(57)【要約】【課題】反射表示と透過表示とを両立させつつ、表示性能を向上させる。【解決手段】液晶表示装置１０は、対向配置された一対の第１及び第２の基板２０，３０と、第１及び第２の基板２０，３０に挟まれた液晶層４０と、複数の表示画素と、駆動回路５１とを含む。表示画素は、第１の基板２０に設けられた画素電極２４を含み、かつ反射領域と透過領域とをそれぞれが有し、反射領域と透過領域とのセルギャップが同じである。駆動回路５１は、反射表示の第１の階調電圧と透過表示の第２の階調電圧との線形和から算出される第３の階調電圧を画素電極２４に印加する。【選択図】      図１
2012141351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された一対の第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板に挟まれた液晶層と、
前記第１の基板に設けられた画素電極をそれぞれが含み、かつ反射領域と透過領域とをそれぞれが有し、前記反射領域と前記透過領域とのセルギャップが同じである、複数の表示画素と、
反射表示の第１の階調電圧と透過表示の第２の階調電圧との線形和から算出される第３の階調電圧を前記画素電極に印加する駆動回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
照度センサと、
前記照度センサにより検出された照度データをパラメータとして、前記第３の階調電圧を算出する制御回路と、
をさらに具備す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】
パラメータが入力される入力部と、
前記パラメータを用いて、前記第３の階調電圧を算出する制御回路と、
をさらに具備す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】
前記パラメータをα（０≦α＜１）、前記第１の階調電圧をＶｒ、前記第２の階調電圧をＶｔとすると、前記第３の階調電圧Ｖは、
Ｖ＝α・Ｖｒ＋（１−α）・Ｖｔ
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記パラメータαは、照度が大きくなるにつれて大きくなることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１の基板の前記反射領域に設けられた反射膜をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに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、液晶表示装置に係り、特に透過型の表示と反射型の表示とを両立する半透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外視認性を向上させる液晶表示装置として、透過モード及び反射モードの双方で画像を表示可能な半透過型液晶表示装置が知られている。この半透過型液晶表示装置は、液晶セル内部に設ける反射金属膜をパターニングして反射領域と透過領域とを形成して、１つの表示画素を反射領域と透過領域とに分割する。そして、反射領域と透過領域との割合を変えることにより、光学特性の最適化を図っている。さらに、反射領域に透明段差膜等を設けて、反射領域と透過領域とのセルギャップを変えて（マルチギャップ）光学特性の最適化を図っている（例えば、特許文献１、及び特許文献２を参照）。
【０００３】
このようなマルチギャップを有する液晶表示装置では、反射領域と透過領域との間に段差が形成されるため、この段差の境界に配向不良が生じ、光漏れが起こる。このため、コントラストが低下してしまうという問題がある。また、コントラスト低下を防ぐために、その段差部分を遮光した場合には、有効開口率が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
