JP2011237528A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
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。
The present invention relates to a liquid crystal display device capable of color display, and more particularly to a liquid crystal display device capable of displaying with high contrast.
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。
2. Description of the Related Art Conventionally, a transmissive liquid crystal display device that includes a backlight and a color filter that transmits only light of a specific wavelength is known as a liquid crystal display device capable of color display. When segment display is performed by this liquid crystal display device, since a color filter of a desired color is arranged corresponding to each segment, each segment is a single color by a color filter arranged corresponding to the segment. Lights up.
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。
When three color filters of red, green, and blue are used as the color filter, for example, a color filter that transmits light in the red wavelength band does not transmit light in the green or blue wavelength band. The segment corresponding to the filter can only be lit red. In addition, the light (light quantity) that actually passes through the color filter becomes 1/3 or less of the light irradiated to the color filter, and the quantity of light in the segment to be lit is likely to decrease, and the segment has a desired brightness. It is difficult to light up. In order to compensate for this decrease in the amount of light, for example, it was necessary to increase the power supply to the light source. As described above, in the liquid crystal display device that performs segment display, there are problems that the display color is limited to the color of the color filter and that it is difficult to express rich colors, and that the segment tends to be dark when lit.
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。
In order to solve the above problem, field sequential backlight (
In the following, liquid crystal display devices using FSBL have been developed (see, for example, Patent Document 1). FIG. 12 shows a conventional configuration example of a liquid crystal display device using FSBL. The liquid
1,511 are disposed.
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。
The FSBL 520 is configured to include a plurality of
Comprises a light source power source, a resistor, a changeover switch, and the like. The
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。
The liquid
By controlling the timing of outputting 0, for example, eight colors can be displayed. For example, when the portions (segment portions) of the
In the background portion, the light emitted from the
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。
When negative display is performed in the configuration of the liquid
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。
For example, when the thickness d is set to be as small as about 5 to 6 μm (1st mode), the drive response when changing the orientation of the liquid crystal molecules with respect to the
, G (green) and B (blue) are not sufficiently small in transmittance, it is difficult to completely block light by liquid crystal molecules, and the transmittance cannot be lowered sufficiently, and display with high contrast is difficult. It may become. On the other hand, when the thickness d is set large to about 10 to 15 μm (3rd mode), light can be completely blocked by the liquid crystal molecules, and the transmittance can be sufficiently lowered to display with high contrast, while applying voltage. The driving responsiveness of the liquid crystal molecules to the
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。
The present invention has been made in view of the above problems, and ensures high-contrast display by reducing the light transmittance of the black display portion while ensuring the driving response of the liquid crystal molecules and visually recognizing a desired color. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of performing the above.
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
の透明な上側基板(例えば、実施形態における基板31)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(例えば、実施形態における液晶層40)からなる上側液
晶セル(例えば、実施形態における表示用液晶セル30)と、互いに平行に配置された一
対の透明な下側基板(例えば、実施形態における基板11)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(例えば、実施形態における液晶層20)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(例えば、実施形態における補償用
液晶セル10)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(例えば、実施形態におけるFSBL50)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(例えば、実施形態における下透明電極33
a、上透明電極33b)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(例えば、実施形態における駆動回路70)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、前記上側液晶層を構成する上側液晶分子は前記上側基板
の法線に平行な螺旋軸に沿って第1捩れ方向に捩れて位置するとともに、前記下側液晶層
を構成する下側液晶分子は前記下側基板の法線に平行な螺旋軸に沿って第2捩れ方向に捩
れて位置して、前記第1捩れ方向と前記第2捩れ方向とは逆方向であり、前記上側液晶層
の上端近傍に位置した前記上側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
位置した前記下側液晶分子のプレチルト角とは、逆方向でかつ略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前記上側液晶分子のプレチルト角と、前記下側液晶
層の上端近傍に位置した前記下側液晶分子のプレチルト角とは、逆方向でかつ略同一角度
となっており、前記上側液晶層の下端近傍に位置した前記上側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前記下側液晶分子の配向方向とが、180度反対方向
に設定される。
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention is encapsulated in a layer between a pair of transparent upper substrates (for example, the substrate 31 in the embodiment) arranged in parallel with each other and the pair of upper substrates. An upper liquid crystal cell (for example, the display
a, a drive control unit (for example, the
The pretilt angle of the upper liquid crystal molecules located near the lower end of the upper liquid crystal layer and the pretilt angle of the lower liquid crystal molecules located near the upper end of the lower liquid crystal layer are opposite and substantially the same angle. The orientation direction of the upper liquid crystal molecules located near the lower end of the upper liquid crystal layer and the orientation direction of the lower liquid crystal molecules located near the upper end of the lower liquid crystal layer are set to be opposite to each other by 180 degrees. Is done.
