JP2005115282A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射表示領域Ａにおける反射表示性能と透過表示領域Ｂにおける透過表示性能とを両立し、良好な画質を得ることができる。
【解決手段】 非表示面側に配置されたアレイ基板３と、アレイ基板３に対向して配置された対向基板４と、アレイ基板３と対向基板４との間に挟持された液晶層５とを有する液晶パネルとを備える液晶表示装置である。液晶パネル１は、反射表示方式により画像表示可能な反射表示領域Ａと、透過表示方式により画像表示可能な透過表示領域Ｂとから構成される。反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで、階調数を変える。あるいは、液晶層に印加する電圧の最大値を変える。さらには、いずれか一方をノーマリホワイト表示、他方をノーマリブラック表示とする。さらには、電圧無印加時の液晶層の液晶の配向状態を異ならせる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、反射表示エリアと透過表示エリアを併せ持つ液晶表示装置に関する。

近年のＩＴ技術の飛躍的発展に伴い、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、低消費電力の表示装置の実用化が望まれている。このような要望を満たす表示装置としては、外光を光源として表示を行う反射型表示装置が有力視され、一部の用途では実用化されている。反射型表示装置は、日中の屋外で使用した場合には、極めて視認性の高い画像表示を行うことができるといった利点を持つ。ただし、反射型液晶表示装置は、光源を持たないため、暗所においては表示した画像をほとんど視認することができず、使用環境上の制限がある。

このような状況から、１画素ごとに反射表示領域と透過表示領域を併せ持つ半透過型液晶表示装置が提案されている。この半透過型液晶表示装置は、反射表示領域では外光を、透過表示領域ではバックライトを光源として画像表示を行っている。このように、半透過型液晶表示装置では、反射表示領域と透過表示領域を併せ持つことで、照明環境によらず良好な画像表示を行うことが可能であるが、各画素電極が光反射導電膜と光透過導電膜の組み合わせにより構成されているため、歩留まりの低下や製造コストの上昇を招くといった問題がある。

そこでさらに、表示領域の一部を反射表示領域とし、残りの領域を透過又は半透過表示領域とする液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１等を参照。）。この液晶表示装置によれば、例えば反射表示領域において文字を表示し、透過表示領域において画像を表示するというように、表示情報の種類等によって表示領域を使い分けることで、使用環境上の制約を緩和し、表示画像の視認性と消費電力の低減とを両立することが可能である。
特開２００３−３０３８６３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の液晶表示装置では、要求される特性が互いに異なる反射表示領域と透過表示領域とで表示領域を単に区分するだけであるため、反射表示領域及び透過表示領域のいずれにおいても充分な性能が引き出されているとは言えない。

例えば、文字表示と画像表示を反射表示領域と透過表示領域に分割して表示した場合、文字表示では画像表示とは異なり、必要な階調数が少なくて良い。このことから、反射表示領域と透過表示領域で同じ階調数で駆動を行うと、文字表示部での回路に不必要な部分が生じるといった問題がある。また、透過表示領域と反射表示領域の液晶セルの厚み（以下セルギャップという）が同じ場合、透過表示領域の透過率が最大になる位相差は反射表示領域の反射率が最大値となる位相差と異なるため、反射特性に合わせた駆動をすると、透過輝度が低下し、コントラストが低下する。また、透過特性に合わせた駆動をすると、反射表示で階調反転が起こるという問題があり、反射表示領域と透過表示領域の両方で最適な表示を行うのは困難である。

そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、液晶パネルの表示領域が反射表示領域と透過表示領域とに区分される液晶表示装置において、反射表示領域における反射表示性能と透過表示領域における透過表示性能とを両立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。

上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、先ず第１に、非表示面側に配置された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶パネルとを備え、上記液晶パネルが、反射表示方式により画像表示可能な第１領域と、透過表示方式により画像表示可能な第２領域とから構成され、上記第１領域と上記第２領域とで階調数が異なることを特徴とする。

以上のような構成の液晶表示装置では、第１領域と第２領域とで階調数を変えることにより、階調数の少ない方の領域を駆動するための回路が簡単化され、消費電力も低減される。

また、第２に、非表示面側に配置された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶パネルとを備え、上記液晶パネルが、反射表示方式により画像表示可能な第１領域と、透過表示方式により画像表示可能な第２領域とから構成され、上記第１領域と上記第２領域とで、上記液晶層に対する駆動電圧の最大値が異なることを特徴とする。

