JP2009025439A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,液晶表示装置に関し,特に,電子ペーパとしての実用化が期待されている液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device expected to be put to practical use as electronic paper.
電子ペーパは,電子ブック,モバイル端末機器のサブディスプレイ,ICカードの表示部等,多くの携帯機器への適用が提案されている。電子ペーパの有力な表示装置の一つに,コレステリック相が形成される液晶組成物(コレステリック液晶,あるいはカイラルネマティク液晶と称される。本明細書においてはコレステリック液晶に統一する。)を用いた表示装置がある。コレステリック液晶は,半永久的な表示保持特性(メモリ性),鮮やかなカラー表示特性,高コントラスト特性,および高解像度特性等の優れた特徴を有している。 Electronic paper has been proposed to be applied to many portable devices such as electronic books, sub-displays for mobile terminal devices, and display units for IC cards. A liquid crystal composition in which a cholesteric phase is formed (referred to as a cholesteric liquid crystal or a chiral nematic liquid crystal. In this specification, it is unified with a cholesteric liquid crystal) is used as one of the leading display devices of electronic paper. There is a display device. Cholesteric liquid crystals have excellent characteristics such as semi-permanent display retention characteristics (memory characteristics), vivid color display characteristics, high contrast characteristics, and high resolution characteristics.
図1は,コレステリック液晶を用いたフルカラー表示可能な液晶表示装置の断面構成を示す図である。液晶表示装置1は,ユーザ3側の表示面から順に,青色表示部10と,緑色表示部11と,赤色表示部12とが積層された構造を有している。図中,上方の基板側が表示面であり,外光2は基板上方から表示面に向かって入射するようになっている。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a liquid crystal display device using a cholesteric liquid crystal capable of full color display. The liquid
青色表示部10は,一対の上下基板10A,10B間に封入された青色用液晶層10LCと,青用液晶層10LCに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源10Pとを有している。緑色表示部11は,一対の上下基板11A,11B間に封入された緑色用液晶層11LCと,緑色用液晶層11LCに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源11Pとを有している。赤色表示部12は,一対の上下基板間12A,12Bに封入された赤色用液晶層12LCと,赤色用液晶層12LCに所定のパルス電圧を印加するパルス電圧源12Pとを有している。そして,赤色表示部12の下基板12Bの裏面には光吸収層13が配置されている。
The
各青,緑,赤用液晶層10LC,11LC,12LCに用いられているコレステリック液晶は,ネマティック液晶にキラル性の添加剤(カイラル材ともいう)を数十wt%の含有率で比較的大量に添加した液晶混合物である。ネマティック液晶にカイラル材を比較的大量に含有させると,ネマティック液晶分子を強く螺旋状に捻ったコレステリック相を形成することができる。このためコレステリック液晶はカイラルネマティック液晶とも称される。 Cholesteric liquid crystals used in the blue, green, and red liquid crystal layers 10LC, 11LC, and 12LC have a relatively large amount of a chiral additive (also called a chiral material) in nematic liquid crystals at a content of several tens of wt%. It is an added liquid crystal mixture. When a relatively large amount of chiral material is contained in the nematic liquid crystal, a cholesteric phase in which nematic liquid crystal molecules are strongly helically twisted can be formed. For this reason, cholesteric liquid crystals are also called chiral nematic liquid crystals.
コレステリック液晶は双安定性(メモリ性)を備えており,液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ状態(反射状態),フォーカルコニック状態(透過状態),またはそれらの混合による中間的な状態のいずれかの状態をとることができる。そして,コレステリック液晶は,一旦プレーナ状態,フォーカルコニック状態,またはそれらの中間的な状態になると,その後電界がなくなっても安定してその状態を保持する。 Cholesteric liquid crystals have bistability (memory properties), and can be either planar (reflective), focal conic (transmissive), or intermediate by mixing the electric field applied to the liquid crystal. Can take such a state. Then, once the cholesteric liquid crystal is in the planar state, the focal conic state, or an intermediate state thereof, the state is stably maintained even after the electric field is lost.
プレーナ状態は,例えば,上下基板間に所定の高電圧を印加して液晶層に強電界を与え,液晶をホメオトロピック状態にした後,急激に電界をゼロにすることにより得られる。また,フォーカルコニック状態は,例えば,上記高電圧より低い所定電圧を上下基板間に印加して液晶層に電界を与えた後,急激に電界をゼロにすることにより得られる。あるいは,フォーカルコニック状態は,プレーナ状態から徐々に電圧を加えることでも得ることができる。そして,プレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間的な状態は,例えば,フォーカルコニック状態が得られる電圧よりも低い電圧を上下基板間に印加して液晶層に電界を与えた後,急激に電界をゼロにすることにより得られる。 The planar state can be obtained, for example, by applying a predetermined high voltage between the upper and lower substrates to give a strong electric field to the liquid crystal layer, bringing the liquid crystal into a homeotropic state, and then suddenly reducing the electric field to zero. The focal conic state can be obtained, for example, by applying a predetermined voltage lower than the above high voltage between the upper and lower substrates to apply an electric field to the liquid crystal layer and then suddenly reducing the electric field to zero. Alternatively, the focal conic state can be obtained by gradually applying a voltage from the planar state. An intermediate state between the planar state and the focal conic state is, for example, that a voltage lower than the voltage at which the focal conic state is obtained is applied between the upper and lower substrates to apply an electric field to the liquid crystal layer, and then the electric field is rapidly reduced to zero. To obtain.
図2は,コレステリック液晶を用いた液晶表示装置の表示原理を示す図である。図2では,青色表示部を例に説明する。図2(a)は,青色表示部10の青色用液晶層10LCがプレーナ状態でのコレステリック液晶の液晶分子LCの配向状態を示している。図2(a)に示すように,プレーナ状態での液晶分子LCは,基板厚方向に順次回転して螺旋構造を形成し,螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ垂直になる。
FIG. 2 is a diagram showing the display principle of a liquid crystal display device using cholesteric liquid crystal. In FIG. 2, a blue display portion will be described as an example. FIG. 2A shows the alignment state of the liquid crystal molecules LC of the cholesteric liquid crystal when the blue liquid crystal layer 10LC of the
プレーナ状態では,液晶分子の螺旋ピッチに応じた所定波長の光が選択的に液晶層で反射される。液晶層の平均屈折率をnとし,螺旋ピッチをpとすると,反射が最大となる波長λは,λ=n・pで示される。従って,例えばλ=480nmとなるように平均屈折率n及び螺旋ピッチpを決めと,青色表示部10の青色用液晶層10LCは,プレーナ状態時に青色の光を選択的に反射させる。平均屈折率nは液晶材料及びカイラル材を選択することで調整でき,螺旋ピッチpはカイラル材の含有率を調整することにより調節することができる。
In the planar state, light having a predetermined wavelength corresponding to the helical pitch of the liquid crystal molecules is selectively reflected by the liquid crystal layer. When the average refractive index of the liquid crystal layer is n and the helical pitch is p, the wavelength λ at which the reflection is maximum is expressed by λ = n · p. Accordingly, for example, when the average refractive index n and the helical pitch p are determined so that λ = 480 nm, the blue liquid crystal layer 10LC of the
図2(b)は,青色表示部10の青色用液晶層LCがフォーカルコニック状態におけるコレステリック液晶の液晶分子の配向状態を示している。図2(b)に示すように,フォーカルコニック状態での液晶分子は,基板面内方向に順次回転して螺旋構造を形成し,螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ平行になる。フォーカルコニック状態では,青色用液晶層10LCに反射波長の選択性は失われ入射光2の殆どが透過する。そして,透過光は赤色表示部12の下基板12Bの裏面に配置された光吸収層13で吸収されるので,暗色(黒色)表示になる。
FIG. 2B shows an alignment state of liquid crystal molecules of the cholesteric liquid crystal when the blue liquid crystal layer LC of the
プレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間の状態では,その状態に応じて反射光と透過光の割合を調整できるので,反射光の強度を可変できる。このように,コレステリック液晶では,螺旋状に捻られた液晶分子の配向状態で光の反射量を制御することができる。 In the intermediate state between the planar state and the focal conic state, the ratio of the reflected light and the transmitted light can be adjusted according to the state, so that the intensity of the reflected light can be varied. Thus, in the cholesteric liquid crystal, the amount of reflected light can be controlled by the alignment state of the liquid crystal molecules twisted in a spiral.
上記の青色用液晶層と同様に,緑色用液晶層及び赤色用液晶層に,プレーナ状態時に緑または赤の光を選択的に反射させるコレステリック液晶をそれぞれ封入すると,フルカラー表示の液晶表示装置が実現できる。 Similar to the blue liquid crystal layer above, a cholesteric liquid crystal that selectively reflects green or red light in the planar state is encapsulated in the green liquid crystal layer and the red liquid crystal layer, thereby realizing a liquid crystal display device for full color display. it can.
