JP7187381B2

JP7187381B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP7187381B2
Application number: JP2019087330A
Authority: JP
Inventors: 竜也矢田
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2022-12-12
Anticipated expiration: 2039-05-07
Also published as: CN113767326A; CN113767326B; WO2020226124A1; JP2020183994A

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、無彩色偏光板を備える液晶表示装置に関する。

スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ディジタルサイネージ等には、液晶表示装置が用いられている。液晶表示装置には、透過型液晶表示装置および反射型液晶表示装置がある。透過型液晶表示装置では、後方に設けられたバックライトから前方の画素に向けて光が放射され、画面が明るく表示される。反射型液晶表示装置では、前面から入射した光が画素で反射することで画面が明るく表示される。屋外で画像表示をする場合、透過型液晶表示装置では、バックライトの輝度を高めて視認性を向上させる必要があるため、消費電力が大きくなってしまうことがある。一方、反射型液晶表示装置では画像表示に外光が用いられるため、屋外の使用では透過型液晶表示装置に比べて消費電力が抑制される。そのため、屋外に設置されるディジタルサイネージには、反射型液晶表示装置が用いられたものがある。

一般に、液晶表示装置には偏光板が用いられる。反射型液晶表示装置では、前面から入射した光は、偏光板を透過して偏光面が揃えられた上で各画素に到達し反射する。各画素で光が反射する際には、表示させる画像に応じて液晶によって偏光面が調整される。偏光板は、特定の方向に偏波した光を透過するため、複数の画素で反射し、偏光面が調整され、偏光板を透過した光が画像を形成する。

また、各画素には、異なる色（波長）の光を透過する複数のカラーフィルタが設けられており、各画素は複数の色を発する複数の副画素から構成されている。複数のカラーフィルタのそれぞれを透過する光の強度を調整することで色の混合割合が調整され、各画素から表示画像に応じた色の光が発せられる。

以下の特許文献１には、本願発明に関連する技術として、反射型液晶表示装置のカラーフィルタに関する記載がある。また、異なる色を発する複数の副画素の面積に関する記載がある。特許文献２および３には、後述する無彩色偏光板に関する記載がある。特許文献４には、赤色、緑色および青色の画素に加えて白色の画素を用いた表示装置が記載されている。

特開２０１８－１８９９４５号公報特開２０１８－５４９２１号公報特開２０１７－７２８２３号公報特開平０４－１３０３９５号公報

液晶表示装置に用いられる偏光板としては、特許文献１に記載されているようなヨウ素系偏光板がある。ヨウ素系偏光板は、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素化合物を吸着させたものである。ヨウ素系偏光板には、短波長側（青色側）の光の方が長波長側（赤色側）の光よりも透過し難いという性質がある。そのため、ヨウ素系偏光板を用いた液晶表示装置では、黄色味を帯びた画像が表示され、表示可能な色の範囲（色域）が狭くなることある。このような問題に対し、特許文献１に記載の反射型液晶表示装置では、カラーフィルタの面積を色ごと異ならせている。しかし、青色に対応するカラーフィルタの面積が大きくなってしまう等により、各色に対応する副画素の形状が複雑になってしまうことがある。

本発明は、液晶表示装置で表示される色が特定の色味を帯びることを回避することを目的とする。

本発明は、無彩色偏光板と、前記無彩色偏光板を透過した光を前記無彩色偏光板に向けて反射する複数の画素と、を備え、各前記画素は、透過する光の波長が赤色の波長である赤色フィルタを有する赤副画素と、透過する光の波長が赤色寄りの緑色の波長である赤緑色フィルタを有する赤緑副画素と、透過する光の波長が青色寄りの緑色の波長である青緑色フィルタを有する青緑副画素と、透過する光の波長が青色の波長である青色フィルタを有する青副画素と、を備え、前記赤副画素は、前記赤色フィルタを通した反射光を前記無彩色偏光板に向け、前記赤緑副画素は、前記赤緑色フィルタを通した反射光を前記無彩色偏光板に向け、前記青緑副画素は、前記青緑色フィルタを通した反射光を前記無彩色偏光板に向け、前記青副画素は、前記青色フィルタを通した反射光を前記無彩色偏光板に向け、前記赤副画素および前記青副画素のいずれの面積も、前記赤緑副画素および前記青緑副画素のいずれの面積よりも大きく、前記赤緑副画素の面積および前記青緑副画素の面積を合わせた面積は、前記赤副画素および前記青副画素のいずれの面積よりも大きく、前記青副画素の面積に対する前記赤副画素の面積の比率が、０．９以上、１．１以下であり、前記青緑副画素の面積に対する前記赤緑副画素の面積の比率が、０．９以上、１．１以下であり、前記赤副画素の面積が前記青副画素の面積以上である場合には、前記赤緑副画素の面積が前記青緑副画素の面積以下であるという条件が成立し、前記赤副画素の面積が前記青副画素の面積未満である場合には、前記赤緑副画素の面積が前記青緑副画素の面積よりも大きいという条件が成立する、ことを特徴とする。

