JPH09244046A - 液晶パネルとその駆動方法 - Google Patents
液晶パネルとその駆動方法Info
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- JPH09244046A JPH09244046A JP5654396A JP5654396A JPH09244046A JP H09244046 A JPH09244046 A JP H09244046A JP 5654396 A JP5654396 A JP 5654396A JP 5654396 A JP5654396 A JP 5654396A JP H09244046 A JPH09244046 A JP H09244046A
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
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- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
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Abstract
(57)【要約】
【課題】複屈折効果を利用するカラー表示液晶パネルに
おいて、低コストで明るく、フルカラー表示が可能な液
晶パネルとその駆動方法を提供する。 【解決手段】 液晶層を挟む２枚の基板のうち、下基板
１の内面に互いに咬合するように配置された一対の櫛形
電極１４、１５を形成し、上基板２の内面に対向電極２
１を形成する。櫛形電極１４及び１５間の横電界で液晶
分子の方位角を変えて輝度を変調し、対向電極２１と櫛
形電極１４、１５の平均電位との電位差で液晶分子の傾
きを変えて色相を変調する。
おいて、低コストで明るく、フルカラー表示が可能な液
晶パネルとその駆動方法を提供する。 【解決手段】 液晶層を挟む２枚の基板のうち、下基板
１の内面に互いに咬合するように配置された一対の櫛形
電極１４、１５を形成し、上基板２の内面に対向電極２
１を形成する。櫛形電極１４及び１５間の横電界で液晶
分子の方位角を変えて輝度を変調し、対向電極２１と櫛
形電極１４、１５の平均電位との電位差で液晶分子の傾
きを変えて色相を変調する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低コストで、明る
いカラー液晶表示素子、特に反射型カラー液晶表示素子
に関する。
いカラー液晶表示素子、特に反射型カラー液晶表示素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子は、薄く軽い特徴を生かし
携帯型の情報端末のディスプレイとして広く用いられて
いる。液晶は、自らは発光しない受光型素子であり、数
ボルトの低電圧で駆動できるので少ない消費電力での表
示が可能である。特に、背面に反射板を置いて外部光で
照らして表示を見る反射型の液晶表示素子は極めて低消
費電力である。
携帯型の情報端末のディスプレイとして広く用いられて
いる。液晶は、自らは発光しない受光型素子であり、数
ボルトの低電圧で駆動できるので少ない消費電力での表
示が可能である。特に、背面に反射板を置いて外部光で
照らして表示を見る反射型の液晶表示素子は極めて低消
費電力である。
【０００３】しかし、通常、反射型の液晶表示素子は白
黒表示であり、カラー表示にはバックライトを背後に置
いた透過型の液晶表示素子が用いられる。カラー表示
は、３つの画素に、赤、青、緑の三原色の微細なカラー
フィルターを被せて、それぞれの透過光が三原色になる
よう、白色入射光をカラーフィルターで吸収する方法が
採られている。赤、青、緑の３画素がすべて透過状態に
なったとき、白色表示となり、最も明るい状態になる。
従って、入射光はカラーフィルターで吸収されて透過率
が１／３以下になってしまう。しかも、液晶表示素子で
は通常、偏光板を用いるので、一方の偏光が吸収され
て、さらに透過率は半分以下になる。このため、カラー
フィルターを用いた液晶表示素子は消費電力の大きなバ
ックライトが必要となり、厚みや重量が増す上、低消費
電力という液晶表示素子の特徴が損なわれてしまう。ま
た、カラーフィルターは製造工程が複雑でコストが高
い。
黒表示であり、カラー表示にはバックライトを背後に置
いた透過型の液晶表示素子が用いられる。カラー表示
は、３つの画素に、赤、青、緑の三原色の微細なカラー
フィルターを被せて、それぞれの透過光が三原色になる
よう、白色入射光をカラーフィルターで吸収する方法が
採られている。赤、青、緑の３画素がすべて透過状態に
なったとき、白色表示となり、最も明るい状態になる。
従って、入射光はカラーフィルターで吸収されて透過率
が１／３以下になってしまう。しかも、液晶表示素子で
は通常、偏光板を用いるので、一方の偏光が吸収され
