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JP2008122840A - Method for driving image display device - Google Patents

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JP2008122840A
JP2008122840A JP2006308964A JP2006308964A JP2008122840A JP 2008122840 A JP2008122840 A JP 2008122840A JP 2006308964 A JP2006308964 A JP 2006308964A JP 2006308964 A JP2006308964 A JP 2006308964A JP 2008122840 A JP2008122840 A JP 2008122840A
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JP
Japan
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display period
frame
subframe
image
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006308964A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kawada
浩志 河田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP2006308964A priority Critical patent/JP2008122840A/en
Publication of JP2008122840A publication Critical patent/JP2008122840A/en
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  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device capable of suppressing degradation of a liquid crystal material due to flickers in an image or application of a DC voltage. <P>SOLUTION: In a method for driving an image display device for displaying an image with a plurality of grayscales by constituting each frame of image signals from a plurality of sub-frames and selectively turning on or off the sub-frames in a display unit 42 comprising pixels having a liquid crystal LC formed in a matrix, the display period of each sub-frame is divided into a first half display period and a second half display period and polarities are inverted between the first half display period and the second half display period. The ratio of the sum length of the first half display period in each sub-frame to the sum length of the second half display period of each sub-frame is determined in such a manner that the sum product of the length Tk_p (T1_p, T2_p, T3_p) of the first half display period and the potential difference between a pixel electrode and a counter electrode in each sub-frame is equal to the sum product of the length Tk_n (T1_n, T2_n, T3_n) of the second half display period and the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode of each sub-frame. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、家庭用、事務用、および産業用の情報表示端末と普及している液晶プロジェクタおよびプロジェクションTVに用いる画像表示装置の駆動方法に関する。   The present invention relates to an information display terminal for home use, office use, and industrial use, a liquid crystal projector and a driving method of an image display apparatus used for a projection TV.

一般に、液晶を用いた画像表示装置の駆動方法としては、主に振幅変調を用いたアナログ駆動方式およびパルス幅変調を用いたデジタル駆動方式の2つがある。デジタル駆動方式はアナログ駆動方式と比較して、電気的な調整が簡単であるなどの優位性を持っている。   In general, there are two methods of driving an image display device using liquid crystal, mainly an analog driving method using amplitude modulation and a digital driving method using pulse width modulation. Compared with the analog drive system, the digital drive system has advantages such as simple electrical adjustment.

デジタル駆動方式では、画像信号の各フレームを、1フレーム期間より短時間である異なる表示期間を持つ複数のサブフレームで構成し、各サブフレームを順に選択的にオン、オフ制御することにより1フレームを表示している。この場合、各サブフレームにおいては、前半と後半とで液晶に印加する電圧の正負を反転させて交流駆動を行うようにしており、これより液晶に加わる直流成分をキャンセルしてフリッカーと呼ばれる画像のちらつきや、直流電圧印加による液晶材料の劣化を抑制するようにしている(特許文献1、2)。   In the digital drive method, each frame of an image signal is composed of a plurality of subframes having different display periods shorter than one frame period, and each subframe is selectively turned on and off in order to control one frame. Is displayed. In this case, in each sub-frame, AC driving is performed by reversing the polarity of the voltage applied to the liquid crystal in the first half and the second half, thereby canceling the DC component applied to the liquid crystal and causing an image called flicker. It is intended to suppress flickering and deterioration of the liquid crystal material due to application of a DC voltage (Patent Documents 1 and 2).

この方法では、画素電極に印加する画素電極電圧V_pixおよび対向電極に印加する対向電極電圧V_comの値を各サブフレームで正極性印加時間t1と負極性印加時間t2とに、時間的に2等分して反転駆動を行う。このとき、入力信号レベルにおいて、正極性側の飽和電圧|V_pix−V_com|について、下記の式を満たすような信号を入力することで、入力信号の対称性を図っている。尚、ここでVpは正極性を示し、Vnは負極性を示す。
|Vp_pix−Vp_com|−|Vn_pix−Vn_com|=0
In this method, the value of the pixel electrode voltage V_pix applied to the pixel electrode and the value of the counter electrode voltage V_com applied to the counter electrode are divided into two equal in time for each of the positive polarity application time t1 and the negative polarity application time t2. Then, reverse driving is performed. At this time, the symmetry of the input signal is achieved by inputting a signal satisfying the following expression for the saturation voltage | V_pix−V_com | on the positive polarity side at the input signal level. Here, Vp indicates positive polarity, and Vn indicates negative polarity.
| Vp_pix−Vp_com | − | Vn_pix−Vn_com | = 0

米国2004/0174328A1公報US 2004/0174328 A1 特開2005−352457号公報JP 2005-352457 A 2000 S1D,ISSN1083−1312/00/2001−0001.[Reflective Nematic LC Devices for LCOS Applications]by Minhua Lu,K.H.yang,IBM T.J.Watson Reserch Center2000 S1D, ISSN 1083-1312 / 00 / 2001-0001. [Reflective Nematic LC Devices for LCOS Applications] by Minhua Lu, K. et al. H. Yang, IBM T .; J. et al. Watson Research Center

