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JP3618941B2 - Driving method of display device - Google Patents

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JP3618941B2
JP3618941B2 JP34011196A JP34011196A JP3618941B2 JP 3618941 B2 JP3618941 B2 JP 3618941B2 JP 34011196 A JP34011196 A JP 34011196A JP 34011196 A JP34011196 A JP 34011196A JP 3618941 B2 JP3618941 B2 JP 3618941B2
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榑松  克巳
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Canon Inc
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  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示パネルと、異なる色の光を照射できる照明手段とを有し、時系列に各単色表示をフレーム順次で行うことでカラー表示を行うタイプの表示装置の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、光学変調物質として液晶を用いたカラーフィルターレス液晶表示パネルをフレーム順次で赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色信号毎に駆動し、それに同期してこの液晶表示パネルをRGBの各単色光で照明することによってカラー画像表示を行う表示装置は広く知られている(例えば、特開昭62−250425号公報等) 。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に液晶表示パネルは水平ライン毎に順次上から下にスキャン駆動していくため、上記した従来の表示装置のように、単純にフレーム毎に各RGB照明光を切り替える場合、全フレームの書き込みが終了した後と次のフレームの書き込みが始まるまでの間の時間のみ各RGB照明光を点灯させて、実効表示時間とせざるを得なかった。
【0004】
このため、特に動画表示を行う場合、例えば一般的なビデオ信号にて表示を行う場合には、この実効表示時間はビデオ信号の垂直ブランキング期間に相当するため、非常に短くカラーフィルターが不要となるにもかかわらず、表示の十分な明るさが得がたいという問題点があった。
【0005】
そこで、本発明は、効率が高く、明るい表示が可能な時系列に各RGB単色表示をフレーム順次で行うことでカラー表示を行う表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、一対の基板間に挟持された光学変調物質を各画素に有する走査駆動型の表示パネルと、前記表示パネルの背面側に設けられ、赤色、緑色及び青色が単色発光可能な走査線方向に延びる所定の幅を有する複数の面状光源からなる照明手段とを有し、色信号に応じて前記表示パネルをフレーム順次で駆動すると共に、前記各面状光源によって順次発光する赤色、緑色及び青色の各単色光により前記表示パネルを照明し、各赤色、緑色及び青色単色表示をフレーム順次で行ってカラー画像表示する表示装置の駆動方法において、前記表示パネルの各水平画素ラインが走査選択される際に、選択された前記水平画素ラインに対応した前記面状光源がその色信号に対応した色の光を発すると共に、前記表示パネルの各水平画素ラインの走査選択に同期して、前記表示パネルの各色フレーム画像間に、該フレーム画像の走査選択と共に走査される所定幅の黒表示領域を設け、前記黒表示領域の幅を前記面状光源の幅よりも大きくし、かつ黒表示時に、黒表示前の単色フレーム画像表示中の前記各画素における前記光学変調物質にかかる印加電圧と逆極性となる電圧を、前記黒表示前の単色フレーム画像表示中における印加電圧と保持時間との積の絶対値とほぼ等しくなるように前記各画素の前記光学変調物質に所定保持時間印加する、ことを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る実施の形態について説明する。
【0008】
図1は、本発明の実施の形態に係る表示装置を示す概略図、図2は、その断面図である。この表示装置1は、カラーフィルターを有していないカラーフィルターレスの液晶表示パネル2と、その背面側に複数(本実施の形態では4個)のRGB単色短冊状面光源(n=1〜4個)3で構成されるバックライト装置4とを備えている。
【0009】
液晶表示パネル2は、一対の基板(対向電極ガラス基板)5aと基板(TFT(Thin Film Transistor)ガラス基板)5b間に挟持した単安定モードの強誘電性液晶6を有している。基板5bには、情報ライン電極7aとゲートライン電極7bがアクティブマトリックス構造で形成され、さらにこれらの交差部に設けたTFT8、補助容量(不図示)などにより、多数の画素9を形成している(図4参照)。各画素における強誘電性液晶6は、これらの構成によりアクティブマトリックス駆動される。
【0010】
バックライト装置4は、図3に示すように、スキャンライン(走査線)方向(図1、図2のS1方向)に延びるようにして並設された4個のRGB単色短冊状面光源3を有しており、各RGB単色短冊状面光源3は、R(赤),G(緑),B(青)の各単色にてそれぞれ発光するRGB単色蛍光灯(冷陰極管)10a,10b,10cを備えている。各RGB単色短冊状面光源3は、凹状の各拡散反射板11により4つの面状光源として分割されており、各RGB単色短冊状面光源3の光出射側には、拡散板12が取り付けられている。
