JP3904350B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に強誘電性液晶または反強誘電性液晶を用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のいわゆるオフィスオートメーション（ＯＡ）の進展に伴って、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等に代表されるＯＡ機器が広く使用されるようになっている。更にこのようなオフィスでのＯＡ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ＯＡ機器の需要が発生しており、それらの小型・軽量化が要望されるようになっている。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るようになっている。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ＯＡ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】
ところで、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。反射型液晶表示装置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いため視認性に劣るが安価であることから、電卓，時計等の単一色（例えば白／黒表示等）の表示装置として広く普及しているが、マルチカラーまたは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不向きである。このため、マルチカラーまたは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透過型液晶表示装置が使用される。
【０００４】
一方、現在のカラー液晶表示装置は、使用される液晶物質の面からＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）タイプとＴＦＴ−ＴＮ（Thin Film Transistor-Twisted Nematic）タイプとに一般的に分類される。ＳＴＮタイプは製造コストは比較的安価であるが、クロストークが発生し易く、また応答速度が比較的遅いため、動画の表示には適さないという問題がある。一方、ＴＦＴ−ＴＮタイプは、ＳＴＮタイプ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％程度しかないため高輝度のバックライトが必要になる。このため、ＴＦＴ−ＴＮタイプではバックライトによる消費電力が大きくなってバッテリ電源を携帯する場合の使用には問題がある。また、ＴＦＴ−ＴＮタイプには、応答速度、特に中間調の応答速度が遅い、視野角が狭い、カラーバランスの調整が難しい等の問題もある。
【０００５】
このような問題を解決すべく、液晶素子として数百〜数μ秒オーダの高速応答が可能な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を使用した液晶表示装置が従来から提案されている（特開平７−２８１１５０号公報等）。
【０００６】
図１２及び図１３は、強誘電性液晶及び反強誘電性液晶の電気光学特性を夫々示すグラフである。図１２に示すとおり、強誘電性液晶の光透過率は、印加電圧の極性により異なる。プラス印加の場合は、印加電圧に応じて光透過率が高くなり、マイナス印加の場合は、印加電圧の大きさに拘らず光透過率が０となる。また、図１３に示すとおり、反強誘電性液晶の光透過率は、プラス印加及びマイナス印加の場合に印加電圧に応じて光透過率が高くなり、印加電圧が０の場合に光透過率が０となる。したがって、これら強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を用いた液晶表示装置の場合、液晶パネルの各画素に対して画素データに応じた電圧を供給し、光透過率の調整を行うことによってカラー表示が可能となる。
【０００７】
ところで、液晶表示装置にてカラー表示を行う方式として、マイクロカラーフィルタ方式及びフィールドシーケンシャル方式が知られている。
【０００８】
マイクロカラーフィルタ方式とは、白色光のバックライトを使用し、３原色のマイクロカラーフィルタで白色光を選択的に透過させることによりカラー表示を行う方式である。一方、フィールドシーケンシャル方式とは、赤，緑，青色光が時分割で発光可能なバックライトを用い、液晶素子のスイッチングとバックライトの発光とを同期させることによって、カラー表示を行う方式である。またフィールドシーケンシャル方式において、赤，緑，青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）によるバックライトを用いた場合、ＬＥＤに流れる電流を制御することにより、カラーバランスを容易に調整することができる。
【０００９】
図１４は強誘電性液晶を用いたマイクロカラーフィルタ方式の従来の液晶表示装置における表示制御の一例を示すタイムチャートであり、図１４（ａ）はバックライトの発光状態、図１４（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図１４（ｃ）は液晶の光透過率の変化、及び図１４（ｄ）は液晶パネルの発色状態を夫々示す。
【００１０】
図１４（ａ）に示すとおり、バックライトは常時白色光を発光している。また、図１４（ｂ）に示すとおり、液晶パネルに対してはフレーム中に走査を２度行う。但し、１回目の走査（書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各フレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各フレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。
【００１１】
この液晶表示装置では強誘電性液晶を用いているため、書込み走査にあっては、液晶パネルの各画素電極には画素データに応じた電圧が供給され、光透過率の調整が行われる。これによって、フルカラー表示が可能となる。また消去走査にあっては、データ書込み走査時と同電圧で逆極性の電圧が液晶パネルの各画素電極に供給され、液晶パネルの各画素の表示が消去され、液晶への直流成分の印加が防止される。したがって、図１４（ｃ）に示すとおり、データ書込み走査が行われているラインにおいては光透過率が高くなり、消去走査が行われているラインにおいては光透過率が低くなる。
