JP2006078789A - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても良好な表示品質が得られる半透過型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】１つの画素毎に、反射電極１２０と、透明電極１２２と、反射電極１２０に接続されたＴＦＴ１１６と、透明電極１２２に接続されたＴＦＴ１１７とを形成する。そして、反射電極１２０にＴＦＴ１１６を介して第１のデータ信号を書き込み、透明電極１２２にＴＦＴ１１７を介して第２のデータ信号を書き込む。このように、反射電極１２０及び透明電極１２２に個別のデータ信号を書き込むことにより、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても良好な表示品質が得られる。
【選択図】図６

Description

本発明は、暗いところではバックライトを使用し、明るいところでは外光の反射を利用して画像を表示する半透過型液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、薄くて軽量であるとともに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所があり、各種電子機器に広く利用されている。特に、画素毎にスイッチング素子としてＴＦＴ(Thin Film Transistor ：薄膜トランジスタ）を設けたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、表示品質の点でもＣＲＴ(Cathode-Ray Tube)に匹敵するほど優れているため、テレビやパーソナルコンピュ−タ等のディスプレイに広く使用されている。
一般的な液晶表示装置は、相互に対向して配置された２枚の基板の間に液晶を封入した構造を有している。一方の基板にはＴＦＴ及び画素電極等が形成され、他方の基板にはカラーフィルタ及びコモン（共通）電極等が形成されている。以下、ＴＦＴ及び画素電極等が形成された基板をＴＦＴ基板と呼び、ＴＦＴ基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。また、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を封入してなる構造物を液晶パネルと呼ぶ。
液晶表示装置には、バックライトを光源とし液晶パネルを透過する光により画像を表示する透過型液晶表示装置と、外光（自然光又は電灯光）の反射を利用して画像を表示する反射型液晶表示装置と、暗いところではバックライトを使用し、明るいところでは外光の反射を利用して画像を表示する半透過型液晶表示装置とがある。
図１は従来の半透過型液晶表示装置の構成を示す斜視図、図２は同じくその半透過型液晶表示装置の１画素を示す平面図、図３は図２のＩ−Ｉ線の位置における断面図である。なお、ここでは垂直配向型液晶（誘電率異方性が負の液晶）を使用したＶＡ（Vertically Aligned）モードの半透過型液晶表示装置について説明する。
図１に示すように、半透過型液晶表示装置は、液晶パネル５と、液晶パネル５に接続されて駆動信号（データ信号及びゲート信号）を供給する駆動回路基板６と、液晶パネル５の一方の面側（図１では下側）に配置されるバックライトユニット７と、液晶パネル５を挟んで配置される一対の円偏光板（図示せず）とにより構成されている。
液晶パネル５は、図３に示すように、ＴＦＴ基板１０と、対向基板３０と、それらの間に封入された液晶からなる液晶層４０とにより構成されている。この液晶パネル５は、駆動回路基板６に搭載されたＩＣ（Integrated Circuit）と、液晶パネル５の周辺部に搭載されたＩＣ５ａ，５ｂとにより構成される駆動回路により駆動される。
ＴＦＴ基板１０の表示部には、図２に示すように、水平方向（Ｘ方向）に延びるゲートバスライン１２と、垂直方向（Ｙ方向）に延びるデータバスライン１５とが形成されている。これらのゲートバスライン１２及びデータバスライン１５により区画される矩形の領域がそれぞれ画素領域である。また、ＴＦＴ基板１０には、ゲートバスライン１２に平行に形成されて画素領域を横断する補助容量バスライン１３が設けられている。
各画素領域毎に、それぞれＴＦＴ１６、補助容量電極１８、反射電極２０及び透明電極２１が形成されている。反射電極２０は少なくとも表面がＡｌ（アルミニウム）等の反射率が高い金属からなり、透明電極２１は例えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）等の透明導電体からなる。反射電極２０が形成された領域を反射領域と呼び、透明電極２１が形成された領域を透過領域と呼ぶ。
ＴＦＴ１６は、ゲートバスライン１２の一部をゲート電極としており、ゲートバスライン１２を挟んでドレイン電極１６ｄ及びソース電極１６ｓが相互に対向して配置されている。ドレイン電極１６ｄはデータバスライン１５に接続されている。また、ソース電極１６ｓは配線１７を介してパッド１７ａ及び補助容量電極１８に接続されており、更にコンタクトホール１９ａ，１９ｂを介して反射電極２０及び透明電極２１に電気的に接続されている。
