JP5701139B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、表示装置に関する。

外光の反射率を制御することによって画像を表示する反射型の表示装置や、背面に配置されたバックライトからの光の透過率を制御することによって画像を表示する透過型の表示装置が知られている。また、反射型の表示装置と透過型の表示装置の双方の利点を併せ持つ表示装置として、例えば、反射領域と透過領域とを含む画素を備えた半透過型の表示装置も提案されている。

そして、カラー液晶表示装置などの表示装置にあっては、色再現範囲の拡大や高輝度化に伴い、表示画素を、３原色を表示する副画素の他に更に他色（白色、シアン等）を表示する副画素を加えた組から構成することも提案されている。

例えば、特許第３１６７０２６号公報に開示されたカラー画像表示装置は、入力信号から加色３原色法における３種類の色信号を生成する手段と、これらの３色相の色信号より各々同比率にて加色して得られる補助信号を生成し、補助信号と、補助信号を３色相の信号から減算した３種類の色信号の計４種の表示信号を表示器に供給する手段を有する。尚、３種類の色信号によって赤色表示副画素、緑色表示副画素及び青色表示副画素が駆動され、補助信号によって白色表示副画素が駆動される。

特許第３１６７０２６号公報

例えば、カラー表示の反射型の表示装置の場合には、外光照度が低くなると表示画像の輝度も低くなる。このような場合、画像の視認性の観点からは、彩度は低く抑えてより輝度が高い画像を表示するほうが好ましい。一方、外光照度が充分高い場合には表示画像の輝度を充分確保することができるので、輝度および彩度が高い画像を表示するほうが好ましい。このように、外光照度に応じて彩度と輝度の関係を調整して視認性に優れた画像を表示することができる表示装置が求められている。

従って、本開示の目的は、外光照度に応じて彩度と輝度の関係を調整して視認性に優れた画像を表示することができる表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本開示に係る表示装置は、
加法混色用副画素と輝度調整用副画素とを含む画素が２次元マトリクス状に配列されて成る表示部、及び、
輝度調整用副画素における最大階調の輝度を外光照度に応じて制御する信号制御部、
を備えている表示装置である。

本開示に係る表示装置にあっては、輝度調整用副画素における最大階調の輝度を外光照度に応じて制御する信号制御部を備えている。これによって、外光照度に応じて彩度と輝度の関係が調整された画像を表示することができるので、視認性に優れた画像を表示することができる。

図１は、第１の実施形態に係る表示装置の模式的な斜視図である。 図２は、第（ｍ，ｎ）番目の画素を含む部分の表示部の模式的な回路図である。 図３は、第（ｍ，ｎ）番目の画素を含む部分の表示部における各種構成要素の配置を説明するための模式的な平面図である。 図４は、図３のＡ−Ａで示す線において表示部を切断したときの模式的な断面図である。 図５は、信号制御部の模式的なブロック図である。 図６の（Ａ）は、最大階調において輝度調整用副画素の画素電極に印加される電圧と外光照度の値との関係、及び、表示部の色域のＮＴＳＣ比と外光照度の値との関係を説明するための、模式的なグラフである。図６の（Ｂ）は、輝度調整用副画素の画素電極に印加される電圧と外光反射率との関係を説明するための模式的なグラフである。 図７は、第２の実施形態に係る表示装置について、第（ｍ，ｎ）番目の画素を含む部分の表示部における各種構成要素の配置を説明するための模式的な平面図である。 図８の（Ａ）は、最大階調において輝度調整用副画素の画素電極に印加される電圧と外光照度の値との関係、及び、表示部の色域のＮＴＳＣ比と外光照度の値との関係を説明するための、模式的なグラフである。図８の（Ｂ）は、外光照度が変化したときの色度変化を説明するための模式的なグラフである。

以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示に係る表示装置の全般に関する説明
２．第１の実施形態
３．第２の実施形態（その他）

［本開示に係る表示装置の全般に関する説明］
本開示に係る表示装置にあっては、反射型の表示部や透過型の表示部の他、両者の特徴を併せ持った半透過型の表示部も用いることができる。これらの表示部として、液晶表示パネルなどの表示パネルを挙げることができる。あるいは又、自発光型の表示部を用いることもできる。自発光型の表示部として、エレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネル等を挙げることができる。

輝度調整用副画素における最大階調の輝度を外光照度に応じて制御する信号制御部は、例えば、外光の強度を測定する光センサや、光センサからの出力に基づいて最大階調の輝度を規定する電圧の値を制御するといった信号制御回路から構成することができる。光センサとして、フォトダイオードやフォトトランジスタといった周知のセンサを用いることができる。また、信号制御回路は、演算回路、Ｄ／Ａコンバータ、電圧発生回路などといった周知の回路から構成することができる。これらの回路は、周知の回路素子を用いて構成することができる。

上述したように、表示部は、反射型、透過型または半透過型の表示部である構成とすることができる。中でも、反射型または半透過型の表示部を用いた構成の表示装置にあっては、外光照度に応じて視認性に優れた画像を表示することができる。

