JP2008276116A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストの低下および輝度低下を防止して表示品位の高い液晶表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【解決手段】互いに対向する第１基板１および第２基板２と、ＯＣＢモード液晶を含み第１基板１と第２基板２とに挟持されている液晶層３と、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示部と、表示画素ＰＸに逆転移防止信号Ｖｂと映像信号Ｖｐとを周期的に充電させる駆動部ＧＤ、ＳＤと、を備え、駆動部ＧＤ、ＳＤは、逆転移防止信号充電後に表示画素ＰＸに保持される液晶電圧Ｖｄ０と、映像信号充電後に表示画素ＰＸに保持される液晶電圧Ｖｄ１とを変化させて、逆転移防止電圧充電後の液晶電圧Ｖｄ０の変化量ΔＶｄ０を映像信号充電後の液晶電圧Ｖｄ１の変化量ΔＶｄ１よりも大きくする手段を有する液晶表示装置。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法に関し、特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法に関する。

ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードの液晶表示装置は、ＴＮモード等の液晶表示装置に較べて、高速応答・高視野角の特徴を有する。このことから、ＯＣＢモードの液晶表示装置は、今後の市場拡大が期待されている液晶テレビ製品向けとして最適である。

しかし、ＯＣＢモード液晶では、電源がオフ状態での液晶分子の配向状態であるスプレイ配向から、電源がオン状態での液晶分子の配向状態であるベンド配向へ配向状態を変化（以下、転移という）させることや、逆に、ベンド配向からスプレイ配向ヘの配向状態の変化（以下、逆転移という）を防ぐための駆動方法が必要となる。

ＯＣＢモード液晶の逆転移現象は、一定時間以上にわたって一定電圧（Ｖｃ）以上の液晶電圧が印加されない場合に発生する。従来、ＯＣＢモード液晶を用いた液晶表示装置において、逆転移現象を防止するために黒挿入駆動を行う提案が成されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２９３０３号公報

液晶の逆転移を防止するために印加される電圧（以下、逆転移防止電圧）は、その電圧値が高いほど、また、電圧印加時間が長いほどベンド配向状態の安定性は向上する。

ここで、ＯＣＢモード液晶の電圧−透過率特性（Ｔ−Ｖ特性）は、透過率が最も低くなる電圧（黒表示に対応した電圧）は液晶材料やセル条件などで一意に決まる。そのため、逆転移防止電圧を逆転移の防止のために十分な大きさに設定した場合、逆転移防止電圧が黒表示に対応した電圧以上となることがあった。この場合、逆転移防止電圧印加時の透過率を十分低くすることができず、コントラストの低下を防止することが難しかった。

一方、動画視認性向上の効果を得るために、黒表示に対応した電圧を印加することによって逆転移防止を行うと、逆転移を防止するために逆転移防止電圧を印加する十分な時間を確保しようとすると、時間開口率が黒挿入電圧によって制限されてしまうため、輝度低下がおきる場合があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、コントラストの低下および輝度低下を防止して表示品位の高い液晶表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様による液晶表示装置は、互いに対向する第１基板および第２基板と、ＯＣＢモード液晶を含み前記第１基板と前記第２基板とに挟持されている液晶層と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と、前記表示画素に逆転移防止信号と映像信号とを周期的に充電させる駆動部と、を備え、前記駆動部は、逆転移防止信号充電後に前記表示画素に保持される液晶電圧と、映像信号充電後に前記表示画素に保持される液晶電圧とを変化させて、前記逆転移防止電圧充電後の液晶電圧の変化量を前記映像信号充電後の液晶電圧の変化量よりも大きくする手段を有する。

本発明の第２態様による液晶表示装置の駆動方法は、互いに対向する第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とに挟持されているとともにＯＣＢモード液晶を含む液晶層と、マトリクス状に配置された表示画素からなる表示部と、前記複数の表示画素に逆転移防止信号と映像信号とを周期的に印加する駆動部と、を備えた液晶表示装置の駆動方法であって、前記複数の表示画素に逆転移防止信号と映像信号とを周期的に充電する工程と、前記逆転移防止信号充電後に前記表示画素に保持される液晶電圧と前記映像信号充電後に前記表示画素に保持される液晶電圧とを変化させ、かつ、前記逆転移防止信号充電後の前記液晶電圧の変化量を、前記映像信号充電後の前記液晶電圧の変化量よりも大きくする工程とを有する。

この発明によれば、コントラストの低下および輝度低下を防止して表示品位の高い液晶表示装置およびその駆動方法を提供することができる。

以下、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係るに係る液晶表示装置はＯＣＢモードの液晶表示パネルＤＰ、この液晶表示パネルＤＰを照明するバックライトＢＬ、および液晶表示パネルＤＰおよびバックライトＢＬを制御するコントローラＣＮＴを備えている。

