JP2008083484A - 液晶装置とその駆動方法、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】明るい環境で使用する際の透過表示の視認性低下を防止する。
【解決手段】液晶層を挟持して対向する一対の基板を具備し、画素を構成するサブ画素内に透過表示領域と反射表示領域とが形成され、互いに切替可能の透過表示モードと反射表示モードとを具備した液晶装置において、前記透過表示モードの駆動電圧範囲（Ｖｔ_Ｌ〜Ｖｔ_Ｈ）が、前記反射表示モードの駆動電圧範囲（Ｖｒ_Ｌ〜Ｖｒ_Ｈ）と異なる電圧範囲であり、当該電圧範囲（Ｖｔ_Ｌ〜Ｖｔ_Ｈ）における前記反射表示領域の反射率が最大反射率の９０％以下である構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶装置とその駆動方法、及び電子機器に関するものである。

画素内に反射表示領域と透過表示領域とを備えた半透過反射型の液晶装置が知られている。この種の液晶装置では、反射表示と透過表示とで液晶層を透過する光の経路が異なるために生じる反射表示と透過表示との差異を解消するために、反射表示と透過表示の電気光学特性を一致させる光学設計が行われる。例えば、下記特許文献１では、透過表示領域と反射表示領域の電気光学特性が異なることを前提に、照明装置を点灯させる透過表示と照明装置を点灯させない反射表示とで駆動電圧を異ならせるようにしている。
特開２０００−５６２９４号公報

特許文献１記載の液晶装置では、照明装置に連動して反射表示用の駆動電圧と透過表示用の駆動電圧を切り替えることで、反射表示と透過表示の双方で高コントラストの表示を得られるようにしている。しかしながら、このような液晶装置であっても、明るい環境で透過表示を行うと入射した外光によって同時に反射表示がされてしまうため、透過表示の品位が低下するという問題がある。特に、反射表示の品質を重視した設計の半透過反射型液晶装置や、カラーの透過表示とモノクロの反射表示とを組み合わせた半透過反射型液晶装置では、明るい環境での透過表示の品位低下がより顕著になる。

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、明るい環境で使用しても高品位の透過表示が得られる液晶装置とその駆動方法を提供することを目的としている。

本発明の液晶装置は、上記課題を解決するために、液晶層を挟持して対向する一対の基板を備え、画素を構成するサブ画素内に透過表示領域と反射表示領域とが形成され、互いに切替可能の透過表示モードと反射表示モードとを具備した液晶装置であって、前記透過表示モードの駆動電圧範囲が、前記反射表示モードの駆動電圧範囲と異なる電圧範囲であり、当該電圧範囲における前記反射表示領域の反射率が最大反射率の９０％以下であることを特徴とする。
この構成によれば、透過表示モードにおける反射表示領域の輝度を低く抑えることができるので、明るい環境で使用した場合にも、反射表示領域での外光の反射によって透過表示の視認性が低下するのを防止することができ、高品質の透過表示を得ることができる。

前記透過表示領域における前記液晶層の層厚と、前記反射表示領域における前記液晶層の層厚とが互いに異なっている構成とすることが好ましい。すなわち本発明では、マルチギャップ構造の半透過反射型液晶装置とすることが好ましい。かかる構成によれば、透過表示領域の液晶層厚と反射表示領域の液晶層厚を個別に調整することで、前記両領域の電気光学特性を調整することができるので、透過表示モードの駆動電圧範囲における反射表示領域の反射率を簡便に調整できる構成が得られる。

本発明の液晶装置は、ノーマリホワイトモードにおいて、前記透過表示モードの最低電圧が前記反射表示モードの最低電圧よりも高い電圧であることが好ましい。また、ノーマリブラックモードにおいて、前記透過表示モードの最高電圧が前記反射表示モードの最高電圧よりも低い電圧であることが好ましい。これにより、表示モードの別に応じて反射表示モードと透過表示モードの駆動電圧範囲をそれぞれ適切に設定することができる。

本発明の液晶装置では、前記サブ画素の平面領域に対する前記反射表示領域の面積率が、前記透過表示領域の前記面積率よりも大きいことが好ましい。このように反射表示を重視した半透過反射型液晶装置においては、上述した透過表示モードの視認性低下が顕著に表れるため、本発明の構成の適用が極めて有効である。

本発明の液晶装置では、前記透過表示領域と前記反射表示領域のうち、前記透過表示領域に対応する平面領域にのみ選択的に着色部が形成されている構成とすることが好ましい。この場合には、明るい環境で使用して外光の反射光が表示光に混ざると、透過表示の色度が低下して見映えを損なうので、本発明の構成の適用が極めて有効である。

本発明の液晶装置では、一方の前記基板の外面側に配設された照明装置と、入力された画像信号を前記サブ画素に供給する表示信号に変換する変換処理部を有する駆動部と、前記照明装置及び前記駆動部に対して前記照明装置の点灯状態と前記変換処理部の動作状態とを連動させて切り替える制御を行う制御部とを備えた構成とすることができる。この構成によれば、照明装置の点灯状態に連動させて変換処理部の動作状態を切り替えるので、透過表示モードと反射表示モードとで同一画像信号に対する表示信号の電圧レベルを容易に異ならせることができる。また透過表示モードと反射表示モードとの間で確実な動作状態の変更が可能になる。

