JP4758934B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶表示装置の駆動技術に関する。液晶表示装置のタイプとしては、光源光を片偏光化した光源アレイとディスプレイの液晶パネルと液晶パネル内にディスプレイの画素を構成する液晶層を挟む複数の対向電極対と前記電極対とを配置した複数の側壁と前記複数の対向電極対を有し、かつ、前記対向電極間に挟まれた光透過散乱型液晶を活用したコヒーレントな光源の輝度変調型ディスプレイにおいて、液晶の透過、散乱、反射機能を達成するための液晶駆動技術に関する。

現行のＴＮ液晶における駆動技術は周知の技術であり、その問題点一つである視野角に関しても周知である。この問題点を解決するためのＩＰＳ方式と言う視野角を広めるための技術が開発されている。この技術は、基板面に電極を配置し、基板に対し平行に液晶分子を配向させたため、バックライトの光は液晶分子に沿って横方向に広がって透過し、広視野角化を図ることができる。しかしながら、ＩＰＳ方式を上記ディスプレイ駆動に適用した場合に、以下の問題がある。
（１）電気力線が電極から離れるに従い湾曲し、それに沿って液晶分子が配向するため、ディスプレイの光源光が液晶層内を透過する際、光源光自身の反射による損失が多い。
（２）本ディスプレイは画素間を連結し、液晶層の長さを垂直方向に変化する機能を有しており、ＩＰＳ方式駆動では、垂直関係にある画素間を連結することができない。更にＩＰＳ方式の液晶は、同一面内で全液晶分子が９０度配向するため、レスポンスが遅い。
（３）テレビジョンモニタ用駆動において、通常は６０Ｈｚの単一連続矩形波発生器を用い、対向電極対に挟まれる液晶層を透過層または散乱層または反射層として変化させる。この６０Ｈｚの単一連続矩形波電圧は、液晶分子を包むポリマーを経由し、液晶分子に印加されるが、ポリマーは容量性リアクタンスが大きく、液晶分子への印加電圧が小さくなるため、液晶分子の配向が不安定になり、更に印加電圧を大きくしなければならない。

(参考文献) ＩＰＳ: Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇの略より抜粋,『IPS（In-Plane-Switching）は斜めから見ても美しい横電界方式液晶です。液晶分子が基板と平行に回転するシンプルな動きにより、広視野角で、見る方向による色調変化や全階調での色調変化が少なく、上下左右どこから見ても自然な画像が表示できます。ＴＶ用途に改良したIPS-Proは、透過率で1.5倍、コントラスト比で３倍、世界最高の性能を有しています。IPS方式液晶技術は日立製作所が1995年に発表し、１９９６年より実用化しました。以降、 Super-IPS、Advanced-Super IPS、IPS-Proと進化しています。』〔出典：日立ディスプレイズ（株）ＨＰより抜粋〕

また、後述する光透過分散型液晶を用いたＦＰＤも発明者によって提唱されている（特許文献１参照）。
国際特許公報 ＷＯ ２００６／０８８０９６号公報

上記ディスプレイをＩＰＳ方式での駆動した場合、上記（１）〜（３）の問題点がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ディスプレイの光源光が液晶ディスプレイの液晶層内を損失なく透過したり、所定の画素から散乱放射したり、その光を他の画素にリークしないように反射させる等の駆動技術を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、第１の基板と、前記第１の基板側に共通電極が設けられ前記第１の基板と対向して配置される第２の基板と、前記第２の基板側の前記第１の基板に設けられ、前記共通電極と対向する透明な複数の帯状電極であって前記共通電極とともに第１の対向電極対を形成する透明な帯状電極と、前記第１の基板と前記第２の基板とに略直交するように対向して配置され複数の第２の対向電極対を構成する側面電極と、隣接する前記第１及び前記第２の対向電極対によりマトリックス状に画定される画素領域内に封止材によりそれぞれ封止される光透過散乱型液晶材と、封止された前記光透過散乱型液晶により形成された画素毎に、２組の前記対向電極対における電圧をオン/オフさせる電圧制御機構と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に垂直方向から偏光光を導入する位置に設けられた光源と、前記光源から前記マトリックスの第１の方向に出力される出力光を前記第１の方向と交差する第２の方向に線順次走査する走査機構と、を有する光源システムと、を備えることを特徴とする液晶表示装置であって、前記光源から前記第１の方向に順番に、前記光源からの光を前記液晶層で透過する光透過領域と、前記液晶層における光の散乱に基づいて前記第１の基板側に光を出射する光散乱領域と、前記光源からの光を前記液晶層で反射する反射領域と、を前記第２の方向に線順次で形成するように前記電圧制御機構により制御する駆動機構を有することを特徴とする液晶表示装置が提供される。