て、さらに透過率は半分以下になる。このため、カラー
フィルターを用いた液晶表示素子は消費電力の大きなバ
ックライトが必要となり、厚みや重量が増す上、低消費
電力という液晶表示素子の特徴が損なわれてしまう。ま
た、カラーフィルターは製造工程が複雑でコストが高
い。
【０００４】一方、カラーフィルターを用いずに、複屈
折効果による発色を利用してカラー表示を行う液晶表示
素子が提案されている（例えば、松本正一、角田市良共
著「液晶の最新技術」、１３０頁〜１３２頁）。この方
式では、例えば、誘電率異方性が正のネマチック液晶を
水平配向させ、配向方向に角度θの方向の偏光軸を持つ
偏光板とこれに直交する偏光板との間に液晶層を挟む
と、複屈折による透過光強度Ｉは入射光強度Ｉ0に対し
て次式で表される。
折効果による発色を利用してカラー表示を行う液晶表示
素子が提案されている（例えば、松本正一、角田市良共
著「液晶の最新技術」、１３０頁〜１３２頁）。この方
式では、例えば、誘電率異方性が正のネマチック液晶を
水平配向させ、配向方向に角度θの方向の偏光軸を持つ
偏光板とこれに直交する偏光板との間に液晶層を挟む
と、複屈折による透過光強度Ｉは入射光強度Ｉ0に対し
て次式で表される。
【０００５】 Ｉ = Ｉ0ｓｉｎ2（２θ）ｓｉｎ2（πΔｎｄ／λ） （１） ここで、λは入射光の波長、ｄは液晶層の厚み、Δｎは
液晶の複屈折異方性である。角度θが４５度のときに透
過光強度Ｉは最も強くなる（明るくなる）。
液晶の複屈折異方性である。角度θが４５度のときに透
過光強度Ｉは最も強くなる（明るくなる）。
【０００６】上式から分かるように、透過光強度には波
長依存性があり、液晶層の複屈折量（屈折率異方性Δｎ
と厚みｄとの積）に応じた色を呈する。Δｎｄは電圧印
加によって液晶分子が立ち上がるにつれて小さくなるの
で、印加電圧に応じて透過率の高い波長が変化し、表示
の色を制御することができる。反射型の場合は、入射光
は液晶パネルを往復して出射するので式（１）を二乗し
た強度分布になる。したがって、波長依存性が一層顕著
になり色純度が上がる。
長依存性があり、液晶層の複屈折量（屈折率異方性Δｎ
と厚みｄとの積）に応じた色を呈する。Δｎｄは電圧印
加によって液晶分子が立ち上がるにつれて小さくなるの
で、印加電圧に応じて透過率の高い波長が変化し、表示
の色を制御することができる。反射型の場合は、入射光
は液晶パネルを往復して出射するので式（１）を二乗し
た強度分布になる。したがって、波長依存性が一層顕著
になり色純度が上がる。
【０００７】同様の複屈折効果で、超ねじれネマチック
（ＳＴＮ）液晶を用いた単純マトリクス駆動で４色程度
の色を表示する例も報告されている（例えば、特開平６
−３０１００６号参照）。また、このＳＴＮ液晶セルを
ＴＦＴを使って駆動する液晶表示装置も提案されている
（特開平７−１５９７５２号公報参照）。ＴＦＴ駆動し
た方が、表示したい色の電圧値を容易かつ正確に印加す
ることが可能となる。特開平７−１５９７５２号公報に
記載されている駆動方法及び駆動回路では、１つの画素
で表示できる赤、緑、青のようないくつかの複屈折色を
表示するときに、表示する複屈折色の数だけ駆動電圧値
を用意し、色信号に応じて印加する駆動電圧を切り替え
る。
（ＳＴＮ）液晶を用いた単純マトリクス駆動で４色程度
の色を表示する例も報告されている（例えば、特開平６
−３０１００６号参照）。また、このＳＴＮ液晶セルを
ＴＦＴを使って駆動する液晶表示装置も提案されている
（特開平７−１５９７５２号公報参照）。ＴＦＴ駆動し
た方が、表示したい色の電圧値を容易かつ正確に印加す
ることが可能となる。特開平７−１５９７５２号公報に
記載されている駆動方法及び駆動回路では、１つの画素
で表示できる赤、緑、青のようないくつかの複屈折色を
表示するときに、表示する複屈折色の数だけ駆動電圧値
を用意し、色信号に応じて印加する駆動電圧を切り替え
る。
【０００８】ところで、通常の液晶パネルでは対向する
基板に設けた電極間に液晶層を挟み液晶層の厚み方向に
電界を印加し、液晶分子を立たせることで表示行う。こ
のため、斜めから見たときに、液晶分子が立ち上がる方
位からは複屈折が小さく、その逆の方位からは複屈折が
大きくなるというように視野角依存性が大きい。これを
改善するために、櫛歯型の電極を用いて基板に対してほ
ぼ平行な方向に電界を印加する横電界方式が提案されて
いる（例えば、特開平６−１６０８７８号公報または特
公昭６３−２１９０７号公報参照）。この方式では、液
晶層のΔｎｄを複屈折効果で無彩色表示が得られる０．
３程度に設定し、横電界で液晶分子を基板に平行な面内
で回転させることにより、式（１）のθを変えて明るさ
を変えている。
基板に設けた電極間に液晶層を挟み液晶層の厚み方向に
電界を印加し、液晶分子を立たせることで表示行う。こ
のため、斜めから見たときに、液晶分子が立ち上がる方
位からは複屈折が小さく、その逆の方位からは複屈折が
