JP2010243520A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】狭視角表示時において表示面を斜め方向から見たときにより十分な視角制限効果が得られる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持され、少なくとも複数の表示画素が配置された表示領域を有し、表示面の法線方向に対して所定の角度をなす斜め方向におけるコントラスト比が法線方向におけるコントラスト比よりも小さい狭視角表示が可能であって、狭視角表示時に、液晶層への実効印加電圧を時間的に変化させることにより、斜め方向における輝度を、表示画素での画像表示時の駆動周波数よりも低い周波数で時間的に変化させる輝度制御手段を備えている。
【選択図】図9
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持され、少なくとも複数の表示画素が配置された表示領域を有し、表示面の法線方向に対して所定の角度をなす斜め方向におけるコントラスト比が法線方向におけるコントラスト比よりも小さい狭視角表示が可能であって、狭視角表示時に、液晶層への実効印加電圧を時間的に変化させることにより、斜め方向における輝度を、表示画素での画像表示時の駆動周波数よりも低い周波数で時間的に変化させる輝度制御手段を備えている。
【選択図】図9
Description
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関する。
液晶表示装置は、従来から視角が狭いという課題を有しており、広い視角特性が求められている。特に、多人数で表示を見るテレビジョンやカーナビゲーション、デジタルカメラなどを用途とするものがそうである。一方、使用者が一人で表示を見ているときには他人に覗かれたくないという要求もあり、その場合は、逆に狭い視角特性が求められている。例えば公共の場で使用するノートパソコンや携帯電話などを用途とするものがそうである。近年、例えばノートパソコンでテレビ番組を見たり、携帯電話でゲームをしたりというように、同じ機器であっても使い方によって広視角、狭視角を切り替えたいという要求が高まってきた。
このような要求に対して、表示用液晶素子に加えて位相差制御用液晶素子を備え、位相差制御用液晶素子に印加する電圧を制御することによって視角特性を変化させるものが特許文献1に提案されている。この特許文献1では、位相差制御用液晶素子で用いる液晶モードとして、カイラルネマチック液晶、ホモジニアス液晶、ランダム配向のネマチック液晶などが例示されている。また、上述した要求に対して、液晶表示装置の表示面に特殊なフィルムを貼り付けることにより、液晶表示装置の透過光の方向を必要な範囲に限定し、不要な部分への光の照射を制限して、液晶表示装置の可視角度をコントロールする技術も提案されている。
昨今では、視角制限機能を液晶表示装置の一つの機能として搭載しているものもあり、例えば下記の特許文献2〜5に記載のものが提案されている。これらの液晶表示装置はいずれも狭視角表示モードを有しており、狭視角表示モードでは斜め方向から見たときのコントラスト比を低下させることで視角が制限されるようになっている。
上記の特許文献2〜5に記載のものは、表示用液晶素子とは別に位相差制御用液晶素子や特殊なフィルムを準備する必要がなく、表示用液晶素子だけで対応できる点で優れたものである。しかしながら、これらの液晶表示装置を用いたとしても、厳密には斜め方向から見たときのコントラスト比が1:1になるまで低下しないと画像が見えないようにならない。したがって、斜め方向から見ても画像がぼんやりと見えてしまい、視角制限効果が十分でなかった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、狭視角表示時において表示面を斜め方向から見たときにより十分な視角制限効果が得られる液晶表示装置、およびこれを備えた電子機器を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持され、少なくとも複数の表示画素が配置された表示領域を有し、表示面の法線方向に対して所定の角度をなす斜め方向におけるコントラスト比が前記法線方向におけるコントラスト比よりも小さい狭視角表示が可能な液晶表示装置であって、狭視角表示時に、前記液晶層への実効印加電圧を時間的に変化させることにより、前記斜め方向における輝度を、前記表示画素での画像表示時の駆動周波数よりも低い周波数で時間的に変化させる輝度制御手段を備えたことを特徴とする。
表示面の法線方向に対する斜め方向において、本来であればコントラスト比を低下させるだけでなく、表示品位を低下させるために、改善対策を取るべきフリッカー(ちらつき)を、本発明者らは、意図的に発生させることによりコントラスト比低下の効果とフリッカー発生の効果とが相俟って斜め方向からの表示がさらに見難くできることに思い至った。すなわち、本発明の液晶表示装置においては、輝度制御手段の作用によって液晶層への実効印加電圧が時間的に変化し、これにより、斜め方向における輝度が画像表示時の駆動周波数よりも低い周波数で時間的に変化してフリッカーが生じる。このようにして、本発明の液晶表示装置によれば、視角制限効果を従来よりも高めることができる。
本発明の液晶表示装置において、前記表示領域内に、前記複数の表示画素に加えて、前記法線方向において暗表示を行うとともに前記斜め方向において前記斜め方向の角度に応じた明表示を行う複数の視角制御画素が設けられた構成を採用しても良い。
表示画素のコントラスト比の視角特性のみを利用してフリッカーを発生させても良いが、上記構成によれば、表示画素のコントラスト比を低下させる機能を有する視角制御画素が表示画素とは別に設けられているので、視角制御画素による表示にフリッカーを生じさせることにより斜め方向からの画像を効果的に見難くすることができる。
表示画素のコントラスト比の視角特性のみを利用してフリッカーを発生させても良いが、上記構成によれば、表示画素のコントラスト比を低下させる機能を有する視角制御画素が表示画素とは別に設けられているので、視角制御画素による表示にフリッカーを生じさせることにより斜め方向からの画像を効果的に見難くすることができる。
本発明の液晶表示装置において、前記液晶層への実効印加電圧を時間的に変化させる手段として、前記視角制御画素が有する容量成分と前記表示画素が有する容量成分とを異ならせる構成を採用しても良い。
この構成によれば、視角制御画素が有する容量成分と表示画素が有する容量成分とが異なっているため、視角制御画素に対して直流成分が必然的に印加され、2フレーム周期の輝度変化を生じさせることができる。よって、視角制御画素に表示画素と同一の駆動信号を入力しても視角制御画素に輝度変化を生じさせることができ、特別な駆動信号を生成することなく本発明の効果が得られる。
この構成によれば、視角制御画素が有する容量成分と表示画素が有する容量成分とが異なっているため、視角制御画素に対して直流成分が必然的に印加され、2フレーム周期の輝度変化を生じさせることができる。よって、視角制御画素に表示画素と同一の駆動信号を入力しても視角制御画素に輝度変化を生じさせることができ、特別な駆動信号を生成することなく本発明の効果が得られる。
