JPH1123738A - 太陽電池を備える時計 - Google Patents
太陽電池を備える時計Info
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- JPH1123738A JPH1123738A JP9179286A JP17928697A JPH1123738A JP H1123738 A JPH1123738 A JP H1123738A JP 9179286 A JP9179286 A JP 9179286A JP 17928697 A JP17928697 A JP 17928697A JP H1123738 A JPH1123738 A JP H1123738A
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
- G02F1/13324—Circuits comprising solar cells
Landscapes
- Electric Clocks (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
Abstract
かつカラフルな反射色の単色カラー表示が可能な太陽電
池を有するデジタル時計を提供することである。 【解決手段】 第1の電極3を有する第1の基板1と第
2の電極4を有する第2の基板2と一対の基板の間に約
90゜ツイスト配向しているネマチック液晶6を狭持し
てなるTN液晶素子7と、第2の基板の外側に設ける偏
光板8と、第1の基板の外側に設ける円偏光位相差板9
と、円偏光位相差板の外側に設けるコレステリック液晶
ポリマーシート10とから構成する液晶表示装置17
と、風防ガラスを有するケースと、液晶表示装置を駆動
するムーブメントと、ムーブメントと液晶表示装置の間
に配置する太陽電池19とを備えることを特徴とする。
Description
に関し、とくに太陽電池を備えるデジタル時計の構成に
関するものである。
率は、使用する半透過反射板の透過率にもよるが、10
%〜15%と低く、直接、液晶表示装置を太陽電池上に
配置すると、太陽電池の発電効率が極端に低下し、実用
化できていない。
しては、液晶表示部と太陽電池部を別の領域に分けて構
成するか、太陽電池の面積を液晶表示部より大きく設け
る構成としている。
でも、太陽電池部が外装上に直接むき出しの形で見える
ので、デザイン上の問題から、あまり好ましくない。ま
た、太陽電池が独特の濃紫の色を有するため、時計とし
ての外観的な調和をとろうとすると、ケースの色やデザ
インに大きな制約を受けることになる。
に黒表示か、逆に黒背景に白表示が多く、あるいは、2
色性色素を染色したカラー偏光板により青や赤の背景に
白表示しかできず、よりカラフルな表示ができるデジタ
ル時計が望まれている。
率が高い液晶表示装置を用い、太陽電池を液晶表示装置
の下に完全に配置することで、自由なデザインの太陽電
池を備える時計を提供することである。
ルな表示色が得られる液晶表示装置を用い、鮮やかな単
色カラー表示が可能な太陽電池を備える時計を提供する
ことである。
に、本発明のうちで請求項1記載の発明の太陽電池を備
える時計は、第1の電極を有する第1の基板と第2の電
極を有する第2の基板と一対の基板の間に約90゜ツイ
スト配向しているネマチック液晶を狭持してなるTN液
晶素子と、第2の基板の外側に設ける偏光板と、第1の
基板の外側に設ける円偏光位相差板と、円偏光位相差板
の外側に設けるコレステリック液晶ポリマーシートとか
ら構成する液晶表示装置と、風防ガラスを有するケース
と、液晶表示装置を駆動するムーブメントと、ムーブメ
ントと液晶表示装置の間に配置する太陽電池とを備える
ことを特徴とする。
る時計は、第1の電極を有する第1の基板と第2の電極
を有する第2の基板と一対の基板の間に180゜〜27
0゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持してな
るSTN液晶素子と、第2の基板の外側に設ける位相差
板と、位相差板の外側に設ける偏光板と、第1の基板の
外側に設ける円偏光位相差板と、円偏光位相差板の外側
に設けるコレステリック液晶ポリマーシートとから構成
する液晶表示装置と、風防ガラスを有するケースと、液
晶表示装置を駆動するムーブメントと、ムーブメントと
液晶表示装置の間に配置する太陽電池とを備えることを
特徴とする。
る時計は、第1の電極を有する第1の基板と第2の電極
を有する第2の基板と一対の基板の間に180゜〜27
0゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持してな
るSTN液晶素子と、第2の基板の外側に設けるねじれ
位相差板と、このねじれ位相差板の外側に設ける偏光板
と、第1の基板の外側に設ける円偏光位相差板と、円偏
光位相差板の外側に設けるコレステリック液晶ポリマー
シートとから構成する液晶表示装置と、風防ガラスを有
するケースと、液晶表示装置を駆動するムーブメント
と、ムーブメントと液晶表示装置の間に配置する太陽電
池とを備えることを特徴とする。
を備える時計は、請求項1または請求項2または請求項
3に記載の構成を含み、コレステリック液晶ポリマーシ
ートが、複数のコレステリック液晶ポリマーシートで構
成され、かつコレステリック液晶ポリマーシートの散乱
中心波長がそれぞれ異なるように構成されていることを
特徴とする。
を備える時計は、請求項1または請求項2または請求項
3に記載の構成を含み、偏光板の外側表面に拡散層を設
けたことを特徴とする。
を備える時計は、請求項1または請求項2または請求項
3に記載の構成を含み、偏光板の外側に拡散シートを設
けたことを特徴とする。
る液晶表示装置の発色作用について、図7を用いて説明
する。色を表示するオン状態では、偏光板8の透過軸8
aが円偏光位相差板9の遅相軸9aに対して左回り45
゜になるように、偏光板8と円偏光位相差板9とを配置
する。そのため、偏光板8を透過した直線偏光が、円偏
光位相差板9を通過すると、左回りの左円偏光となる。