【0011】
各RGB単色短冊状面光源3の各RGB単色蛍光灯10a,10b,10cには、インバーター13と高圧スイッチ14からなるスキャン点灯回路15がそれぞれ接続されており、それぞれ入力されるタイミング制御信号T ,T ,T ,T によって、各RGB単色短冊状面光源3の各RGB単色蛍光灯10a,10b,10cを任意に点灯、消灯、及びスキャン点灯制御する。
【0012】
液晶表示パネル2とバックライト装置4の駆動系は、図4に示すように、液晶表示パネル2の情報ラインドライバー16、ゲートラインドライバー17、液晶駆動信号発生回路18、バックライト装置4のスキャン点灯回路15、及びタイミングコントローラ(ASIC)19とで構成されており、タイミングコントローラ19からの制御信号によって、液晶表示パネル2の各水平ライン画素をゲートラインドライバー17によってゲートライン電極7b及び各TET8を通じて順次スキャン駆動し(この際、各水平ライン画素に適宜画像信号が供給されるように、各情報ライン電極7aに情報ラインドライバー16から同時に各画像信号が供給される)、これに同期してバックライト装置4の各RGB単色短冊状面光源3をスキャン点灯回路15によりスキャン点灯する(詳細は後述する)。
【0013】
また、不図示のMCU(制御マイコン)を中心とした総括制御回路から液晶駆動信号発生回路18に、デジタルRGB画像信号(RGBシリアル)、温度制御信号等が入力され、タイミングコントローラ19に、クロック、制御信号等が入力される。なお、このデジタルRGB画像信号は、パソコン及びビデオ機器等のインターフェース回路(不図示)からのものであり、画像フレームメモリからの読み出しをフレーム毎にRGBシリアルに行ったシリアル変換後の画像信号である。
【0014】
次に、上記した表示装置1の駆動方法について説明する。
【0015】
液晶表示パネル2とバックライト装置4は、情報ラインドライバー16、ゲートラインドライバー17、液晶駆動信号発生回路18、各TFT8、バックライト装置4のスキャン点灯回路15、及びタイミングコントローラ19から入力される制御信号により、図1においては上から下方向(矢印S1方向)に、図2においては左側から右側(矢印S1方向)に向かって各画素9を順次ダブルスキャン駆動する。
【0016】
即ち、まず、水平画素ライン(水平方向に並ぶ1画素列)毎に順次黒リセット(強誘電性液晶6特有の黒書き込みのことであり、詳細は後述する)のスキャンを行い、次に、順次画像信号の書き込みのスキャンを行う。この書き込みスキャンの際、カラー画像信号は時系列的にフレーム順次でRGBの各原色画像信号毎に書き込まれる。
【0017】
そして、このスキャン駆動に同期して各RGB単色短冊状面光源3の各RGB単色蛍光灯10a,10b,10cを矢印S2方向(矢印S1方向と同じ方向)に順次、原色信号に相当した単色光で点灯する。図2では、前フレームのR画像がG画像に書き替えられていくようすを表しており、バックライト装置4の点灯もR光からG光に切り替わっている。
【0018】
図5は、このときの液晶表示パネル2の駆動信号と、バックライト装置4を構成する各RGB単色短冊状面光源(BL)3の各RGB単色蛍光灯10a,10b,10cの点灯(on)/消灯(off)のタイミングチャートであり、n=1〜4個までの各RGB単色短冊状面光源(n=1は最初のスキャン位置に相当し、n=4は最後のスキャン位置に相当する)3が、順次スキャン駆動されていくようすと、RGBのフレーム順次で点灯色が切り替わっていくようすを示している。なお、本実施の形態では、フレーム周期を180Hz相当(即ち、1/180sec)に設定している。
【0019】
ところで、本実施の形態では、液晶として強誘電性液晶6を用いているために、上記したように、書き込み信号を印加する前に黒リセット信号により強誘電性液晶6をリセット(強誘電性液晶分子のホームポジションへの戻しであり、黒表示となる)する必要がある。
【0020】
また、本実施の形態では単安定モードの強誘電性液晶6を用いており、図6は、強誘電性液晶6の単安定モードの概念図である。この図において、縦軸Pはクロスニコルのポラライザー、横軸Aはアナライザーの偏光方向を表しており、また、図中の20は強誘電性液晶分子を模式的に表しており、P(クロスニコルのポラライザー)に沿った分子の向きが単安定状態の方向(ホームポジション)であり、黒表示状態となる。そして、この強誘電性液晶6に書き込み電圧Vwを印加すると、強誘電性液晶分子は角度θaだけ傾斜する。この傾斜角θaは、強誘電性液晶分子のスプレー弾性と書き込み電圧Vwによる駆動力とのバランスにより決まるため、飽和値(θa≦45°)までは、書き込み電圧Vwとほぼ比例的関係となる。従って、透過光強度も書き込み電圧Vwとほぼ比例的関係を持ち、書き込み電圧Vwの値により濃淡の中間調を表示することが可能となる。
【0021】
一方、書き込み後には次の書き込みへの影響をなくすため、前記ホームポジションに戻すことが好ましく、このために所定の黒リセット電圧Vr(書き込み電圧Vwと逆極性)を印加するのが好ましい(単安定のため、書き込み電圧Vwのoffのみでも戻るが、より早く戻すには多少の逆電圧の印加が必要)。
【0022】
そして、このような単安定モードにおけるアクティブ駆動画素での液晶電圧波形と、それに対する光学応答との関係は、図7に示すようになる。この図において、Vrは黒リセット電圧、Vwは書き込み電圧、時間軸tは電圧的には対向電極(対向電極ガラス基板5a上のベタ電極)電圧を示しており、液晶印加電圧が零(0)に相当する。
