JP2004219938A - Method for driving liquid crystal display device and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の駆動方法及び液晶表示装置に関し、特に、自発分極を有する強誘電性液晶(Ferroelectric Liquid Crystal:FLC)又は反強誘電性液晶(Anti−Ferroelectric Liquid Crystal:AFLC)を用いた液晶表示装置の駆動方法及び液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に普及しているTN(Twisted Nematic)液晶は、印加電圧に対する応答速度が十〜数十msであり、印加電圧が低い領域では応答速度が急激に遅くなり百msに近い値となる場合もある。従って、TN液晶を用いた液晶表示装置は、動画(60画像/秒)表示する場合に、液晶分子が動作しきれず画像がぼやけてしまうため、マルチメディア等の動画表示用途には不適である。
【0003】
そこで、自発分極を有し、印加電圧に対する応答速度が数十〜数百μsと高速であるFLC又はAFLCを用いた液晶表示装置が実用化されている。これら高速応答可能な液晶を用いた液晶表示装置は、液晶分子の分極を短時間で完了させることにより優れた動画表示を行うことができる。
【0004】
ところで、液晶表示装置の表示制御方式としては、単純マトリックス方式とアクティブマトリックス方式との二つの方式が一般的である。前者の単純マトリックス方式では、相互に直交させた透明ないわゆる平行電極を液晶層の両面に配置するのみでよく、構成も単純になるとともに製造コストも比較的安価になる。
【0005】
単純マトリックス方式の駆動方法としては、選択期間の内、第1の期間にFLCの一方の安定状態にする電圧を印加し、第2の期間にこの電圧を保持するか、又は他方の安定状態にする電圧を印加し、非選択期間に選択期間で生じた電荷の偏りを補償すべく、補償電圧を印加する駆動方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。このような駆動方法によれば、各フレームにおける電荷の偏りがなく、表示のちらつき(フリッカ)を抑えて、安定した表示駆動を行なうことができる。
【0006】
しかしながら、特許文献1に開示されている駆動方法は、FLCの光学的な双安定性に起因するメモリ性を利用して一方の安定状態で透光状態を、他方の安定状態で遮光状態を実現するため、原理的には2値表示は可能であるが階調(多階調)表示は困難である。
【0007】
一方、後者のアクティブマトリックス方式では、TFT(Thin Film Transistor)又はMIM(Metal Insulator Metal)等のスイッチング素子を介して各画素に印加する電圧を制御し、印加された電圧に応じた階調表示が可能なためより精細な画像表示を行うことができる。図12は、液晶物質における光透過率−印加電圧特性(以下、T−V特性という)を示すグラフである。図12(a)に示すような光透過率が印加電圧の極性に対して対称となるT−V特性を有する液晶から構成される液晶パネルにおいては、TN液晶パネル用に普及している駆動方法、つまりフレーム(1フレーム=1/60秒)毎に正極性と負極性とを交互に印加する駆動(フレーム反転駆動(ドット反転駆動を含む))方法により、フレーム毎にデータ画像が表示される。
【0008】
しかしながら、図12(b)に示すような光透過率が印加電圧の極性に対して片極性となるT−V特性を有する液晶から構成される液晶パネルにおいて、前述したフレーム反転駆動を実施すると、正極性の電圧を印加したときには、データ画像が表示されるが、負極性の電圧を印加したときには、黒画像が表示される。従って、フレーム毎にデータ画像と黒画像とが交互に表示されるため、人間の眼にはフリッカとして観察されてしまう。
【0009】
そこで、各フレームの内、前半期間にデータ電圧を液晶に印加してデータ表示を実施し、後半期間にデータ電圧の極性を反転させた電圧を液晶に印加し、1フレーム内にて交流駆動を完結させる駆動方法を行うことにより、つまりデータ表示の周波数をあげることにより、フリッカを抑えた表示駆動を行なうことができる。また、このような駆動方法によれば、液晶物質に対して印加される電圧の極性が各フレーム内で反転されるため、液晶物質の劣化及び液晶パネルの焼付きを防止することができる。
【0010】
【特許文献1】
特開平7−13520号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、TFTは液晶駆動電圧をドライブする十分なオン電流特性を有しているとは限らず、前述したような各フレームにて交流駆動を行う駆動方法においては、書き込み時間が短時間になれば画素電極への書き込み不足が発生し、所定の電圧を液晶に印加することが困難となる。従って、電圧印加前の画素電圧値によって、画素に印加できる電圧値に差異が生じ、所定の光透過率が得られず目的の階調表示ができないという問題があった。
【0012】
また、液晶パネルの走査方法は線順次方式であるため、データ表示に寄与しない後半期間もバックライトを点灯させなければならず、光利用効率が50%になるという問題があった。この問題は、カラーフィルタ(以下、CF)タイプの液晶表示装置でも、CFレスタイプの液晶表示装置(例えば、時間分割方式(フィールドシーケンシャル方式)の液晶表示装置)でも生じる。
【0013】
例えば、図13に示すように、1フレームが前半期間及び後半期間から構成され、1フレームを16.66ms、前半期間,後半期間を、ともに8.33msと設定した場合について、バックライトの光利用効率について説明する。バックライトは、全期間(前半期間+後半期間)にて点灯されるが、液晶表示装置の表示結果としては、前半期間には、走査線(例えば、768ライン)の走査によってデータ電圧が印加された画素により画像が表示され、後半期間には、走査線の走査によってデータ電圧の極性を反転させた電圧が印加された画素により黒が表示される。従って、各フレーム内で交流駆動を実施すると、バックライトの光利用効率は50%となる。また、1フレーム(16.66ms)の内、画像表示に寄与する時間は8.33msであり、各フレームの50%しか画像表示に寄与しない。
【0014】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、データ表示に寄与するデータ電圧を保持し、また保持されたデータ電圧を短期間で消去し、更に、次フレーム又は次サブフレームにて、全画素(全画面)に対し常に一定の状態からデータ電圧を印加することにより、各画素に印加できる電圧値の差異を減少させ、所定の光透過率が得られる液晶表示装置の駆動方法及び液晶表示装置の提供を目的とする。
【0015】
また本発明は、データ電圧を保持している期間にバックライトを点灯させることにより、バックライトの光利用効率を向上させ、またバックライトの消費電力を低減させることができる液晶表示装置の駆動方法及び液晶表示装置の提供を目的とする。
【0016】
また本発明は、データ保持期間をフレーム期間又はサブフレーム期間の1/2を超えるように設定することにより、フレーム(サブフレーム)の内、データ表示に寄与する時間(割合)を増大させて画面の輝度を向上させることができる液晶表示装置の駆動方法の提供を目的とする。
【0017】
また本発明は、データ消去期間に、データ電圧と異なる極性の電圧を印加することにより、又はデータ消去期間の内、前半期間にはデータ電圧と異なる極性の電圧を印加し、後半期間にはデータ電圧と同じ極性の電圧を印加することにより、各フレーム(各サブフレーム)内にて液晶物質にかかる電圧を交流駆動とし、液晶物質内部に存在するイオン成分が、長時間駆動によって一方の電極側へ移動することによる液晶パネルの焼付き及び液晶物質の劣化を防止することができる液晶表示装置の駆動方法の提供を目的とする。
【0018】
また本発明は、リセット期間に、外部より入力されたリセット電圧を直接印加することにより、画素電極と対向電極との間のインピーダンスを低くすることができる液晶表示装置の駆動方法の提供を目的とする。
【0019】
また本発明は、リフレッシュ用のリセット電圧を0Vとすることにより、画素電極と対向電極との間の電圧を0Vの状態にさせ、次のフレーム又はサブフレームにて、全画素(全画面)に対し常に0Vの状態からデータ電圧を印加することができる液晶表示装置の駆動方法の提供を目的とする。
【0020】
また本発明は、時間分割で発光する複数の発光体を備えたバックライトを用いることにより、バックライトの消費電力を低減させることができる液晶表示装置の提供を目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る液晶表示装置の駆動方法は、画素電極、及び該画素電極への電圧印加をオン/オフ制御するスイッチング素子をマトリックス状に設けた基板と対向電極を設けた基板との空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入され、フレーム期間又はサブフレーム期間に、データ電圧を前記画素電極と前記対向電極との間に印加することにより、前記データ電圧によって決定される前記液晶物質の光透過率を制御する液晶表示装置の駆動方法において、前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間は、前記データ電圧を印加するデータ書込期間と、前記データ電圧を保持するデータ保持期間と、前記データ電圧の絶対値より大きい絶対値を有する電圧を印加するデータ消去期間と、リセット電圧を印加するリセット期間とを有することを特徴とする。
【0022】
