JP2014240891A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より低コストでカラー表示及びポジネガ反転表示を実現する。【解決手段】液晶表示装置１０は、基板２０、２５と、基板２０、２５間に挟まれた高分子分散型液晶層３０と、基板２０上に設けられた反射膜２１と、反射膜２１上に設けられ、複数色のフィルタがストライプ状に配置されて構成されたカラーフィルタ２２と、カラーフィルタ２２上に設けられた共通電極２３と、基板２５上に設けられた複数の信号線２８と、複数の信号線２８上に設けられた絶縁膜２６と、絶縁膜２６上に設けられ、キャラクターを表示するために加工された複数のセグメント電極２７と、複数の信号線２８と複数のセグメント電極２７とを接続する複数のコンタクトプラグ２９とを含む。【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

反射型液晶表示装置として、高分子分散型液晶表示装置（ＰＤＬＣＤ：Polymer Dispersed Liquid Crystal Display）が知られている。ＰＤＬＣＤは、通常の液晶を用いたディスプレイとは異なり、偏光板が不要なため、明るい反射表示が可能である。現在、ＰＤＬＣＤは、背景の白さの利点で一部の時計や、携帯電話のサブ表示としてモノクロ表示に用いられているが、カラー表示は、市場にほとんど出回っていない。

一方で、カラー表示が可能な液晶表示装置（カラーＬＣＤ）としては、アクティブマトリクス方式を採用した液晶表示装置が知られている。アクティブマトリクス方式では、画素ごとにアクティブ素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）及び画素電極が設けられる。アクティブマトリクス方式を採用したカラーＬＣＤは、任意の表示が可能となるが、ＴＦＴを含む画素の製造でコストが増加してしまう。

特許第３７３６０７６号公報 特開２０１１−９５４０７号公報

本発明は、より低コストでカラー表示及びポジネガ反転表示を実現可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る液晶表示装置は、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に挟まれた高分子分散型液晶層と、前記第１基板上に設けられた反射膜と、前記反射膜上に設けられ、複数色のフィルタがストライプ状に配置されて構成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に設けられた共通電極と、前記第２基板上に設けられた複数の信号線と、前記複数の信号線上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられ、キャラクターを表示するために加工された複数のセグメント電極と、前記複数の信号線と前記複数のセグメント電極とを接続する複数のコンタクトプラグとを具備することを特徴とする。

本発明の一態様に係る液晶表示装置は、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に挟まれ、無電界時に垂直配向（ＶＡ）となる液晶層と、前記第１基板上に設けられ、複数色のフィルタがストライプ状に配置されて構成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に設けられた共通電極と、前記第２基板上に設けられた複数の信号線と、前記複数の信号線上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられ、キャラクターを表示するために加工された複数のセグメント電極と、前記複数の信号線と前記複数のセグメント電極とを接続する複数のコンタクトプラグと、前記第１及び第２基板を挟むように設けられた第１及び第２偏光板と、前記第１偏光板に対向配置されたバックライトとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、より低コストでカラー表示及びポジネガ反転表示を実現可能な液晶表示装置を提供することができる。

液晶表示装置が表示可能なキャラクターを説明する模式図。 液晶表示装置の表示例を説明する模式図。 時刻表示の表示例を説明する模式図。 第１実施形態に係る液晶表示装置のブロック図。 液晶表示パネルの断面図。 カラーフィルタの平面図。 所望のキャラクターを表示するためのセグメント電極群の一例を示す平面図。 時刻表示の７セグメントを表示するためのセグメント電極群の詳細な平面図。 時刻表示のドットを表示するためのセグメント電極群の詳細な平面図。 バッテリー表示を表示するためのセグメント電極群の詳細な平面図。 メール表示を表示するためのセグメント電極群の詳細な平面図。 時刻表示の７セグメントに接続される信号線のレイアウト図。 時刻表示のドットに接続される信号線のレイアウト図。 バッテリー表示に接続される信号線のレイアウト図。 メール表示に接続される信号線のレイアウト図。 液晶表示パネルの白表示に関する動作を説明する模式図。 液晶表示パネルのカラー表示に関する動作を説明する模式図。 信号線ドライバ及び共通線ドライバの動作を説明する電圧波形。 信号線ドライバ及び共通線ドライバの他の動作例を説明する電圧波形。 時刻表示の７セグメント表示に使用する電圧を説明するグラフ。 バッテリー表示に使用する電圧を説明するグラフ。 メール表示に使用する電圧を説明するグラフ。 第２実施形態に係る液晶表示パネルの断面図。 液晶表示パネルの白表示に関する動作を説明する模式図。 液晶表示パネルのカラー表示に関する動作を説明する模式図。 時刻表示の７セグメント表示に使用する電圧を説明するグラフ。 バッテリー表示に使用する電圧を説明するグラフ。 メール表示に使用する電圧を説明するグラフ。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