本発明の液晶装置では、前記変換処理部が、前記画像信号から前記表示信号への変換に使用する変換パラメータを記憶する記憶部を備えており、前記透過表示モード及び反射表示モードの別に応じて異なる変換パラメータを前記記憶部から取得して前記画像信号の変換に適用する構成としてもよい。この構成によれば、表示モードの切替に伴う変換処理部の動作モードの変更を迅速に行うことができる液晶装置を、簡便な構成で安価に実現できる。
上記構成において、前記変換パラメータが、前記透過表示モード及び反射表示モードの各々に対応する駆動電圧の最大値及び最小値である構成とすることもでき、前記変換パラメータが、前記透過表示モード及び反射表示モードの各々に対応する変換テーブルである構成とすることもできる。

本発明の液晶装置の駆動方法は、液晶層を挟持して対向する一対の基板を具備し、画素を構成するサブ画素内に透過表示領域と反射表示領域とが形成され、互いに切替可能の透過表示モードと反射表示モードとを具備した液晶装置の駆動方法であって、前記透過表示モードの駆動電圧範囲を、前記反射表示モードの駆動電圧範囲と異なる電圧範囲であり、かつ当該電圧範囲における前記反射表示領域の反射率が最大反射率の９０％以下の反射率となる電圧範囲とすることを特徴とする。
この駆動方法によれば、透過表示モードにおける反射表示領域の輝度を低く抑えることができるので、明るい環境で使用した場合にも、反射表示領域での外光の反射によって透過表示の視認性が低下するのを防止することができ、高品質の透過表示を得ることができる。

当該液晶装置をノーマリホワイトモードで動作させるに際して、前記透過表示モードの最低電圧を前記反射表示モードの最低電圧よりも高い電圧に設定することが好ましい。また当該液晶装置をノーマリブラックモードで動作させるに際して、前記透過表示の最高電圧を前記反射表示の最高電圧よりも低い電圧に設定することが好ましい。これにより、表示モードの別に応じて反射表示モードと透過表示モードの駆動電圧範囲をそれぞれ適切に設定することができる。

本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、明るい環境でも高品質の透過表示が得られる表示部を具備した電子機器を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、液晶装置１００の電気的構成を示す図である。液晶装置１００は、液晶パネル１１０と、バックライト（照明装置）１２０と、制御部２００と、変換処理部２１０とを主体としてなり、さらに、変換処理部２１０に付随するメモリ（記憶部）２４０と、バックライト１２０を駆動するバックライト駆動部２５０とを備えている。液晶パネル１１０は、複数の走査線３ａ及び複数のデータ線６ａと、それらの交点に対応して設けられた複数のサブ画素Ｄと、サブ画素Ｄと電気的に接続された駆動回路１５０とを備えている。駆動回路１５０は、走査線３ａに選択信号を供給する走査線駆動回路と、データ線６ａに表示信号を供給するデータ線駆動回路とを含む。

本実施形態の液晶装置は半透過反射型の液晶装置であり、その具体的構成としては、例えば図３から図６に示す構成である。図３から図６は、本発明の第１の構成例である液晶装置１００Ａを示す図である。図３（ａ）は第１の構成例に係る液晶装置を各構成要素とともに対向基板側からみた平面構成図、図３（ｂ）は側断面構成図である。図４は、液晶パネルの等価回路図である。図５は、液晶パネルの画素Ｐの平面構成図である。図６は、図５のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図である。
これらの図を参照して構成を示すと、構成例において、液晶装置１００Ａは、液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を具備した液晶パネル１１０Ａと、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側に配設されたバックライト１２０とを備えている。また、サブ画素Ｄ内に部分的に形成された反射層２９を有しており、透過表示モードでは背面側に配設されたバックライト１２０からの照明光を液晶層５０で変調して対向基板２０側から表示光として射出し、反射表示モードでは、液晶パネル１１０Ａに設けられた反射層２９により対向基板２０側から入射した光を反射させるとともに液晶層５０で変調し、表示光として射出するようになっている。

図１に戻り、制御部２００は、変換処理部２１０とバックライト駆動部２５０とを駆動制御する。すなわち、透過表示モードにおいては、バックライト駆動部２５０に対してバックライト１２０を点灯させる信号を送信し、それとともに変換処理部２１０に対して透過表示モード用の変換処理動作への切替を行わせる信号を送信する。反射表示モードに移行する場合には、バックライト駆動部２５０に対してバックライト１２０を消灯させる信号を送信し、それとともに変換処理部２１０に対して反射表示モード用の変換処理動作への切替を行わせる信号を送信する。

上記透過表示モードと反射表示モードとの切替は、図示しない上位装置から制御部２００への制御信号の入力により行われるようにしてもよく、制御部２００が自立的に制御するようにしてもよい。上位装置からの入力であれば、ユーザー入力に基づく制御信号であってもよく、前記上位装置に設けられたタイマ装置の動作に基づく制御信号であってもよい。制御部２００により制御する場合には、液晶装置１００に外部環境の明るさを検知するセンサを設け、かかるセンサで検知した明るさ情報に基づいて行われるようにしてもよい。あるいは、液晶パネル１１０の表示動作開始時には透過表示モードで動作させ、所定時間（例えば数秒〜数十秒）経過後はバックライト１２０を消灯して反射表示モードに移行するようにしてもよい。

