JPH0594153A

JPH0594153A - 液晶表示装置と液晶パネルの駆動方法および液晶投写型テレビ

Info

Publication number: JPH0594153A
Application number: JP25504091A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahara; 博司高原; Hideki Omae; 秀樹大前; Hideaki Mochizuki; 秀晃望月; Hiroshi Kubota; 浩史久保田; Tetsu Ogawa; 鉄小川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【構成】アクティブマトリクス型液晶パネルの画素電
極に対向電極もしくは共通電極を介して変調電圧６１を
印加する。変調電圧６１の周期は１フィールドよりも短
くし、また、画素電極に印加される振幅は液晶の立ち上
がり電圧以下となるようにする。液晶パネルの液晶は高
分子分散液晶である。高分子分散液晶はヒステリシス特
性がある。変調電圧６１の印加により１フィールド内で
ヒステリシスの立ち下がり時の透過率Ｔ₁と立ち上がり
時の透過率Ｔ₂の変化がおこり、見かけ上の透過率は
（Ｔ₁＋Ｔ₂）／２となる。【効果】高分子分散液晶を用いることにより偏光板が
不要であり、ＴＮ液晶に比較して２倍以上の高輝度化を
実現できる。また、１フィールド内の透過率はＴ＝（Ｔ
₁＋Ｔ₂）／２となり、ヒステリシスの影響がほとんどな
くなり良好な多階調表示が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として小型の液晶パ
ネルに表示された画像をスクリーン上に拡大投映する投
写型テレビ（以後、液晶投写型テレビと呼ぶ）および主
としてこの液晶投写型テレビに用いる液晶表示装置およ
びその駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は軽量、薄型など数多くの
特徴を有するため、研究開発が盛んである。しかし、大
画面化が困難であるなどの問題点も多い。そこで近年、
小型の液晶パネルの表示画像を投写レンズなどにより拡
大投映し、大画面の表示画像を得る液晶投写型テレビが
にわかに注目をあつめてきている。現在、商品化されて
いる液晶投写型テレビには液晶の旋光特性を利用したツ
イストネマティック（以後、ＴＮと呼ぶ）液晶表示装置
が用いられている。

【０００３】（図１４）はアクティブマトリックス型液
晶パネルの等価回路図である。（図４）において、Ｇ₁
〜Ｇ_mはゲート信号線であり、その一端にゲートドライ
ブＩＣ１０５に接続されている。ゲートドライブＩＣ１
０５はスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以
後、ＴＦＴと呼ぶ）を動作状態による電圧（以後、オン
電圧と呼ぶ）または非動作状態にする電圧（以後、オフ
電圧と呼ぶ）を出力する。また、Ｓ₁〜Ｓ_nはソース信号
線であり、その一端はソースドライブＩＣ１０４に接続
されている。

【０００４】ＴＦＴ４４は画素電極に接続され、画素電
極と対向電極間に液晶４６を狭持している。また、ＴＦ
Ｔ４４の一端子には電荷蓄積素子としての付加コンデン
サ４５が接続されている。

【０００５】（図１６）は従来の液晶表示装置に置ける
液晶パネルの断面図である。アレイ基板１６２上には画
素電極１６５およびＴＦＴ１６４等が形成され、一方、
対向電極基板１６１上には対向電極１６３が形成されて
いる。対向電極１６３と画素電極１６５間には配向膜１
６７ａ、１６７ｂを介してＴＮ液晶が狭持されている。
なお、１６８はブラックマトリックスである。

【０００６】以下、従来の液晶表示装置について説明す
る。（図１５）は従来の液晶表示装置のブロック図であ
る。（図１５）において、１０１はビデオ信号を増幅す
るアンプ、１０２は正極性と負極性のビデオ信号を作る
位相分割回路、１０３はフィールドごとに極性が反転し
た交流ビデオ信号を出力する出力切り換え回路、１０７
は液晶パネル、１０６はソースドライブＩＣ１０４およ
びゲートドライブＩＣ１０５の同期および制御を行なう
ためのドライバ制御回路である。

【０００７】以下、従来の液晶表示装置の動作について
説明する。まず、ビデオ信号はアンプ１０１によりビデ
オ出力振幅が液晶の電気光学特性に対応するように利得
調整が行なわれる。次に、利得調整されたビデオ信号は
位相分割回路１０２に入り、正極性と負極性の２つのビ
デオ信号が作られる。この２つのビデオ信号は出力切り
換え回路１０３に入り、フィールドごとに極性を反転し
たビデオ信号が出力される。このようにフィールドごと
に信号の極性を反転させるのは、交流電圧を印加し液晶
が劣化することを防止するためである。次に出力切り換
え回路１０３からのビデオ信号はソースドライブＩＣ１
０４に入力され、ソースドライブＩＣ１０４はドライブ
制御回路１０６からの制御信号により、ビデオ信号のレ
ベルシフト、サンプルホールドなどの処理を行ない、ゲ
ートドライブＩＣ１０５と同期をとって液晶パネル１０
７のソース信号線に所定電圧を印加する。

【０００８】（図１７）は従来の液晶パネルの駆動方法
を説明するための説明図である。１７１は対向電極１６
３への印加電圧波形（以後、対向電極電圧波形と呼ぶ）
である。１７２はＴＦＴ１６４により、ある画素電極に
印加される電圧波形（以後、画素印加電圧波形と呼ぶ）
であり、前記波形１７２は対向電極電圧波形１７１を基
準電圧レベルとして印加される。また、１７３はゲート
電圧波形である。なお、ある画素に電圧が印加されてか
ら、次に前記画素に電圧が印加されるまでの時間を１フ
ィールドもしくは１フィールド時間と呼ぶ。通常、１フ
ィールド時間は１／６０秒である。また、２フィールド
で１フレームと呼ぶ。ゲート電圧波形はゲートドライブ
ＩＣ１０５が１ゲート信号線を選択している時間（以
後、１Ｈと呼ぶ）だけオン電圧レベルとなる。他の時間
はオフ電圧レベルである。