本開示に係る表示装置において、画素は加法混色用副画素を含む。通常、異なる３原色の加法混色によってカラー表示を行うので、画素が、加法混色用副画素として、第１原色（例えば赤色）を表示する第１副画素、第２原色（例えば緑色）を表示する第２副画素、及び、第３原色（例えば青色）を表示する第３副画素を含む構成を挙げることができる。但し、画素に含まれる加法混色用副画素の数は３に限るものではない。例えば、色再現性を拡張するための第４原色を表示する第４副画素などを含む構成や、これに加えて更に第５原色を表示する第５副画素を含む構成とすることができる。あるいは又、表示することができる色域を２色の加法混色に留めた構成として、画素が、加法混色用副画素として２つの副画素を含む構成とすることもできる。尚、「原色」とは、通常は他の色の混色で得られない色を意味するが、本開示においては必ずしもこれに限定されるものではない。

上述した好ましい構成を含む本開示に係る表示装置にあっては、輝度調整用副画素における最大階調の輝度は、外光照度が高くなるにつれて低くなるように制御される構成とすることができる。尚、例えば、外光照度が或る第１規準値より低い場合には輝度調整用副画素における最大階調の輝度が設計上の最大値となるようにする構成であってもよいし、外光照度が或る第２基準値（但し、第２基準値＞第１基準値）より高い場合には輝度調整用副画素における最大階調の輝度が設計上の最小値となるようにする構成であってもよい。

上述した各種の好ましい構成を含む本開示に係る表示装置にあっては、輝度調整用副画素の階調は、加法混色用副画素の輝度情報を表す信号に基づいて制御される構成とすることができる。例えば、加法混色用副画素として、第１副画素、第２副画素、及び、第３副画素を含む場合には、それぞれに対応する３種の信号に基づいて生成された輝度情報を表す信号によって制御される構成とすることができる。この場合において、輝度情報を表す信号は、Ｙ刺激値を表す信号である構成とすることができる。Ｙ刺激値は、国際照明委員会（Commission Internationale de L'eclairage：ＣＩＥ）が規定するＸＹＺ表色系などにおいて輝度値を意味し、例えば、等色式における原刺激の量Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれに所定の係数を加えて加算することによって算出することができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本開示に係る表示装置にあっては、輝度調整用副画素は加法混色用副画素が表示する色よりも彩度が低い色を表示する構成とすることができる。この場合において、輝度調整用副画素は白色を表示する構成とすることができる。

あるいは又、上述した各種の好ましい構成を含む本開示に係る表示装置にあっては、輝度調整用副画素は加法混色用副画素が表示する色とは異なる色を表示する構成とすることができる。この場合において、輝度調整用副画素は黄色又はシアンを表示する構成とすることができる。

後述する各実施形態においては、アクティブマトリクス方式のカラー液晶表示パネルを表示部として用いる。

液晶表示パネルは、例えば、透明共通電極を備えたフロントパネル、画素電極を備えたリアパネル、及び、フロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料から成る。透過型の場合には、画素電極は透明な導電材料から成る構成とすればよい。また、反射型の場合には、画素電極は光を反射する材料から成る構成とすることができるし、あるいは又、画素電極とは独立した反射板を設けておき、画素電極は透明な導電材料から成る構成とすることもできる。半透過型においても同様である。

液晶表示パネルの動作モードは特に限定するものではない。例えば、所謂ＴＮ（Twisted Nematic）モードで駆動される構成であってもよいし、ＶＡ（Vertical Alignment）モードあるいはＩＰＳ（In-Plane Switching）モードで駆動される構成であってもよい。また、ノーマリーホワイト方式であってもよいしノーマリーブラック方式であってもよい。

より具体的には、フロントパネルは、例えば、ガラスから成る基板と、基板の内面に設けられた透明共通電極（例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）から成る）と、基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられている。そして、フロントパネルは、更に、オーバーコート層上に透明共通電極が形成された構成を有している。尚、必要な場合には、透明共通電極上に配向膜が形成される。

一方、リアパネルは、例えば、ガラスから成る基板と、基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される画素電極（例えば、ＩＴＯから成る）から構成されている。必要な場合には、画素電極を含む全面に配向膜が形成され、また、基板の外面に偏光フィルムや光学補償フィルムなどが設けられる。

液晶表示パネルを構成する各種の部材や材料は、周知の部材や材料から構成することができる。スイッチング素子として、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）といった３端子素子や、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）素子、バリスタ素子、ダイオード等の２端子素子を例示することができる。これらのスイッチング素子には、例えば行方向に延びる走査線や列方向に延びる信号線が接続されている。

表示部の形状は特に限定するものではなく、横長の矩形状であってもよいし縦長の矩形状であってもよい。表示部の画素（ピクセル）の数Ｍ×Ｎを（Ｍ，Ｎ）で表記したとき、例えば横長の矩形状の場合には（Ｍ，Ｎ）の値として、（６４０，４８０）、（８００，６００）、（１０２４，７６８）等の画像表示用解像度の幾つかを例示することができ、縦長の矩形状の場合には相互に値を入れ替えた解像度を例示することができるが、これらの値に限定するものではない。

表示部に光を照射する照明部を用いる場合には、周知の照明部を用いることができる。照明部の構成は、特に限定するものではない。一般に、照明部は、光源や導光板などといった周知の部材から構成することができる。

本明細書に示す各種の条件は、厳密に成立する場合の他、実質的に成立する場合にも満たされる。例えば、「赤色」とは実質的に赤色として認識されれば足り、「緑色」とは実質的に緑色として認識されれば足りる。「青色」、「白色」、「黄色」、「シアン」についても同様である。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本開示に係る表示装置に関する。