図3は,各液晶層10LC,11LC,12LCのプレーナ状態での反射スペクトルの一例を示している。横軸は,反射光の波長(nm)を表し,縦軸は,反射率(白色板比;%)を表している。B用液晶層10LC,G用液晶層11LC,R用液晶層12LCでの反射スペクトルが図示されている。図3に示すように,各液晶層10LC,11LC,12LCのプレーナ状態での反射スペクトルの中心波長は,B,G,Rの順に長くなるので,コレステリック液晶の螺旋ピッチは,液晶層10LC,11LC,12LCの順に長くなる。このため,液晶層10LC,11LC,12LCのコレステリック液晶のカイラル材の含有率は,液晶層10LC,11LC,12LCの順に低くする必要がある。 FIG. 3 shows an example of the reflection spectrum of each liquid crystal layer 10LC, 11LC, 12LC in the planar state. The horizontal axis represents the wavelength (nm) of the reflected light, and the vertical axis represents the reflectance (white plate ratio;%). The reflection spectra at the B liquid crystal layer 10LC, the G liquid crystal layer 11LC, and the R liquid crystal layer 12LC are shown. As shown in FIG. 3, since the center wavelengths of the reflection spectra in the planar state of the liquid crystal layers 10LC, 11LC, and 12LC become longer in the order of B, G, and R, the spiral pitch of the cholesteric liquid crystal is 10LC, 11LC. , 12LC in this order. Therefore, the content of the chiral material of the cholesteric liquid crystal in the liquid crystal layers 10LC, 11LC, and 12LC needs to be decreased in the order of the liquid crystal layers 10LC, 11LC, and 12LC.
一般に,反射波長が短くなるほど液晶分子を強く捻って螺旋ピッチを短くする必要があるので,コレステリック液晶中のカイラル材の含有率は高くなる。また,一般に,カイラル材の含有率が高くなるほど駆動電圧が高くなる傾向がある。また,反射帯域幅Δλはコレステリック液晶の屈折率異方性Δnが大きくなるに従って大きくなる。 In general, the shorter the reflection wavelength, the stronger the liquid crystal molecules must be twisted to shorten the helical pitch, so the content of chiral material in the cholesteric liquid crystal increases. In general, the drive voltage tends to increase as the content of the chiral material increases. Further, the reflection bandwidth Δλ increases as the refractive index anisotropy Δn of the cholesteric liquid crystal increases.
一般に,電子ペーパはメモリ性を持つので,電源オフにしても半永久的に表示状態を維持するようになっている。そのため,機密情報を表示するとその機密情報が表示されたままになり,セキュリティの観点から好ましくない場合がある。これはコレステリック液晶を用いた液晶表示装置の場合にもあてはまる。 In general, since electronic paper has a memory property, the display state is maintained semipermanently even when the power is turned off. For this reason, when confidential information is displayed, the confidential information remains displayed, which may be undesirable from the viewpoint of security. This also applies to a liquid crystal display device using cholesteric liquid crystal.
電子ペーパにおいて,表示された情報のセキュリティ性を高める方法が,以下の特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された電子ペーパは,透明電極間に光導電層を設け,光パターンを照射した後に光導電層に電圧を印加すると光パターンが照射されたところが反射状態になり,光照射領域の画像を表示する。つまり,複写機の印刷用紙に代わる電子ペーパである。
A method for improving the security of displayed information in electronic paper is described in
そして,特許文献1の電子ペーパでは,通常の光照射領域の画像を表示する第1の画像表示層の表示側に,別の画像を表示する第2の画像表示層を積層し,第2の画像表示層に別の画像を表示している時は,第1の画像表示層の表示画像が視認できなくなり,第2の画像表示層を透過状態にしている時には,第1の画像表示層の表示画像が視認できるようになる。第1の画像表示層に機密情報を表示しても,第2の画像表示層を透過状態にしなければその機密情報が視認できなくなり,機密情報を表示するためには第2の画像表示層を透過状態にすればよい。
しかしながら,特許文献1に記載された電子ペーパは,第1,第2の画像表示層を積層して,両画像表示層に画像を書き込み表示できる情報量を増大させている。よって,両方の画像表示層に画像書き込みができるようになっていて,構成が複雑である。
However, in the electronic paper described in
そこで,本発明の目的は,簡単な構成で表示画像の機密性を高くすることができる液晶表示装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of increasing the confidentiality of a display image with a simple configuration.
上記の目的を達成するために,本発明の第1の側面によれば,第1の電極が設けられた第1の基板と,第2の電極が設けられた第2の基板と,前記第1及び第2の基板間に形成され、書き込み状態に応じて所定の波長の光を反射または透過して画像を表示する第1の液晶層とを有する表示パネルと,前記表示パネルに積層され,第3の電極が設けられた第3の基板と,第4の電極が設けられた第4の基板と,前記第3及び第4の基板間に形成され書き込み状態に応じて前記所定の波長の光を反射または透過する第2の液晶層とを有するフィルタパネルと,
前記表示パネル及びフィルタパネルのうち外光側から最も遠い基板側に設けられた光吸収層とを有し,前記表示パネルの前記画素が形成された表示領域の少なくとも一部領域に前記フィルタパネルの第2の液晶層が重なるように構成され,さらに,前記第3,第4の電極間に電圧を印加するフィルタ駆動回路と,前記フィルタ駆動回路にフィルタ用電圧を供給するフィルタ電圧回路とを有することを特徴とする液晶表示装置である。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a first substrate provided with a first electrode, a second substrate provided with a second electrode, and the first substrate A display panel formed between the first and second substrates and having a first liquid crystal layer that displays an image by reflecting or transmitting light of a predetermined wavelength according to a writing state; and laminated on the display panel; A third substrate provided with a third electrode, a fourth substrate provided with a fourth electrode, and formed between the third and fourth substrates and having the predetermined wavelength according to a writing state A filter panel having a second liquid crystal layer that reflects or transmits light;
A light absorption layer provided on a substrate side farthest from the outside light side of the display panel and the filter panel, and at least a part of a display area of the display panel where the pixels are formed. A filter driving circuit configured to apply a voltage between the third and fourth electrodes; and a filter voltage circuit supplying a filter voltage to the filter driving circuit. This is a liquid crystal display device.
上記の第1の側面において,好ましい態様によれば,第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記表示パネルが積層され,前記光吸収層が前記第1,第2及び第3の表示パネル,および前記フィルタパネルのうち最下層の表示パネルの第2の基板側に設けられ,前記フィルタパネルは,前記第1,第2または第3の色の波長の光のいずれかを反射または透過することを特徴とする液晶表示装置である。 In the first aspect described above, according to a preferred embodiment, the first, second, and third display panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors are stacked. The light absorption layer is provided on the second substrate side of the lowermost display panel among the first, second and third display panels and the filter panel, and the filter panel includes the first and second filter panels. Alternatively, the liquid crystal display device reflects or transmits any of light having a wavelength of a third color.
上記の第1の側面において,好ましい態様によれば,機密情報が前記フィルタパネルと同じ波長の光を反射または透過する第1,第2または第3の表示パネルに書き込まれ,前記フィルタパネルを反射状態にして前記機密情報の表示が隠蔽され,前記フィルタパネルを透過状態にして前記機密情報の表示が行われることを特徴とする液晶表示装置である。 In the first aspect described above, according to a preferred embodiment, confidential information is written on the first, second, or third display panel that reflects or transmits light having the same wavelength as the filter panel, and reflects the filter panel. The liquid crystal display device is characterized in that the display of the confidential information is concealed in the state and the confidential information is displayed in the transparent state through the filter panel.
この好ましい態様によれば,機密情報と非機密情報とを混在させて表示し,機密情報のみを非表示状態にすることができる。 According to this preferable aspect, confidential information and non-confidential information can be displayed together, and only the confidential information can be hidden.
上記の第1の側面において,好ましい態様によれば,第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記表示パネルが積層され,第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記フィルタパネルが積層されていることを特徴とする液晶表示装置である。 In the first aspect described above, according to a preferred embodiment, the first, second, and third display panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors are stacked. The liquid crystal display device is characterized in that the first, second, and third filter panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors are laminated.
上記の第1の側面において,好ましい態様によれば,前記第1,第2,第3の表示パネルのいずれか1つ,2つまたは3つに機密情報が書き込まれ,前記第1,第2,第3のフィルタパネルのいずれか1つ,2つまたは3つが反射状態にされて前記機密情報の表示が隠蔽されることを特徴とする液晶表示装置である。 In the first aspect described above, according to a preferred embodiment, confidential information is written in any one, two or three of the first, second and third display panels, and the first, second and third display panels are written. The liquid crystal display device is characterized in that any one, two, or three of the third filter panels are brought into a reflective state to hide the display of the confidential information.
この好ましい態様によれば,機密情報と非機密情報とを混在させて表示し,機密情報のみを非表示状態にすることができる。 According to this preferable aspect, confidential information and non-confidential information can be displayed together, and only the confidential information can be hidden.
