JP2008164860A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】正面から見た場合でも階調反転が生じない液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル12の中央部分での黒レベル表示電圧を最小輝度電圧と略等しく設定し、液晶パネル12の周辺部分での最小輝度電圧を前記黒表示電圧より大きくし、液晶パネルの中央部分における液晶層の厚みを周辺部分よりも薄くしたものである。
【選択図】 図1
【解決手段】液晶パネル12の中央部分での黒レベル表示電圧を最小輝度電圧と略等しく設定し、液晶パネル12の周辺部分での最小輝度電圧を前記黒表示電圧より大きくし、液晶パネルの中央部分における液晶層の厚みを周辺部分よりも薄くしたものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、OCB型の液晶表示装置に関するものである。
最近の液晶表示装置においては、TN型(ツイスティッドネマチック)型に加えて、OCB(Optically Compensated Bend)型の液晶表示装置が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
このOCB型液晶表示装置は、映像を表示させるために、OCB液晶層の配向状態を、図7に示すようにスプレイ配向状態からベンド配向状態へ転移させ、このベンド配向状態を維持する必要がある。
そのため、高電圧を各フレーム内において転移防止電圧電圧を一定比率で印加することにより、スプレイ配向状態への逆転移を防止している。この際、転移防止電圧として黒レベル表示電圧を用いることにより(黒挿入)、動画視認性も同時に改善することが知られている。
特開2001−281707号公報
特開2005−234376号公報
TN型の液晶表示装置では、液晶パネルを正面から見た場合には、例えば図8に示す電圧−輝度特性のグラフに示すように、輝度は印加電圧の増大に伴い単調に減少し極小値は存在しない。したがって、液晶パネルの面内で液晶層の厚みのばらつき等により電圧−輝度特性が面内でばらついたとしても、液晶パネルを正面から見る上では、階調反転が生じて視認性が著しく悪化することがない。
ところが、OCB型の液晶表示装置においては、液晶パネルを正面から見た場合の電圧−輝度特性が、略二次曲線となっているため、表示輝度が極小値となる電圧が存在する。したがって、液晶パネルの面内で液晶層の厚みのばらつき等により電圧−輝度特性がばらつくと、表示輝度が極小値となる電圧を境界として、その左右の電圧−輝度特性が使用されることなる。このため、液晶パネルを正面から見る場合でも階調反転が生じて視認性が悪化するという問題点がある。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、正面から見た場合でも不所望な階調反転が生じない液晶表示装置を提供する。
本発明は、アレイ基板と対向基板の間にOCB液晶層を挟持した複数の表示画素からなる所定の表示領域を備えた液晶パネルと、各前記表示画素の前記OCB液晶層に入力される映像信号に対応して予め決められた電圧範囲の中の少なくとも一つの電圧を選択して印加することにより前記映像信号に対する表示輝度を決定する電圧印加部と、を有する液晶表示装置において、前記各表示画素の表示輝度は前記電圧範囲内で単調増加または単調減少し、かつ、前記表示領域の中央領域における前記各表示画素の表示輝度は黒表示時に実質的に最小輝度となるよう、前記液晶パネルのリタデーションまたは前記電圧印加部の前記電圧範囲が前記表示画素に応じて設定されている液晶表示装置である。
本発明であると、階調反転が生じず視認性が悪くなることがない。
以下、本発明の一実施形態の液晶表示装置10について図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態の液晶表示装置10について図1〜図6に基づいて説明する。本実施形態の液晶表示装置10は、OCB型のノーマリーホワイトの液晶表示装置である。
以下、本発明の第1の実施形態の液晶表示装置10について図1〜図6に基づいて説明する。本実施形態の液晶表示装置10は、OCB型のノーマリーホワイトの液晶表示装置である。
