JP3959291B2 - Method for driving liquid crystal panel and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶層を通常表示が可能であるベンド状態に高速に転移させる駆動方法に係る。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は薄型、軽量であり、従来のブラウン管に代替するものとして、近年一層用途が拡大されてきた。しかし、現在広く使用されているTN(Twisted Nematic)配向液晶パネルは視野角が狭く、また応答速度が遅く、液晶素子が保持型であることもあって動画表示時には尾を引くように見える等、ブラウン管より画質が劣る。
【0003】
特開昭61−116329号公報にあるようなベンド状態を有するOCB(Optically Compensated Birefringence)液晶を用いれば、高速応答かつ広視野角で動画表示や大画面化に十分対応でき、ブラウン管よりも薄型で低消費電力の大画面ディスプレイを提供することができる。しかし、OCB液晶をベンド状態に転移するためには、液晶層に高い電位差を一定時間以上付与する必要があり、汎用的に実現する手段が具体化されていないために、現在のところ実用化されるには至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、どのような使用温度においても液晶層を短時間でベンド状態に転移する駆動方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第1の発明は、画素データが供給される複数のソース線と、走査信号が供給される複数のゲート線の交点に対応して、マトリクス状に形成された薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタに接続する画素電極が形成された第一の基板と、第一の基板に対向する対向電極が形成された第二の基板と、第一の基板と第二の基板との間に位置する液晶層と、ソース線を駆動するソースドライバと、ゲート線を駆動するゲートドライバを具備する液晶表示装置において、液晶層をスプレイ状態にするステップと、ゲートドライバからゲート線に順次走査で薄膜トランジスタをオンさせる電圧を印加し、ソースドライバからはソース線にゲート走査毎に異なる電位を与え、対向電極にはソース線に与える電位の平均値に対して所定の電圧を印加して液晶層をベンド状態にするステップとを有する液晶パネルの駆動方法を用いることによって、ゲート走査毎の画素電極間でゲート方向電界を発生させ、同ゲートラインにおける画素電極を+極性の電位と−極性の電位にすることにより、短期間でベンド状態にすることが可能である。
【0006】
第2の発明は、液晶層をスプレイ状態にするステップと、ゲートドライバからゲート線に順次走査で薄膜トランジスタをオンさせる電圧を印加し、ソースドライバからはソース線にゲート走査毎かつソース線毎に異なる電位を与え、対向電極にはソース線に与える電位の平均値に対して所定の電圧を印加して液晶層をベンド状態にするステップとを有する液晶パネルの駆動方法を用いることによって、ゲート走査毎かつソースライン毎の画素電極間でゲート方向電界とソース方向電界を発生させ、同ゲートラインにおける画素電極を+極性の電位と−極性の電位にすることにより、さらに短期間でベンド状態にすることが可能である。
【0007】
第3の発明は、液晶層をベンド状態にするステップにおいて、温度変化に対応して、ソースドライバからソース線に与える電位の極性を制御し、画素電極に与えられる電位の極性の反転周期を可変することによって、温度変化に対応して、短期間でベンド状態にすることが可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態については図1から図6を用いて説明する。図6は本発明の実施形態で用いた液晶パネルの1画素分の構成図を示す。
【0009】
(実施の形態1)
図1は実施の形態1に係るタイムチャートである。以下、図1についてその実際の動作を説明する。ここでは、説明を簡略化するため、ゲート線が3本のモデルを考える。図1のPOLはソースドライバに与える信号で、POLがHの時はソース線に+極性の電圧を与え、Lの時はソース線に−極性の電圧を与える。
【0010】
