JP2006039298A - 液晶表示パネルおよびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力が小さく、装置構成が簡単な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 この透過型液晶表示装置では、液晶表示パネル１に画像表示部２と採光窓部３を設け、外光が十分に明るい場合は、バックライト１０を消灯するとともに採光窓部３を透過状態にし、外光を液晶表示パネル１の裏側に取込んで画像を表示し、外光が十分に明るくない場合は、バックライト１０を点灯するとともに採光窓部３を遮蔽状態にし、バックライト１０の光で画像を表示する。したがって、可動式遮蔽板によって採光窓を開閉していた従来に比べ、装置構成が簡単になる。
【選択図】 図１

Description

この発明は液晶表示パネルおよびそれを用いた液晶表示装置に関し、特に、消費電力が小さな透過型の液晶表示パネルおよびそれを用いた液晶表示装置に関する。

従来より、液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏側に反射部材を配置し、反射部材で反射された外光を用いて画像を表示する反射型液晶表示装置と、液晶表示パネルの裏側にバックライトを配置し、バックライトの光を用いて画像を表示する透過型液晶表示装置とがある。

また、液晶表示パネルの近傍に可動式遮蔽板によって開閉可能な採光窓を設け、外部が十分に明るくない場合はバックライトを点灯するとともに可動式遮蔽板を閉じ、バックライトの光を用いて画像を表示し、外部が十分に明るい場合はバックライトを消灯するとともに可動式遮蔽板を開け、採光窓から取込んだ外光を用いて画像を表示する透過型液晶表示装置もある（たとえば特許文献１参照）。
特開平１０−６８９４８号公報

しかし、反射型液晶表示装置では、外光を用いるので、暗い場所では画像を見ることができないという問題がある。

また、通常の透過型液晶表示装置では、バックライトを点灯しなければ画像を見ることができず、バックライトの消費電力が大きいという問題がある。

また、採光窓を設けた透過型液晶表示装置では、消費電力の低減化を図ることができるが、可動式遮蔽板や、それを駆動させるための駆動機構が必要となり、装置構成が複雑になり、装置の信頼性が低下するという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、消費電力が小さく、装置構成が簡単な液晶表示パネルおよびそれを用いた液晶表示装置を提供することである。

この発明に係る液晶表示パネルは、透過型の液晶表示パネルであって、マトリックス状に配置され、各々の光透過率の制御が可能な複数の第１の液晶素子を含み、画像を表示する画像表示部と、その光透過率の制御が可能な少なくとも１つの第２の液晶素子を含み、外光を液晶表示パネルの裏側に取込み、取込んだ外光を用いて画像表示部に画像を表示させるための採光窓部とを備えたものである。

また、この発明に係る液晶表示装置は、上記液晶表示パネルと、液晶表示パネルの裏面に光を照射して画像表示部に画像を表示させるためのバックライトとを備えたものである。

この発明に係る液晶表示パネルおよび液晶表示装置では、採光窓部に含まれる第２の液晶素子の光透過率を制御することによって外光を透過または遮蔽することができるので、可動式遮蔽板の開閉によって外光を透過または遮蔽していた従来に比べ、構成の簡単化を図ることができる。また、外部が十分に明るい場合は、バックライトを点灯せずに画像を見ることができるので、消費電力の低減化を図ることができる。

[実施の形態１]
図１（ａ）はこの発明の実施の形態１による透過型液晶表示装置の構成を示す正面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。図１（ａ）（ｂ）において、この透過型液晶表示装置は液晶表示パネル１、バックライト１０および導光／拡散板１１を備える。液晶表示パネル１の中央部には画像表示部２が配置され、液晶表示パネル１の上側端部には採光窓部３が配置され、画像表示部２の周囲および採光窓部３の周囲には光を遮蔽するためのブラックマトリックス４が形成されている。採光窓部３は、画像表示部２の周囲のどのような位置に配置してもよいし、複数設けてもよい。

画像表示部２は、マトリックス状に配置された複数の液晶素子を含む。各液晶素子の光透過率は制御可能になっている。画像表示部２の複数の液晶素子の光透過率を個別に制御することにより、画像を表示することができる。採光窓部３は、複数の液晶素子を含む。採光窓部３の複数の液晶素子の光透過率を制御することにより、外光を液晶表示パネル１の裏側に取込んだり、外光を遮蔽することができる。