【００１２】
またバックライトは常時発光しているので、図１４（ｄ）に示すとおり、光透過率が高い期間において液晶パネルが発色している。
【００１３】
図１５は強誘電性液晶を用いたフィールドシーケンシャル方式の従来の液晶表示装置における表示制御の一例を示すタイムチャートであり、図１５（ａ）はバックライトの各色のＬＥＤの発光タイミング、図１５（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図１５（ｃ）は液晶の光透過率の変化、及び図１５（ｄ）は液晶パネルの発色状態を夫々示す。
【００１４】
図１５（ａ）に示すとおり、バックライトのＬＥＤを例えば１／１８０秒毎に赤，緑，青の順で順次発光させ、それと同期して液晶パネルの各画素をライン単位でスイッチングすることにより表示を行う。なお、１秒間に６０フレームの表示を行う場合、１フレームの期間は１／６０秒になり、この１フレームの期間を更に１／１８０秒ずつの３サブフレームに分割し、例えば図１５（ａ）に示す例では第１番目のサブフレームにおいて赤のＬＥＤを、第２番目のサブフレームにおいて緑のＬＥＤを、第３番目のサブフレームにおいて青のＬＥＤを夫々発光させる。
【００１５】
一方、図１５（ｂ）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走査を２度行う。但し、１回目の走査（書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。
【００１６】
また図１５（ｃ）に示すとおり、強誘電性液晶を用いたマイクロカラーフィルタ方式の液晶表示装置の場合と同様に、書込み走査が行われているラインにおいては光透過率が高くなり、消去走査が行われているラインにおいては光透過率が低くなる。
【００１７】
またバックライトは常時発光しているので、図１５（ｄ）に示すとおり、光透過率が高い期間において液晶パネルが発色している。
【００１８】
図１６は反強誘電性液晶を用いたフィールドシーケンシャル方式の従来の液晶表示装置における表示制御の一例を示すタイムチャートであり、図１６（ａ）はバックライトの各色のＬＥＤの発光タイミング、図１６（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図１６（ｃ）は液晶の光透過率の変化、及び図１６（ｄ）は液晶パネルの発色状態を夫々示す。
【００１９】
図１６（ｂ）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データ走査を２度行う。但し、１回目の走査（書込み走査１）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（書込み走査２）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。
【００２０】
この液晶表示装置では反強誘電性液晶を用いているため、書込み走査１にあっては、液晶パネルの各画素電極には画素データに応じた電圧が供給され、光透過率の調整が行われる。また書込み走査２にあっては、書込み走査１の場合と同電圧で逆極性の電圧が液晶パネルの各画素電極に供給される。この場合であっても、強誘電性液晶を用いているときと異なり、図１３に示すとおり、光透過率を高くすることができる。したがって、図１６（ｃ）に示すとおり、書込み走査１が行われているラインにおいては光透過率が高くなり、また書込み走査２が行われているラインにおいても同様に光透過率が高くなる。
【００２１】
上述したように反強誘電性液晶を用いた場合は、強誘電性液晶を用いた場合に比し、光透過率が高い期間が多くなる。しかしながら、これら光透過率が高い期間をすべて利用してカラー表示をする場合、書込み走査１を行っている間は、前後するサブフレーム間で干渉が生じる。この干渉を回避するために、図１６（ａ）に示すとおり、バックライトを書込み走査２を行っている間のみ発光させる。したがって、図１６（ｄ）に示すとおり、書込み走査２を行っている間のみ、液晶パネルは発色する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の強誘電性液晶を用いたマイクロカラーフィルタ方式及びフィールドシーケンシャルカラー方式の液晶表示装置では、図１４（ａ）及び（ｄ）並びに図１５（ａ）及び（ｄ）に示すとおり、液晶パネルが発色していない時間においてもバックライトが点灯している。したがってバックライトの利用効率が悪く、また消費電力が大きくなるという問題があった。
【００２３】
また反強誘電性液晶を用いたフィールドシーケンシャルカラー方式の液晶表示装置では、図１６（ｃ）及び（ｄ）に示すとおり、バックライトの利用効率は高いが、光透過率が高い状態であっても液晶パネルの発色に利用されない時間があるという問題があった。
【００２４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、１画素毎に２個のスイッチング素子を備え、さらにこれら各スイッチング素子と接続された１個のデータ保持部を設け、これらを同期をとって動作させることによって、白色発光又は３原色を時分割発光するバックライトの利用効率の向上を図り、さらに液晶の光透過率が高い状態を効率的に利用することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る液晶表示装置は、マトリクス状に配された複数の画素電極及び該画素電極の夫々に対応して設けられた複数の第１及び第２スイッチング素子を有する液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置されたバックライトと、外部から入力される一の極性を有する第１表示データ又は他の極性を有する第２表示データに対応して第１及び第２スイッチング素子をオン／オフ駆動する駆動部とを備え、前記オン／オフ駆動に同期してバックライトを発光させ、前記発光する間に前記画素電極の夫々を走査することによって、前記画素電極の夫々へ供給される前記第１表示データ又は第２表示データに応じた表示を行う液晶表示装置において、第１及び第２スイッチング素子の間に介装され、第１スイッチング素子を介して入力される第１表示データ又は第２表示データを