(57)【要約】【課題】面光源からの照明光を利用するフィールドシーケンシャル表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方によりカラー画像を表示する。【解決手段】複数の画素Ａにそれぞれカラーフィルタを備えない透過表示部Ａ１とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えた反射表示部Ａ２とを形成した液晶表示素子１と、この液晶表示素子１の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子１に向けて選択的に出射する面光源１８とを備え、１フレームの間に、供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を色毎に順次前記液晶表示素子１の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源１８から出射させる第１の表示制御と、前記１フレームの間に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子１の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが設けられた画素にそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なう。【選択図】    図２
2005017493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟んで対向する観察側基板とその反対側基板とからなる一対の基板と、前記一対の基板の対向する内面それぞれに設けられ、互いに対向する領域により複数の画素を形成する電極と、前記一対の基板の一方の内面に、前記複数の画素内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて設けられた赤、緑、青の３色のカラーフィルタとを備え、前記複数の画素内の前記一部の領域以外の前記カラーフィルタの無い領域により、前記観察側とは反対側から入射し、前記液晶層を透過した光の前記観察側への出射を制御する透過表示部を形成し、前記複数の画素の前記カラーフィルタが設けられた前記一部の領域により、前記観察側から入射し、前記液晶層とカラーフィルタとを透過した光を反射し、その反射光の前記観察側への出射を制御する反射表示部を形成してなる液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子に向けて選択的に出射する面光源と、
複数の色からなる１つのカラー画像を表示するための１フレームの間に、外部から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を各色毎に順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源から出射させる第１の表示制御と、前記１フレームの間に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタが設けられた画素にそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なう制御回路と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
液晶表示素子の反対側基板の内面に、複数の画素内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて反射表示部を形成するための反射膜が設けられ、カラーフィルタは、前記反射膜と液晶層との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶表示素子の反対側基板の内面に、複数の画素内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて反射表示部を形成するための反射膜が設けられ、カラーフィルタは、観察側基板の内面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶表示素子の複数の画素の反射表示部の液晶層厚は、透過表示部の液晶層厚の略１／２に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フィールドシーケンシャル表示を行なう液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィールドシーケンシャル液晶表示装置は、カラーフィルタを備えない液晶表示素子の観察側とは反対側に、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子に向けて選択的に出射する面光源を配置したものであり、複数の色からなる１つのカラー画像を表示するための１フレームの間に、外部から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を各色毎に順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源から出射させることにより、前記液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単色画像を順次表示させ、これらの単色画像の視角的な混合により１つのカラー画像を表示する（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２１７００号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、常に面光源からの照明光を利用して表示するため、電力の消費が大きい。
【０００５】
