JP4248268B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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JP4248268B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置またはカラーフィルタ方式の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のいわゆる情報化社会の進展に伴って、パーソナルコンピュータ，ＰＤＡ（Personal Digital Assistants)等に代表される電子機器が広く使用されるようになっている。このような電子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需要が発生しており、それらの小型・軽量化が要望されている。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電子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】
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くて視認性に劣るため、特に、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等の表示装置としては一般的に、カラーフィルタを用いた透過型のカラー液晶表示装置が使用されている。
【０００４】
カラー液晶表示装置は、現在、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などのスイッチング素子を用いたＴＮ（Twisted Nematic)型のものが広く使用されている。このＴＦＴ駆動のＴＮ型液晶表示装置は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic)型に比して表示品質は高いが、液晶パネルの光透過率が現状では４％程度しかないので、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、バックライトによる消費電力が大きくなってしまう。また、カラーフィルタを用いたカラー表示であるため、１画素を３個の副画素で構成しなければならず、高精細化が困難であり、その表示色純度も十分ではない。
【０００５】
このような問題を解決するために、本発明者等はフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置を開発している（例えば非特許文献１，２参照）。このフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置は、カラーフィルタ方式の液晶表示装置と比べて、副画素を必要としないため、より精度が高い表示が容易に実現可能であり、また、カラーフィルタを使わずに光源の発光色をそのまま表示に利用できるため、表示色純度にも優れる。更に光利用効率も高いので、消費電力が少なくて済むという利点も有している。しかしながら、フィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置を実現するためには、液晶の高速応答性（２ｍｓ以下）が必須である。
【０００６】
そこで、本発明者等は、上述したような優れた利点を有するフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置、または、カラーフィルタ方式の液晶表示装置の高速応答化を図るべく、従来に比べて１００〜１０００倍の高速応答を期待できる自発分極を有する強誘電性液晶等の液晶のＴＦＴ等のスイッチング素子による駆動を研究開発している。強誘電性液晶は、図１９に示すように、電圧印加によってその液晶分子の長軸方向がチルト角θだけ変化する。強誘電性液晶を挟持した液晶パネルを偏光軸が直交した２枚の偏光板で挾み、液晶分子の長軸方向の変化による複屈折を利用して、透過光強度を変化させる。なお、このような液晶表示装置には、図２０に示すような印加電圧に対してハーフＶ字状の電気光学応答特性を有する強誘電性液晶が液晶材料として一般的に使用されている。
【０００７】
図２１は、従来のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置における駆動シーケンスを示しており、図２１（ａ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図２１（ｂ）はバックライトの赤，緑，青各色の点灯タイミングを表している。１フレームを３つのサブフレームに分割し、例えば図２１（ｂ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤色を発光させ、第２番目のサブフレームにおいて緑色を発光させ、第３番目のサブフレームにおいて青色を発光させる。
【０００８】
一方、図２１（ａ）に示すとおり、液晶パネルに対しては赤，緑，青の各色のサブフレーム中に、画像データの書込み走査と消去走査とを行う。但し、書込み走査の開始タイミングが各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また消去走査の終了タイミングが各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整し、書込み走査及び消去走査に要する時間はそれぞれ各サブフレームの半分に設定する。書込み走査，消去走査にあっては、同じ画像データに基づく大きさが等しくて極性が異なる電圧が液晶パネルに印加される（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
このように電圧印加を制御した場合、実際の表示に利用される光量は、バックライトから発せられる光量の半分である。これは、使用する液晶材料の電気光学応答特性がハーフＶ字状を呈するため（図２０参照）、液晶表示素子から光が透過する時間がサブフレームの期間の約半分にしかならないからである。厳密に言えば、消去走査後においても、書込み走査後と同じ画像が、書込み走査後の画像に比べて非常に低い輝度で表示されているが、実質的には”黒表示”と見なせたるため、光が透過する時間はサブフレームの半分の時間になる。
【００１０】
【非特許文献１】
T.Yoshihara, et. al.:AM-LCD'99 Digest of Technical Papers, 185 (1999)
【非特許文献２】
T.Yoshihara, et. al.:SID'00 Digest of Technical Papers, 1176 (2000)
【特許文献１】
特開平１１−１１９１８９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
フィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置は、光利用効率が高くて、消費電力の低減化が可能であるという利点を有してはいるが、上述したように光源（バックライト）からの光量の約半分しか表示に利用していないという問題があり、光利用効率の更なる向上が望まれている。
【００１２】
また、各サブフレームでの書込み走査，消去走査それぞれにおいては同一極性の電圧を液晶素子に印加する必要があり、現在主流となっているドット反転ドライバの適用が困難であり、使用するドライバの選択肢が狭い、または、専用のドライバが必要であるという問題がある。
【００１３】
なお上述したような約半分の光量しか利用できないという問題、及び、ドット反転ドライバの適用が困難であるという問題は、フィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置に関わるだけでなく、図２０に示すようなハーフＶ字状の電気光学応答特性の液晶材料を用いたカラーフィルタ方式の液晶表示装置にも同様に生じている。
【００１４】
図２２は、従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置における駆動シーケンスを示しており、図２２（ａ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図２２（ｂ）はバックライトの点灯タイミングを表している。図２２（ａ）に示すように、各フレーム中に、画像データの書込み走査と消去走査とを行う。但し、書込み走査の開始タイミングが各フレームの開始タイミングと一致するように、また消去走査の終了タイミングが各フレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整し、書込み走査及び消去走査に要する時間はそれぞれ各フレームの半分に設定する。書込み走査，消去走査にあっては、同じ画像データに基づく大きさが等しくて極性が異なる電圧が液晶パネルに印加される。そして、表示時間中はバックライトを常時点灯させる。
【００１５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光源（バックライト）からの光を有効に利用できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明の他の目的は、ドット反転ドライバの適用を容易として、ドライバの問題を解決できる液晶表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る液晶表示装置は、フィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置において、液晶表示素子に使用する液晶材料は印加電圧に対してＶ字状の電気光学応答特性を有しており、各サブフレーム毎にデータ書込み走査を複数回行い、複数回のデータ書込み走査での前半の書込み走査と後半の書込み走査とにおける印加電圧の極性を異ならせる手段と、各サブフレームの後半でサブフレーム期間の略半分の時間にわたって対応する色の光を発する手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
第１発明のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置にあっては、印加電圧に対してＶ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用し、各サブフレームにおいて、対応する色の表示データに基づくデータ書込み走査を複数回行い、対応する色の発光時間をサブフレーム期間の後半における略半分とする。また、各サブフレームにおける複数回のデータ書込み走査において、前半の書込み走査と後半の書込み走査とで印加電圧の極性を異ならせる。よって、液晶表示素子に印加される電圧に偏りがなく表示の焼付きを抑制できる。
【００１９】
図１は、本発明の液晶表示装置に使用する液晶材料の電気光学応答特性を示すグラフである。この液晶材料は、＋極性と−極性とにおいて対称な応答を呈するＶ字状の電気光学応答特性を有している。このような特性を有する液晶材料は、例えば、IDW'02（The Ninth International Display Workshops), December 4-6, 2002 "Electro-Optic Characteristics of the Intrinsic Half-V-Mode Ferroelectric Liquid Crystal Display and the Polymer-Stabilized V-Mode Ferroelectric Liquid Crystal Displays" Jun Xu and Shunsuke Kobayashiに開示されている。
【００２０】
また、図２は、第１発明の液晶表示装置における駆動シーケンスを示しており、図２（ａ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図２（ｂ）はバックライトの赤，緑，青各色の点灯タイミングを表している。図２（ａ）に示すように、各サブフレーム中に各色の画像データに基づく２回のデータ書込み走査を行う。この際、前半の書込み走査と後半の書込み走査とでは印加する電圧の極性を逆にする。一方、図２（ｂ）に示すように、各サブフレームおいて、対応する色の発光時間をサブフレーム期間の後半側の略半分（１／３６０ｓ）とする。
【００２１】
このようにすることにより、使用する液晶材料が図１に示すようなＶ字状の電気光学応答特性を有するため、各サブフレーム内での前半の書込み走査における印加電圧と後半の書込み走査における印加電圧とは、極性が異なっていても、同じ画像データに基づいているのでその大きさが略等しくなり、前半の書込み走査における液晶表示素子の透過率と後半の書込み走査における液晶表示素子の透過率とは略等しくなる。従って、液晶表示素子へ入射される各色の光の発光時間を、サブフレームの後半側の略半分としても、画面輝度を維持できる。
【００２２】
図２０に示したようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用した場合に、液晶表示素子へ入射される各色の光の発光時間をサブフレームの後半側の略半分としたとすると、一方の極性の電圧印加後の透過率と他方の極性の電圧印加後の透過率とが大きく異なるため、表示画面の上下で輝度ムラが生じることになる。従って、従来では、図２１に示すように、各サブフレームの全期間にわたって各色の光を発光せざるを得なかった。
【００２３】
本発明では、Ｖ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用するため、一方の極性の電圧印加後の透過率と他方の極性の電圧印加後の透過率とが略等しくなり、液晶表示素子へ入射される各サブフレームに対応する色の光の発光時間をサブフレームの後半側の略半分としても、表示画面に輝度ムラが生じない。
【００２４】
よって、液晶表示素子へ入射される光のほとんど全てを表示に利用することが可能となり、画面輝度を維持したまま光源（バックライト）の消費電力を半分にできる。また、発光時間を短くできるので、例えば光源がＬＥＤ（Laser Emitting Diode）である場合、ＬＥＤの駆動電流を大きくできて光源の輝度を高められるので、画面輝度の向上を図れる。また、一方の極性の電圧印加後の透過率と他方の極性の電圧印加後の透過率とが略等しくなるので、印加する電圧の極性を考慮する必要がなくなり、現在主流であるドット反転ドライバの適用が容易となって、ドライバの選択肢も広がり、専用ドライバも不要となり、コストの低減化を図れる。
【００２５】
第２発明に係る液晶表示装置は、カラーフィルタ方式の液晶表示装置において、液晶表示素子に使用する液晶材料は印加電圧に対してＶ字状の電気光学応答特性を有しており、各フレーム毎にデータ書込み走査を複数回行い、前記複数回のデータ書込み走査での前半の書込み走査と後半の書込み走査とにおける印加電圧の極性を異ならせる手段と、各フレームの後半でフレーム期間の略半分の時間にわたって白色光を発する手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
第２発明のカラーフィルタ方式の液晶表示装置にあっては、印加電圧に対してＶ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用し、各フレームにおいて、表示データに基づくデータ書込み走査を複数回行い、白色光の発光時間をフレーム期間の後半における略半分とする。また、各フレームにおける複数回のデータ書込み走査において、前半の書込み走査と後半の書込み走査とで印加電圧の極性を異ならせる。よって、液晶表示素子に印加される電圧に偏りがなく表示の焼付きを抑制できる。
【００２７】
図１に示すような印加電圧に対してＶ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用する。図３は、第２発明の液晶表示装置における駆動シーケンスを示しており、図３（ａ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図３（ｂ）はバックライトの点灯タイミングを表している。図３（ａ）に示すように、各フレーム中に画像データに基づく２回のデータ書込み走査を行う。この際、前半の書込み走査と後半の書込み走査とでは印加する電圧の極性を逆にする。一方、図３（ｂ）に示すように、各フレームおいて、白色光の発光時間をフレーム期間の後半側の略半分（１／１２０ｓ）とする。
【００２８】
このようにすることにより、使用する液晶材料が図１に示すようなＶ字状の電気光学応答特性を有するため、各フレーム内での前半の書込み走査における印加電圧と後半の書込み走査における印加電圧とは、極性が異なっていても、同じ画像データに基づいているのでその大きさが略等しくなり、前半の書込み走査における液晶表示素子の透過率と後半の書込み走査における液晶表示素子の透過率とは略等しくなる。従って、液晶表示素子へ入射される白色光の発光時間を、フレームの後半側の略半分としても、画面輝度を維持できる。
【００２９】
図２０に示したようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用した場合に、液晶表示素子へ入射される白色光の発光時間をフレームの後半側の略半分としたとすると、一方の極性の電圧印加後の透過率と他方の極性の電圧印加後の透過率とが大きく異なるため、表示画面の上下で輝度ムラが生じることになる。従って、従来では、図２２に示すように、常時バックライトを点灯させて白色光を入射せざるを得なかった。
【００３０】
本発明では、Ｖ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用するため、一方の極性の電圧印加後の透過率と他方の極性の電圧印加後の透過率とが略等しくなり、液晶表示素子へ入射される白色光の発光時間をフレームの後半側の略半分としても、表示画面に輝度ムラが生じない。
【００３１】
よって、液晶表示素子へ入射される光のほとんど全てを表示に利用することが可能となり、画面輝度を維持したまま光源（バックライト）の消費電力を半分にできる。また、発光時間を短くできるので、例えば光源がＬＥＤである場合、ＬＥＤの駆動電流を大きくできて光源の輝度を高められるので、画面輝度の向上を図れる。カラーフィルタを設けて、Ｖ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用しているため、液晶表示素子へ光を常時入射させて表示を行うことも可能ではあるが、動画表示特性を考慮した場合、液晶表示素子へ入射される光をフレームに同期してスイッチングさせる方が好ましい。また、一方の極性の電圧印加後の透過率と他方の極性の電圧印加後の透過率とが略等しくなるので、ドット反転ドライバの適用が容易となって、ドライバの選択肢も広がり、専用ドライバも不要となり、コストの低減を図れる。
【００３４】
第３発明に係る液晶表示装置は、第１または第２発明において、前記複数回のデータ書込み走査での前半の書込み走査と後半の書込み走査とにおける走査パターンが時間的に対称であることを特徴とする。
【００３５】
