WO2006103746A1

WO2006103746A1 - 液晶表示装置

Info

Publication number: WO2006103746A1
Application number: PCT/JP2005/005943
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Yoshihara; Tetsuya Makino; Shinji Tadaki; Hironori Shiroto; Yoshinori Kiyota; Keiichi Betsui
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-05
Also published as: WO2006103746A9; JPWO2006103746A1; US20080018588A1; CN101142612A

Abstract

　所定期間（１フレームまたは１サブフレーム）において、バックライトを４分割させた各点灯領域毎に、第１データ書込み走査における中間時点と第２データ書込み走査における中間時点との間で、バックライトを点灯する。データ書込み走査に要する時間を所定期間の５０％とした場合、バックライトが点灯している時間に対して液晶パネルが透過状態となる時間の割合（パネルオン率）は９３．８％と高い。また、輝度傾斜の割合（表示エリアの中央での輝度／表示エリアの端での輝度）は、１．１４倍と小さい。バックライトを１０分割して点灯させるようにすれば、パネルオン率を９７．５％まで高くでき、輝度傾斜の割合も１．０５倍まで小さくなる。

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、液晶パネルに対するデータ書込み走査と

、表示用の光源の点灯制御とを同期させる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] 本発明は斯力る事情に鑑みてなされたものであり、表示用の光源からの光の利用効率を向上できて、消費電力の低減ィ匕を図れる液晶表示装置を提供することを目的とする。

[0009] 本発明の他の目的は、輝度傾斜を抑制でき、走査時間を長くできる液晶表示装置を提供することにある。

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、液晶材料が封入された液晶パネルへ入射される光を出射する光源の点灯制御と前記液晶パネルに対する複数回のデータ書込み走查とを、所定期間毎に同期させる液晶表示装置において、前記光源は複数の点灯領域に分割されて点灯し、前記点灯領域夫々に対応した前記所定期間内における 1 または複数回の第 1データ書込み走査と、該第 1データ書込み走査より暗い表示または略同じ明るさの表示を得るための 1または複数回の第 2データ書込み走査との夫々における最初の走査時の対応するタイミングの間で前記光源を点灯するようにしたことを特徴とする。

[0011] 第 1発明の液晶表示装置にあっては、表示用の光源 (バックライト)の分割された複数の点灯領域夫々に対応して、所定期間（1フレームまたは 1サブフレーム）内での第 1データ書込み走査における最初の走査時のあるタイミングと、所定期間（1フレームまたは 1サブフレーム）内での第 2データ書込み走査における最初の走査時の前記タイミングに対応するタイミングとの間で、光源 (バックライト）を点灯する。よって、以下に説明するように光利用効率が高まって、光源 (バックライト)の消費電力の低減ィ匕を図れる。また、輝度傾斜を抑制でき、走査時間も長くできる。

[0012] 図 1は、このような本発明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り、図 1 (a)は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図 1 (b)はバックライトの点灯タイミングを表している。この例では、ノックライトの点灯領域を走査方向に 4分割させており、 4分割された各点灯領域において、所定期間（1フレームまたは 1サブフレーム）内での第 1データ書込み走査における中間時点と第 2データ書込み走査における中間時点との間で、ノックライトを点灯させている。なお、データ書込み走査のタイミングと各点灯領域での点灯タイミングとの関係が良く分力るように、図 1 (b)にはデータ書込み走査を破線で示してヽる。

[0013] 図 2は、比較例として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り、図 2 (a)は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図 2 (b)はバックライトの点灯タイミングを表している。図 2に示す例では、所定期間（1フレームまたは 1サブフレーム）内での第 1データ書込み走査における中間時点と第 2データ書込み走査における中間時点との間で、ノックライトを点灯させている。但し、ノックライトを複数の点灯領域に分割していない。

[0014] 図 2に示す比較例のように、各データ書込み走査に要する時間を 1フレームまたは 1サブフレームの 50%とした場合、ノックライトが点灯している時間に対して液晶パネルが透過状態となる時間の割合 (以下、パネルオン率ともいう）は 75%と低くて、光利用効率が低い。各データ書込み走査に要する時間を 1フレームまたは 1サブフレームの 25%と短くした場合には、パネルオン率を 67%まで高めることができる力十分とは言えない。

[0015] また、第 1データ書込み走査の中間時点と第 2データ書込み走査の中間時点との間で、ノックライトを点灯させているので、表示エリアの中央領域と端部領域とでは輝度が異なる。この輝度傾斜の割合 (表示エリアの中央での輝度 Z表示エリアの端での輝度）は、データ書込み走査の時間を 1フレームまたは 1サブフレームの 50%とした場合に 2倍であり、データ書込み走査の時間を 1フレームまたは 1サブフレームの 2 5%とした場合でも 1. 33倍と大きくなる。

