JP4197000B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶表示装置に関する。

近年、携帯電話や携帯情報端末といった携帯機器等に液晶表示装置が用いられている。このような液晶表示装置は、一つの画素に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（以下、これらの色をそれぞれ単に「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」とも記す。）のカラーフィルタをそれぞれ有するサブ画素からなる。一方、最近では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に加え、さらに透明（Ｗ）（以下、単に「Ｗ」とも記す）のサブ画素を用いた液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００４−４８２２号公報

特許文献１に示す液晶表示装置では、１つの表示画素は、２つのＲのサブ画素、２つのＧのサブ画素、１つのＢのサブ画素、１つのＷのサブ画素の６つのサブ画素より構成される。即ち、１つの表示画素におけるＢのサブ画素の面積の割合は、Ｒ、Ｇのサブ画素の面積の割合と比較して、半分の大きさとなる。従って、このまま白色表示を行うと、Ｂの色の光の量が少ないことによって、黄色がかった白色表示となる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、透明（Ｗ）のサブ画素を有する電気光学装置において、ホワイトバランスの調整を行うことを課題とする。

本発明の１つの観点では、電気光学装置は、２つずつのＲ、Ｇのサブ画素と１つずつのＢ、Ｗのサブ画素を１単位として構成される表示画素と、前記ＲＧＢのサブ画素に形成された着色層と、を有し、前記Ｒ、Ｇのサブ画素には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成され、Ｂのサブ画素には、前記非着色部が形成されていないことを特徴とする。

上記の電気光学装置は、例えば液晶表示装置であり、表示画素は、２つずつのＲ、Ｇの
サブ画素と１つずつのＢ、Ｗのサブ画素より構成される。ここで、Ｗの色は、基本的には
、透明であるが、赤み、青み、黄色みがかってもよい。具体的には、ＣＩＥ色度図で（Ｘ
、Ｙ）＝（０．３〜０．４、０．３〜０．４）の範囲にある色を示す。着色層は、前記Ｒ
ＧＢ及びＷのサブ画素の表示領域に形成されている。従って、表示画素におけるＢのサブ
画素の面積の割合は、Ｒ、Ｇのサブ画素の面積の割合と比較して、半分の大きさとなるの
で、Ｂの色の光の量も、Ｒ、Ｇの光の量と比較して少なくなる。前記Ｒ、Ｇのサブ画素の
表示領域には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成され、Ｂのサブ画素には、前記非着色部が形成されていない。このようにすることで、Ｒ、Ｇの色の光の量を減らして調整することができる。これにより、白色表示におけるホワイトバランスを所定の色温度の状態に調整することができ、白色表示における色付きを抑えることができる。

上記の電気光学装置の好適な実施例では、前記表示画素は、前記Ｂのサブ画素と前記Ｗのサブ画素の合計面積が、前記Ｒのサブ画素２つの面積と略等しく、且つ前記Ｇのサブ画素２つの合計面積と略等しく構成されてなる。上記の電気光学装置の好適な実施例では、前記表示画素は、前記ＲＧＢのサブ画素のうちの１色のサブ画素と前記Ｗのサブ画素の合計面積が、他の２色のサブ画素の各々の面積と略等しく構成されてなる。

上記の電気光学装置の一態様は、前記各色のサブ画素は、透過領域と反射領域を備え、前記非着色部は、前記Ｒ、Ｇのサブ画素の透過領域に形成される。このようにすることで、透過型表示を行う場合における白色表示のホワイトバランスを所定の色温度の状態に調整することができる。

上記の電気光学装置の他の一体様は、前記Ｇのサブ画素の透過領域における非着色部の面積は、前記Ｒのサブ画素の透過領域における非着色部の面積よりも大きく形成されてなる。このようにすることで、中間調表示を含むいずれの場合であっても、より適切にホワイトバランスを調整することができる。

上記の電気光学装置の他の一体様は、前記各色のサブ画素は、透過領域と反射領域を備え、前記非着色部は、前記Ｒ、Ｇのサブ画素の反射領域に形成される。このようにすることで、反射型表示を行う場合における白色表示のホワイトバランスを所定の色温度の状態に調整することができる。

上記の電気光学装置の他の一態様は、前記Ｇのサブ画素の反射領域における非着色部の面積は、前記Ｒのサブ画素の反射領域における非着色部の面積よりも大きく形成されてなる。中間調表示を含むいずれの場合であっても、より適切にホワイトバランスを調整することができる。

上記の電気光学装置の他の一態様は、前記ＲＧＢ及びＷのサブ画素を用いて表示された白色表示の色度は、ＣＩＥ色度図の座標（Ｘ、Ｙ）＝（０．３〜０．４、０．３〜０．４）の範囲内となる。このことから、本発明の電気光学装置により、遜色のない白色表示を行うことができることが分かる。

上記の電気光学装置の他の一態様は、前記Ｒのサブ画素における前記非着色部は、前記Ｒのサブ画素の面積の１０％以上の面積を有する。

上記の電気光学装置の他の一態様は、前記Ｇのサブ画素における前記非着色部は、前記Ｇのサブ画素の面積の３０％以上の面積を有する。

上記の電気光学装置の他の一態様は、前記表示画素は、複数配列されてなり、１つの前記表示画素における前記ＲＧＢの各色のサブ画素は、前記１つの表示画素の周辺の前記表示画素における同一色相の前記サブ画素にも前記１つの表示画素内の前記サブ画素の表示に寄与する階調信号を重畳して印加して表示を行なうものである。

