專利名稱：液晶的高速驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶的高速驅(qū)動方法，特別涉及進(jìn)行灰度等級顯示的液晶的高速驅(qū)動方法。
以往已知的有，如果在具有透明電極的2塊透明的平板中夾有液晶，并放置在2塊偏光板之間，則對應(yīng)于施加在前述2塊的透明電極上的電壓、通過前述2塊偏光板的光的穿透率發(fā)生變化。
應(yīng)用這種原理的液晶顯示裝置具有厚度薄、功率消耗少等的特征，并開始廣泛地使用在手表和電子計(jì)算器中。
近年來，與彩色濾色片組合，使用在筆記本電腦和小型的液晶電視機(jī)等的彩色顯示裝置中。
在與彩色濾色片組合、能進(jìn)行彩色顯示的液晶顯示裝置中，組合紅、綠、藍(lán)的3色的點(diǎn)并進(jìn)行彩色顯示。
這種彩色濾色片價(jià)格很貴，而且與液晶板壓貼也要求高精度的作業(yè)。
此外，為了達(dá)到與黑白顯示的液晶板有同等的圖像分辨率，因必須要3倍的點(diǎn)數(shù)，所以在通常的液晶板中水平方向的驅(qū)動電路數(shù)成為3倍、成本提高，同時因液晶板與驅(qū)動電路的連接點(diǎn)數(shù)也成為3倍，所以連接作業(yè)也變得困難。
因此，使用彩色濾色片的方式作為使用液晶板進(jìn)行彩色顯示的方法，導(dǎo)致成本高的因素較多、難以廉價(jià)制造。另外的缺點(diǎn)是，因彩色濾色片的光的穿透率僅為20％左右、使用彩色濾色片則亮度成為5分之1左右，所以背光的消耗功率非常大。
另外，在以往的液晶顯示裝置中因液晶板的響應(yīng)速度慢，所以與使用布勞恩管的顯示器相比，在進(jìn)行電視等的活動圖像重放的場合、和高速移動計(jì)算機(jī)等的光標(biāo)的場合等其性能較差。
作為不使用彩色濾色片的彩色液晶顯示裝置，如日本特開平1-179914號公報(bào)所示、提出采用將黑白液晶板和3色后照光組合起來進(jìn)行彩色顯示的方法，與彩色濾色片方式相比能廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)高精細(xì)的彩色顯示。
在前述的彩色顯示方法中，為了得到?jīng)]有閃爍的顯示，同一顏色的后照光的閃爍頻率最低也必須在40Hz以上，最好以60Hz以上的高速進(jìn)行。因此，作為液晶顯示的頻率進(jìn)一步為其3倍，所以成為180Hz，液晶顯示的周期為5.5msec。
作為后照光的點(diǎn)燈時間，在使用冷陰極射線管時，與熒光管相比，使用紅、綠、藍(lán)的短余輝的熒光體的冷陰極射線管，對于輸入電力的光變換效率下降近一半，但因沒有彩色濾色片而穿透率增加5倍，所以為了用紅、綠、藍(lán)3色各1根管子得到與使用1根熒光管相同的顯示輝度，所必要的點(diǎn)燈時間，必須在顯示周期的約5分之2的2msec以上。因此，如果在后照光的點(diǎn)燈中使用顯示周期5.5msec中的2msec，則作為液晶板的響應(yīng)速度必須穩(wěn)定在3.5msec以下。在圖形顯示等掃描畫面的場合，因進(jìn)一步為了消除畫面的色斑，即使以掃描周期為1000Hz進(jìn)行高速掃描的場合，也必須再有1msec的余量，所以作為液晶板的響應(yīng)速度，有必要穩(wěn)定在2.5msec以下。
但是，在使用一般采用的TN液晶和STN液晶等的向列型液晶的液晶顯示裝置中，響應(yīng)速度為從幾十msec到幾百msec。
作為高速動作的液晶板，雖然提議的有采用強(qiáng)介質(zhì)液晶或反強(qiáng)介質(zhì)液晶的液晶板，但必須使液晶板的單元間隙在1μm以下、并且誤差在±0.05μm以下，必須高精度地制造非常狹窄的間隙，所以制造問題多、不能實(shí)用化。
作為提高液晶板的響應(yīng)速度的手段，已知通過將單元間隙做得狹窄，而響應(yīng)速度與單元間隙的平方成反比，因此可以加快響應(yīng)速度。在TN液晶的場合，借助于選擇低粘度的液晶材料將單元間隙做成2μm，使響應(yīng)速度在2～3msec以下能容易實(shí)現(xiàn)高速化。此外，即使將單元間隙狹到2μm、但在允許范圍±0.4μm的范圍內(nèi)也能得到均勻的顯示，所以對于大型液晶板的制造也沒有大的問題。因此，能用前述的狹間隙的TN液晶實(shí)現(xiàn)使用3色后照光、各色用2灰度等級、8色顯示。
