半透過型液晶表示装置及び携帯端末装置
【課題】狭視野モードと広視野モードとの視野角の切替が可能の半透過型液晶表示装置及び携帯端末装置を提供する。
【解決手段】液晶表示素子内に、表示面側からの入射光を反射して表示を行う凹凸反射ピクセル電極が形成された反射部と、バックライトから出射した光を透過させて表示を行う透過ピクセル電極が形成された透過部とを設け、反射部及び透過部の液晶層に印加する電圧を夫々独立に制御する。反射部は狭視野角特性を、透過部は広視野角特性を有し、制御部は液晶層に印加する電圧を反射部及び透過部に対して独立に制御する。広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が暗表示を行うように制御する。
【解決手段】液晶表示素子内に、表示面側からの入射光を反射して表示を行う凹凸反射ピクセル電極が形成された反射部と、バックライトから出射した光を透過させて表示を行う透過ピクセル電極が形成された透過部とを設け、反射部及び透過部の液晶層に印加する電圧を夫々独立に制御する。反射部は狭視野角特性を、透過部は広視野角特性を有し、制御部は液晶層に印加する電圧を反射部及び透過部に対して独立に制御する。広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が暗表示を行うように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭視野モードと広視野モードとの視野角の切替が可能の半透過型液晶表示装置及び携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、直視型のモニタ及び投写型のプロジェクタ等に広く利用されている。現在利用されている液晶表示装置は、２枚の基板間に液晶を封入し、液晶の配向状態を液晶に印加される電場で制御することにより表示を行っている。
【０００３】
液晶表示装置には、バックライトの光が液晶層を透過する透過型液晶表示装置と、外部から液晶層へ入射させた光を反射させる反射型液晶表示装置と、透過型及び反射型の特徴を併せ持ち、バックライトの光を透過すると共に外部からの入射光を反射する半透過型液晶表示装置とがある。
【０００４】
特に、携帯電話機及びＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等のモバイル機器用途では、透過型の画質の良さと反射型の外光視認性の良さを併せ持つ半透過型液晶表示装置が主流となっている。更に、半透過型液晶表示装置は、液晶セルの内部で光を反射させる内部半透過型と、液晶セルの外部で光を反射させる外部半透過型に分けられる。
【０００５】
内部半透過型の一例として、特許文献１に開示された液晶表示装置が提案されている。図２５は、特許文献１に記載の図１をもとに、従来の内部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。図２５に示すように、バックライト１０９上には、１対の基板１０２が対向して配置され、基板１０２の対向面とは反対側の面には夫々偏光板１０１が設けられている。バックライト１０９側に配置された第１の基板の上面は、凹凸反射電極（内部反射板）１２０が設けられた反射部１２１と電極１０３が設けられた透過部１２２とからなり、この第１の基板に対向する第２の基板の対向面上には電極１０３が反射部１２０及び透過部１２１に亘って設けられており、２枚の基板１０２間には液晶層１０４が封止されている。即ち、このように構成された内部反射型液晶表示素子においては、１画素内に外部からの入射光を反射させるための凹凸反射電極（内部反射板）１２０が設けられた反射部１２１と、バックライト１０９の光を透過させるための透過部１２２が備えられており、反射光と透過光を共に表示に利用することができる。なお、反射部と透過部は液晶の適した厚さが異なるため、夫々の液晶厚を異ならせることが多い。図２５では、反射部１２１における凹凸反射電極（内部反射板）１２０と対向する電極１０３との間隔が、透過部１２２における対向する電極１０３間の間隔よりも小さくなるように、反射部における基板上には絶縁膜１２７が設けられ、その上に凹凸反射電極（内部反射板）１２０が形成されている。
【０００６】
また、外部半透過型の一例として、特許文献２に開示された液晶表示装置がある。図２６は、特許文献２に記載の図１をもとに、従来例の外部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。図２６に示すように、液晶表示装置にはバックライト１０９が設けられており、バックライト１０９の上には、１対の基板１０２が対向して配置され、１対の基板１０２の対向面上には夫々電極１０３が設けられており、電極１０３間には液晶層１０４が挟持されている。バックライト１０９側に配置された基板１０２のバックライト１０９側の表面には、反射偏光板１２３が設けられており、更に、反射偏光板１２３の表面を覆うように偏光板１０１が設けられている。また、この基板に対向して配置された基板１０２のバックライト１０９とは反対側の面上にも偏光板１０１が設けられている。本従来例においては、透過表示時にはバックライト１０９の光で表示を行い、反射表示時には表示面側から入射した光の特定の偏光が反射偏光板１２３で反射され、反射光が観察者側に出射され、表示を行う。この場合、透過部と反射部は同じ箇所となり、一画素が透過部兼反射部１２４となる。本従来技術における反射偏光板を用いた方式では、透過表示と、反射表示の電圧−透過率（反射率）曲線が反転する特徴がある。
【０００７】
一方、特許文献３に開示された反射偏光板を用いた表示素子においては、位相差板を使用することにより、透過表示と、反射表示の電圧−透過率（反射率）曲線が揃うことを特徴とする表示素子が記載されている。
【０００８】
外部反射方式の別の方法を採用した液晶表示装置として、特許文献４に記載された液晶表示装置がある。図２７は、特許文献４に記載の図１５をもとに、従来例の外部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。図２７に示すように、バックライト１０９の上方には、１対の対向する基板１０２が配置されており、基板の対向する表面には夫々電極１０３が設けられ、電極１０３間には液晶層１０４が挟持されている。また、１対の基板１０２の対向面側とは反対側の面上には夫々偏光板１０１が設けられている。バックライト１０９側の偏光板１０１のバックライト側の面上には半透過反射板１２５が設けられており、液晶表示素子は透過兼反射部１２６を構成している。即ち、本従来技術の液晶表示素子においては、バックライト１０９側に設けられた偏光板１０１とバックライト１０９との間に、偏光反射板ではなく、半透過反射板１２５が配置されている。また、この場合、特許文献２とは異なり、透過表示と反射表示の電圧−透過率（反射率）曲線が揃っている。
【０００９】
ところで、近時、表示装置には、それを視認している本人以外の人、即ちその近傍にいる人が見ることができないようにする秘密保護機能が求められている。例えば、ＡＴＭ（Automated Teller Machine：現金自動預け払い機）として知られる金融端末等では、表示装置に表示された数字ボタンに触れて個人の暗証番号を入力する必要があり、この表示装置を他人に視認されることを避けなければならない。また、同様に携帯電話等には、表示情報を本人の近傍にいる他人から視認されることを回避できる機能が求められている。更に、ＰＤＡ及びノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣという）等においても、電車等の交通機関内で使用する際には、同様に近傍にいる他人から見えないようにする機能が求められている。
【００１０】
一方で、表示装置を複数人数で視認する必要性がある場合もある。例えば、携帯電話等で画面にテレビ画像を表示するときには、その携帯電話の所有者以外に、その近傍にいる人にも見せたい場合もある。また、ノートＰＣのデータ画面を複数人で眺める場合もある。
【００１１】
従って、表示装置としては、秘匿性の高い情報を個人で見る場合の狭視野モードと、公開性の高い情報を複数人でみる場合の広視野モードとがある。そして、携帯電話、ＰＤＡ及びノートＰＣ等においては、これらの表示モードを切り替えることが可能な表示装置が要望されている。
【００１２】
出願人は、狭視野モードと広視野モードとを切り替えることができる表示装置を出願（特願２００４−２９８５７１）している。図２１は、この出願の際に添付した図１をもとに、液晶表示装置の断面構成を模式的に示した断面図である。図２１に示すように、この液晶表示装置においては、光を面状に出射するバックライト１０９が設けられており、バックライト１０９の上にはバックライト１０９から入射された光の方向を規制して出射するルーバー１０６が設けられている。ルーバー１０６は、光を透過する透明領域１０６ａと、光を吸収する吸収領域１０６ｂとが、ルーバー１０６表面に平行な方向に交互に配置されている。ルーバー１０６の上にはルーバー１０６から入射された光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能の透明・散乱切替素子１０７が設けられている。透明・散乱切替素子１０７においては、高分子膜１０５ａの中に液晶領域１０５ｂが分散した高分子分散型液晶層１０５が基板１０２の表面を覆うようにして設けられた１対の電極１０３間に挟まれて構成されており、高分子分散型液晶層１０５は、電極１０３間に電圧を印加しない場合には入射された光を透過する状態であり、電極１０３間に電圧を印加した場合には入射された光を散乱する状態になる。透明・散乱切替素子１０７の上には液晶パネル１１０が設けられている。液晶パネル１１０においては、透明・散乱切替素子１０７から入射された光を偏向する偏光板１０１が設けられており、偏光板１０１の上には基板１０２が設けられている。基板１０２の上には電極１０３が設けられており、電極１０３の表面を覆うように液晶層１０４が設けられている。液晶層１０４の上には液晶層に電圧を印加するための電極１０３が設けられており、この電極の上には基板１０２が設けられている。更に、基板１０２の上には液晶パネルからの出射光を偏向する偏光板１０１が設けられている。
【００１３】
まず、狭視野モード時の動作を説明する。狭視野モード時は、透明・散乱切替素子１０７は透明状態である。バックライト１０９から出射した光は拡散光であるが、ルーバー１０６に入射すると、光規制方向に広がった光は吸収領域１０６ｂに吸収され、ルーバー１０６から出射する光は、指向性の高い分布の光となる。この指向性の高い分布の光は、透明状態にある透明・散乱切替素子１０７を透過し、指向性の高い分布の光を出射する。この指向性の高い分布の光が、液晶パネル１１０を透過して、指向性の高い分布の光を出射するため、狭視野表示となる。
【００１４】
次に、広視野モード時の動作を説明する。広視野モード時は、透明・散乱切替素子１０７は散乱状態である。バックライト１０９から出射した光は拡散光であるが、ルーバー１０６に入射すると、光規制方向に広がった光は吸収領域１０６ｂに吸収され、ルーバー１０６から出射する光は、指向性の高い分布の光となる。この指向性の高い分布の光は、散乱状態にある透明・散乱切替素子１０７を透過し、均一に散乱され、指向性が低下し、広角の分布の光を出射する。広角の分布の光が、液晶パネル１１０を透過して、広角の分布の光を出射するため、広視野表示となる。即ち、図２１に示す装置では、液晶パネルを透過する前の光の角度分布状態を変えることで、狭視野モードと広視野モードの視野角切替を行う。
【００１５】
また、上述とは別の方法で狭視野モードと広視野モードとを切り替えることができる表示装置として、特許文献５に開示された液晶表示装置がある。図２２は、特許文献５に記載の液晶表示装置の画素構成を示す平面図である。また、図２３は、同文献に記載の狭視野モード時の広視野域での電圧−透過率特性図であり、図２４は、同文献に記載の広視野モード時の広視野域での電圧−透過率特性図である。
【００１６】
図２２に示すように、特許文献５に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、透明電極間に液晶を挟持してマトリックス状に配置された複数の画素１１１からなり、各画素１１１は制御線１１６に接続された第１の画素領域１１２と、第１の画素領域とはコンデンサ１１４を介して接続された第２の画素領域１１３とからなり、更に第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３との間にはスイッチング素子１１５が設けられている。
【００１７】
ここで、液晶モードはＴＮ（Twisted Nematic）モードとして動作の説明をする。狭視野モード時には、スイッチング素子１１５をショートする。第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３は直接接続されるため、第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３には、制御線１１６と同電圧（Ｖ１）が供給される。第１の画素領域１１２における第１の画素電極と第２の画素領域１１３における第２の画素電極は同電圧であるので、通常のＴＮモードと同様に動作する。図２３に示すように、第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３の電圧−透過率曲線を合成した画素１１１全体の広視野域での電圧−透過率曲線１１７ａには、ＴＮモードの特徴である階調反転が発生する。
【００１８】
一方、広視野モード時には、スイッチング素子１１５をオープンにする。第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３は、コンデンサ１１４を介して接続されているため、制御線１１６に印加した駆動電圧は、第１の画素領域１１２にはそのまま供給され（電圧Ｖ１）、第２の画素領域１１３に対してはコンデンサ１１４を介して供給され（電圧Ｖ２）、第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３の電圧は異なる電圧となる。即ち、コンデンサを介して接続される第２の画素領域１１３における第２の画素電圧の方が、第１の画素領域１１２における第１の画素電圧に比べ、電圧の絶対値は小さくなる（｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜）。図２４に示すように、第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３の液晶分子に夫々異なる電圧を加えることにより、第１の画素領域１１２の広視野域での電圧−透過率曲線１１８と、第２の画素領域１１３の広視野域での電圧−透過率曲線１１９は異なった波形となり、第１の画素領域１１２の電圧−透過率曲線と第２の画素領域１１３の電圧−透過率曲線を合成した画素１１１全体の広視野域での電圧−透過率曲線１１７ｂは階調反転のない滑らかな曲線となる。
【００１９】
即ち、特許文献５に記載の技術においては、画素の電圧−透過率特性を変化させ、液晶パネルの視野角特性を変えることで、狭視野モードと広視野モードの視野角切替を行う。表１に広視野モードと狭視野モードでの、第１の画素領域と第２の画素領域とに印加される電圧の違いをまとめた。第１の画素領域と第２の画素領域の電圧は、広視野モードでは異なる電圧となり、狭視野モードでは同電圧となる。
【００２０】
【表１】
【００２１】
また、特許文献６においては、１つの画素を配向特性の異なる複数の副画素により構成し、各副画素にはその動作を独立に制御するための制御線が接続された液晶表示装置が記述されている。そして、操作者が行うスイッチ部の切替操作により、画素の中から、制御線群を通じて表示信号を印加する副画素を選択し、表示画素の視野角を、操作者から見易くする広視野角と第三者からのぞき込みにくくする狭視野角とに切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平１１−２４２２２６号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０８１９号公報
【特許文献３】特開２０００−１９３９６２号公報
【特許文献４】特開２００３−０９８３２５号公報
【特許文献５】特開平１０−１５３９６８号公報
【特許文献６】特開平０９−００６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上述の従来技術には以下に示すような問題点がある。
【００２４】
