JPH0895003A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0895003A
JPH0895003A JP6229846A JP22984694A JPH0895003A JP H0895003 A JPH0895003 A JP H0895003A JP 6229846 A JP6229846 A JP 6229846A JP 22984694 A JP22984694 A JP 22984694A JP H0895003 A JPH0895003 A JP H0895003A
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JP
Japan
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gradation
voltage
liquid crystal
output
signal
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Withdrawn
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JP6229846A
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Inventor
Yumiko Yamada
ゆみ子 山田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to KR1019950033781A priority patent/KR0160063B1/ko
Priority to TW084110278A priority patent/TW289109B/zh
Publication of JPH0895003A publication Critical patent/JPH0895003A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements

Abstract

(57)【要約】 【目的】 白つぶれや黒つぶれが発生せず良好な中間調
表示が可能な階調表示ができる。 【構成】 信号電極駆動手段に階調データを出力する階
調データ信号制御手段を備えたFRC駆動方法を用いて
階調表示する液晶表示装置において、階調データ信号制
御手段から出力される階調データの最も低い階調電圧が
液晶層の光透過率が変化し始める電圧(Vc ) より大き
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は液晶表示装置の駆動方
法に係り、特に中間調表示を行うのに適したフレームレ
ートコントロール(Frame Rate Control)駆動方法(以
下、FRC駆動法と略す)に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点を持つ液晶表示装置は、日本語ワードプロセッ
サ、ノート型パーソナルコンピュータ等のパーソナルO
A機器の表示装置や、テレビ等の映像表示装置として多
用されている。とくにアクティブマトリックス型の液晶
表示装置は、高解像度の表示が実現できることから、開
発が盛んに行われている。アクティブマトリックス型液
晶表示装置は、 1画素毎にスイッチング素子が配置さ
れ、互いに交差する走査線と信号線とを有している。こ
の液晶表示装置の表示は、走査電極に走査信号を順次印
加し、それに同期して信号電極に表示信号を印加するこ
とによりなされる。
【0003】今日、OA用のアクティブマトリックス型
液晶表示装置では、多階調化が望まれている。その方法
として、デジタル入力−アナログ出力の多階調信号電極
駆動集積回路が開発されている。しかし、駆動集積回路
のみで多階調化は高価格化、消費電力増加という問題が
生じてしまう。そこで、液晶表示装置の階調表示駆動方
法として各種の駆動法が検討されている。その一つとし
て、FRC駆動法がある。FRC駆動は 2つの階調輝度
を交互に表示して 2つの階調輝度の中間調輝度を表示す
るものである。FRC駆動を用いると駆動ドライバ出力
数以上の階調表示をすることができる。この駆動方式を
用いることにより高価な駆動集積回路を用いることなく
Nビット階調の階調電圧を出力する信号電極駆動集積回
路を用いた場合、N+1 ビットの階調表示の出力が得ら
れる。このため、低価格ドライバで多階調表示が可能な
技術として各種のアクティブマトリックス型液晶表示装
置にFRC駆動法が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、FRC
駆動法は 2つの異なる階調を用いてその中間の階調を表
