JP3810525B2

JP3810525B2 - Color display device

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Publication number: JP3810525B2
Application number: JP20441697A
Authority: JP
Inventors: 金子　　靖; 貴秋山; 昌史井出
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: JPH1152354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
表示サブフィールド毎に異なるカラーの画像を表示し、人間の目の時間軸の合成作用を用いて混色させ多色表示を得るカラー表示装置は、フィールド順次型と呼ばれる。本発明はこのようなフィールド順次型の多色表示モードを有するカラー表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィールド順次型の表示装置の一つの手段は、サブフィールド毎に異なる波長の光の表示情報を表示する広帯域の波長の光を発光する表示部と、広帯域の波長の光からサブフィールド毎に特定の波長域の光を選別する可変フィルタ部を有する手段である。
【０００３】
フィールド順次型の表示装置の他の手段は、異なる波長の光を発光しうる光源部と、光源部が発光する光を表示情報に基づいて制御するシャッタ部とを有し、光源部はサブフィールド毎に特定のカラーを発光させ、それに対応してシャッタ部を制御する手段である。
【０００４】
カラー光源としては、蛍光ランプやＬＥＤ（発光ダイオード）が考えられる。とくに近年、青色発光のＬＥＤが開発されたことにより３原色のＬＥＤによるフィールド順次型のカラー表示装置が可能となってきた。
【０００５】
（従来技術の説明：図３，図４，図５）
フィールド順次型の表示装置の一例の構成図を図３に示す。
異なる波長の光を発光し、それぞれ独立に制御可能な複数のカラー光源からなる光源部１を有する。すなわち、カラ−光源として、赤、緑、青の３色のＬＥＤからなる光源部１を有する。光源部１は複数の３色ＬＥＤ４が配置されたＬＥＤボックス３と拡散板５からなる。光源部１は光源駆動回路８により駆動される。
【０００６】
さらに、光源部１が発光する光の透過率を制御する液晶シャッタ部２とを有する。液晶シャッタ部２は文字数字の表示可能な表示セグメント６を有する。
液晶シャッタ部２はシャッタ制御回路７により制御される。シャッタ制御回路７と光源駆動回路８は、同期がとられており、同一時期に動作するように制御されている。
【０００７】
図４に図３の例のフィールド順次型のカラー表示装置のブロック図を示す。
光源部１は赤光源Ｒ、緑光源Ｇ、青光源Ｂからなり、光源駆動回路８から供給される赤光源信号Ｌｒ、緑光源信号Ｌｇ、青光源信号Ｌｂによって点灯される。
液晶シャッタ部２はシャッタ制御回路７から供給されるデータ信号Ｄとコモン信号Ｃによって駆動される。各信号の基準パルスは、同一であり、光源信号と液晶シャッタ駆動信号の位相を同一に制御している。
【０００８】
図５に図４に示した従来技術のフィールド順次型カラー表示装置における各信号の波形と、室温で、駆動電圧が２０Ｖの場合の液晶シャッタ部２の光学応答特性を示す。
液晶シャッタ部２を交流駆動するために２つのフィールドｆ１、ｆ２を用い、それぞれのフィールドは３つのサブフィールドｆＲ、ｆＧ、ｆＢからなる。
【０００９】
赤光源信号Ｌｒは、サブフィールドｆＲでのみ点灯し、ほかのサブフィールドｆＧ、ｆＢでは非点灯となる。
同じように、緑光源信号ＬｇはサブフィールドｆＧでのみ点灯し、他のサブフィールドｆＢ、ｆＲでは非点灯、青光源信号ＬｂはサブフィールドｆＢでのみ点灯し、ほかのサブフィールドｆＲ、ｆＧでは非点灯となる。
【００１０】
液晶シャッタ部２に供給されるコモン信号Ｃはフィールドｆ１ではｃ１、フィールドｆ２ではｃ２となる。
【００１１】
液晶シャッタ部２として、ノーマリー白のＳＴＮ液晶パネルを用いた場合、白表示時のデータ信号Ｄｗはコモン信号Ｃと同相信号で、液晶には電圧が印加されずオフ状態となり、黒表示時のデータ信号Ｄｂｌはコモン信号Ｃと逆相となり、液晶にはコモン信号Ｃとデータ信号Ｄｂｌの差電圧が駆動電圧として液晶パネルに印加されオン状態となる。
【００１２】
単独の原色を表示する場合のデータ信号は、その色に対応したサブフィールドのみでシャッタが透過状態（開）となるような電位をとる。たとえば、赤を表示する場合のデータ信号Ｄｒは赤に対応したサブフィールドｆＲでのみシャッタが透過状態となるような電位をとり、サブフィールドｆＧ、サブフィールドｆＢでは、シャッタが閉状態となる電位をとる。緑を表示する場合のデータ信号Ｄｇは緑に対応したサブフィールドｆＧでのみシャッタが透過状態となるような電位をとる。青を表示する場合のデータ信号Ｄｂは青に対応したサブフィールドｆＧでのみシャッタが透過状態となるような電位をとる。
【００１３】
複数の原色を表示する場合のデータ信号は、それぞれの色に対応したサブフィールドのみでシャッタが透過状態（開）となるような電位をとる。たとえば、青緑を表示する場合のデータ信号は緑と青に対応したサブフィールドｆＧとｆＢでシャッタが透過状態となるような電位をとり、サブフィールドｆＲではシャッタが閉状態となる電位をとる。紫を表示する場合のデータ信号は青と赤に対応したサブフィールドｆＢとｆＲでシャッタが透過状態となるような電位をとる。黄色を表示する場合のデータ信号は赤と緑に対応したサブフィールドｆＲとｆＧでシャッタが透過状態となるような電位をとる。
【００１４】
以上のような構成のフィールド順次型カラー表示装置は簡単な構成で多色を表示できるという特徴がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した構成のフィールド順次型のカラー表示装置を、腕時計や携帯情報機器に備えようとする場合、ＬＥＤの消費電力が大きいので、つねにＬＥＤを点灯状態にすることができない。
【００１６】
そこで、必要な場合だけスイッチを押しＬＥＤを点灯し、カラー表示を行い、それ以外の期間はＬＥＤを点灯させないことで、消費電力を小さくしている。
【００１７】
光源部１が点灯していない期間には、液晶シャッタ部２が白黒表示をする場合と、液晶シャッタ部２も停止する場合がある。液晶シャッタ部２が白黒表示する場合、反射板として、拡散板５を用いることになるため、通常の反射型液晶表示装置に用いる反射板より反射率が低く、非常に暗い表示となり、表示品位はあまり良くない。
【００１８】
また、光源部１が点灯していない期間に、液晶シャッタ部２が停止する場合には、液晶素子が透けて見えると、腕時計のデザイン的には好ましくない。
【００１９】
（発明の目的）
本発明の目的は、フィールド順次型のカラー表示装置が、光源部が点灯していない期間でも、明るい、高品位の白黒表示が可能なフィールド順次型のカラ−表示装置を提供することにある。
【００２０】
また、本発明のもう１つの目的は、光源部が点灯していない期間に、液晶シャッタ部の動作も停止した場合、完全にメタルシャッターを閉じた様な表示にすることで、デザイン的に優れたフィールド順次型のカラー表示装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明のカラー表示装置は、異なる波長の光を発光しそれぞれ独立に制御可能な複数のカラー光源からなる光源部と、一対の基板間に液晶層を挟持した液晶素子とを備え、液晶素子は光源部が発光する光の透過率を制御し、サブフィールド毎に特定のカラー光源を点灯させ、サブフィールドに対応して液晶素子を制御することにより多色表示を行うカラー表示装置であって、液晶素子と光源部との間に、反射型偏光板を設け、光源部の点灯時には、透過表示を行い、光源部が非点灯時には反射表示を行うことを特徴とする。また、液晶素子と複数の偏光板とで、液晶シャッタ部を構成し、複数の偏光板のうち、一つの偏光板が反射型偏光板であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明によるカラー表示装置は請求項１に記載の構成を含み、液晶シャッタ部が、吸収型偏光板とＳＴＮ液晶素子と反射型偏光板で構成されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明によるカラー表示装置は請求項１に記載の構成を含み、液晶シャッタ部が、吸収型偏光板と２周波型ＴＮ液晶素子と反射型偏光板で構成されることを特徴とする。
【００２４】
