WO2007108183A1 - 液晶表示装置およびテレビジョン受信機 - Google Patents

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    • G09G3/2003—Display of colours

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device with improved contrast and a television receiver including the same.
  • Patent Document 1 discloses a composite liquid crystal display device in which two LCD (Liquid Crystal) panels are superimposed.
  • LCD Liquid Crystal
  • Patent Document 1 describes that by overlapping two LCD panels, the contrast between the light and dark of each LCD panel can be strengthened and the contrast can be improved! ⁇ .
  • the composite liquid crystal display device of Patent Document 1 can provide a large number of display gradations corresponding to the product of the respective gradation numbers of the LCD panel to be superimposed.
  • a device that overlays a pair of LCD panels capable of displaying 16 gray scale levels is said to be capable of 256-level high gray scale display.
  • Patent Document 1 Japanese Published Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 5-88197 (Publication Date: April 9, 1993)”
  • Patent Document 2 Japanese Published Patent Publication “Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-54250 (Publication Date: February 19, 2004)”
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication “JP 2004-117752 Publication Date (April 15, 2004)”
  • Patent Document 4 Japanese Patent Publication “JP 2002-131775 Publication (Publication Date: May 9, 2002)”
  • the composite liquid crystal display device disclosed in Patent Document 1 is considered to basically perform monochromatic display, and a liquid crystal display device that performs color display is described. Absent. In the above composite liquid crystal display device, when performing color display, It is difficult to actually perform the high gradation display as described above.
  • the same display signal is input to the two LCD panels to be bonded together.
  • the two LCD panels to be bonded are color panels, the display light traveling obliquely with respect to the normal direction of the panel may pass through two pixels that do not correspond to the same color. This is because color shift occurs in such display light.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to achieve both color display and high gradation display in a liquid crystal display device in which two liquid crystal panels are stacked. It is to realize a display device.
  • a liquid crystal display device comprises two or more liquid crystal panels, and a polarization absorbing layer is provided in a cross-col relationship with the liquid crystal panel interposed therebetween.
  • Each of the panels is a driving method of a liquid crystal display device that outputs an image based on a video source, and one of the stacked liquid crystal panels is used as a first panel for adjusting brightness, and the other liquid crystal panel is used. Is the second panel for color display, the ⁇ value in the display signals output to the first panel and the second panel is switched according to the gradation of the video source. .
  • each polarization absorbing layer has a cross-correlation relationship with the polarization absorbing layer of the adjacent liquid crystal panel.
  • the polarization absorbing 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 liquid crystal panel is used.
  • the ⁇ value in the display signal output to the panel and the second panel is switched according to the gradation of the video source.
  • the first panel has an inverse S-shaped gradation luminance characteristic in which the ⁇ value is relatively small on the low gradation side and the ⁇ value is relatively large on the high gradation side.
  • the panel is set to have S-shaped gradation luminance characteristics that are large on the low gradation side and small on the high gradation side.
  • the ⁇ value in each panel switches at an appropriately determined X gradation, for example, around 224 gradations.
  • the display brightness is high, the brightness near the X gradation on the first panel is set high.
  • the maximum input gray level is 64
  • the ⁇ change table on the first panel sets 64 to the X neighborhood such as 220.
  • the second panel is set to have a desired ⁇ curve, for example, 2.2 according to the gradation luminance characteristics of the first panel. At that time, sufficient gradation resolution cannot be obtained for gradations that need to be higher than the X gradation, but such gradations rarely occur for the purpose of setting, and are acceptable even if errors occur. Is done. In other words, when the whole is dark, the high-intensity gradation that is generated locally is bright, and so a small error cannot be recognized.
  • the brightness of the X gradation is also set to approximately the maximum.
  • a brighter tone luminance characteristic is selected such that 224 tones are set to 248, and the tone luminance characteristics of the second panel are also corrected to achieve the desired luminance.
  • the second panel realizes sufficient gradation resolution for various luminance levels. be able to.
  • FIG. 1, showing an embodiment of the present invention is a block diagram showing a main configuration of a liquid crystal display device.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device with one liquid crystal panel.
  • FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship between a polarizing plate and a panel in the liquid crystal legal apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4] (a) to (c) are diagrams for explaining the principle of contrast improvement.
  • FIG. 5] (a) to (d) are diagrams for explaining the principle of contrast improvement.
  • FIG. 6] (a) to (c) are diagrams for explaining the principle of contrast improvement.
  • FIG. 7] (a) and (b) are diagrams for explaining the principle of contrast improvement.
  • FIG. 8] (a) to (c) are diagrams for explaining the principle of contrast improvement.
  • FIG. 9 (a) and (b) are diagrams for explaining the principle of contrast improvement.
  • FIG. 10 (a) and (b) are diagrams for explaining the principle of contrast improvement.
  • FIG. 11 is a schematic sectional view of a liquid crystal display device having two liquid crystal panels.
  • FIG. 12 is a diagram showing the positional relationship between the polarizing plate and the panel in the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 13 is a plan view of the vicinity of a pixel electrode of the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a drive system that drives the liquid crystal display device shown in FIG. 11.
  • FIG. 15 is a diagram showing a connection relationship between a driver of the liquid crystal display device shown in FIG. 11 and a panel drive circuit.
  • FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the knock light included in the liquid crystal display device shown in FIG.
  • 17 is a block diagram of a display controller that is a drive circuit for driving the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram showing the principle of occurrence of color misregistration in a liquid crystal display device by overlapping two liquid crystal panels.
  • FIG. 19 (a) and (b) are diagrams showing a plurality of ⁇ -force curves prepared in the first panel and the second panel.
  • FIG. 20 (a) and (b) are diagrams showing a plurality of ⁇ force probes prepared in the first panel and the second panel.
  • FIG. 21 is a schematic block diagram of a television receiver including the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 22 is a block diagram showing a relationship between a tuner unit and a liquid crystal display device in the television receiver shown in FIG.
  • FIG. 23 is an exploded perspective view of the television receiver shown in FIG.
  • a general liquid crystal display device has a color filter and a driving filter. It is constructed by attaching polarizing plates A and B to a liquid crystal panel equipped with a substrate.
  • MVA Multidomain Vertical Alignment
  • the polarization axes of the polarizing plates A and B are perpendicular to each other, and when the threshold voltage is applied to the pixel electrode 8, the direction in which the liquid crystal is tilted is aligned with the polarizing plates A and B.
  • the polarization axis rotates when the incident polarized light passing through the polarizing plate A passes through the liquid crystal layer, light is emitted from the polarizing plate B.
  • the liquid crystal is aligned perpendicular to the substrate and the deflection angle of incident polarization 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 when voltage is applied into four (Multidomain).
  • the inventors of the present application show that the shutter performance is improved in both the front and the diagonal directions by adopting three polarizing plates for each of the two liquid crystal display panels (each installed in a cross-coll). I found it.
  • 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. 4 (a) shows an example in which there is one liquid crystal display panel in the configuration (1), and two polarizing plates 101a '101b are arranged in a cross-coll.
  • FIG. 4B 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) since it is assumed that there are two liquid crystal display panels, there are two pairs of polarizing plates arranged in a cross-col.
  • FIG. 4 (c) is a diagram showing an example in which polarizing plates 101a and 101b facing each other are arranged in a cross-col, and polarizing plates 101a '101b having the same polarization direction are superimposed on the outside of each polarizing plate. It is.
  • 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 without the liquid crystal panel is arranged in cross-cor, that is, the cross transmittance, and is referred to as black display.
  • the transmittance when the polarizing plate without the liquid crystal panel is arranged in parallel-col that is, parallel transmittance
  • white display is modeled as white display.
  • the modeled transmittance corresponds to the ideal value of the transmittance for white display and black display in a method in which a polarizing plate is arranged in a cross-col arrangement and a liquid crystal panel is held.
  • Fig. 5 (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. 5 (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 the configuration (1) and the configuration (2).
  • Figure 5 (c) shows the relationship between the wavelength of the transmission spectrum and the cross transmittance when the polarizing plate is viewed obliquely (azimuth angle 45 °-polar angle 60 °). This is the draft when compared with 2).
  • the transmittance characteristics of the black display obliquely 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 region in the configuration (1). It can be seen that In other words, it can be seen that light leakage occurs at an oblique viewing angle when black is displayed (a worsening of black tightening) in the two-polarizing plate configuration, and conversely, an oblique viewing angle is displayed when black is displayed in the three-polarizing plate configuration. It can be seen that light leakage (deterioration of black tightening) is suppressed.
  • Figure 5 (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). This graph power shows that the transmittance characteristics in the diagonal of white display 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.
  • FIG. 6 (a) is a graph showing the relationship between polar angle and transmittance during white display. From this graph, it can be seen that the transmission of the configuration (2) is generally lower than that of the configuration (1)! / In this case, the viewing angle characteristic (parallel viewing angle characteristic) is the configuration (2 ) And configuration (1) show similar trends.
  • FIG. 6 (b) is a graph showing the relationship between polar angle and transmittance during black display. From this graph, it can be seen that in the case of configuration (2), the transmittance at an oblique viewing angle (around polar angle ⁇ 80 °) is suppressed. 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. 6 (c) is a graph showing the relationship between polar angle and contrast. From this graph, it can be seen that the contrast of the configuration (2) is much better than that of the configuration (1)! The reason why the vicinity of 0 degree in the configuration (2) in Fig. 6 (c) is flat is that the black transmittance is so small that it cannot be calculated and the calculation is actually smooth. .
