JP2001125091A

JP2001125091A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001125091A
Application number: JP30955999A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nagata; 徹也永田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】透過型と反射型の何れの表示態様でも周囲の明
るさに係わらずに明るい鮮明なカラー画像を表示可能と
した液晶表示装置を提供する。【解決手段】一対の基板で液晶層を挟持すると共に、基
板の一方２００にカラー表示のための光制御素子２０１
ＲＣ，２０１ＧＭ，２０１ＢＹを有する液晶パネルを具
備し、光制御素子２０１ＲＣ，２０１ＧＭ，２０１ＢＹ
を透過する透過光の制御によるカラー表示と、反射する
補色光の制御によるカラー表示とを選択すると共に、補
色光の制御によるカラー表示を行う場合には、外部入力
するＲ，Ｇ，Ｂ色信号を、その補色Ｃ，Ｍ，Ｙに変換し
て液晶パネルの信号電極に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に透過光と反射光を選択的に利用して画像をカラ
ー表示する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型で軽量、低消費電
力であることから、ノート型パソコン、ワードプロセッ
サ、電子手帳、携帯電話機、カメラ一体型ビデオレコー
ダ等、広範囲の電子機器の表示装置として使用されてい
る。

【０００３】液晶表示装置は、ブラウン管やプレズマデ
ィスプレイ装置と異なり、それ自体が発光するのではな
く、外部から入射した光の光量を制御して画像等を表示
するものである。液晶表示装置は、光制御素子としてカ
ラーフィルタを具備させることでカラー画像の表示が可
能となる。

【０００４】現在最も一般的に用いられている液晶表示
装置は、蛍光管等を用いたバックライトと称する照明光
源を液晶パネルの背面に設置し、バックライトが発光す
る光が液晶パネルを透過する量を制御して表示する構成
とした、所謂透過型の液晶表示装置である。

【０００５】しかし、この透過型の液晶表示装置では、
バックライトによる電力消費が全消費電力の約半分を占
めている。これは、前記した携帯型の電子機器が電池駆
動の場合、その使用時間を短縮する大きな要因である。
また、透過型の液晶表示装置は、明るい屋外等で使用す
る場合には表示領域の表面で外光が反射し、このため表
示画像の識別が著しく困難になる。

【０００６】屋外等の明るい環境で常時携帯して使用す
るものとしては、通常、バックライトを用いずに、反射
板を具備して周囲からの外光の反射光を液晶層で制御す
る、所謂反射型の液晶表示装置がある。このような液晶
表示装置には、例えば特開平７−３３３５９８号公報に
開示されているような、半透過反射膜を用いて、透過型
表示と反射型表示を同時に行うようにしたものが知られ
ている。

【０００７】また、この種の液晶表示装置の他の例とし
て、例えば特開平７−３３３５９８号公報に開示されて
いるように、一つの画素電極を反射領域と透過領域の二
つの領域で構成したものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
には下記のような課題がある。すなわち、前記した構成
の液晶表示装置を透過型で使用する場合には、バックラ
イトからの照明光の概略半分は反射してしまい、画像表
示に寄与しないために表示画像が暗くなる。また、反射
型で使用する場合は、周囲から入射する外光の概略半分
は透過してしまい、画像表示に寄与しないためにやはり
表示画像が暗くなる。

【０００９】本発明は、上記従来技術の課題を解消し
て、透過型と反射型の何れの表示態様（以下モードと称
する）でもカラー表示が可能で、周囲の明るさに係わら
ずに明るい鮮明なカラー画像を表示可能とした液晶表示
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明は、カラー表示を行うための光制御素子に、
バックライトからの照明光の各色成分を選択的に透過さ
せ機能と、透過光の各色の補色成分を反射させる機能と
を具備させ、それぞれの画像表示モードを選択可能とし
た。

【００１１】図１は本発明による液晶表示装置の基本構
成部分を説明する模式図であり、（ａ）は反射型のモー
ドで画像表示を行う場合の模式断面、（ｂ）は透過型の
モードで画像表示を行う場合の模式断面を示す。図１で
は、光制御素子としてのフィルタ（カラーフィルタ）は
所謂干渉フィルタを用いており、このフィルタを具備し
た基板（透明基板）と液晶層（図示せず、以下同様）を
介して対向する側の基板（透明基板）は図示を省略して
ある。なお、（ａ）の下側にも（ｂ）と同様のバックラ
イトが設置されているが、反射型での画像表示ではバッ
クライトは無関係なので、これも図示は省略してある。

【００１２】図１（ａ）（ｂ）において、バックライト
に近い側の基板２００の内面（液晶層側）には、３色対
応のフィルタ２０１ＲＣ、２０１ＧＭ、２０１ＢＹが形
成されている。これらの各フィルタ２０１ＲＣ、２０１
ＧＭ、２０１ＢＹはカラー１画素を構成する色画素単位
で形成されている。フィルタ２０１ＲＣは赤色光Ｒ透過
／シアン色光Ｃ反射、、２０１ＧＭは緑色光Ｇ透過／マ
ゼンタ色光Ｍ反射、２０１ＢＹは青色光Ｂ透過／イエロ
ー色光Ｙ反射の各機能を有する。

【００１３】図２は図１におけるフィルタの光波長−透
過率を定性的に説明する特性図である。同図中、（ａ）
はフィルタ２０１ＲＣの特性であり、同左側の赤色光透
過と同右側のシアン色光反射の両特性を有する。また、
（ａｂはフィルタ２０１ＧＭの特性であり、同左側の緑
色光透過と同右側のマゼンタ色光反射の両特性を有す
る。そして、（ｃ）はフィルタ２０１ＢＹの特性であ
り、同左側の青色光透過と同右側のイエロー色光反射の
両特性を有する。

