JP3834021B2 - 反射型液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法に関し、より詳しくは、所定の時間間隔で白色光をパネルに走査して映像の輝度を改善する反射型液晶表示装置およびその駆動方法に関する。

一般に、液晶表示装置は、透過型液晶表示装置および反射型液晶表示装置に区分される。
透過型液晶表示装置は、光源から発散された光が高透過率のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ＯＸＩＤＥ）透明電極板を透過するようにすることによって、パネルに映像情報を表示する。

これに対して、反射型液晶表示装置では、別の光源を用いることなく自然光を用いてパネルに映像情報を表示している。これは、透明電極に代えて、アルミニウムのような反射率の高い金属を共通電極として使用しているため可能である。かかる反射型液晶表示装置は、光源を利用しないため、消費電力量が少なく、また、薄型および軽量化を図ることができるという利点がある。

しかし、反射型液晶表示装置は、多少の明かりがあっても光量が十分でない場合には、裏面側に光源がないことにより、輝度が不足して視認性が悪くなるという問題がある。したがって、反射型液晶表示装置では、暗い場所では、パネルに映像情報が表示できないという短所を有する。
また、反射型液晶表示装置へ入射する入射光の一部は、カラーフィルタで反射され、カラーフィルタを介してフィルタリングされた入射光のみを使用し、これによって、輝度が低くなることから、さらに光量が不足して視認性が悪くなるという問題が考えられる。
言い換えると、目的の色を表示するには、所定の時間（ｔ）の間、それぞれのカラーフィルタを透過した赤・緑・青色光（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の混合を用いるが、このとき、赤・緑・青色光のそれぞれは、入射光、すなわち、図１のような白色光の一部のみを用いているため、輝度が低い。かかる輝度の改善のため、従来の反射型液晶表示装置では、カラーフィルタの透過スペクトルを調節していたが、これは、映像の色純度を低下させるという問題点を引き起こす。

本発明の技術的な課題は、カラーフィルタの透過スペクトルを別途に設計および調節する必要がなく、外部環境に応じて映像の輝度を調節することのできる反射型液晶表示装置およびその駆動方法を提供することにある。

上記のような技術的課題を解決するための本発明は、白色光から赤・緑・青色光を選択的にフィルタリングする赤・緑・青のカラーフィルタ、上部電極層および下部電極層を有する液晶表示パネル；および設定された赤・緑・青色光の混合で目的の色を具現するデータ表示区間のそれぞれの間にデータ非表示区間が介在するとともに、前記データ非表示区間の少なくとも一部に赤・緑・青色光を全て含む白色光が表示される区間が含まれるように前記上部電極層および下部電極層を駆動するドライバを備えている。

好ましくは、前記ドライバは、前記データ非表示区間の間、赤・緑・青色光を全て含む前記白色光が表示される区間および赤・緑・青色光が全て非表示となる区間が互いに異なった時間的位置で互いに異なった時間間隔で表示されるように前記上部および下部電極層を駆動する。
また、前記複数のカラーフィルタは、前記液晶表示パネルの上端に取り付けられる透過型カラーフィルタである。

また、前記複数のカラーフィルタは、前記液晶表示パネルの下端に取り付けられる反射型カラーフィルタである。
前記反射型カラーフィルタの前記赤・緑・青のカラーフィルタは、誘電物質が周期的に配列されてなるフォトニック結晶によって形成され、前記赤・緑・青のカラーフィルタは、互いに異なった屈折率を持つ誘電物質からなる。

なお、上記のような技術的課題を解決するための本発明によれば、白色光から赤・緑・青色光を選択的にフィルタリングする赤・緑・青のカラーフィルタが適用された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの電極層を駆動するドライバを備える反射型液晶表示装置の駆動方法において、設定された赤・緑・青色光の混合で目的の色を具現するデータ表示区間のそれぞれの間にデータ非表示区間が介在するとともに、前記データ非表示区間の間、赤・緑・青色光が全て表示される区間が含まれるように前記ドライバによって前記電極層が駆動される。

