(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶形成材料を挟持して対向配置された第１基板及び第２基板と、
一方の電極と他方の電極とからなる一対の電極と、
前記一対の電極間に印加する電圧の制御手段と、
を備える液晶表示装置において、
さらに温度検出器と、発熱状態または吸熱状態に制御できる装置である温度制御装置と、前記温度制御装置を制御する加熱冷却制御手段と、を備え、
前記加熱冷却制御手段は、前記温度制御装置を駆動して、前記液晶形成材料の等方相温度領域又は前記液晶形成材料のネマティック相温度領域の何れかとなるように選択駆動し、
前記制御手段は、
前記温度検出器によって検出された前記液晶形成材料の温度が等方相温度領域にあるときは、前記一対の電極間に前記液晶形成材料からのネマティック相の誘起及び消失現象に基く光透過率の変化が生じる電圧を印加し、
前記温度検出器によって検出された前記液晶形成材料の温度がネマティック相温度領域にあるときは、前記一対の電極間に前記液晶のダイレクターの配置の変化に基く光透過率の変化が生じる電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記液晶形成材料の等方相温度領域においては、前記一対の電極間に、前記液晶形成材料のネマティック相温度領域における印加電圧よりも振幅が大きい電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれ外面側には偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１基板及び前記第２基板はそれぞれ前記液晶形成材料の界面に配向膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記一対の電極は、前記第１基板に一方の電極が形成され、前記第２基板に他方の電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記一対の電極は前記第１基板に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記温度制御装置はペルチェ素子であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
液晶形成材料を挟持して対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の前記液晶形成材料側に形成された一対の電極と、発熱状態または吸熱状態に制御できる装置である温度制御装置と、前記温度制御装置を制御する加熱冷却制御手段と、を備える液晶表示装置の駆動方法において、
前記加熱冷却制御手段は、前記温度制御装置を駆動して、前記液晶形成材料の等方相温度領域又は前記液晶形成材料のネマティック相温度領域の何れかとなるように選択駆動し、
前記液晶表示装置の前記液晶形成材料の温度が等方相温度領域にあるときは、前記一対の電極間に印加される電圧に応じた前記液晶形成材料からのネマティック相の誘起及び消失現象に基く光透過率の変化を利用して表示を行い、
前記液晶表示装置の前記液晶形成材料の温度がネマティック相温度領域にあるときは、前記一対の電極間に印加される電圧に応じた液晶のダイレクターの配置の変化に基く光透過率の変化を利用して表示を行うことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記液晶表示装置の前記液晶形成材料の温度が等方相温度領域の場合、少なくとも前記光透過率の中間調表示を行う際の印加電圧には、該中間調表示に対応する電圧よりも振幅が大きいパルス電圧が含まれていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記光透過率の中間階調表示を行う際には、前記一対の電極間に印加される電圧を２値駆動とし、複数色のサブ画素からなる画素の複数個毎に、特定の色のサブ画素の点灯数を制御することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等方相温度領域及びネマティック相温度領域のいずれにおいても表示を行う
ことができる液晶表示装置及びその駆動方法に関する。更に詳しくは、本発明は、液晶形
成材料の等方相温度領域においては電界印加及び無印加時のネマティック相の誘起及び消
失現象を利用して高応答速度の表示を行うことができ、ネマティック相温度領域において
は電界印加及び無印加時のダイレクターの配置状態の変化を利用して表示を行うことがで
きる、作動可能な温度領域が広い液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示装置はＣＲＴ（陰極線管）と比較して軽量、薄型、低消費電力とい
う特徴があるため、表示用として多くの電子機器に使用されている。従来の液晶表示装置
としては、液晶層に電界を印加する方法で分類すると、縦電界方式のものと横電界方式の
ものとが知られている。縦電界方式の液晶表示装置は、液晶層を挟んで配置される一対の
電極により、概ね縦方向の電界を液晶分子に印加するものである。この縦電界方式の液晶
表示装置としては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）
モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignmen
t）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード等のものが知られ
ている。
【０００３】
また、横電界方式の液晶表示装置は、液晶層を挟んで配置される一対の基板のうちの一
方の内面側に一対の電極が互いに絶縁して設けられており、概ね横方向の電界を液晶分子
に対して印加するものである。この横電界方式の液晶表示装置としては、一対の電極が平
面視で重ならないＩＰＳ（In-Plane Switching）モードのものと、重なるＦＦＳ（Fringe
Field Switching）モードのものとが知られている。
【０００４】
これらの従来の液晶表示装置は、所定方向に配向した液晶のダイレクターの配向方向を
電界により変えて、光の透過量を変化させて画像を表示させるものである。このような従
来例の液晶表示装置の動作原理について図７を用いて説明する。
【０００５】
なお、図７Ａは従来例の縦電界方式の液晶表示装置の模式断面図であり、液晶層に外部
電場（電圧）を印加した時に生じる光学位相差の変化を光学素子として用いた液晶表示装
置である。図７Ｂはその液晶表示装置における光の透過状態を示す図である。図７Ｃ、図
７Ｄは誘電率異方性が正のネマティック液晶層における液晶層内のダイレクターの配置状
態を示し、電圧無印加状態（図７Ｃ）と電圧印加状態（図７Ｄ）を示している。従来の液
晶表示装置のほとんどは、ネマティック液晶のような、ネマティック相―等方相の転移温
度未満における液晶のダイレクターの配置を変化させることにより表示装置として利用し
ていたものである。
【０００６】
図７Ａに示すように、従来の液晶表示装置は、アレイ基板ＡＲとカラーフィルター基板
ＣＦとの間に液晶層が挟持されており、アレイ基板ＡＲとカラーフィルター基板ＣＦの液