本発明の他の観点では、Ｗのみのサブ画素及び１色のサブ画素を１単位として構成される表示画素と、前記１色のサブ画素に形成された着色層と、を有し、前記１色のサブ画素には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成されてなることを特徴とする。
また、本発明の他の観点では、少なくともＷのサブ画素及びＲＧＢの各色のサブ画素を１単位として構成される表示画素と、 前記ＲＧＢの各色のサブ画素に形成されたＲＧＢの各色の着色層と、を有し、 前記ＲＧ色のサブ画素には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成され、Ｂのサブ画素には、前記非着色部が形成されていないことを特徴とする。

本発明の他の観点では、Ｗのみのサブ画素と、色のサブ画素を１単位として構成される表示画素と、前記色のサブ画素に形成された着色層と、を有し、前記色のサブ画素には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成されてなる。これにより、白色表示におけるホワイトバランスを所定の色温度の状態に調整することができ、白色表示における色付きを抑えることができる。
また、本発明の他の観点では、少なくともＷのサブ画素及びＲＧＢの各色のサブ画素を１単位として構成される表示画素と、 前記ＲＧＢの各色のサブ画素に形成されたＲＧＢの各色の着色層と、を有し、 前記ＲＧ色のサブ画素には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成され、Ｂのサブ画素には、前記非着色部が形成されていないことを特徴とする。これにより、白色表示におけるホワイトバランスを所定の色温度の状態に調整することができ、白色表示における色付きを抑えることができる。

本発明のさらなる他の観点では、上記の電気光学装置を表示部に備えることを特徴とする電子機器を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。尚、以下の各種実施形態は、本発明を電気光学装置の一例としての液晶表示装置に適用したものである。

［液晶表示装置の構成］
本実施形態は、本発明を、三端子素子の一例としてのａ−Ｓｉ型ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置に適用する。

まず、図１乃至図５を参照して、本実施形態に係る液晶表示装置１００の構成等について説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の概略構成を模式的に示す平面図である。図１では、紙面手前側（観察側）にカラーフィルタ基板９２が、また、紙面奥側に素子基板９１が夫々配置されている。なお、図１では、紙面縦方向（列方向）をＹ方向と、また、紙面横方向（行方向）をＸ方向と規定する。また、図１において、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（透明）に対応する各領域は１つのサブ画素ＳＧを示していると共に、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗに対応する２行２列のサブ画素ＳＧは、１つの画素領域ＡＧ（表示画素ＡＧ）を示している。

本発明において、画素領域ＡＧは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗで構成されており、従来よく用いられているＲ、Ｇ、Ｂで１つの画素領域を構成するものとは異なっている。そのため、本発明では、従来とは異なる描画操作技術（レンダリング）を用いて表示を行なっている。レンダリングは、任意の１つの画素領域ＡＧにおいてRGB各色の色層をそれぞれ備えたサブ画素ＳＧに印加される階調信号を、自画素領域ＡＧ内のサブ画素ＳＧのみならず、自画素領域ＡＧの周辺の同一色相のサブ画素ＳＧにも重畳させて印加するという画像処理技術を用いるものである。つまり、１つの画素領域ＡＧ（表示画素）におけるＲＧＢの各色のサブ画素ＳＧは、１つの表示画素ＡＧの周辺の表示画素における同一色相のサブ画素ＳＧにも、１つの表示画素ＡＧ内のサブ画素ＳＧの表示に寄与する階調信号を重畳して印加することにより表示を行なうものである。

これにより、実際の画素数よりも高い解像度感を視認でき、例えば、ＱＶＧＡ（Quarter Video Graphics Array）規格に対応する画面表示解像度を有する液晶装置を用いた場合に、ＶＧＡ（Video Graphics Array）規格に対応する画面表示解像度を実現できる。

液晶表示装置１００は、素子基板９１と、その素子基板９１に対向して配置されるカラーフィルタ基板９２とが枠状のシール材５を介して貼り合わされ、そのシール材５の内側に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。

ここに、液晶表示装置１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色を用いて構成されるカラー表示用の液晶表示装置であると共に、スイッチング素子としてａ−Ｓｉ型ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置である。また、液晶表示装置１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各サブ画素ＳＧ内に透過領域及び反射領域を有する半透過反射型の液晶表示装置であると共に、当該透過領域と当該反射領域とで液晶層４の厚さが異なるマルチギャップ構造を有する液晶表示装置でもある。

まず、素子基板９１の平面構成について説明する。素子基板９１の内面上には、主として、複数のソース線３２、複数のゲート線３３、複数のａ−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１、複数の画素電極１０、ドライバＩＣ４０、外部接続用配線３５及びＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４１などが形成若しくは実装されている。

図１に示すように、素子基板９１は、カラーフィルタ基板９２の一辺側から外側へ張り出してなる張り出し領域３１を有しており、その張り出し領域３１上には、ドライバＩＣ４０が実装されている。ドライバＩＣ４０の入力側の端子（図示略）は、複数の外部接続用配線３５の一端側と電気的に接続されていると共に、複数の外部接続用配線３５の他端側はＦＰＣと電気的に接続されている。各ソース線３２は、Ｙ方向に延在するように且つＸ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ソース線３２の一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。

各ゲート線３３は、Ｙ方向に延在するように形成された第１配線３３ａと、その第１配線３３ａの終端部からＸ方向に延在するように形成された第２配線３３ｂとを備えている。各ゲート線３３の第２配線３３ｂは、各ソース線３２と交差する方向、即ちＸ方向に延在するように且つＹ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ゲート線３３の第１配線３３ａの一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。各ソース線３２と各ゲート線３３の第２配線３３ｂの交差に対応する位置にはＴＦＴ素子２１が設けられており、各ＴＦＴ素子２１は各ソース線３２、各ゲート線３３及び各画素電極１０等に電気的に接続されている。各ＴＦＴ素子２１及び各画素電極１０は、各サブ画素ＳＧに対応する位置に設けられている。各画素電極１０は、例えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明導電材料により形成されている。

