JP2004069886A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Hideki Yoshinaga
吉永 秀樹
Hideo Mori
森 秀雄
Yasushi Asao
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device with high reliability and with high efficiency by suppressing variation of a voltage-transmittance curve without changing a condition and a system for driving in practical use to a large extent. <P>SOLUTION: In driving and displaying a liquid crystal element of which the average axis of the liquid crystal molecule takes on the first monostable state when no voltage is applied, and when a voltage with the first polarity is applied the average axis is tilted to one side of the monostabilized position with an angle corresponding to the magnitude of the applied voltage, and when a voltage with the second polarity, reverse to the first polarity, is applied the average axis is tilted to the other side of the monostabilized position, reverse to the side of voltage application with the first polarity, with an angle smaller than that based on the first polarity, the display panel is driven by making the voltage application with the first polarity and that with the second polarity, reverse to the first polarity, be asymmetrical to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、プロジェクションディスプレイ等に用いられるライトバルブに使用される液晶素子装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、TFT(Thin Film Transistor)等の能動素子を用いた表示素子として広範に用いられているネマティック液晶表示素子の代表的な液晶モードとして、例えばエム・シャット(M.Schadt)とダブリュー・ヘルフリッヒ(W.Helfrich)著Applied  Physics  Letters第18巻、第4号(1971年2月15日発行)第127頁か〜128頁において示されたツイステッドネマチック(Twisted Nematic )モードが広く用いられている。
【0003】
一方、最近では、横方向電界を利用したインプレインスイッチング(In−PlainSwitching)モードや垂直配向(Vertical Alignment)モードを用いた液晶ディスプレイが発表されており、従来型の液晶ディスプレイの欠点であった視野角特性の改善がなされている。このように、こうしたネマティック液晶を用いたTFT表示素子に用いるための液晶モードとして幾つかのモードが存在するのであるが、その何れのモードの場合にも液晶の応答速度が数十ミリ秒以上と遅く、更なる応答速度の改善が要求されている。
【0004】
このような従来型のネマティック液晶素子の応答速度を改善するものとして、近年、カイラルスメクチック相を示す液晶を用いた液晶モードが幾つか提案されている。例えば、「ショートピッチタイプの強誘電性液晶」、「高分子安定型強誘電性液晶」、「無閾反強誘電性液晶」等が提案されており、未だ実用化には至っていないものの、何れもサブミリ秒以下の高速応答性が実現できると報告されている。
【0005】
一方、本出願人は、特願平10−177145号公報に記載されている素子(以下「先願1」と記載)を発明し提案している。当該発明では、例えば、高温側より等方性液体相(ISO. )−コレステリック相(Ch)−カイラルスメクチックC相又は等方性液体相(ISO. )−カイラルスメクチックC相を示す相系列の材料に着目し、仮想コーンのエッジより内側の位置にて単安定化させるようにしている。
【0006】
そして、例えば、Ch−SmC*相転移の際、又は等方相−SmC*相転移の際に一対の基板間に正負何れかのDC電圧を印加する等によって層方向を一方向に均一化させ、これにより高速応答且つ階調制御が可能であり、動画質に優れた高輝度の液晶素子が高い量産性と共に実現し得るる。そして、先願の素子は上述の各種スメクチック液晶モードと比較して自発分極値を小さくすることができることからTFT等のアクティブ素子とのマッチングが良い素子となっている。
【0007】
同様に、本出願人は、特開2000−010076に記載されている素子(以下「先願2」と記載)を発明し提案している。当該発明では、例えば、高温側より等方性液体相(ISO. )−コレステリック相(Ch)−カイラルスメクチックC相又は等方性液体相(ISO. )−カイラルスメクチックC相を示す相系列の材料に着目し、仮想コーンエッジの位置にて単安定化させるようにしている。
そして、例えば、Ch−SmC*相転移の際、又は等方相−SmC*相転移の際に一対の基板間に正負何れかのDC電圧を印加する等によって層方向を一方向に均一化させ、これにより高速応答且つ階調制御が可能であり、動画質に優れた高輝度の液晶素子が高い量産性と共に実現し得る。
【0008】
又、先願2の素子はヒステリシスが小さく安定な中間調表示が実現でき、且つ、上述した他の各種スメクチック液晶モードと比較して自発分極値を小さくすることができることからTFT等のアクティブ素子とのマッチングが良い素子となっている。
【0009】
更に、本出願人は、特願平11−84639号に記載されている素子(以下「先願3」と記載)を発明し提案している。当該発明では、先願1又は2の配向制御方法として、配向規制力を適宜調整することによりストライプ状の配向状態を形成させ、それにより高コントラストが得られる素子が実現できている。
【0010】
以上述べたように、従来ネマティック液晶を用いたTFT液晶ディスプレイが抱えていた応答速度に関する問題点を解決できるという意味において、カイラルスメクティック液晶、特に先願1〜3の液晶素子を用いた液晶表示素子の実現が期待されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このように、高速応答性能など次世代のディスプレイ等に階調表示能を有する先願のスメクチック液晶素子が期待されるものである。
【0012】
しかしながら、先願の液晶素子における電圧−透過率特性に関して、電圧−透過率曲線Aが連続駆動することにより徐々に特性が変化する現象が起こる場合があることが判明した。この特性変化そのものは従来型SSFLCにおいても存在し、▲1▼不純物イオンの偏在によるもの、▲2▼配向変化起因のもの、等の観点から各方面で検討がなされている。
【0013】
一方、SSFLC以外の強誘電性液晶モード、特にTFT駆動型強誘電性液晶モードの特性変化に関わる検討は殆どなされていないのが現状である。
【0014】
そこで、本発明者が先願の素子である単安定強誘電性液晶モードに関する駆動による特性変化について鋭意検討したところ、上記した原因とは別に、単安定強誘電液晶のTFT駆動により内部電解に偏りが発生し電圧−透過率特性の変化が現れることが明らかになった。従って、先願の素子において特性変化に起因する表示焼き付き現象を抑制するためには、液晶素子の非対称駆動及び液晶表示パネルの非対称構成、液晶表示パネルの駆動による非対称性等により発生すると考えられるパネル内部に発生及び蓄積されるDC成分をキャンセルする必要がある。
【0015】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、実使用上の駆動条件及び駆動システムを大きく変えることなく電圧−透過率曲線の変化を抑えて信頼性が高く、且つ、高効率な液晶表示装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、カイラルスメクチック液晶と、該液晶に電圧を印加する一対の電極と、該液晶を挟持して対向すると共に、該液晶を配向させるための一軸性配向処理が施された一対の基板と、少なくとも一方の基板に偏光板とを備えた液晶素子であって、前記カイラルスメクチック液晶の相転移系列が、高温側より、等方性液体相(ISO. )−コレステリック相(Ch)−カイラルスメクチックC相又は等方性液体相(ISO. )−カイラルスメクチックC相であって、前記液晶素子に用いる基板の少なくとも一方は各画素に対応する電極に接続したアクティブ素子を有しており、前記表示パネルは、電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸が単安定化された第1の状態を示し、第1の極性の電圧印加時には、該液晶の平均分子軸は印加電圧の大きさに応じた角度で該単安定化された位置から一方の側にチルトし、該第1の極性とは逆極性の第2の極性の電圧印加時には、該液晶の平均分子軸は該単安定化された位置から第1の極性の電圧を印加したときとは逆側に、該第1の極性に対し小さい角度でチルトする液晶素子であって、当該液晶素子を、駆動表示する場合において、該第1の極性の電圧印加と、該第1の極性とは逆極性の第2の極性の電圧印加電圧を非対称として駆動することを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0018】
