JP2011186361A - 反射型液晶表示装置とその駆動方法と電子機器 - Google Patents

反射型液晶表示装置とその駆動方法と電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 反射型液晶表示装置において、最高階調の表示色の色味のズレを抑制する。
【解決手段】画素P1を備える反射型液晶表示装置100を提供する。画素P1は、複数のサブ画素で構成される。各サブ画素は、反射電極52と、反射電極52と表示面10との間に配置された液晶層53とを備える。また、複数のサブ画素は、無着色のサブ画素Wと、単一の有彩色の1以上のサブ画素とを含む。単一の有彩色の1以上のサブ画素は、青色のサブ画素Bを含む。無着色の無彩色サブ画素の表示色は、内部の光学部材の光学特性の波長分散により、無彩色ではなく、一般的には黄色に近い黄緑色となるが、サブ画素Bによって青色を表示することができるから、画素P1の表示色と無彩色との色味のズレを抑制することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、反射型液晶表示装置における色ズレを抑制する技術に関する。
色ズレとは、表示すべき色と実際の表示色との間で色味(彩度及び色相)が異なる現象である。従来のモノクローム表示の反射型液晶表示装置では、液晶層などの光学部材の光学特性の波長分散により、白表示のとき(最高階調である白色を表示すべきとき)に有彩色が表示されてしまう。白表示のときの色ズレの抑制を目的とした技術としては、偏光板と液晶層との間に別の液晶層を配置して液晶層の波長分散を打ち消す技術が挙げられる(特許文献1)。
特開平11−231305号公報
しかし、この技術では、偏光板や光学フィルムなどの、液晶層以外の光学部材の光学特性の波長分散については考慮されていない。したがって、最高階調を表示するときの色ズレの抑制には不十分である。液晶層以外の光学部材の光学特性の波長分散を打ち消すように別の光学部材を配置することも考えられるが、反射型液晶表示装置の反射率が著しく低下してしまうから、非現実的である。
本発明は、上述した事情に鑑みて、反射型液晶表示装置において、最高階調の表示色の色味のズレを抑制することを解決課題としている。
本発明は、反射率の制御によって上記の課題を解決する。具体的には、次に述べる反射型液晶表示装置、反射型液晶表示装置の駆動方法、及び電子機器を提供する。なお、以降の説明において、「色」は、明度、彩度及び色相で識別される属性を意味し、無彩色を含む。また、色について「単一」とは、色味が同一であることを意味する。また、「モノクローム」は、複数階調の無彩色を意味する。モノクロームにおいて、最高階調の色は白色であり、最低階調の色は黒色であり、最高階調と最低階調との間の中間調の色は、白色よりも暗く黒色よりも明るい灰色である。「モノカラー」は、複数階調の単一の有彩色と黒色とで構成される複数の色を意味する。モノカラーにおいて、最低階調の色は黒色であり、他の階調の色は単一の有彩色である。
本発明の第1の反射型液晶表示装置は、光を反射して表示面に色を表示する画素を備え、前記画素は、各々が光を反射して前記表示面に色を表示する複数のサブ画素で構成され、前記複数のサブ画素の各々は、光を反射する反射面と、前記反射面と前記表示面との間に配置された液晶層とを備え、前記複数のサブ画素は、無着色の無彩色サブ画素と、単一の有彩色の1以上の有彩色サブ画素とを含み、前記1以上の有彩色サブ画素は、青色の有彩色サブ画素を含むことを特徴とする。
第1の反射型液晶表示装置は、いわゆるモノクローム表示の反射型液晶表示装置である。第1の反射型液晶表示装置では、各サブ画素において、反射面の反射光の一部または全部が表示面から出射することにより、出射光の色が表示される。無着色の無彩色サブ画素の表示色としては無彩色が期待されるが、内部の光学部材の光学特性には波長分散があるから、実際には有彩色となってしまう。例えば、一般的な構造を採る場合、無彩色サブ画素では、白表示のときに、黄色に近い黄緑色が表示されてしまう。そこで、第1の反射型液晶表示装置では、1以上の有彩色サブ画素が青色の有彩色サブ画素を含む。青色の有彩色サブ画素は、青色を表示可能な有彩色サブ画素であり、例えば、内部の光学部材の一部又は全部が青色で着色された有彩色サブ画素である。つまり、第1の反射型液晶表示装置は、画素の一部に青色を表示させることができる。したがって、画素の表示色と無彩色との色味の相違を、無彩色サブ画素の表示色と無彩色との色味の相違よりも小さくすることができる。つまり、第1の反射型液晶表示装置によれば、最高階調の表示色の色味のズレを抑制することができる。
第1の反射型液晶表示装置において、前記1以上の有彩色サブ画素が、赤色の有彩色サブ画素を含むようにするのが好ましい。赤色の有彩色サブ画素は、赤色を表示可能な有彩色サブ画素であり、例えば、内部の光学部材の一部又は全部が赤色で着色された有彩色サブ画素である。つまり、この態様の反射型液晶表示装置は、画素の一部に、青色のみならず、赤色をも表示させることができる。前述のように、一般的な構造を採る場合には、無彩色サブ画素の表示色が、黄色ではなく、黄色に近い黄緑色となるから、この態様の反射型液晶表示装置によれば、最高階調の表示色の色味のズレをさらに抑制することができる
さらに、この態様の反射型液晶表示装置において、前記1以上の有彩色サブ画素は、緑色の有彩色サブ画素を含むようにしてもよい。緑色の有彩色サブ画素は、緑色を表示可能な有彩色サブ画素であり、例えば、内部の光学部材の一部が緑色で着色された有彩色サブ画素である。つまり、この態様の反射型液晶表示装置は、画素の一部に、青色、赤色及び緑色を表示させることができる。したがって、この態様の反射型液晶表示装置によれば、無彩色サブ画素の表示色が如何なる有彩色であっても、最高階調の表示色の色味のズレを抑制することができる。
上記の各反射型液晶表示装置において、前記1以上の有彩色サブ画素のうち少なくとも1つの有彩色サブ画素の各々は、その色のカラーフィルタを備え、前記カラーフィルタは、前記液晶層と前記表示面との間に配置され、前記表示面と直交する方向において前記反射面と重なるようにしてもよい。例えば、青色の有彩色サブ画素が青色のカラーフィルタを備えるようにする。なお、カラーフィルタは、特定の波長帯域の透過率が高く、他の波長帯域の透過率が低い薄膜であり、例えば色素で形成される。