本発明の液晶表示装置において、前記液晶層に印加される実効電圧を時間的に変化させる手段として、前記視角制御画素の画素電極に印加する電圧を複数フレーム毎に時間的に変化させる構成を採用しても良い。
この構成によれば、視角制御画素の画素電極に印加する電圧を複数フレーム毎に変化させることで視角制御画素に輝度変化を生じさせることができるため、上記の構成とは逆に、視角制御画素と表示画素とで容量成分を異ならせる必要がなく、容量成分を異ならせるための特別な画素設計が不要である。
この構成によれば、視角制御画素の画素電極に印加する電圧を複数フレーム毎に変化させることで視角制御画素に輝度変化を生じさせることができるため、上記の構成とは逆に、視角制御画素と表示画素とで容量成分を異ならせる必要がなく、容量成分を異ならせるための特別な画素設計が不要である。
さらに上記の構成において、前記複数フレーム毎に極性が反転した電圧を前記視角制御画素の前記画素電極に印加することが望ましい。
この構成によれば、液晶層に直流成分が印加されないため、直流成分の印加によって液晶材料の分極、分解が促進されるような不安定な材料を用いるときに有効な方策である。
この構成によれば、液晶層に直流成分が印加されないため、直流成分の印加によって液晶材料の分極、分解が促進されるような不安定な材料を用いるときに有効な方策である。
本発明の液晶表示装置において、前記複数の表示画素の画素電極に印加する明表示電圧と暗表示電圧との組み合わせを複数フレーム毎に時間的に変化させる構成を採用しても良い。
この構成によれば、視角制御画素を備えることなく本発明の効果が期待できるため、視角制御効果を得るための特別な画素設計が不要である。
この構成によれば、視角制御画素を備えることなく本発明の効果が期待できるため、視角制御効果を得るための特別な画素設計が不要である。
本発明の液晶表示装置において、前記輝度が時間的に変化する輝度変化周波数が60Hz未満であることが望ましい。
また、本発明の液晶表示装置において、前記斜め方向における輝度の変化量が最大輝度に対して5%以上であることが望ましい。
また、本発明の液晶表示装置において、前記斜め方向が前記法線方向に対して前記表示面の前記法線方向および水平方向を含む面内で40°の角度をなし、前記斜め方向におけるコントラスト比が5:1以下であることが望ましい。
以上の条件を満足した場合、観察者が斜め方向から画像を見たときに視覚的、心理的に負担を感じ、十分な視角制限効果が得られる。
また、本発明の液晶表示装置において、前記斜め方向における輝度の変化量が最大輝度に対して5%以上であることが望ましい。
また、本発明の液晶表示装置において、前記斜め方向が前記法線方向に対して前記表示面の前記法線方向および水平方向を含む面内で40°の角度をなし、前記斜め方向におけるコントラスト比が5:1以下であることが望ましい。
以上の条件を満足した場合、観察者が斜め方向から画像を見たときに視覚的、心理的に負担を感じ、十分な視角制限効果が得られる。
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を表示部として備えたことを特徴とする。
本発明によれば、上記本発明の液晶装置を備えているので、十分な視角制限効果を有する液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
本発明によれば、上記本発明の液晶装置を備えているので、十分な視角制限効果を有する液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図10を参照しつつ説明する。
本実施形態の液晶表示装置は、横電界方式の一つであるFFS(Fringe Field Switching)方式の透過型液晶表示装置の例である。
図1は、本実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。図2は、液晶表示装置の等価回路図である。図3は、液晶表示装置の画素配列の一例を示す平面図である。図4は、液晶表示装置の各画素のパターン構成を示す平面図である。図5は、図4のA−A’線に沿う断面図である。図6は、サブ表示画素と視角制御画素の輝度の視角特性を示すグラフである。図7は、視角制御画素の駆動時、非駆動時のコントラスト比の視角特性を示すグラフである。図8は、各画素における駆動電圧と輝度との関係を示すグラフである。図9は、表示画素、視角制御画素の各々に供給する駆動信号の信号波形の一例を示す図である。図10は、視角制御画素に供給する駆動信号の信号波形の他の例を示す図である。
図1〜図10の各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図10を参照しつつ説明する。
本実施形態の液晶表示装置は、横電界方式の一つであるFFS(Fringe Field Switching)方式の透過型液晶表示装置の例である。
図1は、本実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。図2は、液晶表示装置の等価回路図である。図3は、液晶表示装置の画素配列の一例を示す平面図である。図4は、液晶表示装置の各画素のパターン構成を示す平面図である。図5は、図4のA−A’線に沿う断面図である。図6は、サブ表示画素と視角制御画素の輝度の視角特性を示すグラフである。図7は、視角制御画素の駆動時、非駆動時のコントラスト比の視角特性を示すグラフである。図8は、各画素における駆動電圧と輝度との関係を示すグラフである。図9は、表示画素、視角制御画素の各々に供給する駆動信号の信号波形の一例を示す図である。図10は、視角制御画素に供給する駆動信号の信号波形の他の例を示す図である。
図1〜図10の各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
本実施形態における液晶表示装置1は、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を画素スイッチング素子として用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置である。液晶表示装置1は、図1に示すように、素子基板2と、素子基板2と対向配置された対向基板3と、素子基板2と対向基板3との間に挟持された正の誘電異方性を有するネマチック液晶からなる液晶層4とを備えている。また、液晶表示装置1は、素子基板2と対向基板3とが対向する領域の外周部に設けられた枠状のシール材(図示略)によって素子基板2と対向基板3とが貼り合わせられている。そして、液晶表示装置1におけるシール材の内側に、表示領域が形成されている。
また、液晶表示装置1は、素子基板2の液晶層4と反対側の外面側に配置された第1偏光板5と、対向基板3の液晶層4と反対側の外面側に配置された第2偏光板6とを備えている。また、第1偏光板5の外面側には、バックライト(図示略)が設けられている。そして、液晶表示装置1は、素子基板2に実装されたICチップなどの半導体装置からなるデータ線駆動回路7、走査線駆動回路8を備えている。なお、データ線駆動回路7および走査線駆動回路8は、素子基板2上に直接作り込まれた駆動回路から構成されていても良い。