上述したように、従来の画像表示装置では入力信号レベルにおいて駆動信号の対称性を図っている。しかしながら、画素電極、対向電極、液晶材料、配向膜から形成される反射型の画像表示装置においては、液晶層を挟み込む材料が異種材料により構成されていることから、これに起因して電圧レベルシフトが発生するため(非特許文献1)、液晶層に印加される電圧の対称性が崩れてしまう、という問題があった。このような問題は、画素電極が透明になされた透過型の画像表示装置にあっても発生していた。   As described above, in the conventional image display apparatus, the symmetry of the drive signal is achieved at the input signal level. However, in a reflective image display device formed of a pixel electrode, a counter electrode, a liquid crystal material, and an alignment film, the material that sandwiches the liquid crystal layer is made of a different material, resulting in a voltage level shift. (Non-Patent Document 1), the symmetry of the voltage applied to the liquid crystal layer is lost. Such a problem has occurred even in a transmissive image display device in which the pixel electrode is made transparent.

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、各サブフレームにおいて前半と後半とで極性を反転させて印加する際に、印加する正極性電圧及び負極性電圧の対称性をフレーム単位で最適化することにより、液晶層に印加される電圧の対称性を向上させ、フリッカーと呼ばれる画像のちらつきや、直流電圧印加による液晶材料の劣化を抑制することが可能な画像表示装置の駆動方法を提供するものである。   The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. The object of the present invention is to optimize the symmetry of the positive polarity voltage and the negative polarity voltage applied to each liquid crystal layer when the polarity is reversed and applied in the first half and the second half in each subframe. An object of the present invention is to provide a driving method of an image display device that can improve symmetry of applied voltage and suppress flickering of an image called flicker and deterioration of a liquid crystal material due to application of a DC voltage.

請求項1に係る発明は、表面に配向膜が形成された複数の画素電極と表面に配向膜が形成されて共通になされた対向電極とを、間に液晶を介して対向配置することにより複数の画素をマトリクス状に形成した表示部に、デジタル化された画素信号を印加して画像を表示するに際して、前記画像信号の各フレームを1フレーム期間より短時間である表示期間をもつ複数のサブフレームにより構成し、所望のサブフレームを選択的にオン、又はオフして1フレームの画像を複数の階調で表示する画像表示装置の駆動方法において、前記各サブフレームの表示期間を前半表示期間部と後半表示期間部とに区分して前記前半表示期間部と後半表示期間部とで極性を逆転し、各サブフレームにおける前記前半表示期間部の長さと前記画素電極−対向電極間の電位差との積の総和と、各サブフレームにおける前記後半表示期間部の長さと前記画素電極−対向電極間の電位差との積の総和とが同じになるように、前記各サブフレームにおける前記前半表示期間部の長さの総和と、前記各サブフレームにおける前記後半表示期間部の長さの総和との比を設定するようにしたことを特徴とする画像表示装置の駆動方法である。   According to the first aspect of the present invention, a plurality of pixel electrodes each having an alignment film formed on the surface and a common electrode having an alignment film formed on the surface are arranged to face each other with a liquid crystal interposed therebetween. When a digitized pixel signal is applied to a display unit in which pixels are formed in a matrix and an image is displayed, each frame of the image signal has a plurality of sub periods having a display period shorter than one frame period. In a driving method of an image display device configured by a frame, wherein a desired subframe is selectively turned on or off to display an image of one frame with a plurality of gradations, the display period of each subframe is a first half display period. And the polarity of the first half display period section and the second half display period section are reversed, and the length of the first half display period section in each sub-frame and the pixel electrode-counter electrode The first half of each subframe is set so that the sum of the products of the potential difference between the first electrode and the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode is the same as the sum of the product of the length of the second half display period in each subframe. A driving method for an image display device, characterized in that a ratio between a total length of display period portions and a total length of the latter half display period portions in each subframe is set.

本発明に係る画像表示装置の駆動方法によれば、各サブフレームにおいて前半と後半とで極性を反転させて印加する際に、印加する正極性電圧及び負極性電圧の対称性をフレーム単位で最適化することにより、液晶層に印加される電圧の対称性を向上させ、フリッカーと呼ばれる画像のちらつきや、直流電圧印加による液晶材料の劣化を抑制することができる。   According to the driving method of the image display device according to the present invention, the symmetry of the positive polarity voltage and the negative polarity voltage to be applied is optimal for each frame when the polarity is reversed and applied in the first half and the second half in each subframe. As a result, the symmetry of the voltage applied to the liquid crystal layer can be improved, and flickering of an image called flicker and deterioration of the liquid crystal material due to application of a DC voltage can be suppressed.

