(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、白の領域、赤の領域、緑の領域および青の領域を含むカラーフィルタと、それぞれが白のサブピクセル、赤のサブピクセル、緑のサブピクセルおよび青のサブピクセルを含む少なくとも４つのサブピクセルを有する、複数のピクセルとを備えた半透過型液晶ディスプレイであって、
前記サブピクセルの各々が透過区域および反射区域からなり、前記白のサブピクセルの反射区域は、前記赤のサブピクセル、前記緑のサブピクセルおよび前記青のサブピクセルの各々の反射区域よりも小さく、
前記サブピクセルの透過区域の面積がＴにより表され、該サブピクセルの反射区域の面積がＲにより表され；前記赤のサブピクセル、前記緑のサブピクセルおよび前記青のサブピクセルの数がＮにより表され、前記白のサブピクセルの数がＮ＋１により表され；前記赤の領域、前記緑の領域および前記青の領域の光透過率がｎiにより表され、前記白の領域の光透過率がｎN+1により表され；前記白のサブピクセル、前記赤のサブピクセル、前記緑のサブピクセルおよび前記青のサブピクセルの前記反射区域および前記透過区域の関係が：
【数１】
0005507805.tif 000009
により表されることを特徴とする半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記白のサブピクセル、前記赤のサブピクセル、前記緑のサブピクセルおよび前記青のサブピクセルの前記反射区域および前記透過区域の関係が：
【数２】
0005507805.tif 000010
により表されることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項３】
前記反射区域の各々に形成されたリフレクタをさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記リフレクタおよび前記基板の間に挟まれた保護層をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記リフレクタおよび前記保護層の間に挟まれた樹脂層をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関し、より詳しくは、画質が改善されたＲＧＢＷ半透過型ＬＣＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤは、最も広く用いられているフラットパネルディスプレイ装置の内の１つである。一般に、ＬＣＤは、それぞれが内面に電極を持つ一対のパネル、およびパネル間に挟まれた誘電体異方性液晶層を備えている。ＬＣＤにおいて、電場生成電極の間の電位差の変化、例えば、電極により生成される電場の強度の変化によって、ＬＣＤを透過する光の透過率が変わり、それゆえ、電極間の電位差を制御することによって、所望の画像が得られる。
【０００３】
ＬＣＤは、画像ディスプレイに用いられる光源のタイプに応じて、以下の３つのタイプ：透過型ＬＣＤ、反射型ＬＣＤ、および半透過型ＬＣＤの内の１つに分類されるであろう。透過型ＬＣＤでは光源としてバックライトモジュールを利用し、反射型ＬＣＤでは周囲光を利用して正面からピクセルを照らす。半透過型ＬＣＤは、透過型と反射型の特徴を併せ持つ。半透過型ＬＣＤは、室内環境などの中間の光の条件下または完全に暗い条件下では、透過モードで動作し、屋外環境などの明るい条件下では、反射モードで動作する。
【０００４】
最近、白のサブピクセルが、赤、緑および青のサブピクセルの組に加えられたＲＧＢＷ技術が開発されて、ＬＣＤパネルの輝度が改善された。この技術は、レンダリング法(rendering method)によって、ＬＣＤの解像度をさらに向上させることができる。サブピクセルのレンダリング法では、赤、緑、青および白のサブピクセルは個別に制御される。特定のサブピクセルが表示されるときに、それに隣接するサブピクセルはその特定のサブピクセルと共に表示され、よって、あるピクセルは、特定のサブピクセルおよび隣接して表示されたサブピクセルで割られた輝度で表される。この方法によって、斜線または曲線をより明白に表現することが可能になり、解像度が改善される。
【０００５】
