(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な一対の第１及び第２基板と、
該第１及び第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第１基板の前記液晶層側の面に形成された透明な第１電極と、
前記第２基板の前記液晶層側の面に形成された半透過反射層からなる第２電極と、
前記第１基板の前記液晶層と反対側に配置された前方偏光板と、
前記第２基板の前記液晶層と反対側に配置された照明装置と、
前記第２基板と前記照明装置の間に配置された後方偏光板と、
該照明装置の点灯時と非点灯時とで前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように前記第１及び第２電極を駆動する駆動手段と
を備え、
前記駆動手段は、前記照明装置の点灯時に透過型表示用信号の波高値に対応する電圧を、前記照明装置の非点灯時に反射型表示用信号の波高値に対応する電圧を前記第１電極に供給する第１供給手段と、前記照明装置の点灯時に階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する透過型表示用の設定電圧を、前記照明装置の非点灯時に階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する反射型表示用の設定電圧を前記第２電極に供給する第２供給手段とを備え、前記照明装置の点灯時には透過型表示時の透過率特性に適合した前記液晶駆動電圧を、前記照明装置の非点灯時には反射型表示時の反射率特性に適合した前記液晶駆動電圧を前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加することを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
透明な一対の第１及び第２基板と、
該第１及び第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第１基板の前記液晶層側の面に形成された透明な第１電極と、
前記第２基板の前記液晶層側の面に形成された半透過反射層と、
該半透過反射層と前記液晶層との間に形成された透明な第２電極と、
前記第１基板の前記液晶層と反対側に配置された前方偏光板と、
前記第２基板の前記液晶層と反対側に配置された照明装置と、
前記第２基板と前記照明装置の間に配置された後方偏光板と、
該照明装置の点灯時と非点灯時とで前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように前記第１及び第２電極を駆動する駆動手段と
を備え、
前記駆動手段は、前記照明装置の点灯時に透過型表示用の波高値に対応する電圧を、前記照明装置の非点灯時に反射型表示用の波高値に対応する電圧を前記第１電極に供給する第１供給手段と、前記照明装置の点灯時に階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する透過型表示用の設定電圧を、前記照明装置の非点灯時に階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する反射型表示用の設定電圧を前記第２電極に供給する第２供給手段とを備え、前記照明装置の点灯時には透過型表示時の透過率特性に適合した前記液晶駆動電圧を、前記照明装置の非点灯時には反射型表示時の反射率特性に適合した前記液晶駆動電圧を前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加することを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
前記半透過反射層は、各画素内に前記照明装置からの光が透過可能な開口部が設けられた反射膜からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
外光レベルを検出することにより、前記照明装置における点灯と非点灯とを切り換える点灯切換手段を更に備えており、
前記駆動手段は、前記点灯切換手段から出力される点灯切換信号に基づいて、前記照明装置の点灯時には透過型表示時の透過率特性に適合した前記液晶駆動電圧を、前記照明装置の非点灯時には反射型表示時の反射率特性に適合した前記液晶駆動電圧を前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記点灯切換手段による切り換え動作に同期して、前記第１供給手段が供給する電圧を反射型表示用の設定又は透過型表示用の設定に切り換える第１制御手段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、前記第２供給手段が供給する電圧を前記非点灯に応じて反射型表示用の設定に切り換え且つ前記点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えるように前記第２供給手段を制御する第２制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第２制御手段は、各階調レベルに対する前記実効値の各大きさの設定を、前記非点灯に応じて反射型表示用の設定に切り換え且つ前記点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えるように前記第２供給手段を制御することを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記半透過反射層と前記第１基板との間に、カラーフィルタを更に備え、該カラーフィルタは、各着色層の可視領域における最低透過率が２５〜５０％になるよう淡色化され、反射型表示時の明るさを低下させないように構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記半透過反射層が凹凸を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記液晶層は誘電異方性が負のネマティック液晶を用い、ノーマリーブラックモードで駆動されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置の技術分野に属し、特に、反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる液晶装置及びこの液晶装置を用いた電子機器の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型液晶装置は消費電力が小さいために携帯機器や装置の付属的表示部などに多用されているが、外光を利用して表示を視認可能にしているため、暗い場所では表示を読みとることができないという問題点があった。このため、明るい場所では通常の反射型液晶装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形式の液晶装置が提案されている。これは、特開昭５７−０４９２７１号公報、特開昭５７−０４９２７１号公報、特開昭５７−０４９２７１号公報などに記載されているように、液晶パネルの観察側と反対側の外面に偏光板、半透過反射板、バックライトを順次配置した構成をしている。この液晶装置では、周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライトを点灯して半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。
【０００３】
別の液晶装置としては、反射型表示の明るさを向上させた特開平８−２９２４１３号公報に記載されたものがある。この液晶装置は、液晶パネルの観察側と反対側の外面に半透過反射板、偏光板、バックライトを順次配置した構成をしている。周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライトを点灯して偏光板と半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。このような構成にすると、液晶セルと半透過反射板の間に偏光板がないため、前述した液晶装置よりも明るい反射型表示が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平８−２９２４１３号公報に記載された液晶装置では、液晶層と半透過反射板との間に透明基板が介在するため、二重映りや表示のにじみなどが発生してしまうという問題点がある。
【０００５】
更に、近年の携帯機器やＯＡ機器の発展に伴って液晶表示のカラー化が要求されるようになっており、反射型液晶装置を用いるような機器においてもカラー化が必要な場合が多い。ところが、上記公報に記載されている液晶装置とカラーフィルタを組み合わせた方法では、半透過反射板を液晶パネルの後方に配置しているため、液晶層やカラーフィルタと半透過反射板との間に液晶パネルの厚い透明基板が介在し、視差によって二重映りや表示のにじみなどが発生してしまい、十分な発色を得ることができないという問題点がある。
【０００６】
この問題を解決するために、特開平９−２５８２１９号公報では、液晶層と接するように反射板を配置する反射型カラー液晶装置が提案されている。しかしながら、この液晶装置では、周囲が暗くなると表示を認識することができない。
【０００７】
他方、特開平７−３１８９２９号公報では、液晶セルの内面に半透過反射膜を兼ねる画素電極を設けた半透過反射型の液晶装置が提案されている。しかしながら、この液晶装置では、同一の駆動装置（例えば、所謂Ｘドライバ回路やＹドライバ回路）を用いて反射型表示時も透過型表示時も液晶駆動が行われ、同一の画像データに対応する駆動電圧は、反射型表示時でも透過型表示時でも一定である。しかしながら、本願発明者らの研究によれば、一般にこの種の半透過反射型の液晶装置においては反射型表示時における液晶駆動電圧に対する反射率の特性と透過型表示時における液晶駆動電圧に対する透過率の特性とは一致していない。この結果、特開平７−３１８９２９号公報等の液晶装置では、駆動装置において反射型表示時に良好なコントラストや表示濃度が得られるように画像データの階調に対する液晶駆動電圧の設定を行うと、透過型表示時には良好なコントラストや表示濃度は得られない。逆に、駆動装置において透過型表示時に良好なコントラストや表示濃度が得られるように画像データの階調に対する液晶駆動電圧の設定を行うと、今度は反射型表示時には良好なコントラストや表示濃度は得られないという問題点がある。
【０００８】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、反射型表示と透過型表示とを切換え可能な液晶装置において、視差による二重映りや表示のにじみなどが発生せず、反射型表示時にも透過型表示時にも高コントラストで高品位の画像表示が可能な半透過反射型の液晶装置及びその液晶装置を用いた電子機器を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明の第１の液晶装置は上記問題を解決するために、透明な一対の第１及び第２基板と、該第１及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層側の面に形成された透明な第１電極と、前記第２基板の前記液晶層側の面に形成された半透過反射層からなる第２電極と、前記第１基板の前記液晶層と反対側に配置された前方偏光板と、前記第２基板の前記液晶層と反対側に配置された照明装置と、前記第２基板と前記照明装置の間に配置された後方偏光板と、該照明装置の点灯時と非点灯時とで前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように前記第１及び第２電極を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段は、前記照明装置の点灯時に透過型表示用信号の波高値に対応する電圧を、前記照明装置の非点灯時に反射型表示用信号の波高値に対応する電圧を前記第１電極に供給する第１供給手段と、前記照明装置の点灯時に階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する透過型表示用の設定電圧を、前記照明装置の非点灯時に階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する反射型表示用の設定電圧を前記第２電極に供給する第２供給手段とを備え、前記照明装置の点灯時には透過型表示時の透過率特性に適合した前記液晶駆動電圧を、前記照明装置の非点灯時には反射型表示時の反射率特性に適合した前記液晶駆動電圧を前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１液晶装置によれば、反射型表示時には、半透過反射層（第２電極）は、第１基板側から入射した外光を液晶層側に反射する。この際、半透過反射層（第２電極）は、第２基板の液晶層側に配置されているため、液晶層と半透過反射層（第２電極）との間に間隙が殆どなく、そのため視差に起因する表示の二重映りや表示のにじみが発生しない。他方、透過型表示時には、照明装置から発せられ第２基板側から入射した光源光を、半透過反射層（第２電極）を介して液晶層側に透過する。従って、暗所では光源光を用いて明るい表示が可能となる。