本発明によれば,表示パネルに簡単な構成のフィルタパネルを積層することで,表示パネルに表示される機密情報を視認可能状態と視認不能状態とに切り換えることができる。 According to the present invention, the confidential information displayed on the display panel can be switched between the visible state and the invisible state by stacking the filter panel having a simple configuration on the display panel.
以下,図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し,本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず,特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.
本発明は,コレステリック液晶材料以外に,電子粉流体や電気泳動などを利用した同様の表示装置に適用可能である。以下,表示装置の一例として,青(B),緑(G),および赤(R)用コレステリック液晶を用いた液晶表示装置および電子ペーパについて説明する。 The present invention can be applied to a similar display device using an electronic powder fluid or electrophoresis in addition to the cholesteric liquid crystal material. Hereinafter, a liquid crystal display device and electronic paper using cholesteric liquid crystals for blue (B), green (G), and red (R) will be described as examples of the display device.
〔第1の実施の形態〕
図4は,第1の実施の形態における表示装置の断面図である。緑(G)用コレステリック液晶を用いた液晶表示装置を例にして説明する。この表示装置は,G色表示パネル11の上(表示面側)にG色フィルタパネル14が積層されている。G色表示パネル11は,ストライプ状にパターニングされた複数の透明電極11Eをそれぞれ有し対向配置された一対の透明基板11A,11Bと,両基板間の透明電極11Eの間に封止されたG用液晶層11LCとを有する。G用液晶層11LCは,緑色の光の波長を選択的に反射または透過するように平均屈折率nや螺旋ピッチpが調整されたG用コレステリック液晶からなる。両基板11A,11Bの透明電極11Eは互いに直交するように配置され,交差する位置が画素を構成する。
[First Embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the display device according to the first embodiment. A liquid crystal display device using green (G) cholesteric liquid crystal will be described as an example. In this display device, a G
後で詳述するとおり,両透明電極11E間に高い電圧を印加した後に電界ゼロにすることで画素を反射状態(緑表示)にすることができ,低い電圧を印加した後に電界ゼロにすることで画素を透過状態(黒表示)にすることができる。
As will be described in detail later, the pixel can be brought into a reflective state (green display) by applying a high voltage between the
一方,G色フィルタパネル14は,表示パネル11の表示面側(上側)に接着層15を介して積層されている。G色表示パネル11とG色フィルタパネル14は上下逆でも良い。フィルタパネル14は,全面に透明電極14Eを有し,対向配置された一対の上下基板14A,14Bと,両基板の透明電極14E間に封止されたフィルタ用液晶層14LCとを有する。このフィルタ用液晶層14LCは,G用液晶層11LCと螺旋の向き,ピッチがほぼ同一の液晶であり,好ましくは同一の液晶材料である。この両透明電極14E間に高い電圧を印加した後に電界ゼロにすることで,フィルタ用液晶層14LCを反射状態にすることができ,低い電圧を印加した後に電界ゼロにすることでフィルタ用液晶層14LCを透過状態にすることができる。
On the other hand, the G
また,表示側から一番遠い透明基板11Bのどちらかの面に可視光吸収層13が設けられる。本実施例では,外面に可視光吸収層が設けられている。なお,透明基板11B自体を着色しても良い。
Further, the visible
表示パネル11では,従来と同様に各画素の液晶層11LCを反射状態(緑表示)または透過状態(黒表示)にして,所望の画像を書き込み表示することができる。さらに,フィルタパネル14を反射状態にすると表示側からは全面緑色になり,表示パネル11に書き込まれた画像を視認することができなくなる。これにより,機密情報である画像を隠蔽することができる。フィルタパネル14を透過状態にすると,表示パネル11に書き込まれた黒地に緑の画像または緑地に黒の画像を表示することができる。つまり,フィルタパネル14の液晶層14LCを透過状態にすると通常表示状態になり,反射状態にすると機密情報隠蔽状態になる。
In the
G用液晶層11CL及びフィルタ用液晶層14LCを構成する液晶組成物は,ネマティック液晶混合物にカイラル材を10〜40wt%添加したコレステリック液晶である。このカイラル材の添加率はネマティック液晶成分とカイラル材との合計量を100wt%としたときの値である。ネマティック液晶としては従来公知の各種のものを用いることができるが,コレステリック液晶組成物としての誘電率異方性Δεが20≦Δε≦50であることが好ましい。誘電率異方性Δεが20以上であれば,使用可能なカイラル材の選択範囲は広くなる。また,誘電率異方性Δεが上記範囲より低すぎると,液晶層の駆動電圧が高くなってしまう。一方,誘電率異方性Δεが上記範囲より高すぎると,液晶表示素子としての安定性や信頼性が低下して画像欠陥や画像ノイズが発生し易くなる。 The liquid crystal composition constituting the G liquid crystal layer 11CL and the filter liquid crystal layer 14LC is a cholesteric liquid crystal obtained by adding 10 to 40 wt% of a chiral material to a nematic liquid crystal mixture. The addition ratio of the chiral material is a value when the total amount of the nematic liquid crystal component and the chiral material is 100 wt%. As the nematic liquid crystal, various conventionally known ones can be used, but it is preferable that the dielectric anisotropy Δε of the cholesteric liquid crystal composition is 20 ≦ Δε ≦ 50. If the dielectric anisotropy Δε is 20 or more, the selection range of usable chiral materials is widened. On the other hand, if the dielectric anisotropy Δε is too lower than the above range, the driving voltage of the liquid crystal layer becomes high. On the other hand, if the dielectric anisotropy Δε is too higher than the above range, the stability and reliability of the liquid crystal display element is lowered, and image defects and image noise are likely to occur.
コレステリック液晶の屈折率異方性Δnは,画質を支配する重要な物性である。この屈折率異方性Δnの値は,0.18≦Δn≦0.24であることが好ましい。屈折率異方性Δnがこの範囲より小さいと,プレーナ状態での各液晶層の反射率が低くなるので明るさが不足した暗い表示となる。一方,屈折率異方性Δnが上記範囲より大きいと,液晶層はフォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるので,表示画面の色純度及びコントラストが不足してぼやけた表示になる。さらに,屈折率異方性Δnが上記範囲より大きいと粘度が高くなるので,コレステリック液晶の応答速度は低下する。 The refractive index anisotropy Δn of the cholesteric liquid crystal is an important physical property that governs the image quality. The value of the refractive index anisotropy Δn is preferably 0.18 ≦ Δn ≦ 0.24. If the refractive index anisotropy Δn is smaller than this range, the reflectivity of each liquid crystal layer in the planar state becomes low, resulting in dark display with insufficient brightness. On the other hand, if the refractive index anisotropy Δn is larger than the above range, the liquid crystal layer is scattered and reflected in the focal conic state, so that the color purity and contrast of the display screen are insufficient, resulting in a blurred display. Furthermore, when the refractive index anisotropy Δn is larger than the above range, the viscosity increases, so the response speed of the cholesteric liquid crystal decreases.
コレステリック液晶の比抵抗ρの値は,1010≦ρ≦1013(Ω・cm)であることが好ましい。また,コレステリック液晶の粘性は低い方が低温時の電圧上昇やコントラスト低下を抑制できるので好ましい。 The value of the specific resistance ρ of the cholesteric liquid crystal is preferably 10 10 ≦ ρ ≦ 10 13 (Ω · cm). In addition, it is preferable that the viscosity of the cholesteric liquid crystal is low because a voltage increase and a contrast decrease at a low temperature can be suppressed.