上記液晶表示装置によれば、光源により第２の方向に水平走査するとともに、駆動機構により、光透過領域と光反射領域とに挟まれた光散乱領域を第１の方向に垂直走査させることにより、表示領域を線順次走査させることができる。

また、第１の基板と、前記第１の基板側に共通電極が設けられ前記第１の基板と対向して配置される第２の基板と、前記第２の基板側の前記第１の基板に設けられ、前記共通電極と対向する透明な複数の帯状電極であって前記共通電極とともに第１の対向電極対を形成する透明な帯状電極と、前記第１の基板と前記第２の基板とに略直交するように対向して配置され複数の第２の対向電極対を構成する側面電極と、隣接する前記第１及び前記第２の対向電極対によりマトリックス状に画定される画素領域内に封止材によりそれぞれ封止される光透過散乱型液晶材と、封止された前記光透過散乱型液晶により形成された画素毎に、２組の前記対向電極対における電圧をオン/オフさせる電圧制御機構と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に垂直方向から偏光光を導入する位置に設けられた光源と、前記光源から前記マトリックスの第１の方向に出力される出力光を前記第１の方向と交差する第２の方向に線順次走査する走査機構と、を有する光源システムと、を備えることを特徴とする液晶表示装置であって、前記光源から前記第１の方向に順番に、前記光源からの光を前記液晶層で透過する光透過領域と、前記液晶層における光の散乱に基づいて前記第１の基板側に光を出射する光散乱領域と、前記光源からの光を前記液晶層で反射する反射領域と、を前記第２の方向に線順次で形成するように前記電圧制御機構により所定のタイミングで同時に制御する駆動機構を有することを特徴とする液晶表示装置が提供される。

前記駆動機構は、
１）所定の表示画素を前記第１の方向に線順次で移動させながら、前記電圧制御機構により前記液晶層の配向を制御するか、
２）所定の表示画素を前記第１の方向に線順次で前記走査機構により移動させながら、前記電圧制御機構により前記液晶層の透過層領域と反射層領域との増減を制御することが好ましい。そのための具体的な形態としては、前記側面電極間を、前記マトリックスの垂直方向である列方向に接続・断続する第１のスイッチ群を対のそれぞれに有することが好ましく、また、前記駆動機構は、前記帯状電極間を、前記マトリックスの垂直方向である列方向に接続・断続する第２のスイッチ群を設けることが好ましい。

これにより、所望の連続する側面電極対又は帯状電極に対して、同じ電圧を印加して制御することができる。

また、前記駆動機構は、前記液晶層のうち、表示状態の画素を前記走査機構により線順次で移動させる動作に伴い、前記電圧制御機構により前記液晶層の透過層領域と反射層領域の増減を制御し、前記所定の表示画素よりも下の画素の液晶層を反射層とする制御を行う制御回路を有するものであっても良い。前記駆動機構は、前記ディスプレイの画素を形成する液晶層の液晶分子を配向制御するためのパルス電圧を印加する複数の連続矩形波電圧発生器を配置し、前記複数の対向電極対間に連続矩形波電圧を印加する配置としても良い。また、前記駆動機構は、前記ディスプレイの画素を形成する液晶層の液晶分子を配向制御するためのパルス電圧を印加する複数の所定の連続矩形波電圧発生器を、前記液晶パネル内に配置されたストライプ状の側壁の最上端または最下端に配置しても良い。これにより、回路配置をシンプルにすることができる。

また、前記駆動機構は、前記複数の所定の連続矩形波電圧発生器の配置を、隣接する前記対向電極対毎に互いに逆極性で接続するようにしても良い。前記駆動機構は、前記連続矩形波電圧発生器による矩形電圧の印加対象画素を、前記第１のスイッチ群と前記第２のスイッチ群とのオンオフに基づいて決定するのが好ましい。

前記駆動機構は、前記ディスプレイの画素を形成する前記複数の対向電極対を前記第１の方向に線順次走査すると共に、互いに順次継続して接続するように制御することが好ましい。

さらに、前記駆動機構は、ストライプ状の側壁に配置された側面電極を、前記第１の方向に線順次走査と共に互いに順次継続的に接続するように制御するようにしても良い。また、前記駆動機構は、基板面に配置された帯状電極を、線順次走査すると共に、互いに順次に継続して接続するように制御することが好ましい。さらに、前記駆動機構は、前記ディスプレイの画素を形成する複数の側面電極対の各隣接する電極毎に対し、前記信号発生器を互いに逆極性になる様に１つの所定の連続矩形波電圧発生器を配置しても良いし、前記ディスプレイの画素を形成する複数の側面電極対の各隣接する電極毎に対し、前記信号発生器を互いに同極性になる様に１つの所定の連続矩形波電圧発生器を配置しても良いし、前記液晶パネル内に配置されたストライプ状の表示画素以外の直上または直下端に常時反射機能を有する液晶層を形成するようにしても良い。常時反射機能により、電圧制御を簡単にすることができる。