<実施の形態1>
本発明の液晶表示装置では、上記非対称駆動を行うことによって各画素において発生する画素電位の偏りを、信号入力電圧を非対称とすることで結果として画素電位に偏りの無い駆動を実現して表示焼き付き問題を解決することが可能となる。
【0019】
以下、本発明における一実施の形態について説明する。
【0020】
図2に本実施の形態に用いた液晶素子の一例の構成図の一部を模式的に示す。
本構成はアクティブ素子としてTFT(薄膜トランジスタ)を、液晶変調素子としては、図3に示すようなV−T特性を持つ強誘電性液晶(以下、「片側V字液晶」と記す)を用いた例である。図2において、2は情報信号線(ソース線)、3は走査信号線(ゲート線)、4はTFT、5は画素を示す。
【0021】
図2の構成において、情報信号線駆動回路6からは、表示データに対応した情報信号電圧(ソース電圧)が情報信号線2を介してTFT4のソース電極に印加され、走査信号線駆動回路7からは走査タイミングに対応にた走査信号電圧(ゲート電圧)が走査信号線3を介してTFT4のゲート電極に印加される。
【0022】
構成に好ましく用いられる片側V字液晶は、閾値のない強誘電液晶モードであり、図3に示されるように、印加電圧の変化に対して連続的に透過率が変化し、明確な閾値を持たない。従って、液晶への印加電圧を制御することにより、透過率を連続的に変化させることができる。
【0023】
図1に本発明におけるカラー液晶ディスプレイ装置において、入力されたカラー画像信号より、オフセットを掛けたリセット波形を生成して液晶表示パネルにおいて表示をすることで、信頼性の高い、焼付き現象(V−tシフト)の無い表示に至るまでのブロック図を示す。
【0024】
入力されたコンポーネント・ ビデオ信号は、入力端子22からR信号が入力され、入力端子23からG信号が入力され、入力端子24よりB信号が入力されA/D変換器31・32・33にてそれぞれデジタル変換処理を行う。
【0025】
A/D変換器より出力された各RGBデジタル信号は、γ補正回路34・35・36にてそれぞれデジタル変換処理を行う。
【0026】
γ補正回路34・35・36より出力された各RGBデジタル信号は、オフセットデータ生成回路41に供給される。
【0027】
前述のように本実施の形態においては、片側V字液晶を使用しているため、片極でしが表示することができず、通常正極フィールドと正反対の負極フィールドとて1フレームとして駆動がなされる。即ち、通常駆動の2倍の周期で駆動する必要がある。本実施の形態においては、オフセットデータ生成回路41の各入力端子25−28より入力された各デジタル信号は、メモリ55を経て、それぞれ出力端子26より、入力されたR信号(正極)波形に続いて、オフセットデータ生成回路41のオフセットデータ図4に基づき、階調レベルに補正を施されたR(負極)信号が出力される。
【0028】
即ち、入力されたR信号の階調レベルが255であった場合、本実施の形態において書き込み(表示)フィールドとなる正極フィールドにおいては階調レベル255のデータが送られるが、片側V字モードにおけるリセットフィールドとなる負極フィールドにおいては、オフセットデータテーブルの値に基づいて、階調レベル215としてのリセットデータが2倍速でディスプレイ44へ送られることとなる。
【0029】
又、同様に、同時にオフセットデータ生成回路41に入力された、G(緑)及びB(青)のデータもそれぞれリセットフィールドに補正を掛け、出力端子各27,28より2倍速された画像データがディスプレイ44へ供給される。
【0030】
又、入力端子25より供給された同期信号V−Syncを元に生成された同期信号F−Syncは同期分離され、それぞれ液晶ディスプレイ44と光源ユニット45へ入力される。
【0031】
液晶ディスプレイ44では、入力された2倍速デジタル信号が液晶ディスプレイのドライバICにてアナログ信号化され、同期信号F−Syncのタイミングに基づいて映像が表示される。即ち、1フレーム内において各R・G・B(正極)フィードと各R・G・B(負極) フィードで順次表示されることとなる。
【0032】
光源ユニット45では、入力された同期信号F−Syncを元に点灯がなされ、ディスプレイ44からカラー表示がなされる。
【0033】
図7は片側V字液晶を使用し、非対称駆動を行った際に、液晶表示パネルの電圧―透過率特性が安定した系の情報信号の入力レベルでの直流成分印加量を示す図である。
【0034】
記している実施形態における駆動状態で、環境温度10度・30度・50度の3条件、情報信号の入力段でのDC成分印加を最大±5Vとして0. 5V刻みで特定の画像(白黒のチャート等の固定パターン)をリセット側フィールドの電圧レベルのみを変更し、5時間程度連続表示させ焼付き耐久試験を行った。結果として、図7に示すように、各温度条件において、或るDC成分を印加した駆動条件においては、電圧−透過率特性の変化が見られない条件があることを明らかにした。
【0035】
図5は本実施の形態において発生される情報信号が非対称であることにより発生するオフセット電圧レベルを表す図である。
【0036】
図5に示されるような、非対称な直流成分が含まれた電圧が図2に示される情報信号線ドライバ6から出力され、TFTのソース電極へ印加されることとなる。尚、オフセットレベルは、図7に示される実験結果を元に決定した。
【0037】
上記した図5に示される非対称駆動状態で、特定の画像(白黒のチャート等の固定パターン)を5時間程度連続表示させ焼付き耐久試験を行った。結果として、表示焼き付き現象は全く観測されなかった。つまり、外部入力としての非対称駆動によって、パネルの内部的にはDC成分が全く発生せず、DC成分が発生したことによる電圧−透過率特性のシフトが完全無くなり、安定状態を保つことが可能となり、焼き付きに対する信頼性が大きく向上したものと考えられる。
【0038】
<実施の形態2>
図6に本実施の形態に用いた液晶素子の一例の構成図の一部を模式的に示す。本構成においても、アクティブ素子として図2に示すTFT(薄膜トランジスタ)を用い、液晶変調素子としては、図3に示すようなV−T特性を持つ片側V字液晶を用いた例である。
【0039】
図6に本発明におけるカラー液晶ディスプレイ装置において、入力されたカラー画像信号より、液晶ディスプレイの環境温度に応じて、液晶ディスプレイに入力されるリセットデータを変調して、TFTのソース電極へ入力する電圧にオフセットを掛けた駆動をして信頼性が高くて焼付き現象(V−tシフト)の無い表示に至るまでのブロック図を示す。
【0040】
入力されたコンポーネント・ビデオ信号は入力端子52からR信号が入力され、入力端子53からG信号が入力され、入力端子54よりB信号が入力されA/D変換器61・62・63にてそれぞれデジタル変換処理を行う。
【0041】
A/D変換器より出力された各RGBデジタル信号は、γ補正回路64・65・66にてそれぞれデジタル変換処理を行う。
【0042】
γ補正回路64・65・66より出力された各RGBデジタル信号は、オフセットデータ生成回路71に供給される。
【0043】
本実施の形態においても、片側V字液晶を使用しているため、実施の形態1と同様に2倍の周期で駆動する必要がある。オフセットデータ生成回路41の各入力端子25−28より入力された各デジタル信号は、メモリ55を経て、出力端子26より、先ず入力されたR信号(正極)が出力される。続いて、パネル温度センサー72より、パネル温度情報を得たオフセットデータ生成回路71より、パネル温度情報に応じて、図4(rst 10度)・(rst 30度)・(rst 50度)の中からオフセットテーブルが選択され、選択されたオフセットテーブルに基づき、階調レベルに補正を施されたR(負極)信号が出力される。
【0044】
即ち、パネル温度に応じて生じる、液晶素子の立ち上り立下りの応答比に応じた最適なオフセットテーブルを選択することとなり、図4(rst 30度)のテーブルを選択した際には、実施の形態1と同様に、入力されたR信号の階調レベルが255であった場合、書き込み(表示)フィールドとなる正極フィールドにおいては階調レベル255のデータが送られるが、片側V字モードにおけるリセットフィールドとなる負極フィールドにおいては、オフセットデータテーブルの値に基づいて、階調レベル215としてのリセットデータが2倍速でディスプレイ44へ送られることとなる。
【0045】
又、パネル温度が低く(rst 10度)のテーブルを選択した際には、入力されたR信号の階調レベルが255であった場合、書き込み(表示)フィールドとなる正極フィールドにおいては階調レベル255のデータが送られるが、片側V字モードにおけるリセットフィールドとなる負極フィールドにおいては、オフセットデータテーブルの値に基づいて、階調レベル196としてのリセットデータが2倍速でディスプレイ44へ送られることとなる。
【0046】
同様に、パネル温度が高い場合には、図4(rst 50度)に示すオフセットデータテーブルが選択され、入力されたR信号の階調レベルが255であった場合、書き込み(表示)フィールドとなる正極フィールドにおいては階調レベル255のデータが送られるが、片側V字モードにおけるリセットフィールドとなる負極フィールドにおいては、オフセットデータテーブルの値に基づいて、階調レベル215としてのリセットデータが2倍速でディスプレイ44へ送られることとなる。
【0047】
更に、同様に、同時にオフセットデータ生成回路41に入力された、G(緑)及びB(青)のデータもそれぞれ同様のオフセットデータテーブルを使用し、リセットフィールドに補正を掛け、出力端子各57,58より2倍速された画像データがディスプレイ74へ供給される。
【0048】
又、入力端子59より供給された同期信号V−Syncを元に生成された同期信号F−Syncは同期分離され、それぞれ液晶ディスプレイ74と光源ユニット75へ入力される。
【0049】
液晶ディスプレイ74では、入力された2倍速デジタル信号が液晶ディスプレイのドライバICにてアナログ信号化され、同期信号F−Syncのタイミングに基づいて映像が表示される。即ち、1フレーム内において各R・G・B(正極)フィードと各R・G・B(負極) フィードで順次表示されることとなる。
【0050】
光源ユニット75では、入力された同期信号F−Syncを元に点灯がなされ、ディスプレイ74からカラー表示がなされる。
【0051】