この発明は、面光源からの照明光を利用するフィールドシーケンシャル表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方によりカラー画像を表示できるようにした、省電力化をはかることができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、
液晶層を挟んで対向する観察側基板とその反対側基板とからなる一対の基板と、前記一対の基板の対向する内面それぞれに設けられ、互いに対向する領域により複数の画素を形成する電極と、前記一対の基板の一方の内面に、前記複数の画素内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて設けられた赤、緑、青の３色のカラーフィルタとを備え、前記複数の画素内の前記一部の領域以外の前記カラーフィルタの無い領域により、前記観察側とは反対側から入射し、前記液晶層を透過した光の前記観察側への出射を制御する透過表示部を形成し、前記複数の画素の前記カラーフィルタが設けられた前記一部の領域により、前記観察側から入射し、前記液晶層とカラーフィルタとを透過した光を反射し、その反射光の前記観察側への出射を制御する反射表示部を形成してなる液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子に向けて選択的に出射する面光源と、
複数の色からなる１つのカラー画像を表示するための１フレームの間に、外部から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を各色毎に順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源から出射させる第１の表示制御と、前記１フレームの間に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタが設けられた画素にそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なう制御回路とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この液晶表示装置は、液晶表示素子の複数の画素にそれぞれカラーフィルタを備えない透過表示部とカラーフィルタを備えた反射表示部とを形成し、この液晶表示素子の観察側とは反対側に、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子に向けて選択的に出射する面光源を配置し、前記制御回路により、複数の色からなる１つのカラー画像を表示するための１フレームの間に、外部から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を各色毎に順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源から出射させる第１の表示制御を行なうことにより、前記液晶表示素子の各画素の透過表示部を使用して、フィールドシーケンシャル表示によりカラー画像を表示し、また、前記制御回路により、前記１フレーム毎に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタが設けられた画素にそれぞれ書込む第２の表示制御を行なうことにより、前記液晶表示素子の各画素の反射表示部を使用して、外光を利用する非フィールドシーケンシャルの反射表示によりカラー画像を表示するようにしたものである。
【０００８】
この液晶表示装置によれば、前記面光源からの照明光を利用するフィールドシーケンシャル表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方によりカラー画像を表示することができ、したがって、前記面光源による電力の消費を少なくし、省電力化をはかることができる。
【０００９】
このように、この発明の液晶表示装置は、複数の画素にそれぞれカラーフィルタを備えない透過表示部とカラーフィルタを備えた反射表示部とを形成した液晶表示素子と、この液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子に向けて選択的に出射する面光源と、１フレームの間に、外部から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を各色毎に順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源から出射させる第１の表示制御と、前記１フレームの間に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタが設けられた画素にそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なう制御回路とを備えることにより、前記面光源からの照明光を利用するフィールドシーケンシャル表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方によりカラー画像を表示できるようにし、省電力化をはかったものである。
【００１０】
この発明の液晶表示装置において、前記液晶表示素子は、前記反対側基板の内面に、複数の画素内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて前記反射表示部を形成するための反射膜を設け、前記カラーフィルタを、前記反射膜と液晶層との間に形成した構成とするのが好ましい。
【００１１】
また、前記液晶表示素子は、前記反対側基板の内面に、複数の画素内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて前記反射表示部を形成するための反射膜を設け、前記カラーフィルタを、前記観察側基板の内面に形成した構成としてもよい。
【００１２】