上述の液晶表示装置において、前記上側液晶分子の複屈折性をΔn1、前記上側液晶層
の厚みをd1、前記下側液晶分子の複屈折性をΔn2、前記下側液晶層の厚みをd2とし
たとき、Δn1・d1およびΔn2・d2のそれぞれが、略500〜600nmに設定さ
れたことが好ましい。
In the above-described liquid crystal display device, the birefringence of the upper liquid crystal molecule is Δn1, the thickness of the upper liquid crystal layer is d1, the birefringence of the lower liquid crystal molecule is Δn2, and the thickness of the lower liquid crystal layer is d2. At this time, each of Δn1 · d1 and Δn2 · d2 is preferably set to about 500 to 600 nm.
また、前記上側液晶セルおよび前記下側液晶セルの一方に、複数の前記パターン電極が
配置されており、前記駆動制御部により、前記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。
Further, it is preferable that a plurality of the pattern electrodes are arranged in one of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell, and voltage application control is performed on each of the pattern electrodes independently by the drive control unit. .
上述の液晶表示装置において、前記パターン電極が、その対向間隔に応じて静電容量が
変化するように構成されるとともに前記上側液晶セルに配置され、前記上側液晶セルの前
記パターン電極部分が下方に向けて押圧されたときに、前記上側液晶セルにおける容量変
化位置を検出する容量変化位置検出部(例えば、実施形態におけるタッチセンサー回路1
10)を備えたことが好ましい。
In the above-described liquid crystal display device, the pattern electrode is configured so that a capacitance changes according to a facing interval thereof, and is disposed in the upper liquid crystal cell, and the pattern electrode portion of the upper liquid crystal cell is downward. A capacitance change position detection unit (for example, the
10).
なお、前記パターン電極が、前記下側液晶セルに配置され、前記上側液晶セルに、静電
容量が変化することにより押圧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て
おり、前記上側液晶セルの前記タッチセンサー電極部分が下方に向けて押圧されたときに
、前記上側液晶セルにおける容量変化位置を検出する容量変化位置検出部を備えた構成で
も良い。
The pattern electrode is disposed in the lower liquid crystal cell, and the upper liquid crystal cell is disposed with a touch sensor electrode capable of detecting that the pattern electrode is pressed due to a change in capacitance. A configuration may be provided that includes a capacitance change position detection unit that detects a capacitance change position in the upper liquid crystal cell when the touch sensor electrode portion of the cell is pressed downward.
さらに、前記光源部が、互いに異なる色の光を照射する複数のLED(例えば、実施形
態における赤光源53R、緑光源53G、青光源53B)を備えて構成され、前記複数の
LEDのそれぞれを独立して発光制御可能な発光制御部(例えば、実施形態における駆動
回路70)を備えたことが好ましい。
Further, the light source unit includes a plurality of LEDs (for example, a
また、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
でかつ略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
でかつ略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。
Further, the liquid crystal display device according to the present invention includes a pair of transparent upper substrates arranged in parallel to each other and an upper liquid crystal cell composed of an upper liquid crystal layer sealed in layers between the pair of upper substrates. A lower liquid crystal cell comprising a pair of transparent lower substrates disposed and a lower liquid crystal layer sealed in a layer between the pair of lower substrates, and being bonded to the lower surface of the upper liquid crystal cell;
A light source unit disposed on the lower surface side of the lower liquid crystal cell and irradiating light of different colors toward the lower liquid crystal cell, and a desired pattern for one of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell And a drive control unit that performs voltage application control on a pair of pattern electrodes arranged in parallel to each other and irradiation control on the light source unit, and the drive control unit controls light of the light source unit. A liquid crystal display device that applies voltage to the pattern electrode in accordance with irradiation timing and controls light transmitted through the pattern electrode to display the pattern electrode portion in a desired color, near the upper end of the upper liquid crystal layer The pretilt angle of the liquid crystal molecules located at the same position and the pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the lower end of the upper liquid crystal layer are in the same direction and substantially the same angle. The pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the upper end of the lower liquid crystal layer and the pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the lower end of the lower liquid crystal layer are in the same direction and substantially the same angle, The alignment direction of the liquid crystal molecules positioned near the lower end of the upper liquid crystal layer and the alignment direction of the liquid crystal molecules positioned near the upper end of the lower liquid crystal layer are set to be opposite to each other by 180 degrees.
