液晶表示装置
液晶表示装置は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４１と、初期化後においてベンド配向からスプレイ配向への逆転移を防止する逆転移防止電圧および外部からの表示信号に対応した表示電圧を周期的に液晶表示素子部に印加する駆動回路ＤＲとを備える。特に駆動回路ＤＲは逆転移防止駆動条件を表示信号のフィールド周波数に基づいて変化させるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。ここでは、各ＯＣＢ液晶表示素子は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。
【０００３】
ＯＣＢ液晶表示素子は所定のレベル以上の電圧が一定時間以上継続して印加されない場合にベンド配向を維持することができずスプレイ配向に戻ってしまう。このような逆転移現象を防止するため、一般に逆転移防止電圧がＯＣＢ液晶表示素子に印加される。特開２００２−１０７６９５号公報は、逆転移防止電圧のパルス幅を液晶表示装置の周囲の温度の変化に応じて変化させる技術を開示する。
【０００４】
しかしながら、このように逆転移防止電圧のパルス幅を変化させても、逆転移現象を完全に防止することが困難であった。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、上述した問題を解消して、逆転移現象を完全に防止することができる液晶表示装置を提供することにある。
【０００６】
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、初期化後においてベンド配向からスプレイ配向への逆転移を防止する逆転移防止電圧および外部からの表示信号に対応した表示電圧を周期的に液晶表示素子部に印加する駆動回路とを備え、駆動回路は逆転移防止駆動条件を表示信号のフィールド周波数に基づいて変化させるように構成される液晶表示装置が提供される。
【０００７】
この液晶表示装置では、逆転移防止駆動条件が表示信号のフィールド周波数に対応して変化するため、この駆動条件をこのフィールド周波数に依存した逆転移現象について最適化することができる。従って、逆転移現象を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
［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初期化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表示動作を説明するための波形図である。
［図７］図７は、図１に示すコントローラによって得られる表示信号のフィールド周波数と黒挿入率との関係を示すグラフである。
［図８］図８は、図１に示すコントローラの変形例によって得られる表示信号のフィールド周波数と白レベル表示電圧との関係を示すグラフである。
［図９］図９は、図１に示す液晶表示パネルおよびバックライト光源の変形例を示す図である。
［図１０］図１０は、図９に示す変形例に適合するフィールドシーケンシャル駆動方式を説明するための図である。
［図１１］図１１は、図１０に示すフィールドシーケンシャル駆動方式によって合成される画像を説明するための図である。
［図１２］図１２は、図１０に示すフィールドシーケンシャル駆動方式において黒挿入期間を赤、緑、青の表示期間に分散させたフィールドシーケンシャル駆動方式を説明するための図である。
［図１３］図１３は、図１２に示すフィールドシーケンシャル駆動方式において得られる表示信号のフィールド周波数と黒挿入率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
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。
【００１１】
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って同期信号および表示信号を液晶表示装置１００に供給する。また、液晶表示装置の電源電圧も画像情報処理ユニットＳＧから液晶表示装置１００に供給される。
【００１２】
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、冷陰極管等からなる白色光源であり、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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（表示電圧）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。
【００１８】
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。また、ゲートドライバ３９は１行分のスイッチング素子２７が非導通となるときにこれらスイッチング素子２７に接続されるゲート線２９に対応した補助容量線Ｃｓｔに補償電圧を印加し、これらスイッチング素子２７の寄生容量によって１行分の液晶表示素子６に生じる画素電圧Ｖｓの変動を補償する。
【００１９】
