(57)【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透明な上側基板および前記一対の上側基板の間に層状に
封入された上側液晶層からなる上側液晶セルと、
互いに平行に配置された一対の透明な下側基板および前記一対の下側基板の間に層状に
封入された下側液晶層からなり、前記上側液晶セルの下面に接合配置された下側液晶セルと、
前記下側液晶セルの下面側に配置されて、互いに異なる色の光を前記下側液晶セルに向けて照射する光源部と、
前記上側液晶セルおよび前記下側液晶セルの一方に対し、所望パターンに形成されて互いに平行となって配置された一対のパターン電極に対する電圧印加制御、および前記光源部に対する照射制御を行う駆動制御部とを有し、
前記駆動制御部により、前記光源部における光の照射タイミングに応じて前記パターン電極に対する電圧印加を行い、前記パターン電極を透過する光を制御して前記パターン電極部分を所望の色に表示させる液晶表示装置であって、
前記上側液晶層の上端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角と、前記上側液晶層の下端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角とは、同一方向でかつ同一角度となっており、
前記下側液晶層の上端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角と、前記下側液晶層の下端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角とは、同一方向でかつ同一角度となっており、
前記上側液晶層の下端近傍に位置した液晶分子の配向方向と、前記下側液晶層の上端近傍に位置した液晶分子の配向方向とが、１８０度反対方向であることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー表示可能な液晶表示装置に関し、さらに詳細には、コントラストの高
い表示が可能となった液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラー表示可能な液晶表示装置として、バックライト、および特定の波長の光の
みを透過させるカラーフィルタを備えて構成された透過型の液晶表示装置が知られている
。この液晶表示装置によりセグメント表示を行う場合、各セグメントに対応させて所望の
色のカラーフィルタが配置されているために、各セグメントは、そのセグメントに対応さ
せて配置されたカラーフィルタによる単一色で点灯表示される。
【０００３】
カラーフィルタとして、赤、緑および青の３色のカラーフィルタを用いた場合、例えば
赤の波長域の光を透過させるカラーフィルタにおいては、緑や青の波長域の光は透過しな
いため、このカラーフィルタに対応するセグメントを赤色にしか点灯させることができな
い。また、実際にカラーフィルタを透過する光（光量）は、カラーフィルタに照射された
光の１／３以下となってしまい、点灯させようとするセグメントにおける光量が低下しや
すく、セグメントを所望の明るさで点灯させることが難しい。この光量低下を補うために
、例えば光源への電力供給を増加させる必要があった。このように、セグメント表示を行
う液晶表示装置においては、表示色がカラーフィルタの色に限定されて豊かな色彩表現が
困難なことや、点灯時にセグメントが暗くなりがちであるといった問題があった。
【０００４】
上記問題を解決すべく、バックライトとしてフィールドシーケンシャルバックライト（
以下において、ＦＳＢＬと称す）を用いた液晶表示装置が開発されている（例えば、特許
文献１参照）。図１２に、ＦＳＢＬを用いた液晶表示装置の従来の構成例を示す。この液
晶表示装置５００は、液晶セル５１０、ＦＳＢＬ５２０、電源回路５３０および駆動回路
６００から構成される。表示用液晶セル５１０は、液晶分子５１４を上下一対のガラス基
板５１２，５１２で挟持して構成される。このガラス基板５１２，５１２の内面にセグメ
ント形状に対応させて形成された透明電極５１３，５１３が配設され、外面に偏向板５１
１，５１１が配設される。
【０００５】
ＦＳＢＬ５２０は、複数の光源５２１を内蔵して構成され、光源５２１の各々から、赤
、緑または青の単一色の光が発光される。この光源５２１からの光が導光板５２２におい
て反射されて、表示用液晶セル５１０に入射するように構成されている。電源回路５３０
は、光源用電源、抵抗、切換スイッチ等を備えて構成される。駆動回路６００は、電源回
路５３０に対して切換信号６１０を出力するとともに、透明電極５１３に対して電圧印加
信号６２０を出力するようになっている。
【０００６】
このように構成される液晶表示装置５００は、切換信号６１０および電圧印加信号６２
０を出力するタイミングを制御することにより、例えば８色のカラー表示を行うことがで
きるようになっている。例えば透明電極５１３，５１３の部分（セグメント部分）を黄色
に表示させるとともに、透明電極５１３，５１３以外の部分（背景部分）を黒色にネガ表
示させる場合、透明電極５１３，５１３に対しては、赤および緑の光が入射するタイミン
