(57)【要約】【課題】ＩＰＳ方式の液晶表示装置をフレーム反転によって駆動するとき、フレクソエレクトリック効果によってフリッカーが生ずる現象を対策する。【解決手段】フレーム反転駆動においては、フレーム毎に、対向電極に対する画素電極への印加電圧の極性を反転させる。この場合、フレクソエレクトリック効果によって画素電極にプラスの電圧を印加した場合とマイナスの電圧を印加した場合に液晶層の透過率が異なる。特に画面中央部の透過率が小さくなったときに、バックライトを消灯していわゆる黒挿入を行う。また、フレーム周波数を８０ヘルツ以上とする。これによって、バックライトの光の利用効率を上げるとともに、フリッカーを無くし、かつ動画特性を改善することが出来る。【選択図】図５
2009288495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
櫛歯状の第１の電極と平面状の第２の電極とＴＦＴを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記第１の電極は前記第２の電極の上方に絶縁膜を挟んで配置されており、
前記液晶表示パネルはフレーム周期毎に映像信号の極性が変わるフレーム反転駆動で駆動され、前記バックライトは、周期的に点灯と消灯を繰り返すブリンクバックライト方式であり、
前記液晶層のフレクソエレクトリック係数はゼロではなく、前記液晶層にフレクソエレクトリック効果を生じさせるものであり、
前記フレクソエレクトリック効果によって前記液晶層の透過率が小さくなったときに、前記バックライトを消灯することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記バックライトが消灯する周期は、前記フレーム周期の２倍であ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】
前記フレクソエレクトリック係数が負であるときは、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位に対して負であるときに、前記バックライトを消灯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４】
前記第１の電極は画素電極であり、前記第２の電極は対向電極であ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】
櫛歯状の第１の電極と平面状の第２の電極とＴＦＴを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記第１の電極は前記第２の電極の上方に絶縁膜を挟んで配置されており、
前記液晶表示パネルはフレーム周期毎に映像信号の極性が変わるフレーム反転駆動で駆動され、前記バックライトは、周期的に点灯と消灯を繰り返すブリンクバックライト方式であり、
１フレーム内の前半においてはバックライトを点灯させず、全画素に映像信号を書き込み、前記１フレーム内の後半において、前記バックライトを点灯し、
前記液晶層のフレクソエレクトリック係数はゼロではなく、前記液晶層にフレクソエレクトリック効果を生じさせるものであり、
前記フレクソエレクトリック効果によって前記液晶層の透過率が大きくなったときに、前記バックライトを点灯することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記バックライトが点灯する周期は、前記フレーム周期の２倍であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記フレクソエレクトリック係数が負であるときは、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位に対して負であるときに、前記バックライトを消灯することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
櫛歯状の第１の電極と平面状の第２の電極とＴＦＴを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記第１の電極は前記第２の電極の上方に絶縁膜を挟んで配置されており、
前記液晶表示パネルはフレーム周期毎に映像信号の極性が変わるフレーム反転駆動で駆動され、前記バックライトは、周期的に点灯と消灯を繰り返すブリンクバックライト方式であり、
前記液晶層のフレクソエレクトリック係数はゼロではなく、前記液晶層にフレクソエレクトリック効果を生じさせるものであり、
前記液晶表示パネルの表示領域は複数に分割され、前記バックライトは、前記複数の分割された表示領域に対応して独自に制御することが出来るバックライトであり、