［第１実施形態］
［１．液晶表示装置の表示例］
本実施形態の液晶表示装置に要求されるキャラクター表示の一例について説明する。図１は、本実施形態の液晶表示装置が表示可能なキャラクターを説明する模式図である。図１に示すように、液晶表示装置が表示可能なキャラクターには、時刻表示Ｄ１、バッテリー表示Ｄ２、及びメール表示Ｄ３が含まれる。液晶表示装置が表示するキャラクターは、ポジ表示（明るい背景に暗い文字で表示する）、及びネガ表示（暗い背景に明るい文字で表示する）が可能であり、すなわちポジネガ反転（白黒反転）表示が可能である。また、液晶表示装置が表示するキャラクターは、カラー表示が可能である。

キャラクターが表示される背景Ｄ４は、液晶表示装置の表示画面のサイズに対応する。背景Ｄ４は、白、及び黒表示が可能である。

時刻表示Ｄ１は、例えば４個の７セグメントＤ１−１と、２個のドットＤ１−２とを用いて表示可能である。７セグメントＤ１−１及びドットＤ１−２はそれぞれ、黒、白、及びカラー（赤、緑、及び青）表示が可能である。

バッテリー表示Ｄ２は、第１セグメントＤ２−１と、第１セグメントＤ２−１より長い４個の第２セグメントＤ２−２とを用いて表示可能である。第１セグメントＤ２−１は、緑、白、及び黒表示が可能である。第２セグメントＤ２−２は、赤、青、白、及び黒表示が可能である。

メール表示Ｄ３は、第１セグメントＤ３−１と第２セグメントＤ３−２とを用いて表示可能である。第１セグメントＤ３−１は、緑、白、及び黒表示が可能である。第２セグメントＤ３−２は、青、白、及び黒表示が可能である。

図２は、液晶表示装置の表示例を説明する模式図である。
図２（ａ）において、時刻表示Ｄ１は、ポジ表示であり、すなわち、黒表示である。バッテリー表示Ｄ２は、バッテリーがいっぱいに充電されている状態であり、すなわち、第１セグメントＤ２−１が緑表示、第２セグメントＤ２−２の全てが青表示である。メール表示Ｄ３は、メールが未受信である状態であり、すなわち、第１セグメントＤ３−１及び第２セグメントＤ３−２が共に白表示である。

図２（ｂ）において、バッテリー表示Ｄ２は、バッテリーが半分程度まで充電されている状態であり、すなわち、第１セグメントＤ２−１が緑表示、第２セグメントＤ２−２の半分が赤表示、第２セグメントＤ２−２の残り半分が青表示である。メール表示Ｄ３は、メールを受信している状態であり、すなわち、第１セグメントＤ３−１が緑表示、第２セグメントＤ３−２が青表示である。

図２（ｃ）において、バッテリー表示Ｄ２は、バッテリーがほとんど充電されていない状態であり、すなわち、第１セグメントＤ２−１が緑表示、第２セグメントＤ２−２の全てが赤表示である。

図３は、時刻表示Ｄ１の表示例を説明する模式図である。
図３（ａ）において、時刻表示Ｄ１は、ポジ表示であり、すなわち、時刻表示Ｄ１は黒表示であり、背景は白表示である。図３（ｂ）において、時刻表示Ｄ１は、ネガ表示であり、すなわち、時刻表示Ｄ１は白表示であり、背景は黒表示である。図３（ｃ）において、時刻表示Ｄ１は、赤表示である。図３（ｄ）において、時刻表示Ｄ１は、緑表示である。図３（ｅ）において、時刻表示Ｄ１は、青表示である。図３に示すように、時刻表示Ｄ１は、カラー表示が可能であり、またポジネガ反転表示が可能である。

［２．液晶表示装置の構成］
次に、図１乃至図３のキャラクターを表示するための液晶表示装置の構成について説明する。図４は、第１実施形態に係る液晶表示装置１０のブロック図である。液晶表示装置１０は、液晶表示パネル１１、端子部１２、信号線ドライバ（信号線駆動回路）１３、共通線ドライバ（共通線駆動回路）１４、及び制御回路１５を備える。

液晶表示パネル１１は、液晶層を備え、この液晶層を透過する光に応じて画像表示を行う。液晶表示パネル１１は、液晶層に電位差（電界）を印加するために、複数のセグメント電極、及び複数のセグメント電極に対向配置された１個の共通電極を備える。複数のセグメント電極にそれぞれ電気的に接続された信号線、及び共通電極に電気的に接続された共通線は、端子部１２に含まれる複数の端子に電気的に接続される。

信号線ドライバ１３は、端子部１２を介して複数の信号線に接続される。信号線ドライバ１３は、制御回路１５から送られる制御信号に基づいて、複数のセグメント電極に所定の電圧を印加する。共通線ドライバ１４は、端子部１２を介して共通線に接続される。共通線ドライバ１４は、制御回路１５から送られる制御信号に基づいて、共通電極に所定の電圧を印加する。

制御回路１５は、外部から供給される画像信号に基づいて、液晶表示パネル１１に所望の画像を表示させるための種々の制御信号を生成して、信号線ドライバ１３、及び共通線ドライバ１４に供給する。

