JP4141185B2

JP4141185B2 - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP4141185B2
Application number: JP2002174772A
Authority: JP
Inventors: 哲也牧野; 敏明吉原; 圭一別井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2004020853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、自発分極を有する強誘電性液晶材料または反強誘電性液晶材料を用いたアクティブ駆動型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のいわゆるオフィスオートメーション（ＯＡ：Office Automation)の進展に伴って、ワードプロセッサ，パーソナルコンピュータ，ＰＤＡ（Personal Digital Assistants)等に代表されるＯＡ機器が広く使用されている。更にこのようなＯＡ機器の普及によって、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型のＯＡ機器の需要が発生しており、それらの小型・軽量化が要望されるようになっている。そのような目的を達成するための手段の一つとして液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置は、単に小型・軽量化のみならず、バッテリ駆動される携帯型のＯＡ機器の低消費電力化のためには必要不可欠な技術である。更に、近年では、ＰＤＡ等の小型の携帯型ＯＡ機器にあっても、写真データ，地図データを含めたマルチメディアの表示が望まれている。
【０００３】
ＰＤＡの画面サイズは４インチ程度であり、画素数は数万画素である。従って、写真データ，地図データのような多くのデータ量を必要とする画像を表示する場合に、容量不足によって粗悪な表示しか行えないことが多い。そこで、表示サイズを変えることなく、表示容量を増加させて高精細化を図る必要がある。
【０００４】
本発明者等は、高精細化を実現するために、印加電圧に対する応答速度が高速な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を液晶素子として使用し、同一画素を３原色で時分割発光させることによってカラー表示を行うフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を開発している。このような液晶表示装置は、数百〜数μｓオーダの高速応答が可能な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を用いた液晶パネルと、赤，緑，青色光が時分割で発光可能なバックライトとを組み合わせ、液晶素子のスイッチングとバックライトの発光とを同期させ、赤・緑・青色光による一連の表示を１／６０ｓ以内に完結させることによりフレーム単位のカラー表示を可能とする。
【０００５】
この表示方式では、カラーフィルタを用いる必要がなく、１画素を３個の副画素に分割する必要もない。そして、このフィールドシーケンシャル方式による１画素はカラーフィルタ方式の１副画素と同等となり、フィールドシーケンシャル方式では、高精細化を容易に実現できる。
【０００６】
フィールドシーケンシャル方式では、具体的に、１フレームを赤，緑，青の３つのサブフレームに分割し、各サブフレーム内で表示色に対応するデータの表示を完了させる必要がある。１サブフレームの時間は５．５６ｍｓ（１／１８０ｓ）であり、１ラインの走査を５μｓで実施した場合、ＶＧＡ（Video Graphics Array）サイズであるときの最終ラインまでの走査時間は２．４ｍｓとなり、この走査時間と、画素に印加された電圧に応じた液晶材料の動作完了までに要する時間とを、１サブフレームの時間（５．５６ｍｓ）から差し引いた時間が、表示に寄与する時間となる。液晶材料としてネマチック液晶材料を使用した場合、その液晶材料の応答時間が数ｍｓであるため、ＶＧＡサイズではほとんど表示されない。これに対して、強誘電性液晶材料または反強誘電性液晶材料は、応答速度が１ｍｓ以下と高速であるので、１サブフレーム中において表示に寄与できる時間が２ｍｓ程度以上得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、横軸を液晶材料への印加電圧、縦軸を光透過率として、強誘電性液晶材料または反強誘電性液晶材料の電気光学特性を示すグラフである。図９において、太実線は低電圧動作モードの液晶材料の特性を表し、細実線は高電圧動作モードの液晶材料の特性を表している。強誘電性液晶材料または反強誘電性液晶材料では、十分な透過光強度を得るために、特に高電圧動作モードの液晶材料において高い駆動電圧を必要とする。更に、液晶材料をフレーム反転駆動するため、データドライバに要求される駆動電圧は２倍となる。
【０００８】
液晶表示装置に、フレーム反転駆動にてフィールドシーケンシャル方式を実施した場合、データドライバの出力は図１０（ａ），（ｂ）のようになる。即ち、データドライバは、最大出力電圧の半分の基準電圧を中心にして、画像に対応した高電圧側の電圧（図１０（ａ））と、画像に対応した低電圧側の電圧（図１０（ｂ））とを、フレーム毎に交互に出力し、この出力電圧が各画素電極に印加される。なお、共通電極に印加される電圧は、この固定の基準電圧である。
【０００９】
ところで、データドライバから出力される最大電圧の大きさは規定されているため、液晶材料の電気光学特性によってディスプレイの輝度は決まってしまう。ＴＦＴ（Thin Film Transistor）駆動の液晶パネル用として一般的に使用される市販のデータドライバは、最大電圧が１６Ｖ程度である。このような最大電圧が１６Ｖであるデータドライバを使用して、フレーム反転駆動を実施した場合、液晶材料に印加できる電圧は±８Ｖである。この±８Ｖの印加電圧では、低電圧動作モードの液晶材料（図９の太実線）については８０％の光透過率が得られるが、高電圧動作モードの液晶材料（図９の細実線）については最大電圧でも３０％程度の光透過率しか得られない。よって、高電圧動作モードの液晶材料は、十分な輝度が得られず、ディスプレイとして使用不可能な液晶材料になっているという問題がある。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、基準電圧をフレーム毎に変動させることにより、データドライバから広範囲の出力電圧を得ることができ、高電圧動作モードの液晶材料を使用しても十分な輝度を有する表示を実現できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る液晶表示装置は、共通電極を設けた一方の基板と画素電極を設けた他方の基板との間に液晶物質が封入されており、前記共通電極及び画素電極間に、基準電圧に基づきフレーム画像に対応してデータドライバで生成された電圧が印加される液晶パネルをフレーム反転駆動させて画像表示を行う液晶表示装置において、前記データドライバに供給される最大電圧の値及び最小電圧の値を固定したまま、前記基準電圧をフレーム毎に変動させる変動手段を備えており、前記データドライバの前記最大電圧をｓとし、前記共通電極に基準電圧が印加された場合に、前記データドライバの高電圧出力側を使用するフレームでは前記基準電圧をｔとして前記液晶物質に印加する電圧を０〜（ｓ−ｔ）とし、前記データドライバの低電圧出力側を使用するフレームでは前記基準電圧を（ｓ−ｔ）として前記液晶物質に印加する電圧を０〜−（ｔ−ｓ）とするようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１の液晶表示装置にあっては、液晶パネルをフレーム反転駆動させて表示を行う際に、データドライバに供給される最大電圧の値及び最小電圧の値を固定したまま、基準電圧をフレーム毎に変動させる。