【００１４】図１の（ａ）反射型モードの画像表示で
は、液晶層（図示せず）を通って入射する太矢印で示し
た外光は各カラーフィルタ２０１ＲＣ、２０１ＧＭ、２
０１ＢＹでそれぞれ細矢印で示したように赤色光Ｒの補
色であるシアン色光Ｃ、緑色光Ｇの補色であるマゼンタ
色光Ｍ、青色光Ｂの補色であるイエロー色光Ｙを反射さ
せる。反射したシアン色光Ｃ、マゼンタ色光Ｍ、イエロ
ー色光Ｙは液晶層を通って対向基板から観察側に出射す
る。

【００１５】一方、図１の（ｂ）透過型モードでの画像
表示では、バックライト２０２からの照明光は太矢印で
示したように基板２０２を通って各カラーフィルタ２０
１ＲＣ、２０１ＧＭ、２０１ＢＹを通過する。通過する
光は、それぞれ細矢印で示したように赤色光Ｒ、緑色光
Ｇ、青色光Ｂとなって液晶層に入る。液晶層を通った赤
色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは対向基板から観察側に出
射する。

【００１６】図３は本発明の液晶表示装置における補色
を用いた反射モードでの加法混色によるカラー表示の一
例の説明図である。図示では、赤色の表示を行う場合で
あり、マゼンタ色光Ｍとシアン色光Ｃの画素のみ反射状
態とすることで赤色の表示を行う（図２の（ａ）（ｂ）
の各右側特性を合成したもの）。

【００１７】なお、本実施例における干渉フィルタと
は、厚さが波長オーダーの一枚の薄膜または屈折率の異
なる少なくとも二種類の薄膜を複数積層して構成したも
のであり、各薄膜の上下（両面）の界面からの反射光が
干渉することにより、積層膜全体からの反射光および透
過光が着色されるものを指す。

【００１８】上記の基本構成に基づき、本発明の代表的
な構成を記述すれば、下記のとおりである。すなわち、（１）：一対の基板で液晶層を挟持すると共に、前記基
板の一方にカラー表示のための光制御素子を有する液晶
パネルを具備し、前記光制御素子を透過する透過光の制
御によるカラー表示と、前記光制御素子で反射する補色
光の制御によるカラー表示とを選択可能とした。

【００１９】（２）：一対の基板の間に液晶層を挟持し
て複数の画素を有し、前記基板の一方の内面に画素毎に
特定の色の光を透過し、かつ前記特定の色の補色の光を
反射する複数色種の光制御素子を備えた液晶パネルと、
液晶パネルを背面から照明する照明光源とを具備し、前
記光制御素子を透過する複数色の光の制御によるカラー
表示と、前記光制御素子で反射する上記複数色の各補色
の光の制御によるカラー表示とを選択可能とした。

【００２０】（３）：（１）または（２）における前記
光制御素子が干渉フィルタであることを特徴とする。

【００２１】（４）：（３）における前記フィルタを前
記液晶パネルを構成する一対の基板のうちの前記照明光
源側に位置する基板の内面に形成した。

【００２２】（５）：（４）における前記液晶パネルが
画素毎にスイッチング素子を一方の基板に有する一対の
基板の間に液晶層を挟持したアクティブマトリクス駆動
方式の液晶パネルであり、前記フィルタを前記スイッチ
ング素子を有する一方の基板と液晶層を介して対向する
他方の基板に形成した。

【００２３】（６）：（４）における前記液晶パネルが
画素毎にスイッチング素子を一方の基板に有する一対の
基板の間に液晶層を挟持したアクティブマトリクス駆動
方式の液晶パネルであり、前記フィルタを前記スイッチ
ング素子を有する一方の基板に形成した。

【００２４】（７）：（６）における前記一対の基板の
少なくとも一方の内面に前記画素を形成するための透明
電極を有し、前記フィルタを上記透明電極の下層に配置
した。

【００２５】（８）：（６）または（７）における前記
一対の基板の少なくとも一方の内面に前記画素を形成す
るための透明電極を有し、上記透明電極が前記フィルタ
を兼ねた。

【００２６】（９）：（８）における前記フィルタを兼
ねる透明電極が、ＩＴＯとこのＩＴＯより屈折率の小さ
な誘電体膜とを積層した多層膜で構成した。

【００２７】（１０）：複数色の光を発する照明光源
と、前記複数色の光の透過を制御する機能と前記複数色
の光の各補色の反射光を制御する機能とを併せ持つ光制
御素子と、前記光制御素子の透過光を制御する場合と前
記反射光を制御する場合とで異なる画像信号を供給する
画像制御装置を具備した。

【００２８】（１１）：一対の基板の間に液晶層を挟持
して複数の画素を有し、前記基板の一方の内面に画素毎
に特定の色の光を透過し、かつ前記特定の色の補色の光
を反射する複数色種の光制御素子を備えた液晶パネル
と、液晶パネルを背面から照明する照明光源と、前記光
制御素子の透過光を制御する場合と前記反射光を制御す
る場合とで異なる画像信号を供給する画像制御装置とを
具備し、前記光制御素子を透過する複数色の光の制御に
よるカラー表示と、前記光制御素子で反射する上記複数
色の各補色の光の制御によるカラー表示とを選択可能と
した。

【００２９】（１２）：（１０）または（１１）におけ
る前記光制御素子が干渉フィルタであり、前記干渉フィ
ルタが赤色光を透過しシアン色光を反射する第１のフィ
ルタと、緑色光を透過しマゼンタ色光を反射する第２の
フィルタと、青色光を透過しイエロー色光を反射する第
３のフィルタで構成した。

【００３０】（１３）：（１２）において、前記液晶表
示装置は、マトリクス状に配列した画素表示領域と、前
記画素表示領域に走査信号を供給する走査回路と、前記
画素表示領域に画像信号を供給する信号回路とを具備
し、前記信号回路が赤色、緑色、青色の各画像信号をシ
アン色、マゼンタ色、イエロー色に変換する信号変換回
路を具備したことを特徴とする。

