JP2019090916A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】黄色の輝度及び彩度をより高めることができる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、透過させる光のスペクトルのピークがそれぞれ、レッドグリーンRG、ブルーグリーンBG1、赤色R1、青色B1であるカラーフィルタを有する第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13、第4副画素14を備え、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14は、カラーフィルタを透過する光を反射する反射電極を有し、第1副画素11と第3副画素13及び第2副画素12と第4副画素14は、X方向に隣接し、第1副画素11と第2副画素12は、Y方向に隣接し、第1副画素11と第3副画素13、第1副画素11と第4副画素14、第2副画素12と第3副画素13及び第2副画素12と第4副画素14は、Y方向に隣接しない。【選択図】図3

Description

本発明は、表示装置に関する。
外光を反射してカラー画像を表示する所謂反射式の表示装置が知られている(例えば特許文献1)。
特開2010−97176号公報
反射式の表示装置は、一般的に、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の副画素からの反射光を合成してこれ以外の色の光を出力する。しかしながら、従来、赤色(R)と緑色(G)の反射光の合成によって得られていた黄色はくすんで見え、求められる輝度及び彩度を得ることが困難であった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、黄色の輝度及び彩度をより高めることができる表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様による表示装置は、透過させる光のスペクトルのピークが赤色寄りの緑色のスペクトルである第1のカラーフィルタを有する第1副画素と、前記ピークが青色寄りの緑色のスペクトルである第2のカラーフィルタを有する第2副画素と、前記ピークが赤色のスペクトルである第3のカラーフィルタを有する第3副画素と、前記ピークが青色のスペクトルである第4のカラーフィルタを有する第4副画素とを備え、前記第1副画素、前記第2副画素、前記第3副画素及び前記第4副画素はそれぞれ、カラーフィルタを透過する光を反射する反射電極を有し、前記第1副画素と前記第3副画素は、第1方向に隣接し、前記第2副画素と前記第4副画素は、前記第1方向に隣接し、前記第1副画素と前記第2副画素は、第2方向に隣接し、前記第1副画素と前記第3副画素は、前記第2方向に隣接せず、前記第1副画素と前記第4副画素は、前記第2方向に隣接せず、前記第2副画素と前記第3副画素は、前記第2方向に隣接せず、前記第2副画素と前記第4副画素は、前記第2方向に隣接しない。
図1は、1つの副画素が有する主要構成を模式的に示す斜視図である。 図2は、赤、赤寄りの緑、緑、青寄りの緑及び青のスペクトルの一例を示す図である。 図3は、表示装置が有する副画素の形状及び位置関係並びに副画素の各々が有するカラーフィルタの一例を示す図である。 図4は、図4は、本実施形態の副画素を用いた再現色と、入力画像を構成する画像信号として入力階調値と、出力に際して用いられる副画素との関係を示す図である。 図5は、本実施形態の表示装置によって再現される黄色と、カラーフィルタが透過させる光のスペクトルのピークとの対応関係を示す模式的な色度図である。 図6は、本実施形態と比較例の色再現性をL*a*b*色空間で表した場合の一例を示す図である。 図7は、第1副画素、第3副画素及び第4副画素を用いて再現可能な色の範囲と、第2副画素、第3副画素及び第4副画素を用いて再現可能な色の範囲との関係を示す模式的な色度図である。 図8は、第1副画素、第3副画素及び第4副画素を有する画素と第2副画素、第3副画素及び第4副画素を有する画素とによる色再現で行われるサブピクセルレンダリングの一例を示す模式図である。 図9は、図3とは異なる副画素の形状及び位置関係並びに副画素の各々が有するカラーフィルタの一例を示す図である。 図10は、第1副画素、第2副画素及び第3副画素を有する画素と第1副画素、第2副画素及び第4副画素を有する画素とによる色再現で行われるサブピクセルレンダリングの一例を示す模式図である。 図11は、図3及び図9とは異なる副画素の形状及び位置関係並びに副画素の各々が有するカラーフィルタの一例を示す図である。 図12は、図3、図9及び図11とは異なる副画素の形状及び位置関係並びに副画素の各々が有するカラーフィルタの一例を示す図である。 図13は、第1副画素及び第3副画素を有する画素と第2副画素及び第4副画素を有する画素とによる色再現で行われるサブピクセルレンダリングの一例を示す模式図である。 図14は、面積階調のために副画素を複数の面積領域に区分けした場合の一例を示す図である。 図15は、表示装置が備える回路構成例を示す図である。 図16は、1つの画素が3つの副画素を有する構成とする場合のマルチプレクサの例を示す図である。 図17は、1つの画素が2つの副画素を有する構成とする場合のマルチプレクサの例を示す図である。 図18は、分割画素の概略断面図である。 図19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20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21は、信号処理回路の構成例を示すブロック図である。 図22は、複数の表示装置が並べられた場合の外光と、反射光と、ユーザの視点との関係の一例を示す模式図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、1つの副画素15が有する主要構成を模式的に示す斜視図である。図2は、赤、赤寄りの緑、緑、青寄りの緑及び青のスペクトルの一例を示す図である。副画素15は、カラーフィルタ20、反射電極40等を有する。カラーフィルタ20は、光の透過性を有する部材である。カラーフィルタ20は、外光ILのうち透過させる光OLのスペクトルのピークが予め定められている。具体的には、カラーフィルタ20が透過させる光OLのスペクトルのピークは、赤色寄りの緑色(例えば、レッドグリーンRG1)のスペクトル、青色寄りの緑色(例えば、ブルーグリーンBG1)のスペクトル、赤色(例えば、赤色R1)のスペクトル、青色(例えば、青色B1)のスペクトルのいずれかである。反射電極40は、カラーフィルタ20を透過する光OLを反射する電極である。図2で例示するように、レッドグリーンRG1のスペクトルのピーク及びブルーグリーンBG1のスペクトルのピークは、緑色Gとして視認される光のスペクトルのピークと重複する部分を有する。また、レッドグリーンRG1のスペクトルは、ブルーグリーンBG1に比して赤色BGに寄っている。また、ブルーグリーンBG1のスペクトルは、レッドグリーンRG1に比して青色B1に寄っている。
カラーフィルタ20と反射電極40との間には、液晶層30が設けられている。液晶層30は、多数の液晶分子を含んでいる。液晶分子は、反射電極40等から与えられる電界に応じて配向が変化する。このため、液晶分子の配向に応じてカラーフィルタ20と反射電極40との間を通過する光OLの透過の度合いが変化する。また、カラーフィルタ20を挟んで液晶層30の反対側には、例えば反射電極40側からの光OLの散乱方向等を調節するための調光層90が設けられていてもよい。
図3は、表示装置が有する副画素15の形状及び位置関係並びに副画素15の各々が有するカラーフィルタ20の一例を示す図である。表示装置は、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14を有する。表示装置には、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14がそれぞれ複数ある。第1副画素11は、第1のカラーフィルタ20RG1を有する。第2副画素12は、第2のカラーフィルタ20BG1を有する。第3副画素13は、第3のカラーフィルタ20R1を有する。第4副画素14は、第4のカラーフィルタ20B1を有する。第1のカラーフィルタ20RG1が透過させる光のスペクトルのピークは、赤色寄りの緑色(レッドグリーンRG1)のスペクトルである。第2のカラーフィルタ20BG1が透過させる光のスペクトルのピークは、青色寄りの緑色(ブルーグリーンBG1)のスペクトルである。第3のカラーフィルタ20R1が透過させる光のスペクトルのピークは、赤色(赤色R1)のスペクトルである。第4のカラーフィルタ20B1が透過させる光のスペクトルのピークは、青色(青色B1)のスペクトルである。