請求項2に係る液晶表示装置の駆動方法は、画素電極、及び該画素電極への電圧印加をオン/オフ制御するスイッチング素子をマトリックス状に設けた基板と対向電極を設けた基板との空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入されたパネルと、該パネルへ光を供給するバックライトとを備え、フレーム期間又はサブフレーム期間に、データ電圧を前記画素電極と前記対向電極との間に印加することにより、前記データ電圧によって決定される前記液晶物質の光透過率を制御する液晶表示装置の駆動方法において、前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間は、前記データ電圧を印加するデータ書込期間と、前記データ電圧を保持するデータ保持期間と、前記データ電圧の絶対値より大きな絶対値を有する電圧を印加するデータ消去期間と、リセット電圧を印加するリセット期間とを有し、前記データ保持期間に、前記バックライトを点灯することを特徴とする。
【0023】
請求項3に係る液晶表示装置の駆動方法は、前記データ保持期間が、前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間の1/2を超えることを特徴とする。
【0024】
請求項4に係る液晶表示装置の駆動方法は、前記データ消去期間に、前記データ電圧と異なる極性の電圧を印加することを特徴とする。
【0025】
請求項5に係る液晶表示装置の駆動方法は、前記データ消去期間の内、前半期間には前記データ電圧と異なる極性の電圧を印加し、後半期間には前記データ電圧と同じ極性の電圧を印加することを特徴とする。
【0026】
請求項6に係る液晶表示装置の駆動方法は、前記リセット期間に、外部より入力されたリセット電圧を直接印加することを特徴とする。
【0027】
請求項7に係る液晶表示装置の駆動方法は、前記リセット電圧が、0Vであることを特徴とする。
【0028】
請求項8に係る液晶表示装置は、画素電極、及び該画素電極への電圧印加をオン/オフ制御するスイッチング素子をマトリックス状に設けた基板と対向電極を設けた基板との空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入され、フレーム期間又はサブフレーム期間に、データ電圧を前記画素電極と前記対向電極との間に印加することにより、前記データ電圧によって決定される前記液晶物質の光透過率を制御する構成とした液晶表示装置において、前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間に、前記データ電圧を印加する手段と、前記データ電圧を保持する手段と、前記データ電圧の絶対値より大きな絶対値を有する電圧を印加する手段と、リセット電圧を印加する手段とを備えることを特徴とする。
【0029】
請求項9に係る液晶表示装置は、画素電極、及び該画素電極への電圧印加をオン/オフ制御するスイッチング素子をマトリックス状に設けた基板と対向電極を設けた基板との空隙内に自発分極を有する液晶物質が封入されたパネルと、該パネルへ光を供給するバックライトとを備え、フレーム期間又はサブフレーム期間に、データ電圧を前記画素電極と前記対向電極との間に印加することにより、前記データ電圧によって決定される前記液晶物質の光透過率を制御する構成とした液晶表示装置において、前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間に、前記データ電圧を印加する手段と、前記データ電圧を保持する手段と、前記データ電圧の絶対値より大きな絶対値を有する電圧を印加する手段と、リセット電圧を印加する手段と、前記データ電圧が保持されている期間に、前記バックライトを点灯する手段とを備えることを特徴とする。
【0030】
請求項10に係る液晶表示装置は、前記バックライトが、時間分割で発光する複数の発光体を備えることを特徴とする。
【0031】
請求項1の液晶表示装置の駆動方法及び請求項8の液晶表示装置にあっては、画素電極と対向電極との間にデータ電圧を印加し、印加されたデータ電圧を保持することにより、このデータ電圧が保持されている期間(データ保持期間)のみがデータ表示に寄与するインパルス型駆動となる。また、データ電圧の絶対値より大きい絶対値を有する電圧を印加することにより、データ保持期間にて保持されたデータ電圧を短期間で消去する。更に、リフレッシュ用のリセット電圧を印加することにより、フレーム又はサブフレームの終了時における画素電極と対向電極との間の電圧を常に一定の状態にさせ、次のフレーム又はサブフレームにて、全画素(全画面)に対し常に一定の状態からデータ電圧を印加する。
【0032】
請求項2の液晶表示装置の駆動方法及び請求項9の液晶表示装置にあっては、データ保持期間にバックライトを点灯させることにより、バックライトの光利用効率を向上させ、またバックライトの消費電力を低減させる。
【0033】
請求項3の液晶表示装置の駆動方法にあっては、データ保持期間をフレーム期間又はサブフレーム期間の1/2を超えるように設定することにより、フレーム(サブフレーム)の内、データ表示に寄与する時間を増大させて画面の輝度を向上させる。
【0034】
請求項4の液晶表示装置の駆動方法にあっては、データ消去期間に、データ電圧と異なる極性の電圧を印加することにより、各フレーム(各サブフレーム)内にて液晶物質にかかる電圧を交流駆動とし、液晶物質内部に存在するイオン成分が、長時間駆動によって一方の電極側へ移動することによる液晶パネルの焼付き及び液晶物質の劣化を防止する。
【0035】
請求項5の液晶表示装置の駆動方法にあっては、データ消去期間の内、前半期間にはデータ電圧と異なる極性の電圧を印加し、後半期間にはデータ電圧と同じ極性の電圧を印加することにより、データ消去期間内にて液晶物質にかかる電圧を交流駆動とし、液晶物質内部に存在するイオン成分が、長時間駆動によって一方の電極側へ移動することによる液晶パネルの焼付き及び液晶物質の劣化を防止する。
【0036】
請求項6の液晶表示装置の駆動方法にあっては、リセット期間に、外部より入力されたリセット電圧を直接印加することにより、画素電極と対向電極との間のインピーダンスを低くする。
【0037】
請求項7の液晶表示装置の駆動方法にあっては、リフレッシュ用のリセット電圧を0Vとすることにより、画素電極と対向電極との間の電圧が0Vの状態にさせ、次のフレーム又はサブフレームにて、全画素(全画面)に対し常に0Vの状態からデータ電圧を印加する。
【0038】
請求項10の液晶表示装置にあっては、時間分割で発光する複数の発光体を備えたバックライトを用いることにより、バックライトの消費電力を低減させる。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は本発明による液晶パネルの模式的断面図、図2は液晶パネル及びバックライトの構成例を示す模式的斜視図である。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0040】
(実施の形態1)
図1に示すように、液晶パネル1は、マトリックス状に配置されたITO(Indium Tin Oxide)製の光透過率に優れた画素電極5(例えば、0.24mm×0.24mm,画素数1024H×768V,対角12.1インチ)及び画素電極5の夫々に接続されたTFTを有するガラス基板6と対向電極2及びマトリックス状に配置されたCF3を有するガラス基板4とを備えている。なお、時間分割方式の液晶パネル1の場合には、CF3が必要でないことはいうまでもない。
【0041】
画素電極5及びCF3上には夫々配向膜7及び8を備え、ガラス基板6,4はこれらの配向膜7,8を対向して配置され、配向膜7,配向膜8間に面内均一のギャップ(例えば、1.6μm)を保持するための球状スペーサ10を散布して形成した空隙内に、FLCを充填して液晶層9が形成されている。そして、図2に示すように、この液晶パネル1は2枚の偏光板11及び12で挟まれ、更にその下方にバックライト26が配置される。
【0042】
図3は本発明の実施の形態1による液晶表示装置の液晶パネルの模式的平面図、図4は液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。図3に示すように、画素電極5及びTFT21はガラス基板6上にマトリックス(1024H×768V)配置されており、各画素電極5はTFT21のドレイン端子と夫々接続されている。
【0043】
TFT21のゲート端子は、走査線Li (i=1,2,…,768)に接続され、TFT21のソース端子はデータ線Dj (j=1,2,…,1024)に接続されている。走査線Liはゲートドライバ24の出力部に、データ線Djはソースドライバ22の出力部に順次接続されている。
【0044】
TFT21は、ゲートドライバ24からライン順次に供給される走査信号を走査線Liに入力することによってオン/オフ制御され、オン期間にはソースドライバ22から各データ線Djに入力される電圧を画素電極5に印加し、オフ期間にはそれまでの電圧を保持する。そしてTFT21を介して画素電極5に印加された電圧と、対向電極2に印加された電圧とにより、液晶の電気光学特性であるT−V特性によって決定される液晶の光透過率を制御し画像を表示する。
【0045】
本実施形態における液晶表示装置は、上述したようなソースドライバ22及びゲートドライバ24に加えて、図4に示すように、制御回路31、画像メモリ32、LCD電源回路33、並びにバックライト電源回路34の周辺回路を備えている。
【0046】
制御回路31は、入力される同期信号Syncから、メモリ制御信号RAと、LCD電源制御信号LPと、バックライト電源制御信号BPと、ゲートドライバ制御信号GDと、ソースドライバ制御信号SDとを生成し、生成された各制御信号を、画像メモリ32、LCD電源回路33、バックライト電源回路34、ゲートドライバ24、及びソースドライバ22へ夫々出力する。
【0047】
画像メモリ32は、入力される表示データDataを一旦記憶(蓄積)し、制御回路31から入力されたメモリ制御信号RAに同期して液晶パネル1に表示すべき画素データPDをソースドライバ22へ出力する。なお、画像メモリ32を制御回路31に内蔵し、制御回路31にて内部処理されるような構成であってもよいことはいうまでもない。
【0048】