基板11A,11B,14A,14Bは,透光性を有することが必要である。本実施の形態では2枚のガラス基板を2組用いている。また,ガラス基板に代えてポリカーボネート(PC)やポリエチレンテレフタレート(PET)等のフィルム基板を使用することもできる。本実施の形態では,上基板及び下基板はいずれも透光性を有しているが,最下層に配置される表示パネル11の下の基板11Bは不透光性であってもよい。
G表示パネル11の上基板11Aには,ストライプ状の複数のデータ電極11Eが並列して形成されている。また,下基板側11Bには,データ電極と直交するストライプ状の複数の走査電極11Eが並列して形成されている。本実施の形態では,複数の走査電極及び複数のデータ電極は,インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide;ITO)からなるストライプ状の透明電極からなる。両電極の形成材料としては,例えばITO以外に,インジウム亜鉛酸化物(Indium Zic Oxide;IZO)等の透明導電膜やアモルファスシリコン等の光導電性膜等を用いることができる。
On the
両電極11E上には機能膜として,それぞれ絶縁性薄膜や液晶分子の配向安定化膜(いずれも図示せず)がコーティングされていることが好ましい。絶縁性薄膜は,電極間の短絡を防止したり,ガスバリア層として液晶表示素子の信頼性を向上させたりする機能を有している。また,配向安定化膜には,ポリイミド樹脂やアクリル樹脂等を用いることができる。本実施の形態では,例えば電極上のそれぞれの基板全面には,配向安定化膜が塗布(コーティング)されている。配向安定化膜は絶縁性薄膜と兼用されてもよい。
It is preferable that both
上下基板11A,11B,14A,14Bの外周囲に塗布されたシール材(図示せず)により液晶層11LC,14LCが両基板間に封入されている。また,液晶層の厚さ(セルギャップ)は均一に保持する必要があり,所定のセルギャップを維持するには,樹脂製又は無機酸化物製の球状スペーサを液晶層内に散布したり,表面に熱可塑性の樹脂がコーティングされた柱状スペーサを液晶層内に複数形成したりする。本実施の形態の液晶表示素子においても,液晶層内にスペーサ(図示せず)が挿入されて約4μmのセルギャップが均一に保持されている。液晶層のセルギャップdは,3μm≦d≦6μmの範囲であることが好ましい。
Liquid crystal layers 11LC and 14LC are sealed between both substrates by a sealing material (not shown) applied to the outer periphery of the upper and
図5は,本実施の形態における表示パネルの駆動ユニットの構成図である。表示パネル11の一方の基板には,複数の走査電極を個別に駆動する走査電極用ドライバICが実装された走査電極駆動回路31が接続されている。また,他方の基板には,複数のデータ電極を個別に駆動するデータ電極用ドライバICが実装されたデータ電極駆動回路30が接続されている。
FIG. 5 is a configuration diagram of the drive unit of the display panel in the present embodiment. Connected to one substrate of the
さらに,表示パネルの駆動ユニットは,3〜5Vの電源電圧を昇圧する昇圧部40と,昇圧部40からの昇圧電圧を抵抗分割などにより複数の電圧を生成するドライブ電圧発生回路42と,ドライブ電圧発生回路42が生成した電圧を一定値に制御する電圧レギレータ44とを有し,電圧レギレータ44が生成した複数の電圧,例えば,32V,28V,24V,8V,4V,0Vが駆動回路30,31に供給される。
Further, the drive unit of the display panel includes a boosting
駆動回路30,31は,スキャンタイミングに同期して走査パルス信号Vsを生成する走査電極駆動回路として動作するスキャンモードと,書き込みデータに応じてデータパルス信号Vdを生成するデータ電極駆動回路として動作するデータモードとに切換可能である。
The
これらの駆動回路30,31を制御する駆動制御回路50は,駆動回路31,30にスキャン/データモード信号61A,61B(インバータ54で反転)を供給して,スキャンモードまたはデータモードのいずれかに切り換える。すなわち,走査電極駆動回路31がスキャンモード,データ電極駆動回路30がデータモードに制御されると縦方向スキャンになり,走査電極駆動回路31がデータモード,データ電極駆動回路30がスキャンモードに制御されると横方向スキャンになる。
The
ドライバ制御回路50は,上記モード信号61以外に,書き込みデータの取り込みタイミングを示すデータ取り込みクロック62と,駆動パルスの反転,非反転を指示するパルス極性制御信号63と,書き換え制御の開始を示すフレーム開始信号64と,スキャンのシフトタイミングを制御するデータラッチ/スキャンシフト信号65と,ドライバ出力をオフにするドライバ出力オフ信号66とを,駆動回路30,31に供給する。また,ドライバ制御回路50は,表示データ68を,データモードに切り換えられた駆動回路30,31に供給する。
In addition to the mode signal 61, the
画像データメモリ46には,少なくとも1フレーム分の画像データが格納される。そして,ドライバ制御回路50内のデータ変換回路52は,画像データメモリ46から画素毎の画像データを読み出し,データモードに制御された駆動回路30または31に供給する駆動画像データに変換する。データモードの駆動回路30,31は,この駆動画像データに応じて電極を駆動する。
The
後で詳述するデータ電極の駆動とスキャン電極の駆動とにより,表示パネル11には所望の画像を書き込み表示することができる。
A desired image can be written and displayed on the
図5の表示パネル11とドライバ回路31,30とからなる表示ユニットは,それ以外の駆動回路群から着脱可能に構成されても良い。つまり,駆動回路群により表示ユニット11に所望の画像を書き込んだ後は,駆動回路群を切り離して表示ユニット11のみを持ち運びすることができる。
The display unit including the
図6は,本実施の形態におけるフィルタパネルの駆動ユニットの構成図である。フィルタパネル14には,図4で示したとおり,パネル全体を占めるベタの透明電極が上下の基板14A,14Bに設けられ,その透明電極間にコレステリック液晶層が設けられている。そして,駆動ユニットは,これらの透明電極を駆動するドライバ回路78と,そのドライバ回路78を制御するフィルタドライブ制御回路80と,電池などのバッテリ70と,バッテリ電圧を昇圧する昇圧部72と,昇圧部72が生成した電圧を抵抗分割などすることにより高低の駆動電圧を生成するフィルタ駆動電圧発生回路74と,フィルタ駆動電圧発生回路74が生成した駆動電圧を一定に保ってドライバ回路78に供給する電圧レギレータ76とを有する。
FIG. 6 is a configuration diagram of the drive unit of the filter panel in the present embodiment. As shown in FIG. 4, the
フィルタドライブ制御回路80には,ON/OFF切換信号86が供給され,その信号に応じて電圧切換信号82がドライバ回路78に供給される。また,フィルタドライブ制御回路80は,ドライバ出力のON/OFF制御する信号84をドライバ回路78に供給する。
An ON / OFF switching signal 86 is supplied to the filter
後述するとおり,フィルタパネル1の透明電極間に高い電圧を印加しその直後に電圧をオフにすると,コレステリック液晶層がプレーナ状態(反射状態)になり,表示パネル11に表示された画像が認識不能になる。また,フィルタパネル1の透明電極間に低い電圧を印加しその直後に電圧をオフにすると,コレステリック液晶層がフォーカルコニック状態(透過状態)になり,表示パネル11に表示された画像が認識可能になる。
As will be described later, when a high voltage is applied between the transparent electrodes of the
そこで,電圧レギレータ76は,高い電圧と低い電圧を生成し,フィルタドライバ制御回路80は,電圧切換信号82により駆動電圧を低い電圧にして表示装置を画像出力状態(画像認識可能状態)にし,駆動電圧を高い電圧にして表示装置を画像不出力状態(認識不能状態)にする。この画像出力のONとOFFは,ON/OFF切換信号86に応じて制御される。
Therefore, the
表示装置に備えたスイッチ,あるいは,表示装置の外部に設けられたタイマや光センサなどからの切換信号に応答して,ON/OFF切換信号86がフィルタドライブ制御回路80に入力されると,フィルタドライブ制御回路80がドライバ回路78を制御して,フィルタパネル14へ所定の駆動電圧を所定時間印加させる。それにより,フィルタパネルの液晶層を透明状態から反射状態,または,反射状態から透明状態へ切り替えることができる。フィルタパネルの液晶層全面を反射状態とすると,フィルタ液晶層と表示G用液晶層の反射特性がほぼ同じため,G色表示部の表示画像を外光側から見えなくすることができる。
When an ON / OFF switching signal 86 is input to the filter
さらに,認証回路88を設けて,外部からの認証データ90を認証し,認証された時に画像出力状態にし,認証されない時は画像不出力状態を維持するようにしてもよい。これにより,認証されたユーザに対してのみ機密情報を表示することができる。
Further, an
また,本実施の形態では,G色フィルタパネルの駆動用電源70を,G色表示パネルの駆動用電源(図5の昇圧部40の入力電圧3〜5V)と独立させている。このとき,G色表示パネル11については何ら特別な操作を必要としないため,G色表示パネル11を駆動するための駆動回路や電源がOFF状態あるいは表示パネル11から切り離された状態でも,表示装置の表示/非表示を簡単に切り替えることができる。
In the present embodiment, the G color filter panel
さらに,フィルタ用液晶層の透過/反射状態を切り替えるスイッチを付けることにより,使用者の意思で表示/非表示を簡便に切り替える表示装置を実現できる。さらに,フィルタパネル駆動制御回路80は,公知の無線技術等を用いて,表示装置の外部から駆動させることができる。従って,表示装置および/または使用者を認識する公知の手法,例えば,IDやパスワード,RFIDなど,を用いると,特定の場所のみ,あるいは特定の使用者や表示装置のみ,情報を開示するよう外部からコントロールすることができる。
Furthermore, by attaching a switch for switching the transmission / reflection state of the filter liquid crystal layer, it is possible to realize a display device for easily switching between display and non-display at the user's intention. Furthermore, the filter panel
図6において,フィルタパネル14の駆動回路群は,表示パネル11をその駆動回路群から切り離した後も,接続状態を維持することが望ましい。それにより,表示装置を持ち出した状態で,機密情報の非表示状態に切り換えることができる。
In FIG. 6, it is desirable that the drive circuit group of the
次に,表示パネル11とフィルタパネル14の駆動方法について説明する。
Next, a method for driving the
図7は,本実施の形態におけるコレステリック液晶の電圧−反射率特性の一例を示す図である。横軸はコレステリック液晶に印加される電圧値(V)を表し,縦軸はコレステリック液晶の反射率(%)を表している。図中の実線Pは,初期状態がプレーナ状態(反射率大)における電圧−反射率特性を示し,破線の曲線FCは,初期状態がフォーカルコニック状態(反射率小)における電圧−反射率特性を示している。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of voltage-reflectance characteristics of the cholesteric liquid crystal in the present embodiment. The horizontal axis represents the voltage value (V) applied to the cholesteric liquid crystal, and the vertical axis represents the reflectance (%) of the cholesteric liquid crystal. The solid line P in the figure shows the voltage-reflectance characteristic when the initial state is the planar state (high reflectivity), and the broken line FC indicates the voltage-reflectance characteristic when the initial state is the focal conic state (low reflectivity). Show.