また、セルギャップを変えるために反射領域に透明段差膜が必要となるため、透過型液晶表示装置などと比較して製造工程が増加してしまう。さらに、反射領域に透明段差膜を形成する際に、反射領域を一部分に集めて配置するなど、反射領域の配置にも制約があるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６２８５２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、反射表示と透過表示とを両立させつつ、表示性能を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、対向配置された一対の第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板に挟まれた液晶層と、前記第１の基板に設けられた画素電極をそれぞれが含み、かつ反射領域と透過領域とをそれぞれが有し、前記反射領域と前記透過領域とのセルギャップが同じである、複数の表示画素と、反射表示の第１の階調電圧と透過表示の第２の階調電圧との線形和から算出される第３の階調電圧を前記画素電極に印加する駆動回路とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反射表示と透過表示とを両立させつつ、表示性能を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図。
【図２】液晶表示装置の具体例な構成を示す平面図。
【図３】図２に示したＡ−Ａ´線に沿った液晶表示装置の断面図。
【図４】図２に示したＢ−Ｂ´線に沿った液晶表示装置の断面図。
【図５】液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図６】表示画素の構成を示す模式図。
【図７】ソースドライバの構成の一例を示すブロック図。
【図８】液晶パネルの反射表示と透過表示とのＶＴ曲線を示すグラフ。
【図９】外光の照度とパラメータαとの関係の一例を示すグラフ。
【図１０】α＝５の場合における半透過用階調電圧を示すグラフ。
【図１１】変形例に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率などは必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。本発明の技術思想は、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることができる。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１１】
［１．液晶表示装置の基本構造］
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置１０は、外光の反射とバックライトとの両方を光源として利用する半透過型液晶表示装置である。
【００１２】
液晶表示装置１０は、液晶パネル１１と、バックライト１２とを備えている。液晶パネル１１には、互いに対向するように配置されたアレイ基板２０及びカラーフィルタ基板３０と、これらアレイ基板２０及びカラーフィルタ基板３０間に狭持された液晶層４０とが設けられている。液晶パネル１１の表側がカラーフィルタ基板３０とされ、裏側がアレイ基板２０とされる。
【００１３】
バックライト１２は、例えば、サイドライト型のバックライト装置が用いられる。すなわち、バックライト１２は、液晶パネル１１のパネル面（表示面）の背面直下に、光源（ＬＥＤ）が導光板のサイドから入射するように配列した構成を有している。
【００１４】
液晶層４０は、アレイ基板２０及びカラーフィルタ基板３０間を貼り合わせるシール材（図示せず）によって封入された液晶材料により構成されている。かかる液晶材料は、アレイ基板２０及びカラーフィルタ基板３０間に印加された電界に伴って液晶分子の配向方向が操作され、光学特性が変化する。液晶層４０を構成する液晶分子は、ネガ型とされ、電圧非印加時には基板面に対してほぼ垂直に配向し、電圧印加時には基板面に対してほぼ平行に配向する。すなわち、当該液晶パネル１１は、いわゆる垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）型液晶パネル１１となっている。
