JP2005316416A - 液晶パネルおよび液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶ディスプレイ装置の液晶パネルにおいて、色濃度と輝度とを改善し、液晶パネルの表示の品質をさらに高める画素構造について提供するものである。
【解決手段】 本発明の液晶パネルは複数の画素がマトリックス状に配列された液晶パネルにおいて、画素は、赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルと、補助サブピクセルとを含むとともに、補助サブピクセルは、半透過反射領域を有することを特徴とする液晶パネルとした。
【選択図】 図４Ａ

Description

本発明は、液晶ディスプレイに関し、特に、改善したカラーと輝度を備える液晶パネルに関するものである。

薄型、軽量、省電力化の特色により、液晶ディスプレイは、既に携帯型パソコン、デジタルカメラ、プロジェクターなどの電子製品に幅広く用いられている。一般的に、液晶パネルは透過型（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ ｔｙｐｅ）、反射型（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）、半透過反射型（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）の３タイプに分けることができる。透過型液晶パネルは、バックライトモジュールを光源とし、反射型液晶パネルは、環境光を光源とし、半透過反射型液晶パネルは、バックライトモジュールまたは環境光を光源としている。

従来の液晶パネルの画素構造としては、例えば特許文献１のようなものがある。図１および図２に従来の液晶パネルの画素構造の一例を示す。図１は画素構造の平面図を示しており、図２は図１の２−２部分における概略断面図を示している。液晶パネルの画素構造１０１は、ストライプ状に配列された赤色サブピクセル（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）１０１Ｒと、緑色サブピクセル１０１Ｇと、青色サブピクセル１０１Ｂとを含んでいる。各サブピクセルは、下基板１００と、素子層１０４と、液晶層１０６と、フィルター１０３、１０５、１０７と、上基板１０２とを含んでいる。素子層１０４は、下基板１００の上方に設置され、ゲートライン、データライン、トランジスタ、保護層、画素電極などを含むことができる。上基板１０２と下基板１００とは、相対して設置される。フィルター１０３、１０５および１０７は、上基板１０２上に設置され、下基板１００に対面している。そして、フィルター１０３は赤色サブピクセル１０１Ｒ、フィルター１０５は緑色サブピクセル１０１Ｇと、フィルター１０７は、青色サブピクセル１０１Ｂとに対応する。液晶層１０６は、素子層１０４とフィルター１０３、１０５と１０７の間に設置される。

特開２００４−１０２２９２号公報

透過型または反射型の液晶パネルでは、高い輝度および色濃度を有することが求められる。そこで、これに対応するために、フィルターの厚さを増加させる必要がある。しかしながら、フィルターの厚さを増加させた場合、透過型液晶パネルにおいては光の透過率が、反射型液晶パネルにおいては反射率が低下するため、液晶パネルの輝度が低下してしまう。この輝度の低下に対して、反射域の面積を増加させることにより改善することは可能である。しかし、この方法で輝度を改善することはできても、色濃度まで改善することはできない。

現在、画像情報を表示するディスプレイにおいて、液晶ディスプレイの技術は従来の陰極線管技術にかわり普及してきていることから、上記課題の改善が要求されている。

本願発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、液晶ディスプレイ装置の液晶パネルにおいて、色濃度と輝度とを改善し、液晶パネルの表示の品質をさらに高める画素構造について提供するものである。

そして、本発明にかかる画素構造と、パネル制御回路とを用いて、二重に液晶パネルを調整することで、パネルの色濃度を改善し、輝度を高める液晶ディスプレイ装置を提供するものである。

上記の問題を解決するために、本発明者が鋭意研究した結果、本発明は複数の画素がマトリックス状に配列された液晶パネルにおいて、画素は、赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルと、補助サブピクセルとを含むとともに、補助サブピクセルは、半透過反射領域を有することを特徴とする液晶パネルとした。ここで半透過反射領域を有するサブピクセルとは、一つのサブピクセルに反射域と透過域との両方の領域を有しているものを言う。そして、補助サブピクセルは、半透過反射領域を有するもののほかに、透過領域、反射領域のいずれかを有するものであっても良い。

本発明における画素構造は、赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルとから構成される従来の画素構造に、補助サブピクセルを加えることにより、色濃度と輝度の調節しやすくするものである。

