WO2005012985A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

光源の消灯タイミングとデータ走査の終了タイミングとが一致している第１駆動方式と、光源の消灯タイミングとデータ走査の終了タイミングとが一致していない第２駆動方式とを切り換えてカラー表示を行う。液晶の透過状態から遮光状態への応答時間が十分に短い場合には、第１駆動方式を用いてカラー表示を行い、光源の発光時間を短くして低消費電力化を図る。一方、液晶の透過状態から遮光状態への応答時間が長くなった場合には、第２駆動方式を用いてカラー表示を行い、液晶の応答性を考慮した光源の消灯タイミングに切り換えてデータ走査の上流から下流にかけての表示ムラを抑制する。よって、表示ムラの抑制及び低消費電力の両立を図る。

Description

曰月 糸田 養

液晶表示装置 技 分野

本発明は、 フ ィ ール ド · シーケ ンシ ャル方式またはカ ラ フ イ レ タ方式の液晶表示装置に関する。 背景技術

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 ビュ

—タ， P D A ( Personal Digital Ass istants)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、 マルチカラーまたはフルカラ 一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一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、 T F T (Thin Film Transistor) などのスィ ツ チ ング素子を用いた T N (Twisted Nematic)型のもの が広く使用されている。 この T F T駆動の T N型液晶表示装置は、 S T N ( Super Twisted Nemat i c)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 なつてしま 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。

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 —ゲ ンシ ャル方式の液晶表示装置を開発している （例えば、 吉原敏 明， 他 （T. Yoshihara, et. al. ) ： アイエルシ一シ一 9 8 (ILCC 9 8) P1-074 1998年発行、 吉原敏明， 他 （ T. Yosh i hara， et. al. )

： ェ一ェムーエルシ一ディ ， 9 9 ダイ ジヱス トォブテク二カルペ一 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 ' 0

0 ダイ ジヱス ト ォブテ ク二力ルベーパーズ （SID' OO Digest of Tec hnical Papers, ) 1176頁 2000年発行など参照） 。 このフ ィール ド

• シーケ ンシ ャル方式の液晶表示装置は、 カラ一フ ィ ルタ方式の液 曰

曰曰表示装置と比べて、 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、 カラ一フ 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 （ 2 m s 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 —ル ド . シーケンシャル方式の液晶表示装置、 または、 カラ—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 1 0 0 〜 1 0 0 0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 T F T等のスィ ツ チング素子による駆動を研究開 発している （例えば、 特開平 1 1 — 1 1 9 1 8 9号公報など） 。 強 誘電性液晶は、 電圧印加によ ってその液晶分子の長軸方向がチル ト 角だけ変化する。 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、 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。

第 1 図は、 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、 第 1 図 （ a ) は液晶パネ ルの各ライ ンの走査タイ ミ ング、 第 1 図 （ 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、 例えば第 1 図 （ 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、 第 1 図 （ 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。 これによ り、 1 回目のデータ書込 み走査に比べて暗い表示を実現でき、 実質的には" 黒表示" と見な せる。 なお、 この と きに、 サブフ レーム中ずつ とバッ クライ ト （光源） を点灯させてお く のではな く 、 2 回目のデータ走査の終了タイ ミ ン グに同期してバッ クライ ト （光源） を消灯させるよ う にして、 バッ クライ ト （光源） の消灯タイ ミ ングを 2 回目のデータ走査の終了タ イ ミ ングに一致させる こ とが、 バッ クライ ト （光源） の光利用効率 及び消費電力の観点から有効である。

しかしながら、 光源の消灯タイ ミ ングを 2 回目のデータ走査の終 了タイ ミ ングに同期させた場合、 応答性に優れる強誘電性液晶また は反強誘電性液晶などの自発分極を有する液晶材料を用いた液晶表 示装置において、 温度低下による応答性の劣化が生じ、 データ走査 の始めの領域 （上流） から最後の領域 （下流） にかけて、 表示ムラ が生じる可能性が高い という 問題がある。 この表示ムラの問題は、 フ ィール ド · シーケンシ ャル方式の液晶表示装置だけでな く 、 カラ 一フィ ルタ方式の液晶表示装置についても同様である。 発明の開示

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ り、 表示ムラが生 じる こ となく 低消費電力化を図る こ とがきる液晶表示装置を提供す る こ と を目的とする。