液晶表示装置1の表示領域には、図2に示すように、複数の表示画素Paと視角制御画素Pbとがマトリクス状に配置されている。表示画素Paは、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色光を出力する3個のサブ表示画素Pcを有している。ここで、表示画素Paを構成する3つのサブ表示画素Pcは、一方向(走査線10に沿う方向)に沿って配列されている。そして、視角制御画素Pbは、複数の表示画素Paのそれぞれに対応して配置されており、対応する表示画素Paの一方向において表示画素Paと隣り合うように配置されている。また、同一色のサブ表示画素Pcと視角制御画素Pbは、一方向と直交する方向(データ線11に沿う方向)にストライプ状に配列されている。複数のサブ表示画素Pcと視角制御画素Pbの各々は、画素電極12,13と、画素電極12,13をスイッチング制御するためのTFT素子14とを有している。また、表示領域には、複数のデータ線11と複数の走査線10とが格子状に配置されている。
TFT素子14は、ソースがデータ線11に接続され、ゲートが走査線10に接続されるとともに、ドレインが画素電極12,13に接続されている。データ線11は、データ線駆動回路7から画像信号S1〜Snをサブ表示画素Pcと視角制御画素Pbのそれぞれに供給する構成となっている。また、走査線10は、走査線駆動回路8から走査信号G1〜Gmをサブ表示画素Pcと視角制御画素Pbの各々に供給する構成となっている。
本実施形態において、データ線駆動回路7は、表示画素Paを構成する3つのサブ表示画素Pcのうち、緑色光を表示するサブ表示画素Pcの輝度に応じてこの表示画素Paと対応して配置された視角制御画素Pbの輝度を設定する輝度制御部16(輝度制御手段)を備えている。輝度制御部16は、緑色を表示するサブ表示画素Pcに供給される輝度階調信号を用いて視角制御画素Pbに供給する画像信号を生成する構成となっている。なお、輝度制御部16による輝度の制御方法については後述する。
なお、上記の例では、表示画素を構成する3つのサブ表示画素Pcが一方向に配列されるとともに、視角制御画素Pbを一方向で表示画素Paと隣接して配列させているが、他の配列であってもよい。例えば、図3に示すように、表示画素Paを構成する3つのサブ表示画素Pcのうち、赤色光および緑色光を出力する2つのサブ表示画素Pcを一方向に隣接して配列するとともに青色光を出力するサブ表示画素Pcを一方向と直交する方向に隣接して配列し、この青色光を出力するサブ表示画素Pcと一方向に隣接して視角制御画素Pbを配列しても良い。
次に、液晶表示装置1の詳細な構成について、図4、図5を参照しながら説明する。
ここで、図4においては、表示画素Paを構成する3つのサブ表示画素Pcの配列方向である一方向(走査線10に沿う方向)をX軸方向、これと直交する方向(データ線11に沿う方向)をY軸方向とする。また、サブ表示画素Pcは、平面視で略矩形状であって短手方向がX軸方向に沿っており、長手方向がY軸方向に沿っている。そして、視角制御画素Pbは、サブ表示画素Pcと同様に平面視で略矩形状であって短手方向がX軸方向に沿っており、長手方向がY軸方向に沿っている。なお、第1偏光板5の吸収軸はX軸方向となっており、第2偏光板6の吸収軸はY軸方向となっている。
ここで、図4においては、表示画素Paを構成する3つのサブ表示画素Pcの配列方向である一方向(走査線10に沿う方向)をX軸方向、これと直交する方向(データ線11に沿う方向)をY軸方向とする。また、サブ表示画素Pcは、平面視で略矩形状であって短手方向がX軸方向に沿っており、長手方向がY軸方向に沿っている。そして、視角制御画素Pbは、サブ表示画素Pcと同様に平面視で略矩形状であって短手方向がX軸方向に沿っており、長手方向がY軸方向に沿っている。なお、第1偏光板5の吸収軸はX軸方向となっており、第2偏光板6の吸収軸はY軸方向となっている。
素子基板2は、図4、図5に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体18と、基板本体18の内側(液晶層4側)から順次積層されたゲート絶縁膜19、第1層間絶縁膜20、第2層間絶縁膜21、および配向膜22を備えている。また、素子基板2は、基板本体18の上面に形成された走査線10と、ゲート絶縁膜19の上面に形成されたデータ線11、半導体層23、ソース電極24およびドレイン電極25と、第1層間絶縁膜20の上面に形成された共通電極26と、第2層間絶縁膜21の上面に形成された画素電極12,13と、を備えている。
ゲート絶縁膜19は、例えばSiO2(酸化シリコン)などの透光性材料で形成されており、基板本体18上に形成された走査線10を覆っている。第1層間絶縁膜20は、例えばSiN(窒化シリコン)などの透光性材料で形成されており、ゲート絶縁膜19と、データ線11、半導体層23、ソース電極24およびドレイン電極25とを覆っている。第2層間絶縁膜21は、例えば感光性アクリル樹脂などの透光性材料で形成されており、第1層間絶縁膜20と共通電極26とを覆っている。配向膜22は、例えばポリイミドなどの樹脂材料で形成されており、第2層間絶縁膜21と画素電極12,13とを覆っている。また、配向膜22の表面には、液晶層4を構成する液晶分子4aの初期配向方向を、図4に示すサブ表示画素Pcおよび視角制御画素Pbの各々の長手方向(Y軸方向)とする配向処理が施されている。
走査線10は、図4に示すように、平面視でサブ表示画素Pcおよび視角制御画素Pbの各々の短手方向(X軸方向)に沿って配置されている。そして、走査線10は、図4、図5に示すように、平面視においてゲート絶縁膜19を介して半導体層23のチャネル領域と重なっている。データ線11は、図4に示すように、平面視でサブ表示画素Pcおよび視角制御画素Pbの各々の長手方向(Y軸方向)に沿って配置されている。半導体層23は、図4、図5に示すように、アモルファスシリコンなどの半導体で形成されており、チャネル領域と不純物が注入されたソース領域およびドレイン領域と有している。ソース電極24は、データ線11から分岐して形成されており、半導体層23のソース領域に接続されている。ドレイン電極25は、半導体層23のドレイン領域に接続されており、第1、第2層間絶縁膜20,21を貫通するコンタクトホールH1を介して画素電極12,13に接続されている。
共通電極26は、例えばITO(酸化インジウムスズ)などの透光性導電材料で形成されており、第1層間絶縁膜20を略覆うように形成されている。そして、共通電極26のうち、画素電極12,13とドレイン電極25との導通を図るコンタクトホールH1の近傍には、画素電極12,13それぞれとの絶縁状態を確保するために、開口部が形成されている。共通電極26には、例えば液晶層4の駆動に用いられる所定の一定電位あるいは0V、または所定の一定電位とこれと異なる他の所定の一定電位とが周期的(フレーム期間毎またはフィールド期間毎)に切り替わる信号が印加される。
