(57)【要約】【課題】異モデルの表示装置を簡便、かつ安価に提供する。【解決手段】同一形状の単位画素１４を有するＴＦＴドットマトリクス型の液晶表示装置１０であって、表示部が各単位画素からなるドット表示部１５と単位画素の集合体からなる固定表示部１７とを含み、ドット表示部１５の表示は各単位画素で個別に表示し、固定表示部１７の表示は固定表示部内の全ての単位画素で協同して表示し、ＴＦＴアレイ基板１１に対向する対向基板１２には、単位画素を区画する格子状ブラックマスク１３と固定表示部１７を区画する見切りブラックマスク１６とを配設する。【選択図】  図１
2005004019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一形状の単位画素を有するＴＦＴドットマトリクス型の所定の外形形状からなるセルを有する表示装置であって、
表示部は各単位画素からなるドット表示部と単位画素の集合体からなる固定表示部とを含み、上記ドット表示部の表示は各単位画素が個別に表示され、上記固定表示部の表示は固定表示部内の全ての単位画素が協同して表示され、
ＴＦＴアレイ基板に対向する対向基板には、上記単位画素を区画する格子状ブラックマスクと上記固定表示部を区画する見切りブラックマスクが配設されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記固定表示部内の少なくとも一つの単位画素が上記見切りブラックマスクにより一部分遮蔽されている請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記固定表示部に透光膜が配設されている請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
上記ＴＦＴアレイ基板と対向基板を同軸的に貫通する貫通孔が所定部位に形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
上記外形形状が、外形辺の少なくとも１辺が曲線であってもよい３辺以上を有する多角形、または半円形である請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
上記ＴＦＴアレイ基板の反視認側に複数の単位色を選択的に切り換えて発光するバックライトユニットを備え、上記単位画素の透光を上記バックライトユニットからの各単位色の発光に同期させて選択的に制御し、各単位色のそれぞれの表示パターンを高速で連続的に時分割方式で重ねて表示するフィールドシーケンシャル方式の表示を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関し、さらに詳しく言えば、ＴＦＴドットマトリクス型の表示装置を用いてドット表示と固定表示とを同一画面で表示させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置の一つとして、液晶表示装置が携帯表示機器、車載表示機器等の各分野で広く使用されている。特に、携帯表示機器の一つである携帯電話は、消費電力の低減化のために待ち受け画面とアクティブ画面とを分けるように、ドット表示部とセグメント表示部の混在表示が用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、液晶表示装置において、単純マトリクス駆動と呼ばれるものや薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動と呼ばれるものがある。その内のアクティブマトリクス駆動を行うＴＦＴ−ＬＣＤ（薄膜トランジスタによる液晶表示素子）は、基本的にドットマトリクス表示型である。まず、そのアレイ基板側に形成されている１単位画素を図５に模式的に示し、これについて簡単に説明する。
【０００４】
ＴＦＴアレイ基板上にゲート電極線１とソース電極線２とが互いに直交するように形成され、その交差部にＴＦＴ３が配置されている。ゲート電極線１はＴＦＴ３のゲート３Ｇに接続され、また、ソース電極線２はＴＦＴ３のソース３Ｓに接続されている。ＴＦＴ３のドレイン３ＤにはＩＴＯよりなる画素電極４が接続されている。
【０００５】
画素電極４の裏面側に蓄積容量５が配置され、この蓄積容量５にはキャパシタ用電極線６が接続されている。蓄積容量５およびそのキャパシタ用電極線６はゲート電極線１とともに、同じ材料によってアレイ基板面上に形成され、キャパシタ用電極線６はゲート電極線１と平行に配線されている。
【０００６】
なお、蓄積容量をゲート電極線に接続し、ゲート電極線にキャパシタ用電極線の役割を兼ねさせる場合もあるが、以下、キャパシタ用電極線が独立している場合を中心に説明を進める。また、ソース電極線２と画素電極４は、これらの電極線１，６および蓄積容量５の上に絶縁膜を介して形成されている。
