JP4436790B2 - Ocbモードを有する液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Ocbモードを有する液晶表示装置及びその駆動方法 Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示装置(Liquid Crystal Display Device: LCD)及びその駆動方法に関し、より具体的には、OCB液晶をベンド転移(bend transition)させるための高電圧をリセット電圧としてOCB液晶の共通電極に印加するOCB(Optically Compensated Bend)モードを有する液晶表示装置及びその駆動方法に関するものである。
近来、パーソナルコンピュータやテレビなどの軽量、薄型化に伴い、ディスプレイ装置も軽量化、薄型化が求められており、このような要求によって陰極線管(Cathode Ray Tube: CRT)の代わりに液晶表示装置(Liquid Crystal Display; LCD)のような平板型ディスプレイが開発されている。
LCDは、2つの基板間に注入されている異方性誘電率を持つ液晶物質に電界(Electric Field)を印加し、この電界の強さを調節して外部の光源(バックライト)から基板に透過される光の量を調節することで、所望の画像信号を得る表示装置である。
このような液晶表示装置は、画面を見る方向によって明暗と色とが変わる狭い視野角を有するという短所がある。このような短所を克服する方法が複数提案されている。例えば、LCDの視野角向上のためには、導光板の表面にプリズム板を押し付け、バックライトから入射光の直進性を向上させて、垂直方向の輝度を30%以上向上させる方式が実用化されており、ネガ(Negative)光補償板を取り付けて視野角を高める方法を適用しつつある。
また、イン・プレーン・スイッチング(In Plane Switching)モードが開発され、上下左右の視野角が160°とほぼ陰極線管水準の広視野角化がなされているが、開口率が相対的に低くて、これに対する改善策が必要となる。
この他にも、OCB(Optically Compensated Bend ; 以下、'OCB'と呼ぶ。)方式、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)方式、DHF(Deformed Helix Ferroelectric)方式などを薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)で駆動して、視野角を改善する努力など、多くの試みがなされている。
特に、OCBモードの場合、液晶の応答速度が早く、広視野角の特性を持っているため、動映像を具現するのに長所があり、現在、研究開発が活発に進行されつつある。
図1は、一般的なOCBモードの動作を説明するための液晶状態図である。
図1を参照すれば、上板電極と下板電極との間に位置するOCB液晶の初期配向状態はホモジーニアス状態(Homogenous State)であり、上/下板電極に所定の電圧を印加すれば、転移スプレー(Transient Splay)及び非対称スプレー(Asymmetric Splay)を経てベンド状態(Bend State)に変換された後、OCBモードで動作する。
図1に示すように、一般的にOCB液晶セルは、傾斜角(Tilt Angle)が約10〜20°、液晶セルの厚さは4〜7μmで作られ、配向膜を同じ方向にラビング(Rubing)する方式を取っている。液晶層の真中での液晶分子の配列は、左右対称となるので、特定の電圧以下では、傾斜角が0°であり、特定の電圧以上では、傾斜角が90°となり、初期に大きい電圧をかけて液晶層の中心部において液晶分子の傾斜角を90°と作り、印加電圧を異ならせて配向膜と液晶層とのうち液晶分子を除いた残りの液晶分子のチルト(Tilt)変化により液晶層を経る光の偏光を変調する。中心部位の液晶分子の傾斜角が0°から90°に配列するのに時間が通常数秒程度かかり、バックフロー(Back-Flow)がなく、弾性係数が大きい曲げ変形なので、反応時間は、10μm程度と極めて早いという特徴がある。
OCBモードのためのベンド配向を得るまでは、一定時間、すなわち、ベンド転移時間が必要となり、このような転移時間を短縮するためには、液晶両端に高電圧を印加しなければならない。このような高電圧は、一般的に外部電源であるDC-DCコンバータを用いて共通電極に高電圧を印加することで、高速にベンド配向を得ることができる。
液晶表示装置は、携帯の簡便な平板型ディスプレイ(Flat Panel Display)の中で代表的なものであり、この中でも薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor: TFT)をスイッチング素子に用いたTFT-LCDが主として利用されている。
TFT-LCDにおいて、各画素は、液晶を誘電体で有するキャパシタ、すなわち、液晶キャパシタにモデリングすることができ、このようなLCDにおける各画素の等価回路は、図2の通りである。
図2は、従来の液晶表示装置のn×m個の画素のうち、代表的な画素回路図である。
図2に示すように、液晶表示装置の各画素は、データ線(Dm)と走査線(Sn)とにそれぞれソース電極とゲート電極とが接続されるTFT10と、TFTのドレイン電極と共通電圧(Vcom)との間に接続される液晶キャパシタ(CLC)と、TFTのドレイン電極に接続されるストーリッジキャパシタ(Cst)を含む。
図2において、走査線(Sn)に走査信号が印加されて、TFT10がターンオンされると、データ線に供給されたデータ電圧(Vd)がTFTを通じて各画素電極(図示せず)に印加される。すると、画素電極に印加される画素電圧(Vp)と共通電圧(Vcom)との差に相当する電界が液晶(図2では、等価的に液晶キャパシタ(CLC)で示した)に印加され、この電界の強さに対応する透過率で光が透過されるようにする。この時、画素電圧(Vp)は、1フレームまたは1フィールドの間に保持されなければならないが、図2において、ストーリッジキャパシタ(Cst)は、画素電極に印加された画素電圧(Vp)を1フレームまたは1フィールドの間に保持するために補助的に使われる。
一般的に、液晶表示装置は、カラーイメージを表示する方式によってカラーフィルター(Color Filter)方式とフィールド順次(Field-Sequential)駆動方式との2通りの方式で分けることができる。
