JP4863758B2

JP4863758B2 - 液晶表示システム

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Publication number: JP4863758B2
Application number: JP2006123139A
Authority: JP
Inventors: 康成永田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: JP2007293158A

Description

本発明は、例えばスイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）を有するアクティブマトリクス型の液晶表示パネルを備えた液晶表示システムに関するものである。

近年、携帯型情報端末などの比較的小型の情報通信機器のみならず、モニタやカーナビゲーション装置などの比較的大型の電気機器にも、液晶表示パネルを備える液晶表示装置が普及してきている。しかしながら、携帯型情報端末やカーナビゲーション装置では、日中のように外光の光量が大きい（明るい）場合、視認性を向上すべく表示輝度を非常に高くする必要がある一方、夜間のように外光の光量が小さい（暗い）場合、眩しさを低減すべく表示輝度を充分に低くする必要があった。そこで、外光の光量の変化が大きい場合でも適切に表示画像を認識可能とすべく、表示輝度を変化させる技術が開発され、例えば特許文献１〜３に開示されている。
特開２００４−２１２７９８号公報特開２００２−０６２８５６号公報特開２００２−３３３８７０号公報

特許文献１に開示されている技術は、外光の光量が大きい場合に充分な表示輝度を確保することができるバックライト（例えば冷陰極蛍光ランプ（ＣＦＬ））を採用し、外光の光量が小さい場合にバックライトの光量を低減することによって、表示輝度の低減を図るものである。しかしながら、本技術では、例えばバックライトとしてＣＦＬを採用した場合、光量を低減すべく入力する電力を小さくすると、放電を充分に維持することができなくなる場合がある。つまり、本技術では、比較的狭い範囲でしか表示輝度を変化させることができないため、携帯型情報端末やカーナビゲーション装置の使用環境において望まれる広い範囲で表示輝度を変化させることが困難である。

特許文献２に開示されている技術は、外光の光量が大きい場合に電圧や周波数（パルス）を調整することにより液晶表示パネルの表示領域を構成する各画素の階調を最も表示輝度の大きい階調に設定して充分な表示輝度を確保し、外光の光量が小さい場合に電圧や周波数を調整することにより上記各画素の階調を表示輝度の小さい階調に設定して表示輝度を低減するものである。しかしながら、本技術で表示輝度を小さくするには低階調の表示を多用するため、低階調に圧縮された表示となる。そのため、同一画像を表示する場合において、低階調に圧縮された画像は、全階調（低階調から高階調までわたる全ての階調）を用いて表示する画像と比べて、より細かい（より階調幅の狭い）階調を使用することとなる。したがって、本技術では、低階調の表示を多用することや、より階調幅の狭いことに起因して階調反転が非常に発生し易くなるのに加え、視野角も狭くなり易い。つまり、本技術では、階調反転の発生を適切に抑制し且つ充分な視野角を確保するとともに、表示輝度を適切な範囲で変化させることが困難である。

特許文献３に開示されている技術は、外光の光量が大きい場合に各画素を構成する複数の副画素全て「ＯＮ」（点灯状態）にして充分な表示輝度を確保し、外光の光量が小さい場合に複数の副画素のうちの一部のみを「ＯＮ」にすることによって表示輝度を低減するものである。しかしながら、本技術では、各画素における複数の副画素が全て独立して制御可能な構成とされているため、配線数が増加してしまい配線構造が非常に複雑となってしまい、ひいては各画素の開口率が小さくなってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、より広い範囲で表示輝度を変化させることが可能で、階調反転の発生を抑制しつつ充分な視野角を確保することが可能で、且つ、配線構造の複雑化を抑制することが可能な液晶表示システムを提供することを、目的とする。

本発明の液晶表示システムは、複数のソース配線および複数のゲート配線を備え、複数の画素を含んでなる液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを制御する制御部と、前記液晶表示パネルの外部の光の光量を検知するセンサと、を備え、前記液晶表示パネルにおいて、前記複数の画素の各々は、第１副画素電極および第２副画素電極を含んでなり、前記第１副画素電極は、第１スイッチング素子を介して前記複数のソース配線のうちの一のソース配線および第１ゲート配線に接続され、前記第２副画素電極は、第２スイッチング素子を介して前記第１副画素電極および第２ゲート配線に接続され、前記制御部は、前記センサが検知した光量が閾値以上である場合、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子をオンするとともに、前記一のソース配線に信号を入力することにより、前記第１副画素電極および前記第２副画素電極に所定電位を供給し、前記センサが検知した光量が閾値未満である場合、前記第１スイッチング素子をオンおよび前記第２スイッチング素子をオフするとともに、前記一のソース配線に信号を入力することにより、前記第１副画素電極に所定電位を供給する。

