WO2005057276A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2005057276A1
WO2005057276A1 PCT/JP2004/018269 JP2004018269W WO2005057276A1 WO 2005057276 A1 WO2005057276 A1 WO 2005057276A1 JP 2004018269 W JP2004018269 W JP 2004018269W WO 2005057276 A1 WO2005057276 A1 WO 2005057276A1
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green
red
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PCT/JP2004/018269
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Shigesumi Araki
Kazuhiro Nishiyama
Mitsutaka Okita
Daiichi Suzuki
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Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device using an OCB (Optically Compensated Birefringence) technique capable of realizing a wide viewing angle and high-speed response.
  • OCB Optically Compensated Birefringence
  • Liquid crystal display devices have been applied to various applications by taking advantage of their features of light weight, thinness, and low power consumption.
  • a twisted nematic (TN) type liquid crystal display device has a liquid crystal material having an optically positive refractive index anisotropy, which is arranged between substrates by a twist of approximately 90 °. The optical rotation of incident light is adjusted by controlling the twist arrangement.
  • this TN-type liquid crystal display device can be manufactured relatively easily, its view angle is narrow and its response speed is slow, so that it is not suitable for displaying moving images such as TV images.
  • an OCB type liquid crystal display device has been receiving attention as a device for improving a viewing angle and a response speed.
  • the OCB type liquid crystal display device has a bendable liquid crystal material sealed between the substrates.
  • the response speed is improved by one digit compared to the TN type liquid crystal display device, and the alignment state of the liquid crystal material is further improved.
  • the viewing angle is wide because it is optically self-compensated.
  • the liquid crystal molecules are aligned along the direction of the electric field (aligned in the direction normal to the substrate) by applying a high voltage, but the liquid crystal molecules near the substrate are in contact with the alignment film.
  • the light is not arranged in the normal direction due to the interaction, and the light is affected by the phase difference in a predetermined direction. For this reason, when observed from the normal direction of the substrate (the front direction of the display screen), the transmittance at the time of black display cannot be sufficiently reduced, and the contrast is lowered. So in the front direction, and further diagonally It is also known to combine an optically negative retardation plate with a hybrid arrangement as a technique for compensating the black display or the gradation characteristics sufficiently for observation from a direction (for example, see Patent Document 1). .
  • Patent Document 1 JP-A-10-197862
  • a color liquid crystal display device is a device that reflects or transmits incident light from a backlight or the like through natural light and high color rendering properties to display through each color filter layer. Select with the wavelength passband of the layer.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a high response speed and an excellent color balance.
  • the applied voltage of at least the blue pixel electrode of the liquid crystal display cell during black display is made different from the applied voltage of the other color pixel electrode. As a result, unnecessary light leaking from the blue filter layer is suppressed, and the color balance is adjusted.
  • the red, green, and blue lights of the spectral spectrum are the wavelength ranges that pass through each color filter layer.
  • red light is 580 nm or more
  • green light is 510-580 nm
  • blue light is 400-550 nm.
  • an array substrate in which pixel electrodes for red, green, and blue are arranged in a matrix on a display screen
  • a counter substrate in which a counter electrode is arranged to face the pixel electrode of the array substrate;
  • An alignment film formed on the pixel electrode and the counter electrode, respectively; a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate and arranged in a bend arrangement on the display screen;
  • a red, green, and blue filter layer is provided on one of the substrates, and the red filter layer is disposed corresponding to the red pixel electrode, and the green filter layer is disposed corresponding to the green pixel electrode.
  • a liquid crystal display cell comprising: a filter disposed so that the blue filter layer is disposed so as to correspond to the blue pixel electrode;
  • the liquid crystal display cell and the phase difference plate are interposed between the liquid crystal display cell and the phase difference plate.
  • the voltage applying means be different from the red and green pixel electrodes at least in the blue pixel electrode.
  • the total retardation value of the liquid crystal layer of the liquid crystal cell and the phase difference plate at the time of black display on the display screen is zero at the positions of the red, green, and blue pixel electrodes, respectively. It is preferable that a different maximum voltage be applied to each of the red, green, and blue pixel electrodes.
  • the total retardation value of the blue pixels becomes zero at a light wavelength shorter than 450 nm.
  • the maximum applied voltage of the blue pixel electrode is higher than the maximum voltage at which the summed retardation value becomes zero.
  • an array substrate in which red, green, and blue pixel electrodes are arranged in a matrix on a display screen
  • a liquid crystal display cell comprising: a filter arranged so that the green filter layer is arranged corresponding to the pixel electrode for green; and the blue filter layer is arranged so as to correspond to the pixel electrode for blue.
  • the liquid crystal display cell and the phase difference plate are interposed between the liquid crystal display cell and the phase difference plate.
  • the polarizing plate It is arranged on one side of the polarizing plate, has an emission peak in a light wavelength range suitable for the red, green, and blue filter layers, and has a long wavelength side and a short wavelength side with respect to 450 nm in a blue wavelength range. And a backlight light source having an emission peak.
  • the total retardation value of the blue pixel is zero at a light wavelength shorter than 450 nm! /.
  • the maximum applied voltage of the blue pixel electrode is higher than the maximum voltage at which the combined retardation value becomes zero.
  • the same effect can be obtained even when the maximum voltage of the blue pixel electrode is set to a voltage at which the Z value in the XYZ tristimulus values is minimized.
  • the present invention can suppress, for example, a blue tint of a display image in black display of a display screen in an OCB mode liquid crystal display.
  • a liquid crystal display cell and a retardation plate are combined, and the sum of these retardation values is varied to control the phase of transmitted light.
  • liquid crystal If the retardation value of the display cell is Re,
  • ne is the extraordinary light refractive index
  • d is the thickness of the liquid crystal layer.
  • the OCB liquid crystal layer using P-type liquid crystal with positive dielectric anisotropy has a positive retardation value, and the retarder combined with this has a negative retardation value.
  • the light transmittance (T) when the liquid crystal display panel is composed of the liquid crystal display cell 11, the phase difference plate 20, and the pair of polarizing plates 22 arranged in a cross-col is expressed as follows. You.
  • Ret is the sum of the retardation values of the liquid crystal layer and the retarder, V is the voltage applied to the liquid crystal layer, and ⁇ is the light wavelength.
  • FIG. 13 shows an example of And ⁇ ⁇ with respect to the wavelength ⁇ in the liquid crystal layer used in the OCB mode display. The shorter the wavelength, the higher the value, and it is difficult to control even if a retarder with similar tendency is combined.
  • FIG. 14 shows that in the liquid crystal display panel using the above-described cell of the liquid crystal layer having a uniform thickness, the red, green, and blue luminances in black display are normalized by the blue light luminance in the front direction of the display screen.
  • the blue luminance ratio is far from the red and green luminance ratios, and it can be seen that light leakage due to short-wavelength light dispersion is likely to increase even in oblique visual fields.
  • Fig. 15 is a u 'v' chromaticity diagram, where point A (0.195, 0.452) is the front in white display and point B (0.195, 0.452).
  • FIG. 12 shows the spectral radiance characteristics of a typical cold-cathode fluorescent lamp used as a backlight light source, which has emission peaks in red, green, and blue regions, respectively, and filters the liquid crystal display cell.
  • the red filter characteristic CR, the green filter characteristic CG, and the blue filter characteristic CB have transmittances including each emission peak. Further, assuming that 450 nm is the center of the blue light spectrum, the emission peaks are at 490 nm on the long wavelength side and 435 nm on the short wavelength side based on this.
  • the transmittance (T) of a liquid crystal display panel including a retardation plate and a polarizing plate is minimized at one point at a certain wavelength.
  • the transmittance increases.
  • the present invention takes advantage of the fact that the retardation value (Re) of the liquid crystal layer changes in accordance with the applied voltage in the OCB mode as shown in equation (2), and the voltage applied to each of the red, green, and blue pixel electrodes is The difference is set so that the transmittance becomes minimum at a specific wavelength in the spectral region of each color.