図１は、第１の実施形態に係る表示装置の模式的な斜視図である。

表示装置１は、加法混色用副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_Bと輝度調整用副画素１２Ａ_ADとを含む画素１２が２次元マトリクス状に配列されて成る表示部１０を備えている。表示部１０は反射型の表示部である。より具体的には、表示部１０は、反射型のカラー液晶表示パネルから成る。

また、表示装置１は、輝度調整用副画素１２_ADにおける最大階調の輝度を外光照度に応じて制御する信号制御部８０を備えている。信号制御部８０は、外光（環境光）の強さ（照度）を検出する光センサ８２と、光センサ８２からの出力などに基づいて制御を行う信号制御回路８１とを備えている。光センサ８２は例えばフォトダイオードから成り、光起電力効果によって、外光の強さに応じて光センサ出力（電圧）が変化する。尚、光センサ８２は、外光を受光することができ、且つ、表示部１０に表示される画像からの光の影響を受けない場所に配置されている。尚、図１においては、後述する図２に示す走査回路１０１の図示を省略した。

加法混色用副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_Bを、それぞれ、第１副画素１２Ａ_R、第２副画素１２Ａ_G、第３副画素１２Ａ_Bと呼ぶ場合がある。第１副画素１２Ａ_Rは第１原色として赤色を表示し、第２副画素１２Ａ_Bは第２原色として緑色を表示し、第３副画素１２Ａ_Bは第３原色として青色を表示する。一方、輝度調整用副画素１２Ａ_ADは、加法混色用副画素が表示する色よりも彩度が低い色を表示する。具体的には、輝度調整用副画素１２Ａ_ADは白色を表示する。

信号制御部８０の動作に基づいて、輝度調整用副画素１２_ADにおける最大階調の輝度は外光照度に応じて制御される。具体的には、輝度調整用副画素１２_ADにおける最大階調の輝度は、外光照度が高くなるにつれて低くなるように制御される。尚、輝度調整用副画素１２_ADの階調は、加法混色用副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_Bの輝度情報を表す信号に基づいて制御される。より具体的には、輝度情報を表す信号は、Ｙ刺激値を表す信号である。信号制御部８０の構成や動作については、後述する図５および図６を参照して、後で詳しく説明する。

尚、以下の記載において、加法混色用副画素と輝度調整用副画素の種類を限定せず単に「副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_B，１２Ａ_AD」などと表す場合がある。

説明の都合上、表示部１０の表示領域１１はＸ−Ｚ平面と平行であり、画像を観察する側が＋Ｙ方向であるとする。表示部１０は、図において＋Ｙ方向側のフロントパネル、−Ｙ方向側のリアパネル、フロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料等から構成されている。尚、図示の都合上、図１においては表示部１０を１枚のパネルとして表した。表示部１０は矩形状であり、画素１２が配列された表示領域１１も矩形状である。符号１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは表示部１０の辺を示す。後述する図１０に示す他の実施形態における表示部においても同様である。

表示領域１１には、行方向（図においてＸ方向）にＭ個、列方向（図においてＺ方向）にＮ個、合計Ｍ×Ｎ個の画素１２が配列されている。第ｍ列（但し、ｍ＝１，２・・・，Ｍ）、第ｎ行目（但し、ｎ＝１，２・・・，Ｎ）の画素１２を、第（ｍ，ｎ）番目の画素１２あるいは画素１２_(m,n)と表す。表示部１０の画素数（Ｍ，Ｎ）は、例えば（７６８，１０２４）である。他の実施形態における表示部においても同様である。

第１の実施形態にあっては、画素１２は、反射型の副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_B，１２Ａ_ADの組から構成されている。先ず、表示部１０の詳細について説明する。その後、信号制御部８０の構成や動作の詳細について説明する。

図２は、第（ｍ，ｎ）番目の画素を含む部分の表示部の模式的な回路図である。

表示装置１は、行方向に延び一端が走査回路１０１に接続されたＮ本の走査線２２、列方向に延び一端が信号制御回路８１に接続された４×Ｍ本の信号線２６、走査線２２と信号線２６とに接続され、走査線２２からの走査信号に応じて動作するトランジスタ（ＴＦＴ）を備えた反射型の副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_B，１２Ａ_ADを備えた表示装置である。

画素１２_(m,n)には、第ｎ行目の走査線２２（以下、走査線２２_nと表す場合がある）が接続される。副画素１２Ａ_Rには、第（４×ｍ−３）列目の信号線２６が接続され、副画素１２Ａ_Gには、第（４×ｍ−２）列目の信号線２６が接続される。また、副画素１２Ａ_Gには、第（４×ｍ−１）列目の信号線２６が接続され、副画素１２Ａ_ADには、第（４×ｍ）列目の信号線２６が接続される。尚、図面や以下の記載において「×」の表記を省略する場合がある。また、例えば、第（４×ｍ）列目の信号線２６を信号線２６_4mと表す場合がある。

図２に示す液晶容量ＬＣ₁は、フロントパネルに設けられた透明共通電極と、リアパネルに設けられた画素電極と、フロントパネルとリアパネル間に挟持されている液晶材料層とから成る。また、保持容量Ｃ₁は、画素電極などに導通する補助電極によって構成されている。尚、後述する図３および図４においては、補助電極の図示を省略した。

