JP2007199475A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 最初に走査される走査電極に対応する画素と最後に走査される走査電極に対応する画素の透過率の差異を減少させ、入射する光の利用効率の改善を図る。
【解決手段】 複数の走査電極と複数の信号電極との交差部に画素電極を形成した一方の基板と共通電極を形成した他方の基板との間に液晶層を挟持した液晶表示素子と、前記共通電極にコモン信号を与え、前記走査電極を順次選択して走査して１フィールドの期間内に一の色に対応する画像を前記液晶層に書き込む駆動回路と、前記一の色に対応する画像の書き込みと同期して前記液晶表示素子に当該一の色の光を照射する光源とを備え、前記コモン信号を前記フィールドごとに反転させ、前記コモン信号が反転した後のフィールドが開始されてから一定の期間が経過するまで前記走査電極に前記走査信号が与えられないリセット期間を有する液晶表示装置とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フィールドシーケンシャル方式の駆動による液晶表示装置に関する。

フィールドシーケンシャル方式の駆動方法による液晶表示装置は、バックライトとして例えば赤、緑、青の各色を個別に発光する光源を供え、赤、緑、青の各色を時系列的に発光させ液晶表示素子に照射し、駆動回路によりこの光源の各色の発光と同期して液晶表示素子に各色に対応する画像を表示させ、時間混色によりカラー表示を得る。即ち、液晶表示素子に例えば赤色に対応する画像を表示させている期間に、液晶表示素子の背面からバックライトにより当該赤色の光を照射し、液晶表示素子に緑色に対応する画像を表示させている期間に、バックライトにより緑色の光を照射し、液晶表示素子に青色に対応する画像を表示させている期間に、バックライトにより青色の光を照射する。これを短時間のうちに繰り返すことにより、人間が液晶表示素子を見るときは、各色の強度や時間の長さに応じて混色の画像、すなわち、カラー映像として認識することができる（例えば、特許文献１を参照）。

従って、液晶表示素子によって構成される画像の最小単位である一つの画素により多色のカラーを得ることができるので、画素ごとにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）からなるカラーフィルターを用いる方式と比較して、同一の解像度を得るのに画素数を１／３に減少させることができる。その結果、信号電極の数を１／３にできるので一つの画素の開孔率を大きくすることができる、という利点がある。また、カラーフィルターを使用してカラー画像を得る方式と比較して、カラーフィルターによる入射光の減衰がないので、光源からの光の利用効率を向上させることができる。

図７は、従来公知のフィールドシーケンシャル方式による液晶表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャート図である。ここでは、ＴＦＴ液晶表示素子を使用している。一方の基板に多数の走査信号線と多数の映像信号線を設け、走査信号線と映像信号線との交差部にＴＦＴと画素を設け、各走査信号線が選択されている期間内に映像信号線に映像信号を与えて、ＴＦＴを介して当該映像信号を各画素に書き込み、走査信号線の選択を線順次に繰り返して全画素に映像信号を書き込んで一つの画像を表示する、というものである。

図７は、一つの色の画像を表示する１フィールドの期間を示しており、書き込み走査期間Ａ、応答期間Ｂ、リセット走査期間Ｃ、応答期間Ｄ及び一括リセット期間Ｅから構成されている。また、この１フィールドの期間中、ＬＥＤ発光素子は当該一つの色の光を点灯している。書き込み走査期間Ａにおいて走査ライン１からｎまで順次に書き込み動作が行われる。線順次に書き込み動作が行われるために、最後に走査される走査ラインｎ（例えば２２０行目）は書き込み走査期間Ａの開始時期が遅延する。応答期間ＢにおいてＴＦＴ液晶表示素子の液晶分子が応答し高透過率に達した後に、リセット走査期間Ｃにおいて各画素にリセット電圧を線順次に印加して透過率を低下させてリセットする。

しかし、リセット走査期間Ｃによりリセット電圧を書込み、その応答期間Ｄが経過しても全ての走査ラインの黒レベルが同一とはならない。このことは、次のフィールドの期間に次の色の書き込みを行うと、前のフィールドで書き込んだ情報の影響を受けることを意味する。前のフレームに書き込まれた一つの色の画像データが次のフレームに残ると、時間混色による色のバランスが崩れることになり、本来得ようとする画像を得ることができなくなる。本公知例においては、この問題を回避するために一括リセット期間Ｅを更に設け、全部の走査信号線を一括選択して更に全画素に黒レベルを書き込んでリセットする、というものである。

