JP3677998B2 - 液晶表示装置の表示調整方法、液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、中間階調の表現性を確保した上で、視角特性を改善することが可能な液晶表示装置、特に、２端子型非線形素子を用いて液晶画素を駆動するアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置の表示方法、液晶表示装置、および、その液晶表示装置を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置は、主に、マトリクス状に配列された画素電極の各々に非線形（スイッチング）素子が設けられた素子アレイ基板と、カラーフィルタなどが形成された対向基板と、両基板の間に充填された液晶とから構成される。そして、画素電極と対向基板とその間に充填された液晶とにより液晶層が構成される。
【０００３】
このような構成において、非線形素子にオン（選択状態）の信号を印加すると、当該非線形素子が導通状態となる。このため、当該非線形素子に接続された液晶層に所定の電荷が蓄積される。そして、電荷蓄積後、オフ（非選択状態）の信号を印加して非線形素子をオフ状態としても、液晶層の抵抗が十分に高ければ、当該液晶層における電荷の蓄積が維持される。このように、各非線形素子を駆動して、蓄積させる電荷の量を制御すると、画素毎に液晶の配向状態が変化して、所定の情報を表示することが可能となる。この際、各液晶層毎に電荷を蓄積させるのは、一部の期間で良いため、各走査線を時分割に選択することにより、走査線およびデータ線を複数の画素について共通化したマルチプレックス駆動が可能となっている。
【０００４】
なお、非線形素子としては、主に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などの３端子型非線形素子と、薄膜ダイオード（ＴＦＤ：Thin Film Diode）などの２端子型非線形素子とに大別されるが、後者の２端子型非線形素子の方が、配線の交差部分がないために配線間の短絡不良が原理的に発生しない点、および、成膜工程およびフォトリソグラフィ工程を短縮できる点において有利である。
【０００５】
ところで、液晶表示装置において中間階調を表示する場合、陰極線管などの他の表示装置と比べると、角度依存性が高くなる。この理由は、主に次の通りである。例えば、ノーマリーブラックにおいて白表示の場合には、液晶分子の長軸方向はセルの厚さ方向に向くため、光透過率の角度依存性は少ないが、中間調表示の場合には、液晶分子の長軸方向はセル厚方向に対し斜めとなるため、方向によって光透過率が異なるためである。このため、液晶表示装置において中間階調を表示する場合には、視角に応じて明るさを適宜調整する機構が必要となる。
【０００６】
ここで、非線形素子を用いた液晶表示装置における階調表示は、一般的には、液晶の電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）を考慮して、表示の濃淡に応じてデータ信号をパルス幅変調することにより行われる。このため、表示画面の明るさを変化させる場合も、印加電圧に対するパルス幅のオフセット値を変更することにより行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶表示装置では、表示画面の明るさを調整する場合、条件によっては、中間調の表現性が損なわれる、という欠点があった。例えば、図２０に示されるＶ−Ｔ特性（ノーマリーブラックモード）において、階調が▲１▼で示される範囲で分布する表示画面を明るくする場合、パルス幅を調整して、階調が▲２▼で示される範囲に移行させても透過率が飽和するため、中間階調の表現性が損なわれることになる。すなわち、▲２▼で示される範囲では、異なる階調で表示しようとしても、実際には同じような透過率となってしまうのである。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするとことは、中間階調の表現性を確保した上で、視角特性を改善することが可能な液晶表示装置の表示調整方法、液晶表示装置、および、その液晶表示装置を用いた電子機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、複数の走査線と、複数のデータ線と、当該走査線およびデータ線の間に２端子型非線形素子および液晶層が直列に接続された画素と、を備え、当該液晶層に蓄積される電荷量を走査信号およびデータ信号で制御することにより階調表示を行う液晶表示装置の表示調整方法であって、前記液晶層に電荷をデータ信号に応じて蓄積させる充電モードと、前記液晶層に過充電された電荷を前記データ信号に応じて放電させる放電モードと、を設け、前記充電モードにおいて走査信号として第１の選択電圧を前記走査線に供給するとともに前記放電モードにおいて走査信号として第２の選択電圧を前記走査線に供給し、前記充電モード及び前記放電モードを繰り返して表示する際の視角特性に応じて、前記第１の選択電圧及び前記第２の選択電圧のうち、少なくとも一方の選択電圧の調整することを特徴としている。
【００１０】
この方法によれば、走査線に走査信号が複数のモードに分けて供給されるとともに、これら複数のモードのうち少なくとも一つのモードにおいて画素の表示状態を定める走査信号の選択電圧が調整されるので、電圧−透過率特性が、あるモードで駆動した場合から別のモードで駆動した場合まで変化する。これにより透過率が変化するので、視野角を調整することが可能となる。さらに、電圧−透過率特性の傾きを変化させると、中間階調の表現性を確保した上で、明度を変化させることも可能となる。
【００１１】
