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CN100370341C - 液晶显示屏及其驱动方法 - Google Patents

液晶显示屏及其驱动方法 Download PDF

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CN100370341C CNB2005100758710A CN200510075871A CN100370341C CN 100370341 C CN100370341 C CN 100370341C CN B2005100758710 A CNB2005100758710 A CN B2005100758710A CN 200510075871 A CN200510075871 A CN 200510075871A CN 100370341 C CN100370341 C CN 100370341C
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Abstract

本发明揭示一种OCB模式的液晶显示屏(LCD)，包括一对电极基板(1、2)；夹在一对电极基板(1、2)间并在显示区域的内侧利用由电极基板(1、2)外加的驱动电压控制液晶分子的取向状态的液晶层(LQ)；以及与液晶层(LQ)相邻配置在一对电极基板(1、2)上并摩擦方向互相平行的一对取向膜。显示区域包括配置成矩阵状的多个像素，一对取向膜的摩擦方向(RD1、RD2)，在显示动作上为了外加驱动电压而与依次选择多个像素的行的扫描方向(7)实质上反向。

Description

液晶显示屏及其驱动方法
技术领域
本发明有关OCB(optically compensated bend光学补偿弯曲)模式的液晶显示屏及其驱动方法。
背景技术
液晶显示屏被广泛用作个人用计算机、车用导航装置、监视器及TV等画面显示用面板。大多使用采用向列液晶的N模式、STN模式作为用于这些液晶显示用的液晶显示模式。虽然也知道采用响应速度快视角宽的、强电介质液晶等液晶显示模式，但是在耐冲击性、温度特性等方面尚需改进。与此相反，作为一种高速响应特性优良视角宽的模式，替代扭转取向，用于摄像设备人们关注使液晶分子并行取向的光学补偿型式即OCB模式，并正在积极地进行开发。
通常，有源矩阵型液晶显示屏的结构为将液晶层夹在阵列基板及对向基板之间。阵列基板例如有配置成近似矩阵状的多个像素电极；沿多个像素电极的行配置的多个扫描电极；沿多个扫描电极的列配置的多个数据信号电极；配置在多个扫描电极及多个数据信号电极的交叉位置附近的开关元件。各开关元件例如由薄膜晶体管(TFT)组成，在驱动1个扫描电极时导通将1个数据信号电极的电位加在1个像素电极上。在对向基板上，与配置在阵列基板上的多个像素电极对向设置对向电极。一对像素电极及对向电极和液晶层的像素区域一起构成像素，利用与保持在像素电极及对向电极间的驱动电压对应的电场控制像素区域内液晶分子排列。
OCB模式的液晶显示屏中，在电源投入前液晶分子呈喷雾取向。这种喷雾取向其液晶分子几乎均为休眠状态，可以利用在像素电极及对向电极上互相平行地摩擦过的取向膜而得到。该液晶显示屏的显示动作随着电源投入转移电压加在液晶层上利用与该转移电压对应的较高的电场使液晶分子的取向状态从喷雾取向转至弯曲取向，在进行上述初始化处理后。液晶分子的取向状态保持在显示动作中弯曲取向，实现OCB模式特有的优良的高速响应特性及宽广的视角显示。
