(57)【要約】  本発明は、第一の液晶セルを含む反射サブ画素（１１ｂ）と、第二の液晶セルを含む透過サブ画素（１１ａ）とを備える少なくとも1つの画素を有する透過反射型液晶ディスプレイデバイス（１１）に関する。このデバイスは、上記第一の液晶セルと第二の液晶セルとが互いに異なる駆動電圧にて駆動されるように構成されたことを特徴とする。本発明は、またこのような透過反射型液晶ディスプレイデバイスを駆動するための方法に関する。
2005512123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の液晶セルを含む反射サブ画素と第二の液晶セルを含む透過サブ画素とを備える少なくとも1つの画素を有する透過反射型液晶ディスプレイデバイスであって、前記第一および第二の液晶セルが、互いに異なる駆動電圧で駆動されるように構成されることを特徴とする透過反射型液晶ディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記サブ画素の一方にサブ画素電圧変更デバイスが設けられることを特徴とする請求項１記載の透過反射型液晶ディスプレイデバイス。
【請求項３】
前記サブ画素電圧変更デバイスは前記一方のサブ画素の液晶セルと直列に接続されることを特徴とする請求項２記載の透過反射型液晶ディスプレイデバイス。
【請求項４】
前記サブ画素電圧変更デバイスは第一のコンデンサからなることを特徴とする請求項２または３記載の透過反射型液晶ディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記一方のサブ画素の液晶セルと並列に第二の変更回路が接続され、前記第二の変更回路は前記サブ画素電圧変更デバイスと直列に接続されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の透過反射型液晶ディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記第二の変更回路は第二のコンデンサからなることを特徴とする請求項５記載の透過反射型液晶ディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記第一および第二の液晶セルの液晶材が、互いに異なるツイスト角度を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の透過反射型液晶ディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記サブ画素電圧変更デバイスは、前記ディスプレイのデータラインによって前記一方のサブ画素に加えられる電圧を変更するように構成されたことを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
【請求項９】
第一の液晶セルを含む第一のサブ画素と第二の液晶セルを含む第二のサブ画素とを備える少なくとも1つの画素を有する透過反射型液晶ディスプレイデバイスにアドレッシングするための方法であって、
前記第一の液晶セル上に第一の駆動電圧を加えるステップと、
前記第二の液晶セル上に第二の駆動電圧を加えるステップと、を含み、
前記第一の駆動電圧と前記第二の駆動電圧とが異なることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記液晶ディスプレイは前記第一のサブ画素内に、サブ画素電圧変更デバイスを備え、さらに、
それぞれ、前記第一および第二のサブ画素上に、所望の前記第二の駆動電圧に等しい共通の電圧をそれぞれ加えるステップを含み、前記第二のサブ画素に前記第二の駆動電圧が加えられる際に、前記第一の液晶セル上の電圧は前記サブ画素電圧変更デバイスのために、前記第一の駆動電圧と実質的に等しくなることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記第一および第二の駆動電圧は、前記ディスプレイデバイスの反射サブ画素の場合は反射を、透過サブ画素の場合は透過を最適化するために個別に決定されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記サブ画素電圧変更デバイスは前記一方のサブ画素の前記液晶セルと直列に配列されることを特徴とする請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
