CN1215453C - 向列型液晶驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种向列型液晶的驱动方法，在具有向列型液晶、夹住液晶的多个共用电极和多个区段电极、并将夹于电极的液晶置于两偏光板间的液晶显示装置中，备有：将选择脉冲加给共用电极的手段，根据选择脉冲将对应于要显示图像数据的电压施加给区段电极的手段，在未加共用电极选择脉冲期间将对应于图像数据的电压的不同电压加给区段电极的手段，并将加于多个区段电极的平均电压设定为固定值。从而能高对比度高速响应地矩阵驱动向列型液晶。

Description

向列型液晶驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶驱动方法，尤其涉及向列型液晶驱动方法。
背景技术
人们知道，将向列型液晶夹于有透明电极的两块透明平板间，再置于两偏光板间，则通过所述两偏光板的光透射率会随施加于所述两透明电极的电压而变化。
应用上述原理的液晶显示装置具有厚度薄、耗电少等优点，已正广泛应用于手表和台式计算机等。
近年来，又与滤色片相结合，不断应用于笔记薄式个人计算机或小型液晶电视等移色显示点阵式显示装置。
作为点阵驱动方式，已知有结构简单的单纯矩阵驱动方式。和每个像素带有有源元件以TFT方式为代表的实现高像质的有源矩阵方式。
虽然有源矩阵方式中，有源元件的制作极其困难，费用昂贵，有必要大量投资于生产设备，但是，由于制成使用最高像质的TN型向列型液晶，故能实现高对比度、高视场角、高灰阶数。
采用单纯矩阵驱动方式，虽液晶面板电极的制作极简单，但若重复周期与选择时间的比的占空比(duty)高的话，则会出现对比度下降的问题，对于占空比高的大尺寸矩阵液晶面板使用一种STN型向列型液晶，其对比度、视场角、响应速度、高灰阶数诸方面都不好。
对于结合滤色片可彩色显示的液晶显示装置，通常组合红、绿、蓝3色点进行彩色显示。
这种滤色片价格极贵，张贴于面板的作业要求精度亦高。
再有，为了获得与黑白液晶显示面板同等的解像度，必须要有3倍的点数，在一般的液晶面板中，水平方向驱动电路数为3倍，不但费用增加，而且面板与驱动电路的连接点数也是3倍，连接作业亦困难。
因此，采用滤色片作为使用液晶面板作彩色显示的方法，影响费用增加的因素很多，难以低价制作。
作为不使用滤色片的彩色液晶显示装置，如特开平1-179914中提出了一种黑白液晶面板与3色背照光结合的彩色显示方案，与滤色片方式相比虽能实现低价高精细的彩色显示，但用已有液晶驱动方法难以高速驱动液晶，故未达实用化。
已往的液晶显示装置，由于液晶响应速度慢，故在电视等中再现动画时或个人计算机等中鼠标器高速运动时，比使用CRT显像管的显示器性能差。
发明内容
本发明要解决的课题是，通过改变驱动方法，即使使用TN型向列型液晶，以单纯矩阵驱动方式在占空比高的大尺寸矩阵液晶面板中也能获得高对比度，同时加快了向列型液晶的响应速度，从而能使所述3色背照光彩色化，并在动画再现中能获得与使用CRT显像管的显示器同等以上的性能，也即提供一种高对比度快速响应的向列型液晶矩阵的驱动方法。
用于解决上述课题的本发明，其特征在于，通过以与已往液晶驱动电路不同的时间将电压施加给液晶，即使在高占空比下也能有高对比度，液晶响应速度也快。
通常的向列型液晶的电气光学特性如图1所示，与施加电压的极性无关，而是个有效值的问题。
近年来，人们提出了一种同时选择多根扫描线的有源(active)驱动法，作为在STN液晶面板中实现与TFT液晶面板类同像质的驱动方法。
这种有源驱动方法同时选择多根扫描线，通过一帧中增加对扫描线的选择次数来改善对比度和响应速度，但向列型液晶的光透射率取决于所施加电压的有效值，这一特性的使用与已有驱动方式没有两样。
已往，向列型液晶的响应速度从几十毫秒至数百毫秒，因此要想获得能实现3色背照光的彩色化是困难的。
本发明人为了开发具有能实现3色背照光彩色化的响应速度的液晶面板，对向列型液晶施加电压波形与光透射率的动态特性进行了测定，发现施加电压变化时，存在着光透射率随施加电压的波形高速变化的状态。
通过反复产生这种光透射率高速度化的状态，发现响应速度远远超过已有驱动方法，从而能获得对比度良好的特性。
本发明的第一方面为一种液晶显示装置中驱动向列型液晶的方法，所述显示装置包含向列型液晶、所述向列型液晶限定在其中的多个公用电极和多个区段电极、以及将限定所述向列型液晶的所述公用电极和区段电极夹在其间的一对偏光板，其特征在于，所述方法包含下列步骤：