近年來，作為個人計(jì)算機(jī)用顯示裝置，在節(jié)省空間、節(jié)省電力等方面，正在使用液晶顯示裝置代替布勞恩管。但是，在個人計(jì)算機(jī)用軟件中，適應(yīng)多色顯示的軟件正在迅速地普及，在顯示裝置中，也要求能得到各色256灰度等級1677萬7216色顯示。此外，即使在個人計(jì)算機(jī)應(yīng)用以外，為了顯示電視圖像，也要求能得到各色64灰度等級以上的多色顯示。
作為液晶板的灰度等級顯示的方式，對于用TN液晶和反強(qiáng)介質(zhì)液晶那樣地其穿透率相對于電壓發(fā)生緩慢變化的液晶，采用電壓進(jìn)行灰度等級控制。而對于用STN液晶和強(qiáng)介質(zhì)液晶那樣地對于電壓其穿透率只有2值的液晶，則采用變化黑白顯示的比例的顯示方法、或者采集多個象素進(jìn)行平均化的方法。但是，在使用前述的3色后照光的彩色顯示方法中，因?yàn)轱@示的周期短，所以在用變化黑白時間的比例的方法中，控制電路的動作頻率變得過高、灰度等級數(shù)不能太多。此外，在采集多個象素進(jìn)行平均化的方法中，與彩色濾色片方式相比、能將象素?cái)?shù)減少至3分之1的優(yōu)點(diǎn)的喪失了。
因此，在使用3色后照光的彩色顯示方法中，在進(jìn)行多色顯示的場合，必須通過電壓進(jìn)行灰度等級控制。但是，與從白到黑或者從黑到白的場合相比，一般的液晶板的響應(yīng)速度在從中間灰度等級變化或者向中間灰度等級的變化要慢幾倍以上。
作為本發(fā)明解決的課題，是提供一種響應(yīng)速度快的液晶驅(qū)動方法，即通過改變驅(qū)動方法、加快包含中間灰度等級顯示的響應(yīng)速度、在前述利用3色后照光實(shí)現(xiàn)彩色顯示及活動圖像重放方面能得到與使用布勞恩管的顯示器同等以上的性能。
為了解決前述的課題，對于包括液晶，夾住所述液晶的2塊電極，以及借助于在所述2塊電極之間施加根據(jù)灰度等級數(shù)據(jù)的電壓進(jìn)行顯示的液晶顯示裝置中，本發(fā)明液晶的高速驅(qū)動方法，在規(guī)定的周期并僅在規(guī)定的時間內(nèi)將與所述灰度等級數(shù)據(jù)無關(guān)的規(guī)定的電壓加在所述2塊電極之間，特別是，在使用3色后照光的彩色顯示方法中，注意周期地出現(xiàn)3色后照光全部熄燈的時間。而在3色后照光全部熄燈的時間，無論液晶板的穿透率在什么樣的狀態(tài)都不會影響畫面質(zhì)量，利用這一點(diǎn)在與以往的液晶板的驅(qū)動電路不同的時間將電壓施加在液晶上，就能提高包含中間灰度等級的液晶板的響應(yīng)速度，能得到明顯地低消耗電力的彩色液晶顯示板。


圖1是表示本發(fā)明的液晶對于施加電壓變化的光穿透率的時間變化圖。
圖2是表示以往技術(shù)的液晶對于施加電壓變化的光穿透率的時間變化圖。
圖3是表示本發(fā)明的液晶對于施加電壓變化的光穿透率的時間變化圖。
下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1表示本發(fā)明的令人滿意的實(shí)施形態(tài)，表示對于常白的TN液晶板的施加電壓波形及其絕對值、光穿透率的變化、及紅、綠、藍(lán)3色后照光的點(diǎn)燈時間。圖2表示與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)相對應(yīng)的以往技術(shù)的對于常白的TN液晶板的施加電壓波形及其絕對值、光穿透率的變化、及紅、綠、藍(lán)3色后照光的點(diǎn)燈時間。