画素電極12,13は、共通電極26と同様、例えばITOなどの透光性導電材料で形成されている。画素電極12は、図4、図5に示すように、サブ表示画素Pcにおける第2層間絶縁膜21上に形成されており、平面視で略梯子形状となっている。そして、画素電極12は、平面視で直線状の一対の本線部12aと、サブ表示画素Pcの略長手方向(Y軸方向)に延在するとともにサブ表示画素Pcの短手方向(X軸方向)に間隔をおいて形成された複数の帯状部12bと、を備えている。
一対の本線部12aの各々は、サブ表示画素Pcの長手方向(Y軸方向)の端部に配置されており、短手方向(X軸方向)に沿って延在している。また、一対の本線部12aのうち、走査線10に近接して配置された一方の本線部12aは、コンタクトホールH1を介してドレイン電極25に接続されている。これにより、画素電極12とTFT素子14のドレインとが接続される。帯状部12bは、サブ表示画素Pcの長手方向に沿って互いに平行となるように形成されており、その両端が一対の本線部12aそれぞれに接続されている。なお、複数の帯状部12bのうち、サブ表示画素Pcの短手方向(X軸方向)の端部に配置されている帯状部12bは、一対の本線部12aのいずれか一方とのみ接続されている。また、帯状部12bは、その延在方向が長手方向(Y軸方向)と非平行となるように設けられている。すなわち、帯状部12bの延在方向は、平面視において走査線10に近い側から遠い側に向かうにしたがってデータ線11から離間する方向に斜めに延在している。
画素電極13は、視角制御画素Pbにおける第2層間絶縁膜21上に形成されており、平面視で略梯子形状となっている。そして、画素電極13は、平面視で矩形環状の枠部13aと、視角制御画素Pbの略短手方向(X軸方向)に延在するとともに視角制御画素Pbの長手方向(Y軸方向)に間隔をおいて形成された複数の帯状部13bと、を備えている。
枠部13aは、互いに対向する2対の辺がそれぞれ長手方向(Y軸方向)、短手方向(X軸方向)に沿って延在している。また、枠部13aは、コンタクトホールH1を介してドレイン電極25に接続されている。これにより、画素電極13とTFT素子14のドレインとが接続される。帯状部13bは、視角制御画素Pbの短手方向(X軸方向)に沿って互いに平行となるように形成されており、その両端がそれぞれ枠部13aのうち長手方向(Y軸方向)に沿って延在する部分と接続されている。また、帯状部13bは、その延在方向が短手方向(X軸方向)と略平行となるように設けられている。
以上の構成により、本実施形態の液晶表示装置1は、帯状部12b、13bと共通電極26との間に電圧を印加し、これにより生じる基板平面方向の電界(横電界)によって液晶を駆動する構成となっている。これにより、画素電極12と共通電極26、画素電極13と共通電極26とは、それぞれFFS方式の電極構造を構成している。
一方、対向基板3は、図5に示すように、基板本体28と、基板本体28の内面に順次積層された遮光膜29、カラーフィルター層30および配向膜31とを備えている。遮光膜29は、基板本体28の表面において平面視でサブ表示画素Pcおよび視角制御画素Pbの周縁部と重なる領域に形成されており、サブ表示画素Pcおよび視角制御画素Pbを縁取っている。カラーフィルター層30は、各サブ表示画素Pcに対応して配置されており、例えばアクリル樹脂などで形成されており、各サブ表示画素Pcで表示する色に対応する色材を含有している。ここで、各色のサブ表示画素Pcがそれぞれ長手方向(Y軸方向)に沿ってストライプ状に配置されているため、各色のカラーフィルター層30もストライプ状に配置される。一方、視角制御画素Pbに対応する領域には、カラーフィルター層30が設けられていない。
配向膜31は、図4に示すように、素子基板2側の配向膜35と同様に、例えばポリイミドなどの樹脂材料で形成されており、表面に液晶分子4aの初期配向方向を、サブ表示画素Pcおよび視角制御画素Pbそれぞれの長手方向(Y軸方向)であって配向膜35と反平行な方向とする配向処理が施されている。
配向膜31は、図4に示すように、素子基板2側の配向膜35と同様に、例えばポリイミドなどの樹脂材料で形成されており、表面に液晶分子4aの初期配向方向を、サブ表示画素Pcおよび視角制御画素Pbそれぞれの長手方向(Y軸方向)であって配向膜35と反平行な方向とする配向処理が施されている。
以下、本実施形態の液晶表示装置1の動作について図6〜図10を用いて説明する。
バックライトから射出された光は、第1偏光板5により直線偏光に変換されて液晶層4に入射する。ここで、サブ表示画素Pcにおいて、画素電極12と共通電極26との間に電圧を印加しない非駆動時には、液晶層4に入射した直線偏光は、液晶層4により偏光状態が変わらず、入射時と同一の偏光状態で液晶層4から射出される。この直線偏光は、その偏光方向が第2偏光板6の吸収軸と平行であるため、第2偏光板5で吸収されて遮断される。したがって、サブ表示画素Pcでは、非駆動時において暗表示がなされる。なお、サブ表示画素Pcは、正面から見たときも斜め方向から見たときも、暗表示となる。
バックライトから射出された光は、第1偏光板5により直線偏光に変換されて液晶層4に入射する。ここで、サブ表示画素Pcにおいて、画素電極12と共通電極26との間に電圧を印加しない非駆動時には、液晶層4に入射した直線偏光は、液晶層4により偏光状態が変わらず、入射時と同一の偏光状態で液晶層4から射出される。この直線偏光は、その偏光方向が第2偏光板6の吸収軸と平行であるため、第2偏光板5で吸収されて遮断される。したがって、サブ表示画素Pcでは、非駆動時において暗表示がなされる。なお、サブ表示画素Pcは、正面から見たときも斜め方向から見たときも、暗表示となる。
また、サブ表示画素Pcにおいて、画素電極12と共通電極26との間に電圧を印加した駆動時には、液晶分子4aは、図4に示す矢印A3のように、帯状部12bの配列方向であって帯状部12bの延在方向と略直交する方向に配向する。これにより、液晶層4に入射した直線偏光は、液晶層4により所定の位相差が付与され、入射時の偏光方向と直交する直線偏光に変換されて液晶層4から射出される。そして、この直線偏光は第2偏光板6を透過する。したがって、サブ表示画素Pcでは、駆動時において明表示がなされる。
ここで、サブ表示画素Pcでは、図6に実線で示すように、正面から見たときに最も輝度が高くなり、斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって輝度が低くなる。なお、図6の横軸は極角度[度]、縦軸は輝度[相対値]である。
ここで、サブ表示画素Pcでは、図6に実線で示すように、正面から見たときに最も輝度が高くなり、斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって輝度が低くなる。なお、図6の横軸は極角度[度]、縦軸は輝度[相対値]である。
一方、視角制御画素Pbにおいて、画素電極13と共通電極26との間に電圧を印加しない非駆動時には、上述のサブ表示画素Pcと同様、液晶層4に入射した光が入射時と同一の偏光状態で液晶層4から射出され、第2偏光板6で遮断されるため、視角制御画素Pbにおいても暗表示が行われる。このとき、視角制御画素Pbは、正面から見たときも斜め方向から見たときも暗表示となる。