以下、図３を参照して、ＴＦＴ基板１０及び対向基板３０の層構造について説明する。
ＴＦＴ基板１０のベースとなるガラス基板１１の上には、Ｃｒ（クロム）膜又はＡｌ（アルミニウム）−Ｔｉ（チタン）積層膜等の金属膜からなるゲートバスライン１２と補助容量バスライン１３とが形成されている。また、ガラス基板１１、ゲートバスライン１２及び補助容量バスライン１３の上には、ＳｉＯ2 又はＳｉＮ等からなる第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）１４が形成されている。
第１の絶縁膜１４の所定の領域上には、ＴＦＴ１６の活性層となる半導体膜１６ａが形成されている。また、半導体膜１６ａのチャネルとなる領域上には、ＳｉＮからなるチャネル保護膜１６ｂが形成されている。このチャネル保護膜１６ｂを挟んで、ＴＦＴ１６のソース電極１６ｓ及びドレイン電極１６ｄが形成されている。ドレイン電極１６ｄは、第１の絶縁膜１４上に形成されたデータバスライン１５と接続しており、ソース電極１６ｓは第１の絶縁膜１４上に形成された配線１７を介してパッド１７ａ及び補助容量電極１８と接続している。補助容量電極１８は第１の絶縁膜１４を挟んで補助容量バスライン１３に対向する位置に形成されており、これらの補助容量バスライン１３及び第１の絶縁膜１４とともに補助容量を構成する。
これらのＴＦＴ１６、データバスライン１５、配線１７及び補助容量電極１８等は、第２の絶縁膜１９に覆われている。この第２の絶縁膜１９の上には、反射電極２０及び透明電極２１が形成されている。反射電極２０はコンタクトホール１９ａを介してパッド１７ａに電気的に接続されており、透明電極２１はコンタクトホール１９ｂを介して補助容量電極１８に電気的に接続されている。これらの反射電極２０及び透明電極２１の表面は、ポリイミド等からなる垂直配向膜２２に覆われている。
一方、対向基板３０のベースとなるガラス基板３１の上（図３では下側）には、ブラックマトリクス（遮光膜）３２と、カラーフィルタ３３とが形成されている。ブラックマトリクス３２は例えばＣｒ等の遮光性材料により形成され、ＴＦＴ基板１０側のゲートバスライン１２、データバスライン１５、補助容量電極１３及びＴＦＴ１６の形成領域に対向する位置に配置されている。
カラーフィルタ３３には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３種類があり、それぞれ所定の波長帯の光を選択的に透過する。各画素毎にいずれか１色のカラーフィルタ３３が配置されており、隣合う赤色、緑色及び青色の３つの画素により１つのピクセルが構成され、種々の色の表示を可能としている。
カラーフィルタ３３の上（図３では下側）には、各画素の反射電極２０及び透明電極２１に対向するように、透明導電体からなるコモン電極３４が形成されている。このコモン電極３４の表面は、例えばポリイミドからなる垂直配向膜３５により覆われている。
このように構成された半透過型液晶表示装置において、反射電極２０及び透明電極２１とコモン電極３４との間に電圧が印加されていないときは、液晶層４０中の液晶分子は基板面に対しほぼ垂直に配向する。この場合、透過領域において、バックライトユニット７から出射された光は、パネル下側の円偏光板及び透明電極２１を通って液晶層４０に進入し、偏光軸方向が変化されることなく液晶層４０を通過して、パネル上側の円偏光板で遮断される。すなわち、この場合は黒表示となる。また、反射領域においても、パネル上側から円偏光板を通って液晶層４０に進入した光は、反射電極２０で反射されて上方向に進み、パネル上側の円偏光板で遮断される。従って、反射領域でも黒表示となる。
反射電極２０及び透明電極２１とコモン電極３４との間にある特定の電圧（しきい値電圧）よりも高い電圧を印加すると、液晶層４０中の液晶分子は基板面に対し斜めに配向する。これにより、透過領域において、バックライトユニット７から出射された光は、パネル下側の円偏光板及び透明電極２１を通って液晶層４０に進入し、液晶層４０で偏光軸方向が変化して上側の円偏光板を通過するようになる。すなわち、この場合は明表示となる。これと同様に、反射領域においても、パネル上側から円偏光板を通って液晶層４０に進入し反射電極２０で反射されて上方向に進む光は、液晶層４０を通る間に偏光軸方向が変化してパネル上側の円偏光板を通過するようになる。
反射電極２０及び透明電極２１とコモン電極３４との間に印加する電圧を制御することにより、液晶パネル５から上側に出射される光の量を制御することが可能になる。各画素毎に光の出射量を制御することにより、液晶パネル５に所望の画像を表示することができる。
特開２０００−１４７４５５号公報 特開２００２−３３３８７０号公報
ところで、図１〜図３に示す構造の半透過型液晶表示装置において、透過領域では光が液晶層４０を１回通るだけであるのに対し、反射領域では光が液晶層４０を２回（往復）通ることになる。従って、透過領域を通る光の偏光軸方向の変化量と、反射領域を通る光の偏光軸方向の変化量とが異なり、仮に透過領域及び反射領域に同じ量の光が進入したとしても、パネル上側に出射される光の量が異なってしまう。このため、例えば透過型液晶表示装置として使用したときに良好な表示性能を示すように印加電圧を設定しても、反射型液晶表示装置として使用すると良好な表示ができなくなってしまう。