液晶表示パネル１は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板５、カラーフィルタ基板６、液晶７、および偏光板８，９を含む。ＴＦＴ基板５は、ガラス基板の表面に、画像表示部２および採光窓部３の各液晶素子に対応する透明電極およびＴＦＴを形成したものである。カラーフィルタ基板６は、ガラス基板の表面に画像表示部２の各液晶素子に対応するカラーフィルタを形成するとともに、隣接するカラーフィルタの間と画像表示部２の周囲と採光窓部３の周囲とにブラックマトリックス４を形成し、カラーフィルタおよびブラックマトリックス４の表面に画像表示部２および採光窓部３の各液晶素子に対応する透明対向電極を形成したものである。

ＴＦＴ基板５の表面とカラーフィルタ基板６の表面とは、スペーサ（図示せず）を介して所定の間隔で配置される。液晶７は、ＴＦＴ基板５とカラーフィルタ基板６との間に封入される。偏光板８はＴＦＴ基板５の裏面側に配置され、偏光板９はカラーフィルタ基板６の裏面側に配置される。偏光板８，９は、画像表示部２および採光窓部３に共通に設けられる。各液晶素子に対応する透明電極間に電圧を印加すると、印加電圧のレベルに応じて透明電極間の液晶７の偏光状態が変化し、偏光板８，９による偏光と液晶７による偏光との組合せにより、液晶素子の光透過率が変化する。

導光／拡散板１１は液晶表示パネル１の裏側に配置され、バックライト１０は導光／拡散板１１の一端面に対向して配置される。導光／拡散板１１は、採光窓部３を介して入射された外光を液晶表示パネル１の裏側全体に導いて拡散させる。また、導光／拡散板１１は、一端面を介して入射されたバックライト１０の光を液晶表示パネル１の裏側全体に導いて拡散させる。

外部が十分に明るくない場合は、バックライト１０が点灯されるとともに、採光窓部３が遮蔽状態にされる。バックライト１０の光は導光／拡散板１１によって液晶表示パネル１の裏側全体に照射され、画像表示部２に画像が表示される。このとき、採光窓部３が遮蔽状態にされるので、バックライト１０の光が採光窓部３を介して外部に漏れ、画像表示部２の表示品位が低下することがない。逆に、採光窓部３を透過状態にして、液晶表示装置をライトとして使用することも可能である。

外部が十分に明るい場合は、バックライト１０が消灯されるとともに、採光窓部３が透過状態にされる。外光は、導光／拡散板１１によって液晶表示パネル１の裏側全体に照射され、画像表示部２に画像が表示される。このとき、バックライト１０が消灯されるので、消費電力が小さくて済む。

図２は、図１に示した透過型液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図２では、
画像表示部２の１つの液晶素子２０と、採光窓部３の１つの液晶素子２１とが示されている。ＴＦＴ基板５の表面には液晶素子２０，２１に対応して透明電極２２，２３がそれぞれ形成され、カラーフィルタ基板６の表面には透明電極２２，２３に対向して対向透明電極２２が形成されている。透明電極２２，２３，２４には、それぞれ表示画素駆動回路２５、採光窓駆動回路２６、対向電極駆動回路２７の出力ノードが接続され、バックライト１０にはバックライト駆動回路２８の出力ノードが接続され、駆動回路２５〜２８は同期して動作する。

表示画素駆動回路２５および対向電極駆動回路２７は、透明電極２２と対向透明電極２４の間に、画像信号に応じたレベルの電圧を印加する。透明電極２２と対向透明電極２４の間の電圧レベルに応じて液晶７の偏光状態が変化し、液晶７の偏光状態と偏光板８，９の偏光との組合せにより、液晶素子２０の光透過率が変化する。透明電極２２，２４間の電圧の極性は、液晶７の特性劣化を防止するため、所定の期間毎に反転される。

