JP4836580B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、広視野角と高速応答の実現が可能なＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）技術を用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力の特徴を生かして、各種用途に適用されている。

現在、市場で広く利用されているツイステッド・ネマチック（ＴＮ）型液晶表示装置は、光学的に正の屈折率異方性を有する液晶材料が、基板間に略９０°捩れ配列されて構成され、その捩れ配列の制御により入射光の旋光性を調節している。このＴＮ型液晶表示装置は、比較的、容易に製造できるものの、その視野角は狭く、また応答速度が遅いため、特にＴＶ画像等の動画表示には不向きであった。

一方、視野角及び応答速度を改善するものとしてＯＣＢ型液晶表示装置が注目されている。ＯＣＢ型液晶表示装置は、基板間にベンド配列が可能な液晶材料が封入されてなるもので、ＴＮ型液晶表示装置に比して応答速度は一桁改善され、更に液晶材料の配列状態から光学的に自己補償されるため視野角が広いと言う利点がある。そして、このようなＯＣＢ型液晶表示装置を用いて画像表示を行う場合、複屈折性を制御し偏光板との組合せによって、例えば高電圧印加状態で光を遮断（黒表示）し、低電圧印加状態で光を透過（白表示）させることが考えられる。この場合、例えば一軸性の位相差板を組み合せることで、黒表示時の液晶層の位相差を補償し、透過率を十分に低減させることが知られている。

しかしながら、黒表示状態では、液晶分子は高電圧印加により電界方向に沿って配列（基板に対して法線方向に配列）するが、基板近傍の液晶分子は配向膜との相互作用で法線方向に配列されず、光は所定方向に位相差の影響を受ける。このため、基板法線方向（表示画面の正面方向）から観察した場合、黒表示時の透過率を十分に低減させることができず、コントラストの低下を招く。そこで正面方向、さらに斜め方向からの観察に対しても十分に黒表示、あるいは階調特性を補償する手法として、ハイブリッド配列した光学負の位相差板を組み合せることも知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平１０−１９７８６２号公報

ところで、カラー液晶表示装置は自然光や演色性の高いバックライト等の入射光を反射または透過させて各色フィルタ層を通して表示するものであり、全光波長領域にわたる光を各フィルタ層の波長通過帯域で選択している。

ＴＮ型液晶表示装置では表示に旋光性を用いるため、基板間で光が内部反射しても表示に与える影響はほとんどない。しかし、ＯＣＢ液晶表示装置にあっては、内部反射の回数によって液晶層を通過する入射光が受けるリタデーションと位相差板のリタデーションとがずれ、これにより色味のバランスが崩れるという問題が生じる。更に、内部反射する反射光も波長分散を持つため、色味のバランスの崩れはより一層大きくなってしまう。とくに短波長である青色光は波長分散の影響が大きく、黒表示時に画像が青味を帯びるおそれがある。

この発明は、高い応答速度と共に、色味のバランスに優れた液晶表示装置を提供することを目的としている。

本発明は、液晶表示セルの少なくとも青用画素電極の黒表示時の印加電圧を他色用画素電極の印加電圧と異ならしめる。これによりとくに青フィルタ層から漏れる不要な光を抑制し色バランスを調節する。

ここに分光スペクトルの赤、緑、青色光は各色フィルタ層を透過する波長範囲であり、例えば赤色光は５８０ｎｍ以上、緑色光は５１０−５８０ｎｍ、青色光は４００−５５０ｎｍである。

本発明の第１によれば、各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列したアレイ基板と；
前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と；
前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と；
前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と；
前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置されたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された位相差板と、
前記液晶表示セルおよび前記位相差板を挟んで配置され、互いにクロスニコルに配置された一対の偏光板と、
前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の階調を得る所定範囲の電圧であって、前記表示画面の黒表示時に印加される黒表示電圧のうち前記青画素用電極に印加される黒表示電圧が他の電極に印加される黒表示電圧と異なると共にＹ値を最小とする電圧とも異なり、ｕ’ｖ’色度図においてｖ’値が最大となる電圧に設定する電圧印加手段を有する。

本発明の第２によれば、各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列したアレイ基板と；
前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と；
前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と；
前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と；
前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置されたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された位相差板と、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された偏光板と、
前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の黒表示時に印加される黒表示電圧のうち前記青画素用電極に印加される黒表示電圧が他の電極に印加される黒表示電圧と異なると共にＹ値を最小とする電圧とも異なり、ＸＹＺ三刺激値のＺが最小となる電圧に設定する電圧印加手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置にある。

本発明の第３によれば、各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列したアレイ基板と；
前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と；
前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と；
前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と；
前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置されたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置されたハイブリッド位相差板を含む位相差板と、
前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された偏光板と、
前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の階調を得る所定範囲の電圧であって、前記表示画面の黒表示時に印加される黒表示電圧のうち前記青画素用電極に印加される黒表示電圧が他の電極に印加される黒表示電圧と異なると共にＹ値を最小とする電圧とも異なり、ｕ’ｖ’色度図においてｖ’値が最大となる電圧に設定する電圧印加手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置にある。