【０００９】ゲート信号線にオン電圧が印加されると、
前記ゲート信号線に接続されているＴＦＴはオン状態と
なり、ソース信号線に印加されている画像信号を画素電
極に印加する。画素電極に印加された信号はゲート信号
線にオフ電圧が印加されることによりＴＦＴはオフ状態
となり前記画素電圧に印加された信号を１フィールド間
保持する。

【００１０】以下、従来の液晶投写型テレビについて図
面を参照しながら説明する。（図１８）は従来の液晶投
写型テレビの構成図である。（図１８）において、１８
１は集光光学系、１８２は赤外線および紫外線を透過さ
せるＵＶＩＲカットミラー、１８３ａは青色光反射ダイ
クロイックミラー（以後、ＢＤＭと呼ぶ）、１８３ｂは
緑色光反射ダイクロイックミラー（以後、ＧＤＭと呼
ぶ）、１８３ｃは赤色光反射ダイクロイックミラー（以
後、ＲＤＭと呼ぶ）、１８４ａ，１８４ｂ，１８４ｃ，
１８６ａ，１８６ｂ，１８６ｃは偏光板、１８５ａ，１
８５ｂ，１８５ｃは透過型のＴＮ液晶表示装置、１８７
ａ，１８７ｂ，１８７ｃは投写レンズ系である。なお、
説明に不要な構成物、たとえば、フィールドレンズなど
は図面から省略している。

【００１１】以下、従来の液晶投写型テレビの動作につ
いて（図１８）を参照しながら説明する。まず、集光光
学系１８１から出射された白色光はＢＤＭ１８３ａによ
り青色光（以後、Ｂ光と呼ぶ）が反射され、このＢ光は
偏光板１８４ａに入射される。同様にＢＤＭ１８３ａを
透過した光はＧＤＭ１８３ｂにより緑色光（以後、Ｇ光
と呼ぶ）が反射され偏光板１８４ｂに、また、ＲＤＭ１
８３ｃにより赤色光（以後、Ｒ光と呼ぶ）が反射され偏
光板１８４ｃに入射される。偏光板では各色光の縦波成
分または横波成分の一方の光のみを透過させ、光の偏光
方向をそろえて各液晶表示装置に照射させる。この際、
５０％以上の光は前記偏光板で吸収され、透過光の明る
さは最大でも半分以下となってしまう。

【００１２】各液晶表示装置は映像信号により前記透過
光を変調する。変調された光はその変調度合により各偏
光板１８６ａ，１８６ｂ，１８６ｃを透過し、各投写レ
ンズ系１８７ａ，１８７ｂ，１８７ｃに入射して、前記
レンズ系によりスクリーン（図示せず）に拡大投映され
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述の説明でも明らか
なように、ＴＮ液晶を用いた液晶表示装置では、前述液
晶へは直線偏光にして光を入射させる必要がある。した
がって、液晶表示装置の前後には偏光板を配置する必要
がある。前記偏光板は理論的に５０％以上の光を吸収し
てしまう。したがって、スクリーンに拡大投映した際、
低輝度画面しか得られないという課題がある。この課題
を解決するため、本発明は高分子分散液晶を用いる。高
分子分散液晶を用いた液晶表示装置は偏光板を用いない
ため光利用効率を非常に高くできる。

【００１４】以下、簡単に高分子分散液晶について説明
しておく。高分子分散液晶は、液晶と高分子の分散状態
によって大きく２つのタイプに分けられる。１つは、水
滴状の液晶が高分子中に分散しているタイプである。液
晶は、高分子中に不連続な状態で存在する。以後、この
ような液晶をＰＤＬＣと呼び、また、前記液晶を用いた
液晶パネルをＰＤ液晶表示装置と呼ぶ。もう１つは、液
晶層に高分子のネットワークを張り巡らせたような構造
を採るタイプである。ちょうどスポンジに液晶を含ませ
たような格好になる。液晶は、水滴状とならず連続に存
在する。以後、このような液晶をＰＮＬＣと呼び、ま
た、前記液晶を用いた液晶表示装置をＰＮ液晶表示装置
と呼ぶ。前記２種類の液晶表示装置で画像を表示するた
めには光の散乱・透過を制御することにより行なう。

【００１５】ＰＤＬＣは、液晶が配向している方向で屈
折率が異なる性質を利用する。電圧を印加していない状
態では、それぞれの水滴状液晶は不規則な方向に配向し
ている。この状態では、高分子と液晶に屈折率の差が生
じ、入射光は散乱する。ここで電圧を印加すると液晶の
配向方向がそろう。液晶が一定方向に配向したときの屈
折率をあらかじめ高分子の屈折率と合わせておくと、入
射光は散乱せずに透過する。

【００１６】これに対して、ＰＮＬＣは液晶分子の配向
の不規則さそのものを使う。不規則な配向状態、つまり
電圧を印加していない状態では入射した光は散乱する。
一方、電圧を印加し配列状態を規則的にすると光は透過
する。なお、前述のＰＤＬＣおよびＰＮＬＣの液晶の動
きの説明はあくまでもモデル的な考え方である。本発明
においてはＰＤ液晶表示装置とＰＮ液晶表示装置のうち
一方に限定するものではないが、説明を容易にするため
ＰＤ液晶表示装置を例にあげて説明する。また、ＰＤＬ
ＣおよびＰＮＬＣを総称して高分子分散液晶と呼び、Ｐ
Ｄ液晶表示装置およびＰＮ液晶表示装置を総称して高分
子分散液晶表示装置と呼ぶ。また、高分子分散液晶表示
装置に注入する液晶を含有する液体を総称して液晶溶液
と呼び、前記液晶溶液中の樹脂成分が重合硬化した状態
をポリマーと呼ぶ。