示するため以下に説明するように完全に自由に全階調の
輝度を設定することができない。図2に 8階調ドライバ
で 16 階調表示を行った際の、FRC駆動を行う階調を
1階調おきに設定した場合の階調輝度特性を示す。 8つ
のドライバ出力は、人間の目における輝度変化の認識性
を考慮して、階調に対して輝度の対数が等差になるよう
に設定してある。表示はノーマリホワイトモードであ
る。図2の 13 、 14 階調目が白側によっており、白つ
ぶれが発生していることがわかる。この階調表示方法で
は、FRC駆動階調は 2つの階調輝度の平均輝度表示し
ている。つまり、 13 、 14 階調目以外ではn番目とn
+2 番目を使用してn+1番目の輝度を表示している。
ただし、 13 、 14 階調目はそれぞれ 10 、 15 階調目
と、 12 、 15 階調目を使用しており、その平均輝度は
それぞれ 12.5 階調、 13.5 階調となり目的の階調輝度
(それぞれ 13 、 14 階調)より若干暗くなるため本来
白つぶれは生じないと予測された。しかし、実際には 2
つの階調輝度の平均より表示輝度が高くなり、白つぶれ
が発生するという問題がある。
【0005】図3に従来のFRC駆動における階調輝度
と階調との関係を示す。白つぶれが発生する原因は、図
3に示すとおり印加電圧の低い側での液晶のより高い階
調への応答が、より低い階調への応答に比べて極端に遅
く完全に応答する前に次の信号が入力されるためであ
る。このように応答速度が極端に違う階調間ではFRC
駆動を行っても、用いた階調の中間の輝度にならず、一
方の階調に近い輝度しか表示出来ないという問題があ
る。
【0006】そこで、応答速度の極端に違う 13 〜 15
階調目でFRC駆動をしないとすると、 0〜 12 階調目
の中でFRC駆動を 8階調分設定しなければならない。
この場合における階調輝度と階調との関係を図4に示
す。図4に示すように、 0〜 12 階調目の中でFRC駆
動を 8階調分設定すると、黒表示の階調領域側で黒つぶ
れが起こってしまうという問題がある。
【0007】本発明はこのような問題に対処するために
なされたものであり、白つぶれや黒つぶれが発生せず良
好な中間調表示が可能な階調表示ができる液晶表示装置
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の液晶
表示装置は、信号電極駆動手段に階調データを出力する
階調データ信号制御手段を備えたFRC駆動方法を用い
て階調表示する液晶表示装置において、階調データ信号
制御手段から出力される階調データの最も低い階調電圧
が液晶層の光透過率が変化し始める電圧(Vc ) より大
きいことを特徴とする。
【0009】FRC駆動方法を行う本発明の液晶表示装
置は、複数の走査電極と複数の信号電極と、水平方向お
よび垂直方向にマトリクス状に配列された複数の画素電
極と、画素電極に対向する対向電極と、画素電極と対向
電極との間に挟まれた液晶層とを有し、走査電極にゲー
ト電圧を出力する走査電極駆動手段および走査電極駆動
手段制御回路と、信号電極のNビット階調の階調電圧を
出力する信号電極駆動手段および信号電極駆動手段制御
回路と、対向電極駆動手段および対向電極駆動手段制御
回路等により駆動し、さらに信号電極駆動手段に階調デ
ータを出力する階調データ信号制御手段を備えている。
【0010】以下、本発明に係わるFRC駆動方法にお
いて、階調データ信号制御手段から出力される階調デー
タの最も低い階調電圧を液晶層の光透過率が変化し始め
る電圧(Vc ) より大きくする理由について説明する。
棒状分子の集合体である液晶では、分子長軸方向の誘電
率ε(平行)とこれと直交する方向の誘電率ε(垂直)
とは異なっている。アクティブマトリックス型の液晶表
示装置で用いられるネマテック液晶の場合、一般にε
(垂直) < ε(平行)である。このため液晶にある
臨界値を越える強さの電圧を加えると電界の方向に液晶
の分子長軸が向くように配列する。このような現象はフ
レデリックス転移と呼ばれている。このような液晶分子
が動き出す臨界電圧をVc とする。
【0011】ところで、実際の液晶表示装置の駆動では
液晶の光透過率が10%変化する電圧をしきい電圧Vth
し光学的変化のオフレベルとして、また光透過率が90%
変化する電圧をVsat とし光学的変化のオンレベルとし
て駆動している。図5に光透過率と駆動電圧との関係を
示す。 2階調の場合には、図5に示すVthとVsat の2
値で液晶表示装置は駆動される。一方、階調駆動の場合
には、相対透過率 0〜100 %の全域を人間の目の輝度変
化の認識性を考慮し、階調数で分割して駆動している。
図6に一例として 8階調駆動する場合の光透過率と駆動
