JP2006234849A - 液晶表示装置及び該液晶表示装置に用いられる駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
構成部品及び製造工程が少なく、透過表示時でも表示画面が明るく、かつデータ信号の構成が簡単になる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】選択信号線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に入力される選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいてトランジスタＴｒ１_j，Ｔｒ２_j，Ｔｒ３_jがオン／オフ制御され、データ線Ｄ_jから入力される１種類のデータ信号が継時加法混色又は並置加法混色に対応する同選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいて選択されたデータ電極３１にサブ画素データ信号として分配して供給される。透過表示時では、継時加法混色に対応する選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいて、１画素を構成する３つのサブ画素に対応するデータ電極３１が同時に選択され、反射表示時では、並置加法混色に対応する選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいてデータ電極３１が選択される。
【選択図】図５

Description

この発明は、液晶表示装置及び該液晶表示装置に用いられる駆動方法に係り、特に、使用環境の変化に応じて透過表示又は反射表示を選択して行う場合に用いて好適な液晶表示装置及び該液晶表示装置に用いられる駆動方法に関する。

液晶表示装置は、内蔵されているバックライトから出射された光を透過して表示を行う透過型、及び太陽光などの外光を反射して表示を行う反射型がある。また、液晶表示装置でカラー表示を行う場合、通常、カラーフィルタが用いられるが、近年では、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に対応した色光を各々発光する３種類の発光素子を備えた光源（バックライト）を用いてフィールドシーケンシャル（ＦＳ）駆動が行われるものも製作されている。ＦＳ駆動では、バックライトとして、たとえばＲＧＢの３原色ランプが設けられ、同３原色ランプが時分割で点灯／非点灯される。

この種の液晶表示装置は、従来では、たとえば図１７に示すように、上側基板１と、下側基板２と、上側位相差板３と、上側偏光板４と、下側位相差板５と、下側偏光板６とから構成されている。上側基板１上には、データ電極７、走査電極８、ＴＦＴ（Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ）９及び画素電極１０が設けられている。データ電極７は、第１の方向に所定間隔で設けられ、１画素をＲ，Ｇ，Ｂの３色で分割したサブ画素に対応するサブ画素データ信号を入力する。走査電極８は、第１の方向と直交する第２の方向に所定間隔で設けられ、走査信号を入力する。ＴＦＴ９及び画素電極１０は、各データ電極７と各走査電極８との交差領域に設けられた画素セルを構成している。下側基板２上には、反射板及び着色層１１、及び着色層１２が設けられている。着色層１２は、Ｒ，Ｇ，Ｂが隣接するように設けられている。また、下側偏光板６の視認側の反対側には、図示しない光源（バックライト）が設けられている。このバックライトは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色に対応した色光を各々発光する３種類の発光素子を備えている。

図１８は、図１７のＡ−Ａ線断面図である。
同図１８に示すように、上側基板１と下側基板２の間には、液晶層１４が挟持され、同下側基板２の液晶層１４側に半透過反射膜１３が配設されている。また、１つの着色層１２は、１つの画素セルの領域（開口部）全てに設けられている。

この液晶表示装置では、各データ電極７と各走査電極８との交差領域に設けられた画素セルのうちの走査信号によって選択された画素セルにサブ画素データ信号が供給されることにより、視認側又は光源から与えられる光に対して表示画像に対応した変調が行われる。この場合、ＦＳ駆動では、１フレームが３つのフィールドに分割され、同各フィールド毎にＲ，Ｇ，Ｂの発光素子が時間順次に点灯されて継時加法混色によるカラー表示が行われる。透過表示時では、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子が同時に点灯することにより白色光が与えられ、着色層１２を通過する光によって並置加法混色によるカラー表示が行われる。反射表示時では、太陽光などの外光が反射板及び着色層１１を通過及び反射することにより、並置加法混色によるカラー表示が行われる。

上記の液晶表示装置の他、従来、この種の技術としては、たとえば、次のような文献に記載されるものがあった。
特許文献１に記載された液晶装置では、カラーフィルタを有する液晶パネルと、バックライトとが備えられている。カラーフィルタは、色の異なる複数種類の着色層を有している。バックライトは、各着色層の色に対応した色光をそれぞれ発光する複数種類の発光素子を有している。透過モードの表示では、フィールドシーケンシャル駆動により表示が行われる。すなわち、１フレームが複数のフィールドに分割され、１フレーム内において、複数種類の発光素子が時間順次に発光すると共に、発光素子の発光タイミングに合わせて、１フィールド毎に液晶パネルが駆動される。
特開２００３−０７６３４２号公報（要約書、図１）

しかしながら、上記従来の液晶表示装置では、次のような問題点があった。
すなわち、第１の問題点は、上側位相差板３及び下側位相差板５が必要となる他、反射板及び着色層１１を作成する工程があるため、構成部品及び製造工程が多くなり、低価格化が困難である。第２の問題点は、透過表示時では、表示画面が暗いことである。第３の問題点は、データ信号が、ＦＳ駆動、透過表示及び反射表示に対応して３種類必要となり、構成が複雑なことである。

第１の問題点が生じる理由は、反射板及び着色層１１を精密にパターンニングする必要があり、製造工程が多くなるため、歩留まりが低下する。この製造工程は、基板に反射板を積層、レジスト塗布、パターン露光、現像、反射板エッチング、レジスト剥離、及び洗浄という一連の複雑なものである。また、反射板が鏡面反射板の場合、入射光の正反射方向以外の方向から表示画面を見たときに暗くなるため、表示が見えないことがある。また、正反射した光は、偏光板４，６などによる表面反射光と重なり、視認性が悪いが、これを解決するために、正反射成分を低減させるための凹凸を樹脂などで作成するか、あるいは、偏光板４，６と基板１，２との間に、微小な透明粒子を分散させた拡散性のシートを各々入れる必要があり、さらに製造工程が増加するため、コストパフォーマンスが低下する。さらに、基板１，２の液晶層１４に対して反対側に、位相差板３，５及び偏光板４，６を積層する必要があるため、歩留まりが低下する。特に、位相差板３，５は、波長分散の少ないノルボルネン系の透明樹脂が用いられるため、高価であり、液晶表示装置の価格の低減が困難である。