また制御部２００は、本実施形態の液晶装置におけるタイミング信号生成手段としても機能し、図示ない上位装置から供給される垂直走査信号Ｖｓｙｎｃ、水平走査信号Ｈｓｙｎｃ、ドットクロック信号ｄＣＬＫ及びクロックＣＬＫ等に従って、各種のタイミング信号やクロック信号などを生成し、液晶パネル１１０の駆動回路１５０に対し出力する。図１に示すＤＹ，ＣＬＹはそれぞれスタートパルス及びクロック信号であり、走査線駆動回路に入力される。またＬＰ，ＣＬＸはそれぞれラッチパルス及びクロック信号であり、データ線駆動回路に入力される。

変換処理部２１０は、図示しない上位装置から入力される画像信号ＤＡＴＡを、液晶パネル１１０で適切に表示できる形態の表示信号Ｄｓに変換して出力する。変換処理部２１０は、アナログ形式の画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、所定の信号変換アルゴリズムや信号変換テーブルをＲＧＢの各画像信号に対し適用して所定の信号変換を行う信号変換部と、デジタル信号をアナログ表示信号Ｄｓに変換して出力するＤ／Ａ変換部とを備えて構成される。

本実施形態の場合、変換処理部２１０は、メモリ２４０から信号変換用の変換パラメータや変換テーブルを読み出して信号変換部に適用できるようになっている。すなわち、変換処理部２１０は、制御部２００から送信される制御信号に基づいて、透過表示モード用の変換処理動作と反射表示モード用の変換処理動作とを切替可能になっており、これらの動作状態の切替に伴って、各変換処理動作用の変換パラメータをメモリ２４０から読み出して変換処理に使用するようになっている。

変換処理部２１０の信号変換部では、例えば、Ａ／Ｄ変換部から入力されたＲＧＢデジタル信号（画像信号）を、所定の変換アルゴリズムを用いて液晶パネル出力用のＲＧＢデジタル信号（表示信号）に変換してＤ／Ａ変換部に出力する。本実施形態では、変換アルゴリズムの動作を規定する変換パラメータを、液晶装置１００の表示モード（透過表示モード、反射表示モード）の別に応じて異ならせている。この場合の変換パラメータとしては、透過表示モードの最高電圧（Ｖｔ_Ｈ）及び最低電圧（Ｖｔ_Ｌ）と、反射表示モードの最高電圧（Ｖｒ_Ｈ）及び最低電圧（Ｖｒ_Ｌ）とを例示できる。これらの変換パラメータを、表示モードの別に応じてメモリ２４０から読み出して変換アルゴリズムに適用することで、各表示モードにおいて画像信号から生成される表示信号の電圧範囲を適切に設定できるようになっている。

また、変換パラメータとしての信号変換テーブルは、例えば、入力値と出力値との対応表を保持したＬＵＴ（ルックアップテーブル）である。この場合、液晶パネル１１０の入出力プロファイル（パネル固有の入出力特性）を保持したＬＵＴを透過表示モードと反射表示モードのそれぞれについて用意し、これをメモリ２４０に保持しておく。
変換処理部２１０の信号変換部は、表示モードの別に応じて異なる変換テーブルをメモリ２４０から読み出し、読み出した変換テーブルに基づいて、入力されたＲＧＢデジタル信号（画像信号）を液晶パネル出力用のＲＧＢデジタル信号（表示信号）に変換する。この場合にも、各表示モード用に用意された変換テーブルを画像信号の変換に適用するので、各表示モードにおいて画像信号から生成される表示信号の電圧範囲を表示モード毎に適切に設定することができる。

上記構成を備えた本実施形態の液晶装置１００は、半透過反射型の液晶パネル１１０及びバックライト１２０により、透過表示モードと反射表示モードとを切り替えつつ画像表示を行うようになっている。そして、透過表示モードと反射表示モードとの表示モードの別に応じて、変換処理部２１０における変換処理に適用する変換パラメータを切り替えることで、特に透過表示における表示品質を高められるようになっている。

図２は、本発明の液晶装置１００におけるサブ画素の駆動電圧と明るさの関係（電気光学特性）を示す説明図であり、（ａ）はノーマリホワイトモード、（ｂ）はノーマリブラックモードの場合をそれぞれ示している。なお、縦軸の明るさについては、透過表示、反射表示の最大明るさを１として規格化した場合を示している。

図２に示すように、本実施形態の液晶装置１００では、反射表示モードにおける電気光学特性と、透過表示モードにおける電気光学特性とが異なっている液晶パネル１１０が採用されている。この液晶パネル１１０の具体的構成については、後段の第１及び第２の構成例に詳述している。
そして、それぞれの電気光学特性に合わせて、透過表示モードの駆動電圧範囲（Ｖｔ_Ｌ〜Ｖｔ_Ｈ）と、反射表示モードの駆動電圧範囲（Ｖｒ_Ｌ〜Ｖｒ_Ｈ）とが規定されており、これらの駆動電圧範囲を規定する透過表示モードの最高電圧値（Ｖｔ_Ｈ）及び最低電圧値（Ｖｔ_Ｌ）と、反射表示モードの最高電圧値（Ｖｒ_Ｈ）及び最低電圧値（Ｖｒ_Ｌ）とが、あらかじめ変換パラメータとして設定されてメモリ２４０に保持されている。

