JP4202652B2 - 液晶表示装置及び携帯情報端末 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光反射方式及び光透過方式により画像を表示可能な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話やポケットベルなどの携帯機器の表示装置は、数字や文字などの単純なキャラクタを表示可能であれば十分であった。しかしながら、近年のＩＴ技術の飛躍的な発展に伴い、携帯機器，特には携帯情報端末，の分野でも、高精細なカラー画像を表示でき、小型、軽量、薄型かつ低消費電力の表示装置の実用化が望まれている。
【０００３】
この要望を満たす表示装置としては、例えば、反射型液晶表示装置が有力視されており、既に一部の用途で実用化され始めている。反射型液晶表示装置は、日中の屋外で使用した場合には、見やすい画像を表示できる。しかしながら、反射型液晶表示装置は光源を持たないため、暗闇において表示した画像は殆ど視認することができない。すなわち、反射型液晶表示装置には、使用環境上の制限がある。
【０００４】
この対策として、フロントライト技術が提案されている。フロントライト技術では、反射型液晶表示装置の表示面を透明な面光源で覆うことにより外光の照度を補う。この技術では、液晶表示装置の内部構造の変更を必要としないが、反射光量の低下、画像のにじみ、奥行き感の増大等により高精細画像の画質が低下してしまう。
【０００５】
これに対して、特開平１１−３１６３８２号公報には、光反射・光透過併用方式で画像を表示する液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置は、各画素電極が光反射導電膜及び光透過導電膜の組合せにより構成されている。このような液晶表示装置では、高照明環境では光反射方式で画像表示を行ない、低照明環境ではバックライトを点灯して、光反射方式と光透過方式とで画像表示を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した光反射・光透過併用方式の液晶表示装置は、外光の照度に依存することなく視認性の良好な画像を表示することができる。しかしながら、光反射導電膜と光透過導電膜とはそれぞれ独立なプロセスで形成するため、歩留まりの低下や製造コストの上昇を招くことになる。また、上記の液晶表示装置では、光反射導電膜と光透過導電膜とを重ね合わせる必要がある。そのため、それら導電膜の重なりに起因した反射率の低下が大きく、明るい画像を得る事が困難である。さらに、上述した光反射・光透過併用方式の液晶表示装置は、光透過方式の液晶表示装置に比べれば消費電力が低減されているものの、必ずしも十分に消費電力が低減されている訳ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、使用環境に依存することなく視認性の良好な画像を表示することができ、消費電力をより低減することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、液晶セルと、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板を介して前記液晶セルに電気的に接続された制御回路基板と、面光源装置とを具備し、前記液晶セルは、互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板に対向した面上で配列した複数の信号線と、前記面上で配列した複数の走査線と、前記複数の信号線と前記複数の走査線との交点近傍に配置された複数のＴＦＴと、前記第１基板の前記第２基板に対向した面内の第１エリア上で配列し、それぞれが前記複数のＴＦＴの１つを介して前記複数の信号線の１つに接続された複数の第１画素電極と、前記第１基板の前記第２基板に対向した面内であって前記第１エリアとは異なる第２エリア上で配列し、それぞれが前記複数のＴＦＴの１つを介して前記複数の信号線の１つに接続され、前記複数の第１画素電極と同一の材料からなる複数の第２画素電極と、前記第２基板に支持され且つ前記複数の第１画素電極と対向した第１共通電極と、前記第２基板に支持され且つ前記複数の第１画素電極と対向し、前記複数の第１共通電極と同一の材料からなる第２共通電極と、前記複数の第１画素電極と前記第１共通電極との間及び前記複数の第２画素電極と前記第２共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記液晶セルのうち、前記第１エリアに対応した第１表示領域は光反射方式により画像を表示し、前記第２エリアに対応した第２表示領域は前記第１表示領域と同一の層構成を有し且つ光透過方式により画像を表示可能であり、前記面光源装置は、前記第１基板の前記第２基板に対向した面の裏面側から、前記第１及び第２表示領域のうち前記第２表示領域に選択的に前記光を照射するように構成され、前記第１及び第２表示領域のうち前記第２表示領域に対応した位置のみに設けられ、前記制御回路基板は、前記面光源装置と隣り合い、前記第１及び第２表示領域のうち前記第１表示領域に対応した位置に配置されることを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【０００９】
本発明の第２の側面によると、第１の側面に係る液晶表示装置を含み、暗所での利用頻度がより低い情報を前記第１表示領域に表示させ、暗所での利用頻度がより高い情報を前記第２表示領域に表示させるように構成されたことを特徴とする携帯情報端末が提供される。
【００１１】
なお、光反射方式とは、非表示面側に配置される光源を利用せずに、表示面側から入射する外光またはフロントライトからの光を利用した表示方式をいう。他方、光透過方式とは、光反射方式に比べ外光またはフロントライト光の利用比率が小さく、非表示面側に配置される光源からの光を利用する表示方式をいう。すなわち、光透過方式は、非表示面側の光源のみを利用して表示を行う方式と、非表示面側の光源からの光と表示面側の光源（外光及び／またはフロントライト）からの光とを利用して表示を行う方式（光反射・透過併用方式）とを含んでいる。
【００１２】
本発明の第１の側面に係る液晶表示装置では、第１エリアに対応した第１表示領域で光反射方式により画像を表示することができ、第２エリアに対応した第２表示領域で光透過方式により画像を表示することができる。
【００１３】
本発明の第１の側面に係る液晶表示装置では、第１エリアに対応した第１表示領域で光反射方式により画像を表示することができ、第２エリアに対応した第２表示領域で光反射方式と光透過方式とにより画像を表示することができる。
【００１４】
本発明の第１の側面において、複数の第１画素電極のそれぞれは光反射性の導電膜であり、複数の第２画素電極のそれぞれは少なくとも１つの開口が設けられた光反射性の導電膜であってもよい。
【００１５】
本発明の第１の側面において、複数の第１画素電極及び複数の第２画素電極のそれぞれは透明導電膜であってもよい。この場合、液晶表示装置は、複数の第１画素電極のそれぞれと第１基板との間に反射層をさらに備えていてもよい。
【００１６】
本発明の第１の側面において、第１共通電極と第２共通電極とは互いに電気的に接続されていてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同様の構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図であり、図１（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）に示す液晶表示装置の一部を拡大した断面図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）に示す液晶表示装置の平面図であり、図２（ｂ）は図１（ａ）に示す液晶表示装置のアレイ基板を概略的に示す平面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１は、例えば、対角サイズが１０ｃｍであるＶＧＡ型の液晶表示装置である。この液晶表示装置１において、表示領域は、光反射方式で表示を行う反射領域５１と、光反射及び光透過併用方式で表示を行う反射・透過領域５２とで構成されている。図１（ｂ）に示す構造は図１（ａ）に示す液晶表示装置１の反射領域５１の一部に対応しており、図１（ｃ）に示す構造は図１（ａ）に示す液晶表示装置１の反射・透過領域５２の一部に対応している。
【００２１】
この液晶表示装置１は、液晶セル１００と、液晶セル１００に電気的に接続された制御回路基板２００と、液晶セル１００の反射・透過領域５２に対応した位置に配置されこの領域５２に光を照射する面光源装置３００とで主に構成されている。液晶セル１００は、アレイ基板１１０と、対向基板１２０と、これら基板１１０，１２０間に配向膜を介して保持された液晶層１３０とを含んでおり、面光源装置３００側の面と対向する面を光出射面としている。液晶セル１００と制御回路基板２００とは、可撓性を有する配線基板（フレキシブル配線基板）に駆動ＩＣを実装したＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）７００を介して接続されている。ＴＣＰ７００は折り曲げることができ、本実施形態では、そのようなＴＣＰ７００の可撓性を利用して制御回路基板２００を液晶セル１００の光出射面と対向する側に配置している。また、アレイ基板１１０及び対向基板１２０の各外面には、１／４波長板４１０，４２０及び偏光板５１０，５２０が、１／４波長板４１０の遅相軸と偏光板５１０の透過軸とが為す角度が１／４波長板４２０の遅相軸と偏光板５２０の透過軸とが為す角度に等しくなるように貼り付けられている。