また本発明によるカラー表示装置は請求項１に記載の構成を含み、光源部が、ＬＥＤボックスと拡散板で構成されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明によるカラー表示装置は請求項１に記載の構成を含み、光源部がＬＥＤエレメントと導光板で構成されることを特徴とする。
【００２６】
（作用：図６）
本発明によるカラー表示装置において、光源部１のＬＥＤを停止した場合の表示方法について、図６を用いて説明する。吸収型偏光板９は、ヨウ素や２色性色素を延伸したフィルムに染色して作成する一般的な偏光板であり、透過軸９ａ方向に振動する光は透過し、透過軸９ａと９０゜回転した方向に振動する光は吸収する。
【００２７】
一方、反射型偏光板１０は、透明なベースフィルムに薄膜を多層に積層した構造で、透過軸１０ａ方向に振動する光は透過し、透過軸１０ａと９０゜回転した方向に振動する光は反射する。
【００２８】
図６の斜視図において、吸収型偏光板９の透過軸９ｂと反射型偏光板１０の透過軸１０ａが平行であれば、外部からの入射光は透過する。したがって、ＬＥＤ点灯時は開状態となり、所定のＬＥＤの光を透過し、一方、ＬＥＤ非点灯時は、外部からの入射光は拡散板５で反射し、白色表示となる。拡散板５として、赤や青の色が付いたプラスチックフィルムを用いると、色表示が可能となる。
【００２９】
つぎに、吸収型偏光板９を９０゜回転し、透過軸９ａが反射型偏光板１０の透過軸１０ａと直交するように配置する。
吸収型偏光板８を透過した直線偏光は、反射型偏光板１０を透過することはできず、反射型偏光板１０で反射される。ＬＥＤ点灯時は閉状態となり、ＬＥＤの光が外部へ透過することを抑える。ＬＥＤ非点灯時は、外部から吸収型偏光板８を透過した直線偏光は、反射型偏光板１０で反射し、メタリックシルバーの金属色を示す。
【００３０】
吸収型偏光板９の透過軸９ａを回転する代わりに、吸収型偏光板９と反射型偏光板１０の間に９０゜ツイスト配向のＴＮ（ツイステッドネマチック）液晶素子を設けると、ＴＮ液晶素子への印加電圧により反射型偏光板１０への直線偏光の入射角度を約９０゜変えることができ、応答時間は遅いが、液晶シャッタ部２としての開閉動作とともに、ＬＥＤ非点灯時には、白背景や色背景にメタリックシルバーの文字や図形を表示することが可能となり、ＬＥＤ非点灯時の表示装置の表示品位を高めることが可能となる。
【００３１】
さらに、９０゜ツイスト配向のＴＮ液晶素子の代わりに、１８０゜〜２７０゜ツイスト配向のＳＴＮ（スーパーツイストネマチック）液晶素子を用いると、液晶素子の応答性が改善し、フィールド順次型カラー表示装置の液晶シャッタ部２として実用可能となる。
しかしながら、ＳＴＮ液晶素子を通過した光は楕円偏光状態になり、反射型偏光板１０に完全な直線偏光を入射することができず、ＬＥＤ非点灯時の表示色に色が付くが、吸収型偏光板９と反射型偏光板１０の配置角度と、ＳＴＮ液晶素子のΔｎｄを最適化することで、直線偏光に近づき、余り色が付なくすることが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施するための最適な実施形態におけるフィールド順次型のカラー表示装置の構成を図面を用いて説明する。
【００３３】
（第１の実施の形態：図１，図２，図３）
本発明の第１の実施の形態におけるフィールド順次型のカラー表示装置の構成は、液晶シャッタ部２の構成を除いて、従来技術のフィールド順次型のカラー表示装置の構成図である図３と、基本的には等しい。本発明のカラー表示装置ではカラ−光源として、赤、緑、青の３色のＬＥＤ（発光ダイオード）からなる光源部１を有する。複数の３色ＬＥＤ４が配置されたＬＥＤボックス３と拡散板５からなる光源部１は、光源駆動回路８により駆動される。
【００３４】
本実施の形態では光源部１が発光する光を制御するため、データ信号を入力する信号電極と走査信号を入力するコモン電極とからなる液晶シャッタ部２を有する。液晶シャッタ部２は文字数字の表示可能な表示セグメント６を有する。
なおここで、液晶シャッタ部２はセグメントタイプには限らずマトリクスタイプでもよい。本実施の形態では、コモン電極は単独としスタティック駆動を用いた。液晶シャッタ部２はシャッタ制御回路７によって制御される。
【００３５】
この実施の形態では液晶シャッタ部２としてノーマリー白、すなわち、オフ電圧印加で光透過状態の開、オン電圧印加で光遮断状態の閉になるＳＴＮ液晶パネルを用いる。図１は、本実施の形態で用いるカラー表示装置の構成要素を説明するため、ＳＴＮ液晶素子を用いる液晶シャッタ部２と光源部１の断面図で、図２は、本実施の形態で用いる液晶シャッタ部２の構成要素の配置関係を示す平面図である。以下、図１と図２とを交互に用いて本発明のカラー表示装置の構成を説明する。
【００３６】
本実施の形態の液晶シャッタ部２は、ＩＴＯからなる第１の電極１３が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板１１と、ＩＴＯからなる第２の電極１４が形成されている厚さＯ．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板１２と、一対の基板を張り合わせるシール材（図示せず）と、一対の基板に狭持されている２４０゜ツイスト配向しているネマチック液晶１７とからＳＴＮ液晶素子が形成されている。
【００３７】
第１の電極１３表面には配向膜１５が形成され、第２の電極１４の表面には配向膜１６が形成され、第１の基板１１は、右上がり３０゜方向にラビング処理することで、下液晶分子配向方向１５ａは右上がり３０゜となり、第２の基板１２は右下がり３０゜方向にラビング処理することで上液晶分子配向方向１６ａは右下がり３０゜となり、左回り２４０゜ツイスト配向のＳＴＮ液晶素子を形成している。
【００３８】
使用するネマチック液晶１７の複屈折の差Δｎは０．１５で、第１の基板１１と第２の基板１２の隙間であるセルギャップｄは５．３μｍとする。したがってネマチック液晶１７の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、８００ｎｍである。
また、ネマチック液晶１７のねじれピッチは１０．５μｍに調整してある。
【００３９】
第２の基板１２の上側に吸収型偏光板９を配置し、第１の基板１１の下側に反射型偏光板１０を配置し、液晶シャッタ部２を構成する。吸収型偏光板９の透過軸９ａは、水平軸を基準して、右上がり４５゜に配置し、反射型偏光板１０の透過軸１０ａは、右下がりに−４５゜に配置してある。反射型偏光板１０の下に拡散板５を配置し、さらにカラー光源として、赤ＬＥＤ（Ｒ）と、緑ＬＥＤ（Ｇ）と、青ＬＥＤ（Ｂ）で構成する３色ＬＥＤ４と、ＬＥＤボックス３を配置する。
【００４０】
第１の基板１１と反射型偏光板１０は、アクリル系粘着剤（図示せず）を用いて接着してある。吸収型偏光板９と第２の基板１２も、アクリル系粘着剤（図示せず）を用いて接着してある。拡散板５と３色ＬＥＤ４は、どのような角度で配置しても、表示特性に影響しないので、図２の平面図では、省略してある。
【００４１】
吸収型偏光板９の透過軸９ａを第１の基板１１と第２の基板１２の中央に位置する液晶分子の配向方向１９に対し約４５度の角度に配置すことで、複屈折性が最も低下し、液晶シャッタとして、高コントラストと高速応答が得られ、かつ、反射型偏光板１０のメタリック表示を可能とする。
【００４２】
反射型偏光板１０は、透明なベースフィルムに、薄膜を多層構造で形成したもので、本実施の形態では、住友３Ｍ社製の商品名Ｄ−ＢＥＦを採用する。
このＤ−ＢＥＦは、一般的には、バックライトの輝度上昇用に用いられる製品であるが、本実施の形態のように、反射型偏光板としても、充分機能する。
【００４３】
（具体例の説明：図１，図２，図４，図５）
この実施の形態の液晶シャッタ部２において、電圧無印加の状態では、吸収型偏光板９より入射した透過軸９ａ方向の直線偏光は、２４０゜ツイストしているネマチック液晶１７により、楕円偏光となるが、吸収型偏光板１０の配置角度とＳＴＮ液晶素子のΔｎｄを最適化したので、約９０゜回転し、水平軸に対して右下がりの−４５゜の位置から、ほぼ直線偏光として出射する。反射型偏光板１０を右下がりの−４５゜に配置してあるので、入射光はすべて反射型偏光板１０を透過する。
【００４４】
したがって、３色ＬＥＤ４の点灯時には、液晶シャッタ部２は開状態となり、ＬＥＤの光を透過する。
３色ＬＥＤ４の非点灯時は、拡散板５の色彩が表示され、白色の拡散板の場合は白背景となり、ブルーの拡散板の場合は、青表示となる。本実施の形態では、薄い青色の拡散板を使用したので、空色の背景色となった。
【００４５】
