JP2002323880A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2002323880A
JP2002323880A JP2001304455A JP2001304455A JP2002323880A JP 2002323880 A JP2002323880 A JP 2002323880A JP 2001304455 A JP2001304455 A JP 2001304455A JP 2001304455 A JP2001304455 A JP 2001304455A JP 2002323880 A JP2002323880 A JP 2002323880A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パッシブマトリクス型液晶表示装置において、
1時間以上の長い周期で極性反転を行うことにより、ド
ライバーの電源電圧を下げ、消費電力を減らすことを課
題とする。 【解決手段】極性反転を、電源立ち上げ時、立ち下げ
時、ユーザーの指定する非使用時のみに行い、画像の違
和感を感じさせることなく、長周期の極性反転を実現す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体表示装置
(以下、表示装置と表記する)に関しする。特に、パッ
シブマトリクス型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶素子を使用した表示装置は、
小型から大型にいたるまで様々な用途に使用されてい
る。特にパッシブマトリクス型液晶表示装置はコストが
安いこと、消費電力が小さいことなどの利点があるた
め、携帯電話などの小型表示装置においてよく使用され
ている。
【0003】ここで、本明細書では、液晶素子とは、2
枚の電極によって配向膜を介して液晶材料を挟んだ構造
を有する素子を示すものとする。また液晶材料として
は、公知の構造の材料を自由に用いることができる。
【0004】図5は、パッシブマトリクス型液晶表示装
置の例である。
【0005】パッシブマトリクス型液晶表示装置は、信
号線1302をストライプ状に並べた基板1301と、
走査線1303をストライプ状に並べた対向基板130
4を、信号線1302と、走査線1303が直交するよ
うに張り合わせ、基板1301と対向基板1304間
に、液晶を詰めることによって構成されている。また、
それらの信号線1302と走査線1303は、基板外部
に設けられた駆動用LSIによって駆動されている。
【0006】図3に、図5に示した表示装置の信号線1
302、走査線1303、画素(画素の液晶素子の電極
間)に加わる、従来の信号波形を示す。走査線には、そ
の走査線を選択する期間のみ、選択しない期間と異なる
電圧の信号が印加される。また、その電圧は1フレーム
期間ごとに極性反転を行っている。信号線には、黒表示
を行わない期間については一定の周期の矩形波パルスが
加わっている。
【0007】一方、画面に黒を出す部分では、信号線に
は、黒表示を行わない期間の矩形波パルスより高い電圧
(図3中、Vop及び−Vopで示す)のパルスが加わ
る。画素においては信号線の電位と、走査線の電位の差
分の電圧が加わることになる。
【0008】ここで、液晶素子の2枚の電極間に、常に
一定方向の電界が印加されつづけると、液晶材料中のイ
オンに偏りが生じ、液晶素子の劣化を進めるといった問
題がある。そこで、一般の液晶素子を用いた表示装置な
どでは、一定期間ごとに、液晶素子に印加される電圧の
極性を変化させ、液晶素子の2電極間に印加される電界
の向きを変化させるような駆動方法が用いられている。
【0009】図2に、液晶表示装置の各画素に印加され
る電圧の極性を模式的に示す。ここで、図2(1)、図
2(2)、図2(3)それぞれにおいて、第nフレーム
の画素部の状態と、第n+1フレームの画素部の状態を
示す。なお図2では、画素部として4行4列の画素を代
表で示す。図中、+で表した画素と、−で示した画素で
は、液晶素子に印加される電圧の極性が異なる。
【0010】例えば、隣り合う走査線間で、液晶素子に
印加する信号電圧の極性を異なるようにする、ゲートラ
イン反転とよばれる駆動方法を図2(1)に示す。ま
た、隣り合う信号線間で、液晶素子に印加される信号の
極性を異なるようにする、ソースライン反転とよばれる
駆動方法を図2(2)に示す。最後に、1画像を表示す
る期間(以下、1フレーム期間とよぶ)毎に、液晶素子
に印加される信号の極性を反転させる、フレーム反転と
よばれる駆動方法を図2(3)に示す。なお、図2に示
した駆動方法に限定されず、その駆動方法は多様であ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した様に、1フレ
ーム期間毎に液晶素子に加える信号電圧を交流反転した
場合、信号振幅が2倍になるためドライバの電源電圧は
20V以上が必要となる。そのためドライバの消費電力
を低減することができなかった。
【0012】そこで、本発明はパッシブマトリクス型液
晶表示装置で、低電圧で動作可能な、消費電力の少ない
液晶表示装置を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明では、液晶素子に
印加される信号電圧を非常に長い周期で交流反転し表示
をおこなう表示装置、もしくは、極性反転しない液晶表
示装置を提案する。
【0014】それによって、ドライバの電源電圧を低減
