WO2006114859A1

WO2006114859A1 - 液晶表示装置

Info

Publication number: WO2006114859A1
Application number: PCT/JP2005/007410
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Yoshihara; Tetsuya Makino; Shinji Tadaki; Hironori Shiroto; Yoshinori Kiyota; Keiichi Betsui
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-11-02
Also published as: US20080043178A1; JPWO2006114859A1; US8044901B2

Abstract

　蓄積容量を設けないＴＦＴ基板と共通基板との間に自発分極を有する１０種類の液晶材料を夫々注入した１０枚の液晶パネルに対して、液晶に電圧（７Ｖ及び５Ｖ）を印加したときの透過率を測定した。印加電圧が７Ｖ，５Ｖである場合、液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさＰｓ（ｎＣ／ｃｍ2 ）と、画素の電極面積Ａ（ｃｍ2 ）と、単位面積あたりの液晶容量Ｃlc（ｎＦ／ｃｍ2 ）との間に、｜２Ｐｓ・Ａ｜≦｜７Ｃlc・Ａ｜，｜２Ｐｓ・Ａ｜≦｜５Ｃlc・Ａ｜の条件を満たす場合に５０％以上の透過率、｜２Ｐｓ・Ａ｜≦｜４．５Ｃlc・Ａ｜，｜２Ｐｓ・Ａ｜≦｜３Ｃlc・Ａ｜の条件を満たす場合に８０％以上の透過率が得られる。蓄積容量を設けなくても、十分に高い透過率が得られる。

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、自発分極を有する液晶材料を用いたァクティブマトリクス駆動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 ·軽量ィ匕のみならず、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カゝ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ー表示を行うパ一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 (Thin Film Transistor)などのスイッチング素子を用いたアクティブ駆動型のものが広く使用されて、る。この TFT駆動の液晶表示装置は、表示品質は高いものの、液晶パネルの光透過率が現状では数％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、ノ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。 [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いる（例えば、特許文献 1参照)。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。

特許文献 1 :特開平 11 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ダイジエストォブテク-カルペ一パーズ（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二力ノレペーパーズ（SID'OO Digest of TechnicalPapers, ) 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、光利用効率が高くて、消費電力の低減ィ匕が可能であると、う利点を有しては、るが、携帯機器への搭載のためには更なる消費電力の低減ィ匕が求められている。このような消費電力の低減ィ匕の要求は、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ぐカラーフィルタ方式の液晶表示装置についても同様である。

[0008] 図 1は、従来の液晶パネルの模式的平面図である。図 1に示すように、画素電極 40 及び TFT41がガラス基板 4上にマトリクス配置されており、各画素電極 40は TFT41 のドレイン端子と接続されている。 TFT41のソース端子はデータドライバ 32から引き出された信号線 42に接続され、 TFT41のゲート端子はスキャンドライバ 33から引き出された走査線 43に接続されている。また、この画素電極 40 (液晶容量）と並列になるように、各画素に蓄積容量 80が設けられている。

[0009] 自発分極を有する液晶材料を用いた液晶表示装置にあっては、液晶のスィッチングに大きな電荷量が必要となるので、各画素に電荷を蓄積するための蓄積容量 80を設けることが一般的である。より一層の消費電力の低減ィ匕を実現するためには、液晶パネルの開口率をさらに高めて、透過率をより大きくすることが効果的である力各画素に蓄積容量 80を設けなければならないため、液晶パネルの開口率を高められないという問題がある。

[0010] また、蓄積容量 80の設置によって、各画素の容量が大きくなるので、スイッチング素子 (TFT41)及び駆動回路 (データドライノ 32、スキャンドライバ 33)への負担が大きいという問題もある。よって、蓄積容量を必要としない液晶表示装置の開発が望まれている。

[0011] 本発明は斯カゝる事情に鑑みてなされたものであり、自発分極を有する液晶材料を用いたアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置にあって、蓄積容量を設けなくても十分な透過率が得られて良好な表示が可能であ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