晶層側にはそれぞれ透明電極が形成されている。そして、アレイ基板ＡＲ及びカラーフィ
ルター基板ＣＦのそれぞれ外面（液晶層とは反対側）には偏光板が配置されており、また
、アレイ基板ＡＲ側の偏光板の外面にはバックライト光源が配置されている。図７Ｂに示
すように、バックライト光源からアレイ基板ＡＲ側の偏光板に入射した光は、直線偏光に
変換され、この直線偏光は、液晶層を通る間に位相差が付与され、更にカラーフィルター
層側の偏光板の透過軸と平行な光のみが透過して視認されるようになる。
【０００７】
液晶層内のダイレクターは、電界が無印加状態では透明電極の表面に形成されている配
向膜の作用によって例えば水平方向に配列していたもの（図７Ｃ参照）が、電界が印加さ
れた状態では垂直方向に配列する（図７Ｄ参照）。このように、電界の無印加状態と電界
の印加状態とでは、液晶層のダイレクターの配向状態が変化するため、液晶層を透過する
光の位相が変化する。そのため、従来の液晶表示装置では、一対の電極によって形成され
る電界と偏光板の透過軸との相互作用によって光の透過量を制御することにより、所定の
画像を表示することができるようになる。
【０００８】
なお、横電界方式の液晶表示装置は、一対の電極がアレイ基板ＡＲに形成されているが
、一対の電極によって形成される電界と偏光板の透過軸との相互作用によって光の透過量
を制御することによって所定の画像を表示するという点では、前述の縦電界方式の液晶表
示装置と相違はない。
【０００９】
一方、従来から液晶形性物質として種々の化合物が知られている。例えば下記化学構造
式で表される４−シアノ−４'ペンチルビフエニル（4-cyano-4'pentylbiphenyl）（以下
、「５ＣＢ」と表す。）は、誘電異方性が正であり、２４℃以下で固体であり、３５℃以
上で液体となり、２４℃〜３５℃の間で液晶状態として存在している。すなわち、５ＣＢ
は約３５℃において液晶相と液体相（等方相）との間で互いに相転移する。
【００１０】
【化１】
0005403553.tif 000002
【００１１】
５ＣＢは液晶相ではネマティック相として存在している。このネマティック相を加熱し
て行くと約３５℃を境に不連続的に等方相に相転移するが、その間に、光学的、巨視的に
は等方相であるが微視的にはネマティック相の性質を示す状態（以下、「擬等方相」とい
う。）が現れる。
【００１２】
この擬等方性が現れる温度範囲は約１Ｋと非常に狭いが、下記非特許文献１には、
（１）キラル化剤を混合したネマティック相の中に高分子の分子ネットワークを張り巡
らせることにより、電界なしの場合における擬等方相はランダムな構造の高分子ネットワ
ークにより広い温度範囲において巨視的には等方相となること、及び、
（２）電界を印加すると、擬等方相に電気光学カー効果によって誘電異方性が現れるた
め、光学的異方性が生じ、電界を取り去ると速やかに元の状態に戻ること、
（３）電界印加−除去時の応答時間は１０μｓｅｃオーダーであり、従来のネマティッ
ク相の配向方向が変化する際の応答速度が数ｍｓｅｃ以上であることを考慮すると、非常
に早いこと、
等の優れた電気光学的効果が生じることが示されている。
【００１３】
同じく、下記非特許文献１には、更にキラルネマティック相と等方相との間の狭い領域
に現れるブルー相中に高分子の分子ネットワークを張り巡らせると、
（４）ブルー相の誘起温度が１００Ｋ以上広がること、
（５）このブルー相に電界を印加すると、電気光学カー効果によって複屈折現象が現れ
、電界を除去すると複屈折現象が消失すること、
（６）電界印加−除去時の応答時間は、立ち上がり時間及び立ち下がり時間共に１０〜
１００μｓｅｃ程度となり、従来のネマティック相の配向方向が変化する際の応答速度よ
りも非常に早いこと、
等の優れた電気光学的効果が生じることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−１８３９３７号公報
【特許文献２】特開２００１−２６５２９８号公報
【特許文献３】特開２００７−３２３０４６号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】「液晶」第９巻第２号（２００６年）、第８３〜９５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述した高分子安定化状態の擬等方相及び高分子安定化ブルー相における電気光学的効
果を利用すると、応答速度が速い電気光学素子を形成し得る。しかしながら、両者共に液
晶形成材料中に高分子の分子ネットワークを張り巡らす必要がある。この高分子の分子ネ
ットワークは、所定の液晶形成材料中に高分子ネットワーク形成用モノマー及び重合開始
剤を添加してアレイ基板及びカラーフィルター基板の間に封入した後、紫外線を照射する
ことによって重合させて形成できる。しかしながら、このような高分子の分子ネットワー
ク形成工程は、従来の液晶表示装置の形成工程では採用されていないため、異質の工程で
あり、直ちには導入し難い。
【００１７】
加えて、従来の高分子安定化状態の擬等方相及び高分子安定化ブルー相における電気光
学的効果を利用した電気光学素子は、いずれも印加する電界の強度によって特性変化が生
じることを考慮しない、電気光学素子のオン−オフ特性のみを利用することを前提とした
ものが大部分であった。例えば、上記特許文献１には、網目状高分子等によって小区画に
分割した等方相状態の液晶形成材料に対して電圧を印加した際のカー効果の誘起現象を利
用した、光学的なスイッチ素子ないしカラーシャッター等の電気光学スイッチ素子の発明
が開示されている。
【００１８】
一方、発明者は上記のような液晶形成材料のネマティック相−等方相間の相転移現象を
利用した表示装置において、中間階調による透過光量を任意に取り出すことができる液晶
表示装置の検討を種々重ねてきた。その結果、液晶形成材料のネマティック相−等方相間
の相転移現象を利用した表示装置においても、中間階調表示が可能であると共に、高応答
速度を達成できる液晶表示装置が得られることを確認している。しかしながら、この液晶
表示装置は、作動可能温度領域が狭く、駆動信号電圧が高く、中間階調表示時の応答速度
が遅い、という問題点が存在する。したがって、ネマティック相−等方相間の相転移現象
を利用した液晶表示装置としては、作動可能な温度領域を広げる必要があり、また駆動信
号電圧の低減化が必要であり、中間階調表示時の高応答速度化が必要である。
【００１９】
発明者は、上述のような液晶形成材料のネマティック相−等方相間の相転移現象を利用
した表示装置において、少なくともネマティック相温度領域においては通常の液晶表示パ
ネルと同様の駆動方法を採用することにより、表示可能な温度領域を広げることができる
ことを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００２０】
すなわち、本発明は、液晶形成材料のネマティック相−等方相間の相転移現象を利用し
た表示装置において、液晶形成材料の等方相温度領域においては電界印加及び無印加時の
ネマティック相の誘起及び消失現象を利用して高応答速度の表示を行うことができ、ネマ
ティック相温度領域においては電界印加及び無印加時のダイレクターの配置状態の変化を