さらに、この態様の反射型液晶表示装置において、前記少なくとも1つの有彩色サブ画素の各々において、前記反射面は、前記方向において前記カラーフィルタと重ならない部分を有するようにしてもよい。つまり、カラーフィルタを備えた有彩色サブ画素において、反射面の反射光のうち、一部がカラーフィルタを経て表示面に到達するようにし、他の一部がカラーフィルタを経ずに表示面に到達するようにする。この態様の反射型液晶表示装置によれば、カラーフィルタを十分に薄くすることが困難であっても、画素の反射率の低下を抑制することができる。
ところで、サブ画素の内部の光学部材の光学特性の波長分散は階調に依存する。このため、画素の表示色の色味が階調毎に相違する現象、すなわち階調間の色ズレが生じうる。そこで、上記の各反射型液晶表示装置において、複数の階調のうちいずれか1つの階調を指定する階調信号に基づいて前記画素を駆動する第1駆動部を備え、前記複数の階調の各々には、前記無彩色サブ画素に印加される電圧に応じた第1階調と、前記1以上の有彩色サブ画素のうち特定の有彩色サブ画素に印加される電圧に応じた第2階調とが予め対応付けられ、前記第1駆動部は、前記無彩色サブ画素に対して、前記階調信号で指定された階調に対応する前記第1階調に応じた電圧を印加し、前記特定の有彩色サブ画素に対して、前記階調信号で指定された階調に対応する前記第2階調に応じた電圧を印加し、前記複数の階調は、前記第1階調に対する前記第2階調の比が互いに異なる2つの階調を含むようにすることが好ましい。この態様の反射型液晶表示装置によれば、画素に指定する階調に基づいて、第1階調に対する第2階調の比、すなわち無彩色サブ画素と特定の有彩色サブ画素との階調比を異ならせることができるから、階調間の色ズレを抑制することができる。
この態様の反射型液晶表示装置において、前記特定の有彩色サブ画素は、青色の有彩色サブ画素であり、前記2つの階調は低階調及び高階調であり、前記階調信号で指定された階調が前記低階調の場合の前記比は、前記階調信号で指定された階調が前記高階調の場合の前記比よりも小さいようにすることが好ましい。一般的な構造では、無彩色サブ画素の表示色の階調が低くなるほど、無彩色サブ画素の反射光に占める青色光の割合が大きくなるからである。
これと同様に、前記特定の有彩色サブ画素は、赤色の有彩色サブ画素であり、前記2つの階調は低階調及び高階調であり、前記階調信号で指定された階調が前記低階調の場合の前記比は、前記階調信号で指定された階調が前記高階調の場合の前記比よりも大きいようにすることが好ましい。一般的な構造では、無彩色サブ画素の表示色の階調が低くなるほど、無彩色サブ画素の反射光に占める赤色光の割合が小さくなるからである。
本発明の第2の反射型液晶表示装置は、光を反射して表示面に色を表示する画素を備え、前記画素は、光を反射する反射面と、前記反射面と前記表示面との間に配置された液晶層と、前記液晶層と前記表示面との間に配置され、可視光の波長帯域のうち特定の波長帯域に対する透過率が他の波長帯域に対する透過率よりも高い偏光板とを備えることを特徴とする。
第2の反射型液晶表示装置では、画素において、反射面の反射光の一部又は全部が液晶層及び偏光板を透過して表示面から出射することにより、出射光の色が表示される。画素の内部の光学部材の光学特性には波長分散があるから、一般的な構造を採る場合、画素の最高階調の表示色は、所期の色と異なる色となる。しかし、第2の反射型液晶表示装置では、可視光の波長帯域のうち特定の波長帯域に対する透過率(平均値)が他の波長帯域に対する透過率(平均値)よりも高い偏光板を透過した光が出射されるから、最高階調の表示色の色味のズレを抑制することができる。例えば、第2の反射型液晶表示装置をモノクローム表示に用いる場合には、青色光の波長帯域を特定の波長帯域としたり、青色光の波長帯域と赤色光の波長帯域とを特定の波長帯域としたりすることにより、一般的な構造における白表示のときの表示色の色味のズレを抑制することができる。
本発明の第3の反射型液晶表示装置は、光を反射して表示面に色を表示する画素と、複数の階調のうちいずれか1つの階調を指定する階調信号に基づいて前記画素を駆動する第2駆動部とを備え、前記画素は、各々が光を反射して前記表示面に色を表示する複数のサブ画素で構成され、前記複数のサブ画素の各々は、光を反射する反射面と、前記反射面と前記表示面との間に配置された液晶層とを備え、前記複数のサブ画素は、第1色の第1サブ画素と、前記第1色とは色味が異なる第2色の第2サブ画素とを含み、前記複数の階調の各々には、前記第1サブ画素に印加される電圧に応じた第3階調と、前記第2サブ画素に印加される電圧に応じた第4階調とが予め対応付けられ、前記第2駆動部は、前記複数のサブ画素の各々に対して、前記階調信号で指定された階調に対応する階調に応じた電圧を印加し、前記複数の階調は、前記第3階調に対する前記第4階調の比が互いに異なる2つの階調を含むことを特徴とする。
第3の反射型液晶表示装置は、いわゆるモノカラー表示の反射型液晶表示装置である。第3の反射型液晶表示装置では、第1の反射型液晶表示装置と同様に、各サブ画素において、反射面の反射光の一部又は全部が表示面から出射することにより、出射光の色が表示される。前述のように、サブ画素の内部の光学部材の光学特性は波長分散を持ち、この波長分散は階調に依存するから、階調間の色ズレが生じうる。しかし、第3の反射型液晶表示装置によれば、画素に指定される階調に基づいて、第3階調に対する第4階調の比、すなわち第1サブ画素と第2サブ画素との階調比を異ならせることができるから、階調間の色ズレを抑制することができる。よって、第3の反射型液晶表示装置によれば、第1色と第2色とを適宜に定めることにより、最高階調の表示色の色味のズレを抑制することができる。
本発明の反射型液晶表示装置の駆動方法は、光を反射して表示面に色を表示する画素を備え、前記画素は、各々が光を反射して前記表示面に色を表示する複数のサブ画素で構成され、前記複数のサブ画素の各々は、光を反射する反射面と、前記反射面と前記表示面との間に配置された液晶層とを備える、反射型液晶表示装置の駆動方法であって、前記複数のサブ画素の各々について、複数の階調のうちいずれか1つの階調を指定する階調信号に基づいて当該サブ画素に指定する階調を決定する決定過程と、決定した階調に応じた電圧を当該サブ画素に印加する印加過程とを順に実行し、前記決定過程では、前記複数の階調が、前記複数のサブ画素のうち2つのサブ画素について決定される階調の比が互いに異なる2つの階調を含むように、階調を決定することを特徴とする。この駆動方法によれば、第1駆動部又は第2駆動部を備える反射型液晶表示装置と同様の効果が得られる。
