JP4938990B2 - 液晶表示パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、フルドット表示及びセグメント表示を行う液晶表示パネル、並びにそのような液晶表示パネルを備えた液晶表示装置に関する。
液晶表示装置では、液晶表示パネルの表示部内に、フルドット表示を行うフルドット表示部と、セグメント表示を行うセグメント表示部とを混在させた表示形態のものがある(例えば、特許文献1を参照。)。ここで、フルドット表示は、マトリックス状に配置された各ドットの電極間に印加される駆動電圧を制御して任意の画像を表示することいい、セグメント表示は、文字や図形、記号といった1つのセグメントのみを電極間に印加される駆動電圧を制御して表示することをいう。
しかしながら、このようなフルドット表示部とセグメント表示部とが混在する液晶表示装置では、各表示部での光の透過率や遮光率が異なるために、1つの駆動ドライバでフルドット表示部とセグメント表示部との駆動を制御しようとすると、各表示部でのコントラストが低下してしまい、見栄えが悪くなるといった問題があった。したがって、従来の液晶表示装置では、各表示部での美観を損なわないように、フルドット表示を行うための駆動ドライバと、セグメント表示を行うための駆動ドライバとを液晶表示パネル内に個別に設けることが行われている。
しかしながら、このような個別の駆動ドライバを液晶表示パネルに設けることは、液晶表示パネルの構造を複雑化するだけでなく、この液晶表示パネルを製造する際のコスト上昇を招くことになる。
なお、本発明に関連する公知文献としては、例えば下記特許文献2がある。
この特許文献2には、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、ドット表示部では各単位画素を個別に表示し、固定表示部では固定表示部内の全ての単位画素を協同して表示することが提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。
しかしながら、この特許文献2に記載される表示装置では、固定表示部を斜め方向から見たときに、固定表示部に隣接する非点灯の単位画素が、この固定表示部を区画する見切りブラックマスクとの間から見えてしまうために、この固定表示部を点灯させた際に見栄えが悪くなるといった問題が発生してしまう。
特開2000−98411号公報 特開2005−4019号公報
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、フルドット表示を行うためのドライバを用いてセグメント表示を行うことを可能とした液晶表示パネルを提供することにある。
また、本発明の目的は、そのようなセグメント表示における点灯の見栄えを大幅に向上させた液晶表示パネルを提供することにある。
また、本発明は、そのような液晶表示パネルを用いて、見栄えの優れたセグメント表示を行うことを可能とした液晶表示装置を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明の請求項1に係る発明は、互いに対向配置されて、その内面側にそれぞれ電極が形成された背面側基板及び正面側基板と、背面側基板と正面側基板との間に挟み込まれた液晶層とを備え、これら基板の面内にマトリックス状に複数配列されたドットにより表示部が構成されると共に、各ドットの電極間に印加される駆動電圧を制御するドライバにより各ドットの点灯が制御される液晶表示パネルであって、表示部は、フルドット表示を行うためのフルドット表示領域と、セグメント表示を行うためのセグメント表示領域とを有し、ドライバは、フルドット表示領域に対応する各ドットの点灯を個別に制御し、且つ、セグメント表示領域に対応する各ドットの点灯を一緒に制御し、セグメント表示領域は、正面側基板の内面側又は外面側に形成された遮光膜によって区画され、フルドット表示領域内にある各ドットの間が、ストライプ状の遮光膜によって升目状に区画される一方、セグメント表示領域内にある各ドットの間には、ストライプ状の遮光膜が設けられておらず、セグメント表示領域に対応して各ドットが点灯される点灯領域がセグメント表示領域よりも大きいことを特徴とする。
本発明の請求項2に係る発明は、点灯領域とセグメント表示領域との重複部分がドットの幅に対して2〜4倍であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネルである。