表示画素駆動回路２５は、液晶表示パネル１が一般的なアクティブマトリックス型の場合、ＴＦＴ基板５上に形成されて透明電極２２に接続された画素トランジスタと、ソースドライバＩＣと、ゲートドライバＩＣとで構成される。対向電極駆動回路２６は、直流電圧または交流電圧を出力する電源ＩＣにより構成される。

採光窓駆動回路２６および対向電極駆動回路２７は、透明電極２３と対向透明電極２４の間に、液晶素子２１を透過状態または遮蔽状態にするための電圧を印加する。透明電極２３と対向透明電極２４の間の電圧レベルに応じて液晶７の偏光状態が変化し、液晶７の偏光状態と偏光板８，９の偏光との組合せにより、液晶素子２１が透過状態または遮蔽状態になる。透明電極２３，２４間の電圧の極性は、液晶７の特性劣化を防止するため、所定の期間毎に反転される。

図３は、一般的な液晶素子の電圧−輝度特性を示す図である。図３を参照して、電圧が０〜１Ｖの場合は相対輝度は１（白表示）になり、電圧が１〜３．３Ｖの場合は電圧を高くすると相対輝度が低下し、電圧が３．３Ｖ以上の場合は相対輝度は０（黒表示）になる。したがって、採光窓部３の透明電極２３と対向透明電極２４の間に印加する電圧は、黒を表示する電圧と白を表示する電圧の２値でよい。

図２に戻って、バックライト駆動回路２８は、外部が十分に明るくない場合はバックライト１０を点灯し、外部が十分に明るい場合はバックライト１０を消灯する。採光窓駆動回路２６は、バックライト１０が点灯される場合は液晶素子２１を遮蔽状態にし、バックライト１０が消灯される場合は液晶素子２１を透過状態にする。

図４（ａ）（ｂ）はＴＦＴ基板５の表面を示す図であり、図４（ｃ）（ｄ）はカラーフィルタ基板６の表面を示す図である。図４（ａ）には、画像表示部３のＲ，Ｇ，Ｂの液晶素子２０に対応する３つの透明電極２２が示されている。画像表示部３に対応するＴＦＴ基板５の表面には、実際には透明電極２２が複数行複数列に配置されており、各行に対応してゲート配線３０が形成され、各列に対応してソース配線３１が形成され、各透明電極２２に対応して画素トランジスタ（Ｎ型ＴＦＴ）３２が形成されている。画素トランジスタ３２は、対応の透明電極２２と対応のソース配線３１との間に接続され、そのゲートは対応のゲート配線３０に接続される。

ゲート配線３０が選択レベルの「Ｈ」レベルにされると、そのゲート配線３０に対応する各画素トランジスタ３２が導通し、表示画素駆動回路２５から各ソース配線３１に与えられた電圧が対応の画素トランジスタ３０を介して対応の透明電極２２に与えられる。ゲート配線３０が非選択レベルの「Ｌ」レベルにされると、各画素トランジスタ３２が非導通になり、各透明電極２２の電圧が保持される。

図４（ｂ）には、採光窓部３の１つの液晶素子２１に対応する１つの透明電極２３が示されている。採光窓部３に対応するＴＦＴ基板５の表面には、実際には透明電極２３が複数行複数列に配置されており、各行に対応してゲート配線３３が形成され、各列に対応してソース配線３４が形成され、各透明電極２３に対応して画素トランジスタ（Ｎ型ＴＦＴ）３５が形成されている。画素トランジスタ３５は、対応の透明電極２３と対応のソース配線３４との間に接続され、そのゲートは対応のゲート配線３３に接続される。

採光窓部３の透明電極２３の大きさは画像表示部２の透明電極２２と同じ大きさでも良いが、効率良く外光を取込むためには、透明電極２３を透明電極２２よりも大きくすると良い。図４（ａ）（ｂ）では、透明電極２３は透明電極２２の３倍の大きさにされている。

ゲート配線３３が選択レベルの「Ｈ」レベルにされると、そのゲート配線３３に対応する各画素トランジスタ３５が導通し、採光窓駆動回路２６から各ソース配線３４に与えられた電圧が対応の画素トランジスタ３５を介して対応の透明電極２３に与えられる。ゲート配線３３が非選択レベルの「Ｌ」レベルにされると、各画素トランジスタ３３が非導通になり、各透明電極２３の電圧が保持される。