以下に、本発明に係る画像表示装置の駆動方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は画像表示装置の一例としての投射型表示装置の概略構成を示す図、図2は液晶を駆動する駆動電圧と出射光強度との関係を示すグラフ、図3は本発明における画像表示装置の駆動部と表示部を示す概略構成図、図4は本発明に適用される画像表示装置の表示部の概略ブロック構成図、図5は本発明に適用される画像表示装置の表示部における画素駆動回路の概略ブロック構成図、図6は本発明に適用される画素電極及び対向電極に与える電圧の概略的なタイミングを示すタイミングチャート、図7は階調レベルとサブフレームとの間の表示パターンの一例を示す図、図8は従来の画像表示装置の問題点を説明するための説明図、図9は本発明の画像表示装置の駆動方法の一例を示す説明図である。
Hereinafter, an embodiment of a method for driving an image display apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection display device as an example of an image display device, FIG. 2 is a graph showing a relationship between a driving voltage for driving a liquid crystal and emitted light intensity, and FIG. 3 is an image display device according to the present invention. FIG. 4 is a schematic block diagram of the display unit of the image display device applied to the present invention, and FIG. 5 is a pixel in the display unit of the image display device applied to the present invention. 6 is a schematic block configuration diagram of a drive circuit, FIG. 6 is a timing chart showing schematic timings of voltages applied to a pixel electrode and a counter electrode applied to the present invention, and FIG. 7 is a display pattern between gradation levels and subframes. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the problems of the conventional image display device, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the driving method of the image display device of the present invention.

本発明は、複数の画素がマトリクス状に配列された表示部を備えるLCD,P DP,DLP,FED,ELの如くのパネル型の画像表示装置に適用できるも のである。本実施形態では表示部としてアクティブマトリクス型の液晶素子を備えた投射型の表示部を例にとって説明する。   The present invention can be applied to panel-type image display devices such as LCDs, PDPs, DLPs, FEDs, and ELs each having a display unit in which a plurality of pixels are arranged in a matrix. In the present embodiment, a projection type display unit having an active matrix type liquid crystal element as a display unit will be described as an example.

図1において、図示しない光源から発生した入射光Linは、偏光ビームスプリッタ11に入射される。入射光Linは“●”にて示すS偏光成分と、“−”にて示すP偏光成分とを含む。偏光ビームスプリッタ11の接合面111はS偏光成分を反射し、P偏光成分を透過させるよう構成されている。従って、偏光ビームスプリッタ11の接合面111で反射した入射光LinはS偏光成分のみとなり、表示部42に入射される。表示部42は、それぞれの画素Pxに対応して設けられた反射型の画素電極PEが形成された半導体基板101と透明な対向電極CEが形成された透明基板102とを画素電極PEと対向電極CEとが互いに内側に向くように対向させ、半導体基板101と透明基板102との間に液晶層LCを設けた構成である。尚、上記画素電極PEや対向電極CEの液晶層LC側には、図示しない配向膜がそれぞれ形成されている。   In FIG. 1, incident light Lin generated from a light source (not shown) enters a polarization beam splitter 11. The incident light Lin includes an S-polarized component indicated by “●” and a P-polarized component indicated by “−”. The joining surface 111 of the polarizing beam splitter 11 is configured to reflect the S-polarized component and transmit the P-polarized component. Therefore, the incident light Lin reflected by the joint surface 111 of the polarization beam splitter 11 becomes only the S-polarized component and is incident on the display unit 42. The display unit 42 includes a pixel substrate PE and a counter electrode that are formed of a semiconductor substrate 101 on which a reflective pixel electrode PE provided corresponding to each pixel Px is formed and a transparent substrate 102 on which a transparent counter electrode CE is formed. The liquid crystal layer LC is provided between the semiconductor substrate 101 and the transparent substrate 102 so that the CEs face each other inward. Note that alignment films (not shown) are formed on the pixel electrode PE and the counter electrode CE on the liquid crystal layer LC side.

表示部42に入射したS偏光成分のみとなった光はそれぞれの画素電極PEで反射し、液晶層LCの液晶によって映像信号に応じて変調される。液晶層LCによる変調の結果、表示部42より出射する光はS偏光成分の一部がP偏光成分となり、S偏光成分とP偏光成分とを含む光として偏光ビームスプリッタ11の接合面111に入射する。偏光ビームスプリッタ11の接合面111に入射した光はP偏光成分のみとなり、このP偏光成分のみの光が投射レンズ12を介してスクリーン13に投射される。このようにして画像信号に応じた画像がスクリーン13上に表示されることとなる。ここで液晶層LCからの出射光は、図2に示すように与えられる。図2中で出射光強度の閾値を与える電圧をVth、最大値(飽和電圧)を与える電圧をVsatとする。またVddは飽和電圧Vsatよりも少し大きい電圧である。   The light that is only the S-polarized component incident on the display unit 42 is reflected by each pixel electrode PE, and is modulated according to the video signal by the liquid crystal of the liquid crystal layer LC. As a result of the modulation by the liquid crystal layer LC, a part of the S-polarized component of the light emitted from the display unit 42 becomes a P-polarized component, and enters the junction surface 111 of the polarization beam splitter 11 as light including the S-polarized component and the P-polarized component. To do. The light incident on the joint surface 111 of the polarization beam splitter 11 has only a P-polarized component, and the light having only the P-polarized component is projected on the screen 13 through the projection lens 12. In this way, an image corresponding to the image signal is displayed on the screen 13. Here, the emitted light from the liquid crystal layer LC is given as shown in FIG. In FIG. 2, the voltage that gives the threshold value of the emitted light intensity is Vth, and the voltage that gives the maximum value (saturation voltage) is Vsat. Vdd is a voltage slightly higher than the saturation voltage Vsat.