【００１５】
アレイ基板２０は、透明基板（例えば、ガラス基板）２１、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）２２、反射膜２３、及び画素電極２４を備えている。さらに、これらＴＦＴ２２、反射膜２３、及び画素電極２４を覆う形で配向膜２５が設けられている。なお、１つの表示画素（ピクセル）は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカラーフィルタを有する３つのサブ画素により構成されている。以下の説明では、表示画素とサブ画素との区別が特に必要な場合を除き、サブ画素を表示画素と呼ぶ場合もある。
【００１６】
ＴＦＴ２２は、ガラス基板２１の液晶層４０側に形成され、表示画素のオン／オフを切り替えるスイッチング素子である。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１０は、アクティブマトリクス型の駆動方式を用いている。反射膜２３は、例えば表示画素の半分の領域に設けられ、外光を反射する機能を有する。画素電極２４は、ＴＦＴ２２の電流経路の一端に電気的に接続され、ガラス基板２１の液晶層４０側にマトリクス状のパターンで形成されている。画素電極２４は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなる。配向膜２５は、液晶分子の配向を制御する。
【００１７】
カラーフィルタ基板３０は、透明基板（例えば、ガラス基板）３１、カラーフィルタ３２、対向電極３５、配向膜３６、及び突起３７を備えている。
【００１８】
カラーフィルタ３２は、ガラス基板３１の液晶層４０側に設けられ、赤，緑，青の３色のカラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂと、遮光層（ブラックマトリクス）３４とから構成される。カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、画素電極２４に対向する位置に配置され、カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの間には、混色を防ぐためのブラックマトリクス３４が形成されている。
【００１９】
対向電極３５は、カラーフィルタ３２の液晶層４０側に設けられ、全ての画素電極２４に対向するサイズを有している。対向電極３５は、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる。配向膜３６は、配向膜２５と対をなし、液晶分子の配向を制御する。突起３７は、対向電極３５の液晶層４０側に複数個設けられ、配向膜３６に覆われている。突起３７は、液晶分子のＶＡ配向を制御する機能を有する。なお、ＶＡ配向を制御するためには、突起以外にＩＴＯ穴あけやスリット等の手法を用いてもよい。ない、本実施形態では、ＶＡ配向（ホメオトロピック配向）を有する液晶を用いているが、これに限定されるものではなく、ホモジニアス配向を有する液晶などを用いてもよい。ホモジニアス液晶の場合は、配向制御用の突起は必要なく、液晶分子はポジ型とされる。
ガラス基板２１のバックライト１２側には、位相差板４１及び偏光板４２が設けられている。ガラス基板３１の表示面側には、拡散粘着材４３が設けられている。拡散粘着材４３の表示面側には、位相差板４４及び偏光板４５が設けられている。位相差板４１，４４は、透過光の位相を調整する。これら位相差板４１，４４の存在により、黒表示時における光漏れを低減させ、中間調の表示性能を向上させることができ、よって、視野角特性が向上する。
【００２０】
拡散粘着材４３は、光を拡散することで、透過光、反射光を均一化する機能および反射光の干渉（虹色）を軽減する機能を有する。拡散粘着材４３は、ガラス基板３１及び位相差板４４間、又は位相差板４４及び偏光板４５間のどちらに配置してもよい。
【００２１】
