WO2006030868A1

WO2006030868A1 - 液晶表示装置

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Publication number: WO2006030868A1
Application number: PCT/JP2005/017060
Authority: WO
Inventors: Takashi Akiyama
Original assignee: Citizen Watch Co., Ltd.
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2006-03-23
Also published as: CN101019168A; US20080284926A1; JPWO2006030868A1

Description

液晶表示装置

技術分野

[0001] この発明は、携帯電話のような電池を電源とする携帯機器に用いられる、 1つの液晶パネルでカラー表示と白黒表示の双方が可能な液晶表示装置に関する。背景技術

[0002] 近年、携帯電話機等の電池を電源とする携帯機器にもカラー表示が出来る液晶表示装置が用いられるようになって、る。

このような機器で問題になるのは電池寿命で、カラーフィルタを用いるカラー液晶表示装置では、カラーフィルタでバックライト光の約 2Z3が吸収されてしまうため、電池寿命を延ばすための低消費電力化が困難であるという問題を解決出来な力つた。そこで、フィールドシーケンシャルカラー（以下「FSC」と略記する）方式のカラー液晶表示装置が考えられた。

[0003] この技術は特許文献 1で述べられて、るように、異なる波長の複数の光を所定の周期で順次発光させ、その光源の発光タイミングに同期して液晶に駆動電圧を印加することによってカラー表示を行うものである。そのため、カラーフィルターを用いなくて済む点、および画素をカラーフィルタの色毎に分割しなくて済むため高精細化が可能な点が大きな利点となっている。したがって、この FSC方式が携帯機器に適した力ラー液晶表示装置の表示方式として認知されつつある。

[0004] 図 15は、その FSC駆動とカラーフィルタを備えたカラー液晶表示パネルの駆動（以下「NML駆動」と略記する）との違いを示すタイムチャートである。図中、 Kはゲート線 (ゲート走査電極)のライン番号を示す。

この図 15において、 tLが 1つのフィーノレドの周期で、 2つのフィーノレドで 1フレーム（ 1つの画面を表示する）を構成して、る。

[0005] 図 15の上部に示す「FSC駆動」は、赤 (R)、緑 (G)、青 (B)の 3原色の光を順次発光するタイプの FSC駆動の例で、 1つのフィールド周期 tLは 3つのサブフィールド、すなわち赤のサブフィールド tR,緑のサブフィールド tG,青のサブフィールド tBに分害されている。

さらに、その各サブフィールドは図示のように、液晶表示パネルの液晶表示部に表示データを書き込む書込期間 twrと、その液晶表示部が応答するのを待つ応答待機期間 twaと、バックライトの光源を当該色で発光させる点灯期間 tliとからなっている。

[0006] この FSC駆動においては、赤のサブフィールド tRの書込期間 twr中にゲート選択信号が各ゲート線を選択して液晶表示部に赤の表示データを書き込み、液晶がそのデータに応答する時間である応答待機期間 twaだけ待ってから、点灯期間 tliで赤のバックライト Rを図 15の下部の「バックライト · FSC」の「R」に示す ONのタイミングで点灯させる。同様に緑のサブフィールド tGの書込期間 twr中にゲート選択信号が各ゲ —ト線を選択し液晶表示部に緑の表示データを書き込み、液晶がそのデータに応答する時間である応答待機期間 twaだけ待ってから、点灯期間 tliで緑のバックライト G を「バックライト 'FSC」の「G」に示す ONのタイミングで点灯させる。さらに、青のサブフィールド tBの書込期間 twr中にゲート選択信号が各ゲート線を選択して液晶表示部に青の表示データを書き込み、液晶がそのデータに応答する時間である応答待機期間 twaだけ待ってから、点灯期間 tliで青のバックライト BRを「バックライト 'FSC」の「B」に示す〇Nのタイミングで点灯させる。

[0007] カラーフィルタを備えたカラー液晶表示パネルの駆動である NML駆動では、白黒表示時の駆動も同様であるが、図 15の中間部の「NML駆動」に示したように、 1フィ —ルド期間 tLにわたつて各ゲート線を選択し、その期間中図 15の下部の「バックライ h -NMLjに示したように白色のバックライトを点灯させてレ、る（ONにしてレ、る）。また、 1つの画素は赤、緑、青のカラーフィルタ一を設けた部分に 3分割されているため、各画素の画素容量は 1/3になっている。

[0008] ここで、 FSC駆動においては、液晶の各画素の容量値が 3倍大きいにもかかわらず、書き込みに短時間しか当てられないという問題が生じてレ、る。

すなわち、カラ一フィルタを用いるカラー液晶表示装置の場合は、通常、液晶表示パネルの 1画素を 3分割して 3原色のカラーフィルタ一を割り付け、 3分割されたそれぞれの画素に設けられた能動素子には同一のゲート選択信号を印加し、ゲート線群力 ;1フィールド期間で順次選択されるよう構成している。

霧された »Uil ilSi) [0009] 一方、 FSC駆動される液晶表示装置の場合は、液晶表示パネルの 1画素は分割されず、 1フィールドは通常 3原色に対応して 3つのサブフィールドに時間的に分割され、さらに 1つのサブフィールド期間の中で約 1 3の期間のみが表示データの書き込みに使われている。

従って、ゲート線群は 1つのサブフィールド期間で順次選択され、 1フィーノレドでは 3 回順次選択されるため、液晶表示装置の駆動周波数は NML駆動の場合の 3倍となり、液晶の各行を選択する時間はおよそ 1/9となっている。

[0010] その結果、液晶の画素容量を充電するための単位時間当たり電流量は、画素容量力; 3倍で選択時間が 1 9であるから、 NML駆動の場合の 27倍必要ということになつてしまう。

しかし、携帯電話機等の低消費電力化の必要性は非常に大きぐ例えば携帯電話の受信及び送信の待機時間においても消費電力の大きなカラー表示を行うことは許されなレ、。そこで、携帯電話の使用時にはカラー表示を行い、例えば時刻を表示する待機時間においては白黒表示を行って、消費電力を低減する方式が提案されている。

[0011] 1つの液晶表示装置でカラ一表示と白黒表示の双方を行う技術の提案は多くなされている。その 1つは、 TV放送を受信する場合の方式であり、カラ一バ一スト信号を検出することによってカラ一放送か白黒放送力 ^判断し、カラ一放送を受信する場合はカラー表示で必要とする範囲内で、白黒放送を受信する場合は白黒表示で必要とする範囲内で、それぞれ液晶表示パネルに印加する電圧を変化させるという提案がある (例えば、特許文献 2参照)。

[0012] この技術は、 TV画像においては一般的に、カラー表示の時は中間階調領域以下に属する画素の割合が比較的少なぐ白黒表示の時は中間階調領域以下に属する画素の割合が比較的多いという前提に基づいており、その効果は煩雑な輝度調整の手間が省けるというものである。

[0013] . しかしながら、携帯電話機のような携帯機器で扱う画像データにはカラーバースト信号は存在しない。また、白黒表示の時には低消費電力化のために中間階調での表示を必要としない場合もあるため、 TV受像機の場合とは、その画像構成および効果共に全く異なる分野の技術であると考えられる。またカラー表示の時に最適な液晶駆動電圧と、白黒表示の時に最適な液晶駆動電圧との差は微少であるため、上記の技術を採用できたとしても、低電力化の面から考えると効果はほとんどない。

[0014] また、電池を電源とする機器において、電池電圧を検出し、電池電圧が基準値よりも高い時には、カラー表示を行うための処理信号とそのために必要な電圧とを液晶ドライバに供給し、電池電圧が基準値よりも低い時には、白黒表示に制限するための処理信号とそのために必要な電圧とを液晶ドライバに供給するという提案もある（例えば、特許文献 3参照)。