上記した実施の形態における駆動状態で、環境温度10度・30度・50度の3条件で、特定の画像(白黒のチャート等の固定パターン)を5時間程度連続表示させ焼付き耐久試験を行った。結果として、何れの条件においても表示焼き付き現象は全く観測されなかった。従って、使用環境に応じてレベルを変えて非対称駆動をすることによって液晶素子の温度特性を補償することが可能となり、パネルの内部的にはDC成分が全く発生せず、電圧−透過率特性のシフトが完全無くなり、液晶素子の駆動が可能な環境温度内において、焼き付きに対する信頼性が大きく向上したと考えられる。
【0052】
又、本実施の形態においては、オフセットデータテーブルを3パターン用意したが、液晶表示素子の温度特性性能に応じて、データテーブル数を調整して使用することが望ましい。
【0053】
加えて、本実施の形態1,2においては、非対称駆動データ処理の大半をパネルの外部で行い、更に画像データの段階である256デジタル信号の状態で行ったが、例えば情報信号用ボード内処理させても何ら問題は無く、更に、よりハイビットな例えば10bitデジタル信号として処理することでより精密な制御を行うことも可能である。
【0054】
又、本実施の形態においては、オフセットデータテーブルを3パターン用意したが、液晶表示素子の温度特性性能に応じて、データテーブル数を調整して使用することが望ましい。
【0055】
加えて、本実施の形態1,2においては、非対称駆動データ処理の大半をパネルの外部で行い、更に画像データの段階である256デジタル信号の状態で行ったが、例えば情報信号用ボード内処理させても何ら問題はなく、更には、よりハイビットな例えば10bitデジタル信号として処理することでより精密な制御を行うことも可能である。
【0056】
<実施の形態3>
本実施の形態においては、書込みフィールドとリセットフィールドの選択時間変調と、リセット電圧を変調して、高効率且つ信頼性の高い表示を実現した形について説明する。
【0057】
本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、図1におけるカラー液晶ディスプレイ装置において、入力されたカラー画像信号より、オフセットを掛けたリセット波形を生成して液晶表示パネルにおいて表示をすることで、信頼性が高くて焼付き現象(V−tシフト)の無い表示に至るまでのブロック図を示す。
【0058】
入力されたコンポーネント・ ビデオ信号は、入力端子22からR信号が入力され、入力端子23からG信号が入力され、入力端子24よりB信号が入力されA/D変換器31・32・33にてそれぞれデジタル変換処理を行う。
【0059】
A/D変換器より出力された各RGBデジタル信号は、γ補正回路34・35・36にてそれぞれデジタル変換処理を行う。
【0060】
γ補正回路34・35・36より出力された各RGBデジタル信号は、オフセットデータ生成回路41に供給される。
【0061】
前述のように、本実施の形態においては、片側V字液晶を使用しているため、片極でしか表示することができない。従って、通常正極フィールドと正反対の負極フィールドとて1フレームとして駆動がなされる。即ち、通常駆動の2倍のフレーム周期で駆動する必要がある。更に、本実施の形態においては、書込みフィールド:リセットフィールドの時間分割比を6:4に設定した。
【0062】
図8は本実施の形態における書込みフィールドとリセットフィールドの垂直走査を模式的に示す図である。
【0063】
図8に示されるように、一垂直走査時間の時間的な制約は、一垂直走査時間の短い、リセット書込み側となり、
リセットフィールド一垂直走査時間=1/フィールド周波数*4/10
で決まることとなる。
【0064】
更に、
一水平走査時間(1H時間)=リセットフィールド一垂直走査時間/垂直解像度
によって確定することができる。
【0065】
従って、書込みフィールドの一垂直走査に関しても、リセットフィールドの一垂直走査時間と等しくし、書込みフィールドの垂直走査終了後、ブランキング期間を設けることで各サブフレーム時間は異なるが、同様の一水平・垂直走査時間でのデータ処理が可能となる。
【0066】
次に、本実施の形態においては、オフセットデータ生成回路41の各入力端子25−28より入力された各デジタル信号は、メモリ55を経て、それぞれ出力端子26より、入力されたR信号(正極)波形に続いて、オフセットデータ生成回路41のオフセットデータ図4と、自発分極反転起因の電圧ドロップデータに基づき、階調レベルに補正を施されたR(負極)信号が出力される。
【0067】
本実施の形態においては、書込みフィールドとリセットフィールドの各サブフィールドの時間比に基づいて、1フィールド内における入力電圧の時間積分値が等しくなるべく情報信号のダイナミックレンジが確定することとなり、例えば書込みフィールドのソース電位が0V〜5Vで、0〜255階調を表現する場合、リセットフィールドのソース電位は、
書込みフィールド時間:リセットフィールド時間=6:4
の関係から、0Vから−7.5Vとなる。
【0068】
そのため、入力されたR信号の階調レベルが255であった場合、本実施の形態において書き込み(表示)フィールドとなる正極フィールドにおいては階調レベル255のデータが送られるが、片側V字モードにおけるリセットフィールドとなる負極フィールドにおいては、オフセットデータテーブルの値と、Ps反転起因の電圧ドロップデータに基づいて、階調レベル216としてのリセットデータが2. 5倍速でディスプレイ44へ送られることとなる。
【0069】
更に、同様に、同時にオフセットデータ生成回路41に入力されたG(緑)及びB(青)のデータもそれぞれリセットフィールドに補正を掛け、出力端子各27,28より2. 5倍速された画像データがディスプレイ44へ供給される。
【0070】
又、入力端子25より供給された同期信号V−Syncを元に生成された同期信号F−Syncは同期分離され、それぞれ液晶ディスプレイ44と光源ユニット45へ入力される。
【0071】
液晶ディスプレイ44では、入力された2. 5倍速デジタル信号が液晶ディスプレイのドライバICにてアナログ信号化され、同期信号F−Syncのタイミングに基づいて映像が表示される。即ち、1フレーム内において正極フィールドと負極フィールドで順次表示されることとなる。
【0072】
光源ユニット45では、入力された同期信号F−Syncを元に点灯がなされ、ディスプレイ44からカラー表示がなされる。
【0073】
上記した図8の駆動シーケンスにおいて、図5、図7及び図9を考慮した非対称駆動状態で、特定の画像(白黒のチャート等の固定パターン)を5時間程度連続表示させて焼付き耐久試験を行った。結果として、表示焼き付き現象は全く観測されなかった。つまり、書込みフィールドとリセットフィールドの選択時間比を変更した場合においても、最適な外部入力としての非対称駆動によって、パネルの内部的にはDC成分が全く発生せず、DC成分が発生したことによる電圧−透過率特性のシフトが完全無くなり、安定状態を保つことが可能となり、焼き付きに対する信頼性の高い表示が実現したと考えられる。
【0074】
更に、書込みフィールドとリセットフィールドの選択時間比を6:4としたことにより、最大透過光量を1.2倍とすることに成功した。又、従来の書込みフィールドとリセットフィールドの選択時間比が、5:5の液晶表示装置と等しい透過光量を得る場合、5Vから3.3Vへと書込みフィールドの信号線駆動電圧省電力化を行うことが可能となり、効率的な駆動が実現できた。
【0075】
本実施の形態においては、非対称駆動を行う際、書込みフィールドとリセットフィールドの選択時間比を変更しても、1フィールド期間内における実行電圧の時間積分は変わらないものとし、リセット電圧の変調により非対称駆動を行った。しかし、図5及び図7の対称駆動時におけるDC成分のチャージ量が少ない系や、前記DC成分のチャージ量が駆動電圧に関係することなく略一定な場合には、これを元に書込みフィールドとリセットフィールドの選択時間比を調整し、1フィールド期間内における実行電圧の時間積分を非対称として、内部的なDC成分はキャンセルさせることも可能である。
【0076】
実施の形態1〜3においては、非対称駆動データ処理の大半をパネルの外部で行い、更に画像データの段階である256デジタル信号の状態で行ったが、例えば情報信号用ボード内処理させても何ら問題はなく、更には、よりハイビットな例えば10bitデジタル信号として処理することでより精密な制御を行うことも可能である。
【0077】
尚、本実施の形態においては、オフセットデータ生成をデジタル処理しているが、アナログ処理することも可能であり、液晶のγ補正処理を施すリファレンス電圧生成回路で一括した補正をすることも何ら問題はなく、目指すべき製品のスペック及びコストの兼ね合いで使い分ける必要がある。
【0078】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、書込みフィールド及びリセットフィールドの駆動電圧と各選択時間比を変調することによって外部入力として電圧の時間積分値を非対称とし、パネル内部で発生するDC成分をキャンセルするようにしたため、片側V字液晶の高効率且つ焼付きのない信頼性の高い駆動を実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における実施例の一形態のブロック図を示すである。
【図2】本発明における実施例の一形態の表示パネルの構成を示す平面模式図である。
【図3】本発明における実施例の一形態の液晶表示素子の電圧−透過率特性を示す図である。
【図4】本発明における実施例の表示装置において書き込み駆動側及びリセット駆動側の情報信号の入力−出力特性を示す図である。
【図5】片側V字液晶を使用し、本発明における非対称駆動を行った際にパネル内に印加される直流成分を示す図である。
【図6】本発明におけるもう1つの実施例の一形態である表示パネルの構成を示す模式図である。
【図7】片側V字液晶を使用し、非対称駆動を行った際に液晶表示パネルの電圧−透過率特性が安定した系の情報信号の入力レベルでの直流成分印加量を示す図である。
【図8】片側V字液晶を使用し、本発明におけるサブフィールド非対称時間分割駆動を行った際の、一垂直走査時間の一例を示す図である。
【図9】片側V字液晶を使用し、TFTアレイ基盤により駆動した際の、自発分極反転によるドレイン電位のドロップ量を示す図である。
【符号の説明】
1     表示パネル
2     ソース電極線
3    ゲート電極線
