JP4329109B2

JP4329109B2 - Reflective LCD

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Publication number: JP4329109B2
Application number: JP2003012976A
Authority: JP
Inventors: 耕司戸田
Original assignee: 耕司戸田
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: JP2004226581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電部に励振させた厚みモードの振動により、ディスプレイ部の液晶に弾性波を誘起させて液晶を混濁状態にし、その混濁状態の液晶に電界を印加することにより液晶を透明状態にすることで表示機能を実現する反射型液晶ディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯情報端末機やGPSカーナビゲイションシステム等のモバイル端末機には、小型軽量、省電力、高精細などの要求が益々高まっている。これらの要求に答えるためには、モバイル端末機に搭載されている液晶ディスプレイの機能向上が必要不可欠である。従来の液晶ディスプレイの代表的なものとして挙げられる薄膜トランジスタ駆動型ディスプレイは、高品質ではあるものの、光源による消費電力が全消費電力の80％程度を占めていることなど、改善すべき点も多い。一方。このような透過型に代わる反射型のディスプレイは、省電力化をすすめる目的では好都合である。反射型ディスプレイの代表的なものとしては、高分子分散型やゲストホスト型が挙げられるが、装置の小型軽量化、高精度化および寿命等に関し問題点も多く、とりわけ、輝度不足の解消およびコントラスト比の向上が大きな課題である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、輝度およびコントラスト比が高く、精密な画像を提供することが可能で、視野特性に優れ、液晶が劣化しにくく、低消費電力駆動が可能で、回路構成が簡単で、応答速度が速く、大量生産が可能で、小型軽量で、耐久性に優れ、光源および偏光子を必要としない反射型液晶ディスプレイを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の反射型液晶ディスプレイは、ディスプレイ部と、そのディスプレイ部の下に備えられた圧電部から成る反射型液晶ディスプレイであって、前記ディスプレイ部は第１および第２の透明な非圧電板と、液晶から成り、前記第１の透明な非圧電板の下端面には第１透明電極が設けられ、前記第２の透明な非圧電板の上端面には第２透明電極が設けられており、前記液晶は前記第１および第２透明電極の間に設けられていて、前記圧電部は圧電基板と、その圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極と、上端面に設けられた対向電極から成り、前記少なくとも１つの電極と前記対向電極の間に第１電気信号が印加されることにより、前記圧電基板に厚みモードの振動が励振され、前記厚みモードの振動により前記液晶に弾性波が生じ、前記弾性波により前記液晶が混濁状態になり、前記第１および第２透明電極の間に第２電気信号が印加されることにより、前記液晶の少なくとも一部に電界が印加され、前記電界により前記少なくとも一部が透明状態になり、前記透明状態にある前記少なくとも一部を通して、光が前記対向電極で反射される。
【０００５】
請求項２に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第１電気信号の周波数が、前記第２の透明な非圧電板および前記圧電基板の複合体の厚みモードの共振周波数にほぼ等しい。
【０００６】
請求項３に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、前記圧電セラミック薄板の分極軸の方向はその厚さ方向と平行である。
【０００７】
請求項４に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記圧電基板が圧電性高分子膜で成る。
【０００８】
請求項５に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第２の透明な非圧電板自体に伝搬する弾性波の位相速度が、前記圧電基板自体を伝搬する弾性波の位相速度よりも遅く、同時に、前記液晶自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速い。
【０００９】
請求項６に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第１の透明な非圧電板自体に伝搬する弾性波の位相速度が、前記液晶自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速い。
【００１０】
請求項７に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記液晶がネマティック液晶または強誘電性液晶で成る。
【００１１】
請求項８に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第１および第２透明電極がインジウムとスズの酸化物で成る。
【００１２】
請求項９に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第１および第２透明電極がそれぞれ細長い副電極の集合体で成り、それぞれの前記集合体は縞模様を形成し、前記第１透明電極の前記縞模様と前記第２透明電極の前記縞模様は互いに直交し、前記第１透明電極の少なくとも１つの前記副電極と前記第２透明電極の少なくとも１つの前記副電極の間に前記第２電気信号が印加されることにより、前記第１透明電極の前記副電極と前記第２透明電極の前記副電極との間の交叉領域にある前記液晶に電界が印加され、前記交叉領域の前記液晶が透明状態になる。
【００１３】
請求項１０に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第１透明電極が点状副電極の集合体で成り、前記第２透明電極が板状電極で成り、前記点状副電極の少なくとも１つと前記板状電極の間に前記第２電気信号が印加されることにより、前記点状副電極の前記少なくとも１つと前記板状電極の間の領域にある前記液晶に電界が印加され、前記領域の前記液晶が透明状態になる。
【００１４】
請求項１１に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第１透明電極が板状電極で成り、前記第２透明電極が点状副電極の集合体で成り、前記板状電極と前記点状副電極の少なくとも１つの間に前記第２電気信号が印加されることにより、前記板状電極と前記点状副電極の前記少なくとも１つの間の領域にある前記液晶に電界が印加され、前記領域の前記液晶が透明状態になる。
【００１５】
請求項１２に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記少なくとも１つの電極が櫛型電極で成る。
【００１６】
請求項１３に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記少なくとも１つの電極が櫛型電極で成り、その電極周期長は前記圧電基板の厚さよりも大きい。
【００１７】
請求項１４に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第１透明電極の下端面に第１の透明な高分子薄膜が設けられ、前記第２透明電極の上端面に第２の透明な高分子薄膜が設けられている。
【００１８】
請求項１５に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第１透明電極の下端面に第１の透明な高分子薄膜が設けられ、前記第２透明電極の上端面に第２の透明な高分子薄膜が設けられており、前記電界が印加される前の前記液晶は、ラビング処理を施されている。
【００１９】
請求項１６に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記第２の透明な非圧電板の下端面に反射板が備えられている。
【００２０】
請求項１７に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記ディスプレイ部にカラーフィルタが備えられている。
【００２１】
請求項１８に記載の反射型液晶ディスプレイは、前記少なくとも１つの電極が電極E_i (i=1, 2,…, n)で成るとともに、前記電極E_iに接続されたスイッチが設けられた反射型液晶ディスプレイであって、前記電極E_iのそれぞれと、前記対向電極の間に前記スイッチを介して前記第１電気信号が順次に印加されることにより、前記電極E_iと対応する厚みモードの振動が前記圧電基板に順次に励振され、前記厚みモードの振動により前記液晶に弾性波が順次に生じ、前記弾性波により前記液晶が混濁状態になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の反射型液晶ディスプレイは、ディスプレイ部と、そのディスプレイ部の下に備えられた圧電部から成る簡単な構造を有する。ディスプレイ部は第１および第２の透明な非圧電板と、液晶から成る。第１の透明な非圧電板の下端面には第１透明電極が設けられ、第２の透明な非圧電板の上端面には第２透明電極が設けられており、液晶は第１および第２透明電極の間に設けられている。圧電部は圧電基板と、その圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極と、上端面に設けられた対向電極から成る。
【００２３】
もしも、圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極と対向電極の間に第１電気信号が印加されると、圧電基板に厚みモードの振動が励振される。この厚みモードの振動により液晶に弾性波が生じ、弾性波により液晶が混濁状態になる。このとき、もしも第１および第２透明電極の間に第２電気信号が印加されると、液晶の少なくとも一部に電界が印加される。この電界により、液晶のその少なくとも一部が透明状態になる。結果として、透明状態にある部分の液晶を通して、光が対向電極で反射される。このとき、対向電極は反射板としての役割も果たす。このようにして、本発明の反射型液晶ディスプレイは光源や偏光子を必要としないので、小型軽量で、低消費電力駆動が可能である。
【００２４】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１電気信号の周波数が、第２の透明な非圧電板および圧電基板の複合体の厚みモードの共振周波数にほぼ等しい構造が採用されている。このような構造を採用することにより、効率よく圧電基板に厚みモードの振動を励振することが可能となる。
【００２５】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、圧電基板が圧電セラミック薄板で成る構造を採用することが可能である。このとき、圧電セラミック薄板の分極軸の方向はその厚さ方向と平行である。このような構造を採用することにより、効率よく圧電基板に厚みモードの振動を励振することが可能となる。
【００２６】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、圧電基板が圧電性高分子膜で成る構造を採用することが可能である。このような構造を採用することにより、効率よく圧電基板に厚みモードの振動を励振することが可能となる。
【００２７】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第２の透明な非圧電板自体に伝搬する弾性波の位相速度が、圧電基板自体を伝搬する弾性波の位相速度よりも遅く、同時に、液晶自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速い構造が採用されている。このような構造を採用することにより、液晶中に効率よく弾性波が生じる。
【００２８】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１の透明な非圧電板自体に伝搬する弾性波の位相速度は、液晶自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速い構造が採用されている。このような構造を採用することにより、液晶中に効率よく弾性波が生じる。
【００２９】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、液晶としてネマティック液晶または強誘電性液晶を採用することが可能である。このような液晶を採用することにより、精密な画像を構成することが可能となり、表示機能に優れた反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００３０】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１および第２透明電極として、インジウムとスズの酸化物を採用することが可能である。このような構造を採用することにより、精密な画像を構成することが可能となり、表示機能に優れた反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００３１】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１および第２透明電極がそれぞれ細長い副電極の集合体で成る構造を採用することが可能である。この場合、それぞれの集合体は縞模様を形成し、第１透明電極の縞模様と第２透明電極の縞模様は互いに直交している。もしも、第１透明電極の少なくとも１つの副電極と第２透明電極の少なくとも１つの副電極の間に第２電気信号が印加されると、第１透明電極の副電極と第２透明電極の副電極との間の交叉領域にある液晶に電界が印加される。従って、その交叉領域の液晶が透明状態になる。このようにして、精密な画像を構成することが可能となり、表示機能に優れた反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００３２】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１透明電極が点状副電極の集合体で成り、第２透明電極が板状電極で成る構造を採用することが可能である。もしも、点状副電極の少なくとも１つと板状電極の間に第２電気信号が印加されると、点状副電極の少なくとも１つと板状電極の間の領域にある液晶に電界が印加される。従って、その領域の液晶が透明状態になる。このようにして、精密な画像を構成することが可能となり、表示機能に優れた反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００３３】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１透明電極が板状電極で成り、第２透明電極が点状副電極の集合体で成る構造を採用することが可能である。もしも、板状電極と点状副電極の少なくとも１つの間に第２電気信号が印加されると、板状電極と点状副電極の少なくとも１つの間の領域にある液晶に電界が印加される。従って、その領域の液晶が透明状態になる。このようにして、精密な画像を構成することが可能となり、表示機能に優れた反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００３４】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極が櫛型電極で成る構造が可能である。さらに、その電極周期長が圧電基板の厚さよりも大きい構造を採用することができる。このような構造を採用することにより、効率よく圧電基板に厚みモードの振動を励振することが可能となる。
【００３５】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１透明電極の下端面に第１の透明な高分子薄膜が設けられ、第２透明電極の上端面に第２の透明な高分子薄膜が設けられた構造を採用することができる。さらに、電界が印加される前の液晶に予めラビング処理を施しておくことが可能である。
【００３６】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第２の透明な非圧電板の下端面に反射板を備えた構造が可能である。
【００３７】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、ディスプレイ部にカラーフィルタが備えられた構造が可能である。このような構造を採用することにより、全色型の反射型液晶ディスプレイを構成することが可能となる。
【００３８】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極が電極E_i (i=1, 2,…, n)で成るとともに、電極E_iに接続されたスイッチが設けられた構造が可能である。もしも、電極E_iのそれぞれと、対向電極の間にスイッチを介して第１電気信号が順次に印加されると、電極E_iと対応する厚みモードの振動が圧電基板に順次に励振される。厚みモードの振動は液晶に弾性波を順次に発生させ、弾性波は液晶を混濁状態にする。このようにして、ディスプレイの面積を広げること、すなわち大画面にすることが可能となり、視野特性に優れたディスプレイを提供することが可能となる。
【００３９】
【実施例】
図１は本発明の反射型液晶ディスプレイの第１の実施例を示す断面図である。本実施例は第１の透明な非圧電板１、第１透明電極２、第１の透明な高分子薄膜３、第２の透明な非圧電板４、第２透明電極５、第２の透明な高分子薄膜６、第１の隙間材７、第２の隙間材８、液晶９、圧電基板１０、すだれ状電極１１および対向電極１２から成る。本実施例では、第１透明圧電板１の下端面に第１透明電極２が設けられ、第１透明電極２の下端面に第１透明高分子薄膜３が設けられている。また、第２透明非圧電板４の上端面に第２透明電極５が設けられ、第２透明電極５の上端面に第２透明高分子薄膜６が設けられている。第１隙間材７および第２隙間材８は図１では描かれていない。
【００４０】
図１の反射型液晶ディスプレイでは、第１透明非圧電板１、第１透明電極２、第１透明高分子薄膜３、第２透明非圧電板４、第２透明電極５、第２透明高分子薄膜６および液晶９によって、７層から成るディスプレイ部が構成されている。また、圧電基板１０、すだれ状電極１１および対向電極１２によって、３層から成る圧電部が構成されており、圧電部の上にディスプレイ部がエポキシ樹脂によって固着されている。
【００４１】
図１の圧電部では、圧電基板１０は厚さ200μmの圧電セラミック薄板で成り、圧電セラミック薄板の分極軸の方向はその厚さ方向と平行である。すだれ状電極１１および対向電極１２は、それぞれアルミニウム薄膜で成り、圧電基板１０の下端面および上端面にそれぞれ設けられている。
【００４２】
図１のディスプレイ部では、第１透明非圧電板１および第２透明非圧電板４は、互いに別の材質のガラス板で成り、それらの厚さは1.1 mmである。この時、第２透明非圧電板４自体に伝搬する弾性波の位相速度は、圧電基板１０自体を伝搬する弾性波の位相速度よりも遅く、同時に、液晶９自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速い。また、第１透明非圧電板１自体に伝搬する弾性波の位相速度は、液晶９自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速い。第１透明電極２は点状副電極の集合体で成り、第２透明電極５は板状電極で成る。第１透明電極２および第２透明電極５はどちらもインジウムとスズの酸化物で成る。第１透明高分子薄膜３および第２透明高分子薄膜６はどちらもポリイミドで成る。液晶９はネマティック液晶のＭＢＢＡで成り、第１透明高分子薄膜３および第２透明高分子薄膜６の間の厚さ50μmの空間に、ラビング処理を施されることなく注入されている。この際、液晶９をラビング処理の後に注入することも可能である。ラビング処理により、液晶９はホモジニアス配向を成す。また、第１透明高分子薄膜３および第２透明高分子薄膜６を使用せずに、第１透明電極２および第２透明電極５の間の空間に、液晶９を直接注入することも可能である。この場合、ラビング処理は行わない。このようにして、図１の反射型液晶ディスプレイは、製作が容易であり、耐久性にも優れる。
【００４３】
図１の反射型液晶ディスプレイでは、圧電基板１０として圧電性高分子膜を、第１透明非圧電板１および第２透明非圧電板４としてそれぞれ高分子膜を用いることが可能である。このような高分子膜を用いることにより、反射型液晶ディスプレイ全体の柔軟性が増し、その結果、平面状のディスプレイだけでなく、湾曲したディスプレイが可能となる。第１透明非圧電板１および第２透明非圧電板４としては、PETフィルムやアクリル板などが好都合である。
【００４４】
図２は第２透明高分子薄膜６を上方から見たときの平面図である。第２透明高分子薄膜６の上面の両端には第１隙間材７および第２隙間材８がそれぞれ設けられている。第１隙間材７および第２隙間材８はともにPETフィルムで成り、それらによって、第１透明高分子薄膜３および第２透明高分子薄膜６の間の空間が形成され、その空間に液晶９が注入される。
【００４５】
図３は圧電部の底面図である。すだれ状電極１１は２つの櫛型電極11aおよび11bから成る。すだれ状電極１１は１０対の電極指を有し、300μmの電極周期長(P)および5 mmの電極重なり幅(L)を有する。図１の反射型液晶ディスプレイの駆動時は、櫛型電極11aおよび11bの両方または片方のみを用いることが可能である。また、すだれ状電極１１の代わりに、板状の電極１３を用いることもできる。
【００４６】
図１の反射型液晶ディスプレイにおいて、もしも第１電気信号が櫛型電極11aおよび11bの交点と、対向電極１２の間に印加されると、圧電基板１０に厚みモードの振動が励振される。このとき、第１電気信号の周波数は、第２透明非圧電板４および圧電基板１０の複合体の厚みモードの共振周波数に等しい。圧電基板１０に厚みモードの振動が励振されるのは、圧電基板１０が圧電セラミック薄板で成り、圧電セラミック薄板の分極軸の方向はその厚さ方向と平行であることに因る。同様にして、第１電気信号が櫛型電極11aと、対向電極１２の間に印加されると、圧電基板１０に厚みモードの振動が励振される。また、すだれ状電極１１の代わりに、板状の電極１３を用いることによっても圧電基板１０に厚みモードの振動が励振される。このような厚みモードの振動により、液晶９中に弾性波が生じる。弾性波が効果的に生じるためには、第２透明非圧電板４自体に伝搬する弾性波の位相速度が、圧電基板１０自体を伝搬する弾性波の位相速度よりも遅く、同時に、液晶９自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速いことを必要とする。また、第１透明非圧電板１自体に伝搬する弾性波の位相速度が、液晶９自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速いことを必要とする。液晶９に発生した弾性波は液晶９を透明状態から混濁状態にする。すなわち、弾性波により液晶９の分子運動が活性化される。
【００４７】
液晶９が混濁状態にある時に、もしも第２電気信号が第１透明電極２の点状副電極のうちの１つと、第２透明電極５の間に印加されると、その点状副電極のうちの１つと、第２透明電極５の間の領域にある液晶９に電界が印加される。この領域に印加された電界はこの領域にある液晶９だけを透明状態にする。すなわち、この領域にある液晶９の分子の配向を単一化する。同様にして、２箇所以上の領域にある液晶９を混濁状態から透明状態にすることができ、その結果、それら２箇所以上の領域にある液晶９を通して、光が対向電極１２で反射される。なお、第１透明電極２が板状電極で成り、第２透明電極５が点状副電極の集合体で成る場合にも、同様な結果が得られる。
【００４８】
図４は、第１透明電極２および第２透明電極５それぞれに代わって用いられる第１透明電極１４および第２透明電極１５の構成図である。第１透明電極１４は細長い副電極の集合体で成り、その副電極の集合体は全体として縞模様を形成する。第２透明電極１５は第１透明電極１４と同様な構造を有する。但し、第１透明電極１４の縞模様と第２透明電極１５の縞模様は互いに直交している。
【００４９】