電源投入などによって乱れた液晶層の配列状態を均一なスプレイ状態の配列にするために、リセット期間101を設ける。この期間の画素電極と対向電極の電位(液晶層)は0Vである。このリセット期間が無ければ、かなり大きな電圧を液晶層に印加しても、パネル全体がベンド状態に転移しない。ここでは、リセット期間101のゲート波形は駆動波形の簡略化のために1ラインずつONしていく順次走査(通常駆動)を行っている。しかし、大型パネルになると、パネル面内でゲートOFFによる画素トランジスタ601の突き抜け電圧が異なり、パネル全面の画素電極と対向電極の電位を0Vにすることができない可能性がある。この場合はリセット期間101のゲート波形をずっと全ONにし、パネル全体の画素電極電位を固定した方が良い。また、ゲート波形をずっと全ONするときは、各ゲート線毎あるいは複数のゲート線毎にそのタイミングを異ならせた方がよい。そうすると、ゲートドライバの電流集中を低減でき、電源回路の構成を簡略化できるので、低電力化が可能となる。なお、リセット期間101では画素電極と対向電極の電位は±1V以内でなければ、均一なスプレイ状態にすることができない。
【0011】
次に、液晶層を完全にベンド状態にするために、転移電圧印加期間102を設ける。この期間では、対向電極には大きな電圧を与え、ソース線にはソースドライバからゲート走査毎に極性が変わる最大の電圧を与えている。A期間では、ゲート1ライン目がONすると、POLがHであるので、ソース線電位は+極性の電位になり、1ライン目の画素電極電位105は+極性の電位になる。次に、ゲート2ライン目がONすると、今度はPOLがLであるため、2ライン目の画素電極電位106は−極性の電位になる。次に、ゲート3ライン目がONすると、POLがHであるため、3ライン目の画素電極電位107は+極性の電位になる。
【0012】
この画素電極の状態を示したものを図2(a)に示す。また、図1のB期間における画素電極電位は図2(b)のようになる。図2では、ゲート走査毎の画素電極間で電界が生じる。このゲート方向電界201が生じることによって、この部分に転移核が発生し、液晶層をベンド状態にする速度を上げることが可能である。
【0013】
また、図1のA期間とB期間を繰り返すことによって、同ゲートラインにおける画素電極を+極性の電位と−極性の電位にすることが可能であるので、さらに液晶層をかき乱し、短期間でベンド状態にすることができる。ここで、リセット期間101と転移電圧印加期間102は2回以上繰り返した方がよい。1回のリセット期間101と転移電圧印加期間102だけでは、ベンド状態にするのが困難である低温において、完全にベンド状態にすることができない場合があるからである。なお、転移電圧印加期間102の対向電極電位104はソース線に与える最大電位以上が好ましい。しかし、その期間の対向電極電位104がソース線に与える電位の平均値に対して負電圧である場合は、ソース線に与える最小電位以下が好ましい。
【0014】
以上のような駆動を行い、パネル全面の液晶層が完全にベンド状態になると、次は通常表示期間103にし、映像表示が可能になる。本実施の形態1における駆動方法を用いると、より短時間で完全にパネル全体をベンド状態にすることができ、映像を表示することが可能である。
【0015】
(実施の形態2)
実施の形態1では、ソースドライバがゲート走査毎に極性が反転するものを使用していたが、本実施の形態2では、ソースドライバがゲート走査毎かつソースライン毎(1画素単位)に極性が反転するものを使用する。
【0016】
このソースドライバを使用し、図1の転移駆動を行うと、実施の形態1と同様にリセット期間101で電源投入などによって乱れた液晶層の配列状態を均一なスプレイ状態の配列にすることが可能である。また、転移電圧印加期間102では、対向電極には大きな電圧を与え、ソース線にはソースドライバからゲート走査毎に極性が変わり、かつソースライン毎にも極性が変わる最大の電圧を与えている。ゲートドライバより、実施の形態1と同様のタイミングでゲートをONさせると、A期間における画素電極電位は図3(a)のようになり、B期間における画素電極電位は図3(b)のようになる。図3では、ゲート走査毎の画素電極間とソースライン毎の画素電極間で電界が生じる。これらのゲート方向電界301とソース方向電界302が生じることによって、これらの部分に転移核が発生し、実施の形態1の駆動方法よりも液晶層をベンド状態にする速度を上げることが可能である。
【0017】
また、図1のA期間とB期間を繰り返すことによって、同画素における画素電極を+極性の電位と−極性の電位にすることが可能であるので、さらに液晶層をかき乱し、短期間でベンド状態にすることができる。また、実施の形態1と同様にリセット期間101と転移電圧印加期間102は2回以上繰り返した方がよい。1回のリセット期間101と転移電圧印加期間102だけでは、ベンド状態にするのが困難である低温において、完全にベンド状態にすることができない場合があるからである。
【0018】
本実施の形態2における駆動方法を用いると、実施の形態1の駆動方法よりも、短時間で完全にパネル全体をベンド状態にすることができ、映像を表示することが可能である。
【0019】
(実施の形態3)
図4は実施の形態3に係るタイムチャートである。以下、図4についてその実際の動作を説明する。ここでも、説明を簡略化するため、ゲート線が3本のモデルを考える。図4のPOLはソースドライバに与える信号で、POLがHの時はソース線に+極性の電圧を与え、Lの時はソース線に−極性の電圧を与える。
