(57)【要約】  複数枚の液晶パネルを重ね、各液晶パネルの液晶への電圧印加により光透過率を制御して画像表示を行う液晶表示装置であって、一の液晶パネルの液晶への電圧印加を実行しているときに残りの液晶パネルの液晶への電圧を非表示電圧とする。積層された２枚以上の液晶パネルで同時に画像表示を行わない。電圧が印加されずに表示が行われていない液晶パネルでは、液晶分子の長軸方向が、偏光板の偏光軸方向と一致しているか、偏光軸方向に直交する方向となるので、全体としての複屈折に影響を与えず、全体の電圧−透過光強度特性は、各液晶パネル夫々の電圧−透過光強度特性を加算した特性になる。
2007043148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した液晶パネルを複数枚重ね、重ねた前記液晶パネルの液晶への電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う液晶表示装置において、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への画像表示データに基づく電圧印加を制御する制御手段を備え、一の液晶パネルの液晶への画像表示データに基づく表示電圧を印加しているときに残りの液晶パネルの液晶への電圧を非表示電圧と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、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への画像表示データに基づく電圧印加を時分割で制御し、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への電圧印加時間が等しいことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶は、自発分極を有する液晶であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶は、強誘電性液晶であることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
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４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
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４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した複数枚の液晶パネルを偏光板に挟んで重ね、重ねた前記液晶パネルの液晶への電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う表示方法において、一の液晶パネルの液晶への画像表示データに基づく表示電圧の印加を行っているときに、残りの液晶パネルの液晶分子の長軸方向が前記偏光板の偏光軸方向または偏光軸と直交する方向になるように画像表示を行うことを特徴とする表示方法。
【請求項８】
複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した複数枚の液晶パネルを偏光板に挟んで重ね、重ねた前記液晶パネルの液晶への電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う表示方法において、前記複数枚の液晶パネルの中の２枚以上の液晶パネルで同時に画像表示を行わない期間を有することを特徴とする表示方法。
【請求項９】
一の液晶パネルの液晶への画像表示データに基づく表示電圧の印加を行っているときに、残りの液晶パネルの液晶への電圧を非表示電圧とすることを特徴とする請求項７または８に記載の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の液晶パネルを重ねて画像表示を行う液晶表示装置及び表示方法に関する。
【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)など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・軽量化が要望されている。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・軽量化のみならず、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ーソナルコンピュータなど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いる。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、バックライトによる消費電力が大きくなってしまう。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。しかしながら、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の高速応答化を図るべく、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）。強誘電性液晶では、ガラス基板に対して平行に配向される液晶分子の長軸方向が、電圧印加によってチルトする。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。【０００７】