保持し、保持した第１表示データ又は第２表示データを第２スイッチング素子を介して前記画素電極へ供給する複数のデータ保持部と、前記外部からの第１表示データ又は第２表示データの入力と同期して外部から入力される同期信号を受けた場合に、制御信号を発生させ、発生させた制御信号を前記駆動部へ順次出力する制御信号発生回路とを備え、前記駆動部は、前記制御信号が順次入力される毎に、第１スイッチング素子をオン／オフ駆動して前記データ保持部夫々に第１表示データを順次書き込み、すべてのデータ保持部へ書き込みが終了した後、前記データ保持部へ書き込まれた第１表示データを、第２スイッチング素子をオン／オフ駆動して前記データ保持部夫々から前記画素電極夫々に同時に供給し、前記画素電極夫々に第１表示データを供給した後、供給した第１表示データを表示中に第１スイッチング素子をオン／オフ駆動して前記データ保持部夫々に第２表示データを順次書き込み、すべてのデータ保持部へ書き込みが終了した後、前記データ保持部へ書き込まれた第２表示データを、第２スイッチング素子をオン／オフ駆動して前記データ保持部夫々から前記画素電極夫々に同時に供給すべくなしてあることを特徴とする。
【００２６】
第１発明による場合、各画素電極毎に、第１及び第２スイッチング素子の２個のスイッチング素子並びにこれらのスイッチング素子に接続されたデータ保持部を設けている。走査部が各画素電極を走査することによって第１スイッチング素子夫々から入力される第１表示データを、データ保持部夫々が保持し、前記走査がすべての画素電極に対して行われた場合に、前記第１表示データを、各データ保持部から第２スイッチング素子を介して各画素電極に供給する。そして、このように各画素電極に前記第１表示データを供給した後、供給した第１表示データを表示中に走査部が各画素電極を走査することによって第１スイッチング素子夫々から入力される前記第１表示データによる印加電圧とは極性が異なり大きさが等しい第２表示データを、データ保持部夫々が保持し、前記走査がすべての画素電極に対して行われた場合に、前記第２表示データを、各データ保持部から第２スイッチング素子を介して各画素電極に供給する。以下、上述した処理を繰り返し、各画素電極に供給された第１表示データ又は第２表示データに応じた表示を行う。
【００２７】
このようにして、各データ保持部は、第１スイッチング素子から入力される第１表示データ（又は第２表示データ）を保持し、保持した第１表示データ（又は第２表示データ）をすべてのデータ保持部が同時に第１表示データ（又は第２表示データ）を各画素電極に供給する。そのため、すべての画素において液晶の光透過率が高い状態が同じ時間となる。そしてこの液晶の光透過率が高い時間のみバックライトを発光させ、このバックライトの発光を利用して液晶パネルを発色させることによって表示を行う。したがってバックライトの発光を効率的に利用することができ、しかも液晶の光透過率が高い状態も効率的に利用することができる。
【００２８】
第２発明に係る液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記液晶パネルは３原色のカラーフィルタを有しており、前記駆動部による第１及び第２スイッチング素子のオン／オフ駆動に同期して前記バックライトを白色発光させ、前記白色発光を前記３原色のカラーフィルタで透過させることによって、カラー表示を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００２９】
第２発明による場合、液晶パネルは３原色のカラーフィルタを有しており、この液晶パネルの背面に配置されたバックライトを、第１及び第２スイッチング素子のオン／オフ駆動に同期して白色発光させ、この白色発光を前記カラーフィルタで透過させることによってカラー表示を実現する。また第１表示データ（又は第２表示データ）は、第１及び第２スイッチング素子のオン／オフ駆動にしたがって各画素電極に供給される。よって、各画素電極に供給される第１表示データ（又は第２表示データ）に応じたカラー表示を行うことができる。
【００３０】
第３発明に係る液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記バックライトは３原色の各色光夫々を発光する光源を有しており、前記駆動部による第１及び第２スイッチング素子のオン／オフ駆動に同期して前記光源を時分割発光させることによって、カラー表示を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００３１】
第３発明による場合、バックライトは３原色である赤，緑，青色光夫々を発光する光源を有しており、この光源を、第１及び第２スイッチング素子のオン／オフ駆動に同期して時分割発光させることによって、カラー表示を実現する。また第１表示データ（又は第２表示データ）は、第１及び第２スイッチング素子のオン／オフ駆動にしたがって各画素電極に供給される。よって、各画素電極に供給される第１表示データ（又は第２表示データ）に応じたカラー表示を行うことができる。
【００３２】
第４発明に係る液晶表示装置は、請求項１乃至請求項３記載の液晶表示装置において、前記液晶パネルの液晶物質は強誘電性液晶物質又は反強誘電性液晶物質であることを特徴とする。
【００３３】
第４発明による場合、液晶パネルに封入されている液晶物質は、強誘電性液晶物質又は反強誘電性液晶物質である。よって、高速なオン／オフ制御が可能であり、バックライトの発光制御に十分対応可能である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
以下に説明する実施の形態１の液晶表示装置は、マイクロカラーフィルタ方式によりカラー表示を行う液晶表示装置である。
図１は、実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す概略図である。この液晶表示装置は、白色発光するバックライト１１と、２枚の偏光フィルム１２，１２と、この偏光フィルム１２，１２に挟まれた液晶パネル１３とを備える。
【００３５】
液晶パネル１３には、強誘電性液晶を封入する。なお、本実施の形態で使用する強誘電性液晶の電気光学特性は図１２に示したとおりである。
【００３６】