表示装置１には、表示すべきカラー画像に応じた入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bが外部から供給される。入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bは、それぞれ、赤色表示用、緑色表示用、青色表示用の信号である。信号制御回路８１の動作に基づいて、信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bから、副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_B，１２Ａ_ADを駆動するための映像信号ＶＳ_R，ＶＳ_G，ＶＳ_B，ＶＳ_ADが生成される。入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bと映像信号ＶＳ_R，ＶＳ_G，ＶＳ_B，ＶＳ_ADとの関係については、図５を参照して後ほど詳しく説明する。映像信号ＶＳ_Rによって副画素１２Ａ_Rが駆動され、映像信号ＶＳ_Gによって副画素１２Ａ_Gが駆動され、映像信号ＶＳ_Bによって副画素１２Ａ_Bが駆動され、映像信号ＶＳ_ADによって副画素１２Ａ_ADが駆動される。

尚、以下の記載において、入力信号の種類を限定せずに単に「入力信号ＶＤ」と表す場合がある。同様に、映像信号の種類を限定せずに単に「映像信号ＶＳ」と表す場合がある。

図３は、第（ｍ，ｎ）番目の画素を含む部分の表示部における各種構成要素の配置を説明するための模式的な平面図である。図４は、図３のＡ−Ａで示す線において表示部を切断したときの模式的な断面図である。

図４に示すように、表示部１０は、リアパネル２０、フロントパネル５０、及び、両パネル間に挟持されている液晶材料層４０を備えている。

フロントパネル５０は、例えばガラスから成る基板５１、基板５１の内面に設けられた透明共通電極５４（例えば、ＩＴＯから成る）、及び、基板５１の外面に設けられた１／４波長板６１と、１／４波長板６１を覆う偏光フィルム６２を備えている。後述する他の実施形態においても同様である。

基板５１の液晶材料層４０側には、それぞれ隣接する副画素の間に対応して配置されたブラックマトリックス５２と、ブラックマトリックス５２で囲まれた領域内に配置されたカラーフィルターと、ブラックマトリックス５２とカラーフィルターを含む全面を覆う透明共通電極５４と、透明共通電極５４を含む全面を覆う上部配向膜５５が設けられている。図４における参照番号５３_Rは赤色のカラーフィルターである。

尚、図３のＢ−Ｂで示す線において表示部を切断したときの模式的な断面図は、図４において、符号１２Ａ_Rを符号１２Ａ_Gと読み替え、赤色のカラーフィルター５３_Rを緑色のカラーフィルター５３_Gと読み替えればよい。同様に、図３のＣ−Ｃで示す線において表示部を切断したときの模式的な断面図は、図４において、符号１２Ａ_Rを符号１２Ａ_Bと読み替え、赤色のカラーフィルター５３_Rを青色のカラーフィルター５３_Bと読み替えればよい。同様に、図３のＤ−Ｄで示す線において表示部を切断したときの模式的な断面図は、図４において、符号１２Ａ_Rを符号１２Ａ_ADと読み替え、赤色のカラーフィルター５３_Rを白色のカラーフィルター（換言すれば、単なる透明なフィルター）５３_ADと読み替えればよい。

リアパネル２０は、例えば、ガラスから成る基板２１、基板２１の内面に形成されたＴＦＴから成るスイッチング素子、及び、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される画素電極（例えば、ＩＴＯから成る）とを備えている。

より具体的には、基板２１の液晶材料層４０側には、第１絶縁膜２３と第２絶縁膜２５とが積層して形成されている。基板２１と第１絶縁膜２３との間には、走査線２２が形成されている。第１絶縁膜２３と第２絶縁膜２５との間には、ＴＦＴを形成する半導体薄膜２４が形成されている。第２絶縁膜２５上には、信号線２６が形成されている。ＴＦＴの一方のソース・ドレイン電極には信号線２６の舌部が接続されている。他方のソース・ドレイン電極には、導通部２６Ａを介して、画素電極３０が接続されている。尚、導通部２６Ａは、例えば、信号線２６の形成にあわせて同時にパターンニングされて形成されている。

ＴＦＴは、走査線２２からの信号に従って動作するスイッチング素子として機能する。走査線２２からの走査信号に応じたＴＦＴの動作に基づいて、信号制御回路８１から信号線２６を介して、画素電極３０に映像信号ＶＳ_R，ＶＳ_G，ＶＳ_B，ＶＳ_ADが印加される。

第２絶縁膜２５の上には第１層間絶縁層２７が形成されている。第１層間絶縁層２７の副画素に対応する部分の表面には凹凸が形成されており、その凹凸上に、例えばアルミニウムが蒸着されて成る反射板２８が形成されている。反射板２８の上には第２層間絶縁層２９が形成されており、第２層間絶縁層２９の上に、画素電極３０が形成されている。そして、画素電極３０を含む全面を覆う下部配向膜３１が設けられている。

図３に示すように、画素電極３０は矩形状に形成されている。画素電極３０は、図３と図４に示すように、絶縁層２９，２７を貫くコンタクトを介して導通部２６Ａに接続されている。

液晶材料層４０は下部配向膜３１と上部配向膜５５とに接する。これらの配向膜３１，５５によって、電界が印加されていない状態における液晶分子の分子軸の方向が規定される。

図４に示す透明共通電極５４には、図２に示す電圧Ｖ_com（例えば０［ボルト］)が印加される。従って、画素電極３０と透明共通電極５４との間に形成される電界の強さは、画素電極３０に印加される電圧（即ち、映像信号ＶＳ）によって制御される。そして、画素電極３０と透明共通電極５４との間に形成される電界によって液晶材料層４０を構成する液晶分子の配向状態が制御される。