ところで、近年では３Ｄ画像表示への要求も高くなっており、液晶パネルを複数枚重ねて３Ｄ画像表示を行う液晶表示装置が提案されている（例えば、非特許文献４参照）
【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.）：エーエム−エルシーディ’９９ダイジェストオブテクニカルペーパーズ (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ダイジェストオブテクニカルペーパーズ (SID'00 Digest of TechnicalPapers, ）1176頁  2000年発行
【非特許文献４】伊達，他（M.Date, et. al. ）：アイディダブリュ’０３プロシーディングスオブザテンスインターナショナルディスプレイワークショップス（IDW'03 Proceedings of The 10th International Display Workshops, ）1409頁  2003年発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
複数枚の液晶パネルを重ねて画像表示を行う液晶表示装置にあっては、全体の電圧−透過光強度特性が、各液晶パネル夫々の電圧−透過光強度特性の加算結果になることが理想である。しかしながら、強誘電性液晶などの液晶分子がガラス基板に対して略平行に配向される液晶パネルを用いる場合には、複屈折の影響を受けて、複数枚の液晶パネルを重ねたときの電圧−透過光強度特性が、各液晶パネル夫々の電圧−透過光強度特性を加算した特性とはならず、透過光強度が各液晶パネルの透過光強度よりも低くなるという問題がある。なお、このような問題は、強誘電性液晶のように基板に対して液晶分子を略平行に並ばせたネマティック液晶を用いたＩＰＳ（インプレーンスイッチング）方式の液晶表示装置においても同様である。【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、重ね合わせた各液晶パネルの液晶に同時に表示用の電圧を印加しないで同時に表示させないようにすることにより、全体の電圧−透過光強度特性を各液晶パネル夫々の電圧−透過光強度特性を加算した特性にすることができる液晶表示装置及び表示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】
【００１０】
本発明に係る液晶表示装置は、複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した液晶パネルを複数枚重ね、重ねた前記液晶パネルの液晶への電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う液晶表示装置において、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への電圧印加を制御する制御手段を備え、一の液晶パネルの液晶への表示データに基づく電圧印加を実行しているときに残りの液晶パネルの液晶への電圧を前記一の液晶パネルの表示に影響を与えない非表示電圧とすることを特徴とする。具体的には、残りの液晶パネルへ電圧の印加を停止し、電圧を印加しないことを意味する。また、この非表示電圧の電位は、あらかじめ定められた基準電位であっても良く、勿論、０ボルトであっても良い。なお、ここで言う０ボルトとは、実質的な０ボルトを意味し、表示に影響を与えない程度の低い電位を含む。【００１１】
本発明に係る液晶表示装置は、前記制御手段が、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への電圧印加を時分割で制御し、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への電圧印加時間が等しいことを特徴とする。【００１２】
本発明に係る液晶表示装置は、前記液晶が、自発分極を有する液晶であることを特徴とする。【００１３】
本発明に係る液晶表示装置は、前記液晶が、強誘電性液晶であることを特徴とする。【００１４】
本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。【００１５】
本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。【００１６】
