(57)【要約】【課題】  解決しようとする問題点は、液晶パネルをＦＳＣ駆動する場合、混色を避けるためには高速の駆動用半導体、高速応答の液晶が必要となってしまった点である。【解決手段】  少なくとも複数の表示用走査電極を有する液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する導光部材と、前記導光部材の側方に配設される光源とを有する液晶装置において、前記導光部材は照明用走査電極を有し、光出射領域を制御可能な出射面を有する光分散型液晶パネルよりなる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも複数の表示用走査電極を有する液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する導光部材と、前記導光部材の側方に配設される光源とを有する液晶装置において、
前記導光部材は照明用走査電極を有し、光出射領域を制御可能な出射面を有する光散乱型液晶パネルよりなることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記光出射領域の光出射部と前記液晶パネルの表示領域の中の表示部とが一致している部位を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記表示部が少なくとも１つの前記表示用走査電極上にあることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
少なくとも複数の表示用走査電極を有する液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する導光部材と、前記導光部材の側方に配設される光源とを有し、前記表示用走査電極の走査に同期して前記液晶パネルを照明する液晶装置において、
前記導光部材は光出射領域を制御可能な出射面を有する高分子分散型液晶パネルよりなることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】
前記光出射領域が少なくとも１つの選択された前記表示用走査電極に対応するとともに、選択される前記表示用走査電極の移動に伴って光出射領域が移動することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記選択される表示用走査電極に対応する前記光出射領域を有するとともに、すでに選択された前記表示用走査電極に対しては前記光出射領域が維持され、前記表示領域の走査が完了するまで前記光出射領域が維持されることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記光源は少なくとも複数の、異なる発光波長を有する光源を備え、該発光波長の異なる光源を順次周期的に点灯させ、
前記導光部材は複数の前記照明用走査電極を有し、該照明用走査電極を順次走査することにより前記光出射領域を制御可能に構成され、
前記表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して前記照明用走査電極が設けられ、該照明用走査電極によって制御される前記光出射領域が前記表示領域を照明する位置になるよう前記液晶パネルと前記導光部材が置かれていることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項８】
前記各表示領域毎に、表示状態が書き込まれてから照明が開始されるまでの時間が一定であることを特徴とする請求項７記載の液晶装置。
【請求項９】
前記一定の時間は前記液晶パネルの応答時間と大略等しいことを特徴とする請求項８記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記照明用走査電極の走査は、前記表示用走査電極の走査が一巡してから前記一定の時間以内に開始されることを特徴とする請求項９記載の液晶装置。
【請求項１１】
複数の前記表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの前記照明用走査電極が設けられていることを特徴とする請求項７記載の液晶装置。
【請求項１２】
各前記照明用走査電極は走査されると能動状態になって対応する前記表示領域を照明す
ると共に一定の時期まで該能動状態を維持し、
前記照明用走査電極の走査順をフィールド間で異ならせることにより、各前記照明用走査電極が能動状態になっている時間の積分値を大略等しくしたことを特徴とする請求項７記載の液晶装置。
【請求項１３】
前記一定の時期は前記光源の点灯状態が切り替わる時期であることを特徴とする請求項１２記載の液晶装置。
【請求項１４】
前記照明用走査電極の走査順は、同一の前記光源が点灯するフィールド間で順番が逆になるよう制御されていることを特徴とする請求項１２記載の液晶装置。
【請求項１５】
前記導光部材は前記液晶パネル側の面に、光の指向性を高めるプリズム層を複数層備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項１６】
前記液晶パネルは、該液晶パネルを構成する偏光板と透明基板との間に、光散乱層を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項１７】
前記導光部材は対向する第１の面と第２の面をそれぞれ光出射面とし、
前記導光部材の前記第１の面と第２の面に対向してそれぞれ前記液晶パネルが配設され、
該それぞれの液晶パネルは、表示領域が比較的大きいメイン液晶パネルと、表示領域が比較的小さいサブ液晶パネルとからなり、
前記メイン液晶パネルが駆動されている時と前記サブ液晶パネルが駆動されている時とで前記前記照明用走査電極の走査範囲を異ならせたことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項１８】
前記液晶パネルは受動型マトリクス構造の液晶パネルであり、
複数の前記表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの前記照明用走査電極が設けられており、
かつ、各前記照明用走査電極が能動状態になる時間は、隣り合う前記照明用走査電極が能動状態になる時間と重複するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項１９】
各前記照明用走査電極は、対応する複数の前記表示用走査電極が走査される前から能動状態となり、対応する複数の前記表示用走査電極が走査され終わった後まで能動状態を維持するよう構成したことを特徴とする請求項１８記載の液晶装置。
【請求項２０】
少なくとも複数の表示用走査電極を有する液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する導光部材と、前記導光部材の側方に配設される光源とを有し、前記表示用走査電極の走査に同期して前記液晶パネルを照明する液晶装置において、
前記導光部材は選択される前記表示用走査電極に対応する光出射領域を有するとともに、すでに選択された前記表示用走査電極に対しては前記光出射領域が維持され、前記表示領域の走査が完了するまで前記光出射領域が維持されることを特徴とする液晶装置。
【請求項２１】
前記導光部材は照明用走査電極を有し、光出射領域を制御可能な出射面を有する光散乱型液晶パネルよりなることを特徴とする請求項２０に記載の液晶装置。
【請求項２２】
前記光出射領域の光出射部と前記液晶パネルの表示領域の中の表示部とが一致している部位を有することを特徴とする請求項２０または２１に記載の液晶装置。
【請求項２３】
前記表示部が少なくとも１つの前記表示用走査電極上にあることを特徴とする請求項２
２に記載の液晶装置。
【請求項２４】
前記導光部材は光出射領域を制御可能な出射面を有する高分子分散型液晶パネルよりなることを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれか一に記載の液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査タイプの導光部材を有する液晶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来光散乱型液晶である高分子分散液晶が注目されている。