［３．液晶表示パネルの構成］
次に、液晶表示パネル１１の構成について説明する。図５は、液晶表示パネル１１の断面図である。液晶表示パネル１１は、反射型かつ高分子分散型（或いは高分子ネットワーク型）のＬＣＤから構成される。

カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）２０上には、反射膜２１が設けられる。反射膜２１としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。反射膜２１上には、カラーフィルタ２２が設けられる。カラーフィルタ２２は、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂを含む。カラーフィルタ２２は、隣接するフィルタ同士が接触するように構成してもよいし、隣接するフィルタ間にブラックマトリクス（黒色フィルタ）を配置するように構成してもよい。

カラーフィルタ２２上には、カラーフィルタ２２全体を覆い、かつ平面状に形成された共通電極２３が設けられる。共通電極２３には、共通線２４が接続され、この共通線２４は端子部１２まで引き出される。

対向基板２５は、ＣＦ基板２０に対向配置される。対向基板２５上には、絶縁膜２６が設けられる。絶縁膜２６としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。絶縁膜２６上には、複数のセグメント電極２７が設けられる。複数のセグメント電極２７は、所望のキャラクターを表示可能なように所望の形状に加工される。

対向基板２５上には、複数のセグメント電極２７に電圧を印加するための複数の信号線（引き出し線）２８が設けられる。複数の信号線２８は、端子部１２まで引き出される。複数のセグメント電極２７と複数の信号線２８とは、絶縁膜２６内に設けられた複数のコンタクトプラグ２９によって電気的に接続される。このように、キャラクターを表示するための複数のセグメント電極２７と、複数のセグメント電極２７に電圧を印加するための複数の信号線２８とは異なるレベル配線層で形成され、換言すると、複数のセグメント電極２７及び複数の信号線２８は２層の配線層で形成される。共通電極２３、共通線２４、セグメント電極２７、及び信号線２８は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜から構成される。

ＣＦ基板２０と対向基板２５との間には、液晶層３０が挟持される。液晶層３０は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）、又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）により構成される。ＰＤＬＣは、高分子層（高分子ネットワーク）内に液晶が分散された構造を有しており、すなわち高分子内において液晶が相分離した構造を有している。或いは、高分子ネットワーク中の液晶が連続相を有していてもよい。液晶層３０は、表示領域（画面領域）を囲む枠状のシール材（図示せず）によって封止される。

高分子層としては光硬化樹脂を用いることができる。例えば、ＰＤＬＣは、光重合型の高分子前駆体（モノマー）に液晶を混合させた溶液に紫外線を照射し、モノマーを重合させてポリマーを形成し、そのポリマーのネットワーク中に液晶が分散される。液晶としては、例えば、誘電率異方性が正（ポジ型）のネマティック液晶が用いられる。すなわち、液晶層に電圧が印加されない場合は、液晶分子が高分子ネットワーク内にランダムに配置した状態となり、液晶層に電圧が印加される場合は、液晶分子が電界方向に立っている状態（液晶分子の長軸が電界方向に向いている状態）となる。

図６は、カラーフィルタ２２の平面図である。カラーフィルタ２２は、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−ＢからなるユニットがＸ方向に複数個配列されて構成される。赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂは、Ｘ方向に直交するＹ方向に延在するストライプ状に形成され、Ｙ方向において表示領域の両端まで延在する。なお、前述したように、共通電極２３は、カラーフィルタ２２全体を覆っており、表示領域全体にわたって平面状に形成される。すなわち、共通電極２３の平面形状は、カラーフィルタ２２の平面形状とほぼ同じである。

＜セグメント電極の構成＞
次に、セグメント電極２７の構成について説明する。
図７は、所望のキャラクターを表示するためのセグメント電極群２７の一例を示す平面図である。セグメント電極群２７は、図１の時刻表示Ｄ１の７セグメントＤ１−１を表示するためのセグメント電極群２７Ａと、時刻表示Ｄ１のドットＤ１−２を表示するためのセグメント電極群２７Ｂと、バッテリー表示Ｄ２を表示するためのセグメント電極群２７Ｃと、メール表示Ｄ３を表示するためのセグメント電極群２７Ｄと、背景Ｄ４を表示するためのセグメント電極２７Ｅとから構成される。

図８は、時刻表示Ｄ１の７セグメントＤ１−１を表示するためのセグメント電極群２７Ａの詳細な平面図である。セグメント電極群２７Ａは、７個のセグメント電極群２７Ａ−１〜２７Ａ−７と、２個のセグメント電極２７Ａ−８、２７Ａ−９とを含む。７個のセグメント電極群２７Ａ−１〜２７Ａ−７は、数字を表示するために使用され、２個のセグメント電極２７Ａ−８、２７Ａ−９は、背景の色を切り替えるために使用される。図８に示した丸は、セグメント電極に接続されるコンタクトプラグ２９を表している。

