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JP3385530B2 - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその駆動方法

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JP3385530B2
JP3385530B2 JP21504099A JP21504099A JP3385530B2 JP 3385530 B2 JP3385530 B2 JP 3385530B2 JP 21504099 A JP21504099 A JP 21504099A JP 21504099 A JP21504099 A JP 21504099A JP 3385530 B2 JP3385530 B2 JP 3385530B2
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crystal display
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置および
その駆動方法に関し、とくにアクティブマトリクス型液
晶表示装置およびその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の基本的な液晶駆動回路は、図51
にブロック図として示すように、ビデオ信号などの映像
信号64を制御回路63を介してデータドライバー61
および走査線駆動回路62へ供給し、液晶表示パネル6
0を駆動するものである。
【0003】このような駆動回路による従来の液晶表示
装置の表示方法は図48に示すようにフレーム周波数が
60Hzであれば60枚の画面を順次切り替えていく方
法である。すなわち、第1フレームでは第1表示画面1
1、第2フレームでは第2表示画面21、第3フレーム
では第3表示画面31、第4フレームでは第4表示画面
41というように駆動する。
【0004】また、図49および図50に示すとおり各
表示セルの極性反転方式も1画面おきに極性を切り替え
ていく方式である。例えば、図49に示すように、第1
および第3の表示画面11および31の極性パターン1
11および311は同じであり、そのパターンは第2お
よび第4の表示画面210および410と逆極性となっ
ている。各パターンの左上のセルの極性に注目してみる
と、+−+−の順であり、これは図50に示すように各
フレームごとに共通電位Vcに対して極性が反転する駆
動電圧Vdを液晶表示パネルのデータ電極に印加するこ
とにより実現されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置は
図48に示すように順次画面を切り替えていく方式を採
用しており、1画面はフレーム周波数が60Hzならば
1/60秒の間はその画面を保持している。
【0006】ここに次の画面がくれば人間の目は前の画
面との両方の画面を認識することになり残像感を生じて
しまうという欠点がある。この残像感はいくら液晶の応
答速度を向上させても解消ができない。
【0007】また液晶の動作上、電圧を印加する方向は
その印加される電圧値の逆数に比例するので自然画のよ
うにあらゆる階調が1画面に存在する場合には画像が歪
んだ絵になってしまうという欠点がある。
【0008】さらにノーマリホワイト(NW)型の光学
的複屈折補償(OCB)型液晶表示装置を従来の液晶表
示装置に使用すると白画面が連続して表示された場合ベ
ンド変形が崩れることによる表示の乱れが生じる欠点が
あった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、液晶表
示装置の駆動方法において、各フレームにおけるデータ
画面と黒画面を上下に2分割以上に分けてそれぞれを各
フレームごとに繰り返し表示することを特徴とする液晶
表示装置の駆動方法が得られる。この駆動方法におい
て、1走査線の書き込み時間内に黒信号とデータ信号を
各走査線の立ちあがり時間を個別に選択することで、画
面上部と画面下部に別々の信号を書き込むことを特徴と
する。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】また、データの極性が変わる時に黒信号を
出力させてデータ配線の時定数改善をおこなうことをも
特徴とする。ここで、データ信号を書き込む走査線の立
ちあがり信号を黒データ部分にオーバーラップさせるこ
とで液晶へのプリチャージを行うことも特徴とする。
【0015】
【0016】
【0017】また、三色のデータ線(R、G,B)3本
おきに黒表示およびデータ表示を繰り返し行い次の画面
ではデータ画面と黒画面を表示させる部分を3ラインず
らすことを特徴とする液晶表示装置およびその駆動方法
も得られる。
【0018】さらにまた、液晶表示装置およびその駆動
方法において、ある画面では1画素おきに黒表示および
データ表示を行い、次の画面ではデータ画面と黒画面を
表示させる部分の画素を反転させることを特徴とする液
晶表示装置およびその駆動方法も得られる。
【0019】上記液晶表示装置の駆動方法において、液
晶の極性反転を2n(n=1,2,3・・)フレーム単
位で行い、さらにデータ線2本おきにも極性を反転させ
ることをも特徴とする。
【0020】また、液晶表示装置において、各フレーム
におけるデータ画面と黒画面を上下に2分割以上に分け
て、それぞれを各フレームごとに繰り返し表示する手段
を有することを特徴とする液晶表示装置も得られる。こ
の液晶表示装置において、走査線駆動回路を2分割以上
に分けてそれぞれを制御することも特徴とする。さらに
この液晶表示装置において、データドライバー内のラッ
チ回路後にデータセット回路を設けてSETパルスを入
れることで任意の時間を黒画面にすることができるデー
タドライバーを使用することをも特徴とする。
【0021】上記の液晶表示装置おいて、黒表示の状態
の時、光が反射されて再利用されることを特徴とする。