前記サブ画素電圧変更デバイスは第一のコンデンサから成ることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記デバイスは、更に、前記一方のサブ画素の液晶セルと並列に接続された第二の変更回路を備え、前記第二の変更回路は前記サブ画素電圧変更デバイスと直列に接続されることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記第二の変更回路は第二のコンデンサからなることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
更に、前記デバイスは、前記第一のサブ画素の液晶層が第一のツイスト角度を有し、前記第二のサブ画素の液晶層が第二のツイスト角度を有するように構成され、前記第一および第二のツイスト角度が互いに異なることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一の液晶セルを含む反射サブ画素（reflective sub-pixel）と第二の液晶セルを含む透過サブ画素（transmissive sub-pixel）とを備える少なくとも1つの画素を有する透過反射型（transflective）液晶ディスプレイデバイスに関する。
【０００２】
本発明は、更に、このような透過反射型液晶ディスプレイデバイスにアドレッシングするための方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ（liquid crystal display, LCD）は、その低電力消費、信頼性、及び低価格のために、PDA、ラップトップ、セルラ電話機等の移動体用途に対する、標準的なディスプレイ選択枝となっている。今日、市場においては、アクティブマトリックス反射型・透過型LCD等の様々なタイプのLCDが販売されている。反射型LCDは、とりわけ、直射日光に曝される屋外での使用に適する。ただし、反射型LCDのコントラスト比は透過型ディスプレイと比較して低く、さらに、悪いイルミネーション条件下では、このタイプのディスプレイは輝度（brightness）は低くなる。他方、透過型のLCDは良好なコントラスト比を有するが、ただし、透過型のLCDの場合、直射日光が当るようなイルミネーション条件下では、ほとんど読むことができなくなる。更に、透過型のディスプレイではバックライトが使用され、このため、電力消費が増加する。
【０００４】
このため、あらゆる照明環境の下で良好なディスプレイ特性を有するディスプレイの必要性が存在する。1つの解決手段は、同時に透過モード（transmissive mode）と反射モード（reflective mode）の両方にて用いることができるいわゆる透過反射型LCDを用いる方式である。この方式によると、バックライトの強度が、手操作にて、或いは、光ダイオード等を用いて自動的に、照明状態に適合するように調節される。本発明は、透過反射型液晶ディスプレイ、及びこのタイプのディスプレイのバックライト効率（backlight efficiency）を改善するための方法に関する。
【０００５】
上述のような透過反射型ディスプレイが、例えば、米国特許第6 195 140号明細書において開示されているが、これによると、液晶ディスプレイデバイスは、反射領域と透過領域とを有する。
【０００６】
ただし、良好なコントラストを有する透過反射型ディスプレイを達成するためには、各々がこのディスプレイのサブ画素を構成する反射領域と透過領域の両方を、本質的に、零なる透過或いは反射を有する状態に駆動することが可能である必要がある。そして、この状態は、良好な暗い状態（good dark state）と呼ばれる。
【０００７】
ディスプレイデバイスのこれら異なる状態の透過或いは反射は、そのディスプレイの、ツイスト角度（twist angle）、及び有効光学厚（effective optical thickness）uに依存し、これは、（ツイストのないネマチック層の場合は）以下によって与えられる：
u ＝  ｄ・Δｎ／λ                  （１）
【０００８】
ここで、ｄはセルギャップを表し、Δｎはその液晶層の複屈折を表し、λは入射光の波長を表す。液晶セル上に（閾値より高い）電場が加えられると、液晶は傾き始め、セルを通過する光の複屈折は減少する。従って、式（１）に定義されるのと類似のやり方にて、セルの、有効複屈折（Δｎ）と有効光学厚（effective optical thickness）（ueff）を定義することが可能となる。これらΔｎeff及びueffは、セルに加えられる電圧の関数として変化する。
【０００９】
