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JP3442581B2 - ネマティック液晶の駆動方法 - Google Patents

ネマティック液晶の駆動方法

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JP3442581B2
JP3442581B2 JP22182796A JP22182796A JP3442581B2 JP 3442581 B2 JP3442581 B2 JP 3442581B2 JP 22182796 A JP22182796 A JP 22182796A JP 22182796 A JP22182796 A JP 22182796A JP 3442581 B2 JP3442581 B2 JP 3442581B2
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voltage
nematic liquid
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雅也 沖田
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は液晶の駆動方法、殊
にネマティック液晶の駆動方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】透明電極を有する2枚の透明な平板の間
にネマティック液晶を挟んで、2枚の偏光板の間に置く
と、前記2つの透明電極に印加する電圧に応じて、前記
2枚の偏光板を通る光の透過率が変化することが知られ
ている。 【0003】この原理を用いた液晶表示装置は、厚さが
薄く、電力消費が少ないなどの特徴を備え、腕時計や電
子式卓上計算器をはじめとして広く使われている。 【0004】また、近年ではカラーフィルタと組み合わ
せて、ノートパソコンや小型の液晶テレビなどのカラー
表示ディスプレイ装置に使われている。 【0005】また、カラーフィルタと組み合わせて、カ
ラー表示を可能とした液晶表示装置においては、赤、
緑、青の3色のドットを組み合わせてカラー表示を行っ
ているが、このカラーフィルタは非常に高価で、パネル
に張り合わせる作業も高い精度が要求される。 【0006】さらに、白黒の液晶表示パネルと同等の解
像度を出すためには、3倍のドット数が必要となるた
め、通常の液晶パネルでは、水平方向の駆動回路の数が
3倍となってしまい、コストがかかるとともに、パネル
と駆動回路の接続点数も3倍となるため、接続作業も困
難になってしまう。 【0007】従って、液晶パネルを使ってカラー表示を
する方法として、カラーフィルタを使う方式は、コスト
的には高価になる要素が多く、安価に製造することが困
難であった。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】そこで、カラーフィル
タを使用しないカラー液晶表示装置として、例えば特開
平1−179914号公報記載の様に、白黒液晶パネル
と3色バックライトを組み合わせてカラー表示を行う方
法が提案されており、カラーフィルタ方式に較べ、安価
に高精細のカラー表示を実現出来る可能性があるが、従
来の液晶駆動方法では、液晶を高速に駆動することが困
難で実用化に至っていない。 【0009】また、従来の液晶表示装置では、液晶の応
答速度が遅いため、テレビなどの動画再生をする場合
や、パソコンなどのマウスカーソルを高速で動かした場
合などでは、ブラウン管を使用したディスプレイに較
べ、性能的に劣っていた。 【0010】本発明が解決しようとする課題は、駆動方
法の変更により、従来から用いられているTN型やST
N型のネマティック液晶の応答速度を速め、前述の3色
バックライトによるカラー化や、動画再生においてブラ
ウン管を使用したディスプレイと同等以上の性能を得る
ことを可能とすることであり、即ち、応答速度が速いネ
マティック液晶の駆動方法を提供するものである。 【0011】 【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めになされた本発明は、従来の液晶の駆動回路と異なる
タイミングで液晶に電圧を印加することにより、液晶の
応答速度を速めることを特徴とするものである。 【0012】通常のネマティック液晶の電気光学特性は
図1の様になっており、図1における印加電圧は極性に
関係なく、実効値が問題となる。 【0013】近年STN液晶パネルでTFT液晶パネル
並の画質を実現する駆動方法として、複数の走査線を同
時に選択するアクティブ駆動法が提案されている。 【0014】このアクティブ駆動方法は同時に複数の走
査線を選択することにより、1フレーム期間中の走査線
の選択回数を増やすことにより、コントラスト比と応答
速度を改善しており、ネマティック液晶の光透過率が印
加電圧の実効値により決まるという特性を使うという点
