(57)【要約】【課題】待機状態で固定フレームを表示可能でしかも電力消費を伴わない液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶ピクセルユニット中の液晶分子が第１の定常状態のときに液晶ピクセルユニットに複レベル操作電圧信号を提供し、液晶ピクセルユニットに切換え信号を印加して液晶分子の配列を第１から第２の定常状態に変化させるもので、液晶ピクセルユニットの透過率が第１の定常状態の複レベル操作電圧信号に応じて変化し、第２の定常状態では一定のレベルを保つ。上電極と半波長板とを具えた上基層構造６１と、下電極を具えた下基層構造６２と、上下の電極間に配置されかつ１／４波長板に等しい液晶層６３と、上下の電極に接続されてかつそれらの切換え信号を発生する信号発生器６４１とを有し、液晶層の透過率が第１の定常状態の複レベル操作電圧信号に応じて調節されてかつ第２の定常状態で一定であり、切換え信号が液晶層中の液晶分子の構造を第１から第２の定常状態に変える。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射性電極と少なくとも１個の液晶ピクセルユニットを具えたアクティブマトリックスとを有した省電力液晶表示装置（ＬＣＤ）の操作方法であって、液晶ピクセルユニット中の液晶分子が第１の定常状態にあるときに液晶ピクセルユニットに複レベル操作電圧信号を提供し、液晶ピクセルユニットに切換え信号を印加して液晶分子の配列を第１から第２の定常状態に変化させることからなり、かつ液晶ピクセルユニットの透過率が第１の定常状態にある複レベル操作電圧信号に応じて変化し、第２の定常状態においては一定のレベルを保つことを特徴とする省電力液晶表示装置の操作方法。
【請求項２】
第１の定常状態にある液晶ピクセルユニット中の液晶分子の初期構造が均質、混成、曲成および傾斜モードからなる群から選ばれたひとつであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２の定常状態にある液晶ピクセルユニット中の液晶分子がその初期構造から１８０度の捩回角を有していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上電極と半波長板とを具えた上基層構造と、下電極を具えた下基層構造と、上下の電極間に配置されかつ１／４波長板に等しい液晶層と、上下の電極に接続されてかつそれらの切換え信号を発生する信号発生器とを有してなり、液晶層の透過率が第１の定常状態にある複レベル操作電圧信号に応じて調節されてかつ第２の定常状態において一定であり、切換え信号が液晶層中の液晶分子の構造を第１の定常状態から第２の定常状態に変えることを特徴とする省電力液晶表示装置。
【請求項５】
上基層構造がさらに透光性基層と、透光性基層の第１の面上に配置されかつ透光性基層との間に半波長板を挟持している偏光板とを有していることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は省電力液晶表示装置とその操作方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
電子時計、ポケット計算機、個人デジタル補助器（ＰＤＡ）および携帯電話などの電子機器には液晶表示装置（ＬＣＤ）が情報を提示する最も一般的な表示装置である。現在ＬＣＤタイプとしては透光性、光反射性、部分透光反射性などがある。
【０００３】
図１Ａ，１Ｂに従来の光反射性ＬＣＤ構造を電圧を印加、非印加状態でそれぞれ示す。ＬＣＤ構造は偏光板１０、広帯域１／４波長板１１、透明上ガラス板１２、透明な上電極１３、液晶層１４、光反射性電極層１５および透明下ガラス板１６を有している。
【０００４】
図１Ａにあっては電極層１５と上電極１３との間には電圧が印加されていない。液晶層１４中の液晶分子は初期状態にあり、通過する光を位相差２ｄだけ遅延させる。１／４波長板１１と液晶層１４とを透過する光は電極層１５により反射され、ついで液晶層１４と１／４波長板１１とを再び透過する。
【０００５】
したがって光の全位相差は１／４波長、位相差２ｄおよび他の１／４波長の和となり、これらはいずれも広域１／４波長板１１、液晶層１４（２回）および広域１／４波長板１１（再度）の遅延効果から結果されるものである。すなわち全位相差は半波長プラス２ｄであり、半波長プラス２ｄによる光の遅延が看者の目に反射される。
【０００６】
一方表示は完全ブライトである。他方電極層１５と上電極１３との間に電圧が印加されると、液晶層１４中の液晶分子は図１Ｂに示すように直立状となる。全ての液晶分子が直立すると液晶層１４の光遅延効果は低減される、つまりｄ＝０となる。したがって全位相差は半波長となる。そのような位相差の光は看者の目には届かず、表示は完全ダークとなる。