【００１３】
データドライバの最大電圧がｓ（Ｖ）であるとした場合、Ａフレーム（例えば奇数フレーム）では、基準電圧をｔ（Ｖ）として、高電圧出力側の電圧をｔ〜ｓ（Ｖ）に、低電圧出力側の電圧を０〜ｔ（Ｖ）に夫々設定し、共通電極への印加電圧をｔ（Ｖ）に設定する。Ａフレームでは、高電圧出力側を使用するので、液晶に印加される電圧は０〜（ｓ−ｔ）（Ｖ）となる。一方、（Ａ＋１）フレーム（例えば偶数フレーム）では、基準電圧を（ｓ−ｔ）（Ｖ）として、高電圧出力側の電圧を（ｓ−ｔ）〜ｓ（Ｖ）に、低電圧出力側の電圧を０〜（ｓ−ｔ）（Ｖ）に夫々設定し、共通電極への印加電圧を（ｓ−ｔ）（Ｖ）に設定する。（Ａ＋１）フレームでは、低電圧出力側を使用するので、液晶に印加される電圧は０〜−（ｔ−ｓ）（Ｖ）となる。
【００１４】
従来例の液晶表示装置では、全フレームにおいて基準電圧をｓ／２（Ｖ）で固定しているため、その駆動電圧範囲は±ｓ／２（Ｖ）である。これに対して、本発明の液晶表示装置では、上述したような駆動方法により、その駆動電圧範囲は±（ｓ−ｔ）（Ｖ）となる。例えば、ｓ＝１６であり、ｔ＝１とした場合、本発明での駆動電圧範囲は±１５Ｖとなって、従来例（±８Ｖ）よりも大幅に拡大する。よって、図９に示すような特性を有する高電圧動作モードの液晶材料でも十分に駆動できる。
【００１５】
請求項２に係る液晶表示装置は、請求項１において、前記変動手段は、ｔである第１の電圧を発生する第１回路と、（ｓ−ｔ）である第２の電圧を発生する第２回路と、前記第１回路及び第２回路からの出力をフレーム毎に切り替える切替回路とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の液晶表示装置にあっては、第１回路にて発生されたｔである第１の電圧と、第２回路にて発生された（ｓ−ｔ）である第２の電圧との入力を切り替えることにより、フレーム毎に基準電圧を切り替える。よって、２種類の異なる基準電圧が容易に得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図２はその液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、並びに、図３は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【００１９】
図１において、２１及び２２は図２に断面構造が示されている液晶パネル及びバックライトを夫々示している。バックライト２２は、図２に示されているように、赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤ（Laser Emitting Diode）アレイ７と導光及び光拡散板６とで構成されている。図２及び図３で示されているように、液晶パネル２１は上層（表面）側から下層（背面）側に、偏光フィルム１，ガラス基板２，共通電極３，ガラス基板４，偏光フィルム５をこの順に積層して構成されており、ガラス基板４の共通電極３側の面にはマトリクス状に配列された画素電極４０，４０…が形成されている。
【００２０】
これら共通電極３及び画素電極４０，４０…間には後述するデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３等よりなる駆動部５０が接続されている。データドライバ３２は、信号線４２を介してＴＦＴ４１と接続されており、スキャンドライバ３３は、走査線４３を介してＴＦＴ４１と接続されている。ＴＦＴ４１はデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３によりオン／オフ制御される。また個々の画素電極４０，４０…は、ＴＦＴ４１によりオン／オフ制御される。そのため、信号線４２及びＴＦＴ４１を介して与えられるデータドライバ３２からの信号により、個々の画素の透過光強度が制御される。
【００２１】
ガラス基板４上の画素電極４０，４０…の上面には配向膜１２が、共通電極３の下面には配向膜１１が夫々配置され、これらの配向膜１１，１２間に液晶物質が充填されて液晶層１３が形成される。なお、１４は液晶層１３の層厚を保持するためのスペーサである。
【００２２】
バックライト２２は、液晶パネル２１の下層（背面）側に位置し、発光領域を構成する導光及び光拡散板６の端面に臨ませた状態でＬＥＤアレイ７が備えられている。このＬＥＤアレイ７は、導光及び光拡散板６と対向する面に３原色、即ち赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤが順次的且つ反復して配列されている。そして、赤，緑，青の各サブフレームにおいて赤，緑，青のＬＥＤを夫々発光させる。導光及び光拡散板６はこのＬＥＤアレイ７の各ＬＥＤから発光される光を自身の表面全体に導光すると共に上面へ拡散することにより、発光領域として機能する。赤，緑，青の時分割発光が可能であるバックライト２２の発光タイミング及び発光色は、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期して制御される。
【００２３】
ここで、液晶パネル２１の具体例について説明する。画素電極４０，４０…（ピッチ：０．２４×０．２４ｍｍ²，画素数：１０２４×７６８，対角：１２．１インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、ラビング方向が平行となるようにこれらの２枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径１．６μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、ナフタレン系液晶を主成分とする強誘電性液晶物質を封入して液晶層１３とした。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で挟んで液晶パネル２１とし、電圧無印加時の液晶分子が一方向に傾いた際に暗状態になるようにした。このように作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の時分割発光が可能であるバックライト２２とを重ね合わせた。
【００２４】
図１において、３０は、外部の例えばパーソナルコンピュータから表示用の画素データＰＤを入力して一時的に格納する画像メモリ部である。また３１は、パーソナルコンピュータから同期信号ＳＹＮが入力され、制御信号ＣＳ及びデータ反転制御信号ＤＣＳを生成する制御信号発生回路である。画像メモリ部３０からは画素データＰＤが、制御信号発生回路３１からはデータ反転制御信号ＤＣＳが、夫々データ反転回路３６へ出力される。データ反転回路３６は、データ反転制御信号ＤＣＳに従って、入力された画素データＰＤを反転させた逆画素データを生成する。