図４（ｃ）には、画像表示部２のＲ，Ｇ，Ｂの液晶素子２０に対応するＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ３６が示されている。Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ３６により、カラー画像の表示が可能になっている。カラーフィルタ基板６のうちの採光窓部３に対応する領域も画像表示部２に対応する領域と同じ構成にしても良いが、外光を効率よく取込むためには図４（ｄ）に示すように、カラーフィルタ３６が無い構成にすると良い。

次に、この液晶表示装置の動作について説明する。外光が十分に明るい場合は、図５（ａ）に示すように、バックライト１０が非点灯状態にされるとともに、採光窓部３が透過状態（開）にされる。採光窓部３を透過した外光は、導光／拡散板１１を介して液晶表示パネルの１の裏面全体に照射され、画像表示部２に画像が表示される。

これは、携帯電話機などのアプリケーションにおける待機画面表示などに適用することができ、バックライト１０の消灯による低消費電力化を実現しながら、画像表示を行なうことができる。

この場合に画像表示部２を駆動する駆動方法として、さらなる低消費電力化と視認性向上を目的とし、コントラストが高く、階調アンプの消費電力を削減できる８色表示モードのような中間階調を用いない駆動方法を併用すれば、より高い効果が期待できる。

外光が十分に明るくない場合は、図５（ｂ）に示すように、バックライト１０が点灯されるとともに、採光窓部３が遮蔽状態（閉）にされる。バックライト１０の光は、導光／拡散板１１を介して液晶表示パネルの１の裏面全体に照射され、画像表示部２に画像が表示される。このとき、採光窓部３を遮蔽状態にすることにより、採光窓部３からバックライト１０の光が漏れて画像表示部２の表示品位が低下することが防止される。

採光窓部３の透過／遮蔽の切換タイミングをバックライト１０の消灯／点灯の切換タイミングと無関係にすることも可能であるが、両者の切換タイミングを同期させることにより、画像表示部２の表示品位の向上などのより高い効果が得られる。

この実施の形態１では、採光窓部３を液晶素子２１で構成したので、機械的な遮蔽板を用いて採光窓を開閉していた従来に比べ、装置構成の簡単化を図ることができ、装置の信頼性の向上を図ることができる。

また、採光窓部３は電気信号のみで制御可能であり、応答速度が速いので、採光窓部３の透過／遮蔽とバックライト１０の消灯／点灯とを容易に同期させることができる。

また、画像表示部２と同様に採光窓部３を液晶素子で構成するので、採光窓部３を駆動させるための電源、駆動方法を画像表示部２と共用できるので、装置コストの低減化を図ることができる。

また、偏光板８，９を画像表示部２と採光窓部３で共用したので、部品点数の削減、材料費の削減、組立て工数の削減を図ることができる。

なお、採光窓部３の液晶は、駆動電圧が低い場合に黒表示となるノーマリブラック液晶でもよいし、駆動電圧が低い場合に白表示となるノーマリホワイト液晶でもよい。ただし、携帯電話機などのアプリケーションの待機画面表示などのように、採光窓部３が透過状態にあるときに低消費電力化を図るためには、ノーマリホワイト液晶を使用することが望ましい。しかし、ノーマリブラック液晶が白表示においてフリッカ成分が視認されにくいことを利用し、採光窓部３の駆動方法として低周波駆動のような低消費電力の駆動方法を採用すれば、ノーマリブラック液晶を使用することも可能である。

また、画像表示部２と採光窓部３で異なる偏光板を用いても良い。また、画像表示部２と採光窓部３で基板５，６間のシール部材を変更し、液晶注入口を複数設け、液晶が注入される空間を別々にすれば、画像表示部２にノーマリブラック液晶を使用するとともに、採光窓部３にノーマリホワイト液晶を使用することができる。

[実施の形態２]
図６は、この発明の実施の形態２による透過型液晶表示装置の要部を示す回路ブロック図である。図６において、画像表示部２に対応するＴＦＴ基板５の表面には、複数行複数列に配置された複数の透明電極２２と、各行に対応して設けられたゲート配線３０と、各列に対応して設けられたソース配線３１と、各透明電極２２に対応して設けられた画素トランジスタ３２とが形成されている。画素トランジスタ３２は、対応の透明電極２２と対応のソース配線３１との間に接続され、そのゲートは対応のゲート配線３０に接続されている。

