JPH0968688A

JPH0968688A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0968688A
Application number: JP22650495A
Authority: JP
Inventors: Hisao Fujiwara; 久男藤原; Takeshi Ito; 伊藤　　剛
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】光の利用効率を高めながらも消費電力を低減
し、しかもフリッカーによる画質の低減をも抑えた液晶
表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、マトリックス状に配列さ
れた複数を画素からなる液晶表示部５を具備する。液晶
表示部５はＲＧＢを表示するための３層の積層された液
晶セル５１により形成される。信号処理及び駆動部１〜
４は、各液晶セル５１に対応する液晶層５６の少なくと
も１つの極性反転の極性を、残る他の液晶層５６の極性
反転の極性と異ならせるように駆動するか、液晶層５６
から選択された少なくとも１つの極性反転の反転周期
を、残る他の液晶層５６の反転周期と異ならせるように
駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフリッカーのレベル
を低減した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に液晶表示装置は、液晶層に印加す
る表示信号を交流化（極性反転）し、液晶層に直流電荷
が加わることを防止して液晶の劣化を防いでいる。しか
し、この極性反転を行うことにより、フリッカーを生じ
るという問題が発生する。ここで、明るさが均一な画像
を表示する場合を考えてみる。

【０００３】例えば、マトリックス状に配置された信号
線及び走査線の電極によって液晶層が挟まれることによ
り表示画素が形成されている単純マトリックス型液晶表
示装置では、画素に印加される表示信号は信号線と走査
線との間の電圧によって決定される。しかし、単純マト
リックス型液晶表示装置では、表示容量が増大するにつ
れ信号線と走査線との間の電圧は大きくなっていく。そ
の結果、極性反転の際には信号線と走査線との間の電圧
を大きく反転させることが必要となる。このため、電圧
波形の立ち上がり、立ち下がりに波型鈍りを生じ、画素
に印加される表示信号の実効値は、極性反転がなされな
かった場合に比べて極性反転の波形鈍りの分だけ小さく
なる。従って、一画面内に複数回の極性反転がなされた
場合には、極性反転が行われた画素とそれ以外の画素と
で画素に印加される表示信号の実効値差による表示差を
生じ、それがフリッカーとなる。

【０００４】また、マトリックス状に配置された信号線
及び走査線の電極の交差部に設けられたスイッチング素
子に接続された画素電極と、これに対向する共通電極と
の間に液晶層が挟まれたアクティブマトリックス型液晶
表示装置では、前述の単純マトリックス型液晶表示装置
のような極性反転の際の波形鈍りに起因するフリッカー
は原理的には生じない。しかし、スイッチング素子の導
通特性や保持特性が表示信号の極性により異なるために
画素電極に印加される表示信号の実効値が極性の正と負
とで異なり、表示画像に表示差が生じてフリッカーとな
る。

【０００５】このようにして発生したフリッカーは表示
画像の妨害となり著しく液晶表示装置の画質を劣化させ
る。このため、液晶層（セル）に表示信号を印加する際
の表示信号の印加方法、つまり駆動方法によって画質劣
化を視覚的に軽減する駆動方式が考えられている。しか
し、これらの方法は、液晶の応答速度の低さや人間の目
の積分効果を利用して発生するフリッカーの成分を平均
化したり、発生するフリッカーの空間周波数を高周波化
し、人間の目の感度の低い所へフリッカー成分を分散さ
せる駆動方法であり、フリッカー成分そのもののレベル
を抑制するものではない。

【０００６】例えば、単純マトリックス型液晶表示装置
では、極性反転のタイミングを表示画像の走査周期単位
でフィールド毎に少しずつずらして行く駆動方法があ
る。この方法では、フリッカーの生じる位置をずらして
行くことによりフリッカー成分を表示画面全体に分散さ
せ、且つ、液晶の応答速度が遅いことと人間の目の積分
効果とを利用することによって、妨害感を軽減してい
る。

【０００７】また、アクティブマトリックス型液晶表示
装置では、走査線毎に（走査線反転、Ｈ反転）或いは信
号線毎に（信号線反転、Ｖライン反転）、また走査線毎
及び信号線毎に同時に（ドット反転）表示信号の極性を
反転させる駆動方法がある。この方法では、Ｈ反転、Ｖ
ライン反転、ドット反転の何れも、フリッカーの空間周
波数を高周波化し人間の目の感度の低い所へフリッカー
成分を分散させることにより、妨害感を軽減している。

【０００８】以上のような駆動方法は、視覚的にフリッ
カーを軽減できるものの、発生しているフリッカーのレ
ベルそのものを軽減するものではない。このため、例え
ば動画表示やテキスト画面のスクロールやパンニングの
ときには、画面に対して人間の目は固定ではなく表示画
像の内容に追従するため、フリッカーの空間周波数と人
間の目の追従速度とが一致した場合には横縞や縦じまの
固定パターンとしてフリッカーが認識されてしまい画質
を劣化させてしまう。また、反転周期と同じ周期の繰り
返しパターンの画像を表示する場合は、空間周波数的に
フリッカー成分はゼロ（平面）に折り返って来るため、
画面全体のフリッカーとして認識されてしまい画質を劣
化させてしまう。これが第１の問題である。

