JP4549341B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を用いるアクティブ駆動型の液晶表示装置に関する。

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。

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、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。

カラー液晶表示装置は、現在、ＴＦＴなどのスイッチング素子を用いたアクティブ駆動のものが広く使用されている。このＴＦＴ駆動の液晶表示装置は、表示品質は比較的高いが、液晶パネルの光透過率が現状では数％と低いので、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、液晶の電界に対する応答性が低く、応答速度、特に中間調における応答速度が遅いという問題がある。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。

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１，２，３など参照）。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、より精細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。

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（例えば、特許文献１など参照）。自発分極を有する強誘電性液晶では、液晶分子が基板に対して略平行に並んでおり、電圧印加によってその液晶分子の長軸方向が変化する。そして、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。
特開平１１−１１９１８９号公報 吉原敏明，他（T.Yoshihara, et. al.）：アイエルシーシー９８ (ILCC 98) P1-074 1998年発行 吉原敏明，他（T.Yoshihara, et. al.）：エーエム−エルシーディ’９９ダイジェストオブテクニカルペーパーズ (AM-LCD'99 Digest of Technical Papers,) 185頁 1999年発行 吉原敏明，他（T.Yoshihara, et. al.）：エスアイディ’００ダイジェストオブテクニカルペーパーズ (SID'00 Digest of Technical Papers,）1176頁 2000年発行

このようなフィールド・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は、バッテリ駆動の携帯型の電子機器への利用において、より一層の低消費電力化及び低コスト化が望まれている。

図１，図２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、特に図３に示すようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を示す液晶材料を用いた従来のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置の駆動シーケンスを示す図である。図１（ａ），図２（ａ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図１（ｂ），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示す。

１つのフレームを３つのサブフレームに分割し、例えば図１（ｂ），図２（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。一方、図１（ａ），図２（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、２回の画像データの書込み走査を行う。１回目のデータ走査にあっては、明るい表示を実現できる極性でのデータ走査を行い、２回目のデータ走査では、１回目のデータ走査とは極性が反対であって大きさが実質的に等しい電圧が印加される。図２に示す例では、図１に示す例に比較して、１回のデータ走査に要する時間を短くしており、図１（ｂ）のようにサブフレーム中ずっとバックライトを点灯させておくのではなく、バックライトの点灯期間を１回目のデータ走査開始から２回目データ走査終了までの間として（図２（ｂ））消費電力の低減化を図っている。

図４，図５は従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置、特に図３に示すようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を示す液晶材料を用いた従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置の駆動シーケンスを示す図である。図４（ａ），図５（ａ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図４（ｂ），図５（ｂ）はバックライトの点灯タイミングを示す。
図４（ａ），図５（ａ）に示すように、液晶パネルに対して、各フレーム中に２回の画像データの書込み走査を行う。１回目のデータ書込み走査にあっては、明るい表示を実現できる極性でのデータ書込み走査を行い、２回目のデータ書込み走査では、１回目のデータ書込み走査とは極性が反対であって大きさが実質的に等しい電圧が印加される。図５に示す例では、図４に示す例と比較して、１回の走査に要する時間を短くしており、図４（ｂ）のようにフレーム中ずっとバックライトを点灯させておくのではなく、バックライトの点灯期間を１回目のデータ走査開始から２回目データ走査終了までの間として（図５（ｂ））消費電力の低減化を図っている。

従来のフィールド・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にあっては、１サブフレーム内または１フレーム内における一方の極性の電圧の大きさ（Ｖ１）と他方の極性の電圧の大きさ（Ｖ２）とが等しい。また、一方（または他方）の極性の電圧が液晶材料に印加された後、次に他方（または一方）の極性の電圧が液晶材料に印加されるまでの期間、言い換えると、一方（または他方）の極性の電圧が印加されたタイミングから他方（または一方）の極性の電圧が印加されるタイミングまでの期間を、保持期間と称した場合、１サブフレーム内または１フレーム内における一方の極性の電圧の保持期間（Ｔ１）と他方の極性の電圧の保持期間（Ｔ２）とは等しい。

したがって、データの走査期間を１サブフレームまたは１フレームの５０％とした場合（図１，図４）、バックライトの発光量のうち約半分（５０％）しか表示に利用できていない。また、データの走査期間を１サブフレームまたは１フレームの２５％とした場合であっても（図２，図５）、バックライトの発光量のうち約２／３（６７％）しか表示に利用できていない。