つぎに第１の電極１３と第２の電極１４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶１７の分子が立ち上がり、ＳＴＮ液晶素子の複屈折性はほぼなくなり、吸収型偏光板９から透過軸９ａ方向から入射した直線偏光はそのままの角度で、出射する。したがって、反射型偏光板１０の透過軸１０ａに対して、直交に入射するので、入射光は反射型偏光板１０を透過できず、３色ＬＥＤ４点灯時は閉状態となる。３色ＬＥＤ４非点灯時は、吸収型偏光板９から入射した直線偏光は反射型偏光板１０ですべて反射し、メタリックシルバー表示となる。
【００４６】
つぎに、本発明の第１の実施の形態におけるフィールド順次型のカラー表示装置のＬＥＤ点灯時のブロック図は、従来技術と基本的には同じで、図４に示す。光源部１は赤光源Ｒ、緑光源Ｇ、青光源Ｂからなり、光源駆動回路８から供給される赤光源信号Ｌｒ、緑光源信号Ｌｇ、青光源信号Ｌｂによって点灯される。液晶シャッタ部２はシャッタ制御回路７から供給されるデータ信号Ｄとコモン信号Ｃによって駆動される。
【００４７】
光源駆動回路８とシャッタ制御回路７とは、接続され、それぞれの信号の同期をとっている。
【００４８】
本発明の第１の実施の形態に於ける、室温での各信号の波形と液晶シャッタ部２の光学応答特性は、従来技術と同じであり、図５に示す。液晶シャッタ部２を交流駆動するために２つのフィールドｆ１、ｆ２からなり、それぞれのフィールドは３つのサブフィールドｆＲ、ｆＧ、ｆＢからなっている。
【００４９】
フィールドｆ１は、フリッカを感じず良好な混色を得るために、２０ｍｓｅｃ以下にすることが好ましく、本実施の形態では１５ｍｓｅｃに設定する。
したがって、サブフィールドｆＲ、ｆＧ、ｆＢは５ｍｓｅｃに設定する。
【００５０】
赤光源信号Ｌｒは液晶シャッタのサブフィールドｆＲの期間で点灯し、サブフｆＢでは非点灯となる。同様に、緑光源信号Ｌｇは液晶シャッタのサブフィールドｆＧの期間で点灯し、サブフィールドｆＲでは非点灯、青光源信号Ｌｂは液晶シャッタのサブフィールドｆＢの期間で点灯し、サブフィールドｆＧでは非点灯となる。
【００５１】
光源部１としてＬＥＤボックス３を用いた場合、半導体であるＬＥＤの応答時間は非常に速く、赤光源信号Ｌｒ、緑光源信号Ｌｇ、青光源信号Ｌｂと各ＬＥＤの発光特性は同一とみなすことができる。
【００５２】
液晶シャッタ部２に供給されるコモン信号Ｃはフィールドｆ１ではｃ１、フィールドｆ２ではｃ２となる。
【００５３】
本実施の形態では、液晶シャッタ部２として、ノーマリー白のＳＴＮ液晶素子を用いたので、白表示時のデータ信号Ｄｗはコモン信号Ｃと同相信号で、液晶素子には電圧が印加されずオフ状態となり、黒表示時のデータ信号Ｄｂｌはコモン信号Ｃと逆相となり、液晶素子にはコモン信号Ｃとデータ信号Ｄｂｌの差電圧が印加されオン状態となる。本実施の形態では、駆動電圧が９Ｖになるようにコモン信号Ｃの電位ｃ１、ｃ２とデータ信号Ｄの電位ｄ１、ｄ２を設定する。
【００５４】
本発明の実施の形態では、２４０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子を用いたので、室温における９Ｖ駆動時の開から閉へのオン応答時間は約１ｍｓｅｃと速く、閉から開へのオフ応答時間も約１．５ｍｓｅｃと速く、さらに、コントラスト比も約１０以上の値が得られ、フィールド順次型カラー表示装置の液晶シャッタ部２として、充分な特性である。
【００５５】
単独の原色を表示する場合のデータ信号は、その色に対応したサブフィールドのみでシャッタが透過状態（開）となるような電位をとる。たとえば、赤を表示する場合のデータ信号Ｄｒは赤に対応したサブフィールドｆＲでのみシャッタが透過状態となるような電位をとり、サブフィールドｆＧ、ｆＢでは、シャッタが閉状態にとなる電位をとる。緑を表示する場合のデータ信号Ｄｇは緑に対応したサブフィールドｆＧでのみシャッタが透過状態となるような電位をとる。青を表示する場合のデータ信号Ｄｂは青に対応したサブフィールドｆＧでのみシャッタが透過状態となるような電位をとる。
【００５６】
複数の原色を表示する場合のデータ信号は、それぞれの色に対応したサブフィールドのみでシャッタが透過状態（開）となるような電位をとる。たとえば、青緑を表示する場合のデータ信号は緑と青に対応したサブフィールドｆＧとｆＢでシャッタが透過状態となるような電位をとり、サブフィールドｆＲでは、シャッタが閉状態となる電位をとる。紫を表示する場合のデータ信号は青と赤に対応したサブフィールドｆＢとｆＲでシャッタが透過状態となるような電位をとる。黄色を表示する場合のデータ信号は赤と緑に対応したサブフィールドｆＲとｆＧでシャッタが透過状態となるような電位をとる。
【００５７】
ここで光源部１の光は拡散板５を透過し、反射型偏光板１０の透過軸１０ａ方向に振動している光は、反射型偏光板１０を透過するが、透過軸１０ａと９０゜方向の光は反射して拡散板５に戻る。この戻った光が、拡散板５の表面は凹凸があるので、偏光解消して反射し、再度、反射型偏光板１０に達し、透過軸１０ａ方向の光は透過する。この機能により、反射型偏光板１０の替わりに吸収型偏光板を設けた場合と比較し、約１．６倍の明るさのカラー表示となり、外光の明るいところでも、良好な視認性能が得られる。
【００５８】
このように、吸収型偏光板８とＳＴＮ液晶素子と反射型偏光板１０と光源部１とからなるカラー表示装置により、スイッチを押した時は、表示セグメント６が赤や緑や青や紫や黄や空や黒の表示色を示し、明るい発光型のカラー表示装置となる。また光源部１が非点灯時は、裏面に反射板がなくても、空色の拡散板５の背景色に、メタリックシルバーの明るく良好な表示特性を示す表示装置となる。
【００５９】
（第１の実施の形態の変形）
図５でのデータ信号はそれぞれのサブフィールドで常にｄ１またはｄ２の電位のみとっていたが、原色以外の多色を表示するためには電圧軸あるいは時間軸で中間の値をとりうる。電圧軸を多値とした場合が振幅変調、時間軸を多値とした場合がパルス幅変調に対応する。本発明では単一の原色、複数の原色、あるいは駆動波形を工夫すればその中間に当たる多くの色を表示することが可能である。
【００６０】
また本発明の第１の実施の形態では、赤、緑、青の３色ＬＥＤを使用したが、白色が得られず、発色数も減少するが、２色ＬＥＤでも同様な効果が得られることは明らかである。また、明るさのバランスを取るために、４個以上のＬＥＤを用いることも可能である。赤、緑、青、緑と４個のＬＥＤを採用したところ、より明るい白表示が得られている。
【００６１】
また、本発明の第１の実施の形態では、２４０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子を使用したが、１８０゜から２７０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子でも同様な効果が得られる。
【００６２】
また、本実施の形態で用いたＳＴＮ液晶素子の替わりに、駆動周波数により誘電率の差であるΔεの正負が変化する２周波ネマチック液晶を用いた９０゜ツイストのＴＮ液晶素子でも、応答性が良いので、本実施の形態と同様な効果が得られる。この場合、駆動波形は複雑になり、オンとオフで印加電圧ではなく、駆動周波数が変わるようになる。
【００６３】
また、本実施の形態では、吸収型偏光板９の透過軸９ａと、反射型偏光板１０の透過軸１０ａの交差角を９０゜としたが、背景色を調整するために、８０゜〜８５゜にすることも可能である。
【００６４】
（第２の実施の形態：図７，図８）
つぎに本発明の第２の実施の形態のカラー表示装置の構成と効果について、図面を用いて説明する。第２の実施の形態のカラー表示装置は、光源部１の構成が異なることと、反射型偏光板の配置角度が異なること、および、光源部１が非点灯時に液晶シャッタ部２も動作が停止すること以外は、第１の実施の形態の構成と同一である。
【００６５】
図７は本発明の第２の実施形態におけるカラー表示装置の構成要素を説明するための説明図で、図８は、液晶シャッタ部２の構成要素の配置関係示す平面図である。以下、図７と図８とを交互に用いて本発明のカラー表示装置の構成を説明する。
【００６６】
本発明の第２の実施形態におけるフィールド順次型の表示装置は、カラ−光源として、赤、緑、青の３色のＬＥＤ（発光ダイオード）からなる光源部１を有する。複数の３色ＬＥＤ４が配置されたＬＥＤエレメント２１と導光板２０からなる光源部１は、光源駆動回路８により駆動される。
【００６７】
導光板２０は、厚さ０．６ｍｍのアクリル板からなり、裏面には、反射板がアクリル系接着剤を用いて接着され、また、液晶シャッタ部２の側の発光面には、拡散層が形成され、光源部１の光が、導光板全体で均一に光るようにしてある。
【００６８】
また、ＬＥＤエレメント２１内部の３色ＬＥＤは、混色性を良くするために、ＲＧＢ３個のＬＥＤを近づけて、配置してある。
【００６９】
