JP3073024B2 - 時 計 - Google Patents

時 計

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JP3073024B2
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昌史 井出
貴 秋山
関口　　金孝
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、液晶表示パネルを用いて時・分・秒など
の時刻情報および日付け・曜日・月・年などのカレンダ
情報を少なくとも一方を表示する時計（ウオッチ及びク
ロック）に関する。
その時計には、時刻情報やカレンダ情報をデジタル表
示する時計はもとより、時刻情報を指針によって表示す
るアナログ式とのコンビネーション時計、液晶表示パネ
ルによって文字板の目盛等を表示したり、時針・分針・
秒針等の指針を擬似表示したりするアナログ式時計をも
含むものである。
背景技術 液晶表示パネルを用いて、時・分・秒などの時刻情報
や日付け・曜日・月・年などのカレンダ情報をデジタル
表示する時計は、従来から水晶発振回路を備えた腕時計
や置時計に多用されている。
また、時刻情報を指針によって表示するアナログ式表
示と、時刻情報やカレンダ情報を数字や文字で表示する
デジタル式表示を組み合わせたコンビネーション時計も
ある。
さらに、液晶表示パネルによって文字板を構成して種
々の目盛パターンを選択的に表示したり、あるいは時針
・分針・秒針等の指針を擬似表示したりするアナログ式
時計も提案されている（例えば特開昭54−153066号公報
参照）。
このような時計において、時刻情報やカレンダ情報等
を表示するための従来の液晶表示パネルは、対向する内
面にそれぞれ電極を有する２枚の透明な基板の間に液晶
を封入した液晶セルを挟んで、その両側に上偏光板と下
偏光板を配置している。そして、液晶セルの一対の基板
の電極間に電圧を印加して電界を与えると、液晶のもつ
光学特性が変化し、液晶表示パネルに入射する光の透過
と吸収を部分的に制御して所定の表示を行なう。
その上偏光板と下偏光板は、いずれも透過容易軸と直
交する振動面をもつ直線偏光は吸収する偏光板である。
このような従来の液晶表示パネルを用いた時計では、
一般的なノーマリホワイト・モードでは、白地に黒表示
で時刻情報やカレンダ情報を表示する。
しかしながら、このように白地に黒表示で時刻情報や
カレンダ情報を表示するだけでは、デザイン的に変化が
なく、おもしろ味にも欠け、消費者に飽きられてしま
う。そのため、近年デジタル表示式の時計の消費は落ち
込んでいる。また、コンビネーション時計もあまり普及
せず、液晶表示パネルを用いたアナログ表示式の時計も
普及していない。
この発明は、このような現状に鑑みてなされたもので
あり、液晶表示パネルを用いて、デザイン的に変化があ
るデジタル表示あるいはアナログ表示が可能な時計を提
供することを目的とする。
発明の開示 この発明は、時刻情報及びカレンダ情報の少なくとも
一方を表示する液晶表示パネルを備えた時計において、
上記の目的を達成するため、その液晶表示パネルを次の
ように構成する。
対向する内面にそれぞれ電極を有する一対の透明な基
板の間に液晶層を封入した液晶セルの視認側に、透過容
易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、
透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光は吸
収する吸収型偏光板を配置し、視認側と反対側に、透過
容易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過
し、透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光
は反射する反射型偏光板を配置する。
さらに、その吸収型偏光板の視認側又は該吸収型偏光
板と反射型偏光板との間に色フィルタを配設し、上記反
射型偏光板の視認側と反対側に、半透過板を介してバッ
クライトを配設して構成する。
その半透過板として、吸収型偏光板を用いることもで
きる。また、上記吸収型偏光板の視認側に光散乱板を配
設してもよい。
上記各液晶表示パネルにおいて、液晶セルの視認側に
配置した吸収型偏光板の透過容易軸と、液晶セルの液晶
層における視認側の液晶分子の長軸方向とを平行にし、
反射型偏光板の透過容易軸と、液晶セルの液晶層におけ
る視認側と反対側の液晶分子の長軸方向とを平行または
直交させるようにするのが望ましい。
あるいは、液晶セルの視認側に配置した吸収型偏光板
の透過容易軸と、液晶セルの液晶層における視認側の液
晶分子の長軸方向とを直交させ、反射型偏光板の透過容
易軸と、液晶セルの液晶層における視認側と反対側の液
晶分子の長軸方向とを平行または直交させるようにして
もよい。（これらの条件は、特に液晶セルにツイスト角
90゜のツイストネマチック液晶層を使用する場合に必要
になる。） 上記液晶表示パネルの色フィルタとしては、次のよう
なものを使用するとよい。
１）ほぼ特定の波長の光のみを透過する選択透過型色フ
ィルタ、 ２）透過容易軸と直交する振動面をもつ直線偏光は特定
波長の光のみを透過して他の波長の光は吸収し、透過容
易軸と平行な振動面をもつ直線偏光は全て透過する色偏
光板、 ３）入射した光のうち特定波長の光を反射し、他の波長
の光は透過する誘電体多層膜、 上記液晶セルの液晶層としては、ツイストネマチック
液晶層，スーパーツイストネマチック液晶層，またはゲ
ストホスト液晶層のいずれかを使用するとよい。
上記液晶表示パネルの色フィルタは、上記吸収型偏光
板の視認側、その吸収型偏光板と液晶セルとの間、ある
いは液晶セルと反射型偏光板との間のいずれに設けても
よい。あるいはまた、その色フィルタを液晶セルを構成
する透明な基板と液晶層との間に設けてもよい。
この発明による時計は、視認側からの入射光が吸収型
偏光板によって直線偏光にされ、上記液晶表示パネルの
液晶セルの電極間に電圧を印加した部分としない部分と
で、その直線偏光が液晶セルを透過する際にツイストさ
れる部分とツイストされない部分とになり、反射型偏光
板に到達したときにその透過容易軸と平行な振動面をも
つ直線偏光となっていればそれを透過し、透過容易軸と
直交する振動面をもつ直線偏光となっていれば鏡面反射
して視認側に戻される。
