JPH11223808A

JPH11223808A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11223808A
Application number: JP33149398A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Koma; 徳夫小間
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＣＢ型液晶表示装置において、好適なカラ
ー表示を行う。【解決手段】Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて一対の基板間
に封入された液晶層を駆動し、Ｒ光成分、Ｇ光成分、Ｂ
光成分の各液晶層透過率を制御することでカラー表示を
行うＥＣＢ型液晶表示装置において、Ｒ光成分、Ｇ光成
分、Ｂ光成分の各液晶層透過率が最適値、例えばそれぞ
れ最大透過率が得られるようにＲ光用液晶駆動信号、Ｇ
光用液晶駆動信号及びＢ光用液晶駆動信号の電圧レベル
をそれぞれ設定する。これにより、液晶層への入射光に
対し波長依存性を有する場合にも、その依存性を緩和し
て、色再現性に優れたカラー表示を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、垂直配
向された液晶の傾斜方角を電界によって制御する電圧制
御複屈折方式を採用したカラー液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の基板間に液晶を封入し、この液晶
に電圧を印加して所望の表示を行う液晶表示装置は、小
型、薄型であるという利点があり、また低消費電力化が
容易であるため、現在、パーソナルコンピュータ等の各
種ＯＡ機器、プロジェクタ等のＡＶ機器、或いは携帯
用、車載用情報機器などのディスプレイ等として実用化
が進んでいる。

【０００３】このような液晶表示装置のうち、負の誘電
異方性を有した液晶を用い、垂直配向膜を用いて液晶分
子の初期配向を垂直方向に制御するＤＡＰ（deformatio
n ofvertically aligned phase）型の液晶表示装置が提
案されている。ＤＡＰ型は、電圧制御複屈折（ＥＣＢ：
electrically controlled birefringence）方式の一種
であり、液晶分子の長軸と短軸との屈折率の差、つまり
複屈折現象を利用して、液晶層へ入射した光の透過率を
制御するものである。ＤＡＰ型液晶表示装置では、一対
の基板の外側にそれぞれその偏光方向が直交するように
偏光板が配置され、液晶層への電圧印加時には、液晶層
に一方の偏光板を通過して入射した直線偏光がその複屈
折により楕円偏光、円偏光となり、一部が他方の偏光板
から射出される。液晶層への印加電圧、即ち液晶層中に
おける電界強度に従って、液晶層の複屈折量、つまり入
射直線偏光の常光成分と異常光成分との位相差（リタデ
ーション量）が決定するため、液晶層への印加電圧を各
画素毎に制御することで、画素毎に第２の偏光板からの
射出光量を制御でき、ＲＧＢのカラーフィルタや、ＲＧ
Ｂの光源光を採用することで所望のカラーイメージ表示
が可能となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記ＤＡＰ方式は、液
晶表示パネルの構造に改良を施すことで、液晶を垂直配
向させるためのラビング工程を省略することも可能とな
るため、各液晶画素を駆動するスイッチング素子及びそ
の素子を駆動するためのドライバとして薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ：thin film transistor）を用いた液晶表示
装置に、上記ＤＡＰ方式を採用することが考えられてい
る。

【０００５】しかし、液晶表示装置として低温多結晶シ
リコンＴＦＴの特性とＤＡＰ方式の特性を最大限発揮さ
せ、またその特性をより向上させるために必要な構成な
どについては、依然最適化されておらず、開発段階であ
る。

【０００６】例えば、ＤＡＰ方式は、視野角を広くする
ことが可能であり入射光の透過率も本来的に高いという
特徴を有するが、透過光量が、液晶層の複屈折量Δｎ・
ｄ／λで決定することから（Δｎ：液晶層の屈折率変
化、ｄ：液晶層の厚さ、λ：入射光の波長）、入射光の
波長に対する依存性を有している。Δｎ・ｄの値を大き
くすれば波長依存性は弱まるため、例えば液晶層の厚さ
ｄを調整して波長依存性を低減することも考えられる
が、視差などの観点で悪影響を及ぼすため液晶層の厚さ
ｄによる調整も限界がある。一方で、低消費電力などの
観点から、液晶材料として、低電圧の応答特性等の高い
材料の開発も進められており、従来の液晶材料よりもΔ
ｎの小さい材料が用いられる場合もある。また、反射型
の液晶表示装置とする場合には、特性上、Δｎ・ｄを小
さくすることが必要なこともある。従って、液晶表示装
置の入射光に対する波長依存性は無視できず、カラー表
示の場合には、特に色再現性などの点で表示品質に悪影
響を与える可能性がある。

【０００７】上記課題を解決するために、この発明で
は、液晶表示装置の入射光に対する波長依存性を緩和し
てより高品質な表示、特にカラー表示を行うことの可能
な装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、液晶駆動用の電極を備えた一対の基板間
に液晶が封入されてなり、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて液
晶を駆動し、Ｒ光成分、Ｇ光成分、Ｂ光成分の各透過率
を制御することでカラー表示を行う液晶表示装置におい
て、Ｒ、Ｂ、Ｇ毎に液晶に印加する駆動電圧をそれぞれ
設定することを特徴とするものである。

【０００９】また、液晶駆動用の電極を備えた一対の基
板間に液晶が封入されてなり、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づい
て液晶を駆動し、Ｒ光成分、Ｇ光成分、Ｂ光成分の各透
過率を制御することでカラー表示を行う電圧制御複屈折
型の液晶表示装置であって、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に液晶に印加
する駆動電圧をそれぞれ設定することを特徴とするもの
である。