第３発明の液晶表示装置にあっては、各サブフレームまたは各フレームにおける複数回のデータ書込み走査において、前半の書込み走査と後半の書込み走査とで走査パターンが時間的に対称である。よって、液晶表示素子に印加される電圧に偏りがなく表示の焼付きを抑制できる。
【００３６】
第４発明に係る液晶表示装置は、第１〜第３発明のいずれかにおいて、前記液晶材料は自発分極を有することを特徴とする。
【００３７】
第４発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料が例えば強誘電性液晶のような自発分極を有する。よって、高速な応答性を実現できて、動画表示特性に優れた液晶表示装置を提供できる。
【００３８】
第５発明に係る液晶表示装置は、第４発明において、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさをＰｓ、前記液晶表示素子の電極面積をＡ、前記液晶表示素子に蓄えられる電荷をＱとした場合に、２Ｐｓ・Ａ≦Ｑの関係を満たすことを特徴とする。
【００３９】
第５発明の液晶表示装置にあっては、自発分極の大きさＰｓを２Ｐｓ・Ａ≦Ｑの条件を満たすようにする。よって、電圧印加により自発分極が完全に反転する。
【００４０】
第６発明に係る液晶表示装置は、第４発明において、前記液晶材料にあって、電圧を印加しない場合の液晶分子の平均分子軸と電圧を印加した場合の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値が３０°以上、より好ましくは３５°以上であることを特徴とする。
【００４１】
第６発明の液晶表示装置にあっては、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値が３０°以上、より好ましくは３５°以上とする。よって、理想的な８割または９割以上の高い透過率を実現できる。なお、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角は、一方の極性の電圧を印加したときの値であり、他方の極性の電圧を印加した場合には、一方の極性の電圧を印加したときと逆の方向に略同じ角度だけチルトする。
【００４２】
第７発明に係る液晶表示装置は、第４発明において、前記液晶材料の自発分極の大きさが１１ｎＣ／ｃｍ2 以下であることを特徴とする。
【００４３】
第７発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料の自発分極の大きさを１１ｎＣ／ｃｍ2 以下とする。よって、既存のＴＦＴを用いて、駆動電圧または蓄積容量（ＣS ）をあまり大きくすることなく、自発分極の反転スイッチングを行える。自発分極の大きさを１１ｎＣ／ｃｍ2 より大きくした場合、現在の主流である５〜７Ｖの駆動電圧に対して、１０Ｖ程度の駆動電圧を必要としなければならず、専用のドライバＩＣが必要になるという問題、または、蓄積容量（ＣS）の大きさを液晶容量（ＣLC）に対して大きくしなければならず（ＣS／ＣLC＞１）、開口率の低下に伴う透過率の低下もしくは電流駆動能力が高いＴＦＴ，ドライバＩＣが必要という問題がある。
【００４４】
第８発明に係る液晶表示装置は、第１発明において、前記液晶表示素子へ入射される複数の色の光は、赤色光，緑色光及び青色光であることを特徴とする。
【００４５】
第８発明の液晶表示装置にあっては、液晶表示素子へ入射される複数の色の光が赤色光，緑色光及び青色光である。よって、フルカラー表示が可能である。
【００４６】
第９発明に係る液晶表示装置は、第１発明において、前記液晶表示素子へ入射される複数の色の光は、赤色光，緑色光，青色光及び白色光であることを特徴とする。
【００４７】
第９発明の液晶表示装置にあっては、液晶表示素子へ入射される複数の色の光が赤色光，緑色光，青色光及び白色光である。よって、フルカラー表示が可能である。赤，緑，青の表示データの階調レベルｒ，ｇ，ｂを、３色の共通部分の白の表示データの階調レベルｗにより、ｒ′＝ｒ−ｗ，ｇ′＝ｇ−ｗ，ｂ′＝ｂ−ｗ，ｗの４色の表示データの階調レベルに変換する。これにより、フィールド・シーケンシャル方式が有する最大の課題であるカラーブレイクを抑制できる。なぜならば、カラーブレイクが最も認識されやすい白表示を１つのサブフレームで表示することが可能になるからである。また、赤，緑，青のサブフレームで通常の表示を行い、白のサブフレームにて、輝度の向上を図るというような表示も可能となり、屋外における表示の見易さを向上できる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
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。
【００４９】
（第１実施の形態）
図４は第１実施の形態による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図５は液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、並びに、図６は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【００５０】
図４において、２１，２２は図５に断面構造が示されている液晶パネル，バックライトを示している。バックライト２２は、図５に示されているように、ＬＥＤアレイ７と導光及び光拡散板６とで構成されている。図５及び図６で示されているように、液晶パネル２１は上層（表面）側から下層（背面）側に、偏光フィルム１，ガラス基板２，共通電極３，ガラス基板４，偏光フィルム５をこの順に積層して構成されており、ガラス基板４の共通電極３側の面にはマトリクス状に配列された画素電極４０，４０…が形成されている。
【００５１】
これら共通電極３及び画素電極４０，４０…間にはデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３等よりなる駆動部５０が接続されている。データドライバ３２は、信号線４２を介してＴＦＴ４１と接続されており、スキャンドライバ３３は、走査線４３を介してＴＦＴ４１と接続されている。ＴＦＴ４１はデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３によりオン／オフ制御される。また個々の画素電極４０，４０…は、ＴＦＴ４１に接続されている。そのため、信号線４２及びＴＦＴ４１を介して与えられるデータドライバ３２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。
【００５２】
ガラス基板４上の画素電極４０，４０…の上面には配向膜１２が、共通電極３の下面には配向膜１１がそれぞれ配置され、これらの配向膜１１，１２間に液晶物質が充填されて液晶層１３が形成される。なお、１４は液晶層１３の層厚を保持するためのスペーサである。
【００５３】
バックライト２２は、液晶パネル２１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６の端面に臨ませた状態でＬＥＤアレイ７が備えられている。このＬＥＤアレイ７は、導光及び光拡散板６と対向する面に３原色、即ち赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤ素子を１チップとした１０灯のＬＥＤを有する。そして、赤，緑，青の各サブフレームにおいては赤，緑，青のＬＥＤ素子をそれぞれ点灯させる。導光及び光拡散板６はこのＬＥＤアレイ７の各ＬＥＤからの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。
【００５４】
この液晶パネル２１と、赤，緑，青の時分割発光が可能であるバックライト２２とを重ね合わせる。このバックライト２２の点灯タイミング及び発光色は、液晶パネル２１に対する表示データに基づくデータ書込み走査に同期して制御される。
【００５５】
図４において、３１は、パーソナルコンピュータから同期信号ＳＹＮが入力され、表示に必要な各種の制御信号ＣＳを生成する制御信号発生回路である。画像メモリ部３０からは画素データＰＤが、データドライバ３２へ出力される。画素データＰＤ、及び、印加電圧の極性を変えるための制御信号ＣＳに基づき、データドライバ３２を介して液晶パネル２１には、複数回のデータ書込み走査時に電圧が印加される。
【００５６】
また制御信号発生回路３１からは制御信号ＣＳが、基準電圧発生回路３４，データドライバ３２，スキャンドライバ３３及びバックライト制御回路３５へそれぞれ出力される。基準電圧発生回路３４は、基準電圧ＶＲ１及びＶＲ２を生成し、生成した基準電圧ＶＲ１をデータドライバ３２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３３へそれぞれ出力する。データドライバ３２は、画像メモリ部３０からの画素データＰＤと制御信号発生回路３１からの制御信号ＣＳとに基づいて、画素電極４０の信号線４２に対して信号を出力する。この信号の出力に同期して、スキャンドライバ３３は、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。またバックライト制御回路３５は、駆動電圧をバックライト２２に与えて、バックライト２２から赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ発光させる。
【００５７】
次に、本発明に係る液晶表示装置の動作について説明する。パーソナルコンピュータから画像メモリ部３０へ表示用の画素データＰＤが入力され、画像メモリ部３０は、この画素データＰＤを一旦記憶した後、制御信号発生回路３１から出力される制御信号ＣＳを受け付けた際に、この画素データＰＤを出力する。制御信号発生回路３１で発生された制御信号ＣＳは、データドライバ３２と、スキャンドライバ３３と、基準電圧発生回路３４と、バックライト制御回路３５とに与えられる。基準電圧発生回路３４は、制御信号ＣＳを受けた場合に基準電圧ＶＲ１及びＶＲ２を生成し、生成した基準電圧ＶＲ１をデータドライバ３２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３３へそれぞれ出力する。
【００５８】
データドライバ３２は、制御信号ＣＳを受けた場合に、画像メモリ部３０から出力された画素データＰＤに基づいて、画素電極４０の信号線４２に対して信号を出力する。スキャンドライバ３３は、制御信号ＣＳを受けた場合に、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。データドライバ３２からの信号の出力及びスキャンドライバ３３の走査に従ってＴＦＴ４１が駆動し、画素電極４０に電圧が印加され、画素の透過光強度が制御される。
【００５９】
バックライト制御回路３５は、制御信号ＣＳを受けた場合に駆動電圧をバックライト２２に与えてバックライト２２のＬＥＤアレイ７が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤ素子を時分割して発光させて、経時的に赤色光，緑色光，青色光を順次発光させる。
【００６０】
以下、具体例について説明する。画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０，対角３．２インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２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１１，１２として成膜した。更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、ラビング方向が平行となるようにこれらの２枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径１．８μｍのシリカ製のスペーサ１４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。この空パネルの配向膜１１，１２間に、図１に示したようなＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは８ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値は片側で３０°であった。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１，５で挟んで液晶パネル２１とし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。
【００６１】
このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図２に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【００６２】
フレーム周波数を６０Ｈｚとして、１つのフレーム（期間：１／６０ｓ）を３つのサブフレーム（期間：１／１８０ｓ）に分割し、図２（ａ）に示すように、例えば１フレーム内の第１番目のサブフレームにおいて赤色の画像データの２回の書込み走査を行い、次の第２番目のサブフレームにおいて緑色の画像データの２回の書込み走査を行い、最後の第３番目のサブフレームにおいて青色の画像データの２回の書込み走査を行う。なお、各サブフレームでの２回のデータ書込み走査において、１回目（前半）の書込み走査時に各画素の液晶に印加される電圧と、２回目（後半）の書込み走査時に各画素の液晶に印加される電圧とは、極性が反対で実質的に等しい大きさとした。この場合における各画素への印加電圧の極性パターンの例を、図７及び図８に示す。図７は、データドライバ３２としてドット反転ドライバを用いた場合の例を示し、図８は、データドライバ３２としてフレーム反転ドライバを用いた場合の例を示している。
【００６３】
一方、図２（ｂ）に示すように、バックライト２２の赤，緑，青各色の点灯は、各サブフレームにあって後半半分のみとした。即ち、１回目（前半）の書込み走査の終了タイミング（２回目（後半）の書込み走査の開始タイミング）に同期して赤色光，緑色光または青色光の発光を開始し、２回目（後半）の書込み走査の終了タイミング（サブフレームの終了タイミング）に同期してその発光を停止させた。
【００６４】
結果として、バックライト２２単体の輝度９２５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、１１１ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度を実現でき、透過率は１２．０％と高かった。また、このときのバックライト２２の消費電力は０．５Ｗと低かった。
【００６５】
以上において、駆動電圧の最大値が７Ｖ、液晶の誘電率が６、パネルギャップが１．８μｍであったので、液晶セルに蓄えられる最大の電荷量は約２０．６ｎＣ／ｃｍ2 となり、２Ｐｓ・Ａ≦Ｑの条件を満たしていた。透過率の数値から、自発分極の十分な反転スイッチングを行えていることが分かる。
【００６６】
（第１比較例）
第１実施の形態と同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜間に、図２０に示したようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは９ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値は３１°であった。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルムで挟んで液晶パネルとし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。
【００６７】
このようにして作製した液晶パネルと、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイを光源としたバックライトとを重ね合わせ、図２１に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【００６８】
各サブフレームでのデータ書込み走査とデータ消去走査とにおいて、各画素の液晶に印加される電圧は、全ての画素における極性が同じであり、書込み走査と消去走査とでは極性が反対で大きさが実質的に等しくした。また、書込み走査において、より高い透過率が得られるように、印加電圧の極性を調整した。この場合における各画素への印加電圧の極性パターンの例は、図８に示すものである。図７に示すような印加電圧の極性パターンでは、良好な表示が得られない。バックライトは常時点灯させた。
【００６９】
結果として、バックライト単体の輝度１８５０ｃｄ／ｃｍ2 に対して、１１３ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度しか得られず、透過率は６．１％と低かった。また、このときのバックライトの消費電力は１．０Ｗと高かった。
【００７０】
（第２比較例）
第１実施の形態と同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜間に、図１に示したようなＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは８ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値は片側で２５°であった。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルムで挟んで液晶パネルとし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。
【００７１】
このようにして作製した液晶パネルと、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイを光源としたバックライトとを重ね合わせ、図２に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。各サブフレームにおける２回のデータ書込み走査及びバックライトの点灯パターンの条件は、第１実施の形態と同様にした。
【００７２】
結果として、バックライト単体の輝度９２５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、８６ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度しか得られず、透過率は９．３％と低かった。また、このときのバックライトの消費電力は０．５Ｗと低かった。第１実施の形態と比べて十分な画面輝度が得られなかったことは、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値が片側で２５°しかなかったことに起因している。
【００７３】
（第３比較例）
