JP2754177B2 - 液晶パネルの駆動方法 - Google Patents

液晶パネルの駆動方法

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は走査信号電極と画像信号
電極の交点に画素が形成される液晶パネルの駆動方法に
係わり、特に液晶スプレイにおける高デューティ時分割
駆動方法に関する。 【0002】 【従来の技術】最近、従来のブラウン管に替って液晶表
示を利用した小型軽量で、携帯可能ないわゆる液晶テレ
ビの実用化の研究が進んでいる。液晶テレビに用いられ
る液晶表示装置は従来より腕時計、電卓等に用いられて
いる数字、文字表示用に比べてはるかに厳しい性能が要
求される。即ち、表示画素数が格段に多く、早い応答特
性、階調変化に必要なコントラスト特性が不可欠であ
る。特に、液晶に対しては、応答特性、コントラスト特
性、視角特性、温度特性、周波数特性、など全ての特性
に高性能が要求される。従来より、液晶表示を駆動する
方法として、いわゆる電圧平均化法、2周波数駆動法、
スイッチマトリクス法等があるが、電圧平均化法が最も
消費電力が少なく、製作コストが安くできるため現在実
用化されている唯一の方法である。 【0003】図1は、液晶テレビ表示に用いられる電極
マトリクスを示したものである。同図においてR1 〜R
N は走査信号電極を表わし、C1 〜CM は画像信号電極
を表わしている。又、i番目の走査信号電極とj番目の
画像信号電極により選択された液晶画素をA(i,j)
とする。 【0004】液晶テレビ表示装置を、図1に示したよう
な走査信号電極と画像信号電極のマトリクスによる時分
割駆動する場合、その表示画素数が数万に及ぶ事から、
そのデューティ比を1/nとすると、n≧64になる事
が必至となる。このような大きいnに対しては、いわゆ
るクロストーク現象が起こりやすくなり、液晶テレビ画
像においては、このクロストーク現象は画像品質を著し
く低下させるため、最も問題とされる欠点である。 【0005】図2に典型的なクロストーク現象を示す。
同図は正常な場合には白地1の中に黒地2が存在するよ
うな単純なパターンであるが、クロストーク現象によ
り、本来白階調であるべき3の部分がやや灰色に階調変
化する。クロストーク現象は、このような単純なパター
ン、言い換えれば大部分が低周波成分であるような表示
信号を持つ画像において顕著に現われる。 【0006】このクロストークの原因は、駆動電圧のア
ンバランスと液晶しきい値の周波数特性の二つに大別さ
れる。このうち特に問題となるのは、後方の液晶しきい
値が使用している画像表示周波数帯域で変化する場合で
ある。画像表示周波数帯域は、駆動方法により異なる。
以下、従来より用いられている2つの駆動方法について
その周波数帯域とクロストークとの関係を印加される駆
動電圧波形を図示して説明する。 【0007】従来より電圧平均化法の駆動方法として2
通りの駆動方法(例えば、特開昭56−44438号参
照。)が知られている。一つは、いわゆる低周波駆動方
法で、その駆動電圧波形を図3に示す。もう一つは、高
周波駆動方式で、図4にその駆動電圧波形を示す。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】図3,図4に於いて、
L は1水平走査期間を示し、VRi-1〜VRi+1は、走査
信号電極の電圧波形であって、図4の高周波方式では、
1水平走査期間内で極性を反転させている。VCjは画像
信号電極Cj 上の電圧波形を示している。両図で示した
走査信号電極の電圧波形VRi-1〜VRi+1、及び、画像信
号電極の電圧波形VCjはいずれも接地電位あるいはある
所定の直流電位からみた電圧波形を示している。両図の
走査信号電極電圧VRiと画像信号電極電圧VCjにより選
択された画素A(i,j)に印加される電圧波形は、V
Ri−VCjにより示されている。ここで両者の駆動周波数
帯域を明確にするために、図3,図4共に選択点A
(i,j)は点灯状態、他の画素A(k,j)(但し、
kはiに等しくない。)は非点灯状態の場合を示した。
両者は同等の表示を行なうがその駆動周波数帯域は、図
