JP4082198B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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JP4082198B2 JP2002354618A JP2002354618A JP4082198B2 JP 4082198 B2 JP4082198 B2 JP 4082198B2 JP 2002354618 A JP2002354618 A JP 2002354618A JP 2002354618 A JP2002354618 A JP 2002354618A JP 4082198 B2 JP4082198 B2 JP 4082198B2
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    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/007Use of pixel shift techniques, e.g. by mechanical shift of the physical pixels or by optical shift of the perceived pixels

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に液晶パネル面に照射する光を、赤色光、緑色光、青色光で時系列的に順次に切り替えてカラー表示する液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、液晶と薄膜トランジスタを用いて構成される液晶パネルは、複数の走査信号配線とこれに交差する画像信号配線との交差部に画素駆動素子がマトリクス状に配置され、画素電極を表面に形成したアクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基板に対向する面上に光透過性の共通電極が被着形成された光透過性基板との間に液晶層を充填することによって構成される。
【0003】
ここで、液晶パネルの等価回路の構成の一例を図6に基づいて説明する。ここでは、平行に配列された複数本の画像信号線Xと、平行に配列された複数本の走査信号線Yとが、互いに直交するように配列され、各信号線X、Yの交差部にそれぞれ1つの画素Pが単位画素として配列される。なお、図6では符号X、Y、Pに添字としてそれぞれ整数を表すi、jが記されており、任意の位置の画素を一般化して示している。液晶パネルの単位画素Pは、トランジスタTR、電荷蓄積用コンデンサC、そして液晶層LCなどにより構成される。この液晶層LCは各画素Pに対し共通である。上述のように、この画素Pを二次元マトリクス状に配列し、列方向(X方向)及び行方向(Y方向)に走査することにより画面を構成することが可能である。
【0004】
一般に、同一走査信号線Yに接続されているトランジスタTRのゲート端子に走査信号が同時に加わり、それらのトランジスタTRを一斉にオンさせて、複数本の画像信号線Xを介して供給される画像信号を、オンとされたトランジスタTRのソース、ドレインを通して電荷蓄積用コンデンサCに電荷として書き込ませるようにし、このコンデンサCの端子電圧が液晶層LCに印加されて液晶分子の配向状態が変化する。これを行方向に順次走査を繰り返す線順次走査によって画面が形成される。
【0005】
従来の液晶表示装置における液晶と薄膜トランジスタを用いて構成される液晶パネルの一例を図7に示す。同図において、マトリクス基板1には不純物を拡散した多結晶シリコンによるドレイン2が形成されており、更にドレイン2には絶縁層3の開口を介して画素電極4と接続されている。なお、マトリクス基板1には不純物を拡散した多結晶シリコンによるソース(図示せず)とゲートが形成されており、ドレイン2と共にトランジスタを構成している。マトリクス基板1の画素電極4が形成された面とは反対側の面には偏光板5が設けられている。
【0006】
一方、ITO等の光透過性基板6の表面にはカラーフィルタ7を介して光透過性の共通電極8が被着形成されている。上記のマトリクス基板1と光透過性基板6とは、画素電極4が形成された面と共通電極8が形成された面とが配向層9、10を介して対向配置され、それらの間に液晶層11が充填されている。光透過性基板6の共通電極8とは反対側の面には偏光板12が形成されている。上記の構造の液晶パネルの内側には、4画素を1単位として緑色が対角に配置されるカラーフィルタ7が設けられている。
【0007】
液晶パネルを用いて構成される、液晶表示装置を図8に示す。液晶表示装置は、液晶パネル15と、液晶パネル駆動回路16と、液晶パネル15を照射する光源17とから構成される。液晶パネル15は図7に示した構成である。この液晶表示装置では多くの画素が液晶パネル16に形成され、この画素数によって解像度が決まる。
【0008】
液晶パネル15の画素の位置と表示色を図9に示す。画素位置(A)とその対角の画素位置(C)には緑色が、画素位置(B)には青色、画素位置(D)には赤色が表示される。このように、4画素を1単位として表示する場合、視感度の高い緑色を対角に配置することで、解像度を上げられることは、PDP(プラズマディスプレイパネル)の表示方法で一般に知られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶表示装置では、図9に示したように4画素を1単位として緑色表示画素が対角に配置されるカラーフィルタで解像度を上げる技術が知られているが、従来の方式では、赤色、緑色、青色用の各画素を設けて高解像度化するには、4画素を1単位とするため、液晶パネルが大きくなってしまうことや、製造の歩留まりを著しく低下させるといった問題がある。
