JPH1184341A - 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Info
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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】 二つの電極に挟まれたネマティック液晶
と偏光板との組み合わせからなる液晶表示装置につい
て、二つの電極間の電圧を所定の周期で所定時間、所定
電圧に保たせることとした。
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】 二つの電極に挟まれたネマティック液晶
と偏光板との組み合わせからなる液晶表示装置につい
て、二つの電極間の電圧を所定の周期で所定時間、所定
電圧に保たせることとした。
Description
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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】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。
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。
【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。
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。
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
波形とその実効値、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実効
値、光透過率の変化を示している。
ものであり、ネマティック液晶パネルに対する印加電圧
波形とその実効値、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実効
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。
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。
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。
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、印加電圧の実効値がずっと０Ｖであり光透過率も黒
の状態のままである。
は、印加電圧の実効値がずっと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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
変化に対する光透過率の時間変化を示す図面である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年４月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】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。
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【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。
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。
Claims (3)
- 【請求項１】 ネマティック液晶と、前記液晶を挟む２
つの電極と、前記電極に挟まれた液晶と偏光板を組み合
わせた液晶表示装置において、前記２つの電極間の電圧
を、所定の周期で所定の時間、所定の電圧に保つことを
特徴とするネマティック液晶の駆動方法。 - 【請求項２】 前記所定の周期内で、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
される電圧の極性を反転させることを特徴とする請求項
１に記載のネマティック液晶の駆動方法。 - 【請求項３】 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る請求項１および請求項２に記載
のネマティック液晶の駆動方法。
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