カラーフィルター方式の液晶表示装置は、2つの基板のうち1つの基板に赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3原色からなるカラーフィルター層を形成し、このカラーフィルター層に透過される量を調節することで、所望のカラーを表示する。カラーフィルター方式のLCDは、単一の光源から照射されて液晶を通じて透過される光をR、G、Bのカラーフィルター層に透過させるに際して、R、G、Bのカラーフィルター層に透過される光の量を調節してR、G、B色を合成することで、所望のカラーを表示する。
このように、単一の光源とR、G、Bの3色カラーフィルター層とを用いてカラーを表示する液晶表示装置においては、R、G、Bの各領域毎にそれぞれ対応する単位画素が必要なので、黒白を表示する場合よりも3倍多い画素が必要になる。したがって、高解像度の画像を得るためには、液晶表示装置のパネルの精巧な製造技術が要求される。
また、液晶表示装置の基板に別途のカラーフィルター層を形成しなければならない製造上の煩わしさがあり、カラーフィルター自体の光透過率を向上しなければならないという問題点がある。
フィールド順次駆動方式の液晶表示装置は、R、G、Bの各色の独立した光源を順次周期的に点灯し、その点灯周期に同期して各画素に対応する色信号を加えることにより、フルカラーの画像を得るようにする。すなわち、フィールド順次駆動方式の液晶表示装置によれば、一つの画素をR、G、Bの単位画素で分割しなく、一つの画素にR、G、Bのバックライトから出力されるR、G、Bの3原色の光を時分割的に順次表示することによって、目の残像効果を利用してカラーイメージを表示する。
このような、フィールド順次駆動方式は、アナログ駆動方式とデジタル駆動方式とに区分することができる。
アナログ駆動方式は、表示しようとする階調数に対応する多数の階調電圧を設定し、前記階調電圧のうち階調データに相応する一つの階調電圧を選択し、選択された階調電圧で液晶パネルを駆動することにより、印加された階調電圧に対応する透過光量で階調表示を行う。
図3は、従来のアナログ駆動方式の液晶表示装置による駆動電圧及び光透過率を示す図である。
図3において、駆動電圧は、液晶に印加される電圧を意味し、光透過率(Optical Transmittance)は、液晶に光が印加される場合、印加された光に対する透過割合を意味する。すなわち、光透過率とは、液晶が光を透過させることのできるねじれ程度を意味する。
図3を参照すれば、Rカラーを表示するためのRフィールド区間(Tr)において、V11レベルの駆動電圧が液晶に印加され、 V11レベルの駆動電圧に相応する光が液晶を透過する。Gカラーを表示するためのGフィールド区間(Tg)においては、V12レベルの駆動電圧が印加され、V12レベルの駆動電圧に相応する光が液晶を透過する。そして、Bのカラーを表示するためのBフィールド区間(Tb)において、V13レベルの駆動電圧が印加され、V13レベルの駆動電圧に相応する光透過量が得られる。Tr、Tg、Tb 区間において透過されたそれぞれR、G、Bの光の和によって、所望のカラーイメージがディスプレイされる。
一方、デジタル駆動方式は、液晶に印加される駆動電圧を一定にし、電圧印加時間を制御して階調表示を行う。このようなデジタル駆動方式によれば、駆動電圧を一定に保持し、電圧印加状態及び電圧無印加状態をタイミング的に制御して、液晶に透過される累積光量を調節することで階調を表示する。
図4は、従来のデジタル駆動方式の液晶表示装置の駆動電圧及び光透過率を説明するための波形図を示すもので、所定ビットの駆動データによる駆動電圧の波形とそれによる液晶の光透過率とを示すものである。
図4を参照すれば、各階調に相応する階調波形データが、所定のビット、例えば、7ビットのデジタル信号に与えられ、7ビットのデータによる階調波形が液晶に印加される。そして、印加された階調波形によって液晶の光透過率が決められて階調表示を行う。
一方、従来のカラーフィルター方式の液晶表示装置によれば、以前フレームから順次印加される階調データによる液晶の応答は、現在フレームの階調データによる液晶の応答に影響を与える。
また、従来のフィールド順次駆動方式によれば、現在表示しようとする階調(例えば、Rの階調)がすぐ直前に表示された階調(例えば、Bの階調)によって実効値応答が変わるため、正確に階調表示できないという問題点があった。すなわち、現在、液晶に実際に供給される画素電圧(Vp)は、現在フィールド(例えば、Rフィールド)に供給される階調電圧(または階調波形)だけでなく、直前フィールド(例えば、Bフィールド)に供給される階調電圧(または階調波形)によっても決定される。
これは、早い動画像の場合、以前フレームまたは以前フィールドの階調値が現在フレームまたは現在フィールドの階調値と混ぜられて、ボケた画像が出るブラーリング(Blurring)を発生させる。
このように、すぐ以前のフィールドまたは以前フレームに表示された階調データによって液晶の応答が変わるという従来の問題点を解決するため、リセットパルスを用いた液晶表示装置の駆動方式が開示されている。
図5は、従来のリセットパルスを用いた液晶表示装置の駆動方式を示す図である。
図5を参照すれば、各階調データの入力区間(T31-T36)が終わるところにおいて、所定時間(t31-t36)の間、入力される階調データとは無関係に(Independent)、階調データの最大値よりも大きい所定の電圧(リセット電圧)が印加される。このようなリセット電圧の印加により、各階調データの入力区間(T31-T36)の終了時点において、液晶の状態は共に同一の状態(例えば、光を透過させないブラック状態、光透過率が0の状態)に初期化される。
したがって、各区間(T31-T36)において、階調データによる印加電圧によって液晶が駆動される時、以前に表示された階調とは無関係で液晶の状態が共に同一の状態となるので、以前に表示された階調が現在の階調表示区間に影響を与えなくなる。
しかし、従来のリセット方法によれば、階調データが印加される前に、リセット電圧によって液晶の状態が共に同一の状態、すなわち、ブラック状態となるので、ブラーリング(Blurring)現象は除去できるが、ソースドライバから出力されるリセット最大電圧は、5Vから7Vなので、液晶をリセットするのに時間が長くかかり、光源が透過される時間がリセット区間ほど小さくなるので、リセットを印加しない駆動方式に比べて輝度が下がるという問題点がある。
前記問題点を解決するために、本発明は、フレーム初期毎にまたは階調データの印加時毎に、外部の高い電圧を液晶リセット電圧として用いて共通電極に印加することにより、短時間で液晶をリセットさせて、ブラーリング(Blurring)の減少及び輝度の向上したOCBモードの液晶表示装置及びその駆動方法を提供する。