しかも、その光の経路中に色フィルタが配設されてい
るのでカラー化される。このため、その反射された部分
は明るくカラー化されたメタル調あるいはミラー調の表
示状態となり、入射光が反射型偏光板を透過した部分は
その下地の色（時計内部の部品の色、光吸収板や半透過
板等を設置した場合は黒又は白その他の任意な色）とな
るので、そのコントラストによって、時刻情報やカレン
ダ情報を明るくカラー表示できる。
したがって、デザイン的に変化のあるデジタル表示の
時計、その他の液晶表示を用いた各種の時計を提供する
ことができる。
また、上記液晶表示パネルの吸収型偏光板の視認側に
光散乱板を配設すれば、反射型偏光板による鏡面反射光
を散乱させて、カラー化されたメタル調あるいはミラー
調の表示をやわらかい色調にして見易くすると共に、視
野角も広くすることができる。
反射型偏光板の視認側と反対側に半透過板を介してバ
ックライトを設けたので、夜間等の暗い環境において
も、バックライトを点灯することにより、反射型偏光板
に入射する光の半分はそれを透過し、直線偏光となって
液晶セルに入射する。その液晶セルの電極間への電圧印
加の有無によって、その直線偏光がツイストされる部分
とされない部分とができ、吸収型偏光板を透過する部分
とそこで吸収される部分との明暗と、色フィルタによる
カラー化によって、時刻情報やカレンダー情報を鮮明に
カラー表示することができる。
図面の簡単な説明 第１図はこの発明を実施したデジタル表示方式の腕時
計の外観例を示す斜視図、第２図はその内部構造を示す
断面図である。
第３図はこの発明による時計に使用する液晶表示パネ
ルの第１の構成例を示す模式的な断面図、第４図および
第５図はそれぞれその変形例を示す模式的な断面図であ
る。
第６図は第３図における液晶セルの構成を中間部を破
断して示す模式的な断面図であり、第７図および第８図
はそれぞれ色フィルタを設けた液晶セルの異なる例を示
す第６図と同様な断面図である。
第９図は第７図または第８図に示す液晶セルを使用す
る液晶表示パネルの構成を示す模式的な断面図である。
第10図および第11図は第３図に示した液晶表示パネル
によるカラー表示の原理を説明するための説明図であ
る。
第12図乃至第18図はそれぞれこの発明による時計に使
用する液晶表示パネルの第２乃至第８の構成例を示す模
式的な断面図である。
第19図および第20図はこの発明による時計に使用する
液晶表示パネルの第９の構成例とそれによるカラー表示
の原理を説明するための説明図である。
第21図および第22図はこの発明による時計に使用する
液晶表示パネルの第10の構成例とそれによるカラー表示
の原理を説明するための説明図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、この発明による時計の最適な実施の形態を図面
を参照して説明する。
〔この発明を実施した腕時計〕
まず、この発明を実施したデジタル表示方式の腕時計
の外観例と、その内部構造を第１図と第２図によって説
明する。
この腕時計の時計ケース20は、金属製の胴部21に風防
ガラス22と裏蓋23とが接合されて形成されている。
風防ガラス22は、サファイアガラスや強化ガラスある
いは樹脂材料などの透明材料からなり、胴部21の前面側
に接着またはパッキングを介して嵌合している。裏蓋23
は、胴部21の背面側にネジ込みやパッキングを介して嵌
合している。
このように、時計ケース20の内部は、ほこりや水分が
侵入しないような気密構造になっている。
この時計ケース20内の風防ガラス22側には、時刻等の
表示を行なう表示部として液晶表示パネル（液晶表示
器）10を設けている。
この液晶表示パネル10には、時，分，秒を表示する時
刻表示部10aと、月，日，曜日を表示するカレンダー表
示部10bと、１秒ごとに点滅するコロンのマーク表示部1
0cとがある。
そして、通常の12時間または24時間の時刻表示機能、
月，日，曜日のカレンダ表示機能、アラーム機能、スト
ップウォッチ機能、タイマー機能等の表示が可能になっ
ている。
この表示機能の切り換えや時刻修正は、時計ケース20
の胴部21に設けた複数の操作スイッチ24の操作によって
行なう。この操作スイッチ24は、胴部21との間にパッキ
ングを設け、時計ケース20の内部にほこりや水分が侵入
しないようにしている。
この腕時計は水晶時計であり、その内部には第２図に
示すように、時計ケース20内に液晶表示パネル10と回路
基板30とがほぼ平行に配置され、回路基板30の裏蓋23側
にその駆動電源となる電池31が配置されている。
回路基板30上には、発振周波数が32,768Hzの水晶振動
子32と、この水晶振動子32を発振させて所定の信号を生
成する水晶発振回路や分周回路、液晶表示パネル10を駆
動するための駆動回路、この時計を統括制御する中央演
算処理装置（CPU）等を搭載した半導体集積回路33を実
装している。
液晶表示パネル10と回路基板30とは、その間に配置し
たゼブラゴム34によって電気的に接続されている。そし
て、液晶表示パネル10と回路基板30との電気的接続を確
実にするため、ゼブラゴム34がその厚さ方向に圧縮され
るように構成している。
このゼブラゴム34は、絶縁体であるシリコンゴムにカ
ーボンや金属粒子を含有させた導電層を一定のピッチで
形成したものであり、その厚さ方向には各導電層により
導通し、隣接する導電層とは絶縁状態となっている。こ
のゼブラゴム34の導電層による上下導通部と絶縁部とが
交互に配置されているのに対応するように、同じピッチ
寸法で、液晶表示パネル10と回路基板30の対抗する面に
それぞれ接続端子パターンが形成されている。
液晶表示パネル10の構造については、以下に詳細に説
明する。
〔液晶表示パネルの第１の構成例〕 まず、この発明による上述したような時計に使用する
液晶表示パネル10の第１の構成例を、第３図乃至第11図
によって説明する。これらの図は、いずれも各構成部材
の厚さおよび間隔を大幅に拡大して示している。
第３図はその液晶表示パネル10の構成を示す模式的な
断面図であり、第６図はその液晶セル12の構成を中間部
を破断して示す模式的な断面図である。
この液晶表示パネル10は、第３図に示すように、液晶
セル12と、その視認側（図では上側）に配置した吸収型
偏光板14と、液晶セル12の視認側と反対側（図では下
側）に配置した反射型偏光板16と、その吸収型偏光板14
と液晶セル12との間に配設した色フィルタ18とによって
構成されている。
