信号を分離して、第1の電圧信号と、前記
第1の電圧信号との間に位相差を有する第2の電圧信号
とを発生し、前記第1の電圧信号を前記第1の電極に印
加し、前記第2の電圧信号を前記第2の電極に印加する
ことにより、前記表示層を第1の表示状態に変化し、前
記駆動電圧信号を前記第1の電極又は前記第2の電極の
いずれかに印加することにより、前記表示層を第2の表
示状態に変化することを特徴とする表示装置の駆動方法
により達成される。
【0033】
【発明の実施の形態】[本発明の原理]まず、本発明の
原理について図1及び図2を用いて説明する。
【0034】カイラルネマティック液晶の配列状態を制
御するためには、電極間に高い電圧を印加すること及び
印加した電圧を急激に除去することが必要とされる。こ
のため、従来は、高価な電源を用いる必要があった。
【0035】ところで、高い電圧を容易に発生すること
ができる素子としては、圧電素子が知られている。圧電
素子は、ライターやガスコンロ等、非常に多くの装置に
用いられる安価な素子である。さらに、カイラルネマテ
ィック液晶の配列状態を変えるために必要とされる程度
の高い電圧も容易に発生することができる。したがっ
て、圧電素子を電極間に電圧を印加する電源として用い
ることができれば、カイラルネマティック液晶による反
射型の表示装置を安価に構成することができると考えら
れる。
【0036】しかしながら、単に圧電素子を用いて、カ
イラルネマティック液晶を用いた表示装置の電極間に電
圧を印加するだけでは、以下に述べるように表示装置を
適切に駆動することが困難であった。
【0037】圧電素子を用いて表示装置の電極間に電圧
を印加する場合について図1を用いて説明する。図1は
圧電素子により電極間に電圧を印加したときの電極間の
電圧特性を示すグラフである。なお、図1に示す電圧特
性は、表示装置の一方の電極に圧電素子を接続し、他方
の電極を接地して電圧を印加した場合のものである。
【0038】圧電素子を駆動して電極間に電圧を印加す
ると、図1に示すように、電極間に電界が急激に発生
し、しばらくの間この状態が維持される。表示装置の電
極はコンデンサと同等であるため、電極間の電圧がなく
なるまでにはかなりの時間を要する。この間の液晶層の
カイラルネマティック液晶は、ホメオトロピック状態に
ある。したがって、液晶層のカイラルネマティック液晶
は、入射光を透過する。
【0039】圧電素子により印加された電極間の電圧
は、しばらくの間維持されるが、時間の経過とともに徐
々に減衰し、やがて消滅する。こうして、徐々に電極間
の電界がなくなった結果、液晶層のカイラルネマティッ
ク液晶は、フォーカルコニック状態となる。したがっ
て、液晶層のカイラルネマティック液晶は、ホメオトロ
ピック状態の場合と同様に液晶層への入射光を透過す
る。
【0040】このように、単に圧電素子を用いて電極間
に電圧を印加しただけでは、高い電圧を急激に印加する
ことはできても、電極間の電圧急激に除去することがで
きない。このため、液晶層のカイラルネマティック液晶
をプレーナ状態へと変化することができず、入射光のう
ち特定波長の光を反射することができない。すなわち、
単に圧電素子を電極間に電圧を印加する電源として用い
るだけでは、カイラルネマティック液晶による選択反射
を実現することはできない。
【0041】本発明では、図1に示すような圧電素子に
より発生した電圧信号を2つに分離して位相差を与え、
位相差を与えた2つの電圧信号をそれぞれ電極に印加す
ることにより、電極間の電圧を急激に除去した状態をつ
くりだす。これにより、圧電素子を電極間に電圧を印加
するための電源として用いた場合であっても、カイラル
ネマティック液晶をプレーナ状態に変えることが可能と
なる。したがって、高価な電源部を必要とすることな
く、安価な圧電素子を用いてカイラルネマティック液晶
を用いた反射型の表示装置を構成することができる。
【0042】本発明の表示装置の駆動方法の原理につい
て図2を用いて説明する。図2は本発明の表示装置の駆
動方法の原理を説明する図である。
【0043】まず、圧電素子により、所定の電圧値まで
急激に増大しその後徐々に減衰する電圧信号を発生す
る。
【0044】次いで、圧電素子により発生した電圧信号
を2つに分離して位相差を与える。
【0045】次いで、分離して位相差を与えた2つの電
圧信号のうち、位相の進んだ電圧信号を一方の電極に印
加し、位相の遅れた電圧信号を他方の電極に印加する。
図2(a)では、表示装置の+極に印加する位相の進ん
だ電圧信号の波形と、−極に印加する位相の遅れた電圧
信号の波形を示している。
【0046】すると、先に一方の電極に印加された位相
の進んだ電圧信号による電極の電位の上昇に伴い、両電
極間の電位差は急激に上昇する。これにより、カイラル
ネマティック液晶はホメオトロピック状態となる。
【0047】その後、遅れて他方の電極に印加された位
相の遅れた電圧信号による電極の電位の上昇に伴い、両
電極間の電位差は急激に低下する。すなわち、両電極間
に印加した電圧信号の位相差の時間分だけ液晶層に電圧
が印加され、その後、電極間の電圧が急激に除去された
こととなる。図2(b)は、図2(a)に示す電圧信号
を各電極に印加した場合の両電極間の電位差の時間変化
を示している。
【0048】上述のようにして電極間に電圧を印加する
ことにより、カイラルネマティック液晶はプレーナ状態
