JP2009098469A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電源オフ状態において複数の所定の文字やロゴ等を表示できるようにした液晶表示装置及びこの液晶表示装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明の液晶表示装置１は、画素電極及び配向膜を備えた第１基板と、カラーフィルタ層及び配向膜を備えた第２基板とが対向配置され、前記第１基板及び第２基板のそれぞれに光透過領域を有するサブ画素と、前記サブ画素がマトリクス状に配列された表示領域と、が形成されており、前記液晶表示装置１を非駆動状態とした際に前記表示領域６に複数の所定の模様（識別パターン７０_１ないし７０_３）を形成するための前記複数の模様のそれぞれに対応する光反射領域を備えた複数のサブ画素グループが形成されていることを特徴とする。本発明の液晶表示装置１Ａによれば、液晶表示装置１の非駆動時に背景パターン６０に識別パターン７０_１ないし７０_３が浮かび上がって観察されるようになる。
【選択図】図７

Description

本発明は、液晶表示装置及びこの液晶表示装置を備えた電子機器に関し、特に電源オフ状態において複数の所定の文字や絵模様等を表示したり、所定の文字や絵模様等を擬似的に立体的に視認できるようにした液晶表示装置及びこの液晶表示装置を備えた電子機器に関する。

液晶表示パネルとして、透過型、反射型及び透過型と反射型の性質を併せ持つ半透過型の液晶表示装置（下記特許文献１参照）が知られている。このうち、半透過型の液晶表示装置は、一つの画素領域内に画素電極を備えた光透過領域と画素電極及び反射板の両方を備えた光反射領域を有している。そして、暗い場所においてはバックライトを点灯して光透過領域を利用して画像を表示し、明るい場所においてはバックライトを点灯することなく光反射領域において外光を利用して画像を表示するものである。そのため、半透過型液晶表示パネルは、常時バックライトを点灯する必要がなくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるという利点を有している。この半透過型の液晶表示装置は、携帯電話など、特に中小型の電子機器の表示部として広く用いられている。

一方、近年では、電子機器のデザイン性の向上が多く求められているため、例えば携帯電話において、待ち受け画面等に任意の画像を表示するだけではなく、メーカーロゴや特定の模様など、多種多様な画像が表示されている。加えて、携帯電話機等の電子機器が高精細化されていると共に画像表示が多くなっていることから、半透過型の液晶表示装置もバックライトを点灯して透過型として使用されることが多くなっている。
特開平１１−１０１９９２号公報

液晶表示装置の表示部に画像を表示する際には、電源がオンの状態で液晶表示装置を駆動して表示する必要がある。しかしながら、従来の液晶表示装置では、電源をオフにしたときには何も表示されない状態になってしまうため、電源オフ時には画像を表示することができない。従って、待ち受け画面等を長時間表示するには特定の画素を長時間駆動し続ける必要があるため、その分だけ消費電力が多くなってしまう。このように待ち受け画面等を長時間表示する場合、半透過型の液晶表示装置であればバックライトを点灯せずに反射型として駆動すればよいが、それでも表示時間が長くなればなるほどそれに比例して消費電力は大きくなる。しかも、透過型の液晶表示装置では、待ち受け画面等を表示する場合であってもバックライトを点灯しないと視認できないため、消費電力は膨大なものとなる。このような消費電力の増大は、携帯電話機等の小型の電子機器にとっては重大な問題となる。

近年、電源がオフの時にもこのような画像を表示しておくことができるようにし、表示部を含めた機器全体のデザイン性を高めようとする提案がなされている。また、電源がオフの時に複数の所定の文字や絵模様等を表示したり、所定の文字や絵模様等を擬似的に立体的に視認できるようにすることも要望されている。そのためには、液晶表示装置の電源がオフの時にも何等かの画像を表示できるようにする必要がある。しかしながら、従来は、電源がオンの時に実質的に正常な画像表示ができ、電源がオフの時に何等かの画像を表示できるような液晶表示装置は知られていなかった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、電源をオフにした状態においても、社名のような識別用の記号やロゴ等を含む所定の模様を複数表示したり、擬似的に立体的に視認できるようにすることができる、幅広い表現力を備えた表示特性の高い液晶表示装置及びこの液晶表示装置を備えた電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、画素電極及び配向膜を備えた第１基板と、カラーフィルタ層及び配向膜を備えた第２基板とが対向配置され、前記第１基板及び第２基板のそれぞれに光透過領域を有するサブ画素がマトリクス状に配列された表示領域を有している液晶表示装置において、前記液晶表示装置を非駆動状態とした際に、前記表示領域に複数の所定の模様を形成するための前記複数の模様のそれぞれに対応する光反射領域を備えた複数のサブ画素グループが、互いに異なる反射パターンを有する反射領域を備えていることを特徴とする。