4     TFT
5    表示画素
6    ソース線ドライバ
7    ゲート線ドライバ
31〜33,61〜63  A/D変換機
41,71      オフセットデータ生成回路
44,74      カラー液晶ディスプレイ
45,75      光源ユニット
55,73      メモリ
72            温度センサー
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal device used for a light valve used for a flat panel display, a projection display, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as typical liquid crystal modes of a nematic liquid crystal display element widely used as a display element using an active element such as a TFT (Thin Film Transistor), for example, M. Schadt and W. Helchrich ( The Twisted Nematic mode shown in Applied Physics Letters Vol.
[0003]
On the other hand, recently, a liquid crystal display using an in-plane switching (In-Plane Switching) mode using a lateral electric field and a vertical alignment (Vertical Alignment) mode has been announced, and the visual field which has been a disadvantage of the conventional liquid crystal display has been announced. The angular characteristics have been improved. As described above, there are several modes as liquid crystal modes for use in a TFT display element using such a nematic liquid crystal. In any of these modes, the response speed of the liquid crystal is several tens of milliseconds or more. Slow, further improvement in response speed is required.
[0004]
In order to improve the response speed of such a conventional nematic liquid crystal element, recently, several liquid crystal modes using a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase have been proposed. For example, "short-pitch type ferroelectric liquid crystal", "polymer stable ferroelectric liquid crystal", "threshold-less antiferroelectric liquid crystal" and the like have been proposed. It is also reported that high-speed response of sub-millisecond or less can be realized.
[0005]
On the other hand, the present applicant has invented and proposed an element described in Japanese Patent Application No. 10-177145 (hereinafter referred to as “prior application 1”). In the present invention, for example, a phase-series material showing an isotropic liquid phase (ISO.)-Cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase or an isotropic liquid phase (ISO.)-Chiral smectic C phase from a high temperature side. And monostable at a position inside the edge of the virtual cone.
[0006]
Then, for example, at the time of Ch-SmC * phase transition or isotropic phase-SmC * phase transition, a positive or negative DC voltage is applied between a pair of substrates to make the layer direction uniform in one direction. Thus, a high-speed response and gradation control can be performed, and a high-brightness liquid crystal element having excellent moving image quality can be realized with high mass productivity. Since the element of the prior application can reduce the spontaneous polarization value as compared with the above-described various smectic liquid crystal modes, the element has good matching with an active element such as a TFT.
[0007]
Similarly, the present applicant has invented and proposed an element (hereinafter referred to as “prior application 2”) described in JP-A-2000-01076. In the present invention, for example, a phase-series material showing an isotropic liquid phase (ISO.)-Cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase or an isotropic liquid phase (ISO.)-Chiral smectic C phase from a high temperature side. And monostable at the position of the virtual cone edge.
Then, for example, at the time of Ch-SmC * phase transition or isotropic phase-SmC * phase transition, a positive or negative DC voltage is applied between a pair of substrates to make the layer direction uniform in one direction. Thus, a high-speed response and gradation control can be performed, and a high-brightness liquid crystal element excellent in moving image quality can be realized with high mass productivity.
[0008]
Further, the element of the prior application 2 can realize a stable halftone display with small hysteresis and can reduce the spontaneous polarization value as compared with other various smectic liquid crystal modes described above. Is a good element.
[0009]
Further, the present applicant has invented and proposed an element described in Japanese Patent Application No. 11-84639 (hereinafter referred to as "prior application 3"). In the present invention, as the alignment control method of the prior application 1 or 2, an element in which a stripe-like alignment state is formed by appropriately adjusting the alignment control force, thereby achieving a high contrast can be realized.