上記画素における、補助サブピクセルは、白色フィルター、黄色フィルターまたは緑色フィルターのいずれかを有することが好ましい。また、白色フィルターと緑色フィルターまたは白色フィルターと黄色フィルターのいずれかの組合せで構成される二色フィルターを有することもできる。

さらに、各画素を構成する赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルとは、半透過反射領域、透過領域、反射領域のいずれかを有することが好ましい。そして、画素における赤色サブピクセル、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルと、補助サブピクセルとは、ストライプ状に配列しても良いし、モザイク状に配列しても良い。

そして、本発明の液晶パネルは、上記に記載の液晶パネルと、環境光の輝度を検出し、検出信号を出力する光検出器と、検出信号に基づいて液晶パネルのコントラストを計算し、第一コントラスト調整信号を出力するコントラスト計算装置と、第一コントラスト調整信号に基づいてカラー画像信号に変換するカラー制御装置と、変換されたカラー画像信号を入力し、駆動信号を出力することで液晶パネルを駆動する液晶パネル駆動装置と、を有する液晶ディスプレイ装置とした。

上記の液晶ディスプレイ装置に加え、第二コントラスト調整信号を出力する手動装置と、第一コントラスト調整信号と第二コントラスト調整信号とを入力しするとともに、第一コントラスト調整信号と第二コントラスト調整信号のいずれかに基づいてカラー画像信号に変換する信号切替え装置とを有する液晶ディスプレイ装置であることが好ましい。

本発明の液晶ディスプレイ装置における液晶パネルの画素構造を、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルに加えて、補助サブピクセル用いている。これにより、液晶パネルの色濃度の調整が可能である。また、本発明の液晶ディスプレイにおいて、上記のパネルと、パネル制御回路を用いることにより、二重に液晶パネルの色濃度を調整することができるので、液晶パネルの色濃度が改善され、輝度を高めることが可能となる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図３には、本発明の実施例に基づいた液晶パネルの平面図を示している。図３によれば、液晶パネル２００は、マトリックス状に複数配列された画素２０１を含んでいる。

図４Ａには、本発明の実施例に基づいた半透過反射型液晶パネルの画素の平面図を示している。各画素２０１には、赤色サブピクセル（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）２０１Ｒと、緑色サブピクセル２０１Ｇと、青色サブピクセル２０１Ｂと、補助（ａｕｘｉｌｉａｒｙ）サブピクセル２０１Ａとを含んでいる。そして、各サブピクセルはストライプ状に配列されている。

本実施例では、補助サブピクセル２０１Ａは、透過領域２０２と、反射領域２０４で構成された半透過反射領域２０６を有する。また、赤色サブピクセル２０１Ｒ、緑色サブピクセル２０１Ｇと、青色サブピクセル２０１Ｂも同じく、半透過反射領域２０６を有する。また、各サブピクセルは、フィルターを含む。例えば、赤色サブピクセル２０１Ｒは、赤色フィルター２０３を含み、緑色サブピクセル２０１Ｇは、緑色フィルター２０５を含み、青色サブピクセル２０１Ｂは、青色フィルター２０７を含む。さらに、補助サブピクセル２０１Ａは、補助フィルター２０９を含む。ここでは、補助フィルター２０９の透過率は、効果的に画素２０１の輝度を増加するために、赤色または青色フィルターより高くなるように形成される。また、補助フィルター２０９は、白色（無色または透明）、黄色または緑色のいずれかのフィルターからなるものである。

図４Ｂには、本発明の実施例に基づく反射型液晶パネルの画素の平面図を示している。反射型液晶パネル２００の画素２０１は、赤色サブピクセル２０１Ｒ、緑色サブピクセル２０１Ｇ、青色サブピクセル２０１Ｂと、補助サブピクセル２０１Ａを含み、各サブピクセルは、ストライプ状に配列されている。

図４Ｂによれば、補助サブピクセル２０１Ａは、透過領域２０２と、反射領域２０４で構成された半透過反射領域２０６を有する。また、赤色サブピクセル２０１Ｒ、緑色サブピクセル２０１Ｇと、青色サブピクセル２０１Ｂは、反射領域２０４を有する。さらに、各サブピクセルは、フィルターを含む。例えば、赤色サブピクセル２０１Ｒは、赤色フィルター２０３を、緑色サブピクセル２０１Ｇは緑色フィルター２０５を、青色サブピクセル２０１Ｂは青色フィルター２０７を含む。そして、補助サブピクセル２０１Ａは補助フィルター２０９を含む。また、補助フィルター２０９は、白色（無色または透明）、黄色または緑色のいずれかのフィルターからなるものである。