【0010】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、液晶パネルを大型化することなく、かつ、駆動周波数を低く抑え、高精細なカラー表示を容易に実現することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、互いに平行な複数の走査信号配線と、これに直交する複数の画像信号配線との交差部に画素がマトリクス状に配置されており、かつ、画素の画素電極が表面に形成されたアクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基板の表面に対向する側の表面に光透過性の共通電極が形成された光透過性電極基板と、アクティブマトリクス基板と光透過性電極基板との間に狭持された液晶層とを備えた液晶パネルと、赤色光、緑色光及び青色光のうち、選択された一の原色光で液晶パネルを照射する光源と、少なくとも1枚以上の液晶セルと、少なくとも1枚以上の複屈折板とよりなり、液晶パネルから入射される各画素の原色光の表示画素位置を、外部からの駆動信号に基づきシフトする画素シフト素子と、液晶パネルに供給する赤色、緑色及び青色の3原色の画像データを、所定の原色順で、かつ、所定時間単位で順次切り替えて走査していくと共に、これに同期して光源を駆動して液晶パネル面に照射する原色光を、画像データの原色順と同じ順序で時系列的に順次切り替える第1の駆動回路と、画像データ及び光源の切り替えに同期して、画素シフト素子の液晶セルに印加する駆動信号を順次切り替えて、液晶パネルから入射される各画素の原色光の表示画素位置を順次切り替える第2の駆動回路とを有する構成としたものである。ここで、本発明は上記の第2の駆動回路を、水平方向2画素及び垂直方向2画素の隣接する第1乃至第4の画素からなる計4画素のうち、第1の画素に緑色画像、第1の画素に対して垂直方向又は水平方向に隣接する第2の表示画素に赤色及び青色のうち一方の原色の画像と他方の原色の画像、第1の表示画素の対角位置にある第3の表示画素に緑色画像、第3の表示画素及び第1の表示画素に隣接する第4の表示画素に赤色及び青色のうち一方の原色の画像と他方の原色の画像の順で順次表示させるように画素シフト素子による表示画素位置を切り替える構成としたものである。
【0012】
この発明では、液晶パネルに供給する3原色の画像データを、所定の原色順で、かつ、所定時間単位で順次切り替えて走査していくと共に、これに同期して光源を駆動して液晶パネル面に照射する原色光を、画像データの原色順と同じ順序で時系列的に順次切り替え、更に画像データ及び光源の切り替えに同期して画素シフト素子により、液晶パネルから入射される各画素の原色光の表示画素位置を順次切り替えるようにしたため、視感度の高い緑色を対角の画素で表示するようにしたため、解像度を向上できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態について図面と共に説明する。図1は本発明なる液晶表示装置の一実施の形態の概略構成図を示す。同図において、液晶表示装置は、液晶パネル21と、液晶パネル21を照射する光源22と、少なくとも1枚以上の液晶セルと少なくとも1枚以上の複屈折板とで構成される画素シフト素子23と、液晶パネル21を駆動する液晶パネル駆動回路24と、画素シフト素子23を駆動する画素シフト素子駆動回路25とよりなる。
【0015】
図2は液晶と薄膜トランジスタを用いて構成される液晶パネル21の一例の構造断面図を示す。同図中、図7と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。この液晶パネル21は、図7に示した液晶パネルと比べてカラーフィルタ7がない点が異なるだけで、それ以外は従来と同じ構造である。
【0016】
マトリクス基板1上の不純物を拡散した多結晶シリコンは、画素を構成するトランジスタのソース、ドレイン2、ゲートを構成し、また不純物を拡散した多結晶シリコンと金属配線は電荷蓄積用コンデンサを形成する。また、ITO等の金属酸化物から成る画素電極4はマトリクス基板1上に形成され、対向する面上に共通電極8としてのITO等の光透過性電極が被着形成された光透過性基板6との間に、配向層9、10を介して液晶層11が充填されている。ここで、本実施の形態では、光透過性基板6と共通電極8の間にはカラーフィルタは設けられていない。
【0017】
図3は液晶パネル21の各画素Pの一実施の形態の等価電気回路を示す。各画素Pを構成するのは第1のトランジスタTR1、第2のトランジスタTR2、電荷蓄積用コンデンサC、および液晶セルLCである。第1のトランジスタTR1はゲートが走査信号線Yに、ソースが画像信号線Xに、ドレインがコンデンサCの一端にそれぞれ接続され、第2のトランジスタTR2はゲートが共通にトリガー信号線Zに接続され、ソースが同じ画素内のコンデンサCの一端に、ドレインが画素電極(液晶セルLC)にそれぞれ接続されている。液晶セルLCは各画素Pに対し共通であり、液晶層11により構成されている。なお、図3では符号X、Y、Pに添字としてそれぞれ整数を表すi、jが記されており、任意の位置の画素を一般化して示している。
【0018】
上述のように、この画素Pをマトリクス基板1上に二次元マトリクス状に配列し、列方向(X方向)及び行方向(Y方向)に走査することにより画面を構成することが可能である。すなわち、同一走査信号線Yに接続されている複数の画素の各第1のトランジスタTR1のゲート端子に、液晶パネル駆動回路24から走査信号が同時に加わり、それらのトランジスタTR1を一斉にオンさせると共に、液晶パネル駆動回路24から複数本の画像信号線Xを介して供給される画像信号を、オンとされた第1のトランジスタTR1のソース、ドレインを通して電荷蓄積用コンデンサCに電荷として同時に書き込ませる。
【0019】
この動作を順次、走査線単位で進めていき、すべての走査線(ゲート電極線)への書き込みが終了した時点で、すなわち、画像データが電荷としてすべての画素の電荷蓄積用コンデンサCに書き込まれた後、全画素の第2のトランジスタTR2のゲートに共通に接続されている信号線Zに、液晶パネル駆動回路24から画面の切り替えタイミングでトリガー信号を印加して全画素の第2のトランジスタTR2を同時にオンとする。これにより、電荷蓄積用コンデンサCに書き込まれた電荷により生じたコンデンサの端子電圧が、第2のトランジスタTR2のソース、ドレインを介して液晶セルLCへ同時に印加され、画面の書き込みが終了する。ただし、本実施の形態では、後述するように、画素信号は水平方向及び垂直方向共に1画素おきに間引かれている。