[0016] 以上のように、 1フレームまたは 1サブフレームに占めるデータ書込み走査の時間の割合を小さくすれば、光利用効率、輝度傾斜の点で有利となるが、ドライバ、制御回路への負担が大きくなる。

[0017] これに対して、第 1発明によれは、データ書込み走査に要する時間を 1フレームまたは 1サブフレームの 50%とした場合にあっても、図 1に示すように、ノックライトを 4分割して点灯させることにより、パネルオン率は 93. 8%と高くなる。このときの輝度傾斜の割合は 1. 14倍と小さい。更に、バックライトを 10分割して点灯させるようにすれば、パネルオン率を 97. 5%まで高くでき、輝度傾斜の割合も 1. 05倍まで小さくなる。

[0018] 以上のように、第 1発明にあっては、非常に高いパネルオン率を実現できるため、光利用効率を高くできて、消費電力の低減化を図れる。また、輝度傾斜を抑制できて、走査時間も長くできる。なお、走査時間をより短くした場合には、光利用効率をより高くできて、輝度傾斜をより抑制できる。

[0019] 第 2発明に係る液晶表示装置は、前記対応するタイミングが夫々の最初の走査の略中間時点であることを特徴とする。

[0020] 第 2発明の液晶表示装置にあっては、各点灯領域における光源 (バックライト）の点灯開始及び点灯終了のタイミングをデータ書込み走査の略中間時点とする。よって、輝度傾斜が液晶パネルのデータ書込み走査方向上下で略対称になり、光源 (バックライト）の点灯開始及び点灯終了のタイミングをデータ書込み走査の中間時点としない場合に比べて、輝度傾斜も小さくなつて良好な表示が可能になる。

[0021] 第 3発明に係る液晶表示装置は、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が設けられていることを特徴とする。

[0022] 第 3発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料に対する電圧印加を制御するスィツチング素子を各画素に設けている。よって、画素毎の電圧制御が容易となり、スイツチング素子を設けない単純マトリクスタイプの液晶表示装置に比べて、明瞭な表示が得られる。

[0023] 第 4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徴とする。

[0024] 第 4発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料として自発分極を有する材料を使用する。自発分極を有する液晶材料を用いることにより、高速応答が可能となるため、高い動画表示特性を実現でき、フィールド 'シーケンシャル方式の表示も容易に実現可能となる。特に、自発分極を有する液晶材料として、自発分極値が小さい強誘電性液晶を用いることにより、 TFTなどのスイッチング素子による駆動が容易となる。

[0025] 第 5発明に係る液晶表示装置は、前記第 1データ書込み走査における前記液晶材料への印加電圧と、前記第 2データ書込み走査における前記液晶材料への印加電圧とは、大きさが等しくて極性が異なることを特徴とする。

[0026] 第 5発明の液晶表示装置にあっては、 1フレームまたは 1サブフレームにおける第 1 データ書込み走査と第 2データ書込み走査とで、液晶材料への印加電圧の大きさを等しくして極性を異ならせる。よって、液晶材料への印加電圧の偏りが抑制されて、表示の焼きつきが防止される。

[0027] 第 6発明に係る液晶表示装置は、前記第 1データ書込み走査の後に前記第 2データ書込み走査を行うようにしたことを特徴とする。

[0028] 第 6発明の液晶表示装置にあっては、 1フレームまたは 1サブフレーム内において、明るい表示を得るための第 1データ書込み走査の後に、第 1データ書込み走査より暗い表示または略同じ明るさの表示を得るための第 2データ書込み走査を行う。これにより、特にフィールド 'シーケンシャル方式にあっては、各色のサブフレームにおいて、明るい表示の後に暗い表示が行われるため、表示の混色を抑制できる。これとは逆に、各色のサブフレームにおいて、暗い表示の後に明るい表示を行った場合には、ライン走査時に、走査の下流に向力うにつれて混色が生じて、所望の表示色とは異なる色が表示される力第 6発明ではこのようなことを防止できる。

[0029] 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。

[0030] 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。

[0031] 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。

[0032] 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。

[0033] 第 9発明に係る液晶表示装置は、前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする。

[0034] 第 9発明の液晶表示装置にあっては、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、光源の分割点灯が容易である。発明の効果

