WO2007040139A1 - 液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置並びにテレビジョン受信機 - Google Patents

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WO2007040139A1
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liquid crystal
display device
panel
crystal display
pixel
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PCT/JP2006/319314
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Mitsuaki Hirata
Masayuki Katakami
Makoto Shiomi
Shigeaki Mizushima
Toshihide Tsubata
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Sharp Kabushiki Kaisha
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    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0271—Adjustment of the gradation levels within the range of the gradation scale, e.g. by redistribution or clipping

Definitions

  • Liquid crystal display device driving method liquid crystal display device, and television receiver
  • the present invention relates to a liquid crystal display device with improved contrast and a television receiver including the same.
  • Patent Documents 1 to 7 There are various techniques disclosed in the following Patent Documents 1 to 7 as techniques for improving the contrast of a liquid crystal display device.
  • Patent Document 1 discloses a technique for improving the contrast ratio by appropriately adjusting the content and specific surface area of the yellow pigment in the pigment component of the color filter. As a result, it is possible to improve the problem that the contrast ratio of the liquid crystal display device is lowered due to the scattering and depolarization of the polarized light molecules of the color filter. According to the technique disclosed in Patent Document 1, the contrast ratio of the liquid crystal display device is improved from 280 to 420.
  • Patent Document 2 discloses a technique for improving the contrast ratio by increasing the transmittance and the degree of polarization of a polarizing plate. According to the technique disclosed in Patent Document 2, the contrast ratio of the liquid crystal display device is improved from 200 to 250.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a technique for improving contrast in a guest-host method using the light absorptivity of a dichroic dye.
  • Patent Document 3 describes a method for improving contrast by a structure in which a guest-host liquid crystal cell has two layers and a 1Z4 wavelength plate is sandwiched between the two layers of cells.
  • Patent Document 4 discloses a liquid crystal display element of a type in which a dichroic dye is mixed with a liquid crystal used in a dispersion type liquid crystal system. Patent Document 4 describes that the contrast ratio is 101.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 have a lower contrast than other methods, and in order to further improve the contrast, the light absorption of the dichroic dye is improved.
  • the force required to increase the dye content and increase the thickness of the guest-host liquid crystal cell all cause technical problems, new problems such as reduced reliability and poor response characteristics.
  • Patent Document 5 and Patent Document 6 disclose a contrast improvement method using an optical compensation method, in which a liquid crystal display panel and a liquid crystal panel for optical compensation are provided between a pair of polarizing plates.
  • Patent Document 5 in the STN method, the contrast ratio of the display cell, the liquid crystal cell for differential optical compensation, and the retardation is improved from 14 to 35! /.
  • Patent Document 6 a liquid crystal cell for optical compensation is installed to compensate for the wavelength dependence of a TN liquid crystal display cell during black display, and the contrast ratio is improved from 8 to 100. ing.
  • Patent Document 7 discloses a composite liquid crystal display in which two liquid crystal panels are overlapped so that each polarizing plate forms a cross-coll. An apparatus is disclosed. Patent Document 7 describes that a contrast ratio of one panel is 100, and the contrast ratio can be expanded to about 3 to 4 digits by superimposing two panels.
  • Patent Document 1 Japanese Published Patent Publication “JP 2001-188120 (Publication Date: July 10, 2001)”
  • Patent Document 2 Japanese Published Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2002-90536 (Publication Date: March 27, 2002)”
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication “JP-A 63-25629 (Publication Date: February 3, 1988)”
  • Patent Document 4 Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 5-2194 (Publication Date: January 8, 1993)”
  • Patent Document 5 Japanese Published Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 64-49021” (Publication Date: February 1989)
  • Patent Document 6 Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2-23 (Publication Date: January 5, 1990) J
  • Patent Document 7 Japanese Patent Publication “JP-A-5-88197 (Publication Date: April 9, 1993)”
  • Patent Document 7 is intended to increase the gradation without increasing the gradation of each liquid crystal panel by overlapping two liquid crystal panels. No measures to reduce the degree are taken. For this reason, the display quality may be significantly reduced.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress display degradation that becomes noticeable when two liquid crystal panels are overlapped. Therefore, it is to realize a liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device driving method includes two or more liquid crystal panels that are stacked, and the polarization absorbing layer is provided in a cross-col relationship with the liquid crystal panel interposed therebetween. And a liquid crystal display device driving method for outputting image data based on a video source, wherein the liquid crystal panel on the outermost surface of the stacked liquid crystal panels is a first liquid crystal panel. In this case, the brightness of the first LCD panel is extended.
  • each polarization absorption layer is in a cross-correlation relationship with the polarization absorption layer of the adjacent liquid crystal panel.
  • the polarization absorption layer is transparent.
  • the leakage light in the over-axis direction can be cut off by the absorption axis of the next polarization absorbing layer.
  • the oblique direction even if the Nicol angle, which is the intersection angle of the polarization axes of adjacent polarization absorbing layers, collapses, no increase in the amount of light due to light leakage is observed. In other words, black is less likely to float against the widening of the Nicol angle at an oblique viewing angle.
  • the polarization absorbing layer has a three-layer structure and each is arranged in crossed Nicols, which can greatly improve the shutter performance in both the front and diagonal directions. Is possible. Thereby, the contrast can be greatly improved.
  • the outermost liquid crystal panel is used as the first liquid crystal panel among the stacked liquid crystal panels, the brightness of the first liquid crystal panel is expanded, so that the second liquid crystal panel is The brightness is lower than that of the first liquid crystal panel.
  • the first liquid crystal is based on the luminance expansion rate obtained from the gradation value of the pixel included in the first display signal and the logical maximum gradation value of the input image data.
  • the brightness of the LCD panel is lower than that of the first LCD panel.
  • the original luminance value does not change and the chromaticity value of each pixel is also retained, so that the saturation is eliminated.
  • the brightness of the second LCD panel is also reduced, the brightness change is smooth as a whole, so that the deviation of the images on the two LCD panels when viewed from an angle is difficult to see. .
  • the first liquid crystal panel is a color liquid crystal panel and the other at least one liquid crystal panel is a black and white liquid crystal panel
  • a pixel signal constituting one picture element of a video source is supplied to the black and white liquid crystal panel.
  • a gradation value corresponding to the signal of the maximum gradation is obtained, and a display signal smoothed so that the gradation value is not less than the original value is input.
  • Tone value of the display signal of the black and white liquid crystal panel Inputs a display signal in which the tone value of the original signal of the video source is extended in luminance corresponding to the minutes that are lower than the maximum displayable tone value.
  • the gradation value of the picture element input to the monochrome liquid crystal panel may be smoothed in a range that does not exceed the maximum gradation value for each picture element! /.
  • the smoothing process is a process of obtaining a maximum gradation value in the NXM picture element region, setting the value as the value of the central picture element of the MXN pixel, and smoothing the value by a smoothing filter. It may be.
  • a ⁇ correction process may be performed on the gradation value of the pixel after the smoothing process.
  • the gradation value of the pixel data input to the color liquid crystal panel is equal to or smaller than a threshold value of the pixel data in the vicinity of the pixel corresponding to the pixel data, the monochrome liquid crystal panel It is possible to set the gradation value of the pixel data of the pixel at the corresponding position to 0.
  • the liquid crystal display device driving method includes two or more liquid crystal panels that are stacked, and the polarization absorbing layer is provided in a cross-col relationship with the liquid crystal panel interposed therebetween. And a liquid crystal display device driving method for outputting image data based on a video source, wherein the liquid crystal panel on the outermost surface of the stacked liquid crystal panels is a first liquid crystal panel.
  • each polarization absorption layer is in a cross-correlation relationship with the polarization absorption layer of the adjacent liquid crystal panel.
  • the polarization absorption layer is transparent.
  • the leakage light in the over-axis direction can be cut off by the absorption axis of the next polarization absorbing layer.
  • the oblique direction even if the Nicol angle, which is the intersection angle of the polarization axes of adjacent polarization absorbing layers, collapses, no increase in the amount of light due to light leakage is observed. In other words, black is less likely to float against the widening of the Nicol angle at an oblique viewing angle.
  • the first panel may be a color panel, and at least one of the other second panels may be a black and white panel.
  • the vicinity of the black gradation X may be G (X) ⁇ G (X).
  • the value of ⁇ of the image data output from the first panel may be G ( ⁇ )> 0 (not 0! /) At all gradations! /.
  • the spatial frequency of the image data output from the first panel and the image data output from the second panel may be different.
  • the spatial frequency of the first display signal different from that of the second display signal, it is possible to avoid interference between the liquid crystal panels and to improve saturation reduction.
  • the liquid crystal display device includes two or more liquid crystal panels, and a polarizing absorption layer is provided in a cross-col relationship with the liquid crystal panel interposed therebetween.
  • Each of the panels is a method of driving a liquid crystal display device that outputs image data based on a video source.
  • the outermost liquid crystal panel is used as the first liquid crystal panel, This is characterized by being a normally black mode liquid crystal panel.
  • the normally black mode may be a vertical alignment mode.
  • the normally black mode may be an IPS mode.
  • the normally black mode may be an FSS mode.
  • the liquid crystal panel used in the liquid crystal display device of the present invention includes a vertical alignment type liquid crystal layer, a first substrate and a second substrate facing each other via the liquid crystal layer, and the liquid crystal of the first substrate.
  • the region includes a first direction in which the tilt direction of liquid crystal molecules in the vicinity of the center in the layer plane and in the thickness direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode.
  • Direction, third direction, and fourth direction are four directions in which the difference between any two directions is substantially equal to an integral multiple of 90 °, and the first liquid crystal domain, the second liquid crystal domain, and the third liquid crystal domain And the fourth liquid crystal domain are adjacent to other liquid crystal domains, and 2 rows 2 Are placed in the matrix shape!, As a feature of the Rukoto! /
  • a liquid crystal display device to which the liquid crystal display device driving method of the present invention is applied and the above-described liquid crystal display device include a tuner unit that receives a television broadcast, and a display that displays the television broadcast received by the tuner unit. It can be used as the display device in a television receiver including the device.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship between a polarizing plate and a panel in the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the vicinity of a pixel electrode of the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a drive system that drives the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a connection relationship between a driver of the liquid crystal display device shown in FIG. 1 and a panel drive circuit.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a backlight included in the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram of a display controller that is a drive circuit for driving the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device with one liquid crystal panel.
  • FIG. 9 is a diagram showing the positional relationship between a polarizing plate and a panel in the liquid crystal display device shown in FIG.
  • [10 (a)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [10 (b)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [10 (c)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [11 (a)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [11 (b)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [11 (c)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [11 (d)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [12 (a)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [12 (b)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [12 (c)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [13 (a)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [13 (b)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [14 (a)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [14 (b)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [14 (c)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [15 (a)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [15 (b)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • [16 (b)] is a diagram for explaining the principle of contrast improvement.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a drive signal processing algorithm of the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a drive signal processing algorithm of the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a drive signal processing algorithm of the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a drive signal processing algorithm of the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a drive signal processing algorithm of the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram showing a display example using original image signals.
  • FIG. 23 (a) is a diagram showing a display example when the original image signal shown in FIG. 22 is displayed on a panel having a color filter.
  • FIG. 23 (b) is a diagram showing a display example when the original image signal shown in FIG. 22 is displayed on a panel having no color filter.
  • FIG. 27 is a logarithmic graph of the gradation-luminance characteristics shown in FIG.
  • FIG. 30 (a) is a diagram for explaining countermeasures for moire.
  • FIG. 30 (b) is a diagram for explaining countermeasures for moire.
  • FIG. 30 (c) is a diagram for explaining countermeasures for moire.
  • FIG. 31 is a block diagram of a display controller for realizing the moire countermeasure shown in FIG. 30.
  • FIG. 32 (a) is a diagram for explaining countermeasures for moire.
  • FIG. 32 (b) is a diagram for explaining countermeasures for moire.
  • FIG. 32 (c) is a diagram for explaining countermeasures for moire.
  • FIG. 33 is a block diagram of a display controller for realizing the moire countermeasures shown in FIG. 32. [34] FIG. 33 is a schematic block diagram of a television receiver including the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 35 is a block diagram showing a relationship between a tuner unit and a liquid crystal display device in the television receiver shown in FIG. 34.
  • FIG. 35 is an exploded perspective view of the television receiver shown in FIG.
  • FIG. 37 (a) is a diagram showing a state in which no voltage is applied to the electrodes in the PVA method.
  • FIG. 37 (b) is a diagram showing a state in which a voltage is applied to an electrode in the PVA method.
  • FIG. 38 is a graph showing gradation-luminance characteristics.
  • FIG. 39 is a logarithmic graph of gradation-luminance characteristics shown in FIG.
  • FIG. 40 is a block diagram for performing signal processing of the liquid crystal panel.
  • FIG. 41 is a diagram showing a flow of data lines in the block diagram shown in FIG. 40.
  • FIG. 42 is a diagram showing the relationship between domains in the MVA method.
  • FIG. 43 (a) is a schematic diagram for explaining the IPS system, and is a schematic cross-sectional view.
  • FIG. 43 (b) is a schematic diagram for explaining the IPS system, and is a schematic cross-sectional view.
  • FIG. 43 (c) is a schematic diagram for explaining the IPS system, and is a schematic plan view of a pixel.
  • FIG. 43 (d) is a schematic diagram for explaining the IPS system, and is a schematic plan view of a pixel.
  • FIG. 44 (a) is a diagram showing an example of the arrangement of polarizing plates for explaining the improvement in the degree of polarization for reducing the amount of cross-col leakage light.
  • FIG. 44 (b) is a view showing another example of the arrangement of polarizing plates for explaining the improvement in the degree of polarization for reducing the amount of cross-col leakage light.
  • FIG. 45 is a graph showing the relationship between the degree of polarization and the amount of cross-col leakage light.
  • a general liquid crystal display device is configured by attaching polarizing plates A and B to a liquid crystal panel including a color filter and a driving substrate.
  • an MVA (Multidom Ain Vertical Alignment) type liquid crystal display device will be described.
  • the polarizing axes of the polarizing plates A and B are orthogonal to each other, and when the threshold voltage is applied to the pixel electrode 208 (FIG. 8), the direction in which the liquid crystal is tilted and aligned is polarized light.
  • the polarization axis of plates A and B and the azimuth angle are set to 45 degrees. At this time, since the polarization axis rotates when the incident polarized light passing through the polarizing plate A passes through the liquid crystal layer of the liquid crystal panel, light is emitted from the polarizing plate B.
  • the liquid crystal when only a voltage equal to or lower than the threshold voltage is applied to the pixel electrode, the liquid crystal is oriented perpendicularly to the substrate, and the deflection angle of the incident polarized light does not change, resulting in black display.
  • the MVA method achieves a high viewing angle by dividing the direction in which the liquid crystal tilts during voltage application into four (multidomain).
  • the vertical alignment means that the liquid crystal molecular axis (“axial orientation”) is about 8 with respect to the surface of the vertical alignment film.
  • a state of orientation at an angle of 5 ° or more is a state of orientation at an angle of 5 ° or more.
  • the inventors of the present application improve the shutter performance in both front and diagonal directions by adopting three polarizing plates for each of the two liquid crystal display panels. I found out.
  • Cross-col transmission axis direction force leakage light was generated due to depolarization in the panel (scattering of CF, etc.).
  • transmission through the second polarizing plate It was found that the leakage light can be cut by matching the absorption axis of the third polarizing plate with respect to the axial leakage light.
  • FIG. 10 (a) shows an example in which the configuration (1) includes a single liquid crystal display panel, and two polarizing plates 101a and 101b are arranged in a cross-coll.
  • FIG. 10 (b) is a diagram showing an example in which three polarizing plates 101a ′ 101b′101c are arranged in a cross-cored manner in the configuration (2).
  • the configuration (2) assumes that there are two liquid crystal display panels. Therefore, there are two pairs of polarizing plates arranged in a cross-col.
  • FIG. 10 (b) shows an example in which the configuration (1) includes a single liquid crystal display panel, and two polarizing plates 101a and 101b are arranged in a cross-coll.
  • FIG. 10 (b) is a diagram showing an example in which three polarizing plates 101a ′ 101b′101c are arranged in a cross-cored manner in the configuration (2).
  • the configuration (2) assumes that there are two liquid crystal display panels. Therefore, there are two pairs of polarizing plates arranged in a
  • FIG. 10 (c) is a diagram showing an example in which the polarizing plates 101a and 101b facing each other are arranged in a cross-col, and polarizing plates having the same polarization direction are superimposed on the outer sides of the respective polarizing plates.
  • a pair of polarizing plates in a force cross-col relationship showing the configuration of four polarizing plates is assumed to hold one liquid crystal display panel. .
  • the transmittance when the liquid crystal display panel displays black is modeled as the transmittance when the polarizing plate is arranged in a cross-col arrangement without the liquid crystal display panel, that is, the cross transmittance, and is referred to as black display. Therefore, the transmittance when the liquid crystal display panel displays white is modeled as the transmittance when the polarizing plate without the liquid crystal display panel is arranged in parallel-col, that is, the parallel transmittance, and is called white display.
  • the modeled transmittance corresponds to the ideal value of the transmittance for white display and black display in a method in which polarizing plates are arranged in a cross-col arrangement and the liquid crystal display panel is sandwiched.
  • Fig. 11 (a) is a graph when the relationship between the wavelength of the transmission spectrum and the cross transmittance when the polarizing plate is viewed from the front is compared between the configuration (1) and the configuration (2). is there. From this graph, it can be seen that the transmittance characteristics in the front of the black display tend to be similar to configurations (1) and (2).
  • FIG. 11 (b) is a graph when the relationship between the wavelength of the transmission spectrum and the parallel transmittance when the polarizing plate is viewed from the front is compared between the configuration (1) and the configuration (2). . From this graph, it can be seen that the transmittance characteristics in the front of the white display tend to be similar to configurations (1) and (2).
  • Figure 11 (c) shows the relationship between the wavelength of the transmission spectrum and the cross transmittance when the polarizing plate is tilted (azimuth angle 45 °-polar angle 60 °). It is a graph when comparing with the configuration (2). From this graph, the transmittance characteristics in the diagonal direction of black display show that the transmittance is almost 0 in the most wavelength range in the configuration (2), and a little light transmission in the most wavelength range in the configuration (1).
  • Fig. 11 (d) shows the relationship between the wavelength of the transmission spectrum and the parallel transmittance when the polarizing plate is tilted (azimuth angle 45 °-polar angle 60 °). It is a graph when comparing with the configuration (2). From this graph power, it can be seen that the transmittance characteristics of the white display in the oblique direction tend to be similar between the configuration (1) and the configuration (2).
  • the front contrast in configuration (2) is approximately twice that in configuration (1), and the diagonal contrast in configuration (2) is approximately 22 times that in configuration (1). Thus, it can be seen that the diagonal contrast is greatly improved.
  • Figs. 12 (a) to 12 (c) the viewing angle characteristics in white display and black display are shown in Figs. 12 (a) to 12 (c). This will be described below with reference to FIG.
  • the case where the azimuth angle with respect to the polarizing plate is 45 ° and the wavelength of the transmission spectrum is 550 nm will be described.
  • FIG. 12 (a) is a graph showing the relationship between the polar angle and the transmittance during white display. From this graph, the transmittance of the configuration (2) is generally lower than that of the configuration (1). In this case, the viewing angle characteristics (parallel viewing angle characteristics) are the same as those of the configuration (2). It can be said that the structure (1) has a similar tendency.
  • FIG. 12 (b) is a graph showing the relationship between polar angle and transmittance during black display. It can be seen that in the case of configuration (2), this graph power suppresses transmittance at an oblique viewing angle (around polar angle ⁇ 80 °). Conversely, in the case of the configuration (1), it can be seen that the transmittance at an oblique viewing angle is increased. In other words, the configuration (1) is more prominent in black tightening at an oblique viewing angle than the configuration (2).
  • FIG. 12 (c) is a graph showing the relationship between polar angle and contrast. From this graph, the configuration
  • the change in the amount of leakage light becomes insensitive to the collapse of the polarizing plate Nicol angle ⁇ , that is, the black tightening is less likely to occur with respect to the spread of the ⁇ Col angle ⁇ at an oblique viewing angle.
  • the polarizing plate-col angle ⁇ means an angle in a state in which the polarization axes of the polarizing plates facing each other are in a twisted relationship.
  • Fig. 13 (a) is a perspective view of a polarizing plate in which crossed Nicols are arranged, and the Nicol angle ⁇ changes by 90 ° (corresponding to the collapse of the -Col angle).