図８は、図７に示した各期間における走査ライン１行目、１１０行目及び２２０行目の画素の透過率曲線を示している。フィールドシーケンシャル方式においては、Ｒのフィールド、Ｇのフィールド、Ｂのフィールドの３フィールドのＲＧＢ時間混色による１フレームの期間によって１画像が形成される。この図８は、ＲＧＢの各フィールドが連続した１フレームの期間における各走査ラインの透過率曲線を示している。
特開２００５−２４７５５号公報

しかしながら上記従来公知の駆動方式においては、１フィールドの期間内において書込み動作とリセット動作の両方を行っている。特に、リセット走査期間Ｃと、リセットをより確実にするために一括リセット期間Ｅとの２つのリセット期間を設けている。そのために、１フィールドの期間内に液晶が高い透過率を示す期間の割合が低く、ＬＥＤの光源の光の利用効率を減少させる、という課題がある。

また、走査信号線の数が増えると走査ライン１から走査ラインｎまでの書込みに要する時間や、走査ライン１から走査ラインｎまでのリセットに要する時間が増加する。その結果、リセット電圧を印加して透過率が低い黒レベルとなる黒リセットの液晶表示素子においては、走査ライン１行目と走査ラインｎ行目の光の透過率曲線の時間間隔が増大し、更に光源からの光の利用効率を減少させることになり、また、リセット電圧を印加して透過率の高い白レベルとなる白リセットの液晶表示素子においては、書込みに要する時間が相対的に短いために、例えば周囲温度が低下して液晶の応答速度が悪化した場合などは黒レベルの表示が困難になる、という課題がある。

また、上記公知例のように、電圧を印加しない状態において透過率の高いノーマリーホワイトモードの液晶表示素子、即ち、液晶分子配向の緩和を利用して透過率の高い白レベルへ遷移させるモードを利用する液晶表示素子の場合には、周囲温度の低下に伴い液晶分子配向の緩和速度が低下するために白レベルへの応答速度が低下し、そのために透過率が低下するという課題がある。白レベルの透過率が低下すると表示された画像のコントラストが低下し、またｘｙ色度図におけるＮＴＳＣ比（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ Ｒａｔｉｏ：ＮＴＳＣ規格色度座標の三角形の面積と比較した面積比（％）であり、色の鮮やかさを表す指標）が低下して本来の画像を得ることができず、上記従来法においてはこの課題に対応することができない、という問題があった。

本発明においては上記の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置を以下のように構成した。

（１）複数の走査電極と複数の信号電極との交差部に画素電極を形成した一方の基板と共通電極を形成した他方の基板との間に液晶層を挟持した液晶表示素子と、共通電極にコモン信号を与え、走査電極に走査信号を与えて順次選択し、選択された期間に信号電極に画像信号を与えて画素電極と共通電極とに挟持された液晶層に画像信号を書き込んで液晶表示素子に画像を表示させる駆動回路と、液晶表示素子に対して異なる色の光を照射する光源とを備え、液晶表示素子がある一の色に対応する画像を表示する一のフィールドの期間に、光源より液晶表示素子に対して一の色の光が照射され、液晶表示素子が他の色に対応する画像を表示する他のフィールドの期間に、光源より液晶表示素子に対して他の色の光が照射される液晶表示装置であって、コモン信号は前記フィールドごとに反転し、コモン信号が反転した後のフィールドが開始されてから一定の期間が経過するまで走査電極に走査信号が与えられないリセット期間を有することとした。

（２）複数の走査電極と複数の信号電極との交差部に画素電極を形成した一方の基板と共通電極を形成した他方の基板との間に液晶層を挟持した液晶表示素子と、液晶表示素子に対して異なる色の光を照射する光源と、共通電極にコモン信号を与え、走査電極に走査信号を与えて順次選択し、選択された期間に信号電極に画像信号を与えて画素電極と共通電極とに挟持された液晶層に画像信号を書き込む駆動回路と、を備えた液晶表示装置の駆動方法において、コモン信号を反転させてフィールドを開始する第１ステップと、フィールドが開始された後に走査電極を走査しないリセット期間を設ける第２ステップと、フィールドが開始された後の特定期間が経過した後に、光源から液晶表示素子に照射していた光の照射を中止する第３ステップと、このリセット期間の経過後に、走査電極に走査信号を与えて走査電極を順次選択し、走査電極が選択されている期間に信号電極に画像信号を与えて液晶層に特定の色に対応する画像を書き込む第４ステップと、走査電極の走査が開始されて所定期間の経過後に光源から特定の色に対応する色の光を液晶表示素子に照射する第５ステップと、を有する駆動方法とした。