【００１７】高分子分散液晶の動作について（図１９
（ａ）（ｂ））を用いて簡単に述べる。（図１９（ａ）
（ｂ））は高分子分散液晶パネルの動作の説明図であ
る。（図１９（ａ）（ｂ））において、１９１はアレイ
基板、１９２は画素電極、１９３は対向電極、１９４は
水滴状液晶、１９５はポリマー、１９６は対向基板であ
る。画素電極１９２にはＴＦＴ等が接続され、ＴＦＴの
オン・オフにより画素電極に電圧が印加されて、画素電
極上の液晶配向方向を可変させて光を変調する。（図１
９（ａ））に示すように電圧を印加していない状態で
は、それぞれの水滴状液晶１９４は不規則な方向に配向
している。この状態ではポリマー１９５と液晶とに屈折
率差が生じ入射光は散乱する。ここで（図１９（ｂ））
に示すように画素電極に電圧を印加すると液晶の方向が
そろう。液晶が一定方向に配向したときの屈折率をあら
かじめポリマーの屈折率と合わせておくと、入射光は散
乱せずにアレイ基板１９１より出射する。

【００１８】以上のように、高分子分散液晶パネルは偏
光板を用いないため、光利用効率が高く、非常に高輝度
の表示画像が得られる。しかし、前記液晶パネルを液晶
表示装置に用いようとすると以下の課題がある。それは
高分子分散液晶のヒステリシス特性である。ヒステリシ
ス特性の説明図を（図２０）に示す。（図２０）に示す
ように高分子分散液晶は印加電圧の絶対値を徐々に上昇
させた時の印加電圧（Ｖ）対透過率（Ｔ）のカーブと、
印加電圧の絶対値を徐々に下降させた時とが同一カーブ
とならない。つまりヒステリシス特性を有する。したが
って、印加の電圧Ｖ₀からＶ₁に変化させた時の透過率は
Ｔ₁であるが、印加電圧Ｖ₂からＶ₁に変化させた時の透
過率はＴ₁となる。この現象は表示画像の階調表示に大
きな支障をきたす。

【００１９】以上のことより、高分子分散液晶を用いれ
ば光利用率が高くなり高輝度の表示画像が得られる。し
かし、ヒステリシス特性があるため所望の良好な階調表
示が行なえない。このことより、従来では高分子分散液
晶を用いて高画質の液晶表示装置および液晶投写型テレ
ビを構成することは困難であった。

【００２０】

【課題を解決するための手段】ＴＮ液晶を用いると偏光
板により５０％以上の光が吸収されてしまうため光利用
効率が低く、高輝度画像表示が行なえず、また、大画面
の表示画像が得られないという課題がある。そこで、本
発明では高分子分散液晶を用いる。その際に高分子分散
液晶のヒステリシス特性の影響がないようにして用いる
ところに特徴がある。

【００２１】本発明の液晶パネルの駆動方法は、画素電
極状の液晶に液晶の立ちあがり電圧以下の交流信号を印
加するものである。前記交流信号の周期は１フィールド
時間の整数倍とする。つまり、１フィールド時間が１／
６０秒であれば、１／（６０＊ｎ）（ただし、ｎは整
数）で信号の極性が反転する信号を印加する。

【００２２】本発明の液晶表示装置は前述の液晶パネル
の駆動方法を実現するために発明されたものであり、１
フィールド時間よりも短い時間で信号の極性が反転する
信号発生器を有し、前記信号発生器からの出力を液晶パ
ネルの対向電極または共通電極に印加する、もしくはゲ
ート信号線に印加するゲート電圧波形に多重させるもの
である。

【００２３】また、本発明の液晶投写型テレビは本発明
の液晶表示装置を３枚用いたものであり、隣接した信号
線間の極性を反転させ、フリッカを除去し、また、高分
子分散液晶のヒステリシス特性をも除去して良好な画素
表示を実現したものである。

【００２４】

【作用】高分子分散液晶は（図２０）でも明らかになる
ようにヒステリシス特性を持っている。電圧Ｖ₀からＶ₁
に立ちあげる時、ａ点となり透過率はＴ₂となるが、電
圧Ｖ₂からＶ₁に立ちあげた時、ｄ点となり透過率はＴ₁
となる。また、電圧Ｖ₀−Ｖ₁間のある電圧からＶ₁に変
化させたときは別の透過率となり、同様に電圧Ｖ₂−Ｖ₁
間のある電圧からＶ₁に変化させた時も別の透過率とな
る。以上のことから、従来の液晶パネルの駆動方法では
立ちあがりのヒステリシスカーブと立ちさがりのヒステ
リシスカーブの範囲内（以後、ヒステリシス内と呼ぶ）
でどの透過率になるかはわからない。

【００２５】ａ点の透過率Ｔ₂にある時、Ｖ₀電圧（以
下、液晶の立ちあがり電圧と呼ぶ）以下の電圧分だけ液
晶層への印加電圧を減少させる。つまり、Ｖ₁−Ｖ_X（た
だし、Ｖ_X＜Ｖ₀）なる電圧を印加する。するとヒステリ
シス内のｂ点にうつる。つぎにＶ₁＋Ｖ_Xなる電圧を液晶
層に印加する。今度はヒステリシス内のｃ点に移動す
る。以後は、Ｖ₁−Ｖ_XとＶ₁＋Ｖ_Xの電圧を交互に印加す
れば、ヒステリシス内のｃ点ｂ点間を往復する。したが
って、みかけ上の透過率はＴ_Xとなる。前記透過率Ｔ_Xは
立ちあがりのヒステリシスカーブと立ちさがりのヒステ
リシスカーブのほぼ中間位置のカーブ上となる。つま
り、所定の交流信号を液晶層に印加することによりヒス
テリシスカーブは見かけ上非常に小さくなる。交流信号
の周期は液晶の応答性を考慮して定める必要があるが、
液晶が追従出来る範囲で周期が早い方が好ましい。

【００２６】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の液晶パ
ネルの駆動方法について説明する。まず、液晶パネルに
ついて説明する。（図３）は液晶パネルの断面図であ
る。（図３）において、３３はアレイ基板であり、前記
アレイ基板３２上にはＩＴＯからなる画素電極３５、Ｔ
ＦＴ３４等が形成されている。３１は対向電極基板であ
り、その片面には対向電極３３が形成されている。対向
電極３３と画素電極３５間には高分子分散液晶が狭持さ
れている。