また、採光窓部３に対応するＴＦＴ基板５の表面には、１つの透明電極４０と、１本のゲート配線４１と各ソース配線３１に対応して設けられた画素トランジスタ（Ｎ型ＴＦＴ）４２とが形成されている。各画素トランジスタ４２は、透明電極４０と対応のソース配線３１の一方端との間に接続され、そのゲートはゲート配線４１に接続される。各ソース配線３１の他方端は、ソースドライバ４３の出力ノードに接続される。

採光窓部３を透過状態にする場合は、フレーム終了時のダミーサイクル時に、ゲート配線４１が選択レベルの「Ｈ」レベルにされ、各画素トランジスタ４２が導通状態にされる。各ソースドライバ４３は、対応のソース配線３１および画素トランジスタ４２を介して透明電極４０に白表示電圧を与える。ゲート配線４１が非選択レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられると、白表示電圧は透明電極４０および対向透明電極２４間の容量によって保持される。これにより、採光窓部３の液晶素子が白表示状態になり、採光窓部３は透過状態になる。採光窓部３を遮蔽状態にする場合は、白表示電圧の代わりに黒表示電圧が透明電極に与えられ、採光窓部３の液晶素子が黒表示状態になり、採光窓部３は遮蔽状態になる。

この実施の形態２では、採光窓部３に対応して１つの透明電極４０を設け、ソース配線３１を画像表示部２と共用するので、ゲート配線４１および画素トランジスタ４２を１ライン分追加するだけで駆動することができ、装置構成の一層の簡単化を図ることができる。

なお、この実施の形態２では１つの透明電極４０を設けたが、透明電極４０を複数のブロックに分割し、外部の明るさなどに応じて必要なブロックのみに電圧を与えてもよい。この場合は、必要なブロックのみを駆動するので、消費電力の一層の低減化を図ることができる。

[実施の形態３]
図７は、この発明の実施の形態３による透過型液晶表示装置の要部を示す回路ブロック図であって、図６と対比される図である。図７を参照して、この透過型液晶表示装置が図６の透過型液晶表示装置と異なる点は、ＴＦＴ基板５の表面において、画像表示部２と採光窓部３の間の領域にプリチャージ回路４５が追加されている点である。

プリチャージ回路４５は、図８に示すように、各ソース配線３１に対応して設けられた駆動トランジスタ（Ｎ型ＴＦＴ）４６，４７を含む。駆動トランジスタ４６は、電源電圧Ｖ１のライン４８と対応のソース配線３１との間に接続され、そのゲートはプリチャージ制御信号ＰＣを受ける。駆動トランジスタ４７は、電源電圧Ｖ２のライン４９と対応のソース配線３１との間に接続され、そのゲートはプリディスチャージ制御信号ＰＤＣを受ける。電源電圧Ｖ１は正極黒電圧／負極白電圧となり、電源電圧Ｖ２は正極白電圧／負極黒電圧となる。ただし、電源電圧Ｖ１，Ｖ２は、ソースドライバ４３によって画像表示部２の透明電極２２に与えられる黒表示電圧や白表示電圧ではなく、液晶７の偏光状態が飽和し始める程度の電圧である（図３参照）。

制御信号ＰＣ，ＰＤＣがそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされると、駆動トランジスタ４６が導通するとともに駆動トランジスタ４７が非導通になり、ソース配線３１に電源電圧Ｖ１が与えられる。制御信号ＰＣ，ＰＤＣがそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルにされると、駆動トランジスタ４７が導通するとともに駆動トランジスタ４６が非導通になり、ソース配線３１に電源電圧Ｖ２が与えられる。

ソース配線３１と採光窓部３の液晶素子２１の透明電極４０との間に画素トランジスタ４２が接続され、画素トランジスタ４２のゲートはゲート信号φＧを受ける。液晶素子２１の対向透明電極２４は共通電圧ＶＣＯＭを受ける。