図２は、実施の形態１の液晶表示装置における１画素分の液晶パネル１３の構成図である。図２において、２００，２０１は対向するガラス基板を示す。上側のガラス基板２００の下面には、赤色のカラーフィルタ２０２，緑色のカラーフィルタ２０３，青色のカラーフィルタ２０４がガラス基板２００の下面を３分割して設けられており、また各カラーフィルタ２０２，２０３，２０４を覆って、対向電極２０５が形成されている。また、下側のガラス基板２０１の上面には、各色のカラーフィルタ２０２，２０３，２０４に対応して３個の画素電極２０６，２０６，２０６が形成されている。また各画素電極２０６に対応して、第１ＴＦＴ素子２０７及び第２ＴＦＴ素子２０８の２個のＴＦＴ素子が設けられており、第１ＴＦＴ素子２０７は第１走査線２０９及びデータ線２１１と接続され、第２ＴＦＴ素子２０８は画素電極２０６及び第２走査線２１０と接続されている。
【００３７】
図３は、実施の形態１の液晶表示装置における液晶パネル１３の回路を示す構成図である。３１，３１…は、第１ＴＦＴ素子２０７，２０７…と第２ＴＦＴ素子２０８，２０８…との間に設けられたデータ保持部である。データ保持部３１，３１…は、後述するデータドライバ４２からデータ線２１１，２１１…及び第１ＴＦＴ素子２０７，２０７…を介して入力されるデータを保持する。またデータ保持部３１，３１…に保持されたデータは、第２ＴＦＴ素子２０８，２０８…を介して画素電極２０６へ出力される。
【００３８】
次に、実施の形態１の液晶表示装置の回路構成について図４を参照して説明する。
図４において、４０は、外部の例えばパーソナルコンピュータから表示データＤＤが入力され、その表示データＤＤを記憶した後、各画素単位のデータ（以下、画素データＰＤという）を出力する画像メモリであり、４１は、同じくパーソナルコンピュータから同期信号ＳＹＮが入力され、制御信号ＣＳ及びデータ変換制御信号ＤＣＳを生成する制御信号発生回路である。画像メモリ４０からは画素データＰＤが、制御信号発生回路４１からはデータ変換制御信号ＤＣＳが、夫々データ変換回路４６へ出力される。データ変換回路４６は、データ変換制御信号ＤＣＳにしたがって、入力された画素データＰＤによる印加電圧とは極性が異なり大きさが等しい逆画素データ＃ＰＤを生成する。
【００３９】
また制御信号発生回路４１からは制御信号ＣＳが、基準電圧発生回路４４，データドライバ４２，スキャンドライバ４３，並びにバックライト制御回路及び駆動電源４５へ夫々出力される。基準電圧発生回路４４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４２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ４３へ夫々出力する。
【００４０】
データドライバ４２は、データ変換回路４６を介して画像メモリ４０から入力された画素データＰＤ又は逆画素データ＃ＰＤを、画素電極２０６のデータ線２１１に対して出力する。この出力に同期して、スキャンドライバ４３は、画素電極２０６の第１走査線２０９又は第２走査線２１０をライン毎に順次的に走査する。データドライバ４２による画素データの出力及びスキャンドライバ４３による第１走査線２０９の走査にしたがって、第１ＴＦＴ素子２０７がオン／オフ駆動する。またスキャンドライバ４３による第２走査線２１０の走査にしたがって第２ＴＦＴ素子２０８がオン／オフ駆動する。データ保持部３１は、第１ＴＦＴ素子２０７がオンの際にデータドライバ４２からデータ線２１１及び第１ＴＦＴ素子２０７を介して与えられる信号を保持する。データ保持部３１に保持された信号は、第２ＴＦＴ素子２０８がオンの際に、第２ＴＦＴ素子２０８を介し画素電極２０６に対して出力される。またバックライト制御回路及び駆動電源４５は、駆動電圧をバックライト１１へ与えバックライト１１を白色発光させる。
【００４１】
図５は実施の形態１の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートであり、図５（ａ）はバックライト１１の発光状態、図５（ｂ）は第１走査線２０９の各ラインに対する走査タイミング、図５（ｃ）は第２走査線２１０の各ラインに対する走査タイミング、図５（ｄ）は液晶の光透過率の変化、及び図５（ｅ）は液晶パネル１３の発色状態を夫々示す。
【００４２】
スキャンドライバ４３は、制御信号発生回路４６から制御信号ＣＳを受けた場合、第１走査線２０９を順次的に走査する（図５（ｂ）における書込み走査１）。この際、データ線２１１及び第１ＴＦＴ素子２０７を介してデータドライバ４２から出力された画素データＰＤが、データ保持部３１にて保持される。
【００４３】
この処理がすべての第１走査線２０９に対して行われた後に、制御信号発生回路４６から制御信号ＣＳを受けた場合、スキャンドライバ４３は第２走査線２１０を同時に走査する（図５（ｃ）における書込み走査２）。この際、各データ保持部３１が保持している画素データＰＤが、第２ＴＦＴ素子２０８を介して各画素電極２０６に書き込まれる。また、バックライト制御回路及び駆動電源４５は、制御信号発生回路４６から制御信号ＣＳを受けて、駆動電圧をバックライト１１へ与えバックライト１１を白色発光させる。その結果、図５（ｅ）に示すとおり、液晶パネルにおいてカラー表示が行われる。
【００４４】
このようにしてカラー表示が行われている間に、スキャンドライバ４３は第１走査線２０９を順次的に走査する（図５（ｂ）における消去走査１）。この際、データ線２１１及び第１ＴＦＴ素子２０７を介してデータドライバ４２から出力された逆画素データ＃ＰＤが、データ保持部３１にて保持される。この処理がすべての第１走査線２０９に対して行われた後に、各データ保持部３１が保持している逆画素データ＃ＰＤを、第２ＴＦＴ素子２０８を介して各画素電極２０６に書き込む（図５（ｃ）における消去走査２）。以下同様にして、上述した書込み走査１及び２と消去走査１及び２とを繰り返す。
【００４５】
このように、画素データＰＤ及び逆画素データ＃ＰＤは、すべての画素電極２０６に対して同時に書き込まれるので、図５（ｄ）に示すとおり、すべてのラインにおいて光透過率が高い状態は同じ時間となる。
【００４６】
またバックライト制御回路及び駆動電源４５は、制御信号発生回路４１から制御信号ＣＳを受けて、光透過率が高い状態を維持している一定の時間の間のみ、バックライト１１に駆動電圧を与える。そのため、図５（ａ）に示すとおり、光透過率が高い状態を維持している一定の時間の間のみバックライト１１は白色発光する。そして、図５（ａ）及び（ｄ）に示すとおり、液晶パネル１３が発色している時間とバックライトが点灯している時間とは同一になる。
【００４７】