【００１１】
特に駆動手段により、照明装置の点灯時と非点灯時とでは、第１及び第２電極を介して液晶層に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように第１及び第２電極が駆動される。第１電極には、第１供給手段により、電圧が供給されるが、この供給される電圧は、照明装置の非点灯に応じて、反射型表示用の設定に切り換えられ、他方で照明装置の点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えられる。第２電極には、第２供給手段により、階調レベルに応じた大きさの実効値を有する電圧が供給されるが、この供給される電圧は、照明装置の非点灯に応じて、反射型表示用の設定に切り換えられ、他方で照明装置の点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えられる。従って、反射型表示時及び透過型表示時に、駆動電圧に対する反射率特性及び透過率特性に夫々適合した駆動電圧により液晶を駆動できる。即ち、一般に半透過反射型の液晶装置では反射型表示時における液晶駆動電圧に対する反射率の特性と透過型表示時における液晶駆動電圧に対する透過率の特性とは一致していないため、本発明のように液晶駆動電圧を相異ならしめることにより、照明装置を非点灯した反射型表示時に当該反射型表示における駆動電圧に対する反射率特性に適合した駆動電圧により液晶を駆動しつつ、照明装置を点灯した透過型表示時に当該透過型表示における駆動電圧に対する透過率特性に適合した駆動電圧により液晶を駆動することが可能となる。特に、白表示と黒表示の中間調表示をするための液晶印加電圧のレベルを反射型表示と透過型表示で変えることは非常に有用である。
【００１２】
本発明の第１の液晶装置は上記問題を解決するために、透明な一対の第１及び第２基板と、該第１及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層側の面に形成された透明な第１電極と、前記第２基板の前記液晶層側の面に形成された半透過反射層と、該半透過反射層と前記液晶層との間に形成された透明な第２電極と、前記第１基板の前記液晶層と反対側に配置された前方偏光板と、前記第２基板の前記液晶層と反対側に配置された照明装置と、前記第２基板と前記照明装置の間に配置された後方偏光板と、該照明装置の点灯時と非点灯時とで前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように前記第１及び第２電極を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段は、前記照明装置の点灯時に透過型表示用の波高値に対応する電圧を、前記照明装置の非点灯時に反射型表示用の波高値に対応する電圧を前記第１電極に供給する第１供給手段と、前記照明装置の点灯時に階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する透過型表示用の設定電圧を、前記照明装置の非点灯時に階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する反射型表示用の設定電圧を前記第２電極に供給する第２供給手段とを備え、前記照明装置の点灯時には透過型表示時の透過率特性に適合した前記液晶駆動電圧を、前記照明装置の非点灯時には反射型表示時の反射率特性に適合した前記液晶駆動電圧を前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２液晶装置によれば、反射型表示時には、半透過反射層は、第１基板側から入射した外光を液晶層側に反射する。この際、半透過反射層は、第２基板の液晶層側に配置されているため、液晶層と半透過反射層との間に間隙が殆どなく、そのため視差に起因する表示の二重映りや表示のにじみが発生しない。他方、透過型表示時には、照明装置から発せられ第２基板側から入射した光源光を、半透過反射層を介して液晶層側に透過する。従って、暗所では光源光を用いて明るい表示が可能となる。
【００１４】
特に駆動手段により、照明装置の点灯時と非点灯時とでは、第１及び第２電極を介して液晶層に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように第１及び第２電極が駆動される。これにより上述した本発明の第１の液晶装置の場合と同様に、照明装置を非点灯した反射型表示の際に当該反射型表示における駆動電圧に対する反射率特性に適合した駆動電圧により液晶を駆動しつつ照明装置を点灯した透過型表示の際に当該透過型表示における駆動電圧に対する反射率特性に適合した駆動電圧により液晶を駆動することが可能となる。
【００１５】
なお、第１及び２液晶装置の駆動方式としては、パッシブマトリクス駆動方式、ＴＦＴ（Thin Film Diode）アクティブマトリクス駆動方式、ＴＦＤ（Thin Film Diode）アクティブマトリクス駆動方式、セグメント駆動方式等の公知の各種駆動方式を採用可能である。また、表示モードとしては、ノーマリーブラックモードでもノーマリーホワイトモードのいずれでもよいが、前者を採用すれば、非駆動時には液晶装置が暗状態となるように駆動するので、透過型表示時に液晶が駆動されない画素間またはドット間からの光漏れを抑えることができ、コントラストが高い透過型表示を得ることができる。また、反射型表示時に、画素間やドット間からの表示に不要な反射光を抑えることができるので、コントラストが高い表示を得ることができる。
【００１６】
本発明の第１及び第２の液晶装置の一の態様では夫々、前記半透過反射層は、各画素内に前記照明装置からの光が透過可能な開口部が設けられた反射膜からなる。
【００１７】
この態様によれば、半透過反射層に設けられた開口部を介して、照明装置からの光が各画素について透過可能であるので、照明装置を利用した透過型表示が可能となる。また、開口部から外れた反射膜部分により、液晶を介して外光を反射するので、外光を利用した反射型表示が可能となる。なお、このような開口部としては例えば、反射膜の表面に規則的に配列された又は不規則に点在された矩形のスリットや微細な開口、孔欠陥、凹入欠陥等でもよい。若しくは、反射膜をストライプ状や島状に複数形成して、相隣接する反射膜の間隙を開口部として光が透過するように構成してもよい。また、反射膜の材料としては、Ａｌ（アルミニウム）が主成分の金属が用いられるが、Ｃｒ（クロム）やＡｇ（銀）などの可視光領域の外光を反射させることのできる金属であれば、その材料は特に限定されるものではない。例えば、９５重量％以上のＡｌを含み、かつ層厚が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であるように反射膜を構成すれば、透過率が１％以上４０％以下であり、反射率が５０％以上９５％以下である半透過反射型の反射電極が作製できる。
【００１８】
他方、開口部の径は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。このようにすることで、人間が認識することが困難であり、開口部を設けたことで生じる表示品質の劣化を抑えつつ、反射型表示と透過型表示を同時に実現できる。また、開口部は反射膜に対して、５％以上３０％以下の面積比で形成することが好ましい。このようにすることで、反射型表示の明るさの低下を抑えることができと共に、反射膜の開口部を介して液晶層に導入される光によって透過型表示が実現できる。このような開口部はレジストを用いたフォト工程／現像工程／剥離工程で容易に作製することができる。
【００１９】
特に、本発明の第１の液晶装置の場合には、このような反射膜からなる半透過反射層（第２電極）が外光を反射する機能と液晶に電圧を印加する機能との両方を有するので、反射膜と画素電極とを別途形成する場合と比較して、装置構成上も製造上或いは設計上も有利であり、低コスト化を図れる。他方、本発明の第１の液晶装置の場合には、透明な第２電極に開口部を設ける必要がないため、当該第２電極についての装置信頼性や製造歩留まりが高まる。
【００２０】
本発明の第１及び第２の液晶装置の他の態様では夫々、外光レベルを検出することにより、前記照明装置における点灯と非点灯とを切り換える点灯切換手段を更に備えており、前記駆動手段は、前記点灯切換手段から出力される点灯切換信号に基づいて、前記照明装置の点灯時には透過型表示時の透過率特性に適合した前記液晶駆動電圧を、前記照明装置の非点灯時には反射型表示時の反射率特性に適合した前記液晶駆動電圧を前記第１及び第２電極を介して前記液晶層に印加することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１及び第２の液晶装置の他の態様では夫々、前記駆動手段は、前記点灯切換手段による切り換え動作に同期して、前記第１供給手段が供給する電圧を反射型表示用の設定又は透過型表示用の設定に切り換える第１制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００２４】
この態様によれば、第１制御手段による制御の下、第１供給手段により、第１電極に供給される電圧を、照明装置の非点灯に応じて、反射型表示用の設定に切り換えられ、他方で照明装置の点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えられる。
【００２５】
本発明の第１及び第２の液晶装置の他の態様では夫々、前記駆動手段は、前記第２供給手段が供給する電圧を前記非点灯に応じて反射型表示用の設定に切り換え且つ前記点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えるように前記第２供給手段を制御する第２制御手段を備えたことを特徴とする。また、この様態では、前記第２制御手段は、各階調レベルに対する前記実効値の各大きさの設定を、前記非点灯に応じて反射型表示用の設定に切り換え且つ前記点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えるように前記第２供給手段を制御してもよい。
【００２６】
このように構成すれば、第２制御手段による制御の下、各階調レベルに対する実効値の各大きさの設定は、非点灯に応じて反射型表示用の設定に切り換えられ、他方照明装置の点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えられる。そして、第２供給手段により階調データの示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する電圧が前記第２電極に供給される。従って、特に階調全域に渡って良好な駆動電圧により液晶を駆動できる。
【００２７】
本発明の第１及び第２の液晶装置の他の態様では夫々、前記半透過反射層と前記第１基板との間に、カラーフィルタを更に備え、該カラーフィルタは、各着色層の可視領域における最低透過率が２５〜５０％になるよう淡色化され、反射型表示時の明るさを低下させないように構成されている。
【００２８】
この態様によれば、外光による反射型カラー表示と照明装置を利用した透過型カラー表示を行うことができる。カラーフィルタは、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲のすべての光に対して２５％〜５０％の透過率を有しているのが好ましい。このようにすることで、明るい反射型カラー表示と透過型カラー表示を実現できる。特に、反射型表示時の明るさを低下させないカラー表示が実現できる。