本発明の請求項3に係る発明は、セグメント表示領域との境界線上にある少なくとも1つのドットの一部を遮光するようにセグメント表示領域を区画する遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示パネルである。
本発明の請求項4に係る発明は、セグメント表示領域を区画する遮光膜と、フルドット表示領域内にある各ドットの間を升目状に区画するストライプ状の遮光膜とが、正面側基板の内面側に同一プロセスで形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の液晶表示パネルである。
本発明の請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の液晶表示パネルと、液晶表示パネルの少なくとも一方の面側に配置されて、駆動電圧がオフ状態となるときに黒レベル又は白レベルを与えるように偏光方向が設定された偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示装置である。
本発明の請求項6に係る発明は、液晶表示パネルの背面側に直線偏光板が配置され、液晶表示パネルの正面側に温度補償型楕円偏光板が配置されていること特徴とする請求項57に記載の液晶表示装置。
本発明の請求項7に係る発明は、液晶表示パネルの背面側から光を照射するバックライトを備えることを特徴とする請求項5又は6に記載の液晶表示装置である。
以上のように、本発明では、液晶表示パネルの表示部に各ドットにより構成されたセグメント表示領域を設けることによって、フルドット表示を行うためのドライバを用いてセグメント表示を行うことができる。
また、本発明では、セグメント表示領域に対応して各ドットが点灯される点灯領域をセグメント表示領域よりも大きくすることによって、このセグメント表示領域を斜め方向から見たときに、セグメント表示領域に隣接する非点灯のドットが、このセグメント表示領域を点灯した際に遮光膜との間から見えてしまうのを防ぐことができる。これにより、セグメント表示領域における点灯の見栄えを大幅に向上させることができる。
また、本発明では、点灯領域とセグメント表示領域との重複部分をドットの幅に対して2〜4倍にすれば、最良のセグメント表示を効率よく行うことができる。
また、本発明では、セグメント表示領域との境界線上にある少なくとも1つのドットの一部を遮光膜が遮光することによって、特にセグメント表示領域との境界を鋭角に区画する場合でも、従来のフルドット表示のような段付きの線ではなく、滑らかな線でセグメント表示領域との境界を遮光膜により区画できるため、非常に見栄えの優れたセグメント表示を行うことができる。
また、本発明では、表示部にフルドット表示領域とセグメント表示領域とを設けた場合でも、1つのドライバでフルドット表示領域とセグメント表示領域との両方の駆動を制御できるため、液晶表示パネルの構造が複雑化するのを防ぐと共に、この液晶表示パネルを製造する際のコスト上昇を抑えることができる。
また、本発明では、背面側基板又は正面側基板の内面側に形成された遮光膜がフルドット表示領域における各ドットの間を遮光することによって、このフルドット表示領域におけるコントラストの向上を図ることができる。
以下、本発明を適用した液晶表示パネル及び液晶表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
図1及び図2に示すように、本発明を適用した液晶表示装置1は、例えば車内に設置されるインスツルメントパネルの一部を構成するものである。具体的に、この液晶表示装置1は、本発明を適用した液晶表示パネル(液晶セルともいう。)2と、この液晶表示パネル2を挟んで背面側及び正面側に配置された偏光板3,4と、背面側の偏光板3を挟んで液晶表示パネル2とは反対側に配置されたバックライト5とを備えている。
液晶表示パネル2は、いわゆる透過型であり、互いに対向して配置された背面側基板6及び正面側基板7と、これら背面側基板6と正面側基板7との間に挟み込まれた液晶層8とを備えている。背面側基板6及び正面側基板7は、透明なガラスなどからなる。また、背面側基板6と正面側基板7との間は、液晶層8内に分散されたスペーサ9によって互いの対向間隔が均一に保持されると共に、互いの周縁部がシール材10によって封止されている。