図４における第１透明電極１４および第２透明電極１５を用いる場合、第２電気信号が、たとえば、第１透明電極１４の２番目の副電極と第２透明電極１５の７番目の副電極との間に印加されると、第１透明電極１４の２番目の副電極と第２透明電極１５の７番目の副電極の交叉する領域の液晶９に電界が印加される。この交叉領域に印加された電界は交叉領域にある液晶９だけを透明状態にする。同様にして、２箇所以上の交叉領域にある液晶９を混濁状態から透明状態にすることができ、その結果、それら２箇所以上の交叉領域にある液晶９を通して、光が対向電極１２で反射される。このようにして、図１における圧電部を用いることにより、ディスプレイ部において光源および偏光子を必要としない反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００５０】
図５は、カラーフィルタ１６と反射板１７を新たに備えたディスプレイ部の断面図である。カラーフィルタ１６は、第２透明電極５と第２透明高分子薄膜６の間に設けることができる。もしも赤、青および緑に対応する３つの隣接する領域にある液晶９に、振幅の異なる電圧をそれぞれ印加すれば、３つの色を混合することが可能となり、色の種類や度合いを調整することも可能になる。このようにして、全色型の反射型液晶ディスプレイが可能となる。一方、反射板１７は、アルミニウム薄膜で成り、光の反射効率を上げるために第２透明非圧電板４の下に設けられている。なお、図５のディスプレイ部は、図１の圧電部の上にエポキシ樹脂によって固着されている。さらに、もし必要があれば、光源を反射板１７の代わりに用いることも可能である。
【００５１】
図６は、すだれ状電極１１の代わりに櫛型電極E₁, E₂, E₃およびE₄を備えた圧電部の底面図である。図６では、スイッチ１８も描かれている。もしも第１電気信号が櫛型電極E₁, E₂, E₃およびE₄のそれぞれと、対向電極１２の間にスイッチ１８を介して順次に印加されると、櫛型電極E₁, E₂, E₃およびE₄のそれぞれに対応する厚みモードの振動が、圧電基板１０に順次に励振される。これらの厚みモードの振動は液晶９に弾性波を誘起させ、その結果、液晶９が透明状態から混濁状態になる。このようにして、電極E_i (i=1, 2,…, n)を用いることにより、ディスプレイの面積を広げること、すなわち大画面にすることができ、視野特性に優れたディスプレイを提供することが可能となる。
【００５２】
図７はラビング処理を伴った液晶９を通る反射光強度と、10.72 MHzの第１電気信号の印加後の時間との関係を示す特性図である。但し、図７はすだれ状電極１１の代わりに電極１３が用いられた場合の特性図を示す。また、図７では８Vの第１電気信号の電圧の振幅波形も描かれている。図７から反射光強度が、第１電気信号の印加直後にすばやく減少していることが判る。つまり、第１電気信号の印加により、液晶９は透明状態から混濁状態になる。
【００５３】
図８はラビング処理を伴った液晶９を通る反射光強度と、10.72 MHzの第１電気信号の印加を中止してからの時間との関係を示す特性図である。但し、図８はすだれ状電極１１の代わりに電極１３が用いられた場合の特性図を示す。また、図８では８Vの第１電気信号の電圧の振幅波形も描かれている。図８から反射光強度が、第１電気信号の印加を中止した直後はすぐに増加し、時間の経過とともに徐々に増加していることが判る。さらに図７および８より、図１の反射型液晶ディスプレイが輝度に優れることが判る。図１の反射型液晶ディスプレイの輝度は70 %に達していることが確認されている。
【００５４】
図９は、液晶９がラビング処理を伴った場合のコントラスト比と、第１電気信号の周波数との関係を示す特性図である。但し、図９はすだれ状電極１１の代わりに電極１３が用いられた場合の特性図を示す。また、コントラスト比とは、液晶９の透明状態における反射光強度と、混濁状態における反射光強度との間の明暗比を示す。図９では、混濁状態に対する透明状態のコントラスト比は、10.73 MHz付近に１つのピークを有し、この周波数は第２透明非圧電板４および圧電基板１０の複合体の厚みモードの共振周波数にほぼ等しい。このようにして、図１の反射型液晶ディスプレイはコントラスト比に優れる。
【００５５】
図１０は応答時間と、８Vの第１電気信号の周波数との関係を示す特性図である。但し、図１０はすだれ状電極１１の代わりに電極１３が用いられた場合の特性図を示す。また、図１０での応答時間とは、ラビング処理を伴った液晶９を通る反射光強度が、第１電気信号の印加後に100％から10％になるまでの時間を示す。図１０によれば、応答時間は10.73 MHz近傍で特に優れていることが判る。なお、応答時間が速ければ速いほど、図１の反射型液晶ディスプレイには好都合である。
【００５６】
図１１は応答時間と、８Vの第１電気信号の周波数との関係を示す特性図である。但し、図１１はすだれ状電極１１の代わりに電極１３が用いられた場合の特性図を示す。また、図１１での応答時間とは、ラビング処理を伴った液晶９を通る反射光強度が、第１電気信号の印加を中止した後に0％から90％になるまでの時間を示す。図１１によれば、10.72 MHz近傍での応答時間が他と比べて遅いことが判る。なお、応答時間が遅ければ遅いほど、液晶９の混濁状態を維持するのに要する電力消費は低い。従って、応答時間が遅ければ遅いほど、図１の反射型液晶ディスプレイには好都合である。このようにして、第１電気信号としてバースト波信号を用いることが可能であることが判る。
【００５７】
図１２は、液晶９がラビング処理を伴った場合のコントラスト比と、第１電気信号の電圧との関係を示す特性図である。但し、図１２は櫛型電極11aおよび11bの両方が用いられた場合（□）、櫛型電極11aのみが用いられた場合（●）、そしてすだれ状電極１１の代わりに電極１３が用いられた場合（▲）の特性図を示す。また、コントラスト比とは、液晶９の透明状態における反射光強度と、混濁状態における反射光強度との間の明暗比を示す。図１２によれば、櫛型電極11aおよび11bの両方が用いられた場合（□）のコントラスト比が最も優れていることが判る。つまり、櫛型電極11aおよび11bの両方を用いれば、僅かな電圧の第1電気信号により、大きなコントラスト比を得ることが可能になる。
【００５８】
図１３は、液晶９がラビング処理を伴わない場合のコントラスト比と、第１電気信号の電圧との関係を示す特性図である。但し、図１３は櫛型電極11aおよび11bの両方が用いられた場合（□）と、櫛型電極11aのみが用いられた場合（●）の特性図を示す。また、コントラスト比とは、液晶９の透明状態における反射光強度と、混濁状態における反射光強度との間の明暗比を示す。図１３によれば、櫛型電極11aおよび11bの両方が用いられた場合（□）のコントラスト比が櫛型電極11aのみが用いられた場合（●）のコントラスト比よりも優れていることが判る。つまり、櫛型電極11aおよび11bの両方を用いれば、僅かな電圧の第1電気信号により、大きなコントラスト比を得ることが可能になる。さらに、図１２および１３より、ラビング処理を施さない方が、施した方よりもコントラスト比が優れていることが判る。すなわち、ラビング処理を伴わない液晶９を用いれば、僅かな電圧の第1電気信号により、大きなコントラスト比を得ることが可能になる。その結果、液晶９の劣化を抑制することが可能となる。
【００５９】
図１４は応答時間と、第１電気信号の電圧との関係を示す特性図である。但し、図１４は櫛型電極11aおよび11bの両方が用いられた場合（□）、櫛型電極11aのみが用いられた場合（●）、そしてすだれ状電極１１の代わりに電極１３が用いられた場合（▲）の特性図を示す。また、図１４での応答時間とは、ラビング処理を伴った液晶９を通る反射光強度が、第１電気信号の印加後に100％から10％になるまでの時間を示す。図１４によれば、櫛型電極11aおよび11bの両方が用いられた場合（□）の応答時間が、他の場合と比べて優れていることが判る。つまり、櫛型電極11aおよび11bの両方を用いれば、僅かな電圧の第1電気信号により、速い応答時間を得ることができる。
【００６０】
図１５は、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（●）の応答時間と、第１電気信号の電圧との関係を示す特性図である。但し、図１５は櫛型電極11aのみが用いられた場合の特性図を示す。また、図１５での応答時間とは、液晶９を通る反射光強度が、第１電気信号の印加後に100％から10％になるまでの時間を示す。図１５より、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）の方が、伴う場合（●）よりも応答時間が速いことが判る。つまり、ラビング処理を伴わない液晶９を用いれば、僅かな電圧の第1電気信号により、速い応答時間を得ることができる。
【００６１】
図１６は、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）のコントラスト比と、第1電気信号として用いられた８Vのバースト波信号のデューティー比との関係を示す特性図である。但し、図１６は櫛型電極11aのみが用いられた場合の特性図を示す。また、バースト波信号は30 Hzの周波数を有し、各バーストは10.72 MHzのキャリアー周波数を有する。図１６より、液晶９がラビング処理を伴う場合（■）には、コントラスト比はデューティー比の増加に伴って徐々に増加し、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）には、コントラスト比はデューティー比の増加に伴って急激に増加する。つまり、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）の方が、コントラスト比に優れることが判る。さらにコントラスト比は、バースト波信号の周波数に依存することなく、ほぼ一定であることが確認されている。このようにして、バースト波信号を使用することにより、低消費電力駆動が可能となる。
【００６２】
図１７は、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）の応答時間と、第1電気信号として用いられた８Vのバースト波信号のデューティー比との関係を示す特性図である。但し、図１７は櫛型電極11aのみが用いられた場合の特性図を示す。また、バースト波信号は30 Hzの周波数を有し、各バーストは10.72 MHzのキャリアー周波数を有する。さらに、図１７での応答時間とは、液晶９を通る反射光強度が、バースト波信号の印加後に100％から10％になるまでの時間を示す。図１７より、液晶９がラビング処理を伴う場合（■）には、応答時間はデューティー比の増加に伴って徐々に減少し、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）には、応答時間はデューティー比の増加に伴って急激に減少する。つまり、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）の方が、応答時間に優れることが判る。
【００６３】
図１８は、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）のコントラスト比と、第２電気信号の電圧との関係を示す特性図である。但し、図１８は櫛型電極11aのみが用いられた場合の特性図を示す。図１８より、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）の方が、コントラスト比に優れることが判る。このようにして、図１の反射型液晶ディスプレイはコントラスト比に優れる。
【００６４】
図１９は、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）の応答時間と、第２電気信号の電圧との関係を示す特性図である。但し、図１９は櫛型電極11aのみが用いられた場合の特性図を示す。図１９での応答時間とは、液晶９を通る反射光強度が、第２電気信号の印加後に0％から90％になるまでの時間を示す。図１９より、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）の方が、伴う場合（■）よりも応答時間が速いことが判る。さらに、液晶９の厚さをもっと薄くすることにより、応答時間をもっと速くすることが可能となる。また、液晶９として強誘電性液晶を用いることにより、応答時間をさらに短縮することが可能となる。
【００６５】
図２０は、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）の応答時間と、第２電気信号の電圧との関係を示す特性図である。但し、図２０は櫛型電極11aのみが用いられた場合の特性図を示す。図２０での応答時間とは、液晶９を通る反射光強度が、第２電気信号の印加を中止した後に100％から10％になるまでの時間を示す。また、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）の応答時間は図２０の右側の目盛りに対応し、液晶９がラビング処理を伴う場合（■）の応答時間は図２０の左側の目盛りに対応する。図２０によれば、液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）の応答時間は、30 V以上でほぼ一定であって、液晶９がラビング処理を伴う場合（■）に比べてはるかに優れていることがわかる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の反射型液晶ディスプレイは、ディスプレイ部と、そのディスプレイ部の下に備えられた圧電部から成る。圧電部は圧電基板と、その圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極と、上端面に設けられた対向電極から成る。ディスプレイ部は第１および第２の透明な非圧電板と、液晶から成る。第１の透明な非圧電板の下端面には第１透明電極が設けられ、第２の透明な非圧電板の上端面には第２透明電極が設けられており、液晶は第１および第２透明電極の間に設けられている。このとき、第１透明電極の下端面に第１の透明な高分子薄膜を、第２透明電極の上端面に第２の透明な高分子薄膜を備えた構造を採用することもできる。この場合、液晶は第１および第２の透明な高分子薄膜の間に設けられる。さらに、このような液晶に、電界が印加される前に予めラビング処理を施しておくことも可能である。
【００６７】
もしも、圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極と対向電極の間に第１電気信号が印加されると、圧電基板に厚みモードの振動が励振される。このとき、第１電気信号の周波数が、第２の透明な非圧電板および圧電基板の複合体の厚みモードの共振周波数にほぼ等しい構造を採用することにより、効率よく圧電基板に厚みモードの振動を励振することが可能となる。また、圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極として櫛型電極を採用し、その電極周期長が圧電基板の厚さよりも大きい構造を採用することにより、効率よく圧電基板に厚みモードの振動を励振することが可能となる。この厚みモードの振動により液晶に弾性波が生じ、弾性波により液晶が混濁状態になる。このとき、第２の透明な非圧電板自体に伝搬する弾性波の位相速度が、圧電基板自体を伝搬する弾性波の位相速度よりも遅く、同時に、液晶自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速い構造、そして、第１の透明な非圧電板自体に伝搬する弾性波の位相速度が、液晶自体に伝搬する弾性波の位相速度よりも速い構造を採用することにより、液晶中に効率よく弾性波が生じる。このようにして、液晶が効率よく混濁状態になる。
【００６８】
液晶が混濁状態にあるときに、もしも第１および第２透明電極の間に第２電気信号が印加されると、液晶の少なくとも一部に電界が印加されて、液晶のその少なくとも一部が透明状態になる。このようにして、透明状態にある部分の液晶を通る光が、反射板としての役割も有する対向電極で反射されることから、表示機能が可能となる。このとき、第２の透明な非圧電板の下端面に反射板を備えた構造も可能である。この場合には、光はこの反射板で反射されることになる。このようにして、本発明の反射型液晶ディスプレイは光源や偏光子を必要としないので、小型軽量で、低消費電力駆動が可能である。また、ディスプレイ部にカラーフィルタが備えられた構造を採用することにより、全色型の反射型液晶ディスプレイを構成することが可能となる。
【００６９】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、圧電セラミック薄板の分極軸の方向がその厚さ方向と平行であるような構造を採用することにより、効率よく圧電基板に厚みモードの振動を励振することが可能となる。また、圧電基板が圧電性高分子膜で成る構造を採用することが可能である。このような構造を採用することにより、効率よく圧電基板に厚みモードの振動を励振することが可能となる。さらに、圧電基板として圧電性高分子膜を採用するとともに、第１および第２の透明な非圧電板として、高分子膜を採用することにより、反射型液晶ディスプレイ全体の柔軟性が増し、その結果、平面状のディスプレイだけでなく、湾曲したディスプレイが可能となる。従って、製作が容易で、耐久性にも優れた反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００７０】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、液晶としてネマティック液晶または強誘電性液晶を採用することが可能である。このような液晶を採用することにより、精密な画像を構成することが可能となり、表示機能に優れた反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００７１】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１および第２透明電極として、インジウムとスズの酸化物を採用することが可能である。このような構造を採用することにより、精密な画像を構成することが可能となり、表示機能に優れた反射型液晶ディスプレイを提供することが可能となる。
【００７２】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１および第２透明電極がそれぞれ細長い副電極の集合体で成る構造を採用することが可能である。この場合、それぞれの集合体は縞模様を形成し、第１透明電極の縞模様と第２透明電極の縞模様は互いに直交している。もしも、第１透明電極の少なくとも１つの副電極と第２透明電極の少なくとも１つの副電極の間に第２電気信号が印加されると、第１透明電極の副電極と第２透明電極の副電極との間の交叉領域にある液晶に電界が印加される。従って、その交叉領域の液晶が透明状態になる。また、本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１透明電極が点状副電極の集合体で成り、第２透明電極が板状電極で成る構造を採用することが可能である。もしも、点状副電極の少なくとも１つと板状電極の間に第２電気信号が印加されると、点状副電極の少なくとも１つと板状電極の間の領域にある液晶に電界が印加される。従って、その領域の液晶が透明状態になる。さらに、本発明の反射型液晶ディスプレイでは、第１透明電極が板状電極で成り、第２透明電極が点状副電極の集合体で成る構造を採用することが可能である。もしも、板状電極と点状副電極の少なくとも１つの間に第２電気信号が印加されると、板状電極と点状副電極の少なくとも１つの間の領域にある液晶に電界が印加される。従って、その領域の液晶が透明状態になる。このようにして、本発明の反射型液晶ディスプレイでは、様々な形状の第１および第２透明電極を採用することにより、精密な画像を構成することが可能となる。
【００７３】
本発明の反射型液晶ディスプレイでは、圧電基板の下端面に設けられた少なくとも１つの電極が電極E_i (i=1, 2,…, n)で成るとともに、電極E_iに接続されたスイッチが設けられた構造が可能である。このような構造を採用することにより、ディスプレイの面積を広げること、すなわち大画面にすることが可能となり、視野特性に優れたディスプレイを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射型液晶ディスプレイの第１の実施例を示す断面図。
【図２】第２透明高分子薄膜６を上方から見たときの平面図。
【図３】圧電部の底面図。
【図４】第１透明電極２および第２透明電極５それぞれに代わって用いられる第１透明電極１４および第２透明電極１５の構成図。
【図５】カラーフィルタ１６と反射板１７を新たに備えたディスプレイ部の断面図。
【図６】すだれ状電極１１の代わりに櫛型電極E₁, E₂, E₃およびE₄を備えた圧電部の底面図。
【図７】すだれ状電極１１の代わりに櫛型電極E₁, E₂, E₃およびE₄を備えた圧電部の底面図。
【図８】ラビング処理を伴った液晶９を通る反射光強度と、10.72 MHzの第１電気信号の印加を中止してからの時間との関係を示す特性図。
【図９】液晶９がラビング処理を伴った場合のコントラスト比と、第１電気信号の周波数との関係を示す特性図。
【図１０】応答時間と、８Vの第１電気信号の周波数との関係を示す特性図。
【図１１】応答時間と、８Vの第１電気信号の周波数との関係を示す特性図。
【図１２】液晶９がラビング処理を伴った場合のコントラスト比と、第１電気信号の電圧との関係を示す特性図。
【図１３】液晶９がラビング処理を伴わない場合のコントラスト比と、第１電気信号の電圧との関係を示す特性図。
【図１４】応答時間と、第１電気信号の電圧との関係を示す特性図。
【図１５】液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（●）の応答時間と、第１電気信号の電圧との関係を示す特性図。
【図１６】液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）のコントラスト比と、第1電気信号として用いられた８Vのバースト波信号のデューティー比との関係を示す特性図。
【図１７】液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）の応答時間と、第1電気信号として用いられた８Vのバースト波信号のデューティー比との関係を示す特性図。
【図１８】液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）のコントラスト比と、第２電気信号の電圧との関係を示す特性図。
【図１９】液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）の応答時間と、第２電気信号の電圧との関係を示す特性図。
【図２０】液晶９がラビング処理を伴わない場合（□）または伴う場合（■）の応答時間と、第２電気信号の電圧との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１第１の透明な非圧電板
２第１透明電極
３第１の透明な高分子薄膜
４第２の透明な非圧電板
５第２透明電極
６第２の透明な高分子薄膜
７第１の隙間材
８第２の隙間材
９液晶
１０圧電基板
１１すだれ状電極
11a, 11b 櫛型電極
１２対向電極
１３板状の電極
１４第１透明電極
１５第２透明電極
１６カラーフィルタ
１７反射板
１８スイッチ
E₁, E₂, E₃, E₄ 櫛型電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention induces an elastic wave in the liquid crystal of the display part by the vibration of the thickness mode excited in the piezoelectric part to make the liquid crystal turbid, and the liquid crystal is made transparent by applying an electric field to the liquid crystal in the turbid state. It is related with the reflective liquid crystal display which implement | achieves a display function by doing.
[0002]
[Prior art]
