JP5122362B2 - 液晶表示装置及びそれを用いた電子機器並びに液晶表示装置の表示方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置及びそれを用いた電子機器並びに液晶表示装置の表示方法に係り、特に、液晶に電圧を印加して、光の透過を制御して表示を行う液晶表示装置及びそれを用いた電子機器並びに液晶表示装置の表示方法に関する。

液晶表示装置は、省電力で、薄型、小型であるため、コンピュータ、携帯電話機、テレビジョンなどのモニタとして一般的に用いられている。液晶表示装置は、スペーサにより所定の間隔で配置された上下透明基板の間に液晶を封入し、上下透明基板に形成された上下電極の間に電圧を印加することにより液晶を液晶分子の向きを制御して、液晶中の光の透過を制御するものである（例えば、特許文献１、２参照）。

液晶表示装置は、電子機器に搭載されて、駆動状態で画像、テキストなどを表示するものである。このため、従来の液晶表示装置は、電源などがオフされ、液晶に電圧が印加されないオフ状態での表示面については何ら考慮していなかった。
特許公開２００７−２０６４６９号公報 特許公開２００７−１９２８５４号公報

しかるに、従来の液晶表示装置は、通常、電子機器に搭載されて機器の表面に表出している。また、近年、電子機器の意匠性の向上のため、電子機器の筐体も各種の色に着色されている。このとき、従来の液晶表示装置はオフ状態のときには表示面の色について何ら考慮されておらず、黒色など非常に無機質な色となっている。

しかし、電子機器において、画面の大型化などに伴い、液晶表示装置の画面の色が電子機器の意匠性に大きく影響するようになっている。このため、液晶表示装置のオフ状態のときにも電子機器の意匠性を高めるような色とすることが要求されている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、電圧を印加しないオフ状態において所望の色を反射し、所望の色を呈することができる液晶表示装置及びそれを用いた電子機器並びに液晶表示装置の表示方法を提供することを目的とする。

本発明は、液晶に電圧を印加して、前記液晶の光の透過を制御して表示を行う液晶表示装置において、前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶を透過及び反射する光の色が所望の色となることを特徴とする。また、このとき、前記液晶に所定レベル以上の電圧を印加した状態で表示を行うことを特徴とする。

また、本発明の液晶表示装置は、リタデーションを制御することにより前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶を透過及び反射する光の色が所望の色とすることを特徴とする。

前記リタデーションは、前記液晶の複屈折率及び厚さに応じて設定されることを特徴とする。本発明の液晶表示装置は、反射型又は透過型のいずれか一つの表示方式であることを特徴とする。

さらに、本発明の液晶表示装置は、ツイスト角が０度、ラビング方向が上下基板で互いに平行（０度）、駆動電圧が０〜５ボルトとしたとき、前記リタデーションを透過型で４００〜１０００ｎｍ、反射型で２００〜５００ｎｍとすることを特徴とする。また、ツイスト角が０度、ラビング方向が上下基板で互いに逆方向、駆動電圧が０〜５ボルトとしたとき、前記リタデーションを透過型で４００〜１０００ｎｍ、反射型で２００〜５００ｎｍとすることを特徴とする。また、ツイスト角が１８０度、ラビング方向が上下基板で互いに平行（０度）、駆動電圧が０〜５ボルトとしたとき、前記リタデーションを透過型で４００〜１０００ｎｍ、反射型で２００〜５００ｎｍとすることを特徴とする。

また、本発明は、上記液晶表示装置を搭載した電子機器であり、電子機器は携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Data Assistant)、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、ＧＰＳ（Global Positioning System）、自動車用ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、ポータブルＤＶＤプレーヤのいずれかである事を特徴とする。

本発明によれば、リタデーションを制御することにより、液晶に電圧を印加しない状態において液晶を透過及び反射する光の色が所望の色とすることにより、電圧が表示されてないオフ状態において、表示画面を所望の色とすることができるため、液晶表示装置を搭載した電子機器の意匠性を高めることができる。

図１は本発明の一実施例のブロック構成図、図２は液晶パネル１１１の構成図を示す。

本実施例の液晶表示装置１００は、液晶パネル１１１、駆動回路１１２、１１３、制御回路１１４、インタフェース回路１１５などを含む構成とされている。

液晶パネル１１１は、バックライト１２１、偏光板１２２、液晶パネル本体１２３、偏光板１２４を含む構成とされている。

バックライト１２１は、駆動時に発光する。バックライト１２１から出射した光は、偏光板１２２に入射する。偏光板１２２は、バックライト１２１から入射した光から所定の方向の直線偏光を出射する。偏光板１２２を出射した光は、液晶パネル本体１２３に入射する。

