JP2022154077A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラー表示を行いつつ、消費電力を低減することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】 表示装置は、複数の画素を有する画素アレイを具備する。複数の画素の各々は、第１乃至第３サブ画素を有する。第１サブ画素は、白及び黒以外の第１色の表示が可能である。第２及び第３サブ画素は、白表示が可能である。【選択図】 図３

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来より、赤／緑／青の３個のサブ画素を用いて階調駆動したフルカラー表示の反射型ディスプレイがある。また、赤／緑／青の３個のサブ画素を用いてそれぞれの画素を２値（オン／オフ）駆動した８色（白／黒／赤／緑／青／シアン／マゼンダ／イエロー）表示の反射型ディスプレイがある。また、１個の白画素を２値駆動した白黒表示の反射型ディスプレイがある。

前述したフルカラー表示の反射型ディスプレイの場合、赤／緑／青のカラーフィルタを用いているため、パネルの反射率が低下してしまうとともに、３個のサブ画素それぞれが階調表示をするため、消費電力が高くなってしまう。

前述した８色表示の反射型ディスプレイの場合も、赤／緑／青のカラーフィルタを用いているため、パネルの反射率が低下してしまう。

前述した白黒表示の反射型ディスプレイの場合、反射率は高く、消費電力を下げることは可能になる。しかし、白及び黒の２色しか表示できず、カラー表示のみならず中間調の表示も行うことができない。

特開１９９８－３３９８７１号公報 特開２００３－２４１１７８号公報

本発明は、カラー表示を行いつつ、消費電力を低減することが可能な表示装置を提供する。

本発明の第１態様によると、複数の画素を有する画素アレイを具備し、前記複数の画素の各々は、第１乃至第３サブ画素を有し、前記第１サブ画素は、白及び黒以外の第１色の表示が可能であり、前記第２及び第３サブ画素は、白表示が可能である、表示装置が提供される。

本発明の第２態様によると、前記第１乃至第３サブ画素を２値駆動する制御回路をさらに具備する、第１態様に係る表示装置が提供される。

本発明の第３態様によると、前記制御回路は、前記第１サブ画素をオフ状態にし、前記第２及び第３サブ画素をオン状態にして、白表示を行う、第２態様に係る表示装置が提供される。

本発明の第４態様によると、前記制御回路は、前記第１サブ画素をオン状態にし、前記第２及び第３サブ画素をオフ状態にして、前記第１色の表示を行う、第２又は３態様に係る表示装置が提供される。

本発明の第５態様によると、前記制御回路は、前記第１サブ画素をオフ状態にし、前記第２及び第３サブ画素の一方をオン状態にし、前記第２及び第３サブ画素の他方をオフ状態にして、中間調表示を行う、第２乃至４態様の何れかに係る表示装置が提供される。

本発明の第６態様によると、前記制御回路は、前記第１サブ画素をオン状態にし、前記第２及び第３サブ画素の一方をオン状態にし、前記第２及び第３サブ画素の他方をオフ状態にして、前記第１色より濃度の薄い第２色の表示を行う、第２乃至５態様の何れかに係る表示装置が提供される。

本発明の第７態様によると、前記制御回路は、前記第１乃至第３サブ画素をオン状態にして、前記第２色より濃度の薄い第３色の表示を行う、第６態様に係る表示装置が提供される。