上で暗示されるように、透過反射型ディスプレイの反射並びに透過は、光学厚uとツイスト角度（φ）に依存する。更に、光学厚uの有効値（ueff）は、ディスプレイ上に電場を加えることで変化（低下）させることができる。伝統的には、透過型ディスプレイの反射サブ画素と透過サブ画素の両方は同一の光学厚を有する。こうして、従来のディスプレイによると、光学厚uの値については、各サブ画素の透過と反射の両方とも相対的に高い値（明るい状態）を有し、有効光学厚ueff（これら画素上にある電場が加えられたときの値）の値については、各サブ画素の透過と反射の両方とも相対的に低い値（暗い状態）を有する。セルの暗い状態においては、反射サブ画素と透過サブ画素の両方が同一の有効光学厚ueff を有することを必要されるために、反射サブ画素内の反射器（reflector）を通過したばかりの偏光状態は透過サブ画素内の液晶層に入射した光の偏光状態と同一であることを要求される。暗い状態の場合は、光のこの偏光状態は、円偏光状態（circular polarized state）である。透過サブ画素内でこれを達成するためには、補償ホイル（compensation foil）を設け、これによって入口側偏光子（entry polarizer）の直線偏光（linear polarization）を円偏光に変換することが必要とされる。他方、反射サブ画素の明るい状態において最大の反射を得るためには、反射器を通過したばかりの光は直線偏光されていることを要求され、これを達成するためには、セルの光学厚とツイスト角度が調節される。ただし、透過サブ画素の明るい状態においては、液晶層に入った光は補償ホイルによって円偏光された状態にとどまる。直線偏光状態を直線偏光状態に変換する液晶層は、円偏光状態を円偏光状態に変換することを証明することができる。こうして、出口側偏光子（exit polarizer）の所では、光の半分は吸収されることとなり、明るい状態においては、透過はたった５０％となる。
【００１０】
上述の問題、つまり、透過サブ画素の透過が明るい状態おいて落ちることに対する1つの解決策が、上述の米国特許第6 195 140号明細書において提唱されている。つまり、ここに開示されるディスプレイデバイスの場合は、反射サブ画素と透過サブ画素が、それぞれ、異なるセルギャップを有し、これによってuの値が最適化される。ただし、この解決方法では、短所として、上述の異なるセルギャップを達成するために、その表面の下側領域と上側領域にアクティブプレート（active plate）を設けることが必要となり、このアクティブプレートを製造するための費用が高くつく。
【００１１】
従って、上述の技術的課題を解決するための他の手段が要請される。
【発明の開示】
【００１２】
従って、本発明の1つの目的は、上述の欠点を克服することができる透過反射型液晶ディスプレイを達成することにある。
【００１３】
本発明のもう1つの目的は、より増加されたバックライト効率を有する透過反射型ディスプレイデバイスを提供することにある。
【００１４】
本発明の更にもう1つの目的は、広い視角（viewing angle）を有する透過反射型ディスプレイデバイスを提供することにある。
【００１５】
これら及びその他の目的は、上で導入の目的として説明された、反射サブ画素と透過サブ画素が互いに異なる駆動電圧にて駆動されるように構成されることを特徴とするディスプレイデバイスによって達成される。これにより、余分の自由度が導入され、この余分の自由度を用いて、透過サブ画素と反射サブ画素の透過が最適化される。本発明を用いることで、反射サブ画素の暗い状態と透過サブ画素の暗い状態とが、有効光学厚ueffに対する異なる値を有することが可能となり、この効果として、反射サブ画素の暗い状態と透過サブ画素の暗い状態とを異なる電圧にて駆動することが可能となる。好ましくは、これらサブ画素の一方にサブ画素電圧変更デバイス（sub-pixel voltage altering device）が設けられる。これらサブ画素の一方に上記電圧変更デバイスを追加することで、反射サブ画素の液晶セルと透過サブ画素の液晶セルとを互いに異なる電圧で駆動することが可能となる。更に、これらサブ画素の一方に電圧変更デバイスを追加することで、より単純な駆動集積回路を用いること、及びディスプレイのデータラインの数を低減することが可能となる。
【００１６】
好ましくは、上述のサブ画素電圧変更デバイスは、その一方のサブ画素の液晶セルと直列に接続される。これによって上述の電圧変更（voltage altering）を分圧すること（voltage division）ことによって達成することが可能となるが、これはむしろ単純な方法であるといえる。本発明の1つの実施例によると、上述のサブ画素電圧変更デバイスは、第一のコンデンサによって形成され、こうすることで、単純、安定、かつ、コスト効率の良い電圧変更のためのデバイスが達成される。
【００１７】