ここで、入力される同期信号Syncと表示データDataとは、例えば、パーソナルコンピュータ(以下、PC)のCRT出力信号のA/D変換後の信号、DVIレシーバICにて復元された信号、LVDSレシーバICにて復元された信号、専用PCIカードにて生成された信号、PAD及び携帯電話等に搭載されたCPU又はLCDコントロールICから出力されるLCD信号、又はPAD及びPC等に搭載されたビデオRAMを制御回路31が直接制御して入手した信号等に含まれている。
【0049】
LCD電源回路33は、制御回路31から入力されたLCD電源制御信号LPに同期して、ソースドライバ22用の駆動電圧VDDH と、ゲートドライバ24用の駆動電圧VDDV と、液晶パネル1の対向電極2用の対向電圧VCOM とを生成し、生成された各電圧を、ソースドライバ22、ゲートドライバ24、及び液晶パネル1へ夫々出力する。
【0050】
バックライト電源回路34は、制御回路31から入力されたバックライト電源制御信号BPに同期して、バックライト26を点灯/消灯するバックライト電圧VB を生成し、生成したバックライト電圧VB をバックライト26に出力する。例えば、バックライト電源回路34は、バックライト電圧VB として5V/0Vを適宜出力する。これにより、バックライト26は、バックライト電圧VB が5V時に点灯し、0V時に消灯するため、バックライト電源回路34より出力されるバックライト電圧VB によりバックライト26のオン/オフ制御が可能となる。
【0051】
ゲートドライバ24は、制御回路31から入力されたゲートドライバ制御信号GDに同期して、TFT21をオン/オフ制御する走査電圧を出力部に順次出力し、出力された走査電圧を液晶パネル1の走査線Li に印加する機能と、すべてのTFT21をオン制御する電圧を出力部に一斉に出力し、出力された電圧を液晶パネル1のすべての走査線Li に印加する機能とを有する。
【0052】
図5はゲートドライバ24の構成を示すブロック図である。ゲートドライバ24は、シフトレジスタ41、出力選択回路42、及びバッファ回路43を備えている。ゲートドライバ制御信号GDは、ゲートドライバ24の動作周波数を決定する動作クロック信号CPV、走査開始タイミングを決定する走査開始信号STV、ゲートドライバ24の全出力を強制的にオン電圧にする全出力オン信号XONV等から構成されている。
【0053】
シフトレジスタ41は、例えば、複数のフリップフロップ回路(以下、FF回路)等から構成されており、動作クロック信号CPV及び走査開始信号STV等が入力されている。初段のFF回路は、走査開始信号STVをデータ入力し、動作クロック信号CPVの立ち上がりエッジにて、走査開始信号STVをデータとして取得し、動作クロック信号CPVの立ち上がりエッジ以外では取得したデータを保持し、次段以降のFF回路のデータ入力とする。次段以降のFF回路は、動作クロック信号CPVの立ち上がりエッジにて、前段のFF回路から入力されたデータを取得し、動作クロック信号CPVの立ち上がりエッジ以外では取得したデータを保持し、次段以降のFF回路のデータ入力とする。各FF回路の出力は出力選択回路42へも出力される。
【0054】
出力選択回路42は、全出力オン信号XONVが”L”レベル時には、シフトレジスタ41から入力されたデータをバッファ回路43へ出力する出力モードAと、全出力オン信号XONVが”H”レベル時には、その全出力オン信号XONV、すなわち”H”データをバッファ回路43へ出力する出力モードBとを有している。
【0055】
バッファ回路43は、例えばレベルシフタにより、出力選択回路42から入力されたデータをTFT21の駆動電圧まで昇圧させる。つまり、”H”データの場合には、TFT21をオン状態にできる電圧を出力し、”L”データの場合には、TFT21をオフ状態にできる電圧を出力する。なお、バッファ回路43の出力X1 ,X2 ,…,X768 は、走査線L1 ,L2 ,…,L768 に夫々接続されている。
【0056】
ソースドライバ22は、制御回路31から入力されたソースドライバ制御信号SDに同期して、画像メモリ32から出力された画素データPDを取り込み、画素データPDに応じた電圧を液晶パネル1のデータ線Djに印加する機能と、ソースドライバ制御信号SDと非同期に、外部電源より入力された外部電圧VXONHを液晶パネル1のすべてのデータ線Dj に印加する機能とを有する。
【0057】
図6はソースドライバ22の構成を示すブロック図である。ソースドライバ22は、コントロール回路51、データラッチ回路52、D/A変換回路53、出力アンプ回路54、出力選択回路55、及び階調電圧発生回路56を備えており、コントロール回路51は、入力されたソースドライバ制御信号SDに基づいて各回路を制御する。ソースドライバ制御信号SDは、ソースドライバ22の動作周波数を決定する動作クロック信号CLK、データラッチ回路52のデータ取り込みを制御するラッチ制御信号EIO、データラッチ回路52に格納されたデータをD/A変換回路53より後段の回路に出力し、ソースドライバ22より出力電圧を出力するために制御するコントロール信号CL、及びソースドライバ22の全出力を強制的に外部電圧VXONHにする全出力オン信号XONH等から構成されている。
【0058】
データラッチ回路52は、ラッチ制御信号EIOが”H”レベル時に、動作クロック信号CLKの立ち上がりエッジにて、画素データPDを取り込む。また、コントロール信号CLの立ち上がりエッジにて、データラッチ回路52に取り込まれた画素データPDをD/A変換回路53へ出力する。
【0059】
階調電圧発生回路56は、外部から入力された階調基準電圧(8ビット時:REF1,REF2,…,REF8)から階調電圧(256階調)を生成し、これらの階調電圧をD/A変換回路53へ夫々出力する。
【0060】
D/A変換回路53は、データラッチ回路52から入力された画素データPDに基づいて、そのデータ値に対応した階調電圧となるようにアナログ変換し、出力アンプ回路54へ出力する。
【0061】
出力アンプ回路54は、コントロール信号CLの立ち下がりエッジにて、D/A変換回路53から入力された電圧を出力選択回路55へ出力する。
【0062】
出力選択回路55は、全出力オン信号XONHが”L”レベル時に、出力アンプ回路54から入力された電圧を選択して出力する出力モードA(図7(a))と、全出力オン信号XONHが”H”レベル時に、外部電源から入力された外部電圧VXONHを選択して出力する出力モードB(図7(b))とを有している。なお、出力選択回路55の出力Y1 ,Y2 ,…,Y1024は、データ線D1 ,D2 ,…,D1024に夫々接続されている。
【0063】
図8は、本発明の実施の形態1における駆動シーケンスの一例を示す図である。前述したゲートドライバ24とソースドライバ22とを駆動し、図8に示す駆動シーケンスを実施する。なお、説明し易くするために対向電極2用の対向電圧VCOM を0Vとして説明するが、TFT21のオフ時にフィードスルー電圧が生じるため、実際には0V以下の電圧を印加する。
【0064】
フレーム期間又はサブフレーム期間は、データ電圧を印加するデータ書込期間(同図(a))、データ電圧を保持するデータ保持期間(同図(b))、データ電圧を消去するデータ消去期間(同図(c))、及びリフレッシュ用のリセット電圧を印加するリセット期間(同図(d))から構成されている。
【0065】
(データ書込期間)
LCD電源回路33は、LCD電源制御信号LPに同期して、駆動電圧VDDH (不図示、以下同じ),VDDV (不図示、以下同じ)、及び対向電圧VCOM (0V)を生成し、ソースドライバ22、ゲートドライバ24、及び液晶パネル1へ夫々出力する。
【0066】
まず、走査線Li (i=1,2,…,768)のタイミングについて詳述する。CPVはTFT21を走査するゲートドライバ24の動作クロック信号である。STVは、ゲートドライバ24の走査開始信号であり、TFT21のオン期間を決定する”H”期間幅は動作クロック信号CPVの1クロックに略等しく、ラッチミスを防ぐために動作クロック信号CPVの立上がりより略1/2クロック前に入力されている。また、XONVは、ゲートドライバ24の出力モードを決定する全出力オン信号であり、”L”レベルが入力されている(出力モードA)。従って、走査開始信号STVが”H”状態で、動作クロック信号CPVが立上がったエッジを第1番目の立上がりエッジと言うことにすると、ゲートドライバ24の出力部に接続された走査線Li へ出力される電圧は、動作クロック信号CPVの第i番目の立上がりエッジで立上がり、第i+1番目の立上がりエッジで立下がる。つまり、入力される動作クロック信号CPV及び走査開始信号STVに基づいて、その出力部にTFT21を順次オンさせる電圧が出力される。例えば、走査線L1 へ出力される電圧は動作クロック信号CPVの第1番目の立上がりエッジで立上がり、第2番目の立上がりエッジで立下がる。同様に、走査線L2 へ出力される電圧は動作クロック信号CPVの第2番目の立上がりエッジで立上がり、第3番目の立上がりエッジで立下がり、走査線L768 へ出力される電圧は動作クロック信号CPVの第768番目の立上がりエッジで立上がり、第769番目の立上がりエッジで立下がる。
【0067】
次に、データ線Dj (j=1,2,…,1024)のタイミングについて詳述する。XONHは、ソースドライバ22の出力モードを決定する全出力オン信号であり、”L”レベルが入力されている(出力モードA)。従って、データ線Dj には、入力される画素データPDに基づいて、その出力部に画素データPDに対応した電圧が夫々出力される。なお、VXONHは、ソースドライバ22の出力モードB時に出力される外部電圧であり、データ書込期間では、いかなる電圧であってもよいが、本実施形態では、0Vが入力されているとする。そして、ゲートドライバ24から走査線Li に供給される電圧により、TFT21を順次オン状態に走査させ、走査線Li 毎に、ソースドライバ22からデータ線Dj に供給される電圧を画素電極5に印加する。このようにすることにより、走査線Li 毎に、表示したい階調データに対応したデータ電圧が画素電極5,対向電極2間に印加される。
【0068】
また、バックライト電源回路34は、バックライト電源制御信号BPに同期して、バックライト電圧VB として0Vをバックライト26に出力する。つまり、バックライト26はデータ書込期間では消灯しているため、この期間では黒の画像が表示される。