本発明の第８態様によると、前記第１乃至第３サブ画素は、面積が同じである、第１乃至７態様の何れかに係る表示装置が提供される。

本発明の第９態様によると、前記第１及び第２サブ画素は、面積が異なる、第１又は２態様に係る表示装置が提供される。

本発明の第１０態様によると、前記第２及び第３サブ画素は、面積が異なる、第１又は２態様に係る表示装置が提供される。

本発明の第１１態様によると、前記第１乃至第３サブ画素の各々は、光を反射する反射層を含む、第１乃至１０態様の何れかに係る表示装置が提供される。

本発明の第１２態様によると、前記第２及び第３サブ画素は、カラーフィルタを有していない、第１乃至１１態様の何れかに係る表示装置が提供される。

本発明によれば、カラー表示を行いつつ、消費電力を低減することが可能な表示装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。 図２は、液晶表示パネルに含まれる画素アレイの回路図である。 図３は、画素の概略的な平面図である。 図４は、液晶表示パネルの断面図である。 図５は、液晶表示装置の動作を説明する図である。 図６は、第２実施形態に係る画素の概略的な平面図である。 図７は、第３実施形態に係る画素の概略的な平面図である。 図８は、第３実施形態に係る液晶表示装置の動作を説明する図である。 図９は、第４実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。 図１０は、第４実施形態に係る液晶表示パネルの断面図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［１］ 第１実施形態
［１－１］ 液晶表示装置１の構成
図１は、第１実施形態に係る液晶表示装置１のブロック図である。本実施形態に係る液晶表示装置１は、外光を利用して表示を行う反射型液晶表示装置である。

液晶表示装置１は、液晶表示パネル２、走査線駆動回路３、信号線駆動回路４、共通電極駆動回路５、電圧生成回路６、及び制御回路７を備える。

液晶表示パネル２は、複数のサブ画素ＳＰがマトリクス状に配列された画素アレイを備える。ロウ方向に並んだ３個のサブ画素ＳＰは、画素ＰＸを構成する。液晶表示パネル２には、それぞれがロウ方向に延びる複数の走査線ＧＬと、それぞれがカラム方向に延びる複数の信号線ＳＬとが配設される。走査線ＧＬと信号線ＳＬとの交差領域には、サブ画素ＳＰが配置される。

走査線駆動回路３は、複数の走査線ＧＬに電気的に接続される。走査線駆動回路３は、制御回路７から送られる制御信号に基づいて、サブ画素ＳＰに含まれるスイッチング素子をオン／オフするための走査信号を液晶表示パネル２に送る。

信号線駆動回路４は、複数の信号線ＳＬに電気的に接続される。信号線駆動回路４は、制御回路７から制御信号、及び表示データを受ける。信号線駆動回路４は、制御信号に基づいて、表示データに対応する信号（駆動電圧）を液晶表示パネル２に送る。

共通電極駆動回路５は、共通電圧Ｖｃｏｍを生成し、これを液晶表示パネル２内の共通電極に供給する。電圧生成回路６は、液晶表示装置１の動作に必要な各種電圧を生成して対応する回路に供給する。

制御回路７は、液晶表示装置１の動作を統括的に制御する。制御回路７は、外部から画像データＤＴ及び制御信号ＣＮＴを受ける。制御回路７は、画像データＤＴに基づいて、各種制御信号を生成し、これら制御信号を、対応する回路に送る。

図２は、液晶表示パネル２に含まれる画素アレイ２Ａの回路図である。図２のＸ方向は、走査線が延びるロウ方向であり、Ｙ方向は、信号線が延びるカラム方向である。

画素アレイ２Ａには、複数の走査線ＧＬ１～ＧＬｍ、及び複数の信号線ＳＬ１～ＳＬｎが配設される。“ｍ”及び“ｎ”はそれぞれ、２以上の整数である。

サブ画素ＳＰは、スイッチング素子（アクティブ素子）１３、液晶容量（液晶素子）Ｃｌｃ、及び蓄積容量Ｃｓを備える。スイッチング素子１３としては、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられ、またｎチャネルＴＦＴが用いられる。なお、トランジスタのソース及びドレインは、トランジスタに流れる電流の向きによって変化するが、以下の説明では、トランジスタの接続状態の一例を説明する。しかし、ソース及びドレインが名称通りに固定されるものでないことは勿論である。

ＴＦＴ１３のソースは、信号線ＳＬに接続され、そのゲートは、走査線ＧＬに接続され、そのドレインは、液晶容量Ｃｌｃの一方の電極に接続される。液晶素子としての液晶容量Ｃｌｃは、画素電極と、共通電極と、これらに挟まれた液晶層とにより構成される。液晶容量Ｃｌｃの他方の電極には、共通電極駆動回路５により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。