チPが光の波長に近いコレステリック液晶ポリマーシー
ト10に左円偏光が入射すると、散乱中心波長λcを中
心に散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射し、黒
い紙や太陽電池からなる光吸収部材11により散乱バン
ド幅Δλ以外の波長領域の光である透過光を吸収する
と、鮮やかな反射色を得ることができる。
n、コレステリック液晶ポリマーのねじれピッチをPと
定義すると、散乱中心波長λc=n×Pとなり、コレス
テリック液晶ポリマーのねじれピッチPを調整すること
で、いろいろな反射色を得ることができる。
8の透過軸8aを90゜回転し、透過軸8bが円偏光位
相差板9の遅相軸9aに対して、右回り45゜になるよ
うに偏光板8と円偏光位相差板9とを配置すると、円偏
光位相差板9を通過した光は右回りの右円偏光となる。
したがって、左ねじれ10aのコレステリック液晶ポリ
マーシート10に入っても、選択散乱は発生せず、すべ
ての右円偏光はコレステリック液晶ポリマーシート10
を透過し、光吸収部材11に吸収され、黒表示となる。
に、偏光板8と円偏光位相差板9の間に90゜ツイスト
配向のTN液晶素子を設けると、TN液晶素子への印加
電圧により円偏光位相差板9への直線偏光の入射角度を
約90゜変えることができ、黒背景に鮮やかな色文字や
色図形を表示する単色カラー液晶表示装置とすることが
でき、この液晶表示装置を用いることで、単色カラー表
示が可能なカラフルな太陽電池を備えるデジタル時計を
提供できる。
ーシート10は、トリアセチルセルロース(TAC)フ
ィルムで厚さ40μm〜200μmのベースフィルム
に、配向処理を行い、その上にコレステリック液晶ポリ
マーを塗布し、液晶相を示す高温で所望の色彩の選択散
乱が発生するようにねじれピッチを調節し、ガラス転移
温度以下に冷却して、固形化させたシートである。
変化してもコレステリック液晶ポリマーのねじれピッチ
Pは変化しないので、色相も変化しない。
表示装置の、電圧印加状態と電圧無印加状態の分光透過
率を図9に示す。電圧無印加状態の透過率を実線で示し
た曲線52に、電圧印加状態で選択散乱時の透過率を破
線で示した曲線53で示す。電圧印加状態では、曲線5
3に示すように、散乱中心波長λc=0.61μmを中
心に、0.56μm〜0.67μmの範囲の左円偏光が
反射され、散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま透過
していることがわかる。したがって、透過光を太陽電池
で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反
射光で、鮮やかなオレンジ色の表示が可能となる。
に、偏光板8を透過した光は、ほぼすべて、液晶表示装
置を透過し、約35%もの透過率が得られる。図8に、
非単結晶型(アモルファス)太陽電池の発電効率を実線
で示した曲線51に示す。波長0.55μm付近に発電
効率のピークを示すが、可視光全域で発電している。
を、太陽電池上に配置しても、電圧無印加状態では、図
9の曲線52に示すように、35%以上の光が太陽電池
に吸収され、デジタル時計用として、充分な発電効率を
示す。そこで、太陽電池を別体にせず、液晶表示装置の
下に配置することが可能となり、自由なデザインの太陽
電池を備える時計を提供できる。
の代わりに、180゜〜270゜ツイスト配向のSTN
液晶素子を用いると、液晶素子の急峻性が改善し、走査
ライン数を100本以上に増加したり、視野角特性を改
善することが可能となるが、STN液晶素子を通過した
光は楕円偏光状態になり、円偏光位相差板9に完全な直
線偏光を入射することができず、正常な色表示や、完全
な黒表示はできない。
イスト配向のTN液晶素子の代わりに、180゜〜27
0゜ツイスト配向のSTN液晶素子と位相差板とを用い
ることで、円偏光位相差板9にほぼ完全な直線偏光を入
射することを可能とし、視野角特性の良好な単色カラー
液晶表示装置とすることができ、この液晶表示装置を用
いることで、単色カラー表示が可能なカラフルな太陽電
池を備えるデジタル時計を提供できる。
の代わりに、180゜〜270゜ツイスト配向のSTN
液晶とねじれ位相差板とを用いても同様の効果を得るこ
とができる。
るための最良な形態における太陽電池を備える時計の構
成と効果を説明する。
じめに本発明の第1の実施形態における太陽電池を備え
る時計の液晶表示装置の構成を、図面を用いて説明す
る。図1は本発明の第1の実施形態における太陽電池を
備える時計の液晶表示装置の構成要素を説明するための
断面図で、図2は、構成要素の配置関係示す平面図であ
る。以下、図1と図2とを交互に用いて本発明の太陽電
池を備える時計の液晶表示装置の構成を説明する。
インジュウムスズ(以後ITOと記載)からなる第1の
電極3が形成されている厚さ0.5mmのガラス板から
なる第1の基板1と、ITOからなる第2の電極4が形
成されている厚さO.5mmのガラス板からなる第2の
基板2と、一対の基板を張り合わせるシール材5と、一
対の基板に狭持されている90゜ツイスト配向している
ネマチック液晶6とからTN液晶素子7が形成されてい
る。
向膜(図示せず)が形成され、第1の基板1は、右下が
り45゜方向にラビング処理することで、下液晶分子配
向方向7aは右下がり45゜となり、第2の基板2は右
上がり45゜方向にラビング処理することで上液晶分子
配向方向7bは右上がり45゜となり、左回り90゜ツ
イスト配向のTN液晶素子7を形成している。
nは0.15で、第1の基板1と第2の基板2の隙間で
あるセルギャップdは8μmとする。したがって、ネマ
チック液晶6の複屈折の差Δnとセルギャップdとの積
で表す液晶素子のΔnd値は、1200nmである。Δ
nd値が500nmより小さくなると、光の旋光能力が
低下するため好ましくなく、Δnd値は800nm以上
が好ましい。
の上液晶分子配向方向7bと同じ右上がり45゜に配置
し、円偏光位相差板9の遅相軸9aは水平に配置してあ
る。円偏光位相差板9の下側に、コレステリック液晶ポ