次に、図3及び図4を参照して画像表示装置の構成について説明する。図3は本実施例における画像表示装置の駆動部41と表示部42を示す概略構成図である。画像信号を信号処理回路44によりデジタル信号であるサブフレームデータに変換し、表示部42のサンプルホールド部50に与える。基準電圧発生回路46では、電極V0、V1用の電圧を発生し、この電圧を表示部42のセレクタ48に与える。また、画素電極PEの電圧としては、サンプルホールド部50に書き込まれるサブフレームデータに応じて、上記セレクタ48により電極V0、V1のいずれかの電圧が選択出力される。また上記基準電圧発生回路46は、液晶に与える実効値電圧と出射光強度の関係から対向電極CEに与える電圧Vcomを発生する。この電圧Vcomは、タイミング回路52からのタイミング信号に応じてセレクタ54によって対向電極CEに与えらえる。   Next, the configuration of the image display apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the drive unit 41 and the display unit 42 of the image display apparatus in the present embodiment. The image signal is converted into subframe data, which is a digital signal, by the signal processing circuit 44 and supplied to the sample hold unit 50 of the display unit 42. In the reference voltage generation circuit 46, voltages for the electrodes V 0 and V 1 are generated, and this voltage is supplied to the selector 48 of the display unit 42. In addition, as the voltage of the pixel electrode PE, the voltage of one of the electrodes V0 and V1 is selectively output by the selector 48 according to the subframe data written in the sample and hold unit 50. The reference voltage generation circuit 46 generates a voltage Vcom applied to the counter electrode CE from the relationship between the effective voltage applied to the liquid crystal and the emitted light intensity. This voltage Vcom is given to the counter electrode CE by the selector 54 in accordance with the timing signal from the timing circuit 52.

図4は上記表示部42の全体を示しており、この表示部42は、列信号電極駆動回路14、行走査電極駆動回路16、表示手段18からなる。ここで、列信号電極駆動回路14は、内部に水平方向に延びるデータシフトレジスタ14Aを有し、各列信号電極D(D1、D2、・・・、Di)に対して、そのデータを反転した反転データを画素に供給する反転列信号電極XD(XD1、XD2、・・・、XDi)を有しており、対応する列信号電極と平行に設けられている。また、行走査電極駆動回路16は、内部に全表示行数に相当する段数のラインシフトレジスタ16Aを有し、全表示行数に相当する行走査電極W(W1、W2、・・・、Wj)が列信号電極D、XDとは直行して配列される。各列信号電極Dと行走査電極Wの交差部には、画素Pxが配置されており、従って、画素Pxは全体としてマトリクス状に配列されている。尚、外部入力電極V1、V0は全画素Pxに対して共通に接続される。   FIG. 4 shows the entire display unit 42, and the display unit 42 includes a column signal electrode drive circuit 14, a row scanning electrode drive circuit 16, and display means 18. Here, the column signal electrode driving circuit 14 has a data shift register 14A extending in the horizontal direction therein, and the data is inverted with respect to each column signal electrode D (D1, D2,..., Di). Inverted column signal electrodes XD (XD1, XD2,..., XDi) for supplying inverted data to the pixels are provided, and are provided in parallel with the corresponding column signal electrodes. The row scan electrode driving circuit 16 has therein a line shift register 16A having the number of stages corresponding to the total number of display rows, and row scan electrodes W (W1, W2,..., Wj corresponding to the total number of display rows. ) Are arranged perpendicular to the column signal electrodes D and XD. Pixels Px are arranged at the intersections between the column signal electrodes D and the row scanning electrodes W. Therefore, the pixels Px are arranged in a matrix as a whole. The external input electrodes V1 and V0 are commonly connected to all the pixels Px.

このような構成の列信号電極駆動回路14では、図示しない駆動タイミングパルス発生回路により供給される水平スタ−ト信号HST及び水平シフトクロックHCKにより水平方向のデータシフトレジスタが駆動され、各サブフレーム毎に入力された表示データを順次列信号電極D1、XD1、D2、XD2,・・・・、Di、XDiにサンプリングする。一方、行走査電極駆動回路16は、全表示行数に相当する段数を有するラインシフトレジスタ16Aを含んで構成されている。ラインシフトレジスタ16Aは、図示しない駆動タイミングパルス発生回路より供給される各サブフレームのスタート信号と同期した垂直スタ−ト信号VST及び水平期間に同期した垂直シフトクロックVCTにより駆動され、行走査電極W1、W2、・・・、Wjに対して1水平期間毎に順次パルスを出力する。その結果、行走査電極W1、W2、・・・Wjに接続された画素Pxのサンプルホ−ルド部50(図5参照)に1行ずつ表示デ−タが保持される。   In the column signal electrode driving circuit 14 having such a configuration, a horizontal data shift register is driven by a horizontal start signal HST and a horizontal shift clock HCK supplied by a driving timing pulse generation circuit (not shown), and each subframe is driven. Are sequentially sampled into column signal electrodes D1, XD1, D2, XD2,..., Di, XDi. On the other hand, the row scanning electrode drive circuit 16 includes a line shift register 16A having a number of stages corresponding to the total number of display rows. The line shift register 16A is driven by a vertical start signal VST synchronized with a start signal of each subframe supplied from a drive timing pulse generation circuit (not shown) and a vertical shift clock VCT synchronized with a horizontal period, and the row scan electrode W1. , W2,..., Wj, pulses are sequentially output every horizontal period. As a result, display data is held row by row in the sample hold portion 50 (see FIG. 5) of the pixel Px connected to the row scanning electrodes W1, W2,.