本発明による液晶表示装置によれば、ディスプレイの垂直方向の画素間を連結し液晶層の長さを垂直方向に変化できるため、ディスプレイの光源光は前記液晶層内を透過し、所定の画素から散乱放射させるように液晶を駆動できる。

また、ディスプレイ装置の光源光がｓ偏光光の場合、ディスプレイ装置の非表示画素は前記液晶基板に垂直に配向するから、外部照明光が無偏光でも前記液晶ディスプレイ装置に外部光が透過し、映りこみが少なくなると言う効果がある。

また、ディスプレイ装置の光源光がｐ偏光光の場合、ディスプレイ装置の非表示画素は液晶基板に水平に配向するから、外部照明光をｐ偏光にすると、液晶ディスプレイ装置に外部光が透過し、映りこみが少なくなると言う効果がある。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明を行う。まず、本実施の形態による液晶表示装置について説明する。上記特許文献１にも記載されているが、このディスプレイ装置について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態による液晶ディスプレイ装置の構成概要例を示す図であり、上記特許文献１にも記載されている図である。図１（Ａ）に示すように、液晶ディスプレイ装置は、入力映像信号による輝度変調が可能な水平走査ライン方向の１ライン分の全画素を再生するための光源システムアレイ２０２と、この光源システム内でp偏光又はs偏光に変換された光源光１Ａを出力する機構と、水平走査ライン方向の１ライン分の全画素を再生するための光源光１Ａをユーザーが見る側に表示、非表示させる機能、上記光源光１Ａを線順次走査で所定の画素から放射させる機能を備えた装置２０１及びこの機能を動作させるための図示しない駆動回路システムとを有している。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＰ−Ｐ’線に沿う断面図である。符号２０７に示す部分を見ると、光源からの光は、第ｍラインの画素２０３において散乱し、対向する２枚のガラス基板２０５、２０６のうちの一方側である表面側のガラス基板２０５を透過して広い角度で出射される。

表１は、水平走査ライン毎の画素形成電極の動作状態（Ｓ偏光の場合）例を示す図であり、矩形により囲まれたケースは、液晶が散乱状態にあり、入射光（Ｓ偏光）が画素表面で散乱することを示す。図３は、図２に示す表示画素と画素近傍との構造例を示した図であり、構造例の詳細については後述する。図４は、図３の構成において、液晶分子の配向（水平・垂直）動作を集合したことにより形成される各表示画素１１、１２、１３における液晶層の状態変化例を示した図である。画素１２を表示状態とする場合（説明の都合上、光源光１をｓ偏光とした。）について説明する。

１）図４における画素１１を形成する液晶を挟む２組の対向電極対２ａ―２ｂと３―Ｇのうち、液晶基板１０２、１０３に平行に配置した対向電極対３−Ｇに電圧を印加すると、液晶分子は、対向する基板１０２、１０３に垂直に配向し、光源光１Ａの偏光軸（ｓ偏光）と直交するため、光源光１Ａは画素１１を透過する。
２）画素１１を透過した光源光１Ａは、画素１２（電圧を印加していない）の表面で散乱し、基板１０２から散乱光が放射する。ユーザーはこの放射光を画像として認知することができる。
３）同時に基板１０２、１０３に垂直方向に配置された次の表示画素を形成する１組の対向電極対６ａ−６ｂに電圧を印加すると、液晶分子は液晶基板１０２、１０３に対して平行に配向し、光源光１Ａの偏光軸と一致するため、画素１２と１３との境界面で反射し、画素１３にリークすることを防止することができる。
４）以降、上記の動作を線順次走査で繰り返し、１画面が形成される。

図２では上記１）〜４）の動作により、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の順に透過層が増加し、反射層が減少する様子を示す。

時間Ｔ１においては、光源システムアレイ２０２からの光源光１Ａは、２０８／１で示される垂直方向の複数の画素を透過し、２０９／１で示される層で散乱するとともに、それよりも下の行２１０／１では反射する。従って、画素１１からの散乱光に基づいた表示が行われる。光源２０２／２〜ｎの場合も同様である。

時間Ｔ２においては、光源システムアレイからの光源光１Ａは、２０８／２で示される行を透過し、２０９／２で示される層で散乱するとともに、それよりも下の行２１０／２では反射する。従って、画素１２からの散乱光に基づいた表示が行われる。光源２０２／２〜ｎの場合も同様である。

時間Ｔ３においては、光源システムアレイからの光源光１Ａは、２０８／３で示される行を透過し、２０９／３で示される層で散乱するとともに、それよりも下の行２１０／３では反射する。従って、画素１３からの散乱光に基づいた表示が行われる。光源２０２／２〜ｎの場合も同様である。

