JP2002072975A - 液晶駆動装置の駆動方法および極性反転期間選択方法 - Google Patents

液晶駆動装置の駆動方法および極性反転期間選択方法

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JP2002072975A
JP2002072975A JP2000259977A JP2000259977A JP2002072975A JP 2002072975 A JP2002072975 A JP 2002072975A JP 2000259977 A JP2000259977 A JP 2000259977A JP 2000259977 A JP2000259977 A JP 2000259977A JP 2002072975 A JP2002072975 A JP 2002072975A
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polarity
liquid crystal
inversion period
polarity inversion
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JP2000259977A
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English (en)
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Minoru Akatsuka
實 赤塚
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Kyocera Display Corp
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Kyocera Display Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示素子の通電中に発生するコントラス
トの不均一を改善する。 【解決手段】 同じ走査電極が選択された場合の選択パ
ルスが連続して同極性となるときの連続数が1または2
となるような極性反転期間を定める。このとき、デュー
ティ数をD、極性反転期間をSとし、mをD以下の正数
としてD/(2m+3/2)≦S<D/(2m+1/
2)を満足するSを選択する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査電極と信号電
極を有するマトリクス型の液晶表示装置を駆動する駆動
方法および交流化を行うときの極性反転期間選択方法に
関し、特に、コントラストの不均一を改善することがで
きる液晶表示装置の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置の駆動方式として、スタテ
ィック駆動方式や時分割駆動方式(マトリクス駆動方
式)がある。携帯電話機等の小型機器に用いられる液晶
表示装置でも、表示画面の表示容量が増大するにつれ
て、フルドットマトリクス駆動方式による駆動が主流に
なっている。マトリクス駆動方式は、行方向に延びる複
数の線状の走査電極が設けられ、走査電極群と交差する
ように列方向に延びる複数の線状の信号電極が設けられ
た液晶パネルにおいて、各走査電極を順次駆動するとと
もに、表示画像に応じた信号を信号電極群に印加する方
式である。
【0003】一般に、各走査電極は線順次に選択され、
信号電極群には、各走査電極の選択期間に同期して表示
画像に応じた信号が印加される。第1番目の走査電極が
走査(選択)されてから次に第1番目の走査電極が選択
されるまでの時間(1フレーム期間)に対する1本の走
査電極が選択される時間の比率をデューティ比(以下、
駆動デューティという。)と呼ぶ。以下、駆動デューテ
ィの逆数をデューティ数と呼ぶことにする。
【0004】このようなマトリクス駆動方式において液
晶画面の全面に表示を行う場合、走査電極、信号電極そ
れぞれに電圧が印加され、走査電極には線順次に電圧が
印加される。したがって、各走査電極に対応する液晶表
示素子に印加される電圧波形は、図10に示す波形図の
ようになる。一般に、液晶は長時間直流で駆動されると
劣化するため、交流で駆動する必要がある。図10に示
す波形図は、1フレーム毎に走査電極、信号電極の極性
を反転し、2フレームを単位として交流駆動した場合を