蓄積容量Ｃｓの一方の電極は、液晶容量Ｃｌｃの一方の電極に接続される。蓄積容量Ｃｓの他方の電極には、共通電極駆動回路５により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。蓄積容量Ｃｓは、画素電極に生じる電位変動を抑制するとともに、画素電極に印加された駆動電圧を次の信号に対応する駆動電圧が印加されるまでの間保持する機能を有する。蓄積容量Ｃｓは、画素電極と、蓄積容量線と、これらに挟まれた絶縁層とにより構成される。蓄積容量Ｃｓの他方の電極（蓄積容量線）には、共通電圧Ｖｃｏｍと異なる蓄積容量電圧を印加してもよい。

［１－２］ 液晶表示パネル２の構成
次に、液晶表示パネル２の構成について説明する。

図３は、画素ＰＸの概略的な平面図である。画素ＰＸは、３個のサブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２から構成される。

画素ＰＸのサイズは、例えば正方形であり、サブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の各々は、Ｙ方向に延びる長方形である。なお、図示は省略するが、複数のサブＳＰの境界には、遮光層（ブラックマトリクス）が配置される。

サブ画素ＳＰ－Ｒは、白及び黒以外のカラーを表示することが可能である。本実施形態では、一例として、サブ画素ＳＰ－Ｒは、赤を表示することが可能である。サブ画素ＳＰ－Ｒには、赤フィルタが設けられる。サブ画素ＳＰ－Ｒは、赤以外の色でも構わない。

サブ画素ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２は、白を表示することが可能である。白表示は、外光の反射光をカラーフィルタを通さずに（すなわち、反射光をそのまま）透過することで実現される。サブ画素ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２には、カラーフィルタが設けられない。

図４は、液晶表示パネル２の断面図である。図４には、１個の画素ＰＸに含まれる３個のサブ画素ＳＰ（図３に示したサブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２）を抽出して示しており、実際には、図４の画素がマトリクス状に複数個配置される。

液晶表示パネル２は、スイッチング素子（ＴＦＴ）及び画素電極などが形成されるＴＦＴ基板１０と、ＴＦＴ基板１０に対向配置されかつカラーフィルタなどが形成されるカラーフィルタ基板（ＣＦ基板という）１１とを備える。ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板１１の各々は、透明かつ絶縁性を有する基板（例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板）から構成される。

液晶層１２は、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板１１間に挟持及び充填される。具体的には、液晶層１２は、ＴＦＴ基板１０、ＣＦ基板１１、及びシール材（図示せず）によって包囲された表示領域内に封入される。シール材は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴ基板１０又はＣＦ基板１１に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。

液晶層１２を構成する液晶材料は、印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。本実施形態の液晶表示パネル２は、例えば、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）型液晶を用いたＶＡモードである。液晶層１２としては、負の誘電率異方性を有するネガ型（Ｎ型）のネマティック液晶が用いられる。液晶層１２は、初期状態において、垂直配向となる。液晶分子は、無電圧（無電界）時には基板の主面に対してほぼ垂直に配向する。電圧印加（電界印加）時には、液晶分子のダイレクタが水平方向（基板の主面に平行な方向）に向かって傾く。

まず、ＴＦＴ基板１０側の構成について説明する。ＴＦＴ基板１０の液晶層１２側には、サブ画素ごとに、スイッチング素子１３が設けられる。スイッチング素子１３としては、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられ、またｎチャネルＴＦＴが用いられる。図４では、ＴＦＴ１３を簡略化して示している。ＴＦＴ１３は、走査線として機能するゲート電極と、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体層と、半導体層上に互いに離間して設けられたソース電極及びドレイン電極とを備える。

ＴＦＴ基板１０には、反射層１４が設けられる。反射層１４は、サブ画素領域のおおよそ全体に設けられる。反射層１４は、ＣＦ基板１１から入射した外光を反射する機能を有する。反射層１４としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。

反射層１４及びＴＦＴ１３の上方には、絶縁層（図示せず）を介して画素電極１５が設けられる。画素電極１５は、サブ画素領域のおおよそ全体に設けられる。画素電極１５は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。

画素電極１５上には、液晶層１２の配向を制御する配向膜１６が設けられる。配向膜１６は、液晶層１２の初期状態において、液晶分子を垂直配向させる。

次に、ＣＦ基板１１側の構成について説明する。ＣＦ基板１１の液晶層１２側には、カラーフィルタ１７が設けられる。本実施形態では、カラーフィルタ１７は、赤フィルタで構成される。赤フィルタ１７は、赤色の光を透過する。赤フィルタ１７は、図３に示したサブ画素ＳＰ－Ｒ領域に配置される。

