JPH09185037A - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents
液晶表示装置の駆動方法Info
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Abstract
B(OpticallyConpensated Bi
refringence)技術を用いた液晶表示装置の
駆動方法に関し、OCBセルをスプレー配向状態からベ
ンド配向状態に短時間に移行させる液晶表示装置の駆動
方法を提供することを目的とする。 【解決の手段】OCBセルを用いた液晶表示装置の駆動
方法であって、表示動作の開始時にTFTのゲートオン
・オフ時間を制御し、ゲート電極と共通電極間に発生す
る強い電界により各画素にベンド配向を行わせ、同時に
表示電極と共通電極間にベンド配向を継続させるために
必要な電界以上の電圧を印加することにより短時間でベ
ンド状態に移行させるように構成する。
Description
動方法に係り、特に広視野角と高速応答を実現するOC
B(Optically Conpensated B
irefringence)技術を用いた液晶表示装置
の駆動方法に関する。
/LCD)に広く使用されているツイスト・ネマチック
(TN)型セルは視野角が狭く、LCDパネル面に対し
て斜方向から観察するとコントラストの低下や画像の反
転を起こすという問題を有している。そのため、LCD
の各画素を2分割して夫々異なる方向に配向させる配向
分割法や画素電極を複数に分けたりする方法を用いて広
視角化を実現しようとしている。また、近年のマルチメ
ディアに対応して液晶表示装置の画面上で大量の画像デ
ータを高速で動かせる動画処理機能も必要になってきて
おり、液晶表示セルの高速応答性の向上が期待されてい
る。
てOCBセルを用いる研究が進んでいる。OCBセル技
術を用いると、配向分割法等より容易に広視野角を得る
ことができ、さらに従来のTNセルに比べて応答速度が
一桁速い高速応答特性も得ることができるようになる。
図13はOCBセルの構造を説明する斜視図である。上
下2枚のガラス基板の間にベンド配向する液晶材料が封
入されている。2枚のガラス基板の外側領域にはそれぞ
れ偏光板が設けられている。一方のガラス基板と偏光板
との間には位相差補償フィルムが設けられている。
晶分子がほぼXZ面内にのみ存在するような配向を指
す。このベンド配向のセルでは、印加電圧を変化させて
も上下の液晶の配向が常に対称であるためXZ面内の視
野角依存性は対称性を示す。そして、位相差補償フィル
ム(2軸性フィルム)によりXYZの3次元方向の位相
差を0にするようにして、広い視野角を得るようにして
いる。
ないときはスプレー配向状態にあり、所定の高電圧が印
加されているときにはベンド配向状態をとる。液晶表示
装置として動作させるには、最初にスプレー配向からベ
ンド配向にさせておく必要がある。
晶表示装置の動作開始時に画素電極と共通電極間に一定
時間高電圧を印加してベンド配向状態にする方法が研究
段階で検討されはじめているが、ベンド配向状態を実現
するのに数十秒以上の時間がかかったりベンド配向に移
行しない画素が残ってしまったりする場合があった。O
CBセルがベンド配向に移行しない場合には、操作者が
LCDパネルの当該領域表面を指で押したりして強制的
にベンドさせることも可能であるが、これでは折角の広
視野角特性を備えているとしても液晶表示装置として有
すべき画質を得ることは容易でないし、また実用的でな
いという問題が生じている。
に移行したとしても、動作中何らかの原因でベンドから
スプレー配向に戻ってしまったら、電源を再投入しなけ
れば正常な表示が行われなくなるという問題もある。
載したノートブック型のパーソナルコンピュータ等のバ
ッテリー駆動のシステムでは省電力化の要求が高まって
いる。省電力化を実現するため例えば一定時間システム
に対して入力がなければ、液晶表示装置の駆動を停止さ
せて表示をオフにするような機能が設けられている。そ
して、システムからの信号により瞬時に表示をオン状態
にさせられるようになっている。ところが、OCBセル
は駆動信号がオフするとベンド配向からスプレー配向に
戻ってしまうので改めてベンド配向にするためには一定
時間を要し、瞬時に表示をオンすることができないとい
う問題も有している。 本発明の目的は、OCBセルを
使用したTFT/LCDにおいて、OCBセルをスプレ