【0020】
再び図1に戻って説明するに、光源22は、例えば赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を有しており、例えば液晶パネル駆動回路24からの信号により赤色光、緑色光、青色光を選択的に発光し得るようになっている。なお、この光源22は、上記構成に限定されず、赤色光、緑色光、青色光の3原色光を選択的に出力できればその構成を問わず、例えば白色光源と、この白色光源からの白色光から赤色光、緑色光、青色光の各原色光を順次に選択透過する回転フィルタを設けた機構であってもよい。
【0021】
次に、図1に示す画素シフト素子23の構成及び動作について説明する。図4は画素シフト素子23の一実施の形態の構成図を示す。図4に示すように、画素シフト素子23は、液晶セル231、複屈折板232、液晶セル233及び複屈折板234とが所定間隔で配列された構成である。ここで、液晶セル231及び233は偏光方向制御用である。また、複屈折板232及び234は、例えば水晶からなり、常光線と異常光線との通過で1/2画素ピッチシフトさせた位置に画像を表示するように厚さが選定され、結晶軸方向でシフトする方向が定まる。なお、液晶セル及び複屈折板は図4ではそれぞれ2枚設けているが、それぞれ少なくとも1枚以上であればよい。
【0022】
上記の画素シフト素子23による見かけ上の画素の位置は、図5に示すように変化する。例えば図5では4つの四角形の画素PA、PB、PC、PDが示されており、元の画素の位置、すなわち図4の液晶セル231、233に共に電圧を印加していない時の画素の位置をPAと仮定すると、この画素PAを基準として1/2画素ピッチ移動する。
【0023】
例えば、液晶セル231のみに電圧を印加すると、画素PAに対して右隣りの画素PBの位置になり、液晶セル231、233に共に電圧を印加すると画素PBの上隣りの画素PCの位置になり、液晶セル233のみに電圧を印加すると画素PCの左隣りの画素PDの位置になる。
【0024】
次に、図1に示した本実施の形態の液晶表示装置の基本動作について説明する。上記した構成において、光源22から出射された光は、液晶パネル21に入射し、その液晶パネル21の入射光側の偏光板にて一方の偏光成分のみが透過され、この透過された偏光は液晶層(図2の11)に入射し、ここで画像信号に応じた変調を受ける。そして、変調を受けた光は出射光側の偏光板で一方の偏光成分のみが透過して光像として可視化された後、図1の画素シフト素子23を通過して画像となる。
【0025】
ここで、液晶パネル駆動回路24は、1画面の映像信号を水平および垂直方向に1画素おきに間引いて、これら各フィールドの画像を液晶パネル21に供給して表示させると共に、それに同期して画素シフト素子駆動回路25から画素シフト素子23に電圧を選択的に印加させる。画素シフト素子23の2枚の液晶セル231及び233への印加電圧を別個に独立して選択的にオン・オフすることで、それぞれの液晶セル231及び233での偏光方向を90°変えることができるので、複屈折板232及び234を通過する常光と異常光とが選択制御可能である。2枚の複屈折板232及び234が、結晶軸方位を直交に成すことにより、水平2位置と垂直2位置の4位置に画像を表示することが可能になる。
【0026】
本発明に係わるカラー表示を実現する画素シフト素子23による画素の位置を図5に示す。上述したように、液晶パネル駆動回路24により、1画面の画像信号を水平および垂直方向に1画素おきに間引いて、更に、それぞれを緑色、赤色、青色の画像データに分解し、これら各フィールドの画像データを液晶パネル21に供給して順次切り替えて表示させる。
【0027】
これと同時に、液晶パネル駆動回路24は、光源22の各色発光素子を制御することにより、上記画面書き替えに同期して液晶パネル21に照射する光を、時系列的に順次に緑色光、赤色光、青色光で切り替える。それに同期して画素シフト素子23の2枚の液晶セル231及び233に個別に電圧を選択的に印加する。
【0028】
このとき、シフトする4位置の画素PA、PB、PC、PDでそれぞれ緑色、赤色、青色の画像データを全て表示すると、従来の液晶パネルに比べて12倍の高速駆動が必要になる。つまり、画素PAで緑色、赤色、青色の画像データを順次に切換表示し、以下同様に、画素PB、PC、PDの各々で緑色、赤色、青色の3つの画像データを順次に切換表示してから次の画素にシフトするとすると、4画素PA、PB、PC、PDを一巡するのに12倍の高速駆動が必要になり現実的ではない。
【0029】
そこで、本実施の形態では、まず画素PAの位置で緑色の画像データを表示し、次に画素PBの位置で赤色、青色の画像データを順次に切換表示し、次に画素PCの位置で緑色の画像データを表示し、次に画素PDの位置で赤色、青色の画像データを順次に切換表示し、次に元の画素PAの位置に戻るという具合に画像表示する。全画面では、これら4画素単位での画像表示が並行して行われる。従って、本実施の形態の表示方法によると、4画素PA、PB、PC、PDを一巡するのに従来の液晶パネルに比べて6倍の高速駆動でありながら、視感度の高い緑色を対角にある画素PA、PCで表示することで高解像度が得られる。
【0030】
本実施の形態の液晶表示装置によると、各色光に対応した残像を人の網膜上で合成されてカラー画像として認識されるので、カラーフィルタが不要であり、単一画素で赤色、緑色、青色すべての色を表示し、かつ、緑色の画像表示画素を対角に配置することで、カラー表示でも高い解像度を得ることができる。
【0031】
なお、上記の実施の形態では、画素をPA→PB→PC→PDの順番で位置をシフトしたが、この順番はどのようにしてもよく、また、画像を緑色→赤色→青色の順番で表示したが、この順番も上述した順番に限定されない。また、液晶パネルは透過型の場合について説明したが、反射型であっても本発明の思想にいささかの変更もなく実現可能なことは言うまでもない。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶パネルに供給する3原色の画像データを、所定の原色順で、かつ、所定時間単位で順次切り替えて走査していくと共に、これに同期して光源を駆動して液晶パネル面に照射する原色光を、画像データの原色順と同じ順序で時系列的に順次切り替え、更に画像データ及び光源の切り替えに同期して画素シフト素子により、液晶パネルから入射される各画素の原色光の表示画素位置を順次切り替えることにより、各原色光に対応した残像を人の網膜上で合成させてカラー画像として認識させるようにしたため、カラーフィルタを不要にでき、この結果、液晶パネルの大型化や製品の歩留まりの低下を抑制することができる。