【0069】
(データ保持期間)
LCD電源回路33は、データ書込期間と同様、LCD電源制御信号LPに同期して、駆動電圧VDDH ,VDDV 、及び対向電圧VCOM (0V)を生成し、ソースドライバ22、ゲートドライバ24、及び液晶パネル1へ夫々出力する。すなわち、データ書込期間の状態を継続させる。
【0070】
ゲートドライバ24に入力される走査開始信号STVを”L”レベルにすることにより、ゲートドライバ24の出力部に接続された走査線L1 〜L768 へ出力される電圧は”L”レベルとなる。従って、ゲートドライバ24から走査線L1 〜L768 に供給される電圧により、すべてのTFT21はオフ状態を維持する。このようにすることにより、データ書込期間にて、画素電極5,対向電極2間に印加されたデータ電圧を保持することができる。
【0071】
また、バックライト電源回路34は、バックライト電源制御信号BPに同期して、バックライト電圧VB としてバックライトを発光させるのに必要な電圧(例えば、5V)をバックライト26に出力する。つまり、バックライト26はデータ保持期間では点灯するため、この期間では、データ書込期間にて印加されたデータ電圧に基づいて、所定の画像が表示される。
【0072】
(データ消去期間)
LCD電源回路33は、LCD電源制御信号LPに同期して、駆動電圧VDDH ,VDDV 、及び対向電圧VCOM (例えば、5V)を生成し、ソースドライバ22、ゲートドライバ24、及び液晶パネル1へ夫々出力する。
【0073】
ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”H”レベルを入力することにより、ゲートドライバ24の出力部に接続された走査線L1 〜L768 へ出力される電圧は”H”レベルとなる。また、ソースドライバ22に、全出力オン信号XONHとして”H”レベルを入力し、外部電圧VXONHとして−5Vを入力することにより、ソースドライバ22の出力部に接続されたデータ線D1 〜D1024 へ出力される電圧は−5Vとなる。そして、ゲートドライバ24から走査線L1 〜L768 に供給される電圧により、すべてのTFT21をオン状態にさせ、ソースドライバ22からデータ線D1 〜D1024に供給される電圧(−5V)を画素電極5に印加する。このようにすることにより、画素電極5,対向電極2間には−10Vが印加され、データ書込期間にて印加され、データ保持期間にて保持した電圧を消去することができる。
【0074】
また、バックライト電源回路34は、バックライト電源制御信号BPに同期して、バックライト電圧VB として0Vをバックライト26に出力する。つまり、バックライト26はデータ消去期間では消灯しているため、この期間では黒の画像が表示される。
【0075】
(リセット期間)
LCD電源回路33は、LCD電源制御信号LPに同期して、駆動電圧VDDH ,VDDV 、及び対向電圧VCOM (0V)を生成し、ソースドライバ22、ゲートドライバ24、及び液晶パネル1へ夫々出力する。
【0076】
ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”H”レベルを入力することにより、ゲートドライバ24の出力部に接続された走査線L1 〜L768 へ出力される電圧を”H”レベルとする。また、ソースドライバ22に、全出力オン信号XONHとして”H”レベルを入力し、外部電圧VXONHとして0Vを入力することにより、ソースドライバ22の出力部に接続されたデータ線D1 〜D1024へ出力される電圧を0Vとする。そして、ゲートドライバ24から走査線L1 〜L768 に供給される電圧により、すべてのTFT21をオン状態にさせ、ソースドライバ22からデータ線D1 〜D1024に供給される電圧(0V)を画素電極5に印加する。このようにすることにより、画素電極5,対向電極2間には0Vが印加される。すなわち、画素電極5と対向電極2とを同電位、かつ低インピーダンスにすることで、次フレーム期間又は次サブフレーム期間にて常に一定の状態で駆動させることができる。
【0077】
また、バックライト電源回路34は、バックライト電源制御信号BPに同期して、バックライト電圧VB として0Vをバックライト26に出力する。つまり、バックライト26はリセット期間では消灯しているため、この期間では黒の画像が表示される。
【0078】
上述した一連の動作により、液晶に対して電荷の偏りを解消することにより、液晶物質の劣化及び液晶パネルの焼付きを防止することができ、また、1フレーム内の一部期間が表示に寄与するインパルス型駆動となるため、従来の1フレーム内の全期間が表示に寄与するホールド型駆動に比較して動画特性が向上する。
【0079】
図9は、本発明の実施の形態1における駆動シーケンスの他の一例を示す図である。図9に示すように、データ書込期間にて走査線L768 のオン信号がオフ信号となり、時間t1を経過した後にバックライト26を点灯させるようにすれば、走査線L768 に接続されたTFT21の電圧降下(フィードスルー電圧)により液晶が応答する時間を考慮することで、表示品質を高めることができるため好ましい。
【0080】
また、データ消去期間の開始シーケンスとして、ソースドライバ22に、外部電圧VXONH(−5V)を入力し、時間t2が経過した後に、全出力オン信号XONHとして”H”レベルを入力し、時間t3が経過した後に、ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”H”レベルを入力し、かつLCD電源回路33から対向電圧VCOM (0V)を液晶パネル1へ出力するようにすることが好ましい。このようなシーケンスによれば、ソースドライバ22の出力モード切替え時に発生するノイズを画素電極5に印加されるのを避けることができる。
【0081】
また、データ消去期間の終了時及びリセット期間の開始時のシーケンスとして、ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”L”レベルを入力してすべてのTFT21をオフ状態にし、時間t4が経過した後に、ソースドライバ22に、外部電圧VXONH(0V)を入力し、時間t5が経過した後に、ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”H”レベルを入力し、かつLCD電源回路33から対向電圧VCOM (0V)を液晶パネル1へ出力するようにすることが好ましい。このようなシーケンスによれば、ソースドライバ22から出力される外部電圧VXONHの変更時に発生するノイズを画素電極5に印加されるのを避けることができる。
【0082】
図10は、本発明による液晶表示装置におけるバックライト26の光利用効率の一例を示す図である。例えば、図10に示すように、1フレームを16.66msとし、データ書込期間、データ保持期間、データ消去期間、及びリセット期間を、夫々1.92ms、14.05ms、0.50ms,0.13msと設定した場合について、バックライト26の光利用効率について説明する。前述したように、バックライト26が点灯されるのは、データ保持期間のみであり、データ書込期間、データ消去期間、及びリセット期間には、バックライト26を消灯する。従って、液晶表示装置の表示結果としては、データ保持期間には画像が表示され、データ書込期間、データ消去期間、及びリセット期間には、黒が表示される。つまり、データ書込期間では、走査線L1 から走査線L768 へ順次走査され、すべての画素電極5に表示すべき電圧が印加されるのはデータ書込期間の終了時となるため、バックライト26を消灯させる。また、データ消去期間,リセット期間では、表示すべきデータ電圧が印加されているのではなく、データ電圧を消去するための電圧(−10V),次フレームにて常に一定の状態からデータ電圧が印加できるようにするためのリセット電圧(0V)が印加されているため、バックライト26を消灯させる。従って、本発明におけるバックライト26の光利用効率は100%となり、従来の液晶表示装置に比較して光利用効率が向上する。
【0083】
また、図10に示した例では、1フレーム(16.66ms)の内、画像表示に関わる時間が14.05msであり、各フレームの85%が画像表示に寄与するため、従来の液晶表示装置に比較して画面の輝度が向上する。
【0084】
(実施の形態2)
実施の形態1では、データ消去期間にて、データ電圧と極性が異なる電圧(負極性)を印加するようにしたが、データ消去期間を2分割にし、前半期間に負極性の電圧を、後半期間に正極性の電圧を印加するようにしてもよく、このようにしたものが実施の形態2である。なお、液晶表示装置の構成については、実施の形態1と同様であるため省略する。
【0085】
図11は、本発明の実施の形態2における駆動シーケンスの一例を示す図である。フレーム期間又はサブフレーム期間は、実施の形態1と同様、データ書込期間(同図(a))、データ保持期間(同図(b))、データ消去期間(同図(c))、及びリセット期間(同図(d))から構成されており、データ書込期間、データ保持期間、及びリセット期間の駆動シーケンスについては、実施の形態1と同様であるため説明を省略し、本実施形態において特徴的であるデータ消去期間の動作について詳述する。
【0086】
本実施形態では、データ消去期間を前半データ消去期間(同図(c1))及び後半データ消去期間(同図(c2))に2分割にして2種類の駆動を実施する。
【0087】
(前半データ消去期間)
LCD電源回路33は、LCD電源制御信号LPに同期して、駆動電圧VDDH ,VDDV 、及び対向電圧VCOM (例えば、5V)を生成し、ソースドライバ22、ゲートドライバ24、及び液晶パネル1へ夫々出力する。
【0088】
ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”H”レベルを入力することにより、ゲートドライバ24の出力部に接続された走査線L1 〜L768 へ出力される電圧は”H”レベルとなる。また、ソースドライバ22に、全出力オン信号XONHとして”H”レベルを入力し、外部電圧VXONHとして−5Vを入力することにより、ソースドライバ22の出力部に接続されたデータ線D1 〜D1024へ出力される電圧を−5Vとする。そして、ゲートドライバ24から走査線L1 〜L768 に供給される電圧により、すべてのTFT21をオン状態にさせ、ソースドライバ22からデータ線D1 〜D1024に供給される電圧(−5V)を画素電極5に印加する。このようにすることにより、画素電極5,対向電極2間には−10Vが印加され、データ書込期間にて印加され、データ保持期間にて保持した電圧を消去することができる。
【0089】
また、バックライト電源回路34は、バックライト電源制御信号BPに同期して、バックライト電圧VB として0Vをバックライト26に出力する。つまり、バックライト26は前半データ消去期間では消灯しているため、この期間では黒の画像が表示される。
【0090】
(後半データ消去期間)
LCD電源回路33は、LCD電源制御信号LPに同期して、駆動電圧VDDH ,VDDV 、及び対向電圧VCOM (例えば、−5V)を生成し、ソースドライバ22、ゲートドライバ24、及び液晶パネル1へ夫々出力する。
【0091】
ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”H”レベルを入力することにより、ゲートドライバ24の出力部に接続された走査線L1 〜L768 へ出力される電圧は”H”レベルとなる。また、ソースドライバ22に、全出力オン信号XONHとして”H”レベルを入力し、外部電圧VXONHとして+5Vを入力することにより、ソースドライバ22の出力部に接続されたデータ線D1 〜D1024へ出力される電圧は+5Vとなる。そして、ゲートドライバ24から走査線L1 〜L768 に供給される電圧により、すべてのTFT21をオン状態にさせ、ソースドライバ22からデータ線D1 〜D1024に供給される電圧(+5V)を画素電極5に印加する。このようにすることにより、画素電極5,対向電極2間には+10Vが印加され、前半データ消去期間にて印加された電圧を消去することができる。
【0092】
また、バックライト電源回路34は、バックライト電源制御信号BPに同期して、バックライト電圧VB として0Vをバックライト26に出力する。つまり、バックライト26は後半データ消去期間では消灯しているため、この期間では黒の画像が表示される。
【0093】
データ消去期間内で交流駆動を実施する目的は、長時間駆動している間に液晶パネル1の内部のイオン成分が徐々に一方の電極(画素電極5,対向電極2)側へ移動するため、この期間に交流駆動することでイオン成分の移動を防止することにある。
【0094】
なお、前半データ消去期間から後半データ消去期間へ移行する際のシーケンスとして、ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”L”レベルを入力してすべてのTFT21をオフ状態にし、所定時間が経過した後に、ソースドライバ22に、外部電圧VXONH(+5V)を入力し、更に所定時間が経過した後に、ゲートドライバ24に、全出力オン信号XONVとして”H”レベルを入力し、かつLCD電源回路33から対向電圧VCOM (−5V)を液晶パネル1へ出力するようにすることが好ましい。
【0095】
実施の形態1及び2のように構成され、表示特性が良好となった液晶表示装置は、デスクトップ型PC、ノート型PC、PAD、携帯電話、及びゲーム機等に搭載された液晶ディスプレイ、家庭用及び携帯用の液晶テレビ、並びに、ビデオカメラ及びデジタルカメラに搭載された液晶ビューファインダー等の液晶表示装置への適用が可能である。
【0096】
なお、実施の形態1及び2にて、画素電極5と対向電極2とに印加される電圧の極性が逆転している場合においても同様の効果が得られる。すなわち、実施の形態1及び2では、対向電極2に対して正極性の電圧を画素電極5に印加する場合に説明したが、対向電極2に対して負極性の電圧を画素電極5に印加するような形態であってもよい。
【0097】
また、実施の形態1及び2にて、外部電圧VXONHとして、一定値(例えば、0V)をすべての期間において印加しておき、対向電圧VCOM を変化させて、データ消去期間及びリセット期間における画素電極5,対向電極2間に印加される電圧を制御しても同様の効果が得られる。
【0098】
また、各フレーム(16.66ms)が、赤色用サブフレーム(5.55ms)、緑色用サブフレーム(5.55ms)、及び青色用サブフレーム(5.55ms)から構成され、図10中、データ書込期間、データ保持期間、データ消去期間、及びリセット期間を、夫々1.92ms、3.00ms、0.50ms,0.13msと設定し、各色の発光体が、夫々のデータ保持期間に点灯することで、CFを用いずにカラー表示できる時間分割方式の液晶表示装置に適用することもできる。このような時間分割方式の液晶表示装置においても、バックライト26の光利用効率は100%となり、従来の液晶表示装置に比較して光利用効率が向上する。
【0099】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、リフレッシュ機能により、夫々の画素は表示用のデータ電圧を画素電極に印加する前に一旦定電圧となるため、表示用のデータ電圧を全画素(全画面)に対し常に一定の状態から書き込むことになるので、印加前の画素電圧値によって印加できる電圧値の差異を減少することができ、所定の光透過率が得られ優れた階調表示特性が得られる。
【0100】
また、データ保持期間をフレーム期間又はサブフレーム期間の1/2を超えるように設定することにより、フレーム(サブフレーム)の内、データ表示に寄与する時間を増大させて画面の輝度を向上させることができる。
【0101】
また、データ保持期間にバックライトを点灯させ、データ書込期間、データ保持期間、及びリセット期間にバックライトを消灯させることにより、バックライトの光利用効率を向上させ、また消費電力を低減させることができる。
【0102】
また、各フレーム又は各サブフレーム内にて液晶物質にかかる電圧を交流駆動とすることにより、液晶物質の劣化及び液晶パネルの焼付きを防止することができ、液晶表示装置の寿命を延ばすことができる。特に、高電圧が液晶物質に印加されるデータ消去期間内にて液晶物質にかかる電圧を交流駆動とすることにより、
効率的にデータ電圧を消去するとともに、液晶物質の劣化及び液晶パネルの焼付きを防止することができ、液晶表示装置の寿命を延ばすことができる等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による液晶パネルの模式的断面図である。
【図2】本発明による液晶パネル及びバックライトの構成例を示す模式的斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態1による液晶表示装置の液晶パネルの模式的平面図である。
【図4】本発明の実施の形態1による液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図5】ゲートドライバの構成を示すブロック図である。
【図6】ソースドライバの構成を示すブロック図である。
【図7】ソースドライバが備える出力選択回路のモード選択の概要を示す模式図である。
【図8】本発明の実施の形態1における駆動シーケンスの一例を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態1における駆動シーケンスの他の一例を示す図である。
【図10】本発明による液晶表示装置におけるバックライトの光利用効率の一例を示す図である。
【図11】本発明の実施の形態2における駆動シーケンスの一例を示す図である。
【図12】液晶物質におけるT−V特性を示すグラフである。
【図13】従来の液晶表示装置におけるバックライトの光利用効率の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 液晶パネル
2 対向電極
4 ガラス基板
5 画素電極
6 ガラス基板
9 液晶層
21 TFT
22 ソースドライバ
24 ゲートドライバ
26 バックライト
31 制御回路
32 画像メモリ
33 LCD電源回路
34 バックライト電源回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method of a liquid crystal display device and a liquid crystal display device, and particularly to a ferroelectric liquid crystal (FLC) or an anti-ferroelectric liquid crystal (AFLC) having spontaneous polarization. And a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Generally, TN (Twisted Nematic) liquid crystal has a response speed to an applied voltage of tens to several tens of ms, and in a region where the applied voltage is low, the response speed is rapidly reduced to a value close to 100 ms. There is also. Therefore, a liquid crystal display device using a TN liquid crystal is not suitable for displaying moving images such as multimedia because moving images (60 images / second) cannot be operated by liquid crystal molecules and the image is blurred.
