JP2002207462A

JP2002207462A - 液晶表示素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2002207462A
Application number: JP2001004192A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Tanaka; 康晴田中; Yasukatsu Hirai; 保功平井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】静止画像を表示する場合に、消費電力を低減
できる液晶表示素子の駆動方法を提供する。【解決手段】フレームが終了し、次のフレームに移る
前に走査電位Ｖgおよび信号電位Ｖsigをそれぞれある固
定電位に保つとともに駆動回路を休止させる駆動休止期
間を設け、静止画像を表示する場合の液晶表示素子の消
費電力を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消費電力の低減を
可能にした液晶表示素子の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜トランジスタ（Thin Film Tr
ansistor）を用いたアクティブマトリクス方式の液晶電
気光学素子が用いられている。また、このような液晶電
気光学素子である液晶表示素子は、画面サイズが対角２
０インチ程度までの比較的小さな画面が主である。この
液晶表示素子は、軽量、薄型、低消費電力であるため、
ノート型パーソナルコンピュータや小型テレビジョンな
どの表示素子として広く用いられている。また、対角１
００インチ位までの大画面の表示装置としては、この表
示素子をライトバルブとして使用した投射型表示装置が
普及しつつある。

【０００３】ところで、現在一般的に用いられている液
晶表示素子は、電極を有する２枚のガラス基板、すなわ
ちアレイ基板および対向基板の間に液晶を挟持したもの
で、これらアレイ基板および対向基板の周囲は液晶封入
口を除いて接着剤で固定されており、液晶封入口は封止
剤で封止された構成である。これらアレイ基板および対
向基板のガラス基板間には、ガラス基板間の距離を一定
に保つためにスペーサとして粒径の均一なプラスティッ
クビーズなどを散在している。

【０００４】また、カラー表示用の液晶表示素子では、
２枚のガラス基板のうちの１枚に、三原色である赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の着色層のついたカラ
ーフィルタが形成されている。

【０００５】たとえば単純マトリクス駆動のカラー型ド
ットマトリクス液晶表示素子では、横（Ｙ）方向に帯状
にパターンニングされたＹ電極を有するＹ基板と縦
（Ｘ）方向に帯状にパターンニングされたＸ電極を有す
るＸ基板とを、Ｙ電極とＸ電極とが互いにほぼ直交する
ように対向配置し、その間に液晶組成物を挟持した構成
である。この場合、液晶表示素子の表示方式としては、
たとえばＴＮ型、ＳＴ型、ＧＨ型あるいはＥＣＢ型や強
誘電性液晶などが用いられている。また、封止剤として
は、たとえば熱または紫外線硬化型のアクリル系または
エポシキ系の接着剤などが用いられている。

【０００６】そして、カラー型アクティブマトリクス駆
動液晶表示素子では、薄膜トランジスタを有するアクテ
ィブマトリクス基板であるアレイ基板と対向基板とを有
している。このアレイ基板には、たとえばアモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ）を半導体層とした薄膜トランジス
タと、この薄膜トランジスタに接続された表示電極、信
号線電極およびゲート電極とがそれぞれ形成されてい
る。また、対向基板は、透明な対向電極を有するととも
に、赤、緑および青のカラーフィルタが形成されてお
り、アレイ基板と対向配置される。また、アレイ基板か
ら対向基板に電圧を印加する電極転移材であるトランス
ファとして、銀ペーストなどを画面周辺分に配置してお
り、この電極転移材によりこれら２枚のアレイ基板およ
び対向基板を電気的に接続している。これらアレイ基板
および対向基板は、両側に配置した偏光板によって挟持
され、光シャッタとして動作し、カラー画像を表示して
いる。

【０００７】これらの液晶表示素子は、消費電力の小さ
さから携帯用情報機器のディスプレイに必須な電子機器
となっているが、低消費電力化が望まれている。特に、
携帯電話のような機器に用いられる場合は、静止画像を
いかに低消費電力で表示できるかが重要になる。

【０００８】このようなアクティブマトリクス型液晶表
示素子の駆動方法を、図４を参照して説明する。図４は
アクティブマトリクス型液晶表示素子の一画素に対する
駆動電圧波形を示している。

【０００９】この図４は、一画素分の表示用スイッチン
グ素子である薄膜トランジスタがエンハンスメント型ｎ
チャンネルのトランジスタの場合を示している。通常の
駆動方法では、薄膜トランジスタのゲートが接続された
走査電極にフレーム周期で走査パルスが印加される。す
なわち、薄膜トランジスタのゲートの電圧となる走査電
位Ｖgがフレーム毎にパルス状に変化する。また、信号
電極には、一点鎖線で示す信号電圧中心の電位に対し、
フレーム毎に正と負の極性をとる信号電圧Ｖsigが印加
される。さらに、対向電極には一定の対向電位Ｖcomが
印加されている。

