JP4248391B2 - 液晶表示素子の駆動方法及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

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Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示素子の駆動方法及びこれを用いた液晶表示装置に関し、特に、高速応答特性や広視野角特性を有する液晶モードを利用したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を用いたアクティブマトリクス型液晶ディスプレイは、薄型化、軽量化、及び低電圧駆動が可能であるなどの長所によりカムコーダ用のディスプレイ、パーソナルコンピュータ、パーソナルワードプロセッサのディスプレイなど種々の分野へ利用されており、大きな市場を形成している。
【０００３】
特に近年では、従来のパソコン等における静止画表示に加えて、動画表示やテレビの用途への利用が広がりつつあり、こうした動画表示に適した液晶表示装置への需要が高まってきている。これに対応し、動画表示に必要な高速応答性能を向上させる液晶素子として、ベンド配向させた液晶表示素子が提案されている（例えば特許文献１参照）。このベンド配向させた液晶表示素子は、電圧の変化に対する液晶の変化が早く、高速応答を実現できるとされている。このベンド配向状態は、スプレイ配向と呼ばれる初期配向状態に電圧を印加することによって、その配向を転移させて形成することができるが、液晶に加えられる電圧が一定値以下になると逆にスプレイ配向状態に戻ってしまうという課題があった。この課題に対し、本件出願人が先に出願した特許出願（特願平２０００−２１４８２７（未公開））には、ベンド配向状態からスプレイ配向状態に逆転移するのを防止するために、映像信号電圧とは別の信号電圧を液晶に加える液晶表示素子の駆動方法が提案されている。
【０００４】
また、映像信号中に挿入された非画像信号によるブランキング画像を表示させ、それによって、液晶特有の動画に対する画像のぼけを低減する液晶表示素子の駆動方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
この従来の液晶表示素子の駆動方法を図面を用いて説明する。図１２は、従来の液晶表示素子の駆動方法におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図１２(a)はゲート信号を示すグラフ、図１２(b)はソース信号を示すグラフである。
【０００６】
図１２(a),(b)において、各ゲート線には、順次、ゲート信号Sg1〜Sgendによってゲートオン電圧Vgonが印加され、それにより、各画素毎に設けられたスイッチング素子がＯＮ状態となる。そして、このタイミングに合わせて各ソース線から各画素にソース信号Ssnが供給され、各画素における画素電極と対向電極との電位差がそのソース信号Ssnによって印加される電圧に応じたものとなる。以下、このようにある画素における画素電極と対向電極との電位差がソース信号Ssnによって所定の電圧になることを、その画素にそのソース信号が書き込まれると表現する。この時、各ゲート線には１フレーム期間Po,Pe中に２回ゲートオン電圧Vgonが印加され、１回目にはソース信号Ssnとして映像信号101が、２回目にはソース信号Ssnとして非映像信号102がソース線からそれぞれ各画素に書き込まれる。この非映像信号102の書き込みにより、各画素において液晶がスプレイ配向に逆転移するのが防止される。
【特許文献１】
特開平７−８４２５４号公報等
【特許文献２】
特開平１１−１０９９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一般的に液晶表示装置では、液晶の焼き付き現象やイオンによる表示ムラの発生を抑制する目的で液晶表示素子を交流駆動している。このことから、上述のように奇数フレーム期間Poの２回目のゲートオン電圧Vgon印加の際に非映像信号102を画素に書き込んだ後、次の偶数フレーム期間Peの１回目のゲートオン電圧Vgon印加の際に極性を反転させた映像信号101を画素に書き込んでいる。このため、大きな電位差を伴う映像信号101の書き込みを行うことになり、画素電極の電位がその映像信号101に応じた電位まで十分に到達せず、その結果、表示のムラが発生するという課題があった。
【０００８】
また、今後、さらに液晶パネルの高解像度化が進むことによって、１回のソース信号Ssnの書き込みに割り当てることができる期間は益々短くなるため、そのような場合でも確実に信号を書き込めることが必要となってくる。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、ベンド配向方式の液晶表示装置のように、１フレーム期間中に各画素に複数回の信号書き込みを行う場合に、映像信号を画素に迅速に書き込むことが可能な液晶表示素子の駆動方法及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを第１の目的としている。
【００１０】
また、本発明は、高解像度化された場合でも、映像信号を画素に確実に書き込むことが可能な液晶表示素子の駆動方法及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る液晶表示装置は、画面を構成する複数の画素が形成された液晶表示素子と、１フレーム期間を複数の書き込み期間に分割するとともにゲート信号を出力して各書き込み期間中に上記画素を順次選択するゲート駆動手段と、該複数の書き込み期間に割り当てられた映像信号及び非映像信号を含むようにソース信号を構成し、上記選択された画素に該画素に対応する該ソース信号を極性を反転させながら書き込むソース駆動手段とを備え、該書き込まれたソース信号に対応して上記画素毎に液晶の透過率が制御されることにより上記液晶表示素子の画面に該ソース信号に応じた画像が表示されるよう構成された液晶表示装置であって、上記ソース駆動手段は、上記非映像信号を次に書き込む上記映像信号と同じ極性で上記画素に書き込むものである。
【００１２】
かかる構成とすると、非映像信号の後に映像信号を画素に書き込む場合における電位差が小さくなるので、映像信号を画素に迅速に書き込むことができる。