【0033】
また、本発明によれば、水平方向2画素及び垂直方向2画素の隣接する第1乃至第4の画素からなる計4画素に対して、画素シフト素子による表示画素位置を従来の6倍の高速駆動で済みながら視感度の高い緑色の画像を一方の対角の画素で表示し、3原色の残りの2原色の画像は他方の対角の画素で表示するようにしたため、駆動周波数を低く抑え、容易に実現することが可能な高解像度のカラー液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液晶表示装置の一実施の形態の概略構成図である。
【図2】 本発明の液晶表示装置の液晶パネルの一実施の形態を示す断面図である。
【図3】本発明の液晶パネルの単位画素の構成の一例を示す等価回路図である。
【図4】本発明装置における画素シフト素子の一実施の形態の構成図である。
【図5】本発明装置における画素シフト素子による画素の位置と表示色の一例の説明図である。
【図6】 従来装置における液晶パネルの単位画素の一例の等価回路図である。
【図7】従来装置における液晶パネルの一例の断面図である。
【図8】従来の液晶表示装置の一例の概略構成図である。
【図9】従来の液晶表示装置におけるカラーフィルタの色配置と表示色の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 マトリクス基板
2 ドレイン
4 画素電極
5、12 偏光板
6 光透過性基板
8 共通電極
21 液晶パネル
22 光源
23 画素シフト素子
24 液晶パネル駆動回路
25 画素シフト素子駆動回路
231、233 液晶セル
232、234 複屈折板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device that performs color display by sequentially switching light applied to a liquid crystal panel surface in time series with red light, green light, and blue light.
[0002]
[Prior art]
In general, in a liquid crystal panel composed of liquid crystal and thin film transistors, pixel driving elements are arranged in a matrix at intersections of a plurality of scanning signal wirings and image signal wirings intersecting the scanning signal wirings, and pixel electrodes are formed on the surface. The liquid crystal layer is filled between an active matrix substrate and a light transmissive substrate having a light transmissive common electrode deposited on a surface facing the active matrix substrate.
[0003]
Here, an example of the configuration of the equivalent circuit of the liquid crystal panel will be described with reference to FIG. Here, a plurality of image signal lines X arranged in parallel and a plurality of scanning signal lines Y arranged in parallel are arranged so as to be orthogonal to each other, and at the intersections of the signal lines X and Y, respectively. Each pixel P is arranged as a unit pixel. In FIG. 6, i and j representing integers are written as subscripts in the symbols X, Y, and P, respectively, and pixels at arbitrary positions are generalized. The unit pixel P of the liquid crystal panel includes a transistor TR, a charge storage capacitor C, a liquid crystal layer LC, and the like. The liquid crystal layer LC is common to each pixel P. As described above, it is possible to form a screen by arranging the pixels P in a two-dimensional matrix and scanning in the column direction (X direction) and the row direction (Y direction).