第２の問題点が生じる理由は、図１８に示すように、着色層１２が１つの画素セルの開口部全体に形成されている。このため、１つの画素セルの透過領域及び反射領域の両方に着色層１２が設けられていることになり、同着色層１２によりバックライトからの光が吸収される。たとえば、赤を表示する際には、青及び緑の着色層１２に対応する画素セルを暗表示にするが、光が青及び緑の着色層１２を通過するため、着色層１２のない透過駆動のみのＦＳ駆動時に比較して、光の利用効率が低い。たとえば、図１９に示すように、着色層１２を使用した場合、透過開口部に対する着色層の割合が１００％となり、着色層がない場合のＦＳ駆動時の輝度に対する割合は、［１］画素内の画素セル同時駆動の場合に５５％程度、［２］画素内の画素セル個別駆動の場合に３０％程度となり、輝度が低下する。

このため、着色層１２のない透過駆動のみのＦＳ駆動と同等の輝度を得るためには、バックライトの輝度を少なくとも２倍〜３倍明るくする必要があり、この場合、消費電力が大幅に増加するという問題点がある。また、反射表示時では、光が着色層１２を２回通過するのに対し、透過表示時では、光が着色層１２を１回しか通過しない。このため、着色層１２を反射表示に合わせた場合は、透過表示では色再現性が低くなり、同着色層１２を透過表示に合わせた場合には、反射表示では表示画面が暗くなる。たとえば、反射表示時にＮＴＳＣ規格比が４０％の色度域を得ようとした場合、透過表示ではＮＴＳＣ規格比が２０％前後となる。また、透過表示時にＮＴＳＣ規格比が４０％の色度域を得ようとした場合、反射表示では外光がほとんど吸収され、暗い表示になる。

第３の問題点が生じる理由は、ＦＳ駆動、透過表示、及び反射表示に対応して、データ信号の駆動周波数などが異なるため、それぞれについてデータ信号を生成する回路を設ける必要がある。さらに、ＦＳ駆動では、１画素を構成する各画素セルのうちで、表示する画素セルと表示しない画素セルがあるため、データ信号とは別に信号を生成する必要がある。つまり、Ｒの着色層１２を駆動する信号、Ｇの着色層を駆動する信号、及びＢの着色層を駆動する信号を、それぞれ生成する必要があり、データ信号は、画素内の各画素セルを同時に駆動する場合に比べて３倍の信号を必要とする。また、各画素セルを同時に駆動する場合でも、それぞれの画素セルに対して信号を生成する必要があるため、より構成が複雑になる。

また、図１７又は図１８に示すように、ＴＦＴ９が上側基板２に配置されているが、ＴＦＴ９を薄膜基板やプラスチック上に作成することは困難であるため、０．５〜１．０ｍｍ程度のガラス基板上にＴＦＴ９を作成した後に、ケミカルエッチング法や物理的研磨により薄膜化が行われる。この場合、膜厚を制御することが困難なことや、薄膜化の程度（たとえば、０．３ｍｍ厚）に限界がある。このため、パララックス（parallax、視差）や混色が発生して視認性が低下するという問題点がある。また、ガラス基板は比重が大きいため、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）などのモバイル機器で要求されている軽量化及び薄膜化が困難である。