次に1つの画素に対応する画素駆動回路の一例を図5を参照して説明する。この画素駆動回路は、列信号電極駆動回路14より供給される表示データを保持するサンプルホールド部50と、サンプルホールド部50からの出力データをスイッチ部60を通じて画素電極PEに電圧を出力する。サンプルホールド部50は、1個または複数のDRAM回路またはSRAM回路からなる。
スイッチ部60は、サンプルホールド部50から出力されるデータにより、2本の外部入力電極V0、V1のいずれか一方を選択出力する。2本の外部入力電極V0、V1は全画素共通に配線され、画像表示装置の駆動部41(図3参照)の基準電圧生成回路46から与えられる。スイッチ部60はサンプルホールド部50のデータにより2本の外部入力電極V0、V1に入力された電圧を選択し、画素電極PEに与える。
Next, an example of a pixel driving circuit corresponding to one pixel will be described with reference to FIG. This pixel drive circuit outputs a voltage to the pixel electrode PE through the switch unit 60 and the sample hold unit 50 that holds the display data supplied from the column signal electrode drive circuit 14 and the output data from the sample hold unit 50. The sample hold unit 50 includes one or a plurality of DRAM circuits or SRAM circuits.
The switch unit 60 selectively outputs one of the two external input electrodes V0 and V1 according to the data output from the sample hold unit 50. The two external input electrodes V0 and V1 are wired in common for all the pixels and are supplied from the reference voltage generation circuit 46 of the drive unit 41 (see FIG. 3) of the image display device. The switch unit 60 selects the voltage input to the two external input electrodes V0 and V1 based on the data of the sample hold unit 50, and applies the selected voltage to the pixel electrode PE.

さて、以上のように構成された画像表示装置の駆動方法について、図6及び図7も参照して説明する。図6は画素駆動回路中の各部の電圧波形をそれぞれ示すタイミングチャート、図7は階調レベルとサブフレームとの間の表示パターンの一例を示す図である。図7においては、1フレームはSF1〜SF8までの8つの表示期間の異なるサブフレームによって構成されており、各サブフレームの表示を選択的にオン又はオフすることにより、パルス幅変調がなされて階調レベル0〜255までの256種類の階調レベルを表示できるように設定されている。例えば1つの画素に対してある階調レベルで1つのフレームを表示する場合には、当該階調レベルの表示パターンでSF1から順にSF8まで表示することにより、当該階調レベルが表示されることになる。尚、縦軸の階調レベルの数が飛んでいる箇所は記載を省略している。   Now, a driving method of the image display apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a timing chart showing voltage waveforms of respective portions in the pixel drive circuit, and FIG. 7 is a view showing an example of a display pattern between a gradation level and a subframe. In FIG. 7, one frame is composed of eight sub-frames having different display periods from SF1 to SF8. By selectively turning on or off the display of each sub-frame, pulse width modulation is performed. It is set so that 256 kinds of gradation levels from 0 to 255 can be displayed. For example, when one frame is displayed with a certain gradation level for one pixel, the gradation level is displayed by displaying from SF1 to SF8 in order with the display pattern of the gradation level. Become. It should be noted that the description where the number of gradation levels on the vertical axis is skipped is omitted.

また表示期間の単位は、例えば”μsec”である。表示パターンの”0”は”ロー”(オフ)を示し、”1”は”ハイ”(オン)を示す。例えば階調レベル0は”真白”を示し、全てのサブフレームSF1〜SF8で表示は”0”となり、これに対して、階調レベル255は”真黒”を示し、全てのサブフレームSF1〜SF8で表示は”1”となっている。ここでは、2本の外部入力電極V0、V1に与えられるデジタル電圧のハイ状態の電圧をVdd、ロー状態の電圧を0Vとする。   The unit of the display period is, for example, “μsec”. In the display pattern, “0” indicates “low” (off), and “1” indicates “high” (on). For example, the gradation level 0 indicates “true white” and the display is “0” in all the subframes SF1 to SF8, whereas the gradation level 255 indicates “true black” and all the subframes SF1 to SF8. The display is “1”. Here, the high voltage of the digital voltage applied to the two external input electrodes V0 and V1 is Vdd, and the low voltage is 0V.

