JP6891514B2

JP6891514B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP6891514B2
Application number: JP2017013357A
Authority: JP
Inventors: 荒井　則博; 則博荒井; 小林　君平; 君平小林; 水迫　亮太; 亮太水迫
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2037-01-27
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Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に透過表示と反射表示とを両立する半透過型液晶表示装置に関する。

屋外視認性を向上させる液晶表示装置として、透過モード及び反射モードの双方で画像を表示可能な半透過型液晶表示装置が知られている。この半透過型液晶表示装置は、液晶セル内部に設ける反射金属膜をパターニングして反射領域と透過領域とを形成し、１つの表示画素を反射領域と透過領域とに分割する。そして、反射領域と透過領域との割合を変えることにより、光学特性の最適化を図っている。さらに、反射領域に透明段差膜等を設けて反射領域と透過領域とのセルギャップを変え（マルチギャップ化）、光学特性の最適化を図っている。

このようなマルチギャップを有する液晶表示装置では、反射領域と透過領域との間に段差が形成されるため、この段差の境界に配向不良が生じ、光漏れが起こる。このため、コントラスト比が低下してしまう。また、コントラスト比の低下を防ぐために、その段差部分を遮光した場合には、有効開口率が低下してしまう。

また、セルギャップを変えるために反射領域に透明段差膜が必要となるため、透過型液晶表示装置などと比較して製造工程が増加してしまう。さらに、反射領域に透明段差膜を形成する際に、反射領域を一部分に集めて配置するなど、反射領域の配置にも制約が生じてしまう。特に、３００ｐｐｉ（pixels per inch）を超える高精細パネルにおいては上記影響が大きく、高精細パネルを半透過型にすることは非常に困難である。

特許第５０２９２６６号公報

本発明は、反射表示と透過表示とを両立させつつ、表示特性を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。

本発明の一態様に係る液晶表示装置は、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に充填された液晶層と、赤、緑、青、及び白をそれぞれ表示可能な第１乃至第４サブ画素を備え、前記第１乃至第４サブ画素の各々は、反射領域及び透過領域を有し、前記反射領域における液晶層の厚さと前記透過領域における液晶層の厚さとが同じである、画素と、前記サブ画素に対応するようにして前記第１基板に設けられたスイッチング素子と、前記反射領域に設けられ、前記スイッチング素子の上方に絶縁膜を介して設けられた反射膜と、前記反射領域及び前記透過領域に設けられ、前記反射膜の上方に絶縁膜を介して設けられた画素電極と、前記第１乃至第４サブ画素にそれぞれ対応するようにして前記第２基板に設けられた赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ、及び白フィルタと、前記第１基板の前記液晶層と反対側に設けられ、第１位相差板と、第１偏光板とを含む第１積層部材と、前記第２基板の前記液晶層と反対側に設けられ、第２位相差板と、光を拡散する拡散部材と、第２偏光板とを含む第２積層部材とを具備する。

本発明によれば、反射表示と透過表示とを両立させつつ、表示特性を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することができる。

第１実施形態に係る液晶表示装置のブロック図。第１実施形態に係る表示パネルの回路図。第１実施形態に係る表示パネルの平面図。第１実施形態に係る表示パネルの平面図。第１実施形態に係る表示パネルの平面図。図３のＡ−Ａ´線に沿った表示パネルの断面図。図３のＢ−Ｂ´線に沿った表示パネルの断面図。画素の配列例を示す概略図。画素の配列例を示す概略図。画素の配列例を示す概略図。画素の配列例を示す概略図。階調データの変換動作を説明する図。第１実施形態に係る液晶表示装置の仕様の一例を説明する図。第１実施形態に係る液晶表示装置の特性を説明する図。階調データの変換動作を説明する図。階調データの変換動作を説明する図。第２実施形態に係る表示パネルの平面図。図１７のＡ−Ａ´線に沿った表示パネルの断面図。図１７のＢ−Ｂ´線に沿った表示パネルの断面図。第２実施形態に係る液晶表示装置の仕様の一例を説明する図。第２実施形態に係る液晶表示装置の特性を説明する図。

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、重複説明は必要な場合にのみ行う。

［第１実施形態］
［１］液晶表示装置の全体構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置１０のブロック図である。液晶表示装置１０は、表示パネル１１、バックライト（照明装置）１２、走査ドライバ（走査線駆動回路）１３、信号ドライバ（信号線駆動回路）１４、共通電極ドライバ（共通電極駆動回路）１５、電圧発生回路１６、照度センサ１７、メモリ部１８、及び制御部１９を備える。

表示パネル１１は、複数のサブ画素がマトリクス状に配列された画素アレイを備える。後述するように、１つの表示要素（画素）は、赤、緑、青、及び白の４つのサブ画素から構成される。表示パネル１１には、それぞれがロウ方向（Ｘ方向）に延びる複数の走査線ＧＬと、それぞれがカラム方向（Ｙ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、サブ画素が配置される。

バックライト１２は、表示パネル１１の背面に光を照射する面光源である。バックライト１２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。

走査ドライバ１３は、複数の走査線ＧＬに接続される。走査ドライバ１３は、制御部１９から送られる垂直制御信号に基づいて、サブ画素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表示パネル１１に送る。

信号ドライバ１４は、複数の信号線ＳＬに接続される。信号ドライバ１４は、制御部１９から水平制御信号、及び表示データを受ける。信号ドライバ１４は、水平制御信号に基づいて、表示データに対応する階調信号（駆動電圧）を表示パネル１１に送る。

共通電極ドライバ１５は、共通電圧Ｖｃｏｍを生成し、この共通電圧Ｖｃｏｍを表示パネル１１に供給する。電圧発生回路１６は、液晶表示装置１０の動作に必要な各種電圧を生成して各回路に供給する。

照度センサ１７は、液晶表示装置１０の周囲環境の照度を測定する。照度センサ１７は、任意の位置に取り付けることが可能である。

メモリ部１８は、例えば揮発性メモリ、及び不揮発性メモリを備える。メモリ部１８は、制御部１９の作業領域として機能する。また、メモリ部１８は、制御部１９が実行する制御に用いられるプログラムを不揮発に記憶する。制御部１９は、メモリ部１８に格納されたプログラムを用いて、後述する制御を実行することができる。

