(57)【要約】  一実施形態において、マルチモードＬＣＤはそれぞれがサブピクセルを含むピクセルを有し、それぞれのサブピクセルは、第１の偏光層、第２の偏光層、第１の基板層及び対向して配置された第２の基板層であって第１の偏光層と第２の偏光層の間にある第１及び第２の基板層、第１と第２の基板層の間にある液晶材料、第１の基板層に隣接し、サブピクセルの透過領域を形成する開口を少なくとも１つ有し、その残余部分がサブピクセルの反射領域を形成する第１の反射層、透過領域に対向して透過領域の面積より大きい面積で透過領域に重なる第１の色の第１のフィルタ、及び反射領域に対向して反射領域にある程度重なる第２の色の第２のフィルタを有し、第２の色は第１の色と異なる。
2011529585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のピクセルを有するマルチモード液晶ディスプレイにおいて、前記ピクセルのそれぞれが複数のサブピクセルを含み、前記複数のサブピクセルの一ピクセルが、
第１の偏光軸を有する第１の偏光層、
第２の偏光軸を有する第２の偏光層、
第１の基板層及び前記第１の基板層に対向する第２の基板層、
ここで、前記第１の基板層及び前記第２の基板層は前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の間に配置される、
前記第１の基板層と前記第２の基板層の間の液晶材料、
前記第１の基板層に隣接する第１の反射層、
ここで、前記第１の反射層は前記サブピクセルの透過領域の一部を形成する開口を少なくとも１つ有し、前記第１の反射層の残余部分は前記サブピクセルの反射領域の一部を形成する、
前記透過領域に対向し、前記透過領域の面積より大きい面積で前記透過領域に重なる、第１の色の第１のフィルタ、及び
前記反射領域に対向し、前記反射領域にある程度重なる、第２の色の第２のフィルタ、
を有し、
前記第２の色が前記第１の色と異なる、
ことを特徴とするマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記ディスプレイの第１の側が前記第２の基板層の第１の側にあり、前記第１の反射層が前記第２の基板層の、異なる、第２の側にあり、前記第１の反射層の前記少なくとも１つの開口を通して前記ディスプレイの、裏側の、第２の側に光を供給する光源をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項３】
前記光源の前記光から光をカラースペクトルに分散させるように構成された回折格子または微小光学素子フィルムをさらに有することを特徴とする請求項２に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記サブピクセルの前記反射領域の断面積が前記サブピクセルの総断面積の１/２をこえることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記第２の色の前記第２のカラーフィルタが異なるサブピクセルの領域の上に拡がり、前記異なるサブピクセルの前記領域にある程度重なることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記サブピクセルの前記反射領域の別の領域に対向して前記反射領域の前記別の領域にある程度重なる第３の色の第３のフィルタをさらに有し、前記第３の色が前記第１の色及び前記第２の色のいずれとも異なることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項７】
ピクセルの全てのサブピクセルにおいてカラーフィルタが重ねられていない反射領域の面積が実質的に同じであることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項８】
前記第１の反射層が金属を含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項９】
前記第１の基板層に隣接する第１の電極層及び前記第２の基板層に隣接する第２の電極層をさらに有し、前記液晶材料が前記第１の電極層と前記第２の電極層の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のマルチも度液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
前記第１の電極層が酸化物層であることを特徴とする請求項９に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
前記第１の電極層の一方の側上の第２の反射層をさらに有し、前記第１の反射層は前記第１の電極層の他方の側上にあり、前記第２の反射層が前記サブピクセルの前記透過領域の一部である開口を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１２】
前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタが前記サブピクセルについて単色白色点をシフトさせるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１３】
前記透過領域が前記サブピクセルの断面の内部部分を占めることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１４】
前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタの厚さが相異なることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１５】
前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタの厚さが同じであることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１６】
前記反射領域に重なる１つ以上の無色スペーサをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１７】
前記１つ以上の無色スペーサの厚さが同じであることを特徴とする請求項１６に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１８】
前記１つ以上の無色スペーサの厚さが相異なることを特徴とする請求項１６に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項１９】
複数のスイッチング素子にピクセル駆動信号を供給するように構成されたドライバ回路をさらに有し、前記複数のスイッチング素子が前記透過領域を透過する光の強度を決定することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項２０】
前記ドライバ回路がトランジスタ-トランジスタロジックインターフェースをさらに有することを特徴とする請求項１９に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項２１】
前記マルチモード液晶のピクセル値をリフレッシュするように構成されたタイミング制御回路をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項２２】
前記反射領域の１％〜５０％がカラーフィルタを有することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード液晶ディスプレイ。
【請求項２３】
コンピュータにおいて、
