WO2005122126A1

WO2005122126A1 - 液晶表示装置及びその駆動方法

Info

Publication number: WO2005122126A1
Application number: PCT/JP2004/007974
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Yoshihara; Tetsuya Makino; Shinji Tadaki; Hironori Shiroto; Yoshinori Kiyota; Shigeo Kasahara; Keiichi Betsui
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2005-12-22
Also published as: TWI284879B; CN1938748A; JPWO2005122126A1; TW200540782A; US20070008441A1; KR20070033361A

Abstract

　複数の画素夫々に対応して、電圧印加を制御するＴＦＴと、ＴＦＴに接続されたコンデンサ（蓄積容量）とを有する液晶表示装置にあって、各画素に画素データに応じた電圧が印加された後に、コンデンサ（蓄積容量）の一方の電位を変化させる。Ｎライン目のコンデンサ（蓄積容量）の一方の端子が（Ｎ−１）ライン目のＴＦＴのゲート線に接続されており、Ｎライン目のＴＦＴのゲートをオフした後に、（Ｎ−１）ライン目のゲート電圧を変化させる。

Description

明細書

液晶表示装置及びその駆動方法

技術分野

[0001] 本発明は、液晶表示装置及びその駆動方法に関し、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及びその駆動方法に関する。

背景技術

[0002] 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 ·軽量ィ匕が要望されている。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、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つてしまう。また、液晶の電界に対する応答性が低ぐ応答速度、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。

[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, 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ベて、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。し力、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ベぐ従来に比べて 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レ、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。

特許文献 1 :特開平 11一 119189号公報

非特許文献 1 :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

非特許文献 2 :吉原敏明，他（T.Yoshihara, et. al.)：エーェム—エルシーディ' 99ダイジェストォブテク二力ノレペーパーズ (AM-LCD'99 Digest of Technical Papers,) 185頁 1999年発行

非特許文献 3 :吉原敏明，他（T.Yoshihara, et. al.)：エスアイディ' 00ダイジェストォブテクニカルペーパーズ（SID'OO Digest of Technical Papers,) 1176頁 2000年発行発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0007] フィールド 'シーケンシャル方式の液晶表示装置は、前述したように、カラーフィルタ方式の液晶表示装置に比べて、光利用効率が高くて消費電力が少なくて済むという利点を有するが、より一層の低消費電力化を図るために、また、ドライバ ICによる駆動電圧の制限から、駆動電圧の低減化が求められている。液晶材料へ印加できる駆動電圧の制限はある力ドライバ ICは一般的にその駆動電圧が低いほどそのコストは低くなるため、コスト面でも駆動電圧の低減化が望まれている。

[0008] このような低消費電力化及び駆動電圧低減化の要求は、カラーフィルタ方式の液晶表示装置においても同様である。

[0009] 本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、駆動電圧の低減化を図ることができ、この結果、低消費電力化を実現できると共に、コストが安い低出力電圧のドライバ ICを用いても液晶材料の駆動を行えて低コストィ匕を実現できる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 第 1発明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ており、複数の画素夫々に対応して、前記液晶材料に対する電圧印加を制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続されたコンデンサとを前記基板に有する液晶表示装置にぉレ、て、前記液晶材料に対して電圧印加がなされた後に、前記コンデンサの一方の電位を変化させる手段を備えることを特徴とする。

[0011] 第 8発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、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ており、複数の画素夫々に対応して、前記液晶材料に対する電圧印加を制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続されたコンデンサとを前記基板に有する液晶表示装置を駆動する方法において、前記液晶材料に対して電圧印加がなされた後に、前記コンデンサの一方の電位を変化させることを特徴とする。

[0012] 第 1発明及び第 8発明にあっては、画素の液晶材料へ画素データに応じた電圧を印加した後に、コンデンサ（蓄積容量)の一方の電位を変化させる。これにより、蓄積容量と液晶容量との電荷の分配が起こり、この電荷の分配に伴う変化電圧を画素の液晶材料に印加することができる。よって、ドライバ ICによるデータ電圧よりも大きな画素電圧が液晶材料に印加され得る。

[0013] 第 2発明に係る液晶表示装置は、前記複数の画素はマトリクス状に配されており、 Nライン目の前記コンデンサの一方の端子が（N— 1)ライン目の前記スイッチング素子のゲート線に接続されていることを特徴とする。

[0014] 第 3発明に係る液晶表示装置は、（N— 1)ライン目でのゲート電圧の変化を、 Nライン目のゲートオフから所定時間経過後に行うようにしたことを特徴とする。

