(57)【要約】【課題】半透過型の液晶表示装置において、消費電力の低減を図る。【解決手段】赤色、緑色、青色の各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂを各ビデオ信号線ＤＬに供給するため、ＥＮＢ信号制御回路４３は、各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂの各スイッチング素子４１ｒ，４１ｇ，４１ｂに対してＥＮＢ信号を出力する。ここで、透過モードが選択された場合、ＥＮＢ信号制御回路４３は、期間Ｔ１にわたってハイレベルの各ＥＮＢ信号Ｒｅｎｂ１，Ｇｅｎｂ１，Ｂｅｎｂ１を出力し、反射モードが選択された場合、期間Ｔ１より短い期間Ｔ２にわたってハイレベルの各ＥＮＢ信号Ｒｅｎｂ２，Ｇｅｎｂ２，Ｂｅｎｂ２を出力する。これにより、反射モード時の白表示を得るために必要な各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂの印加電圧を低く抑えることが可能となり、消費電力の低減を図ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備え、各画素は、液晶層を介した透過光量の制御により表示を行う透過領域、及び前記液晶層を介した反射光量の制御により表示を行う反射領域を有し、
各画素に対するビデオ信号の書き込み期間を制御するスイッチング素子と、
前記透過領域を利用する透過モードと前記反射領域を利用する反射モードとの間で、前記スイッチング素子がオンする期間を切り換える制御回路と、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記透過モードにおいて、前記スイッチング素子を第１の期間オンさせ、前記反射モードにおいて、前記スイッチング素子を第１の期間より短い第２の期間オンさせることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２の期間または第１の期間は、前記ビデオ信号に対して、反射モード時の相対輝度と透過モード時の相対輝度とが同じになるように設定されることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２の期間または第１の期間は、前記相対輝度に応じて、設定される期間が異なることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの画素に透過領域及び反射領域を有する半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴を備え、現在コンピュータのモニターや、携帯電話等の携帯情報機器のモニターとして広く用いられている。液晶表示装置には、透過型及び反射型の液晶表示装置がある。
【０００３】
透過型液晶表示装置は、液晶パネルを有し、その液晶層に電圧を印加するための画素電極として透明電極を用い、液晶パネルの後方に光源としてバックライトを配置し、このバックライトの透過光量を液晶パネルにおいて制御することで周囲が暗くても明るい表示ができる。しかし、常にバックライトを点灯して表示を行うため、消費電力が大きいこと、また昼間の屋外のように外光が強い環境では、十分なコントラストが確保できない特性がある。
【０００４】
一方、反射型液晶表示装置では、太陽光や室内灯などの外光を光源として用い、その液晶パネルに入射する上記外光を、観察面側の基板に形成した反射電極によって反射する。そして、反射電極で反射された光の液晶パネルからの射出光量を画素電極への電圧印加によって制御することによって表示を行う。この反射型液晶表示装置は、光源として外光を用いるため、外光がない環境では表示を行えないが、透過型液晶表示装置とは異なり、光源による消費電力がなく低消費電力であり、また外光が強い環境で十分なコントラストが得られるという特性がある。
【０００５】
そこで近年、透過型及び反射型の両機能を併せ持ち、周囲が明るい環境でも暗い環境でも見やすい液晶表示装置として半透過型の液晶表示装置が開発されている。図３に、アクティブマトリクス型の従来例に係る半透過型の液晶表示装置を示す。ここで、図３（Ａ）は、複数個の画素のうち１つの画素を示す平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【０００６】