【００２２】
アレイ基板１１０は、ガラス等の光透過性基板１１１と、基板１１１上で互いにほぼ平行に及び等間隔に配列した信号線１１２と、それら信号線１１２にほぼ直交して配列した走査線１１４と、信号線１１２と走査線１１４との間に介在してこれらを電気的に絶縁する層間絶縁膜１１３と、それぞれ信号線１１２と走査線１１４との交点近傍に配置されたＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１５０と、それらＴＦＴ１５０に接続された画素電極１１５ａ，１１５ｂとで主に構成されている。このアレイ基板１１０の画素電極１１５ａ，１１５ｂが設けられた面のほぼ全体には配向膜１１６が設けられている。
【００２３】
アレイ基板１１０の画素電極１１５ａ，１１５ｂは、例えばＡｌ等の導電性光反射膜である。反射領域５１の画素電極１１５ａは、導電性光反射膜を所定形状にパターニングすることにより得られる。また、反射・透過領域５２の画素電極１１５ｂは、導電性光反射膜に入射光を透過させる１以上の開口を設けると共に、所定形状にパターニングすることにより得られる。例えば、画素電極１１５ａ，１１５ｂのサイズを共に横４０μｍ×縦１２０μｍとし、反射・透過領域５２のそれぞれの画素電極１１５ｂに直径４μｍの円形状の開口を１５個不規則に配置する。通常、画素の面積に対して開口の面積を５％程度以下に設定した場合、画素の面積に対する導電性光反射膜の面積比率の低下は実質的に無視できるほど小さい。
【００２４】
対向基板１２０は、ガラス等の光透過性絶縁基板１２１と、遮光層１２２と、着色層（カラーフィルタ層）１２３と、対向電極１２４と、配向膜１２５とで主に構成されている。なお、本実施形態では、対向電極１２４を反射領域５１と反射・透過領域５２との間で共用しているが、対向電極１２４を領域５１，５２間で分割してもよい。
【００２５】
なお、アレイ基板１１０の配向膜１１６及び対向基板１２０の配向膜１２５は、例えば、液晶層１３０中の液晶分子が約７０°の角度でツイスト配向するように配向処理されている。また、液晶層１３０の表示面側の配向方向と１／４波長板４２０の遅相軸４２１とは、例えば、４５°の角度をなしている。
【００２６】
アレイ基板１１０及び対向基板１２０は、それら基板間の周縁に枠状に配置されたシール材（図示せず）により一体化されており、中空のセルを形成し、このセル内に液晶材料を封入して液晶セル１００を構成している。ここでは、この液晶材料として、屈折率異方性Δｎがほぼ０．０８であり且つ比誘電率ε／ε0がほぼ＋８のＮｅｍａｔｉｃ液晶を使用することとする。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る液晶表示装置１では、表示領域は、画素電極１１５ａと対向電極１２４との間に液晶層１３０を挟持してなる複数の表示画素がマトリクス状に配列した反射領域５１と、画素電極１１５ｂと対向電極１２４との間に液晶層１３０を挟持してなる複数の表示画素がマトリクス状に配列した反射・透過領域５２とで構成されている。すなわち、本実施形態において、シール材の内側に配置される表示領域は、光反射方式で表示を行う複数の表示画素を備えた反射領域５１と、光透過方式（ここでは、光反射・透過併用方式）で表示を行う複数の表示画素を備えた反射・透過領域５２とで構成されている。
【００２８】
このような反射領域５１及び反射・透過領域５２の表示画素は、同一工程で形成することができ、しかも、同一の層構造とすることができる。
【００２９】
次に、上述の液晶表示装置１を用いた画像表示方法について説明する。
【００３０】
図３（ａ），（ｂ）は暗表示状態を概略的に示す斜視図であり、図４（ａ），（ｂ）は明表示状態を概略的に示す斜視図である。なお、図３（ａ）及び図４（ａ）は反射領域５１の一部を描いており、光反射方式による画像表示方法を示している。また、図３（ｂ）及び図４（ｂ）は反射・透過領域の一部を描いており、光透過方式による画像表示方法を示している。
【００３１】
図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、反射領域５１では、偏光板５２０、１／４波長板４２０、液晶層１３０、画素電極１１５ａを組み合わせた光反射方式でノーマリホワイト表示が行われる。他方、反射・透過領域５２では、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、反射領域５１と同様の光反射方式によるノーマリホワイト表示が可能であるのに加え、偏光板５２０、１／４波長板４２０、液晶層１３０、１／４波長板４１０、偏光板５１０を組み合わせた光透過方式によるノーマリホワイト表示が可能である。
【００３２】
詳しく説明すると、画素電極１１５ａ，１１５ｂと対向電極１２４との間に閾値電圧以上の電圧を印加した場合、液晶分子は、電極面近傍を除き、分子長軸が両基板面に対して垂直となるように配向する。そのため、液晶層１３０に入射した光は、その偏光状態に変化を生じることなく液晶層１３０を出射する。したがって、反射領域５１では、図３（ａ）に示すように、外部からの光６００は偏光板５２０を透過することにより直線偏光となり、この直線偏光は１／４波長板４２０を透過することにより円偏光となる。この円偏光は液晶層１３０でその偏光状態に変化を生じないので、光反射性を有する画素電極１１５ａに到達した左回りの円偏光は、反射することにより、逆回りの円偏光となる。この右回りの円偏光は、液晶層１３０を通過し、さらに、１／４波長板４２０を透過することにより、振動方向が偏光板５２０の透過軸５２１と垂直な直線偏光となる。この直線偏光は偏光板５２０を透過することができない。反射領域５１及び反射・透過領域５２では、このようにして光反射方式を利用した暗表示が行われる。
【００３３】
また、画素電極１１５ｂと対向電極１２４との間に閾値電圧以上の電圧を印加した場合、反射・透過領域５２では、図３（ｂ）に示すように、面光源装置３００からの光３１０は面光源側偏光板５１０を透過することにより直線偏光となり、この直線偏光は１／４波長板４１０を透過することにより円偏光となる。この円偏光の一部は画素電極１１５ｂの開口を通過し、偏光状態に変化を生じることなく液晶層１３０を透過する。液晶層１３０を透過した円偏光は１／４波長板４２０を透過することにより２つの偏光成分の間に１／４波長の光路差を生じ、その結果、振動方向が偏光板５２０の透過軸５２１と垂直な直線偏光となる。この直線偏光は偏光板５２０を透過することができない。反射・透過領域５２では、このようにして光透過方式を利用した暗表示が行われる。
【００３４】
これに対し、電圧無印加時では、液晶層１３０中の液晶分子はツイスト配向する。そのため、液晶層１３０は複屈折性を示し、１／４波長板と同等に機能する。それゆえ、反射領域５１では、図４（ａ）に示すように、外部からの光６００は偏光板５２０及び１／４波長板４２０を経て円偏光として液晶層１３０に入射し、直線偏光として液晶層１３０を出射する。この直線偏光は、画素電極１１５ａで反射された後、液晶層１３０を再度透過することにより円偏光となる。この円偏光は、１／４波長板４２０を透過することにより、振動方向が偏光板５２０の透過軸５２１と平行な直線偏光となる。この直線偏光は偏光板５２０を透過することができる。反射領域５１及び反射・透過領域５２では、このようにして光反射方式を利用した明表示が行われる。
【００３５】
また、電圧無印加時、反射・透過領域５２では、図４（ｂ）に示すように、面光源装置３００からの光３１０は、偏光板５１０及び１／４波長板４１０を経て円偏光として液晶層１３０に入射し、直線偏光として液晶層１３０を出射する。この直線偏光は、１／４波長板４２０を透過することにより円偏光となり、この円偏光の一部は偏光板５２０を透過することができる。反射・透過領域５２では、このようにして光透過方式を利用した明表示が行われる。
【００３６】
このように、光反射領域と光透過領域とで同一の表示モード，ここではノーマリホワイト表示モード，で表示動作を行うことができる。したがって、画像信号の信号電圧に対する明暗表示の極性を光反射領域と光透過領域とで一致させることができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、表示領域を反射領域５１と反射・透過領域５２とで構成している。そのため、面光源装置３００からの光は反射・透過領域５２のみで利用することができる。したがって、消費電力をより低減することができる。
【００３８】