【００２９】
本発明の第１及び第２の液晶装置の他の態様では夫々、前記半透過反射層が凹凸を有する。
【００３０】
この態様によれば、反射電極の鏡面感を凸凹によってなくし、散乱面（白色面）に見せることができる。また、凹凸による散乱によって、広視野角の表示が可能となる。この凹凸形状は、反射電極の下地に感光性のアクリル樹脂等を用いて形成したり、下地のガラス基板自身をフッ酸によって荒らしたりすることによって形成することができる。尚、反射電極の凹凸表面上に透明な平坦化膜を更に形成して、液晶層に面する表面（配向膜を形成する表面）を平坦化しておくことが液晶の配向不良を防ぐ観点から望ましい。また、本発明の第１及び第２の液晶装置の他の態様では夫々、前記液晶層は誘電異方性が負のネマティック液晶を用い、ノーマリーブラックモードで駆動される。このようにノーマリーブラックモードで駆動すれば、電界無印加時の表示状態は暗（黒）であり、液晶が駆動されない透明電極の間隙からの光漏れや不要な反射光を抑えることができる。
【００３１】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。
【００３２】
本発明の電子機器によれば、視差による二重映りや表示のにじみがなく、反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる半透過反射型液晶装置や半透過反射型カラー液晶装置を用いた各種の電子機器を実現できる。このような電子機器は、明るい場所でも暗い場所でも、周囲の外光に関係なく特に高コントラストで高画質の表示を実現できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
本発明に係る液晶装置の第１実施形態を図１から図７を参照して説明する。図１(a)は、本発明の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図であり、図１(b)は、図１(a)に示した第１実施形態の概略平面図であり、図２〜図６は夫々、第１実施形態における反射電極に設けられる開口部の各種の具体例を示す拡大平面図であり、図７は、第１実施形態の液晶装置における駆動電圧に対する反射型表示時の反射率Ｒの特性及び透過型表示時の透過率Ｔの特性を示す特性図である。図１(b)では、電極配置を見易くするために図１(a)に示したカラーフィルタ及びブラックマトリクス層を省略しており、また、説明の便宜上ストライプ状の電極についても縦横３本ずつのみ示してあるが、実際の液晶装置では遥かに多い数のストライプ状の電極が設けらる。尚、第１実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００３５】
図１(a)及び図１(b)に示すように、第１実施形態では、２枚の透明基板１及び２の間に液晶層３が枠状のシール材４によって封止された液晶セルが形成されている。液晶層３は、所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。前方の透明基板１の内面上にはカラーフィルタ５が形成され、このカラーフィルタ５には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されている。カラーフィルタ５の表面上には透明な保護膜１０が被覆されており、保護膜１０の表面上に複数のストライプ状の透明電極６がＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などにより形成されている。透明電極６の表面上には配向膜９が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００３６】
一方、後方の透明基板２の内面上には、上記カラーフィルタ５の着色層毎に形成されたストライプ状の反射電極７が上記透明電極６と交差するように複数配列されている。ＴＦＤ素子やＴＦＴ素子を備えたアクティブマトリクス型の装置である場合には、各反射電極７は矩形状に形成され、アクティブ素子を介して配線に接続される。この反射電極７はＣｒやＡｌなどにより形成され、その表面は透明基板１の側から入射する光を反射する反射面となっている。反射電極７の表面上には上記と同様の配向膜１９が形成される。反射電極７には、２μｍ径の開口部７ｂ（図１(b)参照）が多数設けてあり、開口部７ｂの総面積は反射電極７の総面積に対して約１０％の割合で設けてある。
【００３７】
ここで図２〜図６を参照して、反射電極７及び開口部７ｂの各種の具体例について説明する。
【００３８】
先ず図２に示すように、上側の透明基板に形成されたストライプ状の透明電極８０２（図１の透明電極６に対応）に対向して、下側の透明基板上に形成されたストライプ状の反射電極８０２（図１の反射電極７に対応）に、矩形のスリット８０３（図１の開口部７ｂに対応）が形成されてもよい。なお、矩形のスリット８０３は、正方形でも長方形でも、その他の多角形や円形でもよい。更に、配置や向きについても、各ドット（即ち図２中、透明電極８０１と反射電極８０２とが交差する領域）内に少なくとも一つの開口部が設けられていれば、規則正しく配列されてもよいし、不規則に点在されてもよい。
【００３９】
図３に示すように、上側の透明基板に形成されたストライプ状の透明電極６０１（図１の透明電極６に対応）に対向して、下側の透明基板上に形成されたストライプ状の反射電極６０２（図１の反射電極７に対応）に、不規則に点在する孔欠陥、凹入欠陥等の微細な欠陥部６０３（図１の開口部７ｂに対応）が形成されてもよい。
【００４０】
図４に示すように、上側の透明基板に形成されたストライプ状の透明電極３０１（図１の透明電極６に対応）に対向して、下側の透明基板上に形成されたストライプ状の反射電極３０３（図１の反射電極７に対応）を所定の間隙３０３（図１の開口部７ｂに対応）を隔てて配置してもよい。即ち、この間隙３０３を介してバックライト１５からの光を液晶層３に導入する。
【００４１】
ここで第１実施形態は単純（パッシブ）マトリクス型液晶装置に係るものであるが、例えば後述するＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型の液晶装置の場合には、図４の具体例と同様の考え方から、図５に示すように、上側の透明基板に形成されたストライプ状の透明電極２０１（図１の透明電極６に対応）に対向して、下側の透明基板上に各ドット毎に形成された島状の反射電極２０４（図１の反射電極７に対応）を所定の間隙２０５（図１の開口部７ｂに対応）を隔てて配置してもよい。即ち、この間隙２０５を介してバックライト１５からの光を液晶層３に導入する。尚、この場合には、下側透明基板上には走査線２０２が形成され、さらに各ドットに対応してＴＦＤ素子２０３が形成されて、ＴＦＤ素子２０３を介して走査線２０２と反射電極２０４とが接続されている。
【００４２】
更に、例えば後述するＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型の液晶装置の場合には、図４の具体例と同様の考え方から、図６に示すように、上側の透明基板に形成された透明電極１４０１（図１の透明電極６に対応）に対向して、下側の透明基板上に各ドット毎に形成された島状の反射電極１４０５（図１の反射電極７に対応）を所定の間隙１４０６（図１の開口部７ｂに対応）を隔てて配置してもよい。即ち、この間隙１４０６を介してバックライト１５からの光を液晶層３に導入する。尚、この場合には、下側透明基板上にはデータ線１４０２及び走査線１４０３が形成され、さらに各ドットに対応してＴＦＴ素子１４０４が形成されて、ＴＦＴ素子１４０４を介してデータ線１４０２及び走査線１４０３と反射電極１４０５とが接続されている。
【００４３】
再び図１(a)及び図１(b)に示すように、前方の透明基板１の外面上に偏光板１１が配置され、偏光板１１と透明電極１との間に位相差板１３が配置されている。また、液晶セルの後方には、透明基板２の背後に位相差板１４が配置され、この位相差板１４の背後に偏光板１２が配置されている。そして、偏光板１２の後方には、白色光を発する蛍光管１５ａと、この蛍光管１５ａに沿った入射端面を備えた導光板１５ｂとを有するバックライト１５が配置されている。導光板１５ｂは裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管１５ａの光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するように構成されている。その他のバックライトとしては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることができる。
【００４４】
第１実施形態では、透過型表示のときに各反射電極７の間の領域７ａから光が漏れるのを防ぐために、カラーフィルタ５の各着色層の間に形成された遮光部であるブラックマトリクス層５ａが平面的にほぼ対応して設けられている。ブラックマトリクス層５ａはＣｒ層を被着したり、感光性ブラック樹脂で形成する。
【００４５】
次に以上のように構成された第１実施形態の動作について説明する。
【００４６】
先ず、反射型表示について説明する。外光は図１における偏光板１１、位相差板１３、カラーフィルタ５をそれぞれ透過し、液晶層３を通過後、反射電極７によって反射され、再び偏光板１１から出射される。このとき、液晶層３への印加電圧に応じて、偏光板１１の透過（明状態）及び吸収（暗状態）並びにそれらの中間の明るさを制御する。
【００４７】
次に、透過型表示について説明する。バックライト１５からの光は偏光板１２及び位相差板１４によって所定の偏光となり、反射電極７の開口部７ｂより液晶層３に導入され、液晶層３を通過後、カラーフィルタ５、位相差板１３をそれぞれ透過する。このとき、液晶層３への印加電圧に応じて、偏光板１１の透過（明状態）及び吸収（暗状態）並びにそれらの中間の明るさを制御する。
【００４８】
ここで、図７に示したように、第１実施形態の如き半透過反射型の液晶装置においては一般に、駆動電圧に対する反射型表示時の反射率Ｒの特性と透過型表示時の透過率Ｔの特性とは、相異なるものであることが本願発明者らによる研究及び実験の結果判明している。即ち、仮にバックライト１５の点灯と非点灯とによらずに、同一画像に対して、一定の駆動電圧でこの種の半透過反射型の液晶装置を駆動しようとすれば、反射型表示時及び透過型表示時のどちらか一方についてしか、高階調表示を行うため或いはコントラストを高めるために図７に示した如き特性曲線のスロープを最大限に利用することができないことになる。しかるに、本実施形態では、バックライト１５の点灯時と非点灯時とでは、透明電極６と反射電極７を介して液晶層３に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように、透明電極６と反射電極７が駆動される。即ち、本実施形態では、バックライト１５を非点灯した反射型表示時には、図７に示したような反射率Ｒの特性に適合した駆動電圧により液晶層３が駆動され、バックライト１５を点灯した透過型表示時には、図７に示したような透過率Ｔの特性に適合した駆動電圧により液晶が駆動される。特に、白表示と黒表示の中間調表示をするための液晶印加電圧のレベルを反射型表示と透過型表示で変えることは非常に有用である。これらの反射率Ｒの特性に適合する駆動電圧の設定及び透過率Ｔの特性に適合する駆動電圧の設定は夫々、個々の液晶装置について各駆動電圧毎の反射率Ｒの特性及び透過率Ｔの特性を予め実験的、経験的、理論的に求めておくことにより比較的容易に行われる。尚、このような駆動を行う駆動装置の具体的な構成については第３実施形態として詳述する。
【００４９】
上述した本実施形態によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することができ、特に反射型表示と透過型表示とのいずれにおいても高コントラストで高品位のカラー液晶装置が実現できる。
【００５０】
尚、第１実施形態によれば、偏光板１１及び１２により反射型表示と透過型表示とのいずれにおいても良好な表示制御ができる。そして、位相差板１３により反射型表示時における光の波長分散に起因する色付きなどの色調への影響を低減すると共に、位相差板１４により透過型表示時における光の波長分散に起因する色付きなどの色調への影響を低減することが可能となる。また、位相差板１３及び１４については、液晶セルの着色補償、もしくは視角補償によりそれぞれの位置に複数枚位相差板を配置することも可能である。
