JP2003241212A - 液晶表示装置とその階調較正方法 - Google Patents
液晶表示装置とその階調較正方法Info
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Abstract
ルによって構成される液晶表示装置において、1つのサ
ブピクセルからの電界の漏れによる他のサブピクセルへ
の影響を低減する。 【解決手段】 1つの画素が複数のサブピクセル(32
a,32b,32c)から成り、液晶(35)の一側に
共通電極(33a)を配置し、他側にサブピクセル毎に
分割された対向電極(33b)を配置し、更に、分割さ
れた対向電極間に格子状の第3電極(38)を配置した
液晶表示装置(31)。
Description
される液晶表示装置とその階調較正方法に関するもので
ある。
の一例である液晶表示装置において輝度分解能を高める
方法として、最近では、特開平11−311971号公
報、特開平11−352954号公報、特開2000−
20038号公報のように画素の光量を変えたサブピク
セルを用いるものが検討されてきている。これらの特許
では、サブピクセルの透過光量を変える方法として、透
過率の異なるNDフィルタ(ニュートラルデンシティフ
ィルタ)を装着させる方法について述べているが、以下
に説明されるような問題が有る。
とすれば、そのようなNDフィルタに要求される精度は
1/1500以下であるが、現状のNDフィルタで0.
1%以下の精度を求めることは現実的には極めて難し
い。このため、現実的な方法として、特開2001−2
42828号公報のようにサブピクセルに異なる開口面
積を有する遮光マスクを装着する構成が考案された。し
かし、特開2001−242828号公報の実施例にあ
るように、開口面積が大きいサブピクセルに対して1/
nとなるような微小サブピクセルを設けて、大きいサブ
ピクセルの1ビット増大分の光量変化に対してn段階に
分割した光量を付加する構成では、液晶の画素を構成す
るサブピクセルが相互に影響しあうために、目標の階調
を得ることは極めて困難となる。その理由を以下に説明
する。
が、1つの画素を構成するサブピクセル間で漏れ電界成
分による影響を受ける現象が存在する。図14におい
て、1画素を構成するサブピクセル1、サブピクセル2
およびサブピクセル3は、遮光マスクに異なった面積の
開口部を設けることによって、互いに異なった透過光量
を備えるサブピクセルとなっている。図15はサブピク
セル1、サブピクセル2およびサブピクセル3の個々の
サブピクセルに関して、8ビット(256階調)分の光
量変化を測定したものと、3つのサブピクセルへの入力
を同時に8ビット(256階調)分変化させ、その光量
変化を測定したものの実測例である。独立に計測された
3つのサブピクセルの光量を数値的に足したものTI
は、3つのサブピクセルを同時に256階調出力したも
のGIと比較して、少なからぬ差が生じている。
界によって、それ以外のサブピクセルの液晶の偏光角が
微妙な影響を受けることが原因である。微小なサブピク
セルを設けて単純に光量の和を取っても、このような差
が1%程度でもあれば、階調精度の再現性として、10
0階調以下の輝度分解能力でしか表示することができな
いことが分かる。これでは1500階調以上が要求され
る医療用のX線画像表示などでは使用できない。このよ
うな大きなサブピクセルの1ビット分の輝度変化分を細
かく分割するような構成では、階調を単調に増加させる
場合において、均一な段階性を持った階調を出すことは
困難になる。
うに開口面積を正確に1/nとなるような微小サブピク
セルを設けた場合も、サブピクセル間の透過率が相互に
影響し合うため、大きいサブピクセルの1ビットの階調
変化を正確にnで分割するように埋めることは実際上で
きない。このため、新しい較正の手段が必要になる。最
悪の場合、最も小さいサブピクセルが最大光量となって
も、他の大きなサブピクセルの1ビットの変化量に満た
ない場合は、階調に大きな飛びができるので、正しい較
正も不可能となる。
を変えるために、単純に開口面積を変えたサブピクセル
を用いると、サブピクセルの大きさによって、光の回折
が異なることである。図16(a),(b),(c)は
各々、前出の図14に示したような、遮光マスクに異な
った面積の開口部を備えることによって、互いに異なっ
た透過光量を備えるサブピクセル1、サブピクセル2お
よびサブピクセル3の、開口部における透光状態を表
す。これらに示すように、小さい開口部では回折効果
(光の回り込み)が大きく、大きい開口部とは回折の効
果が異なる。このようにサブピクセル間で開口部の面積
を互いに変えると表示画面は不自然な状態となる。そこ
で全てのサブピクセルの回折効果が生じないか、同一の
回折効果となるようなサブピクセルの構造が望まれる。
クセルの透過光量が偏ると光量の中心が移動してしまう
問題である。例えば、光透過率が2の累乗となるような
