JP2005055595A - Liquid crystal display, its driving method, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置、及びその駆動方法、並びに電子機器に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device, a driving method thereof, and an electronic apparatus.
液晶表示装置として、明るい場所では反射型液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所では透過型液晶表示装置と同様にバックライトにより表示を視認可能にした半透過反射型液晶表示装置が提案されている。このような半透過反射型液晶表示装置としては、上基板と下基板との間に液晶層が挟持されるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用の窓部を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射板として機能させる液晶表示装置が知られている。この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面の反射膜で反射され、再び液晶層を通過して上基板側から出射されて表示に寄与する。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜の窓部から液晶層を通過した後、上基板側から外部に出射されて表示に寄与する。したがって、反射膜の形成領域のうち、窓部が形成された領域が透過表示領域、その他の領域が反射表示領域となる。 As a liquid crystal display device, there is a transflective liquid crystal display device that uses external light in a bright place as in a reflective liquid crystal display device, and in a dark place, the display can be visually recognized by a backlight in the same manner as a transmissive liquid crystal display device. Proposed. In such a transflective liquid crystal display device, a liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate, and a reflective film in which a window for light transmission is formed on a metal film such as aluminum is disposed below. There is known a liquid crystal display device that is provided on the inner surface of a substrate and has the reflective film function as a transflective plate. In this case, in the reflection mode, external light incident from the upper substrate side passes through the liquid crystal layer, is reflected by the reflective film on the inner surface of the lower substrate, and passes through the liquid crystal layer again and is emitted from the upper substrate side to contribute to display. To do. On the other hand, in the transmissive mode, light from the backlight incident from the lower substrate side passes through the liquid crystal layer from the window portion of the reflective film, and then is emitted from the upper substrate side to the outside to contribute to display. Accordingly, of the reflective film formation region, the region where the window is formed is the transmissive display region, and the other region is the reflective display region.
ところが、従来の半透過反射型液晶表示装置には、透過表示での視角が狭いという課題があった。これは、視差が生じないよう液晶セルの内面に半透過反射板を設けている関係で、観察者側に備えた1枚の偏光板だけで反射表示を行わなければならないという制約があり、光学設計の自由度が小さいためである。そこで、この課題を解決するために、Jisakiらは、下記の非特許文献1において、垂直配向液晶を用いる新しい液晶表示装置を提案した。その特徴は、以下の3つである。
(1)誘電率異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、電圧印加によってこれを倒す「VA(Vertical Alignment)モード」を採用している点。
(2)透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚(セルギャップ)が異なる「マルチギャップ構造」を採用している点(この点については、例えば特許文献1参照)。
(3)透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が360度全方向に倒れるように対向基板上の透過表示領域の中央に突起を設けている点。すなわち、「配向分割構造」を採用している点。
(1) Employs a “VA (Vertical Alignment) mode” in which a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is aligned perpendicularly to a substrate, and this is defeated by applying a voltage.
(2) A “multi-gap structure” is employed in which the liquid crystal layer thickness (cell gap) is different between the transmissive display area and the reflective display area (refer to, for example, Patent Document 1).
(3) The transmissive display area is a regular octagon, and a projection is provided at the center of the transmissive display area on the counter substrate so that the liquid crystal is tilted 360 degrees in all directions in this area. In other words, “alignment division structure” is adopted.
特許文献1に開示されたようなマルチギャップ構造は、透過表示領域と反射表示領域の電気光学特性(透過率−電圧特性、及び反射率−電圧特性)を揃える上で有効な手段である。何故ならば、透過表示領域では光が液晶層を1回のみ通過するのに対し、反射表示領域では光が液晶層を2回通過するからである。また、特許文献2及び非特許文献1に開示された液晶表示装置においても、やはりマルチギャップ構造が採用されている。
しかしながら、上記マルチギャップ構造を採用すると、以下のような不具合が生じる。
(1)基板内面に液晶層厚を異ならせるための段差を形成することによる工程数並びにコストの増加。
(2)液晶層厚が異なる領域間の段差部において光漏れを生じやすく、結果として表示コントラストが低下する。またこの領域をブラックマスクで隠すことも成されるが、その場合表示が暗くなる。
(3)反射表示領域のセルギャップ(液晶層厚)が透過表示領域より小さいため、両領域間で応答速度の差が生じる。具体的には、透過表示領域の応答時間は、反射表示領域の応答時間の4倍程度となる。
(4)透過表示の最適電圧と反射表示の最適電圧を一致させることが難しい。すなわち、透過表示と反射表示の双方で高コントラストの表示を得つつ、表示階調を一致させる調整を行うことが困難である。
The multi-gap structure as disclosed in
However, when the multi-gap structure is employed, the following problems occur.
(1) Increase in the number of processes and cost by forming a step for changing the thickness of the liquid crystal layer on the inner surface of the substrate.
(2) Light leakage is likely to occur at step portions between regions having different liquid crystal layer thicknesses, resulting in a decrease in display contrast. In addition, this area may be hidden with a black mask, but in this case, the display becomes dark.
(3) Since the cell gap (liquid crystal layer thickness) of the reflective display area is smaller than the transmissive display area, a difference in response speed occurs between the two areas. Specifically, the response time of the transmissive display area is about four times the response time of the reflective display area.
(4) It is difficult to match the optimum voltage for transmissive display with the optimum voltage for reflective display. That is, it is difficult to adjust the display gradation while obtaining a high contrast display in both the transmissive display and the reflective display.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、マルチギャップ構造を採用することなく透過表示と反射表示の双方で、高輝度、高コントラスト、広視野角の表示が得られ、かつ反射表示と透過表示の表示特性の調整が容易であって、好ましくは消費電力の低減も実現することができる液晶表示装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can achieve high luminance, high contrast, and wide viewing angle display in both transmissive display and reflective display without adopting a multi-gap structure. It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device that can easily adjust the display characteristics of the reflective display and the transmissive display, and that can preferably reduce power consumption.
本発明は、上記課題を解決するために、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、1つのドット領域を平面的に区画して、反射表示を行う反射表示用サブドットと、透過表示を行う透過表示用サブドットとが設けられており、前記反射表示用サブドットに、反射表示用画素電極と、該反射表示用画素電極と電気的に接続された反射表示用スイッチング素子とが備えられ、前記透過表示用サブドットには、透過表示用画素電極と、該透過表示用画素電極と電気的に接続された透過表示用スイッチング素子とが備えられていることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
この構成によれば、ドット領域を区画して設けられた反射表示用サブドットと、透過表示用サブドットとを、各々独立に駆動して反射表示と透過表示を行う半透過反射型の液晶表示装置が提供される。このような構成とすることで、前記両サブドットに対して異なる電圧を印加できるので、液晶層を透過する長さ(リターデーション)の異なる反射表示と透過表示との輝度やコントラストの調和を、上記電圧により調整することが可能であるため、前記マルチギャップ構造を採用しなくとも、反射表示と透過表示の双方で高輝度、高コントラストの表示が得られる。そして、前記マルチギャップ構造を備えないことで、工数の増加や、液晶層厚を異ならせるための段差部に起因する漏れ光の増加、及び反射表示と透過表示に応答速度差が生じる等の、マルチギャップ構造に起因する問題点が解消される。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, for reflective display in which one dot region is divided in a plane to perform reflective display. A sub-dot and a sub-dot for transmissive display for performing transmissive display are provided, and a reflective display pixel electrode and a reflective display electrically connected to the reflective display pixel electrode are connected to the reflective display sub-dot A transmissive display pixel electrode and a transmissive display switching element electrically connected to the transmissive display pixel electrode. A liquid crystal display device is provided.
According to this configuration, a transflective liquid crystal display that performs reflective display and transmissive display by independently driving the reflective display subdots and the transmissive display subdots provided by dividing the dot area. An apparatus is provided. By adopting such a configuration, since different voltages can be applied to both the sub-dots, the brightness and contrast of the reflective display and the transmissive display with different lengths (retardations) that pass through the liquid crystal layer can be adjusted. Since the voltage can be adjusted by the voltage, a high-luminance and high-contrast display can be obtained in both the reflective display and the transmissive display without adopting the multi-gap structure. And by not providing the multi-gap structure, such as an increase in man-hours, an increase in leakage light due to a stepped portion for varying the liquid crystal layer thickness, and a difference in response speed between reflection display and transmission display, etc. Problems due to the multi-gap structure are eliminated.