【００１０】このように、走査電極および信号電極から
スイッチング素子に走査電位および信号電位を与えられ
る毎に、対向電極に加わっている一定電位とで所定の表
示をするフレームを順次発生させている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶表示素子の駆動方法でも、消費電力をいかに低
減できるかが大きな課題となっている。

【００１２】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、静止画像を表示する場合に消費電力を低減できる液
晶表示素子の駆動方法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】本発明は、走査電極およ
び信号電極、これら走査電極および信号電極に接続され
たスイッチング素子、および、このスイッチング素子に
接続された反射電極を兼ねる画素電極とを有するアレイ
基板と、このアレイ基板に対向する対向基板と、これら
アレイ基板および対向基板間に介在された液晶組成物を
備えた液晶表示素子の駆動方法であって、前記走査電極
および信号電極から前記スイッチング素子に所定の走査
電位および信号電位が与えられる毎に、前記画素電極に
所定の表示するフレームを順次発生させる際に、前記フ
レームが終了し、次のフレームに移る前に前記走査電位
および信号電位をそれぞれある固定電位に保つとともに
駆動休止期間を設けるもので、フレームが終了し、次の
フレームに移る前に走査電位および信号電位をそれぞれ
固定電位に保つとともに、駆動停止期間を設けたことに
より、静止画像を表示する場合の液晶表示素子の消費電
力を低減する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。なお、従来例で説明した部分に
は、同一符号を付して説明する。

【００１５】まず、図２および図３に示すように、液晶
表示部11は、アクティブマトリクス基板であるアレイ基
板および対向基板と、これらアレイ基板および対向基板
間の空間内に封止、挟持された液晶組成物12とで構成さ
れている。そして、アレイ基板は、一主面にマトリクス
状にそれぞれ複数本配置された走査電極13および信号電
極14と、これら走査電極13はおよび信号電極14に接続さ
れたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ15とこ
の薄膜トランジスタ15に接続された反射電極を兼ねる画
素電極16とを有している。なお、走査電極13は薄膜トラ
ンジスタ15のゲートに、信号電極はソースに接続され、
画素電極16はドレインに接続されている。そして、画素
電極16は液晶組成物12を介して対向基板に対向した対向
電極17と対向しており、画素電極16および対向電極17間
に静電容量Ｃlcが発生する。また、画素電極16に対して
は、静電容量Ｃsを有する補助容量18が並列接続され
る。

【００１６】また、アレイ基板に設けられた各走査電極
13に対しては、駆動回路となるそれぞれ走査電位を供給
する走査線ドライバ21および駆動用のシフトレジスタ22
が設けられており、シフトレジスタ22に入力されるクロ
ックパルスによって周期的に駆動される。同様に、アレ
イ基板に設けられた各信号電極14に対しては、駆動回路
となる信号電位を供給する信号線ドライバ23および駆動
用のシフトレジスタ24が設けられており、シフトレジス
タ24に入力されるクロックパルスによって周期的に駆動
される。

【００１７】そして、上記実施の形態では、液晶表示素
子を駆動する場合、図１に示す波形図で示すように、薄
膜トランジスタ15のゲートが接続された走査電極13にフ
レーム周期で走査パルスが印加される。すなわち、薄膜
トランジスタ15のゲートの電位となる走査電位Ｖgがフ
レーム毎にパルス状に印加される。また、信号電極14に
は、一点鎖線で示す信号電圧中心の電位に対し、フレー
ム毎に正と負の極性をとる信号電位Ｖsigが印加され
る。さらに、対向電極17には一定の対向電位Ｖcomが印
加されている。

【００１８】このように、走査電極13および信号電極14
から薄膜トランジスタ15にパルス状の所定の走査電位お
よび信号電位が与えられる毎に、対向電極17に加わって
いる一定電位とで所定の表示するフレームを順次発生さ
せている。

【００１９】そして、フレームが終了し、次のフレーム
に移る前に走査電位Ｖgおよび信号電位Ｖsigをそれぞれ
ある固定電位に保つとともに、駆動回路を休止させる駆
動休止期間を設けている。

【００２０】図１に示すように、ｉ番目のフレームが終
了した後、その次のｉ＋１番目のフレームに移る前に駆
動休止期間を設けている。この駆動休止期間では、走査
電位、すなわち薄膜トランジスタ15のゲート電極の走査
電位ＶgはゲートパルスのLowの電位に固定される。ま
た、信号電位Ｖsigは、一点鎖線で示す信号電圧中心の
電位に固定している。この信号電位Ｖsigは中心電位に
限らず、信号電位Ｖsigの範囲内の任意の電圧に固定し
てもよい。なお、対向電位Ｖcomは通常の駆動の場合と
同様に一定に保たれる。

【００２１】したがって、画素表示用の薄膜トランジス
タ15は、この駆動休止期間の間、常にＯＦＦの状態とな
り、この結果、この駆動休止期間の間は画素に書き込ま
れた電位が保持される。

