JPH11258616A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣカードなどの携帯機器に用いられるのに
適した液晶パネル駆動用のバッテリーをなくすることが
可能な低消費電力の液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 第１の絶縁性基板に設けられる複数のセ
グメント電極３と、第２の絶縁性基板に設けられるコモ
ン電極４と、セグメント電極３およびコモン電極４が対
向する間隙部に設けられる液晶層とから液晶パネル１２
が形成され、前記セグメント電極ａ〜ｇの各々とコモン
電極ＣＯＭとの間に該両電極を短絡または開放にするス
イッチ素子１５が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばＩＣカー
ドなどの携帯機器の簡単な表示に用いられる液晶表示素
子に関する。さらに詳しくは、バッテリーレスが可能な
低消費電力でスタティック駆動をすることができる液晶
表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、２枚のガラス基板によ
り液晶層が挟持され、そのガラス基板に設けられる電極
によりその間に挟持される液晶層に電圧を印加すること
ができるようにし、印加する電圧の制御により表示を行
う。

【０００３】たとえば図５（ａ）に示されるような７セ
グメントで、スタティック駆動により“３”という数字
を表示する場合、７セグメントの各々のセグメント電極
ａ〜ｇの内、セグメント電極ａ〜ｅとコモン電極ＣＯＭ
との間に電圧を印加し、セグメント電極ｆ〜ｇとコモン
電極との間には電圧を印加しないことにより、ネマティ
ック液晶で、直交ニコル（両面に設けられる偏光板がそ
の吸収軸の方向が直交するように設けられるもの）の液
晶パネルの場合に、セグメント電極ａ〜ｅに対応するセ
グメントでは光が透過せず、他の部分ではネマティック
液晶により直線偏光が９０゜捩られ（旋光し）て光が透
過し、“３”という数字がポジ型で表示される。

【０００４】この電圧の印加の制御は、たとえば図５
（ｂ）に示されるように、コモン電極ＣＯＭにはＣの電
圧波形を印加し、表示させるセグメント電極ａ〜ｅには
Ａの電圧波形を印加し、表示させないセグメント電極ｆ
〜ｇにはＦの電圧波形を印加する。その結果、コモン電
極と表示させるセグメント電極ａ〜ｅとの間には、図５
（ｃ）に示されるＣ−Ａの電圧が印加されてその間の液
晶分子が電場方向に配列して９０゜の旋光性がなくな
り、吸収軸方向が直交する偏光板間では光が遮断されて
ポジ型表示がなされる。一方、コモン電極ＣＯＭと表示
させないセグメント電極ｆ〜ｇとの間には図５（ｃ）に
示されるＣ−Ｆのように、両電圧波形の差は０となり、
電圧が印加されない。そのため、ネマティック液晶の９
０゜の捩れにより、吸収軸方向が直交する偏光板間を直
線偏光が透過する。その結果、スタティック駆動ではセ
グメント電極に印加される電圧波形の制御により、所望
のセグメントを選択し所望のパターンが表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子は前述の
ように、液晶層を挟持するガラスなどの絶縁性基板に設
けられる電極にそれぞれ電圧波形を印加し、その両者の
差による電圧の制御により任意のセグメントを選択して
表示させている。そのため、常に各電極に電圧波形を印
加しなければならず、電力の消耗が多くなる。この電力
の消耗は、ＩＣカードなどの携帯機器においては電池の
消耗が激しくなるためとくに問題となり、できるだけ消
費電力の低いものが、さらに望ましくはバッテリーレス
であることが要望されている。

【０００６】一方、この問題を解決するために、たとえ
ば強誘電性液晶や、コレステリック液晶などのメモリ性
を有する液晶表示素子が考えられるが、この種の液晶表
示素子は、駆動回路が複雑になりＩＣが増えてカード化
するのが難しかったり、メモリ保持時間に限界があると
いう問題もある。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、ＩＣカードなどの携帯機器に用いら
れるのに適したバッテリーレスが可能な消費電力が低
く、駆動回路も簡単な液晶表示素子を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子は、第１の絶縁性基板に設けられる複数のセグメント
電極と、第２の絶縁性基板に設けられるコモン電極と、
該セグメント電極およびコモン電極が対向する間隙部に
設けられる液晶層とから液晶パネルが形成され、前記セ
グメント電極の各々と前記コモン電極との間に該両電極
を短絡または開放にするスイッチ素子が設けられてい
る。この構成にすることにより、バッテリーがなくて
も、液晶パネルの表面を摩擦することにより静電気を発
生させ、表示しないセグメント電極をコモン電極と短絡
することにより、短絡されないセグメント電極の表示を
することができる。なお、この表示は、絶縁性基板の両
外面に設けられる偏光板の吸収軸の方向（偏光方向）に
応じてポジ型にもネガ型にもすることができる。

【０００９】前記第１の絶縁性基板のセグメント電極が
設けられていない領域に前記セグメント電極と電気的に
独立して非表示電極が設けられ、該非表示電極が前記コ
モン電極と短絡されていることにより、全然表示しない
領域が静電気により光が遮断されることがなく、表示品
位を低下させることがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の液晶表示素子について説明をする。