以上に説明したように、本実施の形態によるディスプレイ装置は、各対向電極で挟まれる画素に関する表示/非表示の制御を行うために、所定の電圧をオン/オフ制御することにより、透過層２０８、表示層２０９、反射層２１０を形成させるように複数の対向電極対を適切に駆動することが必要である。

次に、図２及び図３に示す前記ディスプレイ構成において、本発明の第1の実施の形態による液晶駆動回路システムの一構成例について図４を参照しながら説明を行う。図３に示す複数の対向電極対に対し、単一の連続矩形波電圧を印加することにより、液晶分子を安定的に配向させることができる。従って、所定のレスポンスで上記光源光に基づく光を損失なく液晶層内を透過または反射または散乱させることが可能である。

図５は、図１〜３までに示すディスプレイ装置に用いるのに適した液晶駆動回路の例を示す図である。図５は、複数行、複数列の２次元配列画素構成を示し、図４は、そのうちの一列の画素構成を示す図である。

対向電極対に挟まれる液晶ＬＣは、実際には背面基板１０１と１０２との間に封止されており、画素単位で分離はされていないが、説明の都合上、各画素毎に配置されているように示している。図４では、画素１２が表示状態の場合の様子を模式的に示す。

図４、図５に示すように、ディスプレイ装置における画素１１〜１５までに設けられている側面電極対２ａ−２ｂ、４ａ−４ｂ、６ａ−６ｂ、８ａ−８ｂ、Ｄａ−Ｄｂには、列方向に近接して配置されている側面電極を独立に接続することができるスイッチ１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａと、１８ｂ、１９ｂ、２０ｂ、２１ｂと、がそれぞれ設けられている。これらのスイッチは、ラッチ出力付きシフトレジスター２２の出力端子２４〜２９により、オンオフ制御される。また、側面電極対下端には、所定の連続矩形波を印加する連続矩形波電圧発生器１０４/１が接続され、前記スイッチと連続矩形波電圧発生器１０４/１とにより、側面電極の下端から連続して任意の複数画素にわたってその側面電極対間に連続矩形波電圧を印加することができる。

また図５に示す様に、他の側面電極対下端の端子にも所定の連続矩形波電圧発生器１０４/２、１０４／３、…、１０４/ｎが接続されていて、行方向に配列されている異なる画素に関しても図４と同様の制御を行うことができる。

一方、画素１１、１２、１３、…を形成する他方の帯状電極３、５、７、９は、液晶共通電極Ｇと対向電極対をなしている。上記対向電極対をなす帯状電極に対して、所定の連続矩形波電圧発生器１０５／2〜5が接続され、ラッチ出力付きシフトレジスター２３の出力端子３０〜３４は、連続矩形波電圧発生器１０５／１〜１０５／５の入力端に接続されている。

ここで、ラッチ出力付きシフトレジスター２２、２３の出力端子２４〜２９、３０〜３４の出力信号のタイミングは、水平，垂直同期信号にて同期するように制御されている。

尚、画素１５は、実際には表示画素として機能せず、常に画素１５に対して入射する光を反射する反射状態としておくことで、列方向下方への光の漏れ込みを最終的にストップする光ストッパとして機能する。このように、最下端の画素にストッパを設けることで、表示層よりも下の画素を必ずしも反射状態にしなくても良いという利点がある。

以下、上記の同期制御を含めた駆動について説明する。図２に示すように配置された画素１１、１２、１３の駆動について、図３を参照しつつ図４,図５を用いて説明する。上記複数の対向電極対に印加された所定の電圧により、上記複数の対向電極対に挟まれる液晶分子が基板に垂直に配向するため、光源光１Ａに対して画素１１を形成する液晶層の入射面まで透過し、透過層２０８/１が形成される。この様にして光源光１が画素１１の直前まで透過可能な状態にある時、光源光１Ａをｓ偏光とし、図３を参照しつつ図４を用いて駆動回路動作を、また図５を用いて回路動作に対応させて液晶の配向状態をそれぞれ交互に説明する。
ここでは説明の都合上、光源光１Ａをｓ偏光とした。

