(57)【要約】【課題】ＤＡコンバータの出力階調を無彩色領域で有効に利用できる、低コストで高性能な表示装置を提供する。【解決手段】液晶装置の画素１０は、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇを設けた原色表示セル１２と、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを設けた補色表示セル１１とを有する。原色表示セル１２と補色表示セル１１とは、同一刻み、同一電圧範囲で作動するＤＡコンバータの出力を接続されて、それぞれ緑色、マゼンタ色の連続階調を出力する。補色表示セル１１には、ＤＡコンバータの出力（０〜３Ｖ）と２種類の一定電圧（３．８Ｖ、５Ｖ）とを切り替える切替回路が接続されており、赤色表示のときは３．８Ｖの一定電圧、青色表示のときは５Ｖの一定電圧が、それぞれＤＡコンバータの出力の代わりに選択して接続される。【選択図】図１
2007156197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加された電圧に応じて光学的性質を変化させる変調媒体を備え、
無彩色の階調光が得られる無彩色領域に加えて、出力光の色相が変化する有彩色領域でも前記光学的性質を変化させる表示装置において、
前記無彩色領域に相当する電圧範囲で階調電圧を出力する階調電圧手段と、
必要な色相に対応させて前記電圧範囲の外側に設定された定電圧を出力する定電圧手段と、
前記定電圧と前記階調電圧とを切り替えて前記変調媒体に印加する切替手段と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
原色の原色着色層を備えて前記光学的性質が前記無彩色領域で制御される原色表示セルと、前記原色の補色の補色着色層を備えて前記光学的性質が前記無彩色領域および前記有彩色領域で制御される補色表示セルと、を隣接配置した画素を用いて画像表示を行うことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記補色表示セルの前記変調媒体に印加される前記階調電圧の数は、前記原色表示セルの前記変調媒体に印加される階調電圧の数と等しいことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記定電圧と前記階調電圧とを前記補色表示セルに供給する駆動電圧信号線と、
前記駆動電圧信号線に接続されたドライバ素子と、を備え、
前記ドライバ素子に前記切替手段を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の表示装置。
【請求項５】
前記ドライバ素子に前記階調電圧手段と前記定電圧手段との少なくとも一方を設けたことを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記補色表示セルに前記階調電圧を供給するドライバ素子を備え、
前記表示セルと前記ドライバ素子との間に前記切替手段を配置したことを特徴とする請求項２または３記載の表示装置。
【請求項７】
印加された電圧に応じて光学的性質を変化させる変調媒体を備えた表示装置において、
特定電圧範囲で階調電圧を発生する階調電圧手段と、
前記特定電圧範囲よりも高い一定電圧を発生する定電圧手段と、
前記階調電圧と前記一定電圧とを切り替えて前記変調媒体に印加する切替手段と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記変調媒体の透過光から特定範囲の偏光成分を選択する偏光選択手段を備え、
前記光学的性質は、前記変調媒体としての液晶層の複屈折量であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原色着色層を設けた原色表示セルと補色着色層を設けた補色表示セルとを用いてカラー画像を表示する画像表示装置に採用されて好適な表示装置、詳しくは、液晶等の変調媒体に印加する電圧の供給回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
印加された電圧に応じて複屈折量を変化させる変調媒体として液晶を用いた表示装置が実用化されている。また、画像表示を行う一つ一つの画素にトランジスタ（例えば薄膜トランジスタ／ＴＦＴ）のような能動素子を配置したアクティブマトリクス方式の液晶表示装置が実用化されている。
【０００３】
さらに、ひとつの画素を３つの表示セルに分割して、それぞれの表示セルに３原色の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーフィルタを配置したマイクロカラーフィルタ方式の液晶表示装置が実用化されている。マイクロカラーフィルタ方式では、３つの表示セルの輝度バランスによって１つの画素のフルカラー表示を行う。