本発明に係る表示方法は、複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した複数枚の液晶パネルを重ね偏光板で挟み、重ねた前記液晶パネルの液晶への電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う表示方法において、一の液晶パネルの液晶への表示データに基づく電圧印加を行っているときに、残りの液晶パネルの液晶分子の長軸方向が前記偏光板の偏光軸方向または偏光軸と直交する方向になるように画像表示を行うことを特徴とする。【００１７】
本発明に係る表示方法は、複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した液晶パネルを複数枚重ね、重ねた前記液晶パネルの液晶への表示データに基づく電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う表示方法において、前記複数枚の液晶パネルの中の２枚以上の液晶パネルで同時に画像表示を行わない期間を有することを特徴とする。【００１８】
本発明に係る表示方法は、一の液晶パネルの液晶への表示データに基づく電圧印加を実行しているときに、残りの液晶パネルの液晶へ電圧を印加しないことを特徴とする。【００１９】
本発明の液晶表示装置及び表示方法にあっては、複数枚の液晶パネル夫々の液晶への電圧印加を制御することとし、一の液晶パネルの液晶への表示データに基づく電圧印加を行っているときに残りの液晶パネルへの電圧を印加しないようにする。つまり、２枚以上の液晶パネルで同時に表示を行わず、複数枚の液晶パネル夫々で時分割的に表示を行う。これにより、電圧が印加されずに表示が行われていない液晶パネルでは、液晶分子の長軸方向が、偏光板の偏光軸方向と一致しているか、その偏光軸方向に直交する方向となるので、全体としての複屈折に影響を与えず、全体の電圧−透過光強度特性が各液晶パネル夫々の電圧−透過光強度特性を加算した特性になる。【００２０】
本発明の液晶表示装置にあっては、液晶として自発分極を有する材料を使用する。よって、高速応答が可能となって、高い動画表示特性が得られ、また、フィールド・シーケンシャル方式の表示を行える。【００２１】
本発明の液晶表示装置にあっては、自発分極を有する液晶として、自発分極値が小さい強誘電性液晶を用いる。よって、ＴＦＴなどのスイッチング素子による駆動が容易となる。【００２２】
本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。【００２３】
本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。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、複数枚の液晶パネル夫々の液晶への電圧印加を制御して、２枚以上の液晶パネルで同時に表示を行わないようにしたので、全体としての複屈折に影響を与えることがないため、全体の電圧−透過光強度特性を各液晶パネル夫々の電圧−透過光強度特性を加算した特性にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施の形態（フィールド・シーケンシャル方式）による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。
【図３】第１実施の形態による液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図４】第１実施の形態による液晶表示装置の駆動シーケンスの一例を示す図である。
【図５】図４に示す駆動シーケンスによる液晶パネルの透過光強度を示す図である。
【図６】第１実施の形態による液晶表示装置の駆動シーケンスの他の例を示す図である。
【図７】図６に示す駆動シーケンスによる液晶パネルの透過光強度を示す図である。
【図８】第２実施の形態（カラーフィルタ方式）による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。
【図１０】第２実施の形態による液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図１１】第２実施の形態による液晶表示装置の駆動シーケンスの一例を示す図である。
【図１２】図１１に示す駆動シーケンスによる液晶パネルの透過光強度を示す図である。
【図１３】第２実施の形態による液晶表示装置の駆動シーケンスの他の例を示す図である。
【図１４】図１３に示す駆動シーケンスによる液晶パネルの透過光強度を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１，５  偏光板
２ａ，２ｂ，４ａ，４ｂ  ガラス基板
３ａ，３ｂ  共通電極
７  ＬＥＤアレイ
１３ａ，１３ｂ  液晶層
２１ａ，２１ｂ  液晶パネル
２２  バックライト
３０ａ，３０ｂ  画像メモリ部
３１  制御信号発生回路
３２ａ，３２ｂ  データドライバ
３３ａ，３３ｂ  スキャンドライバ
３４  基準電圧発生回路
３５  バックライト制御回路
４０ａ，４０ｂ  画素電極
４１ａ，４１ｂ  ＴＦＴ
５０ａ，５０ｂ  駆動部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。【００２８】
（第１実施の形態）
