JP2009204899A - 電気光学装置、電子機器および電気光学装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気光学パネルで輝度調整を行なうことのできる電気光学装置、かかる電気光学装置を備えた電子機器、および電気光学装置の駆動方法を提供すること。
【解決手段】電気光学装置をヘッドアップディスプレイに用いるにあたって、画素１００ａは、２階調駆動されるサブ画素１００ｂ（Ｒ）、１００ｂ（Ｇ）を備え、サブ画素１００ｂ（Ｒ）、１００ｂ（Ｇ）は、複数の分割サブ画素（赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１、赤色用の第２分割サブ画素Ｒ２、緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１、および緑色用の第２分割サブ画素Ｇ２）により構成されている。このため、各サブ画素において画像表示に用いる分割サブ画素および分割サブ画素の数を切り換えるだけで、輝度を調整することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、各種情報をカラー表示可能な電気光学装置、この電気光学装置を備えた電子機器、および電気光学装置の駆動方法に関するものである。

液晶装置などといった電気光学装置では、複数の画素が所定方向に配列されている。このような電気光学装置のうち、例えば、液晶装置でカラー表示を行なう場合、複数の画素の各々が、赤色、緑色、青色に対応する３つのサブ画素によって構成され、３つのサブ画素は各々、２５６階調等の多階調で駆動されてフルカラー表示を行なうのが一般的である。また、電気光学装置が透過型の液晶装置の場合、輝度調整は、バックライト装置における出射光量を調整することにより可能である（特許文献１参照）。
特開平２−２９８９１６号公報

近年、電気光学装置は、直視型表示装置あるいは投射型表示装置等、様々な電子機器に用いられている。また、投射型表示装置のうち、車両のウィンドシールドガラスに各種画像を投射表示する表示装置については、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ／Head Up Display）と称せられており、かかる表示装置によれば、運転者は視線を落とさずとも情報を視認できるという利点がある。このような情報を表示する装置では、フルカラーで品位の高い画像を表示することよりも、装置構成の簡素化が望まれている。

また、ヘッドアップディスプレイにおいては、周囲の明るさによっては、輝度を調整する必要がある。例えば、昼間であれば、周囲の明るさに負けない輝度で画像を表示する必要があるのに対して、夜間では、輝度が高いとまぶしくて運転に支障をきたすため、輝度を低下させる必要がある。

しかしながら、画像の輝度を調整するにあたって、光源として用いたＬＥＤの電流調光では対応できない調光範囲、例えば１０００：１が求められる場合には、ＰＷＭ調光を行なうが、その際、調光周波数と液晶パネルでの駆動周波数が干渉し、画像が乱れるという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、電気光学パネルで輝度調整を行なうことのできる電気光学装置、かかる電気光学装置を備えた電子機器、および電気光学装置の駆動方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、複数の画素が構成された電気光学パネルと、前記複数の画素を駆動する駆動回路と、を備えた電気光学装置において、前記複数の画素は各々、互いに異なる色の光を出射する複数のサブ画素を備え、前記複数のサブ画素は各々、同色の光を出射する複数の分割サブ画素を備え、前記駆動回路は、輝度レベル指令信号に基づいて、各サブ画素において画像表示に用いる分割サブ画素または／および分割サブ画素の数を切り換えることを特徴とする。

複数の画素が構成された電気光学パネルを備えた電気光学装置の駆動方法において、前記複数の画素の各々に、互いに異なる色の光を出射する複数のサブ画素を設けるとともに、当該複数のサブ画素の各々に、同色の光を出射する複数の分割サブ画素を設け、輝度レベル指令信号に基づいて、各サブ画素において画像表示に用いる分割サブ画素または／および分割サブ画素の数を切り換えることを特徴とする。

本発明において、「前記複数の画素は各々、互いに異なる色の光を出射する複数のサブ画素を備える」とは、画素が、白色光を出射するサブ画素と、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）などの有色光を出射するサブ画素とによって構成されている場合を含む意味である。また、「同じ色の光」とは、分割サブ画素が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）などの有色光の他、白色光を出射する場合も含む意味である。

本発明において、複数のサブ画素は各々、複数の分割サブ画素を備えているため、輝度レベル指令信号に基づいて、各サブ画素において画像表示に用いる分割サブ画素または／および分割サブ画素の数を切り換えることにより輝度を調整することができる。従って、光源（バックライト光源）の調光のみで輝度を調整する必要がない。それ故、ヘッドアップディスプレイなどにおいて、昼間であれば、周囲の明るさに負けない輝度で画像を表示することができるとともに、夜間では、まぶしくない程度にまで輝度を低下させることができる。特に夜間においては、不要な分割サブ画素を駆動しないので、省電力化を図ることができる。

本発明において、前記複数のサブ画素は各々、前記複数のサブ画素として、輝度特性が異なる複数の分割サブ画素を備えていることが好ましい。このように構成すると、各サブ画素において画像表示に用いる分割サブ画素を選択することにより、異なる輝度での画像表示を行なうことができる。