For mobile terminals such as portable information terminals and GPS car navigation systems, demands such as small and light weight, power saving, and high definition are increasing. In order to meet these demands, it is essential to improve the functions of liquid crystal displays installed in mobile terminals. A thin film transistor drive type display as a typical example of a conventional liquid crystal display is high quality, but there are many points to be improved such that power consumption by a light source accounts for about 80% of the total power consumption. on the other hand. Such a reflective display instead of the transmissive display is advantageous for the purpose of promoting power saving. Typical examples of the reflective display include a polymer dispersion type and a guest-host type. However, there are many problems in terms of downsizing, weight reduction, high accuracy, and lifetime of the device. Improving the ratio is a major issue.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a high-luminance and contrast ratio, to provide a precise image, to have excellent visual field characteristics, to prevent liquid crystal from being deteriorated, to be able to be driven with low power consumption, to have a simple circuit configuration, and to respond. The object is to provide a reflective liquid crystal display that is fast, can be mass-produced, is small and light, has excellent durability, and does not require a light source and a polarizer.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The reflective liquid crystal display according to claim 1 is a reflective liquid crystal display including a display unit and a piezoelectric unit provided under the display unit, wherein the display unit includes first and second transparent non-displays. A first transparent electrode is provided on the lower end surface of the first transparent non-piezoelectric plate, and a second transparent electrode is provided on the upper end surface of the second transparent non-piezoelectric plate. The liquid crystal is provided between the first and second transparent electrodes, and the piezoelectric portion is provided on a piezoelectric substrate, at least one electrode provided on a lower end surface of the piezoelectric substrate, and on an upper end surface. The first electric signal is applied between the at least one electrode and the counter electrode, whereby thickness mode vibration is excited in the piezoelectric substrate, and the thickness mode vibration causes the LCD The liquid crystal is made turbid by the elastic wave, and an electric field is applied to at least a part of the liquid crystal by applying a second electric signal between the first and second transparent electrodes. The at least part is made transparent by the electric field, and light is reflected by the counter electrode through the at least part in the transparent state.
[0005]
In the reflective liquid crystal display according to claim 2, the frequency of the first electric signal is substantially equal to the resonance frequency of the thickness mode of the composite of the second transparent non-piezoelectric plate and the piezoelectric substrate.
[0006]
According to a third aspect of the present invention, the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric ceramic thin plate, and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction.
[0007]
According to a fourth aspect of the present invention, the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric polymer film.
[0008]
The reflective liquid crystal display according to claim 5, wherein the phase velocity of the elastic wave propagating to the second transparent non-piezoelectric plate itself is slower than the phase velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric substrate itself, It is faster than the phase velocity of the elastic wave propagating to the liquid crystal itself.
[0009]
In the reflective liquid crystal display according to claim 6, the phase velocity of the elastic wave propagating to the first transparent non-piezoelectric plate itself is faster than the phase velocity of the elastic wave propagating to the liquid crystal itself.
[0010]
In the reflection type liquid crystal display according to claim 7, the liquid crystal is a nematic liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal.
[0011]
In the reflective liquid crystal display according to claim 8, the first and second transparent electrodes are made of an oxide of indium and tin.
[0012]
The reflective liquid crystal display according to claim 9, wherein the first and second transparent electrodes are each composed of an assembly of elongated sub-electrodes, each of the assemblies forms a striped pattern, and the first transparent electrode The striped pattern and the striped pattern of the second transparent electrode are orthogonal to each other, and the second electric signal is provided between at least one sub electrode of the first transparent electrode and at least one sub electrode of the second transparent electrode. Is applied, an electric field is applied to the liquid crystal in the crossing region between the sub electrode of the first transparent electrode and the sub electrode of the second transparent electrode, and the liquid crystal in the crossing region is transparent. It becomes a state.
[0013]
The reflective liquid crystal display according to claim 10, wherein the first transparent electrode is constituted by an assembly of point-like sub-electrodes, the second transparent electrode is constituted by plate-like electrodes, and at least one of the point-like sub-electrodes and the By applying the second electric signal between the plate-like electrodes, an electric field is applied to the liquid crystal in the region between the at least one of the point-like sub-electrodes and the plate-like electrode, The liquid crystal becomes transparent.
[0014]
The reflective liquid crystal display according to claim 11, wherein the first transparent electrode is a plate-like electrode, the second transparent electrode is a collection of point-like sub-electrodes, and the plate-like electrode and the point-like sub-electrodes. By applying the second electric signal between at least one of the two, an electric field is applied to the liquid crystal in a region between the at least one of the plate-like electrode and the point-like sub-electrode, The liquid crystal becomes transparent.
[0015]
According to a twelfth aspect of the present invention, the at least one electrode is a comb electrode.
[0016]
In a reflection type liquid crystal display according to a thirteenth aspect, the at least one electrode is a comb-shaped electrode, and the electrode periodic length is larger than the thickness of the piezoelectric substrate.
[0017]
15. The reflective liquid crystal display according to claim 14, wherein a first transparent polymer thin film is provided on a lower end surface of the first transparent electrode, and a second transparent polymer thin film is provided on an upper end surface of the second transparent electrode. Is provided.
[0018]
16. The reflective liquid crystal display according to claim 15, wherein a first transparent polymer thin film is provided on a lower end surface of the first transparent electrode, and a second transparent polymer thin film is provided on an upper end surface of the second transparent electrode. The liquid crystal before the electric field is applied is rubbed.
[0019]
The reflective liquid crystal display according to claim 16 is provided with a reflective plate on a lower end surface of the second transparent non-piezoelectric plate.
[0020]
The reflective liquid crystal display according to claim 17 is provided with a color filter in the display unit.
[0021]
The reflective liquid crystal display according to claim 18, wherein the at least one electrode is an electrode E. _i (i = 1, 2, ..., n) and the electrode E _i A reflective liquid crystal display provided with a switch connected to the electrode E, _i The first electric signal is sequentially applied between each of the counter electrode and the counter electrode via the switch, whereby the electrode E _i The vibration of the thickness mode corresponding to is sequentially excited on the piezoelectric substrate, and the elastic wave is sequentially generated in the liquid crystal by the vibration of the thickness mode, and the liquid crystal becomes turbid due to the elastic wave.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The reflective liquid crystal display according to the present invention has a simple structure including a display unit and a piezoelectric unit provided under the display unit. The display unit includes first and second transparent non-piezoelectric plates and liquid crystal. A first transparent electrode is provided on the lower end surface of the first transparent non-piezoelectric plate, and a second transparent electrode is provided on the upper end surface of the second transparent non-piezoelectric plate. It is provided between two transparent electrodes. The piezoelectric portion includes a piezoelectric substrate, at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate, and a counter electrode provided on the upper end surface.
[0023]
If the first electric signal is applied between at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate and the counter electrode, vibration in the thickness mode is excited in the piezoelectric substrate. The vibration of the thickness mode generates an elastic wave in the liquid crystal, and the liquid crystal becomes turbid due to the elastic wave. At this time, if a second electric signal is applied between the first and second transparent electrodes, an electric field is applied to at least a part of the liquid crystal. By this electric field, at least a part of the liquid crystal becomes transparent. As a result, the light is reflected by the counter electrode through the liquid crystal in the transparent state. At this time, the counter electrode also serves as a reflector. Thus, since the reflective liquid crystal display of the present invention does not require a light source or a polarizer, it is small and light and can be driven with low power consumption.
[0024]
The reflection type liquid crystal display of the present invention employs a structure in which the frequency of the first electric signal is substantially equal to the resonance frequency of the thickness mode of the composite of the second transparent non-piezoelectric plate and the piezoelectric substrate. By adopting such a structure, it is possible to efficiently excite thickness mode vibration in the piezoelectric substrate.
[0025]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to employ a structure in which the piezoelectric substrate is a piezoelectric ceramic thin plate. At this time, the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction. By adopting such a structure, it is possible to efficiently excite thickness mode vibration in the piezoelectric substrate.