制御部１９は、外部から映像データＤＡＴを受ける。制御部１９は、映像データＤＡＴに基づいて、各種制御信号を生成し、これら制御信号を各回路に送る。制御部１９は、データ変換部１９Ａ、及びパラメータ設定部１９Ｂを備える。

データ変換部１９Ａは、映像データＤＡＴを用いて、サブ画素の表示動作に必要な階調データを生成する。具体的には、映像データＤＡＴには、画素ごとに赤、緑、及び青の３色階調データが含まれる。データ変換部１９Ａは、赤、緑、及び青の３色階調データを、赤、緑、青、及び白の４色階調データに変換する。複数の画素は、４色階調データに基づいて駆動される。

パラメータ設定部１９Ｂは、照度センサ１７が測定した照度データを受ける。パラメータ設定部１９Ｂは、照度データ用いて、映像を表示するためのパラメータαを設定する。

［２］画素の回路構成
次に、表示パネル１１に含まれる画素の回路構成について説明する。図２は、図１に示した表示パネル１１の回路図である。図２では、４つのサブ画素を抽出して示している。

サブ画素２０は、スイッチング素子（アクティブ素子）２１、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２１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。

ＴＦＴ２１のソースは、信号線ＳＬに電気的に接続され、そのゲートは、走査線ＧＬに電気的に接続され、そのドレインは、液晶容量Ｃｌｃに電気的に接続される。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。

蓄積容量Ｃｓは、液晶容量Ｃｌｃに並列接続される。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、蓄積電極（蓄積容量線）と、これらに挟まれた絶縁膜とにより構成される。共通電極及び蓄積電極には、共通電極ドライバ１５により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。

［３］表示パネル１１の構成
次に、表示パネル１１の構成について説明する。本実施形態では、半透過型表示パネルを例に挙げて説明する。半透過型表示パネルは、外光を反射することによって画像を表示する反射領域と、バックライト光を透過することによって画像を表示する透過領域とを１つのサブ画素内に有する。

図３乃至図５は、第１実施形態に係る表示パネル１１の平面図である。図３は、ＴＦＴ基板側の構成を主として示した平面図であり、図４は、蓄積電極を抽出して示した平面図であり、図５は、ＣＦ基板側の構成を主として示した平面図である。図６は、図３乃至図５のＡ−Ａ´線に沿った表示パネル１１の断面図である。図７は、図３乃至図５のＢ−Ｂ´線に沿った表示パネル１１の断面図である。なお、図４及び図５において、一点鎖線で示した補助線は、サブ画素を区分けする境界を示している。

バックライト１２は、発光素子１２Ａ、及び導光部材１２Ｂを備える。発光素子１２Ａは、例えば白色ＬＥＤ（light-emitting diode）から構成される。導光部材１２Ｂは、発光素子１２Ａからの照明光を面光源として表示パネル１１に照射する。導光部材１２Ｂは、例えば、順に積層された反射シート、導光板、及び拡散シートを備える。

発光素子１２Ａは、高演色ＬＥＤで構成してもよい。高演色ＬＥＤは、自然光（太陽光）により近い白色光を発光できる。具体的には、高演色ＬＥＤのスペクトル（分光分布）は、青、緑、及び赤のそれぞれにおいて光強度のピークを有する。高演色ＬＥＤは、例えば、青色ＬＥＤに緑蛍光体及び赤蛍光体を組み合わせて構成される。高演色ＬＥＤを用いることで、液晶表示装置１０の表示特性を向上させることができる。

表示パネル１１は、スイッチング素子（ＴＦＴ）及び画素電極等が形成されるＴＦＴ基板３０と、カラーフィルタ等が形成されかつＴＦＴ基板３０に対向配置されるカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）３１とを備える。ＴＦＴ基板３０及びＣＦ基板３１の各々は、透明基板（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。ＴＦＴ基板３０は、バックライト１２に対向配置され、バックライト１２からの照明光は、ＴＦＴ基板３０側から表示パネル１１に入射する。

液晶層３２は、ＴＦＴ基板３０及びＣＦ基板３１間に充填される。具体的には、液晶層３２は、ＴＦＴ基板３０及びＣＦ基板３１と、シール材（図示せず）と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３０又はＣＦ基板３１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３２を構成する液晶材料は、ＴＦＴ基板３０及びＣＦ基板３１間に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。本実施形態の表示パネル１１は、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）型液晶を用いたＶＡモードである。すなわち、液晶層３２として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、液晶分子は、無電圧（無電界）時には基板面に対してほぼ垂直に配向する。ＶＡモードの液晶分子配列は、無電圧時に液晶分子の長軸（ダイレクタ）が垂直に配向し、電圧印加（電界印加）時に液晶分子のダイレクタが水平方向に向かって傾く。なお、液晶モードは、ホモジニアスモード又はＴＮ（Twisted Nematic）モードでも良いが、コントラスト比（白（最大輝度）／黒（最小輝度））を向上させる観点からは、ＶＡモードの方が最適である。

ＴＦＴ基板３０の液晶層３２側には、複数のサブ画素２０に対応するようにして、複数のＴＦＴ２１が設けられる。後述するように、ＴＦＴ２１は、走査線ＧＬに電気的に接続されたゲート電極と、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。ソース電極は、信号線ＳＬに電気的に接続される。

ＴＦＴ基板３０上には、それぞれがＸ方向に延びる複数のゲート電極３３が設けられる。Ｘ方向に並んだ１行分の複数のサブ画素２０は、１本のゲート電極３３を共有する。ゲート電極３３は、走査線ＧＬとして機能する。ゲート電極３３上及びＴＦＴ基板３０上には、ゲート絶縁膜３４が設けられる。

