JP3668839B2 - LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE DRIVE METHOD - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶テレビや携帯用ＯＡ機器等に使用される液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、一般に多く用いられている液晶表示装置はＴＮ型（ツイスティッドネマチック型）が主流である。近年、ＯＣＢ（オプティカルコンペンセイテッドベンド）型液晶表示装置（πセルと呼ぶ場合もある）についても様々に報告されている。このモードは高速応答、広視野角という特長がある。ＯＣＢ型液晶表示装置の詳細については、「社団法人電気通信学会 信学技報 ＥＤＩ９８-１４４ １９９頁」を参考にされたい。
【０００３】
ここで、従来のＯＣＢ型液晶表示装置について、図２１を用いて簡単に説明する。図２１は、従来のＯＣＢ型液晶表示装置の概略断面図であり、図２１（ａ）は、従来のＯＣＢ型液晶表示装置の電圧無印加状態の概略断面図、図２１（ｂ）は、同じく電圧印加状態の概略断面図である。
【０００４】
ＯＣＢ型液晶表示装置１を構成する基板２・３間には、ネマチック液晶が注入されており、電圧の印加していない液晶の配向状態はスプレイ状態４（図２１（ａ））と呼ばれるものである。電源投入時等にこの液晶層に比較的大きな電圧を印加することで、このスプレイ配向からベンド配向（図２１（ｂ））へと転移させる。このベンド配向状態５を用いて表示を行うのがＯＣＢモードの特徴であり、電圧の大きさを変化させることでパネルの透過率を変化させる装置である。このようなＯＣＢ型液晶表示装置の電圧-透過率特性を図２２に示す。透過率は印加する電圧を上げることで低下していく。
【０００５】
ＯＣＢ型液晶表示装置は、通常、液晶パネル内部の液晶がベンド配向を維持するような電圧範囲内で動作させる。即ち、ある特定の電圧以下になると、スプレイ配向状態が安定になるためスプレイ配向転移が発生する。この電圧を転移電圧ＶＬとする。このベンド配向からスプレイ配向への転移が起こると、白レベル表示の透過率が図２２（印加電圧＜ＶＬ）のように急激に低下する。図２２は、ＯＣＢ型液晶表示装置の電圧-透過率特性を示すグラフである。このとき、観察する角度によって見え方が大きく異なる問題がある。更に、この転移は不可逆変化であり、一旦スプレイ配向が発生した画素は、その後、液晶表示装置上で表示欠陥（輝点など）として残り、その正常表示動作を妨げる。
【０００６】
また、ＴＮ型液晶表示装置などには、表示画像を鮮明に見せるための尖鋭化回路が設けられることがある。尖鋭化回路とは、液晶基板間電圧の矩形波に微分波をのせて液晶表示装置を駆動させる回路である。
【０００７】
また、特開平７−４９５０９号公報において、平行ラビング処理の液晶表示装置（ＯＣＢ型液晶表示装置とほぼ同等）を用い、位相差板と液晶層を合わせた位相差が 所定の関係を満たす液晶表示装置を提案している。この関係では、第１の電圧で前記位相差が(Ｍ＋１)λ/２、第２の電圧ではＭλ／２となることが特徴である。ここでＭは整数、λは可視光波長である。
【０００８】
液晶表示装置は、液晶自体が自己発光しないために外部からの照射光が必要である。この外部照射光の照射光源をバックライト素子と定義する。現在主流となっているバックライト素子の一つである冷陰極管は主に蛍光ランプ、導光板、拡散板、プリズムシート、偏光変換素子で構成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記ＯＣＢ型液晶表示装置では、特定の駆動条件や特定の温度範囲において表示欠陥が発生する課題、コントラストが低下する課題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、液晶パネル内に封止された液晶に電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記電圧印加手段によって印加電圧を変化させて表示を行い、前記液晶がベンド配向状態で表示を行う液晶表示装置であって、前記液晶に印加される電圧の上昇に伴って前記液晶の透過率は減少して極小値を示した後、さらなる電圧の上昇に伴って前記液晶の透過率は増加し、黒レベルの表示を行う際に前記電圧印加手段によって前記液晶に印加される黒レベル表示電圧値が前記極小値に対応する電圧となるように、前記液晶表示装置の駆動条件に対応して前記黒レベル表示電圧値を調整可能な調整機構を備える、液晶表示装置により達成される。前記構成とすることにより、黒レベル表示電圧値を調整する黒レベル電圧調整機構により、黒レベル表示電圧値を調整することができ、高いコントラスト表示を維持することが可能となる。また、液晶に印加する電圧を増加する際、光透過率がいったん減少した後、増加に転ずる場合に発生する階調反転表示を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の前記目的は、液晶パネル内に封止された液晶に電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記電圧印加手段によって印加電圧を変化させて表示を行い、前記液晶がベンド配向状態で表示を行う液晶表示装置であって、前記液晶に印加される電圧の上昇に伴って前記液晶の透過率は減少して極小値を示した後、さらなる電圧の上昇に伴って前記液晶の透過率は増加し、白レベルの表示を行う際に前記電圧印加手段によって前記液晶に印加される白レベル表示電圧値を前記液晶表示装置の使用温度または駆動条件に対応して調整可能な機構を備える、液晶表示装置により達成される。前記構成とすることにより、最適な白レベル表示電圧値が得られるため、明るい表示を示す液晶表示装置を実現することができる。
【００７０】
以上説明した液晶表示装置には、液晶の複屈折量を変化させて表示を行うモードの液晶表示装置を適用することができる。より具体的には、一対の基板に接する液晶のプレチルト方向が、前記基板間の中心面に対して面対称な位置関係になるように、略平行配向した構成、例えば、ＯＣＢ型液晶表示装置を適用することができる。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００７２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＯＣＢ型液晶表示装置の一部分を示す斜視図である。
【００７３】
ＯＣＢ型液晶表示装置２０は、相互に平行配置した基板１０と１１との間に、液晶分子１２を含む液晶層１３が挿入されて液晶パネルを構成している。前記基板１０・１１の相互に対向する表面には、図示せぬが、それぞれ液晶層１３に電界を印加するための透明電極、及び液晶分子の配向を規制するための配向膜が形成されている。また、前記基板１０（または基板１１）にはＴＦＴ素子が形成され、アクティブマトリクス基板を構成している。
【００７４】
前記配向膜は、基板面内における配向方位が相互に同じ方向に、すなわち平行配向になるように配向処理されている。そして、基板１０・１１表面から離れるに従って液晶分子１２は徐々に立ち上がり、液晶層１３の厚さ方向のほぼ中央において液晶分子のチルト角が９０度になるベンド配向となる。また、基板１０・１１の外側には、偏光板１５・１６と光学補償板１７・１８が配置され、前記２枚の偏光板１５・１６は、偏光軸が相互に直交あるいは平行に配置され、その偏光軸と液晶分子の配向方位とは４５度の角度になるよう配置されている。そして、高電圧を印加したオン状態と低電圧を印加したオフ状態との液晶層の屈折率異方性の差を利用して、前記偏光板、光学補償板を通してその偏光状態を変化させ光の透過率を制御して表示させることになる。
【００７５】
本実施の形態１に係るＯＣＢ型液晶表示装置の透過率と印加電圧の関係は、従来の技術と同様に図２２に示すような特性を示した。ここで、白レベルを表示するためにはほぼＶＬの電圧を印加し、黒レベルを表示するためには輝度がほぼ最小になる電圧を用いた。ここで白レベルとは各画素の輝度を最大とする場合であり、黒レベルとは各画素の輝度を最小とする場合とした。実際に黒色を表示するにはＲＧＢの全画素を黒レベルとする場合として表記上区別する。
【００７６】
従来の技術でも述べたように、ＯＣＢ型液晶表示装置において白レベル表示電圧値が転移電圧ＶＬを下回るとスプレイ配向が発生し、輝点などの表示欠陥が生じる。これは偏光がスプレイ配向した液晶およびベンド配向した液晶内部を通過するときに、それぞれから受ける複屈折量が大幅に異なるためである。
【００７７】
従来の技術でも述べたように、尖鋭化回路とは基板間電圧の矩形波に微分波をのせることによって表示画像をより鮮明にする回路であるので、ＯＣＢ型液晶表示装置に尖鋭化回路を組み合わせると、表示画像を鮮明にすることができる。図２３にその概念図を示す。この例は縦方向に白黒の帯を出した時のものである。映像信号のみでは矩形波であるが、ここで尖鋭化回路を通すことで、その微分波形を重畳させ、電圧が変わる短期間にピーク電圧をさらに印加する。これによって映像のエッジが強調され、尖鋭感のある表示が得られる。
【００７８】
しかし、ＯＣＢ型液晶表示装置に尖鋭化回路を用いて表示を行ったところ、スプレイ配向による表示欠陥が発生するという問題が生じた。その原因は、ほぼ転移電圧ＶＬに設定されている白レベル表示電圧値に微分波の波高分ΔＶｗが重畳された結果、基板間電圧が転移電圧ＶＬを下回ることになり、ベンドからスプレイへの配向転移が発生したためである。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、従来の尖鋭化回路に基板間電圧の下限値（リミット電圧と定義する）を設定できるような機構として電圧制限手段である電圧制限回路（リミッタ回路）２３を設置した。その概念図を図２に示す。図２（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１に係るＯＣＢ型液晶表示装置に尖鋭化回路２２および電圧制限回路２３を設置した場合のブロック図である。
【００８０】
この機構によって、もし印加する基板間電圧が転移電圧ＶＬを下回った場合には、リミット電圧をＶＬに設定し、基板間に基板間電圧ＶＬの電圧を印加するようにした。
【００８１】
このリミット電圧を、図２（ｂ）に示すような機構によって表示電圧値の調整時に変動しないように一定値とした。
【００８２】
図２（ｂ）において、３１は黒レベル表示電圧ＶBを発生する黒レベル電圧発生回路であり、３２は白レベル表示電圧ＶWを発生する白レベル電圧発生回路である。この黒レベル電圧発生回路３１及び白レベル電圧発生回路３２は、図示せぬ制御回路からの制御信号により、黒レベル表示電圧ＶBが固定または希望する値に調整可能とされ、白レベル表示電圧ＶWが固定または希望する値に調整可能とされている。３６は階調電圧生成回路である（尚、後述する実施の形態３で階調制御については詳しく説明する）。また、２５は、電圧制限回路２３のリミット電圧を調整する制限電圧調整手段するためのリミッター電圧生成回路である。そして、リミッター電圧生成回路２５は電圧制限回路２３に接続されており、リミッター電圧生成回路２５によって電圧制限回路回路２３に電圧が印加されてリミット電圧が設定される。
【００８３】
実際に、尖鋭化回路２２にリミッタ回路２３を設置し、そのリミット電圧をＶＬに設定してＯＣＢ型液晶表示装置に図３のような電圧波形で駆動させ、表示を行った。図３は、実施の形態１に係るＯＣＢ型液晶表示装置に尖鋭化回路および電圧制限回路を設置した場合の電圧波形の概念図である。
【００８４】
ここで、従来の尖鋭化回路と異なるのは、白レベル表示時の微分波高分ΔＶＷを電圧制限回路（リミッタ）によって除去したことである。このようして、尖鋭化回路によって映像のエッジが強調され、尖鋭感のある表示が得られたＯＣＢ型液晶表示装置において、ベンド配向からスプレイ配向への配向転移による表示欠陥の発生を抑制することができる。
【００８５】
尚、後述する実施の形態２で述べるが、前記リミット電圧を調整する機構を装置に内蔵することで、多少の白レベル表示電圧値の変動（例えば、使用温度の変化や液晶パネルのばらつき）に対応して、多少の白レベル表示電圧値の変動にも対応できる。
【００８６】
（実施の形態２）
本実施の形態は、ＯＣＢ型液晶表示装置を使用する全温度範囲内でベンドからスプレイへの配向変化に伴う表示欠陥を発生させないものである。
【００８７】
本願発明者らは、ベンドからスプレイへの配向転移（即ち、通常の表示配向状態から非表示配向状態への変化）が起こる転移電圧ＶＬに温度依存性があることを見い出した。表１に転移電圧と温度の関係を示す。室温では転移電圧が２．５Ｖであったが、０℃付近からこの転移電圧は上昇し−２０℃では３Ｖに到った。
【表１】
実際にＯＣＢ型液晶表示装置を駆動させると、室温においては表示欠陥が生じなかったが、低温においてはベンドからスプレイへの配向転移による表示欠陥が発生した。これは温度低下により転移電圧ＶＬが上昇し、白レベル表示電圧値を上回ったためである。使用温度範囲内において表示欠陥を発生させないためには、各使用温度での転移電圧ＶＬ以上の電圧で駆動する必要がある。
【００８９】
（実施の形態２−１）
実施の形態２−１では、白レベル表示電圧値を全温度範囲の転移電圧ＶＬ以上のほぼ一定値に設定した。また、本実施の形態では使用温度範囲を−２０℃以上とした。尚、車載用のモニタ等に使用される場合を考慮して、−２０℃を使用温度の下限としている。
【００９０】
このとき、各温度での転移電圧ＶＬにおける最大値をＶＬmaxとすると、本実施の形態においては、ＶＬmax＝３．０Ｖとなった。尚、前記転移電圧ＶＬmaxはプレチルトに依存し、そのプレチルトを決定するものは液晶材料や配向膜である。本実施の形態の場合には、液晶材料としてＺＬ１−２２９３（商品名、（株）メルク製）、配向膜としてＡＬ−１０５２（商品名、（株）ＪＳＲ）を用いた。
【００９１】
このように構成された液晶表示装置を、最低駆動電圧を３．０Ｖとして駆動し、全ての使用温度（−２０〜８０℃）でこの３．０Ｖ以上の電圧で駆動することにより、ベンド配向からスプレイ配向への配向転移による表示欠陥の発生を抑制することができる。
【００９２】
また、使用温度に対応して白レベル表示電圧値を調整する電圧調整手段（詳細については後述する実施の形態２−２にて記す）を必要としないため、機器のコストを低く抑えることができる。ただし、室温でも白レベル表示電圧値を必要以上に高く設定することになるため、明るさが低くなる問題があるが、後述する実施の形態２−２によってその問題は解決することができる。
【００９３】
（実施の形態２−２）
実施の形態２−２では、ＯＣＢ型液晶表示装置の各使用温度における白レベル表示電圧値が常に各温度のＶＬを下回らないように駆動する電圧の最小電圧値を決定する手段として、次のような電圧決定機構を設置した。
【００９４】
即ち、図４に示すような電圧決定機構によって、常に各温度のＶＬを下回らないような白レベル表示電圧値の自動設定を行った。
【００９５】
液晶表示装置２１に読み取り専用内部記憶装置ＲＯＭを設け、前記表１に示した温度特性データを記憶させる。
【００９６】
液晶表示装置２１の外部温度を検出することのできる位置（例えば、液晶表示素子の表面近傍）にサーミスタＳを内蔵し、該サーミスタＳによって外部使用温度を検知する。この外部温度を検知する機構を温度検出手段と呼ぶ。
【００９７】
前記温度特性データと外部使用温度とを判断部２２で照合し、装置を使用している温度において、ＶＬを下回らないような白レベル表示電圧値を常に決定する。そして、その決定に基づいて前記外部使用温度に対応して白レベル表示電圧値の最適化を図る。
【００９８】
このような構成とすることにより、液晶表示装置のコストがアップするが、室温での白レベル表示電圧値を必要以上に高く設定することにならないので、その温度に応じた最適な白レベル表示電圧値が得られるため、明るさを損なうことがなく、明るい表示を示す液晶表示装置とすることができる。また、液晶表示装置に多少の温度分布があるため、検出した温度と液晶表示装置内の温度に多少の差異がある場合がある。このため、実用上は０．１Ｖのマージンをもたせた構成としてもよい。
【００９９】
また、本実施の形態では、−２０℃までを動作保証温度とした構成を考えた。しかし、例えば外気温度の使用温度が一時的に低下し、動作温度が−２０℃以下となった場合には、スプレイ配向転移による表示欠陥を生じる。このような状況を想定し、一旦発生した表示欠陥を正常な表示状態へと復元する復元手段を設けてもよい。具体的な一例として、電源投入時に印加するスプレイ配向からベンド配向へと転移させる転移波形と同様な波形を任意に印加することができるような機構が考えられる。
【０１００】
（実施の形態２−３）
本実施の形態は、使用者が各温度に対して最適な白レベル表示電圧値に調整する機構を液晶表示装置に具備したものである。使用温度が低くなりスプレイ配向が発生する場合には、使用者が手動で白レベル表示電圧値を高くすることで対処した。
【０１０１】
ただし、本実施の形態では、一旦スプレイ配向が発生するため、復元手段としてスプレイ配向からベンド配向に転移させる転移波形を印加する手段及びスイッチを別途設ける必要がある。
【０１０２】
このようにして、使用者は、各使用温度に対して最適な白レベル表示電圧値を調整することができる。
【０１０３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、黒レベル表示電圧値を調整する黒レベル電圧調整機構により低コントラスト化、階調反転表示を抑制する。
【０１０４】