【００１０】また、上記駆動電圧の範囲の上限はＲ、
Ｇ、Ｂ毎に設定することが好ましい。

【００１１】このように、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれについ
て個別に液晶の駆動電圧を調整することで、ＲＧＢを合
成してホワイトを表示するカラー表示において、入射光
に対する波長依存性を緩和し、用いる液晶材料や液晶層
の厚さなどによらず、適正な色再現性を実現することが
容易となる。

【００１２】また、上記液晶表示装置において、この発
明は、前記Ｒ光成分、Ｇ光成分、Ｂ光成分の各透過率特
性に応じて、前記Ｒ光用液晶駆動信号、Ｇ光用液晶駆動
信号、Ｂ光用液晶駆動信号に対し、それぞれ個別のガン
マ補正を施すことを特徴とするものである。このよう
に、ＲＧＢそれぞれについてその特性に応じたガンマ補
正を施せば、中間階調などについてもその色再現性の向
上を図り、より表示品質の高い液晶カラー表示が可能と
なる。

【００１３】さらに、本発明では、上記液晶表示装置
は、前記一対の基板の内の第１基板上の液晶駆動用の電
極が、マトリクス状に設けられた複数の画素電極であ
り、能動層に低温で形成された多結晶シリコン層を利用
した多結晶シリコン薄膜トランジスタが、対応する前記
画素電極に接続されるように形成されていることを特徴
とするものである。このように、多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタを各液晶画素のスイッチング素子として用い
ることで、高精細の画像をより低電圧で駆動することが
可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。本実施形態の液晶表示装置は、電界により液晶の配
向を制御することで複屈折を利用して透過光量を制御す
るＥＣＢ、例えばその内のＤＡＰ型の液晶表示装置を駆
動する場合に、ＲＧＢそれぞれの光成分の透過率特性に
基づいて、Ｒ用液晶駆動信号、Ｇ用液晶駆動信号、Ｂ用
液晶駆動信号調整して、ＲＧＢそれぞれの液晶駆動電圧
レベル（オン表示レベル）を制御している。

【００１５】［液晶表示パネルの構成］まず、最初に、
駆動対象であるＤＡＰ型の液晶表示パネルの構成例につ
いて図１及び図２を用いて説明する。図１は液晶表示パ
ネルの平面構成の一例、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った
概略断面の一例を示している。この実施形態に係る液晶
表示装置は、低温多結晶シリコンＴＦＴが形成され、画
素電極２６がＴＦＴの上層に配置されたＴＦＴ基板（第
１基板）１０を有し、さらに、間に液晶層４０を挟んで
ＴＦＴ基板１０と対向配置され、かつ配向制御窓３４を
備えた共通電極３２の形成された対向基板（第２基板）
３０を備え、各基板１０及び３０の外側にはそれぞれ互
いにその透過偏光方向が直交するよう配置された偏光板
４４、４６が設けられている。

【００１６】ガラスなどからなるＴＦＴ基板１０上に
は、この例では、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属をパターニ
ングして得られたゲート電極１２及びゲート電極１２と
一体のゲート電極配線１２Ｌを備え、これらゲート電極
１２、ゲート電極配線１２Ｌを覆うように、例えばＳｉ
Ｎｘ及びＳｉＯ₂の積層構造又はいずれか一方よりなる
ゲート絶縁膜１４が形成されている。ゲート絶縁膜１４
上には、ＴＦＴの能動層として機能する多結晶シリコン
薄膜２０が形成されている。この多結晶シリコン薄膜２
０は、非晶質シリコン薄膜にレーザアニール及びランプ
アニールの組み合わせ又はいずれか一方のアニール処理
などを用いた低温アニール処理を施すことによって多結
晶化し、その後、島状にパターニングして得たものであ
る。

【００１７】多結晶シリコン薄膜２０上には、ＳｉＯ₂
等からなる注入ストッパ２３が形成されている。この注
入ストッパ２３は、ゲート電極１２をマスクとしてＴＦ
Ｔ基板１０の裏面（図２の下側）から露光することで、
自己整合的にゲート電極１２とほぼ同一形状にパターニ
ングして形成されている。そして、この注入ストッパ２
３を利用して多結晶シリコン薄膜２０にリン、砒素等の
不純物を低濃度に注入することにより、多結晶シリコン
薄膜２０の注入ストッパ２３の直下領域の両側には、自
己整合的にこれらの不純物を低濃度に含む低濃度ソース
領域２０ＬＳ及び低濃度ドレイン領域２０ＬＤがそれぞ
れ形成されている。また、注入ストッパ２３の直下領域
は、注入ストッパ２３がマスクとなって不純物が注入さ
れないため、実質的に不純物を含有しない真性領域とな
り、この真性領域がＴＦＴのチャネル領域２０ＣＨとし
て機能する。低濃度ソース領域２０ＬＳ、低濃度ドレイ
ン領域２０ＬＤの外側には、同じ不純物をさらに高濃度
に注入することによりソース領域２０Ｓ、ドレイン領域
２０Ｄが形成されている。