【０００４】
特許文献１には、マイクロカラーフィルタ方式に比較して著しく照明光の利用効率を高めたハイブリッド方式のカラー液晶表示装置が示される。ここでは、緑のカラーフィルタを配置した原色表示セルとマゼンタ色のカラーフィルタを配置した補色表示セルとで１つの画素を形成している（図１参照）。
【０００５】
そして、それぞれの液晶層の複屈折量を無彩色領域で変化させて得た原色表示セルの緑色階調と、補色表示セルのマゼンタ色階調とで加色混合を行って、白〜黒のグレースケールを表示する。また、原色表示セル単独で表示する緑色と、液晶層の複屈折量を有彩色領域で制御して補色表示セルに表示させる赤色、青色等とで加色混合を行うことで、画素ごとに多数色のカラー表示を可能として、擬似的なフルカラー画像表示を実現している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５８６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されるカラー液晶表示装置の補色表示セルでは、液晶層の複屈折量を無彩色領域で連続的に利用して画素のグレースケール表示を行うので、液晶層への印加電圧が、低い電圧範囲では連続的に変化する（図３参照）。しかし、有彩色領域では、赤色、青色等に対応するとびとびの複屈折量しか利用しないので、高い電圧範囲ではとびとびの複屈折量に対応するとびとびの一定電圧だけ利用する（図３参照）。
【０００８】
従って、画像データに応じた駆動電圧を出力して液晶層に印加する補色表示セルの駆動回路の出力段にＤＡコンバータを用いた場合、無彩色領域と一定電圧との間隔、一定電圧と一定電圧との間隔では、ＤＡコンバータの階調出力が全く利用されない。そして、利用されない有彩色領域に割り当てられた階調数だけ、肝心の無彩色領域で利用できる電圧のステップ数が減って、画素が表示可能な色数が減ってしまう。
【０００９】
例えば、図３に示す駆動例で言えば、０Ｖから３Ｖまでが黒〜白の無彩色領域で連続的に利用される一方、３Ｖから赤色を出力する３．８Ｖまでの間隔、また、３．８Ｖから青色を出力する５Ｖまでの間隔は全く利用されない。そして、５Ｖの範囲でリニアに２５６階調のアナログ電圧を出力するＤＡコンバータ素子を用いた場合、肝心の無彩色領域で利用できる階調数は、２５６×３／５＝１５４階調に過ぎない。
【００１０】
また、隣接する原色表示セルでは、補色表示セルと共働してグレースケールを表示するために、無彩色領域における階調数を補色表示セルと同じに揃える必要がある。従って、グレースケールの階調数が減って立体感の乏しい表示画像となり、原色表示セルでも、無彩色領域の外側に全く利用しない階調を設定して、この少ない階調数でしか緑色を表示できない。
【００１１】
また、隣接する原色表示セルでは、専ら無彩色領域での駆動となるので、従来のマイクロカラーフィルタ方式の液晶表示装置のものと互換性のある汎用のＤＡコンバータやドライバ素子を利用できる。しかし、補色表示セルでは、原色表示セルのものと同じ電源を利用できない。これにより、補色表示セル専用のＤＡコンバータやドライバ素子が必要となって表示装置の駆動回路が複雑化したり、部品コストが大きくなったりする。
【００１２】
本発明は、ＤＡコンバータの出力階調を無彩色領域で有効に利用でき、原色表示セルと補色表示セルとで駆動回路の構成や仕様を可能な範囲で共通化して、低コストで高性能な表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の表示装置は、印加された電圧に応じて光学的性質を変化させる変調媒体を備え、無彩色の階調光が得られる無彩色領域に加えて、出力光の色相が変化する有彩色領域でも前記光学的性質を制御される。そして、以下の階調電圧手段と、定電圧手段と、切替手段とを備える。前記無彩色領域に相当する電圧範囲で階調電圧を出力する階調電圧手段。必要な色相に対応させて前記電圧範囲の外側に設定された定電圧を出力する定電圧手段。前記定電圧と前記階調電圧とを切り替えて前記変調媒体に印加する切替手段。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の表示装置では、階調電圧手段が出力可能な階調電圧を専ら無彩色領域に割り当てて、有彩色領域で用いる無彩色領域よりも高いとびとびの電圧は、定電圧手段で発生させた定電圧に割り当てる。従って、階調電圧手段が有彩色領域のとびとびの電圧を発生する必要が無い。そして、階調電圧手段が発生する階調電圧の数を無彩色領域で十分に活用させることにより、階調数が多くて陰影が滑らかで立体感に溢れた画像表示を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の表示装置の一実施形態である液晶装置１００について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の表示装置は、以下に説明する液晶装置１００の限定的な構成には限定されず、液晶装置１００の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実現可能である。