図４において符号ｄ₁で表す液晶材料層４０の厚さは、図示せぬスペーサ等によって所定の値に保持されている。液晶材料層４０は、電圧が印加されていないときに１／４波長板として機能し、印加される電圧の絶対値が大きくなるほど１／４波長板としての機能の強さが弱まる。印加される電圧の絶対値が或る程度大きければ、液晶材料層４０は単なる透明層として機能する。

外光は偏光フィルム６２を通過して直線偏光となり、次いで、１／４波長板６１に入射して位相が１／４波長ずれた状態で、液晶材料層４０に入射する。

液晶材料層４０に電圧が印加されていないときには、液晶材料層４０を透過する際に光の位相は更に１／４波長ずれる。そして、その状態で光は反射板２８に達して反射する。反射した光は、液晶材料層４０を透過する際に位相が更に１／４波長ずれる。そして、その状態で１／４波長板６１に入射する。１／４波長板６１を透過し、偏光フィルム６２に入射する光の位相差の合計は１波長となる。これは位相のずれがないことを意味し、光はそのまま偏光フィルム６２を透過して観察者側に出射し、副画素の輝度が高い状態となる。

一方、充分な値の電圧が印加されて液晶材料層４０が単なる透明層として機能する場合、液晶材料層４０を透過する際に光の位相は変化しない。上述したように、外光は偏光フィルム６２を通過して直線偏光となり、次いで、１／４波長板６１に入射して位相が１／４波長ずれた状態で、液晶材料層４０に入射する。反射板によって反射した光が再度１／４波長板６１に入射する際には、位相のずれは１／４波長のままである。従って、反射した光が１／４波長板６１を透過して偏光フィルム６２に入射する際の位相差の合計は１／２波長となる。これは、９０度回転した直線偏光を意味するので、光の偏光方向と偏光フィルム６２の偏光軸とが直交する。光は観察者側に出射せず、副画素の輝度が低い状態となる。

以上説明したように、副画素の輝度（換言すれば、外光の反射率）は、液晶材料層４０に印加される電圧の絶対値が小さくなるほど高くなる。即ち、表示部１０はノーマリーホワイト方式で動作する。尚、ノーマリーブラック方式で動作する表示部を用いることもできる。その場合には、印加電圧と輝度との関係とが逆になることを考慮して制御を行えばよい。

次いで、信号制御部８０の構成や動作の詳細について説明する。

図５は、信号制御部８０の模式的なブロック図である。

上述したように、信号制御部８０は、外光の強さを検出する光センサ８２と、光センサ８２からの光センサ出力Ｓ１などに基づいて制御を行う信号制御回路８１とを備えている。

信号制御回路８１は、輝度調整用副画素入力信号生成部８３、Ｄ／Ａ変換部８４Ａ，８４Ｂ、及び、規準電圧生成部８５を備えている。これらは、論理回路や演算回路などから構成されており、周知の回路素子などを用いて構成することができる。信号制御回路８１を構成する各部および図２に示す走査回路１０１の動作タイミングは、図示せぬタイミングコントローラによって制御される。

輝度調整用副画素入力信号生成部８３は、表示すべきカラー画像に応じて外部から入力される入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bに基づいて、輝度調整用副画素１２_ADに対応する入力信号ＶＤ_ADを生成する。輝度調整用副画素１２_ADの階調は、加法混色用副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_Bのそれぞれに対応する３種の信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bに基づいて生成された信号ＶＤ_ADによって制御される。具体的には、３種の信号に基づいて生成された信号ＶＤ_ADは、Ｙ刺激値を表す信号である。

説明の都合上、入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bは、８ビットに離散化された０〜２５５階調であるとする。尚、離散化は８ビットに限定するものではなく、表示装置の設計等に応じて適宜選択すればよい。

輝度調整用副画素入力信号生成部８３には、入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bが入力される。輝度調整用副画素入力信号生成部８３は、入力信号ＶＤ_Rを刺激値Ｒ、入力信号ＶＤ_Gを刺激値Ｇ、入力信号ＶＤ_Bを刺激値Ｂとして、以下の式（１）に示すＹ刺激値を計算する。尚、式（１）に示す係数の値はｓＲＧＢ（standard RGB）の場合の一例であり、これに限定するものではない。

上述したように、Ｙ刺激値は、ＣＩＥが規定するＸＹＺ表色系などにおいて輝度値を意味する。Ｙ刺激値は、入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bがすべて０階調の場合には０となり、入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bがすべて２５５階調の場合には２５５となる。輝度調整用副画素入力信号生成部８３は、Ｙ刺激値を輝度調整用副画素の入力信号ＶＤ_ADとして出力する。入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bと同様に、入力信号ＶＤ_ADも０〜２５５階調の信号である。

次いで、映像信号ＶＳ_R，ＶＳ_G，ＶＳ_B，ＶＳ_ADについて説明する。

Ｄ／Ａ変換部８４Ａには、入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bが入力される。Ｄ／Ａ変換部８４Ａは、入力信号ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_Bの階調値に応じた電圧信号である映像信号ＶＳ_R，ＶＳ_G，ＶＳ_Bを出力する。