【００２５】
また制御信号発生回路３１からは制御信号ＣＳが、データドライバ用基準電圧発生回路３４，データドライバ３２，スキャンドライバ３３，バックライト制御回路３５及びスキャンドライバ用基準電圧発生回路３７へ夫々出力される。データドライバ用基準電圧発生回路３４は、データドライバ３２用の基準電圧を生成し、更にその基準電圧に基づいて複数の規格電圧を生成してデータドライバ３２へ出力し、スキャンドライバ用基準電圧発生回路３７は、スキャンドライバ３３用の基準電圧を生成してスキャンドライバ３３へ出力する。
【００２６】
本発明では、フレーム毎にデータドライバ３２用の基準電圧を変動させる。具体的には、最大電圧が１６Ｖであるデータドライバ３２に対して、Ａフレーム時にはａ（Ｖ）、（Ａ＋１）フレーム時には（１６−ａ）（Ｖ）と交互に基準電圧を変動する。データドライバ３２は、データドライバ用基準電圧発生回路３４にて生成された規格電圧に基づき、データ反転回路３６を介して画像メモリ部３０から受けた画素データまたは逆画素データに対応する電圧信号を作成し、それを画素電極４０の信号線４２に対して出力する。この信号の出力に同期して、スキャンドライバ３３は、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。またバックライト制御回路３５は、駆動電圧をバックライト２２に与え、バックライト２２のＬＥＤアレイ７が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤを時分割して夫々発光させる。
【００２７】
図４は、データドライバ用基準電圧発生回路３４の内部構成を示す図である。データドライバ用基準電圧発生回路３４は、第１の定電圧（第１基準電圧）を生成する第１定電圧回路３４１と、第２の定電圧（第２基準電圧）を生成する第２定電圧回路３４２と、第１定電圧回路３４１からの出力電圧と第２定電圧回路３４２からの出力電圧とを切り替える切替回路３４３と、直列接続させた１０本の抵抗３４４ａ〜３４４ｊと、隣合う抵抗間から規格電圧を引き出す１１個の増幅器３４５ａ〜３４５ｋと、第３の定電圧を生成する第３定電圧回路３４６と、中央の増幅器３４５ｆの出力から第３定電圧回路３４６の出力を減算する減算器３４７とを備える。
【００２８】
第１定電圧回路３４１は、第１基準電圧であるａ（Ｖ）を生成して切替回路３４３の一方の入力端子へ出力し、第２定電圧回路３４２は、第２基準電圧である（１６−ａ）（Ｖ）を生成して切替回路３４３の他方の入力端子へ出力する。図５は、第１定電圧回路３４１及び第２定電圧回路３４２の一構成例を示す図である。この例では、ツェーナダイオード３５０を用いて定電圧を生成している。図６は、第１定電圧回路３４１及び第２定電圧回路３４２の他の構成例を示す図である。この例では、３端子レギュレータＩＣまたはスイッチングレギュレータＩＣから構成される電源回路３５１を備えて定電圧を生成している。
【００２９】
切替回路３４３は、入力される制御信号ＣＳに応じて、何れか一方の入力端子を選択し、出力端子から第１基準電圧（ａ（Ｖ））または第２基準電圧（（１６−ａ）（Ｖ））を抵抗３４４ａ〜３４４ｊの直列回路の中央へ出力する。各増幅器３４５ａ〜３４５ｋは、１６Ｖの電圧を抵抗３４４ａ〜３４４ｊにて分圧した規格電圧を取り出す。上側の増幅器３４５ａ〜３４５ｅは取り出した規格電圧Ｖ_so〜Ｖ_s4をデータドライバ３２の高電圧側へ出力し、下側の増幅器３４５ｇ〜３４５ｋは取り出した規格電圧Ｖ_s5〜Ｖ_s9をデータドライバ３２の低電圧側へ出力する。そして、基準電圧がａ（Ｖ）である場合には、増幅器３４５ａ〜３４５ｅで取り出される高電圧側の出力電圧の範囲がａ〜１６（Ｖ）となり、増幅器３４５ｇ〜３４５ｋで取り出される低電圧側の出力電圧の範囲が０〜ａ（Ｖ）となる。また、基準電圧が（１６−ａ）（Ｖ）である場合には、増幅器３４５ａ〜３４５ｅで取り出される高電圧側の出力電圧の範囲が（１６−ａ）〜１６（Ｖ）となり、増幅器３４５ｇ〜３４５ｋで取り出される低電圧側の出力電圧の範囲が０〜（１６−ａ）（Ｖ）となる。
【００３０】
第３定電圧回路３４６は、中央の増幅器３４５ｆの出力（第１基準電圧（ａ（Ｖ））または第２基準電圧（（１６−ａ）（Ｖ））から、第３定電圧回路３４６にて生成した固定の電圧を減算し、その減算電圧Ｖ_comを共通電極３へ出力する。この固定の電圧は、ＴＦＴ駆動でゲートオフ時に発生する画素に蓄積された電圧低下分である。
【００３１】
次に、本発明に係る液晶表示装置の動作について説明する。パーソナルコンピュータから画像メモリ部３０へ表示用の画素データＰＤが入力される。画像メモリ部３０にて、この画素データＰＤが一旦記憶された後、制御信号発生回路３１から出力される制御信号ＣＳを受け付けた際に、この画素データＰＤが出力される。画素データＰＤが画像メモリ部３０に与えられる際、制御信号発生回路３１に同期信号ＳＹＮが与えられた場合に、制御信号ＣＳ及びデータ反転制御信号ＤＣＳが生成されて出力される。画像メモリ部３０から出力された画素データＰＤは、データ反転回路３６に与えられる。
【００３２】
データ反転回路３６では、制御信号発生回路３１から出力されるデータ反転制御信号ＤＣＳがＬレベルの場合は画素データＰＤがそのまま通過され、一方データ反転制御信号ＤＣＳがＨレベルの場合はその逆画素データが生成されて出力される。従って、制御信号発生回路３１では、データ書込み走査時はデータ反転制御信号ＤＣＳをＬレベルとし、データ消去走査時はデータ反転制御信号ＤＣＳをＨレベルに設定する。
【００３３】
制御信号発生回路３１で発生された制御信号ＣＳは、データドライバ３２と、スキャンドライバ３３と、データドライバ用基準電圧発生回路３４と、バックライト制御回路３５と、スキャンドライバ用基準電圧発生回路３７とに与えられる。制御信号ＣＳを受けた場合に、データドライバ用基準電圧発生回路３４にて、フレーム毎に変動する第１基準電圧（ａ（Ｖ））または第２基準電圧（（１６−ａ）（Ｖ））に基づく複数の規格電圧が生成され、生成された規格電圧がデータドライバ３２へ出力される。
【００３４】
また、共通電極３へ供給する電圧Ｖ_comもデータドライバ３２へ出力される。この際、この電圧Ｖ_comは、第１基準電圧（ａ（Ｖ））または第２基準電圧（（１６−ａ）（Ｖ））から数Ｖ低い電圧が必要である。そのため、第１基準電圧または第２基準電圧から第３定電圧回路３４６で生成した固定電圧が減算器３４７で減算され、その減算電圧が電圧Ｖ_comとして出力される。
【００３５】
データドライバ３２では、制御信号ＣＳを受けた場合に、テータドライバ用基準電圧発生回路３４から入力される規格電圧に基づき、データ反転回路３６を介して画像メモリ部３０から出力された画素データまたは逆画素データに応じた電圧信号が作成され、作成された電圧信号が画素電極４０の信号線４２に対して出力される。
【００３６】