[0026]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to employ a structure in which the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric polymer film. By adopting such a structure, it is possible to efficiently excite thickness mode vibration in the piezoelectric substrate.
[0027]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, the phase velocity of the elastic wave propagating to the second transparent non-piezoelectric plate itself is slower than the phase velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric substrate itself, and simultaneously propagates to the liquid crystal itself. A structure faster than the phase velocity of the elastic wave is adopted. By adopting such a structure, elastic waves are efficiently generated in the liquid crystal.
[0028]
The reflective liquid crystal display of the present invention employs a structure in which the phase velocity of the elastic wave propagating to the first transparent non-piezoelectric plate itself is faster than the phase velocity of the elastic wave propagating to the liquid crystal itself. By adopting such a structure, elastic waves are efficiently generated in the liquid crystal.
[0029]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, nematic liquid crystal or ferroelectric liquid crystal can be adopted as the liquid crystal. By adopting such a liquid crystal, it becomes possible to construct a precise image and to provide a reflective liquid crystal display excellent in display function.
[0030]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to employ oxides of indium and tin as the first and second transparent electrodes. By adopting such a structure, it is possible to construct a precise image, and it is possible to provide a reflective liquid crystal display having an excellent display function.
[0031]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to adopt a structure in which the first and second transparent electrodes are each composed of an assembly of elongated sub-electrodes. In this case, each aggregate forms a striped pattern, and the striped pattern of the first transparent electrode and the striped pattern of the second transparent electrode are orthogonal to each other. If a second electrical signal is applied between at least one sub-electrode of the first transparent electrode and at least one sub-electrode of the second transparent electrode, the sub-electrode of the first transparent electrode and the sub-electrode of the second transparent electrode. An electric field is applied to the liquid crystal in the crossing region between the electrodes. Accordingly, the liquid crystal in the crossing region becomes transparent. In this way, it becomes possible to construct a precise image, and it is possible to provide a reflective liquid crystal display having an excellent display function.
[0032]
In the reflection type liquid crystal display of the present invention, it is possible to adopt a structure in which the first transparent electrode is composed of an assembly of point-like sub-electrodes and the second transparent electrode is composed of plate-like electrodes. If the second electric signal is applied between at least one of the point-like sub-electrodes and the plate-like electrode, an electric field is applied to the liquid crystal in the region between at least one of the point-like sub-electrodes and the plate-like electrode. . Accordingly, the liquid crystal in that region becomes transparent. In this way, it becomes possible to construct a precise image, and it is possible to provide a reflective liquid crystal display having an excellent display function.
[0033]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to adopt a structure in which the first transparent electrode is a plate-like electrode and the second transparent electrode is an aggregate of point-like sub-electrodes. If the second electric signal is applied between at least one of the plate-like electrode and the point-like sub-electrode, an electric field is applied to the liquid crystal in the region between at least one of the plate-like electrode and the point-like sub-electrode. . Accordingly, the liquid crystal in that region becomes transparent. In this way, it becomes possible to construct a precise image, and it is possible to provide a reflective liquid crystal display having an excellent display function.
[0034]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, a structure in which at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate is a comb electrode is possible. Furthermore, a structure in which the electrode periodic length is larger than the thickness of the piezoelectric substrate can be employed. By adopting such a structure, it is possible to efficiently excite thickness mode vibration in the piezoelectric substrate.
[0035]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, the first transparent polymer thin film is provided on the lower end surface of the first transparent electrode, and the second transparent polymer thin film is provided on the upper end surface of the second transparent electrode. Can be adopted. Further, it is possible to perform a rubbing process on the liquid crystal before the electric field is applied.
[0036]
The reflection type liquid crystal display of the present invention can have a structure in which a reflection plate is provided on the lower end surface of the second transparent non-piezoelectric plate.
[0037]
The reflective liquid crystal display of the present invention can have a structure in which a color filter is provided in the display unit. By adopting such a structure, it is possible to configure a full-color reflective liquid crystal display.
[0038]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate is an electrode E. _i (i = 1, 2, ..., n) and electrode E _i A structure in which a switch connected to is provided is possible. If electrode E _i When the first electric signal is sequentially applied between each of the electrodes and the counter electrode via a switch, the electrode E _i Corresponding thickness mode vibrations are sequentially excited on the piezoelectric substrate. Thickness mode vibrations sequentially generate elastic waves in the liquid crystal, which causes the liquid crystal to become turbid. In this way, the display area can be increased, that is, a large screen can be provided, and a display with excellent visual field characteristics can be provided.
[0039]
【Example】
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a reflective liquid crystal display according to the present invention. In this embodiment, the first transparent non-piezoelectric plate 1, the first transparent electrode 2, the first transparent polymer thin film 3, the second transparent non-piezoelectric plate 4, the second transparent electrode 5, and the second transparent The polymer thin film 6, the first gap material 7, the second gap material 8, the liquid crystal 9, the piezoelectric substrate 10, the interdigital electrode 11, and the counter electrode 12. In this embodiment, the first transparent electrode 2 is provided on the lower end surface of the first transparent piezoelectric plate 1, and the first transparent polymer thin film 3 is provided on the lower end surface of the first transparent electrode 2. A second transparent electrode 5 is provided on the upper end surface of the second transparent non-piezoelectric plate 4, and a second transparent polymer thin film 6 is provided on the upper end surface of the second transparent electrode 5. The first gap material 7 and the second gap material 8 are not drawn in FIG.
[0040]
1, the first transparent non-piezoelectric plate 1, the first transparent electrode 2, the first transparent polymer thin film 3, the second transparent non-piezoelectric plate 4, the second transparent electrode 5, and the second transparent polymer. The thin film 6 and the liquid crystal 9 constitute a display unit composed of seven layers. The piezoelectric substrate 10, the interdigital electrode 11, and the counter electrode 12 constitute a three-layer piezoelectric portion, and the display portion is fixed on the piezoelectric portion with an epoxy resin.
[0041]
In the piezoelectric portion of FIG. 1, the piezoelectric substrate 10 is formed of a piezoelectric ceramic thin plate having a thickness of 200 μm, and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction. The interdigital electrode 11 and the counter electrode 12 are each made of an aluminum thin film, and are provided on the lower end surface and the upper end surface of the piezoelectric substrate 10, respectively.
[0042]
In the display unit of FIG. 1, the first transparent non-piezoelectric plate 1 and the second transparent non-piezoelectric plate 4 are made of glass plates made of different materials and have a thickness of 1.1 mm. At this time, the phase velocity of the elastic wave propagating to the second transparent non-piezoelectric plate 4 itself is slower than the phase velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric substrate 10 itself, and at the same time, the phase velocity of the elastic wave propagating into the liquid crystal 9 itself. Faster than. The phase velocity of the elastic wave propagating to the first transparent non-piezoelectric plate 1 itself is faster than the phase velocity of the elastic wave propagating to the liquid crystal 9 itself. The first transparent electrode 2 is composed of an assembly of point-like sub-electrodes, and the second transparent electrode 5 is composed of a plate-like electrode. Both the first transparent electrode 2 and the second transparent electrode 5 are made of an oxide of indium and tin. Both the first transparent polymer thin film 3 and the second transparent polymer thin film 6 are made of polyimide. The liquid crystal 9 is made of nematic liquid crystal MBBA, and is injected into the space of 50 μm thickness between the first transparent polymer thin film 3 and the second transparent polymer thin film 6 without being subjected to rubbing treatment. At this time, the liquid crystal 9 can be injected after the rubbing process. By the rubbing process, the liquid crystal 9 has homogeneous alignment. Further, the liquid crystal 9 can be directly injected into the space between the first transparent electrode 2 and the second transparent electrode 5 without using the first transparent polymer thin film 3 and the second transparent polymer thin film 6. is there. In this case, the rubbing process is not performed. In this way, the reflective liquid crystal display of FIG. 1 is easy to manufacture and excellent in durability.
[0043]