望ましくは、前記赤副画素の面積と前記青副画素の面積とが等しく、前記赤緑副画素の面積と前記青緑副画素の面積とが等しい。

望ましくは、前記赤副画素、前記赤緑副画素、前記青緑副画素および前記青副画素のうちの３つの副画素の色が混合され、各色相を表す。

本発明は、無彩色偏光板と、前記無彩色偏光板を透過した光を前記無彩色偏光板に向けて反射する複数の画素と、を備え、各前記画素は、透過する光の波長が赤色の波長である赤色フィルタを有する赤副画素と、透過する光の波長が緑色の波長である緑色フィルタを有する緑副画素と、透過する光の波長が青色の波長である青色フィルタを有する青副画素と、を備え、前記赤副画素は、反射光を前記赤色フィルタを通して前記無彩色偏光板に向け、前記緑副画素は、反射光を前記緑色フィルタを通して前記無彩色偏光板に向け、前記青副画素は、反射光を前記青色フィルタを通して前記無彩色偏光板に向け、前記緑副画素の面積に対する前記赤副画素の面積の比率を、０．９５以上、１．０５以下とし、前記青副画素の面積に対する前記緑副画素の面積の比率、および前記青副画素の面積に対する前記赤副画素の面積の比率を、０．９５以上としたことを特徴とする。

望ましくは、前記青副画素の面積に対する前記緑副画素の面積の比率、および前記青副画素の面積に対する前記赤副画素の面積の比率を、１．０以上とした。

望ましくは、各前記画素は、赤色、緑色および青色のいずれの波長の光も透過する白色フィルタを有する白副画素を、さらに備え、前記白副画素は、反射光を前記白色フィルタを通して前記無彩色偏光板に向ける。

望ましくは、前記赤副画素および前記緑副画素のいずれの面積も、前記青副画素の面積よりも大きい。

望ましくは、前記画素に対する画素データに基づいて、前記液晶表示装置に入力される入力画素データを求める演算部を備え、前記演算部は、前記画素データが示す彩度が彩度閾値を超え、かつ、前記画素データが示す明度が明度閾値以下であるときは、明度が大きくなるように前記画素データを変換して前記入力画素データを求め、前記画素データが示す彩度が前記彩度閾値を超え、かつ、前記画素データが示す明度が前記明度閾値を超えるときは、彩度が小さくなるように前記画素データを変換して前記入力画素データを求める。

望ましくは、前記演算部は、前記液晶表示装置の置かれた光学的環境に応じて、前記彩度閾値および前記明度閾値のうち少なくとも一方を設定する。

本発明によれば、液晶表示装置で表示される色が特定の色味を帯びることを回避することができる。

反射型液晶表示装置の断面を示す図である。４色の副画素によって構成される画素を示す図である。３色の副画素によって構成される画素を示す図である。赤副画素、緑副画素および青副画素に加えて、白副画素が含まれる場合の画素の構成を示す図である。データ変換処理を説明するための明度・彩度平面を示す図である。輝度明度特性を示す図である。データ変換装置を反射型液晶表示装置と共に示す図である。光センサを備えるデータ変換装置を示す図である。ｘｙ色度図を示す図である。ｘｙ色度図の拡大図である。ｘｙ色度図を示す図である。ｘｙ色度図を示す図である。

各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示された同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

図１には、本発明の実施形態に係る反射型液晶表示装置の断面が模式的に示されている。反射型液晶表示装置は、基材１０、反射電極１２、ＴＦＴ１４（Thin-Film-Transistor）、液晶層１６、フィルタ層２０、および無彩色偏光板２４を備えている。

基材１０の上面には、複数の反射電極１２および複数のＴＦＴ１４が配置されている。各反射電極１２には、各反射電極１２の電圧を制御するＴＦＴ１４が設けられている。反射電極１２およびＴＦＴ１４が配置された基材１０の上側には液晶層１６が設けられている。液晶層１６の上側にはフィルタ層２０が設けられている。フィルタ層２０には、異なる波長の光を透過する複数のカラーフィルタ２２が設けられている。図１には、例として、透過する光の波長が赤色の波長である赤色フィルタ２２Ｒ、透過する光の波長が赤寄りの緑色の波長である赤緑色フィルタ２２ＲＧ、透過する光の波長が青寄りの緑色の波長である青緑色フィルタ２２ＢＧ、および透過する光の波長が青色の波長である青色フィルタ２２Ｂが示されている。フィルタ層２０の上側には無彩色偏光板２４が設けられている。

無彩色偏光板２４は、上記特許文献２および３によって定義される偏光板であってよい。無彩色偏光板２４は、例えば、次のような条件を満たす偏光板として定義されてよい。
（１）偏光板単体の視感度補正透過率が３５～４５％であること。
（２）Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるａ^＊値およびｂ^＊値の絶対値が、偏光板単体で測定したときに１以下であること。
（３）この偏光板２枚を吸収軸方向が互いに平行または垂直になるように重ねて測定したときに、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるａ^＊値およびｂ^＊値の絶対値がいずれも２以下であること。

