【書類名】 明細書
【発明の名称】 液晶表示装置およびこれを用いた小型情報機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の基板上に設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層の電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルを有し、
液晶表示パネルの裏面、あるいは側部に、異なる発光機構で可視光の波長領域の発光を行う複数の光源部を有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、
前記複数の光源部は発光ダイオードとエレクトロルミネセンスであ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、
少なくとも一方の光源部上には、可視光を吸収、あるいは、反射するフィルター層を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】 請求項１に記載の液晶表示装置において、
観察者と反対側の面に配置する第１の基板の裏面側には、反射型偏光板を配置してあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】 請求項１に記載の液晶表示装置において、
観察者と反対側の面に配置する第１の基板の裏面側には、コレステリック液晶ポリマーフィルムを配置してあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】 請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源部の少なくとも一つは、液晶表示パネルに対しリング状に光照射するリング状光源部であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】 請求項２に記載の液晶表示装置において、
エレクトロルミネセンス光源部には、発光ダイオード光源部を設けるための開口部を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】 請求項２に記載の液晶表示装置において、
発光ダイオード光源部は複数の色の発光ダイオード群からなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】 請求項８に記載の液晶表示装置において、
前記発光ダイオード光源部を構成する複数の発光ダイオードと液晶層の動作が同期して異なる色を表示する機構を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】 請求項８に記載の液晶表示装置において、
前記両光源部は、非点灯、または発光ダイオード光源部のみの点灯、またはエレクトロ
ルミネセンス光源部のみの点灯、または発光ダイオード光源部とエレクトロルミネセンス光源部の同時の点灯を行うとともに、前記複数の色の発光ダイオードと液晶層の動作が時間的に同期して表示を行う機能を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】 請求項１０に記載の液晶表示装置において、
前記複数の色の発光ダイオードと液晶層が時間的に同期して表示を行う動作に加えて、さらにエレクトロルミネセンス光源部と液晶層の動作が時間的に同期して表示を行う機能を有することを特徴する液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の液晶表示装置とブザーとを備えた小型情報機器において、
時間を指定してブザー動作を設定する機能を有し、さらにブザーの音に連動して前記光源部の少なくとも一つが点灯することを特徴とする小型情報機器。
【請求項１３】 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の液晶表示装置を用いた小型情報機器において、
電池の電気残量により、前記複数の光源部それぞれの点灯の有無を選択する機構を有することを特徴とする小型情報機器。
【請求項１４】 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の液晶表示装置と発電機能を有する小型情報機器において、
発電量と電池の電気残量により前記複数の光源部それぞれの点灯の有無を選択する機構を有することを特徴とする小型情報機器。
【請求項１５】 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の液晶表示装置を用いた小型情報機器において、
前記液晶表示パネルの一部にアナログ表示の指針軸用の貫通孔を有し、前記光源部の少なくとも一つは該貫通孔に対称に配置することを特徴とする小型情報機器。
【請求項１６】 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の液晶表示装置を有し、また指針を備えた時計装置を有し、
液晶表示パネルの時刻表示部あるいは前記指針により時刻表示を行うことを特徴とする小型情報機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型情報機器を暗い外部環境にて使用する場合に、液晶表示パネルの表示の視認性を向上するために設ける、可視光の波長領域の発光をする光源部を多彩にし、小型情報機器のデザイン性の向上と、観察者への情報の提示を行うものである。さらに、小型情報機器を駆動するための消費電力の低減を行うために、外部環境が明るい場合の表示品質の向上と、暗い環境での視認性とデザイン性の向上に適する、消費電力の小さい光源部による液晶表示パネルの構成の改善を行うものである。さらに、液晶表示パネルの駆動と複数の彩度の異なる発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略記する）の点灯と同期を行い、液晶表示パネルの透過と遮蔽効果と複数の彩度のＬＥＤの発光により、観察者の視認性の時間積分効果と時間分解能を利用し多色表示を行う機構を有する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
さらに、発電機能を有する小型情報機器において、発電量、あるいは電気残量に応じて光源部の種類を選択することにより、視認性の向上と小型情報機器の使用可能時間を延長することに関する。
【０００３】
また、発光機構としては、ＬＥＤ、エレクトロルミネセンス（以下、ＥＬと略記する）、レーザーダイオード、真空放電管（蛍光管：冷陰極型、熱陰極型）、プラズマ発光、フィラメント型、フィールドエミッション型等があり、小型情報機器に利用する場合には、ＬＥＤ、ＥＬ、冷陰極蛍光管、フィールドエミッション型が有効である。
【０００４】
また、デザイン性と低消費電力化が特に重要であり、電池寿命の延長、および、光源部の選択がセールスポイントとなる小型情報機器に関するものである。
【０００５】
【従来の技術】
現在、小型情報機器においては、液晶表示パネルの裏面に配置する光源部は多色表示、あるいは、高輝度の表示を行うことが少なく、実施されても消費電力の問題で、例えば、ＬＥＤを必要時のみ点灯する、あるいは、液晶表示パネルへカラーフィルターを設ける等の構成で対応していた。
【０００６】
さらに、赤（Ｒ）色と緑（Ｇ）色と青（Ｂ）色のＬＥＤを順番にオンとオフを繰り返し、各表示色に対応する時間に、液晶層に印加する電圧を制御し、液晶表示パネルの透過性と遮光性により所定の彩度を得る方法がある。
【０００７】
この方法を図面に基づいて説明する。図５は、各赤（Ｒ）色と緑（Ｇ）色と青（Ｂ）色のＬＥＤを順番に点灯するための駆動波形を示す波形図である。縦軸は、電圧軸であり、横軸は、時間軸である。横軸は、単位がミリ秒（ｍｓｅｃ．）である。また、赤（Ｒ）色には、Ａ１波形を印加し、青（Ｂ）には、Ｂ１波形を印加し、緑（Ｇ）には、Ｃ１波形を印加する。Ｔｆ（＋）とＴｆ（−）は、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の一周期を印加する時間であり、１フィールド時間を示す。また、Ｔｆ（＋）は、電圧が＋Ｖ１を印加するフィールド周期であり、Ｔｆ（−）は、−Ｖ１を印加するフィールド周期を示している。また、赤（Ｒ）は、フィールド時間内にＴａだけ＋Ｖ１、−Ｖ１印加し、他の時間には、基準電圧であるＧが印加される。Ｔａにて赤（Ｒ）が選択されることを示し、赤（Ｒ）色のＬＥＤが点灯される。
【０００８】
同様に、Ｔｂにて青（Ｂ）が選択されることを示し、青（Ｂ）色のＬＥＤが点灯される。つぎに、Ｔｃにて緑（Ｇ）が選択されることを示し、緑（Ｇ）色のＬＥＤが点灯される。すなわち、１フィールドの開始時間Ｔ０から、Ｔａ→Ｔｂ→Ｔｃの順に各ＬＥＤが点灯する。
【０００９】
さらに、白とするために、赤（Ｒ）と青（Ｂ）と緑（Ｇ）を同時に選択し、点灯することにより得られる。また、シアン色は、青（Ｂ）と緑（Ｇ）とを点灯し、マゼンタ色は、青（Ｂ）と赤（Ｒ）とを点灯し、イエロー色は、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）とを点灯することにより得られる。明度は、ＬＥＤと組み合わせる液晶表示パネルの透過率を制御することにより達成できる。あるいは、赤（Ｒ）のＬＥＤの選択時間Ｔａを複数に分割し、赤（Ｒ）の点灯時間を可変にして表示を行うことができる。
【００１０】
以上の複数のＬＥＤを組み合わせることにより、観察者の視認性の積分効果を利用し、カラー表示が可能である。
【００１１】
さらに、小型情報機器にＬＥＤを利用する場合には、単色の赤（Ｒ）色のＬＥＤのみでも駆動電圧が大きいため、消費電力が大きく、常にＬＥＤを点灯することは、難しい。そのため、小型情報機器の観察者が必要に応じてＬＥＤを点灯するのみに限定されている。
【００１２】
しかし、光源部の輝度は、ＬＥＤがＥＬに比較して大きく、魅力のある表示が可能である。また、液晶表示パネルは、発光型の表示ではないため、暗い環境では、光源部が必要である。そのため、小型情報機器のデザイン性と応用性を含め、小型情報機器に適する光源部の選択が必要となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したように、小型情報機器に組み込む液晶表示装置の装飾性の向上、あるいは、新規のデザイン性、応用性に適する光源部の選択が必要となり、さらに、光源部の構成の改善が必要となる。
【００１４】
さらに、ＬＥＤは輝度は大きいが、消費電力が大きく、電池交換が頻繁となったり、あるいは、大きな電気容量の電池が必要となって小型情報機器が厚くなり、高級感が減少する。
【００１５】
一方、ＥＬのみではカラー表示が難しく、また、輝度が不十分である。
【００１６】
そのため、液晶表示装置を組み込む小型情報機器の使用環境と観察者の必要に応じて、高輝度の光源部、あるいは、カラー表示、あるいは、消費電力優先の光源部の利用が必要となる。また、ブザー等の機能と連動し、色々な表示を光源部を利用して行い、デザイン性と視認性の向上を図ることが求められる。
【００１７】
特に、時計装置へ光源部を利用する場合には、デザイン性（装飾性）と低消費電力化の双方を解決する必要がある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置と液晶表示装置を用いた小型情報機器は、以下の構成を利用する。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層の電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルを有し、液晶表示パネルの裏面、あるいは側部に少なくとも発光機構の異なる複数の可視光の波長領域の発光をする光源部を設ける。
【００２０】
本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層の電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルを有し、液晶表示パネルの裏面にＬＥＤとＥＬとの光源部を設ける。
【００２１】
本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層の電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルを有し、液晶表示パネルの裏面にＬＥＤとＥＬとの光源部を有し、さらに、少なくともＬＥＤあるいはＥＬ上に、可視光を吸収、あるいは、反射するフィルター層を設ける。
【００２２】