ー配向状態からベンド配向状態に短時間に移行させる液
晶表示装置の駆動方法を提供することにある。
セルがベンド配向からスプレー配向へ戻ってしまった場
合、強制的に短時間でベンド配向に移行させる液晶表示
装置の駆動方法を提供することにある。
作中及び動作休止中にベンド配向状態を保持する液晶表
示装置の駆動方法を提供することにある。
な駆動方法を行うことにより達成される。OCBセルを
用いた液晶表示装置の表示動作開始時にTFTのゲート
オン・オフ時間を制御し、ゲート電極と共通電極間に発
生する強い電界により各画素にベンド配向を行わせ、同
時に表示電極(画素電極)と共通電極間にベンド配向を
継続させるために必要な電界以上の電圧を印加すること
により短時間でベンド状態に移行させる駆動方法であ
る。
作開始時にTFTの保持容量電極と共通電極間に電圧パ
ルスを加えて、両電極間に発生する強い電界により各画
素にベンド配向を行わせ、同時に表示電極(画素電極)
と共通電極間にベンド配向を継続させるために必要な電
界以上の電圧を印加することにより短時間でベンド状態
に移行させる駆動方法である。
ら送られてくるパワーオンリセット信号により開始され
る。また、表示動作中に何らかの原因でベンド配向から
スプレー配向に移行してしまった場合には表示品質が劣
化してしまうので、所定の間隔で上記と同様の駆動を行
わせてベンド配向にさせるようにする。また、所定の間
隔ではなく、スイッチやシステム側等からの外部信号に
より強制的に上記と同様の駆動を行わせてベンド配向に
させる。
配向状態を保持するために、必要最小限の電圧を共通電
極と表示電極間に印加し、フレーム周波数を通常の表示
状態よりも遅くするようにする。
の、液晶表示装置の動作開始時にOCBセルをスプレー
配向からベンド配向へ移行させる液晶表示装置及びその
駆動方法及び駆動装置を図1乃至図4を用いて説明す
る。
を図1を用いて簡単に説明する。まず、ガラス基板から
なるアレイ基板2と対向基板4とが液晶を介して所定の
間隔で対向して設けられている。図示はしないが対向基
板4のほぼ全面には共通電極が形成され、この共通電極
に電圧を印加するための共通電極駆動回路20が接続さ
れている。
と、データ線6と交差する複数のゲート線8が形成され
ている。データ線6とゲート線8とでマトリクス状に画
定された領域は画素領域であり、画素電極12が形成さ
れている。データ線6及びゲート線8の交差部近傍にス
イッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)1
0が形成されている。各データ線6はデータ線駆動回路
14に接続され、各ゲート線8はゲート線駆動回路16
に接続されている。ゲート線駆動回路16には、ゲート
電圧発生器22が接続されている。
16、ゲート電圧発生器22、及び共通電極駆動回路2
0は、液晶表示制御装置24の制御部26に接続され、
システム部30からのデータ信号、同期信号等を受け取
った制御部26により制御される。システム部30から
の電源により液晶表示制御装置24のパワー・オン・信
号部28から制御部26にリセット信号が出力されるよ
うになっている。
表示装置の各画素に夫々形成されたTFT(薄膜トラン
ジスタ)10のゲート電極と、TFT10が形成された
アレイ基板2に対向して設けられている対向基板4上に
形成された共通電極との間に、駆動開始時に発生させた
電界によりベンドの核を発生させ、各画素にベンド配向
を行わせることを特徴としている。
させるゲート電圧の振幅は約20〜30Vもあって、ア
レイ基板上の画素電極と対向基板上の共通電極との間の
電位差約6Vよりもかなり大きい。従って、ゲート電極
と共通電極間の電位差が大きいため、ゲート電極と共通
電極との間に存在する液晶はベンド配向に成り易く、同
時に画素電極と共通電極間にベンド配向を継続させるた
めに必要な電圧より高い電圧を印加すると短時間で全画
素をベンド配向にさせることができる。
図4に示す駆動開始時のタイミング例により説明する。
図2において、システム部30からの電源投入により、
電力が供給されると、パワーオン信号部28から駆動制
御部26にリセット信号が出力される。リセット信号が
出力される時間をt1とする。このt1時間内で、各T
FTのゲート電極、及び表示電極、共通電極に印加する
電圧を制御することにより、短時間でスプレー配向をベ
ンド配向に変化させることができるようになる。
しく、好ましくは5秒以内である。図2に示すように電
源投入時にパワーオンリセット信号がt1秒間出力さ
