JP4086462B2 - Liquid crystal display device and liquid crystal display method - Google Patents

Liquid crystal display device and liquid crystal display method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び液晶表示方法に関し、特に、自発分極を有する液晶を用いたアクティブ駆動型の液晶表示装置及び該液晶表示装置を用いた液晶表示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のいわゆるオフィスオートメーション(OA)の進展に伴って、ワードプロセッサ,パーソナルコンピュータ,PDA(Personal Digital Assistants)等に代表されるOA機器が広く使用されている。更にこのようなオフィスでのOA機器の普及によって、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型のOA機器の需要が発生しており、それらの小型・軽量化が要望されるようになっている。そのような目的を達成するための手段の一つとして液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置は、単に小型・軽量化のみならず、バッテリ駆動される携帯型のOA機器の低消費電力化のためには必要不可欠な技術である。
【0003】
ところで、液晶表示装置は大別すると反射型と透過型とに分類される。反射型液晶表示装置は液晶パネルの前面から入射した光線を液晶パネルの背面で反射させてその反射光で画像を視認させる構成であり、透過型は液晶パネルの背面に備えられた光源(バックライト)からの透過光で画像を視認させる構成である。反射型は環境条件によって反射光量が一定しないため視認性に劣るが安価であることから、電卓,時計等の単一色(例えば白/黒表示等)の表示装置として広く普及しているが、マルチカラーまたはフルカラー表示を行うパーソナルコンピュータ用の表示装置としては不向きである。このため、マルチカラーまたはフルカラー表示を行うパーソナルコンピュータ用の表示装置としては一般的に透過型液晶表示装置が使用される。
【0004】
一方、現在のカラー液晶表示装置は、使用される液晶物質の面から,主に単純マトリクス電極構成によるSTN(Super Twisted Nematic)タイプと、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子を用いたTN(Twisted Nematic)タイプとに一般的に分類される。STNタイプは製造コストは比較的安価であるが、クロストークが発生し易く、また応答速度が比較的遅いため、動画の表示には適さないという問題がある。一方、TFT駆動によるTNタイプは、STNタイプに比して表示品質は高いが、液晶パネルの光透過率が4%程度と低く、高い画面輝度を得るためには、高輝度のバックライトが必要になる。このため、TFTタイプでは、消費電力が大きい、応答速度、特に中間調における応答速度が遅い、視野角が狭い等の問題がある。
【0005】
以上のような事情により、本発明者等は、自発分極を有し、印加電圧に対する応答速度が数百〜数μsオーダと高速である強誘電性液晶物質を用いた液晶表示装置の開発を進めている。液晶物質として、自発分極を有する強誘電性液晶を用いた場合、印加電圧の有無にかかわらずに液晶分子が常に基板に対して平行であり、視野方向による屈折率の変化が、従来のSTNタイプ,TNタイプに比べて格段に小さい。よって、広い視野角を得ることが可能である。
【0006】
このように、強誘電性液晶物質を用いた液晶表示装置は、応答速度及び視野角の点で、従来の液晶表示装置より優れている。そして、その駆動方式は、STNタイプと同様に単純マトリクス電極構成でも可能ではあるが、表示データを書き込むための1ラインあたりの選択期間が数百μs程度と長いため、強誘電性液晶の応答速度が数百〜数μsオーダと高速であっても、1画面の書換え処理に長時間(ライン数×数百μs)を要するので、動画表示を行えないという問題がある。また、その原理上、中間調表示が困難であるという問題もある。
【0007】
本発明者等は、強誘電性液晶物質を用いた液晶表示装置(以下、単に強誘電性液晶表示装置ともいう)に対してTFT等のスイッチング素子による駆動を行って、動画表示及び中間調表示を実現した(特開平11−119189号公報,特開2000−180827号公報等)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、TFT等のスイッチング素子にて駆動されるこのような強誘電性液晶表示装置では、強誘電性液晶が自発分極を有しているため、また、その原理上、基板間隔を従来の液晶表示装置に比べて狭くしなければならず、駆動に必要な消費電力が大きいという課題がある。このことは、バッテリ駆動される携帯型のOA機器の低消費電力化には逆行する課題であり、例えばTFT駆動による強誘電性液晶表示装置の携帯型のOA機器への利用には、消費電力の面で改善すべき点がある。
【0009】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自発分極を有する強誘電性液晶等の液晶物質を用い、TFT等のスイッチング素子にて駆動される液晶表示装置にあって、低消費電力化を実現できる液晶表示装置及び該液晶表示装置を用いた液晶表示方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る液晶表示装置は、少なくとも2枚の基板によって形成された空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入されており、夫々の画素に対応して前記液晶物質による光透過率を制御すべく電圧印加をオン/オフ制御するスイッチング素子を設けた液晶表示装置において、所定周期にて前記液晶物質に正電圧と負電圧とを交互に繰り返して印加することで表示画像の書換えを行う第1表示形態と、前記液晶物質に印加される全ての電圧を除去して、その除去前の表示画像を維持する第2表示形態とを切換える手段を有し、前記第2表示形態から前記第1表示形態に移る際に全画素の表示を全て黒表示とするようにしたことを特徴とする。
【0011】
請求項1の液晶表示装置にあっては、TFT等のスイッチング素子により液晶物質に印加される全ての電圧を取り除いた後、その印加電圧を取り除く直前の表示状態をほぼ維持する。よって、液晶物質へ電圧を印加することなく画像表示が可能となり、大幅な消費電力の低減を図れる。よって、携帯機器への適用も可能となり、特に、静止画面が多い携帯機器についての消費電力の低減効果は大きくなる。また、液晶物質への電圧印加を再開する場合、まず全画素の表示を全て黒表示とした後、表示データに応じた電圧を液晶物質へ印加する。よって、印加再開後に必ず黒ベースの表示となり、明瞭な表示が得られる。
そして、液晶物質への一定周期での電圧印加により表示画像の書換えを行う表示形態と、液晶物質への電圧印加を除去してその除去前の表示画像を維持する表示形態とを任意に切換えることができる。よって、動画表示から静止画表示への切換え、または、静止画表示から動画表示への切換えの際に、表示書換えの要・不要に応じて電圧印加の有無を調整することができ、画質を低下させることなく、消費電力の低減を図れる。
【0012】
請求項2に係る液晶表示装置は、請求項1において、表示のための光源を備えており、前記第2表示形態における前記光源の輝度が前記第1表示形態における前記光源の輝度よりも低いことを特徴とする。
【0013】
請求項2の液晶表示装置にあっては、電圧印加を除去して表示画像を維持する表示形態における光源の輝度を、電圧印加により表示画像の書換えを行う表示形態における光源の輝度より低くしているので、更なる消費電力の低減化が図られる。
【0014】
請求項3に係る液晶表示装置は、請求項1又は2において、前記正電圧の印加期間と前記負電圧の印加期間との間に、電圧がグラウンドレベルで維持された期間を有しないことを特徴とする。
【0016】
請求項4に係る液晶表示装置は、請求項1〜3の何れかにおいて、前記液晶物質への電圧印加を除去する前に、電圧印加の除去後に表示すべき画像に応じた電圧を前記液晶物質に印加するようにしたことを特徴とする。
【0017】
請求項4の液晶表示装置にあっては、液晶物質への電圧印加を除去する前に、次に表示すべき画像に応じた電圧を印加しておく。よって、電圧を印加しなくても次の所望の画像を表示することができ、消費電力の低減化を図れる。
