JPH04131893A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、予め定める文字や図形などを表示するセグメ
ント型の液晶表示装置に関する。

従来の技術 第１４図は、従来のセグメント型の液晶表示装置１の平
面図である。液晶表示装置１において、セグメント型透
明ｔ＆（実線で囲まれた部分）２とコモン側透明電極（
破線で囲まれた部分）３とが対向する領域（斜線を付し
た部分）が表示領域４になる。また液晶表示装置１では
、第１４図に示すように、表示領域４以外の領域は非点
灯領域となり、セグメント側透明電極２またはコモン側
透明電極３の少なくとも一方が存在しない領域である。

この結果、一対の透明電極間に電圧が印加される領域（
以下、ＯＮ領域という）が黒色表示（光が遮断された表
示）となり、一対の透明電極間に電圧が印加されない領
域（以下、ＯＦＦ領域という）が白色表示（光を透過す
る表示）となる、いわゆるポジ表示方式では、常に白色
の背景色の中に黒色表示となり、黒色の背景色の中に白
色表示はできない。

また逆に、ＯＮ領域が白色表示であり、○ＦＦ領域が黒
色表示となる、いわゆるネガ表示方式では、常に黒色の
背景色に白色表示となり、白色の背景色に黒色表示はで
きない。

発明が解決しようとする課題 一般的に、ポジ表示はコントラスト比が高いかわりに視
角範囲が狭く、逆にネガ表示は視角範囲が広いかわりに
コントラスト比が低いというように、それぞれの表示方
式には特徴がある。このため、従来の液晶表示装置では
、黒色背景色に白色表示でかつコントラスト比を高くし
たい場合や、逆に白色背景色に黒色表示でかつ視角範囲
を広くしたい場合においては、通常の液晶表示装置の構
成では実現することができなかった。

液晶表示素子を２枚重ねにし、一方の液晶表示素子をネ
ガ−ポジ反転用に用いた、いわゆるダブルＴＮ（ツィス
テッドネマティック）構造や、ダブルＳＴＮ　（スーパ
ツィステッドネマティック）構造は、上記問題を解決す
る１つの手段ではあるが、製造コストが高くなり、重量
が増加し、かつ液晶表示装置の厚みが増加するなどの新
たな問題が生じる。

また第１５図に示されるように、たとえば黒色背景色領
域６の中に白色領域７があり、さらにその中に黒色文字
、たとえば「文字や図形」が表示されるというような、
多重の入れ千秋の表示の場合、前記ダブルＴＮ構造にお
いて一方のネガ−ポジ反転用の液晶表示素子に電極を設
け、他方の液晶表示素子の中にネガ表示とポジ表示とを
混在させることによって、この問題を解決することは原
理上できるけれども、上記の液晶表示素子の位置合わせ
の精度や、斜め方向から見たときの液晶表示素子の厚み
に基づく視差による表示形状のずれなどといった新たな
問題が発生する。

本発明の目的は、前述したコストアップ、重量の増加、
厚さの増大や斜方視差による表示形状のずれなどの新た
な問題の発生を解消し、ネガ表示における白色背景色内
の黒色表示を実現したり、ポジ表示における黒色背景色
内の白色表示を実現することができる液晶表示装置を提
供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、液晶層を挟んで設けられる一対の透光性基板
と、一方送光性基板の液晶層側表面に設けられるセグメ
ント側透明電極と、他方透光性基板の液晶層側表面に設
けられるコモン側透明電極と、セグメント側透明電極お
よびコモン側透明電極に個別に正極性または負極性の電
圧を印加する駆動手段とを含む液晶表示装置において、
前記セグメント側透明電極は、 予め定める表示領域と、表示領域に電圧を供給するため
に表示領域に接続される接続領域とに亘って形成される
第１セグメント電極と、表示領域および接続領域以外の
残余の領域に形成される第２セグメント電極とから成り
、前記コモン側透明電極は、 表示領域および残余の領域に亘って形成される第１コモ
ン電極と、 接続領域に対応して形成される第２コモン電極とから成
り、 表示領域を表示状態にするときは、第１セグメント電極
および第１コモン電極にそれぞれ逆極性の電圧を印加し
、 表示領域を非表示状態にするときは、第１セグメント電
極および第１コモン電極にそれぞれ同極性の電圧を印加
し、 第２セグメント電極には、第１コモン電極とは逆極性の
電圧を印加し、第２コモン電極には、第１セグメント電
極とは逆極性の電圧を印加することを特徴とする液晶表
示装置である。