本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層の電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルを有し、液晶表示パネルの裏面にＬＥＤとＥＬとの光源部を有し、さらに、観察者と反対の側に配置する第１の基板の裏面側に反射型偏光板を配置する。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、第１の基板上に設ける信号電極と、第２の基板上に設ける対向電極と、第１の基板と第２の基板との間に封入する液晶層の電気光学変化により表示を行う液晶表示パネルを有し、液晶表示パネルの裏面にＬＥＤとＥＬとの光源部を有し、さらに、観察者と反対の側に配置する第１の基板の裏面側にコレステリック液晶ポリマーフィルムを配置する。
【００２４】
本発明の液晶表示装置に用いる光源部の少なくとも一つは、液晶表示パネルをリング状に光照射するリング状光源部とする。
【００２５】
本発明の液晶表示装置に用いる光源部は、液晶表示パネルの裏面に配置するＬＥＤとＥＬからなり、ＥＬにＬＥＤを設ける開口部を有する。
【００２６】
本発明の液晶表示装置に用いるＬＥＤ光源部は複数の色のＬＥＤからなる構成とする。
【００２７】
本発明の液晶表示装置に用いる光源部を構成する複数のＬＥＤと液晶層とが同期して異なる色を表示する機構を有する。
【００２８】
本発明の液晶表示装置に用いる光源部はＬＥＤとＥＬとからなり、さらに、ＬＥＤ光源部は複数の色のＬＥＤを有し、複数の色のＬＥＤと液晶層とが同期して時間的に表示を行い、さらに、光源部は、非点灯、ＬＥＤのみの点灯、ＥＬのみの点灯と、ＬＥＤとＥＬの同時の点灯を行う機能を有する。
【００２９】
本発明の液晶表示装置に用いる光源部はＬＥＤとＥＬとからなり、さらに、ＬＥＤ光源部は複数の色のＬＥＤを有し、複数の色のＬＥＤと液晶層とが同期して時間的に表示を行い、さらに、光源部は、非点灯、ＬＥＤのみの点灯、ＥＬのみの点灯と、ＬＥＤとＥＬと液晶層とが同期して時間的に表示を行う機構を有する。
【００３０】
本発明の液晶表示装置に用いる光源部はＬＥＤとＥＬとからなり、さらに、ＬＥＤ光源部は複数の色のＬＥＤを有し、さらに時間によりブザー設定機能を有し、さらにブザーの音に連動し、前記光源部の少なくとも一個が液晶層と同期して点灯する機構を有する。
【００３１】
本発明の液晶表示装置を用いた小型情報機器は、電池の電気残量により、複数の発光機構を有する光源部の点灯の有無を選択する機構を有する。
【００３２】
本発明の液晶表示装置と発電機能とを有する小型情報機器は、発電量、あるいは電池の電気残量により複数の発光機構を有する光源部の点灯の有無を選択する機構を有する。
【００３３】
本発明の液晶表示装置を用いた小型情報機器は、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの一部にアナログ表示の指針軸用の貫通孔を有し、液晶表示パネルの裏面、あるいは側部には少なくとも発光機構の異なる複数の可視光の波長領域の発光を有する光源部を有し、さらに、少なくとも貫通孔に関して対称に光源部を配置する。
【００３４】
（作用）
本発明の液晶表示装置は、液晶層に印加する電圧により透過率、あるいは反射率、あるいは、散乱度を印加電圧により制御することにより、液晶表示装置の使用環境が明るい場合、あるいは、特に視認性の向上が必要ない場合には、光源部を非点灯状態とし、使用環境が暗い、あるいはタイマー等の表示を行い、利用者に特別の視認性を必要とする場合には、光源部の消費電力に応じて、複数の発光機構を有する光源部を選択して利用することにより、液晶表示装置とそれを用いる小型情報機器の駆動時間の延長とデザイン性の向上が可能となる。
【００３５】
また、光源部としてＬＥＤとＥＬを利用し、ＥＬを面光源として利用する。また、ＬＥＤを側部に配置し導光板にてＥＬ上に導光し、さらに、外部光源が明るい場合には、導光板上、あるいはＥＬ上に設けるフィルター層の反射色、あるいは吸収色を利用して表示を行うことにより、装飾性に優れる表示が可能となる。
【００３６】
また、液晶表示パネルを構成する偏光板には、一方の光学軸が透過軸であり、直交する光学軸が反射軸である反射型偏光板を利用することにより、液晶表示パネルの裏面が吸収
色の場合に、反射型偏光板により反射とフィルター層の吸収色により良好なコントラスト比が可能となる。さらに、使用環境の反射と複数の光源部の点灯との組み合わせにより、反射光と光源部からの光により非常に多彩な表示が可能となる。
【００３７】
また、コレステリック液晶ポリマーフィルムを用いて、その選択反射特性と大きな透過性を利用することにより、明るい表示と装飾性に優れる表示が可能となる。また、使用者と小型情報機器の位置により選択反射色が変化するため、光源部の色と組み合わせることにより、色々な表示を一種類の小型情報機器にて得ることができる。
【００３８】
また、複数の色を有するＬＥＤを時間選択することによりカラー表示が可能であるが、液晶表示パネルを駆動する周波数を光源部の発光機構に適するよう可変にする方法を採用することにより、光源部の選択と、液晶表示パネルの駆動周波数の選択により、さらに消費電力を低減することができる。
【００３９】
たとえば、ＬＥＤを時間選択してカラー表示を行う場合には、液晶表示パネルの応答速度を早くする必要があるため、液晶表示パネルへ印加する電圧を大きくし、あるいは駆動周波数を高くするので、液晶表示パネルの消費する電力は増加するが、逆に、ＥＬを利用する場合、あるいは外部光源を利用する場合には、液晶表示パネルへ印加する電圧、あるいは駆動周波数を低減するので、液晶表示装置とそれを用いた小型情報機器の消費する電力を低減できる。
【００４０】
また、ＬＥＤの各色の発光強度は異なっている。青色のＬＥＤの発光効率が悪く、さらに、観察者の視感度も緑が一番良く、青が悪いため、ＥＬの発光色を青、または青に近い色度にすることのより、全光源部が点灯した際に各色バランスの良好な明るい表示が可能となる。
【００４１】
また、ブザーにより使用者へ警報を発する場合に、光源部を選択することにより、非常に有効に警報を発することができる。
【００４２】
また、電池の残量検出、あるいは、発電機能を有する小型情報機器の場合には、電池残量、あるいは発電能力により、複数の光源部の内から、電力消費電力に対応して光源部を選択することにより、視認性の維持と電池寿命の延長が可能となる。
【００４３】
また、面光源であるＥＬにＬＥＤを配置するための開口部を設け、ＬＥＤの周囲にＥＬを設けることにより、光源部の利用面積を制限でき、明るい表示が可能となる。
【００４４】
また、分針、あるいは時針等によるアナログ表示部と液晶表示パネルによるデジタル表示部を有する小型情報機器の場合に、アナログ表示部の指針軸孔に対して側部に設ける光源部を対称に配置することにより、指針軸孔により光が遮断されるのを防止することができる。さらに、少なくとも一方の光源部をリング状の光源部とすることにより小型情報機器の上下の方向から光りを照射することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下に、本発明を実施するための最良の形態における液晶表示装置と液晶表示装置を利用する小型情報機器について、図面を参照しながら説明する。小型情報機器としては、腕情報機器を実施形態としている。図１は、本発明の第１の実施形態における小型情報機器の平面模式図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線における断面模式図である。図３は、小型情報機器に用いる液晶表示装置の平面図である。図４は、図３に示すＢ−Ｂ線における断面図である。図５は、ＬＥＤを点滅するために用いる駆動波形図である。従来例と同
様な駆動波形を用いている。以下に、図１と図２と図３と図４と図５とを交互に用いて第１の実施形態を説明する。
【００４６】
液晶表示装置に用いる液晶表示パネルは、紙面下面に設ける第１の基板３１と紙面上面に設ける第２の基板３５を有する。第１の基板３１上には、透明導電膜として酸化インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）膜からなるＭ本の信号電極３２を設ける。第１の基板３１と所定の間隙を有して対向する第２の基板３５上には、Ｎ本のデータ電極３６を有する。信号電極３２とデータ電極３６との交点が画素部４１となる。
【００４７】
また、画素部４１は、Ｍ×Ｎのマトリクスからなる。また、第１の基板３１と第２の基板３５との間には、ツイステッドネマティク（ＴＮ）液晶層３８を有する。液晶層３８は、第１の基板３１と第２の基板３５とシール部４２と封口材４３とにより封入されている。また、第１の基板３１上と第２の基板３５上とには、液晶を規則的に配列するために配向膜３７を設けている。さらに、配向膜３７は液晶層３８を規則的に配列するために、ラビング処理を行っている。さらに、液晶をツイストするために、カイラル材を添加した。
【００４８】
第２の基板３５を小型情報機器の利用者（観察者）側に配置し、第２の基板の観察者側（表側）には、第２の偏光板４０として吸収型偏光板を設ける。吸収型偏光板は、一方の光学軸が透過軸であり、直交する光学軸が吸収軸である偏光板である。第１の基板３１の観察者と反対（裏面）側には、第１の偏光板３９として反射型偏光板を設ける。反射型偏光板は、吸収型偏光板と異なり、一方の光学軸が透過軸であり、直交する光学軸が反射軸である。反射型偏光板は、住友スリーエム製のＤＢＥＦ（商品名）を利用した。
【００４９】
以上の構成を有する液晶表示装置を小型情報機器に利用する実施形態を、図１と図２とを用いて説明する。小型情報機器は、筐体である時計ケース１に風防ガラス２と裏蓋部３を有する。風防ガラス２側より、一方の光学軸が吸収軸であり、他方の光学軸は透過軸を有する吸収型の第２の偏光板４０と第２の基板３５と液晶層３８とシール材４２と第１の基板３１と、片方の光学軸が反射軸であり他方の光学軸が透過軸である反射型の第１の偏光板３９を配置する。
【００５０】
第１の基板３１上に設ける信号電極３２は、エポキシ系の接着剤中に導電性ビーズを混入する異方性導電シール材を利用し、第２の基板３５上に設ける接続電極（図示せず）に接続し、第２の基板３５上に電気的に配置転換される。これにより、液晶表示パネルと回路基板４との接続は、導電部と非導電部が交互に積層するゼブラゴム６を用いて、第２の基板３５上のデータ電極３６と接続電極に接続し、液晶層３８へ所定の電圧を印加し表示を行う。回路基板４には、電力供給のために電池５を設けている。
【００５１】
また、第２の偏光板４０と風防ガラス２との間には、液晶表示パネルを構成するシール材４２、あるいは、回路基板４等を観察者に対して遮蔽するために、見切り板７を設けている。
【００５２】
また、液晶表示装置は、キャラクターとして複数の魚１２の泳ぐデザインと、複数の赤（Ｒ）色の水玉１３と緑（Ｇ）色の水玉１４と青（Ｂ）色の水玉１５のデザインを表示する部分と、午前と午後の表示部８と時表示部９と分表示部１０からなる時刻表示部１１と、スケジュール等表示を行うメモ表示部２０とを有する。
【００５３】
また、第１の基板３１の裏面には第１の光源部としてＬＥＤ光源部２１を液晶表示パネルの側部に有する。ＬＥＤ光源部２１は、赤（Ｒ）色と緑（Ｇ）色と青（Ｂ）色のＬＥＤ（２２、２３、２４）からなり、各キャラクター表示部と時刻表示部１１とメモ表示部２０とにＲＧＢ一組のＬＥＤを有する。また、第１の基板３１の裏面側には、ＬＥＤ光源部
２１を液晶表示パネルへ導光する導光板４６を有する。導光板は散乱性と透過性の共存するものを利用した。
【００５４】
また、導光板４６の裏面側には、第２の光源部として面状光源であるＥＬ（４５）を設けている。ＥＬ（４５）上には、蛍光インキを印刷する印刷層（図示せず）を有し、液晶表示パネルが透過する場合には、導光板４６を透過してＥＬ（４５）上の印刷層が呈示される。
【００５５】
つぎに、液晶表示装置を用いた小型情報機器の表示方法を説明する。小型情報機器の利用環境が明るい場合には、液晶表示パネルの反射型の第１の偏光板３９を利用する反射特性と、透過による印刷層の蛍光調の色彩との差により表示を行うことができる。以上により、液晶表示装置の消費する電力は、光源部の非点灯により低減できる。液晶表示装置の消費電力は表示面積と光源部の照度等に依存するが、液晶表示パネルを駆動する回路を含めた消費電力に比較し、照明部は数倍の電力を消費している。
【００５６】
また、液晶表示パネルは、発光を行わないため、小型情報機器の利用環境が暗い場合には、表示の視認性が低下する。そのため、光源部の点灯が必要となる。まず、光源部の消費する電力を小さくし、電池５の寿命を長くする場合には、第２の光源部であるＥＬ（４５）を利用する。ＥＬ（４５）の点灯は、光センサー、または角度センサーを用いた傾斜検出による自動点灯の方法、あるいは小型情報機器の利用者によるボタン操作により行う方法がある。