請求項5に係る液晶表示方法は、少なくとも2枚の基板によって形成された空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入されており、夫々の画素に対応して前記液晶物質による光透過率を制御すべく電圧印加をオン/オフ制御するスイッチング素子を備える液晶表示装置を用いて、液晶表示を行う液晶表示方法において、所定周期にて前記液晶物質に正電圧と負電圧とを交互に繰り返して印加することで表示画像の書換えを行う第1表示形態と、前記液晶物質に印加される全ての電圧を除去して、その除去前の表示画像を維持する第2表示形態とを切換え、前記第2表示形態から前記第1表示形態に移る際に全画素の表示を全て黒表示とすることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
(第1実施の形態)
図1は第1実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル1及びバックライト30の模式的断面図、図2はその液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【0019】
図1及び図2で示されているように、液晶パネル1は、上層(表面)側から下層(背面)側に、偏光フィルム2と、共通電極3及びマトリクス状に配列されたカラーフィルタ4を有するガラス基板5と、マトリクス状に配列された画素電極6を有するガラス基板7と、偏光フィルム8とをこの順に積層して構成されている。
【0020】
これら共通電極3及び画素電極6間には、データドライバ,スキャンドライバ(図示せず)等を有する駆動部20が接続されている。データドライバは、信号線22を介してTFT21と接続されており、スキャンドライバは、走査線23を介してTFT21と接続されている。TFT21はスキャンドライバによりオン/オフ制御される。また個々の画素電極6は、TFT21によりオン/オフ制御される。そのため、信号線22及びTFT21を介して与えられるデータドライバからの信号により、個々の画素の透過光強度が制御されるようになっている。
【0021】
ガラス基板7上の画素電極6の上面には配向膜9が、共通電極3の下面には配向膜10が夫々配置され、これらの配向膜9,10に強誘電性液晶である液晶物質が充填されて液晶層11が形成されている。なお、12は液晶層11の層厚を保持するためのスペーサである。
【0022】
バックライト30は、液晶パネル1の下層(背面)側に位置し、発光領域を構成する導光及び光拡散板31の端面に臨ませた状態で白色光を出射するLEDアレイ32が備えられている。このLEDアレイ32は、輝度の調整範囲が広く、輝度の調整が容易である。導光及び光拡散板31はこのLEDアレイ32の各LEDから発光される白色光を自身の表面全体に導光すると共に上面へ拡散することにより、発光領域として機能する。なお、このバックライト30(LEDアレイ32)の輝度は、バックライト制御回路33にて調整される。
【0023】
ここで、第1実施の形態における液晶表示装置の具体例について説明する。まず、図1及び図2に示されている液晶パネル1を以下のようにして作製した。画素電極6(640×3(RGB)×480,対角3.2インチ)を有するTFT基板と、共通電極3及びRGBのカラーフィルタ4を有する共通電極基板とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して200℃で1時間焼成することにより、約200Åのポリイミド膜を配向膜9,10として成膜した。
【0024】
更に、これらの配向膜9,10をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径1.6μmのシリカ製のスペーサ12でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルにナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶物質(例えば、A.Mochizuki,et.al.:Ferroelectrics,133,353(1991)に開示された物質)を封入して液晶層11とした。封入した強誘電性液晶物質の自発分極の大きさは6nC/cm2 であった。
【0025】
作製したパネルをクロスニコル状態の2枚の偏光フィルム2,8で、液晶層11の強誘電性液晶分子の長軸方向が一方に傾いた場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネル1とした。この液晶パネル1とバックライト30とを重ね合わせて、液晶表示装置を構成した。
【0026】
次に、本発明の作用について説明する。まず、強誘電性液晶が有するメモリ機能について述べる。
【0027】
上述した構成を有する液晶パネル1に電圧を印加し、その後印加を中止して電圧を除去し、電圧印加時の透過率と電圧除去60秒後の透過率とを測定することを、印加する電圧の値を変えながら行った。そのときの測定結果を図3に示す。図3では、横軸に印加した電圧(V)、縦軸に透過率(%)をとって測定結果を示しており、○−○は電圧印加時の透過率、△−△は電圧除去60秒後の透過率を夫々表している。印加電圧を除去した後も、印加電圧と透過率との対応特性は変化しておらず、液晶パネル1に印加されている電圧を除去しても、電圧印加時の表示状態に応じた透過率を維持していることが分かる。また、黒表示(透過率:略0%,印加電圧:略0V)は、電圧印加時と電圧印加時とにおいて変化がなく、表示状態を維持していた。
【0028】
また、上述した構成を有する液晶パネル1について電圧を除去した後の透過率の時間的変化を測定した。その測定結果を図4に示す。図4(a)に示すように、液晶パネル1に5V,5μsのパルス波形の電圧を印加して、透過率を経時的に測定した。図4(b)では、横軸に時間(ms)、縦軸に透過率(任意単位)をとって測定した透過率を示している。電圧を印加した瞬間に透過率が急上昇し、その後徐々に減衰するが、電圧除去100ms以降は減衰が見られず一定の透過率を維持し続けていることが分かる。
【0029】
以上のことから、強誘電性液晶はメモリ機能を有しており、印加される電圧を除去した場合でも、その液晶分子は電圧印加除去前の安定している位置から他の安定した位置に移行することなく前の状態を保ち続けることが分かる。よって、このようなメモリ機能を有する強誘電性液晶を用いた液晶表示装置にあっては、一度1画面分の表示情報に対応する印加電圧を与えておくことにより、次の画面での表示情報に対応する印加電圧を与えるまでの間、電圧を印加し続けなくても、与えておいた印加電圧に応じた一定の表示を維持し続けることができる。従って、電圧を印加しなくても画面表示を維持することが可能となり、その印加不要に伴って消費電力を減らすことができる。
【0030】
次に、本発明の具体的な動作例について説明する。図5は、その動作例における駆動シーケンスの一例を示すタイミングチャートであり、(a)所望の表示を得るために強誘電性液晶に印加する信号電圧の大きさ,(b)TFT21のゲート電圧,(c)透過率,(d)バックライト30の輝度,(e)画面輝度を夫々表している。
【0031】
本発明の液晶表示装置では、強誘電性液晶に所定周期で電圧を印加して表示画像の書換えを行う第1表示形態(図5の期間A)と、強誘電性液晶への電圧印加を除去してその除去前の表示画像を維持する第2表示形態(図5の期間B)とを切換え可能にしている。
【0032】
TFT21のスイッチング(ゲートオン電圧)によりライン毎に強誘電性液晶に対して電圧を印加することとし、あるラインが選択されて、再度その同じラインが選択されるまでの時間を1/120sとした。図5では、ある選択したラインにおける駆動シーケンスを示している。
【0033】
1/120sの周期にて、ゲートオン電圧のタイミングで所望の画像に対応する電圧を各ライン毎に強誘電性液晶に印加することを行った後に、最終ラインの電圧印加が終了して最初のラインが選択される直前において、液晶パネル1に印加されている全ての電圧をオフにした(図5のタイミングC)。但し、全ての電圧をオフにする直前の書込み走査では、電圧を印加しないときに維持表示したい所望の画像データに対応した電圧(図5の信号電圧D)を印加した。
【0034】
電圧を印加しない期間(図5の期間B)では、強誘電性液晶のメモリ機能に基づいて透過率が保たれて、直前に印加された電圧(図5の信号電圧D)に応じて表示画像が維持される。
【0035】
その後、異なる画像を表示するために、強誘電性液晶への電圧印加を再開した(図5のタイミングE)。なおこの際、液晶パネル1の表示を全て黒表示にした後に、所望の表示データに対応した電圧を印加した。つまり、強誘電性液晶への電圧印加を再度開始する際には、まず最初に黒表示に対応した電圧(図5の信号電圧F)を印加した。
【0036】