【０００９】また、液晶表示装置ではカラー画像を表示
する方法として、ある特定の色の光を通過あるいは阻止
する画素を平面的に組み合わせて多色表示する方法（平
面構造）と、光の通過方向に立体的に画素を積層して多
色表示する方法（積層構造）とがある。同じ表示面積を
持つ液晶表示装置で考えてみると、平面構造の液晶表示
装置ではある特定の一色に対して割り当てられる表示面
積は積層構造の場合に比べて小さくなる。例えば、Ｒの
みを表示する場合、平面構造では平面的に配置されたＲ
ＧＢフィルターの中のＲに対応した画素しか光が通過せ
ず光の通過面積は画面全体の１／３しかない。これに対
して、積層構造では１つの画素にＲＧＢの通過を制御す
るフィルター（Ｃｙ、Ｍａ、Ｙｅ）を積層しているので
光は画面全体を通過することが出来、光の利用効率は平
面構造よりも３倍良い。従って、明るい画面の液晶表示
装置が実現可能である。

【００１０】前述のように、液晶表示装置では、表示画
像を極性反転する必要があり、これはフリッカーを発生
させるという問題を伴う。このため、積層構造の液晶表
示装置でもフリッカーを低減する駆動がなされる必要が
ある。極性反転駆動における液晶セルでの消費電力は液
晶セルの静電容量、駆動周波数、そして駆動電圧の２乗
に比例する。即ち、積層構造で平面構造と同じ極性反転
駆動を行ってフリッカーを軽減した場合は、平面構造の
液晶表示装置に比べて（３層積層の場合）３倍の液晶の
静電容量を駆動する必要があり、３倍消費電力を消費す
ることになる。従って、積層構造の液晶表示装置は明る
い表示画面を実現できるものの、セルでの消費電力が増
加してしまうという問題がある。つまり、積層構造の液
晶表示装置では光の利用効率は高いが、消費電力も大き
くなってしまう。これが第２の問題である。

【００１１】以上述べたように、従来の液晶表示装置で
は、フリッカーの成分そのものを低減させないため、横
縞や縦縞の妨害パターンが発生して画質を劣化させてし
まうという第１の問題や、積層構造の液晶表示装置でフ
リッカーを低減する駆動を行った場合に消費電力が増大
するという第２の問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題点
に鑑みてなされたものであり、光の利用効率を高めなが
らも消費電力を低減し、しかもフリッカーによる画質の
低減をも抑えた液晶表示装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の視点に係
る液晶表示装置は、複数の液晶層が積層されてなる画素
が複数個配列された液晶表示部と、前記液晶層から選択
された少なくとも１つの選択液晶層の極性反転の極性
を、残る他の液晶層の極性反転の極性と異ならせるよう
に駆動するための信号処理及び駆動部と、を具備するこ
とを特徴とする。

【００１４】本発明の第２の視点に係る液晶表示装置
は、複数の液晶層が積層されてなる画素が複数個配列さ
れた液晶表示部と、前記液晶層から選択された少なくと
も１つの選択液晶層の極性反転の反転周期を、残る他の
液晶層の反転周期と異ならせるように駆動するための信
号処理及び駆動部と、を具備することを特徴とする。

【００１５】本発明の第３の視点に係る液晶表示装置
は、本発明の第１の視点に係る液晶表示装置において、
前記複数の画素がマトリックス状に配設されることと、
前記液晶表示装置が、前記画素に画像信号を送信するた
めの複数の信号線と、前記信号線に画像信号を供給する
ための信号線ドライバと、夫々の画素を選択するための
複数のゲート線と、前記ゲート線に走査信号を供給する
ためのゲート線ドライバと、夫々の画素を駆動する複数
のスイッチング素子とを具備し、前記スイッチング素子
を時分割に駆動することと、を特徴とする。

【００１６】本発明の第４の視点に係る液晶表示装置
は、本発明の第３の視点に係る液晶表示装置において、
前記画素の、前記信号線に沿った同一列上に配置された
画素が異なる信号線に接続されることを特徴とする。

【００１７】また、本発明の望ましい態様は次の通りで
ある。（１）本発明の第１または第２の視点に係る液晶表示装
置において、前記複数の液晶層が、夫々異なる色を表示
するための層であり、前記選択液晶層が、人間の視覚特
性において、比視感度特性の高い色を表示するための液
晶層であることを特徴とする。

【００１８】（２）本発明の第１または第２の視点、ま
たは望ましい態様（１）に係る液晶表示装置において、
前記複数の液晶層に印加される表示信号電圧が、各液晶
層を挟持する電極間の相対電位差によって与えられるこ
とを特徴とする。

【００１９】（３）本発明の第１または第３の視点に係
る液晶表示装置において、前記複数の液晶層に、共通の
電圧線よりコモン電圧が付与されることを特徴とする。本発明においては、液晶層を複数積層し表示を行う液晶
表示装置において、該複数積層された液晶層の少なくと
も１層の極性反転の極性を残る他の液晶層の極性反転の
極性と異ならせる、または該複数積層された液晶層の少
なくとも１層の極性反転周期を残る他の液晶層の極性反
転の周期と異ならせる。これにより、液晶表示装置に発
生するフリッカーそのもののレベルを低減し、更に積層
構造を持つ液晶表示装置の液晶セルで消費する消費電力
を低減し、高画質で低消費電力の液晶表示装置を提供す
ることが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施の形態に係る
液晶表示装置のブロック図を示す。図１図示の実施の形
態では、液晶表示装置に表示信号入力（Ｓｉｇ）６と同
期信号入力（Ｓｙｎｃ）７とが入力され、夫々の信号に
は液晶表示部５に表示画像を表示するための信号処理が
施される。

