特許 5807059 高コントラスト液晶ディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5807059

(24)【登録日】2015年9月11日

(45)【発行日】2015年11月10日

(54)【発明の名称】高コントラスト液晶ディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/133 20060101AFI20151021BHJP

   G02F 1/1337 20060101ALI20151021BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20151021BHJP

   G09G 3/36 20060101ALI20151021BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20151021BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/133 575

   G02F1/1337 505

   G02F1/1335 510

   G09G3/36

   G09G3/20 641Q

   G09G3/20 631V

   G09G3/20 670Q

【請求項の数】16

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2013-511139(P2013-511139)

(86)(22)【出願日】2010年9月20日

(65)【公表番号】特表2013-534641(P2013-534641A)

(43)【公表日】2013年9月5日

(86)【国際出願番号】US2010049513

(87)【国際公開番号】WO2011152849

(87)【国際公開日】20111208

【審査請求日】2012年11月15日

(31)【優先権主張番号】12/794,623

(32)【優先日】2010年6月4日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503260918

【氏名又は名称】アップル インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100076428

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康徳

(74)【代理人】

【識別番号】100112508

【弁理士】

【氏名又は名称】高柳 司郎

(74)【代理人】

【識別番号】100115071

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康弘

(74)【代理人】

【識別番号】100116894

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 秀二

(74)【代理人】

【識別番号】100130409

【弁理士】

【氏名又は名称】下山 治

(74)【代理人】

【識別番号】100134175

【弁理士】

【氏名又は名称】永川 行光

(72)【発明者】

【氏名】ドリゴトフ， エンクアムガラン

(72)【発明者】

【氏名】ゲー， チービン

(72)【発明者】

【氏名】スー， ミン

(72)【発明者】

【氏名】チェン， チェン

(72)【発明者】

【氏名】パク， ヨン ペ

(72)【発明者】

【氏名】チョン， ジョン ズィー．

(72)【発明者】

【氏名】チェン， ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】ゲッテミー， ショーン ロバート

【審査官】 鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２９０１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２６１１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９３６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０３８４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７１１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９４３２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０２Ｆ １／１３３７

Ｇ０９Ｇ ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子デバイスであって、
互いに非対称の２つの液晶配向層の間に液晶材料が配設され、前記２つの液晶配向層の上、下にそれぞれ上部偏光層、下部偏光層を有する複数の画素を有し、グレイスケール電圧が上昇するにつれて前記複数の画素を透過する光の透過率が単調に増加する液晶ディスプレイを備え、
前記２つの液晶配向層のそれぞれの液晶分子配向軸は、前記上部偏光層と関連する第１の偏光軸と前記下部偏光層と関連する第２の偏光軸とのうち少なくとも１つの偏光軸が前記２つの液晶配向層のそれぞれの前記液晶分子配向軸のいずれかと平行又は垂直である場合に起きるグレイスケール反転を防止または低減するように、１８０°の倍数以外のずれ角度だけ互いにずれていることを特徴とする電子デバイス。

【請求項2】

前記液晶ディスプレイの画素に前記グレイスケールレベル０電圧が印加された場合に前記画素を透過する光の透過率がほぼ最小になるように、前記液晶ディスプレイは、前記グレイスケールレベル０電圧を使用して動作するように構成されることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。

【請求項3】

前記液晶ディスプレイの前記２つの液晶配向層のうち少なくとも一方の液晶配向層は平坦ではないことを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。

【請求項4】

前記液晶ディスプレイの前記２つの液晶配向層のうち第１の液晶配向層は平坦であり、前記液晶ディスプレイの前記２つの液晶配向層のうち第２の液晶配向層は平坦ではなく、前記液晶材料の液晶配向子の方位角は、前記２つの液晶配向層のうち前記第１の液晶配向層と関連する第１の液晶分子配向軸とは整列されるが、前記２つの液晶配向層のうち前記第２の液晶配向層と関連する第２の液晶分子配向軸とは整列されないことを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。

【請求項5】

前記第１の偏光軸と前記第２の偏光軸のうち少なくとも１つの偏光軸は、前記２つの液晶配向層のそれぞれの前記液晶分子配向軸のうち一方の軸と平行でも垂直でもないことを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。

【請求項6】

電子ディスプレイであって、
画素を備え、前記画素は、
第１の偏光軸に沿って光を偏光するように構成された下部偏光層と、
前記下部偏光層の上方に配設され、電界が印加されていない場合に第１の液晶分子配向軸に沿って液晶分子を配向するように構成された下部液晶配向層と、
前記下部液晶配向層の上方に配設され、前記液晶分子を含む液晶層と、
前記液晶層の上方に配設され、電界が印加されていない場合に前記第１の液晶分子配向軸と等しいか又は１８０°異なる第２の液晶分子配向軸に沿って液晶分子を配向するように構成された上部液晶配向層と、
前記上部液晶配向層の上方に配設され、第２の偏光軸に沿って光を偏光するように構成された上部偏光層とを備え、
前記第１の偏光軸と前記第２の偏光軸のうち少なくとも一方の偏光軸は、前記第１の偏光軸と前記第２の偏光軸とのうち少なくとも１つの偏光軸が前記第１の液晶配向層または前記第２の液晶分子配向軸のいずれかと平行又は垂直である場合に起きるグレイスケール反転を防止または低減するように、前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と平行でもなく、垂直でもないことを特徴とする電子ディスプレイ。

【請求項7】

前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と平行でもなく、垂直でもない前記第１の偏光軸と前記第２の偏光軸のうち少なくとも一方の偏光軸は、前記画素に電界が印加されていないとき、前記第１の偏光軸と前記第２の偏向軸の双方が前記第１の液晶分子配向軸と前記第２の液晶分子配向軸と平行又は垂直であった場合に前記画素に電界が印加されていないときに前記画素を透過すると考えられる光の量より少ない量の光が前記画素を透過するように、前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と平行又は垂直な状態から設定された角度だけずらされることを特徴とする請求項６記載の電子ディスプレイ。

【請求項8】

前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と平行でもなく垂直でもない前記第１の偏光軸と前記第２の偏光軸のうち少なくとも一方の偏光軸は、前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と平行又は垂直な状態から、５°より小さい角度だけずらされることを特徴とする請求項６記載の電子ディスプレイ。

【請求項9】

前記下部液晶配向層は、前記液晶層の中まで突出する突起を備え、前記液晶ディスプレイがＯモードで動作するように構成されている場合、前記第１の偏光軸は、前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と平行な状態から、前記突起とより平行になる方向に向かってずらされることを特徴とする請求項６記載の電子ディスプレイ。

【請求項10】

前記下部液晶配向層は、前記液晶層の中まで突出する突起を備え、前記液晶ディスプレイがＯモードで動作するように構成されている場合、前記第２の偏光軸は、前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と垂直な状態から、前記突起とより垂直になる方向に向かってずらされることを特徴とする請求項６記載の電子ディスプレイ。

【請求項11】

前記下部液晶配向層は、前記液晶層の中まで突出する突起を備え、前記液晶ディスプレイがＥモードで動作するように構成されている場合、前記第１の偏光軸は、前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と垂直な状態から、前記突起とより垂直になる方向に向かってずらされることを特徴とする請求項６記載の電子ディスプレイ。