また、複数の走査線と、複数のデータ線と、当該走査線およびデータ線の間に２端子型非線形素子および液晶層が直列に接続された画素と、を備え、当該液晶層に蓄積される電荷量を走査信号およびデータ信号で制御することにより階調表示を行う液晶表示装置であって、前記液晶層に電荷を前記データ信号に応じて蓄積させる充電モードと、前記液晶層に過充電された電荷をデータ信号に応じて放電させる放電モードと、を設け、前記データ信号を前記データ線に供給するデータ信号駆動回路と、前記充電モードにおいて走査信号として第１の選択電圧を前記走査線に供給するとともに前記放電モードにおいて走査信号として第２の選択電圧を前記走査線に供給する走査信号駆動回路と、を備え、前記第１の選択電圧及び前記第２の選択電圧のうちの少なくとも一方の選択電圧は、前記充電モード及び前記放電モードを繰り返して表示する際の視角特性に応じて調整されてなることを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、請求項１記載の発明と同様に、電圧−透過率特性が、あるモードで駆動した場合から別のモードで駆動した場合まで変化する。これにより透過率が変化するので、視野角を調整することが可能となる。さらに、電圧−透過率特性の傾きを変化させると、中間階調の表現性を確保した上で、明度を変化させることも可能となる。
【００１３】
また、前記視角設定部は、前記第１の選択電圧と前記第２の選択電圧とを互いに逆極性の方向に調整することを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、充電モードにおける第１の選択電圧と放電モードにおける第２の選択電圧とが調整されるので、電圧−透過率特性が、充電モードで駆動した場合から放電モードで駆動した場合まで変化することになる。
【００１５】
また、前記視角設定部は、前記第１の選択電圧を固定とし、前記第２の選択電圧のみを調整することを特徴としている。
【００１６】
この構成によれば、放電モードにおける第２の選択電圧が調整されるので、電圧−透過率特性が、放電モードで駆動した場合からそれ以外のモードで駆動した場合まで変化することになる。
【００１７】
また、前記視角設定部は、前記第１の選択電圧のみを調整し、前記第２の選択電圧を固定とすることを特徴としている。
【００１８】
この構成によれば、充電モードにおける第１の選択電圧が調整されるので、電圧−透過率特性が、充電モードで駆動した場合からそれ以外のモードで駆動した場合まで変化することになる。
【００２２】
２端子型非線形素子を用いると、配線の交差部分がないために配線間の短絡不良が原理的に発生しない点、および、成膜工程およびフォトリソグラフィ工程を短縮できる点において有利となる。このような２端子型非線形素子としては、第１導電体−絶縁体−第２導電体からなるＴＦＤ素子が望ましい。
【００２３】
さらに、電子機器にあっては、請求項２〜６のいずれか一記載の発明の液晶表示装置を備えたことを特徴としている。このような液晶表示装置を適用した電子機器としては、例えば、カーナビゲーションシステム、携帯情報端末機器、その他各種の電子機器が考えられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
＜ＴＦＤ素子＞
まず、本実施形態にかかる液晶表示装置のうち、各液晶画素を駆動する非線形素子の構成について、ＴＦＤ素子を例にとって簡単に説明する。
【００２６】
図１（ａ）は、ＴＦＤ素子を適用した液晶パネル基板における１画素分のレイアウトを示す平面図であり、図１（ｂ）は、そのＴＦＤ素子の構造を図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、ＴＦＤ素子２０は、基板３０上に形成された絶縁膜３１を下地として、その上面に形成されたものであり、絶縁膜３１の側から順番に第１金属膜２２、絶縁体たる酸化膜２４、および、第２金属膜２６から構成されて、金属−絶縁体−金属のサンドイッチ構造を採る。そして、かかる構造によりＴＦＤ素子２０は、正負双方向のダイオードスイッチング特性を有することになる。
【００２８】
また、ＴＦＤ素子２０を構成する第１金属膜２２は、そのまま一方の端子として走査線１２となる一方、第２金属膜２６は、他方の端子として画素電極３４に接続される。
【００２９】
基板３０は、絶縁性および透明性を有するものであり、例えば、ガラス、プラスチックなどから構成される。ここで、絶縁膜３１が設けられる理由は、第２金属膜２６の堆積後における熱処理により、第１金属膜２２が下地から剥離しないようにするため、および、第１金属膜２２に不純物が拡散しないようにするためである。したがって、これが問題とならない場合には、絶縁膜３１は省略可能である。
【００３０】
さて、第１金属膜２２は、導電性の金属薄膜であり、例えば、タンタル単体あるいはタンタル合金からなる。酸化膜２４は、例えば、第１金属膜２２の表面を、化成液中により陽極酸化することによって形成される絶縁膜である。第２金属膜２６は、導電性の金属薄膜であり、例えば、クロム単体あるいはクロム合金からなる。
【００３１】
また、画素電極３４は、透過型の液晶表示パネルに利用する場合にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide)などの透明導電膜から構成され、反射型の液晶表示パネルに適用する場合にはアルミニウムや銀などの反射率の大きな金属膜から構成される。
【００３２】
＜ＴＦＤ素子における他の例＞
次に、ＴＦＤ素子における他の例について説明する。
【００３３】
＜第２金属膜と画素電極との共通化＞