前記分割された表示領域の各々において、前記フレクソエレクトリック効果によって前記液晶層の透過率が小さくなったときに、前記分割された表示領域に対応する前記バックライトを消灯することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記バックライトが消灯する周期は、前記フレーム周期の２倍であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記フレーム周期は、１／８０秒よりも小さいことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、特に視野角特性の優れた横電界方式であって、バックライトの利用効率の良い、かつ、フリッカーの少ない液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が優れた特性を有している。
【０００４】
液晶表示装置の他の問題は、いわゆるホールド型の駆動であるために、動画を表示するときは、ボケが生ずるという問題がある。動画のボケを軽減するために、ブリンクバックライト方式が開発されている。ブリンクバックライト方式は、１フレーム内に、画像を表示するために、バックライトを光らせる期間と、黒画面を挿入するためにバックライトを消す時間を設けることである。これによって、１走査線上で映像信号が１フレーム毎に突然変わるという現象を避けることが出来、動画におけるボケを軽減することが出来る。
【０００５】
ブリンクバックライト方式も種々開発されているが、その一つは、１フレーム内において、全画素に映像信号を書き込む期間と、バックライトを光らせて画像を表示する期間とを分ける方式がある。ところが、液晶分子は、電圧を印加してから、電圧に見合った位置まで回転等するのに時間がかかるという問題がある。そうすると、最後に書き込んだ位置、例えば画面の最下部の液晶分子が十分配向する前に、バックライトが点灯されることになる。一方、例えば、画面の最上部においては、液晶分子はバックライトの点灯までに十分な時間があるので、映像電圧に見合った配向がなされる。そうすると、画面上部と場面下部では、映像信号に対する応答が異なってくる。
【０００６】
これを対策するために、「特許文献１」では、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式の液晶表示装置において、全画素に映像信号を書き込むための走査の方向を、画面の上から下へ走査するフレームと、画面の下から上へ走査するフレームを交互に配置している。これによって、「特許文献１」では、画面上側と下側における液晶分子の応答速度の影響を平均化している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−５５６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置も種々の形態のものが開発されているが、現在最も使用されている方式は、対向電極を平面上にベタで形成し、その上に絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極を配置する方式である。対向電極には基準電圧が印加され、画素電極には、映像信号が印加され、画素電極と映像信号の電位差によって液晶分子を回転させて、光の透過率を制御する。
【０００９】
一方、液晶には、フレクソエレクトリック効果という現象が存在する。従来、液晶分子の配向状態は、印加電圧の正負にはよらないと考えられてきたが、厳密には、フレクソエレクトリック効果のために、正負で異なる配向となる。液晶表示装置の動作は、液晶が電気分解することを避けるために、交流駆動を行い、直流分が生じないように設定されている。
【００１０】
しかし、フレクソエレクトリック効果があると、液晶分子に対する印加電圧が完全な交流であっても、画素電圧に印加される電圧の正負によって明るさが異なることになる。液晶表示装置の駆動方法として、例えば、フレーム反転という駆動方法があるが、この場合は、画素電極に加わる電圧の極性がフレーム毎に反転する。そうすると、同じ明るさの映像を表示しても、フレクソエレクトリック効果のために、１フレーム毎に明るさが異なることになる。これは、人間の目にはフリッカーとして映り、画質を損ねる。
【００１１】
本発明の課題は、以上説明したように、フレクソエレクトリック効果によるフリッカーの防止をするとともに、バックライトの利用効率の良い液晶表示装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【００１３】
