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JP5827970B2 - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

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Description

本開示は、表示装置及びこれを備えた電子機器に関する。
近年、携帯電話及び電子ペーパー等のモバイル機器向け又は車載用ディスプレイ等の表示装置の需要が高くなっている。表示装置は、1つの画素が複数の副画素を備え、当該複数の副画素がそれぞれ異なる色の光を出力し、当該副画素の表示のON、OFFを切り換えることで、1つの画素で種々の色を表示させるものがある。このような表示装置は、1つの画素を複数の表示領域に分割し、表示領域の組合せによって階調を表現する、いわゆる面積階調を行うものが知られている(例えば、特許文献1)。
特開平05−181131号公報
面積階調を行う場合、画素(カラーの場合は副画素)を複数に分割する必要がある。このため、画素が備える電極も分割され、また信号線との接続部分も分割数に応じて増加する結果、画面背面のバックライト光による透過光を利用して表示を行う透過型表示装置においては、表示領域の減少を招く可能性がある。また、外光による反射光を利用して表示を行う反射型表示装置及び1個の画素内に透過表示領域(透過表示部)と反射表示領域(反射表示部)とを有する半透過型液晶表示装置では、反射表示に用いることのできる反射表示部の面積の低下を招く可能性がある。さらに、面積階調を行う場合、分割した領域の配置によっては、階調の表現が不十分になる可能性もある。
本開示は、面積階調を行うにあたって、画素を分割することによる画質への影響を抑制し、かつ階調の表現力の低下を抑制することを目的とする。
本開示は、複数の副画素を有する複数の画素を含み、それぞれの前記副画素は、前記画素の中心の周りに配置され、かつ複数の表示領域に分割されて前記表示領域の組合せによってNビットの面積階調が可能であり、最も下位のビットに対応する前記表示領域は前記画素の中心に最も近い位置に配置され、最も下位のビットに対応する前記表示領域は前記画素の中心に最も近い位置に配置され、面積階調のビットが上位になるにしたがい、対応する前記表示領域は前記画素の中心の周りであって、前記画素の中心から離れた位置に配置される表示装置及びこの表示装置を備えた電子機器である。Nは2以上の自然数である。
本開示に係る画素は、最も下位のビットに対応する表示領域は画素の中心に最も近い位置に配置され、面積階調のビットが上位になるにしたがい、そのビットに対応する表示領域は、画素の中心から離れた位置に配置される構造を備えている。すなわち、面積階調のビットが上位になるにしたがい、そのビットに対応する表示領域は、画素の中心の周りであって、自身よりも下位のビットに対応する表示領域の周囲に配置される。このため、本開示に係る表示装置及びこれを備えた電子機器は、明確な階調表現を実現でき、かつ反射有効面積比又は分割画素の表示に寄与する面積の低下を抑制できる。その結果、本実施形態は、副画素を分割することによる画質への影響を抑制し、かつ、かつ階調の表現力の低下を抑制することができる。
本開示によれば、面積階調を行うにあたって、画素を分割することによる画質への影響を抑制し、かつ階調の表現力の低下を抑制することができる。
図1は、本開示が適用される半透過型液晶表示装置の構成の概略を、一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。 図2は、画素回路の一例を示す図である。 図3は、本実施形態に係る画素部の電極構造を示す平面図である。 図4は、本開示が適用される半透過型液晶表示装置を示す断面図である。 図5は、光散乱膜の一例を示す断面図である。 図6は光散乱膜の一例を示す平面図である。 図7は、光散乱膜の変形例を示す平面図である。 図8は、MIP方式を採用した画素の回路構成の一例を示すブロック図である。 図9は、MIP方式を採用した画素の動作説明に供するタイミングチャートである。 図10は、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置の画素を示す図である。 図11は、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置の画素を用いた階調表現を説明するための図である。 図12は、第1分割画素及び第2分割画素の接続部の拡大図である。 図13は、1つの副画素を示す図である。 図14は、第1比較例に係る画素による階調表現を説明するための図である。 図15は、第2比較例に係る画素による階調表現を説明するための図である。 図16は、第3比較例に係る画素を示す図である。 図17は、第3比較例に係る画素による階調表現を説明するための図である。 図18は、本実施形態の第1変形例に係る画素を示す図である。 図19は、本実施形態の第2変形例に係る画素を示す図である。 図20は、半透過型液晶表示装置が適用されるテレビジョン装置を示す図である。 図21は、半透過型液晶表示装置が適用されるディジタルカメラを示す図である。 図22は、半透過型液晶表示装置が適用されるディジタルカメラを示す図である。 図23は、半透過型液晶表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表す図である。 図24は、半透過型液晶表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータ図である。 図25は、本開示が適用される携帯電話機を開いた状態での正面図である。 図26は、本開示が適用される携帯電話機を開いた状態での右側面図である。 図27は、本開示が適用される携帯電話機を折りたたんだ状態での上面図である。 図28は、本開示が適用される携帯電話機を折りたたんだ状態での左側面図である。 図29は、本開示が適用される携帯電話機を折りたたんだ状態での右側面図である。 図30は、本開示が適用される携帯電話機を折りたたんだ状態での背面図である。 図31は、本開示が適用される携帯電話機を折りたたんだ状態での正面図である。 図32は、本開示が適用される情報携帯端末を示す図である。
以下、本開示の技術を実施するための形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて、次に示す手順で詳細に説明する。
1.本開示が適用される液晶表示装置
1−1.カラー表示対応の半透過型液晶表示装置
1−2.画素回路の一例
1−3.画素部の電極構造について
1−4.散乱層及びスペーサについて
1−5.MIP方式
1−6.面積階調
1−7.第1変形例
1−8.第2変形例
2.電子機器
3.本開示の構成
<1.本開示が適用される液晶表示装置>
本開示の技術は、フラットパネル型(平面型)の表示装置に適用することができる。フラットパネル型の表示装置としては、液晶表示(LCD:Liquid Crystal Display)パネルを用いた表示装置、エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)表示パネルを用いた表示装置等を例示することができる。
これらフラットパネル型の表示装置は、表示の形態で分類すると、透過型、反射型及び半透過型に分類することができる。本開示の技術は、透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置及び透過型表示装置と反射型表示装置との特徴を併せ持つ半透過型液晶表示装置に適用することができる。本開示に係る液晶表示装置は、電子機器、中でも、屋外での使用頻度が高い携帯型の電子機器、すなわち、携帯端末機器、例えば、ディジタルカメラ等の携帯情報機器又は携帯電話機等の携帯通信機器の表示部として用いて好適なものである。
本開示が適用される液晶表示装置は、モノクロ表示対応の表示装置であってもよいし、カラー表示対応の表示装置であってもよい。カラー表示対応の場合、カラー画像を形成する単位となる1個の画素(単位画素)は、複数の副画素(サブピクセル)を含むことになる。より具体的には、カラー表示対応の表示装置では、単位画素は、例えば、赤色(Red:R)を表示する副画素、緑色(Green:G)を表示する副画素、青色(Blue:B)を表示する副画素の3つの副画素を含む。
ただし、1つの画素としては、RGBの3原色の副画素を組み合わせたものに限られるものではない。例えば、RGBの3原色の副画素に、さらに1色又は複数色の副画素を加えて単位画素とすることも可能である。より具体的には、例えば、輝度向上のために白色(White:W)を表示する副画素を加えて単位画素としたり、色再現範囲を拡大するために補色を表示する少なくとも1個の副画素を加えて単位画素としたりすることも可能である。
[1−1.カラー表示対応の半透過型液晶表示装置]
