JP4528774B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を表示するためにＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）液晶表示素子を用いる液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は複数のＯＣＢ液晶表示素子のマトリクスアレイを構成する液晶表示パネルを備える。この液晶表示パネルは、複数の画素電極が配向膜で覆われてマトリクス状に配置されるアレイ基板、対向電極が配向膜で覆われて複数の画素電極に対向するように配置される対向基板、および各配向膜に隣接してアレイ基板および対向基板基板間に挟持される液晶層を含み、さらに一対の偏光板を光学位相差板を介してアレイ基板および対向基板に貼り付けた構造を有する（例えば特開平９−１８５０３２号公報を参照）。ここでは、各ＯＣＢ液晶表示素子は各々対応画素電極の範囲において画素を構成する。このようなＯＣＢ液晶表示素子では、通常の駆動電圧とは異なる転移電圧を印加することにより液晶分子の配向状態をスプレイ配向から画像を表示可能なベンド配向へ転移させる必要がある。

例えばＴＶセットや携帯電話等では、液晶表示装置が外部信号源となる画像情報処理ユニットに接続される。この画像情報処理ユニットを経て、表示信号と同期信号を液晶表示装置に入力させ、これにより液晶表示装置で表示を行う。画像情報処理ユニットは画像情報処理を行うマイクロコンピュータおよびこのマイクロコンピュータおよび液晶表示装置に電源電圧を出力する電源部を含む。図７に示すように、電源電圧の出力は電源スイッチがＴ１でオンしてから電源部が安定するのを待ってＴ２で行われる。マイクロコンピュータはＴ２から一定時間後のＴ３で画像情報処理を開始し、画像情報処理の結果としてＴ４で得られる同期信号および表示信号を液晶表示装置に供給する。

液晶表示装置には、駆動回路が複数のＯＣＢ液晶表示素子を駆動するために設けられている。従来において、この駆動回路は画像情報処理ユニットからの同期信号を転移電圧の印加に必要なクロック信号としても用いている。具体的には、転移電圧の印加がこのクロック信号が画像情報処理ユニットから供給されるＴ４で開始され、転移電圧印加期間がこのクロック信号を基準として計測される。このベンド配向への転移がＴ５で完了すると、駆動回路は同期信号および表示信号を用いて複数のＯＣＢ液晶表示素子を駆動し、これらＯＣＢ液晶表示素子に表示信号に対応した画像を表示させる。このような構成では、２秒ないし３秒のセットアップ時間（Ｔ１〜Ｔ５）が必要となる。このセットアップ時間はＴＶセットや携帯電話等の利用者にとって極めて長いと感じる時間である。

本発明の目的は、上述した問題を解消して、画像表示までに必要なセットアップ時間を短縮することができる液晶表示装置を提供することにある。

本発明によれば、液晶分子の配向状態がスプレイ配向から画像を表示可能なベンド配向に転移するように初期化される液晶表示素子部と、初期化において液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させる転移電圧を液晶表示素子部に印加する駆動回路と、転移電圧の印加を開始させて印加期間を計測する基準として駆動回路に出力されるクロック信号を駆動回路に対する電力供給に伴って発生するクロック信号発生器とを備える液晶表示装置が提供される。

この液晶表示装置では、クロック信号発生器からのクロック信号の供給が駆動回路に対する電力供給直後に開始されるようになるため、転移電圧の印加開始が従来よりも早まる。従って、画像表示までに必要なセットアップ時間を短縮することができる。

［図１］図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
［図２］図２は、図１に示す液晶表示パネルの部分的な断面構造を示す図である。
［図３］図３は、図２に示す断面構造により１画素分の表示を行うＯＣＢ液晶表示素子の回路構成を示す図である。
［図４］図４は、図３に示すＯＣＢ液晶表示素子において液晶印加電圧として印加される転移電圧によりスプレイ配向からベンド配向に転移する液晶分子の配向状態を示す図である。
［図５］図５は、図１に示す液晶表示装置の動作を説明するための波形図である。
［図６］図６は、図１に示す液晶表示装置のセットアップ時間を説明するための図である。
［図７］図７は、従来の液晶表示装置のセットアップ時間を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を説明する。