利用して表示を行うことができる、作動可能な温度領域が広い液晶表示装置及びその駆動
方法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】
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、
液晶形成材料を挟持して対向配置された第１基板及び第２基板と、
一方の電極と他方の電極とからなる一対の電極と、
前記一対の電極間に印加する電圧の制御手段と、
を備える液晶表示装置において、
さらに温度検出器を備え、
前記制御手段は、
前記温度検出器によって検出された前記液晶形成材料の温度が等方相温度領域にあると
きは、前記一対の電極間に前記液晶形成材料からのネマティック相の誘起及び消失現象に
基く光透過率の変化が生じる電圧を印加し、
前記温度検出器によって検出された前記液晶形成材料の温度がネマティック相温度領域
にあるときは、前記一対の電極間に前記液晶のダイレクターの配置の変化に基く光透過率
の変化が生じる電圧を印加することを特徴とする。
【００２２】
液晶形成材料は、低温では固体になり、高温では液体（等方相）となり、両者の中間で
液晶（ネマティック相）となり、液晶形成材料によって決まる温度（相転移温度）で等方
相とネマティック相との間で相転移が生じる。本発明の液晶表示装置においては、液晶形
成材料の等方相温度領域においては、一対の電極間に印加される電圧に応じた等方相の液
晶形成材料からのネマティック相の誘起及び消失現象に基く光透過率の変化を利用してい
る。すなわち、等方相温度領域においては、一対の電極間に電圧を印加しないと液晶形成
材料は等方相のままであるが、一対の電極間に所定の電圧（ネマティック相−等方相間の
相転移を誘起する閾値電圧以上の電圧）を印加すると、等方相の液晶形成材料はネマティ
ック相に相転移し、このネマティック相は一対の電極間に印加されていた電圧を取り除く
と消失して元の等方相に戻る。
【００２３】
液晶形成材料が等方相であると、光学的な位相変化が発生しないために、一対の偏光板
によって定まる条件に依存した透過率となる。それに対し、液晶形成材料の等方相温度領
域において、一対の電極間に印加された電圧によって液晶形成材料が等方相からネマティ
ック相に相転移すると、電気光学効果が生じるため、液晶形成材料中を透過する光に位相
変化が生じ、透過率が変化する。この液晶形成材料の等方相温度領域におけるネマティッ
ク相の誘起及び消失速度は、従来の液晶形成材料のネマティック相温度領域におけるダイ
レクターの再配向速度よりも大幅に早いため、高速な応答速度の液晶表示装置が得られる
。
【００２４】
また、本発明の液晶表示装置においては、液晶形成材料のネマティック相温度領域にお
いては、一対の電極間に液晶のダイレクターの配置の変化に基く光透過率の変化が生じる
電圧を印加している。このときの動作は、従来の液晶表示装置の場合と同様であるので、
良好な表示画質が得られる。
【００２５】
つまり、本発明の液晶表示装置は、等方相温度領域を利用した液晶表示装置と、ネマテ
ィック相温度領域を利用した液晶表示装置という、２つの異なる特性を備えた液晶表示装
置を一つの液晶表示装置で実現することができる。このことは液晶表示装置の用途による
使い分けや環境による使い分けなど、多様な使用方法の実現を可能とするものである。
【００２６】
なお、本発明の液晶表示装置で使用する温度検出器としては、液晶形成材料側の温度を
検出するためのものであるので、第１基板又は第２基板の液晶形成材料側の面に形成する
ことが望ましく、薄膜型のものとすることがより好ましい。この温度検出器としては、サ
ーミター形成材料、半導体材料、金属材料等を用いて作製することができる。
【００２７】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記制御手段は、前記液晶形成材料の等方相
温度領域においては、前記一対の電極間に、前記液晶形成材料のネマティック相温度領域
における印加電圧よりも振幅が大きい電圧を印加することが好ましい。
【００２８】
本発明の液晶表示装置は、液晶形成材料のネマティック相温度領域では、従来の液晶表
示装置における一対の電極間に印加される電圧と同じ印加電圧で液晶のダイレクターの配
置の変化に基く光透過率の変化を生じさせることができる。それに対し、液晶形成材料の
等方相温度領域で等方相からネマティック相に相転移させるには、ネマティック相−等方
相間の相転移を誘起する閾値電圧以上の電圧を印加する必要がある。このネマティック相
−等方相間の相転移を誘起する閾値電圧は、従来の液晶表示装置における一対の電極間に
印加される電圧よりも大幅に大きい。
【００２９】
本発明の液晶表示装置においては、制御手段によって液晶形成材料の等方相温度領域及
びネマティック相温度領域における一対の電極間に印加する電圧を自動的に変化させるこ
とができるため、液晶形成材料のネマティック相温度領域及び等方相温度領域における動
作モードの変更を容易に行うことができるようになる。
【００３０】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれ外
面側には偏光板が配置されていることが好ましい。
【００３１】
液晶形成材料の等方相温度領域では、液晶形成材料を透過する光の偏光特性は、電圧無
印加時には変化しないが、電圧印加時には変化する。また、液晶形成材料のネマティック
相温度領域では、液晶形成材料を透過する光の偏光特性は電圧無印加時及び電圧印加時共
に変化する。そのため、第１基板及び第２基板のそれぞれ外面側に偏光板を設けると、こ
れらの偏光板の光透過軸の配置によって、液晶形成材料の等方相温度領域及びネマティッ
ク相温度領域のいずれにおいても、ノーマリーブラックモード又はノーマリーホワイトモ
ードで任意に作動させることができるようになる。
【００３２】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記第１基板及び前記第２基板はそれぞれ前
記液晶形成材料の界面に配向膜が形成されていることが好ましい。
【００３３】
液晶形成材料の等方相温度領域では、配向膜が形成されていないと温度上昇に伴ってネ
マティック相−等方相間の相転移を誘起する閾値電圧が上昇する。しかしながら、配向膜
が形成されていると、温度上昇に伴うネマティック相−等方相の相転移を誘起する閾値電
圧の高電圧シフトが抑制され、また、作動可能な温度領域も広がる。なお、液晶形成材料
のネマティック相温度領域では、配向膜が形成されているとダイレクターの異常配向領域
が生じ難くなる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、配向膜が形成されていない
場合と比すると、液晶形成材料の等方相温度領域では、特に温度上昇が生じても印加電圧
の増大化が抑制され、かつ、作動可能な温度領域も広くなり、液晶形成材料のネマティッ
ク相温度領域では表示画質が良好となる。
【００３４】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記一対の電極は、前記第１基板に一方の電
極が形成され、前記第２基板に他方の電極が形成されているものとすることができる。