もう一つの好ましい実施例においては、上述の一方のサブ画素の液晶セルと並列に、第二の変更回路（second altering circuit）が接続され、この第二の変更回路は、上述のサブ画素電圧変更デバイスと直列に接続される。こうすることで、駆動エレクトロニクス（driving electronics）内の単一の電圧が、両方のサブ画素の単一のグレーレベル（gray-level）に対応することとなり、結果として、比較的単純な駆動エレクトロニクスをディスプレイのために用いることが可能となる。上述の第二の変更回路は、好ましくは、第二のコンデンサから構成される。こうすることで、単純、安定、かつ、コスト効率の良いデバイスが達成される。
【００１８】
本発明の1つの代替実施例によると、上述の反射サブ画素と透過サブ画素は、それぞれ、第一の液晶層セグメントと第二の液晶層セグメントから成り、これらは互いに異なるツイスト角度（twist angle）を有する。こうすることで、透過サブ画素のバックライト側（backlit side）の補償ホイル（compensation foil）と偏光子オリエンテーション（polariser orientation）の選択に対する余分の自由度が得られ、これをバックライト（backlight）の全体としての効率を増加するために利用することが可能となる。
【００１９】
もう1つの好ましい実施例においては、上述のサブ画素電圧変更デバイスは、ディスプレイのデータラインによって上述の一方のサブ画素に加えられる電圧を変更するように構成される。こうすることで、1つの共通の電圧を全てのデータラインに加えること可能となり、結果として、比較的単純な駆動エレクトロニクスをディスプレイに対して用いることが可能となる。
【００２０】
本発明のこれら目的は上で導入の目的として説明された方法によっても達成される。この方法は、
上述の第一の液晶セル上に第一の駆動電圧（Ｖ１）加えるステップと、
上述の第二の液晶セル上に第二の駆動電圧（Ｖ２）を加えるステップと、を含み、この第一の駆動電圧と第二の駆動電圧とが異なることを特徴とする。
【００２１】
こうすることで、余分の自由度が導入され、これを用いることで、透過サブ画素と反射サブ画素の透過を最適化することが可能となる。この発明を用いることで、反射サブ画素の暗い状態と透過サブ画素の暗い状態とが光学有効厚ueffに対する異なる値を有することを許され、結果として、反射サブ画素の暗い状態と透過サブ画素の暗い状態とを異なる電圧にて得る（駆動する）ことが可能となる。
【００２２】
好ましくは、液晶ディスプレイが上述の第一のサブ画素内にサブ画素（電圧）変更デバイスを備えるときは、この方法は、更に、
それぞれ、上述の第一のサブ画素と第二のサブ画素上に、所望の第二の駆動電圧（Ｖ２）に等しい1つの共通の電圧VTOTを加えるステップを含むが、第一の液晶セル（１５ａ）に加えられる電圧は、このサブ画素電圧変更デバイスのために、第二のサブ画素に第二の駆動電圧が加えられている際に、上述の第一の駆動電圧（Ｖ１）と実質的に等しくなる。
【００２３】
こうすることで、単一のデータ電圧を供給する単一の駆動回路を用いることが可能となる。
【００２４】
この方法は、もう一つの好ましい実施例においては、上述の駆動電圧を、別個に、ディスプレイデバイスの反射サブ画素の場合は反射を、透過サブ画素の場合は透過を最適化するために個別に決定するステップを含む。
【００２５】
本発明のもう1つの好ましい実施例によると、上述の第一のサブ画素内にサブ画素電圧変更デバイスを配置するステップは、上述のサブ画素電圧変更デバイスを上述の一方のサブ画素の液晶セルと直列に配置するステップから成る。こうすることで、本発明によって必要とされる、透過サブ画素の液晶セルに対する電圧と、これとは異なる反射サブ画素の液晶セルに対する電圧を、分圧を介して容易に得ることが可能となる。好ましくは、このサブ画素電圧変更デバイスは、第一のコンデンサから構成されるが、これは，本発明の結果を達成するための、コスト効率が良く、かつ、単純な1つのやり方である。
【００２６】
1つの代替実施例においては、この方法は、更に、上述の一方のサブ画素の液晶セルと並列に、第二の変更回路を接続するステップを含み、これは、上述の第一のサブ画素電圧変更デバイスと直列に接続される。この結果として、第一の駆動電圧と第二の駆動電圧との間の正確な関係を決定する際の追加の自由度が得られる。この第二の変更回路は、好ましくは、第二のコンデンサから構成される。
【００２７】
本発明のさらにもう一つの好ましい実施例においては、この方法は更に、
上述の第一のサブ画素の液晶層の所望の第一のツイスト角度を決定するステップと、
上述の第二のサブ画素の液晶層の、上述の第一のツイスト角度とは異なる所望の第二のツイスト角度を決定するステップと、