[0012] 第 1発明に係る液晶表示装置は、自発分極を有する液晶材料が封入された液晶セルを有するアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置にぉ、て、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Ps (nC/cm² )が、 | 2Ps -A | ≤ | k-Clc-A |の条件を満たし、蓄積容量を設けなヽようにしてあることを特徴とする。但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

k：液晶セルに印加される電圧の大きさ

[0013] 第 1発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさを Ps (nC/cm² )、画素の電極面積を A (cm² )、単位面積あたりの液晶容量を C lc (nF/cm² )、液晶セルに印加される電圧の大きさを kとした場合に、 | 2Ps 'A | ≤ I k-Clc-A I の条件を満たす液晶材料を使用する。よって、蓄積容量を設けなくても液晶部分における透過率を高くできるので良好な表示が可能となり、この結果、蓄積容量は不要となり、液晶パネルの開口率を高くできて透過率の向上を図れる。

[0014] 第 2発明に係る液晶表示装置は、前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 7Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 l lnC/cm² 以下であることを特徴とする。

[0015] 第 2発明の液晶表示装置にあっては、液晶セルへの印加電圧が 7Vである場合に、単位面積あたりの自発分極の大きさ Psが約 l lnCZcm²以下である液晶材料を用いる。よって、第 1発明における条件を容易に満たせる。

[0016] 第 3発明に係る液晶表示装置は、前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 5Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 8nCZcm²以下であることを特徴とする。

[0017] 第 3発明の液晶表示装置にあっては、液晶セルへの印加電圧が 5Vである場合に、単位面積あたりの自発分極の大きさ Psが約 8nCZcm²以下である液晶材料を用いる。よって、第 1発明における条件を容易に満たせる。

[0018] 第 4発明に係る液晶表示装置は、自発分極を有する液晶材料が封入された液晶セルを有するアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置にぉ、て、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Ps (nC/cm² )が、 | 2Ps 'A | ≤ | 0. 6 -k-Clc-A

I の条件を満たし、蓄積容量を設けないようにしてあることを特徴とする。

但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

k：液晶セルに印加される電圧の大きさ [0019] 第 4発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさを Ps (nC/cm² )、画素の電極面積を A (cm² )、単位面積あたりの液晶容量を C lc (nF/cm² )、液晶セルに印加される電圧の大きさを kとした場合に、 | 2Ps 'A | ≤ I 0. 6 -k-Clc-A I の条件を満たす液晶材料を使用する。よって、蓄積容量を設けなくても液晶部分における透過率を高くできるので良好な表示が可能となり、この結果、蓄積容量は不要となり、液晶パネルの開口率を高くできて透過率の向上を図れる。また、第 1発明に比べて、液晶部分における透過率をより高くでき、液晶パネルとしての透過率もより向上できる。

[0020] 第 5発明に係る液晶表示装置は、前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 7Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 7nCZcm²以下であることを特徴とする。

[0021] 第 5発明の液晶表示装置にあっては、液晶セルへの印加電圧が 7Vである場合に、単位面積あたりの自発分極の大きさ Psが約 7nCZcm²以下である液晶材料を用いる。よって、第 4発明における条件を容易に満たせる。

[0022] 第 6発明に係る液晶表示装置は、前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 5Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 4. 5nC/cm² 以下であることを特徴とする。

[0023] 第 6発明の液晶表示装置にあっては、液晶セルへの印加電圧が 5Vである場合に、単位面積あたりの自発分極の大きさ Psが約 4. 5nC/cm²以下である液晶材料を用いる。よって、第 4発明における条件を容易に満たせる。

[0024] 第 7発明に係る液晶表示装置は、データ書込み走査における各ラインの走査時間力液晶がほとんど応答せずに、透過率の変化がほとんど生じない時間であることを特徴とする。

[0025] 第 7発明の液晶表示装置にあっては、各ラインの走査時間をこのように設定することにより、自発分極を有する液晶材料の TFT等のスイッチング素子を用いたァクティブマトリクス駆動を安定的に行える。一般的に、各ラインの走査時間（ゲート'オン）内で自発分極を有する液晶材料の応答が生じた場合、 +印加時と印加時とでゲート •オフ時の液晶による電荷消費に差が生じるため、表示の焼付きが起こるが、第 7発明ではこのようなことを防止できる。