本実施形態の説明では、透過させる光OLのスペクトルのピークの差異を区別しない場合、カラーフィルタ20と記載する。透過させる光OLのスペクトルのピークの差異を区別する場合、例えば第1のカラーフィルタ20RG1、第2のカラーフィルタ20BG1、第3のカラーフィルタ20R1、第4のカラーフィルタ20B1のように区別して記載する。カラーフィルタ20を透過した光OLは、カラーフィルタ20が透過させる光のスペクトルのピークに対応した色の光として視認される。また、副画素15という記載は、それぞれが有するカラーフィルタ20の色で第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14等を区別しない記載である。図3では図示を省略しているが、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14はそれぞれ、図1に示すように反射電極40を有している。
図3等を参照した説明において、副画素15が並ぶ方向のうち一方向(第1方向)を、X方向とする。また、副画素15が並ぶ方向のうちX方向に直交する方向(第2方向)を、Y方向とする。また、X方向及びY方向に直交する方向を、Z方向とする。また、副画素行といった場合、X方向に沿って並ぶ複数の副画素15をさす。また、副画素列といった場合、Y方向に沿って並ぶ複数の副画素15をさす。なお、X方向とY方向は、直交以外の角度で交差した構成も採用可能である。
図3に示す例では、副画素15の形状がY方向を長手方向とする矩形状であるが、これは副画素15のX−Y平面形状の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
本実施形態の表示装置では、例えば図3に示すように、1つの第1副画素11と1つの第3副画素13は、X方向に隣接する。また、1つの第2副画素12と1つの第4副画素14は、X方向に隣接する。また、当該1つの第1副画素11と当該1つの第2副画素12は、Y方向に隣接する。また、第1副画素11と第3副画素13は、Y方向に隣接しない。また、第1副画素11と第4副画素14は、Y方向に隣接しない。また、第2副画素12と第3副画素13は、Y方向に隣接しない。また、第2副画素12と第4副画素14は、Y方向に隣接しない。
また、図3に示す例では、当該1つの第1副画素11と他の1つの第4副画素14は、X方向に隣接する。また、当該1つの第2副画素12と他の1つの第3副画素13は、X方向に隣接する。また、第1副画素11と第2副画素12は、X方向に隣接しない。
また、図3に示す例では、当該1つの第3副画素13と、上記の1つ及び他の1つとは異なる第4副画素14は、X方向に隣接する。また、図3に示す例では、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13、第4副画素14のうち3つを組み合わせた領域が正方形状である。具体的には、副画素15のうちX方向に連続する3つを組み合わせた領域が正方形状である。このような正方形状の領域に含まれる複数の副画素15を1つの画素とするようにしてもよい。
図3に示す例では、画素行において、第3副画素13、第1副画素11又は第2副画素12の一方、第4副画素14、第3副画素13、第1副画素11又は第2副画素12の他方、第4副画素14、の並びが繰り返される。また、第3副画素13が連続して並ぶ画素列と、第1副画素11又は第2副画素12の一方と他方とが交互に並ぶ画素列と、第4副画素14が連続して並ぶ画素列とがX方向に並ぶ。
図4は、本実施形態の副画素を用いた再現色と、入力画像を構成する画像信号として入力階調値と、出力に際して用いられる副画素15との関係を示す図である。入力画像を構成する画像信号として入力階調値(以下、入力階調値)の階調値が(R,G,B)=(n,n,n)である場合、再現色は白色となり、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14が出力に用いられる。入力階調値が(R,G,B)=(n,0,0)である場合、再現色は赤色となり、第3副画素13が出力に用いられる。入力階調値が(R,G,B)=(0,n,0)である場合、再現色は緑色となり、第1副画素11及び第2副画素12が出力に用いられる。入力階調値が(R,G,B)=(0,0,n)である場合、再現色は青色となり、第4副画素14が出力に用いられる。入力階調値が(R,G,B)=(m,m,0)である場合、再現色は黄色となり、第1副画素11、第2副画素12及び第3副画素13が出力に用いられる。入力階調値が(R,G,B)=(0,m,m)である場合、再現色はシアンとなり、第1副画素11、第2副画素12及び第4副画素14が出力に用いられる。入力階調値が(R,G,B)=(m,0,m)である場合、再現色はマゼンタとなり、第3副画素13及び第4副画素14が出力に用いられる。このように、本実施形態の表示装置は、第1副画素11と、第2副画素12と、第3副画素13との組み合わせで黄色を再現する。また、本実施形態の表示装置は、第1副画素11と、第2副画素12との組み合わせで緑色を再現する。また、本実施形態の表示装置は、第1副画素11と、第2副画素12と、第4副画素14との組み合わせでシアンを再現する。また、本実施形態の表示装置は、第3副画素13と、第4副画素14との組み合わせでマゼンタを再現する。また、本実施形態の表示装置は、第3副画素13で赤色を再現する。また、本実施形態の表示装置は、第4副画素14で青色を再現する。
図5は、本実施形態の表示装置によって再現される黄色と、カラーフィルタ20が透過させる光OLのスペクトルのピークとの対応関係を示す模式的な色度図である。表示装置に求められる所定の輝度及び彩度の黄色YをYで示す。また、従来の表示装置が有する従来の赤色(R)、従来の緑色(G)、従来の青色(B)の3色の副画素で再現可能な色を示す色空間が、図5におけるR,G,Bの3つの頂点を有する実線の三角形で表されるとする。このような従来の表示装置では、黄色Yを再現することができない。特に表示装置が反射型である場合、表示面に再現可能な色空間の大きさは透過型の色空間の大きさよりも小さい。このようにRGBで形成する色空間が小さい従来の表示装置の場合、再現可能な黄色の輝度及び彩度は、白色点(W)に対して従来の赤色(R)と従来の緑色(G)を結ぶ直線上の輝度及び彩度を超えることができない。結果として、黄色Yを再現するためには輝度及び彩度の少なくとも一方が不足する。仮に、従来の表示装置が、従来の赤色(R)、従来の緑色(G)、従来の青色(B)に白色(W)を加えた4色の副画素を有していたとしても、白色(W)の副画素で黄色Yの彩度を高めることは困難である。
仮に、従来のように3色の副画素で黄色Yを再現しようとすると、従来の赤色(R)と従来の緑色(G)を、黄色Yが再現可能な赤色(例えば、R1)と緑色(例えば、G1)にシフトさせることが考えられる。しかしながら、かかるシフトに伴って白色点(W)が黄色Y寄りにシフトしてしまう。すなわち、この種のカラーシフトを伴う従来の表示装置では、全ての副画素を点灯した場合の再現色(すなわち白色)が全体的に黄色を帯びることになり、色再現性が変化してしまう。図5では、模式的に、黄色Y寄りにシフトする前の白色点(W)を黒点で示している。また、黄色Y寄りにシフトした後の白色点を、符号W1が付された破線の丸で示している。また、黄色Yに合わせて赤色(例えば、R1)と緑色(例えば、G1)を設定するということは、これらのカラーフィルタの色をより濃くするということである。この結果、カラーフィルタ20の光の透過効率が低くなり、輝度が下がる。すなわち、暗い黄色になってしまう。
また、従来の表示装置が有する画素に黄色の副画素を追加することで黄色Yに対応した輝度及び彩度を確保することが考えられる。しかし、この場合も、全ての副画素を点灯した場合の再現色が全体的に黄色を帯びることになり、色再現性が変化してしまう。
これに対し、本実施形態では、第2副画素12が第2のカラーフィルタ20BG1を有する。第2のカラーフィルタ20BG1が透過させる光のスペクトルのピークは、青色寄りの緑色(ブルーグリーンBG1)のスペクトルである。また、第4のカラーフィルタ20B1が透過させる光のスペクトルのピークは、青色(青色B1)のスペクトルである。このため、本実施形態では、第2副画素12と第4副画素14で青色成分を確保することで、白色点(W)が黄色Y寄りにシフトすることが抑制される。また、第1副画素11と、第2副画素12と、第3副画素13との組み合わせで黄色を再現する。すなわち、レッドグリーンRG1とブルーグリーンBG1と赤色R1との合成色が黄色Yとなるように、第1のカラーフィルタ20RG1、第2のカラーフィルタ20BG1及び第3のカラーフィルタ20R1がそれぞれ透過させる光のスペクトルのピークが設定されている。これによって、4つの副画素15のうち、3つの副画素15を用いて黄色Yが再現される。従って、従来の赤色(R)、従来の緑色(G)、従来の青色(B)の3色の副画素のうち2色(RG)を用いる場合に比して、黄色Yの再現のために用いる副画素15の領域をより大きくしやすくなる。すなわち、本実施形態によれば、第1副画素11と第2副画素12と第3副画素13を合わせたより領域が黄色Yの再現に割り当てられる。このため、黄色Yの輝度及び彩度をより確実に得られる。また、シアンの輝度及び彩度もより高まる。また、白色(W)の副画素を有する構成に比して赤色(R1)に対応する第3のカラーフィルタ20R1を有する第3副画素13をより大きくしやすくなり、原色の再現性をより高めやすくなる。
