(57)【要約】【課題】豊かな色彩表示が可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１は、上ガラス基板２３、下ガラス基板２８、一対の上透明電極２５、下透明電極２７および液晶層２６からなる液晶セルと、吸収型偏光板２２と、反射型偏光板３２とを有し、上透明電極２５および下透明電極２７は、所望表示パターンを形成するように配設された複数のパターン電極からなり、複数のパターン電極の各々が電圧印加制御されて所望表示パターンが表示されるように構成され、反射型偏光板３２の下面にパターン電極の配設位置に対応してカラー反射板２９が配置され、パターン電極の間の液晶分子の配向方向を上ガラス基板２３および下ガラス基板２８の法線に平行な方向に変化させ、カラー反射板２９の表面において反射された反射光５１ｈを吸収型偏光板２２から出射させ、電圧印加されたパターン電極が占める領域にカラー反射板２９の色彩の所望表示パターンを表示する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配置された一対の基板、前記一対の基板の間に前記一対の基板と平行に配置された平板状の一対の透明電極、および前記一対の透明電極の間に層状に封入された液晶層からなる液晶セルと、
前記液晶セルの上面に接合配置されて所定上側透過軸方向の直線偏光を透過させる上側偏光板と、
前記液晶セルの下面に接合配置されて所定下側透過軸方向の直線偏光を透過させる下側偏光板とを有して構成された液晶表示装置であって、
前記下側偏光板は、前記所定下側透過軸方向とは異なる所定反射軸方向の直線偏光を反射させるように形成されており、
前記液晶層を構成する液晶分子は、前記一対の基板の法線に平行な螺旋軸に沿って捩れて位置した状態で封入されており、
前記一対の透明電極は、所望表示パターンを形成するように配設された複数のパターン電極からなり、
前記複数のパターン電極の各々が電圧印加制御されて前記所望表示パターンが表示されるように構成され、
前記下側偏光板の下面には、前記パターン電極の配設位置に対応させるようにして着色反射部材が接合配置されており、
前記パターン電極に対し電圧印加して前記パターン電極の間の前記液晶分子の配列方向を前記一対の基板の法線に平行な方向に変化させ、前記着色反射部材の表面において反射された反射光を前記上側偏光板から出射させて、電圧印加された前記パターン電極が占める領域に前記着色反射板の色彩の前記所望表示パターンを表示することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記上側偏光板における前記所定上側透過軸方向と前記下側偏光板における前記所定下側透過軸方向とが、略一致するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記着色反射板は、前記パターン電極の配設位置に応じて異なる色に着色されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶分子からなる液晶層が内部に形成された液晶表示装置に関し、さらに詳細には、反射型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶表示装置は、対向した２つのガラス基板の間に液晶分子からなる液晶層が形成されて構成されており、このような液晶表示装置のうちで、バックライト等の光源を備えていない構成のものが反射型の液晶表示装置と称されている。この反射型液晶表示装置は、入射した光を反射させるか否かを制御することにより所望の表示を行わせるように構成されており、光源を備えていないためその分消費電力が小さく、且つ装置自体をコンパクトに構成できるという利点がある。このような利点を活かして従来、携帯型の電子機器や電気製品の表示部分等に広く用いられている。例えば特許文献１の図１には、上下に対向配置された下基板２と上基板３との間に液晶４が挟持されて構成された液晶表示装置１が開示されている。
【０００３】