グに合わせて電圧印加信号６２０を出力し、透明電極５１３，５１３以外の背景部分の透
明電極に対しては、常時電圧印加信号６２０を出力しない制御を行う。そうすることで、
背景部分は光源５２１から発光された光が上側に透過せず黒色に、一方セグメント部分は
赤色と緑色とを混色させて黄色に視認される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１９２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の液晶表示装置５００の構成においてネガ表示を行う場合、背景部分とセグメント
部分との明るさの差が大きいほど、コントラストの高い鮮明な表示が可能となる。そのた
めには、背景部分において、ＦＳＢＬ５２０からの光が極力透過されない（透過率が低い
）構成が望まれる。一般に液晶表示装置における光の透過率は、用いられる液晶分子の複
屈折性Δｎと、液晶層の上下方向の厚みｄとの積であるリタデーションΔｎ・ｄと、密接
に関連している。一般的に、リタデーションΔｎ・ｄが増加に伴って、透過率が極小とな
る最初の部分が１ｓｔモード、その次に極小となる部分が２ｎｄモード、さらにその次に
極小となる部分が３ｒｄモードと、それぞれ称されている。
【０００９】
例えば、厚みｄを５〜６μｍ程度（１ｓｔモード）に小さく設定すると、電圧印加信号
６２０に対する液晶分子の向きを変化させる際の駆動応答性が向上する一方で、Ｒ（赤）
、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色の透過率が十分小さい値ではないため液晶分子によって
光を完全に遮断することが難しく、透過率を十分に低くできずにコントラストの高い表示
が困難となる場合がある。これとは反対に、厚みｄを１０〜１５μｍ程度（３ｒｄモード
）に大きく設定すると、液晶分子によって光を完全に遮断し透過率を十分に低くできてコ
ントラストの高い表示ができる一方で、電圧印加信号６２０に対する液晶分子の駆動応答
性が低下して次の色の発光タイミングにまでずれ込んで点灯することとなり、所望の色彩
を視認させることが困難となる場合がある。このように、電圧印加信号に対する液晶分子
の駆動応答性を確保して所望の色彩を視認させることと、透過率を十分に低くしてコント
ラストの高い表示を行うこととを両立させることが難しいという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液晶分子の駆動応答性を確保して所
望の色彩を視認させつつ、黒表示させる部分の光の透過率を低くしてコントラストの高い
表示を行うことができる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】
【００１７】
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透明な上側基板および前記一対の上側基板の間に層状に封入された上側液晶層からなる上側液晶セルと、互いに平行に配置された一対の透明な下側基板および前記一対の下側基板の間に層状に封入された下側液晶層からなり、前記上側液晶セルの下面に接合配置された下側液晶セルと、前記下側液晶セルの下面側に配置されて、互いに異なる色の光を前記下側液晶セルに向けて照射する光源部と、前記上側液晶セルおよび前記下側液晶セルの一方に対し、所望パターンに形成されて互いに平行となって配置された一対のパターン電極に対する電圧印加制御、および前記光源部に対する照射制御を行う駆動制御部とを有し、前記駆動制御部により、前記光源部における光の照射タイミングに応じて前記パターン電極に対する電圧印加を行い、前記パターン電極を透過する光を制御して前記パターン電極部分を所望の色に表示させる液晶表示装置であって、前記上側液晶層の上端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角と、前記上側液晶層の下端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角とは、同一方向でかつ同一角度となっており、前記下側液晶層の上端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角と、前記下側液晶層の下端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角とは、同一方向でかつ同一角度となっており、前記上側液晶層の下端近傍に位置した液晶分子の配向方向と、前記下側液晶層の上端近傍に位置した液晶分子の配向方向とが、１８０度反対方向に設定される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る液晶表示装置は、上側液晶セルと下側液晶セルとにおいて、互いの液晶分
子の捩れ方向が逆で、互いのプレチルト角が逆方向で且つ略同一角度に設定される。その
上で、上側液晶セルの下端近傍に位置した液晶分子の配向方向と、下側液晶セルの上端近
傍に位置した液晶分子の配向方向とが、１８０度反対方向に設定されて構成される。すな