図４において、帯状電極３と液晶共通電極Ｇ間に矩形波電圧発生器１０５／２から所定の電圧を印加すると、画素１１の液晶分子は紙面に垂直に配向、光源光１Ａは画素１１を透過し、画素１２に入力する。画素１２を形成する液晶層を挟む側面電極対４a,４b、帯状電極５は電圧が印加されないため、画素１２は散乱状態であることから、前記光源光１は基板２０６の面から表示光として放射する。同時に、図４に示すように、スイッチ素子２０a,２０b,２１a,２１bをオンにすると、それぞれ側面電極対６aと８aとＤa及び側面電極対６ｂと８ｂとＤｂが接続され、側面電極対Ｄa, Ｄbの下端に配置した矩形波電圧発生器１０４/１から所定の電圧が印加されるため、画素１３を形成する液晶層は、基板に平行に配向する（液晶のマークとして左右に延びる矢印が示される）。
この液晶層の液晶分子と光源光１Ａとの偏光軸が一致するため、前記液晶層は光源光１Ａに対し反射層として機能する。

これにより、画素１２の表示光は画素１３にリークしにくくなっていることが分かる。
スイッチ素子１８a、１９a、２０a，２１a及び１８b、１９b、２０b，２１bは、ラッチ出力付きシフトレジスター２２、２３の出力２４〜２９，３０〜３４により制御される。

以上の動作は、１水平方向の画素を形成する他の対向電極対に関しても、同様に作用するがその説明は省略する。

また、上記ラッチ出力付きシフトレジスター２２、２３の出力端子２４〜２９及び３０〜３４には水平・垂直同期信号により所定のタイミングにより線順次で所定の電圧が出力される。前記動作に関し、図１４に示すタイミングチャートを用いて説明する。
図１４は、ｓ偏光の光源光１Ａを制御し、画素１０〜１５までにおいて画素１０〜１２を表示した時のタイミングチャートである。図４、図５と対比しながら説明を行う。

水平同期信号ＨＤに応じて帯状電極-液晶共通電極間１-Ｇ、３-Ｇ、５-Ｇ、７-Ｇ、９-Ｇに印加する電圧と、側面電極１ａ−１ｂ、２ａ−２ｂ…間の電圧とを切り替えている。

イ）時間ｔ１：帯状電極１-液晶共通電極Ｇ間はオフで、側面電極１ａ−１ｂ間もオフ、それ以外の側面電極間の電圧がオン。これにより、画素１０は表示状態、画素１１〜１５は反射状態になっている。
ロ）時間ｔ２：帯状電極１-液晶共通電極Ｇ間をオン、帯状電極３−液晶共通電極Ｇ間をオフとするとともに、側面電極２ａ−２ｂ間をオフとし、それよりも下段の側面電極をオン状態にしておくことで、画素１０は透過させるとともに、それよりも下段の画素１２〜１５は反射状態となり、画素１１での表示を鮮明にすることができる。
ハ）時間ｔ３：帯状電極１，３-液晶共通電極Ｇ間をオン、帯状電極５−液晶共通電極Ｇ間をオフとするとともに、側面電極４ａ−４ｂ間をオフとし、それよりも下段の側面電極をオン状態にしておくことで、画素１１は透過させるとともに、それよりも下段の画素１３〜１５は反射状態となり、画素１２での表示を鮮明にすることができる。

以下、同様に垂直方向の画素を順次、表示することができる。
また時間ｔ６においては、光源光をオフにして非表示にすることができる。

このように、表示させたい画素の帯状電極と対向電極とをオフ状態にするとともに、それよりも上列の画素を透過状態、少なくともそれよりも１つ下列の画素を反射状態とすることで（全ての下列の画素を反射状態にさせるのが光の遮蔽に関してより好ましい）、表示画素よりも下列への光の漏洩を防止して明るい表示を実現することができる（図４、図５参照）。

次に、本発明の第２の実施の形態による表示装置について図面を参照しながら説明を行う。上記の本発明の第１の実施の形態においては、図５に示すように、画素を形成する対向電極対に印加する複数個の性能の揃った矩形波電圧発生器１０４／１〜１０４／ｎを配置する必要があった。本実施の形態では、図６に示すように、１個の信号発生器１０４と側面電極１ａ−１ｂ、２ａ−２ｂ、…との結線の工夫により、構造を簡単にしたものである。すなわち、図６に示す構造では、列方向に並ぶ複数の側面電極対に対して、１つの信号発生器１０４からの矩形波電圧が印加される構成となっている。また、行方向に配置された複数の帯状電極に対して、１つの信号発生器１０５からの矩形波電圧が印加される構成となっている。

上記の構成によれば、前記信号発生器１０４,１０５を多数設ける必要がなく、回路構成が簡単になるという利点がある。尚、信号発生器１０４,１０５のうちいずれか一方のみを図６に示す構成にしても良い。

次に、本発明の第３の実施の形態による表示装置について図面を参照しながら説明を行う。図７は図３に対応する図であり、図８は図６に対応する図である。本実施の形態による表示装置では、行方向に隣接する画素において、側面電極（Ｃで表されている。）が共有されている点で構成が異なっている。すなわち、行方向にみていくと、スイッチ１６ａ、１７ａ、…により分離・接続が可能に構成されている。一方、行方向に隣接するもう一方の側面電極Ｃは列方向に共有されている。例えば画素１２の行方向において、隣接する画素間で共通の側面電極（Ｃ）を有しているため、表示装置の簡単化、小型化が可能となる。