さらに、前記液晶表示素子の複数の画素の反射表示部の液晶層厚は、前記透過表示部の液晶層厚の略１／２に設定するのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図６はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記液晶表示装置の一部分の断面図である。
【００１４】
この実施例の液晶表示装置は、図１及び図２に示したように、液晶表示素子１と、前記液晶表示素子１の観察側（図において上側）とは反対側に配置された面光源１８と、前記液晶表示素子１と面光源１８を制御する制御回路２１とを備えている。
【００１５】
前記液晶表示素子１は、液晶層２を挟んで対向する観察側基板３とその反対側基板４とからなる一対の透明基板と、前記一対の基板３，４の対向する内面それぞれに設けられ、互いに対向する領域により複数の画素を形成する透明電極５，６と、前記一対の基板３，４の一方の内面に、前記複数の画素Ａ内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて設けられた赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｇとを備え、前記複数の画素Ａの前記一部の領域以外のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｇの無い領域により、観察側とは反対側から入射し、液晶層２を透過した光の観察側への出射を制御する透過表示部Ａ１を形成し、前記複数の画素Ａの前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｇが設けられた領域により、前記観察側から入射し、前記液晶層２とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｇとを透過した光を反射し、その反射光の観察側への出射を制御する反射表示部Ａ２を形成した構成となっている。
【００１６】
なお、この実施例では、図２に示したように、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｇを各画素Ａの両側の領域に対応させて設け、前記画素Ａの中央の領域により透過表示部Ａ１を形成し、両側の領域により反射表示部Ａ２を形成するとともに、前記反射表示部Ａ２の面積（両側の反射表示部Ａ２の総面積）を、前記透過表示部Ａ１の面積よりも大きく、例えば透過表示部Ａ１の面積の略２倍に設定している。
【００１７】
この液晶表示素子１は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子であり、観察側基板３の内面に設けられた電極５は一枚膜状の対向電極、反対側基板４の内面に設けられた電極６は行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極である。
【００１８】
また、前記反対側基板４の内面には、前記複数の画素電極６にそれぞれ対応させて複数のＴＦＴ７が設けられるとともに、各行のＴＦＴ７にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ７にデータ信号を供給する複数のデータ配線（いずれも図示せず）が設けられている。
【００１９】
なお、図１では前記ＴＦＴ７を簡略化して示しているが、このＴＦＴ７は、前記反対側基板４の基板面上に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って前記基板面の略全域に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、前記ｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。また、前記ゲート配線は、基板面上に前記ＴＦＴ７のゲート電極と一体に形成され、前記ゲート絶縁膜により覆われており、前記データ配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記ＴＦＴ７のドレイン電極につながっている。そして、前記複数の画素電極６は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、その画素電極６に対応するＴＦＴ７のソース電極に接続されている。
【００２０】
さらに、前記反対側基板４の内面には、複数の画素Ａ内の前記予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて、前記反射表示部Ａ２を形成するためのアルミニウム系合金膜等からなる高反射率の鏡面反射膜９が設けられており、前記赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前記反射膜９と液晶層２との間に形成されている。
【００２１】
さらにまた、前記反対側基板４の内面には、前記反射表示部Ａ２に対応させて、透明な絶縁膜からなる液晶層厚調整層１０が形成されており、前記反射表示部Ａ２の液晶層厚ｄ２は、前記液晶層厚調整層１０の厚さを調整することにより、前記透過表示部Ａ１の液晶層厚ｄ１の略１／２に設定されている。
【００２２】
なお、この実施例では、反対側基板４の基板面上に前記反射膜９を形成し、この反射膜９の上に液晶層厚調整層１０を形成し、前記画素電極６をその両側部（反射表示部Ａ２に対応する部分）を前記液晶層厚調整層１０の上に重ねて形成するとともに、この画素電極６の両側部の上に前記赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを形成している。
【００２３】
また、図では省略しているが、前記観察側と後側の一対の基板３，４の内面にはそれぞれ、前記電極５，６を覆って配向膜が形成されている。
【００２４】
