JP3337981B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、テレビジョ
ン等の動画表示に適した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に用いられる液晶として
は、ネマチック液晶、スメクチック液晶、高分子分散液
晶等の様々な材料が用いられている。

【０００３】これらの液晶の中でネマチック液晶を用い
たＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液
晶素子は、中間調での応答時間が５０〜数１００ｍｓと
長く、１フレーム期間（６０Ｈｚ、１６．７ｍｓ）内で
応答が終了しないために、画像が動いた時に該画像が流
れてぼける現象、いわゆる「動画の切れ」が悪くなり、
テレビジョン等の動画表示には不適であった。

【０００４】一方、自発分極を有するスメクチック液晶
を用いた液晶素子や、ネマチック液晶のベンド配向状態
を利用したＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｐｅｎ
ｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードの液晶素子においては、
従来のＴＮモードの液晶素子に比べて１０〜１０００倍
近くも応答時間が短く、１フレーム期間での応答が可能
であり、動画表示に向いているとされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
応答時間が短いだけでは「動画の切れ」が不十分である
ことが判明した。「信学技報」ＥＩＤ９６−４（１９９
６）ｐ．１６に記載されているように、従来の液晶素子
のような連続点灯タイプの表示装置（以下、「ホールド
型表示装置」と記す）は、ＣＲＴ等のパルス点灯タイプ
（以下、「非ホールド型表示装置」と記す）に比べて、
原理的に動画像の画質（以下、「動画質」と記す）が悪
い。従って、上記ホールド型表示装置においても、上記
文献に記載されているように、通常１フレーム期間に亘
って連続表示するところを、一部の期間非表示状態とす
ることによって、動画質が改善されることが分かってい
る。また、１画面の表示スピードを６０Ｈｚとせず、よ
り速い周波数、例えば１２０Ｈｚとすることでも画質は
改善される。

【０００６】しかしながら、本発明者等によれば、上記
ホールド型表示装置において非表示期間を設けて実質非
ホールド表示を行なった場合でも、液晶の応答時間やバ
ックライト光源の応答時間によって動画質の劣化の度合
いが異なるという問題が発生することが明らかになっ
た。また、表示装置の画素サイズや輝度、コントラスト
などによっても動画質の劣化の度合いが異なるというこ
とも明らかになった。

【０００７】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、液晶表示装置において良好に動画質の改善を図
ることにある。具体的には、液晶の応答時間に応じて動
画質を改善した液晶表示装置を提供することにあり、さ
らには、画素サイズや輝度、コントラストなどにも対応
して動画質を改善した液晶表示装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に液晶を挟持し、複数の画素を有する液晶素子と、該液
晶素子の駆動回路を有する液晶表示装置であって、任意
の画素において、１フレーム期間を連続する第１の期間
と第２の期間に分割し、上記第１の期間において第１の
輝度を表示し、上記第２の期間においては上記第１の輝
度以下の第２の輝度を表示し、１フレーム期間をＦ_r 、
上記第１の期間と１フレーム期間との比を時間開口率Ｔ
_ap、最大輝度を１００％、最小輝度を０％とした時に、
０％表示状態から１００％表示する際に輝度が０％から
９０％に達する立ち上がり期間をτ_on、１００％表示状
態から０％表示する際に輝度が１００％から１０％に減
衰する期間をτ_off とした時に、 Ｔ_ap＋（τ_off −τ_on）／２Ｆ_r ＝Ｔ_s ≦０．６ となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置で
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】先ず、図１を用いて本発明の液晶
表示装置の作用を説明する。本発明の液晶表示装置が表
示し得る最大輝度を１００％、最小輝度を０％とする
と、図１（ａ）は任意の画素において、第１の期間に１
００％表示を行ない、第２の期間に０％表示を行なった
場合の輝度の時間経過を示した波形である。図１におい
て、Ｆ_rは１フレーム、Ｆ_a は第１の期間、Ｆ_b は第２
の期間である。

【００１０】本発明においては、図１に示したように、
１フレームを第１の期間と第２の期間に分割し、第１の
期間では第１の輝度を表示し、第２の期間では第１の輝
度以下の第２の輝度を表示する。第１の輝度は、所定の
画像情報に応じた輝度であり、本発明では当該第１の輝
度以下の第２の輝度を表示する第２の期間を設けること
により、非ホールド表示を行なう。

【００１１】上記第１の輝度から第２の輝度への制御
は、具体的には、後述するように、液晶層の透過率を制
御する方法、或いは、バックライト光源の点滅を制御す
る方法によって実施され得る。いずれの場合において
も、表示輝度が変化する際には所定の輝度に達するまで
にある程度の期間が必要になる。ここで、０％表示状態
から１００％表示する際に９０％表示に達する立ち上が
り期間をτ_on、１００％表示状態から０％表示する際に
１０％表示に減衰する期間をτ_off とする。

【００１２】本発明者等は、非ホールド表示による動画
質改善効果が、１フレーム期間内において表示される輝
度の積分値に依存していることを知見した。

【００１３】図１（ａ）の波形は、図１（ｂ）の直線波
形に近似されるため、図１（ａ）の１フレームにおける
輝度の積分値は図１（ｂ）の直線波形より、 （τ_on／２）＋（Ｆ_a −τ_on）＋（τ_off ／２） と近似される。ここで、Ｆ_a ＝Ｔ_ap×Ｆ_r （Ｔ_apは時間開口率）を代入すると、 ＝（τ_on／２）＋（Ｔ_ap×Ｆ_r −τ_on）＋（τ_off ／２） ＝Ｔ_ap×Ｆ_r ＋（τ_off −τ_on）／２ これを１フレーム期間Ｆ_r で規格化すると、 ＝Ｔ_ap＋（τ_off −τ_on）／２Ｆ_r となる。

