(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルの表示領域の全ての画素部を構成する各走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記各データ電極にデータ信号を印加することにより、全ての画素部の表示内容を書き換える全表示書き換えと、前記表示領域内の表示内容の変更を行う表示変更領域の画素部を構成する前記走査電極にのみ選択信号を、それに対応する前記データ電極にのみデータ信号をそれぞれ印加して、前記表示領域の表示内容の一部を書き換える一部表示書き換えとを行い、
前記選択信号の１走査電極を選択する選択期間を、前記一部表示書き換え時には前記全表示書き換え時よりも長くすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記選択信号を印加した前記走査電極と前記データ信号を印加した前記データ電極との電位差を、前記一部表示書き換え時には前記全表示書き換え時よりも小さくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記一部表示書き換えから前記全表示書き換えに切り換えたとき、その全表示書き換えを開始する前に、前記複数の各走査電極と前記複数の各データ電極との間の液晶層に同時に該液晶層の電荷の偏りを消去するためのリフレッシュ電圧を印加するリフレッシュ期間を設け、前記リフレッシュ電圧として、前記選択信号と前記データ信号により正負両極性の電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記選択信号と前記データ信号の少なくとも一方の電圧振幅を、前記選択信号の１走査電極を選択する選択期間が長くなる程小さくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記選択信号が１走査電極を選択する選択期間が短い場合に、前記走査電極に印加する選択信号と前記データ電極に印加するデータ信号との電位差を、該選択期間が長い場合の前記選択信号とデータ信号との電位差より大きくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記選択期間が異なる複数の選択信号の変更を、前記液晶表示パネルの表示領域の少なくとも所定の領域の画素部を選択してその表示内容を書き換えた後に行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記選択信号および前記データ信号を、発電素子によって発電される電気エネルギー又はそれを蓄える蓄電池の放電エネルギーによって生成し、前記発電素子の発電量あるいは前記蓄電池の蓄電量に応じて、前記選択信号による１走査電極を選択する選択期間を変更することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶表示装置において、
前記発電素子の発電量あるいは前記蓄電池の蓄電量が大きい場合にはそれが小さい場合に比べて、前記選択信号が１走査電極を選択する選択期間を短くし、前記走査電極に印加する選択信号と前記データ電極に印加するデータ信号との電位差を大きくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記複数の選択信号の切換えを設定された時刻に行い、前記複数の選択信号のうちの一つの選択信号は、１走査電極の選択期間内で前記データ信号に対する電位がプラスの期間とマイナスの期間とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記複数の選択信号のうちの一つの選択信号は、１走査電極の選択期間内で前記データ信号に対する電位がプラスの期間とマイナスの期間とを有し、且つ、前記液晶表示パネルの表示領域の各画素部の表示内容を１回書き換えるために最初の走査電極を選択してから次回の書き換えのために該最初の走査電極を再び選択するまでの期間をフィールドと定義すると、あるフィールドとその次のフィールドとでは、前記選択信号の前記データ信号に対する電位がプラスの期間とマイナスの期間の順序を逆にすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルの表示領域の各画素部の表示内容を１回書き換えるために最初の走査電極を選択してから次回の書き換えのために最初の走査電極を再び選択するまでの期間をフィールドと定義すると、前記各選択信号は、連続する複数のフィールドで各走査電極を選択する期間に同極性の電圧を印加した後、次のフィールドでは１走査電極を選択する期間内に正負両極性の電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、前記走査電極と前記データ電極とが前記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における前記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、
前記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して前記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、前記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置であって、
電力の消費を低減するモードの場合には、前記液晶表示パネルの表示領域の各画素部の表示内容を１回書き換えるために最初の走査電極を選択してから次回の書き換えのために最初の走査電極を再び選択するまでの期間をフィールドと定義すると、前記選択信号による走査電極の選択期間に前記選択信号として前記データ信号に対して片極性の電圧を印加するフィールドと、正負両極性電圧を印加するフィールドとを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の液晶表示装置において、
前記選択信号として前記データ信号に対して前記正負両極性の電圧を印加するフィールドでは、前記片極性の電圧を印加するフィールドと比較して１走査電極の選択期間を長くし、前記両極性の電圧の絶対値を前記片極性の電圧の絶対値と同じにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの表示領域の各画素部を少なくとも１度選択して表示内容を書き換えた後に、前記走査電極とデータ電極の電位を同電位とするかあるいはフローティング電位とする液晶層電荷記憶期間を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの表示領域の各画素部を選択して表示内容を書き換えることを複数回繰り返した後に、前記走査電極とデータ電極の電位を同電位とするかあるいはフローティング電位とする液晶層電荷記憶期間を設けることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記選択信号の１走査電極を選択する最長選択期間が１００ミリ秒以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記メモリ性を有する電気光学変化をなす液晶層が、カイラルネマティック液晶層であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記メモリ性を有する電気光学変化をなす液晶層が、強誘電性液晶層であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記メモリ性を有する電気光学変化をなす液晶層が、反強誘電性液晶層であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記メモリ性を有する電気光学変化をなす液晶層が、強誘電性液晶と強誘電性液晶を含む透明固形物とからなる散乱型液晶層であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
外部から前記液晶表示パネル駆動回路に、前記異なる選択期間を有する選択信号を選択させるための操作部材を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、メモリ性液晶による液晶層に電圧を印加してその光学特性を変化させることによって表示を行う液晶表示パネルに対して、駆動環境に応じて低い電圧での駆動あるいは駆動信号の停止を行うことにより、低消費電力化を可能とした液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は液晶表示パネルとその駆動回路とからなるが、その液晶表示パネルの基本的な構成は、内面に多数の走査電極を形成した第１の基板と内面に多数のデータ電極を走査電極と直交するように形成した第２の基板とを一定の間隙を設けて張り合わせ、その間隙に液晶層を封入し、その走査電極とデータ電極とが液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部となるようにしている。
【０００３】
この液晶表示パネルの駆動方法として、上記液晶表示パネルの画素部を構成する全ての走査電極に時分割に選択信号を印加し、各走査電極の選択信号に対応してデータ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素における液晶層に光学変化を誘起して表示を行う方法がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような液晶表示パネルの駆動方法においては、表示品質の向上のために液晶表示パネルの画素数の増加を行うと、一画素に信号を印加できる時間が短くなるため、選択信号の電圧を大きくするか、あるいはデータ信号の電圧を大きくする必要がある。
【０００５】
また、所定の周期で液晶に電荷の供給を行わないと表示が消えてしまうため、同一の表示内容でも所定の電圧を一定周期で印加する必要がある。そのため、走査電極の本数が増加すると選択信号の電圧切り替わりの周波数が増加してしまい、また、データ信号の周波数も増加する。
従って、液晶表示パネルに所定の選択信号とデータ信号を印加するための回路の出力電圧および出力周波数が高くなるため、液晶表示装置の消費電力が増加してしまう。
【０００６】
しかし、液晶表示パネルを小型携帯機器に使用する場合には、ケースの厚さや重さおよび容積に制限があり、電池容量にも制約がある。そこで、なるべく容量の小さい電池で長時間の動作を可能にすることが要望されている。
また、発電機能を有する液晶表示装置はほとんど商品化されていないのが現状である。これは、エネルギーを蓄積する蓄電池の容量に比較して消費する電力量が非常に大きいためである。そのため、所定の電池容量でなるべく長い間液晶表示装置を機能させることが重要であり、地球環境にも好ましいと言える。
【０００７】
消費電力を低減する方法として、液晶表示パネルの一部あるいは全面に表示を行わない方法があるが、表示面積を小さくすると表示内容を低減してしまうことになり、好ましくない。
そこで、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの全面に表示を可能としながら消費する電力を低減することが望まれている。
【０００８】
また、発電素子を備える液晶表示装置の場合には、発電素子の発電量と液晶表示装置の消費電力量とのバランスをとることが必要であり、そのためには液晶表示装置の消費電力量を小さくする必要がある。特に、発電素子として光発電素子を液晶表示パネルの観察者側で液晶表示パネルと重なり合う位置に配置する場合には、液晶表示パネルの表示品質を悪化させないために光発電素子の面積を小さくし、光発電素子の周囲の透過部の比率を大きくする必要がある。そのため、液晶表示装置の消費電力の低減は非常に重要である。
【０００９】
そこで、この発明は、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルに表示する表示内容をできる限り維持ながら消費電力を低減し、電池寿命を長くすることを目的とする。特に、表示領域を小さくすることなく低消費電力化を達成することを目的とする。
また、発電機能を有する液晶表示装置においても、液晶表示パネルの駆動波形を適切に制御することにより消費電力を大幅に低減し、従来では使用できなかった低発電量の発電素子によって液晶表示パネルの駆動を行えるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の目的を達成するために、次のような液晶表示装置を提供する。
すなわち、この発明による液晶表示装置は、互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、上記走査電極と上記データ電極とが液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、上記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応してデータ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、上記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置において、上記液晶表示パネルの表示領域の全ての画素部を構成する各走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して上記各データ電極にデータ信号を印加することにより、全ての画素部の表示内容を書き換える全表示書き換えと、上記表示領域内の表示内容の変更を行う表示変更領域の画素部を構成する上記走査電極にのみ選択信号を、それに対応する上記データ電極にのみデータ信号をそれぞれ印加して、上記表示領域の表示内容の一部を書き換える一部表示書き換えとを行い、上記選択信号の１走査電極を選択する選択期間を、上記一部表示書き換え時には上記全表示書き換え時よりも長くしたものである。
【００１１】
このような液晶表示装置において、上記選択信号を印加した走査電極とデータ信号を印加したデータ電極との電位差を、上記一部表示書き換え時には全表示書き換え時よりも小さくするとよい。
また、上記一部表示書き換えから全表示書き換えに切り換えたとき、その全表示書き換えを開始する前に、上記複数の各走査電極と複数の各データ電極との間の液晶層に同時にその液晶層の電荷の偏りを消去するためのリフレッシュ電圧を印加するリフレッシュ期間を設け、そのリフレッシュ電圧として、上記選択信号と上記データ信号により正負両極性の電圧を印加するとよい。
【００１２】
また、この発明の別の液晶表示装置は、互いに対向する内面に複数の走査電極を形成した第１の基板と複数のデータ電極を形成した第２の基板との間に液晶層を封入し、上記走査電極と上記データ電極とが上記液晶層を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部を構成し、その各画素部における上記液晶層のメモリ性を有する電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルと、上記複数の走査電極に選択信号を印加し、その各走査電極の選択信号に対応して上記データ電極にデータ信号を印加することにより個々の画素部を独立に制御し、上記選択信号として１走査電極を選択する選択期間が異なる複数の選択信号を選択的に印加する液晶表示パネル駆動回路とを備えた液晶表示装置において、以下の構成を採用したものである。
【００１３】
すなわち、上記選択信号とデータ信号の少なくとも一方の電圧振幅を、上記選択信号の１走査電極を選択する選択期間が長くなる程小さくしたものである。
あるいは、上記選択信号が１走査電極を選択する選択期間が短い場合に、走査電極に印加する選択信号とデータ電極に印加するデータ信号との電位差を、その選択期間が長い場合の選択信号とデータ信号との電位差より大きくしたものである。
あるいはまた、上記選択期間が異なる複数の選択信号の変更を、上記液晶表示パネルの表示領域の少なくとも所定の領域の画素部を選択してその表示内容を書き換えた後に行うようにしたものである。
【００１４】
また、上記選択信号およびデータ信号を、発電素子によって発電される電気エネルギー又はそれを蓄える蓄電池の放電エネルギーによって生成し、その発電素子の発電量あるいは蓄電池の蓄電量に応じて、上記選択信号による１走査電極を選択する選択期間を変更するようにしてもよい。
その場合、上記発電素子の発電量あるいは蓄電池の蓄電量が大きい場合にはそれが小さい場合に比べて、上記選択信号が１走査電極を選択する選択期間を短くし、走査電極に印加する選択信号とデータ電極に印加するデータ信号との電位差を大きくするとよい。
【００１５】