[0003]
Therefore, a liquid crystal display device using FLC or AFLC which has spontaneous polarization and has a high response speed to an applied voltage of several tens to several hundreds μs has been put to practical use. A liquid crystal display device using a liquid crystal capable of responding at high speed can perform excellent moving image display by completing the polarization of liquid crystal molecules in a short time.
[0004]
By the way, as a display control method of a liquid crystal display device, two methods of a simple matrix method and an active matrix method are generally used. In the former simple matrix system, it is only necessary to arrange transparent so-called parallel electrodes that are orthogonal to each other on both sides of the liquid crystal layer, so that the configuration is simple and the manufacturing cost is relatively low.
[0005]
As a driving method of the simple matrix system, a voltage for setting one stable state of the FLC is applied in a first period of the selection period, and this voltage is maintained in a second period, or the other state is set in a stable state. A driving method has been proposed in which a compensation voltage is applied in order to compensate for the bias of charges generated in the selection period during the non-selection period (see, for example, Patent Document 1). According to such a driving method, there is no bias of electric charges in each frame, display flicker can be suppressed, and stable display driving can be performed.
[0006]
However, the driving method disclosed in
[0007]
On the other hand, in the latter active matrix system, a voltage applied to each pixel is controlled via a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) or an MIM (Metal Insulator Metal), and a gradation display according to the applied voltage is performed. Since it is possible, more detailed image display can be performed. FIG. 12 is a graph showing light transmittance-applied voltage characteristics (hereinafter, referred to as TV characteristics) of the liquid crystal material. In a liquid crystal panel composed of a liquid crystal having a TV characteristic whose light transmittance is symmetrical with respect to the polarity of the applied voltage as shown in FIG. 12A, a driving method widely used for a TN liquid crystal panel. That is, a data image is displayed for each frame by a driving method (frame inversion driving (including dot inversion driving)) in which positive polarity and negative polarity are alternately applied for each frame (one frame = 1/60 second). .
[0008]
However, when the above-described frame inversion drive is performed on a liquid crystal panel including a liquid crystal having a TV characteristic in which the light transmittance is unipolar with respect to the polarity of the applied voltage as shown in FIG. When a positive voltage is applied, a data image is displayed, but when a negative voltage is applied, a black image is displayed. Therefore, since the data image and the black image are displayed alternately for each frame, the image is observed as flicker by human eyes.
[0009]
Therefore, in each frame, a data voltage is applied to the liquid crystal during the first half period to perform data display, and a voltage obtained by inverting the polarity of the data voltage is applied to the liquid crystal during the second half period, and AC driving is performed within one frame. By performing a complete driving method, that is, by increasing the frequency of data display, display driving with reduced flicker can be performed. Further, according to such a driving method, since the polarity of the voltage applied to the liquid crystal material is inverted in each frame, deterioration of the liquid crystal material and image sticking of the liquid crystal panel can be prevented.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-7-13520
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the TFT does not always have a sufficient on-current characteristic for driving the liquid crystal driving voltage, and in the driving method of performing the AC driving in each frame as described above, if the writing time becomes short, Insufficient writing to the pixel electrode occurs, making it difficult to apply a predetermined voltage to the liquid crystal. Therefore, there is a problem in that the voltage value that can be applied to the pixel differs depending on the pixel voltage value before the voltage is applied, and a predetermined light transmittance cannot be obtained, so that a desired gradation display cannot be performed.
[0012]
Further, since the scanning method of the liquid crystal panel is a line-sequential method, the backlight must be turned on in the latter half period which does not contribute to data display, and there is a problem that the light use efficiency becomes 50%. This problem occurs in both a color filter (hereinafter, CF) type liquid crystal display device and a CF-less type liquid crystal display device (for example, a liquid crystal display device of a time division system (field sequential system)).
[0013]
For example, as shown in FIG. 13, when one frame is composed of the first half period and the second half period, and one frame is set to 16.66 ms, and both the first half period and the second half period are set to 8.33 ms, the light use of the backlight is performed. The efficiency will be described. The backlight is turned on during the entire period (first half period + second half period). As a display result of the liquid crystal display device, during the first half period, a data voltage is applied by scanning a scanning line (for example, 768 lines). An image is displayed by the pixel, and in the latter half period, black is displayed by a pixel to which a voltage whose polarity has been inverted by the scanning of the scanning line is applied. Therefore, when AC driving is performed in each frame, the light use efficiency of the backlight becomes 50%. In addition, in one frame (16.66 ms), the time that contributes to image display is 8.33 ms, and only 50% of each frame contributes to image display.
[0014]
The present invention has been made in view of such circumstances, holds a data voltage that contributes to data display, erases the held data voltage in a short period of time, and further, in the next frame or the next subframe, A method of driving a liquid crystal display device and a liquid crystal display, in which a difference in voltage value that can be applied to each pixel is reduced by constantly applying a data voltage to all pixels (all screens) from a fixed state, and a predetermined light transmittance is obtained. It is intended to provide a display device.
[0015]
Further, according to the present invention, a method for driving a liquid crystal display device which can improve the light use efficiency of a backlight and reduce power consumption of the backlight by turning on the backlight during a period in which a data voltage is held. And a liquid crystal display device.
[0016]
Further, according to the present invention, by setting the data holding period to be longer than の of the frame period or the sub-frame period, the time (ratio) of the frame (sub-frame) contributing to the data display can be increased to increase the screen. It is an object of the present invention to provide a driving method of a liquid crystal display device capable of improving the luminance of a liquid crystal display.
[0017]
The present invention also provides a method of applying a voltage having a polarity different from the data voltage during the data erasing period, or applying a voltage having a polarity different from the data voltage during the first half of the data erasing period, and applying a data having a polarity different from the data voltage during the second half. By applying a voltage of the same polarity as the voltage, the voltage applied to the liquid crystal material in each frame (each sub-frame) is set to AC drive, and the ionic components existing inside the liquid crystal material are driven for a long time by one electrode side. It is an object of the present invention to provide a method for driving a liquid crystal display device, which can prevent image sticking of a liquid crystal panel and deterioration of a liquid crystal material caused by moving to a liquid crystal panel.