ゲート信号φＧが「Ｈ」レベルにされると、画素トランジスタ４２が導通し、液晶素子２１の透明電極４０の電圧ＶＬはソース配線３１の電圧Ｖ１またはＶ２にされる。ゲート信号φＧが「Ｌ」レベルにされると、画素トランジスタ４２が非導通になり、液晶素子２１の透明電極４０の電圧ＶＬは透明電極４０，２４間の容量によって保持される。

ＶＬ−ＶＣＯＭが正極性の場合は、ＶＬ＝Ｖ１のときは液晶素子２１は黒表示（遮蔽状態）となり、ＶＬ＝Ｖ２のときは液晶素子２１は白表示（透過状態）となる。ＶＬ−ＶＣＯＭが負極性の場合は、ＶＬ＝Ｖ１のときは液晶素子２１は白表示となり、ＶＬ＝Ｖ２のときは液晶素子２１は黒表示となる。

図９は、この透過型液晶表示装置の動作を示すタイムチャートである。図９において、
画素書込期間とダミーサイクルとが交互に設けられ、ダミーサイクルの後半部と画素書込期間と次のダミーサイクルの前半部とが１フレーム周期を構成する。共通電圧ＶＣＯＭは、１フレーム周期毎に負極性から正極性または正極性から負極性に切換えられる。１フレーム期間のうちの画素書込期間においてプリチャージ制御信号ＰＣおよびプリディスチャージ制御信号ＰＤＣによってプリチャージ回路４５が制御され、画像表示部２の各透明電極２２が電源電圧Ｖ１またはＶ２に充電された後、画像信号に応じたレベルの電圧に設定される。

画素書込期間の終了後のダミーサイクルの前半部において制御信号ＰＣまたはＰＤＣが所定時間「Ｈ」レベルにされるとともにゲート信号φＧが所定時間「Ｈ」レベルにされ、採光窓部３の透明電極４０の電圧ＶＬが１フレーム周期毎にＶ１からＶ２またはＶ２からＶ１に切換えられる。採光窓部３を遮蔽状態にする場合は、共通電圧ＶＣＯＭが正極性のときはＶＬ＝Ｖ１とし、共通電圧ＶＣＯＭが負極性のときはＶＬ＝Ｖ２とする。採光窓部３を透過状態にする場合は、共通電圧ＶＣＯＭが正極性のときはＶＬ＝Ｖ２とし、共通電圧ＶＣＯＭが負極性のときはＶＬ＝Ｖ１とする。

この実施の形態３では、採光窓部３をソースドライバ４３ではなく、バイアス回路などを必要としないプリチャージ回路４５で駆動するので、消費電力の低減化を図ることができる。

[実施の形態４]
図１０は、この発明の実施の形態４による透過型液晶表示装置の要部を示す回路ブロック図であって、図８と対比される図である。図１０を参照して、この透過型液晶表示装置が図８の透過型液晶表示装置と異なる点は、採光窓部３用のゲート配線４１および画素トランジスタ４２が除去され、採光窓部３専用の駆動回路５０が追加されている点である。

駆動回路５０は、駆動トランジスタ（Ｎ型ＴＦＴ）５１，５２を含む。駆動トランジスタ５１は、電源電圧Ｖ１のライン４８と採光窓部３の透明電極４０との間に接続され、そのゲートはＶ１制御信号φＣ１を受ける。駆動トランジスタ５２は、電源電圧Ｖ２のライン４９と透明電極４０との間に接続され、そのゲートはＶ２制御信号φＣ２を受ける。電源電圧Ｖ１，Ｖ２は図８で説明した電圧である。

制御信号φＣ１，φＣ２がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルにされると、駆動トランジスタ５１が導通するとともに駆動トランジスタ５２が非導通になり、透明電極４０に電源電圧Ｖ１が与えられる。制御信号φＣ１，φＣ２がそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルにされると、駆動トランジスタ５２が導通するとともに駆動トランジスタ５１が非導通になり、透明電極４０に電源電圧Ｖ２が与えられる。

図１１は、この透過型液晶表示装置の動作を示すタイムチャートである。図９において、画素書込期間とダミーサイクルとが交互に設けられ、ダミーサイクルの後半部と画素書込期間と次のダミーサイクルの前半部とが１フレーム周期を構成する。共通電圧ＶＣＯＭは、１フレーム周期毎に負極性から正極性または正極性から負極性に切換えられる。