[0010]
As described above, a chiral smectic liquid crystal, in particular, a liquid crystal display device using the liquid crystal devices of the prior applications 1 to 3, in the sense that the problem relating to the response speed that a TFT liquid crystal display using a nematic liquid crystal has conventionally can be solved. The realization of is expected.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the prior application of the smectic liquid crystal element having gradation display capability in next-generation displays such as high-speed response performance is expected.
[0012]
However, with respect to the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal element of the prior application, it has been found that the voltage-transmittance curve A may be driven continuously to cause a phenomenon that the characteristic gradually changes. This characteristic change itself also exists in the conventional SSFLC, and has been studied in various fields from the viewpoint of (1) due to the uneven distribution of impurity ions, and (2) due to the change in orientation.
[0013]
On the other hand, at present, almost no studies have been made on changes in the characteristics of ferroelectric liquid crystal modes other than SSFLC, particularly TFT-driven ferroelectric liquid crystal modes.
[0014]
Therefore, the inventor of the present invention has conducted intensive studies on the characteristic change due to driving of the monostable ferroelectric liquid crystal mode which is the element of the prior application. It has been clarified that the voltage-transmittance characteristic changes due to the occurrence of the phenomenon. Therefore, in order to suppress the display burn-in phenomenon caused by the characteristic change in the element of the prior application, it is considered that the panel is considered to be generated by the asymmetric driving of the liquid crystal element, the asymmetric configuration of the liquid crystal display panel, the asymmetry by the driving of the liquid crystal display panel, and the like. It is necessary to cancel the DC component generated and accumulated inside.
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and a purpose thereof is to suppress a change in a voltage-transmittance curve without largely changing driving conditions and a driving system in actual use, and to achieve high reliability, and Another object of the present invention is to provide a highly efficient liquid crystal display device.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a chiral smectic liquid crystal, a pair of electrodes for applying a voltage to the liquid crystal, and a pair of electrodes that sandwich and oppose the liquid crystal, and a uniaxial alignment treatment for aligning the liquid crystal is performed. A liquid crystal device comprising a pair of substrates and a polarizer on at least one of the substrates, wherein a phase transition series of the chiral smectic liquid crystal is isotropic liquid phase (ISO.)-Cholesteric from a high temperature side. Phase (Ch) -chiral smectic C phase or isotropic liquid phase (ISO.)-Chiral smectic C phase, wherein at least one of the substrates used for the liquid crystal element is an active element connected to an electrode corresponding to each pixel. The display panel has a first state in which the average molecular axis of the liquid crystal is monostable when no voltage is applied, and the liquid crystal displays the liquid crystal when a voltage of the first polarity is applied. Is tilted to one side from the mono-stabilized position at an angle corresponding to the magnitude of the applied voltage, and when a voltage of a second polarity having a polarity opposite to the first polarity is applied, the A liquid crystal element that tilts at a small angle with respect to the first polarity to an average molecular axis of the liquid crystal from the mono-stabilized position to a side opposite to when a voltage of the first polarity is applied; When driving and displaying the element, the element is driven with the voltage application of the first polarity and the voltage application voltage of the second polarity having a polarity opposite to the first polarity being asymmetric.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0018]
<Embodiment 1>
In the liquid crystal display device of the present invention, the non-uniformity of the pixel potential generated in each pixel by performing the asymmetric driving described above is realized by making the signal input voltage asymmetrical, thereby realizing the driving without the non-uniformity of the pixel potential, and performing display burn-in. The problem can be solved.
[0019]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
[0020]
FIG. 2 schematically shows a part of a configuration diagram of an example of a liquid crystal element used in the present embodiment.
In this configuration, a TFT (thin film transistor) is used as an active element, and a ferroelectric liquid crystal having VT characteristics as shown in FIG. 3 (hereinafter referred to as “one-sided V-shaped liquid crystal”) is used as a liquid crystal modulation element. It is. In FIG. 2, 2 indicates an information signal line (source line), 3 indicates a scanning signal line (gate line), 4 indicates a TFT, and 5 indicates a pixel.
[0021]
In the configuration of FIG. 2, an information signal voltage (source voltage) corresponding to display data is applied from the information signal line drive circuit 6 to the source electrode of the TFT 4 via the information signal line 2. The scanning signal voltage (gate voltage) corresponding to the scanning timing is applied to the gate electrode of the TFT 4 via the scanning signal line 3.
[0022]
The one-sided V-shaped liquid crystal preferably used for the configuration is a ferroelectric liquid crystal mode without a threshold, and as shown in FIG. 3, the transmittance continuously changes with a change in applied voltage, and has a clear threshold. Absent. Therefore, the transmittance can be continuously changed by controlling the voltage applied to the liquid crystal.
[0023]
FIG. 1 shows a color liquid crystal display device according to the present invention, in which a reset waveform having an offset applied thereto is generated from an input color image signal and is displayed on a liquid crystal display panel, thereby achieving a highly reliable burn-in phenomenon (V). FIG. 4 is a block diagram showing a display up to a display without (−t shift).
[0024]
The input component video signal is supplied with an R signal from an input terminal 22, a G signal from an input terminal 23, a B signal from an input terminal 24, and A / D converters 31, 32, and 33. Each performs digital conversion processing.
[0025]
Each of the RGB digital signals output from the A / D converter is subjected to digital conversion processing in each of the γ correction circuits 34, 35, and 36.
[0026]
The RGB digital signals output from the gamma correction circuits 34, 35, 36 are supplied to an offset data generation circuit 41.
[0027]
As described above, in the present embodiment, since one-sided V-shaped liquid crystal is used, the display cannot be performed on one pole, and the drive is normally performed as one frame of the negative field opposite to the positive field. You. That is, it is necessary to drive at twice the period of the normal driving. In the present embodiment, each digital signal input from each input terminal 25-28 of the offset data generation circuit 41 passes through the memory 55 and follows the R signal (positive electrode) waveform input from the output terminal 26, respectively. Then, an R (negative electrode) signal whose gradation level has been corrected based on the offset data shown in FIG. 4 of the offset data generation circuit 41 is output.
[0028]
That is, when the gradation level of the input R signal is 255, data of the gradation level 255 is sent in the positive field which is a write (display) field in the present embodiment, but in the single-sided V-shaped mode. In the negative field serving as the reset field, the reset data as the gradation level 215 is sent to the display 44 at double speed based on the value of the offset data table.
[0029]
Similarly, the G (green) and B (blue) data input to the offset data generation circuit 41 at the same time also correct the reset fields, respectively, and the image data doubled from the output terminals 27 and 28 is output. It is supplied to the display 44.
[0030]
The synchronizing signal F-Sync generated based on the synchronizing signal V-Sync supplied from the input terminal 25 is synchronously separated and input to the liquid crystal display 44 and the light source unit 45, respectively.
[0031]
In the liquid crystal display 44, the input double speed digital signal is converted into an analog signal by a driver IC of the liquid crystal display, and an image is displayed based on the timing of the synchronization signal F-Sync. In other words, each R, G, B (positive) feed and each R, G, B (negative) feed are sequentially displayed within one frame.
[0032]
The light source unit 45 is turned on based on the input synchronization signal F-Sync, and the display 44 performs color display.
[0033]
FIG. 7 is a diagram showing the DC component application amount at the input level of an information signal of a system in which the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display panel is stable when one-sided V-shaped liquid crystal is used and asymmetric driving is performed.
[0034]
In the driving state in the illustrated embodiment, three conditions of environmental temperature of 10 degrees, 30 degrees, and 50 degrees are set, and a maximum of ± 5 V is applied to a DC component in an information signal input stage. A specific image (fixed pattern such as a black-and-white chart) was changed every 5 V by changing only the voltage level of the reset-side field and continuously displayed for about 5 hours to perform an image sticking durability test. As a result, as shown in FIG. 7, it was clarified that there was a condition in which no change in the voltage-transmittance characteristic was observed under the driving conditions to which a certain DC component was applied under each temperature condition.