【００３５】
従来の液晶表示装置において、一対の電極がそれぞれ第１基板と第２基板とに形成され
ているものは、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＶＡモード、ＥＣＢモード等の縦電界方式の
液晶表示装置である。本発明は、ＴＮモード、ＳＴＮモード等の液晶層内でダイレクター
がツイストする系以外であれば、縦電界方式の液晶表示装置としても適用可能である。こ
の場合、液晶の誘電異方性の正負、液晶形成材料の等方相温度領域のみで作動させるかど
うか、液晶形成材料のネマティック相温度領域でのみで作動させるかどうか、或いは、液
晶形成材料の等方相温度領域及びネマティック領域で切り替え作動させるかどうか等によ
って、種々の組合せが可能である。
【００３６】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記一対の電極は前記第１基板に形成されて
いるものとすることができる。
【００３７】
従来の液晶表示装置において、一対の電極が第１基板及び第２基板の一方のみに形成さ
れているものは、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード等の横電界方式の液晶表示装置であるが、
本発明はこのような横電界方式の液晶表示装置としても適用可能である。
【００３８】
また、本発明の液晶表示装置においては、さらに発熱状態または吸熱状態に制御できる装置である温度制御装置と、前記温度制御装置を制御する加熱冷却制御手段と、を備え、前記加熱冷却制御手段は、前記温度制御装置を駆動して、前記液晶形成材料の等方相温度領域又は前記液晶形成材料のネマティック相温度領域の何れかとなるように選択駆動するものとすることができる。
【００３９】
液晶表示装置が温度制御装置を備えていれば、外気温の如何にかかわらず、液晶表示装
置の温度を液晶形成材料の等方相温度領域又はネマティック相温度領域に維持することが
できる。そのため本発明の液晶表示装置においては、外気温の如何にかかわらず、液晶形
成材料の等方相温度領域又はネマティック相温度領域で選択的に作動させることができる
ようになる。なお、温度制御装置としては、電気的加熱冷却手段、加熱冷却媒体を流通さ
せるもの等、周知のものを適宜選択して使用し得る。
【００４０】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記温度制御装置はペルチェ素子であること
が好ましい。
【００４１】
ペルチェ素子は、流す電流の方向によって加熱及び冷却を切り替えることができる。そ
のため、本発明の液晶表示装置によれば、外気温の如何にかかわらず、容易に液晶形成材
料の等方相温度領域又はネマティック相温度領域で選択的に作動させることができるよう
になる。
【００４２】
さらに、上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の駆動方法は、
液晶形成材料を挟持して対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の前記液晶形成材料側に形成された一対の電極と、発熱状態または吸熱状態に制御できる装置である温度制御装置と、前記温度制御装置を制御する加熱冷却制御手段と、を備える液晶表示装置の駆動方法において、
前記加熱冷却制御手段は、前記温度制御装置を駆動して、前記液晶形成材料の等方相温度領域又は前記液晶形成材料のネマティック相温度領域の何れかとなるように選択駆動し、
前記液晶表示装置の前記液晶形成材料の温度が等方相温度領域にあるときは、前記一対の電極間に印加される電圧に応じた前記液晶形成材料からのネマティック相の誘起及び消失現象に基く光透過率の変化を利用して表示を行い、
前記液晶表示装置の前記液晶形成材料の温度がネマティック相温度領域にあるときは、前記一対の電極間に印加される電圧に応じた液晶のダイレクターの配置の変化に基く光透過率の変化を利用して表示を行うことを特徴とする。
【００４３】
本発明の液晶表示装置の駆動方法によれば、液晶表示装置の温度に応じて、一対の電極
間に印加される電圧に応じた液晶形成材料からのネマティック相の誘起及び消失現象に基
く光透過率の変化を利用した表示モードと、一対の電極間に印加される電圧に応じた液晶
のダイレクターの配置の変化に基く光透過率の変化を利用して表示を行うモードとを切り
替え駆動することができるようになる。
【００４４】
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法においては、前記液晶表示装置の前記液晶形成
材料の温度が等方相温度領域の場合、少なくとも前記光透過率の中間調表示を行う際の印
加電圧には、該中間調表示に対応する電圧よりも振幅が大きいパルス電圧が含まれている
ものとすることができる。
【００４５】
本発明の液晶表示装置の駆動方法によれば、簡単な駆動方法でありながら、特に中間階
調表示時の応答速度が遅い等方相の液晶形成材料からのネマティック相の誘起及び消失現
象に基く光透過率の変化を利用した表示モードにおいても、応答速度を向上させることが
できるようになる。
【００４６】
また、本発明の液晶表示装置の駆動方法においては、前記光透過率の中間階調表示を行
う際には、前記一対の電極間に印加される電圧を２値駆動とし、複数色のサブ画素からな
る画素の複数個毎に、特定の色のサブ画素の点灯数を制御することによって行うことがで
きる。
【００４７】
本発明の液晶表示装置の駆動方法によっても、高精細化を犠牲にする必要があるが、簡
単な駆動方法でありながら、特に中間階調表示時の応答速度が遅い等方相の液晶形成材料
からのネマティック相の誘起及び消失現象に基く光透過率の変化を利用した表示モードに
おいても、応答速度を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１Ａは各実施形態に共通する液晶表示パネルの１画素のアレイ基板の概要を示す平面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。
【図２】図２Ａは各実施形態に共通する液晶表示パネルの等方相温度領域における液晶形成材料の状態を示す模式図であり、図２Ｂは電界を印加した際に誘起するダイレクターの配置状態を示す模式図である。
【図３】図３Ａは各温度における電極間に印加される電圧と透過率との関係（Ｖ−Ｔ曲線）を示すグラフであり、図３Ｂは図３Ａの測定結果を透過率の最大値Ｔｍａｘの電圧で規格化したグラフである。
【図４】第１実施形態の液晶表示装置を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態の液晶表示装置を示すブロック図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃはそれぞれ第３実施形態の液晶表示装置の中間階調表示時の印加電圧波形を示す図であり、図６Ｄは同じく変形例の面積変調によって中間階調表示を行う場合の表示例である。