１つの画素領域ＡＧがＸ方向及びＹ方向に複数個、マトリクス状に並べられた領域が有効表示領域Ｖ（２点鎖線により囲まれる領域）である。この有効表示領域Ｖに、文字、数字、図形等の画像が表示される。なお、有効表示領域Ｖの外側の領域は表示に寄与しない額縁領域３８となっている。また、各ソース線３２、各ゲート線３３、各ＴＦＴ素子２１、及び各画素電極１０等の内面上には、図示しない配向膜が形成されている。

次に、カラーフィルタ基板９２の平面構成について説明する。カラーフィルタ基板９２は、遮光層（一般に「ブラックマトリクス」と呼ばれ、以下では、単に「ＢＭ」と略記する）、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、及び共通電極８などを有する。なお、以下の説明において、色を問わずに着色層を指す場合は単に「着色層６」と記し、色を区別して着色層を指す場合は「着色層６Ｒ」などと記す。ＢＭは、各サブ画素ＳＧを区画する位置に形成されている。図１においてＷに対応する各サブ画素ＳＧには、着色層は特に設けられていない。共通電極８は、画素電極と同様にＩＴＯなどの透明導電材料からなり、カラーフィルタ基板９２の略一面に亘って形成されている。共通電極８は、シール材５の隅の領域Ｅ１において配線１５の一端側と電気的に接続されていると共に、当該配線１５の他端側は、ドライバＩＣ４０のＣＯＭに対応する出力端子と電気的に接続されている。

以上の構成を有する液晶表示装置１００では、電子機器等と接続されたＦＰＣ４１側からの信号及び電力等に基づき、ドライバＩＣ４０によって、Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍ−１、Ｇｍ（ｍは自然数）の順にゲート線３３が順次排他的に１本ずつ選択されるとともに、選択されたゲート線３３には、選択電圧のゲート信号が供給される一方、他の非選択のゲート線３３には、非選択電圧のゲート信号が供給される。そして、ドライバＩＣ４０は、選択されたゲート線３３に対応する位置にある画素電極１０に対し、表示内容に応じたソース信号を、それぞれ対応するＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ−１、Ｓｎ（ｎは自然数）のソース線３２及びＴＦＴ素子２１を介して供給する。その結果、液晶層４の表示状態が、非表示状態または中間表示状態に切り替えられ、液晶層４の配向状態が制御されることとなる。

（画素構成）
次に、図２等を参照して、１つの画素領域ＡＧの構成について説明する。図２は、図１における１つの画素領域ＡＧ（破線にて囲まれた部分）に対応する部分拡大平面図である。

図２に示すように、１つの画素領域ＡＧは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗに対応する、２行２列のサブ画素ＳＧを備えて構成される。さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗに対応する各サブ画素ＳＧは、透過型表示が行われる透過領域Ｅ１０と、反射型表示が行われる反射領域Ｅ１１とを備えて構成される。

次に、図３を参照して、図２におけるＲ、Ｇ、Ｂに対応する各サブ画素ＳＧの構成を、反射領域Ｅ１１の構成と透過領域Ｅ１０の構成とに分けて説明する。

図３（ａ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各サブ画素ＳＧに対応する素子基板９１の構成を示す部分拡大平面図である。一方、図３（ｂ）は、図３（ａ）の素子基板９１と対向配置される、Ｒ、Ｇ、Ｂの各サブ画素ＳＧに対応するカラーフィルタ基板９２の構成を示す部分拡大平面図である。図４（ａ）は、図３（ａ）及び（ｂ）における切断線Ａ−Ａ’に沿った部分断面図であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各反射領域Ｅ１１に対応する液晶表示装置１００の断面構成を示す。一方、図４（ｂ）は、図３（ａ）及び（ｂ）における切断線Ｂ−Ｂ’に沿った部分断面図であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各サブ画素ＳＧに対応する液晶表示装置１００の断面構成を示す。

まず、Ｒ、Ｇ、Ｂの１つのサブ画素ＳＧ内における反射領域Ｅ１１の構成について説明する。

ガラスや石英などの材料により形成された下側基板１上には、ゲート線３３が形成されている。図３（ａ）において、ゲート線３３の要素である第２配線３３ｂは、Ｘ方向に延在する本線部分３３ｂａと、その本線部分３３ｂａからＹ方向に折れ曲がるように分岐する支線部分３３ｂｂとを有する。下側基板１及びゲート線３３上には、絶縁性を有するゲート絶縁層５０が形成されている。ゲート絶縁層５０上であって、且つ、ゲート線３３の支線部分３３ｂｂと平面的に重なるに位置には、ＴＦＴ素子２１の要素であるａ−Ｓｉ層５２が設けられている。ソース線３２は、ゲート絶縁層５０上において、ゲート線３３と交差する方向に延在するように形成されている。

ソース線３２は、図３（ａ）に示すように、Ｙ方向に延在する本線部分３２ａと、その本線部分３２ａからＸ方向に折れ曲がるように分岐する支線部分３２ｂとを有する。ソース線３２の支線部分３２ｂの一部分は、ａ−Ｓｉ層５２の一端側の一部分上に形成されている。ａ−Ｓｉ層５２の他端側の一部分上、及び、ゲート絶縁層５０上には、金属などよりなる保持容量電極１６が形成されている。このため、ａ−Ｓｉ層５２は、ソース線３２及び保持容量電極１６に夫々電気的に接続されている。そして、ａ−Ｓｉ層５２に対応する位置には、その層を要素として含むＴＦＴ素子２１が形成されている。