(1)液晶パネル12の縦断面構造
図1に基づいて液晶表示装置10における液晶パネル12の縦断面構造について説明する。なお、この液晶表示装置10は、後述するシール材20で囲まれた有効表示領域が対角32インチで構成されている。
図1に基づいて液晶表示装置10における液晶パネル12の縦断面構造について説明する。なお、この液晶表示装置10は、後述するシール材20で囲まれた有効表示領域が対角32インチで構成されている。
ガラス基板等の絶縁性の基板よりなるアレイ基板14と対向基板16とを対向して配置し、その間にOCB型の液晶層18が挟持されている。この場合に、アレイ基板14と対向基板16の外周部分はシール材20によって封止されている。液晶層18の厚みは、アレイ基板14上に形成された柱状スペーサ22によって制御されている。また、アレイ基板14と対向基板16とは、平行にラビング処理が施され液晶層18の液晶は約10度のプレチルト角を有している。さらに、液晶パネル12の中央部分における液晶層18の厚みを、周辺部分(表示画面端近傍)における厚みよりも薄く(液晶パネル12の中央部分における液晶層18の厚みに対して周辺部分における厚みを厚く)なるようにした。この構造及び理由については、後から説明する。
アレイ基板14の下面には位相差板24と偏光板26が貼り付けられている。この位相差板24としては、例えばハイブリッド配向したディスコティック液晶を有する位相差板が好適である。また、対向基板16の上面にも同じく位相差板24と偏光板26が貼り付けられている。
(2)液晶表示装置10の電気的構成
次に、液晶表示装置10の電気的構成について図2及び図3に基づいて説明する。
次に、液晶表示装置10の電気的構成について図2及び図3に基づいて説明する。
図2において、液晶パネル12には、それぞれ信号線駆動回路38と走査線駆動回路40が接続されている。すなわち、信号線駆動回路38には信号線28が接続され、走査線駆動回路40には走査線30と補助容量線36が接続されている。
また、液晶表示装置10は、コントローラ42を有している。このコントローラ42は、外部から入力した映像信号及び同期信号に基づいて、信号線駆動回路38に水平同期信号とデジタル映像信号、水平スタート信号等を供給し、また、走査線駆動回路40には、垂直同期信号、垂直スタート信号等を供給している。さらに、コントローラ42には対向電圧発生回路44が接続され、この対向電圧発生回路44が対向基板16に対向電圧を供給している。
さらに、液晶パネル12のアレイ基板14上には、図3に示すように図中縦方向に信号線28が配線され、この信号線28と直交するように走査線30が配線されている。信号線28と走査線30の交差近傍にはポリシリコン(p−Si)を活性層として用いた薄膜トランジスタ(TFT)32が設けられ、TFT32のソース電極に信号線28が接続され、ゲート電極に走査線30が接続されている。TFT32のドレイン電極32には画素電極が接続され、対向基板16からの印加電圧を受けることができる。また、TFT32のドレイン電極には補助容量34を介して補助容量線36が接続されている。
(3)黒レベル表示電圧
次に、液晶層18に印加する黒レベル表示電圧について図4に基づいて説明する。本実施形態における黒レベル表示電圧は、上記で説明したようにOCB型液晶においてベンド配向状態を維持し、スプレイ配向への逆転移を防止すると共に、動画視認性を改善するために、各フレーム内に一定比率で挿入される黒表示画像に用いられる電圧を意味している(図7参照)。なお、通常の黒色の画面を表示する場合についても、この黒レベル表示電圧を適用することができる。
次に、液晶層18に印加する黒レベル表示電圧について図4に基づいて説明する。本実施形態における黒レベル表示電圧は、上記で説明したようにOCB型液晶においてベンド配向状態を維持し、スプレイ配向への逆転移を防止すると共に、動画視認性を改善するために、各フレーム内に一定比率で挿入される黒表示画像に用いられる電圧を意味している(図7参照)。なお、通常の黒色の画面を表示する場合についても、この黒レベル表示電圧を適用することができる。
この液晶パネル12においては、黒表示を行うときの黒レベル表示電圧と、液晶パネル12の中央部分での輝度が最小となる中央最小輝度電圧とを略等しくなるように、液晶パネル12の中央部分におけるリタデーションを設定している。