（１）櫛歯状の第１の電極と平面状の第２の電極とＴＦＴを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトを有する液晶表示装置であって、前記第１の電極は前記第２の電極の上方に絶縁膜を挟んで配置されており、前記液晶表示パネルはフレーム周期毎に映像信号の極性が変わるフレーム反転駆動で駆動され、前記バックライトは、周期的に点灯と消灯を繰り返すブリンクバックライト方式であり、前記液晶層のフレクソエレクトリック係数はゼロではなく、前記液晶層にフレクソエレクトリック効果を生じさせるものであり、前記フレクソエレクトリック効果によって前記液晶層の透過率が小さくなったときに、前記バックライトを消灯することを特徴とする液晶表示装置。
【００１４】
（２）前記バックライトが消灯する周期は、前記フレーム周期の２倍であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
【００１５】
（３）前記フレクソエレクトリック係数が負であるときは、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位に対して負であるときに、前記バックライトを消灯することを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
【００１６】
（４）前記第１の電極は画素電極であり、前記第２の電極は対向電極であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
【００１７】
（５）櫛歯状の第１の電極と平面状の第２の電極とＴＦＴを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトを有する液晶表示装置であって、前記第１の電極は前記第２の電極の上方に絶縁膜を挟んで配置されており、前記液晶表示パネルはフレーム周期毎に映像信号の極性が変わるフレーム反転駆動で駆動され、前記バックライトは、周期的に点灯と消灯を繰り返すブリンクバックライト方式であり、１フレーム内の前半においてはバックライトを点灯させず、全画素に映像信号を書き込み、前記１フレーム内の後半において、前記バックライトを点灯し、
前記液晶層のフレクソエレクトリック係数はゼロではなく、前記液晶層にフレクソエレクトリック効果を生じさせるものであり、前記フレクソエレクトリック効果によって前記液晶層の透過率が大きくなったときに、前記バックライトを点灯することを特徴とする液晶表示装置。
【００１８】
（６）前記バックライトが点灯する周期は、前記フレーム周期の２倍であることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。
【００１９】
（７）前記フレクソエレクトリック係数が負であるときは、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位に対して負であるときに、前記バックライトを消灯することを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。
【００２０】
（８）櫛歯状の第１の電極と平面状の第２の電極とＴＦＴを含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶層を挟持した液晶表示パネルと前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトを有する液晶表示装置であって、前記第１の電極は前記第２の電極の上方に絶縁膜を挟んで配置されており、前記液晶表示パネルはフレーム周期毎に映像信号の極性が変わるフレーム反転駆動で駆動され、前記バックライトは、周期的に点灯と消灯を繰り返すブリンクバックライト方式であり、前記液晶層のフレクソエレクトリック係数はゼロではなく、前記液晶層にフレクソエレクトリック効果を生じさせるものであり、前記液晶表示パネルの表示領域は複数に分割され、前記バックライトは、前記複数の分割された表示領域に対応して独自に制御することが出来るバックライトであり、記分割された表示領域の各々において、前記フレクソエレクトリック効果によって前記液晶層の透過率が小さくなったときに、前記分割された表示領域に対応する前記バックライトを消灯することを特徴とする液晶表示装置。
【００２１】
（９）前記バックライトが消灯する周期は、前記フレーム周期の２倍であることを特徴とする（８）に記載の液晶表示装置。
【００２２】
（１）前記フレーム周期は、１／８０秒よりも小さいことを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＩＰＳ方式の液晶表示装置をフレーム反転方式で駆動する際に、フレクソエレクトリック効果によってフレーム毎に明るさが変動してフリッカーが生ずる現象を防止することが出来る。
【００２４】