従来の反射型液晶表示装置は、透明且つ直線状のコモン電極およびセグメント電極を、互いに直交するように２つのガラス基板の間に配設して構成された単純マトリックス型のものが主流であった。この単純マトリックス型の液晶表示装置は、コモン電極とセグメント電極との交点に位置する電極を選択的に点灯可能となっており、そのためにある程度自由な表示を行うことができる。これに対し、透明電極を例えば、文字、数字および記号等の所望パターン形状（セグメント形状）に形成して、２つのガラス基板の間に配設した固定パターン表示式（セグメント式）の液晶表示装置も存在する。
【特許文献１】特開２００３−１０７４５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の固定パターン表示式の液晶表示装置は一般的に、透明電極が電圧印加されていない状態において光を透過させるために下側偏光板として吸収型偏光板を用い、さらにその下側に金属反射板を設けて所望パターン形状を黒色表示させる構成となっていた。そのため、従来の液晶表示装置においては、色彩による表現効果が乏しく、色彩面において豊かな表示を行うことが困難であるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、豊かな色彩表示が可能となった固定パターン表示式の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る液晶表示装置は、互いに平行に配置された一対の基板（例えば、実施形態における上ガラス基板２３、下ガラス基板２８）、前記一対の基板の間に前記一対の基板と平行に配置された平板状の一対の透明電極（例えば、実施形態における上透明電極２５、下透明電極２７）、および前記一対の透明電極の間に層状に封入された液晶層からなる液晶セルと、前記液晶セルの上面に接合配置されて所定上側透過軸方向の直線偏光を透過させる上側偏光板（例えば、実施形態における吸収型偏光板２２）と、前記液晶セルの下面に接合配置されて所定下側透過軸方向の直線偏光を透過させる下側偏光板（例えば、実施形態における反射型偏光板３２）とを有して構成された液晶表示装置であって、前記下側偏光板は、前記所定下側透過軸方向とは異なる所定反射軸方向の直線偏光を反射させるように形成されており、前記液晶層を構成する液晶分子は、前記一対の基板の法線に平行な螺旋軸に沿って捩れて位置した状態で封入されており、前記一対の透明電極は、所望表示パターンを形成するように配設された複数のパターン電極からなり、前記複数のパターン電極の各々が電圧印加制御されて前記所望表示パターンが表示されるように構成され、前記下側偏光板の下面には、前記パターン電極の配設位置に対応させるようにして着色反射部材（例えば、実施形態におけるカラー反射板２９）が接合配置されており、前記パターン電極に対し電圧印加して前記パターン電極の間の前記液晶分子の配列方向を前記一対の基板の法線に平行な方向に変化させ、前記着色反射部材の表面において反射された反射光を前記上側偏光板から出射させて、電圧印加された前記パターン電極が占める領域に前記着色反射板の色彩の前記所望表示パターンを表示するように構成される。
【０００７】
なお、上記液晶表示装置において、前記上側偏光板における前記所定上側透過軸方向と前記下側偏光板における前記所定下側透過軸方向とが、略一致するように配設されたことが好ましい。
【０００８】
また、前記着色反射板は、前記パターン電極の配設位置に応じて異なる色に着色されている構成が好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置は、下側偏光板の下面にパターン電極の配設位置に対応させるようにして着色反射部材が配置されており、パターン電極に電圧印加することで、その電圧印加されたパターン電極が占める領域に着色反射板の色彩の所望表示パターンを表示するように構成されている。この構成より、所望の色に着色された着色反射部材とパターン電極とを対応させて配置した上で、パターン電極に対する電圧印加制御を行うことにより、パターン電極の領域を上記所望の色で表示させることができる。よって、黒以外の豊かな色彩によって所望の表示を行うことが可能となり、色彩による表現効果を向上させることができる。