具体的には、前記駆動ステップでは、前記データ非表示区間の間、赤・緑・青色光が全て表示される区間および赤・緑・青色光が全て非表示となる区間が互いに異なった時間的位置で互いに異なった時間間隔で表示されるように前記上部電極層および下部電極層を駆動する。

本発明の反射型液晶表示装置およびその駆動方法によれば、それぞれの赤・緑・青色光の混合で目的の色を表示する区間の間に白色光を投入させることによって、カラーフィルタの透過スペクトルを別途に設計することなく、既存のカラーフィルタを用いて目的の輝度を得ることができ、特に、外部環境に応じて適切に輝度を調節することができるという効果を奏する。

以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施例に係る反射型カラーフィルタを有する反射型液晶表示装置を示した断面図である。
図示されたように、本発明に係る反射型液晶表示装置２００は、液晶表示パネル２１０、ドライバ２２０および反射型カラーフィルタ２３０を備えている。

液晶表示パネル２１０は、下部基板２１１、下部電極層２１２、下部配向膜２１３、液晶層２１４、上部配向膜２１５、上部電極層２１６、上部基板２１７、シール部材２１８および複数のスペーサ２１９を有している。
下部基板２１１および上部基板２１７は、ガラスまたは透明合成樹脂のような透明素材が適用される。

下部電極層２１２および上部電極層２１６は、周知の透明導電素材、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ＯＸＩＤＥ ）透明電極素材で形成される。好ましくは、下部電極層２１２および上部電極層２１６には、相互直交する方向に沿って多数の電極が並んで形成される。下部電極層２１２および上部電極層２１６が交叉する地点は、色別の画素に相当する。

液晶層２１４内には、好ましくは、液晶（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）素材が充填されている。
下部配向膜２１３および上部配向膜２１５は、周知の種々の配向素材で形成される。配向素材の例としては、ポリイミド、ポリビニールアルコール、ナイロン、ＰＶＡ系などが挙げられる。下部配向膜２１３および上部配向膜２１５は、布のようなラビング素材を用いて所定の角度でラビング処理される。

シール部材２１８は、液晶の外部への漏れを防ぐ働きをする。
スペーサ２１９は、液晶層２１４のギャップを一定に維持するためのものである。
図３は、図２の液晶表示装置の駆動方法を説明するため、液晶表示パネルの一部を示した図である。
図示されたように、図２のドライバ２２０は、下部電極層駆動部２２２、上部電極層駆動部２２４および制御部２２６を有している。

ドライバ２２０は、液晶表示パネル２１０の下部および上部電極層２１２、２１６を駆動させ、赤・緑・青色の色別のデータが表示されるようにする。
具体的には、下部電極層駆動部２２２は、下部電極層２１２と結線され、上部電極層駆動部２２４は、上部電極層２１６と結線されている。
制御部２２６は、表示データによって下部および上部電極層駆動部２２２、２２４の駆動を制御する。すなわち、制御部２２６は、設定された赤・緑・青色光の混合で具現するための色相を表示するデータ表示区間のそれぞれの間にデータ非表示区間が介在するように下部および上部電極層駆動部２２２、２２４を制御している。また、このデータ非表示区間の少なくとも一部に、赤・緑・青色光が全て表示される第１の区間と赤・緑・青色光が全て表示されない第２の区間とが含まれるように下部および上部電極層駆動部２２２、２２４の制御を行う。なお、第１の区間は、白色光で表示される。また、第１の区間および第２の区間は、互いに異なった時間的位置で互いに異なった時間間隔で表示される。

反射型カラーフィルタ２３０は、色別の画素の位置に対応するように形成された色別のカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂで構成される。ここで、色別の画素の位置は、下部電極層２１２および上部電極層２１６が交叉する地点に相当する。
反射型カラーフィルタ２３０の各色別のカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）が周期的に配列されてなるフォトニック結晶（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ）によって形成される。また、各色別のカラーフィルタセル２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは、互いに異なった屈折率を有する誘電物質からなる。

