(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置であって、
所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生する電圧信号発生手段と、
前記電圧信号発生手段により発生された駆動電圧信号から、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを出力する位相差発生手段とを更に有し、
前記第１の電圧信号は前記第１の電極に印加され、前記第２の電圧信号は前記第２の電極に印加される
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の表示状態において、
前記表示層は、コレステリック相を形成する液晶からなる液晶層である
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の表示装置において、
前記電圧信号発生手段は、圧電素子である
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置の駆動方法であって、
所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、
前記駆動電圧信号を分離して、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを発生し、
前記第１の電圧信号を前記第１の電極に印加し、前記第２の電圧信号を前記第２の電極に印加する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項５】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、
前記駆動電圧信号を分離して、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを発生し、前記第１の電圧信号を前記第１の電極に印加し、前記第２の電圧信号を前記第２の電極に印加することにより、前記表示層を第１の表示状態に変化し、
前記駆動電圧信号を前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれかに印加することにより、前記表示層を第２の表示状態に変化する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及びその駆動方法に係り、特に、反射型の表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータやモバイル機器の表示装置には、一般的に、ＣＲＴやバックライト付きの透過型の液晶ディスプレイが用いられている。これらのタイプのディスプレイは、いわゆる発光型のディスプレイである。
【０００３】
近年の研究から、テキスト等の表示を読む場合には、作業効率及び疲労度の点から非発光型の反射型の表示装置が望ましいことが提唱されている。反射型の表示装置は、内部に発光手段を設けることを要せず、自然光等を用いて表示するため、目にも優しく、低消費電力化にも有効である。
【０００４】
また、更なる表示装置の低消費電力化を実現すべく、電源を切断しても表示が消えることのないメモリ性を有する表示装置が待望されている。
【０００５】
このような表示装置として、コレステリック液晶を用いた表示装置が提案されている。コレステリック液晶の一種で代表的なものにカイラルネマティック液晶があり、カイラルネマティック液晶とは、ネマティック液晶にカイラル剤が添加された液晶である。カイラルネマティック液晶をはじめとしたコレステリック液晶は、特定の波長の光を選択的に反射する特性を有している。
【０００６】
カイラルネマティック液晶を用いた表示装置の構造について図９を用いて説明する。図９はカイラルネマティック液晶を用いた表示装置を示す概略図である。
【０００７】
図９に示すように、ガラスからなる基板１００上には、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）からなる電極１０２が形成されている。基板１００の背面には、光吸収層１０１が形成されている。
【０００８】
電極１０２が形成された基板１００上には、基板１００に対向するように、ガラスからなる基板１０４が設けられている。基板１０４の電極１０２と対向する面には、ＩＴＯからなる電極１０６が形成されている。
【０００９】
対向する基板１００、１０４の間には、カイラルネマティック液晶からなる液晶層１０８が形成されている。基板１００、１０４の間の外周部は、液晶層１０８の液晶漏れを防止するシール剤１１０により封止されている。
【００１０】
なお、カイラルネマティック液晶を用いた表示装置については、例えば、特表平６−５０７５０５号公報に開示されている。
【００１１】
カイラルネマティック液晶は、電圧を印加すること等により、入射光のうち特定波長の光を反射するプレーナ状態と、入射光を透過するフォーカルコニック状態とに変化することができる。
【００１２】
図１０（ａ）は、カイラルネマティック液晶のプレーナ状態を示している。液晶分子１１２の螺旋軸は、電極１０２、１０６に対して垂直となっている。
【００１３】
プレーナ状態では、液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光が反射される。また、この反射波長は、ネマティック液晶に添加するカイラル剤の量を適宜設定することにより、液晶分子の螺旋ピッチを変えることにより所望の値に設定することが可能である。
【００１４】
反射スペクトルが最大となる波長λは、液晶の平均屈折率をｎ、液晶分子の螺旋ピッチをｐとすると次式で表される。
【００１５】
λ＝ｎ・ｐ
また、反射される光の帯域Δλは、液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなることが知られている。
【００１６】
図１０（ｂ）は、カイラルネマティック液晶のフォーカルコニック状態を示している。液晶分子１１２の螺旋軸は、電極１０２、１０６に対して平行となっている。
【００１７】