【請求項12】

前記下部液晶配向層は、前記液晶層の中まで突出する突起を備え、前記液晶ディスプレイがＥモードで動作するように構成されている場合、前記第２の偏光軸は、前記第１の液晶分子配向軸又は前記第２の液晶分子配向軸と平行な状態から、前記突起とより平行になる方向に向かってずらされることを特徴とする請求項６記載の電子ディスプレイ。

【請求項13】

液晶ディスプレイであって、
画素を備え、前記画素は、
第１の液晶分子配向軸を有する第１の液晶配向層と、
第２の液晶分子配向軸を有し、前記第２の液晶分子配向軸が前記第１の液晶分子配向軸から１８０°の倍数以外のずれ角度だけずらされていない場合に起きるグレイスケール反転を防止または低減するように、前記第２の液晶分子配向軸が前記第１の液晶分子配向軸から１８０°の倍数以外のずれ角度だけずらされた第２の液晶配向層と、
前記第１の液晶配向層と前記第２の液晶配向層との間に配設された液晶層とを備え、
前記第１の液晶配向層及び前記第２の液晶配向層の少なくも一方は、少なくとも部分的に平坦ではないことを特徴とするディスプレイ。

【請求項14】

前記第１の液晶配向層及び前記第２の液晶配向層の少なくとも一方は、前記液晶層の中まで突出する複数の突起を含むことを特徴とする請求項１３記載のディスプレイ。

【請求項15】

前記複数の突起は、前記第１の液晶配向層及び前記第２の液晶配向層の少なくとも一方の下方の画素電極又は共通電極のフィンガによるものであることを特徴とする請求項１４記載のディスプレイ。

【請求項16】

前記第１の液晶配向層は平坦であり、前記画素は、前記第１の液晶分子配向軸と垂直であるか又は平行である軸を有する第１の偏光層を備えることを特徴とする請求項１３記載のディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルに関し、特に、高コントラストＬＣＤパネルに関する。

【背景技術】

【0002】

この章は、以下に説明され且つ／又は特許請求される本発明の種々の態様に関連する当該技術の種々の態様を読み手に紹介することを意図する。この章の説明は、本発明の種々の態様をよりよく理解しやすくするための背景情報を読み手に提供するのに役立つと考えられる。従って、以下の説明は、従来技術の認識としてではなく上記の意図をもって読まれるものであることを理解すべきである。

【0003】

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、一般に、テレビ、コンピュータ、ハンドヘルドデバイス（例えば、携帯電話、オーディオプレイヤー、ビデオ再生装置、ゲーム機など）のような消費者向け電子装置を含む種々の電子デバイスの画面又はディスプレイとして使用される。そのようなＬＣＤデバイスは、通常、種々の電子製品で使用するのに適する相対的に薄型のパッケージに収納されたフラットディスプレイを構成する。更に、ＬＣＤデバイスは、通常、ＬＣＤ技術に匹敵する表示技術より電力消費が少ないので、バッテリ給電デバイス又は使用電力を最小限に抑えることが望まれる他の用途に使用するのに適する。

【0004】

ＬＣＤデバイスは、通常、画像を表示するために、行列として配列された複数の画像要素（画素）を含む。ＬＣＤデバイスの各画素の液晶材料に電界が印加されると、個々の画素を透過する光の量は種々に変化する。この電界は画素電極と共通電極との間の電圧差により発生される。画素電極に印加された場合に画素を透過する光の量を最小にする電圧は、グレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）と呼ばれる。グレイスケールレベル電圧がＧ０を超えて増加するにつれて、画素の液晶材料を透過する光の量は徐々に増加する。しかし、場合によっては、グレイスケールレベル電圧がＧ０を超えて増加する間に、画素を透過する光の量が当初減少することがある。この状態はグレイスケール反転又はグレイ反転として知られる。ＬＣＤパネルにおけるグレイ反転の状態は、コントラストを低下させ、低いグレイスケール電圧レベルで画像アーチファクトを発生する。

【発明の概要】

【0005】

本明細書において開示されるある特定の実施形態の概要を以下に記載する。それらの態様は、単にそれらの特定の実施形態の簡単な概要を説明するために提示されるに過ぎず、それらの態様が本発明の範囲を限定することを意図しないことを理解すべきである。実際、本発明は、以下に説明されない種々の態様を含む。

【0006】

本明細書で開示された実施形態は、高コントラスト液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関連するデバイス及び方法に関する。例えば、そのような電子デバイスは、互いに対称ではない２つの液晶配向層と、配向層の上下にそれぞれ配設された上部偏光層と、下部偏光層とを有するＬＣＤを含む。複数の画素を透過する光の透過率は、グレイスケール電圧に伴って単調に増加する。ディスプレイは、ディスプレイの最小グレイスケールレベル０電圧能力より高いグレイスケールレベル０電圧を使用して動作する。これに加えて又はその代わりに、２つの配向層の液晶分子配向軸は、互いに１８０°の倍数以外の角度だけずらされる。これに加えて又はその代わりに、上部偏光層の第１の偏光軸又は下部偏向層の第２の偏光軸、あるいは第１の偏光軸と第２の偏光軸の双方は、液晶分子配向軸のうち一方の軸と平行でもなく、垂直でもない。

【図面の簡単な説明】

【0007】

以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照することにより、本発明の種々の態様を更によく理解できるだろう。

【図1】本発明の態様に係る電子デバイスの例示的な構成要素を示すブロック図である。

【図2】本発明の態様に係るハンドヘルド電子デバイスを示す正面図である。

【図3】本発明の態様に係るコンピュータを示す図である。

【図4】本発明の態様に係るＬＣＤ画素のスイッチング表示回路網を示す回路図である。

【図5】本発明の態様に係る液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルの１つの画素の例示的な層を示す展開図である。

【図6】本発明の態様に係るＬＣＤ画素の一部を示す概略図である。

【図7】本発明の態様に係る液晶配向子歪みを画素中の画素電極からの離間深さの関数として示す特性図である。

【図8】本発明の態様に係る画素の透過率を電圧の関数として示す特性図である。

【図9】最小透過率に近いグレイスケールレベル０電圧を選択することにより高コントラストＬＣＤディスプレイを実現する方法の実施形態を示すフローチャートである。

【図10】最小透過率に近いグレイスケールレベル０電圧を選択することにより高コントラストＬＣＤディスプレイを実現する方法の実施形態を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、本発明の態様に係るグレイスケールレベル電圧の単調性を改善するために液晶分子配向軸からずらされた偏光子を有する画素を示す概略図である。

【図12】図１２は、本発明の態様に係るグレイスケールレベル電圧の単調性を改善するために互いにずらされた上部液晶分子配向軸と底部液晶分子配向軸を有する画素を示す概略図である。

【図13】図１３は、本発明の態様に係る図１１又は図１２の画素の透過率をグレイスケールレベル電圧の関数として示す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

１つ以上の特定の実施形態を以下に説明する。それらの実施形態を簡略的に説明するため、明細書において実際の実現形態のすべての特徴が説明されるとは限らない。技術プロジェクト又は設計プロジェクトなどの何らかの実際の実現形態の開発の過程で、システム関連の制約条件や業務関連の制約条件に準拠することなどの実現形態ごとに異なる開発者の特定の目標を達成するために、各実現形態独自の数多くの決定が下されなければならないことを理解すべきである。更に、そのような開発の努力は複雑で長い時間を要するものであるが、本発明の開示から利益を得た当業者にとっては、ごく日常的な設計、製造、生産の実施となることを理解すべきである。