図２１に記載の視野角切替液晶表示装置においては、バックライトから出射される指向性の低い光をルーバーによって指向性の高い光に変換し、この指向性の高い光を透明・散乱切替素子によって透過又は散乱して、狭視野モードと広視野モードの切替を行う。そのため本手法により、透過型液晶表示装置と半透過型液晶表示装置の透過表示においては、視野角切替が可能となる。一方、半透過型液晶表示装置の反射表示においては、液晶パネル表示面側から入射した光を、内部半透過型では液晶セル内部の反射板により、また、外部半透過型では液晶セル外部の反射板により、観察者側に反射し、この光（反射表示光）で表示を行っている。内部半透過型においては、反射表示光の光路には、透明・散乱切替素子は含まれておらず、本技術による反射表示光の方向分布の変更は困難である。透明・散乱切替素子を外部反射板とバックライトの間に設けた外部半透過型においても、同様に反射表示光の方向分布の変更は困難である。透明・散乱切替素子を外部反射板と液晶パネルとの間に設けた外部半透過型においては、反射表示光の光路に、反射前後に相当して透明・散乱切替素子が２回含まれるため、透明・散乱切替素子を散乱状態にすると、反射表示光の強度が減衰し暗くなり実用的ではない。従って、反射表示部を有する半透過型液晶表示装置の視野角切替には未対応であった。
【００２５】
また、特許文献５に記載の液晶表示装置においては、透過表示の狭視野角モードは、広視野角では見ている人に対して階調反転が生じている。しかし、階調反転程度では、表示によっては広視野角の観察者が視認可能であった。更に、この方式においても、反射表示の視野角切替については記載されておらず、半透過型液晶表示装置の視野角切替には未対応であった。また、特許文献７に記載の液晶表示装置においても、反射表示の視野角切替には言及しておらず、半透過型液晶表示装置の視野角切替に対応するものではではない。
【００２６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、狭視野モードと広視野モードとの視野角の切替が可能の半透過型液晶表示装置及び携帯端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る半透過型液晶表示装置は、電極が形成された１対の基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルに光を出射するバックライトと、前記液晶層に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記液晶パネルの各画素は個別に、表示面側からの入射光を反射して表示する反射部と、前記バックライトから出射した光を透過させて表示する透過部とを有し、前記反射部は広視野角特性を、前記透過部は狭視野角特性を有し、前記制御部は前記液晶層に印加する電圧を前記反射部及び前記透過部に対して独立に制御して、広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が暗表示を行うと共に、透過部が通常表示を行うように制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替を行うことを特徴とする。
【００２８】
狭視野モード時には、画素の一部の反射部では暗表示を行わず、通常表示を行うことで画像パターンの表示を行ってもよい。狭視野モード時には、広視野角から視認可能な画像パターンを表示することで、何も見えない場合に比べ、ファッション性を高めることが出来る。
【００２９】
本発明に係る半透過型液晶表示装置は、電極が形成された１対の基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルに光を出射するバックライトと、前記液晶層に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記液晶パネルの各画素は個別に、表示面側からの入射光を反射して表示する反射部と、前記バックライトから出射した光を透過させて表示する透過部とを有し、前記反射部は狭視野角特性を、前記透過部は広視野角特性を有し、前記制御部は前記液晶層に印加する電圧を前記反射部及び前記透過部に対して独立に制御して、広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が暗表示を行うように制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替を行うことを特徴とする。
【００３０】
狭視野モード時には、画素の一部の透過部では暗表示を行わず、通常表示を行うことで画像パターンの表示を行なってもよい。狭視野モード時には、広視野角から視認可能な画像パターンを表示することで、何も見えない場合に比べ、ファッション性を高めることが出来る。
【００３１】
また、画像パターンの表示は、空間的、時間的、又は時空間的に変動させることが好ましい。これにより、目が慣れることで、本来の表示内容が視認可能となることを防ぐことができる。
【００３２】
反射部に形成された反射ピクセル電極と、透過部に形成された透過ピクセル電極とを分離して設け、夫々異なるＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）に接続することで、反射部及び透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することができる。
【００３３】
反射部に形成されたＣＯＭ電極と、透過部に形成されたＣＯＭ電極とを分離して設けることで、反射部及び透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することができる。
【００３４】
偽情報は、白輝度、中間輝度、又は偽色光のいずれを利用してもよい。偽情報は、特定の視野角以上に対して本来の表示内容が視認不可となる表示であればよい。偽情報を表示させることにより、狭視野モード時には、反射光により広視野角から本来の表示内容が視認されることがない。
【００３５】
また、観測者側にフロントライトを設けることができる。これにより、外光が存在しないか、又は弱い場合でも、フロントライトにより十分な輝度が得られ、視野角の切替が機能する。
【００３６】
バックライトから入射された光の方向を規制して出射するルーバーを設けて使用することができる。これにより、透過部における狭視野の視野角特性を向上させることが可能となる。
【００３７】
また、入射光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能の透明・散乱切替素子を設けて使用することができる。これにより、透過部は透明・散乱切替素子により視野角の切替が可能となり、反射部の表示切替も併用することで、効率的な視野角の切替が可能となる。
【００３８】
本発明においては、携帯端末装置に、前記半透過型液晶表示装置を使用することにより、使用者が携帯端末装置の使用環境に合わせて、最適な表示状態を設定することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、液晶表示素子の各画素内に個別に反射部及び透過部を設け、反射部及び透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替が可能の半透過型液晶表示装置を提供することができる。また、液晶表示素子が反射部兼透過部である外部半透過型液晶表示装置に対しても、各画素内に個別に反射表示を主に使用する第１表示部と、透過表示を主に使用する第２表示部とを設け、第１表示部及び第２表示部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替が可能の半透過型液晶表示装置を提供することができる。本発明により、従来未対応であった反射表示部を有する半透過型液晶表示装置の視野角切替が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態における狭視野モード時の視野角−輝度特性を示す曲線である。
【図２】本発明の第５の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。（ａ）広視野モード時の動作、（ｂ）狭視野モード時の動作、を示す。
【図３】本発明の第６の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。（ａ）広視野モード時の動作、（ｂ）狭視野モード時の動作、を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図５】第１の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極と対向基板側電極の概略図である。（ａ）ＴＦＴ基板側電極の平面概略図、（ｂ）対向基板側電極の平面概略図、である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極と対向基板側電極の概略図である。（ａ）ＴＦＴ基板側電極の平面概略図、（ｂ）対向基板側電極の平面概略図、である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極の概略図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極の概略図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１４】本発明の第９の実施形態に係る偏光反射板を備えた外部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１５】第９の実施形態の変形例に係る半透過反射板を備えた外部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１６】本発明の第１乃至第４、及び第９の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【図１７】本発明の第１０の実施形態の狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【図１８】本発明の第５及び第６の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【図１９】本発明の第１１の実施形態の狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【図２０】本発明の第１２の実施形態に係る液晶表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【図２１】特願２００４−２９８５７１の出願の際に添付した図１をもとに、液晶表示装置の断面構成を模式的に示した模式図である。
【図２２】特許文献５に記載の液晶表示装置の画素構成を示す平面図である。
【図２３】特許文献５に記載の狭視野モード時の広視野域での電圧−透過率特性図である。
【図２４】特許文献５に記載の広視野モード時の広視野域での電圧−透過率特性図である。
【図２５】特許文献１に記載の図１をもとに、従来の内部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。
【図２６】特許文献２に記載の図１をもとに、従来の外部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。
【図２７】特許文献４に記載の図１５をもとに、従来の外部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態に係る半透過型液晶表示装置及び携帯端末装置について図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置について説明する。図４は、第１の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図であり、また、図５は、第１の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極と対向基板側電極の概略図である。更に、表２は、第１の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける反射部及び透過部の第１の動作説明図であり、表３は、第１の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける反射部及び透過部の第２の動作説明図である。また、図１は、第１の実施形態における狭視野モード時の視野角−輝度特性を示す曲線である。
【００４２】
先ず、本発明の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置の１画素の構成を図４及び図５を用いて説明する。図４に示すように、バックライト６の上部には一対の基板１２が対向して配置されており、バックライト光の出射方向である観察者側に配置された基板１２のバックライト６側の面上には、ＣＯＭ電極１３が設けられている（この基板を対向基板という）。また、バックライト６側に配置された基板１２の対向基板側の面上には、表面が凹凸形状をなし観察者側から入射する光を反射する凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４と、バックライト６から出射された光を透過させる透過ピクセル電極１５とが分離して設けられている（この基板をＴＦＴ基板という）。このように、本実施形態における液晶表示装置の液晶パネルは、凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４が設けられた反射部１７と透過ピクセル電極１５が設けられた透過部１８とからなる。２枚の基板間には液晶層１６が挟持されているが、反射部１７と透過部１８とでは夫々最適な液晶厚が異なるために、ＴＦＴ基板に沿って段差が設けられており、凹凸反射ピクセル電極１４とこれに対置するＣＯＭ電極１３との間隔は、透過ピクセル電極１５とこれに対置するＣＯＭ電極１３との間隔よりも小さく、反射部１７の液晶厚が薄くなっている。なお、図４では、段差はＴＦＴ基板に作製されているが、対向基板に設けても良い。対向基板とＴＦＴ基板は、液晶層１６を挟持して貼り合わされており、対向基板とＴＦＴ基板の対向面側とは反対の面上には、夫々偏光板１１が設けられている。
【００４３】
図５（ａ）は、ＴＦＴ基板側電極の平面概略図であり、図４に示すＴＦＴ基板上の電極の構造を基板上面側から図示したものである。図５（ａ）に示すように、格子状に設けられたデータ線１９とゲート線２０とにより区画された異なる領域に、夫々凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４と透過ピクセル電極１５とが配置されている。凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４が配置された区画のデータ線１９とゲート線２０の交点付近には凹凸反射ピクセル電極ＴＦＴ２１が形成され、凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４は凹凸反射ピクセル電極ＴＦＴ２１のソース電極に接続される。同様に、透過ピクセル電極１５が配置された区画のデータ線１９とゲート線２０の交点付近には透過ピクセル電極ＴＦＴ２２が形成され、透過ピクセル電極１５は透過ピクセル電極ＴＦＴ２２のソース電極に接続される。即ち、凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４の配置された反射部１７と透過ピクセル電極１５が配置された透過部１８に夫々異なる電圧を印加可能とするため、凹凸反射ピクセル電極１４と透過ピクセル電極１５には、夫々異なるＴＦＴが接続されている。また、図５（ｂ）は対向基板側電極の平面概略図である。図５に示すように、対向基板側のＣＯＭ電極１３は、反射部１７と透過部１８に対して共通である。
【００４４】
