(57)【要約】【課題】ネマティック液晶を高コントラスト比、高い応答速度でマトリックス駆動させることができなかった。【解決手段】ネマティック液晶と、液晶を挟む複数のコモン電極および複数のセグメント電極と、電極に挟まれた液晶を２枚の偏光板の間に置いた液晶表示装置において、コモン電極に選択パルスを印加する手段と、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セグメント電極に印加する手段を備え、２つの電極間に画像データに応じた電圧を印加して液晶パネルに画像を描き、２つの電極間に適正な電圧を各フレーム期間中に印加して液晶パネルに描いた画像を当該フレーム期間中に消去する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの電極に挟まれたネマティック液晶を２枚の偏光板の間に配置した液晶表示装置におけるネマティック液晶の駆動方法であって、
前記２つの電極間に画像データに応じた電圧を印加して液晶パネルに画像を描き、前記２つの電極間に適正な電圧を各フレーム期間中に印加して前記液晶パネルに描いた画像を当該フレーム期間中に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。
【請求項２】
請求項１に記載のネマティック液晶の駆動方法において、前記各フレーム期間中の消去が液晶パネルの表示を実質的に黒にすることより行われることを特徴とするネマティック液晶の駆動方法。
【請求項３】
２つの電極に挟まれたネマティック液晶を２枚の偏光板の間に配置した液晶表示装置におけるネマティック液晶の駆動方法であって、
各フレーム期間中に、前記２つの電極間に画像データに応じた第１の電圧を印加して液晶を当該画像データに応じた状態にし、次いで、当該フレーム期間中に前記２つの電極間に第２の所定の電圧を印加して当該液晶を所定の状態に戻すことを特徴とするネマティック液晶の駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載のネマティック液晶の駆動方法において、前記所定の状態は、前記液晶が実質的に黒を表示する状態であることを特徴とするネマティック液晶の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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ドットマトリックス型のディスプレイ装置に使われている。
【０００５】
ドットマトリックス駆動の方式としては、構造の簡単な単純マトリックス駆動方式と、画素毎に能動素子を付加して高画質を実現したＴＦＴ方式に代表されるアクティブマトリックス方式が知られている。
【０００６】
アクティブマトリックス方式では、能動素子の形成が非常に困難でコストが高く、生産設備にも多額の投資が必要になるものの、最も画質の高いＴＮ型のネマティック液晶を使うことが出来るため、高コントラスト比、高視野角、多階調化を実現できる。
【０００７】
単純マトリックス駆動方式では、液晶パネルの電極の形成は非常に簡単であるが、選択時間に対する繰り返し周期の比であるデューティ比が高くなるとコントラスト比が小さくなってしまうという問題があり、デューティ比の高い大規模マトリックス液晶パネルでは、コントラスト比、視野角、応答速度、多階調化の面で特性的に不利なＳＴＮ型のネマティック液晶を使っている。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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１−１７９９１４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。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高コントラスト比で、応答速度が速いネマティック液晶のマトリックス駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するため、本発明に係るネマティック液晶の駆動方法は、２つの電極に挟まれたネマティック液晶を２枚の偏光板の間に配置した液晶表示装置におけるネマティック液晶の駆動方法であって、２つの電極間に画像データに応じた電圧を印加して液晶パネルに画像を描き、２つの電極間に適正な電圧を各フレーム期間中に印加して液晶パネルに描いた画像を当該フレーム期間中に消去する構成とした。
【００１６】
ここで、各フレーム期間中の消去が液晶パネルの表示を実質的に黒にすることより行われる構成とできる。
【００１７】
本発明に係るネマティック液晶の駆動方法は、２つの電極に挟まれたネマティック液晶を２枚の偏光板の間に配置した液晶表示装置におけるネマティック液晶の駆動方法であって、各フレーム期間中に、２つの電極間に画像データに応じた第１の電圧を印加して液晶を当該画像データに応じた状態にし、次いで、当該フレーム期間中に２つの電極間に第２の所定の電圧を印加して当該液晶を所定の状態に戻す構成とした。
【００１８】
ここで、所定の状態は、液晶が実質的に黒を表示する状態である構成とできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るネマティック液晶の駆動方法によれば、２つの電極間に画像データに応じた電圧を印加して液晶パネルに画像を描き、２つの電極間に適正な電圧を各フレーム期間中に印加して液晶パネルに描いた画像を当該フレーム期間中に消去する構成とし、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ので、高いコントラスト比で、非常に高速な応答速度が得られる。
【００２０】
本発明に係るネマティック液晶の駆動方法によれば、各フレーム期間中に、２つの電極間に画像データに応じた第１の電圧を印加して液晶を当該画像データに応じた状態にし、次いで、当該フレーム期間中に２つの電極間に第２の所定の電圧を印加して当該液晶を所定の状態に戻す構成とし、液晶を当該画像データに応じた状態にし、当該液晶を所定の状態に戻すまでが、１フレーム期間中に行われるので、高いコントラスト比で、非常に高速な応答速度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明に至る知見について説明する。
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
本発明者は、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。