反射電極の下方に厚い絶縁膜を形成して反射領域のセル厚を透過領域のセル厚の１／２とすることも提案されているが、その場合は製造工程数が増加して製造コストの上昇を招くという問題が発生する。
特開２０００−１４７４５５号公報には、バックライト（光源）の点灯／非点灯に応じて階調レベルを切り替える半透過型液晶表示装置が提案されている。しかしながら、特開２０００−１４７４５５号に開示された半透過型液晶表示装置では、透明電極と反射電極とに常に同じ電圧が印加されるため、使用環境によっては画像の表示品質（特に色度）が劣化する。
また、特開２００２−３３３８７０号公報には、１つの画素領域を複数の副画素領域に分割し、各副画素領域毎にＴＦＴ及び透明電極を形成した液晶表示装置が開示されている。しかし、この液晶表示装置は、デジタル／アナログ変換回路を設けることなくデジタルの画像信号に基づいて階調表示を行うものであり、半透過型液晶表示装置に適用できるものではない。
以上から、本発明の目的は、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても良好な表示品質が得られる半透過型液晶表示装置を提供することにある。
上記した課題は、第１及び第２の基板と、それらの第１及び第２の基板間に配置された液晶層とにより構成され、反射光の光量を制御する反射領域と透過光の光量を制御する透過領域とを有する半透過型液晶表示装置において、前記第１の基板の前記反射領域に配置された反射電極と、前記第１の基板の前記透過領域に配置されて前記反射電極と電気的に分離された透明電極と、前記第１の基板に形成され、前記反射電極に接続された第１の薄膜トランジスタと、前記第１の基板に形成され、前記透明電極に接続された第２の薄膜トランジスタと、前記第２の基板に形成され、前記反射電極及び前記透明電極に対向して配置されたコモン電極と有することを特徴とする半透過型液晶表示装置により解決する。
本発明においては、反射電極に第１の薄膜トランジスタを接続し、透明電極に第２の薄膜トランジスタを接続している。従って、これらの第１及び第２の薄膜トランジスタを制御することにより、反射電極及び透明電極にそれぞれ個別のデータ信号を供給することができて、反射領域における反射率ー印加電圧特性（Ｒ−Ｖ特性）と、透過領域における透過率ー印加電圧特性（Ｔ−Ｖ特性）とをほぼ一致させることが可能になる。これにより、透過型液晶表示装置として使用したときと反射型液晶表示装置として使用したときとで輝度、コントラスト及び色差が大きく変化することが回避され、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても良好な表示品質が得られる。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態の半透過型液晶表示装置の構成を示す斜視図、図５は同じくその半透過型液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。なお、本実施形態においては、本発明をＶＡモードの半透過型液晶表示装置に適用した例について説明する。
図４に示すように、本実施形態の半透過型液晶表示装置は、液晶パネル１０５と、液晶パネル１０５に接続された駆動回路基板１０６と、液晶パネル１０５の一方の面側（図４では下方）に配置されるバックライトユニット１０７と、液晶パネル１０５を挟んで配置される一対の円偏光板（図示せず）とにより構成されている。
液晶パネル１０５を駆動する駆動回路は、図５に示すように、制御部１００、電圧発生部１０１、データドライバ１０２、データ信号切替スイッチＤＳＷ、ゲートドライバ１０３及びゲート信号切替スイッチＧＳＷにより構成されている。本実施形態においては、制御部１００及び電圧発生部１０１は駆動回路基板１０６に搭載されたＩＣにより実現され、データドライバ１０２、データ信号切替スイッチＤＳＷ、ゲートドライバ１０３及びゲート信号切替スイッチＧＳＷは液晶パネル１０５上に搭載されたＩＣ１０５ａ，１０５ｂにより実現されるものとする。
液晶パネル１０５の表示部には、多数の画素がマトリックス状に配置されている。１つの画素は、第１及び第２のＴＦＴ１１６，１１７と、第１の液晶セルＬC1と、この第１の液晶セルＬC1に並列接続された第１の補助容量ＣS1と、第２の液晶セルＬC2と、この第２の液晶セルＬC2に並列接続された第２の補助容量ＣS2とにより構成されている。
後述するように、第１の液晶セルＬC1は、反射電極と、コモン電極と、それらの間の液晶層とにより構成される。また、第２の液晶セルＬC2は、透明電極と、コモン電極と、それらの間の液晶層とにより構成される。更に、第１及び第２の補助容量ＣS1，ＣS2は、補助容量バスラインと、補助容量電極と、それらの間の絶縁膜（誘電体膜）とにより構成される。
ＴＦＴ１１６，１１７のドレイン電極は同一のデータバスライン１１５に接続されている。そして、ＴＦＴ１１６のゲート電極は第１のゲートバスライン１１２ａに接続され、ソース電極は第１の液晶セルＬC1及び第１の補助容量ＣS1に接続されている。また、ＴＦＴ１１７のゲート電極は第２のゲートバスライン１１２ｂに接続され、ソース電極は第２の液晶セルＬC2及び第２の補助容量ＣS2に接続されている。