図２２に示したように、ＯＣＢ型液晶表示装置の電圧-透過率特性には次のような特徴がある。液晶層にかかる電圧（＞ＶＬ）の増加に伴い透過率は単調に減少し極小値（その時の電圧をＶＨとする）を示した後、更なる電圧の増加によって透過率が単調に増加していく。ここで、透過率が極小値を有することがＯＣＢ型液晶表示装置の特徴である。これは電圧の増加に対して透過率が単調に減少していくだけの、従来素子（例えはＴＮ型液晶表示装置）とは対照的である。
【０１０５】
この極小値の電圧を用いて黒レベル表示を行うことが理想的である。このときに最良のコントラストが得られる。また、この極小値以上の電圧で駆動をすると、電圧の増加に対して透過率が逆に増加する現象が発生する。これを階調反転と呼んでおり表示する上で問題となる。
【０１０６】
ＯＣＢ型液晶表示装置において高いコントラストを得るため、および階調反転表示を抑制するためには、この黒レベル電圧調整機構によって黒レベル表示電圧値を極小値ＶＨに調整することが特に重要となる。
【０１０７】
従来のＴＮ型液晶表示装置で用いられていた電圧調整法は、ソース電圧振幅と対向基板の間の振幅、即ち、基板間電圧の振幅を一定した電圧調整法であった。つまり、黒レベル表示電圧値だけでなく白レベル表示電圧値も同時に変化させてきた。
【０１０８】
この方法をＯＣＢ型液晶表示装置に適用して黒レベル表示電圧値の調整を行った時、白レベル表示電圧値が転移電圧ＶＬを下回ると、ベンド配向からスプレイ配向へと配向転移が発生し表示欠陥が発生する問題があった。また、白レベル表示電圧値が高くなりすぎると、明るさが低下する問題があった。ＯＣＢ型液晶表示装置では、白レベル表示電圧値は転移電圧ＶＬ以上と制限される、この電圧で固定することが望ましい。
【０１０９】
そこで、これらの表示品位の低下を抑制するために本実施の形態では白レベル表示電圧値を固定したまま黒レベル表示電圧値を調整する機構を組み込んだ。この機構により表示欠陥、明るさ低下の抑制と同時に黒レベル表示電圧値の調整による高いコントラストが得られた。
【０１１０】
図５にその概念図を示す。表示素子の出荷時にその液晶パネルに最適な黒レベル表示電圧値となるように電圧を調整させた。この調整の際、白レベル表示電圧値は動かないようにした。具体的には、図５のような表示入力信号-ソース電圧のガンマ補正機構を導入した。具体的な実現方法として、後述する図７に示すような抵抗分割、ガンマテーブルが考えられる。また、図７は画像信号が４ビット（１６階調）の例たが、これに限るものではない。他、画像信号が８ビット（２５６階調）などの場合でも本発明は効果がある。
【０１１１】
本実施の形態では、黒レベル表示電圧値の調整を行うと同時に最適なガンマ補正も行った。ここでそれぞれのガンマ補正曲線は相似形であり、白レベル表示電圧値から黒レベル表示電圧値にいたるまでの曲線の形は一定とした。この機構によって高いコントラストと正しい階調表示変化が得られた。この黒レベル表示電圧値を使用者が調整できる調整機構を液晶表示装置装置に具備してもよい。
【０１１２】
次に、図６及び図７を参照して、本実施の形態３の具体的な構成及びその動作について説明する。図６は本実施の形態３に係る液晶表示装置の駆動回路部の具体的な構成を示すブロック図であり、図７は階調駆動電圧生成回路の具体的構成を示す回路図である。説明の便宜上、画像信号はデジタル信号であり、階調データが４ビット（Ｄ１〜Ｄ４）構成とされ、１６階調表示を行う液晶表示装置として説明することにする。
【０１１３】
図６において、３１は黒レベル表示電圧ＶBを発生する黒レベル電圧発生回路であり、３２は白レベル表示電圧ＶWを発生する白レベル電圧発生回路である。この黒レベル電圧発生回路３１及び白レベル電圧発生回路３２は可変抵抗で構成されており、制御回路３３からの制御信号により、黒レベル表示電圧ＶBが固定または希望する値に調整可能とされ、白レベル表示電圧ＶWが固定または希望する値に調整可能とされている。
【０１１４】
３６は階調電圧生成回路であり、該階調電圧生成回路３６、前記黒レベル電圧発生回路３１及び白レベル電圧発生回路３２とにより階調電圧発生回路３７を構成している。
【０１１５】
前記階調電圧生成回路３６は黒レベル表示電圧ＶBと白レベル表示電圧ＶW間で１６個の階調電圧Ｖ１〜Ｖ１６を生成する。ここで、最小電圧Ｖ１は白レベル表示電圧ＶWであり、最高電圧Ｖ１６は黒レベル表示電圧ＶBである。なお、階調電圧生成回路３６は、後述するように制御回路３３からのγ補正データによりγ補正を行う機能を有する。
【０１１６】
なお、制御回路３３には温度センサ３４が接続されている。この温度センサ３４は液晶表示装置の使用環境温度を検出するものであり、この温度センサ３４からの検出温度に応じて制御回路３３は白レベル電圧発生回路３２の可変抵抗の値を調整する。これにより、温度変化に応じた最適な白レベル表示電圧ＶWが自動的に設定されることになる。また、制御回路３３には手動調整つまみ３５ａ，３５ｂ，３５ｃが接続されている。手動調整つまみ３５ａは白レベル表示電圧ＶW調整用のスイッチであり、手動調整つまみ３５ｂは黒レベル表示電圧ＶB調整用のスイッチであり、手動調整つまみ３５ｃはγ補正用のスイッチである。このような手動調整つまみ３５ａ，３５ｂを使用者が操作することにより、白レベル表示電圧ＶWや黒レベル表示電圧ＶBを個別に微調整することができ、使用者の好みに応じた画質を得ることができる。また、手動調整つまみ３５ｃを使用者が操作することにより、希望するγ特性を有する階調性が得られることになる。
【０１１７】
次いで、階調電圧生成回路３６の具体的な構成を図７を参照して説明する。高電圧の黒レベル表示電圧ＶBと低電圧の白レベル表示電圧ＶW間には、直列に接続された３つの可変抵抗ｒ１，ｒ２，ｒ３が介在している。この可変抵抗ｒ１，ｒ２，ｒ３には、制御回路３３からのγ補正データが供給され、γ補正データに対応した抵抗値に調整されるように構成されている。黒レベル表示電圧ＶB用の端子と可変抵抗ｒ１との接続点Ｐ１は、個別接続ランＬ１を介して共通ラインＬ５に接続されており、この個別接続ランＬ１にはスイッチＳＷ１が介在している。また、可変抵抗ｒ１と可変抵抗ｒ２との接続点Ｐ２は、個別接続ランＬ２を介して共通ラインＬ５に接続されており、この個別接続ランＬ２にはスイッチＳＷ２が介在している。また、可変抵抗ｒ２と可変抵抗ｒ３との接続点Ｐ３は、個別接続ランＬ３を介して共通ラインＬ５に接続されており、この個別接続ランＬ３にはスイッチＳＷ３が介在している。また、可変抵抗３と白レベル表示電圧ＶW用の端子との接続点Ｐ４は、個別接続ランＬ４を介して共通ラインＬ５に接続されており、この個別接続ランＬ４にはスイッチＳＷ４が介在している。これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、デジタル画像信号の各ビットデータＤ１〜Ｄ４の論理レベルに対応してスイッチング態様が変化するように構成されている。例えば、［Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４］＝［０，０．０，０］のときは、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が全てＯＦＦとなり、共通ラインＬ５に白レベル表示電圧ＶW（＝第１階調電圧Ｖ１）が出力される。同様にして、Ｄ１〜Ｄ４の論理レベルに対応してスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のスイッチング態様が変化し、Ｖ２〜Ｖ１６（＝黒レベル表示電圧ＶB）が生成される。こうして、デジタル画像信号の階調に応じた階調信号電圧が生成されることになる。
【０１１８】
なお、γ特性を変化させる場合は、手動調整つまみ３５ｃを操作すれば、それに応じて各可変抵抗ｒ１〜ｒ３の抵抗値が変化し、これにより、Ｖ２〜Ｖ１５の電圧レベルが変化する。また、手動調整つまみ３５ａ，３５ｂを予め操作しておけば、Ｖ１，Ｖ２の電圧レベルを希望する値に設定することができる。従って、これら手動調整つまみ３５ａ，３５ｂ，３５ｃの操作により、希望する階調性を得ることが可能となる。
【０１１９】
上記構成の駆動回路により以下の電圧設定が可能となる。
【０１２０】
（１）本実施の形態３のように、黒レベル表示電圧値と白レベルを表示する電圧値である白レベル表示電圧値とを独立に調整することが可能である。そして、黒レベル表示電圧値の調整時に白レベルの表示を行う電圧値である白レベル表示電圧値が変動しないような電圧設定が可能である。従って、電圧調整時に、白レベル表示電圧値が転移電圧ＶＬを下回ることはなく、ベンド配向からスプレイ配向へと配向転移が発生し表示欠陥が発生するような問題がなくなる。
【０１２１】
（２）後述する実施の形態４のように、黒レベル表示電圧値を各色（ＲＧＢ）ごとに設定することが可能となる。
【０１２２】
（３）後述する実施の形態５のように、白レベル表示電圧値を各色（ＲＧＢ）ごとに設定することが可能となる。
【０１２３】
上記のようにして電圧設定が可能であるが、この電圧設定は液晶表示装置の製造時または製造後のいずれにおいても行うことができる。液晶表示装置の製造時には、前記のような黒レベル表示電圧値を調整する工程を有することにより、低コントラスト化、階調反転表示を抑制した液晶表示装置を得ることができる。
【０１２４】
前述した方式では、出荷時ならびに使用者が黒レベル表示電圧値を調整する方式であった。更に、この電圧の補正を自動検出する機構を具備させてもよい。これは電圧を徐々に変化させる電圧変動機構と光量を検出する光量検出機構を備えることで実現できた。具体例を以下に示す。
【０１２５】
フォトダイオード（ＰＤ）などの透過光量を検知する素子を液晶表示装置に搭載し表示輝度を検知させる。電圧変動機構によって液晶にかかる電圧を増減させ、ＰＤなどで検知した輝度の減少方向に電圧値をフィードバックしていく。輝度が最小を示す電圧を検出する。
【０１２６】
前記構成のように、黒レベルの表示を行う電圧値を黒レベル表示電圧値としたとき、該黒レベル表示電圧値を調整する黒レベル電圧調整手段、より具体的には、白レベル表示電圧値を固定したまま、黒レベル表示電圧値を調整する機構を具備することにより、常に高いコントラスト表示を維持することが可能となった。
【０１２７】
（実施の形態４）
本実施の形態は黒レベル表示電圧値を各色ごとに設定したことに特徴がある。
【０１２８】
本願発明者らの詳細な検討により、ＯＣＢ型液晶素子では電圧-透過率特性に透過光波長依存性があることが実験により明らかにされた。図８（ａ）は、本実施の形態で用いたＯＣＢ型液晶表示装置の黒レベル表示付近での透過率と印加電圧の関係を示すグラフである。黒レベル表示電圧値付近では図８（ａ）のような、ＶＨ（青）（＝６.０Ｖ）＜ＶＨ（緑）、ＶＨ（赤）（＝６．５Ｖ）という特性があった。
【０１２９】
このように、ＯＣＢ型液晶表示装置において、透過率が極小値となる電圧ＶＨが各色ごとで異なっているのは、黒レベル表示を行うときに液晶層の有する位相差量がゼロではなく、上下に配置した位相差板の位相差量と相殺して液晶表示装置全体として位相差量をゼロとしているためである。つまり液晶層は位相差を有し、この位相差量の波長依存性によって透過率が極小値となる電圧ＶＨが異なってくる。これはＯＣＢ型液晶表示装置に限った問題ではない。複屈折量を制御するモードや位相差板を有する構成の液晶表示装置に特有の課題である。
【０１３０】
一方、従来のＴＮ型液晶表示装置においてはそのような波長依存性がほとんど現れない。その理由は、ＴＮモードは基板内部の液晶の旋光性により光の透過を制御するモードであり、液晶層の厚みｄの制御により透過光の波長依存性が小さくなるように設計されているためである。
【０１３１】
ＯＣＢ型液晶表示装置において、従来ＴＮ型液晶表示装置などで用いられてきたように、ＲＧＢ（赤、緑、青）表示を同一の黒レベル表示電圧値で設定すると、黒色がわずかに色づきコントラストが低下して表示される問題が生じた。例えば、６．５Ｖで設定すると、青の光がわずかに漏れてくる問題や青色での階調反転が発生する問題がある。
【０１３２】
そこで、本実施の形態では、良好なコントラストを得るために、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素の黒レベル表示電圧値をそれぞれ透過率が極小となる電圧値ＶＨ（Ｒ）、ＶＨ（Ｇ）、ＶＨ（Ｂ）に設定した。
【０１３３】
具体的には、前記実施の形態３（図６、図７）で説明した構成を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂごとに黒レベル表示電圧値を設定した。図８（ｂ）に示すように、３７Ｒ・３７Ｇ・３７Ｂは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂごとに階調制御するための階調電圧発生回路であり、該階調電圧発生回路３７Ｒ・３７Ｇ・３７Ｂは制御回路３３に接続されている。そして、前記制御回路３３により、Ｒ,Ｇ,Ｂの画素の黒レベル表示電圧値をそれぞれ透過率が極小となる電圧値ＶＨ（Ｒ）、ＶＨ（Ｇ）、ＶＨ（Ｂ）に設定することができる。
【０１３４】
図８に示したこの例では、Ｒ，Ｇの画素には６．５Ｖの電圧で黒レベル表示になるように設定し、Ｂには６．０Ｖの電圧で黒レベル表示になるよう設定した。
【０１３５】
ここで、白レベル表示電圧値はベンド配向からスプレイ配向へ転移する転移電圧で決定することとしたため、ＲＧＢ波長依存性はないとした。この方式では最大の明るさが得られるために、最大コントラストが実現された。
【０１３６】
前記電圧設定は液晶表示装置の製造時または製造後のいずれにおいても行うことができる。液晶表示装置の製造時には、前記複数種の色表示の少なくとも１種の色表示で異なる黒レベル表示電圧値に調整する黒レベル調整工程を有することにより、低コントラスト化、階調反転表示を抑制した液晶表示装置を得ることができる。
【０１３７】
ここで、実施の形態３で説明した具体的機構を用いて、白レベル電圧値を固定した状態で黒レベル表示電圧値を調整してもよい。ここで、この機構をＲ，Ｇ，Ｂそれぞれで別個に調整する機構としてもよい。
【０１３８】
また、上記のように、本実施の形態では、Ｒ，Ｇの画素には６．５Ｖの電圧で黒レベル表示になるように設定し、Ｂには６．０Ｖの電圧で黒レベル表示になるよう設定した。ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ独立に黒レベル表示電圧値の調整を実施したが、以下のような黒レベル調整手段を有する調整機構とすることもできる。即ち、各色表示の黒レベル表示電圧値のうち、Ｂに対応する黒レベル表示電圧値を設定する際に、Ｒ，Ｇに対応する黒レベル表示電圧値を連動させる１系統の電圧調整機構とすることもできる。また、次のような２系統の電圧調整機構とすることもできる。即ち、Ｒ，Ｇの黒レベル表示電圧値が連動し調整する系統とＢの黒レベル表示電圧値を調整する系統が独立した２系統の調整機構とすることもできる。
【０１３９】
（実施の形態５）
前記実施の形態４では、黒レベル表示電圧値付近の透過光の波長依存性を考慮したが、本実施の形態では白レベル表示電圧値付近での色の再現性を向上させた。本実施の形態のＯＣＢ型液晶表示装置における印加電圧と透過率の関係を図９に示す。
【０１４０】
尚、本実施の形態では、複数種の色画素を有するカラーフィルタを用いて色表示を行うよう構成されている。また、カラーフィルタの代わりに、後述する実施の形態１３で説明するシーケンシャルカラー照明方式に基づくバックライト素子を用いることもできる。
【０１４１】
図９に示すように、全体的に青色の透過率が高く、緑、赤の順で透過率が低くなる問題があった。これは液晶層の複屈折量を制御して表示を行うモード特有の課題である。その原因は液晶層の有する位相差量が波長依存を有するためである。液晶層の有する位相差量は２πΔｎｄ／λで一般に示される。ここでΔｎは液晶層の有する複屈折量、ｄは液晶層の厚み、λが波長、πは円周率である。この位相差量が波長λの関数になっていることが波長依存を有する原因である。青の波長は他の光に比べて短いため、青の光が受ける位相差量は大きくなる。
【０１４２】
もし、ここでスプレイ配向転移が発生しなかったとすれば、図１２のような特性になるはずである。これは光学シミュレーションによって得られた結果である。このように、比較的高い電圧で青は透過率のピークを有し、赤は比較的低電圧でピークとなる。この各色で透過率がピークをとる電圧値を白ピーク電圧値と定義し、ＲＧＢそれぞれの白ピーク電圧値をＶＲｗｐ、ＶＧｗｐ、ＶＢｗｐと表記する。このピークにおける各色の透過率ＩＲ，ＩＧ，ＩＢはほぼ等しい結果であった。
【０１４３】
よって、液晶表示装置を最大の明るさで駆動するためには、このピークを用いて表示を行うのが理想的ではある。ただし、本実施の形態においては、白ピーク電圧値は全てＶＬ以下であったため、ＶＬ以下の駆動電圧を使用できない。よって、転移電圧ＶＬ以上の電圧を白レベル表示電圧値として用いて表示を行う必要があった。
【０１４４】
ＲＧＢの各画素で同一の白レベル表示電圧値で駆動した場合には、前述したように青の透過率が赤や緑の透過率に対して高くなるため、白表示が青っぽくなるという問題があった。黒表示付近と比較した時、白表示付近では人間の視覚はその色調変化に対して非常に敏感である。従って、白レベル表示電圧値付近での色の再現性の調整は非常に重要である。
【０１４５】
ただしこの方式では明るさは比較的高くとれるために、高いコントラストが得られる特徴がある。
【０１４６】
（実施の形態５−１）
この白表示が青っぽくなる問題を解決するため、本発明では、白レベル表示電圧値を各画素で変化させた。図１０、図１１に示すように、各色での白レベル表示電圧値を変化させた。この時、
ＶＲｗ≦ＶＧｗ＜ＶＢｗ
の関係があり、青透過の画素における白レベル表示電圧値が高いことが特徴である。特に、白表示時の色合いは、青の強さに影響を受けやすいため、青の光強度の調整が非常に重要であることを本願発明者らは見い出した。