ソース線３２、保持容量電極１６及びゲート絶縁層５０等の上には、絶縁性を有するパシベーション層（反応防止層）５１が形成されている。パシベーション層５１は、保持容量電極１６と平面的に重なる位置にコンタクトホール（開口）５１ａを有する。パシベーション層５１上には、樹脂材料などよりなる樹脂層１７が形成されている。樹脂層１７の表面上には、光を散乱させる機能を有する微小な凹凸が複数形成されている。樹脂層１７は、パシベーション層５１のコンタクトホール５１ａに対応する位置にコンタクトホール１７ａを有する。樹脂層１７上には、Ａｌ（アルミニウム）などにより形成され反射機能を有する反射電極５が形成されている。反射電極５は、微小な凹凸を複数有する樹脂層１７上に形成されているため、当該反射電極５は、その微小な複数の凹凸を反映した形状に形成されている。コンタクトホール５１ａ及び１７ａに対応する反射電極５の位置には、光を透過させる透過開口領域８０が形成されている。反射電極５上には、画素電極１０が形成されている。

また、下側基板１の外面上には、位相差板１３（１／４波長板）が配置されていると共に、位相差板１３の外面上には偏光板１４が配置されている。また、偏光板１４の外面上には、照明装置としてのバックライト１５が配置されている。バックライト１５は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等といった点状光源や、冷陰極蛍光管等といった線状光源と導光板を組み合わせたものなどが好適である。

一方、Ｒ、Ｇ、Ｂの１つのサブ画素ＳＧ内における反射領域Ｅ１１に対応するカラーフィルタ基板９２の構成は次の通りである。

下側基板１と同一の材料によりなる上側基板２上であって、且つ、反射領域Ｅ１１に対応する位置には、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層６が形成されている。各着色層６の厚さはｄ３に設定されている。着色層６は、透過領域Ｅ１０に形成される非着色部６２Ｇと反射領域Ｅ１１に形成される非着色部６１Ｇを有する。相隣接する着色層６を区画する位置には、ＢＭが形成されている。着色層６上には、樹脂材料などよりなるセル厚調整用絶縁層１８が形成されている。セル厚調整用絶縁層１８は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各透過領域Ｅ１０に対応する液晶層４の厚さ（セルの厚さ）と、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各反射領域Ｅ１１に対応する液晶層４の厚さとを最適な値に設定し、その両者の領域において光学特性を均一に設定する機能、いわゆるマルチギャップ構造を有する機能を有する。セル厚調整用絶縁層１８の厚さは、各着色層６の厚さｄ３と同一の値に設定されている。セル厚調整用絶縁層１８等の上には、共通電極８が形成されている。

また、上側基板２の外面上には、位相差板１１（１／４波長板）が配置されていると共に、位相差板１１の外面上には偏光板１２が配置されている。

以上に述べた反射領域Ｅ１１に対応する素子基板９１と、当該反射領域Ｅ１１に対応するカラーフィルタ基板９２とは液晶層４を介して対向している。そして、反射領域Ｅ１１に対応する液晶層４の厚さはｄ２に設定されている。

さて、以上の構成を有する反射領域Ｅ１１において反射型表示がなされる場合、液晶表示装置１００に入射した外光は、図４（ａ）及び（ｂ）に示す経路Ｒに沿って進行する。つまり、液晶表示装置１００に入射した外光は、反射電極５によって反射され観察者に至る。この場合、その外光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層６、共通電極８、及び画素電極１０等が形成されている領域を通過して、その画素電極１０の下側に位置する反射電極５により反射され、再度、画素電極１０、共通電極８、及び着色層６等を通過することによって所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

非着色部６１Ｇに入射した外光は、図４（ａ）に示す経路Ｒａに沿うこととなり、着色層６Ｇを通過することがない。このため、非着色部６１Ｇに入射した外光は、Ｇの色相を呈することがない。従って、非着色部６１Ｇのサブ画素ＳＧに占める面積の割合を大きくすれば、非着色部６１Ｇに入射する外光の量は多くなり、反射型表示を行う場合における画面表示のＧの色の光の量は減少する。

次に、Ｒ、Ｇ、Ｂの１つのサブ画素ＳＧ内における透過領域Ｅ１０の構成について説明する。

下側基板１上には、図４（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層５０が形成されている。ゲート絶縁層５０上には、パシベーション層５１が形成されている。パシベーション層５１上には、樹脂層１７が形成されている。上記したように、反射領域Ｅ１１に形成された樹脂層１７は、その表面上に微小な凹凸が形成されているのに対し、透過領域Ｅ１０に形成された樹脂層１７は、その表面上に微小な凹凸は形成されていない。即ち、透過領域Ｅ１０に形成された樹脂層１７の表面は略平坦性を有するように形成されている。樹脂層１７上には、画素電極１０が形成されている。また、下側基板１の外面上には位相差板１３が配置されていると共に、位相差板１３の外面上には偏光板１４が配置されている。また、偏光板１４の外面上にはバックライト１５が配置されている。

一方、Ｒ、Ｇ、Ｂの１つのサブ画素ＳＧ内における透過領域Ｅ１０に対応するカラーフィルタ基板９２の構成は次の通りである。上側基板２上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層６が形成されている。その各着色層６上には、共通電極８が形成されている。また、上側基板２の外面上には位相差板１１が配置されていると共に、位相差板１１の外面上には偏光板１２が配置されている。

以上に述べた透過領域Ｅ１０に対応する素子基板９１と、当該透過領域Ｅ１０に対応するカラーフィルタ基板９２とは液晶層４を介して対向している。また、透過領域Ｅ１０に対応する液晶層４の厚さｄ１は、反射領域Ｅ１１に対応する液晶層４の厚さｄ２より大きく設定されており、いわゆるマルチギャップ構造をなしている。