以下、本開示が適用される液晶表示装置として、カラー表示対応の半透過型液晶表示装置を例に挙げて図面を参照しつつ説明する。本開示は、カラー表示対応に限定されない。また、本開示は、半透過型液晶表示装置には限定されず、透過型及び反射型の液晶表示装置にも適用できる。
図1は、本開示が適用される半透過型液晶表示装置の構成の概略を、一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。図1に示すように、本開示が適用される液晶表示装置としての半透過型液晶表示装置1は、第1パネル部10、第2パネル部20、液晶層30及びバックライト部40を主な構成要素として有する。半透過型液晶表示装置1は、第2パネル部20の表面側が表示面側となる。第1パネル部10と第2パネル部20とは、所定の空隙を持って対向配置されている。そして、第1パネル部10と第2パネル部20との空隙内に液晶材料が封止されることによって液晶層30が形成されている。
第1パネル部10は、液晶層30と反対側、すなわち、バックライト部40側から順に、偏光板11、1/2波長板12、1/4波長板13、透明なガラス等を基板材料とする第1基板14及び平坦化膜15が設けられている。
この第1パネル部10において、第1基板14上には、ともに図示しない複数の信号線と複数の走査線とが交差するように形成されている。そして、複数の信号線と複数の走査線とが交差する部位には、副画素(以下、単に「画素」と記述する場合もある)50が行列状に2次元配置されている。
第1基板14上には、さらに、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)等のスイッチング素子及び容量素子等の回路素子が画素50毎に形成されている。これらの回路素子、信号線及び走査線の表面に平坦化膜15が形成されることによって第1パネル部10の表面の平坦化が図られている。そして、平坦化膜15の上に、後述する反射電極が画素50毎に形成されることになる。第1基板14は、TFTを含む回路素子が形成されることからTFT基板と呼ばれる場合がある。
複数の信号線は、画素50を駆動する信号(表示信号/映像信号)を伝送するための配線であり、画素50の行列状の配置に対して画素列毎に、この画素列の画素の配列方向、すなわち、列方向(図1のY方向)に沿って延在する配線構造となっている。複数の走査線は、画素50を行単位で選択する信号(走査信号)を伝送するための配線であり、画素50の行列状の配置に対して画素行毎に、当該画素行の画素の配列方向、すなわち、行方向(図1のX方向)に沿って延在する配線構造となっている。X方向とY方向とは、互いに直交する。
第2パネル部20は、液晶層30側から順に、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)等で形成された透明電極21、カラーフィルタ22、透明なガラス等を基板材料とする第2基板23、散乱層27、1/4波長板24、1/2波長板25及び偏光板26が設けられている。
この第2パネル部20において、カラーフィルタ22は、例えば、列方向(Y方向)に伸びるストライプ状のR(赤色)G(緑色)B(青色)の各フィルタが、画素50の行方向(X方向)のピッチと同じピッチで繰り返し配列された構成となっている。第2基板23は、カラーフィルタ(CF:Color Filter)22を含んでいることからCF基板と呼ばれる場合がある。
前述した、第1パネル部10、当該第1パネル部10と対向配置された第2パネル部20及び第1パネル部10と第2パネル部20との間に配置された液晶層30によって半透過型の液晶表示パネルが構成されており、第2パネル部20の上面(表面)が表示面となっている。
バックライト部40は、液晶表示パネルをその背面側、すなわち、第1パネル部10の液晶層30とは反対側から照明する照明部である。このバックライト部40は、その構造及び構成要素を特に限定するものではないが、例えば、LED(Light Emitting Diode)又は蛍光管等の光源と、プリズムシート、拡散シート及び導光板等の周知の部材とを用いることができる。
前述した構造の半透過型液晶表示装置1は、画素50毎に反射表示領域(反射表示部)と透過表示領域(透過表示部)とを有している。反射表示領域は、前述したように、平坦化膜15の表面に、画素50毎に形成される反射電極を有し、第2パネル部20を透過して外部から入射した外光を当該反射電極によって反射し、その反射光によって表示する。透過表示領域は、バックライト部40からの光を透過し、その透過光によって表示する。この画素50毎に設けられる透過表示領域の詳細については後述する。
[1−2.画素回路の一例]
次に、画素50の画素回路の一例について、図2を用いて説明する。図2にXで示す方向(X方向)は、図1に示す半透過型液晶表示装置1の行方向を示し、Yで示す方向(Y方向)は列方向を示す。
図2は、画素回路の一例を示す図である。図2に示すように、複数の信号線61(61、61、61、・・・)と、複数の走査線62(62、62、62、・・・)とが交差するように配線され、その交差部に画素50が配されている。複数の走査線62(62、62、62、・・・)が延在する方向は行方向(X方向)であり、複数の信号線61(61、61、61、・・・)が延在する方向は列方向(Y方向)である。先述したように、複数の信号線61と複数の走査線62とは、第1パネル部10の第1基板(TFT基板)14の表面に形成されている。そして、信号線61(61、61、61、・・・)の各一端は、信号出力回路70の各列に対応した出力端に接続され、複数の走査線62(62、62、62、・・・)の各一端は、走査回路80の各行に対応した出力端に接続されている。
画素50は、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)を用いた画素トランジスタ51と液晶容量52と保持容量53とを有する構成となっている。画素トランジスタ51は、ゲート電極が走査線62(62、62、62、・・・)に接続され、ソース電極が信号線61(61、61、61、・・・)に接続されている。
液晶容量52は、画素電極と、これに対向して形成される対向電極(図1の透明電極21に相当)との間で発生する液晶材料の容量成分を意味し、画素電極が画素トランジスタ51のドレイン電極に接続されている。画素電極は、カラー表示の場合は副画素毎に形成される反射電極に相当し、モノクロ表示の場合は画素毎に形成される反射電極に相当する。液晶容量52の対向電極には、直流電圧のコモン電位VCOMが全画素共通に印加される。保持容量53は、一方の電極が液晶容量52の画素電極に、他方の電極が液晶容量52の対向電極にそれぞれ接続されている。
前述した画素回路から明らかなように、複数の信号線61(61、61、61、・・・)は、画素50を駆動する信号、すなわち、信号出力回路70から出力される映像信号を画素列毎に画素50に伝送する配線である。また、複数の走査線62(62、62、62、・・・)は、画素50を行単位で選択する信号、すなわち、走査回路80から出力される走査信号を画素行毎に伝送する配線である。
[1−3.画素部の電極構造について]
図3は、本実施形態に係る画素部の電極構造を示す平面図である。半透過型液晶表示装置1は、反射型表示装置と同等の反射表示性能を保ったまま、透過表示を実現するために、反射電極63の画素50間の空間を用いて透過表示を行う。具体的には、図3に示すように、画素50が行列状に配置される画素部において、信号線61及び走査線62等の配線を、反射電極63の画素50間の空間を塞がないように形成することで、この空間を透過表示領域として用いて透過表示を行うことができる。
図3において、反射電極63は、網掛けを付して示している。また、反射電極63の画素50間の空間は、画素列の画素の配列方向、すなわち、列方向(図3に示すY方向)に沿って延在する空間65と、画素行の画素の配列方向、すなわち、行方向(図3に示すX方向)に沿って延在する空間65とが存在する。なお、本例では、画素部に形成される配線として信号線61及び走査線62を例示しているが、画素部に形成される配線はこれらに限られるものではない。すなわち、画素50を駆動(制御)するにあたって必要となる駆動線(制御線)すべてが、本例でいう配線に含まれる。
「空間を塞がない」とは、配線が反射電極63の画素50間の空間65、65とオーバーラップしている領域の存在を排除するものではない。具体的には、列方向に配線される信号線61が行方向に延在する空間65とオーバーラップする状態及び行方向に配線される走査線62が列方向に延在する空間65とオーバーラップする状態は、「空間を塞がない」概念に含まれるものとする。
また、信号線61が列方向に延在する空間65と一部が又は部分的にオーバーラップする状態及び走査線62が行方向に延在する空間65と一部が又は部分的にオーバーラップする状態も、「空間を塞がない」概念に含まれるものとする。いずれの場合にも、信号線61及び走査線62が空間65、65とオーバーラップしていない領域を透過表示領域として用いることになる。