【０１４７】
特に、図１０は、各色の透過率が一定になるように白レベル表示電圧値を設定した場合であり、確実な色再現性を実現し、高い色純度を実現することができた。しかし、明るさやコントラストが低下する問題があった。
【０１４８】
図１１は、中庸的な条件であり、現実的な色純度と明るさを両立する手法である。どちらの手法によっても各画素で同一の白レベル表示電圧値で駆動した場合に比べ、格段に高い色再現性を実現することができた。
【０１４９】
（実施の形態６）
前記実施の形態５では、各色の白ピーク電圧値ＶＲｗｐ、ＶＧｗｐ、ＶＢｗｐが転移電圧ＶＬを下回っていた。
【０１５０】
そこで、本実施の形態では、液晶層の厚みｄを増大させることによって、各色の白ピーク電圧値を転移電圧ＶＬ以上にすることを実現した。本実施の形態では、液晶材料はそのままで、液晶層の厚みｄを１０μｍまで増大させた。これによって、高輝度、高コントラストを実現した。
【０１５１】
液晶層の厚みｄを１０μｍまで増大させた結果、図１３のように、各色の透過率の白ピーク電圧値が転移電圧ＶＬを上回った。これは次のような２つの理由による。
【０１５２】
即ち、１つは、転移電圧ＶＬがＯＣＢ型液晶表示装置に使用する液晶材料で決定し、液晶層の厚みに依存しないためであると考えられる。この事実を本願発明者らは実験によって見い出した。
【０１５３】
また、２つ目の理由は、液晶層の厚みｄの増大によって印加電圧に対する透過率のピークが高電圧側へシフトしたためである。これは液晶層の厚みｄの増大によって透過光が液晶から受ける位相差Δｎｄが増加し、前述した式より、液晶層の有する位相差量 ２πΔｎｄ／λの絶対値が増加するためである。
【０１５４】
このときには、図１３に示すように、各色で最大の透過率を得る電圧が異なっている。そのため、白レベル表示電圧値はそれぞれで変化させる必要があった。
【０１５５】
本実施の形態では、各色画素ごとの白レベル表示電圧値ＶＲｗ、ＶＧｗ、ＶＢｗを各色の白ピーク電圧値ＶＲｗｐ、ＶＧｗｐ、ＶＢｗｐに設定した。即ち、ＶＲｗ（＝ＶＲｗｐ）＜ＶＧｗｐ（＝ＶＧｗｐ）＜ＶＢｗｐ（＝ＶＢｗｐ）のように設定した。これによって、高輝度、高コントラストを実現した。このときには、駆動電圧が転移電圧ＶＬよりも大きいため、スプレイ配向転移による表示欠陥は発生しなかった。
【０１５６】
ただし、この方法では駆動電圧が非常に大きくなる問題があった。実施の形態５のように５μｍの液晶層の厚みで実現した場合には、駆動電圧は約６Ｖであった。ところが、本実施の形態で１０μｍの液晶層の厚みにすると、駆動電圧は約２倍必要となり、１２Ｖの駆動電圧になった。このため通常のＴＦＴアクティブマトリクス基板は使用できなかった。
【０１５７】
本実施の形態では、ＭＩＭ型の高電圧タイプのアクティブマトリクス基板を用いて実現した。また、同時に消費電力が非常に大きくなるという問題が発生するが、スプレイ配向転移による表示欠陥は発生しない液晶表示装置を得ることができた。
【０１５８】
本実施の形態は、非常に高い表示品位を実現する手法である。ただし駆動電圧の高電圧化が必要である。それに対し、前記実施の形態５は通常のアクティブマトリクス基板を用いて実現する方式である。
【０１５９】
（実施の形態７）
前記実施の形態６では、液晶層の厚みを増大させることによって、白レベル表示電圧値として透過率が最大となる白ピーク電圧値を用いた表示が可能となった。
【０１６０】
本実施の形態では、黒書き込み方式を用いた場合の色バランスのとれた白表示を実現した。黒書き込み方式とは１フレーム内で表示データ書き換え以外に画面ブランキングのための黒書き込みを追加した駆動方法であり、転移電圧ＶＬ以下の表示電圧でもスプレイ配向転移による表示欠陥を発生させない表示が実現できる。図１５を用いて具体的に説明する。図１５は、黒書き込み方式について説明するための概略図である。
【０１６１】
印加電圧がＶＬ以下となると、スプレイ配向状態が安定になるためベンド配向からスプレイ配向への配向転移が発生する。このベンド配向からスプレイ配向への転移が起こると、表示欠陥が生じて透過率が低下してしまうのであるが、図１５（ａ）に示す一点鎖線のように、ＶＬ以下でも透過率が低下するのを抑制する方法が黒書き込み方式である。例えば、図１５（ｂ）に示すように、１６．７ｍｓの１フィールド内での表示データの書き換え以外に、１ｍｓ程度の黒書き込みを行うことにより、ＶＬ以下でも透過率が低下するのを抑制でき、輝度を向上することができる。尚、黒書き込み方式についての詳細は、IDW'99 Proceedings of The Sixth International Display Workships P.37-40を参照されたい。
【０１６２】
本実施の形態において、黒書き込み方式を用いた場合、透過率と印加電圧の関係は図１４に示す通りであった。ここで、赤透過の白ピーク電圧値ＶＲｗｐに赤透過、緑透過、青透過の白ピーク電圧値ＶＲｗ、ＶＧｗ、ＶＢｗを同一に設定した場合、白が赤っぽく表示され、更に緑透過、青透過の階調反転による表示上の問題が発生した。また、青透過の白ピーク電圧値ＶＢｗｐに赤透過、緑透過、青透過の白ピーク電圧値ＶＲｗ、ＶＧｗ、ＶＢｗを同一に設定した場合、階調反転は発生しないが、白が青っぽく表示される問題が発生した。
【０１６３】
本実施の形態では、各色画素の色ごとの白レベル表示電圧値ＶＲｗ、ＶＧｗ、ＶＢｗを各色の白ピーク電圧値ＶＲｗｐ、ＶＧｗｐ、ＶＢｗｐに設定した。即ちＶＲｗ（=ＶＲｗｐ）＜ＶＧｗｐ（=ＶＧｗｐ）＜ＶＢｗｐ（=ＶＢｗｐ）のように設定した。これによって、色バランスのとれた白表示が実現できた。また、階調反転による表示上の問題も発生しなかった。
【０１６４】
本実施の形態は、色バランスを維持したまま、明るさが最大にとれるという利点があった。
【０１６５】
（実施の形態８）
実施の形態では、黒書き込み方式時に白レベル表示電圧値を各色画素ごとに同一に設定することによって、色バランスのとれた白表示を実現した。
本実施の形態では、黒書き込み方式において、各色画素ごとに画面ブランキングのための黒書き込みの時間を異ならせることによって、白表示時の色バランスを実現した。我々は、黒書き込みの時間を制御することによって、輝度を制御できることを見いだした。更にこれを各色画素の表示ごとの変化させることによって白表示時の色バランスを調整できることを発見した。
【０１６６】
具体的には、赤透過、緑透過、青透過の３枚のＯＣＢ型液晶表示装置を組み合わせて表示を行う投射型液晶表示装置を用いた。まず、白レベル表示電圧値は、
ＶＲｗ=ＶＧｗ=ＶＢｗ=ＶＢｗｐ
のように一定値に設定した。ここでこの白レベル表示電圧値における各色画素ごとの透過率をＩＲ’、ＩＧ’、ＩＢする。各色画素ごとにおける黒書き込みの時間をｔｂ（赤）、ｔｂ（緑）、ｔｂ（青）としたとき、即ち、
ｔｂ（青）= ｔｂ（赤）×（ＩＢ/ＩＲ’）
ｔｂ（緑）= ｔｂ（赤）×（ＩＧ’/ＩＲ’）
のように設定した。このように黒書き込み時間を各色画素ごとに設定することで、各色画素からの透過光量がほぼ等しくなり、色バランスがとれた白レベル表示が実現された。
【０１６７】
なお、ここでは白レベル表示電圧値を各色画素ごとに一定であるとしたが、必ずしも各白レベル表示電圧値が一定である必要はなかった。各色画素における黒書き込み時間の関係が
ｔｂ（青）＞ｔｂ（緑）≧ｔｂ（赤）
であることが、白表示を行う際の色バランスの調整に重要であった。
【０１６８】
（実施の形態９）
実施の形態９について、図１６を用いて説明する。本実施の形態では、液晶表示装置を構成する各色画素の有効画素面積を、各色ごとに設定することにより高コントラスト、色の高純度を実現した。ここで、有効画素面積とは、各色画素において実際に表示に寄与する画素の面積のことである。
【０１６９】
従来のＴＮ型液晶表示装置などでは、透過率に波長依存性がほぼ無かったため、各色画素は等面積であった。即ち、図１６（ａ）に示すように、カラーフィルタ９０を構成するＲ・Ｇ・Ｂおよびブラックマトリックス９０ＭとＴＦＴ素子９２を構成するＴＦＴ部９３…および表示部９４…の面積が各色画素ごとに等しい構成であった。尚、実際には、前記ＴＦＴ素子９２等は基板上に形成されるが、該基板やバックライトについては図示していない。
【０１７０】
一方、ＯＣＢ型液晶表示装置では、前記実施の形態５で示したように、ＩＢ（青強度）＞ＩＧ（緑強度）＞ＩＲ（赤強度）のような関係があり、白レベル表示電圧値を同一として駆動を行うと青みがかかった表示となる。また、各色の透過率を一定として白レベル表示電圧値を設定するとコントラストが低下する。
【０１７１】
そこで、本実施の形態では、ＯＣＢ液晶表示装置において、各色画素の有効画素面積を青画素の面積を基準として、緑画素は（ＩＢ/ＩＧ）倍、赤画素は（ＩＢ/ＩＲ）倍とした。
【０１７２】
即ち、本願発明者らは、この構成を図１６（ｂ）のように、カラーフィルタ９５、ブラックマトリックス９５ＭおよびＴＦＴ素子９６のＴＦＴ部９７…および表示部９８…の面積を各色画素ごとに変化させることによって実現した。
【０１７３】
より具体的に説明すると、青画素を構成する表示部９８Ｂの面積を基準にして、緑画素を構成する表示部９８Ｇの面積を（ＩＢ/ＩＧ）倍、赤画素を構成する表示部９８Ｒの面積を（ＩＢ/ＩＲ）倍とした。また、カラーフィルタ９５Ｇ・９５Ｒ、およびＴＦＴ部９７Ｇ・９７Ｒについても同様にカラーフィルタ９５Ｂ、ＴＦＴ部９７Ｂを基準に、それぞれ（ＩＢ/ＩＧ）倍、（ＩＢ/ＩＲ）倍とした。
【０１７４】
このような構成とすることにより、図示せぬバックライト素子からの光が、同一の白レベル表示電圧値においても、各色（Ｒ・Ｇ・Ｂ）でほぼ等しい透過率とすることができ、色の高純度、高コントラストが実現された。
【０１７５】
（実施の形態１０）
前記実施の形態９では各画素の有効画素面積を各色画素ごとに異なるように設計することによって、色の高純度および高コントラストを実現した。
【０１７６】
本実施の形態では、各色画素の透過率を、カラーフィルタの各色画素の透過率を異ならせることによって制御し、白表示時の色バランスを調整した。この時、各色画素の有効画素面積は同一とした。具体的には、各色画素に対応したカラーフィルタの透過率を青画素の透過率を基準として、緑画素は（ＩＢ/ＩＧ）倍、赤画素は（ＩＢ/ＩＲ）倍とした。この構成によって、同一の白レベル表示電圧値においても各色画素でほぼ等しい透過率が得られ、色の高純度、高コントラストが実現された。
【０１７７】
このような構成は、有効画素面積が一定である従来通りのＴＦＴ素子およびカラーフィルタ、ブラックマトリックスの構造を用いたまま白表示の色バランスの調整が実現できる
方法である。
【０１７８】
また、前記複数種の色画素のうち少なくとも一つの色画素に対する液晶層の厚みが、他の色画素に対する液晶層の厚みとは異なるような構成とすることができる。具体的には、図１６（ｃ）に示すように、Ｒ,Ｇ,Ｂごとにカラーフィルタ８０Ｒ・８０Ｇ・８０Ｂの厚みを変化させることによって、液晶層８５の厚みを変化させて、液晶層８５ａ、液晶層８５ｂ、液晶層８５ｃを構成する。これにより、各液晶層８５ａ・８５ｂ・８５ｃに電圧を印加した場合、液晶層８５ａ・８５ｂ・８５ｃから受ける複屈折量を８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂ毎に等しくすることができ、カラーフィルタ８０Ｒ・８０Ｇ・８０Ｂの透過率を同一とすることができる。従って、白表示の色バランスの調整が実現できる
【０１７９】
（実施の形態１１）
実施の形態５に述べたように、ＯＣＢ型液晶表示装置では白表示をした場合の表示が青っぽく表示される問題があった。
【０１８０】
この問題はＯＣＢ型液晶表示装置に限るものではない。この青っぽく表示される現象は、液晶層の有する位相差量が波長依存を有し、青い光即ち短波長の光でその位相差量が大きくなるためである。液晶層の有する複屈折量Δｎと液晶層の厚みｄの積をΔｎｄとすると、Δｎｄ／λが位相差に比例する量になる。ここでλは波長である。
【０１８１】
よって、液晶層の有する位相差量２πΔｎｄ／λは光の波長に依存し、短波長の光ほど位相差量が大きくなる。ここでπは円周率である。このため、短波長の光ほど液晶の受ける光変調量は一般に大きくなる。従って、液晶層の複屈折量を制御することによって表示を行うモードでは、白表示をしたときに青っぽく表示される問題は共通である。
【０１８２】
そこで、前記問題を解決するために、本実施の形態では、バックライト素子の発光の色度分布を最適化した。図１７、図１８を用いて説明する。図１７は、従来のバックライト素子の発光特性を示すグラフである。図１８は、実施の形態１１における赤の発光強度を強くしたバックライト素子の発光特性を示すグラフである。
【０１８３】
従来のバックライト素子は、図１７のような発光分散特性を有していた。本実施の形態では、図１８に示すように、赤の発光強度を向上させた。これによって、液晶素子全体の白表示をした場合の色バランスを保つことができた。
【０１８４】
尚、本実施の形態では、複屈折量を調整したのではないため、黒の色再現性が悪くなる問題があった。このとき、黒の色度座標は赤っぽくなる結果であったが、極めて高い色純度の再現性が要求される映像機器以外の用途（例えばＯＡ機器用など）においては、ほとんど問題にならなかった。これは人間の目の感覚が、白の色変化には敏感であるが、黒の色変化にはさほど敏感でないためである。尚、本実施の形態のように、バックライト素子の特性を変化させる手法は、比較的容易に実現するすることのできる方式である。
【０１８５】
また、本実施の形態では、バックライト素子の発光の色度分布を最適化することによって色バランスを保つことのできる構成を説明しているが、その他に、偏光板によって色バランスを保つこともできる。更には、偏光板を用いる以外にも、例えば、着色手段、具体的にはプリズムシートを設けても良い。また、前記バックライト素子に着色性を有する散乱手段、具体的には拡散板や、前記バックライト素子を構成する導光板に設けられた散乱ドットを設けても良い。
【０１８６】
以下に具体例について説明する。
【０１８７】
（実施の形態１１−１）
本検討によれば、赤を表示するための光強度を規定するためには、６１０ｎｍ付近の光の強度を測定すればよく、青を表示するためには、４３０ｎｍ付近の光を測定すればよい。本実施の形態では、バックライト素子の赤の光強度を強くすることを特徴とし、これを定量化するためには青の光強度を基準としてその比をとることが有効であった。
【０１８８】
従来のバックライト素子は、図１７に示したように、６１０ｎｍ±１０ｎｍの光強度と４３０ｎｍ±１０ｎｍの光強度（輝度）の比が１．７８であった。
【０１８９】
本形態の効果が見られるためには、バックライト素子の発光波長のうち赤の表示色に対応する波長の光強度と青の表示色に対応する波長の光強度を輝度で比較すると２倍以上でなければならなかった。色度座標ではｘが０．３２以上でなければならなかった。この基準は、ＯＣＢ型液晶表示装置が比較的高い色純度の再現性が要求されるＯＡ機器用に用いられる場合に適用された。極めて高い色純度の再現性が要求される映像機器にＯＣＢ型液晶表示装置を用いる場合、色度座標のｘが０．３６以上であることが望まれる。色度座標のｘが０．４以上であれば、ほぼ完全に色純度の再現性が実現できた。
【０１９０】
（実施の形態１２）
前記実施の形態１１において、本願発明者らは、従来に比べて赤色付近の波長範囲内の発光強度が強いバックライト素子を用いて、白表示した場合の色バランスを保つことができた。
【０１９１】
しかしこの場合、黒表示時の黒が赤っぽくなるという結果となり、ＯＣＢ型液晶表示装置を映像機器用途に用いたとき問題となった。これは映像機器においては極めて高い色純度が要求されるためである。
【０１９２】
そこで、前記問題に対応するために本実施の形態では、白表示時の色バランスを維持したまま、黒表示時の高い色純度を実現した。具体的には、黒表示時に青の光の透過率が他の緑、赤の光の透過率に較べて高い偏光板を用いることで高い色純度の黒表示を実現した。
【０１９３】
偏光板は通過しようとする光に対して、透過（白表示）時には波長依存性がなく、吸収（黒表示）時の漏れ光に対しては吸収体の吸収率の波長依存を制御することによって波長依存を持たせることが可能である。これによって、白表示時の色バランスを維持したまま、黒示時の高い色純度を実現することが可能となった。
【０１９４】
（実施の形態１３）
本実施の形態では、色表示手段として複数種の色表示を行うバックライト素子を用いたシーケンシャルカラー照明方式を用いた場合の黒表示および白表示時の色の調整を実現した。
【０１９５】
シーケンシャルカラー照明方式とは、図１９（ａ）に示すように、１フィールド期間が、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのフィールドに分割され、それぞれのフィールド期間に特定のカラー画像の書き込みと特定のカラーの光源の点灯が行われるものである、具体的な構成は図１９（ｂ）に示すように、液晶パネル１３２の背面（図面で下方）側にシーケンシャルカラー照明方式のバックライト素子１３１が設けられており、該バックライト素子１３１の側方に赤色の発光素子１３１Ｒ、緑色の発光素子１３１Ｇ、青色の発光素子１３１Ｂが配置された構成である。前記シーケンシャルカラー照明方式は、カラーフィルタ方式と比較して、カラーフィルタが不要なため、明るい表示性能を示すものである。
【０１９６】
そして、前記シーケンシャルカラー照明方式においても、実施の形態４に適用し、各色画素ごとの黒レベル電圧値の調整を行うことによって、階調反転および低コントラスト化が抑制できた。
【０１９７】