示す。この駆動方法による駆動波形を一般にB波形とい
う。この駆動方法は簡便であり、かつ低周波数駆動が可
能なため消費電力を低くでき、デューティ数32以下の
低デューティのときに一般的に採用される。
【0005】ところで、近年、液晶表示装置の表示容量
はさらに増大する傾向にあり、その結果、走査電極数お
よびデューティ数が増大し、いわゆる高デューティ駆動
が使用される傾向にある。また、低消費電力の観点か
ら、低電圧液晶が採用される傾向にある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、高デューテ
ィ駆動や低電圧液晶を用いると、コントラストの不均
一、いわゆる表示むらが発生しやすくなる。表示むらが
発生する一因は通電むらである。液晶表示素子に電圧を
印加していると、液晶中でイオン性不純物の偏りが生ず
る。イオン性不純物の偏りに起因して、しきい値電圧が
変化してしまう現象が生ずるが、それが通電むらであ
る。そして、通電むらによってコントラストの不均一が
生じてしまう。通電むらは、デューティ数が大きいほ
ど、液晶のしきい値電圧が低いほど、高温であるほど発
生しやすい。
【0007】表示むらを改善するため、デューティ数6
4以上となる場合には、図11に示すように、1フレー
ム内である定められた周期で交流化を行うことが一般的
である。この交流化させるために極性を反転させる所定
の期間を極性反転期間という。また、この駆動方法によ
る駆動波形を一般にABmix波形という。しかし、駆
動波形がABmix波形となるように駆動しても、表示
むらが発生する場合があった。
【0008】本発明は、上記のような課題を解決するた
めの発明であって、液晶表示素子の通電中に発生するコ
ントラストの不均一を改善することができる液晶駆動装
置の駆動方法および極性反転期間選択方法を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶駆動装
置の駆動方法は、複数の走査電極と複数の信号電極とを
有する液晶パネルの各走査電極が線順次に選択されて駆
動される液晶駆動装置の駆動方法であって、1フレーム
期間内で極性を複数回反転させて交流化を行う駆動方法
において、同じ走査電極が選択された場合の選択パルス
が連続して同極性となるときの連続数が1または2とな
るような極性反転期間を定めることを特徴とする。
【0010】本発明による液晶駆動装置の駆動方法にお
いて、デューティ比の逆数をD、1選択パルス時間を単
位として表した極性反転期間をSとし、mをD以下の正
の整数としたときに、D/(2m+3/2)≦S<D/
(2m+1/2)を満足するSとして極性反転期間を定
めればよい。
【0011】また、本発明による極性反転期間選択方法
は、複数の走査電極と複数の信号電極とを有する液晶パ
ネルの各走査電極が線順次に選択されて駆動される液晶
駆動装置を駆動する際に、1フレーム期間内で極性を複
数回反転させて交流化を行う場合の極性反転期間を選択
する極性反転期間選択方法であって、デューティ比の逆
数をD、1選択パルス時間を単位として表した極性反転
期間をSとし、mをD以下の正の整数としたときに、D
/(2m+3/2)≦S<D/(2m+1/2)を満足
するSを極性反転期間として選択することを特徴とす
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。この実施の形態で用いられる液晶
表示装置は、図1に示すように、透明電極群4,5と配
向膜6,7とをそれぞれ有しほぼ平行に配置された一対
の透明基板2,3および周辺シール材9とからなる空間
に、旋光性物質を含有し誘電率異方性が正のネマチック
液晶層8が挟持され、液晶層8の外側に少なくとも1枚
(本例では2枚)の偏光板10,12と位相差板11が
備えられている液晶パネル1と、各透明電極群4,5に
液晶層8が励起する以上の電圧を印加して表示パターン
を表示させる駆動回路(図示せず)とで構成されてい
る。
【0013】図2に示すように、走査電極群となる透明
電極群4(以下、単に走査電極群4という。)が形成さ
れた透明基板2と、信号電極群となる透明電極群5(以
下、単に信号電極群5という。)が形成された透明基板
3とを、走査電極と信号電極とがほぼ直交するように重
ね合わされている。
【0014】また、各走査電極は行ドライバ21で線順
次駆動され、各信号電極は列ドライバ22で駆動され
る。行ドライバ21は、制御部23からのラッチパルス
