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JP3659964B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description

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物質を用いた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device using a liquid crystal material having spontaneous polarization.

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機器の普及は、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型のOA機器の需要を発生しており、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ている。特に、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。
With the recent progress of so-called office automation (OA), OA devices represented by word processors, personal computers, and the like are widely used.
Furthermore, the spread of office automation equipment in offices has generated demand for portable office automation equipment that can be used both in offices and outdoors, and there is a demand for reduction in size and weight. A liquid crystal display device is widely used as one of means for achieving such an object. In particular, a liquid crystal display device is an indispensable technique for reducing the power consumption of a portable OA device driven by a battery as well as reducing the size and weight.

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が使用される。   By the way, liquid crystal display devices are roughly classified into a reflection type and a transmission type. The reflective type is configured to reflect the light incident from the front of the liquid crystal panel on the back of the liquid crystal panel and visually recognize the image, and the transmissive type is from the light source (backlight) provided on the back of the liquid crystal panel. In this configuration, an image is visually recognized with transmitted light. The reflective type is inferior in visibility because the amount of reflected light is not constant depending on the environmental conditions, but is inexpensive. Therefore, the reflective type is widely used as a display device of a single color (for example, white / black display) such as a calculator and a clock. It is not suitable as a display device such as a personal computer for performing color or full color display. Therefore, a transmissive type is generally used as a display device such as a personal computer that performs multi-color or full-color display.

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。   On the other hand, current color liquid crystal display devices are generally classified into STN (Super Twisted Nematic) type and TFT-TN (Thin Film Transistor-Twisted Nematic) type in terms of the liquid crystal material used. Although the STN type is relatively inexpensive to manufacture, there is a problem that it is not suitable for displaying moving images because crosstalk is likely to occur and the response speed is relatively slow. On the other hand, the TFT-TN type has higher display quality than the STN type. However, since the transmittance of the liquid crystal panel is currently only about 4%, a high-brightness backlight is required. For this reason, the TFT-TN type has a problem in use when carrying a battery power supply due to an increase in power consumption by the backlight. The TFT-TN type also has problems such as a low response speed, particularly a halftone response speed, a narrow viewing angle, and difficulty in adjusting the color balance.

以上のような観点から、印加電界に対する応答速度が数百〜数μsオーダと高速である強誘電性液晶物質または反強誘電性液晶物質を使用し、それらの液晶物質をTFT等のスイッチング素子を用いて駆動する液晶表示装置が開発されている。液晶物質として、強誘電性液晶物質または反強誘電性液晶物質を用いると、液晶分子が印加電圧の有無には拘らず基板 (ガラス基板) に対して常時平行であるので、視野角が極めて広くなって、実用上問題はない。
特開平6−160812号公報 特開平10−254390号公報 特開平5−107541号公報
From the above viewpoint, a ferroelectric liquid crystal material or an anti-ferroelectric liquid crystal material whose response speed to an applied electric field is as high as several hundreds to several μs is used, and these liquid crystal materials are used as switching elements such as TFTs. Liquid crystal display devices that are driven and used have been developed. When a ferroelectric liquid crystal material or an antiferroelectric liquid crystal material is used as the liquid crystal material, the viewing angle is extremely wide because the liquid crystal molecules are always parallel to the substrate (glass substrate) regardless of the applied voltage. There is no practical problem.
JP-A-6-160812 JP-A-10-254390 JP-A-5-107541

強誘電性液晶物質または反強誘電性液晶物質を使用し、それらの液晶物質をスイッチング素子を用いて駆動する液晶表示装置にあっては、スイッチング素子の特性のばらつき等が原因で実質的な電荷注入時間のばらつきが発生して、安定した表示、特に中間調表示の安定性が得られないという問題がある。   In a liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal material or an anti-ferroelectric liquid crystal material and driving these liquid crystal materials using a switching element, substantial charge is caused due to variations in characteristics of the switching element. There is a problem in that variations in injection time occur and stable display, particularly halftone display stability cannot be obtained.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、応答速度,視野角特性に優れていることは勿論であり、スイッチング素子の特性のばらつきの影響を受けることなく、安定した表示を実現でき、また、中間調表示の安定性も得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and of course has excellent response speed and viewing angle characteristics, and can realize stable display without being affected by variations in characteristics of switching elements. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of obtaining the stability of halftone display.