[0015] 第 9発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、前記複数の画素はマトリクス状に配されてレ、て、 Nライン目の前記コンデンサの一方の端子が（N— 1)ライン目の前記スイツチング素子のゲート線に接続されており、（N— 1)ライン目でのゲート電圧の変化を、 Nライン目のゲートオフから所定時間経過後に行うことを特徴とする。

[0016] 第 2,第 3発明及び第 9発明にあっては、第 1発明及び第 8発明においてコンデンサ

(蓄積容量)の一方の電位を変化させるための具体的な手法を提供する。 Nライン目のコンデンサの一方の端子が（N— 1)ライン目のスイッチング素子のゲート線に接続されている回路構成を利用して、 Nライン目のゲートオフから所定時間経過後に (N— 1 )ライン目でのゲート電圧を変化させて、コンデンサ（蓄積容量)の一方の電位を変化させる。よって、容易に画素電圧を調整できる。

[0017] この場合、前記所定時間は 0であっても良い。所定時間を 0とする場合、つまり、 Nライン目のゲートオフ直後に (N— 1)ライン目でのゲート電圧を変化させる場合には、ドライバ ICによる画素への電荷の注入とゲート電圧の変化に伴う電荷の分配とを確実に行える。

[0018] 第 4発明に係る液晶表示装置は、前記所定時間が、前記液晶材料に対する電圧印加に要する時間に略等しいことを特徴とする。

[0019] 第 4発明にあっては、 Nライン目のゲートオフ力、ら 1サブフレームまたは 1フレームにおける 1回あたりのデータ書込みに要する走查時間が経過した後に、（N—1)ライン目でのゲート電圧を変化させる。よって、電圧印加後の時間経過に伴って画素電圧が低下する液晶表示装置にあって、ゲート電圧のみの走查により画素電圧を増加できるため、光透過率の向上を図れる。 [0020] 第 5発明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ことを特 ί数とする。

[0021] 第 5発明にあっては、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、フィ一ルド '·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。

[0022] 第 6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にてカラー表示を行うことを特徴とする。

[0023] 第 6発明にあっては、複数色の光を経時的に切り換えるフィールド'シーケンシャノレ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。

[0024] 第 7発明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ことを特徴とする。

[0025] 第 7発明にあっては、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。

発明の効果

[0026] 本発明の液晶表示装置では、画素の液晶材料へ画素データに応じた電圧を印加した後に、その画素におけるコンデンサ（蓄積容量）の一方の電位を変化させるようにしたので、蓄積容量と液晶容量との電荷の分配に伴う変化電圧を画素の液晶材料に印加することができて、駆動電圧の低減を図ることができ、この結果、低消費電力化を実現できると共に、コストが安い低駆動電圧のドライバ ICを用いても液晶材料の駆動を行えて低コストィ匕を実現することができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]液晶パネルの透過回路を示す図である。

[図 2]データ電圧及びゲート電圧を示すタイミングチャートである。

[図 3]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。

[図 4]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。

[図 5]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。

[図 6]液晶材料の電気光学応答特性の一例（ハーフ V字状特性）を示す図である。

[図 7]実施例 1の液晶表示装置の駆動シーケンスを示す図である。

[図 8]実施例 1の液晶表示装置のデータ電圧及びゲート電圧を示すタイミングチヤ一トである。

[図 9]実施例 1の液晶表示装置におけるデータ電圧 Z透過光強度特性を示すグラフである。

[図 10]実施例 2の液晶表示装置の駆動シーケンスを示す図である。

[図 11]実施例 2の液晶表示装置のデータ電圧及びゲート電圧を示すタイミングチヤートである。

[図 12]実施例 2の液晶表示装置におけるデータ電圧 Z透過光強度特性を示すダラフである。

[図 13]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。

[図 14]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。

[図 15]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。

[図 16]第 2実施の形態による液晶表示装置の駆動シーケンスを示す図である。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 ノくックライト

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 データ線

43 ゲート線

44 f夜晶セノレ

45 コンデンサ

50 駆動部

60 カラーフィタ

発明を実施するための最良の形態

[0029] 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。

[0030] まず、本発明の概要について図 1及び図 2を用いて説明する。図 1は、液晶パネルの等価回路を示す図である。ガラス基板上に、液晶セル 44 (容量 C )と TFT41とコンデンサ 45 (蓄積容量 C )とを組み合わせて、 1つの画素が構成されている。コンデンサ 45は、各画素に蓄積される電荷量を多くするために設けられている。