また、上記複数の選択信号の切換えを設定された時刻に行い、その複数の選択信号のうちの一つの選択信号は、１走査電極の選択期間内でデータ信号に対する電位がプラスの期間とマイナスの期間とを有するようにすれば、その選択信号を使用することによって液晶層の電荷の偏りを防ぐことができ、リフレッシュ期間を設けなくても済むようにできる。
あるいは、上記複数の選択信号のうちの一つの選択信号が、１走査電極の選択期間内でデータ信号に対する電位がプラスの期間とマイナスの期間とを有するようにし、且つ、上記液晶表示パネルの表示領域の各画素部の表示内容を１回書き換えるために最初の走査電極を選択してから次回の書き換えのために最初の走査電極を再び選択するまでの期間をフィールドと定義したとして、あるフィールドとその次のフィールドとでは、選択信号のデータ信号に対する電位がプラスの期間とマイナスの期間の順序を逆にするとなおよい。
【００１６】
あるいはまた、上記液晶表示パネルの表示領域の各画素部の表示内容を１回書き換えるために最初の走査電極を選択してから次回の書き換えのために最初の走査電極を再び選択するまでの期間をフィールドと定義したとして、上記各選択信号を、連続する複数のフィールドで各走査電極を選択する期間に同極性の電圧を印加した後、次のフィールドでは１走査電極を選択する期間内に正負両極性の電圧を印加するようにしてもよい。
【００１７】
あるいはまた、同じく電力の消費を低減するモードの場合に、上記液晶表示パネルの表示領域の各画素部の表示内容を１回書き換えるために最初の走査電極を選択してから次回の書き換えのために最初の走査電極を再び選択するまでの期間をフィールドと定義したとして、上記選択信号による走査電極の選択期間に選択信号としてデータ信号に対して片極性の電圧を印加するフィールドと、正負両極性電圧を印加するフィールドとを設けるとよい。
これらの場合、選択信号としてデータ信号に対して正負両極性の電圧を印加するフィールドでは、片極性の電圧を印加するフィールドと比較して１走査電極の選択期間を長くし、両極性の電圧の絶対値を片極性の電圧の絶対値と同じにするとよい。
【００１８】
また、上記の各液晶表示装置において、上記液晶表示パネルの表示領域の各画素部を少なくとも１度選択して表示内容を書き換えた後に、上記走査電極とデータ電極の電位を同電位とするかあるいはフローティング電位とする液晶層電荷記憶期間を設けるとよい。
あるいは、上記液晶表示パネルの表示領域の各画素部を選択して表示内容を書き換えることを複数回繰り返した後に、上記走査電極とデータ電極の電位を同電位とするかあるいはフローティング電位とする液晶層電荷記憶期間を設けるとよい。
また、上記の各液晶表示装置において、さらに、上記選択信号の１走査電極を選択する最長選択期間を１００ミリ秒以上とするとよい。
【００１９】
また、上記の各液晶表示装置において、上記メモリ性を有する電気光学変化をなす液晶層としては、カイラルネマティック液晶層、強誘電性液晶層、反強誘電性液晶層、あるいは強誘電性液晶と強誘電性液晶を含む透明固形物とからなる散乱型液晶層などを用いることができる。
また、外部から上記液晶表示パネル駆動回路に、異なる選択期間を有する選択信号を選択させるための操作部材（選択ボタン）を設けるとよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
第１の実施形態：図１乃至図１２
まず、この発明による液晶表示装置の第１の実施形態の構成について、図１乃至図４を用いて説明する。
図１はその液晶表示装置の外観を示す斜視図、図２は図１の２−２線に沿う模式的な断面図、図３はその液晶表示装置に備えた液晶表示パネルの平面図、図４は図３の４−４線に沿う模式的な断面図である。
【００２１】
図１に示す液晶表示装置は、液晶表示パネルによって表示領域３７に表示を行う装置であり、この表示を変化させるため又は入出力装置として、電源スイッチボタン４１，スクロール（＋）ボタン４５，スクロール（−）ボタン４６，モード切替ボタン４７，スピーカ４８，表示リフレッシュボタン１８５，省電力（以下「省電」と略称する）モード切替ボタン１８６を有する。
このうち、省電モード切替ボタン１８６は、後述する標準モードの駆動信号による表示と省電モードの駆動信号による表示を切り替えるためのボタンである。
【００２２】
これらの入出力装置は、図２に示すようにスイッチ基板４２とスイッチ用ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）４３とを介して回路基板２５と接続している。そして、液晶表示パネル３と電池５１と入出力装置からなる液晶表示モジュールを、モジュールケース３１と風防３３と裏蓋３２に装着して液晶表示装置を構成している。
図１では、液晶表示装置の表示領域３７の半分は後述する選択期間の長い省電信号によってスケジュール表示を行っている省電表示書換領域３９であり、残りの半分は画像信号を印加せず、表示を保持する保持領域４０とした状態を示している。省電表示書換領域３９の一部には、省電モード表示３８により省電モードが動作中であることを提示している。
【００２３】
この液晶表示装置における液晶表示パネル３の構成は、風防３３側（観察者側）より、図４に示すように、第１の基板１の内面に複数の走査電極２を紙面に平行な方向のストライプ状に設け、その第１の基板１と所定の間隙を設けて対向する第２の基板６の内面に複数のデータ電極７を紙面に垂直な方向のストライプ状に設けている。そして、第１の基板１と第２の基板６との間隙に液晶層１５を封入しており、走査電極２とデータ電極７とが図３に示すよう交差し、その液晶層１５を挟んで対向する部分がそれぞれ画素部３６を構成している。こうして多数の画素部３６がマトリクス状に配置された領域が図１に示した表示領域３７となる。
その第１の基板１と第２の基板６はそれぞれ透明なガラス板であり、走査電極２とデータ電極７は透明導電膜である酸化インジウム錫（ＩＴＯ）によって形成される。
【００２４】
液晶層１５は、強誘電性液晶であるカイラルスメクティック液晶による液晶層であり、第１の基板１と第２の基板６との間に図３に示すシール材１１と封孔材１２により封入されている。また、第１の基板１の内面と第２の基板６の内面には、液晶層１５を所定の方向に揃えるための酸化シリコン（ＳｉＯｘ）による配向膜を形成しているがこれについては後述する。
さらに、図４に示すように、第１の基板１の視認側（図では上側）には色素を一方向に延伸した吸収型偏光板からなる第１の偏光板１７を設け、第２の基板６の視認側と反対側(図では下側)には、拡散層２０（図２では図示を省略している）を介して、スリーエム製のＲＤＦ（商品名）等の反射型偏光板である第２の偏光板１８を設けている。
【００２５】
吸収型偏光板は、互いに直交する透過軸と吸収軸を有し、振動方向が透過軸に平行な直線偏光は透過し、振動方向が吸収軸に平行な直線偏光は吸収する。
反射型偏光板は、互いに直交する透過軸と反射軸を有し、振動方向が透過軸に平行な直線偏光は透過し、振動方向が反射軸に平行な直線偏光は反射する。
その吸収型偏光板である第１の偏光板１７と反射型偏光板である第２の偏光板１８は、透過軸が互いに垂直となるように配置されている。
以上により液晶表示パネルを構成している。
【００２６】
さらに、この液晶表示装置には図２に示すように、液晶表示パネル３の裏側には液晶表示装置を暗い環境で使用するためにエレクトロ・ルミネッセント素子（ＥＬ素子）による補助光源２１を配置し、補助光源２１の裏側には回路基板２５を配置する。液晶表示パネル３と回路基板２５との接続はゼブラゴム２７により行い、補助光源２１と回路基板２５との接続は光源用端子３０にて行う。光源用端子３０としてはゼブラゴムを使用しているがスプリングを用いてもよい。
回路基板２５には電池５１を電池押えバネ５２により固定しており、この電池５１が液晶表示装置のエネルギ源となる。また回路基板２５にはスイッチ用ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット・ボード）４３を介して、電源スイッチボタン４１等のスイッチボタンを設けたスイッチ基板４２が接続している。
【００２７】
次に、図５乃至図８を用いて、この実施形態の液晶表示装置の液晶層について説明する。
図５は、図４に示した液晶表示パネル３に用いるメモリ性を有する液晶層１５について説明するための厚さを大幅に拡大して示す模式的な断面図である。図６はその液晶層の構造について説明するための模式的な平面図である。図７はこの実施形態の液晶表示装置に標準モードの駆動信号を印加する際の印加電圧と表示の明るさとの関係を示すグラフ、図８は同じく省電モードの駆動信号を印加する際の印加電圧と表示の明るさとの関係を示すグラフである。
【００２８】
この実施形態の液晶表示装置における液晶表示パネル３は、液晶層１５にメモリ性を有する液晶として強誘電性液晶を用いることにより、電圧を印加しなくても直前の表示状態を保持する液晶表示装置を実現している。強誘電性液晶の代表としては、カイラルスメクティック液晶があり、この実施形態においてはこのカイラルスメクティック液晶を用いている。
【００２９】
強誘電性を示すカイラルスメクティック相は、通常螺旋構造であるが、例えば２μｍより薄いセルギャップでは、配向膜界面の影響で、螺旋構造ではなく、図６に示すように、液晶分子がスメクティック相法線２６からプラス分子方向４に傾いたドメインと、マイナス分子方向５に傾いたドメインとが混在する状態となる。
この傾きがそれぞれ＋２２．５°と−２２．５°の場合に表示が最も良好となり、理想的であるので、この実施形態では図５に示す配向膜１６によって液晶分子がこの角度をとるように調整している。
【００３０】
このカイラルスメクティック液晶層に電圧を印加すると、自発分極の向きが一方に揃い、分子の方向が揃った状態となる。また、これとは逆極性の電圧を印加すると、上記とは逆の方向に揃った状態となる。そして、一度分子の方向を揃えると、電圧の印加をやめても方向が揃った状態が保持される。
以上の状態は、ちょうど液晶分子が図６に示す円錐２８の４５°の稜線を印加電圧の極性により移動していると理解でき、電圧の極性を変化させることにより、液晶層の分子方向が変化し、光軸を変化させることができる。
【００３１】
そして、この実施形態においては、第１の偏光板１７の透過軸１７ａをマイナス分子方向５と平行に配置し、第２の偏光板１８の透過軸１８ａをマイナス分子方向５と垂直に配置することにより、外部光源の光を用いた表示の場合には、液晶層１５にプラス極性の電圧を印加した場合には暗表示となり、マイナス極性の電圧を印加した場合には明表示となる表示を実現している。
すなわち、分子がプラス分子方向４に揃っている状態では、視認側から第１の偏光板１７の透過軸を透過した直線偏光は、液晶分子に対して４５°の偏光方向で入射するため、液晶層１５を通過する際に複屈折によって円偏光になり、反射型偏光板である第２の偏光板１８によって反射され、再び液晶層を通過する際に複屈折によって入射時から９０°回転した直線偏光になり、第１の偏光板１７の吸収軸に入射するため、視認側に出射せず、暗表示となる。
【００３２】
分子がマイナス分子方向５に揃っている状態では、視認側から第１の偏光板１７の透過軸を透過した直線偏光の偏光方向は液晶分子と平行であるため、そのまま液晶層１５を透過し、反射型偏光板である第２の偏光板１８の反射軸に入射して反射され、再び第１の偏光板１７の透過軸を透過して視認側に出射する。ここで、偏光状態を変化させない拡散層２０を設けているため、表示のギラツキが抑えられ、白表示の明表示となる。
【００３３】
図２に示した補助光源２１の発光する光による表示を行う場合には、外部光源の光を用いる表示の場合と明暗が逆転する。
すなわち、分子がプラス分子方向４に揃っている状態では、補助光源２１側から第２の偏光板１８の透過軸を透過した直線偏光は、液晶分子に対して４５°の偏光方向で入射するため、液晶層１５を通過する際に複屈折によって円偏光になり、その一部の成分が第１の偏光板１７の透過軸を透過して視認側に出射し、明表示となる。
【００３４】
分子がマイナス分子方向５に揃っている状態では、補助光源側から第２の偏光板１８の透過軸を透過した直線偏光の偏光方向は液晶分子と垂直であるため、そのまま液晶層１５を透過し、第１の偏光板１７の吸収軸に入射して吸収され、視認側には出射しないので、暗表示となる。
従って、外部光源を利用した反射表示を行う場合と、補助光源２１を利用した透過表示を行う場合では、液晶層１５への印加電圧の正負が反対の駆動信号を用いる。説明の都合上、特に断らない場合は反射表示を行うための駆動信号について説明する。
【００３５】
配向膜１６については、発明者らの実験では、材料にポリイミド樹脂を用いるより、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜を用いる方が、表示の保持特性（メモリ性）が良好であった。また、第１の基板１上に形成する配向膜１６は酸化シリコン膜とし、第２の基板６上に形成する配向膜１６はポリイミド樹脂とするハイブリッド型の場合にも、メモリ性は改善できていた。
この実施形態においては、走査電極２上を含む第１の基板１上及びデータ電極７上を含む第２の基板６上に、斜方蒸着法によって図５に示すように各基板に対して４５°の方向に形成した酸化シリコン膜によって液晶分子を配向させている。
このように構成した液晶層に、一般的に用いるビデオレイト（３０Ｈｚ）あるいはそれ以上の周波数で表示領域を一度書き換える、標準選択信号及び標準データ信号を印加する場合の表示の明るさと印加電圧の関係を示すグラフを図７に示す。
【００３６】
図７では、縦軸に表示の明るさを示し、横軸に印加電圧を示している。ここで、明るさが小さい状態は吸収状態の暗表示を示し、明るさが大きい状態は強い反射特性の明表示を示している。また、グラフの右側は液晶層への印加電圧がプラス極性である状態を、左側はマイナス極性である状態を示している。
この実施形態の液晶表示装置において、標準モードで表示を行う場合には、液晶分子がマイナス分子方向５に揃った明表示の状態から液晶層１５に印加する電圧を変化させると、表示の明るさはプラス極性印加曲線９に示すように変化する。すなわち、電圧の印加をやめてゼロ電圧とするのみでは明るさは変化せず、明表示の状態を保持し、プラス極性の大きな電圧を印加すると表示の明るさが低下して暗表示となる。
【００３７】
次に、この状態から液晶層１５に印加する電圧を変化させると、表示の明るさはマイナス極性印加曲線１０に示すように変化する。すなわち、電圧の印加をやめてゼロ電圧とするのみでは明るさは変化せず、暗表示の状態を保持する。そして、マイナス極性の絶対値の大きな電圧を印加すると表示の明るさが増加して明表示となる。
すなわち、この液晶表示装置における表示はメモリ性を有しており、絶対値の大きな電圧を印加したあと、印加電圧をゼロにするかあるいは電極の少なくとも一方をフローティング電位としても、最後に行った表示の状態を保持することができる。
【００３８】
このようなメモリ性を持つ液晶層１５では、標準の選択信号より数十倍あるいは１０００倍以上長く電圧を印加することにより、小さい電圧においても、図８に示すグラフのように、大きな光学変化を発生させることができる。
図８でも、縦軸に表示の明るさを示し、横軸に印加電圧を示している。グラフの右側は液晶層への印加電圧がプラス極性である状態を、左側はマイナス極性である状態を示している。
【００３９】
長時間電圧を印加する場合には、液晶分子がマイナス分子方向５に揃った明表示の状態から液晶層１５に印加する電圧を変化させると、表示の明るさは省電モードプラス極性印加曲線１３に示すように変化する。また、液晶分子がプラス分子方向４に揃った暗表示の状態から液晶層１５に印加する電圧を変化させると、表示の明るさは省電モードマイナス極性印加曲線１４に示すように変化する。
すなわち、このような表示でもメモリ性を有しており、ある程度絶対値の大きな電圧を印加したあと、印加電圧をゼロにするかあるいは電極の少なくとも一方をフローティング電位としても、最後に行った表示の状態を保持することができる。
【００４０】
しかし、標準モードの表示とは異なり、１本の電極に信号を印加する期間が長いため、標準モードにおけるよりもはるかに小さな電圧の印加によって明暗の表示を切り替えることができ、消費電力を低減することができる。
この実施形態の液晶表示装置では、このような特性を利用して、標準モードより各電極を選択する選択期間が長い省電モードを設け、表示を高速に切り替える必要がない場合には省電モードで表示を行うことにより、非常に消費電力の小さい液晶表示装置を実現している。
【００４１】
次に、図９を用いてこの実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネルに表示を行うための標準モードの駆動信号について説明する。
図９には、標準モードで液晶表示パネルに表示を行うための駆動信号の波形を示している。Ａ１は１番目の走査電極に印加する第１の標準選択信号の波形、Ａ２はデータ電極に印加する第１の標準データ信号の波形である、Ａ３はそれらの合成波形であり、走査電極とデータ電極が対向する部分の液晶層１５に印加される電圧を示した波形である。