制御部１００は、例えばコンピュータ等の装置（図示せず）から表示信号、水平同期信号及び垂直同期信号を入力する。そして、データドライバ１０２に表示信号Ａ及びタイミング信号Ｂ１を出力し、データ信号切替スイッチＤＳＷにタイミング信号Ｂ２を出力し、ゲートドライバ１０３にタイミング信号Ｃ１を出力し、ゲート信号切替スイッチＧＳＷにタイミング信号Ｃ２を出力する。
電圧発生部１０１は、後述のコモン電極に供給するコモン電圧と、データドライバ１０２でデータ信号を生成する際の基準となる電圧とを発生する。
データドライバ１０２は、第１のデータドライバ１０２ａと第２のデータドライバ１０２ｂとにより構成されている。第１のデータドライバ１０２ａは表示信号Ａ１及びタイミング信号Ｂ１に基づいてデータバスライン毎の反射電極用データ信号を生成する。これと同様に、第２のデータドライバ１０２ｂは表示信号Ａ１及びタイミング信号Ｂ１に基づいてデータバスライン毎の透明電極用データ信号を生成する。
データ信号切替スイッチＤＳＷは、制御部１００から入力したタイミング信号Ｂ２に応じて、第１のデータドライバ１０２ａから出力されたデータ信号と第２のデータドライバ１０２ｂから出力されたデータ信号とを１水平同期期間内に切替えてデータバスライン１１５に出力する。
ゲートドライバ１０３は、制御部１００から入力したタイミング信号Ｃ１に基づいて、１フレーム期間の開始時に初期化され、１水平同期期間に同期したタイミングでその出力端子に順番に走査信号を出力する。ゲート切替スイッチＧＳＷは、ゲートドライバ１０３から走査信号を入力し、制御部１００から出力されるタイミング信号Ｃ２に応じて、１水平同期期間に第１のゲートバスライン１１２ａと第２のゲートバスライン１１２ｂとに順番にパルス状のゲート信号を出力する。
本実施形態においては、第１のゲートバスライン１１２ａにゲート信号が出力されるタイミングで、第１のデータドライバ１０２ａからデータ信号切替スイッチＤＳＷを介してデータバスライン１１５に反射電極用データ信号が出力される。このとき、第１のデータバスライン１１２ａに接続されたＴＦＴ１１６がオンになり、液晶セルＬC1及び補助容量ＣS1に反射電極用データ信号が書き込まれる。また、第２のゲートバスライン１１２ｂにゲート信号が出力されるタイミングで、第２のデータドライバ１０２ｂからデータ信号切替スイッチＤＳＷを介してデータバスライン１１５に透明電極用データ信号が出力される。このとき、第２のデータバスライン１１２ｂに接続されたＴＦＴ１１７がオンになり、液晶セルＬC2及び補助容量Ｃs2に透明電極用データ信号が書き込まれる。
図６は液晶パネル１０５の１画素分の領域を示す平面図、図７は同じくその模式断面図である。
液晶パネル１０５は、図７に示すように、ＴＦＴ基板１１０と、対向基板１３０と、それらの間に封入された垂直配向型液晶（誘電率異方性が負の液晶）からなる液晶層１４０とにより構成されている。ＴＦＴ基板１１０には、図６に示すように、水平方向に延びる第１及び第２のゲートバスライン１１２ａ，１１２ｂと、同じく水平方向に延びる第１及び第２の補助容量バスライン１１３ａ，１１３ｂと、垂直方向に延びるデータバスライン１１５とが形成されている。
本実施形態の半透過型液晶表示装置では、第１のゲートバスライン１１２ａとデータバスライン１１５とを境界として各画素領域が規定されている。また、第１のゲートバスライン１１２ａ、第１の補助容量バスライン１１３ａ、第２のゲートバスライン１１２ｂ及び第２の補助容量バスライン１１３ｂは、１つの画素領域内に上からこの順に並んで配置されている。更に、１つの画素領域が、画素領域のほぼ中央を横断する第２の補助容量バスライン１１３ｂにより反射領域Ｒ及び透過領域Ｔの２つの領域に分割されている。そして、反射領域ＲにはＡｌ等の金属により反射電極１２０が形成されており、透過領域ＴにはＩＴＯ等の透明導電体により透明電極１２２が形成されている。
更に、本実施形態においては、１つの画素毎に２つのＴＦＴ１１６，１１７と、２つの補助容量電極１１８ａ，１１８ｂとが形成されている。第１のＴＦＴ１１６は、第１のゲートバスライン１１２ａの一部をゲート電極としている。また、第１のゲートバスライン１１２ａを挟んでソース電極１１６ｓ及びドレイン電極１１６ｄが配置されている。この第１のＴＦＴ１１６のドレイン電極１１６ｄは、画素領域の左側を通るデータバスライン１１５に接続されている。第１のゲートバスライン１１２ａ及び第１のＴＦＴ１１６は、画素領域の境界部分に配置されている。
第２のＴＦＴ１１７は、第２のゲートバスライン１１２ｂの一部をゲート電極としている。また、第２のゲートバスライン１１２ｂを挟んでソース電極１１７ｓ及びドレイン電極１１７ｄが配置されている。このＴＦＴ１１７のドレイン電極１１７ｄも、画素領域の左側を通るデータバスライン１１５に接続されている。第２のゲートバスライン１１２ｂ及び第２のＴＦＴ１１７は、反射電極１２０の下方に配置されている。
第１の補助容量電極１１８ａは、第１の絶縁膜１１４を介して第１の補助容量バスライン１１３ａに対向する位置に配置されており、これらの第１の補助容量バスライン１１３ａ及び第１の絶縁膜１１４とともに第１の補助容量ＣS1を構成している。この第１の補助容量電極１１８ａは、第１のＴＦＴ１１６のソース電極１１６ｓと接続されているとともに、コンタクトホール１１９ａを介して反射電極１２０と電気的に接続されている。第１の補助容量バスライン１１３ａ及び第１の補助容量電極１１８ａは、反射電極１２０の下方に配置されている。