[0026] 第 8発明に係る液晶表示装置は、各ラインの走査時間が 5 sZライン以下であることを特徴とする。

[0027] 第 8発明の液晶表示装置にあっては、各ラインの走査時間を 5 μ sZライン以下とする。よって、走査時間内で液晶の電界応答がほとんど生じずに安定した駆動が可能である。また、高速走査を必要とするフィールド 'シーケンシャル方式においても、走查線 560本以上の大容量の表示が可能である。

[0028] 本発明の液晶表示装置は、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] 本発明の液晶表示装置は、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。

[0030] 本発明の液晶表示装置は、表示用の光源として発光ダイオードを用いる。よって、点灯、消灯の切り換えを容易に行えて、表示色純度も向上する。

発明の効果

[0031] 本発明では、自発分極を有する液晶材料を用いたアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置にあって、蓄積容量を設ける必要がなくなるので、液晶パネルの開口率を高くできる。この結果、光利用効率が高くなるので、消費電力の低減ィ匕を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]従来の液晶パネルの模式的平面図である。

[図 2]液晶容量に対する液晶材料の自発分極の大きさの比（ I 2PsZClc I )と透過率との関係を示すグラフである。

[図 3]液晶表示装置における各ラインの走査時間と透過率との関係を示すグラフである。

[図 4]本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。

[図 5]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液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。 [図 6]液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。

[図 7]本発明の液晶パネルの模式的平面図である。

[図 8]LEDアレイの構成例を示す模式図である。

[図 9]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の一例を示す図である。

[図 10]カラー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。

[図 11]カラーフィルタ方式の液晶表示装置における駆動シーケンスの一例を示す図である。

符号の説明

[0033] 7 LEDアレイ

13 液晶層

21 液晶パネル

22 ノックライ卜

32 データドライバ

33 スキャンドライノく

40 画素電極

41 TFT

42 信号線

43 走査線

発明を実施するための最良の形態

[0034] 自発分極を有する液晶材料を用いたアクティブマトリクス駆動の本発明の液晶表示装置では、液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさを Ps (nC/cm² )、画素の電極面積を八！^ 単位面積ぁたりの液晶容量を !^/^!!² )、印加電圧に応じて設定される正の定数を kとした場合に、 I 2Ps'A I≤ I k-Clc-A Iの条件を満たす液晶材料を使用することにより、蓄積容量を設けない場合でも、十分な透過率を実現できて良好な表示が可能である。まず、本発明者が行った実験に基づいて規定された kの値について以下に説明する。 [0035] ITO (Indium Tin Oxide)からなる透明電極（電極面積： 1cm² )を有するガラス基板を洗浄した後、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。この膜の表面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枚のガラス基板を重ね合わせ、両ガラス基板間にシリカ製のスぺーサを設けてギャップを保持し、ギャップ 1. 8 mの空パネルを作製した。

[0036] この空パネルに、下記表 1に示すような 10種類（サンプル 1〜10)の強誘電性液晶材料を夫々封入し、クロス-コル状態の 2枚の偏光板で挟んで 10枚の液晶パネルを作製した。なお、自発分極を有する液晶材料を用いた場合の比誘電率及び液晶容量 (Clc)は、自発分極の影響によって周波数依存性を示すことから、本発明にお!/ヽては、自発分極の影響を抑制するべぐ周波数 10kHzでの値としている。

[0037] [表 1] 表 1

[0038] 次に、作製した 10枚の液晶パネル夫々に TFTを接続し、液晶に電圧を印加したときの透過率を測定した。この際、蓄積容量は設けな力つた。透過率は、ゲートオン時間を 5 s、間隔を 2. 8msとし、 ± 5V及び ± 7Vの電圧を印加した場合のゲートオン力 2. 8ms間の透過光強度を測定することにより求めた。なお、透過率 100%は、平行-コル状態の透過光強度とした。サンプル 1〜： L0を用いた液晶パネルにおける測定結果を図 2に示す。 [0039] カラーフィルタ方式の液晶表示装置にあっては、液晶の透過率が 100%であっても、カラーフィルタにより透過率が 1Z3となるため、透過率は 33. 3%となる。一方、フィ一ルド ·シーケンシャル方式の液晶表示装置の場合、カラーフィルタを必要としな!/ヽので、液晶の透過率が 50%であっても、カラーフィルタ方式の液晶表示装置に対して 1. 5倍の透過率が達成可能である。よって、本発明では、表示に十分な透過率として 50%を規定し、より十分な透過率として 80%を規定する。