3つのサブピクセルから成る画素を用いた構成では、1
ピクセルが8ビット(256階調)出せば、3つのサブ
ピクセルの組み合わせは24ビットとなる。ここで、あ
る合成輝度を実現する各サブピクセルの階調の組合せは
複数ある。例えば、各サブピクセルの開口面積比を10
0%、50%、25%とした場合には、以下に示した合
成輝度の数値が等しいものについては、1画素の光量は
基本的に同じである。
1つの画素のサブピクセルに偏ったビットの組み合わせ
になれば、画素の重心がずれる、即ち光りの重心がずれ
ることになる。これは1画素以内の大きさではあるが、
高品質の表示装置の場合には大きな問題となる。
る。バックライトを装着した液晶パネルには液晶そのも
のの温度特性とバックライトの温度特性および液晶制御
のDAコンバータの温度特性の非線形性が組み合わされ
て、図17に示されるような極めて非線形性の強い光透
過特性の挙動を示す。使用される温度において、適切な
補正方法がないと階調の再現性は大きく損なわれる問題
が生じる。
が複数のサブピクセルから構成される液晶表示装置に関
する種々の課題を解決することをその目的とする。
セルによって構成される液晶表示装置において、1つの
サブピクセルからの電界の漏れによる他のサブピクセル
への影響を低減することが第1の課題である。
響を解消できない場合でも、目標光量に極力近い光量が
得られる各サブピクセルの入力ビットの組合せを実現で
きることが第2の課題である。
合の光回折の影響を低減することが第3の課題である。
別な工程を付加することなく製造コストを低減できるよ
うにすることが第4の課題である。
するように、サブピクセルに対する入力ビットの組み合
わせを決めるような較正方法を与えることが、第5の課
題である。
温度で適正な階調が得られる較正方法を提供することが
第6の課題である。
は、第1の課題に対しては第1発明において、液晶の両
側に一対の電極を配置し、該液晶に電界を与えることに
より表示機能を有するとともに、1つの画素が複数のサ
ブピクセルから成り、前記一対の電極の内の少なくとも
一側が、前記サブピクセル毎に分割された液晶表示装置
において、更に、前記分割された電極間に第3電極を配
置した液晶表示装置とした。また、詳細には、前記第3
電極は、前記分割された電極を取り囲む格子状である液
晶表示装置とした。
サブピクセルの周囲に漏れ出す電界を抑制することがで
きる。この結果、サブピクセル間の相互作用は解消さ
れ、画像として輝度階調性能の高いものを得ることがで
きる。
液晶の両側に一対の電極を配置し、該液晶に電界を与え
ることにより表示機能を有するとともに、1つの画素が
複数のサブピクセルから成り、前記各サブピクセルの最
大光量が互いに異なるように構成された液晶表示装置に
おいて、前記サブピクセルのうちの1つのサブピクセル
の最大光量が、それより1段階最大光量が大きいサブピ
クセルの最小ビット分の光量変化以上である液晶表示装
置とした。また、詳細には、前記液晶表示装置に対し
て、更に、前記各サブピクセル間で開口部面積を互いに
変えた遮光マスクを備える、前記各サブピクセル間で光
透過量を互いに変えたNDフィルタを備える、および前
記各サブピクセルの光透過面積を互いに変えることのう
ちの1つによって、最大光量が互いに異なるように構成
された液晶表示装置とした。
各サブピクセルに電界を与える時間を変えることによっ
て、最大光量が互いに異なるように構成され、前記サブ
ピクセルのうちの1つのサブピクセルについて一定時間
積分して得られる最大光量が、それより1段階最大光量
が大きいサブピクセルについて一定時間積分して得られ
る最小ビット分の光量変化以上である前記第2発明の液
晶表示装置とした。
ことによって、輝度階調に「飛び」がなく、必ず設定の
輝度を満足するようにサブピクセルの入力ビットの組み
合わせが選べるようにすることができる。この結果、輝
度階調性能が滑らかな、精度の高い液晶表示装置を実現
できる。
液晶の両側に一対の電極を配置し、該液晶に電界を与え
ることにより表示機能を有するとともに、1つの画素が
複数のサブピクセルから成り、前記各サブピクセルの開
口部面積を互いに変えることによって最大光量が互いに
異なるように構成された液晶表示装置において、前記各
サブピクセルはその形状および開口面積が同一である複
数の開口エレメントを備えており、前記各サブピクセル
が備える前記開口エレメントの個数を変えることによっ
て最大光量が互いに異なる液晶表示装置とした。また、
詳細には、前記開口エレメントは、三日月形状をしてい
る液晶表示装置とした。更に、前記各サブピクセルが備
える開口エレメントの個数が、各サブピクセル間でその
指数が連続した2の累乗である液晶表示装置とした。
各サブピクセルの光回折の影響を全てのサブピクセルで
同一条件となるようにできる。この結果、小さいサブピ
クセルで顕著に現れる不要な回折効果を抑制でき、目に
違和感を感じさせない液晶表示装置を実現できる。特