作　　用 本発明に従えば、セグメント側透明電極は、予め定める
表示領域と該表示領域に電圧を供給するための接続領域
とに亘って形成される第１セグメント電極と、表示領域
および接続領域以外の残余の領域に形成される第２セグ
メント電極とから成り、またコモン側透明電極は、前記
表示領域および残余の領域に亘って形成される第１コモ
ン電極と、前記接続領域に対応して形成される第２コモ
ン電極とから成る。

第１セグメント電極、第２セグメント電極、第１コモン
電極および第２コモン電極には、駆動手段によって正極
性または負極性の電圧がそれぞれ独立して印加される。

したがって、表示領域には第１セグメント電極と第１コ
モン電極とが対向して形成され、接続領域には第１セグ
メント電極と第２コモン電極とが対向して形成され、残
余の領域には第２セグメント電極と第１コモン電極とが
対向して形成される。

下記の第１表〜第３表には、表示領域、接続領域および
残余の領域における各電極への印加電圧の極性と、表示
状態との対応関係が示されている。

第　　１　　表 第　　２　　表 （以下余白） 第　　３　　表 ここで、本発明の液晶表示装置においてポジ表示（ノー
マリホワイト表示）を行う場合を想定する。セグメント
側透明電極およびコモン側透明電極への電圧非印加状態
において、光は液晶表示装置を透過するので、背景色と
して白色が表示される。

表示領域をＯＮ状態（を圧印加状態）にする場合、たと
えば第１セグメント電極に正極性の矩形波電圧を印加し
、第１コモン電極に負極性の矩形波電圧を印加すると、
正極性および負極性の矩形波電圧の加算によって、表示
領域にはしきい値電圧を超える電圧が印加される。これ
によって、表示領域では光が遮断され、したがって表示
領域には黒色が表示される。

次に、接続領域をＯＦＦ状態く電圧非印加状態）にする
場合、第１セグメント電極には正極性の矩形波電圧が印
加されているので、第２表に示されるように、第２コモ
ン電極に正極性の矩形波電圧を印加すると、正極性同士
の矩形波電圧の加算によって、接続領域にはしきい値電
圧が超えない電圧が印加され、したがって接続領域には
白色が表示される。

また残余の領域をＯＦＦ状態にする場合、第１コモン電
極には負極性の矩形波電圧が印加されているので、第２
セグメント電極に負極性の矩形波電圧を印加すると、負
極性同士の矩形波電圧の加算によって、残余の領域には
しきい値電圧を超えない電圧が印加され、したがって残
余の領域には白色が表示される。このようにして、本発
明の液晶表示装置において、ポジ表示（ノーマリホワイ
ト表示）を実現することができる。また、第１セグメン
ト電極および第２コモン電極に負極性の矩形波電圧を印
加し、第２セグメント電極および第１コモン電極に正極
性の矩形波電圧を印加しても、同様にポジ表示を実現す
ることができる。

次に、ポジ表示が行われている液晶表示装置において、
背景色を黒色として表示領域を白色表示とする場合を説
明する０表示領域をＯＦＦ状態にする場合、たとえば第
１セグメント電極に正極性の矩形波電圧を印加し、第１
コモンｔｌ［Ｉに正極性の矩形波電圧を印加すると、正
極性同士の矩形波電圧の加算によって１、表示領域には
しきい値電圧を超えない電圧が印加され、したがって表
示領域には白色が表示される。

接続領域を○Ｎ状態にする場合、第１セグメント電極に
は正極性の矩形波電圧が印加されているので、第２コモ
ン電極に負極性の矩形波電圧を印加すると、正極性およ
び負極性の矩形波電圧の加算によって、接続領域にはし
きい値を超える電圧が印加され、したがって接続領域に
は黒色が表示される。

さらに、残余の領域をＯＮ状態にする場合は、第１コモ
ン電極に正極性の矩形波電圧が印加されているので、第
２セグメント電極に負極性の矩形波電圧を印加すること
によって、正極性および負極性の矩形波電圧の加算によ
って、残余の領域にはしきい値電圧を超える電圧が印加
され、したがって残余の領域には黒色が表示される。こ
のように表示領域を白色とし、接続領域および残余の領
域を黒色表示とすることができ、本来ポジ表示が行われ
ている液晶表示装置であっても、ネガ表示（ノーマリブ
ラック表示）を行うことができる。