光散乱型液晶パネルは電圧を印加した領域では光を直進させ、電圧を印加しない領域では光を散乱させる。この特性を利用して光散乱型液晶パネルを表示用パネルとして用い、該パネルに光を導入して電圧無印加領域のみ光を散乱させて表示を行うという提案がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１と同様な技術でさらに光散乱型液晶パネルの光学的特性を向上させる提案もなされている（特許文献２，３参照）。
【０００４】
さらに光散乱型液晶パネルを導光部材として用いるという提案もなされ、走査型導光部材が実現できることを詳述している。（例えば特許文献４、段落０２１３以降参照）。
この走査型導光部材は大きな可能性を持っていると思われるが、特許文献４には液晶の動画応答を早く見せることが出来るという効果が言及されているのみで、この走査型導光部材を生かし、実用性のあるものとする技術については示唆されていない。
【０００５】
第１にフィールドシーケンシャル駆動（以下ＦＳＣ駆動と略記する）を考えてみる。
ＦＳＣ駆動は例えば照明装置の光源に赤（以下Ｒと略記する）、緑（以下Ｇと略記する）、青（以下Ｂと略記する）の光源を用意し、該３つの光源を順次切り替えて液晶パネルを照明し、液晶パネルは照明光によって当該色の色成分に対応した画像をパネル上に表示し、観察者は時分割的に表示される各色成分を視覚系で積分して画像を認識するという駆動法である。
【０００６】
図２４は従来のＦＳＣ駆動法のタイミングチャートで、１フレームがＲフィールド、Ｇフィールド、Ｂフィールドに分割され、Ｒフィールド、Ｇフィールド、Ｂフィールドがそれぞれ書き込み期間ｔ１、液晶の応答待ち期間ｔ２，照明装置で照明する期間ｔ３に分割されていた。人間の目の積分効果を利用するため各フィールドの周期を５．５ｍｓｅｃ．位にすることが必要で、上記各期間が該フィールド周期をほぼ１／３ずつ占めていた。
書き込み期間ｔ１においては、Ｎ行構成で線順次駆動される液晶パネルに、当該フィールド色の表示データが１行目からＮ行目まで順に書き込まれ、応答待ち期間ｔ２では書き込まれた表示データに液晶素子が応答するのを待ち、照明期間ｔ３では各フィールド色に従って当該色の光源が点灯されて液晶を照明していた。
【０００７】
問題なのは照明装置で、従来は照明装置全面が一様に発光してしまうため、液晶の全画素が応答し終わる前に照明すると、前フィールドで表示していた状態の影響で混色が起きてしまうという問題があった。
そこで応答待ち期間ｔ２を設けて混色を避けることが必要条件となっていたが、この応答待ち期間ｔ２を設けることが他の問題を生じていた。
すなわち、観察者である人間の視覚系の積分効果を利用しているため１フレーム及び各色フィールドの周期を長くすることは出来ない。その条件のなかで応答待ち期間ｔ２を設けているため、書き込み期間ｔ１及び照明期間ｔ３を短くせざるを得ない。
短い書き込み期間ｔ１内に液晶パネルの全画素にデータを書き込むためには高速の駆動用半導体が必要となり、大きなコスト上昇要素となっていた。この状況は液晶パネルの画
素数増とともにより厳しいものとなっていた。
短い照明期間ｔ３内で液晶パネルを照明し、液晶画面を十分明るく照明するためには光源の輝度を大きくする必要があり、そのため光源の電源の容量を大きく設定する必要があった。電源の容量を大きくすると機器の小型化が困難となり、また電源の効率を上昇させることも難しくなると言う問題があった。
【０００８】
第２に光散乱液晶を用いた導光部材のコストの問題がある。
液晶パネルの走査線毎に導光部材に走査電極を設けると、該導光部材の走査電極を駆動するための駆動用半導体が大きくなってしまいコスト上昇要因になってしまうという問題があった。
【０００９】
第３に背中合わせに２枚の液晶パネルを用いた機器の照明に応用することが考えられる。
最近携帯電話機では液晶パネルを上蓋の表裏に２枚設けたものが多く用いられているが、電話機用の液晶パネルは暗いところでも表示を認識可能にするためバックライトを設けることが必要である。このような液晶パネルを２枚設けた電話機ではバックライトも２セット必要になるため、厚さが厚くなってしまうという問題があった。
そこで図２５に示すようなタイプの液晶装置が用いられ始めている。
図２５においては、１つの導光部材１１２の上下に、表示領域が比較的大きなメイン液晶パネル１１０と、表示領域が比較的小さなサブ液晶パネル１１４とを設け、該両液晶パネルを、光源１１３の光を導光部材１１２を介して上下両方向に出射することにより照明している。
このように構成すると１つの導光部材１１２を設けるのみで２つの液晶パネル１１０，１１４を照明できるため、電話機の薄型化には顕著な効果がある。しかし光が上下に出てしまうため、半分の光は無駄になってしまう上、サブ液晶パネル１１４を照明する場合は図示したｂの領域に出射される光は表示装置の照明光として有効に働くものの、図示したａの領域に出射される光は無駄になってしまい、照明効率が悪いという問題があった。
【００１０】
第４にＳＴＮタイプ液晶に代表される受動型マトリクス構造液晶パネルのコントラスト値の問題がある。
受動型マトリクス構造の液晶パネルは安価に製造可能だがコントラスト値が高くできないという問題に苦しんでいた。液晶パネルの対策は限界近くに達しており、周辺部材による改良が待たれていた。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付している。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２０６８４８
【特許文献２】特許第３４７９４９３
【特許文献３】特許第３４７８７８４
【特許文献４】特開２００２−２３６２９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、液晶パネルをＦＳＣ駆動する場合、混色を避けるためには高速の駆動用半導体、高速応答の液晶、大容量の光源用電源等が必要となってしまう点である。
【００１３】
解決しようとする別の問題点は、走査型の導光部材を用いたとき、１つの表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの照明用走査電極を設けると、液晶装置が高価になってしまうという点である。
【００１４】
解決しようとする別の問題点は、走査型の導光部材を用いたとき、バックライト光の直進性が十分ではなく、導光部材の照明すべき表示領域への光の集中が十分でなかった点である。
【００１５】
解決しようとする別の問題点は、走査型の導光部材を用いたとき、液晶パネルからの出射光の直進性が高すぎ、視野角がきわめて狭くなってしまう点である。
【００１６】
解決しようとする別の問題点は、背中合わせに２つの液晶パネルを用いる機器の場合、薄型化を計るためには１つの導光部材で該２つの液晶パネルを照明する構成が望ましいが、光効率を高くすることが出来なかった点である。
【００１７】
解決しようとする別の問題点は、受動型マトリクス構成の液晶パネルは表示のコントラスト値が低かった点である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明による液晶装置は、少なくとも複数の表示用走査電極を有する液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する導光部材と、前記導光部材の側方に配設される光源とを有する液晶装置において、  前記導光部材は照明用走査電極を有し、光出射領域を制御可能な出射面を有する光分散型液晶パネルよりなることを特徴とする。
【００１９】
本発明による液晶装置は、請求項１において、前記光出射領域の光出射部と前記液晶パネルの表示領域の中の表示部とが一致している部位を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明による液晶装置は、請求項２において、前記表示部が少なくとも１つの前記表示用走査電極上にあることを特徴とする。
【００２１】