このような液晶の配列状態を、電圧を印加すること等により制御して変えることにより、反射型の表示装置を実現することが可能となる。
【００１８】
また、プレーナ状態とフォーカルコニック状態は、何らかの外力を加えない限り半永久的に保持される。このため、カイラルネマティック液晶を用いれば、電源を切断しても表示内容を保持し得るメモリ性を有する表示装置を提供することが可能となる。
【００１９】
このように、カイラルネマティック液晶は、反射型の表示装置を構成することが可能であり、電源を切断しても表示内容を保持することも可能であるため、次世代の表示装置として注目されている。
【００２０】
上述したカイラルネマティック液晶を用いた表示装置の駆動方法について図９乃至図１１を用いて説明する。図１１はカイラルネマティック液晶を用いた表示装置の駆動方法を説明する図である。
【００２１】
表示装置の電極１０２、１０６間に電圧を印加すると、液晶層１０８の液晶分子は、電極１０２、１０６間に生じた電界の強度等に応じて特徴的な配列状態となる。
【００２２】
図１１（ａ）に示すように、電極１０２、１０６間に強い電界を加えると、液晶層１０８の液晶分子の螺旋構造が完全にほどけ、液晶分子が電界の方向に配列するホメオトロピック状態となる。ホメオトロピック状態では、液晶層１０８への入射光は、液晶層１０８の液晶分子に反射されることなく透過する。液晶層１０８を透過した入射光は、基板１００の背面に形成された光吸収層１０１により吸収される。
【００２３】
次いで、図１１（ａ）に示すように、ホメオトロピック状態において、電極１０２、１０６間の電界を急激に除去すると、液晶分子の螺旋軸は電極１０２、１０６に対して垂直になる。この結果、カイラルネマティック液晶は、入射光のうち液晶分子の螺旋ピッチに応じた特定の波長の光を選択的に反射するプレーナ状態となる（図１０（ａ）参照）。
【００２４】
一方、図１１（ｂ）に示すように、液晶分子の螺旋軸がやっと解ける程度の弱い電界を電極１０２、１０６間に加えて除去した場合には、液晶分子の螺旋軸は電極１０２、１０６に対して平行になる。この結果、カイラルネマティック液晶は、入射光を透過するフォーカルコニック状態となる（図１０（ｂ）参照）。
【００２５】
同様に、図１１（ｃ）に示すように、電極間に強い電界を加えて緩やかに除去した場合も、カイラルネマティック液晶は入射光を透過するフォーカルコニック状態となる（図１０（ｂ）参照）。
【００２６】
また、電極１０２、１０６間に中間的な強さの電界を加えて急激に除去すると、プレーナ状態の液晶とフォーカルコニック状態の液晶とが混在する状態となる。これにより、中間調の表示が可能となる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
カイラルネマティック液晶により反射型の表示装置を構成するには、液晶の配列状態を、プレーナ状態或いはフォーカルコニック状態へと制御して変える必要がある。液晶の配列状態を制御するためには、上述のように、電極間に高い電圧を印加すること及び印加した電圧を急激に除去することが必要とされる。したがって、高価な電源が必要となっていた。
【００２８】
このため、安価な電源であってもカイラルネマティック液晶の配列状態の変化を可能とする装置及び方法の開発が要請されていた。
【００２９】
本発明の目的は、高価な電源を必要とすることなく、カイラルネマティック液晶の配列状態を変化しうる表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置であって、所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生する電圧信号発生手段と、前記電圧信号発生手段により発生された駆動電圧信号から、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを出力する位相差発生手段とを更に有し、前記第１の電圧信号は前記第１の電極に印加され、前記第２の電圧信号は前記第２の電極に印加されることを特徴とする表示装置により達成される。
【００３１】
また、上記目的は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、前記駆動電圧信号を分離して、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを発生し、前記第１の電圧信号を前記第１の電極に印加し、前記第２の電圧信号を前記第２の電極に印加することを特徴とする表示装置の駆動方法により達成される。
【００３２】
また、上記目的は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、前記駆動電圧信号を分離して、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを発生し、前記第１の電圧信号を前記第１の電極に印加し、前記第２の電圧信号を前記第２の電極に印加することにより、前記表示層を第１の表示状態に変化し、前記駆動電圧信号を前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれかに印加することにより、前記表示層を第２の表示状態に変化することを特徴とする表示装置の駆動方法により達成される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
［本発明の原理］
まず、本発明の原理について図１及び図２を用いて説明する。
【００３４】
カイラルネマティック液晶の配列状態を制御するためには、電極間に高い電圧を印加すること及び印加した電圧を急激に除去することが必要とされる。このため、従来は、高価な電源を用いる必要があった。
【００３５】
ところで、高い電圧を容易に発生することができる素子としては、圧電素子が知られている。圧電素子は、ライターやガスコンロ等、非常に多くの装置に用いられる安価な素子である。さらに、カイラルネマティック液晶の配列状態を変えるために必要とされる程度の高い電圧も容易に発生することができる。したがって、圧電素子を電極間に電圧を印加する電源として用いることができれば、カイラルネマティック液晶による反射型の表示装置を安価に構成することができると考えられる。
【００３６】