  • FIG. 13 (b) is a graph showing the relationship between the Nicol angle ⁇ and the cross transmittance. Calculate using the ideal polarizer (parallel-col transmittance 50%, cross-col transmittance 0%). From this graph, it can be seen that the degree of change in the transmittance with respect to the change in the Nicol angle ⁇ is smaller in the configuration (2) than in the configuration (1) during black display. That is, it can be seen that the three-polarizing plate configuration is less susceptible to the change in the -col angle ⁇ than the two-polarizing plate configuration.
  • FIG. 10 (c) shows an example in which polarizing plates 101a and 101b having the same polarization direction are superimposed on each of a pair of cross-cold polarizing plates 101a and 101b. .
  • the polarizing plate is provided with two polarizing plates in addition to two polarizing plates arranged in a pair of cross-colls, the cross is one-on-one. Similarly, if the number of polarizing plates to be superimposed increases, it is assumed that the cross pair is ⁇ 3, ⁇ 4,. In the graphs shown in Fig. 14 (a) to Fig. 14 (c), each value is measured at an azimuth angle of 45 ° and a polar angle of 60 °.
  • FIG. 14 (a) is a graph showing the relationship between the polarizing plate thickness and the transmittance (cross transmittance) of a pair of cross-col arranged polarizing plates during black display. .
  • this graph shows the transmittance in the case of having two pairs of cross-cold polarizing plates.
  • FIG. 14B is a graph showing the relationship between the thickness of the polarizing plate arranged in a pair of cross-cols and the transmittance (parallel transmittance) during white display. For comparison, this graph shows the transmittance in the case of having two pairs of cross-cold polarizing plates.
  • FIG. 14 (c) a graph showing the relationship between the thickness of a polarizing plate arranged in a pair of cross-cols and contrast is as shown in FIG. 14 (c).
  • this graph shows the contrast in the case of having two pairs of crossed Nicol polarizing plates.
  • FIG. 15 (a) and Fig. 15 (b) specifically show the viewing angle characteristics of the cross-col transmittance.
  • FIG. 15 (a) is a diagram showing the crossed-coll pair of polarizing plates in the configuration (1), that is, the cross-coll viewing angle characteristics
  • FIG. 15 (b) is the diagram of the configuration (2).
  • FIG. 5 is a diagram showing the cross-col viewing angle characteristics of a case where three crossed Nicols two pairs of polarizing plates are used.
  • FIGS. 16 (a) and 16 (b) specifically show the contrast viewing angle characteristics (parallel Z cross luminance).
  • FIG. 16 (a) is a diagram showing the contrast viewing angle characteristics of the configuration (1), that is, the configuration of two cross-coll pair polarizers
  • FIG. 16 (b) shows the field of the configuration (2). In other words, it is a diagram showing the contrast viewing angle characteristics of the three cross-col pair polarizing plate configuration.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross section of a liquid crystal display device 100 according to the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 100 is configured by alternately bonding a first panel, a second panel, and polarizing plates A, B, and C.
  • FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the polarizing plate and the liquid crystal panel in the liquid crystal display device 100 shown in FIG.
  • polarizing plates A and B and polarizing plates B and C are configured with their polarization axes perpendicular to each other. That is, polarizing plates A and B and polarizing plates B and C are arranged in a cross-coll.
  • Each of the first panel and the second panel is formed by enclosing liquid crystal between a pair of transparent substrates (color filter substrate 220 and active matrix substrate 230), and electrically changing the alignment of the liquid crystal.
  • a pair of transparent substrates color filter substrate 220 and active matrix substrate 230
  • Each of the first panel and the second panel includes a color filter, and has a function of displaying an image with a plurality of pixels.
  • Display methods with such functions include TN (TwistedNematic) method, VA (Vertical Alignment) method, IPS (InPlain Switching) method, FFS method (Fringe Field Switching) method, or combinations of these methods, but they are also expensive.
  • the VA method with contrast is suitable, and here the force IPS method and FFS method, which are described using the MVA (Multidomain Vertical Alignment) method, are also normally black methods, so there is a sufficient effect.
  • the drive system uses active matrix drive by TFT (ThinFilmTransistor). Details of the MVA production method are disclosed in Japanese Patent Publication (JP-A-2001-83523) and the like.
  • the first and second panels in the liquid crystal display device 100 have the same structure, and have the color filter substrate 220 and the active matrix substrate 230 facing each other, as described above, and plastic beads, A columnar resin structure provided on the color filter substrate 220 or the like is used as a spacer (not shown) to keep the substrate interval constant. Liquid crystal is sealed between a pair of substrates (color filter substrate 220 and active matrix substrate 230), and a vertical alignment film 225 is formed on the surface of each substrate in contact with the liquid crystal. As the liquid crystal, nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used.
  • the color filter substrate 220 is obtained by forming a color filter 221, a black matrix 224, etc. on a transparent substrate 210.
  • An alignment control protrusion 222 that defines the alignment direction of the liquid crystal is formed.
  • the active matrix substrate 230 includes a TFT element 203, a pixel electrode 208, and the like formed on a transparent substrate 210, and an alignment control slit pattern that defines the alignment direction of the liquid crystal. 211.
  • the alignment regulating protrusions 222 shown in FIG. 3 and the black matrix 224 for blocking unnecessary light that degrades display quality are projections of the pattern formed on the color filter substrate 220 onto the active matrix substrate 230.
  • a voltage equal to or higher than the threshold is applied to the pixel electrode 208, the liquid crystal molecules are tilted in a direction perpendicular to the protrusion 222 and the slit pattern 211.
  • the protrusion 222 and the slit pattern 211 are formed so that the liquid crystal is aligned in the direction of the 45 ° orientation angle.
  • the positions of the red (R) green (G) blue (B) pixels of the respective color filters 221 in the first panel and the second panel coincide with each other in the vertical direction. It is configured to Specifically, the R pixel on the first panel is the R pixel on the second panel, the G pixel on the first panel is the G pixel on the second panel, and the B pixel on the first panel is The position viewed from the vertical direction coincides with the B pixel of the second panel.
  • FIG. 4 shows an outline of the drive system of the liquid crystal display device 100 having the above configuration.
  • the drive system has a display controller necessary for displaying an image on the liquid crystal display device 100.
  • the liquid crystal panel outputs appropriate image data based on the input signal.
  • the display controller includes first and second panel drive circuits (1) and (2) for driving the first panel and the second panel with predetermined signals, respectively. Furthermore, the first and second panel drive circuits (1) and (2) have a signal distribution circuit section for distributing video source signals.
  • the input signal represents not only a powerful video signal such as a TV receiver, VTR, DVD, but also a signal obtained by processing these signals.
  • the display controller sends a signal to each panel so that an appropriate image can be displayed on the liquid crystal display device 100.
  • the display controller is a device for sending an appropriate electrical signal to a given video signal power panel, and includes a driver, a circuit board, a panel drive circuit, and the like.
  • FIG. 5 shows the connection relationship between the first and second panels and the respective panel drive circuits.
  • the polarizing plate is omitted.
  • the first panel drive circuit (1) is connected to a terminal (1) provided on the circuit board (1) of the first panel via a driver (TCP) (1).
  • a driver (TCP) (1) is connected to the first panel, connected by the circuit board (1), and connected to the panel drive circuit (1).
  • the pixels of the first panel are driven based on a display signal, and the pixels of the second panel corresponding to the positions of the first panel and the positions viewed from the vertical direction of the panel are the following: Driven corresponding to the first panel. If the part composed of Polarizer A, the first panel, and Polarizer B (Component 1) is in the transmissive state, the part composed of Polarizer B, the second panel, and Polarizer C (Component) 2) is also in a transmissive state, and when component 1 is in a non-transmissive state, component 2 is also driven to be in a non-transmissive state.
  • the same image signal may be input to the first and second panels, or separate signals associated with each other may be input to the first and second panels.
  • sputtering is performed on the transparent substrate 10 to form a scanning signal wiring (gate wiring, gate line, gate voltage line or gate bus line) 201 and auxiliary capacitance wiring 202.
  • a metal such as a Ti / Al / Ti laminated film is formed by, a resist pattern is formed by photolithography, dry etching is performed using an etching gas such as a chlorine-based gas, and the resist is peeled off.
  • the scanning signal wiring 201 and the auxiliary capacitance wiring 202 are simultaneously formed on the transparent substrate 210.
  • a gate insulating film such as silicon nitride (SiNx), an active semiconductor layer made of amorphous silicon or the like, an amorphous silicon doped with phosphorus or the like, and a low resistance semiconductor layer also made of amorphous silicon or the like are formed by CVD, and thereafter
  • a metal such as AlZTi is formed by sputtering.
  • a resist pattern is formed by a photolithography method, dry etching is performed using an etching gas such as chlorine gas, and the resist is peeled off.
  • the data signal wiring 204, the drain lead wiring 205, and the auxiliary capacitance forming electrode 206 are formed simultaneously.
  • the auxiliary capacitance is formed by sandwiching a gate insulating film of about 4000 A between the auxiliary capacitance wiring 202 and the auxiliary capacitance forming electrode 206. [0113] Thereafter, the TFT element 203 is formed by dry etching the low-resistance semiconductor layer using chlorine gas or the like for source / drain separation.
  • an interlayer insulating film 207 that has strength such as acrylic photosensitive resin is applied by spin coating, and a contact hole (not shown) for electrically contacting the drain lead-out wiring 205 and the pixel electrode 208 is formed. It is formed by photolithography.
  • the film thickness of the interlayer insulating film 207 is about 3 m.
  • the pixel electrode 208 and a vertical alignment film are formed in this order.
  • this embodiment is an MVA type liquid crystal display device, and a slit pattern 211 is provided in a pixel electrode 208 made of ITO or the like. Specifically, a film is formed by sputtering, a resist pattern is formed by a photolithography method, and etching is performed with an etching solution such as ferric chloride to obtain a pixel electrode pattern as shown in FIG.
  • reference numerals 212a, 212b, 212c, 212d, 212e, and 212f shown in FIG. 3 denote electrical connection portions of slits formed in the pixel electrode 208. At the electrical connection portion in the slit, the orientation is disturbed and an orientation abnormality occurs. However, for the slits 212a to 212d, in addition to the alignment abnormality, the voltage supplied to the gate wiring is normally applied with a positive potential supplied to operate the TFT element 203 in the on state. The time for applying the negative potential supplied to operate the TFT element 203 in the off state is normally on the order of milliseconds, and therefore the time for applying the negative potential is dominant.
  • the slits 212a to 212d are positioned on the gate wiring, impurity ions contained in the liquid crystal gather due to the gate minus DC application component, which may be visually recognized as display unevenness. Therefore, since the slits 212a to 212d need to be provided in a region that does not overlap with the gate wiring in a plan view, it is desirable to hide the slits 212a to 212d with the black matrix 224 as shown in FIG.
  • the color filter substrate 220 includes a color filter layer composed of three primary colors (red, green, and blue), a color filter 221 and a black matrix (BM) 224, and a counter electrode on a transparent substrate 210. It has a pole 223, a vertical alignment film 225, and a protrusion 222 for alignment control.
  • BM black matrix
  • a negative acrylic photosensitive resin liquid in which carbon fine particles are dispersed is applied onto the transparent substrate 210 by spin coating, and then dried to form a black photosensitive resin layer. Subsequently, after the black photosensitive resin layer is exposed through a photomask, development is performed to form a black matrix (BM) 224. At this time, openings for the first colored layer are respectively formed in regions where the first colored layer (for example, red layer), the second colored layer (for example, green layer), and the third colored layer (for example, blue layer) are formed.
  • the BM is formed so that an opening for the second colored layer and an opening for the third colored layer (each opening corresponds to each pixel electrode) are formed. More specifically, as shown in FIG.
  • a BM pattern is formed in an island shape to shield the alignment abnormal region generated in the slits 212a to 212d of the electrical connection portions of the slits 212a to 212f formed in the pixel electrode 208.
  • a light shielding portion is formed on the TFT element 203 in order to prevent an increase in leakage current that is photoexcited by external light entering the TFT element 203.
  • the second color layer for example, the green layer
  • the third color layer for example, the blue layer
  • a counter electrode 223 having a transparent electrode force such as ITO is formed by sputtering, and then a positive type phenol novolac photosensitive resin solution is applied by spin coating, followed by drying and a photomask. Then, exposure and development are performed to form a protrusion 222 for controlling vertical alignment. Further, a columnar spacer (not shown) for defining the cell gap of the liquid crystal panel is formed by applying an acrylic photosensitive resin solution, exposing, developing and curing with a photomask.
  • the color filter substrate 220 is formed.
  • a BM made of a force metal as shown in the case of BM made of resin may be used.
  • the three primary color layers may include cyan, magenta, yellow, and other white layers as well as red, green, and blue, and may include a white layer.
  • the vertical alignment film 225 is formed on the surface of the color filter substrate 220 and the active matrix substrate 230 that are in contact with the liquid crystal. Specifically, baking is performed as a degassing treatment before the alignment film is applied, and then substrate cleaning and alignment film application are performed. After the alignment film is applied, the alignment film is baked. After the alignment film is applied and washed, further baking is performed as a degassing process.
  • the vertical alignment film 225 defines the alignment direction of the liquid crystal 226.
  • an injection port for injecting a part of the thermosetting seal resin around the substrate for liquid crystal injection, the injection port is immersed in liquid crystal in a vacuum, and then opened to the atmosphere. It may be performed by a method such as a vacuum injection method in which liquid crystal is injected and then the injection port is sealed with UV curing resin or the like.
  • the vertical alignment liquid crystal panel has a drawback that the injection time is much longer than that of the horizontal alignment panel.
  • explanation is given by the liquid crystal drop bonding method.
  • a UV curable sealant is applied around the active matrix substrate side, and the liquid crystal is dropped onto the color filter substrate by the dropping method.
  • the optimal amount of liquid crystal is regularly dropped on the inner part of the seal so that the desired cell gap is achieved by liquid crystal by the liquid crystal dropping method.
  • the atmosphere in the bonding apparatus was reduced to lPa, and under this reduced pressure, the substrate After bonding, the seal portion is crushed by setting the atmosphere to atmospheric pressure, and the desired gap of the seal portion is obtained.
  • the structure having a desired cell gap in the seal portion is subjected to UV irradiation with a UV curing device to temporarily cure the seal resin.
  • beta is performed to final cure the seal resin.
  • the liquid crystal spreads inside the seal resin and the liquid crystal is filled in the cell.
  • the liquid crystal panel is completed by dividing the structure into liquid crystal panel units after the beta is completed.
  • both the first panel and the second panel are manufactured by the same process.
  • a polarizing plate is attached to each panel. Specifically, as shown in FIG. 4, polarizing plates A and B are attached to the front and back surfaces of the first panel, respectively. Also, attach polarizing plate C to the back of the second panel. In addition, you may laminate
  • a driver (LCD driving LSI) is connected.
  • the driver will be described by connection using the TCP (TapeCarrierPackage) method.
  • the TCP (1) on which the driver is placed is punched out with the carrier tape force. Align with the terminal electrode, heat, and press-bond. After that, the circuit board (1) for connecting the drivers TCP (1) and the input terminal (1) of TCP (1) are connected by ACF.
  • ACF ArisotoropiCondictionFilm
  • Polarizing plate B has an adhesive layer on both sides. Clean the surface of the second panel, peel off the laminate of the adhesive layer of Polarizer B attached to the first panel, align precisely, and bond the first panel and the second panel together. At this time, since bubbles may remain between the panel and the adhesive layer, it is desirable to bond them together under vacuum.
  • an adhesive that cures at room temperature or below the heat resistance temperature of the panel such as an epoxy adhesive, is applied to the periphery of the panel, and a plastic spacer is sprayed. Oil or the like may be enclosed.
  • a liquid that is optically isotropic, has a refractive index similar to that of a glass substrate, and is as stable as liquid crystal is desirable.
  • the present embodiment is also applicable to the case where the terminal surface of the first panel and the terminal surface of the second panel are at the same position as shown in Figs. 4 and 5. it can.
  • the direction of the terminal with respect to the panel and the bonding method are not particularly limited. For example, a mechanical fixing method may be used regardless of bonding.
  • a thin substrate can be used from the beginning.
  • the force varies depending on the size of the production line and the liquid crystal panel, etc. 0.4 mm Glass can be used as the inner substrate.
  • the liquid crystal display device 100 of the present invention is required to have the ability to provide a larger amount of light than the conventional panel in accordance with the display principle. However, since the short wavelength absorption becomes more noticeable even in the wavelength region, it is necessary to use a blue light source with a shorter wavelength on the lighting device side. An example of a lighting device that satisfies these conditions is shown in FIG.
  • Hot cathode lamps are characterized by being able to output approximately six times the amount of light than cold cathode lamps used in general specifications.
  • a milky white resin board is required to extinguish the lamp image in the direct type backlight in which a plurality of lamps are arranged in the present browsing.
  • a plate member based on polycarbonate which is 2 mm thick and absorbs warp and heat deformation, is placed in the housing on the lamp, and the optical sheet to obtain the predetermined optical effect on its upper surface, specifically this time
  • a diffusion sheet, a lens sheet, a lens sheet, and a polarized light reflection sheet are arranged.
  • a backlight brightness of about 10 times that of the general specifications of 18 cold-cathode lamps with a diameter of 4 mm, 2 diffuser sheets and a polarizing reflection sheet.
  • the 37-inch (37-inch) liquid crystal display device of the present invention can obtain a luminance of about 400 cdZm 2 .
  • the mechanism member of the present lighting device serves as the main mechanism member of the entire module, and the liquid crystal display controller including the panel mounted circuit and the signal distributor, wherein the mounted panel is disposed on the backlight.
  • a liquid crystal module is completed by installing a power source for the light source and, in some cases, a general household power source.
  • the mounted panel is disposed in the backlight, and a frame body that holds the panel is installed to provide the liquid crystal display device of the present invention.
  • a direct-type illumination device using a hot cathode tube is shown.
  • a light source that may be a projection method or an edge light method is a cold cathode tube, LED, OEL, An electron fluorescent tube or the like may be used, and it is possible to appropriately select a combination of optical sheets and the like.
  • a slit is provided on the pixel electrode of the active matrix substrate and the color filter substrate side. Protrusions for orientation control are provided, but they may be reversed.
  • a structure in which slits are provided on the electrodes on both substrates, and an MVA type with orientation control projections on the electrode surfaces of both substrates It may be a liquid crystal panel.
  • FIGS. 37 (a) and 37 (b) are schematic cross-sectional views illustrating a structure in which the electrodes of both substrates have slits, that is, a PVA (Patterned Vertical Alignment) method.
  • a vertical alignment film is used as the alignment film, and a liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used as the liquid crystal.
  • Figure 37 (a) shows a state in which no voltage is applied and the liquid crystal stands vertically.
  • Fig. 37 (b) shows a state in which a voltage is applied, and defines the direction in which the liquid crystal is tilted using oblique electrolysis by the slits of the electrodes.
  • the angle of the polarizing plate in PVA can be applied in the same way as in MVA.
  • the pretilt direction defined by a pair of alignment films (not the MVA type) ( A method using vertical alignment films whose alignment treatment directions are orthogonal to each other may be used.
  • the VA mode may be the VA mode in which the liquid crystal molecules are twisted or the VATN mode described above.
  • the VATN method is more preferable in the present invention because there is no decrease in contrast due to light leakage at the alignment control protrusion.
  • the pretilt is formed by optical alignment or the like.
  • the input signal (video source)
  • the panel drive circuit (2) performs signal processing such as ⁇ conversion and overshoot, and outputs 8-bit gradation data to the source driver (source drive means) of the second panel.
  • the first panel, the second panel, and the output image that is output as a result are 8 bits, one-to-one correspondence to the input signal, and an image that is faithful to the input image.
  • Patent Document 7 JP-A-5-88197 (Publication date: April 9, 1993) published in Japanese Patent Publication No.
  • the order of gradation of each panel is not necessarily ascending. For example, if the brightness increases as 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ... (gradation of the first panel, gradation of the second panel), then (0, 0), (0, 1), (1, 0), (0, 2), (1, 1), (2, 0) '.', And the gradation of the first panel is 0, 0, 1 , 0, 1 ⁇ 2 river pages, the second non-tone is 0, 1, 0, 2, 1, 0 and does not increase monotonously.
  • the light output from the second panel is 100% completely incident on the corresponding dot of the first panel.
  • the color information is displayed without loss of color, so there is no reduction in saturation, but in reality, the distance between the two panels is not 0, for example, because there are glass substrates, polarizing plates, etc., and
  • the light source of the liquid crystal display device is a diffusion optical system that is not a perfectly parallel light source, so light from surrounding dots that have traveled obliquely is mixed. For this reason, when a specific color of halftone is displayed, the colors of surrounding dots are mixed and approach an achromatic color, and the saturation in the halftone decreases.
  • the number of picture elements is 5 rows and 5 columns, and the image area for smoothing processing (M picture elements X N picture elements) is 3 X 3 picture elements.