図４Ｃには、本発明の実施例に基づく透過型液晶パネルの画素の平面図を示している。半透過反射型液晶パネル２００の画素２０１は、赤色サブピクセル２０１Ｒと、緑色サブピクセル２０１Ｇと、青色サブピクセル２０１Ｂと、補助サブピクセル２０１Ａとを含み、各サブピクセルは、ストライプ状に配列されている。

図４Ｃにより、補助サブピクセル２０１Ａは、透過領域２０２と、反射領域２０４とで構成された半透過反射領域２０６を有する。また、赤色サブピクセル２０１Ｒ、緑色サブピクセル２０１Ｇ、青色サブピクセル２０１Ｂは、透過領域２０２を有する。さらに、各サブピクセルはフィルターを含む。例えば、赤色サブピクセル２０１Ｒは赤色フィルター２０３を、緑色サブピクセル２０１Ｇは緑色フィルター２０５を、青色サブピクセル２０１Ｂは青色フィルター２０７を含む。また、補助サブピクセル２０１Ａは補助フィルター２０９を含む。そして、補助フィルター２０９は白色（無色または透明）フィルター、黄色フィルターまたは緑色フィルターのいずれかからなるものである。

液晶パネル２００を製造する場合、透過領域２０２と反射領域２０４との面積比を調節することによってカラーの濃度と画素の輝度を調節することができる。白色フィルターを用いるメリットは２つある。第一に、白色光を各画素に混合させることによりパネルの色濃度を調整することができることである。第二に、白色フィルターは高透過率（低吸収率）を有するため、輝度を高めることができることである。また、黄色フィルターまたは緑色フィルターを用いるのは、人の目が高い輝度の状態下で、緑色または黄色の識別に対して比較的敏感であり、より高いカラー飽和度を必要とするためである。そして、緑色フィルター及び黄色フィルターの透過率が青色フィルターや赤色フィルターより高いことから、液晶パネルの輝度の上昇に対しても有効である。

上述の補助フィルター２０９は、単一色のカラーフィルターを有しているが、本発明はこれに限定するものではない。補助フィルター２０９は、二色フィルターとすることができる。図５には、本発明の実施例に基づく二色の補助サブピクセルの平面図を示している。補助サブピクセル２０１Ａは、二色の補助フィルター２０９を含む。本実施例では、補助フィルター２０９は、白色部２０９’と黄色部２０９”との組合せか、白色部２０９’と緑色部２０９”部との組合せである。これらの組合せによれば透過型液晶パネル、反射型パネル、半透過反射型液晶パネルのいずれの液晶パネルにおいても、二色の補助サブピクセル２０９を用いることにより、輝度の増加と色濃度の改善が可能となる。ここで、二色フィルターを用いるのは、二色フィルターの白色光によりパネルの色濃度を調節することができ、緑色光は黄色のカラーの飽和度を補うことができ、また黄色光は緑色のカラー飽和度を補うことができるからである。二色フィルターの白色部２０９’と黄色部２０９”および白色部２０９’と緑色部２０９”の組合せは、一つまたは複数とすることが出来る。

上述の二色の補助サブピクセル２０１Ａは、半透過反射領域２０６を有するが、本発明はこれに限定しておらず、透過領域２０２または反射領域２０４を有することもできる。図６Ａは透過領域を有する二色の補助サブピクセルの平面図、図６Ｂに反射領域を有する二色の補助サブピクセルの平面図を示している。図６Ａでは、透過領域２０２を有する補助サブピクセル２０１Ａは、二色フィルター２０９を含む。二色フィルターは、白色部２０９’と黄色部２０９”および白色部２０９’と緑色部２０９”の組合せは、一つまたは複数とすることが出来る。

また、図６Ｂでは、反射領域２０４を有する補助サブピクセル２０１Ａは、二色フィルター２０９を含み、白色部２０９’と黄色部２０９”または白色部２０９’と緑色部２０９”とからなることができる。透過領域を有する補助サブピクセルと同様に、二色フィルターは、白色部２０９’と黄色部２０９”および白色部２０９’と緑色部２０９”の組合せは、一つまたは複数とすることが出来る