  • FIG. 16 shows u′v when the applied voltage of the blue pixel electrode is changed so that Ret in the blue light region becomes zero at a short wavelength of 450 nm or less during black display in the front direction of the display screen.
  • the chromaticity diagram (CIE 1976UCS chromaticity diagram) is shown.
  • the light source color is point A (0.208, 0.456), and the chromaticity B at the time of black display changes depending on the voltage.
  • the applied voltage is 3V-5V as an example, and the force that reduces the voltage to VI (4.28V), V2 (4.15V), V3 (4.03V), and V4 (3.88V), v, there is a chromaticity point Bmax point (0. 188, 0.415) (V3) with the maximum value. Since the chromaticity Bmax is close to the point A, the color balance when displaying black is excellent.
  • FIG. 17 shows the spectral characteristics in the blue region using the above voltage values VI-V4 as parameters.
  • V3 the transmittance of 450nm or less among the bimodal emission peaks of the backlight source is most suppressed, thereby achieving a balanced chromaticity at the time of black display.
  • FIG. 16 shows the chromaticity at the time of black display in front of the display screen.
  • FIG. 18 shows changes in the Y and Z values (normalized values) and the V ′ chromaticity values of the XYZ tristimulus values with respect to the pixel voltage for blue.
  • the V chromaticity becomes maximum with respect to the voltage value V3.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the OCB mode liquid crystal display device of the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 1 has a display screen with an aspect ratio of 16: 9 and a diagonal of 22 type, a light transmission type active matrix type liquid crystal display panel 100, and a plurality of tubular light sources 310 (FIG. 1). 1) arranged side by side and arranged on the back of the liquid crystal display panel, and a scanning line drive circuit Ydrl, Ydr2 built in the liquid crystal display panel 100 and supplying a scanning signal Vg to a scanning line Yj. (See Fig. 4), a signal line drive circuit 500 composed of a TCP (Tape Carrier Package) that supplies the signal voltage Vsig to the signal line Xi (see Fig. 4), and a counter electrode Ecom (see Fig.
  • TCP Transmission Carrier Package
  • the liquid crystal display panel 100 includes a common electrode driving circuit 700 for supplying the electrode voltage Vcom, a scanning line driving circuit Ydrl, Ydr2, a signal line driving circuit 500, and a control circuit 900 for controlling the common electrode driving circuit 700.
  • 300 and picture frame bezel 1000 (see Figure 1) It is configured to be sandwiched between.
  • the liquid crystal display panel 100 includes a liquid crystal display cell 110, a front hybrid retarder 200a, a front biaxial retarder 210a, a front polarizer 220a, a rear hybrid retarder 200b, and a rear hybrid retarder 200b. It comprises a biaxial retardation plate 210b and a rear polarizing plate 220b.
  • the front hybrid retarder 200a, the front biaxial retarder 210a, and the front polarizer 220a are integrally formed, and similarly, the rear hybrid retarder 200b, the rear biaxial retarder 210b, and the rear polarizer are similarly configured.
  • 220b is also integrally formed and attached to the main surface of the liquid crystal display cell 110, respectively.
  • the liquid crystal display cell 110 includes an array substrate 120 in which display pixel electrodes Dpix, that is, a red pixel electrode dpixR, a green pixel electrode dpixG, and a blue pixel electrode dpixB, are arranged in a matrix.
  • the liquid crystal layer 140 sandwiched between these alignment films also forms a force.
  • the light-shielding film BM, the red filter layer CF (R), the green filter layer CF (G), and the blue filter layer CF (B) are regularly arranged on the main surface of the counter substrate 130.
  • the display pixel electrode Dpix is an electrode that forms one pixel in a trio using the pixel electrode redxR for red, the pixel electrode dpixG for green, and the pixel electrode dpixB for blue for each subpixel, and is provided on the array substrate.
  • the array substrate 120 will be described with reference to FIGS.
  • the array substrate 120 is composed of a transparent glass substrate GLS1 and a signal line Xi composed of a plurality of aluminum (A1) and a scanning line Yj composed of a plurality of molybdenum-tungsten alloy (MoW). They are arranged in a matrix through an interlayer insulating film INS2 made of a silicon (Si02) film. In addition, an auxiliary capacitance line Cj formed in the same step as the scanning line Yj is arranged in parallel with the scanning line Yj.
  • a transparent electrode is formed as a transparent electrode through a passivation film INS3 on a top-gate thin film transistor TFT with a polycrystalline silicon (p-Si) film as the active layer. ) Is disposed.
  • this TFT has a double gate structure to reduce off-leak current, and has a P-type source'drain region p-Si (s), p-Si (d), and a channel region p-Si (cl ), p-Si (c2), channel region P-Si (cl), connection region p-Si (i) arranged between p-Si (c2) in p-Si film, drain region p -Si (d) is connected to the signal line Xi via the contact hole CH1, and the source region p-Si (s) is routed by the source wiring EXT composed of A1 via the contact hole CH2 and via the contact hole CH3. Connected to the display pixel electrode Dpix.
  • a gate insulating film INS1 made of TEOS is arranged on the p-Si film, and a scanning line Yj An extended first gate electrode Gl is arranged, and a part of the scanning line Yj is wired as a second gate electrode G2. Then, the first gate electrode G1 corresponds to the first channel region p-Si (cl), and the second gate electrode G2 corresponds to the second channel region P-Si (c2).
  • the source region P-Si (s) of the TFT includes a source region extension P-Si (se) (FIG. 6), and extends from the auxiliary capacitance line Cj and is formed in the same process as the auxiliary capacitance line Cj. It is electrically connected via a contact hole CH4 to a second auxiliary capacitance electrode EC2, which is disposed on the first auxiliary capacitance electrode EC1 made of and via an interlayer insulating film INS2.
  • the second auxiliary capacitance electrode EC2 is composed of A1 formed in the same step as the signal line Xi.
  • a pixel electrode Tpix for phase transition formed in the same process as the pixel electrode Dpix for display is disposed on the second auxiliary capacitance electrode EC2 via the passivation film INS3, and the pixel electrode Tpix for phase transition is provided in the contact hole CH5. And is electrically connected to the second storage capacitor electrode EC2 via.
  • a storage capacitor Cs (FIG. 4) is formed between the first storage capacitor electrode EC1 and the second storage capacitor electrode EC2, and the pixel electrode Tpix for phase transition is disposed on the storage capacitor Cs. Therefore, it is possible to effectively secure a large storage capacitor Cs without impairing the aperture ratio.
  • the display pixel electrode Dpix and the phase transition pixel electrode Tpix are arranged so as to straddle the scanning line Yj, and the source region p-Si (s) of the TFT has an independent source region extension p. -Si (se), even if the storage capacitor Cs is short-circuited, the source region extension P-Si (se) can be electrically disconnected by means such as laser irradiation. The relief is easy.
  • the display pixel electrode Dpix and the phase transition pixel electrode Tpix of the next horizontal line adjacent on the auxiliary capacitance line Cj are formed in a comb-like shape whose opposing edges are aligned with each other. This is because by applying a twisted lateral electric field between the display pixel electrode Dpix and the phase transition pixel electrode Tpix, it is possible to uniformly form bend nuclei, and from the initial spray arrangement state. It is possible to uniformly lead to a bend arrangement state.
  • This comb tooth pitch for example, less than 50 m, preferably 20-30 m, makes it possible to lead to a uniform arrangement at low voltage.
  • both ends of the scanning line Yj are respectively located on the glass substrate GLS1. It is electrically connected to a physically configured scanning line driving circuit Ydrl, Ydr2. Then, the vertical scanning clock signal YCK and the vertical start signal YST are input to the scanning line driving circuits Ydrl and Ydr2, respectively.
  • Each of the storage capacitance lines Cj is connected to the connection wiring Ccs at both ends, and the storage capacitance voltage Vcs is input through the connection wiring Ccs.