【0009】

本実施形態は、高コントラスト液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルに関する。詳細には、そのような高コントラストＬＣＤパネルの開発、生産及び／又は使用は、透過率を最小にする電圧にＬＣＤパネルのグレイレベル０（Ｇ０）を設定することを含む。これに加えて又はその代わりに、上部偏光層又は底部偏光層の軸は、ＬＣＤパネルの一方又は双方の配向層の液晶分子配向軸と平行又は垂直ではなく、液晶分子配向軸からずらされる。「液晶分子配向軸」という用語は、「摩擦軸」又は「配向子軸」とも呼ばれ、本明細書において使用される場合、一般に、配向層が平坦な場合、電界が印加されていない状態で配向層が液晶分子を整列させる角度を表す。いくつかの実施形態において、液晶配向層の上部液晶分子配向軸と底部液晶分子配向軸とは、低いグレイレベル電圧で液晶配向子が光を更に有効に排除させるように互いに更にずらされる。それらの実施形態が単独で又は組み合わされて使用された場合、グレイレベル電圧が増加するにつれて、ＬＣＤパネルの画素を透過する光の透過率は単調に増加する（例えば、減少することなく増加する）ので、グレイ反転（例えば、低いグレイスケール電圧で高いグレイスケールレベル電圧より高い透過率が発生する場合）は低減され、更に、光軸上コントラストは向上する。

【0010】

以下に説明するように、上記の実施形態では、ある特定の最新のＬＣＤパネルにおいて液晶配向層が平坦でないことによって起こる歪みを考慮に入れることにより、高いコントラスト比が可能になると考えられる。画素電極が１つ以上の配向層の下方のスペースに配置されるため、液晶材料を含むスペースの中に配向層が突出してしまうことによって、そのような平坦でない構造が形成される。一般に、ある特定のインプレーンスイッチング／フリンジフィールドスイッチング（ＩＰＳ／ＦＦＳ）ＬＣＤパネルにおいて、画素電極が液晶材料のスペースに入り込み、他のいくつかのＬＣＤパネルでは、共通電極が液晶材料のスペースに入り込む。

【0011】

通常、ＬＣＤパネルの動作モードに応じて、画素の上方にある偏光層の軸がＬＣＤパネルの液晶分子配向軸と垂直であり、画素の下方にある偏光層の軸が液晶分子配向軸と平行である場合、あるいは上方の偏光層の軸がＬＣＤパネルの液晶分子配向軸と平行であり、下方の偏光層の軸が液晶分子配向軸と垂直である場合に、高いコントラストが実現される。しかし、ある種のＬＣＤパネルでは、配向層は平坦ではないので、上下の偏光層の軸がＬＣＤパネルの液晶分子配向軸と垂直又は平行であると、突起の場所の付近で液晶材料の歪みが形成されると考えられる。この歪みは、液晶分子配向軸の方向に沿って偏光される光又は液晶分子配向軸に対して垂直に偏光される光の遅延を誘起し、その結果、暗状態で光軸上光の著しく多くの漏れが発生する。何らかの修正が実行されない場合、これにより、ＬＣＤパネルのコントラスト比が低下するという影響が生じる。

【0012】

このような光の漏れによるアーチファクトを考慮に入れるために、いくつかの実施形態は、パネルの透過率をグレイレベル電圧に伴って単調に増加させるように、ある特定のガンマ修正を実行することを含む。例えば、実施形態は、最小透過率を発生する電圧を判定することと、グレイレベル０（Ｇ０）電圧をその最小透過率電圧と等しくなるように設定することとを含む。実施形態は、まず、デフォルトガンマ設定を選択することと、グレイ反転状態の有無を検出するためにある特定の低いグレイ電圧レベル（例えば、Ｇ０、Ｇ３、Ｇ７）を試験することとを更に含む。グレイ反転条件が検出された場合、新たなガンマ設定が選択され、グレイ反転を検出するために、低いグレイレベル電圧でＬＣＤパネルが再度試験される。グレイ反転が検出されなくなるまで、このパターンは繰り返される。グレイ反転が検出されなくなったということは、グレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）がＬＣＤパネルの最小透過率に近いことを示す。グレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）がＬＣＤパネルの最小透過率に近い場合、一般にＬＣＤパネルのコントラストは最大値に達する。

【0013】

ＬＣＤパネルのガンマ設定を選択する技術の代わりに又はそれに加えて、上部偏光層の軸又は底部偏光層の軸がＬＣＤパネルの配向層の液晶分子配向軸からずらされるようにＬＣＤパネルは構成される。偏光層の軸を液晶分子配向軸からずらすことにより、画素電極又は共通電極が液晶材料の中に突出していることによって起こるわずかな歪みは修正されると考えられる。同様に、いくつかの実施形態において、上部配向層の液晶分子配向軸は下部配向層の液晶分子配向軸と一致しない。上下の配向層のそれぞれの液晶分子配向軸をずらすことにより、ＬＣＤパネルの歪みは同様に修正されると考えられる。本明細書において説明されるように偏光層の軸及び／又は液晶分子配向軸をずらすことにより、透過率はグレイレベル電圧に対してほぼ単調な関数になると予測される。

【0014】

以上の説明に留意して、図１は、上記のような高コントラストディスプレイ１８を使用する電子デバイス１０を示すブロック図である。電子デバイス１０は、特に、プロセッサ１２、メモリ１４、不揮発性記憶装置１６、ディスプレイ１８、入力構造２０、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース２２、ネットワークインタフェース２４及び／又は電源２６を含む。別の実施形態において、電子デバイス１０は、これより多い数又は少ない数の構成要素を含む。図１に示される種々の機能ブロックは、ハードウェア要素（回路網を含む）、ソフトウェア要素（コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータコードを含む）又はハードウェア要素とソフトウェア要素との双方の組み合わせを含む。更に、図１は、特定の実現形態の一例であるにすぎず、電子デバイス８に含まれることが可能な種類の構成要素を例示することを意図する。

【0015】

一般に、プロセッサ１２は、電子デバイス１０の動作を制御する。いくつかの実施形態において、プロセッサ１２は、不揮発性記憶装置１６からメモリ１４にロードされた命令に基づき、ディスプレイ１８を介して入力されたユーザタッチジェスチャに応答する。それらの命令に加えて、不揮発性記憶装置１６は、種々のデータを更に記憶する。例えば、不揮発性記憶装置１６は、ハードディスクドライブ及び／又はフラッシュメモリなどの固体記憶装置を含む。

【0016】

ディスプレイ１８は、本明細書において説明されるような高コントラスト液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。詳細には、ディスプレイ１８は、ディスプレイ１８の配向層が平坦ではないにもかかわらず、低いグレイレベル電圧でグレイスケール反転を減少させないか又は減少させ且つ／又は本明細書において説明される技術に基づいて高い光軸上コントラストを示す。ディスプレイ１８は入力構造２０の１つを代表するものでもある。他の入力構造２０には、例えばキー、ボタン及び／又はスイッチが含まれる。電子デバイス１０のＩ／Ｏポート２２を使用して、電子デバイス１０は、他の電子デバイス１０及び／又は外部キーボード又はマウスなどの種々の周辺デバイスとの間でデータを送受信することができる。ネットワークインタフェース２４は、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）への接続（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）への接続（例えば、Ｗｉ‐Ｆｉ）及び／又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）への接続（例えば、セルラ３Ｇ又は４Ｇ）を可能にする。電子デバイス１０の電源２６は、再充電可能リチウムポリマー（Ｌｉ‐ｐｏｌｙ）バッテリ及び／又は交流（ＡＣ）電源などの何らかの適切な電力源である。