制御信号ＣＳを受けた場合に、スキャンドライバ用基準電圧発生回路３７にて、基準電圧が生成され、生成された基準電圧がスキャンドライバ３３へ出力される。スキャンドライバ３３では、制御信号ＣＳを受けた場合に、画素電極４０の走査線４３がライン毎に順次的に走査される。フレーム毎に基準電圧が変動するので、スキャンドライバ３３から出力されるゲートオン電圧及びゲートオフ電圧は、制御信号ＣＳに応じてフレーム毎に変動させる。
【００３７】
データドライバ３２からの電圧信号の出力及びスキャンドライバ３３の走査に従ってＴＦＴ４１が駆動し、画素電極４０に電圧が印加され、画素の透過光強度が制御される。バックライト制御回路３５は、制御信号ＣＳを受けた場合に駆動電圧をバックライト２２に与えてバックライト２２のＬＥＤアレイ７が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤを時分割して発光させて、経時的に赤色光，緑色光，青色光を順次発光させる。
【００３８】
図７は、本発明の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートであり、図７（ａ）はバックライト２２（ＬＥＤ）の赤，緑，青各色の発光タイミング、図７（ｂ）は液晶パネル２１の各ラインの走査タイミング、図７（ｃ）は液晶パネルの発色状態を夫々示す。１フレームを３つのサブフレームに分割し、図７（ａ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤を、第２番目のサブフレームにおいて緑を、第３番目のサブフレームにおいて青を夫々発光させる。
【００３９】
一方、図７（ｂ）に示すとおり、液晶パネル２１に対しては赤，緑，青の各色のサブフレーム中にデータ走査を２度行う。但し、１回目の走査（データ書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（データ消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。データ書込み走査にあっては、液晶パネル２１の各画素には画素データに応じた電圧が供給され、透過率の調整が行われる。これによって、フルカラー表示が可能となる。またデータ消去走査にあっては、データ書込み走査時と同じ大きさの電圧で逆極性の電圧が液晶パネルの各画素に供給され、液晶パネル２１の各画素の表示が消去され、液晶への直流成分の印加が防止される。
【００４０】
次に、本発明の特徴部分であるデータドライバ３２における駆動電圧の制御及び図４に示すデータドライバ用基準電圧発生回路３４の動作について詳述する。駆動方法は、フレーム反転駆動を実施する。
【００４１】
図８は、本発明におけるデータドライバ３２での出力電圧の範囲を示すグラフであり、図８（ａ）はＡフレーム期間時のドライバ出力特性を表し、図８（ｂ）は（Ａ＋１）フレーム期間時のドライバ出力特性を表している。
【００４２】
Ａフレーム期間では、基準電圧をａ（Ｖ）として、高電圧出力側の電圧をａ〜１６（Ｖ）、低電圧出力側の電圧を０〜ａ（Ｖ）に設定する。また、共通電極３への印加電圧はａ（Ｖ）に設定する。このようにすることにより、データドライバ３２の出力は高電圧出力側の電圧を使用するＡフレーム期間では、液晶に印加される電圧の範囲は、０〜（１６−ａ）（Ｖ）となる。そして、この電圧の範囲内で、入力された階調数（画像データ）に対応した図８（ａ）に示す電圧が出力される。
【００４３】
一方、（Ａ＋１）フレーム期間では、基準電圧を（１６−ａ）（Ｖ）として、高電圧出力側の電圧を（１６−ａ）〜１６（Ｖ）、低電圧出力側の電圧を０〜（１６−ａ）（Ｖ）に設定する。また、共通電極３への印加電圧は（１６−ａ）（Ｖ）に設定する。このようにすることにより、データドライバ３２の出力は低電圧出力側の電圧を使用する（Ａ＋１）フレーム期間では、液晶に印加される電圧の範囲は、０〜−（１６−ａ）（Ｖ）となる。そして、この電圧の範囲内で、入力された階調数（画像データ）に対応した図８（ｂ）に示す電圧が出力される。
【００４４】
本発明では、このようにすることにより、データドライバ３２に供給する最大電圧及び最小電圧の値を固定したままで、広範囲な出力電圧を得ることができる。即ち、例えばａ＝１とした場合、±１５Ｖが駆動電圧範囲となる。この数値は、従来例の±８Ｖに比べて大幅に拡大している。よって、従来例では駆動を行えなかった高電圧動作モードの液晶材料についても、本発明では支障なく十分な駆動を行える。
【００４５】
なお、上述した例では、ａ＝１としたが、これは一例であり、ａの値は任意であって良いことは勿論である。
【００４６】
また、上述した例では、強誘電液晶材料を用いる場合について説明したが、図９に示すような電気光学特性を有する反強誘電液晶材料を用いても同様の効果を奏する。
【００４７】
また、上述した例では、フレーム毎にスキャンドライバ３３からの出力電圧を変動させるようにしたが、フレーム毎でデータ振幅範囲はほとんど変動しないので、この出力電圧を固定しておくようにしても良い。
【００４８】
また、上述した例では、フレーム反転駆動に限定して説明したが、ライン反転駆動についても本発明を適用できることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明では、フレーム毎に基準電圧を変動させるようにしたので、データドライバから広範囲の出力電圧を得ることができ、高電圧動作モードの液晶材料を使用しても十分な輝度を有する表示を実現することができる。また、例えば低電圧動作モードの液晶材料を使用する場合、基準電圧を変動させるようにすることにより、データドライバの耐圧を半分にすることも可能である。
【００５０】
また、第１基準電圧を発生する第１回路と第２基準電圧を発生する第２回路との出力を切り替えて、基準電圧を変動させるようにしたので、２種類の異なる基準電圧を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。
【図３】液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図４】データドライバ用基準電圧発生回路の内部構成を示す図である。
【図５】第１定電圧回路及び第２定電圧回路の一構成例を示す図である。
【図６】第１定電圧回路及び第２定電圧回路の他の構成例を示す図である。
【図７】本発明の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートである。
【図８】本発明におけるデータドライバでの出力電圧の範囲を示すグラフである。
【図９】強誘電性液晶材料または反強誘電性液晶材料の電気光学特性を示すグラフである。
【図１０】従来例におけるデータドライバでの出力電圧の範囲を示すグラフである。
【符号の説明】
３共通電極
７ＬＥＤアレイ
２１液晶パネル
２２バックライト
３１制御信号発生回路
３２データドライバ
３４データドライバ用基準電圧発生回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to an active drive type liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal material or an antiferroelectric liquid crystal material having spontaneous polarization.