对所述公用电极施加序列选择脉冲，相对于1个公用电极连续的选择脉冲之间的时间构成1帧；
在各公用电极的各个门周期期间对所述区段电极施加与要显示图像数据对应的电压，所述门周期是相邻公用电极所施加的连续选择脉冲间的时间周期，所述门周期组合包含一选择周期；
在不施加所述选择脉冲的非选择周期对所述区段电极施加与所述图像数据对应的电压的相关电压，施加给所述区段电极的电压被控制为1帧中选择周期所施加的所述电压和非选择周期所施加的所述电压两者的平均值在任何帧均为一预定的常数值。
按照本发明第二方面，为第一方面的驱动向列型液晶的方法，其特征在于，加给所述公用电极和所述区段电极的所述电压确定为在各所述选择脉冲加给所述公用电极后使加给所述液晶的电压反相。
按照本发明第三方面，为第一方面的驱动向列型液晶的方法，其特征在于，加给区段电极的电压控制为按各帧的各门周期所取的平均值等于一预定的常数值。
按照本发明第四方面，为第三方面的驱动向列型液晶的方法，其特征在于，加给区段电极的电压值在各门周期期间改变一次。
按照本发明第五方面，为第一方面的驱动向列型液晶的方法，其特征在于，所述向列型液晶显示装置包含简单矩阵向列型液晶显示器。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
图1为向列型液晶的电气光学特性的关系图；
图2表示本发明中向列型液晶的光透射率时间变化随外加电压变化而变化的说明图；
图3表示区段(segment)电压不变化时向列型液晶光透射率时间变化随外加电压变化而变化的说明图；
图4表示区段(segment)电压不变化时向列型液晶光透射率时间随外加电压变化而变化的说明图；
图5表示区段电压变化周期为2倍时，向列型液晶光透射率时间变化随外加电压变化而变化的说明图；
图6为本发明实施形态中的电路图；
图7为表示本发明实施形态的图6中电路动作的时序图。
具体实施方式
图2表示本发明一较佳实施形态，表现为相对于单纯矩阵方式的向列型液晶面板中一个点，对区段(segment)电极和共用电极施加电压波形与所述一个点的光透射率的关系。
这里，可看到，外加给共用电极的电压仅在选择共用电极期间输出脉冲，在对被选择的共用电极输出脉冲期间，当施加给区段电极的电压为Vseg 1时，对应点的光透射率瞬间变化，当施加给区段电极的电压为Vseg 0时，对应点的光透射率不变化。
因此，对应于施加给共用电极上的脉冲时间，将对应于要显示的图像数据的电压施加给区段电极，就能显示图像。
本发明实施形态中驱动时间的特点在于，在一帧期间，当选择共用电极期间区段电压为Vseg 1，当未选择共用电极期间区段电压为Vseg 0。
图3和图4表示已有技术电压施加方法与本发明实施形态的比较，所施加电压波形不同之处，只是图3和图4中施加给区段电极的电压的固定值不同而已。
图2、图3和图4中使用的液晶材料，使用在向列型液晶中具有图1所示那样的电气光学特性变化比较缓慢的一般性的TN型液晶。
因此，从已有技术出发，液晶光透射率由选择共用电极时施加电压的有效值决定的，所以若如图3和图4所示，区段电压Vseg 0及Vseg 1任一值为固定时，譬如光透射率处于低状态下的固定值，如图2所示，即使在区段电压在Vseg 0与Vseg 1之间切换，光透射率也理应不发生变化。
但是，使用极一般的TN型液晶材料，即使使用间隙(gap)没有像5～6μm那么薄的面板，如图2所示光透射率也发生变化，光透射率随共用电压变化开始变化，直至回到初始光透射率所需时间为15～20ms，动作速度极高。
这里，图2所示光透射率高速变化特性发生最明显变化是在Vcom 0低于Vseg0，Vcom 1高于Vseg 1的情况，也即选择共用电极期间相对于不选择共用电极期间，施加给电压的极性相反的情况。
图5在本发明实施形态中表示仅改变区段电压变化周期时光透射率变化的状况，由图可见，每帧期间改变区段电压的情况与一帧内改变区段电压的情况相比，光透射率变化速度慢很多。
因此可见，通过快周期地改变区段电压，能使液晶光透射率高速变化。
单纯矩阵驱动方式时的问题是，液晶响应受非选择时所加的区段电压的影响而出现交调失真(cross talk)现象，为防止这种现象，通常使用非选择时外加电压波形有效电压固定(不变)的电压平均法。
即使在本发明实施形态中，用单纯矩阵驱动方式驱动液晶时，若非选择时外加电压波形发生变化，则液晶光透射率也变化。