そして、表１の（ａ）に示すように、透過表示モードにおいては、変換処理部２１０はメモリ２４０から最高電圧値（Ｖｔ_Ｈ）と最低電圧値（Ｖｔ_Ｌ）とを読み出し、かかる電圧範囲（Ｖｔ_Ｌ〜Ｖｔ_Ｈ）で透過表示モードの階調表示がなされるよう画像信号ＤＡＴＡから表示信号Ｄｓへの変換を行う。一方、反射表示モードにおいては、変換処理部２１０はメモリ２４０から最高電圧値（Ｖｒ_Ｈ）と最低電圧値（Ｖｒ_Ｌ）とを読み出し、かかる電圧範囲（Ｖｒ_Ｌ〜Ｖｒ_Ｈ）で反射表示モードの階調表示がなされるよう画像信号ＤＡＴＡから表示信号Ｄｓへの変換を行う。

表１の（ｂ）はノーマリホワイトモードにおける透過表示領域と反射表示領域の表示状態（明るさ）を示す表であり、電圧値の低い順に（Ｖｒ_Ｌ、Ｖｔ_Ｌ、Ｖｒ_Ｈ、Ｖｔ_Ｈの順に）、サブ画素の明暗状態を示している。表１の（ｃ）はノーマリブラックモードにおける表示状態を示しており、同様に低電圧側から順に示している。
液晶装置１００を透過表示モードで動作させる場合において、図２に示すように、透過表示モードの駆動電圧範囲（Ｖｔ_Ｌ〜Ｖｔ_Ｈ）は反射表示モードの駆動電圧範囲（Ｖｒ_Ｌ〜Ｖｒ_Ｈ）と一部重複している。そのため、図２（ａ）に示すノーマリホワイトモードでは、表１の（ｂ）に示すように、駆動電圧がＶｔ_Ｌ〜Ｖｒ_Ｈの範囲にあるときに反射表示領域の液晶が駆動されて、透過表示領域と反射表示領域の双方で表示が行われる。また図２（ｂ）に示すノーマリブラックモードでは、表１の（ｃ）に示すように、透過表示モードにおいて駆動電圧がＶｒ_Ｌ〜Ｖｔ_Ｈの範囲にあるときに反射表示領域の液晶が駆動されて透過表示領域と反射表示領域の双方で表示が行われる。

しかし、本実施形態の液晶装置１００では、図２に示すように、液晶パネル１１０における透過表示領域と反射表示領域の電気光学特性を異ならせ、かつ透過表示モードと反射表示モードの駆動電圧範囲を各々設定することで、透過表示モードの駆動電圧範囲（Ｖｔ_Ｌ〜Ｖｔ_Ｈ）における反射表示領域の明るさ（反射率）を、最大反射率の９０％以下の反射率としている。つまり、透過表示モードの駆動電圧範囲と反射表示モードの駆動電圧範囲が重なる電圧範囲Ｖｔ_Ｌ〜Ｖｒ_Ｈ（あるいはＶｒ_Ｌ〜Ｖｔ_Ｈ）での反射率の最大値ｒ１（点Ｒ１）が、反射表示モードの最大反射率ｒ０（点Ｒ０）の９０％以下となっている。

このような構成とされていることで、明るい環境で透過表示を行う場合に、反射表示領域における外光の反射輝度を抑えることができる。特に、サブ画素Ｄにおける反射表示領域の面積が透過表示領域に比して大きく形成されている液晶パネル（反射リッチパネル）や、透過表示領域のみにカラーフィルタの着色部が選択的に形成されたモノカラー型の液晶パネルにおいて顕著に生じる透過表示の視認性低下の問題を解消でき、高品質の透過表示を得ることができる。

なお、本実施形態では、透過表示モードの駆動電圧範囲と反射表示モードの駆動電圧範囲とが一部重複している場合について説明したが、透過表示モードの駆動電圧範囲と反射表示モードの駆動電圧範囲とが重複しない構成としてもよい。例えば、図２（ａ）に示すノーマリホワイトモードにおいて、反射表示モードの電気光学特性のグラフがさらに低電圧側にずれており、反射表示モードの最高電圧値Ｖｒ_Ｈが、透過表示モードの最低電圧値Ｖｔ_Ｌよりも低くなっている構成としてもよい。このような構成とすれば、透過表示モードの駆動電圧範囲における反射率がほぼ最低値になるので、透過表示モードにおいて反射表示領域が暗表示となり、透過表示の視認性をさらに向上させることができる。

また、図２を参照した説明では、変換処理部２１０が変換パラメータとして、透過表示モードの最高電圧値Ｖｔ_Ｈ及び最低電圧Ｖｔ_Ｌと、反射表示モードの最高電圧値Ｖｒ_Ｈ及び最低電圧Ｖｒ_Ｌを読み込んでそれぞれを変換アルゴリズムに適用する場合について説明したが、変換パラメータが変換テーブルである場合も、メモリ２４０から読み込まれるパラメータの形態が異なるのみで、上記と同様の作用効果を得ることができる。なお、変換テーブルを切り替えつつ画像信号の変換処理を行う方式を採用すれば、変換処理部２１０における変換処理の負荷を低減できるという利点がある。

（液晶装置の構成例）
以下、本発明の液晶装置の具体的構成例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

＜第１の構成例＞
第１の構成例の液晶装置１００Ａは、ノーマリホワイトモードの半透過反射型液晶装置である。
図３（ａ）は第１の構成例における液晶パネル１１０Ａを各構成要素とともに対向基板側からみた平面構成図、図３（ｂ）は側断面構成図である。図４は、液晶パネル１１０Ａの等価回路図である。図５は、液晶パネル１１０Ａの画素Ｐの平面構成図である。図６は、図５のＡ−Ａ’線に沿う液晶装置１００Ａの断面構成図である。図７は、第１の構成例の液晶装置の電気光学特性を示すグラフである。