  • 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 not easily caused by the spread of the ⁇ Col angle ⁇ at an oblique viewing angle.
  • the polarizing plate-coll angle ⁇ means an angle in a state where the polarization axes of the polarizing plates facing each other are in a twisted relationship.
  • Fig. 7 (a) is a perspective view of a polarizing plate with a cross-col arrangement, and the bicol angle ⁇ force changes by 90 ° (corresponding to the collapse of the coll angle).
  • FIG. 7B is a graph showing the relationship between the Nicol angle ⁇ and the cross transmittance. Ideal polarization The calculation is performed using the elements (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 less 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.
  • the thickness dependency of the polarizing plate will be described below with reference to FIGS. 8 (a) to 8 (c).
  • the thickness of the polarizing plate is adjusted by superposing polarizing plates with the same polarization axis one by one on a pair of cross-cold polarizing plates. This is done by following (3).
  • FIG. 4 (c) an example in which the polarizing plates 101a '101b having the polarization axis of the same polarization direction are superimposed on each of the pair of cross-cold polarizing plates 101a' 101b, respectively. Show.
  • the cross-to-one and two are used.
  • the cross will be one-to-one, three, four, and so on.
  • FIG. 8 (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. 8 (b) is a graph showing the relationship between the thickness of the polarizing plates arranged in a pair of cross-cols and the transmittance (parallel transmittance) during white display. This graph shows the transmittance in the case of having two pairs of cross-col disposed polarizing plates for comparison.
  • FIG. 8 (c) a graph showing the relationship between the thickness of the polarizing plates arranged in a pair of cross-cols and the contrast is as shown in FIG. 8 (c). For comparison, this graph shows the contrast when two pairs of crossed Nicols polarizing plates are provided.
  • the configuration of the polarizing plates arranged in two pairs of cross-cols suppresses the deterioration of black tightening during black display, In addition, it can be seen that it is possible to prevent a decrease in transmittance during white display.
  • the two pairs of cross-colled polarizing plates are composed of a total of three polarizing plates, the thickness of the entire liquid crystal display device is not increased, and the contrast can be greatly improved. I understand.
  • Figs. 9 (a) and 9 (b) specifically show the viewing angle characteristics of the cross-col transmittance.
  • FIG. 9 (a) is a diagram showing the cross Nicol viewing angle characteristics of the configuration (1), that is, the configuration of two cross-col pair polarizing plates
  • FIG. 9 (b) is the diagram of the configuration (2).
  • it is a diagram showing the cross-col viewing angle characteristics of a crossed Nicoluni pair of three polarizing plates.
  • FIG. 10 (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. 10 (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. 11 is a diagram showing a schematic cross section of the 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. 12 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 20 and active matrix substrate 30), and electrically changing the alignment of the liquid crystal.
  • the light source power is also provided with means for arbitrarily changing the state where the polarized light incident on the polarizing plate A is rotated by about 90 degrees, the state where the polarized light is not rotated, and the intermediate state.
  • 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.
  • the display system having such a function includes a TN (Twisted Nematic) system, a VA (Vertical Alignment) system, an IPS (In Plain Switching) system, an FFS system (Fringe Field Switching) system, or a combination thereof.
  • TN Transmission Nematic
  • VA Very Alignment
  • IPS In Plain Switching
  • FFS Frringe Field Switching
  • the VA method with high contrast is suitable even when used alone, and here we will explain using the MVA (Multidomain Vertical Alignment) method, but the IPS method and FFS method are also normally black methods, so there is sufficient effect.
  • the drive system uses active matrix drive by TFT (Thin Film Transistor). Details of the method for producing MVA are disclosed in JP-A-2001-83523.
  • the first and second panels in the liquid crystal display device 100 have the same structure. As described above, the first and second panels have the color filter substrate 20 and the active matrix substrate 30 facing each other. In addition, a columnar resin structure provided on the color filter substrate 20 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 20 and active matrix substrate 30), and a vertical alignment film 25 is formed on the surface of each substrate in contact with the liquid crystal. As the liquid crystal, a nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used.
  • the color filter substrate 20 is obtained by forming the color filter 21, the black matrix 24, etc. on the transparent substrate 10.
  • the active matrix substrate 30 includes a TFT element 3, a pixel electrode 8, and the like formed on the transparent substrate 10, and further includes alignment control protrusions 22 that define the alignment direction of the liquid crystal and A slit pattern 11 is provided.
  • the liquid crystal molecules are tilted in a direction perpendicular to the protrusions 22 and the slit pattern 11.
  • the protrusions 22 and the slit pattern 11 are formed so that the liquid crystal is aligned in the direction of 45 ° azimuth with respect to the polarization axis of the polarizing plate.
  • the positions of the red (R), green (G), and blue (B) pixels of the respective color filters 21 in the first panel and the second panel coincide with each other in the vertical direction. It is configured to Specifically, the R pixel of the first panel is the R pixel of the second panel, the G pixel of the first panel is the G pixel of the second panel, and the B pixel of the first panel is It is configured so that the position viewed from the vertical direction matches the B pixel of the second panel.
  • FIG. 14 shows an outline of a drive system of the liquid crystal display device 100 having the above configuration.
  • the drive system includes a display controller necessary for displaying an image on the liquid crystal display device 100.
  • 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 the video source signal.
  • 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 from a given video signal to the panel, and includes a driver, a circuit board, a panel drive circuit, and the like.
  • FIG. 15 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).
  • connection of the second panel drive circuit (2) in the second panel is the same as that in the first panel, the description thereof is omitted.
  • the pixels of the first panel are driven based on a display signal, and the corresponding pixels of the second panel corresponding to the positions of the first panel pixels and the positions viewed from the vertical direction of the panel are the following: Driven corresponding to the first panel.
  • the part composed of Polarizer A, the first panel, and Polarizer B (Component 1) is in the transmissive state, it is composed of Polarizer B, the second panel, and Polarizer C.
  • the portion to be formed (component 2) is also in a transmissive state, and when component 1 is in a non-transmissive state, component 2 is also driven into a non-transmissive state.
  • a metal such as a TiZAlZ Ti laminated film is formed on the transparent substrate 10 by sputtering to form a scanning signal wiring (gate wiring or gate bus line) 1 and an auxiliary capacitance wiring 2.
  • a resist pattern is formed by a photolithography method, dry etching is performed using an etching gas such as a chlorine-based gas, and the resist is peeled off.
  • the scanning signal wiring 1 and the auxiliary capacitance wiring 2 are simultaneously formed on the transparent substrate 10.
  • 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.
  • Data signal wiring (source wiring or source nose line) 4, drain lead wiring 5, auxiliary capacitance forming electrode 6 A metal such as AlZTi is formed by sputtering, and a resist pattern is formed by photolithography. The resist is removed by dry etching using an etching gas such as a chlorine-based gas. As a result, the data signal wiring 4, the drain lead wiring 5, and the auxiliary capacitance forming electrode 6 are formed simultaneously.
  • the auxiliary capacitance is formed by sandwiching a gate insulating film of about 4000 A between the auxiliary capacitance wiring 2 and the auxiliary capacitance forming electrode 6.
  • the TFT element 3 is formed by dry etching the low resistance semiconductor layer using chlorine gas or the like for source / drain separation.
  • an interlayer insulating film 7 having a strength such as an acrylic photosensitive resin is applied by spin coating, and a contact hole (not shown) for electrically contacting the drain lead wiring 5 and the pixel electrode 8 is formed. It is formed by photolithography.
  • the film thickness of the interlayer insulating film 7 is approximately.
  • the pixel electrode 8 and a vertical alignment film are formed in this order.
  • the present embodiment is an MVA type liquid crystal display device as described above, and the slit pattern 11 is provided in the pixel electrode 8 made of ITO or the like.
  • 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 salt and ferric iron to obtain a pixel electrode pattern as shown in FIG.
  • the active matrix substrate 30 is obtained.
  • FIG. 13 [denoted by reference numerals 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12fi, pixel electrodes 8] are formed slits. At the electrical connection part of this slit, the orientation is disturbed and an abnormal orientation occurs. However, for the slits 12a to 12d, the time during which the voltage supplied to the gate wiring is applied with the positive potential supplied to operate the TFT element 3 in the on state is considered to be normal seconds in consideration of the alignment abnormality. Since the time during which the minus potential supplied to operate the TFT element 3 in the off state is normally on the order of milliseconds, the time during which the minus potential is applied is dominant.
  • the slits 12a to 12d are positioned on the gate wiring, the impurity ions contained in the liquid crystal are collected by the gate minus DC application component, so that it may be visually recognized as display unevenness. Therefore, since the slits 12a to 12d need to be provided in a region that does not overlap with the gate wiring in a plan view, it is preferable to hide the slits 12a to 12d with the black matrix 24 as shown in FIG.
  • the color filter substrate 20 is formed on a transparent substrate 10, a color filter layer made of three primary colors (red, green, blue) 21 and a black matrix (BM) 24, a counter electrode 23, a vertical alignment film, and the like. 25 and a protrusion 22 for controlling the orientation.