次に、第１の実施形態の動作について、図４、表２、及び図１を用いて説明する。本発明の半透過型液晶表示装置を用いて表示を行う場合、反射部１７においては、観察者側から表示面に入射した光は液晶層１６を通過後、凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４により反射され、再び液晶層１６を通過し、表示面から出射して表示光となる。一方、透過部１８においては、バックライト６から出射された光は、透過ピクセル電極１５を通過し、液晶層１６を通過した後、表示面から出射して表示光となる。このとき、反射部１７及び透過部１８における電極間の電圧を独立に制御することにより、反射部１７及び透過部１８における液晶の配向を制御することができ、表示状態の制御が可能となる。また、透過部は単独で広視野表示が可能な広視野の視野角特性を有する。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２に示すように、広視野モード時は、透過部は通常表示を行い、反射部も通常表示を行う。一方、狭視野モード時は、透過部は通常表示であるが、反射部は明状態（白表示）にする。そのとき、図１に示すように、特定の視野角以上に対して（即ち、視野角を制限した範囲３）、反射部の輝度２が透過部の輝度１より大きくなるように設計することで、視野角を制限した範囲３では、透過部の表示内容が視認不可となる。即ち、反射部は視野角制御部、透過部は表示部と表現することができる。従って、反射部（視野角制御部）の表示切替により、広視野モードと狭視野モードの視野角切替が可能となる。
【００４７】
なお、狭視野モード時の反射部は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３画素の明状態（白表示）に限らず、中間輝度又は偽色表示でも良く、視野角を制限した範囲３内で、透過部の表示内容が視認不可となれば良い。
【００４８】
また、第１の実施形態において、表３に示すように、広視野モード時は、透過部は通常表示を行い、反射部は暗表示（黒表示）を行ってもよい。表２の場合には、広視野モード時は、反射部では通常表示を行っているので、外光による表示内容の視認が可能であるが、表３の場合には、広視野モード時は、反射部は通常表示は行っておらず、外光による表示内容の視認は困難である。
【００４９】
【表３】
【００５０】
垂直電界で動作させる液晶のモードは、広視野角なＶＡ（Vertical Alignment：ヴァーティカル・アライメント）モードが好ましい。ＶＡモードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment：マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント)方式、ＰＶＡ(Patterned Vertical Alignment：パターンド・ヴァーティカル・アライメント)方式、及びＡＳＶ(Advanced Super V：アドヴァンスト・スーパー・ヴイ)方式等が挙げられる。更に、本発明はフィルム補償ＴＮモードの液晶表示パネルにも好適に使用することができる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、ＴＦＴ基板上の反射部及び表示部のピクセル電極が夫々異なるＴＦＴに接続され、反射部及び表示部の電圧は独立に制御可能であった。本発明の第２の実施形態は、ＴＦＴ基板上の反射部及び表示部のピクセル電極は共通であり、１つのＴＦＴで制御されており、一方、対向基板上の反射部のＣＯＭ電極及び表示部のＣＯＭ電極が分離されている。図６は、第２の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、図７は、第２の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極と対向基板側電極の概略図である。
【００５２】
第２の実施形態の構成を図６及び図７を用いて説明する。なお、図６においては、図４と同様の構成物には同一の符号を付し、又、図７においても、図５と同様の構成物には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。図６に示すように、基板１２上に設けられた凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４は、透過ピクセル電極１５とショートしており、一つのピクセル電極２５を構成している。従って、図７（ａ）に示すように、ピクセル電極２５に接続されるＴＦＴはピクセル電極ＴＦＴ２６一つで良い。一方、図６及び図７に示すように、対向基板側は、反射部１７と透過部１８の夫々に対して、反射部ＣＯＭ電極２３と透過部ＣＯＭ電極２４とに分かれてＣＯＭ電極が形成されており、夫々異なる電圧が印加可能である。
【００５３】
このように、反射部ＣＯＭ電極２３と透過部ＣＯＭ電極２４が分離していることから、反射部と透過部の電圧を独立に制御することが可能で、第１実施形態と同様の動作が実現される。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態では垂直電界で液晶を動作させるモードであったが、本発明の第３の実施形態は、横電界で液晶を動作させるモードである点が異なる。図８は、第３の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、図９は、第３の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極の概略図である。
【００５５】
第３の実施形態の構成を図８及び図９を用いて説明する。なお、図８においては、図４と同様の構成物には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図８に示すように、バックライト６上には液晶パネルが設けられ、バックライト６側に配置された基板１２上は、内部反射板４１が形成された反射部１７と、バックライトが出射した光を透過させる透過部１８とからなる。基板に水平な方向の横電界で動作するＩＰＳ（In Plane Switching）モードでは、液晶界面が平坦な方が好ましいので、内部反射板４１上には平坦化膜４２が成膜されている。更に、平坦化膜４２上には、反射ピクセル電極４０及びＣＯＭ電極１３が櫛歯状に形成されており、また、透過部１８における基板１２上には、透過ピクセル電極１５及びＣＯＭ電極１３が櫛歯状に形成されている。これらの電極の構造を基板上面から平面視したものが図９である。図９に示すように、反射部１７及び透過部１８は格子状に設けられたデータ線１９とゲート線２０により区画されており、夫々の領域には、電極が櫛歯状に形成されている。本実施形態においては、反射部１７と透過部１８のＣＯＭ電極１３は同電位であるが、反射ピクセル電極４０と透過ピクセル電極１５は、夫々反射ピクセル電極ＴＦＴ２１と透過ピクセル電極ＴＦＴ２２に接続されており、反射部１７と透過部１８の電圧を独立に制御可能である。反射部と透過部の電圧を独立に制御することが可能であるため、第１実施形態と同様の動作が実現される。
【００５６】
なお、電極の構成・配置は多少異なるが、同様な形態である、ＦＦＳ(Fringe Field Switching：フリンジ・フィールド・スイッチング)方式及びＡＦＦＳ(Advanced Fringe Field Switching：アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング)方式等も好適に使用することができる。
【００５７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第３の実施形態では、反射部と表示部のピクセル電極に夫々ＴＦＴを有していたのに対し、本発明の第４の実施形態は、反射部と表示部のピクセル電極は共通で、反射部のＣＯＭ電極と表示部のＣＯＭ電極が分かれている点が異なる。図１０は、第４の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、図１１は、第４の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極の概略図である。
【００５８】
第４の実施形態の構成を図１０及び図１１を用いて説明する。なお、図１０においては、図８と同様の構成物には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１０に示すように、基板に水平な方向の横電界で動作するＩＰＳ（In Plane Switching）モードでは、液晶界面が平坦な方が好ましいので、内部反射板４１上には平坦化膜４２が成膜されている。更に、平坦化膜４２上には、ピクセル電極２５及び反射部ＣＯＭ電極２３が櫛歯状に形成されており、また、透過部１８における基板１２上には、ピクセル電極２５及び透過部ＣＯＭ電極２４が櫛歯状に形成されている。これらの電極の構造を基板上面から平面視したものが図１１である。図１１に示すように、ピクセル電極２５は、単一のピクセル電極ＴＦＴ２６により接続されている。一方、ＣＯＭ電極は、反射部１７と透過部１８の夫々に対して、反射部ＣＯＭ電極２３と透過部ＣＯＭ電極２４に分かれており、別々の電圧が印加可能である。反射部と透過部の電圧を独立に制御することが可能であるため、第１実施形態と同様の動作が実現される。
【００５９】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第１乃至第４の実施形態では、狭視野モード時に、視野角制御部に偽情報を表示し、視野角制御部の偽情報により、特定の視野角以上では、表示部の表示内容を視認不可としていたのに対し、本発明の第５の実施形態では、視野角制御部と表示部の視野角特性を変え、広視野モード時には、視野角制御部と表示部は通常表示を行い、狭視野モード時には、視野角制御部は暗表示にし、狭視野特性の表示部では通常表示することより、視野角切替を行う点が異なる。図２は、第５の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、表４は、第５の実施形態の広視野モードと狭視野モードにおける、反射部と透過部の動作説明図である。
【００６０】
【表４】
【００６１】
第５の実施形態の構成について、図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すように、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置においては、バックライト６が設けられており、バックライト６の上には、内部半透過型液晶パネル４が配置されている。内部半透過型液晶表示装置の各画素内には内部反射板５が設けられた反射部とバックライトから出射した光が透過する透過部が設けられており、反射部と透過部とでは異なった電圧が印加可能である。更に、反射部は単独で広視野モードが可能な広視野の視野角特性を有し、透過部は単独で狭視野モードが可能な狭視野の視野角特性を有する。
【００６２】
表４に示すように、広視野モード時は、反射部と透過部で通常表示を行う。図２（ａ）に示すように、反射部において内部反射板５により反射された反射表示光８は広視野の視野角特性を持ち、バックライト６から出射され液晶パネルを透過する透過表示光７は狭視野の視野角特性を持つ。この反射表示光８と透過表示光７が合成され、広視野の視野角特性になる。一方、表４に示すように、狭視野モード時は、反射部は暗表示にし、透過部で通常表示を行う。この場合、図２（ｂ）に示すように、透過部の狭視野表示の視野角特性のみで表示を行うため、狭視野の視野角特性が実現される。従って、反射部の表示切替で、広視野モードと狭視野モードの視野角切替が可能となる。なお、反射部の視野角特性は、透過部の狭視野と合成したときに、広視野となる特性で有れば良い。本実施形態では、広視野モードと狭視野モードで通常表示を行う透過部を表示部として、また、視野角切替に用いる反射部を視野角制御部として読み替え可能である。なお、反射部の視野角特性は、反射板の設計により任意の特性が得られる。透過部の狭視野の視野角特性は、指向性の高いバックライト又はルーバー等を使用することにより得られる。
【００６３】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第５の実施形態では反射部は広視野の視野角特性を有し、透過部は狭視野の視野角特性を有していたのに対し、第６の実施形態は、反射部は狭視野の視野角特性を有し、透過部は広視野の視野角特性を有する点が異なる。図３は、第６の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。また、表５は、第６の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける、反射部及び透過部の動作説明図である。
【００６４】
【表５】
【００６５】
本実施形態に係る半透過型液晶表示装置は、１画素内に反射部と透過部が設けられており、反射部と透過部には異なる電圧が印加可能である。更に、反射部は狭視野表示の視野角特性を有し、透過部は広視野の視野角特性を有する。表５に示すように、広視野モード時は、反射部と透過部で通常表示を行う。図３（ａ）に示すように、反射部において内部反射板５により反射された反射表示光１０は狭視野表示の視野角特性を有し、バックライト６から出射され液晶パネルを透過する透過表示部の透過表示光９は広視野表示の視野角特性を有する。この反射表示光１０と透過表示光９が合成され、広視野モードの視野角特性になる。一方、表５に示すように、狭視野モード時は、反射部は通常表示を行い、透過部は暗表示にする。図３（ｂ）に示すように、反射部の狭視野の視野角特性のみで表示を行うので、狭視野モードの視野角特性になる。従って、透過部の表示切替により、広視野モードと狭視野モードの視野角切替が可能となる。本実施形態においては、広視野モードと狭視野モードで通常表示を行う反射部は表示部として、視野角切替に用いる透過部は視野角制御部として読み替え可能である。
【００６６】
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態は、バックライトとバックライト側偏光板との間に、透明・散乱切替素子及びルーバーを設けている。図１２は、第７の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。
【００６７】
図１２に示すように、バックライト６が設けられており、バックライト６の上には、バックライト６から入射された光の方向を規制して出射するルーバー３０が設けられている。ルーバー３０は、光を透過する透明領域３０ａと、光を吸収する吸収領域３０ｂとが、ルーバー３０表面に平行な方向に交互に配置されている。ルーバー３０の上にはルーバー３０から入射された光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能の透明・散乱切替素子３１が設けられている。透明・散乱切替素子３１においては、高分子膜２９ａの中に液晶領域２９ｂが分散した高分子分散型液晶２９が基板２７の表面を覆うようにして設けられた１対の電極２８間に挟持されている。透明・散乱切替素子３１の上には液晶パネルが設けられており、その構成は、例えば、第１の実施形態における液晶パネルと同じであり、図４に示す液晶パネルと同じ符号を付して説明は省略する。本実施形態においては、透明・散乱切替素子３１及びルーバー６を設けたことにより、視野角切替は、反射部１７の表示に関わらず可能となっている。即ち、第１乃至第４の実施形態においては、反射部の偽情報表示は外光が存在しないか、又は外光が弱い場合には十分な輝度が得られず、視野角切替が機能しない場合もあるが、本実施の形態においては、上述した出願（特願２００４−２９８５７１）の際に添付した明細書等に記載された方法を利用することにより、このような場合に対しても、視野角切替が可能となる。
【００６８】
また、広視野モード時は、反射部１７は通常表示又は暗表示を行い、透過部１８は広視野（透明・散乱切替素子３１で切替）で通常表示を行い、狭視野モード時は、反射部１７は暗表示を行い、透過部１８は狭視野（透明・散乱切替素子３１で切替）で通常表示を行う方法によっても、視野角切替が可能となる。
【００６９】
即ち、特願２００４−２９８５７１に係る発明においては、狭視野モード時には、反射表示光により表示内容が視認される可能性があったが、本発明の第７の実施の形態により、狭視野モード時に反射表示光による表示内容の視認は防げる。
【００７０】
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。第８の実施形態においては、観察者側にフロントライトを設けている。図１３は、第８の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。図１３に示すように、バックライト６が設けられており、バックライト６の上には、例えば、第１の実施形態における液晶パネルが配置されている。そして、液晶パネルの上にはフロントライト３２が設けられており、液晶パネルに光を入射する。第１乃至第６の実施形態においては、反射部の通常表示・明表示は、外光が存在しないか、又は外光が弱い場合には、十分な輝度が得られず、視野角切替が機能しない場合もあるが、フロントライト３２を設けたことにより、そのような場合に対しても、フロントライト３２により十分な輝度が得られ、視野角切替が機能する。