本構成例の液晶装置１００Ａは、液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を具備した液晶パネル１１０Ａと、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側に配設されたバックライト１２０とを備えた半透過反射型の液晶装置である。また、液晶層５０がＴＮ（Twisted Nematic）モードやＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、ＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モードの液晶により構成されたノーマリホワイトモードの液晶装置となっている。

図３に示すように、液晶パネル１１０Ａは、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが、平面視略矩形枠状のシール材５２を介して貼り合わされ、シール材５２に囲まれた領域内に液晶層５０が封入された構成を備えている。シール材５２の内周側に沿って平面視矩形枠状の周辺見切り５３が形成されており、周辺見切りの内側の領域が液晶パネルの表示領域となっている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の１辺（図示下辺）に沿って形成されており、この１辺に隣接する２辺に沿ってそれぞれ走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る１辺（図示上辺）には、画像表示領域の両側の走査線駆動回路１０４間を接続する複数の配線１０５が形成されている。対向基板２０の各角部にはＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間の電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。

液晶パネル１１０Ａの表示領域には、図４に示すように、複数の走査線３ａと、走査線３ａに対して交差する方向に延びる複数のデータ線６ａと、各走査線３ａと並列に延びる容量線３ｂとがそれぞれ配線されている。走査線３ａとデータ線６ａとに囲まれる領域に、サブ画素Ｄが形成されている。サブ画素Ｄの各々には、画素電極９と、画素スイッチング素子としてのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されており、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されている。また、画素電極９はＴＦＴ３０のドレインと電気的に接続され、走査線３ａから供給される走査信号によりＴＦＴ３０をスイッチングすることで、データ線６ａから供給される画像信号を所定のタイミングで画素電極９に書き込み、液晶層を挟持して対向する電極との間で画像信号を保持するようになっている。また、画素電極９に書き込まれた画像信号のリークを防止するために、画素電極９と並列に保持容量７０が付加されており、保持容量７０を構成する一方の電極は容量線３ｂに電気的に接続されている。

図５に示す画素の平面構成を見ると、表示領域の縦横に延びるデータ線６ａと走査線３ａとによって区画された平面視矩形状の領域が各サブ画素Ｄに対応する。本実施形態では、各サブ画素の平面領域に対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（青）の３色の着色部を周期的に配列してなるカラーフィルタが設けられており、かかる３色の着色部に対応する１組のサブ画素Ｄ１〜Ｄ３が、３色の光を混色して表示する１つの画素Ｐを構成している。

各サブ画素Ｄに対応して平面視矩形状の画素電極９が形成されている。画素電極９は、走査線３ａとデータ線６ａとが交差する位置に対応して設けられたＴＦＴ３０と接続されている。ＴＦＴ３０は、ポリシリコン等からなる半導体層３０ｓと、ソース電極３６ａと、ドレイン電極３６ｂと、ゲート電極３０ｇとを有しており、前記ドレイン電極３６ａは、図示略のコンタクトホールを介して画素電極９と電気的に接続されている。画素電極９と外形においてほぼ平面的に重なる領域には、サブ画素の領域内でＴＦＴ３０と反対の端部側に矩形状の開口部２９ｓを有する反射層２９が形成されている。反射層２９は、その平面領域内に複数の凹部２９ａが形成された散乱反射層である。またサブ画素Ｄ内において反射表示領域の平面積が透過表示領域の平面積よりも相当大きく形成されており、当該液晶パネル１１０Ａは、半透過反射型液晶装置のうちでも、特に反射表示を重視した構成である。

サブ画素Ｄのうち、反射層２９の平面領域が外光を反射して表示を行う反射表示領域であり、反射層２９に形成された矩形状の開口部２９ｓの平面領域がバックライトの照明光を透過して表示を行う透過表示領域である。したがって反射表示領域と透過表示領域は画素電極９を平面的に区画して形成されている。
なお、図示は省略したが、各サブ画素には図３に示した保持容量７０が形成されている。かかる保持容量については公知の構成を適用することができる。例えば、走査線３ａと同じ層に容量線３ｂを構成する電極部を形成し、この電極部に対して第１層間絶縁膜１２を介して対向する容量電極をソース電極３６ａ、ドレイン電極３６ｂと同じ層に形成し、さらに前記容量電極とＴＦＴ３０のドレインとを電気的に接続した構成を採用することができる。また前記容量電極として、半導体層３０ｓのドレイン領域を延設したものを用いることもできる。