【００１３】
この場合、上記ソース駆動ステップ又は手段は、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも最後の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものであるとしてもよい。
【００１４】
また、上記ソース駆動ステップ又は手段は、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも最初の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものであるとしてもよい。
【００１５】
また、上記映像信号及び非映像信号は、１フレーム期間中極性が同じであるとしてもよい。
【００１６】
かかる構成とすると、１フレーム期間内では映像信号及び非映像信号の振幅を小さくすることができるため、ソース信号の電位が各画素の目的とする信号電位へ到達する期間を短くできるとともに、ソース線における抵抗や寄生容量による信号遅延の影響を小さくすることができる。そのため、映像信号をさらに迅速に画素に書き込むことができる。また、ソース信号を供給するソース駆動手段の負荷を小さくすることができる。
【００１７】
また、上記ゲート駆動ステップ又は手段は、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも１つの書き込み期間において、複数の期間に渡って上記画素を選択するものであり、上記ソース駆動ステップ又は手段は、該選択された画素に該複数の期間に渡って上記映像信号を書き込むものであるとしてもよい。
【００１８】
かかる構成とすると、各画素への映像信号の書き込み期間を実質的に拡大することができるため、各画素に映像信号を確実に書き込むことができる。
【００１９】
この場合、上記複数の期間が連続しているものとしてもよい。
【００２０】
かかる構成とすると、映像信号の立ち下がり及び立ち上がり期間が減少するため、実質的な信号書き込み期間をさらに拡大できる。そのため、各画素に映像信号をより確実に書き込むことができる。
【００２１】
また、本発明に係る液晶表示素子の駆動方法及びこれを用いた液晶表示素子は、画面を構成する複数の画素が形成された液晶表示素子を用い、１フレーム期間を４以上の書き込み期間に分割するとともにゲート信号を出力して各書き込み期間中に上記画素を順次選択するゲート駆動ステップ又は手段と、該４以上の書き込み期間のうちの３つの書き込み期間にそれぞれ割り当てられた赤、緑、青の３色に対応する映像信号を含むようソース信号を構成し、上記選択された画素に該画素に対応する該ソース信号を極性を反転させながら書き込むソース駆動ステップ又は手段とを含み、該書き込まれたソース信号に対応して上記画素毎に液晶の透過率が制御されることにより上記液晶表示素子の画面に該ソース信号に応じたカラー画像が表示されるよう構成したものである。
【００２２】
かかる構成とすると、赤、緑、青の３色に対応する映像信号を書き込む書き込み期間以外の書き込み期間に、所要の電圧を有する信号を書き込むことにより、カラー表示可能な液晶表示素子又は液晶表示装置において、スプレイ配向へ逆転移するのを防止することができる。
【００２３】
この場合、上記ソース駆動ステップ又は手段は、上記赤、緑、青の３色に対応する映像信号を書き込む書き込み期間以外の書き込み期間に割り当てられた少なくとも１つの非映像信号を含むようソース信号を構成するものであるとしてもよい。
【００２４】
かかる構成とすると、効果的にスプレイ配向へ逆転移するのを防止することができる。
【００２５】
この場合、上記ソース駆動ステップ又は手段は、上記４以上の書き込み期間のうち、少なくとも最後の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものであるとしてもよい。
【００２６】
また、上記ソース駆動ステップ又は手段は、上記４以上の書き込み期間のうち、少なくとも最初の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものであるとしてもよい。
【００２７】
また、上記ソース駆動ステップ又は手段は、上記映像信号を各映像信号毎に極性を反転させながら上記画素へ書き込むものであるとしてもよい。
【００２８】
かかる構成とすると、液晶をより高周波で交流駆動することができるため、表示ムラをさらに低減することができる。
【００３３】
また、上記の場合、上記複数の画素が行列状に形成され、上記ゲート駆動ステップ又は手段が上記複数の画素を行又は列毎に順次選択するものであり、上記ソース駆動ステップ又は手段が該行又は列毎に選択された画素に列又は行毎に各画素に対応するソース信号を順次書き込むものであるとしてもよい。
【００３４】
かかる構成とすると、簡単な構成で液晶表示素子を駆動することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明は、以上に説明したような構成を有し、液晶表示素子の駆動方法及びこれを用いた液晶表示装置において、１フレーム期間中に各画素に複数回の信号書き込みを行う場合に、映像信号を画素に迅速に書き込むことができるという効果を奏する。また、高解像度化された場合でも、映像信号を画素に確実に書き込むことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の制御系統の全体構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１に示すように、液晶表示装置100は、液晶表示素子１と、ゲート駆動回路４と、ソース駆動回路６と、コントローラ８とを含んで構成されている。
【００３８】