【0017】

図２は、ハンドヘルドデバイス３０、この場合は携帯電話の形の電子デバイス１０を示す。尚、ハンドヘルドデバイス３０は携帯電話であるとして説明するが、他の種類のハンドヘルドデバイス（音楽及び／又は映像を再生するメディアプレイヤー、ハンドヘルドゲーム機及び／又はそのようなデバイスの組み合わせなど）も電子デバイス１０として適している。更に、ハンドヘルドデバイス３０は、メディアプレイヤー、携帯電話、ゲーム機、パーソナルデータオーガナイザなどの１つ以上の種類のデバイスの機能性を含んでもよい。

【0018】

例えば、図示される実施形態において、ハンドヘルドデバイス３０は、更に別の種々の機能性（写真撮影機能、音声及び／又は映像の記録機能、ゲーム再生など）を提供する携帯電話の形態である。図１の一般的な電子デバイスに関して述べたように、ユーザは、ハンドヘルドデバイス３０を使用して、インターネット、あるいはローカルエリアネットワーク又はワイドエリアネットワークなどの他のネットワークに接続し、そのネットワークを介して通信することができる。更に、ハンドヘルドデバイス３０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及び／又は近距離通信（ＮＦＣ）などの短距離接続を使用して他のデバイスと通信できる。例えば、ハンドヘルドデバイス３０は、Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ， ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ．から発売されているｉＰｏｄ（登録商標）又はｉＰｈｏｎｅ（登録商標）のモデルの１つである。

【0019】

ハンドヘルドデバイス３０は、内部構成要素を物理的な損傷から保護すると共に、内部構成要素を電磁妨害から遮蔽するエンクロージャ又は本体３２を含む。エンクロージャ３２は、プラスチック、金属又は複合材料などの何らかの適切な材料から形成され、無線通信を助けるために、エンクロージャ３２を介してハンドヘルドデバイス３０内部の無線通信回路網へある特定の周波数の電磁放射を透過させることができる。エンクロージャ３２は、ユーザがデバイスとインタフェースするためのユーザ入力構造２０を更に含む。各ユーザ入力構造２０は、起動された場合にデバイス機能の制御を助けるように構成される。例えば、携帯電話として実現されている場合、１つ以上の入力構造２０は、「ホーム」画面又はメニューの呼び出し、スリープモードと起動モードとの切り換え、携帯電話アプリケーション使用時のサイレントモードの起動、音量出力の増減などの機能を実行するように構成される。

【0020】

ディスプレイ１８は、ユーザがハンドヘルドデバイス３０と対話するためのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示する。ＧＵＩのアイコンは、ディスプレイ１８に含まれるタッチスクリーンを介して選択されるか、あるいはホイール又はボタンなどの１つ以上の入力構造２０により選択される。ハンドヘルドデバイス３０は、ハンドヘルドデバイス３０と外部デバイスとの接続を可能にする種々のＩ／Ｏポート２２を更に含む。例えば、１つのＩ／Ｏポート２２は、ハンドヘルドデバイス３０とコンピュータなどの別の電子デバイスとの間のデータ又はコマンドの送受信を可能にするポートである。そのようなＩ／Ｏポート２２は、Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．の専用ポートであるか、又はオープンスタンダードＩ／Ｏポートである。別のＩ／Ｏポート２２は、ヘッドホン３４をハンドヘルドデバイス３０に接続させるヘッドホンジャックを含む。

【0021】

図２のハンドヘルドデバイス３０の他に、電子デバイス１０は、コンピュータ又は他の種類の電子デバイスの形態をとる。そのようなコンピュータは、一般に持ち運び可能なコンピュータ（ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ及び／又はタブレットコンピュータなど）及び／又は一般に１つの場所で使用されるコンピュータ（従来のデスクトップコンピュータ、ワークステーション及び／又はサーバなど）を含む。ある特定の実施形態において、電子デバイス１０は、Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．より発売されているＭａｃＢｏｏｋ（登録商標）、ＭａｃＢｏｏｋ（登録商標）Ｐｒｏ、ＭａｃＢｏｏｋ Ａｉｒ（登録商標）、ｉＭａｃ（登録商標）、Ｍａｃ（登録商標）Ｍｉｎｉ又はＭａｃＰｒｏ（登録商標）の１つのモデルである。別の実施形態において、電子デバイス１０は、Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．より発売されているｉＰａｄ（登録商標）などのタブレット計算デバイスである。例えば、図３にはラップトップコンピュータ３６が示されるが、これは、本発明の一実施形態に係る電子デバイス１０の一実施形態を表す。ラップトップコンピュータ３６は、特に、筐体３８と、ディスプレイ１８と、入力構造２０と、Ｉ／Ｏポート２２とを含む。

【0022】

一実施形態において、入力構造２２（キーボード及び／又はタッチパッド）を使用して、ユーザは、ＧＵＩ又はコンピュータ３６で実行されるアプリケーションの開始、制御又は操作などのコンピュータ３６との対話を実行できる。例えば、ユーザは、キーボード及び／又はタッチパッドを使用して、ディスプレイ１８に表示されているユーザインタフェース又はアプリケーションインタフェースをナビゲートできる。図示されるように、コンピュータ３６は、別のデバイスの追加接続を可能にするための種々のＩ／Ｏポート２２を更に含む。例えば、コンピュータ３６は、別の電子デバイス、プロジェクタ、補助ディスプレイなどへの接続に適するＵＳＢポート又は他のポートのような１つ以上のＩ／Ｏポート２２を含む。更に、コンピュータ３６は、図１に関して説明したネットワーク接続機能、メモリ機能、記憶機能を含む。

【0023】

先に簡単に説明したように、図１〜図３の実施形態に示されるディスプレイ１８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。図４は、一実施形態に係るそのようなディスプレイ１８を示す回路図である。図示されるように、ディスプレイ１８は、画素アレイ又は画素行列として配設された単位画素４２を含むＬＣＤディスプレイパネル４０を示す。そのようなアレイにおいて、各単位画素４２は、図示されるゲート線４４（「走査線」とも呼ばれる）と、ソース線４６（「データ線」とも呼ばれる）とによりそれぞれ表される行と列の交差により規定される。図を簡潔にわかりやすくするため、６つの単位画素４２ａ〜４２ｆのみが示される。しかし、実際の実現形態では、各ソース線４６と各ゲート線４４は、数千の単位画素４２を含む。

【0024】

本実施形態に示されるように、各単位画素４２は、その単位画素の画素電極５０に蓄積されているデータ信号をスイッチングするための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４８を含む。図示される実施形態において、各ＴＦＴ４８のソース５２は、ソース線４６に電気的に接続され、各ＴＦＴ４８のゲート５４は、ゲート線４４に電気的に接続される。各ＴＦＴ４８のドレイン５６は、対応する画素電極５０に電気的に接続される。各ＴＦＴ４８は、そのＴＦＴ４８のゲート５４に走査信号が入力されたか否かに基づいて動作されるか又は動作を停止される（オン／オフされる）スイッチング素子として機能する。