【００３１】（１４）：（１３）における前記照明光源
を赤、緑、青の３波長の光を発する３波長蛍光管で構成
した。

【００３２】（１５）：（１３）における前記照明光源
を赤色光、緑色光、青色光の３色の波長の光をそれぞれ
発する３色の発光ダイオードで構成した。

【００３３】上記の各構成により、透過光と反射光を選
択的に利用して明るい外光がある環境と暗い環境の何れ
においても、明るく鮮明なカラー画像表示が得られる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による液晶表示装置
の具体的な構成について、実施例を参照して詳細に説明
する。

【００３５】図４は本発明による液晶表示装置の第１実
施例を説明する液晶パネルの模式断面図である。この液
晶パネルはアクティブマトリクス型であり、アクティブ
マトリクス基板１１３と対向基板１１２の間に液晶層１
０７を挟持して構成される。ここでは、アクティブマト
リクス型のスイッチング素子に薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を用いたものとして説明する。

【００３６】アクティブマトリクス基板１１３は、一般
に無アルカリガラスと称する材質の透明ガラス基板１１
１の内面に画素部分に対応した複数の透明画素電極１１
０と、この透明画素電極１１０に画像信号に対応した電
気信号を印加する薄膜トランジスタ１０９を有してい
る。この薄膜トランジスタ１０９は、一般に水素化アモ
ルファスシリコンＴＦＴあるいはポリシリコンＴＦＴと
呼ばれるものである。

【００３７】そして、この薄膜トランジスタ１０９と透
明画素電極１１０を覆って配向膜１０８が形成され、ラ
ビング等で配向処理が施される。なお、透明画素電極１
１０はＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド：酸化イ
ンジウム）が用いられる。

【００３８】上記の各透明電極の具体例としては、屈折
率が２．０で膜厚が８０ナノメートルのＩＴＯを用い
た。

【００３９】また、対向基板１１２は無アルカリガラス
材の透明ガラス基板１００の内面に前記透明画素電極１
１０と対向した位置に干渉フィルタ１０１ＲＣ、１０１
ＧＭ、１０１ＢＹを有している。この干渉フィルタは屈
折率の異なる誘電体の多層膜で構成されている。各干渉
フィルタ１０１ＲＣ、１０１ＧＭ、１０１ＢＹの間は遮
光膜１０３で区切られている。なお、この干渉フィルタ
の形状はストライプ状でも、あるいは個々の画素の形状
であってもよい。

【００４０】干渉フィルタ１０１ＲＣは白色光を照射し
たときに赤色光を透過し、シアン色光を反射する。干渉
フィルタ１０１ＧＭは白色光を照射したときに緑色光を
透過し、マゼンタ色光を反射する。そして、干渉フィル
タ１０１ＢＹは青色光を透過し、イエロー色光を反射す
る。すなわち、各干渉フィルタを透過する色光と反射す
る色光とは補色の関係にある。

【００４１】これらの干渉フィルタ１０１ＲＣ、１０１
ＧＭ、１０１ＢＹおよび遮光膜１０３の上を保護膜１０
４で覆い、その上層に透明電極（対向電極）１０５を形
成し、さらに配向膜１０６を形成してラビング等による
配向処理が施される。なお、ここでは、液晶層を構成す
る液晶材料としてはＴＮ（ツイステッドネマチック）液
晶を用いた。

【００４２】上記の干渉フィルタは屈折率の異なる二種
類の誘電体薄膜を積層したもので構成される。この誘電
体薄膜としては次のような材料を用いる。高屈折率材料
としては、例えば二酸化チタン、酸化セリウム、酸化マ
グネシウム、酸化ジルコニウムを、低屈折率材料として
は、例えばシリコン酸化物、フッ化マグネシウム、酸化
アルミニウム、クライオライトのような無機薄膜を用い
ることができる。

【００４３】干渉フィルタの積層膜の層数、各層の膜厚
等を含めた設計方法は、一般的な誘電体フィルタの設計
手法が適用できるが、それは、例えば‘エッチ・エー・
マクレオド著「光学薄膜」（１９８９年日刊工業新聞社
刊）”の第６章および第７章に詳述されている。

【００４４】干渉フィルタの具体例として、例えば以下
の構成としたものが使用できる。すなわち、赤色光を透
過し、シアン色光を反射する干渉フィルタ１０１ＲＣ
は、屈折率が２．７で膜厚が３８ナノメートルの二酸化
チタンと屈折率が１．２３で膜厚が８３ナノメートルの
フッ化カルシウムを、第１層と第７層が二酸化チタンと
なるように交互に計７層重ねた構成とする。

【００４５】緑色光を透過し、マゼンタ色光を反射する
干渉フィルタ１０１ＧＭは、屈折率が２．７で膜厚が１
０２ナノメートルの二酸化チタンと屈折率が１．２３で
膜厚が１１２ナノメートルのフッ化カルシウムを、第１
層と第７層が二酸化チタンとなるように交互に計７層重
ねた構成とする。

【００４６】青色光を透過し、イエロー色光を反射する
干渉フィルタ１０１ＢＹは、屈折率が２．７で膜厚が５
６ナノメートルの二酸化チタンと屈折率が１．２３で膜
厚が１２２ナノメートルのフッ化カルシウムを、第１層
と第７層が二酸化チタンとなるように交互に計７層重ね
た構成とする。

【００４７】液晶パネルの背面に設置するバックライト
１０２は、赤色光、緑色光、青色光の各波長に鋭い発光
ピークを有する３波長蛍光管を用い、この発光ピーク波
長で透過率が最大となるようにそれぞれの干渉フィルタ
１０１ＲＣ、１０１ＧＭ、１０１ＢＹの材質、層数、層
膜厚を選ぶことが、光の利用効率の観点から望ましい。