  • BM black matrix
  • a negative acrylic photosensitive resin liquid in which carbon fine particles are dispersed is applied onto the transparent substrate 10 by spin coating, followed by drying 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) 24. At this time, in the 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 first colored layer opening, 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 that shields the alignment abnormal region generated in the slits 12a to 12d in the electrical connection portions of the slits 12a to 12f formed in the pixel electrode 8, and
  • a light shielding part (BM) is formed on the TFT element 3.
  • the second color layer for example, the green layer
  • the third color layer for example, the blue layer
  • a counter electrode 23 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. Are used for exposure and development to form vertical alignment control protrusions 22.
  • the color filter substrate 20 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 25 is formed on the surfaces of the color filter substrate 20 and the active matrix substrate 30 that are in contact with the liquid crystal. Specifically, baking is performed as a degassing process before alignment film application, 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 25 defines the alignment direction of the liquid crystal 26.
  • an injection port is provided for injecting a part of the thermosetting seal resin around the substrate for liquid crystal injection, and the injection port is immersed in liquid crystal in a vacuum and opened to the atmosphere. Inject liquid crystal, and then seal the injection port with UV-curing resin, etc. You may carry out by the method.
  • 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 liquid crystal is dropped onto the color filter substrate by a 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 is 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. 14, 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
  • the TCP (1) on which the driver is placed is driven from the carrier tape. Pull out, align with the panel terminal electrode, heat and crimp. After that, the circuit board (1) for connecting the driver TCP (1) and the input terminal (1) of TCP (1) are connected by ACF. [0102] Next, the two panels are bonded together.
  • 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 can also be applied 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 described in FIGS. 14 and 15. .
  • the direction of the terminal with respect to the panel and the bonding method are not particularly limited.
  • a mechanical fixing method may be used regardless of adhesion.
  • the liquid crystal display device 100 is obtained by integrating with an illumination device called a backlight.
  • the ability to provide a larger amount of light than a conventional panel is required for the knocklight based on the display principle.
  • 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.
  • 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.
  • This specification makes it possible to obtain a backlight brightness that is about 10 times that of the general specifications of 18 cold-cathode lamps with a diameter of 4 mm, two diffuser sheets, and a polarizing reflection sheet.
  • the 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 also serves as the main mechanism member of the entire module, and the mounted panel is disposed in the backlight, and a liquid crystal display controller including a panel drive circuit and a signal distributor,
  • 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 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.
  • 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.
  • VATN Very Alignment Twisted
  • the VATN method is more preferable for 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 output as a result are 8 bits, one-to-one corresponding to the input signal, and an image faithful to the input image.
  • the order of the gradation of each panel is not necessarily ascending.
  • the brightness increases as 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ... (gradation of the first panel, gradation of the second panel), (0, 0), (0, 1), (1, 0), (0, 2), (1, 1), (2, 0) '.'
  • the gradation of the first panel is 0, 0, 1 , 0, 1, 2 river pages and second non-tones are 0, 1, 0, 2, 1, 0 and do not increase monotonously.
  • the light output from the second panel is 100% completely incident on the corresponding dot of the first panel.
  • the information of each dot is displayed without being lost.
  • the distance between the first panel and the second panel is not 0 because there is a glass substrate, a polarizing plate, etc. and the light source of the liquid crystal display device is not a perfectly parallel light source.
  • the display light in the oblique viewing direction mixes the colors of surrounding dots and causes a color shift.
  • the light L1 that passes through the R pixel of the first panel also passes through the B pixel of the second panel.
  • the ratio of R, G, and B in this display brightness is 2: 1: 0, the same as the ratio of R, G, and B in the display signal. If the brightness of the knocklight is adjusted, it corresponds to the display signal. Display brightness (128, 64, 0).
  • a display image corresponding to the display signal cannot be obtained unless the ⁇ value is taken into consideration. This is explained as follows.
  • L is the display gradation
  • Lmax is the maximum display gradation (255)
  • ⁇ is the display brightness
  • Tmax is the maximum display brightness.
  • the relationship between the display gradation and the display luminance is approximately expressed by the following expression.
  • T / Tmax (L / Lmax) "y
  • ⁇ in the above equation is a ⁇ value, and it is known that when the ⁇ value is 2.2, the display gradation and the display luminance satisfy the ideal relationship.
  • a panel for performing luminance adjustment by increasing the ⁇ value in the panel that performs color display (the second panel in the above example) (the first panel in the above example) It is conceivable to reduce the ⁇ value in For example, if the ⁇ value is set to 1.6 on the second panel and the ⁇ value is set to 0.6 on the first panel, it will be displayed more than if the ⁇ value of each panel is set to 1.1. A display image with a luminance ratio close to that of the signal can be obtained. Of course, the total ⁇ value for each panel is set to 2.2.
  • the liquid crystal display device is characterized in that the ⁇ values in the first and second panels are switched in accordance with the input display signal.
  • the first panel has an inverse S-shaped gradation luminance characteristic in which the ⁇ value is relatively small on the low gradation side and the ⁇ value is relatively large on the high gradation side.
  • the panel is set to have S-shaped gradation luminance characteristics that are large on the low gradation side and small on the high gradation side.
  • the ⁇ value in each panel switches at an appropriately determined X gradation, for example, around 224 gradations.
  • the display brightness is high, the brightness near the X gradation on the first panel is set high.
  • the maximum input gray level is 64
  • the ⁇ change table on the first panel sets 64 to the X neighborhood such as 220.
  • the second panel is set to have a desired ⁇ curve, for example, 2.2 according to the gradation luminance characteristics of the first panel. At that time, sufficient gradation resolution cannot be obtained for gradations that need to be higher than the X gradation, but such gradations rarely occur for the purpose of setting, and are acceptable even if errors occur. Is done. In other words, it occurs locally when the whole is dark. Because the high-intensity gradation is bright, the small error cannot be recognized.
  • the brightness of the X gradation is also set to the maximum.
  • a brighter tone luminance characteristic is selected such that 224 tones are set to 248, and the tone luminance characteristics of the second panel are also corrected to achieve the desired luminance.
  • the second panel has sufficient gradation resolution for various luminance levels by dynamically changing the gradation luminance characteristics of the first panel according to the display luminance. Can be realized.
  • the ⁇ value is switched by converting the display signal (gradation signal) using a LUT (Look-Up Table), the ⁇ value can be changed by switching the LUT.
  • FIGS. 19 (a) and 19 (b) exemplify a case where a plurality of ⁇ -force curves (gradation-luminance characteristics) are prepared in each of the first panel and the second panel.
  • Fig. 19 (a) and (b) above five types of ⁇ curves numbered (1) to (5) are shown, but the first and second panels are shown.
  • a set of gamma curves with matching numbers is selected according to the display signal. For example, when the display brightness is high, the ⁇ curve of (1) is selected, and when the display brightness is low, the ⁇ curve of (5) is selected. The selection of these ⁇ curves is performed by selecting the corresponding LUT.
  • the most frequently applied form of the present invention relates to a television display, and there may be a situation in which brightness suddenly away from the average force is suddenly generated.
  • display is not possible in "particularly dark areas” and “particularly bright areas”, especially "particularly bright areas”.
  • ⁇ is switched suddenly, adverse effects such as block separation may be observed, so as shown in Fig. 20 (a) and (b), the ⁇ curve in the first panel is changed to "inverted S".
  • S By setting the ⁇ curve on the panel 2 as "S”, it is possible to express even the gradation area that is difficult to display. Thus, the above problem can be reduced.
  • ⁇ curve for LCD1 shown in Fig. 20 (a) is a relatively large force.
  • the ⁇ curve for LCD2 shown in Fig. 20 (b) is basically a curve with a ⁇ value close to 2. In fact, it does not change as much as the graph shown. In an actual system, determine the ⁇ curve of LCD1 and then adjust the ⁇ curve of LCD2 so that the ⁇ value is 2.2.
  • the input signal (gradation signal) is obtained by the sub-block luminance confirmation unit 401 for the maximum luminance for each sub-block of 8 ⁇ 8 pixels, for example, and further, the optimum index generation unit 402 An optimal index corresponding to the maximum brightness is generated.
  • each LUT is assigned an index number in the optimal order when the display brightness is high.
  • Optimal index generation refers to selecting the optimal ⁇ curve for the display brightness of each sub-block. means.
  • the optimal index is compared with the index set for the sub-block one frame before in the comparison and generation unit 403.
  • the index one frame before is stored in the index memory 404.
  • the index stored in the index memory is increased by one toward the optimum index.
  • the index stored in the index memory is decremented by one toward the optimum index. In other words, the LUT that is set in the direction approaching the optimum LUT from the previous frame LUT that was set one frame before! Is selected, and the LUT closest to the previous frame LUT is selected.
  • the LUTs (LCD1LUT and LCD2LUT) of the first panel LCD1 and the second panel LCD2 are selected based on the index stored in the rewritten index memory.
  • the input signal is converted into a signal for LCD1 and a signal for LCD2 by the video LUT. It is.
  • the LCD1 signal and LCD2 signal are input to the selected LCD1LUT and LCD D2LUT, respectively, and converted ( ⁇ correction), and then input to LCD1 and LCD2 via the LCD1 filter and LCD2 filter.
  • the LCD1 filter includes a low-pass filter for colorlessness.
  • the LCD2 filter also includes a high-pass filter for saturation enhancement.
