(57)【要約】      （修正有）【課題】温度などの環境が変わった場合でも、最適な視認性が得られる液晶表示装置を提供する。【解決手段】実験的に決定された調整不可能な表示特性を有し、表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の視認性は、予め決められた視認特性を得るように、前記実験的に決定された調整不可能な表示特性に基づいて前記表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイへの駆動電圧を調整することによって改善される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実験的に決定された調整不可能な表示特性を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の視認性を改善する方法であって、前記ＬＣＤは表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイを有し、前記方法は、
予め決められた視認特性を得るように、前記実験的に決定された調整不可能な表示特性に基づいて前記表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイへの駆動電圧を調整するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
特性遅延を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の視認性を改善する方法であって、前記ＬＣＤは表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイを有し、前記方法は、
前記表示ピクセルの低グレーレベル又は完全オフ状態における光の漏れを最小化するように、前記特性遅延に基づいて前記表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイへの駆動電圧を調整するステップ
を含む、方法。
【請求項３】
特性遅延を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の視認性を改善する方法であって、前記ＬＣＤは表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイを有し、前記方法は、
前記ＬＣＤの少なくとも一部を少なくとも表す温度を検知するステップと、
前記表示ピクセルの低グレーレベル又は完全オフ状態における光の漏れを最小化するように、前記特性遅延と前記検知された温度に基づいて前記表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイへの駆動電圧を調整するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
[0001]  この出願は、２０１５年１０月１２日に出願された米国仮特許出願番号６２／２４０，０１１の利益を主張し、それは参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
[0002]  本発明は、概して液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関し、より具体的にはＬＣＤの視認性を改善するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  市場には、特定の用途及び規定の光学性能向けに設計された幅対高さの指定のアスペクト比を有する多くの異なるディスプレイが存在する。時には、同じ光学性能を維持しながら、エンドユーザの視覚円錐体（viewing cone）を変化させ得るアスペクト比又は設置法（installation）を変更することが望ましいかもしれない。しかしながら、ある場合には、もしＬＣＤが特定のアスペクト比及び設置法向けに設計された広視野補償フィルムを含んでいると、問題が生じることがある。
【０００４】
[0004]  上述された問題の具体的な実例は、ねじれネマティック（ＴＮ）ＬＣＤ用の広視野補償フィルムが変更された場合に発生し得る。この変更は、フィルム遅延及び傾斜角など、あるパラメータの変化を伴い、それによってエンドユーザの好みに対する視覚円錐体の内部における視覚的性能に影響を与えることがある。具体的に、垂直視認（vertical viewing）よりも水平視認（horizontal viewing）の方が好ましいことがあり、逆もまた同様である。もしディスプレイが水平視認用に最適化されているなら、低グレースケール及びオフ状態での光の漏れに起因する垂直視認方向における光学性能の劣化が発生することがあり、逆もまた同様である。