【0023】
なお、Tgはゲートライン選択期間を表しており、このTg期間に黒リセット電圧Vr,書き込み電圧Vwの各信号電圧が各画素9の強誘電性液晶6に印加される。そして、これらの信号が印加された後は、TFT8がオープン状態になるため、その電圧が次の黒リセット電圧Vrまたは書き込み電圧Vw印加まで略維持される(厳密には近接信号ラインによる振られや強誘電性液晶6の自発分極の影響が多少あるが、補助容量(不図示)とTFT8のドライバビリティーを大きめに設計することで、小さくすることができる)。
【0024】
さらに、この単安定モードでは、書き込み電圧Vwの大きさに応じて光学応答レベル(透過率に相当)が変化し階調表示が可能となるが、黒リセットについては黒リセット電圧Vrの値(負極性)がスレッショルド電圧(通常1v程度;絶対値)以上であれば全黒表示となる。
【0025】
また、図中の1Fはフレーム周期を表しており、本実施の形態では2/3F期間を書き込み画像信号の表示期間(書き込み表示期間)、残りの1/3F期間を黒リセットによる黒表示期間(黒リセット期間)としている。そして、さらに黒リセット電圧Vrの値を書き込み電圧Vwの2倍の逆極性電圧になるように設定している。これにより、各画素9の強誘電性液晶6にかかる実効V・t積(実効印加電圧×保持時間)が書き込み表示期間と黒リセット期間とでキャンセルされ、強誘電性液晶6に悪影響(焼きつき等)を及ぼす残留DC電圧成分がなくなる。
【0026】
このように、本実施の形態では、書き込みと黒リセットを順次スキャン駆動する方法を取っているので、実効表示期間としての書き込み表示期間はフレーム周期の2/3となり、残りの1/3フレーム期間は黒表示期間となる。従って、瞬間的な画像表示としては、例えば、図8に示すような画面縦幅の1/3に相当する幅の黒表示領域30(横帯状)が存在する。なお、実際にはこの黒表示領域30が、書き込み電圧Vwと黒リセット電圧Vrの上から下(矢印S1方向)へのスキャン駆動と共に画面の上から下に向かって移動していく。この黒表示領域30の上端の1つ上の画素ライン(図2において、黒リセット画素ライン22に相当)は書き込み電圧Vw印加(画像信号書き込み)位置、同じくこの黒表示領域30の下端画素ライン(図2において、書き込み画素ライン21に相当)は黒リセット電圧Vr印加(黒リセット)位置に対応している。
【0027】
そして、上記したように、書き込みはフレーム順次でRGBの各原色画像信号毎に行われるため、この上下スキャン移動する黒表示領域30の上下で順次各単色フレーム画像が切り替わっていき、図8では、ちょうどR画像がG画像に書き換えられていく瞬間を表している。また、上記したように、このフレーム周期を180Hz相当に設定しているため、このような黒表示領域30が画面内をスキャン移動しても、それはフリッカー限界を越えており、ちらつき等の不具合は全く生じない。
【0028】
このように、本実施の形態では、液晶表示パネル2の画面の1/3縦横の黒表示領域30が存在し、この幅はバックライト装置4の各RGB単色短冊状面光源3の幅(本実施の形態では、n=4個にて全画面分が構成されるので、略画面縦横の1/4に相当)よりも広くなる。そこで、本実施の形態では、各RGB単色短冊状面光源3の色光の切り替えは、図2において、黒表示領域30にてその下方に位置しているRGB単色短冊状面光源3が覆われた際に、このRGB単色短冊状面光源3の点灯色を切り替えている(この場合、R光の消灯とG光の点灯を同時に行っている)。
【0029】
よって、RGB各単色フレーム画像間にてバックライト装置4の点灯色を切り替えるため、各単色フレーム画像間での混色のない良好なカラー画像が得られると共に、各RGB単色短冊状面光源3の各RGB単色蛍光灯10a,10b,10cの駆動法としては、各インバーター13は稼働したままで各高圧スイッチ14を切り替えるだけでよいので、インバーター13の負荷変動も少なく、かつ高速で点灯色切り替えを行うことが可能となる。
【0030】
図9は、本実施の形態における液晶表示パネル2の強誘電性液晶6の駆動及び応答動作と、それに対応したバックライト装置4の点灯/消灯のタイミングチャートである。
【0031】
この図では、1つの水平画素ラインに注目したタイミングチャートであり、書き込み電圧Vwと黒リセット電圧Vrのタイミングが異なる水平画素ライン間でも決して重ならないように設定されている。また、書き込み電圧Vwと黒リセット電圧Vrは共に同じ情報ライン電極7aを通じて各画素9に供給されるため、異なるゲートライン選択タイミングでこれらの信号を送ることが必須となる。これについては、ゲートラインドライバー17において、ゲートライン選択スキャンパルスの転送クロック周期に対するデューティー比を50%以下にし、書き込み電圧Vw用ゲートライン選択スキャンパルス転送と黒リセット電圧Vr用ゲートライン選択スキャンパルス転送の位相を180°ずらすことにより、容易に行うことができる。
【0032】
また、書き込み電圧Vwと黒リセット電圧Vrの各液晶駆動信号は液晶駆動信号発生回路18で生成されるが、デジタルRGB画像信号に基づき、MCU(不図示)からの温度制御信号による温度補償や液晶特有の階調特性の補正等を盛り込んだ信号(電圧)となっている。
【0033】
このように、本実施の形態によれば、時系列的に各RGB単色表示をフレーム順次で行うことでカラー表示を行うタイプの表示装置1において、少なくともフレーム周期当たり2/3周期という従来よりも長い実効表示期間が得られ、より明るい表示が可能となる。
【0034】
また、本実施の形態では、書き込みの後に強誘電性液晶6に印加されるDC電圧成分をキャンセルするような黒リセットを行う駆動方法により、前のフレームでの書き込み状態(Vw電圧)は次のフレームでの書き込みに全く影響せず、残像や尾引きのない非常に良好な画像(特に動画)を得ることができる。