[0035] 本発明では、表示用の光源 (バックライト)の分割された複数の点灯領域夫々に対応して、所定期間（1フレームまたは 1サブフレーム）内における第 1データ書込み走查と第 2データ書込み走査との夫々における最初の走査時の対応するタイミング間で光源 (バックライト）を点灯するようにしたので、フィールド 'シーケンシャル方式、力ラーフィルタ方式の液晶表示装置における光利用効率を向上することができ、消費電力の低減ィ匕を図った液晶表示装置を実現することができる。また、輝度傾斜の抑制、及び走査時間の長時間化も果たすことができる。

図面の簡単な説明

[0036] [図 1]本発明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 2]比較例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 3]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 4]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 5]液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。

[図 6]LEDアレイの構成例を示す模式図である。

[図 7]第 1実施の形態の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図である。

[図 8]第 1比較例の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図である。

[図 9]第 2実施の形態の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図である。

[図 10]第 2比較例の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図である。

[図 11]第 3実施の形態の液晶表示装置における駆動シーケンスを示す図である。

[図 12]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 13]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

[0037] 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

35 ノックライト制御回路

41 TFT

70 白色光源

221, 222, 223, 224 点灯領域

発明を実施するための最良の形態

[0038] 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。

[0039] 図 3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 4は液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、図 5は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図、並びに、図 6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。

[0040] 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，バックライトを示している。ノックライト 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。

[0041] 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 Z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からの信号により、個々の画素の透過光強度が制御される。 [0042] 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。

[0043] 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 6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。

[0044] 本発明では、液晶パネル 21のライン方向に応じてバックライト 22が 4つの点灯領域 221, 222, 223, 224に分割されており、これらの各点灯領域 221, 222, 223, 22 4は、バックライト制御回路 35によって、夫々独立的に、その発光タイミング、発光色が制御されるようになって!/、る。

[0045] この液晶パネル 21と、各点灯領域毎の赤，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の各点灯領域における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。

[0046] 図 3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。

[0047] 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の各点灯領域 221, 222, 223, 224から赤色光，緑色光，青色光を夫々発光させる。

[0048] 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。

[0049] 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素子を各点灯領域毎に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の各点灯領域毎の点灯制御と液晶パネル 21に対する複数回のデータ書込み走査とを同期させてカラー表示を行って!/ヽる。

[0050] (第 1実施の形態）

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て、空パネルを作製した。ここで、空パネルの両基板間は、平均粒径 1. 6 mのシリカ製のスぺーサ 14でギャップを保持している。この空パネルの配向膜 11, 12間に、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 6nCZcm²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暗状態になるようにした。

[0051] 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 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。

[0052] 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 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（第 1データ書込み走査及び第 2データ書込み走査）を行、、次の第 2番目のサブフレームにお、て緑色の画像データの 2回の書込み走査 (第 1データ書込み走査及び第 2データ書込み走査）を行、、最後の第 3番目のサブフレームにお、て青色の画像データの 2回の書込み走査 (第 1データ書込み走査及び第 2データ書込み走査)を行った。

[0053] 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 50% (lZ360s)とした。なお、各サブフレームにあって、 1回目（前半）の第 1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)の第 2データ書込み走査時においては、第 1データ書込み走査と同じ表示データに基づき、第 1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カロした。この結果、第 2データ書込み走査時において、第 1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。

[0054] 一方、バックライト 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、バックライト 22の 12個の LEDを 3個ずつに 4分割された各点灯領域 221, 222, 223, 224毎に、第 1データ書込み走査における中間時点と第 2 データ書込み走査における中間時点との間で、ノックライト 22を点灯した。よって、各サブフレームにおけるバックライト 22の点灯時間はサブフレーム（lZl80s)の 50% ( lZ360s)である。

[0055] 結果として、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。表示エリア内における画面輝度は、約 160〜180cdZm²の範囲であった。このとき、バックライト 22の消費電力は 0. 55Wであった。よって、高輝度の表示及び消費電力の低減を実現できている。

[0056] (第 1比較例）

第 1実施の形態と同様に作製した液晶パネルと、第 1実施の形態と同様なバックライトとを重ね合わせ、図 8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。

[0057] 図 8 (a)に示す各サブフレームでの 2回のデータ書込み走査における電圧の極性及び大きさは、第 1実施の形態（図 7 (a)参照）と同じである。但し、各サブフレームにおいて、第 1データ書込み走査及び第 2データ書込み走査に要する時間はサブフレーム（1Z180S)の 25% (l/720s)とし、隣り合う両データ書込み走査間の時間もサブフレーム（lZl80s)の 25% (l/720s)とした。

