(57)【要約】　　　（修正有）【課題】光透過損失及び残像現象の発生を抑えることができ、その結果、輝度を増加させることができる液晶表示装置及びその駆動方法を提供する。【解決手段】液晶表示装置及びその駆動方法が開示される。液晶表示装置は、第１の電極と第２の電極との間に液晶が注入された液晶表示パネルと、設定された交流駆動周期に占める表示オン区間のデューティ比が５０％を超えて設定された場合、第１の電圧を第１の電極及び第２の電極に印加し、設定された交流駆動周期に占める表示オフ区間に対しては、第１の電圧とは極性が逆であると共にそれより高電圧の第２の電圧を第１の電極及び第２の電極に印加するドライバとを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間に液晶が注入された液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに情報をディスプレイするために前記第１の電極及び前記第２の電極に所定の電圧を印加するドライバと、を含み、
前記ドライバが、設定された交流駆動周期に占める表示オン区間のデューティ比が５０％を超えて設定された場合、第１の電圧を前記第１の電極及び第２の電極に印加し、前記設定された交流駆動周期に占める表示オフ区間に対しては、前記第１の電圧とは極性が逆であると共にそれより高電圧の第２の電圧を前記第１の電極及び前記第２の電極に印加することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示オン区間の時間と前記第１の電圧とを乗じた第１の乗算値と、前記表示オフ区間の時間と前記第２の電圧とを乗じた第２の乗算値との相互間の絶対値が同じ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。
【請求項３】
互いに直交して配された第１の電極と第２の電極との間に液晶が注入された表示パネル及び前記第１の電極及び前記第２の電極に印加する電圧を制御するドライバを備える液晶表示装置の駆動方法において、
設定された交流駆動周期に占める表示オン区間のデューティ比が５０％を超えて設定された場合、前記第１の電極及び第２の電極に第１の電圧を印加する表示ステップと、
前記交流駆動周期に占める表示オフ区間の間、前記第１の電圧より絶対値が大であると共に極性が逆の第２の電圧を前記第１の電極及び前記第２の電極に印加するリセットステップと、
を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項４】
前記表示オン区間の時間と前記第１の電圧とを乗じた第１の乗算値と前記表示オフ区間の時間と前記第２の電圧とを乗じた第２の乗算値との相互間の絶対値が同じであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、より詳しくは、光透過率を増加させることで輝度が高められる液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、信号線側信号をパルス幅変調し、逆選択負電圧信号の最低値及び正選択正電圧信号の最大値の少なくとも一方を補正して逆選択負電圧信号と正選択正電圧信号とのデューティ比を可変することにより液晶表示装置のコントラスト特性を向上することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
液晶表示装置は、フラットパネル型ディスプレイであって、携帯用機器を中心にして広く普及され使用されてきており、大型化技術の発達により大型ディスプレイ機器分野においても従来のブラウン管ディスプレイを急速に代替していきつつある。
【０００４】
かかる液晶表示装置は、交流駆動周期に占める表示区間の間所定の電圧を印加して表示情報を表示し、表示区間の間配向膜に蓄積される電荷が初期状態に弛緩するように表示区間に印加した電圧と同じ大きさの逆電圧を印加する直流（ＤＣ）バランス駆動方式により残像現象の発生を抑えている。
【０００５】
図１は、従来のＤＣバランス駆動方式を説明するために５０％デューティで駆動する際の印加電圧と光透過率との関係を示すグラフである。Ｔａは、交流駆動周期を表わし、括弧内に表記された文字は、１フレームに属する各色相別交流駆動周期に該当する色相を表わす。
【０００６】
同図に示すように、交流駆動周期（Ｔａ）の１／２に該当する表示区間（Ｔａ１）の間３Ｖを印加し、表示周期の残りの区間（Ｔａ２）の間−３Ｖを印加する。