【００１８】各領域（２０ＣＨ、２０ＬＳ、２０ＬＤ、
２０Ｓ、２０Ｄ）が形成された多結晶シリコン薄膜２０
及び注入ストッパ２３上にはこれらを覆うようにＳｉＮ
ｘ等からなる層間絶縁膜２２が形成されている。この層
間絶縁膜２２上には、Ａｌ、Ｍｏ等からなるソース電極
１６、ドレイン電極１８及びドレイン電極１８と一体の
ドレイン電極配線１８Ｌが形成されている。また、ソー
ス電極１６及びドレイン電極１８は、層間絶縁膜２２に
設けられたコンタクトホールにおいて上記多結晶シリコ
ン薄膜２０に形成されたソース領域２０Ｓ、ドレイン領
域２０Ｄに接続されている。

【００１９】本実施形態における低温多結晶シリコンＴ
ＦＴは、上記ゲート電極１２、ゲート絶縁膜１４、多結
晶シリコン薄膜２０（２０ＣＨ、２０ＬＳ、２０ＬＤ、
２０Ｓ、２０Ｄ）、ソース電極１６、ドレイン電極１８
を備え、低温プロセスで形成された多結晶シリコン薄膜
２０を能動層として有し、またゲート電極１２が素子下
側に位置する逆スタガ型のＴＦＴによって構成されてい
る。但し、ＴＦＴ形状は逆スタガ型に限定されることは
なく、ゲート電極が多結晶シリコン薄膜よりも上層に配
置されるスタガ型の構成であってもよい。

【００２０】このような構成のＴＦＴ及び層間絶縁膜２
２を覆うようにＴＦＴ基板１０のほぼ全面には、さらに
平坦化のための平坦化層間絶縁膜２４が１μｍ程度或い
はそれ以上の厚さに形成されている。平坦化層間絶縁膜
２４は、例えばＳＯＧ（SpinOn Grass）、ＢＰＳＧ（Bo
ro-phospho-Silicate Glass）、アクリル樹脂等が用い
られている。平坦化層間絶縁膜２４上には、表示装置が
透過型の場合にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明
導電膜を用いた液晶駆動用の画素電極２６がＴＦＴ形成
領域上を覆うように形成され、この画素電極２６は、平
坦化層間絶縁膜２４に設けられたコンタクトホールを介
してソース電極１６に接続されている。なお、表示装置
が反射型の場合にはこの画素電極２６としてＡｌ等の導
電性反射材料が用いられる。

【００２１】また、画素電極２６を覆うようにＴＦＴ基
板１０のほぼ全面には、ラビング工程なしで液晶分子を
垂直方向に配向させるための配向膜として、例えばポリ
イミド等を用いた垂直配向膜２８が形成されている。

【００２２】以上のような各素子が形成されたＴＦＴ基
板１０と液晶層４０を挟んで対向配置される対向基板
（第２基板）３０は、ＴＦＴ基板１０と同様にガラス等
から構成されており、ＴＦＴ基板１０との対向側表面に
は、画素電極２６と対応するようにＲＧＢのカラーフィ
ルタ３８が所定の配列で形成されている。そして、カラ
ーフィルタ３８の上にはアクリル樹脂などの保護膜３６
を介し、対向する画素電極２６とで液晶を駆動するため
のＩＴＯなどからなる共通電極３２が形成されている。
なお、例えば、後述する図８に示すように、プロジェク
タのライトバルブとして液晶表示パネルを用いる場合、
このパネルをＲＧＢ用として３枚設けるシステムでは、
多くの場合、入射光がＲＧＢにそれぞれ分離されている
のでカラーフィルタ３８は不要である。

【００２３】また、共通電極３２には、例えばＸ字状の
電極不在部が各画素電極２６と対向する領域に配向制御
窓３４として形成されている（詳しくは、後述）。ま
た、共通電極３２及びこの配向制御窓３４上に、これら
を覆うようにＴＦＴ基板１０側と同様の垂直配向膜２８
が形成されている。

【００２４】液晶層４０は、例えば３μｍ〜５μｍ程度
に設定された基板間の間隙に封入され、液晶材料として
は、液晶分子４２の長軸方向の誘電率よりも短軸方向の
誘電率が大きい、いわゆる負の誘電率異方性を有する液
晶材料が用いられている。本実施形態において液晶層４
０に用いられている液晶材料は、側鎖にフッ素を有する
下記化学式（１）〜（６）で示される構造を備えた液晶
分子を所望の割合で混合して作製したものであり、少な
くとも、これら化学式（１）〜（６）の内１種類の液晶
分子を含むように混合されている。

【００２５】

【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【化５】

【化６】現在、負の誘電異方性を有する液晶材料としては、移動
度の低い非晶質シリコンを能動層に利用したＴＦＴ液晶
表示装置用として、側鎖にシアノ（ＣＮ−）基を有する
液晶分子が主に用いられている。しかし、シアノ基を側
鎖に備える液晶分子は、低電圧駆動では残留直流電圧の
影響が大きくなるため、十分高い電圧で駆動する必要が
あり、電圧保持率が低く、また液晶の焼き付きの可能性
がある。しかし、本実施形態ではＴＦＴとして低温プロ
セスによって作製され、低電圧駆動可能な多結晶シリコ
ンＴＦＴを用いている。従って、現在用いられているシ
アノ基を側鎖に備えた液晶材料を用いたのでは、低電圧
駆動ができるという多結晶シリコンＴＦＴの特性を活か
すことができないこととなる。そこで、液晶材料として
上述のように側鎖にフッ素を有する液晶分子を配合する
ことにより、液晶層４０は低電圧での駆動が可能とな
り、さらに、多結晶シリコンＴＦＴによる低電圧駆動で
も十分高い電圧保持率を備え、焼き付きが防止されてい
る。また、液晶表示装置を低電圧で駆動することができ
るため、非晶質シリコンＴＦＴを用いた液晶表示装置と
比較してより低消費電力の装置とすることを可能として
いる。