に、開口エレメントを三日月形状とすることにより、光
回折の影響を更に低減できる。また、開口エレメントの
個数を、各サブピクセル間でその指数が連続した2の累
乗としたことにより、各サブピクセル間の電位差を自由
に設定できるため、その特性の修正が容易な液晶表示装
置とすることができる。
更に、前記開口エレメントを含んだ遮光マスクを備え、
1画素が互いに色の異なった複数のカラーフィルタによ
り構成されるカラー液晶表示装置の製造工程中の、前記
カラーフィルタを装着する工程を前記遮光マスクを装着
する工程に置き換えることによって製造される前記第4
発明の液晶表示装置とした。
既存の市販されている液晶パネルを用いて、安価なモノ
クロ液晶表示装置を実現できる。
液晶の両側に一対の電極を配置し、該液晶に電界を与え
ることにより表示機能を有するとともに、1つの画素が
少なくとも2つのサブピクセルから成り、前記各サブピ
クセルの最大光量が互いに異なるように構成された液晶
表示装置の階調較正方法において、前記全てのサブピク
セルについて電界を与える入力値を同時に所定値づつ増
加あるいは減少させてゆき、光量が目標光量に最も近く
なったときの入力値を、前記サブピクセルのうち、最も
光量の大きいサブピクセルについて第1入力値として固
定し、その後、残りの全サブピクセルについて前記第1
入力値から同時に所定値づつ増加あるいは減少させて、
その光量が前記目標光量に最も近くなったときの入力値
を、前記サブピクセルのうち、2番目に光量の大きいサ
ブピクセルについて第2入力値として固定し、全てのサ
ブピクセルについて、順次、入力値を決定する液晶表示
装置の階調較正方法とした。
光透過の大きいサブピクセルから順に設定値を決めて行
き、全てのサブピクセルが近接した入力ビットとなるよ
うな較正方法によって、光の重心がほとんど変動しない
ような液晶表示装置の階調較正方法を実現できる。
液晶の両側に一対の電極を配置し、該液晶に電界を与え
ることにより表示機能を有するとともに、1つの画素が
複数のサブピクセルから成る液晶表示装置の階調較正方
法において、複数の温度毎に、前記各サブピクセルにつ
いて、全ての階調に対応する入力値を測定し、前記複数
の温度における前記入力値に基づいて非線形の関数上で
内挿法あるいは外挿法により換算温度入力値を求め、前
記換算温度入力値に基づいて実際の動作温度における前
記各サブピクセルに与える入力値を決定する液晶表示装
置の階調較正方法とした。
液晶表示装置の動作環境が温度制御されていない場合で
も、安定して高い輝度分解能を得られる液晶表示装置の
階調較正方法を実現できる。
発明は、前記各サブピクセル間で開口部面積を互いに変
えた遮光マスクを備えること、前記各サブピクセル間で
光透過量を互いに変えたNDフィルタを備えること、お
よび前記各サブピクセルの光透過面積を互いに変えるこ
とのうちの1つによって、最大光量が互いに異なるよう
に構成された液晶表示装置に適用できる。
本発明による実施の形態の詳細の説明の前に、一般的な
液晶表示装置の構成および基本作動原理について簡単に
説明する。図1は、通常のネマティック液晶を利用した
液晶表示装置11の基本的な構成図である。図におい
て、2枚の透明電極13a,13b間に、4−メトキシ
ベンリジデン−4’−ブチルアニリン(MBBA)と4
−エトキシベンジリデン−4’−ブチルアニリン(EB
BA)からなる、誘電異方性が負の液晶混合物15が封
入されており、透明電極13a,13bとともにセル1
7を構成している。
垂直な方向に配向するように、あらかじめ整列させてお
く。液晶15の分子軸を垂直にするには、電極面に界面
活性剤をコーティングするとか、垂直配向剤を加える方
法を採用する。透明電極13a,13b間には電源Eに
よって電圧が印加可能であり、液晶15に電界を加える
ことができる。また、14a,14bは透明ガラス板
で、透明電極13a,13bに隣接して配置される。さ
らに、偏光板16a,16bが、透明ガラス板14a,
14bを挟むように配置されている。
通常時、光源からの垂直入射光に対しては、光の進行方
向と液晶15の光軸が一致しているから、液晶15を通
過した光の偏光面は変化しないので、検光用偏光板16
bによって遮られて光は通過しない。一方、このセル1
7に電圧を印加して液晶15に電界を加えると、液晶分
子が回転して、分子軸は電極13a,13b面に対して
傾いて垂直でなくなる。そのために透過光は複屈折効果
により楕円偏光となり、一部が偏光板16bを通過し、
液晶表示装置11上に文字、数字等を表示することがで
きる。
1,SP2およびSP3で構成された液晶表示装置21
を駆動するシステムを表す概略図である。図2につい
て、その機能を重点的に説明する。入力された画像信号
に基いてコントローラ23は、各サブピクセルSP1,
SP2およびSP3の液晶に対し、どのくらいの電界
を、どのくらいの時間加えればよいかを演算する。コン
トローラ23は、演算した各サブピクセルSP1,SP