前記目的を達成するために、本発明の実施例による液晶表示装置は、多数のスキャンラインと多数のデータラインとが交差する領域に位置し、共通電極と画素電極及びOCB液晶とから構成された液晶キャパシタを含む多数の画素と;前記多数のスキャンラインにスキャン信号を印加するスキャンドライバと;前記多数のデータラインに階調データを印加するソースドライバと;前記OCB液晶をベンド転移させるためのDC電圧を出力するDC-DCコンバータと;前記DC-DCコンバータの出力電圧と共通電圧とを選択して前記共通電極に伝達するためのスイッチング部と;前記多数の画素に光を出力するバックライトを制御する光源制御器と;前記スキャンドライバ、前記ソースドライバ、前記スイッチング部及び前記光源制御器の動作を制御するタイミング制御部とを含み、前記スイッチング部は、各フレームの開始前に、前記DC-DCコンバータの出力電圧を前記共通電極に印加して前記OCB液晶をリセットし、前記ソースドライバは前記スイッチング部で前記DC-DCコンバータの出力電圧を選択時に前記階調データを印加しないことを特徴とする。
本発明の更に他の実施例による液晶表示装置は、多数のスキャンラインと多数のデータラインとが交差する領域に位置し、共通電極と画素電極及びOCB液晶とから構成された液晶キャパシタを含む多数の画素と;前記多数のスキャンラインにスキャン信号を印加するスキャンドライバと;前記多数のデータラインに赤色、緑色及び青色の階調データを順次印加するソースドライバと;前記OCB液晶をベンド転移させるためのDC電圧を出力するDC-DCコンバータと;前記DC-DCコンバータの出力電圧と共通電圧とを選択して前記共通電極に伝達するためのスイッチング部と;前記多数の画素に赤色、緑色及び青色の発光ダイオードを順次発光するように制御する光源制御器と;前記スキャンドライバ、前記ソースドライバ、前記スイッチング部及び前記光源制御器の動作を制御するタイミング制御部とを含み、1フレームを赤色、緑色及び青色のフィールド領域に分けて、各フィールドの開始前に、前記スイッチング部は、前記DC-DCコンバータの出力電圧を前記共通電極に印加して前記OCB液晶をリセットし、前記ソースドライバは、前記スイッチング部で前記DC-DCコンバータの出力電圧を選択時に前記赤色、緑色及び青色の前記階調データを印加しないことを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明の実施例による液晶表示装置の駆動方法は、階調データが印加される画素電極と共通電圧が印加される共通電極との間に形成されるOCB液晶を備える多数の画素と、前記OCB液晶を高速にベンド転移させるための電圧を出力するDC-DCコンバータと、前記多数の画素に光を出力するバックライトとを含む液晶表示装置の駆動方法において、(a)前記液晶表示装置の初期起動時に、前記DC-DCコンバータから前記OCB液晶に電圧を印加してベンド転移させる段階と;(b)第1のフレームの間に、前記画素電極に第1のフレームの前記階調データを印加する段階と;(c)前記(b)段階後に、前記DC-DCコンバータから前記共通電極に電圧を印加して前記OCB液晶をリセットする段階と;(d)第2のフレームの間に、前記画素電極に第2のフレームの前記階調データを印加する段階と;(e)前記(b)段階ないし(d)段階を繰り返す段階とを含み、前記階調データは、前記(c)段階では印加されないことを特徴とする
本発明の更に他の実施例による液晶表示装置の駆動方法は、赤色、緑色及び青色の階調データが順次印加される画素電極と共通電圧が印加される共通電極との間に形成されるOCB液晶を備える多数の画素と、前記OCB液晶を高速にベンド転移させるための電圧を出力するDC-DCコンバータと、前記多数の画素それぞれに赤色、緑色、青色光を順次透過させるバックライトとを含む液晶表示装置の駆動方法において、(a)前記液晶表示装置の初期起動時に、前記DC-DCコンバータから前記OCB液晶に電圧を印加してベンド転移させる段階と;(b)1フレームを赤色、緑色、青色のフィールドに分けて、前記赤色のフィールドから前記画素電極に赤色の階調データを印加する段階と;(c)前記(b)段階後に、前記DC-DCコンバータから前記共通電極に電圧を印加して前記OCB液晶をリセットする段階と;(d)前記緑色のフィールドから前記画素電極に緑色の階調データを印加する段階と;(e)前記(d)段階後に、前記DC-DCコンバータから前記共通電極に電圧を印加して前記OCB液晶をリセットする段階と;(f)前記青色のフィールドから前記画素電極に青色の階調データを印加する段階と;(g)前記(f)段階後に、前記DC-DCコンバータから前記共通電極に電圧を印加して前記OCB液晶をリセットする段階と;(h)前記(b)段階ないし(g)段階を繰り返す段階とを含み、前記赤色、緑色及び青色の階調データは、前記(c)段階、(e)段階、(f)段階では印加されないことを特徴とする
前記のように、本発明の実施例によるOCBモードの液晶表示装置は、OCBモードにおいてOCB液晶をベンド転移させるのに用いられるDC-DCコンバータから出力される高電圧を共通電極にリセット電圧として印加し、各画素のOCB液晶を迅速にリセットさせて、動映像の駆動時に、以前フレームや以前階調データまたは以前フィールドの影響で、現在の画面がボケて見えるブラーリング(Blurring)効果を除去すると共に、リセット時間の短縮による輝度向上の効果を奏する。
以下、本発明の望ましい実施例を、添付の図面を参照して詳しく述べる。以下で述べる“リセット”とは、LCDにあるOCB液晶物質がバックライトの光を透過できないブラック状態(光透過率が0の状態を意味する)にするため、電圧(または波形)を印加することを意味する。そして、“階調データ”とは、互いに異なる電圧レベルを有するデータを意味する。そして、“光透過率”とは、液晶に一定の光が印加されたと仮定する場合、印加された光に対する透過された光の割合を意味し、“光透過量”とは、液晶に実際の光が印加され、液晶を透過した光の量を意味する。
図6は、本発明の実施例によるOCBモードの液晶表示装置を示すブロック図である。
図6を参照すれば、本発明の実施例によるOCBモードの液晶表示装置は、タイミング制御部100、スキャンドライバ200、ソースドライバ300、DC-DCコンバータ400、スイッチング部500、液晶表示パネル600、光源制御器700、バックライト800及び階調電圧発生部900を含む。
液晶表示パネル600は、複数のスキャンライン(S- S)と複数のデータライン(D-D)とが交差する領域に形成された複数の画素610から構成される。複数の画素610については、図2で既に説明したので、その説明を省略することとする。
スキャンドライバ200は、複数のスキャンライン(S- S)を通じてゲート電圧を印加し、ソースドライバ300は、複数のデータライン(D-D)を通じてデータ電圧を当該の画素に印加して、液晶表示パネル600を駆動する。