【００４８】遮光膜１０３としては、クロム、酸化クロ
ム、あるいは樹脂ブラックと呼ばれる黒いレジスト等を
用いることができる。また、照明光源としては、前記し
た蛍光管の他に、赤、緑、青の３色の発光ダイオード、
あるいは白色発光ダイオード等を用いることが可能であ
る。

【００４９】保護膜１０４の形成は、干渉フィルタ及び
液晶層を構成する液晶材料双方の材質保護、配向膜付着
力の確保、表面平坦化による均一な液晶配向の確保等を
目的としたものである。この保護膜１０４の材料として
は、熱硬化型アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリグリシ
ジルメタクリレート系樹脂、シリカ系無機材などが使用
できる。但し、使用する干渉フィルタ、配向膜、液晶等
との組合せで上記の目的に合致し、表示装置としての信
頼性も確保できるものを選択する。

【００５０】保護膜１０４の具体例としては、屈折率が
１．３７で膜厚が３００ナノメートルの酸化シリコンを
用いた。

【００５１】図５乃至図７は本実施例における各色光の
干渉フィルタの透過スペクトルと反射スペクトルを具体
的に示した図であり、図５は赤色光の干渉フィルタ１０
１ＲＣ、図６は緑色光の干渉フィルタ１０１ＧＭ、図７
は青色光の干渉フィルタ１０１ＢＹの反射率と透過率の
スペクトル図である。

【００５２】本実施例により、透過光と反射光を選択的
に利用して明るい外光がある環境と暗い環境の何れにお
いても、周囲の明るさに係わらずに明るい鮮明なカラー
画像を得ることができる。

【００５３】図８は本発明による液晶表示装置の第２実
施例を説明する液晶パネルの模式断面図である。この液
晶パネルも第１実施例と同様にアクティブマトリクス型
である。本実施例では、干渉フィルタをアクティブマト
リクス基板側に形成したものである。アクティブマトリ
クス基板側にはバックライト３０２が配置されている。

【００５４】アクティブマトリクス基板３１２と対向基
板３１３の間に液晶層３０７を挟持して液晶パネルが構
成される。アクティブマトリクス基板３１２はバックラ
イト４０２の設置側に配置するのが望ましい。

【００５５】アクティブマトリクス基板３１２は、透明
なガラス基板３００の内面に複数の薄膜トランジスタ３
０９とそれに対応した透明画素電極３１０を有し、透明
画素電極３１０の上層に誘電体多層膜からなる干渉フィ
ルタ３０１ＲＣ、３０１ＧＭ、３０１ＢＹを形成してあ
る。なお、このＲＣ、ＧＭ、ＢＹは前記実施例と同様の
透過／反射特性を意味する。

【００５６】各フィルタ３０１ＲＣ、３０１ＧＭ、３０
１ＢＹの間隙には遮光膜３０３が形成してあり、さらに
その全面を保護膜３０４で覆っている。そして、最表面
にはラビング等で配向処理した配向膜３０６が形成して
ある。

【００５７】そして、対向基板３１３は透明ガラス基板
３１１に内面に透明電極３０５とラビング等で配向処理
した配向膜３０８を順次形成してある。

【００５８】アクティブマトリクス基板３１２と対向基
板３１３との間には液晶層３０７を構成する液晶材料と
してＴＮ液晶が挟持してある。

【００５９】なお、従来から一般に行われている対向基
板側にカラーフィルタを形成したものでは、アクティブ
マトリクス基板上の画素電極に対応した位置に画素の大
きさよりも充分に小さな誤差の位置精度で対向基板の貼
り合わせを行う必要がある。しかし、本実施例のよう
に、フィルタと遮光膜をアクティブマトリクス基板に形
成したことで、アクティブマトリクス基板に対向基板を
貼り合わせる際の裕度が大きくなるという利点がある。
これは、高精細の表示を行う画素密度が高い液晶パネル
ほど、また画面サイズが大きくなるほど有利である。

【００６０】本実施例によっても、透過光と反射光を選
択的に利用して明るい外光がある環境と暗い環境の何れ
においても、周囲の明るさに係わらずに明るい鮮明なカ
ラー画像を得ることができる。

【００６１】図９は本発明による液晶表示装置の第３実
施例を説明する液晶パネルの模式断面図である。この液
晶パネルも第２実施例と同様にアクティブマトリクス
型、かつ干渉フィルタをアクティブマトリクス基板側に
形成したものである。アクティブマトリクス基板側には
バックライト４０２が配置されている。

【００６２】本実施例では、バックライト４０２側に位
置するアクティブマトリクス基板４１２の内面に前記実
施例と同様の透過／反射機能をもつ干渉フィルタ４０１
ＲＣ、４０１ＧＭ、４０１ＢＹおよびその下層に透明画
素電極４１０を形成してある。透明ガラス基板４００の
内面に複数の薄膜トランジスタ４０９と画素に対応して
干渉フィルタ４０１ＲＣ、４０１ＧＭ、４０１ＢＹが配
置され、その上層を保護膜４０４で覆い、薄膜トランジ
スタ４０９と導通をとるためのスルーホール４１４を開
けた後、透明画素電極４１０を形成してある。

【００６３】本実施例の構成では、透明画素電極４１０
と液晶層４０７との間に配向膜４０６が介在するだけな
ので、より効率的に電気信号を液晶層に印加することが
できるという特徴がある。

【００６４】本実施例によっても、透過光と反射光を選
択的に利用して明るい外光がある環境と暗い環境の何れ
においても、周囲の明るさに係わらずに明るい鮮明なカ
ラー画像を得ることができる。

【００６５】本発明の第４実施例は、上記した各実施例
における干渉フィルタを画素電極と兼ねたものである。
具体的には、干渉フィルタを構成する屈折率の異なる材
料のうちの一つに透明導電膜であるＩＴＯを用いる。