しかしながら、単に圧電素子を用いて、カイラルネマティック液晶を用いた表示装置の電極間に電圧を印加するだけでは、以下に述べるように表示装置を適切に駆動することが困難であった。
【００３７】
圧電素子を用いて表示装置の電極間に電圧を印加する場合について図１を用いて説明する。図１は圧電素子により電極間に電圧を印加したときの電極間の電圧特性を示すグラフである。なお、図１に示す電圧特性は、表示装置の一方の電極に圧電素子を接続し、他方の電極を接地して電圧を印加した場合のものである。
【００３８】
圧電素子を駆動して電極間に電圧を印加すると、図１に示すように、電極間に電界が急激に発生し、しばらくの間この状態が維持される。表示装置の電極はコンデンサと同等であるため、電極間の電圧がなくなるまでにはかなりの時間を要する。この間の液晶層のカイラルネマティック液晶は、ホメオトロピック状態にある。したがって、液晶層のカイラルネマティック液晶は、入射光を透過する。
【００３９】
圧電素子により印加された電極間の電圧は、しばらくの間維持されるが、時間の経過とともに徐々に減衰し、やがて消滅する。こうして、徐々に電極間の電界がなくなった結果、液晶層のカイラルネマティック液晶は、フォーカルコニック状態となる。したがって、液晶層のカイラルネマティック液晶は、ホメオトロピック状態の場合と同様に液晶層への入射光を透過する。
【００４０】
このように、単に圧電素子を用いて電極間に電圧を印加しただけでは、高い電圧を急激に印加することはできても、電極間の電圧急激に除去することができない。このため、液晶層のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態へと変化することができず、入射光のうち特定波長の光を反射することができない。すなわち、単に圧電素子を電極間に電圧を印加する電源として用いるだけでは、カイラルネマティック液晶による選択反射を実現することはできない。
【００４１】
本発明では、図１に示すような圧電素子により発生した電圧信号を２つに分離して位相差を与え、位相差を与えた２つの電圧信号をそれぞれ電極に印加することにより、電極間の電圧を急激に除去した状態をつくりだす。これにより、圧電素子を電極間に電圧を印加するための電源として用いた場合であっても、カイラルネマティック液晶をプレーナ状態に変えることが可能となる。したがって、高価な電源部を必要とすることなく、安価な圧電素子を用いてカイラルネマティック液晶を用いた反射型の表示装置を構成することができる。
【００４２】
本発明の表示装置の駆動方法の原理について図２を用いて説明する。図２は本発明の表示装置の駆動方法の原理を説明する図である。
【００４３】
まず、圧電素子により、所定の電圧値まで急激に増大しその後徐々に減衰する電圧信号を発生する。
【００４４】
次いで、圧電素子により発生した電圧信号を２つに分離して位相差を与える。
【００４５】
次いで、分離して位相差を与えた２つの電圧信号のうち、位相の進んだ電圧信号を一方の電極に印加し、位相の遅れた電圧信号を他方の電極に印加する。図２（ａ）では、表示装置の＋極に印加する位相の進んだ電圧信号の波形と、−極に印加する位相の遅れた電圧信号の波形を示している。
【００４６】
すると、先に一方の電極に印加された位相の進んだ電圧信号による電極の電位の上昇に伴い、両電極間の電位差は急激に上昇する。これにより、カイラルネマティック液晶はホメオトロピック状態となる。
【００４７】
その後、遅れて他方の電極に印加された位相の遅れた電圧信号による電極の電位の上昇に伴い、両電極間の電位差は急激に低下する。すなわち、両電極間に印加した電圧信号の位相差の時間分だけ液晶層に電圧が印加され、その後、電極間の電圧が急激に除去されたこととなる。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す電圧信号を各電極に印加した場合の両電極間の電位差の時間変化を示している。
【００４８】
上述のようにして電極間に電圧を印加することにより、カイラルネマティック液晶はプレーナ状態若しくはフォーカルコニック状態へと変化する。ここで、プレーナ状態へと変化するかフォーカルコニック状態へ変化するかは、圧電素子により発生する電圧信号の電圧値又はその波形により制御することができる。
【００４９】
例えば、圧電素子により発生する電圧信号の電圧値を大きくすれば、電極間には、高い電圧が印加された後に急激に除去されたこととなり、液晶層のカイラルネマティック液晶はプレーナ状態となる。
【００５０】
こうして、圧電素子を電源として用いた場合であっても、両電極間の電圧を急激に除去することが可能となる。これにより、カイラルネマティック液晶をプレーナ状態或いはフォーカルコニック状態へと制御して変化することができる。したがって、カイラルネマティック液晶を用いた反射型の表示装置を安価に構成することが可能となる。
【００５１】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による表示装置及びその駆動方法について図３及び図４を用いて説明する。図３は本実施形態による表示装置の構造を示す概略図、図４は本実施形態による表示装置の駆動方法を説明する図である。
【００５２】
まず、本実施形態による表示装置について図３を用いて説明する。
【００５３】
図３に示すように、ガラスからなる基板１０上に、ＩＴＯからなる電極１２が形成されている。基板１０の背面には、光吸収層１１が形成されている。
【００５４】
電極１２が形成された基板１０上には、基板１０に対向するように、ガラスからなる基板１４が設けられている。基板１４の電極１２と対向する面には、ＩＴＯからなる電極１６が形成されている。
【００５５】
対向する基板１０、１４の間には、カイラルネマティック液晶からなる液晶層１８が形成されている。基板１０、１４の間の外周部は、液晶層１８の液晶漏れを防止するシール剤２０により封止されている。
【００５６】
液晶層１８のカイラルネマティック液晶は、ネマティック液晶にカイラル剤を添加することにより形成されている。ネマティック液晶としては、例えばＥ４８（商品名、メルク製）を用いることができる。カイラル剤としては、例えば、液晶分子の右方向へのねじれを誘起するＣＢ１５（商品名、メルク製）を用いることができる。液晶層１８の厚さは、例えば５μｍとすることができる。カイラルネマティック液晶における選択反射波長は、ネマティック液晶に添加するカイラル剤の量を調整することにより適宜設定することが可能である。