れ、このt1秒間にゲート線には図示のごとく電圧レベ
ルは通常のゲートパルスと同様の20乃至30V程度で
あるが、周期は、通常のゲートタイミングよりかなり広
い幅のゲートパルスが出力される。
間でのゲートタイミングを説明する。この例は、全ゲー
ト線に同時に幅の広いゲートパルスを印加してスプレー
配向をベンド配向に変更させる方法である。例えば、通
常駆動による表示をさせる場合に1画面を書き込む時間
(1フレーム)が17msである液晶表示装置であると
する。
デユーティ比50%(パルス幅約8.5ms)のパルス
を生成して全ゲート線に同時に出力する。従って、例え
ば、t1=5secとすれば、約300フレームとるこ
とができ、従って広いパルス幅を有するゲートパルスを
300回出力させてゲート電極と共通電電極間に大きな
電位差を繰り返し生じさせることによりベンド配向の核
を形成することができる。
通常駆動の際に印加する電圧をt1間の期間印加し続け
ておくことにより、良好なベンド配向が画素全体に短時
間で得られる。図4は、パワーオンリセット時のt1間
での他のゲートタイミングの例である。この例は、ゲー
ト線に印加するベンド配向用の幅広のゲートパルスをゲ
ート線の順に順次印加するようにしたものである。1フ
レーム内で順次ゲート線に印加するゲートパルスの入力
のタイミングをずらすようにしている。
トがオンしている時間は、1/(表示ラインxフレーム
周波数)になるためゲートがオンしている時間が数十μ
sと短いが、本駆動方法ではゲートオン時間を数mse
cから数secと長くしている。これによりゲート電極
と共通電極間に核となるベンド配向が形成される。さら
に、表示電極・共通電極間に加えられる電界により画素
全体がベンド配向に移行する。表示電極・共通電極間に
は高い電圧を印加するほどベンド配向に早く移行するこ
とができるようになる。
に反転させているが液晶に信頼性上の問題が発生しない
範囲内で複数フレーム毎に反転させるようにしてもよ
い。1フレームの時間は1Hz〜80Hz(1sec〜
12.5msec)の範囲で設定することができる。ま
た、1フレームは、図3及び図4共に共通電極反転駆動
の場合を示したが、共通電極の電位を反転させない場合
でもゲート電極及び表示電極の駆動は本実施の形態の駆
動方法と同様である。
表示装置の動作開始時にOCBセルをスプレー配向から
ベンド配向へ移行させる液晶表示装置及びその駆動方法
及び駆動装置を図5乃至図7を用いて説明する。本実施
の形態は、OCBセルを用いた液晶表示装置の表示動作
開始時にTFTの保持容量電極(蓄積容量線)と共通電
極間に電圧パルスを加えて、両電極間に発生する強い電
界により各画素にベンド配向を行わせ、同時に表示電極
(画素電極)と共通電極間にベンド配向を継続させるた
めに必要な電界以上の電圧を印加することにより短時間
でベンド状態に移行させる駆動方法である。
置の断面図を示す。アレイ基板2と対向基板4とが液晶
34を封止して対向して設けられている。各基板の液晶
面側には、表示電極12及び共通電極31が形成されて
いる。アレイ基板2には各画素の表示電極12の間にゲ
ート線8及びデータ線(図示せず)が形成されている。
量線32が形成されている。通常の液晶表示駆動の場合
には、蓄積容量線32には共通電極31に印加する電圧
と同電位の電圧が印加されるようになっている。
印加回路を図6を用いて説明する。OCBセルを用いた
液晶表示装置40にLCDコントローラ42から表示
(データ線)駆動電圧Vd、ゲート線駆動電圧Vgが入
力される。液晶表示装置40の共通電極に印加されるべ
き電圧Vcom及び蓄積容量線に印加されるべき電圧V
csは、スイッチ回路44を介して供給される。スイッ
チ回路44では、Vcom、VcsをLCDコントロー
ラ42から供給するか、スタートアップ再配向コントロ
ーラ46から供給するかをスイッチする。
時にパワーオンリセット信号を受けてパワーオン信号を
スタートアップ再配向コントローラ46に出力する。ス
タートアップ再配向コントローラ46は、パワーオン信
号の入力を受けてスイッチ回路44のVcom、Vcs
の入力スイッチをスタートアップ再配向コントローラ4
6の出力側に切り替える信号をスイッチ回路44に出力
する。
用いて本実施の形態における駆動方法を説明する。図5
及び図7において、システムからの電源投入により、電
力が供給されると、パワーオン信号回路48からスター
トアップ再配向コントローラ46にリセット信号が出力