另外，液晶分子的取向状态在喷雾取向的能量和弯曲取向的能量长期不相上下对抗的电平及其以下的电压外加状态或无电压外加状态长时间持续的情况下再度从弯曲取向逆转至喷雾取向。OCB模式的液晶显示屏中为防止该逆转移采用黑插入驱动方式。在黑插入驱动中逆转移防止电压及与图像信号对应的显示电压按照帧周期交替地作为驱动电压加在液晶层上，维持弯曲取向。OCB模式的液晶显示屏是正常白显示模式的显示屏，由于逆转移防止电压相当于黑显示电压，所以能称为黑插入驱动。另外，逆转移防止电压的外加期间相对于显示电压及逆转移防止电压的合计外加期间的比例称为黑插入率。
液晶显示屏的制造过程中，在分别形成图5A示出的阵列基板1及对向基板2后，对阵列基板1一侧的取向膜及对向基板2一侧的取向膜实施摩擦处理，再通过薄片树脂层3将阵列基板1及对向基板2贴在一起。薄片树脂层3留有注入口4涂布成包围液晶注入空间，注入口4设置在与配置着驱动用电路元件的阵列基板的第1条边对向的第2条边附近。各取向膜的摩擦处理从弟2条边开始向第1条边在同一方向上进行使得驱动用电路元件不因静电而损坏。图5A中，RD1表示阵列基板1一侧取向膜的摩擦方向，RD2表示对向基板2一侧取向膜的摩擦方向。液晶材料从注入口4作为液晶层LQ充填入液晶注入空间，再用密封材料5将注入口4密封。
所述制造过程中，不能避免杂质离子混入液晶层LQ。具体为，密封材料5最多地向液晶层LQ释放杂质离子。这种杂质离子会使液晶的绝缘电阻降低并由于电压保持率的降低带来显示特性的恶化。另外，在外加驱动电压时杂质离子在液晶层内移动，当杂质离子分布一不均匀，就产生显示不匀等显示不良现象。例如特开平9-54325号公报所述；为了防止上述杂质离子分布不均，采用在基板上设离子俘获电极在沿一个方向并排的多个电极上依次外加高电位脉冲的技术。但是，用这一技术难以解决OCB模式的液晶显示屏上产生的问题。
OCB模式的液晶显示屏中，液晶分子为了作显示动作在液晶层LQ中弯曲取向。在低电压加在液晶层LQ上的白显示状态和高电压加在液晶层LQ上的黑显示状态之间液晶分子的取向角有相当大的变化。由于取向角的变化伴随液晶分子的移动(drift)，故液晶层LQ内沿该移动方向液晶分子发生流动(flow)。这一流动方向在OCB模式的液晶显示屏中和使液晶分子取向的取向膜的摩擦方向一致。当杂质离子沿图5A示出的摩擦方向RD1、RD2移动时，注入口4附近浓度高的杂质离子DF如图5B所示，在液晶层LQ中扩散，再作为继续黑插入驱动的结果，由于部分的电荷保持能力下降而产生显示不匀。这一点能通过例如继续进行一面作黑插入驱动一面显示图5C示出的评价图形的图像的动作，并此后使其显示全体为黑色的的图像来验证。在这种情况下，全体不变黑，能观察到如图5D所示那样的灰色条纹(液晶屏图像)部分保留的现象。杂质离子在进行黑插入驱动期间可从图5C所示的白显示区域流入黑显示区域进行浓缩。由于浓缩的杂质离子降低电荷保持能力即由于外加电压的损失产生灰色条纹。
仅用如上述文献所述的外加高电位脉冲的方法难以解决OCB模式的液晶显示屏上产生的图像保留的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在显示动作上进行黑插入驱动时能制止由于杂质离子进入显示区域引起的显示不匀的OCB模式的液晶显示屏及其驱动方法。
根据本发明，提供一种OCB模式的液晶显示屏，该显示屏包括一对电极基板；夹在所述一对电极基板间利用在显示区域的内侧由这些电极基板外加的驱动电压控制液晶分子取向状态的液晶层；以及与所述液晶层相邻配置在所述一对电极基板上并且摩擦方向互相平行且一致朝向杂质离子的扩散源侧的一对取向膜，所述显示区域包括配置成矩阵状的多个像素，并且所述一对取向膜的摩擦方向与为了外加图像显示用的驱动电压而依次选择所述多个像素的行的扫描方向实质上是反向的。