図１は本発明の第１実施の形態による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図２は液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、並びに、図３は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。第１実施の形態は、フィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行う液晶表示装置である。【００２９】
図１において、２１ａ，２１ｂは図２及び図３にその構成が示されている２枚の液晶パネルであり、２２は図２及び図３にその構成が示されているバックライトである。【００３０】
上側（表面側）の液晶パネル２１ａは、上層（表面）側から下層（背面）側に、ガラス基板２ａ，共通電極３ａ，ガラス基板４ａをこの順に積層して構成されており、ガラス基板４ａの共通電極３ａ側の面にはマトリクス状に配列された画素電極４０ａ，４０ａ…が形成されている。ガラス基板４ａ上の画素電極４０ａ，４０ａ…の上面には配向膜１２ａが、共通電極３ａの下面には配向膜１１ａがそれぞれ配置され、これらの配向膜１１ａ，１２ａ間に液晶が充填されて液晶層１３ａが形成される。なお、１４ａは液晶層１３ａの層厚を保持するためのスペーサである。【００３１】
下側（背面側）の液晶パネル２１ｂは、液晶パネル２１ａと同様に、上層（表面）側から下層（背面）側に、ガラス基板２ｂ，共通電極３ｂ，ガラス基板４ｂをこの順に積層して構成されており、ガラス基板４ｂの共通電極３ｂ側の面にはマトリクス状に配列された画素電極４０ｂ，４０ｂ…が形成されている。ガラス基板４ｂ上の画素電極４０ｂ，４０ｂ…の上面には配向膜１２ｂが、共通電極３ｂの下面には配向膜１１ｂがそれぞれ配置され、これらの配向膜１１ｂ，１２ｂ間に液晶が充填されて液晶層１３ｂが形成される。なお、１４ｂは液晶層１３ｂの層厚を保持するためのスペーサである。【００３２】
このような構成をなして重ねられた２枚の液晶パネル２１ａ，２１ｂは、偏向軸が直交した一対の偏光板１，５で挟まれている。【００３３】
共通電極３ａ及び画素電極４０ａ，４０ａ…間にはデータドライバ３２ａ及びスキャンドライバ３３ａ等よりなる駆動部５０ａが接続されている。データドライバ３２ａは、信号線４２ａを介してＴＦＴ４１ａと接続されており、スキャンドライバ３３ａは、走査線４３ａを介してＴＦＴ４１ａと接続されている。ＴＦＴ４１ａはスキャンドライバ３３ａによりオン／オフ制御される。また個々の画素電極４０ａ，４０ａ…は、ＴＦＴ４１ａに接続されている。そのため、信号線４２ａ及びＴＦＴ４１ａを介して与えられるデータドライバ３２ａからの信号（印加電圧）により、上側（表面側）の液晶パネル２１ａの個々の画素の透過光強度が制御される。【００３４】
同様に、共通電極３ｂ及び画素電極４０ｂ，４０ｂ…間にはデータドライバ３２ｂ及びスキャンドライバ３３ｂ等よりなる駆動部５０ｂが接続されている。データドライバ３２ｂは、信号線４２ｂを介してＴＦＴ４１ｂと接続されており、スキャンドライバ３３ｂは、走査線４３ｂを介してＴＦＴ４１ｂと接続されている。ＴＦＴ４１ｂはスキャンドライバ３３ｂによりオン／オフ制御される。また個々の画素電極４０ｂ，４０ｂ…は、ＴＦＴ４１ｂに接続されている。そのため、信号線４２ｂ及びＴＦＴ４１ｂを介して与えられるデータドライバ３２ｂからの信号により、下側（背面側）の液晶パネル２１ｂの個々の画素の透過光強度が制御される。【００３５】
バックライト２２は、液晶パネル２１ｂ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が備えられている。このＬＥＤアレイ７は、導光及び光拡散板６と対向する面に３原色、即ち赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤ素子を１チップとした１または複数個の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素子をそれぞれ点灯させる。導光及び光拡散板６はこのＬＥＤアレイ７の各ＬＥＤから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。【００３６】
２枚の液晶パネル２１ａ，２１ｂと、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の点灯タイミング及び発光色は、液晶パネル２１ａ，２１ｂに対する表示データに基づくデータ走査に同期して制御される。【００３７】
図１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３０ａ，３０ｂからは、液晶パネル２１ａで表示するための画素データＰＤａ，液晶パネル２１ｂで表示するための画素データＰＤｂが、データドライバ３２ａ，３２ｂへ出力される。画素データＰＤａ，ＰＤｂと、印加電圧の極性を変えるための制御信号ＣＳとに基づき、データドライバ３２ａ，３２ｂを介して液晶パネル２１ａ，２１ｂの液晶層１３ａ，１３ｂには電圧が印加される。【００３８】