しかしながら、携帯電話機においては待機時以外に白黒表示にすることは許されない。しかも、この特許文献 3には白黒表示時に消費電力を小さくする具体的な方策につ、ては述べられてレ、なレ、。

[0015] 白黒表示時に消費電力を小さくするための提案としては、例えば特許文献 4に、携帯情報機器において、受信待機時には 2階調の単色表示として低消費電力化し、使用時には FSC駆動によるカラー表示を行うように駆動方法を切り替えるという提案がある。これは、白黒表示時には扱う表示データのビット数を下げて、駆動周波数を下げて消費電力を低減しょうとするものである。

ところが、この駆動周波数を下げる方法だけでは、携帯電話機での待機時消費電力の要求である 2mW以下というような小さな値に対応出来なくなっている。

[0016] 特許文献 1 :特開平 5— 19257号公報

特許文献 2 :特開平 11— 122628号公報

特許文献 3 :特開 2002— 182604号公報

特許文献 4 :特許国際公開 WO01Z091098号パンフレット

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0017] このように、カラー表示が可能な液晶表示装置における消費電力の低減に関して、従来から種々の提案がなされてレ、る力それらの提案では待機時における液晶表示装置の低消費電力化がまだ不十分であった。

この発明は、このような背景においてなされたものであり、カラー表示と白黒もしくはモノカラー表示の両方が可能な液晶表示装置のさらなる低消費電力化を計ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0018] この発明による液晶表示装置は上記の目的を達成するため、複数の走査線を順次選択し、液晶に電圧を印加することにより、一画面に所定の画像を形成する液晶表示装置において、上記走査線を選択する周波数が、速い周波数とそれより遅い周波数の少なくとも 2つを有し、上記遅い周波数のときに液晶に印加する電圧を上記速い周波数のときに液晶に印加する電圧より小さくしたものである。

[0019] さらに、異なる波長の複数の光を所定の周期で順次発光する光源の発光タイミングに同期して液晶に駆動電圧を印加することでカラー表示を行う第 1の駆動と、前記光源の発光を停止もしくは 1つの波長の光源のみを点灯して所定の周期で液晶に駆動電圧を印カロして表示を行う第 2の駆動との双方の駆動を選択可能とし、第 1の駆動を上記速!、周波数とし、上記第 2の駆動を上記遅、周波数とするとよ！/、。

[0020] また、この発明による液晶表示装置は、カラーフィルタを設けて、な、液晶表示部と、異なる波長の複数色の光を発光可能な光源を有するバックライトユニットとからなる液晶表示パネルと、

その液晶表示パネルの上記光源に、異なる波長の複数色の光を所定の周期で順次発光させ、その発光タイミングに同期して前記液晶表示部の各画素の液晶に駆動電圧を印カロしてカラー表示を行う第 1の駆動回路と、

上記光源の発光を停止するかもしくは 1つの波長の光のみを発光させ、上記所定の周期より長い周期で上記液晶表示部の各画素の液晶に駆動電圧を印加して白黒表示又はモノカラー表示を行う第 2の駆動回路と、

上記第 1の駆動回路と上記第 2の駆動回路のいずれか一方を選択して動作させる駆動選択手段とを備えて、るとょ、。

そして、上記第 1の駆動回路による駆動電圧に対して、上記第 2の駆動回路による駆動電圧の絶対値を小さくする。

[0021] 上記第 1の駆動回路を、フィールドシーケンシャルカラー（FSC)駆動を行う回路にするとよ、。上記第 1の駆動回路による液晶表示部の各画素への上記駆動電圧の印加時間に対して、上記第 2の駆動回路による液晶表示部の各画素への上記駆動電圧の印加時間を長くするとよい。

[0022] 上記第 1の駆動回路による FSC駆動時には、上記液晶表示パネルによる表示の 1 つのフィールドを少なくとも上記光源の発光色数のサブフィールドに分割し、その各 . サブフィールド毎に順次異なる色の表示データに応じた駆動電圧を上記液晶表示部の各画素に印加し、上記第 2の駆動回路による駆動時には、前記サブフィールドのうち 1つのサブフィールドに相当する期間のみ上記液晶表示部の各画素に表示データに応じた駆動電圧を印加することにより、上記駆動電圧の印加周期もしくは該印加周期と印加時間を長くすることができる。

[0023] また、上記第 1の駆動回路による FSC駆動時には、上記液晶表示パネルによる表示の 1つのフィ一ルドを少なくとも前記光源の発光色数のサブフィールドに分割し、さらにその各サブフィールドを各々上記液晶表示部に表示データを書き込む書込期間と、上記液晶表示部が応答するのを待つ応答待機期間と、上記光源に各サブフィールドに対応する色の光を発光させる点灯期間とに分割し、上記各サブフィールド毎に、上記各書込期間の間だけ順次異なる色の表示データに応じた駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加し、上記第 2の駆動回路による駆動時には、前記サブフィ —ルドのうち 1つのサブフィールドの前記書込期間に相当する期間のみ前記液晶表示部の各画素に表示データに応じた駆動電圧を印加することによつても上記駆動電圧の印加周期を長くすることができる。

[0024] さらに、上記第 1の駆動回路による FSC駆動時には上記液晶表示パネルによる表示の 1つのフィールドを上記光源の発光色数のサブフィールドに分割し、その各サブフィールド毎に順次異なる色の表示データに応じた駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加し、上記第 2の駆動回路による駆動時には、前記分割された複数のサブフィールド期間にまたがって前記液晶表示部の各画素に表示データに応じた駆動電圧を印加することによつても、上記駆動電圧の印加周期及び時間を長くすることができる。

[0025] これらの液晶表示装置において、上記第 2の駆動回路による駆動時に上記駆動電圧を発生させる表示データは、選択したサブフィールドに対応する色もしくは特定の色の最上位ビットに対応したデータにすることができる。

その選択したサブフィールドに対応する色もしくは上記特定の色は緑にするとよい

[0026] 上記第 1の駆動回路には 3階調以上の多階調信号発生回路を設け、上記 FSC駆動時には、表示データに応じて上記多階調信号発生回路によって発生される駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加し、上記第 2の駆動回路には 2階調信号発生回路を設け、該第 2の駆動回路による駆動時には上記多階調信号発生回路を停止させ、上記 2階調信号発生回路によって発生される駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加するようにするとよい。

上記多階調信号発生回路によって発生される駆動電圧の絶対値より、上記 2階調信号発生回路によって発生する駆動電圧の絶対値を小さくするとよい。

[0027] カラー駆動電圧作成部と白黒駆動電圧作成部とを設け、そのカラー駆動電圧作成部の出力電圧を上記多階調信号発生回路に供給し、上記白黒駆動電圧作成部の出力電圧を上記 2階調信号発生回路に供給し、上記白黒駆動電圧作成部の出力電圧を上記カラ一駆動電圧作成部の.出力電圧よりも絶対値を小さく設定するとよい。上記第 1の駆動回路による駆動電圧に対して、上記第 2の駆動回路による駆動電圧を絶対値で 15%から 70%小さくすることができる。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]この発明による液晶表示装置の基本的な構成を示すブロック図である。

[図 2]この発明に使用する液晶表示パネルの構成例を示す模式的な断面図である。

[図 3]この発明に使用する液晶表示パネルの他の構成例を示す模式的な断面図で

[図 4]この発明に使用する液晶表示パネルのさらに他の構成例を示す模式的な断面図である。 '