本発明の液晶表示装置において、前記液晶層は、初期配向が垂直配向を呈する液晶を含むことが好ましい。すなわち、反射/透過の表示方式や、セルギャップの違いによらず高品質の黒表示が可能な垂直配向モードを採用することで、ドット領域の構造が比較的複雑になる半透過反射型液晶表示装置において、容易に広視野角、高コントラストの高品質の表示を得ることができる。 In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the liquid crystal layer includes a liquid crystal whose initial alignment is vertical alignment. In other words, a transflective liquid crystal display that has a relatively complicated dot area structure by adopting a reflective / transmissive display method and a vertical alignment mode that enables high-quality black display regardless of the cell gap. In the apparatus, a high-quality display with a wide viewing angle and high contrast can be easily obtained.
上記構成の液晶表示装置では、前記反射表示用画素電極の平面領域内、及び/又は透過表示用画素電極の平面領域内に、電圧印加時の液晶分子の配向方向を制御する配向制御手段が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、上記配向制御手段により電圧印加時の垂直配向液晶の傾倒方向を適切に制御することが可能になり、垂直配向モードの液晶表示装置で問題となるパネル斜視時のざらざらとしたしみ状のムラ等の表示不良を効果的に防止でき、広視野角、高コントラストの表示が可能になる。
In the liquid crystal display device having the above-described configuration, an alignment control means for controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied is provided in the planar area of the reflective display pixel electrode and / or in the planar area of the transmissive display pixel electrode. It is preferable that
According to this configuration, it becomes possible to appropriately control the tilting direction of the vertical alignment liquid crystal when the voltage is applied by the alignment control means, and rough spots at the time of panel perspective, which is a problem in the vertical alignment mode liquid crystal display device. Display defects such as unevenness of the shape can be effectively prevented, and display with a wide viewing angle and high contrast becomes possible.
本発明の液晶表示装置において、前記反射表示用画素電極と透過表示用画素電極のうち、少なくとも一方の電極は、複数の島状部と、該複数の島状部間を電気的に接続する連結部とを有する構成とすることができる。
このように画素電極を複数の島状部に分割した構成とすることで、電圧印加時に島状部の周端で生じる斜め電界により、島状部の平面領域における液晶分子の配向方向を、島状部の中央に向かう方向とすることができる。これにより、各島状部毎に配向状態の異なる液晶ドメインを形成することができ、広視野角の表示が得られる。また、液晶ドメインの境界が島状部の辺端に固定されるため、パネル斜視時にもしみ状のムラを生じることがなく、高画質の表示が得られる。
In the liquid crystal display device of the present invention, at least one of the reflective display pixel electrode and the transmissive display pixel electrode includes a plurality of island-shaped portions and a connection for electrically connecting the plurality of island-shaped portions. It can be set as the structure which has a part.
In this way, the pixel electrode is divided into a plurality of island-shaped portions, so that the orientation direction of the liquid crystal molecules in the planar region of the island-shaped portion is changed by the oblique electric field generated at the peripheral edge of the island-shaped portion when a voltage is applied. The direction toward the center of the shape portion can be taken. Thereby, liquid crystal domains having different alignment states can be formed for each island-shaped portion, and a display with a wide viewing angle can be obtained. In addition, since the boundary of the liquid crystal domain is fixed to the side edge of the island-shaped portion, a high-quality display can be obtained without causing spot-like unevenness when the panel is viewed.
上記構成の液晶表示装置において、前記配向制御手段は、平面視で前記島状部の略中央部に配置されていることが好ましい。この構成によれば、前記島状部の平面領域に、前記配向制御手段を中心とする平面視略放射状の配向状態を呈する液晶ドメインを形成でき、全方位で均一な視角特性を有する広視野角の表示を得ることができる。 In the liquid crystal display device having the above-described configuration, it is preferable that the orientation control means is disposed at a substantially central portion of the island-like portion in plan view. According to this configuration, in the planar region of the island-shaped portion, a liquid crystal domain that exhibits a substantially radial alignment state in plan view with the alignment control means as the center can be formed, and a wide viewing angle having uniform viewing angle characteristics in all directions Can be obtained.
本発明の液晶表示装置において、前記反射表示用サブドットの液晶容量と前記透過表示用サブドットの液晶容量とは、ほぼ等しいことが好ましい。
このような構成とすることで、前記両サブドット間でクロストーク等の問題が生じるのを効果的に防止することができる。
In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the liquid crystal capacity of the reflective display sub-dot and the liquid crystal capacity of the transmissive display sub-dot are substantially equal.
With such a configuration, it is possible to effectively prevent problems such as crosstalk between the two sub-dots.
本発明の液晶表示装置において、前記スイッチング素子は二端子型非線形素子であり、前記反射表示用サブドットの液晶容量と前記反射表示用スイッチング素子の素子容量との比は、前記透過表示用サブドットの液晶容量と前記透過表示用スイッチング素子の素子容量との比とほぼ等しい構成とすることができる。
このような構成とすることで、二端子型非線形素子を用いた場合に生じる、書き込み時のプッシュダウンによる実効電圧の低下幅を、両サブドットで揃えることができ、反射表示と透過表示とで輝度やコントラストに差が生じるのを防止できる。
In the liquid crystal display device of the present invention, the switching element is a two-terminal nonlinear element, and the ratio of the liquid crystal capacity of the reflective display subdot to the element capacity of the reflective display switching element is the transmission display subdot. The liquid crystal capacitance can be made substantially equal to the ratio of the capacitance of the transmissive display switching element.
With such a configuration, the effective voltage drop due to push-down during writing that occurs when a two-terminal nonlinear element is used can be made uniform for both sub-dots. A difference in brightness and contrast can be prevented.
本発明の液晶表示装置において、前記透過表示用サブドットに対して照明光を供給する照明手段を備え、前記照明手段の点灯状態に連動して、前記反射表示用サブドット及び/又は透過表示用サブドットの駆動状態を変更可能とされている構成とすることができる。
このような構成とすることで、照明手段の点灯/消灯状態、すなわち反射表示状態と透過表示状態のそれぞれで、前記両サブドットを適切な形態にて駆動することが可能になる。
In the liquid crystal display device of the present invention, an illuminating unit that supplies illumination light to the transmissive display sub-dots is provided, and the reflective display sub-dots and / or transmissive display units are linked to the lighting state of the illuminating unit The driving state of the subdots can be changed.
With such a configuration, it becomes possible to drive the sub-dots in an appropriate form in each of the lighting unit on / off state, that is, the reflective display state and the transmissive display state.
本発明の液晶表示装置において、前記照明手段が消灯されたとき、前記透過表示用サブドットは駆動停止状態とされる構成とすることができる。
この構成によれば、照明手段が消灯され、反射表示用サブドットが主たる表示領域となる反射表示状態において、表示にほとんど寄与しない透過表示用サブドットの駆動を停止するので、液晶表示装置の消費電力を著しく低減することができ、特に携帯電子機器に用いて好適な液晶表示装置を提供することができる。
In the liquid crystal display device of the present invention, when the illuminating means is turned off, the transmissive display sub-dots can be in a drive stop state.
According to this configuration, in the reflective display state in which the illumination unit is turned off and the reflective display subdot is the main display area, driving of the transmissive display subdot that contributes little to the display is stopped. Power can be significantly reduced, and a liquid crystal display device suitable for use in portable electronic devices can be provided.
本発明の液晶表示装置において、入力された画像信号に所定の画像処理を施して前記各サブドットに対して出力する画像処理手段をさらに備え、前記画像処理手段は、前記反射表示用サブドットに対して、表示コントラストを強調する信号処理を施した画像信号を出力する構成とすることができる。
従来から、半透過反射型液晶表示装置では、透過表示に比して反射表示はコントラスト感に欠け、暗く見えるという課題があった。そこで本構成では、反射表示用サブドットと透過表示用サブドットとを独立に駆動できることを利用して、反射表示用サブドットに入力される画像信号に対して対してコントラストを強調する画像処理を行うようにしている。これにより、くっきりとした明るい反射表示が得られるようになる。
The liquid crystal display device of the present invention further includes image processing means for performing predetermined image processing on the input image signal and outputting the image signal to each of the sub-dots, and the image processing means includes the reflective display sub-dots. On the other hand, an image signal subjected to signal processing for enhancing the display contrast can be output.