第 1 発明に係る液晶表示装置は、 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、 光源から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 前記光源の消灯タィ ミ ングが、 前記デ一タ走査の終了タイ ミ ングと 前記データ走査に対応するサブフ レームの終了タイ ミ ングとの間に あるよ う にしたこ とを特徴とする。 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 つては、 各サブフ レーム毎に発光色を順次的に切換える光源の消灯 タイ ミ ングが、 データ走査の終了タイ ミ ングと一致しておらず、 デ 一夕走査の終了タイ ミ ングとそのデータ走査に対応するサブフ レー ムの終了タイ ミ ングとの間に存在する。 即ち、 データ走査が終了し てから しばら く 後であって、 次のサブフ レームにい く までの間に、 光源を消灯する。

第 4 発明に係る液晶表示装置は、 各フ レーム毎に、 複数の色の力 ラーフ ィ ルタ を設けた液晶表示素子への光源の点灯/消灯制御によ る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 一夕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、 前記光源の消灯タイ ミ ングが、 前記データ走 査の終了タイ ミ ングと一致しておらず、 前記データ走査の終了タイ ミ ン グと前記データ走査に対応する フ レームの終了タイ ミ ングとの 間にある よ う にしたこ とを特徴とする。

第 4 発明のカラ一フ ィ ルタ方式の液晶表示装置にあっては、 各フ レームにおける光源の消灯タイ ミ ングが、 データ走査の終了タイ ミ ングと一致しておらず、 データ走査の終了タイ ミ ングとそのデータ 走査に対応するフ レームの終了タイ ミ ングとの間に存在する。 即ち データ走査が終了 してから しばら く 後であって、 次のフ レームにい く までの間に、 光源を消灯する。

液晶の透過状態から遮光状態への応答時間が長く なつた場合に、 光源の消灯タイ ミ ングを液晶表示素子へのデータ走査の終了タイ ミ ングと同時にする と、 データ走査の上流においては、 データ走査か ら光源の消灯まで所定の時間があるため、 液晶の透過状態から遮光 状態への応答時間の長時間化に応じた輝度上昇が起こる。 一方、 デ 一夕走査の下流においては、 データ走査から光源の消灯までの時間 が短いので、 液晶の透過状態から遮光状態への応答時間が長く なる こ とによる輝度上昇は生じない。 よって、 液晶の透過状態から遮光 状態への応答時間が長く なつた場合に、 光源の消灯タィ ミ ングと液 晶表示素子へのデータ走査の終了タイ ミ ングとを同じにしたと きに は、 表示ムラが発生する。 液晶の透過状態から遮光状態への応答時 間が長く なつた場合に、 データ走査の上流と下流とにおける応答時 間の長時間化に応じた輝度上昇を同じにすれば、 この表示ムラの問 題を解決できる。

そ こで、 第 1 発明または第 4発明にあっては、 光源の消灯タイ ミ ングをデータ走査の終了タイ ミ ングに一致させず、 データ走査の終 了から光源の消灯まで所定の時間を設ける こ と によ り 、 データ走査 の上流から下流にかけての表示ムラを抑制する。 また、 第 1発明に あっては、 サブフ レームが終了する前に光源を消灯する こ とによ り 混色による表示色の劣化は生じない。

第 2 発明に係る液晶表示装置は、 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 レーム每に、 光源から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 前記光源の消灯タイ ミ ングと前記データ走査の終了タイ ミ ングとが 一致している第 1駆動方式と、 前記光源の消灯タイ ミ ングと前記デ 一夕走査の終了タイ ミ ングとが一致していない第 2駆動方式とを切 り換えてカラ一表示を行う よ う にしたこ とを特徴とする。

第 2 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 つては、 各サブフ レームにおいて光源の消灯タイ ミ ングとデータ走 査の終了タイ ミ ングとが一致している第 1駆動方式と、 各サブフ レ —ムにおいて光源の消灯タイ ミ ングとデータ走査の終了タイ ミ ング Ύ

とが一致していない第 2駆動方式とを有してお り、 これらの両方式 を切 り換えてカラー表示を行う。

第 5 発明に係る液晶表示装置は、 各フ レーム毎に、 複数の色の力 ラーフ ィ ルタを設けた液晶表示素子への光源の点灯/消灯制御によ る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、 前記光源の消灯タイ ミ ングと前記データ走査 の終了タイ ミ ングとが一致している第 1駆動方式と、 前記光源の消 灯タイ ミ ングと前記データ走査の終了タイ ミ ングとが一致していな い第 2駆動方式とを切 り換えてカラー表示を行う こ とを特徴とする 第 5 発明のカラ一フ ィ ルタ方式の液晶表示装置にあっては、 各フ レームにおいて光源の消灯タイ ミ ングとデ一夕走査の終了タイ ミ ン グとが一致している第 1 駆動方式と、 各フ レームにおいて光源の消 灯タイ ミ ングとデータ走査の終了タイ ミ ングとが一致していない第 2駆動方式とを有してお り、 これらの両方式を切 り換えてカラー表 示を行う。