[図 5]図 4における内部反射膜の 1画素分の拡大平面図である。

[図 6]図 2乃至図 4に示した液晶表示部の一部を拡大して示す模式的な断面図である。

釘正された/ 則 [図 7]図 2乃至図 4に示した液晶表示部に形成されるゲート走査電極群と信号電極群及び画素の等価回路を示す図である。

[0029] [図 8]この発明の第 1実施例による液晶パネル駆動動作を示すタイミングチャートである。

[図 9]液晶素子の印加電圧と透過率の関係を示す特性線図である。

[図 10]同じく印加電圧を異ならせた場合の印加時間と透過率の関係を示す特性線図である。

[図 11]この発明の実施例におけるデータ信号に応じた駆動電圧を発生する回路の構成例を示すブロック図である。

[図 12]この発明の第 2実施例による液晶パネル駆動動作を示すタイミングチャートである。

[図 13]この発明の第 3実施例による液晶パネル駆動動作を示すタイミングチャートである。

[0030] [図 14]FSC駆動と NML駆動による液晶画素の応答例を示す波形図である。

[図 15]FSC駆動のカラー液晶表示装置とカラーフィルタを備えたカラー液晶表示装置の駆動の違いを示すタイミングチャートである。

符号の説明

[0031] 1 液晶表示パネル 2 第 1の駆動回路 (FSC駆動回路）

3 第 2の駆動回路 4 駆動選択手段 10 液晶表示部

12 偏光板 13 表示電極 (画素電極） 14 上側透明基板

15 シ一ル材 16 液晶層 17 共通電極 18 下側透明基板

20 偏光板 21 ノくックライトユニット 22 導光板 24 光源

26 半透過反射板 28 反射層 30 内部反射層（兼共通電極）

32 光透過部 42 薄膜トランジスタ (TFT) 43 画素領域

44 キャパシタ（蓄積容量） 46 キャパシタ（画素容量）

48 信号電極群 50 ゲート走査電極群

70 画像メモリ 71 昇圧回路 72 多階調信号発生回路

73 カラー駆動電圧作成部 74 2階調信号発生回路

釘正された (規則 91): 75 白黒駆動電圧作成部 76 スィッチ手段 77 階調選択回路群

[0032] tLl, tL2 フィーノレド

tRl, tGl, tBl, tR2, tG2, tB2 サブフィーノレド

twr 書込期間 twa 応答待機期間 tli 点灯期間

tGl, tG2 緑色のサブフィールド

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下、この発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。

図 1は、この発明による液晶表示装置の基本的な構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、液晶表示パネル 1と、それを駆動するための第 1の駆動回路

2及ぴ第 2の駆動回路 3と、そのいずれかを選択して動作させる駆動選択手段 4とによって構成されている。

[0034] 液晶表示パネル 1は、カラーフィルタを設けていない液晶表示部と、異なる波長の複数色の光を発光可能な光源を有するバックライトユニットとからなる。その具体的な構成例につレ、ては後述する。

第 1の駆動回路 2は、液晶表示パネル 1の光源に、異なる波長の複数色の光を所定の周期で順次発光させ、その発光タイミングに同期して液晶表示部の各画素の液晶に駆動電圧を印加してカラー表示を行う回路である。この第 1の駆動回路として、フィールドシーケンシャルカラー（FSC)駆動を行う回路を用いるとよい。

[0035] 第 2の駆動回路は、液晶表示パネル 1の光源の発光を停止するかもしくは 1つの波長の光源のみを発光させ、上記所定の周期より長い周期で液晶表示部の各画素の液晶に駆動電圧を印加して白黒表示又はモノカラ一表示を行う回路である。

そして、第 1の駆動回路 2による駆動電圧に対して、第 2の駆動回路 3による駆動電圧の絶対値を小さくしている。その詳細については後述する。

[0036] 駆動選択手段 4は、例えばこの液晶表示装置を搭載した携帯電話機などの電子機器が使用状態にあるときは、第 1の駆動回路 2を動作させて第 2の駆動回路 3は非動作にし、待機状態にあるときには第 2の駆動回路 3を動作させて第 1の駆動回路 2は非動作にする。

なお、第 1の駆動回路 2と第 2の駆動回路 3は、完全に別の回路として設けることも

U正された招 U規 91) できる力それに限るものではなぐ一部を共通に使用したり、第 1の駆動回路 2の一部を第 2の駆動回路 3としても使用したりすることも可能である。 '

[0037] 次に、上述した液晶表示パネル 1の構成について、図 2乃至図 7を参照して説明する。図 2はこの発明に使用する液晶表示パネルの構成例を示す模式的な断面図である。

この図 2において、それぞれ透明なガラス又は樹脂からなる上側透明基板 14と下側透明基板 18とが所定の間隔でシール材 15によって張り合わされ、その間隙に液晶層 16が封入狭持され、上側透明基板 14の上面に偏光板 12が、下側透明基板 18 の下面に偏光板 20がそれぞれ貼り付けられて液晶表示部 10となっている。

[0038] その上側透明基板 14の内面 (液晶層 16側の面）には、各画素領域ごとに、表示電極（画素電極） 13と図 2には示してしない薄膜トランジスタ（TFT)及びゲート走査電極群や信号電極群などが形成されている。それらの詳細は後述する。下側透明基板 18の内面（液晶層 16側の面）には全面に共通電極 17が形成されている。表示電極 13と共通電極 17は、いずれも酸化インジユーム錫 (ITO)などの透明導電膜である。その各表示電極 13と共通電極 17とが対向する部分がドットマトリクス状の画素を構成している。なお、表示電極 13と共通電極 17の表面には液晶層 16の液晶分子を一定方向へ配向させるための配向膜が形成されている力それらは図示を省略している。

[0039] 液晶層 16は、例えばツイストネマチック（TN)液晶であり、表示電極 13と共通電極 17間に電圧を印加してレ、なレ、状態では旋光性を有し、この液晶層 16を透過する直線偏光の偏光方向を 90° 回転させ、表示電極 13と共通電極 17間に所定の電圧が印加された状態では旋光性が失われ、直線偏光をそのまま透過させる。

偏光板 12と偏光板 20は、いずれも偏光方向が透過軸に平行な直線偏光は透過し、偏光方向が透過軸に直交する直線偏光は吸収する一般的な吸収型偏光板であり、その透過軸が互いに直交するか平行するように配置されている。

そのため、表示電極 13と共通電極 17間に印加する電圧の有無および大きさによつて各画素の透過率が変化し、シャツタとして機能する。なお、液晶層 16はスーパ一ッイストネマチック（STN)液晶や強誘電液晶などを使用することもできる。

訂正された用弒 @ 9D [0040] この液晶表示部 10の下側透明基板 18の下方には、異なる波長の複数色の光、例えば赤、緑、青の光を順次繰り返して発光可能な光源 24と、その光源 24の発光光を面状に拡散させる導光板 22と、その導光板 22の下面に設けられた反射層 28から成るバックライトユニット 21が設けられている。光源 24は、例えばそれぞれ赤、緑、青の光を発光する 3個以上の発光ダイオード (LED)力もなる。

[0041] この液晶表示パネルの液晶表示部 10にはカラーフィルタを設けていない。そのため、各画素を 3原色のカラーフィルタを配置する領域に分割する必要がない。

このように構成された液晶表示パネルは、 FSC駆動を行う時はバックライトユニット 2 1から 3原色の光が順次発光されて液晶表示部 10を照明し、液晶表示部 10は各色に対応した表示データに従って、上述したように各画素ごとにシャツタとして機能し、カラー表示が行われる。