[0004]
In general, the scanning signals are simultaneously applied to the gate terminals of the transistors TR connected to the same scanning signal line Y, and the transistors TR are turned on all at once to supply the image signals supplied via the plurality of image signal lines X. Are written as charges in the charge storage capacitor C through the source and drain of the transistor TR turned on, and the terminal voltage of the capacitor C is applied to the liquid crystal layer LC to change the alignment state of the liquid crystal molecules. A screen is formed by line-sequential scanning in which this is sequentially scanned in the row direction.
[0005]
FIG. 7 shows an example of a liquid crystal panel configured using a liquid crystal and a thin film transistor in a conventional liquid crystal display device. In the figure, a drain 2 made of polycrystalline silicon in which impurities are diffused is formed in a matrix substrate 1 and further connected to a pixel electrode 4 through an opening of an insulating layer 3. Note that a source (not shown) and a gate made of polycrystalline silicon diffused with impurities are formed on the matrix substrate 1 and constitutes a transistor together with the drain 2. A polarizing plate 5 is provided on the surface of the matrix substrate 1 opposite to the surface on which the pixel electrodes 4 are formed.
[0006]
On the other hand, a light transmissive common electrode 8 is deposited on the surface of a light transmissive substrate 6 such as ITO via a color filter 7. In the matrix substrate 1 and the light transmissive substrate 6 described above, the surface on which the pixel electrode 4 is formed and the surface on which the common electrode 8 is formed are arranged to face each other with the alignment layers 9 and 10 therebetween, and the liquid crystal is interposed therebetween. Layer 11 is filled. A polarizing plate 12 is formed on the surface of the light transmissive substrate 6 opposite to the common electrode 8. Inside the liquid crystal panel having the above-described structure, a color filter 7 in which green is diagonally arranged with 4 pixels as a unit is provided.
[0007]
A liquid crystal display device formed using a liquid crystal panel is shown in FIG. The liquid crystal display device includes a liquid crystal panel 15, a liquid crystal panel drive circuit 16, and a light source 17 that irradiates the liquid crystal panel 15. The liquid crystal panel 15 has the configuration shown in FIG. In this liquid crystal display device, many pixels are formed on the liquid crystal panel 16, and the resolution is determined by the number of pixels.
[0008]
FIG. 9 shows the pixel positions and display colors of the liquid crystal panel 15. Green is displayed at the pixel position (A) and the diagonal pixel position (C), blue is displayed at the pixel position (B), and red is displayed at the pixel position (D). As described above, when displaying four pixels as one unit, it is generally known from a display method of a plasma display panel (PDP) that the resolution can be increased by arranging green with high visibility on the diagonal. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional liquid crystal display device, as shown in FIG. 9, there is known a technique for increasing the resolution with a color filter in which green display pixels are diagonally arranged with 4 pixels as one unit. In order to increase the resolution by providing each pixel for green and blue, since 4 pixels are used as one unit, there are problems that the liquid crystal panel becomes large and the manufacturing yield is remarkably reduced.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and provides a liquid crystal display device capable of easily realizing high-definition color display without increasing the size of the liquid crystal panel and suppressing the driving frequency to be low. For the purpose.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has pixels arranged in a matrix at intersections of a plurality of scanning signal wirings parallel to each other and a plurality of image signal wirings orthogonal to the scanning signal wirings. An active matrix substrate having electrodes formed thereon, a light transmissive electrode substrate having a light transmissive common electrode formed on a surface opposite to the surface of the active matrix substrate, and the active matrix substrate and the light transmissive electrode substrate A liquid crystal panel having a liquid crystal layer sandwiched between the light source, a light source that irradiates the liquid crystal panel with a selected primary color light of red light, green light, and blue light, and at least one or more sheets A pixel shift element that includes a liquid crystal cell and at least one birefringent plate, and that shifts the display pixel position of the primary color light of each pixel incident from the liquid crystal panel based on an external drive signal; The image data of the three primary colors red, green, and blue supplied to the liquid crystal panel are scanned while sequentially switching in a predetermined primary color order and in a predetermined time unit, and the light source is driven in synchronization with the liquid crystal. The primary color light irradiating the panel surface is applied to the liquid crystal cell of the pixel shift element in synchronization with the first drive circuit that switches sequentially in time series in the same order as the primary color order of the image data and switching of the image data and the light source. And a second drive circuit that sequentially switches the display pixel position of the primary color light of each pixel incident from the liquid crystal panel. Here, in the present invention, the second driving circuit is configured such that the first pixel out of the total of four pixels including the first to fourth pixels adjacent to each other in the horizontal direction and the vertical direction is a green image, A second display pixel that is adjacent to the first pixel in the vertical direction or the horizontal direction has an image of one primary color of red and blue, an image of the other primary color, and a diagonal position of the first display pixel. The green image is displayed on the third display pixel, and the fourth display pixel adjacent to the third display pixel and the first display pixel is sequentially displayed in order of one primary color image and the other primary color image of red and blue. In this way, the display pixel position by the pixel shift element is switched.