【０００５】
[0005]  当然のことながら、現在のディスプレイ市場の多くは、改善された水平視認を備えたよりワイドなスクリーンへと向かっている。結果として、垂直視認の状況については、色ずれ、低グレースケールにおける反転、及びより低いオフ軸コントラストは珍しいことではない。これは、ある用途、例えば設計上の視点がディスプレイよりも上にある航空用途においては問題となり得る。暗部又はオフ状態の色ずれは、低グレースケールにおける反転及び色ずれのみならず、ある角度において青っぽい、あるいは時には赤っぽい背景を生じさせることがあり、それは多くの航空ディスプレイのユーザによって望まれる映像の使用及び広く用いられている合成視覚機能にとって弊害となり得る。
【０００６】
[0006]  したがって、１又は複数の主要なＬＣＤパラメータを考慮することによって垂直方向の最適化又は水平方向の最適化をするよう性能パラメータを調整するための、信頼性がありながらも便利な方法に対する必要性がある。いくつかの用途は、異なる設置法の種類及びリアルタイムのディスプレイの向きの変化に対して、より動的な視覚円錐体を必要とし、あるいは少なくとも、より動的な視覚円錐体から利益を受けるだろう。当該方法は、これらの独特な状況向けに開発されることも可能である。提案される解決策は、受容可能な航空ディスプレイに必要とされる数多くの性能パラメータを考慮するが、他のディスプレイの実装にも同様に適用可能である。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]  この概要は、詳細な説明において更に説明される概念からの選抜を簡略な形で説明するために提供される。この概要は、請求された主題の主要な又は本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、また、請求された主題の有効範囲を決定する際の助けとして用いられることを意図したものでもない。
【０００８】
[0008]  一実施態様において、実験的に決定された調整不可能な表示特性を有し、表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の視認性を改善する方法は、予め決められた視認特性を得るように、前記実験的に決定された調整不可能な表示特性に基づいて前記表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイへの駆動電圧を調整するステップを含む。
【０００９】
[0009]  別の実施態様において、特性遅延を有し、表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の視認性を改善する方法は、前記表示ピクセルの低グレーレベル又は完全オフ状態における光の漏れを最小化するように、前記特性遅延に基づいて前記表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイへの駆動電圧を調整するステップを含む。
【００１０】
[0010]  更に別の実施態様において、特性遅延を有し、表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の視認性を改善する方法は、前記ＬＣＤの少なくとも一部を少なくとも表す温度を検知するステップと、前記表示ピクセルの低グレーレベル又は完全オフ状態における光の漏れを最小化するように、前記特性遅延と前記検知された温度に基づいて前記表示ピクセルのアクティブマトリックスアレイへの駆動電圧を調整するステップと、を含む。
【００１１】
[0011]  更にまた、本方法の他の望ましい特徴及び特性は、付属する図面及び先行する背景と共に考慮されると、以下の詳細な説明及び添付されたクレームから明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
[0012]  本発明は、これ以降、以下の図と一緒に説明されるだろう。図では、同様の符号は同様の要素を表す。
【００１３】
【図１】図１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスの一例の機能ブロック図を示す。
