JP2003158695A - 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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JP2003158695A
JP2003158695A JP2002225847A JP2002225847A JP2003158695A JP 2003158695 A JP2003158695 A JP 2003158695A JP 2002225847 A JP2002225847 A JP 2002225847A JP 2002225847 A JP2002225847 A JP 2002225847A JP 2003158695 A JP2003158695 A JP 2003158695A
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liquid crystal
voltage
nematic liquid
driving
electrodes
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JP2002225847A
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English (en)
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Masaya Okita
雅也 沖田
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HUNET Inc
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HUNET Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答速度を速め、3色バックライトによるカ
ラー化や動画再生において、ブラウン管使用のディスプ
レイと同等以上の性能を得るようにする。 【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、連続するフレーム
の各フレームにおいて、ネマティック液晶を挟む2つの
電極間に画像データに応じた第1の電圧V1またはV0印
加した後、2つの電極間に画像データに関係しない第2
の電圧V0を印加してフレーム期間を短縮する。

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
表示ディスプレイ装置に使われている。
【0005】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。また、カラーフィルタによる光の透過率が
約20パーセントしかなく、カラーフィルタを使うこと
によって明るさが約5分の1になってしまうため、バッ
クライトの消費電力が非常に大きくなってしまうという
欠点があった。
【0008】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。
【0009】
【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。しかしながら、従来の液晶駆
動方法では、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いた。従って、ネ
マティック液晶を使った液晶パネルでは、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である8ミリ
セカンド以下の応答速度を得ることは困難だと思われて
いた。
【0010】高速に動作する液晶パネルとして、強誘電
液晶や反強誘電液晶を使った液晶パネルが提案されてい
るが、液晶のセルギャップが1μm以下と非常に狭いギ
ャップにする必要があるなど製造が困難であり、実用化
に至っていない。
【0011】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。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、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
ムの各フレームにおいて、前記ネマティック液晶を挟む
2つの電極間に画像データに応じた第1の電圧を印加し
た後、前記2つの電極間に前記画像データに関係しない
第2の電圧を印加して前記フレーム期間を短縮するよう
にした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。前記フレーム周
期内で、前記2つの電極間の平均電圧をほぼ0とする
様、前記2つの電極間に印加される第1の電圧の極性を
反転させてもよい。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てもよい。
【0013】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。
【0014】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、明るく低消費電力のカラー液晶
パネルを得ることが可能となった。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
ものであり、ネマティック液晶パネルに対する印加電圧
波形とその絶対値、光透過率の変化を示している。図2
は本発明の実施の形態に対応させた従来技術におけるネ
マティック液晶パネルに対する印加電圧波形とその絶対
値、光透過率の変化を示している。
【0016】図1および図2におけるネマティック液晶
パネルは従来から使われているTN液晶または、STN
液晶を使用し液晶材料及びセルギャップなどを最適化し
て高速化したパネルであって、図1及び図2における液
晶パネルは同一のパネルについてのものである。また図
1及び図2におけるT1からT6は同一時間であって時
間の長さは、前述した3色バックライト方式によるカラ
ー化に必要な液晶の駆動周期である8ミリセカンド以下
の時間である。
【0017】従来から知られているように、液晶の印加
電圧に対する光透過率の変化は、印加する電圧の極性に
は関係がない。ただし、液晶に直流電圧を印加し続ける
と、液晶材料が電気化学反応により劣化するなどの問題
があるため一定時間毎に印加する電圧の極性を反転させ
ることが一般に行われている。本発明の実施例でも、極
性反転は行っているが、本発明の目的である液晶の高速
駆動に対して、極性反転を行うことで液晶の動作速度は
大きく変化しない。本発明における液晶の印加電圧で
は、極性に関係なく絶対値が問題となる。以下図1およ
び図2の比較により本発明の動作を説明する。
【0018】本発明の実施の形態による駆動方法では、
図1に示すように、T1からT6の各期間において、画
像データに応じて印加電圧の絶対値がV1か0Vのいず
れかになっている時間と、一定の周期で一定の時間、印