  • the maximum value in the 3 ⁇ 3 pixel area is set as the value of the center pixel.
  • Figure 18 shows the resulting values.
  • adjacent values are input to surrounding picture elements.
  • the average value of 3 ⁇ 3 picture elements is set as the value of the central picture element of 3 ⁇ 3 picture elements as shown in FIG.
  • the neighboring picture elements are the adjacent picture element values, as shown in Fig. 21.
  • N is 3 and the force N is 3 to 49.
  • N is 3 and the force N is 3 to 49.
  • ⁇ correction is performed. Also good.
  • the power of smoothing by a simple averaging process The RGB dot Max value of each pixel must not be less than that value! / Other smoothing processes may be performed in the range. !
  • FIG. 23 (a) shows an upper panel image diagram obtained by signal conversion of the original signal image shown in FIG. 22 by the above processing method
  • FIG. 23 (b) shows the above processing method.
  • FIG. 23 shows an example of a lower panel image obtained by signal conversion of the original signal image shown in FIG.
  • ⁇ is not a constant straight line at all gradations but is a curve, and ⁇ is defined as the slope of the tangent line at each gradation. Approximate to the slope of a straight line between tones).
  • This ⁇ value is described as the function G ( ⁇ ) of gradation X, the ⁇ value of the image data output from the color panel is G ( ⁇ ), and the ⁇ value of the image data output from the monochrome panel is G ( ⁇ )
  • the ⁇ value G (X) force G (X) G (X) + G out 1 in at least one gradation X
  • the output ⁇ is about 2.4 in an area of about 10 gradations (X> 10).
  • G ( ⁇ ) 2.2 for the image data output from the color panel
  • G ( ⁇ ) 0.2 for the image data output from the black-and-white panel.
  • the color panel alone has a low CR, so it is output from the color panel.
  • ⁇ of a black and white panel with 10 gradations or less may have an inflection point as shown in Figs. 26 and 27. In this case, an image with more emphasized black is obtained.
  • These ⁇ settings are for defining an output image with respect to an input signal, and are obtained by measuring the luminance or the like of image data output with respect to the input signal.
  • the input signal is a video source or a display signal based thereon.
  • Zero setting may be performed by the controller of the liquid crystal panel, or by the output signal processing circuit to the liquid crystal controller, or both.
  • the black-and-white panel data have a gradation corresponding to the maximum gradation among the RGB signals, a good image avoiding the interference between the panels can be obtained in addition to the above effects.
  • FIG. 40 shows a block diagram of signal processing.
  • the input signal described in the signal processing system is an RGB digital signal. Convert to RGB when handling YPbPr TV signals.
  • Figure 41 shows the flowchart of the data line. This will be described below with reference to this flowchart.
  • ⁇ conversion is performed on the input signal. This is to make the output signal ⁇ equal to the target ⁇ .
  • ⁇ conversion is performed by referring to the LUT.
  • the bit of the input signal is necessary for the LUT gradation. Normally, HD—SDI TV signal requires 10 bits (1024 gradations).
  • the size of the smoothing is determined in advance by the parallax D parallax when the oblique force is viewed.
  • the oblique angle is ⁇
  • the distance between the liquid crystal layer of the color liquid crystal panel and the liquid crystal layer of the monochrome liquid crystal panel is Dgap
  • the maximum value of 0 is 90 °.
  • a minimum of 45 ° to 60 ° is necessary.
  • the actual distances DN and DM for smoothing are determined so as to be close to the D parallax obtained in this way.
  • the Dgap is about 1.8 mm, and the refractive index n between them is 1.5. Therefore, a practically necessary angle of 45 ° is 0.9 mm, and 60 ° is 1.4 mm. It became parallax.
  • Refractive index n is not lower than 1.3 in the current material, so the average D of D and D is 2.
  • the algorithm for determining the value of an arbitrary pixel first obtains the maximum value in the matrix. That is, the maximum value of 7 pixels from xn-3 to xn + 3 is obtained. Then, the maximum value of 7 pixels from y n ⁇ 3 to yn + 3 is obtained. This value is stored in a 7 x 7 matrix, and the average of these values is the final value.
  • a Gaussian distribution may be obtained by changing the calculation filter table of the average value.
  • the liquid crystal panel compensates for the blackout image that occurs because the contrast is limited. Correct and more contrasting images can be obtained (see Fig. 28 and Fig. 29).
  • FIG. Here, the first panel is described as liquid crystal panel A, and the second panel is described as liquid crystal panel B.
  • Pixel display data is displayed on LCD panel A display X LCD panel B.
  • liquid crystal panel is a surface display, it is performed in two dimensions.
  • Specific control includes, for example, as shown in FIG. 31, a data input unit 201, a synchronization signal generation unit 202, a frequency domain converter 203, a low-pass filter 204, an inverse frequency domain converter 205, This can be realized by the display controller 200 including the difference calculator 206.
  • the data input unit 201 separates input data into a synchronization signal and pixel data of each pixel, outputs the separated synchronization signal to the subsequent-stage synchronization signal generation unit 202, and outputs the pixel data to the subsequent-stage frequency domain converter. It outputs to 203 and the difference calculator 206.
  • the synchronization signal generation unit 202 generates a control signal for controlling the source driving means and the gate driving means as well as the synchronization signal power from the data input unit 201.
  • control signals For example, the following three types of control signals are generated as the control signals for the source driving means.
  • control signals are generated as control signals for the gate drive means.
  • the frequency domain converter 203 converts the pixel data from the data input unit 201 into spatial frequency data, and outputs the spatial frequency data to the subsequent low-pass filter 204.
  • Typical examples of frequency domain transformation include two-dimensional FFT transformation and two-dimensional DCT transformation.
  • the low-pass filter 204 passes only the low-frequency domain data from the frequency data from the frequency-domain transformation 203, and outputs the low-frequency domain data to the reverse frequency domain transformation 205 in the subsequent stage.
  • the inverse frequency domain converter 205 performs the inverse transformation of the frequency domain transformation 203 on the low frequency domain data, and uses the data after the inverse transformation as the pixel data of the liquid crystal panel ⁇ . In addition to being output to the source driving means, the difference calculator 206 is also output.
  • inverse frequency domain transformation 205 As the inverse frequency transformation, inverse two-dimensional FFT transformation, inverse two-dimensional DCT transformation, etc. are performed, and sampling is performed together with the pixels of the liquid crystal panel ⁇ . Points are thinned out.
  • the difference calculator 206 calculates the difference between the pixel data from the data input unit 201, which is the original data, and the data on the liquid crystal panel B from the inverse frequency domain converter 205, and displays the original data.
  • the pixel data of the liquid crystal panel A is corrected so that the pixel data is corrected, and the corrected pixel data is output to the source driving means of the liquid crystal panel A.
  • FIG. 32 the first panel is described as liquid crystal panel A, and the second panel is described as liquid crystal panel B.
  • the resolution of the two liquid crystal panels is the same.
  • the display on liquid crystal panel A is determined. [0221] The above description is performed in one dimension. Since the liquid crystal panel is a surface display, it is performed in two dimensions.
  • Specific control includes, for example, as shown in FIG. 33, a data input unit 201, a synchronization signal generation unit 202, a frequency domain converter 203, a band division filter 207, an inverse frequency domain converter 205, an inverse frequency domain transform.
  • a data input unit 201 a data input unit 201
  • a synchronization signal generation unit 202 a frequency domain converter 203
  • a band division filter 207 a band division filter 207
  • an inverse frequency domain converter 205 an inverse frequency domain transform.
  • This can be realized by the display controller 210 having the device 208.
  • the data input unit 201 separates the input data into a synchronization signal and pixel data of each pixel, and outputs the separated synchronization signal to the subsequent-stage synchronization signal generation unit 202, so that the pixel data is output to the subsequent-stage frequency domain converter. Output to 203.
  • the synchronization signal generation unit 202 generates a control signal for controlling the source drive means and the gate drive means as well as the synchronization signal power from the data input unit 201.
  • control signals For example, the following three types of control signals are generated as control signals for the source driving means.
  • control signals are generated as control signals for the gate drive means.
  • the frequency domain converter 203 converts the pixel data from the data input unit 201 into spatial frequency data, and outputs the spatial frequency data to the subsequent band dividing filter 207.
  • Typical examples of frequency domain transformation include two-dimensional FFT transformation and two-dimensional DCT transformation.
  • the band dividing filter 207 divides the data in the high frequency region and the data in the low frequency region, and outputs the data in the low frequency region to the inverse frequency region converter 205 connected to the source driving means of the liquid crystal panel B.
  • the data in the high frequency region is output to the reverse frequency region changer 208 connected to the source driving means of the liquid crystal panel A.
  • a low-pass filter and a high-pass filter are used. Ruta may be used.
  • the band division filter in the case of the band division filter, it can be divided into data of a plurality of frequency domains.
  • the inverse frequency domain converter 205 performs the inverse transformation of the frequency domain transformation 203 on the low frequency domain data, and uses the data after the inverse transformation as pixel data of the liquid crystal panel ⁇ . It is output to the source drive means.
  • the inverse frequency domain converter 208 performs the inverse transformation of the frequency domain transformation 203 on the high frequency domain data, uses the data after the inverse transformation as the pixel data of the liquid crystal panel ⁇ , and displays the liquid crystal panel A. Output to the source driving means.
  • interference between two panels is avoided by changing the spatial frequency of display data, so that saturation reduction and oblique image shift do not occur.
  • a drive signal processing algorithm can be provided.
  • a normally black liquid crystal panel is used as the first panel, thereby suppressing a decrease in saturation. This is because the image of the second panel mixed with ambient light and desaturated is made the first panel a normally black panel with high contrast, thereby suppressing low tone float and suppressing desaturation. It is.
  • an image with a further contrast feeling can be obtained.
  • the normally black panel having a high contrast include a VA (Vertical Alignment) method, an IPS (InPlain Switching) method, and an FFS method (Fringe Field Switching) method.
  • FIG. 42 shows a pixel region 1000 formed corresponding to a substantially square pixel electrode.
  • the present invention is not limited to the shape of the pixel region.
  • the pixel region 1000 has four liquid crystal domains A, B, C, and D. If the tilt directions (reference alignment directions) are tl, t2, t3, and t4, respectively, There are four directions in which the difference between the two directions is approximately equal to an integral multiple of 90 °.
  • the area of the liquid crystal domains A, B, C and D is an example of the most preferable quadrant structure in view angle characteristics which are equal to each other.
  • the four liquid crystal domains are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns.
  • the vertical alignment liquid crystal layer exemplified in this embodiment includes a nematic liquid crystal material having negative dielectric anisotropy, and one alignment film of a pair of alignment films provided on both sides of the liquid crystal layer is defined.
  • the pretilt direction and the pretilt direction defined by the other alignment film differ from each other by approximately 90 °, and the tilt angle (reference alignment direction) is defined in the middle of these two pretilt directions.
  • No chiral agent is added, and when a voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules in the vicinity of the alignment film take a twist alignment according to the alignment regulating force of the alignment film.
  • a chiral agent may be added as necessary.
  • VA mode in which the liquid crystal molecules are twisted by using a vertical alignment film in which the pretilt directions (orientation treatment directions) defined by a pair of alignment films are orthogonal to each other is VATN (Vertical Alibnment Twisted Nematic) Sometimes called 'mode'.
  • VATN Very Alibnment Twisted Nematic
  • the pretilt direction is the alignment direction of the liquid crystal molecules regulated by the alignment film, and indicates the azimuth angle direction in the display surface.
  • the angle between the liquid crystal molecules and the surface of the alignment film is called the pretilt angle.
  • the pretilt direction is defined by performing a rubbing process or a photo-alignment process on the alignment film.
  • a quadrant structure can be formed by changing the combination of the pretilt directions of a pair of alignment films facing each other through the liquid crystal layer.
  • the pixel area divided into four has four liquid crystal domains (sometimes simply referred to as “domains”).
  • Each liquid crystal domain is characterized by the tilt direction of liquid crystal molecules in the layer plane of the liquid crystal layer when a voltage is applied to the liquid crystal layer and in the thickness direction (sometimes referred to as the “reference alignment direction”) in the thickness direction.
  • This tilt direction (reference orientation direction) has a dominant influence on the viewing angle dependence of each domain.
  • the tilt direction is also the azimuth direction.
  • the reference for the azimuth direction is the horizontal direction of the display, and the counterclockwise direction is positive.
  • the 3 o'clock direction is set to an azimuth angle of 0 ° and the counterclockwise direction. Around is positive.
  • Tilt direction force of four liquid crystal domains The difference between any two directions is approximately equal to an integral multiple of 90 ° Four directions (forces different from Figure AA eg 12 o'clock direction, 9 o'clock direction, 6 o'clock direction, 3 o'clock (Direction), the viewing angle characteristics are averaged, and a good display can be obtained.
  • the areas to be closed within the pixel regions of the four liquid crystal domains are substantially equal to each other.
  • the difference between the area of the largest liquid crystal domain in the four liquid crystal domains and the area of the smallest liquid crystal domain is preferably 25% or less of the maximum area.
  • a method for defining the pretilt direction of liquid crystal molecules in the alignment film a method of performing a rubbing process, a method of performing a photo-alignment process, a fine structure formed in advance on the base of the alignment film, and the fine structure
  • a method of reflecting the surface of the alignment film on the surface of the alignment film or forming an alignment film having a fine structure on the surface by obliquely depositing an inorganic substance such as SiO.
  • Rubbing treatment or photo-alignment treatment is preferred.
  • the photo-alignment treatment can be performed by specific contact, it is possible to improve the yield in which electrostatic generation due to friction does not occur as in the rubbing treatment.
  • the variation in the pretilt angle can be controlled to 1 ° or less.
  • the photosensitive group preferably includes at least one photosensitive group selected from the group consisting of a 4 chalcone group, a 4 ′ chalcone group, a coumarin group, and a cinnamoyl group.
  • IPS In the IPS system, a liquid crystal is rotated in a plane parallel to the substrate by applying an electric field parallel to the substrate.
  • 43 (a) to 43 (d) are schematic diagrams for explaining the IPS system.
  • FIGS. 43 (a) and (b) are schematic cross-sectional views
  • FIGS. 43 (c) and (d) are schematic plan views of pixels. It is.
  • IPS uses normal liquid crystal with positive dielectric anisotropy for liquid crystal using a horizontal alignment film.
  • FIGS. 43 (a) and 43 (c) show a state where no voltage is applied!], And the liquid crystal is aligned in the rubbing direction of a horizontal alignment film (not shown).
  • FIGS. 43 (b) and 43 (d) show a state in which a voltage is applied.
  • the electrodes are comb-shaped, a transverse electric field is generated, and the alignment direction of the liquid crystal is rotated in a horizontal plane.
  • the degree of polarization is an index representing polarization performance (performance for linear polarization), and is calculated by the following equation.
  • Tp parallel transmittance
  • Tc cross transmittance
  • the degree of polarization tends to increase as the thickness of the polarizing plate increases.
  • the horizontal axis indicates the degree of polarization (%), and the vertical axis indicates the amount of light leakage due to cross-col (cross-col leakage light amount: wavelength 550 nm).
  • cross-col leakage light amount wavelength 550 nm.
  • the degree of polarization is increased by increasing the thickness of the polarizing plate, it is not limited to this.
  • two polarizing plates in the center are used. The same effect can be obtained with the configuration (polarizing plates B, B ′).
  • the directions of the absorption axes of the two central polarizing plates may be the same.
  • the number of polarizing plates in the center is not limited to two. If the absorption axes are in the same direction, two or more polarizing plates can be used.
  • a polarizing plate has a polarizer force that is adsorbed with iodine. Therefore, if there is unevenness in the amount of iodine adsorption, unevenness in density (hereinafter referred to as unevenness in polarizer staining) occurs during black display. There is a fear.
  • the polarizing plate arranged in the center is composed of two plates (polarizing plates B and B '), the polarizing degree of polarizing plate B is set to 99.997%, and the rest.
  • the polarizing plates A, ⁇ ′, and C were set to 99.993%, the contrast was 200,000: 1, a high contrast image was achieved, and the polarization staining unevenness was not confirmed at all.
  • the polarization absorbing layer further includes a liquid crystal panel.
  • the contrast can be further improved by having the following configuration.
  • the degree of polarization of the polarizing plate ⁇ disposed on the inner side of the polarizing plates A and C disposed on the outermost side is By setting at least a predetermined value or more, the crossed Nicols leakage light quantity can be reduced.
  • the predetermined value in this case is preferably a value close to 100%, but is preferably a value determined from the relationship with the transmittance.
  • the polarization degree of the polarizing plate is preferably set higher than the polarization degree of the other polarizing plates A and C.
  • the polarizing plate B, B ' is a two-sheet configuration.
  • the polarizing plates B and B ′ may have the same polarization degree or different polarization degrees.
  • the polarization degree of the other polarizing plates A and C may be the same.
  • the central polarizing plate may not be a two-plate structure but may be a plurality of three or more sheets. The number of polarizing plates to be laminated may be set appropriately according to the relationship with the transmittance.
  • a television receiver to which the liquid crystal display device of the present invention is applied will be described below with reference to FIGS.
  • FIG. 34 shows a circuit block of a liquid crystal display device 601 for a television receiver.
  • the liquid crystal display device 601 includes a Y / C separation circuit 500, a video chroma circuit 5001, an A / D converter 502, a liquid crystal controller 503, a liquid crystal non-504, a backlight driving circuit 505, a back
  • the configuration includes a light 506, a microcomputer 507, and a gradation circuit 508.
  • the liquid crystal panel 504 has a two-panel configuration including a first liquid crystal panel and a second liquid crystal panel, and may have any of the configurations described in the above embodiments.
  • an input video signal of a television signal is input to the Y ZC separation circuit 500 and separated into a luminance signal and a color signal.
  • the luminance and color signals are converted to R, G, and B, which are the three primary colors of light, by the video chroma circuit 501, and this analog RGB signal is converted to a digital RGB signal by the AZD converter 502. Input to controller 503.
  • RGB signals from the liquid crystal controller 503 are input at a predetermined timing, and RGB gradation voltages from the gradation circuit 508 are supplied to display an image.
  • the microcomputer 507 controls the entire system including these processes.
  • the video signal can be displayed based on various video signals such as a video signal based on television broadcasting, a video signal captured by a camera, and a video signal supplied via an Internet line. .
  • the tuner unit 600 shown in FIG. 35 receives a television broadcast and outputs a video signal, and the liquid crystal display device 601 displays an image (video) based on the video signal output from the tuner unit 600. Do.
  • the liquid crystal display device having the above configuration is a television receiver, for example, FIG. As shown, the liquid crystal display device 601 is sandwiched between a first housing 301 and a second housing 306 so as to be sandwiched.
  • the first casing 301 is formed with an opening 301a through which an image displayed on the liquid crystal display device 601 is transmitted.
  • the second casing 306 covers the back side of the liquid crystal display device 601.
  • An operation circuit 305 for operating the liquid crystal display device 601 is provided, and a supporting member is provided below. 308 is attached!
  • the liquid crystal display device of the present invention As described above, in the television receiver having the above-described configuration, by using the liquid crystal display device of the present invention as the display device, it is possible to display an image with very high display quality and high contrast without high saturation. It is possible to display.
  • liquid crystal display device of the present invention can greatly improve contrast, it can be applied to television receivers, broadcast monitors, and the like.