【００４２】
ここで、Ａ２は印加するデータ電極上の全ての画素を暗表示とする信号を例として示している。
また、Ａ４も第１の標準データ信号の波形であり、Ａ５はこの信号と第１の標準選択信号Ａ１との合成波形であるが、こちらのＡ４は、印加するデータ電極上の全ての画素を明表示とする信号を例として示したものである。
なお、以下の説明において、液晶表示パネル３の表示領域の各画素部３６の表示内容を１回書き換えるために最初の走査電極を選択してから次回の書き換えのために最初の走査電極を再び選択するまでの期間をフィールドと定義する。
【００４３】
図９の波形図の横軸は時間軸６１であり、Ｔｆ（＋）とＴｆ（−）は、それぞれ１フィールド（１画面分の書き込み期間）を示す。ここでは、Ｔｆ（＋）とＴｆ（−）は、ちらつき（フリッカー）を防止するため、１／１２０秒とする。従って、走査電極の数を４８０本とすると、１本の電極を選択する選択期間は約１７マイクロ秒となる。
縦軸は電圧を示す軸である。第１の標準選択信号Ａ１は、Ｖ１からＶ５までの５レベルの信号であり、中央のＶ３が０Ｖ（ボルト）である。
【００４４】
液晶層１５への直流成分の印加を防止するため、第１の標準選択信号Ａ１では、１番目の走査電極を選択する期間である選択期間６４をさらに４つに分割し、第１印加期間と第４印加期間とにはプラスのＶ５の電圧を印加し、第２印加期間と第３印加期間とにはマイナスのＶ１の電圧を印加する。その他の期間にはＶ３の電圧を印加する。
【００４５】
なお、他の電極を選択する第１の標準選択信号については、その電極を選択する選択期間に、上記第１印加期間から第４印加期間に相当する電圧を印加し、それ以外の期間にはＶ３の電圧を印加する。
また、第１の標準データ信号Ａ２は、Ｖ７とＶ６の電圧の間を往復する矩形波であり、１本の走査電極を選択する選択期間内に２周期繰り返す、高い周波数の信号波形である。
【００４６】
第１の標準データ信号Ａ２は、選択期間６４における第１印加期間にＶ７の高い電圧を印加する位相とすることにより、第１の標準選択信号Ａ１との合成波形はＡ３のようになる。従って、選択期間６４内で最後に液晶層１５に印加される絶対値の大きな電圧は、第４印加期間に印加されるＶ８（＝Ｖ５−Ｖ６）とプラスの電圧となるため、この２つの信号が印加された画素は暗表示となる。そして、次に１番目の走査電極が選択されるまでは、絶対値の大きな電圧は印加されないため、その暗表示が保持される。
【００４７】
一方、第１の標準データ信号Ａ４も第１の標準データ信号Ａ２と同様な矩形波であるが、第１の印加期間にＶ６の低い電圧を印加する位相となっている。従って、第１の標準選択信号Ａ１との合成波形はＡ５のようになり、選択期間６４内で最後に液晶層１５に印加される絶対値の大きな電圧は、第２の印加期間に印加されるＶ１２（＝Ｖ１−Ｖ７）とマイナスの電圧となるため、この２つの信号が印加された画素は明表示となる。そして、次に１番目の走査電極が選択されるまでは、絶対値の大きな電圧は印加されないため、その明表示が保持される。
【００４８】
標準モードにおいては、このような信号を各走査電極２及びデータ電極７に印加することによって表示を行う。なお、ここでは同一の表示を繰り返す駆動波形を示しているため、Ｔｆ（＋）フィールドとＴｆ（−）フィールドとでは、同一信号であり、また、第１の標準選択信号の各走査電極の選択期間内で極性を反転し、液晶層への直流電圧の印加を防止しているので、Ｔｆ（＋）フィールドとＴｆ（−）フィールドで極性を反転させる必要がない。
【００４９】
ところで、このような標準モードでは、１秒間に１２０画面程度書き込みを行うため、短時間で液晶層１５の光学特性を変化させなければならず、駆動電圧を高くしなければならない。従って、消費電力が大きくなってしまう。
なお、これ以降の各実施形態の説明に用いる波形図も含め、選択信号としては、特に断らない限り１番目（１行目）の走査電極に印加する選択信号を例として示すが、他の走査電極には、同様な波形で時分割的に選択する選択信号を印加する。また、データ信号としては、特に断らない限りデータ電極のうち１本に印加するデータ信号を例として示すが、各データ電極には表示内容に応じて異なる信号を印加する。
【００５０】
つぎに、この発明の特徴である省電モードの駆動波形を図１０乃至図１２を用いて説明する。
図１０は第１の省電モードによって液晶表示パネルを駆動するための信号の波形を示す波形図であり、Ｂ１は第１の省電選択信号の波形、Ｂ２は第１の省電データ信号の波形である。Ｂ３はこれらの合成波形であり、走査電極とデータ電極が対向する部分の液晶層１５に印加される電圧を示した波形である。ここで、Ｂ２は印加するデータ電極上の全ての画素を暗表示とする信号を例として示している。
【００５１】
この図において、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。しかし、１画面の表示を行う書き込み期間に相当するＴｇ（＋）フィールドとＴｇ（−）フィールドは、図９に示した標準モードの場合のＴｆ（＋）フィールドとＴｆ（−）フィールドよりも１００倍長い時間である。従って、省電選択期間６５も、図９に示す選択期間６４の１００倍の期間となっている。
この実施形態に用いている液晶層１５は、メモリ性を有するため、書き込み期間をこのように長くして、一度書き込んでから次に書き込むまで時間が空いても、その間に表示が劣化することはなく、標準モードと同様な品質の表示を行うことができる。
【００５２】
液晶層１５への直流成分の印加を防止するため、第１の省電選択信号Ｂ１においても、１番目の走査電極を選択する期間である選択期間６５をさらに４つに分割し、第１印加期間と第４印加期間とにはプラスのＶａの電圧を印加し、第２印加期間と第３印加期間とにはマイナスのＶｅの電圧を印加する。その他の期間にはＶｃの電圧を印加する。
【００５３】
なお、他の電極を選択する第１の省電選択信号については、その電極を選択する選択期間に、上記第１印加期間から第４印加期間に相当する電圧を印加し、それ以外の期間にはＶｃの電圧を印加する。
また、第１の省電データ信号Ｂ２は、ＶｆとＶｈの電圧の間を往復する矩形波であり、１本の走査電極を選択する選択期間内に２周期繰り返す信号波形である。
【００５４】
第１の省電データ信号Ｂ２は、省電選択期間６５における第１の印加期間にＶｆの高い電圧を印加する位相とすることにより、第１の省電選択信号Ｂ１との合成波形はＢ３のようになる。従って、選択期間６５内で最後に液晶層１５に印加される絶対値の大きな電圧は、第４の印加期間に印加されるＶｉ（＝Ｖａ−Ｖｈ）とプラスの電圧となるため、この２つの信号が印加された画素は暗表示となる。そして、次に１番目の走査電極が選択されるまでは、絶対値の大きな電圧は印加されないため、その暗表示が保持される。
明表示を行う場合には、第１の省電データ信号Ｂ２の位相を半波長ずらして第１の印加期間にＶｈの低い電圧を印加するようにすればよい。
【００５５】
図１０に示した各省電信号によれば、図９に示した標準モードの信号に比べて印加期間が１００倍長いため、低い電圧によって液晶層１５の光学変化を誘起することができる。第１の省電選択信号Ｂ１に使用する印加電位ＶａからＶｅの電位差は、図９に示した第１の標準選択信号Ａ１の電位差Ｖ１からＶ５に比較して１／３程度に低下できる。
同様に、第１の省電データ信号Ｂ２の信号レベルＶｆからＶｈ，合成信号Ｂ３の信号レベルＶｉからＶｍも、標準モードの信号に使用する各電位に比較して１／３程度に低下できる。従って、標準モードに比べて少ない消費電力で表示を行うことが可能である。
【００５６】
この第１の実施形態の液晶表示装置では、さらに選択期間を長くして、さらに低い電圧の信号で表示を行うことも可能である。この第２の省電モードの駆動波形を、図１１に示している。
図１１においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。しかし、１画面の表示を行うＴｈ（＋）フィールドとＴｈ（−）フィールドは、図１０に示した省電モードの場合のＴｇ（＋）フィールドとＴｇ（−）フィールドよりも更に数十倍長い期間である。従って、省電選択期間１０８も、図１０に示す省電選択期間６５の更に数十倍の１００ミリ秒程度の期間となっている。
【００５７】
そして、Ｃ１は第２の省電選択信号の波形、Ｃ２は第２の省電データ信号の波形である、Ｃ３はそれらの合成波形であり、走査電極とデータ電極が対向する部分の液晶層１５に印加される電圧を示した波形である。ここでＣ２は、始めの書き込み期間では印加するデータ電極上の１行目の画素を暗表示とし、残りの画素の表示は保持する表示を、次の書き込み期間では印加するデータ電極上の全ての画素を暗表示とする信号を例として示している。
【００５８】
第２の省電選択信号Ｃ１は、１番目の走査電極を選択する期間である選択期間１０８にはＶｑの電圧を印加し、それ以外の期間にはＶｒの電圧を印加する。そして、第２の省電データ信号Ｃ２は、始めのフィールドＴｈ（＋）では選択期間１０８にはＶｘの電圧を印加し、それ以外の期間にはＶｗの電圧を印加する。次のフィールドＴｈ（−）では全ての期間にＶｘの電圧を印加する。
すると、液晶層１５に印加される電圧はＣ３のようになり、選択期間１０８では印加電圧がＶ３０となるので、この画素は暗表示となり、それ以外の期間は液晶層１５のメモリ性により表示が保持される。
【００５９】
画素を明表示に切り替える場合には、走査電極を選択する期間にＶｑの代わりにＶｓの電圧を印加する省電選択信号と、明表示を行う画素を選択する期間にＶｘの代わりにＶｖの電圧を印加する省電データ信号によって表示を行うフィールド（書き込み期間）を設ける。この書き込み期間においては、画素を明表示に切り替えるか、それまでの表示を保持するかを選択可能である。
第２の省電選択信号Ｃ１および第２の省電データ信号Ｃ２においては、通常は各選択期間内での極性反転を行わないため、単に図９に示した第１の標準選択信号Ａ１及び第１の標準データ信号Ａ２の選択期間を長くした場合よりも、さらに電圧切り替え周波数を小さくできる。
【００６０】
しかし、数回の書き込みに一度、選択期間を選択期間１０８の４倍の期間として、選択期間内に第１印加期間１１５、第２印加期間１１６、第３印加期間１１７、第４印加期間１１８を設け、この期間にプラスとマイナスの絶対値の大きな電圧を印加することによって液晶層１５における電荷の偏りを防止している。ここでは、第２の省電選択信号Ｃ１は第１印加期間１１５と第４印加期間１１８にＶｑの電圧を、第２印加期間１１６と第３印加期間１１７にＶｓの電圧を印加している。第２の省電データ信号Ｃ２は、第１印加期間１１５と第３印加期間１１７にＶｖの電圧を、第２印加期間１１６と第４印加期間１１８にＶｘの電圧を印加している。
【００６１】
このように、４倍の長さの選択期間を設けることで、この第２の省電モードで使用する電位と同じ絶対値の小さい電位の信号を用いて液晶層への直流電圧の印加を防止することができ、消費電力を低減することができる。しかし、全ての書き込み期間で選択期間をこの長さとすると、表示がちらついて望ましくなく、また消費電力の面でも不利であるので、数回に一度設けるのみとしている。
【００６２】
以上説明した第２の省電モードでは、標準選択期間と比較すると数百倍から千倍ほど選択期間が長くなるため、駆動電圧は、標準モードの約１／１０である数ボルト程度まで低減することが可能となる。すなわち、第２の省電選択信号Ｃ１に使用する印加電圧ＶｐからＶｔの電位差は第１の標準選択信号Ａ１の電位差Ｖ１からＶ５に比較して１／１０程度まで低減できる。同様に、第２の省電データ信号Ｃ２に使用する印加電圧ＶｕからＶｙの電位差も、第１の標準データ信号の電位差Ｖ６からＶ７に比較して１／１０程度まで低減できる。また、実際に液晶層１５に印加される合成信号Ｃ３の電位Ｖ３０からＶ３４の電位差も、標準モードの場合の電位差Ｖ８からＶ１２に比較して１／１０程度となる。さらに、図１１から明らかなように、駆動信号の周波数も非常に低下しているため、液晶表示パネルの駆動に必要な消費電力および、液晶表示パネルの駆動回路の消費電力も極めて低減できる。
【００６３】
以上説明した省電モードの信号波形は、図１２のグラフに示す液晶表示パネルの特性を利用している。図１２の横軸は、液晶層が所定の光学特性に達するまでの時間、すなわち応答時間を示し、縦軸は、消費電力を相対値（ＡＲＢ）で示している。
このグラフの曲線１０３は、応答速度が速い場合、すなわち応答時間を１００ミリ秒より短くする場合は消費電力が急激に増加してしまうことを示している。そのため、１００ミリ秒以上の応答時間で液晶表示パネルを駆動することにより、液晶表示パネルの消費する電力量を極めて低減することができる。
【００６４】
このグラフから明らかなように、液晶層１５への電圧の印加時間（応答時間）を長くすることにより、液晶層を所定の光学特性にするための電圧を非常に小さくすることが可能となる。従って、選択期間を長くするほど駆動信号の電圧振幅を小さくし、液晶層に印加する選択信号とデータ信号の電位差を小さくすることは、消費電力の低減に有効である。
【００６５】
また、図１２に示す消費電力には、液晶表示装置の駆動回路の周波数の寄与分は含めていないため、これを含めて考えた場合には、グラフに示した数値よりも更に消費電力を低減することが可能であると言える。
低消費電力化には、液晶層１５の光学変化を行う電圧の減少が特に影響している。例えば、応答時間１ミリ秒で駆動するためには液晶層１５に印加する電位差が１２Ｖ必要であるが、１００ミリ秒でよければ４Ｖ、１秒ならば２．５Ｖ、２．５秒ならば１．５Ｖで光学変化を達成できる。そのため、液晶表示装置では液晶表示パネル３に印加する選択信号、データー信号に必要な昇圧回路の単純化、電力損失防止が可能となり、液晶表示装置の低消費電力化に有効となる。
【００６６】
この実施形態のように、各走査電極を選択する選択期間を複数の期間から選択できるようにし、また信号波形も複数の波形から選択できるようにし、動作状態や必要な書換え頻度に応じて適当な選択期間や信号波形を選択することにより、表示品質を維持しながら低消費電力化を実現することができる。
この場合において、選択期間や信号波形は１つの書き込み期間内では同一のものを用いることとし、変更は、ある書き込み期間と次の書き込み期間の間に行うものとする。以後の実施形態についても同様である。
【００６７】
第２の実施形態：図１３，図１４
次に、この発明の第２の実施形態における液晶表示装置の駆動波形について図１３及び図１４を用いて説明する。この実施形態における駆動波形を適用する液晶表示装置は、第１の実施形態において図１乃至図６を用いて説明したものと同様であるので、その説明は省略する。
図１３には、この実施形態における標準モードの駆動波形である第２の標準選択信号Ｄ１、及び第２の標準データ信号Ｄ２，Ｄ３を示している。
図１３においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
【００６８】
本発明の第２の実施形態の各標準信号では、Ｔｆ（＋）とＴｆ（−）の各フィールド毎にプラス極性とマイナス極性の信号を切り替え、交流波形を印加している。Ｔｆ（＋）フィールドにはプラス極性の電圧を、Ｔｆ（−）フィールドにはマイナス極性の信号を印加している。
ちらつき（フリッカー）を防止するために、逐次更新する表示の場合には１フィールドは１６ミリ秒（ｍｓｅｃ．）から数ミリ秒（ｍｓｅｃ．）とするが、ここでは１／１２０秒（約８ミリ秒）とする。書き込み期間が短い場合には液晶を駆動する周波数の増加、液晶に印加する電圧の増加により液晶表示装置の消費する電流は増加してしまう。
【００６９】
第２の標準選択信号Ｄ１は、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の５レベル信号からなる。Ｔｆ（＋）では、１番目の走査電極を選択する選択期間６４には走査電極にＶ５の電圧レベルの第１選択信号電圧を印加し、他の選択期間には、Ｖ３の電圧レベルの第１非選択信号電圧を印加する。Ｔｆ（−）フィールドでは、１番目の走査電極を選択する選択期間６４には走査電極にＶ１の電圧レベルの第２選択信号電圧を印加し、他の選択期間にはＶ３の電圧レベルの第２非選択信号電圧を印加する。
【００７０】
２番目の走査電極に印加する第２の標準選択信号は、Ｔｆ（＋）フィールドでは、２番目の走査電極を選択する選択期間にＶ５の電圧レベルの第１の選択信号電圧を印加し、他の選択期間にはＶ３の電圧レベルの第１の非選択信号電圧を印加する。
同様に、３番目の走査電極に印加する第２の標準選択信号は、Ｔｆ（＋）フィールドでは、３番目の走査電極を選択する選択期間にＶ５の電圧レベルの第１の選択信号電圧を印加し、他の選択期間にはＶ３の電圧レベルの第１の非選択信号電圧を印加する。
他の走査電極にも、同様に時間分割に走査電極を選択する選択信号電圧と非選択信号電圧とを印加する。
【００７１】
一方、データ電極にはオン／オフ表示を行うためにＶ２，Ｖ３，Ｖ４の３値信号を印加する。ここでは、第２の標準データ信号Ｄ２を示している。