本発明の電子機器は、上記の各反射型液晶表示装置を備えたものであり、備えた反射型液晶表示装置と同様の効果を奏する。
本発明の第1実施形態に係る反射型液晶表示装置100の全体構成を示す図である。 反射型液晶表示装置100が備える画素P1の平面図である。 図2のA−A´線、B−B´線及びC−C´線断面図である。 比較例に係る反射型液晶表示装置300の全体構成を示す図である。 反射型液晶表示装置300が備える画素P3の断面図である。 画素P3の反射率の波長分散を階調毎に示す図である。 画素P3の表示色の色味を階調毎に示すxy色度図である。 画素P1の指定階調と画素P1を構成するサブ画素W,B及びRの指定階調との対応関係を示す図である。 白表示の場合の画素P1及び画素P3の表示色の色味を示すxy色度図である。 画素P1及び画素P3の表示色の色味を階調毎に示すxy色度図である。 第1実施形態の変形例1に係る反射型液晶表示装置が備える画素P4の平面図である。 第1実施形態の変形例2に係る反射型液晶表示装置が備える画素P5の平面図である。 本発明の第2実施形態に係る反射型液晶表示装置200の全体構成を示す図である。 反射型液晶表示装置200が備える画素P2の断面図である。 反射型液晶表示装置300が備える偏光板56の透過率の波長分散を示す図である。 反射型液晶表示装置200が備える偏光板58の透過率の波長分散を示す図である。 白表示の場合の画素P2及び画素P3の反射率の波長分散を示す図である。 白表示の場合の画素P2及び画素P3の表示色の色味を示すxy色度図である。 反射型液晶表示装置100又は200を採用した可搬型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 反射型液晶表示装置100又は200を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。 反射型液晶表示装置100又は200を適用した携帯情報端末の構成を示す斜視図である。
<A:第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る反射型液晶表示装置(第1の反射型液晶表示装置)100の全体構成を示す図である。反射型液晶表示装置100は、モノクローム表示の反射型液晶表示装置であり、図1に示されるように、マトリクス状に配列された複数の画素P1を備え、これらの画素P1で構成される表示面10を有する。画素P1は、光を反射して表示面10に色を表示する。反射型液晶表示装置100は、総ての画素P1の表示色を制御して、図示しない上位装置から供給される画像データIMで示される画像を表示面10に表示する。
画素P1は、3つのサブ画素で構成されている。サブ画素は、光を反射して表示面10に色を表示するものであり、後に詳述するが、光を反射する反射電極52を備える。画素P1を構成する3つのサブ画素は、具体的には、無着色のサブ画素W、青色のサブ画素B及び赤色のサブ画素Rである。サブ画素Bは、青色を表示可能なサブ画素であり、サブ画素Rは、赤色を表示可能なサブ画素である。
また、反射型液晶表示装置100は、X方向に延在する複数の走査線11と、X方向に直交するY方向に延在する複数のデータ線12とを備える。複数の走査線11の各々と複数のデータ線12の各々とは、表示面10の背後で互いに交差しており、各交差に対応して画素P1が配置されている。データ線12は、3本のサブデータ線で構成されている。これらのサブデータ線は、具体的には、サブ画素Wの反射電極52に接続されるサブデータ線12W、サブ画素Bの反射電極52に接続されるサブデータ線12B、及びサブ画素Rの反射電極52に接続されるサブデータ線12Rである。
また、反射型液晶表示装置100は、総ての画素P1を駆動するドライバIC20を備える。ドライバIC20は、走査線駆動回路21と、データ線駆動回路(第1駆動部)22と、制御回路23とを有する。制御回路23は、画像データIMに基づいて、走査線駆動回路21及びデータ線駆動回路22を制御する。データ線駆動回路22の制御では、制御回路23からデータ線駆動回路22へ階調信号gが供給される。階調信号gは、総ての画素P1の各々に指定する階調を示す信号であり、各画素P1に指定される階調は、最高階調から最低階調までの複数の階調のうち、いずれか1つの階調である。
走査線駆動回路21は、複数の走査線11を駆動して順次選択する回路であり、選択信号の供給によって複数の走査線11を駆動する。選択信号は、一定の期間だけ所定レベルとなる信号であり、選択信号が所定レベルとなる期間が走査線11間で重ならないように定められている。
データ線駆動回路22は、階調信号gに基づいて複数のデータ線12を駆動することにより、選択された走査線11に対応する複数の画素P1に階調を指定する回路であり、データ信号の供給によって複数のデータ線12を駆動する。一つの画素P1を構成する一つのサブ画素に注目すると、データ線駆動回路22は、階調信号gによって当該画素P1に指定された階調に基づいて、当該サブ画素に指定する階調を決定する決定過程と、この決定過程で決定した階調に応じたレベルのデータ信号を、当該画素P1に対応する走査線11が選択されている期間において、当該サブ画素の反射電極52に接続されたサブデータ線に供給することにより、決定過程で決定した階調に応じた電圧を当該画素P1に印加する印加過程とを順に実行する。
図2は、画素P1の平面図であり、画素P1を表示面10側から眺めた場合のものである。図2に示すように、画素P1は、表示面10内の一つの矩形領域を占める。この矩形領域が画素P1の表示領域である。画素P1の表示領域を囲む4辺のうち、2辺はX方向に延在し、他の2辺はY方向に延在する。画素P1の表示領域は、X方向において3つの矩形領域に等分される。これらの矩形領域のうち、一つがサブ画素Wの表示領域であり、別の一つがサブ画素Bの表示領域であり、さらに別の一つがサブ画素Rの表示領域である。画素P1の表示領域の面積はSであり、サブ画素W,B及びRの表示領域の面積は、共にS/3である。