なお、表示領域を反射領域５１と反射・透過領域５２とで構成した場合、周囲が暗いと、反射領域５１に表示された画像の視認が困難となることがある。しかしながら、この液晶表示装置１によって表示可能な情報の全てが暗所での利用頻度が高い訳ではない。したがって、暗所での利用頻度が高い情報を反射・透過領域５２で表示させ、暗所での利用頻度が低い情報を反射領域５１で表示させれば、周囲環境の明るさが如何様であっても使用者が不便に感じることなく、使用環境に左右されずに視認性の良好な画像表示を行うことが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態では、面光源装置３００からの光は反射・透過領域５２のみで利用するため、面光源装置３００は反射・透過領域５２に対応した位置のみに設ければよい。したがって、本実施形態によると、液晶表示装置１の軽量化が可能である。
【００４０】
さらに、本実施形態では、面光源装置３００を反射・透過領域５２に対応した位置のみに設けることができるので、液晶セルの裏面側の面光源装置３００が配置されていない部分、つまり反射領域５１に対応した部分に制御回路基板２００を配置することが可能となる。したがって、装置全体の薄型化が達成できるのに加え、面光源装置３００を液晶セルの全面を照射するように設ける場合と比べて面光源装置３００のコストを抑えることができる。
【００４１】
加えて、本実施形態では、反射領域５１と反射・透過領域５２とは、面光源装置３００の有無を除いてほぼ同一の層構成を有している。そのため、製造プロセスの増大、構成要素の増加、構造の複雑化、歩留まりの低下を伴うことなく、光反射方式及び光透過方式で画像を表示可能な液晶表示装置を実現することができる。
【００４２】
本実施形態において、反射領域５１と反射・透過領域５２との面積比率に特に制限はなく、用途に応じて適宜設定される。
【００４３】
本実施形態において、表示領域に含まれる反射領域５１及び反射・透過領域５２の数に特に制限はない。但し、表示領域が複数の反射・透過領域５２を含む場合、それら領域５２間に反射領域５１を介在させないことが望ましい。この場合、より小さな面光源装置３０を使用することができる。
【００４４】
また、本実施形態において、反射・透過領域５２に含まれる表示画素は、セル内で分散して配置せずに、集中して配置することが望ましい。例えば、液晶セルの周辺全周を光反射方式の表示画素により構成し、中央付近を光反射・光透過方式併用の表示画素により構成してもよい。この場合、より小さな面光源装置３０を使用することができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、図１（ｂ），（ｃ）に示すように画素電極１１５ａ，１１５ｂとＴＦＴ１５０のソース電極とを個別に形成したが、それらは同一材料で及び同時に形成することも可能である。また、それらと同時に、信号線１１２を形成することも可能である。
【００４６】
本実施形態において、偏光板５２０の透過軸と１／４波長板４２０の遅相軸とがなす角度、及び、偏光板５１０の透過軸と１／４波長板４１０の遅相軸とがなす角度は、互いに等しければ特に制限はない。例えば、偏光板５１０，５２０及び１／４波長板４１０，４２０は、偏光板５１０の透過軸５１１に対して１／４波長板４１０の遅相軸４１１が８０°の角度をなし、偏光板５２０の透過軸５２１に対して１／４波長板４２０の遅相軸４１１が８０°の角度をなし、さらに、偏光板５２０の透過軸５２１と偏光板５１０の透過軸５１１とが平行となるように配置してもよい。なお、本実施形態において、液晶表示装置１をノーマリホワイト表示を行うように設計しているが、ノーマリブラック表示を行うように設計してもよい。また、本実施形態では、１／４波長板４１０及び偏光板５１０は、アレイ基板１１０の外面全体に配置しているが、それらは反射領域５１に対応した位置には配置しなくてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、１／４波長板４１０，４２０のそれぞれを単層構造としたが、例えば、１／４波長板と１／２波長板とを積層した積層構造としてもよい。後者の場合、１／４波長板４１０，４２０の屈折率異方性が波長に応じて大きく変化するのを抑制することなどが可能である。
【００４８】
次に、この液晶表示装置１を用いた携帯機器について説明する。
【００４９】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１を用いた携帯機器の一例を概略的に示す平面図である。携帯機器には、使用環境に左右されず、画像や文字を良好に視認可能であることが要求される。
【００５０】
図５に示す携帯機器２は、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄａｔａ／ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）である。このＰＤＡ２は、液晶表示装置１を備えた表示部と、電源ボタン２１と、面光源装置３００のＯＮ／ＯＦＦ操作を手動で行うためのバックライトボタン２２と、スケジュール帳を表示するスケジュールボタン２３と、アドレス帳を表示するアドレスボタン２４と、メモ帳を表示するメモボタン２５とを備えている。
【００５１】
ＰＤＡ２の表示部は、情報表示画面２６と入力操作画面２７とで構成されている。情報表示画面２６は液晶表示装置１の反射・透過領域５２に対応し、入力操作画面２７は反射領域５１に対応している。面光源装置３００は反射・透過領域５２に対応した位置のみに配置されている。そして、この液晶表示装置１を駆動するための制御回路基板２００は、反射領域５１に対応した位置に配置されているので、装置の薄型・軽量化が達成される。
【００５２】
図５に示すように、反射・透過領域５２に対応した情報表示画面２６には、例えば、スケジュールやアドレス帳、メモ帳等にメモリされた情報、改ページアイコン２６ａ等が表示される。また、反射領域５１に対応した入力操作画面２７は、例えば、ペン２８で情報を入力可能であり、文字入力パッド２７ａや入力モード切替ボタン２７ｂ等の入力操作部が表示される。このように、図５に示すＰＤＡ２では、入力操作画面２７を介して情報を入力することができる。また、入力操作部は液晶表示装置による表示画面で構成されるので、使用者が入力した情報などに応じて、入力操作画面２７に表示させる画像を変化させ、入力操作部を容易に変更することができる。
【００５３】
本ＰＤＡ２の使用方法の一例を説明すると、使用者は電源投入後、面光源装置３００を点灯するか消灯するかを決定する。すなわち、周囲の明るさが不十分な場合は、バックライトボタン２２を操作することにより面光源装置３００を点灯状態とする。このバックライトボタン２２は、電源投入直後だけでなく、ＰＤＡ２を使用中であれば、いつでも操作することができる。また、周囲の明るさが十分な場合は、バックライトボタン２２を操作することにより面光源装置３００を消灯状態とすることもできる。さらに、電源ボタン２１のＯＦＦ操作に連動して面光源装置３００が消灯されてもよい。
【００５４】
一般に、情報表示画面２６の表示内容を確認するのに、常に、面光源装置３００からの光が必要な訳ではない。そのため、上述のように、使用者が望むときに面光源装置３００を点灯／消灯することが可能であれば、不要な電力消費を削減することができる。また、一般に、ペン入力などを行うための入力操作画面２７は、メモリに記憶された情報や受信した情報などを表示する情報表示画面２６に比べれば利用頻度が低い。そのため、情報表示画面２６で光透過方式による表示が可能であれば、入力操作画面２７で光透過方式による表示が不可能であっても不都合を生じることは多くはない。
【００５５】
具体的に説明すると、周囲が明るい状態でこのＰＤＡ２を使用する場合、面光源装置３００が消灯状態であっても、反射領域５１及び反射・透過領域５２の双方で、表示された画像を良好に視認することができる。この場合、面光源装置３００で電力を消費することはない。
【００５６】
また、外光だけでは表示された画像を良好に視認することができない場合、ＰＤＡ２のバックライトボタン２２を押して、面光源装置３００を点灯状態にすることができる。この場合、反射・透過領域５２で、光反射方式及び光透過方式を併用することにより、視認性の良好な画像を表示することができる。
【００５７】
さらに、夜間等の周囲が暗い状態においては、光反射方式のみを利用して表示した画像の視認性は著しく低くなる。したがって、この場合、バックライトボタン２２を操作することにより面光源装置３００を点灯状態として、情報表示画面２６に表示された画像の視認性を高めることができる。
【００５８】
このように、図５に示すＰＤＡ２によると、周囲環境の明るさが如何様であっても使用者が不便に感じることなく情報表示画面２６で画像や文字を表示させること、及び、消費電力を低減することが可能となる。
【００５９】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を用いた携帯機器の他の例を概略的に示す平面図である。図６に示す携帯機器３は、携帯電話機である。この携帯電話機３には、間違い電話防止などの為、発着信時に相手の氏名・電話番号を確認可能であることが望まれる。また、使用者の中には、携帯電話機３を時計として使用する人もあり、周囲の明るさに関係なく現在時刻の確認ができることが望ましい。
【００６０】