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Abstract

　本発明の液晶表示装置の駆動方法は、重ね合わせた第１の液晶パネルが第一の表示信号に基づいて表示し、第２の液晶パネルが第一の表示信号から得られる第二の表示信号に基づいて表示する液晶表示装置の駆動方法であって、上記第一の表示信号に含まれる画素の階調値と、入力画像データの論理的な最大階調値とから得られる輝度拡張率に基づいて、該第一の液晶パネルの輝度を拡張すると共に、上記第二の表示信号に基づいた表示を行う第二の液晶パネルの輝度を、第一の液晶パネルで拡張された輝度分だけ下げる。２枚の液晶パネルを重ねた場合に顕著になる彩度の低下を抑制することで、表示品位の高い液晶表示装置を実現する。

Description

明 細 書
液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置並びにテレビジョン受信 機
技術分野
[0001] 本発明は、コントラストを向上させた液晶表示装置およびそれを備えたテレビジョン 受信機に関するものである。
背景技術
[0002] 液晶表示装置のコントラストを向上させる技術として、以下の特許文献 1〜7に開示 されて!/、るような種々の技術がある。
[0003] 特許文献 1には、カラーフィルタの顔料成分中の黄顔料の含有率および比表面積 を適切にすることでコントラスト比を向上する技術が開示されている。これにより、カラ 一フィルタの顔料分子が偏光を散乱して消偏させることで液晶表示装置のコントラス ト比が低下する課題を改善することができる。この特許文献 1に開示された技術によ れば、液晶表示装置のコントラスト比は 280から 420に向上している。
[0004] また、特許文献 2には、偏光板の透過率および偏光度を上げることでコントラスト比 を改善する技術が開示されている。この特許文献 2に開示された技術によれば、液晶 表示装置のコントラスト比は 200から 250に向上している。
[0005] さらに、特許文献 3および特許文献 4には、二色性色素の光吸収性を用いるゲスト ホスト方式におけるコントラスト向上の技術が開示されている。
[0006] 特許文献 3には、ゲストホスト液晶セルを 2層とし、 2層のセルの間に 1Z4波長板を 挟む構造によって、コントラストを向上させる方法が記載されている。特許文献 3では
、偏光板を用いないことが開示されている。
[0007] また、特許文献 4には、分散型液晶方式で用いる液晶に二色性色素を混ぜるタイ プの液晶表示素子が開示されている。この特許文献 4では、コントラスト比が 101との 記載がある。
[0008] し力しながら、特許文献 3および特許文献 4に開示された技術は、他の方式に比べ コントラストは低く、さらにコントラストを改善するには、二色性色素の光吸収性の向上 、色素含有量の増加、ゲストホスト液晶セルの厚みを大きくするなどが必要である力 いずれも技術上の問題、信頼性低下や応答特性が悪くなるという新たな課題が生じ る。
[0009] また、特許文献 5および特許文献 6には、 1対の偏光板の間に液晶表示パネルと光 学補償用の液晶パネルを有する、光学補償方式によるコントラスト改善方法が開示さ れている。
[0010] 特許文献 5では、 STN方式において表示用セルと差光学補償用の液晶セルとリタ デーシヨンのコントラスト比 14から 35に改善して!/、る。
[0011] また、特許文献 6では、 TN方式などの液晶表示用セルの黒表示時における波長 依存性を補償するための光学補償用の液晶セルを設置してコントラス比を 8から 100 に改善している。
[0012] し力しながら、上記の各特許文献に開示された技術では、 1. 2倍〜 10倍強のコント ラスト比改善効果が得られている力 コントラスト比の絶対値としては 35〜420程度で ある。
[0013] また、コントラストを向上させるための技術として、例えば特許文献 7には、 2枚の液 晶パネルを重ね合わせて、各偏光板が互いにクロス-コルを形成するようにした複合 化液晶表示装置が開示されている。この特許文献 7では、 1枚のパネルにおけるコン トラスト比が 100であったものを、 2枚のパネルを重ね合わせることでコントラスト比を 3 〜4桁程度にまで拡大できることが記載されて 、る。
特許文献 1 :日本国公開特許公報「特開 2001— 188120号公報 (公開日： 2001年 7 月 10日）」
特許文献 2 :日本国公開特許公報「特開 2002— 90536号公報 (公開日： 2002年 3 月 27日）」
特許文献 3 :日本国公開特許公報「特開昭 63— 25629号公報 (公開日：1988年 2月 3日）」
特許文献 4:日本国公開特許公報「特開平 5— 2194号公報 (公開日：1993年 1月 8 曰）」
特許文献 5 :日本国公開特許公報「特開昭 64— 49021号公報 (公開日：1989年 2月 特許文献 6 :日本国公開特許公報「特開平 2— 23号公報 (公開日：1990年 1月 5日） J
特許文献 7 :日本国公開特許公報「特開平 5— 88197号公報 (公開日：1993年 4月 9 曰）」
発明の開示
[0014] ところが、特許文献 7は、 2枚の液晶パネルを重ねることで、それぞれの液晶パネル の階調を上げずに、高階調化を図ることを目的としてなされたものであるので、特に 彩度低下の対策が施されていない。このため、表示品位が著しく低下する虞があつ た。
[0015] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、 2枚の液晶パ ネルを重ねた場合に顕著になる彩度の低下を抑制することで、表示品位の高 、液晶 表示装置を実現することにある。
[0016] 本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、上記課題を解決するために、液晶パ ネルを 2枚以上重ね合わせ、偏光吸収層が液晶パネルを挟んでクロス-コルの関係 に設けられ、該液晶パネルのそれぞれが映像ソースに基づ 、た画像データを出力す る液晶表示装置の駆動方法であって、重ね合わせた液晶パネルのうち、最表面の液 晶パネルを第一の液晶パネルとしたときに、第一の液晶パネルが輝度拡張されて ヽ ることを特徴としている。
[0017] 上記の構成によれば、各偏光吸収層は、隣接する液晶パネルの偏光吸収層との間 でクロス-コルの関係にあることで、例えば、正面方向においては、偏光吸収層の透 過軸方向の漏れ光が次の偏光吸収層の吸収軸により漏れ光をカットすることが可能 となる。また、斜め方向においては、隣接する偏光吸収層の偏光軸の交差角である ニコル角が崩れても、光漏れによる光量の増加が見られない。つまり、斜め視角での ニコル角の拡がりに対して黒が浮きにくくなる。
[0018] 以上のことから、 2枚以上の液晶パネルを重ね合わせた場合、少なくとも、偏光吸収 層は 3層備えていることになる。つまり、偏光吸収層を 3層構成にし、それぞれをクロス ニコルに配置することで、正面 ·斜め方向ともにシャッター性能の大幅な向上を図るこ とが可能となる。これにより、コントラストを大幅に向上させることができる。
[0019] しかも、重ね合わせた液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネ ルとしたときに、第一の液晶パネルが輝度拡張されていることで、第二の液晶パネル が第一の液晶パネルよりも輝度が低くなる。
[0020] 例えば、上記第一の表示信号に含まれる画素の階調値と、入力画像データの論理 的な最大階調値とから得られる輝度拡張率に基づ 、て、該第一の液晶パネルの輝 度を拡張すると共に、上記第二の表示信号に基づいた表示を行う第二の液晶パネ ルの輝度を、第一の液晶パネルで拡張された輝度分だけ下げることで、第二の液晶 パネルが第一の液晶パネルよりも輝度が低くなる。これにより、 2枚の液晶パネルを重 ね合わせても、元の輝度値は変化せず、各画素の色度値も保持されるので、彩度低 下が無くなる。し力も、第二の液晶パネルの輝度を下げるようにしているので、輝度変 ィ匕は全体として滑らかになるので、斜めから見た場合の 2枚の液晶パネルの画像の ズレも視認されにくくなる。
[0021] より具体的な処理としては、以下のような処理が好ましい。
[0022] 上記第一の液晶パネルをカラー液晶パネルとし、他の少なくとも 1つの液晶パネル を白黒液晶パネルとしたとき、上記白黒液晶パネルに対して、映像ソースの 1絵素を 構成する画素信号のうちの最大階調の信号に対応した階調値を求め、さらに該階調 値を元の値未満とならな 、ようにスムージング処理した表示信号を入力し、上記カラ 一液晶パネルに対して、上記白黒液晶パネルの表示信号の階調値力 表示可能な 最大階調値より低 、分に対応して、映像ソースの元信号の階調値を輝度拡張した表 示信号を入力する。
[0023] また、上記白黒液晶パネルに入力される絵素の階調値は、絵素毎に最大階調値を 越えな 、範囲でスムージング処理されて 、てもよ！/、。
[0024] さらに、上記スムージング処理は、 N X M絵素領域での最大階調値を求め、その値 を M X N画素の中心絵素の値とし、その値に対して平滑ィ匕フィルタにより平滑化する 処理であってもよい。
[0025] また、上記スムージング処理の後に、スムージング処理後の上記画素の階調値に 対して、 γ補正処理を行うようにしてもよい。 [0026] また、上記カラー液晶パネルに入力された画素データの階調値力^であり、該画素 データに対応する画素近辺の画素データの階調値が閾値以下であれば、上記白黒 液晶パネルの対応する位置にある画素の画素データの階調値を 0に設定するように してちよい。
[0027] 本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、上記課題を解決するために、液晶パ ネルを 2枚以上重ね合わせ、偏光吸収層が液晶パネルを挟んでクロス-コルの関係 に設けられ、該液晶パネルのそれぞれが映像ソースに基づ 、た画像データを出力す る液晶表示装置の駆動方法であって、重ね合わせた液晶パネルのうち、最表面の液 晶パネルを第一の液晶パネルとしたときに、液晶表示装置から出力される画像デー タの γ値が γ =G (x) 〈xは任意の階調〉、第一の液晶パネルから出力される画像 out
データの γ =G (x)、他の液晶パネルから出力される画像データの γ =G (x)の
1 1 2 2 時、少なくともひとつの階調 Xにおける γ =G (X)力 G (X) =G (X) +G (X)で out 1 2 かつ G (X) >G (X)の関係を満たすことを特徴としている。
1 2
[0028] 上記の構成によれば、各偏光吸収層は、隣接する液晶パネルの偏光吸収層との間 でクロス-コルの関係にあることで、例えば、正面方向においては、偏光吸収層の透 過軸方向の漏れ光が次の偏光吸収層の吸収軸により漏れ光をカットすることが可能 となる。また、斜め方向においては、隣接する偏光吸収層の偏光軸の交差角である ニコル角が崩れても、光漏れによる光量の増加が見られない。つまり、斜め視角での ニコル角の拡がりに対して黒が浮きにくくなる。
[0029] 以上のことから、 2枚以上の液晶パネルを重ね合わせた場合、少なくとも、偏光吸収 層は 3層備えていることになる。つまり、偏光吸収層を 3層構成にし、それぞれをクロス ニコルに配置することで、正面 ·斜め方向ともにシャッター性能の大幅な向上を図るこ とが可能となる。これにより、コントラストを大幅に向上させることができる。
[0030] し力も、液晶表示装置から出力される画像データの γ値が γ =G (x) 〈xは任意 out
の階調〉、第一の液晶パネルから出力される画像データの Ύ =G (x)、他の液晶パ ネルから出力される画像データの γ =G (x)の時、少なくともひとつの階調 Xにおけ
2 2
る γ =G (X)力 G (X) =G (X) +G (X)でかつ G (X) >G (X)の関係を満たす out 1 2 1 2
ことによって、彩度低下が抑制でき、良好な表示が得られる。 [0031] 上記第一のパネルがカラーパネル、他の第二のパネルの少なくとも 1つが白黒パネ ルであってもよい。
[0032] より具体的な処理としては、以下のような処理が好ましい。
[0033] 上記白黒液晶パネルの 1画素の階調力 映像ソースの 1絵素を構成する画素信号 のうちの最大階調の信号に対応した階調に設定する。
[0034] また、白黒液晶パネルから出力される画像データ力 スムージング処理されていて ちょい。
[0035] また、黒階調 X近傍は G (X ) < G (X )であってもよ ヽ。
2 1 2 2 2
[0036] また、第 1のパネルから出力される画像データの γ の値が全階調で G (χ) >0であ る（0ではな!/、）であってもよ!/、。
[0037] さらに、該階調 Xにおいて、 G (X)≥1. 8であることが好ましい。
[0038] さらに、上記第一のパネルから出力される画像データと第二のパネルから出力され る画像データの空間的周波数を異ならせるようにしてもょ 、。
[0039] このように、第一の表示信号と上記第二の表示信号の空間的周波数を異ならせる ことで、液晶パネル同士の干渉を回避し、かつ彩度低下を改善することができる。
[0040] また、上記の液晶表示装置の駆動方法を液晶表示装置に適用することで、彩度低 下の無 、、表示品位の高 、表示画像を実現することが可能となる。
[0041] 本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、液晶パネルを 2枚以 上重ね合わせ、偏光吸収層が液晶パネルを挟んでクロス-コルの関係に設けられ、 該液晶パネルのそれぞれが映像ソースに基づいた画像データを出力する液晶表示 装置の駆動方法であって、重ね合わせた液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを 第一の液晶パネルとしたときに、第一の液晶パネル力 ノーマリーブラックモードの液 晶パネルであることによりを特徴として 、る。
[0042] 上記ノーマリーブラックのモードが、垂直配向モードであってもよい。
[0043] また、上記ノーマリーブラックのモードが、 IPSモードであってもよい。
[0044] また、上記ノーマリーブラックのモードが、 FSSモードであってもよい。
[0045] 本発明の液晶表示装置に用いる液晶パネルは、垂直配向型の液晶層と、前記液 晶層を介して互いに対向する第 1基板および第 2基板と、前記第 1基板の前記液晶 層側に設けられた第 1電極および前記第 2基板の前記液晶層側に設けられた第 2電 極と、前記液晶層に接するように設けられた少なくとも 1つの配向膜とを有し、画素領 域は、前記第 1電極と前記第 2電極との間に電圧が印加されたときの前記液晶層の 層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が予め決められ た第 1方向である第 1液晶ドメインと、第 2方向である第 2液晶ドメインと、第 3方向であ る第 3液晶ドメインと、第 4方向である第 4液晶ドメインと、前記第 1方向、第 2方向、第 3方向、第 4方向は、任意の 2つの方向の差が 90° の整数倍に略等しい 4つの方向 であり、かつ、前記第 1液晶ドメイン、第 2液晶ドメイン、第 3液晶ドメインおよび第 4液 晶ドメインは、それぞれ他の液晶ドメインと隣接し、かつ、 2行 2列のマトリクス状に配 置されて!、ることを特徴として！/、る。
[0046] 上記の構成によれば、配向制御用の突起や電極開口部 (スリット）を設けた場合に 比べ、液晶の配向規制力が向上するので応答速度が向上するという利点がある。
[0047] 本発明の液晶表示装置の駆動方法を適用した液晶表示装置および上記の液晶表 示装置は、テレビジョン放送を受信するチューナ部と、該チューナ部で受信したテレ ビジョン放送を表示する表示装置とを備えたテレビジョン受信機における、該表示装 置として使用することができる。
図面の簡単な説明
[0048] [図 1]本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の概略断面図である。
[図 2]図 1に示す液晶表示装置における偏光板とパネルとの配置関係を示す図であ る。
[図 3]図 1に示す液晶表示装置の画素電極近傍の平面図である。
[図 4]図 1に示す液晶表示装置を駆動する駆動システムの概略構成図である。
[図 5]図 1に示す液晶表示装置のドライバとパネル駆動回路との接続関係を示す図で ある。
[図 6]図 1に示す液晶表示装置が備えているバックライトの概略構成図である。
[図 7]図 1に示す液晶表示装置を駆動する駆動回路である表示コントローラのブロック 図である。
[図 8]液晶パネル 1枚の液晶表示装置の概略断面図である。 [図 9]図 8に示す液晶表示装置における偏光板とパネルとの配置関係を示す図であ る。
圆 10(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 10(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 10(c)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 11(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 11(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 11(c)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 11(d)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 12(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 12(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 12(c)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 13(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 13(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 14(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 14(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 14(c)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 15(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 15(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 16(a)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 16(b)]コントラスト向上の原理を説明する図である。
圆 17]本発明の液晶表示装置の駆動信号処理アルゴリズムを説明するための図であ る。
[図 18]本発明の液晶表示装置の駆動信号処理アルゴリズムを説明するための図であ る。
[図 19]本発明の液晶表示装置の駆動信号処理アルゴリズムを説明するための図であ る。
[図 20]本発明の液晶表示装置の駆動信号処理アルゴリズムを説明するための図であ る。
圆 21]本発明の液晶表示装置の駆動信号処理アルゴリズムを説明するための図であ る。
[図 22]元画像信号による表示例を示す図である。
[図 23(a)]図 22に示す元画像信号をカラーフィルタを有するパネルで表示させた場合 の表示例を示す図である。
[図 23(b)]図 22に示す元画像信号をカラーフィルタを有しないパネルで表示させた場 合の表示例を示す図である。
圆 24]階調-輝度特性を示すグラフである。
圆 25]図 24に示す階調-輝度特性の対数グラフである。
圆 26]階調-輝度特性を示すグラフである。
圆 27]図 26に示す階調-輝度特性の対数グラフである。
圆 28]階調-輝度特性を示すグラフである。
圆 29]図 28に示す階調-輝度特性の対数グラフである。
[図 30(a)]モアレ対策を説明するための図である。
[図 30(b)]モアレ対策を説明するための図である。
[図 30(c)]モアレ対策を説明するための図である。
[図 31]図 30に示すモアレ対策を実現するための表示コントローラのブロック図である
[図 32(a)]モアレ対策を説明するための図である。
[図 32(b)]モアレ対策を説明するための図である。
[図 32(c)]モアレ対策を説明するための図である。
[図 33]図 32に示すモアレ対策を実現するための表示コントローラのブロック図である 圆 34]本発明の液晶表示装置を備えたテレビジョン受信機の概略ブロック図である。
[図 35]図 34に示すテレビジョン受信機におけるチューナ部と液晶表示装置との関係 を示すブロック図である。
圆 36]図 34に示すテレビジョン受信機の分解斜視図である。 [図 37(a)]PVA方式にお!、て、電極に電圧を印加しな!、状態を示す図である。
[図 37(b)]PVA方式にぉ 、て、電極に電圧を印加した状態を示す図である。
[図 38]階調-輝度特性を示すグラフである。
[図 39]図 38に示す階調-輝度特性の対数グラフである。
[図 40]液晶パネルの信号処理を行うブロック図である。
[図 41]図 40に示すブロック図におけるデータラインの流れを示す図である。
[図 42]MVA方式における各ドメインの関係を示す図である。
[図 43(a)]IPS方式を説明する概略図であり、概略断面図である。
[図 43(b)]IPS方式を説明する概略図であり、概略断面図である。
[図 43(c)]IPS方式を説明する概略図であり、画素の概略平面図である。
[図 43(d)]IPS方式を説明する概略図であり、画素の概略平面図である。
[図 44(a)]クロス-コル漏れ光量を低減させるための偏光度向上を説明するための偏 光板の配置の一例を示した図である。
[図 44(b)]クロス-コル漏れ光量を低減させるための偏光度向上を説明するための偏 光板の配置の他の例を示した図である。
[図 45]偏光度とクロス-コル漏れ光量との関係を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0049] 一般的な液晶表示装置は、図 8に示すように、カラーフィルタおよび駆動用基板を 備えた液晶パネルに偏光板 A、 Bを貼り合せて構成される。ここでは MVA (Multidom ain Vertical Alignment)方式の液晶表示装置について説明する。
[0050] 偏光板 A、 Bは、図 9に示すように、偏光軸が直交しており、画素電極 208 (図 8)に 閾値電圧を印加した場合に液晶が傾いて配向する方向は、偏光板 A, Bの偏光軸と 方位角 45度に設定してある。このとき、偏光板 Aを通った入射偏光が液晶パネルの 液晶層を通るときに、偏光軸が回転するため、偏光板 Bから光が出射される。また、 画素電極に閾値電圧以下の電圧しか印加されない場合は、液晶は基板に対して垂 直に配向しており、入射偏光の偏向角の変化しないため、黒表示となる。 MVA方式 はでは、電圧印加時の液晶の倒れる方向を 4つに分割 (Multidomain)することによつ て、高視野角を実現している。 [0051] ここで、垂直配向とは、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」）が約 8
5° 以上の角度で配向した状態をいう。
[0052] ところで、図 9に示すような 2枚偏光板構成の場合には、コントラストの向上に限界が あった。そこで、本願発明者らは、液晶表示パネル 2枚に対して、偏光板 3枚構成 (そ れぞれをクロス-コルに設置）とすることで、正面 ·斜め方向ともにシャッター性能が向 上することを見出した。