し、消費電力を小さく抑えた液晶表示装置が提供され
る。
【0015】以下に、本発明の液晶表示装置の構成につ
いて記載する。
【0016】本発明によって、第一の基板上に複数の信
号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の
基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板
間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、液晶を駆動
する信号を、電源立ち上げもしくは電源立ち下げに同期
して極性反転を行うことを特徴とした液晶表示装置が提
供される。
【0017】本発明によって、第一の基板上に複数の信
号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の
基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板
間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、液晶を駆動
する信号を液晶画面全面が書き換えられるタイミングで
極性反転することを特徴とした液晶表示装置が提供され
る。
【0018】本発明によって、第一の基板上に複数の信
号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の
基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板
間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、液晶を駆動
する信号をユーザーが定める特定の時間に極性反転する
ことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【0019】本発明によって、第一の基板上に複数の信
号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の
基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板
間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、前記液晶表
示装置はバックライトを有し、バックライトが消灯期間
中に液晶を駆動する信号を極性反転することを特徴とし
た液晶表示装置が提供される。
【0020】極性反転の周期は1時間以上であることを
特徴とする液晶表示装置であっても良い。
【0021】本発明によって、第一の基板上に複数の信
号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の
基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板
間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、前記画素電
極と前記対向電極の間の電圧を極性反転しないことを特
徴とする液晶表示装置が提供される。
【0022】液晶の劣化を補正して表示をおこなう機能
を有する液晶表示装置であっても良い。
【0023】液晶の劣化補正は、各画素ごとの、電圧印
加の累積時間を記憶して補正をかけることを特徴とした
液晶表示装置であっても良い。
【0024】液晶表示装置を用いることを特徴とするテ
レビ、パーソナルコンピュータ、携帯端末、ビデオカメ
ラ、ヘッドマウントディスプレイであっても良い。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明の液晶表示装置の構成につ
いて以下に説明する。
【0026】始めに、第1の実施形態として、きわめて
長い周期(例えば1時間に1回)で交流反転(液晶素子
に印加される電圧の極性の反転)をおこなう場合につい
て述べる。
【0027】交流反転は、従来の液晶表示装置では60
〜100Hzの周波数、すなわち10〜16.6msの
周期で行われる。これより長い周期であると、人間の目
にはフリッカとして感じられる。
【0028】1980年代の液晶材料では頻繁に交流反
転をしないと、比較的短時間で、例えば10時間で液晶
素子が劣化してしまうという問題があった。しかし近年
の液晶材料では、劣化の度合いが少なくなってきてい
る。
【0029】本発明者はこの点に着目し、非常に長い周
期で極性反転をおこない、前述した従来技術の課題を解
決するものである。
【0030】非常に長い周期で、極性反転を行うと、フ
リッカは考えられない。フリッカは輝度の異なる映像が
目視で感じられる周期で動くことで感じられるあるから
である。
【0031】本発明を適用した液晶表示装置を駆動する
場合の、信号線の電位、走査線の電位、画素の液晶素子
の電極間の電位の駆動波形を図1に示す。図1の駆動方
法によって、従来例の図3に示した駆動方法と比較し
て、信号振幅を小さく抑えることが可能である。なお、
図1中、図3と同じ部分は同じ符号を用いて示す。
【0032】図1に示すような駆動方法の場合の課題と
しては、長い周期に一度の反転が起こった場合に、画像
が一瞬乱れるなどの作用が発生することである。
【0033】画像の一瞬の乱れの対策としては以下のも
のがある。
【0034】1)ユーザーが使用していない間に極性反
転をおこなう。たとえば、液晶表示装置の電源立ち上