上述の実施例では、液晶パネル２００の画素２０１の赤色サブピクセル２０１Ｒと、緑色サブピクセル２０１Ｇと、青色サブピクセル２０１Ｂと、補助サブピクセル２０１Ａとは、ストライプ状に配列されているが、本発明はこれに限定しておらず、図７に示すように、モザイク状（ｍｏｓａｉｃ）に配列することもできる。

図８には、本発明の実施例に基づく液晶ディスプレイ装置のブロック図を示している。本発明の液晶ディスプレイ装置は、液晶パネル２００、光検出器１０、コントラスト計算装置１２、手動制御装置１４、信号切換え装置１６、カラー制御装置１８と、液晶パネル駆動装置２０を含む。液晶パネル２００は、図３に示すように、マトリックス状に配列した複数の画素２０１を含む。各画素２０１は、赤色サブピクセル２０１Ｒ、緑色サブピクセル２０１Ｇ、青色サブピクセル２０１Ｂと、補助サブピクセル２０１Ａを含み、補助サブピクセル２０１Ａは、半透過反射領域２０６を有する。

補助サブピクセル２０１Ａは、補助フィルター２０９を含む。ここでは、補助フィルター２０９は、白色（無色または透明）、黄色と、緑色のいずれかから選ばれるフィルター、または二色フィルター（図５）とすることができる。二色フィルターは、白色フィルターと緑色フィルターと、または白色フィルターと黄色フィルターとのいずれかの組合せとすることができる。また二色の補助フィルター２０９を含む補助サブピクセル２０１Ａは、透過領域２０２（図６Ａ）、または反射領域２０４（図６Ｂ）を有することができる。また、赤色サブピクセル２０１Ｒと、緑色サブピクセル２０１Ｇと、青色サブピクセル２０１Ｂと、補助サブピクセル２０１Ａとは、ストライプ状に配列（図４Ａ、４Ｂ、または４Ｃ）することもできるし、またはモザイク状（図７）に配列することもできる。

環境光の輝度が比較的高い時、液晶パネル２００のコントラストが低下することから、映像を肉眼ではっきりと認識するのは難しい。よって、本実施例では、液晶ディスプレイは、光検出器１０によって環境光の輝度を検出し、検出信号１１を出力する。コントラスト計算装置１２が検出信号１１を入力後、輝度値に変換する。続いて、輝度値に基づいて液晶パネル２００のコントラストを再計算し、第一コントラスト調整信号１３を出力する。カラー制御装置１８は、第一コントラスト調整信号１３に基づいて出力されたカラー画像信号１７を変換する。すると、液晶パネル駆動装置２０には、変換されたカラー画像信号１９が入力され、駆動信号２１を出力し、液晶パネル２００を駆動する。液晶パネル２００が起動すると、液晶パネル２００中の液晶分子は自動的に、その傾斜角度を調整するようになる。さらに、信号切換え装置１６は、コントラスト計算装置１２と手動制御装置１４との間に接続することができる。手動制御装置１４は、第二コントラスト調整信号１５を出力する。そして、信号切換え装置１６は、第一コントラスト調整信号１３と第二コントラスト調整信号１５とを入力し、第一コントラスト信号と台にコントラスト信号のいずれか一つをカラー制御装置１８に出力し、カラー画像信号１７に変換する。ここでは、信号切換え装置１６は、第二コントラスト調整信号１５が入力されていない時にのみ、第一コントラスト調整信号１３をカラー制御装置１８に出力する。よって、本発明の液晶ディスプレイ装置では、自動または手動によってパネルのコントラストの調整を行うことができる。また、本発明の液晶パネル２００の画素構造は、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルに加え、補助サブピクセルを有するため、液晶パネルの色濃度を改善するとともに、輝度を高めることができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来の液晶パネルの画素構造の平面図を示している。 図１の２−２部分における概略断面図を示している。 本発明の実施例の、液晶パネルの平面図を示している。 本発明の実施例の、半透過反射型液晶パネルの画素の平面図を示している。 本発明の実施例の、反射型液晶パネルの画素の平面図を示している。 本発明の実施例の、透過型液晶パネルの画素の平面図を示している。 本発明の実施例の、二色の補助サブピクセルの平面図を示している。 本発明の実施例の、透過領域を有する二色の補助サブピクセルの平面図を示している。 本発明の実施例の、反射領域を有する二色の補助サブピクセルの平面図を示している。 本発明の実施例の、モザイク状にサブピクセルが配列された液晶パネルの画素構造の平面図を示している。 本発明の実施例の、液晶ディスプレイ装置のブロック図を示している。