この第２の標準データ信号Ｄ２は、Ｔｆ（＋）フィールドでは、選択期間６４にＶ２の第１のデータ電圧を印加し、それ以外の期間にはＶ３の電圧を印加する。Ｔｆ（−）フィールドでは、選択期間６４には第２のデータ電圧Ｖ４を印加する。
第２の標準データ信号Ｄ２は、Ｔｆ（＋）フィールドに、印加したデータ電極の１行目の画素の液晶層１５のみに大きな電圧（Ｖ５−Ｖ２）を印加してこの画素を暗表示とし、他の走査電極と形成する画素には絶対値の大きな電圧は印加せず、表示を保持する波形であり、Ｔｆ（−）フィールドには、印加したデータ電極の１行目の画素の液晶層１５のみに絶対値の大きなマイナスの電圧（Ｖ１−Ｖ４）を印加してこの画素を明表示とし、他の画素には絶対値の大きな電圧は印加せず、表示を保持する波形である。
【００７２】
別のデータ電極に印加する信号として、第２の標準データ信号Ｄ３も示している。この信号を印加したデータ電極上では、Ｔｆ（＋）フィールドには奇数行目の画素の液晶層１５に大きな電圧を印加するので暗表示となり、偶数行目の画素では液晶層１５に絶対値の大きな電圧は印加しないので表示は保持される。Ｔｆ（−）フィールドには、奇数行目の画素の液晶層１５に絶対値の大きなマイナスの電圧を印加するので明表示となり、偶数行目の画素では液晶層１５に絶対値の大きな電圧は印加しないので表示は保持される。
【００７３】
ここで、走査電極数が４８０本とすると、１フィールドＴｆが１／１２０秒であるので、図１３に示す選択期間６４は１７マイクロ秒となり、さらに電圧Ｖ５とＶ１の電位差は３０ボルト必要であるため、短時間に大きな電圧の切り替えが必要となり、選択信号およびデータ信号を発生する回路と液晶表示パネル３の消費する電力は大きい状態となる。すなわち液晶表示装置の消費する電力量は大きい状態となる。
【００７４】
図１４には、この実施形態における省電モードの駆動信号である第３の省電選択信号Ｅ１，第３の省電データ信号Ｅ２及び、それらの合成波形であり、走査電極とデータ電極が対向する部分の液晶層１５に印加される電圧を示した波形であるＥ３を示している。
図１４においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。しかし、それぞれ１画面の表示を行うＴｉ（＋）フィールドとＴｉ（−）フィールドは１秒とし、図１３に示した標準モードの場合のＴｆ（＋）フィールドとＴｆ（−）フィールドよりも１２０倍長い時間である。従って、省電選択期間８０も、図１３に示す選択期間６４よりも１２０倍長い２ミリ秒程度の期間となっている。
【００７５】
第３の省電選択信号Ｅ１は、１番目の走査電極を選択する省電選択期間８０にＶａの電圧を印加し、それ以外の期間にはＶｃの電圧を印加する。第３の省電データ信号Ｅ２は、印加するデータ電極の１行目の画素を暗表示とするデータ信号の例であり、省電選択期間８０にＶｄの電圧を印加し、それ以外の期間にはＶｃの電圧を印加する。
その結果、省電選択期間８０では第３の省電データ信号Ｅ２を印加したデータ電極の１行目の画素の液晶層１５に比較的大きなプラスの電圧が印加されるため、その画素は暗表示となる。
【００７６】
選択期間を長くしたため、小さい電圧振幅の信号で液晶層１５の光学変化を誘起することができるため、駆動電圧はＶａからＶｅの５レベルとなり、電位差を１０ボルト程度と、図１３に示すＶ５とＶ１の電位差に比較して数分の一にすることができる。従って、非常に小さな電圧の切り替えで良いことになり、選択信号およびデータ信号を発生する回路と液晶表示パネルの消費する電力は非常に小さい状態となる。すなわち液晶表示装置の消費する電力量はきわめて小さい状態にできる。
【００７７】
また、図１４に示す第３の省電選択信号Ｅ１，第３の省電データ信号Ｅ２は、Ｔｉ（＋），Ｔｉ（−）の各フィールドで極性反転を行っていない。つまり、省電モードで表示を行う場合には、表示の乱れの防止と省電化のため、できるだけ、信号波形の電圧切り替えを少なくしている。しかし、画素を明表示とする書き込みを行う場合には、極性を反転させた信号を用いて表示を行う。
【００７８】
このように、印加する電力を蓄積して光学変化を達成するメモリ性液晶よる液晶層１５を採用し、選択信号とデータ信号の切り替え周波数を複数用意し、駆動状況に応じて選択することにより、特に、各フィールドを秒オーダー以上と長くすることにより、低電圧で光学変化を達成できるため、液晶表示パネルの消費する電力量の低減ができ、さらに液晶表示装置の低消費電力化が可能となる。
【００７９】
第３の実施形態：図１５
次に、この発明の第３の実施形態における液晶表示装置の駆動波形について図１５を用いて説明する。
この実施形態における駆動波形を適用する液晶表示装置は、第１の実施形態において図１乃至図６を用いて説明したものと同様であるので、その説明は省略する。また、この実施形態における標準モードの駆動波形については、第１及び第２の実施形態で説明した標準モードの駆動波形を用いればよいので、その説明も省略する。
【００８０】
図１５には、この実施形態における省電モードの駆動波形である第４の省電選択信号Ｆ１、及び第４の省電データ信号Ｆ２を示している。
図１５においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。しかし、Ｔｊ（＋）フィールドとＴｊ（−）フィールドの書き込み期間は標準選択信号に比較して非常に長く、１００ミリ秒から秒オーダーの期間である。
【００８１】
この第３の実施形態の特徴は、液晶層１５の電荷の偏りを防止するため、１本の走査電極を選択する選択期間内にプラスの電圧とゼロ電圧とマイナスの電圧の３電圧を一組とした選択信号とデータ信号とを印加し、選択信号とデータ信号との電位差がグランド電位を中心に対称なプラスとマイナスの値を取るようにすることである。さらに、各走査電極を選択する選択期間以外に、選択信号とデータ信号との電位差がなく等電位である液晶層電荷記憶期間８７を設け、その期間は液晶層に電荷を保持させる点である。
【００８２】
この実施形態のフィールドＴｊ（＋）及びＴｊ（−）には、１番目の走査電極を選択する期間として代表して示す省電選択期間８６及び、そのほかの走査電極を選択する期間である省電選択期間８６′の他に、全ての表示領域で液晶層１５に印加する電圧を０としてその時点の表示を保持させる液晶層電荷記憶期間８７を設けている。従って、便宜上フィールドＴｊ（＋）及びＴｊ（−）を書き込み期間と呼ぶが、その期間中常にいずれかの走査電極において書き込みを行っているわけではない。
【００８３】
Ｆ１で示す第４の省電選択信号は、Ｔｊ（＋）フィールドでは、省電選択期間８６にＶａ，Ｖｃ，Ｖｅの３段階の電圧を順次印加する。それ以外の期間は、液晶層電荷記憶期間８７も含め、Ｖｃの電圧を印加する。一方、第４の省電データ信号Ｆ２は、データ電極の１行目の画素を暗表示とするデータ信号の例であり、省電選択期間８６にＶｄ，Ｖｃ，Ｖｂの３段階の電圧を順次印加する。それ以外の期間は、液晶層電荷記憶期間８７も含め、Ｖｃの電圧を印加する。
その結果、省電選択期間８６では第４の省電データ信号Ｆ２を印加したデータ電極の１行目の画素の液晶層１５には、プラスの電圧（Ｖａ−Ｖｄ），ゼロ電圧（Ｖｃ−Ｖｃ），マイナスの電圧（Ｖｅ−Ｖｂ）が順次印加され、最終的に明表示となる。それ以外の期間では、液晶層１５にはゼロ電圧が印加されるので、表示は保持される。
【００８４】
Ｔｆ（−）フィールドでは、第４の省電選択信号Ｆ１は省電選択期間８６にＶｅ，Ｖｃ，Ｖａの３段階の電圧を順次印加する。それ以外の期間は、液晶層電荷記憶期間８７も含め、Ｖｃの電圧を印加する。一方、第４の省電データ信号Ｆ２は、データ電極の１行目の画素を暗表示とするデータ信号の例であり、省電選択期間８６にＶｂ，Ｖｃ，Ｖｄの３段階の電圧を順次印加する。それ以外の期間は、液晶層電荷記憶期間８７も含め、Ｖｃの電圧を印加する。
その結果、省電選択期間８６では第４の省電データ信号Ｆ２を印加したデータ電極の１行目の画素の液晶層１５には、マイナスの電圧（Ｖｅ−Ｖｂ），ゼロ電圧（Ｖｃ−Ｖｃ），プラスの電圧（Ｖａ−Ｖｄ）が順次印加され、最終的に暗表示となる。それ以外の期間では、液晶層１５にはゼロ電圧が印加されるので、表示は保持される。
【００８５】
このように、１本の走査電極を選択する選択期間内に、グランド電位を中心に対称なプラスとマイナスの電圧を印加することにより、液晶層１５の電荷の偏りを防止することができる。
従って、Ｔｆ（＋）は明表示を書き込むフィールド、Ｔｆ（−）は暗表示を書き込むフィールドである。また、必ずしもＴｆ（＋）フィールドとＴｆ（−）フィールドを交互に設ける必要はなく、例えば、明表示のみの書き込みを行えばよい場合にはＴｆ（＋）フィールドのみを連続して設けてもよい。さらに、それぞれのフィールドの長さは一定である必要はなく、ある書き込みを行ってから次に表示を書き換える必要が生じるまで液晶層電荷記憶期間８７を継続してもよい。
【００８６】
また、液晶層電荷記憶期間８７を設けないフィールドを複数回繰り返した後で、液晶層電荷記憶期間８７を設けるようにしてもよい。
もし表示を書き換えるまでに連続して長い時間、例えば数分から数時間さらには数日同じ表示を続ける場合には、所定の時間、例えば１分毎、あるいは１時間毎に表示領域の最初の走査電極の選択から最後の走査電極の選択を逐次実行して同じ表示を再度書き込んでも良いが、消費電力は増加する。
【００８７】
ここで、同じ表示を長時間続ける場合には、液晶層電荷記憶期間８７の時間をカウントしたり、あるいは液晶表示装置に設ける環境センサ、特に外部環境の明るさを検知する光センサを設け、明るさに依存して、表示の再書き込みを実施する回数を選択することにより、消費電力の低減化が可能となる。
特に、光発電素子として太陽電池を有し、液晶表示装置の通常使用状態では外部環境からの光を利用して表示を行う反射型液晶表示装置の場合には、太陽電池の発電量により外部環境の明るさを検知し、発電量が低下した場合に省電化を実施することにより、液晶表示装置の低消費電力化が達成できるため非常に有効である。
このような実施形態については後に詳述する。
【００８８】
第４の実施形態：図１６乃至図１８
次に、この発明の第４の実施形態における液晶表示装置の駆動波形について図１６乃至図１８を用いて説明する。この実施形態の特徴は、省電モードの際に、表示領域の全面に相当する走査電極を選択後、電極をフローティング電位とする期間を設ける点、あるいは、表示領域の表示更新を行う領域に相当する走査電極を選択後に電極をフローティング電位とする期間を設ける点である。
【００８９】
この実施形態における駆動波形を適用する液晶表示装置は、第１の実施形態において図１乃至図６を用いて説明したものと同様であるので、その説明は省略する。
図１６には、この実施形態における標準モードの駆動波形である第３の標準選択信号Ｇ１及び第３の標準データ信号Ｇ２を示している。
図１６においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
各フィールドＴｋ（＋）及びＴｋ（−）は１／１２０秒であり、１２０Ｈｚで全画面の書き換えを行っている。
【００９０】
第３の標準選択信号Ｇ１は、選択期間６４に１番目の走査電極を選択するためにＶ５の電圧を印加し、それ以外の期間にはＶ３の電圧を印加する。
第３の標準データ信号Ｇ２は、Ｔｋ（＋）フィールドでは奇数番目の走査電極を選択する期間にＶ２の電圧を印加し、偶数番目の走査電極を選択する期間にＶ４の電圧を印加する。従って、奇数行には大きな電圧を印加するため暗表示を書き込み、偶数行では絶対値の大きな電圧は印加しないので表示をそのまま保持する。Ｔｋ（−）フィールドでは、奇数番目の走査電極を選択する期間にＶ４の電圧を印加し、偶数番目の走査電極を選択する期間にＶ２の電圧を印加する。従って、奇数行には絶対値の大きな電圧を印加しないので表示をそのまま保持し、偶数行では大きな電圧は印加するので暗表示となる。
【００９１】
この実施形態においては、標準信号使用時においても、低消費電力化のためにＴｋ（＋）とＴｋ（−）に印加する選択信号は同一極性である。ただし、画素に明表示を書き込む場合には、極性を反転させた信号を印加する期間も設ける。
図１６に示す第３の標準選択信号Ｇ１における選択期間６４は、走査電極数が４８０本とすると、Ｔｋ（＋）フィールドとＴｋ（−）フィールドがそれぞれ１／１２０秒であるので、１７．４マイクロ秒となり、さらに印加電圧Ｖ５とＶ１の差は３０ボルトとなるため、短時間に大きな電圧の切り替えが必要となり、選択信号およびデータ信号を発生する回路と液晶表示パネルの消費する電力は大きい状態となる。すなわち液晶表示装置の消費する電力量は大きい状態となる。
【００９２】
図１７には、この実施形態における省電モードの駆動信号である第５の省電選択信号Ｈ１及び第５の省電データ信号Ｈ２を示している。
図１７においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
各フィールドＴｌ（＋），Ｔｌ（−）は標準モードのフィールドＴｋ（＋），Ｔｋ（−）に比べて数十倍長い時間としている。このため、使用する電圧レベルは、標準信号のＶ１からＶ５に比較して１／３以下とすることが可能となり、ＶａからＶｅを使用する。さらに、表示領域の全面に相当する走査電極を選択後、液晶層電荷記憶期間として走査電極とデータ電極をフローティング電位とするフローティング期間９７を設けている。従って、便宜上Ｔｌ（＋）フィールド及びＴｌ（−）フィールドを書き込み期間と呼ぶが、その期間中常にいずれかの走査電極において書き込みを行っているわけではない。
【００９３】
第５の省電選択信号Ｈ１は、１番目の走査電極を選択する省電選択期間９５にはＶａの電圧を印加し、それ以外の走査電極を選択する期間にはＶｃの電圧を印加する。そして、その後のフローティング期間９７は、フローティング電位とし、その間の信号は破線で示している（以後に図示する波形図についても同じ）。
第５の省電データ信号Ｈ２は、省電選択期間９５にＶｄの電圧を印加することによって印加するデータ電極の１行目の画素の液晶層に大きな電圧を印加して暗表示とし、それ以外の省電選択期間にはＶｃの電圧を印加して表示内容を保持する。その後のフローティング期間９７はフローティング電位としている。
【００９４】
フローティング期間９７は、一度表示の書き込みを行ってから次に表示の書き込みが必要になるまで設ければよい。このように、表示の更新がない際には、走査電極と信号電極の電位をフローティング電位とすることにより、所定の表示を呈示する状態で駆動回路を停止することが可能となり、液晶表示装置の消費電力をほぼゼロとすることが可能となる。
【００９５】
また、第５の省電選択信号Ｈ１よりも更に数十倍選択期間を長くした省電モードで液晶表示装置を駆動することもできる。図１８にこの第６の省電選択信号Ｊを示す。第６の省電選択信号Ｊにおいては、選択期間を長くした分、使用する電圧レベルは第５の省電選択信号Ｈ１よりもさらに低いものを用いることが可能となる。図示は省略したが、第６の省電データ信号についても、第５の省電データ信号Ｈ２よりもさらに低い電圧レベルを用いることができる。
【００９６】
この省電モードにおいては、標準信号の十分の一以下の電圧レベルで表示が可能となり、さらに消費電力を低減することが可能となる。
ここに示した信号は、低消費電力化のためにフィールドＴｌ（＋），Ｔｍ（＋）とＴｌ（−），Ｔｍ（−）に印加する選択信号は同一極性であるが、画素に明表示を書き込む場合には、極性を反転させた信号を印加する期間も設ける。
【００９７】
また、ここでは表示領域３７全体の走査電極を順次選択して全ての画素部の表示内容を書き換える全表示書き換えを行った後フローティング期間９７を設ける例について説明したが、表示領域３７全体の表示を更新する必要がない場合には、表示領域３７の一部の表示更新領域に相当する走査電極を順次選択し、対応するデータ電極にデータ信号を印加して一部表示書換を行った後にフローティング電位とすることも可能である。このとき、信号を印加しない電極はフローティング電位としておくとよい。このようにすれば、さらに消費電力を低減することが可能になる。
【００９８】
第５の実施形態：図１９
次に、この発明の第５の実施形態における液晶表示装置の駆動波形について図１９を用いて説明する。
この実施形態における駆動波形を適用する液晶表示装置は、第１の実施形態において図１乃至図６を用いて説明したものと同様であるので、その説明は省略する。また、この実施形態における標準モードの駆動波形については、第１，第２及び第４の実施形態で説明した標準モードの駆動波形を適宜選択して用いればよいので、その説明も省略する。
【００９９】
図１９には、この実施形態における省電モードの駆動波形である第７の省電選択信号Ｋ１及び第７の省電データ信号Ｋ２を示している。図１９においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
この省電モードにおいては、フィールドＴｎ（＋），Ｔｎ（−）には、各走査電極に選択信号を印加する省電選択期間１３２の前に、リフレッシュ期間１３１を設け、更に表示領域の全ての走査電極を選択が終わった後に、液晶層電荷記憶期間として走査電極とデータ電極をフローティング電位とするフローティング期間１３３を設けている。従って、便宜上フィールドＴｎ（＋）及びＴｎ（−）を書き込み期間と呼ぶが、その期間中常にいずれかの走査電極において書き込みを行っているわけではない。