本液晶表示システムにおいて平面視における前記第１副画素電極の面積は、平面視における前記第２副画素電極の面積よりも小さいことが好ましい。また、本液晶表示システムにおいて前記各画素における前記第２副画素電極は全て一のゲート配線に接続されているのが好ましい。

本液晶表示システムにおいて前記各画素は、該画素に入射される光の少なくとも一部が通過するカラーフィルタを含んでなるのが好ましい。

本液晶表示システムにおいて前記液晶表示パネルの一方主面に対向配置されるバックライトをさらに備えることが好ましい。

本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルでは、複数の画素の各々が複数の副画素を含んでなり、複数の副画素における第１副画素が第１スイッチング素子を介して複数のソース配線のうちの一のソース配線および第１ゲート配線に接続され、第ｎ副画素が第ｎスイッチング素子を介して第（ｎ−１）副画素および第ｎゲート配線に接続されている。そのため、本液晶表示パネルでは、各画素における複数の副画素を個別に独立駆動させることができ、各画素において駆動する副画素を適宜選択することにより駆動する副画素の面積を調整することができる。したがって、本液晶表示パネルでは、バックライトの光量を変化させずに（例えば最大光量に設定したままの状態で）、駆動する副画素の面積を調整することにより、表示輝度を変化させることができる。つまり、本液晶表示パネルでは、例えばＣＦＬの放電状態などの制約を受けることなく、より広い範囲で表示輝度を変化させることができるのである。

また、本液晶表示パネルでは、上述の構成としたことにより、各副画素に作用する電圧や周波数を調整しなくても各画素の階調を調整することが可能となる。つまり、本液晶表示パネルでは、表示輝度を小さくする場合においても、各副画素において全階調を用いて表示されるため、階調幅を充分に大きく確保することができる。したがって、本液晶表示パネルでは、全階調を使用し且つ階調幅を充分に確保できるので、階調反転が発生を抑制しつつ充分な視野角を確保することができるのである。

さらに、本液晶表示パネルでは、第（ｎ−１）副画素に第ｎ副画素を接続（従属）させる構造としたことにより、各副画素を個別に独立駆動可能な構成とする場合に比べて、配線構造を簡略化することができ、ひいては各画素の開口率をより大きく確保することが可能となる。このように、画素の開口率を大きくすると、光の透過率および反射率を高めることができるので、同じバックライトを用いた場合に透過表示の輝度をより高めることができ、同じ周囲光量の場合に反射表示の輝度をより高めることができる。

本液晶表示パネルにおいて、各画素における複数の副画素のうちの第ｎ副画素が全て一のゲート配線に接続されている場合、この一のゲート配線（第ｎゲート配線）に対して制御信号を送ることにより各画素の第ｎ副画素を一括して制御することができるのに加え、配線構造の簡略化（例えば配線数や駆動回路数の低減）を図ることができる。

本液晶表示パネルにおいて、前記各副画素が、該各副画素に入射される光の少なくとも一部が通過するカラーフィルタを含んでなる場合、画像表示をカラー表示とするうえで好適である。

本液晶表示パネルにおいて、各副画素が、電圧未印加時における透過率が最小となるように構成されている場合、表示させない副画素を黒表示にするうえで好適である。このように、表示させない副画素を適切に黒表示させると、この表示させない副画素からの光の漏れに起因して表示画像全体の色純度が低下してしまうのを抑制することができる。また、表示させない副画素の「ＯＮ」「ＯＦＦ」を制御するスイッチング素子を「ＯＦＦ」にするだけで、表示させない副画素を適切に黒表示にすることができる。