液晶表示素子１は、周知のもので、本実施の形態では、アクティブマトリクスタイプのもので構成されている。この液晶表示素子１は、対向配置されたＴＦＴ基板（図示せず）と対向基板（図示せず）との間に液晶が配置されて構成されている。そして、ＴＦＴ基板の内面には、複数の画素電極202が行列状（以下、マトリクス状という）に形成され、そのマトリクス状の画素電極202の行及び列に対応するようにゲート線３及びソース線５が配設されている。液晶表示素子１の（正確には液晶セルの）厚み方向から見て個々の画素電極202が占める領域が各画素２をそれぞれ構成し、全ての画素２が占める領域が画面を構成している。そして、各画素電極202は、対応するゲート線３にそのゲートが接続されたスイッチング素子203を介して、対応するソース線５にそれぞれ接続されている。スイッチング素子203は、例えばＴＦＴで構成されている。また、各画素2には共通電極７aがそれぞれ形成され、その全ての共通電極７aが共通配線７によって相互に電気的に接続され接地されている。一方、対向基板の内面には、対向電極201が形成されている。符号Clcは液晶容量を示す。また、符号Cstは保持容量を示す。
【００３９】
コントローラ８は、外部から入力される映像信号をソース駆動回路６に供給するとともに、該ソース駆動回路６及びゲート駆動回路４に制御信号をそれぞれ出力して、それらがソース信号Ss1〜Ssend及びゲート信号Sg1〜Sgendをそれぞれ生成して出力するよう該ソース駆動回路６及びゲート駆動回路４を制御する。ゲート駆動回路４は、ゲート線３を介して、該ゲート線３毎にゲート信号Sg1〜Sgendを各画素２のスイッチング素子203に送出して、これを順次オンさせる。ソース駆動回路６は、ソース線５を介して、該ソース線５毎にソース信号Ss1〜Ssendを各画素電極202に送出する。この際、各画素２のスイッチング素子203のオン動作にタイミングを合わせるようにしてソース信号Ss1〜Ssendを送出する。これにより、各画素電極202と対向電極201との間にそのソース信号Ss1〜Ssendに応じた電界が発生し、その発生した電界に応じて液晶の透過率が変化する。すると、図示されないバックライトから出射される光の輝度がこの透過率の変化に応じて変調され、それにより、液晶表示素子１の画面に、ソース信号Ss1〜Ssendに応じた画像が表示される。
【００４０】
次に、ゲート駆動回路４及びソース駆動回路６の構成を詳しく説明する。図２(a),(b)は、ゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図２(a)はゲート信号を示すグラフ、図２(b)はソース信号を示すグラフである。
【００４１】
図１及び図２(a),(b)を参照すると、ソース駆動回路６は、本実施の形態の特徴である図２(b)に示すようなソース信号Ss1〜Ssendを生成して出力するよう構成されている。図２(b)には、ソース線５毎に出力されるソース信号Ss1〜Ssendのうち、任意の１つのソース信号Ssnを示しているが、他のソース信号もこのソース信号Ssnと同様である。このソース信号Ssnは、フレーム毎に区分されている。符号Poは奇数フレーム期間を、符号Peは偶数フレーム期間をそれぞれ示している。各フレーム期間Po,Peは、１列の全画素２に映像信号を書き込むための第１の書き込み期間Poaと、同じく非映像信号を書き込むための第２の書き込み期間Pobとの２つの書き込み期間に等分されている。そして、これに対応して、ソース信号Ssnは、第１の書き込み期間Poaが映像信号101で、第２の書き込み期間Pobが非映像信号102でそれぞれ構成されている。さらに、第１の書き込み期間Poa及び第２の書き込み期間Pobは、１列の各画素２についてそれぞれ映像信号及び非映像信号を書き込むための期間（以下、画素書き込み期間という）Poa',Pob'に分割されている。そして、これに対応して、ソース信号Ssnは、各画素書き込み期間Poa',Pob'毎に所定の表示諧調に対応する電圧値を有するものとなっている。さらに、ソース信号Ssnは、液晶表示素子１を交流駆動するために極性が反転しているが、この極性は、画素書き込み期間Poa',Pob'毎、及びフレーム期間Po,Pe毎に反転するとともに、映像信号101の書き込み期間である第１の書き込み期間Poaと非映像信号102の書き込み期間である第２の書き込み期間Pobとの間でも反転している。従って、あるフレーム期間の非映像信号の書き込み期間（図ではPob）と次のフレーム期間の映像信号の書き込み期間（図ではPea）とでは極性が同じになっている。ここで、VsB(+),VsB(-)は黒表示に対応する電圧値、Vsup(+),Vsup(-)は非映像信号の電圧値をそれぞれ示す。
【００４２】
一方、ゲート駆動回路４は、従来例と同様のゲート信号Sg1〜Sgendを生成して出力するよう構成されている。このゲート信号Sg1〜Sgendは、図２(a)に示すように、Highレベル（以下、Ｈレベルという）時にVgon、Lowレベル（以下、Ｌレベルという）時にVgoffの電圧となる２値信号であり、各々の対応する画素２の画素書き込み期間Poa',Pob',Pea',Peb'にＨレベルとなり、それ以外の保持期間Poa",Pob",Pea",Peb"にＬレベルとなる。従って、ゲート信号Sg1〜Sgendは、１フレーム期間Po,Pe内に、第１の書き込み期間Poa,Pea及び第２の書き込み期間Pob,Peb内に各１度づつ、合計２度Ｈレベルになる。これにより、ゲート信号Sg1〜Sgendが出力されると、画素２のスイッチング素子203が、画素２の行毎に、順次、各画素書き込み期間Poa',Pob',Pea',Peb'に渡ってオンされる。そして、そのオン期間内に各画素２に対応するソース信号Ss1〜Ssendの映像信号101及び非映像信号102がそれぞれ書き込まれる。
【００４３】
次に、以上のように構成された液晶表示装置の動作（液晶表示素子の駆動方法）を図１〜図５(a),(b)を用いて説明する。図３(a),(b)は画素電極の電位の変化を示すグラフであって、図３(a)は黒表示における変化を示すグラフ、図３(b)は白表示における変化を示すグラフ、図４(a),(b)は同じく画素電極の電位の変化を示すグラフであって、図４(a)は黒表示から白表示に切り替る場合における変化を示すグラフ、図４(b)は従来例において黒表示から白表示に切り替る場合における変化を示すグラフ、図５はある画素が黒表示から白表示に切り替る場合における液晶の輝度変化を示すグラフである。
【００４４】