【００２１】まず、表示信号（Ｓｉｇ）は、色変換マト
リックス回路１で液晶表示部５の構成に合った表示信号
に変換される。例えば、表示信号入力（Ｓｉｇ）６が
Ｒ、Ｇ、Ｂで表現されており、液晶表示部５がＹ、Ｍ
ａ、Ｃｙで構成されていた場合は、色変換マトリックス
回路１でＹ、Ｍａ、Ｃｙ信号へ変換される。色変換マト
リックス回路１で変換された信号は信号処理回路３へ入
力され、液晶表示部５のセル構成に合わせた駆動信号が
作成される。信号処理回路３で作成された駆動信号は液
晶表示部５へ供給されて所定の表示がなされる。

【００２２】一方、同期信号入力（Ｓｙｎｃ）７は、タ
イミング信号発生回路２へ入力され、液晶表示装置を動
作させるためのメインクロックや、信号処理回路３の制
御信号９などが作成される。制御信号９は極性反転制御
回路４へ入力され、信号処理回路３で作成される駆動信
号の極性反転タイミングを制御する極性反転信号１０が
作成される。極性反転信号１０により、信号処理回路３
の中の各セル駆動回路３１において、夫々の液晶セル５
１に対応した極性反転タイミングで駆動信号が極性反転
されて液晶表示部５へ供給され所定の表示がなされる。

【００２３】次に、液晶表示部５の第１の例を図２に示
す。図２は、走査電極５４がパターンニングされたガラ
ス基板５２と、信号電極５５がパターンニングされたガ
ラス基板５２とにより液晶層５６が挟持された構造の断
面図を示している。つまり、図２図示の例は、表示画素
がマトリックス状に配置された走査電極５４と信号電極
５５との交差部に形成されている単純マトリックス型を
なす。また、液晶表示部５の最下部は反射板５３で構成
されているため、反射型の３層積層型単純マトリックス
液晶セルが構成される。

【００２４】図３に、図２図示の液晶セルを駆動するた
めに信号処理回路３で作成される駆動信号の信号波形を
示す。図３では、図２図示の液晶セルの第１層に印加さ
れる表示信号の正極性ＯＮ信号電圧をＶｏｎ（ｐ）１、
正極性ＯＦＦ信号電圧をＶｏｆｆ（ｐ）１、負極性ＯＮ
信号電圧をＶｏｎ（ｎ）１、負極性ＯＦＦ信号電圧をＶ
ｏｆｆ（ｎ）１、走査信号電圧をＶｓｃａｎ１として表
している。同様に、第２層、第３層に印加される表示信
号の信号電圧は、添字を夫々２、３として変更している
以外は第１層のそれらと共通の符号で表している。図３
に示す駆動信号の例は、液晶表示部５のマトリックス状
に配置された画素のうち、第１層の液晶セルではｉライ
ン目で極性反転が行われ（（ａ）参照）、第２層の液晶
セルではｊライン目で極性反転が行われ（（ｂ）参
照）、第３層の液晶セルではｋライン目で極性反転が行
われる（（ｃ）参照）場合の例を示している。

【００２５】図４に、図３に示す駆動信号の例で図２図
示の液晶セルを駆動した場合に現れる輝度変化（フリッ
カー）の例を示す。液晶セルが単純マトリックス型の場
合は、［従来の技術］の項で説明したように極性反転時
にフリッカーが現れる。即ち、第１層の液晶セルではｉ
ライン目の輝度変化がフリッカーとなり（（ａ）参
照）、第２層の液晶セルではｊライン目の輝度変化がフ
リッカーとなり（（ｂ）参照）、第３層の液晶セルでは
ｋライン目の輝度変化がフリッカーとなる（（ｃ）参
照）。従って、液晶表示部５に表れるフリッカーは第１
層から第３層までのフリッカーが合成されて表れる
（（ｄ）参照）。つまり、図４から明らかなように、各
層ではフリッカーの表れる周期は長く、空間周波数的に
は低周波領域に表れるのに対して、３層のフリッカーを
合成した場合には各層で表れるフリッカーよりも周期は
短く、空間周波数的には高周波領域に表れる。

【００２６】図５に空間周波数と人間の目の感度特性を
示す（参考文献：テレビジョン画像情報工学ハンドブッ
ク、テレビジョン学会編、オーム社ｐ．３７〜ｐ．３
８）。同図に示すように、空間周波数が高い領域では人
間の目の輝度変化（フリッカー）に対する感度が低い。
つまり、図３に示すような駆動により、フリッカーの空
間周波数を高めることが可能となり、フリッカーの妨害
感を低減できる。また、図４に示すように、各層でのフ
リッカーは異なる空間位置に発生するため、積層された
３層を同位置で極性反転する場合に比べて、合成された
フリッカーの輝度変化レベルは当然小さくなる。従って
図３に示すような駆動により、フリッカーの空間周波数
を高めると共に、フリッカーの輝度変化レベルも小さく
することが可能となり、フリッカーの妨害感の低減効果
をより大きくできる。また、表示信号の１フレームがＬ
ラインで構成されていた場合は、以下の式（１）のよう
な極性反転を行うとよい。