セグメント電極群２７Ａ−１は、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂに対応した３個のセグメント電極を１ユニットとして、このユニットがＸ方向に沿って複数個配列されて構成される。セグメント電極群２７Ａ−１に含まれるセグメント電極の数は、任意に設定可能である。セグメント電極群２７Ａ−１に含まれる各セグメント電極は、Ｙ方向（カラーフィルタ２２の各フィルタの延在方向と同じ方向）に延在し、かつ１個のカラーフィルタとほぼ同じ幅を有する。セグメント電極群２７Ａ−２〜２７Ａ−７についても、セグメント電極群２７Ａ−１と同様に構成される。２個のセグメント電極２７Ａ−８、２７Ａ−９は、７セグメントの隙間を埋めるように平面状に形成される。

図９は、時刻表示Ｄ１のドットＤ１−２を表示するためのセグメント電極群２７Ｂの詳細な平面図である。セグメント電極群２７Ｂは、２個のセグメント電極群２７Ｂ−１、２７Ｂ−２を含む。セグメント電極群２７Ｂ−１は、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂに対応した３個のセグメント電極を１ユニットとして、このユニットがＸ方向に沿って１個又は複数個配列されて構成される。セグメント電極群２７Ｂ−１に含まれるセグメント電極の数は、任意に設定可能である。セグメント電極群２７Ｂ−１に含まれる各セグメント電極は、Ｙ方向に延在し、かつ１個のカラーフィルタとほぼ同じ幅を有する。セグメント電極群２７Ｂ−２についても、セグメント電極群２７Ｂ−１と同様に構成される。

図１０は、バッテリー表示Ｄ２を表示するためのセグメント電極群２７Ｃの詳細な平面図である。セグメント電極群２７Ｃは、４個のセグメント電極群２７Ｃ−１〜２７Ｃ−４と、セグメント電極群２７Ｃ−１よりＸ方向の長さが短いセグメント電極群２７Ｃ−５とを含む。セグメント電極群２７Ｃ−１は、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂに対応した３個のセグメント電極を１ユニットとして、このユニットがＸ方向に沿って複数個配列されて構成される。セグメント電極群２７Ｃ−１に含まれるセグメント電極の数は、任意に設定可能である。セグメント電極群２７Ｃ−１に含まれる各セグメント電極は、Ｙ方向に延在し、かつ１個のカラーフィルタとほぼ同じ幅を有する。セグメント電極群２７Ｃ−２〜２７Ｃ−４についても、セグメント電極群２７Ｃ−１と同様に構成される。

セグメント電極群２７Ｃ−５は、表示可能な色が制限されていることから、２個のカラーフィルタ（赤色フィルタ及び青色フィルタ）分とほぼ同じ幅を有する１個のセグメント電極と、１個のカラーフィルタ（緑色フィルタ）とほぼ同じ幅を有する複数のセグメント電極とを含む。セグメント電極群２７Ｃ−５に含まれるセグメント電極の数は、任意に設定可能である。

図１１は、メール表示Ｄ３を表示するためのセグメント電極群２７Ｄの詳細な平面図である。セグメント電極群２７Ｄは、２個のセグメント電極群２７Ｄ−１、２７Ｄ−２を含む。セグメント電極群２７Ｄ−１は、表示可能な色が制限されていることから、２個のカラーフィルタ（赤色フィルタ及び緑色フィルタ）分とほぼ同じ幅を有する複数のセグメント電極と、１個のカラーフィルタ（青色フィルタ）とほぼ同じ幅を有する複数のセグメント電極とが交互に配置されて構成される。セグメント電極群２７Ｄ−２は、表示可能な色が制限されていることから、２個のカラーフィルタ（青色フィルタ及び赤色フィルタ）分とほぼ同じ幅を有する複数のセグメント電極と、１個のカラーフィルタ（緑色フィルタ）とほぼ同じ幅を有する複数のセグメント電極とが交互に配置されて構成される。セグメント電極群２７Ｄ−１、２７Ｄ−２に含まれるセグメント電極の数は、任意に設定可能である。

＜信号線のレイアウト＞
次に、セグメント電極に接続される信号線２８のレイアウトについて説明する。前述したように、信号線２８は、セグメント電極の下方の配線層で構成される。

図１２は、セグメント電極群２７Ａ（セグメント電極群２７Ａ−１〜２７Ａ−７、セグメント電極２７Ａ−８、２７Ａ−９）に接続される信号線のレイアウト図である。なお、図１２において、セグメント電極群２７Ａには、カラーフィルタを重ねて図示している。

セグメント電極群２７Ａ−１のうち、複数の赤色フィルタに平面視において重なるように配置された複数のセグメント電極は、複数のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ａ１に接続される。セグメント電極群２７Ａ−１のうち、複数の緑色フィルタに平面視において重なるように配置された複数のセグメント電極は、複数のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ａ２に接続される。セグメント電極群２７Ａ−１のうち、複数の青色フィルタに平面視において重なるように配置された複数のセグメント電極は、複数のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ａ３に接続される。同様に、セグメント電極群２７Ａ−２〜２７Ａ−７は、複数の信号線２８を介して端子Ａ４〜Ａ２１に接続される。