背面側基板6と正面側基板7との互いに対向する面(内面)には、それぞれ透明電極11,12が設けられている。これら透明電極11,12は、ITO(Indium-Tin Oxide)等の透明な導電材料からなる。また、図示を省略するが、背面側基板6と正面側基板7との内面には、それぞれ透明電極11,12上を覆う配向膜が設けられている。これら配向膜は、液晶層8の配向を制御するものであり、例えばSTN(Super Twisted Nematic)方式を採用した場合、これら配向膜によって液晶層8の液晶分子が180゜〜270゜程度ねじった状態で配向される。
液晶層8は、旋光性物質を含有したネマティック液晶である。この液晶層8は、その液晶分子が持つ誘電異方性によって配向状態が電界に応答して変化する。したがって、透明電極11,12間に駆動電圧が印加されると、そのとき液晶層8に生じる複屈折により液晶表示パネル2を通過する光の透過率を変化させることができる。
この液晶表示パネル2は、例えばパッシブマトリックス駆動方式を採用したものである。この場合、透明電極11,12は、それぞれ所定の間隔でストライプ状に複数配列されると共に、背面側基板6と正面側基板7との間で互いに直交して配列された構造を有している。また、これら透明電極11,12が交差する各位置には、矩形状のドットDが形成され、さらに、これら各ドットDがマトリクス状に複数配列されることで、全体として表示部13が構成されている。そして、この表示部13の外側の領域には、各ドットDの電極11,12間に印加される駆動電圧を制御するための駆動ドライバ14が設けられている。
この駆動ドライバ14は、後述する表示部13内のフルドット表示領域15とセグメント表示領域16との駆動を合わせて制御するものである。換言すると、この液晶表示パネル2では、フルドット表示を行うための駆動ドライバ14を用いて、セグメント表示を行うことを可能としている。
また、この液晶表示パネル2は、モノクロ表示型であり、駆動ドライバ14が各ドットの点灯を制御することによって白黒表示を行う。
表示部13には、ドット表示を行うためのフルドット表示領域15と、セグメント表示を行うためのセグメント表示領域16とが混在して設けられている。
フルドット表示領域15は、各ドットDの点灯が個別に制御される領域であり、このフルドット表示領域15内は、正面側基板7の内面に形成されたストライプ状の遮光膜17によって各ドットDの間が升目状に区画されている。この遮光膜17は、隣接するドットからの光の混色を防ぐためのいわゆるブラックマトリックスである。液晶表示パネル2では、このようなストライプ状の遮光膜17が各ドットDの間を遮光することによって、フルドット表示領域15におけるコントラストの向上を図ることができる。
また、遮光膜17は、正面側基板7の内面側に配置した構成に限らず、背面側基板6の内面側に配置した構成とすることもできる。
一方、セグメント表示領域16では、単一の表示となるため、このようなストライプ状の遮光膜17によって各ドットDの間を遮光する必要はなく、むしろセグメント表示領域16からは遮光膜17を排除することで、見栄えの優れた単一のセグメント表示を行うことができる。
セグメント表示領域16は、各ドットDの点灯が一緒に制御される領域であり、正面側基板7の内面側に形成された遮光膜18によって区画されている。この遮光膜18は、セグメント表示領域16の周囲を囲むようにして形成されている。これにより、セグメント表示領域16は、例えば文字や図形、記号といった1つのセグメントを複数のドットDで構成することになる。換言すると、各セグメントに対応した形状の開口部を遮光膜18に形成することによって、表示部13内に各ドットDにより構成されたセグメント表示領域16が形成されている。
また、遮光膜18は、セグメント表示領域16との境界線上にある少なくとも1つのドットDの一部を遮光するように形成されている。これにより、特にセグメント表示領域16との境界を鋭角に区画する場合でも(例えば、斜線や鋭角なコーナー部を形成する場合)、従来のフルドット表示のような段付きの線ではなく、滑らかな線でセグメント表示領域16との境界を遮光膜18により区画できるため、非常に見栄えの優れたセグメント表示を行うことができる。