階調電圧発生部900は、階調データ(R、G、B data)に該当する大きさを有する階調電圧を生成してデータドライバ300に供給する。
DC-DCコンバータ400は、所定のバイアス電圧をスイッチング部500に出力し、出力されるバイアス電圧は、スイッチング部500から液晶の初期起動時と毎フレーム初期、あるいは、毎フィールド(フィールド順次駆動の場合)初期、あるいは、階調データの印加時(カラーフィルター駆動の場合)毎に前記画素610の共通電極に印加される。前記DC-DCコンバータ400から出力されるバイアス電圧は、OCB液晶を迅速にベンド転移させるために、15Vから30Vの電圧を持つ。
スイッチング部500は、タイミング制御部100から印加されるスイッチング制御信号(S)によって、OCB液晶の初期起動時と毎フレーム初期、あるいは、毎フィールド(フィールド順次駆動の場合)初期、あるいは、階調データの印加時(カラーフィルター駆動の場合)毎に、DC-DCコンバータ400のバイアス電圧は、前記画素610の共通電極に印加される。
タイミング制御部100は、外部またはグラフィック制御器(図示せず)から階調データ信号(R、G、B data)、水平同期信号(Hsync)、垂直同期信号(Vsync)を入力されて、必要な制御信号(S、S、 S 、S)をそれぞれスキャンドライバ200、ソースドライバ300、スイッチング部500及び光源制御器700に供給し、階調データ(R、G、B data)を階調電圧発生部900に供給する。前記タイミング制御部100は、液晶表示装置の初期起動時には、すなわち、OCB液晶が高速にベンド転移されるための高電圧を印加するようにスイッチング部500に制御信号(S)を送り、その後は、毎フレーム初期、あるいは、毎フィールド(フィールド順次駆動の場合)初期、あるいは、階調データの印加時(カラーフィルター駆動の場合)毎にDC-DCコンバータ400のリセット電圧(Vre)を印加し、その他には、共通電圧(Vcom)を印加するように前記スイッチング部500に制御信号(S)を印加する。なお、タイミング制御部100は、OCB液晶のベンド転移完了後には、バックライト600を駆動するための光源制御信号(S)を光源制御器700に与える。
光源制御器700は、タイミング制御部100から印加されるバックライト制御信号(S)によって、液晶表示パネル600の後面に配置されたバックライト800を駆動するための所定の電圧を印加する。前記バックライト800は、フィールド順次(Field-Sequiential)駆動方式の場合、赤色、緑色及び青色光を順次出力する赤色LED、緑色LED及び青色LEDからなってもよく、カラーフィルター(Color Filter)を用いる駆動方式の場合、白色光を出力する白色LEDまたはCCFL(Cold Cathode Fluoresence Lamp)であってもよい。カラーフィルターを用いる駆動方式の液晶表示装置の場合、各単位画素毎に、赤色、緑色及び青色のカラーフィルターが共通電極上に位置する。
前記のように、本発明の実施例によるOCBモードの液晶表示装置は、OCB液晶の初期起動時に高速のベンド配向転移を得るために液晶表示パネルの共通電極に印加される高電圧を用いて、毎フレーム初期、あるいは、毎フィールド(フィールド順次駆動の場合)初期、あるいは、階調データの印加時(カラーフィルター駆動の場合)毎に高いリセット電圧を短く印加することで、以前フレームまたは以前フィールドまたは以前階調データのイメージが混ぜられて出るブラーリング(Blurring)の減少効果と共に、短時間でリセット電圧を印加するため、ブラックデータの挿入による輝度の減少を改善することができる。
以下、本発明の実施例によるOCBモードを有する液晶表示装置の駆動方法について詳しく述べる。
図7は、本発明の第1の実施例によるOCBモードを有する液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
図7を参照すれば、複数のフレームのうち、第n-1のフレーム、第nのフレーム、第n+1のフレームについて代表的に示す。ここで、“フレーム(Frame)”とは、前記スキャンドライバ200から第1のスキャンライン(S)から第nのスキャンライン(S)まで順次スキャン信号を印加し、前記スキャン信号と同期して、前記ソースドライバ300から第1のデータライン(D)から第mのデータライン(Dm)まで順次データ信号(D-D)を印加して、液晶表示パネル600上に一画像を表現することを言う。フィールド順次方式の液晶表示装置の場合、バックライト800が赤色LED、緑色LED、青色LEDを通じて順次光を出力する。なお、カラーフィルター方式の液晶表示装置の場合、バックライト800が白色光(例えば、WLEDまたはCCFL)を出力し、各単位画素別に、赤色、緑色及び青色のカラーフィルターを備えて、各カラーフィルターを通じて色が具現される。
図6に示した液晶表示装置を参照して図7を説明すれば、本発明の第1の実施例による液晶表示装置の駆動方法は、まず、第n-1のフレームの間、スキャンドライバ200から第1のスキャンライン(S)にスキャン信号(S)が印加されると、前記第1のスキャンライン(S)と接続された画素(P11-P1m)が選択され、ソースドライバ300からデータ信号(D11-D1m)が第1のスキャンライン(S)に接続された画素(P11-P1m)の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。第n-1のフレームの第1のスキャンライン(S)が駆動される間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。この時、第n-1のフレームの第1のスキャンライン(S)が駆動される間に、バックライト800は光を出力して、前記データ信号(D11-D1m)に相応する透過率を持つOCB液晶を透過して表示される。
次に、第n-1のフレームの間に、スキャンドライバ200から第2のスキャンライン(S)にスキャン信号(S)が印加されると、前記第2のスキャンライン(S)と接続された画素(P21-P2m)が選択され、ソースドライバ300からデータ信号(D21-D2m)が第2のスキャンライン(S)に接続された画素(P21-P2m)の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。第n-1のフレームの第2のスキャンライン(S)が駆動される間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。この時、第n-1のフレームの第2のスキャンライン(S)が駆動される間に、バックライト800は、光を出力して、前記データ信号(D21-D2m)に相応する透過率を持つOCB液晶を透過して表示される。