ここで、表示画素は、反射領域及び透過領域を有する。反射領域は、表示画素のうち反射膜２３が設けられた領域に対応し、透過領域は、表示画素のうち反射膜２３が設けられていない領域に対応する。例えば、反射領域は、表示画素の半分の大きさである。本実施形態では、図１に示すように、反射領域及び透過領域の液晶層４０の厚さ（セルギャップ）を均一（フラットギャップ）にしている。セルギャップは、液晶層４０内に例えば柱状のスペーサを配置することで、画面全域にわたって均一性を保っている。
【００２２】
また、液晶表示装置１０において、反射領域と透過領域とのセルギャップを変えずに駆動電圧（γ調整）で反射表示及び透過表示の最適化を図る。駆動電圧の制御方法については後述する。これにより、従来において反射領域と透過領域との境界で生じていた配向不良が生じることがなく、光漏れ対策による遮光が必要ないため、開口率の低下を抑制することができる。また、従来のように反射領域と透過領域とのセルギャップを変えるための透明段差膜等を形成する必要もなくなる。これにより、製造工程が削減できるため、コストダウンが図れる。
【００２３】
［２．液晶表示装置の具体例］
次に、本実施形態の液晶表示装置１０のより具体的な構成例について説明する。図２は、液晶表示装置１０の具体例な構成を示す平面図である。図３は、図２に示したＡ−Ａ´線に沿った液晶表示装置１０の断面図である。図４は、図２に示したＢ−Ｂ´線に沿った液晶表示装置１０の断面図である。図２の平面図は、アレイ基板２０の構成を主として示している。また、図４の断面図では、ＴＦＴ２２を簡略化して示している。
【００２４】
ＴＦＴ２２は、ガラス基板２１上に設けられたゲート電極（走査線）ＧＬと、ガラス基板２１の略全体にゲート電極ＧＬを覆って設けられた透明なゲート絶縁膜（図示せず）と、ゲート絶縁膜上にゲート電極と対向させて形成された半導体層２２Ａと、半導体層２２ＡのＹ方向両端部にそれぞれｎ型半導体膜（図示せず）を介して設けられたソース電極２２Ｂ及びドレイン電極２２Ｃとを備えている。走査線ＧＬは、Ｘ方向に延在している。
【００２５】
ソース電極２２Ｂは、Ｙ方向に延在するソース線（信号線）ＳＬに電気的に接続されている。ドレイン電極２２Ｃは、Ｙ方向に延在しており、Ｙ方向端部においてコンタクト４７を介して画素電極２４に電気的に接続されている。
【００２６】
図２の具体例では、１つの表示画素を２つのドメインに分割した２分割画素構造を採用している。表示画素のＹ方向両端部において、ガラス基板２１上及びＴＦＴ２２上には、絶縁膜（図示せず）を介して反射膜２３が設けられている。ガラス基板２１上及び反射膜２３上には、絶縁膜（図示せず）を介して画素電極２４が設けられている。画素電極２４は、Ｙ方向に延在しており、この画素電極２４が形成された領域が表示画素に対応する。画素電極２４は、中央部にスリットが設けてあり、このスリットを境にして両側に１つの表示画素を構成する２つのドメインが配置されている。液晶分子の配向を制御する突起３７は、ドメイン毎に設けられている。
【００２７】
カラーフィルタ基板３０（具体的には、対向電極３５）には、任意の位置に柱状のスペーサ４６が複数設けられている。スペーサ４６の一端は、配向膜２５に接している。このスペーサ４６により、セルギャップが均一に設定される。
【００２８】
［３．液晶表示装置の回路構成］
次に、画素電極２４に印加する駆動電圧（階調電圧）の制御方法について説明する。図５は、液晶表示装置１０の構成を示すブロック図である。液晶表示装置１０は、液晶パネル１１、ゲートドライバ（走査線駆動回路）５０、ソースドライバ（信号線駆動回路）５１、共通電圧供給回路５２、電源発生回路５３、照度センサ５４、及び制御回路５５を備えている。
【００２９】
液晶パネル１１には、それぞれがロウ方向に延在する複数の走査線ＧＬと、それぞれがカラム方向に延在する複数の信号線ＳＬとが配設されている。走査線ＧＬは、図２のゲート電極に対応し、信号線ＳＬは、図２のソース線に対応する。複数の走査線ＧＬと複数の信号線ＳＬとの交差領域の各々には、表示画素が配置されている。
【００３０】