[0012]
In the present invention, the image data of the three primary colors supplied to the liquid crystal panel are scanned while being switched sequentially in a predetermined primary color order and in a predetermined time unit, and the light source is driven in synchronism with this to scan the liquid crystal panel surface. The primary color light emitted to the pixel is sequentially switched in time series in the same order as the primary color order of the image data, and the primary color light of each pixel incident from the liquid crystal panel is synchronized with the switching of the image data and the light source by the pixel shift element. because the display has been to sequentially switch the pixel position of, for you to display having high visibility green pixel diagonal and improve the resolution.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention. In the figure, the liquid crystal display device includes a liquid crystal panel 21, a light source 22 that irradiates the liquid crystal panel 21, a pixel shift element 23 that includes at least one liquid crystal cell and at least one birefringent plate. The liquid crystal panel drive circuit 24 drives the liquid crystal panel 21 and the pixel shift element drive circuit 25 drives the pixel shift element 23.
[0015]
FIG. 2 is a structural cross-sectional view of an example of a liquid crystal panel 21 configured using liquid crystals and thin film transistors. In the figure, the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The liquid crystal panel 21 is the same as the conventional structure except that the liquid crystal panel 21 is different from the liquid crystal panel shown in FIG.
[0016]
The polycrystalline silicon diffused with impurities on the matrix substrate 1 constitutes the source, drain 2 and gate of the transistor constituting the pixel, and the polycrystalline silicon diffused with impurities and the metal wiring form a charge storage capacitor. Further, the pixel electrode 4 made of a metal oxide such as ITO is formed on the matrix substrate 1, and a light transmissive substrate 6 in which a light transmissive electrode such as ITO as a common electrode 8 is deposited on the opposing surface. In between, the liquid crystal layer 11 is filled through the alignment layers 9 and 10. Here, in the present embodiment, no color filter is provided between the light transmissive substrate 6 and the common electrode 8.
[0017]
FIG. 3 shows an equivalent electric circuit of one embodiment of each pixel P of the liquid crystal panel 21. Each pixel P includes a first transistor TR1, a second transistor TR2, a charge storage capacitor C, and a liquid crystal cell LC. The gate of the first transistor TR1 is connected to the scanning signal line Y, the source is connected to the image signal line X, the drain is connected to one end of the capacitor C, and the gates of the second transistors TR2 are connected to the trigger signal line Z in common. , The source is connected to one end of the capacitor C in the same pixel, and the drain is connected to the pixel electrode (liquid crystal cell LC). The liquid crystal cell LC is common to each pixel P and is constituted by the liquid crystal layer 11. In FIG. 3, i and j representing integers are written as subscripts in the symbols X, Y, and P, respectively, and pixels at arbitrary positions are generalized.
[0018]
As described above, a screen can be configured by arranging the pixels P in a two-dimensional matrix on the matrix substrate 1 and scanning in the column direction (X direction) and the row direction (Y direction). That is, a scanning signal is simultaneously applied from the liquid crystal panel driving circuit 24 to the gate terminals of the first transistors TR1 of a plurality of pixels connected to the same scanning signal line Y, and the transistors TR1 are turned on at the same time. The image signals supplied from the liquid crystal panel drive circuit 24 via the plurality of image signal lines X are simultaneously written as charges in the charge storage capacitor C through the source and drain of the first transistor TR1 that is turned on.
[0019]
This operation is sequentially advanced in units of scanning lines, and when the writing to all the scanning lines (gate electrode lines) is completed, that is, the image data is written as charges on the charge storage capacitors C of all the pixels. After that, a trigger signal is applied from the liquid crystal panel drive circuit 24 to the signal line Z that is commonly connected to the gates of the second transistors TR2 of all the pixels at the screen switching timing, and the second transistors TR2 of all the pixels. At the same time. As a result, the capacitor terminal voltage generated by the charge written in the charge storage capacitor C is simultaneously applied to the liquid crystal cell LC via the source and drain of the second transistor TR2, and the screen writing is completed. However, in this embodiment, as will be described later, pixel signals are thinned out every other pixel in both the horizontal direction and the vertical direction.
[0020]
Referring back to FIG. 1 again, the light source 22 has, for example, a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element. For example, red light, green light, and blue light are generated by a signal from the liquid crystal panel drive circuit 24. Can be selectively emitted. The light source 22 is not limited to the above-described configuration, and any light source 22 may be used as long as it can selectively output red light, green light, and blue light. For example, a white light source and white light from the white light source may be used. Alternatively, a mechanism provided with a rotary filter that sequentially and selectively transmits primary light of red light, green light, and blue light may be used.
[0021]
Next, the configuration and operation of the pixel shift element 23 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 4 shows a configuration diagram of an embodiment of the pixel shift element 23. As shown in FIG. 4, the pixel shift element 23 has a configuration in which a liquid crystal cell 231, a birefringent plate 232, a liquid crystal cell 233, and a birefringent plate 234 are arranged at predetermined intervals. Here, the liquid crystal cells 231 and 233 are for controlling the polarization direction. The birefringent plates 232 and 234 are made of, for example, quartz, and the thickness is selected so that an image is displayed at a position shifted by a 1/2 pixel pitch by passing an ordinary ray and an extraordinary ray. The direction to shift is determined. Note that two liquid crystal cells and two birefringent plates are provided in FIG.