第 2 発明または第 5 発明にあっては、 液晶の透過状態から遮光状 態への応答時間が十分に短い場合には、 第 1 駆動方式 （光源の消灯 タイ ミ ングとデータ走査の終了タイ ミ ングとが一致） を用いてカラ 一表示を行い、 光源の発光時間を短く する こ と によ り、 低消費電力 化を図る。 一方、 液晶の透過状態から遮光状態への応答時間が長く なつた場合には、 第 2駆動方式 （光源の消灯タイ ミ ングとデータ走 查の終了タイ ミ ングとが不一致） を用いてカラー表示を行い、 液晶 の応答性を考慮した光源の消灯タイ ミ ングに切 り換える こ とによ り データ走査の上流から下流にかけての表示ムラを抑制する。

第 3 発明に係る液晶表示装置は、 第 2発明において、 前記第 2駆 動方式にあって、 前記光源の消灯タイ ミ ングが、 前記データ走査の 終了タイ ミ ングと前記デ一タ走査に対応するサブフ レームの終了タ イ ミ ングとの間にある こ とを特徴とする。

第 3 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 つては、 第 2駆動方式における各サブフ レームでの光源の消灯タイ ミ ングを、 データ走査の終了タイ ミ ングとデータ走査に対応するサ ブフ レームの終了タイ ミ ングとの間に設ける。

第 6 発明に係る液晶表示装置は、 第 5 発明において、 前記第 2駆 動方式にあって、 前記光源の消灯タイ ミ ングが、 前記データ走査の 終了タイ ミ ングと前記データ走査に対応するフ レームの終了タイ ミ ングとの間にある こ とを特徴とする。

第 6 発明のカラ一フィルタ方式の液晶表示装置にあっては、 第 2 駆動方式における各フ レームでの光源の消灯タイ ミ ングを、 データ 走査の終了タイ ミ ングとデータ走査に対応する フ レームの終了タイ ミ ングとの間に設ける。

第 3 発明または第 6 発明にあっては、 データ走査が終了 してから しばら く 後であって、 次のサブフ レームまたはフ レームにいく まで の間に、 光源を消灯するため、 データ走査の終了から光源の消灯ま で所定の時間を設ける こ とによ り 、 表示ムラを確実に抑制する。 ま た、 第 3 発明にあっては、 サブフ レームが終了する前に光源を消灯 する こ とによ り、 異なる光源色が同時に点灯する こ とがな く な り、 混色による表示色の劣化は生じない。

第 7発明に係る液晶表示装置は、 第 2 、 第 3 、 第 5 または第 6 発 明において、 前記液晶表示素子の温度を測定する測定手段と、 該測 定手段の測定結果に応じて前記第 1 駆動方式及び第 2駆動方式の切 り換えを制御する手段とを備える こ とを特徴とする。

第 7発明の液晶表示装置にあっては、 液晶表示素子の温度に応じ て、 第 1 駆動方式及び第 2駆動方式の切り換えを制御する。 よって 低温環境によって引き起こ される液晶の応答性の劣化に伴う表示ム ラを簡便に抑制する。

第 8発明に係る液晶表示装置は、 第 2 、 第 3 、 第 5 または第 6 発 明において、 前記液晶表示素子の応答特性に応じて前記第 1駆動方 式及び第 2駆動方式の切 り換えを制御する手段を備える こ とを特徴 とする。

第 8発明の液晶表示装置にあっては、 液晶の応答性に応じて、 第 1駆動方式及び第 2駆動方式の切 り換えを制御する。 よ って、 液晶 の応答性の劣化に伴う表示ムラを確実に抑制する。 図面の簡単な説明