図６は、表示画素の構成を示す模式図である。図６には、３本の走査線ＧＬ及び３本の信号線ＳＬに接続される９個の表示画素を抽出して示している。表示画素は、マトリクス状に配列されている。
【００３１】
ＴＦＴ２２のソースは、信号線ＳＬに電気的に接続されている。ＴＦＴ２２のゲートは、走査線ＧＬに電気的に接続されている。ＴＦＴ２２のドレインは、画素電極２４に電気的に接続されている。画素電極２４は、これに対向する対向電極３５と、画素電極２４及び対向電極３５間に充填された液晶とともに、画素容量を構成する。
【００３２】
また、ガラス基板２１には、各画素行に対応させて補助容量線（図示せず）が形成され、この補助容量線と画素電極２４との間に配置された絶縁膜によって表示画素毎に補助容量Ｃｓが構成される。補助容量線は、対向電極３５と等しい電位（共通電圧Ｖｃｏｍ）に設定される。
【００３３】
このような構成の表示画素において、画素電極２４に接続されたＴＦＴ２２がオン状態となると、階調電圧がＴＦＴ２２を介して画素電極２４に印加される。これにより、階調電圧と共通電圧Ｖｃｏｍとの差の電圧（画素電圧）に応じて液晶の配向状態が変化して液晶中の光の透過率が変化する。これにより、バックライト１２からの光や、反射膜２３に入射する光及び反射膜２３によって反射される光の透過状態が変化して画像表示が行われる。
【００３４】
ゲートドライバ５０は、走査線ＧＬに接続され、制御回路５５からの垂直制御信号Ｖｓを受けて走査線ＧＬの駆動を開始する。この際、ゲートドライバ５０は、制御回路５５からの水平制御信号Ｈｓを受ける毎に、１行分のＴＦＴ２２をオンするための走査信号をゲートオフレベルＶｇｌからゲートオンレベルＶｇｈに切り替える。制御回路５５からの垂直制御信号Ｖｓは、液晶パネル１１の１画面分の表示を行うための期間である１フレーム期間毎に印加される。また、水平制御信号Ｈｓは液晶パネル１１の１行分（１本の走査線分）の階調電圧を書き込むための期間である１水平期間毎に印加される。この水平制御信号Ｈｓに同期するように、ゲートドライバ５０は、走査線ＧＬに順次、ゲートオンレベルＶｇｈを印加する。このとき、オン状態となったＴＦＴ２２を介して信号線ＳＬに印加されている階調電圧が表示画素の画素電極２４に印加される。
【００３５】
ソースドライバ５１は、信号線ＳＬに接続され、制御回路５５からの水平制御信号Ｈｓに基づいて、１水平期間分の画像データ（階調データ）Ｄ３を一斉に取り込む。そして、ソースドライバ５１は、階調データＤ３に対応する階調電圧を生成し、この階調電圧を信号線ＳＬに印加する。
【００３６】
液晶は、直流電圧を長時間印加すると特性が劣化する。従って、一般的には、液晶表示装置では、液晶の劣化を抑えると共に表示品位を維持するために交流駆動が行われる。本実施形態では、例えば、垂直方向及び水平方向に隣り合う表示画素毎に印加電圧の正負極性を反転させつつ１フレーム毎にも正負極性を反転させる駆動方式（ドット反転駆動方式と呼ばれる）を用いる。このために、ソースドライバ５１は、所定期間（１フレーム期間）毎に制御回路５５から反転信号Ｐｏｌを受ける。ソースドライバ５１は、反転信号Ｐｏｌを受ける毎に、階調電圧の極性を反転させる。これにより、表示画素を交流駆動することが可能である。なお、交流駆動方式に関しては、ドット反転駆動に限らず、ライン反転駆動等の他の駆動方式を用いてもよい。
【００３７】
図７は、ソースドライバ５１の構成の一例を示すブロック図である。ソースドライバ５１は、シフトレジスタ６０、データラッチ回路６１、レベルシフタ６２、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）６３、出力バッファ６４、階調電圧生成回路６５を備えている。なお、信号線ＳＬの数はｍ本であるものとする。
【００３８】
シフトレジスタ６０は、ｍ個のフリップフロップを直列に接続して構成され、クロックＣＬＫに同期して水平制御信号Ｈｓを順次シフトする。そして、シフトレジスタ６０は、ｍ個のフリップフロップからサンプリングパルスＳｍｐを順次出力する。
【００３９】