前記のような手順で、 第n-1のフレームで第3、4 、・・・のスキャンライン(S、S、・・・)が順次にスキャンされ、最後に、第n-1のフレームの間に、スキャンドライバ200から第nのスキャンライン(S)にスキャン信号(S)が印加されると、前記第nのスキャンライン(S)と接続された画素(Pn1-Pnm)が選択され、ソースドライバ300からデータ信号(Dn1-Dnm)が第nのスキャンライン(S)に接続された画素(Pn1-Pnm)の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。第n-1のフレームの第nのスキャンライン(S)が駆動される間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。この時、第n-1のフレームの第nのスキャンライン(S)が駆動される間に、バックライト800は、光を出力して、前記データ信号(Dn1-Dnm)に相応する透過率を持つOCB液晶を透過して表示される。
一方、第n-1のフレームが表示された後、第nのフレームが表示される前に、タイミング制御部100は、スイッチング部500にスイッチング制御信号(S)を印加して、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧(Vre)を液晶キャパシタ(CLC)の共通電極(com)に印加するようにスイッチング部500を制御して、液晶を迅速にリセットさせる。この時、OCB液晶の光透過率は、0(ブラック状態)になる。
次に、第nのフレーム、第n+1のフレームが順次動作される。第nのフレームと第n+1のフレームとは、前記第n-1のフレームの動作と同様の動作を行う。また、各フレームの開始初期に、タイミング制御部100は、スイッチング部500にスイッチング制御信号(S)を印加して、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧(Vre)を液晶キャパシタ(CLC)の共通電極(com)に印加するようにスイッチング部500を制御して、全体画素(P11-Pnm)のOCB液晶を同時に迅速にリセットさせる。以下、第nのフレームと第n+1のフレームとの駆動方法は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が、前記第n-1のフレームの説明から理解しやすいので、説明を省略することとする。
このように、本発明の第1の実施例によるカラーフィルター方式の液晶表示装置は、各フレームの初期にDC-DCコンバータ400から出力される高電圧(Vre)を共通電極に印加して、全体画素(P11-Pnm)のOCB液晶を同時に迅速にリセットさせることによって、以前フレームにおける画素データが現在フレームに影響を与えて、画面がボケて見えるブラーリング(Blurring)効果を除去すると共に、OCBモードにおいて液晶をベンド転移させるのに用いられる高電圧をリセット電圧(Vre)として用いるため、リセット時間が短くなるので、ブラックデータの挿入による輝度の減少を防止することができる。
前述した本発明の第1の実施例によるOCBモードを有する液晶表示装置の駆動方法は、カラーフィルター方式またはフィールド順次方式のいずれによっても駆動できることは言うまでもない。
図8は、本発明の第2の実施例によるOCBモードを有するフィールド順次液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
図6に示した液晶表示装置を参照して図8を説明すれば、フィールド順次液晶表示装置は、1フレームを赤色(R)フィールド、緑色(G)フィールド及び青色(B)フィールドの3フィールドに分ける。液晶表示パネル600に列と行とに配置される多数の画素610それぞれは、R、G及びBのバックライトから出力されるR、G及びBの3原色の光を時分割的に順次表示することによって、目の残像効果を利用してカラーイメージを表示する。
まず、1フレームのうち、Rフィールドの間に、スキャンドライバ200から第1のスキャンライン(S)に第1のスキャン信号(S(R))が印加されると、前記第1のスキャンライン(S)と接続された画素(P11-P1m)が選択され、ソースドライバ300からデータ信号(D-D)としてRデータ信号(DR 11-DR1m)が第1のスキャンライン(S)に接続された画素(P11-P1m)の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。Rフィールドの間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。この時、Rフィールド期間の間に、赤色バックライト(RLED)は光源を出力して、前記データ信号(DR11-DR1m)に相応する透過率として、OCB液晶は緑色光源を透過させる。
Rフィールドにおいて、次の1フレームのGフィールドに移る前に、タイミング制御部100は、スイッチング部500にスイッチング制御信号(S)を印加し、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧を液晶キャパシタ(CLC)の共通電極(com)に印加して、OCB液晶を迅速にリセットさせる。この時、液晶の光透過率は、0(ブラック状態)になる。
次に、1フレームのうち、Gフィールドの間に、スキャンドライバ200から第1のスキャンライン(S)に第2のスキャン信号(S(G))が印加されると、前記第1のスキャンライン(S)と接続された画素(P11-P1m)が選択され、ソースドライバ300からデータ信号(D-D)としてGデータ信号(DG11- DG1m)が第1のスキャンライン(S)に接続された画素(P11-P1m)の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。Gフィールドの間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。この時、Gフィールド期間の間に、緑色バックライト(GLED)は光源を出力して、前記データ信号(DG11- DG1m)に相応する透過率として、OCB液晶は緑色光源を透過させる。
Gフィールドにおいて、次の1フレームのBフィールドに移る前に、タイミング制御部100は、スイッチング部500にスイッチング制御信号(S)を印加し、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧を液晶キャパシタ(CLC)の共通電極(com)に印加して、OCB液晶を迅速にリセットさせる。この時、液晶の光透過率は、0(ブラック状態)になる。