また、背景色を黒色として白色表示を行うネガ表示（ノ
ーマリブラック表示）が行われている液晶表示装置にお
いて、前述と同様に各電極へ電圧を印加することによっ
て、背景色を白色として黒色表示を行うポジ表示を行う
ことができる。

このように、１つの液晶表示装置を用いて電圧の印加方
法を換えることによって、ネガ表示およびポジ表示を選
択して実行することができる。これによって、液晶表示
装置の表示の多様性が向上する。

実施例 第１図は、本発明の第１実施例である液晶表示装置１１
の平面図であり、第２図は第１および第２セグメント電
極１９．２０の形状を示す図であり、第３図は第１およ
び第２コモン電極２１．２２の形状を示す図である。第
１図に示すように、液晶表示装置１１には表示領域（斜
線で示される領域）１２と、接続領域（実線で囲まれた
領域）１３と、残余の領域（１点鎖線で囲まれた領域）
１４とが設定されている。ここで接続領域１３とは、表
示領域１２に電圧を印加するための透明電極が形成され
る領域である。

第２図に示すように、第１セグメントｔ１１９は表示領
域１２および接続領域１３に対応して形成されており、
第２セグメント電極２０は残余の領域１４に対応して形
成されている。また第３図に示すように、第１コモン電
極２１は表示領域１２および残余の領域１４に対応して
形成されており（言い換えれば、接続領域１３を除く全
領域に対応して形成されている）、第２コモン電極２２
は接続領域１３に対応して形成されている。さらに第１
および第２コモン電極２１．２２は、コモン転移によっ
てセグメント側透明＄極が形成された透明基板２３上に
形成される透明電極１５．１６に接続されている。

第４図は、第１図の切断面線１１／−ＩＶから見た断面
図であり、第５図は第１図の切断面線■−■から見た断
面図である。液晶表示装置１１は、一対の透明基板２３
．２４を有する。透明基板２３の一方表面には、第１お
よび第２セグメント電極１９．２０が形成される。第１
および第２セグメント電極１９．２０が形成された透明
基板２３の一方表面には、ポリイミド樹脂などの有機配
向膜２５が形成される。

透明基板２４の一方表面には、第１および第２コモン電
極２１．２２が形成される。第１および第２コモン電極
２１．２２が形成された透明基板２４の一方表面には、
ポリイミド樹脂などの有機配向膜２６が形成される。透
明基板２３．２４は、有機配向膜２５，２６がそれぞれ
形成された表面が互いに向き合うように配置される。ツ
ィステッドネマティック液晶層２７は、透明基板２３．
２４間に介在され、シール材２８によって封止されてい
る。液晶層厚は、４μｍ〜３０μｍに選ばれる。透明基
板２３．２４の液晶層２７とは反対側の表面には、それ
ぞれ偏向板２９．３０が配置されている。

上述の液晶表示装置１１において接続領域１３に対応し
て形成される透明電極は、たとえばＩＴＯ（インジウム
錫酸化物）で形成され、ＩＴＯの面抵抗値は２０Ω／口
〜５０Ω／口の中抵抗値のものが一般に用いられるが、
低抵抗値のＩＴＯを用いてもよい。また接続領域１３の
幅は、５０μｍ〜１００μｍに選ばれ、透明電極と透明
電極との間隔（たとえば第４図の第１セグメントｆｉ１
つと第２セグメント電極２０との間隔）は３０μｍに選
ばれているが、１０μｍ〜８０μｍの値を採用してもよ
い。

第６図は、第１図の切断面線■−■から見た断面図であ
る。透明基板２３に形成された透明を極１５と、透明基
板２４に形成された第１コモン電極２１とは、コモン転
移部１７において異方性導電体３１によって電気的に接
続されている。異方性導電体３１には、ペースト状の銀
（Ａｇ）などが用いられる。したがって、後述する駆動
回路からの印加電圧は透明電極１５および異方性導電体
３１を介して第１コモン電極２１に供給される。

コモン転移部１８に間しても、コモン転移部１７と同様
の構造であり、透明基板２３に形成された透明電極１６
と、透明基板２４に形成された第２コモン電極２２とは
異方性導電体によって電気的に接続されている。したが
って、印加電圧は透明電極１６および異方性導電体を介
して第２コモン電極２２に供給される。

第７図は、液晶表示装ｆｉｌの電気的構成を示すブロッ
ク図である。′インバータ電源３５がらの正極性の矩形
波電圧は、駆動回路３９を介して液晶表示装置１１に与
えられる。駆動回路３９は、極性反転器３６．３７と、
増幅器３８と、極性反転スイッチＳＷＩ〜ＳＷ４とを含
んで構成される。