光反射領域は液晶表示装置の非駆動状態においても外光を反射するように形成できる。そのため、光透過領域を有する液晶表示装置が非駆動状態であっても、光反射領域が形成された部分においては、外光からの入射光が出射する際に模様に応じた色層の色を有する出射光となって出射するようにできる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示装置が非駆動状態のときに、複数の所定の模様を表示させておくことが可能となる。この場合、複数の所定の模様として濃淡が異なる同じ模様をずらして表示したようにすると擬似的に立体視できるようになる。なお、本発明における「所定の模様」とは、文字、企業のロゴマーク、花柄、市松模様などを含む予め定めた表示させたい画像を意味する。また、本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示装置が駆動状態では、光反射領域からの反射光は弱いので、光透過領域を利用して良好な画像表示を行うことができる。従って、本発明の液晶表示装置は幅広い表現力を備えた表示特性の高い液晶表示装置となる。

係る態様の液晶表示装置によれば、光反射パターンを変えることによって反射光の性質を様々に変えることができるため、液晶表示装置の非駆動状態においても複数の模様を容易に表示することができるようになる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記互いに異なる光反射パターンは、前記光反射領域に配置した反射板の凹凸の密度、面積又は形状を変えることにより形成されていることが好ましい。

反射板の凹凸密度を変えることにより、視野角度が狭い鏡面反射から視野角度が広い拡散反射にまで多様に変えることができる。また、反射板の面積や形状を変えることにより反射光の強度を変えることができる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば反射光の性質を簡単に様々に変えることができるため、液晶表示装置の非駆動状態においてもそれぞれの光反射パターンに応じた濃淡を容易に表示することができるようになる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記光反射領域は前記表示領域の全ての画素に形成されており、前記複数のサブ画素グループ以外のサブ画素の前記光反射領域は、最も面積が広くかつ前記反射板の凹凸の密度が最も密に形成されているものとすることができる。

係る態様の液晶表示装置によれば、複数のサブ画素グループ以外のサブ画素の光反射領域は外光を最も視野角度が広い拡散反射光として反射するし、しかも光反射領域は表示領域の全面に設けられているため、半透過型液晶表示装置として作動する。また、非駆動状態においては、最も光拡散反射率が高いため、模様の付いている箇所よりも暗く視認されやすい。そのため、背景として画像の一部に有効に起用できる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記反射板は前記第１基板及び第２基板のうちの一方に形成されているものとすることができる。

係る態様の液晶表示装置によれば、複数の模様のそれぞれに対応した互いに異なる光反射パターンを有する光反射領域は通常の画像表示に利用するものではないから、第１基板及び第２基板の何れにも形成することができ、液晶表示装置の設計の自由度が増す。

本発明の表示装置を機能させる上で、どのような液晶配向を用いても非駆動状態において、サブ画素内の反射部は外光からの光を受けることにより光を反射し、反射部に対応する位置のカラーフィルタから漏れた光によって複数の模様を単色で立体的に視認することが可能となる。なお、ＶＡモード又は横方向電界モードで駆動される液晶表示装置は、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置であるだけでなく、広視野角でコントラストが良好であるという特徴を有しているため、上記本発明の効果を奏しながらも広視野角でコントラストが良好な液晶表示装置となる。また、横方向電界モードで駆動される液晶表示装置としては、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードないしＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードのものを使用し得る。

液晶駆動時の透過表示モードによらず、非駆動時には、外光の入射によりサブ画素の反射部のみが光を出射する。非駆動時に文字・画像を表示したい領域のサブ画素の反射部の正面反射を強くし、非駆動時に文字・画像を表示しない背景領域は正面反射を弱くすることにより、明るい文字・画像を表示させておくことができる。逆に、非駆動時の背景領域の正面反射を強くし、文字画像領域の正面反射を弱くすれば、明るい背景に暗い文字・画像を表示することができる。非駆動時の文字・画像領域の光反射強度を段階的に設ければ、文字・画像の明暗グラデーション表示が可能で、文字・画像の表現方法が広がる。

更に、上記目的を達成するため、本発明の電子機器は、上記いずれかに記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。

本発明の電子機器によれば、電源オフ時においても識別パターンなどの複数の模様を表示することができ、幅広い表現力を有する液晶表示装置を備えた電子機器が得られる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置としてＶＡモードの液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこのＶＡモードの液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

なお、図１は本発明の各実施形態に共通する液晶表示装置の全体構成を示す図である。図２は図１のII−II線に沿った模式断面図である。図３は第１の実施形態に係る非駆動時に表示させる模様に対応する位置の１サブ画素分の模式断面図である。図４は従来例の半透過型液晶表示装置の図３に対応する１サブ画素分の模式断面図である。図５Ａ〜図５Ｄは第１の実施形態に係る非駆動時に表示させる模様に対応する位置の４種類の３サブ画素分の平面図であり、図５Ｅ〜図５Ｈはそれぞれ図５Ａ〜図５ＤのVE−VE線、VF−VF線、VG−VG線及びVH−VH線に沿った模式断面図である。図６は図５Ａ〜図５Ｄに示した光反射領域に対応する視野角度曲線である。図７Ａは第１の実施形態における電源オフ時の第１の表示状態を示す平面図であり、図７Ｂは第２の表示状態を示す平面図である。