図６に示す断面図を見ると、液晶パネル１１０Ａを構成するＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０と反対側に、導光板９１と反射膜９２とを備えたバックライト１２０が配設されている。
液晶パネル１１０ＡのＴＦＴアレイ基板１０において、ガラスやプラスチック等からなる基板本体１０Ａの液晶層５０側に、半導体層３０ｓが形成され、半導体層３０ｓを覆ってゲート絶縁膜１１が形成されている。ゲート絶縁膜１１上にゲート電極３０ｇ（走査線３ａ）が形成され、ゲート電極３０ｇを覆って第１層間絶縁膜１２が形成されている。ゲート絶縁膜１１及び第１層間絶縁膜１２を貫通して半導体層３０ｓに達するコンタクトホールが形成されており、これらのコンタクトホールを介して半導体層３０ｓと接続されたソース電極３６ａ（データ線６ａ）、ドレイン電極３６ｂが形成されている。上記各構成要素を具備したＴＦＴ３０を覆って第２層間絶縁膜（平坦化膜）１３が形成されている。
第２層間絶縁膜１３上の凹凸形状（凹部２９ａ）が付与された領域に、アルミニウムや銀等の反射性の金属膜からなる反射層２９が形成されている。反射層２９と開口部２９ｓを覆ってＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極９が形成されている。画素電極９は、反射層２９と第２層間絶縁膜１３とを貫通する画素コンタクトホール４７を介してＴＦＴ３０のドレイン電極３６ｂと電気的に接続されている。画素電極９を覆ってポリイミド等からなる配向膜１８が形成されている。
基板本体１０Ａの液晶層５０と反対側には、第１の位相差板（λ／４位相差板）１６ａと、第２の位相差板（λ／２位相差板）１６ｂと、偏光板１４とが基板本体１０Ａ側から順に積層されている。

対向基板２０において、ガラスやプラスチック等からなる基板本体２０Ａの液晶層５０側には、各サブ画素に対応した着色部を配列してなるカラーフィルタ２２が形成されている。反射層２９と対向するカラーフィルタ２２上の領域に、液晶層５０の層厚をサブ画素Ｄ内で異ならせる液晶層厚調整層２５が、アクリル樹脂等の透明樹脂材料を用いて形成されている。液晶層厚調整層２５上とカラーフィルタ２２上とにわたって平面ベタ状の対向電極２１が形成されており、対向電極２１を覆って配向膜２８が形成されている。基板本体２０Ａの液晶層５０と反対側には、第１の位相差板（λ／４位相差板）２６ａと、第２の位相差板（λ／２位相差板）２６ｂと、偏光板２４とが、この順に積層されている。

図６に示すように、本例の液晶装置１００Ａは、サブ画素Ｄ内の反射表示領域（反射層２９の平面領域）に対応して形成された液晶層厚調整層２５を備えている。すなわち、液晶層厚調整層２５の膜厚によって透過表示領域の液晶層厚ｇＴと、反射表示領域の液晶層厚ｇＲとが異ならされた、いわゆるマルチギャップ方式の液晶装置である。

通常、マルチギャップ構造は、透過表示の表示光が液晶層５０を１回のみ透過した光であるのに対して反射表示の表示光が液晶層５０を２回透過した光であることに起因するリタデーションの差異を解消し、透過表示モードと反射表示モードの双方で高コントラストの表示を得られるようにするものである。したがって、従来のマルチギャップ方式の液晶装置では、液晶層厚調整層２５の層厚調整によって、反射表示領域の液晶層厚ｇＲを透過表示領域の液晶層厚ｇＴの１／２程度にし、透過表示領域の電気光学特性と反射表示領域の電気光学特性とを一致させるようにしていた。
これに対して本例の液晶装置１００Ａは、図７に示すように、透過表示領域の電気光学特性と、反射表示領域の電気光学特性とがずらされている。具体的には、ｇＴ＝２×ｇＲなる液晶層厚条件から、透過表示領域の液晶層厚ｇＴを１３％程度増加させる一方、反射表示領域の液晶層厚ｇＲを２５％程度減少させ、液晶層厚ｇＴ、ｇＲの差を通常のマルチギャップ構造よりも大きくしている。これにより、図７に併せて示されているｇＴ＝２×ｇＲなる液晶層厚条件の従来構成における反射表示領域の電気光学特性の曲線を低電圧側に移動させ、透過表示領域における電気光学特性の曲線を高電圧側に移動させている。

そして、図７に示すように、本例の液晶装置１００Ａでは、透過表示モードの駆動電圧範囲において反射表示領域の反射率は低く抑えられており、かかる電圧範囲における反射率の最大値（点Ｒ１の反射率が最大値）は、反射表示領域の最大反射率（点Ｒ０の反射率）の９０％以下である。したがって本例の液晶装置１００Ａによれば、透過表示モードにおいて反射表示の輝度を抑えることができるので、明るい環境で使用した場合にも、透過表示モードの視認性が外光の反射によって阻害されず、高品質の透過表示を得ることができる。また、透過表示モードの低輝度側においては、反射率も相応に低下しているので、低輝度の透過表示においても表示品質が損なわれることはない。

なお、本実施形態では、透過表示領域の電気光学特性と反射表示領域の電気光学特性とを、液晶層厚ｇＴ、ｇＲにより調整することとしたが、上記電気光学特性の差異を生じさせることができる手段であれば、液晶層厚調整層２５以外の構成も採用することができる。

また本実施形態において、カラーフィルタ２２の着色部が、反射層２９の開口部２９ｓの平面領域にのみ選択的に形成されている構成としてもよい。すなわち、透過表示がカラー表示とされる一方、反射表示がモノクロ表示とされた、いわゆるモノカラー表示の液晶装置としてもよい。この種の液晶装置では、反射表示領域にカラーフィルタが形成されていないため、明るい環境において透過表示モードで使用すると、外光の反射によって透過表示の色味が薄くなって表示品質の低下が起こる。そこで本発明の構成を適用すれば、透過表示モードの駆動電圧範囲における反射輝度を抑えることができるので、透過表示の色味が薄くなるのを防止でき、高品質の透過表示を得られるようになる。