請求項1に係る液晶表示装置は、少なくとも2枚の基板によって形成される空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入されており、夫々の画素に対応して前記液晶物質による光透過率を制御すべくオン/オフ駆動されるスイッチング素子を設けた液晶表示装置において、前記スイッチング素子がオンとなる時間を、前記スイッチング素子のオン時間に依存せずに前記液晶物質による光透過率がほぼ一定である時間であって、前記液晶物質の自発分極の応答がほとんど生じない時間である4〜20μsとし、4〜20μsの時間内で階調表示のための電圧を前記画素対応の液晶物質に印加して階調表示を行うようにしたことを特徴とする。
In the liquid crystal display device according to claim 1, a liquid crystal material having spontaneous polarization is sealed in a gap formed by at least two substrates, and the light transmittance of the liquid crystal material is controlled corresponding to each pixel. In a liquid crystal display device provided with a switching element that is turned on / off as much as possible, the light transmittance by the liquid crystal material is substantially constant without depending on the on-time of the switching element. For a certain period of time, 4 to 20 μs is a period in which the response of the spontaneous polarization of the liquid crystal material hardly occurs, and a voltage for gradation display is applied to the liquid crystal material corresponding to the pixel within the time of 4 to 20 μs. In this case, gradation display is performed.

本発明者等は、自発分極を有する液晶物質においては、それによる光透過率がスイッチング素子がオンとなる時間に依存しないでほぼ一定である期間が存在することを知見した。このような知見に基づいて、請求項1の液晶表示装置にあっては、このような光透過率がほぼ一定であるスイッチング素子がオンとなる時間4〜20μs中に階調表示を行う。よって、TFT等のスイッチング素子の特性のばらつき等によって液晶物質への電荷注入時間に変化が生じても、透過光に変化が生じないので、安定した階調表示が可能である。   The present inventors have found that in a liquid crystal substance having spontaneous polarization, there is a period in which the light transmittance due thereto is substantially constant without depending on the time when the switching element is turned on. Based on such knowledge, in the liquid crystal display device according to the first aspect, gradation display is performed during a time period of 4 to 20 μs when such a switching element having a substantially constant light transmittance is turned on. Therefore, even if a change occurs in the charge injection time to the liquid crystal material due to variations in characteristics of switching elements such as TFTs, the transmitted light does not change, so that stable gradation display is possible.

イッチング素子がオンとなっている期間内で液晶物質の自発分極の応答がほとんど生じないようにしているため、スイッチング素子がオフとなったときの光透過率はスイッチング素子がオンとなっている期間に依存せずにほぼ一定となる。そして、このような自発分極の応答がほとんど生じないスイッチング素子のオン期間で表示を行うことにより、TFT等のスイッチング素子の特性のばらつき等によって液晶物質への電荷注入時間に変化が生じても、自発分極の応答がほとんど生じないため、液晶物質への注入電荷量を一定にでき、透過光に変化が生じず、安定した階調表示が可能となる。 Since the switching element so that the response of the spontaneous polarization of the liquid crystal material within a period that is turned on almost no light transmittance when the switching element is turned off is the switching element is turned on It becomes almost constant without depending on the period. And by performing the display in the ON period of the switching element in which the response of such spontaneous polarization hardly occurs, even if the charge injection time to the liquid crystal material changes due to the variation in characteristics of the switching element such as TFT, Since there is almost no spontaneous polarization response, the amount of charge injected into the liquid crystal substance can be made constant, the transmitted light does not change, and stable gradation display is possible.

請求項に係る液晶表示装置は、請求項1において、3色光を時分割発光するバックライトを備えたことを特徴とする。 The liquid crystal display device according to claim 2, characterized by comprising Oite to claim 1, a backlight for time division emitting three color light.

請求項の液晶表示装置にあっては、時分割発光が可能なバックライトを備えているので、カラーフィルタを用いない安定したカラー表示が可能である。 In the liquid crystal display device according to the second aspect , since the backlight capable of time-division emission is provided, stable color display without using a color filter is possible.