図８Ａ〜図８Ｄは第２の実施形態に係る非駆動時に表示させる模様に対応する位置の４種類の３サブ画素分の平面図であり、図８Ｅ〜図８Ｈはそれぞれ図８Ａ〜図８ＤのVIIIE−VIIIE線、VIIIF−VIIIF線、VIIIG−VIIIG線及びVIIIH−VIIIH線に沿った模式断面図である。図９は図８Ａ〜図８Ｄに示した光反射領域に対応する視野角度曲線である。図１０Ａ〜図１０Ｄは第３の実施形態に係る非駆動時に表示させる模様に対応する位置の４種類の３サブ画素分の平面図であり、図１０Ｅ〜図１０Ｈはそれぞれ図１０Ａ〜図１０ＤのXE−XE線、XF−XF線、XG−XG線及びXH−XH線に沿った模式断面図である。図１１Ａは本発明の液晶表示装置を搭載したパーソナルコンピュータを示す図であり、図１１Ｂは本発明の液晶表示装置を搭載した携帯電話機を示す図である。

まず、本発明の各実施形態に共通するスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下「ＴＦＴ」という）素子を用いたアクティブマトリクス方式のＶＡモードの液晶表示装置を例に挙げて図１及び図２を用いて説明する。図１に示すように、この液晶表示装置１は、液晶パネル２と、バックライト３とを主体として構成されている。そして、液晶パネル２とバックライト３とは平面視で重なるように配置されており、図１では液晶パネル２のみが示されている。

この液晶パネル２は、ＴＦＴアレイ基板（第１基板）４とカラーフィルタ基板（第２基板）５とがシール材７によって貼り合わされると共に、このシール材７によって区画された領域内に液晶層６が封入された構成になっている。シール材７の一部には液晶を注入する注入口７ａが設けられており、この注入口７ａは封止材７ｂにより封止されている。シール材７の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）８が設けられている。周辺見切り８の内側の領域は、画像や動画等を表示する表示領域９になっている。また、表示領域９には、複数のサブ画素１０がマトリクス状に設けられている。複数のサブ画素１０の間の領域は画素間領域１１である。

ＴＦＴアレイ基板４の周縁部は、カラーフィルタ基板５から張り出した張出領域になっている。この張出領域のうち図中左辺側及び右辺側には、走査信号を生成する走査線駆動回路１２が形成されている。図１の上辺側には、左右の走査線駆動回路１２の間を接続する配線１４が引き回されている。図１の中央下辺側には、データ信号を生成するデータ線駆動回路１３と、外部の回路等に接続するための接続端子１５とが形成されている。走査線駆動回路１２と外部の回路等に接続するための接続端子との間の領域には、両者を接続する配線１６が形成されている。また、カラーフィルタ基板５の各角部には、ＴＦＴアレイ基板４とカラーフィルタ基板５との間で電気的に接続するための基板間導通材１７が設けられている。

ＴＦＴアレイ基板４は、図２に示したように、例えばガラスや石英等の透光性の高い材料から形成された基材４ａと、この基材４ａの液晶側に形成された画素電極４８と、この画素電極４８に電気信号を供給するスイッチング素子４７と、画素電極４８及びスイッチング素子４７を覆うように形成された配向膜４６と、基材４ａの外側（液晶層６とは反対側）に貼付された偏光板４９とを主体として構成されている。なお、基材４ａと画素電極４８との間に層間膜を形成する場合もある。

画素電極４８は、サブ画素１０に平面視で重なる領域に配置されており、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な導電材料によって形成されている。スイッチング素子４７は、画素間領域１１内に配置されており、画素電極４８に一対一で対応するように設けられている。このようにサブ画素１０ごとに独立して液晶層６の配向を規制することが可能になっている。このスイッチング素子４７は、例えばＴＦＴからなる素子であり、図示しない走査線やデータ線に接続されている。配向膜４６は、液晶層６との界面に設けられており、液晶層６を構成する液晶分子の配向を規制する。

一方、カラーフィルタ基板５は、基材５ａと、カラーフィルタ層５０と、遮光膜５１と、共通電極５８と、配向膜５６と、基材５ａの外側（液晶層６とは反対側）に貼付された偏光板５９とを主体として構成されている。カラーフィルタ基板５の基材５ａは、ＴＦＴアレイ基板４の基材４ａと同様に、例えばガラスや石英等の透光性の高い材料から形成された矩形の板状部材である。カラーフィルタ層５０は、基材５ａの液晶層６側に平面視でサブ画素１０に重なるように設けられた色層である。このカラーフィルタ層５０は、例えば赤色層５０Ｒ、緑色層５０Ｇ、青色層５０Ｂの３色の色層からなる。ただし、カラーフィルタ層５０は３色に限らず、それ以上の色層で構成することも可能である。