この携帯電話機３は、液晶表示装置１を備えた表示部と、電話番号ボタン３１と、通話ボタン３２と、終結ボタン３３と、面光源装置の点灯／消灯を手動制御するバックライトボタン３４とを備えている。この実施形態においては、手探りでも容易にボタン３４を見つけ出せるよう携帯電話機３の側部にバックライトボタン３４を設けている。
【００６１】
この携帯電話機３の液晶表示装置１は、例えば現在時刻や着信情報（氏名、電話番号、ｅ−ｍａｉｌアドレス等）を表示する反射・透過領域５２と、通話時間や通話料金やメールの内容等を表示する反射領域５１とで構成されている。つまり、周囲環境の明暗に関係なく、使用者が視認を望む最低限の情報は、反射・透過領域５２に表示することで、使用環境に制限があっても必要な表示画像を視認することができる。
【００６２】
この携帯電話機３の使用方法の一例を説明すると、電源投入後、使用者の判断により面光源装置３００を点灯させると、液晶表示装置３の反射・光透過領域５２は光反射・光透過方式により表示を行ない、反射領域５１は光反射方式により表示を行う。
【００６３】
また、任意の時間に使用者の判断で、バックライトボタン３４を手動操作して面光源装置３００を消灯すると、反射・透過領域では光反射方式のみで表示することが可能となる。
【００６４】
例えば、周囲が十分明るく、外光のみで良好な表示が可能なとき、バックライトボタン３４を操作し、面光源装置を消灯状態にすることが有効である。こうすることで必要最小限の電力消費で携帯電話機３を使用することが可能となり、所定容量の電池でも携帯電話機をより長い時間にわたって使用することができる。
【００６５】
また、周囲が暗く光反射方式で表示した画像や文字の視認が困難な場合であって、電話着信時等最低限の情報、例えば発信者の氏名、電話番号等の情報を確認したいとき、バックライトボタン３４を操作することにより反射・透過領域５２を照射する面光源装置３００を点灯状態として、光透過方式により表示した画像を視認することが可能となる。そして、表示内容を確認後、例えば通話中等表示部を確認する必要のない場合は、面光源装置３００を消灯して通話を続行することができる。
【００６６】
以上説明したように、携帯機器において、周囲が暗い状態でも表示確認が望まれる部分のみを光反射・光透過方式併用で表示を行うので、面光源装置３００は反射・透過領域５２のみを照射する位置に配置すればよく、表示領域全面を照射するよう配置する場合と比し、装置を軽量化することができる。
【００６７】
また、液晶セル裏面の面光源装置の配置されない部分に制御回路基板等を配置することが可能となり、装置全体の薄型化を達成する。
【００６８】
また、面光源装置３００の点灯／消灯を、使用者の判断によっても行うことができるので、無駄な電力消費を抑制することができる。
【００６９】
このように、使用環境に制限されずに視認が望まれる表示画像を確認することができ、また低消費電力化を達成する表示装置を用いて、携帯端末に要求される小型化、軽量化、薄型化かつ低消費電力化を実現することが可能となる。
【００７０】
上述の実施形態においては、光反射方式により表示を行う反射領域、光反射・透過併用方式により表示を行う反射・透過領域を備えた液晶表示装置について説明したが、本発明は光反射方式と光透過方式により表示を行う液晶表示装置全般に適用することができる。
【００７１】
図７（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の反射領域の一部を概略的に示す断面図であり、図７（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の透過領域の一部を概略的に示す断面図である。第２の実施形態に係る液晶表示装置は、表示領域が光反射方式により表示を行う反射領域と光透過方式により表示を行う透過領域とで構成されていること以外は第１の実施形態に係る液晶表示装置とほぼ同様の構造を有している。すなわち、第２の実施形態は、反射・透過領域を透過領域としたこと以外は第１の実施形態とほぼ同様である。
【００７２】
図７（ａ）に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置の反射領域では、信号線１１２と同じ金属からなるドレイン電極１１７をＩＴＯのような透明導電材料からなる画素電極１１５の下方に延在させ、光反射板として機能させている。他方、図７（ｂ）に示すように、透過領域では、ドレイン電極１１７を画素電極１１５の下方に延在させず、面光源装置３００からの光が液晶層１３０に入射するように構成している。このような液晶表示装置でも、第１の実施形態で説明したのとほぼ同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態に係る液晶表示装置はフロントライトをさらに備えていてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、複数の画素を含み且つ光反射方式で画像を表示可能な第１表示領域と、複数の画素を含み且つ光透過方式で画像を表示可能な第２表示領域とで表示領域を構成する。そのため、面光源装置からの光は第２表示領域のみで利用することができる。したがって、消費電力をより低減することが可能となる。
すなわち、本発明によると、外光の照度に依存することなく視認性の良好な画像を表示することができ、消費電力をより低減することが可能な液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）に示す液晶表示装置の一部を拡大した断面図。
【図２】（ａ）は図１（ａ）に示す液晶表示装置の平面図、（ｂ）は図１（ａ）に示す液晶表示装置のアレイ基板を概略的に示す平面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は暗表示状態を概略的に示す斜視図。
【図４】（ａ），（ｂ）は明表示状態を概略的に示す斜視図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を用いた携帯機器の一例を概略的に示す平面図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を用いた携帯機器の他の例を概略的に示す平面図。
【図７】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の反射領域の一部を概略的に示す断面図、（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の透過領域の一部を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１…液晶表示装置； ２…ＰＤＡ； ３…携帯電話機；
２１〜２５…ボタン； ２６…情報表示画面； ２７…入力操作画面；
２７ａ…文字入力パッド； ２７ｂ…入力モード切替ボタン； ２８…ペン；
３１〜３４…ボタン； ５１…反射領域； ５２…反射・透過領域；
１００…液晶セル； １１０…アレイ基板； １１１…光透過性基板；
１１２…信号線； １１３…層間絶縁膜； １１４…走査線；
１１５，１１５ａ，１１５ｂ…画素電極； １１６…配向膜；
１１７…ドレイン電極； １２０…対向基板； １２１…光透過性絶縁基板；
１２２…遮光層； １２３…着色層； １２４…対向電極；
１２５…配向膜； １３０…液晶層； １５０…ＴＦＴ；
２００…制御回路基板； ３００…面光源装置； ３１０…光；
４１０，４２０…１／４波長板； ４２１…遅相軸；
５１０，５２０…偏光板； ５２１…透過軸； ６００…光；
７００…ＴＣＰ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光反射方式及び光透過方式により画像を表示可能な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話やポケットベルなどの携帯機器の表示装置は、数字や文字などの単純なキャラクタを表示可能であれば十分であった。しかしながら、近年のＩＴ技術の飛躍的な発展に伴い、携帯機器，特には携帯情報端末，の分野でも、高精細なカラー画像を表示でき、小型、軽量、薄型かつ低消費電力の表示装置の実用化が望まれている。
【０００３】
この要望を満たす表示装置としては、例えば、反射型液晶表示装置が有力視されており、既に一部の用途で実用化され始めている。反射型液晶表示装置は、日中の屋外で使用した場合には、見やすい画像を表示できる。しかしながら、反射型液晶表示装置は光源を持たないため、暗闇において表示した画像は殆ど視認することができない。すなわち、反射型液晶表示装置には、使用環境上の制限がある。
【０００４】
この対策として、フロントライト技術が提案されている。フロントライト技術では、反射型液晶表示装置の表示面を透明な面光源で覆うことにより外光の照度を補う。この技術では、液晶表示装置の内部構造の変更を必要としないが、反射光量の低下、画像のにじみ、奥行き感の増大等により高精細画像の画質が低下してしまう。
【０００５】
