JP5053374B2 - 液晶表示パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルに関するものである。

バックライトを光源として透過表示を行う部分と、外光を光源として反射表示を行う部分との両方を備えた液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置は、バックライトと外光との双方を同時に使用することが可能であるので、屋内外を問わずあらゆる場所での使用において、常に良好な表示特性を得ることが可能となる。このとき表示に大きな影響を与えるものはガンマ特性であり、透過表示および反射表示のガンマ特性をどのように設定するかということについて、様々な観点から検討が行われている。

当初は、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置の液晶層における透過表示領域の層厚と反射表示領域の層厚とが等しく設計されていたが、このような条件では、透過表示のガンマ特性と反射表示のガンマ特性とが異なっていた。そこで、両領域のガンマ特性を一致させるために、反射表示領域の層厚を透過表示領域の層厚の略２分の１に設計することが行われた。

図５に、特許文献１に記載された垂直配向方式で透過モードと反射モードとで表示を行う液晶素子１０１の断面図を示す。この液晶素子１０１は基板１０３とカラーフィルタ基板１０２との間に液晶層を挟んだ構成である。

液晶素子１０１には、透過部１１７と反射部１１８とが形成されている。基板１０３側では、基板１０８上の反射部１１８に、補助容量線１１２、ゲート絶縁膜１１３、透過電極１０９、保護絶縁膜１１４、および、反射電極１１１が順次積層されており、このうちゲート絶縁膜１１３および透過電極１０９は透過部１１７上をも覆っている。反射電極１１１は、樹脂製層間絶縁膜１１５上に反射電極膜１１６が積層されてなり、その上面には外光を反射させるために多数の凸部１１１ａおよび凹部１１１ｂと、平坦部１２３とが形成されている。

また、カラーフィルタ基板１０２は、透明基板１０５、着色層１０６、および、透明電極層１０７が順次積層された構成である。そして、透過部１１７における透明電極層１０７から液晶層に向かって突出するリベット１１０ａが、また、反射部１１８における透明電極層１０７から液晶層に向かって突出するリベット１１０ｂが、それぞれ設けられている。

上記の構成において、透過部１１７のセル厚Ｔ、反射部１１８のセル厚Ｒ、リベット高さＲｉ、リベット直径、反射電極１１１の樹脂膜厚ｈ、凹凸深さΔ、凹凸ピッチｐ、クリアランスｃなどが適宜設定されるが、特に、透過部１１７と反射部１１８との光学特性を一致させるために、Ｒ／Ｔ＝１／２に設定される。

図６に、このようにして得られる透過表示のガンマ特性と反射表示のガンマ特性とを示す。同図では、特に、両者のガンマ特性をγ＝２．２に揃えた例が示されている。
日本国公開特許公報「特開２００６−３２２９５８号公報（公開日：２００６年１１月３０日）」 日本国公開特許公報「特開２００６−２８５２５５号公報（公開日：２００６年１０月１９日）」 日本国公開特許公報「特開２００４−３３３８７９号公報（公開日：２００４年１１月２５日）」 日本国公開特許公報「特開２００４−４８２８号公報（公開日：２００４年１月８日）」 日本国公開特許公報「特開２００３−１５７０５２号公報（公開日：２００３年５月３０日）」

しかしながら、透過表示のガンマ特性と反射表示のガンマ特性を一致させた従来の透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置では、反射表示が透過表示よりも暗いために、反射表示の表示品位が映えず、透過表示の表示品位よりも劣るという問題があった。両表示のガンマ特性を一致させる技術として、特許文献２なども挙げられるが、同様の問題がある。

また、特許文献３〜５には、透過表示と反射表示とのそれぞれに最適なガンマ特性を持たせるようにする構成が開示されているが、これらの手法では、液晶駆動回路の構成が複雑になり、また、場合によっては画面の一部にのみ外光が照射されたときに表示品位が劣化する等の問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、反射表示の表示品位を容易に向上させることのできる透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルおよび液晶表示装置を実現することにある。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルであって、測定により得られた反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線である第１フィッティング曲線が、上記第１フィッティング曲線の反射率、および、測定により得られた透過表示のガンマ曲線のフィッティング曲線である第２フィッティング曲線の透過率がともにゼロとなる領域を除いて、上記第２フィッティング曲線よりも上側に存在し、上記第１フィッティング曲線には、階調反転が存在しないとともに、少なくとも１つの変曲点が存在することを特徴としている。