本発明の液晶表示装置では、液晶物質による光透過率がスイッチング素子がオンとなっている時間に依存しないような期間内で階調表示を行うようにしたので、TFT等のスイッチング素子の特性のばらつき等による光透過率の変動を抑制でき、均一で安定した階調表示が可能となる。   In the liquid crystal display device of the present invention, gradation display is performed within a period in which the light transmittance by the liquid crystal material does not depend on the time for which the switching element is on. Variations in light transmittance due to variations and the like can be suppressed, and uniform and stable gradation display is possible.

以下、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。
図1は、本発明の液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。本発明の液晶表示装置における液晶パネルは図1に示されているように、2枚の偏光フィルム1,5間の構造として構成されている。具体的には、液晶パネルは上側から下側に、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いる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the liquid crystal display device of the present invention. The liquid crystal panel in the liquid crystal display device of the present invention is configured as a structure between two polarizing films 1 and 5, as shown in FIG. Specifically, the liquid crystal panel is configured by laminating a polarizing film 1, a glass substrate 2, a common electrode 3, a glass substrate 4, and a polarizing film 5 in this order from the upper side to the lower side.

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個々の表示画素に対応したピクセル電極10が形成されている。これら共通電極3及びピクセル電極10間にはデータドライバ,スキャンドライバ等を有する液晶駆動制御手段20が接続されている。なお、個々のピクセル電極10はTFT11によりオン/オフ制御され、個々のTFT11はデータドライバによりデータ線12を、スキャンドライバにより走査線13を夫々選択的にオン/オフすることにより駆動される。そして、データ線12からのデータに応じて、個々のピクセルの光透過率が制御される。   Pixel electrodes 10 corresponding to individual display pixels arranged in a matrix are formed on the surface of the glass substrate 4 on the common electrode 3 side. A liquid crystal drive control means 20 having a data driver, a scan driver, etc. is connected between the common electrode 3 and the pixel electrode 10. Each pixel electrode 10 is ON / OFF controlled by a TFT 11, and each TFT 11 is driven by selectively turning on / off a data line 12 by a data driver and a scanning line 13 by a scan driver. Then, according to data from the data line 12, the light transmittance of each pixel is controlled.

ガラス基板4上のピクセル電極10の上面と共通電極3の下面とに対向配置された両配向膜間の空隙に液晶物質が充填されて液晶層が形成される。なお、液晶パネルの下層(背面)側には、光源7及び導光板+光拡散板6で構成されるバックライトが設けられている。   A liquid crystal layer is formed by filling a gap between the alignment films disposed opposite to the upper surface of the pixel electrode 10 on the glass substrate 4 and the lower surface of the common electrode 3 with a liquid crystal material. Note that a backlight composed of the light source 7 and the light guide plate + light diffusion plate 6 is provided on the lower layer (rear) side of the liquid crystal panel.

次に、表示動作について説明する。1回目の書込み走査(データ書込み走査)においては、画素データに応じた電圧の信号が液晶駆動制御手段20のデータドライバから液晶パネルの各画素に供給される。これにより、電圧が印加されて光透過率が調整され、画素データに対応した画像が表示される。   Next, the display operation will be described. In the first write scan (data write scan), a voltage signal corresponding to the pixel data is supplied from the data driver of the liquid crystal drive control means 20 to each pixel of the liquid crystal panel. Thereby, a voltage is applied, the light transmittance is adjusted, and an image corresponding to the pixel data is displayed.

そして、2回目の書込み走査(データ消去走査)においては、1回目の書込み走査と逆特性の電圧の信号が液晶駆動制御手段20のデータドライバから液晶パネルの各画素に供給される。これにより、液晶パネルの各画素には、1回目の書込み走査時に各画素に印加された電圧と同一強度で逆極性の電圧が印加されて、液晶パネルの各画素の表示が消去される。   In the second write scan (data erasure scan), a signal having a voltage opposite to that of the first write scan is supplied from the data driver of the liquid crystal drive control means 20 to each pixel of the liquid crystal panel. As a result, a voltage having the same intensity and reverse polarity as the voltage applied to each pixel during the first writing scan is applied to each pixel of the liquid crystal panel, and the display of each pixel of the liquid crystal panel is erased.