【図２】図２は、あるＬＣＤの視認性を改善するための方法を模式的に示す。
【図３】図３は、望ましくない光の漏れを有したＬＣＤの光学的オフ駆動電圧を低減させることが、どのようにしてそのガンマ曲線を望ましい特性を呈するＬＣＤのガンマ曲線へ推移させるかを図表で示す。
【図４】図４及び５は、それぞれ駆動電圧補正の前と後におけるＬＣＤのコントラスト性能を図表で示す。
【図５】図４及び５は、それぞれ駆動電圧補正の前と後におけるＬＣＤのコントラスト性能を図表で示す。
【図６】図６及び７は、それぞれ第１のセルギャップと第２のセルギャップを有するＬＣＤの構成における応答時間への影響を図表で示す。
【図７】図６及び７は、それぞれ第１のセルギャップと第２のセルギャップを有するＬＣＤの構成における応答時間への影響を図表で示す。
【図８】図８は、予め決められた視認特性の選択における検知手段の使用を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0019]  以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、本発明又は本発明の適用及び使用を限定するようには意図されていない。本明細書において用いられる場合、「例示」という語は、「例、実例、又は例証として役立つ」ことを意味する。したがって、本明細書において「例示」として説明される如何なる実施態様も、必ずしも他の実施態様に対して好ましい又は有利であると解されてはならない。本明細書において説明される実施態様の全ては、当業者が本発明を作る又は使用することを可能にし、またクレームによって定義される本発明の範囲を限定しないように提供された例示的な実施態様である。更にまた、先行する技術分野、背景、発明の概要、又は以下の詳細な説明において提示される如何なる明示又は暗示の理論によっても拘束される意図は何ら存在しない。
【００１５】
[0020]  図１を参照すると、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１００の一実施態様の簡略化された側断面図が描かれており、バックライト１０２、ＬＣＤパネル１０４、複数のディスプレイ要素（即ちピクセル）１０５、及びディスプレイ駆動回路１０６を含む。バックライト１０２は、様々な手法で構成され実装されることができ、光１０８を発生させる。光１０８はディスプレイ要素１０５を通過し、ユーザ１１０による視認のためＬＣＤパネル１０４上に生成された画像を照明する。
【００１６】
[0021]  ディスプレイ要素１０５は、ＬＣＤパネル１０４の基板１１４上に形成され、次いで第２基板１１６に合体される。液晶層１１２は、第１及び第２ディスプレイ層１１４、１１６の間に配置され、数多くの種類の液晶構成のうちの任意の１つであってよい。特定の一実施態様において、液晶層１１２は、ねじれネマティック（ＴＮ）液晶を含む。ＬＣＤパネル１０４の外部層は、第１及び第２偏光子１１８及び１２２からなる。一般的に知られているように、ＬＣＤパネル１０４とバックライト１０２は、典型的にはＬＣＤ１００内のサブアセンブリである。
【００１７】
[0022]  第１及び第２ディスプレイ層１１４、１１６は、第１及び第２偏光子１１８、１２２の間に配置され、例えばガラス又は樹脂の透明層などの透明層から形成される。第１及び第２ディスプレイ層１１４、１１６は、いくつかの実施態様において、その上に形成されたカラーフィルタ素子（例えば赤、緑、及び青）及び／又は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とそれに関連した電極（例えばディスプレイピクセル電極）を有してもよい。第１及び第２偏光子１１８、１２２の一方又は両方は、入射光を偏光させることに加えて、広視野補償フィルムなどの補償フィルムを含むこともできるということが留意される。
【００１８】
[0023]  駆動回路１０６は、ディスプレイ要素１０５に結合され、第１及び第２ディスプレイ層１１４、１１６へ駆動電圧を供給しそれによってＬＣＤ１００上に画像を表示するように構成される。例えば、典型的なＴＮ  ＬＣＤにおいて、第１及び第２ディスプレイ層１１４、１１６に低駆動電圧が印加される、又は駆動電圧が全く印加されない場合、液晶は自ら、らせん構造又はねじれ構造に配列する。このことは光１０８が液晶層１１２を通過するにつれて偏光された光１０８の回転を誘発し、デバイスは灰色又は白色に見える。もし駆動電圧が十分に大きければ、液晶は「ねじれず」、偏光された光１０８は液晶層１１２を通過するにつれて回転しない。結果として、光は第２偏光子１２２によって吸収され、ピクセルは黒色に見えることになる。液晶層１１２を通して印加される電圧をピクセル毎に制御することによって、光はそれぞれ異なる量で通過することができ、それにより異なるレベルの灰色を作り出すことが可能である。