2およびSP3に対して加える電界の強さおよび時間に
基いて、各信号を強度設定装置25および時間設定装置
27に送信する。
は、各々、コントローラ23からの信号に基いて、各サ
ブピクセルSP1,SP2およびSP3の電極に対して
加える電圧(入力ビット)あるいはその時間を設定し、
相当する信号を発信する。強度設定装置25および時間
設定装置27からの信号は、ドライバ29を介して各サ
ブピクセルSP1,SP2およびSP3の電極に駆動信
号として印加され、所望の画像を表示すべく各サブピク
セルを駆動する。
的に表した図である。図3において、液晶表示装置31
は、図1において説明した通常の液晶表示装置に対し、
さらに1画素をサブピクセル32a,32b,32cの
3つのセルに分割したものである。図1において説明し
た透明電極のうちの一側である共通電極33aは、この
実施の形態においては画素全体を覆うものであり、透明
電極の他側である対向電極33bは、分割されたサブピ
クセル32a,32b,32c毎に1つずつ同種のもの
が配置されている。電極33a,33bはいずれも透明
電極であり、両電極33a,33b間には液晶35が封
入されている。
素が3つのサブピクセル32a,32b,32cに分割
され、サブピクセル毎に対向電極33bが設置されてい
るため、各対向電極33bと共通電極33aとの間の電
圧を別々に印加することによって、1画素が発生する光
輝度を3つのサブピクセル32a,32b,32cの発
生するそれぞれの光輝度(光量)の組み合わせによって
形成できるため、光輝度の細かい階調の段数が実現でき
るという利点がある。
クセル32a,32b,32cに対応する対向電極33
bが設けられる液晶透過部(セル)37において、平面
方向の対向電極間に第3電極38を設けている。図3に
おいて、第3電極38は、画素中のサブピクセル32
a,32b,32cが配置される方向に向けて延在した
横電極38aと、横電極38aと直交する縦電極38b
とによって構成されている。第3電極38は、或る一定
の電圧に接続されている。尚、図3の上では、透明ガラ
ス板および偏光板は省略されている。
たサブピクセル32a,32b,32c間にシールド電
極である第3電極38が存在することによって、シール
ド効果が得られる。この結果、1つのサブピクセルから
漏れ出す電界の影響は低減され、各サブピクセル32
a,32b,32cの依存関係は無視できるようにな
り、それぞれのサブピクセルに独立に透過光量を設定で
きる。
子状をしたものであるが、本発明の第3電極38はこの
形状に限ったものではなく、サブピクセル32a,32
b,32cに設置された各対向電極33bの間に配置さ
れ、各サブピクセル32a,32b,32c間の電界の
影響を低減できるものであれば任意の形状のものが適用
可能である。また、1画素を構成するサブピクセルは、
必ずしも図3にあるように3個でなければならないわけ
ではなく、複数であれば、任意の数が許容される。
明する。図14および15で説明したように、全てのサ
ブピクセルについて、液晶に電界を印加する入力ビット
を同時に増加させていった場合では、各サブピクセル毎
に独立に光輝度を増加させるように入力ビットを増加さ
せていった場合に比べて、全体の光輝度は小さくなる傾
向を示す場合が多い。
(S1>S2>S3)を有する3つの開口部43a,4
3b,43cを備える遮光マスク41が装着されること
によって、1画素が3つのサブピクセルSP1,サブピ
クセルSP2,サブピクセルSP3に分割されたものを
示している。遮光マスク41は、例えば、図1の透明電
極13bと透明ガラス板14bとの間に配置される。
SP1,サブピクセルSP2,サブピクセルSP3に、
光輝度を与えるための入力ビット(B)を、各々単独で
1ビットずつ増加させて行った場合の光輝度(I)の変
化を示したものである。各サブピクセルSP1,SP
2,SP3の透過光量は、遮光マスクに設けたそれぞれ
の開口面積に応じて発生する。図5の線図は、上からサ
ブピクセルSP1,サブピクセルSP2,サブピクセル
SP3の各光輝度特性を表し、いずれも設定ビットの増
加につれて階段状に増加する。
も透過光量の小さいサブピクセルSP3の最大光輝度M
ax(P3)が、開口面積S2が2番目に大きいサブピ
クセルSP2の最小ビット分の光輝度変化d2n以上と
なるように設定されており、同様の関係がサブピクセル
SP2とサブピクセルSP1の間にも成立するように、
各開口面積S1,S2およびS3が設定されている(図
5に示した実施の形態では、Max(P3)>d2nお
よびMax(P2)>d1n)。この関係を数式で表せ
ば、
ら成る液晶表示装置であれば、より開口面積の小さいサ
ブピクセルが、開口面積が1段階大きなサブピクセル
の、最小ビット分の光輝度変化の全範囲をカバーしてい
るため、前述したサブピクセル間の相互作用によって全
体の光量和が小さくなっても、より小さいサブピクセル