【図７】図７Ａは従来例の縦電界方式の液晶表示装置の模式断面図であり、図７Ｂはその光の透過状態を示す図であり、図７Ｃは電界無印加状態のダイレクターの配置状態を示す模式図であり、図７Ｄは電界印加状態のダイレクターの配置状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の各実施形態を図面を参照しながら説明するが、以下に示す実施形態は、
本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求
の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得
るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各
層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異な
らせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
【００５０】
なお、以下に述べる各実施形態の液晶表示装置は、それぞれ本発明の動作原理を確認す
るためのものであるため、カラーフィルター基板ＣＦのカラーフィルター層としては透明
なオーバーコート層のみを形成したものを示している。また、以下の各実施形態の液晶表
示装置で用いた液晶形成材料は、下記化学式で表される５ＣＢである。この５ＣＢは、約
３５℃において液晶（ネマティック相）相と液体相（等方相）との間で相転移する。
【化２】
0005403553.tif 000003
【００５１】
第１実施形態の液晶表示装置１０Ａの液晶表示パネル１０の構成を図１を用いて説明す
る。図１Ａは第１実施形態のＦＦＳモードの液晶表示パネル１０の１画素のアレイ基板の
概要を示す平面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。第１実
施形態の液晶表示パネル１０は、図１Ｂに示すように、互いに対向配置されたアレイ基板
ＡＲ及びカラーフィルター基板ＣＦ間に液晶形成材料ＬＣを封入した構成を備えている。
このアレイ基板ＡＲが本発明の第１基板に対応し、同じくカラーフィルター基板ＣＦが第
２基板に対応する。
【００５２】
アレイ基板ＡＲは、透明な絶縁性を有するガラス等からなる第１の透明基板１１の表面
上に、アルミニウムやモリブデン等の金属からなる複数の走査線１２が等間隔で平行に形
成されており、走査線１２はＴＦＴのゲート電極Ｇの形成予定位置が部分的に幅広に形成
されている。更に、走査線１２及びガラス基板１１の露出部分を覆うようにして窒化ケイ
素や酸化ケイ素等からなる透明なゲート絶縁膜１４が積層されている。そして、平面視で
ゲート電極Ｇと重なるゲート絶縁膜１４上には非晶質シリコンや多結晶シリコンなどから
なる半導体層１５が形成されている。また、ゲート絶縁膜１４上にはアルミニウムやモリ
ブデン等の金属からなる複数の信号線１６が走査線１２と交差するようにして形成されて
いる。この信号線１６からはＴＦＴのソース電極Ｓが延設され、このソース電極Ｓは半導
体層１５の表面と部分的に接触している。
【００５３】
更に、信号線１６及びソース電極Ｓと同一の材料で同時に形成されたドレイン電極Ｄが
ゲート絶縁膜１４上に設けられている。このドレイン電極Ｄはソース電極Ｓと近接配置さ
れて半導体層１５と部分的に接触している。走査線１２と信号線１６とによって囲まれた
領域が１サブ画素領域に相当する。ゲート電極Ｇ、ゲート絶縁膜１４、半導体層１５、ソ
ース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄによってスイッチング素子となるＴＦＴが構成され、それぞ
れのサブ画素にこのＴＦＴが形成されている。
【００５４】
更に、信号線１６、ＴＦＴ及びゲート絶縁膜１４の露出部分を覆うようにして例えば窒
化ケイ素や酸化ケイ素等からなる透明なパッシベーション膜１７が積層されている。そし
て、パッシベーション膜１７を覆うようにして、例えばフォトレジスト等の透明樹脂材料
からなる層間膜１８が積層されている。そして、層間膜１８を覆うようにしてＩＴＯない
しＩＺＯ等の透明導電性材料からなる下電極２６が形成されている。層間膜１８とパッシ
ベーション膜１７を貫通してドレイン電極Ｄに達するコンタクトホール１９が形成されて
おり、このコンタクトホール１９を介して下電極２６とドレイン電極Ｄとが電気的に接続
されている。そのため、この液晶表示パネル１０においては、下電極２６は画素電極とし
て作動する。
【００５５】
下電極２６を覆うようにして、例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素等からなる透明な電極間
絶縁膜２７が積層されている。そして、電極間絶縁膜２７を覆うようにしてＩＴＯないし
ＩＺＯ等の透明導電性材料からなる上電極２８が形成されている。図１に示すように、上
電極２８には複数のスリット状開口２９が形成されている。この上電極２８は表示領域の
周辺部の額縁領域でコモン配線（図示省略）に電気的に接続されている。そのため、この
液晶表示パネル１０においては、上電極２８は共通電極として作動する。
【００５６】
スリット状開口２９は例えば長円形状であり、その長手方向は走査線１２の延在方向に
対して右上がりに約５度傾斜している。そして、上電極２８の表面及びスリット状開口２
９の内面には配向膜３０が形成されている。このような、第１実施形態の液晶表示パネル
１０のアレイ基板ＡＲの構成は、従来のＦＦＳモードの液晶表示装置におけるアレイ基板
と同様の構成となっている。
【００５７】
また、カラーフィルター基板ＣＦは、透明な絶縁性を有するガラス等からなる第２の透
明基板２１の表面上にカラーフィルター層に代わる透明なオーバーコート層２２が設けら
れている。このオーバーコート層２２の表面には配向膜３１が形成されている。
【００５８】
このようにして形成されたアレイ基板ＡＲ及びカラーフィルター基板ＣＦを互いに対向
させ、両基板の周囲にシール材を設けることにより両基板を貼り合せ、両基板間に上述の
液晶形成材料を封入する。その後、アレイ基板ＡＲの裏面側に第１の偏光板２４を、カラ
ーフィルター基板ＣＦの裏面側に第２の偏光板２５を、それぞれクロスニコル配置となる
ように配置することにより、横電界方式のＦＦＳモードで作動する第１実施形態の液晶表
示パネル１０が得られる。なお、この液晶表示パネル１０のセルギャップは約３μｍ、上
電極２８のスリット状開口２９に挟まれた部分の幅及びスリット状開口２９部分の幅は共
に約２．５μｍとされている。
【００５９】
ここで、第１実施形態の液晶表示パネル１０における液晶形成材料の等方相温度領域で
の動作原理を図２を用いて説明する。図２Ａは第１実施形態の液晶表示パネル１０の等方
相温度領域における液晶形成材料の状態を示す模式図であり、図２Ｂは電界を印加した際
に誘起するダイレクターの配置状態を示す模式図である。
【００６０】
図２Ａに示すように、等方相温度領域においては、液晶形成材料は等方相（液体）とし
て存在しているため、液晶形成材料を透過する光は何等の影響も受けない。そのため、一
対の偏光板はクロスニコル配置されているため、一方の偏光板を透過してきた直線偏光に
変換された光は他方の偏光板を透過することができない。しかしながら、一対の電極間に
電圧を印加して液晶形成材料に電界を印加すると、図２Ｂに示すように、ネマティック相