[0035]
FIG. 5 is a diagram showing an offset voltage level generated due to asymmetric information signals generated in the present embodiment.
[0036]
A voltage containing an asymmetric DC component as shown in FIG. 5 is output from the information signal line driver 6 shown in FIG. 2 and applied to the source electrode of the TFT. Note that the offset level was determined based on the experimental results shown in FIG.
[0037]
In the asymmetric driving state shown in FIG. 5, a specific image (fixed pattern such as a black-and-white chart) was continuously displayed for about 5 hours, and a burn-in durability test was performed. As a result, the display burn-in phenomenon was not observed at all. That is, due to the asymmetric drive as an external input, no DC component is generated inside the panel, and the shift of the voltage-transmittance characteristic due to the generation of the DC component is completely eliminated, and a stable state can be maintained. It is considered that the reliability against image sticking was greatly improved.
[0038]
<Embodiment 2>
FIG. 6 schematically shows a part of a configuration diagram of an example of a liquid crystal element used in the present embodiment. Also in this configuration, a TFT (thin film transistor) shown in FIG. 2 is used as an active element, and a single-sided V-shaped liquid crystal having VT characteristics as shown in FIG. 3 is used as a liquid crystal modulation element.
[0039]
FIG. 6 shows a color liquid crystal display device according to the present invention, in which the reset data input to the liquid crystal display is modulated according to the input color image signal in accordance with the ambient temperature of the liquid crystal display, and the voltage input to the source electrode of the TFT. FIG. 5 is a block diagram showing a process of driving with offset applied to a display with high reliability and no burn-in phenomenon (Vt shift).
[0040]
For the input component video signal, an R signal is input from an input terminal 52, a G signal is input from an input terminal 53, a B signal is input from an input terminal 54, and the A / D converters 61, 62, and 63 respectively. Perform digital conversion processing.
[0041]
Each of the RGB digital signals output from the A / D converter is subjected to a digital conversion process in each of the γ correction circuits 64, 65, and 66.
[0042]
Each of the RGB digital signals output from the γ correction circuits 64, 65, and 66 is supplied to an offset data generation circuit 71.
[0043]
Also in this embodiment, since one-sided V-shaped liquid crystal is used, it is necessary to drive at twice the cycle as in the first embodiment. Each digital signal input from each input terminal 25-28 of the offset data generating circuit 41 passes through the memory 55, and then the input R signal (positive electrode) is output from the output terminal 26 first. Subsequently, according to the panel temperature information from the offset data generation circuit 71 that has obtained the panel temperature information from the panel temperature sensor 72, the offset data generation circuit 71 shown in FIG. 4 (rst 10 degrees), (rst 30 degrees), and (rst 50 degrees) , And an R (negative electrode) signal whose gradation level has been corrected based on the selected offset table is output.
[0044]
In other words, an optimum offset table is selected according to the response ratio of the rise and fall of the liquid crystal element, which occurs according to the panel temperature. When the table of FIG. Similarly to the case 1, when the gradation level of the input R signal is 255, data of the gradation level 255 is sent in the positive field which is a write (display) field, but the reset field in the one-sided V-shaped mode is used. In the negative field, the reset data as the gradation level 215 is transmitted to the display 44 at double speed based on the value of the offset data table.
[0045]
Further, when a table having a low panel temperature (rst 10 degrees) is selected, and the gradation level of the input R signal is 255, the gradation level in the positive field as a writing (display) field is determined. 255 is transmitted. In the negative field which is a reset field in the one-sided V-shaped mode, reset data as the gradation level 196 is transmitted to the display 44 at a double speed based on the value of the offset data table. Become.
[0046]
Similarly, when the panel temperature is high, the offset data table shown in FIG. 4 (rst 50 degrees) is selected, and when the gradation level of the input R signal is 255, it becomes a write (display) field. In the positive field, data of the gradation level 255 is sent. In the negative field, which is a reset field in the one-sided V-shaped mode, the reset data as the gradation level 215 is twice as fast based on the value of the offset data table. It will be sent to the display 44.
[0047]
Further, similarly, the G (green) and B (blue) data input to the offset data generation circuit 41 at the same time also use the same offset data table, apply a correction to the reset field, and output terminals 57, Image data that is twice as fast as 58 is supplied to the display 74.
[0048]
The synchronizing signal F-Sync generated based on the synchronizing signal V-Sync supplied from the input terminal 59 is synchronously separated and input to the liquid crystal display 74 and the light source unit 75, respectively.
[0049]
In the liquid crystal display 74, the input double-speed digital signal is converted into an analog signal by a driver IC of the liquid crystal display, and an image is displayed based on the timing of the synchronization signal F-Sync. In other words, each R, G, B (positive) feed and each R, G, B (negative) feed are sequentially displayed within one frame.
[0050]
The light source unit 75 is turned on based on the input synchronization signal F-Sync, and the display 74 performs color display.
[0051]
In the driving state in the above-described embodiment, a specific image (fixed pattern such as a black-and-white chart) is continuously displayed for about 5 hours under the three conditions of the environmental temperature of 10 degrees, 30 degrees, and 50 degrees to perform a seizure durability test. Was. As a result, the display burn-in phenomenon was not observed at all under any conditions. Therefore, it is possible to compensate for the temperature characteristics of the liquid crystal element by performing asymmetric driving by changing the level according to the use environment, and no DC component is generated inside the panel, and the voltage-transmittance characteristic is not improved. It is considered that the shift completely disappeared and the reliability against burn-in was greatly improved in an environment temperature at which the liquid crystal element could be driven.
[0052]
Further, in the present embodiment, three patterns of offset data tables are prepared, but it is desirable that the number of data tables is adjusted and used according to the temperature characteristic performance of the liquid crystal display element.
[0053]
In addition, in the first and second embodiments, most of the asymmetric drive data processing is performed outside the panel and further performed in the state of 256 digital signals, which is the stage of image data. There is no problem even if it is performed, and more precise control can be performed by processing as a higher bit, for example, a 10-bit digital signal.
[0054]
Further, in the present embodiment, three patterns of offset data tables are prepared, but it is desirable that the number of data tables is adjusted and used according to the temperature characteristic performance of the liquid crystal display element.
[0055]
In addition, in the first and second embodiments, most of the asymmetric drive data processing is performed outside the panel and further performed in the state of 256 digital signals, which is the stage of image data. There is no problem even if it is performed, and more precise control can be performed by processing as a higher bit, for example, a 10-bit digital signal.
[0056]
<Embodiment 3>
In the present embodiment, a description will be given of a form in which the display is realized with high efficiency and high reliability by modulating the selection time of the write field and the reset field, and modulating the reset voltage.
[0057]
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, in the color liquid crystal display device in FIG. 1, a reset waveform with an offset applied thereto is generated from an input color image signal and displayed on the liquid crystal display panel. 5 is a block diagram showing a process leading to a display with high reliability and no burn-in phenomenon (Vt shift).
[0058]
The input component video signal is supplied with an R signal from an input terminal 22, a G signal from an input terminal 23, a B signal from an input terminal 24, and A / D converters 31, 32, and 33. Each performs digital conversion processing.
[0059]
Each of the RGB digital signals output from the A / D converter is subjected to digital conversion processing in each of the γ correction circuits 34, 35, and 36.
[0060]
The RGB digital signals output from the gamma correction circuits 34, 35, 36 are supplied to an offset data generation circuit 41.
[0061]
As described above, in the present embodiment, since one-sided V-shaped liquid crystal is used, display can be performed only on one pole. Therefore, the driving is performed as one frame including the normal positive field and the opposite negative field. That is, it is necessary to drive at twice the frame period of the normal driving. Further, in the present embodiment, the time division ratio of the write field: reset field is set to 6: 4.