以上のように構成される液晶表示パネル2の背面側、すなわち背面側基板6の液晶層8と対向する面とは反対側の面(外面)には、バックライト5から出射される光を特定方向の直線偏光のみを透過させる直線偏光板3が配置されている。一方、液晶表示パネル2の正面側、すなわち正面側基板7の液晶層8と対向する面とは反対側の面(外面)には、温度変化に追従し、且つ、STNの旋光性及び複屈折性の両方を補償する温度補償型楕円偏光板4が配置されている。そして、これら偏光板3,4は、駆動電圧がオフ状態となるときに黒レベル(ノーマリーブラックモードという。)又は白レベル(ノーマリーホワイトモードという。)を与えるように、互いの偏光方向が設定されている。
さらに、背面側の偏光板3の外側には、バックライト5が配置されている。このバックライト5は、平板状の透明なアクリル樹脂等からなる導光板19と、陰極管(Cathode Fluorescent Tube)やLED(Light Emitting Diode)等からなる光源20とから構成され、この光源20が発する光を導光板19で面発光させながら液晶表示パネル2の背面側に照射する。
以上のような構造を有する液晶表示装置1では、フルドット表示領域15に対応する各ドットDの点灯を駆動ドライバ14が個別に制御することによって、このフルドット表示領域15に任意の画像をフルドット表示することができる。
一方、セグメント表示領域16に対応する各ドットDの点灯を駆動ドライバ14が一緒に制御、すなわちこのセグメント表示領域16に対応する全てのドットDを同時にオン(ON)又はオフ(OFF)することによって、このセグメント表示領域16に単一のセグメントを表示することができる。
以上のように、この液晶表示装置1では、液晶表示パネル2の表示部13に各ドットDにより構成されたセグメント表示領域16を設けることによって、フルドット表示を行うための駆動ドライバ14を用いてセグメント表示を行うことができる。
したがって、この液晶表示装置1では、表示部13にフルドット表示領域15とセグメント表示領域16とを設けた場合でも、1つの駆動ドライバ14でフルドット表示領域15とセグメント表示領域16との両方の駆動を制御できるため、液晶表示パネル2の構造が複雑化するのを防ぐと共に、この液晶表示パネル2を製造する際のコスト上昇を抑えることができる。
ところで、上記液晶表示パネル2では、例えば図3に示すように、セグメント表示領域16に対応して各ドットDが点灯される点灯領域16aが、遮光膜18によって区画されるセグメント表示領域16よりも大きくなっている。
この場合、セグメント表示領域16を斜め方向から見たときに、セグメント表示領域16に隣接する非点灯のドットDが、このセグメント表示領域16を点灯させた際に遮光膜18との間から見えてしまうのを防ぐことができる。これにより、セグメント表示領域16における点灯の見栄えを大幅に向上させることができる。
さらに、この点灯領域16aとセグメント表示領域16との重複部分AをドットDの幅に対して2〜4倍に設定することが望ましい。
具体的に、図4に示すように、セグメント表示領域16を区画する遮光膜18を正面側基板7の内面に形成した場合について説明すると、この場合、遮光膜18を形成する際の位置精度(印刷による位置ずれ等による誤差)が1ドット程度あり、この位置精度に加えて、上述した斜め方向から見たときの視差Sが1ドット程度あるため、少なくとも上記重複部分AをドットDの幅に対して2倍以上とする必要がある。
一方、上記液晶表示パネル2では、上記遮光膜18を正面側基板7の外面側、すなわち正面側基板7や偏光板4の外面に形成することもできる。具体的に、図5に示すように、上記遮光膜18を偏光板4の外面に形成した場合について説明すると、この場合、遮光膜18を形成する際の位置精度(印刷による位置ずれ等による誤差)が1ドット程度あり、この位置精度に加えて、上述した斜め方向から見たときの視差Sが3ドット程度あるため、少なくとも上記重複部分AをドットDの幅に対して4倍以上とする必要がある。
以上のことから、上述した点灯領域16aとセグメント表示領域16との重複部分AをドットDの幅に対して2〜4倍に設定すれば、最良のセグメント表示を効率よく行うことができる。
なお、上記重複部分Aの幅を更に広げれば、当然のことながらセグメント表示領域16に隣接する非点灯のドットDが、このセグメント表示領域16を点灯させた際に遮光膜18との間から見えてしまうのを防ぐことができる。しかしながら、上記重複部分Aの幅を広げ過ぎると、遮光膜18によって遮光された表示に寄与しない点灯領域16aが増えるため、消費電力の無駄となる。