また、特許文献１に記載された液晶装置も、図１７の液晶表示装置と類似した構成になっているため、上記液晶表示装置とほぼ同様の問題点がある。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、構成部品及び製造工程が少なく、透過表示時でも表示画面が明るく、かつデータ信号の構成が簡単になる液晶表示装置及び同液晶表示装置に用いられる駆動方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、光源と、液晶パネルとを備え、該液晶パネルは、第１の方向に所定間隔で設けられ、１画素をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色で分割したサブ画素に対応するサブ画素データ信号を入力する複数のデータ電極と、前記第１の方向と直交する第２の方向に所定間隔で設けられ、走査信号を入力する複数の走査電極と、前記各データ電極と前記各走査電極との交差領域に設けられた複数の画素セルとを有し、これらの画素セルのうちの前記走査信号によって選択された画素セルに前記サブ画素データ信号が供給されることにより、視認側又は前記光源から与えられる光に対して表示画像に対応した変調を行う構成とされ、前記光源は、前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に対応した色光を各々発光する３種類の発光素子を備えてなる液晶表示装置に係り、前記液晶パネルの前記各画素セルは、前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のうちの該当する色の着色層が当該画素セルの一部に設けられ、前記光源から入射した前記色光を透過して前記視認側へ出射する一方、該視認側から前記着色層を経て入射した光を反射して該着色層を経て該視認側へ出射する半透過反射手段と、透過表示時では、１フレームを３つのフィールドに分割し、各フィールド毎に前記液晶パネルを駆動し、該液晶パネルの駆動タイミングに合わせて、前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光素子を時間順次に点灯することにより、継時加法混色によるカラー表示を行う一方、反射表示時では、１フレーム毎に前記液晶パネルを駆動し、前記３色の着色層を通過する光によって並置加法混色によるカラー表示を行う駆動手段とが設けられていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の液晶表示装置に係り、前記駆動手段は、１種類のデータ信号を、前記継時加法混色又は前記並置加法混色に対応する選択信号に基づいて選択された前記データ電極に前記サブ画素データ信号として分配して入力するデータ信号分配手段を備えてなることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の液晶表示装置に係り、前記データ信号分配手段は、前記透過表示時では、前記継時加法混色に対応する前記選択信号に基づいて、１画素を構成する３つの前記サブ画素に対応する前記データ電極を同時に選択する一方、前記反射表示時では、前記並置加法混色に対応する前記選択信号に基づいて、前記着色層の色に対応する前記データ電極を選択する構成とされていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の液晶表示装置に係り、前記半透過反射手段は、前記液晶パネルの外側かつ視認側の反対側に設けられていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１、２又は３記載の液晶表示装置に係り、前記半透過反射手段は、前記液晶パネルの内側に設けられ、かつ前記サブ画素毎に、前記光源から入射した前記色光を透過して前記視認側へ出射する透過領域及び該視認側から前記着色層を経て入射した光を反射して該着色層を経て該視認側へ出射する反射領域を有し、該反射領域が前記着色層に対応して配置されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、駆動方法に係り、光源と、液晶パネルとを備え、該液晶パネルは、第１の方向に所定間隔で設けられ、１画素をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色で分割したサブ画素に対応するサブ画素データ信号を入力する複数のデータ電極と、前記第１の方向と直交する第２の方向に所定間隔で設けられ、走査信号を入力する複数の走査電極と、前記各データ電極と前記各走査電極との交差領域に設けられた複数の画素セルとを有し、これらの画素セルのうちの前記走査信号によって選択された画素セルに前記サブ画素データ信号が供給されることにより、視認側又は前記光源から与えられる光に対して表示画像に対応した変調を行う構成とされ、前記光源は、前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に対応した色光を各々発光する３種類の発光素子を備え、前記液晶パネルの前記各画素セルは、前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のうちの該当する色の着色層が当該画素セルの一部に設けられ、前記光源から入射した前記色光を透過して前記視認側へ出射する一方、該視認側から前記着色層を経て入射した光を反射して該着色層を経て該視認側へ出射する半透過反射手段が設けられてなる液晶表示装置に用いられ、透過表示時では、１フレームを３つのフィールドに分割し、各フィールド毎に前記液晶パネルを駆動し、該液晶パネルの駆動タイミングに合わせて、前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光素子を時間順次に点灯することにより、継時加法混色によるカラー表示を行う一方、反射表示時では、１フレーム毎に前記液晶パネルを駆動し、前記３色の着色層を通過する光によって並置加法混色によるカラー表示を行うことを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の駆動方法に係り、１種類のデータ信号を、前記継時加法混色又は前記並置加法混色に対応する選択信号に基づいて選択された前記データ電極に前記サブ画素データ信号として分配して入力することを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の駆動方法に係り、前記透過表示時では、前記継時加法混色に対応する前記選択信号に基づいて、１画素を構成する３つの前記サブ画素に対応する前記データ電極を同時に選択する一方、前記反射表示時では、前記並置加法混色に対応する前記選択信号に基づいて、前記着色層の色に対応する前記データ電極を選択することを特徴としている。

この発明の構成によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のうちの該当する色の着色層が当該画素セルの一部に設けられているので、透過表示時では、広い色再現性を実現し、反射表示時では、明るい表示が可能となる。また、データ信号分配手段が、１種類のデータ信号を、継時加法混色又は並置加法混色に対応する選択信号に基づいて選択されたデータ電極にサブ画素データ信号として分配して入力するので、ＦＳ駆動、透過表示、及び反射表示に対応したデータ信号を生成する回路を設ける必要がなく、構成を簡単にできる。また、半透過反射手段が液晶パネルの外側かつ視認側の反対側に設けられているので、液晶パネルの構成を簡単にできる。

半透過反射手段が、液晶パネルの内側に設けられ、かつサブ画素毎に、光源から入射した色光を透過して視認側へ出射する透過領域及び同視認側から着色層を経て入射した光を反射して同着色層を経て同視認側へ出射する反射領域を有し、同反射領域が同着色層に対応して配置されているので、反射表示時では、視差が発生することがなく、また、着色層の色は透過領域には全く影響を与えないため、同着色層を完全に独立して設計することができ、設計が容易にできる。また、透過表示時では、光源から出た光が着色層のない透過領域のみを通過するため、同着色層による光の吸収がなくなり、全ての光が通過し、発光素子自体の高い色純度を生かすことができ、明るく、かつ広い色再現性を実現できる。このため、光源の輝度を下げることができ、大幅に消費電力を低下させることができる。

半透過反射手段が液晶パネルの外側に設けられ、かつ、１種類のデータ信号を、継時加法混色又は並置加法混色に対応する選択信号に基づいて選択されたデータ電極にサブ画素データ信号として分配して供給するデータ信号分配手段が設けられている液晶表示装置を提供する。

図１は、この発明の第１の実施例である液晶表示装置の要部の構成を示す斜視図である。
この例の液晶表示装置は、同図に示すように、バックライト２１と、液晶パネル２２とから構成されている。液晶パネル２２は、上側基板２３と、下側基板２４と、上側偏光板２５と、下側偏光板２６と、半透過反射板２７とから構成されている。上側基板２３及び下側基板２４は、ガラス、透明樹脂などの透明基板で構成され、同上側基板２３が視認側、及び同下側基板２４が視認側に対して反対側のバックライト側に配置されている。上側基板２３の視認側には上側偏光板２５が貼付され、下側基板２４の視認側と反対側には下側偏光板２６及び半透過反射板２７が貼付されている。半透過反射板２７は、たとえば、アルミニウムや銀、又は、これらの合金の蒸着膜や誘電体積層膜、又は酸化チタンなどの高屈折率膜により、半透過反射機能を有している。特に、この実施例では、半透過反射板２７は、液晶パネル２２の外側かつ視認側の反対側に設けられ、バックライト２１から入射した色光を透過して視認側へ出射する一方、視認側から液晶パネル２２を経て入射した光を反射して同視認側へ出射する。