液晶表示パネルＤＰは一対の電極基板、すなわち、アレイ基板１および対向基板２と、アレイ基板１および対向基板２間に挟持された液晶層３とを有している。液晶層３は、例えば、ノーマリホワイトの表示動作のために、予めスプレイ配向からベンド配向に転移されるＯＣＢモード液晶を液晶材料として含む。

本実施形態では、液晶のベンド配向からスプレイ配向への逆転移は、逆転移防止信号Ｖｂを液晶層３に周期的に印加することにより阻止される。

液晶表示パネルＤＰは、略マトリクス状に配置された表示画素ＰＸからなる表示部を有している。アレイ基板１は、例えばガラス等の透明絶縁基板を有している。この透明絶縁基板上には、表示画素ＰＸのそれぞれに対応するように画素電極ＰＥが配置されている。

さらに、アレイ基板１は、複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置された複数の走査線Ｇ（Ｇ１〜Ｇｍ）、複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置された複数の信号線Ｓ（Ｓ１〜Ｓｎ）、および、走査線Ｇと略平行に配置された第１補助容量線ＣＬＡ（ＣＬＡ１〜ＣＬＡｍ）と第２補助容量線ＣＬＢ（ＣＬＢ１〜ＣＬＢｍ）とを有している。

これら走査線Ｇおよび信号線Ｓの交差位置近傍には、各々対応走査線Ｇを介して駆動されたときに対応信号線Ｓおよび対応画素電極ＰＥ間で導通する複数の画素スイッチＷが配置されている。

画素スイッチＷは、例えば、薄膜トランジスタからなる。画素スイッチＷのゲートが走査線Ｇに接続され、ソース−ドレインパスが信号線Ｓおよび画素電極ＰＥ間に接続されている。

対向基板２は、例えば、ガラス等の透明絶縁基板上に配置された赤、緑、青の着色層からなるカラーフィルタ（図示せず）、および複数の画素電極ＰＥに対向してカラーフィルタ上に配置された対向電極ＣＥ等を有している。

各画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥは例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなるとともに、互いに平行な方向にラビング処理される一対の配向膜（図示せず）でそれぞれ覆われている。

各画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥは、画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥからの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層３の一部である画素領域と共に表示画素ＰＸを構成している。

複数の表示画素ＰＸは各々画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥ間に液晶容量Ｃｌｃを有している。液晶容量Ｃｌｃの大きさは、液晶材料の比誘電率、画素電極面積、液晶セルギャップ等によって決まる。

さらに、本実施形態に係る液晶表示装置は、図１および図２に示すように、複数の表示画素ＰＸのそれぞれにおいて、画素電極ＰＥに印加される電圧と第１補助容量線ＣＬＡに印加される電圧とによって生じる第１補助容量Ｃｓ１、および、画素電極ＰＥに印加される電圧と第２補助容量線ＣＬＢに印加される電圧とによって生じる第２補助容量Ｃｓ２を有している。

コントローラＣＮＴは、駆動部として信号線Ｓが接続されたソースドライバＳＤと、走査線Ｇ、第１補助容量線ＣＬＡ、および、第２補助容量線ＣＬＢが接続されたゲートドライバＧＤと、バックライトＢＬを駆動するバックライト駆動部ＬＤと、およびゲートドライバＧＤ、ソースドライバＳＤおよびバックライト駆動部（インバータ）ＬＤを制御する制御回路５と、を備えている。

ゲートドライバＧＤは、複数の画素スイッチＷを行単位に導通させるように複数の走査線Ｇ１〜Ｇｍを順次駆動する。ソースドライバＳＤは、各行の画素スイッチＷが対応走査線Ｇの駆動によって導通する期間においてソース信号Ｖｓを複数の信号線Ｓ１〜Ｓｎにそれぞれ出力する。

制御回路５は電源投入時に対向電圧Ｖcomを変化させて比較的大きな駆動電圧を液晶層３に印加することにより液晶分子をスプレイ配向からベンド配向に転移させる初期化処理を行うように構成されている。

制御回路５は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号に基づいて発生される制御信号ＣＴＧをゲートドライバＧＤに出力し、外部信号源ＳＳから入力される同期信号に基づいて発生される制御信号ＣＴＳ、および外部信号源ＳＳから入力される映像信号Ｖｐまたは逆転移防止電圧ＶｂをソースドライバＳＤに出力する。さらに、制御回路５は、対向電極ＣＥに印加される対向電圧Ｖcomを対向基板ＣＴの対向電極ＣＥに対して出力する。