最後に、1フレームのうち、Bフィールドの間に、スキャンドライバ200から第1のスキャンライン(S)に第3のスキャン信号(S(B))が印加されると、前記第1のスキャンライン(S)と接続された画素(P11-P1m)が選択され、ソースドライバ300からデータ信号(D-D)としてBデータ信号(DB11- DB1m)が第1のスキャンライン(S)に接続された画素(P11-P1m)の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。Bフィールドの間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。この時、Bフィールド期間の間に、青色バックライト(GLED)は光源を出力して、前記データ信号(DB11- DB1m)に相応する透過率として、OCB液晶は青色光源を透過させる。
Bフィールドにおいて、次の2フレームのRフィールドに進める前に、タイミング制御部100は、スイッチング部500にスイッチング制御信号(S)を印加し、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧を液晶キャパシタ(CLC)の共通電極(com)に印加して、OCB液晶を迅速にリセットさせる。この時、液晶の光透過率は、0(ブラック状態)になる。
次に、1フレームの各R、G、Bフィールド毎に、第2のスキャンライン(S)にスキャン信号(S(R)(G)(B))が順次印加されると、前記第1のフレームと 同じく、データライン(D-D)にR、G、Bデータ信号(DR21- DR2m 、 DG 21- DG2m 、DB21- DB2m)が順次第2のスキャンライン(S)に接続された画素(P21-P2m)の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。R、G、Bフィールドの各々の間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。この時、R、G、Bフィールド期間の間に、赤色、緑色、青色のバックライト(RLED、GLED、BLED)は、各フィールドから光源を順次出力して、前記R、G、Bデータ信号(DR21-DR2m 、DG21-DG2m 、DB21-DB2m)に相応する透過率として、各画素(P21-P2m)のOCB液晶は、赤色、緑色、青色の光源を順次透過させる。
第1のフレームの第2のスキャンライン(S)においても前記第1のスキャンライン(S)と同様に、一つのフィールドから次のフィールドに移る前に、タイミング制御部100は、スイッチング部500にスイッチング制御信号(S)を印加し、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧を液晶キャパシタ(CLC)の共通電極(com)に印加して、OCB液晶を迅速にリセットさせた後、次のフィールドに進行される。
前記のような動作を繰り返して、1フレームの各R、G、Bフィールド毎に、第mのスキャンライン(S)にスキャン信号が印加されると、データライン(D-D)からR、G、Bデータ信号(DRn1-DRnm、DGn1-DGnm、DBn1-DBnm)が順次第nのスキャンライン(S)に接続された画素(Pn1-Pnm)の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。R、G、Bフィールドの各々の間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。この時、R、G、Bフィールド期間の間に、赤色、緑色、青色のバックライト(RLED、GLED、BLED)は、各フィールドから光源を順次出力して、前記R、G、Bデータ信号(DRn1-DRnm、DGn1-DGnm、DBn1-DBnm)に相応する透過率として、各画素(Pn1-Pnm)のOCB液晶は、赤色、緑色、青色の光源を順次透過させる。
第1のフレームの第nのスキャンライン(S)においても前記第1のスキャンライン(S)と同様に、一つのフィールドから次のフィールドに移る前に、タイミング制御部100は、スイッチング部500にスイッチング制御信号(S)を印加し、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧を液晶キャパシタ(CLC)の共通電極(com)に印加して、OCB液晶を迅速にリセットさせた後、次の2フレームに進行される。
したがって、1フレームは、3つのR、G、Bフィールドに分割され、3フィールドの間に、R、G、Bデータ及びバックライトを順次駆動させることによって画像を表示することになる。この時、R、G、Bバックライトが順次発光される時間が非常に早いので、人々は、R、G、Bバックライトが同時に発光されると認識して、画像を正常に表示することになるのである。
本発明の第2の実施例によるフィールド順次液晶表示装置は、各フィールドの中間にDC-DCコンバータ400から出力される高電圧を共通電極に印加してOCB液晶をリセットすることによって、以前フィールドでのデータが現在のフィールドに影響を与えて、画面がボケて見えるブラーリング(Blurring)効果を除去すると共に、OCBモードにおいてOCB液晶をベンド転移させるのに用いられる高電圧をリセット電圧として用いるため、リセット時間が短くなるので、ブラックデータの挿入による輝度の減少を防止することができる。
図9は、本発明の第3の実施例によるOCBモードを有する液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
図6に示した液晶表示装置を参照して図9を説明すれば、本発明の第3の実施例による液晶表示装置の駆動方法は、スキャンドライバ200からスキャンライン(S- S)にスキャン信号が順次印加されると、前記スキャンライン(S- S)と接続された複数の画素(P11- Pnm)が順次選択され、ソースドライバ300からデータ信号(D11、D12、D13、・・・)がスキャンライン(S- S)に接続された多数の画素(P11-P1m)の各々の液晶キャパシタ(CLC)の下部電極である画素電極に与えられる。この時、複数のスキャンライン(S- S)が駆動される間に、液晶キャパシタ(CLC)の上部電極である共通電極(com)には、基準電圧としての共通電圧(Vcom)が印加される。なお、スキャンライン(S- S)が駆動される間に、バックライト800は光源を出力して、前記データ信号(D11、D12、D13、・・・)に相応する透過率を持つOCB液晶を透過して、赤色、緑色及び青色のカラーフィルターを通じて表示される。