バックライト２１は、液晶パネル２２の視認側に対して反対側に配置され、発光素子２８と、導光板２９と、光学シート３０とから構成されている。発光素子２８は、たとえば発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）などで構成され、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色に対応した色光を各々発光する。導光板２９は、発光素子２８から出射された光を液晶パネル２２へ導光する。光学シート３０は、導光板２９から液晶パネル２２側へ導光された光を拡散する。

図２は、図１中の液晶パネル２２の要部の構成を示す分解斜視図である。
この液晶パネル２２では、同図２に示すように、下側基板２４上に、データ電極３１、走査電極３２、ＴＦＴ３３及び画素電極３４が設けられている。データ電極３１は、第１の方向に所定間隔で設けられ、１画素をＲ，Ｇ，Ｂの３色で分割したサブ画素に対応するサブ画素データ信号を入力する。走査電極３２は、第１の方向と直交する第２の方向に所定間隔で設けられ、走査信号を入力する。データ電極３１に対して、各画素電極３４がＴＦＴ３３を介して接続されている。画素電極３４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＮＥＳＡ（ネサ）膜などの透明導電性材料から構成されている。また、下側基板２４には、図示しない外部接続用端子が設けられている。同外部接続用端子は、データ電極３１にサブ画素データ信号を入力すると共に、走査電極３２に走査信号を入力する。外部接続用端子には、液晶パネル２２を駆動するための図示しない駆動回路が接続されている。

また、上側基板２３上には、着色層３５及びブラックマトリクス３６が設けられている。着色層３５は、Ｒ，Ｇ，Ｂに着色された顔料分散型の樹脂などで構成され、Ｒ，Ｇ，Ｂが隣接して１画素を構成するように設けられ、これらの３色のうちの該当する色の着色層３５が上記各画素セルの一部に対応するように形成されている。また、着色層３５は、光が２回通過する反射表示時の色に合わせて着色されているが、全ての画素セルで発光素子の光が１回通過した場合に、少なくとも３０％以上透過するように調製されている。ブラックマトリクス３６は、各画素セルの一部に設けられ、データ電極３１や走査電極３２からの漏れ電界に起因する光漏れやＴＦＴ３３の光漏れを防ぐ。この液晶パネル２２は、各画素セルのうちの走査信号によって選択された画素セルにサブ画素データ信号が供給されることにより、視認側又はバックライト２１から与えられる光に対して表示画像に対応した変調を行う。

図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
同図３に示すように、上側基板２３と下側基板２４との間には液晶層３７が挟持され、また、同上側基板２３の液晶層３７側の表面を平坦化するために、透明樹脂などでオーバーコート３８が積層され、さらに透明導電性材料からなる共通電極３９が積層されている。共通電極３９は、金ボールや銀ペーストのような導電性材料を介して下側基板２４の図示しない共通配線に接続され、さらに、引き回し配線を介して図示しない外部接続用端子に接続されている。この共通電極３９と各画素電極３４との電位差に基づいて、液晶層３７が制御される。また、上側基板２３及び下側基板２４の液晶層３７側の最表面には、液晶の配向を制御するための配向膜４０ａ，４０ｂが形成されている。また、液晶層３７内には、上側基板２３と下側基板２４との間隔を均一化するために、多数の図示しないスペーサ（たとえば、球状スペーサや柱状スペーサ）が配置されている。

図４は、図１中のバックライト２１及び液晶パネル２２を用いた液晶表示装置の電気的構成を示すブロック図である。
この液晶表示装置は、上記バックライト２１及び液晶パネル２２の他、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）コントローラ４１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、ゲートドライバ４３と、ソースドライバ４４と、選択信号生成回路４５と、フォトセンサ４６と、バックライト点灯回路４７とを備えている。フォトセンサ４６は、周囲の明暗に応じて明暗判定信号を出力する。ＬＣＤコントローラ４１は、与えられたＲ，Ｇ，Ｂの映像信号及びクロックＣＬＫに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２、ゲートドライバ４３、ソースドライバ４４、選択信号生成回路４５及びバックライト点灯回路４７を制御し、特に、この実施例では、透過表示時では、１フレームを３つのフィールドに分割し、各フィールド毎に液晶パネル２２を駆動し、同液晶パネル２２の駆動タイミングに合わせて、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子を時間順次に点灯することにより、継時加法混色によるカラー表示を行う一方、反射表示時では、１フレーム毎に前記液晶パネルを駆動し、前記３色の着色層を通過する光によって並置加法混色によるカラー表示を行う。

選択信号生成回路４５は、フォトセンサ４６からの明暗判定信号及びＬＣＤコントローラ４１の制御に基づいて、液晶パネル２２のデータ電極３１を継時加法混色又は並置加法混色に対応して選択するための選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３を生成する。ソースドライバ４４は、ＬＣＤコントローラ４１の制御に基づいて、液晶パネル２２にサブ画素データ信号を供給し、特に、この実施例では、１種類のデータ信号を、継時加法混色又は並置加法混色に対応する選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいて選択されたデータ電極３１にサブ画素データ信号として分配して供給するデータ信号分配部４４ａが設けられている。バックライト点灯回路４７は、フォトセンサ４６からの明暗判定信号が“暗”を示すとき、ＬＣＤコントローラ４１の制御に基づいて、継時加法混色又は並置加法混色に対応してバックライト２１を点灯し、“明”を示すときにバックライト２１を消灯する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、ＬＣＤコントローラ４１の制御に基づいて、ゲートドライバ４３及びソースドライバ４４に電源を供給する。ゲートドライバ４３は、ＬＣＤコントローラ４１の制御に基づいて、液晶パネル２２に走査信号を供給する。