Conventionally, in a transflective liquid crystal display device, there has been a problem that a reflective display lacks a contrast feeling and looks dark compared to a transmissive display. Therefore, in this configuration, by utilizing the fact that the reflective display sub-dots and the transmissive display sub-dots can be driven independently, image processing for enhancing contrast with respect to the image signal input to the reflective display sub-dots is performed. Like to do. As a result, a clear and bright reflective display can be obtained.
本発明の液晶表示装置において、前記画像処理手段から前記反射表示用サブドットに対して出力される画像信号は、入力された画像信号を2値の階調値に変換した画像信号である構成とすることができる。
あるいは、本発明の液晶表示装置において、前記画像処理手段から前記反射表示用サブドットに対して出力される画像信号は、入力された画像信号の中間階調域におけるゲインを上昇させる信号処理を施された画像信号である構成とすることができる。
これらの構成によれば、反射表示用サブドットのコントラストを強調することができ、くっきりとした明るい反射表示を得ることができる。特に、反射表示が2値の階調表示とされる場合、反射表示の階調はつぶれるが、表示内容によらず反射表示で最大コントラストが得られるので、透過表示用サブドットが主たる表示領域として用いられる際に、透過表示用サブドットの表示を補助するために用いて有効である。
In the liquid crystal display device of the present invention, the image signal output from the image processing means to the reflective display sub-dot is an image signal obtained by converting the input image signal into a binary gradation value. can do.
Alternatively, in the liquid crystal display device of the present invention, the image signal output from the image processing unit to the reflective display sub-dot is subjected to signal processing for increasing the gain in the intermediate gradation region of the input image signal. It can be set as the structure which is the image signal made.
According to these configurations, the contrast of the reflective display sub-dots can be enhanced, and a clear and bright reflective display can be obtained. In particular, when the reflective display is a binary gradation display, the gradation of the reflective display is crushed, but the maximum contrast is obtained in the reflective display regardless of the display content, so that the sub-dot for transmissive display is the main display area. When used, it is effective for assisting the display of transmissive display sub-dots.
本発明の液晶表示装置において、前記照明手段が点灯されたとき、前記画像処理手段から前記反射表示用サブドットに対して、前記コントラストを強調する信号処理を施された画像信号が出力される構成とすることができる。
照明手段が点灯され、透過表示状態とされた液晶表示装置においては、透過表示用サブドットが主たる表示領域とされるため、反射表示用サブドットについては、画像信号の階調を正確に再現する必要はない。そこで、本構成では、反射表示のコントラストを強調して透過表示用サブドットの表示を補助するために用い、透過表示のコントラストを向上させるようにした。従って、本構成によれば、より高品質の透過表示が得られるようになる。
In the liquid crystal display device of the present invention, when the illuminating unit is turned on, the image processing unit outputs an image signal subjected to signal processing for enhancing the contrast with respect to the reflective display sub-dot. It can be.
In the liquid crystal display device in which the illumination unit is turned on and in the transmissive display state, the transmissive display subdot is the main display area, and therefore, the gradation of the image signal is accurately reproduced for the reflective display subdot. There is no need. Therefore, in this configuration, the contrast of the transmissive display is improved by enhancing the contrast of the reflective display and assisting the display of the transmissive display sub-dots. Therefore, according to this configuration, a higher quality transmissive display can be obtained.
次に、本発明は、先に記載の本発明の液晶表示装置の駆動方法であって、前記透過表示用サブドットと、反射表示用サブドットとを、それぞれのサブドットで最大輝度が得られる異なった電圧範囲で駆動することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法を提供する。この駆動方法によれば、反射表示と透過表示の双方で明るく、高コントラストの表示を得ることができる。 Next, the present invention is the above-described method for driving a liquid crystal display device according to the present invention, wherein the transmissive display sub-dot and the reflective display sub-dot can obtain the maximum luminance with each sub-dot. A driving method of a liquid crystal display device, characterized in that driving is performed in different voltage ranges. According to this driving method, a bright and high-contrast display can be obtained in both the reflective display and the transmissive display.
本発明の液晶表示装置の駆動方法では、前記反射表示用サブドットを、コントラストを強調した階調表示とすることができる。この駆動方法によれば、透過表示に比して反射表示が、コントラスト感に欠け、暗く見えるという半透過反射型液晶表示装置の問題点を解決し、明るく、くっきりとした反射表示を得ることができる。 In the driving method of the liquid crystal display device of the present invention, the reflective display sub-dots can be displayed in gradation with enhanced contrast. According to this driving method, it is possible to solve the problem of the transflective liquid crystal display device in which the reflective display lacks contrast and looks dark compared to the transmissive display, and a bright and clear reflective display can be obtained. it can.
本発明の液晶表示装置の駆動方法では、前記反射表示用サブドットにおいて、2値の階調表示を行うこともできる。また本発明の液晶表示装置の駆動方法では、前記反射表示用サブドットにおいて、中間階調域のゲインを上昇させる階調補正を行うこともできる。
これらの駆動方法を採用することで、反射表示のコントラスト感、及び明るさを改善することができ、透過表示状態において反射表示用サブドットを透過表示用サブドットの補助として用いる際に透過表示のコントラストを向上させることができるという効果も得られる。
In the driving method of the liquid crystal display device of the present invention, binary gradation display can be performed in the reflective display sub-dots. In the liquid crystal display device driving method of the present invention, gradation correction for increasing the gain in the intermediate gradation region can be performed in the reflective display sub-dots.
By adopting these driving methods, it is possible to improve the contrast and brightness of the reflective display, and when the reflective display subdot is used as an auxiliary to the transmissive display subdot in the transmissive display state, There is also an effect that the contrast can be improved.
本発明の液晶表示装置の駆動方法では、前記透過表示用サブドットに対して照明光を供給する照明手段の点灯状態と連動して、前記反射表示用サブドット及び/又は透過表示用サブドットの駆動状態を変更することができる。
この駆動方法によれば、照明手段の点灯/消灯それぞれの状態において、透過表示用サブドットと反射表示用サブドットの双方を適切な駆動状態として表示を行うことができ、反射表示及び透過表示の表示品質をさらに高めることができる。
In the driving method of the liquid crystal display device of the present invention, the reflective display subdots and / or the transmissive display subdots are linked with the lighting state of the illumination means for supplying illumination light to the transmissive display subdots. The driving state can be changed.
According to this driving method, it is possible to display both the transmissive display sub-dots and the reflective display sub-dots in an appropriate drive state in each of the lighting means on / off states, and the reflective display and the transmissive display. Display quality can be further improved.
本発明の液晶表示装置の駆動方法では、前記照明手段を消灯したとき、前記透過表示用サブドットの駆動を停止することができる。この駆動方法によれば、反射表示状態の液晶表示装置において、表示にほとんど寄与しない透過表示用サブドットの表示を停止するので、駆動するサブドット数を半減させることができ、これにより液晶表示装置の消費電力を著しく低減させることができる。 In the driving method of the liquid crystal display device of the present invention, when the illumination unit is turned off, the driving of the transmissive display sub-dots can be stopped. According to this driving method, in the liquid crystal display device in the reflective display state, the display of the transmissive display subdots that hardly contribute to the display is stopped, so that the number of subdots to be driven can be halved. Power consumption can be significantly reduced.
本発明の液晶表示装置の駆動方法では、前記照明手段を点灯したとき、前記反射表示用サブドットを、コントラストを強調した階調で表示することもできる。この構成によれば、透過表示状態の液晶表示装置において、主たる表示領域を組成しない反射表示用サブドットについて、コントラストを強調した表示を行わせることで、透過表示用サブドットを補助するように機能させ、透過表示のコントラストを向上させることができる。 In the driving method of the liquid crystal display device of the present invention, when the illumination unit is turned on, the reflective display sub-dots can be displayed in a gradation with enhanced contrast. According to this configuration, in the liquid crystal display device in the transmissive display state, the function of assisting the transmissive display sub-dot by causing the display to emphasize the contrast for the reflective display sub-dot that does not form the main display region. Thus, the contrast of transmissive display can be improved.