ＣＦ基板１１の液晶層１２側には、透明部材１８－１、１８－２が設けられる。透明部材１８－１、１８－２は、色材としての顔料を含まない感光性透明樹脂（レジストともいう）で構成される。透明部材１８－１、１８－２は、光を着色しないで透過する。すなわち、透明部材１８－１、１８－２を透過した光は、白色光として視認される。透明部材１８－１は、サブ画素ＳＰ－Ｗ１領域に配置され、透明部材１８－２は、サブ画素ＳＰ－Ｗ２領域に配置される。

ＣＦ基板１１の液晶層１２側には、遮光層（ブラックマトリクス、ブラックマスクともいう）１９が設けられる。ブラックマトリクス１９は、サブ画素の境界に配置される。ブラックマトリクス１９は、例えば、サブ画素を囲むようにして網目状に形成される。ブラックマトリクス１９は、サブ画素の境界で発生する不要な光を遮蔽し、コントラストを向上させる機能を有する。なお、コントラストは若干低下するが、反射率をより向上させるために、赤フィルタ１７、透明部材１８－１、及び透明部材１８－２の間には、ブラックマトリクスを配置しなくてもよい。

赤フィルタ１７、透明部材１８－１、１８－２、及びブラックマトリクス１９上には、共通電極２０が設けられる。共通電極２０は、液晶表示パネル２の表示領域全体に平面状に形成される。共通電極２０は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯが用いられる。共通電極２０上には、液晶層１２の電圧印加時の配向を制御するために突起などの構造物を形成してもよい。

共通電極２０上には、液晶層１２の配向を制御する配向膜２１が設けられる。配向膜２１は、液晶層１２の初期状態において、液晶分子を垂直配向させる。

ＣＦ基板１１の液晶層１２と反対側には、拡散部材２２、位相差板２３、及び偏光板２４がこの順に積層される。位相差板２３及び偏光板２４は、円偏光板を構成する。

偏光板（直線偏光子）２４は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有する。偏光板２４は、ランダムな方向の振動面を有する光のうち、透過軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を透過し、吸収軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を吸収する。

位相差板２３は、屈折率異方性を有しており、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する遅相軸及び進相軸を有する。位相差板２３は、遅相軸と進相軸とをそれぞれ透過する所定波長の光の間に所定のリタデーション（λを光の波長としたとき、λ／４の位相差）を与える機能を有する。すなわち、位相差板２３は、１／４波長板（λ／４板）から構成される。位相差板２３の遅相軸は、偏光板２４の透過軸に対して概略４５°の角度をなすように設定される。

なお、前述した偏光板及び位相差板を規定する角度は、所望の動作を実現可能な誤差、及び製造工程に起因する誤差を含むものとする。例えば、前述した概略４５°は、４５°±５°の範囲を含むものとする。例えば、前述した直交は、９０°±５°の範囲を含むものとする。

拡散部材２２は、透過光をランダムな方向に拡散（散乱）することで、透過光を均一化する機能を有する。拡散部材２２は、拡散粘着材、拡散フィルム、又は拡散板などから構成される。拡散部材２２として拡散粘着材を用いた場合、拡散粘着材は、透過光を拡散する機能に加えて、この両側の部材を接着する機能を有する。拡散部材２２と位相差板２３との積層順序は逆でもよい。

拡散部材２２は、反射層１４で反射された反射光を拡散し、この拡散された反射光が観察者に観察される。拡散部材２２を用いることで、視野角を向上させることができる。

［１－３］ 動作
上記のように構成された液晶表示装置１の動作について説明する。液晶表示装置１は、ノーマリーブラックモードである。

まず、サブ画素ＳＰの駆動について説明する。共通電極２０には、共通電極駆動回路５により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。共通電圧Ｖｃｏｍは、例えば０Ｖである。オフ状態とは、液晶層１２に電界が印加されない状態であり、画素電極１５には、共通電極２０と同じ共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。オン状態とは、液晶層１２に電界が印加された状態であり、画素電極１５には、正電圧が印加される。正電圧は、液晶層の閾値電圧以上の電圧である。なお、実際には、画素電極１５及び共通電極２０間の電界の極性を所定周期で反転させる反転駆動（交流駆動）が行われる。反転駆動を行うことで、液晶が劣化するのを抑制することができる。反転駆動の周期は任意に設定可能である。