フォーカルコニック状態(反射率小の透明状態)からプレーナ状態(反射率大の反射状態)へ切り替える場合は,コレステリック液晶に所定の高電圧VP100(例えば,32V)を数msから数十msの間印加する。強い電界が生じると,液晶分子の螺旋構造は完全にほどけ,全ての液晶分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態になる。次に,液晶印加電圧VP100を急激にほぼゼロまで下げると,液晶分子は螺旋軸が両電極に対してほぼ垂直な方向に向く螺旋状態になり,螺旋ピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ状態になる。 When switching from the focal conic state (transparent state with low reflectivity) to the planar state (reflecting state with high reflectivity), a predetermined high voltage VP100 (for example, 32 V) is applied to the cholesteric liquid crystal for several milliseconds to several tens of milliseconds. To do. When a strong electric field is generated, the spiral structure of the liquid crystal molecules is completely unwound and all the liquid crystal molecules become homeotropic according to the direction of the electric field. Next, when the liquid crystal applied voltage VP100 is suddenly lowered to almost zero, the liquid crystal molecules are in a spiral state in which the spiral axis is in a direction substantially perpendicular to both electrodes, and selectively reflects light according to the spiral pitch. Planar state.
一方,プレーナ状態(反射率大の反射状態)からフォーカルコニック状態(反射率小の透明状態)へ切り替える場合は,コレステリック液晶に高電圧VP100より低い所定の電圧VF100(例えば,24V,図中VF100a〜VF100bの間)を数msから数十msの間印加した後,液晶印加電圧VF100を急激にほぼゼロまで下げる。液晶分子は螺旋軸が両電極に対してほぼ平行な方向に向く螺旋状態になり,入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。なお,VP100の高電圧を印加して,液晶層に強い電界を生じさせた後に,緩やかに電界を除去しても,コレステリック液晶をフォーカルコニック状態にすることができる。 On the other hand, when switching from the planar state (reflecting state with high reflectivity) to the focal conic state (transparent state with low reflectivity), the cholesteric liquid crystal has a predetermined voltage VF100 lower than the high voltage VP100 (for example, 24V, VF100a in the figure). (Between VF100b) is applied for several ms to several tens of ms, and then the liquid crystal applied voltage VF100 is suddenly lowered to almost zero. The liquid crystal molecules are in a spiral state in which the spiral axis is in a direction substantially parallel to both electrodes, and in a focal conic state that transmits incident light. The cholesteric liquid crystal can be brought into a focal conic state by applying a high voltage of VP100 to generate a strong electric field in the liquid crystal layer and then gently removing the electric field.
上記の原理により,表示パネルでは透明電極が交差する画素においてプレーナ状態(反射状態)かフォーカルコニック状態(透過状態)かにすることで,所望の画像を形成することができる。また,フィルタパネルでも透明電極間の液晶層をプレーナ状態(反射状態,非表示状態)か,フォーカルコニック状態(透過状態,表示状態)にすることができる。 Based on the principle described above, a desired image can be formed in the display panel by bringing the pixel where the transparent electrodes intersect into a planar state (reflection state) or a focal conic state (transmission state). In the filter panel, the liquid crystal layer between the transparent electrodes can be in a planar state (reflection state, non-display state) or a focal conic state (transmission state, display state).
図8は,本実施の形態における液晶表示パネルの駆動データの駆動波形の一例を示す図である。図8(a)は,コレステリック液晶をプレーナ状態に駆動するための駆動波形であり,図8(b)は,コレステリック液晶をフォーカルコニック状態に駆動するための駆動波形である。図8(a)および図8(b)において,データ電極駆動回路30から出力されるデータ信号の電圧波形Vdと,走査電極駆動回路31から出力される走査信号の電圧波形Vsと,両電圧Vd,Vsの印加により各ピクセルに印加される印加電圧波形Vlcとを示している。また,図の左から右は時間経過に,図の上下方向は電圧に対応している。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a drive waveform of drive data of the liquid crystal display panel in the present embodiment. FIG. 8A shows a driving waveform for driving the cholesteric liquid crystal into the planar state, and FIG. 8B shows a driving waveform for driving the cholesteric liquid crystal into the focal conic state. 8A and 8B, the voltage waveform Vd of the data signal output from the data
ここで,G表示パネルの第1列目のデータ電極と第1行目の走査電極との交差部のピクセルに所定の電圧を印加する場合を例にして説明する。 Here, a case where a predetermined voltage is applied to the pixel at the intersection of the data electrode in the first column and the scanning electrode in the first row of the G display panel will be described as an example.
第1に,プレーナ状態への書き込みについて説明する。図8(a)に示すように,第1行目の走査電極S1が選択される選択期間T1の前半の約1/2の期間では,データ信号電圧Vdが+32Vとなるのに対し走査信号電圧Vsが0Vとなり,後半の約1/2の期間では,データ信号電圧Vdが0Vとなるのに対し走査信号電圧Vsが+32Vとなる。このため,ピクセルの液晶層には,印加電圧Vlcに示すとおり,選択期間T1の間に±32Vのパルス電圧が印加される。 First, writing to the planar state will be described. As shown in FIG. 8A, in the first half of the selection period T1 in which the scanning electrode S1 in the first row is selected, the data signal voltage Vd becomes + 32V, whereas the scanning signal voltage Vs becomes 0V, and in the half period of the latter half, the data signal voltage Vd becomes 0V, while the scanning signal voltage Vs becomes + 32V. Therefore, a pulse voltage of ± 32 V is applied to the liquid crystal layer of the pixel during the selection period T1, as indicated by the applied voltage Vlc.
上記のように,ピクセルの液晶層への印加電圧Vlc,±32Vは,図7に示す高電圧VP100に対応する。図7に示すように,コレステリック液晶に所定の高電圧VP100(例えば,32V)が印加されて強い電界が生じると,液晶分子の螺旋構造は完全にほどけ,全ての液晶分子が電界の向きに従うホメオトロピック状態になる。従って,Bピクセル(1,1)のB用液晶層の液晶分子は選択期間T1では,ホメオトロピック状態になる。 As described above, the voltages Vlc and ± 32 V applied to the liquid crystal layer of the pixel correspond to the high voltage VP100 shown in FIG. As shown in FIG. 7, when a predetermined high voltage VP100 (for example, 32V) is applied to the cholesteric liquid crystal to generate a strong electric field, the helical structure of the liquid crystal molecules is completely unwound, and all the liquid crystal molecules follow the direction of the electric field. It becomes a tropic state. Accordingly, the liquid crystal molecules in the B liquid crystal layer of the B pixel (1, 1) are in a homeotropic state during the selection period T1.
次に,図8(a)において,選択期間T1が終了して非選択期間T2になると,第1行目の走査電極S1には,例えば+28Vおよび+4Vの走査信号電圧Vsが非選択期間T2の前半と後半の1/2の周期でそれぞれ印加される。一方,1列目のデータ電極D1には,所定のデータ信号電圧Vdが印加される。このデータ信号電圧Vdは,2列目のデータ電極D2への書き込み電圧であるが,それに対応する走査電極S1の走査信号電圧Vsはデータ信号電圧Vdと同相になっている。その結果,ピクセルの液晶層には,非選択期間T2の間に±4Vのパルス電圧Vlcが印加される。これにより,非選択期間T2の間では,Bピクセル(1,1)のB用液晶層に生じる電界はほぼゼロになる。 Next, in FIG. 8A, when the selection period T1 ends and the non-selection period T2 is reached, scan signal voltages Vs of, for example, + 28V and + 4V are applied to the scan electrode S1 in the first row during the non-selection period T2. It is applied with a period of 1/2 of the first half and the second half. On the other hand, a predetermined data signal voltage Vd is applied to the data electrode D1 in the first column. The data signal voltage Vd is a write voltage to the data electrode D2 in the second column, but the scanning signal voltage Vs of the corresponding scanning electrode S1 is in phase with the data signal voltage Vd. As a result, a pulse voltage Vlc of ± 4 V is applied to the pixel liquid crystal layer during the non-selection period T2. Thereby, during the non-selection period T2, the electric field generated in the B liquid crystal layer of the B pixel (1, 1) becomes substantially zero.