図6は、黒ベースの透過率変化を説明するための図であり、液晶分子40は、最初図6(a)に示す如く偏光軸に沿って位置しており(実線で示す黒表示の位置)、電圧印加に応じてその位置と偏光軸からずれた位置(破線で示す白表示の位置)との間で向きを変える。この際の透過率変化の一例を図6(b)に示す。一方、図7は、白ベースの透過率変化を説明するための図であり、液晶分子40は、最初図7(a)に示す如く偏光軸からずれて位置しており(実線で示す白表示の位置)、電圧印加に応じてその位置と偏光軸に沿った位置(破線で示す黒表示の位置)との間で向きを変える。この際の透過率変化の一例を図7(b)に示す。
【0037】
電圧印加を再開する際に、本発明のように、液晶パネル1の表示を全黒表示とした後に、所望の表示データに応じた電圧を印加していく場合には、図6に示すように必ず黒ベースの表示になり、明瞭な表示を得ることができる。これに対して、電圧印加を再開する際に、液晶パネル1の表示を一旦全黒表示としない場合には不都合が生じる。例えば、電圧無印加状態において維持していた表示が黒以外の表示、特に白表示であった場合には、電圧印加を開始した際に、図7に示すように白ベースの表示になり、所望の表示を得ることができない。
【0038】
次に、バックライト30の輝度の調整について考察する。通常の電圧印加時(図5の期間Aでの第1表示形態)においては、正負の電圧が交互に液晶に印加される。強誘電性液晶の場合、一方の極性の電圧印加時のみ光が透過するので、正電圧及び負電圧で印加される比率が1:1であるとき、平均の明るさは光透過時の約半分になる。一方、電圧無印加時における明るさは、常に一定である。よって、電圧を印加しないときの方が、電圧印加時よりも明るくなる場合がある。
【0039】
このような問題を解決するために、本発明では図5(d)に示すように、印加電圧の除去に同期して電圧無印加時のバックライト30の輝度を70%程度に低減して、明るさの調整を図る。このようにしても、図5(e)に示すように、画面輝度が低下することはない。このバックライト30の輝度低減は、消費電力の低減にもつながり、意義が大きい。なお、電圧無印加時のバックライト30の輝度は任意で良く、電圧を印加しないときの消費電力を更に低減したい場合には、バックライト30の輝度を70%程度以下に低減しても良いことは勿論である。電圧印加を再開した後は、バックライト30の輝度も元に戻した。
【0040】
以上のようにすることにより、電圧印加時と電圧無印加時とにおいて、同様の画像表示を実現することができた。この際、電圧印加時の消費電力は600mW、電圧無印加時の消費電力は320mWであり、消費電力の低減を図れた。
【0041】
上記第1実施の形態では、透過型の液晶表示装置について説明したが、反射型の液晶表示装置にあっても本発明を適用できることは勿論であり、以下、この例について説明する。
【0042】
(第2実施の形態)
第2実施の形態における液晶表示装置は、次のようにして作製した。第1実施の形態と同様に、画素電極(640×480,対角3.2インチ)を有するTFT基板と、共通電極を有する共通電極基板とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して200℃で1時間焼成することにより、約200Åのポリイミド膜を成膜した。これらのポリイミド膜をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径1.6μmのシリカ製のスペーサでギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルにナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶物質(例えば、A.Mochizuki,et.al.:Ferroelectrics,133,353(1991)に開示された物質)を封入した。封入した強誘電性液晶物質の自発分極の大きさは6nC/cm2 であった。
【0043】
作製したパネルをクロスニコル状態の2枚の偏光フィルム(1枚は反射板付き)で、強誘電性液晶分子の長軸方向が一方に傾いた場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネルとした。作製したこの反射型の強誘電性液晶パネルを、R,G,Bの各LEDを光源とするフロントライトと組み合わせて、フィールド・シーケンシャル・カラー方式にてカラー表示を行える液晶表示装置を構成した。
【0044】
このような第2実施の形態による液晶表示装置に対して、第1実施の形態と同様に、図5に示す駆動シーケンスに従って、TFTのスイッチング(ゲートオン電圧)によりライン毎に強誘電性液晶に対して電圧を印加した。あるラインが選択されて、再度その同じラインが選択されるまでの時間を1/360sとした。
【0045】
最終ラインの電圧印加が終了して最初のラインが選択される直前において、液晶パネルに印加されている全ての電圧をオフにした(図5のタイミングC)。但し、全ての電圧をオフにする直前の書込み走査では、電圧を印加しないときに維持表示したい所望のモノクロ画像データに対応した電圧(図5の信号電圧D)を印加した。
【0046】
次に、液晶パネルへの電圧印加を再開する際に、液晶パネルの表示を全黒表示とした後、表示データに応じた電圧を液晶パネルに印加した。
【0047】
なお、フロントライトの制御に関して、電圧印加時(第1表示形態)ではR,G,Bの各LEDの時分割発光とし、電圧除去時(第2表示形態)では輝度を調整した白色発光とした。
【0048】
このようにすることによって、電圧印加時には、動画表示を含む高品質の画像のフィールド・シーケンシャル・カラー表示方式によるカラー表示を得ることができ、電圧除去時には、低消費電力にてモノクロ表示を得ることができた。なお、フロントライトを緑表示に切り換えて更に輝度を調整した場合には、緑/黒の単色カラー表示を得ることができた。同様に、青/黒の単色カラー表示,赤/黒の単色カラー表示及びR,G,Bの各光源にて合成される混合色による単色カラー表示も得ることができた。
【0049】
更に、電圧除去時にフロントライトを消灯した場合においても、反射モードにて、モノクロ表示を行えた。この場合には、消費電力を極めて低くできている。
【0050】
この第2実施の形態における各表示形態での消費電力は、動画カラー表示時で450mW、モノクロ表示時(但しフロントライトは点灯)で70mW、反射モノクロ表示時(フロントライトは消灯)で略0mWであり、消費電力の大幅な低減を図れた。
【0051】
(第3実施の形態)
第3実施の形態における液晶表示装置は、次のようにして作製した。第1実施の形態と同様に、画素電極但しAl反射電極(640×RGB×480,対角3.2インチ)を有するTFT基板と、カラーフィルタ及び共通電極を有する共通電極基板とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して200℃で1時間焼成することにより、約200Åのポリイミド膜を成膜した。これらのポリイミド膜をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径0.8μmのシリカ製のスペーサでギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルにナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶物質(例えば、A.Mochizuki,et.al.:Ferroelectrics,133,353(1991)に開示された物質)を封入した。封入した強誘電性液晶物質の自発分極の大きさは6nC/cm2 であった。
【0052】
作製したパネルの表面に偏光フィルムを貼り、1枚偏光フィルムタイプの反射型強誘電性液晶パネルを作製した。この作製した1枚偏光フィルムタイプの反射型強誘電性液晶パネルを、LEDを光源とするフロントライトと組み合わせて、カラーフィルタ方式にてカラー表示を行える液晶表示装置を構成した。
【0053】
このような第3実施の形態による液晶表示装置に対して、第1実施の形態と同様に、図5に示す駆動シーケンスに従って、TFTのスイッチング(ゲートオン電圧)によりライン毎に強誘電性液晶に対して電圧を印加した。あるラインが選択されて、再度その同じラインが選択されるまでの時間を1/120sとした。
【0054】
最終ラインの電圧印加が終了して最初のラインが選択される直前において、液晶パネルに印加されている全ての電圧をオフにした。但し、全ての電圧をオフにする直前の書込み走査では、電圧を印加しないときに維持表示したい所望の画像データに対応した電圧を印加した。次に、液晶パネルへの電圧印加を再開する際に、液晶パネルの表示を全黒表示とした後、表示データに応じた電圧を液晶パネルに印加した。
【0055】