また、視角制御画素Pbにおいて、画素電極13と共通電極26との間に電圧を印加した駆動時には、液晶分子4aは、上層側の画素電極13と下層側の共通電極26との間に生じる電界の方向に応じて、図4に示す矢印A2のように、素子基板2および対向基板3の基板面に対する法線方向に立ち上がるように配向する。このとき、視角制御画素Pbでは、液晶分子4aが基板面に対する法線方向に立ち上がったことで、図6に示すように、基板面の法線方向(極角度が0度)においては液晶層4における位相差の変化がないため、正面から見たときに暗表示となる。ところが、視角制御画素Pbは、第2偏光板6の吸収軸方向における斜め方向から見たときに、液晶層4における位相差変化に応じてその極角度が大きくなるに従って輝度が向上し、輝度が最大輝度を示すときの極角度を超えると、今度は極角度が大きくなるに従って輝度が低下し、暗表示となる。すなわち、視角制御画素Pbの輝度は、図6に破線で示すように、±40度前後で最大輝度を持つように変化する。
ここで、データ線駆動回路7内の輝度制御部16を用いて視角制御画素Pbの輝度を制御する際には、まず、輝度制御部16が、視角制御画素Pbと対応する3つのサブ表示画素Pcのうち、輝度への影響が最も高い緑色のサブ表示画素Pcに供給される輝度階調信号を視角制御画素Pbの輝度階調信号とする。そして、輝度制御部16は、この輝度階調信号を用いて視角制御画素Pbに供給する画像信号を生成する。この画像信号は、互いに対応する表示画素Paと視角制御画素Pbの輝度の合計の変化が表示画素Paの輝度の変化よりも小さくなるような画像信号となっている。具体的には、例えば所定の極角度において、表示画素Paの輝度が入力画像信号に含まれる輝度階調信号に応じて変化するとする。このとき、その極角度における互いに対応する表示画素Paと視角制御画素Pbの輝度の合計が輝度階調信号によらずに一定となるように、視角制御画素Pbの輝度を設定する。
視角制御画素Pbの非駆動時には、図6におけるサブ表示画素Pcの輝度の視角特性がそのままコントラスト比の視角特性に反映されるため、図7に実線で示すように、画面の正面方向(極角度が0度)のコントラスト比が高く、斜め方向に傾く(極角度が大きくなる)に従ってコントラスト比がなだらかに低下する広視角の表示が得られる。この場合、例えば極角度が±80度であっても20以上のコントラスト比が得られ、画像の認識が可能である。
一方、視角制御画素Pbの駆動時には、図6におけるサブ表示画素Pcの輝度の視角特性に視角制御画素Pbの輝度の視角特性が加わるため、図7に破線で示すように、画面の正面方向(極角度が0度)のコントラスト比は視角制御画素Pbの非駆動時と同様に高いものの、斜め方向に傾く(極角度が大きくなる)とコントラスト比が急激に低下する傾向を持つ狭視角の表示が得られる。この場合、例えば極角度が±40度以上になるとコントラスト比は2:1以下に低下し、画像は極めて見難い状態となる。なお、図7の横軸は極角度[度]、縦軸はコントラスト比である。
図6に示したように、視角制御画素Pbによる視角制限効果は、極角度±40度近傍にピークを持っている。そこで、極角度±40度における表示画素Paと視角制御画素Pbのそれぞれにおいて液晶層4への印加電圧と輝度の関係を示したものが図8である。図8の横軸が印加電圧[V]、縦軸が透過率(輝度、入射光量を1としたときの射出光量の割合)[%]である。実線で示す曲線が表示画素Pa(正面方向、極角度0度)の輝度、破線で示す曲線が表示画素Pa(斜め方向、極角度40度)の輝度、1点鎖線で示す曲線が視角制限画素Pb(斜め方向、極角度40度)の輝度、をそれぞれ示している。
視角制御時における斜め方向から見たときの画像の明るさは、図8において破線で示す表示画素Paの斜め方向での輝度と、1点鎖線で示す視角制御画素Pbの斜め方向での輝度とを合わせたものとなる。そこで、2つを合わせた輝度を周期的に変化させ、その変化量が少なくとも最大輝度に対して5%以上となるように、輝度制御部16が所定の画像信号を供給することで液晶層4への実効印加電圧を周期的に変化させる。これによって、正面方向から画像を見たときには輝度が変化しないが、斜め方向から画像を見たときには輝度が周期的に変化することで画像がちらついて見えることになる。
次に、液晶層4への実効印加電圧を周期的に変化させるための2つの手段について説明する。
第1の手段は、サブ表示画素Pcと視角制御画素Pbとで、それぞれの画素が持つ画素容量、TFTの寄生容量等の容量値を異ならせる設計を行うことである。
液晶表示装置を駆動する際には液晶の焼き付き等の不具合を避けるためにフレーム反転駆動等の交流駆動が採用されるのが通常である。TFTの駆動時にはゲートをハイレベルからローレベルに落とす瞬間に画素電極の電位が変動する。この際の電位変動量、いわゆるフィードスルー電圧は極性に対して非対称性を有するとともに、画素容量やTFTの寄生容量の大きさに依存する。ここで、例えば共通電位を0Vに設定して駆動を行ったとすると、フィードスルー電圧の非対称性に起因して直流成分が発生し、焼き付き等の不具合が発生する虞がある。そのため、共通電位を0Vから若干オフセットさせる等の対策によりフィードスルー電圧の非対称分を補償する駆動方法が通常、採用される。
第1の手段は、サブ表示画素Pcと視角制御画素Pbとで、それぞれの画素が持つ画素容量、TFTの寄生容量等の容量値を異ならせる設計を行うことである。
液晶表示装置を駆動する際には液晶の焼き付き等の不具合を避けるためにフレーム反転駆動等の交流駆動が採用されるのが通常である。TFTの駆動時にはゲートをハイレベルからローレベルに落とす瞬間に画素電極の電位が変動する。この際の電位変動量、いわゆるフィードスルー電圧は極性に対して非対称性を有するとともに、画素容量やTFTの寄生容量の大きさに依存する。ここで、例えば共通電位を0Vに設定して駆動を行ったとすると、フィードスルー電圧の非対称性に起因して直流成分が発生し、焼き付き等の不具合が発生する虞がある。そのため、共通電位を0Vから若干オフセットさせる等の対策によりフィードスルー電圧の非対称分を補償する駆動方法が通常、採用される。
本実施形態に戻って、上述したように、サブ表示画素Pcと視角制御画素Pbとで容量を異ならせた場合、フィードスルー電圧の非対称分を補償する駆動方法を採用したとすると、共通電位のオフセット電圧等の駆動条件の最適化はサブ表示画素Pcを基準として行うため、容量値が異なる視角制御画素Pbに対しては最適化されない。そのため、視角制御画素Pbに対しては必然的に直流成分が発生し、例えば正電位が印加されるフレームでは液晶層4への実効印加電圧が若干高めになり、負電位が印加されるフレームとでは液晶層4への実効印加電圧が若干低めになる、というような非対称性が生じる。その結果、サブ表示画素Pcでは1フレームを周期とする反転駆動により駆動周波数60Hzの画像書き込みが行われる一方、視角制御画素Pbにおいて2フレームを周期とする輝度変化が生じ、周波数30Hzのフリッカーが生じることになる。
第2の手段は、サブ表示画素Pcと視角制御画素Pbとに対して異なる画像信号(液晶駆動電圧)を供給することである。
サブ表示画素Pcに対しては、例えば図9(A)に示すように、一般的なTFT−LCDと同様、1フレーム毎に液晶駆動電圧の極性が反転する信号を印加する。このとき、正電位の書き込みと負電位の書き込みを対とした2フレームでの平均の実効印加電圧を0Vに近付けるように共通電位を調整することによって、サブ表示画素に対してはフリッカーを抑制した高品質の画像が得られるようにする。