これと同様に、第２の補助容量電極１１８ｂは、第１の絶縁膜１１４を介して第２の補助容量バスライン１１３ｂに対向する位置に配置されており、これらの第２の補助容量バスライン１１３ｂ及び絶縁膜１１４とともに第２の補助容量ＣS2を構成している。この第２の補助容量電極１１８ｂは、第２のＴＦＴ１１７のソース電極１１７ｓに接続されているとともに、コンタクトホール１１９ｂを介して透明電極１２２と電気的に接続されている。第２の補助容量バスライン１１３ｂ及び第２の補助容量電極１１８ｂは、反射領域Ｒと透過領域Ｔとの境界部分に配置されている。
以下、図７を参照してＴＦＴ基板１１０及び対向基板１３０の層構造について説明する。
ＴＦＴ基板１１０のベースとなるガラス基板１１１の上には、Ｃｒ膜又はＡｌ−Ｔｉ積層膜等の金属膜からなる第１及び第２のゲートバスライン１１２ａ，１１２ｂ並びに第１及び第２の補助容量バスライン１１３ａ，１１３ｂが形成されている。また、ガラス基板１１１の上には、これらの第１及び第２のゲートバスライン１１２ａ，１１２ｂ並びに第１及び第２の補助容量バスライン１１３ａ，１１３ｂを覆う第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）１１４が形成されている。この第１の絶縁膜１１４は、例えばＳｉＯ2 又はＳｉＮにより形成される。
第１の絶縁膜１１４の所定の領域上には、ＴＦＴ１１６，１１７の活性層となる半導体膜（アモルファスシリコン又はポリシリコン膜）１１６ａ，１１７ａがそれぞれ形成されている。また、半導体膜１１６ａ，１１７ａのチャネルとなる領域の上には、ＳｉＮからなるチャネル保護膜１１６ｂ，１１７ｂが形成されている。チャネル保護膜１１６ｂを挟んでＴＦＴ１１６のソース電極１１６ｓ及びドレイン電極１１６ｄが形成されており、チャネル保護膜１１７ｂを挟んでＴＦＴ１１７のソース電極１１７ｓ及びドレイン電極１１７ｄが形成されている。
ＴＦＴ１１６，１１７のドレイン電極１１６ｄ，１１７ｄは同一のデータバスライン１１５に接続している。また、ＴＦＴ１１６のソース電極１１６ｄは絶縁膜１１４上に形成された補助容量電極１１８ａと接続しており、ＴＦＴ１１７のソース電極１１７ｓは補助容量電極１１８ｂと接続している。すなわち、これらのデータバスライン１１５、ソース電極１１６ｓ，１１７ｓ、ドレイン電極１１６ｄ，１１７ｄ及び補助容量電極１１８ａ，１１８ｂは、同じ層に形成されている。
これらのデータバスライン１１５、ソース電極１１６ｓ，１１７ｓ、ドレイン電極１１６ｄ，１１７ｄ及び補助容量電極１１８ａ，１１８ｂは、例えばＳｉＯ2 又はＳｉＮからなる第２の絶縁膜１１９に覆われている。そして、第２の絶縁膜１１９上には例えばＡｌからなる反射電極１２０が形成されている。この反射電極１２０は、第２の絶縁膜１１９に形成されたコンタクトホール１１９ａを介して補助容量電極１１８ａに電気的に接続されている。
第２の絶縁膜１１９の上には例えばＳｉＮからなる第３の絶縁膜１２１が形成されており、この第３の絶縁膜１２１により反射電極１２０の表面が覆われている。そして、第３の絶縁膜１２１の上には、例えばＩＴＯ等の透明導電体からなる透明電極１２２が形成されている。この透明電極１２２は、第２及び第３の絶縁膜１１９，１２１に形成されたコンタクトホール１１９ｂを介して補助容量電極１１８ｂに電気的に接続されている。第３の絶縁膜１２１及び透明電極１２２の表面は、ポリイミド等からなる垂直配向膜１２３に覆われている。
一方、対向基板１３０のベースとなるガラス基板１３１の上（図７では下側）には、ブラックマトリクス１３２と、カラーフィルタ１３３とが形成されている。ブラックマトリクス１３２は例えばＣｒ等の遮光性材料により形成されており、ＴＦＴ基板１１０側のゲートバスライン１１２ａ、補助容量バスライン１１３ｂ及びデータバスライン１１５の形成領域に対向する位置に配置されている。
カラーフィルタ１３３には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３種類があり、それぞれ所定の波長帯の光を選択的に透過する。各画素毎にいずれか１色のカラーフィルタ１３３が配置されており、隣り合う赤色、緑色及び青色の３つの画素により１つのピクセルが構成され、種々の色の表示を可能としている。
カラーフィルタ１３３の上（図７では下側）には、各画素の反射電極１２０及び透明電極１２２に対向するように、コモン電極１３４が形成される。このコモン電極１３４の表面は、ポリイミド等からなる配向膜１３５に覆われている。
図８は、横軸に印加電圧をとり、縦軸に透過率及び反射率をとって、透過領域における透過率−印加電圧特性（Ｔ−Ｖ特性）と反射領域における反射率−印加電圧特性（Ｒ−Ｖ特性）とを示す図である。この図８に示すように、透過電極と反射電極とに同じ電圧が印加されるものとすると、透過型液晶表示装置として良好な表示特性が得られるように印加電圧を設定しても、反射型液晶表示装置として使用したときには本来の輝度よりも高くなり、所望の色を表示することができなくなってしまう。このような不具合を回避するためには、反射型液晶表示装置として使用するときの印加電圧を、透過型液晶表示装置として使用するときの印加電圧に比べて低くすればよい。