まず、各サブフレームは、列信号電極駆動回路14から全画素にデータが転送されるデータアドレス期間と、その転送されたデータに基づき液晶を駆動させデータを表示する表示期間からなる。各サブフレームにおいてデータアドレス期間は同一であり、表示期間は異なる。ここで前述したようにサブフレームはSFで示され、1フレームを8個で構成した場合、SF1〜SF8まで、サブフレーム毎に予め対応させて設定した表示期間でオン・オフ表示される。   First, each subframe includes a data address period in which data is transferred from the column signal electrode driving circuit 14 to all pixels, and a display period in which the liquid crystal is driven based on the transferred data to display data. In each subframe, the data address period is the same, and the display period is different. Here, as described above, the subframe is indicated by SF, and when one frame is composed of eight frames, SF1 to SF8 are displayed on / off in a display period set in advance corresponding to each subframe.

図6は画素電極PEと対向電極CEに与える電圧の概略的なタイミングチャートを示す。図6に示すように、画素電極PEに加わる電圧は、サブフレームSFのデータが”High”の時は表示期間の前半が電極V1の電圧で、後半が電極V0の電圧となり、サブフレームSFのデータが”Low”の時は上記とは逆に表示期間の前半が電極V0の電圧で、後半が電極V1の電圧となる。またデータアドレス期間では電極V0の電圧となる。一方、対向電極CEに加わる電圧は、表示期間の前半はVp_comとなり、後半はVn_comとなる。   FIG. 6 is a schematic timing chart of voltages applied to the pixel electrode PE and the counter electrode CE. As shown in FIG. 6, when the data of the sub-frame SF is “High”, the voltage applied to the pixel electrode PE is the voltage of the electrode V1 in the first half of the display period and the voltage of the electrode V0 in the second half. When the data is “Low”, contrary to the above, the first half of the display period is the voltage of the electrode V0 and the second half is the voltage of the electrode V1. In the data address period, the voltage of the electrode V0 is used. On the other hand, the voltage applied to the counter electrode CE is Vp_com in the first half of the display period and Vn_com in the second half.

次に、上記各サブフレームの内容を1つのサブフレームを例に取り上げて詳しく説明する。ここでは1つのサブフレームの表示期間の長さを代表してTとし、且つその内の前半表示期間部の長さ(以下「前半表示期間」とも称す)をTpとし、後半表示期間部の長さ(以下「後半表示期間」とも称す)をTnとする。上記pは正極性電圧を示し、nは負極性電圧を示すものとする。
図6中ではSF3に上記各期間の長さを一例として示している。図8は上記サブフレームの表示期間の部分を取り出して各電極間の電位を組み合わせて表示しており、画素電極と対向電極との間の電位差の推移が示されている。ここでは、代表として3つのサブフレームSF1〜SF3を取り出して記載しており、各サブフレームの表示期間はT1〜T3となっている。また前半表示期間部の長さはTk_p(=T1_p、T2_p、T3_p…)等で表され、後半表示期間部の長さはTk_n(=T1_n、T2_n、T3_n…)等で表される。尚、kは自然数を表す。そして、対向電極の電位の正極性と負極性の電位をそれぞれVp_comとVn_comとして表している。
Next, the contents of each subframe will be described in detail by taking one subframe as an example. Here, T represents the length of the display period of one subframe, and Tp represents the length of the first half display period portion (hereinafter also referred to as “first half display period”). (Hereinafter also referred to as “second half display period”) is Tn. The above p represents a positive voltage and n represents a negative voltage.
In FIG. 6, the length of each period is shown as an example in SF3. FIG. 8 shows the display period portion of the sub-frame and displays the combination of the potentials between the electrodes, and shows the transition of the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode. Here, three subframes SF1 to SF3 are extracted and described as representatives, and the display period of each subframe is T1 to T3. Further, the length of the first half display period portion is represented by Tk_p (= T1_p, T2_p, T3_p...), And the length of the second half display period portion is represented by Tk_n (= T1_n, T2_n, T3_n. Note that k represents a natural number. The positive and negative potentials of the counter electrode are expressed as Vp_com and Vn_com, respectively.

図8は従来の画像表示装置の場合を示しており、図8(A)に示すように各サブフィールドにおいて前半表示期間部Tk_pと後半表示期間部Tk_nとは、同じになるように設定されている。具体的には、T1_p=T1_n、T2_p=T2_n、T3_p=T3_nである。ここで基板材料に起因する電圧レベルシフトが何ら発生しない場合には、Vth、Vsatが以下の式を満たすように、各電極の電位が設定される。
Vth=V0−Vp_com=−(V1−Vn_com)
Vsat=V1−Vp_com=−(V0−Vn_com)
すなわち、”H1×Tk_p(前半の斜線部分)=H2×Tk_n(後半の斜線部分)”となる。各サブフレームにおいて、前半の斜線部分と後半の斜線部分との面積が等しくなっている。具体的には、S1p=S1n、S2p=S2n、S3p=S3nである。尚、この面積は、前半表示期間部或いは後半表示期間部の長さと画素電極−対向電極の電位差との積で与えられる。
FIG. 8 shows a case of a conventional image display device. As shown in FIG. 8A, the first half display period portion Tk_p and the second half display period portion Tk_n are set to be the same in each subfield. Yes. Specifically, T1_p = T1_n, T2_p = T2_n, and T3_p = T3_n. Here, when no voltage level shift caused by the substrate material occurs, the potential of each electrode is set so that Vth and Vsat satisfy the following expressions.
Vth = V0−Vp_com = − (V1−Vn_com)
Vsat = V1-Vp_com =-(V0-Vn_com)
That is, “H1 × Tk_p (first hatched portion) = H2 × Tk_n (second hatched portion)”. In each subframe, the area of the first hatched portion and the latter hatched portion are equal. Specifically, S1p = S1n, S2p = S2n, and S3p = S3n. This area is given by the product of the length of the first half display period portion or the second half display period portion and the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode.