第１実施の形態と同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜間に、図１に示したようなＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは１０ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値は片側で３２°であった。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルムで挟んで液晶パネルとし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。
【００７４】
このようにして作製した液晶パネルと、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイを光源としたバックライトとを重ね合わせ、図２に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。各サブフレームにおける２回のデータ書込み走査及びバックライトの点灯パターンの条件は、第１実施の形態と同様にした。
【００７５】
結果として、バックライト単体の輝度９２５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、８１ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度しか得られず、透過率は８．８％と低かった。また、このときのバックライトの消費電力は０．５Ｗと低かった。
【００７６】
以上において、駆動電圧の最大値が７Ｖ、液晶の誘電率が５、パネルギャップが１．８μｍであったので、液晶セルに蓄えられる最大の電荷量は約１７．２ｎＣ／ｃｍ2 となり、２Ｐｓ・Ａ≦Ｑの条件を満たしていなかった。透過率の数値から、自発分極の十分な反転スイッチングを行えていないことが分かる。
【００７７】
（第２実施の形態）
第１実施の形態と同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、図１に示したようなＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは１０ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値は片側で３２°であった。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１，５で挟んで液晶パネル２１ととし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。
【００７８】
但し、第３比較例とは異なり、液晶容量（ＣLC）に対する蓄積容量（ＣS ）の比（ＣS ／ＣLC）を０．５とした。図９は、液晶パネル２１のセル構成例を示す図である。図９に示すように、各画素に注入される電荷量を大きくするべく、液晶セル（容量：ＣLC）と並列に蓄積付加（容量：ＣS ）をＴＦＴ４１に接続させて設けている。
【００７９】
このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図２に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。各サブフレームにおける２回のデータ書込み走査及びバックライト２２の点灯パターンの条件は、第１実施の形態と同様にした。
【００８０】
結果として、バックライト２２単体の輝度９２５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、１２０ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度を実現でき、透過率は１３．０％と高かった。また、このときのバックライト２２の消費電力は０．５Ｗと低かった。
【００８１】
以上において、駆動電圧の最大値が７Ｖ、液晶の誘電率が５、パネルギャップが１．８μｍ、容量比（ＣS ／ＣLC）が０．５であったので、液晶セルに蓄えられる最大の電荷量は約２５．８ｎＣ／ｃｍ2 となり、２Ｐｓ・Ａ≦Ｑの条件を満たしていた。透過率の数値から、自発分極の十分な反転スイッチングを行えていることが分かる。
【００８２】
（第３実施の形態）
第１実施の形態と同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、図１に示したようなＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは９ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値は片側で３６°であった。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１，５で挟んで液晶パネル２１とし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。
【００８３】
このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図２に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。各サブフレームにおける２回のデータ書込み走査及びバックライト２２の点灯パターンの条件は、第１実施の形態と同様にした。
【００８４】
結果として、バックライト２２単体の輝度９２５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、１３４ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度を実現でき、透過率は１４．５％と非常に高かった。また、このときのバックライト２２の消費電力は０．５Ｗと低かった。
【００８５】
以上において、駆動電圧の最大値が７Ｖ、液晶の誘電率が６、パネルギャップが１．８μｍであったので、液晶セルに蓄えられる最大の電荷量は約２０．６ｎＣ／ｃｍ2 となり、２Ｐｓ・Ａ≦Ｑの条件を満たしていた。透過率の数値から、自発分極の十分な反転スイッチングを行えていることが分かる。
【００８６】
（第４実施の形態）
第１実施の形態と同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、図１に示したようなＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは１１ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値は片側で４０°であった。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１，５で挟んで液晶パネルとし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。また、蓄積容量（ＣLC）に対する蓄積容量（ＣS ）の比（ＣS ／ＣLC）を１とした。
【００８７】
このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図２に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。各サブフレームにおける２回のデータ書込み走査及びバックライト２２の点灯パターンの条件は、第１実施の形態と同様にした。
【００８８】
結果として、バックライト２２単体の輝度９２５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、１４４ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度を実現でき、透過率は１５．５％と非常に高かった。また、このときのバックライト２２の消費電力は０．５Ｗと低かった。
【００８９】
以上において、駆動電圧の最大値が５Ｖ、液晶の誘電率が６、パネルギャップが１．８μｍ、容量比（ＣS ／ＣLC）が１であったので、液晶セルに蓄えられる最大の電荷量は約２９．５ｎＣ／ｃｍ2 となり、２Ｐｓ・Ａ≦Ｑの条件を満たしていた。透過率の数値から、自発分極の十分な反転スイッチングを行えていることが分かる。
【００９０】
（第５実施の形態）
第１実施の形態と同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、図１に示したようなＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは１１ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値は片側で４０°であった。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１，５で挟んで液晶パネル２１とし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。
【００９１】
このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図１０に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【００９２】
図１０（ａ）に示すように、各サブフレーム（期間：１／１８０ｓ）において、対応する各色の表示データに基づくデータ書込み走査を４回等間隔で行う。各サブフレームでの４回の書込み走査において、前半の２回の書込み走査における各画素の液晶に印加される電圧の極性は同じ（例えば＋）であり、後半の２回の書込み走査における各画素の液晶に印加される電圧の極性も同じであるが、前半の２回の書込み走査時とは異なる極性（例えば−）である。この場合における各画素への印加電圧の極性パターンの例を、図１１及び図１２に示す。図１１は、データドライバ３２としてドット反転ドライバを用いた場合の例を示し、図１２は、データドライバ３２としてフレーム反転ドライバを用いた場合の例を示している。
【００９３】
一方、図１０（ｂ）に示すように、バックライト２２の赤，緑，青各色の点灯は、各サブフレームにあって後半半分のみとした。即ち、２回目の書込み走査の終了タイミング（３回目の書込み走査の開始タイミング）に同期して赤色光，緑色光または青色光の発光を開始し、４回目の書込み走査の終了タイミング（サブフレームの終了タイミング）に同期してその発光を停止させた。
【００９４】
結果として、バックライト２２単体の輝度９２５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、１５８ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度を実現でき、透過率は１７．１％と非常に高かった。また、このときのバックライト２２の消費電力は０．５Ｗと低かった。
【００９５】
以上において、駆動電圧の最大値が５Ｖ、液晶の誘電率が６、パネルギャップが１．８μｍであり、同一の極性による書込み走査を２回ずつ行うので、蓄積容量を設けなくても、実質的に自発分極の反転に必要な電荷量を大きくすることができ、高い画面輝度を実現できた。高い画面輝度が得られた要因としては、蓄積容量がなくなったことによる開口率の拡大による効果が大きい。
【００９６】
図１３は、第５実施の形態における他の駆動シーケンスの例を示す図である。この例では、上述した例（図１０）と比べて、各サブフレームにおける４回のデータ書込み走査は同じであるが、バックライト２２の点灯パターンが異なっている。図１３（ｂ）に示すように、バックライト２２の赤，緑，青各色の点灯は、各サブフレームの中央でサブフレームの半分の時間（１／３６０ｓ）とする。即ち、１回目の書込み走査の終了タイミング（２回目の書込み走査の開始タイミング）に同期して赤色光，緑色光または青色光の発光を開始し、３回目の書込み走査の終了タイミング（４回目の書込み走査の開始タイミング）に同期してその発光を停止させる。
【００９７】
なお、図１３に示す駆動シーケンスは一例であり、各サブフレームにおいて、バックライト２２の点灯を開始するタイミングは、１回目の書込み走査が終了した後であれば、任意のタイミングであって良い。但し、バックライト２２の点灯時間は、サブフレームの略半分の時間とする。
【００９８】
図１４は、第５実施の形態における更に他の駆動シーケンスの例を示す図である。この例では、上述した例（図１０，図１３）と異なり、図１４（ａ）に示すように、各サブフレームにおける４回のデータ書込み走査を等間隔で行っていない。つまり、２回目の書込み走査の終了タイミングと３回目の書込み走査の開始タイミングとが一致しておらず、両タイミングの間に所定時間を設けている。そして、図１４（ｂ）に示すように、各サブフレームにおいて、バックライト２２の赤，緑，青各色の点灯は、２回目の書込み走査の終了タイミングから４回目の書込み走査の終了タイミングまでとする。なお、この点灯時間を、１回目の書込み走査の終了タイミング（２回目の書込み走査の開始タイミング）から３回目の書込み走査の終了タイミング（４回目の書込み走査の開始タイミング）までとしても良い。
【００９９】
なお、各サブフレームにおける複数回のデータ書込み走査のパターンとして、種々のものが存在するが、表示の焼付きが発生しないようにするため、一方の極性の電圧による書込み走査と他方の極性の電圧による書込み走査とをサブフレーム内において時間的に対称に行うことが好ましい。
【０１００】
（第６実施の形態）
第６実施の形態では、入力される赤，緑，青の３色の画素データを赤，緑，青，白の４色の画素データに変換し、変換した４色の画素データを用いてフルカラー表示を行う。まず、この変換の手法について説明する。
【０１０１】
図１５（ａ）は各フレームにおける元の赤（ｒ），緑（ｇ），青（ｂ）の階調レベルを示しており、図１５（ｂ）は各フレームにおける変換後の赤（ｒ′），緑（ｇ′），青（ｂ′），白（ｗ）の階調レベルを示している。各フレームにおいて、赤，緑，青の画素データの階調レベルを比較して最低階調レベルを検出する。例えば、図１５（ａ）に示す最初のフレームにおいては、緑表示のデータの階調レベルが最も低い。この場合、赤表示，青表示のサブフレームにおいては、比較前の赤，青の階調レベル（ｒ，ｂ）から緑の階調レベル（ｇ）を差し引いた階調レベル（ｒ′＝ｒ−ｇ，ｂ′＝ｂ−ｇ）に応じた赤表示，青表示を行う。
【０１０２】
赤，緑，青の混合色である白表示のサブフレームにおいては、緑の階調レベル（ｇ）に応じた白表示（ｗ＝ｇ）を行う。なお、緑表示のサブフレームにおいても、比較前の緑の階調レベル（ｇ）から緑の階調レベル（ｇ）を差し引いた階調レベル（ｇ′＝ｇ−ｇ）に応じた緑表示を行うことになるが、その差し引いた階調レベル（ｇ′）は０となるので、これは一般的に”黒”表示となる。
【０１０３】
図１６は、第６実施の形態における液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。図１６において、図４と同一または同様の部材には同一番号を付している。なお、白色のサブフレームにおいては、ＬＥＤアレイ７における赤，緑，青のＬＥＤを同時に点灯させる。
【０１０４】
図１６において、２３は、外部の例えばパーソナルコンピュータから入力される３色の画素データＰＤを、上述した手法に従って表示用の４色の画素データＰＤ′に変換する画素データ変換回路２３であり、画素データ変換回路２３は、変換した画素データＰＤ′を画像メモリ部３０へ出力する。なお、制御信号発生回路３１，データドライバ３２，スキャンドライバ３３，基準電圧発生回路３４等の他の部材の構成及び動作は、画素データＰＤが変換画素データＰＤ′に変わるだけであって、第１実施の形態と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
【０１０５】
第１実施の形態と同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、図１に示したようなＶ字状の電気光学応答特性を示す強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶の自発分極の大きさは１１ｎＣ／ｃｍ2 であった。また、電圧無印加時の液晶分子の平均分子軸と電圧印加時の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大は片側で４０°であった。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１，５で挟んで液晶パネル２１とし、電圧を印加しないときに暗状態になるようにした。
【０１０６】
このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図１７に示すような駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【０１０７】
フレーム周波数を６０Ｈｚとして、１つのフレーム（期間：１／６０ｓ）を４つのサブフレーム（期間：１／２４０ｓ）に分割し、図１７（ａ）に示すように、例えば１フレーム内の第１番目のサブフレームにおいて赤色の画像データの２回の書込み走査を行い、次の第２番目のサブフレームにおいて緑色の画像データの２回の書込み走査を行い、次の第３番目のサブフレームにおいて青色の画像データの２回の書込み走査を行い、最後の第４番目のサブフレームにおいて白色の画像データの２回の書込み走査を行う。なお、各サブフレームでの２回のデータ書込み走査において、１回目（前半）の書込み走査時に各画素の液晶に印加される電圧と、２回目（後半）の書込み走査時に各画素の液晶に印加される電圧とは、極性が反対で実質的に等しい大きさとした。この場合における各画素への印加電圧の極性パターンは、図７または図８のいずれでも良い。
【０１０８】
一方、図１７（ｂ）に示すように、バックライト２２の赤，緑，青，白各色の点灯は、各サブフレームにあって後半半分のみとした。即ち、１回目（前半）の書込み走査の終了タイミング（２回目（後半）の書込み走査の開始タイミング）に同期して赤色光，緑色光，青色光または白色光の発光を開始し、２回目（後半）の書込み走査の終了タイミング（サブフレームの終了タイミング）に同期してその発光を停止させた。
【０１０９】
結果として、フィールド・シーケンシャル方式が有する最大の課題であるカラーブレイクを抑制することができた。これは、カラーブレイクが最も認識されやすい白表示を１つのサブフレームを用いて行ったことに起因する。白表示を白のサブフレームのみで行った場合、バックライト２２単体の輝度１３８５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、１０８ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度（白輝度）を実現でき、透過率は７．８％であった。また、このときのバックライト２２の消費電力は０．８Ｗであった。一方、赤，緑，青のサブフレームで通常の表示を行い、白フレームにて輝度の向上を目的とした表示を行った場合、バックライト２２単体の輝度１３８５ｃｄ／ｃｍ2 に対して、２１５ｃｄ／ｃｍ2 の画面輝度（白輝度）を実現でき、透過率は１５．５％と高かった。また、このときのバックライト２２の消費電力は０．８Ｗであった。また、屋外における表示の見易さを向上できた。