が誘起される。このネマティック相を通過する光は電気光学的カー効果により位相変化が
生じるので、一方の偏光板を透過して直線偏光に変換された光は、ネマティック相を透過
する間に位相が変化するため、他方の偏光板を透過することができるようになるわけであ
る。
【００６１】
この場合、液晶形成材料によって入射光の位相が変化しない場合には、第１の偏光板２
４を透過した光は第２の偏光板２５（図１Ｂ参照）を透過できないので、ノーマリーブラ
ック型の液晶表示装置となる。
【００６２】
［Ｖ−Ｔ曲線の測定］
このようにして作成された液晶表示パネル１０の動作特性を確認するため、以下のよう
な測定を行った。なお、今回の測定装置は、光学測定装置として大塚電子社製ＬＣＤ７０
００を用い、温度のモニタリング装置として安立計器株式会社製ＡＰ５２９Ｅを用いた。
また。光透過率はクロスニコル条件で、セル基板面法線に対する４５°斜め入射光を直接
出射方向で測定した。なお、以下においては、用いた液晶形成材料のネマティック相−等
方相転移温度（３５℃）をＴＮＩと表す。
【００６３】
そして、第１実施形態の液晶表示パネル１０を、恒温槽内で温度ＴがＴＮＩ未満である
３４．７℃、ＴＮＩ＋０．２℃及びＴＮＩ＋０．３℃の３点に維持し、それぞれの温度に
おける一対の電極間に印加される電圧と透過率との関係（Ｖ−Ｔ曲線）を求めた結果を図
３Ａに示した。また、図３Ａの測定結果を基に透過率の最大値Ｔｍａｘの電圧で規格化し
た結果を図３Ｂに示した。
【００６４】
ここで使用した液晶形成材料５ＣＢは、３４．７℃では、ネマティック相−等方相の相
転移温度ＴＮＩ未満でありかつ固体化しない温度であるから、ネマティック相として存在
している。図３Ａに示した結果によれば、３４．７℃では通常の横電界方式の液晶表示装
置におけるネマティック液晶と同じ電気光学効果を有していることが確認できる。また、
ＴＮＩ＋０．２℃及びＴＮＩ＋０．３℃では、電圧無印加時に透過率＝０の状態が観察さ
れているので、等方相として存在していることが確認され、さらに、印加電圧範囲が４０
Ｖ以上では、透過率が上昇していることから、ネマティック相の誘起現象が観察されてい
る。
【００６５】
また、図３Ｂに示した透過率の最大値Ｔｍａｘの電圧で規格化した結果によれば、必要
とする閾値電圧は異なり、また、若干の透過率のズレ（階調のズレ）はあるが、Ｔ−Ｖ曲
線の傾向は、温度ＴがＴＮＩ未満の場合も、ＴＮＩを超えている場合も同様である。この
ことは、液晶表示装置の画素電極（下電極）と共通電極（上電極）間に印加する駆動信号
電圧は、デジタル駆動技術やオーバードライブ技術等を考慮すると適宜変更することがで
きるから、Ｔ<ＴＮＩの場合及びＴ>ＴＮＩの場合においても同一の駆動手段で駆動するこ
とができることを意味している。
【００６６】
［第１実施形態］
第１実施形態の液晶表示装置１０Ａは、上述した液晶表示パネル１０と図４に示した構
成の駆動手段３５と組み合わせることによって作動させることができる。なお、図４は第
１実施形態の液晶表示装置１０Ａを示すブロック図である。まず、液晶表示パネル１０に
は、温度検出器３６を設ける。この温度検出器３６は、液晶形成材料の温度を検出するた
めのものであるので、温度を高精度に検出するために、アレイ基板ＡＲ又はカラーフィル
ター基板ＣＦの液晶形成材料側の面にサーミスター形成材料、半導体材料、金属材料等を
用いて薄膜型に形成するとよい。
【００６７】
なお、温度検出器３６は液晶形成材料側とは反対に位置する基板面に形成しているが、
液晶形成材料側に形成してもよい。その場合例えば上述したアレイ基板ＡＲの表面にＴＦ
Ｔを形成する構成などとあわせて形成してもよい。液晶形成材料側に形成しておけば、液
晶形成材料の温度の検出をより正確に行うことが可能となる。
【００６８】
この温度検出器３６の出力を、温度判別手段３７を用いて、液晶表示パネル１０の温度
、より正確には液晶形成材料の温度ＴがＴ<ＴＮＩであるかＴ>ＴＮＩであるかを判別し、
例えば、Ｔ<ＴＮＩであれば出力信号Ｌを発生し、Ｔ>ＴＮＩであれば出力信号Ｈを発生す
る。この温度判別手段３７としては周知のコンパレーター回路を用いることができる。そ
して、温度判別手段３７から、温度ＴがＴ<ＴＮＩであるかＴ>ＴＮＩであるかに対応する
出力信号Ｌ又はＨと共に温度信号Ｔを駆動手段３５に送出する。
【００６９】
駆動手段３５では、液晶表示パネル１０を明暗の２値駆動する場合、温度判別手段３７
からの出力信号がＬである場合、温度ＴはＴ<ＴＮＩであって液晶形成材料はネマティッ
ク相として存在しているので、例えば図３Ａに基くとＶＨ＝１０Ｖ及びＶＬ＝０Ｖの電圧
信号を出力して、下電極２６及び上電極２８に印加する。同じく、温度判別手段３７から
の出力信号がＨである場合、温度ＴはＴ>ＴＮＩであって液晶形成材料は等方相として存
在しているので、測定された温度Ｔによって定まる電圧、例えば図３Ａに基けば、Ｔ＝Ｔ
ＮＩ＋０．２℃の場合はＶＨ＝９０Ｖ及びＶＬ＝０Ｖの信号を、また、Ｔ＝ＴＮＩ＋０．
３℃の場合はＶＨ＝１００Ｖ及びＶＬ＝０Ｖの信号を、それぞれ下電極２６及び上電極２
８に印加すればよい。この場合の温度Ｔと印加電圧との関係は、予めルックアップテーブ
ル等を作成しておくことにより、容易に選択し得る。
【００７０】
このように、第１実施形態の液晶表示装置１０Ａによれば、液晶形成材料の温度ＴがＴ
>ＴＮＩである場合には従来の液晶表示装置で印加される電圧よりも振幅の大きい電圧を
液晶表示パネル１０に印加することによって、等方相−ネマティック相間の相転移を利用
した高速表示が可能となる。また、液晶形成材料の温度ＴがＴ<ＴＮＩである場合には従
来例の液晶表示装置と同様のダイレクターの再配置を利用した駆動が可能となる。なお、
第１実施形態の液晶表示装置１０Ａによれば、ネマティック相温度領域においては通常の
ＦＦＳモードの液晶表示装置と同様の動作原理で、ノーマリーブラック型の液晶表示装置
として作動させることができる。
【００７１】
なお、第１実施形態の液晶表示装置１０Ａでは、液晶表示パネル１０としてカラーフィ
ルター基板ＣＦにカラーフィルター層に代えてオーバーコート層２２を備えている例を示
したが、通常の液晶表示パネルのように各種の色のカラーフィルター層を備えているもの
とすれば、上記効果を奏しながらも各種のカラー表示が可能な液晶表示装置が得られる。
【００７２】
また、第１実施形態の液晶表示装置１０Ａでは、液晶表示パネル１０の配向制御手段と
して配向膜３０及び３１を設けた例を示したが、この配向膜３０及び３１は必ずしも必要
な構成ではない。しかしながら、配向膜３０及び３１を形成すると、ネマティック相温度
領域においては、下電極２６と上電極２８との間に電圧が印加されていない場合の液晶分
子の配向の乱れによる光漏れが生じ難くなり、また、等方相温度領域においては駆動用の
印加電圧を低下させることができるようになる。なお、配向制御手段としては、配向膜以
外にも、例えば、電極表面に凹凸を形成する方法や、電極表面に高分子ポリマーを形成し
、この高分子ポリマーに光配向を施す方法や、電極表面にラビング布でラビング処理を施
す方法などを用いることもできる。
【００７３】
また、第１実施形態の液晶表示装置１０Ａでは、液晶表示パネル１０に偏光板２４及び
