(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と配向膜をそれぞれ有しほぼ平行に設けられた二つの基板間に旋光性物質を含有した誘電率異方性が正のネマチック液晶が挟持され、各基板の配向膜によって形成される液晶分子の配向方向による液晶層のねじれ角が１６０〜３００°とされ、液晶層の外側に一対の偏光板が備えられ、透明電極間に駆動電圧を印加する駆動回路が備えられ、透明電極のいずれか一方がロウ電圧を印加するロウ電極として備えられ、他方の透明電極がカラム電圧を印加するカラム電極として備えられた単純マトリックス型ＬＣＤモジュールであって、
液晶層と一対の偏光板のいずれか一方との間に複屈折板が配置され、二つの基板のうち複屈折板が配置された側の基板が第１の基板、残る一方が第２の基板とされ、液晶層での液晶の屈折率異方性Δｎ1 と液晶層の厚みｄ1 との積Δｎ1・ｄ1 が１．２〜２．５μｍとされ、ｎX 、ｎY を複屈折板面内方向の屈折率とし（ｎX ＞ｎY ）、ｎZ を複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、ｎX ≧ｎZ ≧ｎY となるように設けられ、遅相軸（ｎX が決まる面内方向）と進相軸（ｎY が決まる面内方向）の屈折率異方性と厚みによる垂直方向の複屈折の総和Δｎ2・ｄ2 が１．２〜２．５μｍとされ、
或る画素の選択期間をＰ個（Ｐは２以上の正の整数）に時間分割し、各期間を時間順にＴ（１）からＴ（Ｐ）とすると、Ｔ（１）からＴ（Ｐ）に対応するカラム電圧が、オンレベル又はオフレベルであり、選択期間の開始時点と終了時点での電圧レベルの変更を除き、選択期間中におけるオンレベルとオフレベルの変更回数が０回又は１回であり、
かつ、或る画素に対応するカラム電極の選択期間の時間に対するオンレベルの時間の比をＲ（オンレベルの時間／選択期間の時間）とし、Ｒ（Ｓ）＝（１／Ｐ）＊Ｓ＊１００％（Ｓは０（ゼロ）からＰまでのいずれかの整数）で決められる（Ｐ＋１）個の異なったＲ（Ｓ）（０≦Ｒ（Ｓ）≦１００％）を定義した場合、そのカラム電極の選択期間のＲ（Ｓ）が、Ｑ個以下（Ｑ≦（Ｐ＋１）の整数）の異なったＲ（Ｓ）を持つＸフレームを単位とするＬＣＤの駆動法によってマルチプレックス駆動され、
３値以上の電圧値が選択されて透明電極間に電圧が印加されカラー表示が行われることを特徴とするＬＣＤモジュール。
【請求項２】
或る選択される行（次期電極）の選択期間に、カラム電極にオンレベルとオフレベルの電圧レベルを含む場合、直前に選択された行のカラム電極（前期電極）のＴ（Ｐ）における電圧レベルと同じ電圧レベルが次期電極のカラム電極のＴ（１）に印加される請求項１記載のＬＣＤモジュール。
【請求項３】
或る行の選択期間のＴ（１）における或るカラム電極の電圧レベルがオンレベルであって、その列に隣接する列のカラム電極（隣接電極）がオンレベルとオフレベルを含む場合、隣接電極のＴ（１）にはオフレベルの電圧レベルが印加され、又は、或る行の選択期間のＴ（１）におけるカラム電極の電圧レベルがオフレベルであって、その列に隣接する列のカラム電極（隣接電極）がオンレベルとオフレベルを含む場合、隣接電極のＴ（１）にはオンレベルの電圧レベルが印加される請求項１又は２記載のＬＣＤモジュール。
【請求項４】
或る行の選択期間のＴ（Ｐ）のカラム電極に印加される電圧レベルがオンレベルであるとき、或る列に隣接するカラム電極に印加される電圧レベルがオンレベルとオフレベルを含むならば、隣のカラム電極のＴ（Ｐ）はオフレベルであること、又は、或る行の選択期間のＴ（Ｐ）のカラム電極に印加される電圧レベルがオンレベルであるとき、或る列に隣接するカラム電極に印加される電圧レベルがオンレベルとオフレベルを含むならば、隣のカラム電極のＴ（Ｐ）はオフレベルである請求項１又は２記載のＬＣＤモジュール。
【請求項５】
Ｘフレーム内のそれぞれのＲ（Ｓ）の差が３０％を超えない請求項１、２、３または４記載のＬＣＤモジュール。
【請求項６】
Ｘが７以下である請求項１、２、３、４または５記載のＬＣＤモジュール。
【請求項７】
Ｘフレーム内の全てのＲ（Ｓ）が０％でないこと、又は１００％でない請求項６記載のＬＣＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用、一般民生用などに広く用いられている液晶表示装置（以下ＬＣＤという）の新しいＬＣＤモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高度情報社会において情報表示媒体へのニーズはますます高まっている。ＬＣＤは軽量・薄型・低消費電力などのメリットを有しており、かつ半導体技術との整合性がよいので、ますます普及すると考えられる。新しい用途に応じてさらに技術改良が進むなかで、画面の大容量化・高精細化が求められている。そのための大容量化の技術革新が進んでいる。
【０００３】
一方、ＬＣＤの軽量・小型性という優位性を最大限に生かした用途が提案されている。手軽に持ち歩ける携帯情報端末機器などへの応用である。そのなかで、パッシブ駆動のスーパー・ツイスティッド・ネマチック（ＳＴＮ）方式は能動素子（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリックス方式に比べて、製造工程が短く、簡素な素子構造を持ち、低コストで生産できるので、携帯情報端末機器の分野において主流になると考えられる。
【０００４】
このような携帯情報端末機器に求められる性能仕様は、まず個人を単位とする需要に応えうるように、安定しかつ良好な生産効率で提供できることである。そして、表示装置そのものの基本的な性能、例えば視認性、低消費電力、高精細化といったことが求められる。
【０００５】
このような用途には、従来技術のなかでは、反射型又は半透過型のＬＣＤが用いられていた。そして、視認性向上のため様々な改良が模索されてきたが、白黒ではなくカラー表示を採用することもその一つである。カラー表示を行う場合、カラーフィルタなどを用いるとＲＧＢの３色に応じて、表示画面を実質３分割することになり開口率が著しく低下する。
【０００６】
しかし、カラーフィルタを反射型、半透過型ＬＣＤに用いた場合では逆に視認性が悪化する。これを解決した新しいＬＣＤとして、スーパー・リフレクティブ・カラーＬＣＤ（以下、ＳＲＣ−ＬＣＤという）がある。カラーフィルタを用いない素子構造であって、開口率を低下せずに、明るいカラー表示を実現した。
【０００７】
また、日経マイクロデバイス１９９４年６月号３４〜３９頁に、白色の発色を有する反射型ＬＣＤが市場において期待されていることが紹介されており、白−赤−青−緑の発色シーケンスがこの文献の３８頁の図５に記載されている。
【０００８】
また、特開平８−１５６９１号公報には電圧オフで無彩色の白の発色ができ、白、赤、青、緑の発色が可能な例、白、黒、青、黄緑、ピンクの発色が可能な例が開示されている。このＳＲＣ−ＬＣＤでは複屈折板は２枚用いられている。また、駆動については単純マトリックスを用いるとの記載があるのみである。また、特開平８−１７６５４７号公報には、高コントラストで高速応答可能で、耐紫外線性のよい、液晶組成物として、５〜６０重量％のトランス−ジフルオロエチレン誘導体化合物を含んだ実施例が記載された。
【０００９】
ＳＲＣ−ＬＣＤは、偏光板、ネジレネマチック液晶層、位相差板を通過する光の総合的な複屈折効果を利用して、カラーフィルタを使うことなくカラー表示を行う。小型・軽量・簡素な構造というＬＣＤの長所を失うことなく、複数のカラー発色を実現することで、視認性を著しく向上させた。ＳＲＣ−ＬＣＤの複数の色表示は、液晶層の複屈折性を対向電極間の印加電圧で制御し、所望の発色を呈示させる。本出願人は特開平８−２９２４３４号公報、国際公開ＷＯ９６／２３２４４において、駆動電圧オフにおいて無彩色（白）表示を行い、かつ駆動しやすく、多色表示が可能な使いやすいＳＲＣ−ＬＣＤの具体的な素子構成を提案した。
【００１０】
ＳＲＣの色表示は３色以上の発色においては中間電圧を印加する必要がある。ＳＴＮなどの単純マトリクス駆動方式としてはＡＰＴ（Ａｌｔ−Ｐｌｅｓｈｋｏ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、ＩＡＰＴ（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ＡＰＴ）の線順次駆動が一般的である。この手法はオン／オフレベルを簡単に発生できるためマルチプレックス駆動方式としてきわめて有効である。