オフ状態において、液晶分子は、初期状態に設定され、すなわち、液晶分子の長軸は、垂直方向を向いている。液晶表示パネル２の表示面に入射した外光は、偏光板２４及び位相差板２３を透過した後、円偏光となり、液晶層１２に入射する。液晶層１２に入射した光は、液晶層１２において複屈折作用をほとんど受けず、例えば右回りの円偏光の状態を保持したまま液晶層１２を透過する。液晶層１２を透過した光は、反射層１４で反射される。反射層１４で反射された時点で、逆回り（例えば左回り）の円偏光となる。この反射光は、位相差板２３を透過した後、偏光板２４の透過軸と直交する直線偏光となる。よって、外光の反射光は、偏光板２４を透過することができず、黒表示となる（すなわち、ノーマリーブラックモード）。

オン状態において、液晶分子は、水平配向しており、すなわち、液晶分子の長軸は、水平方向を向いている。液晶表示パネル２の表示面に入射した外光は、偏光板２４及び位相差板２３を透過した後、円偏光となり、液晶層１２に入射する。液晶層１２に入射した光は、液晶層１２の複屈折作用により偏光状態が変化する。よって、反射層１４で反射された反射光は、その一部が偏光板２４を透過する。よって、外光の反射光は、偏光板２４を透過し、白表示又はカラー表示となる。

本実施形態では、各サブ画素ＳＰは、２値駆動される。２値駆動とは、オフ状態とオン状態との２つの状態（２値）を用いてサブ画素ＳＰを駆動することを意味する。本実施形態では、各サブ画素ＳＰを階調駆動せず、各サブ画素を２値駆動することで、複数色のカラー表示を行うことが可能である。階調駆動とは、複数の階調ごとに電圧レベルを変化させて画素を駆動する方式である。

図５は、液晶表示装置１の動作を説明する図である。図５には、１個の画素ＰＸに含まれるサブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の動作を示している。サブ画素ＳＰ－Ｒが赤サブ画素、サブ画素ＳＰ－Ｗ１が白サブ画素（白１と表記）、サブ画素ＳＰ－Ｗ２が白サブ画素（白２と表記）である。

液晶表示装置１は、１個の画素ＰＸを表示単位として、６色の表示色、具体的には、白、黒、赤、中間調（５０％グレイ）、薄い赤－２、及び薄い赤－４の表示色を表示することが可能である。中間調は、白と黒との中間の色を意味し、本実施形態では、５０％グレイと呼ぶ。赤の表示色の濃淡レベルは、「赤＞薄い赤－１＞薄い赤－２＞薄い赤－３＞薄い赤－４」となる。薄い赤の添え字の数字が大きい程、色の濃度が薄くなる。薄い赤－１、及び薄い赤－３については後述する。

ノーマリーブラックモードであるため、サブ画素がオフ状態の場合に表示オフ（暗表示、黒表示）、サブ画素がオン状態場合に表示オン（明表示、白表示）となる。

画素ＰＸに白を表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒをオフ状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ１及びサブ画素ＳＰ－Ｗ２をオン状態にする。すなわち、画素ＰＸに白を表示する場合、２個の白サブ画素をオン状態にする。

画素ＰＸに黒を表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒ、サブ画素ＳＰ－Ｗ１、及びサブ画素ＳＰ－Ｗ２をオフ状態にする。すなわち、黒を表示する場合、全てのサブ画素をオフ状態にする。

画素ＰＸに赤を表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒをオン状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ１及びサブ画素ＳＰ－Ｗ２をオフ状態にする。すなわち、画素ＰＸに赤を表示する場合、赤サブ画素のみをオン状態にする。

画素ＰＸに５０％グレイを表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒをオフ状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ１をオン状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ２をオフ状態にする。５０％グレイについては、サブ画素ＳＰ－Ｗ１をオフ状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ２をオン状態にしてもよい。すなわち、画素ＰＸに５０％グレイを表示する場合、１個の白サブ画素のみをオン状態にする。