上記（１）の液層表示装置において、フィールドごとにコモン信号を反転させ、かつ、フィールド期間の開始から一定の期間が経過するまで走査電極の走査を行わないリセット期間を設けることにより、全画素について画素電極と共通電極との間の液晶層に印加される電位を低下させ、液晶層の液晶分子配向を初期状態への緩和させる緩和速度を向上させた。その結果、例えば、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置の場合にはリセット期間において透過率がより高くなり白レベルが向上し、光の利用効率を改善させることができ、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置の場合には透過率がより低下して黒レベルを向上させ、コントラストの改善を図ることができる、という効果を有する。

また、上記（２）の液晶表示装置の駆動方法において、フィールドが開始された後の特定期間は光源から液晶表示素子に照射されていた光を持続して照射し、その特定期間の経過後にその光の照射を中止し、リセット期間の経過後に走査電極に走査信号を与えて液晶表示素子に特定の色に対応する画像を表示させ、その走査電極の走査が開始された後の所定期間が経過した後に、光源から当該特定の色の光を照射すると共に、次のフィールドの特定期間その色の光の照射を維持するようにした。そのため、上述の（１）で述べた効果と共に、走査電極間における色彩やコントラストの差異を低減させることができる、という効果を有する。

本発明による液晶表示装置は、２枚の透明基板とこれに挟持された液晶層とから構成される液晶表示素子と、液晶表示素子に異なる色の光を照射する光源と、液晶表示素子を駆動する駆動回路から構成されている。２枚の透明基板の一方の基板の内面には、複数の走査電極と複数の信号電極と、走査電極と信号電極とが交差する各交差部に画素電極が形成されている。また、走査電極と信号電極との各交差部にはスイッチング素子、例えばＴＦＴが形成されている。ＴＦＴのゲートは走査電極に、ソースは信号電極に、ドレインは画素電極にそれぞれ接続されている。また、他方の基板の内面には透明電極からなる共通電極が形成されている。

駆動回路により、走査電極には走査信号が、信号電極には画像信号が、また、共通電極にはコモン信号が与えられる。走査信号により走査電極が順次選択され、この選択期間に信号電極に与えられたが画像信号がＴＦＴを介して画素電極に与えられる。一方、対向する他方の基板の共通電極にはコモン信号が与えられており、この画像信号とコモン信号との電位差により画素電極上の液晶層が駆動される。そして、走査電極が時系列的に順次走査され、各画素電極と共通電極とに挟まれた液晶層に画像信号が順次書き込まれることにより、各画素電極上の液晶層の液晶分子配向が変化してこの液晶層を通過する光の偏光方向が変化して、画像が表示される。

更に、液晶表示素子に対して一の色に対応する一の画像を表示させる一のフィールドの期間に、光源は液晶表示素子に対して当該一の色の光を照射する。例えば、液晶表示素子が赤の色に対応する画像を表示しているフィールドの期間に光源から赤の光を照射して赤の色の画像を表示し、次の緑の色に対応する画像を表示しているフィールドの期間に光源から緑の色を照射して緑の色の画像を表示し、次の青の色に対応する画像を表示しているフィールドの期間に光源から青の色の光を照射して青の色の画像を表示し、これを順次繰り返してカラー表示を行う。この場合に、フィールドごとに共通電極に与えるコモン信号を反転させ、フィールドが切り替わった直後から所定期間、走査電極に対して走査信号を与えないリセット期間を設けるようにした。

これにより、液晶層に電圧を印加していない状態の透過率のレベル、例えば電圧無印加時に透過率の高いノーマリーホワイトモードで動作する液晶表示素子の場合には透過率をより高くすることができ、ノーマリーブラックモードで動作する液晶表示素子の場合には透過率をより低くすることができる。通常、液晶表示素子は周囲温度が低下すると画像表示の応答速度が低下する。応答速度が低下すると液晶表示素子の透過率が変化する変化量が減少する。その結果、各色の明るさの制御レンジが狭くなり、全体として光源からの光の利用効率が悪化する。特に、周囲温度が低下すると、液晶層に電圧を印加したときの液晶分子配向の立ち上がり速度（通常、電圧印加前の液晶分子は基板に対して水平方向を向いており、電圧印加により垂直方向へ立ち上がる）の低下よりも、液晶層に印加する電圧を０ボルトにしたときの液晶分子配向の緩和速度（電圧印加により垂直方向を向いていた液晶分子が、印加電圧を低下させると基板表面と液晶分子間の相互作用により水平方向へ立ち下がる）の低下の方が大きい。コモン信号を反転させて液晶層に印加される電圧の極性を反転させることにより、液晶層の分子配向の緩和速度を向上させることができる。そのために、ノーマリーホワイトモードにおける白レベルの透過率が向上して光の利用効率が改善され、また、ノーマリーブラックモードにおける黒レベルの透過率が低下してコントラストが改善される。