リマーシート10を配置し、液晶表示装置17を構成す
る。さらに、液晶表示装置17の外側に光吸収部材11
として太陽電池19を配置してある。TN液晶素子7と
円偏光位相差板9とコレステリック液晶ポリマーシート
10は、アクリル系粘着剤(図示せず)を用いて接着し
てある。また、偏光板8とTN液晶素子7もアクリル系
粘着剤(図示せず)を用いて接着してある。偏光板8の
表面には、拡散層14が形成してあり、表面の反射を防
ぐと同時に、選択散乱した反射光を拡散し、すりガラス
を通したようにして、表示の見やすさも改善している。
トリアセチルセルロース(TAC)フィルムで厚さ80
μmのベースフィルム(図示せず)に、配向処理を行
い、その上にコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液
晶相を示す高温でねじれピッチP=0.38μmでベー
スフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、
その後、ガラス転移温度以下に冷却して、固形化させた
シートである。したがって、ねじれ中心軸はベースフィ
ルムに対して垂直方向となっている。なお、コレステリ
ック液晶ポリマーシート10は、どのような角度で配置
しても、表示特性に影響しないので、図2の平面図で
は、省略してある。
ぎに、前述した液晶表示装置17を用いた太陽電池を備
える時計の構成について説明する。図11は本発明の実
施形態における液晶表示装置17を時計に組み込んだ状
態を示す断面図であり、図12は本発明の実施形態にお
ける液晶表示装置の表示状態を示す平面図である。以
下、図11と図12とを交互に参照して太陽電池を備え
る時計の構成を説明する。
イアから構成する風防ガラス23を設けるケース25内
に、ムーブメント27を設ける。このムーブメント27
は液晶表示装置17と異方導電ゴム33を介して接続
し、液晶表示装置17を駆動する。
図示しないが、太陽電池19の起電力を貯蔵する電気二
重層コンデンサーあるいは2次電池や、時間基準源とし
て水晶振動子や、水晶振動子の発振周波数をもとに液晶
表示装置を駆動する駆動パルスを発生する半導体集積回
路などを備えている。
パッキング32を介して、風防ガラス23を取り付け、
時計内にチリやホコリや水分の侵入を防止する気密構造
にしている。
側の面に溝を設け、その溝内にゴム材料からなる第1の
パッキング31を設ける。そして裏蓋35とケース25
との間に配置する第1のパッキング31によって、時計
内にチリやホコリや水分の侵入を防止する気密構造にし
ている。
装置17は、風防ガラス23の下側に配置する。そし
て、液晶表示装置17とムーブメント27の間に、液晶
表示装置17を透過してきた光により起電力を発生する
太陽電池19を備えている。
ルギーに変換する機能を有する。そして太陽電池19
は、非単結晶シリコン薄膜にp型の不純物とn型の不純
物とを選択的に導入し、さらにp型の非単結晶シリコン
薄膜とn型の非単結晶シリコン薄膜との間に不純物濃度
の低いi型の非単結晶シリコン薄膜を有するpin構造
をもつ。
池を直列に接続して、2.1Vから2.3Vの起電力を
得ている。
は、液晶表示装置17を設ける。なお図12の平面図に
示すように、液晶表示装置17のおもて面には、時刻や
ストップウオッチを表示する上段に配置する第1のセグ
メント36や、日付や曜日、あるいはアラーム時刻を表
示すために下段に配置する第2のセグメント37を設け
る。
示装置17を入れ、金属製の押さえ金具(図示せず)で
押さえ込むことで、液晶表示装置付きムーブメントとな
る。太陽電池19とムーブメント27内のプリント基板
(図示せず)は、導電ゴムや金属スプリングや金属バン
プで電気的に接続し、液晶表示装置17とプリント基板
は、異方導電ゴム33で電気的に接続する。
表示装置17を組み込んだムーブメント27を収納し、
第1のパッキング31を介して、ムーブメント27をケ
ース25に裏蓋35で押圧するか、あるいは、裏蓋35
をねじで押さえ込むことで、太陽電池を備えるデジタル
時計として構成する。
に本発明の第1の実施の形態における太陽電池を備える
時計の液晶表示装置に色彩を表示する具体例について説
明する。本発明の液晶表示装置において、電圧無印加の
状態では、偏光板8より入射した透過軸8a方向の直線
偏光は、TN液晶素子7の上液晶分子配向方向7bより
TN液晶素子7に入射し、TN液晶素子7により90゜
回転し、下液晶分子配向方向7aより出射する。
右下がり45゜に入射するので、図7のオフ状態に示す
ように、右回りの右円偏光となる。コレステリック液晶
ポリマーシート10のねじれ方向10aとして、左ねじ
れを採用したので、選択散乱は発生せず、入射した右円
偏光はすべてコレステリック液晶ポリマーシート10を
透過し、太陽電池19に吸収され、黒表示となる。
電圧を印加すると、ネマチック液晶6の分子が立ち上が
り、旋光性が消滅し、上液晶分子方向7bから入射した
直線偏光は、そのままの方向でTN液晶素子7を通過す
る。したがって、TN液晶素子7を透過した直線偏光
は、円偏光位相差板9の遅相軸9aに対して、右上がり
45゜に入射するので、左円偏光となり、コレステリッ
ク液晶ポリマーシート10のねじれ方向10aと同じで
あるため、散乱中心波長λcを中心に、散乱バンド幅Δ
λの光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外
の透過光を太陽電池19に吸収することで、鮮やかな色
彩の反射色を得ることができる。
n、コレステリック液晶ポリマーのねじれピッチをPと
定義すると、散乱中心波長λc=n×Pとなる。この実
施の形態では、n=1.65、P=0.37μmの左ね
じれのコレステリック液晶ポリマーを使用したので、散
乱中心波長λc=0.61μmとなり、ミラー状でオレ
ンジ色の反射色を呈する。
17の電圧無印加状態の透過率を実線で示した曲線52
に、電圧印加状態で選択散乱時の透過率を破線で示した
曲線53で示す。電圧印加状態では、曲線53に示すよ
うに、散乱中心波長λc=0.61μmを中心に、0.