【００５１】
更に、上述した本実施形態では、反射電極７を平坦ではなく、例えば高低差が約０．８μｍの凹凸を有するように構成してもよい。このように構成すれば、反射電極１７の鏡面感を凸凹によってなくし散乱面（白色面）に見せることができ、凹凸による散乱によって広視野角の表示が可能となる。他方、位相差板１３と透明基板１との間に、アクリル樹脂などの透明基体中に屈折率の異なる透明な粒子を分散させた内部拡散形のものや、透明基体の表面上を粗面化（マット化）した表面拡散形のものからなる透過型の光拡散板を配置してもよい。このように構成すれば、反射電極７の直接反射による外光の映り込みを防止し、視認性を向上させることができる。更に、反射電極７に、蒸着やスパッタリング、フォトリソグラフィ工程等を利用して微細な細孔を多数形成してもよく、これにより透過型表示を行う際に表示を明るくでき、反射型表示を行う際に外光の映り込みを防止できる。
【００５２】
（第２実施形態）
本発明に係る液晶装置の第２実施形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は、本発明の第２実施形態の構造を示す概略縦断面図であり、図９(a)は、第２実施形態に係る反射電極の一例を示す拡大平面図であり、図９(b)は、この反射電極の他の例を示す拡大平面図である。図８中、図１に示した第１実施形態と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、その説明は省略する。尚、この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００５３】
図８に示すように、第２実施形態では、第１実施形態と比べると、下側基板上の第２電極が開口部を有する単一層の反射電極ではなく、開口部を有する半透過反射板上に設けられた透明電極からなる（即ち、第１電極は電極機能のみを果たし、別途設けられた反射膜が半透過反射機能を果たす）点が異なり、更に、カラーフィルタ及びブラックマトリクス層が下側基板上に設けられている点等が主に異なる。その他の構成については基本的に第１実施形態の場合と同様である。
【００５４】
即ち図８に示すように、透明基板１側では、配向膜１９には所定方向にラビング処理が施されており、液晶分子はラビング方向に約８５度のプレティルト角を有している。ＴＦＤ素子やＴＦＴ素子を備えたアクティブマトリクス型の装置である場合には、透明電極６は矩形状に形成され、アクティブ素子を介して配線に接続される。
【００５５】
一方、下側の透明基板２の内面上には、感光性のアクリル樹脂によって高低さ約０．８μｍの凹凸が形成されており、その表面上に１．０重量％のＮｄを添加したＡｌを２５ｎｍの厚みでスパッタし、半透過反射板４１１が形成されている。半透過反射板４１１上には、保護膜４１２を介して、カラーフィルタ４１４が形成され、このカラーフィルタ４１４には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されている。カラーフィルタ４１４の表面上には透明な保護膜が被覆されており、この保護膜の表面上に複数のストライプ状の透明電極４１６がＩＴＯなどにより形成されている。カラーフィルタ４１４の着色層毎に形成されたストライプ状の透明電極４１６が上記透明電極６と交差するように複数配列されている。透明電極４１６の表面上には上記と同様の配向膜１９が形成される。なお、この配向膜１９にはラビング処理を施さない。位相差板１３及び１４として、特に１／４波長板が夫々用いられる。
【００５６】
更に第２実施形態では、偏光板１１と偏光板１２の透過軸Ｐ１及びＰ２は同方向に設定されている。これらの偏光板１１及び１２の透過軸Ｐ１及びＰ２に対して、位相差板（即ち、１／４波長板）１３及び１４の遅相軸Ｃ１及びＣ２の方向は夫々、θ＝４５度時計方向に回転した方向に設定されている。さらに、透明基板１の内面上の配向膜９のラビング処理の方向Ｒ１もまた、位相差板（即ち、１／４波長板）１３及び１４の遅相軸Ｃ１及びＣ２の方向と一致する方向に施されている。このラビング方向Ｒ１は、液晶層３の電界印加時における倒れる方向を規定する。液晶層３には、誘電異方性が負のネマティック液晶を用いる。
【００５７】
更に第２実施形態では、透過型表示のときに各ドット間の領域から光が漏れるのを防ぐために、カラーフィルタ４１４の各着色層の間に形成された遮光部であるブラックマトリクス層４１３が平面的にほぼ対応して設けられている。ブラックマトリクス層４１３はＣｒ層を被着したり、感光性ブラック樹脂で形成する。
【００５８】
以上のように構成された第２実施形態の液晶装置における駆動電圧に対する反射型表示時の反射率Ｒの特性と透過型表示時の透過率Ｔの特性とは、図７に示した第１実施形態の場合と同様の傾向を示す。尚、第２実施形態の液晶装置を駆動する際には、電界無印加時の表示状態は暗（黒）である。このようにノーマリーブラックモードで駆動すれば、液晶が駆動されない透明電極４１６の間隙からの光漏れや不要な反射光を抑えることができるので、ブラックマトリクス層４１３を形成する必要がなくなる。
【００５９】
次に以上のように構成された第２実施形態の動作について説明する。
【００６０】
先ず、反射型表示について説明する。外光は図８における偏光板１１、位相差板１３をそれぞれ透過し、液晶層３を通過後、カラーフィルタ４１４を通過し半透過反射板４１１によって反射され、再び偏光板１１から出射される。このとき、液晶層３への印加電圧に応じて、偏光板１１の透過（明状態）及び吸収（暗状態）並びにそれらの中間の明るさを制御する。
【００６１】
次に、透過型表示について説明する。バックライト１５からの光は偏光板１２及び位相差板１４によって所定の偏光（円偏光、楕円偏光又は直線偏光）となり、半透過反射板４１１より液晶層３に導入され、液晶層３を通過後、位相差板１３を透過する。このとき、液晶層３への印加電圧に応じて、偏光板１１の透過（明状態）と吸収（暗状態）、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００６２】
ここで、第１実施形態の場合と同様に、第２実施形態においても、バックライト１５の点灯時と非点灯時とでは、透明電極６と透明電極４１６を介して液晶層３に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように、透明電極６と透明電極４１６が駆動される。即ち、本実施形態では、バックライト１５を非点灯した反射型表示時には、図７に示したような反射率Ｒの特性に適合した駆動電圧により液晶層３が駆動され、バックライト１５を点灯した透過型表示時には、図７に示したような透過率Ｔの特性に適合した駆動電圧により液晶が駆動される。尚、このような駆動を行う駆動装置の具体的な構成については第３実施形態として詳述する。
【００６３】
上述した本実施形態によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することができ、特に反射型表示と透過型表示とのいずれにおいても高コントラストで高品位のカラー液晶装置が実現できる。
【００６４】
また、第２実施形態の半透過反射板４１１にはＡｌが主成分の金属層を用いて、この表面を保護膜で覆い、その上にカラーフィルタ層や保護膜、透明電極を形成している。このため、Ａｌ金属層が直接ＩＴＯ現像液やカラーフィルタ現像液と触れることがないので、Ａｌ金属層が現像液で溶解することがない。さらに、傷がつきやすいＡｌ金属層を取り扱いやすくすることができる。１．０重量％のＮｄを添加した２５ｎｍ厚のＡｌは、反射率８０％及び透過率１０％の値を示し、半透過反射板４１１として十分に機能していることが確認できる。
【００６５】
また、凹凸を付与した半透過反射板４１１は、反射光を広角に反射させることができるので、広視野角の液晶装置が実現できる。
【００６６】
ここで、開口部を有する半透過反射板４１１及びこの上に設けられる透明電極４１６についての具体例を図９を参照して説明する。
【００６７】
先ず第１の具体例では、図９(a)に示すように、上側の透明基板にＩＴＯ等から形成されたストライプ状の透明電極６０２’（図８の透明電極６に対応）に対向して、下側の透明基板上にＡｌ等からストライプ状で幅Ｗ１の反射板６０２’（図８の半透過反射板４１１に対応）が複数形成され、更にＩＴＯ等からストライプ状で反射板６０２’よりも一回り大きい幅Ｗ２（即ち、Ｗ２＞Ｗ１）の透明電極６０３’（図８の透明電極４１６に対応）が複数形成されている。この結果、各反射板６０２’毎に、Ｗ１−Ｗ１の幅の部分が開口部として機能する。即ち、このように平面的に見て反射板６０２’が形成されておらず且つ透明電極４１６が形成されている領域をバックライト１５からの光が透過可能となり、この領域により透過型表示を行うことが可能となる。他方、このように平面的に見て反射板６０２’が形成されており且つ透明電極４１６が形成されている領域を外光が反射可能となり透過可能となり、この領域により反射型表示を行うことが可能となる。
【００６８】
次に第２の具体例では、図９(ｂ)に示すように、下側の透明基板上にＡｌ等から島状の反射板５０３（図８の半透過反射板４１１に対応）が複数形成され、更にＩＴＯ等から島状で反射板５０３よりも一回り大きいの透明電極５０４（図８の透明電極４１６に対応）が形成されている。この結果、各反射板５０３毎に、その周囲の部分が開口部として機能する。即ち、このように平面的に見て反射板５０３が形成されておらず且つ透明電極５０４が形成されている領域をバックライト１５からの光が透過可能となり、この領域により透過型表示を行うことが可能となる。他方、このように平面的に見て反射板５０３が形成されており且つ透明電極５０４が形成されている領域を外光が反射可能となり透過可能となり、この領域により反射型表示を行うことが可能となる。尚、この具体例は、ＴＦＤアクティブ゛マトリクス駆動方式用のものであり、各透明電極５０４は、ＴＦＤ素子５０２を介して各走査線５０１に接続されている。この変形例とほぼ同様に、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置の半透過反射板及び透明電極を下側透明基板上に形成可能である。
【００６９】
図９を用いて説明した具体例では夫々、画素電極またはドット電極以外に入射した光は、表示に関係がなく、透過型表示のコントラストを低下させるだけであるので、遮光膜（ブラックマトリクス層）や液晶層の表示モードをノーマリーブラックとすることで、遮断することが好ましい。
【００７０】
図９(a)の具体例におけるＩＴＯからなる透明電極６０１’のライン幅（Ｌ）を１９８μｍ、下側基板内面のＡｌからなる反射層６０２’のライン幅（Ｗ１）を４６μｍ、その上に形成したＩＴＯからなる透明電極６０３’のライン幅（Ｗ２）を５６μｍとすると、液晶層に導入された外光のうち約７０％を反射し、バックライトから出射し、下側の透明基板に導入された光のうち約１０％を透過させることができる。
【００７１】
また、本実施形態のＡｌ反射層はその表面にＩＴＯ透明電極を形成したので、Ａｌ反射層に傷がつきにくくすることができ、またＡｌ反射層とＩＴＯ透明電極の２つが電極ラインとなるので、電極ラインの低抵抗化が可能となる。
【００７２】
（第３実施形態）
次に、上述した本発明の第１及び第２実施形態の液晶装置を駆動する駆動回路を含む液晶装置に係る第３実施形態について図１０のブロック図を参照して説明する。
【００７３】
図１０において、液晶装置は、バックライト１５を内蔵する液晶パネル（上述した第１及び第２実施形態における液晶装置に対応）１０３を駆動する駆動装置と、バックライト１５を駆動する光源駆動装置１０８と、バックライト１５の点灯・非点灯を切り換える点灯切換装置１０７とを備えて構成されている。
【００７４】
