JP4879379B2 - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の駆動方法およびその駆動回路に関し、特に双安定性を持った液晶を使用した液晶表示装置の駆動方法およびその駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常的に液晶表示装置の上部基板と下部基板の間に注入される液晶は、その物質の特性上、分子軸に対する長軸方向と短軸方向の誘電率が異なるため外部から誘起された電界によって配列方向が変化する。
【0003】
特に双安定(BTN;Bistable Twisted Nematic)液晶は、ネマチック液晶にカイラル物質を添加して0度と360度の二つの準安定を持つコレステリック(Cholesteric)ネマチック相を持つ様にした液晶組成物である。このような双安定液晶を使った液晶表示装置(以後BTNLCDと略称)は、ネマチック液晶を使用した液晶表示装置に比べて低電力駆動が出来ながらスイッチング速度を早くすることが出来て高解像度および動画像の具現に有利であり、広い視野角と優秀なコントラスト比を提供することができる。
【0004】
このような優秀な特性を持ったBTN LCDの効果的な駆動方法が最近発表されている。US PAT 5、594、464にBTN LCDの駆動方法が、開示されている。ここでは、図4に図示したように液晶セルに所定電圧のリセットパルス(Vreset)を所定周期(PS1、PS2)の間印加後、選択パルス(Vselection)を印加する方法を使用している。
【0005】
また大韓民国特許出願 第98−852号には、上記の方法に比べて液晶が応答するスイッチング速度をさらに向上させた駆動方法が本出願人によって出願されたことがある。
【0006】
それは、図5に図示したように、リセットパルス(Vreset)を一定時間印加(PS1、PS2)後、所定の休止時間を置いて選択パルス(Vselection)を印加する方法である。
【0007】
このような二つの駆動方法は、全て液晶に印加するリセットパルスと選択パルスを液晶のディーシーフリー(DC FREE)を実現する為に、フレーム当たりのDC電圧の累積値(DC CHARGE)がゼロになる交流電圧として印加している。
【0008】
すなわち1フレーム内でリセットパルスをポジティブ電圧(+Vreset)で与える直前にそれと反対のネガティブ電圧(−Vreset)で同一周期の間与え、選択パルスをポジティブ電圧(+Vselection)で与える直前にそれと反対のネガティブ電圧(−Vselection)を同一周期の間与えることにより1フレーム内で液晶に印加される実効電圧値がゼロになるようにするのである。
【0009】
このような四つのレベル、すなわち+Vreset、+Vselection、−Vreset、−Vselectionの電圧を液晶に印加するために、従来は電圧印加手段であるコモン駆動素子の出力電圧(走査信号)とセグメント駆動素子の出力電圧(データ信号)を一定周期ごとに反対電位に可変させて印加する駆動方法が使用されている。
【0010】
また、このような従来の液晶表示装置の駆動方法を具現するためには、上記コモン駆動素子とセグメント駆動素子の入力端に上記四つのレベルの電圧を周期別にスイッチングしてパルス出力するマルチプレクサーを連結した駆動回路が使用される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記マルチプレクサーは半導体装置の特性上、ネガティブ電圧で駆動するよりもポジティブ電圧で駆動するように構成する方がスイッチング速度を早くすることが出来るが、従来はネガティブ電圧も液晶の駆動に必要なためにその駆動速度を一定限界以上向上することができなかった。
【0012】
また、前述した従来の駆動方法および駆動回路においては、上記マルチプレクサーでスイッチングされる信号はネガティブレベルからポジティブレベルに流れる電圧マージン幅が大きいので、表示画面上に視覚的にフリッカ(flicker)を発生させる憂慮がある問題点があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】