【0025】

動作状態にされると、ＴＦＴ４８は、それに対応するソース線４６を介して受信された画像信号を対応する画素電極５０に電荷として蓄積する。画素電極５０により蓄積されるこの画像信号は、その画素電極５０と共通電極（図５には図示せず）との間に電界を発生するために使用される。画素電極５０と共通電極との間の電界は、単位画素４２の上方の液晶層の極性を変化させる。電界は、液晶層内部の液晶分子を配向させることにより、光の透過率を変調する。電界の変化に伴って、光の量は増減する。一般に、光は、印加される電圧（例えば、対応するソース線４６から印加される）に対応する強さで単位画素４２を透過する。しかし、以下に説明するように、上部液晶配向層と底部液晶配向層とは非対称であるので、画素電極５０の電圧と画素４２の透過率との関係に悪影響を与える何らかの歪みが発生すると考えられる。

【0026】

ディスプレイ１８は、ソースドライバ集積回路（ＩＣ）５８を更に含む。ソースドライバＩＣ５８は、プロセッサ１２から画像データ６０を受信し、対応する画像信号をパネル４０の画素４２へ送出するプロセッサ又はＡＳＩＣのようなチップを含む。ソースドライバＩＣ５８は、ゲート線４４を介して単位画素４２の行を動作させるか又はその動作を停止するゲートドライバＩＣ６２にも結合する。ソースドライバＩＣ５８は、画素４２の個別の行の起動／動作停止を助けるために、図４には図中符号６４により示されるタイミング情報をゲートドライバＩＣ６２へ送出する。他の実施形態において、タイミング情報は、他の何らかの方法によりゲートドライバＩＣ６２に供給される。

【0027】

動作中、ソースドライバＩＣ５８は、プロセッサ１２又は別のディスプレイコントローラから画像データ６０を受信し、受信したデータに基づき、画素４２を制御するための信号を出力する。例えば、画像データ６０を表示するために、ソースドライバＩＣ５８は、画素電極５０の電圧を一度に１行ずつ調整する。画素４２の個別の行にアクセスするために、ゲートドライバＩＣ６２は、その画素４２の行と関連するＴＦＴ４８へ起動信号（例えば、起動電圧）を送出し、それにより、アドレス指定された行のＴＦＴ４８を導通状態にする。ソースドライバＩＣ５８は、ある特定のデータ信号を対応するソース線４６を介してアドレス指定された行の単位画素４２へ送信する。その後、ゲートドライバＩＣ６２は、動作停止信号（例えば、接地電圧のように、起動電圧より低い電圧）を印加することによりアドレス指定された行のＴＦＴ４８の動作を停止させ、それにより、それらの行が次にアドレス指定されるまで、その行の画素４２が状態を変化させるのを阻止する。以上説明した処理は、パネル４０の画素４２の行ごとに繰り返され、その結果画像データ６０は、観察可能な画像としてディスプレイ１８で再生される。

【0028】

ディスプレイ１８の画素４２は、複数の層を含み、それらの層の多くが図５の展開図に概略的に示される。各画素４２は、バックライト構体７０又は光反射面からの光を偏光するための上部偏光層６６と下部偏光層６８とを含む。下部基板７２は、偏光層６８の上に配設され、一般に、ガラス、石英及び／又はプラスチックなどの光透過性材料から形成される。

【0029】

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層７４は、下部基板７２の上に配設されるものとして図示される。図を簡潔にわかりやすくするため、図５には、ＴＦＴ層７４は、一般化された構造として示される。実際には、ＴＦＴ層７４自体が、一般に画素４２の動作を駆動する電気素子や電気経路を形成する種々の導電層、導電構造、非導電層、非導電構造、半導体層、半導体構造を含む。例えば、画素４２がＩＰＳ／ＦＦＳ ＬＣＤパネルの一部である実施形態において、ＴＦＴ層７４は、画素４２のデータ線と、走査線と、画素電極と、共通電極（並びに他の導電トレースと、導電構造）とを含む。そのような導電構造は、画素の光透過部分では、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電性材料を使用して形成される。更に、ＴＦＴ層７４は、適切な透明材料（酸化ケイ素など）から形成された絶縁層（ゲート絶縁膜など）と、適切な半導体材料（アモルファスシリコンなど）から形成された半導体層とを含む。一般に、導電構造と、導電トレースと、絶縁構造と、半導体構造とは、画素４２を動作させるために使用される対応する画素電極と、共通電極と、ＴＦＴと、データ線と、走査線とを形成するために、先に図４を参照して説明したように適切に配設される。

【0030】

ポリイミド（ＰＩ）又は他の適切な材料から成る下部配向層７６及び上部配向層８２は、電界が印加されていない場合、一般に、液晶層７８の分子をその液晶分子配向軸と整列させる。下部配向層７６及び上部配向層８２の液晶分子配向軸は、任意の適切な方法で形成される。例えば、液晶分子配向軸は、繊維布で下部配向層７６及び／又は上部配向層８２を擦ることにより及び／又は下部配向層７６及び／又は上部配向層８２で光配向を発生させるために偏光紫外線（ＵＶ）光を使用することにより及び／又は酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）又はダイヤモンド状炭素などの傾斜蒸着無機物質から成る下部配向層７６及び上部配向層８２を使用することにより形成される。

【0031】

画素電極５０と共通電極との間に電界が印加されると、液晶層７８の液晶粒子は、液晶分子配向軸の方向以外の方向に配向される（向きを変えられる）。液晶層７８の液晶粒子の向きが規定されることにより、液晶層７８を透過する光は、上部偏光層６６を通過するように偏光される。従って、液晶層７８に印加される電界を変調することによって、画素４２を透過する光の量を変化させることができる。

【0032】

下部配向層７６と上部配向層８２とは、完全に対称ではない。下部配向層７６と上部配向層８２とが非対称であることにより、液晶分子の何らかの歪みが発生し、その結果、低電圧でグレイスケール反転が起こると考えられる。この非対称性を考慮して、いくつかの実施形態において、グレイスケール反転を防止し、コントラストを向上するために、グレイスケールレベル電圧０（Ｇ０）は、最小デバイス電圧より高くなるように選択される。これに加えて又はその代わりに、いくつかの実施形態において、偏光層６６、６８の軸は、下部配向層７６及び上部配向層８２の液晶分子配向軸と厳密に平行又は垂直ではなく、グレイスケール反転を減少又は排除し、コントラストを向上するのに十分な量だけ液晶分子配向軸からずらされる。いくつかの実施形態において、下部配向層７６及び上部配向層８２の液晶分子配向軸は、グレイスケール反転を減少又は排除し、コントラストを向上するのに十分なある特定の量だけ互いにずらされる。

【0033】

光がバックライト構体７０から液晶層７８を介して透過された場合に画素４２が原色に対応するように、上に重なるカラーフィルタ８６は、赤色フィルタ、緑色フィルタ又は青色フィルタである。カラーフィルタ８６は、画素４２の光透過部分を規定する光不透過マスク又はマトリクス、例えば、黒色マスク８８により取り囲まれている。例えば、ある特定の実施形態において、黒色マスク８８は、液晶層７８の上方にカラーフィルタ８６を取り囲む光透過開口を規定し、画素４２の走査線・データ線駆動回路網、ＴＦＴ及び／又は周囲部分などの光を透過しない画素４２の部分を被覆又は遮蔽するような大きさ及び形状に形成される。図示される実施形態において、上部基板９２は、黒色マスク８８及びカラーフィルタ８６と偏光層６６との間に配設される。このような実施形態では、上部基板９２は、光を透過するガラス、石英及び／又はプラスチックから形成される。