【０００７】
広域１／４波長板は従来１／４波長板と半波長板とを重ねることにより得られた。広域機能を達成しかつある波長範囲内の光をして１／４波長の位相差を有するようにするには、１／４波長板と半波長板の遅い軸Ｓ１，Ｓ２と下偏光板または上偏光板との間の関係はある種の状態、例えば図２に示すようなものであることが要求される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
光反射性ＬＣＤ付きの電子機器がある期間使われないで待機状態にある場合には、ＬＣＤはホールドタイプに入れて電力を節約するのが望ましい。換言すると、ＬＣＤは更新のない固定フレームを示す。ＬＣＤ上に固定フレームを示すには、静的ランダムアクセスメモリー（ＳＲＡＭ）が従来はＬＣＤのピクセルユニットに内蔵されている。
【０００９】
しかし液晶層の他に上下の基層はまだ連続的に交流（ＡＣ）信号を受信して液晶分子をこの状態で正常に作用させる必要がある。上下の基層に連続的に交流信号を提供する必要があるので、ホールドタイプでも電力消費は免れない。したがって省電力効率は制約されたものとなる。
【００１０】
かかる従来技術の現状に鑑みてこの発明の目的は、待機状態で固定フレームを示すことができしかも電力消費を伴わないような液晶表示装置を提供して、従来技術に見られる欠点を回避することにある。
【００１１】
この発明の他の目的は、透過率を変えずに待機状態で電力消費を来さないような液晶層を有した省電力液晶表示装置を提供することにある。
【００１２】
この発明の他の目的は、待機状態における更新なしに同じフレームを表示する液晶表示装置の操作方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このためこの発明の方法にあっては、液晶ピクセルユニット中の液晶分子が第１の定常状態にあるときに液晶ピクセルユニットに複レベル操作電圧信号を提供し、液晶ピクセルユニットに切換え信号を印加して液晶分子の配列を第１から第２の定常状態に変化させることからなり、かつ液晶ピクセルユニットの透過率が第１の定常状態にある複レベル操作電圧信号に応じて変化し、第２の定常状態においては一定のレベルを保つことを要旨とするものである。
【００１４】
例えば第１の定常状態にある液晶ピクセルユニット中の液晶分子の初期構造は均質、混成、曲成または傾斜状態にある。
【００１５】
第２の定常状態にある液晶ピクセルユニット中の液晶分子はその初期構造から１８０度の捩回角を有しているのが望ましい。
【００１６】
液晶分子の構造は切り換え信号の電圧降下に応じて高圧から低圧に変わるのが望ましい。また低圧はゼロ電圧であり、高圧は複レベル操作電圧の最大値より大きいのが望ましい。
【００１７】
またこの発明の省電力液晶表示装置は、上電極と半波長板とを具えた上基層構造と、下電極を具えた下基層構造と、上下の電極間に配置されかつ１／４波長板に等しい液晶層と、上下の電極に接続されてかつそれらの切換え信号を発生する信号発生器とを有してなり、液晶層の透過率が第１の定常状態にある複レベル操作電圧信号に応じて調節されてかつ第２の定常状態において一定であり、切換え信号が液晶層中の液晶分子の構造を第１の定常状態から第２の定常状態に変えることを要旨とするものである。
【００１８】
上基層構造はさらに光透過性基層と該基層の上に配置されてかつ光透過性基層との間に半波長板を挟持した偏光板とを有しているのが望ましい。上電極は光透過性基層の第２の表面上に形成された光透過性共通電極であるのが望ましい。光透過性共通電極はインジウム・スズ酸化物であるのが望ましい。
【００１９】
例えば光透過性基層はガラス基層であってもよい。
【００２０】
下電極は光反射性電極層を有しているのが望ましい。例えば光反射性電極層はアルミニウムまたは銀から形成される。下基層構造はその上に光反射性電極層が形成されている第１の表面を具えた基層を有しているのが望ましい。
【００２１】
液晶分子の構造は切換え信号の鋭い下がり縁に反応して変化するのが望ましい。下がり縁は複レベル操作電圧の最大値より高い電圧からゼロ電圧への電圧降下を示すのが望ましい。
【００２２】
液晶ピクセルユニット中の液晶分子は第２の定常状態にあるそれ自身の初期構造から１８０度の捩回角を有するのが望ましい。
【００２３】
信号発生器はさらに回復信号を発生するのが望ましく、これが液晶層中の液晶分子を第２の定常状態から第１の定常状態へと変化させるのである。この回復信号は三角波形信号であるのが望ましい。
【００２４】
該信号発生器はＬＣＤの駆動装置中に配置されるのが望ましい。
【００２５】
【実施例】
図３にこの発明の液晶表示装置の一実施例を示す。該装置は上基層構造６１、下基層構造６２、液晶層６３と信号発生器６４１を具えた駆動装置６４を有している。