液晶セル12は、第６図に示ように、それぞれガラス等
の透明な絶縁材からなる一対の基板1,2を周囲にシール
材４を設けて張り合わせ、その隙間に液晶層３を封入し
て挟持している。一対の基板1,2の対抗する内面には、
それぞれ酸化インジウム錫（ITO）等による透明な電極
5,6が形成されており、その少なくとも一方の電極は、
時刻情報やカンレンダ情報の表示に必要なパターン（数
字を表示する場合には一般に７セグメントパターン）に
形成される。
液晶層３は、ツイスト角が90度のツイストネマチック
（TN）液晶からなる。そして、各基板1,2および電極5,6
の液晶層３と接触する側には、液晶分子が所定の方向に
配向するように配向処理を施している。
液晶層12の視認側に配置した吸収型偏光板14は、透過
容易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過
し、透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光
は吸収するシート状の部材である。
液晶層12の視認側と反対側に設けた反射型偏光板16
は、透過容易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光
は透過し、透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直
線偏光は反射するシート状の部材である。この反射型偏
光板16としては、たとえば、住友スリーエム株式会社か
ら販売されているオプチカルフィルム DBEF（商品名）
を使用する。
そして、吸収型偏光板14の透過容易軸と、液晶セル12
の液晶層３における視認側の液晶分子の長軸方向とが平
行になるように配置する。
また、反射型偏光板16の透過容易軸と、液晶セル12の
液晶層３における視認側と反対側の液晶分子の長軸方向
とも平行になるように配置する。
したがって、吸収型偏光板14の透過容易軸と反射型偏
光板16の透過容易軸とは直交している。
なお、第３図における吸収型偏光板14と反射型偏光板
16内の縞の向きは、それぞれ透過容易軸の方向を示して
おり、吸収型偏光板14内の横縞は紙面に平行な方向を、
反射型偏光板16内の縦縞は紙面に垂直な方向を示してい
る。
吸収型偏光板14と液晶セル12との間に配設した色フィ
ルタ18は、ほぼ特定波長の光のみを透過し、他の波長の
光は吸収する選択透過型色フィルタ（吸収型フィルタと
も云う）である。したがって、この色フィルタを透過し
た光は特定の色にカラー化される。
この選択透過型の色フィルタとしては、例えば、顔料
を有機樹脂の中に分散配合した顔料分散塗膜を用いる。
この顔料分散塗膜は塗布法や印刷法で形成できるため、
新たな構成部材を必要とせず、既存の構成部材の一面
（第３図に示した例では、吸収型偏光板14の視認側と反
対側の面、あるいは液晶セル12の視認側の基板１の外側
の面）に塗布して作り込むことができる。この顔料分散
塗膜に入射した光は、特定波長の光のみを透過し、その
他の波長の光は吸収する。
この色フィルタ18は、第３図に示した位置に限るもの
ではなく、液晶表示パネル10を構成する反射型偏光板16
より視認側であれば、どこに配置してもよい。
したがって、第４図に示すように、吸収型偏光板14の
視認側（外側）に配置しても、あるいは第５図に示よう
に、液晶セル12と反射型偏光板16との間に配置してもよ
い。
あるいはさらに、第７図又は第８図に示ように液晶セ
ル12を色フィルタ内蔵の液晶セル12CFとし、第９図に示
ように、その色フィルタ内蔵の液晶セル12CFの両側に、
吸収型偏光板14と反射型偏光板16を配置するだけで、液
晶表示パネル10を構成することもできる。
この場合、第７図に示ように液晶セル12CFの視認側の
基板１の内面に顔料分散塗膜を塗布して色フィルタ18を
形成してもよいし、第８図に示ように液晶セル12CFの視
認側と反対側の基板２の内面に顔料分散塗膜を塗布して
色フィルタ18を形成してもよい。
そして、その各色フィルタ18の液晶層３と接する面上
に透明な電極５または６を形成する。しかし、電極５を
形成した基板１の液晶層３と接する全面、あるいは電極
６を形成した基板２の液晶層３と接する全面に色フィル
タ18を形成するようにしてもよい。
次に、第３図に示した液晶表示パネル10によるカラー
表示の原理を、第10図および第11図によって説明する。
これらの図において、吸収型偏光板14内の横縞と反射
型偏光板16内の縦縞は、第３図について説明したよう
に、それぞれ透過容易軸が紙面に平行なことと、紙面に
垂直なことを示しており、先端に矢印が付いた長い実線
は光線を、両端に矢印が付いた短い実線は各構成部材を
通過した後の直線偏光の振動面の方向を示し、横向きは
紙面に平行、縦向きは紙面に垂直であることを示してい
る。
液晶セル12の液晶層３は、前述のようにツイスト角が
90度のTN液晶からなるものとする。色フィルタ18は、黄
色の光のみを透過し、黄色以外の光は吸収する選択透過
型色フィルタであるものとする。
第10図は、液晶セル12の電極5,6間に電圧を印加して
いない（OFF状態という）背景部分を示し、この部分で
は、液晶セル12を透過する直線偏光の振動面が、液晶層
３（第６図）のツイスト機能によって90度ツイスト（位
相変調）される。
第11図は、液晶セル12の電極5,6間に電圧を印加して
いる（ON状態という）文字等の表示部分を示し、この部
分では、液晶セル12の液晶層３は液晶分子が立ってツイ
スト機能がなくなり、入射した直線偏光は振動面の方向
がツイスト（位相変調）されることなく、そのまま透過
する。
この液晶表示パネル10に視認側（図で上側）から入射
する光のうち、半分は吸収型偏光板14によって吸収さ
れ、残りの半分は吸収型偏光板14を透過して紙面に平行
な方向の振動面をもつ直線偏光となって色フィルタ18に
入射する。
しかし、黄色以外の光は、液晶セル12の状態に係わら
ず全て色フィルタ18によって吸収されてしまう。黄色の
光は、色フィルタ18を透過して液晶セル12に入射する。
そして、液晶セル12が第10図に示すOFF状態の場合に
は、その黄色の直線偏光の振動面の方向が液晶セル12を
透過する間に90度ツイストされ、紙面に垂直な方向にな
って反射型偏光板16に入射する。したがって、その黄色
の直線偏光は、振動面の方向が反射型偏光板16の透過容
易軸の方向と同じであるから、反射型偏光板16を透過
し、視認側からは下地（時計に装着されていればその内