  • the selection switch SEL1 connected to one of the odd signal line pairs and the selection switch SEL4 connected to one of the even signal line pairs are connected to the first signal input line xk + 1.
  • the selection switch SEL3 selected by the selection signal Vsell and connected to the other of the odd signal line pairs and the selection switch SEL2 connected to the other of the even signal line pairs are S-lined so as to be selected by the second selection signal Vsel2. ing.
  • the display pixel electrode Dpix corresponding to the signal line XI has a positive polarity (+) with respect to the counter electrode voltage Vcom.
  • the signal voltage Vsig4 is written to the display pixel electrode Dpix corresponding to the signal line X4 with the signal voltage Vsig4 having a negative polarity (one) with respect to the counter electrode voltage Vcom.
  • the display pixel electrode Dpix corresponding to the signal line X2 has a negative (1-) signal voltage Vsig2 with respect to the counter electrode voltage Vcom, and the display pixel electrode corresponding to the signal line X3.
  • a positive (+) signal voltage Vsig3 with respect to the common electrode voltage Vcom is written to Dpix. Further, as shown in FIG. 8 (b), in the first half of one horizontal scanning period (1H) of the next frame, the display pixel electrode Dpix corresponding to the signal line XI has a negative polarity (one polarity) with respect to the opposite electrode voltage Vcom. ) Is written to the display pixel electrode Dpix corresponding to the signal line X4 with the positive (+) signal voltage Vsig4 with respect to the counter electrode voltage Vcom.
  • the display pixel electrode Dpix corresponding to the signal line X2 has a positive (+) signal voltage Vsig2 with respect to the common electrode voltage Vcom, and the display pixel electrode corresponding to the signal line X3.
  • a signal voltage Vsig3 having a negative polarity (one) with respect to the counter electrode voltage Vcom is written to the electrode Dpix.
  • connection pitch limit accompanying high definition can be widened, and high definition of, for example, 80 m or less can be achieved.
  • the signal voltage Vsig input from a certain signal input line is serially distributed to every other two signal lines Xi and Xi + 2 within one horizontal scanning period (1H).
  • a red signal, a green signal, and a blue signal are input to the signal input line xk.
  • red signal Vsigl (R), Vsig4 (R), green signal Vsig2 (G), blue signal Vsig3 (B), signal lines XI and X4 are for red (R), and signal line X2 is green ( G) and signal line X3 is for blue (B).
  • the signal voltage at the time of black display is selected to be the maximum voltage (ON voltage), and the signal drive circuit 500 applies a signal in a predetermined range applied between the counter electrode and each color pixel electrode. Output voltage. The gradation is controlled by each applied voltage value. In addition, the output is performed so that the maximum voltage value differs for each color.
  • the maximum red signal voltage is 4.70V
  • the maximum green signal voltage is 4.47V
  • the maximum blue signal voltage is 4.03V.
  • the maximum voltage at the time of black display of the green signal is variable and the light wavelength at which the total retardation value Ret of the liquid crystal display cell and the phase difference plate is zero is selected to be shorter than 450 nm, u'v in the front direction of the display screen is selected. Adjust so that the 'v' value of the chromaticity diagram becomes the maximum value.
  • the counter substrate 130 is a matrix-type light-shielding film BM that blocks unwanted leakage light on a glass substrate GLS2, and a filter CF for color display.
  • a transparent counter electrode Ecom composed of filter layers CF (R), CF (G), CF (B), and ITO provided for the pixel electrodes dpixR, dpixG, and dpixB for each of red R, green G, and blue B It is provided and configured. Note that CF (R), CF (G), and CF (B) are sequentially arranged adjacently.
  • an oily column spacer is arranged on the counter electrode Ecom, so that one pixel is regularly arranged for a plurality of pixels so as to maintain a gap with the array substrate 110.
  • Are located in The position corresponding to the space on the array substrate is the wide area Xa on the signal line shown in FIG.
  • the alignment films 151 and 153 disposed on the main surfaces of each array and the opposing substrates 120 and 130 have the rubbing directions Ra and Rb (see FIGS. 9 and 10) directed downward on the screen of the substrates 120 and 130. Rubbing treatment is performed so as to be substantially parallel to each other and in the same direction.
  • the pretilt angle ( ⁇ ) is set to approximately 10 °.
  • a liquid crystal layer 140 is sandwiched between the two substrates 120 and 130.
  • As the liquid crystal layer 140 a P-type nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy with a liquid crystal molecule in a bend arrangement when a predetermined voltage is applied to the display pixel electrode Dpix and the counter electrode Ecom is used.
  • a nucleus is formed by giving a torsional potential difference, and phase transition is performed around this nucleus.
  • phase transition is performed around this nucleus.
  • the absorption axes Aa and Ab of the pair of polarizing plates 220a and 220b are connected to each other so that a black display is obtained when the ON voltage Von (maximum voltage) is applied.
  • the array should be orthogonal and shifted from the rubbing directions Ra and Rb by ⁇ 4.
  • the front hybrid retarder 200a and the rear hybrid plate 200b which are attached between the outer surfaces of the array substrate 120 and the counter substrate 130 and the polarizers 220a and 220b, are connected to the on-voltage (black display).
  • the hybrid retardation plate 200a, discotic liquid crystal constituting the 200b is refractive Oriritsu nx and ny Hitoshi Toga signaling refractive index of the optical axis direction nz are n X, a small optical negative material der than ny As shown in FIGS.
  • the molecular optical axis Dopt is tilted in a direction opposite to the tilt direction of the optical axis of the liquid crystal molecules 140a of the liquid crystal layer 140, and the tilt angle gradually changes in the film thickness direction.
  • the retardation values RD are each comprised of -40 nm! Therefore, since the retardation RLCon of the liquid crystal layer 140 at the time of black display is 80 nm, the phase difference at the time of black display is canceled out, thereby preventing unwanted light leakage.
  • biaxial retardation plates 210a and 210b are arranged between the hybrid retardation plates 200a and 200b and the polarizing plates 220a and 220b, respectively.
  • the biaxial retardation plates 210a and 210b prevent light leakage due to the optical rotation of the liquid crystal layer 140 in an oblique direction, and are retarded by the absorption axes Aa and Ab of the polarization plates 220a and 220b, respectively. Ad matches. Therefore, the phase difference from the front direction can be made substantially zero by the combination with the polarizing plates 220a and 220b, and only the chromatic dispersion in the oblique direction can be selectively improved practically.
  • the backlight light source 300 arranged facing the rear polarizing plate 220b will be described with reference to FIG.
  • the knock light source 300 includes a plurality of tubular light sources 310 arranged side by side as shown in the figure, and efficiently emits the light from the tubular light sources 310 to the front and collects the tubular light sources 310. It comprises a reflector 320 made of resin to be housed, and an optical sheet disposed between the polarizing plate 220b (see FIG. 3) and the tubular light source 310.
  • the optical sheet is, for example, a 3M company in which a plurality of prism arrays for emitting light source light emitted from the tubular light source 310 are arranged. It consists of prism sheets 350 and 360 such as BEFIII.
  • the tubular light source 310 is constituted by a high color rendering lamp represented by a three-wavelength cold cathode fluorescent tube, has an emission spectrum as shown by a curve A in Fig. 12 as an example, and has a peak at 610 nm. It has a red light region with peaks, a green light region with a peak at 540 nm, and a blue light region with peaks at 490 nm and 435 nm.
  • the emission phosphors excited by 147 nm ultraviolet rays are Y203: Eu phosphor for red, LaP04: Ce, Tb phosphor for green, and BAM phosphor for blue. Although other phosphors are often used, there is not much difference in the emission spectrum for obtaining high color rendering.
  • Each of the color filter layers CF (R), CF (G), and CF (B) of the liquid crystal display cell has a pass characteristic C that shares these light wavelengths, and the red filter layer CF (R) is like CR
  • the green filter layer CF (G) has a transmission characteristic of 580-510 nm like CG and the blue filter layer CF (B) has a transmission characteristic of 550-400 nm like CB.