また、反射電極63の画素50間の空間65、65を塞がないように配線を形成する際には、当該配線を反射電極63の画素50間の空間65、65を避けて形成することが好ましい。「空間を避けて」とは、反射電極63の画素50間の空間65、65中に配線が存在しない(すなわち、当該空間65、65中に配線がオーバーラップする領域が存在しない)状態をいう。
具体的には、図3に示すように、信号線61については、列方向に延在する空間65を避けて、すなわち、空間65との間にオーバーラップする領域(部分)を存在させずに配線するのが好ましい。また、走査線62については、行方向に延在する空間65を避けて、すなわち、空間65との間にオーバーラップする領域を存在させずに配線することが好ましい。反射電極63の画素50間の空間65、65中に信号線61及び走査線62がオーバーラップする領域が存在しないことで、当該空間65、65の領域の全体を透過表示領域として用いることができるため、半透過型液晶表示装置1は、より高い透過表示性能を得ることが可能となる。
前述したように、半透過型液晶表示装置1は、反射電極63の画素50間の空間を用いて透過表示を行う、すなわち、当該空間の領域を透過表示領域とすることにより、画素50内に透過表示領域を別途確保する必要がなくなる。このようにすることで、図3から明らかなように、半透過型液晶表示装置1は、画素50のサイズを同一とした場合、反射電極63の寸法を反射型液晶表示装置の寸法と同等にできる。その結果、半透過型液晶表示装置1は、反射型表示装置と同等の反射表示性能を保ったまま、透過表示を実現可能となる。
[1−4.散乱層及びスペーサについて]
図4は、本開示が適用される半透過型液晶表示装置を示す断面図である。図4に示すように、第2基板23のカラーフィルタ22とは反対側に、散乱層27、位相差板としての1/4波長板24、位相差板としての1/2波長板24及び偏光板26がこの順に設けられている。散乱層27は、反射電極63で反射した光の進行方向に設けられる。散乱層27は、反射電極63で反射された光を散乱させたり、画素間の空間65を透過したバックライト光を散乱させたりする非等方又は等方の層である。散乱層27は、2枚の光散乱膜271を有する。2枚の光散乱膜271は、第2基板23から離れる方向に向かって積層されている。光散乱膜271は1層でもよいし、3層以上であってもよい。光散乱膜271を複数の層とすることにより、光の拡散範囲をより拡大したり、虹色をより確実に抑制したりすることができるので好ましい。
図4に示すように、透明電極21と反射電極63との間には、スペーサSPが設けられる。スペーサSPは、透明電極21と反射電極63との間隔を一定に保ち、両者の間に液晶層30が設けられるための空間を形成する。両者の間に設けられた液晶分子によって、液晶層30が形成される。
図5は、光散乱膜の一例を示す断面図、図6は光散乱膜の一例を示す平面図、図7は、光散乱膜の変形例を示す平面図である。光散乱膜271としては、例えば、LCF(Light Control Film)を用いることができる。光散乱膜271は、前方散乱が多く後方散乱が少ない前方散乱層である。光散乱膜271は、特定方向から入射した光を散乱する異方性散乱膜である。光散乱膜271は、第2基板23との関係で偏光板26側の特定方向から光が入射してきた場合に、その入射光をほとんど散乱せずに透過させ、反射電極63で反射され戻ってきた光を大きく散乱するようになっている。
光散乱膜271は、例えば、図5に示すように、第2基板23との関係で所定の方向から発光体LS(例えば照明又は太陽等)からの外光L1が入射したときにその外光L1を透過させ、その透過した光のうち反射電極63で反射された光(反射光)L2を、散乱中心軸AX1を中心として所定の範囲で散乱させるようになっている。外光L1は、第2基板23の偏光板26に入射する平行光である。外光L1は、無偏光光であってもよいし、偏光光であってもよい。光散乱膜271は、例えば、図7に示すように、屈折率の互いに異なる2種類の領域(第1領域271B、第2領域271S)を含む。光散乱膜271は、図6に示すように複数の板状の第2領域271Sが第1領域271B中に所定間隔で配列されたルーバー構造となっていてもよいし、図7に示す光散乱膜271aように柱状の第2領域271Saが第1領域271B中に配列された柱状構造となっていてもよい。
光散乱膜271は、例えば、第1領域271B及び第2領域271Sが厚さ方向に延在し、かつ所定の方向に傾斜したものである。光散乱膜271は、例えば、屈折率の互いに異なる2種類以上の光重合可能なモノマー又はオリゴマーの混合物である樹脂シートに、紫外線を斜め方向から照射することにより形成されたものである。なお、光散乱膜271は、上記とは異なる構造となっていてもよく、また、上記とは異なる方法で製造されたものであってもよい。散乱層27が複数の光散乱膜271を有する場合、それぞれの光散乱膜271は、互いに等しい構造であってもよいし、互いに異なる構造であってもよい。
光散乱膜271の散乱中心軸AX1は、例えば、図1に示す半透過型液晶表示装置1の主視角αの方向(主視角方向)を向いていることが好ましい。なお、散乱中心軸AX1は、主視角方向とは異なる方向を向いていてもよい。いずれにおいても、光散乱膜271を用いたときに、光散乱膜271の効果により、主視角方向の輝度が最も明るくなる、すなわち、反射率が最も高くなるように散乱中心軸AX1の向きが設定されていればよい。主視角αとは、半透過型液晶表示装置1のユーザが半透過型液晶表示装置1を使用する際に映像表示面を眺める方位に対応している。映像表示面が方形状となっている場合、例えば、主視角方向は、映像表示面の一辺のうちユーザに最も近い辺と直交する方位に対応している。
画素間の空間65からバックライト光等を透過させる場合、反射電極63のパターニング精度又は第2基板23との重ねずれ等によって、バックライト光等の透過のばらつきが大きくなる可能性がある。特に、ウェットプロセスを用いて銀を反射電極63として使用する場合、前述したばらつきは非常に大きくなる可能性がある。光散乱膜271を備えた散乱層27によって、透過光が散乱されるので、前述したばらつきが平準化されるという利点がある。
[1−5.MIP方式]
反射電極63の画素50間の空間を用いて透過表示を行うにあたっては、ライン反転又はドット反転の駆動方式を用いるよりも、フレーム反転の駆動方式を用いる方が好ましい。なお、ライン反転又はドット反転の駆動方式の採用を排除するものではない。フレーム反転の駆動方式を用いる場合、1フレーム期間にわたって同じ極性の信号電圧を信号線に書き込むことになるために、シェーディングが発生する可能性がある。半透過型液晶表示装置1においては、フレーム反転の駆動方式を用いるにあたって、画素50としてメモリ機能を有する画素、例えば、画素毎にデータを記憶可能なメモリを持つ、いわゆるMIP(Memory In Pixel)方式を採用することとする。MIP方式の場合、画素50には常に一定電圧が印加されることになるために、シェーディングを低減させることができる。
MIP方式は、データを記憶するメモリを画素内に持つことにより、アナログ表示モードによる表示と、メモリ表示モードによる表示とを実現できる。アナログ表示モードとは、画素の階調をアナログ的に表示する表示モードである。メモリ表示モードとは、画素内のメモリに記憶されている2値情報(論理“1”/論理“0”)に基づいて、画素の階調をデジタル的に表示する表示モードである。
メモリ表示モードの場合、メモリに保持されている情報を用いるため、階調を反映した信号電位の書き込み動作をフレーム周期で実行する必要がない。そのため、メモリ表示モードの場合は、階調を反映した信号電位の書き込み動作をフレーム周期で実行する必要があるアナログ表示モードの場合に比べて消費電力が少なくて済む。換言すれば、半透過型液晶表示装置1の消費電力を低減することができる。
図8は、MIP方式を採用した画素の回路構成の一例を示すブロック図である。図8中、図2と同等の部位には同一の符号を付して示している。また、図9に、MIP方式を採用した画素の動作説明に供するタイミングチャートを示す。
図8に示すように、画素50は、液晶容量(液晶セル)52に加えて、3個のスイッチング素子54、55、56及びラッチ部57を有する駆動回路部58を備える。駆動回路部58は、SRAM(Static Random Access Memory)機能を備えている。駆動回路部58を備える画素50は、SRAM機能付きの画素構成となっている。液晶容量(液晶セル)52とは、画素電極(例えば、図3の反射電極63)とこれに対向して配される対向電極との間で発生する液晶容量を意味している。
スイッチング素子54は、信号線61(図2の信号線61〜61に相当)に一端が接続されている。スイッチング素子54は、図2の走査回路80から走査信号φVが与えられることによってオン(閉)状態となり、図2の信号出力回路70から信号線61を介して供給されるデータSIGを取り込む。ラッチ部57は、互いに逆向きに並列接続されたインバータ571、572を有しており、スイッチング素子54によって取り込まれたデータSIGに応じた電位を保持(ラッチ)する。