１つ以上のプロセッサ、及び
前記１つ以上のプロセッサに接続されたマルチモード液晶ディスプレイ、
を備え、
前記マルチモード液晶ディスプレイが複数のピクセルを有し、前記ピクセルのそれぞれが複数のサブピクセルを含み、前記複数のサブピクセルの一サブピクセルが、
第１の偏光軸を有する第１の偏光層、
第２の偏光軸を有する第２の偏光層、
第１の基板層及び前記第１の基板層に対向する第２の基板層、ここで前記第１の基板層及び前記第２の基板層は前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の間に配置される、
前記第１の基板層と前記第２の基板層の間の液晶材料、
前記第１の基板層に隣接する第１の反射層、ここで、前記第１の反射層は前記サブピクセルの透過領域の一部を形成する開口を少なくとも１つ有し、前記第１の反射層の残余部分は前記サブピクセルの反射領域の一部を形成する、
前記透過領域に対向し、前記透過領域の面積より大きい面積で前記透過領域に重なる、第１の色の第１のフィルタ、及び
前記反射領域に対向し、前記反射領域にある程度重なる、第２の色の第２のフィルタ、ここで前記第２の色は前記第１の色と異なる、
を有する、
ことを特徴とするコンピュータ。
【請求項２４】
前記ディスプレイの第１の側が前記第２の基板層の第１の側にあり、前記第１の反射層が前記第２の基板層の、異なる、第２の側にあり、前記第１の反射層の前記少なくとも１つの開口を通して前記ディスプレイの、裏側の、第２の側に光を供給する光源をさらに有することを特徴とする請求項２３に記載のコンピュータ。
【請求項２５】
ピクセルの全てのサブピクセルにおいてカラーフィルタが重ねられていない反射領域の面積が実質的に同じであることを特徴とする請求項２３に記載のコンピュータ。
【請求項２６】
前記第１の反射層が金属を含むことを特徴とする請求項２３に記載のコンピュータ。
【請求項２７】
前記第１の電極層の一方の側上の第２の反射層をさらに有し、前記第１の反射層は前記第１の電極層の他方の側上にあり、前記第２の反射層が前記サブピクセルの前記透過領域の一部である開口を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項２３に記載のコンピュータ。
【請求項２８】
前記第１の基板層の他方の側上で前記第１の反射層に隣接する第２の反射層をさらに有し、前記第２の反射層が前記サブピクセルの前記透過領域の一部である開口を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項２３に記載のコンピュータ。
【請求項２９】
前記反射領域に重なる１つ以上の無色スペーサをさらに有することを特徴とする請求項２３に記載のコンピュータ。
【請求項３０】
複数のスイッチング素子にピクセル駆動信号を供給するように構成されたドライバ回路をさらに有し、前記複数のスイッチング素子が前記透過領域を透過する光の強度を決定することを特徴とすることを特徴とする請求項２３に記載のコンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は全般的にはディスプレイに関する。さらに詳しくは、本開示はマルチモード液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)に関する。
【背景技術】
【０００２】
本節に説明される手法は、遂行され得たであろう手法であるが、必ずしも以前に考えられたかまたは遂行された手法ではない。したがって、そうではないことが示されない限り、本節に説明される手法のいずれも、それぞれが本節に包含されることにより、従来技術として見なされるに過ぎない。
【０００３】
ガソリンポンプディスプレイのデジタル時刻表示に用いられるような、単色液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)は一般に可視光スペクトルの中間域に対して最適化される。可視スペクトルの中ほどにある緑色の光に比較して、赤色及び青色の光は伝わりにくい。したがって、単色ＬＣＤは、白黒またはグレイスケールの画像を表示している場合でさえ、緑色がかって見えることがあり得る。さらに、単色ＬＣＤはカラー画像またはカラービデオの表示には適していない。
【０００４】
白黒またはグレイスケールの画像を表示するためにカラーＬＣＤを用いることができる。カラーＬＣＤのそれぞれのピクセルは、相異なるグレイスケール値を擬似するために用いることができる３以上のカラーサブピクセルを含む。しかし、単色ディスプレイとして用いられる場合、カラーＬＣＤの解像度は一般にそれぞれのサブピクセルの面積より３倍大きいピクセルの面積により、すなわちピクセルが３倍粗いことから、制限される。カラーアーティファクトがそのままいくつかのスポットで見え、見る人におそらくは黒色またはグレイスケールの文字のエッジ周辺に赤または青の色合いを見せることになり得る。
【０００５】
カラーサブピクセルのカラーフィルタを通過する光は減衰するから、カラーＬＣＤは、周囲光に加えて、または周囲光の代わりに、バックライトを用いることができる。この結果、カラーＬＣＤの電力消費は、単色ディスプレイとして用いられる場合であっても、許容できる解像度を達成するために、大きい。
【０００６】
ＬＣＤでは一般に、毎秒３０，６０または１２０フレームのリフレッシュが行われる。そのようなフレームレートでは、ＬＣＤはレートがさらに低い場合よりもかなり多くの電力を消費する。例えば、毎秒６０フレームのレートにおいて、ＬＣＤは毎秒３０フレームのレートで消費するであろう電力の２倍の電力を消費し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、カラーＬＣＤにおいて、単色画像の品質を高め、電力消費を低減する手段を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１はＬＣＤのサブピクセルの断面の略図である。
【図２】図２はＬＣＤの３ピクセル(９サブピクセル)の配列を示す。
【図３】図３は単色反射モードにおけるＬＣＤの動作態様を示す。
【図４】図４は、部分カラーフィルタ処理手法の使用による、カラー透過モードにおけるＬＣＤの動作態様を示す。
【図５】図５は、ハイブリッドフィールド順次手法の使用による、カラー透過モードにおけるＬＣＤの動作態様を示す。
【図６】図６は、回折手法の使用による、カラー透過モードにおけるＬＣＤの動作態様を示す。
【図７】図７はマルチモードＬＣＤがフリッカーレス低フィールドレートモードで動作する一例の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の様々な実施形態を以下で、同様の参照符号が同様の要素を表し、本発明を限定するためではなく説明するために与えられる、添付図面とともに説明する。
【００１０】
１.全般的概要
一実施形態において、以下で説明されるようなマルチモードＬＣＤは既存のＬＣＤに比較して高い解像度及び可読性を提供する。一実施形態において、ＬＣＤが必要とする電力使用量／消費が低減される。一実施形態において、ＬＣＤにおける太陽光可読ディスプレイが提供される。一実施形態において、ＬＣＤにおける室内光可読ディスプレイが提供される。
【００１１】
