JPH09236798A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH09236798A
JPH09236798A JP9035396A JP3539697A JPH09236798A JP H09236798 A JPH09236798 A JP H09236798A JP 9035396 A JP9035396 A JP 9035396A JP 3539697 A JP3539697 A JP 3539697A JP H09236798 A JPH09236798 A JP H09236798A
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pixel
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Bonetsuto Pooru
ボネット ポール
Jiyon Tauraa Maikeru
ジョン タウラー マイケル
Akira Tagawa
晶 田川
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化による表示階調の変動を減少させ
る。 【解決手段】 マトリクス状に配置された画素７を、デ
ータ電極１とストローブ電極２とが交差する位置に形成
される副画素８と、データ電極１とストローブ電極３と
が交差する位置に形成される副画素９とに分割する。さ
らに、偏光軸３３が全面にわたって一様な偏光板３１
と、偏光軸３３に平行な偏光軸を有する帯状の偏光板３
４と直交する偏光軸を有する帯状の偏光板３５とが交互
に配置されたものである偏光板３２とを液晶層を挟むよ
うに設ける。偏光板３２を、帯状の偏光板３４が副画素
８に対応し、帯状の偏光板３５が副画素９に対応するよ
うに配置することによって、副画素８および９を、それ
ぞれノーマリブラックモードおよびノーマリホワイトモ
ードで動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ）等の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示パネルとして、マトリクス状に
配置された画素（ピクセル）を備えており、各画素がス
トローブ電極とデータ電極とが交差する位置に設けられ
ているものが知られている。このタイプの表示装置に
は、強誘電性液晶（ＦＬＣ）を用いることができ、適切
なデータ信号とストローブ信号とを印加することによっ
て、黒表示、すなわち最大透過率（または反射率）を有
する階調と、白表示、すなわち最小透過率（または反射
率）を有する階調との間の透過率（または反射率）を有
する１以上の階調を表示することができる。階調表示を
（アナログ的な手段によって）実現するためのこの技術
は、それ単独でも用いられ得るが、階調を提供するため
の空間的な手法および／あるいは時間的な手法と組み合
わせて用いることもできる。このようにして多数の階調
を提供することが可能となり、したがって、このタイプ
の表示装置の応用範囲および使途を増やすことができ
る。
【０００３】しかし、このタイプの表示装置で階調を実
現するためには、温度の変化、パネルの厚さ（つまり液
晶層の厚さ）、および画素パターン（つまり、ある画素
のスイッチング感度が他の画素にデータ信号を印加する
ことによって変動すること）等に対して階調が敏感であ
ることが問題となる。温度変化を補償しなければ、所望
の階調を得るために必要なデータ信号を印加しても、そ
の階調を実現することができない。表示パネル全体に影
響を及ぼすような大規模な温度変化を補償する技術は知
られているが、階調は、表示領域における小さな温度変
化にもかなりの影響を受けるほど温度変化に敏感であ
る。同様に、例えば製造の誤差によって生じる表示パネ
ル内の小規模な領域における液晶層の厚みの比較的小さ
な変化は、階調にかなりの影響を及ぼす。したがってこ
のような影響は、確実に表示することのできる階調の数
を制限し、表示装置によって表示される画像の質に対し
て悪影響を及ぼす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】JP-A-5-27719は、ピク
セル化された強誘電性液晶表示装置を開示している。各
画素は、２つの副画素に物理的に分割されており、各副
画素の光学特性は独立して制御可能である。ある画素を
所望の階調に切り替えるためには、副画素の１つを白表
示にし、その後所望の階調を実現するように白表示から
切り替える。他方の副画素は、まず黒表示にされ、それ
から同様に所望の階調を実現するように切り替えられ
る。しかしながら、温度変化や強誘電液晶層の厚さの変
化の影響によって、スイッチング波形と光透過性とを関
係づける関数はシフトする。副画素は両方とも、同じよ
うに影響を受けるが、副画素は所望の階調に切り替えら
れる前にまず逆の状態に切り替えられるので、上記変化
による影響は少なくとも部分的には相殺され、観察者の
眼によって認識される画素全体の階調の変化（例えば温