次に、実施の形態１の液晶表示装置及びその表示制御方法の具体的な実施例及びその実施例に対する比較例について夫々説明する。
（実施例１）
まず、液晶パネル１３を以下のようにして作製した。個々の画素電極２０６をピッチ０．０８ｍｍ×０．２４ｍｍで画素数を１０２４×３（ＲＧＢ）×７６８のマトリクス状の対角１２．１インチとしてＴＦＴ基板を作製した。このようなＴＦＴ基板と対向電極２０５を有するガラス基板２００とを洗浄した後、スピンコータによりポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を成膜した。
【００４８】
更に、これらの膜をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径１．６μｍのシリカ製のスペ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。この空パネルにナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶を封入した。このようにして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１２，１２で、強誘電性液晶分子が一方に傾いた場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネル１３とした。また、この液晶パネル１３と、スイッチングが可能であるバックライト１１とを重ね合わせた。
【００４９】
このようにして作製された液晶パネル１３を用い、図５に示したタイムチャートにしたがってカラー表示を行った。その結果、色純度に優れ、明瞭なカラー表示を得ることができた。また、バックライト１１単体の輝度が６００ｃｄ／ｍの場合、液晶パネル１３において白表示における輝度は１４０ｃｄ／ｍであった。したがってバックライト１１単体の輝度における液晶パネル１３の輝度の割合は約２３％である。また、この際の消費電力は１５Ｗであった。
【００５０】
（比較例１）
上述の実施例１と同様にして作製された液晶パネルを備える従来の液晶表示装置を用い、図１３に示したタイムチャートにしたがってカラー表示を行った。その結果、色純度に優れ、明瞭なカラー表示を得ることができた。しかしながら、バックライト１１単体の輝度が１２５０ｃｄ／ｍの場合、液晶パネル１３において白表示における輝度は１３５ｃｄ／ｍであった。そのためバックライト１１単体の輝度における液晶パネル１３の輝度の割合は約１１％であり、実施例１に比し大幅に低下している。さらに、この際の消費電力は３４Ｗであり、実施例１に比し約２．３倍大きかった。
【００５１】
（実施の形態２）
以下に説明する実施の形態２の液晶表示装置は、フィールドシーケンシャル方式によりカラー表示を行う液晶表示装置である。
図６は、実施の形態２の液晶表示装置の構成を示す概略図である。この液晶表示装置は、ＬＥＤアレイ６ａを有するバックライト６１と、２枚の偏光フィルム６２，６２と、この偏光フィルム６２，６２に挟まれた液晶パネル６３とを備える。
【００５２】
ＬＥＤアレイ６ａは、赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤを順次的且つ反復してアレイ状に配列した構成をなし、導光板を用いて全面単色発光が可能であるバックライト６１は、各色全面点灯を行って、順次単色表示を行えるようになっている。
【００５３】
また、液晶パネル６３には、強誘電性液晶を封入する。なお、本実施の形態で使用する強誘電性液晶の電気光学特性は図１２に示したとおりである。
【００５４】
図７は、実施の形態２の液晶表示装置における１画素分の液晶パネル１３の構成図である。図７において、７１，７２は対向するガラス基板を示す。上側のガラス基板７１の下面には、対向電極７３が形成されている。また第１ＴＦＴ素子７５及び第２ＴＦＴ素子７６の２個のＴＦＴ素子が設けられており、第１ＴＦＴ素子７５は第１走査線７７及びデータ線７９と接続され、第２ＴＦＴ素子７６は画素電極７４及び第２走査線７８と接続されている。
【００５５】
図８は、実施の形態２の液晶表示装置における液晶パネル６３の回路を示す構成図である。８１，８１…は、第１ＴＦＴ素子７５，７５…と第２ＴＦＴ素子７６，７６…との間に設けられたデータ保持部である。データ保持部８１，８１…は、後述するデータドライバ９２からデータ線７９，７９…及び第１ＴＦＴ素子７５，７５…を介して入力されるデータを保持する。またデータ保持部８１，８１…に保持されたデータは、第２ＴＦＴ素子７６，７６…を介して画素電極７４へ出力される。
【００５６】
次に、実施の形態２の液晶表示装置の回路構成について図９を参照して説明する。
図９において、９０は、外部の例えばパーソナルコンピュータから表示データＤＤが入力され、その表示データＤＤを記憶した後、各画素単位のデータを出力する画像メモリであり、９１は、同じくパーソナルコンピュータから同期信号ＳＹＮが入力され、制御信号ＣＳ及びデータ変換制御信号ＤＣＳを生成する制御信号発生回路である。画像メモリ９０からは画素データＰＤが、制御信号発生回路９１からはデータ変換制御信号ＤＣＳが、夫々データ変換回路９６へ出力される。データ変換回路９６は、データ変換制御信号ＤＣＳにしたがって、入力された画素データＰＤを反転させた逆画素データ＃ＰＤを生成する。
【００５７】
また制御信号発生回路９１からは制御信号ＣＳが、基準電圧発生回路９４，データドライバ９２，スキャンドライバ９３，並びにバックライト制御回路及び駆動電源９５へ夫々出力される。基準電圧発生回路９４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９２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ９３へ夫々出力する。
【００５８】
データドライバ９２は、データ変換回路９６を介して画像メモリ９０から入力された画素データＰＤ又は逆画素データ＃ＰＤを、画素電極７４のデータ線７９に対して出力する。この出力に同期して、スキャンドライバ９３は、画素電極９４の第１走査線７７又は第２走査線７８をライン毎に順次的に走査する。データドライバ９２による画素データの出力及びスキャンドライバ９３による第１走査線７７の走査にしたがって、第１ＴＦＴ素子７５がオン／オフ駆動する。またスキャンドライバ９３による第２走査線７８の走査にしたがって第２ＴＦＴ素子７６がオン／オフ駆動する。データ保持部８１は、第１ＴＦＴ素子７５がオンの際にデータドライバ９２からデータ線７９及び第１ＴＦＴ素子７５を介して与えられる信号を保持する。データ保持部８１に保持された信号は、第２ＴＦＴ素子７６がオンの際に、第２ＴＦＴ素子７６を介し画素電極７４に対して出力される。またバックライト制御回路及び駆動電源９５は、駆動電圧をバックライト６１へ与えバックライト６１を白色発光させる。