【００５７】
各電極１２、１６には、電極１２、１６間に電圧を印加するための電源部２２が接続されている。
【００５８】
電源部２２は、所定の電圧値まで急激に増大しその後徐々に減衰する電圧信号を発生する圧電素子２４と、圧電素子２４からの電圧信号を２つの電圧信号に分離して位相差を与える位相差発生回路２６とを有している。
【００５９】
電源部２２は、位相差発生回路２６により圧電素子２４により発生した電圧信号を分離して位相差を与えた２つの電圧信号をそれぞれ出力する出力部Ｘ、Ｙを有している。出力部Ｘは、電極１２に接続されている。出力部Ｙは、電極１６に接続されている。
【００６０】
圧電素子２４と位相差発生回路２６との間には、スイッチ２８と降圧器３０とが設けられている。スイッチ２８をＡ側に接続することにより、圧電素子２４により発生した電圧信号をそのまま位相差発生回路２６に導入することができる。スイッチ２８をＢ側に接続することにより、圧電素子２４により発生した電圧信号を、降圧器３０を介して電圧値を低くしてから位相差発生回路２６に導入することができる。
【００６１】
このように、本実施形態による表示装置は、圧電素子２４により発生した電圧信号を２つに分離して位相差を与えてから、分離した電圧信号を電極１２、１６それぞれに印加する位相差発生回路２６を有することに主たる特徴の一つがある。これにより、電極１２、１６間に高い電圧を印加すること及び電極１２、１６間に印加した電圧を急激に除去することができ、液晶層１８のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態に変化することができる。したがって、安価な圧電素子を電源として用いて反射型の表示装置を構成することができる。
【００６２】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図４を用いて説明する。
【００６３】
まず、液晶層１８のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態とし、液晶層１８が入射光のうち特定の波長の光を反射するように表示装置を駆動する場合について図４（ａ１）及び図４（ａ２）を用いて説明する。図４（ａ１）はスイッチ２８をＡ側に接続したときに位相差発生回路２６に入力される電圧信号の波形を示す図、図４（ａ２）は電源部２２の出力部Ｘ、Ｙからそれぞれ出力される電圧信号の波形を示す図である。
【００６４】
スイッチ２８をＡ側に接続した後、圧電素子２４を駆動することにより、所定の電圧値まで急激に増大しその後徐々に減衰する電圧信号を発生する。電圧信号の電圧値は、例えば５０Ｖとすることができる。
【００６５】
圧電素子２４により発生した電圧信号は、そのまま位相差発生回路２６に入力される（図４（ａ１）参照）。
【００６６】
次いで、位相差発生回路２６により、入力された電圧信号を２つの電圧信号に分離する。このとき、分離した２つの電圧信号間に位相差を与える。２つの電圧信号間に与える位相差は、例えば５０ｍｓとすることができる。分離して位相差を与えた２つの電圧信号を出力部Ｘ、Ｙからそれぞれ出力する（図４（ａ２））参照）。
【００６７】
次いで、出力部Ｘ、Ｙから出力された電圧信号をそれぞれ電極１２、１６に印加する。電極１２、１６にそれぞれ印加された電圧信号により、電極１２、１６間には、矩形波の電圧が印加されたのと同等になる。すなわち、電極１２、１６間には、高い電圧が印加された後に急激にその電圧が除去されたこととなる。例えば、圧電素子１４により発生する電圧信号の電圧値を５０Ｖとし、位相差発生回路２６により与える位相差を５０ｍｓとした場合、電極１２、１６間には、電圧値５０Ｖ、パルス幅５０ｍｓの矩形波の電圧が印加されたこととなる。
【００６８】
こうして、電極１２、１６間に印加された矩形波の電圧により、液晶層１８のカイラルネマティック液晶は、プレーナ状態となる。これにより、液晶層１８は、入射光のうち液晶分子の螺旋ピッチに対応する特定の波長の光を選択的に反射する。
【００６９】
こうして、表示装置は、入射光のうち特定の波長の光を反射するように駆動される。
【００７０】
次に、液晶層１８のカイラルネマティック液晶をフォーカルコニック状態とし、液晶層１８が入射光をそのまま透過するように表示装置を駆動する場合について図４（ｂ１）及び図４（ｂ２）を用いて説明する。図４（ｂ１）はスイッチ２８をＢ側に接続したときに位相差発生回路２６に入力される電圧信号の波形を示す図、図４（ｂ２）は電源部２２の出力部Ｘ、Ｙからそれぞれ出力される電圧信号の波形を示す図である。
【００７１】
スイッチ２８をＢ側に接続した後、圧電素子２４を駆動することにより、Ａ側に接続した場合と同様の電圧信号を発生する。電圧信号の電圧値は、例えば５０Ｖとすることができる。
【００７２】
圧電素子２４により発生した電圧信号は、降圧器３０に入力され、所定の電圧値に降圧される。例えば、圧電素子２４により発生した５０Ｖの電圧信号を２０Ｖに降圧する。
【００７３】
降圧器３０により降圧された電圧信号は、位相差発生回路２６に入力される（図４（ｂ１）参照）。
【００７４】
次いで、Ａ側に接続した場合と同様に、位相差発生回路２６により、入力された電圧信号を２つの電圧信号に分離する。このとき、分離した２つの電圧信号間に位相差を与える。２つの電圧信号間に与える位相差は、例えば５０ｍｓとすることができる。分離して位相差を与えた電圧信号を出力部Ｘ、Ｙからそれぞれ出力する（図４（ｂ２））参照）。
【００７５】
次いで、出力部Ｘ、Ｙから出力された２つの電圧信号をそれぞれ電極１２、１６に印加する。２つの電極にそれぞれ印加された電圧信号により、電極１２、１６間には矩形波の電圧が印加された場合と同等になる。例えば、圧電素子１４により発生する電圧信号を５０Ｖとし、降圧器３０により電圧値を２０Ｖに降圧し、位相差発生回路２６により与える位相差を５０ｍｓとした場合、電極１２、１６間には、電圧値２０Ｖ、パルス幅５０ｍｓの矩形波の電圧が印加されたこととなる。すなわち、スイッチをＢ側に接続した場合には、Ａ側に接続した場合よりも小さい電圧値の矩形波の電圧が電極１２、１６間に印加されたのと同等になる。
