JP2004004518A - Liquid crystal display and its driving method - Google Patents

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Yasushi Kaneko
金子　靖
Kazuhiko Yoshikawa
吉川　一彦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make multicolor display possible in a birefringent color type liquid crystal display capable of displaying multicolor by using an ordinary monochromatic liquid crystal driving IC for driving. <P>SOLUTION: The display part composed of a liquid crystal element of a birefringent color system is provided with a character display part 41 and a mark display part 42. The display is equipped with a liquid crystal driving circuit which acts: in the character display part 41, scanning signals are applied on the scanning electrode while data signals are applied on the data electrode to display characters in a single color; and in the mark display part 42, data signals are applied on both of the scanning electrode and the data electrode for color display in a plurality of colors. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶表示装置とその駆動方法に関し、特に複屈折カラー方式の液晶表示装置の構成と、その液晶素子の駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置は、ＴＮ（ツイステッドネマティック）液晶素子や、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）液晶素子を用いて、白黒表示する反射型液晶表示装置が主に用いられている。また、その液晶表示装置の反射板として半透過型反射板を用い、その外側にエレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）ライトや発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ等のバックライト装置を設け、夜間でも時刻表示を確認できるようにしたものが多い。
しかし、最近、液晶表示装置を備えた時計、携帯型テープレコーダ、携帯電話、携帯ゲーム器などのファッション化が進んでいる。それらの液晶表示装置として、カラフルなカラー表示が可能なものが望まれてきている。そのために、２色性色素を染色したカラー偏光板を用いて、青や赤の背景に白表示する単色カラー液晶表示装置が開発されている。
【０００３】
しかし、よりファッショナブルなデザインの時計や、よりインパクトの強い携帯機器を開発するためには、単色カラー表示では不十分で、複数色のカラー表示が可能なマルチカラー表示の液晶表示装置を設けることが期待されている。
そこで、液晶表示装置として、カラーフィルタを用いずに、液晶素子への印加電圧を変化させることによって、液晶の複屈折性によって多色表示を行う複屈折カラー方式の液晶表示装置を時計その他の携帯機器に搭載することが検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複屈折カラー方式の液晶表示装置を用いて、通常の文字（時計の場合は現在の時刻やアラーム時刻やカレンダーを表示する数字）表示部の色彩を可変させるためには、文字表示部へ印加する信号の実効値を可変する必要がある。そのためには、階調制御が可能な液晶駆動用ＩＣが必要になるので、開発コストが高くなり、しかも長期の開発期間が必要である。さらに、駆動回路が複雑になるので、駆動ＩＣのサイズが大きくなり、消費電流も増加してしまう。
この発明は、マルチカラー表示を行う複屈折カラー方式の液晶表示装置において、階調機能のない通常の白黒表示の液晶駆動用ＩＣを用いて、その複屈折カラー方式の液晶表示素子を駆動し、低コストおよび低消費電力で、簡易にマルチカラー表示を行なえるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる液晶素子と、その液晶表示素子を駆動するための走査信号とデータ信号とを出力する液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置において、次のように構成する。
すなわち、上記液晶素子による表示部に、文字表示部とマーク表示部とを備える。
そして、上記液晶駆動回路を、上記文字表示部においては、上記第１の電極には走査信号を印加するとともに上記第２の電極にはデータ信号を印加し、上記マーク表示部においては、上記第１の電極と上記第２の電極の両方に上記データ信号を印加する回路にしたものである。
【０００６】
この液晶表示装置の液晶素子の外側に反射板を設け、その反射板を半透過反射板とし、その反射板の上記液晶素子と反対側に、その半透過反射板を通して液晶素子を照明するバックライト装置を設けるとよい。
さらに、上記液晶表示装置において、文字表示部は単一色で表示され、マーク表示部は複数色で表示されるようにするとよい。
また、上記液晶表示装置の液晶素子を挟んでその両側に１組の偏光板を設け、液晶素子とその視認側の偏光板との間に、位相差板、あるいはねじれ位相差板を設けてもよい。
【０００７】
上記液晶素子は、ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、その液晶の複屈折性であるΔｎと、該液晶素子のギャップｄとの積であるΔｎｄ値が１３００ｎｍ〜１６００ｎｍであるのが好ましい。上記位相差板を設けた液晶表示装置の場合には、上記液晶素子は、ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、その液晶の複屈折性であるΔｎと、該液晶素子のギャップｄとの積であるΔｎｄ値が１５００ｎｍ〜１８００ｎｍであり、上記位相差板のリタデーション値が１６００ｎｍ〜１９００ｎｍであるのが好ましい。
【０００８】
また、上記位相差板が、遅相軸方向の屈折率をｎｘ、遅相軸と垂直な方向の屈折率をｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係となる位相差板であるとよい。
上記ねじれ位相差板を設けた液晶表示装置の場合には、上記液晶素子は、前記ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、その液晶の複屈折性であるΔｎと、該液晶素子のギャップｄとの積であるΔｎｄ値が１５００ｎｍ〜１８００ｎｍであり、上記ねじれ位相差板のΔｎｄ値が１４００ｎｍ〜１８００ｎｍであるのが好ましい。
【０００９】
この発明による他の液晶表示装置は、第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる第１の液晶素子と、
第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる第２の液晶素子と、
上記第１の液晶素子と上記第２の液晶素子とを駆動するための走査信号とデータ信号とを出力する液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
上記液晶駆動回路を、上記第１の液晶素子の上記第１の電極には走査信号を印加するとともに上記第２の電極にはデータ信号を印加し、上記第２の液晶素子の上記第１の電極と上記第２の電極の両方には上記データ信号を印加する回路にしたものである。
上記第２の液晶表示装置における第２の液晶素子の視認側と反対側に反射型偏光板を設けるとよい。
【００１０】
さらに、この発明による液晶表示装置の駆動方法は、上述のような第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる液晶素子と、その液晶素子を駆動するための走査信号とデータ信号とを出力する液晶駆動回路とを備え、上記液晶素子の表示部が文字表示部とマーク表示部とを有する複屈折カラー方式の液晶表示装置の駆動方法である。
そして、上記文字表示部においては、上記第１の電極には上記走査信号を、上記第２の電極には上記データ信号を印加して単一色で表示を行い、マーク表示部においては、上記第１の電極と上記第２の電極の両方に上記データ信号を印加して複数色で表示を行う。
【００１１】
また、第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる第１の液晶素子と、
第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる第２の液晶素子と、
上記第１の液晶素子と上記第２の液晶素子とを駆動するための走査信号とデータ信号とを出力する液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置の駆動方法であって、
上記第１の液晶素子においては、上記第１の電極には上記走査信号を印加するとともに上記第２の電極にはデータ信号を印加して単一色で表示を行い、上記第２の液晶素子においては、上記第１の電極と上記第２の電極の両方に上記データ信号を印加して複数色で表示を行う液晶表示装置の駆動方法も提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
〔第１の実施の形態：図１から図１０〕
この発明の第１の実施形態について、図１から図１０を参照して説明する。
この発明の第１の実施形態の液晶表示装置の表示部の表示パターンの例を図１の平面図によって説明する。この液晶表示装置１７の表示部には、図１に示すように、現在の時刻やアラーム時刻をデジタル表示する文字表示部４１と、その上下両側に設けられたマーク表示部４２，４２とから構成される。このマーク表示部４２，４２は、複数色を表示する複数の円形パターン４３〜４６からなり、カラフルさを演出する。文字表示部４１は色彩が変化せず、常に所定の色彩で時刻を表示する。
【００１３】
マーク表示部４２は、各円形パターンごとに異なる色彩を示し、さらに、たとえば１秒ごとに色彩が変化する。また、約０．１秒ごとに色彩が変化するようにすることにより、カラフルさや面白さを表現することができる。
この液晶表示装置１７の断面構成を図２によって説明する。
この実施形態の液晶表示装置１７は、図２に示すように、液晶素子７と、その両側に配置した第１の偏光板９および第２の偏光板８と、第１の偏光板９の外側に配置した反射板１０とによって構成されている。
その液晶素子７は、酸化インジュウム錫（以後「ＩＴＯ」と称す）からなる透明な第１の電極３が形成された厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、同じくＩＴＯからなる透明な第２の電極４が形成された厚さＯ．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２とを、所定の間隔を設けてシール材５によって張り合わせ、その隙間に２２０゜ツイスト配向したネマチック液晶６を封入挟持して、ＳＴＮモードの液晶素子７を構成している。
このＳＴＮモードの液晶素子７の第１の基板１の外側に、第１の偏光板９と反射板１０を配置し、第２の基板２の外側に第２の偏光板８を配置することにより、反射型の複屈折カラー方式の液晶表示装置１７を構成する。
【００１４】
第１の電極３と第２の電極４の表面には配向膜（図示せず）が形成され、図３に示すように、第１の基板１は、水平軸Ｈに対して、右上り２０゜方向にラビング処理することにより、下液晶分子配向方向７ａは右上り（反時計回り）２０゜となり、第２の基板２は右下り２０゜方向にラビング処理することにより、上液晶分子配向方向７ｂは右下り（時計回り）２０゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ネジレピッチＰを１４μｍに調整して、左回り２２０゜ツイストのＳＴＮモードの液晶素子７を形成する。
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．２１で、第１の基板１と第２の基板２の隙間であるセルギャップｄは７μｍとする。したがって、ネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子７のΔｎｄ値は、１４７０ｎｍである。
【００１５】
図４に示すように、第２の偏光板８の吸収軸８ａは水平軸Ｈを基準として右下り６０゜に配置し、図３に示す第１の偏光板９の吸収軸９ａは水平軸Ｈを基準にして右上がり７５゜に配置し、上下一対の偏光板８，９の交差角は４５゜をなしている。
このように構成されている液晶表示装置１７において、電圧無印加の状態では、第２の偏光板８の吸収軸８ａに平行な振動面をもって入射した直線偏光は、液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂに対して４０゜の角度で入射するので、楕円偏光状態となる。この楕円偏光状態と、偏光板８，９の配置角を最適化したことにより、第１の偏光板９を透過した光は、鮮やかなピンク色のカラー光となる。このカラー光は、反射板１０で反射され、再度、第１の偏光板９と液晶素子７と第２の偏光板８を透過し、視認側に出射してピンク表示となる。
【００１６】
一方、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、液晶素子７のみかけのΔｎｄ値が減少する。このため、液晶素子７で発生した楕円偏光状態が変化し、色彩が変化する。
図５はこの液晶表示装置の色表示を示す色度図であり、矢印付きの太い実線で示す曲線２０は、図２に示した液晶素子７の第１の電極３と第２の電極４の間に印加する電圧を無印加状態から徐々に増加した場合の色彩変化を表わしている。
電圧無印加ではピンクであるが、電圧を印加して徐々にその電圧を上げていくと、一旦薄緑になった後、緑、青となり、さらに高い電圧を印加すると白表示となる。
【００１７】
次に、この液晶表示装置１７の液晶素子７における電極の構成例を図６と図７によって説明する。
図６は第１の基板１の上面に形成したＩＴＯからなる第１の電極３を上面から見た平面図であり、図７は第２の基板２の下面に形成したＩＴＯからなる第２の電極４を上面から見た平面図である。これらの図において、各電極パターンとともにその配線パターンを太線で示している。また、図１に対応する文字表示部４１とマーク表示部４２，４２の符号を付している。
第１の電極３は、図６に示すようにＣ１〜Ｃ５の５本の走査電極として構成される。走査電極Ｃ１〜Ｃ３は、文字表示部４１を構成する各電極パターンに接続しており、走査電極Ｃ４と走査電極Ｃ５は、マーク表示部４２，４２を構成してカラフルさを演出する複数の円形電極に接続している。
ここでは、説明の便宜上表示画面の左側に走査電極Ｃ１〜Ｃ５を引き出しているが、実際には、導電ペーストや異方性導電ビーズを用いて、走査電極Ｃ１〜Ｃ５を第２の基板２側へ導いている場合が多い。
【００１８】
第２の電極４は、図７に示すようにＤ１〜Ｄ２０の２０本のデータ電極として構成される。そして、データ電極Ｄ２のように、文字表示部４１の電極パターンとだけ接続している配線、データ電極Ｄ１０のように、マーク表示部４２の円形電極だけに接続している配線、データ電極Ｄ１のように、文字表示部４１とマーク表示部４２の両方の電極に接続している配線がある。