図7において,液晶印加電圧Vlcが高電圧VP100(±32V)で液晶分子がホメオトロピック状態から,当該液晶印加電圧が低電圧VF0(±4V)に急激に変化して電界がほぼゼロになると,液晶分子は螺旋軸が両電極に対してほぼ垂直な方向に向く螺旋状態になり,螺旋ピッチに応じた光を選択的に反射するプレーナ状態になる。従って,ピクセルの液晶層は光を反射して,ピクセル(1,1)は緑を表示する。 In FIG. 7, when the liquid crystal applied voltage Vlc is the high voltage VP100 (± 32 V) and the liquid crystal molecules are rapidly changed from the homeotropic state to the low voltage VF0 (± 4 V), the electric field becomes almost zero. The liquid crystal molecules are in a spiral state in which the spiral axis is oriented in a direction substantially perpendicular to both electrodes, and in a planar state that selectively reflects light according to the spiral pitch. Therefore, the liquid crystal layer of the pixel reflects light and the pixel (1, 1) displays green.
第2に,フォーカルコニック状態への書き込みについて説明する。図8(b)に示すように,選択期間T1の前半の約1/2の期間及び後半の約1/2の期間で,データ信号電圧Vdが24V/8Vとなるのに対し,走査信号電圧Vsが0V/+32Vとなる。つまり,走査信号電圧Vsは図8(a)と同じであるが,データ信号電圧Vdが小さい。この結果,ピクセルの液晶層には,±24Vのパルス電圧Vlcが印加される。この±24Vが図7の低電圧VF100bに対応する。 Second, writing to the focal conic state will be described. As shown in FIG. 8 (b), the data signal voltage Vd becomes 24V / 8V in the first half of the selection period T1 and in the second half of the selection period T1, whereas the scanning signal voltage Vs becomes 0V / + 32V. That is, the scanning signal voltage Vs is the same as that in FIG. 8A, but the data signal voltage Vd is small. As a result, a pulse voltage Vlc of ± 24V is applied to the liquid crystal layer of the pixel. This ± 24V corresponds to the low voltage VF100b in FIG.
図7に示すように,コレステリック液晶に所定の低電圧VF100b(例えば,24V)が印加されて弱い電界が生じると,液晶分子の螺旋構造が完全には解けない状態になる。 As shown in FIG. 7, when a predetermined low voltage VF100b (for example, 24V) is applied to the cholesteric liquid crystal to generate a weak electric field, the spiral structure of the liquid crystal molecules is not completely solved.
次に,非選択期間T2になると,第1行目の走査電極S1には,例えば+28V/+4Vの走査信号電圧Vsが選択期間T1の1/2の周期で印加され,データ電極D1には,所定のデータ信号電圧(例えば+24V/8V)Vdが選択期間T1の前半と後半の1/2の周期で印加される。このデータ信号電圧Vdは,例えば2列目の走査電極D2に書き込みをするための電圧である。上記走査信号電圧Vsとデータ信号電圧Vdの印加により,Bピクセル(1,1)のB用液晶層には,非選択期間T2の間に,−4V/+4Vのパルス電圧Vlcが印加される。これにより,非選択期間T2の間では,ピクセルの液晶層に生じる電界はほぼゼロになる。 Next, at the non-selection period T2, the scan signal voltage Vs of, for example, + 28V / + 4V is applied to the first row scan electrode S1 at a period that is 1/2 of the selection period T1, and the data electrode D1 A predetermined data signal voltage (for example, + 24V / 8V) Vd is applied in a period of 1/2 of the first half and the second half of the selection period T1. The data signal voltage Vd is, for example, a voltage for writing to the scan electrode D2 in the second column. By applying the scanning signal voltage Vs and the data signal voltage Vd, a pulse voltage Vlc of −4 V / + 4 V is applied to the B liquid crystal layer of the B pixel (1, 1) during the non-selection period T2. Thereby, the electric field generated in the liquid crystal layer of the pixel becomes substantially zero during the non-selection period T2.
図7において,液晶印加電圧Vlcが低電圧VF100b(±24V)で液晶分子の螺旋構造が完全には解けない状態から,印加電圧VlcがVF0(±4V)に変化して急激に電界がほぼゼロになると,液晶分子は螺旋軸が両電極に対してほぼ平行な方向に向く螺旋状態になり,入射光を透過するフォーカルコニック状態になる。従って,ピクセルの液晶層は光を透過するので,光吸収層13により黒色が表示される。
In FIG. 7, the liquid crystal applied voltage Vlc is low voltage VF100b (± 24V), and the helical structure of the liquid crystal molecules is not completely solved, and the applied voltage Vlc changes to VF0 (± 4V) and the electric field suddenly becomes almost zero. Then, the liquid crystal molecules are in a spiral state in which the spiral axis is in a direction substantially parallel to both electrodes, and in a focal conic state that transmits incident light. Accordingly, since the liquid crystal layer of the pixel transmits light, the
なお,図7に示すように,VP100(V)の電圧を印加して,液晶層に強い電界を生じさせた後に,緩やかに電界を除去しても,コレステリック液晶はフォーカルコニック状態にすることができる。 In addition, as shown in FIG. 7, even if the electric field is gently removed after applying a voltage of VP100 (V) to generate a strong electric field in the liquid crystal layer, the cholesteric liquid crystal may be in a focal conic state. it can.
図8において,各選択期間T1と非選択期間T2とでそれぞれ逆相パルスを印加する理由は,液晶層の劣化を防止するためであり,液晶層の駆動方式としては一般的である。また,図8(a)において,非選択期間T2でデータ信号電圧Vdが+24V/8Vになったとしても,印加電圧Vlcは+4V/−4Vになり,ピクセルは同様に実質的に電界ゼロになる。同様に,図7(b)において,非選択期間T2でデータ信号電圧Vdが+32V/0Vになったとしても,印加電圧Vlcは−4V/+4Vになり,ピクセルは同様に実質的に電界ゼロになる。つまり,非選択期間T2では,走査信号電圧Vsをデータ信号電圧Vdと同相にし且つその電圧値を+28V/4Vにして,データ信号電圧Vdがとりうる2種類の電圧(+32V/0V,+24V/8V)のいずれになっても,ピクセルへの印加電圧Vlcが±4Vとなるようにしている。 In FIG. 8, the reason why the anti-phase pulse is applied in each of the selection period T1 and the non-selection period T2 is to prevent deterioration of the liquid crystal layer, and is generally used as a driving method of the liquid crystal layer. In FIG. 8A, even if the data signal voltage Vd becomes + 24V / 8V in the non-selection period T2, the applied voltage Vlc becomes + 4V / -4V, and the pixel similarly becomes substantially zero electric field. . Similarly, in FIG. 7B, even if the data signal voltage Vd becomes + 32V / 0V in the non-selection period T2, the applied voltage Vlc becomes −4V / + 4V, and the pixel similarly becomes substantially zero in the electric field. Become. That is, in the non-selection period T2, the scanning signal voltage Vs is in phase with the data signal voltage Vd and the voltage value is + 28V / 4V, so that the two kinds of voltages (+ 32V / 0V, + 24V / 8V) that the data signal voltage Vd can take. In any case, the applied voltage Vlc to the pixel is ± 4V.
上記駆動電圧と駆動方法は一例であり,室温で,両電極間に30〜35Vのパルス状電圧を実効時間20〜100ms印加すると,液晶層のコレステリック液晶は選択反射状態(プレーナ状態)となり,15〜22Vのパルス状の電圧を実効時間20〜100ms印加すると,良好な透過状態(フォーカルコニック状態)となる。 The above driving voltage and driving method are merely examples. When a pulse voltage of 30 to 35 V is applied between both electrodes at room temperature and an effective time of 20 to 100 ms is applied, the cholesteric liquid crystal in the liquid crystal layer enters a selective reflection state (planar state). When a pulsed voltage of ˜22 V is applied for an effective time of 20 to 100 ms, a good transmission state (focal conic state) is obtained.
第1行から第n行までの走査電極を線順次で駆動させて1行毎に各データ電極のデータ電圧を書き換えることにより,マトリクス状の全てのピクセルに表示データを書き込み1フレーム(表示画面)分の画像表示が実現できる。なお,コレステリック液晶に中間的な強さの電界を与え,急激に当該電界を除去すると,プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間調となり,フルカラーの表示が可能となる。 The display electrodes are written to all the pixels in a matrix by driving the scanning electrodes from the first row to the nth row in a line-sequential manner and rewriting the data voltage of each data electrode for each row. 1 frame (display screen) Minute image display can be realized. When an electric field having an intermediate strength is applied to the cholesteric liquid crystal and the electric field is removed suddenly, a halftone in which the planar state and the focal conic state are mixed is obtained, and a full color display is possible.