図１はこの液晶表示装置１００の回路構成を概略的に示し、図２は図１に示す液晶表示（ＬＣＤ）パネル４１の部分的な断面構造を示し、図３は図２に示す断面構造により１画素分の表示を行うＯＣＢ液晶表示素子６の回路構成を示す。

この液晶表示装置１００は例えばＴＶセットや携帯電話等において外部信号源となる画像情報処理ユニットＳＧに接続される。画像情報処理ユニットＳＧは画像情報処理を行うマイクロコンピュータおよびこのマイクロコンピュータおよび液晶表示装置１００に電源電圧を出力する電源部を含む。この電源電圧の出力は画像情報処理ユニットＳＧ側に設けられた電源スイッチＰＷがオンしてから電源部が安定するのを待って行われる。マイクロコンピュータはこれに続いて一定時間後に画像情報処理を開始し、画像情報処理の結果として得られる同期信号および表示信号を液晶表示装置１００に供給する。

液晶表示装置１００は複数のＯＣＢ液晶表示素子６のマトリクスアレイ（液晶表示素子部）を構成するＬＣＤパネル４１、ＬＣＤパネル４１を照明するバックライトＢＬ、およびＬＣＤパネル４１およびバックライトＢＬを駆動する駆動回路ＤＲを備える。ＬＣＤパネル４１はアレイ基板ＡＲ、対向基板ＣＴ、および液晶層ＬＱを含む。アレイ基板ＡＲはガラス板等からなる透明絶縁基板ＧＬ、この透明絶縁基板ＧＬ上に形成される複数の画素電極１５、およびこれら画素電極１５を覆う配向膜ＡＬを含む。対向基板ＣＴはガラス板等からなる透明絶縁基板ＧＬ、この透明絶縁基板ＧＬ上に形成されるカラーフィルタ層ＣＦ、このカラーフィルタ層ＣＦ上に形成される対向電極１６、およびこの対向電極１６を覆う配向膜ＡＬを含む。液晶層ＬＱは対向基板ＣＴとアレイ基板ＡＲの間隙に液晶を充填することにより得られる。カラーフィルタ層ＣＦは赤画素用の赤着色層、緑画素用の緑着色層、青画素用の青着色層、およびブラックマトリクス用の黒着色（遮光）層を含む。また、ＬＣＤパネル４１はアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの外側に配置される一対の位相差板ＲＴ、およびこれら位相差板ＲＴの外側に配置される一対の偏光板ＰＬを備える。バックライトＢＬは、光源としてアレイ基板ＡＲ側の偏光板ＰＬの外側に配置される。アレイ基板ＡＲ側の配向膜ＡＬおよび対向基板ＣＴ側の配向膜ＡＬは互いに平行にラビング処理される。

アレイ基板ＡＲでは、複数の画素電極１５が透明絶縁基板ＧＬ上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線２９（Ｙ１〜Ｙｍ）が複数の画素電極１５の行に沿って配置され、複数のソース線２６（Ｘ１〜Ｘｎ）が複数の画素電極１５の列に沿って配置される。これらゲート線２９およびソース線２６の交差位置近傍には、複数の画素スイッチ２７が配置される。各画素スイッチ２７は、例えばゲート線２９に接続されるゲート２８およびソース線２６および画素電極１５間に接続されるソース−ドレインパスを有する薄膜トランジスタからなり、対応ゲート線２９を介して駆動されたときに対応ソース線２６および対応画素電極１５間で導通する。

複数の液晶表示素子６の各々は画素電極１５および対向電極１６間に液晶容量Ｃｌｃを有する。複数の補助容量線Ｃｓｔ（Ｃ１〜Ｃｍ）の各々は対応行の液晶表示素子６の画素電極１５に容量結合して補助容量Ｃｓを構成する。