３分割駆動の場合、通常データ電極は３画素に接続するが、マーク表示部４２は実際の表示とは関係がないので、文字表示部４１においてデータ電極が３画素以内に接続されていれば問題はない。
【００１９】
次に、この液晶表示装置の駆動方法について、図８，図９および図１０に示す駆動信号を参照して説明する。図８は、図６に示した走査電極Ｃ１〜Ｃ５に印加する信号を示し、図９は、図７に示したデータ電極のうちＤ１，Ｄ５，Ｄ９，Ｄ１０に印加する信号と、マーク表示部４２の走査電極Ｃ４との間の液晶に印加される合成波形を示す。図１０は、この液晶表示装置の走査電極とデータ電極への印加信号と、実際に液晶に印加される合成波形の例で、３分割駆動、１／２バイアスで、駆動電圧が３Ｖの場合である。
【００２０】
文字表示部４１の走査電極Ｃ１〜Ｃ３には、図８に示すように通常の走査信号を印加するが、マーク表示部４２の走査電極Ｃ４とＣ５には、データ信号を印加する。ここでは走査電極Ｃ４には、オン／オン／オンのデータ信号を印加し、走査電極Ｃ５には、オフ／オフ／オフのデータ信号を印加する。
したがって、走査電極Ｃ４と接続した画素には、図９に示すように、データ電極Ｄ１，Ｄ５，Ｄ９，Ｄ１０へ印加するデータ信号により、Ｖ３＝３．０Ｖ，Ｖ２＝２．４５Ｖ，Ｖ１＝１．７３Ｖ，Ｖ０＝０Ｖの４種類の電圧が合成波形として印加される。この電圧は実効値で、Ｖ３は（３２＋３２＋３２）／３の平方根＝３、Ｖ２は（３２＋３２＋０２）／３の平方根＝２．４５、Ｖ２は（３２＋０２＋０２）／３の平方根＝１．７３となる。以下の電圧もすべて実効値である。
【００２１】
データ電極Ｄ１には、図９の一番上の欄に示すように、オフ／オフ／オフのデータ信号を印加する。したがって、データ電極Ｄ１が接続している文字表示部４１の画素（セグメント）は、Ｖｏｆｆ＝１．２２Ｖとなり、背景と同じピンク表示となるが、走査電極Ｃ４の信号との合成波形は、Ｖ３＝３Ｖとなり、図１に示すマーク表示部４２の中の円形パターン４３は、白色（図５で印加電圧が最大のときの表示色）を示す。
データ電極Ｄ５には、図９の二番目の欄に示すように、オフ／オフ／オンのデータ信号を印加する。したがって、データ電極Ｄ５が接続している文字表示部４１の画素は、Ｖｏｆｆ＝１．２２Ｖとなり、背景と同じピンク表示となるが、走査電極Ｃ４の信号との合成波形は、Ｖ２＝２．４５Ｖとなり、図１に示すマーク表示部４２の中の円形パターン４４は、青色（図５で印加電圧が最大より少し低いときの表示色）を示す。
【００２２】
データ電極Ｄ９には、図９の三番目の欄に示すように、オフ／オン／オンのデータ信号を印加する。したがって、データ電極Ｄ５が接続している文字表示部４１の画素は、Ｖｏｆｆ＝１．２２ＶとＶｏｎ＝２．１２Ｖとなり、それぞれ、背景と同じピンク表示と緑表示となるが、走査電極Ｃ４の信号との合成波形は、Ｖ１＝１．７３Ｖとなり、図１に示すマーク表示部４２の中の円形パターン４５は、薄緑色（図５で印加電圧が最低より少し高いときの表示色）を示す。
データ電極Ｄ１０には図９の最下欄に示すように、オン／オン／オンのデータ信号を印加する。データ電極Ｄ１０は文字表示部４１の画素には接続していないので影響はないが、走査電極Ｃ４の信号との合成波形は、Ｖ０＝０Ｖとなり、図１に示すマーク表示部４２の中の画素４６は、背景と同じピンク色（図５で印加電圧が最低のときの表示色）を示す。
【００２３】
図１０に、このような走査電極とデータ電極に印加する信号波形と実際に液晶分子へ印加される合成波形の関係を示す。
文字表示部４１の走査電極には、通常のマルチプレックス駆動に用いる走査信号を印加する。この例では３分割駆動、１／２バイアスで、駆動電圧が３Ｖの波形例を示す。
走査信号は、０Ｖと３Ｖを印加する選択期間Ｔｓと、１．５Ｖを印加する非選択期間Ｔｎｓから構成し、選択期間Ｔｓと非選択期間Ｔｎｓを合わせて１フレームとする。選択期間Ｔｓにデータ電極からオン信号を印加すると、非選択期間Ｔｎｓのデータ信号がオン信号でもオフ信号でも影響を受けず、合成波形は一定の実効値Ｖｏｎとなる。逆に、選択期間Ｔｓにデータ電極からオフ信号を印加すると、非選択期間Ｔｎｓのデータ信号によらず、合成波形は実効値Ｖｏｆｆとなり、所望の文字表示が可能になる。
【００２４】
一方、図１におけるマーク表示部４２の走査電極Ｃ４，Ｃ５には、本来はデータ電極に印加しているデータ信号と同一のデータ信号を印加する。図１０の下段には、走査電極にオン／オン／オンのデータ信号を印加した場合の例を示す。走査電極にデータ信号を印加すると、データ電極に印加するデータ信号により、３分割駆動の場合の合成波形は４種類の実効値となる。
データ電極に印加するデータ信号が、オン／オン／オンの場合は、走査電極に印加したデータ信号と打ち消し合い、液晶への印加電圧はＶ０＝０Ｖとなる。データ電極に印加するデータ信号がオン／オン／オフの場合は、１フレームの２／３の期間は０Ｖで、１／３の期間は３Ｖが印加され、合成波形の実効値はＶ１＝１．７３Ｖとなる。データ電極に印加するデータ信号が、オン／オフ／オン、オフ／オン／オンでも全く同一の実効値Ｖ１となる。
【００２５】
同様に、データ電極に印加するデータ信号が、オン／オフ／オフの場合は、１フレームの１／３の期間は０Ｖで、２／３の期間は３Ｖが印加され、合成波形の実効値はＶ２＝２．４５Ｖとなる。データ電極に印加するデータ信号が、オフ／オフ／オン、オフ／オン／オフでも全く同一の実効値Ｖ２となる。
データ電極に印加するデータ信号が、オフ／オフ／オフの場合は合成波形の実効値はＶ３＝３Ｖとなる。
このように、液晶への印加電圧をＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と変化させることが可能になる。したがって、印加電圧により色彩が変化する複屈折カラー方式の液晶表示装置を設けた時計において、マーク表示部４２の走査電極にデータ信号を印加することにより、通常の階調機能のない白黒液晶駆動用ＩＣを用いても、マーク表示部４２の色彩を変化させることが可能になる。
【００２６】
すなわち、この例では文字表示部４１はピンクの背景に緑文字を表示し、マーク表示部４２の各画素である円形パターン４３，４４，４５，４６は、白／青／薄緑／ピンクのマルチカラー表示が可能になる。そして、白黒液晶駆動用ＩＣは、カラー液晶駆動用ＩＣよりも単純な回路であり、小型で低消費電力であるので、時計や携帯機器の電池寿命の点でも好ましい。
また、データ電極に印加するデータ信号を０．１〜１秒程度の間隔で変えていくことによって、マーク表示部４２の各円形パターンの表示色が０．１〜１秒間隔で変化し、カラフルでインパクトのある液晶表示装置を提供することが可能になり、若者向けの斬新な携帯機器を提供できる。
【００２７】
〔第１の実施形態の変形〕
この第１の実施形態の時計に使用する液晶表示装置は、液晶素子として２２０゜ツイストでΔｎｄ値＝１４７０ｎｍのＳＴＮモードの液晶素子７を用いたが、Δｎｄ値＝１３００〜１６００ｎｍであれば、ほぼ同様な色彩が得られる。
液晶素子７のΔｎｄ値が、１３００ｎｍより小さいと、電圧によるみかけのΔｎｄ値の変化量が減少するため、青や白が出にくくなり、また、Δｎｄ値が１６００ｎｍより大きくなると、背景のピンク色が出にくくなるので好ましくない。
さらに、表示色は、この実施形態の色調とは異なるが、ＴＮモードの液晶素子や、１８０゜ツイスト以上のＳＴＮモードの液晶素子を用いても、同様な複屈折カラー方式の液晶表示装置を構成することが可能であり、カラフルな時計を提供できる。
【００２８】
また、この実施形態では、時計用の液晶表示装置について説明したが、携帯型テープレコーダや携帯電話用などの液晶表示装置に応用することも勿論可能である。
また、この実施の形態では、第１の電極３を走査電極とし、第２の電極４をデータ電極として構成したが、これを反転して、第２の電極４を走査電極とし、第１の電極３をデータ電極とすることも可能である。その場合、時刻表示部４１の第２の電極４に走査信号を印加し、マーク表示部４２の第２の電極４にデータ信号を印加することになる。
【００２９】
〔第２の実施の形態：図１１から図１９〕
次に、この発明の第２の実施形態について、図１１から図１９を参照して説明する。
この第２の実施形態の液晶表示装置は、第１の実施形態のものとは位相差板を備える点と電極の形状（パターン）が異なるのと、その液晶表示装置の駆動信号が異なる点と、バックライト装置を備える点で相違するが、それ以外は第１の実施形態の構成と同じである。
【００３０】
この第２の実施形態の液晶表示装置の表示部は、図１１に示すように、現在の時刻やアラーム時刻などを表示するドットマトリクス表示の文字表示部５１と、その両側の複数色を示してカラフルさを演出するマーク表示部５２，５２から構成されている。そのマーク表示部５２，５２は、それぞれ複数の円形パターン５３，５５，５７や方形パターン５４，５６からなる。文字表示部５１は色彩が変化せず、常に所定の色彩によって時刻を表示する。
マーク表示部５２は、各パターン５３〜５７ごとに異なる色彩を示し、さらに１秒ごとに色彩が変化する。また、約０．１秒ごとに色彩が変化するようにすることで、カラフルで且つインパクトのある時計等の携帯機器を提供できる。
【００３１】
この液晶表示装置の断面構造を図１２に示すが、図２の示した第１の実施形態の液晶表示装置と対応する部分には同じ符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この液晶表示装置１８の液晶素子１２は、第１の基板１と第２の基板２の隙間に２４０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を封入挟持して、ＳＴＮモードの液晶素子を構成している。
そして、この液晶素子１２の第２の基板２の外側に、リタデーション値１８００ｎｍの位相差板１３を介して第２の偏光板８を配置している。また、第１の基板１の外側には第１の偏光板９と半透過反射板１１と、バックライト装置を配置している。この半透過反射板１１は、下からの光を一部透過するので、バックライト装置１９がこの半透過反射板１１の下側に位置することにより、半透過反射板１１を通して液晶素子１２を照明することができる。したがって、半透過型の複屈折カラー方式の液晶表示装置１８を構成することができる。
【００３２】
液晶素子１２の第１の電極３と第２の電極４の表面には配向膜（図示せず）が形成され、第１の基板１は、図１３に示す水平軸Ｈを基準にして、右上がり３０゜方向にラビング処理することにより、下液晶分子配向方向１２ａは右上がり３０゜となり、第２の基板２は右下がり３０゜方向にラビング処理することにより、上液晶分子配向方向１２ｂは右下がり３０゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ネジレピッチＰを１６μｍに調整し、左回り２４０゜ツイストのＳＴＮモードの液晶素子１２を形成する。使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．２１で、第１の基板１と第２の基板２の隙間であるセルギャップｄは８μｍとする。したがってネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子１２のΔｎｄ値は、１６８０ｎｍである。したがって、位相差板１３のリタデーション値は、液晶素子１２のΔｎｄ値より１２０ｎｍ大きく設定している。
【００３３】
位相差板１３としては、ポリカーボネートフィルムを１軸延伸したフィルムを用いた。したがって、位相差板の遅相軸１３ａの屈折率をｎｘ、その遅相軸１３ａと直交するｙ軸方向の屈折率をｎｙ、厚さ方向であるｚ軸方向の屈折率をｎｚと定義すると、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚとなっている。
位相差板１３を、図１４に示すようにその遅相軸１３ａが水平軸Ｈを基準として、右上がり６５゜の位置になるように配置する。また、第２の偏光板８の吸収軸８ａは、位相差板１３の遅相軸１３ａと左回り４５゜に配置し、第１の偏光板９の吸収軸９ａは図１３に示すように、液晶素子１２の下液晶分子配向方向１２ａと左回り３５゜に配置し、上下一対の偏光板８，９の交差角は４５゜をなしている。
【００３４】
このように構成されている複屈折カラー方式の液晶表示装置１８において、電圧無印加の状態では、第２の偏光板８より入射した直線偏光は、位相差板１３の複屈折性により楕円偏光となるが、位相差板１３のリタデーション値と液晶素子１２のΔｎｄ値に差を設け、偏光板配置角を最適化したことによって、液晶素子１２を通過する際に直線偏光に戻る。この時、第１の偏光板９の吸収軸９ａと第２の偏光板８の吸収軸８ａの配置関係がこの実施形態のように交差角は４５゜をなしていると、直線偏光は第１の偏光板９を透過せず、黒表示となる。
【００３５】
次に、液晶素子１２の第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、液晶素子１２のみかけのΔｎｄ値が減少する。このため、位相差板１３で発生した楕円偏光は、液晶素子１２を通過しても完全な直線偏光には戻らない。したがって、楕円偏光状態で第１の偏光板９に到達し、特定の波長の光が第１の偏光板９を透過してカラー光となる。第１の偏光板９を透過したカラー光は、半透過型反射板１１で反射され、再度、第１の偏光板９と液晶素子１２と位相差板１３と第２の偏光板８を透過して、視認側へ射出しカラー表示を行う。
図１５は、この複屈折カラー方式の液晶表示装置１８の表示色を示す色度図であり、矢印付きの太い実線で示す曲線２１は印加電圧を無印加状態から徐々に増加していく際の色彩変化を表している。電圧無印加では、ほぼ無彩色の黒であるが、電圧を印加し、徐々にその電圧を上げていくと、一旦白になった後、黄色を経て赤，青，緑となり、さらに電圧を印加すると薄緑表示になる。
【００３６】
次に、この第２の実施形態の液晶表示装置１８の電極構成を図１６と図１７を用いて説明する。図１６は、液晶素子１８の第１の基板１の上面に形成したＩＴＯからなる第１の電極３を上面から見た平面図で、図１７は、第２の基板２の下面に形成したＩＴＯからなる第２の電極４を、上面から見た平面図である。
この液晶表示装置１８における液晶晶素子１２の第１の電極３は、図１６に示すように、Ｃ１〜Ｃ６の６本の走査電極として構成している。走査電極Ｃ１〜Ｃ４は、文字表示部５１のマトリクスを構成する４本の横帯状の電極にそれぞれ接続しており、走査電極Ｃ５と走査電極Ｃ６は、それぞれカラフルさを演出する２組のマーク表示部５２，５２を構成する複数の円形や方形の電極を直列に接続している。
【００３７】
ここでは説明の便宜上、表示画面の左側に各走査電極Ｃ１〜Ｃ６を引き出しているが、実際には導電ペーストや異方性導電ビーズを用いて、これらの走査電極Ｃ１〜Ｃ６を第２の基板２側へ導いている場合が多い。
一方、液晶素子１２の第２の電極４は、図１７に示すように、Ｄ１〜Ｄ１０の１０本のデータ電極として構成している。全てのデータ電極Ｄ１〜Ｄ１０は、文字表示部５１のマトリクスを構成する縦帯状の電極とマーク表示部５２を構成する円形または方形の電極の両方に接続しており、それらの各配線容量をほぼ等しくし、表示ムラが発生しにくいようにしている。
【００３８】
次に、この液晶表示装置１８の駆動方法について、図１８と図１９に示す駆動信号を参照して説明する。
図１８は、図１６における走査電極Ｃ１〜Ｃ６に印加する信号を示し、第１９図は、図１７におけるデータ電極のうち、Ｄ１〜Ｄ５に印加する信号と、マーク表示部５２の走査電極Ｃ５との間の液晶に印加される合成波形を示す。
この第２の実施形態では、液晶表示装置１８を４分割駆動、１／３バイアスで、駆動電圧が３Ｖで駆動する場合について説明する。したがって、走査電極に通常の走査信号を印加した場合、データ電極に印加するデータ信号との合成波形は、実効値として、Ｖｏｎ＝１．７３Ｖと、Ｖｏｆｆ＝１．０Ｖとなり、文字表示部５１は黒背景に緑色の文字表示となる。以下の電圧値もすべて実効値である。
【００３９】