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。
In the liquid crystal display device according to the present invention, in the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell, the twist directions of the liquid crystal molecules are opposite to each other, and the pretilt angles are opposite to each other and are set to substantially the same angle. In addition, the alignment direction of the liquid crystal molecules positioned near the lower end of the upper liquid crystal cell and the alignment direction of the liquid crystal molecules positioned near the upper end of the lower liquid crystal cell are set to be opposite to each other by 180 degrees. That is, the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell are configured to have a mirror image isomerism relationship with respect to optical characteristics. With this configuration, for example, even if one of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell has a phase difference in the transmitted light, the other liquid crystal cell can compensate (cancel) the phase difference. For example, the transmittance of the black display portion can be sufficiently reduced. Therefore, it is possible to perform display with high contrast by reducing the light transmittance of the black display portion while visually recognizing a desired color.
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。
In each of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell, the product of the birefringence of the liquid crystal molecules and the thickness of the liquid crystal layer is preferably set to about 500 to 600 nm. For example, birefringence Δn is set to 0.
. 1. By setting the thickness d of the liquid crystal layer to 5 μm, Δn · d can be set to 500 nm. In this case, since the thickness d of the liquid crystal layer is thin, the voltage application signal On the other hand, the time required for the liquid crystal molecules to change their orientation can be shortened, and the drive response of the liquid crystal molecules can be improved. Therefore, it is possible to perform display with high contrast by reducing the light transmittance of the black display portion while visually recognizing a desired color.
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。
In addition, it is preferable that the voltage application is controlled independently for each of the plurality of pattern electrodes.
An example of such a control method is a static drive method. When voltage application is controlled by this method, the voltage ratio between when voltage is applied and when voltage is not applied can be set large.
The drive response of the liquid crystal molecules to the voltage application signal can be further improved.
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。
In the above-described liquid crystal display device, when the pattern electrode is disposed in the upper liquid crystal cell and the pattern electrode portion of the upper liquid crystal cell is pressed downward, the capacitance for detecting the position where the electrostatic capacitance has changed, that is, the pressed position. It is preferable that a change position detection unit is provided. Thus, when the pattern electrode has a configuration having two functions of the display electrode and the touch sensor electrode,
An easy-to-use and thin liquid crystal display device capable of touch operation can be realized without adding a separate touch sensor electrode.
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。
In addition, the structure by which the pattern sensor is arrange | positioned at a lower side liquid crystal cell, and the touch sensor electrode which can detect that the upper side liquid crystal cell was touched to the upper side liquid crystal cell may be arrange | positioned. When configured in this way, since the pattern electrode and the touch sensor electrode are arranged in separate liquid crystal cells, for example, each liquid crystal is compared with a configuration in which the pattern electrode and the touch sensor electrode are mixed in one liquid crystal cell. An easy-to-use liquid crystal display device can be realized with a simple cell configuration.
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。
Furthermore, it is preferable that the light source unit includes a plurality of LEDs that emit light of different colors. When configured in this manner, the light emission timing of each color (each LED) can be controlled with high accuracy, so that, for example, the light emission timing is shifted and two or more colors are not mixed and visually recognized.
It is possible to visually recognize the desired color.
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。
In the liquid crystal display device according to the present invention, in each of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell, the pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the upper end and the pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the lower end are in the same direction and At substantially the same angle, the alignment direction of the liquid crystal molecules positioned near the lower end of the upper liquid crystal layer and the alignment direction of the liquid crystal molecules positioned near the upper end of the lower liquid crystal layer are set to be opposite to each other by 180 degrees. That is, the liquid crystal molecules of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell are set to π cells. With this configuration, the liquid crystal molecules in the central portion are always positioned with one of the major axes thereof obliquely up and down regardless of whether or not voltage is applied. For this reason, it is possible to perform display with high contrast by reducing the light transmittance of the portion to be displayed in black.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to Examples 1 and 2 with reference to the drawings. For convenience of explanation, front and rear, left and right, and up and down directions are shown in the directions of the arrows in each drawing, and description will be made using these directions.
