JPH01182829A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はＴＮ液晶を用いて画像を表示する液晶表示装置
に関するものである。

従来の技術 従来のＴＮ液晶を用いた液晶表示装置の一例としては、
例えば特願昭６２−８４０１２にアクティブマトリクス
の例が示されている。ここでは従来の技術としてアクテ
ィブマトリクスを例にとって説明する。第５図はこの従
来の液晶表示装置の構成を示したブロック図である。第
５図において、５０１は各絵素をスイッチングするスイ
ッチングトランジスタ（−船釣にアモルファスシリコン
等で構成された薄膜トランジスタで以下ＴＰＴ　［工ｈ
ｉｎ　　Ｅ−ｉｌｍ　　エｒａｎｓｉｓｔｏｒ］と略す
）、５０２は液晶セル、５０３はＴＦＴ５０１のドレイ
ン電極に接続された絵素電極、５０４はすべての絵素に
共通な対向電極、５０５は、１つの絵素、５０６はＴＦ
Ｔ５０１のゲート電極Ｇに接続されＴＦＴ５０１を動作
させるための走査電極、５０７はＴＦＴ５０１のソース
電極Ｓに接続され絵素電極５０３に信号を印加するため
の信号電極、５０８は液晶を交流駆動するため１垂直走
査期閏毎に極性反転した映像信号を入力する映像信号入
力端子、５０９は映像信号をサンプリングするためのク
ロックφを人力するクロックφ入力端子、５１０は水平
同期信号ｆＨを入力する水平同期信号入力端子、５１１
は映像信号をクロックφでサンプルホールドし１水平走
査期間毎に線順次駆動する映像信号サンプルホールド回
路、５１２は垂直同期信号ｆＶを人力する垂直同期信号
入力端子、５１３は各絵素のＴＦＴ５０１を線順次駆動
するためｌ垂直走査期間にＸｌからＸｉまで１水平走査
期間のパルス幅の信号を順次出力する垂直走査回路をそ
れぞれ示している。そして、映像信号サンプルホールド
回路５１１の出力はＹｌからＹｊまで１列、垂直走査回
路の出力はＸｌからＸｉまて４行それぞれあり、画面は
１行ｊ列で構成されている。

第６図は第５図に示す断面Ｉ−■−より見た絵素５０５
の構成を示すパネル断面図である。第６図において、６
０１ａは液晶分子を１方向に配向するための上側の配向
膜、６０１ｂは液晶分子を１方向に配向するための下側
の配向膜、６０２ａは上側の透明基板、６０２ｂは下側
の透明基板、６０３ａは上側の偏光板、６０３ｂは下側
の偏光板をそれぞれ示している。また、第６図に示すよ
うに、液晶パネル面の垂線に対する断面１１−面上での
目の角度をθとし、■の方向に傾くと一〇、■−の方向
に傾くと十〇とする。

第７図及び第８図はパネル上側より見た液晶分子の配向
方向と偏光板の偏光軸の関係を示した図である。第７図
において、７０１は下側の配向膜６０１ｂの配向方向、
７０２は上側の配向膜６０１ａの配向方向、７０３は下
側の偏光板６０３ｂの偏光軸、７０４ａは上側の偏光板
６０３ａの偏光軸をそれぞれ示しており、液晶分子は下
側の配向方向７０１と上側の配向方向７０２により右回
りに９０°旋回している。第８図においては下側の配向
方向７０１、上側の配向方向７０２、下側の偏光軸７０
３、液晶分子の旋回方向は第７図の場合と同様であるが
、上側の偏光板６０３ａの偏光軸７０４ｂが上側の配向
方向７０２と平行になる。このように下側の偏光軸７０
３と上側の偏光軸７０４ａが平行となる第７図は、電圧
無印加で黒となるノーマリブラック表示（以下、Ｎ、　
　Ｂ。

［［ｏｒｍａｌｌｙ　　旦１ａｃｋ］と略す）、また下
側の偏光軸７０３と上側の偏光軸７０４ｂが直交となる
第８図は、電圧無印加で白となるノーマリホワイト表示
（以下、Ｎ、　Ｗ、　　［［ｏｒｍａｌ　ｌｙ　　ＳＭ
ｈｉｔｅｌと略す）をそれぞれ示している。

