(57)【要約】      （修正有）【課題】ドットマトリクス表示とセグメント表示とを好適に組み合わせ可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】ドットマトリクス表示をおこなえるアクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２と、アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２の裏面側に積層配置され、セグメント表示が可能なパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１と、アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２の表面側に配置された表面側偏光子Ｐ２と、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１の裏面側に配置された裏面側偏光子Ｐ１と、裏面側偏光子の裏面側に配置されたバックライト２と、を備え、アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１、表面側偏光子Ｐ２、裏面側偏光子Ｐ１の特性が電圧無印加状態でノーマリブラック状態になるように設定されている。【選択図】図１−２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドットマトリクス表示をおこなえるアクティブ駆動型液晶表示素子と、
前記アクティブ駆動型液晶表示素子の裏面側に積層配置され、セグメント表示が可能なパッシブ駆動型液晶表示素子と、
前記アクティブ駆動型液晶表示素子の表面側に配置された表面側偏光子と、
前記パッシブ駆動型液晶表示素子の裏面側に配置された裏面側偏光子と、
前記裏面側偏光子の裏面側に配置されたバックライトと、
を備え、
前記アクティブ駆動型液晶表示素子と前記パッシブ駆動型液晶表示素子の一方はインプレーンスイッチング型の液晶素子で形成され、他方は垂直配向型の液晶素子で形成され
前記アクティブ駆動型液晶表示素子、前記パッシブ駆動型液晶表示素子、前記表面側偏光子、前記裏面側偏光子の特性が電圧無印加状態でノーマリブラック状態になるように設定されている、液晶表示装置。
【請求項２】
前記パッシブ駆動型液晶表示素子は、前記液晶表示素子の正面視で前記パッシブ駆動型液晶表示素子のオン時の光透過率が増加する方向に傾いている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】
前記パッシブ駆動型液晶表示素子の表示面は、前記アクティブ駆動型液晶表示素子の表示面の一部領域のみにオーバーラップして配置されている、請求項１〜２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記アクティブ駆動型液晶表示素子の裏面側の、前記パッシブ駆動型液晶表示素子が存在しない領域に配置されたダミー基板を更に備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記アクティブ駆動型液晶表示素子の裏面側に配置され、空き空間の消滅、表面の平坦化の少なくとも一方に寄与する透明樹脂体を更に備える請求項１〜４のいずれか１項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、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車載用の液晶表示装置（ＬＣＤ）として、ドットマトリクスの各画素にスイッチング用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置の搭載が進んでいる。アクティブ素子においては, 信号電圧を供給し、素子のスイッチをオフにすると、蓄積された電圧によりほぼ全周期に亘る表示をおこなうことができる。ドットマトリクス表示は、ドットを任意に選択するアクティブ駆動により種々の形状を表示することができる。
【０００３】
水平方向、垂直方向にドットを配列したドットマトリクスの場合、水平方向、垂直方向の線はほぼ好適に表示できるが、斜め方向の線や曲線は水平方向の線と垂直方向の線との混合として表示され、エッジにギザギザ感が生じ易い。
【０００４】
セグメント電極を用いたセグメント表示は、固定パターンであるが、滑らかな輪郭（エッジ）を表示することができる。セグメント表示は、表示素子数が限られ、液晶層を挟んで配置された、交差する２方向の電極の各１電極を選んで、１画素を駆動するパッシブ(マルチプレックス、単純マトリクス)駆動で駆動される。パッシブ駆動では、１周期内の各画素の駆動時間は短くなる。
【０００５】