また、各色の画像を表示する各フィールドの期間において、走査電極の走査回数を複数回行うようにした。即ち、上記走査電極を走査しないリセット期間の経過後のフィールドの期間内において、駆動回路は走査電極を複数回走査して各選択期間において一の色に対応する画像信号を信号電極に与え、各画素に対する書込みを複数回繰り返して行う。これにより、走査電極を走査する走査期間を短縮し、最初に選択した走査電極と最後に選択した走査電極との時間差を減少させ、走査電極間の表示濃度差を低減化することができる。

また、液晶層に電圧を印加しない状態で透過率の高いノーマリーホワイトモードで動作する液晶表示素子を用いた。リセット期間において液晶層に電圧を印加しない白レベルの透過率を向上させることができるので、全体として光の利用効率を向上させることができる。

また、液晶表示素子が一の色に対応する画像を表示する一のフィールドの期間に、光源が当該一の色の光を液晶表示素子に対して照射すると共に、次の他のフィールドの一部の期間に跨って当該一の色の光を液晶表示素子に照射するようにした。特に、次のフィールドのリセット期間、あるいは当該リセット期間を経過して他の色に対応する画像を表示するために走査電極が順次走査され、液晶層の透過率変化が現れるまでの期間、光源から液晶表示素子に対して前のフィールドの当該一の色の光を照射する。このように一のフィールドと次のフィールドとを跨って同一の色の光を光源より液晶表示素子に対して持続させて照射することにより、液晶表示素子を透過する当該一の色の光量を増加させることができる。その結果、特にノーマリーホワイトモードの場合に光の利用効率を向上させることができる。

また、複数の走査電極と複数の信号電極との交差部に画素電極を形成した一方の基板と共通電極を形成した他方の基板との間に液晶層を挟持した液晶表示素子と、この液晶表示素子に対して異なる色の光を照射する光源と、液晶表示素子の共通電極にコモン信号を与え、液晶表示素子の走査電極を順次選択し、その選択された期間に信号電極に画像信号を与えて画素電極と共通電極とに挟持された液晶層に画像信号を書き込む駆動回路とを備えた液晶表示装置を、次の方法により駆動する。

まず、駆動回路から液晶表示素子の共通電極に与えるコモン信号を反転させて、フィールドを開始する。そして、フィールドが開始された後に前記走査電極を走査しないリセット期間を設ける。

次に、フィールドが開始された後の特定期間が経過した後に、光源から液晶表示素子に照射していた光の照射を中止する。例えば、現フィールドがＲの色を表示するフィールドの場合は、前フィールドがＢの色のフィールドであり、光源からＢの色の光が液晶表示素子に照射されている。この光の照射を現フィールドの特定期間維持する。特定期間は、リセット期間より短い期間、あるいはリセット期間、あるいはリセット期間より長い期間とすることができる。好ましくは、リセット期間の経過後、走査電極の走査が開始され、最初に走査されて液晶層が応答するまでの期間とする。

次に、リセット期間の経過後に走査電極に走査信号を与えて走査電極を順次選択し、走査電極が選択されている期間に信号電極に画像信号を与えて液晶層に特定の色に対応する画像を書き込む。この走査電極の走査は１回であってもよいし、複数回であってもよい。好ましくは複数回の走査を行う。最初に選択された走査電極のタイミングと最後に選択された走査電極のタイミングとの時間差が短いほうが、対応する画素間の透過率差を少なくすることができるからである。

次に、走査電極の走査が開始されて所定期間の経過後に、光源から上記特定の色に対応する色の光を液晶表示素子に照射する。所定時間は、最初に選択された走査電極に対応する画素と最後に選択された走査電極に対応する画素との透過率差が少なくなるまでの期間とする。

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施例の液晶表示装置１５の各フィールドにおける駆動を説明するための図であり、図２は、本実施例の液晶表示装置１５のブロック図であり、図３は、液晶表示素子２３及び光源４９の模式的断面図である。

図２において、液晶表示装置１５は、ビデオ信号等を入力し液晶表示素子２３の駆動を制御する制御回路２０と、液晶表示素子２３の走査電極２４〜２６に走査信号を与える走査電極駆動回路２２と、液晶表示素子２３の信号電極２７〜２９に画像信号を与える信号電極駆動回路２１とからなる駆動回路と、赤色発光するＲ−ＬＥＤ３０と、緑色発光するＧ−ＬＥＤ３１と、青色発光するＢ−ＬＥＤ３２とから構成される発光源３３とから構成されている。発光源３３からの各色の光は、液晶表示素子２３の横方向から導入され、液晶表示素子２３の背面から図示しない乱反射板により液晶表示素子２３に照射され、液晶表示素子２３に表示された画像を視認することができるようにしている。