サブ表示画素Pcに対しては、例えば図9(A)に示すように、一般的なTFT−LCDと同様、1フレーム毎に液晶駆動電圧の極性が反転する信号を印加する。このとき、正電位の書き込みと負電位の書き込みを対とした2フレームでの平均の実効印加電圧を0Vに近付けるように共通電位を調整することによって、サブ表示画素に対してはフリッカーを抑制した高品質の画像が得られるようにする。
一方、視角制御画素Pbに対しては、例えば図9(B)に示すように、フレーム反転駆動を行いつつ、相対的に高い電圧+VH、−VHと相対的に低い電圧+VL、−VLとを2フレーム毎に交互に印加するというように、2フレーム毎に異なる実効電圧値を持つ液晶駆動信号を印加する。なお、正電位の印加と負電位の印加を対とした2フレームの中での液晶駆動電圧は、極性は逆でも電位の大きさは同一にする。これにより、サブ表示画素Pcでは1フレームを周期とする反転駆動により駆動周波数60Hzの画像書き込みが行われる一方、視角制御画素Pbにおいて2フレームを周期とする輝度変化が生じ、周波数30Hzのフリッカーが生じることになる。
もしくは、視角制御画素Pbに対して、例えば図10に示すように、フレーム反転駆動を行いつつ、相対的に高い電圧+VH,−VH,+VHと相対的に低い電圧−VL,+VL,−VLとを3フレーム毎に交互に印加するというように、3フレーム毎に異なる実効値を持つ液晶駆動電圧を印加しても良い。この場合、サブ表示画素Pc側は図9(A)の駆動信号を採用すれば、サブ表示画素Pcでは1フレームを周期とする反転駆動により駆動周波数60Hzの画像書き込みが行われる一方、視角制御画素Pbにおいて3フレームを周期とする輝度変化が生じ、周波数20Hzのフリッカーが生じることになる。
上記の第1の手段を採用した場合、サブ表示画素Pcと視角制御画素Pbとで容量を異ならせることで液晶層4への実効印加電圧を変えているため、駆動信号を使い分ける必要がなく、輝度制御部16を含むデータ線駆動回路7の負担を軽減できる。これに対して、上記の第2の手段を採用した場合、サブ表示画素Pcと視角制御画素Pbとで液晶駆動信号を異ならせることで液晶層4への実効印加電圧を変えているため、サブ表示画素Pcと視角制御画素Pbとで画素容量やTFTの寄生容量を変える必要がなく、画素設計が容易である。また、第1の手段を採用した場合には、輝度変化が自ずと2フレーム周期となり、フリッカーの周波数は30Hzに限定されるが、第2の手段を採用した場合には、図9(B)や図10に示したように、液晶駆動信号を変えることにより視角制御画素で生じさせるフリッカーの周波数を選択できる。さらに、第2の手段は、液晶層4に直流成分が印加されないため、直流成分の印加によって液晶材料の分極、分解が促進されるような不安定な材料を用いるときに有効である。
また、本実施形態では、フリッカーの明暗の周波数を30Hzまたは20Hz、表示画素Paの極角度40度での輝度と視角制御画素Pbの極角度40度での輝度を合わせた輝度の変化量を5%、極角度が±40度でのコントラスト比を2:1としたが、フリッカーの明暗の周波数を60Hz未満、斜め方向における輝度変化量を最大輝度に対して5%以上、極角度40度でのコントラスト比を5:1以下とすることが望ましい。指針として、例えば「新編 感覚・知覚心理学ハンドブック、大山正、今井省吾、和気典二編、誠信書房」によれば、以上の条件を満足した場合、観察者が斜め方向から画像を見たときに視覚的、心理的に負担を感じ、十分な視角制限効果が得られる。なお、輝度変化は大きければ大きいほど効果が大きいが、輝度変化の周波数は低ければ低いほど良いというものではない。例えば数分に1回輝度変化が起こっても効果があるとは言えず、少なくとも数秒に1回は輝度変化が起こることで効果が得られる。
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置1によれば、表示面の法線方向に対する斜め方向においてただ単にコントラスト比を低下させるだけでなく、意図的にフリッカー(ちらつき)を発生させることにより、コントラスト比低下とフリッカー発生の相乗効果で斜め方向からの表示がさらに見難くできる。このようにして、視角制限効果を従来よりも高めることができる。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について図11〜図14を用いて説明する。
第1実施形態ではFFS方式の液晶表示装置の例を挙げたが、本実施形態ではVA(Vertical Alignment:垂直配向)方式の液晶表示装置の例を挙げる。また、第1実施形態では表示画素に加えて視角制御画素を備えた例を挙げたが、本実施形態では視角制御画素を備えていない例を挙げる。なお、液晶表示装置の概略構成は第1実施形態と同様であるため、説明を省略し、画素構成と駆動方法について説明する。
図11は、本実施形態の液晶表示装置の画素パターン構成を示す平面図である。図12は、図11のB−B線に沿う断面図である。
以下、本発明の第2実施形態について図11〜図14を用いて説明する。
第1実施形態ではFFS方式の液晶表示装置の例を挙げたが、本実施形態ではVA(Vertical Alignment:垂直配向)方式の液晶表示装置の例を挙げる。また、第1実施形態では表示画素に加えて視角制御画素を備えた例を挙げたが、本実施形態では視角制御画素を備えていない例を挙げる。なお、液晶表示装置の概略構成は第1実施形態と同様であるため、説明を省略し、画素構成と駆動方法について説明する。
図11は、本実施形態の液晶表示装置の画素パターン構成を示す平面図である。図12は、図11のB−B線に沿う断面図である。
本実施形態の液晶表示装置51は、図12に示すように、素子基板52の画素電極53を覆うように配向膜54が形成されている。配向膜54は、非選択電圧印加時における液晶分子を素子基板52に対して垂直配向させるものであり、必要に応じてラビング処理が施されている。また、対向基板55の共通電極56を覆うように配向膜57が形成されている。
図11に示すように、画素電極53には、複数の切り欠き部58が形成され、1個の画素電極53が長手方向に複数(図11では3個)のサブドット59に分割され、各サブドット59は長手方向で相互に連結されて電気的に接続されている。そして、端部に配置されたサブドット59が、TFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)素子60を介して、データ線61に接続されている。各サブドット59は、略円形や略正多角形(図11では正八角形)等に形成されている。
また、図12に示すように、対向基板55上の共通電極56の表面には、樹脂等の絶縁性材料からなる突起62が形成されている。突起62は、素子基板52に形成されたサブドット59の中心に対応する位置に形成されている。なお、上述した配向膜57は、突起62の表面を覆うように配置されている。
また、図12に示すように、対向基板55上の共通電極56の表面には、樹脂等の絶縁性材料からなる突起62が形成されている。突起62は、素子基板52に形成されたサブドット59の中心に対応する位置に形成されている。なお、上述した配向膜57は、突起62の表面を覆うように配置されている。