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高輝度、高コントラスト、広視野角の反射表示並びに透過表示が得られる表示部を備えた電子機器が提供される。 Next, an electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device according to the present invention described above. According to this configuration, an electronic apparatus including a display unit capable of obtaining reflective display and transmissive display with high brightness, high contrast, and wide viewing angle is provided.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下で参照する各図において、積層膜や部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎の縮尺は適宜異ならせて表示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings referred to below, the scale of each member is appropriately changed and displayed in order to make the laminated film and the member recognizable on the drawing.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態である液晶表示装置の回路構成図、図2(a)は、同、1画素領域を示す平面構成図、図2(b)は、同図(a)のA−A’線に沿う断面構成図である。これらの図に示す液晶表示装置は、スイッチング素子としてTFT(薄膜トランジスタ)素子を備えたアクティブマトリクス方式のカラー液晶表示装置である。また、本実施形態に係る液晶表示装置は、初期配向が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなる液晶層を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2A is a plan configuration diagram showing one pixel region, and FIG. It is a section lineblock diagram which meets an AA 'line of a). The liquid crystal display device shown in these drawings is an active matrix color liquid crystal display device including a TFT (thin film transistor) element as a switching element. Further, the liquid crystal display device according to the present embodiment includes a liquid crystal layer made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy in which the initial alignment is vertical alignment.
本実施形態の液晶表示装置100は、図1に示すように、平面視マトリクス状に配置された複数のドット領域Dと、データ線駆動回路201と、走査線駆動回路204とを備えており、これらの駆動回路から延出された複数のデータ線6a…と、走査線3r…、3t…とが設けられている。各々のドット領域Dは、2つのサブドットSD1,SD2に区画されており、サブドットSD1は、TFT素子30rとこのTFT素子30rのドレインに接続された液晶表示要素50rとを備え、サブドットSD2は、TFT素子30tとこのTFT素子30tのドレインに接続された液晶表示要素50tとを備えて構成されている。
TFT素子30r、30tのソースには、データ線駆動回路201から延びるデータ線6aが接続され、TFT素子30r、30tのゲートには、それぞれ走査線駆動回路204から延びる走査線3r、3tが接続されている。
As shown in FIG. 1, the liquid
The data lines 6a extending from the data line driving
次に、図2に基づいて、本実施形態の液晶表示装置100の画素構成について説明する。図2に示すように、本実施形態の液晶表示装置100では、互いに平行に延在する走査線30r、30tと、これらの走査線に交差して延在するデータ線6aとに囲まれた平面視矩形状の領域がドット領域D1〜D3とされ、1つのドット領域に対応して3原色のうち1色のカラーフィルタが形成され、3つのドット領域D1〜D3で3色のカラーフィルタ22B,22G,22Rを含む画素領域を形成している。
Next, a pixel configuration of the liquid
ドット領域D1〜D3は、データ線6aの延在方向に配列された2つのサブドットSD1,SD2からなる。サブドットSD1は、アルミニウムや銀等の金属薄膜からなる平面視八角形状の反射表示用画素電極9rと、反射表示用画素電極9r、走査線3r、及びデータ線6aに接続されたTFT素子30rとを備えた反射表示用サブドットとされ、サブドットSD2は、ITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電膜からなる平面視八角形状の透過表示用画素電極9tと、透過表示用画素電極9t、走査線3t、及びデータ線6aに接続されたTFT素子30tとを備えた透過表示用サブドットとされている。本実施形態の場合、反射表示用画素電極9rと透過表示用画素電極9tとは、平面視でほぼ同一の形状及び大きさを有している。
The dot areas D1 to D3 are composed of two sub dots SD1 and SD2 arranged in the extending direction of the
ここで、図3は、サブドットSD1に設けられたTFT素子30rを拡大して示す平面構成図である。同図に示すように、TFT素子30rは、半導体層33と、半導体層33の下層側(基板本体10A側)に設けられたゲート電極部32rと、半導体層33の上層側(液晶層50側)に設けられたソース電極部34、及びドレイン電極部37を備えて構成されている。半導体層33のゲート電極部32rと対向する領域には、チャネル領域33cが形成されており、チャネル領域33cの両側に、ソース領域33s、及びドレイン領域33dが形成されている。
ゲート電極部32rは、走査線3rの一部をデータ線6a延在方向に延出して形成されており、その先端側で半導体層33のチャネル領域33cと図示略の絶縁膜を介して対向している。ソース電極部34は、データ線6aの一部を走査線3r延在方向に延出して形成されており、ソースコンタクトホール35を介して半導体層33のソース領域33sと電気的に接続されている。ドレイン電極37は、その一端側でドレインコンタクトホール36を介して半導体層33のドレイン領域33dと電気的に接続され、他端側は、図3では省略されているが、図2に示した反射表示用画素電極9rと直接又はコンタクトホールを介して電気的に接続されている。そして、TFT素子30rは、走査線3rを介して入力されるゲート信号により所定期間だけオン状態とされることで、データ線6aを介して供給される画像信号を、所定のタイミングで液晶に対して書き込むようになっている。
また、図示は省略するが、透過表示用のサブドットSD2に設けられたTFT素子30tも、図3に示すTFT素子30rと同様の構成を備えている。
Here, FIG. 3 is an enlarged plan view showing the
The
Although not shown, the
一方、図2(b)に示す断面構造を見ると、液晶表示装置100は、素子基板10と、これに対向配置された対向基板25とを備え、前記基板10,25間に初期配向状態が垂直配向をとる、すなわち誘電異方性が負の液晶からなる液晶層50が挟持されている。液晶層50は、図に示す如くドット領域D3内でほぼ一定の層厚に形成されており、先の特許文献1,2に記載の半透過反射型液晶表示装置のような「マルチギャップ構造」とはされていない。素子基板10の外面側には、透過表示用の光源であるバックライト(照明手段)15が配設されている。このように本実施形態の液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層50を備えた垂直配向モードの液晶表示装置であって、サブドットSD1による反射表示と、サブドットSD2による透過表示とが可能な半透過反射型の液晶表示装置である。
On the other hand, when the cross-sectional structure shown in FIG. 2B is seen, the liquid
素子基板10は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体10Aの表面に、透光性の絶縁膜24が設けられており、係る絶縁膜24の下層側(基板本体10A側)に、TFT素子30r、30tが形成されている(図2(b)では、走査線3r、3tのみが示されている。)。また、絶縁膜24の表面には、部分的に凹凸形状24aが付与されており、係る凹凸形状の形成領域に反射表示用画素電極9rが設けられている。従って反射表示用画素電極9rは、上記凹凸形状24aに倣う凹凸面を有しており、係る凹凸により光散乱性を付与されて、外部からの映り込み防止、並びに視野角の拡大を実現している。一方、透過表示用画素電極9tは、絶縁膜24の平坦面上に形成されている。
The
また、図示は省略したが、反射表示用画素電極9r及び透過表示用画素電極9tを覆ってポリイミド等の垂直配向膜が成膜されており、液晶層50の初期配向制御を行うようになっている。本実施形態の場合、上記垂直配向膜にはラビング処理等の配向処理を施す必要はない。
尚、本実施形態では、金属反射膜からなる反射表示用画素電極9rを形成した場合について説明したが、反射表示用画素電極9rとしては、ITO等の透明導電膜からなるものとすることもでき、この場合には、透明導電膜からなる画素電極の直下又は絶縁膜を介した下層側に、金属反射膜を形成すればよい。
Although not shown, a vertical alignment film such as polyimide is formed so as to cover the reflective
In the present embodiment, the case where the reflective
一方、対向基板25は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体25Aの液晶層50側表面に、カラーフィルタ22R(ドット領域D1,D2ではそれぞれカラーフィルタ22B、22G)と、アクリル樹脂等からなる平坦化膜23と、ITO等の透明導電膜からなる平面ベタ状の共通電極31とが順次積層された構成を備えている。また、反射表示用画素電極9rの面中心と平面視略同一位置の共通電極31上に、絶縁材料からなる八角錐状の誘電体突起(配向制御手段)31rが設けられており、透過表示用画素電極9tの面中心と平面視略同一位置の共通電極31上に、絶縁材料からなる八角錐状の誘電体突起(配向制御手段)31tが設けられている。
これらの誘電体突起31r、31tの形状としては、図2に示す八角錐状を含む多角錐状のほか、円錐状や半球状等の形状も適用でき、誘電体突起31r、31tに代えて、共通電極31の一部を切り欠いた開口部を設け、配向制御手段として利用することもできる(例えば図6参照)。
また、上記共通電極31及び誘電体突起31r、31を覆って図示略の垂直配向膜が形成されている。係る垂直配向膜は、先に記載の素子基板10上に設けられた垂直配向膜と同様の構成とすることができる。
On the other hand, the
As the shapes of the
A vertical alignment film (not shown) is formed so as to cover the
カラーフィルタ22R、22G、22Bには、反射表示用サブドットSD1の平面領域内に位置する開口領域22r、22g、22bが、それぞれのカラーフィルタを一部切り欠いて設けられている。本実施形態の場合、開口領域22r、22g、22bは対応するドット領域D1〜D3の誘電体突起31r…と同心位置にて平面視円形状に形成されている。これらの開口領域22r、22g、22bを設けることで、透過表示用サブドットSD2との色度の調和が図れるとともに、反射表示用サブドットSD1の明るさを向上させることができ、反射表示と透過表示の双方で輝度及び色度のバランスのとれた高画質の表示が得られるようになっている。