図１（ａ）および（ｂ）に示したＴＦＤ素子２０にあっては、第２金属膜２６および画素電極３４を異なる金属膜により構成したが、図２の断面図に示すように、第２金属膜および画素電極を、同一のＩＴＯ膜等からなる透明導電膜３６から構成しても良い。このような構成を有するＴＦＤ素子２０は、第２金属膜２６および画素電極３４を同一の工程により形成できる利点がある。なお、図２において図１と同様の構成要素には同一参照符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００３４】
＜バック・トゥ・バック構造＞
次に、ＴＦＤ素子の他の例として、バック・トゥ・バック（back-to-back）構造のＴＦＤ素子について説明する。図３（ａ）は、このＴＦＤ素子を適用した液晶パネル基板における１画素分のレイアウトを示す平面図であり、図３（ｂ）は、そのＴＦＤ素子の構造をＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。
【００３５】
バック・トゥ・バック構造とは、非線形特性を正負双方向にわたって対称化するため、２つのダイオードを逆向きに直列接続した構造をいう。このため、ＴＦＤ素子４０は、同図に示すように、第１のＴＦＤ素子４０ａと第２のＴＦＤ４０ｂとが極性を互いに反対にして直列接続した構造となっている。具体的には、基板３０と、この表面に形成された絶縁膜３１と、第１金属膜４２と、この表面に陽極酸化によって形成された酸化膜４４と、この表面に形成されて相互に離間した第２金属膜４６ａ、４６ｂとから構成されている。
【００３６】
そして、第１のＴＦＤ素子４０ａにおける第２金属膜４６ａはそのまま走査線４８となる一方、第２のＴＦＤ素子４０ｂにおける第２金属膜４６ｂは画素電極４５に接続されている。なお、酸化膜４４は、図１（ｂ）に示したＴＦＤ素子２０における酸化膜２４に比べて膜厚が小さく設定され、例えば、約半分程度に形成される。また、第１金属膜４２や、酸化膜４４、第２金属膜４６ａ、４６ｂなどの各構成要素の具体的な構成などは、前述したＴＦＤ素子２０と同様であるので、その説明を省略することとする。
【００３７】
なお、このほかに、２つのダイオードを逆向きに並列接続したリング状素子によっても非線形特性の対称性を確保することが可能である。
【００３８】
＜液晶表示装置＞
次に、上述したＴＦＤ素子２０を適用した本発明の実施形態にかかる液晶表示装置について説明する。図４は、本実施形態にかかる液晶表示装置の要部概略構成を示すブロック図である。
【００３９】
同図に示すように、液晶表示パネル１０では、ｉ本のデータ線X1〜Xiとｊ本の走査線Y1〜Yjとの各交点において画素領域１６が形成されており、各画素領域１６は、液晶表示要素（液晶層）１８とＴＦＤ素子２０とが直列に接続された構成となっている。ここで、同図における走査線Y1〜Yjの１本は、図１（ａ）における走査線１２と同一である。
【００４０】
そして、各走査線Y1〜Yjは走査信号駆動回路１００によって、また、各データ線X1〜Xiはデータ信号駆動回路１１０によって、それぞれ駆動される。さらに、走査信号駆動回路１００およびデータ信号駆動回路１１０は、駆動制御回路１２０によって制御される。
【００４１】
なお、図４では、ＴＦＤ素子２０が走査線の側に接続され、液晶層１８がデータ線の側に接続されているが、これとは逆に、ＴＦＤ素子２０をデータ線の側に、液晶層１８を走査線の側に設ける構成でもよい。
【００４２】
さて、電源回路１３０は、電源電圧Vccを変換して、液晶表示装置に用いられる電圧V0〜V7や、駆動制御回路１２０に用いられる電圧などを生成して出力するものである。また、視角設定部１４０は、電源回路１３０に対して電圧V1、およびV2のレベルを設定して、液晶表示の視角特性を調整するものである。
【００４３】
以下、これらのうち、走査信号駆動回路１００、データ信号駆動回路１１０、駆動制御回路１２０の詳細について順番に説明する。
【００４４】
＜液晶表示パネル＞
まず、液晶表示パネル１０の詳細について説明する。図５は、その一例を摸式的に示す部分破断斜視図である。
【００４５】
この図に示すように、液晶表示パネル１０は、素子アレイ基板３０と、これに対向配置される対向基板３２とを備えている。対向基板３２は、例えば、ガラス基板からなる。
【００４６】
素子アレイ基板３０において、画素電極３４は、それぞれマトリクス状に複数配列する。ここで、同一行に配列する画素電極３４は、行方向に短冊状に延在する走査線Y1〜Yjの１本に、ＴＦＤ素子２０を介して接続されている。
【００４７】
一方、対向基板３２において、ｉ本のデータ線X1〜Xiは、それぞれ走査線Y1〜Yjの延在方向と直交する列方向へ短冊状に延在して、かつ、素子アレイ基板３０の画素電極３４と交差するように形成されている。
【００４８】
さて、このように構成された素子アレイ基板３０と対向基板３２とは、基板周辺に沿って塗布されるシール剤と、適切に散布されたスペーサとによって、一定のギャップ（間隙）を保っており、この閉空間に例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶が封入されて、これにより、図４における液晶層１８が形成されている。
【００４９】
ほかに、対向基板３２には、液晶表示パネル１０の用途に応じて、例えば、ストライプ状モザイク状や、トライアングル状等に配列されたカラーフィルタが設けられ、さらに、例えば、クロムやニッケルなどの金属材料や、カーボンやチタンなどをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどのブラックマトリクスが設けられる。くわえて、素子アレイ基板３０および対向基板３２の対向面には、それぞれ所定の方向にラビング処理された配向膜などが設けられる一方、その各背面には配向方向に応じた偏光板がそれぞれ設けられる（いずれも図示省略）。
【００５０】