[0042] 白黒表示の時は、バックライトユニット 21の光源 24の発光が停止され、液晶表示部 10は、各画素ごとに表示データに従って光を透過させる状態か吸収する状態かの 2 値駆動されたシャツタとなる。そして、上側透明基板 14の上方の視認側力も入射した光は、液晶表示部 10の光を透過させる状態になっている画素部分を透過し、導光板 22を透過して反射層 28に到達し、そこで反射されて同じ経路を戻って液晶表示部 1 0を透過して上側透明基板 14の上方の視認側へ戻される。液晶表示部 10の光を吸収する状態になって、る画素部分では、視認側から入射した光は偏光板 12と偏光板 20によって吸収されるため戻って来ない。このようにして反射型白黒表示装置として機能する。

[0043] また、ノックライトユニット 21の光源 24を 1色だけ発光させて、液晶表示部 10の各画素を上述の場合と同様に 2値駆動すれば、透過型モノカラー表示装置として機能する。

図 3はこの発明に使用する液晶表示パネルの他の構成例を示す模式的な断面図であり、図 2と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。

[0044] この図 3に示す液晶表示パネルにおいて、図 2に示した液晶表示パネルと異なるのは、液晶表示部 10の下側透明基板 18とバックライトユニット 21の導光板 22との間に半透過反射板 26が設けられて、る点である。それによつて、 FSC駆動を行う時は、バックライトユニット 21から 3原色の光が順次発光され、そのうち半透過反射板 26を透過した光が液晶表示部 10を照明する。白黒表示の時は、視認側から液晶表示部 10に入射してそれを透過し、半透過反射板 26に到達した光の一部が反射されて上側透明基板 14の上方の視認側に戻される。

[0045] この液晶表示パネルでも、バックライトユニット 21の光源 24を 1色だけ発光させて、半透過反射板 26を透過した単色光で液晶表示部 10を照明し、各画素を 2値駆動すれば透過型モノカラー表示装置として機能する。

図 4はこの発明に使用する液晶表示パネルのさらに他の構成例を示す模式的な断面図であり、ここでも図 2と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。

[0046] この図 4に示す液晶表示パネルにおいて、図 2に示した液晶表示パネルと異なるのは、液晶表示部 10の下側透明基板 18上に内部反射層 30が設けられている点である。この内部反射層 30は、画素毎に図 5に示すように、内部反射層 30の一部がくりぬかれて光透過部 32を形成している。この内部反射層 30は、アルミニウム薄膜等の導電性反射膜であれば、共通電極 17を兼ねることができる。その場合、光透過部 32 には透明導電膜を形成するとよい。あるいは、この内部反射層 30の光透過部 32も含む全域に透明導電膜によって共通電極を形成するようにしてもよい。

[0047] この液晶表示パネルでは、 FSC駆動を行う時は、バックライトユニット 21から 3原色の光が順次発光され、そのバックライト光が液晶表示部 10を照明し、内部反射層 30 の光透過部 32を透過する光が視認側へ出射する。

白黒表示の時は、視認、側から液晶表示部 10に入射する外光を内部反射層部 30 が反射して視認側へ戻し、白黒反射表示を行う。

[0048] この液晶表示パネルでも、バックライトユニット 21の光源 24を 1色だけ発光させて、単色光で液晶表示部 10を照明し、内部反射層 30の光透過部 32を透過する単色光を視認側へ出射させ、各画素を 2値駆動すれば透過型モノカラー表示装置として機能する。

なお、内部反射層 30は後述する TFTの電極群形成時に同時に形成可能なのでコスト面での効果がある。

釘正された ®則 91) [0049] この発明に用レ、る液晶表示パネルは、上述したように FSC駆動表示と白黒反射表示および透過モノカラ一表示が可能になっている。なお、この発明に使用できる液晶表示パネルは、図 2乃至図 5によって説明したタイプに限定されるものではなぐ力ラ一フィルタを設けずに、 FSC駆動表示と白黒反射表示もしくはモノカラー表示の双方が可能なものであればょレ、。

[0050] 図 2乃至図 4に示した液晶表示パネルは、後述するように TFTによって画素を順次切り替えて駆動するアクティブマトリックス型の TFT液晶表示パネルである。しかし、これに限るものではなぐその表示電極 13と共通電極 17に代えて、互いに直交する透明なトライプ状の走查電極と信号電極を形成し、その両電極が交差して対向する部分を画素とする単純マトリックス型の液晶表示パネルを使用することもできる。

[0051] ここで、図 2乃至図 4に示した液晶表示パネルの液晶表示部 10において、各画素ごとに設けられる表示電極と薄膜トランジスタ（TFT)について、図 6によって説明する。図 6は液晶表示部の一部を拡大して示す模式的な断面図である。

この図 6に示すように、上側透明基板 14の内面には、各画素領域ごとに透明導電膜による表示電極 13が形成され、それに隣接して TFT42が形成されている。

また、表示電極 13と共通電極 17とが液晶層 16を挟んで対向する領域が画素を構成しており、そこに液晶層 16を誘電体とする画素容量が存在し、それをキャパシタ 46 で示している。

[0052] TFT42は、上側透明基板 14上に形成されたゲート電極 G及びゲート絶縁膜 GIと、アモルファスシリコン a— Siと、その上に形成されたソース電極 S及びドレイン電極 Dとからなり、ドレイン電極 Dは表示電極 13に接続されている。

さらに、上側透明基板 14と表示電極 13の一部との間にゲート絶縁膜 GIを誘電体とする蓄積容量を形成し、キャパシタ 46と並列に接続されるようにしているが、これは公知の技術であるからここでは図示を省略してレ、る。

なお、この表示電極 13と TFT42を下側透明基板 18上に形成し、共通電極 17を上側透明基板 14上に形成するようにしてもよい。

[0053] 次に、図 7によって液晶表示部の上側透明基板 14上にに形成されるゲート走査電極群と信号電極群及び画素の等価回路について説明する。

訂正された招弒 (規則91) 図 7において、上側透明基板 14上には、破線で示す各画素領域 43の行列を仕切るようにゲート走査電極（走査線） 501〜50mからなるゲート走査電極群 50と、信号電極（信号線） 481〜48nからなる信号電極群 48が互いに直交するように形成されている。

[0054] その各画素領域 43毎に、上述した TFT42が設けられ、そのドレイン電極 Dは前述した表示電極 13に接続され、ソース電極 Sは信号電極群 48の 1本に、ゲート電極 G はゲート走査電極群 50の 1本にそれぞれ接続される。そして、図 6に示した画素容量であるキャパシタ 46と、前述した蓄積容量であるキャパシタ 44とが等価的に並列接続されて各画素の信号保持容量となり、その一端力のドレイン電極 Dに接続され、他端は共通電極 17に接続されてグランド電位が与えられている。

[0055] TFT42のゲート電極 Gは各行毎にゲート走査電極群 50のうちの 1本に接続されて各行の TFT42が順次走査すなわち選択され、選択された TFT42は導通状態になつて、ソース電極 Sに接続された信号電極群 48のうちの 1本の表示データをキャパシタ 44, 46に取り込む。各画素領域 43の液晶層 16はキャパシタ 44, 46に取り込まれた電圧に従って駆動される。

[0056] 一行分の複数の画素領域 43のそれぞれの TFT42のゲート電極 Gは、ゲート走査電極群 50のうちの同じ一本に接続されており、その各 TFT42によってそれぞれのキャパシタ 44, 46に表示データが書き込まれ、キャパシタ 44, 46によってその表示データ（電圧）が保持される。このように、この発明で用いる液晶表示パネルの液晶表示部は、画素にデータが書き込まれると少なくとも一定の時間その表示状態を保持することが出来る。このようにして、複数の走査線を順次選択し、液晶に電圧を印加することにより、一画面に所定の画像を形成することができる。

