JP3689583B2

JP3689583B2 - Liquid crystal device and driving method of liquid crystal device

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Publication number: JP3689583B2
Application number: JP07095699A
Authority: JP
Inventors: 修谷口; 豊稲葉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: JP2000267635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶を利用して画像を表示する液晶装置は、種々の方法によって駆動されていた。
【０００３】
図７は、そのような従来の液晶装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャート図であるが、この駆動方法では、所定の期間Δｔ₂ 内に液晶パネルのゲート線にゲートパルスを線順次で印加してゆき（同図(b) 参照）、その線順次走査が終了し液晶パネルに白黒階調の画像が書き込まれた時点ｔ₁₀でバックライト装置を点灯して画像を表示するようになっている（同図(c) 参照）。
【０００４】
しかしながら、図７に示す方法で液晶装置を駆動した場合には、液晶パネルの線順次書き込みに時間がかかってしまうことから、バックライト装置による照明時間Δｔ₃ が短くなり、画像が暗くなるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するものとして、液晶パネルには画素毎に２つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やデータホールド回路を設けておき、図８に示すように、一の画像を表示している間に次の画像データのための電圧を線順次でデータホールド回路に充電し（図８(c) 参照）、該充電された電圧を線順次ではなく全画面一括で各画素に印加して（同図(b) 参照）、その電圧に基づく画像を表示させるようにしたものが、特開平０８−９５５２６号公報にて提案されている。この方式によれば、画像の一括書き込みが可能であってその書き換え時間Δｔ₄ が短縮されてバックライト装置による照明時間Δｔ₅ が長くなり、画像を明るくすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、静止画像を順次書き換えていくことによって動画像を表示する場合、例えばＣＲＴのように１つの静止画像を表示してから次の静止画像を表示するまでの間に画像を表示しない期間を設ける方式（以下“インパルス型”とする）の方が、そのような期間を設けずに静止画像を連続表示する方式（以下“ホールド型”とする）よりも、画質が良いことが知られている（「信学技報」ＥＩＤ９６−４（１９９６）ｐ．１６参照）。
【０００７】
ここで、図８に示す駆動方法の場合、１つの静止画像を表示してから次の静止画像を表示するまでの間Δｔ₄ は光照射が休止されていて上述したインパルス型に近いものの、その間Δｔ₄ は、専ら画像書き換えのために設けられたものに過ぎず、画質が良好ではなかった。
【０００８】
このような問題を解決する方法として、表示走査と消去走査とを交互に行うことによって液晶パネルの画面を静止画像を表示する度に消去し、その表示を非ホールド化しインパルス型表示に近づけたものがある（ＳＩＤ９７、ｐ．２０３参照）。しかし、かかる液晶パネルでは、画面を消去している間も光が無駄に照射されており、消費電力が大きいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、動画像の画質の低下を防止する液晶装置の駆動方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
また、本発明は、消費電力の増加を防止する液晶装置の駆動方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、マトリクス状に配置されて複数の画素を構成する画素電極と、前記画素電極に接続されて画像データに応じた電圧を保持する電圧保持手段と、該電圧保持手段と前記画素電極との間に配置された第１のスイッチング素子と、前記電圧保持手段とデータ電極に接続された第２のスイッチング素子と、ゲート電極及び前記データ電極に各々接続された走査ドライバ及び信号ドライバと、前記画素電極及び対向電極の間に配置された液晶とからなる液晶素子と、該液晶素子を照明する照明手段と、を備えた液晶装置において、前記走査ドライバは、前記第１のスイッチング素子をオフ状態として、前記第２のスイッチング素子にゲートパルスを線順次に印加し、線順次走査が終了した後、１フレームまたは１フィールド毎に前記第１のスイッチング素子に一括書き込み信号を印加し、前記信号ドライバは前記ゲートパルスに同期して、前記データ電極に映像信号を印加するものであって、さらに前記走査ドライバ、前記信号ドライバ及び前記照明手段に接続され、これらを連携動作させると共に、前記１フレームまた１フィールドの間に、１フレームまたは１フィールドの期間全体を１００％としたときの照明時間である時間開口率が３０〜７０％となるように前記照明手段を制御する制御回路と、前記時間開口率を、３０〜７０％の範囲内で表示画像に応じて調整する調整手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