セグメント電極２７Ａ−８は、信号線２８を介して端子Ｘ０に接続される。セグメント電極２７Ａ−９は、信号線２８を介して端子Ｘ０に接続される。なお、背景Ｄ４を表示するためのセグメント電極２７Ｅも同様に、信号線２８を介して端子Ｘ０に接続される。

図１３は、セグメント電極群２７Ｂ（セグメント電極群２７Ｂ−１、２７Ｂ−２）に接続される信号線のレイアウト図である。セグメント電極群２７Ｂ−１、２７Ｂ−２のうち、１個の赤色フィルタに平面視において重なるように配置された２個のセグメント電極は、２個のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ａ２２に接続される。セグメント電極群２７Ｂ−１、２７Ｂ−２のうち、１個の緑色フィルタに平面視において重なるように配置された２個のセグメント電極は、２個のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ａ２３に接続される。セグメント電極群２７Ｂ−１、２７Ｂ−２のうち、１個の青色フィルタに平面視において重なるように配置された２個のセグメント電極は、２個のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ａ２４に接続される。

図１４は、セグメント電極群２７Ｃ（セグメント電極群２７Ｃ−１〜２７Ｃ−５）に接続される信号線のレイアウト図である。前述したセグメント電極群２７Ａと同様に、セグメント電極群２７Ｃ−１〜２７Ｃ−４の各々は、赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタごとに、複数のセグメント電極が１本の信号線２８に共通接続されるようにして、端子部１２に含まれる端子Ｂ１〜Ｂ１２に接続される。

セグメント電極群２７Ｃ−５のうち、緑色フィルタに平面視において重なるように配置された２個のセグメント電極は、２個のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ｂ１３に接続される。セグメント電極群２７Ｃ−５のうち、赤色フィルタ及び青色フィルタに平面視において重なるように配置された３個のセグメント電極は、３個のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ｂ１４に接続される。

図１５は、セグメント電極群２７Ｄ（セグメント電極群２７Ｄ−１、２７Ｄ−２）に接続される信号線のレイアウト図である。セグメント電極群２７Ｄ−１のうち、赤色フィルタ及び緑色フィルタに平面視において重なるように配置された複数のセグメント電極は、複数のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ｃ１に接続される。セグメント電極群２７Ｄ−１のうち、青色フィルタに平面視において重なるように配置された複数のセグメント電極は、複数のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ｃ２に接続される。

セグメント電極群２７Ｄ−２のうち、緑色フィルタに平面視において重なるように配置された複数のセグメント電極は、複数のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ｃ３に接続される。セグメント電極群２７Ｄ−２のうち、赤色フィルタ及び青色フィルタに平面視において重なるように配置された複数のセグメント電極は、複数のコンタクトプラグ２９を介して、１本の信号線２８に共通接続され、当該信号線２８は、端子部１２に含まれる端子Ｃ４に接続される。

［４．動作］
上記のように構成された液晶表示装置１０の動作について説明する。図１６は、液晶表示パネル１１の白表示に関する動作を説明する模式図である。なお、図１６では、図が煩雑になるのを避けるために、絶縁膜２６及び信号線２８の図示を省略している。

セグメント電極２７及び共通電極２３を同電圧にして高分子分散型液晶層３０に電圧（電界）を印加しない場合、液晶分子がランダムに配置する。対向基板２５から液晶層３０に入射した光は、散乱を起こしながら液晶層３０を透過し、さらにカラーフィルタ２２を透過して反射膜２１で反射され、観察者の目に届く。これにより、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂを透過した光が混ざり、観察者には白表示として視認される。

図１７は、液晶表示パネル１１のカラー表示に関する動作を説明する模式図である。図１７では、一例として赤表示に関する動作を示している。

図１７の例において、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧（電界）を印加し、かつ赤色フィルタ２２−Ｒに対応する液晶層３０に電圧を印加しない場合、電圧が印加された液晶分子が電界方向に配列し（液晶分子の長軸が電界方向に向き）、一方、電圧が印加されない液晶分子がランダムに配置する。緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂの領域では、対向基板２５から液晶層３０に入射した光は、液晶層３０で散乱が起こらず、反射膜２１で正反射するため、観察者に届く光が減少する。また、赤色フィルタ２２−Ｒの領域では、対向基板２５から液晶層３０に入射した光は、散乱を起こしながら液晶層３０を透過し、観察者の目に届く。これにより、図１７の例では、観察者には赤表示として視認される。

赤表示と同様の原理により、緑表示を行う場合は、赤色フィルタ２２−Ｒ及び青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧を印加し、かつ緑色フィルタ２２−Ｇに対応する液晶層３０に電圧を印加しない。青表示を行う場合は、赤色フィルタ２２−Ｒ及び緑色フィルタ２２−Ｇに対応する液晶層３０に電圧を印加し、かつ青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧を印加しない。さらに、黒表示を行う場合は、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧を印加しない。これにより、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂの領域において観察者に届く光が減少するため、観察者には暗い表示として認識される。

図１８は、信号線ドライバ１３、及び共通線ドライバ１４の動作を説明する電圧波形である。図１８（ａ）に示すように、共通線ドライバ１４は、共通電極２３に０Ｖを印加する。