[0058] 一方、バックライトの赤，緑，青各色の点灯は、図 8 (b)に示すように制御した。各サブフレームにおいて、第 1データ書込み走査における中間時点と第 2データ書込み走査における中間時点との間で、ノックライトを点灯した。但し、第 1実施の形態のようにバックライトを複数の点灯領域に分割していない。よって、各サブフレームにおけるバックライトの点灯時間は、第 1実施の形態と同じで、サブフレーム（1Z180S)の 5 0% (lZ360s)である。 [0059] 結果として、第 1実施の形態と同様に、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。表示エリア内における画面輝度は、約 135〜180cd/m²の範囲であり、第 1 実施の形態に比べて輝度傾斜が大き力つた。また、第 1実施の形態に比べて短い走查時間を必要とした。なお、ノックライトの消費電力は 0. 55Wであった。

[0060] (第 2実施の形態）

第 1実施の形態と同様に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、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。

[0061] 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 4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 4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 4回の書込み走査を行った。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（1Z180 s)の 25% (l/720s)とし、前のデータ書込み走査の終了タイミングと次のデータ書込み走査の開始タイミングとが一致するようにした。

[0062] なお、各サブフレームでの 4回のデータ書込み走査において、前半の 2回のデータ書込み走査 (第 1データ書込み走査）時に各画素の液晶に印加される電圧と、後半の 2回のデータ書込み走査 (第 2データ書込み走査）時に各画素の液晶に印加される電圧とは、極性が反対で等しい大きさとした。この結果、後半の 2回のデータ書込み走査時において、前半の 2回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喑、表示を得た。

[0063] 一方、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。各サブフレームにおいて、バックライト 22の 12個の LEDを 3個ずつに 4分割された各点灯領域 221, 222, 223, 224毎に、前半の 2回のデータ書込み走査（第 1データ書込み走査)での最初のデータ書込み走査（ 1回目のデータ書込み走査）における中間時点と、後半の 2回のデータ書込み走査 (第 2データ書込み走査)での最初のデータ書込み走査（3回目のデータ書込み走査）における中間時点との間で、バックライト 22を点灯した。よって、各サブフレームにおけるバックライト 22の点灯時間はサブフレーム（lZl80s)の 50% (lZ360s)である。

[0064] 結果として、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。表示エリア内における画面輝度は、第 1実施の形態と比べて、データ書込み走査の回数を増やした効果による透過率の向上により、約 190〜215cdZm²の範囲〖こ向上した。このとき、バックライト 22の消費電力は 0. 55Wであった。よって、高輝度の表示及び消費電力の低減を実現できている。

[0065] (第 2比較例）

第 1実施の形態と同様に作製した液晶パネルと、第 1実施の形態と同様なバックライトとを重ね合わせ、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。

[0066] 図 10 (a)に示す各サブフレームでの 4回のデータ書込み走査は、第 2実施の形態（図 9 (a)参照）と全く同じである。

[0067] 一方、バックライトの赤，緑，青各色の点灯は、図 10 (b)に示すように制御した。各サブフレームにおいて、前半の 2回のデータ書込み走査（第 1データ書込み走査）での最初のデータ書込み走査（1回目のデータ書込み走査）における中間時点と、後半の 2回のデータ書込み走査 (第 2データ書込み走査)での最初のデータ書込み走查（3回目のデータ書込み走査）における中間時点との間で、ノックライトを点灯した。但し、第 2実施の形態のようにバックライトを複数の点灯領域に分割していない。よつて、各サブフレームにおけるバックライトの点灯時間は、第 2実施の形態と同じで、サブフレーム（lZl80s)の 50% (lZ360s)である。

[0068] 結果として、第 2実施の形態と同様に、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。表示エリア内における画面輝度は、約 160〜215cdZm²の範囲であり、第 2 実施の形態に比べて輝度傾斜が大き力つた。なお、ノックライトの消費電力は 0. 55 Wであった。

[0069] (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、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 (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は 6nCZcm²であった。液晶材料をパネルに封入した後、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 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。

[0070] 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、図 11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。

[0071] 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 11 (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（第 1データ書込み走査及び第 2データ書込み走査）を行、、次の第 2番目のサブフレームにお、て緑色の画像データの 2回の書込み走査 (第 1データ書込み走査及び第 2データ書込み走査）を行、、最後の第 3番目のサブフレームにお、て青色の画像データの 2回の書込み走査 (第 1データ書込み走査及び第 2データ書込み走査)を行った。