上記の発明によれば、測定で得られた反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線が、測定で得られた透過表示のガンマ曲線のフィッティング曲線よりも、反射率および透過率がともにゼロとなる領域を除いて上側に存在するようにし、反射表示のフィッティング曲線には、階調反転を起こさないように少なくとも１つの変曲点を存在させるので、反射表示における低輝度領域の表示をより明るくすることができ、反射表示がより映えた表示となる。これにより、反射表示のコントラスト感が改善される。

また、このような反射表示の表示品位向上は、従来よりも、暗い側の表示である低階調表示の輝度だけが向上することにより行われるので、外光が照射された場合でも、透過表示と反射表示とで表示品位が大きく変わってしまうということがない。表示面に部分的に外光が照射された場合でも、反射表示品位が透過表示品位に近いため、表示面全体として高表示品位を保つことができる。従って、透過表示および反射表示の両方で良好な表示品位を得ることができる。

また、このような反射表示のガンマ特性と透過領域のガンマ特性とは、セル厚およびセル領域面積の調整により実現することが可能であるので、反射表示と透過表示とで液晶駆動回路による表示データの処理や供給基準電圧を異ならせるための複雑な構成が不要である。

以上により、反射表示の表示品位を容易に向上させることのできる透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルを実現することができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記第１フィッティング曲線のガンマ値は、上記変曲点の低輝度階調側の近傍で２．２であり、上記変曲点の高輝度階調側の近傍で０．５〜０．８の範囲にある値であることを特徴としている。

上記の発明によれば、変曲点の近傍でガンマ値を上記のように設定することにより、変曲点前後でのガンマ値の変化量が十分大きくなる。変極点よりも低階調側ではγ＝２．２の表示特性のまま従来よりも明るい表示を行うことができ、かつ透過表示との差異が起こらないことになる。また、変極点よりも高階調側では階調反転がおこらず、反射表示の不良を起こす恐れがない。したがって反射表示において特に映えた表示を得ることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、絵素の透過領域のセル厚を一定のｄＴ、上記絵素の反射領域のセル厚をｄＲとしたとき、（９／１６）×ｄＴ≦ｄＲ≦２×ｄＴの関係を満たすｄＲが、上記反射領域に少なくとも１箇所存在することを特徴としている。

上記の発明によれば、反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線に、階調反転が存在しないように、少なくとも１つの変曲点を存在させることを、容易に実現することができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記反射領域は、上記関係を満たすｄＲを有する領域として、上記透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルに備えられるアクティブマトリクス基板における上記反射領域の絵素電極が第１の絶縁膜を介して対向配置された第１の電極に接続されるように上記第１の絶縁膜に開口されたコンタクトホールを含む領域を備えていることを特徴としている。

上記の発明によれば、反射領域に設けた、絵素電極と上記電極とを接続するコンタクトホールを含む領域を用いることにより、コンタクトホールの深さが加わったセル厚を用いて、従来にはできなかった反射表示の各領域のガンマ曲線の合成が可能となる。従って、反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線に、階調反転が存在しないように、少なくとも１つの変曲点を存在させることを、容易に実現することができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記第１の電極は、第２の絶縁膜を介して補助容量配線と対向していることを特徴としている。

上記の発明によれば、上記第１の電極と補助容量配線との間で絵素の補助容量を形成することができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記第１の電極は、上記アクティブマトリクス基板における、上記反射領域の絵素電極および上記透過領域の絵素電極にデータ信号を供給する経路上の電極であることを特徴としている。

上記の発明によれば、上記第１の電極を介して反射領域の絵素電極および透過領域の絵素電極にデータ信号を供給することができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルに備えられる対向基板における、上記アクティブマトリクス基板の上記反射領域の上記絵素電極と対向する領域中に、液晶層に向かって突出する突起構造物が設けられていることを特徴としている。

上記の発明によれば、突起構造物は反射領域のセル厚を規定する部材となるので、突起構造物が設けられている反射領域のセル領域を、ガンマ特性の設定に用いることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記液晶層は、液晶が垂直配向モードで駆動されるものであることを特徴としている。

上記の発明によれば、突起構造物を、液晶の垂直配向モード駆動用に用いる突起構造物と兼ねることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記液晶層は、液晶が平行配向モードで駆動されるものであることを特徴としている。