【0020】
実施の形態1と同様に電源投入などによって乱れた液晶層の配列状態を均一なスプレイ状態の配列にするために、リセット期間401を設ける。
【0021】
次に、液晶層を完全にベンド状態にするために、転移電圧印加期間402を設ける。この期間は、図1では同ゲートが1回ONする毎に同画素の画素電極電位の極性がA期間、B期間と変わっていたが、本実施の形態3では、図4のようにPOLを制御することで同ゲートが2回ONする毎に同画素の画素電極電位の極性をA期間、B期間と変えている。つまり、ソース線に与える電位の極性を制御することで、同画素における画素電極電位の極性の反転する周期(以下、極性反転周期と呼ぶ)を制御することが可能である。
【0022】
図5に、各使用温度における最適な極性反転周期を示す。図5より、各使用温度によって極性反転周期の最適値が異なることがわかる。よって、本実施の形態3における駆動方法を用いると、温度変化に対応して極性反転周期を容易に可変することができる。なお、転移動作は低温が最も困難であるので、極性反転周期を固定する場合は、最低使用温度において最適値となるようにした方がよい。
【0023】
【発明の効果】
以上のように本発明の第1の実施形態によれば、ゲート走査毎の画素電極間でゲート方向電界を発生させることによって、液晶層をベンド状態にする速度を上げ、同ゲートラインにおける画素電極を+極性の電位と−極性の電位にすることにより、さらに液晶層をかき乱し、短期間でベンド状態にすることができる。また、本発明の第2の実施形態によれば、ゲート走査毎かつソースライン毎の画素電極間でゲート方向電界とソース方向電界を発生させることによって、第1の実施形態より液晶層をベンド状態にする速度を上げ、同ゲートラインにおける画素電極を+極性の電位と−極性の電位にすることにより、さらに液晶層をかき乱し、第1の実施形態より短期間でベンド状態にすることができる。また、本発明の第3の実施形態によれば、ソース線に与える電位の極性を制御することで、温度変化に対応して、画素電極電位の極性の反転する周期を可変することができる。
【0024】
なお、本発明を用いれば、高速応答かつ広視野角で動画表示や大画面化に十分対応できる液晶ディスプレイを提供することができ、またブラウン管に比べ低電力であるため、地球環境、宇宙環境に優しいことになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るタイムチャート
【図2】本発明の第1の実施形態に係る画素電極電位の構成図
【図3】本発明の第2の実施形態に係る画素電極電位の構成図
【図4】本発明の第3の実施形態に係るタイムチャート
【図5】使用温度と極性反転周期の関係図
【図6】本発明の実施形態で用いた液晶パネルの1画素分の構成図
【符号の説明】
101,401 リセット期間
102,402 転移電圧印加期間
103,403 通常表示期間
104,404 対向電極電位
105,405 1ライン目の画素電極電位
106,406 2ライン目の画素電極電位
107,407 3ライン目の画素電極電位
201,301 ゲート方向電界
302 ソース方向電界
601 画素トランジスタ
602 画素電極
603 Cgd(ゲート・ドレイン間容量)
604 Cst(蓄積容量)
605 Clc(液晶層の容量)
606 ソース線
607 ゲート線
608 対向電極
609 共通電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method for rapidly shifting a liquid crystal layer to a bend state in which normal display is possible.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices are thin and lightweight, and their use has been expanded in recent years as an alternative to conventional cathode ray tubes. However, the TN (Twisted Nematic) alignment liquid crystal panel that is widely used at present has a narrow viewing angle, a slow response speed, and the liquid crystal element is a holding type, so that it looks like a tail when displaying moving images, etc. Image quality is inferior to CRT.