部の部品等の色）が暗く見えることになる。
一方、液晶セル12が第11図に示すON状態の場合には、
その黄色の直線偏光は液晶セル12をツイストされずに透
過して、振動面の方向が紙面に平行な方向のまま反射型
偏光板16に入射する。したがって、その黄色の直線偏光
は、振動面の方向が反射型偏光板16の透過容易軸の方向
と直交するので、反射型偏光板16によって鏡面反射され
る。その反射光が入射時と逆の経路を通して視認側へ出
射されるので、黄色いメタリック調で明るく見える。そ
れは、鏡の上に黄色フィルタを置いたのと同様な見え方
である。
したがって、時刻情報やカレンダ情報を表示する文字
の部分だけ、液晶セル12の電極間に電圧を印加すれば、
内部を透視できる暗い背景内に黄色いメタリック調（金
色に近い）で文字が明るく表示されることになる。
このように、この発明による時計では、時刻情報やカ
レンダ情報をデジタル表示する領域では、液晶表示パネ
ル10に入射してカラー化した光のほとんど全部が反射さ
れることになり、明るくカラー化したメタル調の表示を
することができる。
一方、デジタル表示する領域の背景では、液晶表示パ
ネル10に入射した光は反射型偏光板16を透過するため、
反射型偏光板16の視認側と反対側を透写することにな
る。それによって、全体的には、デジタル表示がカラー
化したメタル調で浮き上がった表示となる。
また、反射型偏光板16の透過容易軸と液晶層３の視認
側と反対側の液晶分子の長軸方向とが直交するように配
置すると、吸収型偏光板14の透過容易軸と反射型偏光板
16の透過容易軸とが平行になるため、上述の例と表示状
態が反転して、黄色いメタリック調の背景内に内部を透
視できる状態で文字等を表示することができる。
色フィルタ18として異なる透過色のものを使用すれば
任意の色のメタリックな表示色または背景色を得ること
ができる。
したがって、この発明によれば、白地に黒表示で時刻
情報やカレンダ情報をデジタル表示する従来の時計と比
較して、デザイン的に変化があり、しかもおもしろ味も
ある時計を提供することができる。
なお、このような液晶表示パネルをドットマトリクス
表示の液晶表示パネルにしたり、あるは多数の指針パタ
ーンを角度を少しずつずらして形成して、時針，分針，
秒針等の指針を擬似的に図形表示するアナログ表示式の
時計を構成することも可能である。
また、カレンダ情報のみをデジタル表示して時刻情報
は指針によってアナログ表示するようにしたり、時刻情
報のみを表示したり、その他のアラーム，ストップウオ
ッチ等の各種機能のための表示を加えるようにすること
も勿論可能である。
第４図，第５図，第７図乃至第９図に示したように、
色フィルタ18がそれぞれ異なる位置にある液晶表示パネ
ルにおいても、この液晶表示パネルに入射した光が色フ
ィルタ18によってカラー化される位置が異なるだけで、
上述したカラー表示機能は同じである。
液晶セル12に封入する液晶層３が、ツイスト角が90度
のツイストネマチック（TN）液晶の場合の例を説明した
が、ツイスト角が90度未満のTN液晶や、ツイスト角が18
0度から270度のスーパー・ツイストネマチック（STN）
液晶、あるいはゲストホスト液晶などを用いることも可
能である。
スーパーツイストネマチック液晶を用いると、液晶層
の急峻性を向上でき、コントラストを大きくすることが
できる。
液晶層３が透過する直線偏光を位相変調してその振動
面の方向をツイストする機能を有する場合には、液晶セ
ル12の両側に配置する吸収型偏光板14と反射型偏光板16
の透過容易軸は、互いに平行になるように、あるいはそ
のツイスト角と同じ角度で交差（ツイスト角が90度であ
れば直交）するように配置する。
ゲストホスト液晶は、溶媒としての液晶中に溶質とし
て２色性染料を溶解させた混合系の液晶である。電界に
よってその液晶分子の配向状態を変化させると、液晶分
子の動きにしたがって２色性染料の配向を制御でき、一
定方向から入射する光の吸収を変調させて表示すること
ができる。
このゲストホスト液晶をこの液晶表示パネル10の液晶
セル12に封入すれば、時計の時・分・秒などの時刻情報
や、日付け・曜日・月・年などのカレンダ情報をデジタ
ルで表示する領域、あるいは指針をアナログ的に擬似表
示する領域を、カラー化したメタル調の表示状態にし、
その背景部分もカラー化することができる。
ここで、色フィルタ18で透過する特定波長と、ゲスト
ホスト液晶に溶解した２色性染料の吸収波長とをそれぞ
れ選択することによって、文字等を表示する領域とその
背景領域との色の組み合わせを自由に構成することがで
きる。
以上の説明では、色フィルター18として選択透過型色
フィルタを用いた例について説明したが、誘電体多層膜
を用いてもよい。
誘電体多層膜は、異なる屈折率を有する誘電体を複数
積層したものであり、入射した光のうち、特定波長の光
を反射し、その他の波長の光は透過する。
したがって、誘電体多層膜からなる色フィルター18を
吸収型偏光板14の視認側に配置すると、液晶表示パネル
に入射する光のうち特定波長の光のみが誘電体多層膜の
色フィルタ18によって反射され、特定波長以外の光は吸
収型偏光板14に入射する。その吸収型偏光板14の透過容
易軸と平行な直線偏光が、液晶セル12に入射する。そし
て、表示の背景部では、特定波長以外の光の直線偏光が
液晶セル12で90度位相変調され、反射型偏光板16をも透
過する。一方、文字等の表示部では液晶セル12の電極間
に電圧が印加されるため、特定波長以外の光の直線偏光
が位相変調されずに液晶セル12を透過し、反射型偏光板
16で鏡面反射されて、視認側へ戻される。
そのため、時刻情報やカレンダ情報などを表示する領
域では、入射した光のほとんど全部が反射されることに
なり、明るいメタル調の表示となる。一方、その表示の
背景部では、誘電体多層膜の色フィルタ18によって特定
波長の光のみが反射されるので背景がカラー化し、その
中に明るいメタル調の表示をすることができる。
誘電体多層膜を用いた場合、その構成上、光の損失が
ほとんどない。また、反射する特定波長は、誘電体各層
の屈折率の組み合わせを変えることによって自由に設定
することができる。
さらに、色フィルタ18として色偏光板を使用すること
もできるが、その実施形態については後で詳述する。
その他、特定波長の光のみを透過させてその他の波長
の光は反射する反射型色フィルタ、入射光の波長変換を
行なう機能を有する蛍光フィルタなどを使用することも