[0040] 図 2に參で示す印加電圧が 7Vである場合、 50%以上の透過率を達成するためには、液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Ps (nC/cm² )と、画素の電極面積八！！！単位面積ぁたりの液晶容量！^/^！！との間に、 I 2Ps'A I

≤ I 7Clc-A Iの条件を満たせば良いことが分かる。この場合には、自発分極の大きさ Psを l lnC/cm²以下にすれば良い。また、 80%以上の透過率を達成するためには、 I 2Ps 'A I≤ I 4. 5Clc-A |の条件を満たせば良いことが分かる。この場合には、自発分極の大きさ Psを 7nCZcm²以下にすれば良、。

[0041] 同様に、図 2に△で示す印加電圧が 5Vである場合、 50%以上の透過率を達成するためには、 I 2Ps 'A I≤ I 5Clc-A Iの条件を満たせば良いことが分かる。この場合には、自発分極の大きさ Psを 8nCZcm²以下にすれば良い。また、 80%以上の透過率を達成するためには、 I 2Ps'A I≤ I 3Clc-A Iの条件を満たせば良いことが分かる。この場合には、自発分極の大きさ Psを 4. 5nCZcm²以下にすれば良い。

[0042] 上記の例では、液晶への印加電圧が 7V、 5Vである場合にっ、て説明した力一般的には、液晶に印加される電圧に応じて設定された正の定数 kを用いて、 I 2Ps' A I≤ I k-Clc-A Iの条件を満たすようにすれば、蓄積容量を設けなくても、 50% 以上の透過率または 80%以上の透過率を達成することが可能である。

[0043] 図 3は、液晶表示装置における各ラインの走査時間と透過率との関係を示すグラフである。液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psが 2Ps = 20. 5nC/cm² を満たし、液晶への印加電圧が 7Vである場合の特性を図 3に示している。各ラインの走査時間を 5 sZライン以下とした場合には、走査時間内で液晶の電界応答がほとんど生じずに安定した駆動が可能である。

[0044] 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。

[0045] 図 4は本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図 5は液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、図 6は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図、図 7は本発明の液晶パネルの模式的平面図、並びに、図 8はバックライトの光源である LED (Laser Emitting Diode)アレイの構成例を示す模式図である。

[0046] 図 4において、 21, 22は図 5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。ノックライト 22は、図 5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 5,図 6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。

[0047] ガラス基板 4上の画素電極 40, 40· ··の上面には配向膜 12力共通電極 3の下面には配向膜 11が夫々配置され、これらの配向膜 11, 12間に液晶材料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。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及びスキヤンドライバ 33等よりなる駆動部 50が接続されている。

[0048] 図 7に示すように、データドライバ 32は、信号線 42を介して TFT41のソース端子と接続されており、スキャンドライバ 33は、走査線 43を介して TFT41のゲート端子と接続されている。 TFT41はスキャンドライバ 33によりオン Zオフ制御される。また個々の画素電極 40は、 TFT41のドレイン端子に接続されている。そのため、信号線 42及び TFT41を介して与えられるデータドライバ 32からの信号により、個々の画素の透過光強度が制御される。本発明の液晶パネルにあっては、従来例（図 1参照）のように蓄積容量が設けられておらず、蓄積容量を設けない分だけ、従来例に比べて開口率が高くなつている。

[0049] 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、る。この L EDアレイ 7は、図 8にその模式図が示されているように、導光及び光拡散板 6と対向する面に 3原色、即ち赤 (R) ,緑 (G) ,青 (B)の各色を発光する LED素子を 1チップとした複数個の 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素子を夫々点灯させる。導光及び光拡散板 6はこの LEDアレイ 7の各 LED力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。