56μm〜0.67μmの範囲の左円偏光が反射され、
散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま透過しているこ
とがわかる。したがって、透過光を太陽電池19で吸収
し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光
で、鮮やかなオレンジ色で第1のセグメント36や第2
のセグメント37の表示が可能となる。
に、偏光板8を透過した光は、ほぼすべて、TN液晶素
子7と、コレステリック液晶ポリマーシート10を透過
している。したがって、太陽電池19にすべての光が吸
収され、黒表示となる。
電池の発電効率を実線で示した曲線51に示す。波長
0.55μm付近に発電効率のピークを示すが、可視光
全域で発電している。
池19上に配置しても、電圧無印加状態では、図9の曲
線52に示すように、35%以上の光が太陽電池に、デ
ジタル時計用として、充分な発電効率を示す。また、オ
ン状態で電圧が印加してされている第1のセグメント3
6と第2のセグメント37は、曲線53に示すように、
波長O.56μm〜0.67μmの光は反射され、太陽
電池に届かないが、図12の平面図に示すように、液晶
表示装置17に対する第1のセグメント36と第2のセ
グメント37の表示面積が小さいので、まったく問題は
ない。
晶相を示すコレステリック液晶素子でなく、室温では固
定化しているコレステリック液晶ポリマーシートを採用
したので、温度が変化しても、コレステリック液晶ポリ
マーシートのピッチPは一定であるので、色相は変化せ
ず、つねに同じ色彩表示が可能である。
に、拡散層14を設けることで、ミラー的な色彩を拡散
層で散乱させることで、ミラー状の表示がすりガラス越
しのようなやわらかい色調となり、さらに、視野角特性
の改善し、液晶表示装置として見やすくなる。
ルム表面に、シリカ粒子を接着材に混入した拡散層14
を塗布したが、この拡散層14は、アクリルビーズやカ
ルシウム粉等の粒子を接着材に分散しても良いし、ある
いは拡散シートを張り付けても良いし、あるいは、ベー
スフィルムの表面にエンボス加工をしてもよい。
子7と円偏光位相差板9とコレステリック液晶ポリマー
シート10とからなる液晶表示装置17と、太陽電池1
7との構成により、黒背景に鮮やかな反射色でのカラフ
ルな表示が得られ、かつ、太陽電池19が外部に露出し
ない優れたデザインの太陽電池を備える時計が提供でき
る。
の形態では、ピッチP=0.37μmのコレステリック
液晶ポリマーを用いてオレンジ色と黒表示の太陽電池を
備える時計としたが、ピッチPを変えることで、オン状
態の色相は任意に変えることができる。例えば、液晶ピ
ッチP=0.3μm(散乱中心波長λc=0.49μ
m)では青色と黒表示の太陽電池を備える時計が、P=
0.32μm(λc=0.53μm)では、緑色と黒表
示の太陽電池を備える時計が得られた。
で黒表示、電圧印加状態でカラー表示としたが、偏光板
8の透過軸8aを90゜回転し、下液晶分子配向方向7
aと同一方向に配置すると、電圧無印加状態でカラー表
示、電圧印加状態で黒表示とすることも可能である。あ
るいは、円偏光位相差板9の遅相軸9aを90゜回転し
ても、電圧無印加状態でカラー表示、電圧印加状態で黒
表示とすることができる。
ー背景となるため、太陽電池19への外光透過量が減少
する。したがって、図8の曲線51に示した発電効率の
ピーク波長である波長0.55μmから散乱中心波長λ
cを外すことで、発電効率の低下を抑えることができ、
カラー背景の中に黒文字が表示される、カラフルな太陽
電池を備える時計が可能である。
に拡散層14を形成したが、偏光板8は処理をせず、偏
光板8の外側に拡散シートを配置しても、同様な効果が
得られる。拡散シートの散乱度としては、ヘイズ値30
〜90が好ましく、また全光線透過率は80〜90%と
比較的高いものが好ましい。
本発明の第2の実施の形態の太陽電池を備える時計の構
成について図3と図4を用いて説明する。第2の実施の
形態の太陽電池を備える時計は、液晶表示装置17の構
成が第1の実施の形態と異なる以外は、第1の実施の形
態の構成と同一である。
晶表示装置の構成要素を説明するための断面図で、図4
は、構成要素の配置関係示す平面図である。以下、図3
と図4とを交互に用いて本発明の液晶表示装置の構成を
説明する。
Oからなる第1の電極3が形成されている厚さ0.5m
mのガラス板からなる第1の基板1と、ITOからなる
第2の電極4が形成されている厚さO.5mmのガラス
板からなる第2の基板2と、一対の基板を張り合わせる
シール材5と、一対の基板に狭持されている240゜ツ
イスト配向しているネマチック液晶6とからSTN液晶
素子12が形成されている。
配向膜(図示せず)が形成され、第1の基板1は、右上
がり30゜方向にラビング処理することで、下液晶分子
配向方向12aは右上がり30゜となり、第2の基板2
は右下がり30゜方向にラビング処理することで上液晶
分子配向方向12bは右下がり30゜となり、左回り2
40゜ツイスト配向のSTN液晶素子12を形成してい
る。
nは0.15で、第1の基板1と第2の基板2の隙間で
あるセルギャップdは5.4μmとする。したがってネ
マチック液晶6の複屈折の差Δnとセルギャップdとの
積で表す液晶素子のΔnd値は、810nmである。ま
た、ネマチック液晶6のねじれピッチは11μmに調整
してある。
て、10゜に配置し、STN液晶素子12と偏光板8の
間に、位相差値550nmの位相差板13を、遅相軸1
3aが水平軸を基準にして50゜になる様に配置してあ