よって、より一層の低消費電力化及び低コスト化を実現するために、バックライトの光利用効率の向上が望まれている。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バックライトの光利用効率を高くできて、低消費電力化及び低コスト化を図れる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本願に係る液晶表示装置は、複数の基板にて形成された空隙内に液晶材料が封入された液晶パネルと、該液晶パネルに光を透過させるバックライトと、を有し、前記液晶材料へ極性の異なる複数回の電圧の印加を所定期間内に行う液晶表示装置において、前記所定期間内で前記液晶材料へ印加する一極性の電圧の大きさと他極性の印加電圧の大きさとが異なると共に、前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間と前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間とを異ならせ、さらに、前記一極性の電圧と前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間とを乗算して求めた値と、前記他極性の電圧と前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間とを乗算して求めた値とを等しくした。

本願にあっては、１サブフレーム内または１フレーム内において、一方の極性の印加電圧と他方の極性の印加電圧との大きさ、及びそれぞれの保持期間を異ならせる。よって、バックライトの光利用効率を向上できる。しかも、一方の極性の印加電圧の大きさをＶ１，保持期間をＴ１、他方の極性の印加電圧の大きさをＶ２，保持期間をＴ２とした場合に、（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）の値を０．７〜１．３の範囲とする。よって、一方の極性の電圧印加時と他方の極性の電圧印加時との電荷の偏りが少なくなるため、表示の焼付きを抑制できる。

本願に係る液晶表示装置は、複数の基板にて形成された空隙内に液晶材料が封入された液晶パネルと、該液晶パネルに光を透過させるバックライトと、を有し、前記液晶材料へ極性の異なる複数回の電圧の印加を所定期間内に行う液晶表示装置において、前記所定期間内で前記液晶材料へ印加する一極性の電圧の大きさと他極性の印加電圧の大きさとが異なると共に、前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間と前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間とを異ならせ、さらに、前記一極性の電圧と前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間とを乗算して求めた値を、前記他極性の電圧と前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間とを乗算して求めた値で除算することにより求めた値が、０．７乃至１．３の範囲、望ましくは０．９乃至１．１の範囲である。

本願にあっては、１サブフレーム内または１フレーム内において、一方の極性の印加電圧と他方の極性の印加電圧との大きさ、及びそれぞれの保持期間を異ならせる。よって、バックライトの光利用効率を向上できる。しかも、一方の極性の印加電圧の大きさをＶ１，保持期間をＴ１、他方の極性の印加電圧の大きさをＶ２，保持期間をＴ２とした場合に、（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）の値を０．７〜１．３の範囲とすることにより、一方の極性の電圧印加時と他方の極性の電圧印加時との電荷の偏りが少なくなるため、表示の焼付きを抑制できる。さらに、第５発明にあっては、一方の極性の印加電圧の大きさをＶ１，保持期間をＴ１、他方の極性の印加電圧の大きさをＶ２，保持期間をＴ２とした場合に、（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）の値を０．９〜１．１の範囲とする。よって、表示の焼付きをより抑制できる。

本願に係る液晶表示装置は、暗い表示を行う前記他極性の電圧の大きさは、明るい表示を行う前記一極性の電圧の大きさより大きく、前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間は、前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間より短い。

本願にあっては、暗い表示を行う極性の印加電圧は、明るい表示を行う極性の印加電圧に比べて、大きさを大きく保持期間を短くする。よって、バックライトの点灯期間において、黒表示とみなせる暗い表示の期間、即ち表示に寄与しないバックライトの点灯期間を短くできるため、バックライトの光利用効率は更に向上する。

本願に係る液晶表示装置は、前記液晶材料が、自発分極を有する液晶材料である。

本願にあっては、液晶材料が自発分極を呈する。自発分極を有する液晶材料を使用するため、高速応答が可能となって、高い動画表示特性が得られ、また、フィールド・シーケンシャル方式の表示を行える。特に、自発分極値が小さい強誘電性液晶材料を使用することにより、ＴＦＴなどのスイッチング素子による駆動が容易となる。

本願に係る液晶表示装置は、フィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行う。

本願の液晶表示装置にあっては、複数色の光を経時的に切り換えるフィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行う。よって、高精細、高色純度、高速応答性を有するカラー表示が可能である。

本願に係る液晶表示装置は、カラーフィルタ方式にてカラー表示を行う。

本願の液晶表示装置にあっては、カラーフィルタを用いるカラーフィルタ方式にてカラー表示を行う。よって、容易にカラー表示を行える。

本発明の液晶表示装置では、１サブフレーム内または１フレーム内において、一方の極性の印加電圧と他方の極性の印加電圧との大きさ、及びそれぞれの保持期間を異ならせるようにしたので、バックライトの光利用効率を向上することができ、この結果、低消費電力化及び低コスト化を実現することが可能である。