が光輝度低下を補えるようにできる。
照して説明する。図6は、同一形状、同一面積の開口部
63を有した遮光マスク61が装着されることによっ
て、1画素が3つのサブピクセルSP4,サブピクセル
SP5,サブピクセルSP6に分割されたものを示して
いる。図6の各サブピクセルの液晶に対しては、電圧を
印加する時間を、図2における時間設定装置27を用い
て互いに変化させることによって、各サブピクセルの光
輝度を設定している。この場合には、マトリックス(図
示せず)全体を走査する時間である1フレームあたりの
時間積分値が各サブピクセルの光輝度となる。
対して、電界を発生させる電圧を与える時間(駆動時
間)は互いに異なっており、図6にあるように、それぞ
れt1,t2,t3(t1>t2>t3)と設定してい
る。図7は、図6に示した各サブピクセルSP4,SP
5,SP6の入力ビットを、各サブピクセル単独で増加
させて行った場合の、各サブピクセルの入力ビットを時
間積分して得られた光輝度の特性変化を示したものであ
る。線図は、上からサブピクセルSP4,サブピクセル
SP5,サブピクセルSP6の各光輝度特性を表し、い
ずれも入力ビットの増加につれて階段状に増加する。
光量の小さいサブピクセルSP6の最大光量Max(P
6)が2番目に大きいサブピクセルSP5の最小ビット
分の光量変化d5n以上と設定されており、同様の関係
がサブピクセルSP5とサブピクセルSP4の間にも成
立するように設計されている(図7に示した実施の形態
では、Max(P6)>d5nおよびMax(P5)>
d4n)。この関係を数式で表せば、
クセルから成る液晶表示装置であれば、サブピクセル間
の相互作用によって全体の光量和が小さくなっても、よ
り小さいサブピクセルが光量低下を補えるようにでき
る。
明する。図8は液晶表示装置において、1画素を構成す
る3つのサブピクセルSP7,SP8,SP9を示した
ものである。画素に遮光マスク81をかけ、遮光マスク
81の各サブピクセルに対応する位置には、同一面積で
あり、同一の形状を有する複数の開口エレメント83が
設けられている。ここで開口エレメント83の形状は、
図にあるように光の回折の影響が少ない三日月形であ
り、透過光量の大きいサブピクセルSP7は28個、2
番目に透過光量が大きいサブピクセルSP8は14個、
最も透過光量が小さいサブピクセルSP9は5個の開口
エレメント83を設けている。開口エレメント83の形
状が同一なので、透過光の回折は各サブピクセルの開口
面積に拘わらず、全てのサブピクセルSP7,SP8,
SP9で同一条件となる。
明する。図9は液晶表示装置において、1画素を構成す
る3つのサブピクセルSP10,SP11,SP12を
示したものである。図8と同様に、画素に遮光マスク9
1をかけ、3つのサブピクセルSP10,SP11,S
P12に対応する位置に、同一面積であり、同一形状の
開口エレメント93が設けられている。
ある四角形にしており、その数は、透過光量の最も大き
いサブピクセルSP10は8個、2番目に透過光量が大
きいサブピクセルSP11は4個、最も透過光量が小さ
いサブピクセルSP12は2個の開口となっている。す
なわち、各サブピクセルSP10,SP11,SP12
の備える開口エレメント93の数、換言すれば、各サブ
ピクセルSP10,SP11,SP12の開口面積は、
互いに2の累乗の比率となっている(SP10が2の3
乗、SP11が2の2乗、SP12が2の1乗)。
ルSP10の入力ビットの1/2ビットが2番目に透過
光量が大きいサブピクセルSP11の1ビットに対応
し、2番目に透過光量が大きいサブピクセルSP11の
入力ビットの1/2ビットが最も透過光量が小さいサブ
ピクセルSP12の1ビットに相当する、全てバイナリ
ーの関係を維持している。これは光透過率の小さいサブ
ピクセルの入力ビットを1ビットずつシフトしたものが
次に大きい光透過度のサブピクセルの入力ビットとなる
関係になっていることを意味する。これは実施の形態7
で述べる較正方法を容易とする。また、これは各サブピ
クセル間の電位差を小さくでき、クロストークを低減で
きる。更に、各サブピクセル間の電位差を自由に設定で
きるため、液晶表示装置の特性の修正を容易にする。
ブピクセルSP10,SP11,SP12が備える開口
エレメント93の形状が同一なので、透過光の回折は全
てのサブピクセルSP10,SP11,SP12で同一
条件となることは言うまでもない。
説明する。図10(b)はモノクロ液晶表示装置におい
て、1画素を構成する3つのサブピクセルSP13,S
P14,SP15を示したものである。これは本来、カ
ラー液晶表示装置において図10(a)に示すカラーフ
ィルター105を装着する場所に、これに代わって、遮
光マスク101をかけ、カラーフィルター105のRG
Bに対応する3つのサブピクセルの位置に、同一形状の
複数の開口エレメント103が設けられるように構成さ
れている。
リックス型のカラー液晶表示装置181を示す。図にお