[0002]
[Prior art]
With the recent progress of so-called office automation (OA), OA devices represented by word processors, personal computers, PDA (Personal Digital Assistants) and the like are widely used. Furthermore, with the spread of such OA devices, there is a demand for portable OA devices that can be used both in the office and outdoors, and there is a demand for reduction in size and weight. Liquid crystal display devices are widely used as one of means for achieving such an object. The liquid crystal display device is an indispensable technology for reducing the power consumption of not only a small size and light weight but also a battery-driven portable OA device. Furthermore, in recent years, even in a small portable OA device such as a PDA, it is desired to display multimedia including photographic data and map data.
[0003]
The screen size of the PDA is about 4 inches, and the number of pixels is tens of thousands of pixels. Therefore, when displaying an image that requires a large amount of data such as photo data and map data, it is often possible to perform only poor display due to insufficient capacity. Therefore, it is necessary to increase the display capacity and increase the definition without changing the display size.
[0004]
In order to realize high definition, the present inventors use a ferroelectric liquid crystal element or an antiferroelectric liquid crystal element with a high response speed to an applied voltage as a liquid crystal element, and the same pixel is time-divided with three primary colors. We are developing a field-sequential liquid crystal display device that performs color display by emitting light. Such a liquid crystal display device emits red, green, and blue light in a time-sharing manner with a liquid crystal panel using a ferroelectric liquid crystal element or anti-ferroelectric liquid crystal element capable of high-speed response on the order of several hundreds to several μs. Combined with a possible backlight, the switching of the liquid crystal elements and the light emission of the backlight are synchronized, and a series of displays with red, green, and blue light are completed within 1 / 60s, enabling color display in units of frames To do.
[0005]
In this display method, it is not necessary to use a color filter, and it is not necessary to divide one pixel into three subpixels. One pixel by this field sequential method is equivalent to one sub-pixel of the color filter method, and high definition can be easily realized by the field sequential method.
[0006]
In the field sequential method, specifically, it is necessary to divide one frame into three subframes of red, green, and blue, and to complete the display of data corresponding to the display color in each subframe. The time of one subframe is 5.56 ms (1/180 s). When scanning of one line is performed at 5 μs, the scanning time to the last line is Vms (Video Graphics Array) size is 2.4 ms. The time obtained by subtracting the scanning time and the time required to complete the operation of the liquid crystal material according to the voltage applied to the pixel from the time of one subframe (5.56 ms) is the time contributing to display. . When a nematic liquid crystal material is used as the liquid crystal material, the response time of the liquid crystal material is a few ms, so that it is hardly displayed in the VGA size. On the other hand, the ferroelectric liquid crystal material or the antiferroelectric liquid crystal material has a response speed as high as 1 ms or less, so that a time that can contribute to display in one subframe can be about 2 ms or more.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 9 is a graph showing the electro-optical characteristics of a ferroelectric liquid crystal material or an antiferroelectric liquid crystal material, with the horizontal axis representing the applied voltage to the liquid crystal material and the vertical axis representing the light transmittance. In FIG. 9, the thick solid line represents the characteristics of the liquid crystal material in the low voltage operation mode, and the thin solid line represents the characteristics of the liquid crystal material in the high voltage operation mode. In a ferroelectric liquid crystal material or an antiferroelectric liquid crystal material, a high driving voltage is required particularly in a liquid crystal material in a high voltage operation mode in order to obtain a sufficient transmitted light intensity. Further, since the liquid crystal material is driven by frame inversion, the driving voltage required for the data driver is doubled.
[0008]
When the field sequential method is performed on the liquid crystal display device by frame inversion driving, the output of the data driver is as shown in FIGS. That is, the data driver is centered on a reference voltage that is half the maximum output voltage, and the high-voltage side voltage corresponding to the image (FIG. 10A) and the low-voltage side voltage corresponding to the image (FIG. b)) are alternately output for each frame, and this output voltage is applied to each pixel electrode. The voltage applied to the common electrode is this fixed reference voltage.
[0009]
By the way, since the magnitude of the maximum voltage output from the data driver is regulated, the luminance of the display is determined by the electro-optical characteristics of the liquid crystal material. A commercially available data driver generally used for a TFT (Thin Film Transistor) driven liquid crystal panel has a maximum voltage of about 16V. When frame inversion driving is performed using such a data driver having a maximum voltage of 16V, the voltage that can be applied to the liquid crystal material is ± 8V. With this applied voltage of ± 8 V, a light transmittance of 80% is obtained for the liquid crystal material in the low voltage operation mode (thick solid line in FIG. 9), but for the liquid crystal material in the high voltage operation mode (thin solid line in FIG. 9). Can only obtain a light transmittance of about 30% even at the maximum voltage. Therefore, the liquid crystal material in the high voltage operation mode has a problem that sufficient luminance cannot be obtained and the liquid crystal material cannot be used as a display.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and by varying the reference voltage for each frame, a wide range of output voltages can be obtained from the data driver, and a high-voltage operation mode liquid crystal material is used. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of realizing a display having sufficient luminance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the liquid crystal display device according to claim 1, a liquid crystal substance is sealed between one substrate provided with a common electrode and the other substrate provided with a pixel electrode, and a reference voltage is provided between the common electrode and the pixel electrode. In a liquid crystal display device for performing image inversion by driving a liquid crystal panel to which a voltage generated by a data driver corresponding to a frame image is applied in accordance with the frame image is supplied to the data driver maximum Voltage The value of the And minimum Voltage The data driver includes a changing means for changing the reference voltage for each frame while keeping the value fixed. Above Let s be the maximum voltage A reference voltage is applied to the common electrode. In the case of a frame that uses the high voltage output side of the data driver, the reference voltage is set to t, the voltage applied to the liquid crystal material is 0 to (s−t), and the low voltage output side of the data driver is used. In the frame, the reference voltage is set to (s−t), and the voltage applied to the liquid crystal material is set to 0 −− (t−s).
[0012]
The liquid crystal display device according to claim 1 is supplied to the data driver when the liquid crystal panel is displayed by performing frame inversion driving. maximum Voltage The value of the And minimum Voltage The reference voltage is varied for each frame while the value is fixed.
[0013]
Assuming that the maximum voltage of the data driver is s (V), in the A frame (for example, an odd frame), the reference voltage is set to t (V), and the voltage on the high voltage output side is set to t to s (V). Low power The voltage on the pressure output side is set to 0 to t (V), respectively, and the voltage applied to the common electrode is set to t (V). In the A frame, since the high voltage output side is used, the voltage applied to the liquid crystal is 0 to (s−t) (V). On the other hand, in the (A + 1) frame (for example, even frame), the reference voltage is (s−t) (V), and the voltage on the high voltage output side is (s−t) to s (V). Low power The voltage on the pressure output side is set to 0 to (s−t) (V), and the voltage applied to the common electrode is set to (s−t) (V). In the (A + 1) frame, since the low voltage output side is used, the voltage applied to the liquid crystal is 0 to-(ts) (V).