まず、本実施の形態にて駆動される液晶装置の構造について、図１乃至図３を参照して説明する。ここで、図１は、本発明が適用される液晶装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、液晶素子の構造の一例を示す断面図、図３は、液晶素子の構造の一例を示す平面図である。
【００１４】
本実施の形態にて駆動される液晶装置は、図１に符号１で示すように、液晶素子Ｐと、該液晶素子Ｐに対向するように配置されて該液晶素子Ｐを照明する照明手段Ｂと、を備えている。
【００１５】
このうち、液晶素子Ｐは、図２及び図３に示すように、対向するようにマトリクス状に配置されて複数の画素を構成する第１電極２及び第２電極３と、前記第２電極３に接続されて任意の電圧（画像データに対応する任意の電圧）を保持する電圧保持手段４と、該電圧保持手段４と前記第２電極３との間に介装されたスイッチング素子５と、前記第１電極２及び前記第２電極３の間に配置された液晶６とからなる。
【００１６】
ところで、上述した液晶６には、電圧が印加されていないときに１つの安定状態を示すカイラルスメクチック液晶、例えば高速応答可能な単安定型強誘電性液晶（単安定型ＦＬＣ）や、無閾値反強誘電性液晶（ＴＡＦＬＣ）や、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｅｎｄ）モード等を用いることができる。ここで、単安定型ＦＬＣは、等方相−コレステリック相−カイラルスメクチックＣ相という相系列を示すＦＬＣを、上下基板で非対称な配向処理を施した液晶セルに注入することや、または電界印加による再配向処理を施すことによって得ることができる。
【００１７】
次に、本発明に係る液晶装置の駆動方法について、図４を参照して説明する。ここで、図４は、本発明に係る液晶装置の駆動方法の一実施の形態を示すタイミングチャート図である。
【００１８】
本実施の形態においては、
▲１▼ まず、前記スイッチング素子５をオフにした状態で前記電圧保持手段４に任意の電圧（画像データに対応した電圧）を順に印加し、
▲２▼ 該電圧の印加が終了した時点で前記スイッチング素子５を一括してオンにして前記電圧保持手段４のそれぞれに保持されていた該電圧を前記第２電極３にそれぞれ印加する（図４(b) 参照）。これにより、前記第１電極２と前記第２電極３との電位差によって前記液晶６が画素毎に駆動されて前記液晶素子Ｐには一の画像が表示される。
▲３▼ このように該一の画像を表示している間に、３０〜７０％の時間開口率で前記照明手段Ｂによる照明を行うと共に（図４(d) 参照）、前記スイッチング素子５をオフにした状態で前記電圧保持手段４に次の画像データについての電圧を順に印加する（図４(c) 参照）。
【００１９】
ここで、時間開口率とは、前記スイッチング素子５をオンにしてから前記照明手段Ｂによる照明が終了するまでの時間をΔｔ₀ とし、前記照明手段Ｂによる照明が行われている時間をΔｔ₁ とした場合において、Δｔ₁ ×１００／Δｔ₀ で表される値をいう。なお、この時間開口率は３０％〜７０％の任意の値に固定していても良く、その範囲内で表示画像に応じて外部トリマによって調整するようにしてもよい。例えば、静止画像や動きの遅い動画を表示する場合には時間開口率を高くすると共に照明手段Ｂの輝度を低くして、画面の輝度を変えないで消費電力を低減できる。
【００２０】
ところで、上述した液晶装置１によってカラー画像を表示しても良く、白黒画像を表示しても良い。例えば、カラー画像を表示する場合には、
＊上述した液晶素子Ｐにカラーフィルターを配置すると共に、照明手段として白色光を照射するものを用いたり、
＊上述した液晶素子Ｐにカラーフィルターを配置せずに白黒画像を順次表示させると共に、照明手段として各色光（例えば３原色の各色光）を白黒画像の表示に同期して順次照射するものを用いたり（図５）、
する方法を挙げることができ、白黒画像を表示する場合には、
＊上述した液晶素子Ｐにカラーフィルターを配置せずに、照明手段として白色光を照射するものを用いる方法（図４参照）、
を挙げることができる。
【００２１】
なお、白色光を照射する照明手段としては単色蛍光管やＬＥＤ光源を挙げることができ、３原色の各色光を順次照射する照明手段としては、ＲＧＢの３本の蛍光管を備えたものや、３本の蛍光管のそれぞれにカラーフィルターを配置したものを挙げることができる。
【００２２】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００２３】
本実施の形態によれば、画像の書き換えを線順次ではなく全画面について一括して行うため、書き込み時間を短縮でき、照明手段Ｂによる照明時間を長くして画像を明るくすることができる。
【００２４】
また、照明手段Ｂは、常に点灯しているのではないため消費電力を低減できる。
【００２５】
さらに、前記照明手段Ｂによる照明は３０〜７０％の時間開口率で行うため、動画像の画質を向上できる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【００２７】
（実施例１）
本実施例においては、図２及び図３に示す液晶パネル（液晶素子）Ｐを用いて図１に示す液晶装置１を作成した。
【００２８】
まず、本実施例にて用いたアクティブマトリクス型の液晶パネルＰの構造について、図２及び図３を参照して説明する。
【００２９】