できる。
〔液晶表示パネルの第２の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第２の構成例を、第12図によって説明する。この第12
図は、その液晶表示パネルの構成を示す模式的な断面図
であり、第３図乃至第11図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。
この液晶表示パネルの構成において、第３図に示した
ものと相違するのは、反射型偏光板16の視認側と反対側
（図では下側）に光吸収板13を配設した点だけである。
この光吸収板13には、黒色の光吸収膜あるいは吸収型の
偏光板、吸収型の色フィルタなどを使用する。なお、吸
収型の偏光板を用いるときは、その透過容易軸と反射型
偏光板16の透過容易軸とが直交するように配置する。
この光吸収板13を反射型偏光板16の視認側と反対側に
配置すると、反射型偏光板16を透過した光を光吸収板13
によって吸収させることができ、時刻情報やカレンダ情
報など表示するため背景部を、黒又は暗い表示状態にす
ることができ、その中に文字等をカラー化したメタル調
で明瞭に表示することができる。
したがって、表示のコントラストが向上する。反転表
示を行なう場合も、明るいメタル調の背景内に、時刻情
報やカレンダ情報等を黒又はそれに近い色の文字でコン
トラストよく表示できる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の構成
例の場合と同様であるので、説明を省略する。
〔液晶表示パネルの第３の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第３の構成例を、第13図によって説明する。この第13
図は、その液晶表示パネルの構成を示す模式的な断面図
であり、第３図乃至第11図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。
この液晶表示パネルの構成において、第３図に示した
ものと相違するのは、吸収型偏光板14の視認側（図では
上側）に光散乱板15を配設した点だけである。
この光散乱板15は、フィルム状基板上に酸化シリコン
であるシリカ粒子やアクリルビーズやカルシュウム粉末
を接着剤に混入したものを塗布して形成する。
この光散乱板15を吸収型偏光板14の視認側に設ける
と、反射型偏光板16から鏡面反射されて視認側に出射す
る光を、この光散乱板15によって乱反射させることがで
きる。それによって、時刻情報やカレンダ情報等を表示
するカラー化されたメタル調の強い色調をやわらかい色
調にして見易くすると共に、視野角を広げることもでき
る。
光散乱板15を吸収型偏光板14の視認側に配置した例に
ついて説明したが、吸収型偏光板14と液晶セル12の間、
あるいは液晶セル12と反射型偏光板16の間に光散乱板15
を配置してもよい。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の構成
例の場合と同様であるので、説明を省略する。
〔液晶表示パネルの第４の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第４の構成例を、第14図によって説明する。この第14
図は、その液晶表示パネルの構成を示す模式的な断面図
であり、第３図乃至第13図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。
この液晶表示パネルの構成において、第３図に示した
ものと相違するのは、反射型偏光板16の視認側と反対側
に光吸収板13を配設し、吸収型偏光板14の視認側に光散
乱板15を配設した点だけである。
この構成は、第12図に示した液晶表示パネルの光吸収
板13と、第13図に示した液晶表示パネルの光散乱板15の
両方を設けたものであり、その両方の作用・効果を得る
ことができる。
すなわち、時刻情報やカレンダ情報を表示する背景部
と文字部のコントラストを高めることができると共に、
その表示のカラー化されたメタル調をやわらかい色調に
して見易くし、視野角を広げることもできる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の構成
例の場合と同様であるので、説明を省略する。
〔液晶表示パネルの第５の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第５の構成例を、第15図によって説明する。この第15
図は、その液晶表示パネルの構成を示す模式的な断面図
であり、第３図乃至第11図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。
この液晶表示パネルの構成において、第３図に示した
ものと相違するのは、反射型偏光板16の視認側と反対側
（図では下側）にバックライト17を設けた点だけであ
る。
このバックライト17は、エレクトロルミネッセンス・
デバイス、ライトエミッティングダイオード（LED）・
アレイ、あるいは冷陰極管または熱陰極管などの光源を
使用する。
このバックライト17を反射型偏光板16の視認側と反対
側に配置すると、バックライト17から反射型偏光板16に
入射する光の半分は透過し、直線偏光となって液晶セル
12に入射する。時刻情報やカレンダ情報などを表示する
ための背景部では、その直線偏光が液晶セル12を透過す
る際に90度位相変調され、色フィルタ18を特定波長の光
のみが透過することによりカラー化し、吸収型偏光板14
を透過して視認側に出射する。
時刻情報やカレンダ情報などを表示する文字等の部分
では、液晶セル12の電極間に電圧が印加されるため、液
晶セル12に入射したバックライト光による直線偏光は、
液晶層３によって位相変調されずに透過するので、その
振動面が吸収型偏光板14の透過容易軸と直交しており、
吸収型偏光板14に吸収される。
したがって、外光が無いか少ない暗い場所でも、バッ
クライト17を点灯することにより、カラー化された透過
光による明るい背景部内に、黒又は暗い色で時刻情報や
カレンダ情報などを表示することができる。
バックライト17の点灯は、第１図に示した時計の操作
スイッチ24のいずれかを、必要に応じて操作することに
よって行なう。
なお、バックライト17を点灯しないときは、時刻情報
やカレンダ情報など表示は、カラー化されたメタル調の
