JP2003066414A - ネマティック液晶の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネマティック液晶を安価に高速で且つ高精度
にカラー表示させる。 【解決手段】 所定の画像を連続するフレーム単位で表
示することによって所定の画像を視覚認識させるネマテ
ィック液晶の駆動方法において、連続するフレームの各
フレームの立ち上がり時において、前フレームにおいて
表示された画像を消去する。各フレームにおける所定の
画像の表示は、ネマティック液晶を一対の電極に画像デ
ータに応じた画像表示電圧を印加することにより行い、
各フレームの立ち上がり時における画像の消去は、一対
の電極に画像データに関係しない画像消去電圧を印加す
ることにより行う。

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】本発明は、上記課題を解
決するため、所定の画像を連続するフレーム単位で表示
することによって前記所定の画像を視覚認識させるネマ
ティック液晶の駆動方法において、前記連続するフレー
ムの各フレームの立ち上がり時において、前フレームに
おいて表示された画像を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を提供する。また、本発明は、
上記課題を解決するため、コモン電極とセグメント電極
とに挟まれたネマティック液晶を２枚の偏光板の間に置
いた液晶表示装置において、前記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前記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電圧を印加することを
特徴とするネマティック液晶の駆動方法を提供する。ま
た、本発明は、上記課題を解決するため、コモン電極と
セグメント電極とに挟まれたネマティック液晶を２枚の
偏光板の間に置いた液晶表示装置において、前記コモン
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前記セグ
メント電極に印加する手段と、前記セグメント電極に前
記画像データに関係なく所定の電圧を印加する手段を備
え、前記コモン電極に前記選択パルスを印加する周期に
合わせて、前記セグメント電極に印加する電圧を切り替
えることを特徴とするネマティック液晶の駆動方法を提
供する。すなわち、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。前記液晶に印加さ
れる電圧の極性が、前記コモン電極に前記選択パルスを
印加した場合に反転する様に、前記コモン電極および前
記セグメント電極に印加する電圧を設定してもよい。

【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】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。

【００３８】

【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。

【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】ゼ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】ゼ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ゼグメント電圧を
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 (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｆターム(参考） 2H093 NA79 NB07 NB22 NC11 NC16 NC34 NC90 ND32 5C006 AA01 AA11 AA22 AC24 AC28 AF44 AF46 AF51 AF53 AF71 BB16 BB29 EA01 FA11 FA29 FA56 5C080 AA10 BB05 CC03 DD08 EE19 FF11 JJ04 JJ05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の画像を連続するフレーム単位で表示
   することによって前記所定の画像を視覚認識させるネマ
   ティック液晶の駆動方法において、 前記連続するフレームの各フレームの立ち上がり時にお
   いて、前フレームにおいて表示された画像を消去するこ
   とを特徴とするネマティック液晶の駆動方法。
2. 【請求項２】前記各フレームにおける前記所定の画像の
   表示は、前記ネマティック液晶を一対の電極に画像デー
   タに応じた画像表示電圧を印加することにより行い、 前記各フレームの立ち上がり時における前記画像の消去
   は、前記一対の電極に前記画像データに関係しない画像
   消去電圧を印加することにより行うことを特徴とする請
   求項１記載のネマティック液晶の駆動方法。
3. 【請求項３】前記画像消去電圧の印加は、前記ネマティ
   ック液晶の光透過率を黒レベルにして前記画像を消去す
   ることを特徴とする請求項２記載のネマティック液晶の
   駆動方法。
4. 【請求項４】前記画像表示電圧および前記画像消去電圧
   の印加は、ＴＦＴ方式に基づいて行うことを特徴とする
   請求項１記載のネマティック液晶の駆動方法。