圖1和圖2的TN液晶板與以往使用的TN液晶板的結(jié)構(gòu)基本相同，是最適用于TN液晶材料和單元間隔等的高速化的液晶板。作為高速化的手段，例如與前述相同，如果在TN液晶板將間隔做成2μm，則在常白的場合，從白到黑的響應(yīng)速度在lmsec以下，從黑到白的響應(yīng)速度在2msec左右，容易實(shí)現(xiàn)高速化。圖1和圖2的液晶板是相同的液晶板。圖1的T1到T6和圖2的U1到U6是同一時間，時間的長度是對于前述的3色后照光方式彩色化必要的液晶板驅(qū)動周期的5.5msec。
如以往所知的那樣，液晶板對于施加電壓的光穿透率的變化，與施加的電壓極性無關(guān)。但是，如果在液晶板上繼續(xù)施加直流電壓，則因存在液晶材料由于電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致材料劣化等的問題，所以一般每隔一定的時間將施加的電壓極性反轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中也進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)，但對于作為本發(fā)明目的的液晶的高速驅(qū)動，用極性反轉(zhuǎn)不會使液晶的響應(yīng)速度有很大的變化。在本發(fā)明的液晶板的施加電壓中，問題在于與極性無關(guān)的絕對值。下面，比較圖1和圖2，對本發(fā)明的動作進(jìn)行說明。
已經(jīng)知道，關(guān)于液晶板的響應(yīng)速度，一般在施加絕對值大的施加電壓的場合，即使以前的狀態(tài)為中間灰度等級的場合，也能高速地進(jìn)行響應(yīng)。
圖1的本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的驅(qū)動方法是在T1到Tb的各期間將這樣的電壓加到液晶板上，即施加電壓的絕對值根據(jù)圖像灰度等級數(shù)據(jù)在從V1到0V范圍內(nèi)輸出，而僅在該輸出時間以外的各期間結(jié)束的一定時間內(nèi)使施加電壓的絕對值為V1。在V1的電壓十分高的場合，如前所述，即使任何一種穿透率也能使到黑為止的時間在1msec以下。這種場合，因不僅是穿透率、而且液晶分子的狀態(tài)也基本為一定的狀態(tài)，所以前一期間的穿透率的狀態(tài)也不會影響下一個期間。因此，在后照光開始點(diǎn)燈的時刻，即使穿透率不在定常的狀態(tài)，也能進(jìn)行對應(yīng)于與該期間對應(yīng)的圖像的灰度等級數(shù)據(jù)的顯示，能防止該期間以外的圖像的灰度等級數(shù)據(jù)影響顯示。另外，因?qū)τ谥虚g灰度等級的灰度等級數(shù)據(jù)的響應(yīng)速度也一定從黑的狀態(tài)進(jìn)行變化，所以與從中間灰度等級開始變化的場合比較，能穩(wěn)定并加快響應(yīng)速度。
在圖2的以往的驅(qū)動方法中，在從U1到U6的各期間，對應(yīng)于圖像的灰度等級數(shù)據(jù)、在從V1到0V的范圍輸出施加電壓的絕對值。但是，如前述那樣，因來自中間灰度等級的響應(yīng)速度要慢幾倍，所以基于圖像的灰度等級數(shù)據(jù)、不能在5.5msec的短時間內(nèi)進(jìn)行響應(yīng)。另外，與本發(fā)明的實(shí)施例相比，則因?qū)τ谠撈陂g的灰度等級數(shù)據(jù)以外、顯示受到在該期間前的液晶的分子的狀態(tài)很大的影響，所以在各個期間很難用5.5msec的短的周期進(jìn)行對應(yīng)于灰度等級數(shù)據(jù)的顯示。
圖3是本發(fā)明的其它實(shí)施形態(tài)，表示對于常白的TN液晶板的施加電壓波形及其絕對值、光穿透率的變化、及紅、綠、藍(lán)3色后照光的點(diǎn)定時間。在圖3的本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，進(jìn)一步改善了對于圖1的本發(fā)明實(shí)施形態(tài)液晶板的響應(yīng)速度。
圖3的TN液晶板是與前述的圖1和圖2的液晶板相同的液晶板。圖3的W1到W6和圖1的T1到T6與圖2的U1到U6是同一時間，時間的長度是對于前述的3色后照光方式彩色化必要的液晶板驅(qū)動周期的5.5msec。