本発明による液晶装置は、少なくとも複数の表示用走査電極を有する液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する導光部材と、前記導光部材の側方に配設される光源とを有し、前記表示用走査電極の走査に同期して前記液晶パネルを照明する液晶装置において、前記導光部材は光出射領域を制御可能な出射面を有する高分子分散型液晶パネルよりなることを特徴とする。
【００２２】
本発明による液晶装置は、請求項４において、前記光出射領域が少なくとも１つの選択された前記表示用走査電極に対応するとともに、選択される前記表示用走査電極の移動に伴って光出射領域が移動することを特徴とする。
【００２３】
本発明による液晶装置は、請求項４において、前記選択される表示用走査電極に対応する前記光出射領域を有するとともに、すでに選択された前記表示用走査電極に対しては前記光出射領域が維持され、前記表示領域の走査が完了するまで前記光出射領域が維持されることを特徴とする。
【００２４】
本発明による液晶装置は、請求項１において、前記光源は少なくとも複数の、異なる発光波長を有する光源を備え、該発光波長の異なる光源を順次周期的に点灯させ、前記導光部材は複数の前記照明用走査電極を有し、該照明用走査電極を順次走査することにより前
記光出射領域を制御可能に構成され、前記表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して前記照明用走査電極が設けられ、該照明用走査電極によって制御される前記光出射領域が前記表示領域を照明する位置になるように前記液晶パネルと前記導光部材が置かれていることを特徴とする。
【００２５】
本発明による液晶装置は、請求項７において、前記各表示領域毎に、表示状態が書き込まれてから照明が開始されるまでの時間が一定であることを特徴とする。
【００２６】
本発明による液晶装置は、請求項８において、前記一定の時間は前記液晶パネルの応答時間と大略等しいことを特徴とする。
【００２７】
本発明による液晶装置は、請求項９において、前記照明用走査電極の走査は、前記表示用走査電極の走査が一巡してから前記一定の時間以内に開始されることを特徴とする。
【００２８】
本発明による液晶装置は、請求項７において、複数の前記表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの前記照明用走査電極が設けられていることを特徴とする。
【００２９】
本発明による液晶装置は、請求項７において、各前記照明用走査電極は走査されると能動状態になって対応する前記表示領域を照明すると共に一定の時期まで該能動状態を維持し、前記照明用走査電極の走査順をフィールド間で異ならせることにより、各前記照明用走査電極が能動状態になっている時間の積分値を大略等しくしたことを特徴とする。
【００３０】
本発明による液晶装置は、請求項１２において、前記一定の時期は前記光源の点灯状態が切り替わる時期であることを特徴とする。
【００３１】
本発明による液晶装置は、請求項１２において、前記照明用走査電極の走査順は、同一の前記光源が点灯するフィールド間で順番が逆になるよう制御されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明による液晶装置は、請求項１において、前記導光部材は前記液晶パネル側の面に、光の指向性を高めるプリズム層を複数層備えたことを特徴とする。
【００３３】
本発明による液晶装置は、請求項１において、前記液晶パネルは、該液晶パネルを構成する偏光板と透明基板との間に、光散乱層を備えたことを特徴とする。
【００３４】
本発明による液晶装置は、請求項１において、前記導光部材は対向する第１の面と第２の面をそれぞれ光出射面とし、前記導光部材の前記第１の面と第２の面に対向してそれぞれ前記液晶パネルが配設され、該それぞれの液晶パネルは、表示領域が比較的大きいメイン液晶パネルと、表示領域が比較的小さいサブ液晶パネルとからなり、前記メイン液晶パネルが駆動されている時と前記サブ液晶パネルが駆動されている時とで前記前記照明用走査電極の走査範囲を異ならせたことを特徴とする。
【００３５】
本発明による液晶装置は、請求項１において、前記液晶パネルは受動型マトリクス構造の液晶パネルであり、複数の前記表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの前記照明用走査電極が設けられており、かつ、各前記照明用走査電極が能動状態になる時間は、隣り合う前記照明用走査電極が能動状態になる時間と重複するよう構成したことを特徴とする。
【００３６】
本発明による液晶装置は、請求項１８において、各前記照明用走査電極は、対応する複
数の前記表示用走査電極が走査される前から能動状態となり、対応する複数の前記表示用走査電極が走査され終わった後まで能動状態を維持するよう構成したことを特徴とする。
【００３７】
上記課題を解決するための本発明による第２０の手段は、少なくとも複数の表示用走査電極を有する液晶パネルと、前記液晶パネルを照明する導光部材と、前記導光部材の側方に配設される光源とを有し、前記表示用走査電極の走査に同期して前記液晶パネルを照明する装置において、前記導光部材は選択される前記表示用走査電極に対応する光出射領域を有するとともに、すでに選択された前記表示用走査電極に対しては前記光出射領域が維持され、前記表示領域の走査が完了するまで前記光出射領域が維持されることを特徴とする。
【００３８】
本上記課題を解決するための本発明による第２１の手段は、本発明の第２０の手段に於いて、前記導光部材は照明用走査電極を有し、光出射領域を制御可能な出射面を有する光散乱型液晶パネルよりなることを特徴とする。
【００３９】
本上記課題を解決するための本発明による第２２の手段は、本発明の第２０または２１の手段に於いて、前記光出射領域の光出射部と前記液晶パネルの表示領域の中の表示部とが一致している部位を有することを特徴とする。
【００４０】
本上記課題を解決するための本発明による第２３の手段は、本発明の第２２の手段に於いて、前記表示部が少なくとも１つの前記表示用走査電極上にあることを特徴とする。
【００４１】
本上記課題を解決するための本発明による第２０の手段は、本発明の第２０または２１の手段に於いて、本発明の第２０乃至第２３のいずれかの一に記載の前記導光部材は光出射領域を制御可能な出射面を有する高分子分散型液晶パネルよりなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、液晶パネルをＦＳＣ駆動する場合、混色を避けながらかつ液晶の応答待ちのために設けていた時間を短縮することが出来る。従ってその利点を比較的低速の駆動用半導体を用いることによるコスト上の効果とすることも出来るし、照明用光源の電源回路の最大容量を小さくすることによる装置の小型化、電源の高効率化すなわち低消費電力化として生かすことも出来る。また比較的応答速度の遅い液晶パネルにもＦＳＣ駆動を可能にするという効果もある。
【００４３】
また、本発明によれば、走査型の導光部材を用いることによるコストの上昇を抑えることが出来る。
【００４４】
また、本発明によれば、導光部材の照明すべき表示領域へ光を集中させることが出来るため、過度の時間的マージンをとらなくても混色の危険性がなくなる。
【００４５】
また、本発明によれば、走査型の導光部材を用いた液晶パネルの視野角を広くすることが出来る。
【００４６】
また、本発明によれば、背中合わせに設けられた２つの液晶パネルを１つの導光部材で、高い光効率で照明することが出来る。
【００４７】
また、本発明によれば、受動型マトリクス構成液晶パネルの表示のコントラスト値を高くすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
上記課題を解決するための本発明は、少なくとも複数の表示用走査電極を有する液晶パネル８６と、前記液晶パネル８６を照明する導光部材７４と、前記導光部材７４の側方に配設される光源４０とを有し、前記表示用走査電極６６の走査に同期して前記液晶パネル８６を照明する液晶装置において、前記導光部材７４は選択される前記表示用走査電極６６に対応する光出射領域を有するとともに、すでに選択された前記表示用走査電極６６に対しては前記光出射領域が維持され、前記表示領域の走査が完了するまで前記光出射領域が維持されることを特徴とする液晶装置である。