  • the reason for using the high-pass filter for saturation enhancement is as follows.
  • the sum of the ⁇ values of the two panels to be combined is 2.2
  • the ⁇ value of the second panel is shifted by 2.2 force lower.
  • the assumed ⁇ value of the input display signal is different from 2.2, and it is inevitable that the color balance will change. Therefore, in a pixel consisting of RGB pixels, when the R, G, and B tone signals are not equal to each other, it is necessary to correct the luminance ratio of R, G, and B so that tone information power is also expected. is there.
  • the average of R and G, and the average of R 'and G' are both 1.5, and the overall gamma characteristic is hardly changed.
  • an algorithm for converting the luminance values r, g, b in the input display signal into luminance values r, g, b corrected for saturation enhancement is generally used. It is as follows.
  • f a parameter representing the correction strength
  • k (r), k (g), and k (b) are parameters for realizing the above limitation.
  • f is a parameter indicating a correction level, and adjusts the correction amount in the above algorithm. This may be set for each color according to the circuit scale and the video level, or may be included in k (g), k (r), k (b), and the like.
  • the sub block luminance confirmation unit obtains the maximum luminance for each sub block of a predetermined number of pixels in order to achieve gradation matching between adjacent pixels and blocks.
  • the gradation representation is selected from a pre-defined LUT, there is unfortunately no perfect match of the gradation luminance characteristics in each index. Therefore, if the pixels around the brightness where the index is switched are mixed in a narrow area, if the brightness is extracted for each pixel or with a very small block, it becomes rough and the block size is too large. Parting occurs.
  • the appropriate size depends on the display device's brightness, pixel size, etc., that is, depending on the application, but for applications that reproduce precise signals, such as professional master monitors, the block size is set to be relatively small. It is set relatively large for camera monitors and picture monitors, even for large televisions and commercial use. Therefore, the sub-block is not limited to the 8 ⁇ 8 pixel size, but when combined with the block size used in jpeg, mpeg, etc., the image is disturbed by block noise derived from the signal. Therefore, a size of 8 ⁇ 8 and integer multiples thereof is preferably used.
  • the index stored in the index memory is incremented or decremented by one when the brightness is rapidly changed to the optimum index. This is because the amount becomes too large, and this also causes the display screen to flicker.
  • the video LUT that converts the input signal into the LCD1 signal and the LCD2 signal generally performs the following signal conversion.
  • FIG. 21 shows a circuit block of a liquid crystal display device 601 for a television receiver.
  • the liquid crystal display device 601 includes a YZC separation circuit 500, a video chroma circuit 501, an AZD converter 502, a liquid crystal controller 503, a liquid crystal non-504, a backlight driving circuit 505, a backlight 506, and a microcomputer.
  • the configuration includes a 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 a YZC 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.
  • the RGB signal from the liquid crystal controller 503 is input at a predetermined timing, and the respective RGB gradation voltages from the gradation circuit 508 are supplied to display an image.
  • the microcomputer 507 controls the entire system including these processes.
  • a video signal based on television broadcasting was captured by a camera. It can be displayed based on various video signals, such as video signals and video signals supplied via the Internet.
  • the tuner unit 600 shown in FIG. 22 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 601 is a television receiver, for example, as shown in FIG. 23, the liquid crystal display device 601 is wrapped in a first housing 301 and a second housing 306. It is a structure that is held between.
  • 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, is provided with an operation circuit 305 for operating the liquid crystal display device 601, and has a supporting member 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 As described above, in the liquid crystal display device according to the present invention, two or more liquid crystal panels are overlapped, and the polarization absorption layer is provided in a cross-col relationship with the liquid crystal panel sandwiched therebetween.
  • a driving method of a liquid crystal display device that outputs an image based on a video source, and among the stacked liquid crystal panels, one liquid crystal panel is used as a first panel for brightness adjustment, and the other liquid crystal panel is used for color display.
  • the ⁇ value in the display signals output to the first panel and the second panel is switched according to the gradation of the video source.
  • each polarization absorption layer has a cross-nickel relationship with the polarization absorption layer of the adjacent liquid crystal panel.
  • the leakage light in the transmission axis direction of the polarization absorption layer in the front direction, leakage light can be cut by the absorption axis of the next polarization absorbing layer.
  • the Nicol angle which is the crossing angle of the polarization axes of the adjacent polarizing absorption layers, collapses, no increase in the amount of light due to light leakage is observed. In other words, the expansion of the -col angle at an oblique viewing angle Black floats against the force S.
  • the first liquid crystal panel when the first liquid crystal panel is used as the first panel for adjusting the luminance and the other liquid crystal panel is used as the second panel for performing color display, the first liquid crystal panel described above is used.
  • the ⁇ value in the display signal output to the panel and the second panel is switched according to the gradation of the video source.
  • the first panel has an inverse S-shaped gradation luminance characteristic in which the ⁇ value is relatively small on the low gradation side and the ⁇ value is relatively large on the high gradation side.
  • the panel is set to have S-shaped gradation luminance characteristics that are large on the low gradation side and small on the high gradation side.
  • the ⁇ value in each panel switches at an appropriately determined X gradation, for example, around 224 gradations.
  • the display brightness is high, the brightness near the X gradation on the first panel is set high.
  • the maximum input gray level is 64
  • the ⁇ change table on the first panel sets 64 to the X neighborhood such as 220.
  • the second panel is set to have a desired ⁇ curve, for example, 2.2 according to the gradation luminance characteristics of the first panel. At that time, sufficient gradation resolution cannot be obtained for gradations that need to be higher than the X gradation, but such gradations rarely occur for the purpose of setting, and are acceptable even if errors occur. Is done. In other words, when the whole is dark, the high-intensity gradation that is generated locally is bright, and so a small error cannot be recognized.
  • the brightness of the X gradation is also set to the maximum.
  • a brighter tone luminance characteristic is selected such that 224 tones are set to 248, and the tone luminance characteristics of the second panel are also corrected to achieve the desired luminance.
  • the second panel achieves sufficient gradation resolution for various luminance levels. be able to.
  • the switching of the ⁇ value is performed by subblocks of a predetermined number of pixels. Preferably, it is performed every time.
  • the switching of the ⁇ value is performed by switching the LUT that performs ⁇ correction.
  • the switching of the ⁇ value is performed for each sub-block having a predetermined number of pixels by switching the LUT that performs ⁇ correction, and corresponds to the average luminance of the sub-block. This is preferably performed by determining the optimum LUT to be performed and selecting the LUT closer to the previous frame LUT in the direction approaching the optimum LUT from the previous frame LUT set one frame before.
  • liquid crystal display device of the present invention can greatly improve contrast, it can be applied to television receivers, broadcast monitors, and the like.