いてカラー液晶表示装置181は、共通電極183a、
駆動電極183bに挟まれた液晶185と、透明ガラス
板189a,189bを備えており、共通電極183a
と透明ガラス板189aとの間にはカラーフイルタ18
7が介在されている。図にあるように、カラーフィルタ
187には、それぞれRGBフィルタが規則的に配置さ
れている。本実施の形態6においては、図18に示した
カラー液晶表示装置181の製造工程において、カラー
フィルタ187に代えて、遮光マスク101を配置する
のみで、製造工程における他の変更をすることなく容易
にモノクロ液晶表示装置を製造できるものである。
は、カラー液晶表示装置181の製造工程におけるカラ
ーフィルター187を配置する位置であっても良いし、
さもなくば、液晶パネルを製作する工程で液晶を塗布す
る前のTFT等のプロセス工程でアルミニュームなどの
遮光マスクとして形成しておいても良い。このように既
存のカラー液晶パネルを用いて高輝度分解能のモノクロ
液晶パネルを作成できることは経済的に有利な点であ
る。また、遮光マスク101の代わりに、NDフィルタ
を装着した液晶表示装置としても同様の工程で製造で
き、本発明の効果を奏することができる。
参照して説明する。図11乃至13は液晶表示装置にお
いて、3つの開口面積(S1>S2>S3)の異なる開
口部43a,43b,43cを有する遮光マスク41を
装着することによって、1画素を構成する各サブピクセ
ルSP1,SP2,SP3(図4において前出)の光量
を互いに変えたものについて、その階調較正を行う手順
を示している。
は、各サブピクセルを表し、開口部内の文字は、各階調
較正時の固定された入力ビットを示す。図11(b),
12(b),13(b)は、階調較正時の入力ビットと
光輝度との関係を表すグラフであり、図11(c),1
2(c),13(c)は、階調較正時の各サブピクセル
の入力ビットと光輝度との関係を示した表である。
(b)において、グラフの横軸は階調較正時の入力ビッ
ト、縦軸は高精度の光量モニターを液晶表示装置の画面
上に密着設置して測定した光輝度を示す。また、実線は
希望出力特性を示し、上下方向に積み上げられた矩形
は、それぞれ図11(b)ではサブピクセルSP1、S
P2およびSP3の光輝度が、図12(b)ではサブピ
クセルSP2およびSP3の光輝度が、図13(b)で
はサブピクセルSP3の光輝度が階調較正時に変化され
る様を表す。
タンダードでは入力ビットに対して、その2.2乗の光
輝度特性を出さなければならない。この特性は全サブピ
クセルを開放した状態で最大の光輝度(Lmax)と完
全遮断時の透過輝度(Lmin)を予め求めておけば、
希望出力特性のカーブは自動的に決定される。ここでは
バックライトの光量には温度特性が有るので、液晶を透
過しない場所で光量をモニターして、予め常に一定のバ
ックライト光量を得られるように別途に光量安定化を行
っておくことが必要である。設定する最大階調数を、例
えば2048階調とすれば、n段階目の階調として設定
しなければならない目標輝度(Ln)は、以下のように
なる。
+Lmin
クセルの入力ビットを決める手順を以下に述べる。まず
全サブピクセルSP1,SP2およびSP3の入力ビッ
トを同一にして、徐々に増加させ、Lnに最も近づいた
ところ(Ln+α)で、その入力ビットをサブピクセル
SP1の入力ビットとして固定する(図11(a),
(b),(c)においてkで表されている)。次にサブ
ピクセルSP2およびSP3の入力ビットを同一にし
て、kから徐々に増加または減少させ、Lnに更に最も
近づいたところ(Ln+β(α>β))で、その入力ビ
ットをサブピクセルSP2の設定ビットとして固定する
(図12(a),(b),(c)においてk−2で表さ
れている)。
P2の入力ビットを各々、k,k−2に固定し、サブピ
クセルSP3の入力ビットをkから徐々に増加または減
少させ、Lnに更に最も近づいたところ(Ln+γ(β
>γ))で、その入力ビットをサブピクセルSP3の入
力ビットとして固定する(図13(a),(b),
(c)においてk−3で表されている)。このようにし
て、目標輝度Lnに対して、それに最も近いサブピクセ
ルの入力ビットを決定することができる。所望の階調数
が2048であれば、nを0から2047まで以上のス
テップをくり返して、全ての階調(L0〜L2047)
に対応する参照表(Look Up Table:LU
T)を求めることができる。なお、図11(c),12
(c),13(c)において、光輝度の欄はLnに最接
近したときのもののみを記入し、他のときのものは省略
している。
セルSP1,SP2およびSP3の入力ビットを同一に
して、徐々に増加させているが、この場合、逆に高輝度
側から減少させてもよい。また、増加あるいは減少させ
る入力ビットは必ずしも1ビトづつでなければならない
わけではなく、任意の入力ビット値でよいことは言うま
でもない。