【００７６】
電極間１２、１６に印加されたＡ側に接続した場合よりも小さい電圧値の矩形波の電圧により、液晶層１８のカイラルネマティック液晶は、フォーカルコニック状態となる。これにより、入射光は、液晶層１８を透過して光吸収層１１に吸収される。
【００７７】
こうして、表示装置は、入射光をそのまま透過するように駆動される。
【００７８】
以上のように、スイッチ２８を切り換えることにより、大きい電圧値の矩形波又は小さい電圧値の矩形波を電極１２、１６間に印加することができる。したがって、液晶層１８のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態又はフォーカルコニック状態に変化することができる。これにより、液晶層１８が入射光のうち特定の波長の光を反射する状態と、入射光を透過する状態とを切り換えることができ、非発光型の反射型の表示装置として駆動することができる。
【００７９】
このように、本実施形態によれば、圧電素子２４により発生した電圧信号を２つの電圧信号に分離して位相差を与えてから電極１２、１６のそれぞれに印加するので、電極１２、１６間に高い電圧を加えた後に急激にその電圧を除去したのと同等の状態をつくりだすことができ、液晶層１８のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態とすることができる。また、圧電素子２４により発生した電圧信号の電圧値を小さくすることにより、カイラルネマティック液晶をフォーカルコニック状態とすることができる。したがって、圧電素子２４を電極１２、１６間に電圧を印加する電源として、カイラルネマティック液晶を用いた反射型の表示装置を安価に構成することができ、簡単な方法で駆動することができる。
【００８０】
なお、本実施形態では、圧電素子２４により大きな電圧値の電圧信号を発生し、フォーカルコニック状態とする場合には、降圧器２０により電圧信号を降圧してから位相差発生回路２６に入力していたが、この逆であってもよい。すなわち、圧電素子２４により小さな電圧値の電圧信号を発生し、フォーカルコニック状態とする場合には、そのまま位相差発生回路２６に入力する。一方、プレーナ状態とする場合には、圧電素子２４により発生した小さな電圧値の電圧信号を昇圧器により昇圧してから位相差発生回路２６に入力する。
【００８１】
また、本実施形態では、電極１２、１６間に高い電圧を印加する場合と、低い電圧を印加する場合の２つの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、圧電素子２４により発生する電圧信号の電圧値を適宜調整できるようにし、電極１２、１６間に印加する電圧の大きさを適宜調整できるようにしてもよい。これにより、液晶層１８のカイラルネマティック液晶を、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在する状態にも変えることができ、中間調の表示が可能となる。
【００８２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による表示装置及びその駆動方法について図５及び図６を用いて説明する。図５は本実施形態による表示装置の構造を示す概略図、図６は本実施形態による表示装置の駆動方法について説明する図である。なお、第１実施形態による表示装置及びその駆動方法と同一の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
【００８３】
第１実施形態では、電極１２、１６のそれぞれに印加する電圧信号の電圧値を変化することにより、液晶層１８のカイラルネマティック液晶の配列状態を制御していた。本実施形態による表示装置及びその駆動方法は、電極１２、１６に印加する電圧信号の波形を変化することにより、液晶層１８のカイラルネマティック液晶の配列状態を変えることに主な特徴がある。
【００８４】
電源部２２は、電圧信号を発生する圧電素子２４と、圧電素子２４により発生した電圧信号を２つの電圧信号に分離して位相差を与える位相差発生回路２６とを有している。圧電素子２４と位相差発生回路２６との間には、スイッチ３２が設けられている。スイッチ３２をＡ側に接続することにより、圧電素子２４により発生した電圧信号を位相差発生回路２６により分離して位相差を与え、位相差を与えた２つの電圧信号をそれぞれ出力部Ｘ、Ｙから出力することができる。スイッチ３２をＢ側に接続することにより、圧電素子２４により電圧信号をそのまま出力部Ｘから出力して一方の電極１２に印加することができる。
【００８５】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図６を用いて説明する。
【００８６】
まず、液晶層１８のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態とし、液晶層１８が、入射光のうち特定の波長の光を反射するように表示装置を駆動する場合について図６（ａ１）及び図６（ａ２）を用いて説明する。図６（ａ１）はスイッチ３２をＡ側に接続したときに位相差発生回路２６に入力される電圧信号の波形を示す図、図６（ａ２）は位相差発生回路２６の出力部Ｘ、Ｙからそれぞれ出力される電圧信号の波形を示す図である。
【００８７】
まず、スイッチ３２をＡ側に接続した後、圧電素子２４により所定の電圧信号を発生する。電圧信号の電圧値は、例えば５０Ｖとすることができる。
【００８８】
圧電素子２４により発生した電圧信号は、そのまま位相差発生回路２６に入力される（図６（ａ１）参照）。
【００８９】
以後、第１実施形態の場合と同様に、位相差発生回路２６により電圧信号を２つの電圧信号に分離して位相差を与え、位相差を与えた２つの電圧信号を電極１２、１６のそれぞれに印加する（図６（ａ２）参照）。こうして、液晶層１８のカイラルネマティック液晶は、プレーナ状態となる。これにより、液晶層１８は、入射光のうち液晶分子の螺旋ピッチに対応する特定の波長の光を反射する。
【００９０】
こうして、表示装置は、入射光のうち特定の波長の光を反射するように駆動される。
【００９１】