また、無彩色偏光板２４は、例えば、次のような条件を満たす偏光板として定義されてよい。ただし、第１透過率は、偏光板の吸収軸方向に対して光の振動方向が直交するように絶対偏光光を照射して測定したときの透過率である。第２透過率は、偏光板の吸収軸方向に対して光の振動方向が平行となるように絶対偏光光を照射して測定したときの透過率である。
（ａ）５５０ｎｍ～６００ｎｍにおける第１透過率の平均値と４００ｎｍ～４６０ｎｍにおける第１透過率の平均値との差が４％以下であること。
（ｂ）６００ｎｍ～６７０ｎｍにおける第１透過率の平均値と５５０ｎｍ～６００ｎｍにおける第１透過率の平均値との差が３％以下であること。
（ｃ）５５０ｎｍ～６００ｎｍにおける第２透過率の平均値と４００ｎｍ～４６０ｎｍにおける第２透過率の平均値との差が１％以下であること。
（ｄ）６００ｎｍ～６７０ｎｍにおける第２透過率の平均値と５５０ｎｍ～６００ｎｍにおける第２透過率の平均値との差が１％以下であること。

反射型液晶表示装置では、赤色フィルタ２２Ｒ、赤緑色フィルタ２２ＲＧ、青緑色フィルタ２２ＢＧおよび青色フィルタ２２Ｂと、無彩色偏光板２４のうち各カラーフィルタ２２を覆う各領域と、これら複数のカラーフィルタ２２のそれぞれに対向する反射電極１２およびＴＦＴ１４と、液晶層１６のうち、各カラーフィルタ２２と各反射電極１２との間に挟まれる領域が、１つの画素を構成する。また、１つの画素のうち、赤色フィルタ２２Ｒおよびその上下の領域が赤副画素を構成する。１つの画素のうち、赤緑色フィルタ２２ＲＧおよびその上下の領域が赤緑副画素を構成する。１つの画素のうち、青緑色フィルタ２２ＢＧおよびその上下の領域が青緑副画素を構成する。１つの画素のうち青色フィルタ２２Ｂおよびその上下の領域が青副画素を構成する。

反射型液晶表示装置の前方、すなわち、図１の上方から入射した光は、無彩色偏光板２４を透過して偏光面が揃えられた上で各反射電極１２に到達し反射する。各反射電極１２で反射した光は、表示させる画像に応じて液晶によって偏光面が調整される。すなわち、ＴＦＴ１４によって反射電極１２の電圧を変化させ、液晶に印加する電圧を変化させることで、液晶を透過する反射光の偏光面が調整される。反射光からは各カラーフィルタ２２によって特定の色の光が抽出され、各色の光は無彩色偏光板２４を通って上方に放射される。無彩色偏光板２４は、特定の方向に偏波した光を透過するため、無彩色偏光板２４を透過した光は画像を形成する。

本実施形態に係る反射型液晶表示装置では、赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧ、および青副画素Ｂのそれぞれの面積に次のような関係がある。赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧ、および青副画素Ｂの面積は、それぞれ、赤色フィルタ２２Ｒ、赤緑色フィルタ２２ＲＧ、青緑色フィルタ２２ＢＧおよび青色フィルタ２２Ｂの面積として定義される。
（ｉ）赤副画素Ｒおよび青副画素Ｂのいずれの面積も、赤緑副画素ＲＧおよび青緑副画素ＢＧのいずれの面積よりも大きい。
（ｉｉ）赤緑副画素ＲＧの面積および青緑副画素ＢＧの面積を合わせた面積は、赤副画素Ｒおよび青副画素Ｂのいずれの面積よりも大きい。
（ｉｉｉ）青副画素Ｂの面積に対する赤副画素Ｒの面積の比率が、０．９以上、１．１以下である。
（ｉｖ）青緑副画素ＢＧの面積に対する赤緑副画素ＲＧの面積の比率が、０．９以上、１．１以下である。
（ｖ）赤副画素Ｒの面積が青副画素Ｂの面積以上である場合には、赤緑副画素ＲＧの面積が青緑副画素ＢＧの面積以下である。
（ｖｉ）赤副画素Ｒの面積が青副画素Ｂの面積未満である場合には、赤緑副画素ＲＧの面積が青緑副画素ＢＧの面積よりも大きい。

なお、赤副画素Ｒの面積と青副画素Ｂの面積とが等しいときには、赤緑副画素ＲＧの面積と青緑副画素ＢＧの面積とを等しくしてよい。

図２（ａ）～図２（ｄ）には、上記（ｉ）～（ｖｉ）に規定される条件を満たす画素の構成が示されている。図２（ａ）に示される画素では、各副画素が縦長の長方形で形成され、赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧおよび青副画素Ｂが、左から右に赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧ、青副画素Ｂの順に配列されている。図２（ｂ）に示される画素では、赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧおよび青副画素Ｂが、左上から時計回りに赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧおよび青副画素Ｂの順で配列されている。図２（ｃ）および（ｄ）に示される画素では、赤副画素Ｒ、青緑副画素ＢＧ、赤緑副画素ＲＧおよび青副画素Ｂが、左上から時計回りに赤副画素Ｒ、青緑副画素ＢＧ、赤緑副画素ＲＧおよび青副画素Ｂの順で配列されている。図２（ａ）～図２（ｄ）に示されている画素では、特許文献１に示されているヨウ素系の偏光板を用いた反射型液晶表示装置に比べて、１つの画素に占める青副画素Ｂの面積の割合が小さくなる。