【００６６】一般には、ＩＴＯの屈折率は、その成膜条
件に依存して１．６乃至２．０の値をとる。このＩＴＯ
と積層して干渉フィルタを構成する薄膜材料としては、
屈折率がＩＴＯよりも出来るだけ離れた材料、例えば屈
折率１．４以下の酸化マグネシウムや、屈折率１．５程
度の酸化シリコン等を使うことができる。その膜厚と層
数は干渉フィルタを設計する際の一般的な設計手法に則
ればよい。このとき、好ましくは、ＩＴＯが誘電体フィ
ルタの最表面になるような構成とすることで液晶層へ最
も効果的に電圧を印加できる。但し、ＩＴＯ以外の誘電
体薄膜の厚さ及び誘電率の大きさによっては、前記誘電
体薄膜の分担電圧が充分に小さくなり、実際の液晶駆動
に実質的な悪影響を与えないこともある。

【００６７】このような干渉フィルタとしては、例えば
屈折率が１．６のＩＴＯと屈折率が２．７の二酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂）とを積層することで実現でき、その具体
的な構造の一例を以下に記述する。但し、カッコ内の数
字は全てナノメートル単位の膜厚で、ガラス基板の上に
積層される順序を「→」で示す。

【００６８】・干渉フィルタＲ／Ｃ：ガラス基板上に形
成する赤色光を透過し、シアン色光を反射する干渉フィ
ルタは次の構造とする。

【００６９】ガラス基板ＩＴＯ（７０）→ＴｉＯ
₂（４２）→ＩＴＯ（７０）→ＴｉＯ₂（４２）→ＩＴ
Ｏ（７８）→ＴｉＯ₂（４６）→ＩＴＯ（７８）→Ｔｉ
Ｏ₂（４６）→ＩＴＯ（７０）→ＴｉＯ₂（４２）→Ｉ
ＴＯ（７０）→ＴｉＯ₂（４２）→ＩＴＯ（７０）図１０は上記第４実施例の具体的な干渉フィルタＲ／Ｃ
の透過／反射特性図である。

【００７０】・干渉フィルタＧ／Ｍ：ガラス基板上に形
成する緑色光を透過し、マゼンタ色光を反射する干渉フ
ィルタは次の構造とする。

【００７１】ガラス基板→ＴｉＯ₂（４０６）→ＩＴＯ
（８９）→ＴｉＯ₂（１０６）→ＩＴＯ（８９）→Ｔｉ
Ｏ₂（１０６）→ＩＴＯ（８９）→ＴｉＯ₂（１０６）
→ＩＴＯ（８９）→ＴｉＯ₂（１５９）→ＩＴＯ（１３
４）→ＴｉＯ₂（１５９）→ＩＴＯ（１３４）→ＴｉＯ
₂（１５９）→ＩＴＯ（１３４）図１１は上記第４実施例の具体的な干渉フィルタＧ／Ｍ
の透過／反射特性図である。

【００７２】・干渉フィルタＢ／Ｙ：ガラス基板上に形
成する青色光を透過し、イエロー色光を反射する干渉フ
ィルタは次の構造とする。

【００７３】ガラス基板→ＩＴＯ（９４）→ＴｉＯ
₂（５６）→ＩＴＯ（９４）→ＴｉＯ₂（５６）→ＩＴ
Ｏ（８８）→ＴｉＯ₂（５２）→ＩＴＯ（８８）→Ｔｉ
Ｏ₂（５２）→ＩＴＯ（９４）→ＴｉＯ₂（５６）→Ｉ
ＴＯ（９４）→ＴｉＯ₂（５６）→ＩＴＯ（９４）図１２は上記第４実施例の具体的な干渉フィルタＢ／Ｙ
の透過／反射特性図である。

【００７４】なお、以上の各実施例では、画素のスイッ
チング素子に薄膜トランジスタを用いたアクティブマト
リクス方式の液晶パネルを用いた液晶表示装置について
説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば
ＭＩＭ等をスイッチング素子に用いたもの、および単純
マトリクス方式の液晶パネルを用いた液晶表示装置にも
同様に適用できる。

【００７５】また、液晶層を構成する液晶材料および表
示モードとして、上記各実施例ではＴＮ液晶を用いた表
示モードで説明したが、本発明はこのような液晶材料お
よび表示モードに限定されるものではない。例えば、色
素を混入したゲストホストタイプのネマチック液晶、ポ
リビニルアルコール等のポリマーの中に粒状のネマチッ
ク液晶を分散させたポリマー分散型液晶、強誘電性液
晶、反強誘電性液晶を用いたものでも同様でる。

【００７６】さらに、上記各実施例では、一対の基板の
それぞれに画素を形成するための透明電極を有する、所
謂縦電界方式の液晶パネルを例としたが、近年広く使用
されるようになった一対の基板の一方にのみ画素電極と
対向電極を形成した、所謂横電界方式（ＩＰＳ方式）と
称する広い視野角をもつ液晶パネル、その他、所謂ＥＣ
Ｂ方式、ＯＣＢ方式等の液晶パネルを用いた液晶表示装
置にも同様に適用できるものである。以上の各液晶パネ
ルの表示モードに応じて、偏光板、位相差板等を組み合
わせて用いるのは言うまでもない。

【００７７】次に、上記した各実施例に構成を有する本
発明による液晶表示装置の駆動回路に一例について説明
する。

【００７８】図１３は本発明による液晶表示装置の第５
実施例を説明する駆動回路のブロック図である。図中、
符号５０４は本実施例は、前記した各実施例で説明した
液晶パネルの表示画素領域（単に表示領域とも言う）、
５０３は表示画素領域５０４を構成する薄膜トランジス
タのゲートを制御する走査回路（ゲート駆動回路、ゲー
トドライバ）、５０２は表示する画像に応じて前記薄膜
トランジスタのドレインを制御する信号制御回路（ドレ
イン駆動回路、ドレインドライバ）、５０１は各制御回
路のタイミングを制御するタイミング制御回路である。