また、前記シーケンシャルカラー照明方式を実施の形態６に適用し、前記白表示において、各色表示ごとに発光するバックライト素子のパルス時間およびパルス高を制御することによって、色バランスを調整した。ここで図１９（ａ）に示すように、赤表示、緑表示、青表示のバックライト素子の発光パルス時間をｔｌ（赤）、ｔｌ（緑）、ｔｌ（青）また、発光パルス高をIｌ（赤）、Il（緑）、Il（青）と定義する。そして、
ｔｌ（青）＜ｔｌ（緑）≦ｔｌ（赤）および、
Il（青）＜Il（緑）≦Il（赤）
のように設定することにより、色バランスのとれた白表示を実現することができた。この時、白レベル表示電圧値は各色表示で一定とした。
【０１９８】
（その他の事項）
以上、実施の形態１から実施の形態１３まで述べてきたが、本発明はＯＣＢ型液晶表示装置に限るものではない。液晶の複屈折量を制御して表示を行うモードであればいずれでも有効である。
【０１９９】
また、黒レベルを表示させた際の液晶層の有する複屈折量が０でない液晶表示装置、および位相差が０でない位相差板を用いた液晶表示装置においても同様に有効である。
【０２００】
例えば、図２０に示すような、コントラストが１０以上の特性を示すＲ−ＯＣＢ型液晶表示装置においても同様に有効であった。図２０に示すように、Ｒ−ＯＣＢ型液晶表示装置は、上から拡散板４０、偏光板４１、位相差板４２、ガラス基板４３、液晶４４、反射電極４５、ガラス基板４６の積層構造となっており、反射電極４５上に形成された図示せぬ配向膜を垂直配向型とすることにより、該ガラス基板４６上の液晶４４を垂直配向させた構成である。このようなＲ−ＯＣＢ型液晶表示装置は、高視野角、高速応答性、高輝度性能を有するものである。尚、Ｒ−ＯＣＢ型液晶表示装置の詳細については、SID 96 DIGEST p618-621を参照されたい。
【０２０１】
また、実施の形態３から実施の形態１３には、平行方向にラビングされたＡＳＶ（アドバンストスーパーブイ）モードが適用することができる。
【０２０２】
また、位相差量を制御して表示を行うモードでは、黒レベルを表示させた時の低コントラスト化や階調反転、また白レベルを表示させた時、青っぽく表示される問題があった。これは高いコントラストを有する表示素子で特に問題になった。コントラストが２００以上の表示素子では、本発明の色調整は必須であり、１００以上の表示素子にも本発明の色調整手段を具備することが望ましい。また、本発明は、パソコン画面等を表示するＯＡ表示ではさほど問題にならないが、自然画を一般に表示するＴＶなどの映像表示を行う表示機器では特に必要とされるものである。
【０２０３】
また、本発明の液晶表示装置は、透過光量が最も小さい表示を行う電圧を印加した場合の液晶の有する位相差と透過光量が最も大きい表示を行う電圧を印加した場合の液晶の有する位相差の差がλ／２よりも小さい構成とすることにより、階調性が安定し、コントラストが良好な液晶表示装置とすることができる。図２４を用いて説明する。
【０２０４】
図２４は、複屈折モードの液晶表示装置における白表示電圧の設定方法を示すグラフ（電圧−透過率特性）であり、図２４（ａ）は、白表示電圧を複屈折量のピークに合わせた場合を示すグラフ、図２４（ｂ）は、白表示電圧を複屈折量のピークに合わせない場合を示すグラフである。
【０２０５】
図２４（ａ）に示すように、従来の複屈折モードの液晶表示装置においては、複屈折量のピーク（位相差λ／２）位置に白表示電圧Va16を合わせてIa16（１６階調で表した場合の最大階調を意味する）を決定していた。尚、実線は、通常の液晶層の厚みを有する液晶表示装置、破線は、ばらつきにより狭くなった場合の液晶層を有する液晶表示装置を意味している。
【０２０６】
液晶層の厚みが狭くなると、破線は実線に対して左側（紙面上）へシフトし、そのためIa16がIa'16に低下する。その場合、Ia16より１階調低いIa15も低下しIa'15となる。ここで、Ia16−Ia15（通常の階調差）とIa'16−Ia'15（ばらついた場合の階調差）とを比較すると、両者に大きな階調差の相違が生ずる。
【０２０７】
しかし、図２４（ｂ）に示すように、本発明の液晶表示装置では、複屈折量のピーク（位相差λ／２より小さい）位置に白表示電圧Vb16を合わせず、ピーク位置からずれた位置に合わせてIb16を決定した。
【０２０８】
このように構成することで、液晶層がばらついて破線に示すようにピークがずれたとしても、Ib16−Ib15（通常の階調差）とIb'16−Ib'15（ばらついた場合の階調差）とを比較すると、両者には大きな相違は見られない。これは電圧―透過率特性のカーブの緩慢な位置を用いることにより達成されるものである。よって、液晶層のばらつきにも対応でき、階調性が安定し表示性能に優れた液晶表示装置を得ることができるのである。
【０２０９】
また、前述のように、実施の形態１から１３まで説明してきたが、それぞれの液晶表示装置を適宜組み合わせることにより、個々の実施の形態の持つ特徴を組み合わせた液晶表示装置を作製することができる。
【０２１０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の構成によれば、本発明の課題を十分に達成することができる。
【０２１１】
即ち、本発明によって、ＯＣＢ型液晶表示装置において特定の駆動条件、特定の温度範囲で表示欠陥が発生する課題、コントラストが低下するという課題が克服できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＯＣＢ型液晶表示装置の一部分を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るＯＣＢ型液晶表示装置に尖鋭化回路および電圧制限回路を設置した場合のブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るＯＣＢ型液晶表示装置に尖鋭化回路および電圧制限回路を設置した場合の電圧波形の概念図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るＯＣＢ型液晶表示装置における温度環境に最適な白レベル表示電圧値を設定するシステムの概念図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るＯＣＢ型液晶表示装置における表示入力信号-ソース電圧のガンマ補正曲線を示すグラフである。
【図６】実施の形態３に係る液晶表示装置の駆動回路部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図７】階調駆動電圧生成回路の具体的構成を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係るＯＣＢ型液晶表示装置の黒レベル表示電圧値付近での電圧-透過率の特性を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態５に係るＯＣＢ型液晶表示装置における印加電圧と透過率の関係を図９に示す。
【図１０】実施の形態５における色純度重視の場合の電圧-透過率特性を示すグラフである。
【図１１】実施の形態５におけるコントラスト重視、色純度重視の中庸的な電圧-透過率特性を示すグラフである。
【図１２】実施の形態５に係るＯＣＢ型液晶表示装置のシミュレーションにおける電圧-透過率特性を示すグラフである。
【図１３】実施の形態６に係るＯＣＢ型液晶表示装置における電圧-透過率特性を示すグラフである。
【図１４】実施の形態７に係るＯＣＢ型液晶表示装置における電圧-透過率特性を示すグラフである。
【図１５】黒書き込み方式について説明するための概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態９に係る液晶表示装置の構成を示す概略図であり、図１６（ａ）は、従来のＴＮ型液晶表示装置の構成を示す概略図、図１６（ｂ）は、本発明のＯＣＢ型液晶表示装置の構成を示す概略図、図１６（ｃ）は、本発明のＯＣＢ型液晶表示装置の他の構成を示す概略図である。
【図１７】従来のバックライト素子の発光特性を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施の形態１１における赤の発光強度を強くしたバックライト素子の発光特性を示すグラフである。
【図１９】シーケンシャル照明方式の原理を説明するための概略図である。
【図２０】Ｒ−ＯＣＢ型液晶表示装置の概略断面図である。
【図２１】従来のＯＣＢ型液晶表示装置の概略断面図であり、図２１（ａ）は、従来のＯＣＢ型液晶表示装置の電圧無印加状態の概略断面図、図２１（ｂ）は、同じく電圧印加状態の概略断面図である。
【図２２】ＯＣＢ型液晶表示装置の電圧-透過率特性を示すグラフである。
【図２３】従来のＯＣＢ型液晶表示装置に、尖鋭化回路（電圧調整回路なし）を設置した場合の電圧波形の概念図である。
【図２４】複屈折モードの液晶表示装置における白表示電圧の設定方法を示すグラフであり、図２４（ａ）は、白表示電圧を複屈折量のピークに合わせた場合を示すグラフ、図２４（ｂ）は、白表示電圧を複屈折量のピークに合わせない場合を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 液晶表示装置
２・３ 基板
４ スプレイ状態
５ ベンド配向状態
１０・１１ 基板
１２ 液晶分子
１３ 液晶層
１５・１６ 偏光板
１７・１８ 光学補償板
２０ 液晶表示装置
２１ 液晶表示装置
２２ 先鋭化回路
２３ 電圧制限回路
２５ リミッター電圧生成回路
３１ 黒レベル電圧発生回路
３２ 白レベル電圧発生回路
３３ 制御回路
３４ 温度センサ
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 手動調整つまみ
３６ 階調電圧生成回路
３７ 階調電圧発生回路
４０ 拡散板
４１ 偏光板
４２ 位相差板
４３ ガラス基板
４４ 液晶
４５ 反射電極
４６ ガラス基板
８５・９０・９５ カラーフィルタ
８２・９２・９６ ＴＦＴ素子
８０Ｍ・９０Ｍ・９５Ｍ ブラックマトリックス
１３２ 液晶パネル
１３１ バックライト素子
１３１Ｒ 赤色の発光素子
１３１Ｇ 緑色の発光素子
１３１Ｂ 青色の発光素子
Ｖ１ 最小電圧
ｒ１，ｒ２，ｒ３ 可変抵抗
Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４ 接続点
Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３・Ｌ４・Ｌ５ 個別接続ラン
Ｌ５ 共通ライン
ＳＷ１・ＳＷ２・ＳＷ３・ＳＷ４ スイッチ
ＶB 黒レベル表示電圧
ＶW 白レベル表示電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device used for a liquid crystal television, a portable OA device, and the like.
[0002]
[Prior art]
At present, TN type (twisted nematic type) is mainly used as a liquid crystal display device that is generally used. In recent years, there have been various reports on OCB (optically compensated bend) type liquid crystal display devices (sometimes called π cells). This mode has the features of fast response and wide viewing angle. For details of the OCB type liquid crystal display device, please refer to “The Institute of Electrical Communication, IEICE Technical Report EDI 98-144, page 199”.
[0003]
Here, a conventional OCB type liquid crystal display device will be briefly described with reference to FIG. FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a conventional OCB type liquid crystal display device. FIG. 21A is a schematic cross-sectional view of a conventional OCB type liquid crystal display device when no voltage is applied, and FIG. It is a schematic sectional drawing of a voltage application state.
[0004]
Nematic liquid crystal is injected between the
[0005]
The OCB type liquid crystal display device is normally operated within a voltage range in which the liquid crystal inside the liquid crystal panel maintains bend alignment. That is, when the voltage is lower than a specific voltage, the splay alignment state becomes stable, and splay alignment transition occurs. This voltage is defined as a transition voltage VL. When the transition from the bend alignment to the splay alignment occurs, the transmittance of white level display rapidly decreases as shown in FIG. 22 (applied voltage <VL). FIG. 22 is a graph showing voltage-transmittance characteristics of the OCB type liquid crystal display device. At this time, there is a problem that the appearance varies greatly depending on the observation angle. Further, this transition is an irreversible change, and the pixel once having the splay alignment is left as a display defect (such as a bright spot) on the liquid crystal display device, thereby preventing the normal display operation.
[0006]
Also, a TN liquid crystal display device or the like may be provided with a sharpening circuit for making a display image appear clear. A sharpening circuit is a circuit that drives a liquid crystal display device by applying a differential wave to a rectangular wave of a voltage between liquid crystal substrates.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-49509 discloses a liquid crystal display that uses a parallel rubbing-processed liquid crystal display device (substantially equivalent to an OCB type liquid crystal display device) and the phase difference of the retardation plate and the liquid crystal layer satisfies a predetermined relationship. A device is proposed. This relationship is characterized in that the phase difference is (M + 1) λ / 2 at the first voltage and Mλ / 2 at the second voltage. Here, M is an integer, and λ is a visible light wavelength.
[0008]
