專利名稱：向列型液晶驅動方法
技術領域：
本發明涉及液晶驅動方法，尤其涉及向列型液晶驅動方法。
人們知道，將向列型液晶夾于有透明電極的兩塊透明平板間，再置于兩偏光板間，則通過所述兩偏光板的光透射率會隨施加于所述兩透明電極的電壓而變化。
應用上述原理的液晶顯示裝置具有厚度薄、耗電少等優點，已正廣泛應用于手表和臺式計算機等。
近年來，又與濾色片相結合，不斷應用于筆記薄式個人計算機或小型液晶電視等移色顯示點陣式顯示裝置。
作為點陣驅動方式，已知有結構簡單的單純矩陣驅動方式。和每個像素帶有有源元件以TFT方式為代表的實現高像質的有源矩陣方式。
雖然有源矩陣方式中，有源元件的制作極其困難，費用昂貴，有必要大量投資于生產設備，但是，由于制成使用最高像質的TN型向列型液晶，故能實現高對比度、高視場角、高灰階數。
采用單純矩陣驅動方式，雖液晶面板電極的制作極簡單，但若重復周期與選擇時間的比的占空比(duty)高的話，則會出現對比度下降的問題，對于占空比高的大尺寸矩陣液晶面板使用一種STN型向列型液晶，其對比度、視場角、響應速度、高灰階數諸方面都不好。
對于結合濾色片可彩色顯示的液晶顯示裝置，通常組合紅、綠、藍3色點進行彩色顯示。
這種濾色片價格極貴，張貼于面板的作業要求精度亦高。
再有，為了獲得與黑白液晶顯示面板同等的解像度，必須要有3倍的點數，在一般的液晶面板中，水平方向驅動電路數為3倍，不但費用增加，而且面板與驅動電路的連接點數也是3倍，連接作業亦困難。
因此，采用濾色片作為使用液晶面板作彩色顯示的方法，影響費用增加的因素很多，難以低價制作。
作為不使用濾色片的彩色液晶顯示裝置，如特開平1-179914中提出了一種黑白液晶面板與3色背照光結合的彩色顯示方案，與濾色片方式相比雖能實現低價高精細的彩色顯示，但用已有液晶驅動方法難以高速驅動液晶，故未達實用化。
已往的液晶顯示裝置，由于液晶響應速度慢，故在電視等中再現動畫時或個人計算機等中鼠標器高速運動時，比使用CRT顯像管的顯示器性能差。
本發明要解決的課題是，通過改變驅動方法，即使使用TN型向列型液晶，以單純矩陣驅動方式在占空比高的大尺寸矩陣液晶面板中也能獲得高對比度，同時加快了向列型液晶的響應速度，從而能使所述3色背照光彩色化，并在動畫再現中能獲得與使用CRT顯像管的顯示器同等以上的性能，也即提供一種高對比度快速響應的向列型液晶矩陣的驅動方法。
用于解決上述課題的本發明，其特征在于，通過以與已往液晶驅動電路不同的時間將電壓施加給液晶，即使在高占空比下也能有高對比度，液晶響應速度也快。
通常的向列型液晶的電氣光學特性如

圖1所示，與施加電壓的極性無關，而是個有效值的問題。
近年來，人們提出了一種同時選擇多根掃描線的有源(active)驅動法，作為在STN液晶面板中實現與TFT液晶面板類同像質的驅動方法。
這種有源驅動方法同時選擇多根掃描線，通過一幀中增加對掃描線的選擇次數來改善對比度和響應速度，但向列型液晶的光透射率取決于所施加電壓的有效值，這一特性的使用與已有驅動方式沒有兩樣。
已往，向列型液晶的響應速度從幾十毫秒至數百毫秒，因此要想獲得能實現3色背照光的彩色化是困難的。
本發明人為了開發具有能實現3色背照光彩色化的響應速度的液晶面板，對向列型液晶施加電壓波形與光透射率的動態特性進行了測定，發現施加電壓變化時，存在著光透射率隨施加電壓的波形高速變化的狀態。
通過反復產生這種光透射率高速度化的狀態，發現響應速度遠遠超過已有驅動方法，從而能獲得對比度良好的特性。
下面結合附圖詳細說明本發明的實施例。