図４および図５は、図２の液晶表示装置による表示過程の一実施例を示す図である。
図面を参照すると、横軸は、ドライバ２２０によって赤・緑・青色光が表示される時間を示すもので、ｔ_cは、赤・緑・青色光の混合で目的の色のデータが表示される時間である。データ非表示区間は、ｔ_wおよびｔ_offからなる。データ非表示区間の一部であるｔ_wは、赤・緑・青色光が全て表示され、白色光で表示される時間を意味する。また、データ非表示区間の残りの一部であるｔ_offは、赤・緑・青色光が全て表示されない時間であって、ｔ_cおよびｔ_w時間の間、液晶表示パネル２１０に蓄積された電荷を解消させるリセット過程に相当する。図５では、図示していないが、ＲＧＢ混合色と表示している区間が赤・緑・青色光が表示される時間（ｔ _c ）であり、ＲＧＢ混合色の後１フレームの終了時点までがデータ非表示区間のうちの赤・緑・青色光が全て表示されない区間（ｔ _off ）である。

なお、ｔ_wは、ｔ_cより短く適用し、ｔ_offは、ｔ_cによって適応的に調節されることが好ましい。また、ｔ_offは、ｔ_cと同一または相違し得る。
図５によれば、本発明に係る１フレームは、ドライバ２２０の制御によって白色光→目的の色（赤・緑・青色光の混合による色）の順に反射型カラーフィルタ２３０に入射および反射されることによって具現される。

図６は、本発明の他の実施例に係る透過型カラーフィルタを用いた反射型液晶表示装置を示す断面図である。
図示されたように、本発明による反射型液晶表示装置６００は、透過型カラーフィルタ６１０、液晶表示パネル６２０、ドライバ６３０および反射板６４０を有している。
透過型カラーフィルタ６１０は、色別の画素の位置に対応するように形成された色別のカラーフィルタセル（図示せず）からなっている。ここで、色別の画素の位置は、後述の下部電極層６２２および上部電極層６２６が交叉する地点に相当する。鮮明な画質の映像を得るためには、透過型カラーフィルタ６１０の光透過効率が非常に重要な要素となる。

液晶表示パネル６２０は、下部基板６２１、下部電極層６２２、下部配向膜６２３、液晶層６２４、上部配向膜６２５、上部電極層６２６、上部基板６２７、シール部材６２８およびスペーサ６２９を備えている。
液晶表示パネル６２０およびドライバ６３０は、図２の液晶表示パネル２１０およびドライバ２２０と構成および機能が同一であるため、詳細な説明は省略する。

図５および図６に示したように、ドライバ６３０は、設定された赤・緑・青色光の混合によって目的の色のデータ表示区間（ｔ _C ）の間にデータ非表示区間（ｔ_off）が介在するように下部電極層６２２および上部電極層６２６を駆動する。但し、ドライバ６３０は、データ非表示区間（ｔ_off）の間は、赤・緑・青色光が全て表示される区間（ｔ_w）、すなわち白色光が表示される区間と、赤・緑・青色光が全て表示されない表示オフ区間（ｔ_off）が介在するように下部電極層６２２および上部電極層６２６を駆動する。

反射板６４０は、ドライバ６３０によって駆動された下部電極層６２２および上部電極層６２６から入射される白色光、赤色光、緑色光および青色光を反射させる。これによって、図６の本発明に係る１フレームは、図５のように白色光→目的の色（赤・緑・青色光の混合による色）が反射板６４０で反射されることによって、具現される。
上記のような本発明に係る反射型液晶表示装置２００、６００は、ドライバ２２０、６３０の制御によって輝度および全体光量を調節する。

具体的には、ドライバ２２０、６３０は、下部電極層２１２、６２２および上部電極層２１６、６２６が交叉するデータ表示区間のデータ表示時間を制御することによって画素の輝度を調節する。すなわち、画素の輝度は、データ表示区間に所定の電位が印加され、それぞれの赤・緑・青色光の混合で目的の色が表示される時間（ｔ _C ）と何等の単色光も表示されない時間（ｔ_off）との比率によって決定される。

また、ドライバ２２０、６３０は、白色光が表示される時間（ｔ_w）を制御することによって、画面全体の明るさ、すなわち光量を調節する。

以上、本発明によれば、カラーフィルタの透過スペクトルを別途に設計および調節する必要がなく、外部環境に応じて映像の輝度を調節することができる反射型液晶表示装置およびその駆動方法を提供することができる。