すなわち、液晶パネルＰは、図２に示すように、所定距離を開けた状態に配置した一対のガラス基板１０ａ，１０ｂによって構成し、一方のガラス基板１０ａには、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）からなる第１電極（以下、“対向電極”とする）２を形成し、この対向電極２の表面には、ポリイミドからなる厚さ約１０ｎｍの配向膜１１ａを形成し、該配向膜１１ａの表面にはラビング処理を施した。
【００３０】
また、他方のガラス基板１０ｂには、図３に示すように、ＩＴＯからなる透明な画素電極（第２電極）３を１６０×１２０個マトリクス状に配置し、これらの対向電極２と画素電極３とによって画素を構成させた。さらに、各画素電極３には、スイッチング素子としての一括書き込みＴＦＴ５（ソース）を接続し、該ＴＦＴ５のドレインには、電圧保持手段としてのキャパシタ４や別のＴＦＴ（以下“シリアル書き込みＴＦＴ”とする）７（ソース）を接続した。またさらに、画素と画素との間には図示Ｘ方向に一括書込みＴＦＴ用ゲート電極２０やシリアル書込みＴＦＴ用ゲート電極２１やアースライン２２を形成し、一括書込みＴＦＴ用ゲート電極２０は一括書き込みＴＦＴ５のゲートに接続し、シリアル書込みＴＦＴ用ゲート電極２１はシリアル書き込みＴＦＴ７のゲートに接続し、アースライン２２はキャパシタ４の他端に接続した。また、画素と画素との間には図示Ｙ方向にデータ電極２３を形成し、このデータ電極２３は、シリアル書き込みＴＦＴ７のドレインに接続した。さらに、これらのＴＦＴ５，７等を覆うように配向膜１１ｂを形成した。
【００３１】
また、これらのガラス基板１０ａ，１０ｂの間隙には、スペーサービーズ１２を配置して基板間隙を規定し、該基板間隙には液晶６を配置した。
【００３２】
一方、照明手段としては、３原色の光を順次照射するバックライト装置Ｂを用いた。
【００３３】
次に、上述した液晶パネルＰ及びバックライト装置Ｂを駆動するための周辺機器について、図１及び図３を参照して説明する。
【００３４】
上述したデータ電極２３には信号ドライバ２５を接続し、一括書込みＴＦＴ用ゲート電極２０やシリアル書込みＴＦＴ用ゲート電極２１には走査ドライバ２６を接続した。また、アースライン２２は、走査ドライバ２６に接続し、走査ドライバ２６の内部にて接地した。なお、接地電圧は、データ電極２３に印加される映像信号の基準電圧であり、対向電極２に印加されている電圧に等しくした。
【００３５】
さらに、これらのドライバ２５，２６には、図１に示すように、制御回路２７や外部信号処理メモリ２８や信号源２９を接続した。このうち、信号源２９は、ＮＴＳＣやＰＡＬ等の記録再生装置或はハイビジョン装置、パーソナルコンピュータ（ＶＧＡ、ＸＧＡ等）等に相当するものであり、外部信号処理メモリ２８は、信号源２９からの映像信号をＲ色用の映像信号と、Ｇ色用の映像信号と、Ｂ色用の映像信号と、同期信号とに分離し、同期信号に従って各映像信号を信号ドライバ２５に供給し、同期信号を走査ドライバ２６及び信号ドライバ２５に供給するものである。また、制御回路２７は、タイミングジェネレータ等からなるものであり、信号源２９からの同期信号を分離し、外部信号処理メモリ２８や、液晶パネルＰの駆動パルスや、照明用電圧制御パルスや、システム電源等をコントロールするものである。
【００３６】
なお、本実施例においては液晶装置１は図５に示す方法で駆動した。ここで、図５は、本発明に係る液晶装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャート図である。
【００３７】
すなわち、ｔ₁ の時点においては、各キャパシタ４へのＲ色用のデータ電圧の充電が完了している。なお、このデータ電圧の充電は、一括書き込みＴＦＴ５がオフで画素電極３とキャパシタ４との接続が絶たれた状態で、信号ドライバ２５から各データ電極２３にはＲ色用のデータ信号が印加され、かつ、走査ドライバ２６からシリアル書込みＴＦＴ用ゲート電極２１にはゲートパルスが線順次で印加されて一括書き込みＴＦＴ５が順にオンされることにより行われる。
【００３８】
次に、ｔ₁ 〜ｔ₂ の期間だけ全ての一括書込みＴＦＴ用ゲート電極２０に書き換えパルスが同時に印加されて全ての一括書き込みＴＦＴ５がオンされる（図５(b) 参照）。これにより、各キャパシタ４に保持されていた電圧が一括書き込みＴＦＴ５を介して画素電極３に印加され、液晶６が画素毎に駆動されて液晶パネルＰはＲ色用の白黒画像を表示する。なお、かかる白黒画像の表示は、ｔ₂ 経過後も維持される。
【００３９】
そして、所定のタイミングｔ₃ で制御回路２７によってＲ色蛍光管が点灯され（図５(d) 参照）、上記白黒画像はＲ色画像として認識される。本実施例では、時間開口率を３０％とした。
【００４０】
ところで、ｔ₂ のタイミングで一括書き込みＴＦＴ５は再びオフとされ、信号ドライバ２５から各データ電極２３にはＧ色用のデータ信号が印加され、かつ、走査ドライバ２６からシリアル書込みＴＦＴ用ゲート電極２１にはゲートパルスが線順次で印加されてシリアル書込みＴＦＴ７が順にオンされ（図５(c) 参照）、各キャパシタ４にはＧ色用のデータ電圧が充電されていく。
【００４１】
そして、このＧ色用のデータ電圧の充電が完了した時点ｔ₄ で、再び全ての一括書き込みＴＦＴ５がオンされ、液晶パネルＰはＧ色用の白黒画像を表示する。
【００４２】
以上のように、本実施例では、液晶パネルＰによる白黒画像の書き換えと各色光の照射とを上述のように行うことにより、各色画像を短時間で順次表示し、観察者に残像現象を利用してフルカラー画像が表示されているように認識させるものである。
【００４３】
次に、本実施例の効果について説明する。
【００４４】