【０００７】
ＴＦＴ−ＬＣＤにおける駆動方法は線順次走査による。すなわち、各ゲート電極線１に対して所定のデューティ比で駆動電圧が交代的に印加され、各ソース電極線２には信号電圧が印加される。蓄積容量５は、ゲート電極線１に駆動電圧が印加されその後オフとされても、信号電圧を保持するためのものである。
【０００８】
したがって、ＴＦＴ−ＬＣＤは、記憶保持動作を有するため、単純マトリクス型の液晶表示素子に比べて、高デューティでも高画質表示が可能である。一方、ＴＦＴアレイ基板は上記したように各電極を積層する必要があり、これらの電極形成においては、複数のアレイマスク基板を用いたフォトリソグラフィ工程が必要である。これらアレイマスク基板は高パターン精度を達成しようと熱膨張率が小さな石英ガラスを高価ではあるが使用している。
【０００９】
一般に、石英ガラス製のアレイマスク基板を複数枚使用することを含め、ＴＦＴ型の表示装置は、一つのモデルにおけるイニシャル費用が非常に高く、画素形状や画素の大きさ等のデザイン変更に対し非常に対応しにくいものであった。言い換えれば、ＴＦＴ型の表示装置は１モデルで大量に生産することに適し、少量多品種を製造することにはあまり適していないものであった。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−９８４１１号公報（第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、簡易かつ安価なコストで従来みられなかったドット表示部と固定表示部とを形成し、ドット表示部や固定表示部の大きさや形状の変化に簡便に対応できるＴＦＴ型の表示装置を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、同一形状の単位画素を有するＴＦＴドットマトリクス型の所定の外形形状からなるセルを有する表示装置であって、表示部は各単位画素からなるドット表示部と単位画素の集合体からなる固定表示部とを含み、上記ドット表示部の表示は各単位画素が個別に表示され、上記固定表示部の表示は固定表示部内の全ての単位画素が協同して表示され、ＴＦＴアレイ基板に対向する対向基板には、上記単位画素を区画する格子状ブラックマスクと上記固定表示部を区画する見切りブラックマスクが配設されていることを特徴としている。
【００１３】
このように、対向基板側に配設される見切りブラックマスクによって固定表示部を区画し、この固定表示部に存在する全ての単位画素をオン、あるいはオフ表示することで、従来のＴＦＴドットマトリクス型の表示装置では見られなかった新規な表示を同一画面上で示すことができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様として、上記固定表示部内の少なくとも一つの単位画素を上記見切りブラックマスクにより一部分遮蔽している。例えば、単位画素に対し特定角度で横切る斜め線を有する固定表示部であっても、従来の階段状斜め線ではなく、見切りブラックマスクの端縁によって直線状の斜め線を形成することができ、非常に見栄えの優れた表示を提供することができる。
【００１５】
さらに、上記固定表示部に透光膜が配設されていることが好ましい。また、上記ＴＦＴアレイ基板と対向基板を同軸的に貫通する貫通孔が所定部位に形成されていることが好ましい。本発明は、共通のＴＦＴアレイ基板を用い、対向基板に配設された見切りブラックマスクを異なるモデル毎に変更するだけで異モデルの表示装置を簡便に提供することができる。
【００１６】
また、好ましくは、セルの外形形状を３角形、４角形または５角形以上の多角形にしたり、多角形の外形辺の少なくとも１辺を曲線としたり、円や楕円の半円形とする。このような構成にすることで、車のダッシュボードに見栄え良く設置することができる。また、表示部に対応する形状で外形形状を形成することができるので不要な非表示領域を最小限とすることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る表示装置は、上記ＴＦＴアレイ基板の反視認側に複数の単位色を選択的に切り換えて発光するバックライトユニットを備え、上記単位画素の透光を上記バックライトユニットからの各単位色の発光に同期させて選択的に制御し、各単位色のそれぞれの表示パターンを高速で連続的に時分割方式で重ねて表示するフィールドシーケンシャル方式の表示を行うことが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明に係る液晶表示装置の基本的な構成を模式的に示す平面図である。また、図２、図３は図１の要部拡大図である。
【００１９】