第 1 図は従来の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図、 第 2 図は本発明の液晶表示装置 （第 1実施の形態） の回路構成の一 例を示すブロ ッ ク図、 第 3 図はフ 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、 第 4 図は本発明の液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図、 第 5 図は 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における 駆動シーケンス （第 1駆動方式） を示す図、 第 6 図は本発明のフ ィ 一ル ド · シーケンシャル方式の液晶表示装置における駆動シ一ゲン ス （第 2駆動方式） を示す図、 第 7 図は液晶表示素子の透過状態か ら遮光状態への応答時間の温度依存性を示すグラフ、 第 8 図は本発 明の液晶表示装置に使用する液晶材料の電気一光学応答特性を示す グラフ、 第 9 図は本発明の液晶表示装置 （第 2実施の形態） の回路 構成の一例を示すブロ ッ ク図、 第 1 0 図は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、 第 1 1 図は本発明のカラ一フ ィ ルタ方式の液晶表示装置における駆動シ一 ケンスの一例を示す図、 第 1 2 図は本発明のカラ一フィ ルタ方式の 1 O

液晶表示装置における駆動シーケンスの他の例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 '

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。

(第 1実施の形態）

第 2 図は第 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、 第 3 図は液晶パネル及びバッ クライ トの模式的断面図、 並びに、 第 4 図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 図において、 2 1 ， 2 2 は第 3 図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 2 2 は、 L E Dア レイ 7 と導光及び光拡散板 6 とで構成されている。 第 3 図及 び第 4 図で示されているよ う に、 液晶パネル 2 1 に上層 （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 4 0 , 4 0 が形成されている。

これら共通電極 3及び画素電極 4 0 , 4 0 …間にはデータ ドライ バ 3 2及びスキ ャ ン ドライバ 3 3等よ りなる駆動部 5 0 が接続され ている。 データ ドライバ 3 2 は、 信号線 4 2 を介して T F T 4 1 と 接続されてお り、 スキ ャ ン ドライバ 3 3 は、 走査線 4 3 を介して T F T 4 1 と接続されている。 T F T 4 1 はスキ ャ ン ドライバ 3 3 に よ り オ ン /オフ制御される。 また個々の画素電極 4 0 ， 4 0 …は、 T F T 4 1 に接続されている。 そのため、 信号線 4 2及び T F T 4 1 を介して与え られるデータ ドライバ 3 2 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。

ガラス基板 4上の画素電極 4 0 ， 4 0 …の上面には配向膜 1 2 が 共通電極 3 の下面には配向膜 1 1 がそれぞれ配置され、 これらの配 向膜 1 1 ， 1 2 間に液晶物質が充塡されて液晶層 1 3 が形成される , なお、 1 4 は液晶層 1 3 の層厚を保持するためのスぺ一サである。 バッ クライ ト 2 は、 液晶パネル 2 1 の下層 （ ΐ 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 L E Dア レイ 7 が備えられている。 この L E D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 L E D素子を 1 チップと した 1 0灯の L E D 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 L E D素子を それぞれ点灯させる。 導光及び光拡散板 6 はこの L E Dア レイ 7 の 各 L E D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 2 1 と、 赤， 緑， 青の時分割発光が可能であるバ ッ クライ ト 2 2 と を重ね合わせる。 このバッ クライ ト 1 2 の点灯夕 ィ ミ ング及び発光色は、 液晶パネル 2 1 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。

第 2 図において、 3 1 は、 パーソナルコ ン ピュータから同期信号 S Y Nが入力され、 表示に必要な各種の制御信号 C S を生成する制 御信号発生回路である。 画像メ モ リ部 3 0 からは画素データ P Dが データ ドライバ 3 2 へ出力される。 画素データ P D、 及び、 印加電 圧の極性を変えるための制御信号 C S に基づき、 データ ドライバ 3 2 を介して液晶パネル 2 1 には、 複数回のデータ書込み走查時に電 圧が印加される。

また制御信号発生回路 3 1 からは制御信号 C Sが、 基準電圧発生 回路 3 4 , データ ドライバ 3 2 ， スキ ャ ン ドライバ 3 3及びバッ ク ライ ト制御回路 3 5 へそれぞれ出力される。 基準電圧発生回路 3 4 は、 基準電圧 V R 1及び V R 2 を生成し、 生成した基準電圧 V R 1 をデータ ドライバ 3 2 へ、 基準電圧 V R 2 をスキ ャ ン ドライバ 3 3 へそれぞれ出力する。 データ ドライバ 3 2 は、 画像メ モ リ部 3 0 か らの画素データ P D と制御信号発生回路 3 1 からの制御信号 C S と に基づいて、 画素電極 4 0 の信号線 4 2 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 3 3 は、 画素電極 4 0 の走査線 4 3 をライ ン毎に順次的に走査する。 たバッ クライ ト 制御回路 3 5 は、 駆動電圧をバッ クライ ト 1 2 に 4えて、 バッ クラ ィ ト 2 2 から赤色光， 緑色光， 青色光をそれぞれ発光させる。