図５は、図４中のソースドライバ４４に含まれるデータ信号分配部４４ａ、及び液晶パネル２２の要部の電気的構成を示す図である。
このデータ信号分配部４４ａは、選択信号線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、トランジスタＴｒ１_j，Ｔｒ２_j，Ｔｒ３_j（ｊ；第１の方向の画素数）とから構成されている。トランジスタＴｒ１_j，Ｔｒ２_j，Ｔｒ３_jは、選択信号線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に入力される選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいてオン／オフ制御され、データ線Ｄ_jから入力される１種類のデータ信号を、継時加法混色又は並置加法混色に対応する同選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいて選択されたデータ電極３１にサブ画素データ信号として分配して供給する。特に、この実施例では、トランジスタＴｒ１_j，Ｔｒ２_j，Ｔｒ３_jは、透過表示時では、継時加法混色に対応する選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいて、１画素を構成する３つのサブ画素に対応するデータ電極３１を同時に選択する一方、反射表示時では、並置加法混色に対応する選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいて、着色層３５の色に対応するデータ電極３１を選択する。

液晶パネル２２では、各データ電極３１（Ｄ１_j，Ｄ２_j，Ｄ３_j，…）と各走査電極３２との交差領域に画素セル３７ａが設けられている。画素セル３７ａは、ＴＦＴ３３、画素電極３４、及び液晶セル３７ｂ（Ｐ１_i,j，Ｐ２_i,j，Ｐ３_i,j、ｊ；第１の方向の画素数、ｉ；第２の方向の画素数）で構成されている。

図６は透過表示を行うときの駆動方法を説明するタイムチャート、図７が透過表示におけるデータ信号及び表示色の状態を示す図、図８は透過表示における選択信号、データ信号及びＬＥＤの状態を示す図、図９が反射表示を行うときの駆動方法を説明するタイムチャート、図１０は反射表示における選択信号、データ信号及びＬＥＤの状態を示す図、及び、図１１が反射表示を行うときの他の駆動方法を説明するタイムチャートである。
これらの図を参照して、この例の液晶表示装置に用いられる駆動方法の処理内容について説明する。
この液晶表示装置では、透過表示時、１フレームが３つのフィールドに分割され、各フィールド毎に液晶パネル２２が駆動され、同液晶パネル２２の駆動タイミングに合わせて、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子２８が時間順次に点灯され、継時加法混色によるカラー表示、すなわちＦＳ駆動が行われる。反射表示時では、１フレーム毎に液晶パネル２２が駆動され、３色の着色層３５を通過する光によって並置加法混色によるカラー表示、すなわちＣＦ（カラーフィルタ）駆動が行われる。

すなわち、ＦＳ駆動では、図６に示すように、継時加法混色に対応する選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３が各々アクティブモード（高レベル、“Ｈ”）となり、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３がオン状態となり、１画素を構成する３つのサブ画素（画素セル３７ａ）に対応するデータ電極３１が同時に選択され、同じデータ信号が同時に入力される。次に、１フレームが３フィールドに分割され、データ電極３１に、Ｒ（赤）のデータ信号Ｓｒ_1,1，…，Ｓｒ_m,n、Ｇ（緑）のデータ信号Ｓｇ_1,1，…，Ｓｇ_m,n、及びＢ（青）のデータ信号Ｓｂ_1,1，…，Ｓｂ_m,nがそれぞれのフィールド時間順次に供給され、これらのデータ信号が液晶パネル２２の各サブ画素（画素セル３７ａ）Ｐ_1,1，…，Ｐ１_m,n，Ｐ２_1,1，…，Ｐ２_m,n，Ｐ３_1,1，…，Ｐ３_m,nに書き込まれて保持され、図８に示すように、時間順次に明状態と暗状態とをスイッチングするタイミングに合わせて、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子（ＬＥＤ）２８が時間順次に点灯（オン状態）することにより表示が行われる。

たとえば、１フレームにおいて赤を表示する場合、図７に示すように、赤の発光素子２８が点灯するフィールドにおいて、該当するサブ画素が明状態になるようにデータ信号Ｓ１_i,jが供給され、緑及び青の発光素子２８が点灯するフィールドにおいて、該当するサブ画素が暗状態になるようにデータ信号Ｓ２_i,j，Ｓ３_i,jが供給される。このため、赤の光のみが液晶パネル２２を通過し、赤が表示される。赤の発光素子２８が点灯した場合、緑や青のサブ画素（画素セル３７ａ）を光が通過しても、赤以外の光が出射することはない。また、緑又は青を表示する場合も、同様に、それぞれ、緑の発光素子２８が点灯するフィールドのみ、該当するサブ画素が明状態に、それ以外のフィールドでは暗状態になるようにデータ信号が供給され、青の発光素子２８が点灯するフィールドのみ、該当するサブ画素が明状態に、それ以外のフィールドでは暗状態になるようにデータ信号が供給され、それぞれの色の表示が行われる。

また、１フレームにおいて白を表示する場合、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの発光素子２８が点灯するフィールドにおいて、該当するサブ画素がそれぞれ明状態になるようにデータ信号Ｓ１_i,j，Ｓ２_i,j，Ｓ３_i,jが供給され、Ｒ，Ｇ，Ｂの光が同時に出射され、加法混色により白（ｗｈｉｔｅ）の表示が行われる。また、該当するサブ画素がそれぞれ暗状態になるようにデータ信号Ｓ１_i,j，Ｓ２_i,j，Ｓ３_i,jが供給されれば、全て暗状態のため、黒（ｂｌａｃｋ）の表示が行われる。また、複数の色の発光素子２８を選択して同時に点灯すると、加法混色により、他の色（マゼンタ、白、黄、又はシアン）の表示も行われる。