【００１１】
ＴＦＴなどの能動素子を有するアクティブマトリックス方式では、振幅変調を用いて中間電圧を比較的容易に発生できる。しかし、パッシブ駆動方式の場合では、線順次駆動における中間電圧の発生方法は、単純に振幅変調を行うと非選択時の電圧が変動するために非表示部分（又は非選択領域）に不正電圧が印加されてしまい、表示画面全体の評価を行うと必ずしも適切な駆動方式とはいえない。そのため、これまで様々な中間電圧を発生させる手段が提案されてきた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の白黒ＳＴＮにおける多階調の駆動方式において、表示画面のクロストークは大きな問題であった。また、ＳＲＣ−ＬＣＤ用の多階調駆動方式は色表示が実用的には４〜５色程度なので、フルカラー表示のパーソナルコンピュータのように多値駆動機能を持つ必要がないように考えられる。しかし用いる液晶材料によって電圧−光学特性が相当変化するので、対象となるＳＲＣ−ＬＣＤのパネルに応じて、所望の色調を得るためには精密な駆動電圧の設定を要する。
【００１３】
言い換えれば、種々の用途に適合できるような汎用性の高い駆動コントローラには、多値の駆動電圧を任意にかつ高精度で簡単に設定できる機能を備える必要がある。すなわち据置型のパーソナルコンピュータなどの用途に比べて、大容量の表示こそ必要はないが、高品位の多値駆動能力が必要となる。
【００１４】
したがって、この場合はより安価に、表示品位を落とさずＬＣＤシステムを構築するために、より効率的な多値駆動能力を構成することになる。従来のＳＴＮなどのパッシブ駆動方式においては、中間電圧を発生させるためにフレーム変調やパルス幅変調がよく用いられていた。また、振幅変調方式も最近提案された。以下にその説明を行い、引き続いてこれらの駆動方式をＳＲＣ−ＬＣＤに適用した場合の問題を説明する。
【００１５】
（１）フレーム変調（ＦＲＣ方式）
複数の表示フレームを用いて階調を表示させる（中間電圧を発生させる）方式である。つまり２値状態であるオン状態（高い電圧）とオフ状態（低い電圧）の数により中間電圧（中間調）を発生させる。
【００１６】
このＦＲＣ方式で駆動電圧を多階調化するとフリッカの発生につながる問題がある（従来のＳＴＮでは輝度の変化、つまりグレースケールを発現させることを意味する。）。フレーム数が増えるので表示が完結するまでの時間が長くなるためである。そのため空間的に位相をずらす空間変調との組み合わせによりちらつきを見えにくくすることが多い。しかしこれでも１６階調くらいが限界と考えられている。
【００１７】
（２）パルス幅変調（ＰＷＭ方式）
１選択期間を例えば２n 個に分割し、オン状態の期間とオフ状態の期間を振り分ける手法である。ＦＲＣをフレーム内で行う手法と考えてもよい。このＰＷＭ方式は分割数に比例して駆動周波数が増大するため、高密度、多階調表示になるほどクロストークが大きくなる欠点がある。
【００１８】
（３）振幅変調（ＡＭ方式）
前述したように単純マトリクス型のＬＣＤでは、階調に単純に対応した電圧が印加できず、非選択画素の実効電圧が印加できず、非選択画素の実効電圧の変動を防ぐための工夫が必要である。このために複数の電圧を印加する手法と仮想電極を用いる手法の２つが提案されている。いずれの場合も１回の選択に対してそれを補正する異なるレベルの電圧を印加する必要がある。
【００１９】
したがって多階調の表示をする場合、それに比例した電圧レベルが必要になる。つまりＮ階調を表示するには（Ｎ−２）×２＋２レベル必要である。このことは階調数が増えれば増えるほどレベル数が増え、レベル数の増大は生産性を悪化させる大きな要因となる。また、回路構成がより複雑になる。
【００２０】
そして、ＳＲＣ−ＬＣＤの場合、各種の用途や発色される色の仕様に応じて、多値駆動電圧の微妙な調整を要した。これには従来のカラーフィルタ方式のＬＣＤ用の駆動法を単に用いても克服できなかった。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するべくなされたものであり、高品位の多値駆動電圧波形を高い自由度で任意に構成できるようなＬＣＤの駆動法をまず提供しようとする。そして、ＬＣＤの駆動回路、ＬＣＤモジュールを提供しようとする。本発明はいわゆる白黒ＳＴＮにもＳＲＣ−ＬＣＤにも適用できる。
【００２２】
本発明の第１の態様は、透明電極と配向膜をそれぞれ有しほぼ平行に設けられた二つの基板間に旋光性物質を含有した誘電率異方性が正のネマチック液晶が挟持され、各基板の配向膜によって形成される液晶分子の配向方向による液晶層のねじれ角が１６０〜３００°とされ、液晶層の外側に一対の偏光板が備えられ、透明電極間に駆動電圧を印加する駆動回路が備えられ、透明電極のいずれか一方がロウ電圧を印加するロウ電極として備えられ、他方の透明電極がカラム電圧を印加するカラム電極として備えられた単純マトリックス型ＬＣＤモジュールであって、
液晶層と一対の偏光板のいずれか一方との間に複屈折板が配置され、二つの基板のうち複屈折板が配置された側の基板が第１の基板、残る一方が第２の基板とされ、液晶層での液晶の屈折率異方性Δｎ1 と液晶層の厚みｄ1 との積Δｎ1・ｄ1 が１．２〜２．５μｍとされ、ｎX 、ｎY を複屈折板面内方向の屈折率とし（ｎX ＞ｎY ）、ｎZ を複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、ｎX ≧ｎZ ≧ｎY となるように設けられ、遅相軸（ｎX が決まる面内方向）と進相軸（ｎY が決まる面内方向）の屈折率異方性と厚みによる垂直方向の複屈折の総和Δｎ2・ｄ2 が１．２〜２．５μｍとされ、
或る画素の選択期間をＰ個（Ｐは２以上の正の整数）に時間分割し、各期間を時間順にＴ（１）からＴ（Ｐ）とすると、Ｔ（１）からＴ（Ｐ）に対応するカラム電圧が、オンレベル又はオフレベルであり、選択期間の開始時点と終了時点での電圧レベルの変更を除き、選択期間中におけるオンレベルとオフレベルの変更回数が０回又は１回であり、
かつ、或る画素に対応するカラム電極の選択期間の時間に対するオンレベルの時間の比をＲ（オンレベルの時間／選択期間の時間）とし、Ｒ（Ｓ）＝（１／Ｐ）＊Ｓ＊１００％（Ｓは０（ゼロ）からＰまでのいずれかの整数）で決められる（Ｐ＋１）個の異なったＲ（Ｓ）（０≦Ｒ（Ｓ）≦１００％）を定義した場合、そのカラム電極の選択期間のＲ（Ｓ）が、Ｑ個以下（Ｑ≦（Ｐ＋１）の整数）の異なったＲ（Ｓ）を持つＸフレームを単位とするＬＣＤの駆動法によってマルチプレックス駆動され、
３値以上の電圧値が選択されて透明電極間に電圧が印加されカラー表示が行われることを特徴とするＬＣＤモジュールを提供する。実際の駆動に際しては０回の場合と１回の場合とを組み合わせて表示を行う。
【００２３】
本発明の第２の態様は、或る選択される行（次期電極）の選択期間に、カラム電極にオンレベルとオフレベルの電圧レベルを含む場合、直前に選択された行のカラム電極（前期電極）のＴ（Ｐ）における電圧レベルと同じ電圧レベルが次期電極のカラム電極のＴ（１）に印加される態様１記載のＬＣＤモジュールを提供する。
【００２４】
本発明の第３の態様は、或る行の選択期間のＴ（１）における或るカラム電極の電圧レベルがオンレベルであって、その列に隣接する列のカラム電極（隣接電極）がオンレベルとオフレベルを含む場合、隣接電極のＴ（１）にはオフレベルの電圧レベルが印加され、又は、或る行の選択期間のＴ（１）におけるカラム電極の電圧レベルがオフレベルであって、その列に隣接する列のカラム電極（隣接電極）がオンレベルとオフレベルを含む場合、隣接電極のＴ（１）にはオンレベルの電圧レベルが印加される態様１又は２のＬＣＤモジュールを提供する。
【００２５】
本発明の第４の態様は、或る行の選択期間のＴ（Ｐ）のカラム電極に印加される電圧レベルがオンレベルであるとき、或る列に隣接するカラム電極に印加される電圧レベルがオンレベルとオフレベルを含むならば、隣のカラム電極のＴ（Ｐ）はオフレベルであること、又は、或る行の選択期間のＴ（Ｐ）のカラム電極に印加される電圧レベルがオンレベルであるとき、或る列に隣接するカラム電極に印加される電圧レベルがオンレベルとオフレベルを含むならば、隣のカラム電極のＴ（Ｐ）はオフレベルである態様１又は２のＬＣＤのモジュールを提供する。