本発明はＯＣＢモード液晶表示における、表示画面の黒表示時の表示画像の例えば青味を抑制することができる。

本発明に係るＯＣＢモード表示は、液晶表示セルと位相差板を組合わせ、これらのリタデーション値の合算を可変して、透過する光の位相を制御するものである。液晶表示セルのリタデーション値をＲｅとすると、
Ｒｅ＝（ｎｅ−ｎｏ）ｄ＝Δｎ・ｄ・・・（１）
で表される。

ここにｎｏは液晶層の常光屈折率、ｎｅは異常光屈折率、ｄは液晶層の厚みである。正の誘電異方性をもつｐ型液晶を使用するＯＣＢ液晶層は正のリタデーション値をもち、これと組合わせる位相差板は負のリタデーション値をもつ。

図１９のように、液晶表示セル１１、位相差板２０、クロスニコルに配置した一対の偏光板２２で液晶表示パネルを構成した場合の光透過率（Ｔ）が下記で表される。

（Ｔ）∝ｓｉｎ２（Ｒｅｔ（Ｖ、λ）／λ）・・・（２）
Ｒｅｔは液晶層と位相差板のリタデーション値の合算値、Ｖは液晶層印加電圧、λは光波長である。

ところで図１３はＯＣＢモード表示で使用される液晶層における波長λに対するΔｎｄ／λの一例を示したものである。短波長ほど、値が増加しており、同様の傾向の位相差板を組合わせても制御が難しく、短波長光の光分散による光漏れが増加しやすい。

さらに図１４は上記した均一厚の液晶層のセルを用いた液晶表示パネルにおいて黒表示時の赤、緑、青各色輝度を表示画面正面方向の青色光輝度で規格化し、正面方向から左右方向に傾いた視野角（ｄｅｇ）における輝度比を表している。左右方向とくに右６０°において、青輝度比が赤、緑輝度比に対してかい離しており、斜め視野においても短波長の光分散による光漏れが増加しやすいことがわかる。

図１５はｕ’ｖ’色度図において、Ａ点（０．１９５，０．４５２）は白表示時の正面、Ｂ点（０．１９４，０．３５８）は黒表示時正面、Ｃ点（０．１７３、０．３１４）は黒表示時の右６０°を示しており、黒表示の色度Ｂ点が白表示の色度Ａ点と大きく乖離していることがわかる。さらに右６０°の視野角でも白表示の色度Ａ点から大きく青側にずれていることを示している。

したがって図１５で、黒表示において白表示と同等の色度を確保するには黒表示の色度Ｂ点を白表示の色度Ａ点の近傍に移動させる必要がある。さらに右６０°においても正面方向と同等の色度を確保するには、右６０°のＣ点をＡ点近傍に移動させる必要がある。

図１２はバックライト光源に使用される代表的な冷陰極蛍光ランプの分光放射輝度特性であり、赤、緑、青色領域のそれぞれに発光ピークを有して、液晶表示セルのフィルタの赤フィルタ特性ＣＲ、緑フィルタ特性ＣＧ、青フィルタ特性ＣＢが各発光ピークを包含する透過率を有している。さらに青色光のスペクトルは４５０ｎｍを青色の中心とすると、これを基準にして長波長側の４９０ｎｍ、短波長側の４３５ｎｍに発光ピークがある。

上記式（２）に示すように、位相差板、偏光板を含む液晶表示パネルの透過率（Ｔ）は或る波長の一点で最小となるため、この一点から波長がずれるにしたがって透過率が増加する。本発明は式（２）に示すようにＯＣＢモードにおいて液晶層のリタデーション値（Ｒｅ）が印加電圧によって変化することを利用して、赤、緑、青用の各画素電極に印加する電圧を異ならせそれぞれの色の分光領域の特定波長において透過率が最小値となる様に設定する。

しかし、さらに青色光領域では分光スペクトル幅が広くある特定の波長で最小透過率を得ても、離れた波長の透過率は増加する。

図１６は、表示画面正面方向の黒表示時の、青色光領域のＲｅｔを４５０ｎｍ以下の短波長で零になるように青用画素電極の印加電圧を変化させたときのｕ’ｖ’色度図（ＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図）を示している。

光源色はＡ点（０．２０８，０．４５６）で、これに対して黒表示時の色度Ｂが電圧によって変化する様子が示される。印加電圧は一例として３Ｖ〜５Ｖであり、電圧をＶ１（４．２８Ｖ）、Ｖ２（４．１５Ｖ）、Ｖ３（４．０３Ｖ）、Ｖ４（３．８８Ｖ）と低減するにしたがい、ｖ’値が最大となる色度点Ｂｍａｘ点（０．１８８，０．４１５）（Ｖ３）が存在することがわかる。その色度ＢｍａｘがＡ点に近くなるため黒表示時の色バランスが優れている。

