(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に設けられた複数の信号線と、
第２の基板上に前記複数の信号線と直行するように設けられた複数の走査線と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれた液晶と、
バックライトと、を有し、
前記バックライトが消灯し、
前記バックライトが消灯した後、前記液晶を駆動する信号が極性反転し、
前記液晶を駆動する前記信号が極性反転した後、電源がオフになり、
前記液晶を駆動する前記信号は、前記バックライトが消灯してから前記電源がオフになるまでの間においてのみ極性反転することを特徴とするパッシブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記液晶を駆動する前記信号が極性反転してから前記電源がオフになる間での間に、前記液晶を駆動する前記信号の書き込みが複数回行われることを特徴とするパッシブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項３】
第１の基板上に設けられた複数の信号線と、
第２の基板上に前記複数の信号線と直行するように設けられた複数の走査線と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれた液晶と、
バックライトと、を有し、
電源がオンになり、
前記電源がオンになった後、前記液晶を駆動する信号が極性反転し、
前記液晶を駆動する前記信号が極性反転した後、前記バックライトが点灯し、
前記液晶を駆動する前記信号は、前記電源がオンになってから前記バックライトが点灯するまでの間においてのみ極性反転することを特徴とするパッシブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記液晶を駆動する前記信号が極性反転してから前記バックライトが点灯するまでの間に、前記液晶を駆動する前記信号の書き込みが複数回行われることを特徴とするパッシブマトリクス型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体表示装置（以下、表示装置と表記する）に関しする。特に、パッシブマトリクス型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶素子を使用した表示装置は、小型から大型にいたるまで様々な用途に使用されている。特にパッシブマトリクス型液晶表示装置はコストが安いこと、消費電力が小さいことなどの利点があるため、携帯電話などの小型表示装置においてよく使用されている。
【０００３】
ここで、本明細書では、液晶素子とは、２枚の電極によって配向膜を介して液晶材料を挟んだ構造を有する素子を示すものとする。また液晶材料としては、公知の構造の材料を自由に用いることができる。
【０００４】
図５は、パッシブマトリクス型液晶表示装置の例である。
【０００５】
パッシブマトリクス型液晶表示装置は、信号線１３０２をストライプ状に並べた基板１３０１と、走査線１３０３をストライプ状に並べた対向基板１３０４を、信号線１３０２と、走査線１３０３が直交するように張り合わせ、基板１３０１と対向基板１３０４間に、液晶を詰めることによって構成されている。また、それらの信号線１３０２と走査線１３０３は、基板外部に設けられた駆動用ＬＳＩによって駆動されている。
【０００６】
図３に、図５に示した表示装置の信号線１３０２、走査線１３０３、画素（画素の液晶素子の電極間）に加わる、従来の信号波形を示す。走査線には、その走査線を選択する期間のみ、選択しない期間と異なる電圧の信号が印加される。また、その電圧は1フレーム期間ごとに極性反転を行っている。信号線には、黒表示を行わない期間については一定の周期の矩形波パルスが加わっている。
【０００７】
一方、画面に黒を出す部分では、信号線には、黒表示を行わない期間の矩形波パルスより高い電圧（図３中、Ｖｏｐ及び−Ｖｏｐで示す）のパルスが加わる。画素においては信号線の電位と、走査線の電位の差分の電圧が加わることになる。
【０００８】
ここで、液晶素子の２枚の電極間に、常に一定方向の電界が印加されつづけると、液晶材料中のイオンに偏りが生じ、液晶素子の劣化を進めるといった問題がある。そこで、一般の液晶素子を用いた表示装置などでは、一定期間ごとに、液晶素子に印加される電圧の極性を変化させ、液晶素子の２電極間に印加される電界の向きを変化させるような駆動方法が用いられている。
【０００９】