【００５７】
さらに、各表示をカラー表示する場合には、ＲＧＢ色からなるＬＥＤ（２２、２３、２４）を液晶表示パネルを点灯する選択時間と同期して点灯することにより達成することができる。
【００５８】
各色のＬＥＤの点灯を選択する方法を図５を用いて説明する。各赤（Ｒ）色と緑（Ｇ）色と青（Ｂ）色のＬＥＤを順番に点灯するための駆動波形を示す波形図である。縦軸は、電圧軸であり、横軸は、時間軸である。横軸は、単位がミリ秒（ｍｓｅｃ．）である。また、赤（Ｒ）色には、Ａ１波形を印加し、青（Ｂ）には、Ｂ１波形を印加し、緑（Ｇ）には、Ｃ１波形を印加する。Ｔｆ（＋）とＴｆ（−）は、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の一周期を印加する時間であり、１フィールド時間を示す。また、Ｔｆ（＋）は、電圧が＋Ｖ１を印加するフィールド周期であり、Ｔｆ（−）は、−Ｖ１を印加するフィールド周期を示している。また、赤（Ｒ）は、フィールド時間内にＴａだけ＋Ｖ１、−Ｖ１を印加し、他の時間には、基準電圧であるＧが印加される。Ｔａにて赤（Ｒ）が選択されることを示し、赤（Ｒ）色のＬＥＤが点灯される。
【００５９】
同様に、Ｔｂにて青（Ｂ）が選択されることを示し、青（Ｂ）色のＬＥＤが点灯される。つぎに、Ｔｃにて緑（Ｇ）が選択されることを示し、緑（Ｇ）色のＬＥＤが点灯される。すなわち、１フィールドの開始時間Ｔ０から、Ｔａ→Ｔｂ→Ｔｃの順に各ＬＥＤが点灯する。
【００６０】
さらに、白色は、赤（Ｒ）と青（Ｂ）と緑（Ｇ）を同時に選択し、点灯することにより得られる。また、シアン色は、青（Ｂ）と緑（Ｇ）とを点灯し、マゼンタ色は、青（Ｂ）と赤（Ｒ）とを点灯し、イエロー色は、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）とを点灯することにより得られる。明度は、ＬＥＤと組み合わせる液晶表示パネルの透過率を制御することにより達成できる。あるいは、赤（Ｒ）のＬＥＤの選択時間Ｔａを複数に分割し、赤（Ｒ）の点灯時間を可変にして表示を行うことができる。
【００６１】
以上の赤、緑、青ＬＥＤ（２２、２３、２４）の選択時間に同期する期間に液晶層３８
に大きな電圧を印加することにより、液晶表示パネルは透過率が大きくなり、赤、緑、青ＬＥＤ（２２、２３、２４）の光が観察者側に出射される。ＬＥＤが点灯する場合には、観察者の光の時間分解能と積分効果を利用し、カラー表示を行うため、ＬＥＤの点灯、非点灯が遅いと点滅（フリッカー）に見えて宜しくない。そのため、３０ヘルツ以上のフィールド周波数（Ｔｆが１６〜１７ミリ秒以下）で表示を行うことが要求され、さらに、液晶層３８の応答が遅いと色の分解能が低下してしまう。そのため、液晶層３８へ印加する電圧を大きくすると同時に駆動周波数を高くする。そのため、小型情報機器の消費する電力は、赤、緑、青ＬＥＤ（２２、２３、２４）の点灯による増加と液晶表示パネルの駆動による増加が発生する。
【００６２】
しかし、反射型の第１の偏光板３９の利用と、ＥＬ（４５）上の蛍光印刷層の利用により、外部環境が明るい場合には、十分な視認性が達成できること、さらに、複数の光源部を設けているため、外部環境が暗い場合においても、ＥＬ（４５）の点灯により十分視認性の向上が可能なこと、。さらに、カラー表示、あるいは、高輝度表示の際には、ＬＥＤを利用し、液晶層３８へ印加する電圧を増加し、液晶層３８の応答速度を向上し、ＬＥＤを時間分割して点灯することによりカラー表示ができる。
【００６３】
そのため、複数の発光機構の異なる光源部を設けることにより、小型情報機器である腕情報機器の電池寿命の延長とデザイン性の向上とキャラクター表示、メモ表示の多色化が可能となる。
【００６４】
＜第２の実施形態＞
つぎに、本発明の第２の実施形態に関して図面に基づいて説明する。第２の実施形態は、小型情報機器として液晶表示装置によるデジタル表示と指針によるアナログ表示を両方を有する時計装置である。また、液晶表示パネルに利用する液晶層には、ポリマーと液晶との混合液晶層を用いている。図６は、第２の実施形態の小型情報機器を示す平面模式図である。図７は、図６に示すＣ−Ｃ線における断面模式図である。以下に、図６と図７とを用いて説明する。
【００６５】
小型情報機器は、筐体である時計ケース１に風防ガラス２と裏蓋部３を有する。第２の実施形態においても、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、裏蓋側に設ける第１の基板３１上には、信号電極（図示せず）を有し、風防ガラス２側に設ける第２の基板３５上にはデータ電極（図示せず）を有し、第１の基板３１と第２の基板３５とシール材４２により封入する液晶層３８を有する。液晶層３８には、明るく、さらに透過率の良好な高分子散乱型液晶を採用する。
【００６６】
高分子散乱型液晶は、高分子樹脂に液晶が混合し、液晶層３８へ電圧を印加することにより液晶の分子の方向が変化し、高分子樹脂と液晶との屈折率の差の大きさにより散乱と透過を制御するものである。高分子散乱型液晶は、大日本インキ製のＮＰＮ１５６を用いた。また、本第２の実施形態においては、配向膜は高分子樹脂との反応を防止するために使用していない。
【００６７】
また、第１の基板３１上に設ける信号電極は、エポキシ系の接着剤中に導電性ビーズを混入する異方性導電シール材を利用し、第２の基板３５上に設ける接続電極（図示せず）に接続し、第２の基板３５上に電気的に配置転換される。これにより、液晶表示パネルと回路基板４との接続は、導電部と非導電部が交互に積層するゼブラゴム６を用いて、第２の基板３５上のデータ電極と接続電極に接続し、液晶層３８へ所定の電圧を印加し表示を行う。回路基板４には、電力供給のために電池５を設けている。
【００６８】
また、第２の基板３５上には、液晶層３８への紫外線の照射の防止と、指針軸孔５８の
見切りと、液晶表示パネルのシール材４２等の見切りを兼用する文字板５５を設ける。文字板５５上には、１から１２までの時刻文字５６が印刷されている。
【００６９】
さらに、第１の基板３１の裏面側には、高分子散乱型液晶の透過の際の表示色を決定するためのフィルムを設ける。本第２の実施形態においては、ハーフミラー３３を採用することとした。ハーフミラー３３は、薄いアルミニウム（Ａｌ）膜を第１の基板３１の裏面に設ける方法、あるは、樹脂上に薄い銀（Ａｇ）膜を設け、第１の基板３１の裏側に貼り付ける方法を採用した。また、第１の実施形態に利用した反射型偏光板を採用しても良い。
【００７０】
また、液晶表示パネルの側壁部には、ＬＥＤ光源部２１を配置する。ＬＥＤ光源部２１の液晶表示パネルへの均一な光照射のために、第１の基板３１の裏面側には、高透過率の導光板４６を配置する。ＬＥＤ光源部２１は回路基板４と第１光源部配線５７により接続している。
【００７１】
さらに、導光板４６の裏側には、第２の光源部としてＥＬ（４５）を配置する。ここで、第２の光源部のＥＬ（４５）は、第１の基板３１の直下に設けるハーフミラー３３の特性を補強するために、反射特性を有するアルミニウム（Ａｌ）膜を電極とし、無彩色の反射特性を有する有機エレクトロルミネセンスを採用した。このため、外部環境が明るい場合には、ハーフミラー３３の反射特性と有機エレクトロルミネセンスのＥＬ（４５）の反射特性と高分子散乱型液晶の散乱性を利用して明るい表示が可能となる。
【００７２】
また、本第２の実施形態においては、第１の光源部を液晶表示パネルの側壁部に配置しているが、導光板は除去可能である。高分子散乱型液晶のため、第１の光源部であるＬＥＤからの光は、ハーフミラー３３と高分子散乱型液晶による散乱と、有機エレクトロルミネセンスのＥＬ（４５）の反射特性により十分に導光する効果があるためである。そのため、複数の光源部を有し、液晶表示パネルの側壁部に一部の光源部を有する小型情報機器において、高分子散乱型液晶を利用することは、偏光板を利用しないために明るい表示が達成できるのみならず、導光板の除去が可能となり、薄型化に有効となる。
【００７３】
また、小型情報機器は、有機エレクトロルミネセンスのＥＬ（４５）の裏側に分針５１と時針５２と指針軸５３の接続するアナログ時計駆動回路部５４を有する。アナログ時計駆動回路部５４は、全体の電源回路と液晶表示パネルの駆動回路を有する回路部４と接続している。
【００７４】
また、液晶表示パネルは、マトリクス型のため、複雑な表示が可能であるが、液晶の応答性と駆動電圧による消費電力の関係で３０×５０のマトリクスとした。さらに、小型情報機器は、表示内容の切り替えを行うモードボタン６５を有し、実施形態においては、年表示部６１、月表示部６２、日表示部６３を呈示している。
【００７５】
さらに、時刻合わせ、光源部の点灯内容等の設定を行う調整ボタン６４とＬＥＤ光源部２１、ＥＬ（４５）の点灯を行うライト点灯、消灯ボタン６６を有する。
【００７６】
また、アナログ表示の時刻文字５６と、指針軸孔５８とを紫外線を遮断する文字板５５に設けることにより、薄型化と低コスト化が達成できる。
【００７７】
＜第３の実施形態＞
以下に本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。第３の実施形態に示す小型情報機器は、第２の実施形態と同様、時計装置に関するものである。液晶表示装置を構成する液晶層には、ツイスト角を２１０°から２６０°とするスーパーツイスト
ネマチック（ＳＴＮ）方式を利用している。また、第１の基板の裏蓋側には、直線偏光を楕円変更に変換するために１／４λフィルムを配置し、さらに、可視光領域で選択反射が可能なコレステリック液晶ポリマーフィルムを配置している。本第３の実施形態においては、１／４λフィルムとコレステリック液晶ポリマーフィルムにて偏光板の代用を行っている。また、コレステリック液晶ポリマーフィルムは、可視光の所定の波長領域を選択的に反射を有すると共に、透過性を有する選択反射板として利用している。図８は、本発明の第３の実施形態の小型情報機器を示す断面模式図である。以下に、図８を用いて第３の実施形態を説明する。
【００７８】
液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、第１の基板３１上には、信号電極（図示せず）をＭ本有し、第２の基板３５上にはデータ電極（図示せず）をＮ本有し、Ｍ×Ｎのマトリクス型の液晶表示パネルとする。マトリクス型の液晶表示パネルでは、各信号電極（図示せず）とデータ電極（図示せず）の交点が各画素部となる。各画素部にスイッチング素子を有するアクティブマトリクス型とスイッチング素子を設けないパッシブマトリクス型とがある。本実施形態はどちらにも有効であるが、パッシブマトリクス型を用いて説明する。
【００７９】
また、第１の基板３１と第２の基板３５との間には、ツイスト角が２１０°から２７０°のいずれかであるスーパーツイステッドネマティク液晶層（ＳＴＮ）３８を有する。液晶層３８は、第１の基板３１と第２の基板３５とシール部４２と封口材（図示せず）とにより封入されている。また、第１の基板３１上と第２の基板３５上とには、液晶を規則的に配列するために配向膜（図示せず）を設けている。さらに、配向膜は液晶を規則的に配列するために、ラビング処理を行っている。さらに、液晶をツイストするために、カイラル材を添加した。
【００８０】
また、図８に示すように、第２の基板３５上には、スーパーツイステッドネマティク液晶層(ＳＴＮ)３８の色付を防止するために位相差フィルム５９を設け、さらに第２の偏光板４０である吸収型偏光板を配置し、さらに、第２の偏光板４０で文字板５５を兼用するよう外周に時刻文字５６を設ける。さらに、第１の基板３１の裏蓋側には、スーパーツイステッドネマティク液晶層(ＳＴＮ)３８の偏光性を調整する１／４λフィルム４７と可視光領域の光を選択的に反射することが可能なコレステリック液晶ポリマーフィルム４４を設ける。
【００８１】
前記コレステリック液晶ポリマーフィルム４４は、第２の基板３５側からの光に対して選択的に強い金属調の反射特性を有し、さらに、選択的反射領域以外の波長は、効率良く透過することができる。そのため、コレステリック液晶ポリマーフィルム４４の裏蓋側に設ける第２の光源部であるＥＬ（４５）上の印刷層（図示せず）の色度（ｘ、ｙ値）をコレステリック液晶ポリマーフィルム４４の選択反射領域の色度と差を設ける、あるいは、印刷層の明度（Ｌ値）をコレステリック液晶ポリマーフィルム４４の明度より小さくすることにより、視認性の良好な表示が可能となる。また、第２の光源部であるＥＬ（４５）は、針式小型情報機器の駆動回路部５４上に設け、駆動回路部５４からの情報は、指針軸５３に連動し、分針５１と時針５２の時刻表示を可能とする。