(LP)に応じて各走査電極を順次駆動する。また、列
ドライバ22は、制御部23を介して1行分の画像デー
タを入力するシフトレジスタを有し、シフトレジスタ内
のデータは、制御部23からのラッチパルスによって各
信号電極に印加される。
【0015】次に、動作について説明する。単純マトリ
クス型液晶表示装置では、一般に線順次駆動される。例
えば、図2に示す走査電極群4において、各走査線(走
査電極)が行ドライバ21によって上から下に順番に走
査される。そして、選択された走査線に応じた画像デー
タが列ドライバ22から各信号電極に印加される。通
常、一番下の走査線まで走査が到達すると、再度一番上
の走査線が走査される。また、交流化を行い、液晶表示
素子に印加される電圧波形がABmix波形となるよう
に駆動する。すなわち、1フレーム期間内で極性を複数
回反転させる。このとき、同じ走査電極が選択された場
合の選択パルスが連続して同極性となるときの連続数が
1または2となるような極性反転期間で交流化する。
【0016】図3(a)〜(e)はそれぞれ、デューテ
ィ数を104とし、極性反転期間を50,40,38,
33,20とした各場合における第1走査電極上の画素
の電圧波形を示す。図3(a)に示す場合(極性反転期
間:50)では、第1番目の走査電極における選択パル
スはいずれも正極性となっており、同極性の選択パルス
が連続する。図3(b)に示す場合(極性反転期間:4
0)では、正極性の選択パルスと負極性の選択パルスが
2回ずつ連続する。図3(c)に示す場合(極性反転期
間:38)では、正極性の選択パルスと負極性の選択パ
ルスは、1回または2回連続する。図3(d),(e)
に示す場合(極性反転期間:33,20)では、正極性
の選択パルスと負極性の選択パルスが交互に発生する。
【0017】したがって、同じ走査電極が選択された場
合の選択パルスが連続して同極性となるときの連続数が
1または2となるように交流化するため、図3(b)〜
(e)に例示するような極性反転期間で極性を反転させ
て交流化する。このような駆動方法によれば、選択パル
スの極性の変化において高周波成分が多くなり、液晶中
のイオン性不純物の移動および偏在化が抑制され、その
結果、それに起因する表示むらの発生が抑制される。一
方、図3(a)に例示するように同極性の選択パルスが
連続すると、長期的には交流化されるが、選択パルスの
極性の変化において非常に低周波の成分が多くなる。そ
のため、限られた時間内においては直流で駆動した場合
と同様の状況となり、フリッカーや通電むらが発生しや
すくなる。
【0018】上記のように、デューティ数が同一であっ
ても、同極性となる選択パルスの連続数は、極性反転期
間によって変化する。したがって、表示むらを抑制する
ためには適切な極性反転期間を選択しなければならな
い。以下に、極性反転期間の選択方法を説明する。
【0019】本発明による液晶駆動装置の駆動方法で
は、同じ走査電極が選択された場合の選択パルスが連続
して同極性となるときの連続数が1または2となるよう
に交流化する。したがって、1回目の選択時のパルスと
2回目の選択時における選択パルスの極性が同極性にな
る場合と、異なる極性になる場合があり、これら2つの
場合に分けて説明する。
【0020】1回目の選択時のパルスと2回目の選択時
におけるパルスが同極性の場合、さらに次の選択時にお
けるパルスの極性は変化しなければならない。図4は、
1〜3回目までの選択時における極性が、正、正、負と
変化したときの、以降の選択時における極性の変化を示
す説明図である。ここでは、1,2回目の極性が正とな
る場合を示しているが、負極性となる場合も同様であ
る。図4の左に示す数値は、選択回数である。斜線部は
正極性、黒色部は負極性を表す。各領域を通過する直線
は、選択パルスの極性の変化を示す。直線1は、1回目
の選択時に斜線部を通過するので、第1回選択時に正極
性であることを示す。同様に、第2回選択時も正極性で
あり、第3回選択時には負極性となることを示す。この
場合の第4回選択時以降の極性は、直線1が各回におい
てどちらの領域を通過しているかにより判断することが
できる。直線2も同様に、第1〜3回選択時の極性が、
正、正、負となっており、第4回選択時以降の極性は、
直線2が通過する領域から判断できる。
【0021】図4において直線1と直線2との間の区域
に存在する直線は、同じ極性の領域を3回以上連続して
通過することはない。そして、この区域に存在する直線
は、いずれも第1〜3回選択時の極性が、正、正、負と