ゲート絶縁膜３４上には、複数のサブ画素２０に対応した数の複数の半導体層３５が設けられる。半導体層３５としては、例えばアモルファスシリコン層が用いられる。

１つの半導体層３５上及びゲート絶縁膜３４上には、Ｙ方向において互いに離間したソース電極３６Ａ及びドレイン電極３７Ａが設けられる。具体的には、ソース電極３６Ａは、半導体層３５の一部に重なるようにして、Ｙ方向に延びるように形成される。ドレイン電極３７Ａは、半導体層３５の一部に重なるようにして、ソース電極３６Ａと反対方向に延びるように形成される。図３に示すように、例えば、ソース電極３６Ａは、Ｙ方向に延びる延在部に比べて半導体層３５と重なる端部の幅が太いＴ字形状を有し、同様に、ドレイン電極３７Ａは、Ｙ方向に延びる延在部に比べて半導体層３５と重なる端部の幅が太い逆Ｔ字形状を有する。

ゲート絶縁膜３４上には、それぞれがＹ方向に延びる複数の信号線ＳＬが設けられる。信号線ＳＬは、Ｘ方向に隣接するサブ画素２０の境界部分に配置される。Ｙ方向に並んだ１列分の複数のサブ画素２０は、１本の信号線ＳＬに共通接続される。接続電極３６Ｂは、Ｘ方向に延びるようにしてゲート絶縁膜３４上に設けられ、ソース電極３６Ａと信号線ＳＬとを電気的に接続する。

ゲート絶縁膜３４上には、ドレイン電極３７Ａの端部に電気的に接続され、Ｙ方向に延びる接続電極３７Ｂが設けられる。接続電極３７Ｂは、例えば製造工程における合わせズレが発生した場合でも、画素電極４３との電気的接続を確実に補償するために、その端部の面積が大きくなっている。ソース電極３６Ａ、接続電極３６Ｂ、信号線ＳＬ、ドレイン電極３７Ａ、及び接続電極３７Ｂ上、かつゲート絶縁膜３４上には、絶縁膜３８が設けられる。

絶縁膜３８上には、蓄積電極３９が設けられる。図３の平面図が煩雑になるのを避けるために、蓄積電極３９を抽出して図４に示している。蓄積電極３９は、画素電極に部分的に重なってさえいれば、任意の形状にすることができる。蓄積電極３９と画素電極とが重なる面積が大きくなるにつれて、蓄積容量Ｃｓが大きくなる。蓄積電極３９には、後述する共通電極に印加される共通電圧と同じ電圧が印加される。蓄積電極３９は、サブ画素２０ごとに開口部３９Ａを有する。

蓄積電極３９上には、それぞれがＸ方向に延びる複数の反射膜４０が設けられる。反射膜４０は、液晶層３２側から入射する光を反射する。反射膜４０は、ＴＦＴ２１を覆うように配置される。これにより、ＴＦＴ２１は、反射膜４０によって遮光されるため、ＴＦＴ２１が誤動作するのを抑制できる。反射膜４０には、共通電極に印加される共通電圧と同じ電圧が印加される。

サブ画素２０のうち反射膜４０が設けられた領域が反射領域ＲＡとなり、それ以外の領域が透過領域ＴＡとなる。図３の構成例では、サブ画素２０は、中央部の透過領域ＴＡと、透過領域ＴＡの上下の２つの反射領域ＲＡ１、ＲＡ２とを備える。すなわち、サブ画素２０の反射領域ＲＡは、反射領域ＲＡ１、ＲＡ２を合計した領域である。本実施形態では、反射領域ＲＡ及び透過領域ＴＡの液晶層３２の厚さ（セルギャップ）を同じに（フラットギャップ化）している。セルギャップは、後述するスペーサ５７を用いることで、表示領域全体にわたって均一性が保持される。

本実施形態では、例えば、透過領域ＴＡの面積は、反射領域ＲＡの面積より大きい。また、反射領域ＲＡの面積は、透過領域ＴＡの面積の１割以上であることが望ましい。透過領域ＴＡによる表示（透過表示）を重視する場合は、反射膜４０は、ＴＦＴ２１を覆う最小の面積で形成される。これにより、透過領域ＴＡの面積を大きくできるので、透過による表示特性を向上できる。セルギャップは、透過表示が最適になるように設定することが望ましい。

反射膜４０、蓄積電極３９、及び絶縁膜３８上には、絶縁膜４１が設けられる。絶縁膜４１上には、Ｙ方向に延びる画素電極４３が設けられる。本実施形態のサブ画素２０は、概略、画素電極４３の領域に対応する。画素電極４３は、コンタクトプラグ４２を介して、接続電極３７Ｂの端部に電気的に接続される。コンタクトプラグ４２は、蓄積電極３９に設けられた開口部３９Ａを通る。

画素電極４３上には、液晶層３２の配向を制御する配向膜４４が設けられる。配向膜４４は、初期状態（液晶層３２に電圧を印加していない状態）において、液晶層３２の液晶分子を概略垂直に配向させる材料で構成される。

次に、ＣＦ基板３１側の構成について説明する。ＣＦ基板３１の液晶層３２側には、遮光用のブラックマトリクス（ブラックマスク、遮光膜ともいう）４５が設けられる。ブラックマトリクス４５は、Ｘ方向に隣接する２つのサブ画素２０の境界部に配置される。ブラックマトリクス４５は、色の異なるカラーフィルタ間の不要な光を遮蔽することで、コントラストを向上させる機能を有する。

ＣＦ基板３１上及びブラックマトリクス４５上には、複数のカラーフィルタ４６が設けられる。複数のカラーフィルタ（カラー部材）４６は、複数の赤フィルタ４６Ｒ、複数の白フィルタ４６Ｗ、複数の緑フィルタ４６Ｇ、及び複数の青フィルタ４６Ｂを備える。本実施形態のカラーフィルタは、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）に、さらに白（Ｗ）を加えて構成される。隣接した赤、白、緑、及び青の４色のセットが表示の単位（画素）となっており、１つの画素中の赤、白、緑、及び青のいずれか単色の部分はサブ画素（サブピクセル）と呼ばれる最小駆動単位である。ＴＦＴ２１及び画素電極４３は、サブ画素ごとに設けられる。赤、白、緑、及び青をそれぞれ表示可能なサブ画素を、２０Ｒ、２０Ｗ、２０Ｇ、及び２０Ｂと表記する。