  • the incident light emitted from the front two-axis phase difference plate 210a Becomes elliptically polarized light and reaches the front polarizer 220a, where light is emitted according to the polarization state.
  • a gray scale display can be performed.
  • the maximum voltage of the red pixel electrode is raised or lowered as compared with the others. If the screen has a green tint, the maximum voltage of the pixel electrode for green is controlled by, for example, raising the maximum voltage of the pixel electrode of another color. It can be set to be different from the maximum voltage.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view of a liquid crystal display cell of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a partially enlarged schematic cross-sectional view of the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a schematic equivalent circuit diagram of the liquid crystal display cell of Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a partial schematic front view of the array substrate of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a partial schematic front view of the array substrate of the first embodiment.
  • FIG. 7 (a) is a partial schematic cross-sectional view of the array substrate taken along line BB in FIG. 6, and (b) is a partial schematic cross-sectional view of the array substrate taken along line CC.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining a display state according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 11 is a schematic sectional view of a backlight according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a curve diagram showing spectral radiance characteristics of a backlight lamp and spectral transmittances of red, green, and blue filter layers.
  • FIG. 13 is a diagram showing an AndZ ⁇ characteristic curve with respect to the wavelength of the liquid crystal layer for explaining the present invention.
  • FIG. 14 is a curve diagram showing each color brightness ratio with respect to a display screen front and oblique viewing directions for explaining the present invention.
  • FIG. 15 is a uV chromaticity diagram for explaining the present invention.
  • FIG. 16 is a u'v 'chromaticity diagram when the maximum voltage value of a blue pixel electrode during black display is changed for explaining the present invention.
  • FIG. 17 is a curve diagram showing spectral luminance characteristics in a blue region for explaining the present invention.
  • FIG. 18 is a curve diagram showing normalized values of ⁇ ⁇ and Z luminance and v ′ chromaticity value with respect to a blue pixel voltage for explaining the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a general OCB mode liquid crystal display cell.
  • dpixR pixel electrode for red

Landscapes

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Description

技術分野
[0001] この発明は、液晶表示装置に係り、広視野角と高速応答の実現が可能な OCB ( Optically Compensated Birefringence)技術を用いた液晶表示装置に関する。
背景技術
[0002] 液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力の特徴を生かして、各種用途に適用さ 明
れている。
田
[0003] 現在、巿場で広く利用されて 、るッイステッド'ネマチック (TN)型液晶表示装置は 、光学的に正の屈折率異方性を有する液晶材料が、基板間に略 90° 捩れ配列され て構成され、その捩れ配列の制御により入射光の旋光性を調節している。この TN型 液晶表示装置は、比較的、容易に製造できるものの、その視野角は狭ぐまた応答 速度が遅いため、特に TV画像等の動画表示には不向きであった。
[0004] 一方、視野角及び応答速度を改善するものとして OCB型液晶表示装置が注目さ れている。 OCB型液晶表示装置は、基板間にベンド配列が可能な液晶材料が封入 されてなるもので、 TN型液晶表示装置に比して応答速度は一桁改善され、更に液 晶材料の配列状態力 光学的に自己補償されるため視野角が広いと言う利点がある 。そして、このような OCB型液晶表示装置を用いて画像表示を行う場合、複屈折性を 制御し偏光板との組合せによって、例えば高電圧印加状態で光を遮断 (黒表示)し、 低電圧印加状態で光を透過（白表示）させることが考えられる。この場合、例えば一 軸性の位相差板を組み合せることで、黒表示時の液晶層の位相差を補償し、透過率 を十分に低減させることが知られて 、る。
[0005] し力しながら、黒表示状態では、液晶分子は高電圧印加により電界方向に沿って 配列 (基板に対して法線方向に配列)するが、基板近傍の液晶分子は配向膜との相 互作用で法線方向に配列されず、光は所定方向に位相差の影響を受ける。このため 、基板法線方向 (表示画面の正面方向)から観察した場合、黒表示時の透過率を十 分に低減させることができず、コントラストの低下を招く。そこで正面方向、さらに斜め 方向からの観察に対しても十分に黒表示、あるいは階調特性を補償する手法として、 ハイブリッド配列した光学負の位相差板を組み合せることも知られて ヽる（例えば特 許文献 1参照)。
特許文献 1：特開平 10-197862号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] ところで、カラー液晶表示装置は自然光ゃ演色性の高!、バックライト等の入射光を 反射または透過させて各色フィルタ層を通して表示するものであり、全光波長領域に わたる光を各フィルタ層の波長通過帯域で選択して 、る。
[0007] TN型液晶表示装置では表示に旋光性を用いるため、基板間で光が内部反射して も表示に与える影響はほとんどない。しかし、 OCB液晶表示装置にあっては、内部 反射の回数によって液晶層を通過する入射光が受けるリタデーシヨンと位相差板のリ タデーシヨンとがずれ、これにより色味のバランスが崩れるという問題が生じる。更に、 内部反射する反射光も波長分散を持っため、色味のバランスの崩れはより一層大き くなつてしまう。とくに短波長である青色光は波長分散の影響が大きぐ黒表示時に 画像が青味を帯びるおそれがある。