上記の発明によれば、液晶を平行配向モードで駆動する場合に、突起構造物を、セル厚を規定する部材として用いることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記アクティブマトリクス基板の上記反射領域の絵素電極と上記対向基板の上記突起構造物が設けられていない領域とが対向するセル領域を第一区域、上記コンタクトホールと上記対向基板とが対向するセル領域を第二区域、上記アクティブマトリクス基板の上記反射領域の上記絵素電極と上記突起構造物とが対向するセル領域を第三区域としたとき、２≦（第三区域の領域面積）／（第一区域の領域面積）≦４、かつ、（第一区域の領域面積）／（第二区域の領域面積）≧２．５であることを特徴としている。

上記の発明によれば、反射領域の第一区域、第二区域、および第三区域の各領域面積を上記のように設定することにより、反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線に、階調反転が存在しないように、少なくとも１つの変曲点を存在させることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記反射領域のセル厚は均一であることを特徴としている。

上記の発明によれば、反射領域を均一なセル厚とするので、反射領域のセルを平坦にすることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記反射領域のセル厚は複数種類からなることを特徴としている。

上記の発明によれば、複数種類のセル厚の領域を用いて、反射表示のガンマ特性を容易に設定することができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記反射領域が、セル厚ｄ１を有する領域である第一区域と、セル厚ｄ２を有する領域である第二区域と、セル厚ｄ３を有する領域である第三区域とからなり、ｄ３＜ｄ１＜ｄ２、かつ、ｄ１＝ｄＴであって、ｄ２が上記関係を満たすｄＲであるとき、２≦（第三区域の領域面積）／（第一区域の領域面積）≦４、かつ、（第一区域の領域面積）／（第二区域の領域面積）≧２．５であることを特徴としている。

上記の発明によれば、反射領域の第一区域、第二区域、および第三区域の各セル厚および各領域面積を上記のように設定することにより、反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線に、階調反転が存在しないように、少なくとも１つの変曲点を存在させることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、全階調が０〜６３階調からなるとしたとき、３１階調目における反射率が４０％以上であることを特徴としている。

上記の発明によれば、３１階調目における反射率を４０％以上とすることにより、反射表示のガンマ曲線に変曲点を存在させやすくなるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、全階調が０〜６３階調からなるとしたとき、３１階調目における反射率が６０％以下であることを特徴としている。

上記の発明によれば、３１階調目における反射率を６０％以下とすることにより、セル厚の条件によるガンマ特性の設定を容易にすることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、上記変曲点における入力階調は、全階調が０〜６３階調からなるとしたとき、２４階調から４０階調の間であることを特徴としている。

上記の発明によれば、反射率を設定目標値とすべき変曲点の位置の基準を得ることができるという効果を奏する。

本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、前記液晶表示パネルを備えていることを特徴としている。

上記の発明によれば、反射表示の表示品位を容易に向上させることのできる透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置を実現することができるという効果を奏する。

本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって明白になるであろう。

本発明の実施形態を示すものであり、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルの反射表示および透過表示の各ガンマ曲線を示すグラフである。 図１の比較例であり、液晶表示パネルの反射表示および透過表示の各ガンマ曲線を示すグラフである。 図１の液晶表示パネルが備える画素の構成を示す図であり、（ａ）は図１の液晶表示パネルが備える画素の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示パネルの構成を示すブロック図である。 従来技術を示すものであり、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置に備えられる画素の構成を示す断面図である。 従来技術を示すものであり、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置における反射表示および透過表示のガンマ特性を一致させた場合のガンマ曲線を示すグラフである。

符号の説明

１ 表示パネル（液晶表示パネル）
ｅ１ ガンマ曲線（測定により得られた反射表示のガンマ曲線）
ｅ２ ガンマ曲線（測定により得られた透過表示のガンマ曲線）
ｆ１ フィッティング曲線（第１フィッティング曲線）
Ｐ１ 変曲点
Ｒ 反射領域
Ｔ 透過領域
ｄ１〜ｄ３、ｄＴ セル厚

本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すると以下の通りである。

図４に、本実施形態に係る透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置が備える表示パネル（液晶表示パネル）１の構成を示す。

表示パネル１はアクティブマトリクス型の表示装置であり、走査信号線駆動回路としてのゲートドライバ３と、データ信号線駆動回路としてのソースドライバ４と、表示部２と、ゲートドライバ３およびソースドライバ４を制御するための表示制御回路５と、電源回路６とを備えている。