The liquid crystal display device requires external illumination light because the liquid crystal itself does not emit light. The irradiation light source of this external irradiation light is defined as a backlight element. A cold-cathode tube, which is one of the currently popular backlight elements, is mainly composed of a fluorescent lamp, a light guide plate, a diffusion plate, a prism sheet, and a polarization conversion element.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the OCB type liquid crystal display device has a problem that a display defect occurs in a specific driving condition and a specific temperature range, and a problem that a contrast is lowered.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to have a voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal sealed in the liquid crystal panel, and display by changing the applied voltage by the voltage applying means, and the liquid crystal is in a bend alignment state. A liquid crystal display device for performing display, wherein the transmittance of the liquid crystal decreases as the voltage applied to the liquid crystal increases and shows a minimum value, and then the transmittance of the liquid crystal increases as the voltage further increases Corresponding to the driving conditions of the liquid crystal display device so that the black level display voltage value applied to the liquid crystal by the voltage application means becomes a voltage corresponding to the minimum value when displaying a black level. The liquid crystal display device is provided with an adjustment mechanism capable of adjusting the black level display voltage value. With this configuration, the black level display voltage value can be adjusted by the black level voltage adjustment mechanism for adjusting the black level display voltage value, and high contrast display can be maintained. In addition, when the voltage applied to the liquid crystal is increased, gradation inversion display that occurs when the light transmittance once decreases and then increases can be suppressed.
[0011]
Also, the object of the present invention is to have voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal sealed in the liquid crystal panel, changing the applied voltage by the voltage applying means to perform display, and the liquid crystal is bend aligned. A liquid crystal display device that performs display in a state, wherein the transmittance of the liquid crystal decreases as the voltage applied to the liquid crystal increases and exhibits a minimum value, and then the liquid crystal displays as the voltage further increases. A mechanism capable of adjusting a white level display voltage value applied to the liquid crystal by the voltage applying unit in accordance with a use temperature or a driving condition of the liquid crystal display device when the transmittance increases and white level display is performed. It is achieved by the liquid crystal display device provided. With this configuration, an optimal white level display voltage value can be obtained, so that a liquid crystal display device that displays bright display can be realized.
[0070]
As the liquid crystal display device described above, a liquid crystal display device in a mode in which display is performed by changing the birefringence amount of the liquid crystal can be applied. More specifically, a configuration in which the pretilt direction of the liquid crystal in contact with the pair of substrates is in a substantially parallel orientation so that the positional relationship is plane-symmetric with respect to the center plane between the substrates, for example, an OCB type liquid crystal display device is provided. Can be applied.
[0071]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0072]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a part of the OCB type liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention.
[0073]
In the OCB type liquid
[0074]
The alignment film is subjected to an alignment treatment so that the alignment directions in the substrate plane are in the same direction, that is, parallel alignment. The
[0075]
The relationship between the transmittance and the applied voltage of the OCB type liquid crystal display device according to the first embodiment showed characteristics as shown in FIG. 22 as in the conventional technique. Here, in order to display the white level, a voltage of approximately VL was applied, and in order to display the black level, a voltage at which the luminance was substantially minimized was used. Here, the white level is a case where the luminance of each pixel is maximized, and the black level is a case where the luminance of each pixel is minimized. In order to actually display black, it is distinguished in terms of notation that all pixels of RGB are set to the black level.
[0076]
As described in the related art, when the white level display voltage value is lower than the transition voltage VL in the OCB type liquid crystal display device, splay alignment occurs and display defects such as bright spots occur. This is because the amount of birefringence received from each of the polarized light passes through the splay-aligned liquid crystal and the bend-aligned liquid crystal.
[0077]
As described in the prior art, a sharpening circuit is a circuit that makes a display image clearer by putting a differential wave on a rectangular wave of a voltage between substrates, so that a sharpening circuit is provided in an OCB type liquid crystal display device. When combined, the display image can be clear. FIG. 23 shows a conceptual diagram thereof. In this example, a black and white band is provided in the vertical direction. The video signal alone is a rectangular wave, but by passing through a sharpening circuit here, the differential waveform is superimposed and a peak voltage is further applied in a short time when the voltage changes. As a result, the edge of the video is emphasized, and a sharp display is obtained.
[0078]
However, when the OCB type liquid crystal display device is displayed using a sharpening circuit, a problem of display defects due to splay alignment occurs. The cause is that the inter-substrate voltage falls below the transition voltage VL as a result of superposition of the wave height ΔVw of the differential wave on the white level display voltage value set to the transition voltage VL, and the orientation from bend to splay. This is because metastasis occurred.
[0079]
Therefore, in the present embodiment, a voltage limiting circuit (limiter circuit) 23 that is a voltage limiting means is installed as a mechanism that can set a lower limit value (defined as a limit voltage) of the inter-substrate voltage in the conventional sharpening circuit. . The conceptual diagram is shown in FIG. FIGS. 2A and 2B are block diagrams when the sharpening
[0080]
With this mechanism, if the inter-substrate voltage to be applied is lower than the transition voltage VL, the limit voltage is set to VL, and the inter-substrate voltage VL is applied between the substrates.
[0081]
This limit voltage is set to a constant value so as not to fluctuate when adjusting the display voltage value by a mechanism as shown in FIG.
[0082]
In FIG. 2B, 31 is a black level voltage generation circuit for generating a black level display voltage VB, and 32 is a white level voltage generation circuit for generating a white level display voltage VW. In the black level
[0083]
Actually, the
[0084]
Here, the difference from the conventional sharpening circuit is that the differential wave height ΔVW at the time of white level display is removed by a voltage limiting circuit (limiter). In this way, in the OCB type liquid crystal display device in which the edge of the image is emphasized by the sharpening circuit and a sharp display is obtained, the occurrence of display defects due to the alignment transition from the bend alignment to the splay alignment is suppressed. Can do.