【０１１０】
なお、赤，緑，青のサブフレームの後に白のサブフレームを設けたが、色の順序はこれに限るものではなく、また、白のサブフレームの代わりに赤，緑，青のサブフレームを再度設けたり、赤，緑，青の混合色によるサブフレームを設けるようにしても良い。
【０１１１】
上述した各実施の形態では、フィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置を例として説明したが、カラーフィルタを設けたカラーフィルタ方式の液晶表示装置においても同様の効果が得られる。なぜならば、カラーフィルタ方式においては、上述した各実施の形態における赤，緑，青の発光色を白として、液晶パネルにカラーフィルタを設ければ、同様に適用できるからである。
【０１１２】
図１８は、カラーフィルタ方式の液晶表示装置における液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。図１８において、図５と同一部分には、同一番号を付してそれらの説明を省略する。共通電極３には、３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラーフィルタ６０，６０…が設けられている。また、バックライト２２は、白色光を出射する白色光源７０と導光及び光拡散板６とから構成されている。このようなカラーフィルタ方式の液晶表示装置にあっては、白色光源７０からの白色発光を複数色のカラーフィルタ６０で選択的に透過させることにより、カラー表示を行う。
【０１１３】
このようなカラーフィルタ方式の液晶表示装置にあっても、上述したフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置と同様に、図１に示すようなＶ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を用い、図３に示すように、各フレーム内で表示データに基づくデータ書込み走査を複数回実行し、各フレームでの白色光の発光時間を１フレームの半分とすることにより、同様の効果を奏する。
【０１１４】
なお、使用する光源は、ＬＥＤ光源としたが、ＥＬ（Electronic Luminescence)，冷陰極管等のスイッチング可能な光源であれば特にＬＥＤ光源に限定されることはない。
【０１１５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置またはカラーフィルタ方式の液晶表示装置では、印加電圧に対してＶ字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を使用し、各サブフレームまたは各フレームにおいて、表示データに基づくデータ書込み走査を複数回行い、各サブフレームまたは各フレームにおける発光時間を１サブフレーム期間または１フレーム期間の略半分とするようにしたので、光源（バックライト）からの光を有効に利用できて透過率の向上を図れ、消費電力の低減化及び画面表示の高輝度化を図ることができる。また、現在主流となっているドット反転ドライバの適用が容易となり、低コスト化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶材料のＶ字状の電気光学応答特性を示すグラフである。
【図２】本発明のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置（第１〜第４実施の形態）における駆動シーケンスを示す図である。
【図３】本発明のカラーフィルタ方式の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図である。
【図４】本発明の液晶表示装置（第１〜第５実施の形態）の回路構成を示すブロック図である。
【図５】フィールド・シーケンシャル方式の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６】液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図７】本発明の液晶表示装置（第１〜第４及び第６実施の形態）における各画素の印加極性の一例を示す図である。
【図８】本発明の液晶表示装置（第１〜第４及び第６実施の形態）における各画素の印加極性の他の例を示す図である。
【図９】液晶パネルのセル構成例を示す図である。
【図１０】本発明のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置（第５実施の形態）における駆動シーケンスの一例を示す図である。
【図１１】本発明の液晶表示装置（第５実施の形態）における各画素の印加極性の一例を示す図である。
【図１２】本発明の液晶表示装置（第５実施の形態）における各画素の印加極性の他の例を示す図である。
【図１３】本発明のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置（第５実施の形態）における駆動シーケンスの他の例を示す図である。
【図１４】本発明のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置（第５実施の形態）における駆動シーケンスの更に他の例を示す図である。
【図１５】本発明のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置（第６実施の形態）における画素データの変換例を示す図である。
【図１６】本発明の液晶表示装置（第６実施の形態）の回路構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置（第６実施の形態）における駆動シーケンスを示す図である。
【図１８】カラーフィルタ方式の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１９】強誘電性液晶パネルにおける液晶分子の配列状態を示す図である。
【図２０】液晶材料のハーフＶ字状の電気光学応答特性を示すグラフである。
【図２１】従来のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図である。
【図２２】従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
３ 共通電極
７ ＬＥＤアレイ
２１ 液晶パネル
２２ バックライト
２３ 画素データ変換回路
３１ 制御信号発生回路
３２ データドライバ
３５ バックライト制御回路
４０ 画素電極
４１ ＴＦＴ
６０ カラーフィルタ
７０ 白色光源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a field sequential type liquid crystal display device or a color filter type liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
With the progress of the so-called information society in recent years, electronic devices represented by personal computers, PDAs (Personal Digital Assistants) and the like have been widely used. With the spread of such electronic devices, there is a demand for portable devices 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. A liquid crystal display device is an indispensable technology for reducing power consumption of a battery-driven portable electronic device as well as reducing the size and weight.
[0003]
Liquid crystal display devices are roughly classified into a reflection type and a transmission type. The reflective type is a configuration in which light incident from the front of the liquid crystal panel is reflected on the back of the liquid crystal panel and the image is visually recognized by the reflected light. The transmissive type is from a light source (backlight) provided on the back of the liquid crystal panel. In this configuration, an image is visually recognized with transmitted light. Since the reflective type does not have a constant amount of reflected light depending on environmental conditions and is inferior in visibility, in particular, as a display device such as a personal computer for performing multi-color or full-color display, a transmissive color liquid crystal using a color filter is generally used. A display device is in use.
[0004]
Currently, color liquid crystal display devices of a TN (Twisted Nematic) type using a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) are widely used. This TFT-driven TN type liquid crystal display device has a higher display quality than an STN (Super Twisted Nematic) type, but the light transmittance of the liquid crystal panel is currently only about 4%, so that a high screen brightness can be obtained. Requires a high-brightness backlight. For this reason, the power consumption by a backlight will become large. In addition, since color display using a color filter is used, one pixel must be composed of three sub-pixels, and it is difficult to achieve high definition, and the display color purity is not sufficient.
[0005]
In order to solve such a problem, the present inventors have developed a field sequential type liquid crystal display device (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2). This field-sequential liquid crystal display device does not require sub-pixels as compared with a color filter-type liquid crystal display device, so that it is possible to easily realize a display with higher accuracy and without using a color filter. In addition, since the emission color of the light source can be used as it is for display, the display color purity is excellent. Furthermore, since the light utilization efficiency is high, there is an advantage that less power consumption is required. However, in order to realize a field-sequential liquid crystal display device, high-speed response of liquid crystal (2 ms or less) is essential.
[0006]
Therefore, the present inventors have established a field-sequential type liquid crystal display device or a color filter type liquid crystal display device having excellent advantages as described above in order to increase the response speed by 100 to 1000 as compared with the prior art. We are researching and developing driving of switching devices such as TFTs for liquid crystals such as ferroelectric liquid crystals having spontaneous polarization that can be expected to achieve double the speed response. As shown in FIG. 19, in the ferroelectric liquid crystal, the major axis direction of the liquid crystal molecules changes by the tilt angle θ when a voltage is applied. A liquid crystal panel sandwiching a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between two polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other, and the transmitted light intensity is changed using birefringence due to a change in the major axis direction of liquid crystal molecules. In such a liquid crystal display device, a ferroelectric liquid crystal having a half V-shaped electro-optical response characteristic with respect to an applied voltage as shown in FIG. 20 is generally used as a liquid crystal material.
[0007]
FIG. 21 shows a driving sequence in a conventional field-sequential liquid crystal display device. FIG. 21A shows scanning timing of each line of the liquid crystal panel, and FIG. 21B shows red, green, It represents the lighting timing of each blue color. One frame is divided into three subframes. For example, as shown in FIG. 21B, red is emitted in the first subframe, green is emitted in the second subframe, and the third subframe is emitted. Blue light is emitted in the frame.
[0008]
On the other hand, as shown in FIG. 21A, image data writing scanning and erasing scanning are performed on the liquid crystal panel in sub-frames of red, green, and blue. However, the timing is adjusted so that the start timing of the write scan coincides with the start timing of each subframe, and the end timing of the erase scan coincides with the end timing of each subframe, and is required for the write scan and the erase scan. Each time is set to half of each subframe. In writing scanning and erasing scanning, voltages having the same magnitude and different polarities based on the same image data are applied to the liquid crystal panel (see, for example, Patent Document 1).