[0031] Nライン目の TFT41のゲートは、スキャンドライバ（図示せず）に連なる Nライン目のゲート線 43に接続されており、 TFT41をオン/オフ制御するためのゲート電圧 Vg ( N)がゲート線 43を介して印加される。また、 TFT41のソースは、データドライバ（図示せず）に連なるデータ線 42に接続されており、表示すべき画素データに応じたデータ電圧 Vsがデータ線 42を介して印加される。液晶セル 44の一方の端子は、 TFT 41のドレインに接続され、その他方の端子は共通電位になっている。 Nライン目のコンデンサ 45の一方の端子は、（N-1)ライン目のゲート線 43に接続され、その他方の端子は、 Nライン目の TFT41のドレインに接続されている。この液晶パネルで使用するガラス基板は、 Nライン目のコンデンサ 45の一方の端子が（N— 1)ライン目のゲート線 43に接続されている Cオンゲート型の基板である。

[0032] 図 2は本発明の駆動方法を説明するためのデータ電圧 Vs並びにゲート電圧 Vg ( N)及び Vg (N_l)を示すタイミングチャートである。

[0033] 本発明では、表示用の画素データに応じたデータ電圧が画素に印加された後に、コンデンサ 45の一方の電位を変化させる。具体的には、データ電圧 Vsが印加されて Nライン目の TFT41がオフとなったタイミング（ゲート電圧 Vg (N)が反転したタイミング)から所定時間 t後に、ゲート電圧 Vg (N—1)を A Vgだけ変化させる。この A Vg の影響により、液晶セル 44 (容量 C )とコンデンサ 45 (蓄積容量 C )とで電荷の分配しじ

が行われ、電荷の分配によって液晶セル 44に印加される電圧（画素電圧 Vp )は変化する。このときの画素電圧 Vpの具体的な値は、下記（1)で表される。

Vp =Vs ± A Vg {C / (C + C ) }

[0034] 従って、データドライバによるデータ電圧 Vsよりも大きな電圧を液晶材料に印加することが可能となり、駆動電圧（データドライバのデータ電圧 Vs )を低減できる。よって、安価である低出力電圧のドライバ ICを利用でき、コストの低減化を図れる。なお、スキャンドライバとしては、少なくとも 3値の電圧を出力できるドライバ ICを用いれば良い

[0035] TFT41をオフとした後にコンデンサ 45の一方の電位を変化させるタイミングは、 T FT41のオフ直後も含めて任意であって良い。ゲートオフ直後に変化させる場合 (t = 0)には、データドライバによる画素への電荷の注入とゲート電圧の変化に伴う電荷の分配とを確実に行うことができる。また、 1サブフレームまたは 1フレームにおける 1回あたりのデータ書込みに要する走査時間がゲートオフから経過した後に、電位を変化させる場合には、電圧印加後の時間経過に伴って画素電圧が低下する際に、ゲート電圧のみの走査により画素電圧を増加できるので、光透過率の向上を図ることができる。

[0036] (第 1実施の形態）

図 3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 4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 5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。

[0037] 図 3において、 21, 22は図 4に断面構造が示されている液晶パネル，ノックライトを示している。バックライト 22は、図 4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 4,図 5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。

[0038] 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及びスキャンドラィバ 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、データ線 42を介して TFT41と接続されており、スキャンドライバ 33は、ゲート線 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からゲート線 43を介して送られるゲート電圧によりオン/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、データ線 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。

[0039] 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ぺーサである。

[0040] 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。このし ED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。

[0041] 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。

[0042] 図 3において、 31は、パーソナルコンピュータ力、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 力は画素データ PD力データドライバ 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。

[0043] 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 VR 1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。液晶パネル 21の等価回路は、前述した図 1に示す通りである。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のデータ線 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のゲート線 43をライン毎に順次的に走查する。また、図 1に示すように、（N_l)ライン目のゲート線 43に N ライン目のコンデンサ 45の一方の端子が接続されており、 Nライン目の TFT41がォフとなった後に、ゲート電圧 Vg (N— 1)を AVgだけ変化させ、その変化させた電圧をコンデンサ 45の一方の端子に印加するようになっている（図 2)。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、ノ^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。

[0044] 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。

[0045] 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のデータ線 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のゲート線 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） Vs及びスキャンドライバ 33からのゲート電圧 Vg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。ノ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。

[0046] 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 X 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°Cで 1時間焼成することにより、約 200A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. 6 μ ΐηのシリカ製のスぺーサ 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 6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。また、各画素における液晶容量 C と蓄積容量 C との比率 C /C が略 1. 0になるように、コンデ