また、開口領域22r、22g、22bの大きさ(直径)は、カラーフィルタ22R、22G、22Bの色種に応じて異なっており、具体的には、視感度の高い緑色のカラーフィルタ22Gの開口領域22gは相対的に大きく、視感度の低い青色のカラーフィルタ22Bの開口領域22bは相対的に小さく形成されている。
The
Further, the sizes (diameters) of the
下基板10の外面側には、基板本体10A側から位相差板18と偏光板19とを積層した円偏光板が設けられており、上基板25の外面側には、基板本体25A側から位相差板16と偏光板17とを積層した円偏光板が設けられている。すなわち、本実施の形態の液晶表示装置100では、液晶層50に対して円偏光を入射させて表示を行うようになっている。このような構成とすることで、液晶層50に直線偏光を入射させる場合のように電圧印加時の液晶分子の配向方向に依存してドット領域内の透過率が不均一になることがなくなり、ドット領域の開口率を実質的に向上させ、もって液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。
上記円偏光板の構成としては、偏光板とλ/4位相差板を組み合わせた円偏光板、偏光板とλ/2位相差板とλ/4位相差板とを組み合わせた広帯域円偏光板、あるいは、偏光板とλ/2位相差板とλ/4位相差板と負のCプレートと組み合わせ、視角補償機能を備えた円偏光板を採用することができる。尚、「Cプレート」とは、膜厚方向に光軸を有する位相差板である。
A circularly polarizing plate is provided on the outer surface side of the
As the configuration of the circular polarizing plate, a circular polarizing plate combining a polarizing plate and a λ / 4 retardation plate, a broadband circular polarizing plate combining a polarizing plate, a λ / 2 retardation plate, and a λ / 4 retardation plate, Alternatively, a circularly polarizing plate having a viewing angle compensation function by combining a polarizing plate, a λ / 2 retardation plate, a λ / 4 retardation plate, and a negative C plate can be employed. The “C plate” is a retardation plate having an optical axis in the film thickness direction.
上記構成を備えた本実施形態の半透過反射型液晶表示装置100は、ドット領域D1〜D3を区画して反射表示用サブドットSD1と、透過表示用サブドットSD2とが設けられており、それぞれのサブドットSD1、SD2を、TFT素子30r、30tにより独立に駆動して反射表示、及び透過表示を行うようになっている。このような構成とされたことで、反射表示用画素電極9rと透過表示用画素電極9tとに異なる電圧を印加することが可能になり、反射表示と透過表示の双方にてコントラスト、輝度の最適化を容易に行うことができる。
The transflective liquid
本実施形態の場合、液晶表示装置100の液晶層50は、反射表示用サブドットSD1と透過表示用サブドットSD2とでほぼ同一の層厚とされているので、サブドットSD1,SD2のそれぞれの電気光学特性は、図4のグラフに示すような互いに異なる曲線を描く。これは、透過表示用サブドットSD2では、表示光は液晶層50を1回透過した光であるのに対し、反射表示用サブドットSD1では、液晶層50を2回透過した光が表示に用いられるためである。尚、図4中、破線で示される曲線は、反射表示用サブドットSD1のR−V特性(反射率−電圧特性)であり、実線で示される曲線は透過表示用サブドットSD2のT−V特性(透過率−電圧特性)である。
In the case of the present embodiment, the
従来の半透過反射型液晶表示装置では、画素電極に印加する電圧はドット領域内で一様であるため、マルチギャップ構造を採用しない限り、反射表示領域における電気光学特性と、透過表示領域における電気光学特性とを揃えることはできなかった。これに対して、本実施形態の液晶表示装置100では、例えば図4に「+」印で示したように、同階調の表示を行う場合に、反射表示用画素電極9rに印加する電圧と、透過表示用画素電極9tに印加する電圧とを異ならせることが可能であるため、ドット領域Dにおける表示階調を、反射表示用サブドットSD1と透過表示用サブドットSD2とで容易に揃えることができる。特に、反射表示において階調反転の生じる領域を表示に用いないため、両サブドット間でコントラストを低下させる作用を生じることがなく、高コントラストの表示を得ることができる。また、前記サブドットSD1,SD2のそれぞれで最大輝度が得られる電圧値を表示に用いることができ、高輝度の表示を得ることができる。
In the conventional transflective liquid crystal display device, the voltage applied to the pixel electrode is uniform within the dot region. Therefore, unless a multi-gap structure is employed, the electro-optical characteristics in the reflective display region and the electrical property in the transmissive display region are The optical characteristics could not be matched. On the other hand, in the liquid
また、上述の如く本実施形態の液晶表示装置100は、マルチギャップ構造を備えない構成とされているので、先の記載のマルチギャップ構造の採用に伴い生じる問題点(マルチギャップ段差の形成による工数の増加、段差部における光漏れ、反射表示と透過表示の応答速度差)を解消することができるのは勿論である。
特に、本実施形態の液晶表示装置は、液晶層50に垂直配向液晶を用いているため、サブドットSD1,SD2に関わらず、またセルギャップ(液晶層厚)に関わらず電圧無印加時に常に黒を表示することが可能である。これにより、他の液晶表示モード(例えばTNモード)の液晶表示装置と比較して極めて容易に透過表示、反射表示の双方で高コントラストの表示を得られるという利点を有している。
Further, as described above, since the liquid
In particular, since the liquid crystal display device of this embodiment uses vertically aligned liquid crystal for the
また、本実施形態の液晶表示装置100は、垂直配向モードの液晶層50の電圧印加時の配向状態を適切に制御し、広視野角、高コントラストの表示を得られるようになっている。これは、画素電極9r、9tが平面視八角形状とされ、かつそれぞれの画素電極9r、9tと対向して誘電体突起31r、31tが設けられていることによる。
画素電極9r、9tと共通電極31との間に電界が印加されていない状態(電圧無印加時)には、液晶層50の液晶分子は、基板面に対して垂直に配向されている。そして、画素電極9r、9tと、共通電極31との間に電圧を印加すると、画素電極9r、9tの平面領域に配置されている液晶分子は、これらの画素電極9r、9tの辺端部にて生じる斜め電界により、その辺端と面方向で垂直な方向に倒れ、その周囲の液晶分子も、係る傾倒方向と整合するべく同方向に倒れる。その結果、各々の画素電極9r、9tの周端から電極の中央部へ向かって液晶分子が倒れる。また、画素電極9r、9tの中心と平面視同位置に設けられた誘電体突起31r、31t上では、電圧無印加時には、誘電体突起31r、31tの表面に設けられた垂直配向膜により、誘電体突起表面に対して垂直、すなわち基板面に対して傾斜して液晶分子が配向されている。そして、電圧印加時には、前記誘電体突起上の液晶分子は、その傾斜方向へ倒れるため、その周囲の液晶分子も同方向に倒れる。その結果、誘電体突起31r、31tを中心とする平面視略放射状に液晶分子が配向される。
このようにして、画素電極9r、9tのそれぞれの平面領域には、電圧印加時に、誘電体突起31r、31tを中心とする平面視略放射状の配向状態を有する液晶ドメインが形成される。そして、各々の液晶ドメインにより、全方位に対して均一な視角特性を得ることができるとともに、それぞれの液晶ドメインの境界は、画素電極9r、9tの境界で固定されるため、液晶表示装置100を斜視した際にも、ざらざらとしたしみ状のムラを生じない、高画質の表示を得ることができる。
In addition, the liquid
When no electric field is applied between the
In this manner, liquid crystal domains having a substantially radial alignment state in plan view around the
また、本実施形態の場合、平面視八角形状の画素電極9r、9tと、画素電極9r、9tに対応して設けられた誘電体突起31r、31tの両方により電圧印加時の液晶の配向状態を制御するようになっているので、画素電極9r、9tの平面積を比較的大きくした場合にも、液晶の配向を適切に制御できるようになっている。具体的には、40〜50μmφ程度の大きさの画素電極9r、9tを形成したとしても、配向を安定させることができ、開口率を高く維持できることにより明るい表示を得られるという利点もある。
In the case of the present embodiment, the orientation state of the liquid crystal when a voltage is applied is determined by both the
またさらに、本実施形態では、反射表示用サブドットSD1と透過表示用サブドットSD2の液晶容量がほぼ等しくなっているため、前記サブドットSD1,SD2間でのクロストーク等の問題を生じることもない。特に、本実施形態でサブドットSD1,SD2のスイッチング素子として用いたTFT素子に代えて、TFD(Thin Film Diode)素子をスイッチング素子として用いる構成とした場合には、書き込み時に素子と液晶との容量比に応じてプッシュダウン(容量カップリングにより実質的な書き込み電圧が減衰する現象)が生じるため、サブドットSD1,SD2の液晶容量を揃えることは有効である。 Furthermore, in this embodiment, since the liquid crystal capacities of the reflective display subdot SD1 and the transmissive display subdot SD2 are substantially equal, problems such as crosstalk between the subdots SD1 and SD2 may occur. Absent. In particular, when a TFD (Thin Film Diode) element is used as the switching element instead of the TFT element used as the switching element of the subdots SD1 and SD2 in this embodiment, the capacitance between the element and the liquid crystal at the time of writing Since pushdown (a phenomenon in which a substantial writing voltage is attenuated by capacitive coupling) occurs depending on the ratio, it is effective to align the liquid crystal capacitances of the subdots SD1 and SD2.