サブ画素Bの表示領域は、Y方向において2つの矩形領域に分割される。これらの矩形領域のうち、狭い方が青色部B1の表示領域であり、広い方が透明部B2の表示領域である。つまり、サブ画素Bは、Y方向において、青色光を反射して青色を表示する青色部B1と、光を反射して色を表示する透明部B2とに分割される。これと同様に、サブ画素Rは、Y方向において、赤色光を反射して赤色を表示する赤色部R1と、光を反射して色を表示する透明部R2とに分割される。Y方向において、青色部B1及び赤色部R1の長さは共にL1であり、透明部B2及びR2の長さは共にL2であり、L1:L2=1:3である。つまり、青色部B1及び赤色部R1の面積は、共にS/12である。
図3は、図2のA−A´線、B−B´線及びC−C´線断面図である。図3に示すように、反射型液晶表示装置100は、アレイ基板51と、その上に配列された複数の反射電極52と、その上に配置された複数の液晶層53と、その上に配置された透過電極54と、その上に配置された対向基板55と、その上に配置された偏光板56と、透過電極54と対向基板55との間に配置されたカラーフィルタ57B及び57Rとを備える。偏光板56の最広面のうち反射電極52とは反対側の面が表示面10である。
各サブ画素において、反射電極52、液晶層53及び透過電極54は、液晶素子を構成している。つまり、アレイ基板51上には、サブ画素と同数の液晶素子が配列されている。なお、液晶層53はノーマリーブラックの液晶で形成されているが、液晶層53をノーマリーホワイトの液晶で形成するようにしてもよい。また、本実施形態では、反射電極52が反射面と電極を兼ねているが、反射面と電極を別々の構成、すなわち、反射面を金属層で形成し、その上に、透明電極を形成する構成としてもよい。また、本実施形態では、液晶素子の構造として、二つの電極で液晶層を挟んだ構造(縦電界)を採用しているが、いわゆる横電界の構造、すなわち、反射電極52の上に絶縁層を介して、櫛歯形状もしくはスリットを有する形状に透過電極54を形成する構造を採用してもよい。
カラーフィルタ57Bは、青色のカラーフィルタであり、具体的には、可視光の波長帯域のうち、青色光の波長帯域の透過率が高く、他の波長帯域の透過率が低い薄膜である。カラーフィルタ57Rは、赤色のカラーフィルタであり、具体的には、可視光の波長帯域のうち、赤色光の波長帯域の透過率が高く、他の波長帯域の透過率が低い薄膜である。カラーフィルタ57B及び57Rは、いずれも膜厚が0.5μmであり、対向基板55の最広面のうち反射電極52側の面に色素で形成される。
カラーフィルタ57B及び57R以外の光学部材(反射電極52や、液晶層53、透過電極54、対向基板55、偏光板56、配向膜(図示略)など)の光学特性(反射率や透過率など)は、一般的な反射型液晶表示装置と同様である。なお、カラーフィルタ57B及び57Rを、対向基板55の最広面のうち反射電極52とは反対側の面に形成するようにしてもよいし、カラーフィルタ57B及び57Rの膜厚を0.5μm以外の厚さとしてもよいし、両者の膜厚を互いに異ならせてもよい。
サブ画素W,B及びRは、いずれも、アレイ基板51、透過電極54、対向基板55及び偏光板56の各々を部分的に含んで構成され、反射電極52と液晶層53とを備える。また、サブ画素W、透明部B2及び透明部R2がカラーフィルタを備えないのに対し、青色部B1はカラーフィルタ57Bを備え、赤色部R1はカラーフィルタ57Rを備える。サブ画素Bの反射電極52はカラーフィルタ57Bに重なる部分を含み、サブ画素Rの反射電極52はカラーフィルタ57Rに重なる部分を含む。サブ画素Bのうち、表示面10に直交するZ方向においてカラーフィルタ57Bに重なる部分(カラーフィルタ57Bを含む)が青色部B1であり、サブ画素Rのうち、Z方向においてカラーフィルタ57Rに重なる部分(カラーフィルタ57Rを含む)が赤色部R1である。
サブ画素W、透明部B2及び透明部R2では、液晶素子に遮られない限り、その表示領域(表示面10)からの入射光の一部又は全部が、偏光板56、対向基板55、透過電極54、液晶層53、反射電極52を順に透過して反射電極52に到達し、反射電極52の反射光の一部又は全部が、液晶層53、透過電極54、対向基板55、偏光板56を順に透過し、表示領域から出射する。この出射光が、サブ画素W、透明部B2及び透明部R2の反射光である。
上述した光路は、青色部B1でも赤色部R1でも同様である。ただし、青色部B1では、カラーフィルタ57Bを2回通過した光が反射光となり、赤色部R1では、カラーフィルタ57Rを2回通過した光が反射光となる。したがって、青色部B1の表示色は青色又は黒色となり、赤色部R1の表示色は赤色又は黒色となる。
<A−1:比較例>
ここで、本実施形態と比較する比較例について説明する。
図4は、比較例に係る反射型液晶表示装置300の全体構成を示す図である。反射型液晶表示装置300は、モノクローム表示の反射型液晶表示装置であり、画素P1に代えてサブ画素を持たない画素P3を、データ線12に代えて1本の信号線であるデータ線13を、ドライバIC20に代えてデータ線駆動回路24を備えたドライバIC30を備える。データ線駆動回路24は、データ線に供給するデータ信号が、階調信号gによって画素P3に指定された階調に応じたレベルの信号である点で、データ線駆動回路22と異なる。
図5は、画素P3の断面図である。図5に示すように、画素P3は、サブ画素Wと同様の構造を有する。つまり、画素P3は無着色である。したがって、画素P3の表示色は、理想的には無彩色となる。しかし、実際には、画素P3内の光学部材の光学特性の波長分散により、有彩色が表示されてしまう。例えば、白表示のときに、黄色に近い黄緑色が表示される。
図6は、画素P3の反射率の波長分散を階調毎に示す図である。図6に示すように、画素P3の反射率は、入射光の波長に依存する。例えば、赤色光の波長帯域(620〜750nm)に対する反射率は、緑色光の波長帯域(495〜570nm)に対する反射率よりも低い。画素P3の反射率が入射光の波長に依存するのは、画素P3内の光学部材の光学特性に波長分散があるからである。
また、入射光の波長に対する画素P3の反射率の分布は、画素P3に指定される階調に依存する。例えば、指定階調が100%(最高階調)のときには、青色光の波長領域(450〜495nm)に対する反射率が、緑色光及び赤色光の波長帯域に対する反射率よりも低いのに対し、指定階調が80%のときには、青色光の波長領域に対する反射率が、緑色光及び赤色光の波長帯域に対する反射率よりも高い。上記の分布が指定階調に依存するのは、画素P3内の光学部材の光学特性の波長分散が指定階調に依存するからである。