なる。このことから、第1〜3回選択時における選択パ
ルスの極性が、正、正、負であるならば、同じ走査電極
おける同極性の選択パルスの連続数が1または2となる
ことがわかる。したがって、このような条件を満たす極
性反転期間を選択すればよい。
【0022】図5は、第1〜3回選択時におけるパルス
の極性が、正、正、負であるという条件を満たすデュー
ティ数および極性反転期間を示す説明図である。デュー
ティ数をD、極性反転期間をSとする。ここで、Sは1
選択パルス時間を単位とする。1選択パルス時間とは、
1つの選択パルスが発生している時間、すなわち、1本
の走査電極が選択されている時間である。図5より、第
2回目に選択されるときの極性が正であるという条件を
満足するためには、以下の式が成立しなければならな
い。ただし、mはデューティ数以下の正の整数であり、
2mは偶数、2m+1は奇数を表す。
【0023】 S(2m)<D≦S(2m+1) 式1
【0024】また、図5より、第3回目に選択されると
きの極性が負という条件を満足するためには、以下の式
が成立しなければならない。
【0025】 2×S(2m)+S<2D≦2×S(2m+1) 式2
【0026】式2は、式1が示す各値を2倍した不等式
である。ただし、3回目に選択されたときの選択パルス
の極性が負であることを考慮し、式1のS(2m)に関
しては2倍してさらにSを加算している。
【0027】式1,2をともに満足する必要があるの
で、以下の式が成立しなければならない。
【0028】 S(2m+1/2)<D≦S(2m+1) 式3
【0029】この条件を満たす極性反転期間Sの範囲
は、以下のようになる。
【0030】 D/(2m+1)≦S<D/(2m+1/2) 式4
【0031】続いて、1回目の選択時のパルスと2回目
の選択時におけるパルスの極性が異なる場合の極性反転
期間の範囲を求める。図6は、1回目、2回目の選択時
における極性が、正、負と変化したときの、以降の選択
時における極性の変化を示す説明図である。ここでは、
1,2回目の極性が正、負と変化する場合を示している
が、負、正となる場合も同様である。1,2回目の選択
時の極性が正、負と変化する場合を示す直線は、図6に
おける直線3と直線4との間の区域に存在する。しか
し、この領域に存在する全ての直線が、同極性の選択パ
ルスの連続数が1または2となる場合を示すわけではな
い。例えば、直線4は、第2目以降の選択時における極
性がいずれも負である場合を示す。
【0032】図7も、1回目、2回目の選択時における
極性が、正、負と変化したときの、以降の選択時におけ
る極性の変化を示す説明図であり、図6と同じ内容を示
す。ただし、便宜上、正極性を示す斜線部と負極性を示
す黒色部の配置を変えている。図6が示す直線3,4と
図7が示す直線3,4は、同一の状況を示す。
【0033】図7において直線3と直線5との間の区域
に存在する直線は、同じ極性の領域を3回以上連続して
通過することはない。そして、この区域に存在する直線
は、いずれも第1〜3回選択時の極性が、正、負、正と
なる。
【0034】図7において直線6と直線4との間の区域
に存在する直線は、同じ極性の領域を3回以上連続して
通過する場合がある。また、直線5と直線6との間の区
域に存在する直線に関しては、同じ極性の領域を通過す
る連続数が2以下であるか否か不明である。
【0035】以上のことから、少なくとも第1〜3回選
択時における選択パルスの極性が、正、負、正であるな
らば、同じ走査電極おける同極性の選択パルスの連続数
が1または2となることがわかる。したがって、このよ
うな条件を満たす極性反転期間を選択すればよい。
【0036】図8は、第1〜3回選択時におけるパルス
の極性が、正、負、正であるという条件を満たすデュー
ティ数および極性反転期間を示す説明図である。図8よ
り、第2回目に選択されるときの極性が負であるという
条件を満足するためには、以下の式が成立しなければな
らない。なお、Dはデューティ数、Sは極性反転期間、
mはD以下の正の整数である。
【0037】 S(2m+1)<D≦S(2m+2) 式5
【0038】また、第3回目に選択されるときの極性が
正という条件を満足するためには、以下の式が成立しな
ければならない。
【0039】 2×S(2m+1)<2D≦2×S(2m+1)+S 式6
【0040】式6は、式5が示す各値を2倍した不等式
である。ただし、3回目に選択されたときの選択パルス
が正極性となることを考慮し、式5のS(2m+2)に