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初期化のために液晶印加電圧として各液晶表示素子６に印加される転移電圧を設定する転移電圧設定処理を行う転移電圧設定部１、この初期化後においてベンド配向からスプレイ配向への逆転移を防止するために液晶印加電圧として各液晶表示素子６に印加される逆転移防止電圧を設定する逆転移防止処理を行う逆転移防止電圧設定部２、並びに各液晶表示素子６に対する表示信号である表示電圧、逆転移防止電圧、および転移電圧用の画素データをソースドライバ３８に出力するデータ出力部３を備える。表示電圧および逆転移防止電圧については、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の電位が対向電極ドライバ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の電位に対して所定の形式でシフトするように設定される。転移電圧については、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。転移電圧設定部１は転移電圧を液晶印加電圧として各液晶表示素子６に印加させるための転移電圧設定処理を行う。転移電圧設定処理では、約０．６秒の転移期間ＴＰが設定される。転移電圧は転移期間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。
【００２２】
これに続く表示期間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を転移期間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。
【００２３】
表示信号が画像として更新される周期をフレームとし、その逆数をフレーム周波数と定義する。また、液晶表示素子６のマトリクスアレイを走査しながら表示信号に対応した画素電圧を書き込んでいく周期をフィールドとし、その逆数をフィールド周波数と定義する。表示信号が各フィールド毎に入力される場合、逆転移防止電圧が図６に示すように１フィールドの期間に一定の割合で画素電圧として挿入される。逆転移防止電圧の電圧値は、ほぼ黒表示の電圧値と等しくする場合が多いため、逆転移防止電圧の挿入は黒挿入とも呼ばれ、逆転移防止電圧のパルス幅の１フィールドに対する割合を黒挿入率と呼ぶ。黒挿入を実施する場合には、逆転移防止電圧である画素電圧および表示信号に対応した画素電圧を書き込む期間をまとめてフィールドと定義する。
【００２４】
ここでは、逆転移防止電圧設定部２が例えば逆転移防止電圧の電圧値やパルス幅のような逆転移防止駆動条件を表示信号のフィールド周波数に応じて変化させる。逆転移防止駆動条件を逆転移防止電圧のパルス幅である黒挿入率とした場合には、データ出力部３がこの黒挿入率に従って逆転移防止電圧および表示電圧用の画素データを交互にソースドライバ３８に出力する。
【００２５】
図７は、コントローラ３７によって得られる表示信号のフィールド周波数と黒挿入率との関係を示す。図７では、横軸が表示信号のフィールド周波数を表し、縦軸が黒挿入率を表す。黒挿入率は表示信号のフィールド周波数に対して例えば図７に示す値になるように設定される。すなわち、黒挿入率は約５３ヘルツのフィールド周波数に対して約２２％に設定され、約５７ヘルツのフィールド周波数に対して約２１％に設定され、約６０ヘルツのフィールド周波数に対して約２１％に設定され、約６４ヘルツのフィールド周波数に対して約２０％に設定され、約７０ヘルツのフィールド周波数に対して約１９％に設定される。このように、表示信号のフィールド周波数が高くなればなるほど黒挿入率は小さくなる。
【００２６】
以上のように本実施形態によれば、逆転移防止電圧が液晶表示装置１００へ入力される表示信号のフィールド周波数に基いたパルス幅や電圧値で各液晶表示素子６に印加される。このため、様々な表示信号のフィールド周波数に対して逆転移防止電圧を最適化することができる。その結果、逆転移現象を完全に防止することができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、逆転移防止電圧の印加条件が逆転移防止駆動条件として表示信号のフィールド周波数に基いて変化する例を示したが、本発明はこれに限定されない。このため、転移電圧設定部１が表示信号のフィールド周波数に応じて転移電圧の印加条件を変化させるように構成されてもよい。
【００２８】
また、コントローラ３７は逆転移防止駆動条件として逆転移防止電圧の印加条件を変化させるのではなく、表示電圧の印加条件を変化させるように構成してもよい。図８はコントローラ３７の変形例によって得られる表示信号のフィールド周波数と白レベル表示電圧との関係を示す。ここで、白レベル表示電圧は白を表示させるための表示電圧である。図８では、横軸が表示信号のフィールド周波数を表し、縦軸が白レベル表示電圧を表す。ここでは、白レベル表示電圧が４８ヘルツのフィールド周波数に対して約０．５ボルトに設定され、６０ヘルツのフィールド周波数に対して約０．２ボルトに設定され、７５ヘルツのフィールド周波数に対して約零ボルトに設定される。この場合には、データ出力部２が表示信号のフィールド周波数に基づいて白レベル表示電圧の値を切り替えることになる。白レベル表示電圧は、表示信号のフィールド周波数に対して例えば図７に示すような値に設定される。
【００２９】
さらに、データ出力部２は、液晶表示装置の周囲の温度に応じて白レベル表示電圧の値を変化させてもよい。例えば、表示信号のフィールド周波数が６０ヘルツであると仮定すると、データ出力部２は液晶表示装置の周囲の温度が低温（例えば、零℃）であるときに白レベル表示電圧の値を零ボルトに設定し、周囲の温度が４０℃であるときに白レベル表示電圧の値を０．５ボルトに設定し、周囲の温度が６０℃であるときには白レベル表示電圧の値を１ボルトに設定する。