わち、上側液晶セルと下側液晶セルとは、光学特性に関して鏡像異性の関係となるように
構成される。この構成により、例えば上側液晶セルおよび下側液晶セルの一方の液晶セル
において、透過する光に位相差が生じた場合であっても、他方の液晶セルにおいてその位
相差を補う（打ち消す）ことができ、例えば黒表示する部分の透過率を十分に下げること
ができる。そのため、所望の色彩を視認させつつ、黒表示させる部分の光の透過率を低く
してコントラストの高い表示を行うことが可能となる。
【００１９】
上側液晶セルおよび下側液晶セルの各々において、液晶分子の複屈折性と液晶層の厚み
との積が、略５００〜６００ｎｍに設定されたことが好ましい。例えば複屈折性Δｎを０
．１、液晶層の厚みｄを５μｍに設定することで、Δｎ・ｄを５００ｎｍとすることがで
きるが、このように設定した場合には、液晶層の厚みｄが薄いために、電圧印加信号に対
して液晶分子がその向きを変化させるのに要する時間を短縮することができ、液晶分子の
駆動応答性を向上させることができる。そのため、所望の色彩を視認させつつ、黒表示さ
せる部分の光の透過率を低くしてコントラストの高い表示を行うことが可能となる。
【００２０】
また、複数のパターン電極のそれぞれが独立して電圧印加制御されることが好ましい。
このような制御方法の一例として、スタティック駆動方式が挙げられる。この方式により
電圧印加制御した場合、電圧印加時と電圧非印加時との電圧比を大きく設定できるので、
電圧印加信号に対する液晶分子の駆動応答性を一層向上させることができる。
【００２１】
上述の液晶表示装置において、パターン電極が上側液晶セルに配置され、上側液晶セル
のパターン電極部分が下方に向けて押圧されたときに、静電容量が変化した位置、すなわ
ち押圧位置を検出する容量変化位置検出部を備えたことが好ましい。このように、パター
ン電極が、表示用電極とタッチセンサー用電極との２つの機能を有した構成とした場合、
別途タッチセンサー用電極を追加することなくタッチ操作可能な使い勝手が良く且つ薄型
の液晶表示装置を実現できる。
【００２２】
なお、パターン電極が下側液晶セルに配置され、上側液晶セルに上側液晶セルがタッチ
されたことを検出可能なタッチセンサー電極が配置された構成でも良い。このように構成
した場合、パターン電極とタッチセンサー電極とが別々の液晶セルに配置されているので
、例えば一方の液晶セルにパターン電極とタッチセンサー電極とを混在させる構成と比較
して、各液晶セルをシンプルに構成しつつ使い勝手の良い液晶表示装置を実現できる。
【００２３】
さらに、光源部が、互いに異なる色の光を照射する複数のＬＥＤを備えたことが好まし
い。このように構成すると、各色（各ＬＥＤ）の発光タイミングを高精度に制御可能とな
るので、例えば発光タイミングがずれて２つ以上の色が混色して視認されることがなく、
所望の色ではっきりと表示されているように視認させることが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る液晶表示装置は、上側液晶セルおよび下側液晶セルの各々において
、上端近傍に位置した液晶分子のプレチルト角と下端近傍に位置した液晶分子のプレチル
ト角とが同一方向で且つ略同一角度で、上側液晶層の下端近傍に位置した液晶分子の配向
方向と下側液晶層の上端近傍に位置した液晶分子の配向方向とが１８０度反対方向に設定
される。すなわち、上側液晶セルおよび下側液晶セルの液晶分子が、πセルに設定された
構成となっている。この構成により、中央部分の液晶分子は、電圧印加の有無にかかわら
ず常にその長軸の一方を斜め上下に向けて位置している。そのため、黒表示させる部分の
光の透過率を低くしてコントラストの高い表示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した液晶表示装置の概略図である。
【図２】上記液晶表示装置の要部断面図である。
【図３】配向方向を示した模式図である。
【図４】セグメントおよび光源に対する制御を示した図である。
【図５】透過率とリタデーションとの関係を示したグラフである。
【図６】上記液晶表示装置の平面図である。
【図７】実施例２に係る液晶表示装置の概略図である。
【図８】（ａ）は実施例２に係る補償用液晶セルの側面図を、（ｂ）は実施例２に係る補償用液晶セルの平面図を示す。
【図９】実施例２に係る液晶表示装置の配向方向を示した模式図である。
【図１０】実施例２に係る液晶表示装置の平面図である。
【図１１】（ａ）は別の構成の補償用液晶セルの側面図を、（ｂ）は別の構成の補償用液晶セルの平面図を示す。
【図１２】従来の液晶表示装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照ながら、本発明の実施形態について実施例１および２を挙げて説明す
る。なお、説明の便宜上、各図面において矢印方向で前後、左右、および上下方向を示し
、以下この方向を用いて説明を行う。
【実施例１】
【００２７】
まず、図１および２を参照しながら、本発明を適用した実施例１に係る液晶表示装置１
の基本構成について説明する。液晶表示装置１は、図１に示すように、補償用液晶セル１