表示部２は、複数本（ｍ本）の走査信号線としてのゲートラインＧＬ１〜ＧＬｍと、それらのゲートラインＧＬ１〜ＧＬｍのそれぞれと交差する複数本（ｎ本）のデータ信号線としてのソースラインＳＬ１〜ＳＬｎと、それらのゲートラインＧＬ１〜ＧＬｍとソースラインＳＬ１〜ＳＬｎとの交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個（ｍ×ｎ個）の絵素ＰＩＸ…とを含む。また、ここでは図示しないが、表示部２は、ゲートラインＧＬ１〜ＧＬｍと平行に補助容量配線ＣＳＬ…（後述の図３参照）を備えており、当該方向に並んだｎ個の絵素からなる各絵素行に１本の補助容量配線ＣＳＬが割り当てられている。

複数の絵素ＰＩＸ…はマトリクス状に配置されて絵素アレイを構成し、各絵素ＰＩＸは、ＴＦＴ１１と、液晶容量ＣＬと、補助容量Ｃｓとを備えている。ＴＦＴ１１のゲート電極１１ｇ（後述の図３参照）はゲートラインＧＬｊ（１≦ｊ≦ｍ）に、ソース電極１１ｓ（図３参照）はソースラインＳＬｉ（１≦ｉ≦ｎ）に、ドレイン電極１１ｄ（図３参照）は絵素電極１４（図３参照）にそれぞれ接続されている。液晶容量ＣＬは、絵素電極１４と、絵素電極１４に対向する絵素電極２１（図３参照）と、それらの間に挟持された液晶層とから構成されている。絵素電極２１には電源回路６から電圧Ｖｃｏｍが印加される。液晶容量ＣＬと補助容量Ｃｓとは絵素容量を構成しているが、絵素容量を構成する他の容量として、絵素電極１４と周辺配線との間に形成される寄生容量も存在する。

次に、図３の（ａ）に絵素ＰＩＸの平面図を、図３の（ｂ）に図３の（ａ）のＡ−Ｂ線断面図を示す。

図３の（ｂ）から分かるように、絵素ＰＩＸは、背面側基板（アクティブマトリクス基板）５０と、それに対向するように設けられた観察面側基板（対向基板）６０と、背面側基板５０と観察面側基板６０との間に挟持されるように設けられた液晶層７０とを備えている。絵素ＰＩＸは、透過領域Ｔと反射領域Ｒとを備え、透過表示および反射表示の両方を行うことができる透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置の絵素である。なお、透過表示を行う際には、背面側基板５０の背面側に設けられたバックライトが光源として利用され、反射表示を行う際には、観察面側から液晶層７０に入射した外光等が光源として利用される。

図３の（ａ）および（ｂ）から分かるように、背面側基板５０は、ガラス基板１０上に、相互に平行に伸びる複数のゲートラインＧＬ…および補助容量配線ＣＳＬ…と、ゲートラインＧＬ…および補助容量配線ＣＳＬ…に直交しかつ相互に平行に伸びる複数のソースラインＳＬ…と、ゲートラインＧＬ…とソースラインＳＬ…との各交差部に設けられたＴＦＴ１１…と、ＴＦＴ１１…上に積層された絶縁膜１２とを有する。ＴＦＴ１１は、ゲート電極１１ｇがゲートラインＧＬｊに接続され、ソース電極１１ｓがソースラインＳＬｉに接続され、ドレイン電極１１ｄが絶縁膜１２に設けられた開口１３を介して絵素電極１４に電気的に接続されている。絵素電極１４は、透過領域Ｔの絵素電極と反射領域Ｒの絵素電極との両方の領域を含んだ一続きの電極である。絵素電極１４は、開口１３の箇所を除いて絶縁膜１２上に設けられている。

絶縁膜１２に設けられた開口１３は、絵素電極１４とドレイン電極１１ｄとを接続するコンタクトホールとして機能するとともに、背面側基板５０の液晶層側表面に窪み１８を形成している。ドレイン電極（第１の電極）１１ｄは、絵素電極１４と絶縁膜１２を介して対向するとともに、絵素電極１４にデータ信号を供給する経路上にある電極である。ドレイン電極１１ｄには、絶縁膜１５を介して補助容量配線ＣＳＬが対向配置されており、ドレイン電極１１ｄと補助容量配線ＣＳＬとによって、補助容量Ｃｓを形成している。また、背面側基板５０内には、観察面側基板６０の後述する突起構造物２２を遮光するとともにバックライト光などの背面側からの外光を反射するために、反射膜１９が設けられている。さらに、ガラス基板１０の背面側には、偏光子および４分の１波長板を積層した構造を有する円偏光板１７が貼付されている。なお、円偏光板１７において、偏光子の吸収軸と４分の１波長板の遅相軸とは、４５度の角度をなすように配置されている。