また、 3 6 は液晶パネル 2 1 の温度を測定する温度計であ り、 温 度計 3 6 は、 液晶パネル 1 1 の温度測定値をバッ クライ ト制御回路 3 5 へ出力する。 バッ クライ ト制御回路 3 5 は、 第 1駆動方式と第 2駆動方式と を有してお り、 温度計 3 6 で測定された液晶パネル 1 1 の温度に応じて、 第 1 駆動方式及び第 2駆動方式の何れか一方の 駆動方式が選択される。 具体的には、 液晶パネル 2 1 の温度が一 5 °C よ り高い場合には第 1 駆動方式に切 り換え、 一 5 °C以下である場 合には第 2駆動方式に切 り換える。

第 1駆動方式は、 バッ ク ライ ト 2 2 (各色の L t: D素子） の消灯 タイ ミ ングとデータ走査の終了タイ ミ ングとが一致している駆動方 式である。 第 5 図は、 第 1 駆動方式における駆動シーケンスを示し てお り 、 第 5 図 （ a ) は液晶パネル 2 1 の各ライ ンの走査タイ ミ ン グ、 第 5 図 ( b ) はバッ クライ ト 2 2 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 （期間 ： 1 / 6 O s ) を 3 つのサ ブフ レーム （期間 ： 1 / 1 8 0 s ) に分割し、 第 1 番目のサブフ レ —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、 液晶パネル 2 1 に対しては赤， 緑， 青の各色のサブフ レーム 中に、 2 回のデータ走査を行う。 1 回目のデータ走查にあっては、 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 のデータ走査では、 1 回目のデ一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。 これによ り、 1 回目のデ —タ走査に比べて暗い表示を実現でき、 実質的には" 黒表示" と見 なせる。 そして、 各サブフ レームにおいて、 2 回目のデータ走査の 終了タイ ミ ングに同期してバッ クライ ト 2 2 を消灯させる。

第 2駆動方式は、 バッ クライ ト 1 2 (各色の L E D素子） の消灯 タイ ミ ングとデ一タ走査の終了タイ ミ ングとが一致していない駆動 方式である。 第 6 図は、 第 2駆動方式における駆動シーケンスを示 してお り、 第 6 図 （ a ) は液晶パネル 2 1 の各ライ ンの走査タイ ミ ング、 第 6 図 （ b ) はバッ クライ ト 2 2 の赤， 緑， 青各色の点灯タ ィ ミ ングを表している。 各サブフ レームにおいて、 バッ クライ ト 2 2 の消灯タイ ミ ングは、 2 回目のデータ走査の終了タイ ミ ングに同 期しておらず、 2 回目のデータ走査の終了タイ ミ ングよ り 5 0 0 sだけ後ろにずれている。 但し、 バッ クライ ト 2 2 の消灯タイ ミ ン グは、 サブフ レームの終了タイ ミ ングよ り は前である。 この結果、 バッ クライ ト 2 2 の消灯タイ ミ ングは、 2 回目のデータ走査の終了 タイ ミ ングと こ のデータ走査に対応するサブフ レームの終了タイ ミ ングとの間に設けられる こ とになる。

第 7 図は、 液晶表示素子の透過状態から遮光状態への応答時間の 温度依存性を示すグラフである。 第 7 図において、 横軸は液晶表示 素子の温度 （°C ) 、 縦軸は上記応答時間 （ τ o f f ： s ) を表して いる。 液晶表示素子の温度が低く なるにしたがつて応答時間が長く かかる よ う になつてお り、 例えば、 一 5 °C の場合には応答時間が 2 0 0 s である。 そして、 第 2駆動方式では、 2 回目のデータ走査 の終了タイ ミ ングとバッ クライ ト 2 2 の消灯タイ ミ ングとの間の時 間を、 この 2 0 0 s よ り十分に長い 5 0 0 〃 s と している。 従つ て、 一 5 °C以下の温度である場合に、 第 2駆動方式に切 り換える こ とによ り 、 輝度ムラ を抑制できる。