図１７は上記電圧値Ｖ１〜Ｖ４をパラメータとした青色領域のスペクトル特性を示している。Ｖ３でバックライト光源の双峰発光ピークのうち４５０ｎｍ以下の透過率が最も抑制されており、これによってバランスのとれた黒表示時の色度を実現している。なお、図１６は表示画面正面における黒表示時の色度を示しているが、斜め視野にも同様の効果がある。
図１８は青用画素電圧に対するＸＹＺ三刺激値のうちＹとＺの値（規格化値）とｖ’色度値の変化を示している。ここで上記電圧値Ｖ３に対して、ｖ’色度は最大となる。ここで、Ｙの値が最小となる電圧はｖ’色度の最大値とは異なる電圧となっているのに対し、Ｚの値が最小となる電圧は、ｖ’色度の最大値となる電圧Ｖ３とほぼ等しい。したがって、Ｚの値が最小となる電圧に青用画電極の最大電圧を設定すれば、ｖ’色度が最大となる電圧に青用画素電極の最大電圧を設定した場合とほぼ等しい効果が得られる。

以下、本発明の一実施形態の液晶表示装置について、図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態のＯＣＢモード方式による液晶表示装置の概略構成図である。

この液晶表示装置１は、表示画面がアスペクト比１６：９、対角２２型であって、光透過型のアクティブマトリクスタイプの液晶表示パネル１００と、複数本の管状光源３１０（図１１参照）が並置配列されて構成され液晶表示パネル背面に配置されるバックライト光源３００と、液晶表示パネル１００内に内蔵され走査線Ｙｊに走査信号Ｖｇを供給する走査線駆動回路Ｙｄｒ１，Ｙｄｒ２（図４参照）と、信号線Ｘｉ（図４参照）に信号電圧Ｖｓｉｇを供給するＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）から構成される信号線駆動回路５００と、対向電極Ｅｃｏｍ（図２参照）に対向電極電圧Ｖｃｏｍを供給する対向電極駆動回路７００と、走査線駆動回路Ｙｄｒ１，Ｙｄｒ２、信号線駆動回路５００及び対向電極駆動回路７００を制御すると制御回路９００とを備え、液晶表示パネル１００がバックライト光源３００と額縁状のベゼル１０００（図１参照）とに挟持されて構成されている。

液晶表示パネル１００は、図３に示すように、液晶表示セル１１０と、前面ハイブリッド位相差板２００ａ、前面２軸位相差板２１０ａ、前面偏光板２２０ａ、後面ハイブリッド位相差板２００ｂ、後面２軸位相差板２１０ｂ、後面偏光板２２０ｂから構成されている。尚、前面ハイブリッド位相差板２００ａ、前面２軸位相差板２１０ａ及び前面偏光板２２０ａは一体的に構成され、同様に後面ハイブリッド位相差板２００ｂ、後面２軸位相差板２１０ｂ及び後面偏光板２２０ｂも一体的に構成され、液晶表示セル１１０の主表面にそれぞれ貼り付けられている。
＜液晶表示セルの構成＞
図２に示すように、液晶表示セル１１０は、表示用画素電極Ｄｐｉｘすなわち赤用画素電極ｄｐｉｘＲ、緑用画素電極ｄｐｉｘＧ、青用画素電極ｄｐｉｘＢをマトリクス状に配置したアレイ基板１２０、このアレイ基板の表示用画素電極Ｄｐｉｘに対向電極Ｅｃｏｍを対向させて配置した対向基板１３０、およびアレイ基板１２０と対向基板１３０との間にそれぞれの電極Ｄｐｉｘ、Ｅｃｏｍ上に被着された配向膜１５１、１５３、これらの配向膜を介して挟持された液晶層１４０とから構成されている。

対向基板１３０の主面に遮光膜ＢＭと赤色フィルタ層ＣＦ（Ｒ）、緑色フィルタ層ＣＦ（Ｇ）、青色フィルタ層ＣＦ（Ｂ）が規則的に配列されている。表示用画素電極Ｄｐｉｘは赤用画素電極ｄｐｉｘＲ、緑用が素電極ｄｐｉｘＧ、青用が素電極ｄｐｉｘＢを各副画素とするトリオで１画素を形成する電極で、アレイ基板上に設けられる。