本実施の形態では、ノーマリーホワイトモードとした。また、ゲート信号SsnのＨレベル時の電圧Vgonを１５Ｖ、Ｌレベル時の電圧Vgoffを−１０Ｖに設定した。さらに、ソース信号Ssnの振幅を、対向電極201の電位に対し、非映像信号における電圧値Vsup(+),Vsup(-)がそれぞれ＋６Ｖ、−６Ｖ、黒表示レベルVsB(+),VsB(-)がそれぞれ＋５Ｖ、−５Ｖ、白表示レベルVsW(+),VsW(-)が＋１Ｖ、−１Ｖ、１フレームの期間Po,Peが１６．６ｍｓ（６０Ｈｚ）となるように設定した。また、ここでは、マトリクス状の画素２のうち、一行目の任意の画素２における応答を例示した。
【００４５】
図１〜図５(a),(b)において、まず、液晶表示素子１のある画素２に黒表示をする場合を説明する。この場合、図３(a)に示すように、奇数フレームPoの第１の書き込み期間Poaの画素書き込み期間Poa'において、ソース信号Ssnの黒表示レベルの映像信号101が入力される。すると、画素電極202の電位は画素２の容量に応じた放電特性に従って、前フレーム期間の非映像信号102の電圧値Vsup(+)である＋６Ｖから黒表示レベルVsB(+)である＋５Ｖに変化する。そして、保持期間Poa"の間その値を維持する。次いで、第２の書き込み期間Pobの画素書き込み期間Pob'において、非映像信号102が入力される。この場合、非映像信号102は、映像信号101とは極性が反対であるので、画素電極202の電位は＋５Ｖから非映像信号の電圧値Vsup(-)である−６Ｖに変化する。そして、保持期間Pob"の間その値を維持する。次いで、次の偶数フレームPeの第１の書き込み期間Poaの画素書き込み期間Pea'において、ソース信号ssnの白表示レベルの映像信号101が入力される。この場合、映像信号は、前のフレームの非映像信号102と極性が同じであるので、画素電極202の電位は、画素２の容量に応じた充電特性に従って、−６Ｖから白表示レベルVsW(-)である−５Ｖに変化する。そして、保持期間Pea"の間その値を維持する。次いで、第２の書き込み期間Pebの画素書き込み期間Peb'において、非映像信号102が入力される。この場合、非映像信号102は、映像信号101とは極性が反対であるので、画素電極202の電位は−５Ｖから非映像信号102の電圧値Vsup(+)である＋６Ｖに変化する。そして、保持期間Peb"(図示せず）の間その値を維持する。
【００４６】
以上のように、本実施の形態によれば、画素２に対し、非映像信号102が書き込まれた後、次のフレーム期間で映像信号101を書き込む時に極性が同じであることから、書き込むべき電位差を小さくすることができ、この具体例では、その電位差を１ｖ程度にすることができた。その結果、時間的に余裕を持って映像信号101の書き込みを行うことができた。
【００４７】
これを、図１３に示す従来例と比較する。この従来例では、ゲート信号Sg1〜Sgend及びソース信号Ssnの波形及び電位は本実施の形態と同じとした。その結果、黒表示を行うと、図１３に示すように、奇数フレーム期間Po及び偶数フレーム期間Peのいずれにおいても、非映像信号102を書き込んだ後、次のフレーム期間で映像信号101を書き込む時の電位差が１１Ｖ程度となり、黒表示を行うために必要な電位を画素電極202に十分に書き込むことができず、結果的に液晶表示装置に表示ムラが発生した。
【００４８】
なお、本実施の形態では、映像信号101を書き込んだ後、非映像信号102を書き込む時に、１１Ｖ程度の電位差に対して信号の書き込みを行う必要があるが、図３(a)に示すように、問題なく書き込みが行えた。さらに、非映像信号102は、本来、逆転移防止を目的としているため、たとえ書き込み期間内に画素電極202の電位が所定電位まで遷移し切らなかったとしても、所定電位近傍の電位になっていれば、実用上問題は生じない。この意味で、本実施の形態で黒表示を行う場合は、二重に安全である。
【００４９】
次に、液晶表示素子１の画素２が白表示する場合を説明する。この場合、図３(b)に示すように、奇数フレームPoの第１の書き込み期間Poaの画素書き込み期間Poa'において、ソース信号Ssnの白表示レベルの映像信号101が入力される。すると、画素電極202の電位は前のフレーム期間の非映像信号102の電圧値Vsup(+)である＋６Ｖから白表示レベルVsW(+)である＋１Ｖに変化する。そして、保持期間Poa"の間その値を維持する。次いで、第２の書き込み期間Pobの画素書き込み期間Pob'において、非映像信号102が入力される。すると、画素電極202の電位は＋１Ｖから非映像信号102の電圧値Vsup(-)である−６Ｖに変化する。そして、保持期間Pob"の間その値を維持する。次いで、次の偶数フレームPeの第１の書き込み期間Poaの画素書き込み期間Pea'において、ソース信号Ssnの白表示レベルの映像信号101が入力される。すると、画素電極202の電位は−６Ｖから白表示レベルVsW(-)である−１Ｖに変化する。そして、保持期間Pea"の間その値を維持する。次いで、第２の書き込み期間Pebの画素書き込み期間Peb'において、非映像信号102が入力される。すると、画素電極202の電位は−５Ｖから非映像信号102の電圧値Vsup(+)である＋６Ｖに変化する。そして、保持期間Peb"(図示せず）の間その値を維持する。
【００５０】
以上に説明した白表示を行う場合は、本実施の形態にとって最悪条件の場合であるが、この場合でも、非映像信号102を書き込んでから次の映像信号101を書き込む時の電位差を５Ｖ程度にすることができ、問題なく信号の書き込みが行えた。
【００５１】
なお、白表示を行う場合は、液晶が緩和動作によって白表示状態に遷移することから応答速度が遅いため、黒表示を行う場合より小さい書き込み電位差であっても、液晶が白表示状態に遷移し切れない場合があるが、本実施の形態では、上述のように映像信号の書き込み電位差が、従来例の７Ｖ（図４(b)参照）より小さい５Ｖであるので、問題なく白表示を行うことができた。
【００５２】
また、図３(a),(b)において、画素２へソース信号Ssnを書き込んだ後、ゲート信号が立ち下がってスイッチング素子203がオフ状態となる瞬間にスイッチング素子203の容量と画素容量とのカップリングにより、実際には突き抜け電圧と呼ばれる画素電圧降下が発生するが、ここでは説明を容易にするため省略している。
【００５３】
次に、黒表示から白表示に切り替えて表示する場合を説明する。図４(a),(b)は黒表示から白表示に切り替わる場合における画素電極の電位の変化を示すグラフであって、図４(a)は本実施の形態における変化を示すグラフ、図４(b)は従来例における変化を示すグラフである。