本発明において、前記複数のサブ画素が各々、前記複数のサブ画素として、輝度特性が異なる２つの分割サブ画素を備えている場合、前記駆動回路は、前記輝度レベル指令信号に基づいて、画像表示の形態を、各サブ画素において、輝度特性が低い分割サブ画素を用いての低輝度表示、輝度特性が高い分割サブ画素を用いての中間輝度表示、および２つの分割サブ画素を用いての高輝度表示に切り換える構成を採用することができる。

本発明において、前記複数の分割サブ画素が互いに異なる輝度特性を備えている構成を実現するには、前記サブ画素内において、前記複数の分割サブ画素は互いに異なる濃さのカラーフィルタを備えている構成を採用することができる。また、前記サブ画素内において、前記複数の分割サブ画素は互いに異なる光出射面積を備えている構成であってもよい。

本発明において、前記複数のサブ画素は各々、互いに異なる有色の光、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）などの有色光を出射することが好ましい。かかる構成によれば、中間色を含む多彩なカラー表示を行なうことができる。

本発明において、１つの前記画素は、２つのサブ画素によって構成される構成を採用することができる。

本発明において、前記駆動回路が前記複数の分割サブ画素を多階調駆動するにあたって、前記複数の分割サブ画素を２階調駆動する構成を採用してもよい。

本発明において、前記輝度レベル指令信号は、外部操作に基づいて、または／およびセンサによる検出結果に基づいて発生する構成を採用することができる。

本発明において、前記電気光学パネルは、例えば、前記分割サブ画素に対応する画素電極が形成された素子基板と、該素子基板に対向配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間に保持された液晶とを備えた透過型液晶パネルである。

本発明を適用した電気光学装置は、携帯電話、電子手帳、ビューファインダ型、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの直視型表示装置（電子機器）に用いることができる他、ヘッドアップディスプレイなどといった投射型表示装置（電子機器）に用いることができる。

この場合、投射型表示装置は、前記電気光学装置に光を供給する光源と、該光源から出射された光を前記電気光学装置により光変調してなる表示光を被投射面に向けて投射する光学系とを有することになる。この場合、前記光源としてＬＥＤを用いた場合でも、ＬＥＤでのＰＷＭ調光を行なわずに、電流調光によって画像の輝度を調整することができるので、調光周波数と液晶パネルでの駆動周波数との干渉に起因する画像の乱れが発生しない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、電気光学装置として、アクティブマトリクス駆動形式の液晶装置に本発明を適用したものである。なお、以下の説明では、ヘッドアップディスプレイ（投射型表示装置／電子機器）に用いられる電気光学装置を中心に説明する。また、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

［ヘッドアップディスプレイの基本的な構成］
図１は、本発明を適用した電気光学装置が搭載される電子機器の一例としてのヘッドアップディスプレイの基本構成を模式的に示す説明図である。

図１に示すヘッドアップディスプレイ１０００は、バックライト装置１１０（光源）と、後述する電気光学装置１００と、ミラー１２０（光学系）とを備えており、バックライト装置１１０から出射された白色光は、電気光学装置１００により光変調されて表示光として電気光学装置１００からミラー１２０に向けて出射される。そして、ミラー１２０で反射した表示光は、ウィンドシールドガラス１３０（被投射面）に投射される。バックライト装置１１０としては、ＬＥＤ、冷陰極線管、エレクトロルミネッセンス素子などを用いることができ、本形態ではＬＥＤが用いられている。

かかるヘッドアップディスプレイ１０００は、簡易ナビゲーション表示やスピード表示などを行なう。その際、少ない色数でも十分な情報を表示することができるので、ヘッドアップディスプレイ１０００は、通常のフルカラー表示装置と違って、少ない種類の色で画像を表示すればよいという特殊性を備えている。

また、ヘッドアップディスプレイ１０００は、ナイトビジョンとして構成されることもある。この場合、夜間、赤外線カメラなどの車両前方を撮像した画像を表示するとともに、通行人などの存在を認識した場合、画像内に赤色で警告を行なう。このような用途において、ヘッドアップディスプレイ１０００は、通常のフルカラー表示装置と違って、例えば、緑色の画像表示と赤色での警告表示とを行なうことができればよいという特殊性を備えている。

このようなヘッドアップディスプレイ１００においては、昼間であれば、周囲の明るさに負けない輝度で画像を表示する必要があるとともに、夜間では、まぶしくない程度にまで輝度を低下させる必要がある。かかる輝度調整は、後述する輝度レベル指令信号に基づいて行なわれる。輝度レベル指令信号は、利用者の手動による外部操作に基づいて、または／および照度センサ（図示せず）による検出結果に基づいて発生する。かかる輝度レベル指令信号によって、電気光学装置１００でも輝度調整を行えるように、電気光学装置１００は、以下に説明するように構成されている。