【0034】

前述のように、下部配向層７６の面と上部配向層８２の面とが共に平坦且つ／又は対称であれば、電界が印加されていない場合であり、上部偏光層６６の軸が下部配向層７６の液晶分子配向軸と平行であり且つ下部偏光層６８の軸が上部配向層８２の液晶分子配向軸と垂直である場合か、又は上部偏光層６６の軸が下部配向層７６の液晶分子配向軸と垂直であり且つ下部偏光層６８の軸が上部配向層８２の液晶分子配向軸と平行である場合（どちらになるかはディスプレイ１８の動作モードによって異なる）に、画素４２の光透過率は最小になると考えられる。しかし、画素４２の一部分を表す図６の画素選択１００により示されるように、下部配向層７６及び／又は上部配向層８２は、対称でも平坦でもない。

【0035】

画素選択１００は、ＴＦＴ層７４から黒色マスク層８８に至るまでの画素４２の断片を示す。詳細には、図６は、画素選択１００の側面図Ａと平面図Ｂを示す。図６の側面図Ａからわかるように、ＴＦＴ層７４は、ガラス基板１０２と、共通電極１０４と、画素電極５０のフィンガとを含む。画素電極５０のフィンガは、液晶材料７８の中まで突出する下部配向層７６の突起１０８を形成する。以下に説明するように、それらの突起１０８があるために、下部配向層７６と上部配向層８２とが非対称になることにより、画素４２を介する光の透過に影響が及ぶと考えられる。

【0036】

下部配向層７６及び／又は上部配向層８２の液晶分子配向軸１１０は、一般に、液晶層７８のある特定の分子を配向する。いくつかの実施形態において、下部配向層７６と上部配向層８２との双方の液晶分子配向軸１１０は、同一であるか又は互いに１８０°ずれている。他の実施形態において、下部配向層７６の液晶分子配向軸１１０は、上部配向層８２の液晶分子配向軸からわずかにずれている。液晶分子配向軸１１０を判定するために何らかの適切な方法が使用され、その角度は、例えば８３°に設定される。設計上の制約条件に応じて、液晶分子配向軸１１０は異なる角度であってもよい。本明細書において配向軸とも呼ばれる液晶分子配向軸１１０は、一般に液晶層７８の液晶分子を液晶分子配向軸１１０の方向に配向させる。

【0037】

しかし、液晶層７８の実際の配向方向は、突起１０８を有する下部配向層７６のような平坦ではない配向層の液晶分子配向軸１１０と厳密には一致しないと考えられる。詳細には、液晶層７８の中まで突出する突起１０８が形成されているために、ある特定の歪みが画素電極１０６の付近に生じると考えられる。他の構成（例えば、下部配向層７６又は上部配向層８２の下方に共通電極１０４が配置される構成及び／又は上部配向層８２の下方に画素電極５０が配置される構成）を採用したことによってディスプレイ１８に他の突起１０８が形成される場合にも、同様の影響が発生すると予想できるだろう。

【0038】

図７の特性図１２０によりモデル化されるように、画素電極５０のフィンガによって下部配向層７６には突起１０８が形成されているが、下部配向層８２は平坦なままである場合、液晶層７８の液晶配向子（単位ベクトル配向方向）は、突起１０８の場所に近くなるほど液晶分子配向軸１１０からわずかに外れる。特性図１２０において、縦座標１２２は液晶配向子の方位角（単位：度）を表し、横座標１２４は下部配向層７６から上部配向層８２までの液晶材料の深さ（単位：μｍ）を表す。特性図１２０からわかるように、画素空胴の中における液晶配向子の方位角は、浅い場所（突起１０８の場所に近い）では液晶分子配向軸１１０の角度からより大きく外れ、深さが増すにつれて液晶分子配向軸１１０とより一致するようになる。

【0039】

曲線１２６は、画素選択１００のｘ方向に沿った画素電極５０のフィンガ又はそれに近い場所における液晶層７８の液晶配向子の方位角を表す。曲線１２８は、画素選択１００のｘ方向に沿った画素電極５０のフィンガから離れた場所における液晶層７８の液晶配向子の方位角を表す。突起１０８が存在するために平坦ではない下部配向層７６に近い深さでは、液晶配向子の方位角は、８４°を超えるまで、すなわち本明細書においては８３°と設定されている液晶分子配向軸１１０の角度より１°大きい角度を超えるまで増加する。平坦である上部配向層８２に近い深さでは、液晶配向子の方位角は、本明細書においては８３°に設定されている液晶分子配向軸１１０の角度に収束する。

【0040】

曲線１２６と曲線１２８とを比較すると、液晶配向子の方位角が液晶分子配向軸１１０の角度から外れる原因が突起１０８の存在であることが更にわかる。詳細にいえば、前述のように、曲線１２６は突起１０８に近い液晶層７８のｘ方向の場所を表し、曲線１２８は液晶層７８のｘ方向に沿った突起１０８から離れた場所を表す。図７にモデルとして示される液晶配向子の方位角は、曲線１２８より、曲線１２６（突起１０８により近い場所）において大きく外れていることがわかる。

【0041】

このような液晶配向子の方位角の偏差は、液晶分子配向軸１１０の方向に沿って偏光される光又は液晶分子配向軸１１０の方向に対して垂直に偏光される光に遅延を誘起し、その結果、暗状態で光軸上光に関して著しく大きな光の漏れが起こると考えられる。原因にかかわらず、ある種のＬＣＤパネルは、図８に示されるようなグレイ反転を示す。すなわち、画素４２を透過する光の透過率をグレイスケール電圧の関数として示す図８の特性図１４０により示されるように、透過率は、当初単調に増加するのではなく、電圧の関数として低下する。最低のグレイレベル電圧で、画素４２を透過する光は真の最小透過率より高い透過率を示すことになるので、このグレイ反転効果は更にコントラストを低下させる。

【0042】

特性図１４０は、透過率（単位：吸光度単位（ＡＵ））を表す縦座標１４２と、グレイスケール電圧（単位：Ｖ）を表す横座標１４４とを含む。ディスプレイ１８は、画素電極５０に０Ｖを印加可能であるとしてモデル化されているので、特性図１４０では、横座標１４４は０Ｖから始まるとして示される。しかし、他の実施形態では、該当する実施形態が供給可能な他の最小電圧が使用されることを理解すべきである。

【0043】

曲線１４６は、画素４２を透過する光の透過率をグレイスケール電圧の関数として示す。曲線１４６からわかるように、グレイ反転１４８は、当初ディスプレイ１８が供給可能な最小電圧から電圧が増加するために起こる。点１５０において、真の最小透過率に達した後、透過率は単調に増加し始める。このグレイ反転１４８が起こると、所定のグレイスケールレベル電圧におけるディスプレイ１８の画素４２がそれより高いグレイスケールレベル電圧の画素４２より明るくなってしまう（例えば、Ｇ０がＧ３より明るくなる）ので、問題が生じる。