【００１０】
なお、上側偏光板の所定上側透過軸方向と、下側偏光板の所定下側透過軸方向とが、略一致する構成が好ましい。例えば液晶層を構成する液晶分子が、螺旋軸に沿って約９０度捩れた状態で封入されている場合においてこのように構成すると、電圧印加されていないパターン電極部分においては、下側偏光板の表面において入射光を確実に反射させることができ、一方、電圧印加されたパターン電極部分においては、下側偏光板において入射光を精度良く透過させ且つ着色反射板の表面に到達させることができるようになる。
【００１１】
また、着色反射板は、パターン電極の配設位置に応じて異なる色に着色された構成が好ましい。このように構成した場合、例えばパターン電極毎に異なる色により表示させることが可能となり、色彩による表現効果をより一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照ながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。説明の便宜上、各図面に示す矢印方向を前後、左右および上下と定義して説明を行う。
【００１３】
まず、図１〜５を参照しながら、本発明に係る液晶表示装置１の構成部材ついて説明する。図１に液晶表示装置１の概略断面図を、図２に後述する吸収型偏光板２２および反射型偏光板３２の説明図を、図３に液晶表示装置１の要部断面図を、図４に液晶表示装置１の表示原理を、図５は液晶表示装置１による表示の一例をそれぞれ示す。
【００１４】
液晶表示装置１は、図１に示すように、装置本体２０、およびこの装置本体２０とプリント基板９９とを接続する複数の接続ピン１０から構成される。接続ピン１０は、装置本体２０の前端部において、一定間隔毎に左右に並んで取り付けられている。なお、上記接続ピン１０に限らず、例えば異方性導電ゴムやＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等を用いて、装置本体２０とプリント基板９９とを接続することが可能である。
【００１５】
接続ピン１０は、例えば板状金属材料をプレス加工することにより形成され、上部において側面視「コ」の字状に形成された当接部１８と、この当接部１８と繋がって下方に延びる支持部１４とを主体に構成される。当接部１８は、その前側に平板状の基部１１が形成され、この基部１１の上端部から後方に向けて上接続部１２が湾曲して延び、また、基部１１の下端部から後方に下接続部１３が湾曲して延びている。
【００１６】
装置本体２０は、図１に示すように、吸収型偏光板２２、この吸収型偏光板２２の下面側に配設された上ガラス基板２３、上ガラス基板２３と上下に対向して配設された下ガラス基板２８、上ガラス基板２３と下ガラス基板２８との間隙にシール部材２４により密封された液晶層２６、上ガラス基板２３の下面に設けられた上透明電極２５、下ガラス基板２８の上面に設けられた下透明電極２７、下ガラス基板２８の下面に設けられた反射型偏光板３２、および反射型偏光板３２の下面に着脱可能に設けられたカラー反射板２９を主体に構成される。
【００１７】
上記２つのガラス基板２３，２８はそれぞれ、例えば透明なガラスを用いて形成された平面状の基板であって、光を透過させるようになっている。液晶層２６は、例えばツィステッドネマティック液晶材料を用いて、規則的な配向方向を有する液晶分子が層状に積層されて構成されており、短軸方向に複屈折性を持ち、長軸方向には複屈折性を持たない光学的に一軸性の複屈折性結晶である。
【００１８】
シール部材２４としては、液晶層２６内の液晶分子が浸透しない性質を有したものが用いられており、このシール部材２４により、液体である液晶分子の外部流出を防止するとともに、液晶層２６内への汚染物質の流入を防止可能となっている。カラー反射板２９は、板状の部材の表面を例えば蛍光塗料等により着色した比較的明るい色の反射板である。
【００１９】