ままである。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の構成
例の場合と同様であるので、説明を省略する。
〔液晶表示パネルの第６の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第６の構成例を、第16図によって説明する。この第16
図は、その液晶表示パネルの構成を示す模式的な断面図
であり、第３図乃至第15図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。
この液晶表示パネルの構成において、第15図に示した
ものと相違するのは、反射型偏光板16とバックライト17
との間に半透過板19を配設した点だけである。
この例では、半透過板19として、吸収型の偏光板を採
用し、その透過容易軸が反射型偏光板16の透過容易軸と
なす角が75度となるように配置した。
反射型偏光板16とバックライト17の間に半透過板19を
配置すると、バックライト17を点灯しない場合には、反
射型偏光板16を透過した光の半分を半透過板19によって
吸収させることができ、背景部の表示を暗くして、時刻
情報やカレンダ情報等の表示のコントラストを高めるこ
とができる。
一方、周囲の外光が少なくてバックライト17を点灯し
た場合、半透過板19を透過した光によって、背景部を明
るくすることができ、時刻情報やカレンダ情報などを表
示する文字等は、黒く暗い表示とすることができる。
したがって、バックライト17を点灯しない場合でも、
点灯した場合でも、表示のコントラストを高めることが
できる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の構成
例および第５の構成例の場合と同様であるので、説明を
省略する。
〔液晶表示パネルの第７の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第７の構成例を、第17図によって説明する。この第17
図は、その液晶表示パネルの構成を示す模式的な断面図
であり、第３図乃至第15図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。
この液晶表示パネルの構成において、第15図に示した
ものと相違するのは、吸収型偏光板14の視認側に光散乱
板15を配設した点だけである。
光散乱板15を吸収型偏光板14の視認側に設けると、吸
収型偏光板14によって鏡面反射されて視認側に出射する
光を、この光散乱板15によって乱反射させることができ
るから、時刻情報やカレンダ情報を表示する文字等のカ
ラー化したメタル調をやわらかい色調にして見易くする
と共に、視野角を広げることもできる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の構成
例および第５の構成例の場合と同様であるので、説明を
省略する。
〔液晶表示パネルの第８の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第８の構成例を、第18図によって説明する。この第18
図は、その液晶表示パネルの構成を示す模式的な断面図
であり、第３図乃至第17図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。
この液晶表示パネルの構成において、第16図に示した
ものと相違するのは、吸収型偏光板14の視認側に光散乱
板15を配設した点だけである。
光散乱板15を吸収型偏光板14の視認側に設けると、吸
収型偏光板14によって鏡面反射されて視認側に出射する
光を、この光散乱板15によって乱反射させることができ
るから、時刻情報やカレンダ情報を表示する文字等のカ
ラー化したメタル調をやわらかい色調にして見易くする
と共に、視野角を広げることもできる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の構成
例および第６の構成例の場合と同様であるので、説明を
省略する。
〔液晶表示パネルの第９の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第９の構成例を、第19図及び第20図によって説明す
る。この第19図及び第20図は、その液晶表示パネルの構
成およびカラー表示の原理を説明するための模式的な断
面図であり、第３図乃至第12図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。第19図およ
び第20図における各偏光板内の縞の方向および各矢印付
き実線の意味も第10図および第11図について説明したの
と同じである。
この液晶表示パネルの構成において、第12図に示した
ものと相違するのは、色フィルタとして、選択透過型の
色フィルタ18に代えて色偏光板28を、吸収型偏光板14と
液晶セル12との間に配設した点だけである。
この色偏光板28は、透過容易軸と直交する振動面をも
つ直線偏光のうち、特定波長の光のみを透過し、その他
の波長の光は吸収する。そして、透過容易軸と平行な振
動面をもつ直線偏光はその特定波長及びその他の波長の
光を共に透過する性質をもつ。
ここでは、色偏光板28をその透過容易軸が吸収型偏光
板14の透過容易軸と直交するように配置する。
この実施形態では、吸収型偏光板14−色偏光板28−液
晶セル12の順に配置されている。
したがって、吸収型偏光板14を透過する光は、色調光
板28の透過容易軸と直交する振動面をもつ直線偏光であ
るため、特定波長の光のみが色偏光板28を透過する。吸
収型偏光板14を透過したその他の波長の光は色偏光板28
で吸収される。図示の例では、その特定の波長を黄色の
光の波長としている。
第19図は、視認側からこの液晶表示パネルに入射する
光のうちの黄色以外の光の経路を示し、第20図は黄色の
光の経路を示す。これらの図の左半部は液晶セル12の電
極間に電圧を印加していないOFF状態を、右半部は液晶
セル12の電極間に電圧を印加しているON状態を、それぞ
れ示している。
視認側からこの液晶表示パネルに入射した黄色以外の
光は第19図に示すように、吸収型偏光板14を透過してそ
の透過容易軸と平行（紙面に平行）な振動面をもつ直線
偏光となり、色偏光板28に入射するが、その振動面の方
向が色偏光板28の透過容易軸の方向と直交するため、全
てその色偏光板28によって吸収される。
したがって、液晶セル12のON,OFF状態に係わらず、表