従来のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置の駆動シーケンスの一例を示す図である。 従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置の駆動シーケンスの他の例を示す図である。 液晶材料の電気光学応答特性（ハーフＶ字状特性）を示す図である。 従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置の駆動シーケンスの一例を示す図である。 従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置の駆動シーケンスの他の例を示す図である。 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の駆動シーケンスの一例を示す図である。 本発明のカラーフィルタ方式の液晶表示装置の駆動シーケンスの一例を示す図である。 焼付き発生の有無の観察結果を示す図表である。 焼付き発生の有無の観察結果を示す図表である。 焼付き発生の有無の観察結果を示す図表である。 第１実施の形態（フィールド・シーケンシャル方式）による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。 第１実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。 第１実施の形態による液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。 第２実施の形態（カラーフィルタ方式）による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。 第２実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。 第２実施の形態による液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。 本発明のカラーフィルタ方式の液晶表示装置の駆動シーケンスの他の例（実施例４）を示す図である。

符号の説明

２ ガラス基板
３ 共通電極
４ ガラス基板
１３ 液晶層
２１ 液晶パネル
２２ バックライト
３１ 制御信号発生回路
３２ データドライバ
３３ スキャンドライバ
３４ 基準電圧発生回路
４０ 画素電極
４１ ＴＦＴ
４２ 信号線
４３ 走査線
５０ 駆動部
６０ カラーフィルタ

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。

まず、本発明の概要について図６，図７に示す駆動シーケンスを用いて説明する。図６は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の駆動シーケンスの一例を示しており、図７は本発明のカラーフィルタ方式の液晶表示装置の駆動シーケンスの一例を示している。

本発明では、図６，図７に示すように、一方の極性の印加電圧と他方の極性の印加電圧とにおいて、大きさが異なっていると共に、それぞれの保持期間も異なっている。即ち、図６，図７において、表示データに応じた印加電圧の大きさＶ１と、実質的に黒表示を行うための印加電圧の大きさＶ２とが異なっており（｜Ｖ１｜≠｜Ｖ２｜）、また、表示データに応じた電圧を印加した後から実質的に黒表示を行うための電圧を印加するまでの保持期間Ｔ１と、実質的に黒表示を行うための電圧を印加した後から表示データに応じた電圧を印加するまでの保持期間Ｔ２とが異なっている（Ｔ１≠Ｔ２）。なお、この保持期間における液晶の電位は、液晶の応答などによる影響を受けるために必ずしも一定ではない。

例えば、データの走査期間を１サブフレームまたは１フレームの２５％とした場合（図６，図７）、バックライトの発光量のうち約３／４（７５％）を表示に利用することが可能となり、従来例と比べて、バックライトの光利用効率を高めることができる。本発明では、このようにバックライトの光利用効率を向上できるので、同じ画面輝度である場合には、消費電力を低減することができる。また、画面輝度と消費電力とが同じである場合には、ＬＥＤ（Laser Emitting Diode）等の光源の設置数を減らすことができ、低コスト化を図れることとなる。

暗い表示を行う極性（２回目のデータ走査）における印加電圧Ｖ２（図６の例では９Ｖ）を、画像データに応じて明るい表示を行う極性（１回目のデータ走査）における印加電圧Ｖ１（図６の例では３Ｖ）より大きくして、前者の保持期間Ｔ２（図６の例では１．４ｍｓ）を後者の保持期間Ｔ１（図６の例では４．２ｍｓ）より短くする。これにより、バックライトの点灯期間において、黒表示とみなせる暗い表示の期間、即ち表示に寄与しないバックライトの点灯期間を短くできるため、バックライトの光利用効率を更に高めることができ、更なる低消費電力化及び低コスト化を図れる。

上記Ｖ１及びＴ１の乗算値Ｖ１・Ｔ１（図６の例では１２．６）と、上記Ｖ２及びＴ２の乗算値Ｖ２・Ｔ２（図６の例では１２．６）とを等しくする。これにより、一方の極性の電圧印加時と他方の極性の電圧印加時との電荷の偏りを抑制できるので、表示の焼付きを防止することができる。

（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）の値は０．７〜１．３の範囲とすることが好ましく、より好ましい範囲は０．９〜１．１である。この理由について以下に説明する。