[0009]
When voltage application is controlled in this way, the amount of light used for actual display is half of the amount of light emitted from the backlight. This is because the liquid crystal material used has an electro-optic response characteristic of a half V shape (see FIG. 20), so that the time during which light is transmitted from the liquid crystal display element is only about half of the subframe period. Strictly speaking, even after the erasure scan, the same image as that after the write scan is displayed with a much lower luminance than the image after the write scan, but it can be regarded as a “black display” substantially. Therefore, the time during which light is transmitted is half the time of the subframe.
[0010]
[Non-Patent Document 1]
T. Yoshihara, et.al .: AM-LCD'99 Digest of Technical Papers, 185 (1999)
[Non-Patent Document 2]
T. Yoshihara, et.al.:SID'00 Digest of Technical Papers, 1176 (2000)
[Patent Document 1]
JP 11-119189 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Although the field sequential type liquid crystal display device has the advantages of high light utilization efficiency and reduction in power consumption, as described above, it can reduce the amount of light from the light source (backlight). There is a problem that only half is used for display, and further improvement in light utilization efficiency is desired.
[0012]
In addition, it is necessary to apply a voltage of the same polarity to the liquid crystal element in each of the writing scan and the erasing scan in each subframe, and it is difficult to apply the dot inversion driver which is currently mainstream, and the choice of driver to be used There is a problem that the driver is narrow or a dedicated driver is necessary.
[0013]
The problem that only about half the amount of light can be used and the problem that it is difficult to apply the dot inversion driver as described above are not only related to the field-sequential liquid crystal display device but also as shown in FIG. This also occurs in a color filter type liquid crystal display device using a half V-shaped liquid crystal material having electro-optic response characteristics.
[0014]
FIG. 22 shows a driving sequence in a conventional color filter type liquid crystal display device. FIG. 22A shows the scanning timing of each line of the liquid crystal panel, and FIG. 22B shows the lighting timing of the backlight. Yes. As shown in FIG. 22A, image data writing scanning and erasing scanning are performed during each frame. However, the time required for the write scan and erase scan is adjusted so that the write scan start timing coincides with the start timing of each frame, and the erase scan end timing coincides with the end timing of each frame. Set half of each frame. In writing scanning and erasing scanning, voltages having the same magnitude and different polarities based on the same image data are applied to the liquid crystal panel. Then, the backlight is always turned on during the display time.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device that can effectively use light from a light source (backlight).
[0016]
Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can easily apply a dot inversion driver and can solve the driver problem.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  The liquid crystal display device according to the first aspect of the present invention is a field sequential type liquid crystal display device in which the liquid crystal material used for the liquid crystal display element has a V-shaped electro-optic response characteristic with respect to the applied voltage. flameEveryMultiple data write scansThe polarity of the applied voltage in the first half write scan and the second half write scan in a plurality of data write scans is different.Means and each subframeThe second half ofAnd a means for emitting light of a corresponding color over approximately half the time of the subframe period.
[0018]
  In the field sequential type liquid crystal display device according to the first aspect of the invention, a liquid crystal material having a V-shaped electro-optical response characteristic with respect to the applied voltage is used, and the display data of the corresponding color is displayed in each subframe. The data write scan based on theIn the second halfApproximately half.Further, in a plurality of data write scans in each subframe, the polarity of the applied voltage is made different between the first half write scan and the second half write scan. Accordingly, there is no bias in the voltage applied to the liquid crystal display element, and display burn-in can be suppressed.
[0019]
FIG. 1 is a graph showing electro-optic response characteristics of a liquid crystal material used in the liquid crystal display device of the present invention. This liquid crystal material has a V-shaped electro-optic response characteristic that exhibits a symmetric response between + polarity and -polarity. For example, IDW'02 (The Ninth International Display Workshops), December 4-6, 2002 "Electro-Optic Characteristics of the Intrinsic Half-V-Mode Ferroelectric Liquid Crystal Display and the Polymer- Stabilized V-Mode Ferroelectric Liquid Crystal Displays "Jun Xu and Shunsuke Kobayashi.
[0020]
2 shows a driving sequence in the liquid crystal display device of the first invention. FIG. 2 (a) shows the scanning timing of each line of the liquid crystal panel, and FIG. 2 (b) shows the red, green and blue of the backlight. The lighting timing of each color is shown. As shown in FIG. 2A, two data write scans based on the image data of each color are performed during each subframe. At this time, the polarity of the applied voltage is reversed between the first and second write scans. On the other hand, as shown in FIG. 2B, in each subframe, the light emission time of the corresponding color is set to approximately half (1/360 s) of the second half of the subframe period.
[0021]
By doing so, the liquid crystal material to be used has a V-shaped electro-optical response characteristic as shown in FIG. 1, and therefore, the applied voltage in the first half write scan and the applied voltage in the second half write scan within each subframe. Since the voltage is based on the same image data even if the polarities are different, the magnitudes thereof are substantially equal. The transmittance of the liquid crystal display element in the first half writing scan and the transmittance of the liquid crystal display element in the second half writing scan. Is substantially equal. Therefore, the screen luminance can be maintained even when the light emission time of each color incident on the liquid crystal display element is approximately half of the second half of the subframe.
[0022]
When a liquid crystal material having a half-V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 20 is used, the light emission time of each color light incident on the liquid crystal display element is set to substantially half of the second half side of the subframe. Then, since the transmittance after application of the voltage of one polarity and the transmittance after application of the voltage of the other polarity are greatly different, luminance unevenness occurs at the top and bottom of the display screen. Therefore, conventionally, as shown in FIG. 21, it has been necessary to emit light of each color over the entire period of each subframe.
[0023]
In the present invention, since a liquid crystal material having a V-shaped electro-optic response characteristic is used, the transmittance after applying a voltage of one polarity is substantially equal to the transmittance after applying a voltage of the other polarity. Even when the light emission time of the color corresponding to each sub-frame incident on the element is set to approximately half of the second half of the sub-frame, luminance unevenness does not occur on the display screen.
[0024]
Therefore, almost all of the light incident on the liquid crystal display element can be used for display, and the power consumption of the light source (backlight) can be halved while maintaining the screen brightness. Further, since the light emission time can be shortened, for example, when the light source is an LED (Laser Emitting Diode), the drive current of the LED can be increased and the luminance of the light source can be increased, so that the screen luminance can be improved. In addition, since the transmittance after voltage application of one polarity is substantially equal to the transmittance after voltage application of the other polarity, it is not necessary to consider the polarity of the voltage to be applied. This makes it easy to apply, widens driver options, eliminates the need for dedicated drivers, and reduces costs.
[0025]
  The liquid crystal display device according to the second invention is a color filter type liquid crystal display device, wherein the liquid crystal material used for the liquid crystal display element has a V-shaped electro-optic response characteristic with respect to the applied voltage, and each frameEveryMultiple data write scansThe polarity of the applied voltage is different between the first half write scan and the second half write scan in the plurality of data write scans.Means and each frameThe second half ofAnd means for emitting white light over approximately half of the frame period.
[0026]
  In the color filter type liquid crystal display device of the second invention, a liquid crystal material having a V-shaped electro-optical response characteristic with respect to the applied voltage is used, and a plurality of data write scans based on the display data are performed in each frame. The white light emission time of the frame period.In the second halfApproximately half.Further, in a plurality of data write scans in each frame, the polarity of the applied voltage is made different between the first half write scan and the second half write scan. Accordingly, there is no bias in the voltage applied to the liquid crystal display element, and display burn-in can be suppressed.
[0027]
A liquid crystal material having a V-shaped electro-optic response characteristic with respect to an applied voltage as shown in FIG. 1 is used. FIG. 3 shows a driving sequence in the liquid crystal display device of the second invention. FIG. 3A shows the scanning timing of each line of the liquid crystal panel, and FIG. 3B shows the lighting timing of the backlight. As shown in FIG. 3A, two data write scans based on image data are performed during each frame. At this time, the polarity of the applied voltage is reversed between the first and second write scans. On the other hand, as shown in FIG. 3B, in each frame, the light emission time of white light is set to approximately half (1/120 s) on the second half side of the frame period.
[0028]
By doing so, the liquid crystal material to be used has a V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 1, so that the applied voltage in the first half write scan and the applied voltage in the second half write scan within each frame. Is based on the same image data even if the polarities are different, the sizes thereof are substantially equal. The transmittance of the liquid crystal display element in the first writing scan and the transmittance of the liquid crystal display element in the second writing scan are Are approximately equal. Therefore, the screen brightness can be maintained even when the light emission time of the white light incident on the liquid crystal display element is set to approximately half of the second half of the frame.
[0029]
When a liquid crystal material having a half V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 20 is used, the emission time of white light incident on the liquid crystal display element is assumed to be approximately half of the second half side of the frame. Since the transmittance after application of the voltage of one polarity and the transmittance after application of the voltage of the other polarity are greatly different, luminance unevenness occurs at the top and bottom of the display screen. Therefore, in the related art, as shown in FIG. 22, the backlight is always turned on and white light has to be incident.
[0030]
In the present invention, since a liquid crystal material having a V-shaped electro-optic response characteristic is used, the transmittance after applying a voltage of one polarity is substantially equal to the transmittance after applying a voltage of the other polarity. Even if the light emission time of the white light incident on the element is set to approximately half of the second half of the frame, luminance unevenness does not occur on the display screen.
[0031]
Therefore, almost all of the light incident on the liquid crystal display element can be used for display, and the power consumption of the light source (backlight) can be halved while maintaining the screen brightness. In addition, since the light emission time can be shortened, for example, when the light source is an LED, the drive current of the LED can be increased and the luminance of the light source can be increased, so that the screen luminance can be improved. Since a liquid crystal material with a V-shaped electro-optic response characteristic is used with a color filter, it is possible to display by always making light incident on the liquid crystal display element. In this case, it is preferable to switch the light incident on the liquid crystal display element in synchronization with the frame. In addition, since the transmittance after applying the voltage of one polarity is substantially equal to the transmittance after applying the voltage of the other polarity, it is easy to apply the dot inversion driver, and the options for the driver are expanded. It becomes unnecessary and can reduce the cost.
[0034]
  First3The liquid crystal display device according to the invention is characterized in that, in the first or second invention, scan patterns in the first half write scan and the second half write scan in the plurality of data write scans are temporally symmetrical. .
[0035]
  First3In the liquid crystal display device of the present invention, the scanning pattern is temporally symmetric between the first half scanning and the second half scanning in the data writing scanning of each subframe or multiple times in each frame. Accordingly, there is no bias in the voltage applied to the liquid crystal display element, and display burn-in can be suppressed.
[0036]
  First4The liquid crystal display device according to the invention includes3In any one of the inventions, the liquid crystal material has spontaneous polarization.
[0037]
  First4In the liquid crystal display device of the invention, the liquid crystal material has spontaneous polarization such as ferroelectric liquid crystal. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device that can realize high-speed response and has excellent moving image display characteristics.
[0038]
  First5The liquid crystal display device according to the invention is the first4In the present invention, when the magnitude of spontaneous polarization per unit area of the liquid crystal material is Ps, the electrode area of the liquid crystal display element is A, and the charge stored in the liquid crystal display element is Q, 2Ps · A ≦ Q It is characterized by satisfying the relationship.
[0039]
  First5In the liquid crystal display device of the invention, the magnitude Ps of spontaneous polarization is made to satisfy the condition of 2Ps · A ≦ Q. Therefore, the spontaneous polarization is completely reversed by the voltage application.
[0040]
  First6The liquid crystal display device according to the invention is the first4In the invention, in the liquid crystal material, the maximum value of the angle between the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage is applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when a voltage is applied is 30 ° or more, more preferably It is characterized by being 35 ° or more.
[0041]
  First6In the liquid crystal display device of the invention, the maximum value of the angle formed by the average molecular axis of liquid crystal molecules when no voltage is applied and the average molecular axis of liquid crystal molecules when a voltage is applied is 30 ° or more, more preferably 35 ° or more. And Therefore, an ideal high transmittance of 80% or 90% or more can be realized. The angle between the average molecular axis of liquid crystal molecules when no voltage is applied and the average molecular axis of liquid crystal molecules when a voltage is applied is a value when a voltage of one polarity is applied, and the voltage of the other polarity is When applied, it is tilted by substantially the same angle in the opposite direction as when a voltage of one polarity is applied.