3、図4より明らかなように大幅に異なる。 【0009】両者の使用周波数帯域fD は、図1の走査
信号電極R1 〜RN を1回走査する時間をフレーム期間
と定義した時、フレーム周波数fF をフレーム期間の逆
数とし、Nを走査信号電極数として図3の低周波駆動方
式の場合、 fF /2≦fD ≦NfF /2 (1) 図4の高周波駆動方式で、tF 内に1回極性反転を行な
うとした場合、 NfF /2≦fD ≦NfF (2) と表わされる。 【0010】ここで、(1)の低周波駆動の場合、周波
数変動比は、Nであるのに対し、(2)の高周波駆動で
は、2である。 【0011】従って液晶のしきい値が周波数で変動する
場合高周波駆動方式の方が、周波数変動比が小さいので
クロストークに対しては有利である。しかしながら高周
波駆動の場合はスイッチング回数が大幅に多くなるため
消費電力が増加するという欠点が存在する。携帯性を重
視する液晶テレビは主電源が電池であるので、消費電力
の増大は重大な問題となる。 【0012】本発明はこのような欠点を解決するために
なされたもので、消費電力を全んど増大させることなく
クロストーク現象をなくし、高画像品質の液晶パネルを
実現可能とする駆動方法を提供するものである。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明の液晶パネルの駆
動方法は、複数の走査信号電極と複数の画像信号電極と
がマトリクス状に配置され、該複数の走査信号電極と該
複数の画像信号電極の交点に複数の画素が設けられ、1
垂直走査期間における該走査信号電極に供給される走査
信号と該画像信号電極に供給される画像信号の差電圧の
電界が前記画素の液晶に与えられる液晶パネルの駆動方
法であって、1垂直走査期間内において、前記複数の走
査信号電極に供給される走査信号の接地電位あるいは所
定の直流電位を基準とする極性を、1以上の水平走査期
間を最小単位として単位毎に反転させ、前記複数の画像
信号電極に供給される画像信号の接地電位あるいは所定
の直流電位を基準とする極性を、前記走査信号における
極性反転に同期して反転させることを特徴とする。 【0014】 【実施例】以下、本発明を図を用いて詳述する。 【0015】図5は、本発明の第1の実施例を説明する
ための走査信号電極の電圧波形、画像信号電極の電圧波
形、及びそれらにより選択されたある画素に印加される
電圧波形を示す。同図に於いてtL は走査信号電極につ
ながった液晶画素を選択する選択期間である1水平走査
期間を示す。1フレーム中の選択期間を除く期間は周知
のように非選択期間となる。VRi-1〜VRi+1は走査信号
電極の電圧波形を示し、VCjは画像信号電極Cj 上の電
圧波形であって、図3、図4と同様Ri 、Cjにより選
択された画素が点灯、他の画素A(k,j)(但し、k
はiに等しくない。)は非点灯という状態に対応する。
同図において、選択期間は1水平走査期間毎に順次異な
る走査信号電極に与えられている。同図で、第i−1の
走査信号の極性は接地電位あるいは所定の直流電位を境
として正、第iの走査信号の極性は負、第i+1の走査
信号の極性は正に設定されており、これは走査信号の極
性が一本毎に極性が反転している状態(位相反転状態)
を表現している。 【0016】一方、画像信号電極Cj の電圧波形VCj
前記走査信号と画像信号を構成した場合走査信号と同様
に走査信号電極1本毎に印加電圧の極性が反転してい
る。つまり、画像信号は走査信号の位相反転に同期して
位相反転している。選択画素A(i,j)に印加される
電圧波形は、同図のVRi〜VCjで示される波形となる。
この印加電圧波形の接地電位あるいは所定の直流電位を
境とする極性は走査信号電極一本毎に反転するため、図
3に示した従来の低周波駆動方式の印加電圧波形に比較
して大幅に低周波成分が除かれる。 【0017】これは、クロストークが顕著に現われるよ
うなフレーム周波数近傍の低周波数成分をもつ画像の駆
動周波数が、高周波数側へと周波数変換されるためであ
り、この効果によりクロストーク現象は大幅に改善され
る。 【0018】また、本発明の第1の実施例の駆動周波数
は、図4に示した従来の高周波駆動方式の駆動周波数の