根据本发明，能提供一种液晶显示屏的驱动方法，该液晶屏包括一对电极基板；夹在所述一对电极基板间并利用在显示区域的内侧由这些电极基板外加的驱动电压控制液晶分子取向状态的液晶层：以及与所述液晶层相邻配置在一对电极基板上并且摩擦方向互相平行且一致朝向杂质离子的扩散源侧的一对取向膜，所述显示区域具有配置成矩阵状的多个像素，其特征在于，包括为图像显示而在与所述一对取向膜的摩擦方向实质上反向的扫描方向上依次选择多个像素的行的步骤；以及对所选行的像素外加驱动电压的步骤。
该液晶显示屏及其驱动方法中，一对取向膜的摩擦方向和扫描方向实质上是反向。由此，即使杂质离子随着黑插入驱动在摩擦方向上产生移动，由于扫描方向和摩擦方向反向，杂质离子不会成为连续移动形式的流动。因而，即使长时间驱动液晶显示屏，仍能制止因杂质离子侵入显示区域引起的显示不匀。
本发明其它的目的、特征及优点，经参照附图对本发明的以下详细说明将会充分理解。
附图说明
下面，参照附图描述本发明的各实施例。由前述一般描述和以下实施方式的详细说明可以进一步理解本发明的精神。
图1为表示本发明一实施方式涉及的OCB模式的液晶显示屏平面结构图。
图2为表示图1示出的液晶显示屏电路构成图。
图3A～图3C为表示OCB模式的液晶显示屏剖面结构和液晶分子取向用的图。
图4为表示对图3A～图3C示出的取向膜进行摩擦处理用的图。
图5A～图5D为对OCB模式的液晶显示屏上产生的问题说明用的俯视图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明一实施方式涉及的OCB模式的液晶显示屏LCD。图1表示液晶显示屏LCD的平面结构，图2表示液晶显示屏LCD的电路结构，图3A～图3C表示液晶显示屏LCD的剖面结构。如图1所示，液晶显示屏LCD包括阵列基板1、对向基板2、及保持在上述基板1、2间的液晶层LQ。阵列基板1及对向基板2是一对电极基板，在这些基板1、2间的间隙上留有注入口4通过涂布成包围液晶注入空间的薄片树脂层3而贴合在一起。例如从注入口4将向列液晶材料充填入液晶注入空间，通过用封口材料5密封注入口4从而可获得液晶层LQ。
液晶显示屏LCD中，显示画面由图2示出的多个像素11构成。阵列基板1包括在与显示画面对应的显示区域10中呈矩阵状配置的多个像素电极23；沿上述像素电极23的行配置的多个扫描电极12；及沿上述像素电极23的列配置的多个数据信号电极13；配置在多个扫描电极12及多个数据信号电极13的交叉位置附近作为开关元件的多个薄膜晶体管(TFT)17；在一端分别与多个像素电极23连接的辅助电容20；以及连接多个扫描电极12的扫描电路14及多个数据信号电极13的数据信号电路15。各扫描电极12连接对应行的薄膜晶体管17的栅极，各数据信号电极13连接对应列的薄膜晶体管17的漏极。各像素电极23连接对应薄膜晶体管17的源极。多个辅助电容20另一端连接公共布线16。本实施方式中，各薄膜晶体管17可用n沟道MOS晶体管形成。对向基板2具有与多个像素电极23对向的对向电极27。各像素11包括像素电极23、对向电极27、及配置在这些电极23、27之间的液晶层LQ的一部分，构成保持与像素电极23及对向电极27间的电位差对应的驱动电压的液晶电容。辅助电容20为了使该驱动电压保持稳定相对液晶电容并排设置。
扫描电路14沿图1及图2示出的扫描方向依次在每一个水平扫描期间向多个扫描电极12输出扫描信号，数据信号电路15在利用扫描信号驱动各扫描电极12期间将一行的图像信号变换成像素电压再将这些像素电压向多个数据信号电极13输出。通过利用扫描信号导通的一行的薄膜晶体管17将这些像素电压加在对应行的像素电极23上。该像素电压是将设定在对向电极27上的公共电压作为基准加在像素电极23上的电压，例如，在每一帧期间及每一水平扫描期间相对公共电压极性反转。各像素11的透过率可与像素电极23及对向电极27间的驱动电压对应进行控制。扫描方向7是在显示动作上为外加驱动电压依次选择多个像素11的行的方向。