画素電極（画素数６４０×４８０，対角３．２インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極を有するガラス基板とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を成膜した。更に、このポリイミド膜を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１．６μｍのシリカ製のスペーサでギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルに、図３に示すようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を示す単安定型の強誘電性液晶材料（クラリアントジャパン製：Ｒ２３０１）を封入した。封入した液晶材料の自発分極の大きさは６ｎＣ／ｃｍ² であった。そして、封入後、コレステリック相からカイラルスメクチックＣ相の転移点を挟んで３ＶのＤＣ電圧を印加することで、一様な液晶配向状態を実現した（配向処理）。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、電圧無印加時に暗状態になるようにした。

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バックライトとを重ね合わせ、Ｖ１，Ｖ２，Ｔ１，Ｔ２を変化させながら図６に示すような駆動シーケンスに従って、白／黒の市松模様の表示を２時間行い、焼付きが発生したか否かを観察した。その観察結果を図８，図９及び図１０に示す。図８〜図１０において、○は焼付きが認識されなかった場合、△は焼付きが少し認識されるが実用上問題がない場合、×は焼付きが認識されて問題がある場合を表している。

図８〜図１０の結果から、（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）の値を０．７〜１．３の範囲とすることにより、焼付きを抑制できていることが分かる。また、この値の範囲は０．９〜１．１であることが更に望ましいことが分かる。

（第１実施の形態）
図１１は本発明の第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１２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１３は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。第１実施の形態は、フィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行う液晶表示装置である。

図１１において、２１，２２は図１２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１２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１２，図１３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。

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（データ電圧）により、個々の画素の透過光強度が制御される。

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。

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１または複数個の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。

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走査に同期して制御される。

図１１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には電圧が印加される。

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（データ電圧）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。

次に、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。

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（データ電圧）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（データ電圧）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。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。このように、液晶パネル２１への入射光を出射するバックライト２２（ＬＥＤアレイ７）の点灯制御と液晶パネル２１に対する複数回のデータ走査とを同期させてカラー表示を行っている。

以下、具体的な実施例について説明する。
実施例．１
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１．６μｍ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３に示すようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を示すナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶材料（例えば、A.Mochizuki,et.al.:Ferroelectrics,133,353(1991) に開示された材料）を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶材料の自発分極の大きさは１０ｎＣ／ｃｍ² 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、強誘電性液晶分子の長軸方向が一方に傾いたときに暗状態になるようにした。

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６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。具体的には、Ｖ１＝３Ｖ，Ｖ２＝９Ｖ，Ｔ１＝４．２ｍｓ，Ｔ２＝１．４ｍｓとした。よって、（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）＝１であった。

結果として、高精細、高速応答、高色純度表示を同時に実現できた。表示の焼付きも見られなかった。

実施例．２
実施例１と同様の工程で作製した空パネルの配向膜１１，１２間に、図３に示すようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を示す単安定型の強誘電性液晶材料（クラリアントジャパン製：Ｒ２３０１）を封入して液晶層１３とした。封入した液晶材料の自発分極の大きさは６ｎＣ／ｃｍ² であった。そして、封入後、コレステリック相からカイラルスメクチックＣ相の転移点を挟んで３ＶのＤＣ電圧を印加することで、一様な液晶配向状態を実現した（配向処理）。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、電圧無印加時に暗状態になるようにした。

このようにして作製した液晶パネル２１と、実施例１と同様なバックライト２２とを重ね合わせ、図６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。具体的には、Ｖ１＝４Ｖ，Ｖ２＝１０Ｖ，Ｔ１＝４．２ｍｓ，Ｔ２＝１．４ｍｓとした。よって、（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）＝１．２であった。

結果として、高精細、高速応答、高色純度表示を同時に実現できた。表示の焼付きも見られなかった。

（第２実施の形態）
図１４は本発明の第２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１５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１６は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。第２実施の形態は、カラーフィルタ方式にてカラー表示を行う液晶表示装置である。図１４〜図１６において、図１１〜図１３と同一または同様な部分には同一番号を付している。

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１つまたは複数の白色光源素子を備えた白色光源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、白色光の時分割発光が可能な白色光源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。

以下、具体的な実施例について説明する。
実施例．３
画素電極４０，４０…（画素数３２０×３（ＲＧＢ）×２４０，対角３．５インチ）を有するＴＦＴ基板と，共通電極３及びカラーフィルタ６０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１．６μｍ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３に示すようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を示すナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶材料（例えば、A.Mochizuki,et.al.:Ferroelectrics,133,353(1991) に開示された材料）を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶材料の自発分極の大きさは１０ｎＣ／ｃｍ² 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、強誘電性液晶分子の長軸方向が一方に傾いたときに暗状態になるようにした。