[0057] 図 1に示した第 2の駆動回路 3による駆動（「NML駆動」という）では、一番目のゲート走査電極が選択されてから次にそれが選択されるまで力 1フィールド、第 1の駆動回路 2による駆動（「FSC駆動」という）では 1フィールド間に光源の発光色の数だけ（ここでは 3回）、一番目のゲート走査電極が選択される。

[0058] 図示していないが、第 1の駆動回路 2及び第 2の駆動回路 3を構成する駆動用の IC は上側透明基板 14上に COG実装してもよいし、フィルム上に実装した駆動用 ICを

HIE れた招弒 («9

'ぺ^ 信号電極群 48及びゲート走査電極群 50に接続してもよい。

次に、上述したこの発明による液晶表示装置による液晶パネル駆動動作について説明する。

実施例 1

[0059] 図 8はこの発明の第 1実施例による液晶パネル駆動動作を示すタイミングチャートである。

図 8において、 tCOがカラー表示期間、 tBLは白黒表示期間を示しており、 tLl, t L2はそれぞれ 1フィールド期間で、それぞれのフィールドが赤色用サブフィールド tR 1, tR2,緑色用サブフィールド tGl, tG2，青色用サブフィールド tBl, tB2に分害 ijされ、さらに各サブフィールドが各々液晶表示部の各画素に表示データを書き込む書込期間 twrと、液晶表示部が応答するのを待つ応答待機期間 twaと、前記バックライ . トユニットの光源に当該色 (波長）の光を発光させる点灯期間 tliとに図示のように分害 |Jされている。

[0060] 第 1の駆動回路 2による FSC駆動においては、赤色用サブフィールド tRの書込期間 twr中にゲート選択信号が m本の各ゲート走査電極を選択して、液晶表示部の各画素に赤の表示データを書き込む。図 8におけるゲート選択信号の Kはゲート走査電極のライン番号を示す。例えば K== 1で示したゲート選択信号が Hレベルの時には、図 7に示した一番上方のゲート走査電極 501を選択し、 K = mで示したゲート選択信号が Hレベルの時には図 7に示した一番下方のゲート走査電極 50mを選択する。

[0061] その間、図 7に示した信号電極群 48に与えられる表示信号は各行の表示データに従って、図 8の「データ信号」に示すように階調によって 0—V2間の電圧を取り得る電圧信号 (前述した「駆動電圧」に相当する）となっている。液晶表示部の液晶がこの電圧信号に応答する時間である応答待機期間 twaの経過を待ってから、点灯期間 tli で赤のバックライト Rを図示のタイミングで点灯させる。

[0062] 同様に、緑色用サブフィールド tGの書込期間 twr中に、ゲート選択信号が m本の各ゲート走査電極を選択して、液晶表示部の各画素に緑の表示データを書き込む。その間、図 7に示した信号電極群 48に与えられる表示信号は各行の表示データに従って、図 8の「データ信号」に示すように階調によって 0—V2間の電圧を取り得る電

齪正された颜„91) 圧信号となっている。液晶表示部の液晶がこの電圧信号に応答する時間である応答待機期間 twaの経過を待ってから、点灯期間 tliで緑のバックライト Gを図示のタイミングで点灯させる。

[0063] 青色用サブフィールド tBにおいては、書込期間 twr中にゲート選択信号が m本の各ゲート走查電極を選択して、液晶表示部の各画素に青の表示データを書き込む。その間、図 7に示した信号電極群 48に与えられる表示データは各行の表示データに従って、図 8の「データ信号」に示すように階調によって 0—V2間の電圧を取り得る電圧信号となっている。液晶表示部の液晶がこの電圧信号に応答する時間である応答待機期間 twaの経過を待ってから、点灯期間 tliで青のバックライト Bを図示のタイミングで点灯させる。

[0064] ここで、赤、緑、青の表示を時分割的に繰り返して自然なカラーとして認識させるためには、 1フィールド期間を 1/60秒以下にすることが必要である。従って 1サブフィ —ルド期間は 1 180秒以下、書込期間 twrはサブフィールド期間の約 1 3として 1 /540禾少以下となり、 1. 85mS以下にする必要力ぁる。従って 320ドット X 240ドッ卜の QVGAパネルの場合は、ゲート走査電極線が 240本になるため、 1本のゲート走查電極の選択時間は約 7. 7 μ S以下となり、この時間で各画素の図 6に示したキャパシタ 44, 46を充電する必要がある。

[0065] 機器が待機状態に入り、表示が第 2の駆動回路 3による白黒表示状態になると、図 8の白黒表示期間 tBUこ示すようにバックライト「R, G， B」はすべて消灯状態となり、その間、液晶表示部のゲート走査電極群 50は図示のように 1つのサブフィールド期間でのみ、かつそのサブフィールドの全期間にわたって選択される。図 8に示す例では、緑色用サブフィールド tG2の書込期間 twr、応答待機期間 twa、点灯期間 tliを通じた全期間で、ゲート選択信号「Κ= 1」、「Κ— 2」· · ·「Κ=πι」によってゲート走査電極群 50の各ゲート走査電極線をそれぞれ 1回選択している。

[0066] その結果 1本のゲート走査電極が選択されている時間は FSC駆動の場合の約 3倍となっている。その間、図 7に示した信号電極群 48に与えられる表示信号は各行の表示データに従って、図 1の「データ信号」に示すように 0もしくは VIの電圧を取る 2 階調の電圧信号となっている。

ΙΤ2された ¾弒 ¾19 この実施例では、 1つのサブフィールドとして緑色用サブフィールド tG2を選択している。緑色を選択したのは 3原色のうちで緑色の明暗が最も白黒の明暗に近いからである。

[0067] なお、緑色のサブフィールド tG2を選択した状態で緑色のバックライトを点灯すれば緑色のモノカラー表示とすることが出来る。例えば待機状態でバックライトが必要な時に手動で緑色のバックライトを点灯して、モノカラー表示をすることもできる。

また、 FSC駆動時には各サブフィールド毎に液晶表示部の各画素に表示データ（電圧）が書き込まれて新たな電圧が印加されるのに対し、白黒駆動時には各フィールド毎に新たな電圧が印加されることになり、電圧印加の周期は 3倍と長くなる。ここで、図 9を用いて液晶表示部への印加電圧 V2, VIの説明をする。

[0068] 図 9は液晶素子の印加電圧と透過率の関係を示す特性線図であり、液晶表示部の液晶に電圧を十分長い時間印加した場合の特性を示す図である。

図 9において、液晶への印加電圧を大きくしていくと透過率は上昇していき、印加電圧 VIで透過率は飽和値である Tsに達する。透過率が Tsに達したあとは、印加電圧を上昇させても透過率 Tsは変わらない。したがって、 VIよりも大きな電圧 V2を印加した場合も透過率は Tsのままである。

[0069] 図 10は TNモードの液晶に電圧を印加する時間と透過率の関係を示した図で、通常の駆動（NML駆動）時の印加電圧 V と、 FSC駆動の時の印加電圧 V を印加