２５を設けた例を示したが、単に明暗表示を行う場合には偏光板２４及び２５は必ずしも
必要な構成ではない。しかしながら、偏光板２４及び２５を使用すると、液晶形成材料を
適宜選択し、かつ、偏光板２４及び２５の光透過軸を適宜に調整することにより、等方相
温度領域及びネマティック相温度領域のいずれにおいてもノーマリーブラックモードない
しノーマリーホワイトモードで選択的に駆動させることができる他、必要に応じて等方相
温度領域及びネマティック相温度領域でそれぞれ異なるモードで駆動させることができる
ようになる。
【００７４】
また、第１実施形態の液晶表示装置１０Ａとしては、ＦＦＳモードの液晶表示パネル１
０の例を示したが、ＩＰＳモードの液晶表示パネルとしても同様に作動する。さらに、第
１実施形態の液晶表示装置１０Ａでは、液晶表示パネル１０の液晶形成材料として誘電率
異方性が正のものを用いたが、誘電率異方性が負の液晶形成材料を用いても構わない。こ
の場合においては電場で誘起した液晶層のダイレクターの向きと界面配向処理の向きが同
一であることが好ましい。
【００７５】
さらに、第１実施形態の液晶表示装置１０Ａにおいては、液晶形成材料の誘電率異方性
（正、又は負）の組合せで、ＴＮモードないしＳＴＮモード等の液晶層内でダイレクター
がツイストする系以外であれば、縦電界方式のものであっても作動可能である。このよう
な制約は、等方相温度領域におけるネマティック相の誘起及び消失現象を利用した液晶表
示装置によって生じるものである。
【００７６】
すなわち、従来の液晶表示装置は、一つの偏光条件と、電圧無印加時の液晶層内の秩序
構造による組合せと、電圧印加に伴う光学特性変化を利用している。この場合、この液晶
表示装置の光学特性変化を利用する方法は、
（１）有限の位相差を有する状態から異なる有限の位相差の状態に変化することを利用、
（２）位相差を発生しない状態から有限の位相差の状態に変化することを利用、及び、
（３）有限の位相差から位相差を発生しない状態を利用、
の３つに大別される。厳密ではないが、その代表的なモードとしては、上記（１）にはＳ
ＴＮモードやＴＮモードなどが含まれ、上記（２）及び（３）はＥＣＢモード、ＶＡモー
ド、ＩＰＳモード及びＦＦＳモードが含まれる。また、偏光板による条件としては、ノー
マリーブラック（クロスニコル）モード及びノーマリーホワイト（平行ニコル）モードの
組合せがある。
【００７７】
一方、等方相温度領域におけるネマティック相の誘起及び消失現象を表示装置として利
用する場合には、表示モードは、電圧無印加の時に液晶層内で位相差がないもしくは位相
差を生じない状態であるため、偏光板による条件（ノーマリーブラック（クロスニコル）
モード及びノーマリーホワイト（平行ニコル）モード）によって決定される。そのため、
ネマティック相温度領域におけるダイレクターの配置状態の変化を利用して表示を行う場
合に、等方相温度領域におけるネマティック相の誘起及び消失現象を利用する場合と同じ
モードで作動させるには、印加電圧と液晶形成材料における誘電率異方性の正負により決
定づけられ、以下の表１の組合せのとおりとなる。
【００７８】
【表１】
0005403553.tif 000004
【００７９】
［第２実施形態］
第１実施形態の液晶表示装置１０Ａは、図４に示したように、液晶表示パネル１０の液
晶形成材料の温度に対応して、等方相温度領域及びネマティック相温度領域における駆動
モードを変化させる例を示した。第２実施形態の液晶表示装置１０Ｂでは、外部入力によ
って液晶表示パネル１０の等方相温度領域及びネマティック相温度領域における駆動モー
ドを選択できるようにした。この第２実施形態の液晶表示装置１０Ｂの構成を図５を用い
て説明する。なお、図５は第２実施形態の液晶表示装置と駆動手段との接続関係を示すブ
ロック図である。なお、第２実施形態の液晶表示装置１０Ｂにおける液晶表示パネル１０
は、第１実施形態の液晶表示装置１０Ａの液晶表示パネル１０を同一構成であるので、そ
の詳細な説明は省略する。
【００８０】
第２実施形態の液晶表示パネル１０には、温度検出器３６と、例えばペルチェ素子３８
からなる加熱・冷却手段とを設ける。このペルチェ素子３８は、流す直流電流の方向によ
って一方側の面を発熱状態ないし吸熱状態に制御できる素子である。第２実施形態の液晶
表示パネル１０においては、ペルチェ素子３８を例えば図示省略したサイドライト型のバ
ックライト光源の導光板の背面側に接するように配置することができる。なお、温度検出
器３６は第１実施形態の液晶表示パネル１０の場合と同様に形成すればよい。
【００８１】
そして、第２実施形態の液晶表示装置１０Ｂでは、入力手段３９、加熱冷却制御手段４
０及び駆動手段３５を設けている。入力手段３９は外部より等方相温度領域で高速表示を
行うようにするか、或いは、ネマティック相温度領域で従来の液晶表示装置と同様の表示
を行うかを選択するための手段である。加熱冷却制御手段４０は、温度検出器３６及び入
力手段３９からの信号によって、ペルチェ素子３８への供給電流Ｉを制御して所望の一定
温度に制御するための手段である。さらに、駆動手段３５は、液晶表示装置１０Ｂの画素
電極及び共通電極への印加電圧ＶＨ、ＶＬを制御するための手段である。
【００８２】
入力手段３９において等方相温度領域で表示を行う状態が選択されると、この選択信号
が加熱冷却制御手段４０に入力され加熱冷却制御手段４０は温度検出器３６からの温度信
号Ｔに基いて所望の等方相温度領域の温度、例えば、Ｔ＝ＴＮＩ＋０．２℃となるように
、ペルチェ素子３８への供給電流Ｉを制御する。それと同時に、駆動手段３５には入力手
段３９からの選択信号が供給され、液晶表示パネル１０を明暗の２値駆動する場合、駆動
手段３５は例えばＶＨ＝９０Ｖ及びＶＬ＝０Ｖの信号を画素電極及び共通電極に印加する
。
【００８３】
また、入力手段３９においてネマティック相温度領域で表示を行う状態が選択されると
、この選択信号が加熱冷却制御手段４０に入力され、加熱冷却制御手段４０は温度検出器
３６からの温度信号Ｔに基いて所望のネマティック相温度領域の温度、例えば、Ｔ＝３０
℃となるように、ペルチェ素子３８への供給電流Ｉを制御する。それと同時に、駆動手段
３５には入力手段３９からの選択信号が供給され、液晶表示パネル１０を明暗の２値駆動
する場合、駆動手段３５は例えばＶＨ＝１０Ｖ及びＶＬ＝０Ｖの信号を画素電極及び共通
電極に印加する。
【００８４】
このように、第２実施形態の液晶表示装置１０Ｂによれば、入力手段３９において選択
された状態に応じて、液晶表示パネル１０の温度が制御されるとともに、対応する所定の
駆動信号電圧が画素電極及び共通電極に供給されるようになる。そのため、第２実施形態
の液晶表示装置１０Ａによれば、単に等方相温度領域を利用した液晶表示装置と、ネマテ
ィック相温度領域を利用した液晶表示装置という、２つの異なる特性を備えた液晶表示装
置を一つの液晶表示装置で実現することができるといだけでなく、２つの異なる特性を備
えた液晶表示装置の積極的な使い分けを行うことが可能となる。
【００８５】
つまり等方相温度領域で表示を行う状態が選択された場合には、従来の液晶表示装置で
印加される電圧よりも振幅の大きい電圧を印加することによって、等方相−ネマティック
相間の相転移を利用した高速表示が可能となる。同じく、ネマティック相温度領域で表示