駆動装置は特に、液晶パネル１０３に配線されたデータ線を駆動する第２供給手段の一例としてのＸドライバ回路１１０、Ｘドライバ回路１１０の駆動電圧を制御する第２制御手段の一例としてのデータ線駆動制御回路１１０ａ、液晶パネル１０３に配線された走査線を駆動する第１供給手段の一例としてのＹドライバ回路１００及びＹドライバ回路１００における走査線駆動電圧を制御する第１制御手段の一例としての走査線駆動制御回路１００ａを備えて構成されている。データ線駆動制御回路１１０ａは、画像信号Ｓｖ及び表示制御信号Ｓｓが外部の画像信号処理回路から入力されると、これらの入力信号に基づいてＸドライバ回路１１０に対してデータ線駆動制御信号Ｓ１を出力する。これを受けて、Ｘドライバ回路１１０は、画像信号を所定タイミングで各データ線に供給することにより、各データ線を駆動する。走査線駆動制御回路１００ａは、表示制御信号Ｓｓが外部の画像信号処理回路から入力されると、この入力信号に基づいてＹドライバ回路１００に対して走査線駆動制御信号Ｓ２を出力する。これを受けて、Ｙドライバ回路１００は、走査信号を所定タイミングで各走査線に供給することにより、各走査線を駆動する。
【００７５】
バックライト１５及び光源駆動装置１０８は、照明装置の一例を構成する。点灯切換装置１０７からの点灯切換信号ＳＬを受けて、光源駆動装置１０２は、選択的に光源駆動電圧ＶＬをバックライト１５に供給する。これを受けてバックライト１５は、前述のように液晶パネル１０３内の液晶層を半透過反射層を介して照射する。
【００７６】
点灯切換装置１０７は、点灯切換手段の一例を構成しており、バックライト１５の点灯・非点灯を操作者によるマニュアルスイッチ操作により或いは外光レベルを検出することにより点灯切換信号ＳＬを光源駆動装置１０８に出力する。即ち、明所では、操作者によるマニュアル操作により又は外光レベルの検出で自動的に、バックライト１５を非点灯させる旨の点灯切換信号ＳＬが光源駆動装置１０８に出力され、バックライト１５は点灯されることなく、外光による反射型表示が行われる。他方、暗所では、操作者によるマニュアル操作により又は外光レベルの検出で自動的に、バックライト１５を点灯させる旨の点灯切換信号ＳＬが光源駆動装置１０８に出力され、光源駆動電圧ＶＬが供給され、バックライト１５が点灯されて、透過型表示が行われる。
【００７７】
本実施例では特に、上述に如きＸドライバ回路１１０、データ線駆動制御回路１１０ａ、Ｙドライバ回路１００及び走査線駆動制御回路１１０ａからなる駆動装置は、バックライト１５の点灯時と非点灯時とで、点灯切換装置１０７から出力される点灯切換信号ＳＬに基づいて、走査線及びデータ線を介して液晶層に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように、走査線及びデータ線を駆動するように構成されている。
【００７８】
より具体的には、データ線駆動制御回路１１０ａは、点灯切換装置１０７から出力される点灯切換信号ＳＬが入力されると、その信号レベルに基づいて、バックライト１５の非点灯時には、画像信号Ｓｖにより指定される階調レベル（或いは白及び黒レベル）に対してＸドライバ回路１１０がデータ線に供給する画像信号の電圧設定を、例えば図７の如き反射率Ｒの特性に基づいて、予め設定された反射型表示用に最適化された電圧設定に切り換える。これに代えて又は加えて、走査線駆動制御回路１００ａは、点灯切換装置１０７から出力される点灯切換信号ＳＬが入力されると、その信号レベルに基づいて、バックライト１５の非点灯時には、Ｙドライバ回路１００が走査線に供給する走査信号の電圧設定を、例えば図７の如き反射率Ｒの特性に基づいて、予め設定された反射型表示用に最適化された電圧設定に切り換える。更に、データ線駆動制御回路１１０ａは、点灯切換装置１０７から出力される点灯切換信号ＳＬに基づいて、バックライト１５の点灯時には、Ｘドライバ回路１１０がデータ線に供給する画像信号の電圧設定を、例えば図７の如き透過率Ｔの特性に基づいて、予め設定された透過型表示用に最適化された電圧設定に切り換える。これに代えて又は加えて、走査線駆動制御回路１００ａは、点灯切換装置１０７から出力される点灯切換信号ＳＬに基づいて、バックライト１５の点灯時には、Ｙドライバ回路１００が走査線に供給する走査信号の電圧設定を、例えば図７の如き透過率Ｔの特性に基づいて、予め設定された透過型表示用に最適化された電圧設定に切り換える。これらの反射型表示用に最適化されたＸドライバ回路１１０における電圧設定、反射型表示用に最適化されたＹドライバ回路１００における電圧設定、透過型表示用に最適化されたＸドライバ回路１１０における電圧設定及び透過型表示用に最適化されたＹドライバ回路１００における電圧設定は夫々、液晶装置の種類により定まるものであるため、各液晶装置について予め実験的、理論的、シュミレーション等により求められる。そして、例えば最適化された電圧設定で画像信号及び／又は走査信号を出力可能なように、Ｘドライバ回路１１０、データ線駆動制御回路１１０ａ、Ｙドライバ回路１００及び走査線駆動制御回路１１０のハードウエア設計がなされ、これらの回路内の単純な切り換え動作により反射型表示用又は透過型表示用に最適化された電圧設定で液晶駆動が行われる。
【００７９】
以上説明したように第３実施形態によれば、半透過反射型の液晶装置においては一般に駆動電圧に対する反射型表示時の反射率Ｒの特性と透過型表示時の透過率Ｔの特性とは、相異なるものであるにも係わらず、図７に示した如き反射率Ｒ及び透過率Ｔの特性曲線夫々のスロープを最大限に利用して、反射型表示にも透過型表示にも高階調表示を行うことができ、コントラストを高めることできる。特に、白表示と黒表示の中間調表示をするための液晶印加電圧のレベルを反射型表示と透過型表示で変えることは非常に有用である。
【００８０】
上述した本実施形態によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することができ、特に反射型表示と透過型表示とのいずれにおいても高コントラストで高品位のカラー液晶装置が実現できる。
【００８１】
（第４実施形態）
本発明に係る液晶装置の第４実施形態を図１１から図１４を参照して説明する。第４実施形態は、本発明が好適に適用されるＴＦＤアクティブマトリクス液晶装置の実施形態である。
【００８２】
先ず、本実施形態に用いられる２端子型非線形素子の一例としてのＴＦＤ駆動素子付近における構成について図１１及び図１２を参照して説明する。ここに、図１１は、ＴＦＤ駆動素子を画素電極等と共に模式的に示す平面図であり、図１２は、図１１のＢ−Ｂ’断面図である。尚、図１２においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００８３】
図１１及び図１２において、ＴＦＤ駆動素子４０は、透明基板２上に形成された絶縁膜４１を下地として、その上に形成されており、絶縁膜４１の側から順に第１金属膜４２、絶縁層４４及び第２金属膜４６から構成され、ＴＦＤ構造（Thin Film Diode）或いはＭＩＭ構造（Metal  Insulator  Metal構造）を持つ。そして、ＴＦＤ駆動素子４０の第１金属膜４２は、透明基板２上に形成された走査線６１に接続されており、第２金属膜４６は、第２電極の他の一例である導電性の反射膜からなる画素電極６２に接続されている。尚、走査線６１に代えてデータ線（後述する）を透明基板２上に形成し、画素電極６２に接続して、走査線６１を対向基板側に設けてもよい。
【００８４】
透明基板２は、例えばガラス、プラスチックなどの絶縁性及び透明性を有する基板等からなる。下地をなす絶縁膜４１は、例えば酸化タンタルからなる。但し、絶縁膜４１は、第２金属膜４６の堆積後等に行われる熱処理により第１金属膜４２が下地から剥離しないこと及び下地から第１金属膜４２に不純物が拡散しないことを主目的として形成されるものである。従って、透明基板２を、例えば石英基板等のように耐熱性や純度に優れた基板から構成すること等により、これらの剥離や不純物の拡散が問題とならない場合には、絶縁膜４１は省略することができる。第１金属膜４２は、導電性の金属薄膜からなり、例えば、タンタル単体又はタンタル合金からなる。絶縁膜４４は、例えば化成液中で第１金属膜４２の表面に陽極酸化により形成された酸化膜からなる。第２金属膜４６は、導電性の金属薄膜からなり、例えば、クロム単体又はクロム合金からなる。
【００８５】
本実施形態では特に、画素電極６２は、上述した各実施形態のように長方形や正方形のスリット、微細な開口等の光が透過する領域が設けられているか或いは、画素毎に対向基板上の透明電極よりも小さく形成されてその間隙を介して光が透過可能に構成されている。また、画素電極６２は、単一の反射膜から構成されてもよいし、反射層と透明電極層との積層体から構成されてもよい。
【００８６】
更に、画素電極６２、ＴＦＤ駆動素子４０、走査線６１等の液晶に面する側（図中上側表面）には、透明絶縁膜２９が設けられており、その上に例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１９が設けられている。
【００８７】
以上、２端子型非線形素子としてＴＦＤ駆動素子の幾つかの例について説明したが、ＺｎＯ（酸化亜鉛）バリスタ、ＭＳＩ（Metal  Semi-Insulator）駆動素子、ＲＤ（Ring  Diode）などの双方向ダイオード特性を有する２端子型非線形素子を本実施形態の反射型液晶装置に適用可能である。
【００８８】
次に、以上にように構成されたＴＦＤ駆動素子を備えて構成される第４実施形態であるＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置の構成及び動作について図１３及び図１４を参照して説明する。ここに、図１３は、液晶素子を駆動回路と共に示した等価回路図であり、図１４は、液晶素子を模式的に示す部分破断斜視図である。
【００８９】
図１３において、ＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置は、透明基板２上に配列された複数の走査線６１が、第１供給手段の一例を構成するＹドライバ回路１００に接続されており、その対向基板上に配列された複数のデータ線６０が、第２供給手段の一例を構成するＸドライバ回路１１０に接続されている。尚、Ｙドライバ回路１００及びＸドライバ回路１１０は、透明基板２又はその対向基板上に形成されていてもよく、この場合には、駆動回路内蔵型の半透過反射型液晶装置となる。或いは、Ｙドライバ回路１００及びＸドライバ回路１１０は、半透過反射型液晶装置とは独立した外部ＩＣから構成され、所定の配線を経て走査線６１やデータ線６０に接続されてもよく、この場合には、駆動回路を含まない半透過反射型液晶装置となる。
【００９０】
マトリクス状の各画素領域において、走査線６０は、ＴＦＤ駆動素子４０の一方の端子に接続されており（図１１及び図１２参照）、データ線６０は、液晶層３及び画素電極６２を介してＴＦＤ駆動素子４０の他方の端子に接続されている。従って、各画素領域に対応する走査線６１に走査信号が供給され、データ線６０にデータ信号が供給されると、当該画素領域におけるＴＦＤ駆動素子４０がオン状態となり、ＴＦＤ駆動素子４０を介して、画素電極６２及びデータ線６０間にある液晶層３に駆動電圧が印加される。そして、明所では外光を画素電極６２が反射することにより反射型表示が行われ、暗所ではバックライトからの光源光を画素電極６２の開口部が透過することにより透過型表示が行われる。
【００９１】
図１４において、半透過反射型液晶装置は、透明基板２と、これに対向配置される透明基板（対向基板）１とを備えている。透明基板１は、例えばガラス基板からなる。透明基板２には、マトリクス状に画素電極６２が設けられており、各画素電極６２は、走査線６１に接続されている。透明基板１には、走査線６１と交差する方向に伸びており、短冊状に配列された透明電極としての複数のデータ線６０が設けられている。データ線６０は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性薄膜からなる。データ線６０の下側には、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜９が設けられている。更に、透明基板１には、その用途に応じて、ストライプ状、モザイク状、トライアングル状等に配列された色材膜からなる不図示のカラーフィルタが設けられる。
【００９２】
以上説明したように、第４実施形態のＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現でき、画像データの階調レベルに対する駆動電圧の設定を反射型表示時と透過型表示時とで切り換えることにより、反射型表示時にも透過型表示時にも高コントラストで高品位の画像表示が行える。特に駆動手段の一例を構成するＸ及びＹドライバ回路１１０及び１００における電圧制御により半透過反射型液晶装置をノーマリーブラックモードで駆動できる。