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。
First, referring to FIGS. 1 and 2, a liquid
The basic configuration will be described. As shown in FIG. 1, the liquid
0, the
And a
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。
As shown in FIG. 2, the compensation
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。
The
n · d is about 500 to 600 nm. Details of the retardation Δn · d will be described later.
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。
A twisted nematic liquid crystal material used for the
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。
An alignment process (rubbing process) is performed on the inner surfaces of the
The liquid crystal molecules in contact with b are arranged in a state of rising by a pretilt angle of 2 to 10 degrees with respect to the surfaces of the
It is determined by the material of b and the characteristics of liquid crystal molecules.
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。
The display
And lower
And upper
An
, 35 a, an
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。
The
30 are used. The vertical thickness d of the
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。
The
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。
In this liquid
Therefore, the direction of the liquid crystal molecules in the portion sandwiched between the transparent electrodes can be instantaneously changed according to the application or non-application of voltage.
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。
As shown in FIG. 1, the
Is configured. Inside the light
The light emitted from 53B toward the
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。
The
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
。
The
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。
Up to this point, the basic configuration of the liquid
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。
First, the assembly configuration of the compensation
The direction is indicated by the
The liquid crystal molecules located in the intermediate portion are sealed with the major axis gradually twisted from the direction of the
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)。
Among the liquid crystal molecules of the
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。
Next, an assembly configuration of the display
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)。
Among the liquid crystal molecules of the
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。
So far, the assembly configuration of the compensation
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。
The display
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。
An
The
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。
As can be seen from FIG. 3, the twist direction of the liquid crystal molecules in the compensation
Liquid crystal molecules in the display
The pretilt angle of the liquid crystal molecules in contact with 2b is the same, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules in contact with the
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。
Thus, the compensation
The retardation Δn · d of 0 is the same, the optical rotation (twisting direction) of the liquid crystal molecules is reversed, and the optical properties are enantiomeric.
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。
So far, the assembly configuration of the liquid
As shown in FIG. 6, in the liquid
Is displayed in white and the segment W corresponding to the background portion is negatively displayed in black.
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。
The liquid
That is, the light emission timing is controlled so that two or more light sources do not emit light simultaneously.
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。
The segment S1 will be described. A
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。
Among the liquid crystal molecules in the
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。
The segment S2 will be described. The
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。
The segment S3 will be described. The
By doing so, red, green, and blue light are transmitted upward from the segment S3 portion, and these colors are mixed and visually recognized as white.
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。
The segment W will be described. Since the
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。
In a liquid crystal display device, it is an important quality item to make a segment visually visible without blinking (flickering). In order to satisfy this quality item, when it is defined that one
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。
The graph of FIG. 5 shows the relationship between retardation Δn · d and transmittance for each color of light. A solid line, a dotted line, and a two-dot chain line in FIG. 5 indicate blue light, green light, and red light, respectively. The 1st mode is a portion where the average value of retardation Δn · d of blue, green and red light is first minimized when the thickness d is gradually increased. That is, the 1st mode is a portion where the thickness d is set to be the smallest in relation to the transmittance.
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。
Thus, since the thickness d is set to be as small as about 2 to 6 μm, the driving response of the liquid crystal molecules in the display
The direction of the liquid crystal molecules can be changed without delaying the emission timing of G and 53B. Specifically, the orientation of the liquid crystal molecules can be changed based on the
It can be visually recognized that S3 is clearly displayed in a desired color without blinking.
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。
Further, by setting the thickness d to be small, it is possible to reduce the path difference between the light that is transmitted obliquely upward through the liquid
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。
In a configuration that does not include a conventional liquid crystal cell for compensation, if the thickness d is set to about 2 to 6 μm, it is difficult to completely block light by liquid crystal molecules in a black display portion, and a display with high contrast is achieved. It was difficult. In contrast, the liquid
The
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。
The liquid
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。
A liquid
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。
The liquid
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)。
The compensation
Segments S4, S5, and S6 made up of a pair of upper and lower transparent electrodes are disposed at positions corresponding to 103 (see FIG. 10).