Ｄ／Ａ変換部８４Ａには、Ｄ／Ａ変換を行うための規準電圧として、電圧Ｖ_{REF_H}，Ｖ_{REF_L}が印加される。電圧Ｖ_{REF_H}は最大階調（２５５階調）における電圧を規定し、その値は例えば約０［ボルト］である。電圧Ｖ_{REF_L}は最小階調（０階調）における電圧を規定し、その値は例えば約４［ボルト］である。

実際には、液晶材料層４０を交流駆動するために、電圧Ｖ_{REF_L}などの極性は例えば表示フレーム毎に切り替えられる。説明の都合上、電圧の極性の反転は考慮しないで説明を行う。

Ｄ／Ａ変換部８４Ａが出力する映像信号ＶＳは、入力信号ＶＤの階調値が２５５に近づくほど電圧Ｖ_{REF_H}側の値となり、入力信号ＶＤの階調値が０に近づくほど電圧Ｖ_{REF_L}側の値となる。

Ｄ／Ａ変換部８４Ｂには、上述した入力信号ＶＤ_ADが入力される。Ｄ／Ａ変換部８４Ｂは、入力信号ＶＤ_ADの階調値に応じた電圧信号である映像信号ＶＳ_ADを出力する。但し、Ｄ／Ａ変換部８４Ｂでは、輝度調整用副画素１２_ADの最大階調の輝度を外光照度に応じて制御するために、外光照度に応じた制御が行われる。

Ｄ／Ａ変換部８５Ｂには、上述した電圧Ｖ_{REF_L}と、規準電圧生成部８５からの電圧Ｖ_{REF_Hval}が印加される。

規準電圧生成部８５には、光センサ８２から、外光照度に応じた光センサ出力Ｓ１が入力される。説明の都合上、光センサ出力Ｓ１の値は、外光照度に応じて増加し、例えば、外光照度が１×１０²［ルクス]であるときに或る第１基準値Ｌ₁に達し、外光照度が１×１０⁴［ルクス]であるときに或る第２基準値Ｌ₂に達するとする。

規準電圧生成部８５は、光センサ出力Ｓ１が第１基準値Ｌ₁以下である場合には、電圧Ｖ_{REF_Hval}の値を電圧Ｖ_{REF_H}と同様の約０［ボルト］とし、光センサ出力Ｓ１が第２基準値Ｌ₂を超える場合には、電圧Ｖ_{REF_Hval}の値を電圧Ｖ_{REF_L}と同様の約４［ボルト］とする。

また、光センサ出力Ｓ１が第１基準値Ｌ₁を超え且つ第２基準値Ｌ₂以下である場合、規準電圧生成部８５は、光センサ出力Ｓ１の値に応じて電圧Ｖ_{REF_Hval}の値を増加させる。この場合には、電圧Ｖ_{REF_Hval}の値は、外光照度に応じて電圧Ｖ_{REF_H}ないし電圧Ｖ_{REF_L}の間のいずれかの値となる。

Ｄ／Ａ変換部８４Ｂの動作は、電圧Ｖ_{REF_Hval}の値が外光照度に応じて制御される点を除く他、Ｄ／Ａ変換部８４Ａの動作と同様である。Ｄ／Ａ変換部８４Ｂが出力する映像信号ＶＳ_ADの電圧値は、入力信号ＶＤ_ADの階調値が２５５に近づくほど電圧Ｖ_{REF_Hval}側の値となり、入力信号ＶＤ_ADの階調値が０に近づくほど電圧Ｖ_{REF_L}側の値となる。

Ｄ／Ａ変換部８４Ｂにおいて最大階調（２５５階調）における電圧を規定する電圧Ｖ_{REF_Hval}の値は、上述したように外光照度に応じて制御される。これによって、輝度調整用副画素１２Ａ_ADの最大階調の輝度が外光照度に応じて制御される。

即ち、外光照度が１×１０²［ルクス]以下である場合には、電圧Ｖ_{REF_Hval}は、電圧Ｖ_{REF_H}と同様の電圧である。従って、副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_B，１２Ａ_ADは同一の条件で駆動されるので、最大階調値における外光の反射率に差は生じない。従って、基本的には、最大階調における各副画素の輝度は同様となる。

また、外光照度が１×１０²［ルクス]を超えかつ１×１０⁴［ルクス]以下の場合には、電圧Ｖ_{REF_Hval}は、外光照度に応じて電圧Ｖ_{REF_H}ないし電圧Ｖ_{REF_L}の間のいずれかの値となる。従って、外光照度が高くなるほど最大階調における輝度調整用副画素１２Ａ_ADの輝度は低下する。

そして、外光照度が１×１０⁴［ルクス]を超える場合には、電圧Ｖ_{REF_Hval}は、最小階調（０階調）を規定する電圧Ｖ_{REF_L}と同様の電圧である。従って、輝度調整用副画素１２Ａ_ADは、副画素１２Ａ_R，１２Ａ_G，１２Ａ_Bとは異なる条件で駆動される。最大階調においても輝度調整用副画素１２Ａ_ADの外光の反射率はほぼ０となるので、階調値に関わらず輝度調整用副画素１２Ａ_ADはほぼ黒表示状態となる。

以上説明したように、信号制御部８０の動作に基づいて、輝度調整用副画素１２_ADにおける最大階調の輝度は外光照度に応じて制御される。具体的には、輝度調整用副画素１２_ADにおける最大階調の輝度が、外光照度が高くなるにつれて低くなるように制御される。図６と図７を参照して説明する。