以下実施例の説明を行う。なお本明細書の説明を通じて、電極が走査され選択されている状態をタイミングチャート上のＨレベルで、非選択状態をＬレベルで表している。
【実施例１】
【００４９】
図１〜４は本発明を説明する図で、図１は本発明で用いる導光部材の光源及び照明用走査電極を示した図、図２は液晶パネルと導光部材の配置状況を示した図、図３は本発明で用いる液晶パネルを説明した図、図４は図１のＡ−Ａ’断面図である。
【００５０】
図１において、１０，１２，１４，１６，１８，２０はそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ色の光源、７４は導光部材、２４は複数本で導光部材全面を覆うよう配置された照明用走査電極で、光源１０，１２，１４，１６，１８，２０は照明用走査電極２４に直交するように光を出射する位置に置かれている。このように光源２１はＲ，Ｇ，Ｂという異なる発光波長の光源を備えている。
図１においては、複数の照明用走査電極２４が順次走査され、走査によって選択された該電極部から照明光が出射される。すなわち順次走査することにより光出射領域を制御可能に構成されている。
【００５１】
図２は液晶パネル８６と導光部材７４が置かれる位置関係を示した図で、図示したように、表示用走査電極によって制御される表示領域６６に対応して照明用走査電極２４が設けられ、該照明用走査電極２４による前記光出射領域が対応する表示領域６６を照明する位置に液晶パネル８６と導光部材７４が置かれている。なお図２では説明のため液晶パネル８６と導光部材７４とを左右にずらして作図しているが、機器にセットする際には左右も一致させる。
【００５２】
図３は本発明で用いられる液晶パネルを説明する図で、（ａ）が能動型マトリクス液晶パネルの例、（ｂ）が受動型マトリクス液晶パネルの例である。
図３（ａ）は能動型マトリクス液晶パネルの例で、透明基板１０４上には各画素９８毎にトランジスタ９２、キャパシタ９６が設けられ、トランジスタ９２とキャパシタ９６の接続点が液晶画素９４の電極に接続されている。トランジスタのゲート電極Ｇは表示用走査電極１０２に接続されて各行のトランジスタ９２が順次走査すなわち選択され、選択されたトランジスタ９２は導通状態になって、ソース電極Ｓに印加された信号電極１００の表示データをキャパシタ９６に取り込む。液晶画素９４はキャパシタ９６に取り込まれた電圧に従って駆動される。１行分の複数の画素９８のそれぞれのトランジスタ９２のゲート電極は、一本の表示用走査電極１０２に接続されおり、該それぞれのトランジスタ９２によってそれぞれの液晶画素９４に表示情報が書き込まれている。すなわち１行分の液晶画素９４は一本の表示用走査電極１０２によって制御されている。
ここで、１本の表示用走査電極１０２によって制御される液晶画素９４の集合体を「１つの前記表示用走査電極によって制御される表示領域」としている。従って該表示領域は表示用走査電極１０２と同様、行方向に伸び幅を持った領域となっている。
【００５３】
図３（ｂ）は受動型マトリクス液晶パネルの例で、一方の透明基板１０６上には表示用走査電極１０２が、他方の透明基板１０８上には信号電極１０５が設けられており、該表
示用走査電極１０２と信号電極１０５との交点が表示画素となる。該表示画素は走査電極１０２に印加された電圧と信号電極１０５に印加された電圧との差の電圧に従って駆動される。
ここで、１本の表示用走査電極１０２と全信号電極１０５との交点が「１つの前記表示用走査電極によって制御される表示領域」となっている。従って該表示領域は表示用走査電極１０２とほぼ同じ形状になっている。
【００５４】
図４は図１に示した光源及び導光部材のＡ−Ａ’断面図である。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、２６は導光部材７４を構成する光散乱型液晶パネルの上側透明基板、３４が下側透明基板、３２は下側透明基板３４のほぼ全域に図１に示した照明用走査電極である上側透明電極２４を覆うよう設けられた下側透明電極、２４はそれぞれ上側透明基板２６上に設けられ、図１の２４で示した形状の上側透明電極、２８は上側透明基板２６と下側透明基板３４を接着するシール部材が配設されたシール部で、透明基板２６，３４及びシール部２８で囲われた領域に光散乱型液晶である高分子分散型液晶物質からなる光散乱液晶層３０が狭持されている。３６は反射層で照明光を液晶パネル側にのみ出射する働きをし、３８はプリズム層で導光部材の出射光をプリズム層３８と直角の方向に集光する働きをする。４０は導光部材７４に光を入射する光源でＬＥＤよりなり、４２はリフレクターである。
【００５５】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明で用いる導光部材の断面図で、光散乱型液晶層（以下液晶層とも称する）３０の状態の差を示したものである。
なお光散乱型液晶パネルの詳細に関しては、前述した特許文献１，２，３，４に詳述されている。
図４（ａ）は液晶層３０中の全域を光が透過する状態で、このような状態は上側透明電極２４と下側透明電極３２間の全域に電圧を印加したときに生じる。
図４（ａ）の状態では、光源４０から出た光は透明基板２４，３４と空気層とが接する上下の境界で全反射し、ほとんど外部には出射されない。
【００５６】
図４（ｂ）は液晶層３０中の図中左から２番目の照明用走査電極２４の部分である領域４４で光が散乱する状態で、このような状態は下側透明電極３２と左から２番目の照明用走査電極２４間には電圧を印加せず、他の領域には電圧を印加した時に生じる。なお図示のように液晶層３０が光を透過する状態を細かいドットで示し、光を散乱する状態を濃いドット状の模様で表している。
図４（ｂ）の状態では、光源４０から出た光は透明基板２４，１０と空気層とが接する上下の境界では全反射し、液晶層の光散乱部である領域４４では散乱し、それ以外の部分ではほぼ直進する。図中の下方に散乱した光は反射層３６で反射され、最終的にほぼ全散乱光は領域４４で図中の上方に出射される。上方に出射された光はプリズム層３８でプリズム層３８と直角の方向に集光される。
【００５７】
図４（ｃ）は液晶層３０中の図中右から２番目の照明用走査電極２４の部分である領域４６で光が散乱する状態で、このような状態は下側透明電極３２と右から２番目の照明用走査電極２４間には電圧を印加せず、他の領域には電圧を印加した時に生じる。
図４（ｃ）の状態では、光源４０から出た光は透明基板２６，３４と空気層とが接する上下の境界では全反射し、液晶層３０の光散乱部である領域４６では散乱し、それ以外の部分ではほぼ直進する。図中の下方に散乱した光は反射層３６で反射され、最終的にほぼ全散乱光は領域４６で図中の上方に出射される。上方に出射された光はプリズム層３８でプリズム層３８と直角の方向に集光される。
【００５８】
このように照明用走査電極２４の走査は、選択された電極部にのみ電圧が印加されないという方法で行われ、選択された照明用走査電極２４の部分の液晶層３０のみが散乱状態
となり照明光を出射する。照明用走査電極２４は順に走査されるので、照明光の光出射領域が線状に順次移動することとなる。すなわち照明用走査電極２４の走査によって光出射領域が制御されている。
【００５９】
ここで出射光量について検討してみる。
照明用走査電極２４が例えば全部でＮ本中の１本のみ選択されているとすると出射光は該選択された１本の領域に集中する。従って導光部材７４内での反射の損失を無視すれば、出射光の光量は全走査電極２４が選択されている場合の大略Ｎ倍の光量になる。同様に照明用走査電極２４がＮ本中の２本選択されているとすると、出射光の光量は全走査電極２４が選択されている場合の大略Ｎ／２倍の光量になる。
一方全走査電極２４が選択されている状況は通常の導光部材が全面照明している場合と同じである。従って光散乱型液晶を用いた走査型導光部材を用いて液晶パネルの表示領域を順次線順時的に照明しても、通常の導光部材で全面照明した場合と累積した照明光量はほぼ等しくなる。
【００６０】