【００７１】
また、視野角制御部が反射部で偽色を表示するときには、フロントライトは白色光でなく、視野角制御部で表示する偽色と同等の偽色光であっても良い。視野角制御部で表示する偽色と、フロントライトを同等の偽色光にすることにより、視野角制御部である反射部のカラーフィルタにより吸収される光が減少し、フロントライト光の利用効率が高まるので、視野角制御部の偽色表示が同じ輝度であれば、フロントライトの省電力化が可能である。
【００７２】
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。本発明の第９の実施形態は、前述までの内部半透過型ではなく、外部半透過型である。図１４は、第９の実施形態に係る偏光反射板を備えた外部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、図１５は、第９の実施形態の変形例に係る半透過反射板を備えた外部半透過型の液晶表示装置の断面図である。表６は、第９の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の第１の動作説明図である。また、表７は、第９の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の第２の動作説明図である。
【００７３】
まず、第９の実施形態の構成を、図１４を用いて説明する。図１４に示すように、バックライト６が設けられており、バックライト６の上には、対向する１対の基板１２によって挟持された液晶層１６を有する液晶素子が配置されている。観察者側に配置された基板１２の上面には位相差板３５が設けられ、その上には偏光板１１が設けられている。また、バックライト６側に配置された基板１２のバックライト６側の面上には、表示面側から入射した入射光の所定の偏向成分を選択的に反射する反射偏光板３６が設けられ、反射偏光板３６を覆うように位相差板３５が設けられ、更に位相差板３５を覆うように偏光板１１が設けられている。バックライト６側に配置された基板１２の観察者側の面上には、視野角制御部ピクセル電極３３と表示部ピクセル電極３４が分離して形成されており、また、この基板に対向する基板１２の対向面上には共通のＣＯＭ電極１３が形成されている。
【００７４】
次に、第９の実施形態の変形例の構成を、図１５を用いて説明する。バックライト６の上方には、１対の対向する基板１２が配置されており、基板間には液晶層１６が挟持されている。また、１対の基板１２の対向面側とは反対側の面上には夫々偏光板１１が設けられている。バックライト６側に設けられた偏光板１１のバックライト側の面上には半透過反射板３９が設けられており、液晶表示素子は透過兼反射部を構成している。バックライト側に配置された基板１２の観察者側の面上には、視野角制御部ピクセル電極３３と表示部ピクセル電極３４が分離して形成されており、また、この基板に対向する基板１２の対向面上には共通のＣＯＭ電極１３が形成されている。また、第９の実施形態の変形例を示す図１５は、図１４における反射偏光板３６の替わりに半透過反射板３９が用いられている点を除けば、構成は第９の実施形態と実質同じである。
【００７５】
外部半透過型では、反射部と透過部の差はなく、透過部と反射部は一体である。しかし、視野角切替のために、１画素内に反射表示を主に使用する視野角制御部３７と透過表示を主に使用する表示部３８を設け、視野角制御部３７と表示部３８に異なる電圧を印加可能とするために、第１の実施形態又は第３の実施形態のようにピクセル電極を分割し夫々にＴＦＴを設けるか、又は、第２の実施形態又は第４の実施形態のようにＣＯＭ電極を分割して独立に制御する。
【００７６】
次に、第９の実施形態の動作を、表６を用いて説明する。表６に示すように、広視野モード時は、表示部は通常表示を行い、視野角制御部も通常表示を行う。一方、狭視野モード時は、表示部は通常表示であるが、視野角制御部は明状態にする。そのとき、第１の実施形態における視野角−輝度特性を示す図１と同様に、特定の視野角以上で、表示部の輝度より視野角制御部の輝度が大きくなるように設計することで、特定の視野角以上で、表示部の表示内容が視認不可となる。従って、視野角制御部の表示切替で、広視野モードと狭視野モードの視野角切替が可能となる。また、表７に示すように、広視野モード時は、表示部は通常表示を行い、視野角制御部は暗表示（黒表示）を行っても良い。
【００７７】
【表６】
【００７８】
なお、狭視野モード時の視野角切替部は、ＲＧＢ３画素の明状態（白表示）に限らず、中間輝度、色表示でも良く、視野角を制限した範囲３内で、表示部の表示内容が視認不可となれば良い。また、広視野モード時に、１画素の視野角制御部と表示部を２画素とする表示を行っても良い。
【００７９】
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。第１乃至第４、及び第９の実施形態では、狭視野モード時に、液晶パネルの全画素に対して視野角制御部で偽情報を表示するが、本発明の第１０の実施形態では、狭視野モード時でも、液晶パネルの画素の一部に対して、視野角制御部では通常表示又は黒表示を行う。
【００８０】
【表７】
【００８１】
図１６は、第１乃至第４、及び第９の実施形態の広視野モードと狭視野モードでの、視野角制御部と表示部の画素単位での動作説明図である。また、図１７は、第１０の実施形態の狭視野モードでの、視野角制御部と表示部の画素単位での動作説明図である。
【００８２】
図１６（ａ）に示すように、第１乃至第４、及び第９の実施形態では、広視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、画素４５の視野角制御部３７は通常表示又は黒表示であり、表示部３８は通常表示である。また、図１６（ｂ）に示すように、狭視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、画素４５の視野角制御部３７は偽情報表示であり、表示部３８は通常表示である。
【００８３】
一方、本発明の第１０の実施形態では、広視野モード時には、図１６（ａ）と同じ動作であるが、狭視野モード時は、図１７（ａ）に示すように、液晶パネルの全画素に対して視野角制御部３７を偽情報表示にするのではなく、一部の視野角制御部３７では通常表示又は黒表示を行う。このとき、視野角を制限した広角範囲から見たときには、視野角制御部の通常表示と偽情報表示、又は黒表示と偽情報表示の差が視認される。従って、狭視野モード時に、視野角制御部に対して通常表示又は黒表示の配置を模様又は絵等の画像パターンにすることにより、視野角を制限した広角範囲から画像パターンが視認可能である。
【００８４】
上述の方法で、狭視野角モード時に、視野角を制限した広角範囲から視認可能な画像パターンを固定して表示すると、初めは画像パターンに見えるが、目の慣れにより、視野角制御部で通常表示又は黒表示を行なっている画素の表示部の表示内容が視認可能となる。これを防ぐため、ある時間毎に、画像パターンを移動、点滅、又は別の画像パターンの表示を行う（図１７（ｂ））。即ち、狭視野モード時に、視野角制御部の通常表示又は黒表示の配置で作製する画像パターンは、時間的、空間的、又は時空間的に変動させるのが好ましい。
【００８５】
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。第５及び第６の実施形態では、狭視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、視野角制御部を暗表示とするが、本発明の第１１の実施形態では、狭視野モード時でも、液晶パネルの画素の一部に対して、視野角制御部では通常表示を行う。
【００８６】
図１８は、第５及び第６の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。また、図１９は、第１１の実施形態の狭視野モードでの、視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【００８７】
図１８（ａ）に示すように、第５及び第６の実施形態では、広視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、画素４５の視野角制御部３７は通常表示であり、表示部３８は通常表示である。また、図１８（ｂ）に示すように、狭視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、画素４５の視野角制御部３７は黒表示であり、表示部３８は通常表示である。
【００８８】
一方、本発明の第１１の実施形態では、広視野モード時には、図１８（ａ）と同じ動作であるが、狭視野モード時には、液晶パネルの全画素 に対して視野角制御部を暗表示にするのではなく、一部の視野角制御部で通常表示を行う（図１９（ａ））。このとき、広視野角から見たときに、視野角制御部３７の通常表示と黒表示の差が視認される。従って、狭視野モード時には、視野角制御部３７に対して通常表示の配置を模様又は絵等の画像パターンにすることにより、広視野角から見たときに、画像パターンが視認可能である。また、第１０の実施形態と同様に、ある時間毎に、画像パターンを移動、点滅、又は別の画像パターンの表示を行っても良い（図１９（ｂ））。
【００８９】
図２０は、本発明の第１２の実施形態に係る液晶表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。図２０に示すように、本発明の液晶表示装置４４は、例えば、携帯電話４３に搭載される。本発明の液晶表示装置は、携帯電話等の携帯機器に好適に適用することができ、携帯機器に搭載する表示装置の視野角切替表示が可能になる。なお、携帯機器としては携帯電話のみならず、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の各種携帯端末装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１；透過部の輝度
２；反射部の輝度
３；視野角を制限した範囲
４；内部半透過型液晶パネル
５；内部反射板
６；バックライト
７；透過表示光（狭視野）
８；反射表示光（広視野）
９；透過表示光（広視野）
１０；反射表示光（狭視野）
１１；偏光板
１２；基板
１３；ＣＯＭ電極
１４；凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）
１５；透過ピクセル電極
１６；液晶層
１７；反射部
１８；透過部
１９；データ線
２０；ゲート線
２１；凹凸反射ピクセル電極ＴＦＴ
２２；透過ピクセル電極ＴＦＴ
２３；反射部ＣＯＭ電極
２４；透過部ＣＯＭ電極
２５；ピクセル電極
２６；ピクセル電極ＴＦＴ
２７；基板
２８；電極
２９；高分子分散型液晶
２９ａ；高分子膜
２９ｂ；液晶領域
３０；ルーバー
３０ａ；透明領域
３０ｂ；吸収領域
３１；透明・散乱切替素子
３２；フロントライト
３３；視野角制御部ピクセル電極
３４；表示部ピクセル電極
３５；位相差板
３６；反射偏光板
３７；視野角制御部
３８；表示部
３９；半透過反射板
４０；反射ピクセル電極
４１；内部反射板
４２；平坦化膜
４３；携帯電話
４４；液晶表示装置
４５；画素
１０１；偏光板
１０２；基板
１０３；電極
１０４；液晶層
１０５；高分子分散型液晶
１０５ａ；高分子膜
１０５ｂ；液晶領域
１０６；ルーバー
１０６ａ；透明領域
１０６ｂ；吸収領域
１０７；透明・散乱切替素子
１０９；バックライト
１１０；液晶パネル
１１１；画素
１１２；第１の画素領域
１１３；第２の画素領域
１１４；コンデンサ
１１５；スイッチング素子
１１６；制御線
１１７ａ；狭視野モード時の画素領域１１２、１１３の電圧−透過率曲線を合成した画素１１１の広視野域での電圧−透過率曲線
１１７ｂ；広視野モード時の画素領域１１２、１１３の電圧−透過率曲線を合成した画素１１１の広視野域での電圧−透過率曲線
１１８；第１の画素領域１１２の広視野域での電圧−透過率曲線
１１９；第２の画素領域１１３の広視野域での電圧−透過率曲線
１２０；凹凸反射電極（内部反射板）
１２１；反射部
１２２；透過部
１２３；反射偏光板
１２４；透過兼反射部
１２５；半透過反射板
１２６；透過兼反射部
１２７；絶縁膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭視野モードと広視野モードとの視野角の切替が可能の半透過型液晶表示装置及び携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、直視型のモニタ及び投写型のプロジェクタ等に広く利用されている。現在利用されている液晶表示装置は、２枚の基板間に液晶を封入し、液晶の配向状態を液晶に印加される電場で制御することにより表示を行っている。
【０００３】
液晶表示装置には、バックライトの光が液晶層を透過する透過型液晶表示装置と、外部から液晶層へ入射させた光を反射させる反射型液晶表示装置と、透過型及び反射型の特徴を併せ持ち、バックライトの光を透過すると共に外部からの入射光を反射する半透過型液晶表示装置とがある。
【０００４】
特に、携帯電話機及びＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等のモバイル機器用途では、透過型の画質の良さと反射型の外光視認性の良さを併せ持つ半透過型液晶表示装置が主流となっている。更に、半透過型液晶表示装置は、液晶セルの内部で光を反射させる内部半透過型と、液晶セルの外部で光を反射させる外部半透過型に分けられる。
【０００５】
内部半透過型の一例として、特許文献１に開示された液晶表示装置が提案されている。図２５は、特許文献１に記載の図１をもとに、従来の内部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。図２５に示すように、バックライト１０９上には、１対の基板１０２が対向して配置され、基板１０２の対向面とは反対側の面には夫々偏光板１０１が設けられている。バックライト１０９側に配置された第１の基板の上面は、凹凸反射電極（内部反射板）１２０が設けられた反射部１２１と電極１０３が設けられた透過部１２２とからなり、この第１の基板に対向する第２の基板の対向面上には電極１０３が反射部１２０及び透過部１２１に亘って設けられており、２枚の基板１０２間には液晶層１０４が封止されている。即ち、このように構成された内部反射型液晶表示素子においては、１画素内に外部からの入射光を反射させるための凹凸反射電極（内部反射板）１２０が設けられた反射部１２１と、バックライト１０９の光を透過させるための透過部１２２が備えられており、反射光と透過光を共に表示に利用することができる。なお、反射部と透過部は液晶の適した厚さが異なるため、夫々の液晶厚を異ならせることが多い。図２５では、反射部１２１における凹凸反射電極（内部反射板）１２０と対向する電極１０３との間隔が、透過部１２２における対向する電極１０３間の間隔よりも小さくなるように、反射部における基板上には絶縁膜１２７が設けられ、その上に凹凸反射電極（内部反射板）１２０が形成されている。
【０００６】
また、外部半透過型の一例として、特許文献２に開示された液晶表示装置がある。図２６は、特許文献２に記載の図１をもとに、従来例の外部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。図２６に示すように、液晶表示装置にはバックライト１０９が設けられており、バックライト１０９の上には、１対の基板１０２が対向して配置され、１対の基板１０２の対向面上には夫々電極１０３が設けられており、電極１０３間には液晶層１０４が挟持されている。バックライト１０９側に配置された基板１０２のバックライト１０９側の表面には、反射偏光板１２３が設けられており、更に、反射偏光板１２３の表面を覆うように偏光板１０１が設けられている。また、この基板に対向して配置された基板１０２のバックライト１０９とは反対側の面上にも偏光板１０１が設けられている。本従来例においては、透過表示時にはバックライト１０９の光で表示を行い、反射表示時には表示面側から入射した光の特定の偏光が反射偏光板１２３で反射され、反射光が観察者側に出射され、表示を行う。この場合、透過部と反射部は同じ箇所となり、一画素が透過部兼反射部１２４となる。本従来技術における反射偏光板を用いた方式では、透過表示と、反射表示の電圧−透過率（反射率）曲線が反転する特徴がある。