ただし、液晶表示パネル１０においては、液晶を高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、前述の配向膜、偏光板等が不要となるため、光利用効率が高まり、このため液晶表示パネルの高輝度化や低消費電力化などの点において有利である。さらに、液晶表示パネル１０を反射型とする場合、画素電極３４をアルミニウムなどの反射率の高い金属膜から構成し、電圧無印加状態で液晶分子がほぼ垂直配向されるＳＨ（スーパーホメオトロピック）型液晶などを用いても良い。
【００５１】
＜走査信号駆動回路＞
次に、液晶表示パネル１０に走査信号を供給する走査信号駆動回路１００の詳細について説明する。
【００５２】
図６に示すように、走査信号駆動回路１００は、主に、クロック・コントロール回路１０１、シフトレジスタ１０３、ラッチ１０４、デコーダ１０５、レベル・シフタ１０６およびＬＣＤドライバ１０７から構成される。
【００５３】
このうち、クロック・コントロール回路１０１は、駆動制御回路１２０から出力される走査側クロック信号YCLKに基づいて、図７に示すようなデータシフト用のシフトクロックYSCLを生成して、シフトレジスタ１０３に供給するものである。
【００５４】
シフトレジスタ１０３は、走査線Y1〜Yjの本数に対応して、ｊビットの並列出力を有するシフトレジスタを、入力データD0、D1、D2の各々に対応して３列独立して設けた構成となっている。このため、シフトレジスタ１０３から各走査線Y1〜Yj毎に３ビットずつの出力が行われる。ここで、入力データD0、D1、D2は、各走査線Y1〜Yjの電圧を選択するためのデータであり、駆動制御回路１２０からシリアルデータとして出力されたものである。また、シフトクロックYSCLは、シフトレジスタ１０３を構成する各シフトレジスタに供給されて、これらの各シフトレジスタが、図７に示すように、シフトクロックYSCLの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとにおいてそれぞれデータを取り込むとともに、取り込んだデータを順次シフトするようになっている。
【００５５】
次に、ラッチ１０４は、ｊビット分のデータを取り込むラッチを３列並列に備えるものであり、シフトレジスタ１０３による３列×ｊビットの並列出力データを、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりのタイミングにおいて、３列×ｊビット分のラッチにそのまま取り込むように構成されている。ここで、ラッチストローブ信号LSは、駆動制御回路１２０から供給される信号であって、シフトレジスタ１０３を構成する各シフトレジスタがｊビット分のデータを取り込んだ後の所定のタイミングにおいて立ち上がる信号である。
【００５６】
したがって、ラッチ１０４からは、ラッチストロープ信号LSの立ち上がりタイミングにおいて、駆動制御回路１２０から出力されたシリアルデータD0、D1、D2が、各走査線Y1〜Yj毎に、３ビットのパラレルデータに変換されて出力されることになる。
【００５７】
次に、デコーダ１０５は、ラッチ１０４から供給される３ビットのパラレルデータをデコードして、選択信号の電圧としてV0〜V7のいずれかを選択するための信号に変換するものである。
また、レベル・シフタ１０６は、デコーダ１０５によりデコードされた信号を順次シフトするものである。
【００５８】
ＬＣＤドライバ１０７は、図４における電源回路１３０から供給される８種類の電圧V0〜V7のいずれかを、レベル・シフタ１０７によってシフトされた信号にしたがって、各走査Y1〜Yj毎に選択接続して出力するものである。これにより、各走査線Y1〜Yjには、８種類の電圧V0〜V7のいずれかが走査信号として供給されることとなる。
【００５９】
ここで、ラッチ１０４から出力される３ビットのパラレルデータD0、D1、D2の値の組み合わせと選択信号の電圧V0〜V7との対応関係が図８に示される関係にある場合、第１に、３ビットのパラレルデータをデコーダ１０５により電圧V0〜V7のいずれかを選択する信号にデコードし、第２に、レベル・シフタ１０６を介してシフトすることにより、ＬＣＤドライバ１０７から、走査信号として図９に示すような大小関係を有する電圧を、各走査線Y1〜Yj毎に順次出力することが可能になる。
【００６０】
例えば、走査線Y1に対応するラッチ１０４の出力を、データD0、D1、D2に対応させてDL10、DL11、DL12と表し、同様に、走査線Y2に対応するラッチ１０４の出力を、データD0、D1、D2に対応させてDL20、DL21、DL22と表す場合にあって、図１０に示すように、（DL10、DL11、DL12）および（DL20、DL21、DL22）の値が、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt1において、それぞれ（0、0、0）および（0、0、1）であったとすると、期間T1において、走査線Y1の電圧はV4となり、走査線Y2の電圧はV3となる。
【００６１】
また、同様に、（DL10、DL11、DL12）および（DL20、DL21、DL22）の値が、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt2において、それぞれ（1、1、1）および（0、0、1）であったとすると、期間T2において、走査線Y1の電圧はV2となり、走査線Y2の電圧はV3のままとなる。なお、図１０においては説明の関係上、充電モードおよび放電モードでの走査信号を一方の極性しか示していない。
【００６２】
このような走査信号駆動回路１００により、走査信号を充電モードと放電モードとの２つのモードで分けて駆動することが可能となり、さらに、両モードを正負の両極性でそれぞれ駆動することが可能となっている。
【００６３】
＜データ信号駆動回路＞
次に、液晶表示パネル１０にデータ信号を供給するデータ信号駆動回路１１０の詳細について説明する。