【００２６】
本発明の態様１〜４では、Ｐが１６以下であることが好ましく、また、態様１〜４のいずれか１態様のＬＣＤモジュールにおいて、或る行の選択期間中、Ｔ（１）とＴ（２）又はＴ（Ｐ−１）とＴ（Ｐ）の間ではカラム電極がオンレベルからオフレベル又はオフレベルからオンレベルの変化がないことが好ましい。
【００２７】
同様に、本発明の態様１〜４において、Ｗ＊（１／Ｐ）≦０．２５を満足する最大の整数をＷと定義すると、或る行の選択期間中、Ｔ（１）からＴ（Ｗ）又はＴ（Ｐ−Ｗ）からＴ（Ｐ）の間において、カラム電極がオンレベルからオフレベル又はオフレベルからオンレベルの変化がないことが好ましい。
また、Ｗ＊（１／Ｐ）≦０．２を満足する最大の整数をＷと定義すると、或る行の選択期間中、Ｔ（１）からＴ（Ｗ）又はＴ（Ｐ−Ｗ）からＴ（Ｐ）の間において、カラム電極がオンレベルからオフレベル又はオフレベルからオンレベルの変化がないことがさらに好ましい。
【００２８】
【００２９】
本発明の第５の態様は、Ｘフレーム内のそれぞれのＲ（Ｓ）の差が３０％を超えない態様１〜４のＬＣＤモジュールを提供する。また、態様５において、Ｘフレーム内のそれぞれのＲ（Ｓ）の差が１５％を超えないことがさらに好ましい。
また、態様１〜５いずれか１態様において、Ｘフレーム内のＲ（Ｓ）は、ＳがＵ又はＵ＋１（０≦Ｕ、Ｕ＋１≦Ｐ、かつＵは整数）の組み合わせであることが好ましい。
【００３０】
本発明の第６の態様は、Ｘが７以下である態様１〜５のいずれか１態様のＬＣＤモジュールを提供する。また、態様６において、Ｘが４以下であることがさらに好ましい。また、上記の各態様において、Ｐ≦９であることが好ましい。
【００３１】
本発明の第７の態様は、Ｘフレーム内の全てのＲ（Ｓ）が０％でないこと、又は１００％でない態様６のＬＣＤモジュールを提供する。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
また、態様１において、液晶組成としては高速化のためにトランス−ジフルオロエチレン誘導体化合物（一般式：Ｒ1 −（Ｃｙ）n −ＣＦ＝ＣＦ−Ｐｈ−Ｒ2 、ここで、Ｃｙはトランス−１，４−シクロヘキシレン基、Ｐｈは１，４−フェニレン基であり、これらの環基はそれぞれ非置換であるか又は置換基として１個以上のフッ素原子を有していてもよい、及び、Ｒ1 、Ｒ2 は相互に独立して炭素数１〜１０のアルキル基、ｎは１又は２である。）を５〜６０ｗｔ％含むことが好ましい。また低温（−２０℃）では、液晶の誘電率異方性の周波数依存性が大きくなる傾向があるので、周波数依存性の小さい液晶を用いることが好ましい。具体的にはサイン波で３ｋＨｚと４００Ｈｚで液晶を駆動したときのＶthの比（Ｖth（３ｋＨｚ）／Ｖth（４００Ｈｚ）とする。）が１．０５以下の液晶を用いることが好ましい。
【００３６】
【００３７】
本発明において、１６レベル以上の中間電圧レベルが備えられることが好ましい。また、２０レベル以上の中間電圧レベルが備えられることがさらに好ましい。
【００３８】
本発明においては、カラム電極の数が６０以上であることが好ましい。また、モノリシック集積回路で構成されることが好ましい。
【００３９】
本発明では特に新しい構成のＳＲＣ−ＬＣＤの駆動に関し、ＦＲＣ方式とＰＷＭ方式を組み合わせた線順次駆動方式を用いて、安価にしかも表示品位を損なわず、かつ低消費電力で液晶を駆動する方式を提供する。
【００４０】
上述したようにＦＲＣ方式のみでＮレベルの多値電圧（以下、単に「階調」という。なお、白黒表示における中間電位を意味するグレースケールとは異なる。）を実現しようとする場合、所望の階調を得る場合、（Ｎ−１）フレームが必要である。階調数が多くなるとフリッカが発生する。オン、オフの位相を隣接する画素間でずらす空間変調を用いても、一般には８〜１６階調が限界である。
【００４１】
ＳＲＣ−ＬＣＤにどれくらいの階調が必要であるか、それには２つの制約条件の中から決められる。説明のために液晶のオン状態からオフ状態までを印加される電圧によって１００等分する。より一般的な仕様においては、ある特定の色を発生する場合の実質中心の印加電圧をｘ％とすると、実効的にｘ％からどの程度ずれても所望の色と認められるかが制約条件となる。このずれ幅をΔｘ％とする。この場合、最低限１００／Δｘ以上、階調数が必要である。またこのとき、用いる液晶材料等によって印加電圧の値は異なるので必要階調数が０〜１００％まで均等に割りふられていることがさらに必要である。
【００４２】
ただし、液晶は０％付近や１００％付近では電圧に対して非線形であるのでこの制約条件は緩和される場合がある。したがって仮に５％のマージンが許されるとすると、２０階調必要となる。これはＦＲＣ方式のみでは実現できない階調数である。その他の従来の階調方式を単独で使う場合を考察してみる。
【００４３】
ＰＷＭ方式では必要階調数を実現できるが、１選択期間を２５分割することになり駆動周波数が２５倍もあがる。このことはシステム全体の消費電力を上げるばかりでなく、印加電圧波形のひずみによっておこるクロストーク（尾引き）現象によって極端に表示品位の悪い表示が得られる。一方ＡＭ方式では階調数に比例した電圧レベルが必要となり、著しいコストアップとなり現実的ではない。
【００４４】
本発明によって、低消費電力であって、表示品位を落とさず、そして簡素なシステム構成で効率的に階調駆動を実現できる方式を提供できる。ＰＷＭ方式で与えられる複数の階調レベルをフレームごとに振り分けることは、階調数を飛躍的に増大させる。
【００４５】
最初にＰＷＭ方式についての適用法を述べる。従来ＰＷＭ方式においては必要階調数に対して図２のように入力ビットに対して重み付けを行ってきたが、本発明は図１のように等間隔の重み付けとする。この違いを１６階調表示の例で説明する。図１では、分割数を「１＋２＋４＋８→１５」とし、さらにゼロの状態の場合を加えて、全部で１６階調を得るように駆動波形を構成する。
【００４６】
図２において例えば５階調目の入力データに対応してカラム波形は１ビット目（符号３ａ）と３ビット目（符号３ｃ）がオン状態である。２ビット目（符号４ｂ）と４ビット目（符号４ｄ）はオフ状態である。この場合、１選択期間中に３回、駆動信号電圧のレベル変位が起こることがわかる。
【００４７】
しかし図１において同様に１７階調を表示するために、選択期間を均等に１６分割した場合を考察する。例えば、１つの選択期間２において、均等分割期間１を設け、その均等分割期間の数で調整を行う。符号３Ａはオン状態で、符号４Ｂはオフ状態である。所望の階調に対して図１のようにカラム波形を変化させて対応した場合、カラム波形のレベル変位は常に１回以下で済む。レベル変位の回数の多少の意味することは、一般に実際の液晶駆動においては液晶そのものの電気的負荷、駆動回路系の負荷などによって駆動電圧波形は矩形波状の電圧であるが一定の時定数を持って理想的な波形に比べ歪んでいることが知られている。
【００４８】
この場合レベルの変位回数が少なければ少ないほど電圧損失は少なく、クロストークを低減できる。したがって電圧実効値的に等価でも、階調レベルを図１のように等間隔に重み付けをし階調レベルに対し、図１のようにカラム波形を対応させてやると電圧レベル変位回数を選択期間中で１回以内に抑えることができる。つまり図１ではオン状態の３Ａからオフ状態の４Ｂへの１回の遷移ですむ。
【００４９】
所望の階調を得るためにまずＰＷＭ方式での階調数を決める。それからＰＷＭ方式で得られる階調を印加電圧の高い順に並べたものをＰＷＭの階調レベルと呼ぶ。
【００５０】
前記したように等間隔にＮ等分すれば最大（Ｎ＋１）階調表示できる。ＰＷＭ方式の階調レベルとして（Ｎ＋１）階調のうち、全てを用いてもよい。しかし（Ｎ＋１）階調のうち、階調レベル（１）をオンとして順に並べ、階調レベル（Ｎ＋１）をオフとすると、階調レベル（１）と階調レベル（２）とではカラム波形の周波数成分が階調レベル（２）の方がＮ倍大きい。
【００５１】