図５は本発明の第１の実施例を説明するタイミングチャートである。
図５において、各フィールドに設けられた書込期間ｔ１においては、Ｎ行構成で線順次駆動される液晶パネルに、当該フィールド色の表示データが１行目からＮ行目まで順に書き込まれる。
「１行目液晶保持データ」〜「Ｎ行目液晶保持データ」で表したのは液晶の応答状況で、１行目の液晶画素はｔｄ時間後に応答が完了し書き込まれたＲの表示データに従った状態となる。すなわちｔｄが液晶画素の応答時間である。ｔｄの間の点線は液晶画素が応答中の過渡状態であることを示している。２行目以下の液晶画素は順次（書き込まれてからｔｄ時間後に）応答が完了し、最終行であるＮ行目は応答待ち期間ｔ２が終わると同時に応答が完了する。同一液晶パネルなので応答時間ｔｄはほぼ一定の時間となる。各色Ｒ，Ｇ，Ｂの光源は１行目の液晶画素の応答が完了したときから点灯され、当該色のフィールド間点灯状態を維持する。
照明用走査電極の走査状況を示したのが「ＢＬ・１行目走査」〜「ＢＬ・Ｎ行目走査」で、１行目の照明用走査電極は１行目の液晶画素の応答が完了した時走査され、以下順に２行目以下の照明用走査電極が走査されて応答の完了した液晶画素を照明する。すなわち各行の液晶画素は、表示状態が書き込まれてから一定の時間、ｔｄ、後に照明されている。
【００６１】
図６はＲフィールドにおける上記の１行目の制御状況を拡大して示した図である。
図６において、１行目の液晶画素は期間ｔｗで表示データが書き込まれる。データが書き込まれると液晶の応答時間ｔｄ後に応答が完了する。図の太線の点線部は液晶が応答中で状態が確定していないことを示している。液晶の応答が完了するとＲ色の光源が点灯され同時に１行目の照明用走査電極が選択され１行目の液晶画素を照明する。
以下同様にＮ行目までが制御される。
【００６２】
図５に戻って、ここで重要なのは応答待ち期間ｔ２が終了する前に照明用走査電極の走査が開始されて液晶の画素を照明し始めている点である。この時点はＮ行目にデータが書き込まれ終わってから応答が完了するまでの一定時間ｔｄ以内である。従来は導光部材が全画面を同時に照明していたため、液晶パネルの全画素が応答し終わるまで照明することは不要な混色が生じるので出来なかった。
前述したように、液晶パネルの表示領域を順次線順時的に照明しても通常の導光部材で全面照明した場合と累積した照明光量はほぼ等しくなる。従って、照明用走査電極の走査を開始してからＮ行目の走査が完了するまでの時間を図２４の照明期間ｔ３と等しくすれば液晶パネルの明るさを図２４に示した従来方式とほぼ等しくすることが出来る。
図５においては従来技術である図２４と対比するため書き込み期間ｔ１，応答待ち期間
ｔ２、照明期間ｔ３を示してあるが、図から明らかなように本発明によれば照明期間ｔ３を非常に短くすることが出来る。これは応答待ち期間ｔ２をほぼゼロにすることが出来るとも表現できる。
このように出来たのは導光部材が走査型であるためで、線順時的に応答の完了した液晶の表示領域のみを照明することが出来るため、液晶の全画素が応答し終わる前に照明を開始しても混色を起こさない。
【００６３】
このように液晶の応答待ちのための時間を短くできることは種々の効果をもたらす。
各フィールドの周期を一定とすると、第１に応答待ち期間ｔ２を書き込み期間ｔ１に割り振り、書き込み期間ｔ１をほぼ２倍の長さにすることが出来る。短い書き込み期間ｔ１内に液晶パネルの全画素にデータを書き込むためには高速の駆動用半導体が必要となり、大きなコスト上昇要素となっていたがこのようにすればより低速の安価な駆動用半導体も使用可能になる。また液晶パネルの画素数増に半導体の速度が対応することも可能になる。
第２に応答待ち期間ｔ２を従来通り設ければ、より応答速度の遅い液晶もＦＳＣ駆動が出来るようになる。従来はＦＳＣ駆動するため液晶の応答速度を早めており、そのため歩留まり、コスト等で液晶パネルに大きな負担が掛かっていたが、このような問題が大幅に緩和される。
第３に照明期間ｔ３を従来通り設ければ、実質的な照明時間をほぼ２倍に出来るため、光源の光量を大略半分に落としても従来と同等の明るさが得られる。このようにすれば、光源の電源の容量を小さく設定する事が出来、機器の小型化、電源の効率上昇に役立つ。
このように本発明によれば種々の顕著な効果が得られる。
【００６４】
図７は第１の実施例の別解を説明するタイミングチャートである。
図７と図５とが異なる点は照明用走査電極の選択されている時間で、図５の例では１行目の選択が終わると２行目が選択されるというタイミングであったのに対し、図７においては選択が開始されるタイミングは同じであるが、選択時間は図示した時間ｔｅ長くとっている。これは各行を照明する時間を長くとって照明を安定化させるためである。このような制御は通常の技術で容易に実現できる。
図７のように制御すると、応答待ち期間ｔ２もしくは照明期間ｔ３の短縮効果は若干減少するが、照明が安定するという効果がある。
【実施例２】
【００６５】
図８は本発明の第２の実施例を説明するタイミングチャートである。
図８においては各照明用走査電極は走査されると能動状態になって対応する前記表示領域を照明すると共に一定の時期、すなわち当該フィールドの終わりに光源の点灯状態が切り替わる時期、まで該能動状態を維持している。（各照明用走査電極が選択状態となるスタートのタイミングは図５と同様である。）かつ第Ｎフレームと第Ｎ＋２フレームのＲフィールドでは、液晶パネルの第１行目の表示用走査電極から第Ｎ行目の表示用走査電極の順で書き込みが行われると共に、第１行目の照明用走査電極から第Ｎ行目の照明用走査電極の順で走査が行われ、第Ｎ＋１フレームと第Ｎ＋３フレームのＲフィールドでは、第Ｎ行目の表示用走査電極から第１行目の表示用走査電極の順で書き込みが行われると共に、第Ｎ行目の照明用走査電極から第１行目の照明用走査電極の順で走査が行われている。すなわち照明用走査電極の走査順を同一の光源が点灯するフィールド間で順番が逆になるよう制御することにより、走査順をフィールド間で異ならせている。
ここで、照明用走査電極の能動状態とは当該走査電極が選択されていてかつ光源がＯＮになっている状態、すなわち液晶の対応する表示領域を照明する状態である。図８では照明用走査電極の選択状況を該能動状態と等しい時間で描いてあるが、Ｒフィールドの終わりでＲ光源はＯＦＦとなっているので選択状態が次のフィールドまで延びていても問題はない。
【００６６】
図８の第Ｎフレームのように各照明用走査電極が能動状態になった後、当該フィールドの終わりまで該能動状態を維持すると、照明時間が長くなるため画面前半の照明は安定する。しかし画面後半になるほど暗くなってしまい第Ｎ行目はもっとも暗くなる。この状態を補正するのが次の第Ｎ＋１フレームで、このフレームでは表示用走査電極の書き込み、照明用走査電極の走査共に第Ｎフレームの逆で、第Ｎ行目から第１行目の順としてある。したがって第Ｎ＋１フレームでは画面後半の照明は安定するが画面前半になるほど暗くなってしまい第１行目はもっとも暗くなる。この第Ｎフレームと第Ｎ＋１フレームを積分して考えると、図示したｔ１Ｏ＋ｔ１Ｅ、ｔ２Ｏ＋ｔ２Ｅ、ｔ３Ｏ＋ｔ３Ｅ、ｔ４Ｏ＋ｔ４Ｅがすべて同じ長さになるので画面全体の明るさも一様となる。すなわち各照明用走査電極が能動状態になっている時間の積分値を大略等しくすることにより画面全体の明るさを一様としている。
図８のように制御すると、応答待ち期間ｔ２もしくは照明期間ｔ３の短縮効果は実施例１と同様であり、かつ照明が安定するという効果がある。
【実施例３】
【００６７】
図９〜１１は本発明の第３の実施例を説明する図である。
図９は図２と同様液晶パネル８６と導光部材７４が置かれる位置関係を示した図である。
図９においては液晶パネルの３本の表示用走査電極６６によって制御される表示領域に対応して１つの前記照明用走査電極２４が設けられている。
【００６８】
図１０はこのように構成した第３の実施例の駆動例を説明するタイミングチャートである。
図１０はタイミングチャートの部分図で、図５の照明用走査電極２４の走査状況を「図５のＢＬ走査電極」として描き、それと対比して図９の照明用走査電極２４の走査状況を「ＢＬ走査ブロック」として描いている。（本実施例の説明に際しては図９の照明用走査電極２４を照明用走査ブロックと称する。）