圖1為向列型液晶的電氣光學特性的關系圖2表示本發明中向列型液晶的光透射率時間變化隨外加電壓變化而變化的說明圖；圖3表示區段(segment)電壓不變化時向列型液晶光透射率時間變化隨外加電壓變化而變化的說明圖；圖4表示區段(segment)電壓不變化時向列型液晶光透射率時間隨外加電壓變化而變化的說明圖；圖5表示區段電壓變化周期為2倍時，向列型液晶光透射率時間變化隨外加電壓變化而變化的說明圖；圖6為本發明實施形態中的電路圖；圖7為表示本發明實施形態的圖6中電路動作的時序圖。
圖2表示本發明一較佳實施形態，表現為相對于單純矩陣方式的向列型液晶面板中一個點，對區段(segment)電極和共用電極施加電壓波形與所述一個點的光透射率的關系。
這里，可看到，外加給共用電極的電壓僅在選擇共用電極期間輸出脈沖，在對被選擇的共用電極輸出脈沖期間，當施加給區段電極的電壓為Vseg 1時，對應點的光透射率瞬間變化，當施加給區段電極的電壓為Vseg 0時，對應點的光透射率不變化。
因此，對應于施加給共用電極上的脈沖時間，將對應于要顯示的圖像數據的電壓施加給區段電極，就能顯示圖像。
本發明實施形態中驅動時間的特點在于，在一幀期間，當選擇共用電極期間區段電壓為Vseg 1，當未選擇共用電極期間區段電壓為Vseg 0。
圖3和圖4表示已有技術電壓施加方法與本發明實施形態的比較，所施加電壓波形不同之處，只是圖3和圖4中施加給區段電極的電壓的固定值不同而已。
圖2、圖3和圖4中使用的液晶材料，使用在向列型液晶中具有圖1所示那樣的電氣光學特性變化比較緩慢的一般性的TN型液晶。
因此，從已有技術出發，液晶光透射率由選擇共用電極時施加電壓的有效值決定的，所以若如圖3和圖4所示，區段電壓Vseg 0及Vseg 1任一值為固定時，譬如光透射率處于低狀態下的固定值，如圖2所示，即使在區段電壓在Vseg 0與Vseg 1之間切換，光透射率也理應不發生變化。
但是，使用極一般的TN型液晶材料，即使使用間隙(gap)沒有像5～6μm那么薄的面板，如圖2所示光透射率也發生變化，光透射率隨共用電壓變化開始變化，直至回到初始光透射率所需時間為15～20ms，動作速度極高。
這里，圖2所示光透射率高速變化特性發生最明顯變化是在Vcom 0低于Vseg0，Vcom 1高于Vseg 1的情況，也即選擇共用電極期間相對于不選擇共用電極期間，施加給電壓的極性相反的情況。
圖5在本發明實施形態中表示僅改變區段電壓變化周期時光透射率變化的狀況，由圖可見，每幀期間改變區段電壓的情況與一幀內改變區段電壓的情況相比，光透射率變化速度慢很多。
因此可見，通過快周期地改變區段電壓，能使液晶光透射率高速變化。
單純矩陣驅動方式時的問題是，液晶響應受非選擇時所加的區段電壓的影響而出現交調失真(cross talk)現象，為防止這種現象，通常使用非選擇時外加電壓波形有效電壓固定(不變)的電壓平均法。
即使在本發明實施形態中，用單純矩陣驅動方式驅動液晶時，若非選擇時外加電壓波形發生變化，則液晶光透射率也變化。
在本發明實施形態的驅動方法中，非選擇時若施加電壓不是有效值而是平均值不變(固定)，就不受非選擇時施加(外加)電壓波形的影響。
因此，與已有驅動方式相比，用簡單電路非選擇時也不受外加電壓波形影響。
圖6為本發明實施形態中驅動電路圖，1、2、3和4和D型觸發器，5為異門(XOR)，6、7和8為與門(AND)，9為區段驅動用緩沖器，10、11和12為共用驅動用緩沖器。
圖6電路圖中，為簡化起見，僅描述了一個區段驅動電路，3個共用驅動電路，但可按區段和共用電極數增加同樣的電路，以矩陣驅動任意點數。
圖7表示圖6中本發明實施形態的驅動電路圖動作的時序圖。
在圖6和圖7中，時鐘信號為占空比1∶1的時鐘，區段數據信號經D型觸發器1由時鐘信號鎖存后，經XOR門5與時鐘信號按位加，再通過區段驅動用緩沖器9輸出。