この液晶表示装置において、使用される偏光板がλ/4
位相差板とコレステリック液晶による反射層によって構
成されることを特徴とする。
【0022】また、この液晶表示装置において、視野角
拡大のための位相差補償板または輝度向上フィルムを組
み合わせることを特徴とする。
【0023】さらにまた、これらの液晶表示装置おい
て、組み合わされる液晶表示モードがノーマリーホワイ
トモードであることを特徴とする液晶表示装置が得ら
れ、さらに、この液晶表示装置において、前記ノーマリ
ーホワイトモードの液晶セルがツイストネマッチック液
晶セル、横電界方式液晶セル、垂直配向方式液晶セル、
光学的複屈折補償式液晶セル、または電気的複屈折補償
式液晶セルのいずれかであることをも特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】次に、本発明の参考例および実施
の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0025】(参考例1)参考例1 は図1に示すように表示画面を1フレーム毎に
データ画面、黒画面を繰り返すことを特徴とする。例え
ば、第1フレームではデータ画面11、第2フレームで
は黒画面22、第3フレームではデータ画面31、第4
フレームでは黒画面42というように駆動する。
【0026】さらにその駆動方法において図2〜図4に
示されるように液晶に印加される駆動電圧Vdの極性を
2フレーム毎、すなわち2画面毎(データ画面および黒
画面)に反転を行い、さらに、駆動回路モジュール側に
フレームメモリを設けることによって通常のフレーム周
波数(50Hz〜80Hz)の2倍以上の速度で表示を
行うこともできる。
【0027】図6に参考例1の駆動回路のブロック図を
示す。従来の基本駆動回路(図51)との違いは、制御
回路63に映像信号64を取り込み、その出力を制御し
てデータドライバー61にスイッチィング手段67を介
して供給している点である。データドライバー61の詳
細を図7に示すが、このドライバーは従来より使用され
てきたドライバーである。
【0028】図6に示すように参考例1の駆動モジュー
ルはフレームメモリ65に1画面分の情報を保存して、
それを約2倍のスピードで読み出して液晶パネル60に
書き込みデータ画面を表示する。次に制御回路63によ
ってデータを全て黒画面データとして液晶パネルに書き
込み黒画面を表示させる。この動作を繰り返すことでデ
ータ画面と黒画面とを交互に繰り返すことが可能とな
る。
【0029】ただし、これを従来のフレーム周波数60
Hzで行うとそれぞれ30枚のデータ画面と黒画面とが
繰り返されるのでフリッカーが発生する可能性がある。
このためモジュールにフレームメモリ65を設けて2倍
程度のフレーム周波数とすることでフリッカを抑制する
ことができる。
【0030】また参考例1の表示方式に通常の液晶パネ
ルの極性反転であるフレーム極性反転を用いると、デー
タ画面が+極性の場合は黒画面が全て−極性となり常に
−の極性に直流成分が液晶に印加されることになる(デ
ータ画面が−の場合は+極性の直流成分が発生する)。
【0031】そこで図2に示すようにデータ画面と黒画
面を一組としてこの一組毎に極性を反転させることで直
流成分をキャンセルすることが可能になる。
【0032】図2(a)では、第1フレームのデータ画
面11および第2フレームの黒画面22の極性パターン
111および221は同じであり、第3フレームのデー
タ画面31および第4フレームの黒画面42の極性パタ
ーン310および420は第1および第2フレームとは
逆極性となっている場合である。図2(b)では、第1
フレームのデータ画面11および第4フレームの黒画面
42の極性パターン111および421は同じであり、
第2フレームの黒画面22および第3フレームのデータ
画面31の極性パターン220および310は第1およ
び第4フレームとは逆極性となっている場合である。
【0033】ここで図2(a)および(b)の左上の太
い線で囲んだパターンの極性に注目した場合の駆動電圧
変化を図3および図4にそれぞれ対応して示す。データ
画面が共通電位Vcに対して+の場合に次の黒画面を+
にして、次のデータ画面および黒画面の極性を−にする
ことで4画面で直流成分をキャンセルすることが出来
る。
【0034】この極性は図3および図4に示すように4
画面中のデータ画面ずつおよび黒画面ずつのセットが
+,−の極性両方をもっていれば良い。この場合極性反
転は2画面毎に行われることになる。ただし極性反転は
2n(n=1,2,3・・)フレーム毎に行えば4n画
面が完了した時点で直流成分はキャンセルされるので、
2フレーム反転に限定されるものではない。
【0035】以上のような表示を繰り返すことでデータ
画面の表示は間欠的(以下インパルス的)に表示される
ことになりCRTと同等の動画表示が得られることにな
る。
【0036】さらに従来液晶の応答速度は図5に示すよ
うに液晶に電圧を印加する方向(0V→XV)では1/
(駆動電圧)と比例関係にあり電圧を開放する方向(X
V→0V)は駆動電圧にほとんど依存しない。これは液
晶応答速度の基本式である下記(1)、(2)式に対応
する。
【0037】 τon(電圧印加側)=(γ*d*d)/(εo*εa(V*V−Vc*Vc)) …(1 ) τoff(電圧開放側)=(γ*d*d)/(π*π*K) …(2) ここでγ :液晶の粘度 d :液晶セルのギャップ εo:真空誘電率 εa:液晶の誘電率差 V :駆動電圧 Vc:液晶の閾値電圧 K :液晶の弾性定数 このため、動画を表示すると応答速度の速い部分と遅い
部分が混在することになり画像が歪み残像感として人間
の目に捉えられることになっていた。
【0038】参考例1では黒画面をデータ画面間に差し
込むことにより上記内容の電圧開放側のみを使用するこ
とになり画面に関係無く応答速度は一定となり画面が安
定して残像感の無い表示が得られる。したがって、本発
明では特に応答速度の早い液晶モードを使用しなくても