吸収型偏光板２２は、特定の透過軸方向の振動を持った直線偏光のみを透過させる直線偏光板である。図２（ａ）を用いて具体的に説明すると、入射光２２ａが吸収型偏光板２２上の点Ａに入射した場合、点Ａにおいて入射光２２ａの偏光成分のうち吸収軸方向Ｋの偏光成分を吸収することにより、例えば上記吸収軸方向Ｋと直交する透過軸方向Ｔの偏光成分を有した透過光２２ｂが点Ａを透過するようになっている。
【００２０】
反射型偏光板３２は、特定の透過軸方向の振動を持った直線偏光のみを透過させるとともに、特定の反射軸方向の振動を持った直線偏光を反射させる直線偏光板である。図２（ｂ）を用いて説明すると、入射光３２ａが反射型偏光板３２上の点Ｂに入射した場合、点Ｂにおいて入射光３２ａの偏光成分のうち反射軸方向Ｈの偏光成分を有した反射光３２ｃを反射させるとともに、例えば上記反射軸方向Ｈと直交する透過軸方向Ｔの偏光成分を有した透過光３２ｂが点Ｂを透過するようになっている。
【００２１】
また、図４に示すように、吸収型偏光板２２における透過軸方向Ｔと反射型偏光板３２における透過軸方向Ｔとが同一方向となるように、吸収型偏光板２２および反射型偏光板３２の取付方向が調整されている。
【００２２】
上透明電極２５と下透明電極２７とは、上下一対となって形成されるとともに、装置本体２０を上方から見たとき、後述するように所望のセグメント形状となるように形成されている（図５参照）。上記一対の上透明電極２５および下透明電極２７が、上ガラス基板２３と下ガラス基板２８との間隙に複数形成されており、これらが所望の配置位置に並べられている。図５には、３桁の数字を表示可能に配置された上透明電極２５および下透明電極２７の構成を例示している。また、下透明電極２７の一部分は、下ガラス基板２８の前端部近傍まで延びるとともに、下ガラス基板２８の上面に露出している（図１参照）。
【００２３】
上透明電極２５および下透明電極２７は、上記一対の上透明電極２５および下透明電極２７毎に独立して電圧を印加可能に構成されている。図３には、上透明電極２５ａおよび下透明電極２７ａ、上透明電極２５ｂおよび下透明電極２７ｂが、それぞれ独立して電圧印加部３１により電圧を印加可能な構成を例示している。
【００２４】
以上のような構成部材を有する液晶表示装置１において、装置本体２０に接続ピン１０を取り付ける取付手順について説明する。
【００２５】
図１に示すように、接続ピン１０の当接部１８を下ガラス基板２８の前端部に挿入することにより、下ガラス基板２８の前端部上面側に露出した下透明電極２７と上接続部１２とを当接させて、これらを電気接続させることができる。そして、上接続部１２と下透明電極２７とが当接している部分に、導電性を備えた導電ペースト５２を付着させる。そうすることで、上接続部１２と下透明電極２７とが導電ペースト５２によって確実に接続されて、電気接続の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
付着した導電ペースト５２を十分乾燥させた後、上接続部１２および下接続部１３を覆うように、例えば透明なピン固定樹脂５１を塗布して固化させる。これにより、装置本体２０に対して接続ピン１０（当接部１８）を確実に固定することができ、例えば装置本体２０や接続ピン１０に外力が作用しても電気接続を維持することが可能である。その後、支持部１４の下端部とプリント基板９９とを電気接続することにより、液晶表示装置１が駆動可能となる。
【００２７】
以上、装置本体２０に接続ピン１０を取り付ける取付手順について説明したが、以下において、上述のようにして構成された液晶表示装置１の表示原理について説明する。
【００２８】
まず、接続ピン１０を介して、プリント基板９９から下透明電極２７に液晶駆動用電圧が印加される。このとき、例えば図３に示すように、電圧印加部３１は上透明電極２５ａおよび下透明電極２７ａに対しては電圧印加を行わない一方で、下透明電極２７に印加された上記液晶駆動用電圧を利用して、上透明電極２５ｂおよび下透明電極２７ｂに対して電圧印加を行う。そうすることにより、電圧印加されていない上透明電極２５ａおよび下透明電極２７ａに挟まれた領域の液晶分子２６ａの向きは、配向方向が約９０度捩じられた状態のままとなっている。一方、電圧印加された上透明電極２５ｂおよび下透明電極２７ｂに挟まれた領域の液晶分子２６ｂは、配向方向が捩られていない状態（長軸を上下に向けた状態）に変化する。