[0008] この発明は、高い応答速度と共に、色味のバランスに優れた液晶表示装置を提供 することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明は、液晶表示セルの少なくとも青用画素電極の黒表示時の印加電圧を他色 用画素電極の印加電圧と異ならしめる。これによりとくに青フィルタ層カゝら漏れる不要 な光を抑制し色バランスを調節する。
[0010] ここに分光スペクトルの赤、緑、青色光は各色フィルタ層を透過する波長範囲であり 、例えば赤色光は 580nm以上、緑色光は 510-580nm、青色光は 400-550nmである
[0011] 本発明の第 1によれば、各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列 したアレイ基板と；
前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と； 前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と； 前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持され前記表示画面のベンド配列され る液晶層と；
前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層 は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電 極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置さ れたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された位相差板と、
前記液晶表示セルおよび前記位相差板を挟んで配置され互！、にクロス-コルに配 置された一対の偏光板と、
前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の諧調を得る所 定範囲の電圧であって、前記表示画面の黒表示時に各最大電圧となる電圧を印加 し、 V、ずれかの一色の画素電極の最大電圧を他の画素電極の最大電圧と異ならせ る電圧印加手段を有する。
この電圧印加手段は、少なくとも青画素電極において前記赤、緑用画素電極と異 なるようにすることが好まし 、。
[0012] さらに前記表示画面の黒表示時に前記液晶セルの液晶層と前記位相差板の合算 リタデーシヨン値が前記各赤、緑、青用各画素電極の位置においてそれぞれ零にな るように、前記赤、緑、青用画素電極ごとに異なる最大電圧が印加されることが好まし い。
[0013] さらに前記青画素における合算リタデーシヨン値が光波長 450nmより短波長におい て零になることが好ましい。
[0014] さらに青用画素電極の最大印加電圧を前記合算リタデーシヨン値が零になる最大 電圧よりも高くすることが好ま 、。
[0015] 本発明の第 2によれば、各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列 したアレイ基板と；
前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と； 前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と； 前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と； 前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層 は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電 極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置さ れたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された位相差板と、
前記液晶表示セルおよび前記位相差板を挟んで配置され互！、にクロス-コルに配 置された一対の偏光板と、
前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の黒表示時に 最大電圧を印加し、前記最大電圧が前記赤、緑、青用画素電極ごとに異なるようにし た電圧印加手段と、
前記偏光板の一方側に配置され、前記赤、緑、青色フィルタ層に適合する光波長 範囲にそれぞれ発光ピークをもち、青波長範囲には 450nmを基準にしてその長波 長側と短波長側に発光ピークをもつバックライト光源とを具備することを特徴とする液 晶表示装置にある。
[0016] このような液晶表示装置においても、前記青画素における合算リタデーシヨン値が 光波長 450nmより短波長にお!、て零になることが好まし！/、。
さらに青用画素電極の最大印加電圧を前記合算リタデーシヨン値が零になる最大 電圧よりも高くすることが好ま 、。
また、前記青用画素電極の最大電圧が u'v色度図において v'値が最大となる電 圧に設定することで同様の効果が得られる。
さらに前記青用画素電極の最大電圧が XYZ三刺激値における Z値が最小となる電 圧に設定されても同様の効果が得られる。
発明の効果
[0017] 本発明は OCBモード液晶表示における、表示画面の黒表示時の表示画像の例え ば青味を抑制することができる。
[0018] 本発明に係る OCBモード表示は、液晶表示セルと位相差板を組合わせ、これらの リタデーシヨン値の合算を可変して、透過する光の位相を制御するものである。液晶 表示セルのリタデーション値を Reとすると、
Re=(ne— no)d= Δ η· ά· · · (1)
で表される。
[0019] ここに noは液晶層の常光屈折率、 neは異常光屈折率、 dは液晶層の厚みである。
正の誘電異方性をもつ P型液晶を使用する OCB液晶層は正のリタデーシヨン値をも ち、これと組合わせる位相差板は負のリタデーシヨン値をもつ。
[0020] 図 19のように、液晶表示セル 11、位相差板 20、クロス-コルに配置した一対の偏光 板 22で液晶表示パネルを構成した場合の光透過率 (T)が下記で表される。
[0021] (T)∞sin2(Ret(V、 λ )/ λ ) - " {2)
Retは液晶層と位相差板のリタデーシヨン値の合算値、 Vは液晶層印加電圧、 λは 光波長である。
[0022] ところで図 13は OCBモード表示で使用される液晶層における波長 λに対する A nd Ζ λの一例を示したものである。短波長ほど、値が増加しており、同様の傾向の位相 差板を組合わせても制御が難しぐ短波長光の光分散による光漏れが増加しやすい
[0023] さらに図 14は上記した均一厚の液晶層のセルを用いた液晶表示パネルにおいて 黒表示時の赤、緑、青各色輝度を表示画面正面方向の青色光輝度で規格化し、正 面方向から左右方向に傾 、た視野角 (deg)における輝度比を表して 、る。左右方向と くに右 60° において、青輝度比が赤、緑輝度比に対してかい離しており、斜め視野 にお 、ても短波長の光分散による光漏れが増加しやす 、ことがわかる。
[0024] 図 15は u' v'色度図において、 A点（0. 195, 0.452)は白表示時の正面、 B点 (0.
194, 0. 358)は黒表示時正面、 C点 (0. 173、 0. 314)は黒表示時の右 60° を示し ており、黒表示の色度 B点が白表示の色度 A点と大きく乖離していることがわかる。さ らに右 60° の視野角でも白表示の色度 A点から大きく青側にずれていることを示し ている。
[0025] したがって図 15で、黒表示において白表示と同等の色度を確保するには黒表示の 色度 B点を白表示の色度 A点の近傍に移動させる必要がある。さらに右 60° におい ても正面方向と同等の色度を確保するには、右 60° の C点を A点近傍に移動させる 必要がある。
[0026] 図 12はバックライト光源に使用される代表的な冷陰極蛍光ランプの分光放射輝度 特性であり、赤、緑、青色領域のそれぞれに発光ピークを有して、液晶表示セルのフ ィルタの赤フィルタ特性 CR、緑フィルタ特性 CG、青フィルタ特性 CBが各発光ピーク を包含する透過率を有して 、る。さらに青色光のスペクトルは 450nmを青色の中心 とすると、これを基準にして長波長側の 490nm、短波長側の 435nmに発光ピークが める。
[0027] 上記式 (2)に示すように、位相差板、偏光板を含む液晶表示パネルの透過率 (T)は 或る波長の一点で最小となるため、この一点力 波長がずれるにしたがって透過率 が増加する。本発明は式 (2)に示すように OCBモードにおいて液晶層のリタデーショ ン値 (Re)が印加電圧によって変化することを利用して、赤、緑、青用の各画素電極に 印加する電圧を異ならせそれぞれの色の分光領域の特定波長において透過率が最 小値となる様に設定する。
[0028] しかし、さらに青色光領域では分光スペクトル幅が広くある特定の波長で最小透過 率を得ても、離れた波長の透過率は増加する。
[0029] 図 16は、表示画面正面方向の黒表示時の、青色光領域の Retを 450nm以下の短 波長で零になるように青用画素電極の印加電圧を変化させたときの u'v'色度図 (CIE 1976UCS色度図)を示している。