一方、液晶パネル12の周辺部分においては、中央部分とは異なる設定となっている。すなわち、前記中央最小輝度電圧が、周辺部分における周辺最小輝度電圧より小さくなるように液晶パネル12の周辺部分のリタデーションを設定している。これを実現するために、この実施形態では、図1に示すように、液晶層18の中央部分の厚みと周辺部分の厚みとが相違するようにしている。具体的には、液晶材料として、Δnが0.15のものを用い、中央部分における液晶層18の厚みを周辺部分における厚みよりも薄く(中央部分における液晶層18の厚みに対して周辺部分における厚みを厚く)しており、周辺部分から中央部分に向かって徐々に薄くなるように構成されている。ここでは中央部分の厚みを4.3μm、周辺部分の厚みを4.5μmとして、その差を0.2μmとしている。これにより、液晶パネル12のリタデーション(Δn×d(厚み))は中央部分と周辺部分とで徐々に異なり、中央部分よりも周辺部分が大きくなる。
このように構成することで、図4に示すように、常温における液晶パネル12の中央部分での中央最小輝度表示電圧は約5.7Vとなり、これに対して周辺部分における周辺最小輝度電圧は約5.9Vとなる。
そして、黒レベル表示電圧が中央最小輝度電圧となるように、例えば対向電圧が6.5Vであるところ、黒レベル表示電圧を極性反転を考慮して、12.2Vまたは0.8Vとなるように設定した。これにより、中央部分の液晶層には、黒表示時に実質的に5.7Vの最小輝度表示電圧が印加されることとなり、良好な黒表示が実現される。
一方、周辺部分では、黒レベル表示電圧が周辺最小輝度電圧に比べて若干小さい電圧となるため、黒表示時の表示輝度(透過率)は中央部分に比べて若干高くなる。しかしながら、この表示輝度(透過率)は中央部分から周辺に向かって徐々に変化することとなるため、表示上、視認されることはない。
上述したように、この液晶表示装置10では、上記した構成、即ち液晶パネルのリタデーションの制御により、各表示画素において、表示輝度が印加電圧の増大に伴い単調減少する領域のみが使用されるため、不所望な階調反転が生じることがない。
なお、周辺部分における黒レベル表示電圧と周辺最小輝度表示電圧との差は、0.5V以下であることが望ましく、0.1V以上、0.3V以下であることがより好ましい。
これを実現するためのセルギャップの差は、例えば0.1μm以上、0.5μm以下、より好ましくは0.3μm以下である。
上記の範囲は、画面サイズによっても若干変化するものの、例えば対角10インチ以上、より好ましくは15インチ以上であれば、表示に影響を及ぼすことはない。
これにより、液晶パネル12の中央部分においてはもちろん、周辺部分においても階調反転が生じることのない視認性の優れた液晶表示装置10を実現することができる。
(4)液晶層18の厚みを変化させる第1の構造
次に、上記のように液晶パネル12において中央部分を周辺部分より薄くする第1の構造について図1及び図5に基づいて説明する。
次に、上記のように液晶パネル12において中央部分を周辺部分より薄くする第1の構造について図1及び図5に基づいて説明する。
図5の上段の図は、液晶パネル12を正面から見た図であり、下段の図は信号線28と走査線38とが直交し、その直交部分に柱状スペーサ22が設けられた状態を示す拡大平面図である。
柱状スペーサ22は、感光性樹脂からなりフォトリソグラフィによりパターニングされる。図5に示すように、液晶パネル12の中央部分と周辺部分で柱状スペーサ22の配置密度が変えてある。すなわち、表示画面端近傍の周辺部分における配置密度を、他の領域の配置密度よりも大きくしている。これによって、周辺部分における柱状スペーサ22の変形量は他の領域に比べて小さく、これにより中央部分に比べて厚みが大きくなる。
これにより、上記のように、液晶パネルの中央部分における厚みを、周辺部分よりも薄くすることができる。
(5)液晶層18の厚みを変化させる第2の構造
次に、図6に基づいて、液晶層18の厚みを変化させる第2の構造について説明する。
次に、図6に基づいて、液晶層18の厚みを変化させる第2の構造について説明する。
図6の上段の図は、液晶パネル12を正面から見た図であり、下段の図は信号線28と走査線38とが直交し、その直交部分に柱状スペーサ22が設けられた状態を示す拡大平面図である。