される。リセット信号が出力される時間をt1とする。
このt1時間内で、蓄積容量線及び共通電極に印加する
電圧を制御することにより、短時間でスプレー配向をベ
ンド配向に変化させることができるようになる。
しく、好ましくは5秒程度以下であり、本実施の形態で
は1乃至2秒程度としている。図7に示すように電源投
入時にパワーオンリセット信号がt1秒間出力され、こ
のt1秒間に共通電極と蓄積容量線間には図示のごとく
極性が逆で双方の電位差が10乃至30V程度の電圧が
印加される。この電位差は12V以上であることが好ま
しい。
2msec以上に設定する必要がある。例えば、パルス
のオンオフ比が1:1(50%デューティ)とすると、
250Hz以下の周波数で共通電極と蓄積容量電極を図
示したように反転駆動する。
ムとることができ、従って大きな電位差が生じるパルス
を共通電極・蓄積容量線間に200回繰り返し生じさせ
ることによりベンド配向の核を形成することができる。
そして、表示電極及び共通電極間に例えば通常駆動の際
に印加する電圧をt1間の期間印加し続けておことによ
り、良好なベンド配向が画素全体に短時間で得られる。
線の双方に電圧を印加したが、一方のみ例えば共通電極
にのみ電圧を印加し、蓄積容量線には印加しないように
することも可能である。
表示動作中に何らかの原因でベンド配向からスプレー配
向に移行してしまった場合に改めてベンド配向に戻す駆
動方法について図8乃至図10を用いて説明する。
号部48の出力或は、図6に示した液晶表示装置のスタ
ートアップ再配向コントローラ46に入力するパワーオ
ン信号回路48の出力を、パルス発生回路50の出力と
オア回路52により接続したものである。オア回路52
の出力がスタートアップ再配向コントローラ46に入力
するようになっている。パルス発生回路50は、一定間
隔(所定時間経過後)毎にパルスを発生するようになっ
ている。
パワーオン信号回路48又はパルス発生回路50からパ
ルスが出力されれば、電源投入時のみならず表示動作中
であってもスプレー配向になってしまった液晶を強制的
に短時間にベンド配向に戻してやることができる。
作時にベンド配向からスプレー配向に移行してしまった
場合に、上述のように一定間隔毎にベンド配向にさせる
駆動を行わせるのではなく必要が生じたときに、スイッ
チ或はシステム側から送り出した信号により強制的にベ
ンド配向を行わせる駆動を行うようにすることもでき
る。例えば図9に示すように液晶表示装置54の表示パ
ネル前面の枠体56等の操作者が操作しやすい位置等に
強制的にベンド配向をさせる駆動を行わせるスイッチ5
8を設けてもよい。このスイッチ58は構成例である図
10に示すように、図8で示した回路のパルス発生回路
50の代わりに所定の電圧Vddをオア回路52に入力
させたり遮断させたりするようになっている。こうする
ことにより、スイッチ58をオンさせることにより強制
的にベンド配向にさせることができるようになる。この
スイッチの代わりにシステム等からの外部信号をオア回
路52に入力させてもよく、例えばシステムキーボード
等からスイッチ58の代わりに強制的なベンド配向駆動
を行わせることがきるようになる。
ュータ等では、当該コンピュータを使用中に一定時間キ
ーボート等からの入力がなければ自動的に省電力モード
に移行させる機能を備えたものがある。この省電力モー
ドが機能するとコンピュータの表示装置である液晶表示
装置のバックライトを消灯させたり、バックライト及び
液晶駆動回路の動作を停止させたりするようになってい
る。OCBセルを用いた液晶表示装置でこの省電力機能
を動作させて液晶駆動回路の動作が停止してしまうと、
液晶がベンド配向からスプレー配向に戻ってしまう。従
って、何らかの入力があって省電力モードから通常モー
ドに復帰する際、瞬時に表示を行わせるにはOCBセル
の液晶表示装置では、バックライトの消灯のみで駆動は
通常通り行わせる必要が生じる。
にあっては、省電力時に図11或は図12に示すような
駆動を行わせるようにする。図11は共通電極反転駆動
をさせた場合の表示電極と共通電極の駆動波形例を示し
ている。共通電極反転駆動では共通電極と表示電極が1
水平期間(t3)毎に反転を繰り返している。図中のt
1の期間は通常の表示期間の駆動波形である。表示電極
の電圧の振幅をV1、共通電極の電圧振幅をV2とする
と液晶の画素に印加される電圧は(V1/2+V2/
2)になる。
止させる。画素に印加される電圧はV1/V2になり、