そして、前記一対の基板３，４は、前記複数の画素Ａがマトリックス状に配列している表示エリア１ａを囲む枠状のシール材１２を介して接合されており、これらの基板３，４間の前記シール材１２により囲まれた領域に液晶層２が設けられている。
【００２５】
この液晶表示素子１は、例えばＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものであり、前記液晶層２の液晶分子は一対の基板３，４間において実質的に９０°の捩れ角でツイスト配向しており、また観察側基板３の外面と反対側基板４の外面にそれぞれ、観察側偏光板１３と後側偏光板１４が、それぞれの透過軸を実質的に直交させて配置されている。
【００２６】
また、この液晶表示素子１は、前記観察側基板３と観察側偏光板１３との間に設けられた拡散層１５を備えている。
【００２７】
さらに、この液晶表示素子１は、反対側基板４の行方向の一端縁と列方向の一端縁とに、観察側基板３の外方に張出すドライバ搭載部４ａ，４ｂを形成したものであり、前記図示しない複数のゲート配線は、行方向のドライバ搭載部４ａに搭載されたゲート側ドライバ１６に接続され、複数のデータ配線は、列方向のドライバ搭載部４ｂに搭載されたデータ側ドライバ１７に接続され、前記対向電極５は、前記シール材１２による基板接合部に設けられたクロス接続部と前記ドライバ搭載部４ａ，４ｂの一方または両方に形成された対向電極接続配線（いずれも図示せず）を介して前記ゲート側ドライバ１６とデータ側ドライバ１７の一方または両方の基準電位に接続されている。
【００２８】
一方、前記面光源１８は、前記液晶表示素子１の表示エリア１ａの全域に対向する面積をもったアクリル系樹脂板等の板状の透明部材からなり、この透明部材の一端面に形成され、光が入射される入射端面１９ａと、前記入射端面１９ａから入射し、前記透明部材内を導かれた光を出射する出射面１９ｂと、前記入射端面１９ａから透明部材内に入射した光を前記出射面１９ｂに向けて反射する反射面１９ｃとを有する導光板１９と、前記導光板１９の入射端面１９ａに対向させて配置され、前記入射端面１９ａに向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する発光素子２０とを備えている。
【００２９】
なお、図では省略しているが、前記導光板１９の反射面１９ｃには、その全域にわたって、前記入射端面１９ａと平行な方向に沿う１０〜３０μｍ程度の幅の複数の溝部が５０〜１００μｍ程度のピッチで形成されており、前記入射端面１９ａから入射した光は、前記出射面１９ｂと外気（空気層）との界面及び前記反射面１９ｃの複数の溝部間の平坦面と外気との界面で全反射しながら導光板１９内をその長さ方向に導かれ、前記反射面１９ｃの複数の溝部と外気との界面で前記出射面１９ｂの法線に対する角度が小さくなる方向に全反射し、前記出射面１９ｂの全域から、正面方向（液晶表示素子１の法線付近の方向）に向かって均一な輝度分布で出射する。
【００３０】
また、前記発光素子２０は、その内部構造は図示しないが、赤色光を発する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）と、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを備えた固体発光素子であり、前記赤、緑、青の３色のＬＥＤを選択的に駆動され、前記導光板１９の入射端面１９ａに向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する。
【００３１】
すなわち、前記面光源１８は、前記発光素子２０から赤、緑、青の３色の照明光を選択的に出射させ、その光を前記導光板１９により導いてその出射面１９ｂから前記液晶表示素子１に向けて出射する。
【００３２】
なお、この実施例では、前記面光源１８の発光素子を、赤、緑、青の３色のＬＥＤを備えた固体発光素子２０としているが、前記導光板１９の入射端面１９ａに対向させて配置する発光素子は、赤、緑、青の各色の光をそれぞれ発する３本の冷陰極管でもよい。
【００３３】
また、前記制御回路２１は、その具体的な構成は図示しないが、前記液晶表示素子１のゲート側ドライバ１６及びデータ側ドライバ１７を制御する書込み制御回路と、前記面光源１８の発光素子２０からの赤、緑、青の３色の光の出射を制御する光源制御回路とからなっており、図示しない外部回路から供給された複数の色からなる１つのカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記１つのカラー画像を表示するための１フレームを３分割した各フィールド毎に順次前記液晶表示素子１の各画素Ａの電極５，６間に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記輝度情報の書込みに同期させて前記面光源１８から出射させる第１の表示制御と、前記１フレーム毎に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子１の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタが設けられた画素Ａにそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なうように構成されている。
【００３４】
すなわち、前記制御回路２１は、前記１フレームの間に、外部から供給された前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を色毎に順次前記液晶表示素子１の各画素Ａに書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源１８から出射させる第１の表示制御と、前記１フレームの間に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子１の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが設けられた画素Ａにそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なう。