しかしながら、実際の画像表示装置にあっては、図8(B)に示すように基板材料に起因する電圧レベルシフトVsftが発生するので上記関係は成立せず、図8(B)に示すような状態となる。すなわち、Vn_com及びVp_comの電位が、図示例のように同じように下方向へVsftだけ電圧レベルシフトが発生することは避けられない。このため、H1≠H2となって、”H1×Tk_p≠H2×Tk_n”となっており、前半の斜線部分と後半の斜線部分の面積が異なってしまう(液晶に印加される電圧が異なる)。具体的には、S1p≠S1n、S2p≠S2n、S3p≠S3nである。この結果、サブフレームの前半と後半とで液晶に対する印加電圧の対称性が崩れてしまい、先に説明したように、フリッカー等の発生原因となっていた。   However, in the actual image display device, the voltage level shift Vsft caused by the substrate material occurs as shown in FIG. 8B, so the above relationship does not hold, and as shown in FIG. 8B. It becomes a state. That is, it is inevitable that the voltage levels of Vn_com and Vp_com are shifted downward by Vsft in the same manner as in the illustrated example. For this reason, H1 ≠ H2, and “H1 × Tk_p ≠ H2 × Tk_n”, and the areas of the hatched portion in the first half and the hatched portion in the latter half are different (the voltages applied to the liquid crystals are different). Specifically, S1p ≠ S1n, S2p ≠ S2n, and S3p ≠ S3n. As a result, the symmetry of the voltage applied to the liquid crystal is lost between the first half and the second half of the subframe, causing flicker and the like as described above.

そこで、本発明では、図9に示すように各サブフレームにおける前記前半表示期間部の長さと前記画素電極−対向電極間の電位差との積の総和と、各サブフレームにおける前記後半表示期間部の長さと前記画素電極−対向電極間の電位差との積の総和とが同じになるように、前記各サブフレームにおける前記前半表示期間部の長さの総和と、前記各サブフレームにおける前記後半表示期間部の長さの総和との比を設定する。
上記関係を式で表すと次のような式1になる。
S1p+S2p+S3p+ … +S(m−1)p+Smp=S1n+S2n+S3n+ … +S(m−1)p+Smn … (1)
ここでmは1フレーム中のサブフレームの数を示し、pは正極性電圧を示し、nは負極性電圧を示す。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 9, the sum of the product of the length of the first half display period portion in each subframe and the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode, and the second half display period portion in each subframe. The sum of the lengths of the first half display period portions in each subframe and the second half display period in each subframe so that the sum of the product of the length and the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode is the same. Set the ratio to the total length of the parts.
When the above relationship is expressed by an expression, the following expression 1 is obtained.
S1p + S2p + S3p + ... + S (m-1) p + Smp = S1n + S2n + S3n + ... + S (m-1) p + Smn (1)
Here, m indicates the number of subframes in one frame, p indicates a positive voltage, and n indicates a negative voltage.

上記各Sは図9中の斜線部分の面積を表し、一般式ではSkp(1≦k≦m)、Skn(1≦k≦m)と表示される。
この場合、1フレーム単位で上記式1が成立するように制御されるので、サブフレームによっては、Tk_p≠Tk_nとなる場合も生ずるし、或いはTk_p=Tk_nとなる場合も生ずることになる。図9に示すSF1〜SF3に関しては、全てTk_p≠Tk_nとなっている。すなわち、T1_p≠T1_n、T2_p≠T2_n、T3_p≠T3_nである。
Each S represents the area of the hatched portion in FIG. 9, and is represented by Skp (1 ≦ k ≦ m) and Skn (1 ≦ k ≦ m) in the general formula.
In this case, control is performed so that Equation 1 is established in units of one frame, so that depending on the subframe, Tk_p ≠ Tk_n may occur or Tk_p = Tk_n may occur. Regarding SF1 to SF3 shown in FIG. 9, all are Tk_p ≠ Tk_n. That is, T1_p ≠ T1_n, T2_p ≠ T2_n, and T3_p ≠ T3_n.