液晶表示素子２３の一方の透明基板の液晶層側には、走査電極２４〜２６と信号電極２７〜２９が形成されており、各交差部にはＴＦＴ３６と、画素電極３７と、画素電極３７と走査電極２５との間に形成した保持容量３８と、画素電極３７と他方の基板に形成した共通電極３４との間の液晶層３９により構成されている。実際の液晶表示素子２３においては、走査電極２４〜２６は百本以上形成され、信号電極２７〜２９も同様に百本以上形成されている。

図３において、内表面に透明な画素電極３７を形成したガラス等からなる一方の基板４０と、内表面に透明な共通電極３４を形成したガラス等からなる他方の基板４２との間に液晶層３９を形成し、一方の基板４０の外表面に一方の偏光板４３を、他方の基板４２の外表面に他方の偏光板４４とにより液晶パネルを構成している。液晶表示素子２３の背面には光源４９が設置されている。光源４９は、ＲＧＢの各色を時系列で発光する発光源３３と、光散乱層４５、導光層４６、及び反射層４７からなる光散乱板により形成されている。なお、本実施例ではＬＥＤを発光源３３とする光源４９を用いているが、これに限定されるものではなく、有機ＥＬ発光素子等を液晶表示素子２３の背面に設置して用いることができる。

ここで、液晶表示素子２３はノーマリーホワイトモードとしている。ノーマリーホワイトモードとは、電圧無印加時に光の透過率が高く、電圧を印加したときに透過率が低下する液晶表示モードをいう。例えば液晶層３９としてＴＮ型を用いる場合には、一方の偏光板４３と他方の偏光板４４とを偏光方向を直行させてクロスニコルにセットする。

走査電極駆動回路２２により液晶表示素子２３の走査電極２４、２５、２６が順次一本ずつ選択され、その選択された走査電極２４、２５、２６にゲートが接続しているＴＦＴは、その選択期間中オンする。その結果、その選択期間中に信号電極駆動回路２１より信号電極２７〜２９に対して与えられた画像信号は画素電極３７に与えられて、この画像信号が保持容量３８と液晶層３９に書き込まれることになる。このようにして全ての走査電極２４〜２６の走査を行うことにより、液晶表示素子に画像を表示することができる。

図１は、液晶表示素子２３にＲ（赤）の画像を書き込むＲフィールドと緑（Ｇ）の画像を書き込むＧフィールドの期間における、共通電極３４に与えるコモン信号、走査電極２４〜２６に与える走査信号のタイミング、Ｌ１番目の走査電極からＬｎ番目の走査電極をｍ回繰り返して行う走査電極の書込み走査、及び、光源４９の発光色とそのｏｎ／ｏｆｆのタイミングを表している。

Ｒフィールド、Ｇフィールド及び図示しないＢフィールドにより一つのフレームが構成されて、時間混色によりカラーの１画面表示が行われる。制御回路２０は、共通電極３４へ与えるコモン信号をフィールドごとに反転させる。この反転は、必ずしもコモン信号の極性が反転する場合に限らず、特定の電位、例えば信号電極２７〜２９に与えられる画像信号の平均電位を中心に反転する場合も含む。また、本実施の形態においてはコモン信号を反転させと同時に信号電極２７〜２９に与える画像信号も反転させる。要は、液晶層３９に印加される電圧の極性が反転すればよい。

走査電極駆動回路２２は、走査電極２４〜２６に走査信号を出力する。走査信号は、フィールドの開始から所定期間が経過するまでのリセット期間１を経過した後から走査電極２４〜２６に与えられる。走査電極２４〜２６は通常１本ずつ線順次に選択される。そして、走査電極２４〜２６が選択されている期間に、信号電極駆動回路２１は、Ｒフィールドの場合にＲの色に対応する画像信号を信号電極２７〜２９へ出力する。同様に、Ｇフィールドの場合にＧの色に対応する画像信号を信号電極２７〜２９へ出力する。そして、制御回路２０は、Ｒフィールドの期間の途中から発光源３３のＲの色のＲ−ＬＥＤ３０をｏｎして発光させ、液晶表示素子２３の背面から照射する。制御回路２０は、Ｒ−ＬＥＤ３０をＧフィールドのリセット期間１に跨って持続して発光させる。Ｇフィールドのリセット期間１の各画素の透過率は、Ｒフィールドで書き込まれた画像信号の影響を受けているからである。同様にＧフィールドにおいては、Ｇフィールドの期間の途中から発光源３３のＧ色のＧ−ＬＥＤ３１をｏｎして発行させ、次のＢフィールドのリセット期間１まで持続して発光させる。