【００２６】また、本実施形態では、図１及び図２に示
すように共通電極３２に電極不在部としての配向制御窓
３４を設けることにより、液晶分子を配向制御窓３４を
基準として所定の方角に傾け、液晶分子の応答性の向上
を図ると共に、画素内で配向方向を分割することによっ
て液晶表示の視角依存性を緩和し、広い視野角の表示装
置を実現している。

【００２７】即ち、液晶層４０への電圧印加時（白表
示、つまり液晶オン状態）において、図１に示す画素電
極２６の各辺のエッジ部分には、図２に点線で示すよう
に共通電極３２との間にそれぞれ異なる方角に斜めの電
界が発生し、画素電極２６の辺のエッジ部分において、
液晶分子は垂直配向状態から斜め電界と反対の方向に傾
く。液晶分子４２は連続体性を有しているため、画素電
極２６のエッジ部分で斜め電界で液晶分子の傾き方角が
決定すると（傾き角度は電界強度によって決定）、画素
電極２６の中央付近の液晶分子の傾く方角は、該画素電
極２６の各辺における液晶分子の傾き方角に追従して変
化し、画素駆動時において、最終的に１つの画素領域内
には、液晶分子の傾き方角の異なる複数の領域が発生す
ることとなる。

【００２８】一方、配向制御窓３４には常に液晶動作閾
値未満の電圧しか印加されないため、図２に示すように
配向制御窓３４に位置する液晶分子は、垂直配向したま
まとなる。このため、配向制御窓３４が、常に上記液晶
分子の傾き方角の異なる領域の境界となる。例えば、図
１に示すように配向制御窓３４をＸ字状とすれば、それ
ぞれ傾き方角の異なる領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの境界は、こ
のＸ字状の配向制御窓３４上に固定されることとなる。
従って、一つの画素領域内で配向分割が行われると共
に、複数の異なる方角に傾く領域の境界を配向制御窓３
４の上に固定でき、優先視角方向を複数設けることがで
き（本実施形態の場合、上下左右の４つ）、広視野角の
液晶表示装置とすることが可能となる。

【００２９】また、上述のように画素電極２６が層間絶
縁膜２２及び２４を介してＴＦＴ及びその電極配線（ゲ
ート電極配線、ドレイン電極配線）等の形成領域上を覆
うように形成することで、ＴＦＴ及び電極配線による電
界が液晶層４０に漏れ、液晶分子の配向に悪影響を与え
ることが防止されている。さらに、平坦化層間絶縁膜２
４により画素電極２６の表面の平坦性を向上させること
が可能であるため、画素電極２６の表面の凹凸による液
晶分子の配向の乱れも防止することが可能となってい
る。また、ＴＦＴや電極配線による電界の漏洩や画素電
極２６表面の凹凸などを低減することが可能な構成であ
るため、画素電極２６のエッジ部と配向制御窓３４の電
界作用により液晶分子の配向を制御することで、垂直配
向膜２８に対するラビング工程は不要となっている。

【００３０】また、画素電極２６がＴＦＴ及び各電極配
線を覆うように形成することで、ＴＦＴや電極配線との
余分なアライメントマージンが不要となり、開口率をよ
り高くすることを可能としている。

【００３１】［駆動回路］次に、上述のような構成のノ
ーマリブラックモードのＤＡＰ型カラー液晶表示パネル
の駆動回路及びその駆動方法について説明する。

【００３２】図３は、本実施形態のカラー液晶表示装置
の全体構成を示しており、装置は、液晶表示パネル５０
とその駆動回路６０を備えて構成されている。

【００３３】液晶表示パネル５０は、図１及び図２に示
すようにＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶層を挟持
し、ＴＦＴ基板側に表示部ＴＦＴとして自己整合によっ
てチャネル、ソース、ドレインを作製可能な低温多結晶
シリコンＴＦＴが形成された表示部５２を有する。また
パネル５０のＴＦＴ基板上の表示部５２の周囲には、各
表示部ＴＦＴを水平方向に選択するＨドライバ５４と、
該表示部ＴＦＴを垂直方向に選択するＶドライバ５６が
形成されている。これらＨ、Ｖドライバ５４、５６は、
表示部５２の多結晶シリコンＴＦＴとほぼ同一の工程で
形成したＣＭＯＳ構造の多結晶シリコンＴＦＴが用いら
れている。なお、本実施形態では、上述したようなパネ
ル構造の特徴によって、多結晶シリコンＴＦＴが密集し
たドライバ５４、５６の各ＴＦＴに悪影響を与えるラビ
ング工程を省略可能としているため、液晶表示装置とし
ての歩留まり向上が図られている。