また、本発明によれば、フレクソエレクトリック効果によって液晶層の透過率が大きくなるときにバックライトを点灯し、フレクソエレクトリック効果によって液晶層の透過率が小さくなるときにバックライトを消灯するので、バックライトからの光の利用効率を上げることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明が適用されるＩＰＳ方式の液晶表示装置の断面図である。図１において、ガラスで形成されるＴＦＴ基板１００の上に、ゲート電極１０１が形成されている。ゲート電極１０１は走査線と同層で形成されている。ゲート電極１０１はＡｌＮｄ合金の上にＭｏＣｒ合金が積層されている。
【００２６】
ゲート電極１０１を覆ってゲート絶縁膜１０２がＳｉＮによって形成されている。ゲート絶縁膜１０２の上に、ゲート電極１０１と対向する位置に半導体層１０３がａ−Ｓｉ膜によって形成されている。ａ−Ｓｉ膜はプラズマＣＶＤによって形成される。ａ−Ｓｉ膜はＴＦＴのチャネル部を形成するが、チャネル部を挟んでａ−Ｓｉ膜上にソース電極１０４とドレイン電極１０５が形成される。なお、ａ−Ｓｉ膜とソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５との間には図示しないｎ＋Ｓｉ層が形成される。半導体層とソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５とのオーミックコンタクトを取るためである。
【００２７】
ソース電極１０４は映像信号線が兼用し、ドレイン電極１０５は画素電極１１０と接続される。ソース電極１０４もドレイン電極１０５も同層で同時に形成される。本実施例では、ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５はＭｏＣｒ合金で形成される。ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５の電気抵抗を下げたい場合は、例えば、ＡｌＮｄ合金をＭｏＣｒ合金でサンドイッチした電極構造が用いられる。
【００２８】
ＴＦＴを覆って無機パッシベーション膜１０６がＳｉＮによって形成される。無機パッシベーション膜１０６はＴＦＴの、特にチャネル部を不純物から保護する。無機パッシベーション膜１０６の上には有機パッシベーション膜１０７が形成される。有機パッシベーション膜１０７はＴＦＴの保護と同時に表面を平坦化する役割も有するので、厚く形成される。厚さは１μｍから４μｍである。
【００２９】
有機パッシベーション膜１０７には感光性のアクリル樹脂、シリコン樹脂、あるいはポリイミド樹脂等が使用される。有機パッシベーション膜１０７には、画素電極１１０とドレイン電極１０５が接続する部分にスルーホールを形成する必要があるが、有機パッシベーション膜１０７は感光性なので、フォトレジストを用いずに、有機パッシベーション膜１０７自体を露光、現像して、スルーホールを形成することが出来る。
【００３０】
有機パッシベーション膜１０７の上には対向電極１０８が形成される。対向電極１０８は透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を表示領域全体にスパッタリングすることによって形成される。すなわち、対向電極１０８は面状に形成される。対向電極１０８を全面にスパッタリングによって形成した後、画素電極１１０とドレイン電極１０５を導通するためのスルーホール部だけは対向電極１０８をエッチングによって除去する。
【００３１】
対向電極１０８を覆って上部絶縁膜１０９がＳｉＮによって形成される。上部絶縁膜１０９が形成された後、エッチングによってスルーホールを形成する。この上部絶縁膜１０９をレジストにして無機パッシベーション膜１０６をエッチングしてスルーホール１１１を形成する。その後、上部絶縁膜１０９およびスルーホール１１１を覆って画素電極１１０となるＩＴＯをスパッタリングによって形成する。スパッタリングしたＩＴＯをパターニングして画素電極１１０を形成する。画素電極１１０となるＩＴＯはスルーホール１１１にも被着される。スルーホール１１１において、ＴＦＴから延在してきたドレイン電極１０５と画素電極１１０が導通し、映像信号が画素電極１１０に供給されることになる。
【００３２】
画素電極１１０は櫛歯状の電極である。櫛歯状の電極と櫛歯状の電極の間はスリット１１２となっている。対向電極１０８には基準電圧が印加され、画素電極１１０には映像信号による電圧が印加される。画素電極１１０に電圧が印加されると図１に示すように、電気力線が発生して液晶分子３０１を電気力線の方向に回転させてバックライト７００からの光の透過を制御する。画素毎にバックライト７００からの透過が制御されるので、画像が形成されることになる。なお、画素電極１１０の上には液晶分子３０１を配向させるための配向膜１１３が形成されている。
【００３３】