與圖1的本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)相同，在圖3的本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的驅(qū)動方法中，在從W1到W6的各期間，將這樣的電壓加到液晶板上，即施加電壓的絕對值根據(jù)圖像灰度等級數(shù)據(jù)在從V1到0V范圍內(nèi)輸出，而僅在該輸出時間以外的各期間結(jié)束的一定時間內(nèi)使施加電壓的絕對值為V1。此外，在圖3的本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，在將電壓施加到液晶板使僅在前述各期間結(jié)束時的一定時間使施加電壓的絕對值為V1后，再將電壓施加到液晶板使僅在一定時間的施加電壓的絕對值幾乎為0V。
一般地，與從黑變化到中間灰度等級的場合相比，液晶板的響應(yīng)速度從黑變化到白的場合要快。因此，借助于僅在一定時間使施加電壓的絕對值幾乎成為0V，圖3的本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)比圖1的本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)能進(jìn)一步改善對于中間灰度等級的液晶板的響應(yīng)速度。
在圖3中，如W1和W4期間那樣，在圖像的灰度等級數(shù)據(jù)為黑的場合，雖然也發(fā)生液晶板的穿透率變化的時間，但因后照光熄燈，所以不會對顯示產(chǎn)生影響。
在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，在各期間內(nèi)進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)使圖1的T1到T6的各期間和圖3的W1到W6的各期間的平均電壓幾乎為0V。
這是為了防止，因液晶高速地進(jìn)行動作，每當(dāng)在各期間反轉(zhuǎn)極性，由于正的施加電壓和負(fù)的施加電壓的微小的絕對值的差，而發(fā)生的閃爍現(xiàn)象。此外，借助于用非常短的周期進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)，能改善由于液晶板內(nèi)的間隙不均勻發(fā)生的液晶板內(nèi)的響應(yīng)速度的不均勻。因此，能放寬間隙的允許范圍，以提高液晶板的制造合格率。
在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，對在沒施加電壓的狀態(tài)表示黑的常黑的液晶板進(jìn)行了說明，但對于在沒施加電壓的狀態(tài)表示白的常白的液晶板也能發(fā)揮同樣的效果。此外，對于液晶的施加電壓和光穿透率的關(guān)系與一般的液晶板不同的特殊的液晶板，借助于同樣地在規(guī)定的周期將施加的與灰度等級數(shù)據(jù)無關(guān)的電壓值設(shè)定成適當(dāng)?shù)闹?，也能發(fā)揮同樣的效果。
在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，為了進(jìn)行高對比度的顯示，必須在一個周期，在液晶板的光穿透率變化后，光穿透率返回到原來的狀態(tài)。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，如果縮短幀周期，則在光穿透率在完全返回到原來的狀態(tài)前、就進(jìn)入到下一個周期。對比度降低。另一方面，如果幀周期變慢，則會發(fā)生閃爍等問題。
光穿透率返回到原來狀態(tài)的時間將隨液晶材料的特性、特別是液晶材料的粘性等有很大的變化。
因此，選擇光穿透率返回到原來狀態(tài)的時間較短的液晶材料，能抑制閃爍的發(fā)生，同時能進(jìn)行高對比度的顯示。
因光穿透率返回到原來的值的時間受到液晶材料的粘性等很大的影響，所以借助于提高液晶板的溫度，能降低液晶材料的粘性、即使不變更液晶材料也能進(jìn)行高對比度的顯示。