Landscapes

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Abstract

　２枚の液晶パネルＬＣＤ１およびＬＣＤ２を以上重ね合わせた液晶表示装置において、サブブロック輝度確認部(401)にて入力信号（階調信号）におけるサブブロック毎にその最大輝度を求める。さらに最適インデックス生成部(402)にて、その最大輝度に対応する最適インデックスが生成される（最適なγ値が判定される）。最適インデックスが生成されると、比較生成部(403)において、その最適インデックスが１フレーム前において該サブブロックに対して設定されているインデックスと比較され、その比較結果に応じて、γ補正を行うためのＬＣＤ１ＬＵＴおよびＬＣＤ２ＬＵＴが切り替えられる。

Description

明 細 書
液晶表示装置および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。
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、例えば特許文献 1には、 2枚 の LCD (Liquid Crystal )パネルを重ね合わせた複合ィ匕液晶表示装置が開示されて いる。すなわち、上記特許文献 1には、 2枚の LCDパネルを重ね合わせることで各 L CDパネルの明暗の格差が強められ、コントラストの向上を図れることが記載されて！ヽ る。
[0003] また、上記特許文献 1の複合化液晶表示装置では、重ね合わされる LCDパネルの それぞれの階調数の積にあたる大きな表示階調数が得られることが示唆されている。 例えば、それぞれ 16階調の表示が可能な一対の LCDパネルを重ね合わせた装置 では、 256段の高階調表示が可能になるとされている。
特許文献 1 :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）」
特許文献 2 :日本国公開特許公報「特開 2004— 54250号公報 (公開日： 2004年 2 月 19日）」
特許文献 3 :日本国公開特許公報「特開 2004— 117752号公報 (公開日： 2004年 4 月 15日）」
特許文献 4:日本国公開特許公報「特開 2002— 131775号公報 (公開日： 2002年 5 月 9日）」
発明の開示
[0004] ところが、上記特許文献 1に開示されている複合ィ匕液晶表示装置は、基本的にモノ クロ表示を行うものであると考えられ、カラー表示を行う液晶表示装置については記 載されていない。そして、上記複合化液晶表示装置では、カラー表示を行う場合に 上述のような高階調表示を実際に行うことは難しい。
[0005] すなわち、上記特許文献 1に開示されている複合ィ匕液晶表示装置では、貼り合わさ れる 2枚の LCDパネルに同一の表示信号を入力するようになっている。この場合、貼 り合わされる 2枚の LCDパネルがカラーパネルであると、パネルの法線方向に対して 斜めに進む表示光は、同一色に対応しない 2つの画素を通過することがあり、このよ うな表示光においては色ずれが生じるためである。
[0006] 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 ネルを重ねてなる液晶表示装置において、カラー表示と高階調表示とを両立できる 液晶表示装置を実現することにある。
[0007] 本発明に係る液晶表示装置は、上記目的を達成するために、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、一方の液晶パネルを輝度調整 を行う第 1のパネルとし、他方の液晶パネルを色表示を行う第 2のパネルとするとき、 上記第 1のパネルおよび第 2のパネルに出力される表示信号における γ値が映像ソ 一スの階調に応じて切り替えられることを特徴としている。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] し力も、重ね合わせた液晶パネルのうち、一方の液晶パネルを輝度調整を行う第 1 のパネルとし、他方の液晶パネルを色表示を行う第 2のパネルとするとき、上記第 1の パネルおよび第 2のパネルに出力される表示信号における γ値が映像ソースの階調 に応じて切り替えられる。
[0011] 例えば、上記第 1のパネルは、低階調側では相対的に γ値が小さぐ高階調側で は相対的に γ値が大きい逆 S字の階調輝度特性をとり、第 2のパネルは逆に低階調 側では大きぐ高階調側では小さい S字の階調輝度特性に設定される。そしてそれぞ れのパネルにおける γ値は、適切に定められた X階調、例えば 224階調前後で切り 替わる。表示輝度が大きい場合、第 1のパネルの X階調付近の輝度は高めに設定さ れる。例えば、最大入力階調が 64の場合、第 1のパネルの γ変更テーブルは 64を 2 20などの X近傍に設定する。
[0012] 第 2のパネルは、第 1のパネルの階調輝度特性に応じて所望の γカーブたとえば 2 . 2になるように設定される。そのとき、 X階調より上を必要とする階調は十分な輝度分 解能が得られないが、設定の趣旨から考えてそのような階調はほとんど発生しないし 、誤差が合っても許容される。言い換えれば、全体が暗いときに局部的に発生してい る高輝度階調は輝 、て 、るために、小さな誤差を認識できな 、。
[0013] 逆に、最大入力階調が大きい場合、 X階調の輝度もほぼ最大に設定される。たとえ ば 224階調が 248階調に設定されるような、より明るい階調輝度特性が選択され、所 望の輝度となるように第 2のパネルの階調輝度特性も補正される。
[0014] すなわち、第 1のパネルの階調輝度特性を表示輝度に合わせてダイナミックに変更 すること〖こよって、第 2のパネルは様々な輝度レベルに対して十分な階調分解能を実 現することができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の要部構成を示すブロック 図である。
[図 2]液晶パネル 1枚の液晶表示装置の概略断面図である。
[図 3]図 2に示す液晶法事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 4] (a)〜 (c)は、コントラスト向上の原理を説明する図である。
[図 5] (a)〜(d)は、コントラスト向上の原理を説明する図である。 [図 6] (a)〜 (c)は、コントラスト向上の原理を説明する図である。
[図 7] (a) (b)は、コントラスト向上の原理を説明する図である。
[図 8] (a)〜 (c)は、コントラスト向上の原理を説明する図である。
[図 9] (a) (b)は、コントラスト向上の原理を説明する図である。
[図 10] (a) (b)は、コントラスト向上の原理を説明する図である。
[図 11]液晶パネル 2枚の液晶表示装置の概略断面図である。
[図 12]図 11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 13]図 11に示す液晶表示装置の画素電極近傍の平面図である。
[図 14]図 11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 15]図 11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 16]図 11に示す液晶表示装置が備えて!/、るノ ックライトの概略構成図である。
[図 17]図 11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プロ ック図である。
[図 18]液晶パネル 2枚を重ねて液晶表示装置において色ずれの発生原理を示す図 である。
[図 19] (a) (b)は、第 1のパネルおよび第 2のパネルにおいて準備される複数の γ力 ーブを示す図である。
[図 20] (a) (b)は、第 1のパネルおよび第 2のパネルにおいて準備される複数の γ力 ーブを示す図である。
[図 21]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 22]図 21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。
[図 23]図 21に示すテレビジョン受信機の分解斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。
[0017] まず、一般的な液晶表示装置は、図 2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(M ultidomain Vertical Alignment)力式【こつ ヽて説明する。
[0018] 偏光板 A、 Bは、図 3に示すように、偏光軸が直行しており、画素電極 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)することによって、高視野角を実現している
[0019] し力しながら、 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。
[0020] コントラスト改善の原理について以下に説明する。
[0021] 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。
[0022] (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。
[0023] 以上のことから、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 4〜図 10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 ルイ匕して説明している。
[0024] 図 4 (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 4 (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 4 (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 101a ' 101bを重ね合わせた例を示す図である。なお、図 4 (c)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いる 1対となる。
[0025] 液晶表示パネルが黒表示をする場合の透過率を、液晶パネルが無い場合の偏光 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、液晶パネルが 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ぺ タ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ペクトルの波長と 透過率の関係とを示した例力 図 5 (a)〜図 5 (d)に示すグラフである。なお、上記モ デルイ匕した透過率は偏光板をクロス-コル配置し液晶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。
[0026] 図 5 (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。
[0027] 図 5 (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 力る。 [0028] 図 5 (c)は、偏光板を斜め（方位角 45° —極角 60° )力 みたときの透過スペクトル 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ダラ 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。
[0029] 図 5 (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。このグラフ力 、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。
[0030] 以上のことから、白表示時では、図 5 (b)、図 5 (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 つてもほとんど同じ透過率特性を示すことが分力ゝる。
[0031] し力しながら、黒表示時では、図 5 (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、クロスニコル対が 2の構成（2) の場合では、斜め視野角での黒の締まりの悪化を抑えていることが分かる。
[0032] 例えば、透過スペクトルの波長が 550nmのときの、正面、斜めのからみたときの透 過率の関係は、以下の表 1に示すようになる。
[0033] [表 1]
550nm
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[0034] 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、ノ ラレル zクロスは、コントラストを示す。
[0035] 表 1から、構成（2)における正面のコントラストは、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。
[0036] 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 6 (a)〜図 6 (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、透過スぺ タトルの波長が 550nmの場合にっ 、て説明する。
[0037] 図 6 (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!/ヽるが、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 とが分かる。
[0038] 図 6 (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。このグラフから 、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。
[0039] 図 6 (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 6 (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。
[0040] 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 7 (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 7 (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 7 (a)は偏光板をクロス-コル配置したものを斜視したものであり、二 コル角 φ力 90° 力 変化している（上記-コル角の崩れに対応）。
[0041] 図 7 (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%)を用いて計算している。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。