【００２９】
上記の状態における液晶分子２６ａおよび液晶分子２６ｂに入射する入射光の進み方について、図４を参照しながら説明する。まず、液晶分子２６ａに入射する入射光の進み方について説明する。図４に示すように、液晶分子２６ａの位置に入射する入射光４１ａは、まず、吸収型偏光板２２を透過することで透過軸方向Ｔの偏光成分を有した直線偏光４１ｂとなり、液晶分子２６ａに入射する。直線偏光４１ｂは、液晶分子２６ａに入射して通過することにより、その偏光方向が約９０度回転された直線偏光４１ｃとなる。
【００３０】
上記直線偏光４１ｃの偏光方向は、反射型偏光板３２における反射軸方向Ｈと略一致しているため、反射型偏光板３２を透過することなくその表面において反射され、偏光方向がそのままの反射光４１ｄとなって液晶分子２６ａに入射する。反射光４１ｄは、液晶分子２６ａを通過することにより、上記と同様にしてその偏光方向が約９０度回転されて反射光４１ｅとなる。この反射光４１ｅの偏光方向は、吸収型偏光板２２における透過軸方向Ｔと略一致しているため、反射光４１ｅは吸収型偏光板２２を透過して、反射光４１ｆとなって液晶表示装置１から出射する。このとき、反射型偏光板３２と下ガラス基板２８との間に光拡散層（図示せず）を設けることにより、反射光４１ｆによる表示は、反射型偏光板３２の表面で拡散反射されるために、白色に近い色に見える。上記光拡散層は、下ガラス基板２８に反射型偏光板３２を固定させるために用いられる接着剤中に、微粒子を拡散させることにより実現できる。
【００３１】
次に、液晶分子２６ｂに入射する入射光の進み方について説明する。図４に示すように、液晶分子２６ｂの位置に入射する入射光５１ａは、吸収型偏光板２２を透過することで透過軸方向Ｔの偏光成分を有した直線偏光５１ｂとなり、液晶分子２６ｂに入射する。直線偏光５１ｂは、液晶分子２６ｂに入射してその偏光方向が変化することなく出射し、直線偏光５１ｃとなる。この直線偏光５１ｃの偏光方向は、反射型偏光板３２における透過軸方向Ｔと略一致しているため、直線偏光５１ｃは反射型偏光板３２を透過して直線偏光５１ｄとなりカラー反射板２９に到達する。直線偏光５１ｄは、カラー反射板２９の表面において反射され、偏光方向がそのままの反射光５１ｅとなる。
【００３２】
上記反射光５１ｅの偏光方向は、反射型偏光板３２における透過軸方向Ｔと略一致しているため、反射光５１ｅは反射型偏光板３２を透過して、反射光５１ｆとなる。反射光５１ｆは、上記と同様に液晶分子２６ｂに入射してその偏光方向が変化することなく出射し、直線偏光５１ｇとなる。この反射光５１ｇの偏光方向は、吸収型偏光板２２における透過軸方向Ｔと略一致しているため、反射光５１ｇは吸収型偏光板２２を透過可能で、反射光５１ｈとなって液晶表示装置１から出射する。この反射光５１ｈは、カラー反射板２９の表面において反射されるために、このカラー反射板２９の色に見えることになる。
【００３３】
上述のような表示原理に基づき、液晶表示装置１により例えば３桁の任意の数字を表示させる場合について説明する。
【００３４】
図５に示すように、液晶表示装置１には、３桁の数字を表示するための「８」の字状に配置された複数のセグメント３３，３４等が予め形成されており、これら各セグメント３３，３４等の各々には略棒状に形成された一対の上透明電極２５および下透明電極２７が形成されている。これら一対の上透明電極２５および下透明電極２７に対して、独立して電圧印加制御ができる構成となっている。左側の百の位の数字を表示する領域には、カラー反射板２９として黒色に着色された黒反射板２９Ｋが、右側の一の位の数字の領域に青色の青反射板２９Ｂが、中央の十の位の数字の領域に赤色の赤反射板２９Ｒがそれぞれ配置されている。なお、図５には、各色に着色された３つの反射板２９Ｋ，２９Ｂ，２９Ｒを用いた構成を示しているが、１つのカラー反射板２９を部分毎に異なった色で着色するようにして構成しても良い。
【００３５】