【０１００】
省電選択期間１３２は標準信号の選択期間に比較して数十倍以上長く、そのため、印加する信号の電圧レベルは、標準信号の場合の数分の一以下である。また、各フィールドＴｎ（＋），Ｔｎ（−）は１００ミリ秒から秒オーダーの期間とするが、同じ長さである必要はなく、また、表示の書き換えの必要がない場合には、１分、１時間、１日と非常に長い期間とすることも可能である。
【０１０１】
第７の省電選択信号Ｋ１は、１番目の走査電極を選択する省電選択期間１３２の前に設けたリフレッシュ期間１３１には、Ｖｒ１とＶｒ２の電位の逆極性の絶対値の大きい電圧を複数回交互に印加し、省電選択期間１３２には走査電極を選択するためにＶａの電圧を印加し、それ以外の期間はフローティング電位とする。ここで、リフレッシュ期間１３１と省電選択期間１３２以外では１番目の走査電極に電圧を印加する必要はないので、フローティング期間１３３のみでなく、リフレッシュ期間１３１と省電選択期間１３２以外の期間は全てフローティング電位とする。
【０１０２】
省電選択信号は、他の走査電極にも時分割的に選択するために印加するが、これらの信号においても、印加する走査電極に対応する省電選択期間とリフレッシュ期間以外の期間は、フローティング電位とする。
第７の省電データ信号Ｋ２は、各走査電極に対応するリフレッシュ期間には、Ｖｒ３とＶｒ４の電位の逆極性の絶対値の大きい電圧を交互に印加し、選択期間１３２にはＶｄの電圧を印加し、それ以外の選択期間にはＶｃの電圧を印加する。また、フローティング期間１３３ではフローティング電位とする。
【０１０３】
このような信号を印加すると、リフレッシュ期間には液晶層１５に絶対値の大きなプラスとマイナスの電圧が印加されて電荷の偏りを解消することができ、電荷の偏りによる残像現象等の表示品質の低下を防止することができる。リフレッシュ期間の最後にはマイナスの電圧が印加されるので明表示となる。その後の選択期間に第７の省電データ信号でデータ電極にＶｄの電圧を印加した画素は、プラスの大きな電圧を印加して暗表示とすることができる。
この実施形態では、第７の省電選択信号は各フィールドＴｋ（＋）とＴｋ（−）とで同一波形の繰り返しであるが、第７の省電選択信号と第７の省電データ信号の極性を共に逆転させ、リフレッシュ後の状態を暗表示として、その後明表示を書き込むようにしてもよい。
【０１０４】
また、第７の省電選択信号を印加する走査電極に対応する省電選択期間とリフレッシュ期間以外の期間は、フローティング電位としているので、リフレッシュ期間にデータ電極に大きな電圧を印加しても、表示に影響を与えない。
さらに、全ての走査電極の選択を終了した後でフローティング期間１３３を設けているので、消費電力を低減することができる
なおこの実施形態では、リフレッシュ期間には絶対値の大きなプラスとマイナスの電圧を交互に印加する例について説明したが、表示の際に液晶層に印加する電圧より大きな電圧を印加したり、大きな電圧から小さな電圧、あるいは大きな電圧から小さな電圧さらに小さな電圧とスィープする電圧を印加するようにしてもよい。
【０１０５】
第６の実施形態：図２０乃至図２３
次に、この発明の第６の実施形態である液晶表示装置について図２０及び図２１を用いて説明する。
この液晶表示装置は、発電素子として光発電素子を設けた液晶表示装置であり、第１の実施形態で図１乃至図６を用いて説明した液晶表示装置とこの点及び拡散層２０を設けていない点が異なるのみであるので、これらの点以外の説明は省略する。
【０１０６】
図２０は、この実施形態の液晶表示装置の図２に対応する断面図である。図２１は、その液晶表示パネルの断面を拡大して示す拡大断面図である。
この液晶表示装置は、図２０に示すように、液晶表示パネルの風防３３側（視認側）の表示部と重なり合う位置に光発電素子である太陽電池ユニット１４６を設け、太陽電池接続用ＦＰＣ１５０によって回路基板２５に接続している。この液晶表示装置は、太陽電池ユニット１４６で発電した電力をエネルギ源とし、電池５１は２次電池として用いている。
【０１０７】
太陽電池ユニット１４６は、図２１に示すように、透明基板である太陽電池基板１４１上に発電部１３９と透過部１４０とを交互に設けている。発電部１３９と透過部１４０とはストライプ状に配置しており、図示の都合上発電部１３９の面積を大きく示しているが、実際には発電部１３９と透過部１４０との合計の面積に対する透過部１４０の面積の比率（透過比率）は８０％である。そのため、観察者は太陽電池ユニット１４６の透過部１４０を介して液晶表示パネルの表示を認識することが可能である。
【０１０８】
発電部１３９は、それぞれ透明導電膜である第１の太陽電池電極１４２と第２の太陽電池電極１４４との間にＰ型、Ｉ型、Ｎ型アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）によるＰＩＮ接合を有する半導体層（発電層）１４３を設けた構成である。
また太陽電池基板１４１上には発電部１３９の劣化を防止するためにポリイミド樹脂からなる保護層１４５を設けている。
また液晶表示パネルの観察者と反対側には、ＥＬ素子からなる補助光源２１を設け、液晶表示装置の使用環境からの入射光を主光源として利用する反射型表示と、補助光源の発する光による透過型表示を行うことができる半透過反射型液晶表示装置としている。この実施形態の液晶表示装置においては、拡散層２０を設けていないため、反射型表示の明表示は鏡面表示となる。
【０１０９】
ここで、外部光源(図示せず)と補助光源２１を使用する場合の光の方向について図２１によって説明する。
外部光源から太陽電池ユニット１４６の発電部１３９に入射する第１の入射光１４７は光発電に使用され、液晶表示パネルには入射しない。透過部１４０に入射する第２の入射光１４８ａは、液晶層１５により画素が明表示の場合には、反射型偏光板である第２の偏光板１８により反射された後第１の偏光板１７の透過軸に入射し、観察者側に第１の出射光１４９ａとして出射する。暗表示の場合には、反射後第１に偏光板１７の吸収軸に入射して吸収される。
【０１１０】
上記明表示の場合には、外部光源から入射する一部の入射光１４８ｂは、第２の偏光板で反射されたあと出射光１４９ｂとして発電部１３９へ到達するため、発電量を大きくすることができる。
一方、補助光源２１から出射する補助光源出射光１５０は、画素が液晶層１５と第１，第２の偏光板１７，１８により透過状態の場合には観察者側に出射し、吸収状態の場合には観察者側に僅かしか出射しない。そのため、発電素子への光の入射量は小さい。また、補助光源２１の発光効率と光発電素子の発電効率が十分でないので、現状では液晶表示装置の補助光源２１の発光のみで発電素子の発電を行い、液晶表示パネルの表示内容の更新を行うことは出来ていない。
しかし、外部環境の主光源を利用して発電を行い、液晶表示装置の消費電力量がその発電量に見合ったと値となるように印加する駆動信号を選択することにより、他の手段から電気エネルギを供給する必要のない自立型の液晶表示装置が達成できる。
【０１１１】
ここで、このような駆動信号の選択方法及びその制御回路について、図２２及び図２３を用いて説明する。
図２２はこの実施形態の液晶表示装置における発電量と液晶表示パネルの応答時間と消費電力との関係を示す図である。図２３はその液晶表示装置の駆動回路のシステムブロック図である。
図２２のグラフは、横軸が時間の経過を示し、縦軸がその時点における各パラメータの大小を表している。曲線１１４は太陽電池の発電量を、曲線１１３は液晶表示装置の消費電力を、曲線１１２は液晶表示装置の表示内容更新頻度を表している。
【０１１２】
太陽電池の発電量および蓄電池（二次電池）の電力残量が大きい場合には、液晶表示パネルの表示内容は間欠的に書き換え期間１２１，１２３により行う。この期間には、比較的高い電圧の信号を印加して比較的高速に書き換えを行う。しかし、各書き換え期間１２１と１２３との間には保持期間１２２を有し、この期間は、走査電極とデータ電極を同電位とするか、それらの少なくとも一方をフローティング電位として表示内容は液晶層のメモリ効果により保持している。駆動信号としては、各実施形態で説明した信号（以後、このように言った場合には、後の実施形態で説明するもの（第１２，１４の実施形態で説明するものを除く）も含む）から適切なものを選択して使用すればよい。
【０１１３】
太陽電池の発電量は液晶表示装置の使用環境の照度に依存するが、一般的な事務所の環境では１０００ルクス程度の光が液晶表示装置に照射され、光発電素子の面積を２ｃｍ２、効率を２０％程度とすると発電量は７０μＷ程度となる。また、液晶表示パネルの観察者側に太陽電池ユニットを設ける場合には、発電部１３９は光発電素子の２０％程度の面積であるため、発電量は１４μＷ程度とさほど多くはない。
そのため、書き換え期間１２１，１２３においても、標準モードの駆動信号ではなく、各走査電極の選択期間が１ミリ秒程度の省電モードの駆動信号を使用して液晶層の光学変化に必要な電圧を小さくすることは非常に有効である。
【０１１４】
液晶表示装置の使用環境が暗くなり、太陽電池ユニットの発電量が極めて低下した場合（期間１２４）には、液晶表示装置の消費電力量も極めて小さくする必要がある。そのため、このような状態では表示内容の更新を停止して、走査電極とデータ電極を同電位とするかフローティング電位として表示内容を保持することにより、表示を消すことなく非常に低消費電力化している。
また、このような状態で表示内容を更新しなければならないときには、更新領域に対応する走査電極とデータ電極のみに信号を印加し、さらに選択期間を１秒／本程度として極めてゆっくり更新することにより、信号電圧を低く抑え、消費電力を制御することも可能である。
【０１１５】
液晶表示装置の使用環境が暗い状態では液晶表示パネルの視認性が低下しているので、表示内容を逐次更新する必要はなく、必要最低限の更新でも使用可能である。
本実施形態では、表示内容が低速で更新されている注意として表示の一部に「エネルギー・マネジメント中」の表示を行うが、一度書きこんだ表示を、新たに信号を印加せずに保持することにより、消費電力がほぼゼロの状態でこの表示を可能としている。
【０１１６】
液晶表示装置の使用環境が明るくなり太陽電池の発電量が増加すると（期間１２５）、２次電池の電池残量を検出する。残量が多い場合には、表示内容の更新を電位差の大きい信号で速い速度（ミリ秒程度／走査電極）で行う。電池残量が少ない場合には、中間の速度（１００ミリ秒／走査電極）で電位差の比較的小さい信号で行って消費電力を低く抑え、電池残量を増加させる。ここに示した例では、電池残量が少ないため表示内容の更新は期間１２６に中間の速度の表示書き換えで実施している。
【０１１７】
このような駆動信号の切り替えは、図２３にブロック図で示した回路によって行う。
この回路は、基準クロック発振回路１５１，同期分離回路１５２，垂直同期回路１５３，水平同期回路１５４，表示マネジメントブロック１５９，選択信号発生回路１６０，データ信号発生回路１６１，電圧検出回路１６６，電池残量検出回路１６７，充電用電圧変換回路１６８，表示データ発生回路１７０，カウンタブロック１８４，省電モード切替ブロック１８２，表示リフレッシュブロック１８３を備えている。
【０１１８】
基準クロック発振回路１５１の信号は、同期分離回路１５２を経て垂直同期回路１５３と水平同期回路１５４に分割され、垂直同期回路１５３と水平同期回路１５４は、それぞれ垂直同期信号と水平同期信号を表示マネジメントブロック１５９に入力する。
一方、太陽電池ユニット１４６である発電手段１６５の発電状況は、電圧検出回路１６６により検出される。太陽電池からの発電エネルギーは電圧検出回路１６６より二次電池１６９へ充電用電圧変換回路１６８を経て充電される。また、電池残量検出回路１６７は、電圧検出回路１６６と２次電池１６９の状況を検出し、表示マネジメントブロック１５９へ信号を発信している。
【０１１９】
表示マネジメントブロック１５９は、選択信号周波数決定回路１５５，データ信号周波数決定回路１５６，一部表示書き換え期間決定回路１５７，電圧振幅決定回路１５８により構成され、電池残量検出回路１６７から入力される電圧検出回路１６６と２次電池１６９の状況及び、表示データ発生回路１７０から入力される表示データに応じて、印加する選択信号とデータ信号のモード及び波形を決定する。そして選択信号発生回路１６０とデータ信号発生回路１６１へ所定の信号を伝達し、これらの回路によって生成される選択信号とデータ信号によって液晶表示パネル３を駆動し、表示を行う。
【０１２０】
表示マネジメントブロック１５９によって、液晶表示パネルに印加する信号波形を書き換え期間、保持期間、リフレッシュ期間とフローティング期間等に分割して電圧と時間の制御を行うことにより、液晶表示パネルの表示を非常に低消費電力化することが可能となる。また発電手段１６５の発電量と二次電池１６９の残量を検出して表示マネジメントブロック１５９により信号波形を制御することにより、発電量が低下しても表示を続けることが可能となる。
【０１２１】
また、省電モード切替ブロック１８２は、表示マネジメントブロック１５９に強制的に省電モードか標準モードを設定する。省電モードには複数のモードを備えており、表示マネジメントブロック１５９により各実施形態で説明した信号波形を制御する。また、表示リフレッシュブロック１８３により、表示の更新サイクルを設定することもできる。
【０１２２】
省電モード切替ブロック１８２と表示リフレッシュブロック１８３からの信号をカウンタブロック１８４に伝達し、カウンタブロックが動作した時間を計測し、予め設定した時間になると省電モード切替、あるいはリフレッシュ動作を行うために、省電モード切替ブロック１８２、表示リフレッシュブロック１８３と表示マネジメントブロック１５９の制御を行うようにすることもできる。
図１に示した省電モード切替ボタン１８６，表示リフレッシュボタン１８５が押下されると、その信号はそれぞれ省電モード切替ブロック１８２，表示リフレッシュブロック１８３に入力され、ユーザの操作によって表示信号のモード（省電モード等）を切り替えたり、表示リフレッシュ動作を行ったりすることもできる。
【０１２３】
以上のような駆動制御を行うことにより、消費電力を低減し、自立型の液晶表示装置を実現することができる。
この実施形態の液晶表示装置に、太陽電池以外のの発電素子として、温度差を利用して発電する熱発電素子や、あるいは運動エネルギを電気エネルギーに変換する方法を利用することも当然可能である。他にも、例えば液晶表示装置が固定式で自立型の場合には、液晶表示装置の周囲の換気を利用して温度差を発生する方法等があるが、光発電素子を利用することが最も有効であった。
光発電素子を利用すれば薄型軽量化に有効であり、特に液晶表示パネルの観察者側に発電素子を設けることにより発電素子の面積を大きくすることができるとともに、発電素子の位置を気にする必要がなくなる。発電素子の形状としては、透明部と発電部とを交互に配置する透過型の発電素子が有効である。
【０１２４】
また、液晶表示パネルを構成する偏光板に反射型偏光板を使用することにより、液晶表示パネル側からの反射率を大きくすることができ、その反射光の一部も太陽電池に入射させることができるため、効率的に発電を行うことができる。
なお、図２３に示した回路から、発電手段１６５，電圧検出回路１６６，充電用電圧変換回路１６８を除いた回路は、第１の実施形態で説明した液晶表示装置に適用することも可能である。更に、後述する各実施形態の液晶表示装置にも適用することができる。それらの液晶表示装置に発電素子を設けた変形例には、図２３に示した回路をそのまま適用することができる。
【０１２５】
第７の実施形態：図２４
次に、この発明の第７の実施形態の液晶表示装置について図２４を用いて説明する。
図２４はこの実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネルの図２１と対応する拡大断面図であり、図２１と対応する部分には同じ符号を付している。
この液晶表示装置は、太陽電池ユニット１４６を第１の偏光板１７上に接着して設けた点、第２の基板６と第２の偏光板１８の間に拡散層２０を設けた点、補助光源２１に冷陰極管５６を用いた点、補助光源２１と第２の偏光板１８の間にカラー層５７を設けた点以外は図２０を用いて説明した第６の実施形態の液晶表示装置と同様であるので、これらの点以外の説明は省略する。
【０１２６】
この実施形態の太陽電池ユニット１４６は、ストライプ状に配置される発電部１３９と透過部１４０について、発電部１３９と透過部１４０との合計の面積に対する透過部１４０の面積の比率（透過比率）を７０％としている。このようにしても、第６の実施形態の場合と同様に太陽電池ユニット１４６の透過部１４０を介して液晶表示パネルの表示を認識することが可能となる。