[0072] 各サブフレームにおいて、第 1データ書込み走査及び第 2データ書込み走査に要する時間はサブフレーム（1Z180S)の 25% (lZ720s)とし、隣り合う両データ書込み走査間の時間もサブフレーム（1Z180S)の 25% (lZ720s)とした。なお、各サブフレームにあって、 1回目（前半)の第 1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 )の第 2データ書込み走査時においては、第 1データ書込み走査と同じ表示データに基づき、第 1データ書込み走査とは極性が異なって大きさが等し、電圧を各画素の液晶に印加した。この結果、第 2データ書込み走査時において、第 1データ書込み走查時と比較して、実質的に黒表示とみなせる暗!ヽ表示を得た。

[0073] 一方、バックライト 22の赤，緑，青各色の点灯は、図 11 (b)に示すように制御した。

各サブフレームにおいて、バックライト 22の 12個の LEDを 3個ずつに 4分割された各点灯領域 221, 222, 223, 224毎に、第 1データ書込み走査における中間時点と第 2データ書込み走査における中間時点との間で、ノックライト 22を点灯した。よって、各サブフレームにおけるバックライト 22の点灯時間はサブフレーム（lZl80s)の 50 % (lZ360s)である。

[0074] 結果として、高精細、高速応答、高色純度表示を実現できた。表示エリア内における画面輝度は、約 185〜200cdZm²の範囲であった。このとき、バックライト 22の消費電力は 0. 55Wであった。よって、高輝度の表示及び消費電力の低減を実現できている。また、第 1実施の形態と比べて、輝度傾斜の割合を小さくできた。

[0075] 上述した実施の形態では、 1回のデータ書込み走査に要する時間の各サブフレームに占める割合は、 50%または 25%としたが、この割合を小さくして、隣り合う両データ書込み走査間の時間を長くすることにより、より一層の光利用効率の向上、より一層の輝度ムラの抑制を図れることは言うまでもな、。

[0076] また、上述した実施の形態では、バックライト 22の複数の点灯領域への分割数を 4 としたが、分割数がこれに限定されるものでないことは勿論であり、分割数をより多くすることにより、より一層の光利用効率の向上、より一層の輝度ムラの抑制を図れることも言うまでもない。

[0077] なお、上述した例では、ハーフ V字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を用 V、る場合にっ、て説明した力 V字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を用いる場合についても本発明を同様に適用できることは勿論である。このような場合にも、各サブフレームにあって、前半の第 1データ書込み走査時に各画素の液晶に印カロされる電圧と、後半の第 2データ書込み走査時に各画素の液晶に印加される電圧とは、極性が反対で実質的に等しい大きさとするが、 V字状の電気光学応答特性を有する液晶材料を用いるため、後半の第 2データ書込み走査時において、前半の第 1データ書込み走査時と比較して、略同じ明るさの表示が得られる。

[0078] 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。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、カラー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。

[0079] 図 12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 12において、図 4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。また、ノックライト 22 (白色光源 70)は、複数の点灯領域に分割されている。

[0080] そして、図 13に示すような駆動シーケンス（各フレームにおいて、ノックライト 22の 4 分割された各点灯領域毎に、第 1データ書込み走査における中間時点と第 2データ書込み走査における中間時点との間で、ノックライト 22を点灯）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、バックライト 22からの光の利用効率を向上できて、消費電力の低減ィ匕を図ることができるという効果を奏する。また、輝度傾斜を小さくでき、走査時間も長くできる。

[0081] 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、または、自発分極を有さないネマチック液晶材料を用いた場合においても、駆動表示方式が同様であれば、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。

Claims

請求の範囲

[1] 液晶材料が封入された液晶パネルへ入射される光を出射する光源の点灯制御と前記液晶パネルに対する複数回のデータ書込み走査とを、所定期間毎に同期させる液晶表示装置において、前記光源は複数の点灯領域に分割されて点灯し、前記点灯領域夫々に対応した前記所定期間内における 1または複数回の第 1データ書込み走査と、該第 1データ書込み走査より暗い表示または略同じ明るさの表示を得るための 1または複数回の第 2データ書込み走査との夫々における最初の走査時の対応するタイミングの間で前記光源を点灯するようにしたことを特徴とする液晶表示装置。

[2] 前記対応するタイミングは夫々の最初の走査の略中間時点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] 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ィッチング素子が設けられていることを特徴とする請求項 1または 2記載の液晶表示装置。

[4] 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 3の、ずれか一つに記載の液晶表示装置。

[5] 前記第 1データ書込み走査における前記液晶材料への印加電圧と、前記第 2データ書込み走査における前記液晶材料への印加電圧とは、大きさが等しくて極性が異なることを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

[6] 前記第 1データ書込み走査の後に前記第 2データ書込み走査を行うようにしたことを特徴とする請求項 1乃至 5のいず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、ず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のいずれか一つに記載の液晶表示装置。

[9] 前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれか一つに記載の液晶表示装置。