1回目の走査(データ書込み走査)と2回目の走査(データ消去走査)とで、液晶パネルの各画素に供給される信号の電圧は、同じ大きさで極性のみが異なるので、液晶への直流成分の印加が防止される。   Since the first scanning (data writing scanning) and the second scanning (data erasing scanning) have the same magnitude and only different polarity of the voltage of the signal supplied to each pixel of the liquid crystal panel, the direct current to the liquid crystal Application of components is prevented.

(第1実施の形態)
この第1実施の形態は、白色光のバックライトを使用し、3原色の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例である。
(First embodiment)
The first embodiment is an example in which color display is performed by using a white light backlight and selectively transmitting white light through three primary color filters.

まず、図1に示されている液晶パネルを以下のようにして作製した。個々のピクセル電極10をピッチ0.10mm×0.10mmで画素数を 640×RGB×480 のマトリクス状に形成したTFT基板を作製した。このようなTFT基板とRGBマイクロカラーフィルタ及び共通電極3を有するガラス基板2とを洗浄した後、印刷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のポリイミド膜を配向膜として成膜した。   First, the liquid crystal panel shown in FIG. 1 was produced as follows. A TFT substrate in which individual pixel electrodes 10 were formed in a matrix of a pitch of 0.10 mm × 0.10 mm and a number of pixels of 640 × RGB × 480 was produced. After cleaning the TFT substrate and the glass substrate 2 having the RGB micro color filter and the common electrode 3, the polyimide is applied by printing and baked at 200 ° C. for 1 hour to form an approximately 200 mm polyimide film. As a film formation.

更に、これらの配向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。この空パネルの両配向膜間にナフタレン−トラン系の液晶物質を主成分とする強誘電性液晶物質を封入した。このナフタレン−トラン系の液晶物質は自発分極を有している。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、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とした。   Furthermore, these alignment films were rubbed with a cloth made of rayon and overlapped with a gap held between them by a silica spacer having an average particle diameter of 1.6 μm to produce an empty panel. A ferroelectric liquid crystal material mainly composed of a naphthalene-tolane-based liquid crystal material was sealed between the alignment films of the empty panel. This naphthalene-tolane-based liquid crystal substance has spontaneous polarization. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state so that the ferroelectric liquid crystal molecules would be in a dark state when tilted to one side to obtain a liquid crystal panel.

作製した液晶パネルに5Vの電圧を印加して光透過率を測定した。図2は、印加電圧を5Vとした場合における、TFT11がオンとなっている時間(以下、TFT選択時間という)と液晶パネルの中央付近における光透過率との関係を示すグラフである。   A light transmittance was measured by applying a voltage of 5 V to the produced liquid crystal panel. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the time during which the TFT 11 is on (hereinafter referred to as TFT selection time) and the light transmittance near the center of the liquid crystal panel when the applied voltage is 5V.

TFT選択時間が長くなるに従って、光透過率は大きくなり、TFT選択時間が 350μsに達した時点で 100%の光透過率を得た。但し、TFT選択時間が4〜20μsの範囲では光透過率が50%前後でほぼ一定であった。この現象は自発分極のスイッチングの影響と考えられる。   The light transmittance increased as the TFT selection time increased, and 100% light transmittance was obtained when the TFT selection time reached 350 μs. However, when the TFT selection time was in the range of 4 to 20 μs, the light transmittance was almost constant at around 50%. This phenomenon is considered to be the effect of switching of spontaneous polarization.

つまり、TFT選択時間が短い場合には、そのTFT選択時間内で自発分極の反転がほとんど生じない。よって、TFTがオフとなっている状態においては、TFTがオンとなっていた期間内に注入された電荷量に相当した自発分極の反転しか生じない。このために、光透過率が一定となる期間が発生すると考えられる。一方、TFT選択時間が長い場合には、そのTFT選択時間内で自発分極の反転が生じる。この反転の割合は、TFT選択時間が長くなるに従って大きくなる。この現象と、TFTがオンとなっていた期間内に注入された電荷量に相当したTFTオフ状態における自発分極の反転とにより、光透過率は高くなる。   That is, when the TFT selection time is short, the spontaneous polarization inversion hardly occurs within the TFT selection time. Therefore, in the state in which the TFT is off, only spontaneous polarization inversion corresponding to the amount of charge injected during the period in which the TFT is on occurs. For this reason, it is considered that a period in which the light transmittance is constant occurs. On the other hand, when the TFT selection time is long, the spontaneous polarization is inverted within the TFT selection time. This inversion ratio increases as the TFT selection time increases. The light transmittance increases due to this phenomenon and the reversal of the spontaneous polarization in the TFT off state corresponding to the amount of charge injected during the period in which the TFT is on.