＜アレイ基板の構成＞
アレイ基板１２０について、図４〜７を参照して説明する。
アレイ基板１２０は、透明なガラス基板ＧＬＳ１上に、複数本のアルミニウム（Ａｌ）から構成される信号線Ｘｉと複数本のモリブデン・タングステン合金（ＭｏＷ）から構成される走査線Ｙｊとが酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる層間絶縁膜ＩＮＳ２を介してマトリクス状に配置されている。また、走査線Ｙｊと並行して走査線Ｙｊと同一工程で作成される補助容量線Ｃｊが配置されている。
信号線Ｘｉと走査線Ｙｊとの交点近傍には、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）膜を活性層としたトップゲート構造の薄膜トランジスタＴＦＴ上にパッシベーション膜ＩＮＳ３を介して透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる表示用画素電極Ｄｐｉｘが配置されている。より詳しくは、このＴＦＴは、オフリーク電流を低減するためにダブルゲート構造に構成され、Ｐ型のソース・ドレイン領域ｐ−Ｓｉ（ｓ），ｐ−Ｓｉ（ｄ）、チャネル領域ｐ−Ｓｉ（ｃ１），ｐ−Ｓｉ（ｃ２）、チャネル領域ｐ−Ｓｉ（ｃ１），ｐ−Ｓｉ（ｃ２）間に配置される接続領域ｐ−Ｓｉ（ｉ）をｐ−Ｓｉ膜中に含み、ドレイン領域ｐ−Ｓｉ（ｄ）はコンタクトホールＣＨ１を介して信号線Ｘｉに接続され、ソース領域ｐ−Ｓｉ（ｓ）はコンタクトホールＣＨ２を介してＡｌからなるソース配線ＥＸＴによって引き回され、コンタクトホールＣＨ３を介して表示用画素電極Ｄｐｉｘに接続されている。
ｐ−Ｓｉ膜上には、ＴＥＯＳからなるゲート絶縁膜ＩＮＳ１が配置され、この上に走査線Ｙｊから延在した第１ゲート電極Ｇ１が配置され、また走査線Ｙｊの一部が第２のゲート電極Ｇ２として配線されている。そして、第１ゲート電極Ｇ１が第１チャネル領域ｐ−Ｓｉ（ｃ１）に対応し、第２ゲート電極Ｇ２が第２チャネル領域ｐ−Ｓｉ（ｃ２）に対応している。
また、このＴＦＴのソース領域ｐ−Ｓｉ（ｓ）はソース領域延在部ｐ−Ｓｉ（ｓｅ）（図６）を含み、補助容量線Ｃｊから伸び補助容量線Ｃｊと同一工程で作成されるＭｏＷからなる第１補助容量電極ＥＣ１上に層間絶縁膜ＩＮＳ２を介して配置される第２補助容量電極ＥＣ２にコンタクトホールＣＨ４を介して電気的に接続している。この第２補助容量電極ＥＣ２は信号線Ｘｉと同一工程で作成されるＡｌから構成されている。更に、この第２補助容量電極ＥＣ２上にパッシベーション膜ＩＮＳ３を介して表示用画素電極Ｄｐｉｘと同一工程で作成される相転移用画素電極Ｔｐｉｘが配置され、この相転移用画素電極ＴｐｉｘはコンタクトホールＣＨ５を介して第２補助容量電極ＥＣ２と電気的に接続している。
このような構成により、第１補助容量電極ＥＣ１と第２補助容量電極ＥＣ２との間で保持容量Ｃｓ（図４）が形成され、この保持容量Ｃｓ上に相転移用画素電極Ｔｐｉｘが配置されるため、開口率を損なうことなく効果的に大きな保持容量Ｃｓを確保することが可能となる。
更に、この実施形態では、表示用画素電極Ｄｐｉｘと相転移用画素電極Ｔｐｉｘとは走査線Ｙｊを跨いで配置され、ＴＦＴのソース領域ｐ−Ｓｉ（ｓ）から独立したソース領域延在部ｐ−Ｓｉ（ｓｅ）により接続されるため、仮に保持容量Ｃｓに短絡等があったとしても、ソース領域延在部ｐ−Ｓｉ（ｓｅ）をレーザ照射等の手段で電気的に切り離すことで、容易に救済することができる。
また、補助容量線Ｃｊ上で隣接する次水平ラインの表示用画素電極Ｄｐｉｘと相転移用画素電極Ｔｐｉｘとは、対向する端辺が互いに噛合う櫛歯状に構成されている。これは、表示用画素電極Ｄｐｉｘと相転移用画素電極Ｔｐｉｘとの間に捩れた横方向電界を印加する事により均一にベンドの核形成をすることが可能となり、初期のスプレイ配列状態から均一にベンド配列状態に導くことが可能とするものである。この櫛歯ピッチは、例えば５０μｍよりも小さく、望ましくは２０〜３０μｍとすることにより低電圧で均一な配列に導くことを可能にする。
ところで、図４に示すように、走査線Ｙｊの両端は、それぞれガラス基板ＧＬＳ１上に一体的に構成された走査線駆動回路Ｙｄｒ１，Ｙｄｒ２に電気的に接続されている。そして、走査線駆動回路Ｙｄｒ１，Ｙｄｒ２には、それぞれ垂直走査クロック信号ＹＣＫ、垂直スタート信号ＹＳＴが入力される。補助容量線Ｃｊは、それぞれ両端で接続配線Ｃｃｓに接続され、接続配線Ｃｃｓを介して補助容量電圧Ｖｃｓが入力される。