以上のような構成の液晶表示装置は、第１領域と第２領域とで駆動電圧の最大値を変えてそれぞれの領域に最適な電圧値としているので、反射表示領域である第１領域と透過表示領域である第２領域との両方において、コントラスト低下や階調反転等を起こすことなく最適な表示が行われる。

第３に、非表示面側に配置された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶パネルとを備え、上記液晶パネルが、反射表示方式により画像表示可能な第１領域と、透過表示方式により画像表示可能な第２領域とから構成され、上記第１領域と上記第２領域とのうち、一方がノーマリホワイト表示であり、他方がノーマリブラック表示であることを特徴とする。

以上のような構成の液晶表示装置では、第１領域及び第２領域のそれぞれに表示される情報等に合わせて、ノーマリホワイト表示・ノーマリブラック表示のうち最適な方を選択することで、第１領域と第２領域の両方で優れた視認性が確保される。

第４に、非表示面側に配置された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶パネルとを備え、上記液晶パネルが、反射表示方式により画像表示可能な第１領域と、透過表示方式により画像表示可能な第２領域とから構成され、上記第１領域と上記第２領域とで、電圧無印加時の上記液晶層の液晶の配向状態が互いに異なることを特徴とする。

以上のような構成の液晶表示装置では、第１領域と第２領域とで液晶層の配向状態を変え、それぞれを最適な状態とすることで、反射表示領域である第１領域と透過表示領域である第２領域との両方で白表示、黒表示の駆動電圧をほぼ同じとすることができる。

本発明の液晶表示装置によれば、第１領域と第２領域とで階調数を変えているので、駆動回路の構成を簡略化することができ、消費電力の低減や歩留まりの向上、コストの削減等を図ることができる。

また、本発明の液晶表示装置では、第１領域と第２領域とで駆動電圧の最大値を変えることにより、透過輝度の低下やコントラストの低下、階調反転等を起こすことなく、第１領域と第２領域の両方で視認性に優れた画像表示を実現することができる。

さらに、本発明の液晶表示装置では、第１領域と第２領域とでノーマリホワイト表示及びノーマリブラック表示を使い分けることにより、第１領域と第２領域の両方で優れた視認性を確保することができる。

さらにまた、本発明の液晶表示装置では、第１領域と第２領域とで配向状態を変えることにより、反射表示領域である第１領域と透過表示領域である第２領域との両方で白表示、黒表示の駆動電圧をほぼ同じとすることができ、両方の領域で見栄えの良い表示を行うことができる。

以下、本発明を適用した液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。
本発明の液晶表示装置は、図１に示すように、液晶パネル１の表示領域が、第２基板側から入射する周囲光を利用する反射表示方式で表示を行う反射表示領域Ａと、バックライトの光を利用する透過表示方式で表示を行う透過表示領域Ｂとに区画されてなるものである。以下の各実施形態は、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとのそれぞれの領域の特性に合わせて、液晶表示装置の構成や駆動方法等を最適化することを基本的な特徴とする。具体的には、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで階調数を変えること、駆動電圧を変えること、用途に合わせてノーマリブラック表示・ノーマリホワイト表示の各条件を使い分けること、及び液晶層の配向状態を変えることが挙げられ、これらについて順次詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
本実施形態においては、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで階調数を異ならせている。図２は、本実施形態に係る液晶表示装置の反射表示領域Ａ及び透過表示領域Ｂの境界付近を示す拡大断面図であり、また、図３は図２に示す液晶表示装置を携帯電話に適用した図である。

図２に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、液晶パネル１と、液晶パネル１とＴＣＰ(Tape Carrier Package)等を介して電気的に接続された制御回路基板と、液晶パネル１の少なくとも透過表示領域Ｂに対応した位置に配置されこの透過表示領域Ｂに光を照射するバックライト２とから主に構成される。そして、液晶パネル１の表示領域は、図１に示すように、表示面側から入射する周囲光を利用する反射表示方式で表示を行う反射表示領域Ａと、バックライトの光を利用する透過表示方式で表示を行う透過表示領域Ｂとに区分されている。

液晶パネル１は、図２に示すように、非表示面側であるバックライト２側に配置された第１基板としてのアレイ基板３と、アレイ基板３と対向して配された第２基板としての対向基板４と、これらアレイ基板３及び対向基板４間に挟持された液晶層５とから構成されており、バックライト２側の面とは反対側の面が表示面となる。