液晶パネル本体１２３は、下部透明基板１３１、スペーサ１３２、上部透明基板１３３、液晶１３４を含む構成とされている。

下部透明基板１３１と上部透明基板１３３とは、スペーサ１３２を介して対向して配置されている。スペーサ１３２は、下部透明基板１３１と上部透明基板１３３との間の間隔を所定の間隔に保持する。下部透明基板１３１と上部透明基板１３３との間に液晶１３４が封入される。

下部透明基板１３１は、ガラス基板１４１、下部電極１４２、配向膜１４３から構成されている。ガラス基板１４１の上部透明基板１３３に対向する面に下部電極１４２が形成されている。下部電極１４２は、画素を構成しており、各々図示しないＴＦＴなどを介して図示しない配線に接続されており、液晶１３４に電圧を印加するための電極である。配線は、駆動回路１１２、１１３に接続されている。下部電極１４２に積層して、配向膜１４３が形成されている。配向膜１４３は、液晶１３４に接し、液晶１３４を所定の方向に配向させる。

上部透明基板１３３は、ガラス基板１５１、上部電極１５２、配向膜１５３から構成されている。ガラス基板１５１の上部透明基板１３１に対向する面に上部電極１５２がほぼ全面に亘って形成されている。上部電極１５２は、基準電位、例えば、接地に接続されている。下部電極１４２と上部電極１５２との間に駆動電圧が印加され、液晶１３４に電圧が印加される。上部電極１５２に積層して、配向膜１５３が形成されている。配向膜１５３は、液晶１３４に接し、液晶１３４を所定の方向に配向させる。

駆動回路１１２は、下部透明基板１３１に形成された信号線に電圧を印加する。駆動回路１１３は、下部透明基板１３２に形成された走査線及び共通線に電圧を印加する。

駆動回路１１３によりＴＦＴがオンし、駆動回路１１２からの信号に応じた電圧が下部電極１４２に印加される。これにより下部電極１４２と上部電極１５２との間に電圧が発生し、液晶１３４に印加される。

このとき、駆動回路１１２は、駆動時には第１の電圧〜第２の電圧の間で下部電極１４２に電圧を印加する。なお、第１の電圧は、例えば、２Ｖ、第２の電圧は、例えば、５Ｖである。

液晶１３４は、例えば、正のネマティック液晶から構成され、下部電極１４２に第１の電圧が印加されると、例えば、透過状態となり、バックライト１２１からの光を表示面に透過させる。これにより、表示面で白色を表現できる。なお、本実施例で用いる液晶１３４は、負のネマティック液晶であってもよく、液晶の種類には限定されるものではない。要は、リタデーション制御できるものであればよい。

また、液晶１３４は、下部電極１４２に第２の電圧が印加されると、遮光状態となり、バックライト１２１からの光は遮光する。これによって、表示面で黒色を表現できる。

また、下部電極１４２に印加される電圧を第１の電圧と第２の電圧との間で可変することによりバックライト１２１からの光の透過量を変化させることができ、階調を表現できる。

図３は本発明の一実施例の動作説明図を示す。図３（Ａ）は液晶１３４に第１の電圧、２Ｖを印加したときの表示状態、図３（Ｂ）は液晶１３４に第２の電圧、５Ｖを印加したときの表示状態、図３（Ｃ）は液晶１３４に電圧を印加しない、０Ｖのときの表示状態を示している。

液晶１３４に第１の電圧（２Ｖ）を印加すると、図３（Ａ）に示すように液晶１３４は第１の状態である透過状態となる。この状態で、バックライト１２１が白色に点灯されていれば、表示面は白色を呈する。

また、液晶１３４に第２の電圧（５Ｖ）を印加すると、図３（Ｂ）に示すように液晶１３４は第２の状態である遮光状態となり、表示面は黒色となる。

さらに、液晶１３４に電圧を印加しない第３の状態では、表示面の色は図３（Ｃ）に示すように紫色となる。なお、第３の状態における色は、液晶１３４が紫色の光を反射することによるものである。液晶１３４で反射される光の色は、液晶１３４の複屈折率及びセル厚により制御することができる。