【００１１】本発明の液晶表示素子は、図１に示される
ように、第１の絶縁性基板に設けられる複数のセグメン
ト電極３（ａ〜ｇ）と、第２の絶縁性基板に設けられる
コモン電極４と、セグメント電極３およびコモン電極４
が対向する間隙部に設けられる液晶層とから液晶パネル
１２が形成され、セグメント電極３の各々ａ〜ｇ（ＳＥ
Ｇ）とコモン電極４（ＣＯＭ）との間に該両電極を短絡
または開放にするスイッチ素子１５が設けられている。

【００１２】液晶パネル１２は、たとえば図２に断面説
明図が示されるような構造になっている。図２におい
て、たとえばガラスなどからなる絶縁性基板１、２の一
表面にセグメント電極３およびコモン電極４がそれぞれ
形成されると共に、液晶分子を一定の方向に配向させる
配向膜５、６がさらに設けられている。セグメント電極
３は、たとえば７セグメントの場合、図１に示されるよ
うに、７個のセグメントに対応してそれぞれセグメント
電極ａ〜ｇが設けられ、７セグメントがｎ個ある場合は
その７ｎ個のセグメント電極が設けられる。２枚の絶縁
性基板１、２は図示しないスペーサにより一定の間隙を
保持しながら、前述の電極３、４が対向するように、そ
の周囲でシール剤７により貼着されて、その間隙に液晶
材料が注入されることにより液晶層８が２枚の絶縁性基
板１、２により挟持されている。さらに、絶縁性基板
１、２の外側にはそれぞれ偏光板９、１０が設けられ、
これらにより液晶パネル１２が形成されている。この対
向するセグメント電極３とコモン電極４との間に電圧が
印加されることにより、その間の液晶分子の配列方向が
変化し、偏光板９、１０の吸収軸の方向と共に光の透過
および不透過が制御され、セグメントごとにオンオフさ
れて所望の表示がなされる。

【００１３】たとえばネマティック液晶が用いられ、偏
光板９、１０の吸収軸方向が直交するように形成されて
おれば、液晶層８を挟む電極間に電圧が印加されると、
液晶分子が電場方向に並び捩られないため、光が遮断さ
れる。一方、電圧が印加されないときは、液晶分子の方
向が９０゜捩られているため、直線偏光が９０゜回転
（旋光）して光が透過する。

【００１４】本発明では、図１に示されるように、液晶
パネル１２のセグメント電極３（ＳＥＧ）の各々ａ〜ｇ
とコモン電極４（ＣＯＭ）との間に電子スイッチなどの
スイッチ素子１５が設けられていることに特徴がある。
このスイッチ素子１５は、対向するセグメント電極ＳＥ
Ｇとコモン電極ＣＯＭとを短絡させるか、開放にするか
のスイッチで、たとえばデータ信号の「ハイ」と「ロ
ー」により電気的にオンオフされる電子スイッチなどに
より構成される。この場合、たとえば３を表示させる場
合、３のデータを入力することにより、３を点灯させる
ためのセグメント電極ａ〜ｅのスイッチがオフになり、
セグメント電極ｆ、ｇのスイッチがオンになるように各
セグメント電極のオンオフをまとめて制御するようにＩ
Ｃ化することもできる。そして、スイッチ素子１５のオ
ンオフにより、摩擦により発生する静電気による電圧が
各セグメント電極とコモン電極との間に印加されたり、
印加されなかったりし、各セグメントの点灯および非点
灯を制御することができる。すなわち、スイッチ素子１
５が開放になっているセグメント電極とコモン電極との
間には静電気により発生した電圧が印加され、スイッチ
素子１５がショートされているセグメント電極とコモン
電極との間には静電気により発生した電圧がショートさ
れて電圧は印加されない。それにより各セグメントの点
灯および非点灯が制御されて所望の表示を行うことがで
きる。

【００１５】本発明の液晶表示素子によれば、セグメン
ト電極とコモン電極との間にスイッチ素子が設けられて
おり、そのスイッチ素子がデータ信号などによりオンオ
フされる構造になっている。そのため、所望の表示をす
る場合には、液晶パネルの表面を摩擦して静電気を発生
させ、点灯させないセグメントに連結されるスイッチを
オンにして静電気により発生した電圧を放電し、点灯さ
せるセグメントに連結されるスイッチはオフのままにし
て静電気により発生した電圧を印加させる。その結果、
スイッチがオフで、静電気が印加されたセグメントで
は、その間の液晶が立上がり、一方の偏向板から入った
直線偏向は旋光しないため他方の偏向板を透過できず、
光が遮断されて白い背景に黒の表示のポジ表示がなされ
る。