在本发明实施形态的驱动方法中，非选择时若施加电压不是有效值而是平均值不变(固定)，就不受非选择时施加(外加)电压波形的影响。
因此，与已有驱动方式相比，用简单电路非选择时也不受外加电压波形影响。
图6为本发明实施形态中驱动电路图，1、2、3和4和D型触发器，5为异门(XOR)，6、7和8为与门(AND)，9为区段驱动用缓冲器，10、11和12为共用驱动用缓冲器。
图6电路图中，为简化起见，仅描述了一个区段驱动电路，3个共用驱动电路，但可按区段和共用电极数增加同样的电路，以矩阵驱动任意点数。
图7表示图6中本发明实施形态的驱动电路图动作的时序图。
在图6和图7中，时钟信号为占空比1∶1的时钟，区段数据信号经D型触发器1由时钟信号锁存后，经XOR门5与时钟信号按位加，再通过区段驱动用缓冲器9输出。
共用驱动信号1、2和3，经D型触发器2、3、和4将共用同步信号按时钟信号上升沿移位，经与门(AND)6、7和8与时钟信号逻辑积，再通过共用驱动用缓冲器10、11和12输出。
因此，在图6及图7所示本发明实施形态中，选择共用电极期间，将对应于区段数据信号的电压输出给区段电极，同时将未选择共用电极期间的区段电极电压以快周期地变为与未选择所述共用电极期间不同的电压，故能使液晶高速动作。
能使区段驱动信号从时钟信号的上升边到下一上升边的一周中的平均值总是不变，故即使不用已有技术的电压平均法，也能以简单电路消除交调失真。
在本发明实施形态中，为了高对比度进行显示，最好将脉冲施加给共用电极，液晶光透射率瞬间变化后，回到光透射率起始值后，再施加下一脉冲。
因此，在本发明实施形态中，若帧周期短，对比度就低，另一方面，若帧周期长，则会产生闪烁等不良情况。
在本发明实施形态中，可见非选择时区段电压变化周期对光透射率变化速度影响大，光透射率回到起始值的时间随液晶材料特性、尤其是液晶材料的粘性有大的变化。
因此，通过选择光透射率回到起始值时间短的液晶材料，可抑制闪烁的发生，同时可进行高对比度的显示。
由于光透射率回到起始值的时间受液晶材料粘性等影响大，故可通过提高液晶面板的温度，即使不改变液晶材料也能进行高对比度显示。
如上所述，本发明由于在液晶面板上描绘图像至该图像完全消失为止是在一帧期间中进行的，故能获得极高速响应，是动画再现的最佳方式。
本发明不仅可应用于单纯矩阵方式的液晶面板，而且除了使用单纯矩阵方式液晶面板能实现比TFT方式的液晶面板高得多的响应速度外，还具有同样的对比度，视场角也好，能实现与TFT方式液晶面板同等的或比其更高的性能。
已有的有源驱动方法，为驱动所必需的电压种类多，控制器也复杂，故驱动电路价格高，与此相反，本发明为驱动所必需的电压种类少，驱动同步也简单，能以与以往单纯矩阵驱动方式的驱动电路同样的成本来实现。
再有，本发明由于在液晶面板上描述图像至该图像完全消失为止是在一帧期间内进行的，所以是一种使用3色背照光彩色显示方法的最佳方法，能实现不仅性能高且价格也低的彩色显示器。

Claims (5)

1.一种液晶显示装置中驱动向列型液晶的方法，所述显示装置包含向列型液晶、所述向列型液晶限定在其中的多个公用电极和多个区段电极、以及将限定所述向列型液晶的所述公用电极和区段电极夹在其间的一对偏光板，其特征在于，所述方法包含下列步骤：
对所述公用电极施加序列选择脉冲，相对于1个公用电极连续的选择脉冲之间的时间构成1帧；
在各公用电极的各个门周期期间对所述区段电极施加与要显示图像数据对应的电压，所述门周期是相邻公用电极所施加的连续选择脉冲间的时间周期，所述门周期组合包含一选择周期；
在不施加所述选择脉冲的非选择周期对所述区段电极施加与所述图像数据对应的电压的相关电压，施加给所述区段电极的电压被控制为1帧中选择周期所施加的所述电压和非选择周期所施加的所述电压两者的平均值在任何帧均为一预定的常数值。
2.如权利要求1所述的驱动向列型液晶的方法，其特征在于，加给所述公用电极和所述区段电极的所述电压确定为在各所述选择脉冲加给所述公用电极后使加给所述液晶的电压反相。
3.如权利要求1所述的驱动向列型液晶的方法，其特征在于，加给区段电极的电压控制为按各帧的各门周期所取的平均值等于一预定的常数值。
4.如权利要求3所述的驱动向列型液晶的方法，其特征在于，加给区段电极的电压值在各门周期期间改变一次。
5.如权利要求1所述的驱动向列型液晶的方法，其特征在于，所述向列型液晶显示装置包含简单矩阵向列型液晶显示器。
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