1/2である。従って本実施例は低消費電力の駆動を可
能とする。 【0019】ところで、本実施例で走査信号及び対応す
る画像信号の極性を図5に示した場合と逆にしても、前
述の本実施例の効果は何ら変わる事はない。即ち、印加
電圧の極性を走査信号電極1本毎に反転する事により、
低消費電力でクロストークを改善する事が可能となる。 【0020】次に、図6に本発明の第2の実施例を説明
するたもの走査信号電極の電圧波形、画像信号電極の電
圧波形、及びそれらにより選択されたある画素に印加さ
れる電圧波形を示す。同図に於いて、tL は走査信号電
極につながった液晶画素を選択する選択期間である1水
平走査期間を示す。1フレーム中の選択期間を除く期間
は周知のように非選択期間となる。VRi-1〜VRi+2は走
査信号電極の電圧波形で、その極性が接地電位あるいは
所定の直流電位を境として走査信号電極2本毎に正負に
反転している。VCjは画像信号電極Cj 上の電圧波形で
あって、図3、図4、図5と同様Ri 、Cj により選択
された画素が点灯、他の画素A(k,j)(但し、kは
iに等しくない。)なる画素が非点灯という状態に対応
している。このように走査信号、画像信号を構成した場
合、走査信号電極2本毎に印加電圧の接地電位あるいは
所定の直流電位を境とする極性が反転している。 【0021】選択画素A(i,j)に印加される電圧波
形はVRi−Vcjとなる。本実施例の効果は、前述の第1
の実施例に比べて、駆動周波数が1/2となるために消
費電力がさらに小さくなる事である。一般に、N本の走
査信号電極をL本毎の繰り返し周期(1以上の水平走査
期間を最小単位として)で走査信号の極性反転を行なう
ように構成した場合、Lの最適値はクロストークの解消
度と消費電力の条件から実験により求める。この例とし
て、アゾキシ−シアノエステル系混合液晶を用いた実験
では、フレーム時間1/60秒、N=64とした時、L
≦4でクロストーク現象が認められなくなり、消費電力
最小の条件から、L=4が求められた。 【0022】ところで、上記実施例に於ては、フレーム
期間内の印加電圧の極性分布に一定の周期を持たせた場
合を示したが、本発明はこれに限定される事なく、極性
分布が周期的でなくても良いし、各極性の走査信号数が
等しくなくても良い。 【0023】しかし、あえて非周期的分布に構成する事
に何ら特別な利点を見出せないので実際上は、周期的分
布をなす方が駆動回路の構成を容易にするという意味に
於いて利点を有する。 【0024】本発明と従来方式との違いをさらに明確に
するため以下に追加説明する。従来の高周波駆動方法に
於ては、1水平走査期間内に少なくとも1回印加電圧の
極性反転を行うが、本発明では1水平走査期間内では該
極性反転は行なわれない。また、従来の低周波駆動方式
に於いては、フレーム時間内では該印加電圧の極性は同
一極性であるが、本発明では、両極性が混在している。
さらに、本発明の駆動周波数帯域は、印加電圧の反転頻
度をどのように定めようと前出の(1)式で示された従
来の低周波駆動方式の周波数帯域を越える事なく低消費
電力駆動が可能となる。 【0025】このように、本発明は従来方式のいずれと
も異なっており、全く新規の表示パネル駆動方法であ
る。 【0026】 【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、複
数の走査信号電極と複数の画像信号電極とがマトリクス
状に配置され、複数の走査信号電極と複数の画像信号電
極の交点に複数の画素が設けられ、1垂直走査期間にお
ける走査信号電極に供給される走査信号と画像信号電極
に供給される画像信号の差電圧の電界が画素の液晶に与
えられる構成の液晶パネルにおいて、1垂直走査期間内
において、複数の走査信号電極に供給される走査信号の
接地電位あるいは所定の直流電位を基準とする極性を、
1以上の水平走査期間を最小単位として単位毎に反転さ
せ、さらに、それに応じて、複数の画像信号電極に供給
される画像信号の接地電位あるいは所定の直流電位を基
準とする極性を、走査信号における極性反転に同期して
反転させるようにしたことによって、以下の如き顕著な