本実施形態に係る反射型液晶表示装置は、無彩色偏光板２４を用い、赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧおよび青副画素Ｂの各面積に上記（ｉ）～（ｖｉ）の条件を成立させている。これによって、表示画像が特定の色味を帯びてしまうという問題点が解決され、表示できる色の範囲（色域）が拡大される。すなわち、表示される白色が特定の色味を帯びることを抑制でき、表示できる色の範囲（色域）が拡大される。また、特許文献１に記載の表示装置に比べて青副画素Ｂの面積比率が小さくなり、配線設計が容易となる。

図３（ａ）および図３（ｂ）には、赤副画素Ｒ、緑副画素Ｇおよび青副画素Ｂの３色の副画素によって構成される画素が模式的に示されている。このように、１つの画素が３色の副画素によって構成され、偏光板として無彩色偏光板が用いられた反射型液晶表示装置では、次の（Ｉ）および（ＩＩ）で規定される条件を満たすことで、上記（ｉ）～（ｖｉ）の条件下で４色の副画素を用いた場合と同様の効果が得られる。
（Ｉ）青副画素Ｂの面積に対する赤副画素Ｒの面積の比率および青副画素Ｂの面積に対する緑副画素Ｇの面積をいずれも０．９５以上とする。
（ＩＩ）緑副画素Ｇの面積に対する赤副画素Ｒの面積の比率を０．９５以上、１．０５以下とする。

また、次の（ＩＩＩ）および（ＩＶ）で規定される条件を満たすことで、さらに色域が拡大する場合がある。
（ＩＩＩ）青副画素Ｂの面積に対する赤副画素Ｒの面積の比率および青副画素Ｂの面積に対する緑副画素Ｇの面積をいずれも１．０以上とする。
（ＩＶ）緑副画素Ｇの面積に対する赤副画素Ｒの面積の比率を０．９５以上、１．０５以下とする。

図４には、赤副画素Ｒ、緑副画素Ｇおよび青副画素Ｂに加えて、白副画素Ｗが含まれる場合の画素の構成が示されている。白副画素Ｗは、カラーフィルタ２２として、赤色、緑色および青色のいずれの波長の光も透過する白色フィルタを有する副画素である。これらの構成では、次の（α）および（β）で規定される条件を満たすことで、上記（ｉ）～（ｖｉ）の条件下で４色の副画素を用いた場合と同様の効果が得られる。
（α）青副画素Ｂの面積に対する赤副画素Ｒの面積の比率および青副画素Ｂの面積に対する緑副画素Ｇの面積をいずれも０．９５以上とする。
（β）緑副画素Ｇの面積に対する赤副画素Ｒの面積の比率を０．９５以上、１．０５以下とする。

赤副画素Ｒ、緑副画素Ｇ、青副画素Ｂおよび白副画素Ｗが画素に含まれる場合には、上記（α）および（β）で規定される条件に加えて、次の（γ）で規定される条件が満たされてもよい。
（γ）赤副画素Ｒおよび緑副画素Ｇのいずれの面積も、青副画素Ｂの面積よりも大きくする。

次に、画像データに対するデータ変換処理について説明する。このデータ変換処理では、表示対象の１つの色相について、その色相の彩度Ｓが彩度閾値ＴＳを超え、かつ、明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下であるときには、明度Ｖが大きくなるように画像データが変換される。また、表示対象の１つの色相について、その色相の彩度Ｓが彩度閾値ＴＳを超え、かつ、明度Ｖが明度閾値ＴＶを超えるときには、他の色相を混合するように画像データが変換される。

画像データは、複数の画素のそれぞれを表す画素データの集合によって構成される。画素データに対してデータ変換処理が施されることで、反射型液晶表示装置に入力される入力画素データが生成される。画像を表す複数の入力画素データは入力画像データを構成し、この入力画像データが反射型液晶表示装置に入力される。

図５には、データ変換処理を説明するための明度・彩度平面が示されている。横軸は明度Ｖを示し、縦軸は彩度Ｓを示す。明度・彩度平面のうち、彩度Ｓが彩度閾値ＴＳ以下である第１彩度領域では、画素データはそのまま入力画素データとなる。一方、明度・彩度平面のうち、彩度Ｓが彩度閾値ＴＳを超える第２彩度領域では、明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下である領域Ｂでは、画素データは明度Ｖが大きくなるように変換された画素データが入力画素データとなる。そして、第２彩度領域のうち、明度Ｖが明度閾値ＴＶを超える領域Ａでは、他の色相が混合され彩度Ｓが小さくなるように変換された画素データが入力画素データとなる。