LC S S し C

ンサ 45の蓄積容量 C の値を設計した。なお、液晶容量 C は自発分極がほとんど影

S LC

響を及ぼさなレ、 10kHzの値を用いた。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喑状態になるようにした。

[0047] このようにして作製した液晶パネル 21と、赤，緑，青の単色面発光スィッチングが可能な 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 7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。フレーム周波数を 60Hzとして、 1つのフレーム（期間： l/60s)を 3つのサブフレーム（期間： l/180s)に分割し、図 7 (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レ、て緑色の画像データの 2回の書込み走查を行レ、、最後の第 3 番目のサブフレームにおレ、て青色の画像データの 2回の書込み走查を行う。各サブフレームでの 2回のデータ走查において、 1回目（前半）のデータ走查時には、 0Vを含む明るい表示が得られる極性側の電圧を画素データに応じて各画素の液晶に印加し、 2回目（後半）のデータ走查時には、 1回目のデータ走查時の印加電圧とは極性が反対で実質的に等しい大きさの電圧を各画素の液晶に印加した。この結果、 2 回目のデータ走查時において、 1回目のデータ走查時と比較して、実質的に黒表示とみなせる暗い表示を得た。

[0048] また、各サブフレームの 1回目， 2回目のデータ走查に対して、図 8のタイミングチヤートに示すように、 Nライン目のゲートオフ直後に（N-1)ライン目のゲート電圧 Vg (N -1)を AVg (具体的に 2V)だけ変化させた（図 7 (a)の 1回目， 2回目のゲート走査）。よって、ゲートオフ直後にゲート電圧を変化させるため、データ走査による画素への電荷の注入とゲート電圧の変化に伴う電荷の分配とを確実に行うことができる。

[0049] 一方、ノくックライト 22の赤，緑，青各色の点灯は、図 7 (b)に示すように制御した。各サブフレームにおいて、 1回目のデータ走査開始から 2回目のデータ走査終了までの間でバックライト 22を点灯した。

[0050] 図 9に、このように実施例 1でゲート電圧を変化させた場合におけるデータ電圧と白色表示における透過光強度との関係を示す。また、対照のために、このようなゲート電圧の変化を行わなかった場合におけるデータ電圧と白色表示における透過光強度との関係も、図 9に併せて示す。図 9の結果から、同一の透過光強度を得る際に、ゲート電圧を変化させた場合ではデータ電圧を約 IV低減できていることが分かる。

[0051] 実施例 1のようにゲート電圧を変化させる駆動方法と、従来のようにゲート電圧を変化させない駆動方法とにより、各種の表示状態で映像を表示したところ、何れの駆動方法においても、表示色純度、動画表示特性及び精細度に優れた高品質の表示を実現できた。 [0052] 実施例. 2

画素電極 40, 40…（画素数 640 X 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°Cで 1時間焼成することにより、約 200A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. 6 x mのシリカ製のスぺーサ 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 6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タチック 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)。また、各画素における液晶容量 C と蓄積容量 C との比率 C /C が略 1 · 5になるように、コンデンサ 45

LC S S C

の蓄積容量 C の値を設計した。なお、液晶容量 C は自発分極がほとんど影響を及

S C

ぼさない 10kHzの値を用いた。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喑状態になるようにした。

[0053] このようにして作製した液晶パネル 21と、赤，緑，青の単色面発光スィッチングが可能な 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。

[0054] 実施例 2における画像データの書込み走査は、実施例 1の場合（図 7 (a) )と同様であり、各サブフレームにおレ、て極性が異なる 2回の書込み走查を行った（図 10 (a) )

[0055] また、各サブフレームの 1回目， 2回目のデータ走查に対して、図 11のタイミングチヤートに示すように、 Nライン目のゲートオフから所定時間後に（N—1)ライン目のグート電圧 Vg (N—1)を A Vg (具体的に 3V)だけ変化させた（図 10 (a)の 1回目， 2回目のゲート走査）。この例では、上記所定時間を、サブフレームにおける 1回あたりのデータ走査に要する時間（具体的に約 1. 4ms)としている。よって、電圧印加後の時間経過に伴って画素電圧が低下する液晶表示装置にあって、ゲート電圧のみの走查により画素電圧を増加できるため、光透過率の向上を図ることができる。

[0056] なお、ノくックライト 22の赤，緑，青各色の点灯期間は、実施例 1の場合（図 7 (b) )と同様であり、 1回目（前半）のデータ走査開始から 2回目（後半）のデータ走査終了までの間とした（図 10 (b) )。