【０００７】
一方、特許文献３に開示された反射偏光板を用いた表示素子においては、位相差板を使用することにより、透過表示と、反射表示の電圧−透過率（反射率）曲線が揃うことを特徴とする表示素子が記載されている。
【０００８】
外部反射方式の別の方法を採用した液晶表示装置として、特許文献４に記載された液晶表示装置がある。図２７は、特許文献４に記載の図１５をもとに、従来例の外部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。図２７に示すように、バックライト１０９の上方には、１対の対向する基板１０２が配置されており、基板の対向する表面には夫々電極１０３が設けられ、電極１０３間には液晶層１０４が挟持されている。また、１対の基板１０２の対向面側とは反対側の面上には夫々偏光板１０１が設けられている。バックライト１０９側の偏光板１０１のバックライト側の面上には半透過反射板１２５が設けられており、液晶表示素子は透過兼反射部１２６を構成している。即ち、本従来技術の液晶表示素子においては、バックライト１０９側に設けられた偏光板１０１とバックライト１０９との間に、偏光反射板ではなく、半透過反射板１２５が配置されている。また、この場合、特許文献２とは異なり、透過表示と反射表示の電圧−透過率（反射率）曲線が揃っている。
【０００９】
ところで、近時、表示装置には、それを視認している本人以外の人、即ちその近傍にいる人が見ることができないようにする秘密保護機能が求められている。例えば、ＡＴＭ（Automated Teller Machine：現金自動預け払い機）として知られる金融端末等では、表示装置に表示された数字ボタンに触れて個人の暗証番号を入力する必要があり、この表示装置を他人に視認されることを避けなければならない。また、同様に携帯電話等には、表示情報を本人の近傍にいる他人から視認されることを回避できる機能が求められている。更に、ＰＤＡ及びノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣという）等においても、電車等の交通機関内で使用する際には、同様に近傍にいる他人から見えないようにする機能が求められている。
【００１０】
一方で、表示装置を複数人数で視認する必要性がある場合もある。例えば、携帯電話等で画面にテレビ画像を表示するときには、その携帯電話の所有者以外に、その近傍にいる人にも見せたい場合もある。また、ノートＰＣのデータ画面を複数人で眺める場合もある。
【００１１】
従って、表示装置としては、秘匿性の高い情報を個人で見る場合の狭視野モードと、公開性の高い情報を複数人でみる場合の広視野モードとがある。そして、携帯電話、ＰＤＡ及びノートＰＣ等においては、これらの表示モードを切り替えることが可能な表示装置が要望されている。
【００１２】
出願人は、狭視野モードと広視野モードとを切り替えることができる表示装置を出願（特願２００４−２９８５７１）している。図２１は、この出願の際に添付した図１をもとに、液晶表示装置の断面構成を模式的に示した断面図である。図２１に示すように、この液晶表示装置においては、光を面状に出射するバックライト１０９が設けられており、バックライト１０９の上にはバックライト１０９から入射された光の方向を規制して出射するルーバー１０６が設けられている。ルーバー１０６は、光を透過する透明領域１０６ａと、光を吸収する吸収領域１０６ｂとが、ルーバー１０６表面に平行な方向に交互に配置されている。ルーバー１０６の上にはルーバー１０６から入射された光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能の透明・散乱切替素子１０７が設けられている。透明・散乱切替素子１０７においては、高分子膜１０５ａの中に液晶領域１０５ｂが分散した高分子分散型液晶層１０５が基板１０２の表面を覆うようにして設けられた１対の電極１０３間に挟まれて構成されており、高分子分散型液晶層１０５は、電極１０３間に電圧を印加しない場合には入射された光を透過する状態であり、電極１０３間に電圧を印加した場合には入射された光を散乱する状態になる。透明・散乱切替素子１０７の上には液晶パネル１１０が設けられている。液晶パネル１１０においては、透明・散乱切替素子１０７から入射された光を偏向する偏光板１０１が設けられており、偏光板１０１の上には基板１０２が設けられている。基板１０２の上には電極１０３が設けられており、電極１０３の表面を覆うように液晶層１０４が設けられている。液晶層１０４の上には液晶層に電圧を印加するための電極１０３が設けられており、この電極の上には基板１０２が設けられている。更に、基板１０２の上には液晶パネルからの出射光を偏向する偏光板１０１が設けられている。
【００１３】
まず、狭視野モード時の動作を説明する。狭視野モード時は、透明・散乱切替素子１０７は透明状態である。バックライト１０９から出射した光は拡散光であるが、ルーバー１０６に入射すると、光規制方向に広がった光は吸収領域１０６ｂに吸収され、ルーバー１０６から出射する光は、指向性の高い分布の光となる。この指向性の高い分布の光は、透明状態にある透明・散乱切替素子１０７を透過し、指向性の高い分布の光を出射する。この指向性の高い分布の光が、液晶パネル１１０を透過して、指向性の高い分布の光を出射するため、狭視野表示となる。
【００１４】
次に、広視野モード時の動作を説明する。広視野モード時は、透明・散乱切替素子１０７は散乱状態である。バックライト１０９から出射した光は拡散光であるが、ルーバー１０６に入射すると、光規制方向に広がった光は吸収領域１０６ｂに吸収され、ルーバー１０６から出射する光は、指向性の高い分布の光となる。この指向性の高い分布の光は、散乱状態にある透明・散乱切替素子１０７を透過し、均一に散乱され、指向性が低下し、広角の分布の光を出射する。広角の分布の光が、液晶パネル１１０を透過して、広角の分布の光を出射するため、広視野表示となる。即ち、図２１に示す装置では、液晶パネルを透過する前の光の角度分布状態を変えることで、狭視野モードと広視野モードの視野角切替を行う。
【００１５】
また、上述とは別の方法で狭視野モードと広視野モードとを切り替えることができる表示装置として、特許文献５に開示された液晶表示装置がある。図２２は、特許文献５に記載の液晶表示装置の画素構成を示す平面図である。また、図２３は、同文献に記載の狭視野モード時の広視野域での電圧−透過率特性図であり、図２４は、同文献に記載の広視野モード時の広視野域での電圧−透過率特性図である。
【００１６】
図２２に示すように、特許文献５に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、透明電極間に液晶を挟持してマトリックス状に配置された複数の画素１１１からなり、各画素１１１は制御線１１６に接続された第１の画素領域１１２と、第１の画素領域とはコンデンサ１１４を介して接続された第２の画素領域１１３とからなり、更に第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３との間にはスイッチング素子１１５が設けられている。
【００１７】
ここで、液晶モードはＴＮ（Twisted Nematic）モードとして動作の説明をする。狭視野モード時には、スイッチング素子１１５をショートする。第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３は直接接続されるため、第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３には、制御線１１６と同電圧（Ｖ１）が供給される。第１の画素領域１１２における第１の画素電極と第２の画素領域１１３における第２の画素電極は同電圧であるので、通常のＴＮモードと同様に動作する。図２３に示すように、第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３の電圧−透過率曲線を合成した画素１１１全体の広視野域での電圧−透過率曲線１１７ａには、ＴＮモードの特徴である階調反転が発生する。
【００１８】
一方、広視野モード時には、スイッチング素子１１５をオープンにする。第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３は、コンデンサ１１４を介して接続されているため、制御線１１６に印加した駆動電圧は、第１の画素領域１１２にはそのまま供給され（電圧Ｖ１）、第２の画素領域１１３に対してはコンデンサ１１４を介して供給され（電圧Ｖ２）、第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３の電圧は異なる電圧となる。即ち、コンデンサを介して接続される第２の画素領域１１３における第２の画素電圧の方が、第１の画素領域１１２における第１の画素電圧に比べ、電圧の絶対値は小さくなる（｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜）。図２４に示すように、第１の画素領域１１２と第２の画素領域１１３の液晶分子に夫々異なる電圧を加えることにより、第１の画素領域１１２の広視野域での電圧−透過率曲線１１８と、第２の画素領域１１３の広視野域での電圧−透過率曲線１１９は異なった波形となり、第１の画素領域１１２の電圧−透過率曲線と第２の画素領域１１３の電圧−透過率曲線を合成した画素１１１全体の広視野域での電圧−透過率曲線１１７ｂは階調反転のない滑らかな曲線となる。
【００１９】
即ち、特許文献５に記載の技術においては、画素の電圧−透過率特性を変化させ、液晶パネルの視野角特性を変えることで、狭視野モードと広視野モードの視野角切替を行う。表１に広視野モードと狭視野モードでの、第１の画素領域と第２の画素領域とに印加される電圧の違いをまとめた。第１の画素領域と第２の画素領域の電圧は、広視野モードでは異なる電圧となり、狭視野モードでは同電圧となる。
【００２０】
【表１】
【００２１】
また、特許文献６においては、１つの画素を配向特性の異なる複数の副画素により構成し、各副画素にはその動作を独立に制御するための制御線が接続された液晶表示装置が記述されている。そして、操作者が行うスイッチ部の切替操作により、画素の中から、制御線群を通じて表示信号を印加する副画素を選択し、表示画素の視野角を、操作者から見易くする広視野角と第三者からのぞき込みにくくする狭視野角とに切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平１１−２４２２２６号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０８１９号公報
【特許文献３】特開２０００−１９３９６２号公報
【特許文献４】特開２００３−０９８３２５号公報
【特許文献５】特開平１０−１５３９６８号公報
【特許文献６】特開平０９−００６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上述の従来技術には以下に示すような問題点がある。
【００２４】
図２１に記載の視野角切替液晶表示装置においては、バックライトから出射される指向性の低い光をルーバーによって指向性の高い光に変換し、この指向性の高い光を透明・散乱切替素子によって透過又は散乱して、狭視野モードと広視野モードの切替を行う。そのため本手法により、透過型液晶表示装置と半透過型液晶表示装置の透過表示においては、視野角切替が可能となる。一方、半透過型液晶表示装置の反射表示においては、液晶パネル表示面側から入射した光を、内部半透過型では液晶セル内部の反射板により、また、外部半透過型では液晶セル外部の反射板により、観察者側に反射し、この光（反射表示光）で表示を行っている。内部半透過型においては、反射表示光の光路には、透明・散乱切替素子は含まれておらず、本技術による反射表示光の方向分布の変更は困難である。透明・散乱切替素子を外部反射板とバックライトの間に設けた外部半透過型においても、同様に反射表示光の方向分布の変更は困難である。透明・散乱切替素子を外部反射板と液晶パネルとの間に設けた外部半透過型においては、反射表示光の光路に、反射前後に相当して透明・散乱切替素子が２回含まれるため、透明・散乱切替素子を散乱状態にすると、反射表示光の強度が減衰し暗くなり実用的ではない。従って、反射表示部を有する半透過型液晶表示装置の視野角切替には未対応であった。
【００２５】
また、特許文献５に記載の液晶表示装置においては、透過表示の狭視野角モードは、広視野角では見ている人に対して階調反転が生じている。しかし、階調反転程度では、表示によっては広視野角の観察者が視認可能であった。更に、この方式においても、反射表示の視野角切替については記載されておらず、半透過型液晶表示装置の視野角切替には未対応であった。また、特許文献７に記載の液晶表示装置においても、反射表示の視野角切替には言及しておらず、半透過型液晶表示装置の視野角切替に対応するものではではない。
【００２６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、狭視野モードと広視野モードとの視野角の切替が可能の半透過型液晶表示装置及び携帯端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る半透過型液晶表示装置は、電極が形成された１対の基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルに光を出射するバックライトと、前記液晶層に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記液晶パネルの各画素は個別に、表示面側からの入射光を反射して表示する反射部と、前記バックライトから出射した光を透過させて表示する透過部とを有し、前記反射部は広視野角特性を、前記透過部は狭視野角特性を有し、前記制御部は前記液晶層に印加する電圧を前記反射部及び前記透過部に対して独立に制御して、広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が暗表示を行うと共に、透過部が通常表示を行うように制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替を行うことを特徴とする。
【００２８】
狭視野モード時には、画素の一部の反射部では暗表示を行わず、通常表示を行うことで画像パターンの表示を行ってもよい。狭視野モード時には、広視野角から視認可能な画像パターンを表示することで、何も見えない場合に比べ、ファッション性を高めることが出来る。
【００２９】
本発明に係る半透過型液晶表示装置は、電極が形成された１対の基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルに光を出射するバックライトと、前記液晶層に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記液晶パネルの各画素は個別に、表示面側からの入射光を反射して表示する反射部と、前記バックライトから出射した光を透過させて表示する透過部とを有し、前記反射部は狭視野角特性を、前記透過部は広視野角特性を有し、前記制御部は前記液晶層に印加する電圧を前記反射部及び前記透過部に対して独立に制御して、広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が暗表示を行うように制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替を行うことを特徴とする。
【００３０】
狭視野モード時には、画素の一部の透過部では暗表示を行わず、通常表示を行うことで画像パターンの表示を行なってもよい。狭視野モード時には、広視野角から視認可能な画像パターンを表示することで、何も見えない場合に比べ、ファッション性を高めることが出来る。
【００３１】
また、画像パターンの表示は、空間的、時間的、又は時空間的に変動させることが好ましい。これにより、目が慣れることで、本来の表示内容が視認可能となることを防ぐことができる。
【００３２】
反射部に形成された反射ピクセル電極と、透過部に形成された透過ピクセル電極とを分離して設け、夫々異なるＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）に接続することで、反射部及び透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することができる。
【００３３】