以−Ｈのように構成された従来の液晶表示装置において
、以下その動作を説明する。

第５図において、映像信号入力端子５０８より人力され
た映像信号は、映像信号サンプルホールド回路５１１か
ら信号電極５０７を通じて液晶セル５０２に印加される
。この時、第６図において、液晶パネルの下側より照射
された光は、下側の偏光板６０３ｂの偏光軸７０３の方
向だけ透過し、次に下側の配向膜６０１ｂの配向方向７
０１と上側の配向膜６０１ａの配向方向７０２により右
回りに旋回した液晶分子によって偏光軸方向が変化する
。そして、Ｎ、　　Ｂ、　　の場合は第７図に示す上側
の偏光軸７０４ａの方向の光ｑだけ、Ｎ、　Ｗ。

の場合は第８図に示す上側の偏光軸７０４ｂの方向の光
量だけ透過する。この光の透過量は、液晶セル５０２に
印加される電圧で液晶分子の立ち方が変化することによ
って決まり、第９図は発明者が試作したＴＮＮ液晶、　
　Ｂ、及びＮ、　Ｗ、　のアクティブマトリクス駆動方
式の電圧−透過率特性の測定データを示している。第９
図において、横軸は液晶に印加される電圧の割合で、液
晶に印加する最大電圧を１００％としてあり、縦軸は液
晶パネルの透過率で、パネル正面において電圧１００％
時の透過率を１００％とした値をそれぞれ示している。

第９図に示す電圧−透過率特性は、Ｎ。

Ｂ、の場合、電圧無印加で透過率が最小、そして電圧が
大きくなるにつれ透過率も大きくなり、電圧最大で透過
率も最大になる。しかしＮ、　Ｗ、　　の場合、Ｎ、　
　Ｂ、　　とは逆に電圧無印加で透過率が最大、そして
電圧が大きくなるにつれ透過率も小さくなり、電圧最大
で透過率は最小となる。このようにＮ、　　Ｂ、　　と
Ｎ、　Ｗ、　　では電圧に対する透過率の変化が相反す
る特性となる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、＝般によく知られ
ているようにＴＮ液晶にはある方向からは見えやすく、
ある方向からは見えにくいといつた視野角依存性がある
ため、ある限定された狭い範囲内でしか良好な画像が得
られない。第１０図は発明者が試作した液晶パネルの目
の角度θに対する電圧−透過率特性の測定データである
。第１０図に示すようにＮ、　　Ｂ、　　の場合、目の
角度θが＋２０°になると電圧がゼロ近辺でも光が透過
し、かつ電圧が５０％近辺で透過率が飽和してしまう白
抜けの画像となる。逆に目の角度θが−２０゜になると
電圧が０％から２０％にかけて電圧の増加に対して透過
率の減少という画像の白黒反転が生じる。そのうえ電圧
が１００％でも透過率が飽和しない暗い画像となる。一
方、Ｎ、　Ｗ、の場合、目の角度θが＋２０°になると
電圧が８０％から１００％にかけて電圧の増加に対して
透過率の増加という画像の白黒反転が生じる。逆に目の
角度θが−２０６になると電圧が１００％でも光が透過
してしまう自抜けの画像となる。これらのため液晶に印
加される電圧の範囲を目の角度θに対して常に最適なポ
イントに調整しなければ、良好な画像を常に得ることが
できないという問題点を有していた。このことは多人数
で同時に見る場合、一部の者しか良好な画像が見えない
という致命的な欠点となる。

また、第１１図には赤・緑・青（以下Ｒ−Ｇ・Ｂと略す
）の各波長における電圧−透過率特性の測定データを示
す。第１１図に示すように波長の変化に対する電圧−透
過率特性は波長の長いＲの透過が優先し、次にＧ、そし
てＢの順となり、同じ電圧を印加したとしてもＮ、　　
Ｂ、　　の場合はＲの透過が大きく赤色味を帯びた画像
、Ｎ、　Ｗ、　　の場合はＢの透過が大きく青色味を帯
びた画像となる。