本発明の第２の側面に係る液晶表示装置は、上述した本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルと同様の効果を享受できる。すなわち、本液晶表示装置では、例えばバックライトとしてＣＦＬを採用した場合においても該ＣＦＬの放電状態などの制約を受けることなく、より広い範囲で表示輝度を変化させることができるのである。また、本液晶表示装置は、各副画素に作用する電圧や周波数を調整しなくても各画素の階調を調整することができるので、階調の刻みが充分に広くなり、階調反転の発生を抑制しつつ充分な視野角を確保することができる。さらに、本液晶表示装置は、各副画素を個別に独立駆動可能な構成とする場合に比べて、配線構造を簡略化することができ、その分、画素の開口率をより大きく確保することができるので、光の透過率および反射率を高め、ひいては透過表示あるいは反射表示の輝度をより高めることができる。

本発明の第３の側面に係る液晶表示システムは、本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルを含んで構成される液晶表示装置を備えていることから、上述した本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルと同様の効果を享受できる。すなわち、本液晶表示システムでは、例えば液晶表示装置のバックライトとしてＣＦＬを採用した場合においても該ＣＦＬの放電状態などの制約を受けることなく、より広い範囲で表示輝度を変化させることができるのである。また、本液晶表示システムは、各副画素に作用する電圧や周波数を調整しなくても各画素の階調を調整することができるので、階調の刻みが充分に広くなり、階調反転の発生を抑制しつつ充分な視野角を確保することができる。さらに、本液晶表示システムは、各副画素を個別に独立駆動可能な構成とする場合に比べて、配線構造を簡略化することができ、その分、画素の開口率をより大きく確保することができるので、光の透過率および反射率を高め、ひいては透過表示あるいは反射表示の輝度をより高めることができる。

本液晶表示システムにおいて、外光の光量を感知するセンサを更に備え、制御手段がセンサにより感知された光量に応じて信号の制御を行う場合、外光の光量に応じて適切な表示輝度に調整することができる。つまり、本構成の液晶表示システムでは、外光の光量を問わず、適切な表示輝度（例えば視認するのに適した表示輝度）を自動的に維持するうえで好適である。

図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示パネルＸの概略構成を表す断面図である。図２は、図１に示す液晶表示パネルＸの画素の一つの概略構成を表す平面図である。図３は、図２のIII−III線に沿った断面図である。

液晶表示パネルＸは、液晶層１０、第１基体２０、第２基体３０、および封止部材４０を備えており、第１基体２０と第２基体３０との間に液晶層１０を介在させ、該液晶層１０を封止部材４０により封止することにより、画像を表示するための複数の画素Ｇを含んでなる表示領域Ｐが構成されている。

液晶層１０は、電気的、光学的、力学的、あるいは磁気的な異方性を示し、固体の規則性と液体の流動性を併せ持つ液晶を含んでなる層である。この液晶としては、ネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶などが挙げられるが、本実施形態においてはネマティック液晶を採用する。

第１基体２０は、透明基板２１、ソース配線２２ａ，２２ｂ、ゲート配線２３ａ，２３ｂ、補助容量部配線２４、画素電極２５を構成する副画素電極２５ａ，２５ｂ、スイッチング素子２６ａ，２６ｂ、および配向膜２７を備えている。

透明基板２１は、後述する副画素電極２５ａ，２５ｂおよび配向膜２７を支持し且つ液晶層１０を封止するのに寄与する部材であり、その主面に対して交差する方向に光を適切に透過することが可能な構成とされている。透明基板２１を構成する材料としては、ガラス、透光性プラスチックなどの所定の透光性（例えば透過された光が視認可能な程度以上の透過性）を有するものが挙げられる。

ソース配線２２ａ，２２ｂは、後述の副画素電極２５ａ，２５ｂに所定の信号（画像信号）を伝搬するためのものであり、主として矢印ＡＢ方向に延びるように複数配列されている。

ゲート配線２３ａ，２３ｂは、後述のスイッチング素子２６ａ，２６ｂを「ＯＮ」もしくは「ＯＦＦ」させるための信号（走査信号）を伝搬するためのものであり、主として矢印ＣＤ方向（本実施形態においては矢印ＡＢ方向に対して略直交する方向）に延びるように複数配列されている。ここで、「ＯＮ」とは、ソース配線２２ａ，２２ｂと後述するドレイン配線２６４，２６４との間に電流が流れている状態、つまり副画素電極２５ａと副画素電極２５ｂとが電気的に導通している状態を意味し、「ＯＦＦ」とは、ソース配線２２ａ，２２ｂとドレイン配線２６４，２６４との間に電流が流れていない状態、つまり副画素電極２５ａと副画素電極２５ｂとが電気的に導通していない状態を意味している。なお、ゲート配線２３ａ，２３ｂを構成する材料としては、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、Ａｌ、Ａｌ合金、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）などが挙げられる。