［実施の形態１］
（全体構成）
図２は、本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。図２に示すように、電気光学装置１００は、液晶パネル１００ｐ（電気光学パネル）と駆動回路２００とを備えており、駆動回路２００は、データ線駆動回路２１０、走査線駆動回路２２０、画像処理回路２５０、駆動電圧供給回路２６０などを備えている。本形態において、データ線駆動回路２１０および走査線駆動回路２２０は、液晶パネル１００ｐ上に、半導体プロセスにより形成された構造、あるいは液晶パネル１００ｐにＣＯＧ実装されたＩＣからなる。また、画像処理回路２５０や駆動電圧供給回路２６０などは、液晶パネル１００ｐに接続されたフレキシブル基板（図示せず）に実装されたＩＣなどにより構成されている。本形態では、図１を参照して説明したヘッドアップディスプレイ１００での輝度を調整するための輝度レベル指令信号Ｓは、画像処理回路２５０に入力されるようになっている。

液晶パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素配列領域１０ｂを備えている。詳しくは後述するが、本形態の電気光学装置１００において、複数の画素１００ａは各々、互いに異なる色の光を出射する複数のサブ画素を備えている。本形態において、複数の画素１００ａは各々、２つのサブ画素を備えており、２つのサブ画素のうちの一方のサブ画素は、赤色（Ｒ）の光を出射するサブ画素１００ｂ（Ｒ）であり、他方のサブ画素は、緑色（Ｇ）の光を出射するサブ画素１００ｂ（Ｇ）である。

また、本形態では、赤色（Ｒ）の光を出射するサブ画素１００ｂ（Ｒ）は、赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１と、赤色用の第２分割サブ画素Ｒ２とを備えており、緑色（Ｇ）の光を出射するサブ画素１００ｂ（Ｇ）は、緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１と、緑色用の第２分割サブ画素Ｇ２とを備えている。

かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する素子基板１０には、画素配列領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に各分割サブ画素（赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１、赤色用の第２分割サブ画素Ｒ２、緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１、および緑色用の第２分割サブ画素Ｇ２）が構成されている。複数の分割サブ画素の各々には、画素スイッチング素子としての薄膜トランジスタ３０および画素電極９ａが１対１の関係をもって形成されている。薄膜トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、薄膜トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、薄膜トランジスタ３０のドレインには画素電極９ａが電気的に接続されている。

各分割サブ画素（赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１、赤色用の第２分割サブ画素Ｒ２、緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１、および緑色用の第２分割サブ画素Ｇ２）において、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各分割サブ画素には、液晶容量５０ａで保持される階調信号がリークするのを防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、走査線３ａと並列するように容量線３ｂが形成されており、かかる容量線３ｂは共通電位線（図示せず）に接続され、所定の電位に保持されている。なお、保持容量６０は前段の走査線３ａとの間に形成される場合もある。

（駆動回路の構成）
素子基板１０において、画素配列領域１０ｂの外側領域にはデータ線駆動回路２１０および走査線駆動回路２２０が構成されている。走査線駆動回路２２０は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。

データ線駆動回路２１０は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、画像処理回路２５０から供給される画像データＤｓに対応する電圧の階調信号（画像信号）を各データ線６ａに順次供給する。

すなわち、画像処理回路２５０は、上位の制御部からデータＤｆが入力されると、かかるデータＤｆに基づいて、ルックアップテーブル２５１から画像データＤｓを生成し、かかる画像データＤｓをフレームメモリ２５３に一時記憶しておき、所定のタイミングで画像データＤｓをデータ線駆動回路２１０に順次供給する。

また、データ線駆動回路２１０は、シフトジスタやラッチ回路を備えたサンプリング信号出力回路２１１と、電圧選択回路２１３とを備えており、データ線駆動回路２１０では、サンプリング信号出力回路２１１から出力された信号に基づいて、電圧選択回路２１３においてデータ線６ａ毎に所定の電圧が選択され、かかる電圧の信号が各データ線６ａに階調信号（画像信号）として供給される。

ここで、画像処理回路２５０は、ルックアップテーブル２５１として、低輝度用のルックアップテーブル２５１Ｌ、中間輝度用のルックアップテーブル２５１Ｍ、高輝度用のルックアップテーブル２５１Ｈを備えており、これらのルックアップテーブル２５１Ｌ、２５１Ｍ、２５１Ｈのうちのいずれを使用するかは、輝度レベル指令信号Ｓによって制御される。かかる輝度レベル指令信号Ｓは、利用者の手動による外部操作に基づいて、または／および照度センサ（図示せず）によって生成される。

各分割画素に対する駆動方式としては、２階調以上の駆動方式が採用されており、以下の説明では、２階調駆動方式を採用した場合を例示する。このような２階調駆動方式を採用した場合、各データ線６ａに供給される階調信号は、ＯＮ（点灯）あるいはＯＦＦ（消灯）に対応する２つの電圧である。それ故、電圧選択回路２１３は、２つの電圧レベルに対応する階調電圧線のみを備えている。なお、反転駆動方式が採用される場合、電圧選択回路２１３で選択される電圧の極性は、反転駆動方式の種類によって反転することになるため、階調電圧の数が増えることになるが、それでも、通常のフルカラー表示用の液晶装置と比較すると、階調電圧線の数は極めて少なくて済む。