図９は、本実施形態における表示信号と透明電極への印加電圧及び反射電極への印加電圧との関係を示す図である。この図９に示すように、本実施形態においては、透過領域におけるＴーＶ特性と反射領域におけるＲ−Ｖ特性とが一致するように、第１及び第２のデータドライバ１０２ａ，１０２ｂで透明電極に印加する電圧（データ信号）と反射電極に印加する電圧（データ信号）とを個別に生成する。
図１０は、本実施形態の半透過型液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。この図１０に示すように、本実施形態においては、１水平同期期間内に、データバスライン１１５に透明電極用データ信号及び反射電極用データ信号を順番に供給する。そして、１フレーム毎にコモン電圧を変化させるとともに、データ信号の極性を反転している。
データバスライン１１５に透明電極用データ信号が印加されている間に、ゲートバスライン１１２ｂにパルス状のゲート信号が印加される。これにより、ＴＦＴ１１７がオン状態になり、透明電極１２２に透明電極用データ信号が書き込まれる。その後、ＴＦＴ１１７はオフ状態になり、次のフレームのデータ信号書き込み時まで書き込まれたデータ信号が液晶セルＬC2及び補助容量ＣS2に保持される。透明電極１２２には、透明電極用データ信号とコモン電極との差の電圧が印加され、この電圧により透過領域の透過率が決定される。
また、データバスライン１１５に反射電極用データ信号が印加されている間に、ゲートバスライン１１２ａにパルス状のゲート信号が印加される。これにより、ＴＦＴ１１６がオン状態になり、反射電極１２０に反射電極用データ信号が書き込まれる。その後、ＴＦＴ１１６がオフ状態になり、書き込まれたデータ信号が次のフレームのデータ信号書き込み時まで液晶セルＬC1及び補助容量ＣS1に保持される。反射電極１２０には、反射電極用データ信号とコモン電極との差の電圧が印加され、この電圧により反射領域の反射率が決定される。
以上のように、本実施形態においては、表示信号に応じて反射電極用データ信号及び透明電極用データ信号を個別に生成して反射電極及び透明電極に供給する。そして、前述の如く、透過領域のＴ−Ｖ特性と反射領域のＲ−Ｖ特性とがほぼ一致するように透明電極用データ信号及び反射電極用データ信号の電圧を設定する。これにより、バックライトの点灯／非点灯によりコントラストや色度等が大きく変化することが回避され、明るいところから暗いところまで、常に良好な表示が可能になる。
また、本実施形態においては、反射電極１２０に接続するＴＦＴ１１６だけでなく、透明電極１２２に接続するＴＦＴ１１７を透明電極１２０の下方に形成している。これにより、反射領域の面積を減少することなく透過領域の開口面積を大きくすることが可能になり、明るい表示が可能になる。
更に、本実施形態では、コモン電極に印加する電圧Ｖcom を１フレーム毎に変化させて、データ信号の電圧変化量を大きくしている。このようにコモン電極に印加する電圧をデータ信号の極性に応じて変化させることにより、反射電極及び透明電極に供給されるデータ信号の実質的な電圧が高くなり、例えば携帯端末等のように低電圧で駆動する装置でもコントラストの高い画像の表示が可能になる。
なお、上記第１の実施形態においては反射電極用及び透明電極用にそれぞれ１つのＴＦＴが形成されているものとしたが、反射電極用及び透明電極用にそれぞれ２以上のＴＦＴを備えていてもよい。また、反射電極用ＴＦＴの数と透明電極用ＴＦＴの数とが異なっていてもよい。
（第２の実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す平面図である。この図１１において、図６と同一物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
本実施形態においては、第１のＴＦＴ１１６のソース電極１１６ｓが、コンタクトホール２２０ａを介して透明電極２０３に電気的に接続している。また、透明電極２０３の下方に第１の補助容量バスライン１１３ａ及び第１の補助容量電極２０１ａが配置されており、第１の補助量電極２０１ａはコンタクトホール２０２ｂを介して透明電極２０３に電気的に接続している。第２のＴＦＴ１１７のソース電極１１７ｓは第２の補助容量電極２０１ｂに接続しており、この第２の補助容量電極２０１ｂはコンタクトホール２０２ｃを介して反射電極２０４に電気的に接続している。ＴＦＴ１１７、第２のゲートバスライン１１２ｂ、第２の補助容量バスライン１１３ｂ及び第２の補助容量電極２０１ｂは、いずれも反射電極２０４の下方に配置されている。
本実施形態においては、第１の実施形態に比べて透過領域Ｔの開口率が第１の補助容量バスライン１１３ａ及び第１の補助容量電極２０１ａの分だけ低くなるものの、第１の実施形態と同様に明るいところから暗いところまで、常に良好な表示が可能である。
（第３の実施形態）