補助容量部配線２４は、液晶層１０と並列に容量を形成して充分な電圧保持状態を確保するためのものであり、後述する第２基体３０の表示電極３５に対して電気的に接続されている。この補助容量部配線２４と表示電極３５との接続構造は、第１基体２０において各画素Ｇの補助容量部配線２４を相互に接続したうえで、その一部を後述する封止部材４０あるいは第１基体２０と第２基体３０との間（ギャップ）に介在する導電性バンプ（図示せず）によって第２基体３０の表示電極３５に接続することにより達成される。

副画素電極２５ａ，２５ｂは、後述の第２基体３０の表示電極３５との間に位置する液晶層１０の液晶に所定の電圧を印加するための部材であり、一方（下方）側から入射した光を他方（上方）側に透過するように構成されている。副画素電極２５ａは、後述するスイッチング素子２６ａ（具体的には、ドレイン配線２６４）を介してソース配線２２ａおよびゲート配線２３ａに接続されている。副画素電極２５ｂは、後述するスイッチング素子２６ｂ（具体的には、ドレイン配線２６４）を介して副画素電極２５ａおよびゲート配線２３ｂに接続されている。副画素電極２５ａ，２５ｂを構成する材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）や酸化錫などの所定の透光性（例えば透過された光が視認可能な程度以上の透過性）を有する導電部材が挙げられる。また、副画素電極２５ａと副画素電極２５ｂとの平面視における面積比率は、必要に応じて適宜設定すればよいが、全ての副画素電極２５ａ，２５ｂの面積を等しくすると、段階的に表示輝度を変化させるうえで好適であり、副画素電極２５ａと副画素電極２５ｂとの面積比率を１：９（＝副画素電極２５ａ：副画素電極２５ｂ）とすると、日中と夜間とのように外光の光量が大きく変化する際に視認し易い表示輝度に調整するうえで好適である。なお、本実施形態における副画素電極２５ａと副画素電極２５ｂとの面積比率は１：９（＝副画素電極２５ａ：副画素電極２５ｂ）に設定されている。

スイッチング素子２６ａ，２６ｂは、ソース配線２２ａ，２２ｂからの信号をドレイン配線２６４，２６４に伝搬するかしないかを制御するためのものであり、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などが挙げられる。スイッチング素子２６ａは、ゲート配線２３ａ、ゲート絶縁膜２６１、半導体層２６２、不純物を注入したｎ^＋半導体層２６３、ソース配線２２ａ、ドレイン配線２６４、およびパシベーション層（絶縁層）２６５を含んで構成されている。ゲート絶縁膜２６１は、ゲート配線２３ａと半導体層２６２を絶縁するための部材である。ゲート絶縁膜２６１の構成材料としては、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３などが挙げられる。半導体層２６２は、ソース配線２２ａとドレイン配線２６４間の抵抗値を変化させるための部材である。半導体層２６２の構成材料としてはＳｉなどが挙げられる。不純物を注入したｎ^＋半導体層２６３は、半導体層２６２とソース配線２２ａあるいはドレイン配線２６４との接触抵抗を小さくするための部材である。ドレイン配線２６４は、スイッチング素子２６ａを介してソース配線２２ａからの信号を副画素電極２５ａに伝搬するための部材である。ドレイン配線２６４を構成する材料としては、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕなどが挙げられる。パシベーション層２６５は、半導体層２６２などを保護するため部材である。パシベーション層２６５の構成材料としては、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３などが挙げられる。スイッチング素子２６ｂは、ゲート配線２３ｂ、ゲート絶縁膜２６１、半導体層２６２、ｎ^＋半導体層２６３、ソース配線２２ｂ、ドレイン配線２６４、およびパシベーション層２６５を含んで構成されている。