図１は、従来の半透過型ＬＣＤの断面図である。この図は、そのようなＬＣＤの動作を説明するのに役立つ。図１に示されるように、ＬＣＤ１０は、下側基板１００、上側基板１６０およびそれらの間に挟まれた液晶層１３０を備えている。上側基板１６０は、共通電極１４０およびその上に形成されたカラーフィルタ１５０を有している。このカラーフィルタ１５０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）および白（Ｗ）の領域１５１〜１５４を含む。下側基板１００は、絶縁層１１０およびその上に形成されたピクセル電極１２０を有している。ピクセル電極１２０は、周囲光を反射することのできる不透明部分１２４および下側基板１００の外部に配置されたバックライトモジュール１９０からの光を透過させられる透明部分１２２を有している。液晶層１３０は、下側基板１００と上側基板１６０との間に挟まれている。したがって、半透過型ＬＣＤ１０は、反射モードと透過モードの両方で表示することができる。
【０００６】
Ｒ，Ｇ，ＢおよびＷ領域１５１〜１５４はそれぞれ、赤、緑、青および白のサブピクセル１１〜１４を提供して、異なる色を表示する。さらに、無着色の領域１５４の透過率は０．９より高く（または１と考えられ）、Ｒ，ＧおよびＢ領域１５１〜１５３の各々の透過率は約１／３である。Ｂ領域１５３は、周囲光２８３がＢ領域１５３を透過したときに、周囲光２８３の２／３を吸収する。特に、Ｂ領域１５３は、反射光２８３’がＢ領域１５３を透過するときに、反射光２８３’の２／３を吸収する。すなわち、反射光１８３’の入射する周囲光２８３に対する比は１：９である。しかしながら、バックライトモジュール１９０からの透過光２７３は、透過光２７３の入射光に対する比が１：３となるように、一度だけＢ領域１５３を透過する。同様に、Ｗ領域１５４に関して、反射光２８４’の入射する周囲光２８４に対する比は、８１：１００より大きく、透過光２７４の入射光に対する比は、９：１０より大きい。
【０００７】
白のサブピクセル１４および他のサブピクセル１１〜１３の有効出力光の百分率は、反射モードと透過モードの両方において一致しないことが明らかである。そのような不一致は、ＬＣＤ１０にサブピクセル・レンダリング技術が適用されたときに、悪化する。このため、反射領域と透過領域に異なるクロミナンスが生じ、ディスプレイの品質が低下してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、画質が改善された半透過型液晶ディスプレイを提供することにある。Ｗサブピクセルの反射面積が、白のサブピクセルおよび他のサブピクセルの有効出力光の百分率が反射モードと透過モードの両方で一致するように最適化されており、Ｒ，ＧおよびＢサブピクセルの各々の反射面積よりも小さい。
【０００９】
本発明の第２の課題は、バランスが取れた輝度およびクロミナンスを有する半透過型液晶ディスプレイを提供することにある。無着色のブロックが、カラーフィルタのＲ，ＧおよびＢ領域の各々に挿入されて、Ｒ，ＧおよびＢ領域の各々の透過率を増加させる。したがって、白のサブピクセルおよび他のサブピクセルの有効出力光の百分率は、反射モードと透過モードの両方で一致する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの課題を達成するために、本発明は、複数のピクセルを有する半透過型液晶ディスプレイを提供する。各ピクセルは、白のサブピクセル、赤のサブピクセル、緑のサブピクセルおよび青のサブピクセルを含む少なくとも４つのサブピクセルを有する。各サブピクセルは、透過区域および反射区域を含む。白のサブピクセルの反射区域は、白のサブピクセルおよび他のサブピクセルの有効出力光の百分率が反射モードと透過モードの両方で一致するように、Ｒ，ＧおよびＢサブピクセルの各々の反射区域よりも小さい。
【００１１】
本発明は、複数のサブピクセルおよびカラーフィルタを含む半透過型液晶ディスプレイも提供する。各ピクセルは、白のサブピクセル、赤のサブピクセル、緑のサブピクセルおよび青のサブピクセルを含む少なくとも４つのサブピクセルを有する。各サブピクセルは透過区域および反射区域を含む。無着色のブロックが、カラーフィルタの赤、緑および青の領域の各々に挿入され、その無着色のブロックは反射区域の上に位置している。したがって、白のサブピクセルおよび他のサブピクセルの有効出力光の百分率は、反射モードと透過モードの両方で一致する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を、添付の図面を参照して、より詳しく説明する。
【００１３】
図２は、ある実施の形態によるＲ，Ｇ，ＢおよびＷのサブピクセルを含む１つのピクセルの配置を示す平面図である。半透過型液晶ディスプレイは複数のピクセルを備えている。図２に示されるように、ピクセル２０は、２×２の行列状に配列された、赤のサブピクセル２１、緑のサブピクセル２２、青のサブピクセル２３および白のサブピクセル２４から構成されている。２本のゲート線が、互いから隔てられた状態で、実質的に横断方向に延在し、ゲート信号を伝送する。２つのソース線２５が、実質的に縦方向に、ゲート線２６と交差して延在し、データ電位を伝送する。