いくつかの実施形態において、マルチモードディスＬＣＤは実質的に平坦な表面に沿う複数のピクセルを有することができ、それぞれのピクセルは複数のサブピクセルを含む。複数のサブピクセルの一サブピクセルは第１の偏光軸をもつ第１の偏光層及び第２の偏光軸をもつ第２の偏光層を有する。サブピクセルは第１の基板層及び第１の基板層に対向する第２の基板層も有する。サブピクセルはさらに第１の基板層に隣接する第１の反射層を有する。第１の反射層は粗面金属でつくることができ、サブピクセルの透過領域の一部を形成する開口を少なくとも１つ有する。サブピクセル内の第１の反射層の金属で覆われている残りの領域はサブピクセルの反射領域の一部を形成する。いくつかの実施形態において、面積が透過領域の面積より大きい第１の色の第１のフィルタが、透過領域に対向し、透過領域に重なって、配置され、第２の色の第２のフィルタが、反射領域に対向し、反射領域にある程度重なって、配置される。第２の色は第１の色と異なる。
【００１２】
マルチモードＬＣＤはさらに第１の電極層の一方の側の上に第２の反射層を有し、第１の反射層は第１の電極層の他方の側の上にある。この第２の反射層は金属でつくることができ、サブピクセルの透過領域の一部分である開口を少なくとも１つ有する。
【００１３】
一実施形態において、マルチモードＬＣＤはさらにマルチモードディスプレイを照明するための光源を有する。一実施形態において、カラースペクトルは、回折フィルムまたは微小光学素子フィルムを用いて光源(すなわちバックライト)からの光から発生される。
【００１４】
一実施形態において、ピクセルの透過領域に重ねてカラーフィルタ(例えば第１の色の第１のフィルタ)を配置し、ピクセルの反射層の一部分に重ねて異なるカラーフィルタ(例えば第２の色の第２のフィルタ)を配置することで、周囲光における単色白色点のシフト及び高い可読性が可能になる。一実施形態において、カラーフィルタ形成に一般に用いられるブラックマトリックスマスクが排除される。さらに、一実施形態では、カラー透過モードにおけるＬＣＤの解像度の向上のため、横方向配位サブピクセルが提供される。さらに、一実施形態では、カラー透過モードにおけるＬＣＤの解像度の向上のため、縦方向配位サブピクセルが提供される。さらに、一実施形態では、第３の色(一般に緑色)を常時オンにしたまま、２つの色の間で光を切り換え、よってハイブリッドフィールド順次手法に用いられる場合にＬＣＤの所要フレームレートを下げることが可能になる。一実施形態において、色はバックライトからつくられ、よってカラーフィルタの必要がなくなる。一実施形態において、カラーフィルタは緑色ピクセルだけに重ねて用いられ、よってカラーフィルタアレイを作成するために追加のマスクを用いる必要がなくなる。
【００１５】
一実施形態において、サブピクセルの反射領域の断面積はサブピクセル全体の総断面積の１/２をこえることができる。例えば、反射領域は複数のピクセルの７０％〜１００％を占めることができる。一実施形態において、マルチモードＬＣＤでは、サブピクセルの反射領域の１％〜５０％に１つ以上のカラーフィルタが重ねられる。
【００１６】
一実施形態において、透過領域はサブピクセルの断面の内部部分を占める。一実施形態において、上述した色が相異なる第１及び第２のフィルタはサブピクセルに対して前の色合いを帯びた白色点を新しい単色無色白色点にシフトさせるように構成することができる。一実施形態において、透過領域は複数のピクセルの０％〜３０％を占める。一実施形態において、１つ以上のカラーフィルタの厚さは相異なる。一実施形態において、１つ以上のカラーフィルタの厚さは同じである。
【００１７】
一実施形態において、マルチモード液晶ディスプレイはさらに、反射領域に重ねて配置された、１つ以上の無色のスペーサを有する。一実施形態において、１つ以上の無色スペーサの厚さは同じである。一実施形態において、１つ以上の無色スペーサの厚さは相異なる。
【００１８】
一実施形態において、マルチモード液晶ディスプレイはさらに複数のスイッチング素子にピクセル値を供給するためのドライバ回路を有し、複数のスイッチング素子は透過領域を透過する光を決定する。一実施形態において、ドライバ回路はさらにトランジスタ-トランジスタロジックインターフェースを有する。一実施形態において、マルチモード液晶ディスプレイはさらに、マルチモード液晶ディスプレイのピクセル値をリフレッシュするためのタイミング制御回路を有する。
【００１９】
一実施形態において、本明細書に説明されるようなマルチモード液晶ディスプレイは、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ｅブック(電子書籍)リーダー、セル式携帯電話、及びネットブックコンピュータを含むがこれらには限定されない、コンピュータの一部をなす。
【００２０】
様々な実施形態は、マルチモード、単色反射モード及びカラー透過モードで動作することができる液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)に関する。本明細書に説明される好ましい実施形態並びに包括的な原理及び特徴への様々な改変が当業者には容易に明らかであろう。したがって、本開示は示される実施形態への限定を目的としておらず、本明細書に説明される原理及び特徴との齟齬が生じない最も広い範囲が認められるべきである。
【００２１】
２.構造概要
図１はＬＣＤのサブピクセル１００の断面の略図である。サブピクセル１００は、液晶材料１０４，スイッチング素子を含むサブピクセル電極(または第１の電極層)１０６，共通電極(または第２の電極層)１０８，電極１０６の一方の側の上に配置される第１の反射層１６０，電極層１０６の他方の側の上に配置される第２の反射層１５０，透過領域１１２，第１及び第２の基板層１１４及び１１６，スペーサ１１８ａ及び１１８ｂ，第１の偏光層１２０及び第２の偏光層１２２を有する。
【００２２】
一実施形態において、第１及び第２の反射層１６０及び１５０は、透過領域１１２上に開口を有する。第１の反射層１６０の表面は反射領域１１０を部分的に形成する。第２の反射層１５０の表面は表面の左側からの入射光を反射するために用いることができる。一実施形態において、光源１０２あるいは周囲光１２４がサブピクセル１００を照明する。光源１０２の例には、発光ダイオード(ＬＥＤ)バックライト、冷陰極蛍光灯(ＣＣＦＬ)バックライト、等があるがこれらには限定されない。周囲光１２４は太陽光またはいずれかの外部光源であり得る。一実施形態において、必要に応じて能動材料である、液晶材料１０４は、光源１０２または周囲光１２４からの光の偏光軸を回転させる。液晶材料１０４は、ツイステッドネマチック(ＴＮ)材料、電気制御型複屈折(ＥＣＢ)材料、等とすることができる。一実施形態において、光の偏光方位の回転はサブピクセル電極１０６と共通電極１０８の間に印加される電位差によって決定される。一実施形態において、サブピクセル電極１０６及び共通電極１０８は酸化インジウムスズ(ＩＴＯ)でつくることができる。さらに、それぞれのサブピクセルにサブピクセル電極１０６が設けられるが、共通電極１０８はＬＣＤに存在する全てのサブピクセル及びピクセルに共通である。
【００２３】
一実施形態において、反射領域１１０は導電性であり、周囲光１２４を反射してピクセル１００を照明する。第１の反射層１６０は金属でつくられてサブピクセル電極１０６に電気的に接続され、よって反射領域１１０と共通電極１０８の間に電位差を与える。透過領域１１２は光源１０２からの光を透過させてサブピクセル１００を照明する。基板１１４及び１１６が液晶材料１０４，サブピクセル電極１０６及び共通電極１０８を封入する。一実施形態において、サブピクセル電極１０６は基板１１４に配置され、共通電極１０８は基板１１６に配置される。さらに、基板１１４及びサブピクセル電極層は(図１には示されていない)スイッチング素子を含む。一実施形態において、スイッチング素子は薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)とすることができる。別の実施形態において、スイッチング素子は低温ポリシリコンとすることができる。