図１８（ｂ）に示すように、信号線ドライバ１３は、液晶層３０に電圧を印加する、すなわち液晶層３０をオンさせる場合、オンさせるべき液晶層３０に対応するセグメント電極２７に接続された端子（例えばＡ１、Ａ２、Ａ３、・・・）に、周波数ｆで振幅Ｖ_０の矩形波の電圧を印加する。例えば、周波数ｆ＝１〜１００Ｈｚ、振幅Ｖ_０＝２〜１０Ｖである。また、図１８（ｃ）に示すように、信号線ドライバ１３は、液晶層３０に電圧を印加しない、すなわち液晶層３０をオフさせる場合、オフさせるべき液晶層３０に対応するセグメント電極２７に接続された端子（例えばＡ１、Ａ２、Ａ３、・・・）に、０Ｖを印加する。なお、図１８（ａ）の例では、端子Ａ１と端子Ａ２と電圧波形の位相が１８０°ずれているが、オンさせる全ての端子に同じ位相の矩形波を印加してもよい。

図１９は、信号線ドライバ１３、及び共通線ドライバ１４の他の動作例を説明する電圧波形である。図１９（ａ）に示すように、共通線ドライバ１４は、共通電極２３に周波数ｆで振幅Ｖ_０／２の矩形波の電圧を印加する。

図１９（ｂ）に示すように、信号線ドライバ１３は、液晶層３０をオンさせる場合、オンさせるべき液晶層３０に対応するセグメント電極２７に接続された端子（例えばＡ１、Ａ２、Ａ３、・・・）に、共通電極２３に印加した電圧波形の位相を１８０°ずらした電圧波形（共通電極２３に印加した電圧波形の極性を反転した電圧波形）を印加する。また、図１９（ｃ）に示すように、信号線ドライバ１３は、液晶層３０をオフさせる場合、オフさせるべき液晶層３０に対応するセグメント電極２７に接続された端子（例えばＡ１、Ａ２、Ａ３、・・・）に、共通電極２３に印加した電圧波形と同じ電圧波形を印加する。図１９の例では、図１８の例に比べて、振幅Ｖ_０から振幅Ｖ_０／２へと電圧を低くすることができる。

図２０は、時刻表示Ｄ１の７セグメントＤ１−１を表示する場合にセグメント電極に印加する電圧を説明するグラフである。図２０の端子Ａ１〜Ａ２１、Ｘ０は、図１２の端子Ａ１〜Ａ２１、Ｘ０に対応する。図２０のオンは、図１８（ｂ）又は図１９（ｂ）のオン用の電圧波形を端子に印加することを意味し、図２０のオフは、図１８（ｃ）又は図１９（ｃ）のオフ用の電圧波形を端子に印加することを意味する。図２０に示す電圧制御により、７セグメントのカラー表示、及びポジネガ反転表示（白黒反転表示）が可能である。

図２１は、バッテリー表示Ｄ２を表示する場合にセグメント電極に印加する電圧を説明するグラフである。図２１の端子Ｂ１〜Ｂ１４は、図１４の端子Ｂ１〜Ｂ１４に対応し、端子Ｘ０は、バッテリー表示Ｄ２の背景を表示するセグメント電極に接続される端子である。図２１に示す電圧制御により、バッテリー表示Ｄ２のカラー表示、及びポジネガ反転表示が可能である。

図２２は、メール表示Ｄ３を表示する場合にセグメント電極に印加する電圧を説明するグラフである。図２２の端子Ｃ１〜Ｃ４は、図１５の端子Ｃ１〜Ｃ４に対応し、端子Ｘ０は、メール表示Ｄ３の背景を表示するセグメント電極に接続される端子である。図２２に示す電圧制御により、メール表示Ｄ３のカラー表示、及びポジネガ反転表示が可能である。

［５．効果］
以上詳述したように第１実施形態では、高分子分散型液晶を用いた反射型液晶表示装置１０において、キャラクターを表示するために加工された複数のセグメント電極２７と、複数のセグメント電極２７及び複数の信号線ドライバ１３を接続する信号線２８とを異なるレイヤーの配線層で形成している。また、カラーフィルタをストライプ状に形成し、カラーフィルタを構成する赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタの各々の幅に合わせてセグメント電極２７を加工している。

従って第１実施形態によれば、様々な形状のキャラクターを表示可能であり、さらにカラー表示、及びポジネガ反転表示（白黒反転表示）を実現できる。また、信号線２８のレイアウトに関係なくセグメント電極２７を加工できるため、より複雑な形状を有するキャラクターを表示可能となる。

また、カラーフィルタ２２をストライプ状に形成し、共通電極２３を平面状に形成している。これにより、カラーフィルタ２２及び共通電極２３を低コストで製造できる。この結果、カラー表示が可能な液晶表示装置を低コストで製造することができる。