NML FSC

した時の特性を示して、る。

図 10において、透過率 T1を得るためには NML駆動では電圧 V を液晶に印加

N L

していた。 V で示した曲線が電圧 V を印加した時の特性である。この図に示し

NMし NMし

たように、 V を印カ卩して液晶の透過率が T1に達するには少なくとも図示した時間 t

NML

nの間、電圧 V を印加し続ける必要がある。 FSC駆動においては 1つの画素への

N L

電圧印加時間、すなわち 1本のゲート走査電極の選択時間が 7. 以下と短いため、同じ電圧 V を印加しても限られた電圧印加時間では液晶の透過率を T1にす

N L

ることは出来ない。そこで、電圧 V より高い電圧 V を印加することが有効になる。

NML FSC

[0070] 図 10に V で示した曲線は電圧 V より高い電圧 V を印加した時の特性である

FSC NML FSC

。この高い電圧 V を液晶に印加すれば、図示した toという短時間で液晶の透過率

FSC を Tlにすることが出来る。ただし、長い時間この高い電圧 V を液晶に印加すると、

FSC

例えば tn時間後には液晶の透過率力になってしまい、液晶表示部に正しい階調が表示されないことになる。

[0071] そこで、この高い電圧を例えば最初のフレームでのみ印加し、次のフレームからは本来の階調電圧を印加するという特許文献 6に見られるような技術も提案されている。しかし、 FSC駆動の場合は液晶への電圧印加時間が短時間である上、光源の各発光色の表示データに応じた電圧に順次書き換えられ、各サブフレーム内で液晶の応答が完了する必要があるため、定常的に高い電圧を印加し続けるのが好ましい。

[0072] この高い電圧 V として定量的にどの程度の電圧を印加すればよいかは、液晶表

FSC

示部の各画素のキャパシタの容量値、駆動系のインピーダンス、電圧の印加時間等のパラメーターによって決定すればよいが、図 10に示した時間 toが前記した 7. 7 μ S以下になるような電圧を選択することが望ましい。

[0073] また、カラーフィルタを用いた液晶表示パネルを駆動する場合は、液晶への電圧印加時間も電圧印加周期も十分長力つたため、カラー表示時においても、図 10における電圧 V に相当する電圧を液晶に印加していた。そのため、白黒表示時に液晶へ

N L

の印加電圧を下げてしまうと、液晶の透過率を飽和状態すなわち図 9の Tsにすることが出来ず、表示品質上の問題を生じてしまう。すなわち、白黒駆動時に駆動電圧を下げる余地はな力つた。

[0074] しかし、この発明による液晶表示装置は、カラー表示時には FSC駆動によって通常より高い電圧 V によって液晶表示部を駆動しているので、白黒駆動時には駆動電

FSC

圧を下げることができる。

この実施例においては、 FSC駆動時には電圧 V を 8V、白黒駆動時には電圧 V

FSC N

を 5Vにして、第 1の駆動回路 2による FSC駆動時の駆動電圧に対し、第 2の駆動

ML

回路 3による白黒駆動時の駆動電圧を 38%小さくし、白黒駆動時の消費電力を大幅に減少させた。液晶表示部の性や液晶の駆動パラメータによって値は異なるが、 FS C駆動時の駆動電圧に対して白黒駆動時の駆動電圧は 15%から 70%の範囲で小さくすることが出来る。

[0075] 図 8に戻って、この実施例ではカラー表示時には最高電圧力である多階調信号をデータ信号として液晶表示部に印加し、白黒表示時には 0もしくは V2よりも小さい . VIの 2階調の電圧信号を液晶表示部に印加することにより低電力化を行っている。 VIは前記したように V2よりも 15%から 70%と大幅に小さい電圧となっている。この電圧 V2と VIとの関係は以下の実施例でも同様である。

また、白黒表示時には液晶表示部への電圧印加の周期を 3倍にしているため、液晶の充放電電流、液晶駆動回路の消費電流等も削減出来る。

[0076] さらに、この実施例によれば、カラー表示の時も白黒表示の時も、表示タイミングの基本となるフィールドの構成を変えていないため、駆動系の回路構成が複雑になることカなく、駆動回路系のコストアップを防げている。

なお、図 1に示したフィールドの次のフィールドでは、データ信号の電圧を反転して負電圧一 VI, _V2にするので、電圧 V と電圧 V の大小関係は絶対値で規定

FSC NML

し、電圧 V に対して電圧 V は、絶対値が 15%から 70%小さい電圧にする。

FSC NML

[0077] 図 11は、この実施例におけるデータ信号に応じた駆動電圧を発生する回路の構成例を示すブロック図である。

この図 11において、 FSC駆動時には、多階調信号発生回路 72が 3階調以上の必要な階調数の多階調電圧信号を発生し、スィッチ手段 76を介して階調選択回路群 7 7の各階調選択回路 771〜77nに入力させる。一方、画像メモリ 70は各色のサブフィ一ルド期間の書込期間に同期して、各色各行各画素の表示データを階調選択回路群 77の各階調選択回路 771〜77nに個別に送る。この図 11においては、各画素の階調信号力ビットで構成されてレ、る例を示してレ、る。

[0078] 階調選択回路群 77の各階調選択回路 771〜77nは、それぞれ画像メモリ 70から入力する表示データにしたがって、スィッチ手段 76を介して入力されている多階調電圧信号を選択してデータ信号 (駆動電圧）として出力する。

階調選択回路群 77の階調選択回路 771〜77nは 3個だけ図示している力液晶表示部の図 7に示した信号電極群 48の信号電極 481〜48nの本数 n本と対応して n 個ある。そして、階調選択回路 77：！〜 77ηからそれぞれ出力されるデ一タ信号 (駆動電圧）を、対応して接続されている各信号電極 481〜48ηにそれぞれ印加して、カラ —表示を行う。

訂正された用 [0079] 白黒表示時あるいはモノカラー表示時には、 2階調信号発生回路 74が 2階調電圧信号を発生し、スィッチ手段 76を介して階調選択回路群 77の各階調選択回路 771 〜77nに入力させる。一方、画像メモリ 70は各フィールドの緑色用サブフィールド期間に同期して、緑色の表示データの最上位ビット G3だけを階調選択回路群 77の各階調選択回路 771〜77nに個別に送る。

[0080] 階調選択回路群 77の各階調選択回路 771〜77nは、それぞれ画像メモリ 70から入力する 1ビットの" 0"か" Γの表示データにしたがって、スィッチ手段 76を介して入力されている 2階調電圧信号を選択してデータ信号 (駆動電圧）として出力する。その各データ信号 (駆動電圧）を信号電極群 48の各信号電極 481〜48nにそれぞれ印加して、白黒表示あるいはモノカラ一表示を行う。

[0081] 昇圧回路 71は、カラ一駆動電圧作成部 73と白黒駆動電圧作成部 75とを別々に有している。カラー駆動電圧作成部 73は、 FSC駆動で用いる多階調信号を作るための電圧 V2とその逆極性電圧—V2を作成して多階調信号発生回路 72に送る。白黒駆動電圧作成部 75は、白黑表示又はモノカラー表示で用いる 2階調信号を作るための電圧 VIとその逆極性電圧— VIを作成して 2階調信号発生回路 74に送っている。

[0082] ここで、カラー駆動電圧作成部 73の出力である電圧 V2の絶対値に対し、白黒駆動電圧作成部 75の出力である電圧 VIの絶対値を小さく設定して、白黒表示時である待機時の消費電力を低く抑えている。

なお、正負の電圧 V2と'一 V2、および正負の電圧 VI,— VIを作成するのは、 1フレ —ムを構成する 2フィールドの一方と他方で信号電極群 48に印加するデータ信号（駆動電圧）の極性を反転して、液晶表示部の备画素のキャパシタに直流電圧が蓄積されないようにするためである。

[0083] スィッチ手段 76は、カラー表示をするか白黒（あるいはモノカラー）表示をするかを指示するカラー Z白黒切換信号 Scに応答して、多階調信号発生回路 72から入力される多階調電圧信号と、 2階調信号発生回路 74から入力される 2階調信号のいずれカ^方を選択して、階調選択回路群 77の階調選択回路 771〜77nに共通に出力する。