データラッチ回路６１は、シフトレジスタ６０のｍ個のフリップフロップに対応するｍ個のラッチ回路を備えている。データラッチ回路６１は、サンプリングパルスＳｍｐに同期して、制御回路５５からシリアル入力される階調データを格納する。これにより、１水平期間分に相当するｍ個の表示画素に対応した階調データＤ３がデータラッチ回路６１に取り込まれる。
【００４０】
レベルシフタ６２は、データラッチ回路６１に取り込まれた階調データを受け取り、後段のＤＡＣ６３において適正な入力信号になるよう階調データの電圧レベルをシフトさせる。
【００４１】
階調電圧生成回路６５は、電源発生回路５３から供給される電源電圧Ｖｓｈを用いて、複数の階調レベルに対応する複数種類の階調電圧を生成し、これら階調電圧をＤＡＣ６３に供給する。
【００４２】
ＤＡＣ６３は、データラッチ回路６１のｍ個のラッチ回路に対応するｍ個のＤＡＣ６３−１〜６３−ｍから構成されている。ＤＡＣ６３は、階調電圧生成回路６５が生成した複数種類の階調電圧の中から、レベルシフタ６２から送られるデジタル信号（階調データ）に対応する階調電圧を選択する。なお、本実施形態ではドット反転駆動方式を用いているため、階調電圧生成回路６５は、正極性の階調電圧と負極性の階調電圧とを生成する。そして、ＤＡＣ６３は、極性信号Ｐｏｌに応じて、正極性の階調電圧と負極性の階調電圧とのいずれかを選択する。なお、階調電圧の正極性と負極性とは、共通電圧Ｖｃｏｍを基準としている。ＤＡＣ６３によって選択された階調電圧は、出力バッファ６４−１〜６４−ｍを介して、信号線ＳＬ１〜ＳＬｍに印加される。
【００４３】
共通電圧供給回路５２は、制御回路５５からの反転信号Ｐｏｌに基づいて、所定期間（１フレーム期間）毎に極性が反転する共通電圧Ｖｃｏｍを生成して表示画素に印加する。
【００４４】
電源発生回路５３は、走査信号を生成するために必要な電源電圧Ｖｇｌ、Ｖｇｈを生成してゲートドライバ５０に供給する。また、電源発生回路５３は、階調電圧を生成するために必要な電源電圧Ｖｓｈを生成してソースドライバ５１に供給する。この他、電源発生回路５３は、ロジック電源を生成してゲートドライバ５０及びソースドライバ５１に供給する。
【００４５】
照度センサ５４は、液晶表示装置１０の表示画面付近に設けられる。照度センサ５４は、外光の照度を検知し、この検知した値を照度データＤ２として制御回路５５に送る。
【００４６】
制御回路５５は、水平制御信号Ｈｓ、垂直制御信号Ｖｓ、反転信号Ｐｏｌ、クロックＣＬＫ等の各種の制御信号を生成し、これら制御信号をゲートドライバ５０、ソースドライバ５１、及び共通電圧供給回路５２に送る。また、制御回路５５は、外部から画像データＤ１を受け、この画像データＤ１と照度センサ５４からの照度データＤ２とに基づいて、階調データＤ３を生成する。そして、この階調データＤ３をソースドライバ５１に送る。
【００４７】
［４．液晶表示装置の動作］
次に、上記のように構成された液晶表示装置１０の動作について説明する。まず、液晶パネル１１に印加する階調電圧の決定手法について説明する。
【００４８】
図８は、液晶パネル１１の反射表示と透過表示とのＶ（電圧）−Ｔ（相対輝度）曲線を示すグラフである。図８の横軸は電圧（Ｖ）を表しており、縦軸は最大階調（全階調）に相当する輝度を１００％とする相対輝度を表している。
【００４９】
各階調レベルに対応する相対輝度は、以下の式（１）で表される。
【００５０】
相対輝度＝{階調レベル／（全階調−１）}γ        ・・・（１）
図８では、簡略化のために、全階調を８（０階調から７階調まで）とする。また、ガンマ値γ＝２.２とする。ただし、０階調のみは、電圧スイープ幅を小さくするために、適宜設定される。
【００５１】
図８に示した反射表示のＶＴ曲線は、反射表示のみの場合における最適な曲線である。図８に示した透過表示のＶＴ曲線は、透過表示のみの場合における最適な曲線である。最適な反射表示（若しくは透過表示）とは、滑らかな階調表示と正確な色表現が実現でき、階調とび（階調の減少）などに起因する輝度ムラが無いことを意味する。なお、反射表示とは、表示画素のうち反射膜２３が形成された反射領域で反射された光を用いて画像を表示することをいう。透過表示とは、表示画素のうち反射膜２３が形成されていない透過領域をバックライト１２からの光が透過して画像を表示することをいう。