動画表示が可能となる。
【0039】参考例1の表示方式を行うことで以下の
(イ)〜(ヘ)に記載の効果が得られる。 (イ)図1の表示を行うことでCRTと同等の動画表示
が得られる。 (ロ)液晶セルの補助容量の構成方法に制限を受けな
い。 (ハ)液晶に印加される直流成分を解消することで信頼
性の高い液晶表示装置を得ることができる。 (ニ)どのような階調表示においても同等の応答速度が
得られる。 (ホ)倍速以上の動作をすることでフリッカーを目立た
ない表示を得ることができる。 (ヘ)データ画面と黒画面の比率を変化させることが可
能となる。
【0040】(参考例2) 次に参考例2について記載する。
【0041】図8および図9に本発明の参考例2の駆動
回路モジュールをブロック図として示すとおり、液晶表
示パネル60の図示していない共通電極(COM電極)
に、制御回路63により制御されるCOM電圧発生回路
66から、図10〜図12に示すような波形を印加する
回路構成となっている。
【0042】図13に参考例2に組み合わされるアクテ
ィブ素子の回路図を示す。本参考例での表示方式は参考
1と同様にデータ画面と黒画面を交互に表示させるも
のである。参考例1ではフレームメモリに書き込まれた
データを2倍速程度で書き込みを行うものであるのに対
して本参考例では図13に示されるように、ゲート配線
電極91に補助容量(以下Csc)93が形成されるゲー
トストレージ方式の液晶パネルを用いて行われる。図
中、92はドレイン配線、90は液晶セル、95はゲー
ト・ソース間の寄生容量Cgs、96は共通電極、900
はTFTを示す。
【0043】本参考例では図8または図9の駆動回路モ
ジュールブロック図に示す構成のいずれでも駆動が実現
される。すなわち、液晶表示パネル60の共通電極へ印
加される駆動波形の概念は図10〜図12に示されるよ
うに共通電極(以下COM電極)の信号を表示区間外
(CRTで言うところの帰線区間)で以下の式(3)に
示される電圧V1で振ることで黒画面をデータ画面間に
挿入することを実現する。
【0044】 V1=((CLC + Csc)/Csc)×Vcr …(3) V1 :共通電極信号振幅 Vcr :液晶セルの黒信号振幅 CLC:液晶容量(黒表示時) Csc :補助容量(ゲートストレージ容量) V1の振幅でCOM電極を振ることは仮想的に接地され
たゲート電極につながっているCscを通して液晶セル容
量CLCに電荷を書き込むことが可能になる。
【0045】図10は1フレーム内(フレーム周波数6
0Hzの場合は約16.7msec)でCOM電極を+、
−の両極性に振る場合である。
【0046】図11はフレーム内のビデオ信号極性と同
極性にCOM電極の極性を振る場合、であり、図12は
各フレーム内のビデオ信号極性と逆極性にCOM電極の
極性を振る場合である。
【0047】なお、本参考例は、COM電極をTFT基
板側に設けて絶縁膜を通して画素電極との間で補助容量
を作るコモン(COMMON)ストレージ方式には適用
できない。
【0048】本参考例2は参考例1の効果以外に液晶表
示装置として図9に示すようにフレームメモリを省略す
る構成が可能であるという効果が得られる。
【0049】(実施の形態例) 次に本発明の実施の形態例について説明する。
【0050】図14に本発明の実施の形態例の説明
図、図15に実施の形態例のモジュールブロック図、
図16に実施の形態例に用いるデータドライバーのブ
ロック図、図17〜図20に実施の形態例の駆動タイ
ミング説明図を示す。
【0051】本実施の形態例は図14に示されるように
各フレームにおける表示画面を上下2分割以上に分割
し、それぞれを1単位としてデータ画面、黒画面を繰り
返すものである。すなわち、nフレームでは上半分をデ
ータ画面nD,下半分を黒画面nBとすると、(n+
1)フレームでは上半分を黒画面(n+1)B,下半分
がデータ画面(n+1)Dとなる(nは整数)。これは
図15に示す駆動回路モジュールブロック図で実現する
ことができる。
【0052】これをタイミング図17および18ととも
に説明する。ここで図15のOE1、OE2はアウトプ
ットイネーブル、SP1、SP2はスタートパルス、C
LKはクロック信号、O1およびO2は液晶パネル60
の走査線を駆動する第1および第2の走査線駆動回路6
21および622のそれぞれの出力、DO1はデータド
ライバ611の出力を示す。
【0053】図15では走査線駆動回路を2回路以上に
分けてそれぞれを制御回路631で制御することを特徴
としている。さらにデータドライバー611として図1
6にブロック図で示すようなデータドライバーを用い
る。このデータドライバーはラッチ後の各出力にAND
回路を接続してSETパルスがロー(以下L)の場合は
全ての出力をLとして黒画面電圧を出力し、SETパル
スがハイ(以下H)の時はラッチに蓄えられたデータを
出力してデータ画面を出力するドライバーである。この
ドライバーを使用して図17〜図20のタイミング説明
図の中のDO1の出力波形を実現する。
【0054】まず図17を用いて動作を説明する。DO
1の出力は1走査線内でデータ信号部分と黒信号部分に
分けられる。これを上側の走査線出力O1にはデータ部
分のみを書き込むようにOE1、SP1およびCLKで
上側走査線駆動回路621を制御し、下側の走査線出力
O2は黒信号部分を書き込むようにOE2、SP2およ
びCLKで下側走査線駆動回路622を制御する。この
時データ信号と黒信号部の比率はデータドライバー61
1へのSETパルスのL,Hの比率を変更するだけで可
能である。図17では黒信号部が短い場合を示しており
この場合は下側走査線駆動回路622へ入力するSP2
をCLK2個おきに立ち上げることで同極性の黒信号が
液晶に書き込めることになる。
【0055】この方法で短い時間の黒信号でも液晶へ書
き込むことが可能になるのでデータ信号部分の時間を長
くすることができる。
【0056】図18は上側の部分に黒信号を書き込み、
下側部分をデータ信号を書き込むタイミングを示した図
となる。