【００２７】本発明の液晶表示装置に用いる液晶パネル
の液晶材料としてはネマチック液晶、スメクチック液
晶、コレステリック液晶が好ましく、単一もしくは２種
類以上の液晶性化合物や液晶性化合物以外の物質も含ん
だ混合物であっても良い。なお、先に述べた液晶材料の
うちシアノビフェニル系のネマチック液晶が最も好まし
い。樹脂材料としては透明なポリマーが好ましく、熱可
塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂のいずれであっ
ても良いが、製造工程の容易さ、液晶相との分離等の点
より紫外線硬化タイプの樹脂を用いるのが好ましい。具
体的な例として紫外線硬化性アクリル系樹脂が例示さ
れ、特に紫外線照射によって重合硬化するアクリルモノ
マー、アクリルオリゴマーを含有するものが好ましい。
これらは、紫外線を照射することによって樹脂のみ重合
反応を起こしてポリマーとなり、液晶のみ相分離する。

【００２８】この際、樹脂分と比較して液晶の量が少な
い場合には独立した粒子状の水滴状液晶が形成される
し、一方、液晶の量が多い場合は、樹脂マトリクスが液
晶材料中に粒子状、または、ネットワーク状に存在し、
液晶が連続層を成すように形成される。この際に水滴状
液晶の粒子径、もしくはポリマーネットワークの孔径が
ある程度均一で、かつ大きさとしては０．５μｍ〜数μ
ｍの範囲でなければ入射光の散乱性能が悪くコントラス
トが上がらない。なお、好ましくは水滴状液晶の粒子径
もしくはポリマーネットワークの孔径は０．８μｍ〜
２．０μｍの範囲がよい。この為にも紫外線硬化樹脂の
ように短時間で硬化が終了しうる材料でなければならな
い。また、液晶材料と樹脂材料の配向比は９：１〜１：
９であり、中でも２：１〜１：２の範囲が好ましい。ま
た、液晶３６の薄膜は５μｍ〜２０μｍの範囲が望まし
く、中でも８μｍ〜１５μｍの範囲が望ましい。

【００２９】（図４）および（図５）は本発明の液晶パ
ネルの駆動方法を説明するため説明図であり、液晶パネ
ルの等価回路図の一部をぬきだしたものである。

【００３０】（図４）は共通電極方式と呼ばれる液晶パ
ネル（以後、共通電極方式パネルと呼ぶ）の等価回路図
である。液晶４６の一端はＴＦＴ４４のドレインつまり
画素電極３５であり、他端は対向電極３３である。対向
電極３３は全画に共通な電極である。前記対向電極に電
圧を印加する端子を対向電極端子４１と呼ぶ。また付加
コンデンサ４５の一端もＴＦＴ４４のドレインと接続さ
れており、他端は共通電極４８に接続されている。共通
電極４８も全画に共通な電極である。前記共通電極４８
に電圧を印加する端子を共通電極端子４２と呼ぶ。

【００３１】（図５）は前記ゲート方式と呼ばれる液晶
パネル（以後、前段ゲート方式パネルと呼ぶ）の等価回
路図である。共通電極方式パネルとの差異は付加コンデ
ンサ４５の一端がゲート信号線であるという点である。

【００３２】（図６）は印加する信号電圧の波形図であ
る。まず、（図４）と（図６）を参照しながら共通電極
端子に交流信号を印加し、ヒステリシスを低減させる方
法について説明する。（図６）における基準電圧Ａは
（図１７）の対向電極電圧波形１７１に該当する。前記
基準電圧Ａを基準として矩形の信号６１（以後、変調電
圧と呼ぶ）が出力され、前記信号６１は共通電極端子４
２に印加される。変調電圧は１フィールドよりも短い周
期で基準電圧Ａを中心として信号の極性が反転する。変
調電圧の周期は液晶の応答時間を考慮し、液晶がほぼ追
従できる範囲内に実験により設定する。一例として６０
Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ等の６０Ｈｚの倍数が該
当する。また、振幅はＴＦＴ４４のＤ点に入力される電
圧が液晶の立ちあがり電圧以下となるようにする。通常
液晶の立ちあがり電圧は１．０〜２．０Ｖである。対向
電極端子４１には基準電圧Ａの電圧を印加し固定をす
る。

【００３３】以上のように信号を印加すると共通電極端
子４２に印加された変調電圧は付加コンデンサ４５と液
晶４６に分圧されて画素電極に印加される。印加された
電圧は液晶に電界を与える。すると、（図２０）に示す
ように液晶の透過率は作用の欄で説明したようにｂｃ間
で変化することになり、平均的な透過率はＴ_xとなりヒ
ステリシス特性の影響はほとんどなくなる。つまり、変
調電圧により、ヒステリシス内の２つの透過率Ｔ_iとＴ_j
を往復する。視覚的な透過率Ｔは（Ｔ_iＴ_j）／２とな
る。変調電圧の信号周波数が高すぎると、液晶は追従し
なくなる。また、変調電圧の振幅が大きすぎると黒表示
ができなくなる。したがって、液晶の応答速度および立
ちあがり電圧に応じて変調電圧の周波数および振幅は実
験的に設定すべきである。

【００３４】変調電圧波形６１を対向電極端子４１に印
加し、共通電極端子４２に基準電圧Ａを印加する方法も
ある。この場合も印加された交遮信号は液晶４６と付加
コンデンサ４５に分圧されて画素電極に印加される。し
たがって先と同様にヒステリシス特性の影響をほとんど
なくすことができる。

【００３５】次に、（図５）と（図７）を参照しながら
ゲート信号線４９に信号電圧を多重させて、ヒステリシ
スを除去する液晶パネルの駆動方法について説明する。
（図７）は印加する信号電圧の波形図である。（図６）
と（図７）の差異は対向電極電圧を一定値とし、ゲート
電圧波形に信号を多重させたことにある。（図７）にお
いて基準電圧Ｂは（図１７）のゲート電圧のオフ電圧レ
ベルである。ゲート電圧はオフ電圧レベルが基準電圧Ｂ
を中心として信号が多重される。多重される変調信号の
振幅はＴＦＴがオン状態にならないレベルに設定され
る。また、変調信号が先と同様に画素電圧に印加される
液晶の立ちあがり電圧以下となるように設定される。