[0018]
Another object of the present invention is to provide a method for driving a liquid crystal display device that can lower the impedance between a pixel electrode and a counter electrode by directly applying a reset voltage input from the outside during a reset period. I do.
[0019]
Further, according to the present invention, the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is set to 0 V by setting the reset voltage for refresh to 0 V, and all pixels (all screens) are set in the next frame or sub-frame. On the other hand, an object of the present invention is to provide a driving method of a liquid crystal display device which can always apply a data voltage from a state of 0V.
[0020]
Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can reduce power consumption of a backlight by using a backlight including a plurality of light-emitting bodies that emit light in a time-division manner.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The method for driving a liquid crystal display device according to
[0022]
A method for driving a liquid crystal display device according to
[0023]
According to a third aspect of the present invention, in the driving method of the liquid crystal display device, the data holding period is longer than a half of the frame period or the sub-frame period.
[0024]
A driving method for a liquid crystal display device according to a fourth aspect is characterized in that a voltage having a polarity different from the data voltage is applied during the data erasing period.
[0025]
6. The driving method of a liquid crystal display device according to
[0026]
A driving method of a liquid crystal display device according to a sixth aspect is characterized in that a reset voltage input from the outside is directly applied during the reset period.
[0027]
A driving method of a liquid crystal display device according to a seventh aspect is characterized in that the reset voltage is 0V.
[0028]
The liquid crystal display device according to claim 8, wherein spontaneous polarization occurs in a gap between a substrate provided with a pixel electrode and a switching element for controlling on / off of voltage application to the pixel electrode in a matrix and a substrate provided with a counter electrode. And a data voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode during a frame period or a sub-frame period, so that the light transmittance of the liquid crystal material determined by the data voltage is increased. In the liquid crystal display device configured to control, in the frame period or the sub-frame period, a means for applying the data voltage, a means for holding the data voltage, and an absolute value larger than an absolute value of the data voltage It is characterized by comprising means for applying a voltage and means for applying a reset voltage.
[0029]
A liquid crystal display device according to claim 9, wherein spontaneous polarization occurs in a gap between a substrate provided with a pixel electrode and a switching element for controlling on / off of voltage application to the pixel electrode in a matrix and a substrate provided with a counter electrode. Comprising a panel in which a liquid crystal material is sealed, and a backlight for supplying light to the panel, and applying a data voltage between the pixel electrode and the counter electrode during a frame period or a sub-frame period. A liquid crystal display device configured to control the light transmittance of the liquid crystal material determined by the data voltage, wherein the means for applying the data voltage during the frame period or the sub-frame period; and holding the data voltage. Means for applying a voltage having an absolute value greater than the absolute value of the data voltage; means for applying a reset voltage; During a period in which the voltage is held, characterized in that it comprises means for lighting the backlight.
[0030]
A liquid crystal display device according to a tenth aspect is characterized in that the backlight includes a plurality of light emitters that emit light in a time-division manner.
[0031]
In the driving method of the liquid crystal display device according to the first aspect and the liquid crystal display device according to the eighth aspect, a data voltage is applied between the pixel electrode and the counter electrode, and the applied data voltage is maintained. Only the period in which the data voltage is held (data holding period) is the impulse drive that contributes to data display. Further, by applying a voltage having an absolute value larger than the absolute value of the data voltage, the data voltage held in the data holding period is erased in a short period. Further, by applying a reset voltage for refreshing, the voltage between the pixel electrode and the counter electrode at the end of the frame or the sub-frame is always kept constant, and all pixels are set in the next frame or the sub-frame. A data voltage is always applied to (all screens) from a fixed state.
[0032]
In the driving method of the liquid crystal display device according to the second aspect and the liquid crystal display device according to the ninth aspect, the backlight is turned on during the data holding period, so that the light use efficiency of the backlight is improved, and the consumption of the backlight is improved. Reduce power.
[0033]
According to the driving method of the liquid crystal display device of the third aspect, the data holding period is set to be longer than 1/2 of the frame period or the sub-frame period, thereby contributing to the data display in the frame (sub-frame). To increase the brightness of the screen.
[0034]
In the driving method of the liquid crystal display device according to the fourth aspect, during the data erasing period, a voltage having a polarity different from the data voltage is applied, so that the voltage applied to the liquid crystal material in each frame (each subframe) is changed. By driving, the seizure of the liquid crystal panel and the deterioration of the liquid crystal material due to the ion component existing inside the liquid crystal material moving to one electrode side by driving for a long time are prevented.
[0035]
According to the driving method of the liquid crystal display device of the fifth aspect, in the data erasing period, a voltage having a polarity different from the data voltage is applied in the first half period, and a voltage having the same polarity as the data voltage is applied in the second half period. Thus, during the data erasing period, the voltage applied to the liquid crystal material is set to AC drive, and the ionic components existing inside the liquid crystal material move to one electrode side by driving for a long time, so that the seizure of the liquid crystal panel and the liquid crystal material occur. To prevent deterioration.
[0036]
According to the driving method of the liquid crystal display device of the present invention, the impedance between the pixel electrode and the counter electrode is reduced by directly applying a reset voltage input from the outside during the reset period.
[0037]
In the method for driving a liquid crystal display device according to claim 7, the reset voltage for refresh is set to 0 V, so that the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is set to 0 V, and the next frame or sub-frame is set. , A data voltage is always applied to all pixels (all screens) from the state of 0V.
[0038]
In the liquid crystal display device according to the tenth aspect, the power consumption of the backlight is reduced by using a backlight including a plurality of light-emitting bodies that emit light in a time-division manner.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid crystal panel according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing a configuration example of a liquid crystal panel and a backlight. Note that the present invention is not limited to these examples.
[0040]
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the
[0041]
Alignment films 7 and 8 are provided on the
[0042]
FIG. 3 is a schematic plan view of a liquid crystal panel of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing an entire configuration of the liquid crystal display device. As shown in FIG. 3, the
[0043]
The gate terminal of the
[0044]
The
[0045]
The liquid crystal display device according to the present embodiment includes a
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
Here, the input synchronization signal Sync and display data Data are, for example, a signal after A / D conversion of a CRT output signal of a personal computer (hereinafter, PC), a signal restored by a DVI receiver IC, and an LVDS receiver. Signal restored by IC, signal generated by dedicated PCI card, PAD, LCD signal output from CPU or LCD control IC mounted on mobile phone, or video RAM mounted on PAD, PC, etc. Is directly included in the signal and the like obtained by the
[0049]
The LCD
[0050]
The backlight
[0051]
The
[0052]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the
[0053]
The
[0054]
The
[0055]
The
[0056]
The
[0057]
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the
[0058]
The
[0059]
The gray scale
[0060]
The D /
[0061]
The
[0062]
The
[0063]
FIG. 8 is a diagram showing an example of a driving sequence according to the first embodiment of the present invention. The above-described
[0064]
The frame period or the sub-frame period includes a data writing period for applying a data voltage (FIG. 10A), a data holding period for holding the data voltage (FIG. 10B), and a data erasing period for erasing the data voltage ( FIG. 3 (c)) and a reset period (FIG. 3 (d)) for applying a reset voltage for refresh.
[0065]
(Data writing period)
The LCD
[0066]
First, the scanning line L i The timing of (i = 1, 2,..., 768) will be described in detail. CPV is an operation clock signal of the
[0067]
Next, the data line D j (J = 1, 2,..., 1024) will be described in detail. XONH is an all-output ON signal that determines the output mode of the
[0068]
Further, the backlight
[0069]
(Data retention period)
The LCD
[0070]
By setting the scanning start signal STV input to the
[0071]
Further, the backlight
[0072]
(Data erasing period)
The LCD
[0073]
By inputting the “H” level as the all-output ON signal XONV to the
[0074]
Further, the backlight
[0075]
(Reset period)
The LCD
[0076]
By inputting the “H” level as the all-output ON signal XONV to the
[0077]
Further, the backlight
[0078]
By eliminating the bias of the electric charges with respect to the liquid crystal by the series of operations described above, it is possible to prevent the deterioration of the liquid crystal material and the seizure of the liquid crystal panel, and a part of one frame contributes to the display. Therefore, the moving image characteristics are improved as compared with the conventional hold-type drive in which the entire period in one frame contributes to display.