しかし、図１８に示すように、文字表示部５１の走査電極Ｃ１〜Ｃ４には通常の走査信号を印加するが、マーク表示部５２の走査電極Ｃ５とＣ６には、データ信号を印加する。ここでは、走査電極Ｃ５にはオン／オン／オン／オンのデータ信号を印加し、走査電極Ｃ６には、オフ／オフ／オフ／オフのデータ信号を印加する。
したがって、図１９に示すように、走査電極Ｃ５と接続した画素には、データ電極Ｄ１〜Ｄ５へ印加するデータ信号により、Ｖ４＝２．０Ｖ，Ｖ３＝１．７３Ｖ，Ｖ２＝１．４１Ｖ，Ｖ１＝１．０Ｖ，Ｖ０＝０Ｖの５種類の電圧が合成波形として印加される。
【００４０】
データ電極Ｄ１には、図１９の最上欄に示すように、オフ／オフ／オフ／オフのデータ信号を印加する。したがって、データ電極Ｄ１が接続している文字表示部５１の画素は、Ｖｏｆｆ＝１．０Ｖとなり、背景と同じ黒表示となるが、走査電極Ｃ５の信号との合成波形は、Ｖ４＝２．０Ｖとなり、図１１に示すマーク表示部５２の中の円形パターン（画素）５３は薄緑色を示す。
データ電極Ｄ２には、図１９の二番目の欄に示すように、オフ／オフ／オフ／オンのデータ信号を印加する。したがって走査電極Ｃ５の信号との合成波形は、Ｖ３＝１．７３Ｖとなり、図１１に示すマーク表示部５２の中の方形パターン５４は緑色を示す。
【００４１】
データ電極Ｄ３には、図１９の三番目の欄に示すように、オフ／オン／オフ／オンのデータ信号を印加する。したがって走査電極Ｃ５の信号との合成波形は、Ｖ２＝１．４１Ｖとなり、図１１に示すマーク表示部５２の中の円形パターン５５は青色を示す。
データ電極Ｄ４には、図１９の四番目の欄に示すように、オン／オン／オン／オフのデータ信号を印加する。したがって走査電極Ｃ５の信号との合成波形は、Ｖ１＝１Ｖとなり、図１１に示すマーク表示部５２の中の方形パターン５６は、背景と同じ黒色を示す。
データ電極Ｄ５には、図１９の最下欄に示すように、オン／オン／オン／オンのデータ信号を印加する。したがって走査電極Ｃ４の信号との合成波形は、Ｖ０＝０Ｖとなり、図１１に示すマーク表示部５２中の円形パターン５７は、方形パターン５６と同様に、背景と同じ黒色を示す。
【００４２】
このように、通常の階調機能のない白黒液晶駆動用ＩＣを用いて、複屈折カラー方式の液晶表示装置１８を駆動することにより、文字表示部５１は、黒背景に緑文字を表示し、マーク表示部５２、５２の各パターン（画素）は、黒／青／緑／薄緑のマルチカラー表示が可能になる。しかも、白黒液晶駆動用ＩＣは、カラー液晶駆動用ＩＣよりも単純な回路であり、小型で低消費電力であるので、時計等の携帯機器の電池寿命の点でも好ましい。
また、データ電極に印加するデータ信号を０．１〜１秒程度の間隔で変えてゆくことによって、マーク表示部５２の各パターンの色が０．１〜１秒間隔で変化し、カラフルでインパクトのある表示が可能となり、若者向けの斬新な携帯機器を提供できる。
【００４３】
〔第２の実施形態の変形〕
この第２の実施形態の液晶表示装置は、反射板として半透過型反射板１１を用いて、バックライト装置１９を設けて夜間でも認識可能にしたが、反射板を反射専用型にして、バックライト装置１９を設けなくてもよい。
また、この実施形態の液晶表示装置は、２４０゜ツイストでΔｎｄ値＝１６８０ｎｍのＳＴＮモードの液晶素子１２と、リタデーション値が１８００ｎｍの位相差板１３を用いたが、Δｎｄ＝１５００〜１８００ｎｍのＳＴＮモードの液晶素子１２と、液晶素子１２のΔｎｄ値より５０〜２００ｎｍ大きいリタデーション値の位相差板１３であれば、ほぼ同様な色彩が得られる。
【００４４】
液晶素子１２のΔｎｄ値が、１５００ｎｍより小さいと、電圧によるみかけのΔｎｄ値の変化量が減少することによって、青や緑が出にくくなる。また、Δｎｄ値が１８００ｎｍより大きくなると、色変化が急激になりすぎ、ムラや温度による色変化も大きくなるので好ましくない。
さらに、表示色は、この実施形態の液晶表示装置による色調とは異なるが、ＴＮモードの液晶素子や、１８０゜ツイスト以上のＳＴＮモードの液晶素子、あるいは、１８０゜ツイスト以上のＳＴＮモードの液晶素子と位相差板を用いても、同様な複屈折カラー方式の液晶表示装置を構成することが可能であり、同様にカラフルな時計を提供できる。
【００４５】
また、この実施形態の液晶表示装置では、ポリカーボネートフィルムを１軸延伸したフィルムを位相差板１３として用いたが、位相差板の遅相軸１３ａの屈折率をｎｘ、この遅相軸１３ａと直交するｙ軸方向の屈折率をｎｙ、厚さ方向であるｚ軸方向の屈折率をｎｚと定義すると、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなる２軸延伸の位相差板を使用することによって、視野角特性をさらに改善することができる。
さらに、位相差板１３の代わりに、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムやポリエステル（ＰＥＴ）フィルムに、液晶ポリマーを塗布して固着した、ねじれ位相差板を用いることにより、さらに良好な色彩の表示が可能になる。
【００４６】
この実施形態のΔｎｄ＝１６８０ｎｍの液晶素子１２に、２４０゜の右回りツイストで、Δｎｄ値＝１６５０ｎｍのねじれ位相差板を組み合わせたところ、良好な黒色背景に、鮮やかな色彩で情報を表示する複屈折カラー方式の液晶表示装置となり、よりカラフルな表示が得られた。
ＳＴＮモードの液晶素子１２とねじれ位相差板により、複屈折カラー方式の液晶表示装置を構成する場合には、Δｎｄ＝１５００〜１８００ｎｍのＳＴＮモードの液晶素子１２と、液晶素子１２のΔｎｄ値より１０〜１００ｎｍ小さいΔｎｄ値のねじれ位相差板を用いれば、ほぼ同様な色彩が得られる。
ねじれ位相差板を用いた複屈折カラー方式の液晶表示装置においても、液晶素子１２のΔｎｄ値が１５００ｎｍより小さいと、電圧によるみかけのΔｎｄ値の変化量が減少することにより、青や緑が出にくくなる。また、Δｎｄ値が１８００ｎｍより大きくなると、色変化が急激になりすぎ、ムラや温度による色変化も大きくなるので好ましくない。
【００４７】
また、この実施形態では、時計用の液晶表示装置について説明したが、携帯型テープレコーダや携帯電話用の液晶表示装置に適用することも勿論可能である。さらに、この実施形態では第１の電極３を走査電極とし、第２の電極４をデータ電極として構成したが、その関係を反転して、第２の電極４を走査電極とし、第１の電極３をデータ電極とすることも可能である。その場合、時刻表示部５１の第２の電極に走査信号を印加し、マーク表示部５２の第２の電極にはデータ信号を印加することになる。
【００４８】
また、この実施形態では、液晶表示装置のマーク表示部の形状を、円形や方形の単純な形にしたが、複雑な図形にすることも、動物や乗り物の形状や文字形状などにすることも勿論可能である。
上述した実施形態では、液晶表示装置の駆動方法として、４分割駆動の場合について説明したが、分割数Ｎがさらに増加すると、マーク表示部への合成波形の実効値は、Ｎ＋１種類となり、さらに液晶表示装置の最適電圧に合わせやすくなるので好ましい。
さらに、上述した実施形態では、液晶表示装置の駆動方法として、１フレーム内で正負を反転して液晶素子への直流印加を防止する１行内反転駆動の例で説明したが、ｎ行ごとに正負を反転するｎ行反転駆動や、１フレームごとに正負を反転するフレームごと反転駆動を採用して、勿論同様に液晶表示装置を駆動することは可能である。
【００４９】
〔第３の実施の形態：図２０から図２３〕
次に、この発明の第３の実施形態について図２０から図２３を参照して説明する。これらの図において、前述した第１，第２の実施形態と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この第３の実施形態の液晶表示装置は、図２１に示すように第１の液晶表示装置６１と第２の液晶表示装置６３とからなる２層式液晶表示装置である。
そして、その第１の液晶表示装置６１の表示部は、図２０に示すように、現在の時刻やアラーム時刻等を表示する文字表示部４１を有し、第２の液晶表示装置６３の表示部は、図２０に破線で示すように長方形のシャッタ部４７を構成する。
【００５０】
第１の液晶表示装置６１の上部に第２の液晶表示装置６３を重ねて配置しているので、シャッタ部４７が閉じた状態では銀色になり、文字表示部４１は全く見えなくなる。シャッタ部４７が開いた状態で初めて文字表示部４１が認識できるようになる。
シャッタ部４７が閉じた状態では、完全にミラー調となっており、時計あるいは携帯機器としてよりも、アクセサリ−的に見えるので、ファッション性の豊かな時や携帯機器を提供できる。
【００５１】
次に、この第３の実施形態の２層式液晶表示装置の構成を、その断面図である図２１、およびその各液晶素子と偏光板との配置関係を示す平面図である図２２と図２３を用いて説明する。
図２１において、第１の液晶表示装置６１は、ＩＴＯからなる第１の電極３が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、同じくＩＴＯからなる第２の電極４が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２を張り合わせるシール材５と、第１の基板１と第２の基板２に封入狭持されている９０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６とによって、ＴＮモードの第１の液晶素子６０を形成してる。
その第１の液晶素子６０の第１の基板１の外側には、第１の偏光板９と、半透過反射板１１を配置し、第２の基板２の外側には、第２の偏光板８を配置している。
【００５２】
この半透過反射板１１は、下からの光を一部透過するので、その下部にバックライト装置１９を設けることによって、半透過型の液晶表示装置を構成する。
第２の液晶表示装置６３も、ＩＴＯからなる第１の電極７３が形成されている厚さ０．３ｍｍのガラス板からなる第１の基板７１と、同じくＩＴＯからなる第２の電極７４が形成されている厚さ０．３ｍｍのガラス板からなる第２の基板７２と、第１の基板７１と第２の基板７２を張り合わせるシール材７５と、第１の基板７１と第２の基板７２に狭持されている９０゜ツイスト配向しているネマチック液晶７６とによって、ＴＮモードの第２の液晶素子６２を形成している。
【００５３】
この第２の液晶素子６２の第１の基板７１の外側には、反射型偏光板６５を配置し、第２の基板７２の外側には、第３の偏光板６４を配置する。この反射型偏光板６５は、屈折率の異なる材料を１００層以上重ねてあるフィルムで、透過軸と平行に振動面をもつ直線偏光は透過するが、その透過軸と９０゜ずれた方向の振動面をもつ光は反射する性質のフィルムであり、この実施形態では、３Ｍ（スリーエム）社製の商品名Ｄ−ＢＥＦ−Ａを用いた。
【００５４】
第１の液晶素子６０の第１の電極３と第２の電極４の表面には配向膜（図示せず）が形成され、図２２に示すように、第１の基板１は水平軸Ｈを基準にして右下がり４５゜方向にラビング処理することで、下液晶分子配向方向６０ａは右下がり４５゜となり、第２の基板２は右上がり４５゜方向にラビング処理することで上液晶分子配向方向６０ｂは右上がり４５゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ネジレピッチＰを約１００μｍに調整し、左回り９０゜ツイストのＴＮモードの第１の液晶素子６０を形成する。
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２の隙間であるセルギャップｄは８μｍとする。したがってネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す第１の液晶素子６０のΔｎｄ値は１２００ｎｍである。
【００５５】
第２の液晶素子６２の第１の電極７３と第２の電極７４の表面には配向膜（図示せず）が形成され、図２３に示すように、第１の基板７１は水平軸Ｈを基準にして、右下がり４５゜方向にラビング処理することで、下液晶分子配向方向６２ａは右下がり４５゜となり、第２の基板７２は右上がり４５゜方向にラビング処理することで上液晶分子配向方向６２ｂは右上がり４５゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ネジレピッチＰを約１００μｍに調整し、左回り９０゜ツイストのＴＮモードの第２の液晶素子６２を形成する。
【００５６】
使用するネマチック液晶７６の複屈折の差Δｎは０．１５で、第１の基板７１と第２の基板７２の隙間であるセルギャップｄは８μｍとする。したがってネマチック液晶７６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す第２の液晶素子６２のΔｎｄ値も、１２００ｎｍである。
図２２に示すように、第１の液晶表示装置６１に備える第２の偏光板の吸収軸８ａは、第１の液晶素子６０の上液晶分子配向方向６０ｂと等しく右上がり４５゜に配置し、第１の偏光板の吸収軸９ａは第１の液晶素子６０の下液晶分子配向方向６０ａと等しく右下がり４５゜に配置するので、上下一対の偏光板８，９の交差角は９０゜をなしている。
【００５７】
図２３に示すように、第２の液晶表示装置６２に備える第３の偏光板６４の吸収軸６４ａは、第２の液晶素子６２の上液晶分子配向方向６２ｂと等しく右上がり４５゜に配置し、反射型偏光板６５の透過軸６５ａは第２の液晶素子６２の下液晶分子配向方向６２ａと等しく右下がり４５゜に配置する。
このように構成されているこの第３の実施形態の２層式液晶表示装置において、第２の液晶素子６２に電圧無印加の状態では、第３の偏光板６４を通過して、その吸収軸６４ａと直交する方向から入射した直線偏光は、第２の液晶素子６２により９０゜旋回し、反射型偏光板６５の透過軸６５ａと直交した反射軸の方向となるため、入射光はすべて反射し、銀色のミラー表示となる。
【００５８】
次に、第２の液晶素子６２の第１の電極７３と第２の電極７４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶７６の分子が立ち上がり、第２の液晶素子６２の旋光性が失われ、第３の偏光板６４を通過してその吸収軸６４ａと直交する方向から入射した直線偏光は、反射型偏光板６５の透過軸６５ａに平行に入るので、第２の液晶表示装置６３を透過し、図２０に示したシャッタ部４７が開いた状態となる。
このシャッタ部４７が開いた状態では、第１の液晶表示装置６１の第２の偏光板の吸収軸８ａと直交している透過軸と、第２の液晶表示装置６３の反射型偏光板６５の透過軸６５ａが平行であるので、第２の液晶表示装置６３を透過した直線偏光は、第１の液晶表示装置６１に入射する。
【００５９】
そして、第１の液晶素子６０に電圧無印加状態では、第２の偏光板８より入射した直線偏光は９０゜旋回し、第１の偏光板９の吸収軸９ａと直交した透過軸方向に到達するので、入射光は第１の偏光板９を透過し、半透過型反射板１１で反射され、再度、第１の液晶表示装置６１と第２の液晶表示装置６３を透過して視認側に出射し、白表示を行なう。
また、第１の液晶素子６０の第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、第１の液晶素子６０の旋光性が失われ、第２の偏光板８を通してその吸収軸８ａと直交する方向から入射した直線偏光は、そのまま第１の偏光板９の吸収軸９ａに平行に入るので、入射光はすべて吸収され、第１の液晶表示装置は黒表示となる。
【００６０】
次に、この第３の実施形態の２層式の液晶表示装置の駆動方法について説明する。その駆動信号は、図８と図９に示した第１の実施形態で用いた信号と同じである。第１の液晶素子６０の第１の電極３は、図６に示したような走査電極Ｃ１〜Ｃ３からなり、図８に示した走査信号を印加する。第２の電極４は、図７に示したようなデータ電極Ｄ１〜Ｄ２０からなり、図９に示したデータ信号を印加することによって、時刻等の表示を行うことができる。
一方、第２の液晶素子６２の第１の電極７３は、１本の走査電極からなり、図８のＣ４に示したデータ信号を印加する。第２の電極７４は、１本のデータ電極からなり、図９のＤ１に示したデータ信号を印加することにより、第１の電極７３と第２の電極７４の間に、図９に示した合成波形が印加され、実効値として３Ｖを印加することが可能になる。
【００６１】