[0042]
  First7The liquid crystal display device according to the invention is the first4In the present invention, the magnitude of spontaneous polarization of the liquid crystal material is 11 nC / cm.2It is characterized by the following.
[0043]
  First7In the liquid crystal display device of the invention, the magnitude of the spontaneous polarization of the liquid crystal material is 11 nC / cm.2The following. Therefore, using the existing TFT, the driving voltage or the storage capacitor (CS) Can be switched without changing the spontaneous polarization. The magnitude of spontaneous polarization is 11 nC / cm2If it is made larger, the drive voltage of about 10V must be required with respect to the current mainstream drive voltage of 5-7V, or a dedicated driver IC is required, or the storage capacity (CS) The size of the liquid crystal capacitance (CLC) Must be increased (CS/ CLC> 1) There is a problem that TFTs and driver ICs having a low transmittance or a high current driving capability due to a decrease in aperture ratio are necessary.
[0044]
  First8The liquid crystal display device according to the invention is characterized in that, in the first invention, the light of a plurality of colors incident on the liquid crystal display element is red light, green light and blue light.
[0045]
  First8In the liquid crystal display device of the invention, the light of a plurality of colors incident on the liquid crystal display element is red light, green light and blue light. Therefore, full color display is possible.
[0046]
  First9The liquid crystal display device according to the invention is characterized in that, in the first invention, the light of a plurality of colors incident on the liquid crystal display element is red light, green light, blue light and white light.
[0047]
  First9In the liquid crystal display device of the invention, the light of a plurality of colors incident on the liquid crystal display element is red light, green light, blue light and white light. Therefore, full color display is possible. The gradation levels r, g, and b of the display data of red, green, and blue are represented by r ′ = r−w, g ′ = g−w, according to the gradation level w of the white display data of the common part of the three colors. Conversion is made to the gradation level of display data of four colors b ′ = b−w, w. Thereby, the color break which is the biggest problem of the field sequential method can be suppressed. This is because a white display in which a color break is most easily recognized can be displayed in one subframe. In addition, it is possible to perform normal display in the red, green, and blue subframes and to improve the brightness in the white subframe, thereby improving the visibility of the display outdoors.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
[0049]
(First embodiment)
4 is a block diagram showing a circuit configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment, FIG. 5 is a schematic sectional view of a liquid crystal panel and a backlight, and FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the liquid crystal display device. FIG.
[0050]
In FIG. 4, reference numerals 21 and 22 denote a liquid crystal panel and a backlight whose cross-sectional structure is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the backlight 22 includes the LED array 7 and the light guide and light diffusion plate 6. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the liquid crystal panel 21 has a polarizing film 1, a glass substrate 2, a common electrode 3, a glass substrate 4, and a polarizing film 5 from the upper layer (front surface) side to the lower layer (back surface) side. .. Are formed in this order, and pixel electrodes 40, 40... Arranged in a matrix are formed on the surface of the glass substrate 4 on the common electrode 3 side.
[0051]
A driving unit 50 including a data driver 32 and a scan driver 33 is connected between the common electrode 3 and the pixel electrodes 40. The data driver 32 is connected to the TFT 41 via the signal line 42, and the scan driver 33 is connected to the TFT 41 via the scanning line 43. The TFT 41 is on / off controlled by the data driver 32 and the scan driver 33. The individual pixel electrodes 40, 40... Are connected to the TFT 41. Therefore, the transmitted light intensity of each pixel is controlled by a signal from the data driver 32 given via the signal line 42 and the TFT 41.
[0052]
An alignment film 12 is disposed on the upper surface of the pixel electrodes 40, 40... On the glass substrate 4, and an alignment film 11 is disposed on the lower surface of the common electrode 3, and a liquid crystal material is filled between the alignment films 11 and 12. A liquid crystal layer 13 is formed. Reference numeral 14 denotes a spacer for maintaining the layer thickness of the liquid crystal layer 13.
[0053]
The backlight 22 is located on the lower layer (rear) side of the liquid crystal panel 21, and the LED array 7 is provided in a state where the backlight 22 faces the end face of the light guide and light diffusion plate 6 constituting the light emitting region. This LED array 7 has 10 LEDs each having LED elements emitting light of three primary colors, that is, red, green, and blue, on a surface facing the light guide and light diffusion plate 6 as one chip. In each of the red, green, and blue subframes, the red, green, and blue LED elements are turned on. The light guide and light diffusion plate 6 functions as a light emitting region by guiding the light from each LED of the LED array 7 to the entire surface and diffusing it to the upper surface.
[0054]
The liquid crystal panel 21 and a backlight 22 capable of time division light emission of red, green, and blue are overlapped. The lighting timing and emission color of the backlight 22 are controlled in synchronization with the data writing scan based on the display data for the liquid crystal panel 21.
[0055]
In FIG. 4, reference numeral 31 denotes a control signal generation circuit that receives a synchronization signal SYN from a personal computer and generates various control signals CS necessary for display. Pixel data PD is output from the image memory unit 30 to the data driver 32. Based on the pixel data PD and a control signal CS for changing the polarity of the applied voltage, a voltage is applied to the liquid crystal panel 21 through the data driver 32 during a plurality of data write scans.
[0056]
A control signal CS is output from the control signal generation circuit 31 to the reference voltage generation circuit 34, the data driver 32, the scan driver 33, and the backlight control circuit 35, respectively. The reference voltage generation circuit 34 generates reference voltages VR1 and VR2, and outputs the generated reference voltage VR1 to the data driver 32 and the reference voltage VR2 to the scan driver 33, respectively. The data driver 32 outputs a signal to the signal line 42 of the pixel electrode 40 based on the pixel data PD from the image memory unit 30 and the control signal CS from the control signal generation circuit 31. In synchronization with the output of this signal, the scan driver 33 sequentially scans the scanning lines 43 of the pixel electrodes 40 line by line. Further, the backlight control circuit 35 applies a drive voltage to the backlight 22 so that the backlight 22 emits red light, green light, and blue light, respectively.
[0057]
Next, the operation of the liquid crystal display device according to the present invention will be described. When pixel data PD for display is input from the personal computer to the image memory unit 30, the image memory unit 30 temporarily stores the pixel data PD and then receives the control signal CS output from the control signal generation circuit 31. In addition, the pixel data PD is output. The control signal CS generated by the control signal generation circuit 31 is supplied to the data driver 32, the scan driver 33, the reference voltage generation circuit 34, and the backlight control circuit 35. When receiving the control signal CS, the reference voltage generation circuit 34 generates reference voltages VR1 and VR2, and outputs the generated reference voltage VR1 to the data driver 32 and the reference voltage VR2 to the scan driver 33, respectively.
[0058]
When receiving the control signal CS, the data driver 32 outputs a signal to the signal line 42 of the pixel electrode 40 based on the pixel data PD output from the image memory unit 30. When receiving the control signal CS, the scan driver 33 sequentially scans the scanning lines 43 of the pixel electrodes 40 line by line. The TFT 41 is driven in accordance with the output of the signal from the data driver 32 and the scan of the scan driver 33, a voltage is applied to the pixel electrode 40, and the transmitted light intensity of the pixel is controlled.
[0059]
When receiving a control signal CS, the backlight control circuit 35 applies a drive voltage to the backlight 22 to time-divide the red, green, and blue LED elements of the LED array 7 of the backlight 22. The red light, the green light, and the blue light are sequentially emitted over time.
[0060]
Hereinafter, specific examples will be described. After the TFT substrate having the pixel electrodes 40, 40... (Number of pixels 640 × 480, diagonal 3.2 inches) and the glass substrate 2 having the common electrode 3 are washed, polyimide is applied and baked at 200 ° C. for 1 hour. As a result, a polyimide film of about 200 mm was formed as the alignment films 11 and 12. Further, these alignment films 11 and 12 are rubbed with a cloth made of rayon, and these two substrates are overlapped so that the rubbing directions are parallel, and a spacer made of silica having an average particle diameter of 1.8 μm between them. A blank panel was produced by superposing the gaps at 14 while maintaining the gap. A ferroelectric liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 1 is sealed between the alignment films 11 and 12 of this empty panel to form a liquid crystal layer 13. The spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 8 nC / cm2Met. The maximum value of the angle between the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when the voltage was applied was 30 ° on one side. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel 21 so that it was in a dark state when no voltage was applied.
[0061]
The liquid crystal panel 21 manufactured in this manner and the backlight 22 using the LED array 7 capable of single-color surface emission switching of red, green, and blue as a light source are superposed, and the field according to the driving sequence as shown in FIG.・ Sequential color display was performed.
[0062]
Assuming that the frame frequency is 60 Hz, one frame (period: 1/60 s) is divided into three subframes (period: 1/180 s), and, for example, as shown in FIG. In the second sub-frame, red image data is written twice, and in the next second sub-frame, green image data is written twice, and in the last third sub-frame, the blue color is scanned. Two writing scans of image data are performed. It should be noted that in two data write scans in each subframe, a voltage applied to the liquid crystal of each pixel during the first (first half) write scan and a voltage applied to the liquid crystal of each pixel during the second (second half) write scan. The applied voltage is opposite in polarity and substantially equal in magnitude. An example of the polarity pattern of the voltage applied to each pixel in this case is shown in FIGS. FIG. 7 shows an example in which a dot inversion driver is used as the data driver 32, and FIG. 8 shows an example in which a frame inversion driver is used as the data driver 32.
[0063]
On the other hand, as shown in FIG. 2B, the red, green, and blue colors of the backlight 22 are turned on only in the second half in each subframe. That is, emission of red light, green light or blue light is started in synchronization with the end timing of the first (first half) write scan (start timing of the second (second half) write scan), and the second (second half) is started. The light emission was stopped in synchronization with the write scan end timing (subframe end timing).
[0064]
As a result, the brightness of the backlight 22 alone 925 cd / cm2111 cd / cm2The screen luminance was as high as 12.0%. In addition, the power consumption of the backlight 22 at this time was as low as 0.5 W.
[0065]
In the above, since the maximum value of the driving voltage is 7 V, the dielectric constant of the liquid crystal is 6, and the panel gap is 1.8 μm, the maximum amount of charge stored in the liquid crystal cell is about 20.6 nC / cm.2And 2Ps · A ≦ Q was satisfied. From the numerical value of the transmittance, it can be seen that sufficient reversal switching of the spontaneous polarization can be performed.
[0066]
(First comparative example)
An empty panel was produced in the same manner as in the first embodiment. A ferroelectric liquid crystal having a half V-shaped electro-optical response characteristic as shown in FIG. 20 is sealed between the alignment films of the empty panel to form a liquid crystal layer. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 9 nC / cm2Met. The maximum value of the angle between the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when the voltage was applied was 31 °. The produced panel was sandwiched between two polarizing films in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel so that it was in a dark state when no voltage was applied.
[0067]
The liquid crystal panel thus manufactured and a backlight using a LED array capable of monochromatic surface emission switching of red, green, and blue as a light source are superposed, and a field sequential method is performed according to a driving sequence as shown in FIG. Color display was performed.
[0068]
In the data write scan and the data erase scan in each subframe, the voltage applied to the liquid crystal of each pixel has the same polarity in all pixels, and the polarity is opposite in magnitude in the write scan and the erase scan. It was substantially equal. In addition, the polarity of the applied voltage was adjusted so that a higher transmittance was obtained in the writing scan. An example of the polarity pattern of the voltage applied to each pixel in this case is shown in FIG. With the polarity pattern of the applied voltage as shown in FIG. 7, good display cannot be obtained. The backlight was always on.
[0069]
As a result, the brightness of the backlight alone 1850 cd / cm2113 cd / cm2The screen brightness was only obtained and the transmittance was as low as 6.1%. At this time, the power consumption of the backlight was as high as 1.0 W.
[0070]
(Second comparative example)
An empty panel was produced in the same manner as in the first embodiment. A ferroelectric liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optical response characteristic as shown in FIG. 1 is sealed between the alignment films of the empty panel to form a liquid crystal layer. The spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 8 nC / cm2Met. The maximum value of the angle formed by the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when a voltage was applied was 25 ° on one side. The produced panel was sandwiched between two polarizing films in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel so that it was in a dark state when no voltage was applied.