ところで、この発明は、上述の不都合を除去するために、第1駆動素子と第2駆動素子とから出力される第1信号と第2信号との電位差によって液晶セルに加えられるリセットパルスおよび選択パルスを形成する液晶表示装置の駆動方法において、前記第1信号と前記第2信号とはポジティブ又はネガティブのいずれか一方の電位に維持して液晶セルに印加し、この液晶セルにかかる実効電圧値がゼロになるようにすることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の態様】
この発明においては、第1信号と第2信号は、それぞれ第1フレームおよび第2フレームの二つのフレームにまたがって印加し、第2フレームで印加する信号は、第1フレームで印加された信号を波形反転させて形成し、第2フレームで最高値として形成された波形部分が第1フレームで最低値として形成された波形部分と対応するようにすることにより、リセットパルスおよび選択パルスで出来ている第1フレームの信号が第2フレームで逆極性に反転されてこれら二つのフレームの間の実効電圧値がゼロになるようにする。これにより、BTN LCDの駆動に必要はスキャン信号とセグメント信号をポジティブとネガティブのどちらか一方のレベルの電位にだけ印加しながらも一定フレーム内において実際に液晶セルの両端間に印加される電圧の実効値が正しく得られるものである。
【0015】
そして、液晶セルには、二つの準安定状態を持つコレステリックネマチックの双安定液晶セルを採用する。
【0016】
このような駆動方法を具現するための本発明の液晶表示装置の駆動回路は、第1信号と第2信号を液晶セル印加することにより、これら二つ信号の電位差によって誘起される電界で液晶分子の配向角を変化させて画素を表示する液晶表示装置において、上記第1信号と第2信号を出力する回路は、第1電圧および第2電圧の電圧印加手段と、スイッチング制御信号およびレベル反転スイッチング制御信号の制御信号印加手段と、スイッチング制御信号に応じて第1電圧および第2電圧を選択的にスイッチングし、レベル反転スイッチング制御信号に応じて第1電圧および第2電圧を反転させ選択的にスイッチングして液晶セルと連結された駆動素子に出力するマルチプレクサーとを含む構成とからなる。
【0017】
【実施例】
以下、本発明のの望ましい実施例を図面に基づいて詳しく説明する。図1は、本発明のの駆動方法を説明するための駆動パルス波形図である。第1信号として第1駆動素子であるコモン駆動素子から出力される走査信号と、第2信号として第2駆動素子であるセグメント駆動素子から出力されるデーター信号はポジティブレベルで具現される。
【0018】
このようなパルス波形により液晶セルに印加される電圧は、図2に示したように、第1フレームFRM1ではポジティブレベルを、そして第2フレームFRM2ではネガティブレベルを与えることができる。それによって、ポジティブレベルである第1フレームFRM1とネガティブレベルである第2フレームFRM2を合わせた二つのフレームの周期間に液晶セルの両端の間にかかる実効電圧値はゼロになることによりディーシーフリー(DC FREE)が可能になるのである。
【0019】
このように走査信号とデーター信号をポジティブレベルに維持しながらも液晶セルにかかる電圧が第2フレームFRM2でネガティブレベルになるようにすることが可能なのは、液晶セルにかかる電圧が走査信号とデーター信号の組合わせによって作られているからである。
【0020】
このように液晶セルの両端の間にかかる電圧のディーシーフリーを実現するために、上記走査信号とデーター信号は上記第1フレームFRM1で印加された信号を波形反転させて上記第2フレームFRM2で印加される信号を作る。ただし、第2フレームFRM2で最高値に形成される波形部分を第1フレームFRM1で最低値に形成される波形部分と対応させることによって、上記液晶セルにかかるリセットパルス(Vreset)および選択パルス(Vselection)で出来ている第1フレームの信号が第2フレームでは逆極性に反転されて、液晶セルにかかる二つのフレームの周期間の信号電圧差をゼロにする。
【0021】
上記第1フレームFRM1のポジティブレベルと第2フレームFRM2のネガティブレベルは、スイッチング制御信号Mとレベル反転スイッチング制御信号M’に同期して転換する。
【0022】
上記走査信号はその波形上、第1フレームFRM1内においての最高値Vs1で形成される波形部分が第2フレームFRM2内においての最低値Voで形成される波形部分と対応し、第1フレームFRM1内においての最低値Voで形成される波形部分が第2フレームFRM2内においての最高値Vs1で形成される波形部分と対応し、第1フレームFRM1内においての最低値Voに加算した所定値Vs2で形成される波形部分が第2フレームFRM2内においての最高値Vs1に減算した所定値Vs1−Vs2で形成される波形部分と対応する。