（液晶パネルおよび素子基板の具体的構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して素子基板１０と対向基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は対向基板２０の縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。

素子基板１０において、シール材１０７の外側領域では、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路２１０および複数の端子２３０が形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２２０が形成されている。対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。

詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。また、対向基板２０では、素子基板１０の画素電極９ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス（あるいはブラックストライプ）などと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側には、後述するカラーフィルタ、平坦化膜、共通電極２１、配向膜が形成されている。画素配列領域１０ｂには、額縁１０８と重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素配列領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。

図示を省略するが、電気光学装置１００において、対向基板２０および素子基板１０の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置される。

（各画素の具体的構成）
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００に用いた素子基板１０において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で電気光学装置１００を切断したときの断面図である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０には、ガラスなどからなる透光性基板１０ｄの表面にシリコン酸化膜などからなる下地保護膜１２が形成されているとともに、その表面側において、画素電極９ａに隣接する位置にＮチャネル型の薄膜トランジスタ３０が形成されている。薄膜トランジスタ３０は、島状の半導体膜１ａに対して、チャネル形成領域１ａ′、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備えている。

半導体膜１ａは、素子基板１０に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化されたポリシリコン膜である。低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃは、走査線３ａをマスクとして、例えば、約０．１×１０¹³／ｃｍ²〜約１０×１０¹³／ｃｍ²のドーズ量で低濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を導入することにより形成された半導体領域であり、高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅは、レジストマスクを用いて、約０．１×１０¹⁵／ｃｍ²〜約１０×１０¹⁵／ｃｍ²のドーズ量で高濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を導入することにより形成された半導体領域である。

薄膜トランジスタ３０の上層側には、層間絶縁膜７、８が形成されている。層間絶縁膜７の表面にはデータ線６ａが形成され、このデータ線６ａは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ａを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。層間絶縁膜８の表面にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透光性の画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜８に形成されたコンタクトホール８ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続し、このドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホール７ｂを介して高濃度ドレイン領域１eに電気的に接続している。画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１６が形成されている。また、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の容量線３ｂが上電極として対向することにより、保持容量６０が構成されている。本形態において、走査線３ａおよび容量線３ｂは、モリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜などの単層膜あるいは積層膜からなる。また、データ線６ａおよびドレイン電極６ｂも、モリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜などの単層膜あるいは積層膜からなる。

このように構成した素子基板１０と対向基板２０とは、画素電極９ａと共通電極２１とが対面するように配置され、かつ、これらの基板間には、前記のシール材１０７（図３（ａ）、（ｂ）参照）により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶５０が封入されている。液晶５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６、２６により所定の配向状態をとる。液晶５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。

このような構成の電気光学装置１００においては、１つの画素電極９ａに対応して１つの分割サブ画素（赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１、赤色用の第２分割サブ画素Ｒ２、緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１、および緑色用の第２分割サブ画素Ｇ２）が構成されている。

このような分割サブ画素を構成するにあたって、対向基板２０では、ガラスなどからなる透光性基板２０ｂの表面に、まず、異なる色の分割サブ画素の境界領域と対向する領域（赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１および緑色用の第２分割サブ画素Ｇ２との境界領域、および赤色用の第２分割サブ画素Ｒ２と緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１との境界領域）に沿ってブラックストライプと称せられる遮光膜２３が形成され、遮光膜２３の上層側には、対応する色のカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）が形成されている。すなわち、赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１および第２分割サブ画素Ｒ２には、赤色（Ｒ）のカラーフィルタ２２（Ｒ）が形成され、緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１および第２分割サブ画素Ｇ２には、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ２２（Ｇ）が形成されている。また、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）の上層には、感光性樹脂からなる平坦化膜２４、ＩＴＯ膜からなる透光性の共通電極２１、および配向膜２６が形成されている。なお、全ての画素電極９ａの縦横の各境界領域と対向する領域にブラックマトリクスと称せられる遮光膜２３を形成してもよい。

（分割サブ画素の詳細構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係る電気光学装置１００における各画素（サブ画素／分割サブ画素）の平面的な構成を示す説明図であり、隣接する４つの画素を示してある。

図５に示すように、本形態の電気光学装置１００においては、カラー配列としてストライプ配列が採用されており、互いに直交する方向を第１方向Ｘ（走査線３ａが延びている方向）および第２方向Ｙ（データ線６ａが延びている方向）としたとき、赤色（Ｒ）に対応するサブ画素１００ｂ（Ｒ）、および緑色（Ｇ）に対応するサブ画素１００ｂ（Ｇ）は各々、第２方向Ｙに配列されている。従って、第１方向Ｘに沿って配列された画素１００ａでは、赤色用のサブ画素１００ｂ（Ｒ）と、緑色用のサブ画素１００ｂ（Ｇ）とが交互に配置され、第２方向Ｙでは、赤色用のサブ画素１００ｂ（Ｒ）、および緑色用のサブ画素１００ｂ（Ｇ）の第１方向Ｘにおける位置が一致している。また、赤色用のサブ画素１００ｂ（Ｒ）と緑色用のサブ画素１００ｂ（Ｇ）はサイズが等しい。