【0057】以上の内容ではデータ信号と黒信号を同極
性でデータ信号の後に黒信号を出力するタイミングの場
合を示した。これとは別に黒信号をデータ信号の前に立
ち上げているタイミングを図19および図20に示す。
この場合はデータと同一の極性のためプリチャージと同
等な効果が得られる。
【0058】図19で説明すると、この場合は上側走査
線駆動回路621がデータ信号を液晶に書き込む動作を
しており、下側走査線駆動回路622が黒信号を液晶に
書き込む動作をしている。先に説明したように黒信号と
データ信号は同極性のため、上側走査線駆動回路621
のOE1を制御して黒信号を一部液晶に書き込む動作を
させる。これにより液晶にプリチャージがおこなわれて
書き込みが改善される。
【0059】このプリチャージを行う時間はデータ表示
に影響を与えないことを確認する必要がある(プリチャ
ージを行いすぎると白表示での輝度が低下する恐れがあ
る)。
【0060】また、図19のDO1の波形に示されるよ
うに、一旦、オーバーシュートしているので、データの
極性が変わる時に黒信号を出力させてデータ配線の時定
数改善が行われる利点がある。
【0061】図20は上側走査線駆動回路621で黒信
号を液晶に書き込み、下側走査線駆動回路622でデー
タ信号を書き込む動作タイミングを説明した図となる。
この場合の黒信号を書き込む走査線信号出力は2走査ラ
イン毎に同極性を書き込み、その内容は図17および図
18で説明した内容と同一である。
【0062】本実施の形態例は実施の形態例1に比較し
ては以下の効果を有する。
【0063】(i) フレームメモリが必要ない。
【0064】(ii) 2倍速表示を擬似的に実現でき
る。
【0065】(iii) データドライバーおよび走査
線駆動回路数を増加させること無しに実現できる。
【0066】(iv)液晶パネルの設計(特に液晶への
書き込み特性)が従来と同様の設計で可能となる。
【0067】(実施の形態例) 次に本発明の実施の形態例について説明する。
【0068】図21に本発明の実施の形態例の表示方
式説明図を示す。図22に本実施の形態例の極性反転方
法を示す。
【0069】本実施の形態例はある表示画面nでは走査
線1本おきに、例えば奇数番目の走査ラインをデータ表
示nD、偶数番目の走査ラインを黒表示nBとし、次の
表示画面(n+1)では奇数番目の走査ラインを黒表示
(n+1)B、偶数番目の走査ラインをデータ表示(n
+1)Dとする。この表示を繰り返すことで参考例1と
同等の動画表示を得る。またこの実施の形態例において
も図22に示すように2n(n=1,2,3・・)画面
毎に極性を反転させることで液晶に直流を印加させずに
駆動することが出来る。図示の例では第1および第2フ
レームにおける表示画面13および24の極性パターン
131および241が同じであり、第3および第4フレ
ームにおける表示画面33および44の極性パターン3
30および440は反転している。
【0070】本実施の形態例は参考例1に比較しては以
下の効果を有する。
【0071】(i) NTSC等インターレース信号の
表示に適している。
【0072】(ii) フレームメモリを持つ必要が無
い。
【0073】(iii) データドライバーおよび走査
線駆動回路数を増加させること無しに実現できる。
【0074】(iv) 液晶パネルの設計(特に液晶へ
の書き込み特性)が従来と同様の設計で可能となる。
【0075】(実施の形態例) 以下に本発明の実施の形態例を説明する。
【0076】図23に本発明の実施の形態例の表示方
式説明図を示す。図24に本実施の形態例の極性反転方
法を示す。
【0077】本実施の形態例はある表示画面nではデー
タ線3本おきにデータ表示nDと黒表示nBとを連続配
置し、次の表示画面(n+1)ではデータ線3本おきに
黒表示(n+1)Bとデータ表示(n+1)Dとを連続
配置する。この表示を繰り返すことで参考例1と同等の
動画表示を得る。
【0078】またこの実施の形態例においては図24に
示すように2n(n=1,2,3・・)画面毎に極性を
反転させることと同時にデータ線も2本おきに極性を反
転させる必要がある。これはデータ線を従来のように1
本おきに極性反転させると走査線方向で着目した場合に
+,−のどちらかに極性がかたよることになりCscが接
続されている共通電極線もしくはゲート線が偏った方向
に直流的にふられてしまう。このため、液晶に印加され
る電圧に非対称性が生じてフリッカーやクロスト−ク等
の表示不良を生じることになる。よってデータ線2本お
きにして直流成分をキャンセルし、2n(n=1,2,
3・・)画面毎に極性を反転させることを同時に行い液
晶に直流を印加させずに駆動することが出来る。
【0079】図示の例では第1および第2フレームにお
ける表示画面15および26の極性パターン151およ
び261が同じであり、第3および第4フレームにおけ
る表示画面35および46の極性パターン350および
460は反転している。
【0080】本実施の形態例は参考例1に比較しては以
下の効果を有する。
【0081】(i) フレームメモリを持つ必要が無
い。
【0082】(ii) データドライバーおよび走査線
駆動回路数を増加させること無しに実現できる。
【0083】(iii) 液晶パネルの設計(特に液晶
への書き込み特性)が従来と同様の設計で可能となる。
【0084】(実施の形態例) 次に本発明の実施の形態例について説明する。
【0085】図25に本発明の実施の形態例の表示方
式説明図を示す。図26に本実施の形態例の極性反転方
法を示す。
【0086】本実施の形態例は、ある表示画面nでは奇
数番目の走査線に対してデータ線3本おきにデータ表示
nDと黒表示nBとを表示し、偶数番目の走査線に対し
てデータ線3本おきに黒表示nBとデータ表示nDとを
表示して、いわゆる市松模様を呈する。次の表示画面
(n+1)では前画面のデータ表示、黒表示を反転して
表示する。すなわち、奇数番目の走査線に対してデータ
線3本おきに黒表示(n+1)Bとデータ表示(n+
1)Dとを表示し、偶数番目の走査線に対してデータ線