【００２４】
ドライバ回路１３０がサブピクセル値に関する信号をスイッチング素子に送る。一実施形態において、ドライバ回路１３０は低電圧差動信号(ＬＶＤＳ)ドライバを用いる。別の実施形態において、電圧の増大及び低下のいずれも検知するトランジスタ-トランジスタロジック(ＴＴＬ)インターフェースがドライバ回路１３０に用いられる。さらに、タイミングコントローラ１４０が、サブピクセル値に関する信号(例えば、先に説明したような透過データ入力値)をエンコードしてサブピクセルの対角透過領域に必要な信号にする。さらに、タイミングコントローラ１４０は、サブピクセルに関する信号がタイミングコントローラ１４０から取り去られたときに、ＬＣＤの自己リフレッシュを可能にするメモリを有する。
【００２５】
一実施形態において、基板１１４と１１６の間隔を一様に保つためにスペーサ１１８ａ及び１１８ｂが反射領域１１０に重ねて配置される。さらに、サブピクセル１００は第１の偏光子１２０及び第２の偏光子１２２を有する。一実施形態において、第１の偏光子１２０と第２の偏光子１２２の偏光軸は互いに直交する。別の実施形態において、第１の偏光子１２０と第２の偏光子１２２の偏光軸は互いに平行である。
【００２６】
サブピクセル１００は光源１０２または周囲光１２４によって照明される。サブピクセル１００を通過する光の強度はサブピクセル電極１０６と共通電極１０８の間の電位差によって決定される。一実施形態において、サブピクセル電極１０６と共通電極１０８の間に電位差が印加されていないときには、液晶材料１０４は配向されていない状態にあり、第１の偏光子１２０を通過した光は第２の偏光子１２２によって遮断される。サブピクセル電極１０６と共通電極１０８の間に電位差が印加されているときには、液晶材料１０４は方位が配向されている。液晶材料１０４の配向により光の第２の偏光子１２２の通過が可能になる。
【００２７】
一実施形態において、第１の反射層１６０は電極１０６の一方の側の上に配置され、第２の反射層１５０は電極１０６の他方の側の上に配置することができる。第２の反射層１５０は金属でつくることができ、(図１の左側から入射する)光１２６を、透過領域１１２を透過してサブピクセル１００を照明するまでに１回以上の回数、反射させるかまたははね返すことができる。
【００２８】
明確な例を説明する目的のために、直線は周囲光１２４及び光源１０２からの光１２６の光路セグメントを示す。光路セグメントのそれぞれは、光１２４，１２６が、屈折率が異なる媒質の間の連接部を通って進むときにおこり得る回折による曲りをさらに有することがあり得る。
【００２９】
明確な例を説明する目的のために、２つのスペーサ１１８ａ及び１１８ｂを有するサブピクセル１００が示される。様々な実施形態において、２つの隣り合うスペーサを、１つ以上のサブピクセルを隔てて、１０サブピクセル毎に、２０サブピクセル毎に、１００サブピクセル毎に、または別の数のサブピクセルを隔てて、配置することができる。
【００３０】
図２はＬＣＤの９つのサブピクセル１００の配列を示す。サブピクセル１００は透過領域１１２ｂ及び反射領域１１０を有する。一実施形態において、ＲＧＢ(赤-緑-青)カラーシステムにしたがっていれば、透過領域１１２ａ〜１１２ｃはそれぞれ、赤色成分、緑色成分及び青色成分を与えて一カラーピクセルを形成する。さらに、透過領域１１２ａ〜１１２ｃは、別のカラーシステムが選ばれていれば、赤色、緑色、青色及び白色またはその他の色の組合せのような、別の色を与えることができる。さらに、透過領域１１３ａ及び１１４ａは赤色を、透過領域１１３ｂ及び１１４ｂは緑色を、透過領域１１３ｃ及び１１４ｃは青色を、カラーピクセルに与える。いくつかの実施形態において、カラーピクセルに与えられる色の彩度を低めるかまたは高めるために、厚さが異なるカラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃを透過領域１１２ａ〜１１２ｃに重ねて配置することができる。彩度は可視スペクトル内での特定の色彩グラデーションの強度として定義される。さらに、無色フィルタ２０２ｄを反射領域１１０に重ねて配置することができる。様々な実施形態において、無色フィルタ２０２ｄの厚さはゼロから、透過領域１１２ａ〜１１２ｃに重ねて配置されるカラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃの厚さまで変わり得る。
【００３１】
一実施形態において、透過領域１１２ａはカラーピクセルの３つの色の内の１つの色のサブピクセルを表す。同様に、透過領域１１２ｂ及び１１２ｃはカラーピクセルの他の２つの色のサブピクセルを表す。別の実施形態において、カラー透過動作モードに比較して、横方向に３重になることによって反射動作及び半透過動作の解像度を高める、縦配位サブピクセルを用いることができる。別の実施形態において、カラー透過モードに比較して、縦方向に３重になることによって反射動作及び半透過動作の解像度を高める、横方向サブピクセル列を用いることができる。
【００３２】
透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれを透過する光源１０２からの光の量は(図２には示されていない)スイッチング素子によって決定される。透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれを透過する光の量は、続いて、カラーピクセルのルミナンスを決定する。さらに、透過領域１１２ａ〜１１２ｃ及びカラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃの形状は、六角形、長方形、八角形、円形、等とすることができる。さらに、反射領域１１０の形状は長方形、円形、八角形、等とすることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、別のカラーフィルタをピクセル２０８のサブピクセル１００の反射領域１１０に重ねて配置することができる。そのような別のカラーフィルタは、単色動作モードにおいてピクセル２０８のサブピクセルに対して新しい単色白色点をつくるに役立つ、補償色を提供するために用いることができる。新しい単色白色点により、ピクセル２０８のサブピクセルを、様々なグレイスケール値を表すために、一括してまたは個別に用いることができる。
【００３４】
例えば、透過領域１１２ａを含むサブピクセル１００の反射領域１１０の面積に重ねるためにカラーフィルタ２０６ｅを用いることができる。図２に示されるようないくつかの実施形態において、カラーフィルタ２０６ｅは、(１)サブピクセル１００の反射領域１１０の(本例においては赤色を与える)透過領域１１２ａを含む部分だけでなく、(２)サブピクセル１００の反射領域１１０の(本例においては緑色を与える)透過領域１１２ｂを含む部分にも重ねることができる。カラーフィルタ２０６ｅはピクセル２０８に赤色及び緑色を与えるサブピクセル１００のいずれにも青色を与えるために用いることができる。
【００３５】
同様に、透過領域１１２ｃを含むサブピクセル１００の反射領域１１０の面積に重ねるためにカラーフィルタ２０６ｆを用いることができる。図２に示されるようないくつかの実施形態において、カラーフィルタ２０６ｆは、(１)サブピクセル１００の反射領域１１０の(本例においては青色を与える)透過領域１１２ｃを含む部分だけでなく、(２)サブピクセル１００の反射領域１１０の(本例においては緑色を与える)透過領域１１２ｂを含む別の部分にも重ねることができる。カラーフィルタ２０６ｆはピクセル２０８に青色及び緑色を与えるサブピクセル１００のいずれにも赤色を与えるために用いることができる。
【００３６】