ここで、赤色用のサブ画素１００ｂ（Ｒ）は、第１方向Ｘにおいて第１分割サブ画素Ｒ１と第２分割サブ画素Ｒ２とに分割され、緑色用のサブ画素１００ｂ（Ｇ）は、第１方向Ｘにおいて第１分割サブ画素Ｇ１と第２分割サブ画素Ｇ２とに分割されている。

また、図４（ｂ）を参照して説明したカラーフィルタ２２（Ｒ）、２２（Ｇ）は、赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１と第２分割サブ画素Ｒ２との間、および緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１と第２分割サブ画素Ｇ２との間で色材濃度や厚さが等しく、濃さが等しい。

但し、第１分割サブ画素Ｒ１と第２分割サブ画素Ｒ２とのサイズ比（光出射面積の比）は７：３であり、第１分割サブ画素Ｇ１と第２分割サブ画素Ｇ２とのサイズ比（光出射面積の比）は７：３である。このため、第１分割サブ画素Ｒ１は、画素電極９ａに印加された電圧が等しい条件において出射される光量が第２分割サブ画素Ｒ２に比較して大であり、輝度特性が高い。また、第１分割サブ画素Ｇ１は、画素電極９ａに印加された電圧が等しい条件において出射される光量が第２分割サブ画素Ｇ２に比較して大であり、輝度特性が高い。

（表示動作）
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る電気光学装置１００における各分割サブ画素に対する駆動条件と画素全体での光変調状態との関係を示す説明図、および各分割サブ画素に対する駆動条件を規定する画像データの説明図である。

本形態の電気光学装置１００においては、分割サブ画素に対する駆動方式として２階調駆動方式が採用されているため、図６（ａ）の（ii）欄に示すように、各データ線６ａに供給される階調信号は、ＯＮ（点灯）あるいはＯＦＦ（消灯）に対応する２つの電圧である。このため、各分割サブ画素（赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１、赤色用の第２分割サブ画素Ｒ２、緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１、および緑色用の第２分割サブ画素Ｇ２）は各々独立して、ＯＮ（点灯）あるいはＯＦＦ（消灯）に切り換えられる。その結果、図６（ａ）の（iii）欄に示すように、サブ画素全体での最大輝度を１００％とした場合、各分割サブ画素における輝度は０％、３０％、７０％とに切り換えられることになり、それに伴い、図６（ａ）の（iv）欄に示すように、各サブ画素１００ｂ（Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２）、１００ｂ（Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２）での輝度は各々、０％、３０％、７０％、１００％に切り換えられる。ここで、各サブ画素での輝度は各々、４水準であるため、図６（ａ）の（i）欄に示すように、画素１００ａでは、各分割サブ画素から出射される光が合成される結果、画素１００ａの状態は、以下の１６種類
Ｂｌａｃｋ
Ｒｅｄ３０、７０、１００
Ｇｒｅｅｎ３０、７０、１００
Ｙｅｌｌｏｗ３０、７０、１００
黄緑１、２、３
Ａｍｂｅｒ１、２、３
である。なお、各色の後に付した数値は輝度（階調）を示す。

そこで、本形態では、図６（ａ）の（i）欄に示すように、輝度レベル指令信号Ｓによって、輝度が低レベル、中間レベル、高レベルのいずれが指令されたかによって、上記１６種類の状態を低輝度用、中間輝度用、高輝度用に振り分けてある。

より具体的には、低輝度時には、分割サブ画素のうち、輝度特性の低い第２分割サブ画素Ｒ２、Ｇ２を用いて、
条件Ｌ１：Ｂｌａｃｋ
条件Ｌ２：Ｒｅｄ３０
条件Ｌ３：Ｇｒｅｅｎ３０
条件Ｌ４：Ｙｅｌｌｏｗ３０
条件Ｌ５：黄緑１
条件Ｌ６；Ａｍｂｅｒ１
により画像表示を行ない、
中間輝度時には、分割サブ画素のうち、輝度特性の高い第１分割サブ画素Ｒ１、Ｇ１を用いて、
条件Ｌ１：Ｂｌａｃｋ
条件Ｌ２：Ｒｅｄ７０
条件Ｌ３：Ｇｒｅｅｎ７０
条件Ｌ４：Ｙｅｌｌｏｗ７０
条件Ｌ５：黄緑２
条件Ｌ６；Ａｍｂｅｒ２
により画像表示を行ない、
高輝度時には、第１分割サブ画素Ｒ１、Ｇ１および第２分割サブ画素Ｒ２、Ｇ２の双方を用いて、
条件Ｌ１：Ｂｌａｃｋ
条件Ｌ２：Ｒｅｄ１００
条件Ｌ３：Ｇｒｅｅｎ１００
条件Ｌ４：Ｙｅｌｌｏｗ１００
条件Ｌ５：黄緑３
条件Ｌ６；Ａｍｂｅｒ３
により画像を行なう。