図２は以上で説明した画素電極１１０と対向電極１０８の平面模式図である。図２において、映像信号線６００と走査線５００で囲まれた領域が画素である。画素内には櫛歯状の画素電極１１０が形成されている。櫛歯電極と櫛歯電極の間には、スリット１１２が形成されている。画素電極１１０に下には、図示しない上部絶縁膜１０９を挟んで、平面ベタで、対向電極１０８が形成されている。画素電極１１０は、櫛歯電極上も、櫛歯電極間のスリット１１２も光を通すことが出来、画像形成に貢献する。
【００３４】
図１および図２の例では、有機パッシベーション膜１０７の上に、面状に形成された対向電極１０８が配置され、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯電極１１０が配置されている。しかしこれとは逆に、有機パッシベーション膜１０７の上に面状に形成された画素電極１１０を配置し、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯状の対向電極１０８が配置される場合もある。ただし、以下の説明では、上側に櫛歯電極が画素電極１１０、下側の平面ベタ電極が対向電極１０８であるとして説明する。
【００３５】
図１において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が配置されている。対向基板２００の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタ２０１が形成されており、カラー画像が形成される。カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にはブラックマトリクス２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、ブラックマトリクス２０２はＴＦＴの遮光膜としての役割も有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。
【００３６】
カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。オーバーコート膜の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜１１３が形成されている。なお、図２はＩＰＳであるから、対向電極１０８はＴＦＴ基板１００側に形成されており、対向基板２００側には形成されていない。
【００３７】
図１に示すように、ＩＰＳでは、対向基板２００の内側には導電膜が形成されていない。そうすると、対向基板２００の電位が不安定になる。また、外部からの電磁ノイズが液晶層３００に侵入し、画像に対して影響を与える。このような問題を除去するために、対向基板２００の外側に表面導電膜２１０が形成される。表面導電膜２１０は、透明導電膜であるＩＴＯをスパッタリングすることによって形成される。
【００３８】
図１のような画素電極１１０、ＴＦＴ等がマトリクス状の形成されたＴＦＴ基板１００と、カラーフィルタ等が形成された対向基板２００との間に液晶を挟持する構成を液晶表示パネルという。また、図１において、ＴＦＴ基板１００の背面にはバックライト７００が配置されている。
【００３９】
図１および図２に示すような電極配置においては、櫛歯状の画素電極１１０の電位が、平面ベタの対向電極１０８の電位よりも高い場合と、低い場合とでは、同じ電位差であっても、フレクソエレクトリック効果のために、液晶層３００の透過率が異なる。
【００４０】
フレクソエレクトリック係数が負の場合は画素電極１１０が正の場合に画素電極１１０上の透過率が低下する。図３は、フレクソエレクトリック効果が負の場合に画素電極１１０に対向電極１０８に対して正電圧が加わった場合である。この場合は、フレクソエレクトリック効果のために、画素電極１１０の櫛歯上が暗くなる。図４は、フレクソエレクトリック係数が負の場合に、画素電極１１０に対向電極１０８に対して負電圧が加わった場合である。この場合は、フレクソエレクトリック効果のために、画素電極１１０の櫛歯と櫛歯の間のスリット１１２が暗くなる。
【００４１】
スリット１１２の数よりも、櫛歯の数のほうが大きいために、図４の場合よりも、図３の場合のほうが透過率が低くなる。櫛歯電極として、図２、図３、図４等とは異なり、両端が閉じた形状の櫛歯電極が使用されることもあるが、この場合は、櫛歯電極とスリット１１２の面積差がさらに大きくなる。
【００４２】
以上はフレクソエレクトリック効果が負の場合であるが、フレクソエレクトリック効果が正の場合は、この逆になる。
【００４３】
本発明は、動画における画像のボケを軽減するために、ブリンクバックライト方式を使用した場合、透過率の低い、画素電極１１０が対向電極１０８よりも電位が高い期間にバックライト７００を消灯することによって、バックライト７００の効率を向上させるものである。以下の実施例によって本発明の内容を詳しく説明する。
【実施例１】
【００４４】