大きくなるというように視野角依存性が大きい。これを
改善するために、櫛歯型の電極を用いて基板に対してほ
ぼ平行な方向に電界を印加する横電界方式が提案されて
いる（例えば、特開平６−１６０８７８号公報または特
公昭６３−２１９０７号公報参照）。この方式では、液
晶層のΔｎｄを複屈折効果で無彩色表示が得られる０．
３程度に設定し、横電界で液晶分子を基板に平行な面内
で回転させることにより、式（１）のθを変えて明るさ
を変えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】カラーフィルターを用
いるカラー表示ではコストが高く、また、反射型では非
常に暗い表示しか得られない。一方、カラーフィルター
を用いずに複屈折効果を用いて色を可変とする方式で
は、電圧に応じて変わる色は、液晶パネルの構成によっ
て決まっており、色度図上の特定の色しか表示できな
い。また、電圧によって色は変わるが、階調表示、すな
わち、輝度調整をすることができない。これらの制約か
ら、複屈折効果による方式はカラーフィルターを用いた
透過型の液晶パネルに比べると、表示色数が極端に少な
く、限られた用途にしか利用できなかった。
いるカラー表示ではコストが高く、また、反射型では非
常に暗い表示しか得られない。一方、カラーフィルター
を用いずに複屈折効果を用いて色を可変とする方式で
は、電圧に応じて変わる色は、液晶パネルの構成によっ
て決まっており、色度図上の特定の色しか表示できな
い。また、電圧によって色は変わるが、階調表示、すな
わち、輝度調整をすることができない。これらの制約か
ら、複屈折効果による方式はカラーフィルターを用いた
透過型の液晶パネルに比べると、表示色数が極端に少な
く、限られた用途にしか利用できなかった。
【００１０】そこで、本発明は、上記のような従来の問
題点を改善し、複屈折効果による方式を用いて低コスト
で明るく、フルカラー表示が可能な液晶パネルとその駆
動方法を提供することを目的とする。
題点を改善し、複屈折効果による方式を用いて低コスト
で明るく、フルカラー表示が可能な液晶パネルとその駆
動方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による液晶パネルは、２枚の基板間に液晶層
が狭持され、前記液晶層への光の入射側と出射側に偏光
板を備え、一方の基板の内面に互いに咬合するように配
置された一対の櫛形電極が形成され、他方の基板の内面
に対向電極が形成され、前記一対の櫛形電極間に印加す
る電圧を制御することによって液晶分子の（基板に平行
な面における）方位角が変化し、前記一対の櫛形電極の
平均電位と対向電極との電位差を制御することによって
液晶分子の（基板面に対する）傾きが変化するように構
成されていることを特徴とする。好ましくは、液晶分子
の傾きにより出射光の色が変化し、液晶分子の方位角に
より出射光の輝度が変化する。
に、本発明による液晶パネルは、２枚の基板間に液晶層
が狭持され、前記液晶層への光の入射側と出射側に偏光
板を備え、一方の基板の内面に互いに咬合するように配
置された一対の櫛形電極が形成され、他方の基板の内面
に対向電極が形成され、前記一対の櫛形電極間に印加す
る電圧を制御することによって液晶分子の（基板に平行
な面における）方位角が変化し、前記一対の櫛形電極の
平均電位と対向電極との電位差を制御することによって
液晶分子の（基板面に対する）傾きが変化するように構
成されていることを特徴とする。好ましくは、液晶分子
の傾きにより出射光の色が変化し、液晶分子の方位角に
より出射光の輝度が変化する。
【００１２】また、本発明による液晶パネルの駆動方法
は、一方の基板の内面に互いに咬合するように配置され
た一対の櫛形電極間に印加する電圧を画素の輝度に応じ
て制御し、他方の基板の内面に形成された対向電極の電
位と前記一対の櫛形電極の平均電位との電位差を画素の
色相に応じて制御することを特徴とする。
は、一方の基板の内面に互いに咬合するように配置され
た一対の櫛形電極間に印加する電圧を画素の輝度に応じ
て制御し、他方の基板の内面に形成された対向電極の電
位と前記一対の櫛形電極の平均電位との電位差を画素の
色相に応じて制御することを特徴とする。
【００１３】上記のような液晶パネルとその駆動方法に
よれば、カラーフィルターなしで複屈折効果により色変
化を生じさせるとともに、輝度調整をも任意に設定でき
るため、低コストで明るい、フルカラー表示が可能とな
る。
よれば、カラーフィルターなしで複屈折効果により色変
化を生じさせるとともに、輝度調整をも任意に設定でき
るため、低コストで明るい、フルカラー表示が可能とな
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を実施例
と図面を用いて説明する。 （実施例１）図１に断面図を示すように、液晶パネルを
構成する下基板１側にＴＦＴ素子１０、１１と櫛形電極