【００１４】
赤のサブピクセル２１は透過区域Ｔ１および反射区域Ｒ１からなり、緑のサブピクセル２２は透過区域Ｔ２および反射区域Ｒ２からなり、青のサブピクセル２３は透過区域Ｔ３および反射区域Ｒ３からなり、白のサブピクセル２４は透過区域Ｔ４および反射区域Ｒ４からなる。カラーフィルタの無着色の領域の透過率は、赤、緑および青の領域の各々の透過率よりもずっと高いので、透過区域Ｔ４の反射区域Ｒ４に対する比は、着色されたサブピクセル（Ｒ，ＧまたはＢ）の透過区域（Ｔ１，Ｔ２またはＴ３）の着色されたサブピクセルの反射区域（Ｒ１，Ｒ２またはＲ３）に対する比とは異なり、反射モードと透過モードの両方においてピクセル２０に関してバランスのとれたクロミナンスを有するように最適化されている。特に、ＲＧＢＷにおけるサブピクセルのレンダリングは、反射モードと透過モードとの間でバランスがとれている。
【００１５】
図３は、図２の１−１に沿ってとられた部分断面図であり、白のサブピクセルおよび緑のサブピクセルを含む構造を示している。上側基板３６０は、共通電極３４０およびその上に形成されたカラーフィルタ３５０を有している。図３に示されるように、カラーフィルタ３５０は緑の領域３５２および無着色の領域３５４を含むが、カラーフィルタ３５０の赤の領域および青の領域はこの図では示すことができない。ゲート線３１３がガラス、石英などから形成された下側の基板３００上に形成されている。絶縁特性を有するゲート絶縁層３１４が下側基板３００およびゲート線３１３の上に形成されている。保護層３１５が、ソース線（図示せず）、キャパシタンス保持電極３１６およびゲート絶縁層３１４の上に形成されている。保護層３１５は、保護層３１５がキャパシタンス保持電極３１６と重なっている位置に、コンタクトホール（開口）を有している。複数の樹脂層３１７が保護層３１５に被せられている。Ａｌ（アルミニウム）、ＡｌＮｄ（アルミニウムネオジム）などから形成され、反射機能を有するリフレクタ３０２および３０４が、樹脂層３１７上に設けられ、光を散乱させるための複数の凹部３０６および凸部３０５を有している。ピクセル電極３１８が、リフレクタ３０２および３０４並びに樹脂層３１７の上に形成されている。液晶層３３０が共通電極３４０およびピクセル電極３１８の間に挟まれている。さらに、反射区域Ｒ２（またはＲ４）内の液晶層３３０の厚さと透過区域Ｔ２（またはＴ４）の厚さとは異なる。
【００１６】
緑の領域３５２は、周囲光ＲGが緑の領域３５２を通過したときに、周囲光ＲGの約２／３を吸収する。特に、緑の領域３５２は、反射光ＲG’が緑の領域３５２を通過したときに、反射光ＲG’の２／３をさらに吸収する。対照的に、無着色の領域３５４は、周囲光ＲWが無着色の領域３５４を通過したときに、周囲光ＲWをわずかしか吸収しない。特に、無着色の領域３５４は、反射光ＲW’が無着色の領域３５４を通過したときに、反射光ＲW’もほんのわずかしか吸収しない。さらに、バックライトモジュール３７０からの透過光ＴGは、元の入射光の２／３が緑の領域３５２により吸収されるように、たった一回しか緑の領域３５２を通過しない。
【００１７】
リフレクタ３０２および３０４の面積の最適な設計の例を以下に説明する。反射区域Ｒ１〜Ｒ３の透過区域Ｔ１〜Ｔ３に対する比を１５：８５とした場合、反射区域Ｒ４の透過区域Ｔ４の比は５６：９４４であるべきである。さらに、反射区域Ｒ１〜Ｒ３の透過区域Ｔ１〜Ｔ３に対する比を４５：５５に変えた場合、反射区域Ｒ４の透過区域Ｔ４の比は２１４：７８６であるべきである。言い換えると、反射区域Ｒ１〜Ｒ４および透過区域Ｔ１〜Ｔ４は、以下の式を満たすべきである：
【数１】
0005507805.tif 000002
【００１８】
ここで、ＡT1，ＡT2，ＡT3およびＡT4は、それぞれ、Ｔ１〜Ｔ４の面積を表し、ＡR1，ＡR2，ＡR3およびＡR4は、それぞれ、Ｒ１〜Ｒ４の面積を表し、ｎWは、カラーフィルタの無着色の領域の光透過率を表し、ｎCは、カラーフィルタの着色領域（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の光透過率を表す。上述した具体例においては、ｎCは１／３であり、ｎWは１である。無着色の領域３５４の色が白ではなくグレーである場合、ｎWは１より小さくなる。
【００１９】
リフレクタ３０２および３０４の面積の最適な設計のさらに別の具体例が以下に示されている。
【００２０】
具体例Ａ