【００１４】本発明においては、Ｔ_ap＋（τ_off −
τ_on）／２Ｆ_r ＝Ｔ_s ≦０．６とする。即ち、１００％
表示状態において、１フレーム期間における応答時間も
含めた表示時間の積分値を一定のしきい値（０．６）以
下とすることにより、τ_onやτ_off といった応答時間に
応じた動画質の改善を図ることができる。より好ましく
は、Ｔ_s ≦０．４５である。

【００１５】本発明において、上記Ｔ_s の下限は、動画
質の改善からは限りなく０に近ければ良いが、表示画像
の輝度を考慮すると０．０５程度が限界である。

【００１６】本発明においては、上記積分値を限定する
ことによって動画質の改善を図ることから、τ_off は第
２の期間以下である。即ち、第２の期間における第２の
輝度の最小値は１０％以下、好ましくは十分に減衰して
０％表示し得ることが望ましい。

【００１７】本発明においては、後述するように、液晶
層の透過率変化によって第２の輝度を制御する方法と、
バックライト光源の点滅によって第２の輝度を制御する
方法がとられる。前者の場合には、反射型の液晶表示装
置であれば一定の光を照射した状態で、また透過型の液
晶表示装置であればバックライト光源を連続点灯した状
態で、適宜液晶層の透過率を変化させることで輝度の制
御を行なう。従って、第１の期間においては、各画素の
液晶層が画像情報に対応した透過率になるように該液晶
層に所定の電圧を印加し、第２の期間においては、該第
１の期間における透過率以下の透過率になるように液晶
層に印加する電圧を変化させる。従って、当該構成にお
いては、液晶層の最大透過率を１００％、最小透過率を
０％とした時に、上記τ_onは０％透過率状態から１００
％透過率に転移する際に透過率が０％から９０％に達す
る立ち上がり期間であり、上記τ_off は１００％透過率
状態から０％透過率に転移する際に透過率が１００％か
ら１０％に減衰する期間である。

【００１８】一方、バックライト光源の点滅によって第
２の輝度を制御する場合には、第１の期間を点灯期間、
第２の期間を非点灯期間とし、前フレームの第２の期間
を利用して各画素の液晶層が画像情報に応じた透過率と
なるように該液晶層に所定の電圧を印加し、該フレーム
に続くフレームの第１の期間においてバックライト光源
を点灯することにより画像情報に応じた輝度を表示す
る。引き続き、当該フレームの第２の期間においてバッ
クライト光源を非点灯することにより、輝度を第１の輝
度以下とする。従って、当該構成においては、上記τ_on
はバックライト光源を非点灯状態から点灯した際に該光
源の輝度が０％から９０％に達する立ち上がり期間であ
り、上記τ_off は該光源を点灯状態から非点灯した際に
該光源の輝度が１００％から１０％に減衰する期間であ
る。

【００１９】次に、前記したように、動画質は画素サイ
ズや、輝度、コントラストによっても劣化の度合いが異
なる。先ず、画素サイズについては、表示単位画素の横
方向の長さをＳｚ（ｍ）とすると、 Ｔ_s ×Ｓｚ／（３００×１０^-6）≦０．６ とすることが好ましい。望ましくは、 Ｔ_s ×Ｓｚ／（３００×１０^-6）≦０．５ である。

【００２０】表示画像の速度は画素サイズが大きくなる
に従って速くなり、動画質は表示速度が速くなるとほぼ
比例して悪化する。この傾向は、Ｔ_s と動画質の関係と
ほぼ同様であり、且つ独立に成り立つ。従って、これら
の積によって動画質を規定することができる。尚、視覚
的には動画質は横方向の影響が大きいため、横方向の画
素サイズで規定すれば良い。ここで、表示単位画素とは
表示にかかわる最小単位を言い、白・黒間の階調表示で
あれば、透過率を変化しうる最小単位の１画素が１表示
単位画素であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３
色、或いはこれらにＷ（白）を加えた４色表示によって
フルカラー表示を行なう場合には、当該３色或いは４色
の画素を１組として１表示単位画素とし、画素サイズと
は、隣接する表示単位画素の重心間の距離とし、その横
方向の長さをＳｚとする。

【００２１】次に、表示画面における輝度をＢｒ（ｃｄ
／ｍ² ）とすると、 Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｂｒ）≦１．３ とすることが好ましい。望ましくは、 Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｂｒ）≦１．０ である。

【００２２】人間の目の特性によると、輝度はほぼ対数
的に知覚される。そのため、輝度が高くなると動画質は
ほぼ比例して悪化する。この傾向はＴ_s と動画質の関係
とは独立に成り立っており、これらの積によって動画質
を規定することができる。

【００２３】さらに、コントラストをＣｒとすると、 Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｃｒ）≦１．２ とすることが好ましい。望ましくは、 Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｃｒ）≦０．９ である。

【００２４】人間の目の特性によると、コントラストも
輝度と同様にほぼ対数的に知覚される。従って、コント
ラストが高くなると動画質はほぼ比例して悪化する。こ
の傾向はＴ_s と動画質の関係とは独立に成り立ってお
り、これらの積によって動画質を規定することができ
る。

【００２５】次に、本発明の液晶表示装置を具体的な構
成例を挙げて説明する。

【００２６】図２に、本発明の液晶表示装置の一実施形
態の構成を模式的に示す平面図を示す。図中、１は画素
電極、２はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、３は走査信号
線、４は情報信号線、５は走査信号印加回路、６は情報
信号印加回路である。本実施形態は、本発明の好ましい
構成例であり、画素毎にアクティブ素子を備えたアクテ
ィブマトリクス型の装置である。本実施形態において
は、図２に示すように、複数の画素電極１をマトリクス
状に配置し、各画素電極１毎に配置したＴＦＴ２のゲー
ト電極を走査信号線３に、ソース電極を情報信号線４に
それぞれマトリクス配線し、各走査信号線３には走査信
号印加回路５より順次走査選択信号（ＴＦＴ２のオン信
号）を印加し、該走査選択信号と同期して情報信号印加
回路６より所定の階調情報を持った情報信号を印加して
選択されたラインの画素電極１に書き込み、所定の電圧
を液晶層に印加して表示を行なう。