配向膜２７は、マクロ的にランダムな方向を向く（規則性が小さい）液晶層１０の液晶分子を所定方向に配向させるためのものであり、画素電極２５およびスイッチング素子２６ａ，２６ｂが形成された透明基板２１上に形成されている。配向膜２７の構成材料としては、ポリイミド樹脂などが挙げられる。また、配向膜２７の厚さは、必要に応じて適宜設定すればよいが、例えば０．０５μｍに設定される。

第２基体３０は、透明基板３１、遮光部材３２、カラーフィルタ３３、平坦化膜３４、表示電極３５および配向膜３６を備えている。

透明基板３１は、遮光部材３２、カラーフィルタ３３、平坦化膜３４、表示電極３５および配向膜３６を支持し且つ液晶層１０を封止するのに寄与する部材であり、その主面に対して交差する方向に光を適切に透過することが可能な構成とされている。透明基板３１を構成する材料としては、透明基板２１を構成する材料と同様のものが挙げられる。

遮光部材３２は、光を遮る（光の透過量を所定値以下にする）ための部材であり、カラーフィルタ３３間および各画素Ｇ間に形成されている。遮光部材３２を構成する材料としては、遮光性の高い色（例えば黒色）の染料や顔料が添加された樹脂（例えばアクリル系樹脂）、Ｃｒなどが挙げられる。このような遮光部材３２を備えることにより、表示画像のコントラスト比を高めることができる。

カラーフィルタ３３は、該カラーフィルタ３３に入射した光のうち所定の波長を選択的に吸収し、所定の波長のみを選択的に透過させるための部材、例えばアクリル系樹脂に染料や顔料を添加させることにより構成される。カラーフィルタ３３としては、例えば赤色可視光の波長を選択的に透過させるための赤色カラーフィルタ（Ｒ）、緑色可視光の波長を選択的に透過させるための緑色カラーフィルタ（Ｇ）、青色可視光の波長を選択的に透過させるための青色カラーフィルタ（Ｂ）などが挙げられる。また、カラーフィルタ３３の厚さは、光の透過量などを考慮して適宜設定すればよいが、例えば１．０μｍに設定される。

平坦化膜３４は、遮光部材３２およびカラーフィルタ３３を配置することにより生じる凹凸を平坦化するためのものである。平坦化膜３４を構成する材料としてはアクリル系樹脂などの透明樹脂が挙げられる。

表示電極３５は、第１基体２０の画素電極２５との間に位置する液晶層１０の液晶に所定の電圧を印加するための部材であり、一方（下方）あるいは他方（上方）側から入射した光を他方（上方）あるいは一方（下方）側に透過するように構成されている。表示電極３５と画素電極２５との対向領域は画素Ｇを構成しており、本実施形態において画素Ｇはマトリクス（行列）状に配列されている。表示電極３５を構成する材料としては、ＩＴＯや酸化錫などの透光性を有する導電部材が挙げられる。また、表示電極３５の厚さは、抵抗や光の透過率などを考慮して適宜設定すればよいが、例えば０．１２μｍに設定される。

配向膜３６は、マクロ的にランダムな方向を向く（規則性が小さい）液晶層１０の液晶分子を所定方向（例えば配向膜２７の配向方向と交差する方向）に配向させるためのものであり、表示電極３５が形成された平坦化膜３４上に形成されている。配向膜３６の構成材料としては、ポリイミド樹脂などが挙げられる。また、配向膜３６の厚さは、必要に応じて適宜設定すればよいが、例えば０．０５μｍに設定される。

封止部材４０は、第１基体２０と第２基体３０との間に液晶層１０を封止するのに寄与するとともに、第１基体２０と第２基体３０とを所定間隔で離間した状態で接合するためのものであり、例えば絶縁材料（絶縁性樹脂など）や導電性シール材（導電性粒子を含有してなるシール樹脂など）である。なお、封止部材４０として絶縁材料を採用する場合は、封止部材４０の内方に形成される封止領域において、導電性接続材（導電性バンプなど）を介して第１基体２０の補助容量部配線２４と第２基体３０の表示電極３５とを電気的に接続し、封止部材４０として導電性シール材を採用する場合は、該導電性シール材を介して第１基体２０の補助容量部配線２４と第２基体３０の表示電極３５とを電気的に接続する。