【００１９】
[0024]  駆動回路１０６は、いくつかの実施態様において、メモリ１２４と動作可能に通信できるのであってよい。メモリ１２４は、もし含まれるならば、その内部に格納された複数の予め決められた駆動電圧を有することができる。これらの予め決められた駆動電圧の目的と使用方法は、以下で更に説明される。
【００２０】
[0025]  上記の背景を念頭に置き、次に図２に目を向けると、図１において示されたようなＬＣＤは、遅延又は特性遅延として知られているものを呈することが理解される。本明細書において用いられる場合、特性遅延という用語は、セルギャップ（ｄ）と複屈折（Δｎ）の積を表すパラメータ又は計量を意味する。ここで、セルギャップは複屈折性のある液晶層１１２の厚さである。ＬＣＤパネル１０４が製造されると、そのパネルの特性遅延は実験的に計測されるか又は他の方法で決定されることが可能であり、容易には調整可能でない。背景の節で述べられたように、広視野補償フィルムを含んだ（様々な種類のＬＣＤ技術の）ＬＣＤ１００は、補償フィルムが最適化されている公称設計値と異なるセルギャップ、遅延値、ディスプレイアスペクト比即ち視覚円錐体を用いて実装された場合、望ましくない光の漏れなど、望ましくない光学特性を呈することがある。本明細書において用いられる場合、視覚円錐体は、ユーザ１１０がディスプレイ面の任意の部分を見ることができる視野角の範囲を意味する。
【００２１】
[0026]  ＬＣＤ１００についての様々な駆動電圧対遅延（又は特性遅延）２０２の影響を特定する（例えば測定する又は計算する）ことによって、光の漏れは低減又は除去されることが可能である。具体的には、ＬＣＤ１００の電圧対遅延（又は特性遅延）の特性に基づいて、ＲＧＢサブピクセルへの光学的オフ電圧２０４は、光の漏れ又は流出を制限しそれによってＬＣＤ１００に望ましい特性２０６を与えるように、最適化されることが可能である。より具体的には、このことは、暗状態を駆動する、及びおそらくは同様に他の低グレーレベル状態を駆動するのに必要とされるアナログ電圧を修正することによって、なされることが可能である。これの一例が図３に描かれており、しばしば応答曲線又はガンマ曲線と呼ばれる曲線３０４は、グレースケール設定がゼロに近づいた時に非漸近的な振る舞いを呈する。この例では、特定のノーマリーホワイト（ＮＷ）ＬＣＤモードの応答を示しており、グレースケール設定を小さくすることは、ＬＣＤ１００に印加される駆動電圧を増加させることに対応する。ガンマ曲線３０４の非漸近的部分（曲線３０４における極小の右側部分）を回避するためにＬＣＤ１００の光学的オフ駆動電圧を制限し又は減少させることは、光の漏れを大幅に排除し、そのガンマ曲線３０４を、ｙ軸上に示された最小輝度における光学的オフ駆動設定により、望ましい特性（例えば光の漏れがほとんど又は全くない）を呈するＬＣＤのガンマ曲線３０２へと効果的に推移させる。
【００２２】
[0027]  駆動電圧をドライバの仕様によって規定されるフルアナログレンジ以下に減少させることは、ＲＧＢサブピクセルのうちの１つ、２つ、又は３つ全てに対して実装されることが可能である、ということが理解されるだろう。本方法は、当該用途における設計上の目の（即ち公称の）位置と、最大の色ずれを示す視覚円錐体内の角度、典型的には垂直方向の高位角度との間における、オフ状態又は低グレーレベルの色分解を最小化するのに用いられることが可能である。性能を最適化するための別の実例は、低ＲＧＢグレーレベルにおける輝度反転のポイントを見つけることである。ディスプレイ性能を視認エンベロープ（viewing envelope）条件に合うように適合させるにはトレードオフが生じ得る、ということが更に理解されるだろう。最適化された駆動電圧が一旦見つかると、それは好ましくは、メモリ１２４に格納され、オフ状態又は低グレーレベルの色合いになるようＲＧＢ駆動電圧を指示する制御回路１０６において用いられることができる。
【００２３】