アレイ基板３は、例えばガラス等の光透過性絶縁基板６を支持基板とし、この光透過性絶縁基板６上に、互いにほぼ平行且つ等間隔に配列される走査線や、これら走査線とほぼ直交して配列された信号線、走査線と信号線との間に介在されこれらを電気的に絶縁する層間絶縁膜、走査線と信号線との交点近傍に配置されたスイッチング素子としてのＴＦＴ(Thin Film Transistor)等が形成されている。

また、アレイ基板３の反射表示領域Ａにおいては、ＴＦＴと電気的に接続されたアルミニウム等の光反射膜からなる画素電極７ａが形成される。一方、アレイ基板３の透過表示領域Ｂにおいては、ＴＦＴと電気的に接続されたＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜からなる画素電極７ｂが形成される。なお、アレイ基板３の光透過性絶縁基板６と画素電極７ａ又は画素電極７ｂとの間には、例えば上述した信号線、走査線、ＴＦＴ等のスイッチング素子、層間絶縁膜等が配置されているが、図２においては図示を省略する。また、アレイ基板３の透過表示領域Ｂ及び反射表示領域Ａの各画素電極７ａ及び画素電極７ｂが設けられた面のほぼ全体には配向膜が設けられるが、ここでは図示は省略する。

対向基板４は、ガラス等の光透過性絶縁基板８と、カラーフィルタ層９と、例えばＩＴＯ等の透明導電膜よりなる対向電極１０と、配向膜（図示せず）とで主に構成される。そして、上記アレイ基板３及び対向基板４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中空のセルを形成し、このセル内に液晶組成物を封入して液晶層５とし、液晶パネル１を構成している。液晶層５の液晶分子は、電圧無印加の状態でほぼ同一方向に並んで配列されているが、ここでは、アレイ基板３側及び対向基板３側の配向膜を、互いに反平行となる向きになるようにラビングして配向処理を施し、ホモジニアス配向とした。

また、アレイ基板３の外面には位相差板１１、λ／２板１２及び偏光板１３が貼り付けられ、対向基板４の外面には位相差板１４、λ／２板１５及び偏光板１６が貼り付けられている。なお、上記λ／２板１２，１５は、位相差値が２７０ｎｍ前後の位相差板であるが、位相差板１１，１４と区別するためにλ／２板と表記したものであり、位相差値を限定するものではない。

液晶層５の厚み（以下セルギャップと称する。）は、使用する液晶の種類によって適当な値に設定することができるが、本実施形態では、液晶層５の位相差が２７６ｎｍとなるようなセルギャップとした。また、本実施形態では、対向基板４側の偏光板１６の吸収軸を１５°とし、アレイ基板３側の偏光板１３の吸収軸を７５°とし、対向基板４側の位相差板１４の光軸を３０°、位相差を２７０ｎｍとし、対向基板４側の位相差板１４の光軸を９０°、位相差を２７５ｎｍとし、アレイ基板３側の位相差板１１の光軸を１５０°、位相差を２７０ｎｍとした。

本実施形態の液晶表示装置は、図３に示すように、携帯電話２０のディスプレイとして用いられる。この携帯電話２０においては、周囲が明るい状況での視認性が要求される情報や暗所での利用頻度が低い情報は反射表示領域Ａにおいて表示し、逆に周囲が暗い状態での視認性が主に要求される画像は透過表示領域Ｂにおいて表示し、それぞれの領域で表示したときに良好な表示が可能なような情報を表示するようにしている。例えば、通信状況を示すアンテナ表示、時計、通信発着時の相手の氏名及び電話番号の表示、電池の残容量等の文字情報、単純な絵、記号等は、使用者が頻繁に見る情報であることから、反射表示領域Ａにおいて表示させる。また、写真等の画像情報等の情報は、透過表示領域Ｂに表示させる。

ここで、透過表示領域Ｂに割り当てられた写真等の画像情報は高品質な画像表示のために多くの階調数を必要とするが、これに対して反射表示領域Ａに割り当てられた文字情報、単純な絵、記号等は表示品質はさほど問題にならないため、多くの階調数を必要としない。そこで、本実施形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ａの階調数を透過表示領域Ｂの階調数よりも少なくする。具体的には、反射表示領域Ａは、少ない階調数であっても使用者が充分認識できる文字情報、単純な絵、記号等を表示することから、２階調とする。他方、透過表示領域Ｂは、高品質な画像が要求されるため、例えばフルカラー表示可能な多階調とする。