図7は、画素P3の表示色の色味を階調毎に示すxy色度図である。反射型液晶表示装置300は、モノクローム表示の反射型液晶表示装置であるから、画素P3の表示色の色味としては、無彩色の色味(x=0.3113、y=0.318)が好ましい。しかし、図7に示すように、画素P3の表示色の色味は、無彩色の色味からかけ離れてしまう。また、図7に示すように、xy色度図において表示色の色味と無彩色の色味との距離が最も長くなる指定階調は、100%である。つまり、白表示のときに色味のズレが最大となってしまう。
<A−2:対比>
前述したように、反射型液晶表示装置100のサブ画素Wは、反射型液晶表示装置300の画素P3と同様の構造を有するから、サブ画素Wの表示色の色味と無彩色の色味との間にも、図7と同様のズレが生じる。そこで、反射型液晶表示装置100では、データ線駆動回路22が、各画素P1に係る決定過程において、このズレを打ち消すように、当該画素P1を構成するサブ画素W,B及びRの指定階調を決定するようにしている。
図8は、画素P1の指定階調(%)と、当該画素P1を構成するサブ画素W,B及びRの指定階調(%)との対応関係を示す図である。図8から明らかなように、画素P1に指定されうる階調としては、複数の階調(100%、80%、60%、40%、20%及び0%)が用意されており、これらの階調の各々には、サブ画素Wの指定階調(第1階調)と、サブ画素Bの指定階調(第2階調)と、サブ画素Rの指定階調(第2階調)とが予め対応付けられている。なお、画素P1の指定階調が0%の場合について図示を略したのは、液晶層53がノーマリーブラックの液晶で形成されているからである。
図8に示す対応関係は予め定められており、データ線駆動回路22は、画素P1の指定階調に予め対応付けられた指定階調に応じた電圧を、当該画素P1を構成するサブ画素W,B及びRに印加することにより、当該画素P1に係る決定過程及び印加過程を実行し、当該画素P1を駆動する。なお、サブ画素について「駆動」とは、当該サブ画素が備える液晶素子に電圧を印加して当該液晶素子を駆動することをいう。
図8に示す対応関係は、用意された複数の階調が青色に関する二つの階調を含むように定められている。青色に関する二つの階調間では、画素P1の指定階調に対応するサブ画素Wの指定階調を第1階調とし、当該画素P1の指定階調に対応するサブ画素Bの指定階調を第2階調としたとき、第1階調に対する第2階調の比が互いに異なる。例えば、第1階調に対する第2階調の比は、ある画素P1の指定階調が100%の場合には100/100=1となり、当該画素P1の指定階調が80%の場合には100/60=5/3となる。
また、図8に示す対応関係は、用意された複数の階調が赤色に関する二つの階調を含むように定められている。赤色に関する二つの階調間では、画素P1の指定階調に対応するサブ画素Wの指定階調を第1階調とし、当該画素P1の指定階調に対応するサブ画素Rの指定階調を第2階調としたとき、第1階調に対する第2階調の比が互いに異なる。例えば、第1階調に対する第2階調の比は、ある画素P1の指定階調が60%の場合には100/60=5/3となり、当該画素P1の指定階調が40%の場合には80/40=2となる。
ここで、図8に示す対応関係の定め方について説明する。
まず、画素P1の指定階調が100%の場合の、サブ画素W,B及びRの指定階調を定める。具体的には、サブ画素W,B及びRの指定階調を共に100%とする。裏を返せば、反射型液晶表示装置100は、サブ画素W,B及びRの指定階調を共に100%としたときに白色に近い色が表示されるように設計されている。
図6に示すように、サブ画素W,B及びRの指定階調が100%の場合、無着色部(サブ画素W、透明部B2及び透明部R2)の反射率は、赤色光については約0.32、緑色光については約0.33、青色光については約0.28となる。したがって、青色部B1の反射率は約0.28となり、赤色部R1の反射率は約0.32となる。実際には、カラーフィルタの存在により、青色部B1の反射率は、無着色部における青色光の反射率よりも弱くなるが、ここでは、両者が等しいものとして説明する。これは、赤色部R1についても同様である。
図2に示すように、画素P1の表示領域における、無着色部と青色部B1と赤色部R1との面積比は、10:1:1である。したがって、サブ画素W,B及びRの指定階調を共に100%としたときの、画素P1の反射光における、赤色光と緑色光と青色光との光量比は、およそ、0.32×10+0.32×1:0.33×10:0.28×10+0.28×1=3.62:3.3:3.08となる。
緑色光の光量に対する赤色光の光量の比は3.62/3.3=約1.1となるから、画素P3の反射光における、緑色光の光量に対する赤色光の光量の比(0.32/0.33=約0.96)よりも大きい。これと同様に、緑色光の光量に対する青色光の光量の比は3.08/3.3=約0.93となるから、画素P3の反射光における、緑色光の光量に対する青色光の光量の比(0.28/0.33=約0.85)よりも大きい。したがって、図9に示すように、画素P1の表示色の色味と無彩色の色味(x=0.3113、y=0.318)との相違は、画素P3の表示色の色味と無彩色の色味との相違よりも小さくなる。
次に、画素P1の指定階調が80%の場合の、サブ画素W,B及びRの指定階調を定める。サブ画素W,B及びRの指定階調を共に80%と仮定した場合、無着色部(サブ画素W、透明部B2及び透明部R2)の反射率は、図6に示すように、赤色光については約0.22、緑色光については約0.29、青色光については約0.31となる。したがって、画素P1の反射光における、赤色光の光量と緑色光の光量と青色光の光量との比は、およそ、0.22×10+0.22×1:0.29×10:0.31×10+0.31×1=2.42:2.9:3.41となる。よって、緑色光の光量に対する赤色光の光量の比は2.42/2.9=約0.83となり、緑色光の光量に対する青色光の光量の比は3.41/2.9=約1.18となる。
0.83は前述の1.1よりも著しく小さく、1.18は前述の0.93よりも著しく大きいから、画素P1の表示色と無彩色との色味の相違が、画素P1の指定階調が100%の場合の相違よりも大きくなってしまう。そこで、指定階調が80%の画素P1の表示色の色味が、指定階調が100%の画素P1の表示色の色味に近づくように、サブ画素B及びRの指定階調を定める。つまり、画素P1の反射光において、赤色光の割合が大きくなり、青色光の割合が小さくなるように、サブ画素B及びRの指定階調を定める。