図１０に示したように、第１の液晶素子６０には、Ｖｏｎ＝２．１２Ｖしか印加できないが、第２の液晶素子６２にはＶ３＝３．０Ｖも印加できるので、第２の液晶素子６２は完全な開状態となり、明るく且つ視野角特性の良好なシャッタ特性を得ることができる。
さらに、第２の液晶素子６２の第２の電極７４に、図９に示したＤ５やＤ９のデータ信号を印加することにより、第２の液晶表示装置６３を半開状態とすることも可能であり、開閉時に徐々に文字が現れたり隠れたりするように制御することも可能である。
このように、通常の階調機能のない白黒液晶駆動用ＩＣを用いて、２層式液晶表示装置を駆動することによって、第２の液晶表示装置６３へ印加する実効電圧を、第１の液晶表示装置へ印加する実効電圧より大きくすることが可能となり、シャッタ部を完全に開状態として、明るい表示が可能となり、メタリックシャッタから文字が出てくる若者向けの斬新な時計等の携帯機器を提供できる。
【００６２】
〔第３の実施の形態の変形〕
この第３の実施形態では、反射板として半透過型反射板１１を用いて、バックライト装置１９を設け、夜間でも認識可能にしたが、反射板を反射専用型にして、バックライト装置１９を設けなくてもよい。
また、第２の液晶表示装置６３に第３の偏光板６４と反射型偏光板６５を設けたが、ミラー調にはならず黒背景あるいは白背景となるが、反射型偏光板６５を取り去り、第３の偏光板６４だけで構成することや、反射型偏光板６５を通常の吸収型偏光板に置き換えて構成することも可能である。
【００６３】
さらに、この実施形態では、第１の液晶素子６０と第２の液晶素子６２には、９０゜ツイストのＴＮ液晶素子を用いたが、１８０゜〜２７０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子を用いたり、ＳＴＮ液晶素子に位相差板やねじれ位相差板を追加した液晶表示装置を用いることも可能である。
また、この実施形態では、第２の液晶表示装置６３にはシャッタ部４７を１つしか設けなかったが、シャッタ部を複数設けることも勿論可能である。
この実施形態では、第１の液晶表示装置６１と第２の液晶表示装置６３を備える２層式液晶表示装置について説明したが、この発明による液晶表示装置の駆動方法を通常の液晶表示装置に用いることによって、マーク部やアイコン部分のコントラストを強調したり、中間調表示とすることも可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明による液晶表示装置は、複屈折カラー方式の液晶表示装置の表示部に文字表示部とマーク表示部を設け、マーク表示部をマルチカラー表示することによってカラフルでファション性に富んだ表示が可能である。
しかも、階調機能のない通常の白黒表示用の液晶駆動用ＩＣを用いて、複屈折カラー方式の液晶表示装置を駆動することによってマルチカラー表示を実現したので、低コストで消費電力が少ないマルチカラー表示が可能なカラフルな携帯機器を提供することができる。
また、第３の実施形態のように第１の液晶表示装置の上部に第２の液晶表示装置を配置した２層式液晶表示装置は、第２の液晶表示装置のコントラストが高く、且つ中間調表示が可能になるので、明るく且つ明るさ調整機能を有するファッション性の高い携帯機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態の液晶表示装置の表示部を示す平面図である。
【図２】その液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図３】その液晶表示装置における液晶素子と偏光板との配置関係を示す平面図である。
【図４】同じくその液晶表示装置における液晶素子と偏光板との配置関係を示す平面図である。
【図５】同じくその液晶表示装置の表示色を示す色度図である。
【図６】同じくその液晶表示装置の第１の基板上の第１の電極の形状を示す平面図である。
【図７】第２の基板上の第２の電極の形状を示す平面図である。
【図８】図６に示した各走査電極に印加する信号の波形図である。
【図９】図７に示したデータ電極Ｄ１，Ｄ５，Ｄ９，Ｄ１０に印加する信号および走査電極Ｃ４の印加信号との合成波形を示す波形図である。
【図１０】同じくその走査電極とデータ電極に印加する信号と合成波形を示す波形図である。
【図１１】この発明の第２の実施形態の液晶表示装置の表示部を示す平面図である。
【図１２】その液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図１３】その液晶表示装置における液晶素子と偏光板との配置関係を示す平面図である。
【図１４】同じくその液晶表示装置における液晶素子と偏光板との配置関係を示す平面図である。
【図１５】同じくその液晶表示装置の表示色を示す色度図である。
【図１６】同じくその液晶表示装置の第１の基板上の第１の電極の形状を示す平面図である。
【図１７】第２の基板上の第２の電極の形状を示す平面図である。
【図１８】図１６に示した走査電極に印加する信号を示す波形図である。
【図１９】図１７に示したデータ電極Ｄ１〜Ｄ５に印加する信号および走査電極Ｃ５の印加信号との合成波形を示す波形図である。
【図２０】この発明の第３の実施形態の液晶表示装置の表示部を示す平面図である。
【図２１】その液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２２】その液晶表示装置における液晶素子と偏光板との配置関係を示す平面図である。
【図２３】同じくその液晶表示装置における液晶素子と偏光板との配置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１：第１の基板　　２：第２の基板
３：第１の電極　　４：第２の電極
５：シール材　　　６：ネマチック液晶
７，１２：液晶素子　　　８：第２の偏光板
９：第１の偏光板　　１０：反射板
１１：半透過反射板　　１３：位相差板
１７，１８：液晶表示装置　　１９：バックライト
４１，５１：文字表示部　　４２，５２：マーク表示部
４７：シャッタ部　　６０：第１の液晶素子
６１：第１の液晶表示装置　　６２：第２の液晶素子
６３：第２の液晶表示装置　　６５：反射型偏光板
Ｃ１〜Ｃ６：走査電極　　Ｄ１〜Ｄ２０：データ電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and a driving method thereof, and more particularly, to a configuration of a birefringent color liquid crystal display device and a driving method of the liquid crystal element.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional liquid crystal display device, a reflection type liquid crystal display device that performs black and white display using a TN (twisted nematic) liquid crystal element or an STN (super twisted nematic) liquid crystal element is mainly used. In addition, a transflective reflector is used as a reflector of the liquid crystal display device, and a backlight device such as an electroluminescence (EL) light or a light emitting diode (LED) array is provided outside the reflector so that the time display can be confirmed even at night. There are many things like that.
However, recently, watches, portable tape recorders, portable telephones, portable game machines, and the like having a liquid crystal display device have been fashioned. As such liquid crystal display devices, devices capable of displaying colorful colors have been desired. For this purpose, a monochromatic color liquid crystal display device that displays white on a blue or red background using a color polarizing plate dyed with a dichroic dye has been developed.
[0003]
However, in order to develop a watch with a more fashionable design and a portable device with a higher impact, a single-color display is not enough, and a multi-color display that can display multiple colors should be provided. Is expected.
Therefore, as a liquid crystal display device, a birefringent color liquid crystal display device that performs multicolor display by the birefringence of liquid crystal by changing the voltage applied to the liquid crystal element without using a color filter is used as a watch or other portable device. It is being considered to mount it on equipment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to use a birefringent color liquid crystal display device to change the color of a normal character (in the case of a clock, a current time, an alarm time, or a number displaying a calendar), the character display must be changed. It is necessary to vary the effective value of the signal to be applied. For that purpose, a liquid crystal driving IC capable of gradation control is required, so that the development cost is increased and a long development period is required. Further, since the driving circuit is complicated, the size of the driving IC is increased, and the current consumption is increased.
The present invention provides a birefringent color liquid crystal display device that performs multicolor display, using a normal black-and-white display liquid crystal driving IC without a gradation function, driving the birefringent color liquid crystal display element, It is an object of the present invention to easily perform multi-color display at low cost and low power consumption.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid crystal device in which a nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode. A liquid crystal display device having a liquid crystal drive circuit for outputting a scanning signal and a data signal for driving the liquid crystal display element is configured as follows.
That is, the display unit including the liquid crystal element includes a character display unit and a mark display unit.
The liquid crystal drive circuit may be configured such that, in the character display unit, a scanning signal is applied to the first electrode and a data signal is applied to the second electrode. This is a circuit for applying the data signal to both the first electrode and the second electrode.
[0006]
A backlight is provided outside the liquid crystal element of the liquid crystal display device, and the reflection plate is a semi-transmissive reflection plate. A device may be provided.
Further, in the above liquid crystal display device, the character display section may be displayed in a single color, and the mark display section may be displayed in a plurality of colors.
Further, a set of polarizing plates may be provided on both sides of the liquid crystal element of the liquid crystal display device, and a phase difference plate or a twisted phase difference plate may be provided between the liquid crystal element and the polarizing plate on the viewing side. Good.