この実施形態においては、太陽電池ユニット１４６は第１の偏光板１７とアクリル系接着剤によって接着して設けているので、太陽電池ユニット１４６や第１の偏光板１７とそれらの間の間隙との間の界面での反射が起こらないため、表示品質を向上させることができる。さらに、太陽電池ユニットの保持も容易となり、強度の強い構造となる。
【０１２７】
また、拡散層２０を設けているため、反射表示時の表示のギラツキが抑えられ、反射表示は白表示の明表示となる。
さらに、この実施形態においては、補助光源２１を、発光手段である冷陰極管５６と、ランプハウス５５と散乱板（図示せず）とカラー層５７によって構成している。しかし、第６の実施形態の場合と同様にＥＬ板を用いてもよい。
この実施形態の液晶表示装置によっても、外部環境の主光源を利用して発電を行い、その発電量に見合った液晶表示装置の消費電力量となるように印加する駆動信号を選択することにより、他の手段から電気エネルギーを供給する必要のない自立型の液晶表示装置が達成できる。
【０１２８】
この制御は、第６の実施形態で図２２及び図２３を用いて説明したものと同様に行うことができる。
ここで説明した太陽電池ユニットと液晶表示装置の構成は一例であり、例えば太陽電池ユニット１４６を、第１の偏光板１７と第１の基板１の間や、第１の基板１の液晶層１５側の面に配置してもよい。また、第１の偏光板１７を太陽電池ユニット１４６によって形成し、２つを兼用することも可能である。
このような変更は、第６の実施形態の液晶表示装置にも同様に適用することができる。
【０１２９】
第８の実施形態：図２５
次に、この発明の第８の実施形態の液晶表示装置について図２５を用いて説明する。図２５はこの実施形態の液晶表示装置を用いたデジタル時計の外観を示す平面図である。
図２５に示すように、この時計１７１は、第６あるいは第７の実施形態で説明したものと同様な液晶表示パネルによる表示領域３７と、その周囲に設ける見切り部１７２を有している。表示領域３７は、キャラクタ表示部１７６とスケジュール表示部１７７とメニュー表示部１７８と時刻表示部１７９とを有し、複数の種類の情報を表示する。さらに、キャラクタ表示部１７６は魚を表示する第１のキャラクタ表示１７３と水玉を表示する第２，第３のキャラクタ表示１７４，１７５とを有する。また、時刻表示部１７９は一部表示切替部１８０を有する。また、図示は省略しているが、この時計１７１は太陽電池ユニットを備えて発電機能を有している。
【０１３０】
ところで、上記の表示領域３７の表示内容には、逐次更新を行う必要があるものと、一定の時間表示の更新を行わなくとも表示をしていればよいものがある。すなわち、例えばキャラクタ表示部１７６は、低消費電力化のため何日も同じ表示を継続しても、情報としては問題ない。つぎにスケジュール表示部１７７は、表示できる情報が多ければ、数時間か数日、場合によっては数ヶ月の間表示の更新を行う必要がない。さらにメニュー表示部１７８は、メニューの情報量がすべて常に表示できていれば、表示の更新を行う必要は特にない。しかし時刻表示部１７９は、分表示があれば１分毎に、秒表示があれば１秒毎に表示の更新が必要である。
【０１３１】
すなわち、この実施形態の時計１７１においては、頻繁に表示を更新する必要があるのは時刻表示部１７９のみであり、分表示を行う部分は１分毎に、時表示を行う部分は１時間毎に、午前午後表示を行う部分は半日毎に表示の更新を行えば、残りの時間は表示を保持していれば良いことになる。従って、上記の表示の更新の必要が生じた時だけ、更新の必要な領域に対応する走査電極と信号電極にのみ駆動信号を印加し、さらに省電モードの選択期間の長い駆動信号を使用して駆動電圧を低減することにより、非常に低消費電力の表示が可能となり、僅かな発電量の発電素子を利用して自立型の液晶表示装置を達成できる。
【０１３２】
第９の実施形態：図２６
次に、この発明の第９の実施形態における液晶表示装置の駆動波形について図２６を用いて説明する。
この実施形態における駆動波形を適用する液晶表示装置は、第１の実施形態において図１乃至図６を用いて説明したものと同様であるので、その説明は省略する。また、この実施形態における標準モードの駆動波形については、第１，第２及び第４の実施形態で説明した標準モードの駆動波形を適宜選択して用いればよいので、その説明も省略する。
【０１３３】
図２６には、この実施形態における省電モードの駆動波形である第８の省電選択信号Ｌ１、第８の省電データ信号Ｌ２および、それらの合成波形であり、走査電極とデータ電極が対向する部分の液晶層１５に印加される電圧を示した波形であるＬ３を示している。
図２６においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
【０１３４】
この実施形態では、Ｔｏ（＋）フィールドとＴｏ（−）フィールドでは異なる信号を印加する。Ｔｏ（＋）フィールドの期間は、第８の省電選択信号Ｌ１は１番目の走査電極を選択する省電選択期間２１２にＶａの電圧を印加し、それ以外の期間にはＶｃの電圧を印加する。第８の省電データ信号Ｌ２は、省電選択期間２１２にＶｄの電圧を印加し、それ以外の期間にはＶｃの電圧を印加する。
従って、これらの信号を印加した電極が対向する部分の画素では、液晶層１５にＶａより大きいＶｆ１の電圧が印加されるので暗表示となる。
【０１３５】
Ｔｏ（−）フィールドの期間では、１本の走査電極を選択する省電選択期間はＴｏ（＋）フィールドの期間の３倍の長さである。第８の省電選択信号Ｌ１は、１番目の走査電極を選択する省電選択期間２１３にＶｅ，Ｖｃ，Ｖａの３段階の電圧を順次等しい時間印加する。それ以外の期間は、Ｖｃの電圧を印加する。第８の省電データ信号Ｌ２は、省電選択期間２１３にＶｂ，Ｖｃ，Ｖｄの３段階の電圧を順次等しい時間印加する。それ以外の期間は、Ｖｃの電圧を印加する。
従って、省電選択期間２１３には、これらの信号を印加した電極が対向する部分の画素では、液晶層１５にマイナスの電圧、ゼロ電圧、プラスの電圧が印加される。最後にプラスの大きい電圧が印加されるので、画素は暗表示となる。ここで印加される電圧の絶対値は、Ｔｏ（＋）フィールドの期間で印加される電圧の絶対値と同じである。
【０１３６】
このように、液晶層に極性の異なる電圧を順次印加することにより、液晶層の電荷の偏りを解消することができる。長期間Ｔｏ（＋）フィールドが繰り返す場合には、液晶層での電荷の偏りが発生するため、Ｔｏ（−）フィールドを時々設けてこれを解消する。
ただし、ここで示した信号波形は、暗表示の書き込みを行う波形であるので、明表示の書き込みを行う場合には、極性を反転させた選択信号とデータ信号を用いる。
【０１３７】
以上のように、第８の省電選択信号及び第８の省電データ信号を利用することにより、液晶表示装置の消費電力を低減し、液晶層の電荷の偏りを防止することができる。さらに、Ｔｏ（＋）フィールドとＴｏ（−）フィールドとで異なる信号波形と選択期間とすることで、同一の電圧レベルでの駆動が可能となり、液晶表示装置の回路システムも簡便となる。
【０１３８】
第１０の実施形態：図２７，図２８
次に、この発明の第１０の実施形態における液晶表示装置の駆動波形について図２７及び図２８を用いて説明する。
この実施形態における駆動波形を適用する液晶表示装置は、第１の実施形態において図１乃至図６を用いて説明したものと同様であるので、その説明は省略する。
図２７には、この実施形態における標準モードの駆動波形である第４の標準選択信号Ｍ１，Ｍ２および、第４の標準データ信号Ｍ３を示している。
図２７においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
【０１３９】
この第１０の実施形態の特徴は、標準モードの表示の際には、各フィールドＴｐ（＋），Ｔｐ（−）に、各走査電極において一斉にリフレッシュ期間２２１を設け、液晶層１５の電荷の偏りを防止する点である。このリフレッシュ期間２２１は、１番目の走査電極を選択する選択期間２２２の直前としている。
第４の標準選択信号はＭ１は、１番目の走査電極に印加する選択信号であり、第４の標準選択信号Ｍ２は、２番目の走査電極に印加する選択信号である。図２７に示すように、リフレッシュ期間２２１には、どちらの信号も、Ｖ５とＶ１の電圧を交互に印加する。他の走査電極にも、同じ電圧を印加する。一方、第４の標準データ信号Ｍ３は、リフレッシュ期間２２１には全てのデータ電極にＶ２とＶ４の電圧を交互に印加する。
【０１４０】
従って、リフレッシュ期間２２１には表示領域の全ての画素の液晶層１５に、絶対値の大きなプラスの電圧（Ｖ５−Ｖ２）とマイナスの電圧（Ｖ１−Ｖ４）が交互に印加され、液晶層１５の電荷やイオン成分の偏りが解消されると共に、表示がリフレッシュされる。
リフレッシュ期間２２１では高周波で交互に電圧を印加するため、リフレッシュ期間２２１の最後に走査電極にＶ５、データ電極にＶ２の電圧を印加し、安定化後に、１番目の走査電極を選択する選択期間２２２を開始する。
各選択期間における表示については、第４の標準データ信号の印加電圧がＶ７とＶ６でなく、Ｖ４とＶ２である点を除けば、図９を用いて説明した第１の実施形態の標準モードと同様であるので、その説明は省略する。
【０１４１】
つぎに、省電モードに使用する信号波形を説明する。
図２８には、この実施形態における省電モードの駆動波形である第９の省電選択信号Ｎ１，Ｎ３および、第９の省電データ信号Ｎ２，Ｎ４を示している。
図２８においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
ここで、各フィールドＴｑ（＋），Ｔｑ（−）および各走査電極を選択する省電選択期間は図２７に示した標準モードの場合の数百倍以上長く、しかもリフレッシュ期間２２１は設けていない。
【０１４２】
第９の省電選択信号Ｎ１及び第９の省電データ信号Ｎ２は画素に暗表示を書き込む信号の例であり、画素の液晶層にプラスの大きな電圧（Ｖａ−Ｖｄ）を印加することにより、画素を黒表示とする。第９の省電データ信号Ｍ２がＶｃを印加した場合には、表示は変化せず、保持される。
第９の省電選択信号Ｎ３及び第９の省電データ信号Ｎ４は画素に明表示を書き込む信号の例であり、画素の液晶層にマイナスの絶対値の大きな電圧（Ｖｅ−Ｖｂ）を印加することにより、画素を明表示とする。第９の省電データ信号Ｎ２がＶｃを印加した場合には、表示は変化せず、保持される。
これらの信号は、同じものを繰り返し印加しても、適宜組み合わせ書き換えを行ってもよい。
【０１４３】
この実施形態の標準モードの信号と省電モードの信号を適宜切り替えて液晶表示装置を駆動することにより、表示更新を頻繁に実施しない場合には、非常に低消電化が達成でき、さらに、時々低電圧、低速で画面の書き直しを行うため、液晶層のメモリ性が不十分な液晶層を使用する場合にも、表示品質の低下を防止することができる。さらに、長い時間、省電モードで一定の表示を行ったことによる液晶層内のイオン等の偏りは、標準モードに設けたリフレッシュ期間により解消することが可能となり、高速での表示更新を行うことができる。
【０１４４】
第１１の実施形態：図２９
次に、この発明の第１１の実施形態における液晶表示装置の駆動波形について図２９を用いて説明する。
この実施形態における駆動波形を適用する液晶表示装置は、第１の実施形態において図１乃至図６を用いて説明したものと同様であるので、その説明は省略する。また、この実施形態における標準モードの駆動波形については、各実施形態で説明した標準モードの駆動波形を適宜選択して用いればよいので、その説明も省略する。
【０１４５】
図２９には、この実施形態における省電モードの駆動波形である第１０の省電選択信号Ｐ１、第１０の省電データ信号Ｐ２および、それらの合成波形であり、走査電極とデータ電極が対向する部分の液晶層１５に印加される電圧を示した波形であるＰ３を示している。
この実施形態の特徴は、Ｔｒ（＋）フィールドには、各選択期間に単一の電圧を印加して表示を行い、Ｔｒ（−）フィールドはリフレッシュ期間として使用し、各選択期間にプラスとマイナスの絶対値の大きい電圧を交互に印加する点である。
【０１４６】
図２９においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
Ｔｒ（＋）フィールドでは、第１０の省電選択信号Ｐ１は、１番目の選択信号を選択する省電選択期間２３３にＶａの電圧を印加して走査電極を選択し、その他の期間にはＶｃの電圧を印加する。第１０の省電データ信号Ｐ２は、印加するデータ電極の１行目の画素のみを暗表示とするデータ信号であり、省電選択期間２３３にＶｄの電圧を印加して、その他の期間にはＶｃの電圧を印加する。
従って、省電選択期間２３３では液晶層に印加される電圧はＶｆ１とプラスの大きい電圧なり、その画素は暗表示となる。
【０１４７】
Ｔｒ（−）フィールドでは、第９の省電選択信号Ｐ１は、１番目の走査電極を選択する省電選択期間２３５に、Ｖａより高い電圧であるＶａ１とＶｅより低い電圧であるＶｅ１を順次印加する。その他の期間には、Ｖｃの電圧を印加する。第９の省電データ信号Ｐ２は、全てのデータ電極に対して、全ての省電選択期間にＶａとＶｅの電圧を順次印加する。
【０１４８】
その結果、Ｔｒ（−）フィールドの期間には、走査電極上の全ての画素の液晶層にＶｆ４とＶｆ３の、プラスとマイナスの絶対値の大きな電圧が順次印加されるため、液晶層１５内のイオン等の偏りが解消され、リフレッシュ期間の役割を果たす。
表示はＴｒ（＋）フィールドを使用して行い、数十回から数千回に一度Ｔｒ（−）フィールドを使用してイオン等の偏りを解消し、表示のリフレッシュを行う。
ここでも、図に示したＴｒ（＋）フィールドの信号は、暗表示を書き込む信号であるので、明表示を書き込む場合には、極性を反転させた信号を用いる。
【０１４９】
第１２の実施形態：図３０乃至図３２
つぎに、この発明の第１２の実施形態の液晶表示装置について図３０及び図３１を用いて説明する。
図３０は、この実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネルを、画素部の周囲を拡大して示す平面図であり、図３１はその画素部とスイッチング素子と蓄電素子とを示す等価回路図である。
【０１５０】
第１２の実施形態の特徴は、各画素部に、画素部を構成する液晶層と直列に接続するスイッチング素子として３端子型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する点である。さらに、スイッチング素子と直列に接続し、画素部を構成する液晶層と並列に接続する蓄電素子を有する点である。
この実施形態の液晶表示装置は、図１から図６を用いて説明した第１の実施形態の液晶表示装置と電極の構成が異なるのみであるので、その点以外の説明は省略する。
【０１５１】
図３０は、液晶表示パネル３を、第２の基板６を取り外して第２の基板６側から見た状態を示している。
この実施形態の液晶表示装置においては、第１の基板１上には、ストライプ状の走査電極２を設け、走査電極２と接続するゲート電極１９６を画素毎に設けている。各ゲート電極１９６上には、ゲート絶縁膜（図示せず）を設け、ゲート絶縁膜上にはポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜１９４を設ける。ポリシリコン膜１９４上には、信号電極１９１に接続するソース電極１９２を設け、ソース電極１９２と所定の間隙を有するように設けるドレイン電極１９３には、画素電極１９５が接続している。この画素電極１９５は、走査電極２と信号電極１９１とによって囲まれた各孤立領域ごとに設けている。
【０１５２】
ポリシリコン膜１９４とソース電極１９２との間、及びポリシリコン膜１９４とドレイン電極１９３との間とには、それぞれ不純物イオンを含むポリシリコン膜（図示せず）を設けている。これらのソース電極１９２，ドレイン電極１９３，ゲート電極１９６，ゲート絶縁膜，ポリシリコン膜１９４によって、画素毎に走査電極２と信号電極１９１の交差部付近に３端子型のＴＦＴ２００を形成する。
ここで、少なくとも信号電極１９１と走査電極２の間には絶縁膜を設け、これらの電極が互いに導通しないようにしている。
【０１５３】
第２の基板６上には表示領域３７の全面にデータ電極７を設け、画素電極１９５とデータ電極７が液晶層１５を挟んで対向する部分が画素部となり、ＴＦＴ２００を介して画素電極１９５に印加される電圧によって液晶層の光学変化を誘起し、表示を行う。
さらに、画素電極１９５の第１の基板１側には、蓄電用絶縁膜(図示せず)を介して蓄電用電極１９８を設ける。画素電極１９５と蓄電用絶縁膜と蓄電用電極１９８により蓄電用コンデンサ２０５を形成する。蓄電用コンデンサ２０５には、蓄電用電極１９８を介して液晶表示装置の表示領域３７の外周部で所定の電位を印加する。以上により、液晶層１５からなる液晶容量と並列接続する蓄電用コンデンサ２０５となる。
【０１５４】
蓄電用コンデンサ２０５を設けることにより、スイッチング素子であるＴＦＴ２００から短時間に蓄電用コンデンサ２０５に電荷を蓄積し、ゆっくり液晶層１５に電荷（電流）を供給することができるため、液晶層１５の粘度が大きい場合、あるいは応答が遅い場合に有効となる。さらに、わずかに液晶層１５から電荷が内部消費される場合にも、蓄電用コンデンサ２０５から電荷の再供給が可能なため有効である。