この値はベンドからスプレーに移行しないための電圧よ
り高く設定する。通常はこの電圧は5V以下である。こ
のときの反転周期(t4)は1水平期間よりも長く設定
し好ましくは数Hzから数十Hzに設定する。こうする
ことにより共通電極反転に要する電力が必要なくなり、
また、表示電極の反転周期が長くなりt3/t4の割合
で表示電極の消費電力が低減できるようになる。
を示す。表示電極は一水平期間(t3)毎に反転を繰り
返している。図中t1の期間は通常の表示期間の駆動波
形である。表示電極の表示期間の電圧の振幅をV1とす
ると液晶の画素に印加される電圧はV1/2で表され
る。
る電圧の振幅をV2にする。ここでV1>V2のように
設定し、このときの液晶に印加される電圧はV2/2に
なり、この値はベンドからスプレー配向に移行しないた
めの電圧より高く設定する。またこのときの反転周期
(t4)は1水平期間よりも長く設定し、好ましくは数
Hzから数十Hzに設定する。こうすることにより表示
電極の電圧振幅が小さくなるため消費電力が低減でき、
また、表示電極の反転周期が長くなるため、t3/t4
の割合で表示電極の消費電力を低減させることができ
る。
示装置の構成をほとんど変更することなくゲート電極、
表示電極、共通電極の駆動タイミングを制御することで
短時間でスプレー配向からベンド配向に移行させること
ができるようになる。
成を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
である。
ある。
を示す図である。
明する図である。
明する図である。
説明する図である。
である。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】OCBセルを用いた液晶表示装置の駆動方
法であって、 表示動作の開始時にTFTのゲートオン・オフ時間を制
御し、 ゲート電極と共通電極間に発生する強い電界により各画
素にベンド配向を行わせ、 同時に表示電極と共通電極間にベンド配向を継続させる
ために必要な電界以上の電圧を印加することにより短時
間でベンド状態に移行させることを特徴とする液晶表示
装置の駆動方法。 - 【請求項2】OCBセルを用いた液晶表示装置の駆動方
法であって、 表示動作の開始時にTFTの保持容量電極と共通電極間
に電圧パルスを加えて、 両電極間に発生する強い電界により各画素にベンド配向
を行わせ、 同時に表示電極と共通電極間にベンド配向を継続させる
ために必要な電界以上の電圧を印加することにより短時
間でベンド状態に移行させることを特徴とする液晶表示
装置の駆動方法。 - 【請求項3】請求項1又は2記載の液晶表示装置の駆動
方法において、 前記表示動作はシステム側から送られるパワーオンリセ
ット信号により開始されることを特徴とする液晶表示装
置の駆動方法。 - 【請求項4】OCBセルを用いた液晶表示装置の駆動方
法であって、 表示動作中に所定の時間間隔でTFTのゲートオン・オ
フ時間を制御し、 ゲート電極と共通電極間に発生する強い電界により各画
素にベンド配向を行わせ、 同時に表示電極と共通電極間にベンド配向を継続させる
ために必要な電界以上の電圧を印加することにより短時
間でベンド状態に移行させることを特徴とする液晶表示
装置の駆動方法。 - 【請求項5】OCBセルを用いた液晶表示装置の駆動方
法であって、 表示動作中に所定の時間間隔でTFTの保持容量電極と
共通電極間に電圧パルスを加えて、 両電極間に発生する強い電界により各画素にベンド配向
を行わせ、 同時に表示電極と共通電極間にベンド配向を継続させる
ために必要な電界以上の電圧を印加することにより短時
間でベンド状態に移行させることを特徴とする液晶表示
装置の駆動方法。 - 【請求項6】請求項4又は5記載の液晶表示装置の駆動
方法において、 前記所定の時間間隔の代わりに、任意の時にTFTの保
持容量電極と共通電極間に電圧パルスを加えて、強制的
に短時間でベンド状態に移行させることを特徴とする液
晶表示装置の駆動方法。 - 【請求項7】OCBセルを用いた液晶表示装置の駆動方
法であって、 表示動作休止中にベンド配向に必要な最小限の電圧を共
通電極と表示電極間に印加し、フレーム周波数を通常の
表示状態よりも遅くしてベンド配向状態を保持すること
を特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
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