【００５９】
図１０は実施の形態２の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートであり、図１０（ａ）はバックライト６１の各色のＬＥＤの発光タイミング、図１０（ｂ）は第１走査線７７の各ラインに対する走査タイミング、また図１０（ｃ）は第２走査線７８の各ラインに対する走査タイミング、図１０（ｄ）は液晶の光透過率の変化、及び図１０（ｅ）は液晶パネル６３の発色状態を夫々示す。
【００６０】
実施の形態２の液晶表示装置では１秒間に６０フレームの表示を行うので、１フレームの期間は１／６０秒になり、この１フレームの期間を更に１／１８０秒ずつの３サブフレームに分割する。そして、図１０（ａ）に示すとおり、第１番目のサブフレームにおいて後述する消去走査１の間に赤のＬＥＤを、第２番目のサブフレームにおいて同じく消去走査１の間に緑のＬＥＤを、第３番目のサブフレームにおいて同じく消去走査１の間に青のＬＥＤを夫々発光させる。
【００６１】
図１０（ａ）に示すとおり、バックライトのＬＥＤを１／１８０秒毎に赤，緑，青の順で順次発光させ、それと同期して液晶パネルの各画素をライン単位でスイッチングすることにより表示を行う。なお、１秒間に６０フレームの表示を行う場合、１フレームの期間は１／６０秒になり、この１フレームの期間を更に１／１８０秒ずつの３サブフレームに分割し、図１０（ａ）に示すとおり、第１番目のサブフレームにおいて赤のＬＥＤを、第２番目のサブフレームにおいて緑のＬＥＤを、第３番目のサブフレームにおいて青のＬＥＤを夫々発光させる。
【００６２】
スキャンドライバ９３は、制御信号発生回路９１から制御信号ＣＳを受けた場合、第１走査線７７を順次的に走査する（図１０（ｂ）における書込み走査１）。この際、データ線７９及び第１ＴＦＴ素子７５を介してデータドライバ９２から出力された画素データＰＤが、データ保持部８１にて保持される。
【００６３】
この処理がすべての第１走査線７７に対して行われた後に、制御信号発生回路９１から制御信号ＣＳを受けた場合、スキャンドライバ９３は第２走査線７８を同時に走査する（図１０（ｃ）における書込み走査２）。この際、各データ保持部８１が保持している画素データＰＤが、第２ＴＦＴ素子７６を介して各画素電極７４に書き込まれる。また、バックライト制御回路及び駆動電源９５は、制御信号発生回路９１から制御信号ＣＳを受けて、駆動電圧をバックライト６１へ与えバックライト６１を前記画素データＰＤに応じて赤，緑又は青色発光させる。その結果、図１０（ｅ）に示すとおり、液晶パネルにおいて赤，緑又は青表示が行われる。
【００６４】
このようにして赤，緑又は青表示が行われている間に、スキャンドライバ９３は第１走査線７７を順次的に走査する（図１０（ｂ）における消去走査１）。この際、データ線７９及び第１ＴＦＴ素子７５を介してデータドライバ９２から出力された逆画素データ＃ＰＤが、データ保持部８１にて保持される。この処理がすべての第１走査線７７に対して行われた後に、各データ保持部８１が保持している逆画素データ＃ＰＤを、第２ＴＦＴ素子７６を介して各画素電極７４に書き込む（図１０（ｃ）における消去走査２）。以下同様にして、上述した書込み走査１及び２と消去走査１及び２とを繰り返す。
【００６５】
このように、画素データＰＤ及び逆画素データ＃ＰＤは、すべての画素電極７４に対して同時に書き込まれるので、図１０（ｄ）に示すとおり、すべてのラインにおいて光透過率が高い状態は同じ時間となる。
【００６６】
またバックライト制御回路及び駆動電源９５は、制御信号発生回路９１から制御信号ＣＳを受けて、光透過率が高い状態を維持している一定の時間の間のみ、バックライト６１に駆動電圧を与える。そのため、図１０（ａ）に示すとおり、光透過率が高い状態を維持している一定の時間の間のみバックライト６１は赤，緑又は青色発光する。そして、図１０（ａ）及び（ｄ）に示すとおり、液晶パネル６３が発色している時間とバックライトが点灯している時間とは同一になる。
【００６７】
次に、実施の形態２の液晶表示装置及びその表示制御方法の具体的な実施例及びその実施例に対する比較例について夫々について説明する。
（実施例２）
まず、液晶パネル６３を以下のようにして作製した。画素電極７４をピッチ０．２４ｍｍ×０．２４ｍｍで画素数を１０２４×７６８のマトリクス状の対角１２．１インチとしてＴＦＴ基板を作製した。このようなＴＦＴ基板と対向電極７３を有するガラス基板７１とを洗浄した後、スピンコータによりポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を成膜した。
【００６８】
更に、これらの膜をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径１．６μｍのシリカ製のスペ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。この空パネルにナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶を封入した。このようにして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６２，６２で、強誘電性液晶分子が一方に傾いた場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネル６３とした。
【００６９】
この液晶パネル６３と、スイッチングが可能であるバックライト６１とを重ね合わせた。このバックライト６１の発光タイミングは第２ＴＦＴ素子７６のデータ書込み走査／消去走査に同期して制御される。
【００７０】
このようにして作製された液晶パネル６３を用い、図１０に示したタイムチャートにしたがってカラー表示を行った。その結果、色純度に優れ、明瞭なカラー表示を得ることができた。また、バックライト６１単体の輝度が６００ｃｄ／ｍの場合、液晶パネル６３において白表示における輝度は１７０ｃｄ／ｍであった。したがってバックライト６１単体の輝度における液晶パネル６３の輝度の割合は約２８％である。また、この際の消費電力は１５Ｗであった。