本実施例によれば、画像の書き換えを線順次ではなく全画面について一括して行うようにしたため、書き込み時間を短縮でき、バックライト装置Ｂによる照明時間を長くして画像を明るくすることができた。
【００４５】
また、バックライト装置Ｂは常に点灯しているのではなく消費電力を低減できた。
【００４６】
さらに、時間開口率を３０％としたため、動画像の画質を向上できた。実際に、動画像（ＢＴＡのハイビジョン標準画像を６．８ｄｅｇ／ｓｅｃの動き速度で移動させた動画像）を表示させたところ、画面の周辺ボケは全く観察されず、キレの良い良好な画質であることを確認した。なお、６．８ｄｅｇ／ｓｅｃの動き速度は、テレビ番組の一般的な動き速度である。
【００４７】
（比較例）
本発明者は、実施例１と同様の液晶パネルＰを用いて動画像を表示させ、時間開口率を種々変化させて画質や輝度を調べたところ、図６に示すようになった。なお、図中の縦軸は動画像の画質の５段階評価（１０名が５段階評価をした平均値）を示すものであり、具体的には、
尺度５；画面の周辺ボケが全く観察されず、キレの良い状態
尺度４；画面の周辺ボケがほとんど気にならない状態
尺度３；画面の周辺ボケが観察され、細かい文字は判別し難い状態
尺度２；画面の周辺ボケが顕著となり、大きな文字も判別し難い状態
尺度１；画面の周辺ボケが全く観察されず、原画像がほとんど判別できない状態
を示す。
【００４８】
時間開口率が１０％の場合には、動画像の画質は良好となるものの画面が暗くなった。また、時間開口率が８０％以上の場合には、画面は明るくなるものの画質は悪かった。つまり、動画像の画質及び画面の明るさの両方を得るには、時間開口率が３０〜７０％にしなければならないことが分かった。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、画像の書き換えを線順次ではなく全画面について一括して行うため、書き込み時間を短縮でき、照明手段による照明時間を長くして画像を明るくすることができる。
【００５０】
また、照明手段は、常に点灯しているのではないため消費電力を低減できるとともに寿命を長くすることができる。
【００５１】
さらに、前記照明手段による照明は３０〜７０％の時間開口率で行うため、動画像の画質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される液晶装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】液晶パネルの構造の一例を示す断面図。
【図３】液晶パネルの構造の一例を示す平面図。
【図４】本発明に係る液晶装置の駆動方法の一実施の形態を示すタイミングチャート図。
【図５】本発明に係る液晶装置の駆動方法の一実施の形態を示すタイミングチャート図。
【図６】本発明に係る液晶装置の駆動方法の効果を説明するための図。
【図７】従来の液晶装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャート図。
【図８】従来の液晶装置の駆動方法の他の例を示すタイミングチャート図。
【符号の説明】
１液晶装置
２対向電極（第１電極）
３画素電極（第２電極）
４キャパシタ（電圧保持手段）
５一括書き込みＴＦＴ（スイッチング素子）
６液晶
Ｂバックライト装置（照明手段）
Ｐ液晶パネル（液晶素子）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for driving a liquid crystal device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, liquid crystal devices that display images using liquid crystals have been driven by various methods.
[0003]
FIG. 7 is a timing chart showing an example of a driving method of such a conventional liquid crystal device. In this driving method, gate pulses are applied to the gate lines of the liquid crystal panel line-sequentially within a predetermined period Δt ₂ . and Yuki with (see FIG (b)), so the backlight unit at a time t ₁₀ that the image is written in black and white gray scale to the liquid crystal panel completed its line-sequential scanning lights to display images (See (c) in the figure).
[0004]
However, when the liquid crystal device is driven by the method shown in FIG. 7, it takes a long time to write the liquid crystal panel line-sequentially, so that the illumination time Δt ₃ by the backlight device becomes short and the image becomes dark. was there.