スイッチング素子55、56の各一方の端子には、コモン電位VCOMとは逆相の制御パルスXFRP及び同相の制御パルスFRPが与えられる。スイッチング素子55、56の各他方の端子は共通に接続され、その共通接続ノードNoutが、本画素回路の出力ノードNoutとなる。スイッチング素子55、56は、ラッチ部57の保持電位の極性に応じていずれか一方がオン状態となる。このような動作により、対向電極(図1の透明電極21)にコモン電位VCOMが印加されている液晶容量52に対して、制御パルスFRP又は制御パルスXFRPが画素電極(例えば、図3の反射電極63)に印加される。
図9から明らかなように、本例の場合、ラッチ部57の保持電位が負側極性のときは、液晶容量52の画素電位がコモン電位VCOMと同相になるため黒表示となり、ラッチ部57の保持電位が正側極性の場合は、液晶容量52の画素電位がコモン電位VCOMと逆相になるため白表示となる。
前述したことから明らかなように、MIPの画素50は、ラッチ部57の保持電位の極性に応じてスイッチング素子55、56のいずれか一方がオン状態となることで、液晶容量52の画素電極(例えば、図3の反射電極63)に対して、制御パルスFRP又は制御パルスXFRPが印加される。その結果、画素50には常に一定の電圧が印加されることになるので、シェーディングの発生が抑制される。
本例では、画素50が内蔵するメモリとしてSRAMを用いる場合を例に挙げて説明したが、SRAMは一例に過ぎず、他のメモリ、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)を用いる構成を採るようにしてもよい。
[1−6.面積階調]
面積階調法は、例えば、TFT特性のばらつきによる画質の不均一性を改善する等の目的で採用される。MIP方式の場合、画素50毎に1ビットで2階調しか階調表現を行うことができない。そこで、半透過型液晶表示装置1において、MIP方式を採用するにあたっては、面積階調法を用いるのが好ましい。面積階調法とは、画素面積(画素電極の面積)に、例えば2:1の重みを付けて2ビットで4階調を表現する階調表現方式である。
具体的には、画素(副画素)50の反射表示領域となる反射電極63(図3参照)を、面積的に重み付けした複数の電極に分割する面積階調法を用いている。そして、ラッチ部57の保持電位によって選択された画素電位を面積的に重み付けした分割画素電極に通電し、重み付けした面積の組合せによって階調表示を行うようにする。以下において、面積的に重み付けして副画素50を分割したそれぞれの表示領域を、分割画素という。図3に示す反射電極63は、図1に示す副画素50に相当する。面積的に重み付けして反射電極63を分割したそれぞれの電極を、分割画素電極という。
次に、面積階調法について具体的に説明する。面積階調法は、面積比を2、2、2、・・・、2N−1という具合に重み付けしたN個の電極で2×N個の階調を表現する階調表現方式である(階調を表示するためのそれぞれのビットに1個の電極が対応する場合)。階調を表示するためのビットに複数個の電極が対応する場合、面積階調法は、それぞれのビットに対応する電極の面積比を2、2、2、・・・、2N−1という具合に重み付けして、Nビットで2の階調を表示する(Nは2以上の自然数)。
図10は、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置の画素を示す図である。画素PXは、副画素50B、50R、50G、50Wを有している。副画素50Bは青色を表示し、副画素50Rは赤色を表示し、副画素50Gは緑色を表示し、副画素50Wは白色を表示する。
副画素50Bは、第1分割画素50B1と第2分割画素50B2とを備える。副画素50Rは、第1分割画素50R1と第2分割画素50R2とを備える。副画素50Gは、第1分割画素50G1と第2分割画素50G2とを備える。副画素50Wは、第1分割画素50W1と第2分割画素50W2とを備える。本実施形態において、第1分割画素50B1と第2分割画素50B2との面積比は1:2、第1分割画素50R1と第2分割画素50R2との面積比は1:2、第1分割画素50G1と第2分割画素50G2との面積比は1:2、第1分割画素50W1と第2分割画素50W2との面積比は1:2となっている。これらの面積比は1:2に限定されるものではなく、半透過型液晶表示装置1の仕様又はカラーフィルタ22の特性等によって適宜変更することができる。
画素PXが有するそれぞれの副画素50B、50R、50G、50Wは、画素PXの中心PXCの周りに配置される。それぞれの副画素50B、50R、50G、50Wは、複数の表示領域、すなわち第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1及び第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2に分割される。それぞれの副画素50B、50R、50G、50Wは、第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1と第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2との組合せによってNビットの面積階調が可能である。
第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、Nビット(本実施形態ではN=2ビット)の面積階調における最下位のビットに相当する表示領域である。第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2は、Nビット(本実施形態ではN=2ビット)の面積階調における最上位のビットに相当する表示領域である。第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、それぞれ反射電極としての分割電極501B1、501R1、501G1、501W1を備えている。第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、それぞれ反射電極としての分割電極501B2、501R2、501G2、502W1を備えている。
最も下位のビットに対応する表示領域、すなわち第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、画素PXの中心PXCに最も近い位置に配置される。面積階調のビットが上位になるにしたがって、対応する表示領域、すなわち第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2は、画素PXの中心PXCから離れた位置に配置される。
画素PXの中心PXCとは、画素PXの平面視、すなわち半透過型液晶表示装置1の表示面と直交する方向から画素PX見たときにおいて、画素PXの図心である。画素PXは、平面視が正方形であり、対角線の交点が画素PXの中心PXCとなる。
副画素50B、50R、50G、50Wは、列方向(Y方向)に向かって延在する空間65と、行方向(X方向)に向かって延在する空間65とで区画されている。第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1と第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2とは、列方向(Y方向)に向かって延在する空間65AIと、行方向(X方向)に向かって延在する空間65BIとで区画されている。
空間65AI及び空間65BIは、反射電極としての分割電極501B1、501R1、501G1、501W1及び分割電極501B2、501R2、501G2、502W1の反射表示に寄与しない。空間65AI及び空間65BIの面積が小さいほど、反射有効面積比、すなわち、1つの画素PXにおける反射電極と空間65AI及び空間65BIとの面積比を大きくすることができる。その結果、反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置1においては、副画素50B、50R、50G、50Wが分割されることに起因する、反射表示における画質への影響(画質の低下)を最小限に抑制することができる。
透過型液晶表示装置の場合は、空間65AI及び空間65BIの面積が小さいほど、1つの副画素50B、50R、50G、50Wに占める第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1と第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2の面積が大きくなる。その結果、副画素50を分割することによる表示領域の減少を抑制できるので、画質への影響(画質の低下)を最小限に抑えることができる。半透過型液晶表示装置1を透過モードで使用する場合も同様である。