度変化、あるいは強誘電性液晶層の厚さの変化）に対す
る依存性は、実質的に減少される。特に、１つの副画素
が表示する階調を実現したい階調よりも暗くするような
影響は、他方の副画素の階調を、実現したい階調よりも
明るくする。
【０００５】JP-A-5-27719に開示されている構成は、温
度変化を補償することが可能であり、また強誘電性液晶
のような双安定性の液晶の層の厚さを補償することも可
能である。しかしながら、この構成は、温度や液晶層の
厚さに対する敏感であるために同様の問題が生じ得る双
安定性ではない液晶には適していない。
【０００６】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、双安定性ではない液晶を用いた、温度変化
等に起因する表示階調の変動を減少することができる液
晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、それぞれが第１の副画素および第２の副画素を形成
するように空間的に分割されている複数の画素と、該第
１の副画素および該第２の副画素を最大光減衰状態と最
小光減衰状態との間の中間的な光学状態に切り替えるこ
とによって、各画素を該中間的な光学状態に選択的に切
り替える制御部とを備えている液晶表示装置であって、
該第１の副画素は、偏光方向が平行である入力直線偏光
子および出力直線偏光子を有しており、該第２の副画素
は、偏光方向が直交している入力直線偏光子および出力
直線偏光子を有しており、そのことにより上記目的を達
成する。
【０００８】前記第１および第２の副画素の前記入力直
線偏光子および前記出力直線偏光子のうちの一方を形成
する空間的に一様な偏光板を備えていてもよい。
【０００９】交互に配置された細長い第１および第２の
領域であって、前記第１および第２の副画素の前記入力
直線偏光子および前記出力直線偏光子のうちの他方を形
成する第１および第２の領域を有している空間的に一様
ではない偏光板を備えており、該第１および第２の領域
は、該第１および第２の副画素とそれぞれ整合していて
もよい。
【００１０】前記第１および第２の領域の隣接する一対
は、各アドレス電極の第１および第２の副電極と整合し
ていてもよい。
【００１１】前記画素のそれぞれは、前記第１および第
２の副画素をそれぞれ形成する第１および第２の表示領
域を含んでいてもよい。
【００１２】前記第１および第２の副画素は独立してア
ドレス可能であってもよい。
【００１３】前記制御部は、前記画素のそれぞれの前記
第１および第２の副画素を同時にリフレッシュするよう
に構成されていてもよい。
【００１４】前記制御部は、前記画素のそれぞれの前記
第１および第２の副画素をシーケンシャルにリフレッシ
ュするように構成されていてもよい。
【００１５】前記画素は、ツイステッドネマティック液
晶材料またはスーパーツイステッドネマティック液晶材
料を含んでいてもよい。
【００１６】本発明によれば、複数の画素を備えてお
り、それぞれが空間的に分割されて第１の副画素と第２
の副画素とを形成している液晶表示装置が提供される。
この液晶表示装置は、第１の副画素および第２の副画素
を、光の減衰が最大である光学状態と最小である光学状
態との間の中間的な光学状態に切り替えることによっ
て、その中間的な光学状態に各画素を選択的に切り替え
る制御部をさらに備えている。第１の副画素のそれぞれ
は、入力用の直線偏光板と出力用の直線偏光子を有して
おり、これらの偏光軸は平行である。第２の副画素のそ
れぞれは、入力用の直線偏光子と出力用の直線偏光子と
を有しており、これらの偏光軸は直交している。
【００１７】これにより、空間的平均化法を、双安定性
ではない液晶材料を用いた液晶表示装置における温度変
化および液晶層の厚さの変化に起因する階調の変動をな
くす、あるいは減少するために用いることが可能であ
る。例えば、この技術は、ツイステッドネマティック液
晶表示装置およびスーパーツイステッドネマティック液
晶表示装置のようなＲＭＳ応答ネマティックモードで動
作する表示装置等に適用することができる。
【００１８】好ましくは、本発明の表示装置は、第１お
よび第２の副画素の入力用および出力用の直線偏光子の
一方として、空間的に一様な偏光板を備えている。この
場合、もう一方の偏光子のみに、異なる偏光軸を有する
ようにパターン化された偏光板を用いることになる。パ
ターン化された偏光板の使用を１つのみとすることによ
って、コストの上昇を防ぐことができ、またパターン化
された偏光板を２つ用いる場合に必要となる、パターン
化された偏光板の位置合わせ等のような困難な製造工程
を避けることができる。
【００１９】好ましくは、本発明の表示装置は、空間的
に一様ではない偏光板を有している。この空間的に一様
ではない偏光板は、交互に配置された細長い第１の領域
と第２の領域とを有しており、これらが入力用および出
力用の直線偏光子の他方を構成する。第１の領域および
第２の領域は、第１の副画素および第２の副画素とそれ
ぞれ整合するように配置されている。これにより、製造
の容易な特に簡単なパターン化された偏光板を実現する