【００３４】液晶表示パネル５０の駆動回路６０は、ビ
デオクロマ処理回路６２、タイミングコントローラ６４
などが集積されて構成されている。ビデオクロマ処理回
路６２は、入力されるコンポジットビデオ信号からＲＧ
Ｂの映像信号を作成する。タイミングコントローラ６４
は、入力されるビデオ信号に基づいてＶＣＯ６６の発生
する基準発振信号から各種タイミング制御信号を形成
し、これを上記ビデオクロマ処理回路６２や、ＲＧＢド
ライバ処理回路７０、レベルシフタ６８などに供給す
る。ＲＧＢドライバ処理回路７０は、ビデオクロマ処理
回路６２から供給されるＲＧＢ毎の映像信号に基づい
て、ＴＦＴＬＣＤの特性に応じたＲＧＢ毎の交流液晶駆
動信号を作成し、これを液晶表示パネル５０に出力す
る。

【００３５】この発明では、ＲＧＢ毎に設定されたオン
表示レベルになるように各液晶駆動信号を制御するが、
オン表示レベルの設定及び液晶駆動信号のレベル制御
は、例えば、後述するような構成のＲＧＢドライバ処理
回路７０において行うことが可能となっている。

【００３６】図４は、上記図１及び図２に示すごときＤ
ＡＰ型液晶表示パネルにおけるＲＧＢ各色ごとの印加電
圧［Ｖ］と透過率［Ｔ］との関係を表している。

【００３７】既に説明したように、ＥＣＢ型の液晶表示
装置における透過率は、Δｎ・ｄ／λで示される複屈折
量に大きく依存し、入射光の透過率は波長依存性を有し
ている。また、低温多結晶シリコンＴＦＴによる低電圧
駆動を容易とするために、上記化学式（１）〜（６）に
示すような液晶材料を用いた場合、その液晶材料のΔｎ
は、例えば０．０７程度に、反射型の表示装置とする場
合には、０．０７以下に設定されることもある。更に、
反射型の液晶表示装置の場合、低電圧駆動を可能とする
ためには、Δｎ・ｄを０．３０以下に設定することが望
まれる。従って、Ｒ（Ｒλ≒６３０ｎｍ）、Ｇ（Ｇλ≒
５５０ｎｍ）、Ｂ（Ｂλ≒４６０ｎｍ）の印加電圧−透
過率特性は、互いに大きく異なることとなる。また、図
４に示すように、最大透過率が得られる印加電圧もＲ、
Ｇ、Ｂでそれぞれ異なる。図４の例では、最大透過率で
ある透過率４７５×１０^-3程度を得るための印加電圧
は、Ｇで７Ｖ程度、Ｂで５Ｖ程度必要となり、Ｒについ
ては８Ｖ印加してもこの透過率４７５×１０^-3に到達し
ない。

【００３８】本実施形態では、このような波長依存性を
有するＥＣＢ型の液晶表示装置において、ＲＧＢ各色成
分の透過量を概ね等しくするために、各色についての設
定最大透過率に対する液晶駆動電圧レベル、つまり、該
当液晶画素をオン状態とするために設定する電圧レベル
を、例えば図４のような特性の場合に、Ｒ用は７．８Ｖ
付近、Ｇ用は７Ｖ付近、Ｂ用は４．９Ｖ付近とする。こ
れにより、ＲＧＢ光の合成によりホワイトを表示するカ
ラー表示の場合に、ホワイトを忠実に表示することが可
能となる。

【００３９】また、駆動電圧レベルの調整にあたり、Ｒ
ＧＢで印加電圧−透過率特性が異なっているので、例え
ば、ドライバ処理回路７０において、Ｒ用、Ｇ用及びＢ
用液晶駆動信号に対してそれぞれその特性に応じたガン
マ補正を施すことによって、中間階調などについてもよ
り高い色再現性を実現する。

【００４０】図５は、上記ＲＧＢ液晶駆動信号毎にその
オン表示電圧レベルの調整を行うＲＧＢドライバ処理回
路７０のうち、Ｒについての構成例の一部を示してい
る。但し、他のＧ、Ｂ用についても構成は同一である。
また、図６は、図５のリミットレベル発生回路８４の一
例を示している。また、図７は、図５のＲＧＢドライバ
処理回路７０における信号波形を表している。

【００４１】ビデオクロマ処理回路６２から出力される
Ｒの映像信号は、図５の差動出力アンプ７３に供給さ
れ、ここでバイアス回路７２の電圧に基づいたＤＣ電位
に設定されることでブライト調整される。差動出力アン
プ７３からは第１バッファ７４、第２バッファ７５に非
反転、反転出力信号がそれぞれ供給され、第１バッファ
７４は図７（ａ）に点線で示すような非反転出力信号
ａ’を出力し、第２バッファ７５は図７（ｂ）に点線で
示すような反転出力信号ｂ’を出力する。これらの非反
転出力信号ａ’及び反転出力信号ｂ’は、その出力レベ
ルの上限及び下限が第１及び第２リミット回路７８、８
０で１周期毎に制限され、マルチプレクサ８２に供給さ
れる（図７（ａ）、（ｂ）の実線参照）。

【００４２】マルチプレクサ８２は、反転制御信号に基
づいて所定の周期Ｔ（例えば１フレーム期間、１ライン
期間など）毎に、第１及び第２リミット回路でそれぞれ
レベルが制御された非反転出力信号（ａ）と反転出力信
号（ｂ）とを交互に選択し、これがバッファを介して図
７（ｃ）に示すようなＲ表示用液晶駆動用の交流駆動信
号（ｃ）として液晶表示パネル５０のＲ表示用画素に供
給される。