すなわち、画素データが示す画素の彩度Ｓが彩度閾値ＴＳ以下であるときは、画素データはそのまま入力画素データとなる。そして、画素データが示す画素の彩度Ｓが彩度閾値ＴＳを超え、かつ、明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下であるときは、明度Ｖが大きくなるように変換された画素データが入力画素データとなる。この場合、明度Ｖは、元の明度に１を超える定数を掛け合わせて求められてよい。ただし、明度Ｖに対して予め定められた最大値があるときは、元の明度に定数を掛け合わせた値が最大値を超えるときは、その最大値を新たな明度Ｖとしてよい。

画素データが示す画素の彩度Ｓが彩度閾値ＴＳを超え、かつ、明度Ｖが明度閾値ＴＶを超えるときは、他の色相が混合され彩度Ｓが小さくなるように変換された画素データが入力画素データとなる。この場合、彩度Ｓから彩度閾値ＴＳを減算した値に、１未満の正の定数ｋを掛け合わせ、彩度閾値ＴＳに加算した値ｋ・（Ｓ－ＴＳ）＋ＴＳを入力画素データの新たな彩度Ｓとしてよい。

例えば、図５の彩度明度特性３０－１に示されているように、彩度Ｓ＝０．５を示す画素データは、その彩度Ｓが彩度閾値ＴＳ＝０．８以下であるため、そのまま入力画素データとなる。図５の彩度明度特性３０－２に示されているように、彩度Ｓ＝０．９を示す画素データは、その彩度Ｓが彩度閾値ＴＳ＝０．８を超える。そのため、明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下である場合には、その画素データは明度Ｖが大きくなるように変換された上で入力画素データとなる一方で、明度Ｖが明度閾値ＴＶを超える場合には、その画素データは彩度Ｓが元の値０．９よりも小さい値に変換された上で入力画素データとなる。図５の彩度明度特性３０－３に示されているように、彩度Ｓ＝１．０を示す画素データは、その彩度Ｓが彩度閾値ＴＳ＝０．８を超える。そのため、明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下である場合には、その画素データは明度Ｖが大きくなるように変換された上で入力画素データとなる一方で、明度Ｖが明度閾値ＴＶを超える場合には、その画素データは彩度Ｓが元の値１．０よりも小さい値に変換された上で入力画素データとなる。

図６には、彩度Ｓが彩度閾値ＴＳを超えており、画素データが示す画素が第２彩度領域に属する場合における輝度明度特性が示されている。横軸は明度Ｖを表し、縦軸は規格化輝度Ｌを示す。規格化輝度Ｌは、人の目が感じる明るさを表現したものである。明度Ｖが増加するにつれて規格化輝度Ｌは増加する。明度Ｖが明度閾値ＴＶを超えるときは、明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下であるときよりも、明度Ｖに対する規格化輝度Ｌの増加率が大きくなる。

図７には、データ変換処理を実行するハードウエアとして、データ変換装置４０が反射型液晶表示装置５０と共に示されている。データ変換装置４０は、演算部４２および変換テーブル４４を備えている。変換テーブル４４には、画素データと入力画素データとを対応付けた情報が記憶されている。すなわち、第２彩度領域の領域Ａに属する画素データに対しては、彩度Ｓを小さくした入力画素データが対応付けられている。第２彩度領域の領域Ｂに属する画素データに対しては、明度Ｖを大きくした入力画素データが対応付けられている。そして、第１彩度領域に属する画素データを示す画素データに対しては、画素データと同一のデータが入力画素データとして対応付けられている。

演算部４２は、プログラムを実行するプロセッサであってよい。演算部４２は、入力画像データから画素データを抽出して変換テーブル４４を参照し、画素データに対応する入力画素データを取得する。演算部４２は、各画素に対して取得された入力画素データを反射型液晶表示装置５０に出力する。

図３に示されているように、３色の副画素によって１つの画素が構成される場合の処理の具体例について説明する。画素データは、赤副画素Ｒ、緑副画素Ｇおよび青副画素Ｂのそれぞれの画素値Ｘ，ＹおよびＺで表される。各画素値は０以上２５５以下の値を取り得る。画素値Ｘ，ＹおよびＺのうちの最大値および最小値をそれぞれＭおよびｍとして、例えば、彩度Ｓは、Ｓ＝（Ｍ－ｍ）／Ｍとして定義される。ただし、Ｍ＝ｍ＝０のときはＳ＝０である。明度Ｖは、例えば、画素値Ｘ，ＹおよびＺのうちの最大値Ｍを２５５で規格化した値として定義される。また、彩度閾値ＴＳをＴＳ＝０．８とし、明度閾値ＴＶをＴＶ＝０．９とする。

画素データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２５５，１２８，１２８）の彩度Ｓは０．４９８であり、明度Ｖは１である。この場合、画素データが表す画素は第１彩度領域に属するため、画素データ（２５５，１２８，１２８）と同一の入力画素データ（２５５，１２８，１２８）が得られる。