画素ＰＸに薄い赤－２を表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒ及びサブ画素ＳＰ－Ｗ１をオン状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ２をオフ状態にする。薄い赤－２については、サブ画素ＳＰ－Ｗ１をオフ状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ２をオン状態にしてもよい。

画素ＰＸに薄い赤－４を表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒ、サブ画素ＳＰ－Ｗ１、及びサブ画素ＳＰ－Ｗ２をオン状態にする。すなわち、薄い赤－４を表示する場合、全てのサブ画素をオン状態にする。

以上の動作により、液晶表示装置１は、１個の画素ＰＸを表示単位として、６色の表示色（白、黒、赤、５０％グレイ、薄い赤－２、及び薄い赤－４）を表示することができる。

［１－４］ 第１実施形態の効果
第１実施形態では、液晶表示装置１は、反射型液晶表示装置で構成される。液晶表示装置１は、複数の画素ＰＸを有する画素アレイ２Ａを備える。各画素ＰＸは、３個のサブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２で構成される。サブ画素ＳＰ－Ｒは、白及び黒以外の第１色（例えば赤）の表示が可能である。サブ画素ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２は、白表示が可能である。そして、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２を２値駆動するようにしている。

従って第１実施形態によれば、２値駆動にも拘らず、白黒表示に加え所定の色の表示を行うことが可能である。また、階調駆動を行う場合に比べて、消費電力を低減することができる。

また、２個の白サブ画素の１つをオン状態にすることで、２値駆動にも拘らず、中間調（５０％グレイ）の表示を行うことが可能である。

また、白表示は、カラーフィルタを有さない２個の白サブ画素をオン状態にする。これにより、反射率を向上させることができる。すなわち、液晶表示装置１は、より明るい表示を実現することができる。

また、赤サブ画素をオン状態にしつつ、残りの２個の白サブ画素のオン状態及びオフ状態を切り替えることで、原色の赤に加えて、濃度の異なる２種類の赤（赤の原色を除く）を表示することが可能である。

また、２値駆動によりカラー表示が実現できるため、カラー表示を行いつつ、表示の制御を簡単にすることができる。

また、液晶表示装置１は、バックライトを使用していないので、より消費電力を低減できる。

［２］ 第２実施形態
第２実施形態は、画素ＰＸを構成する３個のサブ画素ＳＰのうち、赤サブ画素と２個の白サブ画素との面積比率を変えるようにしている。

図６は、第２実施形態に係る画素ＰＸの概略的な平面図である。画素ＰＸは、３個のサブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２から構成される。

サブ画素ＳＰ－Ｒの面積は、サブ画素ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の各々の面積より小さい。例えば、サブ画素ＳＰ－Ｗ１の面積は、サブ画素ＳＰ－Ｗ２の面積と同じである。サブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の面積比は、例えば、「２：５：５」である。

サブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の駆動は、第１実施形態と同じである。

第２実施形態では、赤サブ画素に対して２個の白サブ画素の各々の面積比率を大きくしている。これにより、反射率をより向上させることができる。また、白表示の明るさをより明るくできる。

［３］ 第３実施形態
第３実施形態は、画素ＰＸを構成する３個のサブ画素ＳＰのうち、２個の白サブ画素の面積比率を変えるようにしている。

図７は、第３実施形態に係る画素ＰＸの概略的な平面図である。画素ＰＸは、３個のサブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２から構成される。

サブ画素ＳＰ－Ｗ１の面積とサブ画素ＳＰ－Ｗ２の面積とは異なる。例えば、サブ画素ＳＰ－Ｗ２の面積は、サブ画素ＳＰ－Ｗ１の面積より小さい。サブ画素ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の面積比は、例えば、「３：１」である。サブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の面積比は、例えば、「２：３：１」である。本実施形態では、２つの白サブ画素の面積比率を変えることにより、５０％グレイ以外の中間調表示が可能になる。