【００３５】
この液晶表示装置は、液晶表示素子１の複数の画素Ａにそれぞれカラーフィルタを備えない透過表示部Ａ１と赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えた反射表示部Ａ２とを形成し、この液晶表示素子１の観察側とは反対側に、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子１に向けて選択的に出射する面光源１８を配置し、前記制御回路２１により、前記１フレームの間に、前記制御回路２１により、外部回路から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を色毎に順次前記液晶表示素子１の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源１８から出射させる第１の表示制御を行なうことにより、前記液晶表示素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ１を使用して、時間的に分割された３つのフィールド毎の赤、緑、青の３色の単色画像を混合させるフィールドシーケンシャル表示によりカラー画像を表示し、また、前記制御回路２１により、前記１フレーム毎に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子１の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが設けられた画素Ａにそれぞれ書込む第２の表示制御を行なうことにより、前記液晶表示素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ２を使用して、空間的に分割された赤、緑、青の３色の画素を混色させる外光を利用した反射表示によりカラー画像を表示するようにしたものである。
【００３６】
なお、図では省略しているが、この液晶表示装置は、外部環境の照度を測定する環境照度測定手段を備えるようにしてもよく、その場合、前記制御回路２１は、測定された環境照度が予め定めた設定値以上のときに、前記表示制御を反射表示を行なう第２の表示制御に自動的に切換え、環境照度が前記設定値よりも低いとき（外光を利用する反射表示では充分な明るさのカラー画像を表示できないとき）に、前記表示制御を前記フィールドシーケンシャル表示を行なう第１の表示制御に自動的に切換えるように構成される。
【００３７】
まず、フィールドシーケンシャル表示によるカラー画像の表示を説明すると、このときは、前記制御回路２１により、外部回路から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、各色毎に前記１フレームを３分割した各フィールド毎に順次前記液晶表示素子１の各画素Ａに書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記輝度情報の書込みに同期させて前記面光源１８から出射させる。
【００３８】
図３は、前記フィールドシーケンシャル表示を行なうときの液晶表示素子１への輝度情報の書込みと面光源１８からの照明光の出射例を示しており、この例では、１フレームＦ中の第１フィールドｆ１に、液晶表示素子１の各画素行を順次選択して全ての画素Ａに赤Ｒの輝度情報を書込み、その書込み後に面光源１８から赤Ｒの照明光を出射させ、第２フィールドｆ２に、前記液晶表示素子１の各画素行を順次選択して全ての画素Ａに緑Ｇの輝度情報を書込み、その書込み後に前記面光源１８から緑Ｇの照明光を出射させ、第３フィールドｆ３に、前記液晶表示素子１の各画素行を順次選択して全ての画素Ａに青Ｂの輝度情報を書込み、その書込み後に前記面光源１８から青Ｂの照明光を出射させる。
【００３９】
なお、この実施例では、１フレームＦを１／６０秒、１フィールドｆ１，ｆ２，ｆ３を１／１８０秒とし、ちらつきの無い良好なカラー画像を観察させるようにしている。
【００４０】
図４は前記フィールドシーケンシャル表示のときの光の出射経路を示しており、このときは、前記面光源１８からの照明光が、液晶表示素子１に後側偏光板１４により直線偏光とされて入射し、その入射光のうち、前記液晶表示素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ１に入射した光が液晶層２に入射する。
【００４１】
なお、前記後側偏光板１４により直線偏光とされて入射した光のうち、前記各画素Ａの反射表示部Ａ２に入射した光は、液晶表示素子１の反対側基板４の内面に設けられた反射膜９により反射されて前記面光源１８側に戻る。
【００４２】
前記液晶層２に入射した光は、各画素Ａに書込まれた輝度情報（電極６，７間の印加電界）によって変化する液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受けて観察側偏光板１３に入射し、その光のうち、暗の輝度情報が書込まれた画素Ａの透過表示部Ａ１からの光が観察側偏光板１３により吸収され、明の輝度情報が書込まれた画素Ａの透過表示部Ａ１からの光が前記観察側偏光板１３を透過して観察側に出射する。
【００４３】
そして、このフィールドシーケンシャル表示のときは、１フレームＦを３分割した各フィールドｆ１，ｆ２，ｆ３毎に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報が順次液晶表示素子１の各画素Ａに書込まれ、書込まれた輝度情報に対応する色の照明光が面光源１８から出射されるため、前記各フィールドｆ１，ｆ２，ｆ３毎に赤、緑、青の単色画像が順次表示され、１フレームＦ毎に、各フィールドの前記赤、緑、青の単色画像が重なって見え、これらの単色画像の視角的に混合された１つのカラー画像が表示される。