アクティブマトリクス型のドットマトリクス液晶表示素子の表面側にセグメント表示型のパッシブ駆動型液晶表示素子を積層した積層構造を有し、裏面側にバックライトを備えた液晶表示装置も提案されている（例えば特許文献１）。ドットマトリクス液晶表示素子は、バックライトで照明可能なように、透過型のＴＦＴ駆動型液晶表示素子で構成する。セグメント表示素子がドットマトリクス表示を遮光しないように、セグメント表示素子はノーマリホワイトモードの透過型液晶表示素子で構成する。フルドットマトリクスを用いて例えば順次変化するナビゲーション画面を表示し、その上に走行速度、ターンシグナル、警告表示等をセグメント表示することが開示されている。
【０００６】
近年、優れた表示品位を有するノーマリブラックモード液晶表示素子が広く採用されている。例えば、垂直配向した液晶層と直交配置偏光子を組み合わせることにより、黒レベルの光透過率を低減し、高いコントラストを実現できる液晶表示素子が知られている。この液晶素子は、非表示部が遮光性となる。もし、ドットマトリクス表示装置の上にノーマリブラックモードの表示素子を重ねると、非表示部の下方に配置されるドットマトリクスの表示状態が隠されてしまうことになる。このため、表示コンテンツに制限が加わる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０４３４４９号（特許４８０１２９１号）公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ドットマトリクス表示とセグメント表示とを好適に組み合わせ可能な液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施例による液晶表示装置は、
ドットマトリクス表示をおこなえるアクティブ駆動型液晶表示素子と、
アクティブ駆動型液晶表示素子の裏面側に積層配置され、セグメント表示が可能なパッシブ駆動型液晶表示素子と、
アクティブ駆動型液晶表示素子の表面側に配置された表面側偏光子と、
パッシブ駆動型液晶表示素子の裏面側に配置された裏面側偏光子と、
裏面側偏光子の裏面側に配置されたバックライトと、
を備え、アクティブ駆動型液晶表示素子、パッシブ駆動型液晶表示素子、表面側偏光子、裏面側偏光子の特性が電圧無印加状態でノーマリブラック状態になるように設定されている。
【００１０】
アクティブ駆動型液晶表示素子の裏面側にノーマリブラックのパッシブ駆動型液晶表示素子を用いることができ、表示品位を向上できる。セグメント表示のパッシブ駆動型液晶表示素子を用いてシャープなエッジを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１−１】図１Ａは実施例１による積層構造の下側に配置される、セグメント表示部を有するパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１を示す平面図であり、図１Ｂは実施例１による積層構造の上側に配置される、ドットマトリクス表示部を有するアクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２を示す平面図であり、図１Ｃは矩形状画素が上下左右方向に規則的に配置されたドットマトリクス表示部の画素ＰＸの配列を示す平面図である。
【図１−２】図１Ｄは実施例１によるドットマトリクス表示部の各矩形状画素ＰＸ内の３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）カラーフィルタＣＦｒ、ＣＦｇ、ＣＦｂを備えた単色電極領域ＰＥｒ、ＰＥｇ、ＰＥｂを示す平面図、図１Ｅは各単色電極領域ＰＥの構成を示す等価回路図、図１Ｆは液晶表示素子の積層構造を含む液晶表示装置の断面構造を示す断面図である。
【図２】図２は、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１の外形を最小サイズに縮小した変形例を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２の構成において裏面側偏光子Ｐ１を２つの部分Ｐ１ａ、Ｐ１ｂに分割し、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１の裏面上、及びアクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２の露出した裏面上に配置した変形例を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、図２の構成において、裏面側偏光子Ｐ１とアクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２との間の空き空間を埋めるダミー基板を配置した変形例を概略的に示す断面図である。
【図５】図５Ａはパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１に対する上下方向観察角度の変化に伴う光透過率の変化を概略的に示すグラフ、図５Ｂはパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１の上下方向観察角度を水平方向から下方に変化させた実施例２を概略的に示す断面図である。