また、透過させる光のスペクトルのピークが赤色寄りの緑色(例えば、レッドグリーンRG1)である第1のカラーフィルタ20RG1による光の透過効率は、非常に高くしやすい。このため、第1のカラーフィルタ20RG1を有する第1副画素11を黄色Yの再現に用いることで、黄色Yの輝度及び彩度をより確実に得られる。
なお、本実施形態のように反射電極40を有する表示装置では、反射電極40による光OLの反射率及びコントラストは一定である。一方、表示装置が出力する画像の色の見栄えは、外光ILの光源色、照度に依存する。このため、例えば明るい環境下で得られる外光ILであれば非常に見栄えが良くなりやすい。一方、暗い環境で得られる外光ILでは視認性を確保することが比較的困難になる。また、カラーフィルタ20は、透過させる光OLのスペクトルのピークに関わらず完全に外光ILを透過させるものでなく、少なくとも外光ILの一部分を吸収する。また、カラーフィルタ20により再現色を濃くしようとすると、外光ILのうち吸収される割合を高めてしまうことになる。従って、反射電極40による光OLの反射で画像を出力する表示装置では、カラーフィルタ20が透過させる光OLのスペクトルのピークの設定と、それぞれピークが異なるカラーフィルタ20の面積比率によって彩度と輝度のバランスを取る必要がある。言い換えれば、反射型の表示装置では、光源を有する表示装置では可能な、光源の調整による色及び輝度の調整が極めて困難である。このような前提を有する反射型の表示装置であっても、本実施形態を適用することにより、黄色Yの輝度及び彩度をより確実に得られる。本実施形態による反射型の表示装置では、フロントライト等、人工的な光源を利用することもできる。この場合、人工的な光源から得られる光の色味等を特に調整することなく、黄色Yの輝度及び彩度をより確実に得られる。
本実施形態では、求められる白色点W及び黄色Yの輝度及び彩度に応じて、第1のカラーフィルタ20RG1、第2のカラーフィルタ20BG1、第3のカラーフィルタ20R1、第4のカラーフィルタ20B1の面積比と、レッドグリーンRG1、ブルーグリーンBG1、赤色R1、青色B1のスペクトルとが決定されている。なお、図5では、本実施形態の青色B1と従来の青色(B)が同一であるが、異なっていてもよい。また、図5では、本実施形態の赤色R1と従来の赤色(R)が同一であるが、異なっていてもよい。また、図5では、レッドグリーンRG1とブルーグリーンBG1との組み合わせで従来の緑色(G)が再現されるようになっているが、レッドグリーンRG1とブルーグリーンBG1との組み合わせで再現される緑色は従来の緑色(G)と異なってもよい。
図6は、本実施形態と比較例の色再現性をL*a*b*色空間で表した場合の一例を示す図である。なお、図6におけるSNAPは、Specifications for Newsprint Advertising Productionで規定されている黄色、緑色、シアン、青色、マゼンタ、赤色を示す。また、比較例としての表示装置は、従来の赤色(R)、従来の緑色(G)、従来の青色(B)に白色(W)を加えた4色の副画素を有する所謂RGBWの反射型の表示装置である。図1から図5を参照して説明した本実施形態では、比較例で再現可能な黄色OYに比して、より明るく鮮やかな黄色Yを再現することができる。特に、広告の表示等で明るく鮮やかな黄色が表示されることが求められるが、本実施形態は、黄色Yを再現することでかかる要求に応じることが可能となる。
図7は、第1副画素11、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲と、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲との関係を示す模式的な色度図である。第1副画素11、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲は、レッドグリーンRG1、赤色R1及び青色B1のスペクトルに基づいて定められる色の範囲(範囲F1+範囲F2)である。第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲は、ブルーグリーンBG1、赤色R1及び青色B1のスペクトルに基づいて定められる色の範囲(範囲F1+範囲F3)である。範囲F1は、第1副画素11、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲と、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲との重複範囲である。範囲F2は、第1副画素11、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲のうち、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲と重複しない範囲である。範囲F3は、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲のうち、第1副画素11、第3副画素13及び第4副画素14を用いて再現可能な色の範囲と重複しない範囲である。
第1副画素11又は第2副画素12のいずれか一方と、第3副画素13と、第4副画素14とを組み合わせることで、色の範囲F1に含まれる色を再現することができる。ここで、色の範囲F1は、白色点(W)を含む。従って、第1副画素11又は第2副画素12のいずれか一方と、第3副画素13と、第4副画素14とを有する1つの画素は、当該1つの画素で白色を再現することができる。
一方、第1副画素11を用いない場合、範囲F2に含まれる色を再現することができない。また、第2副画素12を用いない場合、範囲F3に含まれる色を再現することができない。また、レッドグリーンRG1、ブルーグリーンBG1、赤色R1及び青色B1のスペクトルに基づいて定められる色の範囲のうち、範囲F1,F2,F3のいずれにも重ならない範囲F4に含まれる色を再現する場合、第1副画素11と第2副画素12の両方が必要になる。そこで、1つの画素が第1副画素11又は第2副画素12のいずれか一方と、第3副画素13と、第4副画素14とを有する構成とした場合、隣接する2つの画素の一方に第1副画素11を配置し、他方に第2副画素12を配置する。この配置によれば、隣接する2つが有する副画素15を組み合わせて、レッドグリーンRG1、ブルーグリーンBG1、赤色R1及び青色B1のスペクトルに基づいて定められる色の範囲をカバーすることができる。
以下、1つの画素が有しない副画素15の色成分を当該1つの画素に隣接する他の画素が有する副画素15に割り当てる処理を、サブピクセルレンダリングと記載する。
図8は、第1副画素11、第3副画素13及び第4副画素14を有する画素10aと第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14を有する画素10bとによる色再現で行われるサブピクセルレンダリングの一例を示す模式図である。画素10aは、第2画素副画素を有していない。このため、ブルーグリーンBG1を用いた色再現が必要な場合には、画素10aに隣接している第2副画素12にブルーグリーンBG1に対応する色成分を割り当てる。具体的には、例えば黄色のように、第1副画素11と、第2副画素12と、第3副画素13とを用いて再現する必要がある色の再現時に、このようなサブピクセルレンダリングが行われる。上述の図5、図6を参照した説明の通り、黄色の輝度及び彩度を確保するためには、より大きな領域で、より光の透過効率が高いカラーフィルタを有する副画素15を用いることが望ましい。このため、サブピクセルレンダリングによって他の画素が有する副画素15(例えば、画素10aに隣接している第2副画素12)に色成分を割り当てる。これにより、色再現に用いられる領域をより大きな領域とするとともに、より光の透過効率が高いカラーフィルタを有する副画素15を用いて黄色を再現することができる。すなわち、サブピクセルレンダリングによって、黄色のような輝度及び彩度の要求が高い色についても、再現性を確保することができる。
1つの画素分の入力階調値が示す色に含まれる緑色の成分(G)うち、レッドグリーンRG1に割り当てる割合とブルーグリーンBG1に割り当てる割合との関係を決める条件は、複数ある。1つは、当該画素の入力階調値のうち、緑色の成分(G)以外の成分である赤色の成分(R)及び青色の成分(B)の比率である。1つは、レッドグリーンRG1により再現される赤色成分の強さとブルーグリーンBG1により再現される青色成分の強さである。1つは、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14の各々のX−Y平面の面積比率である。ただし、以下の説明では、説明の単純化を目的として、緑色の成分(G)として入力された階調値に応じた緑色成分がレッドグリーンRG1とブルーグリーンBG1に等しく割り当てられる場合を例示する。