る。STN液晶素子12の下側に、円偏光位相差板9を
遅相軸9aが水平軸に対して35゜になるように配置し
てある。円偏光位相差板9の下側に、コレステリック液
晶ポリマーシート10を配置して、液晶表示装置17を
構成し、さらに、光吸収部材11となる太陽電池19を
配置してある。
コレステリック液晶ポリマーシート10は、アクリル系
粘着剤(図示せず)を用いて接着してある。偏光板8と
位相差板13とSTN液晶素子12も、アクリル系粘着
剤(図示せず)を用いて接着してある。また、偏光板8
の外側には、拡散シート15を配置してあり、表面の反
射を防ぐと同時に、選択散乱した反射光を拡散し、すり
ガラスを通したようにして、表示の見やすさも改善して
いる。
め、遅相軸方向の屈折率nx、Y軸方向の屈折率ny、
厚み方向の屈折率nzが、nx>nz>nyとなってい
る2軸性の位相差板を使用した。もちろん、1軸性の位
相差板でも、問題はない。コレステリック液晶ポリマー
シート10は、第1の実施の形態で用いたものと同一で
ある。コレステリック液晶ポリマーシート10と、拡散
シート15は、どのような角度で配置しても、表示特性
に影響しないので、図4の平面図では、省略してある。
明の第2の実施の形態における太陽電池を備える時計の
液晶表示装置に色彩を表示する具体例について説明す
る。本発明の液晶表示装置において、電圧無印加の状態
では、偏光板8より入射した透過軸8a方向の直線偏光
は、位相差板8がない場合、STN液晶素子12を透過
した状態で、楕円偏光状態となり、円偏光位相差板9を
通過しても円偏光にすることができず、表示が不充分で
ある。
液晶素子12の間に配置したので、偏光板8より位相差
板13に入射した直線偏光は、楕円偏光状態となる。そ
の楕円偏光は、STN液晶素子12を透過する間に補正
され、ほぼ直線偏光で、偏光板8の透過軸8aに対して
約70゜回転し、水平に対して80゜の位置から出射す
る。
に対して右上がり35゜に配置してある。したがって、
円偏光位相差板9の遅相軸9aに対して、右上がり45
゜に直線偏光が入射するので、図7のオン状態に示すよ
うに、左回りの左円偏光となる。コレステリック液晶ポ
リマーシート10のねじれ方向10aとして左ねじれを
採用したので、散乱中心波長λcを中心に、散乱バンド
幅Δλの光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ
以外の透過光を太陽電池19に吸収することで、鮮やか
な色彩のミラー状でオレンジ色の反射色を得ることがで
きる。
電圧を印加すると、ネマチック液晶6の分子が立ち上が
り、STN液晶素子12の複屈折性が変化し、出射する
直線偏光が約90゜回転し、水平に対して−10゜の方
向になる。したがって、STN液晶素子12を透過した
直線偏光は、円偏光位相差板9の遅相軸9aに対して、
右下がり45゜に入射するので、右円偏光となり、コレ
ステリック液晶ポリマーシート10のねじれ方向10a
と逆であるので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏
光はすべてコレステリック液晶ポリマーシート10を透
過し、太陽電池19に吸収され、黒表示となる。
に黒文字のセグメントが表示されるカラフルなデジタル
時計となる。この場合、背景部がカラー表示となるた
め、太陽電池19への外光量が減少する。しかし、背景
色をオレンジ色とし、散乱中心波長λcを0.62nm
とすることで、太陽電池19の発電効率のピーク波長で
ある波長0.55μmから散乱中心波長λcがずれてい
るので、発電効率の低下を抑えることができ、実用上問
題のない発電効率が得られた。
2を使用したことで、ネマチック液晶6分子の印加電圧
に対する変形が急峻になり、光学特性の急峻性がよくな
る。そのため、視野角特性が改善され、良好な表示の太
陽電池を備える時計を提供することが可能となる。
外側に、拡散シート15を設けることで、ミラー的な色
彩を拡散シート15で散乱させることで、ミラー状の表
示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さ
らに、視野角特性も改善し、太陽電池を備える時計とし
て見やすくなる。
トフィルムにアクリルビーズを接着材に混入した材料
を、拡散層としてを塗布した拡散シート15を用いた
が、ベースフィルムの表面にエンボス加工したもので
も、あるいは、ベースフィルム中に拡散粒子を分散した
ものを適用してもよい。拡散シート15の散乱度として
は、ヘイズ値30〜90が好ましく、また全光線透過率
は80〜90%と比較的高いものが好ましい。
晶相を示すコレステリック液晶フィルムでなく、室温で
は固定化しているコレステリック液晶ポリマーシートを
採用したので、温度が変化しても、コレステリック液晶
ポリマーシートのピッチPは一定であるので、色相は変
化せず、つねに同じ色彩表示が可能である。
TN液晶素子12と円偏光位相差板9とコレステリック
液晶ポリマーシート10とからなる液晶表示装置17
と、太陽電池17との構成により、鮮やかなカラー背景
に黒文字表示のカラフルな表示が得られ、かつ、視野角
特性が良好で、太陽電池19が外に露出しない優れたデ
ザインの太陽電池を備える時計が得られる。
では、ピッチP=0.37μmのコレステリック液晶ポ
リマーを用いてオレンジ色と黒表示の液晶表示装置とし
たが、ピッチPを変えることで、反射光の色相は任意に
変えることができる。例えば、液晶ピッチP=0.3μ
m(散乱中心波長λc=0.49μm)では青色と黒表
示の液晶表示装置が、P=0.32μm(λc=0.5
3μm)では、緑色と黒表示の液晶表示装置が得られ