電圧との関係を示す。
【0012】FRC駆動で階調表示をする場合、図3に
示すように印加電圧の低い側で、液晶の 12 階調への応
答が 15 階調への応答に比べて極端に遅く、完全に 12
階調目の輝度にならないうちに次の信号が入力され 15
階調目の輝度になってしまう。 この現象を更に検討し
たところ、次のような事項が判明した。従来、 15 階調
目の電圧V15は視角を考慮し、V0 < V15 < 液晶
分子が動き出す臨界電圧Vc になっている。このV15
の値を変化させ、V15の次にV0 の信号を加える駆動を
した場合の、V15からV0 に信号が切り替わる際の液晶
分子の応答を測定した。液晶分子の応答時間は液晶セル
の容量値変化をモニターし、V0 の信号が入力されてか
ら変化量が 0になるまでの時間を測定した。なお、この
測定で用いた液晶のVc は1.1Vである。その結果を図
7に示す。
【0013】図7より明かなようにV15がVc 未満の場
合、V15の変化に対し応答時間の変化が緩やかである
が、Vc 以上ではV15に反比例するように応答時間が減
少している。このため、V15をVc 以上とすることによ
り応答時間が改善される。このような理由により本発明
の液晶表示装置では階調データ信号制御手段から出力さ
れる階調データの最も低い階調電圧を液晶層の光透過率
が変化し始める電圧Vc以上に設定する。なお、階調デ
ータ信号制御手段から出力される階調データの最も低い
階調電圧は、しきい値電圧(Vth) より小さいことが応
答時間が改善するために好ましい。また、本発明はノー
マリホワイトモードにおいてとくに好ましい中間調表示
ができる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明の一実施例を示す液晶表示装置のブ
ロック図である。液晶パネル1には、走査電極駆動手段
2およびこれを制御するため走査電極制御回路6と、奇
数番目の信号電極と接続されている信号電極駆動手段3
および偶数番目の信号電極と接続されている信号電極駆
動手段4およびこれらの駆動手段を制御するための信号
電極駆動手段制御回路7と、対向電極駆動手段5および
これを制御するための対向電極駆動手段制御回路8が接
続されている。更に、階調データ信号源10から発生さ
れた入力階調データ11を、多階調表示用の出力階調デ
ータに変換するための階調データ信号制御手段9が信号
電極駆動手段3、4に接続されている。
【0015】本実施例の動作を以下に説明する。ここで
は 3ビット階調の階調電圧を出力する信号電極駆動集積
回路を用いて、 4ビット階調の出力を得る階調制御を例
とする。また、駆動法はHCOM反転とする。階調デー
タ信号源10より 4ビット(すなわち 16 階調)の入力
階調データを階調データ信号制御手段9に入力する。こ
の階調データ信号制御手段9で、入力された階調データ
を図8に示したような制御を行い 3ビット(すなわち 8
階調)出力階調データとして出力する。ここで、図8の
制御は液晶パネルの上部に配置された信号電極駆動手段
3から出力される階調電圧の制御であり、下部に設置さ
れた信号電極駆動手段4から出力される階調電圧は、図
8のカッコ内に示した電位が出力されるように制御され
る。たとえば、階調 0を表示する場合、入力階調データ
として 4ビットデータ′0000′が階調データ信号制
御手段9に入力される。その入力階調データとイネーブ
ル信号EAにより、信号電極駆動手段3、4からはV0
の階調電圧が出力される。また、階調1を表示する場
合、入力階調データとして 4ビットデータ´0001´
が階調データ制御手段9に入力される。階調データ制御
手段9では、入力階調データとイネーブル信号EAによ
り、信号電極駆動手段3から、奇数フレームでは´V0
´、偶数フレームでは´V1 ´の階調電圧が出力され、
信号電圧駆動手段4からは、奇数フレームでは´V
1 ´、偶数フレームでは´V0 ´の階調電圧が出力され
るように制御を行う。階調データ信号制御手段9より出
力される出力階調データ12と信号電極駆動手段3、4
から出力される階調電圧との関係は図9に示した。階調
電圧V0 に対応する出力階調データ12は、´000
´、V1 は´001´となる。階調データ信号制御手段
からは出力される階調電圧に対応する 3ビット出力階調
データが出力されることになる。
【0016】ここで、階調電圧V0 〜V7 と相対透過率
の関係は図10のようになっている(ノーマリーホワイ
ト、V0 のときの相対透過率がもっとも高い場合であ
る)。V0 は液晶の光透過率が変化し始める電圧Vc
り高い電圧になっている。
【0017】つぎにこの場合の動作を図11のタイミン
グチャートを用いて説明する。走査電極駆動手段2には