【００４３】第１リミット回路７８は、第１バッファ７
４とマルチプレクサ８２との信号経路中に設けられたト
ランジスタＱ１と、第２バッファ７５とマルチプレクサ
８２との信号経路中に設けられたトランジスタＱ２とか
らなる。トランジスタＱ１及びＱ２のベースには、図７
（ｄ）に示すようなリミットレベル発生回路８４からの
第１レベル制御信号（ｄ）が供給されて、この第１レベ
ル制御信号（ｄ）に応じてトランジスタＱ１及びＱ２が
動作する。

【００４４】また、第２リミット回路８０は、第１バッ
ファ７４とマルチプレクサ８２との信号経路中に設けら
れたトランジスタＱ３と、第２バッファ７５とマルチプ
レクサ８２との信号経路中に設けられたトランジスタＱ
４とからなる。トランジスタＱ３及びＱ４のベースに
は、図７（ｅ）に示すようなリミットレベル発生回路８
４からの第２レベル制御信号（ｅ）が供給され、この第
２レベル制御信号（ｅ）に応じて、トランジスタＱ３及
びＱ４が動作する。

【００４５】そして、第１リミット回路７８のトランジ
スタＱ２と第２リミット回路８０のトランジスタＱ３が
動作することで、それらのリミット電圧レベルに応じ
て、図４に示すような印加電圧−透過率特性の場合に、
非反転出力信号ａ及び反転出力信号ｂのレベルが制限さ
れ、液晶層に実際に印加される電圧（絶対値）の上限レ
ベルが所望の電圧レベルＶRonとなるように制御され
る。

【００４６】また第１リミット回路７８のトランジスタ
Ｑ１と第２リミット回路８０のトランジスタＱ４とが動
作することで非反転出力信号ａ及び反転出力信号ｂのレ
ベルが制限され、液晶層に印加される電圧（絶対値）の
レベルが０Ｖより大きい所定レベルとなるように制御す
る。これにより、初期配向傾斜角度が０度の液晶層を高
速にオンさせることが可能となる。なお、第１及び第２
リミット回路７８、８０のトランジスタＱ１、Ｑ４は本
実施形態においては必ずしも必要ではないが、これらを
設けて非反転、反転出力信号の上下レベルが所定範囲内
となるように制御することで、黒レベル（オフ表示レベ
ル）を制御すると共にマルチプレクサ８２に過大な電圧
が印加されることを防止すると共に、交流駆動信号
（ｃ）の上下レベルの対称性を高めている。

【００４７】次に、図６を参照してリミットレベル発生
回路８４の構成について説明する。このリミットレベル
発生回路８４は、端子１００に供給される１周期（Ｔ）
毎にレベルが変化する反転制御信号に応じて、そのレベ
ルが切り替わる第２レベル制御信号（ｅ）をトランジス
タＱ１０のエミッタ側から出力し、また、同様に第１レ
ベル制御信号（ｄ）をトランジスタＱ１１のエミッタ側
から出力する。

【００４８】まず、端子１００に印加される反転制御信
号の反転信号の電圧が基準電源８６の電圧Ｖref’より
高いＨレベルの場合、トランジスタＱ１９がオンする。
この際、端子２００に印加される反転制御信号がＬレベ
ルであるので基準電源９０−２（Ｖref2）が選択され
る。したがって、第１カレントミラー回路ＣＣ１によ
り、定電流源９２の流す定電流Ｉ₂とほぼ等しい電流Ｉ
が抵抗Ｒ１に流れ、トランジスタＱ１０のベース電位は
「Ｖref2＋Ｒ₁・Ｉ₂」となり、トランジスタＱ１０のエ
ミッタ側から対応する第２レベル制御信号（ｅ）が出力
される。また、この際、トランジスタＱ１４がオフして
いるので、第２カレントミラー回路ＣＣ２には電流が流
れず、トランジスタＱ１１のベース電位は基準電源９０
−２と同じ「Ｖref2」となり、対応する第１レベル制御
信号（ｄ）がトランジスタＱ１１のエミッタ側から出力
される。

【００４９】反対に、端子１００に印加される反転制御
信号の反転信号の電圧が基準電源８６の電圧Ｖref’よ
り低いＬレベルの場合、差動対を構成するＰＮＰトラン
ジスタＱ１３及びＱ１４のうちのトランジスタＱ１４が
オンする。そして、第２カレントミラー回路ＣＣ２によ
り電流源８８から供給される電流Ｉ₁とほぼ等しい電流
Ｉ₁が抵抗Ｒ２に流れる。この際、端子２００に印加さ
れる反転制御信号がＨレベルであるので基準電源９０−
１（Ｖref1）が選択され、抵抗Ｒ２に接続される。よっ
て、この抵抗Ｒ２に接続されたトランジスタＱ１１のベ
ース電位は、抵抗Ｒ２における電圧降下により「Ｖref1
−Ｒ₂・Ｉ₁」となり（図７（ｄ））、トランジスタＱ１
１のエミッタから対応する第１レベル制御信号（ｄ）が
出力される。また、この際、差動対をなすＮＰＮトラン
ジスタＱ１９及びＱ２０の内のトランジスタＱ１９がオ
フしているため、第１カレントミラー回路ＣＣ１には電
流が流れておらず、この第１カレントミラー回路ＣＣ１
の出力側トランジスタと抵抗Ｒ１との間に接続されたト
ランジスタＱ１０のベース電位は、抵抗Ｒ１の他端に接
続されている基準電源９０−１と同じ「Ｖref1」とな
る。よって、トランジスタＱ１０のエミッタからは図７
（ｅ）に示すような第２レベル制御信号（ｅ）が出力さ
れる。