０と、補償用液晶セル１０の上側に配設された表示用液晶セル３０と、補償用液晶セル１
０の下側に配設されたＦＳＢＬ５０と、ＦＳＢＬ５０と電気接続された電源回路６０と、
駆動回路７０とから構成される。
【００２８】
補償用液晶セル１０は、図２に示すように、所定間隙を有して配設された上下一対の透
明な基板１１，１１と、各基板１１，１１の内面側に配設された配向膜１２ａ，１２ｂと
、基板１１，１１の周縁部を囲んで設けられたシール部材１４と、基板１１，１１の間隙
に封入された液晶層２０とから構成される。この補償用液晶セル１０の下面側に、特定方
向へ振動する直線偏光のみを透過させる下偏光板３が配設されている。
【００２９】
液晶層２０は、ツィステッドネマティック液晶材料を用いて形成されており、配向方向
の揃えられた液晶分子が層状に積層されて構成される。液晶層２０を構成する液晶分子は
、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
性結晶であり、複屈折性Δｎが約０．０８〜０．３０となっている。また、液晶層２０の
上下方向の厚みｄが約２〜６μｍに設定されており、この液晶層２０のリタデーションΔ
ｎ・ｄは約５００〜６００ｎｍとなっている。なお、リタデーションΔｎ・ｄの詳細につ
いては、後述する。
【００３０】
液晶層２０に用いるツィステッドネマティック液晶材料には、ネマティック液晶に対し
て液晶分子の捩れのピッチを制御するためのカイラル材料が添加されている。このカイラ
ル材料として、例えばカイラルネマティック液晶やコレステリック液晶を用いることが可
能である。
【００３１】
配向膜１２ａ，１２ｂの内側の面には配向処理（ラビング処理）が施されており、一定
方向に並んだ微小な溝が形成されている。液晶層２０の液晶分子は、上記溝の方向（配向
方向）にその長軸を揃えるように配列されて封入されている。また、配向膜１２ａ，１２
ｂに接する液晶分子は、配向膜１２ａ，１２ｂの表面に対して２度〜１０度のプレチルト
角分だけ立ち上った状態で配列されている。なお、プレチルト角は、配向膜１２ａ，１２
ｂの材料や、液晶分子の特性等によって決定される。
【００３２】
表示用液晶セル３０は、所定間隙を有して配設された上下一対の透明な基板３１，３１
と、下側の基板３１の上面側に配設された透明導電膜からなる下透明電極３３ａ，３５ａ
と、上側の基板３１の下面側に配設された透明導電膜からなる上透明電極３３ｂ，３５ｂ
と、下透明電極３３ａ，３５ａの上面側に配設された配向膜３２ａと、上透明電極３３ａ
，３５ａの下面側に配設された配向膜３２ｂと、基板３１，３１の周縁部を囲んで設けら
れたシール部材３４と、基板３１，３１の間隙に封入された液晶層４０とから構成される
。この表示用液晶セル３０の上面側に、特定方向へ振動する直線偏光のみを透過させる上
偏光板４が配設されている。
【００３３】
液晶層４０は、液晶層２０と同様にツィステッドネマティック液晶材料を用いて構成さ
れ、このツィステッドネマティック液晶材料にはカイラル材料が添加されている。液晶層
２０，４０は、温度変化に応じて液晶分子の捩れピッチが変化するが、その変化が液晶層
２０と液晶層４０とで等しくなるように、添加されるカイラル材料が選択され且つその添
加量が調整されている。液晶層４０の液晶分子として、複屈折性Δｎが約０．０８〜０．
３０のものが用いられている。また、液晶層４０の上下方向の厚みｄが約２〜６μｍに設
定されており、この液晶層４０のリタデーションΔｎ・ｄは約５００〜６００ｎｍとなっ
ている。なお、リタデーションΔｎ・ｄの詳細については、後述する。
【００３４】
配向膜３２ａ，３２ｂは、上記配向膜１２ａ，１２ｂと同様に、内側の面にラビング処
理が施されている。下透明電極３３ａと上透明電極３３ｂとは、上下一対となって所望の
パターンに形成されており、後述するセグメントＳ１部分に該当する（図６参照）。また
、下透明電極３５ａと上透明電極３５ｂとは、所望のパターンに形成された透明電極の周
囲に配設されており、後述するセグメントＷ部分に該当する（図６参照）。なお、図２に
は、所望のパターンに形成された透明電極として、一対の下透明電極３３ａおよび上透明
電極３３ｂのみを図示しているが、実際には所望のパターンに形成された上下一対の透明
電極が複数配設されている。
【００３５】
この液晶表示装置１において、透明電極に対する電圧印加制御は、上下一対の透明電極
の組毎に独立して電圧の印加状態と非印加状態とを切換制御することにより、各状態の電
圧比（電圧差）を大きく設定できるスタティック駆動により行われる構成となっている。
そのため、透明電極に挟持された部分の液晶分子の向きを、電圧の印加および非印加に応
じて瞬時に変化させることができる。
【００３６】
ＦＳＢＬ５０は、図１に示すように、ライト本体部５１に対して赤色の光を発光する赤
光源５３Ｒ、緑色の光を発光する緑光源５３Ｇ、および青色の光を発光する青光源５３Ｂ
が搭載されて構成される。ライト本体部５1の内部には、入射した光を面発光させること
が可能な導光板５２が配設されている。このような構成により、各光源５３Ｒ，５３Ｇ，