を行う状態が選択された場合には、従来例の液晶表示装置と同様のダイレクターの再配置
を利用した駆動が可能となる。
【００８６】
なお、第２実施形態の液晶表示装置１０Ｂでは、加熱冷却手段としてペルチェ素子３８
を用いた例を示したが、これに限らず、周知の加熱冷却媒体を流通させる方法、例えば所
定温度に維持した空気を吹き付ける空冷法や、所定温度に維持した液体を循環させる液冷
法を採用することもできる。
【００８７】
［第３実施形態］
上述の第１実施形態の液晶表示装置１０Ａ及び第２実施形態の液晶表示装置１０Ｂでは
、等方相温度領域及びネマティック相温度領域共に明暗の２値表示を行う場合について説
明した。両者共に、ネマティック相温度領域では、従来の液晶表示装置の場合と同様に良
好な中間階調表示が可能である。しかしながら、両者共に、等方相温度領域でのネマティ
ック相の誘起及び消失現象を利用して表示を行う場合は、明暗の２値表示の場合は非常に
応答速度は速いが、中間階調表示を行う場合の応答速度はかなり遅い。
【００８８】
そこで、第３実施形態の液晶表示装置では、等方相温度領域でのネマティック相の誘起
及び消失現象を利用して高応答速度で中間階調表示を行う方法について、図６を用いて説
明する。なお、図６Ａ〜図６Ｃはそれぞれ第３実施形態の液晶表示装置の中間階調表示時
の印加電圧波形を示す図であり、図６Ｄは同じく変形例の面積変調によって中間階調表示
を行う場合の表示例である。また、第３実施形態の液晶表示装置は、第１実施形態の液晶
表示装置１０Ａ又は第２実施形態の液晶表示装置１０Ｂを使用し、それぞれ駆動手段３５
から上電極及び下電極に印加する駆動信号電圧を変えたものであるため、その具体的構成
については説明を省略する。
【００８９】
第３実施形態の液晶表示装置では、駆動手段３５から画素電極及び共通電極に印加する
駆動信号電圧として、パルス電圧からなる信号を採用するが、１フレームあたりの対応時
間内に印加される平均電圧が所定の中間階調とするために必要な印加電圧になるようにし
ている。それによって、急速に光透過率の中間階調表示を行うことができるようになる。
【００９０】
そのため、第３実施形態の液晶表示装置によれば、中間階調表示を行う際に、一対の電
極間に印加する電圧を中間階調とするために必要な印加電圧よりも高い電圧を本来の印加
時間よりも短時間印加し、所定の中間階調表示になる時点で中間階調表示用電圧に切り替
え、本来の印加時間が終わるまで印加する。つまり、一定期間（例えば、１フレームや１
フィールド）単位で通常は所望の中間階調の電圧が印加されているが、この一定期間より
も短い期間に所望の中間階調の電圧よりも高い電圧が印加される。また、中間階調とする
ために必要な印加電圧よりも高い電圧としては所定温度における透過率が飽和するよりも
高い電圧を採用してもよい。
【００９１】
すなわち、通常の中間階調表示時には、図６Ａに示すように例えば１００ｍｓｅｃの間
所定の一定置を示す電圧Ｖ０を印加するが、図６Ｂに示したような電圧を印加することも
できる。このような一対の電極間に印加する電圧を、短時間所定の電圧よりも高い電圧と
した後に所定の電圧とすることは、オーバードライブとして知られている技術である。第
３実施形態の液晶表示装置によれば、このようなオーバードライブ技術を液晶形成材料の
等方相領域におけるネマティック相の誘起及び消失現象を利用して中間階調表示を行う際
に適用したため、中間階調表示時の応答速度が向上が向上する。なお、このようなパルス
電圧を印加した際の所定の中間階調表示になる時点は、予め実験的にルックアップテーブ
ルを作成しておき、所定の中間階調表示時にこのルックアップテーブルを参照して一対の
電極間に印加する電圧を切り替えればよい。
【００９２】
また、第３実施形態の液晶表示装置においては、図６Ｃに示したように、中間階調とす
るために必要な印加電圧よりも高い電圧を時分割で印加し、所定の中間階調表示とするこ
ともできる。この方法は、電圧の印加と無印加とを時分割して平均値で印加電圧を表現す
る方法である。いわゆるデジタル駆動ともいわれるような方法である。特にこの場合では
、１フレームあたりで分割、例えば６４分割することにより、６４／６４の場合に透過率
１００％の場合に対応するようにすることができる。この方法よれば、一定波形の電圧の
パルス数を変えることにより容易に所定の中間階調となるように制御することができるよ
うになるので、簡単な構成の制御手段で高精度に所定の中間階調に制御することができる
ようになる。なお、図６Ｂ及び図６Ｃに示したような中間階調表示方法は、ネマティック
相温度領域での中間階調表示を行う際にも適用できる。
【００９３】
また、第３実施形態の液晶表示装置において、面積変調によって中間階調表示を行う変
形例の方法を図６Ｄを用いて説明する。この変形例では、駆動手段３５から画素電極及び
共通電極に印加する駆動信号電圧として、２値駆動とし、複数色のサブ画素からなる画素
の複数個毎に、特定の色のサブ画素の点灯数を制御することによって中間階調表示を行う
ようにしている。
【００９４】
例えば、３画素（９サブ画素）を１単位とし、青（Ｂ）を全点灯時の１／３の中間階調
表示とする場合には、図６Ｄに示したように、３画素中の青の３サブ画素中両側の２画素
を消灯して、中央の１画素のみ点灯することにより達成ですることができる。なお、隣接
する２画素を消灯して、一方の端部の１画素のみ点灯しても同様の効果が得られる。
【００９５】
この１単位の画素は、３画素のみでなく、２画素、４画素等も採用し得る。ただし、１
単位の画素数が少なければ、採用し得る中間階調の数が少なくなるが、精細度は大きくな
る。逆に、１単位の画素数が多くなれば、採用し得る中間階調の数が多くなるが、精細度
は小さくなる。
【００９６】
このような方法を採用すれば、点灯するサブ画素は特に液晶形成材料の等方相領域にお
けるネマティック相の発現及び消失現象を利用する場合であっても、高応答速度を達成で
きる２値駆動することができるから、高精細化は犠牲になるとしても、中間階調表示時の
応答速度の低下を抑制することができるようになる。また、この中間階調表示方法は、ネ
マティック相温度領域での中間階調表示を行う際にも適用できる。
【符号の説明】
【００９７】
１０…液晶表示装置  １１…第１の透明基板  １２…走査線  １４…ゲート絶縁膜  １
５…半導体層  １６…信号線  １７…パッシベーション膜  １８…層間膜  １９…コンタ
クトホール  ２０…画素電極  ２１…第２の透明基板  ２２…オーバーコート層  ２３…
共通電極  ２４…第１の偏光板  ２５…第２の偏光板  ２６…下電極  ２７…電極間絶縁
膜  ２８…上電極  ２９…スリット状開口  ３０、３１…配向膜  ３５…駆動手段  ３６
…温度検知器  ３７…温度判別手段  ３８…ペルチェ素子  ３９…入力手段  ４０…加熱
冷却制御手段  ＬＣ…液晶形成材料  ＡＲ…アレイ基板  ＣＦ…カラーフィルター基板  
ＴＦＴ…薄膜トランジスター
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図７】
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