【０００７】
かかるＤＣバランス駆動方法において逆電圧を印加する時間は、表示区間（Ｔａ１）に蓄積された電荷が十分に弛緩するのに必要な応答時間以上に決められる。
【０００８】
ところが、かかる従来の液晶表示装置の駆動方式によると、交流駆動周期（Ｔａ）の間負（−）の電圧印加区間（Ｔａ２）に対しては光がカットされる。従って、交流駆動周期（Ｔａ）のうちの間液晶の最大チルトを発生させる電圧の最小値が３Ｖである時、この３Ｖを印加すると平均５０％の光透過率が得られる。
【０００９】
このように、従来のＤＣバランス駆動方式では、液晶の安定性を保持するために、交流で駆動させる。この場合、交流駆動周期（Ｔａ）の間入射光に対する最大平均光透過率が５０％しか得られないという不利がある。
【００１０】
一方、光損失を抑えるために、図２に示すように表示区間（Ｔａ１）に対するデューティを７０％に拡張させて交流駆動周期（Ｔａ）に占める逆電圧を印加する区間（Ｔａ２）の時間を減らす場合、表示区間（Ｔａ１）の間配向膜に蓄積された電荷が逆電圧印加区間（Ｔａ２）の間十分に弛緩しなくなり、残像現象を引き起こすという不利が発生する。
【００１１】
即ち、図３に示すように、表示区間（Ｔａ１）に印加した電圧に対応して生成された電界（Ｅ）により液晶層４と隣接する配向膜２、６の表面に電荷が蓄積され、この配向膜２、６に蓄積された電荷は、逆電圧の印加時間が弛緩に必要な応答時間より短い場合、一部が残留して残像現象を引き起こす残留直流電圧を発生させる。図３における符号４は、液晶層を示す。Ｅ’は、表示区間（Ｔａ１）の間蓄積された電荷により生成された電界を示し、ＥＬＣは、印加電圧による電界（Ｅ）と蓄電電荷により生成された電界（Ｅ’）との差を示す。
【００１２】
このように、従来の液晶表示素子の駆動方法では、蓄積された電荷の解消のために交流駆動する場合、光損失率を最大５０％以下にし難いという不利がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−０３８３８８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の液晶表示素子の駆動方法に関する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、光透過損失及び残像現象の発生が抑えられる液晶表示装置及びその駆動方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、液晶の間に第１の電極及び第２の電極を有する液晶表示パネル、及び前記液晶表示パネルに情報をディスプレイするために前記第１の電極及び前記第２の電極に所定の電圧を印加するドライバと、を含み、前記ドライバは、設定された交流駆動周期に占める表示オン区間のデューティ比が５０％を超えて設定された場合、第１の電圧を前記電極層に印加し、前記交流駆動周期に占める表示オフ区間に対しては、前記第１の電圧とは極性が逆であると共にそれより高電圧の第２の電圧を前記電極層に印加する。
【００１６】
好ましくは、前記表示オン区間の時間と前記第１の電圧とを乗じた第１の乗算値と、前記表示オフ区間の時間と前記第２の電圧とを乗じた第２の乗算値との相互間の絶対値が同じである。
【００１７】
また、前記目的を達成するために、本発明による互いに直交して配された第１の電極と第２の電極との間に液晶が注入された表示パネル及び前記第１の電極及び前記第２の電極に印加する電圧を制御するドライバとを備える液晶表示装置の駆動方法は、設定された交流駆動周期に占める表示オン区間のデューティ比が５０％を超えて設定された場合、前記第１の電極及び前記第２の電極に第１の電圧を印加する表示ステップ、及び前記交流駆動周期に占める表示オフ区間の間、前記第１の電圧より絶対値が大であると共に極性が逆の第２の電圧を前記第１の電極及び第２の電極に印加するリセットステップとを含む。
【００１８】
好ましくは、前記表示オン区間の時間と前記第１の電圧とを乗じた第１の乗算値と前記表示オフ区間の時間と前記第２の電圧とを乗じた第２の乗算値との相互間の絶対値が同じである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る液晶表示装置及びその駆動方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図４は、本発明の実施の形態に係る強誘電性の液晶表示装置を示す断面図である。液晶表示装置は、液晶表示パネル１０及びドライバ２０を備える。