【００１６】
例えば、液晶装置１００は、観察側から見た後方側の第２ガラス基板６９上に表示セルごとの反射電極６８Ｍ、６８Ｇを配置しているが、反射電極６８Ｍ、６８Ｇを透明電極に置き換えた第２ガラス基板６９の背後に反射面を配置する構成で実施してもよい。
【００１７】
また、液晶装置１００は、薄膜トランジスタ素子７１Ｍ、７１Ｇを表示セルごとに配置したアクティブマトリクス型であるが、本発明は、アクティブマトリクス型以外の表示セル駆動方式を採用してもよい。
【００１８】
また、液晶装置１００は、無数の画素を格子状に配列した画像表示装置であるが、液晶層を用いて階調表示と有彩色表示とを行う限りにおいて、最終表示形状の表示電極やセグメント電極を備えた固定パターンの表示装置としてもよい。
【００１９】
図１、図２では、格子状に配置された多数の画素を、１つの画素における２つの表示セルで代表して図示しており、表示セルの説明では、専ら１つの表示セルについて詳細な説明を行う。そして、特許文献１に示される液晶装置の一般的な構造や一般的な製造方法等については、本発明の趣旨と隔たりがあるので、煩雑を避けるべく、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。例えば、液晶材料、配向膜、封止構造、配線形態、スイッチング素子の構造、ドライバを含む画像表示回路、駆動信号処理、成膜プロセス、パターン形成プロセス等である。
【００２０】
＜液晶装置の画素構造＞
図１は本実施形態の液晶装置の１つの画素における表示セルの配置の説明図、図２は１つの画素の断面構成の説明図、図３は液晶層の印加電圧と複屈折量の関係の線図、図４は原色表示セルと補色表示セルとにおける表示の説明図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを配置した補色表示セル１１と、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇを配置した原色表示セル１２とを隣接配置した画素１０を用いて画像表示を行う。画素１０は、補色表示セル１１の表示光色と原色表示セル１２の表示光色とを加法混色して多数の色数（色相と階諧）を表示する。
【００２２】
図２に示すように、液晶装置１００は、観察側の第１ガラス基板６３から入射した照明光（外光）を、第２ガラス基板６９に形成された反射電極６８で折り返して第１ガラス基板６３から射出させる。第１ガラス基板６３には、液晶装置１００のすべての表示セル１１、１２に共通な透明電極６４が配置され、第２ガラス基板６９には、表示セル１１、１２ごとに分割された反射電極６８Ｍ、６８Ｇが配置されている。
【００２３】
第１ガラス基板６３上には、表示セル１１、１２の往復透過光から特定複屈折量範囲の光を選択透過させる偏光板６１と広帯域λ／４板６２とが配置される。第１ガラス基板６３（カラーフィルタ基板）と偏光板６１との間に配置された位相補償板としての広帯域λ／４板６２は、可視光領域で１／４波長条件をほぼ満たすことができる位相補償板である。広帯域λ／４板６２によって、反射型での表示の際に、電圧無印加時には暗状態となり、電圧印加時には明状態となるようなノーマリブラック構成となる。
【００２４】
第１ガラス基板６３には、透明な透明電極６４の上に、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍ、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇが平坦に配置され、液晶層６６との界面が配向膜６５で覆われている。
【００２５】
第２ガラス基板６９には、後述するソース線とゲート線とが立体交差して格子状に配列され、ソース線とゲート線との各交点に表示セル１１、１２ごとの薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ）７１Ｍ、７１Ｇを配置して、層間絶縁層７１Ｈで絶縁してある。
【００２６】