赤サブピクセル１００の反射領域は赤カラーフィルタ４０４ａが重ねられた領域及び青カラーフィルタ２０６ｅが重ねられた別の領域を有する。正味の結果は、赤サブピクセルがカラーフィルタ４０４ａ及び２０６ｅが重ねられたこれらの領域からの赤色及び青色の寄与を受け取り得ることである。同じことが青サブピクセルにも成り立つ。しかし、緑サブピクセル１００の反射領域は、緑カラーフィルタ４０４ｂが重ねられた第１の領域、青カラーフィルタ２０６ｅが重ねられた第２の領域及び赤色フィルタ２０６ｆが重ねられた第３の領域を有する。いくつかの実施形態において、第１の領域を第２及び第３の領域のいずれよりも小さくすることができ、あるいは第１の領域を第２及び第３の領域のいずれよりも大きくすることができる。いくつかの実施形態において、第２及び第３の領域は、単色無色白色点を形成するために、相異なる寸法に設定することができる。正味の結果は、単色無色白色点を形成する目的のために緑色の寄与を補償することができる、カラーフィルタ４０４ｂ，２０６ｅ及び２０６ｆからの赤色及び青色の全体的寄与を緑サブピクセルが受け取り得ることである。
【００３７】
いくつかの実施形態においては、図示されるように、これらのカラーフィルタ２０６ｅ及び２０６ｆはサブピクセル１００の反射領域１１０の一部分だけに重ねることができ、サブピクセル１００の反射領域１１０のほとんどの無色フィルタ２０２ｄを重ねることができ、あるいはフィルタを重ねないでおくことができる。
【００３８】
緑の色合い以外を補正するための実施形態を構成することができる。様々な実施形態において、カラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃのそれぞれが重ねられる面積は、それぞれの透過領域１１２ａ〜１１２ｃの面積と同じとするかまたはそれより大きくすることができる。例えば、透過領域１１２ａに重なるカラーフィルタ４０４ａは透過領域１１２ａの面積より大きい面積を有することができる。カラーフィルタ４０４ｂ及び４０４ｃについても同じことが成り立つ。これらの実施形態において、カラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃ，２０６ｅ及び２０６ｆは、様々な方法で、単色無色白色点を形成するために配置することができ、またはそのための大きさすることができる。
【００３９】
いくつかの実施形態において、ピクセル２０８のサブピクセル１００の面積は同じであってもなくても差し支えない。例えば、透過領域１１２ｂを含む緑サブピクセル１００の面積は透過領域１１２ａまたは１１２ｃを含む赤サブピクセル１００または青サブピクセル１００の面積より小さくなるように構成することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、ピクセル２０８の透過領域１１２ａ〜１１２ｃに重なるカラーフィルタの面積は同じであってもなくても差し支えない。例えば、緑カラーフィルタ４０４ｂの面積は赤カラーフィルタ４０４ａまたは青カラーフィルタ４０４ｃの面積より小さくすることができる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、ピクセル２０８の反射領域１１０に重なるカラーフィルタの面積は同じであってもなくても差し支えない。例えば、青カラーフィルタ２０６ｅの面積は赤カラーフィルタ２０６ｆの面積より大きくも小さくもすることができる。
【００４２】
いくつかの実施形態において、(１)サブピクセル１００の面積が相異なることができ、及び／または(２)ピクセル２０８のカラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃが重ねられる面積が相異なることができ、及び／または(３)ピクセル２０８のカラーフィルタ２０６ｅ及び２０６ｆが重ねられる面積が相異なることができるとしても、ピクセル２０８の全てのサブピクセルのカラーフィルタが重ねられていない反射領域の面積は実質的に同じである。本命妻子で用いられるように、語句「実質的に同じ」は差が小百分率範囲内にあることを指す。いくつかの実施形態において、反射領域の面積は、それぞれの反射領域の最小面積と最大面積の間の差が指定された範囲内、例えば≦５％、でしかなければ、実質的に同じである。
【００４３】
３.機能概要
図３は単色反射モードにおけるサブピクセル１００(例えば図２のサブピクセル１００のいずれか)の動作態様を示す。単色反射実施形態が図３を参照して説明されるから図には反射領域１１０しか示されていない。
【００４４】
サブピクセル１００は外部光源の存在の下に単色反射モードで用いることができる。一実施形態において、周囲光１２４がフィルタ層及び液晶材料１０４を通過して、反射領域１１０上に入射する。フィルタ層には、(１)無色フィルタ２０２ｄ，(２)サブピクセル１００の透過領域(例えば図２の１１２ａ)に対向する領域から延びるカラーフィルタ４０４(例えば、サブピクセル１００が図２の透過領域１１２ａをもつサブピクセル１００である場合は図２の４０４ａ)、及び(３)カラーフィルタ２０６(例えば図２の２０６ｅ)を含めることができる。フィルタのいずれか、いくつかまたは全てを、周囲光１２４の減衰及び光路差をカラー透過モードにおける光の減衰及び光路差を同じに維持するために用いることができる。設計を修正することで無色フィルタ２０２ｄを省くこともできる。
【００４５】
サブピクセル１００の反射領域１１０は周囲光１２４を基板１１６に向けて反射する。一実施形態において、反射領域１１０に電気的に接続されているサブピクセル電極１０６と共通電極１０８にかけて電位差Ｖが印加される。液晶材料１０４は電位差Ｖに依存して配向される。この結果、液晶材料１０４の配向は周囲光１２４の面を回転させ、光の第２の偏光子１２２の通過を可能にする。よって、液晶材料１０４の配向の強さがサブピクセル１００の輝度を決定し、したがってサブピクセル１００のルミナンスを決定する。
【００４６】
一実施形態において、サブピクセル１００にはノーマリーホワイト液晶実施形態を用いることができる。この実施形態において、第１の偏光子１２０と第２の偏光子１２２の軸は互いに平行である。反射領域１１０で反射された光を遮断するため、サブピクセル電極１０６と共通電極１０８にかけて最高閾電圧が印加される。したがって、サブピクセル１００は黒色に見える。あるいは、ノーマリーブラック液晶実施形態を用いることができる。この実施形態では、第１の偏光子１２０と第２の偏光子１２２の軸が互いに直交している。サブピクセル１００を照明するため、サブピクセル電極１０６と共通電極１０８にかけて最高閾電圧が印加される。
【００４７】
明確な例を説明する目的のため、反射領域１１０は滑らかな直線として示される。あるいは、反射領域１１０は、ミクロンレベルまたはサブミクロンレベルで粗いかまたは凹凸がある表面を有することができる。
【００４８】
図４は、部分カラーフィルタ処理手法の使用による、カラー透過モードにおけるＬＣＤの動作態様を示す。カラー透過実施形態が説明されているから、図４にはサブピクセルの透過領域１１２ａ〜１１２ｃしか示されていない。基板１１６上に、図４に示されるように、透過サブピクセル領域１１２ａ，１１２ｂ及び１１２ｃのそれぞれにカラーフィルタ４０４ａ，４０４ｂ及び４０４ｃが配置される。サブピクセルの領域１１２ａ，１１２ｂ及び１１２ｃはサブピクセル光学値に関係する。領域１１２ａは領域１０２，４０２，１２０，１１４，１０６ａ，１０４，４０４ａ，１０８，１１６及び１２２からの光学寄与を有する。領域１１２ｂは領域１０２，４０２，１２０，１１４，１０６ｂ，１０４，４０４ｂ，１０８，１１６及び１２２からの光学寄与を有する。領域１１２ｃは領域１０２，４０２，１２０，１１４，１０６ｃ，１０４，４０４ｃ，１０８，１１６及び１２２からの光学寄与を有する。カラーフィルタ４０４ａ，４０４ｂ及び４０４ｃはサブピクセルの反射領域にもある程度重なって(または反射領域の一部にまで延び出して)拡がる。様々な実施形態において、カラーフィルタはピクセルの反射領域の面積の１/２未満(例えば面積の０％〜５０％)のいずれかの面積に重なり、１つの特定の実施形態では、カラーフィルタは反射領域面積の約０％に重なり、別の特定の実施形態では反射領域面積の６％〜１０％に重なり、また別の特定の実施形態では反射領域面積の１４％〜１５％に重なる。