観察面側基板６０は、ガラス基板２０上に、着色層およびブラックマトリクス（ＢＭ）等のカラーフィルタ層、絵素電極２１、並びに、配向膜がこの順に積層された構造を有する。絵素電極２１上には、液晶層７０に向かって突出する突起構造物２２が形成されている。着色層は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）等の層がそれぞれ、背面側基板５０の絵素電極１４にそれぞれ対応するようにも配置されている。突起構造物２２はそれぞれ、背面側基板５０の反射膜１９に対応するように設けられている。絵素電極２１は、全面一体電極（共通電極）として形成されている。ガラス基板２０の観察面側には、偏光子および４分の１波長板からなる円偏光板が貼付されている。なお、円偏光板２３において、偏光子の吸収軸と４分の１波長板の遅相軸とは、４５度の角度をなすように配置されている。また、円偏光板１７の４分の１波長板の遅相軸と、円偏光板２３の４分の１波長板の遅相軸とは、９０度の角度をなすように配置されている。

液晶層７０は、負の誘電率異方性を持つネマチック液晶から構成される。表示パネル１の表示モードは、垂直配向（ＶＡ）モードであり、液晶は、印加電圧オフ時には、各基板５０および６０の配向膜表面に垂直に配向し、印加電圧オンで水平方向に向かって倒れ込む。本実施形態では、背面側基板５０の絵素電極１４に細い開口（スリット）１４ａを設け、観察面側基板６０に突起構造物２２を設けることにより、いわゆるマルチドメイン化を行っている。これにより、液晶が無秩序に倒れ込むことによるディスクリネーションを防止することができるとともに、どの方向から見ても均一な表示が得られるようにすることができる。

透過領域Ｔのセル厚（液晶層厚）は、ｄＴで一定である。これに対し、反射領域Ｒは、透過領域Ｔのセル厚ｄＴと同一であるセル厚ｄ１を持った第一区域１Ｒと、透過領域Ｔのセル厚ｄＴよりも大きなセル厚ｄ２を持った第二区域２Ｒと、透過領域Ｔのセル厚ｄＴよりも小さなセル厚ｄ３を持った第三区域３Ｒとを備える（ｄ３＜ｄ１＜ｄ２、ｄ１＝ｄＴ）。

第一区域１Ｒは、反射領域Ｒの絵素電極１４と、観察面側基板６０の突起構造物２２が設けられていない領域とが対向するセル領域である。第二区域２Ｒは、開口１３と観察面側基板６０とが対向するセル領域である。セル厚ｄ２は開口１３の深さを含んでいる。第三区域３Ｒは、反射領域Ｒの絵素電極１４と突起構造物２２とが対向するセル領域である。

なお、各領域における絵素電極１４の開口１４ａが形成されている領域、すなわち絵素電極１４が形成されていない領域は、絵素電極１４が形成されているとしたときのセル厚を有するものとする。なお、絵素電極の開口が設けられた領域、すなわち絵素電極１４が形成されていない領域は、第一区域１Ｒ、第二区域２Ｒ、第三区域３Ｒ、および透過領域Ｔのいずれにも属さない領域である。

上記の構成の絵素ＰＩＸにおいて、反射領域Ｒによる反射表示のガンマ曲線は、第一区域１Ｒ、第二区域２Ｒ、および第三区域３Ｒのそれぞれのガンマ曲線を合成したものになる。本実施形態では、透過表示のガンマ曲線と反射表示のガンマ曲線とはいかなる手法でも合わせることは行わず、互いにずれたままにしておく。その際、反射表示のガンマ曲線が透過表示のガンマ曲線よりも上側に存在するようにし、反射表示のガンマ曲線には少なくとも１つの変曲点を存在させる。また、反射表示のガンマ曲線には、特性上好ましくない階調反転が生じないようにする。