【００２７】Ｌ＝ｍ×ｎ＋Ｌｏ …（１）ここで、ｍは１フレーム内で同一極性の駆動を連続して
行うライン数、ｎは１フレーム内での極性反転回数、Ｌ
ｏは任意のオフセットライン数（１＜Ｌｏ＜ｍ）であ
る。式（１）のような極性反転を行うことにより、駆動
を行うフレーム毎にオフセットライン数Ｌｏずつ極性反
転の空間位置がずれるため、フリッカーの発生位置を固
定することなく、画面全体に散らすことができる。この
ため、液晶の応答特性や人間の目の積分効果により更に
フリッカーの妨害感を低減できる。

【００２８】次に液晶表示部５の第２の例を図６に示
す。図６図示の例は、マトリックス状に配置された走査
電極と信号電極との交差部に形成されたスイッチング素
子５７に接続された画素電極５８を有するガラス基板５
２と、これと対向する共通（コモン）電極５９を有する
ガラス基板５２との間に液晶層５６が挟持されているア
クティブマトリックス型をなす。また、液晶表示部５の
最下部は反射板５３で構成されているため、反射型の３
層積層型アクティブマトリックス液晶セルが構成され
る。

【００２９】図７に、図６図示の液晶セルを駆動するた
めに信号処理回路３で作成される駆動信号の信号波形の
第１の例を示す。図７では、図６図示の液晶セルの第１
層に印加される表示信号の正極性信号電圧をＶｓｉｇ
（ｐ）１、負極性信号電圧をＶｓｉｇ（ｎ）１、極性反
転を行う際の中心電圧をＶｃ１とし、画素に表示信号を
書き込む際の書き込み信号電圧をＶｇ１と表している。
同様に、第２層、第３層に印加される表示信号の信号電
圧は、添字を夫々２、３として変更している以外は第１
層のそれらと共通の符号で表している。

【００３０】図７図示の駆動波形の例では、コモン電極
５９をある一定の電位に固定しておき、表示信号を中心
電圧Ｖｃを中心として反転させることで極性反転駆動を
行う場合の例である。図７（ａ）では、第１層の液晶セ
ルの画素を、隣合う画素毎に正極性信号Ｖｓｉｇ（ｐ）
１と負極性信号Ｖｓｉｇ（ｎ）１とで書き込みを行う信
号線反転駆動の駆動波形を示している。また、図７
（ｂ）では、第２層の液晶セルの画素を、書き込みを行
う走査線毎に正極性信号Ｖｓｉｇ（ｐ）２と負極性信号
Ｖｓｉｇ（ｎ）２とで書き込みを行うＨライン反転の駆
動波形を示している。図７（ｃ）では、第１層と同様に
第３層の液晶セルを信号線反転駆動する駆動波形を示し
ている。

【００３１】図８に、図７図示の駆動信号で液晶セルを
駆動した際のフリッカーの例を示す。図８では、液晶セ
ル１層あたりの平均輝度に対する正極性駆動時の輝度を
（＋）、負極性駆動時の輝度を（−）として表し、フリ
ッカーを液晶セルの面内の輝度分布として表している。
図８より、第１層のフリッカーは隣合う列（ｊ列とｊ＋
１列）で正極性の輝度（＋）と負極性の輝度（−）と
で、お互いに補償することにより画面全体で認識される
面フリッカーは発生しない。また、第３層でも同様であ
る。第２層では、隣合う列でのフリッカーの補償はなさ
れないが、隣合う走査線（ｉライン、ｉ＋１ライン）で
正極性の輝度（＋）と負極性の輝度（−）とで、お互い
に補償され画面全体で認識される面フリッカーは発生し
ない。従って、フリッカーが補償された液晶セル層を３
層積層するのであるから、液晶表示部５全体としても、
フリッカーは生じない。

【００３２】また、図８より、３層を積層した場合の合
成した輝度分布を考えてみると、各層で（＋）極性と
（−）極性が格子状になるように分布しており、その輝
度分布はドット反転を行った場合に近いことが分かる。
つまり、３層とも信号線反転やＨライン反転を同一に行
う場合に比べて、縦縞や横縞などとして認識されるフリ
ッカーのレベルは低くなる。

【００３３】更に、この駆動波形によれば、３層ともド
ット反転駆動を行う場合に比べて液晶セルを駆動する際
の駆動電力も低くすることが可能である。つまり、３層
ともドット反転駆動を行う場合はどの液晶セルも列毎に
且つライン毎に表示信号の極性を反転させる必要がある
が、この駆動法によれば、ライン毎に表示信号の極性を
反転させる液晶セルは３層のうちの１層でよく、残る２
層はフレーム毎に表示信号の極性を反転させればよい。
液晶セルで消費される電力は液晶セルの静電容量と駆動
電圧と駆動周波数で決定されるが、信号線反転を行う２
層についてはドット反転のように１ライン毎に表示信号
の極性を反転しないため、液晶セルを駆動する駆動周波
数は低くすることができ、その分低消費電力化できる。