さらに、液晶層電荷記憶期間に画素部を外部回路からフローティングとする場合にも、高抵抗であるスイッチング素子を画素部に設けることにより、電荷の消費が低減できるため有効である。
【０１５５】
ところで、この実施形態の液晶表示装置は、ここまでの各実施形態で説明した駆動信号をそのまま使用して駆動することができない。
まず、選択信号は、ＴＦＴを導通させる信号であるので、プラスの電位の信号で選択するようにしなければならない。また、データ電極は常にグランド電位とする。そして、各選択期間には、信号電極１９１に選択信号とデータ信号の合成波形にあたる信号を印加することにより、ここまでの実施形態の場合と同様な電圧を液晶層に印加することができる。各実施形態で説明した信号を、このように改変して用いることにより、この実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネル３を駆動することができる。
【０１５６】
このような信号波形の例を、図３２に示す。図３２には、図１４に示した波形をこの実施形態の液晶表示装置の駆動に用いるために改変した波形を示している。図３２においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
Ｔｉ（＋）フィールドとＴｉ（−）フィールドはそれぞれ１秒であり、標準モードの場合の各フィールドＴｆ（＋），Ｔｆ（−）の１２０倍の期間である。したがって、各走査電極を選択する選択期間も標準モードの１２０倍の期間となる。
【０１５７】
図３２に示す波形Ｑ１は、１番目の走査電極に印加する走査信号であり、すなわちその走査電極に接続するＴＦＴ２００のゲート電極１９６に印加する信号波形である。そして、ＴＦＴ２００をＯＮ、ＯＦＦする信号を示す信号波形である。ＯＮするタイミングでＶｇａの電圧を印加し、その他の期間にはＶｃの電圧を印加する。
波形Ｑ４は、データ電極に印加する信号であり、常時Ｖｃのゼロ電圧を印加する信号波形である。
【０１５８】
波形Ｑ２及びＱ３は、信号電極に印加する信号であり、すなわちＴＦＴのソース電極１９２に印加する信号波形である。そして、液晶層１５のＯＮ、ＯＦＦを行うための信号である。Ｑ２は、１行目の画素にＯＮの暗表示を書き込み、他は表示の更新を行うことなく保持する信号波形である。Ｑ３は、１行目の画素のみがフィールドＴｉ（＋），Ｔｉ（−）毎にＯＮの暗表示とＯＦＦの明表示を繰り返し、他は表示の更新を行うことなく、保持する信号波形である。
【０１５９】
これらの信号は、ＴＦＴがＯＮ状態、すなわち低抵抗状態の時に、ソース電極１９２にプラスの大きな電圧Ｖａｄ（＝Ｖａ−Ｖｄ）を印加することにより、液晶層と蓄電素子に電荷を充電する。十分に蓄電素子に充電を行うことにより、短時間でＴＦＴ２００をＯＦＦして、その後に時間を掛けて液晶層１５をＯＮすることができる。そのため、ＴＦＴ２００は、標準周波数に比較してゆっくりＯＮ、ＯＦＦをすることで、蓄電用コンデンサ２０５に低電圧で十分な充電が可能となる。さらに、液晶層１５の応答が遅く、長い選択期間が必要な場合においても、ＴＦＴ２００と蓄電用コンデンサ２０５により、回路の動作時間を短時間にできるため、液晶表示装置の消費電力を低減できる。
【０１６０】
また、ＴＦＴ２００がＯＮ状態、すなわち低抵抗状態の時に、ソース電極１９２にマイナスの大きな電圧Ｖｅｄ（＝Ｖｅ−Ｖｂ）を印加することにより、液晶層１５をＯＦＦ状態とすることが可能となる。十分に蓄電用コンデンサ２０５に充電を行うことにより、短時間でＴＦＴ２００をＯＦＦして、その後に時間をかけて液晶層１５をＯＦＦすることができる。そのため、ＴＦＴ２００は、標準周波数に比較してゆっくりＯＮ、ＯＦＦをすることで、蓄電用コンデンサ２０５に低電圧で十分な充電が可能となる。さらに、液晶層１５の応答が遅く、長い選択期間が必要な場合においても、ＴＦＴ２００と蓄電用コンデンサ２０５により、回路の動作時間を短時間にできるため、液晶表示装置の消費電力を低減できる。
なお、この実施形態においては発電手段を設けない例について説明したが、第６の実施形態や第７の実施形態で説明した液晶表示装置同様、発電手段を設け、そこから供給されるエネルギによって駆動するようにしてもよい。
【０１６１】
第１３の実施形態：図３３，図３４
つぎに、この発明の第１３の実施形態の液晶表示装置について図３３及び図３４を用いて説明する。
図３３は、この実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネルを、画素部の周囲を拡大して示す平面図であり、図３４はその画素部とスイッチング素子と蓄電素子とを示す等価回路図である。
【０１６２】
第１３の実施形態の特徴は、各画素部に画素部を構成する液晶層１５と直列に接続するスイッチング素子として二端子型であるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる薄膜ＰＩＮダイオード（ＴＦＤ）を有する点である。さらに、スイッチング素子と直列に接続し、画素部を構成する液晶層と並列に接続する蓄電素子を有する点である。
この実施形態の液晶表示装置は、図１から図６を用いて説明した第１の実施形態の液晶表示装置と電極の構成が異なるのみであるので、その点以外の説明は省略する。
【０１６３】
図３３は、液晶表示パネル３を、第１の基板１を取り外して第１の基板１側から見た状態を示している。
この実施形態の液晶表示装置においては、第１の基板１上には、透明導電膜からなる走査電極２をストライプ状に設ける。第２の基板６上には、透明導電膜からなる画素電極１９５と、画素電極１９５に接続する第１のダイオード用下電極２０６と、孤立する第２のダイオード用下電極２０８を画素毎に設ける。第１，第２のダイオード用下電極２０６，２０８上には、それぞれ分離してなるＰＩＮ接続を有するアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜２０１を設ける。第２の基板６上に設けるＰ型アモルファスシリコンは、ボロン（Ｂ）の不純物濃度が低く、高抵抗の膜を利用している。
【０１６４】
アモルファスシリコン膜２０１上には、第１のダイオード用上電極２０７と、第２のダイオード用上電極２０９とをそれぞれ設ける。ここで、ストライプ状のデータ電極７も設け、第１のダイオード用上電極２０７はデータ電極７に接続して設ける。
また、データ電極７は第２のダイオード用下電極２０８と一部重なるように設けるため、これらの電極は互いに導通しており、また、第２のダイオード用上電極２０９は画素電極１９５と一部重なるように設けるため、これらの電極は互いに導通している。
【０１６５】
これらの第１のダイオード用下電極２０６とアモルファスシリコン膜２０１と第１のダイオード用上電極２０７とによって第１のダイオード２０２を形成する。同様に、第２のダイオード用下電極２０８とアモルファスシリコン膜２０１と第２のダイオード用上電極２０９とによって第２のダイオード２０３を形成する。
以上の構成により、図３４に示すように、データ電極７と画素電極１９５の間には、第１，第２のダイオード２０２，２０３がリング状に接続するスイッチング素子を配置する。アモルファスシリコン膜からなるＰＩＮダイオードは、低電圧で大電流が流せるため有効である。
【０１６６】
さらに、画素電極１９５の第２の基板６側には、蓄電用絶縁膜(図示せず)を介して蓄電用電極１９８を設けている。そして、画素電極１９５と蓄電用絶縁膜と蓄電用電極１９８により蓄電用コンデンサ２０５を形成している。蓄電用コンデンサ２０５には、蓄電用電極１９８を介して液晶表示装置の表示領域の外周部で所定の電位を印加する。以上により、液晶層１５からなる液晶容量と並列接続する蓄電用コンデンサ２０５となる。
【０１６７】
この実施形態の液晶表示装置は、各実施形態で説明した駆動波形を用いて駆動することができる。
蓄電用コンデンサ２０５を設けることにより、スイッチング素子であるＴＦＤから短時間に蓄電用コンデンサ２０５に電荷を蓄積し、ゆっくり液晶層１５に電荷（電流）を供給することができるため、液晶層１５の粘度が大きい場合、あるいは応答が遅い場合に有効となる。さらに、わずかに液晶層１５から電荷が内部消費される場合にも、蓄電用コンデンサ２０５から電荷の再供給が可能なため有効である。
さらに、液晶層電荷記憶期間に画素部を外部回路からフローティングとする場合にも、高抵抗であるスイッチング素子を画素部に設けることにより、電荷の消費が低減できるため有効である。
【０１６８】
この実施形態の液晶表示装置には、第１２の実施形態を除く各実施形態で説明した駆動波形を適用することができる。
なお、この実施形態においては発電手段を設けない例について説明したが、第６の実施形態や第７の実施形態で説明した液晶表示装置同様、発電手段を設け、そこから供給されるエネルギによって駆動するようにしてもよい。
【０１６９】
第１４の実施形態：図３５乃至図３８
次に、この発明の第１４の実施形態の液晶表示装置及びその液晶表示パネルを駆動するための波形について説明する。
この実施形態の液晶表示装置の特徴は、液晶層１５に、強誘電性液晶に比較してメモリ時間は短時間であるが交流駆動が可能である反強誘電性液晶を用いた点である。この点以外は、図１から図６を用いて説明した第１の実施形態の液晶表示装置と同様であるので、その点以外の説明は省略する。
【０１７０】
まず、反強誘電性液晶の特性について、図３５及び図３６を用いて説明する。図３５及び図３６は、それぞれこの実施形態の液晶表示装置に標準モード及び省電モードの駆動信号を印加する際の印加電圧と表示の明るさとの関係を示すグラフであり、図７及び図８と対応するグラフである。
図３５及び図３６では、縦軸に表示の明るさを示し、横軸に印加電圧を示している。グラフの右側は液晶層への印加電圧がプラス極性の状態を示し、左側は印加電圧がマイナス極性の状態を示す。
【０１７１】
図３５に示すように、一般的に用いるビデオレイト（３０Ｈｚ）、あるいはそれ以上の周波数で表示領域を一度書き換える標準モードでは、印加電圧ゼロの状態では、画素は暗い状態（暗表示）となっている。ここからプラス極性の電圧を印加すると、表示の明るさは曲線３０１に従って上昇し、プラス極性の大きな電圧を印加することにより、画素は明るい状態（明表示）となる。
【０１７２】
次に、この明表示の状態から印加電圧を低下すると、表示の明るさは曲線３０２従って低下する。ここで、印加電圧をゼロ電圧にまで低下すると暗表示となるが、ある程度までは電圧を下げても明表示の明るさを保持する。すなわち反強誘電性液晶による液晶層１５もメモリ性を有する。
同様に、印加電圧ゼロの状態からマイナスの電圧を印加すると、表示の明るさは曲線３０３に従って上昇し、マイナス極性の絶対値の大きい電圧を印加することにより、明表示となる。
【０１７３】
次に、この明表示の状態からマイナス極性のまま印加電圧の絶対値を低下すると、表示の明るさは曲線３０４に従って低下する。ここで、印加電圧の絶対値をゼロにまで低下すると暗表示となるが、ある程度までは電圧の絶対値を低下しても明表示の明るさを保持する。すなわち、液晶層は、マイナス極性においてもプラス極性の場合と同様のメモリ性を有する。
すなわち、絶対値の大きい電圧を印加して画素を明表示とすれば、その後、絶対値が小さい保持電圧を印加することで、所定の明るさを保持することが可能である。
【０１７４】
このようなメモリ性を持つ液晶層１５では、標準の選択信号より数十倍あるいは１０００倍以上長く電圧を印加することにより、小さい電圧においても、図３６に示すように、大きな光学変化を発生させることができる。
長時間電圧を印加する場合には、印加電圧ゼロの状態からプラス極性の電圧を印加すると、表示の明るさは曲線３０５に示すように変化する。そして、プラス極性の電圧による明表示の状態から印加電圧を低下すると、表示の明るさは曲線３０６に示すように変化する。
【０１７５】
また、印加電圧ゼロの状態からマイナス極性の電圧を印加すると、表示の明るさは曲線３０７に示すように変化する。そして、マイナス極性の電圧による明表示の状態から、マイナス極性のまま印加電圧の絶対値を低下すると、表示の明るさは曲線３０８に示すように変化する。
すなわち、このような表示でもメモリ性を有しており、絶対値のある程度大きい電圧を印加して画素を明表示とすれば、その後、絶対値がより小さい保持電圧を印加することで、所定の明るさを保持することが可能である。
【０１７６】
しかし、標準モードの表示とは異なり、１本の電極に信号を印加する期間が長いため、標準モードにおけるよりもはるかに小さな電圧の印加によって明暗の表示を切り替えることができ、消費電力を低減することができる。
この実施形態の液晶表示装置では、このような特性を利用して、標準モードより各電極を選択する選択期間が１００倍あるいは１０００倍以上長い省電モードを設け、表示を高速に切り替える必要がない場合には省電モードで表示を行うことにより、非常に消費電力の小さい液晶表示装置を実現している。
【０１７７】
この実施形態の液晶表示装置は、印加電圧と表示の明るさの関係が、ここまでの各実施形態で説明した液晶表示装置と異なるので、各実施形態で説明した駆動信号を適用することはできない。そこで、この実施形態の液晶表示装置を駆動する信号について図３７及び図３８を用いて説明する。
図３７には、この実施形態における標準モードの駆動波形である第５の標準選択信号Ｒ１、第５の標準データ信号Ｒ２および、それらの合成波形であり、走査電極とデータ電極が対向する部分の液晶層１５に印加される電圧を示した波形Ｒ３を示している。
図３７においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
【０１７８】
この実施形態の各標準信号では、Ｔｆ（＋）とＴｆ（−）の各フィールド毎にプラス極性とマイナス極性の信号を切り替え、交流波形を印加している。ちらつきを防止するために、各書き込み期間は１／１２０秒（約８ミリ秒）とする。
第５の標準選択信号Ｒ１は、Ｔｆ（＋）フィールドでは、１番目の走査電極を選択する期間である選択期間６４にＶ９の電圧を印加して１番目の走査電極を選択し、それ以外の期間には表示を保持するためにＶ４の電圧を印加する。Ｔｆ（−）フィールドでは、選択期間６４にＶ８の電圧を印加して１番目の走査電極を選択し、それ以外の期間には表示を保持するためにＶ２の電圧を印加する。
【０１７９】
１番目以外の走査電極に印加する第５の標準選択信号は、Ｔｆ（＋）フィールドでは、その走査電極を選択する選択期間まではＶ２の電圧を印加して表示を保持し、Ｔｆ（−）フィールドでは、その走査電極を選択する選択期間まではＶ４の電圧を印加して表示を保持する。これは、表示の保持は書き込みを行った電圧と同極性の電圧で行わなければならないためである。
第５の標準データ信号Ｒ２は、奇数行の画素は明表示とし、偶数行の画素は暗表示とする信号例である。Ｔｆ（＋）フィールドでは、明表示とする行の走査電極を選択する選択期間にはＶ２２の電圧を印加し、暗表示とする行の走査電極を選択する選択期間にはＶ３の電圧を印加する。Ｔｆ（−）フィールドでは、明表示とする行の走査電極を選択する選択期間にはＶ４４の電圧を印加し、暗表示とする行の走査電極を選択する選択期間にはＶ３の電圧を印加する。
【０１８０】
従って液晶層１５には、画素を明表示とする選択期間にはＲ３に示すようにＴｆ（＋）フィールドでＶ１１，Ｔｆ（−）フィールドでＶ１０と絶対値の大きい電圧が印加される。そして、Ｖ１１の電圧による明表示はＶ４−Ｖ４４（＜Ｖ４）からＶ４−Ｖ２２（＞Ｖ４）、Ｖ１０の電圧による明表示はＶ２−Ｖ４４（＜Ｖ２）からＶ２−Ｖ２２（＞Ｖ２）の電圧が印加されて保持される。画素を暗表示とする選択期間には、Ｔｆ（＋）フィールドでＶ９，Ｔｆ（−）フィールドでＶ８の電圧が印加される。
そして液晶層１５へは、直流成分の印加を防止するために、Ｔｆ（＋）フィールドとＴｆ（−）フィールドでは、Ｖ３について対称でかつ絶対値が同一の電圧を印加している。
【０１８１】
次に、この発明の特徴である省電モードの駆動波形について説明する。
図３８には、この実施形態における省電モードの駆動波形である第１１の省電選択信号Ｓ１、第１１の省電データ信号Ｓ２および、それらの合成波形であり、走査電極とデータ電極が対向する部分の液晶層１５に印加される電圧を示した波形Ｓ３を示している。
図３８においても、横軸は時間軸６１であり、縦軸は電圧を示し、各波形に付した目盛りの中央が０Ｖの電圧を示す点は図９と同様である。
【０１８２】
しかし、各フィールドＴｓ（＋），Ｔｓ（−）は、図３７に示したフィールドＴｆ（＋），Ｔｆ（−）よりも１０００倍長い時間である。従って、１番目の走査電極を選択する期間である省電選択期間３１５も、図３７に示した選択期間６４の１０００倍の長さの期間である。
第１１の省電選択信号Ｓ１は、Ｔｓ（＋）フィールドでは、省電選択期間３１５にＶａａの電圧を印加して１番目の走査電極を選択し、それ以外の期間には表示を保持するためにＶｂの電圧を印加する。Ｔｓ（−）フィールドでは、選択期間３１５にＶｅｅの電圧を印加して１番目の走査電極を選択し、それ以外の期間には表示を保持するためにＶｄの電圧を印加する。