[0005]
In order to solve such a problem, the liquid crystal panel is provided with two thin film transistors (TFT) and a data hold circuit for each pixel, and as shown in FIG. The voltage for the image data is charged to the data hold circuit in a line sequential manner (see FIG. 8 (c)), and the charged voltage is applied to each pixel all over the screen instead of the line sequential (see FIG. Japanese Patent Laid-Open No. 08-95526 proposes that an image based on the voltage is displayed). According to this system, it is possible to batch-write images, the rewrite time Δt ₄ is shortened, the illumination time Δt ₅ by the backlight device is lengthened, and the image can be brightened.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a moving image is displayed by sequentially rewriting a still image, a period in which no image is displayed is provided between the display of one still image and the display of the next still image, such as a CRT. It is known that the method (hereinafter referred to as “impulse type”) has better image quality than the method (hereinafter referred to as “hold type”) in which still images are continuously displayed without providing such a period. (See "Science Technical Report" EID96-4 (1996) p.16).
[0007]
Here, in the case of the driving method shown in FIG. 8, Δt ₄ is close to the impulse type described above during the period from when one still image is displayed until the next still image is displayed. Δt ₄ is only provided for image rewriting, and the image quality is not good.
[0008]
As a method for solving such a problem, the screen of the liquid crystal panel is erased each time a still image is displayed by alternately performing display scanning and erasing scanning, and the display is made non-holding to be close to an impulse type display. (See SID97, p.203). However, such a liquid crystal panel has a problem that light is unnecessarily irradiated even while the screen is erased, and power consumption is large.
[0009]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a driving method of a liquid crystal device that prevents deterioration of the image quality of a moving image.
[0010]
It is another object of the present invention to provide a method for driving a liquid crystal device that prevents an increase in power consumption.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes pixel electrodes that are arranged in a matrix to form a plurality of pixels, and voltage holding means that is connected to the pixel electrodes and holds a voltage corresponding to image data. A first switching element disposed between the voltage holding means and the pixel electrode, a second switching element connected to the voltage holding means and the data electrode, a gate electrode and the data electrode, respectively. and connected scan driver and signal drivers, in a liquid crystal device including a liquid crystal element consisting of arranged liquid crystal between the pixel electrode and the counter electrode, illuminating means for illuminating the liquid crystal element, the said scan driver The first switching element is turned off, a gate pulse is applied to the second switching element in a line-sequential manner, and after the line-sequential scanning is completed, one frame is applied. Alternatively, a batch write signal is applied to the first switching element for each field, and the signal driver applies a video signal to the data electrode in synchronization with the gate pulse, and further includes the scan driver, The signal driver and the illumination means are connected to operate them in a coordinated manner , and the time aperture ratio that is the illumination time when the entire period of one frame or one field is 100% between the one frame or one field. And a control circuit for controlling the illumination means so that the ratio is 30 to 70%, and an adjustment means for adjusting the time aperture ratio in accordance with a display image within a range of 30 to 70%. To do.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0013]
First, the structure of the liquid crystal device driven in this embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a liquid crystal device to which the present invention is applied, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the liquid crystal element, and FIG. 3 is an example of the structure of the liquid crystal element. FIG.
[0014]
The liquid crystal device driven in the present embodiment includes a liquid crystal element P and an illumination unit B that is disposed so as to face the liquid crystal element P and illuminates the liquid crystal element P, as indicated by reference numeral 1 in FIG. And.
[0015]
Among these, as shown in FIGS. 2 and 3, the liquid crystal element P includes a first electrode 2 and a second electrode 3 which are arranged in a matrix so as to face each other and constitute a plurality of pixels, and the second electrode 3. Connected to the voltage holding means 4 for holding an arbitrary voltage (an arbitrary voltage corresponding to image data), a switching element 5 interposed between the voltage holding means 4 and the second electrode 3, The liquid crystal 6 is disposed between the first electrode 2 and the second electrode 3.
[0016]
By the way, the above-described liquid crystal 6 includes a chiral smectic liquid crystal that exhibits one stable state when no voltage is applied, such as a monostable ferroelectric liquid crystal (monostable FLC) capable of high-speed response, and a thresholdless anti-reflection. A ferroelectric liquid crystal (TAFLC), an OCB (Optically Compensated Bend) mode, or the like can be used. Here, monostable FLC is obtained by injecting FLC showing a phase sequence of isotropic phase-cholesteric phase-chiral smectic C phase into a liquid crystal cell subjected to an asymmetric alignment process on upper and lower substrates, or by applying an electric field. It can be obtained by applying a reorientation treatment.
[0017]
Next, a driving method of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a timing chart showing an embodiment of the driving method of the liquid crystal device according to the present invention.
[0018]
In this embodiment,
(1) First, an arbitrary voltage (voltage corresponding to image data) is sequentially applied to the voltage holding means 4 with the switching element 5 turned off.
(2) When the application of the voltage is completed, the switching elements 5 are turned on all at once and the voltage held in each of the voltage holding means 4 is applied to the second electrode 3 (FIG. 4). (See (b)). Thereby, the liquid crystal 6 is driven for each pixel by the potential difference between the first electrode 2 and the second electrode 3, and one image is displayed on the liquid crystal element P.