【００７９】表示領域５０４を構成する各色画素には、
前記したフィルタ（干渉フィルタ）が形成されている。
図中にはマトリクス配列された赤色光Ｒ透過／シアン色
光Ｃ反射フィルタ、緑色光Ｇ透過／マゼンタ色光Ｍ反射
フィルタ、青色光Ｂ透過／イエロー色光Ｙ反射フィルタ
を、それぞれ５０５ＲＣ、５０５ＧＭ、５０５ＢＹで示
してある。

【００８０】信号制御回路５０２は外部信号源（ホスト
コンピュータ、あるいはテレビ受像回路）から入力する
ＲＧＢ信号（赤色信号Ｒ、緑色信号Ｇ、青色信号Ｂ）か
らそれらの各補色であるＣＭＹ信号（シアン色信号Ｃ、
マゼンタ色信号Ｍ、イエロー色信号Ｙ）を生成するＹＣ
Ｍ信号作成回路５０６、信号切り替え回路５０７、シフ
トレジスタ５０８ＲＣ，５０８ＧＭ，５０８ＢＹで構成
される。

【００８１】図１３において、表示すべき画像信号は透
過表示モードでは赤色信号Ｒ、緑色信号Ｇ、青色信号Ｂ
でフルカラーの表示が行われ、反射表示モードではシア
ン色信号Ｃ、マゼンタ色信号Ｍ、イエロー色信号Ｙでフ
ルカラーの表示が行われる。

【００８２】透過表示モードでは信号切り替え回路５０
７が図示に状態にあり、外部から入力する赤色信号Ｒ、
緑色信号Ｇ、青色信号Ｂを各色のシフトレジスタ５０８
ＲＣ，５０８ＧＭ，５０８ＢＹに供給し、これらシフト
レジスタ５０８ＲＣ，５０８ＧＭ，５０８ＢＹから表示
領域の薄膜トランジスタのドレインに印加される。この
とき、上記ドレインへの表示信号の印加に同期して走査
回路５０３か薄膜トランジスタのゲートにゲート制御信
号を与える。これらのタイミングはタイミング制御回路
５０１により制御される。こうして、透過表示モードで
のフルカラーの画像表示が行われる。

【００８３】なお、信号切り替え回路５０７が透過表示
モードに切り替わる動作に同期して液晶パネルの背面に
設置した図示しないバックライトを点灯する。したがっ
て、液晶表示装置は常時は反射表示モードとして周囲の
反射光で画像を視覚化するように設定しておくのが好ま
しい。

【００８４】反射表示モードでは信号切り替え回路５０
７が図示してあるＲ，Ｇ，Ｂの位置からＣ，Ｍ，Ｙの位
置に切り替わる。外部から入力する赤色信号Ｒ、緑色信
号Ｇ、青色信号ＢはＹＣＭ信号作成回路５０６で入力色
信号の補色信号であるＣ，Ｍ，Ｙ信号に変換されて信号
切り替え回路５０７を通して各色のシフトレジスタ５０
８ＲＣ，５０８ＧＭ，５０８ＢＹに供給される。

【００８５】そして、上記透過表示モードと同様に、こ
れらシフトレジスタ５０８ＲＣ，５０８ＧＭ，５０８Ｂ
Ｙから表示領域の薄膜トランジスタのドレインに印加さ
れる。このとき、上記ドレインへの表示信号の印加に同
期して走査回路５０３か薄膜トランジスタのゲートにゲ
ート制御信号を与える。これらのタイミングはタイミン
グ制御回路５０１により制御される。こうして、反射表
示モードでのフルカラーの画像表示が行われる。

【００８６】なお、図１３に示した実施例では、表示領
域における同色の画素は縦に一列に配列されている。こ
のため、フィルタは前記第４実施例におけるフィルタと
してＩＴＯを用いた場合を除き、各画素毎に単独に形成
しないで縦ストライプ状としてもよい。

【００８７】図１４は図１３における液晶パネルの等価
回路図である。図中、ドレインドライバＤＤＲは図１３
のシフトレジスタ部分に相当し、実際にはラッチ回路や
出力回路等と共に構成したＬＳＩからなる。このドレイ
ンドライバＤＤＲには複数のドレイン線ＤＬ（ＸｉＧ，
ＸｉＢ，Ｘｉ₁Ｒ，Ｘｉ₁Ｇ，Ｘｉ₁Ｂ，Ｘｉ₂Ｒ，・
・・・）が接続し、ゲートドライバＧＤＲには複数のゲ
ート線Ｙ_1,Ｙ_2,・・・・Ｙ_endが接続している。図中、
Ｖｃｏｍは共通電極（対向電極）への給電端、ＳＵＰは
電源回路とＣＲＴ→ＴＦＴ信号変換回路を搭載した基板
（インターフェース基板）を示す。

【００８８】ホスト（外部信号源：ホストコンピュー
タ、あるいはテレビ受像回路）から入力した表示画像信
号はインターフェース基板を介して前記図１３で説明し
たようにドレインドライバとゲートドライバに供給され
て、透過表示モードあるいは反射モードで画像を表示す
る。

【００８９】図１５は液晶パネルと駆動回路の間の表示
信号（表示データ、表示タイミング信号、制御信号クロ
ック）の液晶パネルＰＮＬへの流れをさらに説明するブ
ロック図である。インターフェース基板に搭載された表
示制御装置は上記の各種の表示信号を受けて、その色信
号（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を液晶パネルでの表
示に適合した形式の表示データに変換する。このとき、
液晶パネルＰＮＬの表示モードが透過表示モードか反射
表示モードかによって信号切り替え回路５０７が入力信
号を前記図１３で説明したＹＣＭ信号作成回路５０６を
バイパスさせるか、あるいは変換動作をさせるかを選択
する。その後の信号の流れは上記で説明したので省略す
る。