た。
でカラー表示、電圧印加状態で黒表示としたが、偏光板
8の透過軸8aを90゜回転し、下液晶分子配向方向7
aと同一方向に配置すると、電圧無印加状態で黒表示、
電圧印加状態でカラー表示とすることも可能である。あ
るいは、円偏光位相差板9の遅相軸9aを90゜回転し
ても、電圧無印加状態で黒表示、電圧印加状態でカラー
表示とすることができる。
晶素子12として、240゜ツイストのSTN液晶素子
を用いたが、180゜〜270゜ツイストのSTN液晶
素子12でも同様な効果が得られる。
晶素子12の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために、位
相差板13を1枚用いたが、位相差板を複数枚用いる
と、より完全な直線偏光に戻り、より良好な黒表示とカ
ラー表示が得られる。位相差板は、片側に複数枚でも、
あるいは、STN液晶素子12の両側に配置することも
可能である。
液晶素子12の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために、
位相差板13を用いたが、位相差板13の替わりに、ね
じれ位相差板を用いると、より完全な直線偏光に戻り、
さらに良好な黒表示とカラー表示が得られる。
素子12のツイスト角と等しいか、10゜〜30゜小さ
く、ねじれ方向がSTN液晶素子12のツイスト角と逆
方向であるものが好ましい。右回り220゜ツイスト
で、ねじれ位相差板のΔndが610nmのねじれ位相
差板を、位相差板13の替わりに配置したところ、さら
に良好な黒表示とカラー表示が得られ、より良好な色彩
の太陽電池を備える時計を提供できた。
本発明の第3の実施の形態の太陽電池を備える時計の構
成について図5と図6を用いて説明する。第3の実施の
形態の太陽電池を備える時計も、液晶表示装置17の構
成が第1の実施の形態および第2の実施の形態と異なる
以外は、第1の実施の形態の構成と同一である。
晶表示装置17の構成要素を説明するための断面図で、
図6は、構成要素の配置関係示す平面図である。以下、
図5と図6とを交互に用いて本発明の液晶表示装置の構
成を説明する。
Oからなる第1の電極3が形成されている厚さ0.5m
mのガラス板からなる第1の基板1と、ITOからなる
第2の電極4が形成されている厚さO.5mmのガラス
板からなる第2の基板2と、一対の基板を張り合わせる
シール材5と、一対の基板に狭持されている225゜ツ
イスト配向しているネマチック液晶6とからSTN液晶
素子16が形成されている。
向膜(図示せず)が形成され、第1の基板1は、右上が
り22.5゜方向にラビング処理することで、下液晶分
子配向方向16aは右上がり22.5゜となり、第2の
基板2は右下がり22.5゜方向にラビング処理するこ
とで上液晶分子配向方向16bは右下がり22.5゜と
なり、左回り225゜ツイスト配向のSTN液晶素子1
6を形成している。
nは0.15で、第1の基板1と第2の基板2の隙間で
あるセルギャップdは5.5μmとする。したがってネ
マチック液晶6の複屈折の差Δnとセルギャップdとの
積で表すSTN液晶素子16のΔnd値は、825nm
である。また、ネマチック液晶6のねじれピッチは11
μmに調整してある。
てマイナス70゜に配置し、STN液晶素子16と偏光
板8の間に、位相差値590nmの位相差板13を、遅
相軸13aが水平軸を基準にして50゜になる様に配置
してある。STN液晶素子16の下側に、円偏光位相差
板9を遅相軸9aが水平軸に対して30゜になるように
配置してある。円偏光位相差板9の下側に、コレステリ
ック液晶ポリマーシート10と第2のコレステリック液
晶ポリマーシート18を配置して液晶表示装置17を構
成し、さらに、光吸収部材11となる太陽電池19を配
置してある。
コレステリック液晶ポリマーシート10と第2のコレス
テリック液晶ポリマーシート18は、アクリル系粘着剤
(図示せず)を用いて接着してある。偏光板8と位相差
板13とSTN液晶素子16も、アクリル系粘着剤(図
示せず)を用いて接着してある。また、偏光板8は、拡
散表面処理をしていない通常品を使用した。したがっ
て、表面はミラー状に反射するが、メタリック系の強調
される表示が得られる。
め、遅相軸方向の屈折率nx、Y軸方向の屈折率ny、
厚み方向の屈折率nzが、nx>nz>nyとなってい
る2軸性の位相差板を使用した。もちろん、1軸性の位
相差板でも、問題はない。
は、第1の実施の形態で用いたものと等しく、屈折率n
=1.65で、ねじれピッチP=0.38μmの左ねじ
れである。したがって、散乱中心波長λc=0.61
で、コレステリック液晶ポリマーシート10単独では、
オレンジ色の反射色を呈する。
18は、屈折率n=1.65で、P=0.32μmの左
ねじれである。したがって、散乱中心波長λc=0.5
3μmとなり、コレステリック液晶ポリマーシート18
単独では緑色の反射色を呈する。なお、コレステリック
液晶ポリマーシート10と、第2のコレステリック液晶
ポリマーシート18は、どのような角度で配置しても表
示特性に影響しないので、図6の平面図では、省略して
ある。
ぎに本発明の第3の実施の形態における太陽電池を有す
る時計の液晶表示装置に色彩を表示する具体例について
説明する。本発明の液晶表示装置において、電圧無印加
の状態では、偏光板8より入射した透過軸8a方向の直
線偏光は、位相差板8がない場合、STN液晶素子16
を透過した状態で、楕円偏光状態となり、円偏光位相差
板9を通過しても円偏光にすることができず、表示が不
充分である。
液晶素子16の間に配置したので、偏光板8より位相差