反射部に形成されたＣＯＭ電極と、透過部に形成されたＣＯＭ電極とを分離して設けることで、反射部及び透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することができる。
【００３４】
偽情報は、白輝度、中間輝度、又は偽色光のいずれを利用してもよい。偽情報は、特定の視野角以上に対して本来の表示内容が視認不可となる表示であればよい。偽情報を表示させることにより、狭視野モード時には、反射光により広視野角から本来の表示内容が視認されることがない。
【００３５】
また、観測者側にフロントライトを設けることができる。これにより、外光が存在しないか、又は弱い場合でも、フロントライトにより十分な輝度が得られ、視野角の切替が機能する。
【００３６】
バックライトから入射された光の方向を規制して出射するルーバーを設けて使用することができる。これにより、透過部における狭視野の視野角特性を向上させることが可能となる。
【００３７】
また、入射光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能の透明・散乱切替素子を設けて使用することができる。これにより、透過部は透明・散乱切替素子により視野角の切替が可能となり、反射部の表示切替も併用することで、効率的な視野角の切替が可能となる。
【００３８】
本発明においては、携帯端末装置に、前記半透過型液晶表示装置を使用することにより、使用者が携帯端末装置の使用環境に合わせて、最適な表示状態を設定することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、液晶表示素子の各画素内に個別に反射部及び透過部を設け、反射部及び透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替が可能の半透過型液晶表示装置を提供することができる。また、液晶表示素子が反射部兼透過部である外部半透過型液晶表示装置に対しても、各画素内に個別に反射表示を主に使用する第１表示部と、透過表示を主に使用する第２表示部とを設け、第１表示部及び第２表示部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替が可能の半透過型液晶表示装置を提供することができる。本発明により、従来未対応であった反射表示部を有する半透過型液晶表示装置の視野角切替が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態における狭視野モード時の視野角−輝度特性を示す曲線である。
【図２】本発明の第５の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。（ａ）広視野モード時の動作、（ｂ）狭視野モード時の動作、を示す。
【図３】本発明の第６の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。（ａ）広視野モード時の動作、（ｂ）狭視野モード時の動作、を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図５】第１の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極と対向基板側電極の概略図である。（ａ）ＴＦＴ基板側電極の平面概略図、（ｂ）対向基板側電極の平面概略図、である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極と対向基板側電極の概略図である。（ａ）ＴＦＴ基板側電極の平面概略図、（ｂ）対向基板側電極の平面概略図、である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極の概略図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極の概略図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１４】本発明の第９の実施形態に係る偏光反射板を備えた外部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１５】第９の実施形態の変形例に係る半透過反射板を備えた外部半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図１６】本発明の第１乃至第４、及び第９の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【図１７】本発明の第１０の実施形態の狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【図１８】本発明の第５及び第６の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【図１９】本発明の第１１の実施形態の狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【図２０】本発明の第１２の実施形態に係る液晶表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。
【図２１】特願２００４−２９８５７１の出願の際に添付した図１をもとに、液晶表示装置の断面構成を模式的に示した模式図である。
【図２２】特許文献５に記載の液晶表示装置の画素構成を示す平面図である。
【図２３】特許文献５に記載の狭視野モード時の広視野域での電圧−透過率特性図である。
【図２４】特許文献５に記載の広視野モード時の広視野域での電圧−透過率特性図である。
【図２５】特許文献１に記載の図１をもとに、従来の内部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。
【図２６】特許文献２に記載の図１をもとに、従来の外部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。
【図２７】特許文献４に記載の図１５をもとに、従来の外部半透過型液晶表示素子の断面構成を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態に係る半透過型液晶表示装置及び携帯端末装置について図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置について説明する。図４は、第１の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図であり、また、図５は、第１の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極と対向基板側電極の概略図である。更に、表２は、第１の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける反射部及び透過部の第１の動作説明図であり、表３は、第１の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける反射部及び透過部の第２の動作説明図である。また、図１は、第１の実施形態における狭視野モード時の視野角−輝度特性を示す曲線である。
【００４２】
先ず、本発明の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置の１画素の構成を図４及び図５を用いて説明する。図４に示すように、バックライト６の上部には一対の基板１２が対向して配置されており、バックライト光の出射方向である観察者側に配置された基板１２のバックライト６側の面上には、ＣＯＭ電極１３が設けられている（この基板を対向基板という）。また、バックライト６側に配置された基板１２の対向基板側の面上には、表面が凹凸形状をなし観察者側から入射する光を反射する凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４と、バックライト６から出射された光を透過させる透過ピクセル電極１５とが分離して設けられている（この基板をＴＦＴ基板という）。このように、本実施形態における液晶表示装置の液晶パネルは、凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４が設けられた反射部１７と透過ピクセル電極１５が設けられた透過部１８とからなる。２枚の基板間には液晶層１６が挟持されているが、反射部１７と透過部１８とでは夫々最適な液晶厚が異なるために、ＴＦＴ基板に沿って段差が設けられており、凹凸反射ピクセル電極１４とこれに対置するＣＯＭ電極１３との間隔は、透過ピクセル電極１５とこれに対置するＣＯＭ電極１３との間隔よりも小さく、反射部１７の液晶厚が薄くなっている。なお、図４では、段差はＴＦＴ基板に作製されているが、対向基板に設けても良い。対向基板とＴＦＴ基板は、液晶層１６を挟持して貼り合わされており、対向基板とＴＦＴ基板の対向面側とは反対の面上には、夫々偏光板１１が設けられている。
【００４３】
図５（ａ）は、ＴＦＴ基板側電極の平面概略図であり、図４に示すＴＦＴ基板上の電極の構造を基板上面側から図示したものである。図５（ａ）に示すように、格子状に設けられたデータ線１９とゲート線２０とにより区画された異なる領域に、夫々凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４と透過ピクセル電極１５とが配置されている。凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４が配置された区画のデータ線１９とゲート線２０の交点付近には凹凸反射ピクセル電極ＴＦＴ２１が形成され、凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４は凹凸反射ピクセル電極ＴＦＴ２１のソース電極に接続される。同様に、透過ピクセル電極１５が配置された区画のデータ線１９とゲート線２０の交点付近には透過ピクセル電極ＴＦＴ２２が形成され、透過ピクセル電極１５は透過ピクセル電極ＴＦＴ２２のソース電極に接続される。即ち、凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４の配置された反射部１７と透過ピクセル電極１５が配置された透過部１８に夫々異なる電圧を印加可能とするため、凹凸反射ピクセル電極１４と透過ピクセル電極１５には、夫々異なるＴＦＴが接続されている。また、図５（ｂ）は対向基板側電極の平面概略図である。図５に示すように、対向基板側のＣＯＭ電極１３は、反射部１７と透過部１８に対して共通である。
【００４４】
次に、第１の実施形態の動作について、図４、表２、及び図１を用いて説明する。本発明の半透過型液晶表示装置を用いて表示を行う場合、反射部１７においては、観察者側から表示面に入射した光は液晶層１６を通過後、凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４により反射され、再び液晶層１６を通過し、表示面から出射して表示光となる。一方、透過部１８においては、バックライト６から出射された光は、透過ピクセル電極１５を通過し、液晶層１６を通過した後、表示面から出射して表示光となる。このとき、反射部１７及び透過部１８における電極間の電圧を独立に制御することにより、反射部１７及び透過部１８における液晶の配向を制御することができ、表示状態の制御が可能となる。また、透過部は単独で広視野表示が可能な広視野の視野角特性を有する。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２に示すように、広視野モード時は、透過部は通常表示を行い、反射部も通常表示を行う。一方、狭視野モード時は、透過部は通常表示であるが、反射部は明状態（白表示）にする。そのとき、図１に示すように、特定の視野角以上に対して（即ち、視野角を制限した範囲３）、反射部の輝度２が透過部の輝度１より大きくなるように設計することで、視野角を制限した範囲３では、透過部の表示内容が視認不可となる。即ち、反射部は視野角制御部、透過部は表示部と表現することができる。従って、反射部（視野角制御部）の表示切替により、広視野モードと狭視野モードの視野角切替が可能となる。
【００４７】
なお、狭視野モード時の反射部は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３画素の明状態（白表示）に限らず、中間輝度又は偽色表示でも良く、視野角を制限した範囲３内で、透過部の表示内容が視認不可となれば良い。
【００４８】
また、第１の実施形態において、表３に示すように、広視野モード時は、透過部は通常表示を行い、反射部は暗表示（黒表示）を行ってもよい。表２の場合には、広視野モード時は、反射部では通常表示を行っているので、外光による表示内容の視認が可能であるが、表３の場合には、広視野モード時は、反射部は通常表示は行っておらず、外光による表示内容の視認は困難である。
【００４９】
【表３】
【００５０】
垂直電界で動作させる液晶のモードは、広視野角なＶＡ（Vertical Alignment：ヴァーティカル・アライメント）モードが好ましい。ＶＡモードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment：マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント)方式、ＰＶＡ(Patterned Vertical Alignment：パターンド・ヴァーティカル・アライメント)方式、及びＡＳＶ(Advanced Super V：アドヴァンスト・スーパー・ヴイ)方式等が挙げられる。更に、本発明はフィルム補償ＴＮモードの液晶表示パネルにも好適に使用することができる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、ＴＦＴ基板上の反射部及び表示部のピクセル電極が夫々異なるＴＦＴに接続され、反射部及び表示部の電圧は独立に制御可能であった。本発明の第２の実施形態は、ＴＦＴ基板上の反射部及び表示部のピクセル電極は共通であり、１つのＴＦＴで制御されており、一方、対向基板上の反射部のＣＯＭ電極及び表示部のＣＯＭ電極が分離されている。図６は、第２の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、図７は、第２の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極と対向基板側電極の概略図である。
【００５２】
第２の実施形態の構成を図６及び図７を用いて説明する。なお、図６においては、図４と同様の構成物には同一の符号を付し、又、図７においても、図５と同様の構成物には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。図６に示すように、基板１２上に設けられた凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）１４は、透過ピクセル電極１５とショートしており、一つのピクセル電極２５を構成している。従って、図７（ａ）に示すように、ピクセル電極２５に接続されるＴＦＴはピクセル電極ＴＦＴ２６一つで良い。一方、図６及び図７に示すように、対向基板側は、反射部１７と透過部１８の夫々に対して、反射部ＣＯＭ電極２３と透過部ＣＯＭ電極２４とに分かれてＣＯＭ電極が形成されており、夫々異なる電圧が印加可能である。
【００５３】
このように、反射部ＣＯＭ電極２３と透過部ＣＯＭ電極２４が分離していることから、反射部と透過部の電圧を独立に制御することが可能で、第１実施形態と同様の動作が実現される。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態では垂直電界で液晶を動作させるモードであったが、本発明の第３の実施形態は、横電界で液晶を動作させるモードである点が異なる。図８は、第３の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、図９は、第３の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極の概略図である。
【００５５】