これに対して良好な表示を行なうためには、Ｒ・Ｇ−８
の駆動電圧の微妙な補正が必要となるが、個々の液晶パ
ネルでの特性のバラツキがあり、常に良好な画像が得ら
れにくいという問題点を有していた。

本発明はかかる点に鑑み、広範囲の視野角において良好
な色調の高品質画像が常に得られる液晶表示装置を提供
することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は１絵素を１つ或は複数個の第１の領域と１つ或
は複数個の第２の領域に分割し、第１の領域では第１の
偏光板の偏光軸と第２の偏光板の偏光軸が平行し、第２
の領域では第１の偏光板の偏光軸と第２の偏光板の偏光
軸が直交となる液晶表示装置である。

作用 本発明は前記した構成により、微少な面積でのＮ、　　
Ｂ、　　とＮ、　　Ｗ、　の互いに相反する電圧−透過
率特性が画面全体では人間の目に平均値として感じるこ
とを利用し、視野角の変化に対して液晶に印加される電
圧の調整をしなくても自抜けや白黒反転を感じず、かつ
、良好な色調の高品質画像が常に得ることができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例における液晶表示装置の構成
を示したブロック図である。第１図において、１０５は
１つの絵素、１０５ａはｌ絵素内のＮ、　　Ｂ、　領域
、１０５ｂはｌ絵素内のＮ、　Ｗ。

領域、ｌ０１ａは１絵素内のＮ、　　Ｂ、領域１０５−
ａをスイッチングするＴＰＴ、１０１ｂは１絵素内のＮ
、　Ｗ、　領域１０５ｂをスイッチングするＴＦＴ、１
０２ａは１絵素内のＮ、　　Ｂ、領域１０５ａの液晶セ
ル、１０２ｂはｌ絵素内のＮ、　Ｗ、　領域１０５ｂの
液晶セル、１０３ａはＴＦＴ　１０１ａのドレイン電極
に接続された絵素電極、１０３ｂはＴＦＴ１０］ｔ）の
ドレイン電極に接続された絵素電極、１０４はすべての
絵素に共通な対向電極、１０ＢはＴＦＴ　１０１　ａ及
びＴＦＴｌｏｌｂのゲート電極Ｇに接続されＴＦＴＩＯ
ｌａ及びＴＦＴｌｏｌｂを動作させるための走査電極、
１Ｏ７ａＣ，ｔＴＦＴｌｏｌａのソース電極Ｓに接続さ
れ絵素電極１０３ａに信号を印加するための信号電極、
１０７ｂはＴＦＴ　１０　ｌ　ｂのソース電極Ｓに接続
され絵素電極１０３ｂに信号を印加するための信号電極
、１０８は液晶を交流駆動するため１−垂直走査期間毎
に極性反転した映像信号を入力する映像信号入力端子、
１０９は映像信号をサンプリングするためのクロックΦ
を入力するクロックΦ入力端子、１１０は水平同期信号
ｆｉｌを入力する水平同期信号入力端子、１ｌｌａは映
像信号をクロックΦでサンプルホールドしｌ水平走査期
間毎に信号電極１０７ａを線順次駆動する映像信号サン
プルホールド回路、１ｌｌｂは映像信号をクロックφで
サンプルホールドしｌ水平走査期間毎に信号電極１０７
ｂを線順次駆動する映像信号サンプルホールド回路、１
１２は垂直同期信号ｆＶを入力する垂直同期信号入力端
子、１１３は各絵素のＴＦＴ　ｌ　０１　ａ及びＴＦＴ
ｌｏｌｂを線順次駆動するためｌ垂直走査期間にＸｌか
らＸｉまで１水平走査期間のパルス幅の信号を順次出力
する垂直走査回路、１１４は映像信号の極性を反転する
映像信号反転回路をそれぞれ示している。そして、映像
信号サンプルホールド回路１１１ａおよび映像信号サン
プルホールド回路１１１ｂの出力はＹｌからＹｊまでｊ
列、垂直走査回路の出力はｘｌからＸｉまでｉ行それぞ
れあり、画面はｉ行ｊ列で構成されている。