図４は、本実施の形態に係る液晶表示装置１５に関し、ＲフィールドとＧフィールドにおけるコモン信号、走査信号のタイミング、液晶表示素子２３の画素の透過率変化、光源４９の発光色とそのｏｎ／ｏｆｆ、透過率変化と光源４９の発光色とそのｏｎ／ｏｆｆとを合成した透過光量変化を示す図であり、図５は、図４の透過率変化と透過光量変化について、Ｌ１番目の走査電極（実線）とＬｎ番目の走査電極（破線）を比較した図である。

図４において、コモン信号が反転した直後のリセット期間１において、画素の透過率は上昇する。これは、コモン信号が反転することにより液晶層３９に印加される電圧が低下するためである。次に、走査電極２４〜２６の走査が開始されると画素の透過率は急激に低下する（実線２）。この透過率が低下する変化率は液晶層３９の材料の種類や周囲温度の影響を受ける。そして、走査電極２４〜２６をＸ１、Ｘ２・・・Ｘｍと複数回走査することにより、透過率は信号電極２７〜２９に与えられた画像信号の大きさに応じて特定の透過率へ漸次収束する（実線４）。

図４の破線３は、図７及び図８において説明した従来法による透過率曲線であり、本実施例の液晶表示装置１５の透過率曲線（実線２）と比較するために併記した。図７及び図８の従来法においては、液晶層にリセット電圧を印加するリセット走査期間Ｃだけでなく電圧を印加する一括リセット期間Ｅを設けて、透過率の低い黒レベルへリセットした。そして、この従来法は電圧を印加しないときに透過率の高いノーマリーホワイトモードであることから、画像信号を画素に書き込んで透過率の高い白レベルへ変化させる場合には液晶分子配向の緩和を利用している。

そのため、仮に、図４におけるリセット期間１が従来法の一括リセット期間Ｅに対応させると、透過率の応答速度は破線３に示すように遅くなる。それでも、周囲温度が室温の場合には実線４の領域においては透過率が一致する。しかし、周囲温度が低下して液晶分子配向の緩和速度が低下すると、破線３で示す透過率を上昇させることができなくなる。そのために、光の利用効率が悪化して、これを改善することができなかった。これに対して、本実施例によれば、リセット期間１において液晶分子配向の緩和速度を効果的に上昇させて透過率を向上させ、応答速度の速い電圧印加により透過率を決定するので、周囲温度が低下しても応答速度の低下を防止することができ、光の利用効率を高くすることができる。

また、制御回路２０は、発光源３３に対して、液晶の応答速度の変化の大きいタイミングや、走査電極２４〜２６の走査信号のタイミングにより影響を受けやすい所定期間の経過後に、当該フィールドの色の光の発光を開始するように発光源３３を制御する。即ち、Ｒフィールドにおいては所定期間の経過後にＲの色のＲ−ＬＥＤ３０を発光させて液晶表示素子２３へ照射する。ＧフィールドやＢフィールドにおいても同様に行う。このように一つのフィールドの期間の途中まで液晶層３９へ光の照射を行わず、所定期間の経過後に照射することにより、周囲の温度変化等の影響を低減し、また、走査電極２４〜２６の位置による透過率の差異を低減して画像表示の制御を行うことができるようにしている。

そして、ＲフィールドからＧフィールドへ変化するコモン信号を反転させて液晶層３９に印加される電圧を急激に低下させる。この電圧低下に伴い、Ｇフィールドのリセット期間１における透過率は急激に上昇する（実線５）。電圧変化に透過率変化が追随できないのは、透過率の変化が液晶層３９の液晶分子の緩和速度に依存するためである。しかしここで重要な点は、リセット期間１において液晶層３９に印加された電圧を低下させて透過率を上昇させ、光源４９からの光の利用効率の向上を図ることである。

図４の下段のグラフは、透過率と光源４９のｏｎ／ｏｆｆを合成した透過光量の変化を表している。斜線で示した面積の積分がその画素の輝度に相当する。光源４９からの光の照射は、Ｒフィールドにおいては透過率が安定する所定期間の経過後にＲ−ＬＥＤ３０をオンして発光させ、Ｒフィールドが終了後も次のＧフィールドに跨ってＲ−ＬＥＤ３０の発光を維持する。Ｇフィールドにおいてはリセット期間１を含む期間持続して発光させる。これにより、入射した光の利用効率を向上させている。また、液晶層３９の応答速度が温度変化等に影響を受けやすい期間は発光源３３を発光させないので、液晶表示素子２３を透過する透過光のばらつきを防止し、各画素のコントラストや明度を安定させることができる。