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 3 0 へ表示用の画素データ P Dが入力され、 画像メ モ リ部 3 0 は、 この画素データ P Dを一旦記 憶した後、 制御信号発生回路 3 1 から出力される制御信号 C S を受 け付けた際に、 この画素データ P Dを出力する。 制御信号発生回路 3 1 で発生された制御信号 C S は、 データ ドライバ 3 2 と、 スキ ヤ ン ドライバ 3 3 と、 基準電圧発生回路 3 4 と、 バッ クライ ト制御回 路 3 5 とに与え られる。 基準電圧発生回路 3 4 は、 制御信号 C S を 受けた場合に基準電圧 V R 1 及び V R 2 を生成し、 生成した基準電 圧 V R 1 をデ一タ ドライバ 3 2 へ、 基準電圧 V R ？ をスキャ ン ドラ ィバ 3 3 へそれぞれ出力する。

データ ドライバ 3 2 は、 制御信号 C S を受けた場合に、 画像メ モ リ部 3 0 から出力された画素データ P Dに基づいて、 画素電極 4 0 の信号線 4 2 に対して信号を出力する。 スキ ャ ン ドライバ 3 3 は、 制御信号 C S を受けた場合に、 画素電極 4 0 の走査線 4 3 をライ ン 毎に順次的に走査する。 データ ドライバ 3 2 からの信号の出力及び スキ ャ ン ドライバ 3 3 の走査に従って T F T 4 1 が駆動し、 画素電 極 4 0 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 3 5 は、 制御信号 C S を受けた場合に駆動 電圧をバッ ク ライ ト 1 2 に与えてバッ クライ ト 2 2 の L E Dア レイ 7 が有している赤， 緑， 青の各色の L E D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。 この際 温度計 3 6 から液晶パネル 2 1 の温度測定値がバッ ク ライ ト制御回 路 3 5 に入力され、 その温度測定値に応じて、 第 1 駆動方式 （第 5 図参照） または第 2駆動方式 （第 6 図参照） の何れかによる駆動シ —ゲンスに従って、 バッ クライ ト 2 2 (各色の L E D素子） が消灯 される。

以下、 具体例について説明する。 画素電極 4 0 ， 4 0 … （画素数 6 4 0 X 4 8 0 , 対角 3 . 2 イ ンチ） を有する T F T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 2 0 0 °C で 1 時間焼成する こ とによ り 、 約 2 0 0 人のポリ イ ミ ド膜 を配向膜 1 1 , 1 2 と して成膜した。 更に、 これらの配向膜 1 1 ， 1 2 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 . 8 mのシ リ 力製のスぺ一サ 1 4 でギヤ 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 1 1 ， 1 2 間に、 第 8 図に示すよ う な T F T駆動時においてハーフ 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 1 3 と した。 封入し た強誘電性液晶の自発分極の大き さ は 8 n C / c m ² 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 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 3 0 ° 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 2 1 と し、 電圧を印加しないと 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 2 1 と、 赤， 緑， 青の単色面 発光スイ ッチングが可能な L E Dア レイ 7 を光源と したバッ クライ ト 1 2 とを重ね合わせ、 第 1駆動方式による第 5 図に示すよう な駆 動シーケンス、 または、 第 2駆動方式による第 6 図に示すよう な駆 動シーケ ンスを液晶パネル 2 1 の温度に応じて切り換えて、 フ ィー ル ド · シーケ ンシ ャル方式による カ ラ一表示を行った。

結果と して、 2 5 °C近傍の常温環境にあっては、 ムラがない表示 を低い消費電力で実現でき、 一 5 °C以下の温度環境にあってもムラ がない表示を実現できた。

なお、 上述した例では、 第 2駆動方式におけるバッ クライ ト 1 2 の消灯タイ ミ ン グの遅延時間を 5 0 0 〃 s の 1種類と したが、 第 7 図のグラフに示す特性に基づいて複数種類の遅延時間を予め設けて おき、 液晶パネル 2 1 の温度に応じて切り換えれる何れかの遅延時 間による駆動シーケンスに従って、 カ ラー表示を行う よ う にしても 良い。

(第 2実施の形態）

第 9 図は第 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 ク図である。 第 9 図において、 第 2 図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。

上述した第 1実施の形態では、 液晶パネル 2 1 の温度に応じて駆 動シーケンスを切 り換えるよ う にしたが、 この第 2実施の形態では 液晶パネル 2 1 の透過状態から遮光状態への応答時間に応じて駆動 シーケ ンスを切 り換える。