上述の第一と第二のツイスト角度を、上述の第一サブ画素と第二のサブ画素の各液晶層に適用するステップとを含む。こうすることで、透過サブ画素のバックライト側の、補償ホイルと偏光子オリエンテーションの選択に対する追加の自由度が得られ、これを用いることで、バックライトの全体としての効率を増加されることが可能となる。
【００２８】
以下では、本発明を添付の図面を参照しながらより詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１には、透過反射（transflective）型液晶ディスプレイ装置（arrangement）１１が示される。透過反射型ディスプレイは、反射（reflective）モード及び/或いは透過（transmissive）モードにて駆動され得るディスプレイである。図１によるディスプレイは、この実施例においてはツイストされたネマチック液晶層から成る、液晶層１２を備える。この液晶層１２は、透明なフロント電極１３とバック電極１４との間にサンドイッチ状に挟まれる。更に、配向層（図示せず）が、これら電極１３、１４上に、液晶材の層１２の安定な配向（eｑuilibrium orientation）を得るため、並びに、液晶材の層１２に所定のツイスト（twist）及びプレチルト角を与えるために配置される。このディスプレイ１１は、複数の画素に分割され、これら画素は、従来の技術に従って、複数のデータラインとアドレッシングラインに配列される。図１は、このような画素の1つを示す。
【００３０】
図１に示されるように、各画素は、第一のサブ画素１１ａと第二のサブ画素１１ｂに分割される。これらは必ずしも同一の面積を有する必要はなく、第一のサブ画素１１ａは透過サブ画素と呼ばれ、第二のサブ画素１１ｂは反射サブ画素と呼ばれる。各透過サブ画素１１ａは、例えばITOから製造される透明な第一のバック電極部分１４ａを含み、各反射サブ画素は、例えばアルミニウム層等の反射器（reflector）と結合された第二のバック電極部分１４ｂを備える。結果として、第一の電極部分１４ａは透過画素部分を規定し、第二の電極部分１４ｂは反射画素部分を規定する。この液晶層１２とこれら電極１３、１４とが一体となって、第一の液晶セル１５ａと第二の液晶セル１５ｂが形成される。ここでは、とりわけ、この液晶セルのこれらサブ画素は、両方とも概ね同一のセルギャップ（cell gap）を有することに注意する。
【００３１】
更に、これら液晶セルの両側には、フロント光学ホイル（opitical foil）１６ａとバック光学ホイル１６ｂとが配置される。更に、図１に示されるように、このデバイスの表示側（viewer side）にはフロント偏光子（front polarizer）１７ａが配置され、バック側には、バック偏光子１７ｂと、バックライトパネル（backlight panel）１８が配置される。
【００３２】
図２には、本発明の第一の実施例が示される。図２は、上述のような透過サブ画素と反射サブ画素とを有する、単一の画素（ディスプレイデバイスのデータラインｍとアドレッシングラインｎ）に対する電気的等価回路を示す。透過サブ画素は、ここでは、簡略的に容量CTによって表され、反射サブ画素は簡略的に容量CRによって表されている。図２においては、寄生容量については考慮されていない。透過サブ画素に対する容量CTの値及び反射サブ画素に対する容量ＣＲの値は、例えば、各々のサブ画素の、液晶セル内の液晶分子の平均配向に依存し、従って、各液晶セル上に加えられる電圧に依存する。図２に示される回路は、更に、このディスプレイの、アドレッシングラインｎとその前の或いは次のアドレッシングラインとの間に従来のやり方にて接続された蓄積容量Cstoreも備えるが、ただし、この機能は本発明に対しては必須ではなく、従ってここでは詳細には説明されない。
【００３３】
ただし、本発明によると、電圧変更デバイス（voltage altering device）、ここでは第一の容量C1が、それぞれ、透過サブ画素CT或いは反射サブ画素CRの一方と直列に配置される。図２に示される実施例においては、この第一のコンデンサC1は、反射サブ画素CR と直列に接続され、これによって、この反射サブ画素CR 上の電圧VRが、C1とCRを通じての分圧（voltage division）のために低下される。
【００３４】
VTが図２の透過サブ画素CT上の電圧を表すものとすると、反射サブ画素CR上の電圧VRは、以下によって与えられる：
VR ＝  (C1／(C1＋CR))・VT ＝  α・VT 
【００３５】
上の関係式によると、（反射サブ画素上の電圧）CRは（上述のようにCRは反射サブ画素を簡略的に表すために）、この液晶の駆動状態（driving state）に、従って、αに依存する。例えば、Δε（誘電異方性）が正の値を有する液晶材の場合は、このαの値は、液晶がスイッチされてない平坦な状態にあるときは１に接近し、（スイッチングによって）液晶の分子の傾き（tilt）が増加するにつれて、減少する。