図１０に示したように、液晶パネルの３本の表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの前記照明用走査電極２４を設けた場合は、対応する表示領域の液晶の応答が完了してから照明用走査ブロックを能動状態にする必要がある。従って、液晶パネルの１行目から３行目の３本の表示用走査電極によって制御される表示領域を照明する照明用の第１走査ブロックは、図５における３行目の照明用走査電極２４が選択状態に入るタイミングで選択状態に入り、液晶パネルの４行目から６行目の３本の表示用走査電極によって制御される表示領域を照明する照明用の第２走査ブロックは、図５における６行目の照明用走査電極２４が選択状態に入るタイミングで選択状態に入り、以下同様にして図示のように、液晶パネルのＮ−２行目からＮ行目の３本の表示用走査電極によって制御される表示領域を照明する照明用の第Ｍ走査ブロックは、図５におけるＮ行目の照明用走査電極２４が選択状態に入るタイミングで選択状態に入る。
このように照明用走査ブロックを制御すれば図５とほぼ同等でかつ照明時間が長いだけ安定な照明が実現できる。
【００６９】
走査型の導光部材を用いたとき、１つの表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの照明用走査電極を設けると、導光部材の駆動用半導体素子が大きくなってコストが上昇し、また実装コストもファインピッチ化が必要なためコストが上昇し、液晶装置が高価になってしまうという問題があった。しかし第２の実施例のように照明用走査電極の数を減少させれば、コストの上昇を抑えることが出来るという効果を生じる。
なお、液晶パネルの何本の表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの前記照明用走査電極が設けるのが良いかは適宜判断すればよい。
【００７０】
図１１は第３の実施例の別解を説明するタイミングチャートである。
図１１と図１０とが異なる点は照明用走査ブロックの選択されている時間で、図１０の例では１ブロック目の選択が終わると２ブロック目が選択されるというタイミングであったのに対し、図１１においては走査ブロックの選択が開始されるタイミングは同じであるが、選択時間は図示した時間ｔｈを長くとっている。すなわち図１０に対して、表示用走査電極３本が選択される時間ｔｈ分長くしている。これは各行を照明する時間を長くとって照明を安定化させるためである。このような制御は通常の技術で容易に実現できる。
図１１のように制御すると、応答待ち期間ｔ２もしくは照明期間ｔ３の短縮効果は若干減少するが、図１０の方式に比べ照明がより安定するという効果がある。
【実施例４】
【００７１】
図１２は本発明の第４の実施例を説明する図である。
図１２において、２６は導光部材７４を構成する光散乱型液晶パネルの上側透明基板、３４が下側透明基板、３２は下側透明基板３４のほぼ全域に図１に示した照明用走査電極２４を覆うよう設けられた下側透明電極、２４はそれぞれ上側透明基板２６上に設けられ、図１の２４で示した形状の上側透明電極、２８は上側透明基板２６と下側透明基板３４を接着するシール部材が配設されたシール部で、透明基板２６，３４シール部２８で囲われた領域に光散乱型液晶である高分子分散型液晶物質からなる光散乱液晶層３０が狭持されている。３６は反射層で照明光を液晶パネル側にのみ出射する働きをし、３８は第１のプリズム層で導光部材の出射光を第１のプリズム層３８と直角の方向に集光する働きをする。但し図１２の実施例では第１のプリズム層３８が直角方向に集光する例を示したが、第１のプリズム層３８のプリズムの角度を変えて所定の別の角度に集光するよう設定しても良い。４０は導光部材７４に光を入射する光源でＬＥＤよりなり、４２はリフレクターである。
【００７２】
さらに図１２の構成では第２のプリズム層５０を備えている。そのため光源から出射され光散乱型液晶パネルの外部に出射された光４１は、第１のプリズム層３８でおおむね第１のプリズム層３８と直角の方向に集光されるが、第２のプリズム層５０でさらに精度良く直角方向へ集光される。但し図１２の実施例では第２のプリズム層５０が直角方向に集光する例を示したが、第２のプリズム層５０のプリズムの角度を変えて所定の別の角度に集光するよう設定しても良い。
従来はバックライト光の直進性が十分ではなく、導光部材の照明すべき表示領域への光の集中が十分でなかった。そのため、応答が完了していない液晶画素部まで照明してしまう場合があり、この直進性の不十分さが表示の混色を招いてしまう恐れがあった。
本実施例では、導光部材の照明すべき表示領域へ光を集中させることが出来、混色問題を避けることが出来る。また混色問題を避けるため過度の時間的マージンをとる必要もなくなるという効果を生じている。
【実施例５】
【００７３】
図１３，１４  は本発明の第５の実施例を説明する図で、図１３は本実施例による表示用液晶パネル８６の断面図、図１４は表示用液晶パネル８６と導光部材７４を重ねて配置した状態の断面図である。
図１３において、５８は表示用液晶パネルの上側透明基板、６８が下側透明基板、６６は下側透明基板６８上に設けられた下側透明電極、６０は上側透明基板５８上に設けられた上側透明電極、６２は上側透明基板５８と下側透明基板６８を接着するシール部材が配設されたシール部で、透明基板５８，６８シール部６２で囲われた領域に液晶層６４が狭持されている。５４は上側偏光板、７０は下側偏光板で、上側偏光板５４と上側透明基板５８との間の層５６が本実施例で設けられた光散乱層である。図１３では電極上の配硬膜の図示を省略している。
なお、液晶パネル８６が能動型マトリクス液晶パネルの場合、上側透明電極６０，下側
透明電極６６を制御するトランジスタ９２の各電極は一般に透明ではないが、図示を省略している。
【００７４】
図１４は表示用液晶パネル８６と導光部材７４を重ねて配置した状態の断面図で、表示用液晶パネル８６は図１３と同一である。
導光部材７４の構成は、２６は導光部材７４を構成する光散乱型液晶パネルの上側透明基板、３４が下側透明基板、３２は下側透明基板３４のほぼ全域に図１に示した照明用走査電極２４を覆うよう設けられた下側透明電極、２４はそれぞれ上側透明基板２６上に設けられ、図１の２４で示した形状の上側透明電極、２８は上側透明基板２６と下側透明基板３４を接着するシール部材が配設されたシール部で、透明基板２６，３４シール部２８で囲われた領域に光散乱型液晶である高分子分散型液晶物質からなる光散乱液晶層３０が狭持されている。３６は反射層で照明光を液晶パネル８６側にのみ出射する働きをし、３８は第１のプリズム層で導光部材の出射光を第１のプリズム層３８と直角の方向に集光する働きをする。４０は導光部材７４に光を入射する光源でＬＥＤよりなり、４２はリフレクターである。
図１４では、導光部材７４の光散乱液晶層３０の左から３番目の上側透明電極に制御される部分のみが光散乱状態になっている例を示している。なお図示のように光散乱液晶層３０が光を透過する状態を細かいドットで示し、光を散乱する状態を濃いドット状の模様で表している。
【００７５】
走査型の導光部材はＦＳＣ駆動に用いると大きな効果を生じるが、導光部材からの出射光が出射面に対して直角方向（法線方向）に制御されていないと混色問題が生じる恐れがあった。そこでプリズム層３８等を用いて直角方向に集光するが、このような照明光が表示用液晶パネルを透過すると光が１方向に集中しているため、表示用液晶パネルの観察者からみると視野角が狭すぎて実用に耐えないという問題があった。
図１４においては、光源４０から出た光は透明基板２６，３４と空気層とが接する上下の境界では全反射し、液晶層３０の光散乱部では散乱し、それ以外の部分ではほぼ直進する。図中の下方に散乱した光は反射層３６で反射され、最終的にほぼ全散乱光は図中の上方に出射される。上方に出射された光はプリズム層３８でプリズム層３８と直角の方向に集光された光５５となる。
直角方向に集光された光５５は液晶層６４の制御状態に応じて表示用液晶パネル８６を透過するかもしくは遮断される。透過した光は光散乱層５６で散乱され広範囲の方向性を持つ光５７となって表示用液晶パネル８６の外部に出射される。
【００７６】