５３Ｂから導光板５２に向けて発光された光は、導光板５２において均一に面発光されて
下偏光板３に照射されるようになっている。なお、各光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂとして
、オン・オフの切換応答性の高いＬＥＤ光源を用いた構成が好ましい。
【００３７】
電源回路６０は、光源用電源６１と、バラスト抵抗６２と、切換スイッチ６３とから構
成される。バラスト抵抗６２は、各光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂと光源用電源６１とを繋
ぐ電気回路に取り付けられており、各光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂに供給される電流を調
節することで、輝度のばらつきを防止するためのものである。切換スイッチ６３は、光源
５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂのいずれか１つと光源用電源６１とを電気接続するためのスイッ
チで、後述する切換信号７１により切換制御される。
【００３８】
駆動回路７０は、表示用液晶セル３０における上下一対の透明電極の組と、切換スイッ
チ６３とに電気接続されている。駆動回路７０は、上下一対の透明電極の組に対して電圧
印加するための電圧印加信号７２を出力するとともに、切換スイッチ６３に対して光源用
電源６１と電気接続される光源を切り換えるための切換信号を出力するようになっている
。
【００３９】
以上、ここまでは、液晶表示装置１の基本構成について説明した。以下において、補償
用液晶セル１０および表示用液晶セル３０の組立構成、特に配向方向について図３を参照
しながら説明する。
【００４０】
まず、補償用液晶セル１０の組立構成について説明する。補償用液晶セル１０が組み立
てられた状態において、配向膜１２ａのラビング処理の方向は図３に示す矢印１３ａの示
す方向となっており、一方で配向膜１２ｂのラビング処理の方向は矢印１３ａに対して９
０度回転した矢印１３ｂの示す方向となっている。そのため、液晶層２０の液晶分子のう
ち、下端に位置して配向膜１２ａと接した液晶分子はその長軸を矢印１３ａの方向に向け
、上端に位置して配向膜１２ｂと接した液晶分子はその長軸を矢印１３ｂの方向に向け、
中間部分に位置した液晶分子はその長軸を矢印１３ａの方向から矢印１３ｂの方向へ徐々
に捩られた状態で封入されている。
【００４１】
液晶層２０の液晶分子のうち、下端に位置して配向膜１２ａと接した液晶分子と、上端
に位置して配向膜１２ｂと接した液晶分子とは、ラビング処理により形成された微小な溝
に収容されて、配向膜１２ａ，１２ｂに対して所定角度（プレチルト角）だけ傾斜してい
る（図２参照）。
【００４２】
次に、表示用液晶セル３０の組立構成について説明する。表示用液晶セル３０が組み立
てられた状態において、配向膜３２ａのラビング処理の方向は矢印３９ａの示す方向とな
っており、一方で配向膜３２ｂのラビング処理の方向は矢印３９ａに対して９０度回転し
た矢印３９ｂの示す方向となっている。そのため、液晶層４０の液晶分子のうち、下端に
位置して配向膜３２ａと接した液晶分子はその長軸を矢印３９ａの方向に向け、上端に位
置して配向膜３２ｂと接した液晶分子はその長軸を矢印３９ｂの方向に向け、中間部分に
位置した液晶分子はその長軸を矢印３９ａの方向から矢印３９ｂの方向へ徐々に捩られた
状態で封入されている。
【００４３】
液晶層４０の液晶分子のうち、下端に位置して配向膜３２ａと接した液晶分子と、上端
に位置して配向膜３２ｂと接した液晶分子とは、ラビング処理により形成された微小な溝
に収容されて、配向膜３２ａ，３２ｂに対して所定角度（プレチルト角）だけ傾斜してい
る（図２参照）。
【００４４】
以上ここまでは、補償用液晶セル１０および表示用液晶セル３０の組立構成について説
明した。以下において、液晶表示装置１の組立構成について説明する。
【００４５】
補償用液晶セル１０の上面側に表示用液晶セル３０を載置して固定し、この固定されて
一体となった液晶セルに対して、下偏光板３および上偏光板４を上下から挟持するように
固定する。このとき、図３に示すように、下偏光板３の透過軸方向３ａと配向膜１２ａの
ラビング処理の方向を示す矢印１３ａとが、同一方向となるように調整されている。また
、上偏光板４の透過軸方向４ａと配向膜３２ｂのラビング処理の方向を示す矢印３９ｂと
が、９０度回転した方向となるように調整されている。
【００４６】
配向膜１２ｂのラビング処理の方向を示す矢印１３ｂと、配向膜３２ａのラビング処理
の方向を示す矢印３９ａとは、互いに平行で且つ１８０度回転した向き（反対方向を向い
た状態）となっている。また、配向膜１２ａのラビング処理の方向を示す矢印１３ａと、
配向膜３２ｂのラビング処理の方向を示す矢印３９ｂとは、互いに平行で且つ１８０度回
転した向き（反対方向を向いた状態）となっている。
【００４７】
図３から分かるように、補償用液晶セル１０における液晶分子の捩り方向と、表示用液
晶セル３０における液晶分子の捩り方向とが、逆になるように構成されている。すなわち
