(57)【要約】【課題】  セグメント表示を行ったとき、容易に自由度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。【解決手段】  液晶表示装置は、第１の偏光板と、第１の偏光板の上方に配置され、第１の表示パタンに対応する透明電極を有する垂直配向型の第１の液晶セルと、第１の液晶セルの上方に配置され、第２の表示パタンに対応する透明電極を有する垂直配向型の第２の液晶セルと、第２の液晶セルの上方に配置された第２の偏光板とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光板と、
前記第１の偏光板の上方に配置され、第１の表示パタンに対応する透明電極を有する垂直配向型の第１の液晶セルと、
前記第１の液晶セルの上方に配置され、第２の表示パタンに対応する透明電極を有する垂直配向型の第２の液晶セルと、
前記第２の液晶セルの上方に配置された第２の偏光板と
を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の液晶セル双方の液晶分子にプレティルト角が付与されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の液晶セルの最良視認方向が、表示面内で一致している請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の液晶セルの最良視認方向が、表示面内で相互に異なっている請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の液晶セルの最良視認方向が、表示面内で１８０°異なっている請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の偏光板が、直交ニコル配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の表示パタンが相互に異なる請求項１〜６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、液晶表示装置に関し、特に、複数層の液晶セルを用いる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車のエアコンやオーディオ機器の作動状況を示す表示等に、セグメント表示を行うツイストネマチック（ＴＮ）型液晶表示装置が用いられている。特許文献１に、駆動セルと補償セルの２つの液晶セルを積層したＴＮ型液晶表示装置が開示されている。表示は駆動セルで行われる。補償セルは、色付きを防止するために設けられたものであり、表示を行うものではない。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−１２５９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セグメント表示を行う液晶表示装置を用いて、自由度の高い表示を行えるようにしたいという要求がある。しかし、例えば、特許文献１の開示する液晶表示装置でセグメント表示を行うとき、同一の表示領域に複数の異なるパタンを表示するような表示ができない。
【０００５】
本発明の一目的は、セグメント表示を行ったとき、容易に自由度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である。
【０００６】
本発明の他の目的は、複数層の液晶セルを有し、新規な構成の液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、第１の偏光板と、前記第１の偏光板の上方に配置され、第１の表示パタンに対応する透明電極を有する垂直配向型の第１の液晶セルと、前記第１の液晶セルの上方に配置され、第２の表示パタンに対応する透明電極を有する垂直配向型の第２の液晶セルと、前記第２の液晶セルの上方に配置された第２の偏光板とを有する液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
第１の液晶セルにより第１の表示パタンを表示でき、第２の液晶セルにより第２の表示パタンを表示できるので、自由度の高い表示ができる。また、第１及び第２の液晶セルが垂直配向型なので、表示面内に関してリターデーションが抑制され、両セルを積層しても良好な表示をしやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図６を参照して、本発明の第１の実施例による液晶表示装置について説明する。図１は、第１の実施例による液晶表示装置の概略断面図である。背面偏光板３１と前面偏光板３２との間に、背面偏光板３１側から順に、液晶セル１０（背面セル１０）と液晶セル２０（前面セル２０）とが配置されている。背面偏光板３１及び前面偏光板３２は、直交ニコル配置されている。