符号の説明

１００ 下基板
１０１ 画素
１０１Ｂ 青色サブピクセル
１０１Ｇ 緑色サブピクセル
１０１Ｒ 赤色サブピクセル
１０２ 上基板
１０３ 赤色フィルター
１０４ 素子層
１０５ 緑色フィルター
１０６ 液晶層
１０７ 青色フィルター
１０ 光検出器
１１ 検出信号
１２ コントラスト計算装置
１３ 第一コントラスト調整信号
１４ 手動制御装置
１５ 第二コントラスト調整信号
１６ 信号切換え装置
１７ カラー画像信号
１８ カラー制御装置
１９ 変換されたカラー画像信号
２０ 液晶パネル駆動装置
２１ 駆動信号
２００ 液晶パネル
２０１ 画素
２０１Ａ 補助サブピクセル
２０１Ｂ 青色サブピクセル
２０１Ｇ 緑色サブピクセル
２０１Ｒ 赤色サブピクセル
２０２ 透過領域
２０３ 赤色フィルター
２０４ 反射領域
２０５ 緑色フィルター
２０６ 半透過反射領域
２０７ 青色フィルター
２０９ 補助
２０９’ 白色部
２０９” 黄色部または緑色部

Claims (12)

1. 複数の画素がマトリックス状に配列された液晶パネルにおいて、
   画素は、赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルと、補助サブピクセルとを含むとともに、補助サブピクセルは、半透過反射領域を有することを特徴とする液晶パネル。
2. 補助サブピクセルは、白色フィルター、黄色フィルターまたは緑色フィルターのいずれかである請求項１に記載の液晶パネル。
3. 補助サブピクセルは、二色フィルターである請求項１に記載の液晶パネル。
4. 二色フィルターは、白色フィルターと緑色フィルターまたは白色フィルターと黄色フィルターのいずれかの組合せで構成される請求項３に記載の液晶パネル。
5. 赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルとは、半透過反射領域、透過領域、反射領域のいずれかを有する請求項１に記載の液晶パネル。
6. 画素は、赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルと、補助サブピクセルとがストライプ状またはモザイク状のいずれかに配列される請求項１に記載の液晶パネル。
7. 複数の画素がマトリックス状に配列された液晶パネルにおいて、
   画素は、赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルと、補助サブピクセルとを含むとともに、補助サブピクセルは、透過領域、または反射領域のいずれかを有し、さらに二色フィルターを有することを特徴とする液晶パネル。
8. 二色フィルターは、白色フィルターと緑色フィルターまたは白色フィルターと黄色フィルターのいずれかの組合せで構成される請求項７に記載の液晶パネル。
9. 赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルとは、半透過反射領域、透過領域、反射領域のいずれかを有する請求項７に記載の液晶パネル。
10. 画素は、赤色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、青色サブピクセルと、補助サブピクセルとがストライプ状またはモザイク状のいずれかに配列される請求項７に記載の液晶パネル。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の液晶パネルと、
    環境光の輝度を検出し、検出信号を出力する光検出器と、
    検出信号に基づいて液晶パネルのコントラストを計算し、第一コントラスト調整信号を出力するコントラスト計算装置と、
    第一コントラスト調整信号に基づいてカラー画像信号に変換するカラー制御装置と、
    変換されたカラー画像信号を入力し、駆動信号を出力することで液晶パネルを駆動する液晶パネル駆動装置と、
    を有することを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
12. 第二コントラスト調整信号を出力する手動装置と、
    第一コントラスト調整信号と第二コントラスト調整信号とを入力しするとともに、第一コントラスト調整信号と第二コントラスト調整信号のいずれかに基づいてカラー画像信号に変換する信号切替え装置と、を更に有する請求項１１に記載の液晶ディスプレイ装置。

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