１つのサブ画素１０には３色のうち１色のカラーフィルタ層５０が設けられており、赤色層５０Ｒ、緑色層５０Ｇ、青色層５０Ｂは各々隣接する列に配置されている。互いに隣接し異なる色層のカラーフィルタ層５０を有する３つのサブ画素１０が１組になって、１画素（１ピクセル）を構成している。遮光膜５１は、光を反射又は吸収可能な材料からなる遮光部材であり、当該カラーフィルタ層５０の周囲に設けられている。

共通電極５８は、例えばＩＴＯなどの透明な導電材料によって形成された電極であり、カラーフィルタ層５０及び遮光膜５１を覆うように設けられている。配向膜５６は、液晶層６との界面に設けられており、配向膜４６との間で液晶層６を構成する液晶分子の配向を規制している。

液晶層６は、例えばフッ素系液晶化合物や非フッ素系液晶化合物等の液晶分子によって構成されており、ＴＦＴアレイ基板４側の配向膜４６とカラーフィルタ基板５側の配向膜５６との双方に接するように両基板に挟持されている。液晶分子の配向は、電圧を印加しない非駆動時に光を遮光する（ノーマリーブラックモード）ように、配向膜４６及び配向膜５６によって規制されている。ここでは、この配向膜４６及び配向膜５６には垂直配向膜が使用されており、液晶化合物としては誘電異方性が負のものが使用されている。

この液晶表示装置１は、ＶＡモードの液晶表示装置として作動し、画素電極４８と共通電極５８との間に電界が印加されていない状態では、液晶分子が垂直状態となるように配向し、光を透過させない。しかしながら、画素電極４８と共通電極５８との間に電界が印加されると、液晶分子が傾くため、光を透過させるようになる。従って、この液晶表示装置１はノーマリーブラックモードの液晶表示装置として作動する。

ここで、本発明の各実施形態における液晶表示装置の非駆動時に表示させる模様に対応する位置の１サブ画素分の具体的構成を図３を用いて説明する。各実施形態では、表示させる模様に対応する位置の画素電極４８の表面に光反射層４５を形成し、１サブ画素１０内に画素電極４８のみが形成されている光透過領域１０ａと光反射層４５が形成されている光反射領域１０ｂとを形成している。

光反射層４５は、例えばアルミニウムなどの金属層からなる反射膜と凹凸形状をした樹脂散乱層からなり、光をカラーフィルタ基板５側へ反射するようになっている。この光反射層４５は、画素電極４８の液晶層６側に形成されており、平面視でサブ画素１０内の領域に任意の割合で設けられるが、図３においては平面視でサブ画素１０内のほぼ半分を占める領域に設けられている。そしてこの領域が光反射領域１０ｂになっている。光反射層４５が設けられない領域は、バックライト３からの光を液晶層６及びカラーフィルタ基板５へと透過する光透過領域１０ａになっている。光反射層４５の表面（液晶層６側の面）は反射面になっており、この反射面には凹凸のパターンが形成されている。なお、各光反射層４５の厚さは一定になっている。また、ここでは光反射層４５を画素電極４８の表面に形成した例を示したが、光反射層４５を画素電極４８の下に形成してもよい。

この構成は、従来の半透過型の液晶表示パネルの構成と類似している。すなわち、図４に示したように、従来の半透過型の液晶表示装置１Ｄでは、全てのサブ画素１０の一部に光反射層４５が形成され、光透過領域１０ａと光反射領域１０ｂとリタデーションが同じになるようにするため、光反射領域１０ｂのカラーフィルタ基板５には絶縁膜の透明層５８ａが形成されている。そして、この透明層５８ａにより光透過領域１０ａのセルギャップｔ１が光反射領域１０ｂのセルギャップｔ２の約２倍となるようになされている。

しかしながら、本発明の各実施形態に共通する液晶表示装置１では、半透過型液晶表示装置となす場合以外は、反射型としての表示は行わないため、光反射領域１０ｂと光透過領域１０ａのリタデーションの差異を考慮する必要がない。そのため、ここでは、このような絶縁膜の透明層５８ａは形成されておらず、光透過領域１０ａのセルギャップと光反射領域１０ｂのセルギャップとが同一になっている。このような構成とすると、特に従来の半液晶表示装置では必要であった絶縁膜の透明層５８ａを形成するプロセスを削減することができる。ただし、半透過型液晶表示装置となす場合や特に光透過領域１０ａと光反射領域１０ｂとの境界領域での表示画質を良好となす必要がある場合は、絶縁膜の透明層５８ａを形成してもよい。

そして、以下に示す第１実施形態〜第３実施形態の液晶表示装置１Ａ〜１Ｃでは、非駆動状態で、それぞれの光反射領域１０ｂによる光反射率の差を利用して濃淡の異なる画像を組み合わせることにより、文字・画像を立体的に視認できるようにしたり、あるいは文字・画像以外の背景画像も視認できるようにしている。なお、第１実施形態〜第３実施形態の液晶表示装置１Ａ〜１Ｃにおける光反射領域１０ｂの具体的構成については後述する。