従来の液晶表示装置の表示方法を説明するためのグラフである。 本発明の一実施例に係る反射型カラーフィルタを含む反射型液晶表示装置を示した断面図である。 図２の液晶表示装置の駆動方法を説明するため、液晶表示パネルの一部を示した図である。 図２の液晶表示装置によって具現される表示過程の一実施例を示した図である。 図４に係る表示過程の一実施例を説明するための図である。 本発明の他の実施例に係る透過型カラーフィルタを含む反射型液晶表示装置を示した断面図である。

符号の説明

２００、６００：液晶表示装置
２１０、６２０：液晶表示パネル
２１１、６２１：下部基板
２１２、６２２：下部電極層
２１３、６２３：下部配向膜
２１４、６２４：液晶層
２１５、６２５：上部配向膜
２１６、６２６：上部電極層
２１７、６２７：上部基板
２１８、６２８：シール部材
２１９、６２９：スペーサ
２２０、６３０：ドライバ
２３０：反射型カラーフィルタ
６１０：透過型カラーフィルタ

Claims (11)

1. 白色光から赤・緑・青色光を選択的にフィルタリングする赤・緑・青のカラーフィルタ、上部電極層および下部電極層を有する液晶表示パネルと、
   設定された前記赤・緑・青色光の混合で目的の色を具現するデータ表示区間のそれぞれの間にデータ非表示区間が介在するとともに、前記データ非表示区間の少なくとも一部に赤・緑・青色光を全て含む白色光が表示される区間が含まれるように前記上部および下部電極層を駆動するドライバと、
   を備えることを特徴とする反射型液晶表示装置。
2. 前記ドライバは、前記データ非表示区間の間、赤・緑・青色光を全て含む白色光が表示される区間および赤・緑・青色光が全て非表示となる区間が相異なった時間的位置で相異なった時間間隔で表示されるように前記上部および下部電極層を駆動することを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
3. 前記複数のカラーフィルタは、前記液晶表示パネルの上端に取り付けられる透過型カラーフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
4. 反射板をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の反射型液晶表示装置。
5. 前記複数のカラーフィルタは、前記液晶表示パネルの下端に取り付けられる反射型カラーフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
6. 前記反射型カラーフィルタの前記赤・緑・青のカラーフィルタは、誘電物質が周期的に配列されてなるフォトニック結晶によって形成されることを特徴とする請求項５に記載の反射型液晶表示装置。
7. 前記赤・緑・青のカラーフィルタは、相異なった屈折率を有する誘電物質からなることを特徴とする請求項５に記載の反射型液晶表示装置。
8. 白色光から赤・緑・青色光を選択的にフィルタリングする赤・緑・青のカラーフィルタが適用された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの上部電極層および下部電極層を駆動するドライバを備える反射型液晶表示装置の駆動方法において、
   設定された赤・緑・青色光の混合で目的の色を具現するデータ表示区間のそれぞれの間にデータ非表示区間が介在するとともに、前記データ非表示区間の少なくとも一部に赤・緑・青色光を全て含む白色光が表示される区間が含まれるように前記ドライバによって前記上部電極層および下部電極層を駆動することを特徴とする反射型液晶表示装置の駆動方法。
9. 前記駆動ステップは、前記データ非表示区間の間、赤・緑・青色光が全て表示される区間および赤・緑・青色光が全て非表示となる区間が相異なった時間的位置で相異なった時間間隔で表示されるように前記上部および下部電極層を駆動することを特徴とする請求項８に記載の反射型液晶表示装置の駆動方法。
10. 前記複数のカラーフィルタは、前記液晶表示パネルの上端に取り付けられる透過型カラーフィルタであることを特徴とする請求項８に記載の反射型液晶表示装置の駆動方法。
11. 前記複数のカラーフィルタは、前記液晶表示パネルの下端に取り付けられる反射型カラーフィルタであることを特徴とする請求項８に記載の反射型液晶表示装置の駆動方法。

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