信号線Ｘｉは、選択スイッチＳＥＬを介して信号入力線ｘｋ（ｋ＝ｉ／２）に接続されている。詳しくは、信号線Ｘｉは奇数信号線Ｘｉ（ｉ＝１，３，５，・・・）と偶数信号線線Ｘｉ（ｉ＝２，４，６，・・・）とに区分され、隣接する一対の奇数信号線Ｘｉ，Ｘｉ＋２が選択スイッチＳＥＬ１，ＳＥＬ３を介して同一の信号入力線ｘｋに接続され、隣接する一対の偶数信号線Ｘｉ＋１，Ｘｉ＋３が選択スイッチＳＥＬ２，ＳＥＬ４を介して同一の信号入力線ｘｋ＋１に接続されている。そして、奇数信号線対の一方に接続される選択スイッチＳＥＬ１と偶数信号線対の一方に接続される選択スイッチＳＥＬ４とが第１選択信号Ｖｓｅｌ１で選択され、奇数信号線対の他方に接続される選択スイッチＳＥＬ３と偶数信号線対の他方に接続される選択スイッチＳＥＬ２とが第２選択信号Ｖｓｅｌ２で選択されるよう配線されている。

例えば、図８（ａ）に示すように、一水平走査期間（１Ｈ）の前半で信号線Ｘ１に対応する表示画素電極Ｄｐｉｘに対向電極電圧Ｖｃｏｍに対して正極性（＋）の信号電圧Ｖｓｉｇ１が、信号線Ｘ４に対応する表示画素電極Ｄｐｉｘに対向電極電圧Ｖｃｏｍに対して負極性（−）の信号電圧Ｖｓｉｇ４が書き込まれる。そして、一水平走査期間（１Ｈ）の後半で信号線Ｘ２に対応する表示画素電極Ｄｐｉｘに対向電極電圧Ｖｃｏｍに対して負極性（−）の信号電圧Ｖｓｉｇ２が、信号線Ｘ３に対応する表示画素電極Ｄｐｉｘに対向電極電圧Ｖｃｏｍに対して正極性（＋）の信号電圧Ｖｓｉｇ３が書き込まれる。また、図８（ｂ）に示すように、次フレームの一水平走査期間（１Ｈ）の前半で信号線Ｘ１に対応する表示画素電極Ｄｐｉｘに対向電極電圧Ｖｃｏｍに対して負極性（−）の信号電圧Ｖｓｉｇ１が、信号線Ｘ４に対応する表示画素電極Ｄｐｉｘに対向電極電圧Ｖｃｏｍに対して正極性（＋）の信号電圧Ｖｓｉｇ４が書き込まれる。そして、一水平走査期間（１Ｈ）の後半で信号線Ｘ２に対応する表示画素電極Ｄｐｉｘに対向電極電圧Ｖｃｏｍに対して正極性（＋）の信号電圧Ｖｓｉｇ２が、信号線Ｘ３に対応する表示画素電極Ｄｐｉｘに対向電極電圧Ｖｃｏｍに対して負極性（−）の信号電圧Ｖｓｉｇ３が書き込まれる。

このようにして、フレーム反転駆動及びドット反転駆動が行われ、これにより不所望な直流電圧の印加の防止と共に、フリッカの発生が効果的に防止される。更に、信号線駆動回路５００と液晶表示パネル１００との接続数は、信号線Ｘｉの本数ｉに対してｉ／２に軽減されるため、接続工程が大幅に軽減されると共に、接続個所数が少ない事により製造歩留りの改善、耐衝撃性の向上等が達成される。また、高精細化に伴う接続ピッチ限界を広げることができ、例えば８０μｍ以下の高精彩化も達成できる。
ところで、上記実施形態では、一水平走査期間（１Ｈ）内に、ある信号入力線ｘｋから入力される信号電圧Ｖｓｉｇを一つ置きの２本の信号線Ｘｉ，Ｘｉ＋２にシリアルに振り分けるものとしたが、３本の信号線、あるいは４本の信号線に振り分けることも可能であり、このようにすることで接続数を更に低減することができる。しかしながら、この振り分け数を増大させる事は、各書き込み時間を短縮する事になるため、ＴＦＴの能力等に応じて適宜設計する必要がある。
信号線駆動回路５００からは、赤信号、緑信号、青信号が信号入力線ｘｋに入力される。
ここに図中、赤信号Ｖｓｉｇ１（Ｒ），Ｖｓｉｇ４（Ｒ）、緑信号Ｖｓｉｇ２（Ｇ）、青信号Ｖｓｉｇ３（Ｂ）であり、信号線Ｘ１，Ｘ４が赤（Ｒ）用、信号線Ｘ２が緑（Ｇ）用、信号線Ｘ３が青（Ｂ）用である。

ＯＣＢモードにおいて黒表示時の信号電圧が最大電圧（オン電圧）になるように選択され、信号駆動回路５００は対向電極と各色画素電極間に印加される所定範囲の信号電圧を出力する。各印加電圧値で諧調が制御される。しかも各色ごとに最大電圧値が異なるようにして出力する。一例として赤信号最大電圧４．７０Ｖ、緑信号最大電圧４．４７Ｖ、青信号最大電圧４．０３Ｖである。なお、変形例として赤、緑信号の黒表示時電圧を同じにし、青信号の黒表示電圧のみ異ならすこともできる。青信号の黒表示時最大電圧は可変とし、液晶表示セルと位相差板との合算リタデーション値Ｒｅｔを零にする光波長を４５０ｎｍよりも短波長に選ぶ場合に、表示画面正面方向のｕ’ｖ’色度図のｖ’値が最大値になるように調整する。