すなわち、第１実施形態〜第３実施形態の液晶表示装置１Ａ〜１Ｃでは、液晶表示装置１Ａ〜１Ｃが駆動されて画像が表示されている間は、光透過領域１０ａでは正常に画像表示が行われるが、光反射領域１０ｂは光を透過させないので、画像表示に実質的に影響を与えない。しかしながら、液晶表示装置１Ａ〜１Ｃが非駆動状態のときは、光透過領域１０ａは光を反射しないために黒表示となるが、光反射領域１０ｂでは、外部からの入射光の一部が光反射層４５によって反射され、この反射光が外部に射出される。そのため、表示領域に表示させる模様に対応するサブ画素の光反射領域１０ｂを形成することにより、液晶表示装置１Ａ〜１Ｃの非駆動状態時に所定模様を表示させることができるようになる。

［第１の実施形態］
ここで第１の実施形態に係る液晶表示装置１Ａの光反射領域１０ｂの具体的構成を図５〜図７を用いて説明する。すなわち、図５Ａとして示したタイプ１の光反射領域１０ｂは反射板４５の表面が鏡面となされたものである。そのため、タイプ１の光反射領域１０ｂの表面は、図５Ｅに示されているように、平らになっている。また、図５Ｄとして示したタイプ４の光反射領域１０ｂは、最も凹凸の形状が小さく、しかも最も凹凸の密度が高くされ、拡散反射光を与えるようにしたものである。そのため、タイプ４の光反射領域１０ｂの表面は、図５Ｈに示されているように、微細な凹凸が多数形成された状態となっている。また、図５Ｂとして示したタイプ２及び図５Ｃとして示したタイプ３の光反射領域１０ｂは、鏡面状態から凹凸の形状を徐々に大きくし、かつ凹凸の密度を順次高くしたものである。そして、図５Ｆ及び図５Ｇに示されているように、タイプ３の光反射領域１０ｂの表面はタイプ２の光反射領域の表面よりも微細な凹凸が多く形成されているが、タイプ４の光反射領域１０ｂよりも凹凸の形状が大きく、凹凸の数も少なくなっている。

このような、タイプ１〜タイプ４の光反射領域１０ｂの視野角度は、図６に示したとおりとなる。すなわち、鏡面となされているタイプ１の光反射領域１０ｂからの反射光の光強度は、正面（±０°）の方向が最も強く、正面からずれるに従って急速に低下する。それに対して、拡散反射光を得るようにしたタイプ４の光反射領域１０ｂからの反射光の光強度は、正面が最も強いが、正面からずれても光強度の低下は僅かとなっている。また、タイプ２及びタイプ３の場合の視野角度は、タイプ１とタイプ２の中間の値となっている。

このように、光反射領域１０ｂに形成する凹凸の形状及び密度をタイプ１〜タイプ４のように変えることよって、人の目には複数種（ここでは４種類）の光反射領域１０ｂを識別できるようになる。そのため、これらの複数種の光反射領域１０ｂの形成位置を、液晶表示装置１Ａの非駆動時に表示させる模様に応じて適宜配置することにより、表示領域９に所定のロゴや模様等を表示させることができるようになる。なお、ここでは光反射領域１０ｂに形成する凹凸の形状及び密度をタイプ１〜タイプ４の４種類とした例を示したが、光反射領域１０ｂに形成する凹凸の形状及び密度は、少なくとも２種類あればよく、更には５種類以上としてもよい。

このような第１実施形態の液晶表示装置１Ａの表示領域９の状態の具体例を図７Ａ及び図７Ｂに示す。なお、図７Ａ及び図７Ｂは、液晶表示装置１Ａの電源をオフにした状態、つまりＴＦＴアレイ基板４とカラーフィルタ基板５と間の液晶層６に電圧が印加されていない非駆動状態での表示領域９の表示状態を示す。

そして、図７Ａは、光反射領域１０ｂに形成する凹凸の形状及び密度を変えたものを４種類用い、識別パターン７０_１〜７０_３としてＡＢＣＤＥからなる記号を立体視できるように表示させたものである。また、図７Ｂは、光反射領域１０ｂに形成する凹凸の形状及び密度を変えたものを２種類用い、識別パターン７０_４としてＡＢＣＤＥからなる記号を表示させるとともに、背景としての識別パターン７０_５を表示させたものである。このように、電源オフ時においては、液晶表示装置１Ａの使用者が表示領域９を観察すると、光反射領域１０ｂにおける外部からの入射光の反射光を視認できるため、表示領域９に対して予め形成された任意の識別パターンを観察することとができるようになる。

つまり、通常、液晶表示装置１の非駆動時には、バックライト３から表示領域９のサブ画素１０を透過してくる光はないために黒表示となり、光反射領域１０ｂにおいて光反射層４５によって反射される外光による光が観察者によって観察されるだけである。このとき、例えば図７Ａに示したように、非点灯時に文字・画像を表示しない背景パターン６０に正面反射の最も少ないタイプ４とし、文字・画像表示する識別パターン７０₁を正面反射が最も強いタイプ１とし、識別パターン７０₂及び７０_３は適宜正面反射を少なくすれば、暗い背景パターン６０に識別パターン７０_１から識別パターン７０_３が浮かび上がって観察されることになる。