においては従来の駆動方式と変わりはなかった。 【0015】従来、ネマティック液晶の応答速度は数十
ミリセカンドから数百ミリセカンドかかっており、3色
バックライトによるカラー化を実現できる応答速度を得
ることは困難だと思われていた。 【0016】本発明人は、3色バックライトによるカラ
ー化を実現できる応答速度を持つ液晶パネルを開発する
ために、ネマティック液晶の印加電圧波形と光透過率の
動的な特性の測定を行ったところ、印加電圧の波形によ
っては、印加電圧が変化した時に、光透過率が高速に変
化する状態が存在することがわかった。 【0017】この光透過率が高速に変化する状態を、繰
り返し発生させることにより、従来の駆動方法に較べて
応答速度が遥かに速く、コントラスト比のよい特性を得
ることが可能となった。 【0018】 【発明の実施の形態】図2は本発明の実施の形態におけ
るネマティック液晶の印加電圧の変化に対する光透過率
の時間的変化を示すものであり、単純マトリックス方式
のネマティック液晶パネルの1つのドットに対するセグ
メント電極とコモン電極に印加する電圧波形と、前記1
つのドットの光透過率を表している。 【0019】ここで、コモン電極に印加する電圧はコモ
ン電極を選択する期間だけパルスを出力し、選択された
コモン電極に対するパルスが出力されている期間、セグ
メント電極に印加する電圧がVseg1の場合には、対
応するドットの光透過率が瞬間的に変化し、セグメント
電極に印加する電圧がVseg0の場合には、対応する
ドットの光透過率が変化しないことがわかる。 【0020】従って、コモン電極に印加するパルスのタ
イミングに応じて、表示したい画像データに応じた電圧
を、セグメント電極に印加することにより、画像を表示
することが出来る。 【0021】本発明の実施の形態における駆動タイミン
グの特徴は、1フレーム期間内でコモン電極が選択され
ている期間のセグメント電圧がVseg1の場合に、コ
モン電極が選択されていない期間の中でセグメント電圧
をVseg0にしていることである。 【0022】図3および図4は、従来の電圧印加の方法
を行った場合と、本発明の実施の形態との比較を示して
おり、印加する電圧の波形の違いは、図3および図4で
はセグメント電極に印加する電圧が一定値であるという
ことだけである。 【0023】図2、図3および図4で使用している液晶
材料は、ネマティック液晶の中でも電気光学特性の変化
が比較的緩やかな図1の様な特性を示す、一般的なTN
型の液晶を使用している。 【0024】従って、従来技術の考え方では、液晶の光
透過率はコモン電極の選択時の印加電圧の実効値によっ
て決定されるので、図3および図4の様に、セグメント
電圧がVseg0およびVseg1のいずれかの値で一
定の場合にも、光透過率が低い状態で一定であれば、図
2に示したように、セグメント電圧をVseg0とVs
eg1の間で切り替えても光透過率は変化しないはずで
ある。 【0025】しかしながら、ごく一般的なTN型の液晶
材料を用い、ギャップを5〜6μmとそれほど薄くない
パネルを用いても、図2の様に光透過率が変化してお
り、光透過率がコモン電圧の変化に応じて変化を開始し
元にの光透過率に戻るまでに要する時間は、15〜20
mSと非常に高速に動作している。 【0026】ここで、図2の様に光透過率が高速に変化
する特性がもっとも顕著に出るのは、Vcom0がVs
eg0より低く、Vcom1がVseg1より高い場合
であり、すなわちコモン電極が選択されている期間は、
コモン電極が選択されていない期間に対して、印加され
ている電圧の極性が反転している場合である。 【0027】また、図2において、コモン電圧の選択周
期を半分にし、1フレーム期間の中でセグメント電圧が
Vseg0の時に必ずコモン電極を選択するようした場
合でも、光透過率の変化の様子にはそれほど差は発生し
ない。 【0028】ただし、図2に示した本発明の実施の形態
においては、黒を表示する場合のセグメント電圧を1フ
レーム期間でVseg0に固定しているが、黒を表示す
る場合にはコモン電極が非選択の期間のセグメント電圧
をVseg1にした方が黒はよくなるが、前述のように
選択周期を半分にすると、セグメント電圧がVseg1
の時にコモン電極が選択されるため白が表示されてしま
う。 【0029】図5は、本発明の実施の形態において、セ
グメント電圧の変化の周期のみを変更した場合の、光透
過率の変化の様子を示しており、1フレーム期間毎にセ
グメント電圧を変化させた場合には、1フレーム期間内
でセグメント電圧を変化させた場合に比べて光透過率の
変化の速度がかなり遅くなっていることがわかる。 【0030】従って、セグメント電圧を早い周期で変化
させることにより、液晶の光透過率が高速に変化する様
になることがわかる。 【0031】本発明の実施の形態において、コントラス
ト比の高い表示を行うためには、コモン電極にパルスが
印加され、液晶の光透過率が瞬間的に変化した後、光透
過率が元の値に戻ってから、次のパルスを印加する方が