[0053] コントラスト改善の原理にっ 、て以下に説明する。
[0054] 本願発明者等は、具体的には、
(1)正面方向について
パネル内の偏光解消（CF等の散乱）により、クロス-コルの透過軸方向力 漏れ光 が発生していたが、上記の偏光板三枚構成にすることで、二枚目の偏光板の透過軸 方向漏れ光に対し、三枚目の偏光板吸収軸を一致させて漏れ光をカットすることが できることを見出した。
[0055] (2)斜め方向について
偏光板ニコル角 φの崩れに対し、漏れ光量変化が鈍感になること、すなわち、斜め 視角での-コル角 φの広がりに対して黒が浮きにくいことを見出した。
[0056] 以上のことから、本願発明者等は、液晶表示装置においてコントラストが大幅に向 上することを見出した。以下において、コントラスト向上の原理について、図 10(a)〜 図 10(c),図 11(a)〜図 11(d),図 12(a)〜図 12(c),図 13(a),図 13(b)ゝ図 14( a)〜図 14(c), 015(a),図 15(b), 016(a),図 16 (b)および表 1を参照しながら 以下に説明する。ここでは、二枚偏光板構成を構成（1)、三枚偏光板構成を構成 (2 )として説明する。斜め方向のコントラスト向上は、本質的には偏光板の構成が要因と なっているため、ここでは液晶パネルを用いずに、偏光板のみによってモデルィ匕して 説明している。
[0057] 図 10 (a)は、構成（1)において、一枚の液晶表示パネルがある場合を想定しており 、二枚の偏光板 101a '101bがクロス-コルに配置された例を示し、図 10(b)は、構 成（2)において、三枚の偏光板 101a' 101b '101cが互いにクロス-コルに配置され た例を示す図である。つまり、構成（2)では、液晶表示パネルが二枚である場合を想 定しているので、クロス-コルに配置されている偏光板は 2対となる。図 10 (c)は、対 向する偏光板 101aと偏光板 101bとをクロス-コルに配置し、それぞれの偏光板の 外側に偏光方向が同じ偏光板を重ね合わせた例を示す図である。なお、図 10 ( で は、四枚の偏光板の構成を示している力 クロス-コルの関係にある偏光板は 1枚の 液晶表示パネルを挟持する場合を想定して ヽる 1対となる。
[0058] 液晶表示パネルが黒表示をする場合の透過率を、液晶表示パネルの無い場合の 偏光板をクロス-コル配置したときの透過率すなわちクロス透過率としてモデルィ匕し 黒表示と呼ぶことにし、液晶表示パネルが白表示をする場合の透過率を、液晶表示 パネルの無い場合の偏光板をパラレル-コル配置したときの透過率すなわちパラレ ル透過率としてモデルィ匕し白表示と呼ぶことにしたとき、偏光板を正面からみたときの 透過スペクトルの波長と透過率の関係と、偏光板を斜めからみたときの透過スぺタト ルの波長と透過率の関係とを示した例力 図 11 (a)〜図 11 (d)に示すグラフである。 なお、上記モデルィ匕した透過率は偏光板をクロス-コル配置し液晶表示パネルを狭 持する方式の、白表示、黒表示の透過率の理想値にあたるものである。
[0059] 図 11 (a)は、偏光板を正面からみたときの透過スペクトルの波長とクロス透過率との 関係を、上記の構成（1)と構成（2)とで比較した場合のグラフである。このグラフから 、黒表示の正面での透過率特性は、構成（1)と構成（2)とは似た傾向にあることが分 かる。
[0060] 図 11 (b)は、偏光板を正面からみたときの透過スペクトルの波長とパラレル透過率 の関係を、上記の構成（1)と構成 (2)とで比較した場合のグラフである。このグラフか ら、白表示の正面での透過率特性は、構成（1)と構成（2)とは似た傾向にあることが 分かる。
[0061] 図 11 (c)は、偏光板を斜め（方位角 45° —極角 60° )力もみたときの透過スぺタト ルの波長とクロス透過率の関係を、上記の構成（1)と構成 (2)とで比較した場合のグ ラフである。このグラフから、黒表示の斜めでの透過率特性は、構成（2)では、ほとん どの波長域で透過率がほぼ 0を示し、構成（1)では、ほとんどの波長域で若干の光の 透過が見られることが分かる。つまり、偏光板二枚構成では、黒表示時に斜め視野角 で光もれ (黒の締まりの悪化）が生じていることが分かり、逆に、偏光板三枚構成では 、黒表示時に斜め視野角で光もれ (黒の締まりの悪化）が抑えられていることが分か る。
[0062] 図 11 (d)は、偏光板を斜め（方位角 45° —極角 60° )力もみたときの透過スぺタト ルの波長とパラレル透過率の関係を、上記の構成（1)と構成 (2)とで比較した場合の グラフである。このグラフ力ゝら、白表示の斜めでの透過率特性は、構成（1)と構成（2) とで似た傾向にあることが分かる。
[0063] 以上のことから、白表示時では、図 11 (b)、図 11 (d)に示すように、偏光板の枚数、 すなわち偏光板の-コルクロス対の数による差はほとんどなぐ正面であっても斜め であってもほとんど同じ透過率特性を示すことが分かる。
[0064] し力しながら、黒表示時では、図 11 (c)に示すように、クロス-コル対が 1の構成（1) の場合では、斜め視野角で黒の締まりの悪ィ匕が生じ、クロス-コル対が 2の構成（2) の場合では、斜め視野角での黒の締まりの悪ィ匕を抑えていることが分かる。
[0065] 例えば、透過スペクトルの波長が 550nmのときの、正面、斜め（方位角 45° —極 角 60° )力もみたときの透過率の関係は、以下の表 1に示すようになる。
[0066] [表 1]
550ηηα
Figure imgf000015_0001
[0067] ここで、表 1において、パラレルとは、パラレル透過率を示し、白表示時の透過率を 示す。また、クロスとは、クロス透過率を示し、黒表示時の透過率を示す。従って、パ ラレル Ζクロスは、コントラストを示す。
[0068] 表 1から、構成（2)における正面のコントラスは、構成（1)に対して約 2倍となり、構 成（2)における斜めのコントラストは、構成（1)に対して約 22倍となり、斜めのコントラ ストが大幅に向上していることが分かる。
[0069] また、白表示時と黒表示時とにおける視野角特性について、図 12 (a)〜図 12 (c) を参照しながら以下に説明する。ここでは、偏光板に対する方位角が 45° で、透過 スペクトルの波長が 550nmの場合について説明する。
[0070] 図 12 (a)は、白表示時の極角と透過率との関係を示すグラフである。このグラフから 、構成（2)の方が構成（1)の場合よりも透過率が全体的に低くなつているが、この場 合の視野角特性 (パラレル視野角特性）は構成 (2)と構成（1)とでは似た傾向にある ことが分力ゝる。
[0071] 図 12 (b)は、黒表示時の極角と透過率との関係を示すグラフである。このグラフ力 、構成（2)の場合、斜め視野角（極角 ± 80° 付近)での透過率を抑えていることが分 かる。逆に、構成（1)の場合、斜め視野角での透過率が上がっていることが分かる。 つまり、構成（1)の方が、構成（2)の場合に比べて、斜め視野角における黒の締まり の悪ィ匕が顕著であることを示して 、る。
[0072] 図 12 (c)は、極角とコントラストとの関係を示したグラフである。このグラフから、構成
(2)の方が構成（1)の場合よりもコントラストが格段によくなつて!、ることが分かる。な お、図 12 (c)の構成 2の 0度付近が平坦となっているのは、黒の透過率が小さいため 桁落ちして計算が出来ないためであり、実際は滑らかな曲線となる。
[0073] 次に、偏光板ニコル角 φの崩れに対し、漏れ光量変化が鈍感になること、すなわち 、斜め視角での-コル角 φの広がりに対して黒の締まりの悪ィ匕が生じにくくなることに ついて、図 13 (a) (b)を参照しながら以下に説明する。ここで、偏光板-コル角 φと は、図 13 (a)に示すように、対向する偏光板の偏光軸同士がねじれの関係にある状 態での角度をいう。図 13 (a)は偏光板をクロスニコル配置したものを斜視したもので あり、ニコル角 φが 90° 力 変化（上記-コル角の崩れに対応）している。
[0074] 図 13 (b)は、ニコル角 φとクロス透過率との関係を示すグラフである。理想的な偏 光子（パラレル-コル透過率 50%、クロス-コル透過率 0%)を用いて計算して 、る。 このグラフから、黒表示時において、ニコル角 φの変化に対する透過率の変化の度 合いは、構成（2)の方が構成（1)の場合よりも少ないことが分かる。つまり、偏光板三 枚構成の方が、偏光板二枚構成よりも-コル角 Φの変化の影響を受け難いことが分 かる。
[0075] 次に、偏光板の厚み依存性について、図 14 (a)〜図 14 (c)を参照しながら以下に 説明する。ここでは、偏光板の厚み調整は、図 10 (c)に示すように、 1対のクロスニコ ル配置された偏光板に対して、 1枚ずつ同じ偏光軸の偏光板を重ね合わせた構成 ( 3)のようにすることで行う。図 10 (c)では、 1対のクロス-コル配置された偏光板 101a • 101bのそれぞれに対して、同じ偏光方向の偏光軸を有する偏光板 101a' 101bを それぞれ重ね合わせて例を示している。この場合、 1対のクロス-コル配置された偏 光板二枚の他に、二枚の偏光板を有した構成となっているので、クロス一対一 2とす る。同様に、重ね合わせる偏光板が増えれば、クロス一対— 3、—4、…とする。図 14 (a)〜図 14 (c)に示すグラフでは、各値を方位角 45° ，極角 60° で測定している。
[0076] 図 14 (a)は、黒表示時にお!、て、 1対のクロス-コル配置された偏光板の偏光板厚 みと透過率 (クロス透過率）との関係を示すグラフである。なお、このグラフには、比較 のために、 2対のクロス-コル配置された偏光板を有する場合の透過率を示して 、る
[0077] 図 14 (b)は、白表示時において、 1対のクロス-コルに配置された偏光板の厚みと 透過率 (パラレル透過率）との関係を示すグラフである。なお、このグラフには、比較 のために、 2対のクロス-コル配置された偏光板を有する場合の透過率を示して 、る
[0078] 図 14 (a)に示すグラフから、偏光板を重ね合わせれば、黒表示時の透過率を小さく することができることが分かるが、図 14 (b)に示すグラフから、偏光板を重ね合わせれ ば、白表示時の透過率が小さくなることが分かる。つまり、黒表示時の黒の締まりの悪 化を抑えるために、偏光板を重ねただけでは、白表示時の透過率が低下することに なる。
[0079] また、 1対のクロス-コルに配置された偏光板の厚みとコントラストとの関係を示すグ ラフは、図 14 (c)に示すようになる。なお、このグラフには、比較のために、 2対のクロ スニコル配置された偏光板を有する場合のコントラストを示している。
[0080] 以上、図 14 (a)〜図 14 (c)に示すグラフから、 2対のクロス-コル配置された偏光板 の構成であれば、黒表示時の黒の締まりの悪ィ匕を抑え、且つ白表示時の透過率の 低下を防ぐことができることが分かる。しかも、 2対のクロス-コル配置された偏光板は 、合計 3枚の偏光板からなっているので、液晶表示装置全体の厚みを厚くすることも なぐさらに、コントラストも大幅に向上できることが分かる。
[0081] クロス-コル透過率の視野角特性を具体的に示したものとして、図 15 (a) (b)がある 。図 15 (a)は、構成（1)の場合、すなわち、クロス-コル一対の偏光板 2枚構成のクロ スニコル視野角特性を示す図であり、図 15 (b)は、構成（2)の場合、すなわちクロス ニコル二対の偏光板 3枚構成のクロス-コル視野角特性を示す図である。
[0082] 図 15 (a) (b)に示す図から、クロス-コル二対の構成では、黒の締まりの悪化（黒表 示時の透過率の上昇に相当）がほとんど見られないことがわかる（特に 45° 、 135° 、 225° 、 315° 方向）。
[0083] また、コントラスト視野角特性 (パラレル Zクロス輝度）を具体的に示したものとして、 図 16 (a) (b)がある。図 16 (a)は、構成（1)の場合、すなわち、クロス-コル一対の偏 光板 2枚構成のコントラスト視野角特性を示す図であり、図 16 (b)は、構成（2)の場 合、すなわちクロス-コル二対の偏光板 3枚構成のコントラスト視野角特性を示す図 である。
[0084] 図 16 (a) (b)に示す図から、クロス-コル二対の構成では、クロス-コル一対の構成 よりもコントラストが向上していることが分かる。
[0085] ここで、上述したコントラスト向上の原理を利用した液晶表示装置について、図 1〜 図 9を参照しながら以下に説明する。ここでは簡単のため、 2枚の液晶パネルを用い た場合について説明する。
[0086] 図 1は、本実施の形態に係る液晶表示装置 100の概略断面を示す図である。
[0087] 上記液晶表示装置 100は、図 1に示すように、第 1のパネルと第 2のパネルと偏光 板 A、 B、 Cを交互に貼り合せて構成されている。
[0088] 図 2は、図 1に示す液晶表示装置 100における偏光板と液晶パネルと配置を示した 図である。図 2では、偏光板 Aと B、偏光板 Bと Cはそれぞれ偏光軸が直行して構成さ れる。すなわち、偏光板 Aと B、偏光板 Bと Cは、それぞれクロス-コルに配置されて いる。
[0089] 第 1のパネルおよび第 2のパネルは、それぞれ 1対の透明基板 (カラーフィルタ基板 220とアクティブマトリクス基板 230)間に液晶を封入してなり、電気的に液晶の配向 を変化させることによって、光源から偏光板 Aに入射した偏光を約 90度回転させる状 態と、偏光を回転させない状態と、その中間状態とを任意に変化させる手段を備える
[0090] また、第 1のパネルおよび第 2のパネルは、それぞれカラーフィルタを備え、複数の 画素により画像を表示できる機能を有している。このような機能を有する表示方式は 、 TN (TwistedNematic)方式、 VA (VerticalAlignment)方式、 IPS (InPlainSwitching) 方式、 FFS方式（Fringe Field Switching)方式またはそれぞれの組み合わせによる方 法があるが、単独でも高いコントラストを有する VA方式が適しており、ここでは MVA( MultidomainVerticalAlignment)方式を用いて説明する力 IPS方式、 FFS方式もノー マリブラック方式であるため、十分な効果がある。駆動方式は TFT(ThinFilmTransist or)によるアクティブマトリックス駆動を用いる。 MVAの製造方法についての詳細は、 日本国公開特許公報 (特開平 2001— 83523)などに開示されて 、る。
[0091] 上記液晶表示装置 100における第 1および第 2のパネルは、同じ構造であり、上述 のように、それぞれ互いに対向するカラーフィルタ基板 220とアクティブマトリクス基板 230とを有し、プラスチックビーズや、カラーフィルタ基板 220上などに設けた柱状榭 脂構造物をスぺーサ（図示せず)として用い基板間隔を一定に保持した構造となって いる。 1対の基板 (カラーフィルタ基板 220とアクティブマトリクス基板 230)間に液晶 を封入し、各基板の液晶に接する表面には垂直配向膜 225が形成されている。液晶 は、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を使用する。
[0092] カラーフィルタ基板 220は、透明基板 210上にカラーフィルタ 221、ブラックマトリク ス 224等が形成されたものである。液晶の配向方向を規定する配向制御用の突起 2 22が形成されている。
[0093] アクティブマトリクス基板 230は、図 3に示すように、透明基板 210上に、 TFT素子 2 03、画素電極 208等が形成され、さらに、液晶の配向方向を規定する配向制御用ス リットパターン 211を有する。図 3に示した配向規制用の突起 222や表示品位を低下 させる不要光を遮光するためのブラックマトリックス 224はカラーフィルタ基板 220に 形成したパターンをアクティブマトリックス基板 230に投影した図である。画素電極 20 8に閾値以上の電圧が印加された場合、液晶分子は突起 222およびスリットパターン 211に対して垂直な方向に倒れる。本実施の形態では、偏光板の偏光軸に対して方 位角 45度方向に液晶が配向するように、突起 222およびスリットパターン 211を形成 している。
[0094] 以上のように、第 1のパネルと第 2のパネルとは、それぞれのカラーフィルタ 221の 赤 (R)緑 (G)青 (B)の画素がそれぞれ鉛直方向から見た位置が一致するように構成 されている。具体的には、第 1のパネルの R画素は、第 2のパネルの R画素に、第 1の ノ《ネルの G画素は第 2のパネルの G画素に、第 1のパネルの B画素は、第 2のパネル の B画素に、それぞれ鉛直方向から見た位置が一致するように構成されている。
[0095] 上記構成の液晶表示装置 100の駆動システムの概略を、図 4に示す。
[0096] 上記駆動システムは、液晶表示装置 100に映像を表示するために必要な表示コン トローラを有している。
[0097] その結果液晶パネルは入力信号に基づ 、た適切な画像データを出力する。
[0098] 上記表示コントローラは、第 1のパネル、第 2のパネルを所定の信号でそれぞれ駆 動する第 1、第 2のパネル駆動回路（1) (2)を有する。さらに、第 1、第 2のパネル駆動 回路（1) (2)に、映像ソース信号分配する信号分配回路部を有している。
[0099] ここで、入力信号とは、 TV受信機、 VTR、 DVDなど力もの映像信号だけではなく、 これらの信号を処理した信号も表して 、る。
[0100] 従って、表示コントローラは、液晶表示装置 100に適切な画像を表示できるよう信 号を各パネルに送るようになって 、る。
[0101] 上記表示コントローラは、与えられた映像信号力 パネルに適切な電気信号を送る ための装置であり、ドライバ、回路基板、パネル駆動回路などで構成される。
[0102] 上記の第 1、第 2のパネルと、それぞれのパネル駆動回路との接続関係を、図 5に 示す。図 5では、偏光板を省略している。
[0103] 上記第 1のパネル駆動回路（1)は、ドライバ (TCP) (1)を介して第 1のパネルの回 路基板（1)に設けられた端子（1)に接続されている。すなわち、第 1のパネルにドライ ノ (TCP) (1)を接続し、回路基板（1)で連結し、パネル駆動回路（1)に接続している
[0104] なお、第 2のパネルにおける第 2のパネル駆動回路（2)の接続も上記の第 1のパネ ルと同じであるので、その説明を省略する。 [0105] 次に、上記構成の液晶表示装置 100の動作について説明する。
[0106] 上記第 1のパネルの画素は、表示信号に基づいて駆動され、該第 1のパネルの画 素とパネルの鉛直方向から見た位置が一致する対応する第 2のパネルの画素は、第 1のパネルに対応して駆動される。偏光板 Aと第 1のパネルと偏光板 Bとで構成される 部分 (構成部 1)が透過状態の場合は、偏光板 Bと第 2のパネルと偏光板 Cにより構成 される部分 (構成部 2)も透過状態となり、構成部 1が非透過状態の時は構成部 2も非 透過状態となるよう駆動される。
[0107] 第 1、第 2のパネルには同一の画像信号を入力しても良いし、第 1、第 2のパネルに 互 ヽに連関した別々の信号を入力しても良 、。
[0108] ここで、上記アクティブマトリクス基板 230およびカラーフィルタ基板 220の製造方 法について説明する。
[0109] はじめに、アクティブマトリクス基板 230の製造方法にっ 、て説明する。
[0110] まず、透明基板 10上に、図 3に示すように、走査信号用配線 (ゲート配線、ゲートラ イン、ゲート電圧ラインまたはゲートバスライン) 201と補助容量配線 202とを形成する ためにスパッタリングにより Ti/Al/Ti積層膜などの金属を成膜し、フォトリソグラフィー 法によりレジストパターンを形成、塩素系ガスなどのエッチングガスを用いてドライエツ チングし、レジストを剥離する。これにより、透明基板 210上に、走査信号用配線 201 と補助容量配線 202とが同時に形成される。
[0111] その後、窒化シリコン (SiNx)など力もなるゲート絶縁膜、アモルファスシリコン等か らなる活性半導体層、リンなどをドープしたアモルファスシリコン等力もなる低抵抗半 導体層を CVDにて成膜、その後、データ信号用配線 (ソース配線、ソースライン、ソ ース電圧ラインまたはソースバスライン） 204、ドレイン引き出し配線 205、補助容量 形成用電極 206を形成するためにスパッタリングにより AlZTiなどの金属を成膜し、 フォトリソグラフィ一法によりレジストパターンを形成、塩素系ガスなどのエッチングガ スを用いてドライエッチングし、レジストを剥離する。これにより、データ信号用配線 20 4、ドレイン引き出し配線 205、補助容量形成用電極 206が同時に形成される。
[0112] なお、補助容量は補助容量配線 202と補助容量形成用電極 206の間に約 4000 Aのゲート絶縁膜をはさんで形成されて 、る。 [0113] その後、ソースドレイン分離のために低抵抗半導体層を塩素ガスなどを用いてドラ ィエッチングし TFT素子 203を形成する。
[0114] 次に、アクリル系感光性榭脂など力もなる層間絶縁膜 207をスピンコートにより塗布 し、ドレイン引き出し配線 205と画素電極 208を電気的にコンタクトするためのコンタ タトホール（図示せず)をフォトリソグラフィ—法で形成する。層間絶縁膜 207の膜厚 は、約 3 mである。
[0115] さらに、画素電極 208、および垂直配向膜 (図示せず)をこの順に形成して構成さ れる。
[0116] なお、本実施形態は、上述したように、 MVA型液晶表示装置であり、 ITOなどから なる画素電極 208にスリットパターン 211が設けられている。具体的には、スパッタリ ングにより成膜し、フォトリソグラフィ一法によりレジストパターンを形成、塩化第二鉄な どのエッチング液によりエッチングし、図 3に示すような画素電極パターンを得る。
[0117] 以上により、アクティブマトリクス基板 230を得る。
[0118] なお、図 3に示す符号 212a, 212b, 212c, 212d, 212e, 212fは、画素電極 208 に形成れたスリットの電気的接続部を示す。このスリットにおける電気的接続部分で は配向が乱れ配向異常が発生する。ただし、スリット 212a〜212dについては、配向 異常に加えて、ゲート配線に供給される電圧が、 TFT素子 203をオン状態に動作さ せるために供給されるプラス電位が印加される時間が通常 秒オーダーであり、 TF T素子 203をオフ状態に動作させるために供給されるマイナス電位が印加される時 間が通常 m秒オーダーであるため、マイナス電位が印加される時間が支配的である 。このため、スリット 212a〜212dをゲート配線上に位置させるとゲートマイナス DC印 加成分により液晶中に含まれる不純物イオンが集まるため、表示ムラとして視認され る場合がある。よって、スリット 212a〜212dはゲート配線と平面的に重ならない領域 に設ける必要があるため、図 3に示すように、ブラックマトリクス 224で隠すほうが望ま しい。
[0119] 続いて、カラーフィルタ基板 220の製造方法について説明する。
[0120] 上記カラーフィルタ基板 220は、透明基板 210上に、 3原色 (赤、緑、青）のカラーフ ィルタ 221およびブラックマトリクス（BM) 224などからなるカラーフィルタ層、対向電 極 223、垂直配向膜 225、および配向制御用の突起 222を有する。