【００２６】
そこで、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、デューティ比が高くてもコントラスト比が高く、液晶の応答速度も向上することを見出した。
【００２７】
そこで、好ましい本発明の実施の形態の一つについて図２を参照して説明する。図２は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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
本発明の実施の形態の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。
【００３１】
図３および図４は、従来の電圧印加の方法を行った場合の、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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まるので、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の様に、セグメント電圧をＶｓｅｇ０とＶｓｅｇ１の間で切り替えても光透過率は変化しないはずである。
【００３４】
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の光透過率に戻るまでに要する時間は、１５〜２０ｍＳと非常に高速に動作している。
【００３５】
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Ｖｓｅｇ０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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
単純マトリックス駆動方式の場合の問題点として、非選択時に加わるセグメント電圧の影響で液晶が応答してしまうクロストーク現象があり、これを防ぐため、非選択時の印加電圧波形の実効電圧を一定にする電圧平均化法と呼ばれる方式が一般的に用いられている。
【００３９】
本発明の実施の形態においても、単純マトリックス駆動で液晶を駆動する場合には、非選択時の印加電圧波形が変化すると液晶の光透過率が変化してしまう。
【００４０】
本発明の実施の形態の駆動方法においては、非選択時の印加電圧の実効値ではなく、平均値が一定であれば、非選択時の印加電圧波形の影響を受けない。
【００４１】
従って、従来の駆動方式に較べて単純な回路で非選択時の印加電圧波形の影響を無くすことが出来る。
【００４２】
図６は、本発明の実施の形態の駆動回路図であり、１、２、３および４はＤフリップフロップ、５はＸＯＲゲート、６、７および８はＡＮＤゲート、９はセグメントドライブ用バッファ、１０、１１および１２はコモンドライブ用バッファである。
【００４３】
図６の回路図においては、簡略化のためセグメントドライブ回路は１つ、コモンドライブ回路は３つしか描かれていないが、同様の回路をセグメントおよびコモン電極の数だけ追加することにより、任意の数のドットをマトリックス駆動できる。
【００４４】
図７は図６における本発明の実施の形態の駆動回路図の動作を示すタイミングチャートである。
【００４５】
図６および図７において、クロック信号はデューティ比１対１のクロックであり、セグメントデータ信号は、Ｄフリップフロップ１によってクロック信号によってラッチされた後、ＸＯＲゲート５によってクロック信号との排他的論理和がとられセグメントドライブ用バッファ９を通って出力される。
【００４６】
コモンドライブ信号１、２および３は、Ｄフリップフロップ２、３および４により、コモン同期信号をクロック信号の立ち上がりでシフトし、クロック信号とＡＮＤゲート６、７および８により論理積がとられコモンドライブ用バッファ１０、１１および１２を通って出力される。
【００４７】
従って、図６および図７に示す本発明の実施の形態においては、コモン電極が選択されている期間はセグメントデータ信号に応じた電圧をセグメント電極に出力するとともに、コモン電極が選択されていない期間のセグメント電極の電圧を、前記コモン電極が選択されている期間と異なる電圧に早い周期で変化させることが出来るので、液晶を高速に動作させることが可能となる。
【００４８】
また、クロック信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの１周期におけるセグメントドライブ信号の平均値は常に一定にすることが出来るので、従来の電圧平均化法を用いなくても、簡単な回路でクロストーク現象を無くすことが可能となる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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が可能であるばかりか、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。
【００５６】
さらに、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。
【００５７】
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、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。
【００５８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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】セ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】セ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】セグメント電圧の変化の周期を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。
【図６】本発明の実施の形態における回路図である。
【図７】図６における本発明の実施の形態における回路の動作を示すタイミングチャート図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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