また、カラーノ白黒切換信号 Scによって、スィッチ手段 76の切り換えと同時に、.画

：訂正された用像メモリ 70、昇圧回路 71、多階調信号発生回路 72及び 2階調信号発生回路 74の動作も切り換えられる。

[0084] すなわち、カラー/白黒切換信号 Scが例えば "1 "でカラー表示の場合には、スイツチ手段 76が多階調電圧信号を出力するように切り換わると同時に、画像メモリ 70が前述したように各色のサブフィールド期間の書込期間に同期して、各色各行各画素の表示データを階調選択回路群 77の各階調選択回路 771〜77nに個別に送るように動作し、昇圧回路 71はカラー駆動電圧作成部 73だけを動作させる。また、多階調信号発生回路 72と 2階調信号発生回路 74のうち、多階調信号発生回路 72だけが動作する。

[0085] —方、カラーノ白黒切換信号 Scが例えば" 0"で白黒あるいはモノカラ一表示の場合には、スィッチ手段 76が 2階調電圧信号を出力するように切り換わると同時に、画像メモリ 70が前述したように各フィールドの緑色用サブフィールド期間に同期して、緑色の表示データの最上位ビット G3だけを階調選択回路群 77の各階調選択回路 7 71〜77nに個別に送るように動作し、昇圧回路 71は白黒駆動電圧作成部 75だけを動作させる。また、多階調信号発生回路 72と 2階調信号発生回路 74のうち、 2階調信号発生回路 74だけが動作する。

そのカラー Z白黒切換信号 Scは、この液晶表示装置を搭載した電子機器の状態に応じて自動的に発生されるか、あるいはマニュアル操作によって発生される。

[0086] 従来は、カラー表示と白黒表示に使用する電源が同一のため駆動電圧を変えることができなかった力この実施例においてはカラー駆動電圧作成部 73と白黒駆動電圧作成部 75とを別々に設けたことにより、白黒表示時あるいはモノカラ一表示時の駆動電圧をカラー表示時の駆動電圧より小さくすることを可能にしている。

[0087] また、多階調信号発生回路 72及び昇圧回路 71は消費電力が大きいため、カラーノ白黒切換信号 Scに応答して、カラ一表示時には白黒駆動電圧作成部 75と 2階調信号発生回路 74の動作を停止させ、白黒表示時あるいはモノカラー表示時には、力ラー駆動電圧作成部 73と多階調信号発生回路 72の動作を停止させることにより、消費電力を低く抑えている。

このように、多階調信号発生回路 72と 2階調信号発生回路 74のいずれか一方が

訂正された招弒' (細常に電源の供給を停止されているため、スィッチ手段 76はワイヤード OR回路で構成することも可會である。

実施例 2

[0088] 図 12はこの発明の第 2実施例による液晶パネル駆動動作を示すタイミングチャートである。

この第 2実施例が第 1実施例のタイミングチャートと異なるのは、白黒表示時のゲート選択信号である。

[0089] 白黒表示時あるいはモノカラー表示時には、第 1実施例においてはゲート走査電極群 50は 1つのサブフィールド期間で選択されていたのに対し、この第 2実施例においては図示のように分割されたサブフィールド期間 tR2, tG2, tB2にまたがって、 1 フィールド期間 tL2の全期間にわたって選択される。この実施例においては、白黒表示時の「データ信号」としては緑色の表示データの最上位ビットに対応した 2階調信号を与えている。すなわち、ゲート選択信号「K= 1」、「Κ= 2」、 · · ·、「K=m」によつてゲート走査電極群 50の各ゲート走査電極をそれぞれ 1回選択して、る。その結果 1本のゲート走査電極が選択されている時間、すなわち液晶への電圧印加の時間は

FSC駆動の場合の約 9倍となって、る。

[0090] また、第 1の駆動回路 2による FSC駆動時には各サブフィールド毎に液晶の各画素にデータ信号が書き込まれ、新たな電圧が印加されるのに対し、第 2の駆動回路 3による白黒駆動時には各フィールド毎に新たな電圧が印加され、電圧印加の周期は第 1の実施例と同じく 3倍と長くなつている。

このように、白黒表示時の液晶への電圧印加の時間は FSC駆動時の 9倍、電圧印加の周期は 3倍と長くなつているため、白黒表示時の「データ信号」の電圧 VIは第 1 の実施例の場合よりもその絶対値をさらに小さくすることが出来、低消費電力化に顕著な効果がある。

実施例 3

[0091] 図 13はこの発明の第 3実施例による液晶パネル駆動動作を示すタイミングチャートである。

この第 3実施例が第 1実施例のタイミングチャートと異なるのは、白黒表示時のゲート選択信号である。

白黒表示時あるいはモノカラ一表示時には、第 1実施例においてはゲート走査電極群 50は 1つのサブフィールド期間でのみ、かつ該サブフィールドの全期間にわたつて選択されていたのに対し、この第 3実施例においては図示のように、 1つのサブフィールド期間の書込期間でのみゲート走査電極群 50が選択される。 1つのサブフィ一ルドとしては緑色用サブフィールド tG2を選択している。

[0092] すなわち、ゲート選択信号「： = l」、「Κ=2」、 · · ·、「K=m」によって、緑色用サブフィールド tG2の書込期間 twrでゲート走査電極群 50の各ゲート走査電極をそれぞれ 1回選択している。

その結果、 1本のゲート走査電極が選択されている時間、すなわち液晶への電圧印加の時間は FSC駆動の場合と同様である力電圧印加の周期は第 1の実施例と同じく 3倍と長くなつている。

[0093] このように、液晶への電圧印加の時間は同じでも電圧印加の周期が長くなれば、液晶への印加電圧を小さくすることが可能になる。その理由を図 14を用いて説明する。図 14は、 FSC駆動と NML駆動による液晶画素の応答を示す図である。この図 14 において、横軸は時間、縦軸は液晶の透過率で、赤 (R)と青 (B)の表示データは液晶の透過率が最高になる階調、緑 (G)の表示データは液晶の透過率が最低になる階調の場合の例を示している。 FSC駆動で「V 」として示したのは、 NML駆動の場合と同じ電圧を印加した場合の液晶の応答特性、 FSC駆動で「V 」として示した

FSC

のは、それより高レ、FSC駆動用の電圧を印加した場合の液晶の応答特性である。

NML駆動での Rは赤画素の、 Gは緑画素の、 Bは青画素の応答特性をそれぞれ示しており、各応答特性とも液晶表示部の最初に選択される行の画素のものを描いている。

[0094] FSC駆動の場合、同一の画素に R, G, Bの各データが時系列的に印加されるため、特殊な場合を除き、たとえ静止画であっても液晶への印加電圧は、サブフィールド毎に各色の表示データに従って変化する。一方、 NML駆動においては、画像が変化しない限り各画素への印加電圧は変化しないため、液晶への印加電圧はフィールド毎に、すなわちフィールド毎の駆動電圧の極性反転毎に変化する。

訂正された鉞 (規則 91) そのため、白黒表示時には 1サブフィールドでなくその 3倍の時間である 1フィ一ルド中に液晶の透過率を所望の値にすれば、表示品質上の問題は起きない。

[0095] さらに、 FSC駆動の場合は液晶表示パネルの各行を選択する時間が短いため、 N ML駆動の場合と同じ電圧を印加したのでは、図 14の「V 」に示すように、 1つの

NML

サブフィールド内では所望の透過率 T1に達することが出来ないことが多い。

NML駆動においては各行を選択する時間が長ぐかつ画素容量は小さぐさらにサブフィールド毎には表示データが変化しないため、図 14の「R」，「B」に示すように

1フィールドの時間 tL内で所望の透過率 T1に達することが出来る。

そこで、 FSC駆動の場合は本来の階調を表示するための電圧よりも高い電圧を印加し、図 14の「V 」に示したように、液晶の応答速度を速める。

L

[0096] したがって、 NML駆動を行う白黒表示時には、 FSC駆動時の駆動電圧 V2よりも絶対値が小さい電圧 VIでの液晶駆動が可能である。

白黒表示時には、前述のように液晶への電圧印加の周期力 S3倍と長くなつているため、白黒表示時の「データ信号」の電圧 VIは、第 1の実施例や第 2の実施例ほどではないが FSC駆動の場合に比べると大幅に小さくすることが出来、低消費電力化に充分な効果がある。