【００７１】
（比較例２）
上述の実施例２と同様にして作製された液晶パネルを備える従来の液晶表示装置を用い、図１５に示したタイムチャートにしたがってカラー表示を行った。その結果、色純度に優れ、明瞭なカラー表示を得ることができた。しかしながら、バックライト６１単体の輝度が１２５０ｃｄ／ｍの場合、液晶パネル６３において白表示における輝度は１７５ｃｄ／ｍであった。そのためバックライト６１単体の輝度における液晶パネル６３の輝度の割合は約１４％であり、実施例２に比し大幅に低下している。さらに、この際の消費電力は３２Ｗであり、実施例２に比し約２．１倍大きかった。
【００７２】
（実施の形態３）
以下に説明する実施の形態３の液晶表示装置は、実施の形態２の場合と同様に、フィールドシーケンシャル方式によりカラー表示を行う液晶表示装置である。実施の形態３のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の構成は、実施の形態２の場合と同様であるので、その図示及び説明を省略する。ただし、液晶パネル６３には、強誘電性液晶ではなく、反強誘電性液晶を封入する。なお、本実施の形態で使用する反強誘電性液晶の電気光学特性は図１３に示したとおりである。
【００７３】
また、実施の形態３の液晶表示装置における１画素分の液晶パネル６３及び液晶表示装置の回路構成ついても、実施の形態２と同様であるので、その図示及び説明を省略する。
【００７４】
図１１の実施の形態３の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートであり、図１１（ａ）はバックライトの各色のＬＥＤの発光タイミング、図１１（ｂ）は第１ＴＦＴ素子７５を用いた場合の液晶パネル６３の各ラインの走査タイミング、また図１１（ｃ）は第２ＴＦＴ素子７６を用いた場合の液晶パネル６３の各ラインの走査タイミング、図１１（ｄ）は液晶の光透過率の変化、及び図１１（ｅ）は液晶パネル６３の発色状態を夫々示す。
【００７５】
図１１（ａ）に示すとおり、バックライトのＬＥＤを１／１８０秒毎に赤，緑，青の順で順次発光させ、それと同期して液晶パネルの各画素をライン単位でスイッチングすることにより表示を行う。
【００７６】
スキャンドライバ９３は、制御信号発生回路９１から制御信号ＣＳを受けた場合、第１走査線７７を順次的に走査する（図１１（ｂ）における書込み走査１１）。この際、データ線７９及び第１ＴＦＴ素子７５を介してデータドライバ９２から出力された画素データＰＤが、データ保持部８１にて保持される。
【００７７】
この処理がすべての第１走査線７７に対して行われた後に、制御信号発生回路９１から制御信号ＣＳを受けた場合、スキャンドライバ９３は第２走査線７８を同時に走査する（図１１（ｃ）における書込み走査２１）。この際、各データ保持部８１が保持している画素データＰＤが、第２ＴＦＴ素子７６を介して各画素電極７４に書き込まれる。また、バックライト制御回路及び駆動電源９５は、制御信号発生回路９１から制御信号ＣＳを受けて、駆動電圧をバックライト６１へ与えバックライト６１を前記画素データＰＤに応じて赤，緑又は青色発光させる。その結果、図１１（ｅ）に示すとおり、液晶パネルにおいて赤，緑又は青表示が行われる。
【００７８】
このようにして赤，緑又は青表示が行われている間に、スキャンドライバ９３は第１走査線７７を順次的に走査する（図１１（ｂ）における書込み走査１２）。この際、データ線７９及び第１ＴＦＴ素子７５を介してデータドライバ９２から出力された逆画素データ＃ＰＤが、データ保持部８１にて保持される。この処理がすべての第１走査線７７に対して行われた後に、各データ保持部８１が保持している逆画素データ＃ＰＤを、第２ＴＦＴ素子７６を介して各画素電極７４に書き込む（図１１（ｃ）における書込み走査２２）。以下同様にして、上述した書込み走査１１，２１，１２及び２２を繰り返す。
【００７９】
このように、画素データＰＤ及び逆画素データ＃ＰＤは、すべてのラインにおける画素電極７４に対して同時に書き込まれるので、図１１（ｄ）に示すとおり、すべてのラインにおいて光透過率が高い状態は同じ時間となる。
【００８０】
また、図１１（ａ）に示すとおり、バックライト６２は赤，緑，又は青色を時分割発光し、消灯する期間はない。したがって、図１１（ｅ）に示すとおり、液晶パネル６３は、常に赤，緑又は青色のいずれかを発色する。
【００８１】
次に、実施の形態３の液晶表示装置及びその表示制御方法の具体的な実施例及びその実施例に対する比較例について夫々について説明する。
（実施例３）
まず、液晶パネル６３を以下のようにして作製した。画素電極７４をピッチ０．２４ｍｍ×０．２４ｍｍで画素数を１０２４×７６８のマトリクス状の対角１２．１インチとしてＴＦＴ基板を作製した。このようなＴＦＴ基板と対向電極７３を有するガラス基板７１とを洗浄した後、スピンコータによりポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を成膜した。
【００８２】
更に、これらの膜をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径１．６μｍのシリカ製のスペ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。この空パネルにナフタレン系液晶を主成分とする反強誘電性液晶を封入した。このようにして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６２，６２で、反強誘電性液晶分子が一方に傾いた場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネル６３とした。この液晶パネル６３と、スイッチングが可能であるバックライト６２とを重ね合わせた。
【００８３】
このようにして作製された液晶パネル６３を用い、図１１に示したタイムチャートにしたがってカラー表示を行った。その結果、色純度に優れ、明瞭なカラー表示を得ることができた。また、ＬＥＤ駆動電流を赤：１５ｍＡ／個，緑：２０ｍＡ／個，青：１３ｍＡ／個とした場合、液晶パネル６３において白表示における輝度は２５５ｃｄ／ｍであった。
【００８４】
（比較例３）