In the reflective liquid crystal display of FIG. 1, a piezoelectric polymer film can be used as the piezoelectric substrate 10, and a polymer film can be used as the first transparent non-piezoelectric plate 1 and the second transparent non-piezoelectric plate 4. By using such a polymer film, the flexibility of the entire reflective liquid crystal display is increased, and as a result, not only a flat display but also a curved display is possible. As the first transparent non-piezoelectric plate 1 and the second transparent non-piezoelectric plate 4, a PET film or an acrylic plate is convenient.
[0044]
FIG. 2 is a plan view of the second transparent polymer thin film 6 as viewed from above. A first gap material 7 and a second gap material 8 are respectively provided at both ends of the upper surface of the second transparent polymer thin film 6. Both the first gap material 7 and the second gap material 8 are made of a PET film, whereby a space between the first transparent polymer thin film 3 and the second transparent polymer thin film 6 is formed, and the liquid crystal 9 is formed in the space. Injected.
[0045]
FIG. 3 is a bottom view of the piezoelectric portion. The interdigital electrode 11 is composed of two comb-shaped electrodes 11a and 11b. The interdigital electrode 11 has 10 pairs of electrode fingers and has an electrode period length (P) of 300 μm and an electrode overlap width (L) of 5 mm. When the reflective liquid crystal display of FIG. 1 is driven, it is possible to use both or only one of the comb electrodes 11a and 11b. Further, a plate-like electrode 13 can be used instead of the interdigital electrode 11.
[0046]
In the reflective liquid crystal display of FIG. 1, if the first electric signal is applied between the intersection of the comb electrodes 11a and 11b and the counter electrode 12, vibration in the thickness mode is excited in the piezoelectric substrate 10. At this time, the frequency of the first electric signal is equal to the resonance frequency of the thickness mode of the composite of the second transparent non-piezoelectric plate 4 and the piezoelectric substrate 10. Thickness mode vibration is excited in the piezoelectric substrate 10 because the piezoelectric substrate 10 is made of a piezoelectric ceramic thin plate, and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction. Similarly, when the first electric signal is applied between the comb-shaped electrode 11 a and the counter electrode 12, the piezoelectric substrate 10 is excited in thickness mode. Further, the thickness mode vibration is also excited in the piezoelectric substrate 10 by using the plate-like electrode 13 instead of the interdigital electrode 11. Due to the vibration in the thickness mode, an elastic wave is generated in the liquid crystal 9. In order to effectively generate an elastic wave, the phase velocity of the elastic wave propagating to the second transparent non-piezoelectric plate 4 itself is slower than the phase velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric substrate 10 itself, and at the same time, the liquid crystal 9 itself It needs to be faster than the phase velocity of the elastic wave propagating to. Further, the phase velocity of the elastic wave propagating to the first transparent non-piezoelectric plate 1 itself needs to be faster than the phase velocity of the elastic wave propagating to the liquid crystal 9 itself. The elastic wave generated in the liquid crystal 9 changes the liquid crystal 9 from a transparent state to a turbid state. That is, the molecular motion of the liquid crystal 9 is activated by the elastic wave.
[0047]
When the liquid crystal 9 is in a turbid state, if the second electrical signal is applied between one of the point-like sub-electrodes of the first transparent electrode 2 and the second transparent electrode 5, the point-like sub-electrode An electric field is applied to the liquid crystal 9 in the region between one of them and the second transparent electrode 5. The electric field applied to this region makes only the liquid crystal 9 in this region transparent. That is, the alignment of the molecules of the liquid crystal 9 in this region is unified. Similarly, the liquid crystal 9 in two or more regions can be changed from a turbid state to a transparent state, and as a result, the light is reflected by the counter electrode 12 through the liquid crystal 9 in the two or more regions. A similar result can be obtained when the first transparent electrode 2 is a plate-like electrode and the second transparent electrode 5 is an aggregate of point-like sub-electrodes.
[0048]
FIG. 4 is a configuration diagram of the first transparent electrode 14 and the second transparent electrode 15 used in place of the first transparent electrode 2 and the second transparent electrode 5, respectively. The first transparent electrode 14 is composed of an assembly of elongated sub-electrodes, and the assembly of sub-electrodes forms a striped pattern as a whole. The second transparent electrode 15 has the same structure as the first transparent electrode 14. However, the stripe pattern of the first transparent electrode 14 and the stripe pattern of the second transparent electrode 15 are orthogonal to each other.
[0049]
When the first transparent electrode 14 and the second transparent electrode 15 in FIG. 4 are used, the second electric signal is, for example, the second sub-electrode of the first transparent electrode 14 and the seventh sub-electrode of the second transparent electrode 15. Is applied to the liquid crystal 9 in the region where the second sub-electrode of the first transparent electrode 14 and the seventh sub-electrode of the second transparent electrode 15 intersect. The electric field applied to the crossing region makes only the liquid crystal 9 in the crossing region transparent. Similarly, the liquid crystal 9 in two or more crossing regions can be changed from a turbid state to a transparent state. As a result, light is reflected by the counter electrode 12 through the liquid crystal 9 in two or more crossing regions. The In this manner, by using the piezoelectric portion in FIG. 1, it is possible to provide a reflective liquid crystal display that does not require a light source and a polarizer in the display portion.
[0050]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a display unit newly provided with a color filter 16 and a reflecting plate 17. The color filter 16 can be provided between the second transparent electrode 5 and the second transparent polymer thin film 6. If voltages with different amplitudes are applied to the liquid crystal 9 in three adjacent regions corresponding to red, blue and green, it is possible to mix the three colors and adjust the type and degree of color. Will also be possible. In this way, an all color reflective liquid crystal display is possible. On the other hand, the reflection plate 17 is made of an aluminum thin film and is provided under the second transparent non-piezoelectric plate 4 in order to increase the light reflection efficiency. 5 is fixed on the piezoelectric portion of FIG. 1 with an epoxy resin. Further, if necessary, a light source can be used instead of the reflector plate 17.
[0051]
FIG. 6 shows a comb-shaped electrode E instead of the interdigital electrode 11. ₁ , E ₂ , E _Three And E _Four It is a bottom view of the piezoelectric part provided with. In FIG. 6, the switch 18 is also depicted. If the first electrical signal is comb electrode E ₁ , E ₂ , E _Three And E _Four , And the counter electrode 12 through the switch 18 in sequence, the comb electrode E ₁ , E ₂ , E _Three And E _Four The thickness mode vibrations corresponding to each of the piezoelectric substrate 10 are sequentially excited by the piezoelectric substrate 10. These vibrations in the thickness mode induce elastic waves in the liquid crystal 9, and as a result, the liquid crystal 9 changes from a transparent state to a turbid state. In this way, electrode E _i By using (i = 1, 2,..., n), the display area can be expanded, that is, a large screen can be provided, and a display with excellent visual field characteristics can be provided.
[0052]
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the intensity of reflected light passing through the liquid crystal 9 accompanied by the rubbing process and the time after the application of the first electric signal of 10.72 MHz. However, FIG. 7 shows a characteristic diagram when the electrode 13 is used instead of the interdigital electrode 11. FIG. 7 also shows the amplitude waveform of the voltage of the first electric signal of 8V. It can be seen from FIG. 7 that the reflected light intensity decreases rapidly immediately after the application of the first electric signal. That is, the application of the first electric signal changes the liquid crystal 9 from the transparent state to the turbid state.
[0053]
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the intensity of reflected light passing through the liquid crystal 9 accompanied by the rubbing process and the time after the application of the first electric signal of 10.72 MHz is stopped. However, FIG. 8 shows a characteristic diagram when the electrode 13 is used instead of the interdigital electrode 11. FIG. 8 also shows the amplitude waveform of the voltage of the first electric signal of 8V. It can be seen from FIG. 8 that the reflected light intensity immediately increases immediately after the application of the first electric signal is stopped, and gradually increases with time. 7 and 8 show that the reflective liquid crystal display shown in FIG. 1 is excellent in luminance. It has been confirmed that the brightness of the reflective liquid crystal display in FIG. 1 reaches 70%.
[0054]
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio when the liquid crystal 9 is rubbed and the frequency of the first electric signal. However, FIG. 9 shows a characteristic diagram when the electrode 13 is used instead of the interdigital electrode 11. The contrast ratio indicates a light / dark ratio between the reflected light intensity of the liquid crystal 9 in the transparent state and the reflected light intensity in the turbid state. In FIG. 9, the contrast ratio of the transparent state to the turbid state has one peak in the vicinity of 10.73 MHz, and this frequency is almost equal to the resonance frequency of the thickness mode of the composite of the second transparent non-piezoelectric plate 4 and the piezoelectric substrate 10. equal. Thus, the reflective liquid crystal display of FIG. 1 is excellent in contrast ratio.
[0055]
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time and the frequency of the first electric signal of 8V. However, FIG. 10 shows a characteristic diagram when the electrode 13 is used instead of the interdigital electrode 11. Further, the response time in FIG. 10 indicates a time until the reflected light intensity passing through the liquid crystal 9 accompanied by the rubbing process is changed from 100% to 10% after the application of the first electric signal. FIG. 10 shows that the response time is particularly excellent in the vicinity of 10.73 MHz. Note that the faster the response time, the better for the reflective liquid crystal display of FIG.