[0007]
The liquid crystal element is an STN liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is twist-aligned by 180 ° to 270 °, and a Δnd value, which is a product of a birefringence Δn of the liquid crystal and a gap d of the liquid crystal element, is 1300 nm. It is preferably 〜1600 nm. In the case of a liquid crystal display device provided with the retardation plate, the liquid crystal element is an STN liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is twisted by 180 ° to 270 °, and Δn that is a birefringence of the liquid crystal; It is preferable that the Δnd value which is a product of the gap d of the liquid crystal element is 1500 nm to 1800 nm, and the retardation value of the retardation plate is 1600 nm to 1900 nm.
[0008]
When the retardation plate has a refractive index in the slow axis direction as nx, a refractive index in a direction perpendicular to the slow axis as ny, and a refractive index in the thickness direction as nz, the relationship of nx>nz> ny is satisfied. It is preferable that the retardation plate is as follows.
In the case of the liquid crystal display device provided with the twisted retardation plate, the liquid crystal element is an STN liquid crystal element in which the nematic liquid crystal is twist-aligned from 180 ° to 270 °, and the liquid crystal has a birefringence Δn. And the gap d of the liquid crystal element, the Δnd value is preferably 1500 nm to 1800 nm, and the Δnd value of the twisted phase difference plate is preferably 1400 nm to 1800 nm.
[0009]
Another liquid crystal display device according to the present invention is a first liquid crystal in which a nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode. Element,
A second liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode;
A liquid crystal display device comprising a liquid crystal driving circuit that outputs a scanning signal and a data signal for driving the first liquid crystal element and the second liquid crystal element,
The liquid crystal driving circuit is configured to apply a scanning signal to the first electrode of the first liquid crystal element and a data signal to the second electrode, and to apply a data signal to the first electrode of the second liquid crystal element. A circuit for applying the data signal to both the electrode and the second electrode.
It is preferable to provide a reflective polarizing plate on the side opposite to the viewing side of the second liquid crystal element in the second liquid crystal display device.
[0010]
Further, in the driving method of the liquid crystal display device according to the present invention, the nematic liquid crystal is sealed between the transparent first substrate having the first electrode and the transparent second substrate having the second electrode as described above. And a liquid crystal drive circuit for outputting a scanning signal and a data signal for driving the liquid crystal element, wherein the display section of the liquid crystal element has a character display section and a mark display section. This is a method for driving a color liquid crystal display device.
In the character display unit, the scanning signal is applied to the first electrode, and the data signal is applied to the second electrode to perform display in a single color. The data signal is applied to both the first electrode and the second electrode to perform display in a plurality of colors.
[0011]
A first liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode;
A second liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode;
A method for driving a liquid crystal display device, comprising: a liquid crystal driving circuit that outputs a scanning signal and a data signal for driving the first liquid crystal element and the second liquid crystal element;
In the first liquid crystal element, the scanning signal is applied to the first electrode and the data signal is applied to the second electrode to perform display in a single color. The present invention also provides a method for driving a liquid crystal display device that performs display in a plurality of colors by applying the data signal to both the first electrode and the second electrode.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment: FIGS. 1 to 10]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
An example of a display pattern of the display unit of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to a plan view of FIG. As shown in FIG. 1, the display section of the liquid crystal display device 17 includes a character display section 41 for digitally displaying a current time and an alarm time, and mark display sections 42 provided on both upper and lower sides thereof. Is done. The mark display sections 42, 42 are composed of a plurality of circular patterns 43 to 46 for displaying a plurality of colors, and produce colorfulness. The character display unit 41 always displays the time in a predetermined color without changing the color.
[0013]
The mark display section 42 shows a different color for each circular pattern, and the color changes every second, for example. Also, by changing the color about every 0.1 second, colorfulness and fun can be expressed.
The sectional configuration of the liquid crystal display device 17 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device 17 of this embodiment includes a liquid crystal element 7, a first polarizing plate 9 and a second polarizing plate 8 disposed on both sides of the liquid crystal element 7, and an outer side of the first polarizing plate 9. And the reflection plate 10 disposed at the same position.
The liquid crystal element 7 includes a first substrate 1 made of a 0.5 mm-thick glass plate on which a transparent first electrode 3 made of indium tin oxide (hereinafter referred to as “ITO”) is formed, and a liquid crystal element made of ITO. O. The thickness of the O.D. A second substrate 2 made of a glass plate of 5 mm is adhered to the second substrate 2 at a predetermined interval by a sealing material 5, and a nematic liquid crystal 6 twisted at 220 ° is enclosed and sandwiched in the gap, so that an STN mode liquid crystal element 7 is formed. Make up.
A first polarizing plate 9 and a reflecting plate 10 are arranged outside the first substrate 1 of the STN mode liquid crystal element 7, and a second polarizing plate 8 is arranged outside the second substrate 2. , The reflection type birefringent color liquid crystal display device 17 is constituted.
[0014]
An alignment film (not shown) is formed on the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4. As shown in FIG. By rubbing in the ゜ direction, the lower liquid crystal molecule alignment direction 7a becomes upper right (counterclockwise) 20 °, and by rubbing the second substrate 2 in the lower right direction, the upper liquid crystal molecule alignment direction 7a becomes 20 °. 7b is 20 ° downward (clockwise). A revolving substance called a chiral material is added to the nematic liquid crystal having a viscosity of 20 cp, and the twist pitch P is adjusted to 14 μm to form the STN mode liquid crystal element 7 having a left-handed 220 ° twist.
The difference Δn in birefringence of the nematic liquid crystal 6 to be used is 0.21, and the cell gap d, which is the gap between the first substrate 1 and the second substrate 2, is 7 μm. Therefore, the Δnd value of the liquid crystal element 7 represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 6 and the cell gap d is 1470 nm.
[0015]
As shown in FIG. 4, the absorption axis 8a of the second polarizing plate 8 is disposed at a downward right angle of 60 ° with respect to the horizontal axis H, and the absorption axis 9a of the first polarizing plate 9 shown in FIG. And the crossing angle between the pair of upper and lower polarizing plates 8 and 9 is 45 °.
In the liquid crystal display device 17 configured as described above, when no voltage is applied, the linearly polarized light having a vibration plane parallel to the absorption axis 8 a of the second polarizing plate 8 is incident on the liquid crystal element 7. Since the light is incident at an angle of 40 ° with respect to the direction 7b, it is in an elliptically polarized state. By optimizing the elliptically polarized state and the arrangement angles of the polarizing plates 8 and 9, the light transmitted through the first polarizing plate 9 becomes vivid pink color light. This color light is reflected by the reflection plate 10, passes through the first polarizing plate 9, the liquid crystal element 7, and the second polarizing plate 8 again, and is emitted to the viewing side to produce a pink display.
[0016]
On the other hand, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, the molecules of the nematic liquid crystal 6 rise, and the apparent Δnd value of the liquid crystal element 7 decreases. For this reason, the elliptically polarized state generated in the liquid crystal element 7 changes, and the color changes.
FIG. 5 is a chromaticity diagram showing the color display of this liquid crystal display device. A curve 20 shown by a thick solid line with an arrow is a curve of the first electrode 3 and the second electrode 4 of the liquid crystal element 7 shown in FIG. It shows the color change when the voltage applied during the period is gradually increased from the non-application state.
The color is pink when no voltage is applied, but when the voltage is gradually increased by applying the voltage, the color becomes light green, then becomes green and blue, and when a higher voltage is applied, the display becomes white.
[0017]
Next, a configuration example of the electrodes in the liquid crystal element 7 of the liquid crystal display device 17 will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a plan view of the first electrode 3 made of ITO formed on the upper surface of the first substrate 1 as viewed from above. FIG. 7 is a plan view of the second electrode formed of ITO formed on the lower surface of the second substrate 2. FIG. 3 is a plan view of the electrode 4 as viewed from above. In these figures, the wiring patterns are indicated by thick lines together with the respective electrode patterns. In addition, the characters of the character display unit 41 and the mark display units 42, 42 corresponding to FIG.
The first electrode 3 is configured as five scanning electrodes C1 to C5 as shown in FIG. The scanning electrodes C1 to C3 are connected to the respective electrode patterns constituting the character display section 41, and the scanning electrodes C4 and C5 constitute mark display sections 42, 42 to produce a plurality of circular shapes for producing colorfulness. Connected to electrodes.
Here, the scanning electrodes C1 to C5 are drawn on the left side of the display screen for convenience of description, but in actuality, the scanning electrodes C1 to C5 are connected to the second substrate 2 side by using a conductive paste or anisotropic conductive beads. Often leads to.
[0018]
The second electrode 4 is configured as 20 data electrodes D1 to D20 as shown in FIG. And, like the data electrode D2, the wiring connected only to the electrode pattern of the character display section 41, the data electrode D10, the wiring connected only to the circular electrode of the mark display section 42, and the wiring of the data electrode D1. As described above, there are wires connected to both electrodes of the character display section 41 and the mark display section 42.
In the case of three-division driving, the data electrode is normally connected to three pixels. However, since the mark display part 42 has nothing to do with the actual display, there is a problem if the data electrode is connected within three pixels in the character display part 41. There is no.
[0019]
Next, a driving method of the liquid crystal display device will be described with reference to driving signals shown in FIGS. 8 shows signals applied to the scan electrodes C1 to C5 shown in FIG. 6, and FIG. 9 shows signals applied to D1, D5, D9 and D10 of the data electrodes shown in FIG. 23 shows a composite waveform applied to the liquid crystal between the scan electrode C4 and the scan electrode C4. FIG. 10 shows an example of signals applied to the scanning electrodes and data electrodes of the liquid crystal display device, and a composite waveform actually applied to the liquid crystal. is there.
[0020]
As shown in FIG. 8, a normal scanning signal is applied to the scanning electrodes C1 to C3 of the character display unit 41, but a data signal is applied to the scanning electrodes C4 and C5 of the mark display unit 42. Here, an ON / ON / ON data signal is applied to the scan electrode C4, and an OFF / OFF / OFF data signal is applied to the scan electrode C5.
Therefore, as shown in FIG. 9, the data signal applied to the data electrodes D1, D5, D9, and D10 causes the pixel connected to the scan electrode C4 to have V3 = 3.0V, V2 = 2.45V, and V1 = 1. Four voltages of .73V and V0 = 0V are applied as a composite waveform. This voltage is an effective value, and V3 is (3 2 +3 2 +3 2 ) / 3 = 3, V2 is (3 2 +3 2 +0 2 ) / 3 square root = 2.45, V2 is (3 2 +0 2 +0 2 ) /3=1.73. The following voltages are all effective values.
[0021]
As shown in the top column of FIG. 9, an off / off / off data signal is applied to the data electrode D1. Therefore, the pixel (segment) of the character display unit 41 to which the data electrode D1 is connected has Voff = 1.22V, and the same pink display as the background is obtained, but the composite waveform with the signal of the scan electrode C4 is V3 = It becomes 3 V, and the circular pattern 43 in the mark display section 42 shown in FIG. 1 shows white (display color when the applied voltage is maximum in FIG. 5).
As shown in the second column of FIG. 9, an off / off / on data signal is applied to the data electrode D5. Therefore, the pixel of the character display section 41 to which the data electrode D5 is connected has Voff = 1.22V, and has the same pink display as the background, but the composite waveform with the signal of the scanning electrode C4 has V2 = 2.45V. The circular pattern 44 in the mark display section 42 shown in FIG. 1 shows blue (display color when the applied voltage is slightly lower than the maximum in FIG. 5).
[0022]
As shown in the third column of FIG. 9, an off / on / on data signal is applied to the data electrode D9. Accordingly, the pixels of the character display section 41 to which the data electrode D5 is connected have Voff = 1.22V and Von = 2.12V, and have the same pink display and green display as the background, respectively. V1 = 1.73V, and the circular pattern 45 in the mark display section 42 shown in FIG. 1 shows light green (display color when the applied voltage is slightly higher than the minimum in FIG. 5).
An on / on / on data signal is applied to the data electrode D10 as shown in the lowermost column of FIG. Since the data electrode D10 is not connected to the pixel of the character display section 41, there is no influence. However, the composite waveform with the signal of the scan electrode C4 becomes V0 = 0V, and the pixel in the mark display section 42 shown in FIG. Reference numeral 46 denotes the same pink color as the background (display color when the applied voltage is the lowest in FIG. 5).
[0023]
FIG. 10 shows a relationship between a signal waveform applied to such a scanning electrode and a data electrode and a composite waveform actually applied to liquid crystal molecules.
A scanning signal used for normal multiplex driving is applied to the scanning electrodes of the character display section 41. This example shows a waveform example in which the driving voltage is 3 V with three division driving, 1/2 bias.
The scanning signal includes a selection period Ts for applying 0 V and 3 V and a non-selection period Tns for applying 1.5 V. The selection period Ts and the non-selection period Tns constitute one frame. When an ON signal is applied from the data electrode during the selection period Ts, the data signal in the non-selection period Tns is not affected by the ON signal or the OFF signal, and the combined waveform has a constant effective value Von. Conversely, when an off signal is applied from the data electrode during the selection period Ts, the composite waveform becomes the effective value Voff regardless of the data signal during the non-selection period Tns, and desired character display becomes possible.
[0024]
On the other hand, the same data signal as that originally applied to the data electrodes is applied to the scan electrodes C4 and C5 of the mark display section 42 in FIG. The lower part of FIG. 10 shows an example in which an ON / ON / ON data signal is applied to the scan electrode. When a data signal is applied to the scanning electrode, the combined waveform in the case of three-division driving has four types of effective values according to the data signal applied to the data electrode.