第３の実施形態の構成を図８及び図９を用いて説明する。なお、図８においては、図４と同様の構成物には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図８に示すように、バックライト６上には液晶パネルが設けられ、バックライト６側に配置された基板１２上は、内部反射板４１が形成された反射部１７と、バックライトが出射した光を透過させる透過部１８とからなる。基板に水平な方向の横電界で動作するＩＰＳ（In Plane Switching）モードでは、液晶界面が平坦な方が好ましいので、内部反射板４１上には平坦化膜４２が成膜されている。更に、平坦化膜４２上には、反射ピクセル電極４０及びＣＯＭ電極１３が櫛歯状に形成されており、また、透過部１８における基板１２上には、透過ピクセル電極１５及びＣＯＭ電極１３が櫛歯状に形成されている。これらの電極の構造を基板上面から平面視したものが図９である。図９に示すように、反射部１７及び透過部１８は格子状に設けられたデータ線１９とゲート線２０により区画されており、夫々の領域には、電極が櫛歯状に形成されている。本実施形態においては、反射部１７と透過部１８のＣＯＭ電極１３は同電位であるが、反射ピクセル電極４０と透過ピクセル電極１５は、夫々反射ピクセル電極ＴＦＴ２１と透過ピクセル電極ＴＦＴ２２に接続されており、反射部１７と透過部１８の電圧を独立に制御可能である。反射部と透過部の電圧を独立に制御することが可能であるため、第１実施形態と同様の動作が実現される。
【００５６】
なお、電極の構成・配置は多少異なるが、同様な形態である、ＦＦＳ(Fringe Field Switching：フリンジ・フィールド・スイッチング)方式及びＡＦＦＳ(Advanced Fringe Field Switching：アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング)方式等も好適に使用することができる。
【００５７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第３の実施形態では、反射部と表示部のピクセル電極に夫々ＴＦＴを有していたのに対し、本発明の第４の実施形態は、反射部と表示部のピクセル電極は共通で、反射部のＣＯＭ電極と表示部のＣＯＭ電極が分かれている点が異なる。図１０は、第４の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、図１１は、第４の実施形態におけるＴＦＴ基板側電極の概略図である。
【００５８】
第４の実施形態の構成を図１０及び図１１を用いて説明する。なお、図１０においては、図８と同様の構成物には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１０に示すように、基板に水平な方向の横電界で動作するＩＰＳ（In Plane Switching）モードでは、液晶界面が平坦な方が好ましいので、内部反射板４１上には平坦化膜４２が成膜されている。更に、平坦化膜４２上には、ピクセル電極２５及び反射部ＣＯＭ電極２３が櫛歯状に形成されており、また、透過部１８における基板１２上には、ピクセル電極２５及び透過部ＣＯＭ電極２４が櫛歯状に形成されている。これらの電極の構造を基板上面から平面視したものが図１１である。図１１に示すように、ピクセル電極２５は、単一のピクセル電極ＴＦＴ２６により接続されている。一方、ＣＯＭ電極は、反射部１７と透過部１８の夫々に対して、反射部ＣＯＭ電極２３と透過部ＣＯＭ電極２４に分かれており、別々の電圧が印加可能である。反射部と透過部の電圧を独立に制御することが可能であるため、第１実施形態と同様の動作が実現される。
【００５９】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第１乃至第４の実施形態では、狭視野モード時に、視野角制御部に偽情報を表示し、視野角制御部の偽情報により、特定の視野角以上では、表示部の表示内容を視認不可としていたのに対し、本発明の第５の実施形態では、視野角制御部と表示部の視野角特性を変え、広視野モード時には、視野角制御部と表示部は通常表示を行い、狭視野モード時には、視野角制御部は暗表示にし、狭視野特性の表示部では通常表示することより、視野角切替を行う点が異なる。図２は、第５の実施形態に係る内部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、表４は、第５の実施形態の広視野モードと狭視野モードにおける、反射部と透過部の動作説明図である。
【００６０】
【表４】
【００６１】
第５の実施形態の構成について、図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すように、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置においては、バックライト６が設けられており、バックライト６の上には、内部半透過型液晶パネル４が配置されている。内部半透過型液晶表示装置の各画素内には内部反射板５が設けられた反射部とバックライトから出射した光が透過する透過部が設けられており、反射部と透過部とでは異なった電圧が印加可能である。更に、反射部は単独で広視野モードが可能な広視野の視野角特性を有し、透過部は単独で狭視野モードが可能な狭視野の視野角特性を有する。
【００６２】
表４に示すように、広視野モード時は、反射部と透過部で通常表示を行う。図２（ａ）に示すように、反射部において内部反射板５により反射された反射表示光８は広視野の視野角特性を持ち、バックライト６から出射され液晶パネルを透過する透過表示光７は狭視野の視野角特性を持つ。この反射表示光８と透過表示光７が合成され、広視野の視野角特性になる。一方、表４に示すように、狭視野モード時は、反射部は暗表示にし、透過部で通常表示を行う。この場合、図２（ｂ）に示すように、透過部の狭視野表示の視野角特性のみで表示を行うため、狭視野の視野角特性が実現される。従って、反射部の表示切替で、広視野モードと狭視野モードの視野角切替が可能となる。なお、反射部の視野角特性は、透過部の狭視野と合成したときに、広視野となる特性で有れば良い。本実施形態では、広視野モードと狭視野モードで通常表示を行う透過部を表示部として、また、視野角切替に用いる反射部を視野角制御部として読み替え可能である。なお、反射部の視野角特性は、反射板の設計により任意の特性が得られる。透過部の狭視野の視野角特性は、指向性の高いバックライト又はルーバー等を使用することにより得られる。
【００６３】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第５の実施形態では反射部は広視野の視野角特性を有し、透過部は狭視野の視野角特性を有していたのに対し、第６の実施形態は、反射部は狭視野の視野角特性を有し、透過部は広視野の視野角特性を有する点が異なる。図３は、第６の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。また、表５は、第６の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける、反射部及び透過部の動作説明図である。
【００６４】
【表５】
【００６５】
本実施形態に係る半透過型液晶表示装置は、１画素内に反射部と透過部が設けられており、反射部と透過部には異なる電圧が印加可能である。更に、反射部は狭視野表示の視野角特性を有し、透過部は広視野の視野角特性を有する。表５に示すように、広視野モード時は、反射部と透過部で通常表示を行う。図３（ａ）に示すように、反射部において内部反射板５により反射された反射表示光１０は狭視野表示の視野角特性を有し、バックライト６から出射され液晶パネルを透過する透過表示部の透過表示光９は広視野表示の視野角特性を有する。この反射表示光１０と透過表示光９が合成され、広視野モードの視野角特性になる。一方、表５に示すように、狭視野モード時は、反射部は通常表示を行い、透過部は暗表示にする。図３（ｂ）に示すように、反射部の狭視野の視野角特性のみで表示を行うので、狭視野モードの視野角特性になる。従って、透過部の表示切替により、広視野モードと狭視野モードの視野角切替が可能となる。本実施形態においては、広視野モードと狭視野モードで通常表示を行う反射部は表示部として、視野角切替に用いる透過部は視野角制御部として読み替え可能である。
【００６６】
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態は、バックライトとバックライト側偏光板との間に、透明・散乱切替素子及びルーバーを設けている。図１２は、第７の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。
【００６７】
図１２に示すように、バックライト６が設けられており、バックライト６の上には、バックライト６から入射された光の方向を規制して出射するルーバー３０が設けられている。ルーバー３０は、光を透過する透明領域３０ａと、光を吸収する吸収領域３０ｂとが、ルーバー３０表面に平行な方向に交互に配置されている。ルーバー３０の上にはルーバー３０から入射された光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能の透明・散乱切替素子３１が設けられている。透明・散乱切替素子３１においては、高分子膜２９ａの中に液晶領域２９ｂが分散した高分子分散型液晶２９が基板２７の表面を覆うようにして設けられた１対の電極２８間に挟持されている。透明・散乱切替素子３１の上には液晶パネルが設けられており、その構成は、例えば、第１の実施形態における液晶パネルと同じであり、図４に示す液晶パネルと同じ符号を付して説明は省略する。本実施形態においては、透明・散乱切替素子３１及びルーバー６を設けたことにより、視野角切替は、反射部１７の表示に関わらず可能となっている。即ち、第１乃至第４の実施形態においては、反射部の偽情報表示は外光が存在しないか、又は外光が弱い場合には十分な輝度が得られず、視野角切替が機能しない場合もあるが、本実施の形態においては、上述した出願（特願２００４−２９８５７１）の際に添付した明細書等に記載された方法を利用することにより、このような場合に対しても、視野角切替が可能となる。
【００６８】
また、広視野モード時は、反射部１７は通常表示又は暗表示を行い、透過部１８は広視野（透明・散乱切替素子３１で切替）で通常表示を行い、狭視野モード時は、反射部１７は暗表示を行い、透過部１８は狭視野（透明・散乱切替素子３１で切替）で通常表示を行う方法によっても、視野角切替が可能となる。
【００６９】
即ち、特願２００４−２９８５７１に係る発明においては、狭視野モード時には、反射表示光により表示内容が視認される可能性があったが、本発明の第７の実施の形態により、狭視野モード時に反射表示光による表示内容の視認は防げる。
【００７０】
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。第８の実施形態においては、観察者側にフロントライトを設けている。図１３は、第８の実施形態に係る内部半透過型の半透過型液晶表示装置の断面図である。図１３に示すように、バックライト６が設けられており、バックライト６の上には、例えば、第１の実施形態における液晶パネルが配置されている。そして、液晶パネルの上にはフロントライト３２が設けられており、液晶パネルに光を入射する。第１乃至第６の実施形態においては、反射部の通常表示・明表示は、外光が存在しないか、又は外光が弱い場合には、十分な輝度が得られず、視野角切替が機能しない場合もあるが、フロントライト３２を設けたことにより、そのような場合に対しても、フロントライト３２により十分な輝度が得られ、視野角切替が機能する。
【００７１】
また、視野角制御部が反射部で偽色を表示するときには、フロントライトは白色光でなく、視野角制御部で表示する偽色と同等の偽色光であっても良い。視野角制御部で表示する偽色と、フロントライトを同等の偽色光にすることにより、視野角制御部である反射部のカラーフィルタにより吸収される光が減少し、フロントライト光の利用効率が高まるので、視野角制御部の偽色表示が同じ輝度であれば、フロントライトの省電力化が可能である。
【００７２】
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。本発明の第９の実施形態は、前述までの内部半透過型ではなく、外部半透過型である。図１４は、第９の実施形態に係る偏光反射板を備えた外部半透過型の液晶表示装置の断面図である。また、図１５は、第９の実施形態の変形例に係る半透過反射板を備えた外部半透過型の液晶表示装置の断面図である。表６は、第９の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の第１の動作説明図である。また、表７は、第９の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の第２の動作説明図である。
【００７３】
まず、第９の実施形態の構成を、図１４を用いて説明する。図１４に示すように、バックライト６が設けられており、バックライト６の上には、対向する１対の基板１２によって挟持された液晶層１６を有する液晶素子が配置されている。観察者側に配置された基板１２の上面には位相差板３５が設けられ、その上には偏光板１１が設けられている。また、バックライト６側に配置された基板１２のバックライト６側の面上には、表示面側から入射した入射光の所定の偏向成分を選択的に反射する反射偏光板３６が設けられ、反射偏光板３６を覆うように位相差板３５が設けられ、更に位相差板３５を覆うように偏光板１１が設けられている。バックライト６側に配置された基板１２の観察者側の面上には、視野角制御部ピクセル電極３３と表示部ピクセル電極３４が分離して形成されており、また、この基板に対向する基板１２の対向面上には共通のＣＯＭ電極１３が形成されている。
【００７４】
次に、第９の実施形態の変形例の構成を、図１５を用いて説明する。バックライト６の上方には、１対の対向する基板１２が配置されており、基板間には液晶層１６が挟持されている。また、１対の基板１２の対向面側とは反対側の面上には夫々偏光板１１が設けられている。バックライト６側に設けられた偏光板１１のバックライト側の面上には半透過反射板３９が設けられており、液晶表示素子は透過兼反射部を構成している。バックライト側に配置された基板１２の観察者側の面上には、視野角制御部ピクセル電極３３と表示部ピクセル電極３４が分離して形成されており、また、この基板に対向する基板１２の対向面上には共通のＣＯＭ電極１３が形成されている。また、第９の実施形態の変形例を示す図１５は、図１４における反射偏光板３６の替わりに半透過反射板３９が用いられている点を除けば、構成は第９の実施形態と実質同じである。
【００７５】
外部半透過型では、反射部と透過部の差はなく、透過部と反射部は一体である。しかし、視野角切替のために、１画素内に反射表示を主に使用する視野角制御部３７と透過表示を主に使用する表示部３８を設け、視野角制御部３７と表示部３８に異なる電圧を印加可能とするために、第１の実施形態又は第３の実施形態のようにピクセル電極を分割し夫々にＴＦＴを設けるか、又は、第２の実施形態又は第４の実施形態のようにＣＯＭ電極を分割して独立に制御する。
【００７６】
次に、第９の実施形態の動作を、表６を用いて説明する。表６に示すように、広視野モード時は、表示部は通常表示を行い、視野角制御部も通常表示を行う。一方、狭視野モード時は、表示部は通常表示であるが、視野角制御部は明状態にする。そのとき、第１の実施形態における視野角−輝度特性を示す図１と同様に、特定の視野角以上で、表示部の輝度より視野角制御部の輝度が大きくなるように設計することで、特定の視野角以上で、表示部の表示内容が視認不可となる。従って、視野角制御部の表示切替で、広視野モードと狭視野モードの視野角切替が可能となる。また、表７に示すように、広視野モード時は、表示部は通常表示を行い、視野角制御部は暗表示（黒表示）を行っても良い。
【００７７】
【表６】
【００７８】
なお、狭視野モード時の視野角切替部は、ＲＧＢ３画素の明状態（白表示）に限らず、中間輝度、色表示でも良く、視野角を制限した範囲３内で、表示部の表示内容が視認不可となれば良い。また、広視野モード時に、１画素の視野角制御部と表示部を２画素とする表示を行っても良い。
【００７９】
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。第１乃至第４、及び第９の実施形態では、狭視野モード時に、液晶パネルの全画素に対して視野角制御部で偽情報を表示するが、本発明の第１０の実施形態では、狭視野モード時でも、液晶パネルの画素の一部に対して、視野角制御部では通常表示又は黒表示を行う。
【００８０】
【表７】
【００８１】
図１６は、第１乃至第４、及び第９の実施形態の広視野モードと狭視野モードでの、視野角制御部と表示部の画素単位での動作説明図である。また、図１７は、第１０の実施形態の狭視野モードでの、視野角制御部と表示部の画素単位での動作説明図である。