それ故、図１に示すバックライト光源１１０による調光を行なわなくても、液晶パネル１００ｐのみでも輝度を調整することができる。また、液晶パネル１００ｐでの輝度調整とともに、輝度レベル指令信号Ｓによって、バックライト光源１１０による調光を行なえば、調光範囲として１０００：１を実現することができる。この場合でも、液晶パネル１００ｐでの約１０：１の輝度調整を併用することができるため、バックライト光源１１０による調光範囲は約１００：１でよく、かかる調光範囲であれば、バックライト光源１１０に用いたＬＥＤでは、ＰＷＭ調光によらずに、電流調光でも対応することができる。

このような駆動を行なう際、図２に示す画像処理回路２５０に対しては、上位の制御部から、各画素１００ａに対する駆動条件を示すデータＤｆが入力され、画像処理回路２５０では、データＤｆ、およびルックアップテーブル２５１に設定されているデータに基づいて、図６（ｂ）に示すように、各画素１００ａに対する駆動条件が、「０」「１」の２値化信号からなる画像データＤｓに変換され、かかる画像データＤｓに基づいて、データ線駆動回路２１０からは各分割サブ画素に階調信号が出力される。その際、画像処理回路２５０には、ルックアップテーブル２５１として、低輝度用のルックアップテーブル２５１Ｌ、中間輝度用のルックアップテーブル２５１Ｍ、高輝度用のルックアップテーブル２５１Ｈが構成されており、これらのルックアップテーブル２５１Ｌ、２５１Ｍ、２５１Ｈのうちのいずれを使用するかは、利用者の手動による外部操、または／および照度センサによって生成された輝度レベル指令信号Ｓによって制御されるため、状況に応じて、図６（ａ）に示す条件Ｌ１〜６、Ｍ１〜６、Ｈ１〜６のいずれかの条件で画像を適正に表示することができる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の電気光学装置１００では、サブ画素１００ｂ（Ｒ）、１００ｂ（Ｇ）は各々、複数の分割サブ画素（第１分割サブ画素Ｒ１、Ｇ１および第２分割サブ画素Ｒ２、Ｇ２）を備えているため、輝度レベル指令信号に基づいて、各サブ画素において画像表示に用いる分割サブ画素および分割サブ画素の数を切り換えることにより、液晶パネル１００ｐでも、画像の輝度調整を行なうことができる。従って、光源（バックライト光源１１０）のみで輝度を出射光量を調整しなくてもよい。それ故、ヘッドアップディスプレイ１０００などにおいて、昼間であれば、周囲の明るさに負けない輝度で画像を表示することができるとともに、夜間では、まぶしくない程度にまで輝度を低下させることができる。また、特に夜間においては、不要な分割サブ画素を駆動しないので、省電力化を図ることができる。

また、調光範囲として１０００：１を実現する場合でも、液晶パネル１００ｐでの約１０：１の輝度調整を併用することができるため、バックライト光源１１０による調光範囲は約１００：１でよく、かかる調光範囲であれば、バックライト光源１１０に用いたＬＥＤでは、ＰＷＭ調光によらずに、電流調光でも対応することができる。それ故、ＰＷＭ調光の際の調光周波数と液晶パネル１００ｐでの駆動周波数との干渉に起因する画像の乱れが発生しない。

また、本形態の電気光学装置１００では、２階調駆動方式を採用したため、階調電圧線が少なくて済むなど、駆動回路２００の構成の簡素化を図ることができる。

また、複数のサブ画素１００ｂ（Ｒ）、１００ｂ（Ｇ）は、有色の光を出射する複数の分割サブ画素（赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１、赤色用の第２分割サブ画素Ｒ２、緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１、および緑色用の第２分割サブ画素Ｇ２）により構成されているため、２階調駆動であっても、多彩な画像表示を行なうことができる。

また、本形態では、２つの色のサブ画素１００ｂ（Ｒ）、１００ｂ（Ｇ）によって画素１００ａを構成し、混色の問題が発生しないとして、異なる色の分割サブ画素の境界領域と対向する領域のみにブラックストライプと称せられる遮光膜２３を形成し、同一色の分割サブ画素に属する画素電極９ａの境界領域と対向する領域には遮光膜２３を形成していない。このため、３色のサブ画素を用いた場合に比較して画素開口率が高い。それ故、本形態によれば、輝度の高い画像を表示することができる。

［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２に係る電気光学装置１００における各画素（サブ画素／分割サブ画素）の平面的な構成を示す説明図である。

実施の形態１では、赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１と第２分割サブ画素Ｒ２との間、および緑色用の第１分割サブ画素Ｇ１と第２分割サブ画素Ｇ２との間で輝度特性を相違させるにあたって、第１分割サブ画素Ｒ１、Ｇ１と第２分割サブ画素Ｒ２、Ｇ２のサイズを相違させたが、図７に示すように、第１分割サブ画素Ｒ１、Ｇ１と第２分割サブ画素Ｒ２、Ｇ２のサイズを同一とし、図４（ｂ）を参照して説明したカラーフィルタ２２（Ｒ）、２２（Ｇ）の濃さを相違させてもよい。