図６の（Ａ）は、最大階調において輝度調整用副画素の画素電極に印加される電圧と外光照度の値との関係、及び、表示部の色域のＮＴＳＣ比と外光照度の値との関係を説明するための、模式的なグラフである。図６の（Ｂ）は、輝度調整用副画素の画素電極に印加される電圧と外光反射率との関係を説明するための模式的なグラフである。図７は、表示装置の色域の変化を説明するための模式的なｘｙ色度図である。

図６の（Ａ）に示すように、外光照度Ｅｉが高くなるほど、最大階調における輝度調整用副画素１２_ADの画素電極３０に印加される電圧が高くなる。また、図６の（Ｂ）に示すように、輝度調整用副画素１２_ADの画素電極３０に印加される電圧が高くなると外光反射率が低下する。尚、図６の（Ｂ）において、縦軸は、最大反射率を１として正規化した任意単位である。

定性的には、白色といった明度が高く彩度が低い輝度調整用副画素による表示が加わると、表示される画像の輝度は高くなり、画像の彩度は低くなる。従って、いわゆるＮＴＳＣ比（１９７６ＵＣＳ色度図におけるＮＴＳＣ規格の三角形の色域の面積に対する比）も、最大階調における輝度調整用副画素１２_ADの画素電極３０に印加される電圧に応じて変化する。第１の実施形態においては、ＮＴＳＣ比は、外光照度が１×１０⁴［ルクス]を超えるときに４０％程度であり、外光照度が下がるにつれ低下し、外光照度が１×１０²［ルクス]以下の場合には５％程度となる。

従って、明所においては、輝度と彩度とをともに高くした画像を表示することができる。一方、暗所においては、彩度は低いがより輝度を高くした画像を表示することができる。このように、外光照度に応じて彩度と輝度の関係を調整して視認性に優れた画像を表示することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例である。第２の実施形態は、第１の実施形態に対し、輝度調整用副画素が表示する色が相違すると共に副画素の面積の設定が相違する。

第２の実施形態に係る表示装置の模式的な模式的な斜視図は、図１に示す表示部１０を表示部２１０と読み替え、表示装置１を表示装置２と読み替えればよい。また、第（ｍ，ｎ）番目の画素を含む部分の表示部２１０の模式的な回路図は、図２に示す回路図と同様である。

上述したように、画素は、加法混色用副画素として、第１原色として赤色を表示する第１副画素１２Ａ_R、第２原色として緑色を表示する第２副画素１２Ａ_G、及び、第３原色として青色を表示する第３副画素１２Ａ_Bを備えている。輝度調整用副画素１２Ａ_ADは、加法混色用副画素が表示する色とは異なる色を表示する。具体的には、輝度調整用副画素１２Ａ_ADは黄色を表示する。尚、輝度調整用副画素１２Ａ_ADはシアンを表示する構成とすることもできる。

図７は、第２の実施形態に係る表示装置について、第（ｍ，ｎ）番目の画素を含む部分の表示部における各種構成要素の配置を説明するための模式的な平面図である。

第２の実施形態においては、輝度調整用副画素１２_ADは黄色を表示する。従って、定性的には、輝度調整用副画素１２_ADが動作するときに画像の色は黄色側にシフトする。このため、加法混色用副画素による表示は、補色関係となる青色側にシフトするように設定されている。具体的には、図７に示すように、青色を表示する第３副画素１２Ａ_Bの大きさが、第１副画素１２Ａ_Rや第２副画素１２Ａ_Gよりも大きく設定されている。各副画素が画素に対して占める割合は、表示装置の設計に応じて適宜設定すればよい。

図７のＡ−Ａで示す線において表示部を切断したときの模式的な断面図は、図４に示す断面図と同様である。図７のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃは、第１の実施形態に説明したと同様に、図４に示す断面図を適宜読み替えればよい。図７のＤ−Ｄで示す線において表示部を切断したときの模式的な断面図は、符号１２Ａ_Rを符号１２Ａ_ADと読み替え、赤色のカラーフィルター５３_Rを黄色のカラーフィルター５３_ADと読み替えればよい。

信号制御部８０の動作は、第１の実施形態において説明した動作と同様である。黄色の輝度調整用副画素１２_ADは、第１の実施形態と同様に、輝度調整用副画素用の入力信号ＶＤ_ADによって駆動される。

図８の（Ａ）は、最大階調において輝度調整用副画素の画素電極に印加される電圧と外光照度の値との関係、及び、表示部の色域のＮＴＳＣ比と外光照度の値との関係を説明するための、模式的なグラフである。図８の（Ｂ）は、外光照度が変化したときの色度変化を説明するための模式的なグラフである。

第２の実施形態においては、ＮＴＳＣ比は、外光照度が１×１０⁴［ルクス]を超えるときに１５％程度であり、外光照度が下がるにつれ低下し、外光照度が１×１０²［ルクス]以下の場合には５％程度となる。

このように、第１の実施形態で説明したと同様に、明所においては、輝度と彩度とをともに高くした画像を表示することができる。一方、暗所においては、彩度は低いがより輝度を高くした画像を表示することができる。このように、外光照度に応じて彩度と輝度の関係を調整して視認性に優れた画像を表示することができる。