本実施形態に係る液晶表示パネルＸでは、複数の画素Ｇの各々が副画素電極２５ａ，２５ｂを含んでなり、副画素電極２５ａがスイッチング素子２６ａを介してソース配線２２ａおよびゲート配線２３ａに接続され、副画素電極２５ｂがスイッチング素子２６ｂを介して副画素電極２５ａおよびゲート配線２３ｂに接続されている。そのため、本液晶表示パネルＸでは、各画素Ｇにおける副画素電極２５ａ，２５ｂを個別に独立駆動させることができ、各画素Ｇにおいて駆動する副画素電極２５ａ，２５ｂを適宜選択することにより駆動する副画素電極２５ａ，２５ｂの面積を調整することができる。したがって、本液晶表示パネルＸでは、バックライトの光量を変化させずに（例えば最大光量に設定したままの状態で）、駆動する副画素電極２５ａ，２５ｂの面積を調整することにより、表示輝度を変化させることができる。つまり、本液晶表示パネルＸでは、例えばＣＦＬの放電状態などの制約を受けることなく、より広い範囲で表示輝度を変化させることができるのである。

また、液晶表示パネルＸでは、上述の構成としたことにより、副画素電極２５ａ，２５ｂに作用する電圧や周波数を調整しなくても各画素Ｇの階調を調整することができる。つまり、液晶表示パネルＸでは、表示輝度を小さくする場合においても、各画素Ｇを構成する各副画素において全階調を用いて表示されるため、階調幅を充分に大きく確保することができる。したがって、液晶表示パネルＸでは、全階調を使用し且つ階調幅を充分に確保できるので、階調反転が発生を抑制しつつ充分な視野角を確保することができるのである。

さらに、本液晶表示パネルＸでは、副画素電極２５ｂに副画素電極２５ａを接続（従属）させる構造としたことにより、副画素電極２５ａ，２５ｂを個別に独立駆動可能な構成とする場合に比べて、配線構造を簡略化することができ、ひいては各画素Ｇの開口率をより大きく確保することが可能となる。このように、画素Ｇの開口率を大きくすると、光の透過率を高めることができるので、同じバックライトを用いた場合に透過表示の輝度をより高めることができる。

図４は、本発明に係る液晶表示パネルＸを備える液晶表示装置Ｙの概略構成を表す斜視図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。液晶表示装置Ｙは、液晶表示パネルＸ、２つの偏光板５０，５１、バックライト６０、および筐体７０を備えている。

偏光板５０，５１は、所定の振動方向の光を選択的に透過させるための部材である。本実施形態における偏光板５１は、偏光板５０の軸方向（この軸方向と平行な振動方向の光を選択的に透過させる）に対して直交するように配置されている。このような構成によると、偏光板５０，５１を透過する光のシャッタ機能を発揮するうえで好適である。なお、偏光板５０と透明基板２１との間や偏光板５１と透明基板３１との間には、必要に応じて位相差フィルムや拡散フィルムなどを配置してもよい。また、本実施形態において偏光板５０，５１は、液晶表示パネルＸの構成要素とはされていないが、液晶表示パネルＸの構成要素の一つとしてもよい。

バックライト６０は、液晶表示パネルＸの一方（下方）から他方（上方）に向けて光を照射するための部材であり、光源６１および導光板６２を備えている。光源６１は、導光板６２に向けて光を出射するためのものであり、ＣＦＬ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ハロゲンランプ、キセノンランプ、ＥＬ（electro-luminescence）などが挙げられる。導光板６２は、光源６１からの光を液晶表示パネルＸの下面全体にわたって略均一に光を導くための部材である。導光板６２は、通常、裏面（下面）に設けられ、光を反射するための反射シート（図示せず）と、表面（上面）に設けられ、より均一な面状発光とすべく光を拡散するための拡散シート（図示せず）と、表面に設けられ、光を略一定方向に集光するためのプリズムシート（図示せず）を有している。導光板６２の構成材料としては、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透明樹脂などが挙げられる。なお、本実施形態においてバックライト６０は、図４に示すように導光板６２の側面に光源６１を配したエッジライト方式を採用しているものの、液晶表示パネルＸの裏面側に光源６１を配した直下方式などの他の方式を採用してもよい。