【００８２】
また、コレステリック液晶ポリマーフィルム４４の金属調の選択反射を有効に利用するため、第１の光源部であるＬＥＤ光源部２１を回路基板４上に設け、リング状の導光部（リング状光源部４８）を介して、風防ガラス２の下面に配置する導光板４９により液晶表示パネルの上面に至る。そのため、コレステリック液晶ポリマーフィルム４４の利用による、選択的に非常に強い反射特性を有効に利用できる。
【００８３】
また、回路基板４には、小型情報機器を駆動するための電池５を有する。以上のように
、第１の光源部からの光を液晶表示パネルの風防ガラス側より照射し、第２の光源部であるＥＬ（４５）を液晶表示パネルの裏面側に配置することにより、コレステリック液晶ポリマーフィルム４４の選択反射と他の部分は透過する性質のため、第２の光源部の点灯か外部光源利用かにより、画像の明暗が反転してしまう。そのため、画像反転防止には、風防ガラス２側から照射する第１の光源部を利用し、画像反転を有効に利用するには、第２の光源部を利用すれば良い。
【００８４】
＜第４の実施形態＞
以下に本発明を実施するための第４の実施形態を図面を参照しながら説明する。第４の実施形態は、液晶表示装置と発電機構として太陽電池とを有し、太陽電池を液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの裏側に設け、さらに、２種類の光源部を使用し、太陽電池の発電状況と電池蓄積残量により光源部の利用を制御するものである。図９は、発電機構を有する小型情報機器の平面模式図である。図１０は、図９のＤ−Ｄ線における断面模式図である。図１１は、発電機構を有する小型情報機器のシステムブロック図である。図１２はこの小型情報機器に用いる液晶表示パネルの平面図である。以下に、図９と図１０と図１１と図１２とを交互に用いて第４の実施形態を説明する。
【００８５】
液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、紙面下面に設ける第１の基板３１と紙面上面に設ける第２の基板３５を有する。液晶表示パネルはキャラクターとして複数の動物を表示するか、または、図９に示すように、年表示６１、月表示６２、日表示６３、曜日表示６７を切り替える表示部と、午前と午後の表示部８と時表示部９と分表示部１０からなる時刻表示部１１と、スケジュール等表示を行うメモ表示部２０とを有する。
【００８６】
図１２の液晶表示パネルの平面図に示すように、液晶表示パネルの表示内容により、配線パターンと液晶層３８への印加電圧、駆動周波数を最適化している。すなわち、キャラクターとして複数の動物を表示するか、または、年表示６１、月表示６２、日表示６３、曜日表示６７を切り替える第１の表示部８７は、第１の基板３１上には、透明導電膜として酸化インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）膜からなるＭ本の信号電極３２を設ける。第１の基板３１と所定の間隙を有して対向する第２の基板３５上には、Ｎ本のデータ電極３６を有し、Ｍ×Ｎのマトリクス型をしている。
【００８７】
午前と午後の表示部８と時表示部９と分表示部１０からなる時刻表示部１１（図９）、８８（図１２）は、数字を７分割のセグメント電極により表示するセグメント型を配置する。セグメント型電極は、小型情報機器の設定ボタン１６と反対の側に回路４との接続端子を配置している。
【００８８】
また、メモ表示部２０（図９）、８９（図１２）は、情報量が多いため、各画素部４１にスイッチング素子を有するアクティブマトリクス型を使用する。スイッチング素子としては、二端子型と三端子型とがあり、いずれを用いることも可能であるが、低電圧駆動と間欠駆動には、三端子型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が適している。間欠駆動は、信号電極３２に選択信号を印加し、データ電極３６に階調信号を印加して表示を行い、選択信号を印加し、メモ表示部２０を全面順次的に選択した後には、端子を高インピーダンス回路に接続し、信号電極３２とデータ電極３６に信号を印加せず、表示を行うことにより、駆動周波数の低減と間欠駆動による消費電力の低減ができる。
【００８９】
さらに、液晶層３８へ電圧を印加せず、表示を切り、液晶層３８と第１の偏光板３９と第２の偏光板４０により透過率を大きくすることにより、太陽電池５０により発電を効率良く行うことができる。
【００９０】
また、図１１のシステムブロック図に示すように、発電手段７１である太陽電池の発電状況は、電圧検出回路７２により検出されるため、電圧検出回路７２より二次電池７４へ
充電用電圧変換回路７３を経て充電される。また、電池残量検出回路７５は、電圧検出回路７２と二次電池７４の状況を検出し、光源部選択回路７６へ信号を発信している。光源部選択回路７６と、小型情報機器の利用者の要求、あるいは外部環境の変化を検出するセンサーからの信号により、第１の光源部であるＬＥＤ光源部２１、あるいは、第２の光源部であるＥＬ（４５）を選択し、電池残量により光源部の選択を行う。
【００９１】
また、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルには、信号電極、あるいはデータ電極へ順次的に信号を印加するため、基準クロック発振回路７７の信号は、同期分離回路７８を経て垂直同期回路７９と水平同期回路８２に分割され、垂直同期回路７９と階調信号発生回路８０とデータ電極駆動回路８１により、第１の基板３１と第２の基板３５との間の液晶層に所定の階調を達成するための信号が印加される。
【００９２】
また、水平同期回路８２と走査線駆動回路８３により信号電極が順次選択され、選択信号が印加される。
【００９３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、液晶表示パネルにより、透過率、あるいは反射率、あるいは、散乱度を印加電圧により制御し表示を行う液晶表示装置と、この液晶表示装置を用いた小型情報機器においては、液晶表示装置の使用環境が明るい場合、あるいは、視認性の向上が特に必要ない場合には、光源部を非点灯状態とする。使用環境が暗い、あるいはタイマー等の表示を行い、利用者に特別の視認性を必要とする場合には、光源部の消費電力に応じて、複数の発光機構を有する光源部を選択して利用することにより、小型情報機器の駆動時間の延長とデザイン性の向上ができた。
【００９４】
また、光源部としてＬＥＤとＥＬを利用し、ＥＬを面光源として利用する。また、ＬＥＤを側部に配置し導光板にてＥＬ上に導光し、さらに、外部光源が明るい場合には、導光板上、あるいはＥＬ上に設けるフィルター層の反射色、あるいは吸収色を利用して表示を行うことにより、消費電力の低減と装飾性に優れる表示ができた。
【００９５】
また、液晶表示装置を構成する偏光板には、一方の光学軸が透過軸であり、直交する光学軸が反射軸である反射型偏光板を利用することにより、液晶表示パネルの裏面が吸収色の場合に、反射型偏光板により反射とフィルター層の吸収色により良好なコントラスト比が可能となる。さらに、使用環境の反射と複数の光源部の点灯との組み合わせにより、反射光と光源部からの光により非常に多彩な表示が可能となった。
【００９６】
同様に、コレステリック液晶ポリマーフィルムを用いて、その選択反射特性と大きな透過性を利用することにより、明るい表示と装飾性に優れる表示が可能となる。また、使用者と小型情報機器の位置により選択反射色が変化するため、光源部の色と組み合わせることにより、色々な表示を一種類の小型情報機器にて得ることができた。
【００９７】
また、複数の色を有するＬＥＤを時間選択することによりカラー表示が可能であるが、液晶表示パネルを駆動する周波数を光源部の発光機構に適するよう可変にする方法を採用することにより、光源部の選択と、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの駆動周波数の選択により、さらに消費電力を低減することができた。
【００９８】
たとえば、ＬＥＤを時間選択してカラー表示を行う場合には、液晶表示パネルの応答速度を早くする必要があるが、複数種類の光源部を設けることにより、液晶表示パネルへの印加電圧を大きくする時間を短縮でき、消費電力の低減とＬＥＤの非点灯の際の表示品質の向上ができた。
【００９９】
また、ＬＥＤの各色の発光強度が異なるため、点灯時間を発光強度が小さい場合には長く、逆に強い場合には、短くすることにより、カラー表示の際の彩度のバランスが得られ、明るく、良好な表示ができた。
【０１００】
さらに、電池の残量、あるいは、発電機能を有する小型情報機器の場合には、電池残量、あるいは発電能力により、複数の光源部の内から、電力消費に対応して光源部を選択することにより、視認性と電池寿命の延長が可能となった。
【０１０１】
特に、大きさ（容積、厚さ）とデザイン性が機能性の一部とされる時計装置においては、複数の発光機構を有する光源部によるデザイン性の向上と光源部の選択による低消費電力化は極めて有効である。
【０１０２】
また、小型情報機器として分針、あるいは時針等によるアナログ表示部と液晶表示パネルによるデジタル表示部を有する時計装置の場合に、アナログ表示部の指針軸孔に対して側部に設ける光源部は対称とすることにより、指針軸孔により光が遮断されることを防止できる。さらに、少なくとも一方の光源部をリング状光源部とすることにより小型情報機器の上下の方向から光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施形態における小型情報機器の平面模式図である。
【図２】
本発明の第１の実施形態における小型情報機器の断面模式図である。
【図３】
本発明の第１の実施形態における小型情報機器に用いる液晶表示パネルの平面図である。
【図４】
本発明の第１の実施形態における小型情報機器に用いる液晶表示パネルの断面図である。
【図５】
本発明の小型情報機器に用いる液晶表示パネルの駆動波形を示すタイミングチャートである。
【図６】
本発明の第２の実施形態における小型情報機器の平面模式図である。
【図７】
本発明の第２の実施形態における小型情報機器の断面模式図である。
【図８】
本発明の第３の実施形態における小型情報機器の断面模式図である。
【図９】
本発明の第４の実施形態における小型情報機器の平面模式図である。
【図１０】
本発明の第４の実施形態における小型情報機器の断面模式図である。
【図１１】
本発明の小型情報機器に用いるシステムブロック図である。
【図１２】
本発明の第４の実施形態における小型情報機器に用いる液晶表示パネルの平面図である。
【符号の説明】
１ 時計ケース
２ 風防ガラス
３ 裏蓋
４ 回路基板
５ 電池（二次電池）
６ ゼブラゴム
７ 見切り板
１１ 時刻表示部
２０ メモ表示部
２１ ＬＥＤ光源部
２２ 赤ＬＥＤ
２３ 緑ＬＥＤ
２４ 青ＬＥＤ
３１ 第１の基板
３２ 信号電極
３３ ハーフミラー
３５ 第２の基板
３６ データ電極
３７ 配向膜
３８ 液晶層
３９ 第１の偏光板
４０ 第２の偏光板
４１ 画素部
４２ シール材
４４ コレステリック液晶ポリマーフィルム
４５ ＥＬ
４６ 導光板
４７ １／４λフィルム
４８ リング状光源部
４９ 導光板
５０ 太陽電池
５１ 分針
５２ 時針
５３ 指針軸
５４ 駆動回路部
５５ 文字板
５９ 位相差フィルム
７１ 発電手段
７６ 光源部選択回路
[Document name] Statement
[Name of invention] Liquid crystal display device and small information device using the same
[Claims]
[Claim 1] A liquid crystal display panel that displays images by electro-optical changes in a signal electrode provided on a first substrate, an opposing electrode provided on a second substrate, and a liquid crystal layer sealed between the first and second substrates,
On the back or side of the LCD panel,differentLight-emitting mechanisminEmission in the visible light wavelength rangeDo multipleA liquid crystal display device having a light source unit.