【００３６】前述の多重信号は付加コンデンサ４５と液
晶４６で分圧されて画素電極に印加される。印加された
電圧が液晶に交流電圧を印加し、見かけ上のヒステリシ
スを低減することは前述の液晶パネルの駆動方法の説明
と同様である。

【００３７】（図６）（図７）でも明らかなように画素
電極にはフィールドごとに極性を反転させた信号を印加
する。それに加えて隣接したソース信号線には互いに逆
極性の信号を印加する。この逆極性とは、ある時刻に第
１のソース信号線に正極性の信号が印加されておれば、
第１のソース信号線に隣接した第２のソース信号線には
負極性の信号が印加されていることを意味する。当然の
ことながら、第１と第２のソース信号線に印加される信
号は極性が異なるだけでなく、表示画像によって映像信
号の振幅値は異なることは言うまでもない。（図１１）
において、１つの四角形は１画素を意味し、＋表示は正
極性の電圧を保持していることを、また、一表示は負極
性の電圧を保持していることを示している。（図１１
（ａ））の状態をある時刻つまりあるフィールドでの駆
動状態とすると、１フィールド後の駆動状態は（図１１
（ｂ））のごとくなる。以上の駆動を行なうことによ
り、フリッカが大幅に低減でき、また、輝度分布が発生
しない。以上の駆動方法を本発明の液晶表示装置および
液晶パネルの駆動方法として用いている。

【００３８】以下、本発明の液晶表示装置について説明
する。（図１）は本発明の液晶表示装置のブロッ図であ
る。変調回路１０８以外は従来の液晶表示装置と同様で
あるので、変調回路１０８を中心に説明する。変調回路
１０８は共通電極端子４２もしくは対向電極端子４１に
印加する変調電圧を発生し、前記端子に印加し、また、
前記２つの端子のうち変調電圧が印加されていない端子
に基準電圧Ａを印加する機能を有している。変調電圧の
周期は１Ｈごとに出力されるクロックを分周した信号に
より設定される。また、内部にアンプを有しており、基
準変調電圧を可変増幅して対向電極端子４１もしくは共
通電極端子４２に印加することができる。変調電圧の振
幅は液晶パネルに映像信号を印加しない状態で変調電圧
を印加し、除去に変調電圧の振幅を大きくしながら、表
示に影響を与えない範囲に調整する。

【００３９】（図２）は本発明の液晶表示装置の他の実
施例におけるブロック図である。変調回路２０１はゲー
トドライブＩＣ１０５に信号を印加する。具体的にはゲ
ートドライブＩＣのオフ電圧に変調をかける。変調をか
けることにより（図７）のゲート信号電圧波形７１を容
易に実現することができる。他の点は第１の実施例と同
様であるので説明を省略する。

【００４０】以下、図面を参照しながら本発明の液晶投
写型テレビについて説明する。（図１２）は本発明の液
晶投写型テレビの構成図である。ただし、説明に不要な
構成要素は省略している。（図１２）において、１２１
は集光光学系であり、内部に凹面鏡および光発生手段と
してのメタルハライドランプの２５０Ｗを有している。
１２２は赤外線を透過させ有視光のみを反射させるＵＶ
ＩＲカットミラーである。ただし、ＵＶＩＲカットミラ
ー１２２は集光光学系１２１の内部に配置してもよいこ
とは言うまでもない。また、１２３ａはＢＤＭ、１２３
ｂはＧＤＭ、１２３ｃはＲＤＭである。なお、ＢＤＭ１
２３ａからＲＤＭ１２３ｃの配置は同図の順序に限定す
るものではなく、また、最後のＲＤＭ１２３ｃは全反射
ミラーにおきかえてもよいことは言うまでもない。

【００４１】１２４ａ，１２４ｂおよび１２４ｃは本発
明の液晶表示装置である。なお、前記液晶表示装置のう
ち、Ｒ光を変調する液晶表示装置は他の液晶表示装置に
比較して水滴状液晶粒子径を大きく、もしくは液晶膜厚
も厚めにして構成している。これは光が長波長になるほ
ど散乱特性が低下するためである。水滴状液晶の粒子径
は、重合させるときの紫外線光を制御すること、あるい
は使用材料を変化させることにより制御できる。液晶膜
厚はビーズ径を変化することにより調整できる。また、
各液晶表示装置に印加する変調電圧の振幅も変化させて
いる。通常Ｂ光では立ちあがり電圧が高いため、変調電
圧も高くしている。１２５ａ，１２５ｂおよび１２５ｃ
はレンズ、１２７ａ，１２７ｂおよび１２７ｃは投写レ
ンズ、１２６ａ，１２６ｂおよび１２６ｃはしぼりとし
てのアパーチャである。なお、１２５，１２６および１
２７でシュリーレン光学系を構成している。ただし、本
発明でいうシュリーレン光学系とはアパーチャを有する
ものであり、本来のシュリーレン光学系とは構成が異な
っている。また、特に支障のないかぎり１２５，１２６
および１２７の組を投写レンズ系と呼ぶ。また、アパー
チャはレンズ１２５のＦＮｏ．が大きいとき必要がない
ことは明らかである。

【００４２】投写レンズ系の配置等は、以下のとおりで
ある。まず、液晶表示装置の高分子分散液晶パネル１２
４とレンズ１２５との距離Ｌと、レンズ１２５とアパー
チャ１２６までの距離はほぼ等しくなるように配置され
る。また、レンズ１２５は集光角θが約８度以下になる
ものが選ばれる。以上のような投写レンズ系は各液晶パ
ネルを透過した平行光線を透過させ、各液晶パネルで散
乱した光を遮光させる役割を果たす。その結果、スクリ
ーン上に高コントラストのフルカラー表示が実現でき
る。アパーチャの開口径Ｄを小さくすればコントラスト
は向上する。しかし、スクリーン上の画像輝度は低下す
る。