【００９３】
（第５実施形態）
次に、図１３に示したＹドライバ回路１１０及びＸドライバ回路１１０を含み、上述したＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型の液晶装置を駆動する駆動装置に係る一の実施形態における構成及び動作について図１５から図１９を参照して説明する。尚、図１５は、駆動装置の具体的構成を示すブロック図であり、図１６は、第１ＧＣＰ信号及び第２ＧＣＰ信号の波形図であり、図１７は、Ｘドライバ回路における一本のデータ線を駆動する部分のブロック図であり、図１８は、駆動装置における各種信号の波形及び時間的関係を示すタイミングチャートである。図１９は、各階調レベルに対する１Ｈ期間中の一画素への印加信号パルスのオン幅の変化を示す特性図である。
【００９４】
図１５に示すように、駆動装置は、階調データ（表示データ）の示す階調レベルに応じた大きさの実効値を有する印加電圧を液晶素子（駆動回路を除く液晶装置の本体部分）に供給する第１及び第２供給手段の夫々一例たるＹドライバ回路１１０及びＸドライバ回路１１０を備える。駆動装置は、Ｘドライバ回路１１０における各階調レベルに対するデータ信号の各パルス幅の設定を切り換えることにより、各階調レベルに対する印加電圧の実効値の各大きさの設定を光源ランプ２１２ａの非点灯に応じて反射型表示用の設定に切り換え、且つ光源ランプ２１２ａの点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換える第２制御手段の一例を構成するドライバコントロール回路３１０と、Ｙドライバ回路１００及びＸドライバ回路１１０に所定の高電位、低電位、基準電位の制御電圧を供給する制御電力供給回路３２０と、光源ランプ２１２ｂの点灯及び非点灯（消灯）を制御する点灯制御回路３３０とを更に備える。
【００９５】
ドライバコントロール回路３１０は、後述のようにＸドライバ回路１１０における階調レベルに応じたパルス幅のデータ信号を生成する際のパルス幅変調の基礎となる第１ＧＣＰ（グレースケールコントロールパルス）信号及び第２ＧＣＰ信号を夫々生成する第１ＧＣＰ生成回路３１１及び第２ＧＣＰ生成回路３１２と、ＲＧＢの階調データが入力されると所定フォーマットのデータ信号に変換してＸドライバ回路１１０に出力するデータコントロール回路３１３と、Ｘクロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等の各種の制御信号、タイミング信号等が入力され、第１及び第２ＧＣＰ生成回路３１１及び３１２における第１及び第２ＧＣＰ信号の生成タイミングを制御するＬＣＤ駆動信号を生成するＬＣＤ駆動信号生成回路３１４とを備えて構成される。
【００９６】
第１ＧＣＰ生成回路３１１は、上述の反射型表示用のパルス幅の設定の基準となる、階調レベルの刻みに対応して配列された複数のパルスからなる第１ＧＣＰ信号を生成する。
【００９７】
第２ＧＣＰ生成回路３１２は、上述の透過型表示用のパルス幅の設定の基準となる、階調レベルの刻みに対応して配列された複数のパルスからなる第２ＧＣＰ信号を生成する。
【００９８】
図１６に示すように、第１及び第２ＧＣＰ信号は、相互に異なるパルス配列を有しており、第１ＧＣＰ信号に基づいてＸドライバ回路１１０から供給されるデータ信号と第２ＧＣＰ信号に基づいてＸドライバ回路１１０から供給されるデータ信号とでは、同一の階調データに対するパルス幅が異なる。第１及び第２ＧＣＰ信号は、Ｎ階調の階調データの場合に、夫々階調レベル（１）を表示するためのデータ信号のパルス幅に対応するパルスから階調レベル（Ｎ−１）を表示するためのデータ信号のパルス幅に対応するパルスまで、合計Ｎ−２本のパルスからなり、パルス間隔が階調レベルの刻みに対応するように夫々配列されている。
【００９９】
このような第１及び第２ＧＣＰ生成回路３１１及び３１２は夫々、例えば、複数個の比較回路及びこれらの比較結果の論理和を演算する論理和回路から構成されており、これらの比較回路により、ＬＣＤ駆動信号の電圧値を、予め各階調レベルの刻みに対するパルス幅の変化幅に基いて反射型表示用又は透過型表示用に設定された複数通りの電圧値と比較する。そして、これらの比較回路の比較結果の論理和を演算することにより、その演算出力として、各階調レベルの刻みに応じたパルス幅の変化幅に対応して間隔が異なる１選択期間当たりＮ−２個のパルスの列からなる図１６に示したような第１及び第２ＧＣＰ信号を生成するように構成されている。
【０１００】
再び、図１５において、ドライバコントロール回路３１０は、このような第１及び第２ＧＣＰ信号のうちのいずれかを選択的にＸドライバ回路１１０に供給するパルス信号スイッチ３１５を更に備える。そして、パルス信号スイッチ３１５は、点灯制御回路３３０による点灯スイッチ３３１を用いた非点灯（消灯）制御に同期して、第１ＧＣＰ信号を供給すると共に、点灯制御回路３３０による点灯スイッチ３３１を用いた点灯制御に同期して、第２ＧＣＰ信号を供給するように、パルス信号スイッチ３１５を切り換える。尚、点灯制御回路３３０による点灯及び非点灯制御は、例えば、使用者によるマニュアルスイッチ操作や、外光強度を検出して、その検出結果に基づく自動スイッチ操作により行われる。すると、この点灯及び非点灯の制御に同期して、パルス信号スイッチ３１５が切り換られる。従って、光源ランプ２１２ａの非点灯（消灯）及び点灯に応じて、確実に且つ遅延無く反射型表示用の設定と透過型表示用の設定とに切り換えることができる。
【０１０１】
尚、このようなパルス信号スイッチ３１５における切り換え動作は、図１５に示したように点灯制御回路３３０から点灯スイッチ３３１に送られる点灯制御信号Ｓmodeに基づいて行うように構成してもよいが、光源ランプ２１２ａが点灯又は消灯されたことを検出する検出器からの検出信号に基づいて行うように構成してもよい。
【０１０２】
図１５において、制御電力供給回路３２０は、Ｘドライバ回路１１０がデータ信号生成のために用いる高電位の電圧（ＶＨＸ）、低電位の電圧（ＶＬＸ）、基準電位の電圧（ＶＣＸ）などの制御電圧を供給するＸ側電力供給回路３２１と、Ｙドライバ回路１００が走査信号生成のために用いる高電位の電圧（ＶＨＹ）、低電位の電圧（ＶＬＹ）、基準電位の電圧（ＶＣＹ）などの制御電圧を供給するＹ側電力供給回路３２２とを備えて構成される。
【０１０３】
図１７に示すように、Ｘドライバ回路１１０の一本のデータ線にデータ信号を供給するＸドライバ回路部分１１０ａには、ドライバコントロール回路３１０のデータコントロール回路３１３（図１５参照）から、例えば６４通りの階調レベル（階調レベル０〜６３）のうちの一つのレベルを示す６ビット等の所定数ビットからなるデジタル信号の形式の表示データが各画素について夫々入力される。また、表示データの水平同期信号ＨSYNCと、Ｘドライバ回路１１０用の基準クロックＸＣＫと、１選択期間毎に発せられるパルス信号であるＲＥＳ信号と、１選択期間の開始時点及び終了時点で夫々電圧レベルが反転する２値信号であるＦＲ信号とが入力される。また、データ信号生成用の電源として制御電力供給回路３３０（図１５参照）から電圧ＶＨＸ、ＶＣＸ及びＶＬＸが供給される。更に、本実施の形態では特に、ドライバコントロール回路３１０のパルス信号スイッチ３１５からＧＣＰ信号（第１又は第２ＧＣＰ信号）が供給される。
【０１０４】
図１７において、Ｘドライバ回路部分１１０ａは、シフトレジスタ４０１、ラッチ回路４０２、グレースケールコントロール回路４０３、ＧＣＰデコーダ回路４０４、ＦＲデコーダ回路４０５、レベルシフタ回路４０６及びＬＣＤドライバ４０８を備えて構成されている。
【０１０５】
Ｘドライバ回路部分１１０ａは、表示データが入力されると、所定数のビット毎にシフトレジスタ４０１に順次保持して行く。ラッチ回路４０２は、複数のデータ線と一対一対応に対応したラッチ部を有しており、表示データのシフトレジスタ４０１への転送を順次行うことにより、１水平ライン分の表示データが全て保持されたところで改めて、このラッチ回路４０２にラッチされることになる。
【０１０６】
ここで、ＧＣＰデコーダ４０４は、１選択期間当たり所定個数のパルスの列からなるＧＣＰ信号に従って、グレースケールコントロール回路４０３による制御を受けて、ラッチ回路４０２内の所定数ビットの各表示データ（デジタル値）が示す階調レベルに対応したパルス幅を持つ信号を生成する。
【０１０７】
ＦＲデコーダ４０５は、選択期間毎に電圧レベルが変わる２値信号であるＦＲ信号を用いて、ＧＣＰデコーダ回路４０４の信号出力の電圧極性を選択期間毎に反転させた波形を持つデータ信号を出力する。より具体的には、ラッチされた表示データ（デジタル値）のＭＳＢに応じて、各選択期間について、ＬＣＤドライバ４０８を構成する各トランジスタのオン／オフ信号を生成する。このように選択期間（１Ｈ期間）毎にオンに対応するデータ信号の電圧レベルを反転させるのは、液晶を交流駆動するためであり、走査信号のオン／オフ電圧も、１Ｈ期間毎に反転される。
【０１０８】
このように生成されたＬＣＤドライバ４０８内の各トランジスタのオン／オフ信号は、レベルシフタ回路４０６により、各データ線に対応した電圧レベルにシフトされている。そして、電圧レベルがシフトされたオン／オフ信号が各ゲートに入力されると、ＬＣＤドライバ回路４０８の各トランジスタは夫々、オン／オフされ、各パルスの電圧値が、各ソース又はドレインに接続された複数の電圧ＶＨＸ、ＶＣＸ及びＶＬＸの組み合わせにより規定される電圧値とされる。
【０１０９】
以上のように構成されたＸドライバ回路部分１１０ａを複数含んでなるＸドライバ回路１１０（図１５参照）により、１水平ライン分のデジタル信号が全て保持され、複数のデータ線１４に同時に供給されることになる。
【０１１０】
以上の動作を図１８のタイミングチャートを参照して更に説明する。
【０１１１】
図１８に示すように、Ｘドライバ回路１１０には、各選択期間毎にＲＥＳ信号が入力され、これと並行して、１選択期間に例えば６２個（＝Ｎ−２個：６４階調の場合）のパルスの列からなるＧＣＰ信号が入力され、更に、例えば、特定の画素について階調レベル２、階調レベル５及び階調レベル０を示す表示データ（デジタル信号）がフィールド単位で入力される。すると、ＧＣＰ信号に基いて、ＧＣＰデコーダ４０４により、その２番目や５番目のパルスのタイミングでデータ信号のレベルはオンとされる。そしてＦＲ信号に基いて、ＦＲデコーダ４０５により、選択期間毎にデータ信号のオン電圧又はオフ電圧の極性が反転され、更に、所定の波高値をとるデータ信号が、出力される。
【０１１２】
この際、データ信号が１選択期間（１Ｈ期間）中の２値を取る時間的な割合と液晶パネルの透過率とは、一般にリニアな関係とはならない。例えば６４階調の場合、１Ｈ期間中のオンを取る幅を変化させた場合に得られる各階調レベル０（例えば黒）、１、２、…、６３（例えば白）と当該オン幅とは、液晶の特性及び液晶パネルの特性等により図１９のグラフに示すような関係を持つ。このため、本実施の形態における階調表示は、このような関係に基づいて、入力データの示す階調レベルに応じてデータ信号のオン幅を変化させている。即ち、階調レベル０側から階調レベル６３側へ近付く程に、オン幅の変化率は減少して行くので、より僅かなオン幅の差を制御するため、図１６或いは図１８の上から２段目に示したように、階調レベルの差に応じたデータ信号のオン幅の差に対応して間隔が異なるように、“階調数−２”個（例えば、６４階調の場合には６２個）のパルスの列からなるＧＣＰ信号を生成しているのである。即ち、図１９のような関係の下では、第１及び第２ＧＣＰ生成回路３１１及び３１２では、階調レベルが上がるに従って間隔が徐々に狭くなる６２個のパルスの列からなる第１及び第２ＧＣＰ信号を夫々生成している。
【０１１３】
このような性質を持つＧＣＰ信号（第１又は第２ＧＣＰ信号）に基づいて、例えば、図１８において、階調レベル２に対して、対応する１Ｈ期間のうちＧＣＰ信号中の２番目のパルスから当該１Ｈ期間の終了までの期間だけデータ信号はオン（例えば、高電圧レベル）とされる。次に、階調レベル５に対して、対応する１Ｈ期間のうちＧＣＰ信号中の５番目のパルスから当該１Ｈ期間の終了までの期間だけデータ信号はオン（例えば、低電圧レベル）とされる。また、次に階調レベル０に対して、対応する１Ｈ期間の最後までデータ信号はオフ（例えば、高電圧レベル）とされる。
【０１１４】