、補償用液晶セル１０における液晶分子は下から上に向かうに従って時計回りに捩られ、
表示用液晶セル３０における液晶分子は下から上に向かうに従って反時計回りに捩られた
状態で封入されている。また、配向膜１２ａに接した液晶分子のプレチルト角と配向膜３
２ｂに接した液晶分子のプレチルト角とが同一で、配向膜１２ｂに接した液晶分子のプレ
チルト角と配向膜３２ａに接した液晶分子のプレチルト角とが同一となるように構成され
ている。
【００４８】
このように、補償用液晶セル１０と表示用液晶セル３０とは、互いに液晶セル２０，４
０のリタデーションΔｎ・ｄが同一で、液晶分子の旋光性（捩り方向）が逆となっており
、光学特性に関して鏡像異性の関係となっている。
【００４９】
以上ここまでは、液晶表示装置１の組立構成について説明した。以下、液晶表示装置１
の駆動制御について、図６に示すように例えば２桁の数字を表示可能に構成された液晶表
示装置１において、セグメントＳ１を赤色に、セグメントＳ２を黄色に、セグメントＳ３
を白色に表示させるとともに、背景部分に該当するセグメントＷを黒色にネガ表示させる
場合を例示して説明する。
【００５０】
液晶表示装置１は、ＦＳＢＬ５０から所定の発光タイミングで赤、緑、青の各色の光を
発光させるとともに、その発光タイミングに合わせて透明電極に対する電圧印加制御を行
うことにより、各セグメントを所望の色に表示させることができるように構成されている
。図４に示すように、ＦＳＢＬ５０の各光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂは、駆動回路７０か
らの切換信号７１により、赤光源５３Ｒが発光された後に緑光源５３Ｇが発光され、緑光
源５３Ｇが発光された後に青５３Ｂが発光されるように、発光タイミングが制御される。
すなわち、２つ以上の光源が同時に発光することがないように、発光タイミングが制御さ
れている。
【００５１】
セグメントＳ１について説明すると、これに対応した一対の下透明電極３３ａと上透明
電極３３ｂとに対して、赤光源５３Ｒの発光タイミングに合わせて電圧印加信号７２が出
力される（図４参照）。このとき、赤光源５３Ｒから発光された円偏光５９のうちで、下
偏光板３の透過軸方向３ａと平行な直線偏光のみが補償用液晶セル１０に入射する。補償
用液晶セル１０に入射した照明光は、液晶層２０内の液晶分子の旋光性により偏光方向を
変えながら上へと進み、時計回りに９０度だけ回転された矢印１３ｂの方向を偏光方向と
して補償用液晶セル１０を出射して表示用液晶セル３０に入射する。
【００５２】
液晶層４０内の液晶分子のうち、下透明電極３３ａと上透明電極３３ｂとにより挟持さ
れた部分の液晶分子は、電圧印加によりその長軸が上下に向いた状態となっている。よっ
て、液晶層４０内を進行する赤色の光は、液晶分子の複屈折性の影響を受けることなく液
晶分子の長軸方向に沿って進行し、偏光方向を変えることなく上偏光板４に到達する。上
偏光板４に到達した赤色の光の偏光方向は矢印３９ｂに示す方向であり、矢印３９ｂと上
偏光板４の透過軸方向４ａとは平行なので、セグメントＳ１部分から赤色の光が透過する
。このようにして、セグメントＳ１部分を赤色に表示することができる。
【００５３】
セグメントＳ２について説明すると、対応する透明電極に対して赤光源５３Ｒおよび緑
光源５３Ｇの発光タイミングに合わせて電圧印加信号７２が出力される。そうすることに
より、赤色および緑色の光がセグメントＳ２部分から上方に透過し、赤色と緑色とを混色
させて黄色に視認される。
【００５４】
セグメントＳ３について説明すると、対応する透明電極に対して赤光源５３Ｒ、緑光源
５３Ｇおよび青光源５３Ｂの発光タイミングに合わせて電圧印加信号７２が出力される。
そうすることにより、赤色、緑色および青色の光がセグメントＳ３部分から上方に透過し
、これらが混色させて白色に視認される。
【００５５】
セグメントＷについて説明すると、これに対応した一対の下透明電極３５ａと上透明電
極３５ｂとに対しては、常に電圧印加信号７２が出力されないため、上方に光が透過する
ことなく黒表示される。
【００５６】
液晶表示装置において、セグメントが点滅する（ちらつく）ことなくはっきりと表示さ
れているように視認させることは、重要な品質項目である。この品質項目を満たすために
は、各光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂが順に１回ずつ発光することを１フレームと定義した
とき、１秒間に６０フレーム以上発光させる必要があるとともに、この発光タイミングに
遅れることなく電圧印加信号７２に応じて液晶分子の向きを応答性良く変化させる必要が
ある。また、ネガ表示を行う場合、背景部分（黒表示部分）の光の透過率を極力低くして
コントラストの高い表示を行うことも、重要な品質項目である。上記２つの品質項目を満
たすために、本発明に係る液晶表示装置１においては、表示用液晶セル３０に対し、光学
特性に関して鏡像異性の関係となった補償用液晶セル１０を組み合わせるとともに、これ
らの液晶セル１０，３０のリタデーションΔｎ・ｄを約５００〜６００ｎｍの１ｓｔモー