[0121] まず、透明基板 210上に、スピンコートによりカーボンの微粒子を分散したネガ型の アクリル系感光性榭脂液を塗布した後、乾燥を行い、黒色感光性榭脂層を形成する 。続いて、フォトマスクを介して黒色感光性榭脂層を露光した後、現像を行って、ブラ ックマトリクス (BM) 224を形成する。このとき第 1着色層（例えば赤色層）、第 2着色 層（例えば緑色層）、および第 3着色層（例えば青色層）が形成される領域に、それぞ れ第 1着色層用の開口部、第 2着色層用の開口部、第 3着色層用の開口部 (それぞ れの開口部は各画素電極に対応）が形成されるように BMを形成する。より具体的に は、図 3に示すように、画素電極 208に形成されたスリット 212a〜212fにおける電気 的接続部分のスリット 212a〜212dに生じる配向異常領域を遮光する BMパターンを 島状に形成し、また、 TFT素子 203に外光が入射することにより光励起されるリーク 電流の増加を防ぐために TFT素子 203上に遮光部（BM)を形成する。
[0122] 次に、スピンコートにより顔料を分散したネガ型のアクリル系感光性榭脂液を塗布し た後、乾燥を行い、フォトマスクを用いて露光および現像を行い赤色層を形成する。
[0123] その後、第 2色層用（例えば緑色層）、および第 3色層用（例えば青色層）について も同様に形成し、カラーフィルタ 221が完成する。
[0124] さらに、 ITOなどの透明電極力もなる対向電極 223をスパッタリングにより形成し、そ の後、スピンコートによりポジ型のフエノールノボラック系感光性榭脂液を塗布した後 、乾燥を行い、フォトマスクを用いて露光および現像を行い垂直配向制御用の突起 2 22を形成する。さらに、液晶パネルのセルギャップを規定するための柱状スぺーサ（ 図示せず)を、アクリル系感光性榭脂液を塗布しフォトマスクで露光、現像、硬化して 形成する。
[0125] 以上により、カラーフィルタ基板 220が形成される。
[0126] また、本実施形態では榭脂からなる BMの場合を示した力 金属からなる BMでも 構わない。また、 3原色の着色層は、赤、緑、青、に限られることはなぐシアン、マゼ ンタ、イェローなどの着色層があってもよぐまたホワイト層が含まれていても良い。
[0127] 上述のように製造されたカラーフィルタ基板 220とアクティブマトリクス基板 230とで 液晶パネル (第 1のパネル、第 2のパネル）を製造する方法について以下に説明する [0128] まず、上記カラーフィルタ基板 220およびアクティブマトリクス基板 230の、液晶と接 する面に、垂直配向膜 225を形成する。具体的には、配向膜塗布前に脱ガス処理と して焼成を行いその後、基板洗浄、配向膜塗布行う。配向膜塗布後には配向膜焼成 を行う。配向膜塗布後洗浄を行った後、脱ガス処理としてさらに焼成を行う。垂直配 向膜 225は液晶 226の配向方向を規定する。
[0129] 次に、アクティブマトリクス基板 230とカラーフィルタ基板 220との間に液晶を封入す る方法について説明する。
[0130] 液晶の封入方法については、たとえば熱硬化型シール榭脂を基板周辺に一部液 晶注入のため注入口を設け、真空で注入口を液晶に浸し、大気開放することによつ て液晶を注入し、その後 UV硬化榭脂などで注入口を封止する、真空注入法などの 方法で行ってもよい。しかしながら、垂直配向の液晶パネルでは、水平配向パネルに 比べ注入時間が非常に長くなる欠点がある。ここでは液晶滴下貼り合せ法による説 明を行う。
[0131] アクティブマトリクス基板側の周囲に UV硬化型シール榭脂を塗布し、カラーフィル タ基板に滴下法により液晶の滴下を行う。液晶滴下法により液晶によって所望のセル ギャップとなるよう最適な液晶量をシールの内側部分に規則的に滴下する。
[0132] さらに、上記のようにシール描画および液晶滴下を行ったカラーフィルタ基板とァク ティブマトリクス基板を貼合せるため、貼り合わせ装置内の雰囲気を lPaまで減圧を 行い、この減圧下において基板の貼合せを行った後、雰囲気を大気圧にしてシール 部分が押しつぶされ、所望のシール部のギャップが得られる。
[0133] 次に、シール部分の所望のセルギャップを得た構造体にっ 、て、 UV硬化装置に て UV照射を行いシール榭脂の仮硬化を行う。さらに、シール榭脂の最終硬化を行う 為にベータを行う。この時点でシール榭脂の内側に液晶が行き渡り液晶がセル内に 充填された状態に至る。ベータ完了後に構造体を液晶パネル単位に分断することで 液晶パネルが完成する。
[0134] 本実施の形態では、第 1のパネルも第 2のパネルも同一のプロセスで製造される。
[0135] 続いて、上述の製造方法により製造された第 1のパネルと第 2のパネルとの実装方 法について説明する。
[0136] ここでは、第 1のパネルおよび第 2のパネルを洗浄後、それぞれのパネルに偏光板 を貼り付ける。具体的には、図 4に示すように、第 1のパネルの表面および裏面にそ れぞれ偏光板 Aおよび Bを貼り付ける。また、第 2のパネルの裏面に偏光板 Cを貼り 付ける。なお、偏光板には必要に応じて、光学補償シート等を積層してもよい。
[0137] 次に、ドライバ (液晶駆動用 LSI)を接続する。ここでは、ドライバを TCP (TapeCaree rPackage)方式による接続にっ 、て説明する。
[0138] 例えば、図 5に示すように、第 1のパネルの端子部（1)に ACF (ArisotoropiCondukti veFilm)を仮圧着後、ドライバが乗せられた TCP (1)を、キャリアテープ力も打ち抜き 、パネル端子電極に位置合せし、加熱、本圧着する。その後、ドライバ TCP (1)同士 を連結するための回路基板（1)と TCP (1)の入力端子（1)を ACFで接続する。
[0139] 次に、 2枚のパネルを貼り合せる。偏光板 Bは両面に粘着層を供えている。第 2のパ ネルの表面を洗浄し、第 1のパネルに貼り付けられた偏光板 Bの粘着層のラミネート をはがし、精密に位置合せし、第 1のパネルおよび第 2のパネルを貼り合せる。このと き、パネルと粘着層の間に気泡が残る場合があるので、真空下で貼り合せることが望 ましい。
[0140] また、別の貼り合せ方法としては、常温またはパネルの耐熱温度以下で硬化する接 着剤たとえばエポキシ接着剤などをパネルの周辺部に塗布し、プラスチックスぺーサ を散布し、たとえばフッ素油などを封入しても良い。光学的に等方性で、ガラス基板と 同程度の屈折率を持ち、液晶と同程度の安定性な液体が望ましい。
[0141] なお、本実施形態では、図 4および図 5に記載されているように、第 1のパネルの端 子面と第 2のパネルの端子面が同じ位置にあるような場合にも適用できる。また、パネ ルに対する端子の方向や貼り合せ方法は特に限定するものではない。たとえば接着 によらず機械的な固定方法でもよい。
[0142] なお、内側のガラスの厚みによる視差を減らすため、 2枚のパネルの対面する内側 の基板をなるベく薄くするほうが良い。
[0143] ガラス基板を用いた場合、初めから、薄い基板を用いることができる。可能な基板の 厚みについては、製造ラインや液晶パネルの大きさなどによって変わる力 0. 4mm のガラスを内側の基板として用いることができる。
[0144] また、ガラスを研磨やエッチングする方法もある。ガラスのエッチング方法につ！、て は公知の技術（日本国特許 3524540号、日本国特許 3523239号等の公報）がある 力 たとえば 15%フッ酸水溶液などの化学加工液を使う。端子面等のエッチングをし たくない部分は、耐酸性の保護材で皮膜し、前記化学加工液に浸しガラスをエッチ ングしたあと、保護材を除去する。エッチングによりガラスは 0. lmn！〜 0. 4mm程度 まで薄くする。 2枚のパネルを貼り合せた後、ノ ックライトと呼ばれる照明装置と一体 化することで、液晶表示装置 100となる。
[0145] ここで、本願発明に好適な照明装置の具体例について、以下に説明する。但し、本 発明は、以下にあげる照明装置の形態に限られるものではなく適宜変更可能である
[0146] 本発明の液晶表示装置 100は表示原理により、従来のパネルより多くの光の量を 提供する能力がノ ックライトには求められる。し力も、波長領域でも短波長の吸収がよ り顕著になるので照明装置側にはより波長の短い青い光源を用いる必要性がある。 これらの条件を満たす照明装置の一例を図 6に示す。
[0147] 本発明における液晶表示装置 100では、従来と同様の輝度を出すために、今回は 熱陰極ランプを使用する。熱陰極ランプは、一般的仕様で用いられている冷陰極ラ ンプより光の量が 6倍程度出力できることを特徴とする。
[0148] 標準的液晶表示装置として対角 37インチ WXGAを例にあげると、外径 φ 15mm のランプを 18本をアルミニウムで出来たハウジングの上に配置する。本ハウジングに はランプ力 背面方向に出射された光を効率よく利用するために、発泡榭脂を用い た白色反射シートを配置する。本ランプの駆動電源は該ハウジングの背面に配置さ れ、家庭用電源から供給される電力でランプの駆動を行う。
[0149] 次に、本ノヽウジングにランプを複数並べる直下型バックライトにおいてランプィメー ジを消すために乳白色の榭脂板が必要になる。今回は 2mm厚の、吸湿反り及び熱 変形に強いポリカーボネイトをベースにした板部材をランプ上のハウジングに配置し 、さらにその上面に所定の光学効果を得るための光学シート類、具体的には今回は 下から拡散シート、レンズシート、レンズシート、偏光反射シートを配置する。本仕様 により一般的な、冷陰極ランプ φ 4mmの 18灯、拡散シート 2枚と偏光反射シートの 仕様に対して 10倍程度のバックライト輝度を得ることが可能になる。それにより、本発 明の 37インチ (37型）の液晶表示装置は、 400cdZm2程度の輝度を得ることが可能 となる。
[0150] ただし、本バックライトの発熱量は従来のものの 5倍にいたるためバックシャーシの 背面には空気への放熱を促すフィンと、空気の流れを強制的に行うファンを設置する
[0151] 本照明装置の機構部材は、モジュール全体の主要機構部材をかねて 、て、本バッ クライトに前記実装済みパネルを配置し、パネル駆動回路や信号分配器を備えた液 晶表示用コントローラ、光源用電源、場合によっては家庭用一般電源を取り付け、液 晶モジュールが完成する。本バックライトに前記実装済みパネルを配置し、パネルを 押える枠体を設置することで本発明の液晶表示装置となる。
[0152] 本実施の形態では、熱陰極管を用いた直下方式の照明装置を示したが、用途の応 じて、投射方式やエッジライト方式でも良ぐ光源は冷陰極管或いは LED、 OEL、電 子線蛍光管などを用いてもよく、光学シートなどの組み合わせにお 、ても適宜選択 することが可能である。
[0153] さらに、他の実施形態として、液晶の垂直配向液晶分子の配向方向を制御する方 法として、以上に説明した実施形態ではアクティブマトリクス基板の画素電極にスリツ トを設けカラーフィルタ基板側に配向制御用の突起を設けたが、それらが逆の場合 でもよぐまた、両基板の電極にスリットを持たせた構造や、両基板の電極表面に配 向制御用の突起を設けた MVA型液晶パネルであっても構わない。
[0154] 図 37 (a) (b)に両基板の電極にスリットを持たせた構造、すなわち PVA (Patterned Vertical Alignment)方式を説明する概略断面図を示す。配向膜は、垂直配向膜を用 い、液晶は誘電異方性が負の液晶を用いる。図 37 (a)は、電圧を印加しない状態で あり、液晶は垂直に立った状態を示している。図 37 (b)は、電圧を印加している状態 であり、電極のスリットによる斜め電解を利用して、液晶を傾斜させる方向を規定して いる。 PVAにおける偏光板の角度は MVAと同じように適用できる。
[0155] カロえて、上記 MVA型ではなぐ一対の配向膜によって規定されるプレチルト方向（ 配向処理方向）が互いに直交する垂直配向膜を用いる方法でも良い。また、液晶分 子がツイスト配向となる VAモードであってもよぐ上述した VATNモードであってもよ い。 VATN方式は、配向制御用突起の部分での光漏れによるコントラストの低下が 無いことから、本願発明においてはより好ましい。プレチルトは、光配向等により形成 される。
[0156] ここで、上記構成の液晶表示装置 100の表示コントローラにおける駆動方法の具体 例について、図 7を参照しなが以下に説明する。ここでは、入力 8bit (256階調）、液 晶ドライバ 8bitの場合にっ 、て説明する。
[0157] 表示コントローラ部のパネル駆動回路（1)において、入力信号（映像ソース）に対し
、 y変換、オーバーシュートなどの駆動信号処理を行って第一のパネルのソースドラ ィバ (ソース駆動手段）に対し 8bit階調データを出力する。
[0158] 一方、パネル駆動回路（2)において、 γ変換、オーバーシュートなどの信号処理を 行って第 2のパネルのソースドライバ (ソース駆動手段）に対し 8bit階調データを出力 する。
[0159] 第 1のパネル、第 2のパネルおよびその結果出力される出力画像は 8bitとなり、入 力信号に対し 1対 1に対応し、入力画像に忠実な画像となる。
[0160] ここで、特許文献 7 (日本国公開特許公報「特開平 5— 88197号公報 (公開日： 19 93年 4月 9日）」）では、低階調から高階調に出力される場合、各々のパネルの階調 の順序は必ずしも昇順とはならない。たとえば 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6 · · ·と輝度が上が つて行く場合 (第 1パネルの階調，第 2パネルの階調)と記述して行くと、 (0, 0)、 (0, 1)、 (1, 0)、 (0, 2)、 (1, 1)、 (2, 0) ' . 'となり、第1のパネルの階調は0、 0、 1、 0、 1 ゝ 2の川頁、第 2のノ ネノレの階調は 0、 1、 0、 2、 1、 0となり単調増カロしない。し力しな力 S ら、オーバーシュート駆動をはじめとする多くの液晶表示装置の信号処理は、補間計 算を使用したアルゴリズムを用いるため、単調増加（または減少）する必要があり、上 記のように単調でな 、場合すベての階調のデータをメモリに記憶する必要があるた め、表示コントール回路および ICの規模が増大しコストアップにつながる。
[0161] 上記のように、第 1のパネルと第 2のパネルとを重ね合わせた場合、第二パネルから 出力された光が、 100%完全に第一パネルの対応するドットに入射した場合は、各ド ットの情報が失われること無く表示されるので、彩度低下は起こらないが、実際は、 2 枚のパネルの間の距離は、例えばガラス基板、偏光板などが存在するため 0ではなく 、かつ、液晶表示装置の光源は完全平行光源ではない拡散光学系のため、斜めに 進んできた周囲のドットからの光が混ざる。このため、中間調の特定の色を表示した 場合、周囲ドットの色が混ざり合って無彩色に近づき中間調における彩度が低下す る。
[0162] 特に、第二パネルが白黒パネルの場合、パネルそのものに色情報を表示する機能 が無いため、彩度低下は著しい。
[0163] 本願発明では、以下の各実施の形態において、 2枚のパネルを重ね合わせた場合 の彩度の低下を抑制するための対策について説明する。
[0164] 〔実施の形態 1〕
本実施の形態では、 2枚の液晶表示パネルを重ね合わせたときに、彩度低減、斜 め画像ズレを生じな 、駆動信号処理アルゴリズムにつ 、て説明する。説明を簡単に する為、絵素数は 5行 5列とし、スムージング処理のための画像領域 (M絵素 X N絵 素）を 3 X 3絵素とする。
(1)入力信号につ 、て各画素の RGB信号のうちの最大値を求める。図 17はそのよう にして求めた各絵素の階調値を示す。
(2)更に 3 X 3画素領域の中の最大値をその中央の絵素の値とする。図 18はその結 果の値を示す。周辺の絵素には、図 19に示すように隣接の値を入力する。更に、求 めた図 19に示す値にっ 、て 3 X 3絵素の平均値を図 20に示すように 3 X 3絵素の中 央絵素の値とする。周辺絵素は隣接の絵素値とし、図 21に示すようなデータとする。
(3)そしてフル階調値 (8ビット信号では 255)を図 21の各絵素の値で割った値を CF 有りパネルの各画素の輝度拡張率とし、その拡張率で各画素の輝度を拡張する。
(4)そして CF無しパネルには前記輝度拡張率の逆数、即ち図 21の値を各画素に入 力する。
[0165] 前記例では Nを 3とした力 Nは 3から 49の値とする。また、計算量を減らす為に前 記（2)で平均値を求めるときに 1絵素おきの値を省いて計算しても良ぐまた前記（2) の処理の後、 γ補正を行っても良い。 [0166] 本実施形態では、簡単な平均化処理でスムージングを行った力 各絵素の RGBド ット Max値をその値未満にならな!/、範囲で他のスムージング処理を行っても良!、。
[0167] 本処理により、元信号の輝度値は変わらず、各画素の色度値も保持される為、彩度 低下も無ぐまた下側の CF無しパネルの平面方向の輝度変化は滑らかである為、斜 めから見た場合の 2枚のパネルの画像ズレも視認されにくくなる。
[0168] 図 23 (a)は、前記のような処理法にて図 22に示す元信号画像を信号変換した上側 パネル画像図を示し、図 23 (b)は、前記のような処理法にて図 22に示す元信号画像 を信号変換した下側パネル画像図を一実施例として示すものである。
[0169] 〔実施の形態 2〕
本発明の別の実施形態として、第一のパネル、第二のパネル各パネルから出力さ れる画像データの γ値による彩度低下の改善策を説明する。本実施例では、第一の パネルにカラーパネル、第二のパネルに白黒パネルを使用した場合について説明 するが、両方カラーパネルであっても同様の効果がある。
[0170] (実施例）
γ値は、ディスプレイの場合、入力信号 (階調) Ε、出力 (輝度) iとして i=k X E く k:定数〉で表され、 logi = logk+ y 'logEとなり、 log 'logグラフの傾きとなる。
[0171] TV信号の γは G = 0. 45で規定されているため、一般にディスプレイの γは G = out
2. 2程度である。ただし、液晶表示装置をはじめとした実際のディスプレイデバイスで は、黒が輝度 0ではない事や、彩度調整などの信号処理のため、全階調同じ γであ ることはほとんどなぐ概ね 1. 8〜2. 6程度に連続して分布している。
[0172] このため、上記 γは全階調で一定の直線とはならず曲線となり、 γは各階調におけ る接線の傾きと定義されるが、実使用上は、微小階調領域（1階調間など）における 直線の傾きに近似される。
[0173] この γ値を、階調 Xの関数 G (χ)と記述し、カラーパネルから出力される画像データ の γ 値を G (χ)、白黒パネルから出力される画像データの γ値を G (χ)とすると、最
1 1 2 終的に出力される画像のデータの γ 値は G (x) =G (x) +G (x)である。ここで、 out 1 2
本発明では、少なくともひとつの階調 Xにおける γ 値 G (X)力 G (X) =G (X) +G out 1
(X)でかつ G (X) >G (X)の関係を満たすようにする。 [0174] 具体的には、
本実施例では、約 10階調以上の領域 (X> 10)において出力の γ が約 2. 4とな out
るように、カラーパネルから出力される画像データの γ 値をで G (Χ) = 2. 2、白黒パ ネルから出力される画像データの γ 値を G (χ) =0. 2とした。約 10階調以下の領
2 2
域 (Xく 10)では、カラーパネル単体の CRが低いことから、カラーパネルから出力さ
2
れる画像データの 0 値はほとんど 0になるため G (X ) =0となり、約 10階調以下の
1 1 2
領域の白黒パネルから出力される画像データの γ 値は、 G (χ ) = 1. 7程度にする
2 2 2
こと〖こより、出力される画像データの γ 値は全階調領域でほぼ 2. 4を達成する（図 out
24、図 25参照）。
[0175] 本実施例では、 10階調以上のほぼ全域で、 G (X) >G (X)の関係を満たすように
1 2
設定したが、少なくともひとつの階調で G (X) >G (X)の関係を満たす力ぎり、その
1 2
階調 Xに於ける彩度改善効果は得られる。その場合他の階調 Xに関しては G (X )
3 1 3
=G (X )となることが彩度改善効果からは望ましいが、例えば実施例 1に示した他
2 3
の彩度改善策などを併用することによって彩度改善できるため、 G (X ) < G (X )の
1 3 2 3 関係となる他の階調があっても良い。
[0176] また、図 38、図 39のように、全ての階調で G (X) >G (X)の関係を満たしても、も
1 2
ちろん良い。
[0177] また、 10階調以下の白黒パネルの γは図 26、図 27に示すように変極点を持っても よぐこの場合、より黒が強調された画像となる。
[0178] 以上のように、カラーパネルと白黒パネルとの γを設定することで、彩度低下が改 善され、かつ白黒パネルとカラーパネルの視差による画像ボケをなくしかつ十分なコ ントラストをもった液晶表示装置が得られる。
[0179] これらの γ設定は、入力信号に対する出力画像を規定する物であって、入力信号 に対して出力される画像データの輝度等を測定することにより得られる。
[0180] 入力信号とは、映像ソースもしくは、それに基づく表示信号である。
0設定は、液晶パネルのコントローラで行っても良いし、液晶コントローラへの出力信 号処理回路で行っても良 、し両方で行うこともできる。
[0181] また、入力信号によって、 γ値を変化させるアクティブ γ技術を併用する場合にお いても、第一パネルと第二パネルに該関係が存在する力ぎり同様の効果が得られる
[0182] このとき、第一パネルから出力される画像データの γェ値は大きいほど効果があるが 、 1. 8以上とすることで実用上十分な彩度低減抑制効果が得られる。
[0183] さらに、白黒パネルのデータに RGBの信号のうちの最大階調に対応した階調にす ることにより、上記効果とともに、パネル間に生じる干渉を回避した良好な画像が得ら れる。
[0184] さらに、白黒パネルの表示信号をスムージング処理を行うことによって、斜めから見 た場合の 2枚のパネルの画像ズレも視認されに《なるという効果を奏する。
[0185] ここで、カラーフィルタを有しないパネル、すなわち白黒パネルの信号処理に関して さらに詳細に説明する。
[0186] 図 40に信号処理のブロック図を示す。信号処理系で記述する入力信号は RGBの デジタル信号である。 YPbPrの TV信号を扱う場合、 RGBに変換しておく。また、図 4 1にデータラインの流れ図を示す。以下この流れ図に沿って説明する。
[0187] まず、入力信号を γ変換を行う。これは出力信号の γが前記目的の γとなるように するためである。 γ変換は LUTを参照することによって行う。 LUTの階調は入力信 号の bitは必要である。通常 HD— SDIの TV信号の場合 10bit (1024階調）必要と なる。
[0188] 次に RGB各データ力も最大値を求める。
[0189] 次にスムージング処理を行う。この時スムージングのサイズは、斜め力 見たときの 視差 D視差によって予め決定しておく。
[0190] すなわち、斜めの角度を Θ、カラー液晶パネルの液晶層と白黒液晶パネルの液晶 層の間の距離 Dgap、間の材料の平均屈折率 n、として、 D視差 =Dgap X tan(sin — l ( lZn) X sin ( 0 ) )となる。 0の最大値は 90° である力 実用上は 45° 〜60° は最低限必要である。これによつて求めた D視差に近くなるように、スムージングの実 際の距離 DN, DMが決定される。
[0191] 本実施例では、 Dgapは約 1. 8mm,間の屈折率 nは 1. 5である事から、実用上必 要な角度 45° で 0. 9mm、 60° で 1. 4mmの D視差となった。また絵素のサイズは 本実施例の 37型フル HD (解像度 1920 X 1080)の場合約 0. 43mmであることから 、片側 1. 4mm÷0. 43mm 3 より、 N = 7、 M = 7の 7 X 7マトリクスとした。屈折率 nは、現状の材料では 1. 3を下回ることは無いので、 D 、 D の平均 D は、最大 2.