[0014]
In the conventional liquid crystal display device, since the reference voltage is fixed at s / 2 (V) in all frames, the drive voltage range is ± s / 2 (V). On the other hand, in the liquid crystal display device of the present invention, the driving voltage range becomes ± (s−t) (V) by the driving method as described above. For example, when s = 16 and t = 1, the drive voltage range in the present invention is ± 15 V, which is significantly larger than the conventional example (± 8 V). Therefore, the liquid crystal material in the high voltage operation mode having the characteristics shown in FIG. 9 can be sufficiently driven.
[0015]
A liquid crystal display device according to a second aspect of the present invention is the liquid crystal display device according to the first aspect, wherein the changing means t A first circuit for generating a first voltage; (S−t) A second circuit that generates a second voltage, and a switching circuit that switches outputs from the first circuit and the second circuit for each frame.
[0016]
3. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the liquid crystal display device is generated in the first circuit. t Generated by the first voltage and the second circuit (S−t) By switching the input to the second voltage, the reference voltage is switched for each frame. Thus, two different reference voltages can be easily obtained.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
[0018]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a liquid crystal display device of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view of a liquid crystal panel and a backlight, and FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the liquid crystal display device. is there.
[0019]
In FIG. 1, reference numerals 21 and 22 respectively denote a liquid crystal panel and a backlight whose sectional structure is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the backlight 22 includes an LED (Laser Emitting Diode) array 7 that emits red, green, and blue light and a light guide and light diffusion plate 6. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the liquid crystal panel 21 includes a polarizing film 1, a glass substrate 2, a common electrode 3, a glass substrate 4, and a polarizing film 5 from the upper layer (front surface) side to the lower layer (back surface) side. .. Are formed in this order, and pixel electrodes 40, 40... Arranged in a matrix are formed on the surface of the glass substrate 4 on the common electrode 3 side.
[0020]
Between the common electrode 3 and the pixel electrodes 40, 40..., A driving unit 50 including a data driver 32 and a scan driver 33 described later is connected. The data driver 32 is connected to the TFT 41 via the signal line 42, and the scan driver 33 is connected to the TFT 41 via the scanning line 43. The TFT 41 is on / off controlled by the data driver 32 and the scan driver 33. Further, the individual pixel electrodes 40, 40... Are ON / OFF controlled by the TFT 41. Therefore, the transmitted light intensity of each pixel is controlled by a signal from the data driver 32 given via the signal line 42 and the TFT 41.
[0021]
An alignment film 12 is disposed on the upper surface of the pixel electrodes 40, 40... On the glass substrate 4, and an alignment film 11 is disposed on the lower surface of the common electrode 3, and a liquid crystal substance is filled between the alignment films 11 and 12. A liquid crystal layer 13 is formed. Reference numeral 14 denotes a spacer for maintaining the layer thickness of the liquid crystal layer 13.
[0022]
The backlight 22 is located on the lower layer (rear) side of the liquid crystal panel 21, and the LED array 7 is provided in a state where the backlight 22 faces the end face of the light guide and light diffusion plate 6 constituting the light emitting region. In the LED array 7, LEDs that emit three primary colors, that is, red, green, and blue, are sequentially and repeatedly arranged on a surface facing the light guide and light diffusion plate 6. Then, red, green, and blue LEDs are caused to emit light in the red, green, and blue subframes, respectively. The light guide and light diffusing plate 6 functions as a light emitting region by guiding light emitted from each LED of the LED array 7 to its entire surface and diffusing it to the upper surface. The light emission timing and light emission color of the backlight 22 capable of time division light emission of red, green and blue are controlled in synchronization with the data write / erase scan of the liquid crystal panel 21.
[0023]
Here, a specific example of the liquid crystal panel 21 will be described. Pixel electrodes 40, 40 (pitch: 0.24 × 0.24 mm) ² After cleaning the TFT substrate having the pixel number: 1024 × 768, diagonal: 12.1 inches) and the glass substrate 2 having the common electrode 3, the polyimide is applied and baked at 200 ° C. for 1 hour, About 200 mm of polyimide film was formed as alignment films 11 and 12. These alignment films 11 and 12 are rubbed with a rayon cloth, these two substrates are overlapped so that the rubbing directions are parallel, and a silica spacer 14 having an average particle diameter of 1.6 μm is placed between them. An empty panel was produced by superposing the gaps. A ferroelectric liquid crystal material mainly composed of naphthalene-based liquid crystal is sealed between the alignment films 11 and 12 of the empty panel to form a liquid crystal layer 13. The produced panel was sandwiched between two polarizing films 1 and 5 in a crossed Nicol state to form a liquid crystal panel 21 so that the liquid crystal molecules when no voltage was applied were in a dark state when tilted in one direction. The liquid crystal panel 21 manufactured in this manner and the backlight 22 capable of time-division light emission of red, green, and blue were superimposed.
[0024]
In FIG. 1, reference numeral 30 denotes an image memory unit that receives pixel data PD for display from an external personal computer, for example, and temporarily stores it. Reference numeral 31 denotes a control signal generation circuit that receives a synchronization signal SYN from a personal computer and generates a control signal CS and a data inversion control signal DCS. The pixel data PD is output from the image memory unit 30, and the data inversion control signal DCS is output from the control signal generation circuit 31 to the data inversion circuit 36. The data inversion circuit 36 generates inverse pixel data obtained by inverting the input pixel data PD in accordance with the data inversion control signal DCS.
[0025]
A control signal CS is output from the control signal generation circuit 31 to the data driver reference voltage generation circuit 34, the data driver 32, the scan driver 33, the backlight control circuit 35, and the scan driver reference voltage generation circuit 37, respectively. The data driver reference voltage generation circuit 34 generates a reference voltage for the data driver 32, further generates a plurality of standard voltages based on the reference voltage, and outputs the standard voltage to the data driver 32. The scan driver reference voltage generation circuit 37 generates a reference voltage for the scan driver 33 and outputs it to the scan driver 33.
[0026]
In the present invention, the reference voltage for the data driver 32 is changed for each frame. Specifically, for the data driver 32 having a maximum voltage of 16V, the reference voltage is alternately changed to a (V) in the A frame and (16−a) (V) in the (A + 1) frame. The data driver 32 generates a voltage signal corresponding to pixel data or reverse pixel data received from the image memory unit 30 via the data inversion circuit 36 based on the standard voltage generated by the data driver reference voltage generation circuit 34. Then, it is output to the signal line 42 of the pixel electrode 40. In synchronization with the output of this signal, the scan driver 33 sequentially scans the scanning lines 43 of the pixel electrodes 40 line by line. The backlight control circuit 35 applies drive voltage to the backlight 22 and causes the LEDs of the red, green, and blue colors included in the LED array 7 of the backlight 22 to emit light in a time-sharing manner.
