JPS6361677B2 - - Google Patents

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JPS6361677B2
JPS6361677B2 JP9526578A JP9526578A JPS6361677B2 JP S6361677 B2 JPS6361677 B2 JP S6361677B2 JP 9526578 A JP9526578 A JP 9526578A JP 9526578 A JP9526578 A JP 9526578A JP S6361677 B2 JPS6361677 B2 JP S6361677B2
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liquid crystal
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gradation
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JP9526578A
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  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶表示装置に関し、さらに詳しくは
階調表示を2周波法ダイナミツク駆動を用いて行
なう液晶表示装置に関する。
本発明の目的は階調表示を行なう液晶表示で濃
淡のつりあいのとれたよい表示を得ることにあ
る。
液晶表示装置は、現在電卓や腕時計などの、デ
ジタル表示用に広く用いられている。この液晶表
示素子をX―Yマトリクスデイスプレイあるいは
テレビ用表示素子等の画素数の多いものに応用す
るためには、画素と電気回路との結合数の減少及
び駆動回路自体の簡略化のためにダイナミツク駆
動方式を採用することが不可決である。さらに液
晶表示素子の寿命を延ばすためには交流駆動を行
なう必要があるため現在行なわれている液晶表示
素子のダイナミツク駆動方式は電圧平均化法と呼
ばれる方法である。
ダイナミツク駆動を行ない良いコントラストを
得るためには2階調表示つまりON,OFFを与え
る実効電圧(それぞれVON,VOFF)の比(VON/
VOFF)が大きいことが必要である。次式は電圧平
均化法における最適な状態でのVON/VOFFを与え
る式である。
ここでnは桁数でありデユーテイー比の逆数で
ある。この式から明らかなように、桁数が大きく
なるにしたがつてVON/VOFFの値は急激に減少し
てしまう。テレビ画像の行なうためには桁数
(n)は200本は必要である。この場合(1)式から、
VON/VOFF=1.073となる。2重マトリクスを用い
2桁同時駆動を行なう場合、つまりn=100の場
合においては1.106となる。第1図に比較的特性
の優れた液晶の電圧―コントラスト特性を示し
た、この液晶の場合Vsa/Vth=1.45である。上
記のような駆動を行なつた場合VOFF=Vthとして
VONを第1図に示したn=200,100をそれぞれ
イ,ロで表わしてある。n=200においてはコン
トラストは10%、n=100においても15%が限度
である。さらに階調表示を行なう場合は1階調あ
たりさらにこのコントラストを階調数で割つたコ
ントラストでしか得られない。このように、液晶
の特性上の問題から従来の電圧平均化法を用いた
階調表示では良効なコントラストは望めない。こ
のような欠点つまり(1)式のごとく電圧比を大きく
とれないという欠点を解消したものが2周波法ダ
イナミツク駆動であり、2周波法ダイナミツク駆
動を用いた階調表示である。以下、2周波法ダイ
ナミツク駆動の原理と次に本発明である階調表示
法について述べる。
第2図は、2周波法ダイナミツク駆動に用いる
比較的低周波で分散のおこるネマチツク液晶の液
晶分子に平行な比誘電率(ε11)及び垂直な比誘
電率(ε⊥)の周波数特性を示したものである。
cは誘電異方性が、つまりε11―ε⊥の符号が反
転する周波数であり、Lはcより低い周波数であ
り△εLはその周波数におけるε11―ε⊥の値であ
り正である。またHはcより高い周波数であり、
△εHはそのときの誘電異方性であり負である。
以下はねじれネマチツク方式のように横向き配
向処理を行なつてある液晶表示素子の駆動につい
て述べる。これは液晶分子が液晶セルに平行な場
合非点灯であり、垂直な場合が点灯状態である液
晶表示素子である。よつて第2図のような特性を
持つ液晶の場合、周波数Lで電圧を加えれば、あ
る電圧で点灯するが、周波数Hの場合は点灯せず
に横向き配向している液晶分子に対しさらに横向
きにする力が加わる。この現象を利用したのが2
周波法ダイナミツク駆動である。
第3図は2周波法ダイナミツク駆動に用いる印
加信号の一例である。Rはタイミング信号で選択
期間(即ち第3図の期間Ts)に高周波(H)の
短形波が印加され、非選択期間(即ち第3図の期
間TN)には低周波(L)の短形波が印加される