さて、以上の構成を有する透過領域Ｅ１０において透過型表示がなされる場合、バックライト１５から出射した照明光は、図４（ｂ）に示す経路Ｔに沿って進行し、ゲート絶縁層５０、パシベーション層５１、画素電極１０及び着色層６等を通過して観察者に至る。この場合、その照明光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層６を透過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

非着色部６２Ｇに入射した照明光は、図４（ｂ）に示す経路Ｔａに沿うこととなり、着色層６Ｇを通過することはない。このため、非着色部６２Ｇに入射した照明光は、Ｇの色相を呈することがない。従って、非着色部６２Ｇのサブ画素ＳＧに占める面積の割合を大きくすれば、非着色部６２Ｇに入射する照明光の量は多くなり、透過型表示を行う場合における画面表示のＧの色の光の量は減少する。

このように、非着色部６１Ｇの面積を調整することによって、反射型表示におけるＧの色の光の量を調整することができ、着色部６２Ｇの面積を調整することにより、透過型表示におけるＧの色の光の量を調整することができる。

次に、図５を参照して、Ｗに対応するサブ画素ＳＧの構成について説明する。

図５は、図２における切断線Ｃ−Ｃ’に沿った部分断面図であり、Ｗに対応するサブ画素ＳＧを含む断面構成を示す。なお、図５では、Ｗに対応するサブ画素ＳＧの断面構成と、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応するサブ画素ＳＧの断面構成との相違する部分の理解を容易とするため、その３色のうち、Ｇに対応するサブ画素ＳＧの断面構成も示す。また、図５において、Ｗに対応するサブ画素ＳＧをＳＧ（Ｗ）と、また、Ｇに対応するサブ画素ＳＧをＳＧ（Ｇ）と夫々略記する。さらに、以下では、上記で説明した要素については同一の符号を付し、その説明は簡略化又は省略する。

まず、Ｗのサブ画素ＳＧに対応する素子基板９１の構成について、Ｇのサブ画素ＳＧに対応する素子基板９１の構成と対比して説明する。

Ｗのサブ画素ＳＧに対応するカラーフィルタ基板９２の構成は次の通りである。上側基板２上には、セル厚調整用絶縁層１８が形成されていると共に、そのセル厚調整用絶縁層１８上には、共通電極８が形成されている。なお、Ｗに対応するサブ画素ＳＧには、上記したように白色の色材を用いた着色層は設けられていない。

以上に述べたＷのサブ画素ＳＧに対応する素子基板９１と、当該透過領域Ｅ１０に対応するカラーフィルタ基板９２は液晶層４を介して対向している。そして、Ｗのサブ画素ＳＧに対応する液晶層４の厚さは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各透過領域Ｅ１０に対応する液晶層４の厚さｄ１（≒ｄ２＋ｄ３）と同一の値に設定されている。

なお、Ｗのサブ画素ＳＧにおける透過型表示が行われる原理は、上記と略同様である。即ち、Ｗのサブ画素ＳＧにおいて透過型表示がなされる場合、バックライト１５から出射した照明光は、図５に示す経路Ｔに沿って進行し、ゲート絶縁層５０、パシベーション層５１、画素電極１０、共通電極８及びセル厚調整用絶縁層１８等を通過して観察者に至る。この場合、その照明光は、上記の要素を透過することにより所定の明るさを呈する。これにより、高輝度及び高コントラストの向上が図られている。

本実施形態に係る液晶表示装置１００では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各表示画素に、Ｗの表示画素を付加することで、高輝度及び高コントラストを実現している。ところで、Ｗの表示画素には色材がないため、Ｒ、Ｇ、Ｂの透過領域に対応する液晶層の厚さ（セル厚）と、Ｗの表示画素の透過領域に対応する液晶層の厚さ（セル厚）とを同一に設定するためには、Ｗの表示画素に対応する位置にセル厚調整用の透明樹脂層を設ける必要がある。また、マルチギャップ構造を有する半透過反射型の液晶表示装置１００では、透過領域と反射領域とで光学特性を均一にするために、反射領域にマルチギャップ用の樹脂層が形成されており、透過領域に対応する液晶層の厚さが、反射領域に対応する液晶層の厚さよりも大きく設定される。

なお、ここでいう透明とは、赤み、青み、黄色みがかってもよい。なぜならば、樹脂本来の有する色によって僅かに着色されることもあるからである。具体的には、ここでいう透明とは、ＣＩＥ色度図で（Ｘ、Ｙ）＝（０．３〜０．４、０．３〜０．４）の範囲にある色を示す。

Ｒ、Ｇ、Ｂ及びＷの各透過領域Ｅ１０に対応する液晶層４の厚さｄ１と、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各反射領域Ｅ１１に対応する液晶層４の厚さｄ２と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各反射領域Ｅ１１に対応するセル厚調整用絶縁層１８の厚さｄ３と、Ｗの各透過領域Ｅ１０に対応するセル厚調整用絶縁層１８の厚さｄ３と、各着色層６の厚さｄ３との関係は、ｄ１≒ｄ２＋ｄ３となるように設定されているのが好ましい。また、厚さｄ１を４μｍに設定し、また、厚さｄ２を２μｍに設定した場合には、厚さｄ３は約２μｍに設定されているのが好ましい。

[ホワイトバランスの調整の応用例]
次に、上述したサブ画素ＳＧの非着色部を利用して、ホワイトバランスの調整を行う方法について、図６に示すような画素配列構造を有する表示画素を例に述べる。なお、先に述べた液晶表示装置１００の構成の説明においては、サブ画素ＳＧは、２つの領域に分けられ、一方のみに反射電極５が形成されて反射領域を構成し、反射電極５が形成されない他方の領域が透過領域を構成している。これに対し、以下に説明する例では、図６に示すように、サブ画素ＳＧは、説明の便宜の為に、反射領域を構成する反射電極５が形成され、その反射電極５の中心部に形成された開口部が透過領域を構成するものとする。

