JP4550227B2 - 液晶表示器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素素子を有する液晶表示器であって、同形式の全ての画素素子が少なくとも２つのゾーンに分割されており、該ゾーンは液晶構造の配向の点で、または液晶構造の傾斜の点で区別される形式の液晶表示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
刊行物“Development of a Dualdomain TFT-LCD by Optical Patterning”(H.Klausmann et al.,SID Digest of Technical Papers,1998,Anaheim,USA)から、デュアルドメイン液晶セルを有する液晶表示器が公知である。このデュアルドメイン液晶セルでは、個々の画素が２つのゾーンに分割される。これらの領域で液晶は異なる配向を有する。このことにより液晶表示器の視野角が拡大される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、異なる配向を有する画素素子の個々のゾーンを電気的に別個に制御可能に構成することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、画素素子の各個々のゾーンはそれ自体電気的に制御可能であるように構成して解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
ここで液晶表示器に対しては同形式に構成された画素素子が並置されている。
【０００６】
画素素子の同形式に配向されたゾーンは同じ視野角を有する。この視野角は液晶の１つの配向方向では右にだけ制限されている。しかしこのことは、本発明の液晶表示器の種々異なる視野角領域からは、１つの液晶配向の画素素子により形成される１つの画像しか見ることができないことを意味するものではない。本発明の装置は、従来技術とは異なり、個々のゾーンを別個に電子制御することができる。従って異なる画像の異なる視野角領域を同時に可視とすることができる。
【０００７】
従属請求項に記載された手段により、請求項１に記載の液晶表示器の有利な改善および発展形態が可能である。
【０００８】
異なる列線路、異なる行線路、または正面平坦電極を分割するという手段により、画素素子の所望のレイアウトに適合することができる。さらに使用されるドライバへの適合と制御回路が可能である。ここで行ドライバは通常、列ドライバよりも有利であることに注意すべきである。
【０００９】
２つの異なる視野方向から同時に２つの異なる画像を見ることができるという手段に加えて、さらに別の表示手段があると有利である。１つの視野方向に対する液晶表示器を暗または明に切り替える、すなわち画像情報を表示しないことも１つの手段である。これに対して別の視野方向からは画像情報を識別することができる。さらに、２つの視野方向に対して同じ画像情報を表示することもできる。
【００１０】
少なくとも２つの異なる画像情報が可視である制限された視野角領域では、さらに立体画像表示が可能である。このことは例えば、地図の３次元表示に対して、ナビゲーションシステムと関連して使用する場合に有利である。
【００１１】
２つの異なる光源を有する２つの相応に変形された光導体を介してバック照明することにより、個々の画素素子を別個にバック照明する利点が得られる。例えば各観察者は自分の視野角領域に対する表示明度を個別に制御することができる。
【００１２】
【実施例】
液晶表示器の液晶は２つのガラス板の間に存在し、ガラス板には付加的層、例えば配向層を被着することができる。ガラス側では静止状態において、全ての長方形液晶分子の長手軸がガラス表面に対して平行に配向される。全ての液晶分子の長手軸は１方向を指す。セル間隔を介して液晶分子の長手軸の方向は変化し、これによりセル間隔を介して分子は９０゜回転する。配向の異なるゾーンを作製するという手段により、１つのゾーンが＋９０゜の角度で回転し、別のゾーンが−９０゜の角度で回転する液晶が得られる。さらにセル間隔を介して、長手軸のガラス表面との角度を変化することができる。異なるフォト配向が次のようにして得られる。すなわち、一方のゾーンにおいては液晶分子の長手軸がガラス側においてガラス表面とプラスΘの角度を取り囲み、他方のゾーンにおいてはマイナスΘの角度を取り囲むようにして得られる。この角度はここでは液晶の傾斜角と称される。この値は有利には０゜と３０゜の間である。以下の実施例では、液晶配向の第２の形式、すなわち異なる傾斜角による配向についてだけ説明する。
【００１３】