このようにして作製した液晶パネル２１と、白色光の時分割発光が可能な白色光源７０を有するバックライト２２とを重ね合わせ、図７に示すような駆動シーケンスに従って、カラーフィルタ方式によるカラー表示を行った。具体的には、Ｖ１＝５Ｖ，Ｖ２＝７Ｖ，Ｔ１＝９．７ｍｓ，Ｔ２＝６．９ｍｓとした。よって、（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）＝１であった。

結果として、良好なカラー表示と高速応答表示とを実現でき、表示の焼付きも見られなかった。

実施例．４
実施例３と同様の工程で作製した空パネルの配向膜１１，１２間に、図３に示すようなハーフＶ字状の電気光学応答特性を示す単安定型の強誘電性液晶材料（クラリアントジャパン製：Ｒ２３０１）を封入して液晶層１３とした。封入した液晶材料の自発分極の大きさは６ｎＣ／ｃｍ² であった。そして、封入後、コレステリック相からカイラルスメクチックＣ相の転移点を挟んで３ＶのＤＣ電圧を印加することで、一様な液晶配向状態を実現した（配向処理）。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、電圧無印加時に暗状態になるようにした。

このようにして作製した液晶パネル２１と、実施例３と同様なバックライト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、カラーフィルタ方式によるカラー表示を行った。この実施例４では、１フレーム内において、表示データに応じた印加電圧による走査を３回連続して行った後に、黒表示を行うための印加電圧による走査を３回連続して行っている。また、各サブフレームまたは各フレームにおいて一方の極性の電圧による走査開始タイミングから他方の極性の電圧による走査終了タイミングまでバックライトを点灯させる実施例１〜３とは異なり、この実施例４では、各フレームにおける表示データに応じた最初の書込み走査の中間から黒表示を行うための最初の書込み走査の中間までバックライトを点灯させている。実施例４における具体的な数値は、Ｖ１＝４Ｖ，Ｖ２＝１０Ｖ，Ｔ１＝４．２ｍｓ，Ｔ２＝１．４ｍｓとした。よって、（Ｖ１・Ｔ１）／（Ｖ２・Ｔ２）＝１．２であった。

結果として、良好なカラー表示と高速応答表示とを実現でき、表示の焼付きも見られなかった。

なお、上述した例では、自発分極を示す強誘電液晶材料を用いる場合を例として説明したが、自発分極を示す他の液晶材料、例えば反強誘電液晶材料を用いる場合、または、自発分極を示さないネマチック液晶材料を用いるときでも、駆動表示方式が同様である場合には、強誘電液晶材料の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。

更に、透過型の液晶表示装置について説明したが、反射型または半透過型の液晶表示装置においても、本発明を同様に適用できる。反射型または半透過型の液晶表示装置の場合、バックライトなどの光源を用いなくても表示可能であるため、消費電力が少なくて済む。

Claims (6)

1. 複数の基板にて形成された空隙内に液晶材料が封入された液晶パネルと、該液晶パネルに光を透過させるバックライトと、を有し、前記液晶材料へ極性の異なる複数回の電圧の印加を所定期間内に行う液晶表示装置において、
   前記所定期間内で前記液晶材料へ印加する一極性の電圧の大きさと他極性の印加電圧の大きさとが異なると共に、前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間と前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間とを異ならせ、さらに、前記一極性の電圧と前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間とを乗算して求めた値と、前記他極性の電圧と前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間とを乗算して求めた値とを等しくしたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 複数の基板にて形成された空隙内に液晶材料が封入された液晶パネルと、該液晶パネルに光を透過させるバックライトと、を有し、前記液晶材料へ極性の異なる複数回の電圧の印加を所定期間内に行う液晶表示装置において、
   前記所定期間内で前記液晶材料へ印加する一極性の電圧の大きさと他極性の印加電圧の大きさとが異なると共に、前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間と前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間とを異ならせ、さらに、前記一極性の電圧と前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間とを乗算して求めた値を、前記他極性の電圧と前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間とを乗算して求めた値で除算することにより求めた値が、０．７乃至１．３の範囲、望ましくは０．９乃至１．１の範囲であることを特徴とする液晶表示装置。
3. 暗い表示を行う前記他極性の電圧の大きさは、明るい表示を行う前記一極性の電圧の大きさより大きく、前記他極性の電圧の印加から前記一極性の電圧の印加までの期間は、前記一極性の電圧の印加から前記他極性の電圧の印加までの期間より短いことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶材料は、自発分極を有する液晶材料であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の液晶表示装置。
5. フィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の液晶表示装置。
6. カラーフィルタ方式にてカラー表示を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の液晶表示装置。

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