液晶シャッタ部２の構成は、第１の実施の形態と同一であるが、図８に示すように、反射型偏光板１０の配置角度が異なり、反射型偏光板１０を透過軸１０ａが、透過型偏光板９と透過軸９ａと平行になるように配置してある。厚さ０．６ｍｍの導光板２０を用いたことで、液晶シャッタ部２の厚さ約１．４ｍｍを加えても、カラー表示装置としての厚さは、約２ｍｍとなり、腕時計用の表示装置としても利用可能となる。
【００７０】
（具体例の説明：図７，図８）
この実施の形態の液晶シャッタ部２において、電圧無印加の状態では、吸収型偏光板９より入射した透過軸９ａ方向の直線偏光は、２４０゜ツイストしているネマチック液晶１７により、楕円偏光となるが、吸収型偏光板１０の配置角度とＳＴＮ液晶素子のΔｎｄを最適化したので、約９０゜回転し、水平軸に対して右下がりの−４５゜の位置から、ほぼ直線偏光に近い状態で出射する。反射型偏光板１０は右上がり４５゜に配置してあるので、外部からの入射光はすべて反射型偏光板１０で反射し、光源部１からの光は閉状態となる。
【００７１】
したがって、ＬＥＤ点灯時は、液晶シャッタ部２が閉状態となり、ＬＥＤの光を遮光する。また、表示セグメント６以外の背景部も閉状態となるため、黒背景となる。一方、ＬＥＤ非点灯時は、液晶シャッタ部２の駆動も停止すると、液晶シャッタ部２全面がメタリックシルバーとなり、シャッターを閉じたようなイメージとなる。
【００７２】
つぎに第１の電極１３と第２の電極１４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶１７の分子が立ち上がり、ＳＴＮ液晶素子の複屈折性はほぼ消滅し、吸収型偏光板９から透過軸９ａ方向から入射した直線偏光はそのままの状態で、出射する。したがって、反射型偏光板１０の透過軸１０ａに対して、平行に入射するので、入射光は反射型偏光板１０を透過し、ＬＥＤ点灯時は開状態となる。
【００７３】
この実施の形態のフィールド順次型のカラー表示装置のＬＥＤ点灯時のブロック図は、第１の実施の形態のブロック図である図４と同じである。ただし、液晶シャッタ部２が第１の実施の形態では、電圧無印加状態で開状態であるノーマリ白モードであったのに、第２の実施の形態では、電圧無印加状態で閉状態となるノーマリ黒モードとなったので、表示色に対するデータ信号Ｄのオンとオフのが反転している。
【００７４】
つまり赤表示の場合、第１の実施の形態では、ｆＲがオフ、ｆＧがオン、ｆＢがオンであったが、第２の実施の形態では、ｆＲがオン、ｆＧがオフ、ｆＢがオフとなる。
【００７５】
このように、本発明の第２の実施形態によるカラー表示装置は、吸収型偏光板８とＳＴＮ液晶素子と反射型偏光板１０と光源部１とからなり、光源部１が点灯している状態では、黒背景に表示セグメント６が、赤や緑や青や紫や黄や空や白の表示色を示し、発光型のカラー表示装置となる。
【００７６】
ここでも、光源部１の光は、導光板２０を透過し、反射型偏光板１０の透過軸１０ａ方向に振動している光は、反射型偏光板１０を透過するが、透過軸１０ａと９０゜方向の光は反射して、導光板２０に戻る。この戻った光が、導光板２０の表面に設けた拡散層により、偏光解消して反射し、再度、反射型偏光板１０に達し、透過軸１０ａ方向の光は透過する。この機能により、反射型偏光板１０の替わりに吸収型偏光板を設けた場合と比較し、約１．６倍の明るさのカラー表示となり、外光の明るいところでも、良好な視認性能が得られる。
【００７７】
また、光源部１が非点灯時は、液晶シャッタ部２の駆動も停止することで、表示部全面がメタリックシルバーとなり、風防を閉じたように見える。
【００７８】
本実施の形態のカラー表示装置を腕時計に組み込んだところ、通常は全面メタリックシルバーでシャッターされたように見え、スイッチを押すと、黒背景に鮮やかな発光色で時刻やアラーム時間を示す新しいデザインの時計となった。
【００７９】
（第２の実施の形態の変形）
本発明の第２の実施の形態では、赤、緑、青の３色ＬＥＤを使用したが、白色が得られず、発色数も減少するが、２色ＬＥＤでも同様な効果が得られることは明らかである。
とくに、背景色は黒であるので、２色ＬＥＤでも変化しないので、低コスト化のために、緑と赤のＬＥＤで構成し、緑と黄と赤の３色表示のカラー表示装置を作成できる。
【００８０】
また、本実施の形態で用いたＳＴＮ液晶素子の替わりに、駆動周波数により誘電率の差であるΔεの正負が変化する２周波ネマチック液晶を用いた９０゜ツイストのＴＮ液晶素子でも、応答性が良いので、本実施の形態と同様な効果が得られる。
この場合、駆動波形は複雑になり、オンとオフで印加電圧ではなく、駆動周波数が変わるようになる。
【００８１】
また、本発明の実施の形態では、吸収型偏光板９の透過軸９ａと、反射型偏光板１０の透過軸１０ａの交差角を０゜としたが、背景色を調整するために、５゜〜１０゜にすることも可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上の説明のように本発明のフィールド順次型表示装置では、通常は、発光タイプの高彩度の表示ができ、さらに、光源部が点灯していない期間でも、反射偏光板による反射光により明るい、高品位の表示が可能なフィールド順次型カラー表示装置を提供できる。
【００８３】
また、本発明のフィールド順次型表示装置では、光源部が点灯していない期間に、液晶シャッタ部も駆動を停止することで、メタリックシルバー表示となり、あたかもシャッターを閉じたようなデザイン的に優れたフィールド順次型のカラー表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に示すフィールド順次型のカラー表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に示すフィールド順次型のカラー表示装置の配置関係を示す平面図である。
【図３】従来技術および本発明の第１の実施の形態で使用するフィールド順次型のカラー表示装置の構成を示す図面である。
【図４】従来技術および本発明の第１および第２の実施の形態で使用するフィールド順次型のカラー表示装置のブロック図である。
【図５】従来技術および本発明の第１の実施の形態で使用するフィールド順次型のカラー表示装置における光源部およびシャッタ部に印加される信号の波形図と液晶シャッタ部の光学応答特性を示す図面である。
【図６】本発明の表示作用を説明するための図面である。
【図７】本発明の第２の実施の形態で使用するフィールド順次型のカラー表示装置の構成を示す図面である。
【図８】本発明の第２の実施形態に示すフィールド順次型のカラー表示装置の配置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１光源部
２液晶シャッタ部
３ＬＥＤボックス
４３色ＬＥＤ（赤、緑、青）
５拡散板
６表示セグメント
７シャッタ制御回路
８光源駆動回路
９吸収型偏光板
９ａ吸収型偏光板の透過軸
１０反射型偏光板
１０ａ反射型偏光板の透過軸
１１第１の基板
１２第２の基板
１３第１の電極
１４第２の電極
１５配向膜（第１の基板側）
１５ａ下液晶分子配向方向
１６配向膜（第２の基板側）
１６ａ上液晶分子配向方向
１７ネマチック液晶
２０導光板
２１ＬＥＤエレメント
Ｄデータ信号
Ｃコモン信号
Ｒ赤光源（カラ−光源）
Ｇ緑光源（カラ−光源）
Ｂ青光源（カラ−光源）
Ｌｒ赤光源信号
Ｌｇ緑光源信号
Ｌｂ青光源信号
Ｄｒ赤表示時のデータ信号
Ｄｇ緑表示時のデータ信号
Ｄｂ青表示時のデータ信号
Ｄｃ青緑赤表示時のデータ信号
Ｄｂｌ黒表示時のデータ信号
Ｄｗ白表示時のデータ信号
Ｔｒ液晶シャッタの赤表示時の光学応答特性
Ｔｇ液晶シャッタの緑表示時の光学応答特性
Ｔｂ液晶シャッタの青表示時の光学応答特性
Ｔｗ液晶シャッタの白表示時の光学応答特性
Ｔｂｌ液晶シャッタの黒表示時の光学応答特性
ｆＲサブフィールド
ｆＧサブフィールド
ｆＢサブフィールド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
A color display device that displays a different color image for each display subfield and mixes colors by using the time axis composition of human eyes to obtain a multicolor display is called a field sequential type. The present invention relates to a color display device having such a field sequential type multicolor display mode.