赤フィルタ４６Ｒ、白フィルタ４６Ｗ、緑フィルタ４６Ｇ、及び青フィルタ４６Ｂは、Ｘ方向に沿って周期的に配置され、これらのセットがマトリクス状に配置されている。なお、本実施形態では、画素の配列として、ストライプ配列を例示しているが、もちろん他の配列を適用してもよい。画素の配列については、後述する。

カラーフィルタ４６及びブラックマトリクス４５上には、共通電極４７が設けられる。共通電極４７は、全画素に共通して平面状に形成される。共通電極４７には、共通電極ドライバ１５から共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。なお、カラーフィルタ４６及びブラックマトリクス４５上には、平坦性を向上させるために、透明な絶縁材料からなるオーバーコート膜（平坦化膜）が設けられていてもよい。

共通電極４７上には、複数の突起４８が設けられる。複数の突起４８はそれぞれ、複数のサブ画素（すなわち、複数の画素電極４３）に対応して設けられる。突起４８は、サブ画素（又は、画素電極４３）の中央付近に配置される。突起４８の形状は、例えば、円錐、先端が丸まった円柱、円錐台、又は上面が丸まった円錐台である。突起４８は、透明な樹脂から構成される。突起４８は、液晶層３２の配向を制御する。

本実施形態の液晶表示装置１０は、マルチドメイン方式が適用される。マルチドメイン方式では、１つのサブ画素を複数の領域（ドメイン）に分割し、複数の領域で液晶分子が傾く方向を変える。共通電極４７に形成された突起４８は、液晶分子が傾く方向を制御する。すなわち、複数の液晶分子は、突起４８を中心として放射状に傾く。マルチドメイン方式を採用することで、視野角依存性を大幅に低減でき、視野角を大きくできる。

共通電極４７及び突起４８上には、液晶層３２の配向を制御する配向膜４９が設けられる。配向膜４９は、初期状態（液晶層３２に電圧を印加していない状態）において、液晶層３２の液晶分子を概略垂直に配向させる材料で構成される。

液晶層３２の厚さ（セルギャップ）は、複数のスペーサ５７によって最適に設定される。スペーサ５７の数及び配置は、任意に設定可能である。スペーサ５７は、絶縁膜４１と共通電極４７との間に、これらに接するようにして配置される。スペーサ５７は、円柱形状を有し、透明な樹脂から構成される。

ＴＦＴ基板３０の液晶層３２と反対側には、位相差板５０、偏光板５１、拡散部材５２、及び輝度向上フィルム５３が順に積層される。ＣＦ基板３１の液晶層３２と反対側には、位相差板５４、拡散部材５５、及び偏光板５６が順に積層される。位相差板５０及び偏光板５１は、円偏光板を構成し、位相差板５４及び偏光板５６は、円偏光板を構成する。

偏光板（直線偏光子）５１、５６の各々は、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５１、５６の各々は、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。偏光板５１、５６は、互いの透過軸が直交するように、すなわち直交ニコル状態で配置される。

位相差板５０、５４の各々は、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５０、５４の各々は、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を透過する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５０、５４は、１／４波長板（λ／４板）から構成される。位相差板５０の遅相軸は、偏光板５１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。位相差板５４の遅相軸は、偏光板５６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５２、５５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５２、５５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５２、５５として拡散粘着材を用いた場合、拡散粘着材は、入射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。なお、拡散部材５５と位相差板５４との積層順序は逆でもよい。

拡散部材５５は、特に、反射膜４０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５５を用いることで、反射領域ＲＡにおける反射表示に関して、反射率及び視野角を向上させることができる。

輝度向上フィルム５３は、バックライト１２からの光の利用効率を向上させ、液晶表示装置１０の輝度を向上させる機能を有する。輝度向上フィルム５３は、反射型偏光フィルム、又はプリズムシートなどから構成される。輝度向上フィルム５３は、偏光板５１で吸収されるはずの光（偏光板５１の吸収軸に平行な光）をバックライト１２側に反射する。輝度向上フィルム５３によってバックライト１２側に反射された光は、バックライト１２によって反射されて再利用される。

（材料の例示）
ゲート電極３３、ソース電極３６Ａ、接続電極３６Ｂ、信号線ＳＬ、ドレイン電極３７Ａ、及び接続電極３７Ｂとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）のいずれか、又はこれらの１種類以上を含む合金等が用いられる。反射膜４０としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。蓄積電極３９、コンタクトプラグ４２、画素電極４３、及び共通電極４７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。ゲート絶縁膜３４、絶縁膜３８、及び絶縁膜４１は、透明な絶縁材料から構成され、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。

（画素の配列）
本実施形態では、１つの表示要素（画素）２２は、赤色（Ｒ）を表示するサブ画素２０Ｒ、白色（Ｗ）を表示するサブ画素２０Ｗ、緑色（Ｇ）を表示するサブ画素２０Ｇ、及び青色（Ｂ）を表示するサブ画素２０Ｂを備える。サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂはそれぞれ、赤フィルタ４６Ｒ、白フィルタ４６Ｗ、緑フィルタ４６Ｇ、及び青フィルタ４６Ｂによってカラー表示を行う。

図８乃至図１１は、画素２２の配列例を示す概略図である。図８乃至図１１では、画素２２を実線で囲んで示している。

図８は、ストライプ配列である。サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂは、Ｘ方向に周期的に配置される。各列には、同じ色のサブ画素が配置される。すなわち、サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂは、縦ストライプ状に配置される。サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂからなる１つの画素２２は、概略正方形になるように構成される。

図９に示した配列例では、奇数行と偶数行とでサブ画素の並びを変えている。例えば、奇数行では、サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂの順に配置され、偶数行では、サブ画素２０Ｇ、サブ画素２０Ｂ、サブ画素２０Ｒ、及びサブ画素２０Ｗの順に配置される。サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂからなる１つの画素２２は、概略正方形になるように構成される。