画素データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８６，０，０）の彩度Ｓは１であり、明度は０．７２９である。この場合、画素データが表す画素は第２彩度領域の領域Ｂに属するため、画素データ（１８６，０，０）の明度Ｖを大きくした入力画素データ（２０４，０，０）が得られる。

画素データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２４５，０，０）の彩度Ｓは１であり、明度は０．９６である。この場合、画素データが表す画素は第２彩度領域の領域Ａに属するため、画素データ（２４５，０，０）の彩度Ｓを小さくした入力画素データ（２５５，２６，２６）が得られる。

なお、明度閾値ＴＶおよび彩度閾値ＴＳのうち少なくとも一方は、反射型液晶表示装置５０の周囲の明るさ等、反射型液晶表示装置５０の置かれた光学的環境に応じて変化させてもよい。例えば、図８に示されているように、データ変換装置４０は、光センサ４６を備えてもよい。光センサ４６は、反射型液晶表示装置５０の周囲の照度を測定し、測定値を演算部４２に出力する。また、データ変換装置４０は、明度閾値ＴＶまたは彩度閾値ＴＳが異なる複数の変換テーブル４４を備えている。演算部４２は、複数の変換テーブル４４のうち、照度測定値に応じた変換テーブル４４を用いてデータ変換処理を実行する。演算部４２は、例えば、照度測定値が大きい程、明度閾値ＴＶが小さい変換テーブル４４を用いてデータ変換処理を実行してよい。また、演算部４２は、照度測定値が大きい程、彩度閾値ＴＳが小さい変換テーブル４４を用いてデータ変換処理を実行してよい。なお、ここでは、明るさを示す物理量として照度を測定する例を取り上げたが、明るさを示すその他の物理量が測定されてもよい。

本実施形態に係る反射型液晶表示装置によれば、彩度Ｓが彩度閾値ＴＳを超え、かつ、明度Ｖが明度閾値ＴＶを超える領域Ａにおいては、元の画素データに対し、複数の色相が混合され彩度を小さくした入力画像データが生成される。これによって、明度Ｖが大きい領域Ａでは、元の色が白色に近付けられ、人の目が感じる明るさを示す輝度が大きくなる。また、彩度Ｓが彩度閾値ＴＳを超え、かつ、明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下である領域Ｂにおいては、元の画素データに対し、明度を大きくした入力画像データが生成される。これによって、人の目が感じる明るさを示す輝度が大きくなる。

図９には、データ変換処理を別の観点から説明するためのｘｙ色度図が示されている。ここでは、３色の副画素によって１つの画素が構成される場合について説明する。横軸ｘは、赤色、緑色および青色のうち赤色の混合割合を示し、縦軸ｙは緑色の混合割合を示す。ｘｙ色度図には釣鐘状領域６０が定義されている。釣鐘状領域６０は、左上に凸のＵ字曲線６２と、Ｕ字曲線６２の開放端を結ぶ直線６４によって形成される閉曲線上およびこの閉曲線内の領域である。図９には色が付されていないが、実際の釣鐘状領域６０には色が付される。釣鐘状領域６０の外周の一部をなすＵ字曲線６２は、スペクトラム軌跡と称される。スペクトラム軌跡の右端からスペクトラム軌跡に沿って左端に向かって、赤色から緑色を経て青色に至る色相が表される。

図９に示された点ｒ、点ｇおよび点ｂは、それぞれ、赤副画素Ｒ、緑副画素Ｇおよび青副画素Ｂが発する色に対応する。反射型液晶表示装置は、破線で示された表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂで囲まれた領域およびその３辺上における色を表現自在である。赤副画素Ｒ、緑副画素Ｇおよび青副画素Ｂを均等の明度で発色させたときは、点ＷＨで表される白色が画素から発せられる。

反射型液晶表示装置では、表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂの辺上の点によって示される色の彩度Ｓが最大値をとる。そして、表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂの辺上にある点から点ＷＨに向かうにつれて彩度Ｓは小さくなり、点ＷＨにおいて彩度Ｓは０となる。ｘｙ色度図には現れていないが、表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂの３辺上および表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂ内の各点に対して、色の明るさを表す明度Ｖが定義される。

表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂの内側には、一点鎖線で示されているように、彩度閾値三角形６８が定義されている。彩度閾値三角形６８の３辺および内側の領域は、彩度Ｓが閾値ＴＳ以下の色に対応する第１彩度領域である。画素データが示す色が第１彩度領域に属する場合、その画素データはそのまま入力画素データとなる。

彩度閾値三角形６８よりも外側にあり、表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂの３辺を含んだ表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂ内の領域は、反射型液晶表示装置が表し得る色のうち、彩度Ｓが閾値ＴＳを超える色に対応する第２彩度領域である。画素データが示す色が第２彩度領域にある場合、画素データが示す色の明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下であるときは、その画素データは明度が大きくなるように変換され、入力画素データとなる。そして、画像データが示す色の明度Ｖが明度閾値ＴＶを超えるときは、他の色相が混合され彩度Ｓが小さくなるように変換され、入力画素データとなる。