ここで言うガンマ曲線は、測定により得られるガンマ曲線に理論曲線のパラメータをフィッティングさせて得られたフィッティング曲線を指している。また、変曲点は、当該フィッティング曲線に現れる変曲点を指す。変曲点は、当該変曲点に低輝度階調側から限りなく近づいたときの近傍と、高輝度階調側から限りなく近づいたときの近傍とのうちの一方が、２階の微分係数が常に負の、上に凸の曲線となり、他方が２階の微分係数が常に正の、下に凸の曲線となる点である。また、ここでは、変曲点には必ずしも２階の微分係数は存在していなくてもよく、２階の微分係数が存在する場合にはそれがゼロである。上記フィッティング曲線は、少なくとも、上記変曲点を境にして複数のガンマ値を有する曲線が連続的に接続されたものである。また、両曲線が反射率および透過率がゼロとなることで重なっている箇所があってもよい。

階調反転は、図２に示すように、反射表示の階調を大きくしていくと、反射率が極大値に達した後に、逆に低下する現象を指す。従来は、反射表示のガンマ曲線に変曲点を存在させようとすると、階調反転が生じてしまっていた。図２は、フィッティング曲線ｆ２に対して反射率が５０％の付近で変曲点Ｐ２を存在させた例であり、最大階調の手前（規格化階調が１となる手前）で階調反転が生じていることを示している。曲線ｇ１、曲線ｇ２は、それぞれ、測定により得られた反射表示のガンマ曲線、透過表示のガンマ曲線である。透過表示のガンマ曲線のフィッティング曲線は図示を省略してある。

本実施形態の前記絵素ＰＩＸについて、反射表示のガンマ曲線が少なくとも１つの変曲点を有する条件を求めると、
（第三区域３Ｒの領域面積）／（第一区域１Ｒの領域面積）≦４
（１）
となる。

また、反射表示のガンマ曲線に階調反転が生じない条件を求めると、
（第三区域３Ｒの領域面積）／（第一区域１Ｒの領域面積）≧２
、かつ、
（第一区域１Ｒの領域面積）／（第二区域２Ｒの領域面積）≧２．５
（２）
となる。

従って、反射表示のガンマ曲線が、階調反転を生じずに少なくとも１つの変曲点を有する条件は、
２≦（第三区域３Ｒの領域面積）／（第一区域１Ｒの領域面積）≦４
、かつ、
（第一区域１Ｒの領域面積）／（第二区域２Ｒの領域面積）≧２．５
（３）
となる。各領域面積は各領域を図３の（ａ）のように平面図上で見たときの面積である。また、第三区域３Ｒのセル厚ｄ３は厳密には突起構造物２２の形状により部分的に異なるが、ここでは突起構造物２２が扁平であると近似して第三区域３Ｒ中でセル厚ｄ３を、図３の（ｂ）に示されているように突起構造物２２と絵素電極１４との間の最短距離で一定と見なした。

なお、上記（１）〜（３）の条件を求めるにあたり、セル厚比を、
ｄ１：ｄ２：ｄ３＝２ ： ３．７ ： １
（４）
とした。

（１）〜（３）のような条件を設定するには、透過領域Ｔのセル厚ｄＴと、反射領域Ｒのセル厚ｄＲとの間に、
（９／１６）×ｄＴ≦ｄＲ≦２×ｄＴ
（５）
の関係があるｄＲが、反射領域Ｒ中に少なくとも１箇所存在すればよい。上記（４）のセル厚比が設定されている図３の（ｂ）の場合には、ｄ２が（５）の関係を満たすｄＲに相当する。なお、反射領域Ｒが、（５）の関係を満たす均一なセル厚ｄＲで構成されていてもよいし、図３の（ｂ）のように（５）の関係を満たすｄＲを少なくとも１種類含む、２種類以上のセル厚ｄＲで構成されていてもよい。

図１に、測定で得られたガンマ曲線ｅ１のフィッティング曲線（第１フィッティング曲線）ｆ１が、測定で得られたガンマ曲線ｅ２のフィッティング曲線（第２フィッティング曲線、図示を省略）よりも、フィッティング曲線ｆ１の反射率および第２フィッティング曲線の透過率がともにゼロとなる領域を除いて上側に存在し、フィッティング曲線ｆ１が上記（３）の条件を満たしている場合のガンマ特性を示す。ガンマ曲線ｅ２のフィッティング曲線（第２フィッティング曲線）はガンマ曲線ｅ２に非常に近く、フィッティング曲線ｆ１よりも下側にあることが明らかであるため、図示を省略してある。