[0097] また、この第 3実施例は、緑色の表示データを 2階調信号に切り換え、赤色と青色のサブフィールド tR2, tB2でのデータ書き込みを停止し、バックライトを消灯する程度で白黒表示が実現出来るので、制御系電子回路をきわめて単純に構成出来、電子回路の安価化にきわめて大きな効果がある。

なお、緑色あるいは他の色のバックライトを点灯すれば、その単色と黒のモノカラー表示が可能である。

産業上の利用可能性

[0098] 以上説明したように、この発明による液晶表示装置は、カラー表示と白黒もしくはモノカラ一表示の両方が可能であり、しかも消費電力の大幅な低減を計ることができるので、携帯電話機をはじめ、携帯情報端末、携帯型液晶テレビ、携帯型パソコン、その他各種の携帯用電子機器などに搭載する表示装置として、広範に利用することができる。

IT正された^弒

Claims

請求の範囲

[1] 複数の走査線を順次選択し、液晶に電圧を印加することにより、一画面に所定の画像を形成する液晶表示装置において、

前記走査線を選択する周波数が、速い周波数とそれより遅い周波数の少なくとも 2 つを有し、

前記遅い周波数のときに前記液晶に印加する電圧を前記速い周波数のときに前記液晶に印加する電圧より小さくしたことを特徴とする液晶表示装置。

[2] 異なる波長の複数の光を所定の周期で順次発光する光源の発光タイミングに同期して液晶に駆動電圧を印加することでカラー表示を行う第 1の駆動と、前記光源の発光を停止もしくは 1つの波長の光源のみを点灯して所定の周期で液晶に駆動電圧を印カロして表示を行う第 2の駆動との双方の駆動を選択可能とし、前記第 1の駆動を前記速ヽ周波数とし、前記第 2の駆動を前記遅ヽ周波数としたことを特徴とする請求項 1記載の液晶表示装置。

[3] カラーフィルタを設けて、な、液晶表示部と、異なる波長の複数色の光を発光可能な光源を有するバックライトユニットとからなる液晶表示パネルと、

該液晶表示パネルの前記光源に、異なる波長の複数色の光を所定の周期で順次発光させ、その発光タイミングに同期して前記液晶表示部の各画素の液晶に駆動電圧を印力!]してカラー表示を行う第 1の駆動回路と、

前記光源の発光を停止するかもしくは 1つの波長の光のみを発光させ、前記所定の周期より長い周期で前記液晶表示部の各画素の液晶に駆動電圧を印加して白黒表示又はモノカラー表示を行う第 2の駆動回路と、

前記第 1の駆動回路と前記第 2の駆動回路のいずれか一方を選択して動作させる駆動選択手段とを備え、

前記第 1の駆動回路による駆動電圧に対して、前記第 2の駆動回路による駆動電圧の絶対値を小さくしたことを特徴とする液晶表示装置。

[4] 前記第 1の駆動回路はフィールドシーケンシャルカラー駆動を行う回路であることを特徴とする請求項 3記載の液晶表示装置。

[5] 前記第 1の駆動回路による前記液晶表示部の各画素への前記駆動電圧の印加時間に対して、前記第 2の駆動回路による前記液晶表示部の各画素への前記駆動電圧の印加時間を長くしたことを特徴とする請求項 4記載の液晶表示装置。

[6] 前記第 1の駆動回路によるフィールドシーケンシャルカラー駆動時には、前記液晶表示パネルによる表示の 1つのフィールドを少なくとも前記光源の発光色数のサブフィールドに分割し、その各サブフィールド毎に順次異なる色の表示データに応じた駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加し、

前記第 2の駆動回路による駆動時には、前記サブフィールドのうち 1つのサブフィールドに相当する期間のみ前記液晶表示部の各画素に表示データに応じた駆動電圧を印加することにより、前記駆動電圧の印加周期もしくは該印加周期と印加時間を長くしたことを特徴とする請求項 4又は 5記載の液晶表示装置。

[7] 前記第 1の駆動回路によるフィールドシーケンシャルカラー駆動時には、前記液晶表示パネルによる表示の 1つのフィールドを少なくとも前記光源の発光色数のサブフィールドに分割し、さらにその各サブフィールドを各々前記液晶表示部に表示データを書き込む書込期間と、前記液晶表示部が応答するのを待つ応答待機期間と、前記光源に各サブフィールドに対応する色の光を発光させる点灯期間とに分割し、前記各サブフィールド毎に、前記各書込期間の間だけ順次異なる色の表示データに応じた駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加し、

前記第 2の駆動回路による駆動時には、前記サブフィールドのうち 1つのサブフィールドの前記書込期間に相当する期間のみ前記液晶表示部の各画素に表示データに応じた駆動電圧を印加することにより前記駆動電圧の印加の周期を長くしたことを特徴とする請求項 4又は 5記載の液晶表示装置。

[8] 前記第 1の駆動回路によるフィールドシーケンシャルカラー駆動時には前記液晶表示パネルによる表示の 1つのフィールドを前記光源の発光色数のサブフィールドに分割し、その各サブフィールド毎に順次異なる色の表示データに応じた駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加し、

前記第 2の駆動回路による駆動時には、前記分割された複数のサブフィールド期間にまたがって前記液晶表示部の各画素に表示データに応じた駆動電圧を印加することにより前記駆動電圧の印加周期及び時間を長くしたことを特徴とする請求項 5 記載の液晶表示装置。

[9] 前記第 2の駆動回路による駆動時に前記駆動電圧を発生させる表示データは、選択したサブフィールドに対応する色もしくは特定の色の最上位ビットに対応したデ一タであることを特徴とする請求項 4乃至 8のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

[10] 前記選択したサブフィールドに対応する色もしくは前記特定の色は緑であることを特徴とする請求項 9記載の液晶表示装置。

[11] 前記第 1の駆動回路には 3階調以上の多階調信号発生回路を設け、前記フィールドシーケンシャルカラー駆動時には、表示データに応じて前記多階調信号発生回路 . によって発生される駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加し、

前記第 2の駆動回路には 2階調信号発生回路を設け、該第 2の駆動回路による駆動時には前記多階調信号発生回路を停止させ、前記 2階調信号発生回路によって発生される駆動電圧を前記液晶表示部の各画素に印加することを特徴とする請求項 4乃至 10記載のいずれか一項に液晶表示装置。

[12] 前記多階調信号発生回路によって発生される前記駆動電圧より、前記 2階調信号発生回路によって発生する前記駆動電圧の方が電圧の絶対値が小さいことを特徴とする請求項 4乃至 11記載のレ、ずれか一項に液晶表示装置。

[13] カラー駆動電圧作成部と白黒駆動電圧作成部とを設け、該カラ一駆動電圧作成部の出力電圧を前記多階調信号発生回路に供給し、前記白黒駆動電圧作成部の出力電圧を前記 2階調信号発生回路に供給し、前記白黒駆動電圧作成部の出力電圧を前記カラ一駆動電圧作成部の出力電圧よりも絶対値を小さく設定したことを特徴とする請求項 12記載の液晶表示装置。

[14] 前記第 1の駆動回路による前記駆動電圧に対して、前記第 2の駆動回路による前記駆動電圧を絶対値で 15%から 70%小さくしたことを特徴とする請求項 3乃至 13のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

II正された