{Circle around (3)} While the one image is being displayed as described above, illumination by the illumination means B is performed with a time aperture ratio of 30 to 70% (see FIG. 4D), and the switching element 5 is turned on. In a state of being turned off, a voltage for the next image data is sequentially applied to the voltage holding means 4 (see FIG. 4C).
[0019]
Here, the time aperture ratio means that the time from when the switching element 5 is turned on until the illumination by the illumination means B is completed is Δt _0, and the time during which the illumination means B is illuminated is Δt _1. The value expressed by Δt ₁ × 100 / Δt ₀ . This time aperture ratio may be fixed to an arbitrary value of 30% to 70%, and may be adjusted by an external trimmer within the range according to the display image. For example, when displaying a still image or a slow moving movie, the power consumption can be reduced without changing the luminance of the screen by increasing the time aperture ratio and decreasing the luminance of the illumination means B.
[0020]
By the way, a color image may be displayed by the liquid crystal device 1 described above, and a monochrome image may be displayed. For example, when displaying a color image,
* A color filter is disposed on the liquid crystal element P described above, and a lighting device that emits white light is used.
* A monochrome image is sequentially displayed on the liquid crystal element P described above without disposing a color filter, and an illumination unit that sequentially irradiates each color light (for example, each color light of three primary colors) in synchronization with the display of the monochrome image is used. (Figure 5)
If you want to display a black and white image,
* A method using a device that emits white light as an illuminating means without disposing a color filter in the liquid crystal element P (see FIG. 4),
Can be mentioned.
[0021]
As the illumination means for irradiating white light, a monochromatic fluorescent tube and an LED light source can be mentioned, and as the illumination means for sequentially irradiating light of each of the three primary colors, those equipped with three fluorescent tubes of RGB, The thing which has arrange | positioned the color filter to each of three fluorescent tubes can be mentioned.
[0022]
Next, the effect of this embodiment will be described.
[0023]
According to this embodiment, since image rewriting is performed collectively for the entire screen instead of line-sequentially, the writing time can be shortened, and the illumination time by the illumination means B can be lengthened to brighten the image.
[0024]
Moreover, since the illumination means B is not always lit, power consumption can be reduced.
[0025]
Furthermore, since the illumination by the illumination means B is performed with a time aperture ratio of 30 to 70%, the quality of the moving image can be improved.
[0026]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0027]
(Example 1)
In this example, the liquid crystal device 1 shown in FIG. 1 was prepared using the liquid crystal panel (liquid crystal element) P shown in FIGS.
[0028]
First, the structure of the active matrix type liquid crystal panel P used in this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0029]
That is, as shown in FIG. 2, the liquid crystal panel P is composed of a pair of glass substrates 10a and 10b arranged at a predetermined distance, and one glass substrate 10a has ITO (indium tin oxide). A first electrode 2 (hereinafter referred to as “counter electrode”) 2 is formed, and an alignment film 11 a made of polyimide is formed on the surface of the counter electrode 2. The surface of the alignment film 11 a is approximately 10 nm thick. Was rubbed.
[0030]
On the other glass substrate 10b, as shown in FIG. 3, 160 × 120 transparent pixel electrodes (second electrodes) 3 made of ITO are arranged in a matrix, and these counter electrode 2 and pixel electrode 3 are arranged. A pixel was formed by the above. Further, a collective writing TFT 5 (source) as a switching element is connected to each pixel electrode 3, and a capacitor 4 or another TFT (hereinafter referred to as “serial writing TFT”) as voltage holding means is connected to the drain of the TFT 5. ) 7 (source) was connected. Further, a collective write TFT gate electrode 20, a serial write TFT gate electrode 21 and an earth line 22 are formed between the pixels in the X direction in the drawing, and the collective write TFT gate electrode 20 The gate electrode 21 for the serial write TFT was connected to the gate of the serial write TFT 7, and the ground line 22 was connected to the other end of the capacitor 4. Further, a data electrode 23 was formed between the pixels in the Y direction in the drawing, and the data electrode 23 was connected to the drain of the serial write TFT 7. Further, an alignment film 11b is formed so as to cover these TFTs 5, 7 and the like.
[0031]
Further, spacer beads 12 are arranged in the gap between the glass substrates 10a and 10b to define the substrate gap, and the liquid crystal 6 is arranged in the gap between the substrates.
[0032]
On the other hand, a backlight device B that sequentially emits light of the three primary colors was used as the illumination means.
[0033]
Next, peripheral devices for driving the liquid crystal panel P and the backlight device B will be described with reference to FIGS.
[0034]
A signal driver 25 is connected to the data electrode 23 described above, and a scanning driver 26 is connected to the gate electrode 20 for batch writing TFT and the gate electrode 21 for serial writing TFT. The earth line 22 was connected to the scanning driver 26 and grounded inside the scanning driver 26. The ground voltage is the reference voltage of the video signal applied to the data electrode 23 and is equal to the voltage applied to the counter electrode 2.