画素PXは、最も下位のビットに対応する第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1が、画素PXの中心PXCの周囲、かつ中心PXCに最も近い位置に配置される。そして、画素PXは、面積階調のビットが上位になるにしたがって、上位のビットに対応する表示領域としての第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2が、画素PXの中心PXCから離れた位置に配置される。このような構造により、画素PXは、空間65AI及び空間65BIの長さを短くできるので、反射有効面積比を高めることができる。その結果、画素PXは、反射表示における画質が向上する。
それぞれの副画素50B、50R、50G、50Wは、平面視が正方形である。第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、平面視が正方形である。第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2は、平面視が正方形の1つの角を除いた、略L字形状である。
第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、それぞれの分割電極501B1、501R1、501G1、501W1に信号線61からの信号が印加されるための接続部CB1、CR1、CG1、CG1を有している。第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2は、それぞれの分割電極501B2、501R2、501G2、502W1に信号線61からの信号が印加されるための接続部CB2、CR2、CG2、CG2を有している。
最下位のビットに相当する第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1の接続部CB1、CR1、CG1、CG1は、画素PXの中心PXCに寄せて配置する。画素PXの中心PXCの周りに集まって配置されている接続部CB1、CR1、CG1、CG1に、図4に示すスペーサSPを配置する。接続部CB1、CR1、CG1、CG1は、反射電極である分割電極501B1、501R1、501G1、501W1が光を反射しない領域である。接続部CB1、CR1、CG1、CG1にスペーサSPを配置することにより、スペーサSPによる光の反射効率の低下を最小限に抑えることができる。透過型液晶表示装置においても、スペーサSPによる透過光の遮光を最小限に抑えることができる。
図11は、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置の画素を用いた階調表現を説明するための図である。この図は、4個の画素PXx、PXo、PXt、PXsが、この順に0階調、1階調、2階調、3階調を表示している状態を示している。0階調は画素PXの明度が0である。階調数が大きくなるにしたがって、画素PXの明度が大きくなる。画素PXzは0階調なので、第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1及び第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2はすべてOFFの状態である。画素PXoは1階調なので、第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1はすべてON、第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2すべてOFFである。画素PXtは2階調なので、第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1はすべてOFF、第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2すべてONである。画素PXsは3階調なので、第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1及び第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2すべてONである。図11に示すように、複数の画素PXz、PXo、PXt、PXsは、それぞれが異なる階調で表示された場合であっても、それぞれの階調を明確に区別して表示することができる。このように、画素PXz、PXo、PXt、PXsを備える半透過型液晶表示装置1は、階調の表現力の低下を抑制することができる。透過型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置であっても、これらが画素PXz、PXo、PXt、PXsを備えていれば、半透過型液晶表示装置1と同様に、階調の表現力の低下を抑制することができる。
図12は、第1分割画素及び第2分割画素の接続部の拡大図である。次の説明において、分割電極501B1、501R1、501G1、501W1及び分割電極501B2、501R2、501G2、501W2は反射電極63として説明する。また、接続部CB1、CR1、CG1、CG1及び接続部CB2、CR2、CG2、CG2は接続部CPとして説明する。
第1基板14の表面に形成される平坦化膜15は、第1平坦化層15Aと第2平坦化層15Bとがこの順に積層された2層構造となっている。第1平坦化層15Aは、それぞれの第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1及び第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2に対応した電極としての反射電極63が表面に形成される。第2平坦化層15Bは、第1平坦化層15Aとそれぞれの画素PX、より具体的には第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1及び第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2に映像信号を与えるための信号供給用導体67との間に形成される。第1平坦化層15Aと第2平坦化層15Bとの間には、導体66が設けられる。導体66は、反射電極63と信号供給用導体67とを電気的に接続する。導体66と反射電極63とは、接続部CPで接続される。第2平坦化層15Bが第1平坦化層15Aの表面に形成されている導体66まで取り除かれ、第2平坦化層15Bの表面に形成されている反射電極63と信号供給用導体67とが電気的に接続される部分が接続部CPである。第2平坦化層15Bの厚みを小さくすると、接続部CPの内径を小さくすることができる。
導体66は、例えばITOである。信号供給用導体67は、例えば、図8に示すスイッチング素子55、56の各他方の端子の共通接続ノードNoutに相当する。第1平坦化層15Aが信号供給用導体67まで取り除かれ、第1平坦化層15Aの表面に形成されている導体66が信号供給用導体67と電気的に接続される。
このように、本実施形態では、平坦化膜15を2層構造として、第1平坦化層15Aと第2平坦化層15Bとの間に設けた導体66によって反射電極63と信号供給用導体67とを電気的に接続する。このような構造によって、任意の位置に接続部CPを設けることができる。その結果、第1基板14に形成された信号供給用導体67を始めとした配線のレイアウトによる接続部CPの位置の制限が緩和される。その結果、最下位ビットに対応する分割画素を画素の最も中心寄りに配置し、その外側により上位のビットに対応する分割画素を配置する構造を比較的容易に実現することができる。
図13は、1つの副画素を示す図である。次の説明においては、図11に示す画素PXが有する副画素50B、50R、50G、50Wを一般化して副画素50Sと表記する。それぞれの第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1を一般化して第1分割画素50S1と表記する。また、それぞれの第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2を一般化して第2分割画素50S2と表記する。本例において、副画素50Sの形状は、一辺の長さが1の正方形である。第1分割画素50S1の形状は、1辺がa、他の1辺がbの長方形(正方形を含む)である。
面積階調において、第1分割画素50S1の面積(a×b)と第2分割画素50S2の面積(1−a×b)との比(面積比)は、(a×b):(1−a×b)=1:2とする必要がある。K=a+bとすると、Kの大きさが最も小さい場合に、反射有効面積が最大となる。前述した面積比から、b=1/(3×a)なので、K=a+/(3×a)となる。Kをaで微分すると、K’=1−3/aなので、Kが最小となるとき、すなわちK’=0のときのaは1/√3となる。b=1/(3×a)とa=1/√3との関係から、b=1/√3となる。すなわち、第2分割画素50S2が正方形のとき、第1分割画素50S1もa=bの正方形とすることにより、反射有効面積は最大となるので好ましい。このとき、第2分割画素50S2の1辺の長さと第1分割画素50S1の1辺の長さとの比は、1:1/√3である。なお、第1分割画素50S1の形状が長辺と短辺とを有する長方形であることを排除するものではない。