【００４３】本発明の液晶パネルの液晶層の膜厚が、１
０〜１５μｍの時、少なくともレンズの集光角θは８度
以下にする必要があった。中でも６度前後が最適であ
り、その時、コントラストは画面中心部で１００：１で
あり、リア方式テレビで４０インチスクリーンに投写し
た際、スクリーンゲイン５で３００ｆｔ以上であり、Ｃ
ＲＴ投写型テレビと比較して、同等以上の画面輝度を得
ることができた。なお、その時のアパーチャの開口径は
１ｃｍ、距離Ｌは１０ｃｍ前後であった。

【００４４】以下、本発明の液晶投写型テレビの動作に
ついて説明する。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂ光のそれぞれの変調
系については、ほぼ同一動作であるのでＢ光の変調系に
ついて例にあげて説明する。まず、集光光学系１２１か
ら白色光が照射され、この白色光のＢ光成分はＢＤＭ１
２３ａにより反射される。このＢ光は高分子分散液晶パ
ネル１２４ａに入射する。高分子分散液晶パネル１２４
ａは、（図３（ａ）（ｂ））に示すように画素電極に印
加された信号により入射した光の散乱と透過状態とを制
御し、光を変調する。

【００４５】散乱した光はアパーチャ１２６ａで遮光さ
れ、逆に平行光または所定角度内の光はアパーチャ１２
６ａを通過する。変調された光は投写レンズ１２７ａに
よりスクリーン（図示せず）に拡大投映される。以上の
ようにして、スクリーンには画像のＢ光成分が表示され
る。同様に高分子分散液晶パネル１２４ｂはＧ光成分の
光を変調し、また、高分子分散液晶パネル１２４ｃはＲ
光成分の光を変調して、スクリーン上にはカラー画像が
表示される。

【００４６】一方液晶パネルの画素電極３５が金属等で
形成され、反射電極となっている場合は液晶投写型テレ
ビは（図１３）のごとく構成すればよいことは明かであ
る。

【００４７】以下、本発明の液晶投写型テレビの駆動回
路および駆動方法について説明する。（図８）は駆動回
路のブロック図である。まず、ビデオ信号はＹ／Ｃ分離
回路８３により輝度信号（Ｙ）と色信号（Ｃ）に分離さ
れ、色信号（Ｃ）はさらに色復調回路８４によりＩ信号
とＱ信号に分離される。輝度信号（Ｙ）およびＩ、Ｑ信
号はマトリクス回路に入力され、Ｒ・Ｇ・Ｂの原色信号
となる。各原色信号はＲＧＢ信号処理部でγ補正、コン
トラスト調整等が行なわれ液晶パネル８１ａ、８１ｂ、
８１ｃに印加される。一方、ビデオ信号は前記信号から
水平、垂直周期信号が抜きだされドライブＩＣ制御部に
入力されてソースドライブＩＣ１０４、ゲートドライブ
ＩＣ１０５のタイミング信号が作成される。

【００４８】（図１）および（図２）に示すブロック図
は（図８）のゲインコントロール回路、位相分割回路、
出力切替え回路、液晶パネル、変調回路、ドライブＩＣ
制御部等をぬきだしたものである。また、変調回路は各
液晶パネルに適応した変調で圧の振幅を出力する。

【００４９】（図１０）は本発明の液晶投写型テレビの
駆動回路のうち出力切り替え回路部の説明図である。
（図１０）において、８１ａはＲ光を変調する液晶パネ
ル、８１ｂはＧ光を変調する液晶パネル、８１ｃはＢ光
を変調する液晶パネル、また、Ｒ１とＲ２およびトラン
ジスタＱでベースに入力されたビデオ信号の正極性と負
極性のビデオ信号を作る位相分割回路を構成している。
１０１ａ，１０１ｂおよび１０１ｃはフィールドごとに
極性を反転させた交流ビデオ信号を液晶パネルに出力す
る出力切り換え回路である。（図２）では２５が該当す
る。ビデオ信号は所定値に利得調整されたのち、Ｒ，
Ｇ，Ｂ光に対応する信号に分割される。このビデオ信号
をそれぞれビデオ信号（Ｒ），ビデオ信号（Ｇ），ビデ
オ信号（Ｂ）とする。それぞれのビデオ信号（Ｒ），
（Ｇ），（Ｂ）は各位相分割回路に入力され、この回路
により正極性と負極性の２つのビデオ信号が作られる。

【００５０】次に上述した３つのビデオ信号はそれぞれ
の出力切り換え回路１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃに入
力され、この回路によりフィールドごとに極性を反転さ
せたビデオ信号を出力する。このようにフィールドごと
に極性を反転させるのは、先にも述べたように液晶に交
流電圧が印加されるようにして液晶の劣化を防止するた
めである。次にそれぞれの出力切り換え回路から出力さ
れるビデオ信号はソースドライブＩＣ１３に入力され
る。ドライブＩＣ制御部はソースドライブＩＣ１０４と
ゲートドライブＩＣ１０５との同期をとり、液晶パネル
に画像を表示させる。

【００５１】次に人間の眼の視感度について説明する。
人間の眼は波長５５５ｎｍ付近が最高感度となってい
る。光の３原色では緑が一番高く、次が赤で、青がもっ
とも鈍感である。この感度に比例した輝度信号を得るた
めには、赤色を３０％、緑色を６０％、青色を１０％加
えればよい。したがって、テレビ映像で白色を得るため
にはＲ：Ｂ：Ｇ＝３：６：１の比率で加えればよい。ま
た、先にも述べたように液晶は交流駆動を行なう必要が
ある。交流駆動は液晶パネルの対向電極に印加する電圧
（つまりコモン電圧）に対して正極性と負極性の信号が
交互に印加されることにより行なわれる。本実施例では
液晶パネルに正極性の信号が印加し視感度ｎ（ｎは実
数）の強さの光を変調している状態を＋ｎ、負極性の信
号が印加し視感度ｎの強さの光を変調している状態を−
ｎとあらわす。たとえば、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１の
光が液晶パネルに照射されており、ＲとＢ用の液晶パネ
ルに正極性の信号が印加され、Ｇ用の液晶パネルに負極
性の信号が印加されておれば、＋３・−６・＋１とあら
わすものとする。なお、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１はＮＴ
ＳＣのテレビ映像の場合であって、液晶投写型テレビで
は光源のランプ・ダイクロイックミラーの特性などによ
り上記比率は異なってくる。（図１５）では、＋３・−
６・＋１と示されているとおり、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：
１の光が照射され、ＲとＢ用の液晶パネルには正極の信
号がＧ用の液晶パネルには負極性の信号が印加されてい
るところを示している。１フィールド後は、−３・＋６
・−１と表現される信号印加状態となる。