[0071]
The liquid crystal panel thus manufactured and a backlight using an LED array capable of single-color surface emission switching of red, green, and blue as a light source are superimposed, and a field sequential method is performed according to a driving sequence as shown in FIG. Color display was performed. The conditions for the two data write scans and the backlight lighting pattern in each subframe were the same as those in the first embodiment.
[0072]
As a result, the brightness of the backlight alone 925 cd / cm2In contrast, 86 cd / cm2The screen brightness was only obtained and the transmittance was as low as 9.3%. Further, the power consumption of the backlight at this time was as low as 0.5 W. Compared with the first embodiment, sufficient screen brightness was not obtained because the maximum value of the angle between the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when the voltage was applied was This is due to the fact that there was only 25 ° on one side.
[0073]
(Third comparative example)
An empty panel was produced in the same manner as in the first embodiment. A ferroelectric liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optical response characteristic as shown in FIG. 1 is sealed between the alignment films of the empty panel to form a liquid crystal layer. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 10 nC / cm2Met. The maximum value of the angle formed by the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when the voltage was applied was 32 ° on one side. The produced panel was sandwiched between two polarizing films in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel so that it was in a dark state when no voltage was applied.
[0074]
The liquid crystal panel thus manufactured and a backlight using an LED array capable of single-color surface emission switching of red, green, and blue as a light source are superimposed, and a field sequential method is performed according to a driving sequence as shown in FIG. Color display was performed. The conditions for the two data write scans and the backlight lighting pattern in each subframe were the same as those in the first embodiment.
[0075]
As a result, the brightness of the backlight alone 925 cd / cm2In contrast, 81 cd / cm2Only the screen brightness was obtained, and the transmittance was as low as 8.8%. Further, the power consumption of the backlight at this time was as low as 0.5 W.
[0076]
In the above, since the maximum value of the driving voltage is 7 V, the dielectric constant of the liquid crystal is 5, and the panel gap is 1.8 μm, the maximum amount of charge stored in the liquid crystal cell is about 17.2 nC / cm.2And 2Ps · A ≦ Q was not satisfied. From the numerical value of the transmittance, it can be seen that sufficient inversion switching of the spontaneous polarization cannot be performed.
[0077]
(Second Embodiment)
An empty panel was produced in the same manner as in the first embodiment. A ferroelectric liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 1 is sealed between the alignment films 11 and 12 of this empty panel to form a liquid crystal layer 13. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 10 nC / cm2Met. The maximum value of the angle formed by the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when the voltage was applied was 32 ° on one side. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel 21 so that it was in a dark state when no voltage was applied.
[0078]
However, unlike the third comparative example, the liquid crystal capacitance (CLC) Storage capacity (CS) Ratio (CS/ CLC) Was set to 0.5. FIG. 9 is a diagram illustrating a cell configuration example of the liquid crystal panel 21. As shown in FIG. 9, in order to increase the amount of charge injected into each pixel, a liquid crystal cell (capacitance: CLC) And storage addition in parallel (capacity: CS) Is connected to the TFT 41.
[0079]
The liquid crystal panel 21 manufactured in this way and the backlight 22 using the LED array 7 capable of single-color surface emission switching of red, green, and blue as a light source are overlapped, and the field according to the driving sequence as shown in FIG.・ Sequential color display was performed. The conditions for the data write scanning twice and the lighting pattern of the backlight 22 in each subframe are the same as those in the first embodiment.
[0080]
As a result, the brightness of the backlight 22 alone 925 cd / cm2120 cd / cm2The screen luminance was as high as 13.0%. At this time, the power consumption of the backlight 22 was as low as 0.5 W.
[0081]
In the above, the maximum value of the drive voltage is 7V, the dielectric constant of the liquid crystal is 5, the panel gap is 1.8 μm, and the capacitance ratio (CS/ CLC) Was 0.5, the maximum charge stored in the liquid crystal cell was about 25.8 nC / cm.2And 2Ps · A ≦ Q was satisfied. From the numerical value of the transmittance, it can be seen that sufficient reversal switching of the spontaneous polarization can be performed.
[0082]
(Third embodiment)
An empty panel was produced in the same manner as in the first embodiment. A ferroelectric liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 1 is sealed between the alignment films 11 and 12 of this empty panel to form a liquid crystal layer 13. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 9 nC / cm2Met. The maximum angle between the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when a voltage was applied was 36 ° on one side. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel 21 so that it was in a dark state when no voltage was applied.
[0083]
The liquid crystal panel 21 manufactured in this way and the backlight 22 using the LED array 7 capable of single-color surface emission switching of red, green, and blue as a light source are overlapped, and the field according to the driving sequence as shown in FIG.・ Sequential color display was performed. The conditions for the data write scanning twice and the lighting pattern of the backlight 22 in each subframe are the same as those in the first embodiment.
[0084]
As a result, the brightness of the backlight 22 alone 925 cd / cm2In contrast, 134 cd / cm2The screen luminance was 14.5% and the transmittance was very high. At this time, the power consumption of the backlight 22 was as low as 0.5 W.
[0085]
In the above, since the maximum value of the driving voltage was 7 V, the dielectric constant of the liquid crystal was 6, and the panel gap was 1.8 μm, the maximum amount of charge stored in the liquid crystal cell was about 20.6 nC / cm.2And 2Ps · A ≦ Q was satisfied. From the numerical value of the transmittance, it can be seen that sufficient reversal switching of the spontaneous polarization can be performed.
[0086]
(Fourth embodiment)
An empty panel was produced in the same manner as in the first embodiment. A ferroelectric liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 1 is sealed between the alignment films 11 and 12 of this empty panel to form a liquid crystal layer 13. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 11 nC / cm.2Met. The maximum value of the angle formed by the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when a voltage was applied was 40 ° on one side. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel so that it was in a dark state when no voltage was applied. The storage capacity (CLC) Storage capacity (CS) Ratio (CS/ CLC) Was set to 1.
[0087]
The liquid crystal panel 21 manufactured in this way and the backlight 22 using the LED array 7 capable of single-color surface emission switching of red, green, and blue as a light source are overlapped, and the field according to the driving sequence as shown in FIG.・ Sequential color display was performed. The conditions for the data write scanning twice and the lighting pattern of the backlight 22 in each subframe are the same as those in the first embodiment.
[0088]
As a result, the brightness of the backlight 22 alone 925 cd / cm2144 cd / cm2The screen luminance was 15.5% and the transmittance was very high. At this time, the power consumption of the backlight 22 was as low as 0.5 W.
[0089]
In the above, the maximum value of the driving voltage is 5 V, the dielectric constant of the liquid crystal is 6, the panel gap is 1.8 μm, and the capacitance ratio (CS/ CLC) Was 1, the maximum charge stored in the liquid crystal cell was about 29.5 nC / cm.2And 2Ps · A ≦ Q was satisfied. From the numerical value of the transmittance, it can be seen that sufficient reversal switching of the spontaneous polarization can be performed.
[0090]
(Fifth embodiment)
An empty panel was produced in the same manner as in the first embodiment. A ferroelectric liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 1 is sealed between the alignment films 11 and 12 of this empty panel to form a liquid crystal layer 13. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 11 nC / cm.2Met. The maximum value of the angle formed by the average molecular axis of the liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of the liquid crystal molecules when a voltage was applied was 40 ° on one side. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel 21 so that it was in a dark state when no voltage was applied.
[0091]
The liquid crystal panel 21 manufactured in this manner and the backlight 22 using the LED array 7 capable of single-color surface emission switching of red, green, and blue as a light source are superposed, and the field according to the driving sequence as shown in FIG.・ Sequential color display was performed.
[0092]
As shown in FIG. 10A, in each subframe (period: 1/180 s), data writing scanning based on the display data of each corresponding color is performed four times at regular intervals. In the four write scans in each subframe, the polarity of the voltage applied to the liquid crystal of each pixel in the first two write scans is the same (for example, +), and each pixel in the second two write scans The polarity of the voltage applied to the liquid crystal is the same, but the polarity is different (for example, −) from that in the first two write scans. Examples of the polarity pattern of the voltage applied to each pixel in this case are shown in FIGS. FIG. 11 shows an example in which a dot inversion driver is used as the data driver 32, and FIG. 12 shows an example in which a frame inversion driver is used as the data driver 32.
[0093]
On the other hand, as shown in FIG. 10B, the red, green, and blue colors of the backlight 22 are turned on only in the second half in each subframe. That is, emission of red light, green light, or blue light is started in synchronization with the end timing of the second address scan (start timing of the third address scan), and the end timing of the fourth address scan (subframe The light emission was stopped in synchronization with the end timing.
[0094]
As a result, the brightness of the backlight 22 alone 925 cd / cm2158 cd / cm2The screen luminance was as high as 17.1%. At this time, the power consumption of the backlight 22 was as low as 0.5 W.
[0095]
In the above, the maximum value of the drive voltage is 5 V, the dielectric constant of the liquid crystal is 6, the panel gap is 1.8 μm, and the write scan with the same polarity is performed twice, so that it is substantially possible without providing a storage capacitor. In addition, it was possible to increase the amount of charge necessary for reversing the spontaneous polarization and to achieve high screen brightness. As a factor for obtaining high screen brightness, the effect of increasing the aperture ratio due to the absence of the storage capacity is great.
[0096]
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of another driving sequence in the fifth embodiment. In this example, compared to the above-described example (FIG. 10), the four data write scans in each subframe are the same, but the lighting pattern of the backlight 22 is different. As shown in FIG. 13B, the backlight 22 is turned on for each color of red, green, and blue at the center of each subframe, which is half the time of the subframe (1/360 s). That is, in synchronization with the end timing of the first address scan (start timing of the second address scan), emission of red light, green light, or blue light is started, and the end timing of the third address scan (the fourth time is reached) The light emission is stopped in synchronization with the write scanning start timing).
[0097]
Note that the driving sequence shown in FIG. 13 is an example, and the timing for starting lighting of the backlight 22 in each subframe may be any timing as long as the first address scanning is completed. However, the lighting time of the backlight 22 is approximately half of the subframe.
[0098]
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of still another driving sequence in the fifth embodiment. In this example, unlike the above-described examples (FIGS. 10 and 13), as shown in FIG. 14A, four data write scans in each subframe are not performed at equal intervals. That is, the end timing of the second address scan does not coincide with the start timing of the third address scan, and a predetermined time is provided between both timings. As shown in FIG. 14B, the red, green, and blue colors of the backlight 22 are turned on from the end timing of the second write scan to the end timing of the fourth write scan in each subframe. To do. The lighting time may be from the end timing of the first address scan (start timing of the second address scan) to the end timing of the third address scan (start timing of the fourth address scan).
[0099]
There are various patterns of data write scans in each subframe, but in order to prevent display burn-in, write scans with one polarity voltage and other polarity voltages It is preferable to perform the writing scan according to in a time-symmetric manner within the subframe.
[0100]
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, input red, green, and blue pixel data is converted into red, green, blue, and white pixel data, and the converted four-color pixel data is used for full color. Display. First, this conversion method will be described.
[0101]
FIG. 15A shows the gradation levels of the original red (r), green (g), and blue (b) in each frame, and FIG. 15 (b) shows the converted red (r ′) in each frame. ), Green (g ′), blue (b ′), and white (w). In each frame, the gradation levels of red, green, and blue pixel data are compared to detect the lowest gradation level. For example, in the first frame shown in FIG. 15A, the gradation level of the green display data is the lowest. In this case, in the red and blue display sub-frames, the gradation level (r ′ = r−) obtained by subtracting the green gradation level (g) from the red and blue gradation levels (r, b) before comparison. g, b ′ = b−g), red display and blue display are performed.
[0102]
In the white display subframe which is a mixed color of red, green and blue, white display (w = g) corresponding to the green gradation level (g) is performed. In the green display sub-frame, green display corresponding to the gradation level (g ′ = g−g) obtained by subtracting the green gradation level (g) from the green gradation level (g) before comparison is also performed. However, since the subtracted gradation level (g ′) is 0, this is generally “black” display.