第２の実施形態においては、外光照度が高くなると、白表示の色相は青色方向に変化する。図８の（Ｂ）は、外光照度と、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系に基づく色度座標の変化との関係を示す。図８の（Ｂ）のグラフに示すように、外光照度Ｅｉが高くなると、色座標は、＋ａ^*方向かつ−ｂ^*方向に変化する。

一般に、反射型の液晶表示パネルは、構成材料の関係で白表示が黄色を帯びるといった傾向を示す。カラーフィルターにおける分光透過率などを調整することによってこのような傾向を補正することもできるが、光の利用効率が低下するといった問題も生ずる。第２の実施形態によれば、外光照度が高い場合には白表示の色相が青方向にシフトするので、白表示が黄色を帯びるといった傾向が目立ちにくくなるといった利点も備えている。

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述した実施形態において、表示部を半透過型とすることもできる。半透過型とする場合には、例えば、各副画素が、反射領域と透過領域とを備えるようにすればよい。例えば、透過領域は、図４に示す第２層間絶縁層２９と反射板２８の一部を除去し、その部分における液晶材料層４０が１／２波長板として機能する厚さとなるようにすることで構成することができる。尚、リアパネルの外側（バックライト側）には、偏光フィルムの他、必要な光学補償フィルムを設けておけばよい。

なお、本開示の技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）加法混色用副画素と輝度調整用副画素とを含む画素が２次元マトリクス状に配列されて成る表示部、及び、
輝度調整用副画素における最大階調の輝度を外光照度に応じて制御する信号制御部、
を備えている表示装置。
（２）表示部は反射型または半透過型である上記（１）に記載の表示装置。
（３）輝度調整用副画素における最大階調の輝度は外光照度が高くなるにつれて低くなるように制御される上記（１）又は（２）に記載の表示装置。
（４）輝度調整用副画素の階調は加法混色用副画素の輝度情報を表す信号に基づいて制御される上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の表示装置。
（５）輝度情報を表す信号はＹ刺激値を表す信号である上記（４）に記載の表示装置。
（６）輝度調整用副画素は加法混色用副画素が表示する色よりも彩度が低い色を表示する上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の表示装置。
（７）輝度調整用副画素は白色を表示する上記（６）に記載の表示装置。
（８）輝度調整用副画素は加法混色用副画素が表示する色とは異なる色を表示する上記（１）に記載の表示装置。
（９）輝度調整用副画素は黄色又はシアンを表示する上記（８）に記載の表示装置。

１，２・・・表示装置、１０，２１０・・・表示部、１１・・・表示領域、１２・・・画素、１２Ａ_R・・・加法混色用副画素（第１副画素）、１２Ａ_G・・・加法混色用副画素（第２副画素）、１２Ａ_B・・・加法混色用副画素（第３副画素）、１２Ａ_AD・・・輝度調整用副画素、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ・・・辺、２０・・・リアパネル、２１・・・基板、２２・・・走査線、２３・・・第１絶縁膜、２４・・・半導体薄膜、２５・・・第２絶縁膜、２６・・・信号線、２６Ａ・・・導通部、２７・・・第１層間絶縁層、２８・・・反射板、２９・・・第２層間絶縁層、３０・・・画素電極、３１・・・下部配向膜、４０・・・液晶材料層、５０・・・フロントパネル、５１・・・基板、５２・・・ブラックマトリックス、５３_R，５３_G，５３_B，５３_AD・・・カラーフィルター、５４・・・透明共通電極、５５・・・上部配向膜、６１・・・１／４波長板、６２・・・偏光フィルム、８０・・・信号制御部、８１・・・信号制御回路、８２・・・光センサ、８３・・・輝度調整用副画素入力信号生成部、８４Ａ，８４Ｂ・・・Ｄ／Ａ変換部、８５・・・規準電圧生成部、ＬＣ₁・・・液晶容量、Ｃ₁・・・保持容量、ＶＤ_R，ＶＤ_G，ＶＤ_B，ＶＤ_AD・・・入力信号、ＶＳ_R，ＶＳ_G，ＶＳ_B，ＶＳ_AD・・・映像信号

Claims (4)

1. 加法混色用副画素と輝度調整用副画素とを含む画素が２次元マトリクス状に配列されて成る表示部、及び、
   輝度調整用副画素における最大階調の輝度を外光照度に応じて制御する信号制御部、
   を備え、
   前記輝度調整用副画素における最大階調の輝度は、前記外光照度が第１の明るさ以下である場合に最高の輝度になるように制御され、前記外光照度が前記第１の明るさよりも明るい第２の明るさを超える場合に最低の輝度になるように制御され、前記外光照度が前記第１の明るさを超えかつ前記第２の明るさ以下である場合に前記最高の輝度と前記最低の輝度との間の輝度で前記外光照度が高くなるにつれて低い輝度になるように連続的に制御され、
   輝度調整用副画素は加法混色用副画素が表示する色とは異なる色を表示し、
   前記輝度調整用副画素は黄色を表示し、
   前記加法混色用副画素は青色を表示する画素を含む複数色の画素からなり、
   前記青色を表示する画素の大きさは、前記加法混色用副画素に含まれる他の色の画素の大きさよりも大きい
   表示装置。
2. 表示部は反射型または半透過型である請求項１に記載の表示装置。
3. 輝度調整用副画素の階調は加法混色用副画素の輝度情報を表す信号に基づいて制御される請求項１に記載の表示装置。
4. 輝度情報を表す信号はＹ刺激値を表す信号である請求項３に記載の表示装置。
   

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