また、逆に非点灯時に文字・画像を表示しない背景パターン６０を正面反射が最も強いタイプ１を用い、文字・画像を表示する識別パターン７０_１を、正面反射が最も弱いタイプ４とし、識別パターン７０_２はタイプ３、識別パターン７０_３はタイプ２とすれば、パネルを正面から見た場合、明るい背景の中に、文字・画像が暗く沈んで観察されることになる。

したがって、ノーマリーブラック型とした液晶表示装置１Ａにおいて、電源オフ時に表示させる識別パターンに応じたサブ画素１０の一部に光反射領域１０ｂを形成しておくことで、液晶表示装置１が非駆動状態であっても、複数の識別パターン７０_１ないし７０_５を表示させておくことが可能となる。なお、ノーマリーホワイト型の液晶表示装置の場合にも、非駆動状態にはバックライト光が無いため、目視で確認する際には暗い表示となる。しかしながら、光反射領域１０ｂの部分は光が反射するため、その他の背景６０部より識別パターン７０_１ないし７０_５は立体的に浮き出て見えたり、場合によっては沈んで見えたりする。

なお、この光反射領域１０ｂを特定の色のカラーフィルタ層が形成されているサブ画素１０の光反射領域１０ｂに形成すると、その特定の色の反射光を生じる。従って、１ピクセル内で光反射領域１０ｂが形成されているサブ画素１０を適宜選択することにより、所望の色の反射光を生じさせることができる。更には、光反射領域１０ｂが形成されているサブ画素１０の光反射領域１０ｂのカラーフィルタ層を除去すると、無彩色の反射光を生じさせることができ、模様を白黒で表示させることも可能となる。

また、液晶表示装置１の電源をオンにした場合には、バックライト３からの光は、光反射領域１０ｂが形成されていないサブ画素及び光反射領域１０ｂが形成されたサブ画素の光透過領域１０ａを介して出射した光によって通常の動画や静止画などの様々な表示が可能となる。このとき外光による光反射領域１０ｂを介して出射される光は、光透過領域１０ａを介して出射される光に比べると非常に弱いので、識別マークないし模様が使用者に観察されることはほとんどない。

また、この実施形態においては識別パターン７０_１ないし７０_５としてアルファベットや風景を表示した例を示したが、これらのものに限定されるものではない。本発明によれば文字だけでなく、企業のロゴマーク、花柄、市松模様などを含む多様な模様について、液晶表示装置１Ａの電源をオフにした状態で、使用者に観察させることが可能となる。このように本発明における液晶表示装置１Ａでは、電源オフ時に任意の識別パターン７０_１ないし７０_５を表示させておくことができるので、消費電力を大きく低減させることができるようになる。

なお、上記実施形態では、電源オフ時に表示領域に表示させる模様に対応するサブ画素のみに光反射層４５が形成された光反射領域１０ｂを形成した例を示したが、全てのサブ画素に光反射層４５が形成された光反射領域１０ｂを形成することもできる。このように全てのサブ画素１０に光反射領域１０ｂを形成すると、表示領域に表示させる模様に対応するサブ画素と他の画素の光反射領域の透過率を合わせることができるため、特に表示画質が向上する。

なお、上記の第１の実施形態としてはＶＡモードのものについて説明したが、上記第１実施形態はノーマリーブラックモードが望ましいが、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置でも等しく適用可能である。電源オフ時には、バックライトが点灯しないため、外光からの反射のみで文字・画像表示をするため、ノーマリーブラックモードと同様に扱うことが出来る。液晶表示装置としては、例えば、ＴＮモードの液晶表示装置において偏光板を適宜組み合わせたもの、あるいは、ＩＰＳモードないしＦＦＳモード等の横方向電界モードの液晶表示装置があげられる。

また、上記の第１の実施形態の液晶表示装置１Ａにおいては、反射板４５は第１基板４に形成した例を示した。しかしながら、本発明の液晶表示装置１Ａにおいては、反射領域１０ｂは電源オン時に表示用として使用するものではないので、電源オン時に反射光が目立たないようにすればカラーフィルタ基板５に形成してもよい。このように、第１の実施形態では反射板はＴＦＴアレイ基板４及びカラーフィルタ基板５の何れにも形成することができるから、液晶表示装置１Ａの設計の自由度が増す。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、反射板４５に形成する凹凸の形状及び密度を変えることにより電源オフ時に複数の模様を表示するようにした例を示した。しかしながら、本発明では反射板に形成する凹凸の形状及び密度を同じにして凹凸の形成部分の面積を変えることによっても電源オフ時に複数の模様を表示させることもできる。この第２の実施形態の液晶表示装置１Ｂの光反射領域１０ｂの構成を図８Ａ〜図８Ｈを用いて説明する。