[0030] 光源色は A点（0. 208, 0.456)で、これに対して黒表示時の色度 Bが電圧によつ て変化する様子が示される。印加電圧は一例として 3V— 5Vであり、電圧を VI (4. 2 8V)、V2 (4. 15V)、V3 (4. 03V)、V4 (3. 88V)と低減するにした力 Sい、 v，値が最 大となる色度点 Bmax点（0. 188, 0. 415) (V3)が存在することがわかる。その色度 Bmaxが A点に近くなるため黒表示時の色バランスが優れている。
[0031] 図 17は上記電圧値 VI— V4をパラメータとした青色領域のスペクトル特性を示して V、る。 V3でバックライト光源の双峰発光ピークのうち 450nm以下の透過率が最も抑 制されており、これによつてバランスのとれた黒表示時の色度を実現している。なお、 図 16は表示画面正面における黒表示時の色度を示している力 斜め視野にも同様 の効果がある。 図 18は青用画素電圧に対する XYZ三刺激値のうち Yと Zの値 (規格化値）と V '色 度値の変化を示している。ここで上記電圧値 V3に対して、 V色度は最大となる。ここ で、 Yの値が最小となる電圧は v'色度の最大値とは異なる電圧となっているのに対し 、 Zの値が最小となる電圧は、 v'色度の最大値となる電圧 V3とほぼ等しい。したがつ て、 Zの値が最小となる電圧に青用画電極の最大電圧を設定すれば、 V色度が最大 となる電圧に青用画素電極の最大電圧を設定した場合とほぼ等しい効果が得られる 発明を実施するための最良の形態
[0032] 以下、本発明の一実施形態の液晶表示装置について、図面を参照して説明する。
[0033] (実施形態 1)
図 1は、本実施形態の OCBモード方式による液晶表示装置の概略構成図である。
[0034] この液晶表示装置 1は、表示画面がアスペクト比 16 : 9、対角 22型であって、光透過 型のアクティブマトリクスタイプの液晶表示パネル 100と、複数本の管状光源 310 (図 1 1参照）が並置配列されて構成され液晶表示パネル背面に配置されるバックライト光 源 300と、液晶表示パネル 100内に内蔵され走査線 Yjに走査信号 Vgを供給する走査 線駆動回路 Ydrl, Ydr2 (図 4参照）と、信号線 Xi (図 4参照）に信号電圧 Vsigを供給す る TCP (Tape Carrier Package)から構成される信号線駆動回路 500と、対向電極 Ecom (図 2参照）に対向電極電圧 Vcomを供給する対向電極駆動回路 700と、走査線 駆動回路 Ydrl, Ydr2、信号線駆動回路 500及び対向電極駆動回路 700を制御すると 制御回路 900とを備え、液晶表示パネル 100がバックライト光源 300と額縁状のべゼル 1000 (図 1参照）とに挟持されて構成されている。
[0035] 液晶表示パネル 100は、図 3に示すように、液晶表示セル 110と、前面ハイブリッド位 相差板 200a、前面 2軸位相差板 210a、前面偏光板 220a、後面ハイブリッド位相差板 200b,後面 2軸位相差板 210b、後面偏光板 220bから構成されている。尚、前面ハイ ブリツド位相差板 200a、前面 2軸位相差板 210a及び前面偏光板 220aは一体的に構 成され、同様に後面ハイブリッド位相差板 200b、後面 2軸位相差板 210b及び後面偏 光板 220bも一体的に構成され、液晶表示セル 110の主表面にそれぞれ貼り付けられ ている。 <液晶表示セルの構成 >
図 2に示すように、液晶表示セル 110は、表示用画素電極 Dpixすなわち赤用画素電 極 dpixR、緑用画素電極 dpixG、青用画素電極 dpixBをマトリクス状に配置したアレイ 基板 120、このアレイ基板の表示用画素電極 Dpixに対向電極 Ecomを対向させて配置 した対向基板 130、およびアレイ基板 120と対向基板 130との間にそれぞれの電極 Dpix, Ecom上に被着された配向膜 151、 153、これらの配向膜を介して挟持された液 晶層 140と力も構成されて 、る。
[0036] 対向基板 130の主面に遮光膜 BMと赤色フィルタ層 CF(R)、緑色フィルタ層 CF(G)、 青色フィルタ層 CF(B)が規則的に配列されている。表示用画素電極 Dpixは赤用画素 電極 dpixR、緑用が素電極 dpixG、青用が素電極 dpixBを各副画素とするトリオで 1画 素を形成する電極で、アレイ基板上に設けられる。
[0037] くアレイ基板の構成 >
アレイ基板 120について、図 4一 7を参照して説明する。
アレイ基板 120は、透明なガラス基板 GLS1上に、複数本のアルミニウム (A1)から構 成される信号線 Xiと複数本のモリブデン .タングステン合金 (MoW)から構成される走 查線 Yjとが酸ィ匕シリコン (Si02)膜からなる層間絶縁膜 INS2を介してマトリクス状に配 置されている。また、走査線 Yjと並行して走査線 Yjと同一工程で作成される補助容量 線 Cjが配置されている。
信号線 Xiと走査線 Yjとの交点近傍には、多結晶シリコン (p-Si)膜を活性層としたトツ プゲート構造の薄膜トランジスタ TFT上にパッシベーシヨン膜 INS3を介して透明電極 として ITO (Indium Tin Oxide)からなる表示用画素電極 Dpixが配置されている。より 詳しくは、この TFTは、オフリーク電流を低減するためにダブルゲート構造に構成され 、 P型のソース'ドレイン領域 p- Si(s), p- Si(d)、チャネル領域 p- Si(cl), p- Si(c2)、チヤネ ル領域 P-Si(cl), p-Si(c2)間に配置される接続領域 p-Si(i)を p-Si膜中に含み、ドレイン 領域 p- Si(d)はコンタクトホール CH1を介して信号線 Xiに接続され、ソース領域 p-Si(s) はコンタクトホール CH2を介して A1からなるソース配線 EXTによって引き回され、コンタ タトホール CH3を介して表示用画素電極 Dpixに接続されている。
p-Si膜上には、 TEOSからなるゲート絶縁膜 INS1が配置され、この上に走査線 Yjから 延在した第 1ゲート電極 Glが配置され、また走査線 Yjの一部が第 2のゲート電極 G2 として配線されている。そして、第 1ゲート電極 G1が第 1チャネル領域 p-Si(cl)に対応 し、第 2ゲート電極 G2が第 2チャネル領域 P- Si(c2)に対応して 、る。
また、この TFTのソース領域 P- Si(s)はソース領域延在部 P- Si(se)(図 6)を含み、補助 容量線 Cjから伸び補助容量線 Cjと同一工程で作成される MoWからなる第 1補助容 量電極 EC 1上に層間絶縁膜 INS2を介して配置される第 2補助容量電極 EC2にコンタ タトホール CH4を介して電気的に接続している。この第 2補助容量電極 EC2は信号線 Xiと同一工程で作成される A1カゝら構成されている。更に、この第 2補助容量電極 EC2 上にパッシベーシヨン膜 INS3を介して表示用画素電極 Dpixと同一工程で作成される 相転移用画素電極 Tpixが配置され、この相転移用画素電極 Tpixはコンタクトホール CH5を介して第 2補助容量電極 EC2と電気的に接続している。
このような構成により、第 1補助容量電極 EC1と第 2補助容量電極 EC2との間で保持 容量 Cs (図 4)が形成され、この保持容量 Cs上に相転移用画素電極 Tpixが配置され るため、開口率を損なうことなく効果的に大きな保持容量 Csを確保することが可能と なる。
更に、この実施形態では、表示用画素電極 Dpixと相転移用画素電極 Tpixとは走査 線 Yjを跨 、で配置され、 TFTのソース領域 p-Si(s)力も独立したソース領域延在部 p-Si(se)により接続されるため、仮に保持容量 Csに短絡等があつたとしても、ソース領 域延在部 P-Si(se)をレーザ照射等の手段で電気的に切り離すことで、容易に救済す ることがでさる。
また、補助容量線 Cj上で隣接する次水平ラインの表示用画素電極 Dpixと相転移用 画素電極 Tpixとは、対向する端辺が互いに嚙合う櫛歯状に構成されている。これは、 表示用画素電極 Dpixと相転移用画素電極 Tpixとの間に捩れた横方向電界を印加す る事により均一にベンドの核形成をすることが可能となり、初期のスプレイ配列状態か ら均一にベンド配列状態に導くことが可能とするものである。この櫛歯ピッチは、例え ば 50 mよりも小さぐ望ましくは 20— 30 mとすることにより低電圧で均一な配列 に導くことを可能にする。
ところで、図 4に示すように、走査線 Yjの両端は、それぞれガラス基板 GLS1上に一 体的に構成された走査線駆動回路 Ydrl, Ydr2に電気的に接続されている。そして、 走査線駆動回路 Ydrl, Ydr2には、それぞれ垂直走査クロック信号 YCK、垂直スタート 信号 YSTが入力される。補助容量線 Cjは、それぞれ両端で接続配線 Ccsに接続され 、接続配線 Ccsを介して補助容量電圧 Vcsが入力される。
[0038] 信号線 Xiは、選択スィッチ SELを介して信号入力線 xk (k=i/2)に接続されて!、る。
詳しくは、信号線 Xiは奇数信号線 Xi(i=l,3,5, ' · と偶数信号線線 Xi(i=2,4,6, ' · とに 区分され、隣接する一対の奇数信号線 Xi, Xi+2が選択スィッチ SEL1, SEL3を介して 同一の信号入力線 xkに接続され、隣接する一対の偶数信号線 Xi+1, Xi+3が選択ス イッチ SEL2, SEL4を介して同一の信号入力線 xk+1に接続されている。そして、奇数 信号線対の一方に接続される選択スィッチ SEL1と偶数信号線対の一方に接続され る選択スィッチ SEL4とが第 1