【0023】
上記データー信号は、第1フレームFRM1内においての最低値Voが上記走査信号の最低値と同じ値であり、第2フレームFRM2内においての最高値Vd1が上記走査信号の最高値と同じ値である。また、その波形上、第1フレームFRM1内においての最高値Vd2で形成される波形部分が第2フレームFRM2内においての最低値Vd1−Vd2で形成される波形部分と対応する。
【0024】
このようにポジティブレベルだけで出力する走査信号とデータ信号の組合わせによって実際の液晶セルの両端間にかかる電圧の波形を多様に作ることが出来る。図1に図示した本発明の実施例には、図2に示したようにフレーム単位ごとにレベルが変化する電圧が液晶セルにかかる。また、上記スイッチング制御信号とレベル反転スイッチング制御信号の転換周期を短くすれば、液晶セルにかかる電圧を図4と図5のようなパルス波形で作ることが出来るのを理解するのは難しくないので、他の実施例の為のこれ以上の説明およびそれに対する図面で示すのを省略することにする。
【0025】
以上説明した本発明の駆動方法は次の構成からなる本発明のの駆動回路により具現される。
【0026】
図3は、本発明の駆動回路を示した回路図である。マトリクス構造で形成された液晶パネル10の電極には、コモン駆動素子DRV1とセグメント駆動素子DRV2がつながる。上記コモン駆動素子DRV1は前述した走査信号を液晶パネル10の行側電極にスキャンし、上記セグメント駆動素子DRV2は前述したデータ信号を液晶パネル10の列側電極に選択的に印加する。
【0027】
上記コモン駆動素子DRV1は、スイッチング制御信号Mにしたがって上記走査信号電圧の最高値Vs1および所定値Vs2を選択的にスイッチングし、レベル反転スイッチング制御信号M’にしたがって上記の二つの電圧Vs1、Vs2を反転させ選択的にスイッチングして出力するコモン用マルチプレクサーMUX1につながる。
【0028】
上記セグメント駆動素子DRV2は、フレーム同期信号FRMがそのまま印加されるスイッチング制御信号Mにしたがって、上記データ信号電圧の最高値Vd1および所定値Vd2を選択的にスイッチングし、上記フレーム同期信号FRMをインバーターINVで反転したレベル反転スイッチング制御信号M’にしたがって、上記二つの電圧Vd1、Vd2を反転させ選択的にスイッチングして出力するコセグメント用マルチプレクサーMUX2につながる。
【0029】
このように構成された本発明の駆動回路は、前述した駆動方法により形成されたポジティブレベルの走査信号とデータ信号を出力することにより、これら二つの信号の電位差により、DC電圧の累積値(DC CHARGE)がゼロの交流電圧を液晶パネル10内にマトリクス状に配置された単位走査電極(未図示)とデータ電極(未図示)に印加する。液晶パネル10はこのように印加された交流電圧によって、電極上の交差点に位置する液晶セルに電界を印加し、その液晶セル内に分布した液晶分子の配向角を変化させ該当する画素を表示する。
【0030】
本発明の実施例には、前述したように上記マルチプレクサーMUX1、MUX2が信号をポジティブレベルだけで出力するものを説明したが、上記マルチプレクサーに印加する電圧をネガティブレベルに固定させることによって上記マルチプレクサーの信号をネガティブレベルだけで出力するように構成できるのは勿論である。
【0031】
しかし、半導体素子の特性上、ネガティブレベルをスイッチングするP−MOS駆動素子よりはポジティブレベルをスイッチングするN−MOS駆動素子のスイッチング速度が早いため、上記マルチプレクサーはポジティブレベルをスイッチングするようにする方が液晶の駆動速度を向上させるのに有利である。
【0032】
なお、本発明は、上述した望ましい実施例に限られる事無く、請求項に記載された技術的権利内で、当業界の通常的な知識により多様な応用が可能なのは勿論である。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、液晶セルにかかる電圧のディーシーフリーを解決しながらも液晶の駆動信号をポジティブ又はネガティブの中、一方のレベルだけを印加出来るので次のような色々な効果を提供する。
【0034】