以上のように、本実施形態の液晶表示装置の表示領域は、画素電極７ａと対向電極１０との間に液晶層５を挟持してなる複数の画素をマトリクス状に配置した反射表示領域Ａと、画素電極７ｂと対向電極１０との間に液晶層５を挟持してなる複数の画素をマトリクス状に配置した透過表示領域Ｂとで構成され、反射表示領域Ａにおいては、外光を利用することによって反射表示方式による画像表示が行われ、透過表示領域Ｂにおいては、バックライト２を点灯することによって透過表示方式による画像表示が行われる。

ところで、液晶パネル１の表示領域を反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで構成した場合、周囲が暗いと、反射表示領域Ａ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、上述のような表示領域を反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで分ける液晶表示装置は、暗所での利用頻度が高い情報を透過表示領域Ｂで表示させ、暗所での利用頻度が低い情報を反射表示領域Ａ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できる。また、頻繁にアクセスする情報を反射表示領域Ａに表示するようにすれば、周囲がある程度明るい場合には、使用者は外光を利用して反射表示領域Ａの情報を見ることができるので、バックライト２の点灯は不要である。このため、バックライト２の点灯時間が大幅に短縮され、消費電力をより低減することができる。

また、液晶パネル１の表示領域を反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとに区分した液晶表示装置において、従来技術（例えば、特許文献１に記載される技術）と同様に、両方の表示領域を同じ階調数（すなわち、透過表示領域Ｂに合わせて多階調）として駆動すると、文字情報、単純な絵、記号等を表示をする領域での駆動回路に不必要な部分が生じる。すなわち、一方の文字情報、単純な絵、記号等を表示する領域では少ない階調数で済むにもかかわらず、複雑な駆動回路が必要となるという問題がある。

本実施形態の液晶表示装置では、画像情報を表示する透過表示領域Ｂは従来どおり例えば多階調とするが、文字情報、単純な絵、記号等の単純な情報は画像情報と異なり必要な階調数が少なくて済むことから、これら単純な情報を表示する反射表示領域Ａを２階調とする。このように、反射表示領域Ａの階調を透過表示領域Ｂの階調と異ならせ、具体的には階調数を少なくすることにより、駆動回路を簡単にすることができる。このため、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの両方で充分な視認性を確保しつつ、駆動回路の歩留まりを向上することができ、製造コストを削減することができる。

なお、本実施形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ａを２階調とし、透過表示領域Ｂを任意の多階調とするが、本発明はこれに限定されず各領域を適当な階調数に設定することができる。また、本実施形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップがほぼ同じであるが、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップを互いに異ならせても構わない。さらに、液晶層５は、ホモジニアス配向、ツイストネマチック配向、垂直配向等であってもよい。

以上のように、本実施形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで階調数を異ならせているので、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの両方の領域で視認性に優れた画像を表示することができ、また、同時に駆動回路の構成を簡略化し歩留まり向上を図ることができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態においては、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで印加電圧の最大値を変えるようにしている。なお、本実施形態の液晶表示装置の構造は、上述の第１実施形態の液晶表示装置と同じ構成であり、ここではその説明は省略する。

図２に示す液晶表示装置のように、表示領域が反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとに区分され、且つ反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップがほぼ同じとされている場合、透過表示領域Ｂの透過率が最大となる位相差は反射表示領域Ａの透過率が最大となる位相差と異なるため、例えば反射表示領域Ａの反射特性に合わせた駆動を行うと透過表示領域Ｂにおける透過輝度が低下してコントラストが低下するという問題が生じる。逆に、透過表示領域Ｂの透過特性に合わせた駆動を行うと、反射表示領域Ａにおいて階調反転が生じるという問題がある。このように、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップがほぼ同じとされている場合、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで同時に最適な表示を行うことは極めて困難である。

そこで本発明者らは、図４に示すように反射表示領域Ａにおいて反射率が最小となる電圧２２と、図５に示すように透過表示領域Ｂにおいて透過率が最小となる電圧２１とが異なることに着目し、それぞれの領域で液晶層５に印加する電圧を最適化することにより、両方の領域において良好な表示が可能であることを見出した。すなわち、本実施形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ａにおいては液晶層５に印加する電圧の最大値を電圧２２とし、透過表示領域Ｂにおいては液晶層５に印加する電圧の最大値を上記電圧２２より高電圧である電圧２１とした駆動を行うこととする。これにより、図４及び図５に示すようなノーマリホワイト表示を行う液晶表示装置の場合、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの両方の領域で、良好な黒表示を実現することができる。また、上記の場合、反射表示領域Ａの液晶層５への印加電圧を従来に比べて低く設定するので、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。