[0085]
As will be described in the second embodiment, which will be described later, by incorporating a mechanism for adjusting the limit voltage in the apparatus, a slight white level display voltage value fluctuation (for example, a change in operating temperature or a variation in liquid crystal panel) can be obtained. Correspondingly, it is possible to cope with a slight variation in the white level display voltage value.
[0086]
(Embodiment 2)
In the present embodiment, display defects accompanying the change in orientation from bend to spray are not generated within the entire temperature range in which the OCB type liquid crystal display device is used.
[0087]
The inventors of the present application have found that the transition voltage VL at which the orientation transition from bend to splay (that is, the transition from the normal display orientation state to the non-display orientation state) occurs is temperature dependent. Table 1 shows the relationship between transition voltage and temperature. Although the transition voltage was 2.5 V at room temperature, the transition voltage increased from around 0 ° C. and reached 3 V at −20 ° C.
[Table 1]
When the OCB type liquid crystal display device was actually driven, no display defect occurred at room temperature, but a display defect due to orientation transition from bend to spray occurred at low temperature. This is because the transition voltage VL increases due to the temperature drop and exceeds the white level display voltage value. In order not to cause display defects within the operating temperature range, it is necessary to drive with a voltage equal to or higher than the transition voltage VL at each operating temperature.
[0089]
(Embodiment 2-1)
In the embodiment 2-1, the white level display voltage value is set to a substantially constant value equal to or higher than the transition voltage VL in the entire temperature range. In this embodiment, the operating temperature range is set to −20 ° C. or higher. In consideration of the case where it is used for an on-vehicle monitor or the like, −20 ° C. is set as the lower limit of the operating temperature.
[0090]
At this time, the maximum value of the transition voltage VL at each temperature is expressed as VLmaxThen, in this embodiment, VLmax= 3.0V. The transition voltage VLmaxDepends on the pretilt, and it is the liquid crystal material and the alignment film that determine the pretilt. In this embodiment, ZL1-2293 (trade name, manufactured by Merck & Co., Inc.) is used as the liquid crystal material, and AL-1052 (trade name, JSR) is used as the alignment film.
[0091]
The liquid crystal display device thus configured is driven at a minimum driving voltage of 3.0 V, and is driven at a voltage of 3.0 V or higher at all operating temperatures (-20 to 80 ° C.). The generation of display defects due to the alignment transition to the splay alignment can be suppressed.
[0092]
In addition, voltage adjustment means for adjusting the white level display voltage value corresponding to the operating temperature (details will be described in the embodiment 2-2 described later) is not required, so that the cost of the device can be kept low. . However, since the white level display voltage value is set higher than necessary even at room temperature, there is a problem that the brightness is lowered. However, this problem can be solved by the embodiment 2-2 described later.
[0093]
(Embodiment 2-2)
In the embodiment 2-2, as the means for determining the minimum voltage value of the driving voltage so that the white level display voltage value at each use temperature of the OCB type liquid crystal display device does not always fall below the VL of each temperature, A voltage determination mechanism was installed.
[0094]
That is, the white level display voltage value is automatically set so as not to always fall below the VL of each temperature by the voltage determination mechanism as shown in FIG.
[0095]
The liquid
[0096]
A thermistor S is built in a position where the external temperature of the liquid
[0097]
The temperature characteristic data and the external use temperature are collated by the
[0098]
This configuration increases the cost of the liquid crystal display device, but the white level display voltage value at room temperature is not set higher than necessary, so the optimum white level display voltage according to the temperature is not set. Since the value can be obtained, the liquid crystal display device can display a bright display without impairing the brightness. Further, since the liquid crystal display device has some temperature distribution, there may be some difference between the detected temperature and the temperature in the liquid crystal display device. Therefore, in practice, a configuration with a margin of 0.1 V may be used.
[0099]
Further, in the present embodiment, a configuration in which the operation guarantee temperature is up to −20 ° C. has been considered. However, for example, when the use temperature of the outside air temperature is temporarily lowered and the operation temperature becomes −20 ° C. or lower, a display defect due to splay alignment transition occurs. In consideration of such a situation, a restoring means for restoring a display defect once generated to a normal display state may be provided. As a specific example, a mechanism is conceivable in which a waveform similar to a transition waveform for transition from a splay alignment to a bend alignment applied at power-on can be arbitrarily applied.
[0100]
(Embodiment 2-3)
In the present embodiment, the liquid crystal display device includes a mechanism for the user to adjust the white level display voltage value to be optimum for each temperature. When the operating temperature was lowered and splay alignment occurred, the user manually handled the white level display voltage value to increase it.
[0101]
However, in this embodiment, since splay alignment once occurs, it is necessary to separately provide means and a switch for applying a transition waveform for transition from splay alignment to bend alignment as restoring means.
[0102]
In this way, the user can adjust the optimum white level display voltage value for each use temperature.
[0103]
(Embodiment 3)
In this embodiment, low contrast and gradation inversion display are suppressed by a black level voltage adjustment mechanism that adjusts the black level display voltage value.
[0104]
As shown in FIG. 22, the voltage-transmittance characteristics of the OCB type liquid crystal display device have the following characteristics. As the voltage applied to the liquid crystal layer (> VL) increases, the transmittance decreases monotonously and shows a minimum value (the voltage at that time is VH), and then the transmittance increases monotonously as the voltage increases further. Go. Here, a characteristic of the OCB type liquid crystal display device is that the transmittance has a minimum value. This is in contrast to a conventional element (for example, a TN liquid crystal display device) in which the transmittance simply decreases with increasing voltage.
[0105]
It is ideal to perform black level display using this minimum voltage. At this time, the best contrast is obtained. In addition, when driving with a voltage higher than the minimum value, a phenomenon occurs in which the transmittance increases conversely with the increase in voltage. This is called tone reversal and causes a problem in displaying.
[0106]
In order to obtain a high contrast in the OCB type liquid crystal display device and to suppress gradation inversion display, it is particularly important to adjust the black level display voltage value to the minimum value VH by this black level voltage adjustment mechanism.
[0107]
The voltage adjustment method used in the conventional TN liquid crystal display device is a voltage adjustment method in which the amplitude between the source voltage and the counter substrate, that is, the amplitude of the inter-substrate voltage is constant. That is, not only the black level display voltage value but also the white level display voltage value has been changed simultaneously.
[0108]
When this method is applied to the OCB type liquid crystal display device and the black level display voltage value is adjusted, if the white level display voltage value falls below the transition voltage VL, the alignment transition occurs from the bend alignment to the splay alignment. There was a problem that a defect occurred. Further, when the white level display voltage value becomes too high, there is a problem that the brightness is lowered. In the OCB type liquid crystal display device, the white level display voltage value is limited to the transition voltage VL or higher, and is desirably fixed at this voltage.
[0109]
Therefore, in order to suppress the deterioration of the display quality, a mechanism for adjusting the black level display voltage value while incorporating the white level display voltage value is incorporated in the present embodiment. With this mechanism, high contrast was obtained by adjusting the black level display voltage value as well as suppressing display defects and brightness reduction.
[0110]
FIG. 5 shows a conceptual diagram thereof. When the display element was shipped, the voltage was adjusted so that the black level display voltage value would be optimal for the liquid crystal panel. During this adjustment, the white level display voltage value was not changed. Specifically, a display input signal-source voltage gamma correction mechanism as shown in FIG. 5 was introduced. As a specific implementation method, a resistance division and gamma table as shown in FIG. FIG. 7 shows an example in which the image signal is 4 bits (16 gradations), but the present invention is not limited to this. In addition, the present invention is effective even when the image signal is 8 bits (256 gradations).
[0111]
In the present embodiment, the optimum gamma correction is performed at the same time as the adjustment of the black level display voltage value. Here, each gamma correction curve has a similar shape, and the shape of the curve from the white level display voltage value to the black level display voltage value is constant. With this mechanism, high contrast and correct gradation display change were obtained. The liquid crystal display device may be provided with an adjustment mechanism that allows the user to adjust the black level display voltage value.
[0112]
Next, a specific configuration and operation of the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration of the drive circuit section of the liquid crystal display device according to the third embodiment, and FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific configuration of the grayscale drive voltage generation circuit. For convenience of explanation, the image signal is a digital signal, and the gradation data has a 4-bit (D1 to D4) configuration and will be described as a liquid crystal display device that performs 16 gradation display.
[0113]
In FIG. 6, 31 is a black level voltage generating circuit for generating a black level display voltage VB, and 32 is a white level voltage generating circuit for generating a white level display voltage VW. The black level
[0114]
[0115]
The gradation
[0116]
A
[0117]
Next, a specific configuration of the gradation
[0118]
When the γ characteristic is changed, if the
[0119]
The following voltage can be set by the drive circuit having the above configuration.
[0120]
(1) As in the third embodiment, it is possible to independently adjust the black level display voltage value and the white level display voltage value, which is a voltage value for displaying the white level. Then, it is possible to set the voltage so that the white level display voltage value, which is a voltage value for displaying the white level when adjusting the black level display voltage value, does not fluctuate. Therefore, at the time of voltage adjustment, the white level display voltage value does not fall below the transition voltage VL, and there is no problem that alignment transition occurs from bend alignment to splay alignment and display defects occur.
[0121]
(2) A black level display voltage value can be set for each color (RGB) as in the fourth embodiment described later.
[0122]
(3) As in Embodiment 5 to be described later, the white level display voltage value can be set for each color (RGB).
[0123]
Although the voltage can be set as described above, the voltage can be set either at the time of manufacturing the liquid crystal display device or after the manufacturing. When the liquid crystal display device is manufactured, it is possible to obtain a liquid crystal display device in which the contrast is reduced and the gradation inversion display is suppressed by including the step of adjusting the black level display voltage value as described above.
[0124]
In the above-described method, the black level display voltage value is adjusted by the user at the time of shipment. Further, a mechanism for automatically detecting this voltage correction may be provided. This can be realized by providing a voltage fluctuation mechanism for gradually changing the voltage and a light quantity detection mechanism for detecting the light quantity. Specific examples are shown below.
[0125]
An element for detecting the amount of transmitted light, such as a photodiode (PD), is mounted on a liquid crystal display device to detect display luminance. The voltage applied to the liquid crystal is increased or decreased by a voltage variation mechanism, and the voltage value is fed back in the direction of decreasing brightness detected by a PD or the like. A voltage having a minimum luminance is detected.
[0126]
When the voltage value for displaying the black level is the black level display voltage value as in the above configuration, the black level voltage adjusting means for adjusting the black level display voltage value, more specifically, the white level display voltage value By providing a mechanism for adjusting the black level display voltage value while fixing the image, it becomes possible to always maintain a high contrast display.
[0127]
(Embodiment 4)
The present embodiment is characterized in that the black level display voltage value is set for each color.
[0128]
Through detailed examinations by the inventors of the present application, it has been clarified through experiments that the voltage-transmittance characteristics of the OCB type liquid crystal element are dependent on the transmitted light wavelength. FIG. 8A is a graph showing the relationship between the transmittance and the applied voltage in the vicinity of the black level display of the OCB type liquid crystal display device used in the present embodiment. In the vicinity of the black level display voltage value, there were characteristics of VH (blue) (= 6.0 V) <VH (green) and VH (red) (= 6.5 V) as shown in FIG.
[0129]
As described above, in the OCB type liquid crystal display device, the voltage VH at which the transmittance becomes a minimum value is different for each color because the phase difference amount of the liquid crystal layer is not zero when black level display is performed, This is because the amount of phase difference of the liquid crystal display device as a whole is set to zero by canceling out the amount of phase difference of the phase difference plate arranged in the above. That is, the liquid crystal layer has a phase difference, and the voltage VH at which the transmittance becomes a minimum value varies depending on the wavelength dependency of the phase difference amount. This is not a problem limited to the OCB type liquid crystal display device. This is a problem peculiar to a liquid crystal display device having a mode for controlling the amount of birefringence and a retardation plate.
[0130]
On the other hand, such wavelength dependence hardly appears in the conventional TN type liquid crystal display device. The reason is that the TN mode is a mode in which the transmission of light is controlled by the optical rotation of the liquid crystal inside the substrate, and is designed so that the wavelength dependence of the transmitted light is reduced by controlling the thickness d of the liquid crystal layer. is there.
[0131]
In the OCB type liquid crystal display device, when RGB (red, green, blue) display is set with the same black level display voltage value as used in the conventional TN type liquid crystal display device, the black color is slightly colored and the contrast is low. There was a problem with the drop. For example, when the voltage is set at 6.5 V, there are problems that blue light leaks slightly and gradation inversion in blue occurs.
[0132]
Therefore, in the present embodiment, in order to obtain a good contrast, the black level display voltage values of the R, G, and B pixels are set to the voltage values VH (R), VH (G), and VH at which the transmittance is minimized. Set to (B).
[0133]
Specifically, the black level display voltage value is set for each of R, G, and B using the configuration described in the third embodiment (FIGS. 6 and 7). As shown in FIG. 8B, 37R, 37G, and 37B are gradation voltage generation circuits for gradation control for each of R, G, and B, respectively, and the gradation
[0134]
In this example shown in FIG. 8, the R and G pixels are set to display a black level at a voltage of 6.5 V, and the B is set to display a black level at a voltage of 6.0 V.
[0135]
Here, since the white level display voltage value is determined by the transition voltage for transition from the bend alignment to the splay alignment, it is assumed that there is no RGB wavelength dependency. Since this method provides maximum brightness, maximum contrast is achieved.
[0136]
The voltage setting can be performed either at the time of manufacturing the liquid crystal display device or after the manufacturing. At the time of manufacturing the liquid crystal display device, by having a black level adjustment step for adjusting to a different black level display voltage value in at least one color display of the plurality of types of color display, low contrast and gradation inversion display are suppressed. A liquid crystal display device can be obtained.
[0137]
Here, the black level display voltage value may be adjusted in a state where the white level voltage value is fixed, using the specific mechanism described in the third embodiment. Here, this mechanism may be a mechanism for adjusting R, G, and B separately.