如图3A所示，阵列基板1上像素电极23形成于玻璃基板等透明绝缘基板22上，用取向膜24覆盖。对向基板2上，对向电极27形成于覆盖玻璃基板等透明绝缘基板25上的彩色滤色层26上，用取向膜28覆盖。阵列基板1及对向基板2其取向膜24、28做成与液晶层LQ相邻贴合在一起。液晶显示屏LCD还具有一对光学补偿用相位差板30、一对偏振光板31、及光源用的后照灯32。一对相位差板30在和液晶层LQ相反的一侧贴在透明绝缘基板22、25上，一对偏振光板31贴在上述一对相位差板30上。光源用后照灯32与阵列基板1一侧的偏振光板31相邻配置。
该液晶显示屏LCD中，沿互相平行的方向对取向膜24和取向膜28进行摩擦处理。图1中，RD1表示取向膜24的摩擦方向，RD2表示取向膜28的摩擦方向。通过这样，作为初始状态液晶层LQ的液晶分子如图3所示，作喷雾取向。在该初始状态下，取向膜24、28表面附近的液晶层29的液晶分子具有相对取向膜24、28的表面较高的プレチルト角(5度～12度)。
上述的摩擦处理例如如图4所示地实施。该摩擦处理中，和其它液晶显示模式的情况一样，准备涂布取向膜材料后作为取向膜24、28的阵列基板1及对向基板2。阵列基板1及对向基板2的每一块基板按照长边与摩擦辊33的轴平行的方向安装在架台上，和该架台一起横穿摩擦辊33沿箭头X方向移动。摩擦辊33上缠绕着摩擦布34。摩擦布34在与取向膜28接触的状态下和摩擦辊33一起旋转。由此，沿摩擦辊33的旋转方向即与摩擦辊33的旋转轴正交的箭头Y方向摩擦阵列基板1及对向基板2的每一块。
该液晶显示屏LCD中其结构做成，扫描电路14及数据信号电路15随着电源的投入，以行为单位将和显示电压不同的转移电压作为驱动电压外加在所有的像素11上。进行使液晶分子的取向状态从喷雾取向转到图3B及图3C所示的弯曲取向的初始化。图3B表示在外加白显示电压时得到的弯曲取向，图3C表示外加黑显示电压时得到的弯曲取向。白显示电压是零或接近零的数值很小的电压，将像素11设定在能以高的透过率透过后照灯32的光的高亮度状态。黑显示电压是比白显示电压还要大的值，将像素11设定在能以低的透过率透过后照灯32的光的低亮度状态。各像素11的亮度为了显示图像在上述白显示的亮度及黑显示的亮度范围内变化。
扫描电路14和数据信号电路15再为了防止液晶分子的取向状态从弯曲取向逆转移成喷雾取向在初始化后的显示动作上其结构做成；例如，在每一帧期间按规定的黑插入率进行将与黑显示电压相当的逆转移防止电压在扫描方向7上以行为单位依次外加在全部像素11(液晶层LQ)上的黑插入驱动。
在液晶显示屏LCD的制造中，在将上述的阵列基板1、对向基板2、液晶层LQ、一对取向膜24、28等作为显示屏进行一体地形成的形成处理后，通过在各帧期间将白显示电压及黑显示电压交替加在液晶层LQ上在整个规定期间使产生沿摩擦方向的液晶分子流动的动作继续，从而能进行沿摩擦方向使液晶层LQ所含的杂质离子在显示区域10的外侧移动的老化处理。老化处理用的黑显示电压及黑插入率防止液晶分子的取向状态从弯曲取向逆转移成喷雾取向，黑插入驱动用的黑显示电压及黑插入率能独立地设定。这一老化处理的结果，位于显示区域10内的液晶层LQ所含的杂质离子浓度设定在位于显示区域10外的液晶层LQ所含的杂质离子浓度的1/2至1/5左右较低的值上。
一对取向膜24、28的摩擦方向RD1、RD2与从显示屏LCD的画面最上部开始向最下部的老化处理用扫描方向(和图1示出的扫描方向7反向的方向)一致。在这种场合，杂质离子根据与白显示电压及黑显示电压对应的周期的驱动电压的变化对于各行的像素产生向下移动，再有，在依次扫描的后续行的像素11上也产生。通过这样，杂质离子在摩擦方向RD1、RD2上连续移动直至显示区域10的下端，作为整体被高效地排出在显示区域10的外侧。因此，通过这一老化处理，从而在液晶显示屏LCD上显示图像时，能缓解显示区域10内由于黑插入驱动不均匀地浓缩的杂质离子引起的显示不匀。