When the data signal applied to the data electrode is ON / ON / ON, the data signal applied to the scanning electrode cancels out, and the voltage applied to the liquid crystal becomes V0 = 0V. When the data signal applied to the data electrode is ON / ON / OFF, 0V is applied during 2/3 of one frame, 3V is applied during 1/3, and the effective value of the composite waveform is V1 = 1. 73V. The same effective value V1 is obtained when the data signal applied to the data electrode is ON / OFF / ON and OFF / ON / ON.
[0025]
Similarly, when the data signal applied to the data electrode is on / off / off, 0 V is applied during 1/3 of a frame, and 3 V is applied during 2/3, and the effective value of the composite waveform is V2 = 2.45V. The same effective value V2 is obtained regardless of whether the data signal applied to the data electrode is off / off / on or off / on / off.
When the data signal applied to the data electrode is off / off / off, the effective value of the composite waveform is V3 = 3V.
Thus, it becomes possible to change the voltage applied to the liquid crystal to V0, V1, V2, V3. Therefore, in a timepiece provided with a birefringent color liquid crystal display device in which the color is changed by an applied voltage, a data signal is applied to the scanning electrodes of the mark display section 42 to drive a black-and-white liquid crystal driving device without a normal gradation function. Even if an IC is used, the color of the mark display section 42 can be changed.
[0026]
That is, in this example, the character display section 41 displays green characters on a pink background, and the circular patterns 43, 44, 45, and 46, which are pixels of the mark display section 42, are white / blue / light green / pink multi-colors. Color display becomes possible. The black and white liquid crystal driving IC is a simpler circuit than the color liquid crystal driving IC, and is small in size and low in power consumption. Therefore, it is preferable in terms of battery life of watches and portable devices.
Also, by changing the data signal applied to the data electrode at intervals of about 0.1 to 1 second, the display color of each circular pattern of the mark display section 42 changes at intervals of 0.1 to 1 second, and Thus, it is possible to provide a high-impact liquid crystal display device, and to provide a novel portable device for young people.
[0027]
[Modification of First Embodiment]
The liquid crystal display device used in the timepiece of the first embodiment uses the STN mode liquid crystal element 7 with 220 ° twist and Δnd value = 1470 nm as the liquid crystal element. However, if the Δnd value = 1300-1600 nm, Similar colors are obtained.
When the Δnd value of the liquid crystal element 7 is smaller than 1300 nm, the amount of change in the apparent Δnd value due to the voltage is reduced, so that blue or white hardly appears. When the Δnd value is larger than 1600 nm, the pink color of the background is reduced. It is not preferable because it is difficult to come out.
Further, although the display color is different from the color tone of this embodiment, a similar birefringent color liquid crystal display device can be constructed by using a TN mode liquid crystal element or an STN mode liquid crystal element of 180 ° or more twist. Can provide a colorful watch.
[0028]
Further, in this embodiment, a liquid crystal display device for a timepiece has been described, but it is of course possible to apply the present invention to a liquid crystal display device for a portable tape recorder or a mobile phone.
Further, in this embodiment, the first electrode 3 is configured as a scanning electrode and the second electrode 4 is configured as a data electrode. However, the configuration is reversed, and the second electrode 4 is configured as a scanning electrode, and the first electrode 3 is configured as a scanning electrode. The electrode 3 can be a data electrode. In this case, a scanning signal is applied to the second electrode 4 of the time display unit 41, and a data signal is applied to the second electrode 4 of the mark display unit 42.
[0029]
[Second Embodiment: FIGS. 11 to 19]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The liquid crystal display device of the second embodiment differs from the liquid crystal display device of the first embodiment in that a phase difference plate is provided, the shape (pattern) of an electrode is different, and the drive signal of the liquid crystal display device is different. , A backlight device is provided, but otherwise the configuration is the same as that of the first embodiment.
[0030]
As shown in FIG. 11, the display unit of the liquid crystal display device according to the second embodiment shows a character display unit 51 of a dot matrix display for displaying the current time, alarm time, and the like, and a plurality of colors on both sides thereof. It is composed of mark display sections 52, 52 for producing colorfulness. The mark display sections 52, 52 are composed of a plurality of circular patterns 53, 55, 57 and square patterns 54, 56, respectively. The character display section 51 always displays the time in a predetermined color without changing the color.
The mark display section 52 shows a different color for each of the patterns 53 to 57, and the color changes every second. Further, by changing the color about every 0.1 second, it is possible to provide a colorful and impactful portable device such as a clock.
[0031]
FIG. 12 shows a cross-sectional structure of the liquid crystal display device. Portions corresponding to those of the liquid crystal display device of the first embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The liquid crystal element 12 of the liquid crystal display device 18 forms a STN mode liquid crystal element by enclosing and sandwiching a nematic liquid crystal 6 having a twist of 240 ° in a gap between the first substrate 1 and the second substrate 2. I have.
Then, the second polarizing plate 8 is disposed outside the second substrate 2 of the liquid crystal element 12 via a phase difference plate 13 having a retardation value of 1800 nm. A first polarizing plate 9, a transflective plate 11, and a backlight device are arranged outside the first substrate 1. Since the transflective plate 11 partially transmits light from below, the backlight device 19 is positioned below the transflective plate 11 to illuminate the liquid crystal element 12 through the transflective plate 11. can do. Therefore, a transflective birefringent color liquid crystal display device 18 can be configured.
[0032]
An alignment film (not shown) is formed on the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4 of the liquid crystal element 12, and the first substrate 1 is positioned on the right with respect to the horizontal axis H shown in FIG. By performing the rubbing process in the upward 30 ° direction, the lower liquid crystal molecule alignment direction 12a becomes the right upward 30 °, and the second substrate 2 is subjected to the rubbing process in the downward right 30 ° direction, so that the upper liquid crystal molecule alignment direction 12b becomes the right direction. It falls to 30 °. A revolving substance called a chiral material is added to the nematic liquid crystal having a viscosity of 20 cp, the twist pitch P is adjusted to 16 μm, and the STN mode liquid crystal element 12 having a left-handed twist of 240 ° is formed. The difference Δn in birefringence of the nematic liquid crystal 6 used is 0.21, and the cell gap d, which is the gap between the first substrate 1 and the second substrate 2, is 8 μm. Therefore, the Δnd value of the liquid crystal element 12 represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 6 and the cell gap d is 1680 nm. Therefore, the retardation value of the phase difference plate 13 is set to be larger than the Δnd value of the liquid crystal element 12 by 120 nm.
[0033]
As the retardation plate 13, a film obtained by uniaxially stretching a polycarbonate film was used. Therefore, if the refractive index of the slow axis 13a of the retardation plate is defined as nx, the refractive index in the y-axis direction orthogonal to the slow axis 13a is defined as ny, and the refractive index in the z-axis direction which is the thickness direction is defined as nz, nx> ny = nz.
As shown in FIG. 14, the retardation plate 13 is disposed such that its slow axis 13a is located at a position 65 ° to the right with respect to the horizontal axis H. Further, the absorption axis 8a of the second polarizing plate 8 is disposed 45 ° counterclockwise with respect to the slow axis 13a of the phase difference plate 13, and the absorption axis 9a of the first polarizing plate 9 is as shown in FIG. The liquid crystal element 12 is disposed at an angle of 35 ° counterclockwise with respect to the lower liquid crystal molecule alignment direction 12a, and the crossing angle between the pair of upper and lower polarizing plates 8 and 9 is 45 °.
[0034]
In the birefringent color liquid crystal display device 18 configured as described above, when no voltage is applied, the linearly polarized light incident from the second polarizing plate 8 becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the phase difference plate 13. However, by providing a difference between the retardation value of the retarder 13 and the Δnd value of the liquid crystal element 12 and optimizing the arrangement angle of the polarizer, the light returns to linearly polarized light when passing through the liquid crystal element 12. At this time, when the arrangement relationship between the absorption axis 9a of the first polarizing plate 9 and the absorption axis 8a of the second polarizing plate 8 has an intersection angle of 45 ° as in this embodiment, the linearly polarized light is the first. And does not transmit through the polarizing plate 9, and a black display is obtained.
[0035]
Next, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4 of the liquid crystal element 12, the molecules of the nematic liquid crystal 6 rise, and the apparent Δnd value of the liquid crystal element 12 decreases. For this reason, the elliptically polarized light generated by the retardation plate 13 does not return to perfect linearly polarized light even after passing through the liquid crystal element 12. Therefore, the light reaches the first polarizing plate 9 in an elliptically polarized state, and light of a specific wavelength passes through the first polarizing plate 9 to become color light. The color light transmitted through the first polarizing plate 9 is reflected by the semi-transmissive reflecting plate 11, and transmitted again through the first polarizing plate 9, the liquid crystal element 12, the phase difference plate 13, and the second polarizing plate 8. Then, the light is emitted to the viewing side to perform color display.
FIG. 15 is a chromaticity diagram showing display colors of the liquid crystal display device 18 of the birefringent color system. A curve 21 shown by a thick solid line with an arrow shows a case where the applied voltage is gradually increased from the non-applied state. It represents a color change. When no voltage is applied, the color is almost achromatic black. However, when a voltage is applied and the voltage is gradually increased, the color turns white, then changes to yellow, red, blue, and green, and further voltage is applied. Then, the display becomes light green.
[0036]
Next, an electrode configuration of the liquid crystal display device 18 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a plan view of the first electrode 3 made of ITO formed on the upper surface of the first substrate 1 of the liquid crystal element 18 as viewed from the upper surface. FIG. 17 is a plan view showing the ITO formed on the lower surface of the second substrate 2. FIG. 4 is a plan view of a second electrode 4 formed from a top view.
As shown in FIG. 16, the first electrode 3 of the liquid crystal crystal element 12 in the liquid crystal display device 18 is configured as six scanning electrodes C1 to C6. The scanning electrodes C1 to C4 are respectively connected to four horizontal strip-shaped electrodes constituting a matrix of the character display unit 51, and the scanning electrode C5 and the scanning electrode C6 are each provided with two sets of mark display for producing colorfulness. A plurality of circular or square electrodes constituting the parts 52, 52 are connected in series.
[0037]
Here, the scanning electrodes C1 to C6 are drawn on the left side of the display screen for convenience of description, but these scanning electrodes C1 to C6 are actually formed on the second substrate by using a conductive paste or anisotropic conductive beads. In many cases, it leads to the two sides.
On the other hand, the second electrode 4 of the liquid crystal element 12 is configured as ten data electrodes D1 to D10 as shown in FIG. All the data electrodes D1 to D10 are connected to both the vertical band electrodes forming the matrix of the character display section 51 and the circular or square electrodes forming the mark display section 52. They are set to be equal to each other so that display unevenness hardly occurs.
[0038]
Next, a driving method of the liquid crystal display device 18 will be described with reference to driving signals shown in FIGS.
18 shows signals applied to the scan electrodes C1 to C6 in FIG. 16, and FIG. 19 shows signals applied to D1 to D5 among the data electrodes in FIG. 3 shows a composite waveform applied to the liquid crystal during the period of FIG.
In the second embodiment, a case will be described in which the liquid crystal display device 18 is driven by four-division driving, a 1/3 bias, and a driving voltage of 3 V. Therefore, when a normal scanning signal is applied to the scanning electrode, the composite waveform with the data signal applied to the data electrode has effective values of Von = 1.73V and Voff = 1.0V, and the character display unit 51 A green character is displayed on a black background. The following voltage values are all effective values.
[0039]
However, as shown in FIG. 18, a normal scanning signal is applied to the scanning electrodes C1 to C4 of the character display unit 51, but a data signal is applied to the scanning electrodes C5 and C6 of the mark display unit 52. Here, an ON / ON / ON / ON data signal is applied to the scan electrode C5, and an OFF / OFF / OFF / OFF data signal is applied to the scan electrode C6.
Therefore, as shown in FIG. 19, in the pixel connected to the scanning electrode C5, V4 = 2.0V, V3 = 1.73V, V2 = 1.41V, V1 by the data signal applied to the data electrodes D1 to D5. = 1.0V and V0 = 0V are applied as composite waveforms.
[0040]
As shown in the uppermost column of FIG. 19, an off / off / off / off data signal is applied to the data electrode D1. Therefore, the pixel of the character display unit 51 to which the data electrode D1 is connected has Voff = 1.0 V, and has the same black display as the background, but the composite waveform with the signal of the scanning electrode C5 is V4 = 2.0 V The circular pattern (pixel) 53 in the mark display section 52 shown in FIG. 11 shows light green.
As shown in the second column of FIG. 19, an off / off / off / on data signal is applied to the data electrode D2. Therefore, the composite waveform with the signal of the scanning electrode C5 becomes V3 = 1.73V, and the square pattern 54 in the mark display section 52 shown in FIG. 11 shows green.
[0041]
As shown in the third column of FIG. 19, an off / on / off / on data signal is applied to the data electrode D3. Therefore, the composite waveform with the signal of the scanning electrode C5 becomes V2 = 1.41V, and the circular pattern 55 in the mark display section 52 shown in FIG. 11 shows blue.
As shown in the fourth column of FIG. 19, an on / on / on / off data signal is applied to the data electrode D4. Therefore, the composite waveform with the signal of the scanning electrode C5 is V1 = 1V, and the square pattern 56 in the mark display section 52 shown in FIG. 11 shows the same black color as the background.
As shown in the lowermost column of FIG. 19, an on / on / on / on data signal is applied to the data electrode D5. Therefore, the composite waveform with the signal of the scanning electrode C4 becomes V0 = 0V, and the circular pattern 57 in the mark display section 52 shown in FIG.