【００３０】
本発明は、周波数が高いほど黒挿入の効率が高いことを見出したことに基づくものである。上述の実施形態では、黒挿入率がフィールド周波数に応じて調整される。しかし、本発明はこれに限定されものではなく、フィールド周波数を意図的に高くすることで、黒挿入率の効率を高めるものでもよい。従って、これをフィールドシーケンシャル駆動方式に応用してもよい。
【００３１】
図９はフィールドシーケンシャル駆動方式に対応したおよびバックライト光源ＢＬの変形例を示す。この液晶表示パネル４１では、図２に示すカラーフィルタ層ＣＦが省略される。また、赤、緑および青色で発光する３色のＬＥＤが冷陰極管の代わりにバックライト光源ＢＬとして設けられる。これらＬＥＤからの光は拡散シートにより液晶表示パネル４１全体に入射する。この場合、コントローラ３７は例えば図１０に示すように例えば１フィールド期間において赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを順次点灯させるようにバックライト駆動部９を制御し、各ＬＥＤの点灯期間中に表示電圧を画素電圧として全ＯＣＢ液晶表示素子６に印加するようにソースドライバ３８およびゲートドライバ３９を制御する。
【００３２】
上述のように赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを順次点灯させ場合、図１１に示すように色単位の画像が表示され１フィールド期間で下段の画像が時間的に合成されることになる。
【００３３】
各画素がＯＣＢ液晶表示素子６であることから、この変形例でも、逆転移防止のために黒挿入が必要とされる。ここでは、逆転移防止周波数（逆転移防止電圧が繰り返し印加される周波数）が１００ヘルツ以上に設定される。実際の黒挿入期間は、図１２に示すように、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤの点灯期間、すなわち赤、緑、青の表示期間に分散される。この場合、例えば１フィールド期間に対する黒挿入率が表示信号のフィールド周波数に対して図１３に示すように変化するように設定される。ここで、黒挿入率は黒挿入の繰り返し周期に対する割合とし、フィールド期間に対する黒挿入期間の割合とした。
【００３４】
このようなフィールドシーケンシャル駆動方式の液晶表示装置においては、図１に示す液晶表示パネル４１の画素数が実質的に３倍になるため、このようなフィールド周波数もこれに比例して高くなる。黒挿入率はこのようなフィールド周波数に対して適切に設定され、実際の値も小さくなる。これは、逆転移を防止するだけでなく、液晶表示パネル４１の全体的な光透過率を向上させる結果となるため、極めて好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ＯＣＢ液晶表示素子によって画像を表示する液晶表示装置に適用することができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。ここでは、各ＯＣＢ液晶表示素子は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。
【０００３】
ＯＣＢ液晶表示素子は所定のレベル以上の電圧が一定時間以上継続して印加されない場合にベンド配向を維持することができずスプレイ配向に戻ってしまう。このような逆転移現象を防止するため、一般に逆転移防止電圧がＯＣＢ液晶表示素子に印加される。特開２００２−１０７６９５号公報は、逆転移防止電圧のパルス幅を液晶表示装置の周囲の温度の変化に応じて変化させる技術を開示する。
【０００４】
しかしながら、このように逆転移防止電圧のパルス幅を変化させても、逆転移現象を完全に防止することが困難であった。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、上述した問題を解消して、逆転移現象を完全に防止することができる液晶表示装置を提供することにある。
【０００６】
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、初期化後においてベンド配向からスプレイ配向への逆転移を防止する逆転移防止電圧および外部からの表示信号に対応した表示電圧を周期的に液晶表示素子部に印加する駆動回路とを備え、駆動回路は逆転移防止駆動条件を表示信号のフィールド周波数に基づいて変化させるように構成される液晶表示装置が提供される。
【０００７】
この液晶表示装置では、逆転移防止駆動条件が表示信号のフィールド周波数に対応して変化するため、この駆動条件をこのフィールド周波数に依存した逆転移現象について最適化することができる。従って、逆転移現象を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
［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初期化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表示動作を説明するための波形図である。
［図７］図７は、図１に示すコントローラによって得られる表示信号のフィールド周波数と黒挿入率との関係を示すグラフである。