【００５４】
図４(b)に示すように、従来例では、黒表示から白表示へ切り替る時、前のフレーム期間（図４(b)では奇数フレーム期間Po）の非映像信号102が次のフレーム期間（図４(b)では偶数フレーム期間Pe）の白表示の映像信号101と反対極性でかつ大きな電圧となって液晶に印加される。これに対し、本実施の形態では、黒表示から白表示へ切り替る時、前のフレーム期間（図４(a)では奇数フレーム期間Po）の非映像信号102が次のフレーム期間（図４(a)では偶数フレーム期間Pe）の白表示の映像信号101と同極性でかつ大きな電圧となって液晶に印加される。従って、本実施の形態では、従来例に比べて、非映像信号102が映像信号101と同極性である分、液晶が速く動き、その結果、液晶の応答速度が向上する。この効果を図５に示す。図５は、黒表示から白表示に切り替わる場合における液晶表示装置の時間に対する輝度の変化を示すグラフである。図５において、符号211は、本実施の形態による液晶表示装置の時間に対する輝度変化曲線を、符号212は、従来の液晶表示装置の時間に対する輝度変化曲線をそれぞれ示す。図５によれば、本実施の形態による液晶表示装置の黒表示から白表示への切替に対する液晶の応答時間、すなわち、輝度が黒レベルから白レベルに遷移するのに要する時間τ1は、従来の液晶表示装置の液晶の応答時間τ2に比べて短くなっている。
【００５５】
以上のように、本実施の形態においては、全画面に渡ってムラのない液晶表示が可能となりかつ応答速度が向上する効果が得られた。
【００５６】
なお、映像信号101の書き込み時においては画素電極202の電位が目的とする電位まで達しなければそれが表示のムラとなって現れるのに対し、非映像信号102の書き込み時においては一定値以上の電圧が液晶に印加されれば、画素電極202の電位が設定電圧Vsupまで達しなくとも、逆転移防止の効果を十分得ることができる。またフレーム期間Pe,Po毎に黒表示挿入を行うことによって動画のキレ感を出すことを目的にした場合でも、映像信号101の書き込み時に黒レベルが表示されていれば、黒挿入時の非映像信号102は正確に黒表示の電位に達していなくても十分な動画のキレ感を得ることができる。このため、設定電位Vsupを黒表示電位と同じに設定しても良い。
【００５７】
また、本実施の形態では１フレーム期間中で映像信号の後に非映像信号が書き込まれるよう構成したが、映像信号の前に非映像信号を書き込むように構成しても良く、その場合には１フレーム期間中で映像信号と非映像信号の極性を同じにすることによって同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、映像信号を書き込んだ後の保持期間と非映像信号を書き込んだ後の保持期間とがほぼ同じ長さになるようにしたが、これに限定されるものではなく、両保持期間の長さが異なるようにしてもよい。その場合には、表示の明るさ、逆転移防止効果、及び動画表示の所謂キレ等が変わるが、いずれの場合においても信号書き込み能力が向上し、表示ムラが抑制できるという効果が得られることに変わりはない。
実施の形態２
図６(a),(b)は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図６(a)はゲート信号を示すグラフ、図６(b)はソース信号を示すグラフである。図６(a),(b)において図２(a),(b)と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００５８】
図６(a),(b)に示すように、本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、ソース信号Ssnにおける映像信号101の極性が１フレーム期間Po,Pe中は同じであり、これに伴って非映像信号102の極性も１フレーム期間Po,Pe中は同じとなっている。その他の点は、実施の形態１と同様である。
【００５９】
かかる構成とすると、映像信号101の書き込み期間Poa,Pea及び非映像信号102の書き込み期間Pob,Pebにおけるソース信号Ssnの振幅を小さくすることができるので、ソース信号Ssnの電位が各画素の目的とする信号電位へ到達する期間を短くできるとともに、ソース線５における抵抗や寄生容量による信号遅延の影響を小さくすることができる。そのため、信号書き込み能力をさらに向上することができる。また、ソース信号Ssnを供給する駆動回路６の負荷を小さくすることができる。
実施の形態３
図７(a),(b)は、本発明の実施の形態３に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図７(a)はゲート信号を示すグラフ、図７(b)はソース信号を示すグラフである。図７(a),(b)において図２(a),(b)と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００６０】
図７(a),(b)に示すように、本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、１フレーム期間Po,Pe中に、映像信号101の画素書き込み期間Poa',Pea'が２回設けられている。この場合、後の画素書き込み期間Poa',Pea'に、当該画素に本来書き込むべき映像信号101が書き込まれる。その他の点は、実施の形態１と同様である。
【００６１】
かかる構成とすると、映像信号101の書き込み期間を実効的に広げることができるので、映像信号101の書き込み能力をさらに向上することができる。
実施の形態４
図８(a),(b)は、本発明の実施の形態４に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図８(a)はゲート信号を示すグラフ、図８(b)はソース信号を示すグラフである。図８(a),(b)において図２(a),(b)と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００６２】
図８(a),(b)に示すように、本実施の形態では、１フレーム期間Po,Pe中に、映像信号101及び非映像信号102の画素書き込み期間Poa',Pea',Pob',Peb'が２回連続して設けられている。換言すれば、映像信号101及び非映像信号102の画素書き込み期間の長さが、実施の形態１のそれの２倍の長さになっている。この場合、後の画素書き込み期間Poa',Pea'に、当該画素に本来書き込むべき映像信号101が書き込まれる。その他の点は、実施の形態１と同様である。