第 9 図にあって、 3 7 は液晶パネル 2 1 に設けられているフ ォ ト セ ンサであ り、 フ ォ ト セ ンサ 3 7 は、 液晶パネル 1 の透過状態か ら遮光状態への応答時間を検出し、 その検出結果をバッ クライ ト制 御回路 3 5 へ出力する。 具体的には、 所定の間隔 （例えば 3 0 s 間 隔） で、 第 1 図に示すよ う な駆動シーケンス （サブフ レーム中は全 点灯） を設定し、 その と きの液晶パネル 2 1 の透過状態から遮光状 態への応答時間をフォ トセンサ 3 7 で検出する。 そして、 検出した 応答時間に応じて、 バッ クライ ト制御回路 3 5 で、 データ走査の終 了タイ ミ ングからバッ クライ ト 2 2 の消灯タイ ミ ングまでの時間を 調整する。

なお、 他の構成及び動作は、 上述した第 1実施の形態と同様であ るので、 それらの説明は省略する。 1 Ύ

以下、 具体例について説明する。 第 1実施の形態と同様の工程で 作製した液晶パネル 2 1 と、 赤， 緑， 青の単色面発光スイ ッチング が可能な L E Dア レイ 7 を光源と したバッ ク ライ ト 1 2 とを重ね合 わせ、 フ ォ ト セ ンサ 3 7 によ る液晶パネル 2 1 の透過状態から遮光 状態への応答時間の検出結果に応じて、 データ走査の終了タイ ミ ン グからバッ クライ ト 2 2 の消灯タイ ミ ングまでの時間を調整しなが ら、 フ ィール ド · シーケ ンシ ャル方式によるカラ一表示を行った。 結果と して、 データ走査の終了タイ ミ ングからバッ クライ ト 2 2 の消灯タイ ミ ン グまでの時間をきめ細かく 調整す ό こ とができ、 動 作範囲内において常にムラがないカラ一表示を実現できた。

(比較例）

第 1 実施の形態と同様の工程で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 L E Dア レイ を光源と したバ ッ クライ ト と を重ね合わせ、 液晶パネルの温度の如何にかかわらず 第 5 図に示すよ う な駆動シーケンスに従って、 フィール ド · シ一ケ ンシ ャル方式によるカラ一表示を行った。

結果と して、 一 5 °C以下の温度環境にあつて、 データ走査の上流 と下流とにおける表示ムラが顕著であった。

なお、 上述した例では、 使用する光源を L E D光源と したが、 E L ( Electronic Luminescence) , 冷陰極管等のよ う な光源であれば 特に L E D光源に限定される こ とはない。 また、 液晶表示素子にお いても、 透過型の液晶表示素子を用いているが、 反射型の液晶表示 素子であっても良い。

上述した実施の形態では、 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、 カラ一フィ ルタ を設けたカラ一 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、 フ ィ ール ド · シーケンシ ャル方式におけるサブフ レーム での駆動シーケンスを、 カラ一フ ィ ルタ方式におけるフ レームに適 用する こ とによ り 、 本発明を同様に行えるからである。

第 1 0 図は、 カラ一フ 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。 第 1 0 図において、 第 3 図と同一部分には、 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 ラ一フ ィ ルタ 6 0 ， 6 0 …が設けられている。 また、 バッ クライ ト 2 2 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 7 0 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 ラ一フ ィ ルタ方 式の液晶表示装置にあっては、 白色光源 7 0 からの白色発光を複数 色のカラ一フ ィ ルタ 6 0 で選択的に透過させる こ とによ り、 カラー 表示を行う。

そ して、 カラーフィ ルタ方式の液晶表示装置にあっては、 液晶パ ネルの温度または応答特性 （液晶パネルの透過状態から遮光状態へ の応答時間） を求め、 求めた温度または応答特性に応じて、 第 1 1 図に示すよ う な駆動シ一ケンス （バッ クライ ト 2 2 (白色光源 7 0 ) の消灯タイ ミ ングとデータ走査の終了タイ ミ ングとが一致） と、 第 1 2 図に示すよ う な駆動シーケンス （バッ クライ ト 1 1 (白色光源 7 0 ) の消灯タイ ミ ングとデータ走査の終了タイ ミ ングとが不一致） とを切 り換えて、 カラー表示を行う よ う にすれば、 カラ一フィ 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 · シ一ケンシ ャル方式の液晶表示装置と同様に、 表示ムラの抑制及び低消費電力 の両立を図れる という効果を奏する。 産業上の利用可能性