駆動回路ＤＲはアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴから液晶層ＬＱに印加される液晶印加電圧によりＬＣＤパネル４１の透過率を制御するように構成される。各ＯＣＢ液晶表示素子６は対応画素電極１５の範囲において画素を構成する。このようなＯＣＢ液晶表示素子６では、通常の駆動電圧とは異なる転移電圧を印加することにより液晶分子の配向状態をスプレイ配向から画像を表示可能なベンド配向へ転移させる必要がある。このため、駆動回路ＤＲは電源スイッチＰＷがオンされる毎に転移電圧を液晶印加電圧として液晶層ＬＱに印加することにより液晶分子の配向状態をスプレー配向からベンド配向へ転移させる初期化を行うように構成されている。

具体的には、駆動回路ＤＲが、複数のスイッチング素子２７を行単位に導通させるように複数のゲート線２９を順次駆動するゲートドライバ３９、各行のスイッチング素子２７が対応ゲート線２９の駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖｓを複数のソース線２６にそれぞれ出力するソースドライバ３８、ＬＣＤパネル４１の対向電極１６を駆動する対向電極ドライバ４０、バックライトＢＬを駆動するバックライト駆動部９、ゲートドライバ３９、ソースドライバ３８、対向電極ドライバ４０、およびバックライト駆動部９を制御するコントローラ３７、並びに画像情報処理ユニットＳＧから駆動回路ＤＲに供給される電力（具体的には、電源電圧）からこれらゲートドライバ３９、ソースドライバ３８、対向電極ドライバ４０、バックライト駆動部９、およびコントローラ３７に必要とされる複数の内部電源電圧を発生する電源回路７を備える。

コントローラ３７は、画像情報処理ユニットＳＧから入力される同期信号に基づいて発生される垂直タイミング制御信号をゲートドライバ３９に出力し、画像情報処理ユニットＳＧから入力される同期信号および表示信号に基づいて発生される水平タイミング制御信号および１水平ライン分の画素データをソースドライバ３８に出力し、さらにバックライト駆動部９に点灯制御信号を出力する。ゲートドライバ３９は垂直タイミング制御信号の制御により１フレーム期間において順次複数のゲート線２９を選択し、各行の画素スイッチ２７を１水平走査期間Ｈだけ導通させるゲート駆動電圧を選択ゲート線２９に出力する。ソースドライバ３８は水平タイミング制御信号の制御によりゲート駆動電圧が選択ゲート線２９に出力される１水平走査期間Ｈに１水平ライン分の画素データを画素電圧Ｖｓにそれぞれ変換して複数のソース線２６に並列的に出力する。

画素電圧Ｖｓは対向電極ドライバ４０から対向電極１６に出力されるコモン電圧ＶＣＯＭを基準として画素電極１５に印加される電圧であり、例えばフレーム反転駆動およびライン反転駆動を行うようコモン電圧ＶＣＯＭに対して極性反転される。

この液晶表示装置１００では、駆動回路ＤＲのコントローラ３７が液晶分子の配向状態を図４に示すようなスプレー配向からベンド配向へ転移させる転移電圧を液晶印加電圧として各液晶表示素子６に印加するための転移電圧設定処理を行う転移電圧設定部１を備える。この転移電圧は、対向電極ドライバ４０から出力されるコモン電圧ＶＣＯＭにより決定される対向電極１６の電位がソースドライバ３８から出力される画素電圧Ｖｓにより決定される画素電極１５の電位に対して所定の形式でシフトするように設定される。また、液晶表示装置１００には、クロック信号発生器２が駆動回路ＤＲの電源回路７に対する電力供給に伴ってクロック信号を転移電圧設定部１に供給するために設けられている。このクロック信号は転移電圧設定部１で行われる転移電圧設定処理において転移電圧の印加を開始させてこの転移電圧の印加期間を計測する基準として用いられる。ここでは、クロック信号発生器２が画像情報処理ユニットＳＧからの電力（すなわち、電源電圧）で動作するが、電源回路７により発生される内部電源電圧で動作するように構成されてもよい。