【００２７】図３は、図１の液晶表示装置の液晶素子の
一画素の構成例を模式的に示す断面図である。図中、１
１が基板、１２はゲート電極、１３はゲート絶縁膜、１
４は半導体層、１５はオーミックコンタクト層、１６は
絶縁層、１７はソース電極、１８はドレイン電極、１９
はパッシベーション膜、２０は保持容量電極、２１は配
向膜、２２は基板、２３は共通電極、２４は配向膜、２
５は液晶である。

【００２８】図３の液晶素子において、透過型の場合に
は基板１１には通常ガラスやプラスチック等の透明性を
有する基板が用いられ、反射型の場合にはシリコン基板
など不透明な基板が用いられる場合もある。画素電極１
及び共通電極２３は、透過型の場合にはいずれもＩＴＯ
等透明導電材が用いられるが、反射型の場合には、画素
電極１を反射性の高い金属で形成して反射板を兼ねる場
合もある。半導体層１４としては、一般にアモルファス
（ａ−）Ｓｉが用いられ、その他、多結晶（ｐ−）Ｓｉ
も好ましく用いられる。さらに、オーミックコンタクト
層１５としては、例えば、ｎ⁺ ａ−Ｓｉ層などが用いら
れる。ゲート絶縁膜１３としては、窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ_x ）等が用いられる。さらに、ゲート電極１２、ソー
ス電極１７、ドレイン電極１８、保持容量電極２０、配
線等には一般にＡｌ等の金属が用いられる。保持容量電
極２０については、面積が広い場合には、ＩＴＯ等の透
明導電材を用いる場合もある。絶縁層１６及びパッシベ
ーション膜１９には窒化シリコン等の絶縁膜が好ましく
用いられる。また、配向膜２１、２４としては、用いる
液晶やモードによって適宜選択されるが、例えばスメク
チック液晶の水平配向にはポリイミドやポリアミド等の
高分子膜をラビングして用いる。

【００２９】液晶としては、自発分極を有するスメクチ
ック液晶、例えばしきい値のない反強誘電性液晶（ＴＡ
ＦＬＣ）を用いて、良好に階調表示を行なうことができ
る。ＴＡＦＬＣは、図８に示すように、印加電圧の変化
に対して連続的に透過率が変化し、明確なしきい値を有
していない反強誘電性液晶である。従って、液晶への印
加電圧を制御することによって、透過率を連続的に変化
させることができる。

【００３０】また、その他にもネマチック液晶をＯＣＢ
モードで用いることができる。ＯＣＢモードは、基板と
の界面において液晶分子がプレチルト角を有し、液晶層
の基板の法線方向の中央部における液晶分子が該法線方
向に平行である、ベンド配向状態をとるモードである。
ＯＣＢモードにおいては、上下基板に水平配向膜を形成
し、互いのラビング方向が平行或いはほぼ平行になるよ
うに配置することによって、液晶分子に、基板との界面
においてプレチルト角を有し且つ上記ラビング方向（ラ
ビング方向が上下基板で交差する場合には平均ラビング
方向）に平行に配置したスプレイ配向をとらせる。この
状態で所定のベンド電圧を液晶層に印加すると、液晶層
の基板法線方向中央部の液晶分子が該法線に平行に配向
し、順次基板に近づくに連れて該基板との界面に位置す
る液晶分子のプレチルト角に近づくベンド配向をとる。
このベンド配向は上記ベンド電圧よりも低い保持電圧に
よって維持することができ、該保持電圧よりも高い所定
の電圧を液晶層に印加すると基板との界面付近を除く液
晶層の大部分で液晶分子が基板法線方向に平行に配向す
る。該配向とベンド配向との間の応答時間は速く、且つ
中間状態もとり得るため、保持電圧を低電圧側として印
加電圧を変化させることによって階調表示を行なうこと
ができる。

【００３１】本発明においては、上記ＯＣＢモードの他
にも、従来のＴＮモードや、３状態安定性を示す反強誘
電性液晶、ＤＨＦ（Ｄｅｆｏｒｍｅｄ Ｈｅｌｉｘ Ｆ
ｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）液晶等を適宜用いることが
できる。

【００３２】また、ＴＮモードやＯＣＢモードを用いる
場合の表示モードとしては、ノーマリーブラックモード
及びノーマリーホワイトモードのいずれでも好ましく実
施することができる。尚、ネマチック液晶では、ノーマ
リーホワイトモードの場合にτ_offがτ_onよりも小さく
なるため動画質が良好となる。

【００３３】上記実施形態においては、アクティブ素子
としてＴＦＴを用いたが、ＭＩＭ等の２端子素子を用い
ることも可能である。

【００３４】図４は、本発明の液晶表示装置を透過型で
構成した場合の断面模式図である。図中、３１は液晶素
子、３２及び３３は偏光板、３４は液晶素子３１の駆動
回路、３５はバックライト光源である。本発明におい
て、液晶層の透過率を制御することによって第２の輝度
を制御する場合には、透過型及び反射型のいずれでも構
成することができ、また、透過型の場合にはバックライ
ト光源は連続点灯して用いるため、通常液晶表示装置に
用いられている白色光源を用いることができる。一方、
バックライト光源の点滅によって本発明にかかる第２の
輝度を制御する場合には、透過型に限定され、精度良く
点滅を制御し得るバックライト光源が必要となる。