また、偏光板を用いずにカラー表示が可能であるため、明るい表示が可能となり、また製造コストを低減できる。

また、キャラクターのパターンを変更する場合、カラーフィルタ２２及び共通電極２３の設計変更が不要であり、セグメント電極のパターンを設計変更すればよい。これにより、キャラクターの設計変更に容易に対応可能なカラー液晶表示装置を実現できる。

［第２実施形態］
図２３は、第２実施形態に係る液晶表示パネル１１の断面図である。液晶表示パネル１１は、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）型液晶を用いたＶＡモードが用いられる。すなわち、液晶層３０としては、例えば、誘電率異方性が負（ネガ型）のネマティック液晶が用いられ、液晶分子は、無電圧（無電界）時には基板面に対してほぼ垂直に配向させる。ＶＡモードの液晶分子配列は、無電圧時に液晶分子の長軸（ダイレクタ）が垂直に配向し、電圧印加（電界印加）時に液晶分子のダイレクタが水平方向に向かって傾く（水平方向に寝た状態となる）。なお、液晶モードはホモジニアスモードでも良いが、コントラストを向上させる観点からは、ＶＡモードの方が最適である。

液晶層３０として、いわゆるマルチドメイン方式を用いてもよい。具体的には、液晶層３０に接する部材（本実施形態では、後述する配向膜４４）に円錐形の複数の突起を設け、液晶分子が傾く方向を制御する。この複数の突起により、液晶層３０は、液晶分子が傾く方向が異なる複数の領域（ドメイン）から構成される。マルチドメイン方式を用いることで、視野角依存性を改善することができる。

共通電極２３上には、配向膜４２が設けられ、複数のセグメント電極２７上には、配向膜４４が設けられる。配向膜４２、４４は対をなし、液晶層３０がＶＡモードになるように液晶分子の配向を制御する。

液晶表示パネル１１の表示面と反対面には、面光源（バックライト）４０が対向配置される。このバックライト４０は、例えば、サイドライト型（エッジライト型）のバックライト装置が用いられる。すなわち、バックライト４０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる複数の発光素子が導光板の端面から入射するように構成されており、導光板の一方の板面から液晶層３０へ向けて光が出射される。例えば、バックライト４０は、反射シート、導光板、拡散シート、及びプリズムシートが積層されて構成されている。

ＣＦ基板２０のバックライト４０側には、偏光板４１が設けられ、対向基板２５の表示面側には、偏光板４３が設けられる。偏光板４１、４３は、ランダムな方向の振動面を有する光から、透過軸と平行な一方向の振動面を有する光、すなわち直線偏光の偏光状態を有する光を取り出すものである。偏光板４１、４３は、面内において互いの吸収軸及び透過軸がそれぞれ直交するように配置される。その他の構成は、第１実施形態と同じである。

次に、上記のように構成された液晶表示装置１０の動作について説明する。図２４は、液晶表示パネル１１の白表示に関する動作を説明する模式図である。図２４の右側には、偏光板４１、４３、及び液晶層３０の上面図を図示している。なお、図２４では、図が煩雑になるのを避けるために、絶縁膜２６、信号線２８、及び配向膜４２、４４の図示を省略している。信号線ドライバ１３及び共通線ドライバ１４によるセグメント電極２７及び共通電極２３への電圧印加動作は、第１実施形態の図１８及び図１９と同じである。

セグメント電極２７及び共通電極２３間に電圧（電界）を印加する場合、液晶分子が水平方向に寝る。液晶層３０は、液晶分子が水平方向に寝た状態で、入射光に対して位相差λ／４を与えるように構成される。バックライト４０から偏光板４１を透過した光は、液晶層３０で位相差λ／４を与えられた後、偏光板４３を透過して観察者の目に届く。白表示を行う場合、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧を印加する。これにより、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂを透過した光が混ざり、観察者には白表示として視認される。

図２５は、液晶表示パネル１１のカラー表示に関する動作を説明する模式図である。図２５では、一例として赤表示に関する動作を示している。

図２５の例において、赤色フィルタ２２−Ｒに対応する液晶層３０に電圧（電界）を印加し、かつ緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧を印加しない場合、電圧が印加された液晶分子が水平方向に寝た状態となり、一方、電圧が印加されない液晶分子が垂直方向に配向する。緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂの領域では、偏光板４１から液晶層３０に入射した光は、液晶層３０で位相差が与えられず、偏光板４３で遮断される。このため、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂを透過した光は、観察者に届かず、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂの領域では、黒表示となる。また、赤色フィルタ２２−Ｒの領域では、偏光板４１から液晶層３０に入射した光は、液晶層３０で位相差λ／４を与えられた後、偏光板４３を透過して観察者の目に届く。これにより、図２５の例では、観察者には赤表示として視認される。

赤表示と同様の原理により、緑表示を行う場合は、緑色フィルタ２２−Ｇに対応する液晶層３０に電圧を印加し、赤色フィルタ２２−Ｒ及び青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧を印加しない。青表示を行う場合は、青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧を印加し、赤色フィルタ２２−Ｒ及び緑色フィルタ２２−Ｇに対応する液晶層３０に電圧を印加しない。さらに、黒表示を行う場合は、赤色フィルタ２２−Ｒ、緑色フィルタ２２−Ｇ、及び青色フィルタ２２−Ｂに対応する液晶層３０に電圧を印加しない。