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、データドライバ３２ａ，３２ｂ、スキャンドライバ３３ａ，３３ｂ及びバックライト制御回路３５へそれぞれ出力される。基準電圧発生回路３４は、基準電圧ＶＲ１ａ，ＶＲ１ｂ，ＶＲ２ａ及びＶＲ２ｂを生成し、生成した基準電圧ＶＲ１ａをデータドライバ３２ａへ、基準電圧ＶＲ１ｂをデータドライバ３２ｂへ、基準電圧ＶＲ２ａをスキャンドライバ３３ａへ、基準電圧ＶＲ２ｂをスキャンドライバ３３ｂへそれぞれ出力する。【００３９】
データドライバ３２ａ，３２ｂは、画像メモリ部３０ａ，３０ｂからの画素データＰＤａ，ＰＤｂ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４０ａ，４０ｂの信号線４２ａ，４２ｂ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３３ａ，３３ｂは、画素電極４０ａ，４０ｂの走査線４３ａ，４３ｂ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から赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ発光させる。【００４０】
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から画像メモリ部３０ａ，３０ｂへ表示用の画素データＰＤａ，ＰＤｂが入力され、画像メモリ部３０ａ，３０ｂは、この画素データＰＤａ，ＰＤｂ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ＰＤａ，ＰＤｂ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３２ａ，３２ｂと、スキャンドライバ３３ａ，３３ｂ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。【００４１】
データドライバ３２ａ，３２ｂは、制御信号ＣＳを受けた場合に、画像メモリ部３０ａ，３０ｂから出力された画素データＰＤａ，ＰＤｂに基づいて、画素電極４０ａ，４０ｂの信号線４２ａ，４２ｂに対して信号を出力する。スキャンドライバ３３ａ，３３ｂは、制御信号ＣＳを受けた場合に、画素電極４０ａ，４０ｂの走査線４３ａ，４３ｂをライン毎に順次的に走査する。データドライバ３２ａ，３２ｂからの信号の出力及びスキャンドライバ３３ａ，３３ｂの走査に従ってＴＦＴ４１ａ，４１ｂが駆動し、画素電極４０ａ，４０ｂに電圧が印加され、画素の透過光強度が制御される。【００４２】
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２１ａ，２１ｂへの入射光を出射するバックライト２２（ＬＥＤアレイ７）の点灯制御と液晶パネル２１ａ，２１ｂに対する複数回のデータ走査とを同期させてカラー表示を行っている。【００４３】
図４は、駆動シーケンスの一例を示す図であり、図４（ａ）は液晶パネル２１ａの各ラインの走査タイミング、図４（ｂ）は液晶パネル２１ｂの各ラインの走査タイミング、図４（ｃ）はバックライト２２の赤，緑，青各色の点灯タイミングを示す。１フレームを３つのサブフレームに分割し、例えば図４（ｃ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤色を発光させ、第２番目のサブフレームにおいて緑色を発光させ、第３番目のサブフレームにおいて青色を発光させる。【００４４】
また、１サブフレームを２つに分割し、赤，緑，青の各色のサブフレームにおける前半の期間で、図４（ａ）に示すとおり、液晶パネル２１ａに対して赤，緑，青の各色の２回の画像データの書込み走査を行い、後半の期間で、図４（ｂ）に示すとおり、液晶パネル２１ｂに対して赤，緑，青の各色の２回の画像データの書込み走査を行う。１回目のデータ書込み走査にあっては、明るい表示を実現できる極性でのデータ書込み走査を行い、２回目のデータ書込み走査では、１回目のデータ書込み走査とは極性が反対であって大きさが実質的に等しい電圧が印加される。これにより、１回目のデータ書込み走査に比べて暗い表示を実現でき、実質的には”黒表示”と見なせる。【００４５】
図５（ａ），（ｂ）は、図４に示す駆動シーケンスによる各液晶パネル２１ａ，２１ｂの透過光強度を示す図である。本発明では、液晶パネル２１ａにデータ書込み走査を行っている間、つまり液晶パネル２１ａの液晶層１３ａに電圧を印加している間には、液晶パネル２１ｂにデータ書込み走査を行わない、つまり液晶パネル２１ｂの液晶層１３ｂに電圧を印加していない。これとは逆に、液晶パネル２１ｂにデータ書込み走査を行っている間、つまり液晶パネル２１ｂの液晶層１３ｂに電圧を印加している間には、液晶パネル２１ａにデータ書込み走査を行わない、つまり液晶パネル２１ａの液晶層１３ａに電圧を印加していない。【００４６】