まず、本発明に係るＴＦＴ型の液晶表示装置１０の基本的な構成は、反視認側のＴＦＴアレイ基板１１と視認側の対向基板１２とを図示しない周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルを備えている。この液晶セルのＴＦＴアレイ基板１１は対向基板より大きく形成された端子部１８を有し、端子部１８において図示しない端子電極と液晶駆動ドライバであるＩＣ１９とが接続されている。
【００２０】
ＴＦＴアレイ基板１１には、前述したように図４を参照して、ゲート電極線１とソース電極線２とが互いに直交するように形成され、その交差部にＴＦＴ３が配置され、ゲート電極線１はＴＦＴ３のゲート３Ｇに接続され、そして、ソース電極線２はＴＦＴ３のソース３Ｓに接続され、さらに、ＴＦＴ３のドレイン３ＤにはＩＴＯよりなる画素電極４が接続されて単位画素１４を形成され、この単位画素１４がドットマトリクス状に配設されている。これら単位画素１４は全て同一大きさ、同一形状である。なお、画素電極４の裏面側には蓄積容量５が配置されている。
【００２１】
対向基板１２には、単位画素１４、１４を区画するための格子状ブラックマスク１３と固定表示部を区画する見切りブラックマスク１６が形成されている。図１に示す液晶表示装置１０は、車のダッシュボードに搭載するインスツルメントパネルであり、スピード表示を示す０、５０、１００、１５０、２００の固定表示部１７や方向指示を示す三角形状の固定表示部１７が配設されている。また、これら固定表示部の下方には、道路交通情報を表示できるドット表示部１５が配設されている。さらに、液晶表示装置１０の中央部には、ＴＦＴアレイ基板１１と対向基板１２を同軸的に貫通する貫通孔２０が形成されており、この貫通孔２０内に図示しない指針が配設される。
【００２２】
本発明の構成の詳細を説明するため、図１のＡ部およびＢ部をそれぞれ図２、図３に拡大して示す。Ａ部の拡大図である図２は、スピードメータの０という数値を示す固定表示部であり、その固定表示部の平面図である図２（ａ）と図２（ａ）に示すＣ−Ｃ線の対向基板側を示す模式的断面図である図２（ｂ）とからなる。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、見切りブラックマスク（以下、見切りＢＭと略記することもある。）１６の開口には、複数の単位画素１４がドットマトリクス状に整列配置されている。したがって、固定表示部１７もドット表示部１５と同様に単位画素の集合体からなっており、見切りＢＭによって区画されていることになる。後で詳述するが、見切りＢＭによって遮蔽されている部分にも単位画素１４は配設されている。
【００２４】
ドット表示部１５に配設されている単位画素と固定表示部１７に配設されている単位画素の違いは、ドット表示部１５における単位画素は独立的に制御されて表示に携わるのに対し、固定表示部１７における単位画素は一つの固定表示部内に存在する単位画素全てが協同して一つの表示に携わっていることである。すなわち、０という表示を行う場合、見切りＢＭの開口内にある全ての単位画素１４にオン信号が入力される。
【００２５】
一つの固定表示部１７においては、オン・オフという表示だけを行うため、画素それぞれにＲ、Ｇ、Ｂ等のカラー要素を配設する必要がなく、図２（ａ）の一点鎖線で示される着色領域２１に所定の例えば緑色の透光膜２２を配設すればよく、非常に簡便に作製することができる。画素内に３色のカラー要素を配設することは画素分割することと同じであり、特定の緑色を表示させる場合、少なくとも画素の２／３は利用していないことになり、表示の輝度が格段に低下することになる。したがって、本発明に係る表示装置においては、カラー要素毎に画素を分割する必要がなく、明るい表示が可能である。特に、外光の照り返し防止として半透過反射仕様を採用する車のダッシュボード内の表示装置に適用することが好ましい。
【００２６】
図２（ｂ）を参照して、対向基板１２の内面側には、見切りＢＭ１６および格子状ブラックマスク（以下、格子状ＢＭと略記することもある。）１３が配設されており、見切りＢＭ１７の開口内に格子状ＢＭ１３が形成されている。また、見切りＢＭ１７の開口内を充填するように緑色の透光膜２２が形成され、見切りＢＭ１７、透光膜２２の下方に共通電極２３が形成され、図示しない配向膜が形成されている。なお、本実施の形態において、透光膜２２を着色領域２１全体に配設したが、見切りＢＭ１６の開口内だけに透光膜２２を配設してもよい。また、各固定表示部において異なる色の透光膜を配設してもよい。例えば、０、５０を示す固定表示部は緑色の透光膜、１００の固定表示部は黄色の透光膜、１５０、２００の固定表示部は赤色の透光膜を配設してもよい。なお、透光膜は着色していなくてもよい。
【００２７】