3本おきにデータ表示(n+1)Dと黒表示(n+1)
Bとを表示する。
【0087】上記例ではデータ線3本おきに表示を異な
らせたが、これは三色のカラーデータ信号に対応させる
ことを前提としたからである。仮にデータ線1本おきに
表示を異ならせると、1画素毎にデータ表示、黒表示を
繰り返す市松模様表示を実現することができる。
【0088】このように、この実施の形態例の表示方
法にて参考例1と同等の動画表示を得ることができる。
【0089】またこの実施の形態例でも実施の形態例
で説明したように図25に示すように2n(n=1、
2、3…)画面毎に極性を反転させることと同時にデータ
線も2本おきに極性を反転させる必要がある。これによ
り液晶に直流を印加せずに駆動することが出来る。図示
の例では第1および第2フレームにおける表示画面17
および28の極性パターン171および281が同じで
あり、第3および第4フレームにおける表示画面37お
よび48の極性パターン370および480は反転して
いる。
【0090】本実施の形態例は参考例1に比較して以下
の効果を有する。
【0091】(i) フレームメモリを持つ必要が無
い。
【0092】(ii) データドライバーおよび走査線
駆動回路数を増加させること無しに実現できる。
【0093】(iii) 液晶パネルの設計(特に液晶
への書き込み特性)が従来と同様の設計で可能となる。
【0094】以下に液晶セルの実施の形態例について説
明する。
【0095】図27に本実施の形態例1〜の駆動方法
が適用される液晶セルの基本動作説明図、図28〜図3
7に本発明に組み合わされる液晶セルの構成例を示す。
【0096】本発明に組み合わされる液晶セルの基本動
作を図27を用いて説明する。本発明の実施の形態例1
までの表示方法はCRTなみの動画表示を得ること
を目的としているが、いずれの実施の形態例もデータ画
面間に黒画面を差し込む方式であるため、画面輝度が低
下する恐れがある。本方式は従来の液晶セル構成でも実
現可能であるが、この画面輝度の低下を補償するために
も、以下に述べる本発明の液晶セルを組み合わせること
が望ましい。
【0097】液晶セルへの入射光は第1の偏光板53を
通過した時点で直線偏光531になる。この光は液晶セ
ル80がツイストネマティック(TN)セルの場合には
白表示状態では偏光の状態が90度ねじれた状態になり
(参照符号581)、黒表示の場合はそのままの偏光状
態で液晶層を通過する。ここで液晶セル80を通過した
時点で光の偏光状態から45度程度傾けた方向にλ/4
の位相差を発生させる光学フィルム74を挿入すると白
表示状態では参照符号741で示す右円偏光(もしくは
左円偏光)、黒表示状態では参照符号742で示す左円
偏光(もしくは右円偏光)となる。
【0098】この円偏光に変換された光の後に選択的に
左円偏光(もしくは右円偏光)を反射することができる
コレステリック液晶層75を設けることで黒表示状態で
は光を反射し、この反射した光はさらに前記λ/4位相
差板を通って直線偏光に変換され液晶セル内ひいてはバ
ックライト(B/L)光源まで戻り再利用することが可
能となる。白状態では光はその偏光状態のまま(参照符
号751)コレステリック層を通過してしまう。
【0099】本方式を用いた液晶セルの構成を図で説明
する。図28はλ/4板74とコレステリック層75を
カラーフィルタ(CF)基板71の外側に構成した図と
なる。CF基板71の内面には周知のRGBカラーフィ
ルタが形成されている。そして、液晶層80をはさんで
TFT基板51が配置され、基板51の外側には偏光板
53が形成されており、バックライト等の光源800か
らの光が偏光板53へ入射する構成となっている。80
5は液晶分子を示す。
【0100】図29は2枚のλ/4板74でコレステリ
ック層75をサンドイッチしてさらにその上に偏光板7
3を設けた構成である。図29の場合、白表示でコレス
テリック層75を通過した円偏光をさらにλ/4板74
で直線偏光に変換して偏光板73を通すことで図28に
比較して黒の表示が向上し視野角、コントラストが改善
される。
【0101】図30はλ/4板74とコレステリック層
75をCF基板71の下側に設けてさらに反射効率が向
上する方式である。図28では一度CF層を通過した光
を反射し再度CF層に入射させるため輝度の低下が発生
して光の再利用効率が低下する恐れがあり、その対策と
して反射層を光がCF層に入射する前に設けることで対
策をおこなう。
【0102】図31は図29の2枚のλ/4板74でコ
レステリック層75をサンドイッチした部分をCF層よ
り液晶側に挿入したもので図30と同様の対策として構
成される。
【0103】図32は図28の構成に、視野角を改善す
る位相差補償板に組み合わせた構成である。すなわち、
TFT基板51とTFT側偏光板53との間に位相差補
償板56を、CF基板71とλ/4板74との間に位相
差補償板76をそれぞれ設けている。
【0104】図33は図32に輝度向上フィルム57
(例:住友化学性D−BEF、日東電工製NIPOC
S)を組み合わせたものである。すなわち、TFT側偏
光板53の外側に輝度向上フィルム57を配置した構成
となっている。
【0105】図34は図28に輝度向上フィルム57を
組み合わせた図である。すなわち、TFT側偏光板53
の外側に輝度向上フィルム57を配置した構成となって
いる。
【0106】図35は図29に視野角向上のための位相
差補償板56,76を組み合わせた図である。すなわ
ち、TFT基板51とTFT側偏光板53との間に位相
差補償板56を、CF基板71とλ/4板74との間に
位相差補償板76をそれぞれ設けている。
【0107】図36は図35に輝度向上フィルム57を
組み合わせた図である。すなわち、TFT側偏光板53
の外側に輝度向上フィルム57を配置した構成となって
いる。
【0108】図37は図29に輝度向上フィルム57を
組み合わせた図である。すなわち、TFT側偏光板53
の外側に輝度向上フィルム57を配置した構成となって
いる。