これに対して、特開平１１−３１６３８２号公報には、光反射・光透過併用方式で画像を表示する液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置は、各画素電極が光反射導電膜及び光透過導電膜の組合せにより構成されている。このような液晶表示装置では、高照明環境では光反射方式で画像表示を行ない、低照明環境ではバックライトを点灯して、光反射方式と光透過方式とで画像表示を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した光反射・光透過併用方式の液晶表示装置は、外光の照度に依存することなく視認性の良好な画像を表示することができる。しかしながら、光反射導電膜と光透過導電膜とはそれぞれ独立なプロセスで形成するため、歩留まりの低下や製造コストの上昇を招くことになる。また、上記の液晶表示装置では、光反射導電膜と光透過導電膜とを重ね合わせる必要がある。そのため、それら導電膜の重なりに起因した反射率の低下が大きく、明るい画像を得る事が困難である。さらに、上述した光反射・光透過併用方式の液晶表示装置は、光透過方式の液晶表示装置に比べれば消費電力が低減されているものの、必ずしも十分に消費電力が低減されている訳ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、使用環境に依存することなく視認性の良好な画像を表示することができ、消費電力をより低減することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、液晶セルと、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板を介して前記液晶セルに電気的に接続された制御回路基板と、面光源装置とを具備し、前記液晶セルは、互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板に対向した面上で配列した複数の信号線と、前記面上で配列した複数の走査線と、前記複数の信号線と前記複数の走査線との交点近傍に配置された複数のＴＦＴと、前記第１基板の前記第２基板に対向した面内の第１エリア上で配列し、それぞれが前記複数のＴＦＴの１つを介して前記複数の信号線の１つに接続された複数の第１画素電極と、前記第１基板の前記第２基板に対向した面内であって前記第１エリアとは異なる第２エリア上で配列し、それぞれが前記複数のＴＦＴの１つを介して前記複数の信号線の１つに接続され、前記複数の第１画素電極と同一の材料からなる複数の第２画素電極と、前記第２基板に支持され且つ前記複数の第１画素電極と対向した第１共通電極と、前記第２基板に支持され且つ前記複数の第１画素電極と対向し、前記複数の第１共通電極と同一の材料からなる第２共通電極と、前記複数の第１画素電極と前記第１共通電極との間及び前記複数の第２画素電極と前記第２共通電極との間に介在した液晶層とを具備し、前記液晶セルのうち、前記第１エリアに対応した第１表示領域は光反射方式により画像を表示し、前記第２エリアに対応した第２表示領域は前記第１表示領域と同一の層構成を有し且つ光透過方式により画像を表示可能であり、前記面光源装置は、前記第１基板の前記第２基板に対向した面の裏面側から、前記第１及び第２表示領域のうち前記第２表示領域に選択的に前記光を照射するように構成され、前記第１及び第２表示領域のうち前記第２表示領域に対応した位置のみに設けられ、前記制御回路基板は、前記面光源装置と隣り合い、前記第１及び第２表示領域のうち前記第１表示領域に対応した位置に配置されることを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【０００９】
本発明の第２の側面によると、第１の側面に係る液晶表示装置を含み、暗所での利用頻度がより低い情報を前記第１表示領域に表示させ、暗所での利用頻度がより高い情報を前記第２表示領域に表示させるように構成されたことを特徴とする携帯情報端末が提供される。
【００１１】
なお、光反射方式とは、非表示面側に配置される光源を利用せずに、表示面側から入射する外光またはフロントライトからの光を利用した表示方式をいう。他方、光透過方式とは、光反射方式に比べ外光またはフロントライト光の利用比率が小さく、非表示面側に配置される光源からの光を利用する表示方式をいう。すなわち、光透過方式は、非表示面側の光源のみを利用して表示を行う方式と、非表示面側の光源からの光と表示面側の光源（外光及び／またはフロントライト）からの光とを利用して表示を行う方式（光反射・透過併用方式）とを含んでいる。
【００１２】
本発明の第１の側面に係る液晶表示装置では、第１エリアに対応した第１表示領域で光反射方式により画像を表示することができ、第２エリアに対応した第２表示領域で光透過方式により画像を表示することができる。
【００１３】
本発明の第１の側面に係る液晶表示装置では、第１エリアに対応した第１表示領域で光反射方式により画像を表示することができ、第２エリアに対応した第２表示領域で光反射方式と光透過方式とにより画像を表示することができる。
【００１４】
本発明の第１の側面において、複数の第１画素電極のそれぞれは光反射性の導電膜であり、複数の第２画素電極のそれぞれは少なくとも１つの開口が設けられた光反射性の導電膜であってもよい。
【００１５】
本発明の第１の側面において、複数の第１画素電極及び複数の第２画素電極のそれぞれは透明導電膜であってもよい。この場合、液晶表示装置は、複数の第１画素電極のそれぞれと第１基板との間に反射層をさらに備えていてもよい。
【００１６】
本発明の第１の側面において、第１共通電極と第２共通電極とは互いに電気的に接続されていてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同様の構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図であり、図１（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）に示す液晶表示装置の一部を拡大した断面図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）に示す液晶表示装置の平面図であり、図２（ｂ）は図１（ａ）に示す液晶表示装置のアレイ基板を概略的に示す平面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１は、例えば、対角サイズが１０ｃｍであるＶＧＡ型の液晶表示装置である。この液晶表示装置１において、表示領域は、光反射方式で表示を行う反射領域５１と、光反射及び光透過併用方式で表示を行う反射・透過領域５２とで構成されている。図１（ｂ）に示す構造は図１（ａ）に示す液晶表示装置１の反射領域５１の一部に対応しており、図１（ｃ）に示す構造は図１（ａ）に示す液晶表示装置１の反射・透過領域５２の一部に対応している。
【００２１】
この液晶表示装置１は、液晶セル１００と、液晶セル１００に電気的に接続された制御回路基板２００と、液晶セル１００の反射・透過領域５２に対応した位置に配置されこの領域５２に光を照射する面光源装置３００とで主に構成されている。液晶セル１００は、アレイ基板１１０と、対向基板１２０と、これら基板１１０，１２０間に配向膜を介して保持された液晶層１３０とを含んでおり、面光源装置３００側の面と対向する面を光出射面としている。液晶セル１００と制御回路基板２００とは、可撓性を有する配線基板（フレキシブル配線基板）に駆動ＩＣを実装したＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）７００を介して接続されている。ＴＣＰ７００は折り曲げることができ、本実施形態では、そのようなＴＣＰ７００の可撓性を利用して制御回路基板２００を液晶セル１００の光出射面と対向する側に配置している。また、アレイ基板１１０及び対向基板１２０の各外面には、１／４波長板４１０，４２０及び偏光板５１０，５２０が、１／４波長板４１０の遅相軸と偏光板５１０の透過軸とが為す角度が１／４波長板４２０の遅相軸と偏光板５２０の透過軸とが為す角度に等しくなるように貼り付けられている。
【００２２】
アレイ基板１１０は、ガラス等の光透過性基板１１１と、基板１１１上で互いにほぼ平行に及び等間隔に配列した信号線１１２と、それら信号線１１２にほぼ直交して配列した走査線１１４と、信号線１１２と走査線１１４との間に介在してこれらを電気的に絶縁する層間絶縁膜１１３と、それぞれ信号線１１２と走査線１１４との交点近傍に配置されたＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１５０と、それらＴＦＴ１５０に接続された画素電極１１５ａ，１１５ｂとで主に構成されている。このアレイ基板１１０の画素電極１１５ａ，１１５ｂが設けられた面のほぼ全体には配向膜１１６が設けられている。
【００２３】
アレイ基板１１０の画素電極１１５ａ，１１５ｂは、例えばＡｌ等の導電性光反射膜である。反射領域５１の画素電極１１５ａは、導電性光反射膜を所定形状にパターニングすることにより得られる。また、反射・透過領域５２の画素電極１１５ｂは、導電性光反射膜に入射光を透過させる１以上の開口を設けると共に、所定形状にパターニングすることにより得られる。例えば、画素電極１１５ａ，１１５ｂのサイズを共に横４０μｍ×縦１２０μｍとし、反射・透過領域５２のそれぞれの画素電極１１５ｂに直径４μｍの円形状の開口を１５個不規則に配置する。通常、画素の面積に対して開口の面積を５％程度以下に設定した場合、画素の面積に対する導電性光反射膜の面積比率の低下は実質的に無視できるほど小さい。