[0062]
FIG. 8 is a diagram schematically showing vertical scanning of a write field and a reset field in the present embodiment.
[0063]
As shown in FIG. 8, the temporal constraint of one vertical scanning time is that the reset writing side where the one vertical scanning time is short,
Reset field-vertical scanning time = 1 / field frequency * 4/10
It will be decided by.
[0064]
Furthermore,
One horizontal scanning time (1H time) = reset field one vertical scanning time / vertical resolution
Can be determined by
[0065]
Therefore, one vertical scan of the write field is also made equal to one vertical scan time of the reset field, and a blanking period is provided after the vertical scan of the write field. Data processing can be performed in the vertical scanning time.
[0066]
Next, in the present embodiment, each digital signal input from each input terminal 25-28 of the offset data generation circuit 41 passes through the memory 55, and the R signal (positive electrode) input from the output terminal 26, respectively. Following the waveform, an R (negative electrode) signal whose gradation level has been corrected based on the offset data shown in FIG. 4 of the offset data generation circuit 41 and the voltage drop data caused by spontaneous polarization inversion is output.
[0067]
In the present embodiment, the dynamic range of the information signal is determined so that the time integral of the input voltage in one field becomes equal based on the time ratio of each subfield of the write field and the reset field. When the source potential of the reset field is 0 V to 5 V and the gradation of 0 to 255 is expressed, the source potential of the reset field is
Write field time: reset field time = 6: 4
From 0V to -7.5V.
[0068]
Therefore, when the gradation level of the input R signal is 255, data of the gradation level 255 is sent in the positive field which is a write (display) field in the present embodiment, but in the single-sided V-shaped mode. In the negative field serving as the reset field, reset data as the gradation level 216 is set to 2. based on the value of the offset data table and the voltage drop data caused by the Ps inversion. It will be sent to the display 44 at 5 × speed.
[0069]
Further, similarly, the G (green) and B (blue) data input to the offset data generation circuit 41 at the same time also correct the reset field, respectively. The image data at 5 × speed is supplied to the display 44.
[0070]
The synchronizing signal F-Sync generated based on the synchronizing signal V-Sync supplied from the input terminal 25 is synchronously separated and input to the liquid crystal display 44 and the light source unit 45, respectively.
[0071]
In the liquid crystal display 44, the input 2.. The quintuple-speed digital signal is converted into an analog signal by the driver IC of the liquid crystal display, and an image is displayed based on the timing of the synchronization signal F-Sync. That is, the image is sequentially displayed in the positive field and the negative field in one frame.
[0072]
The light source unit 45 is turned on based on the input synchronization signal F-Sync, and the display 44 performs color display.
[0073]
In the driving sequence of FIG. 8 described above, a specific image (fixed pattern such as a black and white chart) is continuously displayed for about 5 hours in an asymmetric driving state in consideration of FIGS. went. As a result, the display burn-in phenomenon was not observed at all. In other words, even when the selection time ratio between the write field and the reset field is changed, no DC component is generated inside the panel by the asymmetric drive as the optimal external input, and the voltage due to the DC component is generated. -It is considered that the shift of the transmittance characteristic completely disappeared, the stable state could be maintained, and a display with high reliability against burn-in was realized.
[0074]
Further, by setting the selection time ratio between the writing field and the reset field to 6: 4, the maximum transmitted light amount was successfully increased to 1.2 times. To obtain the same amount of transmitted light as that of a conventional liquid crystal display device in which the selection time ratio between the write field and the reset field is 5: 5, power saving of the signal line drive voltage of the write field is performed from 5 V to 3.3 V. And efficient driving was realized.
[0075]
In the present embodiment, when performing asymmetric driving, it is assumed that the time integration of the execution voltage within one field period does not change even if the selection time ratio between the writing field and the reset field is changed, and the asymmetric driving is performed by the modulation of the reset voltage. Drive was performed. However, in a system in which the charge amount of the DC component is small during the symmetric drive shown in FIGS. 5 and 7, or when the charge amount of the DC component is substantially constant without being related to the drive voltage, the write field and the write field are determined based on this. It is also possible to adjust the selection time ratio of the reset field and asymmetrical the time integration of the execution voltage within one field period to cancel the internal DC component.
[0076]
In the first to third embodiments, most of the asymmetric drive data processing is performed outside the panel and further performed in the state of 256 digital signals, which is the stage of image data. There is no problem, and more precise control can be performed by processing as a higher bit, for example, a 10-bit digital signal.
[0077]
In the present embodiment, the offset data generation is digitally processed. However, it is also possible to perform analog processing, and there is no problem in performing collective correction by a reference voltage generation circuit that performs γ correction processing of liquid crystal. However, it is necessary to use them properly depending on the specifications and cost of the product to be aimed at.
[0078]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, the drive voltage of the write field and the reset field and each selection time ratio are modulated to make the time integral value of the voltage as an external input asymmetrical and generated inside the panel. Since the DC component is canceled, it is possible to achieve an effect that high-efficiency and highly reliable driving without burn-in of one-sided V-shaped liquid crystal can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a configuration of a display panel according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing voltage-transmittance characteristics of a liquid crystal display element according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing input-output characteristics of information signals on a write drive side and a reset drive side in the display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a DC component applied to the inside of a panel when asymmetrical driving according to the present invention is performed using one-sided V-shaped liquid crystal.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a display panel which is one mode of another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a DC component application amount at an input level of an information signal of a system in which a voltage-transmittance characteristic of a liquid crystal display panel is stable when one-sided V-shaped liquid crystal is used and asymmetric driving is performed.
FIG. 8 is a diagram showing an example of one vertical scanning time when a subfield asymmetric time division drive according to the present invention is performed using one-sided V-shaped liquid crystal.
FIG. 9 is a diagram illustrating a drop amount of a drain potential due to spontaneous polarization reversal when one-sided V-shaped liquid crystal is used and driven by a TFT array substrate.
[Explanation of symbols]
1 Display panel
2 Source electrode line
3 Gate electrode line
4 TFT
5 Display pixels
6 Source line driver
7 Gate line driver
31-33, 61-63 A / D converter
41, 71 offset data generation circuit
44,74 color liquid crystal display
45,75 light source unit
55,73 memory
72 Temperature sensor

Claims (15)

カイラルスメクチック液晶と、該液晶に電圧を印加する一対の電極と、該液晶を挟持して対向すると共に、該液晶を配向させるための一軸性配向処理が施された一対の基板と、少なくとも一方の基板に偏光板とを備えた液晶素子であって、
前記カイラルスメクチック液晶の相転移系列が、高温側より、等方性液体相(ISO. )−コレステリック相(Ch)−カイラルスメクチックC相又は等方性液体相(ISO. )−カイラルスメクチックC相であって、
前記液晶素子に用いる基板の少なくとも一方は各画素に対応する電極に接続したアクティブ素子を有しており、
前記表示パネルは、電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸が単安定化された第1の状態を示し、第1の極性の電圧印加時には、該液晶の平均分子軸は印加電圧の大きさに応じた角度で該単安定化された位置から一方の側にチルトし、該第1の極性とは逆極性の第2の極性の電圧印加時には、該液晶の平均分子軸は該単安定化された位置から第1の極性の電圧を印加したときとは逆側に、該第1の極性に対し小さい角度でチルトする液晶素子であって、
当該液晶素子を、駆動表示する場合において、該第1の極性の電圧印加と、該第1の極性とは逆極性の第2の極性の電圧印加電圧を非対称として駆動することを特徴とする液晶表示装置。
A chiral smectic liquid crystal, a pair of electrodes that apply a voltage to the liquid crystal, and a pair of substrates that face each other while sandwiching the liquid crystal and that have been subjected to a uniaxial alignment process for aligning the liquid crystal; A liquid crystal element comprising a polarizing plate on a substrate,
The phase transition series of the chiral smectic liquid crystal is an isotropic liquid phase (ISO.)-Cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase or an isotropic liquid phase (ISO.)-Chiral smectic C phase from a high temperature side. So,
At least one of the substrates used for the liquid crystal element has an active element connected to an electrode corresponding to each pixel,
When no voltage is applied, the display panel shows a first state in which the average molecular axis of the liquid crystal is monostable, and when a voltage of the first polarity is applied, the average molecular axis of the liquid crystal is large in magnitude of the applied voltage. The tilt is tilted to one side from the monostable position at an angle corresponding to the angle, and when a voltage of a second polarity having a polarity opposite to the first polarity is applied, the average molecular axis of the liquid crystal becomes the monostable. A liquid crystal element that tilts at a small angle with respect to the first polarity on the side opposite to when a voltage of the first polarity is applied from the converted position,
The liquid crystal device is characterized in that, when driving and displaying the liquid crystal element, the liquid crystal element is driven with the voltage application of the first polarity and the voltage application voltage of the second polarity opposite to the first polarity being asymmetric. Display device.