[0003]
Using an OCB (Optically Compensated Birefringence) liquid crystal having a bend state as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-116329 can sufficiently respond to a moving image display and a large screen with a high response speed and a wide viewing angle, and is thinner than a cathode ray tube. A large screen display with low power consumption can be provided. However, in order to shift the OCB liquid crystal to the bend state, it is necessary to apply a high potential difference to the liquid crystal layer for a certain period of time. It has not reached.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a driving method for transitioning a liquid crystal layer to a bend state in a short time at any operating temperature.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a first invention is a thin film transistor formed in a matrix corresponding to intersections of a plurality of source lines to which pixel data is supplied and a plurality of gate lines to which a scanning signal is supplied, and Positioned between the first substrate on which the pixel electrode connected to the thin film transistor is formed, the second substrate on which the counter electrode facing the first substrate is formed, and the first substrate and the second substrate In a liquid crystal display device including a liquid crystal layer, a source driver that drives a source line, and a gate driver that drives a gate line, the step of bringing the liquid crystal layer into a splay state, and turning on the thin film transistor by sequentially scanning the gate driver to the gate line The source driver applies a different potential to the source line for each gate scan, and the counter electrode has an average value of the potential applied to the source line. A method of driving a liquid crystal panel having a step of applying a constant voltage to bring the liquid crystal layer into a bend state, thereby generating a gate direction electric field between the pixel electrodes for each gate scan, and By setting a positive polarity potential and a negative polarity potential, a bend state can be obtained in a short period of time.
[0006]
In the second invention, the step of bringing the liquid crystal layer into a splay state and a voltage for turning on the thin film transistor by sequential scanning from the gate driver to the gate line are applied, and the source driver varies from gate source to source line for each gate scan and source line. By applying a predetermined voltage to the counter electrode and applying a predetermined voltage to the average value of the potential applied to the source line to put the liquid crystal layer into a bend state. In addition, a gate-direction electric field and a source-direction electric field are generated between the pixel electrodes for each source line, and the pixel electrode in the gate line is set to a positive polarity potential and a negative polarity potential, so that the bend state can be further shortened. Is possible.
[0007]
According to a third aspect of the invention, in the step of setting the liquid crystal layer in a bend state, the polarity of the potential applied from the source driver to the source line is controlled in response to the temperature change, and the inversion cycle of the potential applied to the pixel electrode is variable. By doing so, it is possible to bend in a short period of time in response to a temperature change.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 6 shows a configuration diagram of one pixel of the liquid crystal panel used in the embodiment of the present invention.
[0009]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a time chart according to the first embodiment. The actual operation will be described below with reference to FIG. Here, in order to simplify the description, a model with three gate lines is considered. POL in FIG. 1 is a signal applied to the source driver. When POL is H, a positive polarity voltage is applied to the source line, and when it is L, a negative polarity voltage is applied to the source line.