【００３５】図５に、このようなバックライト光源の一
例の点滅回路を示す。光源は、ＲＧＢのＬＥＤのセット
を用意して白色バックライト光源とする。図中、４１は
電源、４２はトランジスタ、４３ａ〜４３ｇはＬＥＤ、
４４は波形発生器である。単色光源であるＬＥＤ４３ａ
〜４３ｇは直列に複数個並べて配置され、本例では各色
７個、計２１個のＬＥＤが使用されている。トランジス
タ４２は波形発生器４４でゲート電圧が調整され、ＬＥ
Ｄ４３ａ〜４３ｇへの電流を制御する。ＲＧＢ光源材料
として、例えば、ＲはＧａＡｌＡｓ、Ｇ及びＢはＧａＮ
を用いることができる。このように、応答時間が数μｍ
のオーダーのＬＥＤを光源として用いることで、バック
ライト光源の点灯時間を任意に設定することができる。
本発明においては、ＬＥＤ光源の他にも、蛍光管である
冷陰極管、熱陰極管或いはハロゲンランプ等を用いるこ
とも可能である。

【００３６】本発明の液晶表示装置においては、本発明
にかかる期間設定を行なうことができれば、上記した構
成以外の従来の液晶表示装置の技術を適用することが可
能である。

【００３７】図６及び図７に、図１に示したアクティブ
マトリクス型の液晶素子の駆動波形の一例を示す。本駆
動波形は、図８に示すような、電圧−透過率特性を示す
ＴＡＦＬＣを用いて構成した液晶素子の駆動波形例であ
り、図６は液晶層の透過率変化により第２の輝度を制御
する場合であり、図７はバックライト光源の点滅によっ
て第２の輝度を制御する場合である。順次説明する。

【００３８】図６において、（ａ）〜（ｃ）は１ライン
目、２ライン目、及び３ライン目の走査信号線に印加す
る走査信号波形であり、（ｄ）は１列目の情報信号線に
印加する情報信号波形、（ｅ）は１ライン目で且つ１列
目の画素の液晶に印加される電圧波形を示し、（ｆ）は
当該画素における輝度を示す。

【００３９】図６に示す通り、第１フレームの第１の期
間Ｆ_a において、順次ラインを選択し、該当するライン
の走査信号線にパルス幅Ｔ₁ のゲートオン信号（基準電
圧Ｖ_c に対してＶ_g ）を印加する。これに同期して、基
準電圧Ｖ_csに対してＶ_s1〜Ｖ_s2に設定された情報信号を
各情報信号線に印加する。選択された画素の画素電極に
は所定の階調情報を有する電圧が印加され、当該画素の
輝度が立ち上がる。次に、第２の期間Ｆ_b において、同
様に順次ラインを選択し、全ての画素に０％輝度表示の
情報を印加する。これにより、全ての画素においてライ
ン毎に順次輝度が減衰する。

【００４０】本駆動波形においては、液晶の応答時間に
対応して、Ｆ_a が設定される。

【００４１】また、図７において、（ａ）〜（ｃ）は１
ライン目、２ライン目、及び最終ライン目の走査信号線
に印加する走査信号波形であり、（ｄ）は１列目の情報
信号線に印加する情報信号波形、（ｅ）は１ライン目で
且つ１列目の画素の液晶に印加される電圧波形、（ｆ）
はバックライト光源の輝度、（ｇ）は１ライン目で且つ
１列目の画素の輝度を示す。

【００４２】図７に示す通り、第１フレームに先立っ
て、順次ラインを選択し、該当するラインの走査信号線
にゲートオン信号（基準電圧Ｖ_c に対してＶ_g ）を印加
する。これに同期して、基準電圧Ｖ_csに対してＶ_s1〜Ｖ
_s2に設定された情報信号を各情報信号線に印加する。選
択された画素の画素電極には所定の階調情報を有する電
圧が印加され、当該画素の液晶が所定の階調情報に応じ
た透過率状態をとる。この時点ではバックライト光源は
非点灯状態である。液晶が完全にスイッチングする期間
を置いた後、第１フレームの第１の期間Ｆ_a において、
バックライト光源を点灯する。既に各画素の液晶は所定
の階調情報を表示すべく対応する透過率状態となってい
るため、バックライト光源の輝度の立ち上がりに応じて
各画素の輝度が立ち上がり所定の輝度を表示する。続い
て、第２の期間Ｆ_b において、バックライト光源を非点
灯することにより、各画素は一斉に輝度を減衰する。こ
の非点灯期間を利用して次フレームの書き込みを行な
う。即ち、パルス幅Ｔ₁ のゲートオン信号を走査信号線
に順次印加し、これに同期して所定の情報信号を情報信
号線に印加し、各画素の液晶を所定の階調情報に応じた
透過率状態とする。次いで、各液晶が完全にスイッチン
グする期間Ｔ₃ を置いて、第２フレームにおける第１の
期間を開始する。

【００４３】本駆動波形においては、バックライト光源
の応答時間に対応してＦ_a が設定される。

【００４４】

【実施例】（実施例１）図２の構成及び図３の断面構造
を有する液晶表示装置を従来のＴＦＴ作製技術によって
構成した。画素数は１６０×１２０画素、１画素を３０
０μｍ×３００μｍとし、選択期間を短くするためにオ
ン抵抗を１ＭΩ程度としたａ−ＳｉＴＦＴを各画素に配
した。液晶としては、ＴＡＦＬＣ、ベンド配向のＯＣＢ
モードのネマチック液晶（以下、「ＯＣＢ」と記す）、
ツイスト配向のＴＮモードのネマチック液晶（以下、
「ＴＮ」と記す）を用いた。