若しくはフォーカルコニック状態へと変化する。ここ
で、プレーナ状態へと変化するかフォーカルコニック状
態へ変化するかは、圧電素子により発生する電圧信号の
電圧値又はその波形により制御することができる。
【0049】例えば、圧電素子により発生する電圧信号
の電圧値を大きくすれば、電極間には、高い電圧が印加
された後に急激に除去されたこととなり、液晶層のカイ
ラルネマティック液晶はプレーナ状態となる。
【0050】こうして、圧電素子を電源として用いた場
合であっても、両電極間の電圧を急激に除去することが
可能となる。これにより、カイラルネマティック液晶を
プレーナ状態或いはフォーカルコニック状態へと制御し
て変化することができる。したがって、カイラルネマテ
ィック液晶を用いた反射型の表示装置を安価に構成する
ことが可能となる。
【0051】[第1実施形態]本発明の第1実施形態に
よる表示装置及びその駆動方法について図3及び図4を
用いて説明する。図3は本実施形態による表示装置の構
造を示す概略図、図4は本実施形態による表示装置の駆
動方法を説明する図である。
【0052】まず、本実施形態による表示装置について
図3を用いて説明する。
【0053】図3に示すように、ガラスからなる基板1
0上に、ITOからなる電極12が形成されている。基
板10の背面には、光吸収層11が形成されている。
【0054】電極12が形成された基板10上には、基
板10に対向するように、ガラスからなる基板14が設
けられている。基板14の電極12と対向する面には、
ITOからなる電極16が形成されている。
【0055】対向する基板10、14の間には、カイラ
ルネマティック液晶からなる液晶層18が形成されてい
る。基板10、14の間の外周部は、液晶層18の液晶
漏れを防止するシール剤20により封止されている。
【0056】液晶層18のカイラルネマティック液晶
は、ネマティック液晶にカイラル剤を添加することによ
り形成されている。ネマティック液晶としては、例えば
E48(商品名、メルク製)を用いることができる。カ
イラル剤としては、例えば、液晶分子の右方向へのねじ
れを誘起するCB15(商品名、メルク製)を用いるこ
とができる。液晶層18の厚さは、例えば5μmとする
ことができる。カイラルネマティック液晶における選択
反射波長は、ネマティック液晶に添加するカイラル剤の
量を調整することにより適宜設定することが可能であ
る。
【0057】各電極12、16には、電極12、16間
に電圧を印加するための電源部22が接続されている。
【0058】電源部22は、所定の電圧値まで急激に増
大しその後徐々に減衰する電圧信号を発生する圧電素子
24と、圧電素子24からの電圧信号を2つの電圧信号
に分離して位相差を与える位相差発生回路26とを有し
ている。
【0059】電源部22は、位相差発生回路26により
圧電素子24により発生した電圧信号を分離して位相差
を与えた2つの電圧信号をそれぞれ出力する出力部X、
Yを有している。出力部Xは、電極12に接続されてい
る。出力部Yは、電極16に接続されている。
【0060】圧電素子24と位相差発生回路26との間
には、スイッチ28と降圧器30とが設けられている。
スイッチ28をA側に接続することにより、圧電素子2
4により発生した電圧信号をそのまま位相差発生回路2
6に導入することができる。スイッチ28をB側に接続
することにより、圧電素子24により発生した電圧信号
を、降圧器30を介して電圧値を低くしてから位相差発
生回路26に導入することができる。
【0061】このように、本実施形態による表示装置
は、圧電素子24により発生した電圧信号を2つに分離
して位相差を与えてから、分離した電圧信号を電極1
2、16それぞれに印加する位相差発生回路26を有す
ることに主たる特徴の一つがある。これにより、電極1
2、16間に高い電圧を印加すること及び電極12、1
6間に印加した電圧を急激に除去することができ、液晶
層18のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態に変
化することができる。したがって、安価な圧電素子を電
源として用いて反射型の表示装置を構成することができ
る。
【0062】次に、本実施形態による表示装置の駆動方
法について図4を用いて説明する。
【0063】まず、液晶層18のカイラルネマティック
液晶をプレーナ状態とし、液晶層18が入射光のうち特
定の波長の光を反射するように表示装置を駆動する場合
について図4(a1)及び図4(a2)を用いて説明す
る。図4(a1)はスイッチ28をA側に接続したとき
に位相差発生回路26に入力される電圧信号の波形を示
す図、図4(a2)は電源部22の出力部X、Yからそ
れぞれ出力される電圧信号の波形を示す図である。
【0064】スイッチ28をA側に接続した後、圧電素
子24を駆動することにより、所定の電圧値まで急激に
増大しその後徐々に減衰する電圧信号を発生する。電圧
信号の電圧値は、例えば50Vとすることができる。
【0065】圧電素子24により発生した電圧信号は、
そのまま位相差発生回路26に入力される(図4(a
1)参照)。
【0066】次いで、位相差発生回路26により、入力
された電圧信号を2つの電圧信号に分離する。このと
き、分離した2つの電圧信号間に位相差を与える。2つ
の電圧信号間に与える位相差は、例えば50msとする