ドに設定している。
【００５７】
図５のグラフには、各色の光についてリタデーションΔｎ・ｄと透過率との関係を示す
。図５中の実線、点線および２点鎖線は、それぞれ青色の光、緑色の光および赤色の光を
示している。上記の１ｓｔモードは、厚みｄを徐々に大きくした場合に、青色、緑色およ
び赤色の光のリタデーションΔｎ・ｄの平均値が、最初に極小となる部分である。すなわ
ち、１ｓｔモードは、透過率との関係において、厚みｄが最も小さく設定された部分であ
る。
【００５８】
このように、厚みｄを約２〜６μｍとなるように最も小さく設定しているので、表示用
液晶セル３０における液晶分子の駆動応答性を高めることができて、各光源５３Ｒ，５３
Ｇ，５３Ｂの発光タイミングに遅れることなく、液晶分子の向きを変化させることができ
る。具体的には、液晶分子の向きを電圧印加信号７２に基づき、１６．７／３ｍｓよりも
短い時間間隔で変化させることができる。そのため、カラー表示されるセグメントＳ1〜
Ｓ３が、点滅することなくはっきりと所望の色で表示されているように視認させることが
できる。
【００５９】
また、厚みｄを小さく設定することにより、液晶表示装置１を斜め上方に透過する光と
真っ直ぐ垂直に透過する光との経路差を小さくすることができる。そのため、例えば液晶
表示装置１を斜め上方から見た場合であっても、表示内容をはっきりと視認することがで
き、視野角を拡大することができる。
【００６０】
従来の補償用液晶セルを備えていない構成においては、厚みｄを約２〜６μｍ程度に小
さく設定すると、黒表示する部分において液晶分子により光を完全に遮断することが難し
く、コントラストの高い表示が困難であった。これに対し、本発明に係る液晶表示装置１
においては、表示用液晶セル３０に対し、光学特性に関して鏡像異性の関係となった補償
用液晶セル１０を組み合わせて、表示用液晶セル３０と補償用液晶セル１０とが互いに位
相差を補い合う関係となっている。そのため、例えば黒表示させる背景部分において、位
相差に起因して表示用液晶セル３０を透過する光を低減させることができ、よって、セグ
メント部分と背景部分とのコントラストを高めた高品質な表示が可能となる。
【００６１】
以上説明した液晶表示装置１は、例えば家庭に備えられた電力使用状況を表示する表示
装置として利用可能である。この場合、明るい日中は白色背景の中に所望の色でセグメン
トを表示するポジ表示とし、夜間は黒色背景のネガ表示に自動で切り換える構成とするこ
とにより、周囲の明るさの変化に応じた見やすい表示装置とすることができる。また、例
えば異常時にセグメントを全て赤表示することにより、使用者に対して異常事態であるこ
とを視覚的に分かり易く伝えることが可能である。
【実施例２】
【００６２】
図７〜１０を参照しながら、本発明を適用した実施例２に係る液晶表示装置１００につ
いて説明する。まず、液晶表示装置１００の構成について説明する。
【００６３】
液晶表示装置１００は、上述した液晶表示装置１における補償用液晶セル１０の構成を
一部変更したものである。そのため、液晶表示装置１と同一部材には同一番号を付して説
明を省略し、液晶表示装置１と比較して異なる構成を中心に説明する。
【００６４】
補償用液晶セル１０’は、図７に示すように、表示用液晶セル３０の上面側に設けられ
ている。図８（ａ）および（ｂ）に示すように、配向膜１２ｂの下面側に配設された複数
の透明なタッチセンサー電極１０１，１０２，１０３は、タッチセンサー回路１１０と電
気接続されている。表示用液晶セル３０には、このタッチセンサー電極１０１，１０２，
１０３に対応する位置に、上下一対の透明電極からなるセグメントＳ４，Ｓ５，Ｓ６が配
設されている（図１０参照）。
【００６５】
図９を参照しながら、各配向膜のラビング処理方向について説明すると、配向膜３２ａ
のラビング処理方向（矢印３９ａ）は、下偏光板３の透過軸方向３ａと平行になるように
設定されている。配向膜３２ｂのラビング処理方向（矢印３９ｂ）は、矢印３９ａに対し
て時計回りに９０度回転した方向に設定されている。配向膜１２ａのラビング処理方向（
矢印１３ａ）は、矢印３９ａに対して平行で且つ１８０度回転した反対方向に設定されて
いる。配向膜１２ｂのラビング処理方向（矢印１３ｂ）は、矢印１３ａに対して反時計回
りに９０度回転した方向に設定されて、上偏光板４の透過軸方向４ａと平行となっている
。
【００６６】
このような構成から、上述の液晶表示装置１と同様に、切換信号７１により切換スイッ
チ６３に対する切換制御するとともに、電圧印加信号７２により透明電極に対する電圧印
加制御を行うことで、セグメントＳ１〜Ｓ６，Ｗを所望の色で表示できる。また、例えば
各セグメントＳ１〜Ｓ６が表示されている状態で、ユーザーがセグメントＳ４部分をタッ
チすると、この部分にマイクロメートル単位の歪みが生じ、その歪みがタッチセンサー電
極１０１により検出される。タッチセンサー電極１０１からタッチセンサー回路１１０へ
静電容量が変化したことを示す容量変化信号１１１が出力されることで、タッチセンサー
回路１１０において、タッチセンサー電極１０１に対応したセグメントＳ４部分がタッチ