よい。 【0032】従って、本発明の実施の形態においては、
フレーム周期を速くするとコントラスト比が低くなり、
一方、フレーム周期を遅くすればフリッカーが発生する
など、不具合が発生してしまう。 【0033】本発明の実施の形態において、非選択時の
セグメント電圧の変化の周期が光透過率の変化の速度に
大きく影響することは示したが、光透過率が元の値に戻
る時間は、液晶材料の特性、特に液晶材料の粘性などに
より大きく変化する。 【0034】従って、光透過率が元の値に戻る時間の短
い液晶材料を選択することにより、フリッカーの発生を
押さえながら、コントラスト比の高い表示を行うことが
可能となる。 【0035】また、光透過率が元の値に戻る時間が液晶
材料の粘性などに大きく影響を受けることから、液晶パ
ネルの温度を上げることにより、液晶材料を変更しなく
てもコントラスト比の高い表示を行うことも可能であ
る。 【0036】尚、本発明の実施例では単純マトリックス
方式の液晶パネルへの応用例を示したが、単純マトリッ
クス方式の液晶パネルを使用して、TFT方式の液晶パ
ネルよりも遥かに高速な応答速度を実現できる他、コン
トラスト比も同等に実現でき、視野角も良好であり、T
FT方式の液晶パネルと同等あるいはそれ以上の性能を
実現できる。 【0037】 【発明の効果】以上のように本発明においては、液晶パ
ネルに画像を描きその画像が完全に消えるまでが、1フ
レーム期間中に行われるため、非常に高速な応答速度が
得られ、動画再生に最適な方式である。 【0038】また、本発明は単純マトリックス方式の液
晶パネルへの応用だけでなく、単純マトリックス方式の
液晶パネルを使用して、TFT方式の液晶パネルよりも
遥かに高速な応答速度を実現できる他、コントラスト比
も同等に実現でき、視野角も良好であり、TFT方式の
液晶パネルと同等あるいはそれ以上の性能を実現でき
る。 【0039】さらに、この駆動方式をTFT方式の液晶
パネルに応用することにより、TFT方式の液晶パネル
の動作速度を改善することも可能である。 【0040】従来のアクティブ駆動方法では駆動に必要
な電圧の種類が多く、コントローラも複雑になるため、
駆動回路が高価格になってしまうのに対して、本発明で
は、駆動に必要な電圧の種類が少なく、駆動タイミング
も簡単であるため、従来の単純マトリックス駆動方式の
駆動回路と同等のコストで実現できる。 【0041】さらにまた、本発明は液晶パネルに画像を
描きその画像が完全に消えるまでが、1フレーム期間中
に行われる方式であるため、3色バックライトを使用し
たカラー表示方法に最適の方法であり、高性能でしかも
低価格なカラー表示ディスプレイを実現できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】ネマティック液晶の電気光学特性を示す関係図
である。 【図2】本発明の実施の形態におけるネマティック液晶
の印加電圧の変化に対する光透過率の時間変化を示す説
明図である。 【図3】セグメント電圧を変化させない場合のネマティ
ック液晶の印加電圧の変化に対する光透過率の時間変化
を示す説明図である。 【図4】セグメント電圧を変化させない場合のネマティ
ック液晶の印加電圧の変化に対する光透過率の時間変化
を示す説明図である。 【図5】本発明の実施の形態におけるセグメント電圧の
変化の周期を2倍にした場合のネマティック液晶の印加
電圧の変化に対する光透過率の時間変化を示す説明図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−7488(JP,A) 特開 昭59−176985(JP,A) 特開 平8−54600(JP,A) 特開 平8−179730(JP,A) 特開 平4−44478(JP,A) 特開 平6−301007(JP,A) 実開 昭63−2923(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/133 505 G09G 3/36

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】コモン電極およびセグメント電極に挟まれ
    たネマティック液晶を2枚の偏光板の間に置き、これに
    赤、緑、青の3色バックライトを組み合わせた液晶表示
    装置におけるネマティック液晶の駆動方法であり、 前記コモン電極に選択パルスを印加するとともに、前記
    選択パルスに応じて、表示すべき画像データに応じた電
    圧を前記セグメント電極に印加して液晶パネルに画像を
    描き、 前記コモン電極に前記選択パルスが印加されていない期
    間に、前記セグメント電極に前記画像データに応じた電
    圧と異なる一定の電圧を印加して前記液晶パネルに描か
    れた画像を1フレーム期間中に消去することを特徴とす
    るネマティック液晶の駆動方法。
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