[0027]
FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration of the data driver reference voltage generation circuit 34. The data driver reference voltage generation circuit 34 includes a first constant voltage circuit 341 that generates a first constant voltage (first reference voltage) and a second constant voltage that generates a second constant voltage (second reference voltage). A circuit 342, a switching circuit 343 that switches between an output voltage from the first constant voltage circuit 341 and an output voltage from the second constant voltage circuit 342, ten resistors 344a to 344j connected in series, and between adjacent resistors 11 amplifiers 345a to 345k for extracting the standard voltage from the third constant voltage circuit 346 for generating a third constant voltage, and a subtractor for subtracting the output of the third constant voltage circuit 346 from the output of the central amplifier 345f 347.
[0028]
The first constant voltage circuit 341 generates a (V) that is the first reference voltage and outputs it to one input terminal of the switching circuit 343, and the second constant voltage circuit 342 is the second reference voltage (16 -A) Generate (V) and output to the other input terminal of the switching circuit 343. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the first constant voltage circuit 341 and the second constant voltage circuit 342. In this example, the Zener diode 350 is used to generate a constant voltage. FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the first constant voltage circuit 341 and the second constant voltage circuit 342. In this example, a constant voltage is generated by including a power supply circuit 351 including a three-terminal regulator IC or a switching regulator IC.
[0029]
The switching circuit 343 selects one of the input terminals in accordance with the input control signal CS, and the first reference voltage (a (V)) or the second reference voltage ((16-a) ( V)) is output to the center of the series circuit of the resistors 344a to 344j. Each of the amplifiers 345a to 345k takes out a standard voltage obtained by dividing a voltage of 16V by the resistors 344a to 344j. The upper amplifiers 345a to 345e have the extracted standard voltage V _so ~ V _s4 Is output to the high voltage side of the data driver 32, and the lower amplifiers 345g to 345k take out the extracted standard voltage V _s5 ~ V _s9 Is output to the low voltage side of the data driver 32. When the reference voltage is a (V), the range of the output voltage on the high voltage side extracted by the amplifiers 345a to 345e is a to 16 (V), and the low voltage side extracted by the amplifiers 345g to 345k is The output voltage range is 0 to a (V). When the reference voltage is (16-a) (V), the range of the output voltage on the high voltage side extracted by the amplifiers 345a to 345e is (16-a) to 16 (V), and the amplifiers 345g to 345g The range of the output voltage on the low voltage side extracted at 345k is 0 to (16-a) (V).
[0030]
The third constant voltage circuit 346 receives the output from the central amplifier 345f (first reference voltage (a (V)) or second reference voltage ((16-a) (V)) by the third constant voltage circuit 346. The generated fixed voltage is subtracted and the subtracted voltage V is subtracted. _com Is output to the common electrode 3. This fixed voltage is a voltage drop accumulated in the pixel generated when the gate is turned off by TFT driving.
[0031]
Next, the operation of the liquid crystal display device according to the present invention will be described. Display pixel data PD is input from the personal computer to the image memory unit 30. After the pixel data PD is temporarily stored in the image memory unit 30, the pixel data PD is output when the control signal CS output from the control signal generation circuit 31 is received. When the pixel data PD is supplied to the image memory unit 30, when the synchronization signal SYN is supplied to the control signal generation circuit 31, the control signal CS and the data inversion control signal DCS are generated and output. The pixel data PD output from the image memory unit 30 is given to the data inversion circuit 36.
[0032]
In the data inversion circuit 36, when the data inversion control signal DCS output from the control signal generation circuit 31 is at the L level, the pixel data PD is passed as it is. On the other hand, when the data inversion control signal DCS is at the H level, the inverse pixel data is passed. Is generated and output. Therefore, the control signal generation circuit 31 sets the data inversion control signal DCS to the L level during the data write scan, and sets the data inversion control signal DCS to the H level during the data erase scan.
[0033]
The control signal CS generated by the control signal generation circuit 31 includes a data driver 32, a scan driver 33, a data driver reference voltage generation circuit 34, a backlight control circuit 35, and a scan driver reference voltage generation circuit 37. Given to. When receiving the control signal CS, the data driver reference voltage generation circuit 34 causes the first reference voltage (a (V)) or the second reference voltage ((16-a) (V)) to vary from frame to frame. Are generated, and the generated standard voltages are output to the data driver 32.
[0034]
Further, the voltage V supplied to the common electrode 3 _com Is also output to the data driver 32. At this time, this voltage V _com Requires a voltage several V lower than the first reference voltage (a (V)) or the second reference voltage ((16-a) (V)). Therefore, the fixed voltage generated by the third constant voltage circuit 346 is subtracted from the first reference voltage or the second reference voltage by the subtractor 347, and the subtraction voltage is set to the voltage V _com Is output as
[0035]
In the data driver 32, when receiving the control signal CS, based on the standard voltage input from the data driver reference voltage generation circuit 34, the pixel data output from the image memory unit 30 via the data inversion circuit 36 or the inverse data is output. A voltage signal corresponding to the pixel data is created, and the created voltage signal is output to the signal line 42 of the pixel electrode 40.
[0036]
When the control signal CS is received, a reference voltage is generated by the scan driver reference voltage generation circuit 37, and the generated reference voltage is output to the scan driver 33. When the scan driver 33 receives the control signal CS, the scan line 43 of the pixel electrode 40 is sequentially scanned for each line. Since the reference voltage varies for each frame, the gate-on voltage and the gate-off voltage output from the scan driver 33 are varied for each frame according to the control signal CS.
[0037]
The TFT 41 is driven in accordance with the output of the voltage signal from the data driver 32 and the scan of the scan driver 33, a voltage is applied to the pixel electrode 40, and the transmitted light intensity of the pixel is controlled. When receiving the control signal CS, the backlight control circuit 35 applies a drive voltage to the backlight 22 to time-divide the red, green, and blue LEDs of the LED array 7 of the backlight 22. Light is emitted, and red light, green light, and blue light are sequentially emitted over time.
[0038]
FIG. 7 is a time chart showing display control in the liquid crystal display device of the present invention. FIG. 7A shows the emission timings of the red, green and blue colors of the backlight 22 (LED), and FIG. The scanning timing of each line of the panel 21 and FIG. 7C show the color development state of the liquid crystal panel. One frame is divided into three subframes. As shown in FIG. 7 (a), red in the first subframe, green in the second subframe, and blue in the third subframe, respectively. Make it emit light.