【００３６】
これと対応するように、もし第一の容量C1が、透過サブ画素CTと直列に接続された場合は、この透過サブ画素上の電圧が、上述のように、対応するやり方にて、低下する。
【００３７】
図３には、更に、本発明の第二の実施例が示される。図３は、上述のような、透過サブ画素と反射サブ画素とを有する、単一の画素（ディスプレイデバイスのデータラインｍとアドレッシングラインｎ）に対する電気的等価回路を示す。透過サブ画素は、ここでも、簡略的に、容量CTによって表され、反射サブ画素は簡略的に容量CRによって表されている。図３においては、寄生容量については考慮されていない。透過サブ画素に対するCTの値及び反射サブ画素に対するCRの値は、各々のサブ画素の、液晶セル内の液晶分子のオリエンテーションに依存し、従って、各液晶セル上に加えられる電圧に依存する。図３に示す回路も、図２との関連で上で説明した蓄積容量Cstoreを備える。
【００３８】
ただし、本発明によると、図２との関連でも説明したように、サブ画素電圧変更デバイス（sub-pixel voltage altering device）、ここでは第一の容量C1が、透過サブ画素CT或いは反射サブ画素CRの一方と直列に配置される。更に、第二の変更デバイス、ここでは、容量C2が、透過サブ画素CT或いは反射サブ画素CRの同一の一方と並列に接続される。図３に示される実施例においては、第一のコンデンサC1は透過サブ画素CTと直列に接続され、第二のコンデンサC2は透過サブ画素CTと並列に接続される。この場合は、 VRが図３内の反射サブ画素CR上の電圧を表すものとすると、透過サブ画素CT上の電圧VTは以下によって与えられる：
VT ＝  (C1／(C1＋C2＋CR))・VR ＝  α・VR 
【００３９】
こうして、コンデンサC1の値とC2の値とを適当なやり方で選択することで、βの値及び電圧依存性の両方を変更することができる。並列コンデンサ、例えば、C2はリソグラフィックスペーサを用いて製造される。スペーサの材料、並びにスペーサの面積を選択することで、スペーサによって分離された電極によって適当な平坦なプレートコンデンサが形成される。この方法では、スペーサの正確な位置決めが必要とされるが、これはリソグラフィによって達成される。
【００４０】
以下では、本発明の上述の実施態様の幾つかの例について説明する。
【００４１】
図４は、ツイストのない（non-twisted）透過反射型ディスプレイの場合の反射曲線と透過曲線のシミュレーション結果を示す。図１に示されるような偏光子１７a、１７ｂの液晶層１２のLCダイレクタ（director）に対する角度は４５度とされ、セルギャップ（セル間の幅）は、反射が最大となる、d・Δｎ/λ＝０．５を満たす光学有効厚（optical effective thickness）が得られるように調節された。このケースにおいては、液晶材は、ε‖ ＝２、Δε＝８．３なる値を有する。図４には、２つの透過曲線がプロットされている。第一の曲線T1は、透過サブ画素と反射サブ画素の両方に対して、光学有効厚ueffが同一とされる従来の技術による解決を示す。この方法では、暗い状態（dark state）において円偏光が必要とされるために、明るい状態（bright state）における透過は５０％或いはそれ以下に制限される。第二のケースT2においては、透過サブ画素は１．５Ｖと４．５Ｖとの間でスイッチされ、同時に、第一のコンデンサC1の値が、反射サブ画素は１．２６Ｖと２．５７Ｖとの間でスイッチされるように調節される。これによって、バックライトの効率は、４５％から７２％に増加される。
【００４２】
図５は、５７度ツイストされた透過反射型ディスプレイの場合の、反射曲線と透過曲線のシミュレーション結果を示す。図１に示されるような、表示側の偏向子１７aの、表示側のLCダイレクタに対する角度は３０度とされ、セルギャップは、d・Δｎ/λ＝０．８８なる光学厚が得られるように調節された。このケースにおいては、液晶材は、ε‖ ＝３．６、Δε＝６．７なる値を有する。図５には、透過サブ画素に対する３つの代替がプロットされている。第一のバリエーションとして、両方のサブ画素が１．３Ｖと２Ｖとの間でスイッチされた場合は、バックライト効率はたった３７％となる。第二のバリエーションとして、透過サブ画素は１．５Ｖと２．８Ｖとの間でスイッチし、反射サブ画素が１．３Ｖと２Ｖとの間でスイッチした場合は、バックライトの効率は９０％に増加される。第三のバリエーションとして、透過サブ画素を１．６Ｖと２．７Ｖとの間でスイッチした場合は、バックライトの効率は８２％に増加される。両方のケースにおいて、バックライト効率は２倍以上となる。
【００４３】