【００２１】
液晶表示パネル１０は、下部基板１１、下部電極層１２、下部配向膜１３、液晶層１４、上部配向膜１５、上部電極層１６、上部基板１７、シール部材１８及びスぺーサー１９を備える。
【００２２】
下部及び上部基板１１、１７は、ガラスまたは透明合成樹脂のような透明素材が適用される。下部及び上部電極層１２、１６は、知られている透明導電素材、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）素材で形成される。好ましくは、下部及び上部電極層１２、１６は、互いに直交する方向に沿って多数の電極が並設される。液晶層１４内には、液晶素材が注入されている。
【００２３】
下部及び上部配向膜１３、１５は、知られている様々な配向素材で形成される。配向素材の一例としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリビニルアセテート系等がある。
【００２４】
配向膜１３、１５は、布のようなラビング素材で所定の角度にラビング処理される。スペーサー１９は、液晶層１４のギャップＧを一定に保持するために設けられている。液晶層１４のギャップＧは、液晶の弛緩応答時間
【００２５】
【外１】
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と関連するため、駆動条件に対応して適宜に決めればよい。
【００２６】
ドライバ２０は、表示データに応じて画素別に所定の周波数を有する電圧を電極層１２、１６に印加する。ドライバ２０は、液晶表示パネル１０の電極層１２、１６を駆動して表示データが表示されるようにする。ドライバ２０は、表示データに対応して設定された交流電圧を電極層１２、１６に印加できるように電極層１２、１６と結線されている。
【００２７】
ドライバ２０は、設定された交流駆動周期に占める表示オン区間のデューティ比が５０％を超えて設定された場合、電極層１２、１６に第１の電圧を印加し、交流駆動周期に占める表示オフ区間に対しては、第１の電圧とは極性が逆であると共にそれより高電圧の第２の電圧を電極層１２、１６に印加する。ここで、表示オフ区間は、電荷蓄積を解消するリセットプロセスに該当する。
【００２８】
即ち、図５に示すように、ドライバ２０は、交流駆動周期（Ｔａ）に占める表示オン区間（ｔ１）に印加される第１の電圧（Ｖ１）を表示オフ区間（ｔ２）に印加される第２の電圧（Ｖ２）より長く印加し、表示オフ区間（ｔ２）に印加する第２の電圧（Ｖ２）は、表示オン区間（ｔ１）に印加される第１の電圧（Ｖ１）より絶対値が大であり、また極性は逆になるようにする。
【００２９】
好ましくは、表示オン区間（ｔ１）と第１の電圧（Ｖ１）とを乗じた第１の乗算値（ｔ１＊Ｖ１）と表示オフ区間（ｔ２）と第２の電圧（Ｖ２）とを乗じた第２の乗算値（ｔ２＊Ｖ２）との相互間の絶対値が同じになるように該当パラメーターが決められる。
【００３０】
以下では、本発明に係る液晶表示装置の駆動方法による液晶層内のイオンの作用を説明する。
【００３１】
液晶層内のイオンの応答時間
【００３２】
【外２】
2004102237.tif 000004
と関連するパラメーターは、次の式（１）のように表わすことができる。
【００３３】
【数１】
2004102237.tif 000005
ここで、Ｇはセルギャップ、μは移動度（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）、Ｅは電界の強さを表わす。
【００３４】
従って、式（１）を、印加する電圧強さ（Ｖ）の関数に変えて表わすと、次の式（２）のようになる。
【００３５】
【数２】
2004102237.tif 000006
ここで、αは比例常数である。
【００３６】
式（２）を用いて比例常数を表示区間の間印加される電圧強さ（Ｖ）の関数に変えて表わすと、次の式（３）のようになる。
【００３７】
【数３】
2004102237.tif 000007
一方、式（２）を用いて表示オフ区間の間にイオンが十分に反応して弛緩できるようにするための条件を求めると、次の式（４）のようになる。
【００３８】
【数４】
2004102237.tif 000008
従って、式（３）を式（４）に代入すると、次の式（５）が得られる。
【００３９】
【数５】