【００４４】
なお、前記フィールドシーケンシャル表示のときに、前記面光源１８から出射して液晶表示素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ１に入射した照明光は、ある程度の広がり角をもって前記画素Ａを透過する。
【００４５】
しかし、この実施例では、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側の後側基板４の液晶層対向面に反射表示部Ａ２を形成するための反射膜９を設け、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、前記反射膜９と液晶層２との間に形成しているため、前記反射膜９からカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂまでの距離が極く小さく、したがって、前記各画素Ａの透過表示部Ａ１に入射した照明光のほとんどが、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに入射すること無く前記画素Ａを透過して観察側に出射する。
【００４６】
そのため、前記フィールドシーケンシャル表示のときに、前記面光源１８から出射して液晶表示素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ１に入射した照明光を高い割合で前記液晶表示素子１から出射させ、明るいカラー画像を表示することができる。
【００４７】
次に、前記反射表示によるカラー画像の表示を説明すると、このときは、面光源１８を、照明光を出射しない消灯状態とし、前記制御回路２１により、前記１フレーム毎に、前記外部回路から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子１の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタが設けられた画素Ａにそれぞれ書込む。
【００４８】
図５は、前記反射表示を行なうときの液晶表示素子１への赤、緑、青の輝度情報の書込みを示しており、このときは、１フレームＦ（Ｆ＝１／６０秒）毎に液晶表示素子１の各画素行を順次選択し、前記カラー画像データの赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色の輝度情報のうち、赤Ｒの輝度情報を赤色フィルタ８Ｒが設けられた画素Ａに、緑Ｇの輝度情報を緑色フィルタ８Ｇが設けられた画素Ａに、青Ｂの輝度情報を青色フィルタ８Ｂが設けられた画素Ａにそれぞれ書込む。
【００４９】
図６は前記反射表示のときの光の出射経路を示しており、このときは、前記液晶表示素子１に観察側から入射した外光（非着色光）が、観察側偏光板１３により直線偏光とされて液晶層２に入射し、各画素Ａに書込まれた輝度情報（電極６，７間の印加電界）によって変化する液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受け、その光のうち、各画素Ａの反射表示部Ａ２に入射した光が、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより赤、緑、青のいずれかの色に着色光とされ、その着色光が反射膜９により反射される。
【００５０】
この反射光は、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと液晶層２とを再び透過して観察側偏光板１３に入射し、その光のうち、暗の輝度情報が書込まれた画素Ａの反射表示部Ａ２からの光が観察側偏光板１３により吸収され、明の輝度情報が書込まれた画素Ａの反射表示部Ａ２からの光が前記観察側偏光板１３を透過して観察側に出射する。
【００５１】
そして、この反射表示のときは、１フレームＦ毎に前記カラー画像データの赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色の輝度情報が前記液晶表示素子１の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが設けられた画素Ａにそれぞれ書込まれるため、１フレームＦ毎に、前記液晶表示素子１の各画素Ａから出射する赤、緑、青の光によりカラー画像が表示される。
【００５２】
なお、この反射表示は外光を利用する表示であるが、この実施例では、液晶表示素子１の反対側基板４の内面に反射膜９を設け、前記液晶表示素子１に観察側から入射し、液晶層２とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過した光を、後側偏光板１４を透過させずに反射するようにしているため、偏光板による光の吸収を少なくし、明るいカラー画像を表示することができる。
【００５３】
このように、前記液晶表示装置は、複数の画素Ａにそれぞれカラーフィルタを備えない透過表示部Ａ１とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えた反射表示部Ａ２とを形成した液晶表示素子１と、この液晶表示素子１の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子１に向けて選択的に出射する面光源１８と、１フレームＦの間に、供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を色毎に順次前記液晶表示素子１の各画素Ａに書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源１８から出射させる第１の表示制御と、前記１フレームＦの間に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子１の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが設けられた画素Ａにそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なう制御回路２１とを備えることにより、前記フィールドシーケンシャル表示によるカラー画像の表示と、外光を利用する反射表示によるカラー画像の表示との両方を行なえるようにしたものである。