また、図9では、各画素にデータ信号(D11、D12、D13、・・・)が印加される前に、タイミング制御部100は、スイッチング部500にスイッチング制御信号(S)を印加し、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧(Vre)を液晶キャパシタ(CLC)の共通電極(com)に印加して、OCB液晶を迅速にリセットさせる。この時、液晶の光透過率は、0(ブラック状態)になる。ここで、tre は、リセット時間を表し、従来の5Vから7V程度のリセット電圧に比べて、15Vから30Vのリセット電圧を印加するので、前記リセット時間(tre)は非常に短縮される。
このように、本発明の第3の実施例による液晶表示装置は、各画素にデータが入力される初期に、DC-DCコンバータ400から出力される高電圧(Vre)を共通電極に印加して各画素(P11-Pnm)のOCB液晶を迅速にリセットさせることによって、以前データの影響によって画面がボケて見えるブラーリング(Blurring)効果を除去すると共に、OCBモードにおいてOCB液晶をベンド転移させるのに用いられる高電圧をリセット電圧(Vre)として用いるため、リセット時間が短くなるので、ブラックデータの挿入による輝度の減少を防止することができる。
以上では、本発明の実施例を参照してOCBモードの液晶表示装置について説明したが、該当の技術分野の通常の知識を持つ当業者は、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内において本発明を様々に修正及び変更できることが理解できるだろう。
一般的なOCBモードの動作を説明するための液晶状態図である。 従来の液晶表示装置のn×m個の画素のうち代表的な画素回路図である。 従来のアナログ駆動方式の液晶表示装置による駆動電圧及び光透過率を示す図である。 従来のデジタル駆動方式の液晶表示装置の駆動電圧及び光透過率を示す図である。 従来のリセットパルスを用いた液晶表示装置の駆動方式を示す図である。 本発明の実施例によるOCBモードの液晶表示装置を示すブロック図である。 本発明の第1の実施例によるOCBモードを有する液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。 本発明の第2の実施例によるOCBモードを有するフィールド順次液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。 本発明の第3の実施例によるOCBモードを有する液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
符号の説明
100 タイミング制御部
200 スキャンドライバ
300 ソースドライバ
400 DC−DCコンバータ
500 スイッチング
600 液晶表示パネル
610 画素
700 光源制御器
800 バックライト
900 階調電圧発生部

Claims (23)

  1. 多数のスキャンラインと多数のデータラインとが交差する領域に位置し、共通電極と画素電極及びOCB液晶とから構成された液晶キャパシタを含む多数の画素で構成された液晶表示パネルと;
    前記多数のスキャンラインにスキャン信号を印加するスキャンドライバと;
    前記多数のデータラインに階調データを印加するソースドライバと;
    前記OCB液晶をベンド転移させるためのDC電圧を出力するDC-DCコンバータと;
    前記DC-DCコンバータの出力電圧と共通電圧とを選択して前記共通電極に伝達するためのスイッチング部と;
    前記液晶表示パネルに光を出力するバックライトを制御する光源制御器と;
    前記スキャンドライバ、前記ソースドライバ、前記スイッチング部及び前記光源制御器の動作を制御するタイミング制御部とを含み、
    前記スイッチング部は、各フレームの開始前に、前記DC-DCコンバータの出力電圧を前記共通電極に印加して前記OCB液晶をリセットし、
    前記ソースドライバは前記スイッチング部で前記DC-DCコンバータの出力電圧を選択時に前記階調データを印加しないことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記DC-DCコンバータの出力電圧は、
    15Vから30V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。
  3. 前記OCB液晶は、
    前記OCB液晶のリセット時に、光透過率が0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。
  4. 前記バックライトは、
    赤色、緑色及び青色光を順次発光する赤色LED、緑色LED及び青色LEDから構成されたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  5. 前記バックライトは、
    白色光を発光する白色LEDまたはCCFL(Cold Cathode Fluoresence Lamp)から構成されたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  6. 前記液晶表示装置は、
    前記多数の画素の共通電極上に位置し、前記バックライトから発光する光をフィルタする赤色、緑色及び青色のカラーフィルターを更に含むことを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記各々の画素は、
    前記スキャンラインのスキャン信号に応答して、前記データラインを介して伝達される階調データを前記画素電極に伝達するスイッチングトランジスタと;
    前記階調データを貯蔵する貯蔵キャパシタとを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  8. 多数のスキャンラインと多数のデータラインとが交差する領域に位置し、共通電極と画素電極及びOCB液晶とから構成された液晶キャパシタを含む多数の画素で構成された液晶表示パネルと;
    前記多数のスキャンラインにスキャン信号を印加するスキャンドライバと;
    前記多数のデータラインに赤色、緑色及び青色の階調データを順次印加するソースドライバと;
    前記OCB液晶をベンド転移させるためのDC電圧を出力するDC-DCコンバータと;
    前記DC-DCコンバータの出力電圧と共通電圧とを選択して前記共通電極に伝達するためのスイッチング部と;
    前記液晶表示パネルに、赤色、緑色及び青色の発光ダイオードを順次発光するように制御する光源制御器と;
    前記スキャンドライバ、前記ソースドライバ、前記スイッチング部及び前記光源制御器の動作を制御するタイミング制御部とを含み、