層間絶縁層７１Ｈ上に、拡散反射性を付与した表示セル１１、１２ごとの反射電極６８Ｍ、６８Ｇが配置されている。反射電極６８Ｍ、６８Ｇは、アルミ電極を用いた反射型構成である。反射電極６８Ｍ、６８Ｇは、微細な表面凹凸形状を有する支持層上にアルミニウム薄膜を堆積し、輪郭をパターンニングされて、薄膜トランジスタ素子７１Ｍ、７１Ｇに接続されている。反射電極６８Ｍ、６８Ｇは、平坦化層６８Ｈによって覆われ、平坦化層６８Ｈ上に配向膜６７が形成されている。
【００２７】
第１ガラス基板６３の配向膜６５と第２ガラス基板６９の配向膜６７との間に液晶層６６が配置される。液晶層６６は、透明電極６４と、反射電極６８Ｍ、６８Ｇとの間に印加された電圧に応じて光学的性質（複屈折量）を変化させる。補色表示セル１１の液晶層６６は、偏光板６１を通じて無彩色の階調光が得られる無彩色領域に加えて、出力光の色相が変化する有彩色領域でも複屈折量を制御される。しかし、原色表示セル１２の液晶層６６は、偏光板６１を通じて無彩色の階調光が得られる無彩色領域で専ら複屈折量を制御される。
【００２８】
液晶層６６の複屈折量は、透明電極６４と、反射電極６８Ｍ、６８Ｇとの間に印加された電圧に応じて、図３に示すように変化する。補色表示セル１１および原色表示セル１２は、０Ｖ〜３Ｖの電圧範囲に定めた２５６段階の階調電圧によって、偏光板６１を通じた液晶層６６の透過率をほぼ連続的に変化させる。このとき、図４に示すように、原色表示セル１２は、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇが緑色の光だけを選択透過するので、黒〜緑の単色連続階調を表示する。また、補色表示セル１１は、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍがマゼンタ色の光だけを選択透過するので、黒〜マゼンタ色の単色連続階調を表示する。従って、補色表示セル１１によるマゼンタ色光と、原色表示セル１２による緑色光との加法混色によって、画素１０が黒〜白の連続階調（グレースケール）を表示する。
【００２９】
一方、補色表示セル１１は、図３に示すように、３．８Ｖの定電圧が反射電極６８Ｍに印加されると、偏光板６１を通じて赤色光を選択出力する。また、５Ｖの定電圧が反射電極６８Ｍに印加されると、偏光板６１を通じて青色光を選択出力する。従って、画素１０は、図４に示すように、原色表示セル１２による緑色の階調出力光、補色表示セル１１による赤色または青色の単色出力光、および緑色の階調出力光と赤色または青色の単色出力光とを加法混色した各種の中間色を表示可能である。
【００３０】
＜画素の駆動回路＞
図５は液晶装置１００の組み立て構造の説明図、図６は切替回路の説明図、図７は表示セルの駆動信号のタイムチャートである。
【００３１】
図５に示すように、液晶装置１００は、第２ガラス基板６９の上に表示領域３１を配置し、表示領域３１の外側にソース線側駆動回路３２とゲート線側駆動回路３３とを配置している。表示領域３１には多数の画素１０が格子状に配列され、画素１０は、原色表示セル１２と補色表示セル１１とを有する。第２ガラス基板６９の上には、表示セル１１、１２のピッチでソース線３２とゲート線３５とが井桁状に配列しており、ソース線３２とゲート線３５との各交点に原色表示セル１２および補色表示セル１１が配置されている。
【００３２】
ソース線側駆動回路３２は、同一構成の複数個のドライバＩＣにまとめられて第２ガラス基板６９上の多数のソース線３４に接続されている。ドライバＩＣとしてのソース線側駆動回路３２には、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１に駆動電圧信号を印加する回路と変調回路とが設置されている。変調回路（ＤＡコンバータ４１：図６）は、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇを備えた原色表示セル１２につながる０Ｖから３Ｖまでをアナログ変調できる。
【００３３】
補色表示セル１１（原色表示セル１２）には、上述の薄膜トランジスタ素子７１Ｍ（７１Ｇ）が設置され、薄膜トランジスタ素子７１Ｍ（７１Ｇ）のゲートならびにソースは、ゲート線３５ならびにソース線３４に接続される。ゲート線３５とソース線３４とは、それぞれソース線側駆動回路３２とゲート線側駆動回路３３とに接続される。
【００３４】
なお、ソース線側駆動回路３２とゲート線側駆動回路３３とは、ドライバＩＣとして後から第２ガラス基板６９に組み立ててもよいが、表示領域３１を配置した第２ガラス基板６９の上に予め作り置きしてもよい。また、ドライバＩＣ基板として第２ガラス基板６９の外側に外付けしてもよい。
【００３５】