第2の構造においては、液晶パネルの表示画面端近傍の周辺部分を除く中央部分における柱状スペーサ22の太さを、周辺部分における柱状スペーサよりも小さくして、中央部分における柱状スペーサ22の変形量を大きくするようにしている。
このように中央部分における柱状スペーサ22の太さを周辺部分よりも細くすることにより、変形量が大きくなり、液晶パネル12の中央部分での厚みを周辺部分よりも薄くすることができる。
(6)液晶層18の厚みを変化させる第3の構造
次に、液晶層18の厚みを変化させる第3の構造について説明する。
次に、液晶層18の厚みを変化させる第3の構造について説明する。
第3の構造は、上記の第1の構造と第2の構造を組み合わせたものである。すなわち、周辺部分における柱状スペーサ22の配置密度を高くし太さを太くする。一方、中央部分における柱状スペーサ22の密度を低くし太さを細くしてもよい。
(7)変更例
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
例えば表示画面端近傍の周辺部分では、スペーサの下地層として、0.1μm程度の絶縁膜を配置しても構わない。
また、上記実施形態においては、黒レベル表示電圧を中央部分における中央最小輝度と略等しくなるように調整したが、液晶層厚の製造ばらつきを考慮し、この黒レベル表示電圧を中央最小輝度電圧よりも若干小さくなるように調整しても良い。但し、極端に小さくしてしまうと正面コントラストが低下してしまうため、0.3Vを超えない範囲であることが望ましい。これにより、製造ばらつきにより中央部分のセルギャップが若干変化しても、表示輝度が極小値となる電圧を境界として、一方の電圧−輝度特性のみが使用、換言すると表示輝度が印加電圧の増大に伴い単調減少する領域のみが使用されるため、不所望な階調反転の発生を確実に防止できる。
上記した各実施形態では、逆転移防止電圧として黒レベル表示電圧を用いたが、効果的に逆転移を防止するのであれば、温度変化に応じて電圧レベルを可変しても良い。また、逆転移防止電圧には、表示輝度が最小となる電圧を超えた高い電圧が用いられてもかまわない。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について図9〜図11を参照して説明する。
次に、本発明の第2の実施形態について図9〜図11を参照して説明する。
第1の実施形態では、表示領域の中央部分と周辺部分とでセルギャップを異ならしめることにより、表示領域内での液晶パネルのリタデーションを中央部分から周辺部分に向かって徐々に最適値から増大させた。
これに対して、第2の実施形態では、入力される映像信号に対応して出力される電圧範囲を調整することにより、第1の実施形態と実質的に同等の効果を得るものである。
即ち、表示領域の中央領域における各表示画素の表示輝度は黒表示時に実質的に最小輝度となるよう、また各表示画素の表示輝度は、液晶層厚に製造ばらつきが生じても電圧範囲内で単調減少するよう、各領域毎にその電圧範囲を設定することにより達成される。
以下、この方法について説明する。
ここでは、図9に示すように、表示領域を3つの領域に区分し、例えば表示領域に対して1/4以下である対角8インチの中央領域をA領域、対角30インチの中央領域のA領域を除く領域をB領域、その他の周辺をC領域とする。そして、各領域に低階調表示時に印加される電圧をそれぞれ異ならしめた。
具体的には、この液晶表示装置10は、第1の実施形態とは異なり、図10に示すように、外部から入力される8bitの映像信号をメモリするフレームメモリ70、フレームメモリ70から読み出される映像信号を、いずれの領域に対応するかに応じて対応する変換テーブルに基づいて10bitの映像信号に変換するデータ変換部72と、データ変換部72から出力される10bitの映像信号に基づいて、対応するアナログ電圧を各信号線に出力するDAC74とによって構成されている。
データ変換部72に格納される変換テーブルは、例えば図11に示されるものであって、ここでは0から15階調までの16階調分について、各領域(領域A、領域B、及び領域C)で同じ階調であっても、出力される電圧を異ならしめるようにデータ変換する。