【００６４】
図１１に示すように、データ信号駆動回路１１０は、主に、シフトレジスタ１１１、ラッチ１１２、ＤＡコンバータ１１３および出力回路１１４から構成される。
【００６５】
このうち、シフトレジスタ１１１は、クロック信号XCLKに同期するラッチ信号であって、かつ、各データ信号出力端子X1〜Xiに対応するラッチ信号を、順次シフトして出力するものである。
【００６６】
ラッチ１１２は、各データ信号出力端子X1〜Xiに対応するｉビットのラッチ領域を備えるものである。各ラッチ領域は、データ線の順番でｎビット毎に供給されるｎビットのシリアル階調データGD0〜GDnを、シフトレジスタ１１１によるラッチ信号でそれぞれラッチして、水平同期信号に同期するラッチパルス信号LPの立ち上がりのタイミングで出力する。
【００６７】
ここで、階調データGD0〜GDn、クロック信号XCLKおよびラッチパルス信号LPは、それぞれ駆動制御回路１２０によって互いに関連付けられて供給されるので、ラッチ１１２の各ラッチ領域は、シリアルで供給される階調データのうち、それぞれ対応するデータ線への階調データGD0〜GDnを取り込んで、ラッチパルス信号LPの立ち上がりのタイミングで各データ線に対応して出力するようになっている。
【００６８】
ＤＡコンバータ１１３は、各データ線に対応する各階調データをアナログ信号に変換して、出力回路１１４に供給するものである。
【００６９】
出力回路１１４は、ＤＡコンバータ１１３により変換されたアナログ信号に基づいてデータ信号をパルス幅変調するものである。
【００７０】
したがって、各データ信号出力端子X1〜Xiからは、それぞれ階調に応じてパルス幅変調されたデータ信号が出力されることになる。
【００７１】
ここで、ラッチ１１２からの階調データは、水平同期信号に同期するラッチパルス信号LPの立ち上がりタイミングで行われるため、出力回路１１４によりデータ信号は、１水平走査期間毎にデータ線に出力されることになる。ただし、上述したように、充電モードと放電モードとの各々において、液晶の表示状態を決定する電圧（図１０における電圧V1あるいはV2）は、１水平走査期間の１／２の期間において出力されるので、データ信号もこれに対応して１水平走査期間の１／２の期間に出力されるように設定されている。
【００７２】
＜駆動制御回路＞
次に、駆動制御回路１２０の詳細について説明する。
【００７３】
図１２に示すように、駆動制御回路１２０は、主に、基本タイミング作成部１２１、ドライバコントロール部１２２、データ出力部１２３およびＡ／Ｄ変換部１２４から構成される。
【００７４】
このうち、基本タイミング作成部１２１は、コンポジット信号等から分離された垂直同期信号や水平同期信号などの同期信号に基づいて、各回路に供給するクロック信号およびタイミング信号を生成し、ドライバコントロール部１２２、データ出力部１２３およびＡ／Ｄ変換部１２４に供給する。
【００７５】
Ａ／Ｄ変換部１２４は、コンポジット信号等から分離されたアナログ信号たる映像信号をデジタルデータに変換して、データ出力部１２３に供給する。
【００７６】
データ出力部１２３は、デジタルデータを階調データGD0〜GDnに変換するとともに、基本タイミング作成部１２１によるクロック信号に基づいて、所定のタイミングでシリアルデータとして、データ信号駆動回路１１０に供給する。
【００７７】
また、ドライバコントロール部１２２は、上述したクロック信号YCLK、ラッチストローブ信号LSおよびデータD0〜D2を走査信号駆動回路１００に供給する一方、クロック信号XCLKおよびラッチパルス信号LPをデータ信号駆動回路１１０に供給する。
【００７８】
これらの各信号は、基本タイミング作成部１２１のクロック信号およびタイミング信号に基づいて生成され、さらに、基本タイミング作成部１２１は、垂直同期信号や水平同期信号などの同期信号に基づいて、クロック信号およびタイミング信号を生成するので、走査信号駆動回路１００から出力される走査信号およびデータ信号駆動回路１１０から出力されるデータ信号についても、水平同期信号および垂直同期信号に同期したものとなる。
【００７９】
＜駆動動作＞
さて、このように走査信号駆動回路１００、データ信号駆動回路１１０および駆動制御回路１２０により、液晶表示装置において通常の表示を行う場合の動作を図１３（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００８０】
図１３（ａ）は、あるデータ線Xn（X1≦Xn≦Xi）を介するデータ信号の一例を示すタイミングチャートである。図に示すように、データ信号は、１水平走査期間Ｈの後半の１／２の期間において供給される。
【００８１】
同図（ｂ）は、ある走査線Ym（Y1≦Ym＜Yj）を介する走査信号を示すタイミングチャートであり、同図（ｃ）は、次の走査線Ym+1を介する走査信号を示すタイミングチャートである。これらの図に示すように、走査信号は、１水平走査期間Ｈ毎に充電モード波形と放電モード波形とを交互に出力するように設定されており、一つの走査線についても、１垂直走査期間ＴＶ毎に充電モード波形と放電モード波形とを交互に出力するように設定されている。
【００８２】
そして、同図（ｄ）は、データ線Xnと走査線Ym+1との交点に位置する画素領域１６に印加される電圧、すなわち、ＴＦＤ素子２０と液晶層１８との両端に印加される電圧を示すタイミングチャートである。ここで、当該液晶層１８に印加される電圧VLCを斜線で示す。
【００８３】
この例では、放電モードでの過充電期間Tpreにおいて、（V7-V3）の電圧が印加されることにより、ＴＦＤ素子２０がオン状態となり、当該液晶層１８は過充電される。
【００８４】