また、側面電極に電圧を印加するための信号発生器１０４は、これらの側面電極とそれぞれ接続する配線を有するが、図６に比較して配線も簡単になっている。動作としては、図７に示すように第１の実施の形態と同様である。

表２は、本実施の形態における表示装置における、側面電極対と帯状電極のそれぞれの印加電圧と、画素の表示・非表示の状態を示す表である。側面電極に共有があるが、基本的には、表１と同様の動作となっている。

次に、本発明の第４の実施の形態による表示装置について図面を参照しながら説明を行う。本実施の形態による表示装置は、図９から図１１に示すように、基本的には第１の実施の形態によるシステム（図５）などと同様の回路構成を有している。光源光１Ｂがｐ偏光となっている点が異なっている。矩形波電圧発生器１０４,１０５により、側面電極間及び帯状電極に対して所定の電圧が印加できるように構成されている。

図１０に示す構成では、列方向において上から２番目の画素１２が表示状態となっている。すなわち、側面電極対４ａ−４ｂがオフ、帯状電極５−液晶共通電極Ｇもオフになっているため、液晶が散乱状態となり、ｐ偏光光を出射させることができる。
尚、画素１１は透過状態、画素１３〜１５は反射状態となるため、画素１２での表示が可能であり、且つ、それよりも下方の列への光の漏れ込みも少ない。図１１は、行列方向にそれぞれ複数の画素を配列した状態を示す液晶駆動回路システム図である。

図１５は、上記の場合の画素１０〜１２を表示した時のタイミングチャート図である。
ｔ１においては、帯状電極１-液晶共通電極Ｇ間はオフ、帯状電極３、５、７、９-液晶共通電極Ｇ間はオン、対向電極１ａ−１ｂ間がオフになっている。従って、この期間では、画素１０が表示状態となり、画素１１以下は反射状態となっている。時間ｔ２においては、帯状電極３-液晶共通電極間がオフ、対向電極２ａ−２ｂ間もオフ、対向電極１ａ−１ｂ間をオンにすることで、画素１１が表示状態となり、画素１０は透過状態となる。一方、画素１２以降は、反射状態にしておく。これにより、画素１１の表示が可能となり、画素１２以下への光の漏れ込みを防止できる。帯状電極-液晶共通電極間のオフ状態と、側面電極のオフ状態とにより表示を行い、帯状電極-液晶共通電極間のオフと側面電極間のオンとにより透過状態を形成し、帯状電極-液晶共通電極間のオンと側面電極間のオフとにより反射状態を形成することで画素表示を行うことができる。回路構成としては、上記の第１から第３までの実施の形態による構成と同様の構成により同様の効果を得ることが可能である。

表３は、本実施の形態における表示装置における、側面電極対と帯状電極のそれぞれの印加電圧と、画素の表示・非表示の状態を示す表である。側面電極に共有があるが、基本的には、表１と同様の動作となっている。

次に、本発明の第５の実施の形態による表示装置について図面を参照しながら説明を行う。図１２は図７に対応する図であり、図１３は図８に対応する図である。本実施の形態による表示装置では、行方向に隣接する画素において、側面電極（Ｃで表されている。）が共有されている点で第３の実施の形態と同様の構成を有し、光源光１Ｂがｐ偏光である点について構成が異なっている。すなわち、行方向にみていくと、スイッチ１６ａ、１７ａ、…により分離・接続が可能に構成されている。一方、行方向に隣接するもう一方の側面電極Ｃは列方向に共有されている。例えば画素１２の行方向において、隣接する画素間で共通の側面電極（Ｃ）を有しているため、表示装置の簡単化、小型化が可能となる。また、側面電極に電圧を印加するための信号発生器１０４は、これらの側面電極とそれぞれ接続する配線を有するが、図６に比較して配線も簡単になっている。

表４は、本実施の形態における表示装置における、側面電極対と帯状電極のそれぞれの印加電圧と、画素の表示・非表示の状態を示す表である。側面電極に共有があるが、基本的には、表２と同様の動作となっている。