【００５０】ここで、第１及び第２レベル制御信号
（ｄ）、（ｅ）の波形は、図７（ｄ）、（ｅ）の二点鎖
線で波形であり、図７（ｄ）、（ｅ）の実線の波形は、
トランジスタＱ１１、Ｑ１０のベース波形であってこれ
が非反転、反転信号（ａ）、（ｂ）のリミットレベルと
なる。

【００５１】反転制御信号がＬレベルでマルチプレクサ
８２において非反転出力信号（ａ）が選択されていると
き（図７の期間Ｔ１）、第２リミット回路８０のトラン
ジスタＱ３のリミットレベルは、「Ｖref2＋Ｒ₁・Ｉ₂」
であり、従って、非反転出力信号ａの上限レベル（期間
Ｔ１におけるオン表示レベル）は「Ｖref2＋Ｒ₁・Ｉ₂」
を超えないように制御されることとなる。一方、第１リ
ミット回路７８のトランジスタＱ１のリミットレベル
は、「Ｖref2」であり、非反転出力信号ａの下限レベル
（期間Ｔ１におけるオフ表示レベル）は「Ｖref2」より
低くならないように制御される。また、この際、第２リ
ミット回路８０のトランジスタＱ４によってマルチプレ
クサ８２で選択されていない反転出力信号ｂに対して、
そのレベルが「Ｖref２」に固定されるため、マルチプ
レクサ８２の切替端子間に過大な電圧が発生することが
防止される。

【００５２】次に、反転制御信号がＨレベルでマルチプ
レクサ８２において反転出力信号（ｂ）が選択されてい
るとき（図７の期間Ｔ２）、第１リミット回路７８のト
ランジスタＱ２のリミットレベルは「Ｖref1−Ｒ₂・
Ｉ₁」であり、反転出力信号の下限レベル（期間Ｔ２に
おけるオン表示レベル）が「Ｖref1−Ｒ₂・Ｉ₁」より低
くならないように制御される。また、第２リミット回路
８０のトランジスタＱ４のリミットレベルは「Ｖref1」
であり、反転出力信号ｂの上限レベル（期間Ｔ２のオフ
表示レベル）がこの「Ｖref1」に相当する電圧を超えな
いように制御される。なお、この際、第２リミット回路
８０のトランジスタＱ４によって、マルチプレクサ８２
で選択されていない非反転出力信号ａのレベルが「Ｖre
f1」に固定されるため、この場合にも、マルチプレクサ
８２の切替端子間に過大な電圧が発生することが防止さ
れる。

【００５３】以上のような動作により、ＬＣＤパネル５
０へバッファを介してマルチプレクサ８２から供給され
る信号は、図７（ｃ）に示すように、各期間Ｔ１、Ｔ２
において、Ｖref2＋Ｒ₁・Ｉ₂以下となるか、Ｖref1−Ｒ
₂・Ｉ₁以上になるように制御される。なお、Ｖref2＋Ｒ
₁・Ｉ₂、Ｖref1−Ｒ₂・Ｉ₁は、それぞれ各期間Ｔ１、Ｔ
２におけるオン表示レベルに相当する。

【００５４】本実施形態では、以上のような処理をＲＧ
Ｂの映像信号それぞれについて実行するが、ＲＧＢ毎
に、例えば、図６に示すリミットレベル発生回路８４の
抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値及び基準電源９０−１、９０
−２の電圧Ｖref1（＝Ｖcen-ΔＶ）、Ｖref2（＝Ｖcen
＋ΔＶ）を所望の値に設定することで、各オン表示レベ
ルＶRon、ＶGon、ＶBonを所望値とすることができる。
例えば、図４に示すような特性の場合には、ＶRonが
７．８Ｖ、ＶGonが７Ｖ、ＶBon４．９Ｖとなるように、
各色ごとに上記抵抗Ｒ１、Ｒ２及び基準電源９０−１、
９０−２を調整すればよい。また、温度変化によって液
晶の光学特性変化電圧Ｖｔｈに変動が生ずるが、その場
合Ｖｔｈの変化に対しては、ＲＧＢそれぞれについて上
記基準電源９０−１、９０−２の電圧Ｖref1、Ｖref2を
変更するなどしてＶon、Ｖoff（オフ表示電圧）を追従
させれば、液晶表示装置の環境温度によらず、常に適切
なカラー表示を行うことが可能となる。

【００５５】なお、上記ＶRon、ＶGon及びＶBonの３つ
の設定電圧の最大差ΔＶが例えば２０％以内程度の比較
的小さい範囲に収まるようにこれらのオン表示電圧を設
定することができれば、駆動回路における負担を最小限
としながらＲＧＢごとに駆動電圧を調整することが容易
となる。例えば、１枚の液晶表示パネルでＲＧＢを表示
する際、多くの場合、その駆動回路は、同一の電源を用
いてＲＧＢ液晶駆動信号を作成する。従って、上記ΔＶ
が２０％程度であれば、別電源を用いる等の必要がなく
なることがある。