図8では、画素10aに対してY方向に隣接している2つの第2副画素12のうち一方(上方)への色成分の割り当てを矢印SPR1aで示している。また、画素10aに対してY方向に隣接している2つの第2副画素12のうち他方(下方)への色成分の割り当てを矢印SPR1bで示している。画素10aに対してY方向に隣接している2つの第2副画素12の両方を用いる場合、当該2つの第2副画素12には、画素10aの入力階調値が示す色に含まれる緑色の成分(G)のうち、1/4ずつがそれぞれ割り当てられる。また、第2副画素12の片方を用いる場合、この第2副画素12には、画素10aの入力階調値が示す色に含まれる緑色の成分(G)のうち1/2が割り当てられる。いずれの場合も、残り1/2が画素10aの第1副画素11に割り当てられる。
また、図8では、画素10bに対してY方向に隣接している2つの第1副画素11のうち一方(上方)への色成分の割り当てを矢印SPR2aで示している。また、画素10bに対してY方向に隣接している2つの第1副画素11のうち他方(下方)への色成分の割り当てを矢印SPR2bで示している。画素10bに対してY方向に隣接している2つの第1副画素11の両方を用いる場合、当該2つの第1副画素11には、画素10bの入力階調値が示す色に含まれる緑色の成分(G)のうち、1/4ずつがそれぞれ割り当てられる。また、第1副画素11の片方を用いる場合、この1つの第1副画素11は、画素10bの入力階調値が示す色に含まれる緑色の成分(G)のうち1/2が割り当てられる。いずれの場合も、残り1/2が画素10bの第2副画素12に割り当てられる。各副画素15は、割り当てられた色成分に応じて駆動される。
サブピクセルレンダリングにおいて、Y方向に隣接している2つの副画素15の両方を用いる場合、色の割り当て元になる1つの画素の副画素行を中心としてY方向に(上下に)均等に色成分が割り当てられる。すなわち、色の割り当て元になる1つの画素を基準として、他の画素の位置に偏って色成分が割り振られることがない。このため、サブピクセルレンダリングが行われ、当該画素のみならず周囲の画素を用いて当該画素の色表現がなされている場合でも、当該色の重心が当該画素からずれることがない。図8では、この場合の画素10aの色の重心17aと、画素10bの色の重心17bとを模式的に示している。一方、色の割り当て元になる1つの画素の副画素行と、当該副画素行を挟んでY方向に隣接する副画素行を含む3行分の副画素行に対する入力階調値を保持する必要がある。
また、サブピクセルレンダリングにおいて、Y方向に隣接している2つの副画素15の片方のみを用いる場合、色の重心が当該画素から当該片方の副画素15側にずれる。一方、入力階調値の保持は、色の割り当て元になる1つの画素の副画素行と、当該副画素行に隣接する副画素行を含む2行分で足りる。
サブピクセルレンダリングにおける色の重心(例えば色の重心17a,17b)のずれは、1つの画素(例えば画素10a,10b)に含まれない色成分が当該1つの画素に割り当てられるような入力階調値によって生じる。言い換えれば、入力階調値に対応した再現色を1つの画素で再現することができる場合、色の重心のずれは生じない。
図3では、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14の形状及び面積が同じである場合を例示しているが、これは図3に示す副画素15の並びにおける副画素15の形状及び大きさの一例であってこれに限られるものでない。カラーフィルタ20の色が異なる副画素15の形状、面積は、副画素15の一部又は全部で異なっていてもよい。その場合、面積は、例えば反射型の表示装置で意図した色再現に基づいて決定される。例えば、第3副画素13及び第4副画素14を、第1副画素11及び第2副画素12より大きくしてもよい。この場合、第3副画素13及び第4副画素14は、第1副画素11及び第2副画素12よりもカラーフィルタ20及び反射電極40(図1参照)の面積が大きくなる。色の異なる副画素15の面積比は、例えば各副画素15が有する反射電極40の面積比とされる。各副画素15が有するカラーフィルタ20の面積比は、後述するブラックマトリクス23による影響で必ずしも反射電極40の面積比率と同一にならないことがあるが、大小関係については反射電極40の面積比が示す大小関係と同様の関係となる。
図9は、図3とは異なる副画素15の形状及び位置関係並びに副画素15の各々が有するカラーフィルタ20の一例を示す図である。図9に示す例では、1つの第1副画素11Aと1つの第3副画素13Aは、X方向に隣接する。また、1つの第2副画素12Aと1つの第4副画素14Aは、X方向に隣接する。また、当該1つの第1副画素11Aと当該1つの第2副画素12Aは、Y方向に隣接する。また、第1副画素11Aと第3副画素13Aは、Y方向に隣接しない。また、第1副画素11Aと第4副画素14Aは、Y方向に隣接しない。また、第2副画素12Aと第3副画素13Aは、Y方向に隣接しない。また、第2副画素12Aと第4副画素14Aは、Y方向に隣接しない。第1副画素11A、第2副画素12A、第3副画素13A及び第4副画素14Aに関するこれらの位置関係は、図3に示す第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14に関する位置関係と同様である。また、図9に示す例では、第1副画素11A、第2副画素12A、第3副画素13A、第4副画素14Aのうち3つを組み合わせた領域が正方形状である。具体的には、X方向に連続する3つの副画素15を組み合わせた領域が正方形状である。このような正方形状の領域に含まれる複数の副画素15を1つの画素とするようにしてもよい。
一方、図9に示す例では、図3に示す例と異なり、当該1つの第1副画素11Aと他の2つの第2副画素12Aは、X方向に隣接する。また、当該1つの第3副画素13Aと当該1つの第4副画素14Aは、Y方向に隣接する。また、第1副画素11Aと第4副画素14Aは、X方向に隣接しない。また、第2副画素12Aと第3副画素13Aは、X方向に隣接しない。また、第3副画素13Aと第4副画素14Aは、X方向に隣接しない。
図9に示す例では、画素行において、第3副画素13A、第1副画素11A、第2副画素12A、第4副画素14A、第2副画素12A、第1副画素11Aの並びが繰り返される。また、第3副画素13Aと第4副画素14Aとが交互に並ぶ画素列と、第1副画素11Aと第2副画素12Aとが交互に並ぶ画素列と、第2副画素12Aと第1副画素11Aとが交互に並ぶ画素列と、第4副画素14Aと第3副画素13Aとが交互に並ぶ画素列と、がX方向に並ぶ。
図9に示す例では、第3副画素13A及び第4副画素14Aが第1副画素11A及び第2副画素12Aよりも大きい。具体的には、図9に示す例では、第1副画素11A及び第2副画素12AのX方向の幅が第3副画素13A及び第4副画素14Aより小さい。ただし、反射型の表示装置全体における第1副画素11A及び第2副画素12Aの数が第3副画素13A及び第4副画素14Aよりも多い(例えば2倍である)。このように、異なる色のカラーフィルタ20が設けられた副画素15の各々の数と面積とを組み合わせて、反射型の表示装置全体で色のバランスを取るようにしてもよい。図9に示す第1のカラーフィルタ20RG2,第2のカラーフィルタ20BG2,第3のカラーフィルタ20R2,第4のカラーフィルタ20B2の特性は、図3に示す第1のカラーフィルタ20RG1,第2のカラーフィルタ20BG1,第3のカラーフィルタ20R1,第4のカラーフィルタ20B1の特性と同じであってもよいし、異なっていてもよい。異なる色の副画素15の面積比率が図3に示す例と図9に示す例とで同じであり、再現可能な色の範囲を同じにしたい場合、カラーフィルタ20の特性は同じであってよい。異なる色の副画素15の面積比率が図3に示す例と図9に示す例とで異なる場合、再現可能な色の範囲を異ならせたい場合等においては、異なる特性のカラーフィルタ20が採用される。
図10は、第1副画素11A、第2副画素12A及び第3副画素13Aを有する画素10cと第1副画素11A、第2副画素12A及び第4副画素14Aを有する画素10dとによる色再現で行われるサブピクセルレンダリングの一例を示す模式図である。図10に示す例では、サブピクセルレンダリングにおいて画素10cがX方向に隣接する第4副画素14Aに色を割り当て、画素10dがX方向に隣接する第3副画素13Aに色を割り当てる。このため、図10に示す例では、色の割り当てを必要とする入力階調値が入力された場合、画素10c,10dの色の重心17c,17dがX方向にずれる。ただし、Y方向への色の重心17c,17dのずれは生じない。このため、色の重心のずれが画像の印象に与える影響は極めて小さい。また、入力階調値の保持は、色の割り当て元になる1つの画素の副画素行を含む1行分で足りる。