【0035】
また、本実施の形態では、液晶表示パネルとしてTFTによるアクティブマトリックス構造、かつアクィブ駆動によるものを用いたが、例えば単純マトリックス構造、かつパッシブ駆動の液晶表示パネルについても、少なくとも100〜200Hzのフレーム周期駆動が可能な(実際の液晶の駆動速度は、このフレーム周波数の走査ライン数倍の速度が必要)、特に高速なタイプ、または高速モードの強誘電性液晶等を用いることにより全く同様に扱うことができる。
【0036】
また、本実施の形態のバックライト装置としては、基本的にRGB単色蛍光灯を多数並べて構成しているが、各蛍光灯の蛍光体としてはフレーム間混色防止のため、消灯立ち下がり特性として、〜1ms以下の残光の少ないタイプのものを用いることが好ましい。
【0037】
さらに、本実施の形態では、バックライト装置を構成する面状光源(RGB単色短冊状面光源)の数(スキャン点灯分割数)を4個としたが、本発明はこれに限定されるものではなく任意の数に設定することができ、それに応じて黒表示領域の幅も可変することができる。従って、面状光源(RGB単色短冊状面光源)の数(スキャン点灯分割数)を増やすことにより、面状光源の幅が狭くなり、それに応じて黒表示領域の幅をより狭く設定することが可能となるため、実効表示期間が増し、より明るい表示画面を得ることができるようになる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る表示装置の駆動方法によれば、黒表示領域を除く十分に長い表示期間が可能となり、効率が高く明るい表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る表示装置を示す概略図。
【図2】本発明の実施の形態に係る表示装置の断面図。
【図3】本発明の実施の形態に係る表示装置のバックライト装置を示す概略断面図。
【図4】本発明の実施の形態に係る表示装置の駆動系を示すブロック図。
【図5】液晶表示パネルの駆動信号と、バックライト装置の点灯(on)/消灯(off)のタイミングチャート。
【図6】強誘電性液晶の単安定モードの概念図。
【図7】液晶応答と、その光学応答波形を示す図。
【図8】表示画面のある瞬間における表示状態を示す図。
【図9】液晶応答と、バックライト装置の点灯(on)/消灯(off)のタイミングチャート。
【符号の説明】
1 表示装置
2 液晶表示パネル(表示パネル)
3 RGB単色短冊状面光源(面状光源)
4 バックライト装置(照明手段)
5a 対向電極ガラス基板(基板)
5b TFTガラス基板(基板)
6 強誘電性液晶(液晶)
9 画素
10a,10b,10c RGB単色蛍光灯(線状光源)
11 拡散反射板(反射板)
12 拡散板
15 スキャン点灯回路
17 ゲートラインドライバー
18 液晶駆動信号発生回路
19 タイミングコントローラ
30 黒表示領域
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of driving a display device of a type that has a display panel and illumination means that can emit light of different colors, and performs color display by sequentially displaying each single color frame in time series.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a color filterless liquid crystal display panel using liquid crystal as an optical modulation material is driven for each color signal of red (R), green (G), and blue (B) sequentially in a frame, and this liquid crystal display is synchronized with it. A display device that displays a color image by illuminating a panel with each monochromatic light of RGB is widely known (for example, JP-A-62-250425).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in general, the liquid crystal display panel scans sequentially from top to bottom for each horizontal line. Therefore, when each RGB illumination light is simply switched for each frame as in the conventional display device described above, writing of all frames is performed. Each RGB illumination light is lit only during the time between the end of the process and the start of the writing of the next frame, resulting in an effective display time.