また、ＣＦ駆動では、赤のサブ画素、緑のサブ画素、及び青のサブ画素を個別に駆動することにより表示が行われ、たとえば赤の表示を行う場合、図９に示すように、並置加法混色に対応する選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３のうちの着色層３５の色に対応する選択信号ｓｌ１のみがアクティブモード（“Ｈ”）にされ、これ以外（緑、青）をノンアクティブモード（低レベル、“Ｌ”）にすることにより、同着色層３５の色に対応するデータ電極３１が選択されて赤のサブ画素Ｐ１_1,1，…，Ｐ１_m,nにのみ赤のデータ信号Ｓｒ_1,1，…，Ｓｒ_m,nが書き込まれる。また、緑又は青の表示を行う場合も、同様に、選択信号ｓｌ２，ｓｌ３をアクティブモードにすることにより、緑のサブ画素Ｐ２_1,1，…，Ｐ２_m,n又は青のサブ画素Ｐ３_1,1，…，Ｐ３_m,nに緑のデータ信号Ｓｇ_1,1，…，Ｓｇ_m,n又は青のデータ信号Ｓｂ_1,1，…，Ｓｂ_m,nが書き込まれる。

この場合、１フレームが３フィールドに分割され、データ電極３１に、Ｒ，Ｇ，Ｂのデータ信号Ｓｒ_1,1，…，Ｓｒ_m,n，Ｓｇ_1,1，…，Ｓｇ_m,n，Ｓｂ_1,1，…，Ｓｂ_m,nがそれぞれのフィールド時間順次に供給され、これらのデータ信号が液晶パネル２２の各サブ画素（画素セル３７ａ）に書き込まれて保持される。このとき、図１０に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子２８は、非点灯（オフ状態）になっている。

たとえば、１フレームにおいて赤を表示する場合、赤のサブ画素が明状態になるようにデータ信号が供給され、緑及び青のサブ画素が暗状態になるようにデータ信号を供給され、赤が表示される。緑又は青を表示する場合も、同様に、それぞれ、緑のサブ画素が明状態かつ赤及び青のサブ画素が暗状態になるようにデータ信号が供給され、青のサブ画素が明状態かつ赤及び緑のサブ画素が暗状態になるようにデータ信号が供給され、それぞれの色の表示が行われる。

また、白を表示する場合、赤，緑，青の各サブ画素がそれぞれ明状態になるようにデータ信号を供給することにより、赤，緑，青が同時に表示されるため、加法混色により白の表示が行われる。また、赤，緑，青の各サブ画素がそれぞれ暗状態になるようにデータ信号を供給することにより、黒の表示が行われる。また、赤，緑，青の各サブ画素のうちの複数のサブ画素が明状態になるようにデータ信号を供給すると、加法混色により、他の色（マゼンタ、白、黄、又はシアン）の表示が行われる。

また、反射表示時では、図１１に示すように、データ信号を各サブ画素に順次入力することにより表示を行うことも可能である。この場合、データ信号を生成する回路を追加する必要がある。

以上のように、この第１の実施例では、半透過反射板２７が液晶パネル２２の外側に設けられているので、基板に反射板を積層、レジスト塗布、パターン露光、現像、反射板エッチング、レジスト剥離、及び洗浄という一連の複雑な工程を減らすことができる。また、位相差板を必要としないため、材料が削減され、液晶パネル２２の構成が簡単になる。さらに、半透過反射板２７が偏光板２６の外側に設けられているので、同半透過反射板２７に起因する不良の偏光板２６及び半透過反射板２７を容易に貼り変えることができるため、歩留まりが向上する。また、１種類のデータ信号を、継時加法混色又は並置加法混色に対応する選択信号ｓｌ１，ｓｌ２，ｓｌ３に基づいて選択されたデータ電極３１にサブ画素データ信号として分配して供給するデータ信号分配部４４ａが設けられているので、ＦＳ駆動、透過表示、及び反射表示に対応したデータ信号を生成する回路を設ける必要がなく、構成が簡単になる。

図１２は、この発明の第２の実施例である液晶表示装置に用いられる液晶パネルの要部の構成を示す分解斜視図であり、第１の実施例を示す図２中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この例の液晶パネル２２Ａでは、同図１２に示すように、下側基板２４上のＴＦＴ３３の上に着色層３５Ａ及びブラックマトリクス３６Ａが設けられ、ＣＯＴ（Color Filter on TFT ）の構成となっている。他は、図２と同様の構成である。

図１３は、図１２のＡ−Ａ線断面図である。
同図１３に示すように、上側基板２３と下側基板２４との間には液晶層３７Ａが挟持され、また、同下側基板２４上の着色層３５Ａ及びブラックマトリクス３６Ａの上にオーバーコート３８Ａが積層され、平坦化されている。オーバーコート３８Ａ上には、画素電極３４が設けられている。画素電極３４は、オーバーコート３８Ａの図示しないコンタクトホールを介してＴＦＴ３３に接続されている。また、ＴＦＴ３３は下側基板２４にあるため、上側基板２３には共通電極３９が積層されるのみであり、同上側基板２３は、より薄いプラスチック基板で構成されている。

この液晶パネル２２Ａは、第１の実施例と同様の駆動方法により駆動され、同様の利点がある他、ＣＯＴの構成となっているため、人の視覚分解能を凌駕する２０２ｐｐｉ（pixels per inch ）という密度で画素が集積され、高精細表示が実現する。また、上側基板２３は、薄いプラスチック基板で構成されているため、携帯電話機やＰＤＡなどのモバイル機器で要求されている軽量化及び薄膜化に容易に対応できる。