１４、１５とを設け、上基板２側にストライプ状の対向
共通電極２１（酸化インジウム錫からなる透明電極）を
設ける。対向共通電極２１は、下基板の櫛形電極１４、
１５の櫛歯の中間に相当する位置に配置する。上下基板
１、２は、ポリイミド配向膜３を塗布後、ラビング処理
し、球形スペーサーにより基板間隔４ミクロンを確保し
た状態で貼り合わせた。そして、基板間に複屈折率が
０．２４のクロル系ポジ型ネマチック液晶を注入してホ
モジニアス配向させた。
と図面を用いて説明する。 （実施例１）図１に断面図を示すように、液晶パネルを
構成する下基板１側にＴＦＴ素子１０、１１と櫛形電極
１４、１５とを設け、上基板２側にストライプ状の対向
共通電極２１（酸化インジウム錫からなる透明電極）を
設ける。対向共通電極２１は、下基板の櫛形電極１４、
１５の櫛歯の中間に相当する位置に配置する。上下基板
１、２は、ポリイミド配向膜３を塗布後、ラビング処理
し、球形スペーサーにより基板間隔４ミクロンを確保し
た状態で貼り合わせた。そして、基板間に複屈折率が
０．２４のクロル系ポジ型ネマチック液晶を注入してホ
モジニアス配向させた。
【００１５】このパネルを偏光板４、５に挟み、背面に
反射板６を貼り付け、また、ポリカーボネートの位相差
フィルム７（位相差１５０ｎｍ）を、遅相軸をラビング
方向と直交する方向として、偏光板４と上基板２との間
に挿入した。
反射板６を貼り付け、また、ポリカーボネートの位相差
フィルム７（位相差１５０ｎｍ）を、遅相軸をラビング
方向と直交する方向として、偏光板４と上基板２との間
に挿入した。
【００１６】ＴＦＴ素子を設けた下基板１の平面図を図
２に示す。なお、図１は図２のＡ−Ａ線における断面で
ある。クロム膜２００ｎｍをパターニングしてゲート線
１２、１３と同時に一方の櫛形電極１４を形成してか
ら、二酸化珪素の絶縁膜１６（５００ｎｍ）を形成し、
絶縁膜１６にはコンタクト孔１７を開けた。それから、
アモルファスシリコン部１８を形成後、アルミ膜２００
ｎｍからなるソース線１９と他方の櫛形電極１５とを形
成した。同時に、ＴＦＴ素子１０のドレインと櫛形電極
１４とをコンタクト孔１７を介して導通させる中継電極
２０を形成し、ＴＦＴ素子１１のドレインに接続した。
２に示す。なお、図１は図２のＡ−Ａ線における断面で
ある。クロム膜２００ｎｍをパターニングしてゲート線
１２、１３と同時に一方の櫛形電極１４を形成してか
ら、二酸化珪素の絶縁膜１６（５００ｎｍ）を形成し、
絶縁膜１６にはコンタクト孔１７を開けた。それから、
アモルファスシリコン部１８を形成後、アルミ膜２００
ｎｍからなるソース線１９と他方の櫛形電極１５とを形
成した。同時に、ＴＦＴ素子１０のドレインと櫛形電極
１４とをコンタクト孔１７を介して導通させる中継電極
２０を形成し、ＴＦＴ素子１１のドレインに接続した。
【００１７】なお、櫛形電極１４及び１５を同時に形成
することもできるが、ショート不良を減らすために、絶
縁膜１６を挟んで別の層とした。各々の櫛形電極の櫛歯
のピッチは４０ミクロンで幅は５ミクロン、櫛形電極１
４と１５の隣接する櫛歯の距離は２０ミクロンである。
することもできるが、ショート不良を減らすために、絶
縁膜１６を挟んで別の層とした。各々の櫛形電極の櫛歯
のピッチは４０ミクロンで幅は５ミクロン、櫛形電極１
４と１５の隣接する櫛歯の距離は２０ミクロンである。
【００１８】液晶分子２１の初期配向は図２に矢印２４
で示すように、櫛歯と２０度の角度を成す方向にラビン
グした。そして、破線で示すストライプ状の対向電極２
１が櫛歯の中央に位置するように上下基板を貼り合わせ
た後、液晶を注入した。そして偏光板４、５の偏光軸は
矢印２２、２３で示すように直交させ、いずれかの偏光
軸は液晶分子の初期配向方向２４と平行とし、液晶に電
圧を印加しないとき黒表示とした。初期配向で黒表示と
した方が、白表示と設定するよりも、黒表示の沈み込み
が低く、コントラストを高くできるからである。
で示すように、櫛歯と２０度の角度を成す方向にラビン
グした。そして、破線で示すストライプ状の対向電極２
１が櫛歯の中央に位置するように上下基板を貼り合わせ
た後、液晶を注入した。そして偏光板４、５の偏光軸は
矢印２２、２３で示すように直交させ、いずれかの偏光
軸は液晶分子の初期配向方向２４と平行とし、液晶に電
圧を印加しないとき黒表示とした。初期配向で黒表示と
した方が、白表示と設定するよりも、黒表示の沈み込み
が低く、コントラストを高くできるからである。
【００１９】図３（ａ）〜（ｄ）に、ＴＦＴ素子１０、
１１を介して櫛形電極１４、１５に電圧を印加したとき
の液晶パネルの断面図を示す。液晶層にかかる電界の概
略を破線の等電位線で描き、液晶分子２５の傾きを楕円
で示している。対向基板の共通電極２１は１．５ボルト
の電位としている。
１１を介して櫛形電極１４、１５に電圧を印加したとき
の液晶パネルの断面図を示す。液晶層にかかる電界の概