選択信号 Vsellで選択され、奇数信号線対の他方に接続される選択スィッチ SEL3と 偶数信号線対の他方に接続される選択スィッチ SEL2とが第 2選択信号 Vsel2で選択 されるよう酉 S線されている。
[0039] 例えば、図 8 (a)に示すように、一水平走査期間（1H)の前半で信号線 XIに対応す る表示画素電極 Dpixに対向電極電圧 Vcomに対して正極性（+ )の信号電圧 Vsiglが 、信号線 X4に対応する表示画素電極 Dpixに対向電極電圧 Vcomに対して負極性 (一 )の信号電圧 Vsig4が書き込まれる。そして、一水平走査期間（1H)の後半で信号線 X2に対応する表示画素電極 Dpixに対向電極電圧 Vcomに対して負極性 (一)の信号 電圧 Vsig2が、信号線 X3に対応する表示画素電極 Dpixに対向電極電圧 Vcomに対し て正極性（+ )の信号電圧 Vsig3が書き込まれる。また、図 8 (b)に示すように、次フレ ームの一水平走査期間（1H)の前半で信号線 XIに対応する表示画素電極 Dpixに対 向電極電圧 Vcomに対して負極性 (一)の信号電圧 Vsiglが、信号線 X4に対応する表 示画素電極 Dpixに対向電極電圧 Vcomに対して正極性（+ )の信号電圧 Vsig4が書き 込まれる。そして、一水平走査期間（1H)の後半で信号線 X2に対応する表示画素電 極 Dpixに対向電極電圧 Vcomに対して正極性（+ )の信号電圧 Vsig2が、信号線 X3に 対応する表示画素電極 Dpixに対向電極電圧 Vcomに対して負極性 (一)の信号電圧 Vsig3が書き込まれる。 [0040] このようにして、フレーム反転駆動及びドット反転駆動が行われ、これにより不所望 な直流電圧の印加の防止と共に、フリツ力の発生が効果的に防止される。更に、信号 線駆動回路 500と液晶表示パネル 100との接続数は、信号線 Xiの本数 iに対して iZ2 に軽減されるため、接続工程が大幅に軽減されると共に、接続個所数が少ない事に より製造歩留りの改善、耐衝撃性の向上等が達成される。また、高精細化に伴う接続 ピッチ限界を広げることができ、例えば 80 m以下の高精彩化も達成できる。
ところで、上記実施形態では、一水平走査期間（1H)内に、ある信号入力線 から 入力される信号電圧 Vsigを一つ置きの 2本の信号線 Xi, Xi+2にシリアルに振り分ける ものとしたが、 3本の信号線、あるいは 4本の信号線に振り分けることも可能であり、こ のようにすることで接続数を更に低減することができる。し力しながら、この振り分け数 を増大させる事は、各書き込み時間を短縮する事になるため、 TFTの能力等に応じ て適宜設計する必要がある。
信号線駆動回路 500からは、赤信号、緑信号、青信号が信号入力線 xkに入力され る。
ここに図中、赤信号 Vsigl(R), Vsig4(R)、緑信号 Vsig2(G)、青信号 Vsig3(B)であり、信 号線 XI, X4が赤 (R)用、信号線 X2が緑 (G)用、信号線 X3が青 (B)用である。
[0041] OCBモードにぉ 、て黒表示時の信号電圧が最大電圧 (オン電圧）になるように選択 され、信号駆動回路 500は対向電極と各色画素電極間に印加される所定範囲の信 号電圧を出力する。各印加電圧値で諧調が制御される。しかも各色ごとに最大電圧 値が異なるようにして出力する。一例として赤信号最大電圧 4. 70V、緑信号最大電 圧 4. 47V、青信号最大電圧 4. 03Vである。なお、変形例として赤、緑信号の黒表 示時電圧を同じにし、青信号の黒表示電圧のみ異ならすこともできる。青信号の黒表 示時最大電圧は可変とし、液晶表示セルと位相差板との合算リタデーシヨン値 Retを 零にする光波長を 450nmよりも短波長に選ぶ場合に、表示画面正面方向の u'v'色 度図の v'値が最大値になるように調整する。
[0042] <対向基板の構成 >
図 2および図 3に示すように、対向基板 130は、ガラス基板 GLS2上に不所望な漏れ 光を阻止するマトリクス状の遮光膜 BM、カラー表示のためにフィルタ CFとして各表示 画素電極 dpixR、 dpixG、 dpixBに対応して設けられた赤 R、緑 G、青 B各色のフィルタ 層 CF(R), CF(G), CF(B)および ITOからなる透明な対向電極 Ecomが設けられて構成 されている。なお CF(R)、 CF(G)、 CF(B)は順次隣接して配列される。
[0043] また、図示しないが、対向電極 Ecom上には榭脂性の柱スぺーサが配置され、これ によりアレイ基板 110との間隙を維持するよう、複数画素に対して 1つの割合で規則的 に配置されている。アレイ基板上のスぺーさ対応位置は図 5に示す信号線上の幅広 エリア Xaである。
[0044] <液晶表示パネルの構成 >
次に、この液晶表示パネル 100の構成について更に詳細に説明する。
図 2に示すように、各アレイ及び対向基板 120,130のそれぞれの主面に配置される 配向膜 151, 153はラビング方向 Ra、 Rb (図 9、図 10参照)が基板 120,130で画面上下方 向に、互いに略並行方向にかつ同方向になるようにラビング処理が施されている。そ して、プレチルト角（ Θ )はほぼ 10° に設定されている。そして、これらの両基板 120, 130間に液晶層 140が挟持されている。液晶層 140には、表示画素電極 Dpixと対 向電極 Ecomに所定の電圧が印加された状態で、その液晶分子がベンド配列になる 誘電率異方性が正の P形ネマティック液晶が用いられる。
[0045] ところで、図 10 (a)に示すように、表示画素電極 Dpixと対向電極 Ecom間に電圧が 無印加の状態では液晶層 140の液晶分子 140aはスプレイ配列状態をとる。このため、 電源投入時に、表示画素電極 Dpixと対向電極 Ecomとの間に数十 V程度の高電圧を 印加することでベンド配列状態に移行させる。この相転移を確実に行うため、高電圧 印加に際し、隣接する水平画素ライン毎に逆極性の電圧を順次書き込むことにより、 隣接する表示画素電極 Dpixと相転移用画素電極 Tpixとの間に横方向のねじれ電位 差を与えることで核形成を行い、この核を中心に相転移を行う。このような動作を略 1 秒間程度行う事によりスプレイ配列状態力 ベンド配列状態に移行させ、更に表示画 素電極 Dpixと対向電極 Ecomとの間の電位差を同電位とすることで不所望な履歴を 一度消去する。
このようにしてベンド配列状態とした後、動作中は図 10 (b)のように液晶分子 140a にベンド配列状態が維持される低 ヽオフ電圧 Voff以上の電圧が印加される。このォ フ電圧とこれよりも高い電圧のオン電圧 Vonと間で電圧を変化させることにより、同図（ b)から（c)の間で配列状態を変化させ、液晶層 140のリタデーシヨン値を λ Ζ2変化さ せ透過率を制御する。
[0046] このような動作を達成するために、図 9に示すように、オン電圧 Von (最大電圧)印加 時に黒表示となるように一対の偏光板 220a,220bの吸収軸 Aa,Abを互いに直交させ、 ラビング方向 Ra,Rbと π Ζ4ずらした配列とする。
また、アレイ基板 120及び対向基板 130の外表面と偏光板 220a,220bとの間に貼り付 けられる前面ハイブリッド位相差板 200aと後面ノ、イブリツド位相差板 200bは、オン電 圧時（黒表示時）の液晶層 140のリタデーシヨン値 RLCon例えば 80nmを補償するもの で、更に黒表示時の正面及び斜め方向からの不所望な光漏れを防止するものであ る。即ち、このハイブリッド位相差板 200a,200bを構成するディスコティック液晶は、屈 折率 nxと nyとが等しぐ光軸方向の屈折率 nzが nX,nyよりも小さい光学負の材料であ つて、図 9、図 10に示すように分子光軸 Doptが液晶層 140の液晶分子 140aの光軸の 傾斜方向とはそれぞれ逆方向に傾斜し、その傾斜角が膜厚方向に徐々に変化して 構成されるものであって、リタデーシヨン値 RDはそれぞれ- 40nmで構成されて!、る。 従って、黒表示時の液晶層 140のリタデーシヨン RLConが 80nmであることから、黒表 示時の位相差は相殺され、これにより不所望な光漏れが防止される。
更にハイブリッド位相差板 200a,200bと偏光板 220a,220bとの間には、 2軸位相差板 210a,210bがそれぞれ配置されている。この 2軸位相差板 210a,210bは、斜め方向に おける液晶層 140の旋光性に起因した光漏れを防止するものであって、それぞれ偏 光板 220a,220bの吸収軸 Aa,Abに遅相軸 Adを一致させている。従って、偏光板 220a,220bとの組合せによって正面方向からの位相差はほぼ零にすることができ、実 質的に斜め方向の波長分散のみを選択的に改善することができる。
[0047] くバックライト光源の構成 >
背面の偏光板 220bに面して配置されるバックライト光源 300について図 11を参照し て説明する。
[0048] このノ ックライト光源 300は、同図に示すように並置配列された複数本の管状光源 310と、この管状光源 310からの光を効率よく前面に出射すると共に管状光源 310を収 納する樹脂製のリフレクタ 320と、偏光板 220b (図 3参照）と管状光源 310との間に配置 される光学シートとを備えて構成されて 、る。