(本実施形態と第1比較例との対比)
図14は、第1比較例に係る画素による階調表現を説明するための図である。第1比較例において、画素PX1z、PX1o、PX1t、PX1sは、Y方向に延在する副画素がX方向に配列された構造である。これらを区別しない場合、画素PX1という。赤色を表示する副画素は、第1分割画素150R1と第2分割画素150R2とを有する。緑色を表示する副画素は、第1分割画素150G1と第2分割画素150G2とを有する。青色を表示する副画素は、第1分割画素150B1と第2分割画素150B2とを有する。白色を表示する副画素は、第1分割画素150W1と第2分割画素150W2とを有する。
第1比較例において、画素PX1zは0階調、画素PX1oは1階調、画素PX1tは2階調、画素PX1sは3階調を示す。この場合、0階調を表示する画素PX1zと同一の表示が、1階調を表示する画素PX1oと2階調を表示する画素PXtとがY方向に隣接する部分に現れている。その結果、第1比較例は、正方形形状に配列された4個の画素PX1z、PX1o、PX1t、PX1sのそれぞれが異なる階調で表示された場合に、それぞれの階調を明確に区別して表示することができにくくなる。これに対して、本実施形態は、図11に示したように、正方形形状に配列された4個の画素PXz、PXo、PXt、PXsのそれぞれが異なる階調で表示された場合であっても、それぞれの階調を明確に区別して表示することができる。
第1比較例において、1つの画素PX1は、Y方向に延在する3本の空間65と、X方向に延在する1本の空間65とを含む。画素PX1は正方形であり、それぞれの空間65及び空間65は画素PX1のいずれか1辺に平行である。これらの長さを1とすると、1つの画素PX1に含まれる空間65及び空間65の長さは4である。
本実施形態においては、図10に示すように、画素PXは、Y方向に延在する1本の空間65及び2本の空間65AIと、X方向に延在する1本の空間65及び2本の空間65BIとを含む。画素PXは正方形であり、それぞれの空間65、空間65AI、空間65、空間65BIは、画素PX1のいずれか1辺に平行である。第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、いずれも正方形であり、第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2との面積比は、1:2である。このとき、画素PXが有する正方形の副画素50B、50R、50G、50Wと正方形の第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1との1辺の比は、1:1/√3である。空間65及び空間65の長さを1とすると、空間65及び空間65の長さは√3になる。したがって、1つの画素PXに含まれる空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの長さは2+4/√3=4.31である。
第1比較例と本実施形態とで、空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの幅は同一であるとすると、本実施形態の画素PXに含まれる空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの長さは、第1比較例の画素PX1に含まれる空間65、空間65の長さよりもやや大きい程度である。その結果、本実施形態は、第1比較例とほぼ同等の反射有効面積比を確保できるので、反射表示における画質は第1比較例とほぼ同等である。
(本実施形態と第2比較例との対比)
図15は、第2比較例に係る画素による階調表現を説明するための図である。第2比較例において、画素PX2z、PX2o、PX2t、PX2sは、Y方向に延在する副画素がY方向に配列された構造である。これらを区別しない場合、画素PX2という。赤色を表示する副画素は、第1分割画素250R1と、第1分割画素250R1のY方向両側に設けられた2個の第2分割画素250R2とを備える。緑色を表示する副画素は、第1分割画素250G1と、第1分割画素250G1のY方向両側に設けられた2個の第2分割画素250G2とを備える。青色を表示する副画素は、第1分割画素250B1と、第1分割画素250B1のY方向両側に設けられた2個の第2分割画素250B2とを備える。白色を表示する副画素は、第1分割画素250W1と、第1分割画素250W1のY方向両側に設けられた2個の第2分割画素250W2とを備える。
第2比較例において、画素PX2zは0階調、画素PX2oは1階調、画素PX2tは2階調、画素PX2sは3階調を示す。この場合、図15に示すように、正方形形状に配列された4個の画素PX2z、PX2o、PX2t、PX2sのそれぞれが異なる階調で表示された場合であっても、それぞれの階調を明確に区別して表示することができる。この点は、図11に示す、本実施形態の4個の画素PXz、PXo、PXt、PXsでも同様である。
第2比較例において、1つの画素PX2は、Y方向に延在する3本の空間65と、X方向に延在する2本の空間65とを含む。画素PX1は正方形であり、それぞれの空間65及び空間65は画素PX1のいずれか1辺に平行である。これらの長さを1とすると、1つの画素PX2に含まれる空間65及び空間65の長さは5である。前述した通り、本実施形態において、1つの画素PXに含まれる空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの長さは2+4/√3=4.31である。
第2比較例と本実施形態とで、空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの幅は同一であるとすると、本実施形態の画素PXに含まれる空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの長さは、第2比較例の画素PX2に含まれる空間65、空間65の長さよりも小さい。このため、本実施形態は、第2比較例よりも反射有効面積比が大きくなるので、反射表示における画質は第2比較例よりも高くなる。
(本実施形態と第3比較例との対比)
図16は、第3比較例に係る画素を示す図である。図17は、第3比較例に係る画素による階調表現を説明するための図である。第3比較例において、画素PXは、Y方向に延在する副画素がY方向に配列された構造である。青色を表示する副画素は、X方向に延在する第1分割画素350B1と、第1分割画素350B1のY方向両側に設けられ、かつX方向に延在する2個の第2分割画素350B2とを備える。赤色を表示する副画素は、X方向に延在する第1分割画素350R1と、第1分割画素350R1のY方向両側に設けられ、かつX方向に延在する2個の第2分割画素350R2とを備える。緑色を表示する副画素は、X方向に延在する第1分割画素350G1と、第1分割画素350G1のY方向両側に設けられ、かつX方向に延在する2個の第2分割画素350G2とを備える。白色を表示する副画素は、X方向に延在する第1分割画素350W1と、第1分割画素350W1のY方向両側に設けられ、かつX方向に延在する2個の第2分割画素350W2とを備える。
第3比較例において、図17に示す画素PX3zは0階調、画素PX3oは1階調、画素PX3tは2階調、画素PX3sは3階調を示す。この場合、図17に示すように、正方形形状に配列された4個の画素PX3z、PX3o、PX3t、PX3sのそれぞれが異なる階調で表示された場合であっても、それぞれの階調を明確に区別して表示することができる。この点は、図11に示す、本実施形態の4個の画素PXz、PXo、PXt、PXsでも同様である。
第3比較例において、1つの画素PX3は、図16に示すように、Y方向に延在する1本の空間65と、X方向に延在する5本の空間65とを含む。画素PX1は正方形であり、それぞれの空間65及び空間65は画素PX3のいずれか1辺に平行である。これらの長さを1とすると、1つの画素PX3に含まれる空間65及び空間65の長さは7である。前述した通り、本実施形態において、1つの画素PXに含まれる空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの長さは2+4/√3=4.31である。
第3比較例と本実施形態とで、空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの幅は同一であるとすると、本実施形態の画素PXに含まれる空間65、空間65AI、空間65、空間65BIの長さは、第3比較例の画素PX2に含まれる空間65、空間65の長さよりも小さい。具体的には、本実施形態における空間の長さは、第3比較例の60%程度である。このため、本実施形態は、第2比較例よりも反射有効面積比が大きくなるので、反射表示における画質は第3比較例よりも高くなる。