[0028]  上記に加えて、特定の液晶材料の場合には、実効的な遅延特性が一般的に温度と共に整合的に変化する、ということが当業者に広く知られている。したがって、図２が更に示すように、本方法は、温度範囲にわたる広視野補償の有効性に起因する変化に対処するのにも用いられることができる。特に、光の漏れを緩和する最適化駆動電圧もまた、温度と共に推移することが示されている。そのうえ、ディスプレイの向き（例えば垂直方向から水平方向）に応じて、ＬＣＤは、最適化駆動電圧を使用してその向きに対して最適化されることが可能である。その後、もしディスプレイの向きが変化したら、この変化が例えば加速度計又は他の数多くの機械的若しくは電気的なセンシングデバイスのいずれか１つによって検出されることが可能であり、駆動電圧がリアルタイムで更新されることが可能である。
【００２４】
[0029]  上でいくらか示唆されたように、ＬＣＤパネル１０４の最適なＲＧＢ駆動電圧は、セルギャップ（ｄ）の関数である。したがって、本明細書において説明される方法は、必要又は望まれるなら、１又は複数の所与の広視野補償フィルムを備えた様々なセルギャップのモジュールに関して収集された実験的データに基づいてルックアップテーブルを導き出すことによって、拡張されることが可能である。ルックアップテーブルを導出すると、次に、ＬＣＤパネル１０４のセルギャップ（ｄ）に関係する最適化された駆動電圧がメモリ１２４にプログラムされることが可能である。この能力によって、更なる較正の必要は全くない。システムインテグレータ又はエンドユーザが必要とするのは、セルギャップ又はそれに関連する遅延パラメータ若しくは特性だけである。図２の方法の一実施態様において、２０４における駆動電圧は、ＬＣＤパネル１０４の特性遅延に基づいて当該パネル向けに予め選択され、メモリ１２４にプログラムされる。別の実施態様では、より広範な駆動電圧の組がメモリ１２４にプログラムされ、ＬＣＤパネル１０４の特性遅延が、当該パネルに印加されるべき駆動電圧を選択するためのインデックスとして使用される。
【００２５】
[0030]  前の段落から、もしオフ状態に対する最適化ＲＧＢ電圧間の関係が特定されると、次いでセルギャップが、完成したＬＣＤパネル又はディスプレイシステムの直接的な光度測定から実験的に決定されることが可能である、ということが理解されるであろう。
【００２６】
[0031]  遅延、及び特に複屈折Δｎの温度依存性は、メモリ１２４にプログラムされた駆動電圧を確立する又はインデックス付けするために特性遅延を用いるのに先立って、特性遅延に直接組み込まれることが可能である。あるいはまた、メモリ１２４にプログラムされた駆動電圧の組が、ある範囲の温度をカバーする電圧を含むように拡張されることが可能である。いずれの場合においても、重要な特徴は、駆動電圧の組が、複数のＬＣＤモジュールの集合的分析に基づくルックアップテーブル又は数式から引き出される一方、ある特定のＬＣＤパネルに対する実際の駆動電圧が、その後、当該パネルの実験的に決定された特性遅延に基づいてそれらの先行する結果から選択される、ということである。
【００２７】
[0032]  図２のステップ２０６に示されるように、予め決められた望ましい視認特性又は性能を得ることが、この方法の目的である。本方法は、複数の視認特性の組をカバーするように拡張可能である。そのような１つの拡張は、図８に描かれているような、ＬＣＤパネル８０４の向きに基づく予め決められた視認特性の選択である。上で言及されたように、ＬＣＤパネル８０４の向きは、例えば１又は複数の加速度計など、数多くの種類のセンシングデバイス８３０のいずれか１つを用いて検出されることが可能であり、複数の向きに対する駆動電圧が、メモリ１２４（図８には描かれていない）にプログラムされることが可能である。向きの変化は、例えば見る人８１０にとっての望ましい視覚円錐体の変化を伴うことが可能である。印加されるべき駆動電圧が、駆動されるＬＣＤパネルの特性遅延に基づいて決定され、選択され、又は他の方法で調整される動作は、図２の方法と一致する。
【００２８】
[0033]  本方法を複数の視認特性の組に適用する更に別の実施態様も、図８に示されている。この実施態様では、１又は複数の追跡ユニット８３２が、例えば方向軸８３４に沿ったＬＣＤパネル８０４の位置に対する見る人８１０の位置を監視することによって、好ましい視覚円錐体の位置又は向きを検出する検知手段として機能する。視覚円錐体が識別されれば、特性遅延が、視覚円錐体内のコントラストなど、１又は複数の予め決められた視認特性を改善する駆動電圧を選択するのに用いられるであろう。ここでもまた、追跡された配置に対応する予め決められた視認特性に対する駆動電圧が、ＬＣＤパネル固有の広範な較正の必要なく、実験的に決定された特性遅延に基づいて選択される。