筐体７０は、液晶表示パネルＸ、２つの偏光板５０，５１、およびバックライト６０を収容するための部材であり、上側筐体７１および下側筐体７２を含んで構成される。筐体７０を構成する材料としては、例えばポリカーボネート樹脂などの樹脂、ステンレス（ＳＵＳ）やＡｌなどの金属が挙げられる。

本発明に係る液晶表示装置Ｙは、液晶表示パネルＸを備えていることから、上述した液晶表示パネルＸと同様の効果を享受することができる。

図６は、本発明に係る液晶表示パネルＸを備える液晶表示システムＺの要部を表す回路図である。液晶表示システムＺは、液晶表示パネルＸ、制御部８０、およびセンサ９０を備えている。

制御部８０は、液晶表示パネルＸの副画素電極２５ｂを一括制御して該副画素電極２５ｂの「ＯＮ」と「ＯＦＦ」とを切り替えるためのものであり、ゲート配線２３ｂの一端に接続されている。なお、本実施形態においてゲート配線２３ｂは全てのスイッチング素子２６ｂに接続されているものとする。

センサ９０は、液晶表示パネルＸの外部の光（外光）の光量（輝度）を検知するためのものであり、その検知データを信号として制御部８０に伝搬すべく、該制御部８０に対して電気的に接続されている。

以下に、センサ９０からの検知データに基づく制御部８０の制御により液晶表示パネルＸで透過表示を行う場合について、外光の光量が大きい（例えば日中）場合と、外光の光量が小さい（例えば夜間）場合とに別けて説明する。

外光の光量が大きい場合、まず、バックライト６０を点灯している状態で制御部８０によってゲート配線２３ｂに所定電圧（例えば１５Ｖ）を印加することにより、スイッチング素子２６ｂを「ＯＮ」にする。つまり、ゲート配線２３ｂは全てのスイッチング素子２６ｂに接続されているので、全てのスイッチング素子２６ｂを「ＯＮ」にする。次に、ゲート配線２３ａを「ＯＮ」にするタイミングでソース配線２２ａに信号を入力することにより、補助容量部配線２４および副画素電極２５ａ，２５ｂの全てに所定電位を供給する。これにより、副画素電極２５ａ，２５ｂと表示電極３５との間に所定電圧が印加されることとなり、上記入力信号（画像データ）に応じた液晶層１０の液晶分子の配列となる。以上のようにして、副画素電極２５ａを含んでなる副画素および副画素電極２５ｂを含んでなる副画素の両方で透過表示（カラー表示）を行うことができる。

一方、外光の光量が小さい場合、まず、バックライト６０を点灯している状態で制御部８０によってゲート配線２３ｂに所定電圧（例えば−１２Ｖ）を印加することにより、スイッチング素子２６ｂを「ＯＦＦ」にする。つまり、ゲート配線２３ｂは全てのスイッチング素子２６ｂに接続されているので、全てのスイッチング素子２６ｂを「ＯＦＦ」にする。次に、ゲート配線２３ａを「ＯＮ」にするタイミングでソース配線２２ａに信号を入力することにより、補助容量部配線２４および副画素電極２５ａの全てに所定電位を供給する。これにより、副画素電極２５ａと表示電極３５との間に所定電圧が印加されることとなり、上記入力信号（画像データ）に応じた液晶層１０の液晶分子の配列となる。以上のようにして、副画素電極２５ａを含んでなる副画素側でのみ透過表示（カラー表示）を行うことができる。なお、ノーマリーブラック表示モードとしておくことにより、副画素電極２５ｂを含んでなる副画素側の透過表示を黒表示とすることができる。

本発明に係る液晶表示システムＺは、液晶表示パネルＸを備えていることから、上述した液晶表示パネルＸと同様の効果を享受することができる。

また、液晶表示システムＺはセンサ９０を備えているので、外光の光量に応じて適切な表示輝度に調整することができる。つまり、液晶表示システムＺでは、外光の光量を問わず、適切な表示輝度（例えば視認するのに適した表示輝度）を自動的に維持することができる。

さらに、液晶表示システムＺでは、ゲート配線２３ｂが全てのスイッチング素子２６ｂ（ひいては副画素電極２５ｂを含んでなる副画素）に接続されているため、ゲート配線２３ｂに対して制御信号を送ることにより副画素電極２５ｂを含んでなる副画素を一括して制御することができるのに加え、配線構造の簡略化（例えば配線数や駆動回路数の低減）を図ることができる。