[Claim 2] 2. The liquid crystal display device according to claim 1,
The plurality of light source units emit lightDioDo andElectroluminescenceNesehmmIt'sA liquid crystal display device characterized by:
[Claim 3] 2. The liquid crystal display device according to claim 1,
SmallAt leastOne light sourceA liquid crystal display device having a filter layer thereon that absorbs or reflects visible light.
[Claim 4] 2. The liquid crystal display device according to claim 1,
With the observerOther sideA reflective polarizing plate is disposed on the rear surface of the first substrate disposed on the surface of theaA liquid crystal display device characterized by:
[Claim 5] 2. The liquid crystal display device according to claim 1,
With the observerOther sideA cholesteric liquid crystal polymer film is disposed on the rear surface of the first substrate disposed on the surface of the first substrate.aA liquid crystal display device characterized by:
[Claim 6] 2. The liquid crystal display device according to claim 1,
At least one of the light source units is a liquid crystal display panelwhereasThe ring-shaped light source unit emits light in a ring shape.Liquidcrystal display device.
[Claim 7] 3. The liquid crystal display device according to claim 2,
ElectroluminescenceNesehmmlight source sectionfor,IlluminationdiodeLight source partSet upforIt is characterized by having an opening.Liquidcrystal display device.
[Claim 8] 3. The liquid crystal display device according to claim 2,
IlluminationdiodeLight source partThere are multiple colorsIlluminationDioDo group?It is characterized by beingLiquidcrystal display device.
[Claim 9] 9. The liquid crystal display device according to claim 8,
The abovelight-emitting diodeThe light source unit is made up of multipleIlluminationDioDo andLiquid crystal layerHow it worksThe present invention is characterized by a mechanism that allows different colors to be displayed in synchronization with each other.Liquidcrystal display device.
[Claim 10] 9. The liquid crystal display device according to claim 8,
The aboveBothThe light source section isNonLights up,or luminescencediodeLight source partOnly lights up,orElectro
RumiNesehmmlight source sectionChisel pointLight or lightdiodeLight source partand ElectroluminescenceNesehmmlight source sectionSimultaneous lighting ofAt the same time, the light emitting diodes of the plurality of colors and the liquid crystal layer are synchronized in time to perform display.It is characterized by having the functionLiquidcrystal display device.
[Claim 11] The liquid crystal display device according to claim 10,
beforeduplicationNumber of colorsIlluminationDioDo andLiquid crystal layerIn terms of timeSynchronizeTableShowIn addition to the action,SaraNiEElectroluminNesehmmlight source sectionand liquid crystal layerThe operation ofSynchronizeTableShowHas a functionIt is characterized byLiquidcrystal display device.
[Claim 12]
A small-sized information device comprising the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 11 and a buzzer,
timeSpecifybuzzerActionsettingdoIt also has a function that is linked to the sound of a buzzer.handAt least one of the light source unitsTsuga dotIt is characterized by lightingSmall information devices.
[Claim 13] Claim 1 to Claim 11In a small information device using the liquid crystal display device according to any one of
Depending on the remaining battery power,LightGenbueachA small information device characterized by having a mechanism for selecting whether or not to light up a light source.
[Claim 14] Claim 1 to Claim 11In a small information device having a power generating function and the liquid crystal display device according to any one of the above,
The above multipleLightGenbueachA small information device characterized by having a mechanism for selecting whether or not to light up a light source.
[Claim 15] Claim 1 to Claim 11The liquid crystal display device according to any one ofIn the small information devices used,
The aforementionedA through hole for a pointer shaft of an analog display is provided in a part of the liquid crystal display panel,the light source sectionat leastOne is theSymmetrical through-holeDistributed toA small information device characterized by being placed in a
[Claim 16] Claim 1 to Claim 11The liquid crystal display device according to any one ofPlaceHas,Also, a clock mechanism having hands is provided,
liquidLCD display panelTime display sectionorThe aforementionedAccording to guidelinestimeDisplaypuppyA small information device characterized by the above.
[Detailed description of the invention]
0001
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention aims to improve the visibility of the display on the liquid crystal display panel when using a small information device in a dark external environment.Set inCan,Emission in the visible wavelength rangeDoThe light source part is colorful, improving the design of the small information device and presenting information to the observer. Furthermore, in order to reduce the power consumption required to drive the small information device,butbrightIn the casetableexhibitImproved quality, visibility in dark environments, and design,Low power consumption light sourcebyThe configuration of the liquid crystal display panel is improved. Furthermore, the driving of the liquid crystal display panel and the display of a plurality of different saturations are also improved.Illuminationdiode(below,LEDAbbreviated as) lighting and synchronization, and the LCD panel's transparency and shielding effects and multiple saturationLED's lightMore specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device having a mechanism for performing multicolor display by utilizing the time integration effect of the viewer's visibility and time resolution.
0002
Furthermore, in small information devices with power generation functions, the amount of power generated or the remaining amount of electricitydepending onBy selecting the type of light source, it is possible to improve visibility and extend the usable time of small information devices.
0003]
Also, the light-emitting mechanism is, LED.ElectroluminescenceNesehmmvinegar(below,ELAbbreviated as), laser diodes, vacuum discharge tubes (fluorescent tubes: cold cathode type, hot cathode type), plasma emission, filament type, field emission type, etc., and when used in small information devices,, LED., E.L.,Cold cathode fluorescent lamps and field emission types are effective.
0004]
In addition, design and low power consumption are particularly important, and this relates to small information devices where extended battery life and the selection of light source components are selling points.
0005]
[Prior Art]
Currently, in small information devices, the light source unit located on the back of the LCD panel rarely displays multicolor or high brightness, and even if it does, it is difficult to display high brightness due to power consumption issues, for example, LEDLights up only when necessary,Alternatively, a color filter may be provided on the liquid crystal display panel.
0006]
In addition, red (R), green (G), and blue (B) colorsLEDThis method involves repeating on and off in sequence, controlling the voltage applied to the liquid crystal layer at the time corresponding to each display color, and obtaining the desired saturation by adjusting the transparency and light-blocking properties of the liquid crystal display panel.ado.
0007
This method will be explained based on the drawings. Figure 5 shows the red (R), green (G), and blue (B) colors.LEDThis is a waveform diagram showing drive waveforms for sequentially lighting the LEDs. The vertical axis is the voltage axis, and the horizontal axis is the time axis. The horizontal axis is in milliseconds (msec). The A1 waveform is applied to red (R), the B1 waveform is applied to blue (B), and the C1 waveform is applied to green (G). Tf(+) and Tf(-) represent the time required to apply one cycle of A1, B1, and C1, and indicate one field time. Tf(+) represents the field period in which a voltage of +V1 is applied, and Tf(-) represents the field period in which a voltage of -V1 is applied. For red (R), +V1 and -V1 are applied only for Ta within the field time, and the reference voltage G is applied for the rest of the time. Ta indicates that red (R) is selected, and the red (R) colorLED isIt will be lit.
0008]
Similarly, Tb indicates that blue (B) is selected, and blue (B) colorLED isNext, green (G) is selected at Tc, and the green (G) color isLED isThat is, from the start time T0 of one field, the lights are turned on in the order Ta → Tb → Tc.Each LED isIt lights up.
0009
Furthermore, white can be achieved by simultaneously selecting and lighting red (R), blue (B), and green (G). Cyan can be achieved by lighting blue (B) and green (G), magenta by lighting blue (B) and red (R), and yellow by lighting red (R) and green (G). The brightness is, LED andThis can be achieved by controlling the transmittance of the liquid crystal display panel to be combined.LED'sDivide the selected time Ta into multiple parts and vary the red (R) lighting timetoThe display can be performed as follows.
0010]
Multiple of the aboveLEDBy combining these, a color display is possible by utilizing the integral effect of the viewer's visibility.
0011]
In addition, small information devicesTo LEDIf used, use a single red (R) color.LED'sEven with a single sensor, the driving voltage is high, so power consumption is high andTo LEDIt is difficult to light up the small information device.TeLEDIt is limited to just lighting.
0012]
However, the brightness of the light source, LED to ELIt is possible to produce a comparatively large and attractive display. Also, because LCD panels are not emissive, they require a light source in dark environments. Therefore, it is necessary to select a light source that is suitable for small information devices, taking into account the design and applicability of the device.
0013]
[Problem the invention aims to solve]
As explained above, it is necessary to improve the decorativeness of LCD displays incorporated into small information devices, or to select a light source unit that is suitable for new designs and applications, and it is also necessary to improve the configuration of the light source unit.
0014]
moreover, LED is for BrightAlthough it has a high degree of accuracy, it consumes a lot of power and requires frequent battery replacement.OrOr, a battery with a large capacity is required.ThatSmall information devices are becoming thicker and less luxurious.
0015]
On the other hand, ELMideIsThe color display is difficult and the brightness is insufficient.
0016]
Therefore, depending on the usage environment of the small information device incorporating the LCD display and the needs of the observer, it is necessary to use a high-brightness light source, a color display, or a light source that prioritizes power consumption.NaDisplay using the light sourcehandImproved design and visibilityTo aim foris required.
0017]
In particular, when using a light source in a clock device, design (decorativeness) andlowIt is necessary to solve both the problem of power consumption and the problem of power consumption.
0018]
[Means for solving the problem]
In order to achieve the above objectives, the liquid crystal display device of the present invention and the small information device using the liquid crystal display device utilize the following configuration.
0019]
The liquid crystal display device of the present invention has a signal electrode provided on a first substrate, a counter electrode provided on a second substrate, and a liquid crystal display panel that displays images by electro-optical changes in a liquid crystal layer sealed between the first and second substrates.A littleAt least, emission of light in multiple visible wavelength ranges with different emission mechanismsDoA light source unit is provided.
0020]
The liquid crystal display device of the present invention has a signal electrode provided on a first substrate, a counter electrode provided on a second substrate, and a liquid crystal display panel that displays images by electro-optical changes in a liquid crystal layer sealed between the first and second substrates.To LED and ELA light source unit is provided.
0021]
The liquid crystal display device of the present invention has a signal electrode provided on a first substrate, a counter electrode provided on a second substrate, and a liquid crystal display panel that displays images by electro-optical changes in a liquid crystal layer sealed between the first and second substrates.To LED and ELand further comprising at least an LED or an EL light source.To,A filter layer that absorbs or reflects visible light is provided.
0022]
The liquid crystal display device of the present invention has a signal electrode provided on a first substrate, a counter electrode provided on a second substrate, and a liquid crystal display panel that displays images by electro-optical changes in a liquid crystal layer sealed between the first and second substrates.To LED and ELand a light source unit.the other sidethe back side of the first substrateAgainstA projection polarizer is placed.
0023]
The liquid crystal display device of the present invention has a signal electrode provided on a first substrate, a counter electrode provided on a second substrate, and a liquid crystal display panel that displays images by electro-optical changes in a liquid crystal layer sealed between the first and second substrates.To LED and ELand a light source unit.the other sidethe back side of the first substrateNicoA plastic liquid crystal polymer film is placed.