図11は、図3及び図9とは異なる副画素15の形状及び位置関係並びに副画素15の各々が有するカラーフィルタ20の一例を示す図である。図11に示す例では、1つの第1副画素11Bと1つの第3副画素13Aは、X方向に隣接する。また、1つの第2副画素12Bと1つの第4副画素14Aは、X方向に隣接する。また、当該1つの第1副画素11Bと当該1つの第2副画素12Bは、Y方向に隣接する。また、第1副画素11Bと第3副画素13Aは、Y方向に隣接しない。また、第1副画素11Bと第4副画素14Aは、Y方向に隣接しない。また、第2副画素12Bと第3副画素13Aは、Y方向に隣接しない。また、第2副画素12Bと第4副画素14Aは、Y方向に隣接しない。第1副画素11B、第2副画素12B、第3副画素13A及び第4副画素14Aに関するこれらの位置関係は、図3に示す第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14に関する位置関係と同様である。
また、図11に示す例では、当該1つの第1副画素11Bと当該1つの第4副画素14Aは、X方向に隣接する。また、当該1つの第2副画素12Bと当該1つの第3副画素13Aは、X方向に隣接する。また、第1副画素11Bと第2副画素12Bは、X方向に隣接しない。
一方、図11に示す例では、図3に示す例と異なり、第3副画素13Aと第4副画素14Aは、X方向に隣接しない。また、図11に示す例では、第1副画素11B、第2副画素12B、第3副画素13A、第4副画素14Aのうち3つを組み合わせた領域が正方形状である。具体的には、Y方向に隣接する第3副画素13B、第4副画素14Bと、当該第3副画素13B及び当該第4副画素14Bと隣接する第1副画素11A又は第2副画素12Aのいずれか一方とを組み合わせた領域が正方形状である。このような正方形状の領域に含まれる複数の副画素15を1つの画素とするようにしてもよい。
第3副画素13A及び第4副画素14Aは、第1副画素11B及び第2副画素12Bより大きい。図11に示す例では、第1副画素11B及び第2副画素12BのY方向の幅が第3副画素13A及び第4副画素14Aより小さい。ただし、反射型の表示装置全体における第1副画素11B及び第2副画素12Bの数が第3副画素13A及び第4副画素14Aよりも多い(例えば2倍である)。また、Y方向に隣接する1つずつの第1副画素11Bと第2副画素12Bとを合わせたY方向の幅が1つの第3副画素13A及び1つの第4副画素14Aと同じである。
図11に示す例は、図9において第1副画素11A及び第2副画素12Aが配置されていた領域に、第1副画素11A及び第2副画素12Aと形状が異なる第1副画素11B及び第2副画素12Bが配置されている例である。また、第1副画素11Aと第1副画素11Bの面積は、実質的に等しい。また、第2副画素12Aと第2副画素12Bの面積は、実質的に等しい。従って、図9に示す例と図11に示す例では、同じ第1のカラーフィルタ20RG2,第2のカラーフィルタ20BG2,第3のカラーフィルタ20R2,第4のカラーフィルタ20B2を採用することができる。また、図11に示す例では、サブピクセルレンダリングにおける色の割り当て先及び色の重心が図9に示す例と同様である。
図12は、図3、図9及び図11とは異なる副画素15の形状及び位置関係並びに副画素15の各々が有するカラーフィルタ20の一例を示す図である。図12に示す例では、1つの第1副画素11Cと1つの第3副画素13Cは、X方向に隣接する。また、1つの第2副画素12Cと1つの第4副画素14Cは、X方向に隣接する。また、当該1つの第1副画素11Cと当該1つの第2副画素12Cは、Y方向に隣接する。また、第1副画素11Cと第3副画素13Cは、Y方向に隣接しない。また、第1副画素11Cと第4副画素14Cは、Y方向に隣接しない。また、第2副画素12Cと第3副画素13Cは、Y方向に隣接しない。また、第2副画素12Cと第4副画素14Cは、Y方向に隣接しない。第1副画素11C、第2副画素12C、第3副画素13C及び第4副画素14Cに関するこれらの位置関係は、図3に示す第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14に関する位置関係と同様である。
また、図12に示す例では、当該1つの第1副画素11Cと他の1つの第4副画素14Cは、X方向に隣接する。また、当該1つの第2副画素12Cと他の1つの第3副画素13Cは、X方向に隣接する。また、第1副画素11Cと第2副画素12Cは、X方向に隣接しない。第1副画素11C、第2副画素12C、第3副画素13C及び第4副画素14Cに関するこれらの位置関係は、図3に示す第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14に関する位置関係と同様である。
一方、図12に示す例では、図3に示す例と異なり、第3副画素13Cと第4副画素14Cは、X方向に隣接しない。また、図12に示す例では、第1副画素11C、第2副画素12C、第3副画素13C、第4副画素14CのうちX方向に隣接する2つを組み合わせた領域が正方形状である。このような正方形状の領域に含まれる複数の副画素15を1つの画素とするようにしてもよい。
図12に示す例では、画素行において、第3副画素13C、第1副画素11C、第4副画素14C、第2副画素12Cの並びが繰り返される。また、第3副画素13Cと第4副画素14Cとが交互に並ぶ画素列と、第1副画素11Cと第2副画素12Cとが交互に並ぶ画素列と、第4副画素14Cと第3副画素13Cとが交互に並ぶ画素列と、第2副画素12Cと第1副画素11Cとが交互に並ぶ画素列と、がX方向に並ぶ。
図12では、第1副画素11C、第2副画素12C、第3副画素13C及び第4副画素14Cの形状及び面積が同じである場合を例示しているが、これは図12に示す副画素15の並びにおける副画素15の形状及び大きさの一例であってこれに限られるものでない。
図12に示す第1のカラーフィルタ20RG3,第2のカラーフィルタ20BG3,第3のカラーフィルタ20R3,第4のカラーフィルタ20B3は、図9に示す第1のカラーフィルタ20RG2,第2のカラーフィルタ20BG2,第3のカラーフィルタ20R2,第4のカラーフィルタ20B2と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図13は、第1副画素11C及び第3副画素13Cを有する画素10eと第2副画素12C及び第4副画素14Cを有する画素10fとによる色再現で行われるサブピクセルレンダリングの一例を示す模式図である。図13に示す例では、サブピクセルレンダリングにおいて画素10eがX方向に隣接する第4副画素14Cに色を割り当て、画素10fがX方向に隣接する第3副画素13Cに色を割り当てる。このため、図13に示す例では、図10に示す例と同様、色の割り当てを必要とする入力階調値が入力された場合、画素10e,10fの色の重心17e,17fがX方向にずれる。
また、図13に示す例では、サブピクセルレンダリングにおいて画素10eとY方向に隣接している2つの第2副画素12Cのうち少なくとも一方を用いる。また、図13に示す例では、サブピクセルレンダリングにおいて画素10fとY方向に隣接している2つの第1副画素11Cのうち少なくとも一方を用いる。このため、図3を参照して説明したY方向の色の重心10a,10bのずれ及び保持される入力階調値の画素行数に関する事項は、図13に示す例にもあてはまる。
図14は、面積階調のために副画素15を複数の面積領域に区分けした場合の一例を示す図である。第1のカラーフィルタ20RG1が設けられた第1副画素11Dは、第1分割画素111、第2分割画素112及び第3分割画素113のように、3つの面積領域を有する。第1分割画素111と第2分割画素112と第3分割画素113の面積比は、例えば1:2:4(=2:2:2)である。第1分割画素111、第2分割画素112、第3分割画素113の各々の光の透過の有無の組み合わせによって、第1副画素11Dは、3ビット(8階調)の階調性を有する。より具体的には、第1分割画素111、第2分割画素112、第3分割画素113の各々の光の透過の有無の組み合わせパターンによる面積階調を、出力階調の低い方から順に記載すると、「無:無:無」、「有:無:無」、「無:有:無」、「有:有:無」、「無:無:有」、「有:無:有」、「無:有:有」、「有:有:有」となる。なお、副画素15同士の間には、例えば複数のカラーフィルタ20同士の間に設けられたブラックマトリクス23(図18参照)がある。ブラックマトリクス23は、例えば黒色のフィルタであってもよいし、隣り合う副画素のカラーフィルタを重ねて重なり部分の透過率を下げた構成であってもよい。ブラックマトリクス23は、なくてもよい。複数の分割画素による面積階調の比率(例えば1:2:4等)は、あくまで平面視での開口率である。したがって、ブラックマトリクス23がある場合、面積階調の比率は、ブラックマトリクス23がない部分である開口部分の比率である。また、ブラックマトリクス23がない場合、面積階調の比率は、複数の分割画素が有する反射電極40の面積比率である。反射電極40の具体的な形状は、1つの副画素15を分割する具体的な分割形態による。例えば図14では、第1副画素11Dの矩形の長手方向(Y方向)を5分割するように第3分割画素113、第2分割画素112、第1分割画素111、第2分割画素112、第3分割画素113が設けられている。1つの副画素15を分割する具体的な分割形態は、適宜変更可能である。