液晶表示装置１００は画像情報処理ユニットＳＧから駆動回路ＤＲに供給される電源電圧により図５に示すように動作する。

電源回路７はこの電源電圧を複数の内部電源電圧に変換してコントローラ３７、ソースドライバ３８、ゲートドライバ３９、対向電極ドライバ４０、およびバックライト駆動部９等に供給する。クロック信号発生器２は駆動回路ＤＲに供給される電源電圧に応答してクロック信号をコントローラ３７の転移電圧設定部１に供給する。クロック信号発生器２の応答時間、すなわち電源電圧の供給からクロック信号の発生まで時間は約０．０８秒以内である。転移電圧設定部１は転移電圧設定処理を行って、このクロック信号の供給タイミングから転移電圧を液晶印加電圧として各液晶表示素子６に印加させる。転移電圧設定処理では、転移電圧印加期間が約０．４秒のリセット期間ＲＰとリセット期間ＲＰに続く約０．６秒の転移期間ＴＰとに区分される。転移電圧はリセット期間ＲＰにおいて液晶分子の配向状態を整える一定値に維持され、転移期間ＴＰにおいて液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に実質的に転移させる異なる極性の値に交互に変化する。一定値Ｌ０は実質的に零ボルトであり、異なる極性の値は絶対値として約２５ボルトである。ここでは、転移期間ＴＰがさらに各々約０．３秒の前半転移期間ＴＰ１および後半転移期間ＴＰ２に区分され、転移電圧が前半転移期間ＴＰ１において正極性である第１極性値Ｌ１に設定され、後半転移期間ＴＰ２において負極性である第２極性値Ｌ２に設定される。この場合、画素電圧Ｖｓは固定され、対向電極ドライバ４０から出力されるコモン電圧ＶＣＯＭが上述の転移電圧を得るように可変される。転移電圧設定部１はリセット期間ＲＰおよび転移期間ＴＰの経過をクロック信号を計数することにより確認すると、転移電圧設定処理を終了する。この終了時点で、駆動回路ＤＲに対する電源電圧の供給から約１．０８秒が経過している。

これに続く映像表示期間ＤＰでは、コントローラ３７が対向電極ドライバ４０から出力されるコモン電圧ＶＣＯＭを固定し、画素電圧Ｖｓを画素データに対応して可変させて得られる液晶印加電圧を各液晶表示素子６に印加するようソースドライバ３８、ゲートドライバ３９、および対向電極ドライバ４０を制御する。コントローラ３７は、バックライトＢＬを転移電圧印加期間（リセット期間ＲＰ＋転移期間ＴＰ）について消灯状態に維持し、表示期間ＤＰについてバックライトＢＬを点灯状態にするようにバックライト駆動部９を制御する。これにより、複数の液晶表示素子６のマトリクスアレイが画像を表示可能となる。上述の動作は、駆動回路ＤＲに対する電源電圧の供給停止に伴って終了し、この電源電圧が再び供給されたときに同様に繰り返される。

図６はこの液晶表示装置１００のセットアップ時間を示す。ＴＶセットや携帯電話等の利用者は、画像情報処理ユニットＳＧ側の電源スイッチＰＷの操作して電源投入してから画像表示までのセットアップ時間だけ待たされる。図７と比較すると、画像情報処理ユニットＳＧは従来と同様に電源スイッチＰＷがＴ１でオンしてから自身の電源部が安定するまで待って、Ｔ２で電源電圧を液晶表示装置１００の駆動回路ＤＲに対して出力する。クロック発生器２はこの電源電圧の供給に伴い、図７に示すＴ４よりも早いＴ６でクロック信号を転移電圧設定部１に供給する。従って、ベンド配向への転移が図７に示すＴ５よりも早いＴ７で完了する。

本実施形態によれば、クロック信号発生器２からのクロック信号の供給が駆動回路ＤＲに対する電力供給直後に開始されるようになるため、転移電圧の印加開始が従来よりも早まる。従って、画像表示までに必要なセットアップ時間を短縮することができる。従って、利用者が電源スイッチＰＷの操作後従来よりも速やかにＴＶセットや携帯電話等を利用できるようになる。また、バックライトＢＬは転移電圧印加期間において消灯状態に維持されるため、ＬＣＤパネル４１から不要光が漏れることを防止できる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することが可能である。