以上詳述したよ う に、 本発明では、 光源の消灯タイ ミ ングを、 デ —タ走査の終了タイ ミ ングに一致させず、 データ走査の終了タイ ミ ングとそのデータ走査に対応するサブフ レームの終了タイ ミ ングと の間にあるよ う にしたので、 データ走査の上流から下流にかけての 表示ムラ を抑制する こ とができる。 また、 フ ィ ール ド ' シ一ケ ンシ ャル方式にあっては、 混色による表示色の劣化を防ぐこ とができる また、 本発明では、 光源の消灯タイ ミ ングとデータ走査の終了タ イ ミ ングとが一致している第 1駆動方式と、 光源の消灯タイ ミ ング とデータ走査の終了タイ ミ ングとが一致していない第 2駆動方式と を切 り換えてカ ラ一表示を行う よ う にしたので、 液晶の透過状態か ら遮光状態への応答時間が十分に短い場合には、 第 1駆動方式を用 いてカラー表示を行い、 光源の発光時間を短く して低消費電力化を 図 り、 一方、 液晶の透過状態から遮光状態への応答時間が長く なつ た場合には、 第 2駆動方式を用いてカラ一表示を行い、 液晶の応答 性を考慮した光源の消灯タイ ミ ングに切 り換えてデータ走査の上流 から下流にかけての表示ムラ を抑制するため、 表示ムラの抑制及び 低消費電力の両立を図る こ とができる。

Claims

2 O 言青 求 の 範 囲

1 . 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 ム每に、 光源から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 るデータ走査と を同期させてカラー表示を行う フ ノ 一ル ド · シ一ケ ンシ ャル方式の液晶表示装置において、 前記光源の消灯タイ ミ ング が、 前記データ走査の終了タイ ミ ングと前記データ走査に対応する サブフ レームの終了タ イ ミ ン グとの間にある よ う にしたこ と を特徴 とする液晶表示装置。

2 . 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、 光源から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 るデータ走査と を同期させてカラー表示を行う フィ 一ル ド · シ一ケ ンシ ャル方式の液晶表示装置において、 前記光源の消灯タイ ミ ング と前記データ走査の終了タイ ミ ングとが一致している第 1駆動方式 と、 前記光源の消灯タイ ミ ングと前記データ走査の終了タイ ミ ング とが一致していない第 2駆動方式と を切り換えてカラー表示を行う よ う に したこ と を特徴とする液晶表示装置。

3 . 前記第 2駆動方式にあって、 前記光源の消灯タイ ミ ングが、 前記データ走査の終了 タイ ミ ングと前記データ走査に対応するサブ フ レーム の終了タイ ミ ングとの間にあるこ と を特徴とする請求項 2 記載の液晶表示装置。

4 . 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 示素子への光源の点灯/消灯制御による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走査とを同期させてカラ —表示を行う カラ一フィ ルタ方式の液晶表示装置において、 前記光 源の消灯タイ ミ ングが、 前記データ走査の終了タイ ミ ングと前記デ 一夕走査に対応するフ レームの終了 タイ ミ ングとの間にあるよう に したこ とを特徴とする液晶表示装置。

5 . 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 示素子への光源の点灯/消灯制御による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走査と を同期させてカラ 一表示を行う カラ一フ ィ ルタ方式の液晶表示装置において、 前記光 源の消灯タイ ミ ングと前記データ走査の終了タイ ミ ングとがー致し ている第 1駆動方式と、 前記光源の消灯タイ ミ ングと前記デ一夕走 査の終了タイ ミ ングとが一致していない第 2駆動方式とを切り換え てカラ一表示を行う よ う にしたこ と を特徴とする液晶表示装置。

6 . 前記第 2駆動方式にあって、 前記光源の消灯タイ ミ ングが、 前記データ走査の終了タイ ミ ングと前記データ走査に対応する フ レ —ムの終了タイ ミ ングと の間にある こ とを特徴とする請求項 5記載 の液晶表示装置。

7 . 前記液晶表示素子の温度を測定する測定手段と、 該測定手段 の測定結果に応じて前記第 1 駆動方式及び第 2駆動方式の切り換え を制御する手段とを備える こ とを特徴とする請求項 2、 3、 5 また は 6 記載の液晶表示装置。

8 . 前記液晶表示素子の応答特性に応じて前記第 1駆動方式及び 第 2駆動方式の切 り換えを制御する手段を備える こ とを特徴とする 請求項 2、 3、 5 または 6 記載の液晶表示装置。