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
。
Referring to FIG. 9, the rubbing treatment direction of each alignment film will be described. The
The rubbing process direction (
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
。
From such a configuration, similarly to the liquid
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。
The liquid
0 can be realized.
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。
In the first embodiment described above, the pair of upper and lower transparent electrodes disposed in the display
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。
In the above-described second embodiment, the single touch configuration example in which the button-like
A plurality of Y
A
52 is arranged on the entire surface of the display area, so that multi-touch can be supported. That is, by detecting a touch sensor electrode whose capacitance has changed, it is possible to recognize that the position where the touch sensor electrode is disposed has been touched.
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。
In the first and second embodiments described above, the
And the
A configuration in which (10 ′) liquid crystal molecules are set in a π cell may be employed. At this time, the
When the cell is set, since the liquid crystal molecules in the upper and lower central portions always have the long axis directed vertically, the drive response to the on / off of the
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。
In the first and second embodiments described above, as a light source of the
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。
In the above-described first and second embodiments, the case where the segments are displayed in red, yellow, white, and black has been exemplified. However, in addition to these colors, blue and green are naturally magenta by mixing red and blue. In addition, it is possible to perform a display in which green and blue are mixed and visually recognized as cyan.
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)
DESCRIPTION OF
11 Substrate (lower substrate)
20 Liquid crystal layer (lower liquid crystal layer)
30 Liquid crystal cell for display (upper liquid crystal cell)
33a, 33b Lower transparent electrode, upper transparent electrode (pattern electrode)
31 substrate (upper substrate)
40 Liquid crystal layer (upper liquid crystal layer)
50 FSBL (light source)
53R, 53G, 53B Red light source, green light source, blue light source (LED)
70 Drive circuit (drive control unit, light emission control unit)
101, 102, 103
Claims (7)
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、
前記上側液晶層を構成する上側液晶分子は前記上側基板の法線に平行な螺旋軸に沿って
第1捩れ方向に捩れて位置するとともに、前記下側液晶層を構成する下側液晶分子は前記
下側基板の法線に平行な螺旋軸に沿って第2捩れ方向に捩れて位置して、前記第1捩れ方
向と前記第2捩れ方向とは逆方向であり、
前記上側液晶層の上端近傍に位置した前記上側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前記下側液晶分子のプレチルト角とは、逆方向でかつ略同一角
度となっており、
前記上側液晶層の下端近傍に位置した前記上側液晶分子のプレチルト角と、前記下側液
晶層の上端近傍に位置した前記下側液晶分子のプレチルト角とは、逆方向でかつ略同一角
度となっており、
前記上側液晶層の下端近傍に位置した前記上側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前記下側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。 An upper liquid crystal cell comprising a pair of transparent upper substrates disposed in parallel to each other and an upper liquid crystal layer sealed in a layer between the pair of upper substrates;
A lower liquid crystal cell comprising a pair of transparent lower substrates arranged in parallel to each other and a lower liquid crystal layer sealed in layers between the pair of lower substrates, and being bonded to the lower surface of the upper liquid crystal cell When,
A light source unit disposed on the lower surface side of the lower liquid crystal cell and irradiating light of different colors toward the lower liquid crystal cell;
A drive control unit that performs voltage application control on a pair of pattern electrodes formed in a desired pattern and arranged in parallel to each other and irradiation control on the light source unit with respect to one of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell And
A liquid crystal display for applying a voltage to the pattern electrode according to the light irradiation timing of the light source unit by the drive control unit and controlling the light transmitted through the pattern electrode to display the pattern electrode portion in a desired color A device,
The upper liquid crystal molecules constituting the upper liquid crystal layer are twisted in a first twist direction along a helical axis parallel to the normal line of the upper substrate, and the lower liquid crystal molecules constituting the lower liquid crystal layer are The first torsional direction and the second torsional direction are opposite to each other, being located in a second torsional direction along a spiral axis parallel to the normal of the lower substrate;
The pretilt angle of the upper liquid crystal molecules located near the upper end of the upper liquid crystal layer and the pretilt angle of the lower liquid crystal molecules located near the lower end of the lower liquid crystal layer are opposite and substantially the same angle. And
The pretilt angle of the upper liquid crystal molecules located near the lower end of the upper liquid crystal layer and the pretilt angle of the lower liquid crystal molecules located near the upper end of the lower liquid crystal layer are opposite and substantially the same angle. And
The orientation direction of the upper liquid crystal molecules located near the lower end of the upper liquid crystal layer and the orientation direction of the lower liquid crystal molecules located near the upper end of the lower liquid crystal layer are opposite to each other by 180 degrees. A liquid crystal display device.