そして、図１８の最下段に示したように、一つの画素電極（即ち、図示の表示データが供給される一つのデータ線と、走査線（Ｎ行目）との間に接続された画素電極）に印加される印加信号（＝走査信号−データ信号）が、対応するデータ信号のオン幅に対応した期間だけＴＦＤ駆動素子のしきい値を越えて当該ＴＦＤ駆動素子をオン状態（低抵抗状態）とする。この結果、データ信号のオン幅に対応した実効電圧が当該画素電極とデータ線又は走査線に挟持された液晶層部分に加えられる。
【０１１５】
このように、データ信号のオン幅が液晶パネルの各画素における透過率を決定し、液晶パネル全体として表示データに対応する表示が行われるのである。
【０１１６】
以上の結果、本実施の形態の駆動装置により、光源ランプ２１２ａ非点灯時には、反射型表示を行うことができ、光源ランプ２１２ａ点灯時には、透過型表示を行うことができる。
【０１１７】
ここで本実施の形態では特に、ドライバコントロール回路３１０のパルス信号スイッチ３１５（図１５参照）により、Ｘドライバ回路１１０における各階調レベルに対する印加電圧の実効値の各大きさの設定が、光源ランプ２１２ａの非点灯に応じて反射型表示用の設定に切り換えられるか、又は光源ランプ２１２ａの点灯に応じて透過型表示用の設定に切り換えられる。
【０１１８】
従って、階調レベルと反射型表示時における反射率との関係を、図７に示した駆動電圧に対する透過率Ｔの特性に適合した関係、即ち、透過率Ｔの特性曲線のスロープを最大限に利用する関係とするように各階調レベルに対するデータ信号の各パルス幅の設定（具体的には、図１６に示した第１ＧＣＰ信号における各階調レベルの刻みに対する各パルスの間隔の設定）を行えば、透過型表示時のコントラストを効率的に高められる。同時に、図７に示した駆動電圧に対する反射率Ｒの特性に適合した関係、即ち、反射率Ｒの特性曲線のスロープを最大限に利用する関係とするように各階調レベルに対するデータ信号の各パルス幅の設定（具体的には、図１６に示した第１ＧＣＰ信号における各階調レベルの刻みに対する各パルスの間隔の設定）を行えば、反射型表示時のコントラストを効率的に高められる。
【０１１９】
以上説明したように、第５実施形態の液晶装置によれば、視差による二重映りや表示のにじみなどが発生せず、反射型表示時にも透過型表示時にも高コントラストで高品位の画像表示が可能となる。
【０１２０】
また本実施の形態では、パルス信号スイッチ３１５による比較的簡単な切り換え動作により、反射型表示モードと透過型表示モードとの切り換えを迅速且つ確実に行うことができるので実用上便利である。
【０１２１】
（第６実施形態）
次に、図１３に示したＹドライバ回路１１０及びＸドライバ回路１１０を含み、上述したＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型の液晶装置を駆動する駆動装置に係る他の実施形態における構成及び動作について図２０から図２１を参照して説明する。尚、図２０は、駆動装置の具体的構成を示すブロック図であり、図２１は、２種類の走査信号の波形を示す概念図であり、図２１は、走査信号の波高値（ＤＣ電圧）に対する透過率（Ｔ）の特性図である。尚、図２０において、図１５に示した第５実施形態の場合と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【０１２２】
図２０に示すように、駆動装置は、第５実施形態における第１及び第２ＧＣＰ生成回路３１１及び３１２並びにパルス信号スイッチ３１５に代えて、単一のＧＣＰ生成回路３１１’を備えたドライバコントロール回路３１０’を備える。駆動装置は、第５実施形態における制御電力供給回路３２０に代えて、第１及び第２Ｙ側電力供給回路３２３及び３２４と、第１及び第２Ｙ側電力供給回路３２３及び３２４からの制御電圧をＹドライバ回路１００に選択的に供給する制御電圧スイッチ３２５とを含む制御電力供給回路３２０’を備える。この制御電圧スイッチ３２５は、点灯制御回路３３０から供給される点灯制御信号Ｓmodeに基づいて切換動作を行う。その他の構成については、図１５に示した第５実施形態の場合と同様である。
【０１２３】
ここで特に、制御電力供給回路３２０’は、第２制御手段の一例を構成しており、第１Ｙ側電力供給回路３２３は、反射型表示用の走査信号の波高値の設定の基準となる高電位の電圧（ＶＨＹ１）、低電位の電圧（ＶＬＹ１）、基準電位の電圧（ＶＣＹ１）を一組の第１制御電圧として供給する。他方、第２Ｙ側電力供給回路３２４は、第２制御電圧の一例として、透過型表示用の走査信号の波高値の設定の基準となる高電位の電圧（ＶＨＹ２）、低電位の電圧（ＶＬＹ２）、基準電位の電圧（ＶＣＹ２）を一組の第２制御電圧として供給する。そして、制御電圧スイッチ３２５は、光源ランプ２１２ａの非点灯に応じて第１制御電圧をＹドライバ回路１００に選択的に供給し、光源ランプ２１２ａの点灯に応じて第２制御電圧をＹドライバ回路１００に選択的に供給するように構成されている。
【０１２４】
従って、第６実施形態では、Ｘドライバ回路１１０により、階調レベルに応じたパルス幅を有するデータ信号が、データ線に供給される。これと並行して、Ｙドライバ回路１００により、所定幅を有すると共に第１又は第２制御電圧に対応する波高値を持つ走査信号が走査線に供給される。
【０１２５】
図２１は、このように生成された２種類の走査信号の一例の波形図である。
【０１２６】
図２１において、第１制御電圧に基づいて生成される反射型表示用に設定された走査信号（図中、左側）と、第２制御電圧に基づいて生成される透過型表示用に設定された走査信号（図中、右側）とでは、後者の波高値が、前者の波高値よりも、ΔＶだけ高い。従って、ノーマリーホワイトモードでは、透過型表示時の走査信号により駆動した場合の方が、印加電圧の電圧値がΔＶだけ大きいため、表示の明るさは暗くなる。即ち、反射型表示時の走査信号により駆動した場合の方が、印加電圧の電圧値がΔＶだけ小さいため、表示の明るさは明るくなる。
【０１２７】
従って、階調レベルと反射型表示時における反射率との関係を、図７に示した駆動電圧に対する透過率Ｔの特性に適合した関係、即ち、透過率Ｔの特性曲線のスロープを最大限に利用する関係とするように各階調レベルに対する第２の制御電圧の設定（具体的には、電圧ＶＨＹ２、ＶＬＹ２、ＶＣＨ２の値の設定）を行えば、透過型表示時のコントラストを効率的に高められる。同時に、図７に示した駆動電圧に対する反射率Ｒの特性に適合した関係、即ち、反射率Ｒの特性曲線のスロープを最大限に利用する関係とするように各階調レベルに対する第１の制御電圧の設定（具体的には、電圧ＶＨＹ１、ＶＬＹ１、ＶＣＨ１の値の設定）を行えば、反射型表示時のコントラストを効率的に高められる。
【０１２８】
以上説明したように、第６実施形態の液晶装置によれば、視差による二重映りや表示のにじみなどが発生せず、反射型表示時にも透過型表示時にも高コントラストで高品位の画像表示が可能となる。尚、具体的な第１及び第２制御電圧を構成する電圧ＶＨＹ１、ＶＬＹ１、ＶＣＹ１、ＶＨＹ２、ＶＬＹ２及びＶＣＹ２の各値については、液晶装置について予め実験的、理論的、シュミレーション等により求められる。また、選択期間毎に印加電圧を反転させる駆動方式を採用する場合には、高電位の電圧ＶＨＹ１（ＶＨＹ２）と低電位の電圧ＶＬＹ１（ＶＬＹ２）と基準電位の電圧ＶＣＹ１（ＶＣＹ２）が必要であるが、図２１に示したように波高値を切り換えられる限りにおいて、第１の制御電圧と第２の制御電圧との間で、３つの電圧のうち一つ又は二つは同じ電位としてもよい。即ち、実際にスイッチで切り換える電圧は３つではなく、２つ又は１つでもよい。また、上述の反転駆動をしなければ、第１及び第２制御電圧は夫々、一対の電圧からなってもよい。
【０１２９】
本実施の形態では特に、制御電圧スイッチ３２５による比較的簡単な切り換え動作により、反射型表示モードと透過型表示モードとの切り換えを迅速且つ確実に行うことができるので実用上便利である。
【０１３０】
以上の第５及び第６実施形態では、所謂“４値駆動法”に基づいて、データ信号をなすパルスの幅及び波高値により規定される電気量を階調レベルに対応させて変調することにより階調制御を行うようにしたが、本発明によれば、例えば特開平２−１２５２２５号公報等に開示された充放電駆動法に基づいて、このような階調制御を行うことも可能である。
【０１３１】
（第７実施形態）
本発明に係る液晶装置の第７実施形態を図２２から図２４を参照して説明する。第７実施形態は、本発明が好適に適用されるＴＦＴアクティブマトリクス液晶装置の実施形態である。図２２は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路であり、図２３は、データ線、走査線、画素電極等が形成された透明基板の相隣接する複数の画素群の平面図であり、図２４は、図２３のＣ−Ｃ’断面図である。尚、図２４においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【０１３２】
図２２において、第７実施形態のＴＦＴアクティブマトリクス方式の半透過反射型液晶装置では、マトリクス状に配置された第２電極の他の一例である画素電極６２を制御するためのＴＦＴ１３０がマトリクス状に複数形成されており、画像信号が供給されるデータ線１３５がＴＦＴ１３０のソースに電気的に接続されている。データ線１３５に書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線１３５同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ１３０のゲートに走査線１３１が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１３１にパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極６２は、ＴＦＴ１３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ１３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線１３５から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。画素電極６２を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板（後述する）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極６２と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量１７０を付加する。
【０１３３】
図２３において、ＴＦＴアレイ基板としての透明基板２上には、マトリクス状に反射膜からなる画素電極６２（その輪郭６２ａが図中点線で示されている）が設けられており、画素電極６２の縦横の境界に各々沿ってデータ線１３５、走査線１３１及び容量線１３２が設けられている。データ線１３５は、コンタクトホール８５を介してポリシリコン膜等からなる半導体層８１ａのうちソース領域に電気的接続されている。画素電極６２は、コンタクトホール８８を介して半導体層８１ａのうちドレイン領域に電気的接続されている。容量線１３２は、絶縁膜を介して半導体層１ａのうちのドレイン領域から延設された第１蓄積容量電極に対向配置しており、蓄積容量１７０を構成する。また、半導体層８１ａのうち図中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域８１ａ’に対向するように走査線１３１が配置されており、走査線１３１はゲート電極として機能する。このように、走査線１３１とデータ線１３５との交差する個所には夫々、チャネル領域８１ａ’に走査線１３１がゲート電極として対向配置されたＴＦＴ１３０が設けられている。
【０１３４】
図２４に示すように、液晶装置は、透明基板２と、これに対向配置される透明基板（対向基板）１とを備えている。これらの透明基板１及び２は夫々、例えば石英、ガラス、プラスチックなどの絶縁性及び透明性を有する基板等からなる。
【０１３５】
本実施形態では特に、画素電極６２は、上述した各実施形態のように長方形や正方形のスリット、微細な開口等の光が透過する領域が設けられているか或いは、画素毎に対向基板上の透明電極よりも小さく形成されてその間隙を介して光が透過可能に構成されている。また、画素電極６２は、単一の反射膜から構成されてもよいし、反射層と透明電極層との積層体から構成されてもよい。
【０１３６】