[0042]
As described above, by driving the birefringent color liquid crystal display device 18 using the normal black-and-white liquid crystal driving IC having no gradation function, the character display unit 51 displays green characters on a black background, Each pattern (pixel) of the mark display sections 52, 52 can perform multicolor display of black / blue / green / light green. Moreover, the monochrome liquid crystal driving IC is a simpler circuit than the color liquid crystal driving IC, and is small in size and low in power consumption. Therefore, it is preferable in terms of battery life of portable devices such as watches.
Further, by changing the data signal applied to the data electrode at intervals of about 0.1 to 1 second, the color of each pattern of the mark display section 52 changes at intervals of 0.1 to 1 second, and is colorful and impactful. This makes it possible to provide a novel display for young people.
[0043]
[Modification of Second Embodiment]
In the liquid crystal display device of the second embodiment, the transflective reflector 11 is used as a reflector, and a backlight device 19 is provided to enable recognition at night. The light device 19 need not be provided.
Further, the liquid crystal display device of this embodiment uses the STN mode liquid crystal element 12 having 240 ° twist and Δnd value = 1680 nm and the retardation plate 13 having retardation value of 1800 nm, but the STN mode of Δnd = 1500 nm to 1800 nm. And the retardation plate 13 having a retardation value 50 to 200 nm larger than the Δnd value of the liquid crystal element 12, almost the same color can be obtained.
[0044]
When the Δnd value of the liquid crystal element 12 is smaller than 1500 nm, the amount of change in the apparent Δnd value due to the voltage is reduced, so that blue and green hardly appear. On the other hand, if the Δnd value is larger than 1800 nm, the color change becomes too abrupt, and the color change due to unevenness and temperature increases, which is not preferable.
Further, although the display color is different from the color tone of the liquid crystal display device of this embodiment, a TN mode liquid crystal element, a 180 ° twist or more STN mode liquid crystal element, or a 180 ° twist or more STN mode liquid crystal element Even if a retardation plate is used, a similar birefringent color liquid crystal display device can be formed, and a colorful timepiece can be provided.
[0045]
Further, in the liquid crystal display device of this embodiment, a film obtained by uniaxially stretching a polycarbonate film is used as the retardation plate 13, but the refractive index of the slow axis 13a of the retardation plate is nx, and the retardation axis is orthogonal to the slow axis 13a. When the refractive index in the y-axis direction is defined as ny and the refractive index in the z-axis direction, which is the thickness direction, is defined as nz, the viewing angle characteristic is obtained by using a biaxially stretched retardation plate satisfying nx>nz> ny. Can be further improved.
Further, by using a twisted retardation plate in which a liquid crystal polymer is applied and fixed to a triacetyl cellulose (TAC) film or a polyester (PET) film instead of the retardation plate 13, more excellent color display can be achieved. Will be possible.
[0046]
The liquid crystal element 12 of Δnd = 1680 nm of this embodiment is combined with a twisted phase difference plate of Δnd = 1650 nm with a clockwise twist of 240 ° to obtain a multicolor display of information in a vivid color on a good black background. It became a refraction color liquid crystal display device, and a more colorful display was obtained.
When a liquid crystal display device of a birefringent color system is constituted by the STN mode liquid crystal element 12 and the twisted phase difference plate, the STN mode liquid crystal element 12 of Δnd = 1500 to 1800 nm and the Δnd value of the liquid crystal element 12 by 10 If a twisted phase difference plate having a Δnd value smaller by １００100 nm is used, almost the same color can be obtained.
Also in a birefringent color liquid crystal display device using a twisted phase difference plate, if the Δnd value of the liquid crystal element 12 is smaller than 1500 nm, the amount of change in the apparent Δnd value due to the voltage is reduced, so that blue or green appears. It becomes difficult. On the other hand, if the Δnd value is larger than 1800 nm, the color change becomes too abrupt, and the color change due to unevenness and temperature increases, which is not preferable.
[0047]
In this embodiment, a liquid crystal display device for a timepiece has been described. However, the present invention can be applied to a liquid crystal display device for a portable tape recorder or a mobile phone. Further, in this embodiment, the first electrode 3 is configured as a scanning electrode and the second electrode 4 is configured as a data electrode. However, the relationship is reversed, and the second electrode 4 is configured as a scanning electrode and the first electrode 3 is configured as a scanning electrode. It is also possible to use 3 as a data electrode. In that case, a scanning signal is applied to the second electrode of the time display unit 51, and a data signal is applied to the second electrode of the mark display unit 52.
[0048]
Further, in this embodiment, the shape of the mark display portion of the liquid crystal display device is a simple shape such as a circle or a square, but it may be a complicated figure, an animal or a vehicle, a character shape, or the like. Of course it is possible.
In the above-described embodiment, the case of four-division driving has been described as a driving method of the liquid crystal display device. However, when the number of divisions N further increases, the effective value of the composite waveform to the mark display unit becomes N + 1 types, and It is preferable because the voltage can be easily adjusted to the optimum voltage of the display device.
Further, in the above-described embodiment, as an example of the driving method of the liquid crystal display device, the in-line inversion drive in which the polarity is inverted in one frame to prevent the application of DC to the liquid crystal element has been described. It is, of course, possible to drive the liquid crystal display device in the same manner by employing n-row inversion driving for inverting the image and inversion driving for each frame in which the sign is inverted for each frame.
[0049]
[Third Embodiment: FIGS. 20 to 23]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these figures, the same parts as those in the above-described first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
The liquid crystal display device according to the third embodiment is a two-layer liquid crystal display device including a first liquid crystal display device 61 and a second liquid crystal display device 63 as shown in FIG.
As shown in FIG. 20, the display section of the first liquid crystal display device 61 has a character display section 41 for displaying the current time, the alarm time, and the like, and the display section of the second liquid crystal display device 63. Constitutes a rectangular shutter portion 47 as shown by a broken line in FIG.
[0050]
Since the second liquid crystal display device 63 is disposed on top of the first liquid crystal display device 61, the color becomes silver when the shutter portion 47 is closed, and the character display portion 41 becomes completely invisible. The character display unit 41 can be recognized only when the shutter unit 47 is open.
When the shutter section 47 is closed, the shutter is completely mirror-like, and it looks more like an accessory than a watch or a portable device, so that it is possible to provide a fashionable time or portable device.
[0051]
Next, FIG. 21 is a cross-sectional view of the configuration of the two-layer liquid crystal display device of the third embodiment, and FIG. 22 is a plan view showing the positional relationship between each liquid crystal element and a polarizing plate. 23 will be described.
In FIG. 21, a first liquid crystal display device 61 includes a first substrate 1 made of a 0.5 mm-thick glass plate on which a first electrode 3 made of ITO is formed, and a second substrate also made of ITO. A second substrate 2 made of a glass plate having a thickness of 0.5 mm on which the electrodes 4 are formed, a sealing material 5 for bonding the first substrate 1 and the second substrate 2, a first substrate 1 and a second The TN mode first liquid crystal element 60 is formed by the 90 ° twist-aligned nematic liquid crystal 6 sealed and held in the two substrates 2.
A first polarizing plate 9 and a semi-transmissive reflecting plate 11 are arranged outside the first substrate 1 of the first liquid crystal element 60, and a second polarizing plate is arranged outside the second substrate 2. 8 are arranged.
[0052]
Since the transflective plate 11 partially transmits light from below, a transflective liquid crystal display device is configured by providing a backlight device 19 below the transflective plate.
The second liquid crystal display device 63 also has a first substrate 71 made of a glass plate having a thickness of 0.3 mm on which a first electrode 73 made of ITO is formed, and a second electrode 74 also made of ITO. A second substrate 72 made of a glass plate having a thickness of 0.3 mm, a sealing material 75 for bonding the first substrate 71 and the second substrate 72, a first substrate 71 and a second substrate 72 The TN mode second liquid crystal element 62 is formed by the 90 ° twist-aligned nematic liquid crystal 76 sandwiched between them.
[0053]
A reflection type polarizing plate 65 is arranged outside the first substrate 71 of the second liquid crystal element 62, and a third polarizing plate 64 is arranged outside the second substrate 72. The reflective polarizing plate 65 is a film in which 100 or more layers of materials having different refractive indexes are laminated, and transmits linearly polarized light having a vibration plane parallel to the transmission axis, but vibrates in a direction shifted by 90 ° from the transmission axis. Light having a surface is a film having a property of reflecting light. In this embodiment, D-BEF-A (trade name, manufactured by 3M) is used.
[0054]
An alignment film (not shown) is formed on the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4 of the first liquid crystal element 60, and the first substrate 1 has a horizontal axis H as shown in FIG. The lower liquid crystal molecule alignment direction 60a becomes lower right 45 ° by rubbing in the lower right 45 ° direction with respect to the reference. The second substrate 2 is rubbed in the upper right 45 ° direction in the upper liquid crystal molecule alignment direction. 60b rises 45 ° to the right. A revolving substance called a chiral material is added to the nematic liquid crystal having a viscosity of 20 cp, the twist pitch P is adjusted to about 100 μm, and the first liquid crystal element 60 of the TN mode having a 90 ° counterclockwise twist is formed.
The birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 6 to be used is 0.15, and the cell gap d, which is the gap between the first substrate 1 and the second substrate 2, is 8 μm. Therefore, the Δnd value of the first liquid crystal element 60 represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 6 and the cell gap d is 1200 nm.
[0055]
An alignment film (not shown) is formed on the surfaces of the first electrode 73 and the second electrode 74 of the second liquid crystal element 62, and the first substrate 71 has a horizontal axis H as shown in FIG. The lower liquid crystal molecule alignment direction 62a becomes lower right 45 ° by rubbing in the lower right direction 45 °, and the second substrate 72 is rubbed in the upper right 45 ° direction. The direction 62b rises to the right by 45 °. A revolving substance called a chiral material is added to the nematic liquid crystal having a viscosity of 20 cp, the twist pitch P is adjusted to about 100 μm, and a second liquid crystal element 62 of a 90 ° counterclockwise twisted TN mode is formed.
[0056]
The difference Δn in birefringence of the nematic liquid crystal 76 used is 0.15, and the cell gap d, which is the gap between the first substrate 71 and the second substrate 72, is 8 μm. Therefore, the Δnd value of the second liquid crystal element 62 represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 76 and the cell gap d is also 1200 nm.
As shown in FIG. 22, the absorption axis 8a of the second polarizing plate provided in the first liquid crystal display device 61 is arranged at an upper right angle of 45 ° equal to the upper liquid crystal molecule orientation direction 60b of the first liquid crystal element 60, Since the absorption axis 9a of the first polarizer is disposed at the lower right angle of 45 °, which is equal to the lower liquid crystal molecule orientation direction 60a of the first liquid crystal element 60, the crossing angle between the pair of upper and lower polarizers 8, 9 is 90 °. ing.
[0057]
As shown in FIG. 23, the absorption axis 64a of the third polarizing plate 64 provided in the second liquid crystal display device 62 is arranged at an upper right angle of 45 ° equal to the upper liquid crystal molecule orientation direction 62b of the second liquid crystal element 62. The transmission axis 65a of the reflective polarizing plate 65 is arranged at the lower right angle of 45 °, which is equal to the lower liquid crystal molecule orientation direction 62a of the second liquid crystal element 62.
In the two-layer liquid crystal display device according to the third embodiment having such a configuration, when no voltage is applied to the second liquid crystal element 62, the light passes through the third polarizing plate 64 and has an absorption axis. The linearly polarized light incident from the direction orthogonal to the light 64a is rotated by 90 ° by the second liquid crystal element 62, and becomes the direction of the reflection axis orthogonal to the transmission axis 65a of the reflective polarizing plate 65, so that all the incident light is reflected. , A silver mirror display.
[0058]
Next, when a voltage is applied between the first electrode 73 and the second electrode 74 of the second liquid crystal element 62, molecules of the nematic liquid crystal 76 rise, and the optical rotation of the second liquid crystal element 62 is lost. The linearly polarized light that has passed through the third polarizing plate 64 and entered from a direction perpendicular to the absorption axis 64a enters the transmission axis 65a of the reflection type polarizing plate 65 in parallel, so that it passes through the second liquid crystal display device 63. , The shutter unit 47 shown in FIG. 20 is opened.
When the shutter unit 47 is open, the transmission axis orthogonal to the absorption axis 8a of the second polarizing plate of the first liquid crystal display device 61 and the reflective polarizing plate 65 of the second liquid crystal display device 63 are Since the transmission axes 65a are parallel, the linearly polarized light transmitted through the second liquid crystal display device 63 enters the first liquid crystal display device 61.
[0059]
When no voltage is applied to the first liquid crystal element 60, the linearly polarized light incident from the second polarizing plate 8 turns by 90 ° and reaches a transmission axis direction orthogonal to the absorption axis 9 a of the first polarizing plate 9. Therefore, the incident light passes through the first polarizing plate 9 and is reflected by the semi-transmissive reflecting plate 11, again passes through the first liquid crystal display device 61 and the second liquid crystal display device 63, and goes to the viewer side. Light is emitted and white display is performed.
Further, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4 of the first liquid crystal element 60, the molecules of the nematic liquid crystal 6 rise, the optical rotation of the first liquid crystal element 60 is lost, and The linearly polarized light incident from the direction orthogonal to the absorption axis 8a through the second polarizing plate 8 enters the absorption axis 9a of the first polarizing plate 9 as it is, so that all the incident light is absorbed and the first liquid crystal display The device displays black.