上記第１の実施例では、液晶パネル２２に入射した外光は、半透過反射板２７に反射されて視認されるまでに偏光板（上側偏光板２５及び下側偏光板２６）を４回通過し、また、同半透過反射板２７と液晶層３７との間の距離が比較的大きいため、視差が発生して視認性が低下するという問題点がある。次の第３の実施例では、この問題点を改善した液晶表示装置について説明する。

図１４は、この発明の第３の実施例である液晶表示装置の要部の構成を示す斜視図である。
この例の液晶表示装置では、同図１４に示すように、図１中の液晶パネル２２に代えて、異なる構成の液晶パネル２２Ｂが設けられている。液晶パネル２２Ｂでは、液晶パネル２２の半透過反射板２７が削除されている。

図１５は、図１４中の液晶パネル２２Ｂの要部の構成を示す分解斜視図である。
この液晶パネル２２Ｂでは、同図１５に示すように、上側偏光板２５と上側基板２３との間に上側位相差板５１、及び下側偏光板２６と下側基板２４との間に下側位相差板５２が配置されている。

図１６は、図１５のＡ−Ａ線断面図である。
同図１６に示すように、上側基板２３と下側基板２４との間には、図３中の液晶層３７に代えて、異なる構成の液晶層３７Ｂが挟持されている。液晶層３７Ｂでは、サブ画素毎に、バックライト２１から入射した色光を透過して視認側へ出射する透過領域Ｔ、及び視認側から着色層３５を経て入射した光を反射して同着色層３５を経て視認側へ出射する反射領域Ｒを有し、同反射領域Ｒが同着色層３５に対応して配置されている。反射領域Ｒでは、液晶層３７Ｂ中に、外光を目的の方向に反射させるための凹凸部５３が設けられている。凹凸部５３の上には、アルミニウム、アルミニウム合金、銀又は銀合金などの反射電極膜５４が形成されている。反射電極膜５４は、画素電極３４を介して又は直接ＴＦＴ３３に接続されている。

この液晶表示装置では、液晶層３７Ｂに極近い部分に反射電極膜５４が配置されているため、反射表示時では、視差によって視認性が低下するという問題点がなくなり、また、着色層３５の色は透過領域Ｔには全く影響を与えないため、同着色層３５を完全に独立して設計することができ、設計が容易となる。また、透過表示時では、バックライト２１から出た光は、偏光板２６及び位相差板５２を順次通過し、着色層３５のない透過領域Ｔのみを通過するため、着色層３５による光の吸収はなくなり、全ての光が通過する。このため、発光素子２８自体の高い色純度を生かすことができるため、明るく、かつ広い色再現性が実現する。すなわち、従来技術の図１９に示すように、透過開口部に対する着色層の割合が０％となり、着色層がない場合のＦＳ駆動時の輝度と同等の輝度が得られる。このため、バックライト２１の輝度を下げることができ、大幅に消費電力を低下させることができる。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図１中の半透過反射板２７は、バックライト２１に反射板が設けられていれば、同反射板で代用しても良い。また、図４中のフォトセンサ４６に代えて、手動のスイッチを用いても良い。また、図４中のデータ信号分配部４４ａは、ソースドライバ４４に含まれているが、液晶パネル２２に内蔵しても良い。

この発明は、透過表示又は反射表示が選択的に行われる液晶表示装置全般に適用できる。

この発明の第１の実施例である液晶表示装置の要部の構成を示す斜視図である。 図１中の液晶パネル２２の要部の構成を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１中のバックライト２１及び液晶パネル２２を用いた液晶表示装置の電気的構成を示すブロック図である。 図４中のソースドライバ４４に含まれるデータ信号分配部４４ａ、及び液晶パネル２２の要部の電気的構成を示す図である。 透過表示を行うときの駆動方法を説明するタイムチャートである。 透過表示におけるデータ信号及び表示色の状態を示す図である。 透過表示における選択信号、データ信号及びＬＥＤの状態を示す図である。 反射表示を行うときの駆動方法を説明するタイムチャートである。 反射表示における選択信号、データ信号及びＬＥＤの状態を示す図である。 反射表示を行うときの他の駆動方法を説明するタイムチャートである。 この発明の第２の実施例である液晶表示装置に用いられる液晶パネルの要部の構成を示す分解斜視図である。 図１２のＡ−Ａ線断面図である。 この発明の第３の実施例である液晶表示装置の要部の構成を示す斜視図である。 図１４中の液晶パネル２２Ｂの要部の構成を示す分解斜視図である。 図１５のＡ−Ａ線断面図である。 従来の液晶表示装置に用いられる液晶パネルの要部の構成を示す分解斜視図である。 図１７のＡ−Ａ線断面図である。 透過開口部に対する着色層の割合と着色層がない場合のＦＳ駆動時の輝度に対する割合との関係を示す図である。

符号の説明

２１ バックライト（光源）
２２，２２Ａ，２２Ｂ 液晶パネル
２３ 上側基板（液晶パネルの一部）
２４ 下側基板（液晶パネルの一部）
２５ 上側偏光板（液晶パネルの一部）
２６ 下側偏光板（液晶パネルの一部）
２７ 半透過反射板（半透過反射手段）
２８ 発光素子（光源の一部）
２９ 導光板（光源の一部）
３０ 光学シート（光源の一部）
３１ データ電極（液晶パネルの一部）
３２ 走査電極（液晶パネルの一部）
３３ ＴＦＴ（液晶パネルの一部）
３４ 画素電極（液晶パネルの一部）
３５，３５Ａ 着色層（液晶パネルの一部）
３６，３６Ａ ブラックマトリクス（液晶パネルの一部）
３７，３７Ａ，３７Ｂ 液晶層（液晶パネルの一部）
３７ａ 画素セル（液晶パネルの一部）
３７ｂ 液晶セル（液晶パネルの一部）
３８，３８Ａ オーバーコート（液晶パネルの一部）
３９ 共通電極（液晶パネルの一部）
４０ａ，４０ｂ 配向膜（液晶パネルの一部）
４１ ＬＣＤコントローラ（駆動手段の一部）
４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ（駆動手段の一部）
４３ ゲートドライバ（駆動手段の一部）
４４ ソースドライバ（駆動手段の一部）
４４ａ データ信号分配部（駆動手段の一部、データ信号分配手段）
４５ 選択信号生成回路（駆動手段の一部）
４６ フォトセンサ（駆動手段の一部）
４７ バックライト点灯回路（駆動手段の一部）
５１ 上側位相差板（液晶パネルの一部）
５２ 下側位相差板（液晶パネルの一部）
５３ 凹凸部（半透過反射手段の一部）
５４ 反射電極膜（半透過反射手段の一部）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 選択信号線（データ信号分配手段の一部）
Ｔｒ１_j，Ｔｒ２_j，Ｔｒ３_j トランジスタ（データ信号分配手段の一部）
Ｔ 透過領域
Ｒ 反射領域