【００１０】
背面セル１０の構成について説明する。下側透明基板１１の上面に透明電極１２が形成され、透明電極１２の上面に、垂直配向膜１３（下側配向膜１３）が形成されている。上側透明基板１８の下面に透明電極１７が形成され、透明電極１７の下面に、垂直配向膜１６（上側配向膜１６）が形成されている。相互に対向する垂直配向膜１３と垂直配向膜１６との間に、液晶層１５が挟持され、シール材１４が液晶層１５をシールする。ギャップコントロール材として、例えば、直径４μｍのものが用いられる。
【００１１】
背面セル１０は、セグメント表示を行う。透明電極１２及び１７は、背面セル１０の表示パタンに対応したパタンを有し、制御装置５０に接続される。制御装置５０が、背面セル１０の表示状態を制御する。
【００１２】
垂直配向膜１３及び１６として、例えば、日産化学工業株式会社製の垂直配向膜ＳＥ−１２１１を用いることができる。垂直配向膜１３及び１６を、それぞれ、例えばレーヨン製のラビング布でラビングすることにより、液晶分子にプレティルト角が付与される。液晶層１５は、例えば、メルク株式会社製の、複屈折率Δｎが０．１で誘電率異方性が負の（電圧印加により液晶分子が垂直方向から倒れ込む）液晶材料からなる。
【００１３】
前面セル２０は、背面セル１０と同様の構成を有し、垂直配向型で、セグメント表示を行う液晶セルである。前面セル２０の下側透明基板２１、透明電極２２、垂直配向膜２３、シール材２４、液晶層２５、垂直配向膜２６、透明電極２７、及び上側透明基板２８が、それぞれ、背面セル１０の下側透明基板１１、透明電極１２、垂直配向膜１３、シール材１４、液晶層１５、垂直配向膜１６、透明電極１７、及び上側透明基板１８に対応する。
【００１４】
ただし、前面セル２０の表示パタンが、背面セル１０の表示パタンと異なる。すなわち、前面セル２０の有する透明電極２２及び２７のパタンと、背面セル１０の有する透明電極１２及び１７のパタンとが、相互に異なっている。透明電極２２及び２７が、制御装置５０に接続され、制御装置５０が、前面セル２０の表示状態を制御する。背面セル１０の表示状態と前面セル２０の表示状態は、制御装置５０により独立に制御される。
【００１５】
背面偏光板３１と背面セル１０との間、及び、前面偏光板３２と前面セル２０との間に、それぞれ、視角補償フィルム４１及び４２が挿入されている。視角補償フィルム４１及び４２は、ともに、光軸方向が面法線方向であり、複屈折率が負である。視角補償フィルム４１及び４２の各々のリターデーションは、例えば２００ｎｍである。
【００１６】
次に、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）、及び図３を参照して、ラビング方向及びプレティルト角について説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、それぞれ、背面偏光板３１の透過軸方向、背面セル１０の下側及び上側配向膜のラビング方向、前面セル２０の下側及び上側配向膜のラビング方向、及び、前面偏光板３２の透過軸方向を示す平面図である。
【００１７】
図２（Ａ）及び図２（Ｄ）に示すように、背面偏光板３１及び前面偏光板３２の透過軸方向Ｄ３１及びＤ３２が、平面視上（表示面内で）、相互に直交している。図２（Ｂ）に示すように、背面セル１０について、下側配向膜１３のラビング方向Ｄ１３と、上側配向膜１６のラビング方向Ｄ１６とが、相互に反平行である。背面セル１０のラビング方向Ｄ１３及びＤ１６は、ともに、平面視上、偏光板３１及び３２の透過軸方向Ｄ３１及びＤ３２の双方に対して４５°の角度をなしている。
【００１８】
図２（Ｃ）に示すように、前面セル２０の下側配向膜２３のラビング方向Ｄ２３が、背面セル１０の下側配向膜１３のラビング方向Ｄ１３と平行であり、前面セル２０の上側配向膜２６のラビング方向Ｄ２６が、背面セル１０の上側配向膜１６のラビング方向Ｄ１６と平行である。なお、明細書中、ラビング方向同士が平行であるという場合、向きも含めて平行であることを意味する。前面セル２０のラビング方向Ｄ２３及びＤ２６も、ともに、平面視上、偏光板３１及び３２の透過軸方向Ｄ３１及びＤ３２の双方に対して４５°の角度をなしている。
【００１９】
図３は、ラビング方向とプレティルト角との関係を示す背面セル１０の概略断面図である。下側配向膜１３と液晶層１５との界面、及び、上側配向膜１６と液晶層１５との界面で、それぞれ、液晶分子Ｍがラビング方向に倒れ込むように、プレティルト角θが付与される。液晶層１５中の液晶分子Ｍが電圧印加時に倒れ込む方向が、プレティルト角の付与された方向に制御される。前面セル２０についても同様である。
【００２０】
