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JPH1069260A - 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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Publication number
JPH1069260A
JPH1069260A JP8242703A JP24270396A JPH1069260A JP H1069260 A JPH1069260 A JP H1069260A JP 8242703 A JP8242703 A JP 8242703A JP 24270396 A JP24270396 A JP 24270396A JP H1069260 A JPH1069260 A JP H1069260A
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JP
Japan
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liquid crystal
voltage
segment
period
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP8242703A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaya Okita
雅也 沖田
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.)
BURAITO KENKYUSHO KK
Original Assignee
BURAITO KENKYUSHO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BURAITO KENKYUSHO KK filed Critical BURAITO KENKYUSHO KK
Priority to JP8242703A priority Critical patent/JPH1069260A/ja
Priority to TW085115197A priority patent/TW315457B/zh
Priority to KR1019960063765A priority patent/KR100431152B1/ko
Priority to EP97106756A priority patent/EP0827130A3/en
Priority to EP08155143A priority patent/EP2009619A1/en
Priority to US08/835,838 priority patent/US6396467B1/en
Priority to CNB971178909A priority patent/CN1215453C/zh
Priority to CNA2005100040599A priority patent/CN1652191A/zh
Priority to TW085115197A01A priority patent/TW334552B/zh
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネマティック液晶を高コントラスト比で且つ
高速応答可能にマトリックス駆動させる。 【解決手段】 ネマティック液晶と、前記液晶を挟む複
数のコモン電極および複数のセグメント電極と、前記電
極に挟まれた液晶を２枚の偏光板の間に置いた液晶表示
装置において、コモン電極に選択パルスを印加する手段
と、前記選択パルスに応じて、表示すべき画像データに
応じた電圧をセグメント電極に印加する手段を備え、前
記コモン電極の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
異なる電圧を印加する手段を備え、前記複数のセグメン
ト電極に印加される平均電圧を所定の値にする。

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
卓をはじめ広く使われている。
【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
表示ドットマトリックス型のディスプレイ装置に使われ
ている。
【０００５】ドットマトリックス駆動の方式としては、
構造の簡単な単純マトリックス駆動方式と、画素毎に能
動素子を付加して高画質を実現したＴＦＴ方式に代表さ
れるアクティブマトリックス方式が知られている。
【０００６】アクティブマトリックス方式では、能動素
子の形成が非常に困難でコストが高く、生産設備にも多
額の投資が必要になるものの、最も画質の高いＴＮ型の
ネマティック液晶を使うことが出来るため、高コントラ
スト比、高視野角、多階調化を実現できる。
【０００７】単純マトリックス駆動方式では、液晶パネ
ルの電極の形成は非常に簡単であるが、選択時間に対す
る繰り返し周期の比であるデューティ比が高くなるとコ
ントラスト比が小さくなってしまうという問題があり、
デューティ比の高い大規模マトリックス液晶パネルで
は、コントラスト比、視野角、応答速度、多階調化の面
で特性的に不利なＳＴＮ型のネマティック液晶を使って
いる。
【０００８】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。
【０００９】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。
【００１０】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。
【００１１】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。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】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は、特開平１−１７９
９１４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。
【００１３】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。
【００１４】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、ＴＮ型のネマティック液晶を用いても
単純マトリックス駆動方式でデューティ比の高い大規模
マトリックス液晶パネルで高コントラスト比を得られる
とともに、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、高コントラス
ト比で応答速度が速いネマティック液晶のマトリックス
駆動方法を提供するものである。
【００１５】