[0079]
FIG. 9 is a diagram showing another example of the driving sequence according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, during the data writing period, the scanning line L 768 Is turned off and the
[0080]
As a start sequence of the data erasing period, the external voltage VXONH (−5 V) is input to the
[0081]
As a sequence at the end of the data erasing period and the sequence at the start of the reset period, the
[0082]
FIG. 10 is a diagram showing an example of the light use efficiency of the
[0083]
In the example shown in FIG. 10, the time related to image display in one frame (16.66 ms) is 14.05 ms, and 85% of each frame contributes to image display. The brightness of the screen is improved as compared with.
[0084]
(Embodiment 2)
In the first embodiment, a voltage (negative polarity) having a polarity different from that of the data voltage is applied in the data erasing period. However, the data erasing period is divided into two, and the negative polarity voltage is applied in the first half period. A voltage of a positive polarity may be applied to the second embodiment. This is the second embodiment. Note that the configuration of the liquid crystal display device is the same as that of the first embodiment, and will not be described.
[0085]
FIG. 11 is a diagram showing an example of a driving sequence according to
[0086]
In this embodiment, the data erasing period is divided into a first half data erasing period ((c1) in the same figure) and a second half data erasing period ((c2) in the same figure) to perform two types of driving.
[0087]
(First half data erasing period)
The LCD
[0088]
By inputting the “H” level as the all-output ON signal XONV to the
[0089]
Further, the backlight
[0090]
(Second half data erasing period)
The LCD
[0091]
By inputting the “H” level as the all-output ON signal XONV to the
[0092]
Further, the backlight
[0093]
The purpose of performing the AC drive during the data erasing period is that the ion component inside the
[0094]
In addition, as a sequence when shifting from the first half data erasing period to the second half data erasing period, “L” level is input to the
[0095]
The liquid crystal display device configured as in the first and second embodiments and having good display characteristics is a liquid crystal display mounted on a desktop PC, a notebook PC, a PAD, a mobile phone, a game machine, etc. Also, the present invention can be applied to a liquid crystal display device such as a liquid crystal television for portable use, a liquid crystal viewfinder mounted on a video camera and a digital camera, and the like.
[0096]
In the first and second embodiments, the same effect can be obtained even when the polarities of the voltages applied to the
[0097]
In
[0098]
Each frame (16.66 ms) is composed of a red sub-frame (5.55 ms), a green sub-frame (5.55 ms), and a blue sub-frame (5.55 ms). The writing period, the data holding period, the data erasing period, and the reset period are set to 1.92 ms, 3.00 ms, 0.50 ms, and 0.13 ms, respectively, and the illuminant of each color lights up in each data holding period. By doing so, the present invention can be applied to a time-division liquid crystal display device that can perform color display without using a CF. Even in such a time-division type liquid crystal display device, the light use efficiency of the
[0099]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the refresh function causes each pixel to temporarily become a constant voltage before applying the display data voltage to the pixel electrode. ) Is always written from a constant state, so that the difference in the voltage value that can be applied depending on the pixel voltage value before application can be reduced, a predetermined light transmittance can be obtained, and excellent gradation display characteristics can be obtained. Can be
[0100]
In addition, by setting the data holding period to be longer than half of the frame period or the sub-frame period, the time that contributes to the data display in the frame (sub-frame) is increased to improve the screen brightness. Can be.
[0101]
Further, by turning on the backlight during the data holding period and turning off the backlight during the data writing period, the data holding period, and the reset period, the light use efficiency of the backlight is improved and the power consumption is reduced. Can be.
[0102]
In addition, by applying a voltage applied to the liquid crystal material in each frame or each sub-frame to AC driving, deterioration of the liquid crystal material and image sticking of the liquid crystal panel can be prevented, and the life of the liquid crystal display device can be extended. it can. In particular, by applying AC voltage to the voltage applied to the liquid crystal material during the data erasing period in which a high voltage is applied to the liquid crystal material,
In addition to the efficient erasure of the data voltage, it is possible to prevent the deterioration of the liquid crystal material and the seizure of the liquid crystal panel, and to prolong the life of the liquid crystal display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid crystal panel according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a configuration example of a liquid crystal panel and a backlight according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view of a liquid crystal panel of the liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an overall configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a gate driver.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a source driver.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an outline of mode selection of an output selection circuit provided in a source driver.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a driving sequence according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing another example of the driving sequence according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the light use efficiency of the backlight in the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a drive sequence according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing TV characteristics of a liquid crystal material.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of light utilization efficiency of a backlight in a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1 LCD panel
2 Counter electrode
4 Glass substrate
5 Pixel electrode
6 Glass substrate
9 Liquid crystal layer
21 TFT
22 Source Driver
24 Gate Driver
26 Backlight
31 Control circuit
32 image memory
33 LCD power supply circuit
34 Backlight power supply circuit
Claims (10)
前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間は、前記データ電圧を印加するデータ書込期間と、前記データ電圧を保持するデータ保持期間と、前記データ電圧の絶対値より大きい絶対値を有する電圧を印加するデータ消去期間と、リセット電圧を印加するリセット期間とを有することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。A liquid crystal substance having spontaneous polarization is sealed in a gap between a substrate provided with a pixel electrode and a switching element for controlling on / off of voltage application to the pixel electrode in a matrix and a substrate provided with a counter electrode. Or, during the sub-frame period, by applying a data voltage between the pixel electrode and the counter electrode, in the driving method of the liquid crystal display device that controls the light transmittance of the liquid crystal material determined by the data voltage,
The frame period or the sub-frame period includes a data writing period for applying the data voltage, a data holding period for holding the data voltage, and a data for applying a voltage having an absolute value larger than the absolute value of the data voltage. A method for driving a liquid crystal display device, comprising: an erasing period; and a reset period for applying a reset voltage.
前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間は、前記データ電圧を印加するデータ書込期間と、前記データ電圧を保持するデータ保持期間と、前記データ電圧の絶対値より大きな絶対値を有する電圧を印加するデータ消去期間と、リセット電圧を印加するリセット期間とを有し、前記データ保持期間に、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の駆動方法。A panel in which a liquid crystal material having spontaneous polarization is sealed in a gap between a substrate provided with a pixel electrode and a switching element for controlling on / off of voltage application to the pixel electrode in a matrix and a substrate provided with a counter electrode; A backlight for supplying light to the panel, wherein the liquid crystal is determined by the data voltage by applying a data voltage between the pixel electrode and the counter electrode during a frame period or a sub-frame period. In a method for driving a liquid crystal display device that controls light transmittance of a substance,
The frame period or the sub-frame period includes a data writing period for applying the data voltage, a data holding period for holding the data voltage, and data for applying a voltage having an absolute value larger than the absolute value of the data voltage. A driving method for a liquid crystal display device, comprising: an erasing period; and a reset period for applying a reset voltage, wherein the backlight is turned on during the data holding period.
前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間に、前記データ電圧を印加する手段と、前記データ電圧を保持する手段と、前記データ電圧の絶対値より大きな絶対値を有する電圧を印加する手段と、リセット電圧を印加する手段とを備えることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal substance having spontaneous polarization is sealed in a gap between a substrate provided with a pixel electrode and a switching element for controlling on / off of voltage application to the pixel electrode in a matrix and a substrate provided with a counter electrode. Or, in a sub-frame period, by applying a data voltage between the pixel electrode and the counter electrode, in a liquid crystal display device configured to control the light transmittance of the liquid crystal material determined by the data voltage,
Means for applying the data voltage during the frame period or the sub-frame period, means for holding the data voltage, means for applying a voltage having an absolute value larger than the absolute value of the data voltage, and reset voltage. A liquid crystal display device comprising:
前記フレーム期間又は前記サブフレーム期間に、前記データ電圧を印加する手段と、前記データ電圧を保持する手段と、前記データ電圧の絶対値より大きな絶対値を有する電圧を印加する手段と、リセット電圧を印加する手段と、前記データ電圧が保持されている期間に、前記バックライトを点灯する手段とを備えることを特徴とする液晶表示装置。A panel in which a liquid crystal material having spontaneous polarization is sealed in a gap between a substrate provided with a pixel electrode and a switching element for controlling on / off of voltage application to the pixel electrode in a matrix and a substrate provided with a counter electrode; A backlight for supplying light to the panel, wherein the liquid crystal is determined by the data voltage by applying a data voltage between the pixel electrode and the counter electrode during a frame period or a sub-frame period. In a liquid crystal display device configured to control the light transmittance of a substance,
Means for applying the data voltage during the frame period or the sub-frame period, means for holding the data voltage, means for applying a voltage having an absolute value larger than the absolute value of the data voltage, and reset voltage. A liquid crystal display device comprising: means for applying; and means for turning on the backlight while the data voltage is held.
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