【００６３】
かかる構成とすると、実施の形態３と比べて、映像信号101の立ち下がり及び立ち上がり期間が減少するので、実質的な映像信号101の書き込み期間をさらに拡大できる。そのため、実施の形態３と比べて、映像信号101の書き込み能力をさらに向上することができる。
実施の形態５
図９(a),(b)は、本発明の実施の形態５に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図９(a)はゲート信号を示すグラフ、図９(b)はソース信号を示すグラフである。図９(a),(b)において図２(a),(b)と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００６４】
本実施の形態に係る液晶表示装置はカラー表示が可能なもので、その全体構成は、図示されないバックライトの光源が赤（以下、Ｒと記載する）、緑（以下、Ｇと記載する）、青（以下、Ｂと記載する）毎に発光可能な冷陰極管（図示せず）で構成されるとともにその発光のタイミングを制御する回路（図示せず）を有し、かつ図１におけるコントローラ８、ゲート駆動回路４、及びソース駆動回路６が１フレーム期間をＲ、Ｇ、Ｂに対応させて分割するようにして、それぞれ、制御信号、ゲート信号、及びソース信号を出力するように構成されている点で実施の形態１に係る液晶表示装置と相違し、それ以外の点では実施の形態１に係る液晶表示装置と同様である。そして、このような全体構成自体は、周知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
具体的には、図９(a),(b)に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置は、フィールドシーケンシャル駆動において、１フレーム期間Po,Peを第１、第２、第３の書き込み期間(Poa,Pea),(Pob,Peb),(Poc,Pec)に分割し、該第１、第２、第３の書き込み期間(Poa,Pea),(Pob,Peb),(Poc,Pec)に、それぞれ、Ｒに対応する映像信号（以下、Ｒ映像信号という）101R、Ｇに対応する映像信号（以下、Ｇ映像信号という）101G、Ｂに対応する映像信号（以下、Ｂ映像信号という）101Bの書き込みを行う。符号Poa',Pob',Poc'は、奇数フレーム期間Poの、それぞれ、Ｒ映像信号101Rの画素書き込み期間、Ｇ映像信号101Gの画素書き込み期間、Ｂ映像信号101Bの画素書き込み期間を示す。また、符号Pea',Peb',Pec'は、偶数フレーム期間Peの、それぞれ、Ｒ映像信号101Rの画素書き込み期間、Ｇ映像信号101Gの画素書き込み期間、Ｂ映像信号101Bの画素書き込み期間を示す。そして、各映像信号101R,101G,101Bの極性は、各映像信号書き込み期間Poa,Pob,Poc,Pea,Peb,Pec中においては同じであり、かつ連続する２つの映像信号書き込み期間Poa,Pob,Poc,Pea,Peb,Pec毎に反転するように構成されている。
【００６６】
かかる構成とすると、画素へ映像信号101R,101G,101Bを書き込む時に１フレーム期間Po,Pe中でその極性を１回しか反転させないので、同じ極性の場合には書き込むべき電位差を小さくすることができる。そのため、映像信号101R,101G,101B信号の書き込みが容易になる。また、ソース信号Ssnの振幅を小さくすることができるので、ソース信号Ssnの遅延による書き込み能力の低下を抑制することができる。さらに、１フレーム期間Po,Pe中でソース信号Ssnの極性が１回は変わるため、映像の表示におけるフリッカや焼き付きを低減できる効果も得られる。以上の結果、本実施の形態では、全画面に渡ってムラやのないカラー映像の表示を行うことができた。
実施の形態６
図１０(a),(b)は本発明の実施の形態６に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図１０(a)はゲート信号を示すグラフ、図１０(b)はソース信号を示すグラフである。図１０(a),(b)において図９(a),(b)と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００６７】
本実施の形態では、実施の形態５と異なり、液晶表示装置は以下のように構成されている。すなわち、１フレーム期間Po,Peを第１〜第４の書き込み期間(Poa,Pea),(Pob,Peb),(Poc,Pec),(Pod,Ped)の４つの書き込み期間に分割し、該第１〜第４の書き込み期間(Poa,Pea),(Pob,Peb),(Poc,Pec),(Pod,Ped)に、それぞれ、Ｒ映像信号101R、Ｇ映像信号101G、Ｂ映像信号101B、非映像信号102の書き込みを行う。また、各映像信号101R,101G,101B及び非映像信号102の極性は、各画素書き込み期間Poa',Pob',Poc',Pod',Pea',Peb',Pec',Ped'毎、及び各映像信号書き込み期間Poa,Pob,Poc,Pea,Peb,Pec毎に反転している。さらに、前のフレーム期間の非映像信号102と次のフレーム期間の最初の映像信号101Rとで極性が同じになっている。そして、これ以外の点は、実施の形態５と同様に構成されている。
【００６８】
かかる構成とすることにより、非映像信号102が書き込まれることから、ベンド転移を行う液晶モードを用いた場合でも、フィールドシーケンシャル駆動においてスプレイ配向への逆転移を防止することができるとともに、前のフレーム期間の非映像信号102の極性と次のフレーム期間の映像信号101の極性とが同じであることから、全画面に渡るムラのないカラー映像の表示を実現することができた。
実施の形態７
図１１(a),(b)は本発明の実施の形態７に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図１１(a)はゲート信号を示すグラフ、図１１(b)はソース信号を示すグラフである。図１１(a),(b)において図１０(a),(b)と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００６９】