図１は、Ｘ−Ｙマトリクスの形態に構成された液晶表示器を示す。表示器は列線路１と行線路２，３を介して制御され、これらの線路は相互に垂直に配置されている。列線路ないし行線路は異なるガラスベース上に存在し、それらの間には図示しない液晶が存在する。画面のアドレシングはパッシブである。すなわち、各画素にアクティブスイッチ（例えば薄膜トランジスタ）は存在しない。その代わりに、情報が行線路および列線路での相応の信号により、ラインシーケンシャルに画面に書き込まれる。個々の画素素子は１つの列線路１と２つの行線路２，３の交差により形成される。この選択された画素素子に対して重要な線路だけが図示されている。行および列電極材料として透明な錫−インジウム酸化物（ＩＴＯ）が使用される。画素素子４が図１のように選択され、わかりやすくするために破線で囲まれている。これは２つのゾーン５，６に分けられる。この実施例および以下の実施例では、異なるゾーンがそれぞれ同じ大きさに選択されている。
一方のゾーン５では、例えば液晶のフォト配向または別の同等の手段により、液晶構造が＋Θだけ傾斜している。これに対して他方のゾーン６では液晶構造は−Θだけ傾斜している。２つのゾーンの各々には１つの行線路２または３が配属されており、行線路は隣接するすべての画素の半分を液晶の同じ傾斜を以て覆っている。液晶の傾斜が異なるため、視野角も異なるようになる。従って液晶の角度＋Θと角度−Θに所属する視野領域を異なる行線路により別個に制御することができる。
【００１４】
図２には本発明の液晶表示器の別の実施例が示されている。液晶表示器はここではアクティブマトリクスとして構成されている。画素素子２０が選択される。制御は、行線路２１と列線路２２，２３を介して行われる。画素素子２０は２つのゾーン２４と２５に分割されており、これらはそれぞれ固有の制御トランジスタ２６または２７を有する。これらのトランジスタは共通のメモリ線路２８を共有している。上側ゾーン２４では液晶構造が角度＋Θだけ、下側ゾーンでは角度−θだけ液晶構造が傾いている。行クロックＸの間、ゾーン２４と上に隣接する画素素子のゾーン３１が同時に制御される。これに続く行クロックＸ＋１の間、ゾーン２５と下に隣接する画素素子のゾーン３２が同時に制御される。従って情報が行ごとにディスプレイに書き込まれる場合には、列情報を下側画素素子ゾーン２５，３１等全てに対して、上側画素素子ゾーン２４，３２等に対する情報よりも１行クロックだけシフトしなければならない。上側および下側画素素子ゾーンに対する画像情報をここでは区別することができる。別個のメモリ線路２８はその記憶機能の他に、ゾーン間のブラックマトリクスとして作用する。列線路の数が２倍であることによるアパーチャ損失はバック照明を増強することにより補償できる。とりわけ十分な電流源を常時使用できる自動車での適用の際には、バック照明が比較的に多くの電力を消費しても問題ではない。
【００１５】
図３には、本発明の液晶表示器の別の構成が示されている。ここでも選択された画素素子４０を備えたアクティブマトリクス型液晶表示器が取り扱われる。この画素素子の制御は、トランジスタ４６と、トランジスタ４７による下側画素ゾーン４５の制御とを介して行われる。ここで液晶セルの配向はセルごとに異なる。このことにより、異なる画像を異なる視野角領域で表示することが保証される。図２の場合とは異なり、画素素子ごとに１つの列線路と２つの行線路が必要である。このことは、行ドライバは列ドライバよりも安価であるので有利である。
【００１６】
図４には本発明の別の構成が示されている。液晶表示器はここでもアクティブマトリクスとして構成されている。画素素子５０が選択されている。これは行線路５１と列線路５２を介してトランジスタ５３により制御される。画素素子５０は異なる液晶構造を有する２つのゾーンに分割されている。ゾーン５４の液晶は傾斜角＋θを有し、ゾーン５５の液晶は傾斜角−θを有する。透明な正面平坦電極５５，５６とトランジスタのマトリクス、すなわち行線路および列線路との間に、２つのガラス板により封鎖された図示しない液晶がある。正面平坦電極５５と５６は指状に構成されており、従ってそれらは交差しない。これらは電気的に分離されている。正面平坦電極６０は画素素子の下側ゾーン、すなわち傾斜角−Θを有する全ての液晶、例えば５５を覆う。正面平坦電極６１は、画素素子の上側ゾーン、すなわち傾斜角＋Θを有する全ての液晶、例えば５４を覆う。
【００１７】