【図６】図６は透明樹脂を用いて裏面側偏光子Ｐ１の下地表面を平坦化した変形例を概略的に示す断面図である。
【図７】図７Ａはセグメント電極で表示すべき形状の例を示す平面図、図７Ｂは傾けたパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１で表示した時に期待される形状となるセグメント電極の形状を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００１２】
ＬＣＤ  液晶表示素子、    ＬＣＤ１  パッシブ駆動型液晶表示素子、    
ＤＲ１  パッシブ駆動回路、  ＬＣＤ２  アクティブ駆動型液晶表示素子、    
ＰＸ  画素、    ＤＲ２  アクティブ駆動回路、    ＣＦ  カラーフィルタ、    ＣＦｒ  赤色フィルタ領域、    ＣＦｇ  緑色フィルタ領域、    
ＣＦｂ  青色フィルタ領域、    ＰＥ  単色領域電極、    
ＴＦＴ  薄膜トランジスタ、    Ｃ  蓄積容量、    Ｐ１，Ｐ２  偏光子、
１０  セグメント表示部、    １１，１２  ガラス基板、    １３  液晶層、    ２０  ドットマトリクス表示部、    ２１，２２  ガラス基板、    
２３  液晶層、    ２４  共通電極、    ２５  ＴＦＴアレイ、    
２７  ダミー基板、    ２８  透明樹脂、
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施例１
図１Ａ〜１Ｆは、実施例１による液晶表示装置の構成を示す平面図、等価回路図、断面図である。図１Ａは、セグメント表示部１０を有するパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１を示す平面図である。有効表示領域内のセグメント表示部１０内に、固定形状のセグメント電極が配置されている。セグメント電極は滑らかに連続したエッジを有する。対向電極はセグメント電極を内包する面積を有し、セグメント電極と協力して、セグメント電極に対応した表示を行う。エアコン用表示が例示され、中央部にエアコンの作動状態、左右両側に運転席領域、助手席領域の温度が示されている。
【００１４】
図１Ｂは、ドットマトリクス表示部２０を有するアクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２を示す平面図である。有効表示部全体にドットマトリクス表示部２０が形成されている。ドットマトリクス表示部の一部領域上にセグメント表示部１０がオーバーラップする。
【００１５】
典型的な１使用形態では、セグメント表示部１０内に配置されたドットマトリクスは独立的表示を行わず、セグメント表示部１０外で任意の表示を行う。セグメント表示部１０とセグメント表示部外のドットマトリクス表示部２０とは、例えばそれぞれ独立の表示をおこなう。
【００１６】
図１Ｃは、ドットマトリクス表示部２０内の、上下左右方向に規則的に配列された多数の画素ＰＸの例を示す。矩形状の画素ＰＸが垂直方向、水平方向に配列されている。各画素はカラーフィルタを備えた複数の単色領域を含む。
【００１７】
図１Ｄは、各画素ＰＸ内の赤色フィルタ領域ＣＦｒ、緑色フィルタ領域ＣＦｇ、青色フィルタ領域ＣＦｂを含む単色領域の配列例を示す。各単色領域に対応して赤色領域電極ＰＥｒ、緑色領域電極ＰＥｇ、青色領域電極ＰＥｂを含む単色領域電極ＰＥが配置される。尚、１つの画素ＰＸが垂直方向に延在する３つの単色領域を含む例を示したが、水平方向に延在する単色領域の組み合わせとしてもよく、他の形状の単色領域の組み合わせとすることもできる。
【００１８】
図１Ｅに示すように、各単色領域の単色領域電極ＰＥは、蓄積容量Ｃを備え、画像信号をスイッチングする薄膜トランジスタＴＦＴに接続されている。薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極にスイッチング信号が供給され、オンの期間に画像信号を蓄積容量Ｃに蓄積し、オフの期間蓄積された画像信号を維持する。尚、単色領域電極ＰＥはカラーフィルタＣＦで覆われる。
【００１９】
図１Ｆに示されるように、単純マトリクス駆動されるセグメント電極を有するパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１の上に、ＴＦＴを用いて任意駆動されるアクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２が配置されて積層構造を構成している。パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１は、一対のガラス基板１１，１２の間に液晶層１３を備える。アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２は、下側ガラス基板２１の上に各画素電極に接続されるＴＦＴアレイ２５を備え、上側ガラス基板２２の上にカラーフィルタを備えた共通電極２４を備え、液晶層２３がＴＦＴアレイ２５に接続された画素電極と共通電極２４の間に配置されている。