＜対向基板の構成＞
図２および図３に示すように、対向基板１３０は、ガラス基板ＧＬＳ２上に不所望な漏れ光を阻止するマトリクス状の遮光膜ＢＭ、カラー表示のためにフィルタＣＦとして各表示画素電極ｄｐｉｘＲ、ｄｐｉｘＧ、ｄｐｉｘＢに対応して設けられた赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ各色のフィルタ層ＣＦ（Ｒ），ＣＦ（Ｇ），ＣＦ（Ｂ）およびＩＴＯからなる透明な対向電極Ｅｃｏｍが設けられて構成されている。なおＣＦ（Ｒ）、ＣＦ（Ｇ）、ＣＦ（Ｂ）は順次隣接して配列される。

また、図示しないが、対向電極Ｅｃｏｍ上には樹脂性の柱スペーサが配置され、これによりアレイ基板１１０との間隙を維持するよう、複数画素に対して１つの割合で規則的に配置されている。アレイ基板上のスペーさ対応位置は図５に示す信号線上の幅広エリアＸａである。

＜液晶表示パネルの構成＞
次に、この液晶表示パネル１００の構成について更に詳細に説明する。
図２に示すように、各アレイ及び対向基板１２０，１３０のそれぞれの主面に配置される配向膜１５１，１５３はラビング方向Ｒａ、Ｒｂ（図９、図１０参照）が基板１２０，１３０で画面上下方向に、互いに略並行方向にかつ同方向になるようにラビング処理が施されている。そして、プレチルト角（θ）はほぼ１０°に設定されている。そして、これらの両基板１２０，１３０間に液晶層１４０が挟持されている。液晶層１４０には、表示画素電極Ｄｐｉｘと対向電極Ｅｃｏｍに所定の電圧が印加された状態で、その液晶分子がベンド配列になる誘電率異方性が正のｐ形ネマティック液晶が用いられる。

ところで、図１０（ａ）に示すように、表示画素電極Ｄｐｉｘと対向電極Ｅｃｏｍ間に電圧が無印加の状態では液晶層１４０の液晶分子１４０ａはスプレイ配列状態をとる。このため、電源投入時に、表示画素電極Ｄｐｉｘと対向電極Ｅｃｏｍとの間に数十Ｖ程度の高電圧を印加することでベンド配列状態に移行させる。この相転移を確実に行うため、高電圧印加に際し、隣接する水平画素ライン毎に逆極性の電圧を順次書き込むことにより、隣接する表示画素電極Ｄｐｉｘと相転移用画素電極Ｔｐｉｘとの間に横方向のねじれ電位差を与えることで核形成を行い、この核を中心に相転移を行う。このような動作を略１秒間程度行う事によりスプレイ配列状態からベンド配列状態に移行させ、更に表示画素電極Ｄｐｉｘと対向電極Ｅｃｏｍとの間の電位差を同電位とすることで不所望な履歴を一度消去する。
このようにしてベンド配列状態とした後、動作中は図１０（ｂ）のように液晶分子１４０ａにベンド配列状態が維持される低いオフ電圧Ｖｏｆｆ以上の電圧が印加される。このオフ電圧とこれよりも高い電圧のオン電圧Ｖｏｎと間で電圧を変化させることにより、同図（ｂ）から（ｃ）の間で配列状態を変化させ、液晶層１４０のリタデーション値をλ／２変化させ透過率を制御する。

このような動作を達成するために、図９に示すように、オン電圧Ｖｏｎ（最大電圧）印加時に黒表示となるように一対の偏光板２２０ａ，２２０ｂの吸収軸Ａａ，Ａｂを互いに直交させ、ラビング方向Ｒａ，Ｒｂとπ／４ずらした配列とする。
また、アレイ基板１２０及び対向基板１３０の外表面と偏光板２２０ａ，２２０ｂとの間に貼り付けられる前面ハイブリッド位相差板２００ａと後面ハイブリッド位相差板２００ｂは、オン電圧時（黒表示時）の液晶層１４０のリタデーション値ＲＬＣｏｎ例えば８０ｎｍを補償するもので、更に黒表示時の正面及び斜め方向からの不所望な光漏れを防止するものである。即ち、このハイブリッド位相差板２００ａ，２００ｂを構成するディスコティック液晶は、屈折率ｎｘとｎｙとが等しく、光軸方向の屈折率ｎｚがｎｘ，ｎｙよりも小さい光学負の材料であって、図９、図１０に示すように分子光軸Ｄｏｐｔが液晶層１４０の液晶分子１４０ａの光軸の傾斜方向とはそれぞれ逆方向に傾斜し、その傾斜角が膜厚方向に徐々に変化して構成されるものであって、リタデーション値ＲＤはそれぞれ−４０ｎｍで構成されている。従って、黒表示時の液晶層１４０のリタデーションＲＬＣｏｎが８０ｎｍであることから、黒表示時の位相差は相殺され、これにより不所望な光漏れが防止される。
更にハイブリッド位相差板２００ａ，２００ｂと偏光板２２０ａ，２２０ｂとの間には、２軸位相差板２１０ａ，２１０ｂがそれぞれ配置されている。この２軸位相差板２１０ａ，２１０ｂは、斜め方向における液晶層１４０の旋光性に起因した光漏れを防止するものであって、それぞれ偏光板２２０ａ，２２０ｂの吸収軸Ａａ，Ａｂに遅相軸Ａｄを一致させている。従って、偏光板２２０ａ，２２０ｂとの組合せによって正面方向からの位相差はほぼ零にすることができ、実質的に斜め方向の波長分散のみを選択的に改善することができる。