なお、上述の説明は、液晶表示装置が電圧無印加時に白表示を行うノーマリホワイト表示の液晶表示装置である場合を例に挙げたが、本実施形態は、電圧無印加時に黒表示を行うノーマリブラック表示の液晶表示装置にも適用できる。また、本実施形態は、図２に示すように反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップが同じである場合に限らず、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップが異なる場合にも適用することができる。この場合、反射表示領域Ａにおける液晶層５の位相差及び透過表示領域Ｂにおける液晶層５の位相差を考慮して、各領域の液晶層５への印加電圧を最適化すればよい。

以上のように、本実施形態の液晶表示装置は、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで液晶層５への印加電圧の最大値を異ならせることによって、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップが同じであるいわゆるシングルギャップ方式であっても、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの両方で視認性に優れた画像を表示することができる。

＜第３実施形態＞
本実施形態は、図６に示すように、液晶パネル１の反射表示領域Ａ及び透過表示領域Ｂの一方をノーマリホワイト表示とし、他方をノーマリブラック表示とした例である。なお、本実施形態の液晶表示装置の構造は、上述の第１実施形態の液晶表示装置と同じ構成であり、ここではその説明は省略する。

本実施形態では、対向基板４側の位相差板１４の光軸を９０°、位相差を１３７ｎｍとし、アレイ基板３側の位相差板１１の光軸を９０°、位相差を１３７ｎｍとすることで、図７に示すように、携帯電話２０の液晶パネル１の上方に配置された反射表示領域Ａをノーマリブラック表示とし、液晶パネル１の下方に配置された透過表示領域Ｂをノーマリホワイト表示とした。

反射表示領域Ａをノーマリブラック表示にすると、図８に示すように、透過表示領域Ｂの信号線１７上での反射表示も黒表示となり、透過表示領域Ｂでの黒表示のときに光漏れがなく、コントラストが高くなる。また、透過表示領域Ｂでは、ノーマリホワイト表示にすることで、ノーマリブラック表示よりもセルギャップのズレによるコントラスト低下を抑えることができる。

また、携帯電話２０においては、反射表示領域Ａをノーマリブラック表示とし、文字情報等を表示させたい領域に電圧を印加することにより、背景を黒表示、文字情報等を白浮き表示させる。このように、反射表示領域Ａにおいては、文字情報、単純な絵、記号等の単純な情報に対応して少ない面積に電圧を印加するだけで、視認性の良い表示を行うことができる。このため、反射表示領域Ａにおける視認性を低下させることなく、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。

以上のように、本実施形態の液晶表示装置は、反射表示領域Ａをノーマリブラック表示とし、透過表示領域Ｂをノーマリホワイト表示とすることにより、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの両方で見栄えの良い表示を行うことができる。

なお、上述の説明では、反射表示領域Ａを液晶パネル１の上方に配置し、透過表示領域Ｂを液晶パネル１の下方に配置する構成を例示したが、これに限定されず、例えば図９に示すように、液晶パネル１の角隅を含む三角形状の領域の対向する一対をノーマリブラック表示を行う反射表示領域Ａとし、残りの領域をノーマリホワイト表示を行う透過表示領域Ｂとする等、任意の形状とすることができる。このように、反射表示領域Ａ及び透過表示領域Ｂの形状を適当に設計することができるので、液晶表示装置のデザイン性を高めることができる。

＜第４実施形態＞
本実施形態の液晶表示装置は、第３実施形態とは逆に、例えば図１０に示すように、反射表示領域Ａをノーマリホワイト表示とし、逆に透過表示領域Ｂをノーマリブラック表示とした例である。

本実施形態では、透過表示領域Ｂがノーマリブラック表示となるように、アレイ基板３側の偏光板１３の吸収軸を１３５°、対向基板４側の偏光板１６の吸収軸を４５°とし、液晶層５に充分に電圧が印加されたときの位相差が２７５ｎｍとなるように設定した。また、図２における位相差板１１、λ／２板１２、位相差板１４、λ／２板１５等の位相差板は、本実施形態の液晶表示装置には不要である。また、液晶層５の液晶分子が電圧無印加状態でほぼ同一方向に並び、基板面に対し垂直になるように垂直配向膜を形成した。液晶層５が垂直配向であるので、反射表示領域Ａは必然的にノーマリホワイト表示となる。