示に寄与しない。
視認側からこの液晶表示パネルに入射した黄色の光は
第20図に示ように、吸収型偏光板14を透過してその透過
容易軸と平行な振動面をもつ直線偏光となり、色偏光板
28に入射するのは、黄色以外の光と同じであるが、黄色
の直線偏光は、その振動面の方向が色偏光板28の透過容
易軸の方向と直交しても色偏光板28を透過できるので、
そのまま液晶セル12に入射する。
そして、液晶セル12がOFF状態の背景部では、液晶セ
ル12に入射した黄色の直線偏光が、液晶セル12を透過す
る際に90度位相変調されて、その振動面の方向が反射型
偏光板16の透過容易軸と平行（紙面に垂直）な方向にな
るため、それを透過して、その後ろ側に配設された光吸
収板13に吸収される。したがって、視認側からは、黒又
は暗い状態に見える。
一方、液晶セル12がON状態になった文字等の表示部で
は、液晶セル12に入射した黄色の直線偏光が、位相変調
されずにそのまま液晶セル12を透過して反射型偏光板16
に入射する。したがって、その黄色の直線偏光は振動面
の方向が反射型偏光板16の透過容易軸と直交する方向で
あるから、反射型偏光板16によって鏡面反射されて、逆
の経路を通して視認側へ出射する。
したがって、時刻情報やカレンダ情報などを表示する
文字等の領域では、液晶セル12に入射した黄色の光のほ
とんど全部が反射されることになり、黒又は暗い背景部
内に、明るくカラー化（黄色に）したメタル調で表示さ
れる。
そのため、この液晶表示パネルを使用した時計も、白
地に黒表示で時刻情報やカレンダ情報をデジタル表示す
る従来の時計と比較して、デザイン的に変化があり、お
もしろ味もあるものとなる。色偏光板28を透過する特定
波長すなわち光の色を選択すれば、種々の異なる色でメ
タル調の表示を行なうことができる。
〔液晶表示パネルの第10の構成例〕 次に、この発明による時計に使用する液晶表示パネル
の第10の構成例を、第21図および第22図によって説明す
る。この第21図および第22図は、その液晶表示パネルの
構成およびカラー表示の原理を説明するための模式的な
断面図であり、第３図乃至第12図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。第21図お
よび第22図における各偏光板内の縞の方向および各矢印
付き実線の意味も第10図および第11図について説明した
のと同じである。
この液晶表示パネルの構成において、第19図および第
20図に示したものと相違するのは、色フィルタである色
偏光板28を、液晶セル12と反射型偏光板16との間に配設
した点だけである。
この色偏光板28も、透過容易軸と直交する振動面をも
つ直線偏光のうち、特定波長（この例では黄色）の光の
みを透過し、その他の波長の光（黄色以外の光）は吸収
するものとする。
視認側からこの液晶表示パネルに入射する光は、第21
図および第22図に示すように、全て吸収型偏光板14を透
過してその透過容易軸に平行（紙面に平行）な振動面を
もつ直線偏光となって液晶セル12へ入射する。そしてそ
の液晶セル12を透過する際に、液晶セル12がOFF状態の
左半部では90度位相変調されて、振動面の方向が色偏光
板28の透過容易軸と平行な方向の直線偏光となって色偏
光板28に入射する。
したがって、液晶セル12がOFF状態の背景部では、黄
色以外の光も黄色の光も、第21図および第22図に示よう
に色偏光板28を透過し、その透過容易軸が色偏光板28の
透過容易軸と平行に配置されている反射型偏光板16も透
過して、光吸収板13に吸収される 液晶セル12がON状態の文字等の表示領域では、黄色以
外の光は第21図に示ように、色偏光板28によって吸収さ
れる。黄色の光は、色偏光板28を透過して反射型偏光板
16に入射するが、その振動面の方向が反射型偏光板16の
透過容易軸と直交するため、反射型偏光板16によって鏡
面反射され、逆の経路を通して視認側に出射する。その
ため、液晶セル12に入射してカラー化した光のほとんど
全部が反射されて視認側に出射されることになる。
したがって、この液晶パネル表示を時計に使用して
も、時刻情報やカレンダ情報などを黒又は暗い背景内に
明るいカラー化したメタル調で表示することができる。
そのため、この液晶表示パネルを使用した時計も、白
地に黒表示で時刻情報やカレンダ情報をデジタル表示す
る従来の時計と比較して、デザイン的に変化があり、お
もしろ味もあるものとなる。
色偏光板28を全て透過する特定波長すなわち光の色を
選択すれば、種々の異なる色でメタル調の表示を行なう
ことができる。
なお、上述した第９および第10の構成例においても、
第１の構成例において説明した色フィルタ18と同様に、
この色偏光板28を吸収型偏光板14の視認側、あるいは液
晶セル12内のいずれかの基板の内面側に設けるようにし
てもよい。
さらに、第１の構成例において説明した色フィルタ18
以外の各種の変更例は、上述した第９および第10の構成
例にも同様に適用できる。
産業上の利用可能性 以上の説明から明かなように、この発明による時計
は、時刻情報やカレンダ情報を、暗い背景内にカラー化
されたメタリック調で明るく浮き上った表示をしたり、
その反対にカラー化されたメタリック調の背景内に黒又
は暗い色で表示したりすることができ、その表示色は任
意に選択することができる。
したがって、白地に黒表示で時刻情報やカレンダ情報
をデジタル表示する従来の時計と比較して、デザイン的
に多彩な変化が可能になり、おもしろ味もある時計を提
供することができる。
また、外光が無いか少ない暗い環境でも使用できるバ
ックライト付きの時計にも適用できる。
さらに、時刻情報やカレンダ情報を数字等によってデ
ジタル表示する時計に限らず、前述の液晶表示をパネル
をドットマトリクス表示の液晶表示パネルにしたり、あ
るいは多数の指針パターンを角度を少しずつずらして形
成して、時針，分針，秒針等の指針を擬似的に図形表示
するアナログ表示式の時計を構成することも可能であ
る。
また、カレンダ情報のみをデジタル表示して時刻情報
は指針によってアナログ表示するようにしたり、時刻情
報のみを表示したり、その他のアラーム，ストップウオ
ッチ等の各種機能のための表示を加えるようにすること