サブ画素Rの指定階調が下がるほど、画素P1の反射光におけるサブ画素Rの反射光の割合は小さくなる。また、図6から明らかなように、無着色部の表示色の階調が下がるほど、無着色部の反射光に占める赤色光の割合は小さくなる。よって、サブ画素Rの指定階調を上げれば、画素P1の反射光における赤色光の割合を大きくすることができる。そこで、画素P1の指定階調が80%の場合のサブ画素Rの指定階調を、80%ではなく、100%とする。
一方、サブ画素Bの指定階調が下がるほど、画素P1の反射光におけるサブ画素Bの反射光の割合は小さくなる。したがって、画素P1の反射光における青色光の割合を小さくするためには、サブ画素Bの指定階調を下げるのが自然である。しかし、図6から明らかなように、このため、サブ画素Bの指定階調を100%から80%を経て60%に低下させた場合、無着色部の反射光における青色光の反射率は高くなってから低くなる。つまり、指定階調が80%の画素P1の反射光における青色光の割合を十分に小さくする方法としては、サブ画素Bの指定階調を80%から60%に下げる方法の他に、80%から100%に上げる方法がある。
前者の方法では、サブ画素Bの反射光における青色光の割合が大きくなるのに対し、後者の方法では、サブ画素Bの反射光における青色光の割合が小さくなる。ここでは、青色光の割合を小さくすることを目的としているから、好適なのは後者である。よって、後者を採用し、画素P1の指定階調が80%の場合のサブ画素Bの指定階調を、80%ではなく、100%とする。
そして、画素P1の表示色の階調を約80%とするために、サブ画素の指定階調を60%とする。図6に示すように、指定階調が60%の場合、無着色部の反射率は、赤色光については約0.15、緑色光については約0.17、青色光については約0.24となるから、サブ画素Wの指定階調を60%、サブ画素B及びRの指定階調を共に100%とした場合、画素P1の反射光における、赤色光と緑色光と青色光との光量比は、およそ、0.15×4+0.32×6+0.32×1:0.17×4+0.33×6:0.24×4+0.28×6+0.28×1=2.84:2.66:2.92となり、緑色光に対する赤色光の光量比は2.84/2.66=約1.07となり、緑色光に対する青色光の光量比は2.92/2.66=約1.1となる。
1.1−1.07=0.03<1.1−0.83=0.27であり、1.1−0.93=0.17<1.18−0.93=0.25であるから、サブ画素B及びRの指定階調を共に100%とし、サブ画素Wの指定階調を60%とすることにより、画素P1の反射光において、緑色光に対する赤色光の光量比は1.1に近づき、緑色光に対する青色光の光量比は0.93に近づく。
次に、画素P1の指定階調が60%の場合の、サブ画素W,B及びRの指定階調を定める。サブ画素W,B及びRの指定階調を共に60%と仮定した場合、無着色部の反射率は、図6に示すように、赤色光については約0.15、緑色光については約0.22、青色光については約0.24となる。そして、画素P1の反射光における、赤色光の光量と緑色光の光量と青色光の光量との比は、およそ、0.15×10+0.15×1:0.22×10:0.24×10+0.24×1=1.65:2.2:2.64となる。よって、緑色光の光量に対する赤色光の光量の比は1.65/2.2=約0.75となり、緑色光の光量に対する青色光の光量の比は2.64/2.2=約1.2となる。
0.75は1.1よりも著しく小さく、1.2は0.93よりも著しく大きいから、80%の場合と同様に、サブ画素B及びRの指定階調を定める。具体的には、サブ画素Bの指定階調を20%とし、サブ画素Rの指定階調を100%とする。サブ画素Bの指定階調が20%の場合、図6に示すように、透明部B2の反射率は、赤色光については約0.05となり、緑色光については約0.075となり、青色光については約0.09となる。
したがって、サブ画素Wの指定階調を60%、サブ画素Bの指定階調を20%、サブ画素Rの指定階調を100%とした場合、画素P1の反射光における、赤色光と緑色光と青色光との光量比は、およそ、0.15×4+0.32×3+0.05×3+0.32×1:0.17×4+0.33×3+0.075×3:0.24×4+0.28×3+0.09×3+0.09×1=2.03:1.895:2.16となり、緑色光に対する赤色光の光量比は2.03/1.895=約1.07となり、緑色光に対する青色光の光量比は2.16/1.895=約1.14となる。
1.1−1.07=0.03<1.1−0.75=0.35であり、1.14−0.93=0.21<1.2−0.93=0.27であるから、サブ画素Bの指定階調を20%とし、サブ画素Rの指定階調を100%とし、サブ画素Wの指定階調を60%とすることにより、画素P1の反射光において、緑色光に対する赤色光の光量比は1.1に近づき、緑色光に対する青色光の光量比は0.93に近づく。
このような定め方で、画素P1の指定階調が40%及び20%の場合についても、サブ画素W,B及びRの指定階調を定める。
図10は、画素P1及び画素P3の表示色の色味を階調毎に示すxy色度図である。本実施形態では、画素P1の指定階調とサブ画素W,B及びRの指定階調とが上述したように対応付けられているから、図10に示すように、用意された複数の階調の各々において、画素P1の表示色の色味と無彩色の色味(x=0.3113、y=0.318)との相違が、画素P3の表示色の色味と無彩色の色味との相違よりも小さくなる。この結果、用意された複数の階調にわたる画素P1の表示色の色味の変動範囲は、用意された複数の階調に対する画素P3の表示色の色味の変動範囲よりも狭くなる。
すなわち、反射型液晶表示装置100によれば、複数のサブ画素で構成される画素P1を備え、複数のサブ画素は、無着色のサブ画素Wと青色のサブ画素Bと赤色のサブ画素Rとを含むから、サブ画素Bによって青色を、サブ画素Rによって赤色を表示することができるから、表示色と無彩色との色味のズレを抑制することができる。
<B:変形例1>