【００９０】本実施例により、前記第１〜第４実施例で
説明した構造の液晶パネルを用いた液晶表示装置で、反
射表示モードと透過表示モードを選択的に採用して周囲
の明るさの変化に応じて常に明るく鮮明なカラー画像表
示を得ることができる。

【００９１】図１６は本発明による液晶表示装置を用い
て構成したタッチパネル付きの携帯情報端末の一例を説
明する模式断面図である。本例は液晶パネル１（前記し
たＰＮＬ）と補助光源装置、所謂バックライト３（前記
実施例における符号１０２〜４０２に相当）を備えてい
る。液晶パネル１の背面にバックライト３を積層してあ
り、周囲が暗い環境では液晶パネル１を透過するバック
ライト３からの照明光を液晶パネル１に形成した画像で
変調し、これを液晶パネル１の表面側に出射することに
よって画像を可視化する。また、明るい環境では、反射
型の液晶パネルとして動作する。

【００９２】この液晶パネル１の表示面側（画面側）に
はペン先等で押圧することにより手書き入力が可能な、
所謂タッチパネル４を積層し、液晶パネル１の表示面か
ら情報を入力する。

【００９３】すなわち、この液晶表示装置は、二枚の透
明基板１Ａ，１Ｂの間に液晶層を挟持し、その表面側と
背面側に偏光板１Ｃを設けた液晶パネル１の背面に、略
々矩形の透明な導光板２と導光板２の一縁に沿って設置
したランプ３Ａとランプ反射シート３Ｂを有するバック
ライト３を有し、透過表示モードではこのバックライト
３からの光を導光板２に伝播させる途上で液晶パネル方
向に経路偏向して液晶パネル１を背面から照明する構成
としている。また、導光板２の背面にはドット印刷５等
が形成され、液晶パネルの全域で均一な輝度を得るよう
になっている。

【００９４】導光板２のさらに背面側には、導光板２か
ら背面に出射した光を全反射させて液晶パネル１側に戻
す反射板１１が設置されている。

【００９５】このようなバックライト３は、光拡散フィ
ルム１２、あるいはプリズム板（図示せず）等の光量分
布補正部材を介して液晶パネル１に積層される。

【００９６】図１７は本発明による液晶表示装置を実装
した電子機器の一例としての携帯型情報端末の構成例を
説明する斜視図である。この携帯型情報端末（ＰＤＡ）
はホストコンピュータ５０やバッテリー５２を収納し、
表面にキーボード４９を備えた本体部４７と、液晶表示
装置４６やフロントライト用のインバータ５４を実装し
た表示部４８で構成されている。

【００９７】本体部４７には接続ケーブル６１を介して
携帯電話機６０が接続できるようになっており、遠隔地
との間で通信が可能となっている。

【００９８】表示部４８の液晶表示装置４６とホストコ
ンピュータ４７との間はインターフェースケーブル５３
で接続されている。

【００９９】また、表示部４８の一部にはペンホルダ５
７が設けてあり、ここに入力ペン５６が収納される。

【０１００】この液晶表示装置は、キーボード４９を使
用した情報の入力と入力ペン５６でタッチパネルの表面
を押圧したり、なぞり、あるいは記入で種々の情報を入
力したり、あるいは液晶パネルに表示された情報の選
択、処理機能の選択、その他の各種操作を可能としてあ
る。

【０１０１】なお、この種の携帯型情報端末（ＰＤＡ）
の形状や構造は図示したものに限るものではなく、この
他に多様な形状、構造および機能を具備したものが考え
られる。

【０１０２】また、本発明は上記のような携帯型情報端
末（ＰＤＡ）に限らず、色表示を原色Ｒ，Ｇ，Ｂとその
補色Ｙ，Ｍ，Ｃを選択して行う必要のある各種の表示装
置に適用できる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周囲が明るい環境では反射表示モード、暗い環境では透
過表示モードを選択し、環境の明るさに関係なく常に明
るい、かつ鮮明なフルカラーの画像表示が得られる液晶
表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の基本構成部分を説
明する模式図である。

【図２】図１におけるフィルタの光波長−透過率を定性
的に説明する特性図である。

【図３】本発明の液晶表示装置における補色を用いた反
射モードでの加法混色によるカラー表示の一例の説明図
である。

【図４】本発明による液晶表示装置の第１実施例を説明
する液晶パネルの模式断面図である。

【図５】赤色光の干渉フィルタ１０１ＲＣの反射率と透
過率のスペクトル図である。

【図６】は緑色光の干渉フィルタ１０１ＧＭの反射率と
透過率のスペクトル図である。

【図７】青色光の干渉フィルタ１０１ＢＹの反射率と透
過率のスペクトル図である。

【図８】本発明による液晶表示装置の第２実施例を説明
する液晶パネルの模式断面図である。

【図９】本発明による液晶表示装置の第３実施例を説明
する液晶パネルの模式断面図である。

【図１０】第４実施例の具体的な干渉フィルタＲ／Ｃの
透過／反射特性図である。

【図１１】第４実施例の具体的な干渉フィルタＧ／Ｍの
透過／反射特性図である。

【図１２】第４実施例の具体的な干渉フィルタＢ／Ｙの
透過／反射特性図である。

【図１３】本発明による液晶表示装置の第５実施例を説
明する駆動回路のブロック図である。

【図１４】図１３における液晶パネルの等価回路図であ
る。

【図１５】液晶パネルと駆動回路の間の表示信号（表示
データ、表示タイミング信号、制御信号クロック）の液
晶パネルＰＮＬへの流れをさらに説明するブロック図で
ある。