【0109】本発明の液晶セルの構成は以下の効果を有
する。
【0110】(i) 本実施の形態例1〜までの表示
方式の液晶表示装置で使用しても輝度が低下しない。
【0111】(ii) 黒画面が多い表示を行うと反射
される光が多くなり輝度が向上し白画面が多いと輝度が
低下するためB/Lの輝度調整や駆動回路の補正等を行
うこと無しにCRTと同様の表示状態が実現できる。
【0112】次は光学的複屈折補償(OCB)式液晶セ
ルの実施の形態例について記載する。
【0113】図38に本発明で使用されるOCB式液晶
セルの構成説明図、図39にOCB液晶セルの屈折率差
に対する透過率の関係を示す。
【0114】本実施の形態例1〜は液晶の電圧開放側
を使用することを特徴の1つとしているのでノーマリー
ホワイト(以下NW)型液晶表示装置を使用することが
前提となる。
【0115】本実施の形態例では応答速度が早いOCB
式液晶セルを説明する。
【0116】OCB式液晶セルはベンド配向モードを使
用したものであり、入射側偏光板530と出射側偏光板
730との間の液晶分子805を、電圧印加時には図3
8(a)に示すようにパラレルに液晶分子805を配向
させ、電圧無印加時には同図(b)に示すように一旦、
電圧を印加して後、無印加とすることにより液晶分子を
弓状に並べる方式である。
【0117】この方式は図39に示されるように赤(以
下R)、緑(以下G)、青(以下B)毎に屈折率変化に
対する透過率変化が異なるのでR,G,B透過率が単調
増加となる屈折率差0〜0.04(ギャップ5.5μm
の場合)の範囲を使用するか、各色に対して駆動電圧を
変化させて、それぞれの色のピークまで使用して輝度を
稼ぐ方法のどちらかを使用することになる。
【0118】このOCB式液晶セルは液晶の挙動が非常
に不安定であり電圧を無印加にすると一定時間は図38
のベンド変形を維持するが、時間が経つとスプレイもし
くはツイストに変形してしまう。
【0119】これは低電圧側ではベンド変形のエネルギ
ーがツイストやスプレイのエネルギーよりも高いことが
原因である。但し一定時間はベンド変形を保つことから
本発明での実施の形態例1〜のように黒表示を差し込
む方法では電圧をその都度印加することになりベンド変
形が崩れなくなる。
【0120】次は横電界方式液晶セルの実施の形態例の
場合である。
【0121】図40は本発明に使用される横電界方式の
液晶セルの構成説明図であり、図41に本発明に使用さ
れる横電界方式の液晶セルの動作説明図、図42に横電
界方式で正の誘電率を持つ液晶を用いた場合の櫛歯電極
と液晶配向状態の説明図、図43に横電界方式で負の誘
電率を持つ液晶を用いた場合の櫛歯電極と液晶の配向状
態の説明図、図44に本発明に使用される横電界方式の
液晶セルの電圧−透過率特性図を示す。
【0122】本発明に用いられる液晶セルはノーマリー
ホワイトモードでなくてはならない。しかし横電界方式
(IPS)では従来ノーマリーブラックモードでしか使
用できない。なぜならば横電界方式の液晶セルは複屈折
を利用するため電圧無印加の初期状態では直線偏光であ
っても電圧を印加すると楕円もしくは円偏光になるだけ
で決して直線偏光にはならない。このため、偏光板をパ
ラレル配置しても黒が得られないのでコントラストおよ
び視野角の悪い表示しか得ることが出来ない。
【0123】これに対して本実施の形態例では図40に
示すように出射側偏光板730と液晶セル80の間に位
相差板760が挿入されている。このような構成とする
と図41で示すように電圧無印加時は入射側偏光板53
0および液晶セルを通過した光は直線偏光583である
が位相差板760を通過した光は円偏光763となる。
【0124】この光を出射側偏光板730に通すと光は
直線偏光733で出射される。これに対して液晶セルに
電圧を印加した場合は液晶セルから出射される光は楕円
偏光584となりこれを位相差板760を通すと出射側
偏光板730の透過軸に対して垂直になるような直線偏
光764が得られるポイントがある。
【0125】但し通常の横電界方式の液晶セルに本内容
を組み合わせると黒表示が得られるポイントは一点(電
圧)しかなく非常に製造しにくい液晶セルを作ることに
なる。そこで図42および図43に示すように電圧無印
加の場合の横電界を発生させる櫛歯電極85と液晶分子
805の初期配向の角度を規定することで黒状態の電圧
マージンを広げることができる。櫛歯電極85に電圧が
印加されて液晶分子805が櫛歯電極85に対して垂直
(液晶の誘電率が正の場合)、もしくは平行(液晶の誘
電率が負の場合)になった場合に黒が表示されるように
すれば液晶は垂直もしくは平行以上には回転しない。よ
って黒表示のマージンが広がる。
【0126】図42および図43に示した配向角度α、
βは使用する位相差板の波長によって適正値が変化する
が配向角度α、βと位相差板の波長の間には(4)式で
示すように比例関係が成り立つ。
【0127】 α(β)=Γ*(位相差板の波長)…(4) Γ:定数 これにより横電界方式でも図44に示すような電圧−透
過率特性が得られNW型液晶表示装置として本発明の各
実施の形態例の表示方法に使用することが可能となる。
【0128】本実施の形態例では以下のような効果が得
られる。
【0129】(i) 横電界方式でNW型液晶表示装置
を実現できる。
【0130】(ii)位相差板の波長組み合で初期配向
の角度を任意に設定できる。
【0131】次に垂直配向方式液晶セルの実施の形態例
について述べる。
【0132】図45に本発明に使用される垂直配向方式
液晶セルの構成説明図、図46に図45を平面的に見た
場合のイメージ図、図47に垂直配向方式液晶セルの屈
折率と透過率の関係を示す。
【0133】本垂直配向方式液晶セルでは図45(b)
に示すように電圧無印加時には液晶をTFT基板や対向
基板(カラーフィルター等)に対して垂直に配向させて
屈折率がほぼ0なるようにして入射側偏光板530と出
射側偏光板730の透過軸を合わせることでNW型とす
る。図45(a)に示すように電圧を印加すると入出射