共用驅動信號1、2和3，經D型觸發器2、3、和4將共用同步信號按時鐘信號上升沿移位，經與門(AND)6、7和8與時鐘信號邏輯積，再通過共用驅動用緩沖器10、11和12輸出。
因此，在圖6及圖7所示本發明實施形態中，選擇共用電極期間，將對應于區段數據信號的電壓輸出給區段電極，同時將未選擇共用電極期間的區段電極電壓以快周期地變為與未選擇所述共用電極期間不同的電壓，故能使液晶高速動作。
能使區段驅動信號從時鐘信號的上升邊到下一上升邊的一周中的平均值總是不變，故即使不用已有技術的電壓平均法，也能以簡單電路消除交調失真。
在本發明實施形態中，為了高對比度進行顯示，最好將脈沖施加給共用電極，液晶光透射率瞬間變化后，回到光透射率起始值后，再施加下一脈沖。
因此，在本發明實施形態中，若幀周期短，對比度就低，另一方面，若幀周期長，則會產生閃爍等不良情況。
在本發明實施形態中，可見非選擇時區段電壓變化周期對光透射率變化速度影響大，光透射率回到起始值的時間隨液晶材料特性、尤其是液晶材料的粘性有大的變化。
因此，通過選擇光透射率回到起始值時間短的液晶材料，可抑制閃爍的發生，同時可進行高對比度的顯示。
由于光透射率回到起始值的時間受液晶材料粘性等影響大，故可通過提高液晶面板的溫度，即使不改變液晶材料也能進行高對比度顯示。
如上所述，本發明由于在液晶面板上描繪圖像至該圖像完全消失為止是在一幀期間中進行的，故能獲得極高速響應，是動畫再現的最佳方式。
本發明不僅可應用于單純矩陣方式的液晶面板，而且除了使用單純矩陣方式液晶面板能實現比TFT方式的液晶面板高得多的響應速度外，還具有同樣的對比度，視場角也好，能實現與TFT方式液晶面板同等的或比其更高的性能。
已有的有源驅動方法，為驅動所必需的電壓種類多，控制器也復雜，故驅動電路價格高，與此相反，本發明為驅動所必需的電壓種類少，驅動同步也簡單，能以與以往單純矩陣驅動方式的驅動電路同樣的成本來實現。
再有，本發明由于在液晶面板上描述圖像至該圖像完全消失為止是在一幀期間內進行的，所以是一種使用3色背照光彩色顯示方法的最佳方法，能實現不僅性能高且價格也低的彩色顯示器。
權利要求
1.一種向列型液晶的驅動方法，在具有向列型液晶、夾住所述液晶的多個共用電極和多個區段電極、并將夾于所述電極的液晶置于兩偏光板間的液晶顯示裝置中，其特征在于，備有將選擇脈沖施加給共用電極的手段；根據所述選擇脈沖將對應于要顯示圖像數據的電壓施加給區段電極的手段，還備有在所述共用電極選擇脈沖未施加期間、將不同于對立于所述圖像數據的電壓的電壓施加給所述區段電極的手段，且將施加于所述多個區段電極的平均電壓設定為固定值。
2.如權利要求所述的向列型液晶的驅動方法，其特征在于，設定施加給所述共用電極及區段電極的電壓，使得當將選擇脈沖施加給所述共用電極時使施加于所述液晶的電壓極性相反。
3.如權利要求1或2所述的向列型液晶的驅動方法，其特征在于，還可備有使向列型液晶的溫度上升到預定溫度的加熱手段。
全文摘要
一種向列型液晶的驅動方法,在具有向列型液晶、夾住液晶的多個共用電極和多個區段電極、并將夾于電極的液晶置于兩偏光板間的液晶顯示裝置中,備有:將選擇脈沖加給共用電極的手段,根據選擇脈沖將對應于要顯示圖像數據的電壓施加給區段電極的手段,在未加共用電極選擇脈沖期間將對應于圖像數據的電壓的不同電壓加給區段電極的手段,并將加于多個區段電極的平均電壓設定為固定值。從而能高對比度高速響應地矩陣驅動向列型液晶。
文檔編號G02F1/133GK1175051SQ97117890
公開日1998年3月4日 申請日期1997年8月26日 優先權日1996年8月26日
發明者沖田雅也 申請人:株式會社勃拉特研究所