図１０に示した配列例では、サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂが２行２列に並べられる。そして、２行２列からなる画素２２がマトリクス状に配置される。サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂからなる１つの画素２２は、概略正方形になるように構成される。

図１１に示した配列例では、奇数行と偶数行とでサブ画素の並びを変えている。例えば、奇数行では、サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂの順に配置され、偶数行では、サブ画素２０Ｂ、サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、及びサブ画素２０Ｇの順に配置される。さらに、奇数行と偶数行とは、互いに１／２ピッチずれている。サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂからなる１つの画素２２は、概略正方形になるように構成される。

なお、カラーフィルタの配列例は、図８乃至図１１の配列に限定されず、行方向及び／又は列方向に隣接する４色のカラーフィルタで１つの表示要素を構成していればよい。また、サブ画素２０Ｒ、サブ画素２０Ｗ、サブ画素２０Ｇ、及びサブ画素２０Ｂの並びは、任意に設定可能である。

［４］動作
次に、上記のように構成された液晶表示装置１０の動作について説明する。本実施形態に係る液晶表示装置１０は、画素ごとに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色階調データを外部装置から受ける。そして、液晶表示装置１０は、３色階調データを、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、及び白（Ｗ）の４色階調データに変換した後、この４色階調データを用いて映像の表示を行うようにしている。赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色を“ＲＧＢ”と表記し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、及び白（Ｗ）の４色を“ＲＧＢＷ”と表記する場合がある。以下に、第１及び第２実施例に分けて、液晶表示装置１０の動作を説明する。

［４−１］第１実施例
制御部１９は、外部装置から映像信号ＤＡＴを受ける。映像信号ＤＡＴには、画素ごとに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色（ＲＧＢ）階調データ（階調値）ｄ_Ｒ、ｄ_Ｇ、ｄ_Ｂが含まれる。データ変換部１９Ａは、３色階調データｄ_Ｒ、ｄ_Ｇ、ｄ_Ｂを、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、及び白（Ｗ）の４色（ＲＧＢＷ）階調データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇ、Ｄ_Ｂ、Ｄ_Ｗに変換する。

３色階調データ（入力信号）ｄ_Ｒ、ｄ_Ｇ、ｄ_Ｂから４色階調データ（変換信号）Ｄ_Ｒ、Ｄ_Ｇ、Ｄ_Ｂ、Ｄ_Ｗへの変換は、データ変換部１９Ａにより、下記の式のように行われる。

Ｄ_Ｒ＝ｄ_Ｒ
Ｄ_Ｇ＝ｄ_Ｇ
Ｄ_Ｂ＝ｄ_Ｂ
Ｄ_Ｗ＝［ｄ_Ｒ・ｄ_Ｇ・ｄ_Ｂ／（Ｚ−１）^２］

“Ｚ”は、階調数である。括弧“［］”は、整数（整数化された値）、すなわち、整数化の演算を意味する。整数化は、小数点以下の値を切り捨てる演算、すなわち、括弧内の値を超えない最大の整数を算出する（例えば、［１．２］＝１）。また、整数化は、例えば、小数点以下の値を四捨五入する演算、又は、小数点以下の値を切り上げる演算であってもよい。なお、データ変換用の式やプログラムは、メモリ部１８に不揮発に格納される。

例えば６４階調（Ｚ＝６４）である場合、４色階調データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇ、Ｄ_Ｂ、Ｄ_Ｗは、図１２のように算出される。一例として、“（ｄ_Ｒ，ｄ_Ｇ，ｄ_Ｂ）→（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）”は、“（０，０，０）→（０，０，０，０）”、“（６３，０，０）→（６３，０，０，０）”、“（６３，６３，０）→（６３，６３，０，０）”、“（６３，６３，６３）→（６３，６３，６３，６３）”となる。

以下の説明における表示色は、サブ画素２０Ｒ、２０Ｗ、２０Ｇ、２０Ｂからなる画素２２が表示する色である。制御部１９は、画素２２が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）からなる光の三原色のいずれかを最大階調で表示する場合、白の階調をゼロにする。また、制御部１９は、画素２２がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）からなる色の三原色のいずれかを最大階調で表示する場合、白の階調をゼロにする。赤の最大階調は、“（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）＝（６３，０，０，０）”である。緑の最大階調は、“（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）＝（０，６３，０，０）”である。青の最大階調は、“（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）＝（０，０，６３，０）”である。シアンの最大階調は、“（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）＝（０，６３，６３，０）”である。マゼンタの最大階調は、“（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）＝（６３，０，６３，０）”である。イエローの最大階調は、“（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）＝（６３，６３，０，０）”である。換言すると、制御部１９は、１つの画素２２において、３色階調データ（入力信号）ｄ_Ｒ、ｄ_Ｇ、ｄ_Ｂの少なくとも１つがゼロである場合、白の階調をゼロにする。

また、制御部１９は、画素２２を基準にして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）からなる光の三原色の各々の色純度が低くなるにつれて、白の強度を大きくする。さらに、制御部１９は、画素２２を基準にして、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）からなる色の三原色の各々の色純度が低くなるにつれて、白の強度を大きくする。換言すると、画素２２を基準にして、原色（赤、緑、青、シアン、マゼンタ、及びイエローを含む）の各々の色純度が最も大きい（最大階調である）場合、Ｄ_Ｗ＝０となり、それ以外では、白が加えられる。また、ｘｙ色度図において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）からなる光の三原色の色度座標を直線で結んだ三角形のうち、原色（赤、緑、青、シアン、マゼンタ、及びイエロー）を表す周縁部では、白の階調が小さく、白色点（白座標）に近づくにつれて、白の階調が大きくなる。

白表示の場合、ＲＧＢＷがすべて最大階調、すなわち、“（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）＝（６３，６３，６３，６３）”である。