赤、緑、青および白のサブピクセルの反射区域および透過区域の間の関係は：
【数２】
0005507805.tif 000003
【００２１】
と表すことができ、ここで、サブピクセルの透過区域はＴにより表され、サブピクセルの反射区域はＲにより表され、赤、緑および青の領域の光透過率はｎiにより表され、無着色の領域の光透過率はｎN+1により表され、赤、緑および青のサブピクセルの数はＮにより表され、白のサブピクセルの数はＮ＋１により表される。
【００２２】
上の式に加え、赤、緑、青および白のサブピクセルの反射区域および透過区域の間の関係は、以下のように不等式を満たすであろう：
【数３】
0005507805.tif 000004
【００２３】
具体例Ｂ
赤、緑、青および白のサブピクセルの反射区域および透過区域の間の関係は：
【数４】
0005507805.tif 000005
【００２４】
と表すことができ、ここで、サブピクセルの透過区域はＴにより表され、サブピクセルの反射区域はＲにより表され、赤、緑および青の領域の光透過率はｎiにより表され、無着色の領域の光透過率はｎN+1により表され、赤、緑および青のサブピクセルの数はＮにより表され、白のサブピクセルの数はＮ＋１により表される。
【００２５】
上の式に加え、赤、緑、青および白のサブピクセルの反射区域および透過区域の間の関係は、以下のように不等式を満たすであろう：
【数５】
0005507805.tif 000006
【００２６】
具体例Ｃ
赤、緑、青および白のサブピクセルの反射区域および透過区域の間の関係は：
【数６】
0005507805.tif 000007
【００２７】
と表すことができ、ここで、サブピクセルの透過区域はＴにより表され、サブピクセルの反射区域はＲにより表され、赤、緑および青の領域の光透過率はｎiにより表され、無着色の領域の光透過率はｎN+1により表され、赤、緑および青のサブピクセルの数はＮにより表され、白のサブピクセルの数はＮ＋１により表される。
【００２８】
上の式に加え、赤、緑、青および白のサブピクセルの反射区域および透過区域の間の関係は、以下のように不等式を満たすであろう：
【数７】
0005507805.tif 000008
【００２９】
図４は、白のサブピクセルおよび緑のサブピクセルを含む別のピクセル構造を示す断面図である。図３と比較すると、リフレクタ３０４’の面積は、白のサブピクセル２４’の透過区域Ｔ４’が緑のサブピクセル２２の透過区域Ｔ２と実質的に等しくなるように、リフレクタ３０２の面積と同じである。同様に、白のサブピクセル２４’の反射区域Ｒ４’は、白のサブピクセル２２の反射区域Ｒ２と実質的に等しい。白のサブピクセルの反射区域を減少させる代わりに、無着色ブロック３５２２が、緑の領域３５２１または他の着色領域に挿入され、反射モードと透過モードとの間のクロミナンスのバランスをとるように反射区域Ｒ２の上に位置している。
【００３０】
本発明の上述した実施の形態は説明のみを意図したものである。数多くの代わりの実施の形態も、添付の特許請求の範囲から逸脱せずに、当業者により考えられるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の半透過型ＬＣＤの断面図
【図２】ある実施の形態によるＲ，Ｇ，ＢおよびＷのサブピクセルを含む１つのピクセルの配置を示す平面図
【図３】白のサブピクセルおよび緑のサブピクセルを含む構造を示す、図２の１−１に沿ってとられた部分断面図
【図４】白のサブピクセルおよび緑のサブピクセルを含む別のピクセル構造を示す断面図
【符号の説明】
【００３２】
１１，２１    赤またはＲのサブピクセル
１２，２２    緑またはＧのサブピクセル
１３，２３    青またはＢのサブピクセル
１４，２４    白またはＷのサブピクセル
２５    ソース線
２６    ゲート線
１００，３００    下側基板
１１０    絶縁層
１２０    ピクセル電極
１３０    液晶層
１４０，３４０    共通電極
１５０，３５０    カラーフィルタ
１５１    赤またはＲ領域
１５２    緑またはＧ領域
１５３    青またはＢ領域
１５４    白またはＷ領域
１６０，３６０    上側基板
３０２，３０４    リフレクタ
３１４    ゲート絶縁層
３１５    保護層
３１６    キャパシタンス保持電極
３１７    樹脂層
３１８    ピクセル電極
【図１】
0005507805.tif 000011
【図２】
0005507805.tif 000012
【図３】
0005507805.tif 000013
【図４】
0005507805.tif 000014