ここで、液晶１３４に電圧を印加しない状態で、液晶１３４が所望の色を反射する条件について説明する。

液晶１３４に電圧を印加しない状態で、液晶１３４が所望の色を反射する条件として、例えば、以下の第１乃至第３のセルコンディションを上げることができる。

第１のセルコンディションは、液晶１３４のツイスト角を０ｄｅｇ、ラビング方向を配向膜１４３と配向膜１５３とで互いに平行（０度；parallel）とし、駆動電圧をオフ状態で０Ｖ、駆動状態で２〜５Ｖとしたとき、セルリタデーションを４００〜１０００ｎｍ(透過型)、２００〜５００ｎｍ(反射型)としたものである。

第２のセルコンディションは、ツイスト角を０ｄｅｇ、ラビング方向を配向膜１４３と配向膜１５３とで互いに逆方向（anti-parallel;１８０度）とし、駆動電圧がオフ状態で０Ｖ、駆動状態で２〜５Ｖとしたとき、セルリタデーションを４００〜１０００ｎｍ(透過型)、２００〜５００ｎｍ(反射型)としたものである。

第３のセルコンディションは、ツイスト角を１８０ｄｅｇ、ラビング方向を配向膜１４３と配向膜１５３とで互いに平行（０度；parallel）とし、駆動電圧をオフ状態で０Ｖ、駆動状態で２〜５Ｖとしたとき、セルリタデーションを４００〜１０００ｎｍ(透過型)、２００〜５００ｎｍ(反射型)としたものである。

なお、リタデーションは、液晶の複屈折率及びセル厚により制御することができる。

例えば、液晶の複屈折率を０．１とし、セル厚を１０μｍにすると、リタデーションは１０００ｎｍとすることができる。また、液晶の複屈折率を０．１とし、セル厚を４μｍにすると、リタデーションは４００ｎｍとすることができる。

図４は液晶パネル１１１の色の状態を示す図を示す。図４（Ａ）は液晶パネル１１１を透過及び反射する光の色相を示す図、図４（Ｂ）は波長の反射率依存性を示す図を示す。

ここでは、リタデーション４００ｎｍ、５５０ｎｍ、７００ｎｍ、８５０ｎｍ、１０００ｎｍの５種類について説明する。

リタデーションが４００ｎｍでは図４（Ａ）に示すように表示面は略赤色を呈し、リタデーションが５５０ｎｍでは表示面は略緑色を呈し、リタデーションが７００ｎｍでは表示面は略青色を呈し、リタデーションが８５０ｎｍでは表示面は略オレンジ色を呈し、リタデーションが１０００ｎｍでは表示面は紫色を呈する。

なお、波長に対する反射率は、図４（Ｂ）に示すような特性を有する。

このように、上記セルコンディション（１）〜（３）を適用することにより電圧が印加されていないオフ状態において液晶画面は図４（Ａ）に示すような色相を呈する。

以上により、リタデーションを略４００ｎｍ〜略１０００ｎｍの間で制御することにより電圧が印加されていないオフ状態において表示面を所望の色相とすることができる。

なお、このとき、液晶１３４に電圧が印加されていないオフ状態であれば、バックライト１２１の点灯、消灯に関われず、液晶１３４の色は、所望の色相を呈することになる。すなわち、液晶１３４に電圧が印加されていないオフ状態であれば、液晶１３４を透過及び反射する光の色は、上記の所望の色相を呈することになる。

図５、図６は本発明の適用例を説明するための図を示す。

図５は、携帯電話機２００の表示装置として本実施例の液晶表示装置１００を適用した例を示す。図５（Ａ）は駆動状態、図５（Ｂ）は電圧を印加していないオフ状態の表示例を示している。

携帯電話機２００は、筐体２１１に液晶表示装置１００が埋め込まれており駆動時、すなわち、画像、キャラクタ、テキストなどを表示している状態では、２〜５Ｖで駆動されて、図５（Ａ）に示すように画像、キャラクタ、テキストなどが表示される。

また、電圧が印加されていない状態では、図５（Ｂ）に示すように表示面２１２が紫色を呈する。このとき、筐体２１１が紫色であれば、表示面２１２と筐体２１１との色が同じ色となり、筐体２１１と表示面２１２とが一体的になり、意匠性を向上させることができる。このとき、バックライト１２１は、点灯あるいは消灯いずれの状態であってもよい。