図２に、液晶表示装置の各画素に印加される電圧の極性を模式的に示す。ここで、図２（１）、図２（２）、図２（３）それぞれにおいて、第ｎフレームの画素部の状態と、第ｎ＋１フレームの画素部の状態を示す。なお図２では、画素部として４行４列の画素を代表で示す。図中、＋で表した画素と、−で示した画素では、液晶素子に印加される電圧の極性が異なる。
【００１０】
例えば、隣り合う走査線間で、液晶素子に印加する信号電圧の極性を異なるようにする、ゲートライン反転とよばれる駆動方法を図２（１）に示す。また、隣り合う信号線間で、液晶素子に印加される信号の極性を異なるようにする、ソースライン反転とよばれる駆動方法を図２（２）に示す。最後に、１画像を表示する期間（以下、１フレーム期間とよぶ）毎に、液晶素子に印加される信号の極性を反転させる、フレーム反転とよばれる駆動方法を図２（３）に示す。なお、図２に示した駆動方法に限定されず、その駆動方法は多様である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様に、1フレーム期間毎に液晶素子に加える信号電圧を交流反転した場合、信号振幅が２倍になるためドライバの電源電圧は２０Ｖ以上が必要となる。そのためドライバの消費電力を低減することができなかった。
【００１２】
そこで、本発明はパッシブマトリクス型液晶表示装置で、低電圧で動作可能な、消費電力の少ない液晶表示装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では、液晶素子に印加される信号電圧を非常に長い周期で交流反転し表示をおこなう表示装置、もしくは、極性反転しない液晶表示装置を提案する。
【００１４】
それによって、ドライバの電源電圧を低減し、消費電力を小さく抑えた液晶表示装置が提供される。
【００１５】
以下に、本発明の液晶表示装置の構成について記載する。
【００１６】
本発明によって、
第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、
液晶を駆動する信号を、電源立ち上げもしくは電源立ち下げに同期して極性反転を行うことを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００１７】
本発明によって、
第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、
液晶を駆動する信号を液晶画面全面が書き換えられるタイミングで極性反転することを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００１８】
本発明によって、
第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、
液晶を駆動する信号をユーザーが定める特定の時間に極性反転することを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００１９】
本発明によって、
第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、
前記液晶表示装置はバックライトを有し、バックライトが消灯期間中に液晶を駆動する信号を極性反転することを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００２０】
極性反転の周期は1時間以上であることを特徴とする液晶表示装置であっても良い。
【００２１】
本発明によって、
第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線とをマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、
前記画素電極と前記対向電極の間の電圧を極性反転しないことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００２２】
液晶の劣化を補正して表示をおこなう機能を有する液晶表示装置であっても良い。
【００２３】
液晶の劣化補正は、各画素ごとの、電圧印加の累積時間を記憶して補正をかけることを特徴とした液晶表示装置であっても良い。
【００２４】
液晶表示装置を用いることを特徴とするテレビ、パーソナルコンピュータ、携帯端末、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイであっても良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置の構成について以下に説明する。
【００２６】
始めに、第１の実施形態として、きわめて長い周期（例えば１時間に1回）で交流反転（液晶素子に印加される電圧の極性の反転）をおこなう場合について述べる。