以上に説明したように、本実施の形態による液晶駆動システムは、以下の利点を有する。
１）基板に平行な電気力線を形成でき、それに沿って液晶分子が配向すると、ディスプレイの光源光の偏光軸は液晶と直交するので、液晶層内を損失なく透過するように液晶を駆動できる。
２）各対向電極対で挟まれる画素に関する表示/非表示ができ、所定のタイミングで複数の対向電極対に所定の連続矩形波混合電圧をON/OFF制御することにより、液晶分子列を対向電極対に対し垂直または水平に配向させ、図３に示すように透過層２０８,表示層２０９,反射層２１０を形成させる事が出来、且つ、ディスプレイの垂直方向の画素間を連結し液晶層の長さを垂直方向に変化できるので、ディスプレイの光源光は前記液晶層内を透過し、所定の画素から散乱放射させるように液晶を駆動できる。
３）ディスプレイ装置において、光源光がｐまたはｓいずれの偏光光の場合でも液晶層内を光損失なく、所定の画素から光源の光を出力させるように液晶を駆動できる。
４）また、ディスプレイ装置の光源光がｓ偏光光の場合、ディスプレイ装置の非表示画素は液晶基板に垂直に配向するから、外部照明光が無偏光でも前記液晶ディスプレイ装置に外部光が透過し、映りこみが少なくなると言う効果がある。
５）また、ディスプレイ装置の光源光がｐ偏光光の場合、ディスプレイ装置の非表示画素は液晶基板に水平に配向するから、外部照明光をｐ偏光にすると、前記液晶ディスプレイ装置に外部光が透過し、映りこみが少なくなると言う効果がある。
６）また、この構成において、各電極で挟まれる画素に関する表示/非表示に制御を行うために、前記側面電極対の一方と所定の連続した矩形波電圧発生器は隣接側面電極対同士を互いに逆極性にして接続する様な構成により、側面電極間を接続するスイッチ素子を半分に出来ると言う効果がある。
７）また、この構成において、一方の側壁全体を電極とすることにより、ディスプレイ構成を簡単化し、製造し易く出来ると言う効果がある。

本発明は、表示装置に利用可能である。

本発明の一実施の形態による液晶ディスプレイ装置の構成概要例を示す図である。 図１に示す表示画素と画素近傍との構造例を示した図である。 図２の構成において、液晶分子の配向（水平・垂直）動作を集合したことにより形成される各表示画素１１、１２、１３における液晶層の状態変化例を示した図である。 図２及び図３に示す前記ディスプレイ構成における液晶を駆動する回路システムの一構成例を示す図である。 図４の構成を次元配置した図である。 本発明の第２の実施の形態による表示装置の一構成例を示す図であり図５に対応する図である。 本発明の第３の実施の形態による表示装置を示す図であり、図３に対応する図である。 本発明の第３の実施の形態による表示装置を示す図であり、図６に対応する図である。 本発明の第４の実施の形態による表示装置を示す図であり、図３に対応する図である。 本発明の第４の実施の形態による表示装置を示す図であり、図４に対応する図である。 本発明の第４の実施の形態による表示装置を示す図であり、図５に対応する図である。 本発明の第５の実施の形態による表示装置を示す図であり、図３に対応する図である。 本発明の第５の実施の形態による表示装置を示す図であり、図５に対応する図である。 画素１０〜１５までにおいて画素１０〜１２を表示した時のタイミングチャートであって、光源光１Ａがｓ偏光の場合のタイミングチャート図である。 第４の実施の形態における画素１０〜１２を表示した時のタイミングチャート図である。

符号の説明

１…光源光、２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂ、８ａ、８ｂ…側面電極、３、５、７、９…帯状電極、Ｇ…共通電極、１１〜１４…画素、１５…反射層、１８ａ〜２１ａ…スイッチ、１８ｂ〜２１ｂ…スイッチ、１０４、１０５…連続矩形波電圧発生器。

Claims (16)