Claims (8)

1. 光源と、液晶パネルとを備え、
   該液晶パネルは、
   第１の方向に所定間隔で設けられ、１画素をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色で分割したサブ画素に対応するサブ画素データ信号を入力する複数のデータ電極と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向に所定間隔で設けられ、走査信号を入力する複数の走査電極と、
   前記各データ電極と前記各走査電極との交差領域に設けられた複数の画素セルとを有し、これらの画素セルのうちの前記走査信号によって選択された画素セルに前記サブ画素データ信号が供給されることにより、視認側又は前記光源から与えられる光に対して表示画像に対応した変調を行う構成とされ、
   前記光源は、
   前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に対応した色光を各々発光する３種類の発光素子を備えてなる液晶表示装置であって、
   前記液晶パネルの前記各画素セルは、
   前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のうちの該当する色の着色層が当該画素セルの一部に設けられ、
   前記光源から入射した前記色光を透過して前記視認側へ出射する一方、該視認側から前記着色層を経て入射した光を反射して該着色層を経て該視認側へ出射する半透過反射手段と、
   透過表示時では、１フレームを３つのフィールドに分割し、各フィールド毎に前記液晶パネルを駆動し、該液晶パネルの駆動タイミングに合わせて、前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光素子を時間順次に点灯することにより、継時加法混色によるカラー表示を行う一方、反射表示時では、１フレーム毎に前記液晶パネルを駆動し、前記３色の着色層を通過する光によって並置加法混色によるカラー表示を行う駆動手段とが設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記駆動手段は、
   １種類のデータ信号を、前記継時加法混色又は前記並置加法混色に対応する選択信号に基づいて選択された前記データ電極に前記サブ画素データ信号として分配して入力するデータ信号分配手段を備えてなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記データ信号分配手段は、
   前記透過表示時では、前記継時加法混色に対応する前記選択信号に基づいて、１画素を構成する３つの前記サブ画素に対応する前記データ電極を同時に選択する一方、前記反射表示時では、前記並置加法混色に対応する前記選択信号に基づいて、前記着色層の色に対応する前記データ電極を選択する構成とされていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記半透過反射手段は、
   前記液晶パネルの外側かつ視認側の反対側に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の液晶表示装置。
5. 前記半透過反射手段は、
   前記液晶パネルの内側に設けられ、かつ前記サブ画素毎に、前記光源から入射した前記色光を透過して前記視認側へ出射する透過領域及び該視認側から前記着色層を経て入射した光を反射して該着色層を経て該視認側へ出射する反射領域を有し、該反射領域が前記着色層に対応して配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の液晶表示装置。
6. 光源と、液晶パネルとを備え、
   該液晶パネルは、
   第１の方向に所定間隔で設けられ、１画素をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色で分割したサブ画素に対応するサブ画素データ信号を入力する複数のデータ電極と、前記第１の方向と直交する第２の方向に所定間隔で設けられ、走査信号を入力する複数の走査電極と、前記各データ電極と前記各走査電極との交差領域に設けられた複数の画素セルとを有し、これらの画素セルのうちの前記走査信号によって選択された画素セルに前記サブ画素データ信号が供給されることにより、視認側又は前記光源から与えられる光に対して表示画像に対応した変調を行う構成とされ、
   前記光源は、
   前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色に対応した色光を各々発光する３種類の発光素子を備え、
   前記液晶パネルの前記各画素セルは、
   前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のうちの該当する色の着色層が当該画素セルの一部に設けられ、
   前記光源から入射した前記色光を透過して前記視認側へ出射する一方、該視認側から前記着色層を経て入射した光を反射して該着色層を経て該視認側へ出射する半透過反射手段が設けられてなる液晶表示装置に用いられ、
   透過表示時では、１フレームを３つのフィールドに分割し、各フィールド毎に前記液晶パネルを駆動し、該液晶パネルの駆動タイミングに合わせて、前記Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光素子を時間順次に点灯することにより、継時加法混色によるカラー表示を行う一方、反射表示時では、１フレーム毎に前記液晶パネルを駆動し、前記３色の着色層を通過する光によって並置加法混色によるカラー表示を行うことを特徴とする駆動方法。
7. １種類のデータ信号を、前記継時加法混色又は前記並置加法混色に対応する選択信号に基づいて選択された前記データ電極に前記サブ画素データ信号として分配して入力することを特徴とする請求項６記載の駆動方法。
8. 前記透過表示時では、前記継時加法混色に対応する前記選択信号に基づいて、１画素を構成する３つの前記サブ画素に対応する前記データ電極を同時に選択する一方、前記反射表示時では、前記並置加法混色に対応する前記選択信号に基づいて、前記着色層の色に対応する前記データ電極を選択することを特徴とする請求項７記載の駆動方法。

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