[0035]
Further, a control circuit 27, an external signal processing memory 28, and a signal source 29 are connected to these drivers 25 and 26 as shown in FIG. Among these, the signal source 29 corresponds to a recording / reproducing apparatus such as NTSC or PAL, a high-vision apparatus, a personal computer (VGA, XGA, etc.), and the external signal processing memory 28 is an image from the signal source 29. The signal is separated into a video signal for R color, a video signal for G color, a video signal for B color, and a synchronization signal, and each video signal is supplied to the signal driver 25 according to the synchronization signal. This is supplied to the scanning driver 26 and the signal driver 25. The control circuit 27 is composed of a timing generator and the like. The control circuit 27 separates the synchronization signal from the signal source 29, and drives the external signal processing memory 28, the liquid crystal panel P, the illumination voltage control pulse, and the system. It controls the power supply.
[0036]
In this embodiment, the liquid crystal device 1 was driven by the method shown in FIG. Here, FIG. 5 is a timing chart showing an example of a driving method of the liquid crystal device according to the present invention.
[0037]
That is, at time t ₁ , charging of the R color data voltage to each capacitor 4 is completed. The charging of the data voltage is performed by applying a data signal for R color from the signal driver 25 to each data electrode 23 in a state where the collective writing TFT 5 is off and the connection between the pixel electrode 3 and the capacitor 4 is disconnected. In addition, the gate pulse is applied line-sequentially from the scan driver 26 to the gate electrode 21 for the serial write TFT, and the batch write TFT 5 is sequentially turned on.
[0038]
Next, the rewrite pulse is simultaneously applied to all the batch write TFT gate electrodes 20 during the period from t _{1 to} t _{2 to} turn on all the batch write TFTs 5 (see FIG. 5B). As a result, the voltage held in each capacitor 4 is applied to the pixel electrode 3 via the collective writing TFT 5, and the liquid crystal 6 is driven for each pixel, and the liquid crystal panel P displays a monochrome image for R color. Note that the display of such a monochrome image is maintained even after t _{2 has} elapsed.
[0039]
At a predetermined timing t ₃ , the R color fluorescent tube is turned on by the control circuit 27 (see FIG. 5D), and the black and white image is recognized as an R color image. In this example, the time aperture ratio was 30%.
[0040]
By the way, the collective writing TFT 5 is turned off again at the timing t _2, a G color data signal is applied from the signal driver 25 to each data electrode 23, and the scan driver 26 applies to the serial writing TFT gate electrode 21. In this case, the gate pulses are applied in line sequence, the serial write TFTs 7 are sequentially turned on (see FIG. 5 (c)), and each capacitor 4 is charged with a data voltage for G color.
[0041]
Then, when t ₄ when the charging of the data voltage for the G color is completed, is turned on all the batch writing TFT5 again, the liquid crystal panel P displays monochrome images for G color.
[0042]
As described above, in this embodiment, the rewriting of the monochrome image by the liquid crystal panel P and the irradiation of each color light are performed as described above, so that each color image is sequentially displayed in a short time, and the afterimage phenomenon is utilized for the observer. Thus, it is recognized that a full-color image is displayed.
[0043]
Next, the effect of the present embodiment will be described.
[0044]
According to the present embodiment, since image rewriting is performed collectively for the entire screen instead of line sequential, the writing time can be shortened, and the illumination time by the backlight device B can be lengthened to brighten the image. It was.
[0045]
In addition, the backlight device B is not always lit, and power consumption can be reduced.
[0046]
Furthermore, since the time aperture ratio was set to 30%, the quality of moving images could be improved. Actually, when a moving image (moving image obtained by moving a BTA high-definition standard image at a moving speed of 6.8 deg / sec) is displayed, the peripheral blur of the screen is not observed at all, and the image quality is good with good sharpness. I confirmed that there was. The moving speed of 6.8 deg / sec is a general moving speed of a television program.
[0047]
(Comparative example)
The present inventor displayed a moving image using the same liquid crystal panel P as in Example 1 and examined the image quality and luminance by changing the time aperture ratio variously, and the result was as shown in FIG. The vertical axis in the figure indicates a five-level evaluation of the image quality of a moving image (an average value obtained by ten evaluations by ten persons). Specifically,
Scale 5: State scale 4 in which the peripheral blur of the screen is not observed at all, and the sharpness is clear 4; State scale 3 in which the peripheral blur on the screen is hardly noticed; A state scale 1 in which the peripheral blur of the screen becomes prominent and it is difficult to discriminate large characters; a state where the peripheral blur of the screen is not observed at all and the original image can hardly be determined.
[0048]
When the time aperture ratio was 10%, the quality of the moving image was good, but the screen was dark. When the time aperture ratio was 80% or more, the screen was bright but the image quality was poor. That is, it was found that the time aperture ratio must be 30 to 70% in order to obtain both the image quality of the moving image and the brightness of the screen.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since image rewriting is performed collectively for the entire screen instead of line sequential, the writing time can be shortened and the illumination time by the illumination means can be lengthened to brighten the image. .