このように両液晶パネル２１ａ，２１ｂの液晶層１３ａ，１３ｂへの電圧印加のタイミングを時分割制御することにより、液晶パネル２１ａで画像表示を行っている間に液晶パネル２１ｂでは画像表示が行われず、また、液晶パネル２１ｂで画像表示を行っている間に液晶パネル２１ａでは画像表示が行われない。この際、画像表示が行われない液晶パネルでは、その液晶層内の液晶分子の長軸方向が、偏光板１，５の偏光軸方向と一致するか、偏光軸方向に直交する方向となる。液晶分子の方向が揃っていれば、複屈折の影響を受けないので、画像表示が行われないその積層されている液晶パネルが存在しない状態と同等である。したがって、全体の電圧−透過光強度特性は、両液晶パネル２１ａ，２１ｂ夫々の電圧−透過光強度特性を加算した特性になる。【００４７】
図６は、駆動シーケンスの他の例を示す図であり、図６（ａ）は液晶パネル２１ａの各ラインの走査タイミング、図６（ｂ）は液晶パネル２１ｂの各ラインの走査タイミング、図６（ｃ）はバックライト２２の赤，緑，青各色の点灯タイミングを示す。１フレームを前半期間と後半期間とに２分割し、各期間を夫々３つのサブフレームに分割し、例えば図６（ｃ）に示すように各期間の第１番目のサブフレームにおいて赤色を発光させ、各期間の第２番目のサブフレームにおいて緑色を発光させ、各期間の第３番目のサブフレームにおいて青色を発光させる。【００４８】
そして、１フレームの前半期間で、図６（ａ）に示すとおり、液晶パネル２１ａに対して赤，緑，青の各色の２回の画像データの書込み走査をこの順に行い、１フレームの後半期間で、図６（ｂ）に示すとおり、液晶パネル２１ｂに対して赤，緑，青の各色の２回の画像データの書込み走査をこの順に行う。１回目のデータ書込み走査にあっては、明るい表示を実現できる極性でのデータ書込み走査を行い、２回目のデータ書込み走査では、１回目のデータ書込み走査とは極性が反対であって大きさが実質的に等しい電圧が印加される。これにより、１回目のデータ書込み走査に比べて暗い表示を実現でき、実質的には”黒表示”と見なせる。【００４９】
図７（ａ），（ｂ）は、図６に示す駆動シーケンスによる各液晶パネル２１ａ，２１ｂの透過光強度を示す図である。この例にあっても、前述した例と同様に、液晶パネル２１ａの液晶層１３ａと液晶パネル２１ｂの液晶層１３ｂとに同時に電圧を印加せず、液晶パネル２１ａ及び液晶パネル２１ｂで同時に画像表示を行わないようにしたので、全体の電圧−透過光強度特性を、両液晶パネル２１ａ，２１ｂ夫々の電圧−透過光強度特性を加算した特性とすることができる。【００５０】
第１実施の形態における液晶表示装置の具体例について説明する。画素電極４０ａ，４０ａ…（４０ｂ，４０ｂ…）（画素数８００×６００，対角４インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３ａ（３ｂ）を有するガラス基板２ａ（２ｂ）とを洗浄した後、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１１ａ，１２ａ（１１ｂ，１２ｂ）として成膜した。更に、これらの配向膜１１ａ，１２ａ（１１ｂ，１２ｂ）をレーヨン製の布でラビングし、これらの２枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径１．６μｍのシリカ製のスペーサ１４ａ（１４ｂ）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。【００５１】
この空パネルの配向膜１１ａ，１２ａ（１１ｂ，１２ｂ）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を封入して液晶層１３ａ（１３ｂ）とした。封入後、コレステリック相からカイラルスメクチックＣ相の転移点を挟んで３Ｖの直流電圧を印加することで、一様な液晶配向状態を実現した。【００５２】
作製した液晶パネル２１ａ（２１ｂ）に、図１に示したようなドライバＩＣとフィールド・シーケンシャル方式の表示を可能とする制御回路とを接続した。このようなドライバＩＣ及び制御回路付きの２枚の液晶パネル２１ａ，２１ｂを重ね合わせ、その重ね合わせたものをクロスニコル状態の一対の偏光板１，５で挟み、更に、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２を重ね合わせた。【００５３】
両液晶パネル２１ａ，２１ｂを用いて、図４及び図６に示す夫々の駆動シーケンスに従って、３Ｄ感を表す画像表示を行った。液晶パネル２１ａ，２１ｂにおける表示が重なった場合には、３Ｄ感を得るために、遠くに存在するものの画像は下側（背面側）の液晶パネル２１ｂで表示し、近くに存在するものの画像は上側（表面側）の液晶パネル２１ａで表示し、中間に存在するものの画像は両液晶パネル２１ａ，２１ｂの明るさを調整して奥行き感を出せるように表示した。【００５４】
結果として、何れの駆動シーケンスにおいても、明るく、かつ高精細で表示色純度に優れた３Ｄ感にあふれた画像表示を実現できた。【００５５】
（第２実施の形態）