＜バックライト光源の構成＞
背面の偏光板２２０ｂに面して配置されるバックライト光源３００について図１１を参照して説明する。

このバックライト光源３００は、同図に示すように並置配列された複数本の管状光源３１０と、この管状光源３１０からの光を効率よく前面に出射すると共に管状光源３１０を収納する樹脂製のリフレクタ３２０と、偏光板２２０ｂ（図３参照）と管状光源３１０との間に配置される光学シートとを備えて構成されている。

光学シートは、例えば輝度均一性を確保するためのツジデン社製の拡散板３４０、管状光源３１０から出射される光源光を集光する複数のプリズム列が配列された例えば３Ｍ社製ＢＥＦＩＩＩ等のプリズムシート３５０，３６０から構成される。

管状光源３１０としては、３波長冷陰極蛍光管を代表とする高演色性ランプで構成され、一例として図１２の曲線Ａに示すような発光スペクトルを有しており、６１０ｎｍにピークのある赤色光領域、５４０ｎｍにピークをもつ緑色光領域、４９０ｎｍ，４３５ｎｍにピークをもつ青色光領域を有している。ランプの放電ガスにキセノンガスを用いた場合の１４７ｎｍ紫外線に励起される発光蛍光体として、赤色用にＹ２Ｏ３：Ｅｕ蛍光体、緑色用にＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ蛍光体、青用にＢＡＭ螢光体が使用されるが、他の蛍光体が用いられることも多く、高演色性を得るための発光スペクトルとしては大差がない。

液晶表示セルの各色フィルタ層ＣＦ（Ｒ），ＣＦ（Ｇ），ＣＦ（Ｂ）はこれらの光波長を分担する通過特性Ｃを有し、赤フィルタ層ＣＦ（Ｒ）はＣＲのように５８０ｎｍ以上、緑フィルタ層ＣＦ（Ｇ）はＣＧのように５８０〜５１０ｎｍ、青フィルタ層ＣＦ（Ｂ）はＣＢのように５５０〜４００ｎｍを通過特性としている。

＜表示動作＞
上記の構成により、図９に示すように管状光源３１０から出射される光は光通路Ｌを経て偏光板２２０ｂを透過する。ここで、偏光板２２０ｂの吸収軸Ａａ，Ａｂと直交する透過軸を通過した偏光光のみが出射され、後面２軸位相差板２１０ｂ及び後面ハイブリッド位相差板２００ｂを経て液晶表示セル１１０に入射される。

法線方向におけるオン電圧時の液晶層１４０と全位相差板の合計のリタデーションは略零なので、偏光光はそのまま通過し、前面側の偏光板２２０ａに至る。偏光板２２０ａ，２２０ｂはクロスニコル配置であるから、偏光光は前面偏光板２２０ａにより吸収され遮断され黒表示が得られる。

オン電圧とオフ電圧間の電圧印加状態に応じ液晶層１４０のリタデーションが変化し全位相差板のリタデーションとの差が変化するため、前面２軸位相差板２１０ａから出射される入射光は楕円偏光となって前面偏光板２２０ａに達し、偏光状態に対応して光が透過する。このように所定の範囲で印加電圧可変することにより、諧調表示が可能になる。
なお本発明は、上記実施形態では画面が黒表示時に青味がかる場合について説明したが、画面が赤味がかる場合は赤用画素電極の最大電圧を他より高めたり低めたりするなど制御して他色の画素電極の最大電圧と異なるように設定し、また、画面が緑味がかる場合は緑用画素電極の最大電圧を他より例えば高めるなど制御して他色の画素電極の最大電圧と異なるように設定することができる。