【００４５】ＴＡＦＬＣは、３０℃での自発分極が１５
０ｎＣ／ｃｍ² 、ラビング方向からのチルト角は３０
°、誘電率は５の特性を有し、図８に示す電圧−透過率
特性を示す液晶を用いた。本液晶は、印加電圧によって
液晶の応答時間が異なる。その応答時間の変化を図９に
示す。図９は、最大透過率を１００％、最小透過率を０
％とした時に、透過率０％から横軸に示された透過率を
表示する際に、その９０％に達する立ち上がり時間と、
横軸に示された透過率から透過率０％を表示する際に透
過率１０％にまで減衰する時間を示したものである。測
定温度は２５℃である。図９に示されるように、ＴＡＦ
ＬＣの応答時間は１ｍｓ以下である。

【００４６】ＯＣＢはチッソ社製「ＫＮ５０２７ｘｘ」
を用い、セルギャップは４μｍとした。本液晶について
も、印加電圧によって液晶の応答時間が異なる。その応
答時間の変化を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）も図
９と同様に、最大透過率を１００％、最小透過率を０％
とした時に、透過率０％から横軸に示された透過率を表
示する際に、その９０％に達する立ち上がり時間と、横
軸に示された透過率から透過率０％を表示する際に透過
率１０％にまで減衰する時間を示したものである。測定
温度は２５℃で、表示モードはノーマリーブラックモー
ドとした。

【００４７】次に、図１０（ｂ）にＯＣＢのノーマリー
ホワイトモードにおける応答時間の変化を示す。このよ
うに、ノーマリーホワイトモードは立ち上がり時間と減
衰時間の関係がノーマリーブラックモードと逆転してい
る。よってノーマリーホワイトモードはτ_offがτ_onよ
り小さくなるため動画質が良好になる。

【００４８】ＴＮはチッソ社製「ＫＮ５０１５」を用
い、セルギャップは４．５μｍとした。本液晶について
も、印加電圧によって液晶の応答時間が異なる。その応
答時間の変化を図１１に示す。図１１も図９と同様に、
最大透過率を１００％、最小透過率を０％とした時に、
透過率０％から横軸に示された透過率を表示する際に、
その９０％に達する立ち上がり時間と、横軸に示された
透過率から透過率０％を表示する際に透過率１０％にま
で減衰する時間を示したものである。測定温度は２５℃
で、表示モードはノーマリーブラックモードとした。

【００４９】上記３種類の液晶表示装置を用い、図９〜
図１１に示したように中間調表示における応答時間（立
ち上がり時間、減衰時間）の違いを利用して、二値画像
表示で実質的にτ_off −τ_onの異なる条件を設定し、さ
らに後述するようにして時間開口率Ｔ_apを変化させ、各
条件において動画質の主観評価を行なった。各条件での
最大輝度及び最小輝度が等しくなるように、液晶素子の
透過率条件、バックライト光源の輝度等を調整した。

【００５０】駆動波形については、基本的に図６に示し
たように、ライン順次に走査信号線を選択し、これに同
期して所定の情報信号を印加する駆動波形とした。図中
のＶ_c ＝０Ｖ、Ｖ_g ＝３６Ｖとし、例えば、ＴＡＦＬＣ
については、Ｖ_cs＝１０Ｖ、Ｖ_s1 ＝１６Ｖ、Ｖ_s2＝４
Ｖとし、他の液晶については同じタイミングで適宜情報
信号の電圧値等を変更した。また、１フレームはいずれ
も１６．８ｍｓとし、他の期間については、例えばＴ_a
＝８．４ｍｓ、Ｔ_b ＝８．４ｍｓ、Ｔ₁ ＝Ｔ₂＝７０μ
ｓとし、Ｔ₁ を短くすることでＴ_apを小さくし、長くす
ることでＴ_apを大きくした。

【００５１】動画質の評価は、平均１２°／ｓ程度の表
示画像速度において、表示輝度を１５０ｃｄ／ｍ² 、コ
ントラストを１００：１、観察者からパネルまでの距離
を３０ｃｍとし、主観評価を行なった。その結果を図１
２に示す。図中の○は劣化が気にならない、△は劣化が
少し気になるが表示としては耐えられる、×は劣化が気
になり表示として耐えられない、をそれぞれ示す。

【００５２】図１２中の実線はＴ_ap＋（τ_off −τ_on）
／２Ｆ_r ＝Ｔ_s ＝０．６、点線はＴ_s ＝０．４５を示
す。図１２からも明らかなように、Ｔ_s ≦０．６であれ
ば動画質の改善効果が認められ、特に、Ｔ_s ≦０．４５
であればほとんど劣化が気にならない程度まで動画質が
向上する。

【００５３】（実施例２）実施例１で用いたＴＡＦＬＣ
の液晶素子に、図５に示した点滅回路を有するバックラ
イト光源を組み合わせて用いた。バックライト光源のＬ
ＥＤのＲはＧａＡｌＡｓ、Ｇ及びＢはＧａＮを用い、各
色の電圧は、Ｒが約１４Ｖ、Ｇ及びＢが約２５Ｖ、電流
値は最大２０ｍＡとした。

【００５４】図７の駆動波形において、Ｖ_c ＝０Ｖ、Ｖ
_g ＝３６Ｖ、Ｖ_cs＝１０Ｖ、Ｖ_s1＝１６Ｖ、Ｖ_s2＝４Ｖ
とし、１フレームを１６．８ｍｓに固定し、各期間につ
いては例えば、Ｆ_a ＝４．８ｍｓ、Ｆ_b ＝１２ｍｓ、Ｔ
₁ ＝４０μｍ、Ｔ₃ ＝１ｍｓと設定し、Ｔ₁ とＴ₃ を長
くすることでＴ_apを小さくし、短くすることでをＴ_apを
大きくした。さらに、点滅回路を調節することによって
バックライト光源の応答時間τ_on、τ_off を調整し、二
値画像表示でＴ_apとτ_off −τ_onの異なる条件を設定し
て各条件における動画質の主観評価を行なった。各条件
での最大輝度及び最小輝度が等しくなるように、液晶パ
ネルの透過率条件やバックライト光源の輝度等を調整し
た。尚、Ｔ_apとτ_off −τ_onの組み合わせは実施例１と
同じになるように設定した。