関しては2×S(2m+1)+Sとした。
【0041】式5,6をともに満足する必要があるの
で、以下の式が成立しなければならない。
【0042】 S(2m+1)<D≦S(2m+3/2) 式7
【0043】この条件を満たす極性反転期間Sの範囲
は、以下のようになる。
【0044】 D/(2m+3/2)≦S<D/(2m+1) 式8
【0045】極性反転期間Sの範囲を式4および式8が
示す範囲の和として以下のように定めれば、同じ走査電
極における同極性の選択パルスの連続数が1または2と
なる。
【0046】 D/(2m+3/2)≦S<D/(2m+1/2) 式9
【0047】図9は、デューティ数Dが104であると
きに、極性反転期間として採用することができる値を示
す。図9に示すように、極性反転期間として採用できる
値は、連続する値とはならずとびとびの値となる。ま
た、mは、デューティ数以下の正の整数であるが、mの
値によっては極性反転期間が定まらない場合もある。図
9において示されるS=40,38,33,20と、図
9において示されないS=50を用いて具体例を説明す
る。
【0048】[例1]液晶セルとして、ツイスト角が2
40゜、誘電率異方性が+14.8、Δndが0.86
のSTN素子を用い、リタデーション値が585nmの
ポリカーボネート製の位相差板11を用いた白黒STN
パネルを使用して、全面オン表示となるように電圧を液
晶表示素子に印加した。なお、走査電極群4および信号
電極群5は、それぞれガラス基板上にITOで形成され
ている。また、表示部のドット数は縦(走査電極側)1
04×横(信号電極側)100である。また、駆動IC
として日立製作所製HD66752を使用した。駆動デ
ューティは、1/104であり、フレーム周波数を70
Hzとして駆動した。
【0049】極性反転期間を40としたところ、駆動波
形は図3(b)に示すような波形となり、同じ走査電極
における同極性の選択パルスの連続数は1または2とな
った。この状態で液晶表示装置を70℃の高温槽に設置
して電圧を印加した。
【0050】このとき、通電むらの発生をほとんど防止
することができた。この理由は、同極性の選択パルスの
連続数を1または2とすることにより、選択パルスの極
性の変化において低周波の成分が少なくなるため、液晶
中のイオン性不純物の移動が抑制されたためであると考
えられる。
【0051】[比較例]例1で用いた液晶表示素子、駆
動ICおよび環境下で、極性反転期間を50とした。こ
のとき駆動波形は図3(a)に示すような波形となり、
同極性の選択パルスの連続数は3以上となった。高温槽
にて電圧の印加したところ、激しいフリッカーが発生
し、約4時間経過すると著しい通電むらが発生した。
【0052】[例2]例1で用いた液晶表示素子、駆動
ICおよび環境下で、極性反転期間を38とした。この
とき駆動波形は図3(c)に示すような波形となり、同
極性の選択パルスの連続数は1または2となった。この
状態で高温槽にて駆動した場合であっても、選択パルス
の極性の変化において低周波成分が少なく、液晶中のイ
オン性不純物の移動が抑制され、通電むらの発生をほと
んど防止することができた。
【0053】[例3]例1で用いた液晶表示素子、駆動
ICおよび環境下で、極性反転期間を33とした。この
とき駆動波形は図3(d)に示すような波形となり、選
択パルスの極性は交互に変化した。この状態で高温槽に
て駆動した場合であっても、選択パルスの極性の変化に
おいて低周波成分がさらに抑えられたため、液晶中のイ
オン性不純物の移動が抑制され、通電むらの発生をなく
すことができた。
【0054】[例4]例1で用いた液晶表示素子、駆動
ICおよび環境下で、極性反転期間を20とした。この
とき駆動波形は図3(e)に示すような波形となり、選
択パルスの極性は交互に変化した。この状態で高温槽に
て駆動した場合であっても、極性反転期間が短く高周波
成分が多くなり、また、選択パルスの極性の変化におい
て低周波成分がさらに抑えられたため、液晶中のイオン
性不純物の移動が抑制され、通電むらの発生をなくすこ
とができた。
【0055】以上に示されたように、同じ走査電極にお
ける同極性の選択パルスの連続数を1または2とするこ
とによって、通電むらの発生を抑えることができる。ま
た、デューティ数Dに対し、式9を満足する極性反転期
間Sを採用すれば、この連続数は1または2となる。し
たがって、式9を満たす極性反転期間を採用すれば、駆
動波形における低周波成分が抑えられ、通電むらの発生