また、セグメント表示領域16を区画する遮光膜18は、正面側基板7の内面側に形成する方が望ましい。すなわち、この遮光膜18を正面側基板7の内面に形成すれば、同じく正面側基板7の内面に形成されたストライプ状の遮光膜17と同一のプロセスで成膜を行うことができる。これにより、液晶表示パネル2の製造プロセルをより簡略化することできる。また、表示に寄与しない点灯領域16aが少なくなるため、消費電力化を図ることができる。
なお、本発明は、上述したパッシブマトリックス駆動方式を採用した液晶表示パネル2に必ずしも限定されるものではなく、アクティブマトリックス駆動方式(例えばTFT方式)を採用した液晶表示パネルであってもよい。このアクティブマトリックス駆動方式を採用した場合には、上述した透明電極11,12のうち、一方は基板全面に亘って形成されたベタ電極とし、もう一方は各ドットDに対応してマトリックス状に複数配列された矩形状の画素電極とする。また、各ドットDにTFT(Thin Film Transistor)等のアクティブ素子を設けることで各ドットDの点灯を制御する。
また、本発明は、上述したモノクロ表示型の液晶表示パネル2に必ずしも限定されるものではなく、赤,緑,青の3原色に対応した3つのドット(サブピクセル)によって1つの単位画素(ピクセル)が構成されたカラー液晶表示パネルであってもよい。この場合、フルドット表示領域15には、赤,緑,青の3原色に対応したカラーフィルタを周期的に配列することによって、任意のカラー画像を表示することができる。一方、セグメント表示領域16には、単色のカラーフィルタを設けることによって、単色のカラー表示を行うことができる。
さらに、本発明では、上述したモノクロ型の液晶表示パネルを用いて、バックライトに赤,緑,青の3原色に対応した各光源を配置し、これら各光源が出射する色光をフィールドシーケンシャル駆動方式により制御しながらカラー表示を行うこともできる。
また、本発明は、上述した液晶表示パネル2の背面側に直線偏光板3が配置され、液晶表示パネル2の正面側に温度補償型楕円偏光板4が配置された構成に必ずしも限定されるものではなく、上述した液晶表示パネル2の背面側及び正面側に偏光板を配置し、さらに液晶表示パネル2の光学補償を行うための光学補償板を、その背面側又は正面側の少なくとも一方側に配置した構成とすることもできる。
また、本発明は、上述した透過型の液晶表示パネル2に必ずしも限定されるものではなく、場合によっては半透過型や反射型の液晶表示パネルとすることもできる。
(実施例1)
実施例1では、上記液晶表示パネル1と同様の液晶表示パネルを作製した。
すなわち、この実施例1では、図4に示す場合と同様に、セグメント表示領域16を区画する遮光膜18を正面側基板7の内面に形成した。また、ドットDのサイズは、0.3mm×0.3mmであり、液晶層8の厚みが6μmであるため、パネル2を斜め方向(θ=40゜)から見たときの視差Sは5μm程度である。したがって、これに遮光膜18を形成する際の位置精度を考慮して、点灯領域16aとセグメント表示領域16との重複部分AをドットDの幅に対して2倍に設定した。
(実施例2)
実施例2では、図5に示す場合と同様に、セグメント表示領域16を区画する遮光膜18を偏光板4の外面に形成した。この場合、ドットDのサイズは、0.3mm×0.3mmであり、液晶層8の厚みが6μmであり、正面側基板7の厚みが0.7mmであり、偏光板4の厚みが0.3mmであるため、パネル2を斜め方向(θ=40゜)から見たときの視差Sは0.9mm程度である。したがって、これに遮光膜18を形成する際の位置精度を考慮して、点灯領域16aとセグメント表示領域16との重複部分AをドットDの幅に対して4倍に設定した。それ以外は実施例1の液晶表示パネルと同様に作製した。
(比較例1)
比較例1では、点灯領域16aとセグメント表示領域16との重複部分AをドットDの幅に対して1倍とした以外は、実施例1の液晶表示パネルと同様に作製した。
以上のように作製された実施例1、実施例2及び比較例1の液晶表示パネルを用いてセグメント表示領域16の点灯を行ったところ、比較例1の液晶表示パネルでは、表示部13内のセグメント表示領域16を斜め方向から見たときに、セグメント表示領域16に隣接する非点灯のドットDが遮光膜18との間から見えてしまい、非常に見栄えの悪いセグメント表示となった。また、この非点灯部分は、遮光膜18との境界位置から0.2mmほど(1ドット分)セグメント表示領域16側にずれていることがわかった。