【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、デュー
ティ比が高くてもコントラスト比が高く、液晶の応答速
度も速くすることを特徴とするものである。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】
【発明の実施の形態】図２は好ましい本発明の実施の形
態の一つを示すものであり、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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】本発明の実施の形態の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Ｖｓ
ｅｇ０にしていることである。
【００２６】図３および図４は、従来の電圧印加の方法
を行った場合の、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。
【００２７】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。
【００２８】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
て決まるので、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の
様に、セグメント電圧をＶｓｅｇ０とＶｓｅｇ１の間で
切り替えても光透過率は変化しないはずである。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】単純マトリックス駆動方式の場合の問題点
として、非選択時に加わるセグメント電圧の影響で液晶
が応答してしまうクロストーク現象があり、これを防ぐ
ため、非選択時の印加電圧波形の実効電圧を一定にする
電圧平均化法と呼ばれる方式が一般的に用いられてい
る。
【００３４】本発明の実施の形態においても、単純マト
リックス駆動で液晶を駆動する場合には、非選択時の印
加電圧波形が変化すると液晶の光透過率が変化してしま
う。
【００３５】本発明の実施の形態の駆動方法において
は、非選択時の印加電圧の実効値ではなく、平均値が一
定であれば、非選択時の印加電圧波形の影響を受けな
い。
【００３６】従って、従来の駆動方式に較べて単純な回
路で非選択時の印加電圧波形の影響を無くすことが出来
る。
【００３７】図６は、本発明の実施の形態の駆動回路図
であり、１、２、３および４はＤフリップフロップ、５
はＸＯＲゲート、６、７および８はＡＮＤゲート、９は
セグメントドライブ用バッファ、１０、１１および１２
はコモンドライブ用バッファである。
【００３８】図６の回路図においては、簡略化のためセ
グメントドライブ回路は１つ、コモンドライブ回路は３
つしか描かれていないが、同様の回路をセグメントおよ
びコモン電極の数だけ追加することにより、任意の数の
ドットをマトリックス駆動できる。
【００３９】図７は図６における本発明の実施の形態の
駆動回路図の動作を示すタイミングチャートである。
【００４０】図６および図７において、クロック信号は
デューティ比１対１のクロックであり、セグメントデー
タ信号は、Ｄフリップフロップ１によってクロック信号
によってラッチされた後、ＸＯＲゲート５によってクロ
ック信号との排他的論理和がとられセグメントドライブ
用バッファ９を通って出力される。
【００４１】コモンドライブ信号１、２および３は、Ｄ
フリップフロップ２、３および４により、コモン同期信
号をクロック信号の立ち上がりでシフトし、クロック信
号とＡＮＤゲート６、７および８により論理積がとられ
コモンドライブ用バッファ１０、１１および１２を通っ
て出力される。
【００４２】従って、図６および図７に示す本発明の実
施の形態においては、コモン電極が選択されている期間
はセグメントデータ信号に応じた電圧をセグメント電極
に出力するとともに、コモン電極が選択されていない期
間のセグメント電極の電圧を、前記コモン電極が選択さ
れている期間と異なる電圧に早い周期で変化させること
が出来るので、液晶を高速に動作させることが可能とな
る。
【００４３】また、クロック信号の立ち上がりエッジか
ら次の立ち上がりエッジまでの１周期におけるセグメン
トドライブ信号の平均値は常に一定にすることが出来る
ので、従来の電圧平均化法を用いなくても、簡単な回路
でクロストーク現象を無くすことが可能となる。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】
【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。
【００５０】また、本発明は単純マトリックス方式の液
晶パネルへの応用が可能であるばかりか、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。
【００５１】さらに、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。
【００５２】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、前述の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】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。
【図６】本発明の実施の形態における回路図である。
【図７】図６における本発明の実施の形態における回路
の動作を示すタイミングチャート図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ネマティック液晶と、前記液晶を挟む複
    数のコモン電極および複数のセグメント電極と、前記電
    極に挟まれた液晶を２枚の偏光板の間に置いた液晶表示
    装置において、コモン電極に選択パルスを印加する手段
    と、前記選択パルスに応じて、表示すべき画像データに
    応じた電圧をセグメント電極に印加する手段を備え、前
    記コモン電極の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
    異なる電圧を印加する手段を備え、前記複数のセグメン
    ト電極に印加される平均電圧を所定の値にすることを特
    徴とするネマティック液晶の駆動方法。
  2. 【請求項２】 前記液晶に印加される電圧の極性が、前
    記コモン電極に選択パルスを印加した場合に反転する様
    に、前記コモン電極およびセグメント電極に印加する電
    圧を設定する請求項１に記載のネマティック液晶の駆動
    方法。
  3. 【請求項３】 ネマティック液晶の温度を所定の温度に
    上げる加熱手段を備える請求項１および請求項２に記載
    のネマティック液晶の駆動方法。
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