[0022]
The apparent pixel position by the pixel shift element 23 changes as shown in FIG. For example, FIG. 5 shows four square pixels PA, PB, PC, and PD. The original pixel position, that is, the pixel position when no voltage is applied to the liquid crystal cells 231 and 233 of FIG. Is assumed to be PA, the pixel PA moves by 1/2 pixel pitch with reference to this pixel PA.
[0023]
For example, when a voltage is applied only to the liquid crystal cell 231, the pixel PB is positioned on the right side of the pixel PA, and when a voltage is applied to both the liquid crystal cells 231 and 233, the pixel PC is positioned above the pixel PB. When a voltage is applied only to the liquid crystal cell 233, the pixel PD on the left side of the pixel PC is positioned.
[0024]
Next, the basic operation of the liquid crystal display device of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described. In the above-described configuration, the light emitted from the light source 22 enters the liquid crystal panel 21, and only one polarization component is transmitted through the polarizing plate on the incident light side of the liquid crystal panel 21. It is incident on the layer (11 in FIG. 2), where it undergoes modulation according to the image signal. The modulated light is transmitted through the polarizing plate on the outgoing light side and only one polarization component is transmitted and visualized as an optical image, and then passes through the pixel shift element 23 in FIG. 1 to become an image.
[0025]
Here, the liquid crystal panel driving circuit 24 thins out the video signal of one screen every other pixel in the horizontal and vertical directions, supplies the images of these fields to the liquid crystal panel 21 and displays them, and in synchronism with the pixels, A voltage is selectively applied from the shift element driving circuit 25 to the pixel shift element 23. By selectively turning on and off the voltages applied to the two liquid crystal cells 231 and 233 of the pixel shift element 23 separately and independently, the polarization direction in each of the liquid crystal cells 231 and 233 can be changed by 90 °. Therefore, the ordinary light and the extraordinary light passing through the birefringent plates 232 and 234 can be selectively controlled. The two birefringent plates 232 and 234 can display images at four positions, two horizontal positions and two vertical positions, by making the crystal axis directions orthogonal to each other.
[0026]
FIG. 5 shows a pixel position by the pixel shift element 23 that realizes color display according to the present invention. As described above, the image signal of one screen is thinned out every other pixel in the horizontal and vertical directions by the liquid crystal panel driving circuit 24, and each is further decomposed into green, red, and blue image data. The image data is supplied to the liquid crystal panel 21 and is sequentially switched and displayed.
[0027]
At the same time, the liquid crystal panel drive circuit 24 controls each color light emitting element of the light source 22 so that the light irradiating the liquid crystal panel 21 in synchronization with the screen rewriting is sequentially converted into green light and red light. Switch between light and blue light. In synchronization with this, voltages are selectively applied to the two liquid crystal cells 231 and 233 of the pixel shift element 23 individually.
[0028]
At this time, if all the green, red, and blue image data are displayed on the four-position shifting pixels PA, PB, PC, and PD, respectively, 12 times faster driving is required than the conventional liquid crystal panel. That is, the green, red, and blue image data are sequentially switched and displayed on the pixel PA, and similarly, the three image data of green, red, and blue are sequentially switched and displayed on each of the pixels PB, PC, and PD. When shifting from one pixel to the next pixel, it is not practical because a high-speed drive of 12 times is required to go around the four pixels PA, PB, PC, and PD.
[0029]
Therefore, in the present embodiment, first, green image data is displayed at the position of the pixel PA, then red and blue image data are sequentially switched and displayed at the position of the pixel PB, and then green at the position of the pixel PC. The image data is then displayed, and then the red and blue image data are sequentially switched and displayed at the position of the pixel PD, and then the image is displayed such that it returns to the position of the original pixel PA. On the entire screen, the image display in units of these four pixels is performed in parallel. Therefore, according to the display method of the present embodiment, the four pixels PA, PB, PC, and PD are rotated at a speed that is six times faster than that of the conventional liquid crystal panel, and green with high visibility is diagonally displayed. A high resolution can be obtained by displaying the image on the pixels PA and PC.
[0030]
According to the liquid crystal display device of the present embodiment, an afterimage corresponding to each color light is synthesized on a human retina and recognized as a color image, so that a color filter is unnecessary, and red, green, and blue are formed with a single pixel. By displaying all the colors and arranging the green image display pixels diagonally, high resolution can be obtained even in color display.
[0031]
In the above embodiment, the positions of the pixels are shifted in the order of PA → PB → PC → PD. However, the order may be any order, and the image is displayed in the order of green → red → blue. However, this order is not limited to the order described above. Although the liquid crystal panel has been described as being a transmissive type, it goes without saying that the liquid crystal panel can be realized without any change in the concept of the present invention even if it is a reflective type.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the image data of the three primary colors to be supplied to the liquid crystal panel are scanned while being switched sequentially in a predetermined primary color order and in a predetermined time unit. The primary color light that drives the light source and irradiates the liquid crystal panel surface is sequentially switched in time series in the same order as the primary color order of the image data, and further from the liquid crystal panel by the pixel shift element in synchronization with the switching of the image data and the light source. By sequentially switching the display pixel position of the primary color light of each incident pixel, the afterimage corresponding to each primary color light is synthesized on the human retina and recognized as a color image, so that a color filter can be eliminated, As a result, an increase in the size of the liquid crystal panel and a decrease in product yield can be suppressed.