0024]
At least one of the light source units used in the liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display panelofThe ring-shaped light source unit emits light in a ring shape.
0025]
The light source unit used in the liquid crystal display device of the present invention is placed on the back surface of the liquid crystal display panel.Ru LED and EL?Rana, EL to LEDThe opening is provided.
0026]
Used in the liquid crystal display device of the present inventionLEDlight sourceThe departmentMultiple colorsLED orThe structure is as follows.
0027
The plurality of light sources constituting the light source unit used in the liquid crystal display device of the present inventionLED andIt has a mechanism that synchronizes with the liquid crystal layer to display different colors.
0028]
Light source unit used in the liquid crystal display device of the present inventionIs LED and ELIt consists of, LEDThe light source is multipleNumber ColorLEDAvailable in multiple colorsLED andThe liquid crystal layer is synchronized with the light source unit to display the image.NonLights up,LED'sOnly lighting,EL'sOnly lighting and, LED and ELIt has the function of lighting up all the lights at the same time.
0029
Light source unit used in the liquid crystal display device of the present inventionIs LED and ELIt consists of, LEDThe light source is multipleNumber ColorLEDAvailable in multiple colorsLED andThe liquid crystal layer is synchronized with the light source unit to display the image.NonLights up,LED'sOnly lighting,EL'sOnly lighting and, LED and ELIt has a mechanism for displaying images in time in synchronization with the liquid crystal layer.
0030]
Light source unit used in the liquid crystal display device of the present inventionIs LED and ELIt consists of, LEDThe light source is multipleNumber ColorLEDThe display device further has a buzzer setting function according to time, and further has a mechanism for lighting at least one of the light sources in synchronization with the liquid crystal layer in response to the buzzer sound.
0031
Small information devices using the liquid crystal display device of the present invention have a mechanism that selects whether or not to light a light source unit having multiple light-emitting mechanisms, depending on the remaining battery charge.
0032]
The small information device of the present invention, which has a liquid crystal display device and a power generation function, has a mechanism for selecting whether or not to light a light source unit having multiple light-emitting mechanisms based on the amount of power generated or the remaining charge in the battery.
0033]
A small information device using the liquid crystal display device of the present invention has a through-hole for a pointer shaft of an analog display in a part of the liquid crystal display panel that constitutes the liquid crystal display device, and has a light source unit on the back or side of the liquid crystal display panel that emits light in at least multiple visible light wavelength ranges with different light-emitting mechanisms, and further has at leastRegardingThe light source parts are arranged symmetrically.
0034]
(effect)
The liquid crystal display device of the present invention controls the transmittance, reflectance, or degree of scattering by applying a voltage to the liquid crystal layer. When the environment in which the liquid crystal display device is used is bright, or when improved visibility is not particularly required, the light source unit is turned off. When the environment in which the liquid crystal display device is used is dark, or when a timer or other display is displayed, the light source unit has multiple light-emitting mechanisms that can be selected and used depending on the power consumption of the light source unit when special visibility is required by the user, thereby extending the operating time of the liquid crystal display device and the small information device that uses it and improving its design.
0035
Also, as a light sourceTeLED and ELUse, ELIt is used as a surface light source., LEDPlaced on the side and on the light guide plateOn ELFurthermore, when the external light source is bright, the light is guided to the light guide plate oris on ELBy utilizing the reflection color or absorption color of the filter layer provided on the display, a display with excellent decorativeness can be achieved.
0036
In addition, the polarizers that make up the LCD panel are reflective polarizers, with one optical axis being the transmission axis and the orthogonal optical axis being the reflection axis, so that the back surface of the LCD panel absorbs
In the case of color, a good contrast ratio can be achieved by the reflection of the reflective polarizer and the absorption color of the filter layer. Furthermore, by combining the reflection of the usage environment with the lighting of multiple light sources, a very diverse display can be achieved by the reflected light and light from the light sources.
0037
Also, cholesteric liquid crystal polymer filmUsing,SoSelective reflection characteristics and large transmittanceofuseTo doThis allows for bright and decorative displays. In addition, the selective reflection color changes depending on the position of the user and the small information device, so by combining it with the color of the light source, various displays can be obtained with a single type of small information device.
0038]
Also, it has multiple colorsRu LEDColor display is possible by selecting the time, but the frequency that drives the LCD panel must be adjusted to suit the light-emitting mechanism of the light source.So variableBy adopting this method, the selection of the light sourceChoice and, the driving frequency of the liquid crystal display panelchoiceThis makes it possible to further reduce power consumption.
0039
for example, LEDWhen selecting a time to display a color image, the response speed of the LCD panel must be increased, so the voltage applied to the LCD panel must be increased.death,Or increase the drive frequencySo,The power consumed by an LCD panel isincreasedobut,vice versa, ELWhen using an external light source, the voltage applied to the liquid crystal display panel or the driving frequency is reduced.So,Power consumption of liquid crystal display devices and small information devices that use themofIt can be reduced.
0040]
Also, LED'sEmission intensity of each colorteethDifferentThat's rightThe light-emitting efficiency of blue LEDs is poor, and the observer's visual sensitivity is best for green and worst for blue.,EL'sBy making the emitted light color blue or a color close to blue, it becomes possible to achieve a bright display with a good color balance when all light source sections are lit.
0041
Also, a buzzerthe law of natureAlert the useremitIn this case, by selecting the light source, the alarm can be issued very effectively.emitIt is possible.
0042
Also, the remaining battery powerdetectionAlternatively, in the case of a small information device having a power generation function, a light source unit is selected from among a plurality of light source units according to the remaining battery level or power generation capacity, thereby improving visibility.Maintenance ofThis makes it possible to extend the battery life.
0043
It is also a surface light source.RuEL to LEDProvide an opening for placement, LED'ssurroundingsEL toBy providing the light source, the area of the light source that can be used can be limited, and a bright display can be achieved.
0044]
In addition, in the case of a small information device that has an analog display unit with a minute hand or hour hand, etc., and a digital display unit with an LCD panel, a light source unit that is installed on the side of the pointer shaft hole of the analog display unitofSymmetryPlaced inThis prevents light from being blocked by the pointer shaft hole.Cut offwill beofFurthermore, by making at least one of the light source units a ring-shaped light source unit, it is possible to irradiate the small information device with light from above and below.
0045
[Embodiment of the invention]
<First embodiment>
Below,Liquid crystal display device and small information device using the liquid crystal display device in the best mode for carrying out the present invention,The following description will be given with reference to the drawings. The small information device is a wrist-type information device in this embodiment. FIG. 1 is a schematic plan view of the small information device in the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 1. FIG. 3 is a plan view of a liquid crystal display device used in the small information device. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 3. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line B-B in FIG., LEDFIG. 10 is a diagram showing the driving waveforms used for blinking.
The following describes the first embodiment, alternately using Figures 1, 2, 3, 4, and 5.
0046
The liquid crystal display panel used in the liquid crystal display device has a first substrate 31 provided on the lower surface of the paper and a second substrate 35 provided on the upper surface of the paper. M signal electrodes 32 made of an indium tin oxide (ITO) film are provided on the first substrate 31 as a transparent conductive film. N data electrodes 32 are provided on the second substrate 35, which faces the first substrate 31 with a predetermined gap therebetween.TadenThe signal electrode 32 and the data electrode 36 areTadenThe intersection with the pole 36 becomes the pixel portion 41 .
0047
Also, the pixel section 41 is M×The matrix of N is also formed between the first substrate 31 and the second substrate 35.(TN)liquid crystallayer 38. The liquid crystal layer 38 is sealed by the first substrate 31, the second substrate 35, the seal portion 42, and the sealing material 43. In addition, alignment films 37 are provided on the first substrate 31 and the second substrate 35 to align the liquid crystal regularly. Furthermore, the alignment films 37 are subjected to a rubbing process to align the liquid crystal layer 38 regularly. Furthermore, a chiral material is added to twist the liquid crystal.
0048
The second substrate 35 is placed on the user (observer) side of the small information device, and a second polarizing plate is placed on the observer side (front side) of the second substrate.40as absorptive polarizationBoardThe absorption polarizing plate is a polarizing plate in which one optical axis is a transmission axis and the optical axis perpendicular to the transmission axis is an absorption axis.OppositionA reflective polarizing plate is provided on the (rear) side as a first polarizing plate 39. The reflective polarizing plate differs from an absorptive polarizing plate in that one optical axis is a transmission axis and the perpendicular optical axis is a reflection axis. DBEF (trade name) manufactured by Sumitomo 3M was used as the reflective polarizing plate.
0049
An embodiment in which a liquid crystal display device having the above configuration is used in a small information device,The following will be explained with reference to Figures 1 and 2. The small information device isIt is a housingWatch case 1WindIt has a crystal 2 and a back cover 3. From the crystal 2 side, one optical axis is an absorption axis and the other optical axis is a transmission axis.The secondA polarizing plate 40, a second substrate 35, a liquid crystal layer 38, a sealing material 42, a first substrate 31, and a reflective type liquid crystal display device in which one optical axis is a reflection axis and the other optical axis is a transmission axis.The firstA polarizing plate 39 is disposed.
0050
The signal electrode 32 provided on the first substrate 31 is connected to a connection electrode (not shown) provided on the second substrate 35 using an anisotropic conductive sealing material in which conductive beads are mixed into an epoxy-based adhesive, and is electrically repositioned on the second substrate 35.ThisThe liquid crystal display panel and the circuit board 4 are connected to each other by using zebra rubber 6, which is made up of alternately laminated conductive and non-conductive parts, and the data on the second substrate 35 is then transferred to the circuit board 4.TadenElectrode 36 and connecting electrodetoA predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer 38 to produce a display. The circuit board 4 is provided with a battery 5 for power supply.
0051
In addition, a partition plate 7 is provided between the second polarizer 40 and the windshield 2 to shield the sealing material 42 that constitutes the liquid crystal display panel, or the circuit board 4, etc. from the viewer.
0052
The LCD display device also has a section that displays a design of multiple swimming fish 12 as characters, multiple designs of red (R) polka dots 13, green (G) polka dots 14, and blue (B) polka dots 15, a time display section 11 consisting of an AM/PM display section 8, an hour display section 9, and a minute display section 10, and a memo display section 20 that displays schedules, etc.
0053
Also, on the back surface of the first substrate 31, there is a first light source unit.TeLED lightThe source part 21 is attached to the side of the liquid crystal display panel.toHas.LED lightThe source 21 is red (R).Color andGreen (G)Color andBlue (B)Color LED(22, 23, 24)Each character display section, time display section 11 and memo display section 20 areB group LEDThe back surface of the first substrate 31 has, LED lightGenbu
21 to the liquid crystal display panel. The light guide plate 46 has scattering and transparency.ofWe used things that coexist.
0054
Also, on the back side of the light guide plate 46, a surface light source is provided as a second light source unit.RuEL(45)We have set up a system.EL(45)On the top of the light guide plate 46, a printing layer (not shown) is provided for printing fluorescent ink.TeEL(45)The top printed layer is presented.
0055
Next, we will explain the display method of small information devices using LCD displays. When the environment in which the small information device is used is bright, the reflective type of the LCD display panelThe firstThe display can be achieved by the difference between the reflection characteristics of the polarizing plate 39 and the fluorescent color of the print layer due to transmission. As a result, the power consumption of the liquid crystal display device can be reduced by turning off the light source unit.Power consumption isAlthough it depends on the display area and the illuminance of the light source, it includes the circuit that drives the LCD panel.extinguisherThe lighting consumes several times more power than the electricity consumed.