【００２４】
対向基板１２０は、ガラス等の光透過性絶縁基板１２１と、遮光層１２２と、着色層（カラーフィルタ層）１２３と、対向電極１２４と、配向膜１２５とで主に構成されている。なお、本実施形態では、対向電極１２４を反射領域５１と反射・透過領域５２との間で共用しているが、対向電極１２４を領域５１，５２間で分割してもよい。
【００２５】
なお、アレイ基板１１０の配向膜１１６及び対向基板１２０の配向膜１２５は、例えば、液晶層１３０中の液晶分子が約７０°の角度でツイスト配向するように配向処理されている。また、液晶層１３０の表示面側の配向方向と１／４波長板４２０の遅相軸４２１とは、例えば、４５°の角度をなしている。
【００２６】
アレイ基板１１０及び対向基板１２０は、それら基板間の周縁に枠状に配置されたシール材（図示せず）により一体化されており、中空のセルを形成し、このセル内に液晶材料を封入して液晶セル１００を構成している。ここでは、この液晶材料として、屈折率異方性Δｎがほぼ０．０８であり且つ比誘電率ε／ε0がほぼ＋８のＮｅｍａｔｉｃ液晶を使用することとする。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る液晶表示装置１では、表示領域は、画素電極１１５ａと対向電極１２４との間に液晶層１３０を挟持してなる複数の表示画素がマトリクス状に配列した反射領域５１と、画素電極１１５ｂと対向電極１２４との間に液晶層１３０を挟持してなる複数の表示画素がマトリクス状に配列した反射・透過領域５２とで構成されている。すなわち、本実施形態において、シール材の内側に配置される表示領域は、光反射方式で表示を行う複数の表示画素を備えた反射領域５１と、光透過方式（ここでは、光反射・透過併用方式）で表示を行う複数の表示画素を備えた反射・透過領域５２とで構成されている。
【００２８】
このような反射領域５１及び反射・透過領域５２の表示画素は、同一工程で形成することができ、しかも、同一の層構造とすることができる。
【００２９】
次に、上述の液晶表示装置１を用いた画像表示方法について説明する。
【００３０】
図３（ａ），（ｂ）は暗表示状態を概略的に示す斜視図であり、図４（ａ），（ｂ）は明表示状態を概略的に示す斜視図である。なお、図３（ａ）及び図４（ａ）は反射領域５１の一部を描いており、光反射方式による画像表示方法を示している。また、図３（ｂ）及び図４（ｂ）は反射・透過領域の一部を描いており、光透過方式による画像表示方法を示している。
【００３１】
図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、反射領域５１では、偏光板５２０、１／４波長板４２０、液晶層１３０、画素電極１１５ａを組み合わせた光反射方式でノーマリホワイト表示が行われる。他方、反射・透過領域５２では、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、反射領域５１と同様の光反射方式によるノーマリホワイト表示が可能であるのに加え、偏光板５２０、１／４波長板４２０、液晶層１３０、１／４波長板４１０、偏光板５１０を組み合わせた光透過方式によるノーマリホワイト表示が可能である。
【００３２】
詳しく説明すると、画素電極１１５ａ，１１５ｂと対向電極１２４との間に閾値電圧以上の電圧を印加した場合、液晶分子は、電極面近傍を除き、分子長軸が両基板面に対して垂直となるように配向する。そのため、液晶層１３０に入射した光は、その偏光状態に変化を生じることなく液晶層１３０を出射する。したがって、反射領域５１では、図３（ａ）に示すように、外部からの光６００は偏光板５２０を透過することにより直線偏光となり、この直線偏光は１／４波長板４２０を透過することにより円偏光となる。この円偏光は液晶層１３０でその偏光状態に変化を生じないので、光反射性を有する画素電極１１５ａに到達した左回りの円偏光は、反射することにより、逆回りの円偏光となる。この右回りの円偏光は、液晶層１３０を通過し、さらに、１／４波長板４２０を透過することにより、振動方向が偏光板５２０の透過軸５２１と垂直な直線偏光となる。この直線偏光は偏光板５２０を透過することができない。反射領域５１及び反射・透過領域５２では、このようにして光反射方式を利用した暗表示が行われる。
【００３３】
また、画素電極１１５ｂと対向電極１２４との間に閾値電圧以上の電圧を印加した場合、反射・透過領域５２では、図３（ｂ）に示すように、面光源装置３００からの光３１０は面光源側偏光板５１０を透過することにより直線偏光となり、この直線偏光は１／４波長板４１０を透過することにより円偏光となる。この円偏光の一部は画素電極１１５ｂの開口を通過し、偏光状態に変化を生じることなく液晶層１３０を透過する。液晶層１３０を透過した円偏光は１／４波長板４２０を透過することにより２つの偏光成分の間に１／４波長の光路差を生じ、その結果、振動方向が偏光板５２０の透過軸５２１と垂直な直線偏光となる。この直線偏光は偏光板５２０を透過することができない。反射・透過領域５２では、このようにして光透過方式を利用した暗表示が行われる。
【００３４】
これに対し、電圧無印加時では、液晶層１３０中の液晶分子はツイスト配向する。そのため、液晶層１３０は複屈折性を示し、１／４波長板と同等に機能する。それゆえ、反射領域５１では、図４（ａ）に示すように、外部からの光６００は偏光板５２０及び１／４波長板４２０を経て円偏光として液晶層１３０に入射し、直線偏光として液晶層１３０を出射する。この直線偏光は、画素電極１１５ａで反射された後、液晶層１３０を再度透過することにより円偏光となる。この円偏光は、１／４波長板４２０を透過することにより、振動方向が偏光板５２０の透過軸５２１と平行な直線偏光となる。この直線偏光は偏光板５２０を透過することができる。反射領域５１及び反射・透過領域５２では、このようにして光反射方式を利用した明表示が行われる。
【００３５】
また、電圧無印加時、反射・透過領域５２では、図４（ｂ）に示すように、面光源装置３００からの光３１０は、偏光板５１０及び１／４波長板４１０を経て円偏光として液晶層１３０に入射し、直線偏光として液晶層１３０を出射する。この直線偏光は、１／４波長板４２０を透過することにより円偏光となり、この円偏光の一部は偏光板５２０を透過することができる。反射・透過領域５２では、このようにして光透過方式を利用した明表示が行われる。
【００３６】
このように、光反射領域と光透過領域とで同一の表示モード，ここではノーマリホワイト表示モード，で表示動作を行うことができる。したがって、画像信号の信号電圧に対する明暗表示の極性を光反射領域と光透過領域とで一致させることができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、表示領域を反射領域５１と反射・透過領域５２とで構成している。そのため、面光源装置３００からの光は反射・透過領域５２のみで利用することができる。したがって、消費電力をより低減することができる。
【００３８】
なお、表示領域を反射領域５１と反射・透過領域５２とで構成した場合、周囲が暗いと、反射領域５１に表示された画像の視認が困難となることがある。しかしながら、この液晶表示装置１によって表示可能な情報の全てが暗所での利用頻度が高い訳ではない。したがって、暗所での利用頻度が高い情報を反射・透過領域５２で表示させ、暗所での利用頻度が低い情報を反射領域５１で表示させれば、周囲環境の明るさが如何様であっても使用者が不便に感じることなく、使用環境に左右されずに視認性の良好な画像表示を行うことが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態では、面光源装置３００からの光は反射・透過領域５２のみで利用するため、面光源装置３００は反射・透過領域５２に対応した位置のみに設ければよい。したがって、本実施形態によると、液晶表示装置１の軽量化が可能である。
【００４０】
さらに、本実施形態では、面光源装置３００を反射・透過領域５２に対応した位置のみに設けることができるので、液晶セルの裏面側の面光源装置３００が配置されていない部分、つまり反射領域５１に対応した部分に制御回路基板２００を配置することが可能となる。したがって、装置全体の薄型化が達成できるのに加え、面光源装置３００を液晶セルの全面を照射するように設ける場合と比べて面光源装置３００のコストを抑えることができる。
【００４１】
加えて、本実施形態では、反射領域５１と反射・透過領域５２とは、面光源装置３００の有無を除いてほぼ同一の層構成を有している。そのため、製造プロセスの増大、構成要素の増加、構造の複雑化、歩留まりの低下を伴うことなく、光反射方式及び光透過方式で画像を表示可能な液晶表示装置を実現することができる。
【００４２】
本実施形態において、反射領域５１と反射・透過領域５２との面積比率に特に制限はなく、用途に応じて適宜設定される。
【００４３】
本実施形態において、表示領域に含まれる反射領域５１及び反射・透過領域５２の数に特に制限はない。但し、表示領域が複数の反射・透過領域５２を含む場合、それら領域５２間に反射領域５１を介在させないことが望ましい。この場合、より小さな面光源装置３０を使用することができる。
【００４４】