図２６は、時刻表示Ｄ１の７セグメントＤ１−１を表示する場合にセグメント電極に印加する電圧を説明するグラフである。図２６に示す電圧制御により、７セグメントのカラー表示、及びポジネガ反転表示（白黒反転表示）が可能である。

図２７は、バッテリー表示Ｄ２を表示する場合にセグメント電極に印加する電圧を説明するグラフである。図２７に示す電圧制御により、バッテリー表示Ｄ２のカラー表示、及びポジネガ反転表示が可能である。

図２８は、メール表示Ｄ３を表示する場合にセグメント電極に印加する電圧を説明するグラフである。図２８に示す電圧制御により、メール表示Ｄ３のカラー表示、及びポジネガ反転表示が可能である。

（効果）
以上詳述したように第２実施形態では、ＶＡ型液晶を用いた液晶表示装置１０において、様々な形状のキャラクターを表示可能であり、さらにカラー表示、及びポジネガ反転表示（白黒反転表示）を実現できる。また、第２実施形態のカラー液晶表示装置１０は、画素ごとにＴＦＴ及び画素電極を備えたカラー液晶表示装置に比べて、製造コストを低減できる。その他の効果は、第１実施形態と同じである。

なお、ＶＡモードの液晶表示パネル１１に外光を反射する部材を設け、半透過型液晶表示パネルを構成してもよい。具体的には、偏光板４１として、半透過反射型偏光板を使用する。半透過反射型偏光板は、入射光の一部を反射し、残りを透過する。このようにＶＡモードかつ半透過型の液晶表示パネルを実現することで、屋外のような外光が強い環境では外光を反射して表示に利用し、一方、外光が弱い環境ではバックライト光を用いて表示を行う。これにより、消費電力を低減することができる。

第１及び第２実施形態で説明した液晶表示装置は、デジタル時計や、カメラなどのファインダに文字や図形を重ねて表示するパターン表示型の液晶表示装置に適用することができる。その他、冷蔵庫や洗濯機などの家庭用電気器具に備えられた表示部などに使用することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つ実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

１０…液晶表示装置、１１…液晶表示パネル、１２…端子部、１３…信号線ドライバ、１４…共通線ドライバ、１５…制御回路、２０…カラーフィルタ基板、２１…反射膜、２２…カラーフィルタ、２３…共通電極、２４…共通線、２５…対向基板、２６…絶縁膜、２７…セグメント電極、２８…信号線、２９…コンタクトプラグ、３０…液晶層、４０…バックライト、４１，４３…偏光板、４２，４４…配向膜。

Claims (6)

1. 第１及び第２基板と、
   前記第１及び第２基板間に挟まれた高分子分散型液晶層と、
   前記第１基板上に設けられた反射膜と、
   前記反射膜上に設けられ、複数色のフィルタがストライプ状に配置されて構成されたカラーフィルタと、
   前記カラーフィルタ上に設けられた共通電極と、
   前記第２基板上に設けられた複数の信号線と、
   前記複数の信号線上に設けられた絶縁膜と、
   前記絶縁膜上に設けられ、キャラクターを表示するために加工された複数のセグメント電極と、
   前記複数の信号線と前記複数のセグメント電極とを接続する複数のコンタクトプラグと、
   を具備することを特徴とする液晶表示装置。
2. 第１及び第２基板と、
   前記第１及び第２基板間に挟まれ、無電界時に垂直配向（ＶＡ）となる液晶層と、
   前記第１基板上に設けられ、複数色のフィルタがストライプ状に配置されて構成されたカラーフィルタと、
   前記カラーフィルタ上に設けられた共通電極と、
   前記第２基板上に設けられた複数の信号線と、
   前記複数の信号線上に設けられた絶縁膜と、
   前記絶縁膜上に設けられ、キャラクターを表示するために加工された複数のセグメント電極と、
   前記複数の信号線と前記複数のセグメント電極とを接続する複数のコンタクトプラグと、
   前記第１及び第２基板を挟むように設けられた第１及び第２偏光板と、
   前記第１偏光板に対向配置されたバックライトと、
   を具備することを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記共通電極は、平面状に形成され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. 前記複数の信号線に電圧を印加する第１駆動回路と、
   前記共通電極に電圧を印加する第２駆動回路と、
   をさらに具備し、
   前記第１駆動回路は、駆動すべき信号線に矩形波の電圧を印加し、
   前記第２駆動回路は、前記共通電極に０Ｖを印加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記複数の信号線に電圧を印加する第１駆動回路と、
   前記共通電極に電圧を印加する第２駆動回路と、
   をさらに具備し、
   前記第１駆動回路は、駆動すべき信号線に矩形波の第１電圧を印加し、
   前記第２駆動回路は、前記共通電極に、前記第１電圧と逆極性かつ矩形波の第２電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記複数の信号線に接続された複数の端子をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置。

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