前記正極性の矩形波電圧は、極性反転スイッチＳＷ１を
介して端子ＴＳＩに与えられ、極性反転器３６および極
性反転スイッチＳＷ２を介して端子ＴＳ２に与えられ、
極性反転器３７および極性反転スイッチＳＷ３を介して
端子ＴＣＩに与えられ、増幅器３８および極性反転スイ
ッチＳＷ４を介して端子ＴＣ２に与えられる。極性反転
器３６．３７には、増幅器が含まれている。極性反転ス
イッチＳＷＩ〜ＳＷ４は、開いた状態では入力された信
号の極性のまま出力し、閉じた状態では入力された信号
の極性を反転させて出力する。

第８図は液晶表示装置１１においてポジ表示を行う場合
の各電極への印加電圧波形を示す図であり、第９図はポ
ジ表示の表示例を示す図である。

表示領域１２では、第８図（１）に示すように第１セグ
メント電極１９に正極性の矩形波電圧が印加され、第１
コモン電極２１には負極性の矩形波電圧が印加される。

したがって正極性および負極性の矩形波電圧の加算によ
って、表示領域１２に対応する液晶層にはしきい値電圧
ｖｔｈを超える電圧が印加される。これによって光が遮
断され、表示領域１２には黒色が表示される。

接続領域１３では、第８図（２）に示すように第１セグ
メント電極には正極性の矩形波電圧が印加され、第２コ
モン電極２２には正極性の矩形波電圧が印加される。し
たがって正極性同士の矩形波電圧の加算によって、接続
領域１３に対応する液晶層にはしきい値電圧ｖｔｈより
低い電圧が印加される。これによって光は遮断されず、
接続領域１３には白色が表示される。

残余の領域１４では、第８図（３）に示すように第２セ
グメントを極２０には負極性の矩形波電圧が印加され、
第１コモン電極２１には負極性の矩形波電圧が印加され
る。したがって、負極性電圧の加算によって、残余の領
域１４に対応する液晶層にはしきい値電圧ｖｔｈより低
い電圧が印加される。これによって光は遮断されず、残
余の領域１４には白色が表示される。

一般にツィステッドネマティック液晶を使用した液晶表
示装置の場合は、駆動周波数は３０Ｈｚ〜２００Ｈｚに
選ばれ、しきい値電圧は５■〜７■に選ばれる。

第１０図は、ポジ表示方式が採用された液晶表示装置１
１においてネガ表示を行う際に各電極に印加する印加電
圧波形を示す図であり、第１１図はネガ表示の場合のカ
ラー液晶表示装置１１の表示例を示す因である。第７図
において極性反転スイッチＳＷ３．ＳＷ４を閉じること
によって、端子ＴＣＩには正極性の矩形波電圧が与えら
れ、端子ＴＣ２には負極性の矩形波電圧が与えられる。

これによって表示領域１２には、第１０図（１）に示す
ように、しきい値電圧ｖｔｈより低い電圧が印加され、
これによって表示領域１２は光を遮断せず、白色が表示
される。

一方、接続領域１３および残余の領域１４では、第１０
図（２）、（３）に示すように、しきい値電圧ｖｔｈを
超える電圧が液晶層に印加され、これによって接続領域
１３および残余の領域１４は光を遮断し、黒色が表示さ
れる。このように、極性反転スイッチを切換えることに
よって、１つの液晶表示装置１１において、ネガ表示お
よびポジ表示の両方を行うことができる。ここで、ポジ
表示からネガ表示へ切換えな際に第１１図に示すように
、接続領域１３には電極間の隙間が存在するために、完
全な黒色にすることができない、しかしながら、ＴＰＴ
形液晶表示装置や、いわゆるデユーティカラー液晶表示
装置などのように、電極上に等間隔にマスクパターン（
遮光部材）を設けている場合、前記接続領域１３に存在
する隙間をこのマスクパターンによって隠すようにして
もよい 本実施例では、偏光板２９．３０を直交ニコルとなるよ
うに配置し、電圧非印加時において背景色として白色が
表示されるポジ表示を行うようにしたけれども、偏光板
２９．３０を平行ニコルとなるように配置し、電圧非印
加時において背景色として黒色が表示されるネガ表示を
行うようにしてもよい、この場合でも、極性反転スイッ
チを切換えることによってネガ表示からポジ表示へと切
換えることができる。