図１では、フィッティング曲線ｆ１には、変曲点Ｐ１を存在させている。このとき３１階調目の点は、反射率が４０％〜６０％となるように反射表示のガンマ値を設定するのが好ましい。それは、中央付近の階調となる３１階調目の点を４０％より低い反射率とすると反射表示のガンマ曲線が変曲点を有しなくなり、また、中央付近の階調となる３１階調目の点を６０％より大きな反射率とするのは、上述した（５）のセル厚領域の範囲内では実現困難であるからである。従って、３１階調目における反射率を４０％以上とすることにより、反射表示のガンマ曲線に変曲点を存在させやすくすることができ、また、３１階調目における反射率を６０％以下とすることにより、セル厚の条件によるガンマ特性の設定を容易にすることができる。また、変曲点を設ける箇所を２４階調から４０階調の間とすれば、反射率を容易に設定目標値とすることができる。これにより、２４階調から４０階調の間は、反射率を設定目標値とすべき変曲点の位置を与える一つの基準となる。

また、変曲点は複数設けられていてよく、各変曲点の前後ではガンマ値は変化するが、曲線上の任意の領域でガンマ値は変化してよい。これは前述した複数のガンマ曲線の合成により実現可能である。

従来は、反射表示および透過表示の両方のガンマ値をγ＝２．２に設定することが多く、その場合には、３１階調目の反射率は２１％と低い。

このように、本実施形態では、測定で得られた反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線が、測定で得られた透過表示のガンマ曲線のフィッティング曲線よりも、反射率および透過率がともにゼロとなる領域を除いて上側に存在するようにし、反射表示の上記フィッティング曲線には、階調反転を起こさないように少なくとも１つの変曲点を存在させるので、反射表示における低輝度領域の表示をより明るくすることができ、反射表示がより映えた表示となる。これにより、反射表示のコントラスト感が改善される。

また、このような反射表示のガンマ特性と透過領域のガンマ特性とは、セル厚およびセル領域面積の調整により実現することが可能であるので、反射表示と透過表示とで液晶駆動回路による表示データの処理や供給基準電圧を異ならせるための複雑な構成が不要である。

特に、図１のフィッティング曲線ｆ１においては、変曲点Ｐ１の低輝度階調側の近傍でガンマ値をγ＝２．２とし、変曲点Ｐ１の高輝度階調側の近傍でガンマ値はγ＝０．５〜０．８の範囲にある値としている。γ＝２．２の箇所では曲線は下に凸であり、γ＝０．５〜０．８の箇所では曲線は上に凸である。変曲点の近傍でガンマ値を上記のように設定することにより、変曲点前後でのガンマ値の変化量が十分大きくなる。変極点よりも低階調側ではγ＝２．２の表示特性のまま従来よりも明るい表示を行うことができ、かつ透過表示との差異が起こらないことになる。また、変極点よりも高階調側では階調反転がおこらず、反射表示の不良を起こす恐れがない。したがって、反射表示において特に映えた表示を得ることができる。

また、このような反射表示の表示品位向上は、従来よりも、暗い側の表示である低階調表示の輝度だけが向上することにより行われるので、外光が照射された場合でも、透過表示と反射表示とで表示品位が大きく変わってしまうということがない。表示面に部分的に外光が照射された場合でも、反射表示品位が透過表示品位に近いため、表示面全体として高表示品位を保つことができる。従って、透過表示および反射表示の両方で良好な表示品位を得ることができる。

本実施形態では図３の（ｂ）の構成を用いて図１のガンマ特性を得たが、この際に、第二区域２Ｒを、反射領域Ｒに設けた絵素電極１４とドレイン電極１１ｄとを接続する開口１３を用いて形成した。従って、開口１３の深さが加わったセル厚を用いたことにより、従来にはできなかった前記（３）の条件による反射表示のガンマ曲線の合成が可能となり、その結果、図１のガンマ特性を得ることが可能となっている。

なお、上記例では垂直配向（ＶＡ）の液晶を用いたが、これに限ることなく、任意の駆動モードの液晶を用いることができる。図３の（ａ）および（ｂ）のセルに平行配向の液晶を充填し、突起構造物２２をセル厚を制御することにのみ用いてもよい。