図９には、彩度閾値三角形６８の外側、かつ、表示色域三角形ｒ－ｇ－ｂの内側にある変換三角形７０が実線によって示されている。画素データが示す色が第２彩度領域に属し、画像データが示す色の明度Ｖが明度閾値ＴＶを超えるときは、画像データが示す色は、彩度閾値三角形６８の外側、かつ、変換三角形７０の３辺を含んで内側の変換後領域８０に属する色となるように変換され、入力画素データとなる。

この処理は、概念的には次のように行われる。すなわち、元の画素データが示す画素データ点を、その画素データ点から点ＷＨに向かう直線に沿った先にある、変換後領域８０内の点に移動させる。図１０には、ｘｙ色度図の拡大図が示されている。元の画素データ点Ｐ０は点ｇにある。元の画素データ点Ｐ０は、画素データ点Ｐ０から点ＷＨに向かう直線に沿った先にある変換三角形７０の頂点に移動し、入力画素データ点Ｐ１となる。すなわち、画素データ点Ｐ０によって示される画素データは、入力画素データ点Ｐ１によって示される入力画素データに変換される。また、元の画素データ点Ｑ０は、画素データ点Ｑ０から点ＷＨに向かう直線に沿った先にある入力画素データ点Ｑ１となる。すなわち、画素データ点Ｑ０によって示される画素データは、入力画素データ点Ｑ１によって示される入力画素データに変換される。

次に、４色の副画素によって１つの画素が構成される場合について、図１１に示されたｘｙ色度図を参照して説明する。図１１に示された点ｒ、点ｒｇ、点ｂｇおよび点ｂは、それぞれ、赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧおよび青副画素Ｂが発する色に対応する。反射型液晶表示装置は、破線で示された表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂで囲まれた領域およびその４辺上における色を表現自在である。赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧおよび青副画素Ｂを均等の明度で発色させたときは、点ＷＨで表される白色が画素から発せられる。

反射型液晶表示装置では、表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂの辺上の点によって示される色の彩度Ｓが最大値をとる。そして、表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂの辺上にある点から点ＷＨに向かうにつれて、表示される色の彩度Ｓは小さくなり、点ＷＨにおいて彩度Ｓは０となる。ｘｙ色度図には現れていないが、表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂの４辺上および表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂ内の各点に対して、色の明るさを表す明度Ｖが定義される。

表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂの内側には、一点鎖線で示されているように、彩度閾値四角形７４が定義されている。彩度閾値四角形７４の４辺および内側の領域は、彩度Ｓが閾値ＴＳ以下の色に対応する第１彩度領域である。画素データが示す色が第１彩度領域に属する場合、その画素データはそのまま入力画素データとなる。

彩度閾値四角形７４よりも外側にあり、表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂの４辺を含んだ表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂ内の領域は、反射型液晶表示装置が表し得る色のうち、彩度Ｓが閾値ＴＳを超える色に対応する第２彩度領域である。画素データが示す色が第２彩度領域に属する場合、画素データが示す色の明度Ｖが明度閾値ＴＶ以下であるときは、その画素データは明度Ｖが大きくなるように変換され、入力画素データとなる。そして、画像データが示す色の明度Ｖが明度閾値ＴＶを超えるときは、他の色相が混合され彩度Ｓが小さくなるように変換され、入力画素データとなる。

図１１には、彩度閾値四角形７４の外側、かつ、表示色域四角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ－ｂの内側にある変換四角形７６が実線によって示されている。画素データが示す色が第２彩度領域に属し、画像データが示す色の明度Ｖが明度閾値ＴＶを超えるときは、画像データは、彩度閾値四角形７４の外側、かつ、変換四角形７６の４辺を含んで内側の変換後領域８０に属する色を示すように変換され、入力画素データとなる。

３色の副画素によって１つの画素が構成される場合と同様、この変換では、概念的には次のように行われる。すなわち、元の画素データが示す画素データ点を、その画素データ点から点ＷＨに向かう直線に沿った先にある、変換後領域８０内の点に移動させる。

本実施形態に係る反射型液晶表示装置は、赤副画素Ｒ、赤緑副画素ＲＧ、青緑副画素ＢＧおよび青副画素Ｂのうちの３つの色を混合することで画像を表示してもよい。この場合、図１２に示される表示色域三角形ｒ－ｒｇ－ｂｇ、表示色域三角形ｒ－ｒｇ－ｂ、表示色域三角形ｒ－ｂｇ－ｂまたはｒｇ－ｂｇ－ｂで表される色域で各色相が示される。

上記では、反射型液晶表示装置について説明した。本発明は、半透過型液晶表示装置に用いられてもよい。この場合、図１における基材１０を光が透過するものとし、基材１０の下側に偏光板およびバックライトが配置される。一般に、反射型液晶表示装置では、透過型液晶表示装置に比べてコントラストが小さいため、単色を表示させた場合に異なる色の光が混合してしまい、色域が狭くなってしまう傾向がある。半透過型液晶表示装置では、反射型液晶表示装置が有するこのような欠点を、バックライトによって補うことができる。