[0050] 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書込み走査に同期して制御される。

[0051] 図 4において、 31は、パーソナルコンピュータから同期信号 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が、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。

[0052] 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,データドライノく 32,スキャンドライバ 33及びバックライト制御回路 35へ夫々出力される。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 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へ夫々出力する。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からの制御信号 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査する。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、バックライト 22から赤色光，緑色光，青色光を夫々発光させる。

[0053] 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力も画像メモリ部 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をデータドライノ 32へ、基準電圧 VR2をスキャンドライバ 33へ夫々出力する。

[0054] 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の走査線 43をライン毎に順次的に走査する。データドライバ 32からの信号の出力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 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ノックライト 22の各点灯領域毎の点灯制御と液晶パネル 21に対するデータ書込み走査とを同期させてカラー表示を行っている。

[0055] (第 1実施の形態）

蓄積容量を設けずに画素電極 40, 40· ·· (画素数 800 X 480,対角 4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 200 A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. 8 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、前述したサンプル 10の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（Ps)は 10. 25nC/c m²であって、液晶容量（Clc)は 3. OnF/cm²であり、 | 2Ps 'A | ≤ | 7Clc-A | の条件を満たしている。作製したパネルをクロス-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暗状態になるようにした。

[0056] このようにして作製した液晶パネル 21と、赤 (R) ,緑 (G) ,青 (B)の各色を発光する各 LED素子を 1チップとした 12個の LEDからなる 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 9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。図 9 (a)は液晶パネル 21の各ラインの走查タイミング、図 9 (b)はバックライト 22の赤，緑，青各色の点灯タイミングを表している。

[0057] フレーム周波数を 60Hzとして、 1つのフレーム（期間： lZ60s)を 3つのサブフレーム (期間： 1Z180S)に分割し、図 9 (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いて緑色の画像データの 2回の書込み走査を行い、最後の第 3番目のサブフレームにおいて青色の画像データの 2回の書込み走査を行った。液晶に印加される最大電圧は 7Vとした。

[0058] 各サブフレームにおいて、各データ書込み走査に要する時間はサブフレーム（1Z

180s)の 25% (l/720s)として、各ラインの走査時間を 5 μ sZライン以下とした。なお、各サブフレームにあって、 1回目（前半）のデータ書込み走査時においては、表示データに応じて明るい表示が得られる極性の電圧を各画素の液晶に印加し、 2回目（後半)のデータ書込み走査時においては、 1回目のデータ書込み走査と同じ表示データに基づき、 1回目のデータ書込み走査とは極性が異なって大きさが等しい電圧を各画素の液晶に印加した。この結果、 2回目のデータ書込み走査時において、 1回目のデータ書込み走査時と比較して、実質的に黒表示とみなせる暗い表示を得た。

[0059] バックライト 22の赤，緑，青各色の点灯は、図 9 (b)に示すように制御した。第 1番目のサブフレームにお!/、て赤色を発光させ、第 2番目のサブフレームにお、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た。また、サブフレーム中ずつとバックライト 22を点灯させておくのではなぐ 1回目のデータ書込み走査の開始タイミングに同期してバックライト 22を点灯させて 2回目のデータ書込み走査の終了タイミングに同期してバックライト 22を消灯させた。

[0060] 結果として、透過率が高くて、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。

[0061] (第 2実施の形態）第 1実施の形態と同様の工程で作製した空パネルの配向膜 11 , 12間に、前述したサンプル 9の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（Ps)は 6. 25nC/cm 2であって、液晶容量（Clc)は 3. InF/cm²であり、 | 2Ps -A | ≤ | 4. 5Clc-A | の条件を満たして、る。作製したパネルをクロス-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暗状態になるようにした。

[0062] このようにして作製した液晶パネル 21と、第 1実施の形態と同様なバックライト 22とを重ね合わせ、第 1実施の形態と同様な図 9 (a) , (b)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。なお、液晶に印カロされる最大電圧は第 1実施の形態と同じ 7Vとした。