なお、プレティルト角の付与の方法は、ラビングに限定されない。例えば、図４に示すように、光照射によってプレティルト角を付与することもできる。透明基板Ｓに対して斜めに入射させた光の入射方向Ｌに近づくように、プレティルト角θ１が付与される。なお、このような光配向法は、例えば特開平９−２１１４６８号公報の「発明の実施の形態」の欄に記載されている。
【００２１】
次に、再び図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）を参照し、背面セル１０及び前面セル２０の最良視認方向について説明する。背面セル１０及び前面セル２０は、上側配向膜同士のラビング方向が平行で、下側配向膜同士のラビング方向も平行であるので、電圧印加時に液晶分子が倒れ込む方向が一致する。このため、背面セル１０の最良視認方向Ｄ１０と前面セル２０の最良視認方向Ｄ２０とが一致する。なお、最良視認方向Ｄ１０及び最良視認方向Ｄ２０は、それぞれ対応するセルの下側配向膜のラビング方向と、表示面内で、向きも含めて平行である。
【００２２】
次に、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、及び図６を参照して、背面セル１０及び前面セル２０の表示パタンの例と、表示方法の例について説明する。本実施例の液晶表示装置は、例えば、自動車のインスツルメントパネルに用いられる。
【００２３】
まず、第１の例について説明する。背面セル１０が、図５（Ａ）に示すように、ＦＭラジオの設定情報の表示パタンを有し、前面セル２０が、図５（Ｂ）に示すように、エアコンの設定情報の表示パタンを有する。ＦＭラジオの設定情報の表示パタンと、エアコンの設定情報の表示パタンとが、表示面内で重なりを持っている。すなわち、同一の表示領域に両表示パタンが表示されることになる。このような場合、例えば、ＦＭラジオの設定情報とエアコンの設定情報とが時間的に切り替わって表示されるように、両セルそれぞれの表示状態を制御することができる。
【００２４】
次に、第２の例について説明する。背面セル１０及び前面セル２０が、それぞれ、図６に示す囲みパタン、及び、囲みパタン内部の文字を表示する。このような場合、例えば、囲みパタンが持続的に表示されつつ、囲みパタン内部の文字が点滅表示されるように、両セルそれぞれの表示状態を制御することができる。両セルの表示領域が相互に重なりを持たない場合、このように両セルを同時に表示することができる。
【００２５】
上述したように、第１の実施例の液晶表示装置は、背面セルの表示パタンと前面セルの表示パタンとを相互に異ならせることができ、両セルの表示状態を独立に制御できる。これにより、例えば、セグメント表示を行う１層の液晶セルを用いた液晶表示装置に比べて、自由度の高い表示を行える。
【００２６】
また、背面セル及び前面セルの最良視認方向を、少なくとも表示面内方向に関して一致させることができるので、例えば、同一の観測者から背面セル及び前面セルの双方の表示を見やすくすることができる。
【００２７】
次に、第２の実施例による液晶表示装置について説明する。第２の実施例の液晶表示装置は、前面セル２０のラビング方向が第１の実施例と異なる。それ以外は、第１の実施例の液晶表示装置と同様な構成を有する。
【００２８】
図７（Ａ）〜図７（Ｄ）を参照して、ラビング方向について説明する。背面偏光板３１の透過軸方向を示す図７（Ａ）、背面セル１０の下側及び上側配向膜のラビング方向を示す図７（Ｂ）、及び、前面偏光板３２の透過軸方向を示す図７（Ｄ）は、それぞれ、第１の実施例の図２（Ａ）、図２（Ｂ）、及び図２（Ｄ）と同一である。前面セル２０の下側及び上側配向膜のラビング方向を示す図７（Ｃ）が、第１の実施例の図２（Ｃ）と異なる。
【００２９】
図７（Ｃ）に示すように、前面セル２０の下側配向膜２３のラビング方向Ｄ２３ａが、背面セル１０の下側配向膜１３のラビング方向Ｄ１３と反平行であり、前面セル２０の上側配向膜２６のラビング方向Ｄ２６ａが、背面セル１０の上側配向膜１６のラビング方向Ｄ１６と反平行である。
【００３０】
背面セル１０及び前面セル２０は、上側配向膜同士のラビング方向が反平行で、下側配向膜同士のラビング方向が反平行であるので、電圧印加時に液晶分子が倒れ込む方向が、表示面内方向について、相互に反対となる。このため、背面セル１０の最良視認方向Ｄ１０と前面セル２０の最良視認方向Ｄ２０ａとが、表示面内方向について、相互に１８０°異なる。なお、表示面内方向について、最良視認方向Ｄ１０及び最良視認方向Ｄ２０ａは、それぞれ対応するセルの下側配向膜のラビング方向と、向きも含めて平行である。
【００３１】
前面セル２０の最良視認方向Ｄ２０ａは、背面セル１０に関しては視角特性が悪い方向となり、背面セル２０の最良視認方向Ｄ１０は、前面セル２０に関しては視角特性が悪い方向となる。このため、背面セル１０の最良視認方向Ｄ１０から観測する第１の観測者には、前面セル２０の表示がほとんど見えず、かつ、前面セル２０の最良視認方向Ｄ２０ａから観測する第２の観測者には、背面セル１０の表示がほとんど見えないようにできる。