なお、フロントライトの制御に関して、第1実施の形態と同様に、電圧除去時(第2表示形態)では電圧印加時(第1表示形態)に比べて輝度を低くした。
【0056】
このようにすることによって、電圧印加時には、動画表示を含む高品質の画像のカラー表示を得ることができ、電圧除去時には、低消費電力にてカラー表示を得ることができた。更に、電圧除去時にフロントライトを消灯した場合においても、反射モードにてカラー表示を行えた。この場合には、消費電力を極めて低くできている。
【0057】
この第3実施の形態における各表示形態での消費電力は、動画カラー表示時で550mW、静止画カラー表示時(但しフロントライトは点灯)で100mW、反射カラー表示時(フロントライトは消灯)で略0mWであり、消費電力の大幅な低減を図れた。
【0058】
なお、上述した実施の形態では、透過型と反射型との液晶表示装置について説明したが、本発明は半透過型の液晶表示装置についても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0059】
また、本発明においては、電圧印加時の透過率と電圧除去時の透過率とに良い相関がある材料を用いたが、電圧印加時の透過率と電圧除去時の透過率とに高い相関が得られない図8に示すような特性を有する材料を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0060】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明では、TFT等のスイッチング素子により液晶物質に印加される全ての電圧を取り除いた後、その印加電圧を取り除く直前の表示画像を維持するようにしたので、電圧無印加状態での表示が可能となり、大幅な消費電力の低減を図ることができる。この結果、携帯機器への利用範囲を拡大できる。また、液晶物質への電圧印加を再開する場合に、全画素の表示を全て黒表示とした後に表示データに応じた電圧を液晶物質へ印加するようにしたので、印加再開後に必ず黒ベースの表示となり、明瞭な表示を得ることができる。
【0061】
本発明では、液晶物質への一定周期での電圧印加により表示画像の書換えを行う表示形態と、液晶物質への電圧印加を除去してその除去前の表示画像を維持する表示形態とを任意に切り換えれるようにしたので、動画表示から静止画表示への切換え、または、静止画表示から動画表示への切換えの際に、表示書換えの要・不要に応じて電圧印加の有無を調整することができ、画質を低下させることなく、消費電力の低減を図ることができる。
【0062】
本発明では、電圧印加により表示画像の書換えを行う表示形態と、電圧印加を除去して表示画像を維持する表示形態とにおいて表示用光源の輝度を異ならせるようにしたので、両形態での画面の明るさを一定にすることができると共に、後者の表示形態では前者の表示形態よりも表示用光源の輝度を低くして、更なる消費電力の低減化を図ることができる。
【0063】
本発明では、液晶物質への電圧印加を除去する前に、次に表示すべき画像データを書き込んでおくようにしたので、低い消費電力にて次の所望の画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。
【図2】第1実施の形態による液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図3】電圧印加時と電圧無印加時とにおける透過率の一例を示すグラフである。
【図4】パルス電圧印加例とそれに伴う透過率の時間的変化とを示すグラフである。
【図5】本発明の液晶表示装置における駆動シーケンスの一例を示すタイミングチャートである。
【図6】黒ベースの透過率変化を説明するための図である。
【図7】白ベースの透過率変化を説明するための図である。
【図8】電圧印加時と電圧無印加時とにおける透過率の他の例を示すグラフである。
【符号の説明】
1 液晶パネル
11 液晶層
21 TFT
30 バックライト
33 バックライト制御回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a liquid crystal display device.And liquid crystal display methodIn particular, an active drive type liquid crystal display device using a liquid crystal having spontaneous polarizationAnd liquid crystal display method using the liquid crystal display deviceAbout.
[0002]
[Prior art]
With the recent development of so-called office automation (OA), OA devices represented by word processors, personal computers, PDAs (Personal Digital Assistants), etc. are widely used. Furthermore, with the spread of office automation equipment in offices, there is a demand for portable office automation equipment that can be used both in the office and outdoors, and there is a demand for reduction in size and weight. Liquid crystal display devices are widely used as one of means for achieving such an object. The liquid crystal display device is an indispensable technology for reducing the power consumption of not only a small size and light weight but also a battery-driven portable OA device.
[0003]
By the way, liquid crystal display devices are roughly classified into a reflection type and a transmission type. The reflective liquid crystal display device is configured to reflect light incident from the front surface of the liquid crystal panel on the back surface of the liquid crystal panel and visually recognize the image, and the transmissive type is a light source (backlight) provided on the back surface of the liquid crystal panel. The image is visually recognized by the transmitted light from (). The reflective type is inferior in visibility because the amount of reflected light is not constant depending on the environmental conditions, but is inexpensive. Therefore, the reflective type is widely used as a display device of a single color (for example, white / black display) such as a calculator and a clock. It is not suitable as a display device for a personal computer that performs color or full color display. Therefore, a transmissive liquid crystal display device is generally used as a display device for a personal computer that performs multi-color or full-color display.