【0044】

グレイ反転１４８は、ディスプレイ１８のコントラスト比にも影響を及ぼす。これは、最低のグレイスケールレベル電圧がディスプレイ１８の最小透過率１５０に設定されていないからである。図９及び図１０は、グレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）を真の最小透過率１５０のポイント又はその近くに設定することにより、高コントラストディスプレイ１８を実現する方法の実施形態を示すフローチャートである。すなわち、ディスプレイ１８の透過率は、グレイスケールレベル電圧に伴って単調に増加する。

【0045】

図９を参照すると、フローチャート１６０は、ディスプレイ１８の高コントラストを実現するグレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）を選択する方法の一実施形態を示す。フローチャート１６０は、ディスプレイ１８の画素４２の画素電極５０に初期電圧が印加された時点から始まる（ステップ１６２）。これにより発生する画素の透過率は、何らかの適切な光計量装置を使用して試験される（ブロック１６４）。画素電極５０に印加されている現在の電圧が増加され（ブロック１６６）、その後、画素４２の透過率は再度試験される（ブロック１６８）。

【0046】

次に、当初の電圧と関連する透過率と、増加後の電圧と関連する透過率とが比較され、電圧の増加に伴って透過率が増加していない場合（決定ブロック１７０）、グレイ反転が起こっていると理解できる。そこで、画素電極５０に印加される電圧を再び増加させ（ブロック１６６）、画素４２の電圧は再度試験される（ブロック１６８）。透過率が増加しなくなるまで（決定ブロック１７０）、この処理は繰り返される。透過率が増加しなくなった時点で、直前の電圧が真の最小透過率１５０に近いと理解できる。また、画素電極５０に印加される電圧の関数として変化する透過率は、その電圧から増加方向に単調に変化することもわかる。従って、グレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）はその直前の電圧と等しい値に設定される。

【0047】

グレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）を判定する別の方法は、グレイスケール反転の１つ以上の定義済みガンマ設定を試験することを含む。図１０のフローチャート１８０により示されるように、まずディスプレイ１８をデフォルトガンマ設定に従って動作させることにより、ディスプレイ１８は校正される（ブロック１８２）。このデフォルトガンマ設定は、種々のグレイスケールレベル電圧（例えば、８ビットグレイスケールの場合、Ｇ０〜Ｇ２５５）を定義する。次に、ある特定の低いグレイスケールレベル電圧がディスプレイ１８の画素４２の画素電極５０に印加され、その結果発生する透過率が試験される。例えば、Ｇ０電圧と、Ｇ３電圧と、Ｇ７電圧とがディスプレイ１８の画素４２の画素電極５０に印加され、その結果が何らかの適切な方法で試験される（ブロック１８４〜１９４）。

【0048】

Ｇ３電圧がＧ０電圧より低い透過率を発生した場合、あるいはＧ７電圧がＧ０電圧又はＧ３電圧より低い透過率を発生した場合、ディスプレイ１８は、おそらくは先に説明した理由によってグレイ反転を示している。そのようなグレイ反転が起こっていると判定された場合（決定ブロック１９６）、ディスプレイ１８の新たなガンマ設定が選択される（ブロック１９８）。一般に、新たなガンマ設定は、直前のガンマ設定のＧ０より高いグレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）の値を含む。実際、増加される電圧は０．２Ｖ以上になり、場合によっては、０．３Ｖ以上になる（図７の真の最小透過率１５０に到達するように）。

【0049】

新たなガンマ設定を選択した後、ディスプレイ１８の画素４２の画素電極５０にある特定の低いグレイスケールレベル電圧が再び印加され、その結果得られた透過率が試験される（ブロック１８４〜１９４）。その時点でもまだグレイ反転が発生している場合（決定ブロック１９６）、更に別のガンマ設定が選択される（ブロック１９８）。グレイ反転が起こらなくなるまで（決定ブロック１９６）、この処理は繰り返される。グレイ反転が起こらなくなった場合、フローチャート１８０は終了する（２００）。フローチャート１８０が終了した時点（２００）で、選択されたガンマ設定は、グレイスケール反転を起こすことのない単調なグレイスケールを実現する。

【0050】

図９及び図１０を参照して以上説明した技術は、ディスプレイ１８で起こるグレイスケール反転を修正するが、以下に開示される実施形態は、第１にグレイスケール反転を低減するか又はグレイスケール反転の発生を防止し、更に光軸上コントラストを向上する。前述のように、ディスプレイ１８の動作モードに応じて、偏光層６６、６８は、液晶分子配向軸１１０とそれぞれ平行又は垂直でなければならないという考えは、従来の知識として広く受け入れられている。しかし、発明者はこの従来の知識が誤りであるということを提唱する。実際、以下に更に詳細に説明するように、上部偏光層６６の軸及び／又は下部偏光層６８の軸を下部配向層７６及び上部配向層８２の液晶分子配向軸１１０から何らかの角度だけずらすことにより、光軸上コントラストは改善され且つ／又はグレイスケール反転は低減又は排除されるということを発明者は提唱する。これに加えて又はその代わりに、いくつかの実施形態は、下部配向層７６の液晶分子配向軸１１０を上部配向層８２の液晶分子配向軸１１０から何らかの角度だけずらすことを含む。偏光層６６及び／又は６８の軸並びに液晶分子配向軸１１０をずらす場合、下部配向層７６が平坦ではないこと（例えば、突起１０８を含むために）から起こる歪みが考慮に入れられると考えられる。

【0051】

詳細には、画素電極５０のフィンガにより下部配向層７６には突起１０８が形成されているので、下部配向層７６の表面構造は平坦ではなく、従って、上部配向層８２とは非対称である。この非対称の配向状態によって、液晶層７８の液晶配向子は、画素４２全体にわたり液晶分子配向軸１１０に沿って均一に配向されず、画素電極５０に近づくにつれて上から下に向かう方向に偏向する（図６に示される通り）。この偏向は、液晶分子配向軸１１０の方向に沿って偏光される光又は液晶分子配向軸１１０の方向に対して垂直に偏光される光の遅延を誘起すると考えられる。従って、例えばわずかにねじれた液晶構造を介して伝播する直線偏光は、位相遅延を受け楕円偏光になる。修正されていない画素４２を透過した楕円偏光は、上部偏光層６６を通過しなくなってしまう。尚、この影響は非常にわずかであるが、グレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）の暗状態透過率も非常に低く、きわめて小さな変化であっても、コントラスト比を著しく大きく減少させる。そのような場合、図９及び図１０の技術は、グレイ反転を低減又は排除できるが、単独では光軸上コントラスト比を最大限にすることはできないだろう。

【0052】

そこで、図１１に示されるように、上部偏光層６６の軸及び／又は下部偏光層６８の軸は、従来の液晶分子配向軸１１０と垂直な構成又は平行な構成からわずかにずらされる。詳細には、何らかの適切な方法を使用して、液晶分子配向軸１１０が判定される。この場合、液晶分子配向軸１１０は８３°であると判定されている。上部偏光層６６及び／又は下部偏光層６８のいずれか一方又は双方は、液晶分子配向軸１１０に対して従来の構成からずらされる。