[0042] 次に、偏光板の厚み依存性について、図 8 (a)〜図 8 (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 4 (c)に示すように、 1対のクロス-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 4 (c)では、 1対のクロス-コル配置された偏光板 101a' 101 b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 ぞれ重ね合わせた例を示している。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、クロス一対一 3、 一 4、…とする。
[0043] 図 8 (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
[0044] 図 8 (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。
[0045] 図 8 (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 8 (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。
[0046] 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 8 (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。 [0047] 以上、図 8 (a)〜図 8 (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化を抑え、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 ヽるので、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。
[0048] 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 9 (a) (b)がある。
図 9 (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 9 (b)は、構成（2)の場合、すなわちクロスニコ ルニ対の偏光板 3枚構成のクロス-コル視野角特性を示す図である。
[0049] 図 9 (a) (b)に示す図から、クロス-コル二対の構成では、黒の締まりの悪ィ匕（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）
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 10 (a) (b)がある。図 10 (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 10 (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。
[0050] 図 10 (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。
[0051] 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 2、 図 3、図 11〜図 17を参照しながら以下に説明する。
[0052] 図 11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。
[0053] 上記液晶表示装置 100は、図 11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。
[0054] 図 12は、図 11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 12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。 [0055] 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 20とアクティブマトリクス基板 30)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、光源力も偏光板 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。
[0056] 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 (Twisted Nematic)方式、 VA (Vertical Alignment)方式、 IPS (In Plain Switchin g)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 MV A (Multidomain Vertical Alignment)方式を用いて説明するが、 IPS方式、 FFS方式 もノーマリー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 (Thin Fil m Transistor)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、特開 2001— 83523などに開示されている。
[0057] 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 20とアクティブマトリクス基板 3 0とを有し、プラスチックビーズや、カラーフィルタ基板 20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 20とアクティブマトリクス基板 30)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 25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ティック液晶を使用する。
[0058] カラーフィルタ基板 20は、透明基板 10上にカラーフィルタ 21、ブラックマトリクス 24 等が形成されたものである。
[0059] アクティブマトリクス基板 30は、図 13に示すように、透明基板 10上に、 TFT素子 3、 画素電極 8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の突起 22 およびスリットパターン 11を有する。画素電極 8に閾値以上の電圧が印加された場合 、液晶分子は突起 22およびスリットパターン 11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 22およびスリットパターン 11を形成して 、る。 [0060] 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 21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のパ 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。
[0061] 上記構成の液晶表示装置 100の駆動システムの概略を、図 14に示す。
[0062] 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。
[0063] 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、映像ソース信号を分配する信号分配回路部を有している。
[0064] 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。
[0065] 上記表示コントローラは、与えられた映像信号から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。
[0066] 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 15に 示す。図 15では、偏光板を省略している。
[0067] 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
[0068] 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。
[0069] 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。
[0070] 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。
[0071] ここで、上記アクティブマトリクス基板 30およびカラーフィルタ基板 20の製造方法に ついて説明する。
[0072] はじめに、アクティブマトリクス基板 30の製造方法にっ 、て説明する。
[0073] まず、透明基板 10上に、図 13に示すように、走査信号用配線 (ゲート配線またはゲ ートバスライン） 1と補助容量配線 2とを形成するためにスパッタリングにより TiZAlZ Ti積層膜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、透明基板 10上に、走査信号用配線 1と補助容量配線 2とが同時に形成さ れる。
[0074] 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 (ソース配線またはソースノ スラ イン) 4、ドレイン引き出し配線 5、補助容量形成用電極 6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 4、ドレイン引き出し配線 5、補助容量形成用電 極 6が同時に形成される。
[0075] なお、補助容量は補助容量配線 2と補助容量形成用電極 6の間に約 4000 Aのゲ ート絶縁膜をはさんで形成されて 、る。
[0076] 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 3を形成する。
[0077] 次に、アクリル系感光性榭脂など力もなる層間絶縁膜 7をスピンコートにより塗布し、 ドレイン引き出し配線 5と画素電極 8を電気的にコンタクトするためのコンタクトホール (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 7の膜厚は、約 で ある。
[0078] さらに、画素電極 8、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 [0079] 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 8にスリットパターン 11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、塩ィ匕第二鉄などの エッチング液によりエッチングし、図 13に示すような画素電極パターンを得る。
[0080] 以上により、アクティブマトリクス基板 30を得る。
[0081] なお、図 13【こ示す符号 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12fiま、画素電極 8【こ形成さ れたスリットを示す。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 12a〜12dについては、配向異常にカ卩えて、ゲート配線 に供給される電圧が、 TFT素子 3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、 TFT素子 3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 12a〜12d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 12a〜12 dはゲート配線と平面的に重ならな ヽ領域に設ける必要があるため、図 13に示すよう に、ブラックマトリクス 24で隠すほうが望ましい。
[0082] 続、て、カラーフィルタ基板 20の製造方法にっ 、て説明する。
[0083] 上記カラーフィルタ基板 20は、透明基板 10上に、 3原色 (赤、緑、青）のカラーフィ ルタ 21およびブラックマトリクス（BM) 24などからなるカラーフィルタ層、対向電極 23 、垂直配向膜 25、および配向制御用の突起 22を有する。
[0084] まず、透明基板 10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) 24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 13に示すように、画素電極 8に形成されたスリット 12a〜12fにおける電気的接続 部分のスリット 12a〜l 2d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 3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 3上に遮光部（BM)を形成する。
[0085] 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。
[0086] 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 21が完成する。
[0087] さらに、 ITOなどの透明電極力もなる対向電極 23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 2を形成する。
[0088] 以上により、カラーフィルタ基板 20が形成される。
[0089] 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。
[0090] 上述のように製造されたカラーフィルタ基板 20とアクティブマトリクス基板 30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。
[0091] まず、上記カラーフィルタ基板 20およびアクティブマトリクス基板 30の、液晶と接す る面に、垂直配向膜 25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 25は液晶 26の配向方向を規定する。
[0092] 次に、アクティブマトリクス基板 30とカラーフィルタ基板 20との間に液晶を封入する 方法について説明する。
[0093] 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。
[0094] 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。
[0095] 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。
[0096] 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。
[0097] 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。
[0098] 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。