【００５４】
この液晶表示装置によれば、前記面光源１８からの照明光を利用するフィールドシーケンシャル表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方によりカラー画像を表示することができるため、前記面光源１８による電力の消費を少なくし、省電力化をはかることができる。
【００５５】
そして、この液晶表示装置では、上述したように、前記液晶表示素子１の反射表示部Ａ２の面積（両側の反射表示部Ａ２の総面積）を透過表示部Ａ１の面積よりも大きく設定しているため、外光を利用する反射表示によるカラー画像を充分に明るくするとともに、前記フィールドシーケンシャル表示のときも、面光源１８からの照明光の輝度を外部環境の照度に応じて調整することにより、充分な明るさのカラー画像を表示することができる。
【００５６】
また、前記フィールドシーケンシャル表示のときは、前記面光源１８から出射して液晶表示素子１に入射した光が液晶層２を一方向に透過して観察側に出射するのに対し、前記反射表示のときは、観察側から液晶表示素子１に入射した光が液晶層２を往復して透過して観察側に出射するが、この液晶表示装置では、前記液晶表示素子１の複数の画素Ａの反射表示部Ａ２の液晶層厚ｄ２を、前記透過表示部Ａ１の液晶層厚ｄ１の略１／２に設定しているため、前記透過表示部Ａ１と反射表示部Ａ２のΔｎｄ（液晶の複屈折異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積の値）の値を実質的に等しくし、前記フィールドシーケンシャル表示のときも、前記反射表示のときも、略同じ品質のカラー画像を表示することができる。
【００５７】
さらに、前記フィールドシーケンシャル表示のときは、前記液晶表示素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ１からの出射光によりカラー画像が表示され、また、前記反射表示のときは、前記液晶表示素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ２からの出射光によりカラー画像が表示されるが、この液晶表示装置では、前記液晶表示素子１の観察側基板３と観察側偏光板１３との間に拡散層１５を設けているため、フィールドシーケンシャル表示のときも反射表示のときも、前記液晶表示素子１の各画素Ａから前記拡散層１５により拡散された光を出射させ、輝度むらの無い良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００５８】
なお、上記実施例では、液晶表示素子１の反対側基板４の内面に反射表示部Ａ２を形成するための反射膜９を設け、前記反射膜９と液晶層２との間にカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを形成しているが、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前記液晶表示素子１の観察側基板３の内面に形成してもよい。
【００５９】
図７はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例は、液晶表示素子１を、その反対側基板４の内面に、複数の画素Ａ内の予め定めた領域にそれぞれ対応させて反射表示部Ａ２を形成するための反射膜９を設け、前記反射表示部Ａ２に対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、観察側基板３の内面に形成した構成としたものである。
【００６０】
なお、この実施例では、観察側基板３の内面に、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを覆って透明な平坦化膜１１を設け、この平坦化膜１１の上に対向電極５を形成するとともに、前記反対側基板４の内面に、反射表示部Ａ２を形成するための反射膜９と、透明な絶縁膜からなる液晶層厚調整層１０ａとを積層して形成し、画素電極６を、その両側部（反射表示部Ａ２に対応する部分）を前記液晶層厚調整層１０ａの上に重ねて形成している。
【００６１】
そして、この実施例においても、前記液晶層厚調整層１０ａの厚さを調整することにより、前記反射表示部Ａ２の液晶層厚ｄ２を、前記透過表示部Ａ１の液晶層厚ｄ１の略１／２に設定している。
【００６２】
なお、この実施例の液晶表示装置の他の構成は前記第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６３】
この実施例の液晶表示装置も、複数の画素Ａにそれぞれカラーフィルタを備えない透過表示部Ａ１とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えた反射表示部Ａ２とを形成した液晶表示素子１と、この液晶表示素子１の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子１に向けて選択的に出射する面光源１８とを備えているため、１フレームの間に、供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を色毎に順次前記液晶表示素子１の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源１８から出射させる第１の表示制御と、前記１フレームの間に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子１の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが設けられた画素にそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なうことにより、前記面光源１８からの照明光を利用するフィールドシーケンシャル表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方によりカラー画像を表示することができ、したがって省電力化をはかることができる。