[0004]
On the other hand, current color liquid crystal display devices mainly use STN (Super Twisted Nematic) type with a simple matrix electrode configuration and TN (TFT) using switching elements such as TFT (Thin Film Transistor) in terms of the liquid crystal material used. Generally classified as Twisted Nematic) type. Although the STN type is relatively inexpensive to manufacture, there is a problem that it is not suitable for displaying moving images because crosstalk is likely to occur and the response speed is relatively slow. On the other hand, the TN type driven by TFT has higher display quality than the STN type, but the light transmittance of the liquid crystal panel is as low as 4%, and a high-brightness backlight is required to obtain high screen brightness. become. For this reason, the TFT type has problems such as high power consumption, response speed, particularly slow response speed in halftone, and narrow viewing angle.
[0005]
Under the circumstances as described above, the present inventors have proceeded with the development of a liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal material having spontaneous polarization and a response speed to an applied voltage as high as several hundreds to several μs. ing. When a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization is used as the liquid crystal material, the liquid crystal molecules are always parallel to the substrate regardless of the presence or absence of the applied voltage, and the refractive index changes depending on the viewing direction. , Much smaller than TN type. Therefore, it is possible to obtain a wide viewing angle.
[0006]
Thus, a liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal material is superior to a conventional liquid crystal display device in terms of response speed and viewing angle. The driving method is also possible with a simple matrix electrode configuration as in the STN type, but the selection period per line for writing display data is as long as several hundred μs, so the response speed of the ferroelectric liquid crystal However, even if it is as fast as several hundreds to several μs, it takes a long time to rewrite one screen (number of lines × several hundreds μs). Moreover, there is also a problem that halftone display is difficult due to its principle.
[0007]
The present inventors drive a liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal material (hereinafter also simply referred to as a ferroelectric liquid crystal display device) with a switching element such as a TFT to display a moving image display and a halftone display. (Japanese Patent Laid-Open No. 11-119189, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-180827, etc.).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a ferroelectric liquid crystal display device driven by a switching element such as a TFT, the ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization, and in principle, the distance between the substrates is set to a conventional liquid crystal display. There is a problem that the power consumption required for driving is large because the device must be narrower than the device. This is a problem that goes against lower power consumption of a battery-driven portable OA device. For example, a ferroelectric liquid crystal display device driven by a TFT is used for a portable OA device. There is a point that should be improved.
[0009]
  The present invention has been made in view of such circumstances, and is a liquid crystal display device that uses a liquid crystal substance such as a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization and is driven by a switching element such as a TFT, and has low power consumption. LCD device that can be realizedAnd liquid crystal display method using the liquid crystal display deviceThe purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In the liquid crystal display device according to claim 1, a liquid crystal material having spontaneous polarization is sealed in a gap formed by at least two substrates, and the light transmittance of the liquid crystal material is controlled corresponding to each pixel. In a liquid crystal display device provided with a switching element for controlling on / off of voltage application as much as possible,A first display mode for rewriting a display image by alternately applying a positive voltage and a negative voltage to the liquid crystal substance at a predetermined period;All voltages applied to the liquid crystal material are removed, and the display before the removalimageMaintainMeans for switching between the second display form and the second display form when moving from the second display form to the first display form.All the pixels are displayed in black.
[0011]
  In the liquid crystal display device according to the first aspect, after all the voltages applied to the liquid crystal substance are removed by the switching elements such as TFTs, the display state immediately before removing the applied voltage is substantially maintained. Therefore, an image can be displayed without applying a voltage to the liquid crystal substance, and the power consumption can be greatly reduced. Therefore, application to a portable device is also possible, and in particular, the effect of reducing power consumption for a portable device having many still screens is increased. When resuming the voltage application to the liquid crystal material, all the pixels are first displayed in black, and then a voltage corresponding to the display data is applied to the liquid crystal material. Therefore, a black base display is always obtained after resumption of application, and a clear display can be obtained.
  Then, a display mode in which the display image is rewritten by applying a voltage to the liquid crystal material at a constant period and a display mode in which the voltage application to the liquid crystal material is removed and the display image before the removal is maintained are arbitrarily switched. Can do. Therefore, when switching from video display to still image display, or switching from still image display to video display, it is possible to adjust the presence or absence of voltage application according to whether or not display rewriting is necessary, reducing image quality. It is possible to reduce power consumption without causing it to occur.
[0012]
  The liquid crystal display device according to claim 2 is the liquid crystal display device according to claim 1,A light source for display is provided, and the luminance of the light source in the second display mode is lower than the luminance of the light source in the first display modeIt is characterized by that.
[0013]
  In the liquid crystal display device according to claim 2,The brightness of the light source in the display form that maintains the display image by removing the voltage application,Display form that rewrites display image by applying voltageSince it is lower than the brightness of the light source inReduction of power consumptionIs achieved.
[0014]
  A liquid crystal display device according to claim 3 is the claim1 or2There is no period in which the voltage is maintained at the ground level between the application period of the positive voltage and the application period of the negative voltage.It is characterized by that.
[0016]
A liquid crystal display device according to a fourth aspect of the present invention is the liquid crystal display device according to any one of the first to third aspects, wherein a voltage corresponding to an image to be displayed after the voltage application is removed before the voltage application to the liquid crystal material is removed. It is characterized by being applied to.
[0017]
  In the liquid crystal display device according to the fourth aspect, before removing the voltage application to the liquid crystal substance, a voltage corresponding to an image to be displayed next is applied. Therefore, the next desired image can be displayed without applying a voltage, and power consumption can be reduced.
  In the liquid crystal display method according to claim 5, a liquid crystal material having spontaneous polarization is enclosed in a gap formed by at least two substrates, and the light transmittance of the liquid crystal material is controlled corresponding to each pixel. In a liquid crystal display method for performing liquid crystal display using a liquid crystal display device including a switching element that controls on / off of voltage application, positive and negative voltages are alternately and repeatedly applied to the liquid crystal material at a predetermined period. By switching between the first display mode for rewriting the display image and the second display mode for removing all voltages applied to the liquid crystal substance and maintaining the display image before the removal, the second display mode is switched. When shifting from the display mode to the first display mode, all the pixels are displayed in black.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal panel 1 and the backlight 30 of the liquid crystal display device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an overall configuration example of the liquid crystal display device.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal panel 1 includes a polarizing film 2, a common electrode 3, and a color filter 4 arranged in a matrix form from the upper layer (front surface) side to the lower layer (back surface) side. A glass substrate 5 having a pixel electrode 6 arranged in a matrix, and a polarizing film 8 are laminated in this order.
[0020]
A drive unit 20 having a data driver, a scan driver (not shown) and the like is connected between the common electrode 3 and the pixel electrode 6. The data driver is connected to the TFT 21 via the signal line 22, and the scan driver is connected to the TFT 21 via the scanning line 23. The TFT 21 is on / off controlled by a scan driver. Each pixel electrode 6 is ON / OFF controlled by the TFT 21. Therefore, the transmitted light intensity of each pixel is controlled by a signal from the data driver given via the signal line 22 and the TFT 21.