このような表示制御により、原色の色再現性を向上させつつ、白の強度を上げることができる。

図１３は、第１実施形態に係る液晶表示装置１０の仕様の一例を説明する図である。図１３では、カラーフィルタの構成（ＣＦ構成）、反射領域と透過領域との比率、カラーフィルタの色仕様（ＣＦ色仕様）、及び液晶層厚（セルギャップ）を示している。第１比較例は、ＲＧＢ３色のカラーフィルタを用いた液晶表示装置であり、第１実施形態は、ＲＧＢＷ４色のカラーフィルタを用いた液晶表示装置である。反射領域と透過領域との比率における“Ａ”は、サブ画素における反射領域の面積を表しており、具体的には、トランジスタ領域（ＴＦＴが占める領域）に形成された反射膜の面積を表している。透過領域“Ｂ”は、サブ画素からトランジスタ領域“Ａ”を差し引いた領域である。図１３では、サブ画素のうち透過領域Ｂが占める面積を最大にしている。カラーフィルタの色仕様では、カラーフィルタの色再現性をＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）比で表している。液晶層厚は、例えば３．８μｍであり、透過表示を重視した値である。

図１４は、第１実施形態に係る液晶表示装置１０の特性を説明する図である。図１４の特性は、図１３の仕様を適用した液晶表示装置に対応している。図１４では、反射率、透過率、及び色再現性（ＮＴＳＣ比）を示している。反射率及び透過率は、第１比較例を“１．０”とした場合に、第１実施形態の相対比を表している。色再現性（ＮＴＳＣ比）は、透過領域における特性を示している。

図１４から理解できるように、第１実施形態に係る液晶表示装置１０は、第１比較例に比べて、反射率及び透過率をそれぞれ、１．３倍程度、向上させることができる。換言すると、第１実施形態で第１比較例の反射率及び透過率を実現する場合、反射率及び透過率が向上した分だけカラーフィルタの色純度を上げることができ、結果として、表示パネルの色再現性を高くすることができる。また、バックライトの輝度を下げても良く、この場合は、消費電力を軽減することが可能となる。

［４−２］第２実施例
第２実施例は、液晶表示装置１０の周囲の照度に応じて、映像の明るさを変えるようにしている。換言すると、屋内及び屋外の両方で画面を見た場合に、表示特性を向上させるようにしている。

照度センサ１７は、液晶表示装置１０の周囲の照度を測定する。パラメータ設定部１９Ｂは、照度センサ１７から照度データを受ける。パラメータ設定部１９Ｂは、照度データを用いてパラメータαを設定する。パラメータ設定部１９Ｂは、照度が低い場合（屋内を想定している）、色純度を重視してパラメータαを小さくし、照度が高い場合（屋外を想定している）、画面の明るさを重視してパラメータαを大きくする。

データ変換部１９Ａは、ＲＧＢ３色の階調データｄ_Ｒ、ｄ_Ｇ、ｄ_Ｂを、ＲＧＢＷ４色の階調データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇ、Ｄ_Ｂ、Ｄ_Ｗに変換する。３色階調データ（入力信号）ｄ_Ｒ、ｄ_Ｇ、ｄ_Ｂから４色階調データ（変換信号）Ｄ_Ｒ、Ｄ_Ｇ、Ｄ_Ｂ、Ｄ_Ｗへの変換は、データ変換部１９Ａにより、下記の式のように行われる。

Ｄ_Ｒ＝ｄ_Ｒ
Ｄ_Ｇ＝ｄ_Ｇ
Ｄ_Ｂ＝ｄ_Ｂ
Ｄ_Ｗ＝［−αＸ^２＋｛１＋α（Ｚ−１）｝Ｘ］
Ｘ＝ｄ_Ｒ・ｄ_Ｇ・ｄ_Ｂ／（Ｚ−１）^２

パラメータαは、“０≦α≦｛１／（Ｚ−１）^２｝”の関係を有する。

例えば６４階調（Ｚ＝６４）、パラメータα＝０．００４８である場合（屋内を想定）、４色階調データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇ、Ｄ_Ｂ、Ｄ_Ｗは、図１５のように算出される。一例として、“（ｄ_Ｒ，ｄ_Ｇ，ｄ_Ｂ）→（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）”は、“（４３，５６，４３）→（４３，５６，４３，３０）”、“（２３，３，６０）→（２３，３，６０，１）”、となる。

例えば６４階調（Ｚ＝６４）、パラメータα＝０．０１５９である場合（屋外を想定）、４色階調データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇ、Ｄ_Ｂ、Ｄ_Ｗは、図１６のように算出される。一例として、“（ｄ_Ｒ，ｄ_Ｇ，ｄ_Ｂ）→（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）”は、“（４３，５６，４３）→（４３，５６，４３，４１）”、“（２３，３，６０）→（２３，３，６０，２）”、となる。

第２実施例では、液晶表示装置１０の周囲環境の照度（パラメータα）に応じて、白の階調データＤ_Ｗを変化させることができる。具体的には、周囲環境が暗いときは、白の縛りを強く、すなわち階調データＤ_Ｗを小さくする。周囲環境が明るいときは、白の縛りを弱く、すなわち階調データＤ_Ｗを大きくする。周囲環境が明るいと、画面が暗く見えるので、白の輝度を大きくして、画面をより明るくする。

さらに、第１実施例と同様に、制御部１９は、画素２２が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）からなる光の三原色のいずれかを最大階調で表示する場合、白の階調をゼロにする。また、制御部１９は、画素２２がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）からなる色の三原色のいずれかを最大階調で表示する場合、白の階調をゼロにする。

また、制御部１９は、画素２２を基準にして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）からなる光の三原色の各々の色純度が低くなるにつれて、白の強度を大きくする。さらに、制御部１９は、画素２２を基準にして、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）からなる色の三原色の各々の色純度が低くなるにつれて、白の強度を大きくする。白表示の場合、ＲＧＢＷがすべて最大階調、すなわち、“（Ｄ_Ｒ，Ｄ_Ｇ，Ｄ_Ｂ，Ｄ_Ｗ）＝（６３，６３，６３，６３）”である。