[0004]
For this reason, particularly when displaying moving images, for example, when displaying with a general video signal, the effective display time is equivalent to the vertical blanking period of the video signal, so that a color filter is unnecessary. Nevertheless, there is a problem that it is difficult to obtain sufficient brightness of the display.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a driving method of a display device that performs color display by performing each RGB single color display in a frame sequence in a time series capable of high efficiency and bright display.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above circumstances, provided an optical modulation material sandwiched between a pair of substrates and a display panel of the scan-driven with each pixel, on the back side of the display panel, Illuminating means composed of a plurality of planar light sources having a predetermined width extending in the scanning line direction capable of emitting red, green and blue in a single color, and driving the display panel sequentially in accordance with color signals, In a driving method of a display device in which the display panel is illuminated with monochromatic lights of red, green, and blue that are sequentially emitted by the planar light sources , and each red, green, and blue monochromatic display is performed sequentially in frames . the when each horizontal pixel lines of the display panel are scanned selected, the emitting light of colors that the planar light sources corresponding to said selected horizontal pixel lines corresponding to the color signal, before Synchronously with the scanning selection of each horizontal pixel line of the display panel, a black display area having a predetermined width that is scanned with the scanning selection of the frame image is provided between the color frame images of the display panel, and the width of the black display area Larger than the width of the planar light source, and at the time of black display , a voltage having a polarity opposite to that of the applied voltage applied to the optical modulation material in each pixel in the monochrome frame image display before black display is displayed on the black display. the applied predetermined retention time to the optical modulation substance for each pixel to be substantially equal to the absolute value of the product of the applied voltage and the holding time in the previous monochrome frame image being displayed, it is characterized in that.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 1 is a schematic view showing a display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view thereof. The display device 1 includes a color filter-less liquid crystal display panel 2 having no color filter, and a plurality of (four in the present embodiment) RGB single-color strip surface light sources (n = 1 to 4) on the back side thereof. And a backlight device 4 composed of 3).
[0009]
The liquid crystal display panel 2 includes a monostable mode ferroelectric liquid crystal 6 sandwiched between a pair of substrates (counter electrode glass substrate) 5a and a substrate (TFT (Thin Film Transistor) glass substrate) 5b. On the substrate 5b, information line electrodes 7a and gate line electrodes 7b are formed in an active matrix structure, and a large number of pixels 9 are formed by TFTs 8 and auxiliary capacitors (not shown) provided at the intersections thereof. (See FIG. 4). The ferroelectric liquid crystal 6 in each pixel is driven in an active matrix by these configurations.
[0010]
As shown in FIG. 3, the backlight device 4 includes four RGB single-color strip surface light sources 3 arranged in parallel so as to extend in the scan line (scan line) direction (the S1 direction in FIGS. 1 and 2). Each RGB single-color strip-shaped surface light source 3 includes RGB single-color fluorescent lamps (cold cathode tubes) 10a, 10b, which emit light in respective single colors of R (red), G (green), and B (blue). 10c. Each RGB single-color strip surface light source 3 is divided into four planar light sources by each concave diffuse reflection plate 11, and a diffusion plate 12 is attached to the light emission side of each RGB single-color strip surface light source 3. ing.
[0011]
Each RGB single color fluorescent lamp 10a, 10b, 10c of each RGB single color strip surface light source 3 is connected to a scan lighting circuit 15 comprising an inverter 13 and a high voltage switch 14, respectively, and a timing control signal T 1 inputted thereto. , T 2 , T 3 , and T 4 , each RGB single color fluorescent lamp 10 a, 10 b, 10 c of each RGB single color strip surface light source 3 is arbitrarily controlled to be turned on, off, and scanned.
[0012]
As shown in FIG. 4, the drive system of the liquid crystal display panel 2 and the backlight device 4 includes an information line driver 16, a gate line driver 17, a liquid crystal drive signal generation circuit 18, and a scan lighting of the backlight device 4. The circuit 15 and a timing controller (ASIC) 19 are configured. In response to a control signal from the timing controller 19, each horizontal line pixel of the liquid crystal display panel 2 is sequentially passed through a gate line electrode 7b and each TET 8 by a gate line driver 17. Scanning is performed (in this case, each image signal is simultaneously supplied from the information line driver 16 to each information line electrode 7a so that an image signal is appropriately supplied to each horizontal line pixel), and the backlight is synchronized with this. Each RGB single-color strip surface light source 3 of the device 4 is scanned and turned on. 15 by scanning light up (details will be described later).
[0013]
In addition, a digital RGB image signal (RGB serial), a temperature control signal, and the like are input to a liquid crystal drive signal generation circuit 18 from a general control circuit centering on an MCU (control microcomputer) (not shown), and a clock, A control signal or the like is input. This digital RGB image signal is from an interface circuit (not shown) such as a personal computer and a video device, and is an image signal after serial conversion in which reading from the image frame memory is performed in RGB serial for each frame. .
[0014]
Next, a method for driving the display device 1 will be described.
[0015]
The liquid crystal display panel 2 and the backlight device 4 are controlled by an information line driver 16, a gate line driver 17, a liquid crystal drive signal generation circuit 18, each TFT 8, a scan lighting circuit 15 of the backlight device 4, and a timing controller 19. By the signal, each pixel 9 is sequentially double-scan driven from the top to the bottom (arrow S1 direction) in FIG. 1 and from the left to the right (arrow S1 direction) in FIG.
[0016]
That is, first, a black reset scan (which is black writing unique to the ferroelectric liquid crystal 6 and will be described in detail later) is sequentially performed for each horizontal pixel line (one pixel line arranged in the horizontal direction), and then sequentially. Scan image signal writing. At the time of this writing scan, the color image signal is written for each primary color image signal of RGB in a frame sequence in time series.