略を破線の等電位線で描き、液晶分子２５の傾きを楕円
で示している。対向基板の共通電極２１は１．５ボルト
の電位としている。
【００２０】図３（ａ）、（ｂ）は、櫛形電極１４と１
５の平均電位を、これらの櫛歯の中央に位置する対向共
通電極２１の電位１．５ボルトと一致させた場合であ
り、櫛形電極１４、１５間の電圧を（ａ）では３ボル
ト、（ｂ）では２ボルトとしている。これらの場合、対
向共通電極の電位と、その真下の下基板の櫛歯の中間部
の電位が等しいため、等電位線は基板に垂直になり、均
一な横電界が液晶層に印加されて、液晶分子は水平に回
転する。横電界強度の強い図３（ａ）では液晶分子は約
４５度回転し、最も明るくなる。このときの色は緑色で
ある。図３（ｂ）では横電界が弱まり、回転角が小さく
なるので、輝度が低下するが、液晶層のΔｎｄは（ａ）
と同じなので色相は変化せず、暗い緑色になる。
５の平均電位を、これらの櫛歯の中央に位置する対向共
通電極２１の電位１．５ボルトと一致させた場合であ
り、櫛形電極１４、１５間の電圧を（ａ）では３ボル
ト、（ｂ）では２ボルトとしている。これらの場合、対
向共通電極の電位と、その真下の下基板の櫛歯の中間部
の電位が等しいため、等電位線は基板に垂直になり、均
一な横電界が液晶層に印加されて、液晶分子は水平に回
転する。横電界強度の強い図３（ａ）では液晶分子は約
４５度回転し、最も明るくなる。このときの色は緑色で
ある。図３（ｂ）では横電界が弱まり、回転角が小さく
なるので、輝度が低下するが、液晶層のΔｎｄは（ａ）
と同じなので色相は変化せず、暗い緑色になる。
【００２１】図３（ｃ）、（ｄ）は、対向共通電極２１
と櫛形電極１４、１５の平均電位とを一致させない場合
である。このとき、等電位線は図のように斜めに傾斜す
る。図３（ｃ）、（ｄ）では櫛歯の平均電位は３ボルト
であり、対向共通電極との間に１．５ボルトの電位差が
ある。櫛歯間の電圧は図３（ｃ）では３ボルト、図３
（ｄ）では２ボルトである。図３（ｃ）では、液晶分子
は水平方向におよそ４５度回転して最も明るくなり、表
示色は青色となった。図３（ｄ）では、図３（ｃ）に対
して色相が同じで輝度が約６０％の青色表示が得られ
た。輝度から判断して水平方向の回転角は約２０度であ
り、色相変化がないことから判断して垂直方向には図３
（ｃ）と同程度の傾き角となっているはずである。
と櫛形電極１４、１５の平均電位とを一致させない場合
である。このとき、等電位線は図のように斜めに傾斜す
る。図３（ｃ）、（ｄ）では櫛歯の平均電位は３ボルト
であり、対向共通電極との間に１．５ボルトの電位差が
ある。櫛歯間の電圧は図３（ｃ）では３ボルト、図３
（ｄ）では２ボルトである。図３（ｃ）では、液晶分子
は水平方向におよそ４５度回転して最も明るくなり、表
示色は青色となった。図３（ｄ）では、図３（ｃ）に対
して色相が同じで輝度が約６０％の青色表示が得られ
た。輝度から判断して水平方向の回転角は約２０度であ
り、色相変化がないことから判断して垂直方向には図３
（ｃ）と同程度の傾き角となっているはずである。
【００２２】対向共通電極の電位Ｖcと櫛型電極の平均
電位Ｖmとの差の絶対値｜Ｖc−Ｖm｜＝｜Ｖs｜により、
厚み方向の電界強度が変わり、液晶分子の立ち上がり角
度が変化して液晶層のΔｎｄが変わるので、色相が変化
する。図４に、｜Ｖs｜に応じた色相の変化を描いたｘ
ｙ色度図を示す。櫛歯間の電圧は３ボルトとなるよう設
定したが、他の電圧でもほぼ同様の色度図となる。｜Ｖ
s｜の変化による色変化の軌跡を曲線４０で示してい
る。０ボルトで緑（点４１）、１．８ボルトで青（点４
２）、３．０ボルトで赤（点４３）、３．８ボルトで白
（点４４）と変化している。
電位Ｖmとの差の絶対値｜Ｖc−Ｖm｜＝｜Ｖs｜により、
厚み方向の電界強度が変わり、液晶分子の立ち上がり角
度が変化して液晶層のΔｎｄが変わるので、色相が変化
する。図４に、｜Ｖs｜に応じた色相の変化を描いたｘ
ｙ色度図を示す。櫛歯間の電圧は３ボルトとなるよう設
定したが、他の電圧でもほぼ同様の色度図となる。｜Ｖ
s｜の変化による色変化の軌跡を曲線４０で示してい
る。０ボルトで緑（点４１）、１．８ボルトで青（点４
２）、３．０ボルトで赤（点４３）、３．８ボルトで白
（点４４）と変化している。
【００２３】櫛歯間の電圧に対する透過率（輝度）の関
係を示した特性図を図５に示す。｜Ｖs｜は３．０ボル
トに設定したが、他の電圧でもほぼ同様の特性図とな
る。図５では横軸に電圧、縦軸に相対輝度をとってい
る。曲線５０で示すように、１．１ボルト付近から輝度
が増加し始め、３ボルト付近で最大輝度になり、さらに
電圧を上げると輝度は低下し始める。前出の式（１）か
ら分かるように、３ボルトで４５度回転し、さらに電圧
を上げると４５度以上回転するので輝度は逆に低下す
る。
係を示した特性図を図５に示す。｜Ｖs｜は３．０ボル
トに設定したが、他の電圧でもほぼ同様の特性図とな
る。図５では横軸に電圧、縦軸に相対輝度をとってい