［図８］図８は、図１に示すコントローラの変形例によって得られる表示信号のフィールド周波数と白レベル表示電圧との関係を示すグラフである。
［図９］図９は、図１に示す液晶表示パネルおよびバックライト光源の変形例を示す図である。
［図１０］図１０は、図９に示す変形例に適合するフィールドシーケンシャル駆動方式を説明するための図である。
［図１１］図１１は、図１０に示すフィールドシーケンシャル駆動方式によって合成される画像を説明するための図である。
［図１２］図１２は、図１０に示すフィールドシーケンシャル駆動方式において黒挿入期間を赤、緑、青の表示期間に分散させたフィールドシーケンシャル駆動方式を説明するための図である。
［図１３］図１３は、図１２に示すフィールドシーケンシャル駆動方式において得られる表示信号のフィールド周波数と黒挿入率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
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。
【００１１】
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って同期信号および表示信号を液晶表示装置１００に供給する。また、液晶表示装置の電源電圧も画像情報処理ユニットＳＧから液晶表示装置１００に供給される。
【００１２】
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、冷陰極管等からなる白色光源であり、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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（表示電圧）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。
【００１８】
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。また、ゲートドライバ３９は１行分のスイッチング素子２７が非導通となるときにこれらスイッチング素子２７に接続されるゲート線２９に対応した補助容量線Ｃｓｔに補償電圧を印加し、これらスイッチング素子２７の寄生容量によって１行分の液晶表示素子６に生じる画素電圧Ｖｓの変動を補償する。
【００１９】
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初期化のために液晶印加電圧として各液晶表示素子６に印加される転移電圧を設定する転移電圧設定処理を行う転移電圧設定部１、この初期化後においてベンド配向からスプレイ配向への逆転移を防止するために液晶印加電圧として各液晶表示素子６に印加される逆転移防止電圧を設定する逆転移防止処理を行う逆転移防止電圧設定部２、並びに各液晶表示素子６に対する表示信号である表示電圧、逆転移防止電圧、および転移電圧用の画素データをソースドライバ３８に出力するデータ出力部３を備える。表示電圧および逆転移防止電圧については、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の電位が対向電極ドライバ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の電位に対して所定の形式でシフトするように設定される。転移電圧については、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。転移電圧設定部１は転移電圧を液晶印加電圧として各液晶表示素子６に印加させるための転移電圧設定処理を行う。転移電圧設定処理では、約０．６秒の転移期間ＴＰが設定される。転移電圧は転移期間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。
【００２２】
これに続く表示期間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を転移期間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。
【００２３】
表示信号が画像として更新される周期をフレームとし、その逆数をフレーム周波数と定義する。また、液晶表示素子６のマトリクスアレイを走査しながら表示信号に対応した画素電圧を書き込んでいく周期をフィールドとし、その逆数をフィールド周波数と定義する。表示信号が各フィールド毎に入力される場合、逆転移防止電圧が図６に示すように１フィールドの期間に一定の割合で画素電圧として挿入される。逆転移防止電圧の電圧値は、ほぼ黒表示の電圧値と等しくする場合が多いため、逆転移防止電圧の挿入は黒挿入とも呼ばれ、逆転移防止電圧のパルス幅の１フィールドに対する割合を黒挿入率と呼ぶ。黒挿入を実施する場合には、逆転移防止電圧である画素電圧および表示信号に対応した画素電圧を書き込む期間をまとめてフィールドと定義する。
【００２４】
ここでは、逆転移防止電圧設定部２が例えば逆転移防止電圧の電圧値やパルス幅のような逆転移防止駆動条件を表示信号のフィールド周波数に応じて変化させる。逆転移防止駆動条件を逆転移防止電圧のパルス幅である黒挿入率とした場合には、データ出力部３がこの黒挿入率に従って逆転移防止電圧および表示電圧用の画素データを交互にソースドライバ３８に出力する。
【００２５】