その電圧は±Vである。この図は1/8デユーテイ
ー比の波形である。CON,COFFはそれぞれの点灯、
非点灯のデータ信号であり、それぞれタイミング
信号の高周波に対して同相、逆相になつている。
その電圧は±mVである。mは比例定数である。
液晶画素には、タイミング信号Rとデータ信号の
点灯データCON又は非点灯データCOFFとの合成波
形であるGON又はGOFFが印加される。
即ち、GONは、選択期間Ts内において点灯され
た状態を示し、GOFFは、同期間内において非点灯
状態を示す。この図においては、1つの選択期間
Tsのみの信号が示されているが、入力されてく
るデータに応じて他の選択期間では、点灯データ
CON及び非点灯データCOFFの混在した信号がデー
タ信号として液晶に印加される。
ここでGON,GOFFの信号電圧による液晶に対す
る実効電圧をそれぞれVON,VOFFとし、そのとき
液晶に加わる力をεOX,εOXFOFFとする。ε0は真空
の誘電率である。
GON,GOFFにおけるFON,FOFFを求めると FON=n−1/n△εLV2−n−1/n|△εH|m2V2
−1/n|△εH|V2(1−m2)……(2) FOFF=n−1/n△εLV2−n−1/n|△εH|m2V2
−1/n|△εH|V2(1+m2)……(3) となる。nは桁数である。第3図の場合n=8で
ある。
第4図は周波数Lを用いた時の液晶表示素子の
電圧―コントラスト曲線である。VT,Vsはそれ
ぞれ10%、90%のコントラストを与える電圧であ
る。よつて少なくとも(3),(2)式から得られる
FOFF,FONはそれぞれこの電圧以下、以上の値に
対応しなくてはならない。ここでは、FOFFによつ
て常に10%のコントラストを得るように設定す
る。つまり FOFF=△εLV2 T(=定数) ……(4) とおく、よつて(4)式、(3)式から n.m2+2m+1−△εL/|△εH| {n−1−n(V2/V)}=0 ……(5) の関係が得られる。つまり(5)式を満足するように
mを設定する。ここで(3)式は10%コントラストを
与える。
よつて VOFF=VT ……(6) となる。
次に(2)式は FON=FOFF+4m・|△εH|/nV2 ……(7) となり、これより となる。
よつて、 が得られる。ただしmは(5)式を満足しなくてはな
らない。(9)式からVを大きくすることによつて電
圧(VON/VOFF)を大きくできることがわかる。
これは従来の電圧平均化法における(1)式を桁数n
だけの関数であるために電圧比を大きくするとが
不可能であつたことと比して画期的なことであ
る。次にこの2周波法ダイナミツク駆動を用いた
階調表示について述べる。
第5図は本発明になる2周波法ダイナミツク階
調表示に用いた印加信号の一例である。矢印
(↓)において各々の信号は同期している。Rは
第3図に示した選択信号と同様のものである。
C0,C1……C10はデータ信号であり、0,2はコ
ントラストの低い方からの階調を示している。
C0,C10はそれぞれ第3図のCOFF,CONと同様の波
形である。これらのデータ信号によつて、液晶画
素にはC0,C1……C10のごとく電圧が加わる。選
択時以外の波形については第3図について前述し
たことと同様である。
第5図においては11階調であるが、これはRに
おいては10ケあるためである。この数を増すこと
によつて階調数を挙げることができる。また1つ
おきに階調を決めれば、つまり第5図において
C0のつぎにC2,C4,C6,C8,C10とすれば6階調
とすることができる。さらに第6図のCa,Cbは
第5図のC2と同じ階調を表わすものであり、こ
のとき液晶画素にはGa,gbのごとく信号が加わ
る。このことは選択信号の高周波の位相とデータ
信号の位相が一致した数によつて階調が決まるこ
とによる。例えばC0では0、C1では1ケ、C2は
2ケ……C10では10ケ位相が一致している。
次に印加信号G0,G1……の実効電圧を求める。
まず選択信号の高周波のピークの数をpとす
る。第5図においてp=10である。これに対して
同相であるデータ信号における波の数(C0では
0、C1では1……)をqとする。これは階調に
対応する。このとき液晶に加わる力をFqとおく
と、 Fq=n−1/n△εLV2−n−1/n|△εH|m2V2|
△εH|/nV2{q/p(1−m)2+p−q/p(1+
m)2} ……(10) となる。q=0,q=pの場合が、それぞれ(3)
式、(2)式に対応している。(4)式、(5)式の条件を用
いると が得られる。
0≦q≦p(q=0,1,2……)の範囲にお
いて(11)式は成立している。(11)式から明らかなよう
にqの値によつて液晶に印加される実効電圧Vq
の値が算決定される。
第7図は各階調に対るVqの値を示してある。
この図の条件は桁数(n)が100つまり1/100デユ
ーテイー比の場合であり、周波数L,Hはそれぞ
れ200Hz、30kHzである。このとき△εL=0.764、
△εH=−1.08であつた。また桁選択信号の電圧