すなわち、図８Ａとして示したタイプ５の光反射領域１０ｂは、反射板４５の表面に凹凸が形成されておらず、鏡面となされたものである。このタイプ５の光反射領域１０ｂの構成は、第１の実施形態におけるタイプ１の光反射領域１０ｂと同様の構成である。そのため、タイプ５の光反射領域１０ｂの表面は、図８Ｅに示されているように、平らになっている。また、図８Ｄとして示したタイプ８の光反射領域１０ｂは、凹凸が全面に亘って形成されており、最も凹凸の形状が小さく、しかも最も凹凸の密度が高くされ、拡散反射光を与えるようにしたものである。このタイプ８の構成は、第１の実施形態におけるタイプ４の光反射領域１０ｂと同様の構成である。そのため、タイプ８の光反射領域１０ｂの表面は、図８Ｈに示されているように、微細な凹凸が全面に亘って多数形成された状態となっている。

また、図８Ｂとして示したタイプ６及び図８Ｃとして示したタイプ７の光反射領域１０ｂは、凹凸の形状及び密度を図８Ｄに示したタイプ８の場合と同様にし、反射板４５の凹凸が形成された部分の面積を順次タイプ５の場合よりも広くしたものである。そして、図８Ｆ及び図８Ｇに示されているように、タイプ６及びタイプ７の光反射領域１０ｂの反射板４５は、凹凸が形成されている部分以外は全て平ら（鏡面）となっている。

このようなタイプ５〜タイプ８の光反射領域１０ｂの視野角度は、図９に示したとおりとなる。すなわち、表面全体が鏡面となされているタイプ５の光反射領域１０ｂからの反射光の光強度は、正面（±０°）の方向が最も強く、正面からずれるに従って急速に低下する。それに対して、拡散反射光を得るようにしたタイプ８の光反射領域１０ｂからの反射光の光強度は、正面が最も強いが、正面からずれても光強度の低下は僅かとなっている。また、タイプ６及びタイプ７の場合の視野角度は、タイプ５とタイプ８の中間の値となっているが、両者共に鏡面部分が存在するため、正面方向の反射光の光強度が強くなっている。

また、図８A〜図８Dの反射領域１０ｂの構成をとることにより、正反射部と乱反射部が混在する事になる為、光を合成することが出来る。光の合成により、正反射の光を抑制することなく乱反射光も抽出できるため、視覚依存性がなくなる。

このように、光反射領域１０ｂに形成する凹凸の形状及び密度を同じにして凹凸の形成部分の面積を変えることによっても、人の目には複数種（ここでは４種類）の光反射領域１０ｂを識別できるようになる。そのため、これらの複数種の光反射領域１０ｂの形成位置を、液晶表示装置１Ｂの非駆動時に表示させる模様に応じて適宜配置することにより、第１の実施形態の場合と同様に、表示領域９に所定のロゴや模様等を表示させることができるようになる。

［第３の実施形態］
第２の実施形態としては、鏡面反射状態（図８Ａ）と拡散反射状態（図８Ｄ）の間の状態を得るため、凹凸部を方形状（図８Ｂ）ないし円形状（図８Ｃ）に集中して形成した例を示した。しかしながら、凹凸部をランダムに集中配置させることによって鏡面反射状態と拡散反射状態の間の状態を形成することもできる。このような第３の実施形態の液晶表示装置１Ｃの光反射領域１０ｂの構成を図１０Ａ〜図１０Ｈを用いて説明する。

すなわち、図１０Ａとして示したタイプ９の光反射領域１０ｂは、反射板４５の表面に凹凸が形成されておらず、鏡面となされたものである。このタイプ９の光反射領域１０ｂの構成は、第１の実施形態におけるタイプ１及び第２の実施形態におけるタイプ５の光反射領域１０ｂと同様の構成である。そのため、タイプ９の光反射領域１０ｂの表面は、図１０Ｅに示されているように、平らになっている。また、図１０Ｄとして示したタイプ１２の光反射領域１０ｂは、凹凸が全面に亘って形成されており、最も凹凸の形状が小さく、しかも最も凹凸の密度が高くされ、拡散反射光を与えるようにしたものである。このタイプ１２の構成は、第１の実施形態におけるタイプ４及び第２の実施形態におけるタイプ８の光反射領域１０ｂと同様の構成である。そのため、タイプ１２の光反射領域１０ｂの表面は、図１０Ｈに示されているように、微細な凹凸が全面に亘って多数形成された状態となっている。

また、図１０Ｂとして示したタイプ１０及び図１０Ｃとして示したタイプ１１の光反射領域１０ｂは、凹凸の形状及び密度を図１０Ｄに示したタイプ１２の場合と同様に微細なものとし、このような微細な凹凸の複数個を円形状にまとめ、必要な面積に応じてその円形状にまとめた部分の個数を変えてランダムに配置したものである。そして、図１０Ｆ及び図１０Ｇに示されているように、タイプ１０及びタイプ１１の光反射領域１０ｂの反射板４５は、凹凸が形成されている部分以外は全て平ら（鏡面）となっている。