図７は、コントローラ３７によって得られる表示信号のフィールド周波数と黒挿入率との関係を示す。図７では、横軸が表示信号のフィールド周波数を表し、縦軸が黒挿入率を表す。黒挿入率は表示信号のフィールド周波数に対して例えば図７に示す値になるように設定される。すなわち、黒挿入率は約５３ヘルツのフィールド周波数に対して約２２％に設定され、約５７ヘルツのフィールド周波数に対して約２１％に設定され、約６０ヘルツのフィールド周波数に対して約２１％に設定され、約６４ヘルツのフィールド周波数に対して約２０％に設定され、約７０ヘルツのフィールド周波数に対して約１９％に設定される。このように、表示信号のフィールド周波数が高くなればなるほど黒挿入率は小さくなる。
【００２６】
以上のように本実施形態によれば、逆転移防止電圧が液晶表示装置１００へ入力される表示信号のフィールド周波数に基いたパルス幅や電圧値で各液晶表示素子６に印加される。このため、様々な表示信号のフィールド周波数に対して逆転移防止電圧を最適化することができる。その結果、逆転移現象を完全に防止することができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、逆転移防止電圧の印加条件が逆転移防止駆動条件として表示信号のフィールド周波数に基いて変化する例を示したが、本発明はこれに限定されない。このため、転移電圧設定部１が表示信号のフィールド周波数に応じて転移電圧の印加条件を変化させるように構成されてもよい。
【００２８】
また、コントローラ３７は逆転移防止駆動条件として逆転移防止電圧の印加条件を変化させるのではなく、表示電圧の印加条件を変化させるように構成してもよい。図８はコントローラ３７の変形例によって得られる表示信号のフィールド周波数と白レベル表示電圧との関係を示す。ここで、白レベル表示電圧は白を表示させるための表示電圧である。図８では、横軸が表示信号のフィールド周波数を表し、縦軸が白レベル表示電圧を表す。ここでは、白レベル表示電圧が４８ヘルツのフィールド周波数に対して約０．５ボルトに設定され、６０ヘルツのフィールド周波数に対して約０．２ボルトに設定され、７５ヘルツのフィールド周波数に対して約零ボルトに設定される。この場合には、データ出力部２が表示信号のフィールド周波数に基づいて白レベル表示電圧の値を切り替えることになる。白レベル表示電圧は、表示信号のフィールド周波数に対して例えば図７に示すような値に設定される。
【００２９】
さらに、データ出力部２は、液晶表示装置の周囲の温度に応じて白レベル表示電圧の値を変化させてもよい。例えば、表示信号のフィールド周波数が６０ヘルツであると仮定すると、データ出力部２は液晶表示装置の周囲の温度が低温（例えば、零℃）であるときに白レベル表示電圧の値を零ボルトに設定し、周囲の温度が４０℃であるときに白レベル表示電圧の値を０．５ボルトに設定し、周囲の温度が６０℃であるときには白レベル表示電圧の値を１ボルトに設定する。
【００３０】
本発明は、周波数が高いほど黒挿入の効率が高いことを見出したことに基づくものである。上述の実施形態では、黒挿入率がフィールド周波数に応じて調整される。しかし、本発明はこれに限定されものではなく、フィールド周波数を意図的に高くすることで、黒挿入率の効率を高めるものでもよい。従って、これをフィールドシーケンシャル駆動方式に応用してもよい。
【００３１】
図９はフィールドシーケンシャル駆動方式に対応したおよびバックライト光源ＢＬの変形例を示す。この液晶表示パネル４１では、図２に示すカラーフィルタ層ＣＦが省略される。また、赤、緑および青色で発光する３色のＬＥＤが冷陰極管の代わりにバックライト光源ＢＬとして設けられる。これらＬＥＤからの光は拡散シートにより液晶表示パネル４１全体に入射する。この場合、コントローラ３７は例えば図１０に示すように例えば１フィールド期間において赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを順次点灯させるようにバックライト駆動部９を制御し、各ＬＥＤの点灯期間中に表示電圧を画素電圧として全ＯＣＢ液晶表示素子６に印加するようにソースドライバ３８およびゲートドライバ３９を制御する。
【００３２】
上述のように赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを順次点灯させ場合、図１１に示すように色単位の画像が表示され１フィールド期間で下段の画像が時間的に合成されることになる。
【００３３】
各画素がＯＣＢ液晶表示素子６であることから、この変形例でも、逆転移防止のために黒挿入が必要とされる。ここでは、逆転移防止周波数（逆転移防止電圧が繰り返し印加される周波数）が１００ヘルツ以上に設定される。実際の黒挿入期間は、図１２に示すように、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤの点灯期間、すなわち赤、緑、青の表示期間に分散される。この場合、例えば１フィールド期間に対する黒挿入率が表示信号のフィールド周波数に対して図１３に示すように変化するように設定される。ここで、黒挿入率は黒挿入の繰り返し周期に対する割合とし、フィールド期間に対する黒挿入期間の割合とした。
【００３４】