(V)は31V、データ信号の電圧(mV)は
24.7V、この両者の電圧の比(m)は0.80に設定
してある。フレーム周期を30Hzとしたため、桁選
択信号の高周波のピークの数は20ケになり、最大
21階調表示を行なうことができた。第7図からわ
かるとおり階調と実効電圧はほぼ比例しており、
少々上にふくらんだ曲線になつている。第8図は
このときの階調とコントラストの関係である。各
階調間のコントラストの差がほぼ一定になつてい
ることから、濃淡のつり合いのとれたよい表示を
得ることができた。
次に桁数が200と400の場合の実施例について述
べる。nは200の場合、L200Hz、H=30KHzに
設定しフレーム周期は上記と同じ30Hzにした。こ
のとき、桁選択信号電圧43.2V、データ信号電圧
35.4Vにすることで、第7図と同様の実効電圧を
得ることができた。ただし階調数は11であり、n
=100の場合の半分である。
さらにn=400の場合、フレーム周期を25HzL
200Hz、H=50KHz、階調数を11にした場合、
桁数選択信号電圧59.6V、データ信号電圧47.7V
にすることによつて、第7図とほぼ同様の実効電
圧を得ることができた。この時コントラストは全
体に低下したものの階調表示は正常になされた。
このコントラストの低下は各画素に対する1回の
選択時間が短かすぎるためであると思われる。し
かし、n=400という大容量の階調表示が行なえ
たということは、画期的なことである。
上述の如く本発明は、一対の基板内に複数のデ
ータ信号電極及び桁選択信号電極が配置され、液
晶が封入されてなる液晶表示装置において、該桁
選択信号を選択する際、高周波信号が該桁選択信
号に印加され、該データ信号電極に印加される一
選択期間内のデータ信号は、該高周波信号と逆相
の高周波信号及び該高周波信号と同相の高周波信
号とから形成され、該逆相の高周波信号のパルス
数は該データ信号の階調レベルルに対応して定め
られてなるようにしたから、2値レベルの電源電
圧のみで階調表示を実現することができ、従つて
複雑な電源電圧回路を必要とすることなく、簡略
な回路設計で階調を表示することがきる。さら
に、高周波パルスの数が直接的に階調に対比して
いるから、この高周波パルスの1波長分の有無に
よつて細い制御が得られるため、コントラストが
大きく微小な階調制御を得ることができる効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は液晶の電圧―コントラスト曲線を示し
た図である。第2図は本発明において使用される
液晶組成物の誘電分散特性を示した図である。第
3図は2周波法ダイナミツク駆動波形の一例を示
した図である。第4図は電圧―コントラスト曲線
を示した図である。第5図及び第6図は本発明に
おいて使用される階調表示2周波法ダイナミツク
駆動波形の一例を示した図である。第7図は本発
明で得られた各階調に対する実効電圧の値を示し
た図である。第8図は本発明で得られた各階調に
対するコントラストを示した図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一対の基板内に複数のデータ信号電極及び桁
    選択信号電極が配置され、液晶が封入されてなる
    液晶表示装置において、該桁選択信号が選択され
    る際、高周波信号が該桁選択信号に印加され、該
    桁選択信号が非選択の際、低周波信号が印加さ
    れ、該データ信号電極に印加される一選択期間内
    のデータ信号は、該高周波信号と逆相の高周波信
    号及び該高周波信号と同相の高周波信号とから形
    成され、該逆相の高周波信号のパルス数は該デー
    タ信号の階調レベルに対応して定められてなり、
    点灯時は該高周波信号と逆相のデータ信号、非点
    灯時は該高周波信号と同相のデータ信号であるこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
JP9526578A 1978-08-04 1978-08-04 Liquid crystal display element Granted JPS5522732A (en)

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JPS5522732A JPS5522732A (en) 1980-02-18
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JPS60144720A (ja) * 1984-01-06 1985-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶マトリクスパネル

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JPS5522732A (en) 1980-02-18

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