図８は、第３実施形態に係る液晶表示装置１の動作を説明する図である。液晶表示装置１は、１画素ＰＸを表示単位として、８色の表示色、具体的には、白、黒、赤、第１中間調（濃いグレイ）、第２中間調（薄いグレイ）、薄い赤－２、及び薄い赤－４の表示色を表示することが可能である。本実施形態では、サブ画素ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の面積比を「３：１」としている。この例の場合、第１中間調は、７５％グレイであり、第２中間調は、２５％グレイである。

白表示、黒表示、赤表示の動作は、第１実施形態と同じである。

画素ＰＸに７５％グレイを表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒをオフ状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ１をオン状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ２をオフ状態にする。すなわち、画素ＰＸに７５％グレイを表示する場合、２個の白サブ画素のうち面積の大きい方をオン状態にする。

画素ＰＸに２５％グレイを表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒ及びサブ画素ＳＰ－Ｗ１をオフ状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ２をオン状態にする。すなわち、画素ＰＸに２５％グレイを表示する場合、２個の白サブ画素のうち面積の小さい方をオン状態にする。

画素ＰＸに薄い赤－１を表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒをオン状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ１をオフ状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ２をオン状態にする。すなわち、薄い赤－１を表示する場合、２個の白サブ画素のうち面積の小さい方をオン状態にする。

画素ＰＸに薄い赤－３を表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒ及びサブ画素ＳＰ－Ｗ１をオン状態、サブ画素ＳＰ－Ｗ２をオフ状態にする。すなわち、薄い赤－３を表示する場合、２個の白サブ画素のうち面積の大きい方をオン状態にする。

画素ＰＸに薄い赤－４を表示する場合、制御回路７は、サブ画素ＳＰ－Ｒ、サブ画素ＳＰ－Ｗ１、及びサブ画素ＳＰ－Ｗ２をオン状態にする。すなわち、薄い赤－４を表示する場合、全てのサブ画素をオン状態にする。

第３実施形態によれば、２種類の中間調（例えば７５％グレイ及び２５％グレイ）を表示することができる。また、赤サブ画素をオン状態にしつつ、２個の白サブ画素のオン状態及びオフ状態の制御することで、濃淡の異なる３種類の赤（赤の原色を除く）を表示することができる。

［４］ 第４実施形態
第４実施形態は、反射表示と透過表示との両方が可能な半透過型液晶表示装置の構成例である。

図９は、第４実施形態に係る液晶表示装置１のブロック図である。液晶表示装置１は、照明装置（バックライトともいう）８をさらに備える。

バックライト８は、面光源で構成され、液晶表示パネル２の背面に光を照射する。バックライト８としては、例えば、直下型又はサイドライト型（エッジライト型）のＬＥＤバックライトが用いられる。

電圧生成回路６は、バックライト８に所定の電圧を供給する。制御回路７は、バックライト８のオン／オフ動作を制御する。

図１０は、第４実施形態に係る液晶表示パネル２の断面図である。

バックライト８は、液晶表示パネル２の背面（表示面と反対側の面）側に配置される。バックライト８は、照明光を発光する光源部８Ａを含む。バックライト８は、液晶表示パネル２の背面に照明光を照射する。

ＴＦＴ基板１０には、反射層１４が設けられる。反射層１４は、サブ画素領域の一部に設けられる。反射層１４及びＴＦＴ１３の上方には、絶縁層（図示せず）を介して画素電極１５が設けられる。画素電極１５は、サブ画素領域のおおよそ全体に設けられる。

サブ画素ＳＰは、反射領域ＲＡと透過領域ＴＡとを有する。サブ画素領域のうち反射層１４が設けられた領域が反射領域ＲＡであり、反射層１４が設けられていない領域が透過領域ＴＡである。

ＴＦＴ基板１０の液晶層１２と反対側には、位相差板２５、及び偏光板２６がこの順に積層される。位相差板２５及び偏光板２６は、円偏光板を構成する。

偏光板（直線偏光子）２６は、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有する。偏光板２６の透過軸は、偏光板２４の透過軸と直交するように設定される。すなわち、偏光板２４と偏光板２６とは、直交ニコル状態で配置される。