【００３４】図９に、図６図示の液晶セルを駆動するた
めに信号処理回路３で作成される駆動信号の信号波形の
第２の例を示す。図９では、図６図示の液晶セルの第１
層に印加される表示信号はフレーム毎に極性反転がなさ
れるフレーム反転駆動が行われ、液晶セルの第２層に印
加される表示信号はライン毎に極性反転がなされるライ
ン反転駆動が行われ、第３層に印加される表示信号は第
１層と同様にフレーム反転駆動が行われる場合の駆動信
号波形の例である。図９に示す駆動信号波形例では、図
７及び図８に示すような各層毎のフリッカーの補償は出
来ないが、フリッカーの発生レベルは各層の表示色と駆
動方法を考慮することにより、認識されるフリッカーの
レベルを低減できる。図１０に人間の目の比視感度特性
を示す（参考文献：新編色彩科学ハンドブック、日本色
彩学会編、東京大学出版会ｐ．２５〜ｐ．２６）。同図
に示すように、人間の目の比視感度特性は明るい場合と
暗い場合では多少異なるものの、緑色（波長５００ｎｍ
〜５５０ｎｍ）に対する感度がもっとも高く、赤色（波
長６３０ｎｍ以上）青色（波長４７０ｎｍ以下）では、
緑色に比べて感度が１／２以下に低下する。従って、図
９に示す駆動信号波形のうち、ライン反転駆動がされる
液晶セルを緑色の光の透過を制御している液晶セルに適
用して、人間の目の比視感度特性の最も良い部分でのフ
リッカーを補償してやるだけで、人間の目に認識される
フリッカーは大きく低減することができる。

【００３５】図１１に、図６図示の液晶セルを駆動する
ために信号処理回路３で作成される駆動信号の信号波形
の第３の例を示す。図１１図示の駆動信号波形の例で
は、図９に示す駆動信号波形例と同様な駆動を、コモン
電極及び表示信号の双方の極性を反転することにより、
液晶セルの極性反転を行うコモン反転駆動の駆動波形例
を示している。図１１に示す駆動により、極性反転をす
る際の表示信号の信号振幅を小さくできるため、表示信
号の駆動に用いる駆動回路の低電圧化が可能となり、駆
動回路を動作させるための電力を消滅することが可能と
なる。

【００３６】次に、液晶表示部５の第３の例を図１２に
示す。図１２は、液晶層５６が最上部の共通（コモン）
電極５９と、中間層のマトリックス状に配置された透明
画素電極５８と、反射板を兼ねた最下層部のマトリック
ス状に配置された電極５３との間に挟持された構造を持
つ液晶セルの例を示す。この例において、中間層の透明
画素電極５８と最下層部の電極５３とには、スイッチン
グ素子回路基板５７１に形成されたスイッチング素子５
７を介して信号電圧が印加される。スイッチング素子回
路基板５７１の上には、スイッチング素子５７の凹凸を
反射板を兼ねた最下層部の電極５３に影響させないよう
にするための平滑化層５７２が形成される。

【００３７】図１２に示す液晶セルの例では、最上部の
共通（コモン）電極５９と、中間層の透明画素電極５８
と、反射板を兼ねた最下層部の電極５３とに印加される
信号電圧の相対的な電位差により各液晶層に表示信号が
印加されることになる。ここで、共通（コモン）電極５
９に印加されるコモン電位をＶｃｏｍとし、第１層に表
示する表示信号の信号値をＶｓｉｇ１とし、第２層に表
示する表示信号の信号値をＶｓｉｇ２とし、第３層に表
示する表示信号の信号値をＶｓｉｇ３とすると、各層の
画素電極に印加される信号電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、以
下の式（２）〜式（４）を満足するように与えればよ
い。

【００３８】Ｖ１＝Ｖｃｏｍ±Ｖｓｉｇ１ …（２）Ｖ２＝Ｖｃｏｍ±Ｖｓｉｇ１±Ｖｓｉｇ２ …（３）Ｖ３＝Ｖｃｏｍ±Ｖｓｉｇ１±Ｖｓｉｇ２±Ｖｓｉｇ３ …（４）また、式（２）〜式（４）では表示信号の極性反転を行
った際の信号振幅が大きくなるという問題が生じる場合
もあるので、以下の式（５）〜式（７）のように各層毎
に印加する表示信号の極性を変えることにより、全体の
信号振幅を小さくすることができる。

【００３９】Ｖ１＝Ｖｃｏｍ±Ｖｓｉｇ１ …（５）Ｖ２＝Ｖｃｏｍ±Ｖｓｉｇ１−（±Ｖｓｉｇ２） …（６）Ｖ３＝Ｖｃｏｍ±Ｖｓｉｇ１−（±Ｖｓｉｇ２）±Ｖｓｉｇ３…（７）また、図１２図示の例では、各層の画素電極へはスイッ
チング素子５７を通じて独立に表示信号を印加すること
ができるため、前述のような信号線反転駆動や、Ｈライ
ン反転駆動などのフリッカー低減駆動が可能となる。

【００４０】次に、液晶表示部５の第４の例を図１３に
示す。図１３図示の例は、図１２図示の第３の例と同
様、最上部の共通電極１３４と、中間層の透明電極１３
３及び１３２と、反射板を兼ねた最下層部の電極１３１
との間に液晶層が挟持された構造を有する。