図５は本発明の第１の実施例による駆動方法である。図５では、フレクソエレクトリック係数が負の場合について説明する。図５（ａ）はフレーム毎の画面位置と透過率の関係を示す図であり、図５（ｂ）はバックライト７００の点灯のタイミングである。図５（ａ）において、縦軸は液晶層３００の透過率であり、横軸は時間である、図５（ａ）において、横軸のＴＦは１フレーム期間である。図５（ａ）における−、＋等は、画素電極１１０の電位が対向電極１０８の電位に対してプラスかマイナスかを示す。図５（ａ）において、第１フレームは画素電極１１０に対向電極１０８よりも低い電圧が書き込まれるマイナスフレーム、第２フレームは画素電極１１０に対向電極１０８よりも高い電圧が書き込まれるプラスフレームである。
【００４５】
図５（ａ）において、第１フレームはマイナスであるが、この状態は、画面の上部からマイナスの映像信号が書き込まれることを示す。フレクソエレクトリック効果のために、画素電極１１０が対向電極１０８に対してマイナスになった場合は、透過率が高い。
【００４６】
図５（ａ）において、点線ＵＰは、画面の上側における液晶層３００の透過率を示す。液晶層３００の透過率は、画素電圧に印加された電圧によって決まるが、液晶分子３０１が電圧に応じた配向位置まで回転するには時間がかかるので、点線に示すようなカーブによって透過率が変化する。すなわち、点線ＵＰは直前までは、画素電極１１０は、対向電極１０８に対してプラスの電位だったので、透過率が低い状態であった。そして、マイナスのフレームになって、画素電位がマイナスの電位となると、透過率が上昇してくる。
【００４７】
図５（ａ）において、一点鎖線ＬＷは、画面の下側における液晶層３００の透過率を示す。すなわち、一点鎖線ＬＷはマイナスフレームの直前までは、対向電極１０８に対してマイナスの電位だったので、透過率が高い状態であった。そして、マイナスのフレームの間は、画面下部の画素電極１１０は共通電極に対してプラスの電位を維持するので、透過率は一点鎖線のようなカーブをもって下降する。
【００４８】
図５（ａ）において、実線ＭＤは、画面の中央における液晶層３００の透過率を示す。マイナスのフレームにおいては、画面の上側から順次走査されてマイナスの電位が書き込まれる。マイナスの電位が書き込まれるまでは、画素電極１１０はプラスの電位を維持するので、透過率が下降するカーブを示す。そして、走査が画面の中央に達した時にマイナスの電位が書き込まれる。そうすると、画面中央における液晶層３００の透過率は上昇に転ずる。そして、次のフレームにおいて、中央の画素電極１１０にプラスの電位が書き込まれるまで、透過率は上昇し続ける。
【００４９】
ＴＶ等の一般の表示装置においては、画面中央の明るさが表示装置全体に対して大きな影響を与える。したがって、画面中央の明るさを最適化することが最も効率が良い。図５（ｂ）のバックライト７００の点灯タイミングは、中央の明るさを最大化する点灯方法である。
【００５０】
図５（ｂ）において、バックライト７００は常に点灯するのではなく、消灯する時間がある。すなわち、画面に対する黒挿入を行っている。これによって動画特性を改善している。図５（ｂ）において、黒挿入を行う時期を、各フレームにおいて、中央における透過率が最も小さくなった時に選定している。画面の透過率が小さいときに黒挿入をすることによって、バックライト７００の光利用効率が上昇する。したがって、バックライト７００の省エネルギーとなる。
【００５１】
図５（ｂ）に示すように、バックライト７００の消灯の期間、すなわち、黒挿入の期間は２フレームおきに表れる。すなわち、フレーム周期をＴＦとすると、黒挿入の周期は２ＴＦである。また、黒挿入の期間ＴＢは画面の明るさと動画の改善効果とを勘案して決めれば良い。本実施例は例えば、ＴＢ／ＴＦ＝１／２である。
【００５２】
なお、本実施例においては、バックライト７００をブリンク動作させるするために、バックライト７００の点灯、あるいは、消灯の周期が大きいとフリッカーが観測される。フリッカーが観測出来ないようにするためには、フレーム周期を小さくする必要がある。本実施例のような動作においては、フレーム周波数は１／ＦＲは、８０ヘルツ以上とする必要がある。
【００５３】
以上のように、本実施例によれば、動画特性を改善すると同時に、画面中央における輝度を改善し、バックライト７００の光利用効率を上昇させることが出来る。
【実施例２】
【００５４】
図５はフレクソエレクトリック効果を利用することによって画面中央における輝度を上昇させることが出来、見た目の画面輝度を向上させることが出来る。しかし、図５（ａ）に示すように、画面下部においては、バックライト７００の黒挿入を行う時は透過率の低い状態であるから、バックライト７００の利用効率は高い。しかし、画面上部においては、バックライト７００の黒挿入を行う時は、透過率が高い状態であるから、バックライト７００の利用効率は低くなる。したがって、厳密には、画面の下部が画面の上部よりも明るくなる。