［５］第１実施形態の効果
以上詳述したように第１実施形態では、液晶表示装置１０は、赤、緑、青、及び白をそれぞれ表示可能な４つのサブ画素２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ、２０Ｗからなる画素２２を備える。サブ画素２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ、２０Ｗの各々は、反射領域ＲＡ及び透過領域ＴＡを有し、反射領域ＲＡにおける液晶層３２の厚さと透過領域ＴＡにおける液晶層３２の厚さとが同じである。ＴＦＴ基板３０の反射領域ＲＡには、スイッチング素子２１を覆うように反射膜４０が設けられる。反射領域ＲＡ及び透過領域ＴＡ、かつ反射膜４０の上方には、絶縁膜４１を介して画素電極４３が設けられる。サブ画素２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ、２０Ｗにそれぞれ対応するようにして、ＣＦ基板３１には、赤フィルタ４６Ｒ、緑フィルタ４６Ｇ、青フィルタ４６Ｂ、及び白フィルタ４６Ｗが設けられる。ＴＦＴ基板３０の液晶層３２と反対側には、位相差板５０と、偏光板５１とを含む第１積層部材が設けられ、ＣＦ基板３１の液晶層３２と反対側には、位相差板５４と、光を拡散する拡散部材５５と、偏光板５６とを含む第２積層部材が設けられる。

従って第１実施形態によれば、反射表示と透過表示とを両立させつつ、表示特性を向上させることができる。また、赤フィルタ、緑フィルタ、及び青フィルタの３色に白フィルタを加えた４色で表示を行う。よって、３色で表示を行う場合に比べて、明るい表示を実現できる。また、色純度を低下させずに、反射率及び透過率を向上させることができる。

また、制御部１９は、画素ごとに、赤、緑、及び青の３色階調データｄ_Ｒ、ｄ_Ｇ、ｄ_Ｂを外部装置から受け、この３色階調データを、赤、緑、青、及び白の４色階調データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇ、Ｄ_Ｂ、Ｄ_Ｗに変換している。これにより、外部装置の仕様を変更することなく、４色を用いた映像表示を実現できる。

また、照度センサ１７によって周囲環境の照度を測定し、この測定された照度データを用いて、白を表示するサブ画素２０Ｗの階調を変化させている。これにより、液晶表示装置１０を屋外及び屋内の両方で使用する場合でも、液晶表示装置１０の表示特性を向上させることができる。

また、反射領域と透過領域とのセルギャップを変えず（フラットギャップ）に、最適な反射表示及び透過表示を実現することができる。これにより、従来（マルチギャップ）において反射領域と透過領域との境界に生じていた配向不良が生じることがなく、光漏れ対策による遮光が必要ないため、開口率の低下を防ぐことができる。また、反射領域と透過領域とのセルギャップを変えるための透明段差膜等を形成する必要がないため、プロセス工程が削減でき、コストダウンが実現できる。

また、本実施形態の構造は、３００ｐｐｉを超えるような高精細パネルに非常に有効で、高精細パネルにおいても半透過型を適用することが可能となる。

また、λ／４板からなる位相差板５０、５４を配置することにより、反射表示の光学設計を最適化できるとともに、透過表示においても、直線偏光板では取り出せなかった偏光板の軸方向に倒れている液晶分子のエリアの光も取り出すことができる。これにより、透過領域の透過率を向上させることができる。

また、ＣＦ基板３１側に拡散部材５５を設けている。拡散部材５５は、反射膜４０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５５を用いることで、反射領域における反射表示に関して、反射率及び視野角を向上させることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態は、反射領域による表示特性を向上させた液晶表示装置の構成例であり、屋外で液晶表示装置を使用した場合に、より表示特性を向上させるようにしている。

図１７は、本発明の第２実施形態に係る表示パネル１１の平面図である。図１８は、図１７のＡ−Ａ´線に沿った表示パネル１１の断面図である。図１９は、図１７のＢ−Ｂ´線に沿った表示パネル１１の断面図である。なお、第１実施形態で説明した図４（蓄積電極を抽出して示した平面図）、及び図５（ＣＦ基板側の構成を主として示した平面図）は、第２実施形態にも適用される。

蓄積電極３９上には、それぞれがＸ方向に延びる複数の反射膜４０が設けられる。第２実施形態では、第１実施形態と比べて、反射膜４０の面積が大きい。反射膜４０は、サブ画素２０の反射領域ＲＡを構成する。反射膜４０の構成以外は、第１実施形態と同じである。

サブ画素２０は、中央部の透過領域ＴＡと、透過領域ＴＡの上下の２つの反射領域ＲＡ１、ＲＡ２とを備える。すなわち、画素２０の反射領域ＲＡは、反射領域ＲＡ１、ＲＡ２から構成される。第２実施形態では、反射領域ＲＡの面積を透過領域ＴＡの面積より大きくしているため、反射による表示特性を向上できる。すなわち、第２実施形態は、反射領域ＲＡによる表示を重視した構成例である。第２実施形態は、主に屋外で使用されることを想定した屋外重視用の液晶表示装置である。セルギャップは、反射表示が最適になるように設定することが望ましい。第２実施形態におけるセルギャップは、第１実施形態におけるセルギャップより小さく設定される。

図２０は、第２実施形態に係る液晶表示装置１０の仕様の一例を説明する図である。第２比較例は、ＲＧＢ３色のカラーフィルタを用いた液晶表示装置であり、第２実施形態は、ＲＧＢＷ４色のカラーフィルタを用いた液晶表示装置である。カラーフィルタの色仕様は、例えばＮＴＳＣ比２０％である。液晶層厚は、例えば２．０μｍであり、反射表示を重視した値である。

反射領域と透過領域との比率は、“（Ａ＋０．７５Ｂ）：０．２５Ｂ”に設定される。第１実施形態と同様に、“Ａ”は、トランジスタ領域（ＴＦＴが占める領域）の面積であり、“Ｂ”は、サブ画素からトランジスタ領域“Ａ”を差し引いた透過領域の面積である。第２実施形態では、第１実施形態の透過領域の３／４をさらに反射領域に振り分けている。