図11は、第1実施形態を変形して得られる変形例1に係る反射型液晶表示装置が備える画素P4の平面図である。図11に示すように、画素P4は、サブ画素W及びBを備える一方、サブ画素Rを備えない。また、サブ画素Bの表示領域と、サブ画素Bが備えるカラーフィルタ57Bとは、図11の紙面垂直方向(Z方向)において完全に重なっている。前述したように、白表示のときに無着色部に表示される色は、黄色に近い黄緑色となるから、サブ画素Rを備えずとも、画素P4の指定階調とサブ画素W及びBの指定階調とを適切に対応付けておくことにより、色味のズレを、ある程度抑制することができる。なお、第1実施形態と同様に、サブ画素Bが無着色の透明部を備えるようにしてもよい。
<C:変形例2>
図12は、第1実施形態を変形して得られる変形例2に係る反射型液晶表示装置が備える画素P5の平面図である。図12に示すように、画素P5は、サブ画素W,B及びRに加え、サブ画素Gを備える。サブ画素Gは、可視光の波長帯域のうち、緑色光の波長帯域の透過率が高く、他の波長帯域の透過率が低いカラーフィルタを備える。また、サブ画素B,R及びGの各々において、その表示領域と、そのカラーフィルタとは、図12の紙面垂直方向(Z方向)において完全に重なっている。この反射型液晶表示装置によれば、サブ画素Wの表示色が如何なる有彩色であっても、画素P5の表示色の色味のズレを抑制することができる。なお、サブ画素B,R及びGのうち少なくとも一つが、第1実施形態と同様に、無着色の透明部を備えるようにしてもよい。
<D:変形例3>
第1実施形態では、サブ画素B及びRが透明部を備えることにより、画素の反射率の低下を抑制しているが、これを変形し、カラーフィルタ57B及び57Rを薄くすることによって画素の反射率の低下を抑制するようにしてもよい。この変形は、変形例1及び2に対しても可能である。また、カラーフィルタとして、光学フィルムを採用してもよい。
<E:第2実施形態>
図13は、本発明の第2実施形態に係る反射型液晶表示装置(第2の反射型液晶表示装置)200の全体構成を示す図である。反射型液晶表示装置200は、モノクローム表示の反射型液晶表示装置であり、反射型液晶表示装置300を変形して得られる。反射型液晶表示装置200は、画素P3に代えて画素P2を備える。
図14は、画素P2の断面図である。図14に示すように、画素P2が画素P3と異なるのは、偏光板56に代えて偏光板58を備える点のみである。図15は、偏光板56の透過率の波長分散を示す図であり、図16は、偏光板58の透過率の波長分散を示す図である。両図から明らかなように、偏光板58が偏光板56と異なるのは、可視光の波長帯域のうち青色光の波長帯域に対する透過率が他の波長帯域に対する透過率よりも高い点である。換言すれば、偏光板58は、可視光の波長帯域のうち青色光の波長帯域に対する偏光度が他の波長帯域に対する偏光度よりも低い点で、偏光板56と異なる。
図17は、白表示の場合の画素P2及び画素P3の反射率の波長分散を示す図である。図17に示すように、比較例に係る画素P3においては、可視光の波長帯域のうち特に青色光の波長帯域において反射率が低下しているが、反射型液晶表示装置200の画素P2では、その低下が抑制されている。この結果、図18のxy色度図に示すように、反射型液晶表示装置200における白表示の場合の表示色の色味と無彩色の色味とのズレは、比較例におけるズレよりも小さくなる。
<F:変形例4>
第2実施形態を変形し、偏光板58に代えて、可視光の波長帯域のうち赤色光の波長帯域に対する透過率が他の波長帯域に対する透過率よりも高い偏光板を用いてもよいし、可視光の波長帯域のうち青色及び赤色光の波長帯域に対する透過率が他の波長帯域に対する透過率よりも高い偏光板を用いてもよい。また、モノカラー表示を行うようにしてもよい。モノカラー表示の場合でも、最高階調の表示色の色ズレの抑制は有益である。
<G:変形例5>
第1実施形態を変形し、モノカラー表示を行うようにしてもよい。この場合、データ線駆動回路22とは異なるデータ線駆動回路(第2駆動部)が必要となる。また、各画素は、単一の有彩色(第1色)の第1サブ画素と、第1色とは色味が異なる第2色の第2サブ画素とを含むことになる。また、最高階調から最低階調までの複数の階調の各々には、第1サブ画素の指定階調(第3階調)と、第2サブ画素の指定階調(第4階調)とが予め対応付けられ、第2駆動部は、これらのサブ画素の各々に対して、階調信号gで指定された階調に対応する階調に応じた電圧を印加することになる。この形態の反射型液晶表示装置(第3の反射型液晶表示装置)によれば、モノカラー表示の場合でも、最高階調の表示色の色ズレや階調間の色ズレを抑制することができる。なお、画素が、第1色とも第2とも色味が異なる色の1以上のサブ画素を更に含むようにしてもよい。
<H:応用例>
次に、以上の各態様に係る反射型液晶表示装置100又は200を利用した電子機器について説明する。図19乃至図21には、反射型液晶表示装置100又は200を表示装置として採用した電子機器の形態が例示されている。
図19は、反射型液晶表示装置100又は200を採用した可搬型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、各種の画像を表示する反射型液晶表示装置100又は200と、電源スイッチ2001やキーボード2002が設置された本体部2010とを具備する。
図20は、反射型液晶表示装置100又は200を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。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と、各種の画像を表示する反射型液晶表示装置100又は200とを備える。スクロールボタン3002を操作することによって、反射型液晶表示装置100又は200に表示される画面がスクロールされる。
図21は、反射型液晶表示装置100又は200を適用した携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す斜視図である。携帯情報端末4000は、複数の操作ボタン4001および電源スイッチ4002と、各種の画像を表示する反射型液晶表示装置100又は200とを備える。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様々な情報が反射型液晶表示装置100又は200に表示される。
10……表示面、20,30……ドライバIC、22,24……データ線駆動回路、52……反射電極、53……液晶層、56,58……偏光板、57B,57R……カラーフィルタ、100,200,300……反射型液晶表示装置、P1〜P5……画素、W,R,B……サブ画素。