上の例の全てにおいて、上述の、αとβの電圧依存性は、暗い状態に対しては、αとβの値を下げることが必要となるために、有益であることに注意する。
【００４４】
更に、上で説明されたそれが本発明による透過反射型液晶デバイスにおいて用いられる唯一の反射モードではなく、原理上は、全ての反射液晶モードを用いることができることにも注意する。
【００４５】
本発明の第三の好ましい実施例によると、透過反射型ディスプレイは、図１に示され、上で説明されたような、透過サブ画素と反射サブ画素を有する。透過サブ画素は、上と同様に、簡略的に容量CTにて表され、反射サブ画素は簡略的に容量CRにて表される。この発明（実施例）によると、サブ画素電圧変更デバイス、例えば、第一の容量C1が、透過サブ画素CT或いは反射サブ画素CRの一方と直列に配置される。これらサブ画素の一方をコンデンサと直列に接続することで、両方のサブ画素を異なる電圧にて駆動することが可能となる。更に、反射サブ画素と透過サブ画素の液晶材は、それぞれ、異なるツイスト角度を有するように構成される。これは、当分野において周知のやり方にて、光アライメント（photo-alignment）を用いることで、液晶分子の配向を局所的に定義することができるため、上述の配向層を光アライメントすることによって達成される。この方法によると、長所として、補償ホイル（compensation foil）を選択する際に、２つの自由度（暗い状態の電圧とツイスト角度）が許され、これを利用することで、バックライトの効率を増加させることができる。つまり、透過サブ画素のツイスト角度を注意深く選択することで、グレースケールの線形性（grayscale linearity及び/或いは視角（viewing angle）の両方を改善できるととともに、後に説明するように、駆動電圧を下げることができ、この結果として、電力の大きな節減と、視角の改善が達成される。
【００４６】
図６には、本発明の上述の第三の実施例に従うディスプレイの反射及び透過の例が示される。図６は、反射サブ画素が６３°のツイスト角度を有する場合の、本発明による透過反射型ディスプレイの反射対電圧及び透過対電圧を示す。この液晶材及びセルギャップは、d・Δn＝０．７５となるように調節され、液晶材はε‖ ＝３．６、Δε＝６．７なる値を有する。透過サブ画素上の電圧を増加させること（及びディスプレイのバックライト側に適当な訂正ホイルを塗布することで）、図６に示すように、バックライト効率の４０％から８０％への増加が達成される。図６には、更に、９０°ツイストされたセルに対する対応する曲線も示される。ツイスト角度を増加することで２つの長所が得られる。第一に、暗い状態により低い電圧にて到達でき（することができ）、このため、ディスプレイパネル内及び駆動集積回路内の両方において電力を節約することができる。第二に、バックライトの効率がさらに高くなる。具体的には、透過サブ画素を３．８Ｖと１．６Ｖとの間で駆動し、反射サブ画素を２．５Ｖと１．３Ｖとの間で駆動した場合、９０％なるバックライト効率が達成される。更に、両方のサブ画素間でのグレースケール線形性の差は僅となる。同程度のグレースケールの類似性を、６３°ツイストされた場合において達成するためには、明るい状態を１．９Ｖにて駆動することが必要となり、このため、バックライト効率は７５％に低下する。
【００４７】
図７ａは反射サブ画素のコントラスト比を示す。コントラスト比は、それぞれ、明るい状態と暗い状態の反射率の比として計算され、暗い状態は、このケースにおいては、２．５Ｖにて駆動される。図７ｂは透過サブ画素のコントラスト比を示し、図７ｃは、９０°ツイストされた透過サブ画素に対するコントラスト比を示す。これら３つの全ての図面において、通常の表示方向の周辺でのコントラスト比は２５よりもかなり高い。図７ｂ及び７ｃからわかるように、２５より高いコントラスト比を有する中央部分は、９０°ツイストした場合の方が、６３°ツイストした場合よりもかなり大きい。
【００４８】
この視角の改善は、追加の補償ホイルを用いることなく達成される。勿論、垂直入射光の偏光状態を変えることのない補償ホイルを用いることで、ディスプレイの視角特性を更に改善させることもできる。
【００４９】
要約として、本発明によると、別個の反射サブ画素と透過サブ画素とを有する、透過反射型ディスプレイが提唱される。このディスプレイは、同時に、両方のモードにて動作され、このため用途の範囲が非常に拡大する。これら両方のサブ画素は、異なる電圧にて駆動される。これにより、透過サブ画素のバックライト側の、補償ホイルと偏光子オリエンテーションの選択の際の追加の自由度が得られ、これを利用して、バックライトの全体としての効率を増加させることが可能となる。本発明によると、これらサブ画素の一方に、電圧変更デバイスが導入される。1つの実施例においては、このために、コンデンサが追加され、これがそのサブ画素の液晶セルと直列に接続され、これによって電圧が分割される。