[0021]
An alignment film 9 is disposed on the upper surface of the pixel electrode 6 on the glass substrate 7, and an alignment film 10 is disposed on the lower surface of the common electrode 3. The alignment films 9 and 10 are filled with a liquid crystal substance that is a ferroelectric liquid crystal. Thus, the liquid crystal layer 11 is formed. Reference numeral 12 denotes a spacer for maintaining the layer thickness of the liquid crystal layer 11.
[0022]
The backlight 30 is located on the lower layer (rear) side of the liquid crystal panel 1 and is provided with an LED array 32 that emits white light in a state of facing the end face of the light guide and light diffusing plate 31 constituting the light emitting region. Yes. The LED array 32 has a wide brightness adjustment range, and brightness adjustment is easy. The light guide and light diffusion plate 31 functions as a light emitting region by guiding the white light emitted from each LED of the LED array 32 to the entire surface and diffusing it to the upper surface. The luminance of the backlight 30 (LED array 32) is adjusted by the backlight control circuit 33.
[0023]
Here, a specific example of the liquid crystal display device in the first embodiment will be described. First, the liquid crystal panel 1 shown in FIGS. 1 and 2 was produced as follows. After washing the TFT substrate having the pixel electrode 6 (640 × 3 (RGB) × 480, diagonal 3.2 inches) and the common electrode substrate having the common electrode 3 and the RGB color filter 4, polyimide is applied. By baking at 200 ° C. for 1 hour, a polyimide film of about 200 mm was formed as alignment films 9 and 10.
[0024]
Further, these alignment films 9 and 10 were rubbed with a cloth made of rayon and overlapped with a gap maintained by a silica spacer 12 having an average particle diameter of 1.6 μm between them to produce an empty panel. This empty panel is filled with a ferroelectric liquid crystal material mainly composed of naphthalene-based liquid crystal (for example, a material disclosed in A. Mochizuki, et.al .: Ferroelectrics, 133, 353 (1991)) to form a liquid crystal layer 11. . The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal material is 6 nC / cm.2Met.
[0025]
The produced panel is sandwiched between two polarizing films 2 and 8 in a crossed Nicol state so that the liquid crystal layer 11 is in a dark state when the major axis direction of the ferroelectric liquid crystal molecules inclines to one side. It was. The liquid crystal panel 1 and the backlight 30 were overlapped to constitute a liquid crystal display device.
[0026]
Next, the operation of the present invention will be described. First, the memory function of the ferroelectric liquid crystal will be described.
[0027]
The voltage applied is to apply a voltage to the liquid crystal panel 1 having the above-described configuration, then stop the application and remove the voltage, and measure the transmittance when the voltage is applied and the transmittance after 60 seconds of voltage removal. We went while changing the value of. The measurement result at that time is shown in FIG. In FIG. 3, the measurement result is shown by taking the voltage (V) applied on the horizontal axis and the transmittance (%) on the vertical axis, where ◯-○ is the transmittance during voltage application, and Δ-Δ is the voltage removal 60. The transmittance after 2 seconds is shown respectively. Even after the applied voltage is removed, the correspondence characteristic between the applied voltage and the transmittance does not change, and even if the voltage applied to the liquid crystal panel 1 is removed, the transmittance according to the display state when the voltage is applied. It can be seen that Further, the black display (transmittance: approximately 0%, applied voltage: approximately 0 V) did not change between the voltage application and the voltage application, and the display state was maintained.
[0028]
Further, the temporal change of the transmittance after removing the voltage was measured for the liquid crystal panel 1 having the above-described configuration. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 4A, a voltage having a pulse waveform of 5 V and 5 μs was applied to the liquid crystal panel 1, and the transmittance was measured over time. In FIG. 4B, the transmissivity measured with time (ms) on the horizontal axis and transmissivity (arbitrary unit) on the vertical axis is shown. It can be seen that the transmittance suddenly rises at the moment when the voltage is applied and then gradually attenuates, but no attenuation is observed after the voltage removal of 100 ms and the constant transmittance is maintained.
[0029]
From the above, the ferroelectric liquid crystal has a memory function, and even when the applied voltage is removed, the liquid crystal molecules move from a stable position before removing the applied voltage to another stable position. It can be seen that the previous state is maintained without doing. Therefore, in the liquid crystal display device using the ferroelectric liquid crystal having such a memory function, the display information on the next screen is obtained by applying the applied voltage corresponding to the display information for one screen once. Even if the voltage is not continuously applied until the applied voltage corresponding to is applied, a constant display according to the applied voltage can be maintained. Therefore, it is possible to maintain the screen display without applying a voltage, and power consumption can be reduced when the application is unnecessary.
[0030]
Next, a specific operation example of the present invention will be described. FIG. 5 is a timing chart showing an example of a driving sequence in the operation example. (A) The magnitude of the signal voltage applied to the ferroelectric liquid crystal to obtain a desired display, (b) The gate voltage of the TFT 21, (C) Transmittance, (d) Luminance of the backlight 30, and (e) Screen luminance are shown.
[0031]
In the liquid crystal display device of the present invention, the first display mode (period A in FIG. 5) in which the display image is rewritten by applying a voltage to the ferroelectric liquid crystal at a predetermined cycle, and the voltage application to the ferroelectric liquid crystal is removed. Thus, the second display mode (period B in FIG. 5) for maintaining the display image before the removal can be switched.
[0032]
A voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal for each line by switching of the TFT 21 (gate-on voltage), and the time until a certain line is selected and the same line is selected again is 1/120 s. FIG. 5 shows a driving sequence in a selected line.
[0033]
After a voltage corresponding to a desired image is applied to the ferroelectric liquid crystal for each line at a gate-on voltage timing at a period of 1/120 s, the voltage application of the final line is finished and the first line is applied. Immediately before is selected, all the voltages applied to the liquid crystal panel 1 are turned off (timing C in FIG. 5). However, in the write scan immediately before turning off all the voltages, a voltage (signal voltage D in FIG. 5) corresponding to desired image data to be maintained and displayed when no voltage is applied is applied.
[0034]
In the period in which no voltage is applied (period B in FIG. 5), the transmittance is maintained based on the memory function of the ferroelectric liquid crystal, and the display image is displayed according to the voltage applied immediately before (signal voltage D in FIG. 5). Is maintained.
[0035]
Thereafter, in order to display a different image, voltage application to the ferroelectric liquid crystal was resumed (timing E in FIG. 5). At this time, the display corresponding to the desired display data was applied after the display on the liquid crystal panel 1 was all black. That is, when voltage application to the ferroelectric liquid crystal is started again, first, a voltage corresponding to black display (signal voltage F in FIG. 5) was applied.