＜第２の構成例＞
次に、図８から図１０を参照して本実施形態の第２の構成例について説明する。
第２の構成例の液晶装置１００Ｂは、ノーマリブラックモードの半透過反射型液晶装置である。
図８は、本例に係る液晶パネル１１０Ｂの画素Ｐの平面構成図である。図９は、図８のＢ−Ｂ’線に沿う液晶装置１００Ｂの断面構成図である。図１０は、第２の構成例の液晶装置の電気光学特性を示すグラフである。

本構成例の液晶装置１００Ｂは、液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を具備した液晶パネル１１０Ｂと、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側に配設されたバックライト１２０とを備えた半透過反射型の液晶装置である。また、液晶層５０がＶＡＮ（Vertically Aligned Nematic）モードの液晶により構成されたノーマリブラックモードの液晶装置となっている。
なお、本例の液晶装置は動作モードの変更に伴う液晶層や電極構造の変更以外の部分については、先の第１の構成例にかかる液晶装置１００Ａと同様であるから、図８から図１０において液晶装置１００Ａと共通の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、本例に係る液晶パネルのサブ画素Ｄには、データ線６ａの延在方向に配列された３個の島状部９ａ、９ｂ、９ｃをこれらの島状部間に形成された連結部９ｄによって電気的に接続した構成の画素電極９が形成されている。つまり、本例では、各サブ画素Ｄを、前記各島状部９ａ〜９ｃとほぼ同じ形状の３つのサブドットに分割して構成している。カラーフィルタを備えた液晶装置では、１つのサブ画素Ｄの縦横比が約３：１となるので、本例のように１つのサブ画素Ｄに３つのサブドット（島状部９ａ〜９ｃ）を設けると、各サブドットの形状を円形や正多角形に近づけることができ、３６０°全方向に広視野角化するのに好ましい。各サブドット（島状部９ａ〜９ｃ）の形状は、図８では八角形状であるが、これに限らず、例えば円形状、その他の多角形状のものとすることができる。また換言すれば、画素電極９において、各島状部９ａ、９ｂ、９ｃの間には、電極を部分的に切り欠いた形状のスリット（連結部９ｄを除いた部分）が形成されていることになる。

そして、各島状部９ａ，９ｂ，９ｃの中央部にあたる位置には、対向基板２０の対向電極２１上に誘電体突起（配向制御手段、輪郭を二点鎖線で示す）２７ａ、２７ｂ、２７ｃが形成されている。１つのサブ画素Ｄにおいて、３つの島状部９ａ〜９ｃのうち、ＴＦＴ３０に近い側の２つの島状部９ａ、９ｂの平面領域に対応して、当該領域の画素電極９と略同一形状の反射層２９が形成されている。したがって、反射層２９と平面的に重なっている島状部９ａ、９ｂの平面領域が、当該サブ画素の反射表示領域であり、反射層２９が形成されていない島状部９ｃに対応する領域が当該サブ画素の透過表示領域である。本例の液晶装置１００Ｂも、透過表示領域に比して反射表示領域の面積が大きく形成された反射表示重視の液晶装置として構成されている。

図９に示す断面構造において、ＴＦＴアレイ基板１０の構成は、画素電極９及び反射層２９の平面形状及び形成位置を変更し、配向膜１８として垂直配向膜を用いた以外は先の第１の構成例と同様である。一方、対向基板２０では、反射層２９の形成位置の変更に併せて液晶層厚調整層２５の形成位置が変更されており、図８に示した島状部９ａ、９ｂと平面視で重なる領域に形成されている。液晶層厚調整層２５上とカラーフィルタ２２上とにわたって平面ベタ状の対向電極２１が形成されており、かかる対向電極２１上に、液晶層５０側へ突出して形成された誘電体突起２７ａ、２７ｂ、２７ｃが形成されている。誘電体突起２７ａ〜２７ｃを含む対向電極２１上に垂直配向膜２８が形成されている。

上記構成を備えた液晶装置１００Ｂは、負の誘電率異方性を有する液晶を基板面に垂直に初期配向させた液晶層５０を備えた垂直配向モードの液晶装置であり、液晶層厚調整層２５により反射表示領域の液晶層厚ｇＲを、透過表示領域の液晶層厚ｇＴよりも薄くしたマルチギャップ構造の半透過反射型液晶装置である。
本例の液晶装置１００Ｂにおいても、図１０に示すように、先の液晶装置１００Ａと同様に、反射表示領域の液晶層厚ｇＲと透過表示領域の液晶層厚ｇＴとを、ｇＴ＝２×ｇＲなる液晶層厚条件からずらすことで、反射表示領域及び透過表示領域の電気光学特性をそれぞれ高電圧側、低電圧側へ移動させている。

図１０に示すように、ｇＴ＝２×ｇＲなる液晶層厚条件の従来構成の液晶装置では、反射表示領域と透過表示領域の電気光学特性はほぼ一致している。これに対して本例の液晶装置１００Ｂでは、透過表示領域の液晶層厚ｇＴを、上記従来の液晶装置における透過表示領域の液晶層厚に対して１４％程度増加させ、反射表示領域の液晶層厚ｇＲを、上記従来の液晶装置における反射表示領域の液晶層厚に対して２８％程度減少させている。これにより、従来構成における反射表示領域の電気光学特性の曲線を高電圧側に大きく移動させ、透過表示領域における電気光学特性の曲線を低電圧側に移動させている。