また、本実施形態において、反射・透過領域５２に含まれる表示画素は、セル内で分散して配置せずに、集中して配置することが望ましい。例えば、液晶セルの周辺全周を光反射方式の表示画素により構成し、中央付近を光反射・光透過方式併用の表示画素により構成してもよい。この場合、より小さな面光源装置３０を使用することができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、図１（ｂ），（ｃ）に示すように画素電極１１５ａ，１１５ｂとＴＦＴ１５０のソース電極とを個別に形成したが、それらは同一材料で及び同時に形成することも可能である。また、それらと同時に、信号線１１２を形成することも可能である。
【００４６】
本実施形態において、偏光板５２０の透過軸と１／４波長板４２０の遅相軸とがなす角度、及び、偏光板５１０の透過軸と１／４波長板４１０の遅相軸とがなす角度は、互いに等しければ特に制限はない。例えば、偏光板５１０，５２０及び１／４波長板４１０，４２０は、偏光板５１０の透過軸５１１に対して１／４波長板４１０の遅相軸４１１が８０°の角度をなし、偏光板５２０の透過軸５２１に対して１／４波長板４２０の遅相軸４１１が８０°の角度をなし、さらに、偏光板５２０の透過軸５２１と偏光板５１０の透過軸５１１とが平行となるように配置してもよい。なお、本実施形態において、液晶表示装置１をノーマリホワイト表示を行うように設計しているが、ノーマリブラック表示を行うように設計してもよい。また、本実施形態では、１／４波長板４１０及び偏光板５１０は、アレイ基板１１０の外面全体に配置しているが、それらは反射領域５１に対応した位置には配置しなくてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、１／４波長板４１０，４２０のそれぞれを単層構造としたが、例えば、１／４波長板と１／２波長板とを積層した積層構造としてもよい。後者の場合、１／４波長板４１０，４２０の屈折率異方性が波長に応じて大きく変化するのを抑制することなどが可能である。
【００４８】
次に、この液晶表示装置１を用いた携帯機器について説明する。
【００４９】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１を用いた携帯機器の一例を概略的に示す平面図である。携帯機器には、使用環境に左右されず、画像や文字を良好に視認可能であることが要求される。
【００５０】
図５に示す携帯機器２は、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄａｔａ／ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）である。このＰＤＡ２は、液晶表示装置１を備えた表示部と、電源ボタン２１と、面光源装置３００のＯＮ／ＯＦＦ操作を手動で行うためのバックライトボタン２２と、スケジュール帳を表示するスケジュールボタン２３と、アドレス帳を表示するアドレスボタン２４と、メモ帳を表示するメモボタン２５とを備えている。
【００５１】
ＰＤＡ２の表示部は、情報表示画面２６と入力操作画面２７とで構成されている。情報表示画面２６は液晶表示装置１の反射・透過領域５２に対応し、入力操作画面２７は反射領域５１に対応している。面光源装置３００は反射・透過領域５２に対応した位置のみに配置されている。そして、この液晶表示装置１を駆動するための制御回路基板２００は、反射領域５１に対応した位置に配置されているので、装置の薄型・軽量化が達成される。
【００５２】
図５に示すように、反射・透過領域５２に対応した情報表示画面２６には、例えば、スケジュールやアドレス帳、メモ帳等にメモリされた情報、改ページアイコン２６ａ等が表示される。また、反射領域５１に対応した入力操作画面２７は、例えば、ペン２８で情報を入力可能であり、文字入力パッド２７ａや入力モード切替ボタン２７ｂ等の入力操作部が表示される。このように、図５に示すＰＤＡ２では、入力操作画面２７を介して情報を入力することができる。また、入力操作部は液晶表示装置による表示画面で構成されるので、使用者が入力した情報などに応じて、入力操作画面２７に表示させる画像を変化させ、入力操作部を容易に変更することができる。
【００５３】
本ＰＤＡ２の使用方法の一例を説明すると、使用者は電源投入後、面光源装置３００を点灯するか消灯するかを決定する。すなわち、周囲の明るさが不十分な場合は、バックライトボタン２２を操作することにより面光源装置３００を点灯状態とする。このバックライトボタン２２は、電源投入直後だけでなく、ＰＤＡ２を使用中であれば、いつでも操作することができる。また、周囲の明るさが十分な場合は、バックライトボタン２２を操作することにより面光源装置３００を消灯状態とすることもできる。さらに、電源ボタン２１のＯＦＦ操作に連動して面光源装置３００が消灯されてもよい。
【００５４】
一般に、情報表示画面２６の表示内容を確認するのに、常に、面光源装置３００からの光が必要な訳ではない。そのため、上述のように、使用者が望むときに面光源装置３００を点灯／消灯することが可能であれば、不要な電力消費を削減することができる。また、一般に、ペン入力などを行うための入力操作画面２７は、メモリに記憶された情報や受信した情報などを表示する情報表示画面２６に比べれば利用頻度が低い。そのため、情報表示画面２６で光透過方式による表示が可能であれば、入力操作画面２７で光透過方式による表示が不可能であっても不都合を生じることは多くはない。
【００５５】
具体的に説明すると、周囲が明るい状態でこのＰＤＡ２を使用する場合、面光源装置３００が消灯状態であっても、反射領域５１及び反射・透過領域５２の双方で、表示された画像を良好に視認することができる。この場合、面光源装置３００で電力を消費することはない。
【００５６】
また、外光だけでは表示された画像を良好に視認することができない場合、ＰＤＡ２のバックライトボタン２２を押して、面光源装置３００を点灯状態にすることができる。この場合、反射・透過領域５２で、光反射方式及び光透過方式を併用することにより、視認性の良好な画像を表示することができる。
【００５７】
さらに、夜間等の周囲が暗い状態においては、光反射方式のみを利用して表示した画像の視認性は著しく低くなる。したがって、この場合、バックライトボタン２２を操作することにより面光源装置３００を点灯状態として、情報表示画面２６に表示された画像の視認性を高めることができる。
【００５８】
このように、図５に示すＰＤＡ２によると、周囲環境の明るさが如何様であっても使用者が不便に感じることなく情報表示画面２６で画像や文字を表示させること、及び、消費電力を低減することが可能となる。
【００５９】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を用いた携帯機器の他の例を概略的に示す平面図である。図６に示す携帯機器３は、携帯電話機である。この携帯電話機３には、間違い電話防止などの為、発着信時に相手の氏名・電話番号を確認可能であることが望まれる。また、使用者の中には、携帯電話機３を時計として使用する人もあり、周囲の明るさに関係なく現在時刻の確認ができることが望ましい。
【００６０】
この携帯電話機３は、液晶表示装置１を備えた表示部と、電話番号ボタン３１と、通話ボタン３２と、終結ボタン３３と、面光源装置の点灯／消灯を手動制御するバックライトボタン３４とを備えている。この実施形態においては、手探りでも容易にボタン３４を見つけ出せるよう携帯電話機３の側部にバックライトボタン３４を設けている。
【００６１】
この携帯電話機３の液晶表示装置１は、例えば現在時刻や着信情報（氏名、電話番号、ｅ−ｍａｉｌアドレス等）を表示する反射・透過領域５２と、通話時間や通話料金やメールの内容等を表示する反射領域５１とで構成されている。つまり、周囲環境の明暗に関係なく、使用者が視認を望む最低限の情報は、反射・透過領域５２に表示することで、使用環境に制限があっても必要な表示画像を視認することができる。
【００６２】
この携帯電話機３の使用方法の一例を説明すると、電源投入後、使用者の判断により面光源装置３００を点灯させると、液晶表示装置３の反射・光透過領域５２は光反射・光透過方式により表示を行ない、反射領域５１は光反射方式により表示を行う。
【００６３】
また、任意の時間に使用者の判断で、バックライトボタン３４を手動操作して面光源装置３００を消灯すると、反射・透過領域では光反射方式のみで表示することが可能となる。
【００６４】
例えば、周囲が十分明るく、外光のみで良好な表示が可能なとき、バックライトボタン３４を操作し、面光源装置を消灯状態にすることが有効である。こうすることで必要最小限の電力消費で携帯電話機３を使用することが可能となり、所定容量の電池でも携帯電話機をより長い時間にわたって使用することができる。
【００６５】
また、周囲が暗く光反射方式で表示した画像や文字の視認が困難な場合であって、電話着信時等最低限の情報、例えば発信者の氏名、電話番号等の情報を確認したいとき、バックライトボタン３４を操作することにより反射・透過領域５２を照射する面光源装置３００を点灯状態として、光透過方式により表示した画像を視認することが可能となる。そして、表示内容を確認後、例えば通話中等表示部を確認する必要のない場合は、面光源装置３００を消灯して通話を続行することができる。