次に、放電期間Tdcにおいて、（V2-V3）の電圧が印加されると、当該データ信号により放電量が抑えられるため、当該液晶層１８の充電状態は維持される。したがって、ノーマリーホワイトモードの場合には黒が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には白が表示されることになる。
【００８５】
さらに、１垂直走査期間ＴＶ後、充電モードでの充電期間Tcにおいて、（V1-V4）の電圧が印加されると、ＴＦＤ素子２０がオン状態となり、当該液晶層１８はデータ信号に応じて充電される。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には継続的に黒が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には継続的に白が表示されることになる。
【００８６】
反対に、放電モードの放電期間Tdcにおいて、（V2-V4)の電圧が印加されると、過充電期間Tpreにおいて液晶層１８に充電された電荷は、多数放電する。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には白が表示され、ノーマリブラックモードの場合には黒が表示されることになる。
【００８７】
さらに、１垂直走査期間ＴＶ後、充電モードでの充電期間Tcにおいて、（V1-V3）の電圧が印加されても、液晶層１８への充電は行われない。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には継続的に白が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には継続的に黒が表示されることになる。
【００８８】
このように、充電モードにおいて、選択電圧V1を供給することで液晶層１８をデータ信号に応じて充電する一方、放電モードにおいて、選択電圧V1とは逆極性のプリチャージ電圧V7を供給することで液晶層１８をデータ信号にかかわりなく過充電し、その後、プリチャージ電圧V7とは逆極性の選択電圧V2を供給するとともに、液晶層１８の放電量をデータ信号で制御することで、当該液晶画素の表示状態を制御することが可能となる。そして、このような充電モードと放電モードとは、逆極性についても同様に行われる。
【００８９】
そして、充電モードと放電モードとに分けて交互に駆動し、さらに、両モードを正負側の両極性で交互に駆動することにより、液晶層への充電がほぼ停止した時にＴＦＤ素子２０に印加される電圧が、ＴＦＤ素子の特性のバラツキにより変動しても、充電モードにて液晶印加電圧に発生する誤差電圧と、放電モードにて液晶印加電圧に発生する誤差電圧とが、実効電圧的に互いに相殺するので、表示ムラの発生等を有効に防止することが可能となっている。
【００９０】
＜視角調整＞
次に、本実施形態における視角調整について説明する。先に述べたように、本実施形態の液晶表示装置は、走査信号を充電モードと放電モードとに分けて駆動しており、このように駆動している理由は、ＴＦＤ素子特性の相違により各液晶層に印加される電圧間のバラツキをなくすためである。
【００９１】
ただし、充電モードあるいは放電モードのいずれか一方のモードを用いても画素の表示状態を定めることはできる。この場合、充電モードで駆動した場合におけるＶ−Ｔ特性と、放電モードで駆動した場合におけるＶ−Ｔ特性とは互いに異なる。
【００９２】
ここで、本実施形態のように充電モードと放電モードとに分けて駆動する場合、充電モードにおいて画素の表示状態を定める走査信号の選択電圧V1（V6）と放電モードにおいて画素の表示状態を定める走査信号の選択電圧V2（V5）とを調整することにより、放電モードと充電モードとのバランスが変化する。このため、Ｖ−Ｔ特性を、充電モードのみ駆動した場合におけるＶ−Ｔ特性から、放電モードのみで駆動した場合におけるＶ−Ｔ特性まで任意に変化させることが可能となる。
【００９３】
このようにＶ−Ｔ特性を変化させるには、図１４（ａ）〜（ｃ）に示されるような３つの態様が考えられる。すなわち、同図（ａ）に示されるように、充電モードにおいて画素の表示状態を定める走査信号の選択電圧V1（V6）と放電モードにおいて画素の表示状態を定める走査信号の選択電圧V2（V5）とを互いに逆極性の方向に（両者の和が等しくなるように）調整する第１の態様と、同図（ｂ）に示されるように、選択電圧V1（V6）を固定とし、選択電圧V2（V5）のみを調整する第２の態様と、同図（ｃ）に示されるように、選択電圧V1（V6）のみを調整し、選択電圧V2（V5）を固定とする第３の態様とが考えられる。
【００９４】
このような第１〜第３の態様は、図４における電源回路１３０が視角設定部１４０の設定にしたがって選択電圧V1（V6）、V2（V5）を各態様に応じて調整する構成で可能である。
【００９５】
次に、放電モードと充電モードとのバランスが変化することにより、Ｖ−Ｔ特性がどのように変化するかを図１５に示す。選択電圧V1あるいはV2のレベルが図１４においてＡ方向に移行すると、Ｖ−Ｔ特性は図１５においてＡ方向に変化する。反対に、選択電圧V1あるいはV2のレベルが図１４においてＢ方向に移行すると、Ｖ−Ｔ特性は図１５においてＢ方向に変化する。なお、選択電圧V6あるいはV5のレベル関係は、図１５において、選択電圧V1あるいはV2の関係と、接地レベルに対して対称な関係となる。
【００９６】
ここで、本実施形態における液晶表示装置において、ある角度から見た表示画面の明るさを変化させて、視覚特性を調整する場合について考えてみる。具体的には、図１６に示されるＶ−Ｔ特性で階調▲１▼で示される範囲で分布する画面を明るくする場合について考えてみる。この場合、上記３つの態様のいずれかにより、Ｖ−Ｔ特性を図においてＡの方向に変化するように調整する。この特性変化により透過率が上昇するため表示画面が明るくなる。ここで、従来のパルス幅を長くして、▲２▼で示される範囲で表示させる方式と比べると、本実施形態では、特性の傾きが鈍化することにより、透過率が飽和しないため、中間階調の表現性が確保されることになる。