加電圧の絶対値が必ず0Vになっている2つの状態が存
在している。
【0019】図1において、T3およびT5の期間で
は、印加電圧の絶対値がずっと0Vであり光透過率も黒
の状態のままである。
【0020】図1において、T1、T2、T4およびT
6の期間では、まず印加電圧の絶対値がV1になり、光
透過率が白の状態に変化する。次に印加電圧の絶対値が
0Vになり、光透過率が黒の状態に変化する。従って、
各期間で光透過率が黒から白に高速に変化し、その後ま
た黒に高速に戻っている。
【0021】従来の駆動方法では、図2に示すように、
表示するべき画像データによって印加電圧の絶対値がV
2か0Vのいずれかになるが、次の画像データに切り替
わるまでの期間は印加電圧の絶対値は一定である。この
ような駆動方法では、TN液晶またはSTN液晶パネル
では、動作速度が遅く、例えば図2のT2からT3の様
に印加電圧がV2から0Vに変化させてもT3の期間で
は、光透過率が完全に黒にならない。
【0022】図1および図2を比較すると、光透過率を
白の状態にするために印加する電圧が、従来の駆動方法
では図2のようにV2であったものが、本発明の実施の
形態では図1のようにV2より高いV1の電圧を印加す
ることができる。従って、光透過率が黒から白に変化す
る時間は本発明の実施の形態の方が高速化することがで
きる。また、本発明の実施の形態のように、一定周期で
一定の時間、印加電圧の絶対値が必ず0Vにすることに
より、白から黒に変化する時間も高速化することができ
る。
【0023】本発明の実施の形態では、図1のようにT
1からT6の各期間の平均電圧がほぼ0Vになるように
各期間内で極性反転を行っている。これは、液晶が高速
に動作するため、各期間毎に極性を反転すると、正の印
加電圧と負の印加電圧の微妙な絶対値の差により、フリ
ッカーが発生してしまうためある。
【0024】本発明の実施の形態では、電圧無印加の状
態で黒を表示するノーマリーブラックの液晶パネルにつ
いて説明したが、一定周期で一定時間に印加する電圧を
変更することにより、電圧無印加の状態で白を表示する
ノーマリーホワイトの液晶パネルについても同様の効果
を発揮できる。また、液晶の印加電圧と光透過率の関係
が一般的な液晶パネルと異なる特殊な液晶パネルについ
ても、同様に一定周期で一定時間に印加する電圧を適正
な値に設定することにより同様の効果を発揮できる。
【0025】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、一周期で、液晶パネル
の光透過率が変化した後、光透過率が元の状態に戻る必
要がある。
【0026】従って、本発明の実施の形態においては、
フレーム周期を短くすると光透過率が完全に元の状態に
戻る前に次の周期に移ってしまい。コントラストが低下
してしまう。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。
【0027】光透過率が元の状態に戻る時間は、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。
【0028】従って、光透過率が元の状態に戻る時間の
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。
【0029】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。
【0030】
【発明の効果】本発明によると、電圧波形を変更するこ
とにより、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、非常に短い時間で行うことが可能となり、
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。
【0031】また、本発明によると、TFT方式に使わ
れている印加電圧波形と基本的に同一であり、TFT方
式の液晶パネルに使うことができる。加えて、その他の
駆動方式に対しても、印加電圧を一定周期で一定時間、
所定の電圧にすることにより、液晶の動作速度を高速化
できる。
【0032】さらに、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】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図面である。
【図2】従来技術によ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図面である。
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 3/20 624 G09G 3/20 624A 641 641E 641R 660 660V 3/36 3/36 Fターム(参考) 2H093 NA16 NA31 NB02 NB04 NB05 NC34 ND10 ND32 NF05 NF13 5C006 AA09 AA14 AA16 AA17 AA22 AC11 AC26 AF44 AF69 AF73 BB16 BB29 BC11 BF27 BF29 BF42 EA01 FA14 FA16 FA23 FA29 FA34 FA38 FA47 FA51 FA54 FA56 5C058 BA02 BA08 BA09 BA35 BB03 5C080 AA10 BB05 CC03 DD02 DD06 DD08 DD26 DD27 DD29 EE19 EE27 EE30 FF11 GG08 JJ04 KK04 KK43

Claims (5)

    【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において、前記ネマ
    ティック液晶を挟む2つの電極間に画像データに応じた
    第1の電圧を印加した後、前記2つの電極間に前記画像
    データに関係しない第2の電圧を印加して前記フレーム
    期間を短縮するようにした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】前記第1の電圧の印加は、前記2つの電極
    間に極性反転させ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。
  3. 【請求項3】前記第1の電圧の極性反転は、1フレーム
    期間中の平均電圧がほぼ0となるように行うことを特徴
    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】前記第2の電圧の印加は、前記ネマティッ
    ク液晶の光透過率を黒レベルにする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。
  5. 【請求項5】前記第1の電圧および前記第2の電圧の印
    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。
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