尚、本実施の形態では、画素電極9r、9tの平面形状を八角形状としているが、この形状に限定されず、円形や楕円形、多角形状等のいずれも適用が可能である。すなわち、画素電極9r、9tとしては、その平面領域内で電圧印加時に略放射状の配向状態をとる液晶ドメインを形成し得る形状であれば、好適に用いることができる。
さらには、本実施形態では、画素電極9r、9tの辺端で生じる斜め電界により電界印加時の液晶の配向状態を制御する構成としたが、誘電体突起や電極開口部等の配向制御手段によりドット領域内の液晶の配向状態を制御する構成とした場合には、画素電極9r、9tの平面形状は、必ずしも上記に挙げた形状としなくても構わない。
In the present embodiment, the planar shape of the
Furthermore, in the present embodiment, the liquid crystal alignment state at the time of electric field application is controlled by an oblique electric field generated at the side edges of the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態の液晶表示装置について、図面を参照しつつ説明する。図5は、本実施形態の液晶表示装置200の回路構成図であり、図6(a)は、同、1画素領域を示す平面構成図、図6(b)は、(a)図に示すB−B’線に沿う断面構成図である。液晶表示装置200は、スイッチング素子としてTFD素子(二端子型非線形素子)を用いたアクティブマトリクス型のカラー液晶表示装置である。尚、以下では、図5及び図6において、図1ないし図3と同一の符号が付された構成要素は、同様の構成要素であるとして適宜説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a liquid crystal display device according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the liquid
図5に示すように、走査線駆動回路110及びデータ線駆動回路120を含む液晶表示装置200には、信号線、すなわち複数の走査線13と、これらの走査線13と交差する複数のデータ線19r、19tとが設けられ、走査線13は走査線駆動回路110により、データ線19r、19tはデータ線駆動回路120により駆動される。そして、各ドット領域Dにおいて、走査線13とデータ線19rとの間にTFD素子40rと液晶表示要素160r(液晶層)とが直列に接続され、走査線13とデータ線19tとの間に、TFD素子40tと液晶表示要素160tとが直列に接続されている。つまり、各ドット領域Dは、TFD素子40rと液晶表示要素160rとを有するサブドットSD1と、TFD素子40tと液晶表示要素160tとを有するサブドットSD2とを具備している。
なお、図5では、TFD素子40r、40tが走査線13側に接続され、液晶表示要素160r、160tがデータ線19r、19t側に接続されているが、これとは逆にTFD素子40r、40tをデータ線19r、19t側に、液晶表示要素160r、160tを走査線13側に設ける構成としても良い。
また、図5では、データ線19r、19tをともに上側に取り出して同一のデータ線駆動回路に接続しているが、データ線19r群を上側に、データ線19t群を下側に取り出して、別々のデータ線駆動回路に接続した方が、各々に異なる電圧を印加する上で都合が良い。
As shown in FIG. 5, the liquid
In FIG. 5, the
In FIG. 5, the
次に、図6に基づき画素構成について説明する。図6(a)に示すように、本実施形態の液晶表示装置200では、図示左右方向に延在する走査線13により区画される1本ずつのデータ線19r、19tの平面領域が、ドット領域D1〜D3とされており、1つのドット領域に対応して3原色のうち1色のカラーフィルタが形成され、3つのドット領域D1〜D3で3色のカラーフィルタ22R、22G、22Bを含む画素領域を形成している。
Next, the pixel configuration will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6A, in the liquid
図5に示したように、液晶表示装置200の各ドット領域Dは2つのサブドットSD1,SD2に区画されており、図6(a)に示すドット領域D1〜D3では、2本のデータ線19r、19tが延在しており、各ドット領域内における、データ線19rの形成領域にサブドットSD1が設けられており、他方のデータ線19tの形成領域にサブドットSD2が設けられている。サブドットSD1には、走査線13とTFD素子40rを介して接続された反射表示用画素電極131rが設けられるとともに、反射膜20が設けられている。サブドットSD2には、走査線13とTFD素子40tを介して接続された透過表示用画素電極131tが設けられている。従って、液晶表示装置200において、サブドットSD1は反射表示用サブドットであり、サブドットSD2は、透過表示用サブドットである。
ここでTFD素子40r、40tは走査線13と画素電極131r、131tとを接続するスイッチング素子である。TFD素子40r、40tは、例えば、Taを主成分とする第1導電膜と、第1導電膜の表面に形成され、Ta2O3を主成分とする絶縁膜と、絶縁膜の表面に形成され、Crを主成分とする第2導電膜とを含むMIM構造を具備して構成されている。そして、TFD素子40r、40tの第1導電膜は走査線13に接続され、第2導電膜は画素電極131r、131tにそれぞれ接続される。
As shown in FIG. 5, each dot area D of the liquid
Here, the
反射表示用サブドットSD1に設けられた反射表示用画素電極131rは、平面視正八角形状を成している。透過表示用サブドットSD2に設けられた透過表示用画素電極131tは、走査線13の延在方向に配列された平面視正八角形状の2つの島状部131a、131bと、これらの島状部131a、131bを電気的に接続するべく両島状部131a、131bから延出された連結部131cとを備えており、島状部131aと前記TFD素子40tとが接続されている。上記反射表示用画素電極131rと、島状部131a、131bとは、平面視でほぼ同一の形状、及び大きさを有して形成されており、透過表示用サブドットSD2は、反射表示用サブドットSD1の概ね2倍の平面領域となっている。
The reflective
一方、図6(b)に示す断面構造を見ると、液晶表示装置200は、上基板225とこれに対向配置された下基板210との間に液晶層50を挟持した構成を備えている。下基板210の外側(背面側)には、透過表示用の光源を成すバックライト(照明手段)が配設されている。本実施形態においても、液晶層50は、図に示す如くドット領域D3内でほぼ一定の層厚に形成されており、先の特許文献1,2に記載の半透過反射型液晶表示装置のような「マルチギャップ構造」とはされていない。
このように、本実施形態の液晶表示装置200は、垂直配向型の液晶層50を備えた垂直配向モードの液晶表示装置であって、サブドットSD1による反射表示と、サブドットSD2による透過表示とが可能な半透過反射型の液晶表示装置である。
On the other hand, when viewing the cross-sectional structure shown in FIG. 6B, the liquid
As described above, the liquid
下基板210には、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体10Aの表面にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜からなる反射膜20が絶縁膜24を介して部分的に形成されている。この反射膜20の形成領域に反射表示用サブドットSD1が設けられている。
基板本体10A上に形成された絶縁膜24は、その表面の一部領域に凹凸形状を付与されており、係る凹凸形状に倣って反射膜20の表面は凹凸部を有する。このような凹凸により反射光が散乱されるため、外部からの映り込みが防止され、良好な視認性を得ることができる。
On the
The insulating
ドット領域内の反射膜20上、及び絶縁膜24上には、反射表示用サブドットSD1、及び透過表示用サブドットSD2に跨る矩形状の赤色カラーフィルタ22Rが設けられている。平面的には、図6(a)に示すように、3色のカラーフィルタ22R(赤),22G(緑),22B(青)が配列されており、隣接するカラーフィルタの境界領域と平面的に重なって走査線13が延在している。
カラーフィルタ22R上には、絶縁膜26が形成されており、この絶縁膜26により反射膜20、及びカラーフィルタ22Rによる凹凸形状を平坦化している。
そして、絶縁膜26の表面には、ITO等の透明導電材料からなるデータ線19r、19tが、紙面垂直方向に延びる平面視ストライプ状に形成されており、この紙面垂直方向に並設されている複数のドット領域D1〜D3のそれぞれのサブドットSD1,SD2の共通の電極として機能する。また、データ線19rには、各ドット領域に対応して、その一部を切り欠いた平面視八角形状の開口部19raが形成されており、データ線19tには、各ドット領域に対応してその一部を切り欠いた平面視八角形状の開口部19ta、19tbが形成されている。開口部19ra、19ta、19tbは、図6(a)に示すように、反射表示用画素電極131r、透過表示用画素電極131tの島状部131a、131bのそれぞれ対応して設けられており、画素電極131r、島状部131a、131bそれぞれの平面領域のほぼ中央部に配置されている。