ことができる。
【００２０】好ましくは、隣接する第１の領域および第
２の領域が、各アドレス電極の第１および第２の副電極
と整合するように配置されている。
【００２１】好ましくは、画素のそれぞれは、第１およ
び第２の副画素をそれぞれ形成する第１および第２の表
示領域を含んでいる。
【００２２】好ましくは、第１および第２の副画素は独
立して駆動することができる。制御部は、各画素の第１
および第２の副画素を同時にリフレッシュするように構
成されてもよい。あるいは、制御部は、各画素の第１お
よび第２の副画素をシーケンシャルにリフレッシュする
ように構成されてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の液晶表示装置を説明する。
【００２４】図１は、本発明の液晶表示装置の一部分を
示す平面図である。本発明の液晶表示装置は、マトリク
ス状に配置された画素と、データまたはカラム電極１
と、ストローブまたはロー電極２および３とを有してい
る。データ電極１は図示しない透明基板上に形成されて
おり、ストローブ電極２および３は、データ電極１が形
成されている透明基板と対向するように配置された透明
基板上に形成されている。各画素は、データ電極１とス
トローブ電極２および３とが交差する位置に形成されて
いる。データ電極１は、データ信号発生器４に接続され
ており、ストローブ電極２および３は、ストローブ信号
発生器５に接続されている。データ信号発生器４および
ストローブ信号発生器５は、ともに表示入力端子６に接
続されており、これを介して、データ信号発生器４には
画像データが供給され、またクロック信号がデータ信号
発生器４とストローブ信号発生器５の両方に供給され
る。
【００２５】従来のマトリックスタイプの液晶表示装置
とは異なり、本発明の液晶表示装置では、各列の画素に
対応するストローブ電極は、図１に示すように、２つの
電極２および３に分割されている。各画素は、例えば図
１に影をつけた領域７で示すように、データ電極１の１
つと、隣り合う一対のストローブ電極２および３とが交
差する領域によって規定される。したがって、画素は、
データ電極１とストローブ電極２とによって規定される
第１の副画素と、データ電極１とストローブ電極３とに
よって規定される第２の副画素とに分割されていること
になる。図１では、第１の副画素および第２の副画素
を、異なる方向の斜線で示した領域８および９で表して
いる。
【００２６】図２に示すように、本発明の液晶表示装置
は、さらに、ツイステテッドネマティック（ＴＮ）液晶
材料またはスーパーツイステッドネマティック（ＳＴ
Ｎ）液晶材料の層を含んでおり、この液晶層は、配向膜
の間に設けられている。なお、図２では、液晶層とそれ
を挟む配向膜とを一体的に３０で示している。配向膜
は、典型的には、データ電極１が形成された基板上と、
ストローブ電極２および３が形成された基板上とにそれ
ぞれ形成される。それぞれの基板の配向膜には必要に応
じて配向処理が施され得る。本発明の液晶表示装置は、
さらに偏光板３１および３２を備えている。偏光板３１
は、全面にわたって一様な偏光軸３３を有しており、液
晶層および配向膜３０の一方の側に配置されている。偏
光板３２は、偏光軸が直交する２種類の帯状の偏光板３
４および３５を一方がストローブ電極２に対応し、他方
がストローブ電極３に対応するように交互に並べたもの
から構成されており、液晶層および配向膜３０のもう一
方の側に配置されている。帯状の偏光板３４および３５
のどちらか一方の偏光軸は、一様な偏光板３１の偏光軸
３３と一致するように設定される。図２では、帯状の偏
光板３４の偏光軸が、一様な偏光板３１の偏光軸３３と
一致している例を示している。
【００２７】帯状の偏光板３４および３５が組み合わさ
れたものである偏光板３２は、例えばUS 5 235 449に開
示されているように、光重合性材料を用いて形成され得
る。まず、基板上に低分子膜を塗布してから、所定のパ
ターンに光重合させる。重合しなかった材料はその後除
去され、異なる方向に偏光軸を有する領域が形成され
る。あるいは偏光板３２は、連続した（すなわち、全面
にわたって一様な偏光軸を持つ）偏光板と、パターン化
された偏光回転子との組み合わせによって形成されても
よい。このような構成は、GB 2 296 099およびEP 0 721
132に開示されている。
【００２８】このようにして、本発明の表示装置の画素
のそれぞれは、帯状の偏光板３４に沿って並んだ副画素
８と、帯状の偏光板３５に沿って並んだ副画素９とに空
間的に分割される。副画素８では、偏光板３４の偏光軸
と偏光板３１の偏光軸３３とが平行であるため、電圧無
印加時には偏光板３１および３４の一方から液晶層およ
び配向膜３０に入射した光は、もう一方の偏光板を透過
することができず、黒表示となる。これに対して、副画
素９では、偏光板３５の偏光軸と偏光版３１の偏光軸３
３とが直交しているため、電圧無印加時に偏光板３１お
よび３５の一方から液晶層および配向膜３０に入射した
光は、もう一方の偏光板を透過する。つまり、副画素８