本実施の形態では、実施の形態６と異なり、各映像信号101R,101G,101B及び非映像信号102の極性は、各映像信号書き込み期間Poa,Pob,Poc,Pea,Peb,Pec内で一定であり、かつ相前後する２つのフレーム期間Po,Peに跨って連続する４つの映像信号書き込み期間及び非映像信号書き込み期間(Poc,Pod,Pea,Peb),(Pec,Ped,Poa,Pob)毎に反転している。その結果、前のフレーム期間の非映像信号102と次のフレーム期間の最初の映像信号101Rとで極性が同じになっている。そして、これ以外の点は、実施の形態６と同様である。
【００７０】
かかる構成としても、実施の形態６と同様に、ベンド転移を行う液晶モードを用いた場合でも、フィールドシーケンシャル駆動においてスプレイ配向への逆転移を防止することができるとともに、全画面に渡るムラのないカラー映像の表示を実現することができた。
【００７１】
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る液晶表示装置は、薄型の民生用及び産業用の画像表示装置として有用である。
【００７３】
本発明に係る液晶表示素子の駆動方法は、薄型の民生用及び産業用の画像表示装置の駆動方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の制御系統の全体構成を示すブロック図である。
【図２(a),(b)】 図１の液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図２(a)はゲート信号を示すグラフ、図２(b)はソース信号を示すグラフである。
【図３(a),(b)】 図１の液晶表示装置における画素電極の電位の変化を示すグラフであって、図３(a)は黒表示における変化を示すグラフ、図３(b)は白表示における変化を示すグラフである。
【図４(a),(b)】 画素電極の電位の変化を示すグラフであって、第４(a)は図１の液晶表示装置において黒表示から白表示に切り替る場合における変化を示すグラフ、図４(b)は従来例において黒表示から白表示に切り替る場合における変化を示すグラフである。
【図５】 ある画素が黒表示から白表示に切り替る場合における液晶の輝度変化を示すグラフである。
【図６(a),(b)】 本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図６(a)はゲート信号を示すグラフ、図６(b)はソース信号を示すグラフである。
【図７(a),(b)】 本発明の実施の形態３に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図７(a)はゲート信号を示すグラフ、図７(b)はソース信号を示すグラフである。
【図８(a),(b)】 本発明の実施の形態４に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図８(a)はゲート信号を示すグラフ、図８(b)はソース信号を示すグラフである。
【図９(a),(b)】 本発明の実施の形態５に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図９(a)はゲート信号を示すグラフ、図９(b)はソース信号を示すグラフである。
【図１０(a),(b)】 本発明の実施の形態６に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図１０(a)はゲート信号を示すグラフ、図１０(b)はソース信号を示すグラフである。
【図１１(a),(b)】 本発明の実施の形態７に係る液晶表示装置におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図１１(a)はゲート信号を示すグラフ、図１１(b)はソース信号を示すグラフである。
【図１２】 従来の液晶表示素子の駆動方法におけるゲート信号及びソース信号の内容を示すタイミングチャートであって、図１２(a)はゲート信号を示すグラフ、図１２(b)はソース信号を示すグラフである。
【図１３】 従来の液晶表示素子において黒表示を行う場合における画素電極の電位の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 液晶表示素子
２ 画素
３ ゲート線
４ ゲート駆動回路
５ ソース線
６ ソース駆動回路
７ 共通配線
７a 共通電極
８ コントローラ
100 液晶表示装置
101 映像信号
101R Ｒ映像信号
101G Ｇ映像信号
101B Ｂ映像信号
102 非映像信号
201 対向電極
202 画素電極
203 スイッチング素子
211 本発明の液晶表示装置の時間に対する輝度変化曲線
212 従来の液晶表示装置の時間に対する輝度変化曲線
Clc 液晶容量
Cst 保持容量
Po 奇数フレーム期間
Poa 第１の書き込み期間
Pob 第２の書き込み期間
Poc 第３の書き込み期間
Pod 第４の書き込み期間
Poa',Pob',Poc',Pod' 画素書き込み期間
Poa",Pob" 保持期間
Pe 偶数フレーム期間
Pea 第１の書き込み期間
Peb 第２の書き込み期間
Pec 第３の書き込み期間
Ped 第４の書き込み期間
Pea',Peb',Pec',Ped' 画素書き込み期間
Pea",Peb" 保持期間
Sg1〜Sgend ゲート信号
Ss1〜Ssend ソース信号
Vgon Ｈレベル時の電圧値
Vgoff Ｌレベル時の電圧値
VsB 黒表示レベル
Vsup 非映像信号の電圧値
VsW 白表示レベル

Claims (22)

  1. 画面を構成する複数の画素が形成された液晶表示素子と、
    １フレーム期間を複数の書き込み期間に分割するとともにゲート信号を出力して各書き込み期間中に上記画素を順次選択するゲート駆動手段と、
    該複数の書き込み期間に割り当てられた映像信号及び非映像信号を含むようにソース信号を構成し、上記選択された画素に該画素に対応する該ソース信号を極性を反転させながら書き込むソース駆動手段とを備え、
    該書き込まれたソース信号に対応して上記画素毎に液晶の透過率が制御されることにより上記液晶表示素子の画面に該ソース信号に応じた画像が表示されるよう構成された液晶表示装置であって、