[0056]
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time and the frequency of the first electric signal of 8V. However, FIG. 11 shows a characteristic diagram when the electrode 13 is used instead of the interdigital electrode 11. Moreover, the response time in FIG. 11 indicates the time from when the reflected light intensity passing through the liquid crystal 9 accompanied by the rubbing process becomes 0% to 90% after the application of the first electric signal is stopped. FIG. 11 shows that the response time in the vicinity of 10.72 MHz is slower than the others. Note that the slower the response time, the lower the power consumption required to maintain the turbid state of the liquid crystal 9. Therefore, the slower the response time, the better for the reflective liquid crystal display of FIG. Thus, it can be seen that a burst wave signal can be used as the first electric signal.
[0057]
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio when the liquid crystal 9 is rubbed and the voltage of the first electric signal. However, in FIG. 12, when both the comb-shaped electrodes 11a and 11b are used (□), when only the comb-shaped electrode 11a is used (●), and the electrode 13 is used instead of the interdigital electrode 11 The characteristic diagram of the case (▲) is shown. The contrast ratio indicates a light / dark ratio between the reflected light intensity of the liquid crystal 9 in the transparent state and the reflected light intensity in the turbid state. FIG. 12 shows that the contrast ratio is the best when both the comb-shaped electrodes 11a and 11b are used (□). That is, if both of the comb-shaped electrodes 11a and 11b are used, a large contrast ratio can be obtained by the first electric signal having a small voltage.
[0058]
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio when the liquid crystal 9 is not subjected to the rubbing process and the voltage of the first electric signal. However, FIG. 13 shows a characteristic diagram when both the comb electrodes 11a and 11b are used (□) and when only the comb electrode 11a is used (●). The contrast ratio indicates a light / dark ratio between the reflected light intensity of the liquid crystal 9 in the transparent state and the reflected light intensity in the turbid state. According to FIG. 13, it can be seen that the contrast ratio when both comb electrodes 11a and 11b are used (□) is superior to the contrast ratio when only comb electrode 11a is used (●). . That is, if both of the comb-shaped electrodes 11a and 11b are used, a large contrast ratio can be obtained by the first electric signal having a small voltage. Furthermore, it can be seen from FIGS. 12 and 13 that the contrast ratio is better when the rubbing process is not performed than when the rubbing process is performed. In other words, if the liquid crystal 9 without the rubbing process is used, a large contrast ratio can be obtained with the first electric signal having a small voltage. As a result, the deterioration of the liquid crystal 9 can be suppressed.
[0059]
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time and the voltage of the first electric signal. However, FIG. 14 shows the case where both the comb-shaped electrodes 11a and 11b are used (□), the case where only the comb-shaped electrode 11a is used (●), and the electrode 13 instead of the interdigital electrode 11 The characteristic diagram of the case (▲) is shown. Further, the response time in FIG. 14 indicates a time until the intensity of reflected light passing through the liquid crystal 9 accompanied by the rubbing process is changed from 100% to 10% after application of the first electric signal. According to FIG. 14, it can be seen that the response time (□) when both the comb electrodes 11a and 11b are used is superior to the other cases. That is, if both of the comb-shaped electrodes 11a and 11b are used, a fast response time can be obtained with the first electric signal having a slight voltage.
[0060]
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time when the liquid crystal 9 is not accompanied by the rubbing process (□) or when the liquid crystal 9 is accompanied (●) and the voltage of the first electric signal. However, FIG. 15 shows a characteristic diagram when only the comb-shaped electrode 11a is used. In addition, the response time in FIG. 15 indicates the time until the reflected light intensity passing through the liquid crystal 9 becomes 100% to 10% after the application of the first electric signal. From FIG. 15, it can be seen that the response time is faster when the liquid crystal 9 is not accompanied by the rubbing process (□) than when the liquid crystal 9 is accompanied by the rubbing process (●). In other words, when the liquid crystal 9 without the rubbing process is used, a fast response time can be obtained with the first electric signal having a slight voltage.
[0061]
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio when the liquid crystal 9 is not rubbed (□) or when the liquid crystal 9 is rubbed (■) and the duty ratio of the 8V burst wave signal used as the first electric signal. It is. However, FIG. 16 shows a characteristic diagram when only the comb-shaped electrode 11a is used. The burst wave signal has a frequency of 30 Hz, and each burst has a carrier frequency of 10.72 MHz. From FIG. 16, when the liquid crystal 9 is accompanied by the rubbing process (■), the contrast ratio is gradually increased as the duty ratio is increased, and when the liquid crystal 9 is not accompanied by the rubbing process (□), the contrast ratio is increased. Increases rapidly as the duty ratio increases. That is, it can be seen that the contrast ratio is excellent when the liquid crystal 9 is not rubbed (□). Furthermore, it has been confirmed that the contrast ratio is substantially constant without depending on the frequency of the burst wave signal. In this way, low power consumption driving can be achieved by using a burst wave signal.
[0062]
FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time when the liquid crystal 9 is not accompanied by the rubbing process (□) or when the liquid crystal 9 is accompanied (■) and the duty ratio of the 8 V burst wave signal used as the first electric signal. It is. However, FIG. 17 shows a characteristic diagram when only the comb-shaped electrode 11a is used. The burst wave signal has a frequency of 30 Hz, and each burst has a carrier frequency of 10.72 MHz. Further, the response time in FIG. 17 indicates the time until the reflected light intensity passing through the liquid crystal 9 changes from 100% to 10% after application of the burst wave signal. From FIG. 17, when the liquid crystal 9 is accompanied by the rubbing process (■), the response time gradually decreases as the duty ratio increases, and when the liquid crystal 9 is not accompanied by the rubbing process (□), the response time Decreases rapidly as the duty ratio increases. That is, it can be seen that the response time is better when the liquid crystal 9 is not rubbed (□).
[0063]
FIG. 18 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio and the voltage of the second electric signal when the liquid crystal 9 does not involve the rubbing process (□) or with the rubbing process (■). However, FIG. 18 shows a characteristic diagram when only the comb-shaped electrode 11a is used. From FIG. 18, it can be seen that the contrast ratio is excellent when the liquid crystal 9 is not accompanied by the rubbing process (□). Thus, the reflective liquid crystal display of FIG. 1 is excellent in contrast ratio.
[0064]
FIG. 19 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time when the liquid crystal 9 does not involve the rubbing process (□) or when the liquid crystal 9 accompanies the rubbing process and the voltage of the second electric signal. However, FIG. 19 shows a characteristic diagram when only the comb-shaped electrode 11a is used. The response time in FIG. 19 indicates the time until the reflected light intensity passing through the liquid crystal 9 becomes 0% to 90% after the application of the second electric signal. From FIG. 19, it can be seen that the response time is faster when the liquid crystal 9 is not accompanied by the rubbing process (□) than when the liquid crystal 9 is accompanied by the rubbing process (■). Furthermore, the response time can be further increased by making the thickness of the liquid crystal 9 thinner. Further, by using a ferroelectric liquid crystal as the liquid crystal 9, the response time can be further shortened.
[0065]
FIG. 20 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time when the liquid crystal 9 does not involve the rubbing process (□) or when the liquid crystal 9 accompanies the rubbing process and the voltage of the second electric signal. However, FIG. 20 shows a characteristic diagram when only the comb-shaped electrode 11a is used. The response time in FIG. 20 indicates the time until the intensity of reflected light passing through the liquid crystal 9 changes from 100% to 10% after the application of the second electric signal is stopped. The response time when the liquid crystal 9 is not rubbed (□) corresponds to the scale on the right side of FIG. 20, and the response time when the liquid crystal 9 is rubbed (■) is shown on the scale on the left side of FIG. Correspond. According to FIG. 20, when the liquid crystal 9 is not rubbed (□), the response time is almost constant at 30 V or more, which is much better than when the liquid crystal 9 is rubbed (■). You can see that
[0066]
【The invention's effect】
The reflective liquid crystal display of the present invention includes a display unit and a piezoelectric unit provided under the display unit. The piezoelectric portion includes a piezoelectric substrate, at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate, and a counter electrode provided on the upper end surface. The display unit includes first and second transparent non-piezoelectric plates and liquid crystal. A first transparent electrode is provided on the lower end surface of the first transparent non-piezoelectric plate, and a second transparent electrode is provided on the upper end surface of the second transparent non-piezoelectric plate. It is provided between two transparent electrodes. At this time, a structure in which the first transparent polymer thin film is provided on the lower end surface of the first transparent electrode and the second transparent polymer thin film is provided on the upper end surface of the second transparent electrode may be employed. In this case, the liquid crystal is provided between the first and second transparent polymer thin films. Further, such a liquid crystal can be subjected to a rubbing process before an electric field is applied.
[0067]