[0010]
A reset period 101 is provided in order to change the arrangement state of the liquid crystal layer disturbed by power-on or the like into a uniform spray state arrangement. The potential (liquid crystal layer) between the pixel electrode and the counter electrode during this period is 0V. Without this reset period, the entire panel does not transition to the bend state even if a considerably large voltage is applied to the liquid crystal layer. Here, the gate waveform in the reset period 101 is subjected to sequential scanning (normal driving) that is turned ON line by line in order to simplify the driving waveform. However, in the case of a large panel, the penetration voltage of the
[0011]
Next, in order to make the liquid crystal layer bend completely, a transition
[0012]
FIG. 2A shows the state of the pixel electrode. Further, the pixel electrode potential in the period B in FIG. 1 is as shown in FIG. In FIG. 2, an electric field is generated between the pixel electrodes for each gate scan. When this gate direction
[0013]
Further, by repeating the period A and the period B in FIG. 1, it is possible to make the pixel electrode in the gate line have a positive polarity potential and a negative polarity potential. Can be in a state. Here, the reset period 101 and the transition
[0014]
When driving as described above is performed and the liquid crystal layer on the entire surface of the panel is completely bent, the
[0015]
(Embodiment 2)
In the first embodiment, a source driver whose polarity is inverted every gate scan is used. However, in the second embodiment, the source driver has a polarity every gate scan and every source line (one pixel unit). Use the one that reverses.
[0016]
When this source driver is used to perform the transfer driving of FIG. 1, the arrangement state of the liquid crystal layer disturbed by power-on in the reset period 101 can be made uniform in the splay state as in the first embodiment. It is. Further, in the transition
[0017]
In addition, by repeating the period A and the period B in FIG. 1, the pixel electrode in the pixel can be set to a positive polarity potential and a negative polarity potential. Therefore, the liquid crystal layer is further disturbed, and the bend state is shortened in a short period. Can be. As in the first embodiment, the reset period 101 and the transition
[0018]
When the driving method according to the second embodiment is used, the entire panel can be completely bent in a shorter time than the driving method according to the first embodiment, and an image can be displayed.
[0019]
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a time chart according to the third embodiment. The actual operation will be described below with reference to FIG. Again, to simplify the description, consider a model with three gate lines. POL in FIG. 4 is a signal applied to the source driver. When POL is H, a positive polarity voltage is applied to the source line, and when L is L, a negative polarity voltage is applied to the source line.
[0020]
As in the first embodiment, a
[0021]
Next, a transition
[0022]
FIG. 5 shows the optimum polarity inversion period at each use temperature. From FIG. 5, it can be seen that the optimum value of the polarity reversal period differs depending on each use temperature. Therefore, when the driving method according to the third embodiment is used, the polarity inversion period can be easily varied in accordance with the temperature change. Since the transfer operation is most difficult at low temperatures, when the polarity reversal period is fixed, it is better to set the optimum value at the lowest use temperature.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the first embodiment of the present invention, by generating an electric field in the gate direction between the pixel electrodes for each gate scan, the speed at which the liquid crystal layer is bent is increased, and the pixel electrodes in the gate lines are increased. By making + a positive potential and a negative polarity potential, the liquid crystal layer can be further disturbed to bend in a short period of time. In addition, according to the second embodiment of the present invention, the liquid crystal layer is bent from the first embodiment by generating a gate direction electric field and a source direction electric field between the pixel electrodes for each gate scanning and for each source line. The pixel electrode in the gate line is set to a positive polarity potential and a negative polarity potential, whereby the liquid crystal layer is further disturbed and can be bent in a shorter period than in the first embodiment. Further, according to the third embodiment of the present invention, by controlling the polarity of the potential applied to the source line, it is possible to vary the cycle of reversing the polarity of the pixel electrode potential in accordance with the temperature change.
[0024]
By using the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display capable of sufficiently responding to a moving image display and a large screen with a high response speed and a wide viewing angle, and lower power compared to a cathode ray tube. It will be kind.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a time chart according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a pixel electrode potential according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a time chart according to the third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a relationship diagram between operating temperature and polarity inversion period. FIG. 6 is a diagram of the liquid crystal panel used in the embodiment of the present invention. Configuration diagram for one pixel [Explanation of symbols]
101, 401
604 Cst (storage capacity)
605 Clc (capacity of liquid crystal layer)
606 Source line 607
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