次に、液晶層１８のカイラルネマティック液晶をフォーカルコニック状態とし、液晶層１８が、入射光をそのまま透過するように表示装置を駆動する場合について図６（ｂ１）及び図６（ｂ２）を用いて説明する。図６（ｂ１）はスイッチ３２をＢ側に接続したときに位相差発生回路２６に入力される電圧信号の波形を示す図、図６（ｂ２）は位相差発生回路２６の出力部Ｘ、Ｙからそれぞれ出力される電圧信号の波形を示す図である。
【００９２】
スイッチ３２をＢ側に接続した後、圧電素子２４により所定の電圧信号を発生する。電圧信号の電圧値は、例えば５０Ｖとすることができる。
【００９３】
圧電素子２４により発生した電圧信号は、電源部２２の出力部Ｘから出力され、そのまま電極１２に印加される。一方、電極１６には、電圧信号は印加されない（図６（ｂ２）参照）。
【００９４】
この場合、圧電素子２４を用いて一方の電極１２に電圧信号を印加しているのみである。このため、本発明の原理において述べたように、電極１２、１６間に高い電圧を印加することはできても、電極１２、１６間に印加した電圧を急激に除去することができない。したがって、液晶層１８のカイラルネマティック液晶はフォーカルコニック状態となる。これにより、入射光は、液晶層１８を透過して光吸収層１１に吸収される。
【００９５】
こうして、表示装置は、入射光をそのまま透過するように駆動される。
【００９６】
このように、本実施形態によれば、圧電素子２４により発生した電圧信号を２つの電圧信号に分離して位相差を与えてから電極１２、１６のそれぞれに印加するので、電極１２、１６間に高い電圧を加えた後に急激にその電圧を除去したのと同等の状態をつくりだすことができ、液晶層１８のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態とすることができる。また、圧電素子２４により発生した電圧信号を表示装置の一方の電極１２に単に印加することにより、カイラルネマティック液晶をフォーカルコニック状態とすることができる。したがって、圧電素子２４を電極１２、１６間に電圧を印加する電源として、カイラルネマティック液晶を用いた反射型の表示装置を安価に構成することができ、簡単な方法で駆動することができる。
【００９７】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による表示装置及びその駆動方法について図７及び図８を用いて説明する。図７は本実施形態による表示装置の構造を示す概略図、図８は光導電体層への光の照射前後を示す概略図である。なお、第１実施形態による表示装置と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
【００９８】
まず、本実施形態による表示装置について図７を用いて説明する。本実施形態による表示装置は、第１実施形態による表示装置に光書き込み方式を組合せたものである。
【００９９】
図７に示すように、ガラスからなる基板１０上に、ＩＴＯからなる電極１２が形成されている。電極１２上には、光の照射の有無により導電性が変化するアモルファスシリコンからなる光導電体層３４が形成されている。
【０１００】
光導電体層３４上には、光吸収層１１が形成されている。
【０１０１】
基板１０の光導電体層３４等が形成された面側には、ガラスからなる基板１４が対向するように設けられている。基板１４の光導電体層３４に対向する面には、電極１６が形成されている。
【０１０２】
対向する基板１０、１４の間には、カイラルネマティック液晶からなる液晶層１８が形成されている。基板１０、１４の間の外周部は、液晶層１８の液晶漏れを防止するシール剤２０により封止されている。
【０１０３】
光導電体層３４が形成された基板１０の背面側には、光導電体層３４の所定の位置に光を照射することができる光変調器３６が設けられている。
【０１０４】
基板１０、１４に形成された電極１２、１６のそれぞれには、第１実施形態と同様の電源部２２が接続されている。
【０１０５】
本実施形態による表示装置は、第１実施形態による表示装置の構成に加えて、電極１２上に形成された光導電体層３４と、光導電体層３４の所定の位置に光を照射することができる光変調器３６とを更に有することに主たる特徴がある。
【０１０６】
アモルファスシリコンからなる光導電体層３４は、光が照射されることにより導電性を有するようになるものである。
【０１０７】
図８（ａ）に示すように、光導電体層３４に光が照射される前は、光導電体層３４は帯電しておらず、大きな電気抵抗を有する。したがって、液晶層１８に形成される電界強度は非常に小さくなる。
【０１０８】
一方、図８（ｂ）に示すように、光変調器３６により光導電体層３４の所定の位置に光を照射すると、光導電体層３４に光が照射された部分は帯電し、電気抵抗が小さくなる。したがって、この状態で、第１実施形態による表示装置の駆動方法により電極１２、１６間に電圧を印加すると、液晶層１８の所定の位置にだけ強い電界を形成することができる。これにより、液晶層１８の所定の位置のカイラルネマティック液晶の配列状態を変えることができる。
【０１０９】
次に、本実施形態による表示装置の駆動方法について図７を用いて説明する。
【０１１０】
まず、液晶層１８の所定の位置のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態とし、所定の画像を表示するように表示装置を駆動する場合について説明する。なお、表示装置の初期状態として、液晶層１８のカイラルネマティック液晶はプレーナ状態でもフォーカルコニック状態でもよい。
【０１１１】
まず、光変調器３６により、光導電体層３４の所定の位置に光を照射する。光導電体層３４の光が照射された部分は導電性を有するようになる。
【０１１２】
次いで、第１実施形態の場合と同様にして、位相差を有する高い電圧値の２つの電圧信号を電極１２、１６のそれぞれに印加する。駆動条件としては、例えば圧電素子２４により発生する電圧信号の電圧値を１２０Ｖとすることができる。また、位相差発生回路２６により分離した２つの電圧信号間に与える位相差を１００ｍｓとすることができる。
【０１１３】