非対称電圧駆動において、直流成分を発生させる非対称駆動の直流成分発生方向及びレベルは、対称駆動において液晶パネル内部に発生する直流成分をキャンセルすべく発生し印加することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。2. The asymmetrical voltage drive according to claim 1, wherein a DC component generation direction and a level of the asymmetric drive for generating a DC component are generated and applied to cancel a DC component generated inside the liquid crystal panel in the symmetric drive. Liquid crystal display. 非対称駆動方法において、その直流成分発生方法は、該液晶の平均分子軸は該単安定化された位置から該第1の極性に対し小さい角度でチルトする第2の極性への印加電圧を調整し、変調することを特徴とする請求項1又は2記載の液晶表示装置。In the asymmetric driving method, the method of generating a DC component includes adjusting an applied voltage from a position where the average molecular axis of the liquid crystal is tilted at a small angle with respect to the first polarity from the position where the monostable state is applied to the second polarity. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the modulation is performed. 非対称駆動方法において、その直流成分発生方法は、該液晶の平均分子軸は該安定化された位置から第1の極性と、該第1の極性に対し小さい角度でチルトする第2の極性の選択時間を調整し、変調することを特徴とする請求項1又は2記載の液晶表示装置。In the asymmetric driving method, the method of generating a DC component includes selecting a first polarity and a second polarity in which the average molecular axis of the liquid crystal tilts at a small angle with respect to the first polarity from the stabilized position. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein time is adjusted and modulated. 非対称駆動方法において、その直流成分発生方法は、該液晶の平均分子軸は該安定化された位置から第1の極性と、該第1の極性に対し小さい角度でチルトする第2の極性の選択時間を調整し、一様に変調し、該第2の極性への印加電圧を調整し、変調することを特徴とする請求項1又は2記載の液晶表示装置。In the asymmetric driving method, the method of generating a DC component includes selecting a first polarity and a second polarity in which the average molecular axis of the liquid crystal tilts at a small angle with respect to the first polarity from the stabilized position. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a time is adjusted and modulated uniformly, and a voltage applied to the second polarity is adjusted and modulated. 印加される非対称駆動電圧により印加される直流成分は、或る閾値をもって液晶パネルの外部より入力される情報信号レベルに比例増加す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。4. The liquid crystal according to claim 1, wherein a DC component applied by the applied asymmetric drive voltage increases in proportion to an information signal level input from outside the liquid crystal panel with a certain threshold value. Display device. 非対称駆動電圧により印加される直流成分は、対称駆動時において全ての階調を表示すべく情報信号を出力した場合に液晶パネル内に発生する非線形な直流成分を補償すべく、表示階調レベルに応じて非線形な補正を施し印加す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。The DC component applied by the asymmetric drive voltage is changed to a display gradation level to compensate for a non-linear DC component generated in the liquid crystal panel when an information signal is output to display all gradations during symmetric drive. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device applies a non-linear correction according to the correction. 第1の極性選択時間と第2の極性選択時間は、1フレーム内において該第1の極性選択サブフレーム(フィールド)と、第2の極性選択サブフレーム(フィールド)の選択時間比を変更し、変調することを特徴とする請求項4又は5記載の液晶表示装置。The first polarity selection time and the second polarity selection time change the selection time ratio between the first polarity selection subframe (field) and the second polarity selection subframe (field) within one frame, The liquid crystal display device according to claim 4, wherein modulation is performed. 第2の極性の情報信号電圧のダイナミックレンジは、第1の極性選択時間と第2の極性選択時間の1フレーム内における選択時間比に応じて、1フィールド期間内に、第1の極性と第2の極性に印加される時間積分値が等しくなることを特徴とする請求項4又は5記載の液晶表示装置。The dynamic range of the information signal voltage of the second polarity depends on the selection time ratio between the first polarity selection time and the second polarity selection time in one frame, and the dynamic range of the first polarity and the second polarity selection time in one field period. 6. The liquid crystal display device according to claim 4, wherein time integration values applied to the two polarities are equal. 電圧制御は、表示液晶の自発分極反転による電圧ドロップ分の補正を行うことを特徴とする請求項4,5,9の何れかに記載の液晶表示装置。10. The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the voltage control corrects a voltage drop due to spontaneous polarization reversal of the display liquid crystal. 電圧制御方法は、第1の極性の自発分極反転による電圧ドロップ分と第2の極性の自発分極反転による電圧ドロップ分を含め、情報信号ラインに入力される実行電圧の時間積分値が等しくなることを特徴とする請求項4,5,9,10の何れかに記載の液晶表示装置。In the voltage control method, the time integral value of the execution voltage input to the information signal line including the voltage drop due to the spontaneous polarization reversal of the first polarity and the voltage drop due to the spontaneous polarization reversal of the second polarity becomes equal. The liquid crystal display device according to any one of claims 4, 5, 9, and 10, wherein 自発分極反転による電圧ドロップ分制御方法は、少なくとも複数の補償ポイントを持つ電圧ドロップ分補償テーブルを有し、情報ライン入力電圧に応じて異なる制御をすることを特徴とする請求項4,5,9〜10の何れかに記載の液晶表示装置。10. A voltage drop control method based on spontaneous polarization reversal, comprising a voltage drop compensation table having at least a plurality of compensation points, and performing different control according to an information line input voltage. 11. The liquid crystal display device according to any one of items 10 to 10. 非対称駆動電圧により印加される直流成分は、液晶表示パネルの環境温度に応じて異なる制御を可能とすることを特徴とする請求項1〜3,5〜7の何れかに記載の液晶表示装置。8. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the DC component applied by the asymmetric drive voltage can be controlled differently according to the environmental temperature of the liquid crystal display panel. 使用環境温度に応じた非対称駆動電圧制御方法は、複数の非対称駆動補償テーブルを有し、環境温度に応じて前記テーブルを選択し、補償することを特徴とする請求項13記載の液晶表示装置。14. The liquid crystal display device according to claim 13, wherein the asymmetric drive voltage control method according to the use environment temperature has a plurality of asymmetric drive compensation tables, and selects and compensates the table according to the environment temperature. 非対称電圧制御方法は、液晶表示素子の電圧−透過率特性を補償すべく搭載されるγ補正回路(リファレンス電圧補正回路)にて一括で施されるべく、予めγ補正及び非対称駆動電圧補償が施された値が出力されるべく設定された補償テーブルを有し、非対称駆動電圧を制御することを特徴とする請求項6,7,13,14の何れかに記載の液晶表示装置。In the asymmetric voltage control method, the γ correction and the asymmetric drive voltage compensation are performed in advance so that the γ correction circuit (reference voltage correction circuit) mounted to compensate for the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element collectively. 15. The liquid crystal display device according to claim 6, further comprising a compensation table set to output the set value, and controlling the asymmetric drive voltage.
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