図５の中段のグラフは、ＲフィールドとＧフィールドにおける本実施の形態に係る液晶表示素子２３のＬ１番目の走査電極２４に対応する画素の透過率１０とＬｎ番目の走査電極２６に対応する画素の透過率１１をそれぞれ示している。図５の下段のグラフは、ＲフィールドとＧフィールドにおけるＬ１番目の走査電極２４に対応する画素の透過光量１２とＬｎ番目の走査電極２６に対応する画素の透過光量１３の変化をそれぞれ示している。図１の走査電極の書き込み走査に示されているように、Ｌ１番目の最初の走査電極２４とＬｎ番目の最後の走査電極２６とは、時間差Δｔの遅れが生じている。この時間差Δｔが大きいほど、液晶層３９の透過率の変化に時間差が生じ、光の利用効率を低下させる。

本実施例においては、一回の走査を高速で行い、Ｌ１番目とＬｎ番目の走査される時間差Δｔを小さくし、Ｘ１からＸｍ回走査して保持容量３８と液晶層３９に繰り返して画像信号を書き込むようにした。これにより、Ｌ１番目の走査電極２４に対応する画素の透過率１０とＬｎ番目のその透過率１１との時間差を小さくしている。

加えて、フィールドが開始された後に光源４９から液晶表示素子２３に照射する光を中止するまでの特定期間を、Ｌ１番目とＬｎ番目の透過光量を大きく取ることができるとともにＬ１番目の走査電極２４に対応する画素の透過光量１２とＬｎ番目のその透過光量１３との差異が小さくなる期間とする。発光源３３の発光を中止するタイミングとして、好ましくは、最初に走査されるＬ１番目の走査電極２４に対応する画素の透過率１０の変化の割合が約５０％に達したときとする。このようにして、透過光量を増加させて、かつ、走査電極の位置によるコントラスト、明度の差異を抑制することができる。

図６は、本実施例の液晶表示装置の駆動方法を表すフローチャート図である。まず、制御回路２０により共通電極３４に与えるコモン信号を反転させる（ステップＳ１）。この反転は、必ずしも極性を反転させることに限らず、特定の電位、例えば信号電極２７〜２９に与える画像信号の電位の平均値を中心にして反転させる場合も含む。コモン信号が反転したときからフィールドが開始される。そして、一定の期間は走査電極の走査を行わないでその状態を保持するリセット期間とする（ステップＳ２）。

次に、フィールドの開始された後の特定期間が経過した後に、光源４９から液晶表示素子２３に直前のフィールドから持続して照射されていた光の照射を中止する（ステップＳ３）。特定期間としては、上記リセット期間の途中であってもよいし、リセット期間と同一期間としてもよいし、リセット期間の経過後であってもよい。特定期間として好ましくは、リセット期間の経過後に走査電極２４〜２６が走査されるが、最初に選択されるＬ１番目の走査電極２４に走査信号が与えられ、信号電極２７〜２９に画像信号が与えられて対応する液晶層３９の透過率が変化するが、このＬ１番目の走査電極２６に対応する画素の透過率の変化が約５０％に達するまでの期間とする。特定期間をこのように設定することにより、光の利用効率を向上させ、かつＬ１番目の走査電極２４とＬｎ番目の走査電極２６に対応する各画素の透過率差異を低減させることができる。

リセット期間の経過後に、走査電極２４〜２６に走査信号に走査信号を与えて走査電極２４〜２６を順次選択し、走査電極２４〜２６が選択されている期間に信号電極２７〜２９に画像信号を与えて画素電極３７と共通電極３４とに挟持された液晶層３９に特定の色に対応する画像を書き込む（ステップＳ４）。この走査電極２４〜２６の走査を一つのフィールドの期間内に１回行う場合のほかに、複数回行うことができる。好ましくは、一つの走査電極２４〜２６が選択されている選択期間を短くして全ての走査電極２４〜２６が走査される時間を短くし、複数回走査する。その結果、Ｌ１番目とＬｎ番目の時間差Δｔを小さくできるので、走査電極間の透過率差異を小さくすることができる。

次に、走査電極２４〜２６の走査が開始されてから所定期間が経過した後に、光源４９から特定の色の光を液晶表示素子２３に照射する（ステップＳ５）。具体的には、制御回路２０からの光制御信号により、液晶層３９に書き込まれた画像信号に対応する特定の色の光を光源４９により照射する。即ち、フルカラー表示を行う場合には、発光源３３のＲ−ＬＥＤ３０、Ｇ−ＬＥＤ３１、又はＢ―ＬＥＤ３２のいずれかを発光させて、導光層４６、反射層４７及び光散乱層４５を介して液晶表示素子２３にＲ、Ｇ、又はＢの色の光を照射する。また、走査電極２４〜２６の走査が開始されて液晶層３９に画像信号が書き込まれた後、透過率変化が比較的に安定する所定期間の経過後に、光源４９から特定の色の光を液晶表示素子２３に照射する。この様に、所定期間の経過後に光を照射するので、１フィールドの全期間に渡って光を照射する方式と比較して、Ｌ１番目の走査電極２４に対応する画素と、Ｌｎ番目の走査電極２６に対応する画素との間の透過光量ばらつきを減少させることができる。