If the first electric signal is applied between at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate and the counter electrode, vibration in the thickness mode is excited in the piezoelectric substrate. At this time, by adopting a structure in which the frequency of the first electric signal is substantially equal to the resonance frequency of the thickness mode of the composite of the second transparent non-piezoelectric plate and the piezoelectric substrate, the piezoelectric substrate is efficiently vibrated in the thickness mode. Can be excited. Further, by adopting a comb-type electrode as at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate and adopting a structure in which the electrode periodic length is larger than the thickness of the piezoelectric substrate, the piezoelectric substrate is efficiently provided with a thickness mode. It becomes possible to excite vibration. The vibration of the thickness mode generates an elastic wave in the liquid crystal, and the liquid crystal becomes turbid due to the elastic wave. At this time, the phase velocity of the elastic wave propagating to the second transparent non-piezoelectric plate itself is slower than the phase velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric substrate itself, and at the same time than the phase velocity of the elastic wave propagating into the liquid crystal itself. By adopting a fast structure and a structure in which the phase velocity of the elastic wave propagating to the first transparent non-piezoelectric plate itself is faster than the phase velocity of the elastic wave propagating to the liquid crystal itself, Elastic waves are generated. In this way, the liquid crystal is efficiently turbid.
[0068]
If the second electric signal is applied between the first and second transparent electrodes when the liquid crystal is in a turbid state, an electric field is applied to at least a part of the liquid crystal, and at least a part of the liquid crystal is transparent. It becomes a state. In this way, the light passing through the liquid crystal in the transparent state is reflected by the counter electrode that also has a role as a reflecting plate, thereby enabling a display function. At this time, a structure in which a reflecting plate is provided on the lower end surface of the second transparent non-piezoelectric plate is also possible. In this case, the light is reflected by this reflector. Thus, since the reflective liquid crystal display of the present invention does not require a light source or a polarizer, it is small and light and can be driven with low power consumption. Further, by adopting a structure in which a color filter is provided in the display unit, it is possible to configure a full-color reflective liquid crystal display.
[0069]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric ceramic thin plate, and the piezoelectric substrate is made of a structure in which the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction. It is possible to excite mode vibration. Further, it is possible to adopt a structure in which the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric polymer film. By adopting such a structure, it is possible to efficiently excite thickness mode vibration in the piezoelectric substrate. Furthermore, by adopting a piezoelectric polymer film as the piezoelectric substrate and employing a polymer film as the first and second transparent non-piezoelectric plates, the flexibility of the entire reflective liquid crystal display is increased. In addition to a flat display, a curved display is possible. Therefore, it is possible to provide a reflective liquid crystal display that is easy to manufacture and excellent in durability.
[0070]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, nematic liquid crystal or ferroelectric liquid crystal can be adopted as the liquid crystal. By adopting such a liquid crystal, it becomes possible to construct a precise image and to provide a reflective liquid crystal display excellent in display function.
[0071]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to employ oxides of indium and tin as the first and second transparent electrodes. By adopting such a structure, it is possible to construct a precise image, and it is possible to provide a reflective liquid crystal display having an excellent display function.
[0072]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to adopt a structure in which the first and second transparent electrodes are each composed of an assembly of elongated sub-electrodes. In this case, each aggregate forms a striped pattern, and the striped pattern of the first transparent electrode and the striped pattern of the second transparent electrode are orthogonal to each other. If a second electrical signal is applied between at least one sub-electrode of the first transparent electrode and at least one sub-electrode of the second transparent electrode, the sub-electrode of the first transparent electrode and the sub-electrode of the second transparent electrode. An electric field is applied to the liquid crystal in the crossing region between the electrodes. Accordingly, the liquid crystal in the crossing region becomes transparent. In the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to adopt a structure in which the first transparent electrode is composed of an assembly of point-like sub-electrodes and the second transparent electrode is composed of plate-like electrodes. If the second electric signal is applied between at least one of the point-like sub-electrodes and the plate-like electrode, an electric field is applied to the liquid crystal in the region between at least one of the point-like sub-electrodes and the plate-like electrode. . Accordingly, the liquid crystal in that region becomes transparent. Furthermore, in the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to employ a structure in which the first transparent electrode is a plate-like electrode and the second transparent electrode is an aggregate of point-like sub-electrodes. If the second electric signal is applied between at least one of the plate-like electrode and the point-like sub-electrode, an electric field is applied to the liquid crystal in the region between at least one of the plate-like electrode and the point-like sub-electrode. . Accordingly, the liquid crystal in that region becomes transparent. Thus, in the reflective liquid crystal display of the present invention, it is possible to construct a precise image by employing the first and second transparent electrodes having various shapes.
[0073]
In the reflective liquid crystal display of the present invention, at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate is an electrode E. _i (i = 1, 2, ..., n) and electrode E _i A structure in which a switch connected to is provided is possible. By adopting such a structure, the display area can be increased, that is, a large screen can be provided, and a display with excellent visual field characteristics can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a reflective liquid crystal display according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the second transparent polymer thin film 6 as viewed from above.
FIG. 3 is a bottom view of the piezoelectric portion.
4 is a configuration diagram of a first transparent electrode 14 and a second transparent electrode 15 used in place of the first transparent electrode 2 and the second transparent electrode 5, respectively.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a display unit that newly includes a color filter 16 and a reflection plate 17;
FIG. 6 shows a comb-shaped electrode E instead of the interdigital electrode 11 ₁ , E ₂ , E _Three And E _Four The bottom view of the piezoelectric part provided with.
FIG. 7 shows a comb-shaped electrode E instead of the interdigital electrode 11 ₁ , E ₂ , E _Three And E _Four The bottom view of the piezoelectric part provided with.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the intensity of reflected light passing through the liquid crystal 9 accompanied by a rubbing process and the time after the application of the 10.72 MHz first electric signal is stopped.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio and the frequency of the first electric signal when the liquid crystal 9 is rubbed.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time and the frequency of the first electric signal of 8V.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing a relationship between response time and the frequency of the first electric signal of 8V.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio when the liquid crystal 9 is rubbed and the voltage of the first electric signal.
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio when the liquid crystal 9 is not subjected to rubbing and the voltage of the first electric signal.
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time and the voltage of the first electric signal.
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time when the liquid crystal 9 does not involve rubbing processing (□) or when the liquid crystal 9 accompanies (●) and the voltage of the first electric signal.
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio when the liquid crystal 9 does not involve rubbing processing (□) or with the rubbing process (■) and the duty ratio of the 8V burst wave signal used as the first electric signal; .
FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time when the liquid crystal 9 does not involve the rubbing process (□) or when it involves the rubbing process (■) and the duty ratio of the 8 V burst wave signal used as the first electric signal. .
FIG. 18 is a characteristic diagram showing the relationship between the contrast ratio and the voltage of the second electric signal when the liquid crystal 9 is not accompanied by rubbing (□) or accompanied by a rubbing process (■).
FIG. 19 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time when the liquid crystal 9 is not accompanied by a rubbing process (□) or when the liquid crystal 9 is accompanied (■) and the voltage of the second electric signal.
FIG. 20 is a characteristic diagram showing the relationship between the response time when the liquid crystal 9 does not involve the rubbing process (□) or when the liquid crystal 9 accompanies the rubbing process and the voltage of the second electric signal;
[Explanation of symbols]
1 First transparent non-piezoelectric plate
2 First transparent electrode
3 First transparent polymer thin film
4 Second transparent non-piezoelectric plate
5 Second transparent electrode
6 Second transparent polymer thin film
7 First gap material
8 Second gap material
9 Liquid crystal
10 Piezoelectric substrate
11 Interdigital electrode
11a, 11b Comb electrode
12 Counter electrode
13 Plate electrode
14 First transparent electrode
15 Second transparent electrode
16 Color filter
17 Reflector
18 switches
E ₁ , E ₂ , E _Three , E _Four Comb electrode