図１２は本発明の第３の実施形態の半透過型液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１２において、図５と同一物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図５に示す第１の実施形態においては、データドライバ１０３から出力される信号をゲート信号切替スイッチＧＳＷで切替えて第１及び第２のゲートバスライン１１２ａ，１１２ｂに供給するゲート信号を生成していた。しかし、この場合はゲート信号切替スイッチＧＳＷが必要になるだけでなく、汎用のゲートドライバが使用できなくなる。
そこで、図１２に示すように、２つの汎用ゲートドライバ２１１ａ，２１１ｂを使用し、これらのゲートドライバ２１１ａ，２１１ｂを相互に同期したタイミング信号Ｃ３，Ｃ４で駆動する。これにより、第１の実施形態と同様に、１水平同期期間に１画素内の第１及び第２のゲートバスライン１１２ａ，１１２ｂに順番にゲート信号を供給することができる。
本実施形態においては、特殊なゲートドライバが不要になり、第１の実施形態に比べて製品コストを低減できるという効果を奏する。
（その他の実施形態）
第１の実施形態ではデータドライバ１０２、ゲートドライバ１０３、データ信号切替スイッチＧＳＷ及びゲート信号切替スイッチＧＳＷ等が液晶パネル１０５上に搭載されるＩＣにより実現されるものとしたが、液晶パネル１０５の表示領域の外側に、表示領域のＴＦＴと同時に形成されたＴＦＴにより構成してもよい。
また、第１の実施形態では、透明電極１２２及び反射電極１２０にそれぞれ個別のデータ信号を供給するものとしたが、例えば照度センサにより使用環境の照度を測定し、その結果に応じて透明電極１２２及び反射電極１２０に供給するデータ信号の電圧を制御するようにしてもよい。例えば、暗い場所では透明電極１２２のみにデータ信号を供給し、明るい場所では反射電極１２０のみにデータ信号を供給し、それらの中間の明るさの環境では上述したように透明電極１２２及び反射電極１２０にそれぞれ個別のデータ信号を供給する。
更に、第１の実施形態では反射電極１２０及び透明電極１２２にそれぞれ異なるデータ信号を供給するものとしたが、図１３にタイミングチャートを示すように、透明電極及び反射電極にそれぞれ同一のデータ信号を供給する一方、コモン電極に印加する電圧を変化させて、透明電極及び反射電極に印加される実質的な電圧を異なるものとする。このような駆動方法においても反射領域におけるＴ−Ｖ特性と反射領域におけるＲ−Ｖ特性とをマッチングさせることが可能であり、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
上述した各実施形態においては、いずれも本発明をＶＡモードの半透過型液晶表示装置に適用した例について説明したが、本発明を他の動作モードの半透過型液晶表示装置に適用できることはもちろんである。
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
（付記１）第１及び第２の基板と、それらの第１及び第２の基板間に配置された液晶層とにより構成され、反射光の光量を制御する反射領域と透過光の光量を制御する透過領域とを有する半透過型液晶表示装置において、
前記第１の基板の前記反射領域に配置された反射電極と、
前記第１の基板の前記透過領域に配置されて前記反射電極と電気的に分離された透明電極と、
前記第１の基板に形成され、前記反射電極に接続された第１の薄膜トランジスタと、
前記第１の基板に形成され、前記透明電極に接続された第２の薄膜トランジスタと、
前記第２の基板に形成され、前記反射電極及び前記透明電極に対向して配置されたコモン電極と
を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
（付記２）前記第１及び第２の薄膜トランジスタが同一のデータバスラインに接続されていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。
（付記３）前記第２の薄膜トランジスタが、前記反射電極に覆われていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。
（付記４）前記反射電極に接続した第１の補助容量と、前記透明電極に接続した第２の補助容量とを有することを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。
（付記５）前記第１の薄膜トランジスタを介して前記反射電極に第１のデータ信号を供給する第１のデータドライバと、
前記第２の薄膜トランジスタを介して前記透明電極に第２のデータ信号を供給する第２のデータドライバと
を有することを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。
（付記６）前記第１及び第２のデータドライバは、同一の表示信号を入力し、電圧値が異なる前記第１及び第２のデータ信号を生成することを特徴とする付記５に記載の半透過型液晶表示装置。
（付記７）前記第１及び第２のデータドライバと前記第１及び第２の薄膜トランジスタとの間に介在し、前記第１及び第２のデータドライバから出力された前記第１及び第２のデータ信号を入力し、それらの第１及び第２のデータ信号を順番に切替えて前記第１及び第２の薄膜トランジスタに伝達するデータ信号切替スイッチを有することを特徴とする付記５に記載の半透過型液晶表示装置。