図６に示す表示画素は、２行３列のサブ画素ＳＧを有し、２つのＲのサブ画素、２つのＧのサブ画素、１つのＢのサブ画素、１つのＷのサブ画素の６つのサブ画素より１単位が構成される。Ｂのサブ画素の数がＲやＧのサブ画素の数に比較して少ない理由は、人間の目においては、赤色や緑色を認識する感覚器官の数と比較して、青色を認識する感覚器官の数が少ないからである。そして、Ｂのサブ画素はＧやＲと比較して輝度情報をあまり担っておらず、色のバランスをとっているに過ぎないため、Ｗのサブ画素に代えることで格段に輝度を向上することができる。本発明において、１つの表示画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗで構成されており、従来よく用いられているＲ、Ｇ、Ｂで１つの表示画素を構成するものとは異なっている。そのため、本発明では、従来とは異なるレンダリングを用いて表示を行なっている。

図６に示す表示画素では、Ｂのサブ画素の数が、ＲやＧのサブ画素の数に比較して少ないので、表示画素全体から見ると、Ｂのサブ画素の面積は、ＲやＧのサブ画素の面積に比較して小さくなる。具体的には、表示画素は、ＲＧＢのサブ画素のうちのＢのサブ画素とＷのサブ画素の合計面積が、他の２色のサブ画素の各々の面積と略等しく構成されている。図６に示す表示画素では、一例として、表示画素は、前記ＲＧＢ及び透明の各色のサブ画素の面積の比率が２：２：１：１とされている。このような画素配列構造の表示画素を有する液晶表示装置において、白色表示を行う場合、Ｂの色の光が不足するので、黄色みがかった白色表示となる。

図６に示す表示画素のサブ画素ＳＧでは、非着色部６１Ｒ、６２Ｒが、Ｒのサブ画素ＳＧに設けられ、非着色部６１Ｇ、６２Ｇが、Ｇのサブ画素ＳＧに設けられている。ここで、非着色部とは、サブ画素ＳＧの表示領域において、着色層６が設けられていない部分のことを指す。また、非着色部６１は、反射電極５上に設けられた非着色部であり、非着色部６２は、開口部２０上に設けられた非着色部である。

先に述べたように、非着色部６１Ｇの面積を調整することによって、反射型表示におけるＧの色の光の量を調整することができ、着色部６２Ｇの面積を調整することにより、透過型表示におけるＧの色の光の量を調整することができる。また、Ｒのサブ画素ＳＧについても同様に、非着色部６１Ｒの面積を調整することによって、反射型表示におけるＲの色の光の量を調整することができ、着色部６２Ｒの面積を調整することにより、透過型表示におけるＲの色の光の量を調整することができる。

図６に示す表示画素の場合、先に述べたように、白色表示を行う際には、Ｂの色の光が不足するために、黄色がかった白色表示となる。そこで、Ｒ、Ｇのサブ画素に非着色部を設けることで、Ｂの色の光の減少分に対応して、Ｒ、Ｇの色の光の量を減少させる調整を行うことができる。このように、図６に示す表示画素の場合、Ｒ、Ｇのサブ画素に非着色部を設けることで、白色表示におけるホワイトバランスを所定の色温度の状態に調整することができ、白色表示における色付きを抑えることができる。

次に、Ｒ、Ｇのサブ画素ＳＧにそれぞれ設けられる非着色部６１、６２の面積の大きさについて説明する。図７は、一般的な液晶表示装置における、各色のサブ画素での印加電圧と透過率の関係を示すグラフである。この一般的な液晶表示装置は、ＲＧＢの各色のサブ画素より構成され、ノーマリーホワイトの液晶表示装置である。また、この一般的な液晶表示装置において、ＲＧＢの各色のサブ画素におけるセル厚は、すべて同じ一定の厚さとされる。図７において、横軸は、サブ画素における画素電極と共通電極の間に印加される印加電圧の大きさを示し、縦軸は、ＲＧＢの各色のサブ画素における光の透過率を示している。ここで、ＲＧＢのサブ画素の光の透過率は、液晶層４の液晶の配向状態によって決まる。

図７において、印加電圧を上げていくと、ある一定の電圧Ｖｃまでは、Ｒのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｂのサブ画素のそれぞれにおける光の透過率に変化はない。しかしながら、印加電圧が電圧Ｖｃよりも大きくなる場合、即ち中間調表示の場合、液晶層４の液晶の配向状態が変化し、Ｒのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｂのサブ画素のそれぞれにおける光の透過率もそれに伴い変化する。図７に示すように、印加電圧が電圧Ｖｃよりも大きくなる場合、各色のサブ画素における光の透過率を示す曲線（以下、単に「ＶＴカーブ」と称す）は急激に下がる特性を示す。即ち、各色のサブ画素における光の透過率は低下する。各色のサブ画素におけるＶＴカーブの下がり方の特性は、各色のサブ画素ごとに異なり、Ｒのサブ画素における透過率の低下が最も大きく、Ｂのサブ画素における透過率の低下が最も小さい。従って、印加電圧が電圧Ｖｃよりも大きくなる場合、各色のサブ画素の透過率は、高い順に、Ｂのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｒのサブ画素の順となる。この図７のグラフの特性から分かるように、中間調表示を含むいずれの場合であっても、Ｇのサブ画素の透過率は、Ｒのサブ画素の透過率よりも常に大きくなる。