【００６４】
なお、上述した第１及び第２の実施例では、液晶表示素子１の反対側基板４の基板面上に反射表示部Ａ２を形成するための反射膜９を形成し、この反射膜９の上に液晶層厚調整層１０，１０ａを形成し、画素電極６をその反射表示部Ａ２に対応する部分を前記液晶層厚調整層１０，１０ａの上に重ねて形成しているが、前記反射膜９を前記画素電極６の反射表示部Ａ２に対応する部分の上に形成し、この反射膜９に画素電極６の一部を兼ねさせてもよい。
【００６５】
また、前記第１及び第２の実施例では、液晶表示素子１を、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｇを各画素Ａの両側の領域に対応させて設け、前記画素Ａの中央の領域により透過表示部Ａ１を形成し、両側の領域により反射表示部Ａ２を形成した構成としているが、前記透過表示部Ａ１と反射表示部Ａ２の形成位置と形状及びそれぞれの面積比は、任意に設定すればよい。
【００６６】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、複数の画素にそれぞれカラーフィルタを備えない透過表示部とカラーフィルタを備えた反射表示部とを形成した液晶表示素子と、この液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を前記液晶表示素子に向けて選択的に出射する面光源と、１フレームの間に、外部から供給されたカラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を色毎に順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、書込んだ輝度情報に対応する色の照明光を前記面光源から出射させる第１の表示制御と、前記１フレームの間に、前記カラー画像データの赤、緑、青の３色の輝度情報を、前記液晶表示素子の前記輝度情報に対応する色のカラーフィルタが設けられた画素にそれぞれ書込む第２の表示制御とを選択的に行なう制御回路とを備えたものであるため、前記面光源からの照明光を利用するフィールドシーケンシャル表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方によりカラー画像を表示することができ、したがって、省電力化をはかることができる。
【００６７】
この発明の液晶表示装置において、前記液晶表示素子は、その反対側基板の内面に、複数の画素内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて反射表示部を形成するための反射膜を設け、前記カラーフィルタを、前記反射膜と液晶層との間に形成した構成とするのが好ましく、このようにすることにより、前記フィールドシーケンシャル表示のときに、前記面光源から出射して液晶表示素子の各画素の透過表示部に入射した照明光を高い割合で前記液晶表示素子から出射させ、明るいカラー画像を表示することができる。
【００６８】
また、前記液晶表示素子は、前記反対側基板の内面に、複数の画素内の予め定めた一部の領域にそれぞれ対応させて反射表示部を形成するための反射膜を設け、前記カラーフィルタを、観察側基板の内面に形成した構成としてもよく、このようにすることにより、前記面光源からの照明光を利用するフィールドシーケンシャル表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方によりカラー画像を表示し、省電力化をはかることができる。
【００６９】
さらに、前記液晶表示素子の複数の画素の反射表示部の液晶層厚は、透過表示部の液晶層厚の略１／２に設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記透過表示部と反射表示部のΔｎｄの値を実質的に等しくし、前記フィールドシーケンシャル表示のときも、前記反射表示のときも、略同じ品質のカラー画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図２】前記液晶表示装置の一部分の断面図。
【図３】前記液晶表示装置のフィールドシーケンシャル表示を行なうときの液晶表示素子への輝度情報の書込みと面光源からの照明光の出射例を示す図。
【図４】前記フィールドシーケンシャル表示のときの光の出射経路を示す図。
【図５】前記液晶表示装置の反射表示を行なうときの液晶表示素子への赤、緑、青の輝度情報の書込みを示す図。
【図６】前記反射表示のときの光の出射経路を示す図。
【図７】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【符号の説明】
１…液晶表示素子、Ａ…画素、Ａ１…透過表示部、Ａ２…反射表示部、２…液晶層、３，４…基板、５，６…電極、７…ＴＦＴ、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…カラーフィルタ、９…反射膜、１０，１０ａ…液晶層厚調整層、１１…平坦化膜、１３，１４…偏光板、１５…拡散層、１６，１７…ドライバ、１８…面光源、１９…導光板、２０…発光素子、２１…制御回路。
【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７】
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