画像１０を表示する際には、ゲート側駆動回路３３によりゲート線３５が順次走査され、走査に応じたゲート線３５上の多数の薄膜トランジスタ素子７１Ｍ（７１Ｇ）がオン状態となる。このとき、ゲート線３５の走査にソース線側駆動回路３２が同期して、多数のソース線３４に、それぞれ表示データに応じた駆動電圧信号が入力されることにより、補色表示セル１１（原色表示セル１２）に駆動電圧信号が入力される。
【００３６】
図６に示すように、ドライバＩＣにまとめられたソース線側駆動回路３２には、赤色電圧Ｖｒ（３．８Ｖ）を出力する定電圧電源としてのデジタル変調回路４２と、青色電圧Ｖｂ（５Ｖ）を出力する定電圧電源としてのデジタル変調回路４３とが接続されている。
【００３７】
ソース線側駆動回路３２は、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１に対して、０Ｖから３Ｖまでのアナログ変調できる変調回路（ＤＡコンバータ４１）を内蔵している。また、ソース線側駆動回路３２は、各ソース線ごとに、ＤＡコンバータ４１の出力すなわちマゼンタ階調表示用の階調電圧と、赤色電圧Ｖｒと、青色表示電圧Ｖｂとをソース線３４に切り替え接続する切替回路４４を内蔵している。
【００３８】
ＤＡコンバータ４１とデジタル変調回路４２、４３とは、表示色に応じて切替回路４４により選択されて、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１につながるソース線３４に接続される。切替回路４４は、例えば、マゼンタ色の階調を表す８ビットに赤、青の２ビットを加えた１０ビットの駆動データをソース線側駆動回路３２に供給し、ソース線側駆動回路３２内でこの２ビットを識別して切り替える。
【００３９】
補色表示セル１１に黒〜マゼンタ色の単色連続階調を表示する際には、ＤＡコンバータ４１に必要な階調レベルに応じたマゼンタデータが入力されて、ＤＡコンバータ４１から出力されるアナログ信号が切替回路４４によって選択されてソース線３４に出力される。ＤＡコンバータ４１は、原色表示セル１２へ送るアナログ信号を処理するのに用いるものと同一のγ特性及びに階調レベルの刻みを持たせてある。
【００４０】
一方、補色表示セル１１を赤色表示する場合は、デジタル変調回路４２から出力される赤色電圧Ｖｒを切替回路４４により選択してソース線３４に送る。また、補色表示セル１１を青色表示する場合は、デジタル変調回路４３から出力される青色電圧Ｖｂを切替回路４４により選択してソース線３４に送る。
【００４１】
なお、デジタル変調回路４２、４３は、ドライバＩＣにまとめたソース線側駆動回路３２中に設置してもよい。また、切替回路４４は、ドライバＩＣにまとめたソース線側駆動回路３２中に設置する代わりに、スイッチアレイとして画素１０とドライバＩＣとの間に配置してもよい。図６に示されるソース線側駆動回路３２のうちＤＡコンバータ４１をドライバＩＣ中に設置し、切替回路４４をドライバＩＣの外側、例えば第２ガラス基板６９の上に設置してもよい。
【００４２】
ドライバＩＣは、ソース線３４ごとに切替回路４４、ＤＡコンバータ４１をそれぞれ独立して設けてもよいが、ソース線３４ごとに電圧保持回路を設けて、複数のソース線３４で１組の切替回路４４、ＤＡコンバータ４１を共有してもよい。
【００４３】
画素１０の原色表示セル１２および補色表示セル１１に印加される電圧と表示色の関係は、図３、図４を参照して説明したとおりである。図４中、原色表示セル１２の黒表示電圧及び緑表示電圧は、それぞれ補色表示セル１１の黒表示電圧及びマゼンタ表示電圧と一致させてある。
【００４４】
このように、図５、図６に示す回路構成を採用することによって、ソース線３４には、画素１０の表示データに応じて、切替回路４４が選択する補色表示セル１１の駆動電圧信号がソース線３４を通じて送られる。すなわち、図７に示すように、補色表示セル１１の青色表示期間、赤色表示期間、階調表示期間に対応して、青色電圧Ｖｂ選択期間、赤色電圧Ｖｒ選択期間、マゼンタ期間となる。
【００４５】
そして、画素１０として黒から白に至る連続階調表示を行う際には、原色表示セル１２と補色表示セル１１とに対して、同一の階調電圧が駆動電圧信号として入力される。この場合、上述したように、マゼンタ表示の際に階調電圧を出力するＤＡコンバータ４１は、緑表示に用いるＤＡコンバータと同じγ特性と階調レベルの刻みを持っているので、画素１０のグレースケール表示の純度と自然さとが改善する。
【００４６】