図８は本発明の第２実施の形態による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図９は液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、並びに、図１０は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。第２実施の形態は、カラーフィルタ方式にてカラー表示を行う液晶表示装置である。図８〜図１０において、図１〜図３と同一または同様な部分には同一番号を付している。【００５６】
共通電極３ａ，３ｂには、３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラーフィルタ６０ａ，６０ａ…，６０ｂ，６０ｂ…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１つまたは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。このようなカラーフィルタ方式の液晶表示装置にあっては、白色光の時分割発光が可能な白色光源７０からの白色発光を複数色のカラーフィルタ６０ａ，６０ｂで選択的に透過させることにより、カラー表示を行う。【００５７】
図１１は、駆動シーケンスの一例を示す図であり、図１１（ａ）は液晶パネル２１ａの各ラインの走査タイミング、図１１（ｂ）は液晶パネル２１ｂの各ラインの走査タイミング、図１１（ｃ）はバックライト２２の点灯タイミングを示す。【００５８】
１フレームを前半期間と後半期間とに２分割し、その前半期間で、図１１（ａ）に示すように、液晶パネル２１ａに対して２回の画像データの書込み走査を行い、後半期間で、図６（ｂ）に示すように、液晶パネル２１ｂに対して２回の画像データの書込み走査を行う。１回目のデータ書込み走査にあっては、明るい表示を実現できる極性でのデータ書込み走査を行い、２回目のデータ書込み走査では、１回目のデータ書込み走査とは極性が反対であって大きさが実質的に等しい電圧が印加される。これにより、１回目のデータ書込み走査に比べて暗い表示を実現でき、実質的には”黒表示”と見なせる。【００５９】
図１２（ａ），（ｂ）は、図１１に示す駆動シーケンスによる各液晶パネル２１ａ，２１ｂの透過光強度を示す図である。このカラーフィルタ方式の液晶表示装置においても、前述したフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置と同様に、液晶パネル２１ａの液晶層１３ａと液晶パネル２１ｂの液晶層１３ｂとに同時に電圧を印加せず、液晶パネル２１ａ及び液晶パネル２１ｂで同時に画像表示を行わない。この結果、カラーフィルタ方式の液晶表示装置と同様な理由により、全体の電圧−透過光強度特性は、両液晶パネル２１ａ，２１ｂ夫々の電圧−透過光強度特性を加算した特性となる。【００６０】
第２実施の形態における液晶表示装置の具体例について説明する。画素電極４０ａ，４０ａ…（４０ｂ，４０ｂ…）（画素数３２０×３（ＲＧＢ）×２４０，対角４インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３ａ（３ｂ）及びＲＧＢのカラーフィルタ６０ａ，６０ａ…（６０ｂ，６０ｂ）を有するガラス基板２ａ（２ｂ）とを洗浄した後、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１１ａ，１２ａ（１１ｂ，１２ｂ）として成膜した。更に、これらの配向膜１１ａ，１２ａ（１１ｂ，１２ｂ）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１４ａ（１４ｂ）でギャップを保持した状態でこれらの２枚の基板を重ね合わせて空パネルを作製した。【００６１】
この空パネルの配向膜１１ａ，１２ａ（１１ｂ，１２ｂ）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双安定型の強誘電性液晶を封入して液晶層１３ａ（１３ｂ）とした。作製した液晶パネル２１ａ（２１ｂ）に、図８に示したようなドライバＩＣとカラーフィルタ方式の表示を可能とする制御回路とを接続した。このようなドライバＩＣ及び制御回路付きの２枚の液晶パネル２１ａ，２１ｂを重ね合わせ、その重ね合わせたものをクロスニコル状態の一対の偏光板１，５で挟み、更に、白色光源７０を有するバックライト２２を重ね合わせた。【００６２】
両液晶パネル２１ａ，２１ｂを用いて、図１１に示す駆動シーケンスに従って、３Ｄ感を表す画像表示を行った。液晶パネル２１ａ，２１ｂにおける表示が重なった場合には、３Ｄ感を得るために、遠くに存在するものの画像は下側（背面側）の液晶パネル２１ｂで表示し、近くに存在するものの画像は上側（表面側）の液晶パネル２１ａで表示し、中間に存在するものの画像は両液晶パネル２１ａ，２１ｂの明るさを調整して奥行き感を出せるように表示した。【００６３】
結果として、明るく、かつ高精細で表示色純度に優れた３Ｄ感にあふれた画像表示を実現できた。【００６４】
図１３は、第２実施の形態における液晶表示装置の駆動シーケンスの他の例を示す図であり、図１３（ａ）は液晶パネル２１ａの各ラインの走査タイミング、図１３（ｂ）は液晶パネル２１ｂの各ラインの走査タイミング、図１３（ｃ）はバックライト２２の点灯タイミングを示す。液晶パネル２１ａへの２回のデータ書込み走査と、液晶パネル２１ｂへの２回のデータ書込み走査とを、１フレーム内で２パターンずつ繰り返す。【００６５】