２つの制御形式が提案される。第１の制御形式では、２つの正面平坦電極に矩形交流電圧が印加される。付加的に２つの正面平坦電極の一方、例えば正面平坦電極６０は画像再生周波数、有利には画像再生周波数の２倍の交番信号を受け取る。これは、ちらつきを回避するためである。この交番信号の電圧は、例えば正面平坦電極６０に所属する全ての画素ゾーンが暗に切り換えられるように選択されている。第２の制御形式では、振幅の異なる矩形交流電圧が２つの正面平坦電極６０と６１に印加される。電圧は、振幅が比較的に小さい場合に標準画像表示が行われ、振幅が比較的に高い場合に画素素子の相応のゾーンが暗となるように選択されている。
【００１８】
この２つの制御形式により、３つの動作形式が可能である：
１．２つの行電極を並列に駆動する。情報は２つの側で良好に読み取ることができる。
【００１９】
２．２つの行電極のうち１つだけを制御する。画像は一方の側からだけ（右からだけ識別され、左からは識別されない）識別される。
【００２０】
３．異なる列信号をそれぞれの正面平坦電極の制御の際に印加する。従って異なる２つの画像が別個の視野位置から識別される。正面平坦電極に印加される交流電圧により、一方の視野角領域における表示はそれぞれディスプレイの明回路ないし暗回路により画像表示に移行する。
【００２１】
図５には、この構成の特別な変形が示されている。ここでは指状の正面平坦電極がライン形状の電極７０，７１により置換され、この電極は薄い導電線路８０，８１，例えば低抵抗の金属層と接続されている。図５には正面平坦電極７０，７１と導電線路８０，８１だけが図示されている。他の構成において図４と差違はない。
【００２２】
図６には本発明の液晶表示器の別の構成が示されている。ここでは、２つのロッド状の光源９０と９１，例えば冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）と、反射器９２、９３による特別なバック照明形式が取り扱われる。光源９０と９１の光は反射器９２と９３を介して２つの光導波体９４と９５に入力結合される。光導波体の表面にはプリズム構造体が設けられている。このプリズム構造体は、光が選択された視野角領域でだけ出力されるように構成されている。２つの光源９０と９１を別個に制御することにより、各視野角領域に対して別個の明度制御が可能である。自動車では例えば運転者および搭乗者に対してその明度を個別に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パッシブ型液晶表示器の構成における本発明の液晶表示器の平面図である。
【図２】画素素子の各ゾーンに対して異なる列線路を有するアクティブマトリクス型液晶表示器の構成における本発明の液晶表示器の平面図である。
【図３】画素素子の各ゾーンに対して異なる行線路を有する液晶表示器の本発明の実施例を示す。
【図４】正面平坦電極を分割した液晶表示器の本発明の実施例を示す。
【図５】図４の実施例の変形実施例を示す。
【図６】２つの光導体、２つの光源を使用して、異なる視野角領域を別個にバック照明するための液晶表示器の構成を示す。
【符号の説明】
１ 列線路
２，３ 行線路
４ 画素素子
５，６ ゾーン

Claims (8)

1. 画素素子を有する液晶表示器であって、同形式の全ての画素素子が少なくとも２つのゾーンに分割されており、
   該ゾーンは液晶構造の配向の点で、または液晶構造の傾斜の点で区別される形式の液晶表示器において、
   液晶構造における相違は、それぞれ９０゜である液晶の逆方向のねじれによって達成され、
   画素素子の各個々のゾーンは別個に電気的に制御可能であり、
   視野角が異なる領域で、同時に第１の画像または第２の画像が可視であり、
   ディスプレイのバック照明は少なくとも２つの異なる光導波体と、少なくとも２つの異なる光源により行われ、該光源の光は光導体により異なる視野角領域に偏向される、
   ことを特徴とする液晶表示器。
2. 画素素子の異なるゾーンは異なる列線路を介して選択可能である、請求項１記載の液晶表示器。
3. 画素素子の異なるゾーンは異なる行線路を介して選択可能である、請求項１記載の液晶表示器。
4. 異なるゾーンは異なる透明な正面平坦電極により選択可能である、請求項１記載の液晶表示器。
5. 液晶構造における相違は液晶の傾斜により達成され、液晶に対する傾斜角の値は０゜から３０゜の領域内にある、請求項１から４までのいずれか１項記載の液晶表示器。
6. 視野角に依存して、１つの画像が可視であるか、または画像表示が行われない、請求項１から５までのいずれか１項記載の液晶表示器。
7. 画像は全表示領域で可視である、請求項１から５までのいずれか１項記載の液晶表示器。
8. ２つの部分画像を２つの異なる画像が可視である視野角領域で結合することにより、３次元画像表示が行われる、請求項１から５までのいずれか１項記載の液晶表示器。

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