一般に液晶の電圧対輝度特性は印加電圧波形の周波数成分によって変わることが知られている。もし表示パターンによってカラム波形の周波数成分が著しく高周波領域に入る場合、例えば図３に示すように、オン表示の背景（凹上のパターン表示）に対して、オン−オフストライプ表示の棒を表示すると、同じオン表示の部分であっても、符号１０の点と符号１１の点では異なった輝度になる。
【００５２】
そのためすべての階調レベルに対して駆動周波数の基本成分を一定領域に維持しなければならない。そのためには階調レベル（２）や（Ｎ）を用いないことが有効である。これら両端の階調レベルを用いないことによってすべての階調に対するカラム波形の高周波数領域は２分の１の周波数に低減される。
【００５３】
液晶の周波数依存性によっては必要に応じてさらに階調レベル（３）や（Ｎ−１）も削減してもよい。この場合階調レベルの不連続性を増大させることになるが、ＳＲＣ−ＬＣＤでカラー表示を行うときは、色の表現に使いたい階調レベルは両端のオン、オフレベルより中間に偏っているため問題はない。
【００５４】
さらに変位回数、印加波形の周波数依存性を緩和するために次の要素を取り入れることができる。それは、隣接する時間（表示画面に対して行方向）、空間（表示画面に対して列方向）でＰＷＭ方式の階調レベルに対応するカラム波形の位相を反転することである。
【００５５】
図４を参照しつつ、５均等分割の例について説明する。カラム波形の位相とは以下のように定義する。あるＰＷＭの階調レベル（オン又はオフ以外の中間調）を出現させるとき、図４の（Ａ）欄に示すようにカラム波形がすべての階調でオン側が時間的に最初にくるような状態を正の位相とする。
【００５６】
図４の（Ｂ）欄のようにオン側が時間的に後にくる場合（これらは実効電圧的には等価である）を負の位相とする。図５（ｂ）欄に示すように、１選択期間ごとにカラム波形の位相を正の位相、負の位相という具合に反転させると、図５（ａ）欄の反転しない場合に比べてカラム電圧の変位回数が減ることがわかる。またパルス幅は増加するのですべての階調に対するカラム波形の高周波数成分も低減される。
【００５７】
同様に図６に示すように、同一行の隣接する列間で互いに位相を反転させれば、各カラム波形のレベルに対する電源負荷が分散される確率が増すので、見掛け上の時定数が減り、波形歪みが減少して、表示品位が向上する。
【００５８】
以上のことを要約して、選択状態にある画素がどの位相をとるかを表すと以下のようになる。画素の位置を表す情報として、ロウライン方向に座標Ｘ（１ビット）をとり、Ｘ＝０は奇数カラム、Ｘ＝１は偶数カラムを表す。カラムライン方向に座標Ｙ（１ビット）をとり、Ｙ＝０は奇数ロウ、Ｙ＝１は偶数ロウを表し、Ｘ＋Ｙ＝１のときに正の位相、Ｘ＋Ｙ＝０のとき負の位相をとるものとする。
【００５９】
一般に表示データとして表示画面のほぼ全面又は部分的に同じ階調レベルが用いられる場合が多いが、このようなときには特に上記手法は効果が大である。以上の方法によりＰＷＭ方式での階調レベルの選択方法とカラム波形の出力方法を決めた。
【００６０】
そこで今度はＰＷＭ方式の階調レベルを時系列上でどのように与えるかについてを決める。すなわち本発明はＰＷＭ方式で得られる複数の階調レベルをフレームごとに振り分けて、階調数を増加させるためのＦＲＣ方式を用いる。以下にそれの考察を行う。
【００６１】
例えばＰＷＭ方式で与えられる階調数が４階調であるとする。これをＦＲＣ方式に適用する際問題となるのはフリッカである。フリッカはＰＷＭ方式のレベルの振り分け方と位相変調を最適化することによって抑制する。最初にＰＷＭ方式のレベル振り分けについて説明する。
【００６２】
ＰＷＭ方式のレベルとＦＲＣ方式によって可能な組み合わせは無数にあるが、実際にはその多くがフリッカが発生するので採用できない。したがって所望の階調を得るため、それぞれ複数のフレームにわたり用いるＰＷＭ方式による階調レベルは、互いに近接したレベルのものを用いる。
【００６３】
このようにすればフレームごとにＰＷＭ方式のレベルに相当する過渡的な光学応答に対しても人間の目は認識しにくくなる。さらに４フレームで完結するＦＲＣ方式に対して、ＰＷＭ方式のレベルを２フレーム単位で周期性を持つように配置すると、２フレーム周期で輝度変位が起こるので、４フレーム単位の周期性を用いたときよりフリッカは見えにくくなる。
【００６４】
以上の手法は各階調を発生させるために必要なフレームごとのＰＷＭ方式による階調レベルのシーケンスとして表現できる。これを表１に示す。ただし表１に示す例の場合においては、ＦＲＣ方式のレベルとして４フレーム、ＰＷＭ方式のレベルとして４レベルを示しているが、本発明はフレーム数を限定するものではない。また異なるフレーム数との併用の限定も特に必要がない。表１中の±の記号は選択期間における電圧レベルの変化のあることを示し、○は一定であることを示す。
【００６５】
【表１】
0003618190.tif 000002
【００６６】
次に位相変調について述べる。所望の階調レベルを表示するためにＰＷＭ方式による階調レベルのシーケンスを用いるが、それぞれのシーケンスを隣接する画素間でずらす。表１のように、ＰＷＭ方式のレベルを４レベル、ＦＲＣ方式のレベルを４フレームとした場合、各フレームにおいて、隣接する各画素におけるＰＷＭ方式のレベルの位相が表２のように決定される。
【００６７】
【表２】
0003618190.tif 000003
【００６８】
＃１〜＃４は表１におけるＰＷＭ方式による階調レベルを表す。例として、階調レベル７を表示するときは、Ｘ＝０、Ｙ＝０のドットは１フレーム目から４フレーム目にかけて順に、２、３、２、３のＰＷＭ方式の階調レベルを、Ｘ＝１、Ｙ＝０のドットは１フレーム目から４フレーム目にかけて順に、３、２、３、２の階調レベルを、Ｘ＝０、Ｙ＝１のドットは１フレーム目から４フレーム目にかけて順に、３、２、３、２のＰＷＭ方式の階調レベルを、Ｘ＝１、Ｙ＝１のドットは１フレーム目から４フレーム目にかけて順に、２、３、２、３の階調レベルを印加することを意味する。
【００６９】
上の数字は所望の階調レベルを得るためのＰＷＭ方式の階調レベルシーケンスの位相である。これを位相テーブルと呼ぶ。以上のようにすれば、１フレーム目から４フレーム目の各位相テーブルでの平均輝度は均一となり、フリッカは見えにくくなる。位相テーブルそのものはＦＲＣ方式でよく用いられている。
【００７０】
上記のように本発明ではＰＷＭ方式とＦＲＣ方式を併用し特定の関係を満たして駆動することによってそれぞれの駆動方式の持つ効果を損なうことなく高い品位の画像を提供できる。
本発明は入力データに対してＰＷＭ方式のレベル系列を容易に決めうるので、論理回路の構成が簡素にできるため、低コスト、低消費電力化が容易である。
【００７１】
次にＳＲＣ−ＬＣＤの具体的な素子構造について詳細に説明する。上述したＬＣＤモジュールに関する第１のグループの態様と区別するために、以下グループ２の態様と呼ぶ。ＳＲＣ−ＬＣＤの第１の態様は、透明電極と配向膜をそれぞれ有しほぼ平行に設けられた二つの基板間に旋光性物質を含有した誘電率異方性が正のネマチック液晶が挟持され、各基板の配向膜によって形成される液晶分子の配向方向による液晶層のねじれ角が１６０〜３００°とされ、液晶層の外側に一対の偏光板が備えられ、透明電極間に駆動電圧を印加する駆動回路が備えられたカラー液晶表示装置であって、液晶層と一対の偏光板のいずれか一方との間に複屈折板が配置され、二つの基板のうち複屈折板が配置された側の基板が第１の基板、残る一方が第２の基板とされ、液晶層での液晶の屈折率異方性Δｎ１と液晶層の厚みｄ１との積Δｎ１・ｄ１が１．２〜２．５μｍとされ、ｎＸ、ｎＹを複屈折板面内方向の屈折率とし（ｎＸ＞ｎＹ）、ｎＺを複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、ｎＸ≧ｎＺ≧ｎＹとなるように設けられ、遅相軸（ｎＸが決まる面内方向）と進相軸（ｎＹが決まる面内方向）の屈折率異方性と厚みによる垂直方向の複屈折の総和Δｎ２・ｄ２が１．２〜２．５μｍとされ、３値以上の電圧値が選択されて透明電極間にマルチプレックス駆動によって電圧が印加されることを特徴とするカラー液晶表示装置である。
【００７２】
ただし、第１の態様において、ｎX ＝ｎZ ＝ｎY の場合は除かれ、ｎX ＞ｎZ ＞ｎY の場合は二軸性の複屈折板を意味し、ｎX ＝ｎZ ＞ｎY 又はｎX ＞ｎZ ＝ｎY の場合が一軸性の複屈折板である。
【００７３】