[0057] 図 12に、このように実施例 2でゲート電圧を変化させた場合におけるデータ電圧と白色表示における透過光強度との関係を示す。また、対照のために、このようなグート電圧の変化を行わなかった場合におけるデータ電圧と白色表示における透過光強度との関係も、図 12に併せて示す。図 12の結果から、同一の透過光強度を得る際に、ゲート電圧を変化させた場合ではデータ電圧を約 1. 5V低減できていることが分かる。

[0058] 実施例 2のようにゲート電圧を変化させる駆動方法と、従来のようにゲート電圧を変化させる駆動方法とにより、各種の表示状態で映像を表示したところ、何れの駆動方法においても、表示色純度、動画表示特性及び精細度に優れた高品質の表示を実現できた。

[0059] (第 2実施の形態）

図 13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 14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 15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 13—図 15において、図 3—図 5と同一または同様な部分には同一番号を付してレ、る。

[0060] 共通電極 3には、 3原色（R, G, B)のカラーフィルタ 60, 60…力 S設けられてレ、る。また、ノ /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。

[0061] 図 16は、第 2実施の形態による液晶表示装置の駆動シーケンスの一例を示しており、図 16 (a)は液晶パネル 21の各ラインの走查タイミング、図 16 (b)はバックライト 22 の点灯タイミングを示す。図 16 (a)に示すように、液晶パネル 21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レ、、 2回目のデータ書込み走查では、 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。

[0062] また、各フレームの 1回目， 2回目のデータ走查に対して、 Nライン目のゲートオフから所定時間後に（N—1)ライン目のゲート電圧 Vg (N-1)を変化させる（図 16 (a)の 1 回目， 2回目のゲート走査)。この所定時間は、実施例 1のように 0であっても良いし、実施例 2のようにフレームにおける 1回あたりのデータ走査に要する時間（具体的に 4 . 2ms)であっても良い。

[0063] バックライト 22の点灯期間は、各フレームにおいて 1回目（前半）のデータ走查開始力 2回目（後半）のデータ走查終了までの間とする（図 16 (b) )。

[0064] なお、上述した例では、（N— 1)ライン目のゲート線に Nライン目のコンデンサが接続してレ、る Csオンゲートの TFT基板を用いるようにした力 TFTとは独立したコンデンサ用固有の配線 (バス）を有するような液晶表示装置にあっても、表示用の画素データに応じたデータ電圧が画素に印加された後に、その配線 (バス）を走査して、その画素のコンデンサ（蓄積容量)の一方の電位を調整するような場合には、同様の効果を奏する。

[0065] また、データ電圧が画素に印加された後に、コンデンサ（蓄積容量）の一方の電位を変化させるタイミングは、データ電圧の印加完了後であれば、何れのタイミングであつても良い。

[0066] また、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、自発分極を示さなレ、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。

[0067] 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

請求の範囲

[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ており、複数の画素夫々に対応して、前記液晶材料に対する電圧印加を制御するスイッチング素子と、該スィツチング素子に接続されたコンデンサとを前記基板に有する液晶表示装置において、前記液晶材料に対して電圧印加がなされた後に、前記コンデンサの一方の電位を変化させる手段を備えることを特徴とする液晶表示装置。

[2] 前記複数の画素はマトリクス状に配されており、 Nライン目の前記コンデンサの一方の端子が（N— 1)ライン目の前記スイッチング素子のゲート線に接続されていることを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置。

[3] (N— 1)ライン目でのゲート電圧の変化を、 Nライン目のゲートオフから所定時間経過後に行うようにしたことを特徴とする請求項 2記載の液晶表示装置。

[4] 前記所定時間は、前記液晶材料に対する電圧印加に要する時間に略等しいことを特徴とする請求項 3記載の液晶表示装置。

[5] 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 4の何れか一つに記載の液晶表示装置。

[6] 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 5の何れか一つに記載の液晶表示装置。

[7] 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 5の何れか一つに記載の液晶表示装置。

[8] 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ており、複数の画素夫々に対応して、前記液晶材料に対する電圧印加を制御するスイッチング素子と、該スィツチング素子に接続されたコンデンサとを前記基板に有する液晶表示装置を駆動する方法において、前記液晶材料に対して電圧印加がなされた後に、前記コンデンサの一方の電位を変化させることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

[9] 前記複数の画素はマトリクス状に配されていて、 Nライン目の前記コンデンサの一方の端子が（N— 1)ライン目の前記スイッチング素子のゲート線に接続されており、 ( N— 1)ライン目でのゲート電圧の変化を、 Nライン目のゲートオフから所定時間経過後に行うことを特徴とする請求項 8記載の液晶表示装置の駆動方法。