    1フレームを赤色、緑色、青色のフィールド領域に分けて、各フィールドの開始前に、前記スイッチング部は、前記DC-DCコンバータの出力電圧を前記共通電極に印加して前記OCB液晶をリセットし、
    前記ソースドライバは、前記スイッチング部で前記DC-DCコンバータの出力電圧を選択時に前記赤色、緑色及び青色の前記階調データを印加しないことを特徴とする液晶表示装置。
  9. 前記DC-DCコンバータの出力電圧は、
    15Vから30Vであることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
  10. 前記OCB液晶は、
    前記OCB液晶のリセット時に、光透過率が0であることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
  11. 前記各々の画素は、
    前記スキャンラインのスキャン信号に応答して、前記データラインを介して伝達される赤色、緑色及び青色の階調データを前記画素電極に伝達するスイッチングトランジスタと;
    前記階調データを貯蔵する貯蔵キャパシタとを更に含むことを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
  12. 階調データが印加される画素電極と共通電圧が印加される共通電極との間に形成される
    OCB液晶を備える多数の画素と、前記OCB液晶を高速にベンド転移させるための電圧を出力するDC-DCコンバータと、前記多数の画素に光を出力するバックライトとを含む液晶表示装置の駆動方法において、
    (a)前記液晶表示装置の初期起動時に、前記DC-DCコンバータから前記OCB液晶に電圧を印加してベンド転移させる段階と;
    (b)第1のフレームの間に、前記画素電極に第1のフレームの前記階調データを印加する段階と;
    (c)前記(b)段階後に、前記DC-DCコンバータから前記共通電極に電圧を印加して前記OCB液晶をリセットする段階と;
    (d)第2のフレームの間に、前記画素電極に第2のフレームの前記階調データを印加する段階と;
    (e)前記(b)段階ないし(d)段階を繰り返す段階とを含み、
    前記階調データは、前記(c)段階では印加されないことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  13. 前記DC-DCコンバータの出力電圧は、
    15Vから30Vであることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  14. 前記OCB液晶は、
    前記OCB液晶のリセット時に、光透過率が0であることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  15. 前記バックライトは、
    前記(b)段階ないし(d)段階の間に、光を出力することを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  16. 前記バックライトは、
    赤色、緑色及び青色光を順次発光する赤色LED、緑色LED及び青色LEDから構成されたことを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  17. 前記バックライトは、
    白色光を発光する白色LEDまたはCCFL(Cold Cathode Fluoresence Lamp)から構成されたことを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  18. 前記液晶表示装置は、
    前記多数の画素の共通電極上に位置し、前記バックライトから発光する光をフィルタする赤色、緑色及び青色のカラーフィルターを更に含むことを特徴とする請求項17に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  19. 赤色、緑色及び青色の階調データが順次印加される画素電極と共通電圧が印加される共通電極との間に形成されるOCB液晶を備える多数の画素と、前記OCB液晶を高速にベンド転移させるための電圧を出力するDC-DCコンバータと、前記多数の画素それぞれに赤色、緑色、青色光を順次透過させるバックライトとを含む液晶表示装置の駆動方法において、
    (a)前記液晶表示装置の初期起動時に、前記DC-DCコンバータから前記OCB液晶に電圧を印加してベンド転移させる段階と;
    (b)1フレームを赤色、緑色、青色のフィールドに分けて、前記赤色のフィールドから前記画素電極に赤色の階調データを印加する段階と;
    (c)前記(b)段階後に、前記DC-DCコンバータから前記共通電極に電圧を印加して前記OCB液晶をリセットする段階と;
    (d)前記緑色のフィールドから前記画素電極に緑色の階調データを印加する段階と;
    (e)前記(d)段階後に、前記DC-DCコンバータから前記共通電極に電圧を印加して前記OCB液晶をリセットする段階と;
    (f)前記青色のフィールドから前記画素電極に青色の階調データを印加する段階と;
    (g)前記(f)段階後に、前記DC-DCコンバータから前記共通電極に電圧を印加して前記OCB液晶をリセットする段階と;
    (h)前記(b)段階ないし(g)段階を繰り返す段階とを含み、
    前記赤色、緑色及び青色の階調データは、前記(c)段階、(e)段階、(f)段階では印加されないことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  20. 前記DC-DCコンバータの出力電圧は、
    15Vから30Vであることを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  21. 前記OCB液晶は、
    前記OCB液晶のリセット時に、光透過率が0であることを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  22. 前記バックライトは、
    前記(b)段階ないし(h)段階の間に、光を出力することを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  23. 前記バックライトは、
    赤色、緑色及び青色光を順次発光する赤色LED、緑色LED及び青色LEDから構成されたことを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の駆動方法。
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