次に、走査電極２４〜２６をｍ（ｍは１以上の整数）回走査していないときは（ステップＳ６のＮｏ）、更に走査を続行し（ステップＳ７）、ｍ回走査しているときは（ステップＳ６のＹｅｓ）、コモン信号を反転させる次のフィールドを開始する（ステップＳ１）。そして、光源４９は、特定の色の光を液晶表示素子２３に次のフィールドのステップＳ３までフィールドに跨って照射する。このようにして、フィールドごとに異なる色の画像を表示して時間混色によるカラー表示を得る。

本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示素子の模式的断面図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の駆動方法を表すフローチャート図である。 従来公知の液晶表示装置の駆動方法を説明するための図である。 従来公知の液晶表示装置の各フィールドにおける走査ラインごとの透過率変化を表す図である。

符号の説明

１ リセット期間
１０ 第Ｌ１番目の走査電極に対応する画素の透過率
１１ 第Ｌｎ番目の走査電極に対応する画素の透過率
１２ 第Ｌ１番目の走査電極に対応する画素の透過光量
１３ 第Ｌｎ番目の走査電極に対応する画素の透過光量
１５ 液晶表示装置
２０ 制御回路
２１ 信号電極駆動回路
２２ 走査電極駆動回路
２３ 液晶表示素子
２４、２５、２６ 走査電極
２７、２８、２９ 信号電極
３３ 発光源
３４ 共通電極
３６ ＴＦＴ
３９ 液晶層
４９ 光源

Claims (6)

1. 複数の走査電極と複数の信号電極との交差部に画素電極を形成した一方の基板と共通電極を形成した他方の基板との間に液晶層を挟持した液晶表示素子と、前記共通電極にコモン信号を与え、前記走査電極に走査信号を与えて順次選択し、前記選択された期間に前記信号電極に画像信号を与える駆動回路と、前記液晶表示素子に対して異なる色の光を照射する光源とを備え、
   前記液晶表示素子が一の色に対応する画像を表示する一のフィールドの期間に、前記光源より前記液晶表示素子に対して前記一の色の光が照射され、前記液晶表示素子が他の色に対応する画像を表示する他のフィールドの期間に、前記光源より前記液晶表示素子に対して前記他の色の光が照射される液晶表示装置であって、
   前記コモン信号は前記フィールドごとに反転し、前記コモン信号が反転した後のフィールドが開始されてから一定の期間が経過するまで前記走査電極に前記走査信号が与えられないリセット期間を有する液晶表示装置。
2. 前記駆動回路は、一のフィールドの期間において前記走査電極を複数回走査することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶表示素子は、前記液晶層に電圧を印加しない状態で白表示を行うノーマリーホワイトモードで動作することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記光源は、前記液晶表示素子に対して前記一の色の光を前記一のフィールドの一部の期間照射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記光源は、前記液晶表示素子に対して前記一の色の光を、前記一のフィールドの期間の一部の期間と前記一のフィールドの後の次のフィールドの一部の期間とに跨って照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 複数の走査電極と複数の信号電極との交差部に画素電極を形成した一方の基板と共通電極を形成した他方の基板との間に液晶層を挟持した液晶表示素子と、前記液晶表示素子に対して異なる色の光を照射する光源と、前記共通電極にコモン信号を与え、前記走査電極に走査信号を与えて順次選択し、前記選択された期間に前記信号電極に画像信号を与える駆動回路を備える液晶表示装置の駆動方法において、
   前記コモン信号を反転させてフィールドを開始する第１ステップと、
   前記フィールドが開始された後に前記走査電極を走査しないリセット期間を設ける第２ステップと、
   前記フィールドが開始された後の特定期間が経過した後に、前記光源から前記液晶表示素子に照射していた光の照射を中止する第３ステップと、
   前記リセット期間の経過後に、前記走査電極に走査信号を与えて前記走査電極を順次選択し、前記走査電極が選択されている期間に前記信号電極に画像信号を与えて前記液晶層に特定の色に対応する画像を書き込む第４ステップと、
   前記走査電極の走査が開始されて所定期間の経過後に前記光源から前記特定の色に対応する色の光を前記液晶表示素子に照射する第５ステップと、を有することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

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