上述の実施例３と同様にして作製された液晶パネルを備える従来の液晶表示装置を用い、図１６に示したタイムチャートにしたがってカラー表示を行った。その結果、色純度に優れ、明瞭なカラー表示を得ることができた。しかしながら、ＬＥＤ駆動電流を赤：１５ｍＡ／個，緑：２０ｍＡ／個，青：１３ｍＡ／個とした場合、液晶パネル６３において白表示における輝度は１３０ｃｄ／ｍであった。したがって実施例３に比し大幅に低下している。
【００８５】
上述したように、実施例１及び２と比較例１及び２とを夫々比較した場合、いずれの場合も、バックライト単体の輝度における液晶パネルの輝度の割合は、実施例の方が高く、しかも消費電力は実施例の方が低かった。
また、実施例３と比較例１とを比較した場合、各色のＬＥＤに対する駆動電流を同一にしたときの液晶パネルの輝度は、実施例の方が高かった。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る液晶表示装置では、１画素毎に２個のスイッチング素子を備え、さらにこれらの各スイッチング素子と接続されたデータ保持部を設け、これらを同期をとって動作させることによって、白色発光又は３原色を時分割発光するバックライトの利用効率を図ることができる。
【００８７】
また同様にして前記データ保持部及び２個のスイッチング素子を同期をとって動作させることによって、液晶の光透過率が高い状態を効率的に利用することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１の液晶表示装置における１画素分の液晶パネルの構成図である。
【図３】実施の形態１の液晶表示装置における液晶パネルの回路を示す構成図である。
【図４】実施の形態１の液晶表示装置の回路を示す構成図である。
【図５】実施の形態１の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートである。
【図６】実施の形態２の液晶表示装置の構成を示す概略図である。
【図７】実施の形態２の液晶表示装置における１画素分の液晶パネルの構成図である。
【図８】実施の形態２の液晶表示装置における液晶パネルの回路を示す構成図である。
【図９】実施の形態２の液晶表示装置の回路を示す構成図である。
【図１０】実施の形態２の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートである。
【図１１】実施の形態３の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートである。
【図１２】強誘電性液晶の電気光学特性を示すグラフである。
【図１３】反強誘電性液晶の電気光学特性を示すグラフである。
【図１４】強誘電性液晶を用いたマイクロカラーフィルタ方式の従来の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートである。
【図１５】強誘電性液晶を用いたフィールドシーケンシャル方式の従来の液晶表示装置における表示制御の一例を示すタイムチャートである。
【図１６】反強誘電性液晶を用いたフィールドシーケンシャル方式の従来の液晶表示装置における表示制御の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１１ バックライト
１３ 液晶パネル
２０６ 画素電極
２０７ 第１ＴＦＴ素子
２０８ 第２ＴＦＴ素子
２０９ 第１走査線
２１０ 第２走査線
２１１ データ線

Claims (4)

1. マトリクス状に配された複数の画素電極及び該画素電極の夫々に対応して設けられた複数の第１及び第２スイッチング素子を有する液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置されたバックライトと、外部から入力される一の極性を有する第１表示データ又は他の極性を有する第２表示データに対応して第１及び第２スイッチング素子をオン／オフ駆動する駆動部とを備え、前記オン／オフ駆動に同期してバックライトを発光させ、前記発光する間に前記画素電極の夫々を走査することによって、前記画素電極の夫々へ供給される前記第１表示データ又は第２表示データに応じた表示を行う液晶表示装置において、
   第１及び第２スイッチング素子の間に介装され、第１スイッチング素子を介して入力される第１表示データ又は第２表示データを保持し、保持した第１表示データ又は第２表示データを第２スイッチング素子を介して前記画素電極へ供給する複数のデータ保持部と、
   前記外部からの第１表示データ又は第２表示データの入力と同期して外部から入力される同期信号を受けた場合に、制御信号を発生させ、発生させた制御信号を前記駆動部へ順次出力する制御信号発生回路と
   を備え、
   前記駆動部は、前記制御信号が順次入力される毎に、第１スイッチング素子をオン／オフ駆動して前記データ保持部夫々に第１表示データを順次書き込み、すべてのデータ保持部へ書き込みが終了した後、前記データ保持部へ書き込まれた第１表示データを、第２スイッチング素子をオン／オフ駆動して前記データ保持部夫々から前記画素電極夫々に同時に供給し、前記画素電極夫々に第１表示データを供給した後、供給した第１表示データを表示中に第１スイッチング素子をオン／オフ駆動して前記データ保持部夫々に第２表示データを順次書き込み、すべてのデータ保持部へ書き込みが終了した後、前記データ保持部へ書き込まれた第２表示データを、第２スイッチング素子をオン／オフ駆動して前記データ保持部夫々から前記画素電極夫々に同時に供給すべくなしてあることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶パネルは３原色のカラーフィルタを有しており、前記駆動部による第１及び第２スイッチング素子のオン／オフ駆動に同期して前記バックライトを白色発光させ、前記白色発光を前記３原色のカラーフィルタで透過させることによって、カラー表示を行うべくなしてあることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記バックライトは３原色の各色光夫々を発光する光源を有しており、前記駆動部による第１及び第２スイッチング素子のオン／オフ駆動に同期して前記光源を時分割発光させることによって、カラー表示を行うべくなしてあることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶パネルの液晶物質は強誘電性液晶物質又は反強誘電性液晶物質である請求項１乃至３記載の液晶表示装置。

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