板13に入射した直線偏光は、楕円偏光状態となる。そ
の楕円偏光は、STN液晶素子16を透過する間に補正
され、ほぼ直線偏光で、偏光板8の透過軸8aに対して
約55゜回転し、水平に対してマイナス15゜の位置か
ら出射する。
に対して右上がり30゜に配置してある。したがって、
STN液晶素子16を透過した直線偏光は、円偏光位相
差板9の遅相軸9aに対して、右下がり45゜に入射す
るので、右円偏光となり、コレステリック液晶ポリマー
シート10のねじれ方向10aおよび第2のコレステリ
ック液晶ポリマーシート18のねじれ方向と逆であるの
で、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべてコ
レステリック液晶ポリマーシート10と第2のコレステ
リック液晶ポリマーシート18を透過し、太陽電池19
に吸収され、黒表示となる。
電圧を印加すると、ネマチック液晶6の分子が立ち上が
り、STN液晶素子16の複屈折性が変化し、出射する
直線偏光が約90゜回転し、水平に対して75゜の方向
になる。
aに対して、右上がり45゜に入射するので、図7のオ
ン状態に示すように、左円偏光となる。コレステリック
液晶ポリマーシート10のねじれ方向10aと同じであ
るため、散乱中心波長λc=0.61μmを中心に、散
乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射する。
ト10を透過した散乱バンド幅Δλ以外の左円偏光は、
第2のコレステリック液晶ポリマーシート18で、散乱
中心波長λc=0.53μmを中心に散乱バンド幅Δλ
の光を反射する。第2のコレステリック液晶ポリマーシ
ート18をも透過した光を太陽電池19に吸収すること
で、鮮やかなメタリックの金色の反射色を得ることがで
きる。
表示装置の電圧無印加状態の透過率を実線で示した曲線
54に、電圧印加状態で選択散乱時の透過率を破線で示
した曲線55で示す。電圧印加状態では、曲線55に示
すように、0.49μm〜0.67μmの範囲の左円偏
光が反射され、ほかの波長の光はそのまま透過してるこ
とがわかる。したがって、透過光を太陽電池19で吸収
し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光
で、鮮やかなメタリックな金色の表示が可能となる。
すように偏光板8を透過した光は、ほぼすべて、STN
液晶素子16と、コレステリック液晶ポリマーシート1
0と第2のコレステリック液晶ポリマーシート18を透
過している。したがって、太陽電池19にすべての光が
吸収され、黒表示となり、高コントラストの表示が可能
である。
9上に配置しても、電圧無印加状態では、図10の曲線
54に示すように、35%以上の光が太陽電池に吸収さ
れ、デジタル時計用として、充分な発電効率を示す。ま
た、オン状態で電圧が印加してされている第1のセグメ
ント36と第2のセグメント37は、曲線55に示すよ
うに、波長0.49μm〜0.67μmの光は反射さ
れ、太陽電池に届かないが、図12に示すように、液晶
表示装置17に対するセグメント36と第2のセグメン
ト37の表示面積が小さいので、まったく問題はない。
6を使用したことで、ネマチック液晶6分子の印加電圧
に対する変形が急峻になり、光学特性の急峻性がよくな
る。そのため、視野角特性が改善され、良好な表示の太
陽電池を備える時計を提供することが可能となる。
温で液晶相を示すコレステリック液晶フィルムでなく、
室温では固定化しているコレステリック液晶ポリマーシ
ートを2枚採用している。このため、温度が変化して
も、コレステリック液晶ポリマーシートのピッチPは一
定であるので、色相は変化せず、つねに同じ色彩表示が
可能である。
TN液晶素子16と円偏光位相差板9とコレステリック
液晶ポリマーシート10と第2のコレステリック液晶ポ
リマーシート18からなる液晶表示装置17と、太陽電
池19との構成により、黒背景に、鮮やかなカラー文字
表示のカラフルな表示が得られ、かつ、視野角特性が良
好で、太陽電池19が外部に露出しない優れたデザイン
の太陽電池を備える時計が提供できる。
の実施の形態では、散乱中心波長λcの異なる2枚の液
晶ポリマーシートを重ねた形態で説明したが、3枚以上
でも同様な効果がえられる。コレステリック液晶ポリマ
ーのピッチP=0.3μm(散乱中心波長λc=0.4
9μm)、P=0.32μm(λc=0.53μm)、
P=0.37μm(λc=0.62μm)の三枚の液晶
ポリマーシートを重ねたところ、ほぼ白色の反射色が得
られ、黒背景の白表示、または白背景の黒表示の反射型
の液晶表示装置17が得られ、これを用いた太陽電池を
備える時計を提供できる。
の太陽電池を備える時計は、1枚の偏光板とTN液晶素
子とコレステリック液晶ポリマーシートと円偏光位相差
板とからなる高透過率の反射型液晶表示装置を備えるこ
とで、鮮やかな反射色と黒表示で、カラフルな単色カラ
ー表示が可能で、かつ、太陽電池が露出しない構造であ
りながら高発電効率が得られるので、自由なデザインの
太陽電池を備える時計を提供することができる。
1枚の偏光板と位相差板とSTN液晶素子とコレステリ
ック液晶ポリマーシートと円偏光位相差板とからなる高
透過率の反射型液晶表示装置を備えることで、カラフル
で視野角特性の良好な単色カラー表示が可能で、しか
も、太陽電池が露出しない構造でありながら高発電効率
が得られるので、自由なデザインの太陽電池を備える時
計を提供することができる。
える時計に用いる液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。