次に、図１のＢ部の拡大図である図３を参照して説明する。図３（ａ）は三角形状の方向指示を示す固定表示部１７の拡大平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ線の模式的断面図である。三角形状の固定表示部１７は見切りＢＭ１６により区画され、見切りＢＭ１６の開口内に多数の単位画素１４が配設されている。この開口内の単位画素はそれぞれが協同して一つの表示を行う。
【００２８】
見切りＢＭ１６の開口外、すなわち見切りＢＭ１６によって遮蔽されている部位にも単位画素が配設されており、これらを破線で示している。また、Ｄ−Ｄ線上の単位画素１４１、１４２、・・、１４７を例にして説明する。単位画素１４１は見切りＢＭ１６によって遮蔽されている画素であり、表示に関与しない画素であり、その右隣の単位画素１４２〜１４４は見切りＢＭ１６に遮蔽されず、単位画素の領域全てが表示に関与している。
【００２９】
また、単位画素１４４の右隣にはコーナー部が一部遮蔽されている単位画素１４５が配設されており、さらにその右隣には画素の半分以上が見切りＢＭ１６で遮蔽されている単位画素１４６が配設されている。そして、そのまた右隣には全ての画素領域が遮蔽されている単位画素１４７が配設されている。三角形状の固定表示部１７の表示においては、画素の一部が遮蔽されている単位画素１４５、１４６も遮蔽されていない単位画素１４２〜１４４と同様に協同して表示に携わっている。
【００３０】
このように、一部遮蔽されている単位画素においても表示に関与していることで、従来のドットマトリクス型の表示装置における三角形状の斜線が階段状となっていたのに比べ、三角形状の固定表示部の端縁が直線状となり、美粧性に優れた表示をすることができる。
【００３１】
また、図３（Ｂ）を参照して、ＴＦＴアレイ基板１１には単位画素を構成する画素電極２６がドットマトリクス状に配設され、上記単位画素１４１〜１４７にそれぞれ対応するように画素電極２６１〜２６７が形成されている。そして、液晶層２５を介した対向基板１２には見切りＢＭ１６、共通電極２３が配設されている。また、見切りＢＭ１６の開口内に形成する格子状ＢＭは隣接する画素電極２６２、２６３、２６４、２６５、２６６を区画するために対向基板側に形成されている。
【００３２】
なお、本実施の形態における液晶セルの外形形状は４角形であるが、５角形、６角形であってもよいし、多角形の１辺を円弧状の曲線としてもよいし、または半円形であってもよい。本発明の表示装置は車のダッシュボードに好ましく採用されることを鑑み、ダッシュボードの形状に合わせて表示装置の外形形状を変更することで、表示に携わらない非表示部を減少することができる。
【００３３】
また、本発明に係る表示装置はフィールドシーケンシャル方式の表示を行うことが好ましい。すなわち、液晶セルを構成するＴＦＴアレイ基板１１の反視認側に、複数の単位色、例えば赤、緑、青の光源色の３色を選択的に発光する図示しないバックライトユニットとを備えていることが好ましい。
【００３４】
このフィールドシーケンシャル方式を用いたカラー表示の原理は、上記液晶セルをその背面側から照射する上記バックライトユニットの各色の発光に同期させて特定フィールドを選択的に透光可能に開口させる光シャッタとして用いるとともに、上記バックライトユニットの３色の発光を高速度で切換えることにより、３色のそれぞれの表示パターンを高速で連続的に時分割方式で重ねて表示して所望のカラー表示を行なうというものである。上記液晶セルの光シャッタとしての作用をより詳しく説明すれば、カラー表示を行う特定フィールドの各単位画素１４、１４に選択的に電圧を印加することにより、当該特定フィールドの液晶２５の分子配列を変化させ、当該特定フィールドでのみ光の透過率を変化させるように作用することとなる。
【００３５】
例えば、ある特定フィールドの１単位画素１４を赤で表示したいとき、赤のバックライトユニットの点灯・発光時には光を透過させ、他の緑および青のバックライトユニットの点灯・発光時には光を遮光させるようにする。特に、光源としては赤、青、緑の発光ダイオードを用いることが好ましい。このように、バックライトユニットに発光ダイオードを用いることにより、普通の蛍光表示管（ＶＦＤ）等を用いる場合よりも輝度を確保することができ、良好なカラー表示を行うことができる。
【００３６】
ところで、一般的に、液晶表示装置には、高速応答性、高コントラスト、高精細表示、広視野角といった特性が求められる。前述のようにしてカラー表示を行うフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置においては、バックライトユニットの赤、緑、青の各色の切換周波数は、通常時が６０Ｈｚである場合には、その３倍の１８０Ｈｚで切換えなければならず、特に、高速応答化が要求されている。したがって、液晶層２５の厚みを２μｍ〜４μｍとすることが好ましい。