垂直配向は、ホモジニアス配向やツイストネマチック配向の電圧印加時の黒表示に比べ残留位相差がないので、上述の垂直配向の液晶層５を有する液晶表示装置は高いコントラストを得ることができる。また、位相差板が必要ないので、例えば第１実施形態のようなホモジニアス配向の液晶表示装置に比べ、液晶パネル１を薄くすることができ、携帯電話等に要求される薄型化を実現でき、さらにコストを抑えることもできる。また、反射表示領域Ａをノーマリホワイト表示とし透過表示領域Ｂをノーマリブラック表示とした液晶表示装置では、透過表示領域Ｂに画像が表示されていない場合又はバックライト２が点灯していない場合に、透過表示領域Ｂが黒表示であり且つ反射表示領域Ａで白色の背景に黒い文字が表示してあると、反射表示領域Ａの表示が認識しやすいという利点がある。

＜第５実施形態＞
本実施形態は、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで電圧無印加時の液晶層の配向状態が異なる液晶表示装置の例である。

図１１は、本実施形態に係る液晶表示装置の一例の概略断面図であるが、液晶層５は，電圧を印加していない状態で液晶分子がほぼ同一方向に並んで配列しており、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂで液晶分子が配列している方向が異なるように、透明電極１０及び反射電極７ａ、透明電極７ｂ上に形成された図示しない配向膜に，マスクラビングや光配向、イオンビーム配向などの配向処理が施されている。本実施形態では、電圧無印加時に、反射表示領域Ａにおいては液晶層５がツイストネマチック配向、透過表示領域Ｂにおいては液晶層５がホモジニアス配向とされている。液晶表示装置の構成は、基本的には先の図２に示すものと同様であるが、例えば各位相差板等については、ここでは図示は省略している。

本実施形態においては、反射表示領域Ａでは界面の液晶分子の光軸が５５°、１２５°となる７０°ＴＮ配向、透過表示領域Ｂでは光軸が９０°となるホモジニアス配向となるように配向処理を施したが、捩れ角や配向軸はこれに限定されるものではない。また、液晶層５のセルギャップを約５μｍとし、対向基板４側の偏光板１６の吸収軸を１５°、アレイ基板３側の偏光板１３の吸収軸を１０５°とし、対向基板４側のλ／２板１５の光軸を３０°、位相差板１４の光軸を９０°、位相差を１５５ｎｍ、アレイ基板３側のλ／２板１２の光軸を１５０°、位相差板１１の光軸を９０°、位相差を５５ｎｍとした。

本実施形態の液晶表示装置では、図１２に示すように、反射表示領域Ａにおける電圧−反射率特性（図中線Ａで示す。）と透過表示領域Ｂにおける電圧−透過率特性（図中、線Ｂで示す。）とを比較すると、透過特性と反射特性とがほぼ同等であることから、白表示及び黒表示のいずれもほぼ同じ駆動電圧で表示することができることがわかる。また、透過表示領域Ｂをホモジニアス配向とすることで、光効率が良好であり、明るい透過表示を行うことができる。さらに、反射表示領域Ａを７０°ツイストネマチック配向とすることで、反射率が高く、また液晶層５による色づきがなくカラーフィルタ層９の色彩がそのまま表示に反映されるので、視認性の良好な反射表示を行うことができる。

＜第６実施形態＞
本実施形態も、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで電圧無印加時の液晶層の配向状態が異なる液晶表示装置の例であり、電圧無印加時に、反射表示領域Ａにおいて液晶層５がハイブリッド（ＨＡＮ型）配向とされ、透過表示領域Ｂにおいて液晶層５がホモジニアス配向とされている。図１３は、本実施形態の液晶表示装置を示すものであり、（ａ）は電圧無印加時の状態、（ｂ）は電圧印加時の状態を示す。

本実施形態においては、反射表示領域ＡではＨＡＮ型配向、透過表示領域Ｂではホモジニアス配向となるように、反射表示領域Ａの透明電極１０及び反射電極７ａのどちらか一方の上に形成された図示しない配向膜に垂直配向用の配向膜を用い、その他の部分の配向膜には平行配向用の配向膜を用いて、配向処理を施した。

また、本実施形態では、液晶層５のセルギャップを約５μｍとし、対向基板４側の偏光板１６の吸収軸を１５°、アレイ基板３側の偏光板１３の吸収軸を１０５°、対向基板４側のλ／２板１５の光軸を３０°、対向基板４側の位相差板１４の光軸を９０°、位相差を１０５ｎｍ、アレイ基板３側のλ／２板１２の光軸を１５０°、アレイ基板３側の位相差板１１の光軸を９０°、位相差を１０５ｎｍとした。なお、液晶層５の液晶の捩れ角や各位相差板の光軸等はこれに限定されるものではない。