非選択電圧印加時の液晶分子64aは、突起62の表面に対してプレチルトを持った状態で垂直配向している。この状態から画素電極53と共通電極56との間に選択電圧を印加すると、プレチルトおよび斜め電界の影響により、液晶分子64aはサブドット59の中心の突起62からサブドット59の周辺に向かって傾倒し、液晶分子64aが放射状に配向分割される。これにより、液晶分子64aのダイレクターを複数作り出すことが可能になり、視角の広い液晶表示装置を実現できる。
素子基板52、対向基板55の外面には、それぞれ位相差板66,68と偏光板67,69とが設けられている。この偏光板67,69は、特定方向に振動する直線偏光のみを透過させる機能を有する。また、位相差板66,68には、可視光の波長に対して略1/4波長の位相差を持つλ/4板が採用されている。偏光板67,69の透過軸と位相差板66,68の遅相軸とが約45°をなすように配置され、偏光板67,69と位相差板66,68とにより円偏光板が構成されている。この円偏光板は、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換するものである。また、偏光板67の透過軸と偏光板69の透過軸は略直交するように配置され、位相差板66の遅相軸と位相差板68の遅相軸も略直交するように配置されている。さらに、対向基板55の外面側には、バックライト72が設置されている。
図12に示す液晶表示装置51では、次のようにして画像表示が行われる。バックライト72から入射した光は、偏光板69、位相差板68を透過して円偏光に変換され、液晶層64に入射する。非選択電圧印加時において、垂直配向している液晶分子64aには屈折率異方性がないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層64を透過する。さらに、円偏光は、位相差板66を透過する過程で、偏光板67の透過軸と直交する直線偏光に変換される。この直線偏光は偏光板67を透過しないので、本実施形態の液晶表示装置51では、非選択電圧印加時において暗表示が行われる(ノーマリーブラックモード)。
一方、液晶層64に選択電圧を印加すると、液晶分子64aが基板と平行に(電界方向と垂直に)再配向して、屈折率異方性を発現する。そのため、液晶層64に入射した円偏光は、液晶層64を透過する過程で楕円偏光に変換される。この楕円偏光が位相差板66を透過しても、偏光板67の透過軸と直交する直線偏光には変換されず、その全部または一部が偏光板67を透過する。したがって、本実施形態の液晶表示装置51では、選択電圧印加時において明表示が行われる。なお、液晶層64に印加する電圧を調整すれば、階調表示を行うことができる。
(駆動方法)
図13は、本実施形態の液晶表示装置51のT−V曲線図であり、横軸は液晶層64への印加電圧であり、縦軸はバックライトの明るさを1とした場合の相対的な明るさ(光透過率)である。ノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、閾値電圧を超えると急激に明るさが増加する。そこで、一般的な液晶表示装置では、閾値電圧に比べて十分に高い選択電圧により明表示が行われ、閾値電圧の近傍の非選択電圧により暗表示が行われる。図13の場合には、一例として2.6Vを第1明表示電圧(B点)に、1.75Vを第1暗表示電圧(A点)に設定する。ここで、第1明表示電圧(B点)と第1暗表示電圧(A点)との組み合わせを、第1明暗表示電圧と呼ぶ。なお、第1明暗表示電圧の間の電圧を液晶層64に印加すれば、液晶表示装置において階調表示を行うことができる。
図13は、本実施形態の液晶表示装置51のT−V曲線図であり、横軸は液晶層64への印加電圧であり、縦軸はバックライトの明るさを1とした場合の相対的な明るさ(光透過率)である。ノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、閾値電圧を超えると急激に明るさが増加する。そこで、一般的な液晶表示装置では、閾値電圧に比べて十分に高い選択電圧により明表示が行われ、閾値電圧の近傍の非選択電圧により暗表示が行われる。図13の場合には、一例として2.6Vを第1明表示電圧(B点)に、1.75Vを第1暗表示電圧(A点)に設定する。ここで、第1明表示電圧(B点)と第1暗表示電圧(A点)との組み合わせを、第1明暗表示電圧と呼ぶ。なお、第1明暗表示電圧の間の電圧を液晶層64に印加すれば、液晶表示装置において階調表示を行うことができる。
図14(A)は第1明暗表示電圧を印加した場合の液晶表示装置51の視角特性図であり、横軸は視角であり、縦軸はバックライトの明るさを1とした場合の相対的な明るさ(光透過率)である。図14(A)に示すように、第1暗表示電圧を印加した場合(破線で示す)には、全ての視角で透過率がほとんど0になっている。これに対して、第1明表示電圧を印加した場合(実線で示す)には、広い視角範囲で透過率が高くなっている。これは、広い視角範囲で正しい明暗表示(画像表示)が可能であることを意味する。したがって、第1明暗表示電圧の組み合わせでは、広視角表示を行うことができる。
ところで、図13に示すT−V曲線図によれば、第1明表示電圧(B点)から更に電圧を上昇させるとピークを過ぎた後、徐々に透過率が低下し、十分な高電圧では再び0になることがわかる。これは、電圧の上昇により液晶分子の傾きが徐々に大きくなることに起因している。なお、液晶層のリタデーションが大きいほど、透過率の低下率が大きくなり、比較的低電圧で透過率が0になる。本実施形態では、液晶層のリタデーションを0.6μm以上と比較的大きく設定しており、図13に示すように、約10Vにおいて透過率が0になっている。そこで、一例として、1.95Vを第2暗表示電圧(D点)に、2.5Vを第2明表示電圧(C点)に設定する。第2明表示電圧(C点)と第2暗表示電圧(D点)との組み合わせを、第2明暗表示電圧と呼ぶ。第2明暗表示電圧の間の電圧を液晶層64に印加すれば、液晶表示装置において階調表示を行うことができる。
図14(B)は第2明暗表示電圧を印加した場合の液晶表示装置の視角特性図であり、横軸は視角[度]であり、縦軸はバックライトの明るさを1とした場合の相対的な明るさ(光透過率)である。図14(B)に示すように、第2明表示電圧を印加した場合(実線で示す)には、比較的広い視角範囲で透過率が高くなっている。これに対して、第2暗表示電圧を印加した場合(破線で示す)には、視角0度のときに透過率は0であるが、視角が大きくなると透過率が増加している。これにより、0度以外の視角においては、暗表示であるべき状態のコントラスト比が低下し、表示内容の視認性を低下させる。したがって、第2明暗表示電圧の組み合わせでは、狭い視角範囲のみで正しい画像表示が可能になり、狭視角表示が行われる。なお、この際に第2明表示電圧については、第1明表示電圧と同一の電圧であっても視野角を制限する効果を得られるため、第2明表示電圧を第1明表示電圧と同一に設定しても差し支えない。