[0138]
Further, as described above, in this embodiment, the R and G pixels are set to display black level at a voltage of 6.5 V, and the black level display is set to B at a voltage of 6.0 V. It was set as follows. Here, the black level display voltage value is adjusted independently for each of R, G, and B, but an adjustment mechanism having the following black level adjusting means may be used. That is, among the black level display voltage values for each color display, when setting the black level display voltage value corresponding to B, a one-system voltage adjusting mechanism that interlocks the black level display voltage values corresponding to R and G is used. You can also. Moreover, it can also be set as the following two voltage regulation mechanisms. That is, two systems of adjustment mechanisms can be used in which the system that adjusts the black level display voltage values of R and G in conjunction with the system that adjusts the black level display voltage value of B is independent.
[0139]
(Embodiment 5)
In the fourth embodiment, the wavelength dependency of the transmitted light near the black level display voltage value is considered. However, in this embodiment, the color reproducibility near the white level display voltage value is improved. FIG. 9 shows the relationship between applied voltage and transmittance in the OCB type liquid crystal display device of this embodiment.
[0140]
In the present embodiment, color display is performed using a color filter having a plurality of types of color pixels. Further, instead of the color filter, a backlight element based on a sequential color illumination method described in
[0141]
As shown in FIG. 9, there is a problem that the blue transmittance is high overall, and the transmittance decreases in the order of green and red. This is a problem specific to a mode in which display is performed by controlling the birefringence amount of the liquid crystal layer. This is because the phase difference amount of the liquid crystal layer has wavelength dependence. The phase difference amount of the liquid crystal layer is generally indicated by 2πΔnd / λ. Here, Δn is the amount of birefringence of the liquid crystal layer, d is the thickness of the liquid crystal layer, λ is the wavelength, and π is the circumference. This phase difference is a function of the wavelength λ, which is a cause of wavelength dependence. Since the blue wavelength is shorter than the other light, the amount of phase difference received by the blue light is increased.
[0142]
If the splay alignment transition does not occur here, the characteristic should be as shown in FIG. This is a result obtained by optical simulation. Thus, blue has a peak of transmittance at a relatively high voltage, and red has a peak at a relatively low voltage. The voltage value at which the transmittance reaches a peak in each color is defined as a white peak voltage value, and the white peak voltage values of RGB are expressed as VRwp, VGwp, and VBwp. The transmittances IR, IG, and IB of each color at this peak were almost equal.
[0143]
Therefore, in order to drive the liquid crystal display device with the maximum brightness, it is ideal to perform display using this peak. However, in this embodiment, since the white peak voltage values are all VL or less, a drive voltage less than VL cannot be used. Therefore, it is necessary to perform display using a voltage equal to or higher than the transition voltage VL as the white level display voltage value.
[0144]
When each pixel of RGB is driven with the same white level display voltage value, as described above, the blue transmittance becomes higher than the red and green transmittances, so that there is a problem that the white display becomes bluish. It was. When compared with the vicinity of the black display, human vision is very sensitive to the color change near the white display. Therefore, adjustment of color reproducibility in the vicinity of the white level display voltage value is very important.
[0145]
However, this method has a feature that a high contrast can be obtained because the brightness is relatively high.
[0146]
(Embodiment 5-1)
In order to solve the problem that the white display becomes bluish, in the present invention, the white level display voltage value is changed in each pixel. As shown in FIGS. 10 and 11, the white level display voltage value for each color was changed. This time,
VRw ≦ VGw <VBw
The white level display voltage value in the blue transmitting pixel is high. In particular, the inventors of the present application have found that it is very important to adjust the light intensity of blue because the hue during white display is easily affected by the intensity of blue.
[0147]
In particular, FIG. 10 shows a case where the white level display voltage value is set so that the transmittance of each color is constant, and reliable color reproducibility can be realized and high color purity can be realized. However, there is a problem that brightness and contrast are lowered.
[0148]
FIG. 11 shows a moderate condition, which is a technique that achieves both realistic color purity and brightness. With either method, a significantly higher color reproducibility can be realized as compared with the case where each pixel is driven with the same white level display voltage value.
[0149]
(Embodiment 6)
In the fifth embodiment, the white peak voltage values VRwp, VGwp, and VBwp for each color are lower than the transition voltage VL.
[0150]
Therefore, in the present embodiment, the white peak voltage value of each color is made equal to or higher than the transition voltage VL by increasing the thickness d of the liquid crystal layer. In the present embodiment, the thickness d of the liquid crystal layer is increased to 10 μm while keeping the liquid crystal material. As a result, high brightness and high contrast were realized.
[0151]
As a result of increasing the thickness d of the liquid crystal layer to 10 μm, as shown in FIG. 13, the white peak voltage value of the transmittance of each color exceeded the transition voltage VL. This is due to the following two reasons.
[0152]
That is, one reason is that the transition voltage VL is determined by the liquid crystal material used in the OCB type liquid crystal display device and does not depend on the thickness of the liquid crystal layer. The present inventors found this fact through experiments.
[0153]
The second reason is that the transmittance peak with respect to the applied voltage is shifted to the high voltage side as the thickness d of the liquid crystal layer is increased. This is because the phase difference Δnd received by the transmitted light from the liquid crystal increases as the thickness d of the liquid crystal layer increases, and the absolute value of the phase difference amount 2πΔnd / λ of the liquid crystal layer increases from the above formula.
[0154]
At this time, as shown in FIG. 13, the voltage for obtaining the maximum transmittance is different for each color. Therefore, it is necessary to change the white level display voltage value for each.
[0155]
In the present embodiment, the white level display voltage values VRw, VGw, VBw for each color pixel are set to the white peak voltage values VRwp, VGwp, VBwp for each color. That is, VRw (= VRwp) <VGwp (= VGwp) <VBwp (= VBwp) was set. As a result, high brightness and high contrast were realized. At this time, since the drive voltage was higher than the transition voltage VL, display defects due to splay alignment transition did not occur.
[0156]
However, this method has a problem that the driving voltage becomes very large. When the liquid crystal layer was realized with a thickness of 5 μm as in the fifth embodiment, the drive voltage was about 6V. However, when the thickness of the liquid crystal layer is 10 μm in the present embodiment, the driving voltage is required to be about twice that of 12V. Therefore, a normal TFT active matrix substrate cannot be used.
[0157]
In this embodiment, an MIM type high voltage type active matrix substrate is used. At the same time, there is a problem that the power consumption becomes very large, but a liquid crystal display device in which display defects due to splay alignment transition do not occur can be obtained.
[0158]
This embodiment is a technique for realizing very high display quality. However, it is necessary to increase the drive voltage. On the other hand, the fifth embodiment is a system realized by using a normal active matrix substrate.
[0159]
(Embodiment 7)
In the sixth embodiment, by increasing the thickness of the liquid crystal layer, it is possible to display using the white peak voltage value that maximizes the transmittance as the white level display voltage value.
[0160]
In the present embodiment, a white display with a well-balanced color when the black writing method is used is realized. The black writing method is a driving method that adds black writing for screen blanking in addition to rewriting display data within one frame, and realizes display that does not cause display defects due to splay alignment transition even at display voltages below the transition voltage VL. it can. This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the black writing method.
[0161]
When the applied voltage is VL or less, the splay alignment state becomes stable, and an alignment transition from bend alignment to splay alignment occurs. When the transition from the bend alignment to the splay alignment occurs, a display defect occurs and the transmittance decreases. However, the transmittance decreases even below VL as indicated by the alternate long and short dash line shown in FIG. The black writing method is a method for suppressing this. For example, as shown in FIG. 15B, in addition to rewriting display data in one field of 16.7 ms, by performing black writing for about 1 ms, it is possible to suppress a decrease in transmittance even below VL. , The brightness can be improved. Refer to IDW'99 Proceedings of the Sixth International Display Workships P.37-40 for details on the black writing method.
[0162]
In this embodiment, when the black writing method is used, the relationship between the transmittance and the applied voltage is as shown in FIG. Here, when the white peak voltage values VRw, VGw, and VBw for red transmission, green transmission, and blue transmission are set to be the same as the white peak voltage value VRwp for red transmission, white is displayed in red, and further, green transmission, blue There was a display problem due to the gradation reversal of transmission. In addition, when the white peak voltage values VRw, VGw, and VBw for red transmission, green transmission, and blue transmission are set to be the same as the white peak voltage value VBwp for blue transmission, gradation inversion does not occur, but white is displayed in a bluish color. Problem has occurred.
[0163]
In the present embodiment, the white level display voltage values VRw, VGw, and VBw for each color pixel are set to the white peak voltage values VRwp, VGwp, and VBwp for each color. That is, VRw (= VRwp) <VGwp (= VGwp) <VBwp (= VBwp) was set. As a result, a white display with a well-balanced color was realized. Further, display problems due to gradation inversion did not occur.
[0164]
This embodiment has the advantage that the brightness can be maximized while maintaining the color balance.
[0165]
(Embodiment 8)
In the embodiment, the white level display voltage value is set to be the same for each color pixel in the black writing method, thereby realizing white display with a good color balance.
In the present embodiment, in the black writing method, the color balance during white display is realized by varying the black writing time for screen blanking for each color pixel. We have found that the brightness can be controlled by controlling the black writing time. Furthermore, it was discovered that the color balance during white display can be adjusted by changing this for each color pixel display.
[0166]
Specifically, a projection type liquid crystal display device that performs display by combining three OCB type liquid crystal display devices of red transmission, green transmission, and blue transmission was used. First, the white level display voltage value is
VRw = VGw = VBw = VBwp
The constant value was set as follows. Here, IR ′, IG ′, and IB are used for the transmittance of each color pixel at the white level display voltage value. When the black writing time for each color pixel is tb (red), tb (green), and tb (blue), that is,
tb (blue) = tb (red) × (IB / IR ′)
tb (green) = tb (red) × (IG ′ / IR ′)
Was set as follows. By setting the black writing time for each color pixel in this way, the amount of transmitted light from each color pixel becomes substantially equal, and a white level display with a balanced color is realized.
[0167]
Here, the white level display voltage value is assumed to be constant for each color pixel, but each white level display voltage value is not necessarily constant. The relationship of the black writing time for each color pixel
tb (blue)> tb (green) ≧ tb (red)
This is important for adjusting the color balance when performing white display.
[0168]
(Embodiment 9)
Embodiment 9 will be described with reference to FIG. In this embodiment, high contrast and high purity of color are realized by setting the effective pixel area of each color pixel constituting the liquid crystal display device for each color. Here, the effective pixel area is an area of pixels that actually contribute to display in each color pixel.
[0169]
In a conventional TN type liquid crystal display device and the like, each color pixel has an equal area because the transmittance has almost no wavelength dependency. That is, as shown in FIG. 16A, the areas of R, G, and B constituting the
[0170]
On the other hand, in the OCB type liquid crystal display device, as shown in the fifth embodiment, there is a relationship of IB (blue intensity)> IG (green intensity)> IR (red intensity), and the white level display voltage value is When the same driving is performed, the display becomes bluish. Further, when the white level display voltage value is set with the transmittance of each color constant, the contrast is lowered.
[0171]
Therefore, in the present embodiment, in the OCB liquid crystal display device, the effective pixel area of each color pixel is set to (IB / IG) times for green pixels and (IB / IR) times for red pixels, based on the area of blue pixels. .
[0172]
That is, the inventors of the present application change the area of the
[0173]
More specifically, on the basis of the area of the
[0174]
With such a configuration, light from a backlight element (not shown) can have almost the same transmittance for each color (R, G, B) even at the same white level display voltage value. High purity and high contrast.
[0175]
(Embodiment 10)
In the ninth embodiment, high purity and high contrast of color are realized by designing the effective pixel area of each pixel to be different for each color pixel.
[0176]
In this embodiment, the transmittance of each color pixel is controlled by making the transmittance of each color pixel of the color filter different to adjust the color balance during white display. At this time, the effective pixel area of each color pixel is the same. Specifically, the transmittance of the color filter corresponding to each color pixel is set to (IB / IG) times for the green pixel and (IB / IR) times for the red pixel, based on the transmittance of the blue pixel. With this configuration, substantially the same transmittance was obtained for each color pixel even at the same white level display voltage value, and high purity and high contrast of the color were realized.
[0177]
With such a configuration, it is possible to adjust the color balance of white display while using the conventional TFT element, color filter, and black matrix structure having a constant effective pixel area.
Is the method.
[0178]
The thickness of the liquid crystal layer for at least one of the plurality of color pixels may be different from the thickness of the liquid crystal layer for the other color pixels. Specifically, as shown in FIG. 16C, the thickness of the
[0179]
(Embodiment 11)
As described in the fifth embodiment, the OCB type liquid crystal display device has a problem that a white display is displayed in bluish color.
[0180]
This problem is not limited to the OCB type liquid crystal display device. The phenomenon of being displayed in bluish color is because the phase difference amount of the liquid crystal layer has a wavelength dependence, and the phase difference amount becomes large with blue light, that is, light with a short wavelength. When the product of the birefringence amount Δn of the liquid crystal layer and the thickness d of the liquid crystal layer is Δnd, Δnd / λ is an amount proportional to the phase difference. Here, λ is a wavelength.
[0181]
Therefore, the phase difference amount 2πΔnd / λ of the liquid crystal layer depends on the wavelength of the light, and the phase difference amount increases as the wavelength of the light becomes shorter. Here, π is the circumference ratio. For this reason, the amount of light modulation received by the liquid crystal generally increases as the light has a shorter wavelength. Therefore, in the mode in which the display is performed by controlling the birefringence amount of the liquid crystal layer, the problem of being displayed in bluish when white display is common.
[0182]
Therefore, in order to solve the above problem, in this embodiment, the chromaticity distribution of light emission of the backlight element is optimized. This will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a graph showing the light emission characteristics of a conventional backlight element. FIG. 18 is a graph showing the light emission characteristics of the backlight element in which the red light emission intensity is increased in the eleventh embodiment.
[0183]
A conventional backlight element has a light emission dispersion characteristic as shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 18, the emission intensity of red is improved. As a result, it was possible to maintain the color balance when the entire liquid crystal element displayed white.
[0184]
In the present embodiment, since the birefringence amount is not adjusted, there is a problem that the black color reproducibility is deteriorated. At this time, the black chromaticity coordinates were reddish, but in applications other than video equipment (for example, for OA equipment) that require extremely high color purity reproducibility, there was little problem. It was. This is because the human eye sense is sensitive to white color change but not so sensitive to black color change. Note that, as in this embodiment, the method of changing the characteristics of the backlight element is a method that can be realized relatively easily.
[0185]
Further, in this embodiment, the configuration in which the color balance can be maintained by optimizing the chromaticity distribution of the light emission of the backlight element is described, but in addition, the color balance may be maintained by a polarizing plate. it can. Furthermore, in addition to using a polarizing plate, for example, coloring means, specifically, a prism sheet may be provided. Further, the backlight element may be provided with scattering means having coloring properties, specifically, a diffusing plate or scattering dots provided on a light guide plate constituting the backlight element.