    上記ソース駆動手段は、上記非映像信号を次に書き込む上記映像信号と同じ極性で上記画素に書き込むものである液晶表示装置。
  2. 上記ソース駆動手段は、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも最後の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものである請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 上記ソース駆動手段は、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも最初の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものである請求項１記載の液晶表示装置。
  4. 上記映像信号及び非映像信号は、１フレーム期間中極性が同じである請求項１記載の液晶表示装置。
  5. 上記ゲート駆動手段は、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも１つの書き込み期間において、複数の期間に渡って上記画素を選択するものであり、
    上記ソース駆動手段は、該選択された画素に該複数の期間に渡って上記映像信号を書き込むものである請求項1記載の液晶表示装置。
  6. 上記複数の期間が連続している請求項５記載の液晶表示装置。
  7. 上記書き込み期間が４以上であり、該４以上の書き込み期間にそれぞれ赤、緑、青の３色に対応する映像信号と少なくとも1つの非映像信号が割り当てられ、上記液晶表示素子の画面にカラー画像が表示されるよう構成された請求項１記載の液晶表示装置。
  8. 上記ソース駆動手段は、上記４以上の書き込み期間のうち、少なくとも最後の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものである請求項７記載の液晶表示装置。
  9. 上記ソース駆動手段は、上記４以上の書き込み期間のうち、少なくとも最初の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものである請求項７記載の液晶表示装置。
  10. 上記ソース駆動手段は、上記映像信号を各映像信号毎に極性を反転させながら上記画素へ書き込むものである請求項７記載の液晶表示装置。
  11. 上記複数の画素が行列状に形成され、上記ゲート駆動手段が上記複数の画素を行又は列毎に順次選択するものであり、上記ソース駆動手段が該行又は列毎に選択された画素に列又は行毎に各画素に対応するソース信号を順次書き込むものである請求項１に記載の液晶表示装置。
  12. 画面を構成する複数の画素が形成された液晶表示素子を用い、
    １フレーム期間を複数の書き込み期間に分割するとともにゲート信号を出力して各書き 込み期間中に上記画素を順次選択するゲート駆動ステップと、
    該複数の書き込み期間に割り当てられた映像信号及び非映像信号を含むようにソース信号を構成し、上記選択された画素に該画素に対応する該ソース信号を極性を反転させながら書き込むソース駆動ステップとを含み、
    該書き込まれたソース信号に対応して上記画素毎に液晶の透過率が制御されることにより上記液晶表示素子の画面に該ソース信号に応じた画像が表示されるようにした液晶表示素子の駆動方法であって、
    上記ソース駆動ステップは、上記非映像信号を次に書き込む上記映像信号と同じ極性で上記画素に書き込むものである液晶表示素子の駆動方法。
  13. 上記ソース駆動ステップは、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも最後の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものである請求項１２記載の液晶表示素子の駆動方法。
  14. 上記ソース駆動ステップは、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも最初の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものである請求項１２記載の液晶表示素子の駆動方法。
  15. 上記映像信号は、１フレーム期間中極性が同じである請求項１２記載の液晶表示素子の駆動方法。
  16. 上記ゲート駆動ステップは、上記複数の書き込み期間のうち、少なくとも１つの書き込み期間において、複数の期間に渡って上記画素を選択するものであり、
    上記ソース駆動ステップは、該選択された画素に該複数の期間に渡って上記映像信号を
    書き込むものである請求項１２乃至１５のいずれかに記載の液晶表示素子の駆動方法。
  17. 上記複数の期間が連続している請求項１６記載の液晶表示素子の駆動方法。
  18. 上記書き込み期間が４以上であり、該４以上の書き込み期間にそれぞれ赤、緑、青の３色に対応する映像信号と少なくとも 1 つの非映像信号を割り当て、上記液晶表示素子の画面にカラー画像を表示する請求項１２記載の液晶表示素子の駆動方法。
  19. 上記ソース駆動ステップは、上記４以上の書き込み期間のうち、少なくとも最後の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものである請求項１８記載の液晶表示素子の駆動方法。
  20. 上記ソース駆動ステップは、上記４以上の書き込み期間のうち、少なくとも最初の書き込み期間に上記非映像信号を上記画素に書き込むものである請求項１８記載の液晶表示素子の駆動方法。
  21. 上記ソース駆動ステップは、上記映像信号を各映像信号毎に極性を反転させながら上記画素へ書き込むものである請求項１８記載の液晶表示素子の駆動方法。
  22. 上記複数の画素が行列状に形成され、上記ゲート駆動ステップが上記複数の画素を行又は列毎に順次選択するものであり、上記ソース駆動ステップが該行又は列毎に選択された画素に列又は行毎に各画素に対応するソース信号を順次書き込むものである請求項１２に記載の液晶表示素子の駆動方法。
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