ことができる。分離して位相差を与えた2つの電圧信号
を出力部X、Yからそれぞれ出力する(図4(a2))
参照)。
【0067】次いで、出力部X、Yから出力された電圧
信号をそれぞれ電極12、16に印加する。電極12、
16にそれぞれ印加された電圧信号により、電極12、
16間には、矩形波の電圧が印加されたのと同等にな
る。すなわち、電極12、16間には、高い電圧が印加
された後に急激にその電圧が除去されたこととなる。例
えば、圧電素子14により発生する電圧信号の電圧値を
50Vとし、位相差発生回路26により与える位相差を
50msとした場合、電極12、16間には、電圧値5
0V、パルス幅50msの矩形波の電圧が印加されたこ
ととなる。
【0068】こうして、電極12、16間に印加された
矩形波の電圧により、液晶層18のカイラルネマティッ
ク液晶は、プレーナ状態となる。これにより、液晶層1
8は、入射光のうち液晶分子の螺旋ピッチに対応する特
定の波長の光を選択的に反射する。
【0069】こうして、表示装置は、入射光のうち特定
の波長の光を反射するように駆動される。
【0070】次に、液晶層18のカイラルネマティック
液晶をフォーカルコニック状態とし、液晶層18が入射
光をそのまま透過するように表示装置を駆動する場合に
ついて図4(b1)及び図4(b2)を用いて説明す
る。図4(b1)はスイッチ28をB側に接続したとき
に位相差発生回路26に入力される電圧信号の波形を示
す図、図4(b2)は電源部22の出力部X、Yからそ
れぞれ出力される電圧信号の波形を示す図である。
【0071】スイッチ28をB側に接続した後、圧電素
子24を駆動することにより、A側に接続した場合と同
様の電圧信号を発生する。電圧信号の電圧値は、例えば
50Vとすることができる。
【0072】圧電素子24により発生した電圧信号は、
降圧器30に入力され、所定の電圧値に降圧される。例
えば、圧電素子24により発生した50Vの電圧信号を
20Vに降圧する。
【0073】降圧器30により降圧された電圧信号は、
位相差発生回路26に入力される(図4(b1)参
照)。
【0074】次いで、A側に接続した場合と同様に、位
相差発生回路26により、入力された電圧信号を2つの
電圧信号に分離する。このとき、分離した2つの電圧信
号間に位相差を与える。2つの電圧信号間に与える位相
差は、例えば50msとすることができる。分離して位
相差を与えた電圧信号を出力部X、Yからそれぞれ出力
する(図4(b2))参照)。
【0075】次いで、出力部X、Yから出力された2つ
の電圧信号をそれぞれ電極12、16に印加する。2つ
の電極にそれぞれ印加された電圧信号により、電極1
2、16間には矩形波の電圧が印加された場合と同等に
なる。例えば、圧電素子14により発生する電圧信号を
50Vとし、降圧器30により電圧値を20Vに降圧
し、位相差発生回路26により与える位相差を50ms
とした場合、電極12、16間には、電圧値20V、パ
ルス幅50msの矩形波の電圧が印加されたこととな
る。すなわち、スイッチをB側に接続した場合には、A
側に接続した場合よりも小さい電圧値の矩形波の電圧が
電極12、16間に印加されたのと同等になる。
【0076】電極間12、16に印加されたA側に接続
した場合よりも小さい電圧値の矩形波の電圧により、液
晶層18のカイラルネマティック液晶は、フォーカルコ
ニック状態となる。これにより、入射光は、液晶層18
を透過して光吸収層11に吸収される。
【0077】こうして、表示装置は、入射光をそのまま
透過するように駆動される。
【0078】以上のように、スイッチ28を切り換える
ことにより、大きい電圧値の矩形波又は小さい電圧値の
矩形波を電極12、16間に印加することができる。し
たがって、液晶層18のカイラルネマティック液晶をプ
レーナ状態又はフォーカルコニック状態に変化すること
ができる。これにより、液晶層18が入射光のうち特定
の波長の光を反射する状態と、入射光を透過する状態と
を切り換えることができ、非発光型の反射型の表示装置
として駆動することができる。
【0079】このように、本実施形態によれば、圧電素
子24により発生した電圧信号を2つの電圧信号に分離
して位相差を与えてから電極12、16のそれぞれに印
加するので、電極12、16間に高い電圧を加えた後に
急激にその電圧を除去したのと同等の状態をつくりだす
ことができ、液晶層18のカイラルネマティック液晶を
プレーナ状態とすることができる。また、圧電素子24
により発生した電圧信号の電圧値を小さくすることによ
り、カイラルネマティック液晶をフォーカルコニック状
態とすることができる。したがって、圧電素子24を電
極12、16間に電圧を印加する電源として、カイラル
ネマティック液晶を用いた反射型の表示装置を安価に構
成することができ、簡単な方法で駆動することができ
る。
【0080】なお、本実施形態では、圧電素子24によ
り大きな電圧値の電圧信号を発生し、フォーカルコニッ
ク状態とする場合には、降圧器20により電圧信号を降
圧してから位相差発生回路26に入力していたが、この
逆であってもよい。すなわち、圧電素子24により小さ
な電圧値の電圧信号を発生し、フォーカルコニック状態
とする場合には、そのまま位相差発生回路26に入力す
る。一方、プレーナ状態とする場合には、圧電素子24
により発生した小さな電圧値の電圧信号を昇圧器により