以上、本実施形態は、1つの画素が、最も下位のビットに対応する分割画素は画素の中心に最も近い位置に配置され、面積階調のビットが上位になるにしたがい、そのビットに対応する分割画素は画素の中心から離れた位置であって、画素の中心の周りに配置される構造を備えている。このため、本実施形態は、明確な階調表現を実現でき、かつ反射有効面積比又は分割画素の表示に寄与する面積の低下を抑制できる。その結果、本実施形態は、副画素を分割することによる画質への影響を抑制し、かつ、かつ階調の表現力の低下を抑制することができる。
[1−7.第1変形例]
図18は、本実施形態の第1変形例に係る画素を示す図である。前述した画素PXは2ビットであったが、画素PXaは、3ビットである。画素PXaは、8段階の階調を表現できる。画素PXaは、青色を表示する副画素50Baと、赤色を表示する副画素50Raと、緑色を表示する副画素50Gaと、白色を表示する副画素50Waとを有する。副画素50Baは、第1分割画素50B1と、第2分割画素50B2と、第3分割画素50B3とを備える。副画素50Raは、第1分割画素50R1と、第2分割画素50R2と、第3分割画素50R3とを備える。副画素50Gaは、第1分割画素50G1と、第2分割画素50G2と、第3分割画素50G3とを備える。副画素50Waは、第1分割画素50W1と、第2分割画素50W2と、第3分割画素50W3とを備える。
第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、副画素50Ba、50Ra、50Ga、50Waの最下位のビットに対応する表示領域である。第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2は、副画素50Ba、50Ra、50Ga、50Waの最下位のビットの次に上位のビットに対応する表示領域である。第2分割画素50B3、50R3、50G3、50W3は、副画素50Ba、50Ra、50Ga、50Waの最下位のビットよりも2つ上位のビットに対応する表示領域である。本変形例では、第3分割画素50B3、50R3、50G3、50W3は、副画素50Ba、50Ra、50Ga、50Waの最上位のビットに対応する。
第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、画素PXaの中心PXCaの周りに配置される。これらは、最も中心PXCa寄りに配置される。第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1よりも上位のビットに対応する第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2は、第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1の外側に配置される。これらは、画素PXaの中心PXCaを囲むように配置される。第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2よりも上位のビットに対応する第3分割画素50B3、50R3、50G3、50W3は、第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2の外側に配置される。これらも、画素PXaの中心PXCaを囲むように配置される。
第1分割画素50B1、50R1、50G1、50W1は、それぞれの分割電極が図12に示す導体66と電気的に接続する接続部CB1、CR1、CG1、CW1を有している。第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2は、それぞれの分割電極が図12に示す導体66と電気的に接続する接続部CB2、CR2、CG2、CW2を有している。第3分割画素50B3、50R3、50G3、50W3は、それぞれの分割電極が図12に示す導体66と電気的に接続する接続部CB3、CR3、CG3、CW3を有している。
このような構造により、画素PXaは、8段階の階調を表示できる。また、画素PXa前述した実施形態と同様に、明確な階調表現を実現し、かつ反射有効面積比を高めて反射表示の画質を向上させることができる。
[1−8.第2変形例]
図19は、本実施形態の第2変形例に係る画素を示す図である。前述した画素PX及び画素PXaは、青色、赤色、緑色及び白色の4色を表示するものであるが、画素PXbは、青色、赤色及び緑色の3色を表示するものである。画素PXbは2ビットであり、4段階の階調を表現できる。画素PXbの形状は、平面視が六角形(この例では正六角形)である。具体的には、隣接する画素PXb間を区画する空間65で囲まれた内側の領域が、画素PXbである。画素PXbは、青色を表示する副画素50Bbと、赤色を表示する副画素50Rbと、緑色を表示する副画素50Gbとを有する。
3個の副画素50Bb、50Rb、50Gbは、画素PXbの中心PXCを基準としたとき、中心角θb、θr、θgの範囲の表示領域である。副画素50Bb、50Rb、50Gbは、画素PXbの中心PXCから放射状に延びる2本の空間65と、空間65とで囲まれた内側の領域である。それぞれの副画素50Bb、50Rb、50Gbの形状は菱形である。それぞれの副画素50Bb、50Rb、50Gbの面積は等しい。このため、中心角は、θb=θr=θg=120度である。それぞれの副画素50Bb、50Rb、50Gbに対応するカラーフィルタ22の特性等に応じて、それぞれの副画素50Bb、50Rb、50Gbの面積を変更してもよい。これらの面積は、中心角θb、θr、θgを異ならせることにより、変更することができる。
副画素50Bbは、第1分割画素50B1と、第2分割画素50B2とを備える。副画素50Rbは、第1分割画素50R1と、第2分割画素50R2とを備える。副画素50Gbは、第1分割画素50G1と、第2分割画素50G2とを備える。第1分割画素50B1、50R1、50G1は、副画素50Ba、50Ra、50Gaの最下位のビットに対応する表示領域である。第2分割画素50B2、50R2、50G2は、副画素50Ba、50Ra、50Gaの最下位のビットの次に上位のビットに対応する表示領域である。本変形例では、第2分割画素50B3、50R3、50G3、50W3は、副画素50Ba、50Ra、50Ga、50Waの最上位のビットに対応する。
第1分割画素50B1、50R1、50G1は、副画素50Bb、50Rb、50Gb内を2つの領域に区画する空間65CIと、画素PXbの中心PXCから放射状に延びる2本の空間65とで囲まれた領域である。第2分割画素50B2、50R2、50G2は、副画素50Bb、50Rb、50Gb内を2つの領域に区画する空間65CIと、画素PXbの中心PXCから放射状に延びる2本の空間65と、空間65とで囲まれた領域である。
第1分割画素50B1、50R1、50G1は、画素PXbの中心PXCbの周りに配置される。これらは、最も中心PXCb寄りに配置される。第1分割画素50B1、50R1、50G1よりも上位のビット(本変形例では最上位)に対応する第2分割画素50B2、50R2、50G2は、第1分割画素50B1、50R1、50G1の外側に配置される。これらは、画素PXaの中心PXCaを囲むように配置される。
第1分割画素50B1、50R1、50G1は、それぞれの分割電極が図12に示す導体66と電気的に接続する接続部CB1、CR1、CG1を有している。第2分割画素50B2、50R2、50G2、50W2は、それぞれの分割電極が図12に示す導体66と電気的に接続する接続部CB2、CR2、CG2を有している。
このような構造により、画素PXbは、青色、赤色及び緑色の3色表示において、4段階の階調を表示できる。また、画素PXb前述した実施形態及びその変形例と同様に、明確な階調表現を実現し、かつ反射有効面積比を高めて反射表示の画質を向上させることができる。本実施形態、第1変形例及び第2変形例では、副画素を3個又は4個有する例を説明したが、副画素の数は限定されない。例えば、1つの画素は、5個以上の副画素を有していてもよい。
<2.電子機器>
以上説明した本開示に係る半透過型液晶表示装置1は、電子機器に入力された映像信号又は電子機器内で生成した映像信号を、画像又は映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示部(表示装置)として用いることが可能である。次に、半透過型液晶表示装置1が表示部として適用された電子機器、すなわち、本開示に係る電子機器の具体例について説明する。
(適用例1)
図20に示す電子機器は、半透過型液晶表示装置1が適用されるテレビジョン装置である。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511及びフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、映像表示画面部510に、半透過型液晶表示装置1が適用される。すなわち、テレビジョン装置の画面は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有していてもよい。