図11中の点線は中央領域Aに対応する階調−電圧変換特性を示すもので、0Vから5.7Vの範囲の電圧が映像信号に応じて出力される。そして、この5.7Vが、この液晶表示パネルの最小輝度電圧と一致している。なお、製造ばらつき等を考慮する場合は、最小輝度電圧から若干シフトさせた、例えば5.6Vとしてもかまわない。
図11中の一点鎖線は、中間領域Bに対応する階調−電圧変換特性を示すもので、0Vから5.5Vの範囲の電圧が出力され、中央領域Aとは、0から15階調に対応する電圧が異なる他は同一に設定されている。
図11中の二点鎖線は、周辺領域Cに対応する階調−電圧変換特性を示すもので、0Vから5.4Vの範囲の電圧が出力され、中央領域A、中間領域Bとは、0から15階調に対応する電圧が異なる他は同一に設定されている。
このような構成とすることにより、第1の実施形態と同等の効果を得ることができる。
なお、このように領域毎で映像信号(表示階調)に対して液晶層に印加される電圧を直接異ならしめる他に、フレーム・レート・コントロール(FRC)技術を用い、複数フレームにわたる印加電圧の平均値を異ならしめることにより同等の効果を得ることができる。この場合は、階調電圧数を増やすことなく実現することができるという利点がある。
また、第1の実施形態のギャップの調整と併用してもかまわない。
上記実施形態によれば、表示領域の中央領域では良好な黒表示特性が得られ、また製造ばらつきによりセルギャップが変化しても、表示輝度が極小値となる電圧を境界として、一方の電圧−輝度特性のみが使用される、換言すると、いずれの領域においても各表示画素の表示輝度は電圧範囲内で単調減少するよう設定されているため、不所望な階調反転の発生を確実に防止できる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態では、上記各実施形態に代えて、例えば各領域毎に液晶パネルに貼り付けられる位相差フィルムのリタデーションを変更することによっても達成することができる。
例えば、図9の中央領域Aのリタデーションを60nm、中間領域Bのリタデーションを57nm、周辺領域Cのリタデーションを56nmに設定することで達成される。
なお、このようなリタデーションの調整は、表示領域全体を被覆する位相差フィルムに、中間領域Bを被覆する位相差フィルム、中央領域を被覆する位相差フィルムを順次貼り合わせることにより実現することができる。この場合も、上記した印加電圧、セルギャップの調整と組み合わせても構わない。
また、例えば印加する電圧範囲を6Vから12Vの範囲としたOCB型液晶表示装置であってもかまわない。この場合は、上記した各実施形態の構成とは逆に、セルギャップであれば中央部分から周辺部分に向かって徐々に小さくなるよう、また黒表示時の印加電圧は中央部分から周辺部分に向かって徐々に大きくなるように、更に位相差板のリタデーションは中央部分から周辺部分に向かって徐々に大きくなるように、それぞれ構成されることとなる。いずれの場合も、中央部分では黒表示時に表示輝度が実質的に極小となり、かつ各所で表示輝度が極小となる電圧よりも大きい電圧が印加されるように構成される。
このような構成により、上記した実施形態と同様の効果を得ることができる。
10 液晶表示装置
12 液晶パネル
14 アレイ基板
16 対向基板
18 液晶層
20 シール材
22 柱状スペーサ
28 信号線
30 走査線
32 TFT
34 補助容量
36 補助容量線
12 液晶パネル
14 アレイ基板
16 対向基板
18 液晶層
20 シール材
22 柱状スペーサ
28 信号線
30 走査線
32 TFT
34 補助容量
36 補助容量線
Claims (12)
- アレイ基板と対向基板の間にOCB液晶層を挟持した複数の表示画素からなる所定の表示領域を備えた液晶パネルと、各前記表示画素の前記OCB液晶層に入力される映像信号に対応して予め決められた電圧範囲の中の少なくとも一つの電圧を選択して印加することにより前記映像信号に対する表示輝度を決定する電圧印加部と、を有する液晶表示装置において、
前記各表示画素の表示輝度は前記電圧範囲内で単調増加または単調減少し、かつ、前記表示領域の中央領域における前記各表示画素の表示輝度は黒表示時に最小輝度となるよう、前記液晶パネルのリタデーションまたは前記電圧印加部の前記電圧範囲が前記表示画素に応じて設定されている、