[0002]
[Prior art]
One means of the field sequential display device includes a display unit that displays display information of light having a different wavelength for each subfield, and a display unit that emits light of a broadband wavelength, and a specific signal for each subfield from the light of the broadband wavelength. It is a means which has a variable filter part which sorts the light of a wavelength range.
[0003]
Another means of the field sequential display device includes a light source unit that can emit light of different wavelengths and a shutter unit that controls light emitted from the light source unit based on display information. The light source unit is a subfield. Each unit emits a specific color and controls the shutter unit accordingly.
[0004]
As the color light source, a fluorescent lamp or an LED (light emitting diode) can be considered. In particular, the development of blue light-emitting LEDs in recent years has enabled field sequential color display devices using three primary color LEDs.
[0005]
(Description of prior art: FIGS. 3, 4 and 5)
FIG. 3 shows a configuration diagram of an example of a field sequential display device.
The light source unit 1 includes a plurality of color light sources that emit light of different wavelengths and can be controlled independently. That is, as a color light source, the light source unit 1 including LEDs of three colors of red, green, and blue is provided. The light source unit 1 includes an LED box 3 in which a plurality of three-color LEDs 4 are arranged and a diffusion plate 5. The light source unit 1 is driven by a light source driving circuit 8.
[0006]
Furthermore, it has the liquid-crystal shutter part 2 which controls the transmittance | permeability of the light which the light source part 1 light-emits. The liquid crystal shutter unit 2 has a display segment 6 capable of displaying letters and numbers.
The liquid crystal shutter unit 2 is controlled by a shutter control circuit 7. The shutter control circuit 7 and the light source driving circuit 8 are synchronized and controlled to operate at the same time.
[0007]
FIG. 4 shows a block diagram of the field sequential type color display device of the example of FIG.
The light source unit 1 includes a red light source R, a green light source G, and a blue light source B, and is lit by a red light source signal Lr, a green light source signal Lg, and a blue light source signal Lb supplied from the light source driving circuit 8.
The liquid crystal shutter unit 2 is driven by a data signal D and a common signal C supplied from the shutter control circuit 7. The reference pulse of each signal is the same, and the phases of the light source signal and the liquid crystal shutter drive signal are controlled to be the same.
[0008]
FIG. 5 shows the waveform of each signal and the optical response characteristics of the liquid crystal shutter unit 2 when the drive voltage is 20 V at room temperature in the conventional field sequential color display device shown in FIG.
Two fields f1 and f2 are used to drive the liquid crystal shutter unit 2 with alternating current, and each field includes three subfields fR, fG, and fB.
[0009]
The red light source signal Lr is lit only in the subfield fR and is not lit in the other subfields fG and fB.
Similarly, the green light source signal Lg is lit only in the subfield fG, is not lit in the other subfields fB and fR, and the blue light source signal Lb is lit only in the subfield fB, and is not lit in the other subfields fR and fG. Lights up.
[0010]
The common signal C supplied to the liquid crystal shutter unit 2 is c1 in the field f1 and c2 in the field f2.
[0011]
When a normally white STN liquid crystal panel is used as the liquid crystal shutter unit 2, the data signal Dw at the time of white display is an in-phase signal with the common signal C, no voltage is applied to the liquid crystal, and the liquid crystal shutter unit 2 is in the off state, and at the time of black display The data signal Dbl has a phase opposite to that of the common signal C, and a differential voltage between the common signal C and the data signal Dbl is applied to the liquid crystal panel as a driving voltage and is turned on.
[0012]
The data signal for displaying a single primary color takes a potential such that the shutter is in a transmissive state (open) only in the subfield corresponding to that color. For example, the data signal Dr for displaying red takes a potential at which the shutter is transmissive only in the subfield fR corresponding to red, and the potential at which the shutter is closed in the subfield fG and subfield fB. Take. The data signal Dg for displaying green takes a potential such that the shutter is in a transmissive state only in the subfield fG corresponding to green. When displaying blue, the data signal Db takes such a potential that the shutter is in a transmissive state only in the subfield fG corresponding to blue.
[0013]
A data signal for displaying a plurality of primary colors takes a potential such that the shutter is in a transmissive state (open) only in the subfield corresponding to each color. For example, the data signal for displaying blue-green takes a potential at which the shutter is transmissive in subfields fG and fB corresponding to green and blue, and takes a potential at which the shutter is closed in subfield fR. When displaying purple, the data signal takes a potential such that the shutter is in a transmissive state in the subfields fB and fR corresponding to blue and red. The data signal for displaying yellow takes a potential such that the shutter is in a transmission state in the subfields fR and fG corresponding to red and green.
[0014]
The field sequential color display device having the above-described configuration is characterized in that it can display multiple colors with a simple configuration.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the field sequential color display device having the above-described configuration is provided in a wristwatch or a portable information device, the power consumption of the LED is large, so that the LED cannot always be turned on.
[0016]
Therefore, the switch is pushed only when necessary, the LED is lit, color display is performed, and the LED is not lit during other periods, thereby reducing power consumption.
[0017]
During the period when the light source unit 1 is not lit, the liquid crystal shutter unit 2 may perform black and white display or the liquid crystal shutter unit 2 may also stop. When the liquid crystal shutter unit 2 performs black and white display, the diffuser plate 5 is used as a reflection plate. Therefore, the reflectance is lower than that of a reflection plate used in a normal reflection type liquid crystal display device, and the display quality is very dark. not really good.
[0018]
Further, when the liquid crystal shutter unit 2 is stopped during the period when the light source unit 1 is not turned on, it is not preferable in terms of the design of the wristwatch if the liquid crystal element is seen through.
[0019]
(Object of invention)
An object of the present invention is to provide a field-sequential color display device capable of bright, high-quality black-and-white display even when the field-sequential color display device is not lit.
[0020]
Another object of the present invention is to improve the design by providing a display in which the metal shutter is completely closed when the operation of the liquid crystal shutter unit is also stopped while the light source unit is not lit. Another object is to provide a field sequential type color display device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the color display device of the present invention comprises a light source unit comprising a plurality of color light sources that emit light of different wavelengths and can be controlled independently.A liquid crystal element having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates,The transmittance of light emitted from the light sourceControlA specific color light source is turned on for each subfield, corresponding to the subfield.Liquid crystal elementMulti-color display by controllingA color display device, in which a reflective polarizing plate is provided between a liquid crystal element and a light source unit, and transmissive display is performed when the light source unit is lit, and reflective display is performed when the light source unit is not lit.It is characterized by that.Further, the liquid crystal element and the plurality of polarizing plates constitute a liquid crystal shutter portion, and one of the plurality of polarizing plates is a reflective polarizing plate.
[0022]
In addition, a color display device according to the present invention includes the configuration described in claim 1, and the liquid crystal shutter portion includes an absorptive polarizing plate, an STN liquid crystal element, and a reflective polarizing plate.
[0023]
In addition, a color display device according to the present invention includes the configuration described in claim 1, and the liquid crystal shutter portion includes an absorptive polarizing plate, a two-frequency TN liquid crystal element, and a reflective polarizing plate.
[0024]
A color display device according to the present invention includes the configuration described in claim 1, and the light source unit includes an LED box and a diffusion plate.
[0025]
A color display device according to the present invention includes the configuration described in claim 1, and the light source unit includes an LED element and a light guide plate.
[0026]
(Operation: Fig. 6)
In the color display device according to the present invention, a display method when the LED of the light source unit 1 is stopped will be described with reference to FIG. The absorptive polarizing plate 9 is a general polarizing plate prepared by dyeing a stretched film of iodine or a dichroic dye. The light oscillating in the direction of the transmission axis 9a is transmitted and rotated by 90 ° with the transmission axis 9a. Light that oscillates in this direction is absorbed.
[0027]
On the other hand, the reflective polarizing plate 10 has a structure in which a thin film is laminated on a transparent base film, transmits light that vibrates in the direction of the transmission axis 10a, and reflects light that vibrates in a direction rotated by 90 ° with respect to the transmission axis 10a. To do.