0056
Also, because the LCD panel does not emit light, the visibility of the display decreases when the environment in which the small information device is used is dark. Therefore, it is necessary to turn on the light source unit. First, to reduce the power consumption of the light source unit and extend the life of the battery 5, a second light source unit is used.RuEL(45)Use.EL(45)The light is lit by a light sensor or angle sensor.Tilt detection usingThere are two methods for turning on the light: automatically by pressing a button on the small information device, and by pressing a button on the small information device.
0057
Furthermore, when displaying each display in color, it is necessary to use RGB colors.Ru LED(22, 23, 24)This can be achieved by lighting the liquid crystal display panel in synchronization with the selected time for lighting.
0058
Each colorLED'sThe method for selecting the lighting will be explained with reference to FIG. 5.LEDThis is a waveform diagram showing drive waveforms for sequentially lighting the LEDs. The vertical axis is the voltage axis, and the horizontal axis is the time axis. The horizontal axis is measured in milliseconds (msec). The A1 waveform is applied to red (R), the B1 waveform is applied to blue (B), and the C1 waveform is applied to green (G). Tf(+) and Tf(-) are the time required to apply one cycle of A1, B1, and C1, and represent one field time. Tf(+) is the field period in which a voltage of +V1 is applied, and Tf(-) is the field period in which a voltage of -V1 is applied. Red (R) is applied with +V1 and -V1 for only Ta within the field time.ofAt other times, the reference voltage G is applied. At Ta, red (R) is selected.LED isIt will be lit.
0059
Similarly, Tb indicates that blue (B) is selected, and blue (B) colorLED isNext, green (G) is selected at Tc, and the green (G) color isLED isThat is, from the start time T0 of one field, the lights are turned on in the order Ta → Tb → Tc.Each LED isIt lights up.
0060
Furthermore, whiteColorThe color red is obtained by simultaneously selecting and lighting red (R), blue (B) and green (G). The color cyan is obtained by simultaneously lighting blue (B) and green (G).TaThe color is obtained by lighting blue (B) and red (R), and yellow is obtained by lighting red (R) and green (G)., LED andThis can be achieved by controlling the transmittance of the liquid crystal display panel to be combined.LED'sDivide the selected time Ta into multiple parts and vary the red (R) lighting timetoThe display can be performed as follows.
0061
The EndRed, green, blue LED (22,23,24)The liquid crystal layer 38
By applying a large voltage, the LCD panel's transmittance increases., red, green, blue LED(22,23,24)The light is emitted toward the observer.LED isWhen lit, the time resolution and integral effect of the observer's light are utilized to display color., LED'sIf the on/off time is slow, it will look like flickering, which is undesirable. Therefore, it is required to display at a field frequency of 30 Hz or more (Tf is 16 to 17 milliseconds or less). Furthermore, if the response of the liquid crystal layer 38 is slow, the color resolution will decrease. Therefore, the voltage applied to the liquid crystal layer 38 is increased and at the same time the drive frequency is raised. Therefore, the power consumed by small information devices is, red, green, blue LED(22,23,24)ofThe increase occurs due to lighting and driving of the liquid crystal display panel.
0062
However, reflectiveThe firstUse of polarizing plate 39, EL(45)By using the fluorescent printing layer on top, sufficient visibility can be achieved when the external environment is bright.,Furthermore, since multiple light sources are provided, it is possible to, EL(45)Visibility can be improved sufficiently by lighting up the,Furthermore, when using color or high brightness displays,, LEDBy using this, the voltage applied to the liquid crystal layer 38 is increased, and the response speed of the liquid crystal layer 38 is improved., LEDColor display is possible by lighting the lamps in a time-division manner.
0063
Therefore, by providing multiple light source units with different light-emitting mechanisms, it is possible to extend the battery life of small wrist-mounted information devices, improve their design, and enable multi-color character and memo displays.
0064
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The second embodiment is a timepiece device that serves as a small information device and has both a digital display using a liquid crystal display device and an analog display using hands. The liquid crystal layer used in the liquid crystal display panel is a mixed liquid crystal layer of polymer and liquid crystal. Figure 6 is a schematic plan view showing the small information device of the second embodiment. Figure 7 is a schematic cross-sectional view taken along line C-C shown in Figure 6. The following description will be made using Figures 6 and 7.
0065
Small information devices areIt is a housingWatch case 1WindThe liquid crystal display device of the second embodiment also has a glass 2 and a back cover 3. The liquid crystal display panel constituting the liquid crystal display device is formed by a first substrate 3 provided on the back cover side.1A signal electrode (not shown) is provided on the upper surface of the second substrate 35, and a data electrode is provided on the second substrate 35 on the windshield 2 side.Tadenpoles (not shown))ofThe liquid crystal layer 38 is sealed between the first substrate 31, the second substrate 35, and a sealant 42. The liquid crystal layer 38 is made of a polymer scattering liquid crystal that is bright and has good transmittance.
0066
In polymer scattering liquid crystal, liquid crystal is mixed with a polymer resin. When a voltage is applied to the liquid crystal layer 38, the orientation of the liquid crystal molecules changes, and scattering and transmission are controlled by the magnitude of the difference in refractive index between the polymer resin and the liquid crystal. NPN156 manufactured by Dai Nippon Ink was used as the polymer scattering liquid crystal. In addition, in this second embodiment, an alignment film is not used to prevent reaction with the polymer resin.
0067
In addition, the signal electrodes provided on the first substrate 31 are connected to connection electrodes (not shown) provided on the second substrate 35 using an anisotropic conductive sealing material in which conductive beads are mixed into an epoxy-based adhesive, and are electrically repositioned on the second substrate 35.ThisThe liquid crystal display panel and the circuit board 4 are connected to each other by using zebra rubber 6, which is made up of alternately laminated conductive and non-conductive parts, and the data on the second substrate 35 is then transferred to the circuit board 4.Tadenpole and connecting electrodetoA predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer 38 to produce a display. The circuit board 4 is provided with a battery 5 for power supply.
0068
Also, on the second substrate 35, there is a layer to prevent ultraviolet light from reaching the liquid crystal layer 38.and,Pointer shaft hole 58
It serves as both a border and a border for sealing material 42 of the LCD panel.characterA plate 55 is provided.characterOn the plate 55, the time characters from 1 to 12 are56is printed.
0069
Furthermore, a film is provided on the back side of the first substrate 31 to determine the display color when light is transmitted through the polymer scattering type liquid crystal. In this second embodiment, a half mirror33Half mirror33In the second embodiment, a method of providing a thin aluminum (Al) film on the back surface of the first substrate 31, or a method of providing a thin silver (Ag) film on a resin and attaching it to the back surface of the first substrate 31, is adopted. Also, the reflective polarizing plate used in the first embodiment may be adopted.
0070
Also, the side walls of the LCD panel, LEDLight source part21Place theLEDLight source part21In order to uniformly irradiate the liquid crystal display panel with light, a light guide plate 46 with high transmittance is disposed on the rear surface side of the first substrate 31 .LEDLight source part21 is timesThe first light source wiring 57 connects the circuit board 4 to the first light source wiring 57 .
0071
Furthermore, on the back side of the light guide plate 46, there is a second light source unit.TeEL(45)Here, the second light source unitEL (45)indicates a half mirror provided directly below the first substrate 3133In order to enhance the characteristics of the organic electroluminescence device, an aluminum (Al) film with reflective properties is used as an electrode, and an organic electroluminescence device with achromatic reflective properties is used.NesehmmSuTherefore, when the external environment is bright, the half mirror33Reflection characteristics of organic electroluminescenceNesehmmSEL(45)A bright display is possible by utilizing the reflective properties of the polymer and the scattering properties of the polymer scattering liquid crystal.
0072
In addition, in this second embodiment, the first light source unit is arranged on the side wall of the liquid crystal display panel, but the light guide plateRemovableBecause of the polymer scattering type liquid crystal, the first light source partisLED orThe light from the half mirror33Scattering by polymer scattering liquid crystal and organic electroluminescenceNesehmmSEL(45)Therefore, in a small information device having a plurality of light source units, some of which are located on the side walls of the liquid crystal display panel, the use of a polymer scattering liquid crystal not only makes it possible to achieve a bright display without using a polarizing plate, but also makes it possible to eliminate the light guide plate, which is effective in making the device thinner.
0073
In addition, small information devices use organic electroluminescenceNesehmmSEL(45)On the back side of the display, there is an analog clock drive circuit section 54 which connects minute hand 51, hour hand 52 and pointer shaft 53. Analog clock drive circuit section 54 is connected to circuit section 4 which has the overall power supply circuit and the drive circuit for the liquid crystal display panel.
0074
Also, because the LCD panel is a matrix type, it is difficult to display complex images.butIt is possible, but due to the relationship between the response of the liquid crystal and the power consumption due to the driving voltage,×The small information device has a matrix of 50. Furthermore, the small information device has a mode button 65 for switching the display contents, and in this embodiment, a year display section 61, a month display section 62, and a day display section 63 are presented.
0075
In addition, there is an adjustment button 64 for setting the time and the lighting conditions of the light source unit.LEDlight source section 21,EL (45)The light switch 66 is provided for turning on and off the light.
0076
Also, when using analog displayEngravingCharacter 56 and pointer shaft hole 58 andBy providing this on the dial 55 that blocks ultraviolet rays, a thinner and less expensive device can be achieved.
0077
<Third embodiment>
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.3The small information device shown in the embodiment is a clock device, similar to the second embodiment. The liquid crystal layer constituting the liquid crystal display device is made of a super twisted crystal with a twist angle of 210° to 260°.
It uses a nematic (STN) system. A 1/4λ film is placed on the back cover side of the first substrate to convert linearly polarized light into elliptical polarized light, and a cholesteric liquid crystal that can selectively reflect light in the visible light range is also placed on the back cover side.polymerIn the third embodiment, a 1/4λ film and a cholesteric liquid crystal are disposed.polymerThe film is used in place of a polarizing plate. The cholesteric liquid crystal polymer film is used as a selective reflector that selectively reflects a predetermined wavelength range of visible light and is also transparent. Figure 8 is a cross-sectional schematic diagram showing a small information device according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment will be described below with reference to Figure 8.
0078
The liquid crystal display panel that constitutes the liquid crystal display device has M signal electrodes (not shown) on the first substrate 31 and M data electrodes (not shown) on the second substrate 35.TadenIt has N poles (not shown),×The matrix type liquid crystal display panel is an N-matrix type liquid crystal display panel.inis connected to each signal electrode (not shown) and dataTadenThe intersections of the poles (not shown) form the pixel portions. There are two types of liquid crystal display devices: an active matrix type in which a switching element is provided in each pixel portion, and a passive matrix type in which no switching element is provided. This embodiment is effective for both types, but will be described using the passive matrix type.
0079
A supertwisted nematic liquid crystal layer (STN) 38 with a twist angle between 210° and 270° is provided between the first substrate 31 and the second substrate 35. The liquid crystal layer 38 is sealed by the first substrate 31, the second substrate 35, a sealant 42, and a sealing material (not shown). Alignment films (not shown) are provided on the first substrate 31 and the second substrate 35 to align the liquid crystal regularly. The alignment films are also rubbed to align the liquid crystal regularly. A chiral material is added to twist the liquid crystal.
0080
Also, as shown in Figure 8, a retardation film 59 is provided on the second substrate 35 to prevent coloring of the super twisted nematic liquid crystal layer (STN) 38, and an absorptive polarizer, which is the second polarizer 40, is also provided.SecondPolarizing plate 40With characterboard55Combined useTime characters on the outer edgeFurthermore, on the back cover side of the first substrate 31, there is provided a 1/4λ film 47 for adjusting the polarization of the super twisted nematic liquid crystal layer (STN) 38 and a cholesteric liquid crystal layer 56 for selectively reflecting light in the visible light range.polymerFilm 44Establish a.