[0036]
FIG. 6 is a diagram for explaining the change in transmittance of the black base. The liquid crystal molecules 40 are initially positioned along the polarization axis as shown in FIG. 6A (the position of the black display indicated by the solid line). ), The direction is changed between the position and a position shifted from the polarization axis (a white display position indicated by a broken line) according to voltage application. An example of the transmittance change at this time is shown in FIG. On the other hand, FIG. 7 is a diagram for explaining the white-based transmittance change, and the liquid crystal molecules 40 are initially positioned so as to deviate from the polarization axis as shown in FIG. 7A (white display indicated by a solid line). The position is changed between the position and a position along the polarization axis (a black display position indicated by a broken line) according to voltage application. An example of the transmittance change at this time is shown in FIG.
[0037]
When resuming the voltage application, as shown in FIG. 6, when the voltage corresponding to the desired display data is applied after the display of the liquid crystal panel 1 is set to all black display as in the present invention. A black-based display is always obtained, and a clear display can be obtained. On the other hand, when the voltage application is resumed, inconvenience arises if the display of the liquid crystal panel 1 is not temporarily displayed in all black. For example, if the display maintained in the state where no voltage is applied is a display other than black, in particular, white display, when the voltage application is started, the display is white based as shown in FIG. Cannot get the display.
[0038]
Next, the adjustment of the luminance of the backlight 30 will be considered. During normal voltage application (first display mode in period A in FIG. 5), positive and negative voltages are alternately applied to the liquid crystal. In the case of a ferroelectric liquid crystal, light is transmitted only when a voltage of one polarity is applied. Therefore, when the ratio applied by the positive voltage and the negative voltage is 1: 1, the average brightness is about half that of the light transmitted. become. On the other hand, the brightness when no voltage is applied is always constant. Therefore, the time when no voltage is applied may be brighter than when the voltage is applied.
[0039]
In order to solve such a problem, as shown in FIG. 5D, in the present invention, the brightness of the backlight 30 when no voltage is applied is reduced to about 70% in synchronization with the removal of the applied voltage, Adjust the brightness. Even if it does in this way, as shown in FIG.5 (e), a screen brightness | luminance does not fall. This reduction in the luminance of the backlight 30 also leads to a reduction in power consumption, and is significant. Note that the luminance of the backlight 30 when no voltage is applied may be arbitrary, and the luminance of the backlight 30 may be reduced to about 70% or less in order to further reduce power consumption when no voltage is applied. Of course. After resuming voltage application, the brightness of the backlight 30 was also restored.
[0040]
As described above, the same image display can be realized when the voltage is applied and when no voltage is applied. At this time, the power consumption when a voltage was applied was 600 mW, and the power consumption when no voltage was applied was 320 mW, so that the power consumption was reduced.
[0041]
Although the transmissive liquid crystal display device has been described in the first embodiment, the present invention can of course be applied to a reflective liquid crystal display device, and this example will be described below.
[0042]
(Second Embodiment)
The liquid crystal display device in the second embodiment was produced as follows. Similar to the first embodiment, after cleaning the TFT substrate having the pixel electrode (640 × 480, diagonal 3.2 inches) and the common electrode substrate having the common electrode, polyimide is applied at 200 ° C. By baking for 1 hour, a polyimide film of about 200 mm was formed. These polyimide films were rubbed with a rayon cloth, and were laminated with a gap maintained between them by a silica spacer having an average particle diameter of 1.6 μm to produce an empty panel. A ferroelectric liquid crystal material (for example, a material disclosed in A. Mochizuki, et.al .: Ferroelectrics, 133, 353 (1991)) containing naphthalene-based liquid crystal as a main component was encapsulated in this empty panel. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal material is 6 nC / cm.2Met.
[0043]
The produced panel is sandwiched between two polarizing films in a crossed Nicol state (one with a reflector) so that the liquid crystal molecules are in a dark state when the major axis direction of the ferroelectric liquid crystal molecules is tilted to one side. It was. The reflection type ferroelectric liquid crystal panel thus fabricated was combined with a front light using R, G, and B LEDs as light sources to constitute a liquid crystal display device capable of color display by a field sequential color system.
[0044]
In contrast to the liquid crystal display device according to the second embodiment, as in the first embodiment, according to the driving sequence shown in FIG. Voltage was applied. The time from when a certain line is selected until the same line is selected again is set to 1/360 s.
[0045]
Immediately before the voltage application for the last line was completed and the first line was selected, all the voltages applied to the liquid crystal panel were turned off (timing C in FIG. 5). However, in the write scan immediately before turning off all the voltages, a voltage (signal voltage D in FIG. 5) corresponding to desired monochrome image data to be maintained and displayed when no voltage is applied is applied.
[0046]
Next, when resuming voltage application to the liquid crystal panel, the display on the liquid crystal panel was set to all black display, and then a voltage corresponding to display data was applied to the liquid crystal panel.
[0047]
As for the front light control, R, G, and B LEDs are time-division light emission when voltage is applied (first display mode), and white light emission is adjusted when voltage is removed (second display mode). .
[0048]
In this way, when applying voltage, it is possible to obtain color display using a field sequential color display method for high-quality images including moving image display, and to obtain monochrome display with low power consumption when voltage is removed. I was able to. In addition, when the front light was switched to green display and the luminance was further adjusted, a green / black monochrome color display could be obtained. Similarly, a single color display of blue / black, a single color display of red / black, and a single color display of mixed colors synthesized by R, G and B light sources could be obtained.
[0049]
Furthermore, even when the front light was turned off during voltage removal, monochrome display was possible in the reflection mode. In this case, the power consumption can be extremely low.
[0050]
The power consumption in each display mode in this second embodiment is 450 mW when displaying moving image color, 70 mW when displaying monochrome (however, the front light is turned on), and approximately 0 mW when displaying reflected monochrome (where the front light is turned off). There was a significant reduction in power consumption.
[0051]
(Third embodiment)
The liquid crystal display device in the third embodiment was produced as follows. As in the first embodiment, after cleaning the TFT substrate having the pixel electrode but the Al reflective electrode (640 × RGB × 480, diagonal 3.2 inches) and the common electrode substrate having the color filter and the common electrode A polyimide film of about 200 mm was formed by applying polyimide and baking at 200 ° C. for 1 hour. These polyimide films were rubbed with a rayon cloth, and overlapped with a gap held between them by a silica spacer having an average particle diameter of 0.8 μm to produce an empty panel. A ferroelectric liquid crystal substance (for example, a substance disclosed in A. Mochizuki, et.al .: Ferroelectrics, 133, 353 (1991)) containing naphthalene-based liquid crystal as a main component was encapsulated in this empty panel. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal material is 6 nC / cm.2Met.
[0052]
A polarizing film was pasted on the surface of the produced panel to produce a single polarizing film type reflective ferroelectric liquid crystal panel. The produced single-polarized film type reflective ferroelectric liquid crystal panel was combined with a front light having an LED as a light source to constitute a liquid crystal display device capable of color display by a color filter method.
[0053]
For the liquid crystal display device according to the third embodiment, as in the first embodiment, the ferroelectric liquid crystal is applied to each line by switching the TFT (gate on voltage) in accordance with the driving sequence shown in FIG. Voltage was applied. The time from when a certain line is selected until the same line is selected again is set to 1/120 s.