Claims (13)

  1. 光を反射して表示面に色を表示する画素を備え、
    前記画素は、各々が光を反射して前記表示面に色を表示する複数のサブ画素で構成され、
    前記複数のサブ画素の各々は、光を反射する反射面と、前記反射面と前記表示面との間に配置された液晶層とを備え、
    前記複数のサブ画素は、無着色の無彩色サブ画素と、単一の有彩色の1以上の有彩色サブ画素とを含み、
    前記1以上の有彩色サブ画素は、青色の有彩色サブ画素を含む
    ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
  2. 前記1以上の有彩色サブ画素は、赤色の有彩色サブ画素を含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の反射型液晶表示装置。
  3. 前記1以上の有彩色サブ画素は、緑色の有彩色サブ画素を含む
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の反射型液晶表示装置。
  4. 前記1以上の有彩色サブ画素のうち少なくとも1つの有彩色サブ画素の各々は、その色のカラーフィルタを備え、
    前記カラーフィルタは、前記液晶層と前記表示面との間に配置され、前記表示面と直交する方向において前記反射面と重なる
    ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の反射型液晶表示装置。
  5. 前記少なくとも1つの有彩色サブ画素の各々において、
    前記反射面は、前記方向において前記カラーフィルタと重ならない部分を有する
    ことを特徴とする請求項4に記載の反射型液晶表示装置。
  6. 複数の階調のうちいずれか1つの階調を指定する階調信号に基づいて前記画素を駆動する第1駆動部を備え、
    前記複数の階調の各々には、前記無彩色サブ画素に印加される電圧に応じた第1階調と、前記1以上の有彩色サブ画素のうち特定の有彩色サブ画素に印加される電圧に応じた第2階調とが予め対応付けられ、
    前記第1駆動部は、前記無彩色サブ画素に対して、前記階調信号で指定された階調に対応する前記第1階調に応じた電圧を印加し、前記特定の有彩色サブ画素に対して、前記階調信号で指定された階調に対応する前記第2階調に応じた電圧を印加し、
    前記複数の階調は、前記第1階調に対する前記第2階調の比が互いに異なる2つの階調を含む
    ことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の反射型液晶表示装置。
  7. 前記特定の有彩色サブ画素は、青色の有彩色サブ画素であり、
    前記2つの階調は低階調及び高階調であり、
    前記階調信号で指定された階調が前記低階調の場合の前記比は、前記階調信号で指定された階調が前記高階調の場合の前記比よりも小さい
    ことを特徴とする請求項6に記載の反射型液晶表示装置。
  8. 前記特定の有彩色サブ画素は、赤色の有彩色サブ画素であり、
    前記2つの階調は低階調及び高階調であり、
    前記階調信号で指定された階調が前記低階調の場合の前記比は、前記階調信号で指定された階調が前記高階調の場合の前記比よりも大きい
    ことを特徴とする請求項6に記載の反射型液晶表示装置。
  9. 光を反射して表示面に色を表示する画素を備え、
    前記画素は、
    光を反射する反射面と、
    前記反射面と前記表示面との間に配置された液晶層と、
    前記液晶層と前記表示面との間に配置され、可視光の波長帯域のうち特定の波長帯域に対する透過率が他の波長帯域に対する透過率よりも高い偏光板とを備える
    ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
  10. 前記特定の波長帯域は、青色光の波長帯域である
    ことを特徴とする請求項9に記載の反射型液晶表示装置。
  11. 光を反射して表示面に色を表示する画素と、
    複数の階調のうちいずれか1つの階調を指定する階調信号に基づいて前記画素を駆動する第2駆動部とを備え、
    前記画素は、各々が光を反射して前記表示面に色を表示する複数のサブ画素で構成され、
    前記複数のサブ画素の各々は、光を反射する反射面と、前記反射面と前記表示面との間に配置された液晶層とを備え、
    前記複数のサブ画素は、第1色の第1サブ画素と、前記第1色とは色味が異なる第2色の第2サブ画素とを含み、
    前記複数の階調の各々には、前記第1サブ画素に印加される電圧に応じた第3階調と、前記第2サブ画素に印加される電圧に応じた第4階調とが予め対応付けられ、
    前記第2駆動部は、前記複数のサブ画素の各々に対して、前記階調信号で指定された階調に対応する階調に応じた電圧を印加し、
    前記複数の階調は、前記第3階調に対する前記第4階調の比が互いに異なる2つの階調を含む
    ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
  12. 光を反射して表示面に色を表示する画素を備え、
    前記画素は、各々が光を反射して前記表示面に色を表示する複数のサブ画素で構成され、
    前記複数のサブ画素の各々は、光を反射する反射面と、前記反射面と前記表示面との間に配置された液晶層とを備える、
    反射型液晶表示装置の駆動方法であって、
    前記複数のサブ画素の各々について、複数の階調のうちいずれか1つの階調を指定する階調信号に基づいて当該サブ画素に指定する階調を決定する決定過程と、決定した階調に応じた電圧を当該サブ画素に印加する印加過程とを順に実行し、
    前記決定過程では、前記複数の階調が、前記複数のサブ画素のうち2つのサブ画素について決定される階調の比が互いに異なる2つの階調を含むように、階調を決定する
    ことを特徴とする反射型液晶表示装置の駆動方法。
  13. 請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載の反射型液晶表示装置を備えた電子機器。
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