また、同様に、印加電圧を3V,7V,10Vとして、液晶パネルの中央付近における光透過率を測定した。図3は、印加電圧を3V(◇),5V(□),7V(△),10V(○)とした場合における、TFT選択時間と液晶パネルの中央付近における光透過率との関係を示すグラフである。印加電圧を変化させた場合においても、TFT選択時間が、20μs以下である場合には、光透過率が一定であることが分かる。   Similarly, the light transmittance in the vicinity of the center of the liquid crystal panel was measured with applied voltages of 3V, 7V, and 10V. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the TFT selection time and the light transmittance near the center of the liquid crystal panel when the applied voltage is 3 V (◇), 5 V (□), 7 V (Δ), and 10 V (10). It is. It can be seen that even when the applied voltage is changed, the light transmittance is constant when the TFT selection time is 20 μs or less.

第1実施の形態では、TFT選択時間を上記20μs以下の15μsに設定し、図4に示すような駆動方法(1フレームで1/60s)で駆動表示を行った。その結果、光透過率に変化がなく、表示エリア全域にあって、均一で安定した表示を実現することができた。   In the first embodiment, the TFT selection time is set to 15 μs, which is 20 μs or less, and drive display is performed by the drive method as shown in FIG. 4 (1/60 s in one frame). As a result, there was no change in the light transmittance, and a uniform and stable display could be realized over the entire display area.

また、第1実施の形態では、印加電圧の大きさに応じて一定の光透過率が得られるので、中間調表示が可能である。図5は、TFT選択時間を5μsに設定した場合における、印加電圧と光透過率との関係を示すグラフである。印加電圧に応じた光透過率が得られており、中間調表示が可能であることは明白である。   In the first embodiment, since a certain light transmittance is obtained according to the magnitude of the applied voltage, halftone display is possible. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the light transmittance when the TFT selection time is set to 5 μs. It is clear that the light transmittance according to the applied voltage is obtained and halftone display is possible.

(比較例)
第1実施の形態と同様の構成の液晶パネルを用い、TFT選択時間を30μsに設定し、図4に示すような駆動方法で駆動表示を行った。その結果、中間調状態の光透過率が安定せず、均一で安定した表示を表示エリア全域において得ることができなかった。
(Comparative example)
A liquid crystal panel having the same configuration as in the first embodiment was used, the TFT selection time was set to 30 μs, and drive display was performed by a drive method as shown in FIG. As a result, the light transmittance in the halftone state is not stable, and a uniform and stable display cannot be obtained over the entire display area.

なお、この比較例にあっては、フレーム周波数を第1実施の形態と同一とするために、上下2分割で表示を行った。このような上下2分割表示が、表示特性に悪影響を及ぼさないことは公知である。よって、第1実施の形態と比較例との表示特性の差異は、設定したTFT選択時間の長さに起因したことが分かる。   In this comparative example, in order to make the frame frequency the same as that of the first embodiment, the display was performed in the upper and lower parts. It is well known that such a vertically divided display does not adversely affect the display characteristics. Therefore, it can be seen that the difference in display characteristics between the first embodiment and the comparative example is caused by the length of the set TFT selection time.