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式（５）から分かるように、表示オン区間（ｔ１）と第１の電圧（Ｖ１）との積が表示オフ区間（ｔ２）と第２の電圧（Ｖ２）との積と同一になるように該当パラメーターを決めると、デューティを５０％以上にすることができ、しかもイオンの電荷蓄積の問題を解消することができる。
【００４０】
かかるＤＣバランス駆動原理により液晶の反応を観察するために実験を行った結果を図６に示す。本実験では、交流駆動周期を１／１８０秒に適用した。グラフにおける白抜きの円形マークで示す曲線（ｉｎｉｔｉａｌ）は、液晶の初期の配向状態での印加電圧対透過率を測定した結果を示す。
【００４１】
グラフにおける白抜きの円形マークで示す曲線は、図５を参照して説明する方式により表示オン区間（ｔ１）対表示オフ区間（ｔ２）の比が７５対２５になるように適用し、第１の電圧（Ｖ１）と第２の電圧（Ｖ２）をそれぞれ３Ｖと−３Ｖにして１時間交流駆動し後に測定した結果を示す。同図に示すグラフから分かるように、この曲線は、初期の配向状態より左側に移っており、前述した問題点の残留直流電圧が１Ｖ以上であることが分かる。
【００４２】
一方、グラフにおける白抜きの四角マークで示された曲線は、表示オン区間対表示オフ区間の比が７５対２５になるように適用し、第１の電圧（Ｖ１）と第２の電圧（Ｖ２）をそれぞれ３Ｖと−６Ｖにして１時間交流駆動した後に測定した結果を示す。この曲線は、上述の場合より残留直流電圧（ＤＣ）が減少していることを示す。
【００４３】
グラフにおける白抜きの三角マークで示された曲線は、表示オン区間対表示オフ区間の比が７５対２５になるように適用し、第１の電圧（Ｖ１）と第２の電圧（Ｖ２）をそれぞれ３Ｖと−９Ｖにして１時間交流駆動した後に測定した結果を示す。かかる駆動条件は、前記式（５）を満たす条件に該当し、初期の配向状態とほぼ一致することが分かるが、若干の誤差は、製造プロセス上において両方の配向膜１３、１５の表面条件が相互一致しない状態で製作することによるものと判断される。
【００４４】
グラフにおけるハッチングされた四角マークで示された曲線は、表示オン区間（ｔ１）対表示オフ区間（ｔ２）の比が７５対２５になるように適用し、第１の電圧（Ｖ１）と第２の電圧（Ｖ２）をそれぞれ３Ｖと−１０Ｖにして１時間交流駆動した後に測定した結果を示す。この曲線は、初期の配向状態と全く一致していることが分かる。
【００４５】
グラフにおけるハッチングされた円形マークで示された曲線は、従来のＤＣバランス方式により表示オン区間対表示オフ区間の比が５０対５０になるように適用し、第１の電圧（Ｖ１）と第２の電圧（Ｖ２）をそれぞれ３Ｖと−３Ｖにして１時間交流駆動した後に測定した結果を示す。この場合も、初期の配向状態とは若干の誤差が生じたが、これも両方の配向膜の表面条件の不一致によるものと判断される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液晶表示装置及びその駆動方法によると、光透過損失率を抑えることができ、その結果、輝度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＤＣバランス方式による液晶表示装置の駆動方法を説明するために５０％デューティで駆動する際の印加電圧と光透過率との関係を示すグラフである。
【図２】５０％を超えるデューティを適用する際の印加電圧と光透過率との関係を示すグラフである。
【図３】図２に示す方式による駆動時の残像問題を引き起こす電荷蓄積過程を説明するための図である。
【図４】本発明に係る液晶表示装置を示す図である。
【図５】図４のドライバにより印加される駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図６】本発明に係る駆動方法により液晶表示パネルを駆動する際の印加電圧と光透過率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　液晶表示パネル
１１　下部基板
１２　下部電極層
１３　下部配向膜
１４　液晶層
１５　上部配向膜
１６　上部電極層
１７　上部基板
１８　シール部材
１９　スぺーサー
２０　ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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