また、第2のカラーフィルタ20BG1が設けられた第2副画素12Dは、第1分割画素121、第2分割画素122及び第3分割画素123のように、複数の分割画素を有する。また、第3のカラーフィルタ20R1が設けられた第3副画素13Dは、第1分割画素131、第2分割画素132及び第3分割画素133のように、複数の分割画素を有する。また、第4のカラーフィルタ20B1が設けられた第4副画素14Dは、第1分割画素141、第2分割画素142及び第3分割画素143のように、複数の分割画素を有する。第2副画素12D、第3副画素13D及び第4副画素14Dは、第1副画素11Dと同様の仕組みで面積階調を実現する。
第1副画素11D、第2副画素12D、第3副画素13D、第4副画素14Dはそれぞれ、複数の分割画素を有する点を除いて、上記の第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13、第4副画素14と同様の構成である。
図14で例示する副画素15は、それぞれ面積が異なる複数の分割画素に分割されており、副画素15毎に複数の分割画素の光の透過の有無の組み合わせで階調表現を行う。1つの副画素15が有する複数の分割画素の数は、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。面積階調における1つの副画素15の階調性は、複数の分割画素の数(N)に対応するビット数(Nビット)になる。Nは、2以上の自然数である。最も小さい分割画素の面積を1とすると、小さい方から数えてqつ目(qビット目)の分割画素の面積は、2(q−1)である。
図9、図11及び図12に示す副画素15を、図14に示す副画素15と同様に複数の分割画素に分割してもよい。
以下、本発明の一実施形態による表示装置1が備える構成について、図15から図22を参照してより具体的に説明する。図15から図22を参照した説明では、複数の分割画素のうち1つを表す記載を「分割画素50」とする。
図15は、表示装置1が備える回路構成例を示す図である。図15に示すX方向は、表示装置1の行方向を示し、Y方向は、表示装置1の列方向を示す。図15に示すように、分割画素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、分割画素50ごとに設けられる反射電極40と、複数又は全部の反射電極40に対向して形成される対向電極22(図18参照)との間で発生する液晶材料の容量成分をさす。反射電極40は、画素トランジスタ51のドレイン電極に接続されている。対向電極22にはコモン電位VCOMが印加されている。コモン電位VCOMは、分割画素50を反転駆動させるために所定周期で反転する電位である(図20参照)。保持容量53は、一方の電極が反射電極40に、他方の電極が対向電極22と同電位とされている。
列方向に沿う信号線61と行方向に沿う走査線62に画素トランジスタ51が接続されている。分割画素50は、信号線61と走査線62との交差位置に設けられている。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ている。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。複数の信号線61(61、61、61、・・・)は、分割画素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分割画素50に伝送する配線である。また、複数の走査線62(62、62、62、・・・)は、分割画素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。
信号出力回路70及び走査回路80は、信号処理回路100と接続されている。信号処理回路100は、各画素ごとのRGBごとの入力階調値を含む入力信号に基づいて4つの副画素15の各々の階調値(後述する、R1,RG,BG,B1)を演算する。また、信号処理回路100は、かかる演算結果を各画素の面積階調信号(Ro,RGo,BGo,Bo)として信号出力回路70に出力する。信号出力回路70は、面積階調信号(Ro,RGo,BGo,Bo)を含む映像信号を各分割画素50に伝送する。また、信号処理回路100は、信号出力回路70と走査回路80の動作を同期させるクロック信号を信号出力回路70及び走査回路80に出力する。走査回路80は、信号出力回路70からの映像信号と同期して分割画素50を走査する。なお、信号出力回路70と信号処理回路100は、例えば図8に示すように、一つのICチップ140に含まれる構成であってもよいし、信号出力回路70と信号処理回路100とを個別の回路チップとする構成を採用してもよい。図15では、ICチップ140等の回路チップが第1基板41の周辺領域SAにChip On Glass(COG)を用いて設けられているが、これは回路チップの実装の一例であってこれに限られるものでない。回路チップは、例えば、第1基板41と接続されているフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)にChip On Film(COF)を用いて設けられていてもよい。
図16は、1つの画素が3つの副画素15を有する構成とする場合のマルチプレクサの例を示す図である。図17は、1つの画素が2つの副画素15を有する構成とする場合のマルチプレクサの例を示す図である。図16、図17に示す例は、1つの画素が有する副画素15に対する映像信号を入力端子70aに集約し、信号出力回路70に設けられたマルチプレクサMP1又はマルチプレクサMP2で当該1つの画素が有する副画素15の分割画素50に順次切り替えて出力する構成である。例えば、図3、図9、図11に示すように1つの画素が3つの副画素15を有する構成が採用される場合、マルチプレクサMP1が採用される。また、図16に示すように1つの画素が3つの副画素15を有する構成が採用される場合、マルチプレクサMP2が採用される。信号出力回路70の具体的構成はこれらに限られるものでなく、適宜変更可能である。信号出力回路70は、マルチプレクサMP1,MP2を介さず、副画素15毎に個別に映像信号を出力する構成であってもよい。
図18は、分割画素50の概略断面図である。反射電極40と対向電極22とは、液晶層30を挟んで対向している。反射電極40は、第1基板41の表示領域OAに設けられている。具体的には、第1基板41は、液晶層30が位置する一面側に、信号線61等の配線、配線同士及び配線と電極とを絶縁する絶縁層42が積層されている。反射電極40は、分割画素50ごとに形成されている。反射電極40は、例えば薄膜の銀(Ag)等によるメタル電極であり、光を反射させる電極である。対向電極22及びカラーフィルタ20は、第2基板21の表示領域OAに設けられている。具体的には、第2基板21は、液晶層30が位置する一面側にカラーフィルタ20が設けられている。複数のカラーフィルタ20同士の間には、ブラックマトリクス23が設けられている。対向電極22は、カラーフィルタ20の一面側に形成された膜状の電極である。対向電極22は、例えばITO(Indium Tin Oxide)等を用いて形成された、光を透過させる電極である。なお、第1基板41及び第2基21板はガラスや透明樹脂等の光透過性のある材料により形成されている。表示領域OAは、外光ILの入射及び光OLの出射が可能となっている。一方、周辺領域SAは、ブラックマトリクス23と同様の遮光部材が設けられることで、外光ILの入射及び光OLの出射が不可能となっている。なお、輝度向上を図るべく、ブラックマトリクスを設けない構成も採用可能である。
液晶層30の液晶分子は第1基板41、第2基板21に設けられた図示しない配向膜によって初期配向状態が定められている。初期配向状態においては、液晶分子は光を透過させない。なお、このように液晶層30に電界を付与しない初期配向状態で光を透過させない状態をノーマリブラックと称する。
図18に示すカラーフィルタ20が透過させる光OLのスペクトルのピークは、上記の図3を参照して説明した通り、赤色寄りの緑色のスペクトル、青色寄りの緑色のスペクトル、赤色のスペクトル、青色のスペクトルのいずれかである。
なお、かかる反射型の表示装置には、図1を参照して説明した通り、カラーフィルタ20を挟んで液晶層30の反対側に調光層90が設けられていてもよい。調光層90は、例えば表示面側に設けられた偏光板91と、偏光板91と第2基板21との間に設けられた散乱層92とを有する。偏光板91は、特定方向に偏光した光を透過させることでぎらつきを抑制する。散乱層92は、反射電極40に反射された光OLを散乱させる。
本実施形態では、メモリ機能を有するいわゆるMIP(Memory In Pixel)方式の分割画素50が採用されている。MIP方式は、データを記憶するメモリを分割画素50内に持つことにより、メモリ表示モードによる表示を実現できる。メモリ表示モードとは、分割画素50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、分割画素50の階調をデジタル的に表示する表示モードである。