第1実施の形態と比較例とに差異が見られる原因を調べるために、図6に示すような液晶パネルの5ヵ所の位置(A〜E)におけるTFT選択時間と光透過率との関係を印加電圧5Vで測定した。その測定結果を図7に示す。TFT選択時間が20μs以下である期間では、各位置において光透過率の差異は見られなかったが、20μsを超えると、各位置において光透過率の差異が見られた。このような要因によって、比較例では、均一な表示が得られなかったと考えられる。この要因は、TFTのスイッチング時間のばらつき等によって、実質的な電荷の注入時間に差が生じるために発生すると考えられる。   In order to investigate the cause of the difference between the first embodiment and the comparative example, the relationship between the TFT selection time and the light transmittance at five positions (A to E) of the liquid crystal panel as shown in FIG. Measurement was performed at an applied voltage of 5V. The measurement results are shown in FIG. In the period when the TFT selection time was 20 μs or less, no difference in light transmittance was observed at each position, but when it exceeded 20 μs, a difference in light transmittance was observed at each position. Due to such factors, it is considered that a uniform display could not be obtained in the comparative example. This factor is considered to be caused by a difference in substantial charge injection time due to variations in TFT switching time.

(第2実施の形態)
第2実施の形態は、第1実施の形態のようにカラーフィルタを用いずに、3色光のバックライトを時分割発光させてフルカラー表示を行う例である。第2実施の形態の光源7は、図8にその模式図を示しているように、導光板+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が順次的且つ反復して配列されているLEDアレイである。導光板+光拡散板6はこのような光源7の各LEDから発光される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。
(Second Embodiment)
The second embodiment is an example in which full-color display is performed by time-division emission of a three-color light backlight without using a color filter as in the first embodiment. The light source 7 of the second embodiment has three primary colors, that is, red (R), green (G), and blue on the surface facing the light guide plate + light diffusing plate 6, as schematically shown in FIG. (B) is an LED array in which LEDs emitting each color are sequentially and repeatedly arranged. The light guide plate + light diffusing plate 6 functions as a light emitting region by guiding light emitted from each LED of the light source 7 to the entire surface and diffusing it to the upper surface.

そして、バックライトのLEDを所定周期で赤,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。各色を発光させている期間中に、第1実施の形態と同様な2回のデータ走査(1回目のデータ書込み走査と2回目のデータ消去走査)を行い、画素データに応じた画像が表示される。
但し、ある色の2回目の走査(データ消去走査)の終了タイミングが、次の色の1回目の走査(データ書込み走査)の開始タイミングと一致するように、タイミングを調整する。
Then, the backlight LED emits light sequentially in the order of red, green, and blue in a predetermined cycle, and display is performed by switching each pixel of the liquid crystal panel in units of lines in synchronization therewith. During the period in which each color is emitted, the same two data scans (first data write scan and second data erase scan) as in the first embodiment are performed, and an image corresponding to the pixel data is displayed. The
However, the timing is adjusted so that the end timing of the second scan (data erasure scan) of a certain color coincides with the start timing of the first scan (data write scan) of the next color.

図1に示されている液晶パネルを以下のようにして作製した。個々のピクセル電極10をピッチ0.10mm×0.10mmで画素数を 640×480 のマトリクス状に形成したTFT基板を作製した。このような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、印刷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のポリイミド膜を配向膜として成膜した。   The liquid crystal panel shown in FIG. 1 was produced as follows. A TFT substrate in which individual pixel electrodes 10 were formed in a matrix of a pitch of 0.10 mm × 0.10 mm and a number of pixels of 640 × 480 was produced. After such a TFT substrate and the glass substrate 2 having the common electrode 3 were washed, polyimide was applied by printing and baked at 200 ° C. for 1 hour to form a polyimide film of about 200 mm as an alignment film.

更に、これらの配向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。この空パネルの両配向膜間にナフタレン−トラン系の液晶物質を主成分とする強誘電性液晶物質を封入した。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、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とした。   Furthermore, these alignment films were rubbed with a cloth made of rayon and overlapped with a gap held between them by a silica spacer having an average particle diameter of 1.6 μm to produce an empty panel. A ferroelectric liquid crystal material mainly composed of a naphthalene-tolane-based liquid crystal material was sealed between the alignment films of the empty panel. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state so that the ferroelectric liquid crystal molecules would be in a dark state when tilted to one side to obtain a liquid crystal panel.