0081
The cholesteric liquid crystalpolymerFilm 44has a strong metallic reflection characteristic selectively for light from the second substrate 35 side, and further, wavelengths outside the selective reflection region can be efficiently transmitted.polymerFilm 44A second light source unit provided on the back cover side of theEL (45)The chromaticity (x, y values) of the upper printed layer (not shown) ispolymerfilm44or the lightness (L value) of the printing layer is set to be different from the chromaticity of the selective reflection area of the cholesteric liquid crystal.polymerfilm44By making the brightness of the second light source unit smaller than that of the first light source unit, it is possible to achieve a display with good visibility.EL (45)is a driving circuit part of a small needle-type information device54, and a drive circuit section54The information from the minute hand 51 and the hour hand 52 is linked to the pointer shaft 53 to display the time.
0082
Also, cholesteric liquid crystal polymer film 44In order to effectively utilize the selective reflection of the metallic tone of the first light source partThe LED light source unit 21is provided on the circuit board 4, and a ring-shapedGuidanceLighting section (ring-shaped light sourcePart 48), and then reaches the upper surface of the liquid crystal display panel via the light guide plate 49 disposed on the lower surface of the windshield 2.44By using the above, it is possible to effectively utilize the very strong reflection characteristics selectively.
0083
In addition, the circuit board 4 isDriveIt has a battery 5 for powering it.
Light from the first light source unit is irradiated from the windshield side of the LCD panel, and light from the second light source unitEL (45)By placing a cholesteric liquid crystal polymer film on the back side of the liquid crystal display panel,44selective reflection and other parts are transmittedof natureTherefore,SecondThe image quality varies depending on whether the light source is lit or an external light source is used.The ups and downsTherefore, to prevent the image from being inverted,Irradiation fromThe second1To effectively use the light source and image inversion,2Just use the light source part.
0084
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. The fourth embodiment has a liquid crystal display device and a solar cell as a power generation mechanism, with the solar cell located on the back side of the liquid crystal display panel that constitutes the liquid crystal display device. Furthermore, two types of light source units are used, and the use of the light source units is controlled based on the power generation status of the solar cell and the remaining battery charge. Figure 9 is a schematic plan view of a small information device with a power generation mechanism. Figure 10 is a schematic plan view of a small information device with a power generation mechanism.In FIG.11 is a schematic cross-sectional view taken along line D-D. Fig. 11 is a system block diagram of a small information device having a power generation mechanism.FIG. 12 is a plan view of a liquid crystal display panel used in this small information device.Below, Figs. 9, 10 and 11Figure 12 andThe fourth embodiment will be described using the following alternately.
0085
The liquid crystal display panel that constitutes the liquid crystal display device has a first substrate 31 located on the bottom side of the paper and a second substrate 35 located on the top side of the paper.liquidLCD display panelHakiDisplay multiple animals as charactersmosquito,or,As shown in FIG.It has a display section that switches between a year display 61, a month display 62, a day display 63, and a day of the week display 67, a time display section 11 that consists of an AM/PM display section 8, an hour display section 9, and a minute display section 10, and a memo display section 20 that displays schedules, etc.
0086
As shown in the plan view of the LCD panel in Figure 12, the wiring pattern, the voltage applied to the liquid crystal layer 38, and the drive frequency are optimized depending on the content displayed on the LCD panel.mosquitoThe first display unit 87, which switches between the year display 61, the month display 62, the date display 63, and the day of the week display 67, has M signal electrodes made of an indium tin oxide (ITO) film as a transparent conductive film on the first substrate 31.32On the second substrate 35 facing the first substrate 31 with a predetermined gap therebetween, N data lines are provided.Tadenvery36Withdeath,M×It has an N matrix type.
0087
Time display unit 11 consisting of AM/PM display unit 8, hour display unit 9, and minute display unit 10(Figure 9)88(Figure 12) is arranged with a segment type that displays numbers using segment electrodes divided into seven parts. The segment type electrodes are used for setting buttons 16 of the small information device.oppositeA connection terminal for connection to the circuit 4 is arranged on the side.
0088
Also, the memo display section 20 (Figure 9),89(Figure 12) uses an active matrix type having a switching element in each pixel section 41 because it has a large amount of information. The switching element can be of two-terminal type or three-terminal type, and either can be used, but for low voltage driving and intermittent driving, a three-terminal type thin film transistor is used.Ta(In the intermittent driving, a selection signal is applied to the signal electrode 32, and the dataTadenA gray scale signal is applied to the electrode 36 to perform display, and a selection signal is applied to the memo display section 20.allAfter the selection is made in a frame sequential manner, the terminal is connected to a high impedance circuit, and the signal electrode 32 and the data electrodeTadenBy performing display without applying a signal to the electrode 36, it is possible to reduce the drive frequency and power consumption by intermittent drive.
0089
Furthermore, by not applying voltage to the liquid crystal layer 38, turning off the display, and increasing the transmittance using the liquid crystal layer 38, the first polarizer 39, and the second polarizer 40, power generation can be performed efficiently by the solar cell 50.
0090
Also, as shown in the system block diagram of Figure 11, the power generation status of the solar cell, which is the power generation means 71, is detected by the voltage detection circuit 72.RutaTherefore, the voltage detection circuit 72 supplies the secondary battery 74
Charging voltage conversion circuit73The remaining battery capacity detection circuit 75 detects the status of the voltage detection circuit 72 and the secondary battery 74, and sends a signal to the light source unit selection circuit 76. The light source unit selection circuit 76 selects the LED light source unit 21, which is the first light source unit, or the LED light source unit 22, which is the second light source unit, based on the request of the user of the small information device or a signal from a sensor that detects changes in the external environment.EL (45)Select the light source according to the remaining battery power.
0091
In addition, the liquid crystal display panel that makes up the liquid crystal display device has signal electrodes or dataTadenTo apply signals to the poles sequentially, a reference clock is generated.ShakeThe signal from the circuit 77 is split into a vertical synchronizing circuit 79 and a horizontal synchronizing circuit 82 via a synchronizing separator circuit 78.and gradationA signal generating circuit 80Data electrodeA signal for achieving a predetermined gradation is applied to the liquid crystal layer between the first substrate 31 and the second substrate 35 by the drive circuit 81.Anddo.
0092
Also, horizontal synchronization circuit 82andThe scanning line driving circuit 83ReceiptSignal electrodes are in orderNext selectionis selected and a selection signal is applied.
0093
[Effects of the invention]
As is clear from the above explanation, the liquid crystal display panel controls the transmittance, reflectance, or scattering degree by applying voltage to produce a display.,In a small information device using this liquid crystal display device, when the environment in which the liquid crystal display device is used is bright,, visualImproved recognitionespeciallyWhen not required, the light source is kept in a non-illuminated state.When the usage environment is dark or when a timer or other display is required and special visibility is required by the user, a light source unit with multiple light-emitting mechanisms can be selected and used according to the power consumption of the light source unit, thereby extending the operating time of the small information device and improving its design.
0094
Also, as a light sourceTeLED and ELUse, ELIt is used as a surface light source., LEDPlaced on the side and on the light guide plateOn ELFurthermore, when the external light source is bright, the light is guided to the light guide plate oris on ELBy utilizing the reflection color or absorption color of the filter layer provided on the LCD panel, it was possible to reduce power consumption and achieve a display with excellent decorativeness.
0095
In addition, by using a reflective polarizer, which has one optical axis as the transmission axis and the orthogonal optical axis as the reflection axis, for the polarizer that makes up the LCD display, when the back surface of the LCD display panel is an absorption color, a good contrast ratio can be achieved by the reflection from the reflective polarizer and the absorption color of the filter layer. Furthermore, by combining the reflection of the usage environment with the lighting of multiple light sources, a very diverse display can be achieved by the reflected light and light from the light sources.
0096
Similarly, cholesteric liquid crystal polymer filmsUsing,SoSelective reflection characteristics and large transmittanceofuseTo doThis allows for bright and decorative displays. In addition, because the selective reflection color changes depending on the position of the user and the small information device, various displays can be obtained with a single type of small information device by combining it with the color of the light source.
0097
Also, it has multiple colorsRu LEDColor display is possible by selecting the time, but the frequency that drives the LCD panel must be adjusted to suit the light-emitting mechanism of the light source.So variableBy adopting this method, the selection of the light sourceChoice and, the driving frequency of the liquid crystal display panel that constitutes the liquid crystal display deviceSelection ofThis further reduced power consumption.
0098
for example, LEDWhen selecting a time to display colors, it is necessary to increase the response speed of the liquid crystal display panel. However, by providing multiple types of light source units, the time required to increase the voltage applied to the liquid crystal display panel can be shortened, thereby reducing power consumption.and LED'sThe display quality when the display is not lit has been improved.
0099
Also, LED'sSince the light emission intensity of each color is different, by lengthening the lighting time when the light emission intensity is low and shortening it when the light emission intensity is high, a balance of saturation can be achieved when displaying colors, resulting in a bright and good display.
0100
Furthermore, depending on the remaining battery charge, or in the case of small information devices with power generation functions, the power source may be selected from among multiple light sources depending on the remaining battery charge or power generation capacity.ExpensesBy selecting the appropriate light source, visibility and battery life can be extended.
0101
In particular, in clock devices where size (volume, thickness) and design are considered part of functionality, improving design by using a light source unit with multiple light-emitting mechanisms and reducing power consumption by selecting the right light source unit are extremely effective.
0102
In addition, in the case of a small information device with a clock device that has an analog display unit with minute or hour hands and a digital display unit with an LCD panel, by making the light source unit located on the side of the analog display unit symmetrical with respect to the pointer shaft hole, light is not blocked by the pointer shaft hole.Cut offTo preventStopFurthermore, by making at least one of the light source units a ring-shaped light source unit, it is possible to illuminate the small information device from above and below.LightIt can be irradiated.
[Brief description of the drawing]
[Figure 1]
This is a schematic plan view of a small information device in the first embodiment of the present invention.
[Figure 2]
A schematic cross-sectional view of a small information device in the first embodiment of the present invention.
[Figure 3]
This is a plan view of an LCD display panel used in a small information device in the first embodiment of the present invention.
[Figure 4]
A cross-sectional view of an LCD display panel used in a small information device in the first embodiment of the present invention.
[Figure 5]
This is a timing chart showing the driving waveforms of the liquid crystal display panel used in the small information device of the present invention.
[Figure 6]
This is a schematic plan view of a small information device in the second embodiment of the present invention.
[Figure 7]
A schematic cross-sectional view of a small information device in the second embodiment of the present invention.
[Figure 8]
A schematic cross-sectional view of a small information device in the third embodiment of the present invention.
[Figure 9]
This is a schematic plan view of a small information device in the fourth embodiment of the present invention.
[Figure 10]
A schematic cross-sectional view of a small information device in the fourth embodiment of the present invention.
[Figure 11]
System block diagram used in the small information device of the present invention.
[Figure 12]
A plan view of an LCD display panel used in a small information device in the fourth embodiment of the present invention.
[Symbol explanation]
1 watch case
2 Windshield
3 Back cover
4 Circuit board
5 Battery (secondary battery)
6 Zebra Rubber
7. Clearance board
11 Time display section
20 Memo display section
21LED lightGenbu
22Red LED
23 Green LED
24 Blue LED
31 First substrate
32 Signal electrode
33 Half mirror
35 Second substrate
36 DayTadenvery
37 Alignment film
38 Liquid crystal layer
39 First polarizing plate
40 Second polarizing plate
41 Pixel section
42 Sealing material
44 Cholesteric Liquid Crystal Polymer Film
45EL
46 Light guide plate
47 1/4λ film
48Ring-shaped light sourceDepartment
49light guide plate
50 solar cells
51 minute hand
52 hour hand
53 Pointer axis
54 Drive circuit section
55 Dial
59 Phase difference film
71 Power generation means
76 Light source selection circuit