【００５５】
本実施例はこれを改善するものであり、フレクソエレクトリック効果によるバックライト７００の利用効率を上げるとともに、画面上下における輝度の差を無くすものである。図６は実施例２の駆動方法である。図６の液晶表示パネルの駆動方法は、フレームの前半で全ての画素に対して映像信号を書き込み、フレームの後半で、バックライト７００を点灯して画像を表示する。したがって、フレームの前半においては、バックライト７００は消灯している。
【００５６】
図６（ａ）の縦軸は、液晶層３００の透過率、横軸は時間である。図６（ａ）において、第１フレームは画素電極１１０に対向電極１０８よりも低い電圧が書き込まれるマイナスフレーム、第２フレームは画素電極１１０に対向電極１０８よりも高い電圧が書き込まれるプラスフレームである。
【００５７】
図６（ａ）の第１フレームにおいて、曲線ＵＰは、画面上側における液晶層３００の透過率の変化を示す。画素電極１１０に対向電極１０８に対してマイナスの電圧が書き込まれるが、液晶分子３０１が所定の配向をして所定の透過率に達するまでに時間τがかかる。画素電極に対してマイナスの電圧を印加することによって透過率が上昇するのは、フレクソエレクトリック効果のためである。この場合のフレクソエレクトリック係数は負である。なお、時間τは、フレクソエレクトリック効果による輝度変化のうちで、９０％まで変化し終わる時間である。
【００５８】
曲線ＭＤは画面中心における液晶層３００の透過率の変化を示す曲線である。画面中央においては、画面上部よりも所定の時間遅れて映像信号が書き込まれる。液晶層３００の透過率が所定の値に達するまでに所定の時間がかかることは曲線ＵＰと同様である。
【００５９】
曲線ＬＷは画面下部における液晶層３００の透過率の変化を示す曲線である。画面下部においては、画面中央よりもさらに遅れて映像信号が書き込まれる。液晶層３００の透過率が所定の値に達するまでに所定の時間がかかることは曲線ＵＰと同様である。
【００６０】
図６（ａ）において、液晶表示パネルには、１フレームの１／２の期間において、全ての画素に映像信号が書き込まれる。この期間は、画面下部における液晶分子３０１が実質的に配向を終わる時間を含んでいる。すなわち、画面下部に映像信号が印加されてから、時間τを含むものである。
【００６１】
図６（ｂ）において、第１フレームの前半ＢＬは、バックライト７００は点灯していない。つまり、液晶表示パネルに映像信号を書き込んでいるときは、画像は表示されていない。この期間は黒挿入の期間に相当等する。液晶表示パネルにおいて、全ての画素に映像信号を書き終わった後、バックライト７００を点灯して画像を表示する。バックライト７００の点灯期間はＴＬである。
【００６２】
図６（ａ）の第２フレームにおいて、画素電極１１０には対向電極１０８に対してプラスの電位が書き込まれる。そうするとフレクソエレクトリック効果によって透過率が低下する。映像信号の書き込みは画面上部からおこなわれるので、画面上部から順に透過率が低下する。
【００６３】
１フレームの前半において、全ての画素に映像信号が書き込まれる。全ての画素に映像信号が書き込まれたときは、全画素において、液晶層３００の透過率が低い状態と成っている。本実施例では、第２フレームのような、透過率が低い状態においては、バックライト７００を点灯しない。本発明では、液晶層３００の透過率が高い状態でのみバックライト７００を点灯して画像を形成することによってバックライト７００の光利用率を向上させている。このように、バックライトを点灯させないフレームにおいても画素電極に書き込みを行うのは液晶表示パネルを交流駆動するためである。
【００６４】
図６（ａ）において、第３フレームでは画素電極１１０に対して共通電極よりも低い電圧が書き込まれる。動作は第１フレームと同様である。したがって、第３フレームの後半において、図６（ｂ）に示すようにバックライト７００を点灯する。このように、本実施例では、バックライト７００の点灯周期ＰＢはフレーム周期ＴＦの２倍である。
【００６５】
なお、本実施例においては、バックライト７００をブリンク動作させるために、バックライト７００の点灯、あるいは、消灯の周期が大きいとフリッカーが観測される。フリッカーが観測出来ないようにするためには、フレーム周期を小さくする必要がある。本実施例のような動作においては、フレーム周波数１／ＦＲは、８０ヘルツ以上とする必要がある。
【００６６】
バックライト７００を点灯する期間ＴＬは、例えば、フレーム周期ＴＦの１／２であり、かつ、２フレームに一回である。ＴＬとＴＦの比は常に１対２とする必要は無い。画面の明るさの調整は、バックライトを点灯するときの光の強度を調整することによって行うことが出来る。
【００６７】