なお、本実施形態における補色表示セル１１は、図３に示すように、駆動電圧信号が０Ｖで黒となり、３．０Ｖまでの電圧上昇に従って明度の高いマゼンタを表示する。そして、３．８Ｖの赤色電圧Ｖｒを印加することで赤、５．０Ｖの青色電圧Ｖｂを印加することで青を表示する。しかし、本発明の効果は、表示セル電圧特性、例えば、赤・青・マゼンタの表示電圧の順序自体にとらわれるものではない。この他に、最も低い定電圧を印加した場合に青表示状態となるような液晶層やその駆動モードを用いた表示セルを用いて画素１０を構成してもよい。無彩色領域の電圧範囲、赤色、青色の出力電圧は、液晶層６６の配行モード、厚み等によっても変化するので、図３に示される電圧値は本実施形態に関する参考例に過ぎない。
【００４７】
＜使用材料、製造方法＞
次に本実施形態の液晶装置１００の製造方法について説明する。図２に示すように、液晶層６６の構造として、配向層６５、６７に垂直配向処理を施した第１ガラス基板６３と第２ガラス基板６９とを重ね合わせパネル化し、液晶材料として誘電率異方性Δεが負である液晶材料（メルク社製、型名ＭＬＣ−６６０８）を用いた。
【００４８】
また、本実施形態では、配向層６５、６７の垂直配向処理としてポリイミドによる有機膜を用いたが、ＳｉＯｘ等の無機層による垂直配向処理を施してもよい。
【００４９】
第２ガラス基板６９として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）７１Ｍ、７１Ｇが配置されたアクティブマトリクス基板を用い、もう一方の第２ガラス基板には、カラーフィルタ層７０Ｍ、７０Ｇが配置されたカラーフィルタ基板を用いる。このときの画素形状やカラーフィルタ構成は、実施形態に応じて変化させることができる。
【００５０】
液晶層６６のセル厚は５ミクロンとした。液晶層６６に対して±３Ｖ電圧を印加した時のリタデーション量は約３００ｎｍとなって、画素１０は透明画素となる。このような液晶装置１００について、液晶層６６の印加電圧を変化させることによって画素１０の表示を変化させる。このとき、緑のカラーフィルタ層７０Ｇを有する原色表示セル１２に関しては、３Ｖ以下の領域では印加電圧値に応じた透過率変化を示して、緑色の連続階調特性が得られる。一方、緑のカラーフィルタ層７０Ｇを有さない補色表示セル１１に関しては、５Ｖ印加時には青色、３．８Ｖ印加時には赤色表示となる。従って、本実施形態の液晶装置１００が三原色表示であることがわかる。
【００５１】
液晶装置１００の画素１０は、上述のドライバＩＣを用いる。画素１０は、黒から緑色にいたる連続階調を表示する際には、緑色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた原色表示セル１２につながるＤＡコンバータによって、０Ｖから３Ｖのアナログ変調処理を行う。これにより、そのような表示が可能となる。また、黒からマゼンタにいたる連続階調を表示する際には、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１のＤＡコンバータ４１を切替回路４４が選択することで、０Ｖから３Ｖの間での連続階調表示が可能となる。
【００５２】
また、赤色表示を行う際には、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１につながる３．８Ｖのデジタル変調回路４２を切替回路４４が選択することで、そのような表示が可能となる。そして、青色表示を行う際には、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１につながる５Ｖのデジタル変調回路４３を切替回路４４が選択することで、そのような表示が可能となる。
【００５３】
なお、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇを備えた原色表示セル１２につながるＤＡコンバータと、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１につながるＤＡコンバータ４１とは同一の特性をもつものとした。画素１０の黒から白にいたる連続階調表示は、原色表示セル１２と補色表示セル１１とからそれぞれ射出した光が混色されることで可能となる。
【００５４】
緑色のカラーフィルタ層７０Ｇを備えた原色表示セル１２と、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１とは同一の特性をもつＤＡコンバータを用いて駆動電圧信号が供給される。これにより、原色表示セル１２と補色表示セル１１とでγ特性はほぼ一致させることが可能である。また、ＤＡコンバータにおける階調の刻み幅に対応した電圧の刻み幅もほぼ一致させることが可能である。従って、これらの効果により、中間調表示時においても良好な表示が可能となる。
【００５５】
以上、本発明によれば、良好な黒から白にいたる連続階調表示能を有する液晶装置１００が提供される。
【００５６】