[0099] 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 14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。
[0100] 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 (Tape Care er Package)方式による接続について説明する。
[0101] 例えば、図 15に示すように、第 1のパネルの端子部（1)に ACF (Anisotropic Condu ctive Film)を仮圧着後、ドライバが乗せられた TCP (1)を、キャリアテープから打ち抜 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。 [0102] 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。
[0103] 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。
[0104] なお、本実施形態では、図 14および図 15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。
[0105] その後、バックライトと呼ばれる照明装置と一体ィ匕することで、液晶表示装置 100と なる。
[0106] 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
[0107] 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 16に示す。
[0108] 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。
[0109] 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。
[0110] 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。
[0111] 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
[0112] 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いて、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。
[0113] 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。
[0114] 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。
[0115] 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 VATN (Vertical Alignment Twisted
Nematic)モードと呼ばれることもある。 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 、ことから、本願発明にお 、てはより好ま 、。 プレチルトは、光配向等により形成される。
[0116] 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 17を参照しながら以下に説明する。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。
[0117] 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。
[0118] 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。
[0119] 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。
[0120] ここで、特開平 5— 88107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 度が上がって行く場合 (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、 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 力しながら、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い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。
[0121] 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。し力しながら実際には、 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ではなぐかつ、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、第 1のパネルと第 2のパ ネルとの両方で色表示を行った場合、斜め視認方向における表示光では、周囲ドッ トの色が混ざり合って色ずれが生じる。
[0122] このため、第 1のパネルと第 2のパネルとを重ね合わせる本発明の液晶表示装置で は、一方のパネルでのみ色表示を行い、他方のパネルは輝度調整のみを行うものと する。すなわち、色表示を行うパネルでは表示画像に応じて R, G, Bの各輝度を異 ならせた信号が入力される力 輝度調整のみを行うパネルでは全画素にぉ 、て R= G = Bとなる信号が入力される。本実施形態に力かる液晶表示装置において、各パ ネルへの信号入力につ 、て説明すると以下の通りである。
[0123] 先ず、重ね合わされた 2枚のパネルに同一の画像信号を入力した場合の色ずれの 問題を、図 18を参照して説明する。図 18では、（R, G, B) = (255, 128, 0)の表示 を行う場合を例示し、第 1のパネルと第 2のパネルとの両方に上記信号が入力される とする。
[0124] 図 18において図示される斜めからの視認画像を与える表示光 L1〜L3のうち、第 1 のパネルの R画素を透過する光 L1は、第 2のパネルの B画素をも透過する。その結 果、 L1の光は、透過率の影響を受けて (R, G, B) = (0, 0, 0)の光となる。これは、 上記 L1にひかりは、第 1のパネルの R画素および第 2のパネルの B画素の両方の透 過率の影響を受けるためである（透過率の低 、方の画素の影響を受ける）。
[0125] 同様に、 L2の光は第 1のパネルの G画素および第 2のパネルの R画素を透過して（ R, G, B) = (128, 128, 0)の光となり、 L3の光は第 1のパネルの B画素および第 2 のパネルの G画素を透過して（R, G, B) = (0, 0, 0)の光となる。すなわち、表示光 L1〜L3からなる斜め視認画像では、（R, G, B) = (128, 128, 0)となる本来の表 示信号 (R, G, B) = (255, 128, 0)からは色ずれの発生した画像となることが分か る。
[0126] 一方、上記色ずれを回避するために、例えば、第 1のパネルで輝度調整のみを行 い、第 2のパネルで色表示を行う場合を考える。すなわち、（R, G, B) = (128, 64, 0)の表示を行う場合【こお!ヽて、第 1のノ ネノレ【こ ίま、 (R, G, Β) = (128, 128, 128) の信号が入力され、第 2のパネルに (R, G, B) = (128, 64, 0)の信号が入力される とする。ここでは、輝度調整を行う第 1のパネルにおいて全ての画素に表示信号の各 色成分の最大輝度を入力し、色表示を行う第 2のパネルに表示信号を入力して ヽる
[0127] 上記入力信号を与えた場合の視認画像における表示輝度は、 (R, G, B) = (64, 32, 0)となる。すなわち、この表示輝度における R, G, Bの比率は、表示信号におけ る R, G, Bの比率と同じく 2 : 1 : 0であり、ノ ックライトの輝度を調整すれば、表示信号 に対応して表示輝度（128, 64, 0)が得られると考えられる。但し、実際には γ値を 考慮しなければ、表示信号に適切に対応した表示画像を得ることはできない。これに ついて説明すると以下の通りである。
[0128] 一般に、液晶パネルにおける表示階調と表示輝度との関係は比例関係に無ぐ Lを 表示階調、 Lmaxを最大表示階調（255)、 Τを表示輝度、 Tmaxを最大表示輝度と する場合、表示階調と表示輝度との関係は以下の式によって近似的に表現される。
[0129] T/Tmax = (L/Lmax) " y
ここで、上式における γは γ値であり、 γ値が 2. 2の場合に表示階調と表示輝度と が理想の関係を満たすことが知られている。
[0130] そして、本願発明のように 2枚の液晶パネルを重ね合わせる構成では、それぞれの パネルにおける γ値の合計が 2. 2となるようにする必要がある力 そのために第 1の パネルおよび第 2のパネルのそれぞれの γ値を 1. 1とした場合には以下の問題があ る。
[0131] 例えば、（R, G, Β) = (128, 64, 0)の表示を行う場合において、上述したように、 第 1のパネルには（R, G, Β) = (128, 128, 128)の信号を入力し、第 2のパネルに (R, G, Β) = (128, 64, 0)の信号を入力するとする。このとき、（R, G, Β) = (128, 64, 0)の表示信号は、 γ値が 2. 2の場合の表示を想定したものである。
[0132] 一方、上記表示信号に対応して得られる表示輝度 (R, G, Β) = (64, 32, 0)では 、 R, G, Βの比率は表示信号と同じく 2 : 1 : 0であるものの、この比率は色表示を行つ ている第 2のパネルのみによって与えられるため、その γ値は 1. 1に対応している。 したがって、この場合、表示輝度における R, G, Βの比率と、表示信号における R, G , Bの比率と同じであったとしても、表示信号に適切に対応した表示画像は得られて いないことになる。
[0133] 上記問題を抑制する手法の一つとしては、色表示を行うパネル (上記例では第 2の パネル）において γ値を大きくとり、輝度調整を行うパネル (上記例では第 1のパネル )において γ値を小さくとることが考えられる。例えば、第 2のパネルにおいて γ値を 1 . 6と設定し、第 1のパネルにおいて γ値を 0. 6と設定すれば、それぞれのパネルの γ値を 1. 1とする場合よりも、表示信号に近い輝度比の表示画像が得られることにな る。もちろん、それぞれのパネルにおける γ値の合計は 2. 2となるように設定される。
[0134] このように、色表示を行うパネルにおいて γ値を大きくとることで、表示信号に近い 輝度比の表示画像を得られることができる。し力しながら、このことは同時に、輝度調 整を行うパネルにおいて γ値を小さくとることになり、本質的な解答とはいえない。例 えば、第 1のパネルの γ力^で最大輝度、第 2のパネルの γが 2. 2であれば上記問 題は生じないが、輝度が変化したときに十分な階調数を維持することや、高いコントラ ストなど本来の目的を損なっていることは明らかである。一方で、第 2のパネルの γが より 2. 2に近い方がより自然な映像が得られることは間違いない。
[0135] このため、本実施の形態に係る液晶表示装置では、入力される表示信号に応じて 、第 1および第 2のパネルにおける γ値を切り替えるようにすることを特徴としている。
[0136] 例えば、上記第 1のパネルは、低階調側では相対的に γ値が小さぐ高階調側で は相対的に γ値が大きい逆 S字の階調輝度特性をとり、第 2のパネルは逆に低階調 側では大きぐ高階調側では小さい S字の階調輝度特性に設定される。そしてそれぞ れのパネルにおける γ値は、適切に定められた X階調、例えば 224階調前後で切り 替わる。表示輝度が大きい場合、第 1のパネルの X階調付近の輝度は高めに設定さ れる。例えば、最大入力階調が 64の場合、第 1のパネルの γ変更テーブルは 64を 2 20などの X近傍に設定する。
[0137] 第 2のパネルは、第 1のパネルの階調輝度特性に応じて所望の γカーブたとえば 2 . 2になるように設定される。そのとき、 X階調より上を必要とする階調は十分な輝度分 解能が得られないが、設定の趣旨から考えてそのような階調はほとんど発生しないし 、誤差が合っても許容される。言い換えれば、全体が暗いときに局部的に発生してい る高輝度階調は輝 、て 、るために、小さな誤差を認識できな 、。
[0138] 逆に、最大入力階調が大きい場合、 X階調の輝度もほぼ最大に設定される。たとえ ば 224階調が 248階調に設定されるような、より明るい階調輝度特性が選択され、所 望の輝度となるように第 2のパネルの階調輝度特性も補正される。
[0139] このように、第 1のパネルの階調輝度特性を表示輝度に合わせてダイナミックに変 更すること〖こよって、第 2のパネルは様々な輝度レベルに対して十分な階調分解能を 実現することができる。
[0140] このような γ値の切り替えは、 LUT (Look-Up Table)を用いた表示信号（階調信号 )の変換にて行えば、 LUTを切り替えることで γ値の変更が行える。
[0141] 図 19 (a) (b)は、第 1のパネルおよび第 2のパネルのそれぞれにおいて複数の γ力 ーブ (階調—輝度特性)を用意する場合を例示している。上記図 19 (a) (b)には、そ れぞれ (1)〜(5)の番号が付された 5種類の γカーブが記載されているが、第 1のパネ ルおよび第 2のパネルにおいては、表示信号に応じて、一致する番号の γカーブの 組が選択される。例えば、表示輝度が大きい場合は (1)の γカーブが選択され、表示 輝度が小さい場合は (5)の γカーブが選択される。これらの γカーブの選択は、対応 する LUTを選択することで実行される。
[0142] ここで、上記説明における" S字"、 "逆 S字"について説明する。輝度レベルに応じ て、第 2のパネルが十分な階調分解能を実現することのみが本発明の目的である場 合、例えば図 19 (a) (b)のような設定を用いてもよい。もしも、入力信号のダイナミック レンジが急激に変化しないと考え得る状況であれば、各 γの設定は通常隣接する輝 度レベルを十分にカバーしうる。
[0143] し力しながら本発明のもっとも多く適用される形態は、テレビ表示に関するものであ り、突発的に平均力もかけ離れた輝度が発生する状況は大いにあり得る。このとき図 19 (a) (b)の設定では、 "特に暗い領域"ど'特に明るい領域"、なかでも"特に明るい 領域"において表示不能となっている。これに対応するために信号に応じて急激に γ を切り替えるとブロック別れなどの弊害が観察されることがある。そこで、図 20 (a) (b) に示すように、第 1のパネルにおける γカーブを"逆 S字"、第 2のパネルにおける γ カーブを" S字"のように設定することで、表示困難な階調領域であっても表現可能と なり、上記問題を低減することができる。
[0144] 尚、図 20 (a)に示される LCD1用の γカーブは比較的大きく変化する力 図 20 (b) に示される LCD2用の γカーブは基本的には γ値が 2に近いカーブを描くだけで実 際には図示されているグラフほどには大きく変化しない。実際のシステムでは LCD1 の γカーブを決めて、その上で γ値が 2. 2になるように LCD2の γカーブを調整す るとよ 、。