偏光板530および730の透過軸735に対して45
度液晶分子805が傾いた方向に倒れるように制御す
る。
【0134】図45(a)、(b)に対応する上記状態
を平面図で表すと図46(a)、(b)になる。但しこ
のような方式で黒表示を行おうとしても図47に示すよ
うに各色の波長の違いから透過率が最小になるポイント
が異なる。よって駆動電圧を各色で変えるか、もしくは
ギャップを変える等の手段が必要になる。
【0135】これにより、垂直配向方式でNW型液晶表
示装置が実現できるという効果を奏する。
【0136】本発明は以上に述べた液晶セル以外の例え
ば電気的複屈折補償(ECB)式液晶セルを採用しても
有効である。
【0137】
【発明の効果】本発明により、CRTと同等の動画表示
が得られることと、液晶セルの補助容量の構成方法に制
限を受けないという利点がある。
【0138】また、液晶に印加される直流成分を解消す
ることで信頼性の高い液晶表示装置を得ることができ
る。さらに、どのような階調表示においても同等の応答
速度が得られる。
【0139】そして、倍速以上の動作をすることでフリ
ッカーが目立たない表示を得ることができるし、また、
データ画面と黒画面の比率を変化させることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の参考例1を説明する概略図。
【図2】参考例1における極性反転方法を示す極性パタ
ーン図。
【図3】図2(a)の駆動方法の駆動波形を説明する波
形図。
【図4】図2(b)の駆動方法の駆動波形を説明する波
形図。
【図5】駆動電圧に対する液晶の応答速度特性を示す特
性概念図。
【図6】参考例1の駆動回路モジュールを示すブロック
図。
【図7】図6におけるデータドライバの詳細を示すブロ
ック図。
【図8】参考例2による駆動回路モジュールの一例を示
すブロック図。
【図9】参考例2による駆動回路モジュールの他の例を
示すブロック図。
【図10】参考例2の駆動概念の一例を説明する信号波
形図。
【図11】参考例2の駆動概念の他の例を説明する信号
波形図。
【図12】参考例2の駆動概念のさらに他の例を説明す
る信号波形図。
【図13】参考例に組み合わされるアクティブ素子回路
を説明する回路図。
【図14】本発明の実施の形態例を説明する概略図。
【図15】本発明の実施の形態例の駆動回路モジュー
ルを説明するブロック図。
【図16】図16のデータドライバの詳細を示すブロッ
ク図。
【図17】実施の形態例の駆動タイミングの一例を説
明する波形図。
【図18】実施の形態例の駆動タイミングの他の例を
説明する波形図。
【図19】実施の形態例の駆動タイミングのさらに他
の例を説明する波形図。
【図20】実施の形態例の駆動タイミングの別の一例
を説明する波形図。
【図21】本発明の実施の形態例を説明する概略図。
【図22】実施の形態例における極性反転方法を説明
する極性パターン図。
【図23】本発明の実施の形態例を説明する概略図。
【図24】実施の形態例における極性反転方法を説明
する極性パターン図。
【図25】本発明の実施の形態例を説明する概略図。
【図26】実施の形態例における極性反転方法を説明
する極性パターン図。
【図27】本発明に組み合わされる液晶セルの基本動作
を説明する概略図。
【図28】本発明に組み合わされる液晶セルの第1の構
成を示す断面図。
【図29】本発明に組み合わされる液晶セルの第2の構
成を示す断面図。
【図30】本発明に組み合わされる液晶セルの第3の構
成を示す断面図。
【図31】本発明に組み合わされる液晶セルの第4の構
成を示す断面図。
【図32】本発明に組み合わされる液晶セルの第5の構
成を示す断面図。
【図33】本発明に組み合わされる液晶セルの第6の構
成を示す断面図。
【図34】本発明に組み合わされる液晶セルの第7の構
成を示す断面図。
【図35】本発明に組み合わされる液晶セルの第8の構
成を示す断面図。
【図36】本発明に組み合わされる液晶セルの第9の構
成を示す断面図。
【図37】本発明に組み合わされる液晶セルの第10の
構成を示す断面図。
【図38】本発明に使用されるOCB式液晶セルの構成
を示す断面図。
【図39】OCB液晶セルの屈折率差に対する透過率の
関係を示す特性図。
【図40】本発明に使用される横電界方式の液晶セルの
構成を説明する概略図。
【図41】本発明に使用される横電界方式の液晶セルの
動作を説明する概略図。
【図42】正の誘電率を有する液晶を用いた場合の櫛歯
電極と液晶配向状態を説明する概略図。
【図43】負の誘電率を有する液晶を用いた場合の櫛歯
電極と液晶配向状態を説明する概略図。
【図44】本発明に使用される横電界方式の液晶セルの
駆動電圧に対する透過率を示す特性図。
【図45】本発明に使用される垂直配向方式の液晶セル
の構成を説明する概略図。
【図46】図45を平面的に見た場合のイメージを示す
平面図。
【図47】図45の垂直配向方式液晶セルの屈折率差と
透過率との関係を示す特性図。
【図48】従来の液晶表示装置の表示方式を説明する概
略図。
【図49】従来の液晶表示装置の極性反転方法を説明す
る極性パターン図。
【図50】従来の液晶表示装置の駆動方法による駆動波
形を説明する波形図。
【図51】従来の液晶表示装置の駆動回路モジュールを
示すブロック図。
【符号の説明】
11、31 データ画面 22,42 黒画面 51 TFT基板 53 TFT側偏光板 530 入射側偏光板 56 位相差補償板 57 輝度向上フィルム 60 液晶パネル 61、611 データドライバー 62、621,622 走査線駆動回路 63、631 制御回路 64 映像信号 65 フレームメモリ 67 スイッチング手段 66 COM電圧発生回路 71 CF基板 73、730 CF側偏光板 74 λ/4板 75 コレステリック層 76 位相差補償板 760 位相差板 80、90 液晶セル 85 櫛歯電極 92 ドレイン配線 95 Cgs 96 共通電極 900 TFT 805 液晶分子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−44478(JP,A) 特開 平2−157813(JP,A) 特開 平5−303078(JP,A) 特開 平11−119189(JP,A) 特開 平11−44891(JP,A) 特開 平2−87881(JP,A) 特開 昭62−250776(JP,A) 特開 平4−302289(JP,A) 特開 平11−109921(JP,A) 特開 平10−268849(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/133 505 G09G 3/36