走査電極駆動手段制御回路6より駆動電圧Vy とクロッ
ク信号Yclock が入力され、それぞれの走査電極にゲー
ト電圧Vgateがシフトしながら入力される。対向電極駆
動手段5には、対向電極駆動手段制御回路8より1水平
走査期間周期の制御信号が入力され、対向電極電圧Vco
m が対向電極に印加される。
【0018】階調データ信号の変換は図12に示したよ
うに、 4ドットで 1単位とし、この4ドットに印加する
それぞれの階調電圧を階調データ制御手段9で 4フレー
ム単位で制御する。例えば階調1を表示する場合、図1
2に示したように 4ドットA、B、C、DにはZA、Z
B、ZC、ZDの階調電圧が印加される。また、対向電
極電圧Vcom は階調電圧の極性にあわせて、 1水平走査
期間毎、さらに 2フレーム毎にも反転するように対向電
極駆動手段制御回路8で制御されている。以上説明した
ように、Nビット階調(説明中では 3ビット)の階調電
圧を出力する信号電極駆動集積回路を用いて、N+1 ビ
ット階調(説明では 4ビット)の出力が得られる。
【0019】本実施例の液晶表示装置の階調と輝度を調
べたところ、図13のようになり、白つぶれや黒つぶれ
が起こっていなかった。
【0020】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、FRC駆動方
法を用いて階調表示する場合において、階調データ信号
制御手段から出力される階調データの最も低い階調電圧
を液晶層の光透過率が変化し始める電圧(Vc ) より大
きくしたので、白つぶれや黒つぶれが発生せず、良好な
表示特性で高コントラストを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す液晶表示装置のブロッ
ク図である。
【図2】FRC駆動を行う階調を 1階調おきに設定した
場合の階調輝度特性を示す図である。
【図3】従来のFRC駆動における階調輝度と階調との
関係を示す図である。
【図4】0〜 12 階調目の中でFRC駆動を 8階調分設
定する場合における階調輝度と階調との関係を示す図で
ある。
【図5】光透過率と駆動電圧との関係を示す図である。
【図6】8階調駆動する場合の光透過率と駆動電圧との
関係を示す図である。
【図7】V15からV0 に信号が切り替わる際の液晶分子
の応答時間を測定した図である。
【図8】信号電極駆動手段から出力される階調電圧の制
御を示す図である。
【図9】出力階調データと階調電圧との関係を示す図で
ある。
【図10】階調電圧V0 〜V7 と相対透過率の関係を示
す図である。
【図11】液晶表示装置を駆動する際のタイミングチャ
ートを示す図である。
【図12】階調データ信号の変換を示す図である。
【図13】実施例の液晶表示装置の階調と輝度を調べた
図である。
【符号の説明】
1………液晶パネル、2………走査電極駆動手段、3…
……信号電極駆動手段、4………信号電極駆動手段、5
………対向電極駆動手段、6………走査電極制御回路、
7………信号電極駆動手段制御回路、8………対向電極
駆動手段制御回路、9………階調データ信号制御手段、
10………階調データ信号源、11………入力階調デー
タ、12………出力階調データ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号電極駆動手段に階調データを出力す
    る階調データ信号制御手段を備えたフレームレートコン
    トロール駆動方法を用いて階調表示する液晶表示装置に
    おいて、前記階調データ信号制御手段から出力される階
    調データの最も低い階調電圧が、液晶層の光透過率が変
    化し始める電圧(Vc ) より大きいことを特徴とする液
    晶表示装置。
JP6229846A 1994-09-26 1994-09-26 液晶表示装置 Withdrawn JPH0895003A (ja)

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JP6229846A JPH0895003A (ja) 1994-09-26 1994-09-26 液晶表示装置
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TW084110278A TW289109B (ja) 1994-09-26 1995-10-02

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TW289109B (ja) 1996-10-21
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Effective date: 20020115