この半透過型液晶表示装置では、バックライトＢＬに対向して配置された第１の透明基板１０と、不図示のカラーフィルターを備えた第２の透明基板２０とが貼り合わされ、これらの透明基板の間に液晶層ＬＣが封止されている。第１の透明基板１０の表面には画素毎に駆動用の薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以降、「ＴＦＴ」と略称する）１１が形成されている。また、ＴＦＴ１１を覆う平坦化絶縁膜１２にはコンタクトホールＣＨが設けられている。このコンタクトホールＣＨを通して、ＴＦＴ１１に対して透明金属からなる画素電極１３が接続されている。この画素電極１３は、反射領域及び透過領域に延びている。また、反射領域の画素電極１３の下には外光を反射する機能を有した金属膜等の反射板１４が形成されている。
【０００７】
一方、第２の透明基板２０上には、反射領域の反射板１４に対向して、突起部２１が形成されている。この突起部２１の厚さは、反射領域のセルギャップを、透過領域のセルギャップの１／２程度に小さくする程度の厚さである。さらに、突起部２１を覆って第２の透明基板２０の表面に透明金属からなる共通電極２２が形成されている。こうして、反射領域のセルギャップは透過領域のセルギャップの１／２程度に小さくなり、反射領域と透過領域の光路長が揃うことから、反射領域と透過領域の光学特性が最適化される。また、画素の外周にはブラックマトリクス２３によって遮光領域が形成されている。
【０００８】
上述の半透過型液晶表示装置を透過型として用いる場合、即ち透過モードにより用いる場合には、各画素の画素電極１３に印加されるビデオ信号により、バックライトＢＬの光の透過光量が制御されることにより表示を行うことができる。また、この半透過型液晶表示装置を反射型として用いる場合、即ち反射モードにより用いる場合には、同一の画素の画素電極１３に印加されるビデオ信号により、反射板１４によって反射される外光の射出光量が制御されることにより表示を行うことができる。このような半透過型液晶表示装置については、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１４１１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、従来の半透過型液晶表示装置では、１つの画素の透過領域と反射領域とが、１つの画素電極１３に印加される同一のビデオ信号により駆動される。ここで、ノーマリブラック方式の半透過型液晶表示装置において反射モード及び透過モードの際には、図４に示すような相対輝度対電圧カーブが得られることが知られている。図４の縦軸は液晶の相対輝度（％）、横軸の電圧（Ｖ）は、画素電極１３への印加電圧である。相対輝度は、液晶の透過率がゼロの時の輝度を０％、液晶の透過率が最大の時の輝度（最大輝度）を１００％とした場合の相対的な輝度を示している。実線のカーブ、点線のカーブは、それぞれ、透過モード時、反射モード時の印加電圧を示している。即ち、最大輝度（相対輝度１００％）を白表示とすると、その輝度を得るために必要な反射モードの印加電圧（白レベル）Ｖ２は、透過モードにおける印加電圧（白レベル）Ｖ１よりも低い。図４の例では、白表示（相対輝度１００％）を得るために必要な反射モードの印加電圧Ｖ２は約３．９［Ｖ］であり、透過モードにおける印加電圧Ｖ１は約４．６［Ｖ］である。
【００１０】
言い換えれば、反射モードにおいても、白表示（相対輝度１００％）を得るため、本来ならば不要な透過モードにおける印加電圧Ｖ１と同じ電圧を印加していた。即ち、不要な消費電力が増大するという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明は、１つの画素に透過領域及び反射領域を有する半透過型の液晶表示装置において、消費電力の低減を図る。
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、複数の画素を備え、各画素は、液晶層を介した透過光量の制御により表示を行う透過領域、及び前記液晶層を介した反射光量の制御により表示を行う反射領域を有し、各画素に対するビデオ信号の書き込み期間を制御するスイッチング素子と、前記透過領域を利用する透過モードと前記反射領域を利用する反射モードとの間で、前記スイッチング素子がオンする期間を切り換える制御回路と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は上記構成において、前記制御回路は、前記透過モードにおいて、前記スイッチング素子を第１の期間オンさせ、前記反射モードにおいて、前記スイッチング素子を第１の期間より短い第２の期間オンさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の液晶表示装置によれば、１つの画素に透過領域及び反射領域を有する半透過型の液晶表示装置において、ビデオ信号の書き込み期間を透過モードと反射モードとで異なるように設定することができる。例えば、反射モードでは、透過モードに比して短い書き込み期間でも透過モードと同じ相対輝度が得られる。これにより、反射モードでの書き込み期間が短くなり、画素に書き込まれるビデオ信号の振幅が小さくなることから、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の等価回路図である。この液晶表示装置は、いわゆるアクティブマトリクス型の半透過型液晶表示装置であり、図３に示したものと同様の平面構造及び断面構造を含む。図１では、図３と同一の構成要素については同一の番号を付すものとする。