[0063] 結果として、第 1実施の形態よりさらに透過率が高くなり、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。

[0064] (第 3実施の形態）

第 1実施の形態と同様の工程で作製した空パネルの配向膜 11 , 12間に、単安定型の強誘電性液晶材料 (例えば、クラリアントジャパン製の R2301)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（Ps)は 6nCZcm²であって、液晶容量 (Clc)は 3nF/cm²であり、 | 2Ps -A | ≤ | 5Clc-A |の条件を満たしている。液晶材料をパネルに封入した後、コレステリック相カゝらカイラルスメクチック C相の転移点を挟んで 10Vの電圧を印加することで、一様な液晶配向状態を実現した。作製したパネルをクロス-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、電圧無印加時に暗状態になるようにした。

[0065] このようにして作製した液晶パネル 21と、第 1実施の形態と同様なバックライト 22とを重ね合わせ、第 1実施の形態と同様な図 9 (a) , (b)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。なお、液晶に印カロされる最大電圧は 5Vとした。

[0066] 結果として、透過率が高くて、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。 [0067] (第 4実施の形態）

第 1実施の形態と同様の工程で作製した空パネルの配向膜 11 , 12間に、前述したサンプル 3の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（Ps)は 3. 85nC/cm 2であって、液晶容量（Clc)は 2. 9nF/cm²であり、 | 2Ps -A | ≤ | 3Clc -A |の条件を満たしている。作製したパネルをクロス-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暗状態になるようにした。

[0068] このようにして作製した液晶パネル 21と、第 1実施の形態と同様なバックライト 22とを重ね合わせ、第 1実施の形態と同様な図 9 (a) , (b)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。なお、液晶に印カロされる最大電圧は第 3実施の形態と同じ 5Vとした。

[0069] 結果として、第 3実施の形態よりさらに透過率が高くなり、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。

[0070] 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、カラーフィルタを設けたカラーフィルタ方式の液晶表示装置にぉヽても同様の効果が得られる。

[0071] 図 10は、カラー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。図 10において、図 5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)のカラーフィルタ 60, 60 …が設けられている。また、バックライト 22は、白色光を出射する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。このようなカラ一フィルタ方式の液晶表示装置にあっては、白色光源 70からの白色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。

[0072] そして、図 11 (a) , (b)に示すような駆動シーケンスに従ってカラー表示を行うことにより、カラー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'シーケンシャル方式の液晶表示装置と同様に、蓄積容量を設けなくても、十分に高い透過率を達成できて、良好な表示を実現できる。

[0073] 上述した実施の形態では、自発分極を有する強誘電性液晶材料を用いた場合について説明したが、自発分極を有する他の液晶材料、例えば反強誘電性液晶材料を用いた場合においても、同様の効果が得られる。また、透過型の液晶表示装置に限定されるものではなぐ反射型の液晶表示装置、フロント Zリアプロジェクタにおいても本発明の適用が可能である。

[0074] 上述の実施例を含む実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。

(付記 1)

自発分極を有する液晶材料が封入された液晶セルを有するアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置において、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ P s (nC/cm² )が、 I 2Ps-A | ≤ | k-Clc-A | の条件を満たし、蓄積容量を設けな V、ようにしてあることを特徴とする液晶表示装置。

但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

k：液晶セルに印加される電圧に応じて設定される正の定数

(付記 2)

自発分極を有する液晶材料が封入された液晶セルを有するアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置において、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ P s (nCZcm² )が、 I 2Ps-A | ≤ | 7Clc-A | の条件を満たし、蓄積容量を設けないようにしてあることを特徴とする液晶表示装置。

但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

(付記 3)

前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは 1 InC/cm²以下であることを特徴とする付記 2記載の液晶表示装置。

(付記 4)

前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Ps (nC/cm² )は、 | 2Ps · A I≤ I 4. 5Clc-A Iの条件を満たすことを特徴とする付記 2記載の液晶表示装置。 (付記 5)

前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは 7nC/cm²以下であることを特徴とする付記 4記載の液晶表示装置。

(付記 6)