第２図は第１因に示す断面ｌ−１−より見た絵素１０５
の構成を示すパネル断面図である。第２図において、２
０１ａは液晶分子を１方向に配向するための上側の配向
膜、２０１ｂは液晶分子を１方向に配向するための下側
の配向膜、２０２ａは上側の透明基板、２０２ｂは下側
の透明基板、２０３ａは上側のＮ、　　Ｂ、　領域１０
５ａの偏光板、２０３ｂは上側のＮ、　Ｗ、領域１０５
ｂの偏光板、２０３は下側の偏光板をそれぞれ示してい
る。また、第２図に示すように、液晶パネル面の垂線に
対する断面１−Ｉ−面上での目の角度をθとし、■の方
向に傾くと一〇、■−の方向に傾くと十〇とする。

そして、液晶分子の配向方向と偏光板の偏光軸の関係は
、Ｎ、　　Ｂ、　領域１０５ａでは第７図に示す従来の
Ｎ、　　Ｂ、　の場合と、Ｎ、　Ｗ、　領域１０５ｂで
は第８図に示す従来のＮ、　Ｗ、　の場合と同様である
。

以上のように構成されたこの実施例の液晶表示装置にお
いて、以下その動作を説明する。

第１図において、映像信号入力端子１０Ｂより人力され
た映像信号は、Ｎ、　　Ｂ、　領域１０５ａでは従来と
同様に映像信号サンプルホールド回路１１１ａから信号
電極１０７ａを通じて液晶セを１０２ａに印加される。

しかし、Ｎ、　Ｗ、領域１０５ｂでは映像反転回路１１
４により反転した映像信号が映像信号サンプルホールド
回路１１１ｂから信号電極１０７ｂを通、じて液晶セル
１０２ｂに印加され、液晶セル１０２ａと液晶セル１０
２ｂに印加される電圧の和は常に一定となる。この時、
第２図において、液晶パネルの下側より照射された光は
下側の偏光板２０３の偏光軸７０３の方向だけ透過し、
次に下側の配向膜２０１ｂの配向方向７０１と上側の配
向膜２０１ａの配向方向７０２により右回りに旋回した
液晶分子によって光軸方向が変化する。そして、Ｎ、　
　Ｂ、　領域１０５ａでは第７図に示す上側の偏光軸７
０４ａの方向の光量だけ、Ｎ、　Ｗ、領域１０５ｂでは
第８図に示す上側の偏光軸７０４ｂの方向の光量だけ透
過する。この光の透過型は、液晶セル１０２ａ及び１０
２ｂに印加される電圧で液晶分子の立ち方が変化するこ
とによって決まる。その時のＮ、　　Ｂ、　領域１０５
ａとＮ、　Ｗ、領域１０５ｂのそれぞれの電圧−透過率
特性は従来と同様で第９図に示すような特性を示す。し
かし、ここでの絵素１０５は微少な面積であり、人間の
目はＮ、　　Ｂ、　Ｉ域１０５ａとＮ、　Ｗ、領域１０
５ｂの互いの光量の平均値を感じることになる。ここで
第９図に示すＮ。

Ｂ、の電圧−透過率特性をＴＮＢ（Ｖ）、Ｎ、　Ｗ、　
（７）電圧−透過率特性をＴ　Ｎｖ（Ｖ）とし、パネル
全体での電圧−透過率特性をＴ　（Ｖ）とすると、Ｔ　
（Ｖ）は次の式７式％ 第３図は目の角度θを変化した場合の電圧−透過率特性
を、この式を用いで第１０図に示す従来の電圧−透過率
特性より求めた特性であり、目の角度θの変化に対して
特性の変化が極端に少なくなっている。

また、第４図も同様にＲ−Ｇ−Ｂの各波長における電圧
−透過率特性を、先の式を用いて第１１図に示す従来の
電圧−透過率特性より求めた特性。

であり、Ｒ−Ｇ−Ｂの各波長の変化に対して特性の変化
が極端に少なくなっている。それに加え、Ｒ−Ｇ−Ｂ各
波長での電圧−透過率特性は、個々の液晶パネルで特性
のバラツキがあったとしてもＮ、　　Ｂ、の電圧−透過
率特性とＮ、　　Ｗ、の電圧−透過率特性の関係より互
いに打ち消しあい、常にＲ−Ｇ−Ｂ同じような特性とな
る。