【００２０】
パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１は、上方に外部接続端子群を有し、パッシブ駆動回路ＤＲ１に接続される。アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２は、下方に外部接続端子群を備え、アクティブ駆動回路ＤＲ２に接続される。パッシブ駆動回路ＤＲ１は、パッシブ駆動型液晶表示素子の表示を制御する。アクティブ駆動回路ＤＲ２は、第１にパッシブ液晶表示素子領域外のアクティブ駆動型液晶表示素子の表示を制御する。
【００２１】
パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１の裏面側に第１の偏光子Ｐ１，アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２の表面側に第２の偏光子Ｐ２が配置されている。１対の偏光子Ｐ１，Ｐ２は例えば直交配置を構成する。第１の偏光子Ｐ１の裏面側にバックライト２が配置されている。
【００２２】
積層素子は、電圧無印加時に黒状態になるノーマリブラックモードになるように液晶層配向方向や偏光子配置を設定する。例えば、表側に配置されたアクティブ駆動型液晶素子ＬＣＤ２は面内方向に液晶分子をスイッチングするインプレーンスイッチングモード液晶素子で構成し、裏側に配置されたパッシブ駆動型液晶素子ＬＣＤ１はモノドメイン垂直配向型液晶素子で構成する。裏側偏光子Ｐ１の吸収軸と表側偏光子Ｐ２の吸収軸とを直交に配置する。
【００２３】
アクティブ駆動型液晶素子ＬＣＤ２の存在を無視すると、垂直配向のパッシブ駆動型液晶素子ＬＣＤ１を直交配置偏光子Ｐ１，Ｐ２で挟んだ、高コントラスト実現可能な構造が形成される。電圧無印加時は直交配置偏光子が光を遮断し、電圧を印加して偏光子の吸収軸方向と異なる方向に液晶分子を傾斜させれば、透過光が生じる。
【００２４】
表側偏光子Ｐ２の吸収軸を水平方位にし、隣接するインプレーンスイッチング型のアクティブ駆動型液晶素子ＬＣＤ２の電圧無印加時の液晶分子配向方位を、ＬＣＤ２の透過光が偏光子Ｐ２で遮光されるように水平方位にする。尚、裏側偏光子Ｐ１の吸収軸の方位は垂直方位になる。例えば、インプレーンスイッチング型のアクティブ駆動型液晶素子ＬＣＤ２の電圧印加時の液晶分子配向方向は水平方向、垂直方向と４５度の角度をなす方向とし、垂直配向型液晶素子ＬＣＤ１の配向処理方向も同一方向とする。
【００２５】
任意形状の画像を表示する場合はアクティブ駆動型液晶素子ＬＣＤ２を駆動する。アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２とオーバーラップしてパッシブ駆動型液晶素子ＬＣＤ１が存在する場合、パッシブ駆動型液晶表示素子の垂直配向型液晶分子は単に光を透過させる機能を果たす。
【００２６】
セグメント表示部を表示する場合は、セグメント表示素子を駆動する。駆動領域の外側は黒領域となる。シャープな境界を有する形状が表示できることを確認した。
【００２７】
なお、アクティブ駆動型液晶表示素子を垂直配向型液晶素子で形成し、パッシブ駆動型液晶表示素子をインプレーンスイッチング型の液晶素子で構成することもできる。偏光子と隣接する液晶表示素子との間に視角補償板等を配置してもよい。偏光子の吸収軸配置方位は水平、垂直のみに限らない。
【００２８】
変形例
実施例１において、アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２は有効表示面積全面に形成されているが、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１の表示部は有効表示面積の一部のみに配置されている。パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１は、有効表示面積の一部の表示を実現できればよい場合、素子の外形自体を小型化することも考えられる。
【００２９】
図２は、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１のサイズを小さくした構成を示す。アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２に変更はないが、裏面側に積層されたパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１は、表示領域を内包する最小サイズにするよう、外形サイズが小型化されて配置されている。パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１が存在しない領域には、アクティブ駆動型液晶素子ＬＣＤ２のみが配置されている。
【００３０】