【００５０】
本発明によると、こうして、バックライトの効率が２倍以上改善され、このため、例えば、本発明によるディスプレイを含む移動デバイスの蓄電池寿命は著しく増加する。この方法は、加えて、各サブ画素に対して異なるセルギャップを用いる、他の方法と比較して、製造も容易である。更に、透過セルのギャップを（従来技術によるデバイスの場合のように）反射セルのギャップの２倍とすることを必要とされず、このため、本発明によるデバイスの製造はこの面でも簡単となる。更に、本発明による解決策によると、従来技術による単一ギャップを有するデバイスと比較して透過がより高くなることに加えて、光アライメントを用いる必要もなくなる。
【００５１】
1つの代替実施例においては、別個の反射サブ画素と透過サブ画素を有する透過反射型ディスプレイであって、各サブ画素が異なるツイスト角度を有する、ディスプレイが提唱される。この異なるツイスト角度は光アライメントによって達成され、両方のサブ画素は異なる電圧にて駆動される。この方法によると、透過サブ画素のバックライト側の、補償ホイルと偏光子オリエンテーションを選択する際の追加の自由度が得られ、これを用いることでバックライトの全体の効率を増加させることが可能となる。この実施例によると、これらサブ画素の一方に電圧変更デバイスが導入される。このために、1つの実施例においては、コンデンサが追加され、これがそのサブ画素の液晶セルと直列に接続され、これによって電圧が分割される。本発明によると、上述のように、これによってバックライトの効率が２倍以上に増加される。透過サブ画素のツイスト角度を注意深く選択することで、グレースケールの線形性とディスプレイの視角の両方を改善することができ、同時に、駆動電圧を下げることもでき、この結果、電力消費の大幅な削減と視角の改善が達成される。
【００５２】
上で説明された、透過サブ画素と反射サブ画素に対して用いる、異なる電圧は、駆動集積回路によって（つまり、駆動集積回路内に電圧変更デバイスを組み込むことによって）これら異なる駆動電圧を直接に生成することによって達成することも、或いは、上述のように、サブ画素内に電圧変更デバイスを追加することによって達成することもできる。後者方がより単純な駆動集積回路を用いることができる点とディスプレイ内のデータラインの数を削減できる点から見て有利である。
【００５３】
更に、上述のサブ画素電圧変更デバイスは、上述のような単一のコンデンサとしてではなく、より複雑な回路として実現することもできる。例えば、LTPS（Low temperature Poly-Si（低温で形成したポリシリコン））ディスプレイの場合は、数個のトランジスタ、抵抗、及びコンデンサを備える電圧変更デバイスが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】透過反射型ディスプレイの断面を簡略的に示す図である。
【図２】本発明の第一の実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の第二の実施例を示す第二の回路図である。
【図４】ツイストのない透過反射型セルの場合の、反射と透過を駆動電圧の関数として示す図である。
【図５】５７°ツイストされた透過反射型セルの場合の、反射と透過を駆動電圧の関数として示す図である。
【図６】６３°/９０°ツイストされた透過反射型セルの場合の、反射と透過を駆動電圧の関数として示す図である。
【図７ａ】６３°ツイストされたネマチックディスプレイの反射サブ画素に対するコントラスト比を示す図である。
【図７ｂ】６３°ツイストされたネマチックディスプレイの透過サブ画素に対するコントラスト比を示す図である。
【図７ｃ】６３°/９０°ツイストされたネマチックディスプレイの透過サブ画素に対するコントラスト比を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１  透過反射型液晶ディスプレイ装置
１１ａ  透過サブ画素
１１ｂ  反射サブ画素
１２  液晶層
１３  フロント電極
１４  バック電極
１４ａ  第一のバック電極部分
１４ｂ  第二のバック電極部分
１５ａ  第一の液晶セル
１５ｂ  第二の液晶セル
１６ａ  フロント光学ホイル
１６ｂ  バック光学ホイル
１７ａ  フロント偏光子
１７ｂ  バック偏光子
１８  バックライトパネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【国際調査報告】
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