以上に説明した液晶表示パネルは、周辺回路やバックライトなどの各種装置（バックライトは液晶表示パネルに含まれていてもよい）、ベゼルなどがさらに取り付けられることにより、液晶表示装置となる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の液晶表示パネルは、以上のように、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルであって、測定により得られた反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線である第１フィッティング曲線が、上記第１フィッティング曲線の反射率、および、測定により得られた透過表示のガンマ曲線のフィッティング曲線である第２フィッティング曲線の透過率がともにゼロとなる領域を除いて、上記第２フィッティング曲線よりも上側に存在し、上記第１フィッティング曲線には、階調反転が存在しないとともに、少なくとも１つの変曲点が存在する。

以上により、反射表示の表示品位を容易に向上させることのできる透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルを実現することができるという効果を奏する。

発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。

本発明は、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置に好適に使用することができる。

Claims (13)

1. 透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルであって、
   絵素の透過領域のセル厚を一定のｄＴ、上記絵素の反射領域のセル厚をｄＲとしたとき、
   （９／１６）×ｄＴ≦ｄＲ≦２×ｄＴ
   の関係を満たすｄＲが、上記反射領域に少なくとも１箇所存在し、
   電圧無印加時における液晶の配向状態は、上記反射領域と上記透過領域とで同じであり、
   上記反射領域が、セル厚ｄ１を有する領域である第一区域と、セル厚ｄ２を有する領域である第二区域と、セル厚ｄ３を有する領域である第三区域とからなり、ｄ３＜ｄ１＜ｄ２、かつ、ｄ１＝ｄＴ、かつ、ｄＴ＜ｄ２≦２×ｄＴであり、
   測定により得られた反射表示のガンマ曲線のフィッティング曲線である第１フィッティング曲線が、上記第１フィッティング曲線の反射率、および、測定により得られた透過表示のガンマ曲線のフィッティング曲線である第２フィッティング曲線の透過率がともにゼロとなる領域を除いて、上記第２フィッティング曲線よりも上側に存在し、
   上記第１フィッティング曲線には、階調反転が存在しないとともに、少なくとも１つの変曲点が存在し、
   上記第１フィッティング曲線のガンマ値は、上記変曲点の低輝度階調側の近傍で２．２であり、上記変曲点の高輝度階調側の近傍で０．５〜０．８の範囲にある値であることを特徴とする液晶表示パネル。
2. 上記反射領域は、上記関係を満たすｄＲを有する領域として、上記透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルに備えられるアクティブマトリクス基板における上記反射領域の絵素電極が第１の絶縁膜を介して対向配置された第１の電極に接続されるように上記第１の絶縁膜に開口されたコンタクトホールを含む領域を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 上記第１の電極は、第２の絶縁膜を介して補助容量配線と対向していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
4. 上記第１の電極は、上記アクティブマトリクス基板における、上記反射領域の絵素電極および上記透過領域の絵素電極にデータ信号を供給する経路上の電極であることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示パネル。
5. 上記透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示パネルに備えられる対向基板における、上記アクティブマトリクス基板の上記反射領域の上記絵素電極と対向する領域中に、液晶層に向かって突出する突起構造物が設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
6. 上記液晶層は、液晶が垂直配向モードで駆動されるものであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示パネル。
7. 上記液晶層は、液晶が平行配向モードで駆動されるものであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示パネル。
8. 上記アクティブマトリクス基板の上記反射領域の絵素電極と上記対向基板の上記突起構造物が設けられていない領域とが対向するセル領域を上記第一区域、上記コンタクトホールと上記対向基板とが対向するセル領域を上記第二区域、上記アクティブマトリクス基板の上記反射領域の上記絵素電極と上記突起構造物とが対向するセル領域を上記第三区域としたとき、
   ２≦（第三区域の領域面積）／（第一区域の領域面積）≦４
   、かつ、
   （第一区域の領域面積）／（第二区域の領域面積）≧２．５
   であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
9. ２≦（第三区域の領域面積）／（第一区域の領域面積）≦４
   、かつ、
   （第一区域の領域面積）／（第二区域の領域面積）≧２．５
   であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
10. 全階調が０〜６３階調からなるとしたとき、３１階調目における反射率が４０％以上であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
11. 全階調が０〜６３階調からなるとしたとき、３１階調目における反射率が６０％以下であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
12. 上記変曲点における入力階調は、全階調が０〜６３階調からなるとしたとき、２４階調から４０階調の間であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の液晶表示パネル。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の液晶表示パネルを備えていることを特徴とする液晶表示装置。

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