【0053】

例えば、図１１は、Ｏモード構成を示す。Ｏモード構成では、下部偏光層６８の軸２０４は、液晶分子配向軸１１０と平行な状態からある特定の量だけずらされ、実験及び／又はシミュレーションによって判定され、ディスプレイ１８が供給可能な最低のグレイスケールレベルで画素４２を透過する光の量が最小になる角度を表す。いくつかの実施形態において、下部偏光層６８の軸２０４は、０．３°〜１°のような相対的に小さな角度だけずらされるが、この角度は、実験とシミュレーションによる判定に従って、これより小さくてもよく、あるいは大きくてもよい。軸２０４の角度は、画素電極５０のフィンガの軸と平行になる方向に向かって（例えば、９０°に近づくように）ずらされる。図示されるように、下部偏光層６８の軸２０４は約８３．３°の角度を有する。

【0054】

いくつかの実施形態において、上部偏光層６６の軸２０６も、液晶分子配向軸１１０と垂直な状態（２０２）ではなく、液晶分子配向軸１１０と垂直な状態（２０２）からずらされる。軸２０６のずれ角度は、実験及び／又はシミュレーションによって判定され、ディスプレイ１８が供給可能な最低のグレイスケールレベル電圧で画素４２を透過する光の量が最小になるような角度を表す。いくつかの実施形態において、上部偏光層６６の軸２０６は、０．３°〜１°のような相対的に小さな角度だけずらされるが、この角度は、実験とシミュレーションによる判定に従って、これより小さくてもよく、あるいは大きくてもよい。軸２０６の角度は、画素電極５０のフィンガの軸と垂直になる方向に向かって（例えば、０°に近づくように）ずらされる。図示されるように、下部偏光層６８の軸２０４は、約−１６．７°の角度を有する。図示される実施形態では軸２０４と軸２０６とのずれ角度は同一であるが、いくつかの実施形態において、実験とシミュレーションに基づき、異なるずれ角度が使用されてもよい。

【0055】

図１１の実施形態において、下部偏光層６８の軸２０４と上部偏光層６６の軸２０６との双方が液晶分子配向軸１１０からずらされる。別の実施形態において、動作モード（例えば、Ｏモード又はＥモード）に応じて、それらの軸のうち一方の軸２０４又は２０６のみがデフォルト構成からずらされる。また、図１１の実施形態はディスプレイ１８のＯモード動作の構成に関するが、他の実施形態はＥモードの構成に関する。その場合、例えば下部偏光層６８の軸２０４は、液晶分子配向軸１１０と垂直な状態（２０２）から何らかの角度だけずらされ且つ／又は上部変更層６６の軸２０６は、液晶分子配向軸１１０と平行な状態から何らかの角度だけずらされる。

【0056】

図９及び図１０を参照して先に説明した実施形態、並びに図１１に関連する図を参照して説明した実施形態に加えて又はその代わりに、下部配向層７６及び上部配向層８２の液晶分子配向軸１１０をずらすことにより、グレイスケールレベル反転が低減又は排除され、光軸上コントラストが改善される。図１２に示されるように、下部配向層７６と関連する下部液晶分子配向軸１１０Ａは、上部配向層８２と関連する上部液晶分子配向軸１１０Ｂからずらされている。詳細には、下部配向層７６の突起１０８から相対的に離れている上部液晶分子配向軸１１０Ｂが何らかの適切な方法により判定される。図１２に示されるように、上部液晶分子配向軸１１０Ｂの角度は約８３°である。図１２はＯモード構成を示すので、下部偏光層６８の軸２０４は上部液晶分子配向軸１１０Ｂと平行であり、上部偏光層６６の軸２０６は上部液晶分子配向軸１１０Ｂに対して垂直である。

【0057】

下部配向層７６と関連する下部液晶分子配向軸１１０Ａは、上部配向層８２と関連する上部液晶分子配向軸１１０Ｂから何らかの角度だけずらされる。言い換えれば、液晶分子配向軸１１０Ａは、上部液晶分子配向軸１１０Ｂと単に１８０°異なるという状態ではなく、何らかの角度、例えば、１８０°の倍数より小さい角度又はそれより大きい角度だけずらされる。このずれ角度は、実験及び／又はシミュレーションにより判定され、ディスプレイ１８が供給可能な最低のグレイスケールレベル電圧で画素４２を透過する光の量が最少になる角度を表す。いくつかの実施形態において、下部液晶分子配向軸１１０Ａは、上部液晶分子配向軸１１０Ｂから０．３°〜１°のような相対的に少ない角度だけずれている。実験及び／又はシミュレーションの結果に応じて、このずれ角度は、それより小さくてもよく、あるいは大きくてもよい。いくつかの実施形態において、図１２に示されるように、下部液晶配向軸１１０Ａは、上部液晶配向軸１１０Ｂから画素電極５０のフィンガの軸と垂直になる方向に向かって（例えば、０°に近くなるように）ずらされる。図示されるように、下部液晶配向軸１１０Ａは約８２．７°の角度を有する。

【0058】

図１２の実施形態はディスプレイ１８のＯモード動作の構成に関するが、他の実施形態はＥモード動作の構成に関する。その場合、例えば下部偏光軸６８の軸２０４は、上部液晶分子配向軸１１０Ｂと平行であり、上部偏光層６６の軸２０６は、上部液晶分子配向軸１１０Ｂに対して垂直である。

【0059】

図１１を参照して説明した実施形態と図１２を参照して説明した実施形態との組み合わせが可能であることを理解すべきである。すなわち、下部偏光層６８の軸２０４と上部偏光層６６の軸２０６とのうちいずれか一方又は双方が上部液晶分子配向軸１１０Ｂを含むデフォルト構成から何らかの角度だけずらされ、下部液晶分子配向軸１１０Ａは、上部液晶分子配向軸１１０Ｂから何らかの角度だけずらされる。

【0060】

突起１０８の大きさと効果に応じて、図１１及び図１２と関連する実施形態により、図１３の特性図２１０により示されるように、画素４２の透過率とグレイスケール電圧との単調関数が得られる。特性図２１０において、縦座標２１２は透過率（単位：吸収度単位（ＡＵ））を表し、横座標２１４はグレイスケール電圧（単位：Ｖ）を表す。ディスプレイ１８が画素電極５０に０Ｖを供給可能であるとしてモデル化されているので、横座標２１０は、０Ｖから始まるとしてモデル化されている。しかし、他の実施形態は、供給可能な他の最小電圧を有することを理解すべきである。

【0061】

曲線２１６は、画素４２を透過する光の透過率をグレイスケール電圧の関数として示す。曲線２１６からわかるように、グレイスケール電圧の関数としての透過率はほぼ単調である。従って、真の最小透過率２１８は、ディスプレイ１８が供給可能な最小電圧で始まる。これに対し、図１１及び／又は図１２と関連する実施形態では、グレイスケール反転が起こり、グレイスケール電圧の関数としての画素４２を透過する光の透過率が単調ではない場合、先に図９及び図１０を参照して説明したような方法により、グレイスケールレベル０電圧（Ｇ０）が選択される。

【0062】

以上説明した特定の実施形態は、単なる例として示されており、それらの実施形態の種々の変形や代替形態が可能であることを理解すべきである。更に、特許請求の範囲は、開示された特定の形態に限定されず、本発明の精神と範囲の中に含まれるすべての変形、等価物、代替構成を包含することを意図することを更に理解すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】