(適用例2)
図21及び図22に示す電子機器は、半透過型液晶表示装置1が適用されるディジタルカメラである。このディジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523及びシャッターボタン524を有しており、表示部522には、半透過型液晶表示装置1が適用されている。したがって、ディジタルカメラの表示部522は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有していてもよい。
(適用例3)
図23に示す電子機器は、半透過型液晶表示装置1が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部531、当該本体部531の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ532、撮影時のスタート/ストップスイッチ533及び表示部534を有している。そして、表示部534には、半透過型液晶表示装置1が適用されている。したがって、このビデオカメラの表示部534は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有していてもよい。
(適用例4)
図24に示す電子機器は、半透過型液晶表示装置1が適用されるノート型パーソナルコンピュータである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体541、文字等の入力操作のためのキーボード542及び画像を表示する表示部543を有している。表示部543は、半透過型液晶表示装置1が適用されている。このため、ノート型パーソナルコンピュータの表示部543は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有していてもよい。
(適用例5)
図25から図31に示す電子機器は、半透過型液晶表示装置1が適用される携帯電話機である。図25は携帯電話機を開いた状態での正面図、図26は携帯電話機を開いた状態での右側面図、図27は携帯電話機を折りたたんだ状態での上面図、図28は携帯電話機を折りたたんだ状態での左側面図、図29は携帯電話機を折りたたんだ状態での右側面図、図30は携帯電話機を折りたたんだ状態での背面図、図31は携帯電話機を折りたたんだ状態での正面図である。当該携帯電話機は、例えば、上側筐体551と下側筐体552とを連結部(ヒンジ部)553で連結したものであり、ディスプレイ554、サブディスプレイ555、ピクチャーライト556及びカメラ557を有している。ディスプレイ554は、半透過型液晶表示装置1が取り付けられている。このため、携帯電話機のディスプレイ554は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有していてもよい。
(適用例6)
図32に示す電子機器は、携帯型コンピュータ、多機能な携帯電話、音声通話可能な携帯コンピュータ又は通信可能な携帯コンピュータとして動作し、いわゆるスマートフォン、タブレット端末と呼ばれることもある、情報携帯端末である。この情報携帯端末は、例えば筐体601の表面に表示部602を有している。この表示部562は、半透過型液晶表示装置1である。
<5.本開示の構成>
本開示は以下のような構成を採ることができる。
(1)複数の副画素を有する複数の画素を含み、
それぞれの前記副画素は、前記画素の中心の周りに配置され、かつ複数の表示領域に分割されて前記表示領域の組合せによってNビットの面積階調が可能であり、
最も下位のビットに対応する前記表示領域は前記画素の中心に最も近い位置に配置され、最も下位のビットに対応する前記表示領域は前記画素の中心に最も近い位置に配置され、面積階調のビットが上位になるにしたがい、対応する前記表示領域は前記画素の中心の周りであって、前記画素の中心から離れた位置に配置される、表示装置。Nは2以上の自然数。
(2)それぞれの前記表示領域に対応した電極が表面に形成される第1平坦化層と、
前記第1平坦化層と前記画素に与えられる映像信号を印加するための信号供給用導体との間に形成される第2平坦化層と、
前記第1平坦化層と前記第2平坦化層との間に設けられて、前記電極と前記信号供給用導体とを電気的に接続する導体と、
を含む、前記(1)に記載の表示装置。
(3)前記電極と前記電極に対向する対向電極との間に設けられた液晶層を含み、
それぞれの前記副画素の最も下位のビットに対応する前記表示領域と前記導体とが接続される接続部を、前記画素の中心に寄せて配置して、前記液晶層を形成するための空間を形成するためのスペーサを前記接続部に設ける、前記(2)に記載の表示装置。
(4)それぞれの前記副画素及び最も下位のビットに対応するそれぞれの前記表示領域は、正方形である、前記(1)から前記(3)のいずれか1つに記載の表示装置。
(5)前記電極は、入射した光を反射する、前記(1)から前記(4)のいずれか1つに記載の表示装置。
(6)前記(1)から前記(5)のいずれか1つに記載の表示装置を有する電子機器。
以上、本開示について説明したが、上述した内容により本開示が限定されるものではない。また、上述した本開示の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本開示の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。
1 半透過型液晶表示装置
10 パネル部
11 偏光板
12 1/2波長板
13 1/4波長板
14 第1基板
15 平坦化膜
15A 第1平坦化層
15B 第2平坦化層
20 パネル部
21 透明電極
22 カラーフィルタ
23 第2基板
24 1/4波長板
25 1/2波長板
26 偏光板
27 散乱層
30 液晶層
40 バックライト部
50 画素(副画素)
50B、50Ba、50R、50Ra、50G、50Ga、50W、50Wa、50S 副画素
50B1、50R1、50G1、50W1、50S1 第1分割画素
50B2、50R2、50G2、50W2、50S2 第2分割画素
50B3、50R3、50G3、50W3 第3分割画素
54、55 スイッチング素子
57 ラッチ部
61 信号線
62 走査線
63 反射電極
65、65AI、65、65BI、65、65CI、65 空間
66 導体
67 信号供給用導体
271、271a 光散乱膜
501B1、501R1、501G1、501W1 第1分割電極
501B2、501R2、501G2、501W2 第2分割電極
AX1 散乱中心軸
CB1、CR1、CG1、CW1、CB2、CR2、CG2、CW2、CB3、CR3、CG3、CW3 接続部
out 共通接続ノード(出力ノード)
PX、PXa、PXb、PX1、PX2、PX3 画素
SP スペーサ

Claims (5)

  1. 複数の副画素を有する複数の画素と、
    それぞれの前記表示領域に対応した電極と前記電極に対向する対向電極との間に設けられた液晶層と、
    前記電極と前記画素に与えられる映像信号を印加するための信号供給用導体とを電気的に接続する導体と、を含み、
    それぞれの前記副画素は、前記画素の中心の周りに配置され、かつ複数の表示領域に分割されて前記表示領域の組合せによってNビットの面積階調が可能であり、
    最も下位のビットに対応する前記表示領域は前記画素の中心に最も近い位置に配置され、面積階調のビットが上位になるにしたがい、対応する前記表示領域は前記画素の中心の周りであって、前記画素の中心から離れた位置に配置され
    それぞれの前記副画素及び最も下位のビットに対応するそれぞれの前記表示領域は、正方形であり、
    それぞれの前記副画素の最も下位のビットに対応する前記表示領域と前記導体とが接続される接続部が前記画素の中心に寄せて配置され、
    前記液晶層を形成するための空間を形成するためのスペーサが前記接続部に設けられている、表示装置。
    Nは2以上の自然数。
  2. それぞれの前記副画素の最も下位のビット以外の上位ビットに対応する前記表示領域と前記導体とが接続される接続部が前記画素の中心から最も離れた前記正方形の頂点に寄せて配置されている、
    請求項1に記載の表示装置
  3. 前記電極が表面に形成される第1平坦化層と、
    前記第1平坦化層と前記信号供給用導体との間に形成される第2平坦化層と、を含み、
    前記導体は、前記第1平坦化層と前記第2平坦化層との間に設けられている、
    請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記電極は、入射した光を反射する、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の表示装置を有する電子機器。
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