【００５５】動画質の評価は、平均１２°／ｓ程度の表
示画像速度において、表示輝度を１５０ｃｄ／ｍ² 、コ
ントラストを１００：１、観察者からパネルまでの距離
を３０ｃｍとし、主観評価を行なった。

【００５６】その結果、τ_off −τ_onとＴ_apの条件が同
じであれば実施例１と同じ評価が得られ、Ｔ_s ≦０．６
であれば動画質の改善効果が認められ、特に、Ｔ_s ≦
０．４５であればほとんど劣化が気にならない程度まで
動画質が向上することがわかった。

【００５７】（実施例３）実施例１の液晶素子（画素数
１６０×１２０、画素サイズ３００μｍ角）と、実施例
１の液晶素子と同じ構造で画素数４８０×３６０、画素
サイズ１００μｍ角の液晶素子を作製し、実施例１と同
様にしてＴ_apとτ_off −τ_onを変化させ、動画質への画
素サイズＳｚ（ｍ）の影響を調べた。

【００５８】画像は実施例１と同様に二値画像表示と
し、画素サイズについては、上記２種類の画素サイズの
素子とそれらに表示する表示画像を拡大することで調整
を行った。例えば、画素サイズ３００μｍ角の素子の場
合、２×２画素を１画素としてみなして表示を行なうこ
とで実質的に画素サイズを６００μｍ角とする。ドライ
バーから送られる動画像のデータ速度は全ての画素サイ
ズで等しくした。従って、観察者が見る表示画像の速度
は画素サイズが大きくなるに従って速くなる。

【００５９】表示画像速度をさまざまに変化させたが、
画素サイズ３００μｍ角で平均１２°／ｓであった。液
晶表示装置の表示条件は、表示輝度約１５０ｃｄ／ｍ
² 、コントラスト約１００：１、観察者からパネルまで
の距離は３０ｃｍとした。

【００６０】主観評価の結果を図１３に示す。図中、
（ａ）はＴ_ap＝０．２、（ｂ）はＴ_ap＝０．３、（ｃ）
はＴ_ap＝０．４、（ｄ）はＴ_ap＝０．５である。図中の
○は劣化が気にならない、△は劣化が少し気になる、×
は劣化が気になる、をそれぞれ示す。

【００６１】図１３中の実線はＴ_s ×Ｓｚ／（３００×
１０^-6）＝０．６、点線はＴ_s ×Ｓｚ／（３００×１０
^-6）＝０．５を示す。図１３からも明らかなように、Ｔ
_s ×Ｓｚ／（３００×１０^-6）≦０．６であれば動画質
の改善効果が高く、特に、Ｔ_s ×Ｓｚ／（３００×１０
^-6）≦０．５であればほとんど劣化が気にならない程度
まで動画質が向上する。

【００６２】（実施例４）実施例３で用いた液晶素子の
うち、ＴＡＦＬＣのものを用い、実施例２と同様のバッ
クライト光源を組み合わせ、実施例２と同様にしてＴ_ap
とτ_off −τ_onを変化させ、動画質への画素サイズＳｚ
（ｍ）の影響を調べた。

【００６３】画像は実施例３と同様に二値画像表示と
し、画素サイズについても実施例３と同様に、上記２種
類の素子とそれらに表示する表示画像を拡大することで
調整を行った。ドライバーから送られる動画像のデータ
速度は全ての画素サイズで等しくした。従って、観察者
が見る表示画像の速度は画素サイズが大きくなるに従っ
て速くなる。

【００６４】表示画像速度をさまざまに変化させたが、
画素サイズ３００μｍ角で平均１２°／ｓであった。液
晶表示装置の表示条件は、表示輝度約１５０ｃｄ／ｍ
² 、コントラスト約１００：１、観察者からパネルまで
の距離は３０ｃｍとした。

【００６５】その結果、τ_off −τ_onとＴ_apの条件が同
じであれば実施例１と同じ評価が得られ、Ｔ_s ×Ｓｚ／
（３００×１０^-6）≦０．６であれば動画質の改善効果
が高く、特に、Ｔ_s ×Ｓｚ／（３００×１０^-6）≦０．
５であればほとんど劣化が気にならない程度まで動画質
が向上することがわかった。

【００６６】（実施例５）実施例１の液晶表示装置を用
い、実施例１と同様にしてＴ_apとτ_off −τ_onを変化さ
せ、さらにバックライト光源の輝度や液晶の透過率を変
化させることにより、動画質への輝度Ｂｒ（ｃｄ／ｍ
² ）の影響を調べた。画像は実施例１と同じ二値表示画
像とした。

【００６７】表示画像速度をさまざまに変化させたが、
平均１２°／ｓであった。液晶表示装置の表示条件は、
コントラスト約１００：１、観察者からパネルまでの距
離は３０ｃｍとした。

【００６８】主観評価の結果を図１４に示す。図中、
（ａ）はＴ_ap＝０．２、（ｂ）はＴ_ap＝０．３、（ｃ）
はＴ_ap＝０．４、（ｄ）はＴ_ap＝０．５である。図中の
○は劣化が気にならない、△は劣化が少し気になる、×
は劣化が気になる、をそれぞれ示す。