図１４（ａ），（ｂ）は、図１３に示す駆動シーケンスによる各液晶パネル２１ａ，２１ｂの透過光強度を示す図である。この例にあっても、上述した各例と同様の効果を奏する。この例は、図１１，図１２に示す例と比べて、表示画像の切換え回数が多いので、動画を表示する際に好適である。なお、１フレーム内で２パターン繰り返す場合について述べたが、３パターン以上であっても良いことは勿論である。【００６６】
また、このような１フレーム内で電圧印加（画像表示）を複数パターン繰り返す技法は、前述のフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置の駆動シーケンス（図４，図６）にも適用可能である。【００６７】
なお、上述した各実施の形態では、液晶パネル２１ａの液晶層１３ａと液晶パネル２１ｂの液晶層１３ｂとに時分割で電圧を印加し、液晶パネル２１ａと液晶パネル２１ｂとで時分割表示を行う（液晶パネル２１ａでの表示時間と液晶パネル２１ｂでの表示時間とが同一）ようにしたが、液晶パネル２１ａと液晶パネル２１ｂとで同時に画像表示が行われないようにするのであれば、液晶パネル２１ａでの表示時間と液晶パネル２１ｂでの表示時間とを異ならせるようにしても良い。【００６８】
また、本発明では、液晶パネル２１ａと液晶パネル２１ｂとで同時に画像表示が行われない条件を満たせば良く、液晶パネル２１ａと液晶パネル２１ｂとの何れでも画像表示が行われない期間が１フレーム内に存在しても良い。【００６９】
上述した各実施の形態では、２枚の液晶パネル２１ａ，２１ｂを重ねる場合について説明したが、３枚以上の液晶パネルを重ねた構成の液晶表示装置にも本発明を適用できることは勿論である。【００７０】
また、自発分極を示す強誘電液晶を用いる場合を例として説明したが、自発分極を示す他の液晶、例えば反強誘電液晶を用いる場合、または、自発分極を示さないネマティク液晶を用いるときでも、ＩＰＳ方式により液晶分子の配向状態が基板に対して略平行である場合には、強誘電液晶の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。【００７１】
更に、透過型の液晶表示装置について説明したが、反射型または半透過型の液晶表示装置においても、本発明を同様に適用できる。反射型または半透過型の液晶表示装置の場合、バックライトなどの光源を用いなくても表示可能であるため、消費電力が少なくて済む。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年12月28日(2007.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した液晶パネルを複数枚重ね、重ねた前記液晶パネルの液晶への電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う液晶表示装置において、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への画像表示データに基づく電圧印加を制御する制御手段を備え、一の液晶パネルの液晶への画像表示データに基づく表示電圧を印加しているときに残りの液晶パネルの液晶への電圧を非表示電圧と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、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への画像表示データに基づく電圧印加を時分割で制御し、前記複数枚の液晶パネル夫々の液晶への電圧印加時間が等しいことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した複数枚の液晶パネルを偏光板に挟んで重ね、重ねた前記液晶パネルの液晶への電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う表示方法において、一の液晶パネルの液晶への画像表示データに基づく表示電圧の印加を行っているときに、残りの液晶パネルの液晶分子の長軸方向が前記偏光板の偏光軸方向または偏光軸と直交する方向になるように画像表示を行うことを特徴とする表示方法。
【請求項４】
複数の基板によって形成された空隙内に液晶を封入した複数枚の液晶パネルを偏光板に挟んで重ね、重ねた前記液晶パネルの液晶への電圧印加により液晶の光透過率を制御して画像表示を行う表示方法において、前記複数枚の液晶パネルの中の２枚以上の液晶パネルで同時に画像表示を行わない期間を有することを特徴とする表示方法。
【請求項５】
一の液晶パネルの液晶への画像表示データに基づく表示電圧の印加を行っているときに、残りの液晶パネルの液晶への電圧を非表示電圧とすることを特徴とする請求項３または４に記載の表示方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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