【００１６】たとえば、図１に示されるような７セグメ
ントからなる液晶パネルで、静電気を発生させた後に、
スイッチ素子１５のセグメント電極ａ〜ｅのスイッチ素
子１５を解放とし、セグメント電極ｆ〜ｇのスイッチ素
子１５をコモン電極ＣＯＭと短絡させることにより、前
述の液晶材料と偏光板との関係の場合、セグメント電極
ａ〜ｅとコモン電極ＣＯＭとの間には電圧が印加され、
前述のように光が透過せず、セグメント電極ｆ〜ｇとコ
モン電極ＣＯＭとの間にはスイッチ素子１５により短絡
されて電圧が印加されないため、セグメント電極が設け
られない背景と共に光が透過して“３”がポジ型表示さ
れる。すなわち、スイッチ素子１５を制御するためのＩ
Ｃの電源は必要となるが、液晶表示素子の駆動のための
電源は必要なく、、ＩＣの電源は非常に低電力であり、
非常に低消費電力で各セグメントの光の透過、不透過を
制御することができ、所望の表示をすることができる。

【００１７】前述の例では、ネマティック液晶を用いて
偏光板を直交ニコルにして背景および非表示部の光を透
過させ、表示部の光を遮断して白色の背景に黒で表示す
るポジ型の例であったが、偏光板の吸収軸の方向を平行
にした平行ニコルにして背景および非表示部の光を遮断
し、表示部の光を透過させるネガ表示の場合でも、表示
部のセグメント電極とコモン電極との間を解放にし、非
表示部のセグメント電極とコモン電極との間を短絡させ
ることにより、ネガ型で同様に所望の表示をすることが
できる。

【００１８】図３は本発明の液晶表示素子の他の実施形
態のセグメント電極部を示す図である。この例では、７
セグメントの背景に当る全然表示しない領域（セグメン
ト電極が形成されない領域）にも非表示電極１６がセグ
メント電極３と電気的に独立して設けられており、この
非表示電極１６がコモン電極と接続されているものであ
る。すなわち、セグメント電極が設けられていない部分
は、液晶層を挟んで電圧が印加されないため、液晶層の
制御がなされず、ネマティック液晶で直交ニコルの場合
は光を透過し、平行ニコルの場合は光を遮断するが、液
晶パネルの表面に静電気が発生しているため、電極がな
くても静電気により液晶分子の配列が影響を受ける場合
がある。その結果、ポジ型表示で背景に黒い部分が生じ
たり、ネガ表示で背景に光の漏れが生じたりする場合が
起こり得る。しかし、図３に示される構造にすることに
より、背景部分にも非表示電極が設けられて常にコモン
電極と短絡されているため、そのような問題が生じなく
て表示品位の優れた液晶表示素子が得られる。

【００１９】この液晶表示素子をたとえばＩＣカード２
０に用いる場合、図４にブロック図の一例が示されるよ
うに、表示部２１、リレー回路２２、記憶表示コントロ
ーラ回路などが形成されたＩＣ２３により構成すること
ができる。表示部２１の各セグメント電極とリレー回路
２２の各スイッチ素子との間、および各スイッチ素子と
ＩＣ２３との間はそれぞれ配線２４により接続されてい
る。このＩＣ２３によりデータ信号が出されることによ
り、リレー回路２２の各スイッチ素子のオンオフが制御
されて表示部２１の各セグメントのオンオフが制御され
る。そして、所望の表示がなされる。その結果、小さな
太陽電池などが設けられたＩＣカード２０を携帯しなが
ら、残存する金額などを知りたいときは、その表示部２
１の表面を擦るだけでその金額を表示することができ
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、スイッチ素子のオンオ
フを制御するだけで、液晶パネルに発生させた静電気を
利用して所望の表示をすることができる。そのため、液
晶パネルの駆動用の電源が必要でなくなり、消費電力の
非常に小さい液晶表示素子が得られる。その結果、ＩＣ
カードなどの消費電力の小さいことが要望される携帯機
器の液晶表示素子として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の一実施形態のセグメン
ト電極とコモン電極との間に接続されるスイッチ素子の
説明図である。

【図２】本発明の液晶表示素子の液晶パネルの断面構造
の説明図である。

【図３】本発明の液晶表示素子の他の実施形態のセグメ
ント電極の周囲に非表示電極が設けられた状態を示す図
である。

【図４】本発明の液晶表示素子をＩＣカードに用いる場
合の構成例を示す図である。

【図５】従来の液晶パネルのセグメント電極とコモン電
極とに電圧を印加する説明図である。

【符号の説明】

１、２ 絶縁性基板 ３ セグメント電極 ４ コモン電極 ８ 液晶層 １２ 液晶パネル １５ スイッチ素子 １６ 非表示電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の絶縁性基板に設けられる複数のセ
   グメント電極と、第２の絶縁性基板に設けられるコモン
   電極と、該セグメント電極およびコモン電極が対向する
   間隙部に設けられる液晶層とから液晶パネルが形成さ
   れ、前記セグメント電極の各々と前記コモン電極との間
   に該両電極を短絡または開放にするスイッチ素子が設け
   られてなる液晶表示素子。
2. 【請求項２】 前記第１の絶縁性基板のセグメント電極
   が設けられていない領域に前記セグメント電極と電気的
   に独立して非表示電極が設けられ、該非表示電極が前記
   コモン電極と短絡されてなる請求項１記載の液晶表示素
   子。