液晶表示装置。 - 前記液晶パネルの中央部分におけるリタデーションと、前記液晶パネルの周辺部分におけるリタデーションとが異なる、
請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルの中央部分におけるOCB液晶層の厚さと、前記液晶パネルの周辺部分におけるOCB液晶層の厚さとが異なる、
請求項2記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルの中央部分におけるOCB液晶層の厚さよりも、前記液晶パネルの周辺部分におけるOCB液晶層の厚さが厚い、
請求項2記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルは少なくとも一主表面に配置された位相差板を含み、
前記液晶パネルの中央部分における前記位相差板のリタデーションと、前記液晶パネルの周辺部分における前記位相差板のリタデーションとが異なる、
請求項2記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルの中央部分における前記位相差板のリタデーションよりも、前記液晶パネルの周辺部分における前記位相差板のリタデーションが小さい、
請求項5記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルの中央部分における前記表示画素に印加される表示輝度を最小とする前記電圧と、前記液晶パネルの周辺部分における前記表示画素に印加される表示輝度を最小とする前記電圧とが異なる、
請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルの中央部分における前記表示画素に印加される表示輝度を最小とする前記電圧よりも、前記液晶パネルの周辺部分における前記表示画素に印加される表示輝度を最小とする前記電圧が大きい、
請求項7記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルは、前記アレイ基板と前記対向基板との間に柱状スペーサを複数設けて前記液晶層の厚みを維持するものであり、
前記中央部分における前記柱状スペーサの配置密度を、前記周辺部分の配置密度より低くした、
請求項3記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルは、前記アレイ基板と前記対向基板との間に柱状スペーサを複数設けて前記液晶層の厚みを維持するものであり、
前記中央部分における前記柱状スペーサの太さを、前記周辺部分の太さより細くした、
請求項3記載の液晶表示装置。 - アレイ基板と対向基板の間にOCB液晶層を挟持した複数の表示画素からなる所定の表示領域を備えた液晶パネルと、各前記表示画素の前記OCB液晶層に入力される映像信号に対応して予め決められた電圧範囲の中の少なくとも一つの電圧を選択して印加することにより前記映像信号に対する表示輝度を決定する電圧印加部と、を有する液晶表示装置において、
前記表示領域の中央領域における表示画素の最小輝度電圧よりも周辺領域における表示画素の最小輝度電圧が大きくなるよう前記液晶パネルのリタデーションが設定されている、
液晶表示装置。 - アレイ基板と対向基板の間にOCB液晶層を挟持した複数の表示画素からなる所定の表示領域を備えた液晶パネルと、各前記表示画素の前記OCB液晶層に入力される映像信号に対応して予め決められた電圧範囲の中の少なくとも一つの電圧を選択して印加することにより前記映像信号に対する表示輝度を決定する電圧印加部と、を有する液晶表示装置において、
前記表示領域の中央領域における前記表示画素の黒表示時の電圧は、前記表示輝度を極小とすると共に、周辺領域における前記表示画素の黒表示時の電圧よりも大きく設定されている、
液晶表示装置。
Priority Applications (1)
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006353356A Pending JP2008164860A (ja) | 2005-12-28 | 2006-12-27 | 液晶表示装置 |
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