る。曲線５０で示すように、１．１ボルト付近から輝度
が増加し始め、３ボルト付近で最大輝度になり、さらに
電圧を上げると輝度は低下し始める。前出の式（１）か
ら分かるように、３ボルトで４５度回転し、さらに電圧
を上げると４５度以上回転するので輝度は逆に低下す
る。
【００２４】以上のように、本発明によれば、カラーフ
ィルターなしでカラー表示を行う複屈折型液晶パネルに
おいて、画素の色相と明度（輝度）の両方を制御するこ
とができる。
ィルターなしでカラー表示を行う複屈折型液晶パネルに
おいて、画素の色相と明度（輝度）の両方を制御するこ
とができる。
【００２５】なお、本発明は液晶層のΔｎｄを大きくし
て電圧印加により色変化を生じさせ、カラーフィルター
なしで明るい色表示を行うことを主目的とするが、Δｎ
ｄを０．３ミクロン程度にすれば白黒表示となる。この
ときは、液晶分子の方位角で輝度を制御し、傾き角を変
えることで視野角を制御できる。視野角制御により、例
えば、左右の目に視差画像を見せて疑似立体表示を行う
といった応用が可能である。
て電圧印加により色変化を生じさせ、カラーフィルター
なしで明るい色表示を行うことを主目的とするが、Δｎ
ｄを０．３ミクロン程度にすれば白黒表示となる。この
ときは、液晶分子の方位角で輝度を制御し、傾き角を変
えることで視野角を制御できる。視野角制御により、例
えば、左右の目に視差画像を見せて疑似立体表示を行う
といった応用が可能である。
【００２６】また、液晶層として、上記の実施例では水
平配向で捻れのないホモジニアス配向としたが、誘電率
異方性が負のネマチック液晶（Ｎｎ液晶）を垂直配向さ
せてもよい。この場合、図１のポリイミド配向膜３とし
て、日産化学のポリイミド垂直配向膜ＳＥ１２１１を約
６０ｎｍ厚で塗布し、ホモジニアスの場合と同じ方向に
ラビングする。そして、基板間隔が６．８ミクロンとな
るようスペーサを散布して空パネルを組立て、Δｎが
０．１４のＮｎ液晶を注入すると、ラビング方向に数度
傾いた垂直配向が得られる。櫛形電極１４、１５間の電
圧を０ボルトとして、対向電極との電位差を大きくする
と、液晶分子はラビングした方向に倒れて色が付くが、
倒れる方位が偏光軸と平行なので非常に暗い。櫛形電極
間の電圧を上げて対向電極との間に電圧を加えると、液
晶分子が倒れる方位が回転する。櫛形電極間電圧が約
１．７ボルトで傾く方位は４５度回転し、最も明るくな
る。輝度と色相の制御方法、及び色変化の順序もホモジ
ニアスの場合と同じであるが、厚み方向の電圧｜Ｖs｜
は、３．５ボルトで白色に到達する。垂直配向型の長所
として櫛形電極間の電圧を低くすることが可能である。
短所としては、Δｎが大きな液晶材料が無いので、液晶
層の厚みが増して応答速度が遅くなる。いずれにせよ、
ホモジニアスの場合と同様に、カラーフィルターなしで
明るい色表示ができるという効果が得られる。
平配向で捻れのないホモジニアス配向としたが、誘電率
異方性が負のネマチック液晶（Ｎｎ液晶）を垂直配向さ
せてもよい。この場合、図１のポリイミド配向膜３とし
て、日産化学のポリイミド垂直配向膜ＳＥ１２１１を約
６０ｎｍ厚で塗布し、ホモジニアスの場合と同じ方向に
ラビングする。そして、基板間隔が６．８ミクロンとな
るようスペーサを散布して空パネルを組立て、Δｎが
０．１４のＮｎ液晶を注入すると、ラビング方向に数度
傾いた垂直配向が得られる。櫛形電極１４、１５間の電
圧を０ボルトとして、対向電極との電位差を大きくする
と、液晶分子はラビングした方向に倒れて色が付くが、
倒れる方位が偏光軸と平行なので非常に暗い。櫛形電極
間の電圧を上げて対向電極との間に電圧を加えると、液
晶分子が倒れる方位が回転する。櫛形電極間電圧が約
１．７ボルトで傾く方位は４５度回転し、最も明るくな
る。輝度と色相の制御方法、及び色変化の順序もホモジ
ニアスの場合と同じであるが、厚み方向の電圧｜Ｖs｜
は、３．５ボルトで白色に到達する。垂直配向型の長所
として櫛形電極間の電圧を低くすることが可能である。
短所としては、Δｎが大きな液晶材料が無いので、液晶
層の厚みが増して応答速度が遅くなる。いずれにせよ、
ホモジニアスの場合と同様に、カラーフィルターなしで
明るい色表示ができるという効果が得られる。
【００２７】このような、互いに咬合する一対の櫛形電
極を１つの副画素として、２個または３個の副画素を単
位画素として表示を行えば、彩度の制御もできるので、
フルカラーの表示が可能である。２つの副画素からなる
場合には、一方の画素で色表示をし、他方の画素で無彩
色を表示すれば彩度を変えることができる。３つの副画
素からなる場合は、通常のカラーフィルターと同様に
赤、青、緑の三原色を独立に表示することで任意の色を
再現できるが、３色のうちいずれか２色を表示して色相
を選択し、残りの一つの画素で無彩色を表示して、彩度
を調整するという方法も採れる。
極を１つの副画素として、２個または３個の副画素を単