第２の態様は、第１の態様において、複屈折板の屈折率が、次の数１の範囲にあるカラー液晶表示装置である。
【００７４】
【数１】
0003618190.tif 000004
【００７５】
第３の態様は、第１又は第２の態様において、１．０＊Δｎ2・ｄ2 ≦Δｎ1・ｄ1 ≦１．２＊Δｎ2・ｄ2 の条件を満たすカラー液晶表示装置である。
【００７６】
第４の態様は、第１又は第２の態様において、用いるΔｎ1・ｄ1 とΔｎ2・ｄ2 の値の組み合わせを（Δｎ1・ｄ1 とΔｎ2・ｄ2 ）のベクトル値で表した場合、Ｌ1 （１．３，１．４）、Ｌ2 （１．４，１．４）、Ｌ3 （１．３，１．５）、Ｌ4 （１．７５，１．７５）、Ｌ5 （１．７５，１．８５）、Ｌ6 （１．６５，１．８５）で囲まれた領域から選択されたΔｎ1・ｄ1 とΔｎ2・ｄ2 が用いられたカラー液晶表示装置である。
【００７７】
第５の態様は、第１、第２、第３又は第４の態様において、液晶層のねじれ角が１６０〜２６０°であり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が７５〜１１０°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１２０〜１６５°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１１５〜１５５°であるカラー液晶表示装置である。
【００７８】
第６の態様は、第５の態様において、液晶層のねじれ角が２２０〜２６０°であるカラー液晶表示装置である。
【００７９】
第７の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２２０〜２６０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．３〜１．８μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が１．４〜１．９μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が７５〜１１０°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１２０〜１６５°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２０〜１５０°であるカラー液晶表示装置である。
【００８０】
第８の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．３〜１．４μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が１．４〜１．５μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が９０〜１１０°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１３０〜１５０°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８１】
第９の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．６５〜１．７５μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が１．７５〜１．８５μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が８５〜１０５°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１４０〜１６０°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８２】
第１０の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．６５〜１．７５μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が１．７５〜１．８５μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が９０〜１１０°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１４５〜１６５°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８３】
第１１の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．９〜２．１μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が２．０〜２．２μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が８５〜１０５°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１３０〜１５０°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８４】
第１２の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．９〜２．１μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が１．６５〜１．８５μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が７５〜９５°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が３０〜５０°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８５】
第１３の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．９〜２．１μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が１．９〜２．１５μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が７５〜９５°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度がθ1 が１２０〜１４０°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８６】
第１４の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．７〜１．８５μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が１．７５〜１．９５μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が８５〜１０５°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１４０〜１６０°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８７】
第１５の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が２．３〜２．５μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が２．２〜２．５μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が７５〜９５°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１２５〜１４５°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８８】