[0060]
Next, a method of driving the two-layer liquid crystal display device according to the third embodiment will be described. The drive signal is the same as the signal used in the first embodiment shown in FIGS. The first electrode 3 of the first liquid crystal element 60 includes scanning electrodes C1 to C3 as shown in FIG. 6, and applies the scanning signals shown in FIG. The second electrode 4 includes data electrodes D1 to D20 as shown in FIG. 7, and can display a time or the like by applying the data signal shown in FIG.
On the other hand, the first electrode 73 of the second liquid crystal element 62 is composed of one scanning electrode, and applies the data signal indicated by C4 in FIG. The second electrode 74 is composed of one data electrode, and is applied between the first electrode 73 and the second electrode 74 by applying the data signal shown in D1 of FIG. A composite waveform is applied, and 3 V can be applied as an effective value.
[0061]
As shown in FIG. 10, only Von = 2.12 V can be applied to the first liquid crystal element 60, but V3 = 3.0V can also be applied to the second liquid crystal element 62. Reference numeral 62 indicates a completely open state, and it is possible to obtain a bright shutter characteristic with a good viewing angle characteristic.
Further, by applying the data signals D5 and D9 shown in FIG. 9 to the second electrode 74 of the second liquid crystal element 62, it is possible to make the second liquid crystal display device 63 half open. It is also possible to control so that characters gradually appear and disappear when opening and closing.
As described above, by driving the two-layer liquid crystal display device using the normal black-and-white liquid crystal driving IC having no gradation function, the effective voltage applied to the second liquid crystal display device 63 is changed to the first liquid crystal display device. It is possible to increase the effective voltage to be applied to the display device, provide a bright display with the shutter part completely open, and provide a portable device such as a new watch for young people who can see characters from the metallic shutter. it can.
[0062]
[Modification of Third Embodiment]
In the third embodiment, the backlight device 19 is provided by using the transflective reflector 11 as the reflector, and the backlight device 19 can be recognized at night. It is not necessary to provide.
Further, the third polarizing plate 64 and the reflection type polarizing plate 65 are provided in the second liquid crystal display device 63, but the mirror type is not obtained and the background is black or white, but the reflection type polarizing plate 65 is removed. It is also possible to configure by using only the third polarizing plate 64 or to replace the reflective polarizing plate 65 with a normal absorption polarizing plate.
[0063]
Furthermore, in this embodiment, a 90 ° twisted TN liquid crystal element is used for the first liquid crystal element 60 and the second liquid crystal element 62, but a 180 ° to 270 ° twisted STN liquid crystal element is used, It is also possible to use a liquid crystal display device in which a retardation plate or a twisted retardation plate is added to a liquid crystal element.
In this embodiment, the second liquid crystal display device 63 is provided with only one shutter portion 47, but it is of course possible to provide a plurality of shutter portions.
In this embodiment, a two-layer liquid crystal display device including the first liquid crystal display device 61 and the second liquid crystal display device 63 has been described. However, the driving method of the liquid crystal display device according to the present invention is used for a normal liquid crystal display device. This makes it possible to enhance the contrast of the mark portion or the icon portion, or to display a half tone.
[0064]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the liquid crystal display device according to the present invention is provided with a character display portion and a mark display portion on a display portion of a birefringent color liquid crystal display device, and the mark display portion is displayed in a multi-color manner. , A display rich in fashion is possible.
In addition, since a multi-color display is realized by driving a birefringent color liquid crystal display device using a normal black-and-white display liquid crystal driving IC having no gradation function, a multi-color display is realized at low cost and with low power consumption. A colorful portable device capable of color display can be provided.
Further, the two-layer liquid crystal display device in which the second liquid crystal display device is disposed above the first liquid crystal display device as in the third embodiment has a high contrast and a half tone of the second liquid crystal display device. Since display is possible, a highly fashionable portable device that is bright and has a brightness adjustment function can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a display unit of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the liquid crystal display device.
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement relationship between a liquid crystal element and a polarizing plate in the liquid crystal display device.
FIG. 4 is a plan view showing an arrangement relationship between a liquid crystal element and a polarizing plate in the liquid crystal display device.
FIG. 5 is a chromaticity diagram showing display colors of the liquid crystal display device.
FIG. 6 is a plan view showing a shape of a first electrode on a first substrate of the liquid crystal display device.
FIG. 7 is a plan view showing a shape of a second electrode on a second substrate.
FIG. 8 is a waveform diagram of signals applied to each scanning electrode shown in FIG.
9 is a waveform diagram showing a composite waveform of a signal applied to data electrodes D1, D5, D9, and D10 shown in FIG. 7 and a signal applied to scanning electrode C4.
FIG. 10 is a waveform chart showing a signal applied to the scanning electrode and the data electrode and a composite waveform.
FIG. 11 is a plan view illustrating a display unit of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view showing a configuration of the liquid crystal display device.
FIG. 13 is a plan view showing an arrangement relationship between a liquid crystal element and a polarizing plate in the liquid crystal display device.
FIG. 14 is a plan view showing an arrangement relationship between a liquid crystal element and a polarizing plate in the liquid crystal display device.
FIG. 15 is a chromaticity diagram showing display colors of the liquid crystal display device.
FIG. 16 is a plan view showing the shape of a first electrode on a first substrate of the liquid crystal display device.
FIG. 17 is a plan view illustrating a shape of a second electrode on a second substrate.
FIG. 18 is a waveform chart showing signals applied to the scanning electrodes shown in FIG.
FIG. 19 is a waveform diagram showing a composite waveform of a signal applied to data electrodes D1 to D5 and a signal applied to scan electrode C5 shown in FIG.
FIG. 20 is a plan view illustrating a display unit of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a sectional view showing a configuration of the liquid crystal display device.
FIG. 22 is a plan view showing an arrangement relationship between a liquid crystal element and a polarizing plate in the liquid crystal display device.
FIG. 23 is a plan view showing an arrangement relationship between a liquid crystal element and a polarizing plate in the liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1: first substrate 2: second substrate
3: First electrode 4: Second electrode
5: Seal material 6: Nematic liquid crystal
7, 12: liquid crystal element 8: second polarizing plate
9: First polarizing plate 10: Reflector
11: transflective plate 13: retardation plate
17, 18: liquid crystal display device 19: backlight
41, 51: character display section 42, 52: mark display section
47: shutter section 60: first liquid crystal element
61: First liquid crystal display device 62: Second liquid crystal element
63: Second liquid crystal display device 65: Reflective polarizing plate
C1 to C6: scanning electrodes D1 to D20: data electrodes

Claims (12)

第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる液晶素子と、該液晶表示素子を駆動するための走査信号とデータ信号とを出力する液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置において、
前記液晶素子による表示部が文字表示部とマーク表示部とを有し、
前記液晶駆動回路が、前記文字表示部においては、前記第１の電極には前記走査信号を印加するとともに前記第２の電極には前記データ信号を印加し、前記マーク表示部においては、前記第１の電極と前記第２の電極の両方に前記データ信号を印加する回路であることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal element in which nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode; and scanning for driving the liquid crystal display element. In a liquid crystal display device including a liquid crystal drive circuit that outputs a signal and a data signal,
The display unit by the liquid crystal element has a character display unit and a mark display unit,
The liquid crystal driving circuit applies the scanning signal to the first electrode and the data signal to the second electrode in the character display section, and the mark display section applies the data signal to the second electrode. A liquid crystal display device comprising a circuit for applying the data signal to both the first electrode and the second electrode. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記液晶素子の外側に反射板を備え、該反射板が半透過反射板であり、該半透過反射板の前記液晶素子と反対側に該半透過反射板を通して前記液晶素子を照明するバックライト装置を設けたことを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1,
A backlight device having a reflector outside the liquid crystal element, the reflector being a transflective reflector, and illuminating the liquid crystal element through the transflector on the side opposite to the liquid crystal element of the transflector. A liquid crystal display device comprising: 請求項１又２に記載の液晶表示装置において、
前記文字表示部は単一色で表示される表示部であり、前記マーク表示部は複数色で表示される表示部であることを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein
The liquid crystal display device, wherein the character display unit is a display unit that displays in a single color, and the mark display unit is a display unit that displays in a plurality of colors. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶素子を挟んでその両側に１組の偏光板を備え、前記液晶素子とその視認側の前記偏光板との間に位相差板を設けた液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3,
A liquid crystal display device comprising: a set of polarizing plates on both sides of the liquid crystal element; and a retardation plate provided between the liquid crystal element and the polarizing plate on the viewing side. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶素子を挟んでその両側に１組の偏光板を備え、前記液晶素子とその視認側の前記偏光板との間にねじれ位相差板を設けた液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3,
A liquid crystal display device comprising: a set of polarizing plates on both sides of the liquid crystal element; and a twisted phase difference plate between the liquid crystal element and the polarizing plate on the viewing side. 前記液晶素子は、前記ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、その液晶の複屈折性であるΔｎと、該液晶素子のギャップｄとの積であるΔｎｄ値が１３００ｎｍ〜１６００ｎｍである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal element is an STN liquid crystal element in which the nematic liquid crystal is twist-aligned by 180 ° to 270 °. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the thickness is 1300 nm to 1600 nm. 前記位相差板が、遅相軸の屈折率をｎｘ、遅相軸と垂直方向の屈折率をｎｙ、
厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係となる位相差板である請求項４に記載の液晶表示装置。The retardation plate has a refractive index of the slow axis nx, a refractive index perpendicular to the slow axis ny,
The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the retardation plate satisfies a relationship of nx>nz> ny, where nz is a refractive index in a thickness direction. 前記液晶素子は、前記ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、その液晶の複屈折性であるΔｎと、該液晶素子のギャップｄとの積であるΔｎｄ値が１５００ｎｍ〜１８００ｎｍであり、前記ねじれ位相差板のΔｎｄ値が１４００ｎｍ〜１８００ｎｍである請求項５に記載の液晶表示装置。The liquid crystal element is an STN liquid crystal element in which the nematic liquid crystal is twist-aligned by 180 ° to 270 °. 6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the liquid crystal display device has a wavelength of 1500 nm to 1800 nm and a Δnd value of the twisted phase difference plate of 1400 nm to 1800 nm. 第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる第１の液晶素子と、
第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる第２の液晶素子と、
前記第１の液晶素子と前記第２の液晶素子とを駆動するための走査信号とデータ信号とを出力する液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置において、
前記液晶駆動回路が、前記第１の液晶素子には前記第１の電極には前記走査信号を印加するとともに前記第２の電極には前記データ信号を印加し、前記第２の液晶素子には前記第１の電極と前記第２の電極の両方に前記データ信号を印する回路であることを特徴とする液晶表示装置。A first liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode;
A second liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode;
A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal driving circuit that outputs a scanning signal and a data signal for driving the first liquid crystal element and the second liquid crystal element;
The liquid crystal driving circuit applies the scanning signal to the first electrode to the first liquid crystal element, applies the data signal to the second electrode, and applies the data signal to the second liquid crystal element. A liquid crystal display device comprising a circuit for applying the data signal to both the first electrode and the second electrode. 請求項９に記載の液晶表示装置において、前記第２の液晶素子の視認側と反対側に反射型偏光板を設けた液晶表示装置。10. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein a reflection type polarizing plate is provided on a side opposite to a viewing side of the second liquid crystal element. 第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる液晶素子と、該液晶素子を駆動するための走査信号とデータ信号とを出力する液晶駆動回路とを備え、前記液晶素子の表示部が文字表示部とマーク表示部とを有する液晶表示装置の駆動方法であって、
前記文字表示部においては、前記第１の電極には走査信号を、前記第２の電極にはデータ信号を印加して単一色で表示を行い、
前記マーク表示部においては、前記第１の電極と前記第２の電極の両方に前記データ信号を印加して複数色で表示を行うことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。A liquid crystal element in which nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode, and a scanning signal for driving the liquid crystal element And a liquid crystal drive circuit for outputting a data signal, wherein the display unit of the liquid crystal element has a character display unit and a mark display unit, a driving method of a liquid crystal display device,
In the character display unit, a scanning signal is applied to the first electrode, and a data signal is applied to the second electrode to perform display in a single color,
The method of driving a liquid crystal display device, wherein the mark display section performs display in a plurality of colors by applying the data signal to both the first electrode and the second electrode. 第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる第１の液晶素子と、第１の電極を有する透明な第１の基板と第２の電極を有する透明な第２の基板との間にネマチック液晶を封入してなる第２の液晶素子と、
前記第１の液晶素子と前記第２の液晶素子とを駆動するための走査信号とデータ信号とを出力する液晶駆動回路とを備えた液晶表示装置の駆動方法であって、前記第１の液晶素子においては、前記第１の電極には前記走査信号を印加するとともに前記第２の電極には前記データ信号を印加単一色で表示を行い、
前記第２の液晶素子においては、前記第１の電極と前記第２の電極の両方に前記データ信号を印加して複数色で表示を行うことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。A first liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first electrode and a transparent second substrate having a second electrode; and a transparent liquid crystal having the first electrode. A second liquid crystal element in which nematic liquid crystal is sealed between a transparent first substrate having a first substrate and a second electrode having a second electrode;
A method for driving a liquid crystal display device, comprising: a liquid crystal driving circuit that outputs a scanning signal and a data signal for driving the first liquid crystal element and the second liquid crystal element, wherein the first liquid crystal is provided. In the element, the scanning signal is applied to the first electrode and the data signal is applied to the second electrode to perform display in a single color,
The method of driving a liquid crystal display device, wherein the second liquid crystal element performs display in a plurality of colors by applying the data signal to both the first electrode and the second electrode.
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