このように処理することにより、上記電圧レベルシフトVsftが生じた量を補償することができ、電圧レベルシフトが生じても1フレーム中に直流成分が発生することを防止することができる。
ここで経験的に電圧レベルシフトVsftの量が推測できるので、上記式1を満足するように各サブフレームにおける前半表示期間部の長さTk_pや後半表示期間部の長さTk_nは制御系(図示せず)のコンピュータ等によって容易に求めることができる。また上記図7は表示パターンの一例を示したに過ぎず、表示パターンによっては、異なるサブフレームでも表示期間が同じになるように設定する場合もある。
By processing in this way, the amount of the voltage level shift Vsft generated can be compensated, and even if the voltage level shift occurs, it is possible to prevent a DC component from being generated in one frame.
Here, since the amount of the voltage level shift Vsft can be estimated empirically, the length Tk_p of the first half display period portion and the length Tk_n of the second half display period portion in each subframe are set in the control system (see FIG. It can be easily obtained by a computer or the like (not shown). FIG. 7 only shows an example of the display pattern, and depending on the display pattern, the display period may be set to be the same even in different subframes.

このように、各サブフレームにおいて前半と後半とで極性を反転させて印加して表示する際に、正極性電圧と負極性電圧の対称性をフレーム単位で最適化することにより、印加電圧の対称性を向上させ、フリッカーと呼ばれる画像のちらつきや、直流電圧印加による液晶材料の劣化を抑制することができる。   In this way, when applying the display with the polarity reversed in the first half and the second half in each subframe, the symmetry of the applied voltage is optimized by optimizing the symmetry of the positive voltage and the negative voltage in units of frames. And the flickering of the image called flicker and the deterioration of the liquid crystal material due to DC voltage application can be suppressed.

画像表示装置の一例としての投射型表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the projection type display apparatus as an example of an image display apparatus. 液晶を駆動する駆動電圧と出射光強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive voltage which drives a liquid crystal, and emitted light intensity. 本発明における画像表示装置の駆動部と表示部を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the drive part and display part of the image display apparatus in this invention. 本発明に適用される画像表示装置の表示部の概略ブロック構成図である。It is a schematic block block diagram of the display part of the image display apparatus applied to this invention. 本発明に適用される画像表示装置の表示部における画素駆動回路の概略ブロック構成図である。It is a schematic block diagram of a pixel drive circuit in a display unit of an image display device applied to the present invention. 本発明に適用される画素電極及び対向電極に与える電圧の概略的なタイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the rough timing of the voltage given to the pixel electrode applied to this invention, and a counter electrode. 階調レベルとサブフレームとの間の表示パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display pattern between a gradation level and a sub-frame. 従来の画像表示装置の問題点を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the problem of the conventional image display apparatus. 本発明の画像表示装置の駆動方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the drive method of the image display apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

41…駆動部、42…表示部、50…サンプルホールド部、60…スイッチ部、101…半導体基板、102…透明基板、CE…対向電極、LC…液晶層、PE…画素電極、Px…画素。


DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Drive part, 42 ... Display part, 50 ... Sample hold part, 60 ... Switch part, 101 ... Semiconductor substrate, 102 ... Transparent substrate, CE ... Counter electrode, LC ... Liquid crystal layer, PE ... Pixel electrode, Px ... Pixel.


Claims (1)

表面に配向膜が形成された複数の画素電極と表面に配向膜が形成されて共通になされた対向電極とを、間に液晶を介して対向配置することにより複数の画素をマトリクス状に形成した表示部に、デジタル化された画素信号を印加して画像を表示するに際して、前記画像信号の各フレームを1フレーム期間より短時間である表示期間をもつ複数のサブフレームにより構成し、所望のサブフレームを選択的にオン、又はオフして1フレームの画像を複数の階調で表示する画像表示装置の駆動方法において、
前記各サブフレームの表示期間を前半表示期間部と後半表示期間部とに区分して前記前半表示期間部と後半表示期間部とで極性を逆転し、各サブフレームにおける前記前半表示期間部の長さと前記画素電極−対向電極間の電位差との積の総和と、各サブフレームにおける前記後半表示期間部の長さと前記画素電極−対向電極間の電位差との積の総和とが同じになるように、前記各サブフレームにおける前記前半表示期間部の長さの総和と、前記各サブフレームにおける前記後半表示期間部の長さの総和との比を設定するようにしたことを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
A plurality of pixels are formed in a matrix by disposing a plurality of pixel electrodes having an alignment film formed on the surface and a counter electrode formed in common by forming an alignment film on the surface through a liquid crystal therebetween. When an image is displayed by applying a digitized pixel signal to the display unit, each frame of the image signal is configured by a plurality of subframes having a display period shorter than one frame period, and a desired subframe is formed. In a driving method of an image display apparatus for selectively turning on or off a frame and displaying an image of one frame at a plurality of gradations,
The display period of each subframe is divided into a first half display period part and a second half display period part, and the polarity is reversed between the first half display period part and the second half display period part, and the length of the first half display period part in each subframe And the sum of the product of the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode, and the sum of the products of the length of the second half display period and the potential difference between the pixel electrode and the counter electrode in each subframe are the same. An image display device characterized in that a ratio between the total length of the first half display period portion in each subframe and the total length of the second half display period portion in each subframe is set. Driving method.
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