【図１６】本発明による液晶表示装置を用いて構成した
タッチパネル付きの携帯情報端末の一例を説明する模式
断面図である。

【図１７】本発明による液晶表示装置を実装した電子機
器の一例としての携帯型情報端末の構成例を説明する斜
視図である。

【符号の説明】

２００基板２０１ＲＣ赤色光透過／シアン色光反射フィルタ２０１ＧＭ緑色光透過／マゼンタ色光反射フィルタ２０１ＢＹ青色光透過／イエロー色光反射フィルタ２０２バックライト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３９０Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２Ｆ５Ｃ０９４Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２６４２Ｊ５Ｇ４３５ 3/36 3/36 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA35Y FA42Z FA45Z FB06 FB08 FD04 FD06 GA06 GA13 GA16 HA07 HA08 HA12 JA02 KA01 LA17 LA18 2H092 GA18 HA04 HA05 HA28 JA24 NA01 NA26 PA06 PA08 PA09 PA12 PA13 QA07 QA08 QA14 QA15 2H093 NA16 NA43 NC09 NC11 NC13 NC34 ND05 ND17 ND39 NE06 NF05 NF06 NF20 5C006 AA01 AA22 AF46 AF63 AF85 BB28 BB29 BF03 BF15 BF24 EA01 FA04 FA54 FA56 5C080 AA10 BB05 CC03 DD04 EE28 FF11 JJ02 JJ05 JJ06 5C094 AA10 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 EA05 ED03 ED20 FB16 GA10 5G435 AA03 BB12 CC09 CC12 DD11 EE26 EE30 FF01 GG12 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板で液晶層を挟持すると共に、前
記基板の一方にカラー表示のための光制御素子を有する
液晶パネルを具備し、前記光制御素子を透過する透過光
の制御によるカラー表示と、前記光制御素子で反射する
補色光の制御によるカラー表示とを選択可能とした液晶
表示装置。
【請求項２】一対の基板の間に液晶層を挟持して複数の
画素を有し、前記基板の一方の内面に画素毎に特定の色
の光を透過し、かつ前記特定の色の補色の光を反射する
複数色種の光制御素子を備えた液晶パネルと、液晶パネ
ルを背面から照明する照明光源とを具備し、前記光制御
素子を透過する複数色の光の制御によるカラー表示と、
前記光制御素子で反射する上記複数色の各補色の光の制
御によるカラー表示とを選択可能とした液晶表示装置。
【請求項３】前記光制御素子が干渉フィルタであること
を特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記フィルタを前記液晶パネルを構成する
一対の基板のうちの前記照明光源側に位置する基板の内
面に形成したことを特徴とする請求項３記載の液晶表示
装置。
【請求項５】前記液晶パネルが画素毎にスイッチング素
子を一方の基板に有する一対の基板の間に液晶層を挟持
したアクティブマトリクス駆動方式の液晶パネルであ
り、前記フィルタを前記スイッチング素子を有する一方
の基板と液晶層を介して対向する他方の基板に形成した
ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶パネルが画素毎にスイッチング素
子を一方の基板に有する一対の基板の間に液晶層を挟持
したアクティブマトリクス駆動方式の液晶パネルであ
り、前記フィルタを前記スイッチング素子を有する一方
の基板に形成したことを特徴とする請求項４記載の液晶
表示装置。
【請求項７】前記一対の基板の少なくとも一方の内面に
前記画素を形成するための透明電極を有し、前記フィル
タを上記透明電極の下層に配置したことを特徴とする請
求項６または７記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記一対の基板の少なくとも一方の内面に
前記画素を形成するための透明電極を有し、上記透明電
極が前記フィルタを兼ねたことを特徴とする請求項６ま
たは７記載の液晶表示装置。
【請求項９】前記フィルタを兼ねる透明電極が、ＩＴＯ
とこのＩＴＯより屈折率の小さな誘電体膜とを積層した
多層膜で構成したことを特徴とする請求項７記載の液晶
表示装置。
【請求項１０】複数色の光を発する照明光源と、前記複
数色の光の透過を制御する機能と前記複数色の光の各補
色の反射光を制御する機能とを併せ持つ光制御素子と、
前記光制御素子の透過光を制御する場合と前記反射光を
制御する場合とで異なる画像信号を供給する画像制御装
置を具備したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】一対の基板の間に液晶層を挟持して複数
の画素を有し、前記基板の一方の内面に画素毎に特定の
色の光を透過し、かつ前記特定の色の補色の光を反射す
る複数色種の光制御素子を備えた液晶パネルと、液晶パ
ネルを背面から照明する照明光源と、前記光制御素子の
透過光を制御する場合と前記反射光を制御する場合とで
異なる画像信号を供給する画像制御装置とを具備し、前
記光制御素子を透過する複数色の光の制御によるカラー
表示と、前記光制御素子で反射する上記複数色の各補色
の光の制御によるカラー表示とを選択可能とした液晶表
示装置。
【請求項１２】前記光制御素子が干渉フィルタであり、
前記干渉フィルタが赤色光を透過しシアン色光を反射す
る第１のフィルタと、緑色光を透過しマゼンタ色光を反
射する第２のフィルタと、青色光を透過しイエロー色光
を反射する第３のフィルタで構成したことを特徴とする
請求項１０または１１記載の液晶表示装置。
【請求項１３】マトリクス状に配列した画素表示領域
と、前記画素表示領域に走査信号を供給する走査回路
と、前記画素表示領域に画像信号を供給する信号回路と
を具備し、前記信号回路が赤色、緑色、青色の各画像信
号をシアン色、マゼンタ色、イエロー色に変換する信号
変換回路を具備したことを特徴とする請求項１２記載の
液晶表示装置。
【請求項１４】前記照明光源を赤、緑、青の３波長の光
を発する３波長蛍光管で構成したことを特徴とする請求
項１３記載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記照明光源を赤色光、緑色光、青色光
の３色の波長の光をそれぞれ発する３色の発光ダイオー
ドで構成したことを特徴とする請求項１３記載の液晶表
示装置。