画素書込期間の終了後のダミーサイクルの前半部において制御信号φＣ１またはφＣ２が所定時間「Ｈ」レベルにされ、採光窓部３の透明電極４０の電圧ＶＬが１フレーム周期毎にＶ１からＶ２またはＶ２からＶ１に切換えられる。採光窓部３を遮蔽状態にする場合は、共通電圧ＶＣＯＭが正極性のときはＶＬ＝Ｖ１とし、共通電圧ＶＣＯＭが負極性のときはＶＬ＝Ｖ２とする。採光窓部３を透過状態にする場合は、共通電圧ＶＣＯＭが正極性のときはＶＬ＝Ｖ２とし、共通電圧ＶＣＯＭが負極性のときはＶＬ＝Ｖ１とする。

この場合、ダミーサイクルに限らず、共通電圧ＶＣＯＭの極性反転に合わせてＶ１またはＶ２を書き込めばよい。Ｖ１，Ｖ２の書込頻度は液晶素子２１の電圧保持特性に応じて最適化する必要があるが、共通電圧ＶＣＯＭの切換えよりも低頻度でＶ１，Ｖ２の書込を実施し、低周波駆動により低消費電力化することも可能である。ただし、採光窓部３がフリッカとして視認されないように、液晶の電圧光透過特性が十分に飽和する電圧で駆動する必要がある。

また、採光窓部３が画像表示部２に対して独立して設けられている場合は、画像表示部２の書込周期に関係無く、独立したタイミングで採光窓部３の液晶素子２１にＶ１，Ｖ２の書込を行なうことができる。

また、低周波駆動時における採光窓部３の液晶素子２１のリークを抑制するため、ブラックマトリックス４の直下に補助容量やＴＦＴスイッチを設け、透明電極４０，１５間に補助容量およびＴＦＴスイッチを直列接続し、書込時以外はＴＦＴスイッチをオフするようにしてもよい。これにより、低周波駆動の実施が容易になる。

[実施の形態５]
図１２（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態５による透過型液晶表示装置の採光窓部３の構成を示す図である。図１２（ａ）（ｂ）を参照して、この採光窓部３には、バッテリ残量表示、時刻表示、受信状態表示などを示す固定パターン５５が設けられる。固定パターン５５は、透過型液晶素子で構成される。

バックライト１０の消灯時は、図１２（ａ）に示すように、採光窓部３が白表示状態にされ、固定パターン５５が表示される。バックライト１０の点灯時は、図１２（ｂ）に示すように、採光窓部３全体が黒表示状態にされ、固定パターン５５は表示されない。

この実施の形態５では、透過型液晶素子で構成された固定パターン５５をバックライト１０の消灯時にも見ることができるので、消費電力の低減化を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１による透過型液晶表示装置の構成を示す図である。 図１に示した透過型液晶表示装置の要部を示すブロック図である。 液晶素子の電圧−輝度特性を示す図である。 図１に示したＴＦＴ基板およびカラーフィルタ基板の表面の構成を示す図である。 図１〜図４に示した透過型液晶表示装置の動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態２による透過型液晶表示装置の要部を示す回路ブロック図である。 この発明の実施の形態３による透過型液晶表示装置の要部を示す回路ブロック図である。 図７に示したプリチャージ回路の構成を示す回路図である。 図８に示したプリチャージ回路の動作を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態４による透過型液晶表示装置の駆動回路の構成を示す回路図である。 図１０に示した駆動回路の動作を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態５による透過型液晶表示装置の採光窓部の構成を示す図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル、２ 画像表示部、３ 採光窓部、４ ブラックマトリックス、５ ＴＦＴ基板、６ カラーフィルタ基板、７ 液晶、８，９ 偏光板、１０ バックライト、１１ 導光／拡散板、２０，２１ 液晶素子、２２，２３，４０ 透明電極、２４ 対向透明電極、２５ 表示画素駆動回路、２６ 採光窓駆動回路、２７ 対向電極駆動回路、２８ バックライト駆動回路、３０，３３，４１ ゲート配線、３１，３４ ソース配線、３２，３５，４２ 画素トランジスタ、３６ カラーフィルタ、４３ ソースドライバ、４５ プリチャージ回路、４６，４７，５１，５２ 駆動トランジスタ、４８ 電源電圧Ｖ１のライン、４９ 電源電圧Ｖ２のライン、５０ 駆動回路、５５ 固定パターン。