【０１８３】
１番目以外の走査電極に印加する第１１の省電選択信号は、Ｔｓ（＋）フィールドでは、その走査電極を選択する選択期間まではＶｄの電圧を印加して表示を保持し、Ｔｓ（−）フィールドでは、その走査電極を選択する選択期間まではＶｂの電圧を印加して表示を保持する。これは、表示の保持は書き込みを行った電圧と同極性の電圧で行わなければならないためである。
第１１の省電データ信号Ｓ２は、奇数行の画素は明表示とし、偶数行の画素は暗表示とする信号例である。Ｔｓ（＋）フィールドでは、明表示とする行の走査電極を選択する選択期間にはＶｄｄの電圧を印加し、暗表示とする行の走査電極を選択する選択期間にはＶｃの電圧を印加する。Ｔｓ（−）フィールドでは、明表示とする行の走査電極を選択する選択期間にはＶｂｂの電圧を印加し、暗表示とする行の走査電極を選択する選択期間にはＶｃの電圧を印加する。
【０１８４】
従って液晶層１５には、画素を明表示とする選択期間にはＳ３に示すようにＴｓ（＋）フィールドでＶａｂ，Ｔｓ（−）フィールドでＶｅｂと絶対値の比較的大きい電圧が印加される。そして、Ｖａｂの電圧による明表示は、Ｖｂ−Ｖｂｂ（＜Ｖｂ）からＶｂ−Ｖｄｄ（＞Ｖｂ）の電圧が印加されて保持され、Ｖｅｂの電圧による明表示は、Ｖｄ−Ｖｂｂ（＜Ｖｄ）からＶｄ−Ｖｄｄ（＞Ｖｄ）の電圧が印加されて保持される。画素を暗表示とする選択期間には、Ｔｓ（＋）フィールドでＶａａ，Ｔｓ（−）フィールドでＶｅｅの電圧が印加される。
そして、液晶層１５へは、直流成分の印加を防止するために、Ｔｓ（＋）フィールドとＴｓ（−）フィールドでは、Ｖｃについて対称でかつ絶対値が同一の電圧を印加している。
【０１８５】
各印加期間（省電選択期間）が標準モードと比べて１０００倍長いため、第１１の省電選択信号に使用する印加電位ＶａａからＶｅｅの電位差は、第５の標準選択信号の電位差Ｖ８からＶ９に比較して１／５程度に低減できる。
同様に、第１１の省電データ信号の印加電圧の範囲ＶｂｂからＶｄｄおよび、液晶層１５への印加電圧の範囲ＶａｂからＶｅｂも、標準モードに使用する各電位に比較して１／５程度に低減できる。
【０１８６】
以上のように、標準選択期間と比較して１０００倍ほど選択期間を長くすることにより、駆動電圧を数ボルト程度まで低減することが可能となる。
表示を頻繁に素早く更新する必要がある場合には通常モードの、ゆっくり更新すればよい場合には省電モードの駆動信号を用いて表示を行うことにより、消費電力の小さい液晶表示装置を実現することができる。
なお、この実施形態の液晶表示装置は、液晶層１５に反強誘電性液晶を採用したため、交流波形で駆動することができ、リフレッシュ期間を設けなくても、液晶層に電荷等の偏りが蓄積されることはない。
【０１８７】
また、各書き込み期間において、全ての走査電極の選択が終了した後で、保持電圧の印加のみを続けて表示を保持する期間を設けてもよい。
また、この実施形態においては発電手段を設けない例について説明したが、第６の実施形態や第７の実施形態で説明した液晶表示装置同様、発電手段を設け、そこから供給されるエネルギによって駆動するようにしてもよい。
【０１８８】
第１５の実施形態：図３９，図４０
つぎに、この発明の第１５の実施形態の液晶表示装置について図３９及び図４０を用いて説明する。
図３９はこの実施形態の液晶表示装置の電極と配向膜のみを示した平面図であり、図４０はその液晶表示装置の液晶表示パネルにおける液晶分子の配置を模式的に示す断面図である。
【０１８９】
この実施形態の液晶表示装置は、図１から図６を用いて説明した第１の実施形態の液晶表示装置と、偏光板及び拡散層を用いない点、配向膜及び電極の構成が異なる点のみであるので、その点以外の説明は省略する。
この実施形態の特徴は、４種類の配向方向の配向膜をモザイク状に配置して液晶分子の配向方向を不均一にした点、そして、走査電極に突出部を図で左右方向に対向するデータ電極とずらして設けて画素部を形成し、電圧印加時には横電界が発生する構造としている点である。このような構成としたことにより、液晶層に電圧を印加すると液晶層の微小ドメインによる散乱が発生する構造となり、偏光板及び拡散層を用いずに散乱状態と透過状態による表示が可能となる。
【０１９０】
図３９に示すように、液晶表示装置の第１の基板１上に設けるストライプ状の走査電極２には、ストライプ状に所定のギャップ部２６７を設ける。このギャップ部２６７に挟まれた部分が突出部２６８となり、突出部２６８の部分が画素部となる。
そして、第２の基板６上にデータ電極７を、走査電極２と直交する方向に、ギャップ部２６７と対向する位置に、突出部２６８とはほんのわずかに重なるか重ならない程度に設ける。
【０１９１】
走査電極２上を含む第１の基板１上には、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜による配向膜１６として、９０度づつ異なる方向に配向する第１の配向領域２６１，第２の配向領域２６２，第３の配向領域２６３と，第４の配向領域２６４を設ける。この実施形態では、各配向領域の大きさは、２画素分程度面積の長方形とし、４つの配向領域をモザイク状に配置して設けるものとするが、大きさや配置はこれに限定されるものではない。
【０１９２】
第1の配向領域２６１は、第１の基板１上にその配向領域に対応する部分に開口部を有するマスクを配置し、真空蒸着法で、第１の基板１の斜め方向から、酸化シリコン膜（ＳｉＯ）１６を蒸着することによって形成する。以上の蒸着を、第１の基板１を９０°ずつ回転させ、各配向領域を形成するためのマスクを用いて４回繰り返して行うことにより、第１から第４の配向領域を形成することができる。
【０１９３】
以上の４方向の配向領域をデータ電極７上を含む第２の基板６上にも同様に設ける。以上の第１の基板１と第２の基板６とを所定の間隙を設けてシール材（図示せず）で張り合わせ、強誘電性液晶を封入して液晶層１５とすることで、液晶層１５は４種類の配向をとり、各境界で反射が発生し、散乱状態となる。
さらに、図４０に示すように、走査電極２とデータ電極７とに電圧を印加することにより、液晶層１５内の液晶分子に対して、斜め電界２６５，２６６が発生するため、液晶層１５内の分子は、さらに電界の方向にも移動し、散乱強度が増加できる。
【０１９４】
以上の構成の液晶表示装置において、液晶層１５への印加電圧と表示の明るさの関係は第１４の実施形態で説明した液晶表示装置と同様であるので、第１４の実施形態で説明した標準モードと省電モードの駆動波形を適宜選択して駆動することにより、散乱型で、非常に消費電力の小さい液晶表示装置を達成することができる。
なお、この実施形態においては発電手段を設けない例について説明したが、第６の実施形態や第７の実施形態で説明した液晶表示装置同様、発電手段を設け、そこから供給されるエネルギによって駆動するようにしてもよい。
【０１９５】
各実施形態の変形例
各実施形態の説明においては、１フィールドの期間に表示領域の全ての走査電極を順次選択し、全ての画素部の表示内容を書き換える全表示書き換えを行う例について主に説明したが、それぞれの駆動信号を用いて、表示領域内の表示内容の更新を行う表示変更領域に対応する走査電極のみを順次選択し、その領域に対応するデータ電極のみにデータ信号を印加して表示領域の一部を書き換える一部表示書き換えを行うこともできる。
【０１９６】
このとき、一部表示書き換えを行う場合の方が全表示書き換えを行う場合に比べて選択すべき走査電極の本数が少ないため、１本の走査電極を選択する選択期間を長くしても、書き換えに要する期間を短く抑えることができる。従って、一部書き換えを行う場合は全表示書き換えを行う場合に比べて選択期間を長くして、低い電圧の信号によって書き込みを行うことは有効である。
そして、一部表示書き換えを行った後再び全表示書き換えを行う場合には、その全表示書き換えを行う前にリフレッシュ期間を設けて液晶層にリフレッシュ電圧を印加し、電荷の偏りを解消するとよい。
【０１９７】
また、各駆動信号における選択期間は、各実施形態において説明した値に限定されるものではなく、表示内容に応じて適宜設定することができる。この場合において、選択期間を長く設定するほど、電圧振幅の小さい信号でも液晶層の光学変化を誘起することができるので、消費電力を低減することができる。
さらに、標準モードと省電モードの駆動信号は、各実施形態において説明した組み合わせに限らず、必要な信号を適宜組み合わせて用いることができる。必ずしも両方のモードの信号を印加可能とする必要はなく、また、複数種の標準モードの信号あるいは複数種の省電モードの信号を含む信号群から駆動信号を選択して印加するようにしてももちろん構わない。また、標準モードの駆動信号も含め、各駆動信号に液晶層電荷記憶期間を適宜設けることにより、消費電力を低減した表示を行うこともできる。
【０１９８】
駆動信号の切替（選択）は、予め定めた時間に行うようにしてもよい。例えば、夜間等、表示を見るユーザがいないと思われる時には選択期間を極めて長くして小さい電圧振幅でゆっくり書き換えを行ったり、液晶層電荷記憶期間を設けて表示を保持したりするようにするとよい。
また、各実施形態で説明した液晶表示装置の液晶層には、強誘電性液晶以外のカイラルネマチック液晶を用いることもできる。また、偏光板を用いず、液晶層に強誘電性液晶と強誘電性液晶を含む透明固形物からなる散乱型液晶層を用い、散乱状態と透過状態による表示を行うようにしてもよい。
また、各実施形態の説明では、駆動信号の中心電圧を０Ｖとして説明したが、最大電圧を０Ｖとして、マイナスの電圧によって同じ波形の信号を印加するようにしてもよい。選択信号とデータ信号の中心電圧が同じであれば、信号生成回路の単純化等を考慮して適切な電圧値を定めてもよい。
【０１９９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の液晶表示装置及びその駆動方法によれば、表示内容やその更新の必要な頻度に応じて走査電極を選択する選択期間を設定することにより、消費電力の著しく少ない液晶表示装置を構成することができる。
特に、表示の更新が必要ない場合に、液晶層に印加する電圧をゼロとするか、走査電極とデータ電極のうち少なくとも１方をフローティング電位とすることにより、消費電力がほぼゼロの状態で表示を保持することができる。
【０２００】
また、発電素子を設けた液晶表示装置においては、その発電素子の発電量や２次電池の蓄電量に応じた消費電力の駆動波形を選択することにより、装置に搭載した発電素子の発電エネルギのみで駆動エネルギの全てを賄う自立型の液晶表示装置を構成することができる。
このような液晶表示装置は、腕時計、携帯電話機、携帯型情報端末（ＰＤＡ）、携帯型ゲーム機等、小型化の要求が強く、大容量の電池を搭載できない携帯型電子機器に広く利用することができる。また、その他の電子機器に利用しても、消費電力を大幅に低減することができ、非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による液晶表示装置の第１の実施形態の外観を示す斜視図である。
【図２】  その液晶表示装置の２−２線に沿う模式的な断面図である。
【図３】  その液晶表示装置に備えている液晶表示パネルの平面図である。
【図４】  その液晶表示パネルの４−４線に沿う模式的な断面図である。
【図５】  図４に示した液晶表示パネルにおけるメモリ性を有する液晶層について説明するために厚さを大幅に拡大した模式的断面図である。
【図６】  その液晶層の構造について説明するための模式的な平面図である。
【図７】  図１から図６に示した液晶表示装置の液晶表示パネルに標準モードの駆動信号を印加する際の印加電圧と表示の明るさとの関係を示すグラフである。
【図８】  同じく省電モードの駆動信号を印加する際の印加電圧と表示の明るさとの関係を示すグラフである。
【図９】  この液晶表示パネルを駆動するために用いる標準モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図１０】  同じく省電モードの駆動信号の第１の例を示す波形図である。
【図１１】  同じく省電モードの駆動信号の第２の例を示す波形図である。
【図１２】  この発明による上記液晶表示装置の消費電力と液晶層の応答時間の関係を示すグラフである。
【図１３】  この発明の第２の実施形態に用いる標準モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図１４】  同じく省電モードの駆動信号の他の例を示す波形図である。
【図１５】  この発明の第３の実施形態に用いる省電モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図１６】  この発明の第４の実施形態に用いる標準モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図１７】  この発明の第４の実施形態に用いる省電モードの駆動信号の第１の例を示す波形図である。
【図１８】  同じく省電モードの駆動信号の第２の例を示す波形図である。
【図１９】  この発明の第５の実施形態に用いる省電モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図２０】  この発明の第６の実施形態である光発電素子を備えた液晶表示装置の図２と同様な断面図である。
【図２１】  その液晶表示装置の液晶表示パネルの部分的な拡大断面図である。
【図２２】  その液晶表示装置における発電量と液晶表示パネルの応答時間と消費電力との関係を示すグラフである。
【図２３】  その液晶表示装置の駆動回路のシステムブロック図である。
【図２４】  この発明の第７の実施形態である光発電素子を備えた液晶表示装置における液晶表示パネルの部分的な拡大断面図である。
【図２５】  この発明の第８の実施形態の液晶表示装置の平面図である。
【図２６】  この発明の第９の実施形態に用いる省電モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図２７】  この発明の第１０の実施形態に用いる標準モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図２８】  この発明の第１０の実施形態に用いる省電モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図２９】  この発明の第１１の実施形態に用いる省電モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図３０】  この発明の第１２の実施形態である液晶表示装置の液晶表示パネルを薄膜トランジスタを有する画素部の周囲を拡大して示す部分的な平面図である。
【図３１】  その液晶表示装置の画素部とスイッチング素子と蓄電素子とを示す等価回路図である。
【図３２】  その液晶表示装置を駆動するための省電モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図３３】  この発明の第１３の実施形態である液晶表示装置の液晶表示パネルを薄膜ＰＩＮダイオードを有する画素部の周囲を拡大して示す部分的な平面図である。
【図３４】  その液晶表示装置の画素部とスイッチング素子と蓄電素子とを示す等価回路図である。
【図３５】  この発明の第１４の実施形態の液晶表示装置に標準モードの駆動信号を印加する際の印加電圧と表示の明るさとの関係を示すグラフである。
【図３６】  同じく省電モードの駆動信号を印加する際の印加電圧と表示の明るさとの関係を示すグラフである。
【図３７】  この発明の第１４の実施形態に用いる標準モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図３８】  同じく省電モードの駆動信号の例を示す波形図である。
【図３９】  この発明の第１５の実施形態である液晶表示装置に備える液晶表示パネルの電極及び配向膜の配置関係を示す模式的な平面図である。
【図４０】  その液晶表示装置の液晶表示パネルにおける液晶分子の配置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１：第１の基板、２：走査電極、３：液晶表示パネル、６：第２の基板、７：データ電極、１５：液晶層、１７：第１の偏光板、１８：第２の偏光板、２０：拡散層、２１：補助光源、２５：回路基板、２７：ゼブラゴム、３０：光源用端子、３１：モジュールケース、３３：風防、３４：裏蓋、３６：画素部、３７：表示領域、３９：省電表示書換領域、４０：保持領域、４１：電源スイッチボタン、４２：スイッチ基板、４３：スイッチ用ＦＰＣ、５１：電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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