【００２６】
上基層構造６１は偏光板６１１、半波長板６１２、光透過性基層６１３および光透過性共通電極６１４を有しており、下基層構造６２は光反射性電極６２１および基層６２２を有している。
【００２７】
偏光板６１１は光透過性基層６１３の第１の表面上に配置されており、半波長板６１２は光透過性基層６１３の第１の表面と偏光板６１１との間に配置されている。共通電極６１４は基層６１３の第２の表面上に形成されており、光反射性電極６２１は基層６２２の表面上に形成されている。
【００２８】
液晶層６３は光透過性共通電極６１４と光反射性電極６２１との間に配置されている。適宜にその厚さを調節することにより、つまり光透過性共通電極６１４と光反射性電極６２１との間の距離を調節することにより、液晶層６３は１／４波長板に等しくなる。
【００２９】
以下液晶分子の構造変化を示す図３，４によりこの発明の方法を説明する。ＬＣＤ上に映像を表示するには、複レベル操作電圧信号を操作モードにある液晶ピクセルユニットに印加する。液晶ピクセルユニットの透過率はそれぞれの複レベル操作電圧信号毎に変化し、これによりＬＣＤ上に表示される映像のグレーレベルまたは色彩が調節される。
【００３０】
ＬＣＤが同じ映像をある期間表示してから待機状態に入ると、この発明による省電力モードが働く。また表示された映像は固定フレームにより凍結される、すなわち更新されることはない。この目的を達成するには、切換え信号４０が信号発生器６４１により液晶ピクセルユニットに印加される。これらのダークピクセルについては、切換え信号４０は低電圧、つまり０ボルトを保つ。
【００３１】
他方ブライトピクセルについては、切換え信号４０は参照数字４０１で示すように高電圧から低電圧に放電されて、液晶分子の構造を変化させる。切換え信号の高電圧は複レベル操作電圧の最大値より高く設定するのが望ましい。
【００３２】
省電力モードにおいては、液晶分子の構造はその初期構造から１８０度捩じられる。液晶分子の初期構造は均質モード、混成モード、曲成モードまたは傾斜モードである。省電力モードにおける液晶分子の特殊な構造（つまり時計または反時計方向に１８０度捩回）によりブライトピクセルはブライトのままで、電力供給の必要がない。
【００３３】
図５Ａ，５Ｂに時計または反時計方向に１８０度捩回された液晶分子の省電力構造のブライト状態を示す。かくしてＬＣＤは固定フレームのみを表示し、待機状態で更新される必要がない。かくして省電力の目的が達成されるのである。
【００３４】
一実施例においては光透過性基層６１３，６２２は図３に示すようにガラス基層である。光透過性共通電極６１４はインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）から形成される。光反射性電極６２１の材料はアルミニウムまたは銀が望ましい。
【００３５】
この発明は種々のＬＣＤ搭載型ノーマルホワイトおよびノーマルブラックディスプレーに応用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
省電力モードにおける液晶分子の特殊な構造（１８０度捩回）によりブライトピクセルはブライトのままで、電力供給の必要がなく、かくして省電力が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）
従来の光反射性ＬＣＤの非電圧印加状態を示す断面側面図である。
（Ｂ）
同じく電圧印加状態を示す断面側面図である。
【図２】１／４波長板および半波長板の遅い軸Ｓ１，Ｓ２と下または上偏光板の透過軸Ｔとの関係を示す模型図である。
【図３】この発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面側面図である。
【図４】この発明における液晶分子の動作状態と待機状態との間での構造差異を示す断面側面図である。
【図５】（Ａ）
この発明のＬＣＤの波長対光反射性の関係の一例を示すグラフである。
（Ｂ）
同じく関係の他の例を示すグラフである。
【符号の説明】
６１　：　上基層構造
６１１：　偏光板
６１２：　半波長板
６１３：　光透過性基層
６１４：　共通電極
６２　：　下基層構造
６２１：　光反射性電極
６２２：　基層
６３　：　液晶層
６４　：　駆動装置
６４１：　信号発生器
【図１】
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【図２】
2004078177.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004078177.tif 000006
【図５】
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