本発明の実施形態１の液晶表示装置の概略構成図。 実施形態１の液晶表示セルの一部略断面図。 実施形態１の液晶表示パネルの一部拡大略断面図。 実施形態１の液晶表示セルの概略等価回路図。 実施形態１のアレイ基板の一部概略正面図。 実施形態１のアレイ基板の一部概略正面図。 （ａ）は図６中Ｂ−Ｂ線に沿って切断したアレイ基板の一部概略断面図であり、（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿って切断したアレイ基板の一部概略断面図。 （ａ）、（ｂ）は実施形態１の表示状態を説明するための図。 実施形態１の液晶表示パネルの概略構成図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は実施形態１の動作を説明する略図。 実施形態１のバックライトの略断面図。 バックライトのランプの分光放射輝度特性、および赤、緑、青フィルタ層の分光透過率を示す曲線図。 本発明を説明するための液晶層の波長に対するΔｎｄ／λ特性曲線図。 本発明を説明するための表示画面正面および斜め方向視野に対する各色輝度比を示す曲線図。 本発明を説明するためのｕ’ｖ’色度図。 本発明を説明するための青用画素電極の黒表示時の最大電圧値を変化したときのｕ’ｖ’色度図。 本発明を説明するための青色領域の分光輝度特性を示す曲線図。 本発明を説明するための青用画素電圧に対するＹ，Ｚの輝度の規格化値およびｖ’色度値を示す曲線図。 一般的なＯＣＢモード液晶表示セルの概略構成図。

符号の説明

１１０：液晶表示セル
１２０：アレイ基板
Ｄｐｉｘ：画素電極
ｄｐｉｘＲ：赤用画素電極
ｄｐｉｘＧ：緑用画素電極
ｄｐｉｘＢ：青用画素電極
１３０：対向基板
Ｅｃｏｍ：対向電極
ｄＢ、ｄＧ、ｄＲ：電極間隙距離
ＣＦ（Ｒ），ＣＦ（Ｇ），ＣＦ（Ｂ）：フィルタ層
１４０：液晶層
２００ａ，２００ｂ：ハイブリッド位相差板
２２０ａ，２２０ｂ：偏光板
３００：バックライト
５００：信号線駆動回路

Claims (7)

1. 各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列したアレイ基板と；
   前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と；
   前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と；
   前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と；
   前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置されたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
   前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された位相差板と、
   前記液晶表示セルおよび前記位相差板を挟んで配置され、互いにクロスニコルに配置された一対の偏光板と、
   前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の階調を得る所定範囲の電圧であって、前記表示画面の黒表示時に印加される黒表示電圧のうち前記青画素用電極に印加される黒表示電圧が他の電極に印加される黒表示電圧と異なると共にＹ値を最小とする電圧とも異なり、ｕ’ｖ’色度図においてｖ’値が最大となる電圧に設定する電圧印加手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶表示装置は、前記赤、緑、青色フィルタ層に適合する光波長範囲にそれぞれ発光ピークをもち、青波長範囲には４５０ｎｍを基準にしてその長波長側と短波長側とにそれぞれ発光ピークをもつバックライト光源を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記位相差板は、ハイブリッド位相差板と、二軸位相差板とを含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列したアレイ基板と；
   前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と；
   前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と；
   前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と；
   前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置されたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
   前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された位相差板と、
   前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された偏光板と、
   前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の階調を得る所定範囲の電圧であって、前記表示画面の黒表示時に印加される黒表示電圧のうち前記青画素用電極に印加される黒表示電圧が他の電極に印加される黒表示電圧と異なると共にＹ値を最小とする電圧とも異なり、ＸＹＺ三刺激値のＺが最小となる電圧に設定する電圧印加手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記液晶表示装置は、前記赤、緑、青色フィルタ層に適合する光波長範囲にそれぞれ発光ピークをもち、青波長範囲には４５０ｎｍを基準にしてその長波長側と短波長側とにそれぞれ発光ピークをもつバックライト光源を備えたことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 前記位相差板は、ハイブリッド位相差板と、二軸位相差板とを含むことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
7. 各赤、緑、青用画素電極を表示画面にマトリクス状に配列したアレイ基板と；
   前記アレイ基板の前記画素電極に対向して対向電極を配置した対向基板と；
   前記画素電極および前記対向電極上にそれぞれ形成された配向膜と；
   前記アレイ基板および前記対向基板間に挟持されベンド配列される液晶層と；
   前記基板の一方に設けられ、赤、緑、青色フィルタ層からなり、前記赤色フィルタ層は前記赤用画素電極に対応して配置され、前記緑色フィルタ層は前記緑用画素電極に対応して配置され、前記青色フィルタ層は前記青用画素電極に対応して配置されたフィルタ；とを有する液晶表示セルと、
   前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置されたハイブリッド位相差板を含む位相差板と、
   前記液晶表示セルの少なくとも一方に配置された偏光板と、
   前記対向電極と前記赤、緑、青用画素電極との間に前記表示画面の階調を得る所定範囲の電圧であって、前記表示画面の黒表示時に印加される黒表示電圧のうち前記青画素用電極に印加される黒表示電圧が他の電極に印加される黒表示電圧と異なると共にＹ値を最小とする電圧とも異なり、ｕ’ｖ’色度図においてｖ’値が最大となる電圧に設定する電圧印加手段とを具備することを特徴とする液晶表示装置。

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