[0039]
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the liquid crystal panel 21 is scanned twice during the sub-frames of red, green, and blue. However, the start timing of the first scan (data write scan) (timing to the first line) coincides with the start timing of each subframe, and the end timing of the second scan (data erase scan) (final) The timing is adjusted so that (timing to line) coincides with the end timing of each subframe. In the data writing scan, a voltage corresponding to the pixel data is supplied to each pixel of the liquid crystal panel 21 to adjust the transmittance. This enables full color display. In the data erasing scan, a voltage having the same magnitude as that at the time of data writing scanning and a reverse polarity is supplied to each pixel of the liquid crystal panel, and the display of each pixel of the liquid crystal panel 21 is erased. Application of components is prevented.
[0040]
Next, the drive voltage control in the data driver 32 and the operation of the data driver reference voltage generation circuit 34 shown in FIG. 4 will be described in detail. As a driving method, frame inversion driving is performed.
[0041]
FIG. 8 is a graph showing the range of the output voltage in the data driver 32 according to the present invention. FIG. 8A shows the driver output characteristics during the A frame period, and FIG. 8B shows the (A + 1) frame period. It shows the driver output characteristics at the time.
[0042]
In the A frame period, the reference voltage is set to a (V), the voltage on the high voltage output side is set to a to 16 (V), and the voltage on the low voltage output side is set to 0 to a (V). The voltage applied to the common electrode 3 is set to a (V). By doing so, the range of the voltage applied to the liquid crystal is 0 to (16-a) (V) in the A frame period in which the output of the data driver 32 uses the voltage on the high voltage output side. Then, within this voltage range, the voltage shown in FIG. 8A corresponding to the input number of gradations (image data) is output.
[0043]
On the other hand, in the (A + 1) frame period, the reference voltage is (16-a) (V), the voltage on the high voltage output side is (16-a) to 16 (V), and the voltage on the low voltage output side is 0 to ( 16-a) Set to (V). The voltage applied to the common electrode 3 is set to (16-a) (V). By doing so, in the (A + 1) frame period in which the output of the data driver 32 uses the voltage on the low voltage output side, the voltage range applied to the liquid crystal is 0- (16-a) (V). It becomes. Then, within this voltage range, the voltage shown in FIG. 8B corresponding to the input number of gradations (image data) is output.
[0044]
According to the present invention, a wide range of output voltages can be obtained with the maximum voltage and the minimum voltage supplied to the data driver 32 being fixed. That is, for example, when a = 1, ± 15 V is the drive voltage range. This value is greatly expanded compared to ± 8 V of the conventional example. Therefore, the liquid crystal material in the high voltage operation mode that could not be driven in the conventional example can be driven sufficiently without any problem in the present invention.
[0045]
In the example described above, a = 1. However, this is an example, and it is needless to say that the value of a may be arbitrary.
[0046]
In the above-described example, the case where the ferroelectric liquid crystal material is used has been described. However, the same effect can be obtained by using an antiferroelectric liquid crystal material having electro-optical characteristics as shown in FIG.
[0047]
In the above-described example, the output voltage from the scan driver 33 is changed for each frame. However, since the data amplitude range hardly changes for each frame, this output voltage may be fixed. .
[0048]
In the above-described example, the description is limited to the frame inversion driving. However, the present invention can of course be applied to the line inversion driving.
[0049]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the present invention, since the reference voltage is changed for each frame, a wide range of output voltages can be obtained from the data driver, and it is sufficient to use a liquid crystal material in a high voltage operation mode. A display having a high luminance can be realized. For example, when a liquid crystal material in a low voltage operation mode is used, the breakdown voltage of the data driver can be halved by changing the reference voltage.
[0050]
In addition, since the reference voltage is changed by switching the output of the first circuit that generates the first reference voltage and the second circuit that generates the second reference voltage, two different reference voltages can be easily obtained. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal panel and a backlight.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of a liquid crystal display device.
FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration of a data driver reference voltage generating circuit;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a first constant voltage circuit and a second constant voltage circuit.
FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the first constant voltage circuit and the second constant voltage circuit.
FIG. 7 is a time chart showing display control in the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing a range of an output voltage in the data driver in the present invention.
FIG. 9 is a graph showing electro-optical characteristics of a ferroelectric liquid crystal material or an antiferroelectric liquid crystal material.
FIG. 10 is a graph showing a range of an output voltage in a data driver in a conventional example.
[Explanation of symbols]
3 Common electrode
7 LED array
21 LCD panel
22 Backlight
31 Control signal generation circuit
32 Data driver
34 Reference voltage generator for data drivers

Claims

共通電極を設けた一方の基板と画素電極を設けた他方の基板との間に液晶物質が封入されており、前記共通電極及び画素電極間に、基準電圧に基づきフレーム画像に対応してデータドライバで生成された電圧が印加される液晶パネルをフレーム反転駆動させて画像表示を行う液晶表示装置において、
前記データドライバに供給される最大電圧の値及び最小電圧の値を固定したまま、前記基準電圧をフレーム毎に変動させる変動手段を備えており、
前記データドライバの前記最大電圧をｓとし、前記共通電極に基準電圧が印加された場合に、前記データドライバの高電圧出力側を使用するフレームでは前記基準電圧をｔとして前記液晶物質に印加する電圧を０〜（ｓ−ｔ）とし、前記データドライバの低電圧出力側を使用するフレームでは前記基準電圧を（ｓ−ｔ）として前記液晶物質に印加する電圧を０〜−（ｔ−ｓ）とするようにしたことを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal substance is sealed between one substrate provided with a common electrode and the other substrate provided with a pixel electrode, and a data driver corresponding to a frame image based on a reference voltage between the common electrode and the pixel electrode. In a liquid crystal display device that performs image inversion by driving a liquid crystal panel to which the voltage generated in step 1 is applied,
A variable means for changing the reference voltage for each frame while fixing the maximum voltage value and the minimum voltage value supplied to the data driver,
The maximum voltage of the data driver as s, when the reference voltage is applied to the common electrode, a frame that uses a high voltage output side of the data driver voltage applied to the liquid crystal material the reference voltage as t Is 0 to (s−t), and in the frame using the low voltage output side of the data driver, the reference voltage is (s−t) and the voltage applied to the liquid crystal material is 0 to − (t−s). A liquid crystal display device characterized by that.

前記変動手段は、ｔである第１の電圧を発生する第１回路と、（ｓ−ｔ）である第２の電圧を発生する第２回路と、前記第１回路及び第２回路からの出力をフレーム毎に切り替える切替回路とを有する請求項１記載の液晶表示装置。 The variation means includes a first circuit that generates a first voltage t, a second circuit that generates a second voltage (s−t), and outputs from the first circuit and the second circuit. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a switching circuit that switches between each frame.