これにより、光導電体層３４の光が照射された部分に位置するカイラルネマティック液晶は、強い電界が形成された後にその電界が急激に除去されたのと同等の状態になる。このため、光導電体層３４の光が照射された部分に位置するカイラルネマティック液晶は、プレーナ状態となり液晶分子の螺旋ピッチに対応する特定波長の光を反射する。
【０１１４】
一方、光導電体層３４の光が照射されていない部分に位置するカイラルネマティック液晶の配列状態は、弱い電界の状態下にあるためにフォーカルコニック状態となる。したがって、導電体層３４の光が照射されていない部分に位置するカイラルネマティック液晶は、入射光を透過する。
【０１１５】
こうして、液晶層１８の所定の位置のカイラルネマティック液晶を反射状態とすることにより、光変調器３６により光を照射した位置と対応する画像を表示することができる。
【０１１６】
また、光導電体層３４の光が照射された部分に位置するカイラルネマティック液晶をフォーカルコニック状態とすることもできる。
【０１１７】
この場合、第１実施形態による場合と同様にして、位相差を有する低い電圧値の電圧信号を電極１２、１６のそれぞれに印加する。駆動条件としては、例えば圧電素子２４により発生した１２０Ｖの電圧信号の電圧値を降圧器３０により５０Ｖに降圧する。また、位相差発生回路２６により分離した２つの電圧信号間に与える位相差を１００ｍｓとすることができる。
【０１１８】
一方、光導電体層３４の光が照射されていない部分に位置するカイラルネマティック液晶の配列状態は、形成される電界が極めて小さいため、変化しない。
【０１１９】
こうして、液晶層１８に、入射光をそのまま透過する部分が追加され、前に表示していた画像に新たな画像が追記される。
【０１２０】
また、表示した画像を消去するには、光導電体層３４の全面に光を照射した後、同様にして１２０Ｖの電圧を印加する。これにより、液晶層１８のカイラルネマティック液晶全部がプレーナ状態となり、表示していた画像が消去される。
【０１２１】
このように、本実施形態によれば、所定の位置に光が照射された光導電層３４を介して、圧電素子２４により発生した電圧信号を２つの電圧信号に分離して位相差を与えてから電極１２、１６のそれぞれに印加するので、光導電体層３４の光が照射された部分に位置する液晶層１８のカイラルネマティック液晶をプレーナ状態とすることができ、画像等を一括表示することができる。
【０１２２】
なお、本実施形態では、光導電体層３４の材料として、アモルファスシリコンを用いていたが、これに限定されるものではない。光導電体層３４の材料として、例えば、レーザプリンタの感光体等として用いられる有機光導電体（Organic PhotoConductor：ＯＰＣ）等を用いることができる。
【０１２３】
また、本実施形態では、第１実施形態による場合と同様の方法により電極１２、１６に電圧信号を印加していたが、第２実施形態による場合と同様の方法により電極１２、１６に電圧信号を印加してもよい。
【０１２４】
［変形実施形態］
本発明の上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１２５】
例えば、上記実施形態では、液晶層を構成する液晶としてカイラルネマティック液晶を例に説明したが、これに限定されるものではなく、液晶層を構成する液晶として、例えば、コレステリック相を形成する液晶を用いることができる。
【０１２６】
また、上記実施形態では、カイラルネマティック液晶からなる液晶層を有する表示装置を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、電極間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層を有する表示装置であれば本発明を適用することができる。
【０１２７】
また、上記実施形態では、ガラスからなる基板１０、１４を用いていたが、基板１０、１４の材料は、光透過性を有するものであればガラスに限定されるものではない。基板１０、１４の材料として、例えばポリエチレンテレフタレート等の樹脂を用いることもできる。これにより、フレキシブルで、広い用途で用い得る表示装置を提供することができる。
【０１２８】
また、上記実施形態では、ＩＴＯからなる電極１２、１６を用いていたが、電極１２、１６の材料は、光透過性を有するものであればＩＴＯに限定されるものではない。
【０１２９】
また、上記実施形態では、１つの圧電素子２４により発生した電圧信号を、位相差発生回路２６により２つの電圧信号に分離して位相差を与えてから、電極１２、１６のそれぞれに印加したが、電極１２、１６のそれぞれに圧電素子を接続して位相差を有する電圧信号を印加するようにしてもよい。
【０１３０】
（付記１）  第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置であって、所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生する電圧信号発生手段と、前記電圧信号発生手段により発生された駆動電圧信号から、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを出力する位相差発生手段とを更に有し、前記第１の電圧信号は前記第１の電極に印加され、前記第２の電圧信号は前記第２の電極に印加されることを特徴とする表示装置。
【０１３１】
（付記２）  付記１記載の表示状態において、前記表示層は、コレステリック相を形成する液晶からなる液晶層であることを特徴とする表示装置。
【０１３２】
（付記３）  付記１又は２記載の表示装置において、前記電圧信号発生手段は、圧電素子であることを特徴とする表示装置。
【０１３３】
（付記４）  付記１乃至３のいずれかに記載の表示装置において、前記電圧信号発生手段により発生された駆動電圧信号の電圧値を調整する電圧調整手段を更に有することを特徴とする表示装置。
【０１３４】
（付記５）  付記１乃至４のいずれかに記載の表示装置において、前記第１の電極と前記表示層との間に形成され、光が照射されることにより導電性が変化する光導電体層を更に有することを特徴とする表示装置。
【０１３５】
（付記６）  付記５記載の表示装置において、前記光導電体層の材料は、アモルファスシリコン又は有機光導電体であることを特徴とする表示装置。
【０１３６】