[0145] 次に、 γカーブの選択を可能とする駆動信号処理アルゴリズムについて図 1を参照 して説明する。
[0146] 先ず、入力信号（階調信号）は、サブブロック輝度確認部 401にお 、て例えば 8 X 8 画素のサブブロック毎にその最大輝度が求められ、さらに最適インデックス生成部 40 2においてその最大輝度に対応する最適インデックスが生成される。ここで、各 LUT には表示輝度が大きい場合に最適となる順番にインデックス番号がふられており、最 適インデックス生成とは、各サブブロックの表示輝度に最適な γカーブを選択するこ とを意味する。
[0147] 上記最適インデックスが生成されると、その最適インデックスは、比較生成部 403に おいて、 1フレーム前において該サブブロックに対して設定されているインデックスと 比較される。この 1フレーム前のインデックスはインデックスメモリー 404において記憶 されている。最適インデックスが 1フレーム前のインデックスよりも大きい場合は、イン デッタスメモリ一にお 、て記憶されて 、るインデックスを最適インデックスに向けて 1増 カロさせる。逆に、最適インデックスが 1フレーム前のインデックスよりも小さい場合は、 インデックスメモリーにお 、て記憶されて 、るインデックスを最適インデックスに向けて 1減少させる。すなわち、 1フレーム前に設定されていた前フレーム LUTから上記最 適 LUTに近づく方向に設定されて!、る LUTであって、かつ前フレーム LUTに最も 近い LUTを選択する。
[0148] その後、書き換えられたインデックスメモリーに記憶されているインデックスに基づい て、第 1のパネル LCD1および第 2のパネル LCD2の LUT(LCD1LUTおよび LCD 2LUT)が選択される。
[0149] 一方、入力信号は映像 LUTによって LCD1用信号および LCD2用信号に変換さ れる。この LCD1用信号および LCD2用信号は、選択された LCD1LUTおよび LC D2LUTのそれぞれに入力されて信号変換（ γ補正）された後、 LCD1フィルターお よび LCD2フィルターを介して LCD1および LCD2に入力される。ここで、 LCD1フィ ルターは、無色化のためのローパスフィルターを含む。また、 LCD2フィルタ一は、彩 度強調のためのハイパスフィルターを含む。
[0150] ここで、彩度強調のためのハイパスフィルターを用いる理由は以下の通りである。す なわち、上述のように、組み合わされる 2枚のパネルにおける γ値の合計が 2. 2とな るようにした場合、第 2のパネルの γ値は 2. 2力 低めにずらされる。このことによつ て、入力される表示信号の想定する γ値が 2. 2と異なり、色バランスが変化してしまう ことは避けられない。従って、 RGB画素からなる絵素に於いて、 R、 G、 Bの階調信号 がお互いに等しくないときには、 R、 G、 Bの輝度比を階調情報力も期待されるものに 修正する必要がある。
[0151] 説明を簡単にするために、以下に R、 Gだけを考えた場合を説明する。
[0152] 例えば、 R, Gを入力された表示信号における輝度値、 R' , G'を彩度強調のため に補正された輝度値とすると、 R:G=1:2の時、 a = (G— R)Z2として考えると、
R' :G' = (R- α)： (G+ α) = (1-0. 5)： (2 + 0. 5) = 1： 5となり、コントラスト比 を飛躍的に高めることができる。また、この時、 Rと Gとの平均、および R'と G'との平 均はどちらも 1. 5であり、全体のガンマ特性はほとんど変化させていない。
[0153] 本発明の彩度強調は上記原理に基づいた上で、いくつかの制限を加えたものが採 用される。ここでの制限の例としては、 (1) R=G = Bの時は変化しない、（2)原色（注 目の色以外は 0)、補色（注目の色以外は 255)などの時は変化しない、などであるが 、これは全体の γ値が変化を避ける上で非常に好ましい制限となる。
[0154] 上記原理より、入力された表示信号における輝度値 r, g, bを、彩度強調のために 補正された輝度値 r，， g，， b，に変換するためのアルゴリズムを一般ィ匕すると以下の 通りである。
[0155] r，= r+f*k(r) * (k(g) * (r— g)+k(b) * (r— b))
g， = g+f *k(g) * (k(b) * (g-b) +k(r) * (g-r))
b， = b+f *k(b) * (k(r) * (b-r) +k(g) * (b-g)) 上記式中の fは補正強度を表すパラメータであり、 k (r)、 k(g)、 k (b)は先の制限を 実現するためのパラメータである。例えば、
g< 128の場合: k(g)
Figure imgf000028_0001
g≥128の場合: k(g) = (255-g) /255
のように設定することが好ま 、。
[0156] 通常、 k(b) =k (g) =k(r)で設定しても実用上の問題は生じないが、より好ましくは 輝度の平均値を保証するために r、 g、 bそれぞれの視感度を考慮した上で逆 γ補正 を含めて処理する方ことが好ましい。但し、そのような処理は回路規模が大きくなるな ど実装上の問題も生じるので、状況に応じて適当なレベルまで実現すればょ 、。
[0157] また、 fは補正レベルを示すパラメータで、上記アルゴリズムにおける補正量を調節 する。これも、回路規模と映像レベルに応じて色ごとに設定しても良いし、 k (g)、 k(r) 、 k(b)などに含めてもかまわない。
[0158] 上記アルゴリズムにおいて、サブブロック輝度確認部が所定画素数のサブブロック 毎に最大輝度を求めているのは、隣接する画素、ブロック間で階調の整合をとるため である。つまり、あらカゝじめ定められた LUTから階調表現を選択する以上、各インデ ックスにおける階調輝度特性の完全な一致は残念ながらあり得ない。従って、インデ ッタスが切り替わる輝度周辺の画素が狭い領域に混在するときに、もし画素ごとまた は非常に小さなブロックで輝度を抽出すると、ざらつきのよう〖こなるし、ブロックサイズ が大きすぎる場合はブロック別れが生じる。適切なサイズは表示装置の想定して 、る 輝度、画素サイズなどすなわち用途によって異なるが、業務用マスターモニターのよ うに精密な信号を再生する用途では、比較的ブロックサイズが小さく設定され、一般 の大型テレビや業務用でもカメラモニター、ピクチャーモニターでは比較的大きく設 定される。したがって、サブブロックは、 8 X 8画素サイズに限定されるものではないが 、 jpeg、 mpegなどで用いられているブロックサイズなどと合わせると信号由来のブロ ックノイズに映像が妨害されに《なる。従って、 8 X 8およびその整数倍のサイズが好 ましく用いられる。
[0159] また、インデックスメモリーにおいて記憶されているインデックスを 1ずつ増加あるい は減少させるのは、最適インデックスまで急激に変化させると、表示画面の輝度変化 量が大きくなりすぎ、このことも表示画面にちらつきを生じさせる原因となるためである
[0160] また、入力信号を LCD1用信号および LCD2用信号に変換する映像 LUTは、概 ね以下のような信号変換を行う。
[0161] すなわち、第 1のパネル LCD1は輝度調整のみを行うものであることから、 LCD1用 信号は全画素において R=G = Bとなる信号とされる。このため、入力信号について 各画素の RGB信号のうちの最大値を求め、その最大値を RGB信号の全成分に与え ることで LCD1用信号が生成される。また、第 2のパネル LCD2は色表示を行うもの であることから、入力信号をそのまま LCD2用信号とすることができる。
[0162] 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 21〜図 23を参 照しながら以下に説明する。
[0163] 図 21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。
[0164] 液晶表示装置 601は、図 21に示すように、 YZC分離回路 500、ビデオクロマ回路 501、 AZD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。
[0165] 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。
[0166] 上記構成の液晶表示装置 601にお 、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。
[0167] 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。
[0168] 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。
[0169] さらに、図 22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。
[0170] 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 23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。
[0171] 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。
[0172] 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。
[0173] 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。
[0174] 以上のように、本発明に係る液晶表示装置は、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いた画像を出力する液晶表示装置の駆動方法であ つて、重ね合わせた液晶パネルのうち、一方の液晶パネルを輝度調整を行う第 1の パネルとし、他方の液晶パネルを色表示を行う第 2のパネルとするとき、上記第 1のパ ネルおよび第 2のパネルに出力される表示信号における γ値が映像ソースの階調に 応じて切り替えられる。
[0175] それゆえ、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ニコ 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、 斜め方向にぉ 、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-コル角の拡 力 Sりに対して黒が浮きに《なる。
[0176] 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。
[0177] し力も、重ね合わせた液晶パネルのうち、一方の液晶パネルを輝度調整を行う第 1 のパネルとし、他方の液晶パネルを色表示を行う第 2のパネルとするとき、上記第 1の パネルおよび第 2のパネルに出力される表示信号における γ値が映像ソースの階調 に応じて切り替えられる。
[0178] 例えば、上記第 1のパネルは、低階調側では相対的に γ値が小さぐ高階調側で は相対的に γ値が大きい逆 S字の階調輝度特性をとり、第 2のパネルは逆に低階調 側では大きぐ高階調側では小さい S字の階調輝度特性に設定される。そしてそれぞ れのパネルにおける γ値は、適切に定められた X階調、例えば 224階調前後で切り 替わる。表示輝度が大きい場合、第 1のパネルの X階調付近の輝度は高めに設定さ れる。例えば、最大入力階調が 64の場合、第 1のパネルの γ変更テーブルは 64を 2 20などの X近傍に設定する。
[0179] 第 2のパネルは、第 1のパネルの階調輝度特性に応じて所望の γカーブたとえば 2 . 2になるように設定される。そのとき、 X階調より上を必要とする階調は十分な輝度分 解能が得られないが、設定の趣旨から考えてそのような階調はほとんど発生しないし 、誤差が合っても許容される。言い換えれば、全体が暗いときに局部的に発生してい る高輝度階調は輝 、て 、るために、小さな誤差を認識できな 、。
[0180] 逆に、最大入力階調が大きい場合、 X階調の輝度もほぼ最大に設定される。たとえ ば 224階調が 248階調に設定されるような、より明るい階調輝度特性が選択され、所 望の輝度となるように第 2のパネルの階調輝度特性も補正される。
[0181] すなわち、第 1のパネルの階調輝度特性を表示輝度に合わせてダイナミックに変更 すること〖こよって、第 2のパネルは様々な輝度レベルに対して十分な階調分解能を実 現することができる。
[0182] また、上記液晶表示装置では、上記 γ値の切り替えは、所定画素数のサブブロック ごとに行われることが好ましい。
[0183] 上記の構成によれば、所定画素数のサブブロック毎に最適な γ値を設定することで 、各画素毎に γ値を設定する場合に比べて画像のちらつきが軽減され、良好な表示 が行える。
[0184] また、上記液晶表示装置では、上記 γ値の切り替えは、 γ補正を行う LUTの切り 替えによって行われることが好ま 、。
[0185] また、上記液晶表示装置では、上記 γ値の切り替えは、 γ補正を行う LUTの切り 替えによって、所定画素数のサブブロックごとに行われるものであり、上記サブブロッ クの平均輝度に対応する最適 LUTを判断し、かつ、 1フレーム前に設定されていた 前フレーム LUTから上記最適 LUTに近づく方向に前フレーム LUTに近 、LUTを 選択することによって行われることが好ましい。
[0186] 上記の構成によれば、設定されて!、る γ値が前フレーム力 急激に変化することを 防止でき、表示画面の輝度変化量が大きくなりすぎて表示画面にちらつきが生じるこ とを抑制できる。
[0187] また、急激に輝度が変化するサブブロックとあまり変化しないサブブロックとが隣接 するときに発生するブロック別れを最小に押さえることができる。
産業上の利用の可能性
[0188] 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であって、
重ね合わせた液晶パネルのうち、一方の液晶パネルを輝度調整を行う第 1のパネ ルとし、他方の液晶パネルを色表示を行う第 2のパネルとするとき、
上記第 1のパネルおよび第 2のパネルに出力される表示信号における γ値が映像 ソースの階調に応じて切り替えられることを特徴とする液晶表示装置。
[2] 上記 γ値の切り替えは、所定画素数のサブブロックごとに行われることを特徴とする 請求項 1に記載の液晶表示装置。
[3] 上記 γ値の切り替えは、 γ補正を行う LUTの切り替えによって行われることを特徴 とする請求項 1に記載の液晶表示装置。
[4] 上記 γ値の切り替えは、 γ補正を行う LUTの切り替えによって、所定画素数のサ ブブロックごとに行われるものであり、
上記サブブロックの最大輝度に対応する最適 LUTを判断し、かつ、 1フレーム前に 設定されて 、た前フレーム LUTから上記最適 LUTに近づく方向に前フレーム LUT に近 、LUTを選択することによって行われることを特徴とする請求項 1に記載の液晶 表示装置。
[5] 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、
上記表示装置に、請求項 1ないし 4の何れか 1項に記載の液晶表示装置を用いた ことを特徴とするテレビジョン受信機。
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