Claims (12)

1. 透過型の液晶表示パネルであって、
   マトリックス状に配置され、各々の光透過率の制御が可能な複数の第１の液晶素子を含み、画像を表示する画像表示部、および
   その光透過率の制御が可能な少なくとも１つの第２の液晶素子を含み、外光を前記液晶表示パネルの裏側に取込み、取込んだ外光を用いて前記画像表示部に前記画像を表示させるための採光窓部を備えた、液晶表示パネル。
2. 前記液晶表示パネルは、
   第１のガラス基板、
   前記第１のガラス基板の表面の第１の領域に形成され、それぞれ前記複数の第１の液晶素子に対応する複数の第１の透明電極、
   前記第１のガラス基板の表面の第２の領域に形成され、前記少なくとも１つの第２の液晶素子に対応する少なくとも１つの第２の透明電極、
   その表面が前記第１のガラス基板の表面に対向して配置され、前記第１のガラス基板と所定の間隔で配置された第２のガラス基板、
   前記第２のガラス基板の表面に形成された対向透明電極、および
   前記第１および第２のガラス基板の間に封入された液晶を含む、請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記液晶表示パネルは、さらに、前記第２のガラス基板の表面に形成され、それぞれ前記複数の第１の液晶表示素子に対応する複数のカラーフィルタを含み、
   前記採光窓部に対応する部分には前記カラーフィルタは形成されていない、請求項２に記載の液晶表示パネル。
4. 前記液晶表示パネルは、さらに、前記第２のガラス基板の表面に形成されて前記画像表示部と前記採光窓部との間の領域に配置され、光を遮蔽するブラックマトリックスを含む、請求項２または請求項３に記載の液晶表示パネル。
5. 前記液晶表示パネルは、
   さらに、前記第１のガラス基板の裏面側に配置された第１の偏光板、および
   前記第２のガラス基板の裏面側に配置された第２の偏光板を含み、
   前記第１および第２の偏光板は、前記画像表示部および前記採光窓部に共通に設けられている、請求項２から請求項４までのいずれかに記載の液晶表示パネル。
6. 前記採光窓部の透過時および遮蔽時における前記第２の液晶素子の液晶駆動電圧は、それぞれ前記画像表示部の白表示時および黒表示時における前記第１の液晶素子の液晶駆動電圧と同じである、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の液晶表示パネル。
7. 前記採光窓部の透過時および遮蔽時における前記第２の液晶素子の液晶駆動電圧は、それぞれ前記画像表示部の白表示時および黒表示時における前記第１の液晶素子の液晶駆動電圧と異なる、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の液晶表示パネル。
8. 前記第２の液晶素子の液晶駆動周波数は、前記第１の液晶素子の液晶駆動周波数と同じである、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の液晶表示パネル。
9. 前記第２の液晶素子の液晶駆動周波数は、前記第１の液晶素子の液晶駆動周波数と異なる、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の液晶表示パネル。
10. 前記採光窓部は、さらに、所定の情報を表示する固定パターン表示部を含む、請求項１から請求項９のいずれかに記載の液晶表示パネル。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルの裏面に光を照射して前記画像表示部に画像を表示させるためのバックライトとを備えた、液晶表示装置。
12. さらに、前記採光窓部を透過状態および遮蔽状態のうちのいずれか一方の状態に選択的に駆動する第１の駆動回路、および
    前記バックライトを消灯状態および点灯状態のうちのいずれか一方の状態に選択的に駆動する第２の駆動回路を備え、
    前記第１の駆動回路による前記採光窓部の透過状態および遮蔽状態の切換えと、前記第２の駆動回路による前記バックライトの消灯状態および点灯状態の切換とは、同期して行なわれる、請求項１１に記載の液晶表示装置。

Images