【００８２】
図１６（ａ）に示すように、第１乃至第４、及び第９の実施形態では、広視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、画素４５の視野角制御部３７は通常表示又は黒表示であり、表示部３８は通常表示である。また、図１６（ｂ）に示すように、狭視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、画素４５の視野角制御部３７は偽情報表示であり、表示部３８は通常表示である。
【００８３】
一方、本発明の第１０の実施形態では、広視野モード時には、図１６（ａ）と同じ動作であるが、狭視野モード時は、図１７（ａ）に示すように、液晶パネルの全画素に対して視野角制御部３７を偽情報表示にするのではなく、一部の視野角制御部３７では通常表示又は黒表示を行う。このとき、視野角を制限した広角範囲から見たときには、視野角制御部の通常表示と偽情報表示、又は黒表示と偽情報表示の差が視認される。従って、狭視野モード時に、視野角制御部に対して通常表示又は黒表示の配置を模様又は絵等の画像パターンにすることにより、視野角を制限した広角範囲から画像パターンが視認可能である。
【００８４】
上述の方法で、狭視野角モード時に、視野角を制限した広角範囲から視認可能な画像パターンを固定して表示すると、初めは画像パターンに見えるが、目の慣れにより、視野角制御部で通常表示又は黒表示を行なっている画素の表示部の表示内容が視認可能となる。これを防ぐため、ある時間毎に、画像パターンを移動、点滅、又は別の画像パターンの表示を行う（図１７（ｂ））。即ち、狭視野モード時に、視野角制御部の通常表示又は黒表示の配置で作製する画像パターンは、時間的、空間的、又は時空間的に変動させるのが好ましい。
【００８５】
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。第５及び第６の実施形態では、狭視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、視野角制御部を暗表示とするが、本発明の第１１の実施形態では、狭視野モード時でも、液晶パネルの画素の一部に対して、視野角制御部では通常表示を行う。
【００８６】
図１８は、第５及び第６の実施形態の広視野モード及び狭視野モードにおける視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。また、図１９は、第１１の実施形態の狭視野モードでの、視野角制御部及び表示部の画素単位での動作説明図である。
【００８７】
図１８（ａ）に示すように、第５及び第６の実施形態では、広視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、画素４５の視野角制御部３７は通常表示であり、表示部３８は通常表示である。また、図１８（ｂ）に示すように、狭視野モード時には、液晶パネルの全画素に対して、画素４５の視野角制御部３７は黒表示であり、表示部３８は通常表示である。
【００８８】
一方、本発明の第１１の実施形態では、広視野モード時には、図１８（ａ）と同じ動作であるが、狭視野モード時には、液晶パネルの全画素 に対して視野角制御部を暗表示にするのではなく、一部の視野角制御部で通常表示を行う（図１９（ａ））。このとき、広視野角から見たときに、視野角制御部３７の通常表示と黒表示の差が視認される。従って、狭視野モード時には、視野角制御部３７に対して通常表示の配置を模様又は絵等の画像パターンにすることにより、広視野角から見たときに、画像パターンが視認可能である。また、第１０の実施形態と同様に、ある時間毎に、画像パターンを移動、点滅、又は別の画像パターンの表示を行っても良い（図１９（ｂ））。
【００８９】
図２０は、本発明の第１２の実施形態に係る液晶表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。図２０に示すように、本発明の液晶表示装置４４は、例えば、携帯電話４３に搭載される。本発明の液晶表示装置は、携帯電話等の携帯機器に好適に適用することができ、携帯機器に搭載する表示装置の視野角切替表示が可能になる。なお、携帯機器としては携帯電話のみならず、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の各種携帯端末装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１；透過部の輝度
２；反射部の輝度
３；視野角を制限した範囲
４；内部半透過型液晶パネル
５；内部反射板
６；バックライト
７；透過表示光（狭視野）
８；反射表示光（広視野）
９；透過表示光（広視野）
１０；反射表示光（狭視野）
１１；偏光板
１２；基板
１３；ＣＯＭ電極
１４；凹凸反射ピクセル電極（内部反射板）
１５；透過ピクセル電極
１６；液晶層
１７；反射部
１８；透過部
１９；データ線
２０；ゲート線
２１；凹凸反射ピクセル電極ＴＦＴ
２２；透過ピクセル電極ＴＦＴ
２３；反射部ＣＯＭ電極
２４；透過部ＣＯＭ電極
２５；ピクセル電極
２６；ピクセル電極ＴＦＴ
２７；基板
２８；電極
２９；高分子分散型液晶
２９ａ；高分子膜
２９ｂ；液晶領域
３０；ルーバー
３０ａ；透明領域
３０ｂ；吸収領域
３１；透明・散乱切替素子
３２；フロントライト
３３；視野角制御部ピクセル電極
３４；表示部ピクセル電極
３５；位相差板
３６；反射偏光板
３７；視野角制御部
３８；表示部
３９；半透過反射板
４０；反射ピクセル電極
４１；内部反射板
４２；平坦化膜
４３；携帯電話
４４；液晶表示装置
４５；画素
１０１；偏光板
１０２；基板
１０３；電極
１０４；液晶層
１０５；高分子分散型液晶
１０５ａ；高分子膜
１０５ｂ；液晶領域
１０６；ルーバー
１０６ａ；透明領域
１０６ｂ；吸収領域
１０７；透明・散乱切替素子
１０９；バックライト
１１０；液晶パネル
１１１；画素
１１２；第１の画素領域
１１３；第２の画素領域
１１４；コンデンサ
１１５；スイッチング素子
１１６；制御線
１１７ａ；狭視野モード時の画素領域１１２、１１３の電圧−透過率曲線を合成した画素１１１の広視野域での電圧−透過率曲線
１１７ｂ；広視野モード時の画素領域１１２、１１３の電圧−透過率曲線を合成した画素１１１の広視野域での電圧−透過率曲線
１１８；第１の画素領域１１２の広視野域での電圧−透過率曲線
１１９；第２の画素領域１１３の広視野域での電圧−透過率曲線
１２０；凹凸反射電極（内部反射板）
１２１；反射部
１２２；透過部
１２３；反射偏光板
１２４；透過兼反射部
１２５；半透過反射板
１２６；透過兼反射部
１２７；絶縁膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が形成された１対の基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルに光を出射するバックライトと、前記液晶層に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記液晶パネルの各画素は個別に、表示面側からの入射光を反射して表示する反射部と、前記バックライトから出射した光を透過させて表示する透過部とを有し、前記反射部は広視野角特性を、前記透過部は狭視野角特性を有し、前記制御部は前記液晶層に印加する電圧を前記反射部及び前記透過部に対して独立に制御して、広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が暗表示を行うと共に、透過部が通常表示を行うように制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替を行うことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
電極が形成された１対の基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルに光を出射するバックライトと、前記液晶層に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記液晶パネルの各画素は個別に、表示面側からの入射光を反射して表示する反射部と、前記バックライトから出射した光を透過させて表示する透過部とを有し、前記反射部は狭視野角特性を、前記透過部は広視野角特性を有し、前記制御部は前記液晶層に印加する電圧を前記反射部及び前記透過部に対して独立に制御して、広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が暗表示を行うように制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替を行うことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記狭視野モード時には、画素の一部の反射部では暗表示を行わず、通常表示を行うことで画像パターンの表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記狭視野モード時には、画素の一部の透過部では暗表示を行わず、通常表示を行うことで画像パターンの表示を行うことを特徴とする請求項２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記狭視野モード時の前記画像パターンの表示は、空間的、時間的、又は時空間的に変動することを特徴とする請求項３又は４に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記反射部に形成された反射ピクセル電極と、前記透過部に形成された透過ピクセル電極とを分離して設け、夫々異なるＴＦＴに接続することで、前記反射部及び前記透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記反射部に形成されたＣＯＭ電極と、前記透過部に形成されたＣＯＭ電極とを分離して設けることで、前記反射部及び前記透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項８】
前記偽情報は、白輝度、中間輝度、又は偽色の光を使った表示であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項９】
観察者側にフロントライトを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１０】
バックライトから入射された光の方向を規制して出射するルーバーを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１１】
入射光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能の透明・散乱切替素子を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置を有することを特徴とする携帯端末装置。
【請求項１】
電極が形成された１対の基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルに光を出射するバックライトと、前記液晶層に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記液晶パネルの各画素は個別に、表示面側からの入射光を反射して表示する反射部と、前記バックライトから出射した光を透過させて表示する透過部とを有し、前記反射部は広視野角特性を、前記透過部は狭視野角特性を有し、前記制御部は前記液晶層に印加する電圧を前記反射部及び前記透過部に対して独立に制御して、広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が暗表示を行うと共に、透過部が通常表示を行うように制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替を行うことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
電極が形成された１対の基板間に液晶層が挟持された液晶パネルと、この液晶パネルに光を出射するバックライトと、前記液晶層に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記液晶パネルの各画素は個別に、表示面側からの入射光を反射して表示する反射部と、前記バックライトから出射した光を透過させて表示する透過部とを有し、前記反射部は狭視野角特性を、前記透過部は広視野角特性を有し、前記制御部は前記液晶層に印加する電圧を前記反射部及び前記透過部に対して独立に制御して、広視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が通常表示を行い、狭視野モード時には、反射部が通常表示を行うと共に、透過部が暗表示を行うように制御することにより、広視野モードと狭視野モードとの視野角切替を行うことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記狭視野モード時には、画素の一部の反射部では暗表示を行わず、通常表示を行うことで画像パターンの表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記狭視野モード時には、画素の一部の透過部では暗表示を行わず、通常表示を行うことで画像パターンの表示を行うことを特徴とする請求項２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記狭視野モード時の前記画像パターンの表示は、空間的、時間的、又は時空間的に変動することを特徴とする請求項３又は４に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記反射部に形成された反射ピクセル電極と、前記透過部に形成された透過ピクセル電極とを分離して設け、夫々異なるＴＦＴに接続することで、前記反射部及び前記透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記反射部に形成されたＣＯＭ電極と、前記透過部に形成されたＣＯＭ電極とを分離して設けることで、前記反射部及び前記透過部における液晶層に印加する電圧を独立に制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項８】
前記偽情報は、白輝度、中間輝度、又は偽色の光を使った表示であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項９】
観察者側にフロントライトを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１０】
バックライトから入射された光の方向を規制して出射するルーバーを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１１】
入射光を透過する状態と散乱する状態とに切替可能の透明・散乱切替素子を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置を有することを特徴とする携帯端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−１７５３０１（Ｐ２０１１−１７５３０１Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４５１７（Ｐ２０１１−１２４５１７）
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【分割の表示】特願２００５−３７０６６６（Ｐ２００５−３７０６６６）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（３０３０１８８２７）ＮＥＣ液晶テクノロジー株式会社 (547)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【分割の表示】特願２００５−３７０６６６（Ｐ２００５−３７０６６６）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（３０３０１８８２７）ＮＥＣ液晶テクノロジー株式会社 (547)
【Ｆターム（参考）】
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