このような構成の液晶表示装置は、図１４に示すように、反射表示領域Ａにおける電圧−反射率特性（図中、線Ａで示す。）と透過表示領域Ｂにおける電圧−透過率特性（図中、線Ｂで示す。）とを比較すると、透過特性と反射特性とがほぼ同等であることから、白表示及び黒表示のいずれもほぼ同じ駆動電圧で表示することができる。

また、図１３（ａ），（ｂ）から明らかなように、白表示時と黒表示時とでの液晶層５の位相差の変化量を、反射表示領域Ａにおいてはλ／４とし、透過表示領域Ｂにおいてはλ／２とすることで、良好な白表示及び黒表示が得られる。このことから、セルギャップが同じである場合、ＨＡＮ型配向とホモジニアス配向との電圧無印加時の位相差は約１：２となり、透過表示領域Ｂに比べて２倍の光路長を持つ反射表示領域Ａにおいて液晶層５をＨＡＮ型配向とすることで、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで光路に対する位相差の差が生ずることはなく、設計が容易になるという利点を有する。

＜第７実施形態＞
本実施形態も、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで電圧無印加時の液晶層の配向状態が異なる液晶表示装置の例であり、電圧無印加時に、反射表示領域Ａにおいて液晶層５がハイブリッド（ＨＡＮ型）配向とされ、透過表示領域Ｂにおいて液晶層５が垂直配向とされている。図１５は、本実施形態の液晶表示装置を示すものであり、（ａ）は電圧無印加時の状態、（ｂ）は電圧印加時の状態を示す。

本実施形態の液晶表示装置においては、反射表示領域ＡではＨＡＮ型配向、透過表示領域Ｂでは垂直配向となるように、反射表示領域Ａの透明電極１０及び反射電極７ａのどちらか一方の上に形成された図示しない配向膜に平行配向用の配向膜を用い、その他の部分の配向膜には垂直配向用の配向膜を用いて、配向処理を施し、液晶層５の液晶材料に誘電率異方性が負となるものを用いた。

また、液晶層５のセルギャップを約３．３μｍとし、対向基板４側の偏光板１６の吸収軸を１５°、アレイ基板３側の偏光板１３の吸収軸を１０５°とし、対向基板３側のλ／２板１５の光軸を３０°、アレイ基板３側のλ／２板１２の光軸を１５０°とした。また、ここでは位相差板１１、１４は使用していない。

このような構成の液晶表示装置は、図１６に示すように、反射表示領域Ａにおける電圧−反射率特性（図中、線Ａで示す。）と透過表示領域Ｂにおける電圧−透過率特性（図中、線Ｂで示す。）とを比較すると、透過特性と反射特性とがほぼ同等であることから、白表示及び黒表示のいずれもほぼ同じ駆動電圧で表示することができる。

また、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、白表示と黒表示とでの液晶層５の位相差の変化量を反射表示領域Ａでλ／４、透過表示領域Ｂでλ／２とすることで良好な白表示・黒表示が得られる。このことから、電圧無印加（黒表示）時の反射表示領域Ａにおける液晶層５の位相差をλ／４とし、電圧印加（白表示）時の反射表示領域Ａ及び透過表示領域Ｂの液晶層５の位相差をλ／２とすると、白表示と黒表示とでの液晶層５の位相差の変化量が反射表示領域Ａでλ／４となり、良好な白表示・黒表示が得られる。

さらに、垂直配向は、電圧無印加時に位相差がほぼ０となり、ホモジニアス配向やツイストネマチック配向の電圧印加時の黒表示時に比べて残留位相差がないので、質の良い黒表示が得られ、電圧無印加時に黒表示を行うノーマリブラック表示が可能となる。

反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップがほぼ同じであるいわゆるシングルギャップ方式の液晶表示装置では、液晶層５の液晶の配向状態が同一であるため、電圧−透過率特性と電圧−反射率特性とが異なってくる。このため、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとにそれぞれ同一の駆動電圧を印加すると、階調反転や黒浮きが生じるといった問題が生じる。この対策として、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップが異なるいわゆるマルチギャップ方式とすることが考えられるが、この方式では反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの境界部に段差を設けるため、歩留まりが低下したり、段差端部の傾斜領域に起因して光漏れや階調反転等が生じるという不都合がある。

これに対して、第５実施形態〜第７実施形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで液晶層５の配向状態を異ならせているので、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとでセルギャップが同じであるシングルギャップ方式であっても、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで白表示・黒表示の駆動電圧を同一とし、階調反転や黒浮きのない視認性に優れた画像を表示することができる。