[0028]
In the perspective view of FIG. 6, if the transmission axis 9b of the absorption-type polarizing plate 9 and the transmission axis 10a of the reflective-type polarizing plate 10 are parallel, the incident light from the outside is transmitted. Therefore, when the LED is lit, it is in an open state and transmits the light of a predetermined LED. On the other hand, when the LED is not lit, incident light from the outside is reflected by the diffuser plate 5 to display white. If a plastic film with red or blue color is used as the diffusion plate 5, color display is possible.
[0029]
Next, the absorptive polarizing plate 9 is rotated by 90 ° and arranged so that the transmission axis 9 a is orthogonal to the transmission axis 10 a of the reflective polarizing plate 10.
The linearly polarized light that has passed through the absorptive polarizing plate 8 cannot be transmitted through the reflective polarizing plate 10 and is reflected by the reflective polarizing plate 10. When the LED is lit, the LED is closed and the LED light is prevented from being transmitted to the outside. When the LED is not lit, the linearly polarized light transmitted through the absorption polarizing plate 8 from the outside is reflected by the reflective polarizing plate 10 and exhibits a metallic silver metallic color.
[0030]
If a TN (twisted nematic) liquid crystal element having a 90 ° twist orientation is provided between the absorptive polarizer 9 and the reflective polarizer 10 instead of rotating the transmission axis 9a of the absorptive polarizer 9, The incident angle of the linearly polarized light to the reflective polarizing plate 10 can be changed by about 90 ° by the applied voltage, and the response time is slow. Thus, it is possible to display metallic silver characters and graphics, and to improve the display quality of the display device when the LED is not lit.
[0031]
Furthermore, if a STN (super twist nematic) liquid crystal element with 180 ° to 270 ° twist orientation is used in place of the 90 ° twist orientation TN liquid crystal element, the response of the liquid crystal element is improved and the field sequential color display device is improved. The liquid crystal shutter unit 2 can be used practically.
However, the light that has passed through the STN liquid crystal element is in an elliptically polarized state, and the linearly polarized light cannot be incident on the reflective polarizing plate 10, and the display color when the LED is not lit is colored, but the absorptive polarized light. By optimizing the arrangement angle of the plate 9 and the reflective polarizing plate 10 and the Δnd of the STN liquid crystal element, it becomes possible to approach the linearly polarized light and eliminate the excessive color.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of a field sequential color display device in an optimum embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
(First embodiment: FIGS. 1, 2 and 3)
The configuration of the field sequential type color display device according to the first embodiment of the present invention is a configuration diagram of a conventional field sequential type color display device except for the configuration of the liquid crystal shutter unit 2, and FIG. Basically equal. The color display device of the present invention has a light source unit 1 composed of LEDs (light emitting diodes) of three colors of red, green and blue as a color light source. The light source unit 1 including the LED box 3 in which a plurality of three-color LEDs 4 are arranged and the diffusion plate 5 is driven by a light source driving circuit 8.
[0034]
In the present embodiment, in order to control the light emitted from the light source unit 1, the liquid crystal shutter unit 2 including a signal electrode for inputting a data signal and a common electrode for inputting a scanning signal is provided. The liquid crystal shutter unit 2 has a display segment 6 capable of displaying letters and numbers.
Here, the liquid crystal shutter unit 2 is not limited to the segment type but may be a matrix type. In the present embodiment, the common electrode is used alone and static drive is used. The liquid crystal shutter unit 2 is controlled by a shutter control circuit 7.
[0035]
In this embodiment, the liquid crystal shutter unit 2 is normally white, that is, an STN liquid crystal panel that opens in a light transmitting state when an off voltage is applied and closes in a light blocking state when an on voltage is applied. FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal shutter unit 2 and a light source unit 1 that use STN liquid crystal elements in order to explain the components of a color display device used in this embodiment. FIG. 2 is a liquid crystal used in this embodiment. FIG. 3 is a plan view showing the arrangement relationship of components of the shutter unit 2. Hereinafter, the configuration of the color display device of the present invention will be described using FIG. 1 and FIG. 2 alternately.
[0036]
The liquid crystal shutter portion 2 of the present embodiment includes a first substrate 11 made of a glass plate having a thickness of 0.5 mm on which a first electrode 13 made of ITO is formed, and a second electrode 14 made of ITO. Formed thickness O.D. The STN includes a second substrate 12 made of a 5 mm glass plate, a sealing material (not shown) for bonding the pair of substrates, and a nematic liquid crystal 17 having a twist orientation of 240 ° sandwiched between the pair of substrates. A liquid crystal element is formed.
[0037]
An alignment film 15 is formed on the surface of the first electrode 13, an alignment film 16 is formed on the surface of the second electrode 14, and the first substrate 11 is rubbed in a 30 ° upward direction. The lower liquid crystal molecular alignment direction 15a is 30 ° upward and the second substrate 12 is rubbed in the downward 30 ° direction, so that the upper liquid crystal molecular alignment direction 16a is downward 30 ° and the rotation is 240 ° twisted. An STN liquid crystal element is formed.
[0038]
The nematic liquid crystal 17 used has a birefringence difference Δn of 0.15, and a cell gap d, which is a gap between the first substrate 11 and the second substrate 12, is 5.3 μm. Therefore, the Δnd value of the liquid crystal element represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 17 and the cell gap d is 800 nm.
The twist pitch of the nematic liquid crystal 17 is adjusted to 10.5 μm.
[0039]
The absorption polarizing plate 9 is disposed on the upper side of the second substrate 12, and the reflective polarizing plate 10 is disposed on the lower side of the first substrate 11 to constitute the liquid crystal shutter unit 2. The transmission axis 9a of the absorptive polarizing plate 9 is arranged 45 ° upward to the right with respect to the horizontal axis, and the transmission axis 10a of the reflective polarizing plate 10 is arranged −45 ° downward to the right. A diffusing plate 5 is arranged under the reflective polarizing plate 10, and further, as a color light source, a three-color LED 4 composed of a red LED (R), a green LED (G), and a blue LED (B), and an LED box 3 Place.
[0040]
The first substrate 11 and the reflective polarizing plate 10 are bonded using an acrylic pressure-sensitive adhesive (not shown). The absorptive polarizing plate 9 and the second substrate 12 are also bonded using an acrylic adhesive (not shown). The diffusing plate 5 and the three-color LED 4 are not shown in the plan view of FIG.
[0041]
By arranging the transmission axis 9a of the absorption-type polarizing plate 9 at an angle of about 45 degrees with respect to the alignment direction 19 of the liquid crystal molecules located in the center of the first substrate 11 and the second substrate 12, the birefringence is the highest. As a liquid crystal shutter, high contrast and high-speed response are obtained, and the reflective polarizing plate 10 can be displayed in a metallic manner.
[0042]
The reflective polarizing plate 10 is formed by forming a thin film with a multilayer structure on a transparent base film. In the present embodiment, the trade name D-BEF manufactured by Sumitomo 3M Co. is used.
This D-BEF is generally a product used for increasing the luminance of a backlight, but functions sufficiently as a reflective polarizing plate as in this embodiment.
[0043]
(Description of specific examples: FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5)
In the liquid crystal shutter portion 2 of this embodiment, in the state where no voltage is applied, the linearly polarized light in the direction of the transmission axis 9a incident from the absorption polarizing plate 9 becomes elliptically polarized light by the nematic liquid crystal 17 twisted by 240 °. However, since the arrangement angle of the absorptive polarizing plate 10 and the Δnd of the STN liquid crystal element are optimized, it is rotated by about 90 °, and is emitted as a substantially linearly polarized light from a position of −45 ° which is lower right with respect to the horizontal axis. Since the reflective polarizing plate 10 is disposed at −45 °, which is downwardly inclined to the right, all incident light is transmitted through the reflective polarizing plate 10.
[0044]
Accordingly, when the three-color LED 4 is lit, the liquid crystal shutter unit 2 is in an open state and transmits the light of the LED.
When the three-color LED 4 is not lit, the color of the diffusion plate 5 is displayed. In the case of a white diffusion plate, a white background is displayed, and in the case of a blue diffusion plate, a blue display is displayed. In the present embodiment, since a light blue diffuser is used, a sky blue background color is obtained.
[0045]
Next, when a voltage is applied between the first electrode 13 and the second electrode 14, the molecules of the nematic liquid crystal 17 rise, the birefringence of the STN liquid crystal element almost disappears, and the absorption polarizing plate 9 leads to the transmission axis 9 a direction. The linearly polarized light incident from the light exits at the same angle. Accordingly, since the light is incident orthogonally to the transmission axis 10a of the reflective polarizing plate 10, the incident light cannot pass through the reflective polarizing plate 10, and is closed when the three-color LED 4 is turned on. When the three-color LED 4 is not lit, all of the linearly polarized light incident from the absorption-type polarizing plate 9 is reflected by the reflective polarizing plate 10 and becomes a metallic silver display.