Claims

A reflective liquid crystal display comprising a display part and a piezoelectric part provided under the display part, wherein the display part comprises first and second transparent non-piezoelectric plates and liquid crystal, A first transparent electrode is provided on a lower end surface of the transparent non-piezoelectric plate, a second transparent electrode is provided on an upper end surface of the second transparent non-piezoelectric plate, and the liquid crystal includes the first and first liquid crystals. Provided between the two transparent electrodes, and the piezoelectric portion includes a piezoelectric substrate, at least one electrode provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate, and a counter electrode provided on the upper end surface. When a first electrical signal is applied between the electrode and the counter electrode, a vibration in a thickness mode is excited in the piezoelectric substrate, an elastic wave is generated in the liquid crystal by the vibration in the thickness mode, and the elastic wave causes the LCD mixed When a second electric signal is applied between the first and second transparent electrodes, an electric field is applied to at least a part of the liquid crystal, and the electric field causes the at least part to become transparent. A reflective liquid crystal display in which light is reflected by the counter electrode through the at least part in the transparent state.

2. The reflective liquid crystal display according to claim 1, wherein the frequency of the first electric signal is substantially equal to a resonance frequency of a thickness mode of a composite of the second transparent non-piezoelectric plate and the piezoelectric substrate.

3. The reflective liquid crystal display according to claim 1, wherein the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric ceramic thin plate, and a direction of a polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to a thickness direction thereof.

The reflective liquid crystal display according to claim 1, wherein the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric polymer film.

The phase velocity of the elastic wave propagating to the second transparent non-piezoelectric plate itself is slower than the phase velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric substrate itself, and at the same time than the phase velocity of the elastic wave propagating into the liquid crystal itself. The reflective liquid crystal display according to claim 1, 2, 3 or 4.

The reflection type according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein a phase velocity of an elastic wave propagating to the first transparent non-piezoelectric plate itself is faster than a phase velocity of an elastic wave propagating to the liquid crystal itself. LCD display.

The reflective liquid crystal display according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6, wherein the liquid crystal is a nematic liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal.

8. A reflective liquid crystal display according to claim 1, wherein the first and second transparent electrodes are made of an oxide of indium and tin.

The first and second transparent electrodes are each composed of an assembly of elongated sub-electrodes, each of the assemblies forms a striped pattern, and the striped pattern of the first transparent electrode and the striped pattern of the second transparent electrode Are orthogonal to each other, and when the second electric signal is applied between at least one sub electrode of the first transparent electrode and at least one sub electrode of the second transparent electrode, the first transparent electrode An electric field is applied to the liquid crystal in the cross region between the sub electrode of the second transparent electrode and the sub electrode of the second transparent electrode, and the liquid crystal in the cross region becomes transparent. , 5, 6, 7 or 8.

The first transparent electrode is composed of an assembly of point-like sub-electrodes, the second transparent electrode is composed of plate-like electrodes, and the second electric signal is transmitted between at least one of the point-like sub-electrodes and the plate-like electrode. An electric field is applied to the liquid crystal in a region between the at least one of the point-like sub-electrodes and the plate-like electrode by being applied, and the liquid crystal in the region becomes transparent. The reflective liquid crystal display according to 3, 4, 5, 6, 7 or 8.

The first transparent electrode is a plate-like electrode, the second transparent electrode is a collection of point-like sub-electrodes, and the second electric signal is transmitted between at least one of the plate-like electrode and the point-like sub-electrodes. An electric field is applied to the liquid crystal in the region between the at least one of the plate-like electrode and the point-like sub-electrode by being applied, and the liquid crystal in the region becomes transparent. The reflective liquid crystal display according to 3, 4, 5, 6, 7 or 8.

12. The reflection type liquid crystal display according to claim 1, wherein the at least one electrode is a comb-shaped electrode.

The said at least 1 electrode consists of a comb-shaped electrode, The electrode periodic length is larger than the thickness of the said piezoelectric substrate, The claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 Reflective liquid crystal display.

The first transparent polymer thin film is provided on the lower end surface of the first transparent electrode, and the second transparent polymer thin film is provided on the upper end surface of the second transparent electrode. , 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or 13.

A first transparent polymer thin film is provided on the lower end surface of the first transparent electrode, a second transparent polymer thin film is provided on the upper end surface of the second transparent electrode, and the electric field is applied. 14. The reflective liquid crystal display according to claim 1, wherein the previous liquid crystal is rubbed.

A reflecting plate is provided on a lower end surface of the second transparent non-piezoelectric plate, or a reflective plate is provided on the lower transparent surface of the second transparent non-piezoelectric plate, or 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15. A reflective liquid crystal display according to item 15.

The reflective liquid crystal according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 or 16, wherein the display unit is provided with a color filter. display.

Wherein the at least one electrode is the electrode _{E i (i = 1, 2} , ..., n) together comprising at said an electrode reflective liquid crystal display connected switch is provided on E _i, of the electrode E _i By sequentially applying the first electric signal between each of the counter electrodes via the switch, vibrations of thickness modes corresponding to the electrodes E _i are sequentially excited in the piezoelectric substrate, An elastic wave is sequentially generated in the liquid crystal by vibration in a thickness mode, and the liquid crystal becomes turbid due to the elastic wave. The reflective liquid crystal display according to 12, 13, 14, 15, 16 or 17.