も勿論可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 金孝 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シチズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者 菊池 正美 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シチズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者 中川 浩司 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シチズン時計株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 平５−264957（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230362（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−60920（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−35415（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−81523（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1335

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】時刻情報及びカレンダ情報の少なくとも一
    方を表示する液晶表示パネルを備えた時計であって、 前記液晶表示パネルが、 対向する内面にそれぞれ電極を有する一対の透明な基板
    の間に液晶層を封入した液晶セルと、 その液晶セルの視認側に配置した、透過容易軸と平行す
    る方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、透過容易軸と
    直交する方向の振動面をもつ直線偏光は吸収する吸収型
    偏光板と、 前記液晶セルの視認側と反対側に配置した、透過容易軸
    と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、透過
    容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光は反射す
    る反射型偏光板と、 前記吸収型偏光板の視認側又は該吸収型偏光板と前記反
    射型偏光板との間に配設した色フィルタと、 前記反射型偏光板の視認側と反対側に配設したバックラ
    イトと、 その反射型偏光板とバックライトとの間に配設した半透
    過板と からなることを特徴とする時計。
  2. 【請求項２】前記半透過板が吸収型偏光板である請求の
    範囲第１項記載の時計。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項記載の時計において、 前記液晶表示パネルの、前記吸収型偏光板の視認側に光
    散乱板を配設したことを特徴とする時計。
  4. 【請求項４】前記半透過板が吸収型偏光板である請求の
    範囲第３項記載の時計。
  5. 【請求項５】請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか一
    項に記載の時計において、 前記液晶セルの視認側に配置した吸収型偏光板の透過容
    易軸と、前記液晶セルの液晶層における視認側の液晶分
    子の長軸方向とを平行にし、 前記反射型偏光板の透過容易軸と、前記液晶セルの液晶
    層における視認側と反対側の液晶分子の長軸方向とを平
    行または直交させるようにした時計。
  6. 【請求項６】請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか一
    項に記載の時計において、 前記液晶セルの視認側に配置した吸収型偏光板の透過容
    易軸と、前記液晶セルの液晶層における視認側の液晶分
    子の長軸方向とを直交させ、 前記反射型偏光板の透過容易軸と、前記液晶セルの液晶
    層における視認側と反対側の液晶分子の長軸方向とを平
    行または直交させるようにした時計。
  7. 【請求項７】請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一
    項に記載の時計において、 前記液晶表示パネルの色フィルタが、ほぼ特定の波長の
    光のみを透過する選択透過型色フィルタである時計。
  8. 【請求項８】請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一
    項に記載の時計において、 前記液晶表示パネルの色フィルタが、透過容易軸と直交
    する振動面をもつ直線偏光は特定波長の光のみを透過し
    て他の波長の光は吸収し、透過容易軸と平行な振動面を
    もつ直線偏光は全て透過する色偏光板である時計。
  9. 【請求項９】請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一
    項に記載の時計において、 前記液晶表示パネルの色フィルタが、入射した光のうち
    特定波長の光を反射し、他の波長の光は透過する誘電体
    多層膜である時計。
  10. 【請求項１０】前記液晶セルの液晶層が、ツイストネマ
    チック液晶，スーパーツイストネマチック液晶，または
    ゲストホスト液晶のいずれかからなる請求の範囲第１項
    乃至第９項のいずれか一項に記載の時計。
  11. 【請求項１１】前記液晶表示パネルの色フィルタを、前
    記吸収型偏光板と前記液晶セルとの間に設けた請求の範
    囲第１項乃至第10項のいずれか一項に記載の時計。
  12. 【請求項１２】前記液晶表示パネルの色フィルタを、前
    記液晶セルと前記反射型偏光板との間に設けた請求の範
    囲第１項乃至第10項のいずれか一項に記載の時計。
  13. 【請求項１３】前記液晶表示パネルの色フィルタを、前
    記液晶セルを構成する前記透明な基板と液晶層との間に
    設けた請求の範囲第１項乃至第10項のいずれか一項に記
    載の時計。
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