位画素として表示を行えば、彩度の制御もできるので、
フルカラーの表示が可能である。２つの副画素からなる
場合には、一方の画素で色表示をし、他方の画素で無彩
色を表示すれば彩度を変えることができる。３つの副画
素からなる場合は、通常のカラーフィルターと同様に
赤、青、緑の三原色を独立に表示することで任意の色を
再現できるが、３色のうちいずれか２色を表示して色相
を選択し、残りの一つの画素で無彩色を表示して、彩度
を調整するという方法も採れる。
【００２８】図６に、本発明による液晶パネルの駆動方
法を具現化する駆動回路のブロック図を示す。赤、緑、
青の３つの輝度レベルからなる画像信号（Ｙｒ、Ｙｇ、
Ｙｂ）が成分分離部６０に入力されると、ここで無彩色
成分が除去され色成分が分離される。具体的には、３成
分の最小値が無彩色成分であるので、例えば赤色成分の
輝度Ｙｒが最小のときは、無彩色成分除去後の画像信号
は、（０、Ｙｇ−Ｙｒ、Ｙｂ−Ｙｒ）＝（０、Ｙｇ’、
Ｙｂ’）となる。そして、残った２成分の緑と青の成分
比（Ｙｇ’／Ｙｂ’）が色相信号として成分分離部６０
から電圧発生部６１へ出力される。同時に、輝度信号と
してＹｇ’＋Ｙｂ’も出力される。
法を具現化する駆動回路のブロック図を示す。赤、緑、
青の３つの輝度レベルからなる画像信号（Ｙｒ、Ｙｇ、
Ｙｂ）が成分分離部６０に入力されると、ここで無彩色
成分が除去され色成分が分離される。具体的には、３成
分の最小値が無彩色成分であるので、例えば赤色成分の
輝度Ｙｒが最小のときは、無彩色成分除去後の画像信号
は、（０、Ｙｇ−Ｙｒ、Ｙｂ−Ｙｒ）＝（０、Ｙｇ’、
Ｙｂ’）となる。そして、残った２成分の緑と青の成分
比（Ｙｇ’／Ｙｂ’）が色相信号として成分分離部６０
から電圧発生部６１へ出力される。同時に、輝度信号と
してＹｇ’＋Ｙｂ’も出力される。
【００２９】電圧発生部６１は、色相信号に対応する電
圧Ｖｍと、輝度信号に対応する電圧Ｖａから、ＴＦＴ素
子１０、１１へ印加する電圧Ｖ10＝Ｖｍ＋Ｖａ／２、及
び、Ｖ11＝Ｖｍ−Ｖａ／２を算出する。これらの電圧
は、ストローブ信号発生部６３からのゲート線１２，１
３へのストローブ信号に同期して、サンプルホールド回
路６２を介してソースドライバＬＳＩ６４へ転送され、
ソースドライバＬＳＩ６４とゲートドライバＬＳＩ６５
とによりＴＦＴ素子、そして液晶パネルが駆動される。
副画素が２つの場合、一方の副画素で上記のように色を
表示し、残りの副画素に無彩色成分の輝度と色相が白に
なる電圧を上記と同様にして印加すればよい。
圧Ｖｍと、輝度信号に対応する電圧Ｖａから、ＴＦＴ素
子１０、１１へ印加する電圧Ｖ10＝Ｖｍ＋Ｖａ／２、及
び、Ｖ11＝Ｖｍ−Ｖａ／２を算出する。これらの電圧
は、ストローブ信号発生部６３からのゲート線１２，１
３へのストローブ信号に同期して、サンプルホールド回
路６２を介してソースドライバＬＳＩ６４へ転送され、
ソースドライバＬＳＩ６４とゲートドライバＬＳＩ６５
とによりＴＦＴ素子、そして液晶パネルが駆動される。
副画素が２つの場合、一方の副画素で上記のように色を
表示し、残りの副画素に無彩色成分の輝度と色相が白に
なる電圧を上記と同様にして印加すればよい。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明の液晶パネルとその
駆動方法によれば、液晶分子の基板面に対する傾きと基
板に平行な面における方位角とを電圧により制御できる
ので、複屈折効果によりカラーフィルターなしで画素の
色と輝度を制御することができる。これによって、反射
型の明るいフルカラー表示が可能となる。また、透過型
でも光利用効率の向上によってバックライトの消費電力
を小さくすることができると共に、カラーフィルターを
なくすことによる低コスト化を図ることができる。
駆動方法によれば、液晶分子の基板面に対する傾きと基
板に平行な面における方位角とを電圧により制御できる
ので、複屈折効果によりカラーフィルターなしで画素の
色と輝度を制御することができる。これによって、反射
型の明るいフルカラー表示が可能となる。また、透過型
でも光利用効率の向上によってバックライトの消費電力
を小さくすることができると共に、カラーフィルターを
なくすことによる低コスト化を図ることができる。
【図１】本発明の実施例に係る液晶パネルの断面図
【図２】図１の液晶パネルの下基板の平面図
【図３】図１の液晶パネルにおける電界分布及び液晶分
子の傾きを示す断面図
子の傾きを示す断面図
【図４】図１の液晶パネルにおける電圧変化による色変
化の例を示す色度図
化の例を示す色度図
【図５】図１の液晶パネルにおける櫛歯間の電圧と輝度
との関係を示す特性図
との関係を示す特性図
【図６】本発明による液晶パネルの駆動方法を示すブロ
ック図
ック図