上述の実施形態では、転移期間ＴＰが前半転移期間ＴＰ１と後半転移期間ＴＰ２とに区分され、転移電圧が前半転移期間ＴＰ１と後半転移期間ＴＰ２とで互いに異なる極性の値に設定されたが、正極性および負極性のうちの一方の極性を持つ直流値に設定することにより液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させてもよい。

また、前半転移期間ＴＰ１と後半転移期間ＴＰ２を等しい長さに設定したが、これらの長さは任意に変更可能である。例えば、後半転移期間ＴＰ２の長さを前半転移期間ＴＰ１の７０％程度に制限すれば、フリッカを低減する効果を得ることができる。

また、転移電圧印加期間がリセット期間ＲＰおよび転移期間ＴＰに区分され、転移電圧が液晶分子の配向状態を整えるために一定値に設定されたが、このリセット期間ＲＰを設けず、液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に実質的に転移させる転移期間ＴＰだけで転移電圧印加期間を構成してもよい。

また、クロック信号発生器２は液晶表示素子部となるＬＣＤパネル４１および駆動回路ＤＲを含む液晶モジュールに配置されているが、駆動回路ＤＲに対する電源電圧の供給に伴って独立にクロック信号を駆動回路ＤＲの転移電圧設定部１に供給する構成であれば、画像情報処理ユニットＳＧに配置されてもよい。さらに、このクロック信号発生器２はクロック信号の発生を開始するために駆動回路ＤＲに対する電源電圧の供給を検出するような検出器を備えてもよい。

本発明は、画像を表示するためにＯＣＢ液晶表示素子を用いる液晶表示装置に適用することができる。

Claims (9)

1. 液晶分子の配向状態がスプレイ配向から画像を表示可能なベンド配向に転移するように初期化される液晶表示素子部と、前記初期化において前記液晶分子の配向状態を前記スプレイ配向から前記ベンド配向に転移させる転移電圧を前記液晶表示素子部に印加し、前記初期化後において外部の画像情報処理ユニットの処理結果に対応して前記液晶表示素子部を駆動するように構成された駆動回路と、前記画像情報処理ユニットの起動後において実質的な画像情報処理を開始する前に安定化されて前記画像情報処理ユニットから前記駆動回路に対して供給される電源電圧に応答するように構成され、前記転移電圧の印加を開始させて印加期間を計測する基準として前記駆動回路に出力されるクロック信号を前記駆動回路に対する電力供給に伴って発生するクロック信号発生器とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記クロック信号発生器は、前記駆動回路および前記液晶表示素子部を含むモジュール、並びに前記画像情報処理ユニットのうちの一方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記クロック信号発生器の応答時間は約０．０８秒以内であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶表示素子部は、複数の画素電極が配向膜で覆われてマトリクス状に配置される第１電極基板、対向電極が配向膜で覆われて前記複数の画素電極に対向するように配置される第２電極基板、および各配向膜に隣接して前記第１および第２電極基板間に挟持される液晶層からなり各々対応画素電極の範囲で画素を構成する複数の液晶表示素子を含み、前記駆動回路は各画素電極の電位に対する前記対向電極の電位をシフトさせるように前記転移電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記転移電圧の印加期間はリセット期間と前記リセット期間に続く転移期間とに区分され、前記駆動回路は前記転移電圧を前記リセット期間において前記液晶分子の配向状態を整える一定値に維持し前記転移期間において前記液晶分子の配向状態を前記スプレイ配向から前記ベンド配向に実質的に転移させる異なる極性の値に交互に変化させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記リセット期間は約０．４秒であり、前記転移期間は約０．６秒であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記一定値は実質的に零ボルトであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 前記異なる極性の値は絶対値として約２５ボルトであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
9. 前記駆動回路は、前記転移電圧を前記転移期間において異なる極性の値に交互に変化させる転移電圧設定部を含み、前記転移電圧設定部は前記画素電極に対する前記対向電極の電圧を可変して前記転移期間における転移電圧の極性を変更させることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。

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