昇圧してから位相差発生回路26に入力する。
【0081】また、本実施形態では、電極12、16間
に高い電圧を印加する場合と、低い電圧を印加する場合
の2つの場合について説明したが、これに限定されるも
のではない。例えば、圧電素子24により発生する電圧
信号の電圧値を適宜調整できるようにし、電極12、1
6間に印加する電圧の大きさを適宜調整できるようにし
てもよい。これにより、液晶層18のカイラルネマティ
ック液晶を、プレーナ状態とフォーカルコニック状態と
が混在する状態にも変えることができ、中間調の表示が
可能となる。
【0082】[第2実施形態]本発明の第2実施形態に
よる表示装置及びその駆動方法について図5及び図6を
用いて説明する。図5は本実施形態による表示装置の構
造を示す概略図、図6は本実施形態による表示装置の駆
動方法について説明する図である。なお、第1実施形態
による表示装置及びその駆動方法と同一の構成要素につ
いては同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
【0083】第1実施形態では、電極12、16のそれ
ぞれに印加する電圧信号の電圧値を変化することによ
り、液晶層18のカイラルネマティック液晶の配列状態
を制御していた。本実施形態による表示装置及びその駆
動方法は、電極12、16に印加する電圧信号の波形を
変化することにより、液晶層18のカイラルネマティッ
ク液晶の配列状態を変えることに主な特徴がある。
【0084】電源部22は、電圧信号を発生する圧電素
子24と、圧電素子24により発生した電圧信号を2つ
の電圧信号に分離して位相差を与える位相差発生回路2
6とを有している。圧電素子24と位相差発生回路26
との間には、スイッチ32が設けられている。スイッチ
32をA側に接続することにより、圧電素子24により
発生した電圧信号を位相差発生回路26により分離して
位相差を与え、位相差を与えた2つの電圧信号をそれぞ
れ出力部X、Yから出力することができる。スイッチ3
2をB側に接続することにより、圧電素子24により電
圧信号をそのまま出力部Xから出力して一方の電極12
に印加することができる。
【0085】次に、本実施形態による表示装置の駆動方
法について図6を用いて説明する。
【0086】まず、液晶層18のカイラルネマティック
液晶をプレーナ状態とし、液晶層18が、入射光のうち
特定の波長の光を反射するように表示装置を駆動する場
合について図6(a1)及び図6(a2)を用いて説明
する。図6(a1)はスイッチ32をA側に接続したと
きに位相差発生回路26に入力される電圧信号の波形を
示す図、図6(a2)は位相差発生回路26の出力部
X、Yからそれぞれ出力される電圧信号の波形を示す図
である。
【0087】まず、スイッチ32をA側に接続した後、
圧電素子24により所定の電圧信号を発生する。電圧信
号の電圧値は、例えば50Vとすることができる。
【0088】圧電素子24により発生した電圧信号は、
そのまま位相差発生回路26に入力される(図6(a
1)参照)。
【0089】以後、第1実施形態の場合と同様に、位相
差発生回路26により電圧信号を2つの電圧信号に分離
して位相差を与え、位相差を与えた2つの電圧信号を電
極12、16のそれぞれに印加する(図6(a2)参
照)。こうして、液晶層18のカイラルネマティック液
晶は、プレーナ状態となる。これにより、液晶層18
は、入射光のうち液晶分子の螺旋ピッチに対応する特定
の波長の光を反射する。
【0090】こうして、表示装置は、入射光のうち特定
の波長の光を反射するように駆動される。
【0091】次に、液晶層18のカイラルネマティック
液晶をフォーカルコニック状態とし、液晶層18が、入
射光をそのまま透過するように表示装置を駆動する場合
について図6(b1)及び図6(b2)を用いて説明す
る。図6(b1)はスイッチ32をB側に接続したとき
に位相差発生回路26に入力される電圧信号の波形を示
す図、図6(b2)は位相差発生回路26の出力部X、
Yからそれぞれ出力される電圧信号の波形を示す図であ
る。
【0092】スイッチ32をB側に接続した後、圧電素
子24により所定の電圧信号を発生する。電圧信号の電
圧値は、例えば50Vとすることができる。
【0093】圧電素子24により発生した電圧信号は、
電源部22の出力部Xから出力され、そのまま電極12
に印加される。一方、電極16には、電圧信号は印加さ
れない(図6(b2)参照)。
【0094】この場合、圧電素子24を用いて一方の電
極12に電圧信号を印加しているのみである。このた
め、本発明の原理において述べたように、電極12、1
6間に高い電圧を印加することはできても、電極12、
16間に印加した電圧を急激に除去することができな
い。したがって、液晶層18のカイラルネマティック液
晶はフォーカルコニック状態となる。これにより、入射
光は、液晶層18を透過して光吸収層11に吸収され
る。
【0095】こうして、表示装置は、入射光をそのまま
透過するように駆動される。
【0096】このように、本実施形態によれば、圧電素
子24により発生した電圧信号を2つの電圧信号に分離
して位相差を与えてから電極12、16のそれぞれに印
加するので、電極12、16間に高い電圧を加えた後に
急激にその電圧を除去したのと同等の状態をつくりだす