【００２７】
交流反転は、従来の液晶表示装置では６０〜１００Ｈｚの周波数、すなわち１０〜１６．６ｍｓの周期で行われる。これより長い周期であると、人間の目にはフリッカとして感じられる。
【００２８】
１９８０年代の液晶材料では頻繁に交流反転をしないと、比較的短時間で、例えば１０時間で液晶素子が劣化してしまうという問題があった。しかし近年の液晶材料では、劣化の度合いが少なくなってきている。
【００２９】
本発明者はこの点に着目し、非常に長い周期で極性反転をおこない、前述した従来技術の課題を解決するものである。
【００３０】
非常に長い周期で、極性反転を行うと、フリッカは考えられない。フリッカは輝度の異なる映像が目視で感じられる周期で動くことで感じられるあるからである。
【００３１】
本発明を適用した液晶表示装置を駆動する場合の、信号線の電位、走査線の電位、画素の液晶素子の電極間の電位の駆動波形を図１に示す。図１の駆動方法によって、従来例の図３に示した駆動方法と比較して、信号振幅を小さく抑えることが可能である。なお、図１中、図３と同じ部分は同じ符号を用いて示す。
【００３２】
図１に示すような駆動方法の場合の課題としては、長い周期に一度の反転が起こった場合に、画像が一瞬乱れるなどの作用が発生することである。
【００３３】
画像の一瞬の乱れの対策としては以下のものがある。
【００３４】
１）ユーザーが使用していない間に極性反転をおこなう。
たとえば、液晶表示装置の電源立ち上げ、立ち下げ時に極性反転をおこなう、またはユーザ  ーが指定した特定の時間（深夜などの通常使用しない時間など）に極性反転をおこなう。
２）液晶表示装置の画面全体が、別画面に変化するときなどに極性反転をおこなう。
【００３５】
このような対策を行うことによって、画像の一瞬の乱れの問題は解決できるものである。
【００３６】
それによって、本発明では１０Ｖ前後の電圧でドライバの駆動が可能になる。
【００３７】
上記駆動方法の詳細については、実施例にて述べる。
【００３８】
次に、第２の実施形態として、極性反転をしない場合の例について考える。
【００３９】
液晶素子が近年劣化しにくくなったとはいっても、長時間の直流電圧を印加すると、液晶素子のＶＴカーブ（透過率−印加電圧カーブ）が変化し、表示特性が変わってしまう。図４は液晶素子のＶＴカーブの概略図である。初期値（図４中、初期と表記）に対して、時間がたつと左方向にカーブがシフトしていく（図４中、経時後と表記）。よって、このように液晶素子が劣化した場合には、何らかの補正が必要である。液晶表示装置では画面において、様々な映像が表示される。すなわち、個々の画素においては、様々な映像信号電圧が印加されるため、画素毎に信号電圧のかかり方、履歴も異なったものになる。よって、液晶表示装置を極性反転せずに駆動した場合、その劣化の具合は各画素ごとに、異なったものとなる。
【００４０】
よって、液晶素子の劣化に対応して補正を行う場合には、各画素ごとに、その履歴に応じた補正をおこなう回路を構成する必要がある。図８は補正を行う表示システムの構成を示すブロック図である。このシステムでは以下の機能を持ったブロックがある。まず、初期においては、メモリ回路のデータは０になっている。この場合デジタルビデオ信号が累積輝度加算回路に入力されると０に応じた、出力が映像補正回路に入力される。この場合は補正が行われず、デジタルビデオ信号はそのまま、ＬＣＤ（液晶表示装置）に入力される。
【００４１】
また、累積輝度加算回路の出力はメモリ回路にも入力されそこに記憶される。
【００４２】
次に、デジタルビデオ信号が入力されると、メモリ回路の記憶内容に新たなデジタルビデオ信号のデータが加算される。このデータを用いて映像補正回路はデジタルビデオ信号を補正する。また、加算データはメモリ回路に入力され、メモリの記憶データを書き換える。これを繰り返すことによって各画素の累積の輝度が求められる。これらのデータを用いて、各画素に対して、液晶の劣化を予測し、補正をかけていく。
【００４３】
液晶表示装置の電源をオフにする場合には、メモリ回路のデータを不揮発性メモリに移し、記憶内容が消滅しないようにしている。液晶表示装置の電源立ち上げ時には不揮発性メモリからメモリ回路にデータを移して使用する。不揮発性メモリを直接使用しないのは、不揮発性メモリは応答が遅いこと、また、書き換えの可能回数が少ないことによる。
【００４４】
このようにして、各画素に印加される電圧は記憶され、どの画素に対して累積でどれくらいの負荷がかけられたかがわかる。かけられた負荷に応じて、補正量を決めて補正を行えば、液晶の劣化は補正が可能となる。すなわち、極性反転を行わずに液晶が駆動でき、表示装置の電源電圧を下げることが可能になるのである。具体的には１０Ｖ前後の電圧で駆動が可能になる。