【００４１】第４の例では、３層積層されて構成される
１画素において、第１層の電極１３１及び第３層の電極
１３３には同一信号線より画素信号が供給され、第２層
の電極１３２には隣接する信号線より画素信号が供給さ
れる。例えば、図１４図示のように、垂直方向に配列さ
れた同一行の画素群においては、奇数行と偶数行で信号
線への接続が異なるようにする。ここで、垂直方向Ｖ
１、水平方向Ｈ２に係る画素において、電極Ｐ２１及び
電極Ｐ２３には信号線１４４ａより、電極Ｐ２２には隣
接する信号線１４４ｂより画素信号が供給される。ま
た、垂直方向Ｖ２、水平方向Ｈ２に係る画素において、
電極Ｐ５２には信号線１４４ｃより、電極Ｐ５１及び電
極Ｐ５３には信号線１４４ｄより画素信号が供給され
る。この場合、信号線１４４ａ及び信号線１４４ｃを同
一信号線とし、信号線１４４ｂ及び信号線ｄを同一信号
線としてもよい。

【００４２】図１５を参照して図１３図示の液晶表示部
５を駆動方法を説明する。図１５（ａ）は画像信号を信
号線ドライバに入力するための回路構成を示す。画像信
号は信号変換マトリックス回路１において各層の画像信
号に変換される。上述の如く、電極１３１及び電極１３
３には同一信号線より、電極１３２には隣接する信号線
より画素信号が供給される。このため、信号処理回路３
において、書き込み時に、電極１３２への画素信号は電
極１３１及び電極１３３より、１画素分ずれた画素信号
になる。ここでは、タイミング信号発生回路２より各層
の出力制御信号が発せられ、第１層と第３層については
同位相で、第２層については１画素分位相がずれるよう
に制御される。画像信号出力部１５では、信号線ドライ
バ１６用の信号に信号変換される。

【００４３】図１５（ｂ）は、各画素電極へ画素信号入
力を制御するためのスイッチング素子が配設される場合
の、ゲート線駆動回路における処理態様を示す。ここ
で、スイッチング素子のゲート電極へゲート線駆動回路
から制御信号が発せられる。

【００４４】例えば、第５のアレイ構成を図１６に示
す。図示のように、信号線ドライバ１６ａ、１６ｂが上
下に配設され、水平方向に配設された信号線が交互に信
号線ドライバに接続される。同一行に配列した画素群へ
の画素信号の制御は、５本のゲート線への信号によって
行われる。また、電極１３１にはスイッチング素子ＳＷ
１が設けられ、ゲート線Ｇ１からの制御信号によって、
信号線Ｓ１からの画素信号が入力される。また、電極１
３２にはスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４が設
けられ、ゲート線Ｇ３からの制御信号によって、信号線
Ｓ１からの画素信号が入力され、ゲート線Ｇ２、Ｇ４か
らの制御信号によって、コモン電圧Ｖｃｏｍが入力され
る。また、電極１３３にはスイッチング素子ＳＷ５、Ｓ
Ｗ６が設けられ、ゲート線Ｇ４からの制御信号によっ
て、信号線Ｓ１からの画素信号が入力され、ゲート線Ｇ
５からの制御信号によって、コモン電圧Ｖｃｏｍが入力
される。更に、隣接する画素間においては、コモン電圧
に対し、供給される画素信号の極性を反転させることが
できる。

【００４５】図１７はＳ１、Ｓ２への画素信号及び、各
ゲート線への制御信号を示す。ここで、各制御信号と書
き込まれる各画素への極性について説明する。ゲート線
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４がＯＮになると画素電極Ｐ２２はＶｃ
ｏｍとなり、それに対し、画素電極Ｐ２１に信号線Ｓ１
より画素信号＋Ｑ１が書き込まれる。この場合Ｐ２１と
Ｐ２２とで挟持される液晶層において、電界の向きはＰ
２１からＰ２２に向かう方向で、この場合＋極性で書き
込まれる。（ここでは、Ｖｃｏｍとなる画素へ向かう方
向の電界を＋とし、逆方向を−とする）。また隣接する
画素においては、信号線ドライバから逆極性の信号が書
き込まれる。この場合Ｐ２３と最上部にある共通電極Ｃ
ｏｍとの間に信号が書き込まれることになるが、この部
分への最終書き込みが引き続き行われるため、問題とは
ならない。

【００４６】次にゲート線Ｇ３、Ｇ５がＯＮし、画素電
極Ｐ２３はＶｃｏｍとなり、それに対し、画素電極Ｐ２
２に信号線Ｓ２より画素信号−Ｑ２が書き込まれる。こ
の場合Ｐ２２とＰ２３に挟持される液晶において、電解
の向きはＰ２３からＰ２２に向かう方向で、この場合一
極性で書き込まれる。

【００４７】最後にゲート線Ｇ４がＯＮし、共通電極Ｃ
ｏｍに対し、画素電極Ｐ２３に信号線Ｓ１より画素信号
＋Ｑ３が書き込まれる。この場合Ｐ２３とＣｏｍに挟持
される液晶において、電界の向きはＰ２３からＣｏｍに
向かう方向で、この場合＋極性で書込まれる。