ことができ、液晶層18のカイラルネマティック液晶を
プレーナ状態とすることができる。また、圧電素子24
により発生した電圧信号を表示装置の一方の電極12に
単に印加することにより、カイラルネマティック液晶を
フォーカルコニック状態とすることができる。したがっ
て、圧電素子24を電極12、16間に電圧を印加する
電源として、カイラルネマティック液晶を用いた反射型
の表示装置を安価に構成することができ、簡単な方法で
駆動することができる。
【0097】[第3実施形態]本発明の第3実施形態に
よる表示装置及びその駆動方法について図7及び図8を
用いて説明する。図7は本実施形態による表示装置の構
造を示す概略図、図8は光導電体層への光の照射前後を
示す概略図である。なお、第1実施形態による表示装置
と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又
は簡略にする。
【0098】まず、本実施形態による表示装置について
図7を用いて説明する。本実施形態による表示装置は、
第1実施形態による表示装置に光書き込み方式を組合せ
たものである。
【0099】図7に示すように、ガラスからなる基板1
0上に、ITOからなる電極12が形成されている。電
極12上には、光の照射の有無により導電性が変化する
アモルファスシリコンからなる光導電体層34が形成さ
れている。
【0100】光導電体層34上には、光吸収層11が形
成されている。
【0101】基板10の光導電体層34等が形成された
面側には、ガラスからなる基板14が対向するように設
けられている。基板14の光導電体層34に対向する面
には、電極16が形成されている。
【0102】対向する基板10、14の間には、カイラ
ルネマティック液晶からなる液晶層18が形成されてい
る。基板10、14の間の外周部は、液晶層18の液晶
漏れを防止するシール剤20により封止されている。
【0103】光導電体層34が形成された基板10の背
面側には、光導電体層34の所定の位置に光を照射する
ことができる光変調器36が設けられている。
【0104】基板10、14に形成された電極12、1
6のそれぞれには、第1実施形態と同様の電源部22が
接続されている。
【0105】本実施形態による表示装置は、第1実施形
態による表示装置の構成に加えて、電極12上に形成さ
れた光導電体層34と、光導電体層34の所定の位置に
光を照射することができる光変調器36とを更に有する
ことに主たる特徴がある。
【0106】アモルファスシリコンからなる光導電体層
34は、光が照射されることにより導電性を有するよう
になるものである。
【0107】図8(a)に示すように、光導電体層34
に光が照射される前は、光導電体層34は帯電しておら
ず、大きな電気抵抗を有する。したがって、液晶層18
に形成される電界強度は非常に小さくなる。
【0108】一方、図8(b)に示すように、光変調器
36により光導電体層34の所定の位置に光を照射する
と、光導電体層34に光が照射された部分は帯電し、電
気抵抗が小さくなる。したがって、この状態で、第1実
施形態による表示装置の駆動方法により電極12、16
間に電圧を印加すると、液晶層18の所定の位置にだけ
強い電界を形成することができる。これにより、液晶層
18の所定の位置のカイラルネマティック液晶の配列状
態を変えることができる。
【0109】次に、本実施形態による表示装置の駆動方
法について図7を用いて説明する。
【0110】まず、液晶層18の所定の位置のカイラル
ネマティック液晶をプレーナ状態とし、所定の画像を表
示するように表示装置を駆動する場合について説明す
る。なお、表示装置の初期状態として、液晶層18のカ
イラルネマティック液晶はプレーナ状態でもフォーカル
コニック状態でもよい。
【0111】まず、光変調器36により、光導電体層3
4の所定の位置に光を照射する。光導電体層34の光が
照射された部分は導電性を有するようになる。
【0112】次いで、第1実施形態の場合と同様にし
て、位相差を有する高い電圧値の2つの電圧信号を電極
12、16のそれぞれに印加する。駆動条件としては、
例えば圧電素子24により発生する電圧信号の電圧値を
120Vとすることができる。また、位相差発生回路2
6により分離した2つの電圧信号間に与える位相差を1
00msとすることができる。
【0113】これにより、光導電体層34の光が照射さ
れた部分に位置するカイラルネマティック液晶は、強い
電界が形成された後にその電界が急激に除去されたのと
同等の状態になる。このため、光導電体層34の光が照
射された部分に位置するカイラルネマティック液晶は、
プレーナ状態となり液晶分子の螺旋ピッチに対応する特
定波長の光を反射する。
【0114】一方、光導電体層34の光が照射されてい
ない部分に位置するカイラルネマティック液晶の配列状
態は、弱い電界の状態下にあるためにフォーカルコニッ
ク状態となる。したがって、導電体層34の光が照射さ
れていない部分に位置するカイラルネマティック液晶
は、入射光を透過する。
【0115】こうして、液晶層18の所定の位置のカイ
ラルネマティック液晶を反射状態とすることにより、光
変調器36により光を照射した位置と対応する画像を表
示することができる。
【0116】また、光導電体層34の光が照射された部
分に位置するカイラルネマティック液晶をフォーカルコ
ニック状態とすることもできる。