[0046]
Next, the block diagram of the field sequential type color display device at the time of LED lighting in the first embodiment of the present invention is basically the same as the prior art and is shown in FIG. The light source unit 1 includes a red light source R, a green light source G, and a blue light source B, and is lit by a red light source signal Lr, a green light source signal Lg, and a blue light source signal Lb supplied from the light source driving circuit 8. The liquid crystal shutter unit 2 is driven by a data signal D and a common signal C supplied from the shutter control circuit 7.
[0047]
The light source driving circuit 8 and the shutter control circuit 7 are connected to synchronize their signals.
[0048]
The waveform of each signal at room temperature and the optical response characteristics of the liquid crystal shutter unit 2 in the first embodiment of the present invention are the same as those in the prior art, and are shown in FIG. In order to drive the liquid crystal shutter unit 2 with alternating current, it is composed of two fields f1 and f2, and each field is composed of three subfields fR, fG and fB.
[0049]
The field f1 is preferably set to 20 msec or less in order to obtain a good color mixture without feeling flicker, and is set to 15 msec in this embodiment.
Therefore, the subfields fR, fG, and fB are set to 5 msec.
[0050]
The red light source signal Lr is lit during the period of the subfield fR of the liquid crystal shutter, and is not lit in the subframe fB. Similarly, the green light source signal Lg is lit during the subfield fG of the liquid crystal shutter, is not lit in the subfield fR, and the blue light source signal Lb is lit during the subfield fB of the liquid crystal shutter, and is not lit in the subfield fG. It becomes.
[0051]
When the LED box 3 is used as the light source unit 1, the response time of the LED, which is a semiconductor, is very fast, and the red light source signal Lr, the green light source signal Lg, the blue light source signal Lb, and the light emission characteristics of each LED can be regarded as the same. it can.
[0052]
The common signal C supplied to the liquid crystal shutter unit 2 is c1 in the field f1 and c2 in the field f2.
[0053]
In the present embodiment, a normally white STN liquid crystal element is used as the liquid crystal shutter unit 2. Therefore, the data signal Dw at the time of white display is an in-phase signal with the common signal C, and no voltage is applied to the liquid crystal element and the liquid crystal shutter part 2 is turned off. When the black signal is displayed, the data signal Dbl has a phase opposite to that of the common signal C, and a voltage difference between the common signal C and the data signal Dbl is applied to the liquid crystal element to turn it on. In this embodiment, the potentials c1 and c2 of the common signal C and the potentials d1 and d2 of the data signal D are set so that the drive voltage becomes 9V.
[0054]
In the embodiment of the present invention, a 240 ° twisted STN liquid crystal element is used, so the on-response time from opening to closing at 9 V drive at room temperature is as fast as about 1 msec, and the off-response time from closing to opening is also about It is as fast as 1.5 msec, and a contrast ratio of about 10 or more is obtained, which is a sufficient characteristic for the liquid crystal shutter unit 2 of the field sequential color display device.
[0055]
The data signal for displaying a single primary color takes a potential such that the shutter is in a transmissive state (open) only in the subfield corresponding to that color. For example, in the case of displaying red, the data signal Dr takes a potential at which the shutter is transmissive only in the subfield fR corresponding to red, and takes the potential at which the shutter is closed in the subfields fG and fB. . The data signal Dg for displaying green takes a potential such that the shutter is in a transmissive state only in the subfield fG corresponding to green. When displaying blue, the data signal Db takes such a potential that the shutter is in a transmissive state only in the subfield fG corresponding to blue.
[0056]
A data signal for displaying a plurality of primary colors takes a potential such that the shutter is in a transmissive state (open) only in the subfield corresponding to each color. For example, in the case of displaying blue-green, the data signal takes a potential at which the shutter is transmissive in subfields fG and fB corresponding to green and blue, and takes a potential at which the shutter is closed in subfield fR. . When displaying purple, the data signal takes a potential such that the shutter is in a transmissive state in the subfields fB and fR corresponding to blue and red. The data signal for displaying yellow takes a potential such that the shutter is in a transmission state in the subfields fR and fG corresponding to red and green.
[0057]
Here, the light from the light source unit 1 is transmitted through the diffusion plate 5, and the light oscillating in the direction of the transmission axis 10a of the reflection type polarizing plate 10 is transmitted through the reflection type polarizing plate 10 but at 90 ° with the transmission axis 10a. Is reflected and returns to the diffusion plate 5. Since the returned light has unevenness on the surface of the diffusion plate 5, the light is depolarized and reflected, and reaches the reflective polarizing plate 10 again, and the light in the direction of the transmission axis 10a is transmitted. With this function, the color display is about 1.6 times brighter than the case where an absorbing polarizing plate is provided instead of the reflective polarizing plate 10, and good visual performance can be obtained even in bright light. It is done.
[0058]
As described above, when the switch is pressed by the color display device including the absorption type polarizing plate 8, the STN liquid crystal element, the reflection type polarizing plate 10, and the light source unit 1, the display segment 6 is red, green, blue, purple, or the like. The display color of yellow, sky, or black is displayed and a bright light-emitting color display device is obtained. Further, when the light source unit 1 is not lit, even if there is no reflecting plate on the back surface, the background color of the sky blue diffuser plate 5 is a display device that shows bright and good display characteristics of metallic silver.
[0059]
(Modification of the first embodiment)
Although the data signal in FIG. 5 always has only the potential of d1 or d2 in each subfield, an intermediate value can be taken on the voltage axis or the time axis in order to display multiple colors other than the primary colors. The case where the voltage axis is multivalued corresponds to amplitude modulation, and the case where the time axis is multivalued corresponds to pulse width modulation. In the present invention, if a single primary color, a plurality of primary colors, or a drive waveform is devised, it is possible to display many colors corresponding to the intermediate colors.
[0060]
In the first embodiment of the present invention, red, green, and blue three-color LEDs are used. However, white is not obtained and the number of colors is reduced, but the same effect can be obtained with two-color LEDs. Is clear. It is also possible to use four or more LEDs in order to balance the brightness. When four LEDs, red, green, blue, and green, are employed, a brighter white display is obtained.
[0061]
In the first embodiment of the present invention, a 240 ° twisted STN liquid crystal element is used, but a similar effect can be obtained with a 180 ° to 270 ° twisted STN liquid crystal element.
[0062]
In addition, instead of the STN liquid crystal element used in this embodiment, a 90 ° twist TN liquid crystal element using a two-frequency nematic liquid crystal in which the sign of Δε, which is a difference in dielectric constant, changes depending on the driving frequency, has responsiveness. Since it is good, the same effect as this embodiment can be obtained. In this case, the drive waveform becomes complicated, and the drive frequency changes, not the applied voltage, between on and off.
[0063]
In the present embodiment, the crossing angle between the transmission axis 9a of the absorption-type polarizing plate 9 and the transmission axis 10a of the reflective-type polarizing plate 10 is set to 90 °. It is also possible to set it to °.
[0064]
(Second Embodiment: FIGS. 7 and 8)
Next, the configuration and effects of the color display device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the color display device of the second embodiment, the configuration of the light source unit 1 is different, the arrangement angle of the reflective polarizing plate is different, and the operation of the liquid crystal shutter unit 2 also stops when the light source unit 1 is not lit. Except for this, the configuration is the same as that of the first embodiment.
[0065]
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the components of the color display device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a plan view showing the arrangement relationship of the components of the liquid crystal shutter unit 2. Hereinafter, the configuration of the color display device of the present invention will be described using FIG. 7 and FIG. 8 alternately.
[0066]
The field sequential display device according to the second embodiment of the present invention has a light source unit 1 composed of LEDs (light emitting diodes) of three colors of red, green, and blue as color light sources. The light source unit 1 including the LED element 21 in which a plurality of three-color LEDs 4 are arranged and the light guide plate 20 is driven by a light source driving circuit 8.
[0067]
The light guide plate 20 is made of an acrylic plate having a thickness of 0.6 mm, a reflective plate is bonded to the back surface using an acrylic adhesive, and a diffusion layer is formed on the light emitting surface on the liquid crystal shutter unit 2 side. The light source 1 is formed so that the light from the light source 1 is uniformly emitted over the entire light guide plate.
[0068]
The three-color LEDs inside the LED element 21 are arranged close to the three RGB LEDs in order to improve color mixing.
[0069]
The configuration of the liquid crystal shutter unit 2 is the same as that of the first embodiment, but as shown in FIG. 8, the arrangement angle of the reflective polarizing plate 10 is different, and the reflective polarizing plate 10 is transmitted through the transmission axis 10a. It arrange | positions so that the type | mold polarizing plate 9 and the transmission axis 9a may become parallel. By using the light guide plate 20 having a thickness of 0.6 mm, even if the thickness of the liquid crystal shutter portion 2 is about 1.4 mm, the thickness as a color display device is about 2 mm, which is a display device for a wristwatch. Will also be available.