なお、上述の説明では、液晶層５の配向状態が反射表示領域ＡでＴＮ配向であり透過表示領域Ｂでホモジニアス配向である組合せ、反射表示領域ＡでＨＡＮ型配向であり透過表示領域Ｂでホモジニアス配向である組合せ、反射表示領域ＡでＨＡＮ型配向であり透過表示領域Ｂで垂直配向である組合せを例示したが、本実施形態の液晶表示装置はこれらの組合せに限定されず、ツイストネマチック配向等の捩れ配向、垂直配向、ホモジニアス配向、ＨＡＮ型配向等を適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の液晶表示装置は、上述の第１実施形態乃至第７実施形態の構成を複数組み合わせることも可能である。

本発明の液晶表示装置の液晶パネルの概略平面図である。 第１実施形態の液晶表示装置の拡大断面図である。 第１実施形態の液晶表示装置を携帯電話に適用した概略平面図である。 第２実施形態の液晶表示装置の反射表示領域Ａでの電圧−透過率特性のグラフである。 第２実施形態の液晶表示装置の透過表示領域Ｂでの電圧−反射率特性のグラフである。 第３実施形態の液晶表示装置の概略平面図である。 第３実施形態の液晶表示装置を携帯電話に適用した概略平面図である。 第３実施形態の液晶表示装置の透過表示領域の概略断面図である。 第３実施形態の液晶表示装置の他の例の概略平面図である。 第４実施形態の液晶表示装置を携帯電話に適用した概略平面図である。 第５実施形態の液晶表示装置を示す図である。 図１１に示す液晶表示装置の電圧−反射率／透過率特性のグラフである。 第６実施形態の液晶表示装置を示す図であり、（ａ）は電圧無印加時の断面図、（ｂ）は電圧印加時の断面図である。 図１３に示す液晶表示装置の電圧−反射率／透過率特性のグラフである。 第７実施形態の液晶表示装置を示す図であり、（ａ）は電圧無印加時の断面図、（ｂ）は電圧印加時の断面図である。 図１５に示す液晶表示装置の電圧−反射率／透過率特性のグラフである。

符号の説明

１ 液晶パネル、２ バックライト、３ アレイ基板、４ 対向基板、５ 液晶層、６ 光透過性絶縁基板、７ 画素電極、８ 光透過性絶縁基板、９ カラーフィルタ層、１０ 対向電極、１１，１４ 位相差板、１２，１５ λ／２板、１３，１６ 偏光板、１７ 信号線

Claims (9)

1. 非表示面側に配置された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶パネルとを備え、
   上記液晶パネルが、反射表示方式により画像表示可能な第１領域と、透過表示方式により画像表示可能な第２領域とから構成され、
   上記第１領域と上記第２領域とで階調数が異なることを特徴とする液晶表示装置。
2. 上記第１領域の階調数が上記第２領域の階調数より少ないことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 上記第１領域が２階調であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 非表示面側に配置された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶パネルとを備え、
   上記液晶パネルが、反射表示方式により画像表示可能な第１領域と、透過表示方式により画像表示可能な第２領域とから構成され、
   上記第１領域と上記第２領域とで、上記液晶層に対する駆動電圧の最大値が異なることを特徴とする液晶表示装置。
5. 上記液晶層の厚さが上記第１領域と上記第２領域において略等しいことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 非表示面側に配置された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶パネルとを備え、
   上記液晶パネルが、反射表示方式により画像表示可能な第１領域と、透過表示方式により画像表示可能な第２領域とから構成され、
   上記第１領域と上記第２領域とのうち、一方がノーマリホワイト表示であり、他方がノーマリブラック表示であることを特徴とする液晶表示装置。
7. 非表示面側に配置された第１基板と、上記第１基板に対向して配置された第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶パネルとを備え、
   上記液晶パネルが、反射表示方式により画像表示可能な第１領域と、透過表示方式により画像表示可能な第２領域とから構成され、
   上記第１領域と上記第２領域とで、電圧無印加時の上記液晶層の液晶の配向状態が互いに異なることを特徴とする液晶表示装置。
8. 上記第１領域の上記液晶層及び上記第２領域の上記液晶層の配向状態が、捩れ配向、垂直配向、ホモジニアス配向、ハイブリッド配向のうちのいずれかであることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
9. 上記液晶層が上記第１基板及び上記第２基板の内側に配された配向膜を介して狭持され、
   上記第１領域と上記第２領域とで上記配向膜の種類が異なることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。

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