【0117】この場合、第1実施形態による場合と同様
にして、位相差を有する低い電圧値の電圧信号を電極1
2、16のそれぞれに印加する。駆動条件としては、例
えば圧電素子24により発生した120Vの電圧信号の
電圧値を降圧器30により50Vに降圧する。また、位
相差発生回路26により分離した2つの電圧信号間に与
える位相差を100msとすることができる。
【0118】一方、光導電体層34の光が照射されてい
ない部分に位置するカイラルネマティック液晶の配列状
態は、形成される電界が極めて小さいため、変化しな
い。
【0119】こうして、液晶層18に、入射光をそのま
ま透過する部分が追加され、前に表示していた画像に新
たな画像が追記される。
【0120】また、表示した画像を消去するには、光導
電体層34の全面に光を照射した後、同様にして120
Vの電圧を印加する。これにより、液晶層18のカイラ
ルネマティック液晶全部がプレーナ状態となり、表示し
ていた画像が消去される。
【0121】このように、本実施形態によれば、所定の
位置に光が照射された光導電層34を介して、圧電素子
24により発生した電圧信号を2つの電圧信号に分離し
て位相差を与えてから電極12、16のそれぞれに印加
するので、光導電体層34の光が照射された部分に位置
する液晶層18のカイラルネマティック液晶をプレーナ
状態とすることができ、画像等を一括表示することがで
きる。
【0122】なお、本実施形態では、光導電体層34の
材料として、アモルファスシリコンを用いていたが、こ
れに限定されるものではない。光導電体層34の材料と
して、例えば、レーザプリンタの感光体等として用いら
れる有機光導電体(OrganicPhotoConductor:OPC)
等を用いることができる。
【0123】また、本実施形態では、第1実施形態によ
る場合と同様の方法により電極12、16に電圧信号を
印加していたが、第2実施形態による場合と同様の方法
により電極12、16に電圧信号を印加してもよい。
【0124】[変形実施形態]本発明の上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。
【0125】例えば、上記実施形態では、液晶層を構成
する液晶としてカイラルネマティック液晶を例に説明し
たが、これに限定されるものではなく、液晶層を構成す
る液晶として、例えば、コレステリック相を形成する液
晶を用いることができる。
【0126】また、上記実施形態では、カイラルネマテ
ィック液晶からなる液晶層を有する表示装置を用いて説
明したが、これに限定されるものではなく、電極間に印
加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層を有す
る表示装置であれば本発明を適用することができる。
【0127】また、上記実施形態では、ガラスからなる
基板10、14を用いていたが、基板10、14の材料
は、光透過性を有するものであればガラスに限定される
ものではない。基板10、14の材料として、例えばポ
リエチレンテレフタレート等の樹脂を用いることもでき
る。これにより、フレキシブルで、広い用途で用い得る
表示装置を提供することができる。
【0128】また、上記実施形態では、ITOからなる
電極12、16を用いていたが、電極12、16の材料
は、光透過性を有するものであればITOに限定される
ものではない。
【0129】また、上記実施形態では、1つの圧電素子
24により発生した電圧信号を、位相差発生回路26に
より2つの電圧信号に分離して位相差を与えてから、電
極12、16のそれぞれに印加したが、電極12、16
のそれぞれに圧電素子を接続して位相差を有する電圧信
号を印加するようにしてもよい。
【0130】(付記1) 第1の電極と、第2の電極
と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に形成さ
れ、前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加され
る電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表
示装置であって、所定の電圧値にまで急激に増大しその
後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生する電圧信号発生
手段と、前記電圧信号発生手段により発生された駆動電
圧信号から、第1の電圧信号と、前記第1の電圧信号と
の間に位相差を有する第2の電圧信号とを出力する位相
差発生手段とを更に有し、前記第1の電圧信号は前記第
1の電極に印加され、前記第2の電圧信号は前記第2の
電極に印加されることを特徴とする表示装置。
【0131】(付記2) 付記1記載の表示状態におい
て、前記表示層は、コレステリック相を形成する液晶か
らなる液晶層であることを特徴とする表示装置。
【0132】(付記3) 付記1又は2記載の表示装置
において、前記電圧信号発生手段は、圧電素子であるこ
とを特徴とする表示装置。
【0133】(付記4) 付記1乃至3のいずれかに記
載の表示装置において、前記電圧信号発生手段により発
生された駆動電圧信号の電圧値を調整する電圧調整手段
を更に有することを特徴とする表示装置。
【0134】(付記5) 付記1乃至4のいずれかに記