げ、立ち下げ時に極性反転をおこなう、またはユーザ
ーが指定した特定の時間(深夜などの通常使用しない時
間など)に極性反転をおこなう。 2)液晶表示装置の画面全体が、別画面に変化するとき
などに極性反転をおこなう。
【0035】このような対策を行うことによって、画像
の一瞬の乱れの問題は解決できるものである。
【0036】それによって、本発明では10V前後の電
圧でドライバの駆動が可能になる。
【0037】上記駆動方法の詳細については、実施例に
て述べる。
【0038】次に、第2の実施形態として、極性反転を
しない場合の例について考える。
【0039】液晶素子が近年劣化しにくくなったとはい
っても、長時間の直流電圧を印加すると、液晶素子のV
Tカーブ(透過率−印加電圧カーブ)が変化し、表示特
性が変わってしまう。図4は液晶素子のVTカーブの概
略図である。初期値(図4中、初期と表記)に対して、
時間がたつと左方向にカーブがシフトしていく(図4
中、経時後と表記)。よって、このように液晶素子が劣
化した場合には、何らかの補正が必要である。液晶表示
装置では画面において、様々な映像が表示される。すな
わち、個々の画素においては、様々な映像信号電圧が印
加されるため、画素毎に信号電圧のかかり方、履歴も異
なったものになる。よって、液晶表示装置を極性反転せ
ずに駆動した場合、その劣化の具合は各画素ごとに、異
なったものとなる。
【0040】よって、液晶素子の劣化に対応して補正を
行う場合には、各画素ごとに、その履歴に応じた補正を
おこなう回路を構成する必要がある。図8は補正を行う
表示システムの構成を示すブロック図である。このシス
テムでは以下の機能を持ったブロックがある。まず、初
期においては、メモリ回路のデータは0になっている。
この場合デジタルビデオ信号が累積輝度加算回路に入力
されると0に応じた、出力が映像補正回路に入力され
る。この場合は補正が行われず、デジタルビデオ信号は
そのまま、LCD(液晶表示装置)に入力される。
【0041】また、累積輝度加算回路の出力はメモリ回
路にも入力されそこに記憶される。
【0042】次に、デジタルビデオ信号が入力される
と、メモリ回路の記憶内容に新たなデジタルビデオ信号
のデータが加算される。このデータを用いて映像補正回
路はデジタルビデオ信号を補正する。また、加算データ
はメモリ回路に入力され、メモリの記憶データを書き換
える。これを繰り返すことによって各画素の累積の輝度
が求められる。これらのデータを用いて、各画素に対し
て、液晶の劣化を予測し、補正をかけていく。
【0043】液晶表示装置の電源をオフにする場合に
は、メモリ回路のデータを不揮発性メモリに移し、記憶
内容が消滅しないようにしている。液晶表示装置の電源
立ち上げ時には不揮発性メモリからメモリ回路にデータ
を移して使用する。不揮発性メモリを直接使用しないの
は、不揮発性メモリは応答が遅いこと、また、書き換え
の可能回数が少ないことによる。
【0044】このようにして、各画素に印加される電圧
は記憶され、どの画素に対して累積でどれくらいの負荷
がかけられたかがわかる。かけられた負荷に応じて、補
正量を決めて補正を行えば、液晶の劣化は補正が可能と
なる。すなわち、極性反転を行わずに液晶が駆動でき、
表示装置の電源電圧を下げることが可能になるのであ
る。具体的には10V前後の電圧で駆動が可能になる。
【0045】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。
【0046】[実施例1]図6は、液晶表示装置の電源オ
フ時に同期して、極性反転をおこなう例である。まずt
1において、バックライトが消灯する。これによって、
その後に、表示画像が乱れてもユーザーがそれを見るこ
とはない。次にt2において、極性反転をおこない、信
号を書きこむ。望ましくは数回書き込むほうがよい。次
にt3において液晶表示装置の電源をオフとする。
【0047】このようなシーケンシャルを組むことによ
って、極性反転による画質の低下をユーザーは見ないで
すむ。液晶表示装置の電源立ち上げ時にはすでに極性反
転は終了している。よって、そのまま画像表示を始めれ
ばよい。
【0048】図示はしないが、液晶表示装置の電源投入
時に極性反転を行う場合も同様の手法で行うことが可能
である。表示装置の電源を立ち上げ後、極性反転をおこ
ない、その後、数回の書き込みをおこなったのち、バッ
クライトを点灯する。この方法でも、図6で示した手法
と同様に、前記と同様に、ユーザーは、極性反転時の画
質低下を見なくてすむ。
【0049】[実施例2]図7はユーザーの希望にあわせ
て、極性反転の時刻を設定するシステムを表したブロッ
ク図である。ユーザーはユーザーインターフェイスを介
して、極性反転時間設定用タイマー回路に希望時刻を設
定する。例えば、午前3時に時刻設定をおこなう。極性
反転時間設定用タイマー回路は設定された時刻になると
CPUに対して、極性切り換えの合図をだす。CPUは
それを受けて、LCDコントローラに信号を出力し、液
晶表示装置(LCD)の駆動回路を動作させ、極性反転
をおこなう。極性反転が終了すれば、CPUは液晶表示
装置(LCD)の動作を止める。
【0050】図7に示すような機能を有することによっ
て、この場合ユーザーが普段表示装置を使用しない時間
帯に極性反転がおこなわれ、ユーザーは極性切り換え時
の画質低下を見ることが無くなる。このときバックライ
トは当然、点灯する必要はない。
【0051】[実施例3]本実施例では、画面の映像が、
一部でなく画面全体が切り替わる場合を検出して、極性