【００５２】
図８から、反射表示と透過表示との階調電圧が決定される。反射表示の階調電圧は、０〜７階調の順にそれぞれ、Ｖｒ（０）〜Ｖｒ（７）と表記する。透過表示の階調電圧は、０〜７階調の順にそれぞれ、Ｖｔ（０）〜Ｖｔ（７）と表記する。本実施形態の液晶パネル１１は、例えばノーマリブラック型であり、従って、Ｖｒ（０）及びＶｔ（０）は、最も暗い黒表示であり、Ｖｒ（７）及びＶｔ（７）は、最も明るい白表示である。
【００５３】
そして、液晶パネル１１の周辺環境により、階調電圧Ｖ（ｎ）を、反射表示の階調電圧Ｖｒ（ｎ）と透過表示の階調電圧Ｖｔ（ｎ）との線形和として決定する。圧Ｖ（ｎ）は、半透過表示時に画素電極２４に印加される階調電圧である。ｎは、０〜７の整数である。階調電圧Ｖ（ｎ）は、以下の式（２）で表される。
【００５４】
Ｖ（ｎ）＝α・Ｖｒ（ｎ）＋（１−α）・Ｖｔ（ｎ）
（０≦α≦１）      ・・・（２）
ここで、パラメータαは、照度センサ５４からの照度データＤ２に対応する。パラメータαによって、反射表示と透過表示との比率が変化し、式（２）から理解できるように、αが大きくなるにつれて反射表示の比率が大きくなる。図９は、外光の照度とパラメータαとの関係の一例を示すグラフである。図９の横軸は照度（ｌｕｘ）を表しており、縦軸はパラメータαを表している。
【００５５】
照度が１０００ルクス以下では、α＝０であり、これは、周辺環境が十分暗い状態である。１０００ルクス以下では、階調電圧Ｖ（ｎ）は、透過表示のみの場合の階調電圧に設定される。照度が１０００ルクスより大きくなるにつれてαも大きくなり、十万ルクス近傍でα＝１となる。α＝１の場合は、周辺環境が十分明るい状態であり、階調電圧Ｖ（ｎ）は、反射表示のみの場合の階調電圧に設定される。
【００５６】
図１０は、α＝５の場合における半透過用階調電圧Ｖ（ｎ）を示すグラフである。図１０に示すように、パラメータαが入力されることで、０〜７階調のそれぞれに対して半透過用階調電圧Ｖ（ｎ）が一意に決まる。よって、式（２）で算出された半透過用階調電圧Ｖ（ｎ）を画素電極２４に印加することで、液晶パネル１１は、周辺環境に応じて最適な輝度を得ることができる。
【００５７】
次に、上記手法によって算出された階調電圧を用いた表示画素の駆動動作について説明する。
【００５８】
制御回路５５は、反射表示の階調電圧Ｖｒ（０）〜Ｖｒ（７）と、透過表示の階調電圧Ｖｔ（０）〜Ｖｔ（７）とを記憶回路（図示せず）にて記憶している。まず、照度センサ５４が周辺環境の照度を検知し、この検知データＤ２をパラメータαとして制御回路５５に送る。また、制御回路５５は、外部の所定の映像ソース（ＣＰＵなど）から画像データＤ１受け取る。
【００５９】
続いて、制御回路５５は、画像データＤ１の階調レベルを算出する。続いて、制御回路５５は、画像データＤ１の階調レベル、パラメータα、及び式（２）を用いて、階調電圧Ｖ（ｎ）を算出する。そして、制御回路５５は、階調電圧Ｖ（ｎ）をデジタル信号（階調データ）Ｄ２として生成し、この階調データＤ２をソースドライバ５１に送る。
【００６０】
続いて、ソースドライバ５１は、階調データＤ２を取り込み、階調データＤ２に対応する階調電圧Ｖ（ｎ）を生成する。同様にして、制御回路５５及びソースドライバ５１により、１水平ライン分の階調電圧が生成される。そして、ソースドライバ５１は、１水平ライン分の階調電圧を信号線ＳＬに印加する。これにより、表示画素の画素電極２４には、ＴＦＴ２２を介して信号線ＳＬから階調電圧が供給される。このような表示画素の駆動動作により、液晶パネル１１は、周辺環境に応じて最適な輝度を得ることができる。
【００６１】
［５．変形例］
上記実施形態では、照度センサ５４を用いてパラメータαを自動で設定するようにしているが、例えば、周辺環境に応じてユーザがパラメータαを手動で設定するようにしてもよい。図１１は、変形例に係る液晶表示装置１０の構成を示すブロック図である。
【００６２】