[0017]
In synchronism with this scan drive, the RGB single-color fluorescent lamps 10a, 10b, 10c of the RGB single-color strip surface light sources 3 are sequentially turned in the direction of arrow S2 (the same direction as the direction of arrow S1), and the monochromatic light corresponding to the primary color signal. Lights on. FIG. 2 shows that the R image of the previous frame is rewritten to the G image, and the lighting of the backlight device 4 is also switched from the R light to the G light.
[0018]
FIG. 5 shows the driving signals of the liquid crystal display panel 2 at this time and the lighting of the RGB single-color fluorescent lamps 10a, 10b, 10c of the RGB single-color strip surface light sources (BL) 3 constituting the backlight device 4 (on). / Off timing chart, n = 1 to 4 RGB single color strip surface light sources (n = 1 corresponds to the first scan position, n = 4 corresponds to the last scan position) ) 3 indicates that the lighting color is switched in the order of the RGB frames when the scanning is sequentially performed. In this embodiment, the frame period is set to 180 Hz (ie 1/180 sec).
[0019]
In the present embodiment, since the ferroelectric liquid crystal 6 is used as the liquid crystal, as described above, the ferroelectric liquid crystal 6 is reset by the black reset signal before applying the write signal (ferroelectric liquid crystal). It is necessary to return to the home position of the molecule and become black).
[0020]
In the present embodiment, the monostable mode ferroelectric liquid crystal 6 is used, and FIG. 6 is a conceptual diagram of the monostable mode of the ferroelectric liquid crystal 6. In this figure, the vertical axis P represents a crossed Nicol polarizer, the horizontal axis A represents the polarization direction of the analyzer, and 20 in the figure schematically represents ferroelectric liquid crystal molecules, and P (crossed Nicol). The direction of the molecules along the polarizer) is the direction of the monostable state (home position), resulting in a black display state. When a write voltage Vw is applied to the ferroelectric liquid crystal 6, the ferroelectric liquid crystal molecules are inclined by the angle θa. Since the inclination angle θa is determined by the balance between the spray elasticity of the ferroelectric liquid crystal molecules and the driving force by the writing voltage Vw, the inclination angle θa is substantially proportional to the writing voltage Vw until the saturation value (θa ≦ 45 °). Accordingly, the transmitted light intensity has a substantially proportional relationship with the writing voltage Vw, and it is possible to display a light gray scale according to the value of the writing voltage Vw.
[0021]
On the other hand, it is preferable to return to the home position after writing in order to eliminate the influence on the next writing. For this purpose, it is preferable to apply a predetermined black reset voltage Vr (polarity opposite to the writing voltage Vw) (monostable). Therefore, it can be restored only by turning off the write voltage Vw, but to reverse it, it is necessary to apply some reverse voltage).
[0022]
Then, the relationship between the liquid crystal voltage waveform in the active drive pixel in such a monostable mode and the optical response thereto is as shown in FIG. In this figure, Vr is a black reset voltage, Vw is a writing voltage, and time axis t is a counter electrode (solid electrode on the counter electrode glass substrate 5a) voltage in terms of voltage, and the liquid crystal applied voltage is zero (0). It corresponds to.
[0023]
Note that Tg represents a gate line selection period. During this Tg period, the signal voltages of the black reset voltage Vr and the write voltage Vw are applied to the ferroelectric liquid crystal 6 of each pixel 9. After these signals are applied, the TFT 8 is in an open state, so that the voltage is substantially maintained until the next black reset voltage Vr or the write voltage Vw is applied (strictly speaking, the fluctuations caused by the proximity signal line and Although there is some influence of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal 6, it can be reduced by designing the auxiliary capacitance (not shown) and the drivability of the TFT 8 to be large).
[0024]
Further, in this monostable mode, the optical response level (corresponding to the transmittance) changes according to the magnitude of the write voltage Vw and gradation display is possible. However, for black reset, the value of the black reset voltage Vr (negative electrode) If the property is equal to or higher than the threshold voltage (usually about 1 V; absolute value), all black display is obtained.
[0025]
Further, 1F in the figure represents a frame period. In this embodiment, a 2 / 3F period is a display period of a write image signal (write display period) , and the remaining 1 / 3F period is a black display period by black reset ( Black reset period) . Further, the value of the black reset voltage Vr is set so as to be a reverse polarity voltage twice as large as the write voltage Vw. As a result, the effective V · t product (effective applied voltage × holding time) applied to the ferroelectric liquid crystal 6 of each pixel 9 is canceled during the writing display period and the black reset period, and the ferroelectric liquid crystal 6 is adversely affected (burn-in). Etc.) is eliminated.
[0026]
As described above, in this embodiment, since the method of sequentially scanning the writing and the black reset is employed, the writing display period as the effective display period is 2/3 of the frame period, and the remaining 1/3 frame period. Is the black display period. Therefore, as an instantaneous image display, for example, there is a black display region 30 (horizontal band shape) having a width corresponding to 1/3 of the screen vertical width as shown in FIG. Actually, the black display area 30 moves from the top to the bottom of the screen together with the scan drive from the top to the bottom (arrow S1 direction) of the write voltage Vw and the black reset voltage Vr. A pixel line one level above the upper end of the black display region 30 (corresponding to the black reset pixel line 22 in FIG. 2) is a position where the write voltage Vw is applied (image signal writing), and the lower end pixel line of the black display region 30 ( In FIG. 2, the writing pixel line 21) corresponds to the black reset voltage Vr application (black reset) position.