図9は,フィルタパネルのドライバ回路による駆動波形を示す図である。図9には,フィルタドライブ制御回路80がドライバ回路78に与える電圧切換信号82とドライバ出力ON/OFF信号84と,ドライバ回路78がフィルタパネルの透明電極間に印加する駆動電圧Vpとが示されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a driving waveform by the driver circuit of the filter panel. FIG. 9 shows a
電圧切換信号82がHレベルの時に,ドライバ出力ON/OFF信号84がHレベルの間,フィルタパネル14の透明電極間に低い電圧±24Vの駆動電圧Vpが印加され,その後印加電圧ゼロにされる。これにより,フィルタパネル14の液晶層はフォーカルコニック状態(透明状態)になる。その結果,表示パネル11の緑の画像が視認可能になる表示状態になる。
When the
一方,電圧切換信号82がLレベルの時に,ドライバ出力ON/OFF信号84がHレベルの間,フィルタパネル14の透明電極間に高い電圧±32Vの駆動電圧Vpが印加され,その後印加電圧ゼロにされる。これにより,フィルタパネル14の液晶層はプレーナ状態(反射状態)になる。その結果,表示パネル11の緑の画像にフィルタパネル14からの全面緑の光が重なり,画像が視認不能になる非表示状態になる。
On the other hand, when the
本実施の形態では,液晶層の色調が緑色の例を説明したが,当該色調が青色系,赤色系,シアン系等であっても良い。また,本例では,表示部の駆動にマトリクス状電極を用いたパッシブ駆動を用いたが,TFTなどを用いるアクティブ駆動,光導電層を用いる光書き込み方式、あるいはセグメント表示方式などを用いることもできる。 In the present embodiment, an example in which the color tone of the liquid crystal layer is green has been described, but the color tone may be blue, red, cyan, or the like. In this example, passive driving using a matrix electrode is used for driving the display unit. However, active driving using a TFT or the like, a light writing method using a photoconductive layer, or a segment display method can also be used. .
また,本実施の形態では,表示パネルの全面をフィルタパネルで覆っているが,一部の領域のみにフィルタパネルを設ける,あるいは,フィルタパネルの一部のみ透明電極を設けることもできる。それにより,表示パネルの一部を表示/非表示の切り替えを行い,他の部分を常に表示状態とすることもできる。 In this embodiment, the entire surface of the display panel is covered with the filter panel. However, the filter panel may be provided only in a part of the region, or the transparent electrode may be provided only in a part of the filter panel. Thereby, a part of the display panel can be switched between display and non-display, and the other part can always be in the display state.
〔第2の実施の形態〕
図10は,第2の実施の形態における表示装置の断面図である。この表示装置は,青(B)の表示パネル10,緑(G)の表示パネル11,赤(R)の表示パネル12と,緑(G)のフィルタパネル14とが積層されている。Gのフィルタパネル14の積層位置は表示パネル10,11,12のいずれの位置でも良い。各表示パネル10,11,12は,上下の透明基板と,それに設けられた複数のデータ電極,走査電極と,それらの間の液晶層とを有する構成であり,Gのフィルタパネル14は,上下の透明基板とベタの透明電極とそれらの間の液晶層とを有する構成である。
[Second Embodiment]
FIG. 10 is a cross-sectional view of the display device according to the second embodiment. In this display device, a blue (B)
図10の第2の実施の形態の表示装置では,機密情報と非機密情報とを混在させて表示することができ,フィルタパネル14を反射状態にすると非機密情報は表示したまま機密情報のみを非表示状態にすることができる。
In the display device according to the second embodiment of FIG. 10, confidential information and non-confidential information can be mixed and displayed. When the
図11は,第2の実施の形態の表示装置における通常表示状態と機密情報非表示状態の例を示す図である。「ABCDE」が非機密情報,「VWXYZ」が機密情報とする。この表示装置では,非機密情報の画像「ABCDE」のデータは白で作成され,機密情報の画像「VWXYZ」のデータは緑で作成される。その結果,非機密情報「ABCDE」はRGBの表示パネル全てにプレーナ状態(反射状態)で書き込まれ,機密情報「VWXYZ」はGの表示パネルのみにプレーナ状態で書き込まれる。よって,Gのフィルタパネル14をフォーカルコニック状態(透過状態)にした通常表示状態(A)では,黒地100に非機密情報「ABCDE」は白で,機密情報「VWXYZ」は緑でそれぞれ表示される。また,Gのフィルタをプレーナ状態(反射状態)にした機密情報隠蔽表示状態(B)では,緑地102に非機密情報「ABCDE」が白色で表示され,機密情報「VWXYZ」は非表示状態になる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a normal display state and a confidential information non-display state in the display device according to the second embodiment. “ABCDE” is non-confidential information, and “VWXYZ” is confidential information. In this display device, the data of the non-confidential information image “ABCDE” is created in white, and the data of the confidential information image “VWXYZ” is created in green. As a result, the non-confidential information “ABCDE” is written in the planar state (reflective state) on all the RGB display panels, and the confidential information “VWXYZ” is written only in the G display panel in the planar state. Therefore, in the normal display state (A) in which the
〔第3の実施の形態〕
図12は,第3の実施の形態における表示装置の断面図である。この表示装置は,青(B),緑(G),および赤(R)用のコレステリック液晶を用いた液晶表示パネル10,11,12と,B,G,Rのフィルタパネル15,14,16とを積層した構成を有する。表示側から,B色フィルタパネル15,B色表示パネル10,G色フィルタパネル14,G色表示パネル11,R色フィルタパネル16,R色表示パネル12が積層されており,R色表示パネルの表示側から遠い側に光吸収層13を有する。G色表示パネル11およびG色フィルタパネル14は,第1の実施の形態と同じである。また,B色表示パネル10及びB色フィルタパネル15は,B色用液晶層を有し,R色表示パネル12,R色フィルタパネル16は,R色用液晶層を有し,それ以外の構成はG色表示パネル11およびG色フィルタパネル14と同じである。なお,各パネルの積層順は,この例に限定されるものではなく,任意の順番に積層することができる。ただし,光吸収層13は最下層の基板に設けられている。
[Third Embodiment]
FIG. 12 is a cross-sectional view of a display device according to the third embodiment. This display device includes liquid
本実施の形態では,R,G,B色表示パネル10,11,12にてカラー画像の表示を行うと共に,R,G,B色フィルタパネル15,14,16のそれぞれを個別または同時に透過状態と反射状態とに切り替えることにより,特定の表示パネルにのみ書き込んだ特定情報の表示/非表示を切り替えることができる。
In the present embodiment, color images are displayed on the R, G, B
図13は,第3の実施の形態の表示装置における通常表示状態と機密情報非表示状態の例を示す図である。図11と同様に,「ABCDE」が非機密情報,「VWXYZ」が機密情報とする。機密情報「VWXYZ」を赤色,非機密情報「ABCDE」を黒で作成したドキュメントを表示すると,機密情報「VWXYZ」が、B,G表示パネル10,11が透過状態、かつ、R表示パネル12にのみ反射状態で書き込まれ,非機密情報「ABCDE」が,B,G,R色表示パネル10,11,12全てに透過状態で書き込まれる。その結果,R,G,Bのフィルタパネルがすべて透過状態になる通常表示状態(A)では,白地200に非機密情報「ABCDE」が黒で表示され,機密情報「VWXYZ」が赤で表示されて,すべての情報が閲覧可能になる。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a normal display state and a confidential information non-display state in the display device according to the third embodiment. Similarly to FIG. 11, “ABCDE” is non-confidential information and “VWXYZ” is confidential information. When a document created with the confidential information “VWXYZ” in red and the non-confidential information “ABCDE” in black is displayed, the confidential information “VWXYZ” is in a transparent state on the B and
一方,B,Gフィルタ15,14を反射状態に切り替えて機密情報非表示状態(B)にすると,白地202に非機密情報「ABCDE」がシアン色
で表示され,機密情報「VWXYZ」が閲覧不可になり,公開可能情報のみ閲覧可の状態になる。また,B,G,R色フィルタパネルをすべて反射状態に切り替えると,すべての情報を閲覧不可にでき,情報作成時の色指定だけで情報の表示/非表示をコントロールすることができる。例えば,Aグループに公開する情報をB色,Bグループに公開する情報をG色,Cグループに公開する情報をR色で作成すると,各グループの表示装置ごとに,B,G, R色フィルタ部を独立に駆動することにより,異なる情報を容易に配信仕分けることも可能である。
On the other hand, when the B and G filters 15 and 14 are switched to the reflection state to set the confidential information non-display state (B), the non-confidential information “ABCDE” is displayed in cyan on the white background 202 and the confidential information “VWXYZ” cannot be viewed. It becomes a state where only information that can be published can be browsed. In addition, when all the B, G, and R color filter panels are switched to the reflection state, all information can be viewed, and the display / non-display of information can be controlled only by specifying the color when creating the information. For example, when the information disclosed to the A group is created in the B color, the information published to the B group in the G color, and the information published in the C group in the R color, the B, G, and R color filters are displayed for each group display device. It is also possible to easily distribute and sort different information by driving the parts independently.