この液晶パネルと、赤,緑,青の時分割発光が可能であるバックライトとを重ね合わせた。このバックライトの発光タイミング,発光色は、液晶パネルのデータ書込み/消去走査に同期して制御される。   This liquid crystal panel was overlaid with a backlight capable of time-division emission of red, green and blue. The backlight emission timing and emission color are controlled in synchronization with data writing / erasing scanning of the liquid crystal panel.

第2実施の形態では、TFT選択時間を、光透過率が一定である5μsに設定し、図9に示すような駆動方法(各色1/180 sで1フレーム1/60s)で駆動表示を行った。その結果、特に中間調状態の光透過率に変化がなく、表示エリア全域にあって、均一で安定したカラー表示を実現することができた。   In the second embodiment, the TFT selection time is set to 5 μs where the light transmittance is constant, and drive display is performed by the driving method shown in FIG. 9 (1 frame 1/60 s for each color 1/180 s). It was. As a result, there was no change in light transmittance particularly in the halftone state, and a uniform and stable color display could be realized over the entire display area.

なお、上記例では、液晶物質として、強誘電性液晶を用いたが、反強誘電性液晶を用いるようにしても、同様の効果が得られることは勿論である。液晶物質として自発分極を有する強誘電性液晶物質または反強誘電性液晶物質を使用することにより、液晶物質による光透過率がスイッチング素子がオンとなる時間に依存しないでほぼ一定である期間が安定的に得られる。   In the above example, the ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal substance. However, it is needless to say that the same effect can be obtained even when an antiferroelectric liquid crystal is used. By using a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal material having spontaneous polarization as the liquid crystal material, the period during which the light transmittance by the liquid crystal material is almost constant without depending on the time when the switching element is turned on is stable. Can be obtained.

本発明の液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a whole structure of the liquid crystal display device of this invention. TFT選択時間(TFTがオンとなっている時間)と光透過率との関係(印加電圧5V)を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship (applied voltage 5V) between TFT selection time (time when TFT is turned on) and light transmittance. TFT選択時間と光透過率との関係(印加電圧3V,5V,7V,10V)を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship (applied voltage 3V, 5V, 7V, 10V) between TFT selection time and light transmittance. 第1実施の形態及び比較例における液晶表示装置の駆動方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive method of the liquid crystal display device in 1st Embodiment and a comparative example. 印加電圧と光透過率との関係(TFT選択時間5μs)を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship (TFT selection time 5 microseconds) between an applied voltage and light transmittance. TFT選択時間と光透過率との関係を測定する複数位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the several position which measures the relationship between TFT selection time and light transmittance. 複数の測定位置におけるTFT選択時間と光透過率との関係(印加電圧5V)を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship (applied voltage 5V) of TFT selection time and the light transmittance in a several measurement position. 第2実施の形態の光源(LEDアレイ)の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the light source (LED array) of 2nd Embodiment. 第2実施の形態における液晶表示装置の駆動方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the drive method of the liquid crystal display device in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

7 光源
11 TFT
7 Light source
11 TFT

Claims (2)

少なくとも2枚の基板によって形成される空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入されており、夫々の画素に対応して前記液晶物質による光透過率を制御すべくオン/オフ駆動されるスイッチング素子を設けた液晶表示装置において、
前記スイッチング素子がオンとなる時間を、前記スイッチング素子のオン時間に依存せずに前記液晶物質による光透過率がほぼ一定である時間であって、前記液晶物質の自発分極の応答がほとんど生じない時間である4〜20μsとし、4〜20μsの時間内で階調表示のための電圧を前記画素対応の液晶物質に印加して階調表示を行うようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
A switching element in which a liquid crystal material having spontaneous polarization is sealed in a gap formed by at least two substrates, and is driven on / off to control the light transmittance of the liquid crystal material corresponding to each pixel In the liquid crystal display device provided with
The time during which the switching element is turned on does not depend on the on-time of the switching element, and the light transmittance of the liquid crystal material is substantially constant, and the spontaneous polarization response of the liquid crystal material hardly occurs. A liquid crystal display device characterized in that a gradation display is performed by applying a voltage for gradation display to the liquid crystal material corresponding to the pixel within a period of 4 to 20 μs, which is a time of 4 to 20 μs.
3色光を時分割発光するバックライトを備えたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a backlight that emits light of three colors in a time-sharing manner.
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