在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，借助于變更電壓波形能在非常短的時間在液晶板描繪包含中間灰度等級的圖像甚至圖像完全消去，能得到非常高速的響應(yīng)速度，是最適合于全彩色的活動圖像重放的方式。
此外，在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，與在TFT方式中使用的液晶施加電壓波形基本相同，能在TFT方式的液晶板中使用。此外，對于其它的驅(qū)動方式，也能借助于在規(guī)定的周期、規(guī)定的時間、使施加電壓為與灰度等級數(shù)據(jù)無關(guān)的規(guī)定的電壓，使液晶的響應(yīng)速度高速化。
此外，因在液晶板上描繪圖像直到其圖像完全地消去是在l幀期間進(jìn)行的方式，所以是在使用前述的3色后照光的彩色顯示方法中最適用的方法，能實(shí)現(xiàn)高性能而且低價(jià)格的彩色顯示器。
權(quán)利要求
1．一種液晶的高速驅(qū)動方法，液晶顯示裝置包括液晶，夾住所述液晶的2塊電極，以及借助于在所述2塊電極之間施加基于灰度等級數(shù)據(jù)的電壓進(jìn)行顯示，其特征在于，在規(guī)定的周期并僅在規(guī)定的時間內(nèi)將與所述灰度等級數(shù)據(jù)無關(guān)的規(guī)定的電壓加在所述2塊電極之間。
2．如權(quán)利要求1所述的液晶的高速驅(qū)動方法，其特征在于，施加在所述2塊電極之間的規(guī)定電壓是多個絕對值不同的電壓。
3．如權(quán)利要求1或2所述的液晶的高速驅(qū)動方法，其特征在于，在所述液晶中包括按規(guī)定的周期點(diǎn)亮及熄滅的照明手段。
4．如權(quán)利要求1或2所述的液晶的高速驅(qū)動方法，其特征在于，在所述液晶中包括獨(dú)立對紅、綠、藍(lán)的3色光源進(jìn)行發(fā)光的照明手段，同時在所述規(guī)定的周期依次地切換所述各光源來點(diǎn)亮和熄滅。
5．如權(quán)利要求3或4所述的液晶的高速驅(qū)動方法，其特征在于，在施加與所述灰度等級數(shù)據(jù)無關(guān)的規(guī)定的電壓的期間，將所述照明手段熄滅。
6．如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的液晶的高速驅(qū)動方法，其特征在于，在所述規(guī)定的周期內(nèi)，將所述2個電極之間的電壓極性反轉(zhuǎn)，使得所述2個電極之間的平均電壓幾乎為0。
7．如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的液晶的高速驅(qū)動方法，其特征在于，所述規(guī)定的電壓中至少1個電壓的絕對值，與基于所述灰度等級數(shù)據(jù)的電壓的絕對值的范圍中的最大值相同，或者是其以上的值。
8．如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的液晶的高速驅(qū)動方法，其特征在于，將所述液晶的溫度提高到規(guī)定的溫度的加熱手段。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種液晶的高速驅(qū)動方法,液晶顯示裝置包括液晶,夾住所述液晶的2塊電極,以及借助于在所述2塊電極之間施加基于灰度等級數(shù)據(jù)的電壓進(jìn)行顯示,其特征在于,在規(guī)定的周期并僅在規(guī)定的時間內(nèi)將與所述灰度等級數(shù)據(jù)無關(guān)的規(guī)定的電壓加在所述2塊電極之間。本發(fā)明的液晶的高速驅(qū)動方法能以布勞恩管顯示器同等以上的速度驅(qū)動液晶。
文檔編號G09G3/34GK1232243SQ9810988
公開日1999年10月20日 申請日期1998年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月10日
發(fā)明者沖田雅也 申請人:沖田雅也