このような構成の液晶表示装置１を用いて、例えば「１１１」という３桁の数字を表示させる場合について説明する。まず、一の位について説明すると、右端の上下に並んだセグメント３３，３４における上透明電極２５および下透明電極２７に対してそれぞれ電圧印加することにより、上述のようにセグメント３３，３４を青反射板２９Ｂの色（青色）に表示させることができる。また、十の位についても同様に、右端の上下に並んだ２つのセグメント３５，３６における各透明電極に対して電圧印加することにより、セグメント３５，３６を赤反射板２９Ｒの色（赤色）に表示させることができる。さらに、百の位についても同様に、２つのセグメント３７，３８における各透明電極に対して電圧印加することにより、セグメント３７，３８を黒反射板２９Ｋの色（黒色）に表示させることができる。このとき、電圧印加されていないセグメント部分は、背景と同様に白色に表示されている。このようにすることで、結果的に白い背景の中に、数字毎に黒色、赤色、青色といったように異なった色で「１１１」と表示させることが可能となる。
【００３６】
従来の構成においては、電圧印加されて表示される領域は、一律に全て黒色であった。一方、本発明に係る液晶表示装置１においては、カラー反射板２９を所望の色に着色するとともに、その色で表示させたいセグメントの下方にそのカラー反射板２９を配設することにより、所望の色にセグメントを表示させて色彩豊かな表示が可能となる。よって、固定パターン（セグメント）表示式の反射型液晶表示装置において、例えば表示内容に対応させて表示の色を変えることが可能となる。具体例を１つ挙げると、家電製品における稼動状況を表示する表示パネルとして本発明に係る液晶表示装置１を用いた場合、「非常時」を知らせる警告表示のセグメントの下方に赤色の赤反射板を設けて構成する。そして、この警告表示を赤色で表示することにより、使用者に対して「非常時」であることをその表示の色により直感的に伝えることが可能となる。
【００３７】
さらに、本発明に係る液晶表示装置１においては、反射型偏光板３２の下面にカラー反射板２９を着脱可能に設けた構成となっている。よって、表示の色を変更したい場合には、所望の色のカラー反射板２９に差し替えることで対応でき、液晶表示装置１の使用環境等に応じて簡単且つ即座に表示の色を変更できる。
【００３８】
上述の実施形態において、液晶表示装置１により３桁の数字を表示させる構成を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。セグメント（上透明電極２５および下透明電極２７）を所望の形状に形成することにより、そのセグメント形状に応じた例えば、各種文字、数字、記号、およびその他種々の表示を行うことが可能であり、さらには、これらの各々のセグメントの下方に表示させたい色のカラー反射板２９を配置することで、様々な表示形態の液晶表示装置を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】（ａ）は吸収型偏光板の説明図を、（ｂ）は反射型偏光板の説明図をそれぞれ示す。
【図３】上記液晶表示装置の要部断面図である。
【図４】上記液晶表示装置の表示原理を示した斜視図である。
【図５】上記液晶表示装置による表示の一例を示した平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  液晶表示装置
２２  吸収型偏光板（上側偏光板）
２３  上ガラス基板（基板）
２５（２５ａ，２５ｂ）  上透明電極（透明電極）
２６  液晶層
２７（２７ａ，２７ｂ）  下透明電極（透明電極）
２８  下ガラス基板（基板）
２９（２９Ｋ，２９Ｒ，２９Ｂ）  カラー反射板（黒反射板、赤反射板、青反射板）（着色反射部材）
３２  反射型偏光板（下側偏光板）
【図１】
2010145547.tif 000003
【図２】
2010145547.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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