A rectangular
An insulating
On the surface of the insulating
尚、図示は省略したが、データ線19r、19tを覆って、ポリイミド等からなる垂直配向膜が形成されている。この垂直配向膜は、液晶分子を膜面に対して垂直に配向させる配向膜であり、本実施形態では、ラビング等の配向処理を施していないものを用いることが好ましい。
また、本実施形態では、反射膜20と、反射表示用サブドットSD1の電極を成すデータ線19rとを別個に設けて積層した構成としているが、データ線19rを金属材料で形成することで、反射膜の機能を兼ね備えた電極とすることもできる。
Although not shown, a vertical alignment film made of polyimide or the like is formed so as to cover the
Further, in the present embodiment, the
次に、上基板225側においては、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体25Aの液晶層50側に、ITO等の透明導電材料からなり、図6(a)に示す平面形状を有する画素電極131r、131tが形成され、これらの画素電極131r、131tそれぞれに対応して設けられたTFD素子40r、40tと、走査線13とが設けられている。また、図示は省略したが、画素電極131r、131tを覆ってポリイミド等からなる垂直配向膜が設けられている。
Next, on the
上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置200は、ドット領域D1〜D3をそれぞれ区画して反射表示用サブドットSD1と透過表示用サブドットSD2とが設けられ、それぞれのサブドットSD1,SD2をTFD素子40r、40tにより独立に駆動して反射表示及び透過表示を行うので、反射表示と透過表示の双方でコントラスト、輝度の最適化を容易に行えるようになっている。
また、上述の如く本実施形態の液晶表示装置200も、マルチギャップ構造を備えない構成とされているので、先の記載のマルチギャップ構造の採用に伴い生じる問題点(マルチギャップ段差の形成による工数の増加、段差部における光漏れ、反射表示と透過表示の応答速度差)を解消することができるのは勿論である。
The liquid
In addition, as described above, the liquid
本実施形態の場合、反射表示用サブドットSD1と、透過表示用サブドットSD2のセルギャップはほぼ等しく、電極面積は透過表示用サブドットSD2が2倍大きいため、透過表示用サブドットSD2の液晶容量は、反射表示用サブドットSD1の2倍となっている。先に記載したように、スイッチング素子としてTFD素子を用いる場合、ドットの液晶容量が異なっていると、TFD素子と液晶容量の比に応じて書き込み時に生じるプッシュダウンにより実質的な書き込み電圧が異なってしまう。本実施形態の液晶表示装置200では、TFD素子40r、40tが等しい場合、透過表示用画素電極131tに印加される実質電圧の方が高くなる。そこで、本実施形態のように、透過表示を優先するドット構成とする場合には、TFD素子40r、40tの素子容量を等しくし、TFD素子40rにより高い電圧を印加して駆動する方法を採用するか、あるいは、TFD素子40tの素子面積(素子容量)を、TFD素子40rの約2倍として各TFD素子40r、40tを作製すればよい。
In the present embodiment, the cell gaps of the reflective display subdot SD1 and the transmissive display subdot SD2 are substantially equal, and the electrode area of the transmissive display subdot SD2 is twice as large. The capacity is twice that of the reflective display sub-dot SD1. As described above, when the TFD element is used as the switching element, if the liquid crystal capacity of the dots is different, the substantial write voltage varies depending on the push-down that occurs at the time of writing depending on the ratio of the TFD element and the liquid crystal capacity. End up. In the liquid
液晶表示装置200においても、先の液晶表示装置100と同様、垂直配向モードの液晶層50の電圧印加時の配向状態を適切に制御できるようになっている。反射表示用サブドットSD1においては、画素電極131rを平面視正八角形状とするとともに、画素電極131rの中心位置に開口部19raを配置することで、画素電極131r辺端、及び開口部19ra周端の斜め電界により、電界印加時に開口部19raを中心とする平面視略放射状の配向状態を呈する液晶ドメインを画素電極131rの平面領域に形成することができ、これによりざらざらとしたしみ状のムラが生じることがなく高画質であって、全方位で均一な視角特性の反射表示が可能になっている。
Also in the liquid
また、透過表示用サブドットSD2においては、2つの島状部131aと、131bとを平面視正八角形状とするとともに、それぞれの中心位置に開口部19ta、19tbを配置したことで、電圧印加時に、島状部131a、131bのそれぞれの平面領域に、上記反射表示用サブドットSD1と同様の液晶ドメインを形成することができるので、境界が固定され、かつ平面視略放射状の液晶配向状態を呈する2つの液晶ドメインにより、ざらざらとしたしみ状のムラが生じることがなく高画質であって、全方位で均一な視角特性の透過表示を得ることが可能になっている。
Further, in the transmissive display sub-dot SD2, the two island-
(第3の実施形態)
本発明に係る半透過反射型液晶表示装置では、反射表示用サブドットSD1と、透過表示用サブドットSD2とを独立に駆動できるという利点を活かして、例えば、反射表示用サブドットSD1と、透過表示用サブドットSD2とで表示階調を異ならせて表示を行うこともできる。例えば、反射表示は透過表示に比してコントラスト感に欠け、暗く見えるため、反射表示用サブドットSD1の表示をコントラストを強調した表示とする駆動方法を採用することで、明るく、くっきりとした反射表示が得られるようになる。
上記駆動方法を適用する場合には、反射表示用サブドットSD1に対してデータ線駆動回路201から出力される画像信号について、コントラストを強調する信号処理を施された画像信号を送出すればよい。
前記コントラストを強調する信号処理の一例を挙げるならば、図7(a)に実線で示すような入出力曲線γaに沿って入力信号から出力階調への変換を行う画像処理手段を設けることで実現できる。図7(a)に示す入出力曲線γaでは、同図に点線で示す入出力曲線γ0(階調補正を行わない場合の入出力曲線)に対して中間階調領域のゲインを上昇させ、それと整合させるように低輝度側及び高輝度側の階調領域のゲインを低下させており、表示コントラストをより強調することが可能になっている。
(Third embodiment)
In the transflective liquid crystal display device according to the present invention, taking advantage of the fact that the reflective display subdot SD1 and the transmissive display subdot SD2 can be driven independently, for example, the reflective display subdot SD1 and the transmissive display subdot SD1 are transmitted. It is also possible to display the display sub-dots SD2 with different display gradations. For example, since the reflective display lacks contrast and looks darker than the transmissive display, the display method of the reflective display sub-dot SD1 is a display method that emphasizes the contrast, thereby providing a bright and clear reflection. Display can be obtained.