そして、本例の液晶装置１００Ｂでは、透過表示モードの駆動電圧範囲において反射表示領域の反射率は低く抑えられており、かかる電圧範囲における反射率の最大値（点Ｒ１の反射率が最大値）は、反射表示領域の最大反射率（点Ｒ０の反射率）の８０％以下にまで抑えられている。したがって本例の液晶装置１００Ｂによれば、透過表示モードにおいて反射表示の輝度を抑えることができるので、明るい環境で使用した場合にも、透過表示モードの視認性が外光の反射によって阻害されず、高品質の透過表示を得ることができる。

なお、本実施形態では、透過表示領域の電気光学特性と反射表示領域の電気光学特性とを、液晶層厚ｇＴ、ｇＲにより調整することとしたが、上記電気光学特性の差異を生じさせることができる手段であれば、液晶層厚調整層２５以外の構成も採用することができる。また本例において、モノカラー型の構成を採用してもよいのは勿論である。

（電子機器）
図１１は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。同図の携帯電話１３００は、本発明の液晶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。上記実施形態の液晶装置は、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、特に屋外において良好な視認性が得られる表示部を構成することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

実施形態に係る液晶装置の概略構成図。 同、液晶装置の電気光学特性を示す説明図。 第１の構成例における液晶パネルの全体構成図。 同、等価回路図。 同、画素構成を示す平面図。 同、サブ画素の断面構成図。 同、電気光学特性を示すグラフ。 第２の構成例における液晶パネルの画素構成を示す平面図。 同、サブ画素の断面構成図。 同、電気光学特性を示すグラフ。 電子機器の一例たる携帯電話を示す斜視図。

符号の説明

９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、２１…対向電極、２５…液晶層厚調整層、２９…反射層、２９ｓ…開口部、１００，１００Ａ，１００Ｂ，３００…液晶装置、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ…液晶パネル、１２０…バックライト（照明装置）、１５０…駆動回路、２００…制御部、２１０…変換処理部、２４０…メモリ（記憶部）、２５０…バックライト駆動部、Ｄ…サブ画素、Ｐ…画素、３０…ＴＦＴ

Claims (14)

1. 液晶層を挟持して対向する一対の基板を備え、画素を構成するサブ画素内に透過表示領域と反射表示領域とが形成され、互いに切替可能の透過表示モードと反射表示モードとを具備した液晶装置であって、
   前記透過表示モードの駆動電圧範囲が、前記反射表示モードの駆動電圧範囲と異なる電圧範囲であり、当該電圧範囲における前記反射表示領域の反射率が最大反射率の９０％以下であることを特徴とする液晶装置。
2. 前記透過表示領域における前記液晶層の層厚と、前記反射表示領域における前記液晶層の層厚とが互いに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. ノーマリホワイトモードにおいて、前記透過表示モードの最低電圧が前記反射表示モードの最低電圧よりも高い電圧であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. ノーマリブラックモードにおいて、前記透過表示モードの最高電圧が前記反射表示モードの最高電圧よりも低い電圧であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
5. 前記サブ画素の平面領域に対する前記反射表示領域の面積率が、前記透過表示領域の前記面積率よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記透過表示領域と前記反射表示領域のうち、前記透過表示領域に対応する平面領域にのみ選択的に着色部が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 一方の前記基板の外面側に配設された照明装置と、
   入力された画像信号を前記サブ画素に供給する表示信号に変換する変換処理部を有する駆動部と、
   前記照明装置及び前記駆動部に対して前記照明装置の点灯状態と前記変換処理部の動作状態とを連動させて切り替える制御を行う制御部と
   を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶装置。
8. 前記変換処理部が、前記画像信号から前記表示信号への変換に使用する変換パラメータを記憶する記憶部を備えており、前記透過表示モード及び反射表示モードの別に応じて異なる変換パラメータを前記記憶部から取得して前記画像信号の変換に適用することを特徴とする請求項７に記載の液晶装置。
9. 前記変換パラメータが、前記透過表示モード及び反射表示モードの各々に対応する駆動電圧の最大値及び最小値であることを特徴とする請求項８に記載の液晶装置。
10. 前記変換パラメータが、前記透過表示モード及び反射表示モードの各々に対応する変換テーブルであることを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
11. 液晶層を挟持して対向する一対の基板を具備し、画素を構成するサブ画素内に透過表示領域と反射表示領域とが形成され、互いに切替可能の透過表示モードと反射表示モードとを具備した液晶装置の駆動方法であって、
    前記透過表示モードの駆動電圧範囲を、前記反射表示モードの駆動電圧範囲と異なる電圧範囲であり、かつ当該電圧範囲における前記反射表示領域の反射率が最大反射率の９０％以下の反射率となる電圧範囲とすることを特徴とする液晶装置の駆動方法。
12. 当該液晶装置をノーマリホワイトモードで動作させるに際して、前記透過表示モードの最低電圧を前記反射表示モードの最低電圧よりも高い電圧に設定することを特徴とする請求項１１に記載の液晶装置の駆動方法。
13. 当該液晶装置をノーマリブラックモードで動作させるに際して、前記透過表示の最高電圧を前記反射表示の最高電圧よりも低い電圧に設定することを特徴とする請求項１１に記載の液晶装置の駆動方法。
14. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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