第１６の態様は、第１又は第２の態様において、液晶層のねじれ角が２３０〜２５０°であり、Δｎ1・ｄ1 が１．６〜１．８μｍであり、Δｎ2・ｄ2 が１．２〜１．４μｍであり、前記遅相軸と第１の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ2 が９０〜１１０°であり、第１の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と前記配向方向との角度θ1 が１４０〜１６０°であり、第２の基板側の偏光板の偏光軸又は吸収軸と第２の基板側の液晶分子の配向方向との角度θ3 が１２５〜１４５°であるカラー液晶表示装置である。
【００８９】
第１７の態様は、第１〜第１６のいずれかの態様において、反射板が設けられたカラー液晶表示装置である。
【００９０】
上述したＳＲＣ−ＬＣＤの一般的な使用状態において、線間は無彩色であることが好ましい。つまり、電圧が印加されていないとき、ほぼ無彩色であることが望ましい。また、中間調の電圧で無彩色を出すようにすると、中間電圧での液晶状態は電圧のわずかな変化に対しても急峻な変化をするような状態なので、全体の無彩色表示を行うときに、わずかな電圧変動に対して発色が変化してしまい、きれいな無彩色表示ができない。
【００９１】
中間電圧である色を全体に表示するときにも同様なことがいえる。しかし、一般に背景色には無彩色が用いられることが多く、無彩色は大きな面積を占めることとなる。この大きな面積を占める色が色むらを起こすと表示としての美しさが大きく低下する。均一な色を出すには無彩色が中間電圧で発色されることを回避することが望ましい。
【００９２】
以上のような課題を考慮すると、電圧が印加されていないとき、又はマルチプレックス駆動を行ったときのオフ波形の際に無彩色の表示が得られることが好ましい。
【００９３】
本発明のＳＲＣ−ＬＣＤにおいて両電極間での液晶分子のツイスト角を１６０〜３００°とすればよい。１６０°未満では急峻な透過率変化が必要とされる高デューティ比での時分割駆動をした際の液晶の状態変化が少なく、３００°超ではヒステリシスや光を散乱するドメインを生じやすい。
【００９４】
また、液晶層の液晶の屈折率異方性（Δｎ１）とその液晶層の厚み（ｄ１）との積Δｎ１・ｄ１が１．２〜２．５μｍとされる。１．２μｍ未満では電圧を印加したときの液晶の状態変化が小さく、２．５μｍ超では無彩色を表示することが難しくなるし視角や応答が悪くなる。
【００９５】
特に、無彩色の発色を可能とし、電圧に対する色変化を大きくするために、液晶層のΔｎ1・ｄ１は１．２〜１．８μｍ、さらには、１．３〜１．８μｍとされることが好ましい。
【００９６】
なお、このΔｎ１・ｄ１の範囲は、その液晶表示素子の使用温度範囲内で満足するようにされることが好ましく、使用温度範囲内で美しい表示が得られる。もっとも室外使用を目的とした性能要求のために、使用温度範囲内の一部でのみ、この関係を満足するようにされることもある。この場合には、Δｎ1・ｄ1 の範囲が上記範囲から外れる温度範囲では、表示の色が所望のものから外れたり、視野角特性が低下したりすることになる。
【００９７】
次にＳＲＣ−ＬＣＤのカラー液晶表示装置の素子構成について説明する。所望のパターンにパターニングをしたＩＴＯ（Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 ）、ＳｎＯ2 等の透明電極を設けたプラスチック、ガラス等の基板の表面にポリイミド、ポリアミド等の膜を設け、この表面をラビングしたり、ＳｉＯ等を斜め蒸着したりして配向制御膜を形成した透明電極付きの基板の間に、前記した誘電率異方性が正のネマチック液晶による１６０〜３００°ツイストの液晶層を挟持するようにされる。
【００９８】
この代表例には、多数の行列状の電極が形成されたドットマトリックス液晶表示素子があり、一方の基板に６４０本のストライプ状の電極が形成され、他方の基板にこれに直交するように４００本のストライプ状の電極が形成され、６４０×４００ドットのような表示がなされる。通常、ドットを形成する１画素の寸法は２７０μｍ×２７０μｍ程度であり、画素間の間隙は３０μｍ程度である。
【００９９】
なお、電極と配向制御膜との間に基板間短絡防止のためにＴｉＯ2 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁膜を設けたり、透明電極にＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ等の低抵抗のリード電極を併設したりしてもよい。
【０１００】
この液晶層の両外側に一対の偏光板を配置する。この偏光板自体もセルを構成する基板の外側に配置することが一般的である。性能が許せば、基板自体を偏光板と複屈折板で構成したり、基板と電極との間に複屈折層と偏光層として設けてもよい。また、この複屈折板は液晶層と偏光板との間に設ければよく、例えば、液晶層と電極の間に層状に設けたり、電極と基板の間に層状に設けたり、基板自体を複屈折板としたり、基板と偏光板との間に層状に設けたり、それらを組み合わせて設けたりすればよい。
【０１０１】
液晶のΔｎ・ｄを複屈折板で完全に補償せず、赤の位相が遅れていて、青の位相が進んでいる状態でほぼ白を実現させて配置すると、液晶のΔｎ・ｄが変化したときに最初に赤の表示が得られ、その次に青、緑と表示できることがわかる。この手法を用いると電圧に対する液晶の光学変化を大きくせずにマルチプレックス駆動したときに、オフ波形で白表示が得られ、赤、青、緑の表示を１／１００デューティ比以上でも可能となる。
【０１０２】
マルチプレックス駆動を行うとき、画素に印加される最小実効電圧はＶOFF である。このＶOFF 電圧が印加されたときに白表示ができるように設計することが好ましい。これを実現するには、液晶が少し立ち上がった状態を、複屈折板で補償するように設計すればよい。こうすることによりマルチプレックス駆動したときに明るい白が得られるようになる。
【０１０３】
一般に複屈折板のΔｎ2・ｄ2 を表現するときには、二種類の方法がある。分光法によるものと５９０ｎｍ近傍の波長を用いて測定したものである。分光法で、例えば５００ｎｍとは、５００ｎｍの波長の光で測定したときに、５００ｎｍのΔｎ・ｄであることを示す。しかし、本発明におけるΔｎ・ｄは全て５９０ｎｍ近傍の波長で測定したときの値を示すこととする。また、一般にΔｎ・ｄの大きさは温度によって変化するが、ほぼ室温での測定結果を示すものとする。
【０１０４】
なお、Δｎ・ｄの範囲は、その液晶表示装置の使用温度範囲内で満足するようにされることが好ましく、使用温度範囲内で美しい表示が得られる。もっとも室外使用を目的とした性能要求のために、使用温度範囲内の一部でのみ、この関係を満足するように構成されることもある。この場合には、Δｎ・ｄの範囲が上記範囲から外れる温度範囲では、表示の色が所望のものから外れたり、視野角特性が低下したりする。
【０１０５】
次に、複屈折板の屈折率について考察する。本発明では、複屈折板とは、三つの主屈折率をｎX 、ｎY 、ｎZ とし、ｎX 、ｎY を複屈折板面内方向の屈折率とし（ｎX ＞ｎY ）、ｎZ を複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、ｎX ≧ｎZ ≧ｎY とした複屈折板を用いる。複屈折板としては、複屈折性を示す透明板であれば使用でき、二軸延伸フイルム、雲母、硝石等の無機の二軸性結晶板が使用できる。ｎX ＞ｎZ ＞ｎY の場合が二軸性の複屈折板である。
【０１０６】
従来の液晶表示素子の最適化は、液晶表示素子の垂直方向に入射する光に対してであり、一軸性の複屈折板を用いると考えれば充分である。しかし、一軸性の複屈折板で補償した場合には、垂直方向ではうまく補償しても、斜め方向では補償がずれる。
【０１０７】
本発明では、ｎX ≧ｎZ ≧ｎY と設定することにより、斜め方向から見た場合の色変化を防止し、見栄えを大きく向上させうる。このｎZ は、ｎX より大きくても、ｎY より小さくても、角度依存性は低下し、斜め方向から見た場合の見栄えが低下する。特に上述した数１の関係を満足することにより、この効果がさらに発揮される。このような複屈折板は通常ＮZ 板と呼ばれる。
【０１０８】
このため、一軸性の複屈折板を用いた場合に比して、斜め方向から見た場合の表示の品位の劣化が少なく、視野角の広いカラー液晶表示装置が得られる。所望の複屈折効果を得るために、Δｎとｄを調整して使用するが、一枚の板では調整できない場合には、同じ又は異なる複屈折板を複数枚組み合わせて用いてもよい。特に角度依存性を良くするために、ｎZ の調整が必要である。