子の複屈折性をΔn2、前記下側液晶層の厚みをd2としたとき、
Δn1・d1およびΔn2・d2のそれぞれが、略500〜600nmに設定されたこ
とを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 When the birefringence of the upper liquid crystal molecule is Δn1, the thickness of the upper liquid crystal layer is d1, the birefringence of the lower liquid crystal molecule is Δn2, and the thickness of the lower liquid crystal layer is d2.
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of Δn1 · d1 and Δn2 · d2 is set to approximately 500 to 600 nm.
れており、
前記駆動制御部により、前記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
とを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。 A plurality of the pattern electrodes are disposed on one of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of the pattern electrodes is independently controlled in voltage application by the drive control unit.
もに前記上側液晶セルに配置され、
前記上側液晶セルの前記パターン電極部分が下方に向けて押圧されたときに、前記上側
液晶セルにおける容量変化位置を検出する容量変化位置検出部を備えたことを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。 The pattern electrode is configured in such a manner that the capacitance changes according to the facing interval, and is arranged in the upper liquid crystal cell,
The capacitance change position detection part which detects the capacitance change position in the said upper side liquid crystal cell when the said pattern electrode part of the said upper side liquid crystal cell is pressed downward is provided. The liquid crystal display device according to any one of the above.
前記上側液晶セルに、静電容量が変化することにより押圧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ており、
前記上側液晶セルの前記タッチセンサー電極部分が下方に向けて押圧されたときに、前
記上側液晶セルにおける容量変化位置を検出する容量変化位置検出部を備えたことを特徴
とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。 The pattern electrode is disposed in the lower liquid crystal cell;
A touch sensor electrode that can detect that the upper liquid crystal cell is pressed by changing the electrostatic capacitance is disposed,
4. A capacitance change position detection unit that detects a capacitance change position in the upper liquid crystal cell when the touch sensor electrode portion of the upper liquid crystal cell is pressed downward. A liquid crystal display device according to any one of the above.
前記複数のLEDのそれぞれを独立して発光制御可能な発光制御部を備えたことを特徴
とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。 The light source unit includes a plurality of LEDs that emit light of different colors,
The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a light emission control unit capable of independently controlling light emission of each of the plurality of LEDs.
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、同一方向でかつ略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、同一方向でかつ略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。 An upper liquid crystal cell comprising a pair of transparent upper substrates disposed in parallel to each other and an upper liquid crystal layer sealed in a layer between the pair of upper substrates;
A lower liquid crystal cell comprising a pair of transparent lower substrates arranged in parallel to each other and a lower liquid crystal layer sealed in layers between the pair of lower substrates, and being bonded to the lower surface of the upper liquid crystal cell When,
A light source unit disposed on the lower surface side of the lower liquid crystal cell and irradiating light of different colors toward the lower liquid crystal cell;
A drive control unit that performs voltage application control on a pair of pattern electrodes formed in a desired pattern and arranged in parallel to each other and irradiation control on the light source unit with respect to one of the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell And
A liquid crystal display for applying a voltage to the pattern electrode according to the light irradiation timing of the light source unit by the drive control unit and controlling the light transmitted through the pattern electrode to display the pattern electrode portion in a desired color A device,
The pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the upper end of the upper liquid crystal layer and the pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the lower end of the upper liquid crystal layer are in the same direction and substantially the same angle,
The pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the upper end of the lower liquid crystal layer and the pretilt angle of the liquid crystal molecules located near the lower end of the lower liquid crystal layer are in the same direction and substantially the same angle,
An alignment direction of liquid crystal molecules positioned near the lower end of the upper liquid crystal layer and an alignment direction of liquid crystal molecules positioned near the upper end of the lower liquid crystal layer are opposite to each other by 180 degrees. .
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