更に、画素電極６２、ＴＦＴ１３０等の液晶に面する側（図中上側表面）には、透明絶縁膜２９が設けられており、その上に例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１９が設けられている。
【０１３７】
他方、透明基板１には、そのほぼ全面に透明電極の他の一例としての対向電極１２１が設けられており、各画素の非開口領域に、ブラックマスク或いはブラックマトリクスと称される第２遮光膜１２２が設けられている。対向電極１２１の下側には、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜９が設けられている。更に、透明基板１には、その用途に応じて、ストライプ状、モザイク状、トライアングル状等に配列された色材膜からなる不図示のカラーフィルタが設けらる。
【０１３８】
透明基板２には、各画素電極６２に隣接する位置に、各画素電極６２をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ１３０が設けられている。
【０１３９】
このように構成され、画素電極６２と対向電極１２１とが対面するように配置された一対の透明基板１及び２との間には、第１実施形態の場合と同様にシール材により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層３が形成される。
【０１４０】
更に、複数の画素スイッチング用ＴＦＴ３０の下には、第１層間絶縁膜１１２が設けられている。第１層間絶縁膜１１２は、透明基板２の全面に形成されることにより、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のための下地膜として機能する。第１層間絶縁膜１１２は、例えば、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。
【０１４１】
図２４において、画素スイッチング用ＴＦＴ１３０は、コンタクトホール８５を介してデータ線１３５に接続されたソース領域、走査線１３１にゲート絶縁膜を介して対向配置されたチャネル領域８１ａ’及びコンタクトホール８８を介して画素電極６２に接続されたドレイン領域を含んで構成されている。データ線１３１は、Ａｌ等の低抵抗な金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性且つ導電性の薄膜から構成されている。また、その上には、コンタクトホール８５及び８８が開孔された第２層間絶縁膜１１４が形成されており、更に、その上には、コンタクトホール８８が開孔された第３層間絶縁膜１１７が形成されている。これら第２及び第３層間絶縁膜１１４及び１１７についても、第１層間絶縁膜１１２と同様に、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。
【０１４２】
画素スイッチング用ＴＦＴ１３０は、ＬＤＤ構造、オフセット構造、セルフアライン構造等いずれの構造のＴＦＴであってもよい。更に、シングルゲート構造の他、デュアルゲート或いはトリプルゲート以上でＴＦＴ１３０を構成してもよい。
【０１４３】
以上の如く構成された第７実施形態のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型の液晶装置は、Ｘドライバ回路により走査線１３１が駆動され、Ｙドライバ回路によりデータ線１３５が駆動されるが、この際、照明装置の点灯時と非点灯時とでは、対向電極１２１及び画素電極６２（図２４参照）を介して液晶層３に印加される液晶駆動電圧が同一画像に対して相異なるように、これらの対向電極１２１及び画素電極６２が駆動される。即ち、データ線１３５に供給される画像信号及び走査線１３１に供給される走査信号のうち少なくとも一方の電圧設定を駆動回路において照明装置の点灯と非点灯に応じて切り換えることにより、反射型表示時に当該反射型表示における駆動電圧に対する反射率特性に適合した駆動電圧により液晶層３を駆動しつつ、透過型表示時に当該透過型表示における駆動電圧に対する反射率特性に適合した駆動電圧により液晶層３を駆動することが可能となる。この場合更に、反射型表示時と透過型表示時とのコントラストを高めるだけでなく、ガンマ補正を同時に行うようにすることも可能である。
【０１４４】
以上説明したように、第７実施形態のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置によれば、画素電極６２と対向電極１２１との間で、各画素電極６２における液晶部分に電界を順次印加することにより各液晶部分の配向状態を制御可能となり、明所では外光を画素電極６２が反射することにより反射型表示が行われ、暗所ではバックライトからの光源光を画素電極６２の開口部が透過することにより透過型表示が行われる。この結果、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現でき、反射型表示時にも透過型表示時にも高コントラストで高品位の画像表示が行える。
【０１４５】
特に、ＴＦＴ１３０を介して各画素電極６２に電力を供給するため、画素電極６２間におけるクロストークを低減でき、より高品位の画像表示が可能となる。
【０１４６】
尚、透明基板１上に対向電極を設けることなく、透明基板２上の画素電極６２間における基板に平行な横電界で駆動してもよい。
【０１４７】
ここで、以上説明した第１から第７実施形態に用いるカラーフィルタ５の着色層について図２５を参照して説明する。図２５は、カラーフィルタ５の各着色層の透過率を示す特性図である。各実施形態においては、反射型表示を行う場合、入射光が一旦カラーフィルタ５のいずれかの着色層を透過した後、液晶層３を通過して反射電極７等によって反射され、再び着色層を透過してから放出される。したがって、通常の透過型の液晶装置とは異なり、カラーフィルタを二回通過することになるため、通常のカラーフィルタでは表示が暗くなり、コントラストが低下する。そこで、各実施形態では、図２５に示すように、カラーフィルタ５のＲ、Ｇ、Ｂの各着色層の可視領域における最低透過率６１が２５〜５０％になるように淡色化して形成している。着色層の淡色化は、着色層の膜厚を薄くしたり、着色層に混合する顔料若しくは染料の濃度を低くしたりすることによってなされる。このことによって、反射型表示を行う場合に表示の明るさを低下させないように構成することができる。
【０１４８】
このカラーフィルタ５の淡色化は、透過型表示を行う場合にはカラーフィルタ５を一回しか透過しないため、表示の淡色化をもたらすが、各実施形態では反射電極によってバックライトの光が多く遮られることが多いため、表示の明るさを確保する上でむしろ好都合である。
【０１４９】
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態を図２６を参照して説明する。第８実施形態は、以上説明した第１から第７実施形態のいずれか一つを備えた電子機器の実施形態である。即ち、第８実施形態は、上述した第１から第７実施形態に示した液晶装置を様々な環境下で低消費電力が必要とされる携帯機器の表示部として好適に用いた各種電子機器に係わる。図２６に本発明の電子機器の例を３つ示す。
【０１５０】
図２６（ａ）は、携帯電話を示し、本体７１の前面上方部に表示部７２が設けられる。携帯電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は大変暗い。従って携帯電話に利用される表示装置は、消費電力が低い反射型表示をメインに、必要に応じて補助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装置が望ましい。上記した第１実施形態乃至第７実施形態に記載の液晶装置を携帯電話の表示部７２として用いれば、反射型表示でも透過型表示でも従来より明るく、コントラスト比が高い形態電話が得られる。
【０１５１】
図２６（ｂ）は、ウォッチを示し、本体の中央７３に表示部７４が設けられる。ウォッチ用途における重要な観点は、高級感である。本発明の第１実施形態乃至第１４実施形態に記載の液晶をウォッチの表示部７４として用いれば、明るくコントラストが高いことはもちろん、光の波長による特性変化が少ないために色づきも小さい。従って、従来のウォッチと比較して、大変に高級感あるカラー表示が得られる。
【０１５２】
図２６（ｃ）は、携帯情報機器を示し、本体７５の上側に表示部７６、下側に入力部７７が設けられる。また表示部７６の前面にはタッチ・キーを設けることが多い。通常のタッチ・キーは表面反射が多いため、表示が見づらい。従って、従来は携帯型と言えども透過型液晶装置を表示部として利用することが多い。ところが透過型液晶装置は、常時バックライトを利用するため消費電力が大きく、電池寿命が短かい。このような場合にも上記した第１実施形態乃至第７実施形態の液晶装置を携帯情報機器の表示部７６として用いれば、反射型でも半透過反射型でも、透過型でも表示が明るく鮮やかな携帯情報機器を得ることができる。
【０１５３】
本発明の液晶装置は、上述した各実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なう液晶装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶装置の第１実施形態の概略構造を示す概略縦断面図（図１(a)）及び概略平面図（図１(b)）である。
【図２】第１実施形態における開口部の一具体例を示す平面図である。
【図３】第１実施形態における開口部の他の具体例を示す平面図である。
【図４】第１実施形態における開口部の他の具体例を示す平面図である。
【図５】第１実施形態における開口部の他の具体例を示す平面図である。
【図６】第１実施形態における開口部の他の具体例を示す平面図である。
【図７】第１実施形態の液晶装置における駆動電圧に対する反射型表示時の反射率Ｒの特性及び透過型表示時の透過率Ｔの特性を示す特性図である。
【図８】本発明に係る液晶装置の第２実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。
【図９】第２実施形態における画素電極の概略構造を示す概略縦平面図である。
【図１０】本発明に係る液晶装置の第３実施形態における液晶装置のブロック図である。
【図１１】本発明の液晶装置に係る第４実施形態のＴＦＤ駆動素子を画素電極等と共に模式的に示す平面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ’断面図である。
【図１３】第４実施形態における液晶素子を駆動回路と共に示した等価回路図である。
【図１４】第４実施形態における液晶素子を模式的に示す部分破断斜視図である。
【図１５】本発明の液晶装置に係る第５実施形態における液晶パネルのブロック図である。
【図１６】第５実施形態において生成される第１及び第２ＧＣＰ信号の波形図である。
【図１７】第５実施形態に備えられた駆動装置に含まれるＸドライバ回路の一部分のブロック図である。
【図１８】第５実施形態に備えられた駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】第５実施形態における、階調レベルに対する１Ｈ期間中のデータ信号駆動用のパルスのオン幅の変化を示す特性図である。
【図２０】本発明に係る第６実施形態における液晶パネルと駆動装置とからなる液晶装置のブロック図である。
【図２１】第６実施形態において生成される２種類の走査信号の波形図である。
【図２２】本発明に係る第７実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
【図２３】第７実施形態におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成された透明基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図２４】図２３のＣ−Ｃ’断面図である。
【図２５】第１から第７実施形態におけるカラーフィルタの着色層毎の光透過率を示すグラフである。
【図２６】本発明に係る第８実施形態の各種の電子機器の概略斜視図である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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