載の表示装置において、前記第1の電極と前記表示層と
の間に形成され、光が照射されることにより導電性が変
化する光導電体層を更に有することを特徴とする表示装
置。
【0135】(付記6) 付記5記載の表示装置におい
て、前記光導電体層の材料は、アモルファスシリコン又
は有機光導電体であることを特徴とする表示装置。
【0136】(付記7) 第1の電極と、第2の電極
と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に形成さ
れ、前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加され
る電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表
示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激に
増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、前
記駆動電圧信号を分離して、第1の電圧信号と、前記第
1の電圧信号との間に位相差を有する第2の電圧信号と
を発生し、前記第1の電圧信号を前記第1の電極に印加
し、前記第2の電圧信号を前記第2の電極に印加するこ
とを特徴とする表示装置の駆動方法。
【0137】(付記8) 付記7又は8記載の表示装置
の駆動方法において、前記表示層は、コレステリック相
を形成する液晶からなる液晶層であり、前記駆動電圧信
号の電圧値を制御することにより、前記コレステリック
相を形成する液晶の配列状態をプレーナ状態又はフォー
カルコニック状態に変化することにより、前記表示層の
表示状態を制御することを特徴とする表示装置の駆動方
法。
【0138】(付記9) 第1の電極と、第2の電極
と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に形成さ
れ、前記第1の電極と前記第2の電極との間に印加され
る電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表
示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激に
増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、前
記駆動電圧信号を分離して、第1の電圧信号と、前記第
1の電圧信号との間に位相差を有する第2の電圧信号と
発生し、前記第1の電圧信号を前記第1の電極に印加
し、前記第2の電圧信号を前記第2の電極に印加するこ
とにより、前記表示層を第1の表示状態に変化し、前記
駆動電圧信号を前記第1の電極又は前記第2の電極のい
ずれかに印加することにより、前記表示層を第2の表示
状態に変化することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【0139】(付記10) 付記9記載の表示装置の駆
動方法であって、前記表示層は、コレステリック相を形
成する液晶からなる液晶層であり、前記第1の電圧信号
を前記第1の電極に印加し、前記第2の電圧信号を前記
第2の電極に印加することにより、前記コレステリック
相を形成する液晶の配列状態をプレーナ状態に変化する
ことにより、前記表示層を前記第1の表示状態に変化
し、前記駆動電圧信号を前記第1の電極又は前記第2の
電極のいずれかに印加することにより、前記コレステリ
ック相を形成する液晶の配列状態をフォーカルコニック
状態に変化することにより、前記表示層を前記第2の表
示状態に変化することを特徴とする表示装置の駆動方
法。
【0140】(付記11) 付記7乃至10のいずれか
に記載の表示装置の駆動方法において、前記駆動電圧を
圧電素子により発生することを特徴とする表示装置の駆
動方法。
【0141】(付記12) 付記7乃至11のいずれか
に記載の表示装置の駆動方法において、前記第1の電極
と前記表示層との間に、光導電体層が形成されており、
前記光導電体層の所定の位置に光を照射し、光を照射し
た前記光導電体層を介して、前記第1の電極と前記第2
の電極との間に電圧を印加することを特徴とする表示装
置の駆動方法。
【0142】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、第1の電
極と、第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間に
形成され、第1の電極と第2の電極との間に印加される
電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示
装置を駆動するために、所定の電圧値にまで急激に増大
しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、駆動電
圧信号を分離して、第1の電圧信号と、第1の電圧信号
との間に位相差を有する第2の電圧信号とを発生し、第
1の電圧信号を第1の電極に印加し、第2の電圧信号を
第2の電極に印加するので、第1の電極及び第2の電極
間に高い電圧を印加すること及び印加した電圧を急激に
除去することが可能となる。したがって、高価な電源を
必要とすることなく、表示層の表示状態を容易に変化す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧電素子により電極間に電圧を印加したときの