1. 第１の基板と、前記第１の基板側に共通電極が設けられ前記第１の基板と対向して配置される第２の基板と、前記第２の基板側の前記第１の基板に設けられ、前記共通電極と対向する透明な複数の帯状電極であって前記共通電極とともに第１の対向電極対を形成する透明な帯状電極と、前記第１の基板と前記第２の基板とに略直交するように対向して配置され複数の第２の対向電極対を構成する側面電極と、隣接する前記第１及び前記第２の対向電極対によりマトリックス状に画定される画素領域内に封止材によりそれぞれ封止される光透過散乱型液晶材と、封止された前記光透過散乱型液晶により形成された画素毎に、２組の前記対向電極対における電圧をオン/オフさせる電圧制御機構と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に垂直方向から偏光光を導入する位置に設けられた光源と、前記光源から前記マトリックスの第１の方向に出力される出力光を前記第１の方向と交差する第２の方向に線順次走査する走査機構と、を有する光源システムと、を備えることを特徴とする液晶表示装置であって、
   前記光源から前記第１の方向に順番に、前記光源からの光を前記液晶層で透過する光透過領域と、前記液晶層における光の散乱に基づいて前記第１の基板側に光を出射する光散乱領域と、前記光源からの光を前記液晶層で反射する光反射領域と、を前記第２の方向に線順次で形成するように前記電圧制御機構により制御する駆動機構を有し、
   前記駆動機構は、
   前記側面電極間を、前記マトリックスの垂直方向である列方向に接続・断続する第１のスイッチ群を対のそれぞれに有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 第１の基板と、前記第１の基板側に共通電極が設けられ前記第１の基板と対向して配置される第２の基板と、前記第２の基板側の前記第１の基板に設けられ、前記共通電極と対向する透明な複数の帯状電極であって前記共通電極とともに第１の対向電極対を形成する透明な帯状電極と、前記第１の基板と前記第２の基板とに略直交するように対向して配置され複数の第２の対向電極対を構成する側面電極と、隣接する前記第１及び前記第２の対向電極対によりマトリックス状に画定される画素領域内に封止材によりそれぞれ封止される光透過散乱型液晶材と、封止された前記光透過散乱型液晶により形成された画素毎に、２組の前記対向電極対における電圧をオン/オフさせる電圧制御機構と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に垂直方向から偏光光を導入する位置に設けられた光源と、前記光源から前記マトリックスの第１の方向に出力される出力光を前記第１の方向と交差する第２の方向に線順次走査する走査機構と、を有する光源システムと、を備えることを特徴とする液晶表示装置であって、
   前記光源から前記第１の方向に順番に、前記光源からの光を前記液晶層で透過する光透過領域と、前記液晶層における光の散乱に基づいて前記第１の基板側に光を出射する光散乱領域と、前記光源からの光を前記液晶層で反射する光反射領域と、を前記第２の方向に線順次で形成するように前記電圧制御機構により所定のタイミングで同時に制御する駆動機構を有し、
   前記駆動機構は、
   前記側面電極間を、前記マトリックスの垂直方向である列方向に接続・断続する第１のスイッチ群を対のそれぞれに有することを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記駆動機構は、
   所定の表示画素を前記第１の方向に線順次で移動させながら、前記電圧制御機構により前記液晶層の配向を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記駆動機構は、
   所定の表示画素を前記第１の方向に線順次で移動させながら、前記電圧制御機構により前記液晶層の透過層領域と反射層領域との増減を制御することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記駆動機構は、
   前記帯状電極間を、前記マトリックスの垂直方向である列方向に接続・断続する第２のスイッチ群を設けたことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記駆動機構は、
   前記液晶層のうち、表示状態の画素を前記走査機構により線順次で移動させる動作に伴い、前記電圧制御機構により前記液晶層の透過層領域と反射層領域の増減を制御し、前記所定の表示画素よりも下の画素の液晶層を反射層とする制御を行う制御回路を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記駆動機構は、
   前記ディスプレイの画素を形成する液晶層の液晶分子を配向制御するためのパルス電圧を印加する複数の連続矩形波電圧発生器を配置し、前記複数の対向電極対間に連続矩形波電圧を印加する配置としたことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記駆動機構は、
   前記ディスプレイの画素を形成する液晶層の液晶分子を配向制御するためのパルス電圧を印加する複数の所定の連続矩形波電圧発生器を、前記液晶パネル内に配置されたストライプ状の側壁の最上端または最下端に配置したことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 前記駆動機構は、
   前記複数の所定の連続矩形波電圧発生器の配置を、隣接する前記対向電極対毎に互いに逆極性で接続するようにしたことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記駆動機構は、
    前記連続矩形波電圧発生器による矩形電圧の印加対象画素を、前記第１のスイッチ群と前記第２のスイッチ群とのオンオフに基づいて決定することを特徴とする請求項７から９までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
11. 前記駆動機構は、
    前記ディスプレイの画素を形成する前記複数の対向電極対を前記第１の方向に線順次走査すると共に、互いに順次継続して接続するように制御することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
12. 前記駆動機構は、
    ストライプ状の側壁に配置された側面電極を、前記第１の方向に線順次走査すると共に互いに順次継続的に接続するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記駆動機構は、
    基板面に配置された帯状電極を、線順次走査すると共に、互いに順次に継続して接続するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. 前記駆動機構は、
    前記ディスプレイの画素を形成する複数の側面電極対の各隣接する電極毎に対し、前記信号発生器を互いに逆極性になる様に１つの所定の連続矩形波電圧発生器を配置したことを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
15. 前記駆動機構は、
    前記ディスプレイの画素を形成する複数の側面電極対の各隣接する電極毎に対し、前記信号発生器を互いに同極性になる様に１つの所定の連続矩形波電圧発生器を配置したことを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
16. 前記駆動機構は、
    前記液晶パネル内に配置されたストライプ状の表示画素以外の直上または直下端に常時反射機能を有する液晶層を形成することを特徴とする請求項１から１５までのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
    

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