【０１０９】
本発明では、特に上記の数１の関係を満たすことが好ましい。０．２未満や０．７超の場合には視角が狭くなる。ＮZ ＝１（一軸性）の複屈折板がコストパフォーマンスや、求められる視角の許容範囲のなかで用いられる。以上の説明では、複屈折板の厚み方向の屈折率ｎZ が厚み方向に対して均一であると仮定しているが、必ずしも均一である必要はなく、厚み方向の平均の屈折率が前記した条件を満足していればよく、厚み方向に対しｎZ が不均一でも同様な効果を生じる。
【０１１０】
次に図面を参照して素子構造を詳細に説明する。図１０は本発明によるカラー液晶表示装置を模式的に表す斜視図である。図１１と図１２は、それぞれ上から見た図１０の上側の偏光板の吸収軸方向、複数枚の複屈折板の遅相軸方向及び液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、ならびに、下側の偏光板の吸収軸方向及び液晶層の下側の液晶分子の長軸方向の相対位置を示す平面図である。
【０１１１】
図１０において、２１、２２は一対の偏光板、２３は文字や図形の表示用のΔｎ1・ｄ1 が１．２〜２．５μｍの誘電率異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が１６０〜３００°の液晶層、２４は液晶層の上に積層された複屈折板、２５は上側の偏光板の吸収軸、２６は下側の偏光板の吸収軸、２７は液晶層の上側の液晶分子の長軸方向（実質的に一方の配向方向）、２８は液晶層の下側の液晶分子の長軸方向（残る一方の配向方向）、２９は積層された複屈折板の軸方向（遅相軸）を表す。
【０１１２】
図１１と図１２において、液晶層の上側の液晶分子２７の長軸方向からみた上側の偏光板の吸収軸２５の方向を時計回りに計ったものをθ1 、液晶層の上側の液晶分子２７の長軸方向から見た上側（偏光板側）の複屈折板２４の軸方向（遅相軸）２９を時計回りに計ったものをθ2 、液晶層の下側の液晶分子２８の長軸方向から見た下側の偏光板の吸収軸２６の方向を時計回りに計ったものをθ3 とする。
【０１１３】
本発明における複屈折板は、ｘ、ｙ、ｚの３方向で屈折率が異なる。このため、複屈折板の面内方向での屈折率の大きい方向をｘ軸方向とし、屈折率の小さい方向をｙ軸方向とし、厚み方向をｚ軸方向とする。このそれぞれの方向の屈折率をｎX 、ｎY 、ｎX とする。この場合、ｎX ＞ｎY であり、Δｎ2 ＝ｎX −ｎY であり、本実施例では、ｎX ≧ｎZ ≧ｎY とされる。なお、ｄ2 は複屈折板の厚みである。ここで、ＮZ ＝（ｎX −ｎZ ）／（ｎX −ｎY ）の関係がある。
【０１１４】
本発明では、このθ1 、θ2 、θ3 と液晶層のΔｎ1・ｄ1 、液晶層のツイスト角、複屈折板のΔｎ2・ｄ2 、及びＮZ の値を最適化する。これによって電圧を印加していないときにほぼ無彩色を表示し、電圧を印加したときに赤、青、緑の色を出すことができ、かつ視野角の広いカラー表示装置が作成できる。
【０１１５】
以下の例では、液晶層を左螺旋としたが、螺旋が逆であっても液晶層の液晶分子の長軸方向、偏光板の偏光軸方向、複屈折板の遅相軸方向との関係θ1 、θ2 、θ3 を反時計方向にすることにより、上記左螺旋の例と同様に容易にカラー表示が得られる。
【０１１６】
液晶セルの形成は以下のように行った。ガラス基板上に設けられたＩＴＯ透明電極をストライプ状にパターニングし、絶縁膜を形成し、ポリイミドのオーバーコートを形成し、これをラビングして配向制御膜を形成した基板を作成した。このようにして作成した二枚の基板の周辺をシール材でシールして、液晶セルを形成し、この液晶セル内に誘電率異方性が正のネマチック液晶を注入し、注入孔を封止材で封止した。
【０１１７】
【実施例】
以下に本発明のＬＣＤモジュールの例１〜８と参考例１を説明する。例１はＰＷＭ５均等分割、例２はＰＷＭ均等９分割である。
【０１１８】
（例１）
液晶の屈折率異方性Δｎ1 と液晶層の厚みｄ1 を調整し液晶層のΔｎ1・ｄ1 を１．３５μｍとした。複屈折板のΔｎ2・ｄ2 は１．４６μｍとし、液晶層のツイスト角は２４０°、θ1 ＝１４０°、θ2 ＝１００°、θ3 ＝１３５°と設定した。用いる液晶の物性値は△ｎ＝０．２０６、粘度η＝１６．８ｃＳｔ（周囲温度Ｔa ＝２０℃）、そして、ＮZ ＝０．６と設定した。
【０１１９】
画素構成６４０×４８０を有するＳＲＣ−ＬＣＤの駆動を行った。フレーム周波数は６０Ｈｚであり平均応答速度は１２０ｍｓであった。２４０ラインの線順次駆動を行い、１３選択ごとに全体の極性反転を行い、液晶の交流駆動を行った。
【０１２０】
本例では図７の階調制御回路を用いて駆動した。図７において、空間座標とはロウ、カラム方向それぞれの位置を表す情報、ＦＲＣ位相情報とは今何フレーム目を表示しようとしているかの情報、極性反転カウンタとはある周期で駆動波形の極性を反転させるためのカウンタである。
【０１２１】
階調方式はＰＷＭを５均等分割としその内階調レベルとして４つのレベルを用いる。ＦＲＣは４フレームとした。ＰＷＭの４レベルは図４に示されるカラム波形をもつレベルを適用し、各階調を発生させるために必要なフレーム毎のＰＷＭによる階調シーケンスは表１のものを、位相テーブルは表２のものを用いた。表３にＰＷＭの４レベルと得られる輝度（電圧）レベルとの関係を示す。
【０１２２】
【表３】
0003618190.tif 000005
【０１２３】
（例２）
同様にＰＷＭ均等９分割４フレームに関して適用した例を示す。ＰＷＭレベルは表４に示す８レベルとし、各階調を発生させるために必要なフレーム毎のＰＷＭによる階調レベルのシーケンスは表５のものを、位相テーブルは表２のものを用いた。
【０１２４】
【表４】
0003618190.tif 000006
【０１２５】
【表５】
0003618190.tif 000007
【０１２６】
その結果、図８の色度図に示すように印加実効電圧が大きくなるにしたがい、明るい白、オレンジ赤、暗い青、緑の表示が可能となった。この際、視野角も一軸性の複屈折板を用いた場合に比べて広くなった。また、駆動電圧のレベルを高精度に調整が可能で、所望の色発生を行うことができた。
【０１２７】
さらに反射板を設置することにより、色純度の良好な、視野角の広い反射型カラー液晶表示が可能となった。表６に色度図における座標データを示す。なおこの色相は開口率約８０％のドットマトリックス型表示素子の画素のない線間の部分のノイズを含んだものであって、実際に視認される色にほぼ近い。画素領域における発色（色純度）はこの表６のデータ値よりも約３０％よい値を示す。
【０１２８】
【表６】
0003618190.tif 000008
【０１２９】
本例のカラー液晶表示装置を用いてグラフの表示を行った。背景色が白であって、棒グラフを赤、青、緑の３色表示とした。そのため視認性がきわめて向上した。また、日程管理を表す場合に、重要な会議を赤表示として注意を促すことができた。また、カレンダーの表示を行う際には、土曜日と日曜日を赤表示とし、平日を青表示とし、今日の曜日を緑表示とした。この場合も背景色は白とした。
【０１３０】
また、文章の表示を行った。背景色は同様に白として、文字を青表示とし、文中の或るブロックについて赤表示としてマーキングとした。表題は緑色表示とし、アンダーラインを緑又は赤で表示した。また、グラフィック表示は、白と赤と青と緑とを用い、中間電圧を多用することにより、白っぽい赤、紫、青緑を用いて、人間の顔を表現したり、景色をカラー表示することができた。
このように本例において、単純な白黒表示に比較すると視認性がよく、また作業性のよい環境を提供できた。
【０１３１】
（例３）
液晶の屈折率異方性Δｎ1 と液晶層の厚みｄ1 を調整し液晶層のΔｎ1・ｄ1 を１．７μｍとした。複屈折板のΔｎ2・ｄ2 は１．８μｍとし、液晶層のツイスト角は２４０°、θ1 ＝１５０°、θ2 ＝９５°、θ3 ＝１３５°と設定した。用いる液晶の物性値は△ｎ＝０．２０６、粘度η＝１５．１ｃＳｔ（Ｔa ＝２０℃）、そして、ＮZ ＝０．６と設定した。
【０１３２】