える時計に用いる液晶表示装置の配置関係を示す平面図
である。
える時計に用いる液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。
える時計に用いる液晶表示装置の配置関係を示す平面図
である。
える時計に用いる液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。
える時計に用いる液晶表示装置の配置関係を示す平面図
である。
示装置の発色原理を説明するための説明図である。
を示すグラフである。
える時計に用いる液晶表示装置の透過率を示すグラフで
ある。
備える時計に用いる液晶表示装置の透過率を示すグラフ
である。
時計の構成を示す断面図である。
時計に用いる液晶表示装置の文字表示を示す平面図であ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 第1の電極を有する第1の基板と第2の
電極を有する第2の基板と一対の基板の間に約90゜ツ
イスト配向しているネマチック液晶を狭持してなるTN
液晶素子と、第2の基板の外側に設ける偏光板と、第1
の基板の外側に設ける円偏光位相差板と、円偏光位相差
板の外側に設けるコレステリック液晶ポリマーシートと
から構成する液晶表示装置と、風防ガラスを有するケー
スと、液晶表示装置を駆動するムーブメントと、ムーブ
メントと液晶表示装置の間に配置する太陽電池とを備え
ることを特徴とする太陽電池を備える時計。 - 【請求項2】 第1の電極を有する第1の基板と第2の
電極を有する第2の基板と一対の基板の間に180゜〜
270゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持し
てなるSTN液晶素子と、第2の基板の外側に設ける位
相差板と、位相差板の外側に設ける偏光板と、第1の基
板の外側に設ける円偏光位相差板と、円偏光位相差板の
外側に設けるコレステリック液晶ポリマーシートとから
構成する液晶表示装置と、風防ガラスを有するケース
と、液晶表示装置を駆動するムーブメントと、ムーブメ
ントと液晶表示装置の間に配置する太陽電池とを備える
ことを特徴とする太陽電池を備える時計。 - 【請求項3】 第1の電極を有する第1の基板と第2の
電極を有する第2の基板と一対の基板の間に180゜〜
270゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持し
てなるSTN液晶素子と、第2の基板の外側に設けるね
じれ位相差板と、ねじれ位相差板の外側に設ける偏光板
と、第1の基板の外側に設ける円偏光位相差板と、円偏
光位相差板の外側に設けるコレステリック液晶ポリマー
シートとから構成する液晶表示装置と、風防ガラスを有
するケースと、液晶表示装置を駆動するムーブメント
と、ムーブメントと液晶表示装置の間に配置する太陽電
池とを備えることを特徴とする太陽電池を備える時計。 - 【請求項4】 コレステリック液晶ポリマーシートが、
複数のコレステリック液晶ポリマーシートで構成され、
かつコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長
がそれぞれ異なるように構成されていることを特徴とす
る請求項1または請求項2または請求項3に記載の太陽
電池を備える時計。 - 【請求項5】 偏光板の外側表面に拡散層を設けたこと
を特徴とする請求項1または請求項2または請求項3に
記載の太陽電池を備える時計。 - 【請求項6】 偏光板の外側に拡散シートを設けたこと
を特徴とする請求項1または請求項2または請求項3に
記載の太陽電池を備える時計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9179286A JPH1123738A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 太陽電池を備える時計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9179286A JPH1123738A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 太陽電池を備える時計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1123738A true JPH1123738A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16063184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9179286A Pending JPH1123738A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 太陽電池を備える時計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1123738A (ja) |
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-
1997
- 1997-07-04 JP JP9179286A patent/JPH1123738A/ja active Pending
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
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