【００４９】
光源１０２は、コリメートライトガイドまたはコリメートレンズを用いることでコリメートすることができる光４０２をつくるバックライト源である。一実施形態において、光源１０２からくる光４０２は第１の偏光子１２０を通過する。これにより、光４０２の面が特定の面に揃えられる。一実施形態において、光４０２の面は水平方向に揃えられる。さらに、第２の偏光子１２２は垂直方向の偏光軸を有する。透過領域１１２ａ〜１１２ｃは光４０２を透過させる。一実施形態において、透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれは個々のスイッチング素子を有する。スイッチング素子は対応する透過領域を通過する光４０２の強度を制御する。
【００５０】
さらに、光４０２は、透過領域１１２ａ〜１１２ｃを透過した後、液晶材料１０４を通過する。透過領域１１２ａ，１１２ｂ及び１１２ｃにそれぞれ、サブピクセル電極１０６ａ〜１０６ｃが設けられる。サブピクセル電極１０６ａ〜１０６ｃと共通電極１０８の間に印加される電位差が液晶材料１０４の配向を決定する。続いて、液晶材料の配向がカラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃのそれぞれに入射する光４０２の強度を決定する。
【００５１】
一実施形態において、緑カラーフィルタ４０４ａは、透過領域１１２ａにほとんどまたは完全に重ねて配置し、(図２及び３に示される)反射領域１１０にある程度重ねて配置することもでき、青カラーフィルタ４０４ｂは、透過領域１１２ｂにほとんどまたは完全に重ねて配置し、(図２及び３に示される)反射領域１１０にある程度重ねて配置することもでき、赤カラーフィルタ４０４ｃは、透過領域１１２ｃにほとんどまたは完全に重ねて配置し、(図２及び３に示される)反射領域１１０にある程度重ねて配置することもできる。カラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃのそれぞれは対応する色をカラーピクセルに与える。カラーフィルタ４０４ａ〜４０４ｃによって与えられる色はカラーピクセルのクロミナンス値を決定する。クロミナンスはあるピクセルについての、色相及び彩度のような、色情報を含む。さらに、周囲光１２４が存在すれば、(図２及び３に示される)反射領域１１０で反射される光が、カラーピクセルにルミナンスを与え、ＬＣモードの緑色がかった見かけを補償することができるピクセルの白色反射率への単色調節を与える。したがって、このルミナンスはカラー透過モードにおける解像度を高める。ルミナンスはあるピクセルの輝度の尺度である。
【００５２】
図４に示されるように、透過領域１１２ａ〜１１２ｃは相異なる(図４において法線方向が水平方向である)断面積を有することができる。例えば、緑透過領域１１２ｂは、サブピクセル１００においては緑色光が他の色の光より高い効率で透過できるから、赤透過領域１１２ａ及び青透過領域１１２ｃの面積より小さな面積を有することができる。この図４及び以下の図５及び図６に示されるように、透過領域１１２ａ〜１１２ｃについての断面積は様々な実施形態において異なっていてもいなくても差し支えない。
【００５３】
図５は、様々な実施形態にしたがう、ハイブリッドフィールド順次手法の使用による、カラー透過モードにおけるＬＣＤの動作態様を示す。カラー透過実施形態が説明されているから、図５には透過領域１１２ａ〜１１２ｃしか示されていない。一実施形態において、光源１０２は、(図示されていない)ＬＥＤグループ１，ＬＥＤグループ２，及び以下同様のような、ＬＥＤ列を有する。一実施形態において、横方向に配列されたＬＥＤが、１つのＬＥＤグループが別のＬＥＤグループの下になるように、グループ毎にまとめられてＬＥＤを照明する。あるいは、縦方向に配列されたＬＥＤがグループ毎にまとめられる。
【００５４】
ＬＥＤグループは順次態様で点灯される。ＬＥＤグループの点灯の頻度は毎秒３０フレームから５４０フレームの間とすることができる。一実施形態において、それぞれのＬＥＤグループは赤色ＬＥＤ５０３ａ，白色ＬＥＤ５０６ｂ及び青色ＬＥＤ５０６ｃを含む。さらに、ＬＥＤグループ１の赤色ＬＥＤ５０６ａ及び白色ＬＥＤ５０６ｂは時刻ｔ＝０からｔ＝５まで点灯し、ＬＥＤグループ２の赤色ＬＥＤ５０６ａ及び白色ＬＥＤ５０６ｂは時刻ｔ＝１からｔ＝６まで点灯する。同様に、他のＬＥＤグループの全ての赤色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤは順次態様で動作する。一実施形態において、それぞれのＬＥＤグループは、ＬＥＤグループが縦方向に配列されている場合、ＬＣＤの横ピクセル列を照明する。同様に、ＬＥＤグループ１の青色ＬＥＤ５０６ｃ及び白色ＬＥＤ５０６ｂは時刻ｔ＝５からｔ＝１０まで点灯し、ＬＥＤグループ２の青色ＬＥＤ５０６ｃ及び白色ＬＥＤ５０６ｂは時刻ｔ＝６からｔ＝１１まで点灯する。同様に、他のＬＥＤグループの全ての青色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤは順次態様で動作する。赤色ＬＥＤ５０６ａ，白色ＬＥＤ５０６ｂ及び青色ＬＥＤ５０６ｃは、赤色ＬＥＤ５０６ａ及び青色ＬＥＤ５０６ｃが透過領域１１２ａ及び１１２ｃを照明し、白色ＬＥＤ５０６ｂが透過領域１１２ｂを照明するように配列される。別の実施形態において、ＬＥＤグループには赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含めることができる。赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤは、緑色ＬＥＤが透過領域１１２ｂを照明し、赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤがそれぞれ透過領域１１２ａ及び１１２ｃを照明するように配列される。
【００５５】
一実施形態において、光源１０２からの光５０２は第１の偏光子１２０を通過する。第１の偏光子１２０は光５０２の面を特定の面に揃える。一実施形態において、光５０２の面は水平方向に揃えられる。さらに、第２の偏光子１２２は垂直方向の偏光軸を有する。透過領域１１２ａ〜１１２ｃは光５０２を透過させる。一実施形態において、透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれは個々のスイッチング素子を有する。さらに、スイッチング素子は透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれを通過する光の強度を制御し、よって色成分の強度を制御する。さらに、光５０２は、透過領域１１２ａ〜１１２ｃを通過した後、液晶材料１０４を通過する。透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれはそれぞれ自体のサブピクセル電極１０６ａ〜１０６ｃを有する。サブピクセル電極１０６ａ〜１０６ｃと共通電極１０８の間に印加される電位差が液晶材料１０４の配向を決定する。赤色ＬＥＤ，白色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤが用いられる実施形態においては、続いて、液晶材料１０４の配向が緑カラーフィルタ５０４並びに透明スペーサ５０８ａ及び５０８ｂに入射する光５０２の強度を決定する。