【００１６】
図１に示すように、互いに交差する複数の走査信号線ＧＬ及びビデオ信号線ＤＬに囲まれた領域に、複数の画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂがマトリクス状に配置されている。ここで、画素Ｐｒは赤色の表示に対応し、画素Ｐｇは緑色の表示に対応し、画素Ｐｂは青色の表示に対応した画素である。なお、図１では２組の画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂを示しているが、この他にも多数の画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂの組が繰り返して配置されている。
【００１７】
各画素Ｐｒ，Ｐｇ，ＰｂのＴＦＴ１１のゲートは走査信号線ＧＬに接続され、そのドレインはビデオ信号線ＤＬに接続されている。また、ＴＦＴ１１のソースには、後述する赤色、緑色、青色の各ビデオ信号が充電により保持される保持容量Ｃｓが接続されている。
【００１８】
また、各走査信号線ＧＬは、走査信号を出力する垂直駆動回路３０に接続されている。走査信号は、スイッチング素子３１を順次オンさせることにより、各走査信号線ＧＬに対して順次供給される。一方、各ビデオ信号線ＤＬは、赤色、緑色、青色の各画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂに対応した各ビデオ信号を出力する水平駆動回路４０に接続されている。
【００１９】
次に、水平駆動回路４０の構成について説明する。水平駆動回路４０には、各画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂの各ビデオ信号線ＤＬに接続されたスイッチング素子４１ｒ，４１ｇ，４１ｂが配置されている。スイッチング素子４１ｒ，４１ｇ，４１ｂには、赤色ビデオ信号Ｒ、緑色ビデオ信号Ｇ、青色ビデオ信号Ｂのいずれかを出力するビデオアンプ４２が接続されている。このスイッチング素子４１ｒ，４１ｇ，４１ｂは、後述する赤色、緑色、青色の各イネーブル信号に応じて、赤色、緑色、青色の各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂを各ビデオ信号線ＤＬに供給する。以降、イネーブル信号を「ＥＮＢ信号」と略称する。
【００２０】
なお、スイッチング素子４１ｒ，４１ｇ，４１ｂは、不図示の他の各画素に対しても接続されている。また、ビデオアンプ４２は、他の不図示の各画素と接続されたスイッチング素子に対しても、上記と同様に配置されている。
【００２１】
また、水平駆動回路４０には、ＥＮＢ信号制御回路４３が配置されている。このＥＮＢ信号制御回路４３は、赤色、緑色、及び青色の各ＥＮＢ信号をハイレベルもしくはローレベルに切り換えて出力する赤色ＥＮＢ信号制御回路４３ｒ、緑色ＥＮＢ信号制御回路４３ｇ、緑色ＥＮＢ信号制御回路４３ｂを備えている。ＥＮＢ信号制御回路４３は、透過モードもしくは反射モードの選択に応じて、ハイレベルの赤色、緑色、及び青色の各ＥＮＢ信号を、後述する第１の期間Ｔ１もしくは第１の期間Ｔ１よりも短い第２の期間Ｔ２のいずれかの期間にわたって出力する機能を有している。なお、各ＥＮＢ信号は、他の不図示の画素と接続されたスイッチング素子に対しても出力される。また、ＥＮＢ信号制御回路４３は水平駆動回路４０の外部に配置されてもよい。
【００２２】
次に、上述した液晶表示装置の動作について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の動作タイミング図である。図２では、ビデオアンプ４２から出力される赤色、緑色、青色の各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂ、及び赤色、緑色、及び青色の各ＥＮＢ信号を示している。また、透過モード時に出力される赤色、緑色、及び青色の各ＥＮＢ信号をＲｅｎｂ１，Ｇｅｎｂ１，Ｂｅｎｂ１とし、反射モード時に出力される各ＥＮＢ信号をＲｅｎｂ２，Ｇｅｎｂ２，Ｂｅｎｂ２として示している。また、走査信号線ＧＬに出力される走査信号は一水平期間ハイになっており、これに応じて、各画素Ｐｒ，Ｐｇ，ＰｂのＴＦＴ１１はオン状態となっている。