１０基材、１２反射電極、１４ＴＦＴ、１６液晶層、２０フィルタ層、２２カラーフィルタ、２２Ｒ赤色フィルタ、２２ＲＧ赤緑色フィルタ、２２ＢＧ青緑色フィルタ、２２Ｂ青色フィルタ、２４無彩色偏光板、３０－１～３０－３彩度明度特性、４０データ変換装置、４２演算部、４４変換テーブル、５０反射型液晶表示装置、６０釣鐘状領域、６２Ｕ字曲線、６４直線、６８彩度閾値三角形、７０変換三角形、７４彩度閾値四角形、７６変換四角形、８０変換後領域。

Claims

無彩色偏光板と、前記無彩色偏光板を透過した光を前記無彩色偏光板に向けて反射する複数の画素と、を備え、
各前記画素は、
透過する光の波長が赤色の波長である赤色フィルタを有する赤副画素と、
透過する光の波長が赤色寄りの緑色の波長である赤緑色フィルタを有する赤緑副画素と、
透過する光の波長が青色寄りの緑色の波長である青緑色フィルタを有する青緑副画素と、
透過する光の波長が青色の波長である青色フィルタを有する青副画素と、を備え、
前記赤副画素は、前記赤色フィルタを通した反射光を前記無彩色偏光板に向け、
前記赤緑副画素は、前記赤緑色フィルタを通した反射光を前記無彩色偏光板に向け、
前記青緑副画素は、前記青緑色フィルタを通した反射光を前記無彩色偏光板に向け、
前記青副画素は、前記青色フィルタを通した反射光を前記無彩色偏光板に向け、
前記赤副画素および前記青副画素のいずれの面積も、前記赤緑副画素および前記青緑副画素のいずれの面積よりも大きく、
前記赤緑副画素の面積および前記青緑副画素の面積を合わせた面積は、前記赤副画素および前記青副画素のいずれの面積よりも大きく、
前記青副画素の面積に対する前記赤副画素の面積の比率が、０．９以上、１．１以下であり、
前記青緑副画素の面積に対する前記赤緑副画素の面積の比率が、０．９以上、１．１以下であり、
前記赤副画素の面積が前記青副画素の面積以上である場合には、前記赤緑副画素の面積が前記青緑副画素の面積以下であるという条件が成立し、
前記赤副画素の面積が前記青副画素の面積未満である場合には、前記赤緑副画素の面積が前記青緑副画素の面積よりも大きいという条件が成立する、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記赤副画素の面積と前記青副画素の面積とが等しく、
前記赤緑副画素の面積と前記青緑副画素の面積とが等しいことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記赤副画素、前記赤緑副画素、前記青緑副画素および前記青副画素のうちの３つの副画素の色が混合され、各色相を表すことを特徴とする液晶表示装置。
無彩色偏光板と、前記無彩色偏光板を透過した光を前記無彩色偏光板に向けて反射する複数の画素と、を備え、
各前記画素は、
透過する光の波長が赤色の波長である赤色フィルタを有する赤副画素と、
透過する光の波長が緑色の波長である緑色フィルタを有する緑副画素と、
透過する光の波長が青色の波長である青色フィルタを有する青副画素と、を備え、
前記赤副画素は、反射光を前記赤色フィルタを通して前記無彩色偏光板に向け、
前記緑副画素は、反射光を前記緑色フィルタを通して前記無彩色偏光板に向け、
前記青副画素は、反射光を前記青色フィルタを通して前記無彩色偏光板に向け、
前記緑副画素の面積に対する前記赤副画素の面積の比率を、０．９５以上、１．０５以下とし、前記青副画素の面積に対する前記緑副画素の面積の比率、および前記青副画素の面積に対する前記赤副画素の面積の比率を、１．０より大きいとしたことを特徴とする液晶表
示装置。
請求項４に記載の液晶表示装置において、
各前記画素は、
赤色、緑色および青色のいずれの波長の光も透過する白色フィルタを有する白副画素を、さらに備え、
前記白副画素は、反射光を前記白色フィルタを通して前記無彩色偏光板に向けることを特徴とする液晶表示装置。
請求項５に記載の液晶表示装置において、
前記赤副画素および前記緑副画素のいずれの面積も、前記青副画素の面積よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記画素に対する画素データに基づいて、前記液晶表示装置に入力される入力画素データを求める演算部を備え、
前記演算部は、
前記画素データが示す彩度が彩度閾値を超え、かつ、前記画素データが示す明度が明度閾値以下であるときは、明度が大きくなるように前記画素データを変換して前記入力画素データを求め、
前記画素データが示す彩度が前記彩度閾値を超え、かつ、前記画素データが示す明度が前記明度閾値を超えるときは、彩度が小さくなるように前記画素データを変換して前記入力画素データを求めることを特徴とする液晶表示装置。
請求項７に記載の液晶表示装置において、
前記演算部は、
前記液晶表示装置の置かれた光学的環境に応じて、前記彩度閾値および前記明度閾値のうち少なくとも一方を設定することを特徴とする液晶表示装置。