【００６６】
以上説明したように、携帯機器において、周囲が暗い状態でも表示確認が望まれる部分のみを光反射・光透過方式併用で表示を行うので、面光源装置３００は反射・透過領域５２のみを照射する位置に配置すればよく、表示領域全面を照射するよう配置する場合と比し、装置を軽量化することができる。
【００６７】
また、液晶セル裏面の面光源装置の配置されない部分に制御回路基板等を配置することが可能となり、装置全体の薄型化を達成する。
【００６８】
また、面光源装置３００の点灯／消灯を、使用者の判断によっても行うことができるので、無駄な電力消費を抑制することができる。
【００６９】
このように、使用環境に制限されずに視認が望まれる表示画像を確認することができ、また低消費電力化を達成する表示装置を用いて、携帯端末に要求される小型化、軽量化、薄型化かつ低消費電力化を実現することが可能となる。
【００７０】
上述の実施形態においては、光反射方式により表示を行う反射領域、光反射・透過併用方式により表示を行う反射・透過領域を備えた液晶表示装置について説明したが、本発明は光反射方式と光透過方式により表示を行う液晶表示装置全般に適用することができる。
【００７１】
図７（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の反射領域の一部を概略的に示す断面図であり、図７（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の透過領域の一部を概略的に示す断面図である。第２の実施形態に係る液晶表示装置は、表示領域が光反射方式により表示を行う反射領域と光透過方式により表示を行う透過領域とで構成されていること以外は第１の実施形態に係る液晶表示装置とほぼ同様の構造を有している。すなわち、第２の実施形態は、反射・透過領域を透過領域としたこと以外は第１の実施形態とほぼ同様である。
【００７２】
図７（ａ）に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置の反射領域では、信号線１１２と同じ金属からなるドレイン電極１１７をＩＴＯのような透明導電材料からなる画素電極１１５の下方に延在させ、光反射板として機能させている。他方、図７（ｂ）に示すように、透過領域では、ドレイン電極１１７を画素電極１１５の下方に延在させず、面光源装置３００からの光が液晶層１３０に入射するように構成している。このような液晶表示装置でも、第１の実施形態で説明したのとほぼ同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態に係る液晶表示装置はフロントライトをさらに備えていてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、複数の画素を含み且つ光反射方式で画像を表示可能な第１表示領域と、複数の画素を含み且つ光透過方式で画像を表示可能な第２表示領域とで表示領域を構成する。そのため、面光源装置からの光は第２表示領域のみで利用することができる。したがって、消費電力をより低減することが可能となる。
すなわち、本発明によると、外光の照度に依存することなく視認性の良好な画像を表示することができ、消費電力をより低減することが可能な液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）に示す液晶表示装置の一部を拡大した断面図。
【図２】（ａ）は図１（ａ）に示す液晶表示装置の平面図、（ｂ）は図１（ａ）に示す液晶表示装置のアレイ基板を概略的に示す平面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は暗表示状態を概略的に示す斜視図。
【図４】（ａ），（ｂ）は明表示状態を概略的に示す斜視図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を用いた携帯機器の一例を概略的に示す平面図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を用いた携帯機器の他の例を概略的に示す平面図。
【図７】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の反射領域の一部を概略的に示す断面図、（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の透過領域の一部を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１…液晶表示装置； ２…ＰＤＡ； ３…携帯電話機；
２１〜２５…ボタン； ２６…情報表示画面； ２７…入力操作画面；
２７ａ…文字入力パッド； ２７ｂ…入力モード切替ボタン； ２８…ペン；
３１〜３４…ボタン； ５１…反射領域； ５２…反射・透過領域；
１００…液晶セル； １１０…アレイ基板； １１１…光透過性基板；
１１２…信号線； １１３…層間絶縁膜； １１４…走査線；
１１５，１１５ａ，１１５ｂ…画素電極； １１６…配向膜；
１１７…ドレイン電極； １２０…対向基板； １２１…光透過性絶縁基板；
１２２…遮光層； １２３…着色層； １２４…対向電極；
１２５…配向膜； １３０…液晶層； １５０…ＴＦＴ；
２００…制御回路基板； ３００…面光源装置； ３１０…光；
４１０，４２０…１／４波長板； ４２１…遅相軸；
５１０，５２０…偏光板； ５２１…透過軸； ６００…光；
７００…ＴＣＰ
Claims (5)
- 液晶セルと、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板を介して前記液晶セルに電気的に接続された制御回路基板と、面光源装置とを具備し、
前記液晶セルは、
互いに対向した第１及び第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向した面上で配列した複数の信号線と、
前記面上で配列した複数の走査線と、
前記複数の信号線と前記複数の走査線との交点近傍に配置された複数のＴＦＴと、
前記第１基板の前記第２基板に対向した面内の第１エリア上で配列し、それぞれが前記複数のＴＦＴの１つを介して前記複数の信号線の１つに接続された複数の第１画素電極と、
前記第１基板の前記第２基板に対向した面内であって前記第１エリアとは異なる第２エリア上で配列し、それぞれが前記複数のＴＦＴの１つを介して前記複数の信号線の１つに接続され、前記複数の第１画素電極と同一の材料からなる複数の第２画素電極と、
前記第２基板に支持され且つ前記複数の第１画素電極と対向した第１共通電極と、
前記第２基板に支持され且つ前記複数の第１画素電極と対向し、前記複数の第１共通電極と同一の材料からなる第２共通電極と、
前記複数の第１画素電極と前記第１共通電極との間及び前記複数の第２画素電極と前記第２共通電極との間に介在した液晶層と
を具備し、
前記液晶セルのうち、前記第１エリアに対応した第１表示領域は光反射方式により画像を表示し、前記第２エリアに対応した第２表示領域は前記第１表示領域と同一の層構成を有し且つ光透過方式により画像を表示可能であり、
前記面光源装置は、前記第１基板の前記第２基板に対向した面の裏面側から、前記第１及び第２表示領域のうち前記第２表示領域に選択的に前記光を照射するように構成され、前記第１及び第２表示領域のうち前記第２表示領域に対応した位置のみに設けられ、
前記制御回路基板は、前記面光源装置と隣り合い、前記第１及び第２表示領域のうち前記第１表示領域に対応した位置に配置されることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第２表示領域は光透過方式により画像を表示可能であり且つ光反射方式により画像を表示可能であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記複数の第１画素電極のそれぞれは光反射性の導電膜であり、前記複数の第２画素電極のそれぞれは少なくとも１つの開口が設けられた光反射性の導電膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記複数の第１画素電極及び前記複数の第２画素電極のそれぞれは透明導電材料からなり、
前記第１表示領域において、前記ＴＦＴのドレイン電極は、前記第１画素電極と接続され、前記ドレイン電極は、前記第１画素電極の下方に延在して光反射板として機能し、
前記第２表示領域において、前記ＴＦＴのドレイン電極は、前記第２画素電極と接続され、前記ドレイン電極は、前記第２画素電極の下方に延在しておらず、前記面光源装置からの光が前記液晶層に入射するように構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。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置を含み、暗所での利用頻度がより低い情報を前記第１表示領域に表示させ、暗所での利用頻度がより高い情報を前記第２表示領域に表示させるように構成されたことを特徴とする携帯情報端末。
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