【００２３】
図２に示すように、ビデオアンプ４２から、赤色、緑色、青色の各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂが時系列的に出力される。各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、配線等に寄生する抵抗成分や容量成分により、非線形的に増減している。いま、一例として、透過モードと反射モードにおいて、赤色、緑色、青色の各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして、白レベルの信号が到来しているものとする。
【００２４】
透過モードが選択されると、ＥＮＢ信号制御回路４３の制御により、期間Ｔ１にわたり、赤色ＥＮＢ信号Ｒｅｎｂ１がハイレベルとなり、その後、ローレベルに戻る。ここで、期間Ｔ１とは、スイッチング素子４１ｒ，４１ｇ，４１ｂを介して各画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂに供給される各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂが、透過モード時の白表示（相対輝度１００％）を得るために必要な画素電極１３への印加電圧Ｖ１と等しくなるまでの期間、即ち時点ｔ２までの期間である。これにより、期間Ｔ１にわたってスイッチング素子４１ｒがオン状態となり、白表示（相対輝度１００％）を得る振幅の赤色ビデオ信号Ｒが画素Ｐｒに供給される。
【００２５】
次に、ＥＮＢ信号制御回路４３の制御により、期間Ｔ１にわたり、緑色ＥＮＢ信号Ｇｅｎｂ１がハイレベルとなり、その後、ローレベルに戻る。これにより、期間Ｔ１にわたってスイッチング素子４１ｇがオン状態となり、白表示（相対輝度１００％）を得る振幅の緑色ビデオ信号Ｇが画素Ｐｇに供給される。
【００２６】
次に、ＥＮＢ信号制御回路４３の制御により、期間Ｔ１にわたり、青色ＥＮＢ信号Ｂｅｎｂ１がハイレベルとなり、その後、ローレベルに戻る。これにより、期間Ｔ１にわたってスイッチング素子４１ｂがオン状態となり、白表示（相対輝度１００％）を得る振幅の青色ビデオ信号Ｂが画素Ｐｂに供給される。
【００２７】
各画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂでは、それに供給された各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂが保持容量Ｃｓに一垂直期間にわたり保持され、画素電極１３に印加される。これにより、液晶層ＬＣを透過するバックライトＢＬの光の光量が制御され、透過モードの表示が行われる。この表示は、走査信号線ＧＬ毎に繰り返される。
【００２８】
一方、反射モードが選択されると、ＥＮＢ信号制御回路４３の制御により、期間Ｔ２にわたり、赤色ＥＮＢ信号Ｒｅｎｂ２がハイレベルとなり、その後、ローレベルに戻る。ここで、期間Ｔ２とは、期間Ｔ１に比して短く、スイッチング素子４１ｒ，４１ｇ，４１ｂを介して各画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂに供給される各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂが、反射モード時の白表示（相対輝度１００％）を得るために必要な画素電極１３への印加電圧Ｖ２と等しくなるまでの期間、即ち時点ｔ１までの期間である。これにより、期間Ｔ２にわたってスイッチング素子４１ｒがオン状態となり、透過モードでの白表示（相対輝度１００％）と同一の相対輝度を得る振幅の赤色ビデオ信号Ｒが画素Ｐｒに供給される。
【００２９】
次に、ＥＮＢ信号制御回路４３の制御により、期間Ｔ２にわたり、緑色ＥＮＢ信号Ｇｅｎｂ２がハイレベルとなり、その後、ローレベルに戻る。これにより、期間Ｔ２にわたってスイッチング素子４１ｇがオン状態となり、透過モードでの白表示（相対輝度１００％）と同一の相対輝度を得る振幅の緑色ビデオ信号Ｇが画素Ｐｇに供給される。
【００３０】
次に、ＥＮＢ信号制御回路４３の制御により、期間Ｔ２にわたり、青色ＥＮＢ信号Ｂｅｎｂ２がハイレベルとなり、その後、ローレベルに戻る。これにより、期間Ｔ２にわたってスイッチング素子４１ｂがオン状態となり、透過モードでの白表示（相対輝度１００％）と同一の相対輝度を得る振幅の青色ビデオ信号Ｂが画素Ｐｂに供給される。