【００５６】［プロジェクタへの適用］本実施形態で
は、上述のような構成の液晶表示パネル５０を反射型と
してプロジェクタのライトバルブに適用することが考え
られる。図８はこの場合の構成例を示している。なお、
この場合において、液晶表示パネル５０には、図２に示
す偏光板４４、４６は不要となる。

【００５７】光源１６０から射出された光は、偏光分離
フィルタ１６２に入射され、ここで、所定方向の偏光が
分離され、分離された光が第１の偏光板１６４に入射さ
れる。この第１の偏光板１６４を所定の直線偏光のみが
通過し、反射型液晶表示パネル５０に入射する。

【００５８】プロジェクタでは、液晶表示パネル５０
は、ＲＧＢそれぞれ別に設けられ、並列配置されること
が多い。また、この場合、パネル５０に入射される光
は、光源光から分離された対応するＲ、Ｇ、Ｂのいずれ
かとなっている。そこで、このような場合に、本実施形
態では、各液晶表示パネル５０毎に担当するＲＧＢに応
じてその液晶駆動信号のオン表示電圧レベルＶRon、ＶG
on、ＶBonを設定する。また、必要に応じて、ガンマ補
正もそれぞれの特性に合わせて行う。なお、ＲＧＢ毎に
独立した液晶表示パネル５０を用いる場合には、ＲＧＢ
の特性を考慮し、各パネル５０のΔｎ・ｄを調整するこ
ともでき、より確実に液晶層の電圧−透過率特性の波長
依存性をキャンセルすることが可能となる。

【００５９】反射型の液晶表示パネル５０には、図５の
ような回路によって調整された液晶駆動信号が供給され
る。そして、該液晶駆動信号に基づいて液晶画素毎に液
晶層の複屈折を制御し、第１の偏光板１６４を通過した
直線偏光をその反射画素電極において反射することで射
出する。液晶表示パネル５０から射出され第２の偏光板
１６６を通過したＲＧＢそれぞれの光は、図示しない合
成光学系で合成されてカラーイメージとなり、プロジェ
クタレンズ１６８によりこのカラーイメージがスクリー
ン１７０に拡大投射される。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、Ｒ
ＧＢそれぞれについての液晶駆動信号をその透過率特性
に応じて調整することで、波長依存性の強い液晶表示装
置においても、色再現性よくカラー表示を行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る液晶表示パネルの平面構成
の一例を示す概念図である。

【図２】図１の液晶表示パネルのＡ−Ａ線に沿った概
略断面を示す図である。

【図３】本実施形態の液晶表示装置の全体構成を示す
ブロック図である。

【図４】本実施形態の液晶表示パネルにおける印加電
圧と透過率の波長依存性を示す図である。

【図５】図３のＲＧＢドライバ処理回路７０の概略構
成を示す図である。

【図６】図５のリミットレベル発生回路８４の構成を
示す図である。

【図７】図５の回路における信号波形を示す図であ
る。

【図８】プロジェクタの一構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０ＴＦＴ基板（第１基板）、１２ゲート電極、１
４ゲート絶縁膜、１６ソース電極、１８ドレイン
電極、２０多結晶シリコン薄膜、２０Ｓソース領
域、２０ＬＳ低濃度ソース領域、２０ＣＨチャネル
領域、２０Ｄドレイン領域、２０ＬＤ低濃度ドレイ
ン領域、２２層間絶縁膜、２３注入ストッパ、２４
平坦化層間絶縁膜（ＳＯＧ）、２６画素電極、２８
垂直配向膜、３０対向基板（第２基板）、３２共
通電極、３４配向制御窓、３６保護膜、３８カラー
フィルタ、４０液晶層、４２液晶分子、５０液晶
表示パネル、６０駆動回路、６２ビデオクロマ処理
回路、６４タイミングコントローラ、６６ＶＣＯ、
７０ＲＧＢドライバ処理回路、７８第１リミット回
路、８０第２リミット回路、８２マルチプレクサ、
８４リミットレベル発生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶駆動用の電極を備えた一対の基板間
に液晶が封入されてなり、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて液
晶を駆動し、Ｒ光成分、Ｇ光成分、Ｂ光成分の各透過率
を制御することでカラー表示を行う液晶表示装置におい
て、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に液晶に印加する駆動電圧をそれぞれ設定
することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶駆動用の電極を備えた一対の基板間
に液晶が封入されてなり、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて液
晶を駆動し、Ｒ光成分、Ｇ光成分、Ｂ光成分の各透過率
を制御することでカラー表示を行う電圧制御複屈折型の
液晶表示装置であって、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に液晶に印加する駆動電圧をそれぞれ設定
することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２のいずれかに記載
の液晶表示装置において、前記駆動電圧の範囲の上限をＲ、Ｇ、Ｂ毎に設定するこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか一つに記
載の液晶表示装置において、さらに、前記Ｒ光成分、Ｇ光成分、Ｂ光成分の各透過率
特性に応じて、前記Ｒ光用液晶駆動信号、Ｇ光用液晶駆
動信号、Ｂ光用液晶駆動信号に対し、それぞれ個別のガ
ンマ補正を施すことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか一つに記
載の液晶表示装置において、前記一対の基板の内の第１基板上の液晶駆動用の電極
は、マトリクス状に設けられた複数の画素電極であり、能動層に低温で形成された多結晶シリコン層を利用した
多結晶シリコン薄膜トランジスタが、対応する前記画素
電極に接続されるように形成されていることを特徴とす
る液晶表示装置。