なお、図７において、縦軸をサブ画素の光の反射率としても、サブ画素の光の反射率は、液晶層４の液晶の配向状態によって決まる値なので、縦軸をサブ画素の光の透過率とした場合と同様の特性を示す。従って、中間調表示を含むいずれの場合であっても、Ｇのサブ画素の反射率は、Ｒのサブ画素の反射率よりも常に大きくなる。

以上のことから、透過型表示及び反射型表示のいずれの場合であっても、Ｇの色の光は、Ｒの色の光よりも、常に明るくなることが分かる。従って、ホワイトバランスを調整する場合には、Ｇの色の光の減少量は、Ｒの色の光の減少量よりも大きくされるのが好適であるため、Ｇのサブ画素ＳＧに設けられる非着色部６１Ｇ、６２Ｇの面積は、Ｒのサブ画素ＳＧに設けられる非着色部６１Ｒ、６２Ｒの面積よりもそれぞれ大きくされる。これにより、中間調表示を含むいずれの場合であっても、より適切なホワイトバランスの調整を行うことができる。

次に、Ｒ、Ｇのサブ画素ＳＧに対する非着色部の割合の具体的な範囲について述べる。図８は、一般的なＲＧＢの画素配列構造、即ち、表示画素がＲＧＢ１つずつのサブ画素より構成される場合における非着色部を設ける一例を示している。図８に示す一般的なＲＧＢの画素配列構造の場合、適切な白色表示を行うためには、サブ画素の面積に対する非着色部全部を合わせた面積の割合は、Ｒのサブ画素においては１８％、Ｇのサブ画素においては４４％、Ｂのサブ画素においては１３％とされるのが好適である。図６に示す表示画素について、Ｒ、Ｇの同色のサブ画素２つで１つのサブ画素とし、Ｗのサブ画素とＢのサブ画素を１つのＢのサブ画素としてみると、表示画素は、一般的なＲＧＢの画素配列構造と同様、ＲＧＢ１つずつのサブ画素より構成されるとみることができる。また、このようにみると、Ｂのサブ画素は、サブ画素の面積の５０％の面積の非着色部を有するとみることができる。従って、先に述べた、一般的なＲＧＢの画素配列における適切な白色表示を行うためのサブ画素の面積に対する非着色部の面積の割合を考慮すると、図６に示す表示画素における適切な白色表示を行うために必要なＲ、Ｇのサブ画素における非着色部６１、６２の面積の割合の上限は、大きければ大きいほどよい。

適切な白色表示を行うために必要なＲ、Ｇのサブ画素における非着色部の面積の割合の下限としては、Ｒのサブ画素ＳＧに対する非着色部の面積の割合は、Ｒのサブ画素ＳＧ全体の面積の１０％とされ、Ｇのサブ画素ＳＧに対する非着色部の面積の割合は、Ｇのサブ画素全体の面積の３０％とされるのが好適である。反射型表示を行う場合を考えてみると、例えば、反射電極５の面積がサブ画素の面積の３５％だとすると、Ｒのサブ画素ＳＧにおいて、非着色部が占める割合は３５％×１０％＝３．５％となり、Ｇのサブ画素ＳＧにおいて、非着色部が占める割合は３５％×３０％＝９．５％となる。この場合の白色表示の色度を、図９に示す国際照明委員会（ＣＩＥ）の色度図の座標Ｐとして示す。Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの色度図におけるＸ座標を夫々、Ｘ（Ｒ）、Ｘ（Ｇ）、Ｘ（Ｂ）、Ｘ（Ｗ）とし、Ｙ座標を夫々、Ｙ（Ｒ）、Ｙ（Ｇ）、Ｙ（Ｂ）、Ｙ（Ｗ）とすると、白色表示は、全色を点灯した場合の表示になるので、座標Ｐは（Ｘ、Ｙ）＝（Ｘ（Ｒ）＋Ｘ（Ｇ）＋Ｘ（Ｂ）＋Ｘ（Ｗ）、Ｙ（Ｒ）＋Ｙ（Ｇ）＋Ｙ（Ｂ）＋Ｙ（Ｗ））と表すことができる。例えば、Ｒのサブ画素ＳＧに非着色部を設け、Ｒの色の着色層が存在している部分が半分になったとすると、座標ＰのＸ座標は、Ｘ（Ｒ）／２＋Ｘ（Ｇ）＋Ｘ（Ｂ）＋Ｘ（Ｗ）で表すことができる。このようにして、図６に示す表示画素の座標Ｐを求めると、およそ（Ｘ、Ｙ）＝（０．３４、０．３９）となる。白色表示として遜色のない表示とされる範囲は、（Ｘ、Ｙ）＝（０．３〜０．４、０．３〜０．４）となるので、図６に示す表示画素では、遜色のない白色表示を行うことができることが分かる。

以上述べたように、表示画素が、２つのＲのサブ画素、２つのＧのサブ画素、１つのＢのサブ画素、１つのＷのサブ画素より構成される図６に示す表示画素の画素配列構造では、Ｒのサブ画素ＳＧ及びＧのサブ画素ＳＧにおいて、開口部２０即ち透過領域と、反射電極５即ち反射領域に対し、それぞれ非着色部６１、６２が設けられている。これにより、透過型表示及び反射型表示のどちらの場合においても、白色表示におけるホワイトバランスを所定の色温度の状態に設定することができ、白色表示における色付きを抑えることができる。