【００３１】
各画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂでは、それに供給された各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂが保持容量Ｃｓに保持され、１水平期間にわたり画素電極１３に印加される。これにより、液晶層ＬＣを介して反射板１４で反射され出射される外光の光量が制御され、反射モードの表示が行われる。この表示は、走査信号線ＧＬ毎に繰り返される。
【００３２】
上述した反射モードでは、赤色、緑色、青色の各ＥＮＢ信号Ｒｅｎｂ２，Ｇｅｎｂ２，Ｂｅｎｂ２は、透過モードにおける赤色、緑色、青色の各ＥＮＢ信号Ｒｅｎｂ１，Ｇｅｎｂ１，Ｂｅｎｂ１よりも、期間Ｔｒｄｃの分だけ早くローレベルとなる。即ち、反射モードでは、スイッチング素子４１ｒ，４１ｇ，４１ｂは透過モードに比して早い時点、即ち短い期間でオフ状態となる。このとき、各画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂに供給される赤色、緑色、青色の各ビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂの振幅は、透過モードに比して小さい。そのため、反射モードにおいて、透過モードの白表示（相対輝度１００％）と同一の相対輝度を得るために必要な画素電極１３への印加電圧が、従来例に比して低減される。その結果、液晶パネルでの充放電が少なくなるので消費電力が低減され、従来例に比して消費電力の低減を図ることができる。
【００３３】
なお、本発明は、反射領域のセルギャップと透過領域のセルギャップが任意に設定される場合、突起部２１が形成されない場合、また、ノーマリホワイト方式の半透過型液晶表示装置の場合についても適用される。この場合、反射モード、透過モードの液晶の相対輝度対電圧カーブに基づいて、上記期間Ｔ１及び期間Ｔ２は上記と同等の効果を奏するように調整される。さらにいえば、上記期間Ｔ１は期間Ｔ２よりも短く設定されても良い。
【００３４】
また、透過モード及び反射モードにおいて同一となる相対輝度を、上記のように相対輝度１００％とせず、それよりも低い相対輝度（例えば相対輝度３０％）としてもよい。この場合、その相対輝度に応じて、上記期間Ｔ１及び期間Ｔ２のいずれか、又は両方を適当な期間に変更してもよい。これにより、反射モード及び透過モードの液晶の相対輝度対電圧カーブの相似度が低い場合（即ち、ある相対輝度を得るために必要な透過モード及び反射モードの各印加電圧の差異が大きい場合）にも対応することができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、赤色、緑色、青色の３色に対応した画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂが配置されているものとしたが、本発明はこれに限定されない。即ち、本発明は、上記３色以外の他の色の画素が配置される場合にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の等価回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の動作タイミング図である。
【図３】従来例に係る液晶表示装置の一画素の概略平面図及び概略断面図である。
【図４】相対輝度対電圧カーブを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  第１の透明基板      １１  駆動用ＴＦＴ      １２  平坦化絶縁膜
１３  画素電極            １４  反射板            ２０  第２の透明基板
２１  突起部              ２２  共通電極          ２３  ブラックマトリクス
３０  垂直駆動回路        ３１，４１ｒ，４１ｇ，４１ｂ  スイッチング素子
４０  水平駆動回路        ４２  アンプ          ４３  ＥＮＢ信号制御回路
４３ｒ  赤色ＥＮＢ信号制御回路          ４３ｇ  緑色ＥＮＢ信号制御回路
４３ｂ  青色ＥＮＢ信号制御回路  
ＣＨ  コンタクトホール    ＤＬ  ビデオ信号線      ＧＬ  走査信号線
Ｃｓ  保持容量            ＬＣ  液晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007333866.tif 000006