＜ハイブリッドモード液晶装置＞
従来、ネマティック液晶表示装置において、一つ一つの画素にトランジスタ（例えば薄膜トランジスタ／ＴＦＴ）のような能動素子を配置した、アクティブマトリクスといわれる液晶装置の開発が行われている。現在、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に用いられるネマティック液晶のモードとして、ツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）モードが広く用いられている。
【００５７】
また、最近ではＶＡモードあるいは垂直配向モードと呼ばれるＴＮモードに比べて比較的視野角の広い液晶モードも用いられている。また、ＶＡモードを基本としてカラーフィルタによる呈色と複屈折の干渉による呈色を組み合わせたハイブリッドモードが、より光の利用効率のよいモードとして特許文献１に示されている。
【００５８】
特許文献１に示されるハイブリッドモードでは、液晶素子の画素が、図１に示すように、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇを備えた副画素（以後、原色表示セル１２）とマゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた副画素（以後、補色表示セル１１）とを備える。
【００５９】
図３に示すように、原色表示セル１２と補色表示セル１１とに種々の電圧を印加した際の表示色を図示する。これに示されるように、ハイブリッドモードにおいては、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えた補色表示セル１１は、電圧を印加するにつれ、黒からマゼンタへの連続階調を呈し、さらに２種類の一定電圧を印加することで、赤色と青色とを呈する。また、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇを備えた原色表示セル１２は、黒から緑への連続階調を呈する。黒表示から白表示への連続階調表示は、原色表示セル１２における黒から緑への連続階調表示と、補色表示セル１１における黒からマゼンタへの連続階調表示を混色することで可能となる。
【００６０】
また、緑色の連続階調表示は補色表示セル１１を黒色表示として、原色表示セル１２の連続階調表示をそのまま用い、赤色表示（青色表示）は、原色表示セル１２を黒色表示として、補色表示セル１１の赤色表示（青色表示）をそのまま用いる。これにより、赤・緑・青の三原色の混色によるカラー表示が可能となる。
【００６１】
なお、ハイブリッドモードにおいては、特許文献１に示されるように、黒から白にいたる連続階調表示、及び黒から緑への連続階調表示、黒からマゼンタへ至る連続階調表示は可能であるが、赤と青に関しては離散的な階調表示のみとなる。しかし、実用上は、赤と青に関してディザリング処理を行うことで、ＲＧＢ表示セルを用いた連続階調表示と比べて遜色のない表示品位を得られる。
【００６２】
ハイブリッドモードにおいては、カラーフィルタ層を設置しない表示セルあるいはマゼンタカラーフィルタ層を設置した表示セルの駆動として、黒から白に至る連続階調表示あるいはマゼンタ色の連続階調表示のための連続的なレベルでの駆動を行う。そして、赤色もしくは青色表示のために離散的な電圧レベルで駆動を行う。
【００６３】
このとき、原色表示セル１２での黒から緑の連続階調表示電圧範囲と補色表示セル１１での黒からマゼンタへの連続階調表示電圧範囲の階調の刻み幅は一致させることが好ましい。また、各副画素のγ特性もまた一致させることが好ましい。
【００６４】
しかし、本願発明者は、従来のＴＮモードのアクティブマトリクス型液晶表示装置と同様に、単一のＤＡコンバータを備えたドライバＩＣによる表示を行うとすると、上述連続階調の刻み幅とγ特性をそれぞれ一致させることが困難になり得るとの知見を得た。
【００６５】
たとえば、緑表示時の電圧変調範囲が０〜５Ｖであり、青表示時のマゼンタ画素の電圧が８Ｖであったとする。このとき、原色表示セル１２と補色表示セル１１とで同一のＤＡコンバータを用いるとすると、０〜８Ｖの電圧範囲で変調が可能なＤＡコンバータを用いる必要がある。このとき、マゼンタ連続諧調表示を行った際、緑色のアナログ変調表示とマゼンタ色のアナログ変調表示とを同時に行ってグレースケール表示を行うと、原色表示セル１２と補色表示セル１１とで電圧の刻み幅が異なることがあり得る。
【００６６】
これは、原色表示セル１２と補色表示セル１１とでの電圧変調範囲が異なる構成にした場合、原色表示セル１２の電圧変調範囲が補色表示セル１１の連続階調表示における電圧変調範囲と異なる場合があり得るからである。この結果として、黒から白への連続階調表示に有彩色が現れたり、階調変化が滑らかなものになり得ない場合があり得る。