【００５６】
緑カラーフィルタ５０４並びに透明スペーサ５０８ａ及び５０８ｂを通過する光５０２の強度はがカラーピクセルのクロミナンス値を決定する。一実施形態において、緑カラーフィルタ５０４は透過領域１１２ｂに対応して配置される。透過領域１１２ａ及び１１２ｃにはカラーフィルタは配置されない。代わりに、透過領域１１２ａ及び１１２ｃにはそれぞれ透明スペーサ５０８ａ及び５０８ｂを用いることができる。緑カラーフィルタ５０４，透明スペーサ５０８ａ及び５０８ｂは基板１１６上に配置される。別の実施形態において、透明スペーサ５０８ａ及び５０８ｂに重ねてマゼンタ(紫紅色)カラーフィルタを配置することができる。一実施形態において、赤色ＬＥＤ５０６ａ及び白色ＬＥＤ５０６ｂが点灯している時刻ｔ＝０からｔ＝５の間、透過領域１１２ａ及び１１２ｃは赤色であり、緑カラーフィルタ５０４が透過領域１１２ｂに緑色を与える。同様に、青色ＬＥＤ５０６ｃ及び白色ＬＥＤ５０６ｂが点灯している時刻ｔ＝６からｔ＝１１の間、透過領域１１２ａ及び１１２ｃは青色であり、緑カラーフィルタ５０４が透過領域１１２ｂに緑色を与える。カラーピクセルに与えられる色は透過領域１１２ａ〜１１２ｃからの色の組合せによってつくられる。さらに、周囲光１２４が利用できるならば、(図２及び３に示される)反射領域１１０によって反射される光がカラーピクセルにルミナンスを与える。このルミナンスによってカラー透過モードにおける解像度が高められる。
【００５７】
図６は、回折手法の使用による、カラー透過モードにおけるＬＣＤの動作態様を示す。カラー透過実施形態が説明されているから、図６には透過領域１１２ａ〜１１２ｃしか示されていない。光源１０２は標準バックライト源とすることができる。一実施形態において、光源１０２からの光６０２は、回折格子６０４を用いて、緑色成分６０２ａ，青色成分６０２ｂ及び赤色成分６０２ｃに分けられる。あるいは、微小光学素子構造を用いて、透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれを通り抜ける相異なるスペクトル領域をもつカラースペクトルに光６０２を分けることができる。一実施形態において、微小光学素子構造は、フィルムに型押しするかまたは付けることができる小さなレンズを含む、平フィルム光学素子構造である。緑色成分６０２ａ，青色成分６０２ｂ及び赤色成分６０２ｃはそれぞれ、回折格子６０４を用いて、透過領域１１２ａ，１１２ｂ及び１１２ｃに導かれる。
【００５８】
さらに光６０２の各色成分は第１の偏光子１２０を通過する。これにより、光の色成分６０２ａ〜６０２ｃの面が特定の面に揃えられる。一実施形態において、光の色成分６０２ａ〜６０２ｃの面は水平方向に揃えられる。さらに、第２の偏光子１２２は垂直方向の偏光軸を有する。透過領域１１２ａ〜１１２ｃは、光の色成分６０２ａ〜６０２ｃに透過領域１１２ａ〜１１２ｃを透過させる。一実施形態において、透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれは個々のスイッチング素子を有する。スイッチング素子は透過領域１１２ａ〜１１２ｃのそれぞれを通過する光の強度を制御し、よって色成分の強度を制御する。さらに、光の色成分６０２ａ〜６０２ｃは、透過領域１１２ａ〜１１２ｃを通過した後、液晶材料１０４を通過する。透過領域１１２ａ，１１２ｂ及び１１２ｃはそれぞれ、ピクセル電極１０６ａ，１０６ｂ及び１０６ｃを有する。ピクセル電極１０６ａ〜１０６ｃと共通電極１０８の間に印加される電位差が液晶材料１０４の配向を決定する。続いて、液晶材料１０４の配向が第２の偏光子１２２を通過する光の色成分６０２ａ〜６０２ｃの強度を決定する。続いて、第２の偏光子１２２を通過する色成分の強度がカラーピクセルのクロミナンスを決定する。さらに、周囲光が利用できれば、(図２及び３に示される)反射領域１１０で反射される光がカラーピクセルにルミナンスを与える。このルミナンスによってカラー透過モードにおける解像度が高められる。
【００５９】
本明細書に提示されるように、周囲光の存在により、カラー透過モードにおけるカラーピクセルのルミナンスが高められる。したがって、それぞれのピクセルはルミナンスとクロミナンスのいずれも有する。これにより、ＬＣＤの解像度が高められる。したがって、特定の解像度に必要なピクセルの数は従来知られているＬＣＤより少なく、したがって、ＬＣＤの電力消費が低減される。さらに、従来知られているＬＣＤに用いられるインターフェースによる電力消費に比較してＬＣＤの電力消費を低める、トランジスタ-トランジスタロジック(ＴＴＬ)ベースインタフェースを用いることができる。さらに、タイミングコントローラがピクセル値に関する信号を格納するから、セルフリフレッシュ特性が用いられるようにＬＣＤが最適化され、よって電力消費が低減される。様々な実施形態において、彩度がより低い色及びより多くの光を透過させる、より薄いカラーフィルタを用いることができる。したがって、様々な実施形態により、従来知られているＬＣＤに比較して、電力消費低減プロセスが容易になる。
【００６０】
さらに、(図５で説明した)一実施形態においては、緑色光または白色光がサブピクセル１００上に常に見えており、赤色光及び青色光だけが切り換えられる。したがって、従来知られているフィールド順次ディスプレイのフレームレートに比較して、さらに低いフレームレートを用いることができる。
【００６１】
４.駆動信号手法
いくつかの実施形態において、本明細書に説明されるようなマルチモードＬＣＤのピクセルは、標準のカラーサブピクセルと同様の態様においてカラー透過モードで用いることができる。例えば、マルチモードＬＣＤのピクセル２０８(図２)の３つのサブピクセルを、ピクセルにおいて指定された赤色成分、緑色成分及び青色成分をつくるために、ＲＧＢ値を表す多ビット信号(例えば２４ビット信号)によって電気的に駆動することができる。
【００６２】
いくつかの実施形態において、本明細書に説明されるようなマルチモードＬＣＤのピクセルは、白黒反射モードにおいて白黒ピクセルとして用いることができる。いくつかの実施形態において、マルチモードＬＣＤのピクセルの３つのサブピクセルは、サブピクセルを黒色または白色にするために単一の１ビット信号によって個別に、あるいは一括して、電気的に駆動することができる。いくつかの実施形態において、マルチモードＬＣＤの複合ピクセルのサブピクセルのそれぞれが、それぞれのサブピクセルを黒色または白色にするため、個別に、異なる１ビット信号によって電気的に駆動することができる。これらの実施形態においては、(１)カラー透過モードにおける多ビット信号に比べて１ビット信号を使用する、及び／または(２)主光源として周囲光を用いる、ことによって電力消費が極めて大きく低減される。さらに、それぞれのサブピクセルを個別に異なるビット値によって駆動することができ、それぞれのサブピクセルがディスプレイの独立ユニットである、白黒反射モードにおいて、そのような動作モードにおけるＬＣＤの解像度は、ピクセルがディスプレイの独立ユニットとして用いられる他のモードで動作しているＬＣＤの解像度の３倍の高さにすることができる。
【００６３】