【００３２】
従って、例えば、背面セルを第１の観測者専用の表示セル（例えば自動車の運転席用の表示セル）とし、前面セルを第２の観測者専用の表示セル（例えば自動車の助手席用の表示セル）とするような使い方ができる。なお、このような使い方をする場合、背面セルと前面セルをそれぞれ別の観測者が見るので、両セルを同一の表示パタンとすることもできる。以上、第２の実施例で説明したように、背面セルと前面セルの最良視認方向を相互に異ならせることもできる。
【００３３】
なお、上記実施例では、液晶表示装置が背面セルと前面セルの２層の液晶セルを有する場合について説明したが、液晶セルの数は２層に限定されず、３層以上であってもよい。垂直配向型の液晶セルでは、表示面内に関してリターデーションが抑制されるので、複数層の液晶セルを重ねても良好な表示が行える。
【００３４】
なお、表示面内について、偏光板の透過軸に対して４５°の角度をなす方向のうち所望の方向を、最良視認方向として設定することが可能である。最良視認方向の表示面内成分は、例えばラビング方向により制御される。例えば、図２（Ａ）及び図２（Ｄ）に示した透過軸方向に対し、紙面に対し上向き、下向き、左向き、及び右向きの４方向が、表示面内での最良視認方向として設定可能である。
【００３５】
第１の実施例では、表示面内について、背面セル及び前面セル双方の最良視認方向を紙面下向き方向とし、第２の実施例では、表示面内について、背面セルの最良視認方向を紙面下向きとし、前面セルの最良視認方向を紙面上向きとした。
【００３６】
なお、上記実施例で背面偏光板３１と背面セル１０との間、及び、前面偏光板３２と前面セル２０との間に配置された視角補償フィルム４１及び４２の片方または双方を、省くこともできる。
【００３７】
なお、駆動セルと補償セルの２つの液晶セルを積層したＴＮ型液晶表示装置に対して、補償セルにも表示を行うための電極を設けた発明が、本願発明者によりなされている（特願２００６−７８７９５）。この液晶表示装置でも、２つのセルの表示を独立に制御することができる。ただし、この液晶表示装置では、１層目と２層目の液晶セルの向かい合う側の基板上の液晶分子の配向方向を直交させ、かつ両層の液晶分子のツイスト方向を逆にする。これに起因して、この液晶表示装置では、表示面内の最良視認方向を、両セルで揃えることができない。また、両セルの最良視認方向を、表示面内で相互に１８０°異ならせることもできない。本発明の実施例の液晶表示装置を用いれば、例えば２層重ねられたセルの表示面内の最良視認方向を揃えることや、相互に１８０°異ならせることが可能となる。
【００３８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例による液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】図２（Ａ）は第１の実施例における背面偏光板の透過軸方向を示す平面図であり、図２（Ｂ）は第１の実施例における背面セルの下側及び上側配向膜のラビング方向を示す平面図であり、図２（Ｃ）は第１の実施例における前面セルの下側及び上側配向膜のラビング方向を示す平面図であり、図２（Ｄ）は第１の実施例における前面偏光板の透過軸方向を示す平面図である。
【図３】図３は、ラビング方向とプレティルト角との関係を示す液晶セルの概略断面図である。
【図４】図４は、光入射方向とプレティルト角との関係を示す透明基板の概略断面図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、背面セル及び前面セルの表示パタンの第１の例を示す平面図である。
【図６】図６は、背面セル及び前面セルの表示パタンの第２の例を示す平面図である。
【図７】図７（Ａ）は第２の実施例における背面偏光板の透過軸方向を示す平面図であり、図７（Ｂ）は第２の実施例における背面セルの下側及び上側配向膜のラビング方向を示す平面図であり、図７（Ｃ）は第２の実施例における前面セルの下側及び上側配向膜のラビング方向を示す平面図であり、図７（Ｄ）は第２の実施例における前面偏光板の透過軸方向を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  背面セル
２０  前面セル
１１、２１  下側透明基板
１２、２２、１７、２７  透明電極
１３、２３  下側配向膜
１４、２４  シール材
１５、２５  液晶層
１６、２６  上側配向膜
１８、２８  上側透明基板
３１  背面偏光板
３２  前面偏光板
４１、４２  視角補償フィルム
５０  制御装置
【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】
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