［変形例］
上記の実施形態では、サブ画素ＳＧ毎に反射電極５を形成し、反射電極５が形成された領域を反射領域、反射電極５が形成されていない開口部２０を透過領域としているが、本発明の適用はこの態様には限定されない。例えば、図１０に示すように、開口部を有するように反射電極５を形成するのではなく、先の液晶表示装置１００の構成で述べたように、サブ画素ＳＧを２つの領域に分け、一方のみに反射電極５を形成し、他方には反射電極５を形成しないこととしてもよい。この場合、反射電極５を形成した領域が反射領域となり、反射電極を形成していない領域が透過領域となる。この場合においても、Ｒ、Ｇのサブ画素ＳＧのそれぞれにおける２つの領域に非着色部６１、６２を設けることにより、Ｒ、Ｇの色の光の割合を減らすことができ、白色表示におけるホワイトバランスを所定の色温度の状態に設定することができる。

また、上述した図６に示す表示画素の画素配列構造の例では、Ｂのサブ画素の面積が、他の色のサブ画素に比較して小さい場合について述べたが、Ｂのサブ画素に限らず、他の色のサブ画素の面積が小さい場合にも、本発明の手法を用いることができるのは言うまでもない。この場合、当該小さいサブ画素の面積を有する色以外の色のサブ画素に、非着色部を設けることで、白色表示におけるホワイトバランスを所定の色温度の状態に設定することができる。

[電子機器]
次に、本実施形態に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器の具体例について図１１を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る液晶表示装置１００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１１（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、本実施形態に係る液晶表示装置１００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１１（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本実施形態に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本実施形態に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器としては、図１１（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１１（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

本実施形態に係る液晶装置の構成を模式的に示す平面図。 本実施形態のＲ、Ｇ、Ｂ及びＷを含む１つの画素構成を示す平面図。 本実施形態のＲ、Ｇ、Ｂの各サブ画素の構成を示す平面図。 図３における切断線Ａ−Ａ’及び切断線Ｂ−Ｂ’に沿った部分断面図。 図３における切断線Ｂ−Ｂ’に沿った部分断面図。 表示画素の画素配列構造の一例を示す図である。 一般的な液晶表示装置における印加電圧と透過率の関係を示すグラフである。 一般的な画素配列構造の一例を示す図である。 白色表示の色度の座標を示す色度図である。 サブ画素の構成の変形例を示す図である。 本実施形態の液晶表示装置を適用した電子機器の例を示す図である。

符号の説明

４ 液晶層、 ５ 反射電極、 ６ 着色層、 １０ 画素電極、 ＳＧ サブ画素、
ＢＭ 黒色遮光層、 １００ 液晶表示装置。

Claims (14)

1. ２つずつのＲ、Ｇのサブ画素と１つずつのＢ、Ｗのサブ画素を１単位として構成される
   表示画素と、
   前記ＲＧＢのサブ画素に形成された着色層と、を有し、
   前記Ｒ、Ｇのサブ画素には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成され、Ｂのサブ画素には、前記非着色部が形成されていないことを特徴とする電気光学装置。
2. 前記表示画素は、前記Ｂのサブ画素と前記Ｗのサブ画素の合計面積が、前記Ｒのサブ画
   素２つの面積と略等しく、且つ前記Ｇのサブ画素２つの合計面積と略等しく構成されてな
   ることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記各色のサブ画素は、透過領域と反射領域を備え、
   前記非着色部は、前記Ｒ、Ｇのサブ画素の透過領域に形成されてなることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記各色のサブ画素は、透過領域と反射領域を備え、
   前記非着色部は、前記Ｒ、Ｇのサブ画素の反射領域に形成されてなることを特徴とする
   請求項１又は２のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記非着色部は、前記Ｒ、Ｇのサブ画素の透過領域にも形成されてなることを特徴とす
   る請求項４に記載の電気光学装置。
6. 前記Ｇのサブ画素の透過領域における非着色部の面積は、前記Ｒのサブ画素の透過領域
   における非着色部の面積よりも大きく形成されてなることを特徴とする請求項３又は５に
   記載の電気光学装置。
7. 前記Ｇのサブ画素の反射領域における非着色部の面積は、前記Ｒのサブ画素の反射領域
   における非着色部の面積よりも大きく形成されてなることを特徴とする請求項４又は５に
   記載の電気光学装置。
8. 前記ＲＧＢ及びＷのサブ画素を用いて表示された白色表示の色度は、ＣＩＥ色度図の座
   標（Ｘ、Ｙ）＝（０．３〜０．４、０．３〜０．４）の範囲内となることを特徴とする請
   求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気光学装置。
9. 前記Ｒのサブ画素における前記非着色部は、前記Ｒのサブ画素の面積の１０％以上の面
   積を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電気光学装置。
10. 前記Ｇのサブ画素における前記非着色部は、前記Ｇのサブ画素の面積の３０％以上の面
    積を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電気光学装置。
11. 前記表示画素は、複数配列されてなり、
    １つの前記表示画素における前記ＲＧＢの各色のサブ画素は、前記１つの表示画素の周辺
    の前記表示画素における同一色相の前記サブ画素にも前記１つの表示画素内の前記サブ画
    素の表示に寄与する階調信号を重畳して印加して表示を行なうことを特徴とする請求項１
    乃至１０のいずれか１項に記載の電気光学装置。
12. Ｗのみのサブ画素及び１色のサブ画素を１単位として構成される表示画素と、
    前記１色のサブ画素に形成された着色層と、を有し、
    前記１色のサブ画素には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成されてなることを特徴とする電気光学装置。
13. 少なくともＷのサブ画素及びＲＧＢの各色のサブ画素を１単位として構成される表示画素と、
    前記ＲＧＢの各色のサブ画素に形成されたＲＧＢの各色の着色層と、を有し、
    前記ＲＧ色のサブ画素には、前記着色層の存在しない部分たる非着色部が形成され、Ｂのサブ画素には、前記非着色部が形成されていないことを特徴とする電気光学装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の電気光学装置を表示部に備えることを特徴と
    する電子機器。

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