N M ave
2mmとなり、この値以下が望ましい。
[0192] 次に、任意の絵素（xn、 yn)の値を決めるアルゴリズムは、まず前記マトリクス内で 最大値を求める。すなわち、 xn-3から xn+ 3、の 7画素の最大値を求める。そして、 y n— 3から yn+ 3の 7画素最大値を求める。この値を 7 X 7マトリクス格納し、それらの 平均値を最終的な値とする。
[0193] このとき、平均値の演算フィルタテーブルを変える事によって、ガウシアン分布とし ても良い。
[0194] このようにすることで、白黒パネルの暗い部分が視差によって明るい部分に出てくる ことによる画像ずれを抑制できる。
[0195] さらに、好ましい別のアルゴリズムは、あからじめ N X Mマトリクスの最大値 N X
MAX
M を決定しておき、例えば N = 5、M = 5の 5 X 5マトリクス内の最大階調値
MAX MAX MAX
と最小階調値の差 E を求め、 E によってスムージングサイズを補正する。すなわ
NM NM
ち E ≤10では、 N= l， M= l、 11≤E ≤100では、 N = 3， M = 3、 101≤E
NM NM NM
では N = 5, M = 5とする。これらの値をフラグとしてレジスタに記憶し、任意の絵素（x n、 yn)それぞれに対して N X Mマトリクスで前記最大化と平均化の処理を行う。この ように処理することによって、スムージング処理によるボケを低減できる。
[0196] 以上の処理をする上で、カラーパネルとの同期を取る必要がある。しかしながら上 記 5 X 5マトリクスの信号処理では、 2ライン分の信号遅れ、 7 X 7マトリクスでは 3ライン 分の信号遅れ程度しか生じな 、ので、カラーパネル側もそれらに対応した遅延を行う ことが望ましい。
[0197] さらに、第一パネルから出力される画像の γ 値が全階調で G (χ) >0となるように することによって、液晶パネルがコントラストが有限のために起こる黒つぶれ画像を補 正し、さらにコントラスト感のある画像が得られる（図 28、図 29参照)。
[0198] さらに、以下の実施の形態 3、 4に示すように、カラーパネルと白黒パネルの表示デ ータの空間的周波数を変えることで、パネル間に生じる干渉を回避し、その結果、元 信号の輝度値は変わらず、各画素の色度値も保持される為、彩度低下も無ぐまた 下側の CF無しパネルの平面方向の輝度変化は滑らかである為、斜めから見た場合 の 2枚のパネルの画像ズレも視認されにくくなるという効果を奏する。
[0199] 〔実施の形態 3〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図 30および図 31を参照しながら以下に 説明する。ここでは、第 1のパネルを液晶パネル A、第 2のパネルを液晶パネル Bとし て説明する。
[0200] 図 30 (a)に示すように、液晶パネルを上下 2枚重ねて使用する場合にっ 、て考える 。ここでは、液晶パネル Bの解像度は表示する解像度に比べて低いものとする。
[0201] 図 30 (b)に示すように、液晶パネルのピクセル（画素）が微細なため、液晶パネル A と液晶パネル Bとの間で干渉を起こす。これに起因するモアレが発生する。
[0202] そこで、図 30 (c)に示すように、液晶パネル Aと液晶パネル Bの表示データの空間 的周波数を変えることで、液晶パネル Aと液晶パネル Bとの間での干渉を無くすこと ができる。これにより、干渉に起因するモアレを低減することができる。
[0203] 図 30 (c)に示す制御は、下記のようにして行う。
(1)入力データを DCTや FFTを使用してスペクトラムデータに変換する。
(2)ローパスフィルタを使用して、低周波成分に分ける。
(3)低周波成分を逆 DCTや逆 FFTを使用して元の空間データに戻して液晶パネル Bに表示する。この際、解像度が低いためそれに併せてデータをサンプリング数間引
<o
(4)ピクセルの表示データは、液晶パネル Aの表示 X液晶パネル Bの表示となるため
[0204] 以上の過程を経て、表示データと液晶パネル Bの表示の差力 液晶パネル Aの表 示を決定する。
[0205] なお、以上の説明は一次元で行っている力 液晶パネルは面表示であるので二次 元で行うことになる。
[0206] 具体的な制御は、例えば図 31に示すように、データ入力部 201、同期信号生成部 202、周波数領域変換器 203、ローパスフィルタ 204、逆周波数領域変換器 205、 差分演算器 206を備えた表示コントローラ 200によって実現できる。
[0207] 上記データ入力部 201は、入力データを同期信号と各画素のピクセルデータに分 離し、分離した同期信号を後段の同期信号生成部 202に出力し、ピクセルデータを 後段の周波数領域変換器 203および差分演算器 206に出力するようになっている。
[0208] 上記同期信号生成部 202は、データ入力部 201からの同期信号力もソース駆動手 段、ゲート駆動手段を制御するための制御信号を生成する。
[0209] 例えば、ソース駆動手段用の制御信号としては、下記の 3種類の制御信号を生成 する。
(1)ソーススタートパルス
(2)ソースラッチパノレス
(3)ソースクロック
また、ゲート駆動手段用の制御信号としては、下記の 2種類の制御信号を生成する
(1)ゲートスタートパルス
(2)ゲートシフトクロック
上記周波数領域変換器 203は、上記データ入力部 201からのピクセルデータを空 間周波数データに変換し、空間周波数データを後段のローパスフィルタ 204に出力 するようになつている。周波数領域変換として代表的なものとして、二次元 FFT変換 、二次元 DCT変換等がある。
[0210] 上記ローパスフィルタ 204は、周波数領域変 203からの周波数データから、低 周波数領域のデータのみを通過させ、該低周波数領域データを後段の逆周波数領 域変 205に出力するようになって 、る。
[0211] 上記逆周波数領域変換器 205は、低周波領域データに対して、上記周波数領域 変 203の逆変換を行 ヽ、逆変換後のデータを液晶パネル Βのピクセルデータと して、液晶パネル Βのソース駆動手段に出力するとともに、差分演算器 206に出力す るようになっている。
[0212] ここで、逆周波数領域変 205では、逆周波数変換としては、逆二次元 FFT変 換、逆二次元 DCT変換等が行われ、液晶パネル Βのピクセルに併せてサンプリング 点数の間引きが行われる。
[0213] 上記差分演算器 206は、元データであるデータ入力部 201からのピクセルデータと 、逆周波数領域変換器 205からの液晶パネル Bのデータとの差分を計算して、表示 が元のデータとなるように液晶パネル Aのピクセルデータを補正し、補正後のピクセ ルデータを液晶パネル Aのソース駆動手段に出力するようになっている。
[0214] 以上のように、本実施の形態では、 2枚のパネル間の干渉を表示データの空間的 周波数を変えることで回避するようにしているので、彩度低減し、斜め画像ズレの生じ ない駆動信号処理アルゴリズムを提供することができる。
[0215] 〔実施の形態 4〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図 32および図 33を参照しながら以下に 説明する。ここでは、第 1のパネルを液晶パネル A、第 2のパネルを液晶パネル Bとし て説明する。
[0216] 図 32 (a)に示すように、液晶パネルを上下 2枚重ねて使用する場合にっ 、て考える
。ここで、 2枚の液晶パネルの解像度は同じである。
[0217] 図 32 (b)に示すように、液晶パネルのピクセル（画素）が微細なため、液晶パネル A と液晶パネル Bとの間で干渉を起こす。これに起因するモアレが発生する。
[0218] そこで、図 32 (c)に示すように、液晶パネル Aと液晶パネル Bの表示データの空間 的周波数を変えることで、液晶パネル Aと液晶パネル Bとの間での干渉を無くすこと ができる。これにより、干渉に起因するモアレを低減することができる。
[0219] 図 32 (c)に示す制御は、下記のようにして行う。
(1)入力データを DCTや FFTを使用してスペクトラムデータに変換する。
(2)分割フィルタを使用して、高周波成分と低周波成分に分ける。
(3)高周波成分を逆 DCTや逆 FFTを使用して元の空間データに戻して液晶パネル A に表示する。
(4)低周波成分を逆 DCTや逆 FFTを使用して元の空間データに戻して液晶パネル B に表示する。
[0220] 以上の過程を経て、表示データと液晶パネル Bの表示の差力 液晶パネル Aの表 示を決定する。 [0221] なお、以上の説明は一次元で行っている力 液晶パネルは面表示であるので二次 元で行うことになる。
[0222] 具体的な制御は、例えば図 33に示すように、データ入力部 201、同期信号生成部 202、周波数領域変換器 203、帯域分割フィルタ 207、逆周波数領域変換器 205、 逆周波数領域変換器 208を備えた表示コントローラ 210によって実現できる。
[0223] 上記データ入力部 201は、入力データを同期信号と各画素のピクセルデータに分 離し、分離した同期信号を後段の同期信号生成部 202に出力し、ピクセルデータを 後段の周波数領域変換器 203に出力するようになっている。
[0224] 上記同期信号生成部 202は、データ入力部 201からの同期信号力もソース駆動手 段、ゲート駆動手段を制御するための制御信号を生成する。
[0225] 例えば、ソース駆動手段用の制御信号としては、下記の 3種類の制御信号を生成 する。
(1)ソーススタートパルス
(2)ソースラッチパノレス
(3)ソースクロック
また、ゲート駆動手段用の制御信号としては、下記の 2種類の制御信号を生成する
(1)ゲートスタートパルス
(2)ゲートシフトクロック
上記周波数領域変換器 203は、上記データ入力部 201からのピクセルデータを空 間周波数データに変換し、空間周波数データを後段の帯域分割フィルタ 207に出力 するようになつている。周波数領域変換として代表的なものとして、二次元 FFT変換 、二次元 DCT変換等がある。
[0226] 上記帯域分割フィルタ 207は、高周波領域のデータと低周波領域のデータを分け て、低周波領域のデータを液晶パネル Bのソース駆動手段に接続された逆周波数領 域変換器 205に出力し、高周波領域のデータを液晶パネル Aのソース駆動手段に 接続された逆周波数領域変 208に出力するようになっている。
[0227] なお、周波数データを 2つに分けるだけであれば、ローパスフィルタとハイパスフィ ルタを使用しても良い。
[0228] ここで、帯域分割フィルタの場合は、複数の周波数領域のデータに分割できるので
、複数毎のパネルに対応できるというメリットを有する。
[0229] 上記逆周波数領域変換器 205は、低周波領域データに対して、上記周波数領域 変 203の逆変換を行 ヽ、逆変換後のデータを液晶パネル Βのピクセルデータと して、液晶パネル Βのソース駆動手段に出力するようになって 、る。
[0230] 上記逆周波数領域変換器 208は、高周波領域データに対して、上記周波数領域 変 203の逆変換を行 ヽ、逆変換後のデータを液晶パネル Αのピクセルデータと して、液晶パネル Aのソース駆動手段に出力するようになっている。
[0231] ここで、逆周波数領域変 205、 208における、逆周波数変換としては、逆二次 元 FFT変換、逆二次元 DCT変換等が行われる。
[0232] 以上のように、本実施の形態では、 2枚のパネル間の干渉を表示データの空間的 周波数を変えることで回避するようにしているので、彩度低減、斜め画像ズレの生じ ない駆動信号処理アルゴリズムを提供することができる。
[0233] 〔実施の形態 5〕
本発明の別の実施形態として、パネルによる彩度低下抑制に関して説明する。
[0234] 本実施例では、第一のパネルに、ノーマリーブラックの液晶パネルを使用すること により、彩度低下を抑制する。これは、第二パネルにおいて周囲光が混ざって彩度 低下した画像を、第一パネルをコントラストが高いノーマリーブラックのパネルにする 事によって、低階調の浮きを抑え彩度低下を抑制するものである。
[0235] このとき、前記実施形態 2のような γ補正を行い、第一パネルのガンマを大きくとるこ とによって、さらにコントラスト感のある画像が得られる。前記コントラストが高いノーマ リーブラックパネルとしては、 VA(VerticalAlignment)方式、 IPS (InPlainSwitching)方 式、 FFS方式（Fringe Field Switching)方式などがある。
[0236] ここで、本発明に好適に用いられる MVA方式について詳細説明すれば、以下の 通りである。
[0237] 図 42に示した 4分割構造の画素領域 1000について説明する。図 42には、簡単の ために、略正方形の画素電極に対応して形成された画素領域 1000を示して ヽるが 、本発明は画素領域の形状に制限されるものではない。
[0238] 画素領域 1000は、 4つの液晶ドメイン A, B, Cおよび Dを有しており、それぞれの チルト方向（基準配向方向）を tl, t2, t3および t4とすると、これは、任意の 2つの方 向の差が 90° の整数倍に略等しい 4つの方向である。液晶ドメイン A, B, Cおよび D の面積も互いに等しぐ視角特性上最も好ましい 4分割構造の例である。 4つの液晶 ドメインは、 2行 2列のマトリクス状に配列されて 、る。
[0239] 本実施の形態で例示する垂直配向型液晶層は、誘電異方性が負のネマチック液 晶材料を含み、液晶層の両側に設けられた一対の配向膜の一方の配向膜が規定す るプレチル方向と、他方の配向膜が規定するプレチルト方向は互いに略 90° 異なつ ており、これら 2つのプレチルト方向の中間の方向にチルト角（基準配向方向）が規定 されている。カイラル剤は添加しておらず、液晶層に電圧を印加したときには、配向 膜の近傍の液晶分子は配向膜の配向規制力に従ってツイスト配向をとる。必要に応 じてカイラル剤を添加してもよい。このように、一対の配向膜によって規定されるプレ チルト方向（配向処理方向）が互いに直交する垂直配向膜を用いることにより、液晶 分子がツイスト配向となる VAモードは， VATN (Vertical Alibnment Twisted Nematic )モード'と呼ばれることちある。
[0240] ここで、プレチルト方向は、配向膜によって規制される液晶分子の配向方向であつ て、表示面内の方位角方向を指す。また、このとき液晶分子が配向膜の表面となす 角をプレチルト角と呼ぶ。プレチルト方向は、配向膜に、ラビング処理または光配向 処理を行うことによって規定されることになる。液晶層を介して対向する一対の配向 膜のプレチルト方向の組合せを変えることによって 4分割構造を形成することができる 。 4分割された画素領域は、 4つの液晶ドメイン (単に「ドメイン」ということもある）を有 する。それぞれの液晶ドメインは、液晶層に電圧が印加されたときの液晶層の層面内 および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向（「基準配向方向」という こともある）に特徴付けられ、このチルト方向（基準配向方向）が各ドメインの視角依存 性に支配的な影響を与える。
[0241] チルト方向も方位角方向である。方位角方向の基準は、表示の水平方向とし、左回 りに正をとる（表示面を時計の文字盤に例えると 3時方向を方位角 0° として、反時計 回りを正とする）。 4つの液晶ドメインのチルト方向力 任意の 2つの方向の差が 90° の整数倍に略等しい 4つの方向（図 AAとは異なる力 例えば、 12時方向、 9時方向 、 6時方向、 3時方向）となるように設定することによって、視野角特性が平均化され、 良好な表示を得ることができる。また、視野角特性の均一さの観点からは、 4つの液 晶ドメインの画素領域内に閉める面積は互いに略等しくすることが好ましい。具体的 には、 4つの液晶ドメインの内の最大の液晶ドメインの面積と最小の液晶ドメインの面 積との差力 最大の面積の 25%以下であることが好ましい。
[0242] 液晶分子のプレチルト方向を配向膜に規定させる方法としては、ラビング処理を行 う方法、光配向処理を行う方法、配向膜の下地に微細な構造を予め形成しておきそ の微細構造を配向膜の表面に反映させる方法、あるいは SiOなどの無機物質を斜め 蒸着することによって表面に微細な構造を有する配向膜を形成する方法などが知ら れているが、量産性の観点からは、ラビング処理または光配向処理が好ましい。特に 、光配向処理は、比接触で処理ができるので、ラビング処理のように摩擦による静電 気の発生が無ぐ歩留まりを向上させることができる。さらに、感光性基を含む光配向 膜を用いることによって、プレチルト角のばらつきを 1° 以下に制御することができる。 感光基としては、特に、 4 カルコン基、 4' カルコン基、クマリン基、及び、シンナモ ィル基力もなる群より選ばれる少なくとも一つの感光性基を含むことが好ましい。
[0243] さらに、 IPS方式について、以下に説明する。
[0244] IPS方式は、基板に対して平行な電界をかけることで、基板に平行な面内で液晶を 回転させる。図 43 (a)〜図 43 (d)は、 IPS方式を説明する概略図であり、図 43 (a) (b )は概略断面図、図 43 (c) (d)は画素の概略平面図である。 IPSは、水平配向膜を用 い液晶は普通の誘電異方性が正の液晶を使用する。
[0245] 図 43 (a) (c)は、電圧を印力!]しない状態であり、液晶は水平配向膜 (図示せず)のラ ビング方向に並んでいる。
[0246] 図 43 (b) (d)は、電圧を印加した状態であり、電極が櫛歯状にすることで横電界を 発生し、液晶の配向方向を水平面内で回転させる。
[0247] 他の方式と異なり対向基板には電極は無い。両側の偏光板はラビング方向に対し て 0° 、 90° の関係にある。 IPSの変形例として、電極をくの字にする方式や、上下 の電極を絶縁膜を挟んで形成し、下側の電極を画素内でベタの電極にしてフリンジ フィールドを発生する FFS方式などもある。
[0248] 〔実施の形態 6〕
本実施の形態では、コントラスト向上のために偏光板の性能 (偏光度)を考慮した点 について説明する。
[0249] 本願発明者等は、クロスニコルの関係にある各偏光板の偏光度が同じであっても、 それぞれの偏光板がコントラストの向上に与える影響、すなわちクロスニコルによる光 漏れ量は均等ではないことを実験結果により見出した。ここで、偏光度とは、偏光性 能 (直線偏光化する性能)を表す指標であり、次式により算出される。
P (偏光度） = (Tp-Tc) / (Tp+Tc) } X 100 (%)
ここで、 Tp :パラレル透過率、 Tc :クロス透過率とする。
[0250] 偏光度は、一般的に、偏光板の厚みが増せば高まる傾向にある。
[0251] 例えば、図 44 (a)に示すように、 3枚の偏光板 (偏光吸収層） A, B, C力 隣接する 偏光板同士がクロス-コルの関係に配置されているとき、下記の 2つの条件でクロス ニコルによる光漏れ量を計算によってもとめた結果をグラフに示すと。図 45のように なる。