上の実施の形態7で得られたLUTは測定される環境の
温度によって異なる。このため幾つかの温度においてL
UTを複数作成し、使用時の環境温度におけるLUT
を、その使用温度に応じて適切に使用することが求めら
れる。簡易的に環境温度におけるLUTを作成するため
に、2つ以上の環境温度におけるLUTを用い、これら
から実際の使用温度において較正したLUTを作成す
る。例えば、環境温度が15℃と55℃時のLUTとし
て以下のものが得られたとする。
度Lkの段階で、サブピクセルSP1の入力ビットをm
(T)k1 、サブピクセルSP2の入力ビットをm
(T)k2、サブピクセルSP3の入力ビットをm
(T)k3とすれば、
度TにおけるLUTを下記のように作成できる。尚、前
記した複数の温度におけるLUTは、階調較正時にその
都度作成されてもよいし、あるいは予め作成されておい
てもよい。
かのLUTを用いて、線形的な内挿法や外挿法で新たに
LUTを作成することができる。しかし、任意の広い使
用温度で、限られたLUTを用いて、単純に線形的な外
挿法や内挿法により較正することは困難である。このよ
うな液晶そのものの非線形の特性は、先立って測定され
得る温度Tの関数g(T)として求めておくことができ
る。このような関数は曲線の形状が同一であって、拡大
比率aとオフセット成分bで代表することができる(こ
こで合成輝度kにおける係数をak,bkと表す)。則
ち、
ば、m(T)kjを求めることができる。これを全ての
kにおいて求めれば、温度Tにおける所望のLUTが得
られる。
7および8においては、各サブピクセル間で開口面積の
異なる開口部を備えた遮光マスクを用いて、各サブピク
セル間の光量を互いに異ならせたもののみでなく、各サ
ブピクセル間で光透過量を異ならせたNDフィルタを装
着した液晶表示装置、あるいは各サブピクセル自体の光
透過面積を互いに異ならせた液晶表示装置にも適用可能
である。
図である。
概略図である。
サブピクセルを表す図である。
入力ビットと光輝度との関係を表す図である。
各サブピクセルとその駆動時間を表す図である。
入力ビットと光輝度との関係を表す図である。
各サブピクセルを表す図である。
各サブピクセルを表す図である。
(a)と、本発明の実施の形態6による液晶表示装置の
各サブピクセルを表す図(b)である。
の第1手順における各サブピクセルを表す図(a)と、
階調較正時の入力ビットと光輝度との関係を表すグラフ
(b)および階調較正時の各サブピクセルの入力ビット
と光輝度との関係を示す表を表す図(c)である。
の第2手順における各サブピクセルを表す図(a)と、
階調較正時の入力ビットと光輝度との関係を表すグラフ
(b)および階調較正時の各サブピクセルの入力ビット
と光輝度との関係を示す表を表す図(c)である。
の第3手順における各サブピクセルを表す図(a)と、
階調較正時の入力ビットと光輝度との関係を表すグラフ
(b)および階調較正時の各サブピクセルの入力ビット
と光輝度との関係を示す表を表す図(c)である。
る複数のサブピクセルから構成した液晶表示装置の各サ
ブピクセルを表す図である。
る複数のサブピクセルから構成した液晶表示装置の入力
ビットと光輝度との関係を表す図である。
る複数のサブピクセルから構成した液晶表示装置の、最
も開口面積の大きいサブピクセルの光回折効果を表す図
(a)、2番目に開口面積の大きいサブピクセルの光回
折効果を表す図(b)および最も開口面積の小さいサブ
ピクセルの光回折効果を表す図(c)である。
た図である。
る。
2c,SP1〜15…サブピクセル、13a,33a,
183a,13b,33b,183b…電極、15,3
5,185…液晶、17,37…セル、38…第3電
極、41,61,81,91,101…遮光マスク、8
3,93,103…開口エレメント、105,187…
カラーフィルタ
Claims (11)
- 【請求項1】液晶の両側に一対の電極を配置し、該液晶
に電界を与えることにより表示機能を有するとともに、
1つの画素が複数のサブピクセルから成り、前記一対の
電極の内の少なくとも一側が、前記サブピクセル毎に分
割された液晶表示装置において、 更に、前記分割された電極間に第3電極を配置した液晶
表示装置。 - 【請求項2】前記第3電極は、前記分割された電極を取
り囲む格子状である請求項1の液晶表示装置。 - 【請求項3】液晶の両側に一対の電極を配置し、該液晶
に電界を与えることにより表示機能を有するとともに、
1つの画素が複数のサブピクセルから成り、前記各サブ
ピクセルの最大光量が互いに異なるように構成された液
晶表示装置において、前記サブピクセルのうちの1つの
サブピクセルの最大光量が、それより1段階最大光量が
大きいサブピクセルの最小ビット分の光量変化以上であ
る液晶表示装置。 - 【請求項4】更に、前記各サブピクセル間で開口部面積
を互いに変えた遮光マスクを備えること、前記各サブピ
クセル間で光透過量を互いに変えたNDフィルタを備え