[0027]
As described above, since writing is performed for each RGB primary color image signal in frame order, each single-color frame image is sequentially switched above and below the black display area 30 that moves up and down, and in FIG. This represents the moment when the R image is rewritten to the G image. Further, as described above, since this frame period is set to 180 Hz, even if such a black display area 30 scans and moves within the screen, it exceeds the flicker limit, and there is no problem such as flickering. It does not occur at all.
[0028]
Thus, in the present embodiment, there are black display areas 30 that are 1/3 vertical and horizontal of the screen of the liquid crystal display panel 2, and the width is the width of each RGB single-color strip surface light source 3 of the backlight device 4. In the embodiment, since n = 4 is used for the entire screen, it is wider than approximately 1/4 of the horizontal and vertical directions). Therefore, in the present embodiment, switching of the color light of each RGB single-color strip surface light source 3 is performed by covering the RGB single-color strip surface light source 3 located below the black display region 30 in FIG. At this time, the lighting color of the RGB single-color strip surface light source 3 is switched (in this case, the R light is turned off and the G light is turned on simultaneously).
[0029]
Therefore, since the lighting color of the backlight device 4 is switched between the RGB single-color frame images, a good color image without color mixture between the single-color frame images is obtained, and each of the RGB single-color strip surface light sources 3 is obtained. As a driving method of the RGB single-color fluorescent lamps 10a, 10b, and 10c, it is only necessary to switch each high-voltage switch 14 while each inverter 13 is operating. Therefore, the lighting color is switched at high speed with little load fluctuation of the inverter 13. It becomes possible.
[0030]
FIG. 9 is a timing chart for driving and responding to the ferroelectric liquid crystal 6 of the liquid crystal display panel 2 in the present embodiment, and for turning on / off the backlight device 4 corresponding thereto.
[0031]
In this figure, it is a timing chart paying attention to one horizontal pixel line, and it is set so that the timings of the write voltage Vw and the black reset voltage Vr never overlap even between different horizontal pixel lines. In addition, since both the write voltage Vw and the black reset voltage Vr are supplied to each pixel 9 through the same information line electrode 7a, it is essential to send these signals at different gate line selection timings. For this, in the gate line driver 17, the duty ratio with respect to the transfer clock cycle of the gate line selection scan pulse is set to 50% or less, the gate line selection scan pulse transfer for the write voltage Vw and the gate line selection scan pulse transfer for the black reset voltage Vr. This can be done easily by shifting the phase by 180 °.
[0032]
Each liquid crystal drive signal of the write voltage Vw and the black reset voltage Vr is generated by the liquid crystal drive signal generation circuit 18, and based on the digital RGB image signal, temperature compensation by the temperature control signal from the MCU (not shown) or liquid crystal The signal (voltage) incorporates correction of specific gradation characteristics.
[0033]
As described above, according to the present embodiment, the display device 1 of a type that performs color display by sequentially displaying each RGB single color display in a time-series manner, at least 2/3 periods per frame period than the conventional one. A long effective display period is obtained, and brighter display is possible.
[0034]
Further, in the present embodiment, the writing state (Vw voltage) in the previous frame is the following by a driving method that performs black reset that cancels the DC voltage component applied to the ferroelectric liquid crystal 6 after writing. It is possible to obtain a very good image (especially a moving image) having no influence on writing in a frame and having no afterimage or tailing.
[0035]
In this embodiment, an active matrix structure using TFTs and an active drive type TFT are used as the liquid crystal display panel. However, for example, a liquid crystal display panel with a simple matrix structure and passive drive also has a frame period of at least 100 to 200 Hz. Can be driven (actual liquid crystal drive speed is required to be several times the scanning frequency of this frame frequency), especially by using high-speed type or high-speed mode ferroelectric liquid crystal, etc. Can do.
[0036]
In addition, as the backlight device of the present embodiment, basically a large number of RGB single-color fluorescent lamps are arranged side by side. It is preferable to use a type with less afterglow of ˜1 ms.
[0037]
Further, in the present embodiment, the number of planar light sources (RGB single-color strip surface light sources) constituting the backlight device is set to four, but the present invention is not limited to this. Any number can be set, and the width of the black display area can be varied accordingly. Therefore, by increasing the number of surface light sources (RGB single-color strip surface light sources) (the number of scan lighting divisions), the width of the surface light source becomes narrower, and the width of the black display area can be set narrower accordingly. Therefore, the effective display period is increased and a brighter display screen can be obtained.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the driving method of the display device according to the present invention, a sufficiently long display period excluding the black display region is possible, and a bright display with high efficiency can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a backlight device of a display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a drive system of the display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a timing chart of a driving signal of the liquid crystal display panel and lighting (on) / lighting (off) of the backlight device.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a monostable mode of a ferroelectric liquid crystal.