【００４８】以上により、１水平ライン分の画素群に対
して書込み動作が終了する。引き続き下位の水平ライン
に備わる画素に対し書込み動作を行うが、図１３図示の
ように画素電極と信号線との結線関係をとることによっ
て、水平ライン毎に極性反転を行なわなくとも、フレー
ム毎に信号線反転を行なう方法を用いて水平方向極性反
転を行なうことができ、更に、同一水平ライン上に配設
する画素間においては、信号線反転により隣接する画素
毎に極性反転を行なうことができる。即ち、ここでは、
同一平面においてドット反転を行い、層間において極性
反転を行なっている。図１８に各電極間の極性を示す。

【００４９】次に、液晶表示部５の第５の例の回路構成
を図１９に示す。本例は図１３図示の液晶表示部５を駆
動するための変更例である。図１９図示のように、画素
電極Ｐ１２に設けられたスイッチング素子ＳＷ４のソー
ス電極がゲート線Ｇ３に、画素電極Ｐ２３に設けられた
スイッチング素子ＳＷ６のソース電極がゲート線Ｇ４に
接続される。

【００５０】図２０は第５の例における各部の信号波形
を示してあるが、本方式においては、各画素の共通電極
電位をゲート線より与えることになる。例えば、画素電
極Ｐ２１とＰ２２とで挟持される液晶層において、ゲー
ト線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４がＯＮ時に、画素電極Ｐ２２の電
位はゲート線Ｇ３の電位となる。また、ゲート線Ｇ３、
Ｇ５がＯＮ時に、画素電極Ｐ２３の電位はゲート線Ｇ４
の電位となる。よって、図２０図示のように、ゲート線
Ｇ３及びＧ４には、コモン電圧を与える信号波形が必要
となる。この場合、ゲート線Ｇ２がＯＦＦで、ゲート線
Ｇ３がＯＮとなる状態、及びゲート線Ｇ５がＯＦＦで、
ゲート線Ｇ４がＯＮとなる状態が生じるため、ゲート電
位に対しソース電位が大きくなる状態が生じるが、スイ
ッチング素子のブレークダウン電圧において十分に許容
される範囲において用いることができる。

【００５１】次に、液晶表示部５の第６の例の回路構成
を図２１に示す。本例も図１３図示の液晶表示部５を駆
動するための変更例である。図２１図示のように、隣接
する画素が同一の信号線ドライバ１６若しくは、片側に
配列された信号線ドライバ１６により駆動される。この
ため、隣接する画素間において極性反転を行なうよう
に、隣接する画素毎に共通電極電位を与える共通電極線
が配設される。例えば、図２１図示のように、画素電極
Ｐ１２に設けられたスイッチング素子ＳＷ４のソース電
極が共通電極線ＶＣ１に、画素電極Ｐ２３に設けられた
スイッチング素子ＳＷ６のソース電極が共通電極線ＶＣ
２に接続される。

【００５２】画素電極Ｐ２１とＰ２２とで挟持される液
晶層において、ゲート線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４がＯＮ時に、
画素電極Ｐ２２の電位は共通電極線ＶＣ２の電位とな
る。また、ゲート線Ｇ３、Ｇ５がＯＮ時に、画素電極Ｐ
２３の電位は共通電極線ＶＣ１の電位となる。よって、
図２２（ａ）図示のように、共通電極線ＶＣ１及びＶＣ
２には、コモン電圧を与える信号波形が必要となる。

【００５３】この場合、図２２（ｂ）のように、隣接す
る画素毎に電圧レベルを変え、この電圧レベルに対し、
各部の画素信号を決めることができる。例えば、Ｈレベ
ルに対し、Ｈより低い電圧を与えることによって一書き
込みを行い、Ｌレベルに対し、Ｌより高い電圧を与える
ことによって＋書き込みを行なうことができる。これに
より、第１層、第２層に関しては隣接する画素毎に極性
を反転させることができる。

【００５４】第３層に関しては、例えば図２３に示す電
極構造を最上部に採用することによって、隣接する画素
間での極性反転を行なうことができる。例えば、図２３
（ａ）図示の構造によれば、共通電極をフレーム毎に極
性反転を行うことによって、信号線反転及び層毎の極性
反転を行える。

【００５５】また、共通電極を水平ライン毎に極性反転
を行うことによって、同一平面内におけるドット反転及
び層毎の極性を反転できる。この場合、図２３（ｂ）図
示の電極構造を用いると、最上部の極性に関してはフレ
ーム毎の極性反転によって第３層でもドット反転を行う
ことができる。

【００５６】図２４は図２１図示の回路構成における各
液晶層の極性の一例を示す。以上説明したように、本発
明によれば、液晶層を複数積層し表示を行う液晶表示装
置において、該複数積層された液晶層の少なくとも１層
の極性反転の極性を残る他の液晶層の極性反転の極性と
異ならせる。または該複数積層された液晶層の少なくと
も１層の極性反転周期を残る他の液晶層の極性反転の周
期と異ならせる。これにより、液晶表示装置に発生する
フリッカーそのもののレベルを低減し、更に積層構造を
持つ液晶表示装置の液晶セルで消費する消費電力を低減
し、高画質で低消費電力の液晶表示装置を提供すること
が可能となる。