このように本実施例では光散乱層５６を設けたことにより上記した視野角の狭さを解消し、実用に耐える液晶装置を実現している。
なおこの光散乱層５６は、透明基板の厚さによっては下側偏光板７０と下側透明基板６８との間に設けても良い場合がある。また要求される視野角特性によっては上側と下側の双方に設ける事も考えられる。
【実施例６】
【００７７】
図１５，１６，１７は本発明の第６の実施例を説明する図で、図１８は本実施例による導光部材の制御法を説明するタイミングチャートである。
図１５は本発明の液晶装置を携帯電話機に用いた例で、携帯電話機８４の本体部８０上にはキーボード８２が設けられ、蓋部７８には表示用メイン液晶パネル７２、表示用サブ液晶パネル７６、導光部材７４からなる本発明の液晶装置が設けられている。なお図４では光源の図示を省略している。
蓋部７８が閉じられている状態では表示用メイン液晶パネル７２は表示ＯＦＦ，表示用サブ液晶パネル７６が表示ＯＮとなり、導光部材は表示用サブ液晶パネル７６を照明する。
蓋部６０が開かれている状態では表示用サブ液晶パネル７６は表示ＯＦＦ，表示用メイン液晶パネル７２が表示ＯＮとなり、導光部材は表示用メイン液晶パネル３４を照明する。
【００７８】
図１６（ａ）、（ｂ）は本実施例６で用いる導光部材７４及び光源の断面図である。
図１６（ａ）、（ｂ）において、２６は導光部材７４を構成する光散乱型液晶パネルの上側透明基板、３４が下側透明基板、３２は下側透明基板３４のほぼ全域に図１に示した照明用走査電極２４を覆うよう設けられた下側透明電極、２４はそれぞれ上側透明基板２６上に設けられ、図１の２４で示した形状の上側透明電極、２８は上側透明基板２６と下側透明基板３４を接着するシール部材が配設されたシール部で、透明基板２６，３４シール部２８で囲われた領域に光散乱型液晶である高分子分散型液晶物質からなる光散乱液晶層３０が狭持されている。３８は第１のプリズム層で導光部材の出射光を第１のプリズム層３８と直角の方向に集光する働きをする。４０は導光部材７４に光を入射する光源でＬＥＤよりなり、４２はリフレクターである。
本構造では図４，１２，１４のように下側透明基板３４の下部に反射層は設けず、第２のプリズム層８８を設けている。このように構成することにより図１６上での導光部材７４の上方の面を第１の面、下方の面を第２の面としたとき、第１と第２の面の双方に照明光を出射することが出来る。従って第１の面側と第２の面側の双方に表示用液晶パネルが設けられた時も導光部材７４を１つ設けることで双方の液晶パネルを照明することが出来る。
図１６においては、導光部材７４の光散乱液晶層３０の左から４番目の上側透明電極２４に制御される部分９０のみが光散乱状態になっている例を示している。なお図示のように光散乱液晶層３０が光を透過する状態を細かいドットで示し、光を散乱する状態を濃いドット状の模様で表している。
【００７９】
図１６（ａ）は光源４０から上側透明基板２６方向へ出射された光９３の軌跡を示した例で、光は透明基板２６，３４と空気層とが接する上下の境界では全反射し、液晶層３０の光散乱部９０では散乱し、それ以外の部分ではほぼ直進する。液晶層３０の光散乱部９０で散乱された光は主に光の進行方向の面に向けて散乱され、一部は反対面側に散乱される。
図１６（ｂ）は光源４０から下側透明基板３４方向へ出射された光９５の軌跡を示した例で、光は透明基板２６，３４と空気層とが接する上下の境界では全反射し、液晶層３０の光散乱部９０では散乱し、それ以外の部分ではほぼ直進する。液晶層３０の光散乱部９０で散乱された光は主に光の進行方向の面に向けて散乱され、一部は反対面側に散乱される。
【００８０】
図１７は、図１５に示したように背中合わせに２枚設けられた液晶パネルを、本実施例の方式で照明する様子を模式的に示した平面図である。
導光部材７４は表示領域が比較的大きい表示用メイン液晶パネル７２の全域を照明できる大きさに設定しておく。そして導光部材７４が表示用メイン液晶パネル７２を照明する時は照明用走査電極２４を全域にわたって走査する。一方表示領域が比較的小さい表示用サブ液晶パネル７６を照明する場合は表示用サブ液晶パネル７６の表示領域の大きさに合わせた範囲のみ照明用走査電極２４を走査する。図１７中の楕円は照明用走査電極２４の走査範囲を示している。
このように２枚の表示用液晶パネルを照明すれば、表示用サブ液晶パネル７６を照明する場合に表示用サブ液晶パネル７６の表示領域外を照明する無効光を減少させることが出来る。また、照明用走査電極の走査範囲を比較的狭い領域に限れば少ない消費電力で当該領域を同じ明るさに照明できるため、低消費電力化の効果がある。
【００８１】
図１８は本実施例による導光部材の制御法を説明するタイミングチャートである。
図１８においては、照明用走査電極２４が２４０本あり、表示用サブ液晶パネル７６の高さ方向の寸法は表示用メイン液晶パネル７２の半分であり、かつ表示用サブ液晶パネル７６は表示用メイン液晶パネル７２の中央部に置かれているという仮定で描かれている。
図１８に示したように表示用メイン液晶パネル７２を照明する時は照明用走査電極２４を１行目から２４０行目まで順次サイクリックに走査する。次に表示用サブ液晶パネル７６を照明する時は６１行目から１８０行目までを順次サイクリックに走査する。照明用走査電極２４を走査する合計の時間は表示用メイン液晶パネル７２を照明する時も表示用サブ液晶パネル７６を照明する時も同じであるから、表示用サブ液晶パネル７６を照明する時は、照明用走査電極２４の１行あたりの走査時間を表示用メイン液晶パネル７２を照明する時の２倍にすることが出来る。従って光源の消費電力を小さくし光源の出力光量を１／２にしても表示用サブ液晶パネル７６と表示用メイン液晶パネル７２とを大略同じ明るさで照明することが出来、低消費電力化の効果がある。
【００８２】
このように本実施例によれば、メイン液晶パネルが駆動されている時とサブ液晶パネルが駆動されている時とで照明用走査電極の走査範囲を異ならせたことにより、液晶装置の薄型化と低消費電力化を同時に実現できた。
【実施例７】
【００８３】
図１９，２０，２１は本発明の第７の実施例の効果を説明する図で、図２２，２３は第７の実施例の動作を説明するタイミングチャートある。
図１９は受動型マトリクス駆動される液晶画素への印加電圧を示した図である。
図１９において、液晶の画素には該画素が属する行が選択された期間ｔｓにおいてはＯＮの時Ｖ３、ＯＦＦの時Ｖ２の電圧が印加される。他の行が選択されている非選択期間ｔＮにおいては該画素が属する列の他の画素の表示状態によってＶ１もしくは−Ｖ１の電圧が印加される。次に続くフィールドでは極性の反転された電圧が印加される。
ＯＮの時とＯＦＦの時の駆動マージンは印加される電圧の実効値の比なので、下式で表される。
駆動マージン＝（（ｔｓ／ｔＦ）×Ｖ３の自乗＋（ｔＮ／ｔＦ）×Ｖ１の自乗）１／２
／
（（ｔｓ／ｔＦ）×Ｖ２の自乗＋（ｔＮ／ｔＦ）×Ｖ１の自乗）１／２
この式において、／（スラッシュ）は、わり算をすることを意味する。
１／２は、平方根あるいは自乗根（数式）を得ることを意味する。例えば、（（ｔｓ／ｔＦ）×Ｖ３２＋（ｔＮ／ｔＦ）×Ｖ１の自乗）なる式の全体の平方根を得ることを意味する。
ここで上記した式の分母、分子の双方に（（ｔＮ／ｔＦ）×Ｖ１の自乗）という項が加算されている。この項は図１９における非選択期間ｔＮで印加される電圧に起因しているが、この項を小さくすることが出来れば上記駆動マージンを大きくすることが出来る。しかし電気的な手段ではこの項を小さくすることは実現不能であった。
【００８４】
図２０はこのような電圧の印加による液晶の透過率変化を示した図である。
従来は照明が常時ＯＮであったため液晶の透過率は点線で示した平均値で観察者に認識されていた。
【００８５】
図２１はこのような受動型マトリクス駆動される液晶を走査型の照明装置を用いて照明した場合の液晶透過率を表した図である。
照明は図示したように、各フィールドで、液晶画素の選択期間を含む短い期間のみＯＮとされている。このように照明がなされると、液晶の透過率変化は図２０の場合と同様であるが、観察者は照明がＯＮの時の液晶の透過率、すなわち図２１中で斜線で示した部分、のみを認識することになる。その結果観察者に認識される透過率は図２１中に示した「
従来平均値」から「新平均値」に変わることとなる。