[0054]
All voltages applied to the liquid crystal panel were turned off immediately before the application of the voltage on the last line was completed and the first line was selected. However, in the write scan immediately before turning off all the voltages, a voltage corresponding to desired image data to be maintained and displayed when no voltage is applied is applied. Next, when resuming voltage application to the liquid crystal panel, the display on the liquid crystal panel was set to all black display, and then a voltage corresponding to display data was applied to the liquid crystal panel.
[0055]
As for the control of the front light, as in the first embodiment, the luminance was lowered at the time of voltage removal (second display mode) than at the time of voltage application (first display mode).
[0056]
By doing so, it was possible to obtain color display of a high quality image including moving image display at the time of voltage application, and color display with low power consumption at the time of voltage removal. Furthermore, even when the front light was turned off during voltage removal, color display was possible in the reflection mode. In this case, the power consumption can be extremely low.
[0057]
The power consumption in each display mode in the third embodiment is approximately 550 mW when displaying moving image color, 100 mW when displaying still color (however, the front light is turned on), and approximately when displaying reflected color (the front light is turned off). The power consumption was 0 mW, and the power consumption was greatly reduced.
[0058]
Although the transmissive and reflective liquid crystal display devices have been described in the above-described embodiments, it is needless to say that the present invention can achieve the same effect with a transflective liquid crystal display device.
[0059]
Further, in the present invention, a material having a good correlation between the transmittance at the time of voltage application and the transmittance at the time of voltage removal is used, but there is a high correlation between the transmittance at the time of voltage application and the transmittance at the time of voltage removal. It goes without saying that the same effect can be obtained even if a material having such characteristics as shown in FIG. 8 is used.
[0060]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the present invention, since all the voltages applied to the liquid crystal substance are removed by the switching elements such as TFTs, the display image immediately before removing the applied voltage is maintained. Display can be achieved, and power consumption can be significantly reduced. As a result, the range of use for portable devices can be expanded. In addition, when voltage application to the liquid crystal material is resumed, the voltage corresponding to the display data is applied to the liquid crystal material after all pixels have been displayed in black, so a black-based display is always required after the application is resumed. Thus, a clear display can be obtained.
[0061]
In the present invention, a display form in which a display image is rewritten by applying a voltage to the liquid crystal substance at a constant period and a display form in which the voltage application to the liquid crystal substance is removed and the display image before the removal is maintained are arbitrarily selected. When switching from moving image display to still image display, or switching from still image display to moving image display, it is possible to adjust the presence or absence of voltage application according to the necessity / requirement of display rewriting. It is possible to reduce power consumption without degrading image quality.
[0062]
In the present invention, the luminance of the display light source is made different between the display form in which the display image is rewritten by voltage application and the display form in which the display image is maintained by removing the voltage application. In the latter display form, the luminance of the display light source can be made lower than that in the former display form, and the power consumption can be further reduced.
[0063]
In the present invention, the image data to be displayed next is written before removing the voltage application to the liquid crystal substance, so that the next desired image can be displayed with low power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal panel and a backlight of a liquid crystal display device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing an example of transmittance when a voltage is applied and when no voltage is applied.
FIG. 4 is a graph showing an example of applying a pulse voltage and a temporal change in transmittance accompanying therewith.
FIG. 5 is a timing chart showing an example of a driving sequence in the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a black base transmittance change;
FIG. 7 is a diagram for explaining a white-based transmittance change;
FIG. 8 is a graph showing another example of transmittance when a voltage is applied and when no voltage is applied.
[Explanation of symbols]
1 LCD panel
11 Liquid crystal layer
21 TFT
30 Backlight
33 Backlight control circuit

Claims (5)

少なくとも2枚の基板によって形成された空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入されており、夫々の画素に対応して前記液晶物質による光透過率を制御すべく電圧印加をオン/オフ制御するスイッチング素子を設けた液晶表示装置において、
所定周期にて前記液晶物質に正電圧と負電圧とを交互に繰り返して印加することで表示画像の書換えを行う第1表示形態と、前記液晶物質に印加される全ての電圧を除去して、その除去前の表示画像を維持する第2表示形態とを切換える手段を有し、前記第2表示形態から前記第1表示形態に移る際に全画素の表示を全て黒表示とするようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal material having spontaneous polarization is sealed in a gap formed by at least two substrates, and voltage application is controlled on / off to control the light transmittance of the liquid crystal material corresponding to each pixel. In a liquid crystal display device provided with a switching element,
A first display mode for rewriting a display image by alternately applying a positive voltage and a negative voltage to the liquid crystal material at a predetermined period, and removing all voltages applied to the liquid crystal material, Means for switching between the second display mode for maintaining the display image before the removal and that the display of all the pixels is set to the black display when moving from the second display mode to the first display mode. A liquid crystal display device.
表示のための光源を備えており、前記第2表示形態における前記光源の輝度が前記第1表示形態における前記光源の輝度よりも低い請求項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1 , further comprising a light source for display, wherein the luminance of the light source in the second display mode is lower than the luminance of the light source in the first display mode . 前記正電圧の印加期間と前記負電圧の印加期間との間に、電圧がグラウンドレベルで維持された期間を有しない請求項1又は2に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein there is no period in which the voltage is maintained at a ground level between the application period of the positive voltage and the application period of the negative voltage. 前記液晶物質への電圧印加を除去する前に、電圧印加の除去後に表示すべき画像に応じた電圧を前記液晶物質に印加するようにした請求項1〜3の何れかに記載の液晶表示装置。  The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a voltage corresponding to an image to be displayed after removing the voltage application is applied to the liquid crystal material before removing the voltage application to the liquid crystal material. . 少なくとも2枚の基板によって形成された空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入されており、夫々の画素に対応して前記液晶物質による光透過率を制御すべく電圧印加をオン/オフ制御するスイッチング素子を備える液晶表示装置を用いて、液晶表示を行う液晶表示方法において、A liquid crystal material having spontaneous polarization is sealed in a gap formed by at least two substrates, and voltage application is controlled on / off to control the light transmittance of the liquid crystal material corresponding to each pixel. In a liquid crystal display method for performing liquid crystal display using a liquid crystal display device including a switching element,
所定周期にて前記液晶物質に正電圧と負電圧とを交互に繰り返して印加することで表示画像の書換えを行う第1表示形態と、前記液晶物質に印加される全ての電圧を除去して、その除去前の表示画像を維持する第2表示形態とを切換え、前記第2表示形態から前記第1表示形態に移る際に全画素の表示を全て黒表示とすることを特徴とする液晶表示方法。A first display mode for rewriting a display image by alternately applying a positive voltage and a negative voltage to the liquid crystal material at a predetermined period, and removing all voltages applied to the liquid crystal material, A liquid crystal display method characterized by switching to a second display mode for maintaining a display image before removal thereof, and displaying all pixels in black when moving from the second display mode to the first display mode. .
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