自発分極を有する液晶材料が封入された液晶セルを有するアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置において、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ P s (nC/cm² )が、 | 2Ps-A | ≤ | 5Clc-A | の条件を満たし、蓄積容量を設けないようにしてあることを特徴とする液晶表示装置。

但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

(付記 7)

前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは 8nC/cm²以下であることを特徴とする付記 6記載の液晶表示装置。

(付記 8)

前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Ps (nC/cm² )は、 | 2Ps · A I≤ I 3Clc-A Iの条件を満たすことを特徴とする付記 6記載の液晶表示装置。 (付記 9)

前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは 4. 5nC/cm²以下であることを特徴とする付記 8記載の液晶表示装置。

(付記 10)

データ書込み走査における各ラインの走査時間力 S、液晶がほとんど応答せずに、透過率の変化がほとんど生じない時間であることを特徴とする付記 1乃至 9のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

(付記 11)

各ラインの走査時間が 5 μ sZライン以下であることを特徴とする付記 10記載の液晶表示装置。

(付記 12)

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付記 1乃至 1 1のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

(付記 13)

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付記 1乃至 11のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

(付記 14)

表示用の光源は発光ダイオードであることを特徴とする付記 1乃至 13のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

(付記 15)

但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

k：液晶セルに印加される電圧の大きさ

(付記 16)

前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 7Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 1 InC/cm²以下であることを特徴とする付記 1 5記載の液晶表示装置。

(付記 17)

前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 5Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 8nC/cm²以下であることを特徴とする付記 15 記載の液晶表示装置。

(付記 18)

自発分極を有する液晶材料が封入された液晶セルを有するアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置において、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ P s (nC/cm² )が、 I 2Ps-A | ≤ | 0. 6 -k-Clc-A | の条件を満たし、蓄積容量を設けな、ようにしてあることを特徴とする液晶表示装置。但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

k：液晶セルに印加される電圧の大きさ

(付記 19)

前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 7Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 7nC/cm²以下であることを特徴とする付記 18 記載の液晶表示装置。

(付記 20)

前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 5Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 4. 5nC/cm²以下であることを特徴とする付記 18記載の液晶表示装置。

(付記 21)

データ書込み走査における各ラインの走査時間力 S、液晶がほとんど応答せずに、透過率の変化がほとんど生じない時間であることを特徴とする付記 15乃至 20のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

(付記 22)

各ラインの走査時間が 5 μ sZライン以下であることを特徴とする付記 21記載の液晶表示装置。

Claims

請求の範囲

[1] 自発分極を有する液晶材料が封入された液晶セルを有するアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置において、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ P s (nC/cm² )が、 I 2Ps-A | ≤ | k-Clc-A | の条件を満たし、蓄積容量を設けな V、ようにしてあることを特徴とする液晶表示装置。

但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

k：液晶セルに印加される電圧の大きさ

[2] 前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 7Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 1 InCZcm²以下であることを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置。

[3] 前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 5Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 8nC/cm²以下であることを特徴とする請求項 1 記載の液晶表示装置。

[4] 自発分極を有する液晶材料が封入された液晶セルを有するアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置において、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ P s (nC/cm² )が、 I 2Ps-A | ≤ | 0. 6 -k-Clc-A | の条件を満たし、蓄積容量を設けな、ようにしてあることを特徴とする液晶表示装置。

但し、 A (cm² )：画素の電極面積

Clc (nF/cm² )：単位面積あたりの液晶容量

k：液晶セルに印加される電圧の大きさ

[5] 前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 7Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 7nC/cm²以下であることを特徴とする請求項 4 記載の液晶表示装置。

[6] 前記液晶セルに印加される電圧の大きさが 5Vであるとき、前記液晶材料の単位面積あたりの自発分極の大きさ Psは約 4. 5nC/cm²以下であることを特徴とする請求項 4記載の液晶表示装置。

[7] データ書込み走査における各ラインの走査時間力液晶がほとんど応答せずに、透過率の変化がほとんど生じない時間であることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

各ラインの走査時間が 5 μ sZライン以下であることを特徴とする請求項 7記載の液晶表示装置。