はノーマリブラックモードで動作し、副画素９はノーマ
リホワイトモードで動作する。
【００２９】図３に、副画素を独立して駆動するために
データ電極１と、ストローブ電極２および３とに与えら
れる信号の波形を示す。図３には双極性の波形が示され
ているが、単極性のパルス信号をデータ電極１、ならび
にストローブ電極２および３に印加してもよい。黒表示
と白表示の間のある中間の階調を表示するためには、ノ
ーマリブラックモードで動作する副画素８の階調を白表
示側にシフトさせ、かつノーマリホワイトモードで動作
する副画素９の階調を黒表示側にシフトさせるように各
副画素を駆動する。したがって各画素の液晶層は、１フ
レームの間、副画素８で印加される電圧と副画素９で印
加される電圧との平均の電圧に応じて、その光透過率を
変えることになる。各副画素の階調を変化させるには、
その副画素に与えるデータ信号Ｖｄの振幅を変化させれ
ばよい。図４に、データ信号Ｖｄの電位と光透過率との
関係をノーマリブラックモードで動作する副画素および
ノーマリホワイトモードで動作する副画素の両方につい
て示している。図４からわかるように、温度変化が生じ
ると、ノーマリブラックモードで動作する副画素とノー
マリホワイトモードで動作する副画素とでは、光透過率
は逆向きに変化する。つまり、温度が上がると、ノーマ
リブラックモードの副画素の光透過率は減少するのに対
して、ノーマリホワイトモードの副画素の光透過率は増
加する。本発明の液晶表示装置はこのような正反対の特
性変化を利用して温度変化に起因する階調表示の変動を
補償するものであり、各画素をノーマリブラックモード
の副画素とノーマリホワイトモードの副画素とに分割し
て、観察者の眼に、これらの副画素の階調を平均したも
のをその画素の階調として認識させることによって、温
度変化による階調の変動を実質的に減少させる。
【００３０】図５は、本発明の表示装置の様々な構成要
素の配置を示す断面図である。交互に組み合わせられた
帯状の偏光板３４および３５からなる偏光板３２と、デ
ータ電極１とが、例えばガラス等からなる上側透明基板
２０上に形成されている。それらの上に配向膜２１が形
成されており、適切な配向処理が施されている。ストロ
ーブ電極２および３は、例えばガラス等からなる下側透
明基板２４上に形成されている。その上には配向膜２３
が形成されており、適切な配向処理が施されている。配
向膜２１および２３の間には、液晶層２２が形成されて
いる。偏光板３２は、データ電極１と配向膜２１との間
に形成されていてもよいが、この場合、偏光板３２は液
晶層２２に印加される電界に影響を及ぼすので好ましく
ない。いずれにせよ、偏光板３２は上側透明基板２０と
下側透明基板２４との間に設けられるのが望ましい。な
ぜなら、それにより視差が生じるのを実質的に防止する
ことができるからである。
【００３１】ストローブ信号は、画素の各列に対応する
ストローブ電極２および３にシーケンシャルに与えられ
てもよく、あるいは各画素７の副画素８および９の表示
階調を同時に切り替えるように同時に与えられてもよ
い。このようなストローブ信号の同時印加は、データ信
号が黒表示あるいは白表示を実現するための波形を有し
ていて、一方の副画素は切り替えられるが他方は切り替
えられないというときに、可能である。ストローブ信号
の同時印加は、表示装置のリフレッシュレートを２倍に
し、それゆえに画素をパターン化したことの効果を減少
させ得る。
【００３２】表示装置全体にわたる大規模な温度変化を
補償するためには、他の公知の技術が用いられ得る。こ
こで述べた温度による表示階調の変動を補償するための
技術を用いれば、表示装置に関する小規模な温度変化を
補償することができ、その結果、表示階調の変動を減少
させることができる。
【００３３】この技術は、他の原因によって引き起こさ
れる、副画素８および９の透過率曲線を正反対の方向に
シフトさせるような変動の補償に用いることができる。
したがって、例えば液晶表示装置の温度変化によって生
じる階調の変動も、セルの厚さの変化に起因する階調の
変動も、実質的に減少させることができる。
【００３４】上述した表示装置では、副画素８および９
は、ほぼ同じ面積を占めているものとしている。しか
し、副画素の表示面積の関係はこれには限定されない。
例えば、スイッチング曲線の差を補償するように、副画
素の表示面積を決定してもよい。このような副画素の表
示面積の変更は、例えばストローブ電極２および３の幅
を変更することによって実現することができる。
【００３５】この技術は、ネマティック液晶層を用いた
複屈折モードで表示を行うタイプ、ならびにパイセルの
ような異なるツイストのモード、光干渉性の表示、およ
びらせん構造のくずれた強誘電性液晶を用いたモードで
表示を行うタイプのような双安定型ではない他の表示装
置にも適用することができる。また、ここではパッシブ
マトリクス駆動の液晶表示装置を説明したが、この技術
は、アクティブマトリクス駆動の液晶表示装置にも適用
することができる。この場合には、副画素は、ローに分