画素構成２５６×１２８ドットの表示を行った。例１と同様に駆動を行った。その結果、図９の色度図に示すように印加実効電圧が大きくなるにしたがい、明るい白、オレンジ赤、青、緑、ピンク赤の表示が可能となった。また、視野角も一軸性の複屈折板を用いた場合に比べて広くなった。さらに反射板を設置することにより、色純度の良い、視野角の広い反射型カラー液晶表示が可能となった。
【０１３３】
本例も例１と同様にグラフ表示、日程表示、文章表示、グラフィック表示を行った。なお、表７に本例の色度図における座標データを示す。特に、従来なかったピンク色の発色が得られた。
【０１３４】
【表７】
0003618190.tif 000009
【０１３５】
（例４）
液晶の屈折率異方性Δｎ1 と液晶層の厚みｄ1 を調整し液晶層のΔｎ1・ｄ1 を１．２４μｍとした。複屈折板のΔｎ2・ｄ2 は１．４μｍとし、液晶層のツイスト角は２４０°、θ1 ＝１２５°、θ2 ＝８０°、θ3 ＝１４０°と設定した。用いる液晶の物性値は△ｎ＝０．１９０、粘度η＝１５．１ｃＳｔ（Ｔa ＝２０℃）、そして、ＮZ ＝１．０と設定した。
【０１３６】
例１と同様の駆動法で表示を行った。本例では電圧無印印加時に背景色がきわめて明るい表示が得られた。これは個人が使用する携帯式電話の表示に採用できた。
【０１３７】
（参考例１）
上述したＳＲＣ−ＬＣＤではなく、白黒ＳＴＮを次のように準備した。液晶の屈折率異方性Δｎ1 と液晶層の厚みｄ1 を調整し液晶層のΔｎ1・ｄ1 を０．８４６μｍとした。複屈折板のΔｎ2・ｄ2 は０．５７μｍとし、液晶層のツイスト角は２４０°、θ1 ＝１３０°、θ2 ＝９０°、θ3 ＝１３２°と設定した。用いる液晶の物性値は△ｎ＝０．１４１、粘度η＝１５．１ｃＳｔ（Ｔa ＝２０℃）、そして、ＮZ ＝０．５と設定した。
【０１３８】
画素数は６４０×４８０マトリックスの構成としたＬＣＤモジュールを形成した。駆動法として、Ｐ＝１の場合を採用した。そして、文字やグラフィックスの表示を行った。従来のものに比較してクロストークのないきれいな表示画面を得ることができた。また、電源の瞬時負荷が減少し、平均的なピークノイズが減少した。
【０１３９】
（例５）
液晶の屈折率異方性Δｎ1 と液晶層の厚みｄ1 を調整し液晶層のΔｎ1 ・ｄ1 を１．２７μｍとした。複屈折板のΔｎ2 ・ｄ2 は１．４０μｍとした。液晶層のツイスト角は２４０゜、θ1 ＝１２５゜、θ2 ＝８０゜、θ3 ＝１４０゜と設定した。
【０１４０】
用いた液晶の物性値はΔｎ＝０．１９６、ＴC は９９℃、誘電率異方性は１５、粘度２４ｃＳｔ（周囲温度２０℃の時）とした。また低温での動作性能を向上させるように、周波数依存性の小さい液晶を用いた。具体的にはサイン波で３ｋＨｚと４００Ｈｚで液晶を駆動したときのＶthの比（Ｖth（３ｋＨｚ）／Ｖth（４００Ｈｚ）とする）が１．０３の液晶を用いた。これにより、低温域での液晶の誘電率異方性の周波数依存性を低減せしめた。
【０１４１】
このパネルは、印加実効電圧が大きくなるにしたがい、明るい白、オレンジ赤、暗い青、緑の表示が可能となった。１／５５デューティ駆動で、例２とおなじ階調手法を用い２９階調の中から４レベルを用いてカラー表示を行った。
【０１４２】
明るい白は、表５のシーケンス階調レベルの１を用い、オレンジ赤は、表５のシーケンス階調レベルの１３を用い、暗い青は、表５のシーケンス階調レベルの２４を用い、緑は表５のシーケンス階調レベルの２９を用いた。
【０１４３】
本例は携帯電話に用いることが好適であった。重量を軽減するために０．４ｍｍ厚のガラス基板を用いた。使用温度範囲は−２０℃〜＋６０℃で視認でき、実用性のある携帯電話に搭載する液晶表示素子として良好な特性を示した。
【０１４４】
（例６）
例５と構成は全く同様にして、液晶を変更した。液晶のΔｎ＝０．１９５、ＴC が９８．５℃、誘電率異方性が１７、粘性が２０ｃＳｔ、Ｖth（３ｋＨｚ）／Ｖth（４００Ｈｚ）が１．０４、組成としてトランス−ジフルオロエチレン誘導体化合物（Ｒ1 −（Ｃy ）n −ＣＦ＝ＣＦ−Ｐｈ−Ｒ2 ）を含むものを採用した。本例では液晶の粘性を小さく設定したので表示の応答が速くなった。
駆動は１／５５デューティ・１／６バイアスで行うことにより、高温でのフレーム応答を抑制し、発色の低下が少なくなった。
【０１４５】
（例７）
例５の構成で、液晶のΔｎを０．２１２、ギャップを６μｍに変更した。本例ではギャップを薄く構成したので表示の応答が速くなった。
【０１４６】
（例８）
例２と同様にして、９分割４フレームとした例を説明する。ＰＷＭレベルは表８に示す０から９の１０レベルとし、各階調を発生させるために必要なフレーム毎のＰＷＭによる階調レベルのシーケンスは表９のものを、位相テーブルは表２のものを用いた。
【０１４７】
背景色にシーケンス階調レベル１を用い、文字表示にシーケンス階調レベル１０やシーケンス階調レベル１８やシーケンス階調レベル２９を用いた。例２において、同様な表示をした場合、文字表示部を含む列の上下の背景色の色又は明るさが変化（クロストーク）するのに比べて、大幅に減らすことができた。
【０１４８】
【表８】
0003618190.tif 000010
【０１４９】
【表９】
0003618190.tif 000011
【０１５０】
【発明の効果】
本発明によればＰＷＭ方式とＦＲＣ方式とを併用することでＳＲＣ−ＬＣＤに必要な精密な多値駆動数を設けることができた。そして、フリッカの少ない表示品位のよい駆動ができるだけでなく、低消費電力、回路系の省力化も実現した。
【０１５１】
本発明によって、画素に印加せしめられる駆動電圧の信号波形の位相制御を行うことで、周波数成分が空間的又は時間的に分散され、表示画面のクロストークを抑制できた。例えば、隣接するカラム電極間で位相制御することで、電源の負荷の軽減を達成することができ、表示画面のクロストークを抑制できた。
【０１５２】
本発明によって、小型〜中型の大きさのパッシブ駆動方式の液晶表示素子又は液晶モジュールについて、ＳＲＣ−ＬＣＤの場合には複数の色表示を行う際、又は通常のモノクロＳＴＮ（ＣＦ付きを含める）でのグレースケール表示を行うような多値表示を行う際に、クロストークの少ない非常に見やすい表示を得ることができた。
【０１５３】
また、特に液晶表示装置と駆動回路の両方を含めた液晶モジュールの総合特性は改良されよりコストパフォーマンスのよいデバイスが得られた。また、本発明はその効果を損しない範囲で種々の用途に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動法における駆動波形の説明図。
【図２】従来例の駆動法における駆動波形の説明図。
【図３】従来例における画面表示の不具合例の模式図。
【図４】本発明の駆動法の基本構成例の状態図。
【図５】（ａ）従来例の駆動波形と、（ｂ）本発明の駆動法の駆動波形例の状態図。
【図６】本発明の駆動法の駆動波形（偶奇の位置関係）の状態図。
【図７】本発明の駆動法に用いる回路構成の一例を示すブロック図。
【図８】ＳＲＣ−ＬＣＤの発色シーケンスの第一例を示す色度図。
【図９】ＳＲＣ−ＬＣＤの発色シーケンスの第二例を示す色度図。
【図１０】ＳＲＣ−ＬＣＤの液晶セルの素子構成を示す模式図。
【図１１】ＳＲＣ−ＬＣＤの上側の各構成部の角度関係を示す模式図。
【図１２】ＳＲＣ−ＬＣＤの下側の各構成部の角度関係を示す模式図。
【符号の説明】
１：分割区間
２：選択期間
３、３Ａ、３Ｂ：オン状態
４、４Ａ、４Ｂ：オフ状態
【図１】
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【図２】
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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７】
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【図８】
0003618190.tif 000019
【図９】
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【図１０】
0003618190.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
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