を防止することができる。
【0056】なお、上記の実施の形態では、線状の走査
電極および信号電極が用いられたが、それらの電極の形
状が線状でなくても本発明を適用可能である。また、そ
れらの配置についても、直交している場合に限られず、
変形した配置であっても本発明を適用可能である。さら
に、液晶パネルにマトリクス駆動部分以外の部分、例え
ばスタティック駆動されるアイコン部分等が設けられて
いる液晶表示装置において、マトリクス駆動部分に本発
明を適用することも可能である。
【0057】また、上記の実施の形態では、表示パネル
の上から下に走査電極が走査されたが、走査方向はその
ような方向に限られず、例えば下から上への方向でもよ
いし左右方向でもよい。また、実際の走査期間の間にダ
ミー走査期間を挿入してもよい。
【0058】さらに、上記の実施の形態ではSTN型液
晶表示装置を用いたが、本発明を、TN型のものや、S
TN型でも位相差板を使用しないものや2層セルのもの
に対しても適用することができる。
【0059】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、同じ走査電極における同極性の選択パルスの連続数
を1または2とすることによって通電むらを抑制し、そ
の結果、表示むらが防止される効果がある。本発明で
は、表示部のコントラストや応答等の光学特性にほとん
ど影響を与えない。また、特に、高デューティ駆動部の
表示密度を上げるためにその駆動デューティを高くした
場合や消費電力を低減するためにしきい値電圧が低い液
晶を使用した場合に発生しやすい表示むらを抑制できる
ので、携帯電話機等の携帯端末などの消費電力を小さく
したい用途に用いられる液晶表示装置に好適な駆動方法
が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 液晶パネルの一例を模式的に示す断面図。
【図2】 走査電極および信号電極を駆動回路とともに
示すブロック図。
【図3】 極性反転期間を変化させたときの駆動波形を
示す説明図。
【図4】 選択パルスの極性の変化を示す説明図。
【図5】 デューティ数と極性反転期間の関係を示す説
明図。
【図6】 選択パルスの極性の変化を示す説明図。
【図7】 選択パルスの極性の変化を示す説明図。
【図8】 デューティ数と極性反転期間の関係を示す説
明図。
【図9】 選択される極性反転期間の例を示す説明図。
【図10】 全面オン表示におけるB駆動波形を示す説
明図。
【図11】 全面オン表示におけるABmix駆動波形
を示す説明図。
【符号の説明】
1 液晶パネル 2,3 透明電極 4 走査電極群 5 信号電極群 6,7 配向膜 8 液晶層 21 行ドライバ 22 列ドライバ 23 制御部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の走査電極と複数の信号電極とを有
    する液晶パネルの各走査電極が線順次に選択されて駆動
    される液晶駆動装置の駆動方法であって、1フレーム期
    間内で極性を複数回反転させて交流化を行う駆動方法に
    おいて、 同じ走査電極が選択された場合の選択パルスが連続して
    同極性となるときの連続数が1または2となるような極
    性反転期間を定めることを特徴とする液晶駆動装置の駆
    動方法。
  2. 【請求項2】 デューティ比の逆数をD、1選択パルス
    時間を単位として表した極性反転期間をSとし、mをD
    以下の正の整数としたときに、 D/(2m+3/2)≦S<D/(2m+1/2) を満足するSとして極性反転期間を定めることを特徴と
    する請求項1記載の液晶駆動装置の駆動方法。
  3. 【請求項3】 複数の走査電極と複数の信号電極とを有
    する液晶パネルの各走査電極が線順次に選択されて駆動
    される液晶駆動装置を駆動する際に、1フレーム期間内
    で極性を複数回反転させて交流化を行う場合の極性反転
    期間を選択する極性反転期間選択方法であって、 デューティ比の逆数をD、1選択パルス時間を単位とし
    て表した極性反転期間をSとし、mをD以下の正の整数
    としたときに、 D/(2m+3/2)≦S<D/(2m+1/2) を満足するSを極性反転期間として選択することを特徴
    とする極性反転期間選択方法。
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