効果を奏することができる。 (a)本発明の前提とする単純マトリクス型液晶パネル
は、各画素の液晶に対しては、1垂直走査期間内の水平
走査期間にはその画素に表示させる画像信号が印加され
るが、その後の残りの期間においても他の画素の液晶へ
本来印加すべき画像信号が直接印加され続けることにな
る。従って、水平走査期間に印加した画像信号の実効電
圧が、この水平走査期間後に他の画素へ印加する画像信
号の影響を受けて変動をきたし、クロストーク現象が極
めて発生しやすくなる。例えば、非点灯状態にされた画
素に、その後、他の点灯画素への画像信号が極性反転せ
すに印加され続けると、非点灯画素が点灯状態側に変動
してしまう。しかしながら、本発明によれば、水平走査
期間に非点灯状態にされた画素には、この後、他の点灯
画素への点灯電位が、1以上の水平走査期間毎に位相を
交互に反転させて印加されるので、走査期間以降の期間
における印加電圧が極性反転して打ち消し合うことにな
り、水平走査期間に印加した電圧への影響を大幅に低減
することができる。すなわち、クロストーク現象を防止
することができる。 (b)画像信号の極性が反転する最小単位は、走査信号
の反転と同期した1以上の水平走査期間毎であり、1水
平走査期間内では極性反転しないので、駆動周波数が高
くならず、消費電力を低減することができる。 (c)画像信号が1水平走査期間内で極性反転すると、
その信号波形が鈍ってし まう。特に、大型液晶パネルに
なるに従い、画像信号電極が長くなって信号電極に付随
する配線や液晶の容量が増加し、極性反転毎にこれらの
容量を充放電することになるので画像信号波形が鈍って
しまい、所望の画素の液晶に対して、水平走査期間内に
本来印加すべき実効電圧を与えることができなくなる問
題がある。しかしながら、本発明では、1以上の水平走
査期間を最小単位とする極性反転であって、駆動周波数
が低いため、画像信号の波形鈍りが少なくなり、液晶へ
所望の実効電圧を与えることができる。よって、上記
a)の効果と相俟って、単純マトリクス型の液晶パネル
による表示品質を大幅に向上させることができる。 (d)また、画像信号の波形の鈍りが少ない駆動方法で
あるので、画素数を増加させることができ、従来では困
難であった単純マトリクス型液晶パネルの大型化が可能
となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】時分割駆動に於ける一般的な液晶表示パネルの
構成を示す説明図。 【図2】クロストーク現象を示す説明図。 【図3】従来の低周波駆動方式の電圧波形図。 【図4】従来の高周波駆動方式の電圧波形図。 【図5】本発明の第1実施例の電圧波形図。 【図6】本発明の第2実施例の電圧波形図。 【符号の説明】 1・・白階調部 2・・黒階調部 3・・階調変化した白階調部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−28649(JP,A) 特開 昭52−123195(JP,A) 特開 昭48−100092(JP,A) 特開 昭58−169190(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.複数の走査信号電極と複数の画像信号電極とがマト
    リクス状に配置され、該複数の走査信号電極と該複数の
    画像信号電極の交点に複数の画素が設けられ、1垂直走
    査期間における該走査信号電極に供給される走査信号と
    該画像信号電極に供給される画像信号の差電圧の電界が
    前記画素の液晶に与えられる液晶パネルの駆動方法であ
    って、 1垂直走査期間内において、前記複数の走査信号電極に
    供給される走査信号の接地電位あるいは所定の直流電位
    を基準とする極性を、1以上の水平走査期間を最小単位
    として単位毎に反転させ、前記複数の画像信号電極に供
    給される画像信号の接地電位あるいは所定の直流電位を
    基準とする極性を、前記走査信号における極性反転に同
    期して反転させることを特徴とする液晶パネルの駆動方
    法。
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