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶表示装置の駆動方法において、各フ
    レームにおけるデータ画面と黒画面を上下に2分割以上
    に分けてそれぞれを各フレームごとに繰り返し表示する
    ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  2. 【請求項2】 前記請求項に記載の液晶表示装置の駆
    動方法において、1走査線の書き込み時間内に黒信号と
    データ信号を各走査線の立ちあがり時間を個別に選択す
    ることで、画面上部と画面下部に別々の信号を書き込む
    ことを特徴とする。
  3. 【請求項3】 前記請求項に記載の液晶表示装置の駆
    動方法において、データの極性が変わる時に黒信号を出
    力させてデータ配線の時定数改善をおこなうことを特徴
    とする。
  4. 【請求項4】 前記請求項に記載の液晶表示装置の駆
    動方法において、データ信号を書き込む走査線の立ちあ
    がり信号を黒データ部分にオーバーラップさせることで
    液晶へのプリチャージを行うことを特徴とする。
  5. 【請求項5】 三色のデータ線(R、G,B)3本おき
    に黒表示およびデータ表示を繰り返し行い次の画面では
    データ画面と黒画面を表示させる部分を3ラインずらす
    ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  6. 【請求項6】 液晶表示装置の駆動方法において、ある
    画面では1画素おきに黒表示およびデータ表示を行い、
    次の画面ではデータ画面と黒画面を表示させる部分の画
    素を反転させることを特徴とする液晶表示装置の駆動方
    法。
  7. 【請求項7】 前記請求項5または6に記載の液晶表示
    装置の駆動方法において、液晶の極性反転を2n(n=
    1,2,3・・)フレーム単位で行いさらにデータ線2
    本おきにも極性を反転させることを特徴とする。
  8. 【請求項8】 液晶表示装置において、各フレームにお
    けるデータ画面と黒画面を上下に2分割以上に分けてそ
    れぞれを各フレームごとに繰り返し表示する手段を有す
    ることを特徴とする液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 前記請求項に記載の液晶表示装置にお
    いて、走査線駆動回路を2分割以上に分けてそれぞれを
    制御する手段を有することを特徴とする。
  10. 【請求項10】 前記請求項に記載の液晶表示装置に
    おいて、データドライバー内のラッチ回路の後段にデー
    タセット回路を設けてSETパルスを入れることで任意
    の時間を黒画面にすることができるデータドライバーを
    使用することを特徴とする。
  11. 【請求項11】 液晶表示装置において、三色のデータ
    線(R、G,B)3本おきに黒表示およびデータ表示を
    繰り返し行い次の画面ではデータ画面と黒画面を表示さ
    せる部分を3ラインずらす手段を有することを特徴とす
    る液晶表示装置。
  12. 【請求項12】 液晶表示装置において、ある画面では
    1画素おきに黒表示およびデータ表示を行い、次の画面
    ではデータ画面と黒画面を表示させる部分の画素を反転
    させる手段を有することを特徴とする液晶表示装置。
  13. 【請求項13】 前記請求項8,11または12に記載
    の液晶表示装置おいて、黒表示の状態の時、光が反射
    されて再利用される手段を液晶セルに備えることを特徴
    とする。
  14. 【請求項14】 前記請求項13に記載の液晶表示装置
    において、使用される偏光板がλ/4位相差板とコレス
    テリック液晶による反射層によって構成されることを特
    徴とする。
  15. 【請求項15】 前記請求項13に記載の液晶表示装置
    において、前記光が反射されて再利用される手段として
    視野角拡大のための位相差補償板または輝度向上フィル
    ムもしくはこれらを組み合わせて用いることを特徴とす
    る。
  16. 【請求項16】 前記請求項8,11または12に記載
    の液晶表示装置おいて、組み合わされる液晶表示モード
    がノーマリーホワイトモードであることを特徴とする液
    晶表示装置。
  17. 【請求項17】 前記請求項16の記載の液晶表示装置
    において、前記ノーマリーホワイトモードの液晶セルが
    ツイストネマッチック液晶セル、横電界方式液晶セル、
    垂直配向方式液晶セル、光学的複屈折補償式液晶セル、
    または電気的複屈折補償式液晶セルのいずれかであるこ
    とを特徴とする。
  18. 【請求項18】 アクティブマトリクス型の液晶表示装
    置の駆動方法において、液晶表示モードがノーマリーホ
    ワイトモードであり、かつデータ表示画面の各フレーム
    の間に黒画面のフレームが挿入されるように液晶に印加
    される駆動電圧により駆動することを特徴とする液晶表
    示装置の駆動方法。
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