液晶表示装置１０は、ユーザが操作可能な入力部５６を備えている。入力部５６に入力された照度データＤ２は、パラメータαとして制御回路５５に送られる。制御回路５５は、このパラメーラαを用いて、階調データＤ３を生成する。その他の構成及び動作は、上記実施形態と同じである。
【００６３】
また、液晶表示装置１０は、照度センサ５４と入力部５６との両方を備え、ユーザがパラメータαの決定方法を選択できるように構成してもよい。
【００６４】
［６．効果］
以上詳述したように本実施形態では、反射表示と透過表示との両方の機能を有する半透過型液晶表示装置１０において、表示画素のうち反射領域と透過領域とでセルギャップを同じ（フラットギャップ化）にする。また、ソースドライバ５１は、反射表示の階調電圧Ｖｒ（ｎ）と透過表示の階調電圧Ｖｔ（ｎ）との線形和から算出される半透過用の階調電圧Ｖ（ｎ）を前記画素電極に印加するようにしている。
【００６５】
従って本実施形態によれば、反射領域と透過領域との段差をなくすことができるので、反射領域と透過領域との境界で生じる配向不良を防ぐことができる。これにより、反射領域と透過領域との境界での光漏れ対策による遮光が必要ないため、有効開口率の低下を防ぐことができる。
【００６６】
また、反射領域と透過領域とのセルギャップを変えるための透明段差膜等を形成する必要もない。これにより、製造工程が削減できるため、コストダウンが図れる。また、従来では、反射領域に透明段差膜を形成するために反射領域を一部分に集めて配置する等の制約があったが、本実施形態では、反射領域の画素配置に制約はなく、反射領域を画素のどこに配置してもよい。これにより、レイアウトの自由度が増すため、製造コストの低減が可能となる。
【００６７】
また、反射表示の階調電圧と透過表示の階調電圧との線形和を算出する際、例えば液晶パネル１１の周辺環境に応じて変化するパラメータαを用いている。これにより、周辺環境に応じて最適な輝度を得ることができるため、半透過表示による表示性能を向上させることができる。
【００６８】
また、照度センサ５４を用いてパラメータαを決定するようにしている。これにより、自動的に最適な輝度を得ることが可能となる。さらに、外光の照度が大きい場合には、バックライト１２を使用しないようにすることで、液晶表示装置１０の消費電力を低減することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、液晶動作モードとしてＶＡモードを用いているが、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードなどＶＡモード以外の液晶動作モードを本発明に適用することも可能である。
【００７０】
また、本実施形態の液晶表示装置１０は、画像表示機能を有する様々な電子機器に適用することが可能であり、例えば、携帯電話機、携帯情報端末、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、及びスキャナなどに適用できる。
【００７１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。
【符号の説明】
【００７２】
１０…液晶表示装置、１１…液晶パネル、１２…バックライト、２０…アレイ基板、２１，３１…透明基板、２２…薄膜トランジスタ、２２Ａ…半導体層、２２Ｂ…ソース電極、２２Ｃ…ドレイン電極、２３…反射膜、２４…画素電極、２５，３６…配向膜、３０…カラーフィルタ基板、３２…カラーフィルタ、３４…遮光層、３５…対向電極、３７…突起、４０…液晶層、４１，４４…位相差板、４２，４５…偏光板、４３…拡散粘着材、４６…スペーサ、４７…コンタクト、５０…ゲートドライバ、５１…ソースドライバ、５２…共通電圧供給回路、５３…電源発生回路、５４…照度センサ、５５…制御回路、５６…入力部、６０…シフトレジスタ、６１…データラッチ回路、６２…レベルシフタ、６３…Ｄ／Ａコンバータ、６４…出力バッファ、６５…階調電圧生成回路。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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