ること、および前記各サブピクセルの光透過面積を互い
に変えることのうちの1つによって、最大光量が互いに
異なるように構成された請求項3の液晶表示装置。 - 【請求項5】前記各サブピクセルに電界を与える時間を
変えることによって、最大光量が互いに異なるように構
成され、前記サブピクセルのうちの1つのサブピクセル
について一定時間積分して得られる最大光量が、それよ
り1段階最大光量が大きいサブピクセルについて一定時
間積分して得られる最小ビット分の光量変化以上である
請求項3の液晶表示装置。 - 【請求項6】液晶の両側に一対の電極を配置し、該液晶
に電界を与えることにより表示機能を有するとともに、
1つの画素が複数のサブピクセルから成り、前記各サブ
ピクセルの開口部面積を互いに変えることによって最大
光量が互いに異なるように構成された液晶表示装置にお
いて、前記各サブピクセルはその形状および開口面積が
同一である複数の開口エレメントを備えており、前記各
サブピクセルが備える前記開口エレメントの個数を変え
ることによって最大光量が互いに異なる液晶表示装置。 - 【請求項7】前記開口エレメントは、三日月形状をして
いる請求項6の液晶表示装置。 - 【請求項8】前記各サブピクセルが備える開口エレメン
トの個数が、各サブピクセル間で、その指数が連続した
2の累乗である請求項6の液晶表示装置。 - 【請求項9】更に、前記開口エレメントを含んだ遮光マ
スクを備え、1画素が互いに色の異なった複数のカラー
フィルタにより構成されるカラー液晶表示装置の製造工
程中の、前記カラーフィルタを装着する工程を前記遮光
マスクを装着する工程に置き換えることによって製造さ
れる請求項6乃至8のうちの1つの液晶表示装置。 - 【請求項10】液晶の両側に一対の電極を配置し、該液
晶に電界を与えることにより表示機能を有するととも
に、1つの画素が少なくとも2つのサブピクセルから成
り、前記各サブピクセルの最大光量が互いに異なるよう
に構成された液晶表示装置の階調較正方法において、 前記全てのサブピクセルについて電界を与える入力値を
同時に所定値づつ増加あるいは減少させてゆき、光量が
目標光量に最も近くなったときの入力値を、前記サブピ
クセルのうち、最も光量の大きいサブピクセルについて
第1入力値として固定し、その後、残りの全サブピクセ
ルについて前記第1入力値から同時に所定値づつ増加あ
るいは減少させて、その光量が前記目標光量に最も近く
なったときの入力値を、前記サブピクセルのうち、2番
目に光量の大きいサブピクセルについて第2入力値とし
て固定し、全てのサブピクセルについて、順次、入力値
を決定する液晶表示装置の階調較正方法。 - 【請求項11】液晶の両側に一対の電極を配置し、該液
晶に電界を与えることにより表示機能を有するととも
に、1つの画素が複数のサブピクセルから成る液晶表示
装置の階調較正方法において、 複数の温度毎に、前記各サブピクセルについて、全ての
階調に対応する入力値を測定し、前記複数の温度におけ
る前記入力値に基づいて非線形の関数上で内挿法あるい
は外挿法により換算温度入力値を求め、前記換算温度入
力値に基づいて実際の動作温度における前記各サブピク
セルに与える入力値を決定する液晶表示装置の階調較正
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002038825A JP2003241212A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 液晶表示装置とその階調較正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008525859A (ja) * | 2004-12-29 | 2008-07-17 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 分散アパーチャディスプレイ |
CN100462829C (zh) * | 2007-02-14 | 2009-02-18 | 友达光电股份有限公司 | 像素结构以及在该像素结构中产生驱动电压的方法 |
JP2021526659A (ja) * | 2018-06-04 | 2021-10-07 | 京東方科技集團股▲ふん▼有限公司Boe Technology Group Co.,Ltd. | アレイ基板及び表示装置 |
-
2002
- 2002-02-15 JP JP2002038825A patent/JP2003241212A/ja active Pending
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JP7344129B2 (ja) | 2018-06-04 | 2023-09-13 | 京東方科技集團股▲ふん▼有限公司 | アレイ基板及び表示装置 |
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