[0070]
(Description of specific examples: FIGS. 7 and 8)
In the liquid crystal shutter portion 2 of this embodiment, in the state where no voltage is applied, the linearly polarized light in the direction of the transmission axis 9a incident from the absorption polarizing plate 9 becomes elliptically polarized light by the nematic liquid crystal 17 twisted by 240 °. However, since the arrangement angle of the absorption polarizing plate 10 and the Δnd of the STN liquid crystal element are optimized, the rotation angle is about 90 °, and the position is −45 ° that is lower right with respect to the horizontal axis. Exit. Since the reflective polarizing plate 10 is disposed at 45 ° to the right, all the incident light from the outside is reflected by the reflective polarizing plate 10, and the light from the light source unit 1 is in a closed state.
[0071]
Therefore, when the LED is lit, the liquid crystal shutter unit 2 is closed to block the light from the LED. Further, since the background portion other than the display segment 6 is also closed, a black background is obtained. On the other hand, when the LED is not turned on, when the driving of the liquid crystal shutter unit 2 is also stopped, the entire surface of the liquid crystal shutter unit 2 becomes metallic silver, and the image is as if the shutter is closed.
[0072]
Next, when a voltage is applied between the first electrode 13 and the second electrode 14, the molecules of the nematic liquid crystal 17 rise, the birefringence of the STN liquid crystal element almost disappears, and the transmission type axis 9 a from the absorption type polarizing plate 9. The linearly polarized light incident from the direction is emitted as it is. Accordingly, since the light is incident parallel to the transmission axis 10a of the reflective polarizing plate 10, the incident light is transmitted through the reflective polarizing plate 10 and is in an open state when the LED is lit.
[0073]
The block diagram when the LED of the field sequential type color display device of this embodiment is turned on is the same as FIG. 4 which is a block diagram of the first embodiment. However, in the first embodiment, the liquid crystal shutter unit 2 is in the normally white mode which is open when no voltage is applied. In the second embodiment, the liquid crystal shutter unit 2 is closed when no voltage is applied. Since the normally black mode is set, ON and OFF of the data signal D with respect to the display color are reversed.
[0074]
That is, in the case of red display, in the first embodiment, fR is off, fG is on, and fB is on. In the second embodiment, fR is on, fG is off, and fB is off. Become.
[0075]
As described above, the color display device according to the second embodiment of the present invention includes the absorption type polarizing plate 8, the STN liquid crystal element, the reflection type polarizing plate 10, and the light source unit 1, and the light source unit 1 is turned on. Then, the display segment 6 on the black background shows display colors of red, green, blue, purple, yellow, sky, and white, and becomes a light emitting color display device.
[0076]
Here, the light from the light source unit 1 is transmitted through the light guide plate 20 and the light oscillating in the direction of the transmission axis 10a of the reflective polarizing plate 10 is transmitted through the reflective polarizing plate 10, but the transmission axes 10a and 90 are used. The light in the direction is reflected and returned to the light guide plate 20. The returned light is depolarized and reflected by the diffusion layer provided on the surface of the light guide plate 20, and reaches the reflective polarizing plate 10 again, and the light in the direction of the transmission axis 10a is transmitted. With this function, the color display is about 1.6 times brighter than the case where an absorbing polarizing plate is provided instead of the reflective polarizing plate 10, and good visual performance can be obtained even in bright light. It is done.
[0077]
Further, when the light source unit 1 is not lit, the driving of the liquid crystal shutter unit 2 is also stopped, so that the entire display unit becomes metallic silver, and it appears that the windshield is closed.
[0078]
When the color display device of this embodiment is incorporated in a wristwatch, it looks like it was normally shuttered with metallic silver, and when the switch is pressed, the watch has a new design that shows the time and alarm time with a bright emission color on a black background. It became.
[0079]
(Modification of the second embodiment)
In the second embodiment of the present invention, red, green, and blue three-color LEDs are used. However, white is not obtained and the number of colors is reduced, but the same effect can be obtained with two-color LEDs. it is obvious.
In particular, since the background color is black, even a two-color LED does not change, so that it is possible to create a three-color display device of green, yellow, and red by using green and red LEDs for cost reduction. .
[0080]
In addition, instead of the STN liquid crystal element used in this embodiment, a 90 ° twist TN liquid crystal element using a two-frequency nematic liquid crystal in which the sign of Δε, which is a difference in dielectric constant, changes depending on the driving frequency, has responsiveness. Since it is good, the same effect as this embodiment can be obtained.
In this case, the drive waveform becomes complicated, and the drive frequency changes, not the applied voltage, between on and off.
[0081]
In the embodiment of the present invention, the crossing angle between the transmission axis 9a of the absorption-type polarizing plate 9 and the transmission axis 10a of the reflective-type polarizing plate 10 is set to 0 °. However, in order to adjust the background color, 5 ° It is also possible to set the angle to -10 °.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, in the field sequential display device of the present invention, it is usually possible to display a light-emitting type with high saturation, and even when the light source part is not lit, the bright and high brightness is reflected by the reflected light from the reflective polarizing plate. A field sequential color display device capable of displaying the quality can be provided.
[0083]
In the field sequential display device according to the present invention, the liquid crystal shutter unit also stops driving during the period when the light source unit is not lit, so that a metallic silver display is obtained and the field is excellent in design as if the shutter was closed. A sequential color display device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a field sequential color display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an arrangement relationship of the field sequential color display device shown in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a field sequential type color display device used in the prior art and the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a field sequential type color display device used in the prior art and the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram of signals applied to a light source unit and a shutter unit and optical response characteristics of a liquid crystal shutter unit in a field sequential color display device used in the prior art and the first embodiment of the present invention. It is a drawing.
FIG. 6 is a view for explaining a display action of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a field sequential type color display device used in a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing an arrangement relationship of a field sequential type color display device shown in a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Light source
2 Liquid crystal shutter
3 LED box
4 3-color LED (red, green, blue)
5 Diffuser
6 Display segments
7 Shutter control circuit
8 Light source drive circuit
9 Absorption type polarizing plate
9a Transmission axis of absorption polarizing plate
10 reflective polarizing plate
10a Transmission axis of reflective polarizing plate
11 First substrate
12 Second substrate
13 First electrode
14 Second electrode
15 Alignment film (first substrate side)
15a Bottom liquid crystal molecule orientation direction
16 Alignment film (second substrate side)
16a Upper liquid crystal molecular alignment direction
17 Nematic liquid crystal
20 Light guide plate
21 LED elements
D Data signal
C Common signal
R Red light source (color light source)
G Green light source (color light source)
B Blue light source (Color light source)
Lr Red light source signal
Lg Green light source signal
Lb Blue light source signal
Data signal when Dr is displayed in red
Dg Data signal when green
Db Data signal at blue display
Dc Data signal when blue green red is displayed
Data signal for Dbl black display
Dw Data signal for white display
Tr Optical response characteristics of liquid crystal shutter when displaying red
Tg Optical response characteristics of liquid crystal shutter when displaying green
Tb Optical response characteristics of liquid crystal shutter when displaying blue
Tw Optical response characteristics of liquid crystal shutter when displaying white
Optical response characteristics of Tbl liquid crystal shutter when displaying black
fR subfield
fG subfield
fB subfield

Claims

A light source unit that includes a plurality of color light sources that emit light of different wavelengths and can be independently controlled, and a liquid crystal element that sandwiches a liquid crystal layer between a pair of substrates, and the liquid crystal element emits light from the light source unit A color display device that performs multicolor display by controlling light transmittance, turning on a specific color light source for each subfield, and controlling the liquid crystal element corresponding to the subfield, A color display device , wherein a reflective polarizing plate is provided between the light source unit, a transmissive display is performed when the light source unit is lit, and a reflective display is performed when the light source unit is not lit.

The color display according to claim 1, wherein the liquid crystal element and the plurality of polarizing plates constitute a liquid crystal shutter portion, and one of the plurality of polarizing plates is a reflective polarizing plate. apparatus.

The color display device according to claim 2, wherein the liquid crystal shutter unit includes an absorptive polarizing plate, an STN liquid crystal element, and a reflective polarizing plate .

The color display device according to claim 2, wherein the liquid crystal shutter unit includes an absorption type polarizing plate, a two-frequency TN liquid crystal element, and a reflection type polarizing plate .

The color display device according to claim 1, wherein the light source unit includes an LED box and a diffusion plate .

The color display device according to claim 1, wherein the light source unit includes an LED element and a light guide plate .

The color liquid crystal display device according to claim 6, wherein a diffusion layer is provided on a surface of the light guide plate .