反転をかける例を示す。
【0052】例えば、表示装置がテレビである場合は、
チャンネル切り換え時には、画像内容が大きく変化す
る。このような場合は前の映像と後の映像の間に不連続
性があっても、ものもとの映像信号も不連続であるた
め、ユーザーは違和感を感じない。
【0053】このような画面の全面切り替わり時に極性
反転を行って、極性切り換え時の画質低下の視認を避け
ることも可能である。
【0054】[実施例4]本実施例では、本発明のパッシ
ブマトリクス型液晶表示装置を作製した例を示す。
【0055】図9は、本発明のパッシブマトリクス型液
晶表示装置の断面図である。
【0056】ガラス基板5101上にストライプ状の信
号線電極5102を形成する。この電極はITO等を成
膜し、それをパターニングすることによって得られる。
次に配向膜5103を印刷によって成膜する。
【0057】同様に、対向基板5106上にストライプ
状の走査線電極5107〜5110を形成する。この電
極はITOを成膜し、それをパターニングすることによ
って得られる。次に配向膜5111を印刷によって成膜
する。
【0058】これらの2枚の基板を信号線5102、走
査線5107〜5110が直交するように張り合わせ、
シール材5105にて封止を行ない液晶5104を注入
する。以上の工程によってパッシブマトリクス型液晶表
示装置が完成する。
【0059】以上によって得られたパッシブマトリクス
型液晶表示装置の図9とは異なる断面図を図10に示
す。なお、図10において、図9と同じ部分は同じ符号
を用いて示し、説明は省略する。
【0060】なお、基板5101や対向基板5106と
して、ガラス基板に限らず、プラスチック基板等、ガラ
ス基板以外のものを使用することも可能である。
【0061】本発明は、実施例1〜実施例3と自由に組
み合わせて実施することが可能である。
【0062】[実施例5]本発明の液晶表示装置には様々
な用途がある。本実施例では、本発明の液晶表示装置を
組み込んだ半導体装置について説明する。
【0063】液晶表示装置を組み込んだ半導体装置に
は、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、
携帯電話等)、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソ
ナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一
例を図11および図12に示す。
【0064】図11(A)は携帯電話であり、本体26
01、音声出力部2602、音声入力部2603、表示
部2604、操作スイッチ2605、アンテナ2606
から構成されている。本発明は表示部2604に適用す
ることができる。
【0065】図11(B)はビデオカメラであり、本体
2611、表示部2612、音声入力部2613、操作
スイッチ2614、バッテリー2615、受像部261
6から成っている。本発明は表示部2612に適用する
ことができる。
【0066】図11(C)はモバイルコンピュータある
いは携帯情報端末であり、本体2621、カメラ部26
22、受像部2623、操作スイッチ2624、表示部
2625で構成されている。本発明は表示部2625に
適用することができる。
【0067】図11(D)はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体2631、表示部2632、アーム部2
633で構成される。本発明は表示部2632に適用す
ることができる。
【0068】図11(E)はテレビであり、本体264
1、スピーカー2642、表示部2643、受信装置2
644、増幅装置2645等で構成される。本発明は表
示部2643に適用することができる。
【0069】図11(F)は携帯書籍であり、本体26
51、表示部2652、記憶媒体2653、操作スイッ
チ2654、アンテナ2655から構成されており、ミ
ニディスク(MD)やDVD(Digital Ver
satile Disc)に記憶されたデータや、アン
テナで受信したデータを表示するものである。本発明は
表示部2652に適用することができる。
【0070】図12(A)はパーソナルコンピュータで
あり、本体2701、画像入力部2702、表示部27
03、キーボード2704で構成される。本発明は表示
部2703に適用することができる。
【0071】図12(B)はプログラムを記録した記録
媒体を用いるプレーヤーであり、本体2711、表示部
2712、スピーカー部2713、記録媒体2714、
操作スイッチ2715で構成される。なお、この装置は
記録媒体としてDVD(Digtial Versat
ile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑
賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発
明は表示部2712に適用することができる。
【0072】図12(C)はデジタルカメラであり、本
体2721、表示部2722、接眼部2723、操作ス
イッチ2724、受像部(図示しない)で構成される。
本発明は表示部2722に適用することができる。
【0073】図12(D)は片眼のヘッドマウントディ
スプレイであり、表示部2731、バンド部2732で
構成される。本発明は表示部2731に適用することが
できる。
【0074】
【発明の効果】従来の液晶表示装置では、1フレーム期