（付記８）前記第１の薄膜トランジスタのゲートに第１のゲート信号を供給する第１のゲートドライバと、
前記第２の薄膜トランジスタのゲートに第２のゲート信号を供給する第２のゲートドライバと、
前記第１及び第２のゲートドライバを同期させて駆動する制御部と
を有することを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。
図１は、従来の半透過型液晶表示装置の構成を示す斜視図である。 図２は、同じくその半透過型液晶表示装置の１画素を示す平面図である。 図３は、図２のＩ−Ｉ線の位置における断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態の半透過型液晶表示装置の構成を示す斜視図である。 図５は、同じくその半透過型液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。 図６は、第１の実施形態の半透過型液晶表示装置の液晶パネルの１画素分の領域を示す平面図である。 図７は、同じくその模式断面図である。 図８は、透過領域における透過率−印加電圧特性と反射領域における反射率−印加電圧特性とを示す図である。 図９は、第１の実施形態における表示信号と透明電極への印加電圧及び反射電極への印加電圧との関係を示す図である。 図１０は、第１の実施形態の半透過型液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。 図１１は、本発明の第２の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す平面図である。 図１２は、本発明の第３の実施形態の半透過型液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、その他の実施形態の半透過型液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
符号の説明
５，１０５…液晶パネル、
６，１０６…駆動回路基板、
７，１０７…バックライトユニット、
１０，１１０…ＴＦＴ基板、
１１，３１，１１１，１３１…ガラス基板、
１２，１１２ａ，１１２ｂ…ゲートバスライン、
１３，１１３ａ，１１３ｂ…補助容量バスライン、
１４，１９，１１４，１１９，１２１…絶縁膜、
１５，１１５…データバスライン、
１６，１１６，１１７…ＴＦＴ、
１８，１１８ａ，１１８ｂ，２０１ａ，２０１ｂ…補助容量電極、
２０，１２０，２０４…反射電極、
２１，１２２，２０３…透明電極、
２２，３５，１２３，１３５…垂直配向膜、
３０，１３０…対向基板、
３２，１３２…ブラックマトリクス、
３３，１３３…カラーフィルタ、
３４，１３４…コモン電極、
４０，１４０…液晶層、
１００…制御部、
１０１…電圧発生部、
１０２…データドライバ、
１０３，２１１ａ，２１１ｂ…ゲートドライバ、
ＤＳＷ…データ信号切替スイッチ、
ＧＳＷ…ゲート信号切替スイッチ、
Ｒ…反射領域、
Ｔ…透過領域。

Claims (5)

  1. 第１及び第２の基板と、それらの第１及び第２の基板間に配置された液晶層とにより構成され、反射光の光量を制御する反射領域と透過光の光量を制御する透過領域とを有する半透過型液晶表示装置において、
    前記第１の基板の前記反射領域に配置された反射電極と、
    前記第１の基板の前記透過領域に配置されて前記反射電極と電気的に分離された透明電極と、
    前記第１の基板に形成され、前記反射電極に接続された第１の薄膜トランジスタと、
    前記第１の基板に形成され、前記透明電極に接続された第２の薄膜トランジスタと、
    前記第２の基板に形成され、前記反射電極及び前記透明電極に対向して配置されたコモン電極と
    を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
  2. 前記第１及び第２の薄膜トランジスタが同一のデータバスラインに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
  3. 前記第２の薄膜トランジスタが、前記反射電極に覆われていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
  4. 前記第１の薄膜トランジスタを介して前記反射電極に第１のデータ信号を供給する第１のデータドライバと、
    前記第２の薄膜トランジスタを介して前記透明電極に第２のデータ信号を供給する第２のデータドライバと
    を有することを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
  5. 前記第１の薄膜トランジスタのゲートに第１のゲート信号を供給する第１のゲートドライバと、
    前記第２の薄膜トランジスタのゲートに第２のゲート信号を供給する第２のゲートドライバと、
    前記第１及び第２のゲートドライバを同期させて駆動する制御部と
    を有することを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
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