【００４５】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。
【００４６】
[実施例１]
図６は、液晶表示装置の電源オフ時に同期して、極性反転をおこなう例である。まずｔ１において、バックライトが消灯する。これによって、その後に、表示画像が乱れてもユーザーがそれを見ることはない。次にｔ２において、極性反転をおこない、信号を書きこむ。望ましくは数回書き込むほうがよい。次にｔ３において液晶表示装置の電源をオフとする。
【００４７】
このようなシーケンシャルを組むことによって、極性反転による画質の低下をユーザーは見ないですむ。液晶表示装置の電源立ち上げ時にはすでに極性反転は終了している。よって、そのまま画像表示を始めればよい。
【００４８】
図示はしないが、液晶表示装置の電源投入時に極性反転を行う場合も同様の手法で行うことが可能である。表示装置の電源を立ち上げ後、極性反転をおこない、その後、数回の書き込みをおこなったのち、バックライトを点灯する。この方法でも、図６で示した手法と同様に、前記と同様に、ユーザーは、極性反転時の画質低下を見なくてすむ。
【００４９】
[実施例２]
図７はユーザーの希望にあわせて、極性反転の時刻を設定するシステムを表したブロック図である。ユーザーはユーザーインターフェイスを介して、極性反転時間設定用タイマー回路に希望時刻を設定する。例えば、午前３時に時刻設定をおこなう。極性反転時間設定用タイマー回路は設定された時刻になるとＣＰＵに対して、極性切り換えの合図をだす。ＣＰＵはそれを受けて、ＬＣＤコントローラに信号を出力し、液晶表示装置（ＬＣＤ）の駆動回路を動作させ、極性反転をおこなう。極性反転が終了すれば、ＣＰＵは液晶表示装置（ＬＣＤ）の動作を止める。
【００５０】
図７に示すような機能を有することによって、この場合ユーザーが普段表示装置を使用しない時間帯に極性反転がおこなわれ、ユーザーは極性切り換え時の画質低下を見ることが無くなる。このときバックライトは当然、点灯する必要はない。
【００５１】
[実施例３]
本実施例では、画面の映像が、一部でなく画面全体が切り替わる場合を検出して、極性反転をかける例を示す。
【００５２】
例えば、表示装置がテレビである場合は、チャンネル切り換え時には、画像内容が大きく変化する。このような場合は前の映像と後の映像の間に不連続性があっても、ものもとの映像信号も不連続であるため、ユーザーは違和感を感じない。
【００５３】
このような画面の全面切り替わり時に極性反転を行って、極性切り換え時の画質低下の視認を避けることも可能である。
【００５４】
[実施例４]
本実施例では、本発明のパッシブマトリクス型液晶表示装置を作製した例を示す。
【００５５】
図９は、本発明のパッシブマトリクス型液晶表示装置の断面図である。
【００５６】
ガラス基板５１０１上にストライプ状の信号線電極５１０２を形成する。この電極はＩＴＯ等を成膜し、それをパターニングすることによって得られる。次に配向膜５１０３を印刷によって成膜する。
【００５７】
同様に、対向基板５１０６上にストライプ状の走査線電極５１０７〜５１１０を形成する。この電極はＩＴＯを成膜し、それをパターニングすることによって得られる。次に配向膜５１１１を印刷によって成膜する。
【００５８】
これらの２枚の基板を信号線５１０２、走査線５１０７〜５１１０が直交するように張り合わせ、シール材５１０５にて封止を行ない液晶５１０４を注入する。以上の工程によってパッシブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【００５９】
以上によって得られたパッシブマトリクス型液晶表示装置の図９とは異なる断面図を図１０に示す。なお、図１０において、図９と同じ部分は同じ符号を用いて示し、説明は省略する。
【００６０】
なお、基板５１０１や対向基板５１０６として、ガラス基板に限らず、プラスチック基板等、ガラス基板以外のものを使用することも可能である。
【００６１】
本発明は、実施例１〜実施例３と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【００６２】
[実施例５]
本発明の液晶表示装置には様々な用途がある。本実施例では、本発明の液晶表示装置を組み込んだ半導体装置について説明する。
【００６３】
液晶表示装置を組み込んだ半導体装置には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図１１および図１２に示す。
【００６４】