本実施例では、液晶層３００の透過率が最も高い状態でのみ、バックライト７００を点灯するので、バックライト７００の光利用効率を上げることが出来る。また、全画面において、液晶層３００の透過率が上昇した時点でバックライト７００を点灯するので、画面内における輝度傾斜を抑制することが出来る。
【実施例３】
【００６８】
図７および図８は本発明の第３の実施例を動作説明図である。図７において、表示領域２５０を上部Ａ、中央部Ｂ、下部Ｃに分けている。バックライト７００は領域Ａ、Ｂ、Ｃに対応して別個に動作する。すなわち、領域Ａを表示しているときは、領域Ａに対応するバックライト７００のみを点灯し、他の領域に対応するバックライト７００は消灯しておく。また、領域Ｂを表示しているときは、領域Ｂに対応するバックライト７００のみを点灯し、他の領域に対応するバックライト７００は消灯しておく。領域Ｃも同様である。これによって、バックライト７００の消費電力を低減することが出来る。
【００６９】
図７に示すようなバックライト７００の点灯方式においては、フレクソエレクトリック効果を利用した駆動方法をより効率的に行うことが出来る。図８は本実施例における動作を示す図である。図８（ａ）の縦軸は透過率であり、横軸は時間である。図８（ａ）の動作は図５（ａ）において説明したのと同様である。
【００７０】
本実施例は図８（ｂ）に特徴がある。図８（ｂ）において、ＡＢは図７の領域Ａに対応するバックライト７００の動作を示すものである。すなわち、図８（ａ）において、画面上部の透過率がフレクソエレクトリック効果によって低くなっているときにバックライト７００を消灯している。この消灯期間が黒挿入に相当する。
【００７１】
図８（ｂ）において、ＢＢは図７の領域Ｂに対応するバックライト７００の動作を示すものである。すなわち、図８（ａ）において、画面中央部の透過率がフレクソエレクトリック効果によって低くなっているときにバックライト７００を消灯している。この消灯期間が黒挿入に相当する。
図８（ｂ）において、ＣＢは図７の領域Ｃに対応するバックライト７００の動作を示すものである。すなわち、図８（ａ）において、画面下部の透過率がフレクソエレクトリック効果によって低くなっているときにバックライト７００を消灯している。この消灯期間が黒挿入に相当する。
【００７２】
このように、各領域において、フレクソエレクトリック効果によって液晶層３００の透過率が小さくなる期間、バックライト７００を消灯することによってバックライト７００の光利用効率を上げることが出来る。本実施例は、表示領域２５０の場所ごとにバックライト７００を最適動作するように制御するので、バックライト７００の利用効率を最大化することが出来る。また、本実施例では、各領域毎にバックライト７００の利用効率を最適化するので、画面全面にわたって高い輝度を実現することが出来、かつ、輝度傾斜の小さい画像を得ることが出来る。
【００７３】
なお、本実施例においては、バックライト７００をブリンク動作させるために、バックライト７００の点灯、あるいは、消灯の周期が大きいとフリッカーが観測される。フリッカーが観測出来ないようにするためには、フレーム周期を小さくする必要がある。本実施例のような動作においては、フレーム周波数１／ＦＲは、８０ヘルツ以上とする必要がある。
【００７４】
なお、以上の実施例ではフレクソエレクトリック係数が負の場合について説明したが、フレクソエレクトリック係数が正の場合は、以上の説明において、画素電極１１０に印加する電圧の極性を反転すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明が適用される液晶表示装置の断面図である。
【図２】画素電極の平面図である。
【図３】画素電極に正電圧が印加された場合の平面図である。
【図４】画素電極に負電圧が印加された場合の平面図である。
【図５】実施例１の動作図である。
【図６】実施例２の動作図である。
【図７】実施例３の表示領域である。
【図８】実施例３の動作図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００…ＴＦＴ基板、  １０１…ゲート電極、  １０３…半導体層、  １０４…ソース電極、  １０５…ドレイン電極、  １０６…無機パッシベーション膜、  １０７…有機パッシベーション膜、  １０８…対向電極、  １０９…上部絶縁膜、  １１０…画素電極、  １１１…スルーホール、  １１２…スリット、  １１３…配向膜、  ２００…対向基板、  ２０１…カラーフィルタ、  ２０２…ブラックマトリクス、  ２０３…オーバーコート膜、  ２１０…表面導電膜、  ２５０…表示領域、  ３００…液晶層、  ３０１…液晶分子、  ５００…走査線、  ６００…映像信号線、  ７００…バックライト。
【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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