WO2005122127A1

WO2005122127A1 - 液晶表示装置

Info

Publication number: WO2005122127A1
Application number: PCT/JP2004/007975
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: TW200540781A; US20070018921A1; CN100492483C; JPWO2005122127A1; TWI235989B; JP4549341B2; CN1942921A

Description

明細書

液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、液晶表示装置に関し、特に、 TFT (Thin Film Transistor)等のスィ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。

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] 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。

[0008] 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查タイミング、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。

[0009] 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つとバックライトを点灯させておくのではなぐ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レ、る。

[0010] 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查タイミング、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查を行う。 1回目のデータ書込み走查にあっては、明るい表示を実現できる極性でのデータ書込み走查を行レ、、 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カロされる。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つ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。

[0011] 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 (VI)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ほたは一方）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（T 2)とは等しい。

[0012] 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%とした場合であつても（図 2,図 5)、ノく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。

[0013] 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。

[0014] 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。

課題を解決するための手段

[0015] 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、前記液晶材料への極性が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が異なることを特徴とする。

[0016] 第 1発明にあっては、 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。

[0017] 第 2発明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が、明るい表示を行う前記一極性の電圧の大きさより大きぐ前記他極性の電圧の印加力前記一極性の電圧の印加までの期間力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。

[0018] 第 2発明にあっては、喑ぃ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、ノ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。

[0019] 第 3発明に係る液晶表示装置は、 V1 'T1 V2 'T2であることを特徴とする。

但し、 VI：前記一極性の電圧の大きさ

T1：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 V2：前記他極性の電圧の大きさ

Τ2：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 [0020] 第 3発明にあっては、一方の極性の印加電圧の大きさを VI ,保持期間を Tl、他方の極性の印加電圧の大きさを V2,保持期間を Τ2とした場合に、 Vl 'Tlと V2 'T2とを略等しくする。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を抑制できるため、表示の焼付きを防止できる。

[0021] 第 4発明に係る液晶表示装置は、 0. 7≤ (V1 -T1) / (V2 -T2)≤1. 3であることを特徴とする。

但し、 VI：前記一極性の電圧の大きさ

T2：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 [0022] 第 4発明にあっては、一方の極性の印加電圧の大きさを VI ,保持期間を Tl、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 -T 2)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。

[0023] 第 5発明に係る液晶表示装置は、 0. 9≤(V1 -T1) / (V2 -T2)≤1. 1であることを特徴とする。

但し、 VI：前記一極性の電圧の大きさ

T2：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 [0024] 第 5発明にあっては、一方の極性の印加電圧の大きさを VI ,保持期間を Tl、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 -T 2)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。

[0025] 第 6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。

[0026] 第 6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。

[0027] 第 7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。

[0028] 第 7発明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。

[0029] 第 8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。

[0030] 第 8発明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。

発明の効果 [0031] 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。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]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。

[図 2]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。

[図 3]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。

[図 4]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。

[図 5]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。

[図 6]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。

[図 7]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。

[図 8]焼付き発生の有無の観察結果を示す図表である。

[図 9]焼付き発生の有無の観察結果を示す図表である。

[図 10]焼付き発生の有無の観察結果を示す図表である。

[図 11]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 12]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 13]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 14]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 15]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 16]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 17]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

[0033] 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 信号線

43 走査線

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

[0034] 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。

[0035] 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レ、る。

[0036] 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 VI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（ I VI I≠ I V2 I )、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 (Tl≠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レ、。

[0037] 例えば、データの走查期間を 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 3Ζ4 (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。

[0038] 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 VI (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. 4m s)を後者の保持期間 Tl (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ィ匕を図れる。

[0039] 上記 VI及び T1の乗算値 VI -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力 Sできる。 [0040] (V1 'T1) / (V2 'T2)の値は 0· 7— 1 · 3の範囲とすることが好ましぐ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。

[0041] 画素電極（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°Cで 1時間焼成することにより、約 200A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. 6 a mのシリカ製のスぺ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)。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。

[0042] このようにして作製した液晶パネルと、赤，緑，青の単色面発光スィッチングが可能なバックライトとを重ね合わせ、 VI, V2, Tl, 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、〇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、 Xは焼付きが認識されて問題がある場合を表している。

[0043] 図 8—図 10の結果から、（¥1 '丁1) / (¥2 '丁2)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。

[0044] (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。 [0045] 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，ノく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。

[0046] 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、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 T FT41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。

[0047] 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。

[0048] 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。

[0049] 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。

[0050] 図 11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からは画素データ 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。

[0051] 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。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 力の制御信号 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查する。また、ノ /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。

[0052] 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。

[0053] 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の走查線 43をライン毎に順次的に走查する。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に電圧が印カロされ、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。

[0054] 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 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 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であつた。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。

[0055] 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 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, Tl =4. 2ms, T2 = l . 4msとした。よって、（VI ·Τ 1) / (V2 'T2) = 1であった。

[0056] 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。

[0057] 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)。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、電圧無印加時に喑状態になるようにした。

[0058] 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, Tl =4. 2ms, T2 = 1. 4msとした。よって、（V1 'T1)Z(V2 'T2) = 1. 2であった。

[0059] 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。

[0060] (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 14一図 16において、図 11一図 13と同一または同様な部分には同一番号を付してレ、る。

[0061] 共通電極 3には、 3原色（R, G, Β)のカラーフィルタ 60, 60…力 S設けられてレ、る。また、ノックライト 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。

[0062] 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 X 3 (RGB) X 240,対角 3. 5インチ）を有する TF T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°Cで 1時間焼成することにより、約 200Α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 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 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/c m²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喑状態になるようにした。

[0063] 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, Tl = 9. 7ms, T2 = 6. 9msとした。よって、（V1 'T1) / (V2 'T2) = 1であった。

[0064] 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。

[0065] 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)。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、電圧無印加時に喑状態になるようにした。

[0066] 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一表示を行った。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查を 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查開始タイミングから他方の極性の電圧による走查終了タイミングまでバックライトを点灯させる実施例 1一 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, Tl =4. 2ms, T2 = l . 4msとした。よって、（V 1 -T1) / (V2 -T2) = 1. 2であった。

[0067] 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。

[0068] 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。

[0069] 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、前記液晶材料への極性が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が異なることを特徴とする液晶表示装置。

[2] 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ぐ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記載の液晶表示装置。

[3] Vl 'Tl V2 'T2であることを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置。

但し、 VI：前記一極性の電圧の大きさ

T2：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

[4] 0. 7≤ (V1 -T1) / (V2 -T2)≤1. 3であることを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置。

但し、 VI：前記一極性の電圧の大きさ

[5] 0. 9≤(V1 -T1) / (V2 -T2)≤1. 1であることを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置。

但し、 VI：前記一極性の電圧の大きさ

[6] 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 5の何れか一つに記載の液晶表示装置。

[7] 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 6の何れか一つに記載の液晶表示装置。

[8] 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 6の何れか一つに記載の液晶表示装置。