そこで、データ線駆動回路の輝度制御部は、広視角表示時には、第1明暗表示電圧の組み合わせからなる画像信号を各表示画素に供給する。一方、狭視角表示時には、第1明暗表示電圧の組み合わせと第2明暗表示電圧の組み合わせとを2フレーム毎に交互に切り換えるというように、2フレーム毎に異なる明表示電圧、暗表示電圧を持つ液晶駆動信号を印加する。なお、第1実施形態と同様、上記の駆動方法と合わせてフレーム反転駆動を採用することが望ましい。この駆動方法を採用すると、図14(A)、(B)から判るように、狭視角表示時には、サブ表示画素を正面方向から見たときには、2フレーム毎に異なる明表示電圧、暗表示電圧が印加されているにも係わらず、時間的な輝度変化のない画像が視認できる。一方、サブ表示画素を斜め方向から見たときには、図14(A)に示すような、正面に比べて若干コントラスト比が低下するものの正常な画像と、図14(B)に示すような、明表示と暗表示との差がない画像、もしくは明表示と暗表示が反転した画像と、が2フレーム毎に切り換わり、周波数30Hzのフリッカーが生じることになる。
このように、本実施形態の液晶表示装置51によれば、狭視角表示時に斜め方向から画面を見たときに単にコントラスト比が低下するのみならず、フリッカーが視認されるため、斜め方向からの表示がさらに見難くでき、従来に比べて視角制限効果を高められる、といった第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の液晶表示装置51は、第1実施形態と異なり、視角制御画素を備えていないため、視角制御効果を得るための特別な画素設計が不要である。
なお、本実施形態では、第1明暗表示電圧、第2明暗表示電圧と称した明表示電圧、暗表示電圧の対同士を2フレーム毎に切り換える構成例を示したが、この構成に代えて、例えば明表示電圧同士を2フレーム毎に切り換えて暗表示電圧は一定とする構成、もしくは暗表示電圧同士を2フレーム毎に切り換えて明表示電圧は一定とする構成を採用しても良い。すなわち、斜め方向から画像を見たときにフリッカーが生じる構成であれば上記のいずれの電圧の組み合わせを用いても良い。また、斜め方向から画像を見たときにのみフリッカーが生じる構成が最も好ましく、正面方向から画像を見たときにもフリッカーが生じる構成はあまり好ましくない。さらに、正面方向から画像を見たときに暗表示の透過率が上昇する、いわゆる黒浮きが生じるような駆動方法は避けた方が良く、その他の組み合わせを用いるのが望ましい。また、フリッカーの周期は2フレームに限ることはなく、3フレーム以上としても良い。
[電子機器]
上記実施形態の液晶表示装置1,51は、例えば図15に示すような携帯電話機(電子機器)100の表示部101として適用できる。この携帯電話機100は、視角制御画素Pbによる視角制御の切り替えが可能な複数の操作ボタン102、受話口103、送話口104及び上記表示部101を有する本体部105を備えている。そして、表示部101に表示される画像は、視角制御画素Pbの非駆動時において正面方向および斜め方向から視認され、視角制御画素Pbの駆動時において正面方向からは視認されるが、極角度が大きい斜め方向からは視認され難くなる。
上記実施形態の液晶表示装置1,51は、例えば図15に示すような携帯電話機(電子機器)100の表示部101として適用できる。この携帯電話機100は、視角制御画素Pbによる視角制御の切り替えが可能な複数の操作ボタン102、受話口103、送話口104及び上記表示部101を有する本体部105を備えている。そして、表示部101に表示される画像は、視角制御画素Pbの非駆動時において正面方向および斜め方向から視認され、視角制御画素Pbの駆動時において正面方向からは視認されるが、極角度が大きい斜め方向からは視認され難くなる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記第1実施形態ではFFS方式、第2実施形態ではVA方式の液晶表示装置の例を挙げたが、液晶モードはこれらに限定されるものではなく、他の液晶モードを採用することもできる。その他、上記実施形態で例示した基板構成、素子構成、電極構成、各種構成要素の材料、寸法、駆動条件等の具体的な構成はほんの一例であり、適宜変更が可能である。
1,51…液晶表示装置、2,52…素子基板、3,55…対向基板、4,64…液晶層、12,13,53…画素電極、16…輝度制御部、Pa…表示画素、Pb…視角制御画素、Pc…サブ表示画素。
Claims (10)
- 一対の基板間に液晶層が挟持され、少なくとも複数の表示画素が配置された画像表示領域を有し、表示面の法線方向に対して所定の角度をなす斜め方向におけるコントラスト比が前記法線方向におけるコントラスト比よりも小さい狭視角表示が可能な液晶表示装置であって、
前記狭視角表示時に、前記液晶層への実効印加電圧を時間的に変化させることにより、前記斜め方向における輝度を、前記表示画素での画像表示時の駆動周波数よりも低い周波数で時間的に変化させる輝度制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記画像表示領域内に、前記複数の表示画素に加えて、前記法線方向において暗表示を行うとともに前記斜め方向において前記斜め方向の角度に応じた明表示を行う複数の視角制御画素が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶層への実効印加電圧を時間的に変化させる手段として、前記視角制御画素が有する容量成分と前記表示画素が有する容量成分とを異ならせることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶層への実効印加電圧を時間的に変化させる手段として、前記視角制御画素の画素電極に印加する電圧を複数フレーム毎に時間的に変化させることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記複数フレーム毎に極性が反転した電圧を前記視角制御画素の前記画素電極に印加することを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記複数の表示画素の画素電極に印加する明表示電圧と暗表示電圧との組み合わせを複数フレーム毎に時間的に変化させることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記輝度が時間的に変化する輝度変化周波数が60Hz未満であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記斜め方向における輝度の変化量が最大輝度に対して5%以上であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記斜め方向が前記法線方向に対して前記表示面の前記法線方向および水平方向を含む面内で40°の角度をなし、前記斜め方向におけるコントラスト比が5:1以下であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の液晶表示装置を表示部として備えたことを特徴とする電子機器。
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2009
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