また、制御回路５は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号に基づき、逆転移防止信号充電期間および映像信号充電期間が設定する。逆転移防止信号充電期間は複数の表示画素ＰＸに対して逆転移防止電圧Ｖｂの書込みを行うために用いられる。映像信号充電期間は複数の表示画素ＰＸに対して映像信号Ｖｐの書込みを行うために用いられる。逆転移防止信号充電期間と映像信号充電期間とは、制御回路５によって周期的に繰り返されるように設定される。

次に、上記の液晶表示装置の動作について図面を参照して以下に説明する。各表示画素ＰＸに配置された画素スイッチＷは走査線Ｇに印加される電圧がオン電圧Ｖｇｏｎである期間に導通状態となり、この期間に信号線Ｓに印加されるソース信号Ｖｓが画素電極ＰＥに充電される。

例えば、図３に示したｎフレーム目では、表示画素ＰＸの画素電極ＰＥには逆転移防止信号充電期間および映像信号充電期間のそれぞれにおいて、ソース信号Ｖｓとしてハイレベル電圧Ｖｓｈが充電される。すなわち、図３に示すｎフレーム目では、逆転移防止電圧Ｖｂおよび映像信号Ｖｐとしてハイレベル電圧Ｖｓｈが画素電極ＰＥに充電される。

図３に示す（ｎ＋１）フレーム目では、逆転移防止信号充電期間および映像信号充電期間のそれぞれにおいて、ソース信号Ｖｓとしてローレベル電圧Ｖｓｌが画素電極ＰＥに充電される。すなわち、図３に示す（ｎ＋１）フレーム目では、逆転移防止電圧Ｖｂおよび映像信号Ｖｐとしてローレベル電圧Ｖｓｌが画素電極ＰＥに充電される。

逆転移防止信号充電期間および映像信号充電期間のそれぞれにおいて、画素電極ＰＥへソース信号Ｖｓが充電された後、ゲート線Ｇに印加されるゲート信号Ｖｇがオフ電圧Ｖｇｏｆｆとなる。このことによって、画素スイッチＷは非導通状態となり画素電極ＰＥに充電されたソース電圧Ｖｓが保持される。

本実施形態に係る液晶表示装置では、画素電極ＰＥに逆転移防止信号Ｖｂあるいは映像信号Ｖｐが書き込まれ、画素スイッチＷがオフ状態になった後、第1補助容量線ＣＳＬ１および第２補助容量線ＣＳＬ２の電位を変化させる。

すなわち、第１補助容量Ｃｓ１および第２補助容量Ｃｓ２に印加される補助容量電圧Ｖｃｓ１、Ｖｃｓ２を変化させることによって、逆転移防止信号Ｖｂ充電後の液晶電圧Ｖｄと、映像信号Ｖｐ充電後の液晶電圧Ｖｄとの大きさを変化させる。

図３に示すように、例えば、ｎフレーム目において、逆転移防止信号充電後には、第１補助容量線ＣＬＡに印加する電圧Ｖｃｓ１をΔＶｃｓ１（ΔＶｃｓ１＞０）だけ変化させ、第２補助容量線に印加する電圧Ｖｃｓ２をΔＶｃｓ２（ΔＶｃｓ２＞０）だけ変化させる。

映像信号充電後には、第１補助容量線ＣＬＡに印加する電圧Ｖｃｓ１をΔＶｃｓ１（ΔＶｃｓ１＞０）だけ変化させ、第２補助容量に印加する電圧Ｖｃｓ２は変化させないようにする（ΔＶｃｓ２＝０）。

図３に示すように、逆転移防止信号充電後にはΔＶｃｓ１＞０、ΔＶｃｓ２＞０とし、映像信号充電後にはΔＶｃｓ１＞０、ΔＶｃｓ２＝０とすることでΔＶｄ０＞ΔＶｄ１となり、映像信号充電後の液晶電圧Ｖｄ０よりも逆転移防止信号充電後の液晶電圧Ｖｄ１を大きくすることができる。

このように逆転移防止信号充電後の液晶電圧Ｖｄの変化量ΔＶｄ０を映像信号充電後の液晶電圧Ｖｄの変化量ΔＶｄ１に較べて大きくし、逆転移防止のために液晶層３に印加する電圧のみを大きくすることができるため、表示品位に影響を与えることなくＯＣＢモード液晶の逆転移を防止するための逆転移防止信号表示期間を短くすることができる。

したがって、上記の液晶表示装置およびその駆動方法によれば、より明るい液晶表示装置およびその駆動方法を提供することができる。

また、前述したように、逆転移防止信号充電後の液晶電圧Ｖｄとして、図４に示した黒表示に対応した電圧Ｖｂよりも大きな電圧を印加するとコントラストが低下する。そのため、上記のように液晶表示装置を駆動することにより、液晶層３に逆転移防止信号Ｖｂとして黒表示に対応した電圧Ｖｂよりも大きな電圧を印加する場合には、液晶層３に逆転移防止信号Ｖｂが印加および保持されている期間にバックライトを消灯するようにバックライトを制御すると、コントラスト低下を防ぐことができる。

すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置およびその駆動方法によれば、コントラストの低下および輝度低下を防止して表示品位の高い液晶表示装置およびその駆動方法を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

例えば、上述の実施形態に係る液晶表示装置では、映像信号充電後に第２補助容量線ＣＬＢに印加する電圧Ｖｃｓ２を変化させていないが、表示品位を向上させるために必要な範囲で変化させても良い。その場合であっても、逆転移防止信号充電後の液晶電圧Ｖｄの変化量ΔＶｄ０が、映像信号充電後の液晶電圧Ｖｄの変化量ΔＶｄ１よりも大きくなるように設定することによって、上述の実施形態に係る液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上述の実施形態に係る液晶表示装置では、表示画素ＰＸのそれぞれに第１補助容量Ｃｓ１と第２補助容量Ｃｓ２とを設けていたが、表示画素ＰＸのそれぞれに１つの補助容量が設けられていても良く、３つ以上の補助容量が設けられていても良い。その場合にも、逆転移防止信号充電後の液晶電圧Ｖｄの変化量ΔＶｄ０が、映像信号充電後の液晶電圧Ｖｄの変化量ΔＶｄ１よりも大きくなるように設定することによって、上述の実施形態に係る液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図。 図１に示す液晶表示装置の表示画素の一構成例を概略的に示す図。 図１に示す液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するための図。 ＯＣＢモード液晶の電圧−透過率特性の一例を概略的に示す図。

符号の説明

ＰＸ…表示画素、ＰＥ…画素電極、Ｇ…ゲート線、Ｓ…ソース線、Ｗ…画素スイッチ、ＣＥ…対向電極、Ｃｌｃ…液晶容量、Ｃ…補助容量線、Ｃｓ…補助容量、Ｖｂ…逆転移防止電圧、Ｖｄ…画素電圧、１…アレイ基板、２…対向基板

Claims (5)

1. 互いに対向する第１基板および第２基板と、
   ＯＣＢモード液晶を含み前記第１基板と前記第２基板とに挟持されている液晶層と、
   マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と、
   前記表示画素に逆転移防止信号と映像信号とを周期的に充電させる駆動部と、を備え、
   前記駆動部は、逆転移防止信号充電後に前記表示画素に保持される液晶電圧と、映像信号充電後に前記表示画素に保持される液晶電圧とを変化させて、前記逆転移防止電圧充電後の液晶電圧の変化量を前記映像信号充電後の液晶電圧の変化量よりも大きくする手段を有する液晶表示装置。
2. 前記第１基板上に前記表示画素のそれぞれに対応して配置された画素電極と、前記第２基板上に複数の前記画素電極に対向するように配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に生じる液晶容量と結合される補助容量と、をさらに備え、
   前記駆動部は、前記逆転移防止信号充電後に前記補助容量に印加する補助容量電圧の変化量を、前記映像信号充電後に前記補助容量に印加する補助容量電圧の変化量よりも大きくする手段を有する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第１基板は前記補助容量に電気的に接続された補助容量線をさらに備え、
   前記駆動部は、前記逆転移防止信号充電後に前記補助容量線に印加する電圧の変化量を、前記映像信号充電後に前記補助容量線に印加する電圧の変化量よりも大きくする手段を有する請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記第１基板上に前記表示画素のそれぞれに対応して配置された画素電極と、前記第２基板上に複数の前記画素電極に対向するように配置された対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に生じる液晶容量と結合される第１補助容量と第２補助容量と、前記第１補助容量に電気的に接続された第１補助容量線と、前記第２補助容量に電気的に接続された第２補助容量と、をさらに備え、
   前記駆動部は、前記逆転移防止信号充電後の前記第１補助容量および第２補助容量に印加する補助容量電圧を、前記映像信号充電後の前記補助容量および第２補助容量に印加する補助容量電圧よりも大きくする手段を有する請求項１記載の液晶表示装置。
5. 互いに対向する第１基板および第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板とに挟持されているとともにＯＣＢモード液晶を含む液晶層と、
   マトリクス状に配置された表示画素からなる表示部と、
   前記複数の表示画素に逆転移防止信号と映像信号とを周期的に印加する駆動部と、を備えた液晶表示装置の駆動方法であって、
   前記複数の表示画素に逆転移防止信号と映像信号とを周期的に充電する工程と、
   前記逆転移防止信号充電後に前記表示画素に保持される液晶電圧と前記映像信号充電後に前記表示画素に保持される液晶電圧とを変化させ、かつ、前記逆転移防止信号充電後の前記液晶電圧の変化量を、前記映像信号充電後の前記液晶電圧の変化量よりも大きくする工程とを有する液晶表示装置の駆動方法。

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