１ 下基板 ２ 上基板 ３ 配向膜 ４，５ 偏光板 ６ 反射板 ７ 位相差フィルム １０，１１ ＴＦＴ素子 １２，１３ ゲート線 １４，１５ 櫛形電極 １６ 絶縁膜 １７ コンタクトホール １８ アモルファスシリコン部 １９ ソース線 ２０ 中継電極 ２１ 対向電極 ２２，２３ 偏向軸方向 ２５ 液晶分子 ６０ 成分分離部 ６１ 電圧発生部
Claims (8)
- 【請求項１】 ２枚の基板間に液晶層が狭持され、前記
液晶層への光の入射側と出射側に偏光板を備え、一方の
基板の内面に互いに咬合するように配置された一対の櫛
形電極が形成され、他方の基板の内面に対向電極が形成
され、前記一対の櫛形電極間に印加する電圧を制御する
ことによって液晶分子の方位角が変化し、前記一対の櫛
形電極の平均電位と対向電極との電位差を制御すること
によって液晶分子の傾きが変化するように構成されてい
る液晶パネル。 - 【請求項２】 液晶分子の傾きにより出射光の色が変化
し、液晶分子の方位角により出射光の輝度が変化する請
求項１記載の液晶パネル。 - 【請求項３】 前記対向電極が前記一対の櫛形電極の隣
接する櫛歯のほぼ中間に位置し、かつ、前記櫛歯に平行
なストライプ状電極である請求項２記載の液晶パネル。 - 【請求項４】 液晶に電圧が印加されていないときは、
液晶分子が基板に水平で偏光板の偏光軸または吸収軸に
平行に配向し、一対の櫛形電極に電圧が印加されると前
記偏光軸と交差する方向に前記液晶分子が配向する請求
項１記載の液晶表示パネル。 - 【請求項５】 液晶に電圧が印加されていないときは、
液晶分子が基板に垂直に配向し、対向電極と一対の櫛形
電極の平均電位との電位差が所定の閾値電圧を超えると
前記液晶分子が基板に垂直な方向から傾き、一対の櫛形
電極間の電圧の増加に伴って前記液晶分子の方位角が偏
光板の偏光軸または吸収軸方向から前記偏光軸と４５度
を成す方向へ増大する請求項１記載の液晶表示パネル。 - 【請求項６】 前記一対の櫛形電極を副画素とし、２又
は３個の副画素を１単位画素として色表示を行う請求項
１記載の液晶表示素子。 - 【請求項７】 ２枚の基板間に液晶層を狭持し、前記液
晶層への光の入射側と出射側に偏光板を備え、一方の基
板の内面に互いに咬合するように配置された一対の櫛形
電極が形成され、他方の基板の内面に対向電極が形成さ
れている液晶パネルの駆動方法であって、前記一対の櫛
形電極間に印加する電圧を画素の輝度に応じて制御し、
前記一対の櫛形電極の平均電位と対向電極との電位差を
画素の色相に応じて制御することを特徴とする液晶パネ
ルの駆動方法。 - 【請求項８】 ２枚の基板間に液晶層を狭持し、前記液
晶層への光の入射側と出射側に偏光板を有し、一方の基
板の内面に互いに咬合するように配置された一対の櫛形
電極が形成され、他方の基板の内面に対向電極が形成さ
れた液晶パネルと、 前記一対の櫛形電極間に印加する電圧を画素の輝度信号
に応じて制御し、前記一対の櫛形電極の平均電位と対向
電極との電位差を画素の色相信号に応じて制御する駆動
回路とを具備することを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5654396A JP3308154B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 液晶パネルとその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5654396A JP3308154B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 液晶パネルとその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09244046A true JPH09244046A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3308154B2 JP3308154B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=13030013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5654396A Expired - Fee Related JP3308154B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 液晶パネルとその駆動方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3308154B2 (ja) |
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-
1996
- 1996-03-13 JP JP5654396A patent/JP3308154B2/ja not_active Expired - Fee Related
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