これに対して、実施例1及び実施例2の液晶表示パネルでは、表示部13内のセグメント表示領域16を斜め方向から見たときに、何れも遮光膜18とセグメント表示領域16との間から非点灯部分が見えることはなく、非常に見栄えの優れたセグメント表示を行うことができた。
本発明は、上述した車内に設置されるインスツルメントパネルの一部を構成するものに限定されるものではなく、それ以外にもフルドット表示及びセグメント表示を行う液晶表示パネル、並びにそのような液晶表示パネルを用いた液晶表示装置に対して広く適用することができる。
図1は、本発明を液晶表示装置を正面側から見た平面図である。 図2は、図1に示す液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図3は、図1に示す囲み部分Xを拡大して示す平面図である。 図4は、遮光膜が正面側基板の内面側に配置された構成の要部を示す断面図である。 図5は、遮光膜が正面側基板の外面側に配置された構成の要部を示す断面図である。
符号の説明
1…液晶表示装置、2…液晶表示パネル、3…直線偏光板、4…温度補償型楕円偏光板、5…バックライト、6…背面側基板、7…正面側基板、8…液晶層、11,12…透明電極、13…表示部、14…駆動ドライバ、15…フルドット表示領域、16…セグメント表示領域、16a…点灯領域、17…遮光膜(ブラックマトリックス)、18…遮光膜

Claims (7)

  1. 互いに対向配置されて、その内面側にそれぞれ電極が形成された背面側基板及び正面側基板と、前記背面側基板と前記正面側基板との間に挟み込まれた液晶層とを備え、これら基板の面内にマトリックス状に複数配列されたドットにより表示部が構成されると共に、各ドットの前記電極間に印加される駆動電圧を制御するドライバにより前記各ドットの点灯が制御される液晶表示パネルであって、
    前記表示部は、フルドット表示を行うためのフルドット表示領域と、セグメント表示を行うためのセグメント表示領域とを有し、
    前記ドライバは、前記フルドット表示領域に対応する各ドットの点灯を個別に制御し、且つ、前記セグメント表示領域に対応する各ドットの点灯を一緒に制御し、
    前記セグメント表示領域は、前記正面側基板の内面側又は外面側に形成された遮光膜によって区画され、
    前記フルドット表示領域内にある各ドットの間が、ストライプ状の遮光膜によって升目状に区画される一方、前記セグメント表示領域内にある各ドットの間には、前記ストライプ状の遮光膜が設けられておらず、
    前記セグメント表示領域に対応して前記各ドットが点灯される点灯領域が前記セグメント表示領域よりも大きいことを特徴とする液晶表示パネル。
  2. 前記点灯領域と前記セグメント表示領域との重複部分が前記ドットの幅に対して2〜4倍であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。
  3. 前記セグメント表示領域を区画する遮光膜は、前記セグメント表示領域との境界線上にある少なくとも1つのドットの一部を遮光するように形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示パネル。
  4. 前記セグメント表示領域を区画する遮光膜と、前記フルドット表示領域内にある各ドットの間を升目状に区画するストライプ状の遮光膜とが、前記正面側基板の内面側に同一プロセスで形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の液晶表示パネル。
  5. 前記請求項1〜4の何れか一項に記載の液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルの少なくとも一方の面側に配置されて、前記駆動電圧がオフ状態となるときに黒レベル又は白レベルを与えるように偏光方向が設定された偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 前記液晶表示パネルの背面側に直線偏光板が配置され、前記液晶表示パネルの正面側に温度補償型楕円偏光板が配置されていること特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記液晶表示パネルの背面側から光を照射するバックライトを備えることを特徴とする請求項5又は6に記載の液晶表示装置。
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