割するよりも、カラムに分割する方が望ましい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による表示
装置では、マトリクス状に配置された画素のそれぞれ
を、ノーマリブラックモードで動作する副画素とノーマ
リホワイトモードで動作する副画素とに分割し、各副画
素を独立して駆動している。この表示装置の動作時に
は、観察者は、各画素に含まれる副画素が表示している
階調を平均したものを、その画素の階調として認識す
る。このような構成とすることによって、例えば温度変
化といった、ノーマリブラックモードの副画素の光透過
率曲線とノーマリホワイトモードの副画素の光透過率曲
線とを正反対の方向にシフトさせるような変化を補償す
ることが可能となり、それによりこれらの変化に起因す
る表示階調の変動を実質的に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の一例の構成を示す平面図で
ある。
【図２】図１の表示装置の一例の構成を示す分解図であ
る。
【図３】図１の表示装置において、データ電極およびス
トローブ電極に与えられる信号の波形を示す図である。
【図４】図１の表示装置のノーマリブラックモードの副
画素およびノーマリホワイトモードの副画素における光
透過率とデータ信号の電位との関係、ならびに温度変化
による光透過率の変化を示す図である。
【図５】本発明の表示装置の断面構成の一例を示す図で
ある。
【符号の説明】
１ データ電極 ２、３ ストローブ電極 ４ データ信号発生器 ５ ストローブ信号発生器 ６ 表示入力端子 ７ 画素 ８、９ 副画素 ３０ 液晶層および配向膜 ３１ 偏光板 ３３ 偏光軸 ３４、３５ 帯状の偏光板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田川 晶 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれが第１の副画素および第２の副
    画素を形成するように空間的に分割されている複数の画
    素と、 該第１の副画素および該第２の副画素を最大光減衰状態
    と最小光減衰状態との間の中間的な光学状態に切り替え
    ることによって、各画素を該中間的な光学状態に選択的
    に切り替える制御部と、を備えている液晶表示装置であ
    って、 該第１の副画素は、偏光方向が平行である入力直線偏光
    子および出力直線偏光子を有しており、 該第２の副画素は、偏光方向が直交している入力直線偏
    光子および出力直線偏光子を有している、液晶表示装
    置。
  2. 【請求項２】 前記第１および第２の副画素の前記入力
    直線偏光子および前記出力直線偏光子のうちの一方を形
    成する空間的に一様な偏光板を備えている、請求項１に
    記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 交互に配置された細長い第１および第２
    の領域であって、前記第１および第２の副画素の前記入
    力直線偏光子および前記出力直線偏光子のうちの他方を
    形成する第１および第２の領域を有している空間的に一
    様ではない偏光板を備えており、該第１および第２の領
    域は、該第１および第２の副画素とそれぞれ整合してい
    る、請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２の領域の隣接する一
    対は、各アドレス電極の第１および第２の副電極と整合
    している、請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記画素のそれぞれは、前記第１および
    第２の副画素をそれぞれ形成する第１および第２の表示
    領域を含んでいる、請求項１から４のいずれか１つに記
    載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記第１および第２の副画素は独立して
    アドレス可能である、請求項１から５のいずれか１つに
    記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記制御部は、前記画素のそれぞれの前
    記第１および第２の副画素を同時にリフレッシュするよ
    うに構成されている、請求項６に記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記制御部は、前記画素のそれぞれの前
    記第１および第２の副画素をシーケンシャルにリフレッ
    シュするように構成されている、請求項６に記載の液晶
    表示装置。
  9. 【請求項９】 前記画素は、ツイステッドネマティック
    液晶材料またはスーパーツイステッドネマティック液晶
    材料を含んでいる、請求項１から８のいずれか１つに記
    載の液晶表示装置。
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