（付記７）  第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、前記駆動電圧信号を分離して、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを発生し、前記第１の電圧信号を前記第１の電極に印加し、前記第２の電圧信号を前記第２の電極に印加することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１３７】
（付記８）  付記７又は８記載の表示装置の駆動方法において、前記表示層は、コレステリック相を形成する液晶からなる液晶層であり、前記駆動電圧信号の電圧値を制御することにより、前記コレステリック相を形成する液晶の配列状態をプレーナ状態又はフォーカルコニック状態に変化することにより、前記表示層の表示状態を制御することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１３８】
（付記９）  第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置の駆動方法であって、所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、前記駆動電圧信号を分離して、第１の電圧信号と、前記第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号と発生し、前記第１の電圧信号を前記第１の電極に印加し、前記第２の電圧信号を前記第２の電極に印加することにより、前記表示層を第１の表示状態に変化し、前記駆動電圧信号を前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれかに印加することにより、前記表示層を第２の表示状態に変化することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１３９】
（付記１０）  付記９記載の表示装置の駆動方法であって、前記表示層は、コレステリック相を形成する液晶からなる液晶層であり、前記第１の電圧信号を前記第１の電極に印加し、前記第２の電圧信号を前記第２の電極に印加することにより、前記コレステリック相を形成する液晶の配列状態をプレーナ状態に変化することにより、前記表示層を前記第１の表示状態に変化し、前記駆動電圧信号を前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれかに印加することにより、前記コレステリック相を形成する液晶の配列状態をフォーカルコニック状態に変化することにより、前記表示層を前記第２の表示状態に変化することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１４０】
（付記１１）  付記７乃至１０のいずれかに記載の表示装置の駆動方法において、前記駆動電圧を圧電素子により発生することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１４１】
（付記１２）  付記７乃至１１のいずれかに記載の表示装置の駆動方法において、前記第１の電極と前記表示層との間に、光導電体層が形成されており、前記光導電体層の所定の位置に光を照射し、光を照射した前記光導電体層を介して、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【０１４２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に形成され、第１の電極と第２の電極との間に印加される電圧に応じて表示状態を変化する表示層とを有する表示装置を駆動するために、所定の電圧値にまで急激に増大しその後徐々に減衰する駆動電圧信号を発生し、駆動電圧信号を分離して、第１の電圧信号と、第１の電圧信号との間に位相差を有する第２の電圧信号とを発生し、第１の電圧信号を第１の電極に印加し、第２の電圧信号を第２の電極に印加するので、第１の電極及び第２の電極間に高い電圧を印加すること及び印加した電圧を急激に除去することが可能となる。したがって、高価な電源を必要とすることなく、表示層の表示状態を容易に変化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧電素子により電極間に電圧を印加したときの表示装置の電極間の電圧特性を示すグラフである。
【図２】本発明の表示装置の駆動方法の原理を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態による表示装置の構造を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態による表示装置の駆動方法を説明する図である。
【図５】本発明の第２実施形態による表示装置の構造を示す概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態による表示装置の駆動方法を説明する図である。
【図７】本発明の第３実施形態による表示装置の構造を示す概略図である。
【図８】本発明の第３実施形態による表示装置における光導電体層への光の照射前後を示す概略図である。
【図９】カイラルネマティック液晶を用いた表示装置の構造を示す概略図である。
【図１０】カイラルネマティック液晶の配列状態を示す概略図である。
【図１１】従来のカイラルネマティック液晶を用いた表示装置の駆動方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０…基板
１１…光吸収層
１２…電極
１４…基板
１６…電極
１８…液晶層
２０…シール剤
２２…電源部
２４…圧電素子
２６…位相差発生回路
２８…スイッチ
３０…降圧器
３２…スイッチ
３４…光導電体層
３６…光変調器
１００…基板
１０２…電極
１０４…基板
１０６…電極
１０８…液晶層
１１０…シール剤
１１２…液晶分子
【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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