[0103]
FIG. 16 is a block diagram showing a circuit configuration of the liquid crystal display device according to the sixth embodiment. In FIG. 16, the same or similar members as those in FIG. In the white subframe, the red, green, and blue LEDs in the LED array 7 are turned on simultaneously.
[0104]
In FIG. 16, reference numeral 23 denotes a pixel data conversion circuit 23 for converting three-color pixel data PD input from an external personal computer, for example, into four-color pixel data PD ′ for display according to the above-described method. The data conversion circuit 23 outputs the converted pixel data PD ′ to the image memory unit 30. Note that the configuration and operation of other members such as the control signal generation circuit 31, the data driver 32, the scan driver 33, and the reference voltage generation circuit 34 only change the pixel data PD to the converted pixel data PD ′. Since it is basically the same as the embodiment, the description thereof is omitted.
[0105]
An empty panel was produced in the same manner as in the first embodiment. A ferroelectric liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optic response characteristic as shown in FIG. 1 is sealed between the alignment films 11 and 12 of this empty panel to form a liquid crystal layer 13. The magnitude of spontaneous polarization of the encapsulated ferroelectric liquid crystal is 11 nC / cm.2Met. The maximum angle between the average molecular axis of liquid crystal molecules when no voltage was applied and the average molecular axis of liquid crystal molecules when a voltage was applied was 40 ° on one side. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel 21 so that it was in a dark state when no voltage was applied.
[0106]
The liquid crystal panel 21 manufactured in this manner and the backlight 22 using the LED array 7 capable of single-color surface emission switching of red, green, and blue as a light source are superposed, and the field according to the driving sequence as shown in FIG.・ Sequential color display was performed.
[0107]
Assuming that the frame frequency is 60 Hz, one frame (period: 1/60 s) is divided into four subframes (period: 1/240 s). For example, as shown in FIG. In the second sub-frame, the red image data is written twice, in the second second sub-frame, the green image data is written twice, and in the next third sub-frame, the blue color is scanned. Two writing scans of image data are performed, and two writing scans of white image data are performed in the last fourth sub-frame. It should be noted that in two data write scans in each subframe, a voltage applied to the liquid crystal of each pixel during the first (first half) write scan and a voltage applied to the liquid crystal of each pixel during the second (second half) write scan. The applied voltage is opposite in polarity and substantially equal in magnitude. In this case, the polarity pattern of the voltage applied to each pixel may be either FIG. 7 or FIG.
[0108]
On the other hand, as shown in FIG. 17B, the red, green, blue, and white colors of the backlight 22 are turned on only in the second half in each subframe. That is, emission of red light, green light, blue light or white light is started in synchronization with the end timing of the first (first half) write scan (start timing of the second (second half) write scan). The light emission was stopped in synchronization with the end timing of the write scan in the second half) (end timing of the subframe).
[0109]
As a result, the color break, which is the biggest problem of the field sequential method, can be suppressed. This is because the white display in which the color break is most easily recognized is performed using one subframe. When white display is performed only in the white subframe, the luminance of the backlight 22 alone is 1385 cd / cm2108 cd / cm2The screen brightness (white brightness) can be realized, and the transmittance is 7.8%. Further, the power consumption of the backlight 22 at this time was 0.8 W. On the other hand, when normal display is performed in the red, green, and blue sub-frames and display is performed for the purpose of improving the brightness in the white frame, the luminance of the backlight 22 alone is 1385 cd / cm.2215 cd / cm2Screen luminance (white luminance) was achieved, and the transmittance was as high as 15.5%. Further, the power consumption of the backlight 22 at this time was 0.8 W. In addition, the visibility of the display outdoors can be improved.
[0110]
Although the white, subframes are provided after the red, green, and blue subframes, the color order is not limited to this, and the red, green, and blue subframes are substituted for the white subframes. It may be provided again, or a sub-frame with a mixed color of red, green and blue may be provided.
[0111]
In each of the above-described embodiments, the field-sequential liquid crystal display device has been described as an example, but the same effect can be obtained in a color filter liquid crystal display device provided with a color filter. This is because the color filter method can be similarly applied if the red, green, and blue emission colors in the above-described embodiments are set to white and a color filter is provided on the liquid crystal panel.
[0112]
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal panel and a backlight in a color filter type liquid crystal display device. In FIG. 18, the same parts as those of FIG. The common electrode 3 is provided with three primary color (R, G, B) color filters 60, 60. The backlight 22 includes a white light source 70 that emits white light and a light guide and light diffusion plate 6. In such a color filter type liquid crystal display device, color display is performed by selectively transmitting white light emitted from the white light source 70 through the color filters 60 of a plurality of colors.
[0113]
Even in such a color filter type liquid crystal display device, similarly to the above-described field sequential type liquid crystal display device, a liquid crystal material having a V-shaped electro-optical response characteristic as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the same effect can be obtained by executing the data writing scan based on the display data a plurality of times in each frame to make the light emission time of white light in each frame half of one frame.
[0114]
Although the light source used is an LED light source, the light source is not particularly limited to an LED light source as long as it is a switchable light source such as an EL (Electronic Luminescence) or a cold cathode tube.
[0115]
【The invention's effect】
As described in detail above, the field sequential type liquid crystal display device or color filter type liquid crystal display device of the present invention uses a liquid crystal material having a V-shaped electro-optic response characteristic with respect to the applied voltage, In each subframe or each frame, the data writing scan based on the display data is performed a plurality of times, and the light emission time in each subframe or each frame is set to one subframe period or substantially half of one frame period. Light from the light) can be used effectively, the transmittance can be improved, power consumption can be reduced, and the brightness of the screen display can be increased. Further, it is easy to apply the dot inversion driver which is currently mainstream, and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a V-shaped electro-optic response characteristic of a liquid crystal material.
FIG. 2 is a diagram showing a driving sequence in a field-sequential liquid crystal display device (first to fourth embodiments) of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a driving sequence in the color filter type liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of a liquid crystal display device (first to fifth embodiments) of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal panel and a backlight of a field-sequential liquid crystal display device.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of a liquid crystal display device.
FIG. 7 is a diagram showing an example of the polarity applied to each pixel in the liquid crystal display device (first to fourth and sixth embodiments) of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing another example of the polarity applied to each pixel in the liquid crystal display device (first to fourth and sixth embodiments) of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a cell configuration example of a liquid crystal panel.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a driving sequence in a field-sequential liquid crystal display device (fifth embodiment) of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example of the polarity applied to each pixel in the liquid crystal display device (fifth embodiment) of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing another example of the polarity applied to each pixel in the liquid crystal display device (fifth embodiment) of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing another example of a driving sequence in the field-sequential liquid crystal display device (fifth embodiment) of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing still another example of the drive sequence in the field-sequential liquid crystal display device (fifth embodiment) of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an example of pixel data conversion in the field-sequential liquid crystal display device (sixth embodiment) of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram showing a circuit configuration of a liquid crystal display device (sixth embodiment) of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing a driving sequence in a field-sequential liquid crystal display device (sixth embodiment) of the present invention;
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal panel and a backlight of a color filter type liquid crystal display device.
FIG. 19 is a diagram showing an alignment state of liquid crystal molecules in a ferroelectric liquid crystal panel.
FIG. 20 is a graph showing a half V-shaped electro-optic response characteristic of a liquid crystal material.
FIG. 21 is a diagram showing a driving sequence in a conventional field-sequential liquid crystal display device.
FIG. 22 is a diagram showing a driving sequence in a conventional color filter type liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
3 Common electrode
7 LED array
21 LCD panel
22 Backlight
23 Pixel data conversion circuit
31 Control signal generation circuit
32 Data driver
35 Backlight control circuit
40 pixel electrodes
41 TFT
60 color filters
70 White light source

Claims (9)

１フレームを複数の色夫々に対応して分割した各サブフレーム毎に、液晶表示素子へ入射される前記複数の色の光の順次的な切換えと各色の表示データに基づく前記液晶表示素子に対するデータ書込み走査とを同期させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置において、
前記液晶表示素子に使用する液晶材料は印加電圧に対してＶ字状の電気光学応答特性を有しており、
各サブフレーム毎に、前記データ書込み走査を複数回行い、前記複数回のデータ書込み走査での前半の書込み走査と後半の書込み走査とにおける印加電圧の極性を異ならせる手段と、
各サブフレームの後半でサブフレーム期間の略半分の時間にわたって対応する色の光を発する手段とを備えることを特徴とする液晶表示装置。Data for the liquid crystal display element based on sequential switching of the light of the plurality of colors incident on the liquid crystal display element and display data of each color for each subframe obtained by dividing one frame corresponding to each of a plurality of colors In a field sequential type liquid crystal display device that performs color display in synchronization with writing scanning,
The liquid crystal material used for the liquid crystal display element has a V-shaped electro-optic response characteristic with respect to the applied voltage,
For each subframe, and the data writing scanning have multiple rows, means for varying the polarities of said plurality of times in the first half of the write scan and the second half of the applied voltage in the writing scanning in the data writing scanning,
A liquid crystal display device comprising: means for emitting light of a corresponding color in the second half of each subframe over approximately half of the subframe period. 各フレーム毎に、複数の色のカラーフィルタを設けた液晶表示素子への白色光の入射と表示データに基づく前記液晶表示素子に対するデータ書込み走査とを同期させてカラー表示を行うカラーフィルタ方式の液晶表示装置において、
前記液晶表示素子に使用する液晶材料は印加電圧に対してＶ字状の電気光学応答特性を有しており、
各フレーム毎に、前記データ書込み走査を複数回行い、前記複数回のデータ書込み走査での前半の書込み走査と後半の書込み走査とにおける印加電圧の極性を異ならせる手段と、
各フレームの後半でフレーム期間の略半分の時間にわたって白色光を発する手段とを備えることを特徴とする液晶表示装置。A color filter type liquid crystal that performs color display by synchronizing the incidence of white light to a liquid crystal display element provided with a plurality of color filters for each frame and the data writing scan to the liquid crystal display element based on display data In the display device,
The liquid crystal material used for the liquid crystal display element has a V-shaped electro-optic response characteristic with respect to the applied voltage,
For each frame, and the data writing scanning have multiple rows, means for varying the polarities of said plurality of times in the first half of the write scan and the second half of the applied voltage in the writing scanning in the data writing scanning,
And a means for emitting white light in the second half of each frame over approximately half of the frame period. 前記複数回のデータ書込み走査での前半の書込み走査と後半の書込み走査とにおける走査パターンが時間的に対称であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。  3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein scanning patterns in the first half scanning and the second half scanning in the plurality of data writing scans are temporally symmetrical. 前記液晶材料は自発分極を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, wherein said liquid crystal material is characterized by having a spontaneous polarization. 前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさをＰｓ、前記液晶表示素子の電極面積をＡ、前記液晶表示素子に蓄えられる電荷をＱとした場合に、２Ｐｓ・Ａ≦Ｑの関係を満たすことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。When the magnitude of spontaneous polarization per unit area of the liquid crystal material is Ps, the electrode area of the liquid crystal display element is A, and the charge stored in the liquid crystal display element is Q, the relationship of 2Ps · A ≦ Q is satisfied. The liquid crystal display device according to claim 4 . 前記液晶材料にあって、電圧を印加しない場合の液晶分子の平均分子軸と電圧を印加した場合の液晶分子の平均分子軸とのなす角の最大値が３０°以上、より好ましくは３５°以上であることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。In the liquid crystal material, the maximum value of the angle between the average molecular axis of liquid crystal molecules when no voltage is applied and the average molecular axis of liquid crystal molecules when a voltage is applied is 30 ° or more, more preferably 35 ° or more. The liquid crystal display device according to claim 4, wherein: 前記液晶材料の自発分極の大きさが１１ｎＣ／ｃｍ2 以下であることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。5. The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the spontaneous polarization of the liquid crystal material is 11 nC / cm 2 or less. 前記液晶表示素子へ入射される複数の色の光は、赤色光，緑色光及び青色光であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。  The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light of a plurality of colors incident on the liquid crystal display element is red light, green light, and blue light. 前記液晶表示素子へ入射される複数の色の光は、赤色光，緑色光，青色光及び白色光であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。  The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light of a plurality of colors incident on the liquid crystal display element is red light, green light, blue light, and white light.
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