このようなタイプ９〜タイプ１２の光反射領域１０ｂの視野角度はそれぞれ図９に示したタイプ５〜タイプ８のものと同様になり、この場合においても、第１の実施形態の場合と同様に、表示領域９に所定のロゴや模様等を表示させることができるようになる。

なお、上記の第１の実施形態〜第３の実施形態に係る液晶表示装置１Ａ〜１Ｃとしては、ノーマリーブラックモードで作動する透過型の液晶表示装置の例を示した。しかしながら、本発明はサブ画素が光透過領域を有していれば適用可能であるので、半透過型液晶表示装置の場合にも適用可能である。

また、上記の第１の実施形態〜第３の実施形態に係る液晶表示装置１Ａ〜１Ｃとしては、ノーマリーブラックモードで作動する液晶表示装置の例を示したが、光透過領域１０ａ及び光反射領域１０ｂはノーマリーホワイトモードで作動するものとすることができる。

以上、本発明の実施形態として液晶表示装置の例を説明した。このような本発明の液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末などの電子機器に使用することができる。このうち、透過型の液晶表示装置８１をパーソナルコンピュータ８０に使用した例を図１１Ａに、同じく透過型の液晶表示装置８６を携帯電話機８５に使用した例を図１１Ｂに示す。ただし、これらのパーソナルコンピュータ８０及び携帯電話機８５の基本的構成は当業者に周知であるので、詳細な説明は省略する。

本発明の各実施形態に共通する液晶表示装置の全体構成を示す図である。 図１のII−II線に沿った模式断面図である。 第１の実施形態に係る非駆動時に表示させる模様に対応する位置の１サブ画素分の模式断面図である。 従来例の半透過型液晶表示装置の図３に対応する１サブ画素分の模式断面図である。 図５Ａ〜図５Ｄは第１の実施形態に係る非駆動時に表示させる模様に対応する位置の４種類の３サブ画素分の平面図であり、図５Ｅ〜図５Ｈはそれぞれ図５Ａ〜図５ＤのVE−VE線、VF−VF線、VG−VG線及びVH−VH線に沿った模式断面図である。 図５Ａ〜図５Ｄに示した光反射領域に対応する視野角度曲線である。 図７Ａは第１の実施形態における電源オフ時の第１の表示状態を示す平面図であり、図７Ｂは第２の表示状態を示す平面図である。 図８Ａ〜図８Ｄは第２の実施形態に係る非駆動時に表示させる模様に対応する位置の４種類の３サブ画素分の平面図であり、図８Ｅ〜図８Ｈはそれぞれ図８Ａ〜図８ＤのVIIIE−VIIIE線、VIIIF−VIIIF線、VIIIG−VIIIG線及びVIIIH−VIIIH線に沿った模式断面図である。 図８Ａ〜図８Ｄに示した光反射領域に対応する視野角度曲線である。 図１０Ａ〜図１０Ｄは第３の実施形態に係る非駆動時に表示させる模様に対応する位置の４種類の３サブ画素分の平面図であり、図１０Ｅ〜図１０Ｈはそれぞれ図１０Ａ〜図１０ＤのXE−XE線、XF−XF線、XG−XG線及びXH−XH線に沿った模式断面図である。 図１１Ａは本発明の液晶表示装置を搭載したパーソナルコンピュータを示す図であり、図１１Ｂは本発明の液晶表示装置を搭載した携帯電話機を示す図である。

符号の説明

１、１Ａ〜１Ｄ…液晶表示装置 ２…液晶パネル ３…バックライト ４…ＴＦＴアレイ基板 ５…カラーフィルタ基板 ６…液晶層 ９…表示領域 １０…サブ画素 １０ａ…光透過領域 １０ｂ…光反射領域 ４５…光反射層 ５０…カラーフィルタ層 ５０Ｒ…赤色層 ５０Ｇ…緑色層 ５０Ｂ…青色層 ６０…背景パターン ７０_１〜７０_５…識別パターン

Claims (5)

1. 画素電極及び配向膜を備えた第１基板と、カラーフィルタ層及び配向膜を備えた第２基板とが対向配置され、前記第１基板及び第２基板のそれぞれに光透過領域を有するサブ画素がマトリクス状に配列された表示領域を有している液晶表示装置において、
   前記液晶表示装置を非駆動状態とした際に、前記表示領域に複数の所定の模様を形成するための前記複数の模様のそれぞれに対応する光反射領域を備えた複数のサブ画素グループが、互いに異なる反射パターンを有する反射領域を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記互いに異なる光反射パターンは、前記光反射領域に配置した反射板の凹凸の密度、面積又は形状を変えることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記光反射領域は前記表示領域の全ての画素に形成されており、前記複数のサブ画素グループ以外のサブ画素の前記光反射領域は、最も面積が広くかつ前記反射板の凹凸の密度が最も密に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記反射板は前記第１基板及び第２基板のうちの一方に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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