位相差板２５は、１／４波長板（λ／４板）から構成される。位相差板２５の遅相軸は、偏光板２６の透過軸に対して概略４５°の角度をなすように設定される。

画素ＰＸの構成は、第１実施形態と同じである。すなわち、画素ＰＸは、３個のサブ画素ＳＰ－Ｒ、ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２を備える。サブ画素ＳＰ－Ｒは、赤フィルタを備え、赤サブ画素を構成する。サブ画素ＳＰ－Ｗ１、ＳＰ－Ｗ２の各々は、カラーフィルタを備えておらず、白サブ画素を構成する。

液晶表示装置１は、バックライト８を用いることが可能である。液晶表示装置１におけるカラー表示を行う動作は、第１実施形態と同じである。

第４実施形態においても第１実施形態と同じ効果を得ることができる。また、第４実施形態に第２及び第３実施形態を適用することも可能である。

上記各実施形態では、液晶モードとしてＶＡモードを例に挙げて説明している。液晶モードは、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、又はＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードなどでもよい。

上記各実施形態では、駆動方式としてアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス方式を例に挙げて説明している。駆動方式は、アクティブマトリクス方式に限定されず、パッシブマトリクス方式でもよい。

上記各実施形態では、ディスプレイとして液晶表示装置を例に挙げて説明している。本実施形態は、液晶表示装置でなくてもよく、有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置、又は電気泳動表示装置などに適用してもよい。また、本実施形態に係る表示装置は、電子ペーパーに適用してもよい。

上記各実施形態では、反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置について示しているが、透過型液晶表示装置に適用することも可能である。透過型液晶表示装置は、バックライトを備え、サブ画素が反射領域を有しない構成である。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、２Ａ…画素アレイ、３…走査線駆動回路、４…信号線駆動回路、５…共通電極駆動回路、６…電圧生成回路、７…制御回路、８…照明装置、８Ａ…光源部、１０…ＴＦＴ基板、１１…ＣＦ基板、１２…液晶層、１３…スイッチング素子、１４…反射層、１５…画素電極、１６，２１…配向膜、１７…カラーフィルタ、１８－１，１８－２…透明部材、１９…遮光層、２０…共通電極、２２…拡散部材、２３，２５…位相差板、２４，２６…偏光板。

Claims (12)

1. 複数の画素を有する画素アレイを具備し、
   前記複数の画素の各々は、第１乃至第３サブ画素を有し、
   前記第１サブ画素は、白及び黒以外の第１色の表示が可能であり、
   前記第２及び第３サブ画素は、白表示が可能である
   表示装置。
2. 前記第１乃至第３サブ画素を２値駆動する制御回路をさらに具備する
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制御回路は、前記第１サブ画素をオフ状態にし、前記第２及び第３サブ画素をオン状態にして、白表示を行う
   請求項２に記載の表示装置。
4. 前記制御回路は、前記第１サブ画素をオン状態にし、前記第２及び第３サブ画素をオフ状態にして、前記第１色の表示を行う
   請求項２又は３に記載の表示装置。
5. 前記制御回路は、前記第１サブ画素をオフ状態にし、前記第２及び第３サブ画素の一方をオン状態にし、前記第２及び第３サブ画素の他方をオフ状態にして、中間調表示を行う
   請求項２乃至４の何れか１項に記載の表示装置。
6. 前記制御回路は、前記第１サブ画素をオン状態にし、前記第２及び第３サブ画素の一方をオン状態にし、前記第２及び第３サブ画素の他方をオフ状態にして、前記第１色より濃度の薄い第２色の表示を行う
   請求項２乃至５の何れか１項に記載の表示装置。
7. 前記制御回路は、前記第１乃至第３サブ画素をオン状態にして、前記第２色より濃度の薄い第３色の表示を行う
   請求項６に記載の表示装置。
8. 前記第１乃至第３サブ画素は、面積が同じである
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の表示装置。
9. 前記第１及び第２サブ画素は、面積が異なる
   請求項１又は２に記載の表示装置。
10. 前記第２及び第３サブ画素は、面積が異なる
    請求項１又は２に記載の表示装置。
11. 前記第１乃至第３サブ画素の各々は、光を反射する反射層を含む
    請求項１乃至１０の何れか１項に記載の表示装置。
12. 前記第２及び第３サブ画素は、カラーフィルタを有していない
    請求項１乃至１１の何れか１項に記載の表示装置。
    

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