図２の構成においては、裏面側偏光子Ｐ１は平坦な形状を保って、配置されている。パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１が存在しない領域では、アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２と裏面側偏光子Ｐ１との間に空き空間が形成されている。
【００３１】
図３は、空き空間をなくすように、裏面側偏光子Ｐ１を２つの部分Ｐ１ａ、Ｐ１ｂに分割し、一方の部分Ｐ１ａはパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１裏面上に配置し、他方の部分Ｐ１ｂはアクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２裏面上に配置している。
【００３２】
図４は、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１に並べて同じ厚さのダミー基板２７を配置し、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１とダミー基板２７の裏面側表面を平坦化し、その上に裏面側偏光子Ｐ１を配置した構成を示す。アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２の裏面側表面に透明樹脂層２８を配置し、その上にパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１とダミー基板２７を並置してもよい。裏面側にも連続した平坦な偏光子を用いることができる。
【００３３】
実施例２
図５Ａは、パッシブ駆動型液晶表示素子を１／４デューティ、１／３バイアス条件で駆動する時のパッシブ駆動型液晶表示素子の視角特性を示すグラフである。横軸が、基板法線方向を基準としたパッシブ駆動型液晶表示素子の上下方位の観察角度を単位（度）で示す。０度が基板法線に相当する。横軸は基板法線から下方に向う角度を＋で示し、上方に向う角度を−で示す。縦軸がパッシブ駆動型液晶表示素子の透過率を単位％で示す。液晶表示素子を基板法線方位(０度)から観察した時の透過率は約１３％であり、アクティブ駆動型液晶表示素子のオン状態の光透過率より低くなる可能性が高い。観察角度を基板法線方位（０度)から下方(＋)に変化させると透過率は徐々に増加し、４０度付近で約２４％に達する。観察角度を基板法線方位（０度)から上方(−)に変化させると透過率は徐々に減少し、−３５度付近で約０％に達する。透過率を高くするには、観察角度をプラス方向(下方向)に変化させることが好ましい。
【００３４】
図５Ｂは、パッシブ駆動型液晶表示素子の観察角度を基板法線方位から下方（＋方向）に変化させた構成を示す。アクティブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ２の裏面上に、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１を傾けて配置し、透明樹脂２８ａで中間の空き空間を埋める。傾けたパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１とダミー基板２７との間の空き空間は透明樹脂２８ｂで埋め、図４同様の構成にする。傾けたパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１の裏面とダミー基板２７の裏面上に中間で折れ曲がった形状の裏面側偏光子Ｐ１を配置する。
【００３５】
パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１に対する観察角度が下方に変化して（＋）角度になるため、図５Ａに示すグラフで観察角度が右側の＋角度領域に移り、オン状態の透過率が向上する。
【００３６】
変形例
図６は、図５Ｂの構成において、パッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１及びダミー基板２７の裏面上に透明樹脂２８ｃを配置し、平坦な表面を作る。この平坦な表面上に裏面側偏光子Ｐ１を配置する。
【００３７】
図７Ａは、パッシブ駆動型液晶表示素子で表示すべき文字Ａ〜Ｌを例示する。このような文字を、図５Ｂ，６に示すような傾けたパッシブ駆動型液晶表示素子ＬＣＤ１で表示すると、台形変形することが考えられる。そこで、台形変形した時に期待される形状になるようにセグメント電極の形状を変形することが考えられる。
【００３８】
図７Ｂは、傾けたパッシブ駆動型液晶表示素子で台形変形されて表示した時に期待される形状となるように、逆台形変形させたセグメント電極の形状例を示す。
【００３９】
以上、実施例に沿って本願を説明したが、これらは制限的なものではない。例えば材料、数値などは例示であって、これらに限るものではない。その他種々の変形、置換、改良等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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