図１１（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６から構成されている。本発明は表示部２６０４に適用することができる。
【００６５】
図１１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２６１１、表示部２６１２、音声入力部２６１３、操作スイッチ２６１４、バッテリー２６１５、受像部２６１６から成っている。本発明は表示部２６１２に適用することができる。
【００６６】
図１１（Ｃ）はモバイルコンピュータあるいは携帯情報端末であり、本体２６２１、カメラ部２６２２、受像部２６２３、操作スイッチ２６２４、表示部２６２５で構成されている。本発明は表示部２６２５に適用することができる。
【００６７】
図１１（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体２６３１、表示部２６３２、アーム部２６３３で構成される。本発明は表示部２６３２に適用することができる。
【００６８】
図１１（Ｅ）はテレビであり、本体２６４１、スピーカー２６４２、表示部２６４３、受信装置２６４４、増幅装置２６４５等で構成される。本発明は表示部２６４３に適用することができる。
【００６９】
図１１（Ｆ）は携帯書籍であり、本体２６５１、表示部２６５２、記憶媒体２６５３、操作スイッチ２６５４、アンテナ２６５５から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）に記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。本発明は表示部２６５２に適用することができる。
【００７０】
図１２（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２７０１、画像入力部２７０２、表示部２７０３、キーボード２７０４で構成される。本発明は表示部２７０３に適用することができる。
【００７１】
図１２（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体を用いるプレーヤーであり、本体２７１１、表示部２７１２、スピーカー部２７１３、記録媒体２７１４、操作スイッチ２７１５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部２７１２に適用することができる。
【００７２】
図１２（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体２７２１、表示部２７２２、接眼部２７２３、操作スイッチ２７２４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示部２７２２に適用することができる。
【００７３】
図１２（Ｄ）は片眼のヘッドマウントディスプレイであり、表示部２７３１、バンド部２７３２で構成される。本発明は表示部２７３１に適用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
従来の液晶表示装置では、1フレーム期間に1回の極性反転が必要であり、1フレーム期間に1回の反転をおこない、且つ、良好な表示を確保するためには、ドライバの電源電圧は２０Ｖ以上に設定しなければならなかった。よって、液晶表示装置の消費電力を増加させていた。
【００７５】
本発明の液晶表示装置では、前述したように長い周期で極性反転をおこなうことにより、画質を損なうことなく、ドライバーの駆動電圧を下げることができる。こうして、液晶表示装置の低消費電力化を達成できる。
【００７６】
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の液晶表示装置の画素電位の波形を示す図。
【図２】    画素の反転方式を示す図。
【図３】    従来の液晶表示装置の画素電位の波形を示す図。
【図４】    液晶のＶＴカーブを示す図。
【図５】    液晶表示装置の構成を示す図。
【図６】    本発明の第一の実施例を示す図。
【図７】    本発明の第二の実施例を示す図。
【図８】    本発明のシステムブロック図。
【図９】    本発明の液晶表示装置の断面図を示す図。
【図１０】  本発明の液晶表示装置の断面図を示す図。
【図１１】  本発明の液晶表示装置の応用機器を示す図。
【図１２】  本発明の液晶表示装置の応用機器を示す図。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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