FIG. 7 is a diagram showing a liquid crystal response and its optical response waveform.
FIG. 8 is a diagram showing a display state at a certain moment on the display screen.
FIG. 9 is a timing chart of liquid crystal response and turning on / off of the backlight device.
[Explanation of symbols]
1 Display device 2 Liquid crystal display panel (display panel)
3 RGB single color strip surface light source (surface light source)
4 Backlight device (lighting means)
5a Counter electrode glass substrate (substrate)
5b TFT glass substrate (substrate)
6 Ferroelectric liquid crystal (liquid crystal)
9 pixels 10a, 10b, 10c RGB single color fluorescent lamp (linear light source)
11 Diffuse reflector (reflector)
12 Diffuser 15 Scan lighting circuit 17 Gate line driver 18 Liquid crystal drive signal generation circuit 19 Timing controller 30 Black display area

Claims (6)

一対の基板間に挟持された光学変調物質を各画素に有する走査駆動型の表示パネルと、前記表示パネルの背面側に設けられ、赤色、緑色及び青色が単色発光可能な走査線方向に延びる所定の幅を有する複数の面状光源からなる照明手段とを有し、色信号に応じて前記表示パネルをフレーム順次で駆動すると共に、前記各面状光源によって順次発光する赤色、緑色及び青色の各単色光により前記表示パネルを照明し、各赤色、緑色及び青色単色表示をフレーム順次で行ってカラー画像表示する表示装置の駆動方法において、
前記表示パネルの各水平画素ラインが走査選択される際に、選択された前記水平画素ラインに対応した前記面状光源がその色信号に対応した色の光を発すると共に、前記表示パネルの各水平画素ラインの走査選択に同期して、前記表示パネルの各色フレーム画像間に、該フレーム画像の走査選択と共に走査される所定幅の黒表示領域を設け、
前記黒表示領域の幅を前記面状光源の幅よりも大きくし、かつ黒表示時に、黒表示前の単色フレーム画像表示中の前記各画素における前記光学変調物質にかかる印加電圧と逆極性となる電圧を、前記黒表示前の単色フレーム画像表示中における印加電圧と保持時間との積の絶対値とほぼ等しくなるように前記各画素の前記光学変調物質に所定保持時間印加する、
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
An optical modulation material sandwiched between a pair of substrates and a display panel of the scan-driven with each pixel provided on the back side of the display panel, red, green and blue extending monochromatic emission possible scanning direction Lighting means comprising a plurality of planar light sources having a predetermined width, and the display panel is driven in a frame sequence according to a color signal, and red, green and blue light emitted sequentially by the respective planar light sources. In a driving method of a display device that illuminates the display panel with each monochromatic light and displays each color image by sequentially performing red, green, and blue monochromatic display in a frame ,
When each horizontal pixel line of the display panel is selected for scanning, the planar light source corresponding to the selected horizontal pixel line emits light of a color corresponding to the color signal, and each horizontal pixel line of the display panel Synchronously with the scanning selection of the pixel line, a black display region having a predetermined width that is scanned together with the scanning selection of the frame image is provided between the color frame images of the display panel,
The width of the black display area is made larger than the width of the planar light source, and at the time of black display, the polarity is opposite to the applied voltage applied to the optical modulation material in each pixel during monochrome image display before black display. voltage, the applied predetermined retention time to the optical modulation substance for each pixel to be substantially equal to the absolute value of the product of the applied voltage and the holding time in the black display previous monochrome frame image being displayed,
A driving method of a display device.
前記面状光源は、走査線方向に対して複数配列した線状光源と、該線状光源の背面側に配置した凹面状の反射板と、前記線状光源の前方に配置した拡散板とからなる、
請求項1記載の表示装置の駆動方法。
The planar light source includes a plurality of linear light sources arranged in the scanning line direction, a concave reflector disposed on the back side of the linear light source, and a diffuser disposed in front of the linear light source. Become,
The display device driving method according to claim 1.
前記線状光源は、赤色、緑色、青色をそれぞれ発する少なくとも3つの蛍光灯を有する、
請求項2記載の表示装置の駆動方法。
The linear light source has at least three fluorescent lamps that emit red, green, and blue, respectively.
The method for driving a display device according to claim 2.
前記光学変調物質は、単安定モードを有する強誘電性液晶である、
請求項1記載の表示装置の駆動方法。
The optical modulation material is a ferroelectric liquid crystal having a monostable mode,
The display device driving method according to claim 1.
前記印加電圧は、書き込み電圧であり、前記印加電圧と逆極性となる電圧は黒リセット電圧であり、かつ前記印加電圧は実効電圧である、The applied voltage is a writing voltage, a voltage having a polarity opposite to the applied voltage is a black reset voltage, and the applied voltage is an effective voltage.
請求項1記載の表示装置の駆動方法。  The display device driving method according to claim 1.
前記黒表示前の保持時間は書き込み表示期間、前記黒表示時の所定保持時間は黒リセット期間である、The holding time before black display is a writing display period, and the predetermined holding time during black display is a black reset period.
請求項1記載の表示装置の駆動方法。  The display device driving method according to claim 1.
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