されたことが検出できるようになっている。このように、補償用液晶セル１０に対してタ
ッチセンサー電極１０１〜１０３を組み込むことにより、補償用液晶セル１０’に位相差
補償機能とタッチパネルとしての機能とを持たせることができ、液晶表示装置全体を大型
化することなく画面をタッチ操作可能な使い勝手が良い液晶表示装置１００を実現できる
。
【００６７】
この液晶表示装置１００は、例えば自動車に搭載してマルチインフォメーションディス
プレイとして使用することが可能である。このとき、例えばセグメントＳ４を外気温度と
車内温度との表示切り換えボタンと、セグメントＳ５を背景が黒色のネガ表示と背景が白
色のポジ表示との切り替えボタンと、セグメントＳ６を表示装置のオン・オフ切り替えボ
タンとそれぞれ設定しておくことで、使用目的に応じた使い勝手の良い液晶表示装置１０
０を実現可能である。
【００６８】
上述の実施例１において、表示用液晶セル３０に配設された上下一対の透明電極をタッ
チセンサー回路（図示せず）と電気接続することで、上下一対の透明電極に、セグメント
表示としての機能に加えてタッチセンサーとしての機能を持たせることができる。このよ
うに構成すると、タッチセンサーを新たに追加することなく、上下一対の透明電極を利用
してタッチ操作可能な使い勝手の良い液晶表示装置を実現できる。
【００６９】
上述の実施例２において、補償用液晶セル１０の片面（配向膜１２ｂ）に対して、ボタ
ン状のタッチセンサー電極１０１〜１０３を配設したシングルタッチの構成例を示したが
、タッチセンサー電極はこの構成に限定されない。例えば、図１１に示す補償用液晶セル
１５０の構成も可能である。この補償用液晶セル１５０は、図１１（ａ）に示すように、
配向膜１２ａに複数のＹタッチセンサー電極１５２が配設され、配向膜１２ｂに複数のＸ
タッチセンサー電極１５1が配設されている。図１１（ｂ）から分かるように、Ｘタッチ
センサー電極１５1とＹタッチセンサー電極１５２とは、上下に重ならないようにずれて
格子状に配列されている。また、Ｘタッチセンサー電極１５1とＹタッチセンサー電極１
５２とを表示領域の全面に配置することにより、マルチタッチに対応させることが可能と
なる。すなわち、静電容量が変化したタッチセンサー電極を検出することにより、そのタ
ッチセンサー電極の配設位置がタッチされたことを認識できるようになっている。
【００７０】
上述の実施例１および２において、配向膜１２ａと配向膜１２ｂとが、ラビング処理の
方向が互いに９０度回転した向きとなるように配設され、配向膜３２ａと配向膜３２ｂと
においても同様に、ラビング処理の方向が互いに９０度回転した向きとなるように配設さ
れた構成を説明したが、このような構成に限られるものではない。例えば、配向膜１２ａ
と配向膜１２ｂとを、互いにラビング処理の方向を揃えて配設して、補償用液晶セル１０
（１０’）の液晶分子をπセルに設定した構成でも良い。このとき、配向膜３２ａと配向
膜３２ｂとを、互いにラビング処理の方向を揃え配設して、表示用液晶セル３０の液晶分
子をπセルに設定し、且つ、補償用液晶セル１０（１０’）と表示用液晶セル３０とが鏡
像異性の関係となるように、ラビング処理の方向を設定する。このように、液晶分子をπ
セルに設定すると、上下中央部分の液晶分子は常時長軸を上下に向けているために、電圧
印加信号７２のオン・オフに対する駆動応答性を一段と向上させることができる。
【００７１】
上述の実施例１および２において、ＦＳＢＬ５０の光源として、ＬＥＤに代えて駆動応
答時間が比較的短い小型の冷陰極蛍光管を用いることも可能である。
【００７２】
上述の実施例１および２において、赤、黄、白および黒色でセグメントを表示する場合
を例示したが、これらの色以外にも、青色および緑色は当然ながら、赤色と青色とを混色
させてマゼンタに、緑色と青色とを混色させてシアンに視認させる表示を行うことが可能
である。
【符号の説明】
【００７３】
１  液晶表示装置
１０  補償用液晶セル（下側液晶セル）
１１  基板（下側基板）
２０  液晶層（下側液晶層）
３０  表示用液晶セル（上側液晶セル）
３３ａ，３３ｂ  下透明電極、上透明電極（パターン電極）
３１  基板（上側基板）
４０  液晶層（上側液晶層）
５０  ＦＳＢＬ（光源部）
５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂ  赤光源、緑光源、青光源（ＬＥＤ）
７０  駆動回路（駆動制御部、発光制御部）
１０１，１０２，１０３  タッチセンサー電極
１１０  タッチセンサー回路（押圧検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005473764.tif 000008
【図８】
0005473764.tif 000009
【図９】
0005473764.tif 000010
【図１０】
0005473764.tif 000011
【図１１】
0005473764.tif 000012
【図１２】
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