[0050]
Moreover, since the illumination means is not always lit, power consumption can be reduced and the lifetime can be extended.
[0051]
Furthermore, since the illumination by the illumination means is performed with a time aperture ratio of 30 to 70%, the quality of the moving image can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a liquid crystal device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a structure of a liquid crystal panel.
FIG. 3 is a plan view illustrating an example of a structure of a liquid crystal panel.
FIG. 4 is a timing chart showing an embodiment of a method for driving a liquid crystal device according to the present invention.
FIG. 5 is a timing chart showing an embodiment of a driving method of a liquid crystal device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the driving method of the liquid crystal device according to the invention.
FIG. 7 is a timing chart illustrating an example of a method for driving a conventional liquid crystal device.
FIG. 8 is a timing chart showing another example of a conventional method for driving a liquid crystal device.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal device 2 Counter electrode (first electrode)
3 Pixel electrode (second electrode)
4 Capacitor (Voltage holding means)
5 Batch writing TFT (switching element)
6 Liquid crystal B backlight device (illumination means)
P Liquid crystal panel (liquid crystal element)

Claims

A pixel electrode that forms a plurality of pixels arranged in a matrix, a voltage holding unit that is connected to the pixel electrode and holds a voltage according to image data, and is arranged between the voltage holding unit and the pixel electrode The first switching element, the second switching element connected to the voltage holding means and the data electrode, the scan driver and the signal driver connected to the gate electrode and the data electrode, respectively, the pixel electrode and the opposite In a liquid crystal device comprising: a liquid crystal element comprising a liquid crystal disposed between electrodes; and illumination means for illuminating the liquid crystal element.
The scan driver turns off the first switching element, applies a gate pulse to the second switching element in a line-sequential manner, and after the line-sequential scanning is completed, the scan driver performs the first switching every one frame or one field. Apply a batch write signal to the switching elements of
The signal driver applies a video signal to the data electrode in synchronization with the gate pulse,
Further, the scanning driver, the signal driver and the illumination means are connected to operate them in cooperation with each other, and the illumination time when the entire period of one frame or one field is 100% between the one frame or one field. a control circuit for time aperture ratio controls the illuminating means so that Do 30-70% or,
Adjusting means for adjusting the time aperture ratio in accordance with a display image within a range of 30 to 70%;
A liquid crystal device characterized in that it comprises a.

First and second electrodes that are arranged in a matrix so as to face each other and constitute a plurality of pixels, voltage holding means that is connected to the second electrode and holds an arbitrary voltage, the voltage holding means and the second A switching element interposed between the electrodes, a liquid crystal element composed of liquid crystal disposed between the first electrode and the second electrode, and a liquid crystal element disposed so as to face the liquid crystal element. In a driving method of a liquid crystal device for driving a liquid crystal device including an illuminating means,
An arbitrary voltage is sequentially applied to the voltage holding means in a state where the switching element is off,
When the application of the voltage is completed, the switching elements are turned on collectively and the voltage held in each of the voltage holding means is applied to the second electrode, respectively, and the first electrode and the first electrode are applied. The liquid crystal is driven for each pixel by a potential difference with two electrodes to display one image on the liquid crystal element,
While the one image is being displayed, the illumination means performs illumination with a time aperture ratio of 30 to 70%, which is an illumination time when the entire period of one frame or one field is 100%, and A voltage for the next image data is sequentially applied to the voltage holding means with the switching element turned off , and the time aperture ratio is adjusted in accordance with a display image within a range of 30 to 70% .
A driving method of a liquid crystal device.

First and second electrodes that are arranged in a matrix so as to face each other and constitute a plurality of pixels, voltage holding means that is connected to the second electrode and holds an arbitrary voltage, the voltage holding means and the second A switching element interposed between the electrodes, a color filter, and a liquid crystal element that displays a color image composed of liquid crystal disposed between the first electrode and the second electrode, and so as to face the liquid crystal element In a driving method of a liquid crystal device for driving a liquid crystal device that is arranged and illuminates the liquid crystal element by irradiating white light,
An arbitrary voltage is sequentially applied to the voltage holding means in a state where the switching element is off,
When the application of the voltage is completed, the switching elements are turned on collectively and the voltage held in each of the voltage holding means is applied to the second electrode, respectively, and the first electrode and the first electrode are applied. The liquid crystal is driven for each pixel by a potential difference with two electrodes to display one image on the liquid crystal element,
While the one image is being displayed, the illumination means performs illumination with a time aperture ratio of 30 to 70%, which is an illumination time when the entire period of one frame or one field is 100%, and applying a voltage of about the next image data to the voltage holding means of the switching element in a state of off sequentially, the and the time the aperture ratio becomes adjusted in accordance with the display image in the range of 30% to 70% ,
A driving method of a liquid crystal device.

The black and white image is sequentially displayed on the liquid crystal element, and the illumination unit is sequentially irradiated with each color light in synchronization with the display of the black and white image.
The method of driving a liquid crystal device according to claim 3.