【００９７】
一方、図１６に示されるＶ−Ｔ特性で階調▲１▼で示される範囲で分布する画面を暗くする場合について考えてみる。この場合、上記３つの態様のいずれかにより、Ｖ−Ｔ特性を図においてＢの方向に変化するように調整すると、特性変化により透過率が下降するため表示画面が暗くなる。この際、本実施形態では、特性の傾きが急峻となることにより、透過率の幅が広がるため、中間階調の見栄えが良くなることが判る。
【００９８】
このように、本実施形態の液晶表示装置によれば、液晶表示パネル１０に対して、走査信号駆動回路１００が走査線Y1〜Yjに走査信号をそれぞれ供給し、データ信号駆動回路１１０がデータ線X1〜Xiにそれぞれデータ信号を供給するとともに、視角設定部１４０の設定により電源回路１３０が、充電モードにおいて画素領域１６の表示状態を定める走査信号の電圧V1（V6）、あるいは、放電モードにおいて画素領域の表示状態を定める走査信号の電圧V2（V4）の少なくとも一方を調整する結果、画素領域１６におけるＶ−Ｔ特性が変化し、これにより、画素領域１６の明度を変化させることが可能となる。また、Ｖ−Ｔ特性の傾きが変化させれば、中間階調の表現性を確保した上で、画素領域１６の明度を変化させることも可能となる。
【００９９】
なお、本実施形態にあっては、充電モードおよび放電モードとを両極性で駆動したが、一方の極性で駆動しても良いのはもちろんである。
【０１００】
＜電子機器：その１＞
次に、上述した液晶表示装置を電子機器に用いた例のいくつかについて説明する。
【０１０１】
まず、この液晶表示装置をライトバルブとして用いたビデオプロジェクタについて説明する。図１７は、ビデオプロジェクタの構成例を示す平面図である。
【０１０２】
この図に示すように、ビデオプロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された複数のミラー１１０６、１１０６、……および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇに入射される。
【０１０３】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶表示パネル１０であり、図示しない回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動される。さて、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、ＲおよびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
【０１０４】
なお、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、対向基板３２にカラーフィルタを設ける必要はない。
【０１０５】
＜電子機器：その２＞
さらに、液晶表示装置をパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図１８は、このパーソナルコンピュータの構成を示す正面図である。図において、パーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶ディスプレイ１２０６とから構成されている。この液晶ディスプレイ１２０６は、先に述べた液晶表示パネル１０にカラーフィルタとバックライトとを付加することにより構成される。
【０１０６】
＜電子機器：その３＞
次に、液晶表示パネルをページャに適用した例について説明する。図１９は、このページャの構造を示す分解斜視図である。この図に示すように、ページャ１３００は、金属フレーム１３０２において、液晶表示パネル１０を、バックライト１３０６ａを含むライトガイド１３０６、回路基板１３０８、第１、第２のシールド板１３１０、１３１２とともに収容する構成となっている。そして、液晶表示パネル１０と回路基板１０との導通は、対向基板３２に対しては２つの弾性導電体１３１４、１３１６によって、素子アレイ基板３０に対してはフィルムテープ１３１８によって、それぞれ図られている。
【０１０７】
なお、図１７〜図１８を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、携帯電話、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等などが電子機器の例として挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、走査線に走査信号が複数のモードに分けて供給されるとともに、これら複数のモードのうち少なくとも一つのモードにおいて画素の表示状態を定める走査信号の選択電圧が調整されるので、電圧−透過率特性が、あるモードで駆動した場合から別のモードで駆動した場合まで変化する。これにより透過率が変化するので、視野角を調整することが可能となる。さらに、電圧−透過率特性の傾きを変化させると、中間階調の表現性を確保した上で、明度を変化させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、ＴＦＤ素子を適用した液晶パネル用基板の１画素分についてのレイアウトを示す平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線の断面図である。
【図２】 他のＴＦＤ素子の構造を示す断面図である。
【図３】 （ａ）は、他のＴＦＤ素子を適用した液晶パネル用基板の１画素分についてのレイアウトを示す平面図であり、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】 本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。