間に1回の極性反転が必要であり、1フレーム期間に1回
の反転をおこない、且つ、良好な表示を確保するために
は、ドライバの電源電圧は20V以上に設定しなければ
ならなかった。よって、液晶表示装置の消費電力を増加
させていた。
【0075】本発明の液晶表示装置では、前述したよう
に長い周期で極性反転をおこなうことにより、画質を損
なうことなく、ドライバーの駆動電圧を下げることがで
きる。こうして、液晶表示装置の低消費電力化を達成で
きる。
【0076】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液晶表示装置の画素電位の波形を
示す図。
【図2】 画素の反転方式を示す図。
【図3】 従来の液晶表示装置の画素電位の波形を示
す図。
【図4】 液晶のVTカーブを示す図。
【図5】 液晶表示装置の構成を示す図。
【図6】 本発明の第一の実施例を示す図。
【図7】 本発明の第二の実施例を示す図。
【図8】 本発明のシステムブロック図。
【図9】 本発明の液晶表示装置の断面図を示す図。
【図10】 本発明の液晶表示装置の断面図を示す図。
【図11】 本発明の液晶表示装置の応用機器を示す
図。
【図12】 本発明の液晶表示装置の応用機器を示す
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/20 680 G09G 3/20 680A 680T 680V 3/34 3/34 J

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一の基板上に、複数の信号線と複数の走
    査線とをマトリクス状に配置し、 第二の基板上に、対向電極を配置し、 前記第一および前記第二の基板間に液晶をはさんだ液晶
    表示装置において、 前記液晶を駆動する信号を、電源立ち上げ、もしくは電
    源立ち下げに同期して極性反転を行うことを特徴とした
    液晶表示装置。
  2. 【請求項2】第一の基板上に、複数の信号線と複数の走
    査線とをマトリクス状に配置し、 第二の基板上に、対向電極を配置し、 前記第一および前記第二の基板間に液晶をはさんだ液晶
    表示装置において、 前記液晶を駆動する信号を、液晶画面全面が書き換えら
    れるタイミングで極性反転することを特徴とした液晶表
    示装置。
  3. 【請求項3】第一の基板上に、複数の信号線と複数の走
    査線とをマトリクス状に配置し、 第二の基板上に、対向電極を配置し、 前記第一および前記第二の基板間に液晶をはさんだ液晶
    表示装置において、 前記液晶を駆動する信号を、ユーザーが定める特定の時
    間に極性反転することを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】第一の基板上に、複数の信号線と複数の走
    査線とをマトリクス状に配置し、 第二の基板上に、対向電極を配置し、 前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示
    装置において、 バックライトを有し、 前記バックライトが消灯期間中に、前記液晶を駆動する
    信号を、極性反転することを特徴とした液晶表示装置。
  5. 【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれか一項にお
    いて、 極性反転の周期は1時間以上であることを特徴とする液
    晶表示装置。
  6. 【請求項6】第一の基板上に、複数の信号線と複数の走
    査線とをマトリクス状に配置し、 第二の基板上に、対向電極を配置し、 前記第一および前記第二の基板間に液晶をはさんだ液晶
    表示装置において、 前記画素電極と前記対向電極の間の電圧を、極性反転し
    ないことを特徴とする液晶表示装置。
  7. 【請求項7】請求項7に記載の液晶表示装置において、 前記液晶の劣化を補正して表示をおこなう機能を有する
    液晶表示装置。
  8. 【請求項8】請求項7において、 前記液晶の劣化補正は、各画素ごとの電圧印加の累積時
    間を記憶して補正をかけることを特徴とした液晶表示装
    置。
  9. 【請求項9】請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記
    載の液晶表示装置を用いることを特徴とするテレビ。
  10. 【請求項10】請求項1乃至請求項8のいずれか一項に
    記載の液晶表示装置を用いることを特徴とするパーソナ
    ルコンピュータ。
  11. 【請求項11】請求項1乃至請求項8のいずれか一項に
    記載の液晶表示装置を用いることを特徴とする携帯端
    末。
  12. 【請求項12】請求項1乃至請求項8のいずれか一項に
    記載の液晶表示装置を用いることを特徴とするビデオカ
    メラ。
  13. 【請求項13】請求項1乃至請求項8のいずれか一項に
    記載の液晶表示装置を用いることを特徴とするヘッドマ
    ウントディスプレイ。
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JP2021139945A (ja) * 2020-03-02 2021-09-16 凸版印刷株式会社 調光装置、および、調光シートの駆動方法
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