【００２２】ただし、実際の薄膜トランジスタを用いた
液晶表示素子では、一般に、薄膜トランジスタのリーク
電流や液晶の中に含まれるイオン性の不純物の影響によ
り、図２で示した画素電極16に充電された電荷は徐々に
放電していくので、この状態で長時間、表示画像を維持
することは困難である。特に、バックライトを有する透
過型の液晶表示素子では、バックライトからの光が薄膜
トランジスタに入射されることによって薄膜トランジス
タの半導体層にキャリアが発生してリーク電流が増加す
ることにより、このような休止期間をとることはほとん
ど困難であった。

【００２３】しかし、上記実施の形態の液晶表示素子
は、画素電極16が反射電極を兼ねるいわゆる反射型の液
晶表示素子であり、バックライトがないため、裏面から
の光によるリーク電流の増加がない。また、表面からの
光に対しても、反射電極を兼ねた画素電極16が遮光する
ので、薄膜トランジスタ15のリーク電流の増加を防ぐこ
とができる。

【００２４】このため、実験によれば、駆動休止時間を
１５秒程度にしても画素に書き込んだ画像を良好に保持
し続けることが確認できた。すなわち、静止画像を電力
消費を伴うことなく、ある時間良好に保持できることが
確認された。

【００２５】一方、駆動休止期間の後に書き込みを再開
する場合、ごく僅かではあるが表示が瞬くことがある。
この瞬きを目立たなくするためには、駆動休止期間は概
ね０．１秒以上とすれば良いことも分かった。

【００２６】これらの結果、駆動休止期間は、概ね０．
１秒から１５秒の範囲に設定すれば、良好な静止画像を
得ることができる。また、この駆動休止期間は奇数回フ
レーム毎に設けると良い。

【００２７】そして、書き込み再開時における表示の瞬
きを軽減するためには、図２で示したように、静電容量
Ｃsを有する補助容量18を画素電極17に付加することも
有効である。この場合、液晶組成物12の静電容量Ｃlcに
対して、Ｃs／Ｃlc≧１、望ましくはＣs／Ｃlc≧２であ
るとよい。特に、ポリシリコンを用いた薄膜トランジス
タは、そのオン電流が大きいので、補助容量18の静電容
量Ｃsの容量を大きくとることができる。その結果、た
とえばＣs／Ｃlcの値を５以上にすることができるの
で、特に適する。

【００２８】なお、液晶の駆動電圧は交流であることが
望ましいので、ある駆動停止期間後に画素電極に充電し
て再び駆動休止期間に入るとき、画素電極16に充電した
電圧の極性は前の駆動停止期間の時の逆極性になるよう
にするとよい。

【００２９】また、駆動休止する方法の一例としては、
たとえば図２で示した回路において、走査線ドライバ2
1、信号線ドライバ23に対するシフトレジスタ24に入力
しているクロックパルスを停止させる方法がある。

【００３０】このようにして、縦１７６画素、横１４４
画素の反射型液晶表示素子を、フレーム周波数６０Ｈ
ｚ、駆動停止時間５秒として駆動し、静止画像を表示さ
せたところ、従来の駆動方法による消費電力が５０ｍＷ
であったものが、消費電力は２ｍＷと、大幅に低減でき
た。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、静止画素を表示するべ
く液晶表示素子を駆動する際、フレームが終了し、次の
フレームに移る前に駆動休止期間を設けたので、良好な
表示状態を維持しながら、消費電力を大幅に低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の駆動方法の一実施の形
態を説明する波形図である。

【図２】同上液晶表示素子の等価回路を示す回路図であ
る。

【図３】同上液晶表示素子の全体構成を示すブロック図
である。

【図４】従来例の液晶表示素子の駆動方法を説明する波
形図である。

【符号の説明】

13 走査電極 14 信号電極 12 液晶組成物 15 スイッチング素子としての薄膜トランジスタ 16 画素電極 17 対向電極Ｖg 走査電位Ｖsig 信号電位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H093 NA16 NA33 NC12 NC22 NC24 NC27 NC34 NC35 ND39 5C006 AA02 AF44 AF71 BB16 BB28 BC03 BC11 BF03 FA47 5C080 AA10 BB05 CC03 DD26 FF11 JJ02 JJ03 JJ04 KK02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査電極および信号電極、これら走査電
極および信号電極に接続されたスイッチング素子、およ
び、このスイッチング素子に接続された反射電極を兼ね
る画素電極とを有するアレイ基板と、このアレイ基板に
対向する対向基板と、これらアレイ基板および対向基板
間に介在された液晶組成物を備えた液晶表示素子の駆動
方法であって、前記走査電極および信号電極から前記スイッチング素子
に所定の走査電位および信号電位が与えられる毎に、前
記画素電極に所定の表示するフレームを順次発生させる
際に、前記フレームが終了し、次のフレームに移る前に前記走
査電位および信号電位をそれぞれある固定電位に保つと
ともに駆動休止期間を設けることを特徴とする液晶表示
素子の駆動方法。
【請求項２】駆動休止期間は、０．１秒ないし１５秒
であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子の
駆動方法。