本实施方式的液晶显示屏中，扫描电路14为了作显示动作在和摩擦方向RD1、RD2反向的扫描方向7上将扫描信号依次外加在多个扫描电极12上。这时，伴随黑插入驱动的杂质离子如图5C所示，在一根线的每个像素11上都发生向下移动，但这样的向下的移动在和摩擦方向RD1、RD2反向的扫描方向7上一直到画面上部为止在后续线的像素上依次发生。这时，杂质离子不会成为在整个显示区域10上沿摩擦方向RD1、RD2连续移动形式的流动。即，利用这样的流动能缓解杂质离子在一定的区域产生偏析的状态。其结果，即使长时间驱动液晶显示屏LCD也能制止由于侵入显示区域10的杂质离子引起的显示不匀。
假定在摩擦方向RD1、RD2和扫描方向7一致的情况下，在一条线的像素11上产生的杂质离子依次从画面上部向下部连续向下移动。由此，杂质离子在整个显示区域10上产生流动，通过这样就容易产生杂质离子在一定的区域偏析的状态。
本发明详细说明中所作的具体实施形态或实施例，最终是为了便于对本发明技术内容的理解，不应限于这些具体例子而作狭义的解释，在本发明的精神及以后所述的权利要求范围内，可作各种变更并进行实施。

Claims (6)

1.一种OCB模式的液晶显示屏，其特征在于，包括
一对电极基板；
夹在所述一对电极基板间利用在显示区域的内侧由这些电极基板外加的驱动电压控制液晶分子取向状态的液晶层；以及
与所述液晶层相邻配置在所述一对电极基板上并且摩擦方向互相平行且一致朝向杂质离子的扩散源侧的一对取向膜，
所述显示区域包括配置成矩阵状的多个像素，并且所述一对取向膜的摩擦方向与为了外加图像显示用的驱动电压而依次选择所述多个像素的行的扫描方向实质上是反向的。
2.如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，
所述一对取向膜的摩擦方向，在利用液晶分子的流动使液晶层所含杂质离子向显示区域的外侧移动的老化处理上与为了外加驱动电压而依次选择所述多个像素的行的扫描方向实质上是一致的。
3.如权利要求1所述的液晶显示屏，其特征在于，
还包括驱动电路，该电路的结构做成将液晶分子的取向状态维持在弯曲取向的逆转移防止电压作为所述驱动电压而周期地加在各行的像素上。
4.一种液晶显示屏的驱动方法，所述液晶显示屏包括一对电极基板；夹在所述一对电极基板间并利用在显示区域的内侧由这些电极基板外加的驱动电压控制液晶分子取向状态的液晶层；以及与所述液晶层相邻配置在一对电极基板上并且摩擦方向互相平行且一致朝向杂质离子的扩散源侧的一对取向膜，所述显示区域具有配置成矩阵状的多个像素，其特征在于，包括
为图像显示而在与所述一对取向膜的摩擦方向实质上反向的扫描方向上依次选择多个像素的行的步骤；以及
对所选行的像素外加驱动电压的步骤。
5.如权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，
进行老化处理，即通过沿和所述一对取向膜的摩擦方向实质上一致的扫描方向依次选择所述多个像素的行并外加驱动电压，从而利用液晶分子的流动使所述液晶层内含的杂质离子向显示区域的外侧移动。
6.如权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，
将液晶分子的取向状态维持在弯曲取向的逆转移防止电压作为所述驱动电压，周期地外加在各行的像素上。
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