表示装置の電極間の電圧特性を示すグラフである。
【図2】本発明の表示装置の駆動方法の原理を説明する
図である。
【図3】本発明の第1実施形態による表示装置の構造を
示す概略図である。
【図4】本発明の第1実施形態による表示装置の駆動方
法を説明する図である。
【図5】本発明の第2実施形態による表示装置の構造を
示す概略図である。
【図6】本発明の第2実施形態による表示装置の駆動方
法を説明する図である。
【図7】本発明の第3実施形態による表示装置の構造を
示す概略図である。
【図8】本発明の第3実施形態による表示装置における
光導電体層への光の照射前後を示す概略図である。
【図9】カイラルネマティック液晶を用いた表示装置の
構造を示す概略図である。
【図10】カイラルネマティック液晶の配列状態を示す
概略図である。
【図11】従来のカイラルネマティック液晶を用いた表
示装置の駆動方法を説明する図である。
【符号の説明】 10…基板 11…光吸収層 12…電極 14…基板 16…電極 18…液晶層 20…シール剤 22…電源部 24…圧電素子 26…位相差発生回路 28…スイッチ 30…降圧器 32…スイッチ 34…光導電体層 36…光変調器 100…基板 102…電極 104…基板 106…電極 108…液晶層 110…シール剤 112…液晶分子
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 3/36 G09G 3/36 H01L 41/09 H01L 41/08 U Fターム(参考) 2H088 GA03 GA08 GA17 HA06 JA28 2H093 NA11 NA79 NB04 NC03 NC16 NC90 ND54 ND60 5C006 AA21 AC06 BA11 BB28 BD01 BF42 BF46 BF49 FA52 5C080 AA10 CC03 DD28 EE30 FF03 JJ02 JJ06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電極と、第2の電極と、前記第1
    の電極と前記第2の電極との間に形成され、前記第1の
    電極と前記第2の電極との間に印加される電圧に応じて
    表示状態を変化する表示層とを有する表示装置であっ
    て、 所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する
    駆動電圧信号を発生する電圧信号発生手段と、 前記電圧信号発生手段により発生された駆動電圧信号か
    ら、第1の電圧信号と、前記第1の電圧信号との間に位
    相差を有する第2の電圧信号とを出力する位相差発生手
    段とを更に有し、 前記第1の電圧信号は前記第1の電極に印加され、前記
    第2の電圧信号は前記第2の電極に印加されることを特
    徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の表示状態において、 前記表示層は、コレステリック相を形成する液晶からな
    る液晶層であることを特徴とする表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の表示装置におい
    て、 前記電圧信号発生手段は、圧電素子であることを特徴と
    する表示装置。
  4. 【請求項4】 第1の電極と、第2の電極と、前記第1
    の電極と前記第2の電極との間に形成され、前記第1の
    電極と前記第2の電極との間に印加される電圧に応じて
    表示状態を変化する表示層とを有する表示装置の駆動方
    法であって、 所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する
    駆動電圧信号を発生し、 前記駆動電圧信号を分離して、第1の電圧信号と、前記
    第1の電圧信号との間に位相差を有する第2の電圧信号
    とを発生し、 前記第1の電圧信号を前記第1の電極に印加し、前記第
    2の電圧信号を前記第2の電極に印加することを特徴と
    する表示装置の駆動方法。
  5. 【請求項5】 第1の電極と、第2の電極と、前記第1
    の電極と前記第2の電極との間に形成され、前記第1の
    電極と前記第2の電極との間に印加される電圧に応じて
    表示状態を変化する表示層とを有する表示装置の駆動方
    法であって、 所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する
    駆動電圧信号を発生し、 前記駆動電圧信号を分離して、第1の電圧信号と、前記
    第1の電圧信号との間に位相差を有する第2の電圧信号
    とを発生し、前記第1の電圧信号を前記第1の電極に印
    加し、前記第2の電圧信号を前記第2の電極に印加する
    ことにより、前記表示層を第1の表示状態に変化し、 前記駆動電圧信号を前記第1の電極又は前記第2の電極
    のいずれかに印加することにより、前記表示層を第2の
    表示状態に変化することを特徴とする表示装置の駆動方
    法。
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