図19は、MIP方式を採用した分割画素50の回路構成の一例を示すブロック図である。図20は、MIP方式を採用した分割画素50の動作説明に供するタイミングチャートである。図19に示すように、分割画素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を備える分割画素50は、SRAM機能付きの画素構成となっている。
スイッチング素子54は、信号線61に一端が接続されている。スイッチング素子54は、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、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が、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22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が反射電極40に印加される。
ラッチ部57の保持電位が負側極性の場合、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、反射電極40と対向電極22との間で電位差が生じない。このため、液晶層30には電界が発生することはない。したがって、この場合、液晶分子は初期配向状態からツイストすることはなく、ノーマリブラックの状態が維持される。この結果、かかる分割画素50においては、光を透過しない。一方、ラッチ部57の保持電位が正側極性の場合、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、反射電極40と対向電極22との間に電位差が生じ、液晶層30に電界が発生する。かかる電界によって液晶分子は初期配向状態からツイストして向きを変える。これによって、当該分割画素50では光が透過する(透過状態)。このように、表示装置1は、階調表現に応じた電位を保持する保持部(ラッチ部57)が複数の分割画素50の各々に設けられている。
各分割画素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の反射電極40に対して、制御パルスFRP又は制御パルスXFRPが印加される。これによって、当該分割画素50の光透過のオン/オフが制御される。
本例では、分割画素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。
図21は、信号処理回路の構成例を示すブロック図である。信号処理回路100は、第1処理部110と、第2処理部120と、ルックアップテーブル(LUT:Look Up Table)115と、バッファ125とを有する。第1処理部110は、入力階調値に基づいて、4つの副画素15の各々の階調値(R1,RG,BG,B1)を特定する。ここで、4つの副画素15の各々の階調値(R1,RG,BG,B1)のうち、「RG」の階調値は、レッドグリーンRG1の階調値である。すなわち、「RG」は、第1副画素が有する第1のカラーフィルタが透過させる光のスペクトルのピークに対応する。また、「BG」の階調値は、ブルーグリーンBG1の階調値である。すなわち、「BG」は、第2副画素が有する第2のカラーフィルタが透過させる光のスペクトルのピークに対応する。また、「R1」の階調値は、例えば赤色(R1)の階調値である。すなわち、「R1」は、第3副画素が有する第3のカラーフィルタが透過させる光のスペクトルのピークに対応する。また、「B1」の階調値は、例えば青色(B1)の階調値である。すなわち、「B1」は、第4副画素が有する第4のカラーフィルタが透過させる光のスペクトルのピークに対応する。
LUT115は、RGBの階調値に対して予め定められた4つの副画素15の各々の階調値を示す情報を含むテーブルデータである。以下、LUT115が図3に示す第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14の各々の階調値を決定するためのLUTである場合について例示する。第1処理部110は、LUT115を参照して、入力階調値に対応する(R1,RG1,BG1,B1)を特定する。例えば、図4に示すように、入力階調値が(R,G,B)=(n,n,n)である場合、第1処理部110は、LUT115を参照して、(R1,RG1,BG1,B1)=(n1,n2,n3,n4)を特定する。(n1,n2,n3,n4)は、第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14の各々の色で(R,G,B)=(n,n,n)に対応する色を再現するための階調値である。入力階調値が他の階調値である場合も同様である。入力階調値が(R,G,B)=(n,0,0)である場合、第1処理部110は、(R1,RG1,BG1,B1)=(n,0,0,0)を特定する。入力階調値が(R,G,B)=(0,n,0)である場合、第1処理部110は、(R1,RG1,BG1,B1)=(0,n5,n6,0)を特定する。入力階調値が(R,G,B)=(0,0,n)である場合、第1処理部110は、(R1,RG1,BG1,B1)=(0,0,0,n)を特定する。入力階調値が(R,G,B)=(m,m,0)である場合、第1処理部110は、(R1,RG1,BG1,B1)=(m1,m2,m3,0)を特定する。入力階調値が(R,G,B)=(0,m,m)である場合、第1処理部110は、(R1,RG1,BG1,B1)=(0,m4,m5,m6)を特定する。入力階調値が(R,G,B)=(m,0,m)である場合、第1処理部110は、(R1,RG1,BG1,B1)=(m7,0,0,m8)を特定する。
信号処理回路100に入力される入力階調値は、バッファ125に記憶されて保持される。バッファ125は、入力画像を構成する全部又は一部の画素領域に対する入力階調値を記憶する。第1処理部110は、特定された第1副画素11、第2副画素12、第3副画素13及び第4副画素14の各々の階調値に対して、上記の図8、図10、図13を参照して説明したサブピクセルレンダリングを適用し、各画素を構成する副画素15の階調値を補正する。
第2処理部120は、4つの副画素15の各々の階調値(R1,RG,BG,B1)(例えば、(R1,RG1,BG1,B1)に対応した複数の分割画素の各々に対する面積階調信号(Ro,RGo,BGo,Bo)を信号出力回路70に出力する。例えば、第1処理部110が特定した(R1,RG1,BG1,B1)の各々の色の階調値が8ビットの数値(0から255)であった場合、第2処理部120は、当該8ビットの数値を2に区分してNビットの階調値に変換する。例えば、N=3であった場合、Nビットの階調値(0から7)と8ビットの数値が取り得る階調値(0から255)との対応関係は、0:0から31、1:32から63、2:64から95、3:96から127、4:128から159、5:160から191、6:192から223、7:224から255のように区分される。なお、この区分例は、階調値にガンマ補正を施さない0〜1.0までのリニア空間に相当する階調値を前提とした例である。ガンマ補正を施した場合、区分は変わることがある。第2処理部120は、このような対応関係に応じて、(R1,RG1,BG1,B1)の各々の色の階調値が8ビットの数値をNビットの階調値に変換する。例を挙げると、第2処理部120は、(R1,RG1,BG1,B1)=(10,100,200,255)を、面積階調信号(Ro,RGo,BGo,Bo)=(0,4,6,7)に変換して信号出力回路70に出力する。これによって、入力された階調値に対応する面積階調表現が行われる。
図22は、複数の表示装置1A,1Bが並べられた場合の外光ILと、反射光OL1,OL2,OL3,OL4と、ユーザの視点H1,H2との関係の一例を示す模式図である。複数の表示装置1A,1Bはそれぞれ、本発明の実施形態による反射型の表示装置(例えば、表示装置1)である。反射光OL1,OL2,OL3,OL4は、それぞれ出射角度が異なる光OLである。例えば図22に示すように、複数の表示装置1A,1Bが並べられた場合、表示装置1A,1Bに対する入射光ILの入射角度が同じであっても、あるユーザの視点H1に対する表示装置1Aからの反射光OL1と、表示装置1Bからの反射光OL2のように、それぞれの表示装置1A,1Bから出射角度が異なる光OLが視認されることがある。また、ユーザの視点H1とユーザの視点H2のどちらを想定するかによって、ユーザに視認される表示装置1Aからの光OLが反射光OL1と反射光OL2のいずれになるかが変わる。同様に、ユーザの視点H1とユーザの視点H2のどちらを想定するかによって、表示装置1Bからの光OLが反射光OL3と反射光OL4のいずれになるかが変わる。このように、ユーザに視認される光OLの出射角度は、表示装置1A,1Bの設置条件、想定するユーザの視点等の諸条件に応じて変わり得る。そこで、本発明の特徴を逸脱しない範囲で、表示装置1Aと表示装置1Bとを異ならせてもよい。例えば、表示装置1A,1Bのいずれか一方を図3、図9、図11、図12のいずれか1つに示すような構成とし、他方を図3、図9、図11、図12の他の1つに示すような構成としてもよい。また、表示装置1AのLUT115における入力(RGBの階調値)と(R1,RG,BG,B1)との対応関係と、表示装置1BのLUT115における入力(RGBの階調値)と(R1,RG,BG,B1)との対応関係とを異ならせてもよい。