【００６９】図１４中の実線はＴ_s ×ｌｏｇ（Ｂｒ）＝
１．３、点線はＴ_s ×ｌｏｇ（Ｂｒ）＝１．０を示す。
図１４からも明らかなように、Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｂｒ）≦
１．３であれば動画質の改善効果が高く、特に、Ｔ_s ×
ｌｏｇ（Ｂｒ）≦１．０であればほとんど劣化が気にな
らない程度まで動画質が向上する。

【００７０】（実施例６）実施例２の液晶表示装置を用
い、実施例２と同様にしてＴ_apとτ_off −τ_onを変化さ
せ、さらにバックライト光源の輝度や液晶の透過率を変
化させることにより、動画質への輝度Ｂｒ（ｃｄ／ｍ
² ）の影響を調べた。画像は実施例２と同じ二値表示画
像とした。

【００７１】表示画像速度をさまざまに変化させたが、
平均１２°／ｓであった。液晶表示装置の表示条件は、
コントラスト約１００：１、観察者からパネルまでの距
離は３０ｃｍとした。

【００７２】その結果、τ_off −τ_onとＴ_apの条件が同
じであれば実施例５と同じ評価が得られ、Ｔ_s ×ｌｏｇ
（Ｂｒ）≦１．３であれば動画質の改善効果が高く、特
に、Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｂｒ）≦１．０であればほとんど劣
化が気にならない程度まで動画質が向上することがわか
った。

【００７３】（実施例７）実施例１の液晶表示装置を用
い、実施例１と同様にしてＴ_apとτ_off −τ_onを変化さ
せ、さらにバックライト光源の輝度や液晶の透過率、偏
光板配置を変化させることにより、動画質へのコントラ
ストＣｒの影響を調べた。画像は実施例１と同じ二値表
示画像とした。

【００７４】表示画像速度をさまざまに変化させたが、
平均１２°／ｓであった。液晶表示装置の表示条件は、
表示輝度約１５０ｃｄ／ｍ² 、観察者からパネルまでの
距離は３０ｃｍとした。

【００７５】主観評価の結果を図１５に示す。図中、
（ａ）はＴ_ap＝０．２、（ｂ）はＴ_ap＝０．３、（ｃ）
はＴ_ap＝０．４、（ｄ）はＴ_ap＝０．５である。図中の
○は劣化が気にならない、△は劣化が少し気になる、×
は劣化が気になる、をそれぞれ示す。

【００７６】図１５中の実線はＴ_s ×ｌｏｇ（Ｃｒ）＝
１．２、点線はＴ_s ×ｌｏｇ（Ｃｒ）＝０．９を示す。
図１５からも明らかなように、Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｃｒ）≦
１．２であれば動画質の改善効果が高く、特に、Ｔ_s ×
ｌｏｇ（Ｃｒ）≦０．９であればほとんど劣化が気にな
らない程度まで動画質が向上する。

【００７７】（実施例８）実施例２の液晶表示装置を用
い、実施例２と同様にしてＴ_apをτ_off −τ_onを変化さ
せ、さらにバックライト光源の輝度や液晶の透過率、偏
光板配置を変化させることにより、動画質への輝度Ｃｒ
の影響を調べた。画像は実施例２と同じ二値表示画像と
した。

【００７８】表示画像速度をさまざまに変化させたが、
平均１２°／ｓであった。液晶表示装置の表示条件は、
表示輝度約１５０ｃｄ／ｍ² 、観察者からパネルまでの
距離は３０ｃｍとした。

【００７９】その結果、τ_off −τ_onとＴ_apの条件が同
じであれば実施例７と同じ評価が得られ、Ｔ_s ×ｌｏｇ
（Ｃｒ）≦１．２であれば動画質の改善効果が高く、特
に、Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｃｒ）≦０．９であればほとんど劣
化が気にならない程度まで動画質が向上することがわか
った。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶の応答速度やバックライト光源の応答速度に応じた
動画質の改善を図ることができるため、一定レベル以上
の良好な動画質を得ることができる。またさらに、画素
サイズや表示輝度、コントラストにも対応して動画質の
改善を図ることができるため、細かな構成上の設計変更
にも対応して常に良好な動画質を表示することができ
る。よって、テレビジョン等の動画質が中心となる表示
装置にも本発明の液晶表示装置を好ましく適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明するための輝度の波形図で
ある。