【００５２】（図９）に各液晶パネルへの印加信号波形
を示す。（図９（ａ））はＲ光を変調する液晶パネル８
１ａの信号波形、（図９（ｂ））はＧ光を変調する液晶
パネル８１ｂの信号波形、（図９（ｃ））はＢ光を変調
する液晶パネル８１ｃの信号波形である。（図２３
（ａ）（ｂ）（ｃ））から明らかなように、Ｇ光変調用
の信号波形をＲ・Ｂ光変調用の信号波形と逆極性にして
いる。通常、液晶表示装置には同一信号が印加されてい
ても偶数フィールドと奇数フィールドでわずかに画素に
保持される電圧に差が生じる。これは、ＴＦＴのオン電
流およびオフ電流が映像信号の極性により異なる、ある
いは配向膜などの正電界と負電界での保持特性が異なる
ことなどにより生じる。この違いによりフリッカという
現象があらわれる。しかし、本発明の液晶投写型テレビ
では（図１１（ａ）（ｂ））に示すように、隣接したソ
ース信号線間の信号の極性をかえ、また（図２３）に示
すようにＧ光変調用の信号をＲ，Ｂ光変調用の信号と逆
極性にすることにより、フリッカが視覚的に見えること
を防止している。なお、Ｇ光変調用の信号を他と逆極性
にしたのは、光の強度がＲ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１であ
り、信号の極性および人間の視覚を考慮したとき（Ｒ＋
Ｂ）：Ｇ＝（３＋１）：６＝４：６となり、ほぼ１：１
となりつりあうようにするためである。

【００５３】なお、（図１２）および（図１３）におい
ては投写レンズ系をシュリーレン光学系としたがこれに
限定するものではなく、平行光を集光し遮光体で遮光
し、散乱光をスクリーンに投映する中心遮へい型の光学
系を用いてもよいことは言うまでもない。また、本発明
の液晶表示装置の構成はＴＦＴに限定するものではな
く、ダイオードなどの２端子素子をスイッチング素子と
して用いる液晶表示装置でも有効である。

【００５４】また、（図１２）においては光はアレイ基
板側から入射させるとしたが、これに限定するものでは
なく、対向基板から入射させても同様の効果が得られる
ことは明らかである。以上のように、本発明の液晶装置
および液晶投写型テレビは光の入射方向に左右されるも
のではない。

【００５５】また、本発明の液晶投写型テレビの実施例
においてはリア型液晶投写型テレビのように表現して説
明したが、これに限定するものではなく反射型スクリー
ンに画像を投映するフロント型液晶投写型テレビでもよ
いことは言うまでもない。さらに、本実施例の液晶投写
型テレビにおいては、ダイクロイックミラーにより色分
離を行なうとしたがこれに限定するものではなく、たと
えば吸収型色フィルタを用いて、色分離を行なってもよ
い。

【００５６】また、本実施例の液晶投写型テレビにおい
ては、Ｒ，ＧおよびＢ光の変調系において投写レンズ系
をそれぞれ１つずつ設けているが、これに限定するもの
ではなく、たとえばミラーなどを用いて液晶パネルによ
り変調された表示画像を１つにまとめてから１つの投写
レンズ系に入射させて投映する構成であってもよいこと
は言うまでもない。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶表示装置は
高分子分散液晶を用いているためＴＮ液晶を用いた液晶
表示装置に比較して２倍以上の高輝度画面を得ることが
できる。また、その液晶パネルの光の散乱特性と透過特
性は良好であり、コントラストは１００：１以上得るこ
とができる。したがって、本発明の液晶表示装置を用い
て液晶投写型テレビを構成することにより、１００イン
チ以上の大画面ディスプレイを容易に実現できる。

【００５８】また、本発明の液晶表示装置と液晶パネル
の駆動方法では、画素電極に変調電圧を印加して１フィ
ールド内で液晶の立ち上がり方向での透過率での画素表
示を行なう。高分子分液晶は立ち上がりと立ち下がり時
の電圧−透過特性カーブが同一軌跡でないという課題が
あり、従来では階調表示特性が劣っていたが、本発明に
よりヒステリシス特性は大幅に低減され、階調表示特性
は良好となり、ＣＲＴ以上の画像品位を実現できる。

【００５９】本発明の液晶投写型テレビでは、本発明の
液晶表示装置を用いているため、画面の高輝化が実現で
き、高分子分散液晶特有のヒステリシス特性もないので
高品位の画像を実現できる。また、Ｇ光の変調用の液晶
パネルの信号位相とＲ・Ｂ光の変調用の液晶パネルの信
号位相とを逆位相にし、かつ隣接する列の位相をも互い
に逆位相とすることにより全くフリッカのなく、色バラ
ンスもすぐれた画像表示を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液晶表示装置のブロ
ック図である。