[0049] 光学シートは、例えば輝度均一性を確保するためのッジデン社製の拡散板 340、管 状光源 310から出射される光源光^^光する複数のプリズム列が配列された例えば 3 M社製 BEFIII等のプリズムシート 350,360から構成される。
[0050] 管状光源 310としては、 3波長冷陰極蛍光管を代表とする高演色性ランプで構成さ れ、一例として図 12の曲線 Aに示すような発光スペクトルを有しており、 610nmにピ ークのある赤色光領域、 540nmにピークをもつ緑色光領域、 490nm, 435nmにピー クをもつ青色光領域を有して 、る。ランプの放電ガスにキセノンガスを用いた場合の 147nm紫外線に励起される発光蛍光体として、赤色用に Y203 :Eu蛍光体、緑色用 に LaP04 : Ce, Tb蛍光体、青用に BAM螢光体が使用されるが、他の蛍光体が用 いられることも多ぐ高演色性を得るための発光スペクトルとしては大差がない。
[0051] 液晶表示セルの各色フィルタ層 CF(R),CF(G),CF(B)はこれらの光波長を分担する 通過特性 Cを有し、赤フィルタ層 CF(R)は CRのように 580nm以上、緑フィルタ層 CF(G) は CGのように 580— 510nm、青フィルタ層 CF(B)は CBのように 550— 400nmを通過特 性としている。
[0052] <表示動作 >
上記の構成により、図 9に示すように管状光源 310から出射される光は光通路 Lを経 て偏光板 220bを透過する。ここで、偏光板 220bの吸収軸 Aa,Abと直交する透過軸を 通過した偏光光のみが出射され、後面 2軸位相差板 210b及び後面ハイブリッド位相 差板 200bを経て液晶表示セル 110に入射される。
[0053] 法線方向におけるオン電圧時の液晶層 140と全位相差板の合計のリタデーシヨンは 略零なので、偏光光はそのまま通過し、前面側の偏光板 220aに至る。偏光板
220a,220bはクロス-コル配置であるから、偏光光は前面偏光板 220aにより吸収され 遮断され黒表示が得られる。
[0054] オン電圧とオフ電圧間の電圧印加状態に応じ液晶層 140のリタデーシヨンが変化し 全位相差板のリタデーンヨンとの差が変化するため、前面 2軸位相差板 210aから出射 される入射光は楕円偏光となって前面偏光板 220aに達し、偏光状態に対応して光が 透過する。このように所定の範囲で印加電圧可変することにより、諧調表示が可能に なる。
なお本発明は、上記実施形態では画面が黒表示時に青味力 Sかる場合について説 明したが、画面が赤味力かる場合は赤用画素電極の最大電圧を他より高めたり低め たりするなど制御して他色の画素電極の最大電圧と異なるように設定し、また、画面 が緑味力かる場合は緑用画素電極の最大電圧を他より例えば高めるなど制御して他 色の画素電極の最大電圧と異なるように設定することができる。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の実施形態 1の液晶表示装置の概略構成図。
[図 2]実施形態 1の液晶表示セルの一部略断面図。
[図 3]実施形態 1の液晶表示パネルの一部拡大略断面図。
[図 4]実施形態 1の液晶表示セルの概略等価回路図。
[図 5]実施形態 1のアレイ基板の一部概略正面図。
[図 6]実施形態 1のアレイ基板の一部概略正面図。
[図 7] (a)は図 6中 B-B線に沿って切断したアレイ基板の一部概略断面図であり、 (b) は C-C線に沿って切断したアレイ基板の一部概略断面図。
[図 8] (a)、 (b)は実施形態 1の表示状態を説明するための図。
[図 9]実施形態 1の液晶表示パネルの概略構成図。
[図 10] (a)、（b)、（c)は実施形態 1の動作を説明する略図。
[図 11]実施形態 1のバックライトの略断面図。
[図 12]バックライトのランプの分光放射輝度特性、および赤、緑、青フィルタ層の分光 透過率を示す曲線図。
[図 13]本発明を説明するための液晶層の波長に対する A ndZ λ特性曲線図。
[図 14]本発明を説明するための表示画面正面および斜め方向視野に対する各色輝 度比を示す曲線図。
[図 15]本発明を説明するための uV色度図。
[図 16]本発明を説明するための青用画素電極の黒表示時の最大電圧値を変化した ときの u'v'色度図。 [図 17]本発明を説明するための青色領域の分光輝度特性を示す曲線図。
[図 18]本発明を説明するための青用画素電圧に対する Υ, Zの輝度の規格化値およ び v'色度値を示す曲線図。
[図 19]一般的な OCBモード液晶表示セルの概略構成図。
符号の説明
110:液晶表示セル
120:アレイ基板
Dpix:画素電極
dpixR:赤用画素電極
dpixG:緑用画素電極
dpixB:青用画素電極
130:対向基板
Ecom:対向電極
dB、 dG、 dR:電極間隙距離
CF(R),CF(G),CF(B)：フィルタ層
140:液晶層
200a,200b：ハイブリッド位相差板
220a,220b:偏光板
300:バックライト
500:信号線駆動回路

Claims

請求の範囲
[1] 各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列したアレイ基板と；
前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と； 前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と； 前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と； 前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層 は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電 極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置さ れたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された位相差板と、
前記液晶表示セルおよび前記位相差板を挟んで配置され、互いにクロス-コルに 配置された一対の偏光板と、
前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の諧調を得る所 定範囲の電圧であって、前記表示画面の黒表示時に各最大電圧となる電圧を印加 し、前記赤、緑、青用画素電極のいずれかにかかる前記最大電圧が他の色用画素 電極にカゝかる最大電圧と異なるようにした電圧印加手段とを具備することを特徴とす る液晶表示装置。
[2] 前記電圧印加手段は前記青用画素電極にかかる最大電圧が前記赤、緑用画素電 極と異なるようにしてなる請求項 1記載の液晶表示装置。
[3] 前記表示画面の黒表示時に前記液晶セルの液晶層と前記位相差板の合算リタデー シヨン値が前記各赤、緑、青用各画素電極の位置においてそれぞれ零になるように、 前記前記赤、緑、青用画素電極ごとに異なる最大電圧が印加される請求項 1に記載 の液晶表示装置。
[4] 前記青画素における合算リタデーシヨン値が光波長 450nmより短波長において零に なる請求項 3記載の液晶表示装置。
[5] 青用画素電極の最大印加電圧を前記合算リタデーシヨン値が零になる最大電圧より も高くした請求項 4記載の液晶表示装置。
[6] 各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列したアレイ基板と； 前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と； 前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と； 前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と； 前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層 は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電 極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置さ れたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された位相差板と、
前記液晶表示セルおよび前記位相差板を挟んで配置され互！、にクロス-コルに配 置された一対の偏光板と、
前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の黒表示時に 最大電圧を印加し、前記最大電圧が前記赤、緑、青用画素電極ごとに異なるようにし た電圧印加手段と、
前記偏光板の一方側に配置され、前記赤、緑、青色フィルタ層に適合する光波長 範囲にそれぞれ発光ピークをもち、青波長範囲には 450nmを基準にしてその長波 長側と短波長側に発光ピークをもつバックライト光源とを具備することを特徴とする請 求項 4、または請求項 5記載の液晶表示装置。
[7] 前記青用画素電極の最大電圧が u' v色度図において v'値が最大となる電圧に設 定されてなる請求項 4一 6に記載の液晶表示装置。
[8] 前記青用画素電極の最大電圧が XYZ三刺激値における Z値が最小となる電圧に設 定されてなる請求項 4一 6に記載の液晶表示装置。
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