【００３７】
フィールドシーケンシャル方式の表示を行うことで、赤、緑、青の３色のカラーフィルターを用いてカラー表示する液晶表示装置と同じ面積で３倍の画素を表現できるため、高精細な表示が可能となる。
【００３８】
【実施例】
〔例１〕
本出願人の出願である特願２００１−３６６８８０号に記載した技術を適用して中央部に直径５ｍｍの貫通孔用の配線を形成したＴＦＴアレイ基板１１を準備した。このとき、ＴＦＴアレイ基板１１の単位画素１４は０．３ｍｍ×０．３ｍｍとし、ＴＦＴアレイ基板の一方の側方である端子部１８に端子電極を形成した。そして、樹脂製の見切りＢＭ１６と格子状ＢＭ１３を形成し、所定部位に透光膜１６を形成し、これらＢＭと透光膜の上にＩＴＯからなる共通電極２３を形成した対向基板を準備した。
【００３９】
その後、両基板に配向膜材料を塗布し、配向膜材料を所定方向にラビングして液晶の配向方向を制御する配向膜を形成した。そして、１００ｍｍ×１００ｍｍの表示部を囲む基板周辺と貫通孔を形成する部位とにエポキシ系樹脂からなるシール材を対向基板１２側に塗布し、ＴＦＴアレイ基板１１側にはギャップ材となるスペーサを散布し、両基板を熱圧着した。そして、シール材と両基板との空間に液晶を封入した後、直径５ｍｍの貫通孔２０を形成し、図１に示す液晶表示装置１０を作製した。
【００４０】
この液晶表示装置１０は、ドット表示部１５に渋滞等の道路情報を表示し、図示しない指針にてスピードの表示を行う。スピード表示の数値である０、５０、１００等は運転中常時オン状態とされる。また、０、５０の固定表示部は着色透光膜により緑色を呈し、１００の固定表示部は黄色、１５０、２００の固定表示部は赤色を呈している。
【００４１】
〔例２〕
例１と同様のＴＦＴアレイ基板１１を準備し、図４に示すドット表示部１５と固定表示部１７を形成する見切りＢＭ１６が形成された対向基板１２を準備した。例１と同様にして両基板を圧着して、貫通孔２０を形成した液晶表示装置１０を作製した。この液晶表示装置１０は、図示しない指針の動きに連動して、ドット表示部における指針対応位置の周囲を明るく、それ以外の部位を暗くして、針の動きを分かりやすく表示させた。また、数値を表す固定表示部の輝度を指針の動きに合わせて変化させ、現在のスピードの視認性を向上させた。さらに、貫通孔の下方のドット表示部は燃料残量、温度、簡易行き先等を表示することができた。
【００４２】
このように、ＴＦＴアレイ基板１１の変更はしないで、対向基板１２に形成する見切りＢＭ１６によって、表示形態を簡単に変えることができ、非常に安価で多種多様な表示装置を作製することができる。特に、本発明は少量多品種の表示装置に最適である。なお、本実施形態は液晶表示装置で説明したが、これに限定されるものではなく、ＥＬ表示装置であってもよい。また、見切りＢＭを基板の内面側に形成したが、外側に形成してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対向基板側に配設される見切りブラックマスクによって固定表示部を区画し、この固定表示部に存在する全ての単位画素をオン、あるいはオフ表示させることで、従来のＴＦＴドットマトリクス型の表示装置では見られなかった新規な表示を同一画面上で示すことができる。また、共通のＴＦＴアレイ基板を用い、対向基板に配設された見切りブラックマスクを異なるモデル毎に変更するだけで異モデルの表示装置を簡便に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の１実施形態を示す模式的平面図。
【図２】（ａ）は図１のＡ部拡大平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線の模式的断面図。
【図３】（ａ）は図１のＢ部拡大平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線の模式的断面図。
【図４】本発明の液晶表示装置の他の実施形態を示す模式的平面図。
【図５】ＴＦＴ型液晶表示装置の１画素の構成を示した模式図。
【符号の説明】
１０  液晶表示装置
１１  ＴＦＴアレイ基板
１２  対向基板
１３  格子状ブラックマスク
１４  単位画素
１５  ドット表示部
１６  見切りブラックマスク
１７  固定表示部
２０  貫通孔
２２  透光膜
２３  共通電極
４、２６  画素電極
【図１】
2005004019.tif 000003
【図２】
2005004019.tif 000004
【図３】
2005004019.tif 000005
【図４】
2005004019.tif 000006
【図５】
2005004019.tif 000007