すなわち、図４（ｂ）を参照して説明した赤色（Ｒ）のカラーフィルタ２２（Ｒ）を、赤色用の第１分割サブ画素Ｒ１と第２分割サブ画素Ｒ２とにおいて色材濃度や厚さを相違させ、濃さを相違させてある。本形態では、第１分割サブ画素Ｒ１に形成されたカラーフィルタ２２（Ｒ）は、第２分割サブ画素Ｒ２に形成されたカラーフィルタ２２（Ｒ）よりも色材濃度が低い。それ故、本形態では、第１分割サブ画素Ｒ１は、画素電極９ａに印加された電圧が等しい条件において出射される光量が第２分割サブ画素Ｒ２に比較して大であり、輝度特性が高い。また、図４（ｂ）を参照して説明した緑色（Ｇ）のカラーフィルタ２２（Ｇ）を、緑色用の第２分割サブ画素Ｇ１と第２分割サブ画素Ｇ２とにおいて色材濃度や厚さを相違させ、濃さが相違させてある。本形態では、第１分割サブ画素Ｇ１に形成されたカラーフィルタ２２（Ｇ）は、第２分割サブ画素Ｇ２に形成されたカラーフィルタ２２（Ｇ）よりも色材濃度が低い。それ故、本形態では、第１分割サブ画素Ｇ１は、画素電極９ａに印加された電圧が等しい条件において出射される光量が第２分割サブ画素Ｇ２に比較して大であり、輝度特性が高い。

その他の構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

［その他の実施の形態］
上記実施の形態１、２では、第１方向Ｘに赤色（Ｒ）に対応するサブ画素１００ｂ（Ｒ）と緑色（Ｇ）に対応するサブ画素１００ｂ（Ｇ）が交互に配置され、サブ画素１００ｂ（Ｒ）、１００ｂ（Ｇ）は、第１方向Ｘで第１分割サブ画素Ｒ１、Ｇ１と第２分割サブ画素Ｒ２、Ｇ２とに分割されていたが、図８（ａ）に示すように、サブ画素１００ｂ（Ｒ）、１００ｂ（Ｇ）が第２方向Ｙで第１分割サブ画素Ｒ１、Ｇ１と第２分割サブ画素Ｒ２、Ｇ２とに分割されている構成を採用してもよい。また、図８（ｂ）に示すように、第２方向Ｙに赤色（Ｒ）に対応するサブ画素１００ｂ（Ｒ）と緑色（Ｇ）に対応するサブ画素１００ｂ（Ｇ）が交互に配置され、サブ画素１００ｂ（Ｒ）、１００ｂ（Ｇ）が第１方向Ｘで第１分割サブ画素Ｒ１、Ｇ１と第２分割サブ画素Ｒ２、Ｇ２とに分割されている構成を採用してもよい。

上記実施の形態１、２では、分割サブ画素に対する階調駆動として２階調駆動方式を採用したが、３階調以上の駆動方式を採用してもよい。

上記実施の形態１、２では、１つの画素１００ａに赤色のサブ画素１００ｂ（Ｒ）と緑色のサブ画素１００ｂ（Ｇ）とを設けたが、サブ画素に対応する色については、赤色と緑色との組み合わせに限らず、赤色と青色との組み合わせなどを採用してもよい。サブ画素に対応する色については、一方のサブ画素については、赤色、緑色、青色などの有色を対応させ、他方のサブ画素については白色を対応させてもよく、かかる白色のサブ画素は、カラーフィルタの形成を省略することにより実現することができる。

上記実施の形態１、２では、１つの画素１００ａに、異なる色に対応する２つサブ画素を設けたが、３つ以上のサブ画素、例えば、赤色、緑色、青色に対応するサブ画素を設けてもよい。

上記実施の形態１、２では、サブ画素に２つの分割サブ画素を設けたが、３つ以上の分割サブ画素を設けてもよい。

上記実施の形態１、２では、カラー配列としてストライプ配列が採用されていたが、第２方向Ｙで隣接する画素間では、サブ画素１００ｂ（Ｒ）とサブ画素１００ｂ（Ｇ）とが画素１００ａのピッチの１／２倍に相当する寸法だけ、第１方向Ｘにおける位置がずれているデルタ配列を採用してもよい。かかる構成を採用すれば、電気光学装置１００にカバーを設けた場合などにおいて、矢印Ｘにおける端部がカバーで覆われ、かかる端部で線を表示した場合に特定色の線が表示されてしまうことを防止することができる。

上記実施の形態１、２では、半導体膜としてポリシリコン膜を用いた例であったが、アモルファスシリコン膜や単結晶シリコン層を用いた素子基板１０に本発明を適用してもよい。また、画素スイッチング素子として薄膜ダイオード素子（非線形素子）を用いた液晶装置に本発明を適用してもよい。

また、上記形態では、ＴＮ（Twisted Nematic）方式の液晶装置（電気光学装置）に本発明を適用したが、いわゆるフリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ（Fringe Field Switching））方式やインプレンスイッチング（ＩＰＳ(In Plane Switching)）方式等、横電界により液晶を駆動するタイプの液晶装置（電気光学装置）に本発明を適用してもよい。