以上のように,第2,第3の実施の形態によれば,機密情報と非機密情報とを混在させて表示しながら機密情報のみを非表示状態にすることができ,ユーザの利便性を高めることができる。なお、BとG,BとR,GとRの2色、あるいは、R,G,Y,R色等の4色以上の構成も同様に可能である。 As described above, according to the second and third embodiments, confidential information and non-confidential information can be mixed and displayed while only confidential information can be hidden, thereby improving user convenience. Can be increased. A configuration of two colors B and G, B and R, G and R, or four or more colors such as R, G, Y, and R is also possible.
以上の実施の形態をまとめると,次の付記のとおりである。 The above embodiment is summarized as follows.
(付記1)
第1の電極が設けられた第1の基板と,第2の電極が設けられた第2の基板と,前記第1及び第2の基板間に形成され、書き込み状態に応じて所定の波長の光を反射または透過して画像を表示する第1の液晶層とを有する表示パネルと,
前記表示パネルに積層され,第3の電極が設けられた第3の基板と,第4の電極が設けられた第4の基板と,前記第3及び第4の基板間に形成され書き込み状態に応じて前記所定の波長の光を反射または透過する第2の液晶層とを有するフィルタパネルと,
前記表示パネル及びフィルタパネルのうち外光側から最も遠い基板側に設けられた光吸収層とを有し,
前記表示パネルの前記画素が形成された表示領域の少なくとも一部領域に前記フィルタパネルの第2の液晶層が重なるように構成され,
さらに,前記第3,第4の電極間に電圧を印加するフィルタ駆動回路と,
前記フィルタ駆動回路にフィルタ用電圧を供給するフィルタ電圧回路とを有することを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 1)
A first substrate provided with a first electrode, a second substrate provided with a second electrode, and the first and second substrates are formed and have a predetermined wavelength according to a writing state. A display panel having a first liquid crystal layer that reflects or transmits light and displays an image;
A third substrate provided on the display panel and provided with a third electrode, a fourth substrate provided with a fourth electrode, and a write state formed between the third and fourth substrates. A filter panel having a second liquid crystal layer that reflects or transmits light of the predetermined wavelength in response,
A light absorption layer provided on the substrate side farthest from the outside light side of the display panel and the filter panel,
The second liquid crystal layer of the filter panel is configured to overlap at least a partial region of the display region where the pixels of the display panel are formed,
A filter driving circuit for applying a voltage between the third and fourth electrodes;
A liquid crystal display device comprising: a filter voltage circuit for supplying a filter voltage to the filter drive circuit.
(付記2)
付記1において,
第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記表示パネルが積層され,
前記光吸収層が前記第1,第2及び第3の表示パネル,および前記フィルタパネルのうち最下層の表示パネルの第2の基板側に設けられ,
前記フィルタパネルは,前記第1,第2または第3の色の波長の光のいずれかを反射または透過することを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 2)
In
First, second, and third display panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors, respectively, are stacked,
The light absorption layer is provided on the second substrate side of the lowermost display panel among the first, second and third display panels and the filter panel;
The liquid crystal display device, wherein the filter panel reflects or transmits one of the light beams having the first, second, and third colors.
(付記3)
付記2において,
機密情報が前記フィルタパネルと同じ波長の光を反射または透過する第1,第2または第3の表示パネルに書き込まれ,前記フィルタパネルを反射状態にして前記機密情報の表示が隠蔽され,前記フィルタパネルを透過状態にして前記機密情報の表示が行われることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 3)
In
The confidential information is written in the first, second or third display panel that reflects or transmits light having the same wavelength as the filter panel, and the display of the confidential information is concealed by making the filter panel in a reflective state. A liquid crystal display device characterized in that the confidential information is displayed with the panel in a transparent state.
(付記4)
付記1において,
第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記表示パネルが積層され,
第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記フィルタパネルが積層されていることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 4)
In
First, second, and third display panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors, respectively, are stacked,
A liquid crystal display device, wherein the first, second, and third filter panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors are laminated.
(付記5)
付記4において,
前記第1,第2,第3の表示パネルのいずれか1つ,2つまたは3つに機密情報が書き込まれ,
前記第1,第2,第3のフィルタパネルのいずれか1つ,2つまたは3つが反射状態にされて前記機密情報の表示が隠蔽されることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 5)
In Appendix 4,
Confidential information is written in any one, two or three of the first, second and third display panels,
Any one, two or three of the first, second and third filter panels are brought into a reflective state so that the display of the confidential information is concealed.
(付記6)
付記1において,
前記第1,第2の電極をそれぞれ駆動する第1,第2の表示駆動回路と,前記第1,第2の駆動回路の駆動制御を行う表示駆動制御回路と,前記第1,第2の表示駆動回路に表示駆動電圧を供給する表示電圧回路とを有する表示駆動ユニットに,前記表示パネルが着脱可能に構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 6)
In
First and second display drive circuits for driving the first and second electrodes, a display drive control circuit for controlling drive of the first and second drive circuits, and the first and second A liquid crystal display device, wherein the display panel is detachably attached to a display drive unit having a display voltage circuit for supplying a display drive voltage to the display drive circuit.
11:表示パネル
14:フィルタパネル
10,11,12:B,G,R表示パネル
15,14,16:フィルタパネル
11: Display panel 14:
Claims (5)
前記表示パネルに積層され,第3の電極が設けられた第3の基板と,第4の電極が設けられた第4の基板と,前記第3及び第4の基板間に形成され書き込み状態に応じて前記所定の波長の光を反射または透過する第2の液晶層とを有するフィルタパネルと,
前記表示パネル及びフィルタパネルのうち外光側から最も遠い基板側に設けられた光吸収層とを有し,
前記表示パネルの前記画素が形成された表示領域の少なくとも一部領域に前記フィルタパネルの第2の液晶層が重なるように構成され,
さらに,前記第3,第4の電極間に電圧を印加するフィルタ駆動回路と,
前記フィルタ駆動回路にフィルタ用電圧を供給するフィルタ電圧回路とを有することを特徴とする液晶表示装置。 A first substrate provided with a first electrode, a second substrate provided with a second electrode, and the first and second substrates are formed and have a predetermined wavelength according to a writing state. A display panel having a first liquid crystal layer that reflects or transmits light and displays an image;
A third substrate provided on the display panel and provided with a third electrode, a fourth substrate provided with a fourth electrode, and a write state formed between the third and fourth substrates. A filter panel having a second liquid crystal layer that reflects or transmits light of the predetermined wavelength in response,
A light absorption layer provided on the substrate side farthest from the outside light side of the display panel and the filter panel,
The second liquid crystal layer of the filter panel is configured to overlap at least a partial region of the display region where the pixels of the display panel are formed,
A filter driving circuit for applying a voltage between the third and fourth electrodes;
A liquid crystal display device comprising: a filter voltage circuit for supplying a filter voltage to the filter drive circuit.
第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記表示パネルが積層され,
前記光吸収層が前記第1,第2及び第3の表示パネル, および前記フィルタパネルのうち最下層の表示パネルの第2の基板側に設けられ,
前記フィルタパネルは,前記第1,第2または第3の色の波長の光のいずれかを反射または透過することを特徴とする液晶表示装置。 In claim 1,
First, second, and third display panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors, respectively, are stacked,
The light absorption layer is provided on the second substrate side of the lowermost display panel among the first, second and third display panels, and the filter panel;
The liquid crystal display device, wherein the filter panel reflects or transmits one of the light beams having the first, second, and third colors.
機密情報が前記フィルタパネルと同じ波長の光を反射または透過する第1,第2または第3の表示パネルに書き込まれ,前記フィルタパネルを反射状態にして前記機密情報の表示が隠蔽され,前記フィルタパネルを透過状態にして前記機密情報の表示が行われることを特徴とする液晶表示装置。 In claim 2,
The confidential information is written in the first, second or third display panel that reflects or transmits light having the same wavelength as the filter panel, and the display of the confidential information is concealed by making the filter panel in a reflective state. A liquid crystal display device characterized in that the confidential information is displayed with the panel in a transparent state.
第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記表示パネルが積層され,
第1,第2,第3の色の波長の光をそれぞれ反射または透過する第1,第2,第3の前記フィルタパネルが積層されていることを特徴とする液晶表示装置。 In claim 1,
First, second, and third display panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors, respectively, are stacked,
A liquid crystal display device, wherein the first, second, and third filter panels that reflect or transmit light of wavelengths of the first, second, and third colors are laminated.
前記第1,第2,第3の表示パネルのいずれか1つ,2つまたは3つに機密情報が書き込まれ,
第1,第2,第3のフィルタパネルのいずれか1つ,2つまたは3つが反射状態にされて前記機密情報の表示が隠蔽されることを特徴とする液晶表示装置。 In claim 4,
Confidential information is written in any one, two or three of the first, second and third display panels,
A liquid crystal display device, wherein any one, two, or three of the first, second, and third filter panels are brought into a reflective state to hide the display of the confidential information.
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