このようなフィールドシーケンシャル駆動方式の液晶表示装置においては、図１に示す液晶表示パネル４１の画素数が実質的に３倍になるため、このようなフィールド周波数もこれに比例して高くなる。黒挿入率はこのようなフィールド周波数に対して適切に設定され、実際の値も小さくなる。これは、逆転移を防止するだけでなく、液晶表示パネル４１の全体的な光透過率を向上させる結果となるため、極めて好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ＯＣＢ液晶表示素子によって画像を表示する液晶表示装置に適用することができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【特許請求の範囲】
【請求項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、初期化後においてベンド配向からスプレイ配向への逆転移を防止する逆転移防止電圧および外部からの表示信号に対応した表示電圧を周期的に液晶表示素子部に印加する駆動回路とを備え、駆動回路は逆転移防止駆動条件を表示信号のフィールド周波数に基づいて変化させるように構成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記逆転移防止駆動条件は逆転移防止電圧のパルス幅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。
【請求項３】
前記逆転移防止駆動条件は逆転移防止電圧の電圧値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。
【請求項４】
前記逆転移防止駆動条件は表示電圧の電圧値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。
【請求項５】
前記駆動回路はさらに逆転移防止電圧を表示信号のフィールド期間内に複数回印加するように構成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。
【請求項６】
逆転移防止電圧が繰り返し印加される逆転移防止周波数が１００ヘルツ以上に設定されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記駆動回路はフィールドシーケンシャル駆動方式で前記液晶表示素子部を駆動するように構成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。
【請求項８】
前記逆転移防止電圧は前記液晶表示素子部の各色表示期間に挿入されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項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、初期化後においてベンド配向からスプレイ配向への逆転移を防止する逆転移防止電圧および外部からの表示信号に対応した表示電圧を周期的に液晶表示素子部に印加する駆動回路とを備え、駆動回路は逆転移防止駆動条件を表示信号のフィールド周波数に基づいて変化させるように構成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記逆転移防止駆動条件は逆転移防止電圧のパルス幅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。
【請求項３】
前記逆転移防止駆動条件は逆転移防止電圧の電圧値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。
【請求項４】
前記逆転移防止駆動条件は表示電圧の電圧値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。
【請求項５】
前記駆動回路はさらに逆転移防止電圧を表示信号のフィールド期間内に複数回印加するように構成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。
【請求項６】
逆転移防止電圧が繰り返し印加される逆転移防止周波数が１００ヘルツ以上に設定されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記駆動回路はフィールドシーケンシャル駆動方式で前記液晶表示素子部を駆動するように構成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。
【請求項８】
前記逆転移防止電圧は前記液晶表示素子部の各色表示期間に挿入されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８１０５３
【国際公開日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【発行日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１９３５５（Ｐ２００６−５１９３５５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００２６５１
【国際出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【発行日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００２６５１
【国際出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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