以上のようにこの実施例によれは、液晶に印加する電圧
を調整しなくとも第３図に示すように目の角度θの変化
に対して電圧−透過率特性の変化が極端に少ない特性が
得られる。かつ、Ｒ−Ｇ・Ｂのそれぞれの駆動電圧の微
妙な補正をしなくても、また個々の液晶パネルでの特性
のバラツキがあったとしても良好な色調の高品質画像が
常に得ることができる。これは同時に多人数の視認を可
能とする、大きな利点である。

なお、この実施例において第１図に示す絵素１０５を２
つに分割したが複数でも、また形状や配置の方法が変わ
っても良い。また、第７図及び第８図に示す上下の偏光
板の偏光軸は反対でも良い。

そしてここではアクティブマトリクスとしたが、パッシ
ブマトリクスでも同様な効果が得られることは液晶表示
パネルの原理より明らかである。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、視野角の変化に対
して液晶の印加電圧の調整をしなくても、白抜けや白黒
反転を感じない良好な画像が常に得ることができ、かつ
、Ｒ−Ｇ−Ｈの駆動電圧の微妙な補正をしなくても、ま
た個々の液晶パネルでの特性のバラツキがあったとして
も良好な色調の高品質画像が常に得ることができ、その
実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における実施例の液晶表示装置の構成を
示すブロック図、第２図は同実施例の絵素の構成を示す
パネル断面図、第３図は同実施例の目の角度θを変化し
た場合の電圧−透過率特性図、第４図は同実施例のＲ−
Ｇ−Ｂの各波長における電圧−透過率特性図、第５図は
従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図、第６図は
同従来の液晶表示装置における絵素の構成を示すパネル
断面図、第７図及び第８図は従来の液晶表示装置におけ
る液晶分子の配向方向と偏光板の偏光軸の関係図、第９
図は従来の液晶表示装置における電圧−透過率特性図、
第１０図は従来の液晶表示装置における目の角度θに対
する電圧−透過率特性図、第１１図は従来のＲ−Ｇ−Ｂ
の各波長における電圧−透過率特性図である。 １０１ａ％　１０１ｂ＝４’ＦＴ、１０２ａ、１０２ｂ
・・・液晶セル、１０３ａ、１０３ｂ・・・絵素電極、
１０４・・・対向電極、１０５・・・絵素、１０５ａ・
・・Ｎ。 Ｂ、領域、１０５１）・・・Ｎ、　Ｗ、領域、１０６・
・・走査電極、１０７ａ、１０７ｂ・−信号電極、１０
８・・・映像信号入力端子、１０９・・・クロックφ入
力端子、１１０・・・水平同期信号入力端子、ｌｌｌ＆
、１１１ｂ・・・映像信号サンプルホールド回路、１１
２・・・垂直同期信号入力端子、１１３・・・垂直走査
回路、１１４・・・映像信号反転回路。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ｌ０Ｊａ、
ｌ０Ｉｂ　−−Ｔ　Ｆ丁　１０１ａ、ＩＯ’ｌｂ−信号
電極第１図 φｆ）ｌ 第２図 第３図 電圧ｃ％〕 第４図 電圧［γ・〕 ’；Ｄｊ−Ｔ　　Ｆ　　Ｔ ５０２−″液晶でル ５０３−−画成素電極 ５Ｑ＆−・・走査電極 ５０り・−信　予　ｔ　本症 第６図 第７図 第８図 第９図 Ｑ　　２０　４θ　６θ　８θ　ｌθθ電氏Ｃ７，） 第１０図 Ｑ　　　ｚｏ　　　４０　６０　　８０　　／θθ電五
ＶＡ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２枚の透明基板がＴＮ液晶を狭持し、第１の透明基板は
   第１の偏光板を有し、第２の透明基板は第２の偏光板を
   有し、１絵素についての表示領域が１つ或は複数個の第
   １の領域と１つ或は複数個の第２の領域とを有し、前記
   第１の領域では前記第１の偏光板の偏光軸と前記第２の
   偏光板の偏光軸が平行であり、前記第２の領域では前記
   第１の偏光板の偏光軸と前記第２の偏光板の偏光軸が直
   交する構成であることを特徴とする液晶表示装置。