図２１は、第２実施形態に係る液晶表示装置１０の特性を説明する図である。図２１の特性は、図２０の仕様を適用した液晶表示装置に対応している。反射率及び透過率は、第２比較例を“１．０”とした場合に、第２実施形態の相対比を表している。色再現性（ＮＴＳＣ比）は、透過領域における特性を示している。

図２１から理解できるように、第２実施形態に係る液晶表示装置１０は、第２比較例に比べて、反射率及び透過率をそれぞれ、１．３倍程度、向上させることができる。換言すると、第２実施形態で第２比較例の反射率及び透過率を実現する場合、反射率及び透過率が向上した分だけカラーフィルタの色純度を上げることができ、結果として、表示パネルの色再現性を高くすることができる。また、バックライトの輝度を下げても良く、この場合は、消費電力を軽減することが可能となる。

以上詳述したように、第２実施形態によれば、半透過型の液晶表示装置を実現しつつ、反射による表示特性をより向上させることができる。その他の効果は、第１実施形態と同じである。

上記各実施形態は、半透過型液晶表示装置の構成例を示しているが、反射膜を有しない透過型液晶表示装置に適用することも可能である。

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。

１０…液晶表示装置、１１…表示パネル、１２…バックライト、１３…走査ドライバ、１４…信号ドライバ、１５…共通電極ドライバ、１６…電圧発生回路、１７…照度センサ、１８…メモリ部、１９…制御部、２０…サブ画素、２１…スイッチング素子、２２…画素、３０…ＴＦＴ基板、３１…ＣＦ基板、３２…液晶層、３３…ゲート電極、３４…ゲート絶縁膜、３５…半導体層、３６Ａ…ソース電極、３７Ａ…ドレイン電極、３８，４１…絶縁膜、３９…蓄積電極、４０…反射膜、４２…コンタクトプラグ、４３…画素電極、４４，４９…配向膜、４５…ブラックマトリクス、４６…カラーフィルタ、４７…共通電極、４８…突起、５０，５４…位相差板、５１，５６…偏光板、５２，５５…拡散部材、５３…輝度向上フィルム、５７…スペーサ

Claims

第１及び第２基板と、
前記第１及び第２基板間に充填された液晶層と、
赤、緑、青、及び白をそれぞれ表示可能な第１乃至第４サブ画素を備え、前記第１乃至第４サブ画素の各々は、反射領域及び透過領域を有し、前記反射領域における液晶層の厚さと前記透過領域における液晶層の厚さとが同じである、画素と、
前記サブ画素に対応するようにして前記第１基板に設けられたスイッチング素子と、
前記反射領域に設けられ、前記スイッチング素子の上方に絶縁膜を介して設けられた反射膜と、
前記反射領域及び前記透過領域に設けられ、前記反射膜の上方に絶縁膜を介して設けられた画素電極と、
前記第１乃至第４サブ画素にそれぞれ対応するようにして前記第２基板に設けられた赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ、及び白フィルタと、
前記第１基板の前記液晶層と反対側に設けられ、第１位相差板と、第１偏光板とを含む第１積層部材と、
前記第２基板の前記液晶層と反対側に設けられ、第２位相差板と、光を拡散する拡散部材と、第２偏光板とを含む第２積層部材と
を具備する液晶表示装置。
赤、緑、及び青の３色階調データを受け、前記３色階調データを、赤、緑、青、及び白の４色階調データに変換し、前記４色階調データを用いて前記第１乃至第４サブ画素を駆動する制御部をさらに具備し、
前記制御部は、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、及びイエローからなる原色を表示する場合に、前記第４サブ画素の階調をゼロにし、白を表示する場合、前記第１乃至第４サブ画素の各々を最大階調にする
請求項１に記載の液晶表示装置。
前記制御部は、前記原色の各々の色純度が低くなるにつれて、前記第４サブ画素の階調を大きくする
請求項２に記載の液晶表示装置。
周囲環境の照度を測定するセンサをさらに具備し、
前記制御部は、前記照度が大きくなるにつれて、前記第４サブ画素の階調を大きくする
請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
赤、緑、及び青の３色階調データｄ _Ｒ、ｄ _Ｇ、ｄ _Ｂを受け、前記３色階調データを、赤、緑、青、及び白の４色階調データＤ _Ｒ、Ｄ _Ｇ、Ｄ _Ｂ、Ｄ _Ｗに変換し、前記４色階調データを用いて前記第１乃至第４サブ画素を駆動する制御部をさらに具備し、
最大階調Ｚとすると、前記制御部は、以下の演算を実行する
Ｄ _Ｒ＝ｄ _Ｒ
Ｄ _Ｇ＝ｄ _Ｇ
Ｄ _Ｂ＝ｄ _Ｂ
Ｄ _Ｗ＝ｄ _Ｒ・ｄ _Ｇ・ｄ _Ｂ／（Ｚ−１） ^２
請求項１に記載の液晶表示装置。
赤、緑、及び青の３色階調データｄ _Ｒ、ｄ _Ｇ、ｄ _Ｂを受け、前記３色階調データを、赤、緑、青、及び白の４色階調データＤ _Ｒ、Ｄ _Ｇ、Ｄ _Ｂ、Ｄ _Ｗに変換し、前記４色階調データを用いて前記第１乃至第４サブ画素を駆動する制御部をさらに具備し、
最大階調Ｚ、周囲環境の照度のパラメータαとすると、前記制御部は、以下の演算を実行する
Ｄ _Ｒ＝ｄ _Ｒ
Ｄ _Ｇ＝ｄ _Ｇ
Ｄ _Ｂ＝ｄ _Ｂ
Ｄ _Ｗ＝−αＸ ^２＋｛１＋α（Ｚ−１）｝Ｘ
Ｘ＝ｄ _Ｒ・ｄ _Ｇ・ｄ _Ｂ／（Ｚ−１） ^２
０≦α≦｛１／（Ｚ−１） ^２｝
請求項１に記載の液晶表示装置。
前記拡散部材は、前記第２位相差板及び前記第２偏光板の間、又は前記第２基板と前記第２位相差板との間に配置される
請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、垂直配向（ＶＡ）モードである
請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置。