(条件 1)偏光板 A, Cの厚みを変化、偏光板 Bの厚みを固定した場合
(条件 2)偏光板 Bのみ厚みを変化、偏光板 A, Cの厚みを固定した場合
図 45に示すグラフでは、横軸に偏光度（％)、縦軸にクロス-コルによる光漏れ量（ クロス-コル漏れ光量：波長 550nm)としている。このグラフから、条件 1の場合には、 偏光板 A, Cの厚みが増加してもクロス-コル漏れ光量はほとんど変化しないが、条 件 2の場合には、偏光板 Bの厚みが増加すればクロス-コル漏れ光量が減少して ヽ ることが分かった。つまり、クロス-コル漏れ光量は、中央に配置した偏光板 Bの厚み に大きく依存することが分力つた。
[0252] 従って、図 44 (a)に示すように、 3枚の偏光板 (偏光吸収層） A, B, Cが配置されて V、る場合には、中央に配置された偏光板 Bの厚みを増すようにして偏光度を高くする ことにより、クロス-コル漏れ光量を低減できるので、大きく黒を沈めることができ、そ の結果、コントラストをさらに向上させることができる。 [0253] ところで、偏光板の偏光度と透過率とは、トレードオフの関係にあるので、偏光度を 高めすぎると、透過率低下を間無く招ぐそこで、偏光度と透過率とを適切に調整す ることで、透過率低下を最小限に抑えながらコントラストの向上を図ることも可能となる
[0254] なお、偏光度のアップは、偏光板の厚みを増すことで実現しているが、これに限定 されるものではなぐ図 44 (b)に示すように、中央の偏光板を 2枚構成 (偏光板 B, B' )にしても同様の効果を得ることができる。この場合、中央の 2枚の偏光板の吸収軸の 方向は同じにすればよい。但し、中央の偏光板は、 2枚に限定されず、吸収軸が同じ 向きであれば、 2枚以上の複数枚の偏光板であればょ 、。
[0255] 一般に、偏光板は、ヨウ素吸着させた偏光子力 なって 、るので、ヨウ素吸着量に ムラが生じていれば、黒表示時に濃淡ムラ (以下、偏光子染色ムラと称する）が生じる 虞がある。
[0256] そこで、偏光子染色ムラを低減させる方法として、上述したように、偏光板の偏光度 を高くすることが考えられる。図 44 (a) (b)に示す偏光板の構成による、偏光子染色 ムラと偏光性能相対関係とコントラストとの関係を表 2に示す。
[0257] [表 2]
Figure imgf000042_0001
[0258] 表 2に示す結果から、偏光板 A, B, Cのそれぞれの偏光性能 (偏光度）を 99. 993 %にそろえたとき、コントラストは、 2万：1となり、偏光子染色ムラがはっきりと確認され た。
[0259] そこで、図 44 (a)に示すように、中央に配置された偏光板 Bの偏光度を 99. 997% にし、残りの偏光板 A, Cについては 99. 993%としたとき、コントラストは、 4万： 1とな り、全ての偏光板の偏光度を同じにした場合よりも高コントラストイ匕が図れるが、偏光 子染色ムラが僅かに確認された。
[0260] さらに、図 44 (b)に示すように、中央に配置された偏光板を 2枚構成 (偏光板 B、 B' )とし、偏光板 Bの偏光度を 99. 997%にし、残りの偏光板 A, Β' , Cについては 99. 993%としたとき、コントラストは、 20万： 1となり、高コントラストイ匕が図れ、且つ、偏光 子染色ムラが全く確認されな力つた。
[0261] 以上のように、中央の偏光板を 2枚構成にした場合に、コントラストの向上と、偏光 子染色ムラの消失とが可能となり、表示品位を向上させることが可能となる。
[0262] 従って、液晶パネルを 2枚以上重ね合わせ、上記重ね合わせた複数の液晶パネル の少なくとも一枚に光拡散性を有する光拡散層が設けられた構成において、さらに、 偏光吸収層が液晶パネルを挟んでクロス-コルの関係に設けられている液晶表示装 置の場合、さらに、以下の構成を有することで、コントラストを更に向上させることが可 能となる。
[0263] 上記クロスニコルの関係にある偏光板 A, Β, C (偏光吸収層）のうち、最外側に配置 される偏光板 A, Cよりも内側に配置される偏光板 Βの偏光度が少なくとも所定の値 以上に設定されていることで、クロスニコル漏れ光量を低減できる。この場合の所定 の値とは、 100%に限りなく近い値であることが好ましいが、透過率との関係から決定 される値であることが好まし 、。
[0264] また、上記偏光板 Βの偏光度が、他の偏光板 A, Cの偏光度よりも高く設定されてい ることが好ましい。
[0265] 偏光度のアップの方法としては、上記偏光板 Βの厚みを厚くすることが考えられる。
この場合、他の偏光板 A, Cの厚みよりも厚いことが好ましい。
[0266] また、偏光度のアップの方法としては、偏光板 B、 B'の 2枚構成であることが考えら れる。この場合、偏光板 B、 B'は同じ偏光度であってもよいし、異なる偏光度であって もよいが、他の偏光板 A, Cの偏光度と同じであってもよい。なお、中央の偏光板は、 2枚構成でなくて、 3枚以上の複数枚構成であってもよい。偏光板の積層枚数として は、透過率との関係力 適切に設定すればよい。
[0267] 〔実施の形態 7〕
本発明の液晶表示装置を適用したテレビジョン受信機について、図 34〜図 36を参 照しながら以下に説明する。
[0268] 図 34は、テレビジョン受信機用の液晶表示装置 601の回路ブロックを示す。
[0269] 液晶表示装置 601は、図 34に示すように、 Y/C分離回路 500、ビデオクロマ回路 5 01、 A/Dコンバータ 502、液晶コントローラ 503、液晶ノネル 504、バックライト駆動 回路 505、バックライト 506、マイコン 507、階調回路 508を備えた構成となっている。
[0270] 上記液晶パネル 504は、第 1の液晶パネルと第 2の液晶パネルの 2枚構成であり、 上述した各実施の形態で説明した何れの構成であってもよい。
[0271] 上記構成の液晶表示装置 601において、まず、テレビ信号の入力映像信号は、 Y ZC分離回路 500に入力され、輝度信号と色信号に分離される。輝度信号と色信号 はビデオクロマ回路 501にて光の 3原色である、 R、 G、 Bに変換され、さらに、このァ ナログ RGB信号は AZDコンバータ 502により、デジタル RGB信号に変換され、液 晶コントローラ 503に入力される。
[0272] 液晶パネル 504では液晶コントローラ 503からの RGB信号が所定のタイミングで入 力されると共に、階調回路 508からの RGBそれぞれの階調電圧が供給され、画像が 表示されることになる。これらの処理を含め、システム全体の制御はマイコン 507が行 うことになる。
[0273] なお、映像信号として、テレビジョン放送に基づく映像信号、カメラにより撮像された 映像信号、インターネット回線を介して供給される映像信号など、様々な映像信号に 基づ 、て表示可能である。
[0274] さらに、図 35に示すチューナ部 600ではテレビジョン放送を受信して映像信号を出 力し、液晶表示装置 601ではチューナ部 600から出力された映像信号に基づいて 画像（映像)表示を行う。
[0275] また、上記構成の液晶表示装置をテレビジョン受信機とするとき、例えば、図 36に 示すように、液晶表示装置 601を第 1筐体 301と第 2筐体 306とで包み込むようにし て挟持した構成となって 、る。
[0276] 第 1筐体 301は、液晶表示装置 601で表示される映像を透過させる開口部 301aが 形成されている。
[0277] また、第 2筐体 306は、液晶表示装置 601の背面側を覆うものであり、該液晶表示 装置 601を操作するための操作用回路 305が設けられるとともに、下方に支持用部 材 308が取り付けられて!/、る。
[0278] 以上のように、上記構成のテレビジョン受信機において、表示装置に本願発明の液 晶表示装置を用いることで、コントラストが高ぐ彩度低下のない非常に表示品位の 高 、映像を表示することが可能となる。
[0279] 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲で 種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適 宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 産業上の利用の可能性
[0280] 本発明の液晶表示装置は、コントラストを大幅に向上できるので、テレビジョン受信 機、放送用のモニタ等に適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 液晶パネルを 2枚以上重ね合わせ、偏光吸収層が液晶パネルを挟んでクロスニコ ルの関係に設けられ、該液晶パネルのそれぞれが映像ソースに基づ 、た画像を出 力する液晶表示装置の駆動方法であって、
重ね合わせた液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネルとした ときに、
第一の液晶パネルが輝度拡張されていることを特徴とする液晶表示装置の駆動方 法。
[2] 第一の液晶パネル以外の液晶パネルから出力される画像データが、第一の液晶パ ネルの輝度拡張分に対応して補正されたデータである事を特徴とする請求項 1に記 載の液晶表示装置の駆動方法。
[3] 上記第一の液晶パネルをカラー液晶パネルとし、他の少なくとも 1つの液晶パネル を白黒液晶パネルとしたとき、
上記白黒液晶パネルに対して、映像ソースの 1絵素を構成する画素信号のうちの 最大階調の信号に対応した階調値を求め、さらに該階調値を元の値未満とならない ようにスムージング処理した表示信号を入力し、
上記カラー液晶パネルに対して、上記白黒液晶パネルの表示信号の階調値力 表 示可能な最大階調値より低 、分に対応して、映像ソースの元信号の階調値を輝度拡 張した表示信号を入力することを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置の駆動 方法。
[4] 上記白黒液晶パネルに入力される画素信号の階調値は、画素毎に最大階調値を 越えな 、範囲でスムージング処理されて 、ることを特徴とする請求項 2または 3に記 載の液晶表示装置の駆動方法。
[5] 上記スムージング処理は、
N X M (N, Mは自然数）画素領域での最大階調値を求め、その値を M X N画素の 中心画素の値とし、その値に対して平滑ィ匕フィルタにより平滑化する処理であることを 特徴とする請求項 4に記載の液晶表示装置の駆動方法。
[6] 上記スムージング処理の後に、スムージング処理後の上記画素信号の階調値に対 して、 Ύ補正処理を行うことを特徴とする請求項 4に記載の液晶表示装置の駆動方 法。
[7] 上記カラー液晶パネルの注目画素の画素信号の階調値が 0であり、該注目画素の 近傍画素の画素信号の階調値が閾値以下であれば、上記白黒液晶パネルの、上記 注目画素および近傍画素に対応する位置にある画素の画素信号の階調値を 0に設 定することを特徴とする請求項 6に記載の液晶表示装置の駆動方法。
[8] 液晶パネルを 2枚以上重ね合わせ、偏光吸収層が液晶パネルを挟んでクロスニコ ルの関係に設けられ、該液晶パネルのそれぞれが映像ソースに基づ 、た画像デー タを出力する液晶表示装置の駆動方法であって、
重ね合わせた液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネルとした ときに、
上記液晶表示装置から出力される画像データの γ値が γ =G (X) (xは任意の out
階調）、上記第一の液晶パネルから出力される画像データの γ =G (x)、他の液晶 パネルから出力される画像データの γ =G (x)の時、少なくともひとつの階調 Xにお
2 2
ける γ = G (X)力 G (X) = G (X) + G (X)でかつ G (X) > G (X)の関係を満た out 1 2 1 2
すことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
[9] 上記第一の液晶パネルがカラー液晶パネル、他の少なくとも 1つの液晶パネルが 白黒液晶パネルであることを特徴とする請求項 8に記載の液晶表示装置の駆動方法
[10] 上記白黒液晶パネルの 1画素の階調が、映像ソースの 1絵素を構成する画素信号 のうちの最大階調の信号に対応した階調であることを特徴とする請求項 9に記載の液 晶表示装置の駆動方法。
[11] 上記白黒液晶パネルから出力される画像データ力 スムージング処理されているこ とを特徴とする請求項 10に記載の液晶表示装置の駆動方法。
[12] 上記スムージング処理は、
N X N (M, Nは自然数）画素領域での最大階調値を求め、その値を M X N画素の 中心画素の値とし、その値に対してスムージング処理を行うことを特徴とする請求項 1
1に記載の液晶表示装置の駆動方法。
[13] 上記 N, Mは、ある最大値 Nmax, Mmaxに対して、 0≤ N≤ NmaxO≤ M≤ Mma xであり、かつ、 Nmax X Mmaxの最大階調値と最小階調値の差 E に対して変化し
NM
、差 E が小さいときは N, Mも小さぐ差 E が大きいときは N, Mも大きいことを特
NM NM
徴とする請求項 12に記載の液晶表示装置の駆動方法。
[14] 上記のカラー液晶パネルの液晶層と白黒液晶パネルの液晶層との間の距離を D gap とし、上記の 2つの液晶層間に存在する材料の平均屈折率を nとしたとき、
上記 N, Mは、 N方向の実際の距離 D (N方向の絵素サイズ X N)と M方向の実際
N
の距離 D (M方向の絵素サイズ X M)の比が 1に最も近くなるように設定され、かつ、
M
Dと D の平均値 D 力 D ≤D X tan(sin_1 (l/n) X sin (90° ；) )であることを
N M ave ave gap
特徴とする請求項 12または 13の何れかに記載の液晶表示装置の駆動方法。
[15] 上記平均屈折率 n= l. 3であることを特徴とする請求項 14に記載の液晶表示装置 の駆動方法。
[16] 上記 D = 2. 2mm以下であることを特徴とする請求項 14に記載の液晶表示装置 ave
の駆動方法。
[17] 黒階調 X近傍は G (X ) < G (X )である事を特徴とする請求項 8〜 16の何れか 1
2 1 2 2 2
項に記載の液晶表示装置の駆動方法。
[18] 上記カラー液晶パネルから出力される画像データの γ の値が全階調で G (χ) >0 である（0ではない）事を特徴とする請求項 8〜 17の何れか 1項に記載の液晶表示装 置の駆動方法。
[19] 黒階調 Xにおいて、 G (X)≥1. 8であることを特徴とする請求項 8〜18の何れか 1 項に記載に記載の液晶表示装置の駆動方法。
[20] 上記第一の表示信号と上記第二の表示信号の空間的周波数を異ならせることを特 徴とする請求項 1または 8に記載の液晶表示装置の駆動方法。
[21] 液晶パネルを 2枚以上重ね合わせ、偏光吸収層が液晶パネルを挟んでクロスニコ ルの関係に設けられ、該液晶パネルのそれぞれが映像ソースに基づ 、た画像を出 力する液晶表示装置の駆動方法であって、重ね合わせた液晶パネルのうち、最表面 の液晶パネルを第一の液晶パネルとしたときに、第一の液晶パネルが輝度拡張され ている液晶表示装置の駆動方法を適用した液晶表示装置。
[22] 液晶パネルを 2枚以上重ね合わせ、偏光吸収層が液晶パネルを挟んでクロスニコ ルの関係に設けられ、該液晶パネルのそれぞれが映像ソースに基づ 、た画像デー タを出力する液晶表示装置であって、
重ね合わせた液晶パネルのうち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネルとした ときに、
上記第一の液晶パネル力 ノーマリーブラックモードの液晶パネルであることを特徴 とする液晶表示装置。
[23] 上記ノーマリーブラックのモードが、垂直配向モードであることを特徴とする請求項
22に記載の液晶表示装置。
[24] 上記液晶パネルは、液晶の配向方向を規定する配向制御用の突起および Zまた は電極開口部を有する請求項 23に記載の液晶表示装置。
[25] 垂直配向型の液晶層と、
上記液晶層を介して互いに対向する第 1基板および第 2基板と、
前記第 1基板の前記液晶層側に設けられた第 1電極および前記第 2基板の前記液 晶層側に設けられた第 2電極と、
前記液晶層に接するように設けられた少なくとも 1つの配向膜とを有し、 画素領域は、前記第 1電極と前記第 2電極との間に電圧が印加されたときの前記液 晶層の層面内および厚さ方向における中央付近の液晶分子のチルト方向が予め決 められた第 1方向である第 1液晶ドメインと、第 2方向である第 2液晶ドメインと、第 3方 向である第 3液晶ドメインと、第 4方向である第 4液晶ドメインと、前記第 1方向、第 2方 向、第 3方向、第 4方向は、任意の 2つの方向の差が 90° の整数倍に略等しい 4つ の方向であり、かつ、前記第 1液晶ドメイン、第 2液晶ドメイン、第 3液晶ドメインおよび 第 4液晶ドメインは、それぞれ他の液晶ドメインと隣接し、かつ、 2行 2列のマトリクス状 に配置されていることを特徴とする請求項 22に記載の液晶表示装置。
[26] 上記ノーマリーブラックのモードが、 IPSモードであることを特徴とする請求項 22に 記載の液晶表示装置。
[27] 上記ノーマリーブラックのモードが、 FSSモードであることを特徴とする請求項 22に 記載の液晶表示装置。
[28] クロスニコルの関係にある上記偏光吸収層のうち、最外側に配置される偏光吸収層 よりも内側に配置される偏光吸収層の偏光度が少なくとも所定の値以上に設定され ていることを特徴とする請求項 22に記載の液晶表示装置。
[29] クロスニコルの関係にある上記偏光吸収層のうち、最外側に配置される偏光吸収層 よりも内側に配置される偏光吸収層の偏光度が、上記の最外側に配置される偏光吸 収層の偏光度よりも高く設定されていることことを特徴とする請求項 28に記載の液晶 表示装置。
[30] 最外側に配置される偏光吸収層よりも内側に配置される偏光吸収層の層厚が、上 記の最外側に配置される偏光吸収層の層厚よりも厚いことを特徴とする請求項 29に 記載の液晶表示装置。
[31] 最外側に配置される偏光吸収層よりも内側に配置される偏光吸収層は、上記の最 外側に配置される偏光吸収層の偏光度と同じ偏光度の偏光吸収板が複数枚積層さ れた構造であることを特徴とする請求項 29に記載の液晶表示装置。
[32] テレビジョン放送を受信するチューナ部と、該チューナ部で受信したテレビジョン放 送を表示する表示装置とを備えたテレビジョン受信機において、
上記表示装置は、液晶パネルを 2枚以上重ね合わせ、偏光吸収層が液晶パネルを 挟んでクロス-コルの関係に設けられ、該液晶パネルのそれぞれが映像ソースに基 づ 、た画像データを出力する液晶表示装置であって、重ね合わせた液晶パネルのう ち、最表面の液晶パネルを第一の液晶パネルとしたときに、上記第一の液晶パネル 力 ノーマリーブラックモードの液晶パネルである液晶表示装置であることを特徴とす るテレビジョン受信機。
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