第一、駆動素子で処理される信号電圧のマージン幅が少なくなり、従来の駆動方法のように電圧マージン幅が大きい為に発生する液晶画面のフリッカー現象を防止できる。
【0035】
第二、液晶駆動に必要な走査信号を作り出すためにコモン駆動素子に印加する基準電圧レベルを従来の四つのレベルから二つのレベルに減らすことが出来る。つまり、本発明はコモン駆動素子に印加される電圧を二つのレベルにすることにより、従来の四つのレベルで印加するために必要だった電圧印加手段を減らして設計することが出来る。
【0036】
第三、液晶の駆動信号を一方のレベル、特にポジティブレベルで印加する場合、駆動素子のスピードを従来より早くすることが出来て、応答速度が早い双安定液晶表示装置にも適用が可能であり、それにより高精細化画面においても表示品質の優秀な動画像を実現できる。
【0037】
第四、上述したハイスピードでのグレードアップが可能でありながらもそれらを具現するために駆動回路部分を全体的に代替しなくて本発明の駆動方法を具現するマルチプレクサーだけを追加する構成であるので、既存使用した受動マトリクス駆動素子であるコモン駆動素子とセグメント駆動素子にそのまま活用することが出来、原価節約に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の駆動方法を説明する駆動パルス波形図である。
【図2】本発明の駆動方法による液晶セルにかかる電圧波形図である。
【図3】本発明による駆動回路を示した回路図である。
【図4】通常的な双安定液晶セルの駆動に必要な電圧波形図である。
【図5】通常的な双安定液晶セルの駆動に必要な電圧波形図である。
【符の号説明】
FRM1、FRM2 フレーム
MUX1、MUV2 マルチプレクサー
DRV1、DRV2 駆動素子
10 液晶パネル
Claims (4)
- 第1駆動素子と第2駆動素子とから出力される第1信号と第2信号との電位差によって液晶セルに加えられるリセットパルスおよび選択パルスを形成する液晶表示装置の駆動方法において、前記第1信号と前記第2信号とはポジティブ又はネガティブのいずれか一方の電位に維持して液晶セルに印加し、この液晶セルにかかる実効電圧値がゼロになるようにし、
前記リセットパルスおよび選択パルスで出来ている前記第1フレームの信号が前記第2フレームで逆極性に反転されてこれら二つのフレームの間の実効電圧値がゼロになるようにするとともに、
走査信号とデーター信号の組合わせによって作られている液晶セルにかかる電圧が、二つのフレームの周期間に前記液晶セルの両端の間にかかる実効電圧値はゼロになるように、第一フレームでポジティブレベルとし第二フレームでネガティブレベルとし、第1信号として第1駆動素子であるコモン駆動素子から出力される走査信号と、第2信号として第2駆動素子であるセグメント駆動素子から出力されるデーター信号と、をポジティブレベルに維持し、
前記第1フレームでの最低値として形成された波形部分が前記第2フレームでの最高値として形成された波形部分と対応し、前記第1フレームでの最低値に加算した所定値で形成される波形部分が前記第2フレームでの最高値に減算した所定値で形成される波形部分が対応するように形成され、前記第2信号は、前記第1フレームでの最低値が前記第1信号の最低値と同じ値であり、前記第2フレームでの最高値が前記第1信号の最高値と同じ値であり、その波形上、前記第1フレームでの波高値の最高値で形成される波形部分が前記第2フレームでの最低値で形成される波形部分と対応する
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。 - 前記第1信号が走査信号であり、前記第2信号がデーター信号である
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 前記液晶セルが二つの準安定状態を持ったコレステリックネマチック双安定液晶セルである
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 前記第2フレームでの最低値は前記第2フレームでの最高値から前記第1フレームでの最高値と最低値の差を減算した値である
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の駆動方法。
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