【図２】本発明の液晶表示装置の一実施形態の平面模式
図である。

【図３】本発明の液晶表示装置の一実施形態の１画素の
断面模式図である。

【図４】本発明の液晶表示装置を透過型で構成した場合
の断面模式図である。

【図５】本発明に用い得るバックライト光源の点滅回路
図である。

【図６】本発明の液晶表示装置の駆動波形の一例であ
る。

【図７】本発明の液晶表示装置の駆動波形の他の例であ
る。

【図８】本発明に用い得る反強誘電性液晶の電圧−透過
率特性を示す図である。

【図９】本発明の実施例に用いた反強誘電性液晶の印加
電圧による応答時間の変化を示す図である。

【図１０】本発明の実施例に用いたＯＣＢモードのネマ
チック液晶の印加電圧による応答時間の変化を示す図で
ある。

【図１１】本発明の実施例に用いたＴＮモードのネマチ
ック液晶の印加電圧による応答時間の変化を示す図であ
る。

【図１２】本発明の実施例１における、τ_off −τ_on及
びＴ_apが異なる条件での動画質の主観評価を示す図であ
る。

【図１３】本発明の実施例３における、τ_off −τ_onと
Ｔ_ap、及び画素サイズが異なる条件での動画質主観評価
を示す図である。

【図１４】本発明の実施例５における、τ_off −τ_onと
Ｔ_ap、及び輝度が異なる条件での動画質主観評価を示す
図である。

【図１５】本発明の実施例７における、τ_off −τ_onと
Ｔ_ap、及びコントラストが異なる条件での動画質主観評
価を示す図である。

【符号の説明】

１ 画素電極 ２ ＴＦＴ ３ 走査信号線 ４ 情報信号線 ５ 走査信号印加回路 ６ 情報信号印加回路 １１ 基板 １２ ゲート電極 １３ ゲート絶縁膜 １４ 半導体層 １５ オーミックコンタクト層 １６ 絶縁層 １７ ソース電極 １８ ドレイン電極 １９ パッシベーション膜 ２０ 保持容量電極 ２１ 配向膜 ２２ 基板 ２３ 共通電極 ２４ 配向膜 ２５ 液晶 ３１ 液晶素子 ３２、３３ 偏光板 ３４ 駆動回路 ３５ バックライト光源 ４１ 電源 ４２ トランジスタ ４３ａ〜４３ｇ ＬＥＤ ４４ 波形発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−303078（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/133 570 G02F 1/133 535 G09G 3/36

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に液晶を挟持し、複数の画
   素を有する液晶素子と、該液晶素子の駆動回路を有する
   液晶表示装置であって、 任意の画素において、１フレーム期間を連続する第１の
   期間と第２の期間に分割し、上記第１の期間において第
   １の輝度を表示し、上記第２の期間においては上記第１
   の輝度以下の第２の輝度を表示し、１フレーム期間をＦ
   _r 、上記第１の期間と１フレーム期間との比を時間開口
   率Ｔ_ap、最大輝度を１００％、最小輝度を０％とした時
   に、０％表示状態から１００％表示する際に輝度が０％
   から９０％に達する立ち上がり期間をτ_on、１００％表
   示状態から０％表示する際に輝度が１００％から１０％
   に減衰する期間をτ_off とした時に、 Ｔ_ap＋（τ_off −τ_on）／２Ｆ_r ＝Ｔ_s ≦０．６ となるように設定したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 上記第１の期間において、液晶層を画像
   情報に対応した透過率状態として第１の輝度を表示し、
   第２の期間において、液晶層を第１の透過率以下の透過
   率状態とすることにより第２の輝度を表示し、該液晶層
   の最大透過率を１００％、最小透過率を０％とした時
   に、上記τ_onが０％透過率状態から１００％透過率に転
   移する際に透過率が０％から９０％に達する立ち上がり
   期間であり、τ_off が１００％透過率状態から０％透過
   率に転移する際に透過率が１００％から１０％に減衰す
   る期間である請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 上記Ｔ_s が０．４５以下である請求項２
   記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 上記Ｔ_s と表示単位画素の横方向の長さ
   Ｓｚ（ｍ）との関係が、 Ｔ_s ×Ｓｚ／（３００×１０^-6）≦０．６ である請求項２記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 上記Ｔ_s と輝度Ｂｒ（ｃｄ／ｍ² ）の関
   係が、 Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｂｒ）≦１．３ である請求項２記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 上記Ｔ_s とコントラストＣｒとの関係
   が、 Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｃｒ）≦１．２ である請求項２記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 上記液晶素子が、画素毎にアクティブ素
   子を有するアクティブマトリクス型の液晶素子である請
   求項２記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 上記液晶が、自発分極を有するスメクチ
   ック液晶である請求項２記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 上記液晶がネマチック液晶であり、上記
   液晶素子において該液晶が、基板との界面において液晶
   分子がプレチルト角を有し、液晶層の基板の法線方向の
   中央部における液晶分子が該法線方向に平行である、ベ
   ンド配向状態をとる請求項２記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 上記液晶表示装置が、バックライト光
    源を備えた透過型の液晶表示装置であり、該光源を連続
    点灯して用いる請求項２記載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 上記第２の輝度の最小値が０％である
    請求項２記載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 上記液晶表示装置が、バックライト光
    源を備え、上記第１の期間において、該光源を点灯し画
    像情報に応じた透過率状態の液晶層に該光源からの光を
    照射して第１の輝度を表示し、第２の期間において、該
    光源を非点灯して第２の輝度を表示し、上記τ_onが、該
    光源を非点灯状態から点灯した際に該光源の輝度が０％
    から９０％に達する立ち上がり期間であり、上記τ_off
    が、該光源を点灯状態から非点灯した際に該光源の輝度
    が１００％から１０％に減衰する期間である請求項１記
    載の液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 上記Ｔ_s が０．４５以下である請求項
    １２記載の液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 上記Ｔ_s と表示単位画素の横方向の長
    さＳｚ（ｍ）との関係が、 Ｔ_s ×Ｓｚ／（３００×１０^-6）≦０．６ である請求項１２記載の液晶表示装置。
15. 【請求項１５】 上記Ｔ_s と輝度Ｂｒ（ｃｄ／ｍ² ）の
    関係が、 Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｂｒ）≦１．３ である請求項１２記載の液晶表示装置。
16. 【請求項１６】 上記Ｔ_s とコントラストＣｒとの関係
    が、 Ｔ_s ×ｌｏｇ（Ｃｒ）≦１．２ である請求項１２記載の液晶表示装置。
17. 【請求項１７】 上記液晶素子が、画素毎にアクティブ
    素子を有するアクティブマトリクス型の液晶素子である
    請求項１２記載の液晶表示装置。
18. 【請求項１８】 上記液晶が、自発分極を有するスメク
    チック液晶である請求項１２記載の液晶表示装置。
19. 【請求項１９】 上記液晶がネマチック液晶であり、上
    記液晶素子において該液晶が、基板との界面において液
    晶分子がプレチルト角を有し、液晶層の基板の法線方向
    の中央部における液晶分子が該法線方向に平行である、
    ベンド配向状態をとる請求項１２記載の液晶表示装置。
20. 【請求項２０】 上記第２の輝度の最小値が０％である
    請求項１２記載の液晶表示装置。