以上のように本実施例によれば、１つの液晶表示装置１
１であっても、各電極への電圧印加方法を換えることに
よって、ネガ表示およびポジ表示を選択して行うことが
できる。これによって、従来技術のように液晶表示素子
を２枚積層する必要はなくなり、液晶表示装置１１の小
形化および軽量化を実現するとともに、表示の多様性が
格段に向上する。

第１２図は、本発明の第２実施例を示す平面図である０
本実施例は前述の第１実施例と類似しており、対応する
構成には同一の参照符号を付す。

本実施例の特徴は、表示領域１２を複数（本実施例では
２）設定したことである。本実施例においても、前述の
第１実施例と同様の効果がある。

第１３図は、本発明の第３実施例を示す断面図である１
本実施例は、前述の第１実施例と類似しており、対応す
る構成には同一の参照符号を付す。

本実施例の特徴は、第１および第２セグメント電極１９
．２０に対応してカラーフィルタ３２ａ３２ｂを配置し
たことである１本実施例においても前述と同様の効果が
ある。さらに、本実施例ではカラーフィルタ３２ａ、３
２ｂを設けたことによって、表示領域１２、接続領域１
３および残余の領域１４をそれぞれカラー表示すること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、１つの液晶表示装置であ
っても、各電極への電圧印加方法を換えることによって
、ネガ表示およびポジ表示を選択して行うことができる
にれによって、従来技術に関連して説明したように液晶
表示素子を２枚積層する必要がなくなり、液晶表示装置
の小形化および軽量化を実現するとともに、表示の多様
性が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である液晶表示装置Ｊ１の
平面図、第２図は第１および第２セグメントｔｉ１９．
２０の形状を示す平面図、第３図は第１および第２コモ
ンを極２１．２２の形状を示す平面図、第４図は第１区
の切断面線■−■から見た断面図、第５図は第１図の切
断面線Ｖ−■から見た断面図、第６図は第１図の切断面
線Ｖｌ−■から見た断面図、第７図は液晶表示装置１１
の電気的構成を示すブロック図、第８図は液晶表示装置
１１においてポジ表示を行う際に各電極に印加する印加
電圧波形を示す図、第９図は液晶表示装置１１における
ポジ表示の一例を示す平面図、第１０図は液晶表示装置
１１においてネガ表示を行う際に各電極に印加する印加
電圧波形を示す図、第１１図は液晶表示装置１１におけ
るネガ表示の一例を示す平面図、第１２図は本発明の第
２実施例を示す平面図、第１３図は本発明の第３実施例
を示す断面図、第１４図および第１５図は従来例を説明
するための平面図である。 １１・・液晶表示装置、１２・・・表示領域、１３接続
領域、１４・・・残余の領域、１５．１６・・・透明電
極、１７．１８・コモン転移部、１つ・・第１セグメン
ト電極、２０・・・第２セグメント電極、２１第１コモ
ン電極、２２・・・第２コモン電極、２３２４・・・透
明基板、２７・・液晶層、３５・・インバータ電源、３
６．３７・・・極性反転器、３８・・・増幅器、３９・
・駆動回路、ＳＷＩ〜ＳＷ４・・極性反転スイッチ、 　Ｓ　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液晶層を挟んで設けられる一対の透光性基板と、一方透
   光性基板の液晶層側表面に設けられるセグメント側透明
   電極と、他方透光性基板の液晶層側表面に設けられるコ
   モン側透明電極と、セグメント側透明電極およびコモン
   側透明電極に個別に正極性または負極性の電圧を印加す
   る駆動手段とを含む液晶表示装置において、 前記セグメント側透明電極は、 予め定める表示領域と、表示領域に電圧を供給するため
   に表示領域に接続される接続領域とに亘って形成される
   第１セグメント電極と、 表示領域および接続領域以外の残余の領域に形成される
   第２セグメント電極とから成り、 前記コモン側透明電極は、 表示領域および残余の領域に亘って形成される第１コモ
   ン電極と、 接続領域に対応して形成される第２コモン電極とから成
   り、 表示領域を表示状態にするときは、第１セグメント電極
   および第１コモン電極にそれぞれ逆極性の電圧を印加し
   、 表示領域を非表示状態にするときは、第１セグメント電
   極および第１コモン電極にそれぞれ同極性の電圧を印加
   し、 第２セグメント電極には、第１コモン電極とは逆極性の
   電圧を印加し、第２コモン電極には、第１セグメント電
   極とは逆極性の電圧を印加することを特徴とする液晶表
   示装置。