When the above driving method is applied, an image signal that has been subjected to signal processing that enhances the contrast of the image signal output from the data line driving
If emphasizing signal processing one example the contrast, the provision of an image processing unit for converting the input signal along the input-output curve gamma a, as shown by the solid line to the output tone in FIGS. 7 (a) Can be realized. In the input / output curve γa shown in FIG. 7A , the gain of the intermediate gradation region is increased with respect to the input / output curve γ 0 (input / output curve without gradation correction) indicated by a dotted line in FIG. Therefore, the gain of the gradation region on the low luminance side and the high luminance side is reduced so as to match it, and the display contrast can be further enhanced.
また、本発明に係る液晶表示装置100では、照明手段を成すバックライト15の点灯状態と連動して、反射表示用サブドットSD1の駆動形態を変更することもできる。バックライト15を点灯させて液晶表示装置100を透過表示状態とする場合、反射表示用サブドットSD1は、主たる表示領域として視認されない状態となる。そこで、バックライト15の点灯時には、反射表示用サブドットSD1をコントラストがさらに強調された表示とする駆動方法が適用できる。この場合、例えば、入力信号に対して、図7(b)に実線で示す入出力曲線γbに沿う信号処理を行う画像処理手段を設け、2値の階調値に変換された画像信号を反射表示用サブドットSD1に対して出力して表示を行うこともできる。このように反射表示用サブドットSD1を2値の階調表示とすることで、バックライト15点灯時の主たる表示部である透過表示用サブドットSD2の表示コントラストを強調する効果が得られる。
Further, in the liquid
また、本発明に係る液晶表示装置100では、バックライト15の点灯状態に連動して、透過表示用サブドットSD2の駆動形態を変更することもできる。すなわち、液晶表示装置100では、バックライト15が消灯している状態において、透過表示用サブドットSD2の駆動を停止する駆動方法も適用できる。バックライト15が消灯している反射表示状態では、透過表示用サブドットSD2は、光源がないために表示階調によらずほぼ黒表示となるため、透過表示状態のような他方のサブドットによる表示への寄与はほとんど無い。
そこで、液晶表示装置100のサブドットSD1,SD2を独立に駆動できる機能を利用して、バックライト15消灯時に透過表示用サブドットSD2の表示を停止することで、液晶表示装置100の消費電力を著しく低減することができ、例えば、携帯電話の待機時の表示等に好適に用いることができる。
上記透過表示用サブドットSD2の表示を停止するには、サブドットSD2のTFT素子30tのゲートと接続された走査線3tに対して、走査線駆動回路204からの選択パルスの入力を停止すればよい。
In the liquid
Therefore, by using the function of independently driving the sub dots SD1 and SD2 of the liquid
In order to stop the display of the transmissive display subdot SD2, the input of the selection pulse from the scanning
なお、従来の液晶表示装置の駆動方法においては、しばしば隣接するドットやラインの極性を反転する方法によってフリッカーの低減が行われてきたが、本発明に係る液晶表示装置においてサブドット単位でそのような駆動を行うと、透過表示あるいは反射表示の極性が揃って大きなフリッカーが発生する。また横電界によって配向制御可能な領域が狭まる。従って、本発明の液晶表示装置においては、少なくとも同一ドット内のサブドット同士は、同じ極性で駆動することが好ましい。 In the conventional liquid crystal display device driving method, flicker is often reduced by a method of inverting the polarity of adjacent dots or lines. However, in the liquid crystal display device according to the present invention, such a sub-dot unit does not. When the drive is performed properly, the polarity of the transmissive display or the reflective display is uniform and a large flicker is generated. In addition, the region in which the orientation can be controlled by the lateral electric field is narrowed. Therefore, in the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that at least the sub-dots in the same dot are driven with the same polarity.
(電子機器)
図8は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話1300は、本発明の表示装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記各実施の形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、明るく、高コントラストであり、かつ広視野角の透過/反射表示が可能になっている。
(Electronics)
FIG. 8 is a perspective view showing an example of an electronic apparatus according to the present invention. A
The display device of each of the above embodiments is not limited to the mobile phone, but is an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, and an electronic notebook. , Calculators, word processors, workstations, video phones, POS terminals, devices equipped with touch panels, etc., and can be suitably used as image display means. In any electronic device, it is bright, has high contrast, and has a wide viewing angle. Transmissive / reflective display is possible.
100,200 液晶表示装置、 D,D1〜D3 ドット領域、SD1 反射表示用サブドット、SD2 透過表示用サブドット、30r、30t TFT素子(スイッチング素子)、40r、40t TFD素子(スイッチング素子)、3r,3t,13 走査線、6a,19r,19t データ線、110,204 走査線駆動回路、120,201 データ線駆動回路、31r,31t 誘電体突起(配向制御手段)、19ra,19ta,19tb 開口部(配向制御手段)、9r,131r 反射表示用画素電極、9t,131t 透過表示用画素電極、131a,131b 島状部、131c 連結部、15 バックライト(照明手段) 100,200 liquid crystal display device, D, D1 to D3 dot area, SD1 reflective display subdot, SD2 transmissive display subdot, 30r, 30t TFT element (switching element), 40r, 40t TFD element (switching element), 3r , 3t, 13 scan line, 6a, 19r, 19t data line, 110, 204 scan line drive circuit, 120, 201 data line drive circuit, 31r, 31t dielectric protrusion (orientation control means), 19ra, 19ta, 19tb opening (Orientation control means), 9r, 131r reflective display pixel electrode, 9t, 131t transmissive display pixel electrode, 131a, 131b island-like part, 131c connecting part, 15 backlight (illuminating means)
Claims (22)
1つのドット領域を平面的に区画して、反射表示を行う反射表示用サブドットと、透過表示を行う透過表示用サブドットとが設けられており、
前記反射表示用サブドットに、反射表示用画素電極と、該反射表示用画素電極と電気的に接続された反射表示用スイッチング素子とが備えられ、
前記透過表示用サブドットには、透過表示用画素電極と、該透過表示用画素電極と電気的に接続された透過表示用スイッチング素子とが備えられていることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates,
One dot area is divided into two planes, and reflective display subdots for reflective display and transmissive display subdots for transmissive display are provided,
The reflective display sub-dot includes a reflective display pixel electrode and a reflective display switching element electrically connected to the reflective display pixel electrode.
The liquid crystal display device, wherein the transmissive display sub-dot includes a transmissive display pixel electrode and a transmissive display switching element electrically connected to the transmissive display pixel electrode.
前記反射表示用サブドットの液晶容量と前記反射表示用スイッチング素子の素子容量との比は、前記透過表示用サブドットの液晶容量と前記透過表示用スイッチング素子の素子容量との比とほぼ等しいことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 The switching element is a two-terminal nonlinear element,
The ratio of the liquid crystal capacity of the reflective display sub-dot to the element capacity of the reflective display switching element is substantially equal to the ratio of the liquid crystal capacity of the transmissive display sub-dot to the element capacity of the transmissive display switching element. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein:
前記照明手段の点灯状態に連動して、前記反射表示用サブドット及び/又は透過表示用サブドットの駆動状態を変更可能とされていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 Illuminating means for supplying illumination light to the transmissive display sub-dots,
The drive state of the reflective display subdot and / or the transmissive display subdot can be changed in conjunction with the lighting state of the illumination means. A liquid crystal display device according to 1.
前記画像処理手段は、前記反射表示用サブドットに対して、表示コントラストを強調する信号処理を施した画像信号を出力することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 Image processing means for performing predetermined image processing on the input image signal and outputting to each of the sub dots is further provided,
10. The liquid crystal according to claim 1, wherein the image processing means outputs an image signal obtained by performing signal processing for enhancing display contrast on the reflective display sub-dots. 11. Display device.
前記画像処理手段から前記反射表示用サブドットに対して、前記コントラストを強調する信号処理を施された画像信号が出力されることを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 When the lighting means is turned on,
13. The image signal according to claim 10, wherein an image signal subjected to signal processing for enhancing the contrast is output from the image processing unit to the reflective display sub-dots. Liquid crystal display device.
前記透過表示用サブドットと、反射表示用サブドットとを、それぞれのサブドットで最大輝度が得られる異なった電圧範囲で駆動することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。 A method for driving a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 13,
A driving method of a liquid crystal display device, wherein the transmissive display sub-dot and the reflective display sub-dot are driven in different voltage ranges in which the maximum luminance is obtained by each sub-dot.
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