[0033]
Further, according to the present invention, the display pixel position by the pixel shift element is six times faster than that of the conventional four pixels composed of the first to fourth pixels adjacent to each other in the horizontal direction and the vertical direction. A green image with high visibility is displayed with one diagonal pixel while driving, and the remaining two primary colors of the three primary colors are displayed with the other diagonal pixel, so the drive frequency is kept low. Therefore, it is possible to provide a high-resolution color liquid crystal display device that can be easily realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a liquid crystal panel of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing an example of a configuration of a unit pixel of the liquid crystal panel of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of a pixel shift element in the device of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a pixel position and a display color by a pixel shift element in the device of the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of an example of a unit pixel of a liquid crystal panel in a conventional device.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an example of a liquid crystal panel in a conventional device.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an example of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a color arrangement and display color of a color filter in a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Matrix substrate 2 Drain 4 Pixel electrode 5, 12 Polarizing plate 6 Light transmissive substrate 8 Common electrode 21 Liquid crystal panel 22 Light source 23 Pixel shift element 24 Liquid crystal panel drive circuit 25 Pixel shift element drive circuit 231, 233 Liquid crystal cell 232, 234 Compound Refractor

Claims (1)

互いに平行な複数の走査信号配線と、これに直交する複数の画像信号配線との交差部に画素がマトリクス状に配置されており、かつ、前記画素の画素電極が表面に形成されたアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板の表面に対向する側の表面に光透過性の共通電極が形成された光透過性電極基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記光透過性電極基板との間に狭持された液晶層とを備えた液晶パネルと、
赤色光、緑色光及び青色光のうち、選択された一の原色光で前記液晶パネルを照射する光源と、
少なくとも1枚以上の液晶セルと、少なくとも1枚以上の複屈折板とよりなり、前記液晶パネルから入射される各画素の原色光の表示画素位置を、外部からの駆動信号に基づきシフトする画素シフト素子と、
前記液晶パネルに供給する赤色、緑色及び青色の3原色の画像データを、所定の原色順で、かつ、所定時間単位で順次切り替えて走査していくと共に、これに同期して前記光源を駆動して前記液晶パネル面に照射する原色光を、前記画像データの原色順と同じ順序で時系列的に順次切り替える第1の駆動回路と、
水平方向2画素及び垂直方向2画素の隣接する第1乃至第4の画素からなる計4画素のうち、第1の画素に緑色画像、該第1の画素に対して垂直方向又は水平方向に隣接する第2の表示画素に赤色及び青色のうち一方の原色の画像と他方の原色の画像、前記第1の表示画素の対角位置にある第3の表示画素に緑色画像、前記第3の表示画素及び第1の表示画素に隣接する第4の表示画素に赤色及び青色のうち一方の原色の画像と他方の原色の画像の順で順次表示させるように、前記画像データ及び前記光源の切り替えに同期して、前記画素シフト素子の前記液晶セルに印加する駆動信号を順次切り替えて、前記液晶パネルから入射される各画素の原色光の表示画素位置を順次切り替える第2の駆動回路と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
An active matrix substrate in which pixels are arranged in a matrix at intersections of a plurality of scanning signal wirings parallel to each other and a plurality of image signal wirings orthogonal thereto, and the pixel electrodes of the pixels are formed on the surface And a light-transmitting electrode substrate having a light-transmitting common electrode formed on the surface facing the surface of the active matrix substrate, and the active matrix substrate and the light-transmitting electrode substrate. A liquid crystal panel provided with a liquid crystal layer;
A light source that irradiates the liquid crystal panel with a selected primary color light among red light, green light and blue light;
A pixel shift that includes at least one liquid crystal cell and at least one birefringent plate, and shifts the display pixel position of the primary color light of each pixel incident from the liquid crystal panel based on an external drive signal. Elements,
The image data of the three primary colors of red, green and blue supplied to the liquid crystal panel are scanned in a predetermined primary color order and sequentially in a predetermined time unit, and the light source is driven in synchronization therewith. A first drive circuit that sequentially switches the primary color light applied to the liquid crystal panel surface in time series in the same order as the primary color order of the image data;
Out of a total of four pixels composed of two pixels in the horizontal direction and two pixels in the vertical direction adjacent to each other, the first pixel is a green image, and the first pixel is adjacent in the vertical direction or the horizontal direction. An image of one of the primary colors of red and blue and an image of the other primary color, a green image on a third display pixel at a diagonal position of the first display pixel, and the third display For switching the image data and the light source so that one primary color image of red and blue and the other primary color image are sequentially displayed on a fourth display pixel adjacent to the pixel and the first display pixel. A second drive circuit that sequentially switches drive signals applied to the liquid crystal cells of the pixel shift element and sequentially switches display pixel positions of primary color light incident on the pixels from the liquid crystal panel. LCD device characterized by Place.
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