いくつかの実施形態において、本明細書に説明されるようなマルチモードＬＣＤのピクセルはグレイスケールピクセルとして(例えば、２ビット、４ビットまたは６ビットのグレイレベル反射モードで)用いることができる。いくつかの実施形態においては、マルチモードＬＣＤのピクセルの３つのサブピクセルを、ピクセルでグレイスケールを表すために、一括して単一のマルチビット信号で電気的に駆動することができる。いくつかの実施形態において、マルチモードＬＣＤのピクセルのサブピクセルのそれぞれは個別に、それぞれのサブピクセルでグレイスケールを表すために、相異なる多ビット信号で電気的に駆動することができる。白黒動作モードと同様に、そのような相異グレイレベル反射モードの実施形態においては、(１)カラー透過モードにおける多ビット信号に比べてビット数が少ない信号を使用する、及び／または(２)主光源として周囲光を用いる、ことによって電力消費が極めて大きく低減され得る。さらに、それぞれのサブピクセルを個別に相異なるビット値で駆動することができ、それぞれのサブピクセルがディスプレイの独立ユニットである、グレイレベル動作モードにおいて、そのような動作モードにおけるＬＣＤの解像度は、ピクセルがディスプレイの独立ユニットとして用いられる他の動作モードにおけるＬＣＤの解像度の３倍の高さにすることができる。
【００６４】
いくつかの実施形態において、信号は、駆動すべき動作モード及び対応する解像度をディスプレイドライバに指令するビデオ信号にエンコードすることができる。低電力モードに入るようにディスプレイに通知するために別の信号線を用いることができる。
【００６５】
５.低フィールドレート動作
いくつかの実施形態において、電力消費を低減するために低フィールドレートを用いることができる。いくつかの実施形態において、マルチモードＬＣＤのためのドライバＩＣを低速液晶とともにはたらかせることができ、ドライバＩＣはサブピクセルにおける電荷の長時間保持を可能にするエレクトロニクスを有することができる。いくつかの実施形態において、図１の金属層１１０，１５０及び(酸化物層とすることができる)電極層１０６が電荷を保持するための付加コンデンサとしてはたらくことができる。
【００６６】
いくつかの実施形態において、厚ＬＣ材料と称される、Δｎ値が高い液晶材料１０４の層を用いることができる。例えば、Δｎ＝０.２５のＬＣ材料を用いることができる。そのような厚液晶は低フィールドレートで状態が切り換わることができ、低スイッチング周波数においてさえ、高電圧保持比及び長寿命を有することができる。一実施形態において、メルク(Merck)社から市販されている５ＣＢ液晶材料を用いることができる。
【００６７】
図７は、マルチモードＬＣＤ７０６がフリッカーレス低フィールドレートで動作する、一例の構成を示す。ＣＰＵ(またはコントローラ)７０８を含むチップセット７０２が、ＬＣＤドライバＩＣ７０４のタイミング制御ロジック７１０に第１のタイミング制御信号７１２を出力することができる。タイミング制御ロジック７１０は続いて、マルチモードＬＣＤ７０６に第２のタイミング制御信号７１４を出力することができる。いくつかの実施形態において、チップセット７０２は、本明細書に説明されるようなマルチモードＬＣＤ７０６を含む、様々なタイプのＬＣＤディスプレイを駆動するために用いることができる標準チップセットとすることができるが、これには限定されない。
【００６８】
いくつかの実施形態において、ドライバＩＣ７０４はチップセット７０２とマルチモードＬＣＤ７０６の間に配置され、様々な動作モードでマルチモードＬＣＤを駆動するための特定のロジックを有することができる。第１のタイミング制御信号７１２は３０Ｈｚのような第１の周波数を有することができ、第２のタイミング制御信号７１４はマルチモードＬＣＤの与えられた動作モードにおいて第１の周波数に関係する第２の周波数を有することができる。いくつかの実施形態において、第２の周波数は反射モードにおいて第１の周波数の１/２であるように設定または制御することができる。この結果、マルチモードディスプレイ７０６で受け取られる第２のタイミング制御信号７１４は、同じモードにある標準ＬＣＤディスプレイに対する周波数より低い周波数の信号とすることができる。いくつかの実施形態において、第２の周波数は、マルチモードＬＣＤ７０６の動作モードに依存して第１の周波数と異なる関係を有するように、タイミング制御ロジック７１０によって調整される。例えば、カラー透過モードにおいて、第２の周波数は第１の周波数と同じとすることができる。
【００６９】
いくつかの実施形態において、図２のピクセル２０８のようなピクセルは実質的に正方形として形成することができ、サブピクセル１００は、長方形の短辺が隣接するように配置される、長方形として形成することができる。そのような実施形態において、サブピクセル１００は長方形の長辺方向に配位されているといわれる。いくつかの実施形態において、マルチモードＬＣＤの形状は実質的に長方形である。ＬＣＤのサブピクセルは長方形のＬＣＤの長辺に、または長方形のＬＣＤの短辺に沿って配位させることができる。
【００７０】
例えば、マルチモードＬＣＤが主にリーダー用途に用いられる場合には、長辺を縦方向に(または上向きに)する携帯モードでマルチモードＬＣＤを用いることができる。サブピクセル１００はマルチモードディスプレイの長辺方向に配位するように構成することができる。他方で、マルチモードＬＣＤが、ビデオ、リーディング、インターネット、及びゲームのような多様な用途に用いられる場合には、長編を横方向にするランドスケープモードでマルチモードＬＣＤを用いることができる。サブピクセル１００はマルチモードディスプレイの短辺方向に配位するように構成することができる。すなわち、マルチモードＬＣＤディスプレイにおけるサブピクセルの方位は主要用途におけるコンテンツの可読性及び解像度を高めるような態様で設定することができる。
【００７１】
６.拡張及び変形
本発明の好ましい実施形態を示し、説明したが、本発明がそれらの実施形態だけに限定されないことは明らかであろう。当業者には、特許請求の範囲に述べられるような、本発明の精神及び範囲を逸脱しない、数多くの改変、変更、変形、置換及び等価物が明らかであろう。
【符号の説明】
【００７２】
１００    サブピクセル
１０２    光源
１０４    液晶材料
１０６，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ    サブピクセル電極
１０８    共通電極
１１０    反射領域
１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ    透過領域
１１４，１１６    基板層
１１８ａ，１１８ｂ，５０８ａ，５０８ｂ    スペーサ
１２０，１２２    偏光子
１２４    周囲光
１２６，４０２，５０２，６０２    光源からの光
１３０    ドライバ回路
１４０    タイミングコントローラ
１５０，１６０    反射層
２０２ｄ    無色フィルタ
２０６，２０６ｅ，２０６ｆ，４０４，４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，５０４    カラーフィルタ
２０８    ピクセル
５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃ    ＬＥＤ
６０２ａ，６０２ｂ，６０２ｃ    光の色成分
６０４    回折格子
７０２    チップセット
７０４    ＬＣＤドライバＩＣ
７０６    マルチモードＬＣＤ
７０８    ＣＰＵ
７１０    タイミング制御ロジック
７１２，７１４    タイミング制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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