【図２】本発明の一実施例における液晶表示装置のブロ
ック図である。

【図３】高分子分散液晶パネルの断面図である。

【図４】本発明の液晶パネルの駆動方法の説明図であ
る。

【図５】本発明の液晶パネルの説明図である。

【図６】液晶パネルへの印加電圧の波形図である。

【図７】液晶パネルへの印加電圧の波形図である。

【図８】本発明の液晶投写型テレビの駆動回路のブロッ
ク図である。

【図９】本発明の液晶投写型テレビの信号波形図であ
る。

【図１０】本発明の液晶投写型テレビの駆動回路の説明
図である。

【図１１】本発明の液晶パネルの駆動方法の説明図であ
る。

【図１２】本発明の一実施例における液晶投写型テレビ
の構成図である。

【図１３】本発明の一実施例における液晶投写型テレビ
の構成図である。

【図１４】液晶パネルの等価回路図である。

【図１５】従来の液晶表示装置のブロック図である。

【図１６】液晶パネルの断面図である。

【図１７】従来の液晶パネルの駆動方法の説明図であ
る。

【図１８】従来の液晶投写型テレビの構成図である。

【図１９】高分子分散液晶パネルの動作説明図である。

【図２０】ヒステリシス特性の説明図である。

【符号の説明】

１０８，２０１変調回路３６高分子分散液晶４５付加コンデンサ４６液晶１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ高分子分散液晶表示装
置１２６，１２６ｂ，１２６ｃアパーチャ１３１スクリーン１６６ＴＮ液晶１８５ａ，１８５ｂ，１８５ｃＴＮ液晶表示装置１９４水滴状液晶１９５ポリマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保田浩史大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小川鉄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクティブマトリックス型液晶パネルで
あって、画素電極と対向電極に狭持された液晶層に、前
記画素電極に印加される電圧が書きかわる周期よりも短
い周期で交流信号が印加されることを特徴とする液晶パ
ネルの駆動方法。
【請求項２】交流信号の振幅は液晶の立ちあがり電圧
以下であることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル
の駆動方法。
【請求項３】アクティブマトリックス型液晶パネルで
あって、画素電極に所定周期で画像信号を印加するスイ
ッチング素子に接続された電荷蓄積素子の一端子に、前
記所定周期よりも短い周期の第１の信号を印加すること
を特徴とする液晶パネルの駆動方法。
【請求項４】アクティブマトリックス型液晶パネルで
あって、対向電極に画素に画像信号が印加され、前記画
像信号が書きかわる周期よりも短い周期の第１の信号を
前記対向電極に印加することを特徴とする液晶パネルの
駆動方法。
【請求項５】アクティブマトリックス型液晶パネルで
あって、画素電極に所定周期で画像信号を印加するスイ
ッチング素子のオンオフを制御するゲート信号線に、前
記所定周期よりも短い周期の第１の信号が多重されてい
ることを特徴とする液晶パネルの駆動方法。
【請求項６】画素電極に印加された第１の信号の実効
値が液晶の立ちあがり電圧よりも小さいことを特徴とす
る請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の液晶パネル
の駆動方法。
【請求項７】所定周期は１フィールドもしくは１フレ
ーム時間であることを特徴とする請求項３乃至請求項５
のいずれかに記載の液晶パネルの駆動方法。
【請求項８】第１の信号の周期は所定周期の整数倍で
あることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか
に記載の液晶パネルの駆動方法。
【請求項９】液晶パネルは高分子分散液晶パネルであ
ることを特徴とする請求項１または請求項３乃至請求項
５のいずれかに記載の液晶パネルの駆動方法。
【請求項１０】画素電極と対向電極間に液晶を狭持
し、前記画素電極にスイッチング素子が接続され、前記
スイッチング素子の一端子に電荷蓄積素子が接続され、
複数の画素の電荷蓄積素子の一端子を共通に接続する共
通電極端子を有する液晶パネルと、一画面を書きかえる
のに要する時間よりも短い時間で変化する信号を前記共
通電極端子に印加する変調手段と、対向電極に所定電圧
を印加する電圧印加手段を具備することを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項１１】画素電極と対向電極間に液晶を狭持
し、前記画素電極にスイッチング素子が接続され、前記
スイッチング素子の一端子に電荷蓄積素子が接続され、
複数の画素の電荷蓄積素子の一端子を共通に接続する共
通電極端子を有する液晶パネルと、一画面を書きかえる
のに要する時間よりも短い時間で変化する信号を対向電
極に印加する変調手段と、共通電極端子に所定電圧を印
加する電圧印加手段を具備することを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項１２】画素電極と対向電極間に液晶を狭持
し、前記画素電極にスイッチング素子が接続され、前記
スイッチング素子とスイッチング素子のオンオフを制御
するゲート信号線間に電荷蓄積素子が形成された液晶パ
ネルと、一画面よりも短い時間で変化し、かつ前記スイ
ッチング素子がオン状態にならない振幅の信号をゲート
信号線に多重させる信号多重手段と、対向電極に所定電
圧を印加する電圧印加手段を具備することを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項１３】液晶は高分子分散液晶であることを特
徴とする請求項１６乃至請求項１２のいずれかに記載の
液晶表示装置。
【請求項１４】一画面を書きかえるのに要する時間は
１フィールドまたは１フレーム時間であることを特徴と
する請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の液晶
表示装置。
【請求項１５】請求項１０乃至請求項１２のいずれか
に記載の液晶表示装置と、光発生手段と、前記光発生手
段が発生した光を前記液晶表示装置に導く第１の光学要
素部品と、前記液晶表示装置で変調された光を投映する
第２の光学要素部品を具備することを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項１６】請求項１０または請求項１１もしくは
請求項１２記載の液晶表示装置と、光発生手段と、前記
光発生手段が発生した光を前記液晶表示装置に導く第１
の光学要素部品と、前記液晶表示装置で変調された光を
投映する第２の光学要素部品を具備することを特徴とす
る液晶投写型テレビ。
【請求項１７】光発生手段が発生する光は色フィルタ
で青色光，緑色光および赤色光の３つの所定範囲の波長
の光に分離され、かつ、前記３つの所定範囲の波長の光
に対して少なくとも１つに液晶表示装置が配置されてい
ることを特徴とする請求項１６記載の液晶投写型テレ
ビ。
【請求項１８】色フィルタはダイクロイックミラーで
あることを特徴とする請求項１７記載の液晶投写型テレ
ビ。
【請求項１９】青色光を変調する液晶パネルの光学像
と、緑色光を変調する液晶パネルの光学像と、赤色光を
変調する液晶パネルの光学像とが光学要素部品により、
スクリーンの同一位置に投映されることを特徴とする請
求項１６記載の液晶投写型テレビ。