【００５７】また、本発明によれば、液晶層への書き込
みが一層毎に行われるため、極性反転を行なった場合で
も液晶層に印可する電圧の絶対値に対応する耐圧を持っ
た信号線ドライバを使用できる。例えば、液晶を５Ｖで
駆動する場合には、５Ｖのデジタルドライバを使用でき
る。

【００５８】また、本発明によれば、縦、横、深さ方向
への極性反転を、水平方向ライン反転及び層毎の極性反
転を行うことなく、従来の信号線反転を行うことによっ
て実施できるため、信号線ドライバ及び液晶パネルでの
消費電力を大幅に低減することができる。

【００５９】また、本発明によれば、最上層のコモン電
極を一画素毎に設けることなく、複数の画素にわたり共
通のコモン電極とする構成がとれる。更に、層毎に信号
線を配設することなく、１画素を構成する３層の液晶層
へは共通の信号線より画素信号を供給できるため、一層
分の水平方向に配列した画素数に相当するだけの信号線
数のみが必要となる。これにより、信号線ドライバの回
路規模を層ごとに信号線を設ける場合に比べて１／３に
低減できる。

【００６０】また、本発明によれば、同一行若しくは同
一列に配列した画素群に関しては、層毎にコモンの電位
を調整することができる。この場合、コモン電位調整は
垂直方向に配列したゲート線より行うことができる。な
お、本発明は、特定の駆動方法を実施するための液晶表
示装置に関するものであり、液晶やスイッチング素子等
の材料により制限されるものではない。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、液晶表示装置に発生す
るフリッカーそのもののレベルを低減し、更に消費電力
も低減した、高画質で低消費電力の液晶表示装置を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す
ブロック図。

【図２】液晶表示部の第１の例を示す図。

【図３】図２図示の液晶表示部を駆動するための信号波
形を示す図。

【図４】図３図示の信号波形により駆動した場合のフリ
ッカーの例を示す図。

【図５】空間周波数と人間の目の感度特性を示す図。

【図６】液晶表示部の第２の例を示す図。

【図７】図６図示の液晶表示部を駆動するための信号波
形の例を示す図。

【図８】図７図示の信号波形により駆動した場合のフリ
ッカーの例を示す図。

【図９】図６図示の液晶表示部を駆動するための信号波
形の別の例を示す図。

【図１０】光の波長と人間の目の比視感度特性を示す
図。

【図１１】図６図示の液晶表示部を駆動するための信号
波形の更に別の例を示す図。

【図１２】液晶表示部の第３の例を示す図。

【図１３】液晶表示部の第４の例を示す斜視図。

【図１４】液晶表示部の第４の例を示す断面図。

【図１５】第４の例の液晶表示部を用いた液晶表示装置
を示すブロック図。

【図１６】第４の例の液晶表示部の回路構成を示す図。

【図１７】図１６図示の回路構成における信号波形図。

【図１８】図１６図示の回路構成における各液晶層の極
性を示す図。

【図１９】液晶表示部の第５の例の回路構成を示す斜視
図。

【図２０】図１９図示の回路構成における信号波形図。

【図２１】液晶表示部の第６の例の回路構成を示す図。

【図２２】図２１図示の回路構成における信号波形図。

【図２３】図２１図示の回路構成における最上部の電極
構造を示す図。

【図２４】図２１図示の回路構成における液晶層の極性
を示す図。

【符号の説明】

１…色変換マトリックス回路、２…タイミング信号発生
回路、３…信号処理回路、４…極性反転制御回路、５…
液晶表示部、６…表示信号入力（Ｓｉｇ）、７…同期信
号入力（Ｓｙｎｃ）、８…色変換後の表示信号、９…制
御信号、１０…極性反転信号、３１…セル駆動回路、５
１…単層の液晶セル、５２…ガラス基板、５３…反射
板、５４…走査電極、５５…信号電極、５６…液晶層、
５７…スイッチング素子、５８…画素電極、５９…共通
電極、５７１…スイッチング素子回路基板、５７２…反
射板平滑化層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の液晶層が積層されてなる画素が複数
個配列された液晶表示部と、前記液晶層から選択された
少なくとも１つの選択液晶層の極性反転の極性を、残る
他の液晶層の極性反転の極性と異ならせるように駆動す
るための信号処理及び駆動部と、を具備することを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項２】複数の液晶層が積層されてなる画素が複数
個配列された液晶表示部と、前記液晶層から選択された
少なくとも１つの選択液晶層の極性反転の反転周期を、
残る他の液晶層の反転周期と異ならせるように駆動する
ための信号処理及び駆動部と、を具備することを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項３】前記複数の画素がマトリックス状に配設さ
れることと、前記液晶表示装置が、前記画素に画像信号
を送信するための複数の信号線と、前記信号線に画像信
号を供給するための信号線ドライバと、夫々の画素を選
択するための複数のゲート線と、前記ゲート線に走査信
号を供給するためのゲート線ドライバと、夫々の画素を
駆動する複数のスイッチング素子とを具備し、前記スイ
ッチング素子を時分割に駆動することと、を特徴とする
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記画素の、前記信号線に沿った同一列上
に配置された画素が異なる信号線に接続されることを特
徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。