【００６７】
＜発明との対応＞
本実施形態の液晶装置１００は、印加された電圧に応じて光学的性質を変化させる液晶層６６を備え、無彩色の階調光が得られる無彩色領域に加えて、出力光の色相が変化する有彩色領域でも液晶層６６の光学的性質を変化させる。そして、無彩色領域に相当する電圧範囲で階調電圧を出力するＤＡコンバータ４１と、必要な色相に対応させて前記電圧範囲の外側に設定された定電圧を出力するデジタル変調回路４２、４３とを備える。さらに、前記定電圧と前記階調電圧とを切り替えて液晶層６６に印加する切替回路４４を備える。
【００６８】
従って、ＤＡコンバータ４１が出力可能な階調電圧を専ら無彩色領域に割り当てて、有彩色領域で用いる無彩色領域よりも高いとびとびの電圧は、デジタル変調回路４２、４３で発生させた定電圧に割り当てる。これにより、ＤＡコンバータ４１が有彩色領域のとびとびの電圧を発生する必要が無い。従って、ＤＡコンバータ４１が発生する階調電圧の数を無彩色領域で十分に活用させることにより、階調数が多くて陰影が滑らかで立体感に溢れた画像表示を実現できる。
【００６９】
液晶装置１００は、以下の原色表示セル１２と補色表示セル１１とを隣接配置した画素１０を用いて画像表示を行う。原色表示セル１２は、緑色のカラーフィルタ層７０Ｇを備えて液晶層６６の光学的性質が無彩色領域で制御される。補色表示セル１１は、マゼンタ色のカラーフィルタ層７０Ｍを備えて液晶層６６の光学的性質が無彩色領域および有彩色領域で制御される。
【００７０】
従って、上記のグレースケール表示に加えて、原色表示セル１２による緑色の連続階調と、補色表示セル１１によるマゼンタ色表示、赤色表示、青色表示とによる画素１０の多彩なカラー表示が可能である。
【００７１】
液晶装置１００は、補色表示セル１１の液晶層６６に印加される階調電圧の数は、原色表示セル１２の液晶層６６に印加される階調電圧の数と等しい。従って、原色表示セル１２の１つの階調に補色表示セル１１の１つの階調を割り当てて、それぞれの階調数を１００％有効活用した有彩色の出ないグレースケール表示が可能である。
【００７２】
液晶装置１００は、定電圧と階調電圧とを補色表示セル１１に供給するソース線３４と、ソース線３４に接続されたソース線側駆動回路３２とを備え、ソース線側駆動回路３２に切替回路４４を設けている。
【００７３】
しかし、ソース線側駆動回路３２にＤＡコンバータ４１とデジタル変調回路４２、４３との少なくとも一方を設けてもよい。
【００７４】
また、補色表示セル１１に階調電圧を供給するソース線側駆動回路３２を備え、表示セルとソース線側駆動回路３２との間に切替回路４４を配置してもよい。
【００７５】
本実施形態の液晶装置１００は、印加された電圧に応じて光学的性質を変化させる液晶層６６を備え、特定電圧範囲で階調電圧を発生するＤＡコンバータ４１と、前記電圧範囲よりも高い一定電圧を発生するデジタル変調回路４２、４３とを備える。また、前記階調電圧と前記一定電圧とを切り替えて液晶層６６に印加する切替回路４４を備える。
【００７６】
液晶装置１００は、液晶層６６の透過光から特定範囲の偏光成分を選択する偏光板６１を備え、液晶層６６の光学的性質は、液晶層６６の複屈折量である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本実施形態の液晶装置の１つの画素における表示セルの配置の説明図である。
【図２】１つの画素の断面構成の説明図である。
【図３】液晶層の印加電圧と複屈折量の関係の線図である。
【図４】原色表示セルと補色表示セルとにおける表示の説明図である。
【図５】液晶装置の組み立て構造の説明図である。
【図６】切替回路の説明図である。
【図７】表示セルの駆動信号のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１０  画素
１１  補色表示セル
１２  原色表示セル
３２  ドライバ素子（ソース線側駆動回路）
３４  駆動電圧信号線（ソース線）
４１  階調電圧手段（ＤＡコンバータ）
４２、４３  定電圧手段（デジタル変調回路）
４４  切替手段（切替回路）
６１  偏光選択手段（偏光板）
６６  変調媒体（液晶層）
７０Ｇ  原色着色層（緑色のカラーフィルタ層）
７０Ｍ  補色着色層（マゼンタ色のカラーフィルタ層）
１００  表示装置（液晶装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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