なお、筐体２１１と表示面２１２とを紫色とした場合の実例を図６（Ａ）に示す。また、図６（Ｂ）は筐体２１１と表示面２１２とを緑色とした場合の実例を示している。

以上により、
なお、上記実施例では、透過型表示方式を例に説明を行ったが、半透過型、反射型表示方式であっても電圧が印加されていないオフ状態であっても同様な表示面の色を所望の色とすることができる。

なお、上記適用例では、電子機器として携帯電話機を例に説明を行ったが、他にデジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Data Assistant)、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、ＧＰＳ（Global Positioning System）、自動車用ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、ポータブルＤＶＤプレーヤなどに液晶表示装置を搭載する電子機器一般に適用できることは言うまでもない。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。

本発明の一実施例のブロック構成図である。 液晶パネル１１１の構成図である。 本発明の一実施例の動作説明図である。 液晶パネル１１１の色の状態を示す図である。 本発明の適応例を説明するための図である。 本発明の適応例を説明するための図である。

符号の説明

１００ 液晶表示装置
１１１ 液晶パネル、１１２、１１３ 駆動回路、１１４ 処理回路
１１５ インタフェース回路
１２１ バックライト、１２２、１２４ 偏光板、１２３ 液晶パネル本体
１３１ 下部透明基板、１３２ スペーサ、１３３ 上部透明電極、１３４ 液晶
１４１ 下部基板、１４２ 下部電極、１４３、１５３ 配向膜、１５１ 上部基板
１５２ 上部電極

Claims (8)

1. ネマティック液晶である液晶に電圧を印加して、前記液晶の光の透過を制御して表示を行う液晶表示装置において、
   前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶を透過及び反射する光の色が所望の色となり、
   前記液晶の複屈折率及び厚さに応じたリタデーションを、透過型で４００〜１０００ｎｍ、反射型で２００〜５００ｎｍとすることにより前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶の光の色が前記所望の色とされており、前記液晶のツイスト角が０度、前記液晶を配向させるための配向膜のラビング方向が上下基板で同一方向、駆動電圧が２〜５ボルトとされている、
   液晶表示装置。
2. 請求項１記載の液晶表示装置を搭載した電子機器。
3. 携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Data Assistant)、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、ＧＰＳ（Global Positioning System）、自動車用ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、ポータブルＤＶＤプレーヤのいずれかである請求項２記載の電子機器。
4. ネマティック液晶である液晶に電圧を印加して、前記液晶の光の透過を制御して表示を行う液晶表示装置において、
   前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶を透過及び反射する光の色が所望の色となり、
   前記液晶の複屈折率及び厚さに応じたリタデーションを、透過型で４００〜１０００ｎｍ、反射型で２００〜５００ｎｍとすることにより前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶の光の色が前記所望の色とされており、前記液晶のツイスト角が０度、前記液晶を配向させるための配向膜のラビング方向が上下基板で互いに逆方向、駆動電圧が２〜５ボルトとされている、
   液晶表示装置。
5. 請求項４記載の液晶表示装置を搭載した電子機器。
6. 携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Data Assistant)、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、ＧＰＳ（Global Positioning System）、自動車用ディスプレイ、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、ポータブルＤＶＤプレーヤのいずれかである請求項５記載の電子機器。
7. ネマティック液晶である液晶に電圧を印加して、前記液晶の光の透過を制御して表示を行う液晶表示方法において、
   前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶を透過及び反射する光の色が所望の色となり、
   前記液晶の複屈折率及び厚さに応じたリタデーションを、透過型で４００〜１０００ｎｍ、反射型で２００〜５００ｎｍとすることにより前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶の光の色を前記所望の色とし、前記液晶のツイスト角を０度、前記液晶を配向させるための配向膜のラビング方向を上下基板で同一方向、駆動電圧を２〜５ボルトとする、
   液晶表示方法。
8. ネマティック液晶である液晶に電圧を印加して、前記液晶の光の透過を制御して表示を行う液晶表示方法において、
   前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶を透過及び反射する光の色が所望の色となり、
   前記液晶の複屈折率及び厚さに応じたリタデーションを、透過型で４００〜１０００ｎｍ、反射型で２００〜５００ｎｍとすることにより前記液晶に電圧を印加しない状態において前記液晶の光の色を前記所望の色とし、前記液晶のツイスト角を０度、前記液晶を配向させるための配向膜のラビング方向を上下基板で互いに逆方向、駆動電圧を２〜５ボルトとする、
   液晶表示方法。