以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

液晶表示パネルＸにおいて、副画素電極２５ａ，２５ｂを含んでなる各副画素は、表示させない副画素を適切に黒表示にすべく、電圧未印加時における透過率が最小となるように構成してもよい。このように、表示させない副画素を適切に黒表示させると、この表示させない副画素からの光の漏れに起因して表示画像全体の色純度が低下してしまうのを抑制することができる。また、表示させない副画素の「ＯＮ」「ＯＦＦ」を制御するスイッチング素子を「ＯＦＦ」にするだけで、表示させない副画素を適切に黒表示にすることができる。

液晶表示パネルＸにおいて、副画素電極２５ａ，２５ｂの少なくとも一方は反射型副画素電極に置き換えてもよい。反射型副画素電極は、第２基体３０の表示電極３５との間に位置する液晶層１０の液晶に所定の電圧を印加するための部材であり、他方（上方）側から入射した光を他方側に反射するように構成される。反射型副画素電極を構成する材料としては、ＡｌやＡｌ合金（例えばＡｌＮｄやＡｌＴｉ）などのＡｌ系材料、銀（Ａｇ）やＡｇ合金（例えばＡｇＰｄ，ＡｇＰｄＣｕ，ＡｕＣｕＡｇ）などのＡｇ系材料、チタン（Ｔｉ）などの光反射性を有する金属が挙げられる。

液晶表示パネルＸにおいて、各画素Ｇにおける副画素電極２５ａ，２５ｂは２つに限られず、３つ以上としてもよい。このように各画素Ｇを構成する副画素の数を３つ以上にすると、液晶表示パネルにおける表示輝度をより多段階で調整することが可能となる。

本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの概略構成を表す断面図である。図１に示す液晶表示パネルの画素の一つの概略構成を表す平面図である。図２のIII−III線に沿った断面図である。本発明に係る液晶表示パネルを備える液晶表示装置の概略構成を表す斜視図である。図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１に示す液晶表示パネルを備える液晶表示システムの要部を表す回路図である。

符号の説明

Ｘ液晶表示パネル
Ｙ液晶表示装置
Ｚ液晶表示システム
１０液晶層
２０第１基体
２１透明基板
２２ａ，２２ｂソース配線
２３ａ，２３ｂゲート配線
２４補助容量部配線
２５ａ，２５ｂ副画素電極
２６ａ，２６ｂスイッチング素子
２７配向膜
３０第２基体
３１透明基板
３２遮光部材
３３カラーフィルタ
３４平坦化膜
３５表示電極
３６配向膜
４０封止部材
５０，５１偏光板
６０バックライト
７０筐体
８０制御部
９０センサ

Claims

複数のソース配線および複数のゲート配線を備え、複数の画素を含んでなる液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを制御する制御部と、前記液晶表示パネルの外部の光の光量を検知するセンサと、を備え、
前記液晶表示パネルにおいて、
前記複数の画素の各々は、第１副画素電極および第２副画素電極を含んでなり、
前記第１副画素電極は、第１スイッチング素子を介して前記複数のソース配線のうちの一のソース配線および第１ゲート配線に接続され、
前記第２副画素電極は、第２スイッチング素子を介して前記第１副画素電極および第２ゲート配線に接続され、
前記制御部は、前記センサが検知した光量が閾値以上である場合、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子をオンするとともに、前記一のソース配線に信号を入力することにより、前記第１副画素電極および前記第２副画素電極に所定電位を供給し、前記センサが検知した光量が閾値未満である場合、前記第１スイッチング素子をオンおよび前記第２スイッチング素子をオフするとともに、前記一のソース配線に信号を入力することにより、前記第１副画素電極に所定電位を供給する、液晶表示システム。
平面視における前記第１副画素電極の面積は、平面視における前記第２副画素電極の面積よりも小さい、請求項１に記載の液晶表示システム。
前記各画素における前記第２副画素電極は全て一のゲート配線に接続されている、請求項１または２に記載の液晶表示システム。
前記各画素は、該画素に入射される光の少なくとも一部が通過するカラーフィルタを含んでなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示システム。
前記液晶表示パネルの一方主面に対向配置されるバックライトをさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示システム。