【００２９】
[0034]  本明細書において説明されるように、ＬＣＤパネル１０４の光学的オフ駆動電圧を最適化することは、ＬＣＤ１００の色性能を著しく改善することが可能である、ということが留意されるべきである。しかしながら、それに関連したあるトレードオフが存在する。特に、コントラスト性能（例えば黒状態がより明るくなるかもしれない）と応答時間に対して僅かな悪影響があるかもしれない。コントラストと応答時間のパラメータは両方とも、セルギャップを含む多くの変数の関数である。ある所与のセルギャップに対し、遅延との関係は上述されている。コントラスト性能への影響は図４及び５にグラフで描かれており、図４及び５は、それぞれ駆動電圧補正の前と後の、主要な視野角におけるコントラスト性能を示す。図４において、いくつかのオフ軸角度におけるコントラストは高く、図５に示されるように光学的オフ電圧が低減されると小さくなる。応答時間への影響は図６及び７に示されており、図６及び７は、それぞれ４３０ｎｍと３９０ｎｍのセル遅延を有する、所与のＬＣＤ複屈折に対する立ち上がり及び立ち下がりの応答時間を示す。４３０ｎｍの遅延のＬＣＤディスプレイにおけるセルギャップ（ｄ）の増加は、応答時間を増大させた。これらのトレードは、セルギャップ（ｄ）の設計と、この方法と共に対処され得る製造トレランスとにおいて考慮される。
【００３０】
[0035]  本方法は主としてＴＮ  ＬＣＤパネルの文脈において、及びある予め決められた視認特性に関して説明されてきたが、本方法は、幅広い様々なＬＣＤの構成、及びＬＣＤパネルの特性遅延と共に変わる幅広い様々な予め決められた視認特性に適用されることが可能である。
【００３１】
[0036]  この文書では、第１及び第２などのような関係語は、１つのエンティティ若しくはアクションを別のエンティティ若しくはアクションから、必ずしもそのようなエンティティ若しくはアクション間に如何なる事実上のそのような関係即ち順序も要求又は暗示することなく、区別するためだけに用いられることができる。「第１」、「第２」、「第３」等のような序数は、単に複数のうちの異なる１つを表し、クレームの文言によって特定的に定義されるのでない限り、如何なる順序又は順番も暗示しない。クレームのいずれかにおける文章の順番は、クレームの文言によって特定的に定義されるのでない限り、処理ステップがそのような順番に従う時間的又は論理的順序で実施されなければならない、ということを暗示しない。処理ステップは、その交換がクレームの文言と矛盾せず、論理的に無意味でない限り、本発明の範囲から逸脱することなく任意の順序で交換されることができる。
【００３２】
[0037]  更にまた、文脈に応じて、異なる要素間の関係を説明するのに用いられる「接続する」又は「に結合される」などの語は、これらの要素間に直接的な物理的接続がなされなければならないということを暗示しない。例えば、２つの要素は、１又は複数の付加的な要素を通じて、物理的に、電子的に、論理的に、又は任意の他の方法で、相互に接続されることができる。
【００３３】
[0038]  上記の詳細な説明において少なくとも１つの例示的な実施態様が提示されてきたが、膨大な数のバリエーションが存在するということが理解されるべきである。例示的な実施態様は単なる例であり、如何なる方法でも本発明の範囲、適用可能性、又は構成を限定するようには意図されていない、ということも理解されるべきである。それどころか、上記の詳細な説明は、本発明の例示的な実施態様を具現化するための便利な指針を当業者に提供するだろう。本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施態様において説明された要素の機能及び構成には、様々な変更がなされることができる、ということが理解されなければならない。
【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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【図８】
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【外国語明細書】
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