[0186]
Specific examples will be described below.
[0187]
(Embodiment 11-1)
According to this study, in order to define the light intensity for displaying red, it is only necessary to measure the intensity of light near 610 nm, and in order to display blue, it is only necessary to measure light near 430 nm. . In this embodiment, the red light intensity of the backlight element is increased, and in order to quantify this, it is effective to take the ratio with reference to the blue light intensity.
[0188]
As shown in FIG. 17, the conventional backlight element has a ratio of light intensity (luminance) of 610 nm ± 10 nm and light intensity (luminance) of 430 nm ± 10 nm of 1.78.
[0189]
In order to see the effect of this embodiment, the light intensity of the wavelength corresponding to the red display color and the light intensity of the wavelength corresponding to the blue display color among the emission wavelengths of the backlight element are more than doubled when compared in terms of luminance. Had to be. In chromaticity coordinates, x had to be greater than 0.32. This standard was applied when the OCB type liquid crystal display device was used for OA equipment that requires a relatively high color purity reproducibility. When the OCB type liquid crystal display device is used in video equipment that requires extremely high color purity reproducibility, it is desirable that x of chromaticity coordinates is 0.36 or more. When the chromaticity coordinate x was 0.4 or more, the color purity reproducibility was almost completely realized.
[0190]
(Embodiment 12)
In the eleventh embodiment, the inventors of the present application were able to maintain the color balance in the case of white display using a backlight element having a higher emission intensity in the wavelength range near red than in the past.
[0191]
However, in this case, black at the time of black display becomes reddish, which causes a problem when the OCB type liquid crystal display device is used for video equipment. This is because video equipment requires extremely high color purity.
[0192]
Therefore, in the present embodiment, in order to cope with the above problem, high color purity during black display is realized while maintaining the color balance during white display. Specifically, a black display with high color purity was realized by using a polarizing plate that has a blue light transmittance higher than that of other green and red light during black display.
[0193]
The polarizing plate has no wavelength dependency when transmitting (white display) with respect to light passing therethrough, and by controlling the wavelength dependency of the absorption rate of the absorber with respect to leakage light during absorption (black display). It is possible to have wavelength dependence. This makes it possible to achieve high color purity during black display while maintaining the color balance during white display.
[0194]
(Embodiment 13)
In the present embodiment, the color adjustment at the time of black display and white display when using a sequential color illumination method using a backlight element that displays a plurality of types of colors as the color display means is realized.
[0195]
In the sequential color illumination method, as shown in FIG. 19A, one field period is divided into three fields of R, G, and B, and writing of a specific color image and specific color in each field period. As shown in FIG. 19B, a specific configuration is such that a sequential color illumination
[0196]
Also in the sequential color illumination method, gradation inversion and low contrast can be suppressed by applying to the fourth embodiment and adjusting the black level voltage value for each color pixel.
[0197]
In addition, the sequential color illumination method is applied to the sixth embodiment, and the color balance is adjusted by controlling the pulse time and the pulse height of the backlight element that emits light for each color display in the white display. Here, as shown in FIG. 19A, the emission pulse times of the red, green, and blue display backlight elements are tl (red), tl (green), tl (blue), and the emission pulse height is Il. (Red), Il (green), and Il (blue). And
tl (blue) <tl (green) ≦ tl (red) and
Il (blue) <Il (green) ≤ Il (red)
By setting as described above, it was possible to realize white display with a good color balance. At this time, the white level display voltage value is constant for each color display.
[0198]
(Other matters)
Although the first to thirteenth embodiments have been described above, the present invention is not limited to the OCB type liquid crystal display device. Any mode in which display is performed by controlling the amount of birefringence of the liquid crystal is effective.
[0199]
Further, the present invention is similarly effective in a liquid crystal display device in which the birefringence of the liquid crystal layer when displaying a black level is not 0 and a liquid crystal display device using a retardation plate in which the phase difference is not 0.
[0200]
For example, the present invention is also effective in an R-OCB type liquid crystal display device having a contrast of 10 or more as shown in FIG. As shown in FIG. 20, the R-OCB type liquid crystal display device has a laminated structure of a
[0201]
In addition, the ASV (advanced super buoy) mode rubbed in the parallel direction can be applied to the third to thirteenth embodiments.
[0202]
Further, in the mode in which the display is performed by controlling the phase difference amount, there is a problem that the contrast is reduced when the black level is displayed, the gradation is inverted, and when the white level is displayed, the display is bluish. This is a problem particularly in a display element having a high contrast. For display elements having a contrast of 200 or more, the color adjustment of the present invention is essential, and it is desirable that the display elements of 100 or more also include the color adjusting means of the present invention. In addition, the present invention is not so problematic for OA display for displaying a personal computer screen or the like, but is particularly necessary for a display device that displays video such as a TV that generally displays a natural image.
[0203]
Further, the liquid crystal display device of the present invention has a phase difference between the liquid crystal when a voltage for performing display with the smallest amount of transmitted light and a phase difference with liquid crystal when applied with a voltage for performing display with the largest amount of transmitted light. By adopting a configuration in which the difference is smaller than λ / 2, a liquid crystal display device with stable gradation and good contrast can be obtained. This will be described with reference to FIG.
[0204]
FIG. 24 is a graph (voltage-transmittance characteristic) showing a method of setting a white display voltage in a liquid crystal display device in a birefringence mode, and FIG. 24A shows the white display voltage adjusted to the peak of the birefringence amount. FIG. 24B is a graph showing the case where the white display voltage is not matched with the peak of the birefringence amount.
[0205]
As shown in FIG. 24A, in a conventional birefringence mode liquid crystal display device, the white display voltage Va16 is adjusted to the peak (phase difference λ / 2) position of the birefringence amount to obtain Ia16 (expressed in 16 gradations). Means the maximum gradation). A solid line indicates a liquid crystal display device having a normal liquid crystal layer thickness, and a broken line indicates a liquid crystal display device having a liquid crystal layer when it becomes narrow due to variations.
[0206]
When the thickness of the liquid crystal layer becomes narrower, the broken line shifts to the left (on the paper surface) with respect to the solid line, so that Ia16 decreases to Ia′16. In that case, Ia15, which is one gradation lower than Ia16, also decreases to Ia′15. Here, when Ia16−Ia15 (normal gradation difference) and Ia′16−Ia′15 (gradation difference in the case of variation) are compared, a large difference in gradation difference occurs between them.
[0207]
However, as shown in FIG. 24B, in the liquid crystal display device of the present invention, the white display voltage Vb16 is not adjusted to the peak position of the birefringence amount (smaller than the phase difference λ / 2), and the position shifted from the peak position. Ib16 was determined according to the above.
[0208]
With this configuration, even if the liquid crystal layer varies and the peak shifts as shown by the broken line, Ib16−Ib15 (normal gradation difference) and Ib′16−Ib′15 (gradation when there is variation) Compared with (difference), there is no significant difference between the two. This is achieved by using the slow position of the voltage-transmittance curve. Therefore, it is possible to obtain a liquid crystal display device that can cope with variations in the liquid crystal layer, has stable gradation, and has excellent display performance.
[0209]
Further, as described above, the first to thirteenth embodiments have been described. However, by appropriately combining the liquid crystal display devices, a liquid crystal display device in which the characteristics of the individual embodiments are combined can be manufactured. .
[0210]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, the problems of the present invention can be sufficiently achieved.
[0211]
That is, according to the present invention, in the OCB type liquid crystal display device, the problem that display defects occur in a specific driving condition, a specific temperature range, and the problem that the contrast is reduced can be overcome.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a part of an OCB type liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram in the case where a sharpening circuit and a voltage limiting circuit are provided in the OCB type liquid crystal display device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram of voltage waveforms when a sharpening circuit and a voltage limiting circuit are installed in the OCB type liquid crystal display device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a system for setting a white level display voltage value optimum for a temperature environment in an OCB type liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a display input signal-source voltage gamma correction curve in an OCB type liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention;
6 is a block diagram showing a specific configuration of a drive circuit unit of a liquid crystal display device according to
FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific configuration of a grayscale drive voltage generation circuit.
FIG. 8 is a graph showing voltage-transmittance characteristics in the vicinity of a black level display voltage value of an OCB type liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows the relationship between applied voltage and transmittance in the OCB type liquid crystal display device according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing voltage-transmittance characteristics when emphasizing color purity in the fifth embodiment.
11 is a graph showing neutral voltage-transmittance characteristics with emphasis on contrast and color purity in Embodiment 5. FIG.
12 is a graph showing voltage-transmittance characteristics in a simulation of an OCB type liquid crystal display device according to Embodiment 5. FIG.
13 is a graph showing voltage-transmittance characteristics in the OCB type liquid crystal display device according to Embodiment 6. FIG.
14 is a graph showing voltage-transmittance characteristics in the OCB type liquid crystal display device according to Embodiment 7. FIG.
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a black writing method;
16 is a schematic diagram showing a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 9 of the present invention, and FIG. 16 (a) is a schematic diagram showing a configuration of a conventional TN type liquid crystal display device, and FIG. ) Is a schematic diagram showing the configuration of the OCB type liquid crystal display device of the present invention, and FIG. 16C is a schematic diagram showing another configuration of the OCB type liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 17 is a graph showing light emission characteristics of a conventional backlight element.
FIG. 18 is a graph showing the light emission characteristics of the backlight element in which the red light emission intensity is increased in the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining the principle of the sequential illumination method.
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of an R-OCB type liquid crystal display device.
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a conventional OCB type liquid crystal display device. FIG. 21 (a) is a schematic cross-sectional view of a conventional OCB type liquid crystal display device when no voltage is applied, and FIG. It is a schematic sectional drawing of a voltage application state.
FIG. 22 is a graph showing voltage-transmittance characteristics of an OCB type liquid crystal display device.
FIG. 23 is a conceptual diagram of a voltage waveform when a sharpening circuit (without a voltage adjustment circuit) is installed in a conventional OCB type liquid crystal display device.
24 is a graph showing a method for setting a white display voltage in a liquid crystal display device in a birefringence mode, and FIG. 24 (a) is a graph showing a case where the white display voltage is matched to the peak of the birefringence amount, FIG. (B) is a graph showing a case where the white display voltage is not adjusted to the peak of the birefringence amount.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal display device
2.3 Substrate
4 Spray state
5 Bend alignment state
10.11 Substrate
12 Liquid crystal molecules
13 Liquid crystal layer
15.16 Polarizing plate
17.18 Optical compensator
20 Liquid crystal display devices
21 Liquid crystal display
22 Sharpening circuit
23 Voltage limiting circuit
25 Limiter voltage generator
31 Black level voltage generator
32 White level voltage generator
33 Control circuit
34 Temperature sensor
35a, 35b, 35c Manual adjustment knob
36 gradation voltage generation circuit
37 Gradation voltage generator
40 Diffuser
41 Polarizing plate
42 phase difference plate
43 Glass substrate
44 liquid crystal
45 Reflective electrode
46 Glass substrate
85/90/95 Color Filter
82/92/96 TFT element
80M / 90M / 95M Black Matrix
132 LCD panel
131 Backlight element
131R Red light emitting device
131G Green light emitting device
131B Blue light emitting device
V1 minimum voltage
r1, r2, r3 variable resistance
P1, P2, P3, P4 connection point
L1, L2, L3, L4, L5 Individual connection run
L5 common line
SW1, SW2, SW3, SW4 switch
VB Black level display voltage
VW White level display voltage
Claims (13)
前記液晶に印加される電圧の上昇に伴って前記液晶の透過率は減少して極小値を示した後、さらなる電圧の上昇に伴って前記液晶の透過率は増加し、
黒レベルの表示を行う際に前記電圧印加手段によって前記液晶に印加される黒レベル表示電圧値が前記極小値に対応する電圧となるように、前記液晶表示装置の駆動条件に対応して前記黒レベル表示電圧値を調整可能な調整機構を備える、液晶表示装置。A liquid crystal display device having voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal sealed in the liquid crystal panel, performing display by changing the applied voltage by the voltage applying means, and displaying the liquid crystal in a bend alignment state; There,
As the voltage applied to the liquid crystal increases, the transmittance of the liquid crystal decreases and shows a minimum value, and as the voltage further increases, the transmittance of the liquid crystal increases.
The black level display voltage value applied to the liquid crystal by the voltage applying means when performing the black level display is a voltage corresponding to the minimum value, and the black level corresponding to the driving condition of the liquid crystal display device. A liquid crystal display device comprising an adjustment mechanism capable of adjusting a level display voltage value .
前記光量検出手段により輝度を検知し、前記輝度が減少する方向に前記液晶に印加される電圧を変化させる、請求項１記載の液晶表示装置。A light amount detecting means for detecting the light amount;
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein luminance is detected by the light amount detection unit, and a voltage applied to the liquid crystal is changed in a direction in which the luminance decreases.
前記液晶に印加される電圧の上昇に伴って前記液晶の透過率は減少して極小値を示した後、さらなる電圧の上昇に伴って前記液晶の透過率は増加し、
白レベルの表示を行う際に前記電圧印加手段によって前記液晶に印加される白レベル表示電圧値を前記液晶表示装置の使用温度または駆動条件に対応して調整可能な調整機構を備える、液晶表示装置。A liquid crystal display device having voltage applying means for applying a voltage to the liquid crystal sealed in the liquid crystal panel, performing display by changing the applied voltage by the voltage applying means, and displaying the liquid crystal in a bend alignment state; There,
As the voltage applied to the liquid crystal increases, the transmittance of the liquid crystal decreases and shows a minimum value, and as the voltage further increases, the transmittance of the liquid crystal increases.
A liquid crystal display device comprising an adjustment mechanism capable of adjusting a white level display voltage value applied to the liquid crystal by the voltage applying means when performing white level display in accordance with a use temperature or a driving condition of the liquid crystal display device. .
白レベルを表示する電圧値を白レベル表示電圧値とするとき、前記複数種の色表示手段のうち少なくとも一つの色表示手段に対する白レベル表示電圧値が、他の色表示手段に対する白レベル表示電圧値と異なる、請求項９記載の液晶表示装置。Having at least one substrate and color display means for displaying a plurality of types of colors;
When the voltage value of displaying white level and the white level display voltage value, the white level display voltage values for at least one color display unit of the plurality of types of color display means, the white level display voltage for the other colors the display means The liquid crystal display device according to claim 9, which is different from the value.
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