なお、分割階調及びメモリ機能を採用せず、分割画素50を有しない副画素15の反射電極40と対向電極22との電位差を階調値に応じてアナログ的に変化させるようにしてもよい。この場合、第2処理部120による処理は省略される。分割画素50を有しない副画素15の構成は、分割画素50と同様であり、反射電極40の面積及びブラックマトリクス23で区切られる開口部の大きさが分割画素50より大きくなる。
以上説明したように、本実施形態によれば、第1副画素は、ピークが赤色寄りの緑色のスペクトルである第3のカラーフィルタを有する。また、第2副画素は、ピークが青色寄りの緑色のスペクトルである第4のカラーフィルタを有する。また、第3副画素は、ピークが赤色のスペクトルである第1のカラーフィルタを有する。また、第4副画素は、ピークが青色のスペクトルである第2のカラーフィルタを有する。これによって、黄色の輝度及び彩度をより高めることができ、求められる黄色(例えば、黄色Y)の輝度及び彩度を得られる。
また、本実施形態で共通する副画素15の位置関係とすることで、1つの画素に全ての色の副画素15を含めずとも、マトリクス状に配置された副画素15の組み合わせによって1つの画素の領域内に収まる色の重心としたうえで白色を含む再現色を得られる。すなわち、第1副画素と第3副画素がX方向に隣接し、第2副画素と第4副画素がX方向に隣接し、第1副画素と第2副画素がY方向に隣接し、第1副画素と第3副画素がY方向に隣接せず、第1副画素と第4副画素がY方向に隣接せず、第2副画素と第3副画素がY方向に隣接せず、第2副画素と第4副画素がY方向に隣接しない位置関係によって、色の重心のずれを抑制しつつ1つの画素の副画素15の数をより少なくすることができる。すなわち、1つの画素に含まれるブラックマトリクス23や反射電極40に設けられるコンタクトホール等、画素の反射率に寄与しない構成をより少なくすることができる。従って、反射型の表示装置により表示される画像の明るさをより高めやすくなる。
また、図9に例示するように、第1副画素11Aと第2副画素12AがX方向に隣接し、第3副画素13Aと第4副画素14AがY方向に隣接し、第1副画素11Aと第4副画素14AがX方向に隣接せず、第2副画素12Aと第3副画素13AがX方向に隣接せず、第3副画素13Aと第4副画素14AがX方向に隣接しない構成では、サブピクセルレンダリングにおけるY方向の色の重心10c,10dのずれを抑制することができる。
また、第1副画素と、第2副画素との組み合わせで緑色を再現する。これによって、1つの画素が有する表示領域のうち第1副画素と第2副画素を合わせたより広いカラーフィルタ及び反射電極を緑色の再現に割り当てることができる。
さらに、図9、図11、図13に示す例のように、X方向について第3副画素と第4副画素とを互い違いにして配置し、第3副画素と第4副画素の間に第1副画素及び第2副画素が配置されるようにすることで、黄色を再現する際に用いられる副画素の面積をより大きくすることができる。このため、黄色をより鮮やかにしやすくなる。
さらに、複数の分割画素による面積階調を行うことで、より低消費電力で動作可能な反射型の表示装置を提供することができる。
さらに、階調表現に応じた電位を保持する保持部が複数の分割画素の各々に設けられていることで、反射型の表示装置の消費電力をより低減することができる。
本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
10a,10b,10c,10d,10e,10f 画素
11,11A,11B,11C,11D 第1副画素
12,12A,12B,12C,12D 第2副画素
13,13A,13C,13D 第3副画素
14,14A,14C,14D 第4副画素
15 副画素
20 カラーフィルタ
20RG1,20RG2,20RG3 第1のカラーフィルタ
20BG1,20BG2,20BG3 第2のカラーフィルタ
20R1,20R2,20R3 第3のカラーフィルタ
20B1,20B2,20B3 第4のカラーフィルタ
21 第2基板
22 対向電極
30 液晶層
40 反射電極
41 第1基板
54,55,56 スイッチング素子
57 ラッチ部
58 駆動回路部
61 信号線
62 走査線
70 信号出力回路
80 走査回路
90 調光層
91 偏光板
92 散乱層
100 信号処理回路
110 第1処理部
115 LUT
120 第2処理部
MP1,MP2 マルチプレクサ
RG1 レッドグリーン
BG1 ブルーグリーン
R1 赤色
B1 青色

Claims (11)

  1. 透過させる光のスペクトルのピークが赤色寄りの緑色のスペクトルである第1のカラーフィルタを有する第1副画素と、
    前記ピークが青色寄りの緑色のスペクトルである第2のカラーフィルタを有する第2副画素と、
    前記ピークが赤色のスペクトルである第3のカラーフィルタを有する第3副画素と、
    前記ピークが青色のスペクトルである第4のカラーフィルタを有する第4副画素とを備え、
    前記第1副画素、前記第2副画素、前記第3副画素及び前記第4副画素はそれぞれ、カラーフィルタを透過する光を反射する反射電極を有し、
    前記第1副画素と前記第3副画素は、第1方向に隣接し、
    前記第2副画素と前記第4副画素は、前記第1方向に隣接し、
    前記第1副画素と前記第2副画素は、第2方向に隣接し、
    前記第1副画素と前記第3副画素は、前記第2方向に隣接せず、
    前記第1副画素と前記第4副画素は、前記第2方向に隣接せず、
    前記第2副画素と前記第3副画素は、前記第2方向に隣接せず、
    前記第2副画素と前記第4副画素は、前記第2方向に隣接しない
    表示装置。
  2. 前記第1副画素と前記第4副画素は、前記第1方向に隣接し、
    前記第2副画素と前記第3副画素は、前記第1方向に隣接し、
    前記第1副画素と前記第2副画素は、前記第1方向に隣接しない
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1副画素、前記第2副画素、前記第3副画素、前記第4副画素はそれぞれ複数あり、
    1つの前記第1副画素と1つの前記第3副画素は、第1方向に隣接し、
    1つの前記第2副画素と1つの前記第4副画素は、前記第1方向に隣接し、
    前記1つの前記第1副画素と前記1つの前記第2副画素は、前記第2方向に隣接し、
    前記1つの前記第1副画素と他の1つの前記第4副画素は、前記第1方向に隣接し、
    前記1つの前記第2副画素と他の1つの前記第3副画素は、前記第1方向に隣接し、
    前記第1副画素と前記第2副画素は、前記第1方向に隣接しない
    請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記第3副画素と前記第4副画素は、前記第1方向に隣接しない
    請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記第1副画素、前記第2副画素、前記第3副画素、前記第4副画素はそれぞれ複数あり、
    1つの前記第1副画素と1つの前記第3副画素は、第1方向に隣接し、
    1つの前記第2副画素と1つの前記第4副画素は、前記第1方向に隣接し、
    前記1つの前記第1副画素と前記1つの前記第2副画素は、前記第2方向に隣接し、
    前記1つの前記第1副画素と他の1つの前記第2副画素は、前記第1方向に隣接し、
    前記1つの前記第3副画素と前記1つの前記第4副画素は、前記第2方向に隣接し、
    前記第1副画素と前記第4副画素は、前記第1方向に隣接せず、
    前記第2副画素と前記第3副画素は、前記第1方向に隣接せず、
    前記第3副画素と前記第4副画素は、前記第1方向に隣接しない
    請求項1に記載の表示装置。
  6. 前記第1副画素と、前記第2副画素との組み合わせで緑色を再現する
    請求項1から5のいずれか一項に記載の表示装置。
  7. 前記第1副画素と、第2副画素と、第3副画素との組み合わせで黄色を再現する
    請求項1から6のいずれか一項に記載の表示装置。
  8. 前記第3副画素及び前記第4副画素は、前記第1副画素及び前記第2副画素より大きい
    請求項1から7のいずれか一項に記載の表示装置。
  9. 前記第3副画素及び前記第4副画素は、前記第2方向の幅が前記第1副画素及び前記第2副画素より大きい
    請求項2に記載の表示装置。
  10. 前記第1副画素、前記第2副画素、前記第3副画素、前記第4副画素のうち3つを組み合わせた領域が正方形状である
    請求項1から3のいずれか一項又は請求項5に記載の表示装置。
  11. 前記第1副画素、前記第2副画素、前記第3副画素、前記第4副画素のうち前記第1方向に隣接する2つを組み合わせた領域が正方形状である
    請求項4に記載の表示装置。
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