さらに、上記形態では、電気光学装置として、液晶装置を例に説明したが、液晶以外の電気光学物質を用いた電気光学装置、例えば、有機エレクトロルミネッセンス装置に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置１００を適用した電子機器について説明する。図９（ａ）に、電気光学装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１００に表示される画面がスクロールされる。図９（ｂ）に、電気光学装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１００に表示される。

なお、電気光学装置１００が適用される電子機器としては、図９に示すものの他、ページャ、電子手帳、電卓、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置１００が適用可能である。

本発明を適用した電気光学装置が搭載される電子機器の一例としてのヘッドアップディスプレイの基本構成を模式的に示す説明図である。 本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置を各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で電気光学装置を切断したときの断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電気光学装置における各画素（サブ画素／分割サブ画素）の平面的な構成を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る電気光学装置における各分割サブ画素に対する駆動条件と画素全体での光変調状態との関係を示す説明図、および各分割サブ画素に対する駆動条件を規定する画像データの説明図である。 本発明の実施の形態２に係る電気光学装置における各画素（サブ画素／分割サブ画素）の平面的な構成を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の他の実施の形態に係る電気光学装置における各画素（サブ画素／分割サブ画素）の平面的な構成を示す説明図である。 本発明に係る電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。

符号の説明

９ａ・・画素電極、１０・・素子基板、１０ｂ・・画素配列領域、２０・・対向基板、２２（Ｒ）、（Ｇ）・・カラーフィルタ、３０・・薄膜トランジスタ、１００・・電気光学装置、１００ａ・・画素、１００ｂ（Ｒ）、（Ｇ）・・サブ画素、１００ｐ・・液晶パネル（電気光学パネル）、１１０・・バックライト装置（光源）、１２０・・ミラー（光学系）、２００・・駆動回路、２１０・・データ線駆動回路、２２０・・走査線駆動回路、２５０・・画像処理回路、２６０・・駆動電圧供給回路、１０００・・ヘッドアップディスプレイ（電子機器）、Ｒ１・・赤色用の第１分割サブ画素、Ｒ２・・赤色用の第２分割サブ画素、Ｇ１・・緑色用の第１分割サブ画素、Ｇ２・・緑色用の第２分割サブ画素、Ｓ・・輝度レベル指令信号

Claims (14)

1. 複数の画素が構成された電気光学パネルと、前記複数の画素を駆動する駆動回路と、を備えた電気光学装置において、
   前記複数の画素は各々、互いに異なる色の光を出射する複数のサブ画素を備え、
   前記複数のサブ画素は各々、同色の光を出射する複数の分割サブ画素を備え、
   前記駆動回路は、輝度レベル指令信号に基づいて、各サブ画素において画像表示に用いる分割サブ画素または／および分割サブ画素の数を切り換えることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記複数のサブ画素は各々、前記複数のサブ画素として、輝度特性が異なる複数の分割サブ画素を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記複数のサブ画素は各々、前記複数のサブ画素として、輝度特性が異なる２つの分割サブ画素を備え、
   前記駆動回路は、前記輝度レベル指令信号に基づいて、画像表示の形態を、各サブ画素において、輝度特性が低い分割サブ画素を用いての低輝度表示、輝度特性が高い分割サブ画素を用いての中間輝度表示、および２つの分割サブ画素を用いての高輝度表示に切り換えることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記サブ画素内において、前記複数の分割サブ画素は互いに異なる濃さのカラーフィルタを備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の電気光学装置。
5. 前記サブ画素内において、前記複数の分割サブ画素は互いに異なる光出射面積を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の電気光学装置。
6. 前記複数のサブ画素は各々、互いに異なる有色の光を出射することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の電気光学装置。
7. １つの前記画素は、２つのサブ画素によって構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の電気光学装置。
8. 前記駆動回路は、前記複数の分割サブ画素を２階調駆動することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の電気光学装置。
9. 前記輝度レベル指令信号は、外部操作に基づいて、または／およびセンサによる検出結果に基づいて発生することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の電気光学装置。
10. 前記電気光学パネルは、前記分割サブ画素に対応する画素電極が形成された素子基板と、該素子基板に対向配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間に保持された液晶とを備えた透過型液晶パネルであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の電気光学装置。
11. 請求項１乃至１０の何れか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
12. 前記電気光学装置に光を供給する光源と、該光源から出射された光を前記電気光学装置により光変調してなる表示光を被投射面に向けて投射する光学系とを有することを特徴とする請求項１１に記載の電子機器。
13. 前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１２に記載の電子機器。
14. 複数の画素が構成された電気光学パネルを備えた電気光学装置の駆動方法において、
    前記複数の画素の各々に、互いに異なる色の光を出射する複数のサブ画素を設けるとともに、当該複数のサブ画素の各々に、同色の光を出射する複数の分割サブ画素を設け、
    輝度レベル指令信号に基づいて、各サブ画素において画像表示に用いる分割サブ画素または／および分割サブ画素の数を切り換えることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。

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