【図５】 液晶表示パネルの構成を示す部分破断斜視図である。
【図６】 走査信号駆動回路の詳細構成を示すブロック図である。
【図７】 同走査信号駆動回路におけるデータ取り込み動作を示すタイミングチャートである。
【図８】 同走査信号駆動回路に供給されるパラレルデータD0、D1、D2と出力電圧との関係を示す図である。
【図９】 各出力電圧の大小関係を示す図である。
【図１０】 同走査信号駆動回路による走査信号の出力動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】 データ信号駆動回路の詳細構成を示すブロック図である。
【図１２】 駆動制御回路の詳細構成を示すブロック図である。
【図１３】 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ液晶表示パネルの例を示すタイミングチャートである。
【図１４】 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本実施形態において電圧−透過率特性を変動させるために選択電圧の調整を説明するための図である。
【図１５】 選択電圧の調整により電圧−透過率特性が変化する様子を示す図である。
【図１６】 本実施形態において表示画面の明るさが変わることを説明するための図である。
【図１７】 液晶表示パネルを適用した電子機器の一例たる液晶プロジェクタの構成を示す断面図である。
【図１８】 液晶表示パネルを適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す正面図である。
【図１９】 液晶表示パネルを適用した電子機器の一例たるページャの構成を示す分解斜視図である。
【図２０】 従来の液晶表示装置において表示を明るくする場合を説明するための図である。
【符号の説明】
１０……液晶表示パネル、
１２、４８、X1〜Xi……走査線、
１４、Y1〜Yj……データ線、
１６……画素領域（画素）
１８……液晶層、
２０、４０……ＴＦＤ素子、
２２……第１金属膜（第１金属）、
２４……酸化膜（絶縁体）、
２６……第２金属膜（第２金属）、
３０……素子アレイ基板、
３２……対向基板、
３６、４５……画素電極、
１００……走査信号駆動回路（走査信号供給手段）、
１１０……データ信号駆動回路（データ信号供給手段）、
１２０……駆動制御回路、
１３０……電源回路（電圧調整手段）、
１４０……視角設定部

Claims (7)

1. 複数の走査線と、複数のデータ線と、当該走査線およびデータ線の間に２端子型非線形素子および液晶層が直列に接続された画素と、を備え、当該液晶層に蓄積される電荷量を走査信号およびデータ信号で制御することにより階調表示を行う液晶表示装置の表示調整方法であって、
   前記液晶層に電荷をデータ信号に応じて蓄積させる充電モードと、前記液晶層に過充電された電荷を前記データ信号に応じて放電させる放電モードと、を設け、
   前記充電モードにおいて走査信号として第１の選択電圧を前記走査線に供給するとともに前記放電モードにおいて走査信号として第２の選択電圧を前記走査線に供給し、
   前記充電モード及び前記放電モードを繰り返して表示する際の視角特性に応じて、前記第１の選択電圧及び前記第２の選択電圧のうち、少なくとも一方の選択電圧の調整する
   ことを特徴とする液晶表示装置の表示調整方法。
2. 複数の走査線と、複数のデータ線と、当該走査線およびデータ線の間に２端子型非線形素子および液晶層が直列に接続された画素と、を備え、当該液晶層に蓄積される電荷量を走査信号およびデータ信号で制御することにより階調表示を行う液晶表示装置であって、
   前記液晶層に電荷をデータ信号に応じて蓄積させる充電モードと、前記液晶層に過充電された電荷を前記データ信号に応じて放電させる放電モードと、を設け、
   前記データ信号を前記データ線に供給するデータ信号駆動回路と、
   前記充電モードにおいて走査信号として第１の選択電圧を前記走査線に供給するとともに前記放電モードにおいて走査信号として第２の選択電圧を前記走査線に供給する走査信号駆動回路と、を備え、
   前記第１の選択電圧及び前記第２の選択電圧のうちの少なくとも一方の選択電圧は、前記充電モード及び前記放電モードを繰り返して表示する際の視角特性に応じて調整されてなる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記視角設定部は、前記第１の選択電圧と前記第２の選択電圧とを互いに逆極性の方向に調整することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記視角設定部は、前記第１の選択電圧を固定とし、前記第２の選択電圧のみを調整することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
5. 前記視角設定部は、前記第１の選択電圧のみを調整し、前記第２の選択電圧を固定とすることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
6. 前記２端子型非線形素子は、第１導電体−絶縁体−第２導電体からなるＴＦＤ素子であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項記載の液晶表示装置。
7. 請求項２乃至６のいずれか一項記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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