このような照明法は図１９に示した非選択期間ｔＮにおける印加電圧の影響を小さくしているものと考えられる。従って液晶画素の選択期間に合わせて各行の照明を行えば、受動型マトリクス駆動される液晶ぱねるのコントラスト値を上昇させることが出来る。
このようなコントラスト値の上昇は応答速度の速い液晶パネルで特に顕著である。
【００８６】
しかし問題はある。受動型マトリクス駆動液晶は能動型マトリクス駆動液晶に比べて安価なことが特徴である。従って駆動マージンを上昇させるための液晶装置のコストは押さえる必要がある。例えば１つの表示用走査電極によって制御される表示領域毎に１つの照明用走査電極を設けた場合は、導光部材用の半導体が高価になる問題、ファインピッチになるため導光部材への半導体の実装コストが高価になる問題、液晶パネルと導光部材との位置合わせが正確になされる必要があるため製造上のコストが上昇する問題等が生じる。
【００８７】
図２２は本実施例による導光部材の制御法を説明するタイミングチャートである。
本実施例では液晶装置のコスト上昇を押さえるため、図９と同様に液晶パネルの複数のの表示用走査電極によって制御される表示領域に対応して１つの前記照明用走査電極を設けた。
図２２において、表示用液晶パネルの第１行目から第３行目に対応して照明用第１ブロックが設けられ、表示用液晶パネルの第４行目から第６行目に対応して照明用第２ブロックが設けられ、以下同様にして表示用液晶パネルの第Ｎ−２行目から第Ｎ行目に対応して照明用第Ｍブロックが設けられている。
照明用第１ブロックは表示用液晶パネルの第１行目が選択行になると同時に選択されて前記した能動状態になり、対応する表示用液晶パネルの第３行目が選択されている期間能動状態を維持すると共に、表示用液晶パネルの第６行目が選択されている期間まで能動状態を維持している。照明用第２ブロックは表示用液晶パネルの第４行目が選択行になると同時に選択されて前記した能動状態になり、対応する表示用液晶パネルの第６行目が選択されている期間能動状態を維持すると共に、表示用液晶パネルの第９行目が選択されている期間まで能動状態を維持している。同様にして、照明用第Ｍブロックは表示用液晶パネルの第Ｎ−２行目が選択行になると同時に選択されて前記した能動状態になり、対応する表示用液晶パネルの第Ｎ行目が選択されている期間能動状態を維持すると共に、表示用液晶パネルの第２行目が選択されている期間まで能動状態を維持している。
すなわち、各照明用走査電極が能動状態になる時間は、隣り合う照明用走査電極が能動状態になる時間と重複するよう構成してある。重複する時間は適宜定めればよい。
このように構成すると、照明用走査電極の数を減らして半導体コスト等を下げた効果に加え、表示用液晶パネルと導光部材との位置合わせが容易になり製造上のコストを抑えることが出来るという効果も生じる。
【００８８】
図２３は第７の実施例の別解を示したタイミングチャートである。
図２３において表示用液晶パネルの表示領域と照明用ブロックの対応は図２２と同じである。
異なるのは各照明用ブロックが能動状態になるタイミングで、照明用第１ブロックは表示用液晶パネルの第Ｎ−１行目が選択行になっている時に選択されて前記した能動状態になり、対応する表示用液晶パネルの第１行目から第３行目が選択されている期間能動状態を維持すると共に、表示用液晶パネルの第５行目が選択されている期間まで能動状態を維持している。照明用第２ブロックは表示用液晶パネルの第２行目が選択行になっている時に選択されて前記した能動状態になり、対応する表示用液晶パネルの第３行目から第６行目が選択されている期間能動状態を維持すると共に、表示用液晶パネルの第８行目が選択されている期間まで能動状態を維持している。同様にして、照明用第Ｍブロックは表示用液晶パネルの第Ｎ−４行目が選択行になっている時に選択されて前記した能動状態になり、対応する表示用液晶パネルの第Ｎ−２行目から第Ｎ行目が選択されている期間能動状態
を維持すると共に、表示用液晶パネルの第２行目が選択されている期間まで能動状態を維持している。
すなわち、照明用走査電極は、対応する複数の表示用走査電極が走査される前から能動状態となり、対応する複数の前記表示用走査電極が走査され終わった後まで能動状態を維持するよう構成してある。対応する表示用走査電極が選択されている時間以外どの程度の時間能動状態を維持するよう構成するかは適宜定めればよい。
このように構成すると表示用液晶パネルと導光部材との位置ずれが上下方向とも許されるようになるので、位置合わせがさらに容易になり製造上のコストを抑えることが出来る。
【００８９】
このように本実施例によれば、液晶装置のコストを抑えながら受動型マトリクス駆動される液晶パネルのコントラスト値を上昇させることが出来るという効果がある。
【００９０】
なお、本明細書では光散乱型液晶パネルとして高分子分散型液晶パネルを用いた例を示したが、光散乱型液晶の他のタイプの液晶パネルを用いても本発明が効果を生じることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明で用いる導光部材の光源及び照明用走査電極を示した図である。
【図２】液晶パネルと導光部材の配置状況を示した図である。
【図３】本発明で用いる液晶パネルを説明する図である。
【図４】本発明で用いる導光部材の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例を説明するタイミングチャートである。
【図６】Ｒフィールドにおける１行目照明用走査電極の制御状況を拡大して示した図である。
【図７】本発明の第１の実施例の別解を説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例を説明するタイミングチャートである。
【図９】液晶パネルと導光部材が置かれる位置関係を示した図である。
【図１０】本発明の第３の実施例の駆動例を説明するタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施例の別解を説明するタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第４の実施例を説明する図である。
【図１３】本発明の第５の実施例を説明する図で、表示用液晶パネルの断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施例を説明する図で、表示用液晶パネルと導光部材を重ねて配置した状態の断面図である。
【図１５】本発明の液晶装置を携帯電話機に用いた例を示した図である。
【図１６】本発明の第６の実施例で用いる導光部材及び光源の断面図である。
【図１７】背中合わせに２枚設けられた液晶パネルを、本発明の第６の実施例によって照明する方式を模式的に示した平面図である。
【図１８】本発明の第６の実施例による導光部材の制御法を説明するタイミングチャートである。
【図１９】受動型マトリクス駆動される液晶画素への印加電圧を示した図である。
【図２０】駆動電圧の印加による液晶の透過率変化を示した図である。
【図２１】受動型マトリクス駆動される液晶を走査型の照明装置を用いて照明した場合の液晶透過率を表した図である。
【図２２】本発明の第７の実施例による導光部材の制御法を説明するタイミングチャートである。
【図２３】本発明の第７の実施例の別解を示したタイミングチャートである。
【図２４】従来のＦＳＣ駆動法のタイミングチャートである。
【図２５】最近携帯電話機で用いられている液晶装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００９２】
８６  液晶パネル
７４  導光部材
４０  光源
１０，１２，１４，１６，１８，２０  異なる発光波長を有する光源
１０２，６６  表示用走査電極
２４  照明用走査電極
３８，８８  プリズム層
５６  光散乱層
５４，７０  偏光板
２６，３４  透明基板
７２  メイン液晶パネル
７６  サブ液晶パネル
【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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