JPH0627436A - マトリクス型単純液晶表示装置の駆動法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マトリクス型単純液晶表示装置の表示性能、
例えばコントラストや表示の明るさを向上させる。 【構成】 離散余弦変換を使って、表示データを変換
し、これをもとに、駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】マトリクス型単純液晶表示装置の
駆動法に関係する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置等、表示装置は、マン・マ
シーン・インターフェースとしては、是非必要となる技
術である。特に、最近、コンピューター端末等におい
て、ダウン・サイジングの意味からも、液晶表示装置は
必須となってきた。そのうちでも、マトリクス型単純液
晶表示装置は、価格等、妥当な範囲にあり、幅広く使わ
れようとしている。

【０００３】従来、これらマトリクス型単純液晶表示装
置の駆動法は、電圧平均化法にのっとり、走査線の線順
次走査が使われている。この方法においては、数学的に
は、以下の様に考えられる。各瞬間に一本の走査線を選
ぶことは、全体として直交関数を発生させることに相当
し（関数間の積を妥当に定義して）、しかも、可能な有
限の表示パターン、ここでは表示装置のある一つの列の
表示に対応するベクトルを要素とする集合ないし数学的
空間に対して、この走査さるべき全体の走査線の内、一
本を選択する関数の全体は、数学的に完備したものとな
っている。

【０００４】数学的に、有限要素を包含する関数空間
の、各要素の直交完備なベース関数による展開等は、
「解析概論」、高木貞治著、岩波書店刊に詳しい。ま
た、電圧平均化法については「液晶エレクトロニクスの
基礎と応用」、佐々木昭夫編、オーム社刊に詳しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近、コンピューター
端末等に使われる液晶表示装置において、高品位表示の
要求が現実のものとなってきた。これらの液晶表示装置
においては、ＳＴＮ等、単純モードの液晶表示装置が主
に使われている。これらの液晶表示装置には、表示にお
いて、クロストーク現象等、表示の質の低下が見られる
が、現状では仕方なく使われている。

【０００６】また、高速ＳＴＮにおいては、液晶の動き
は、電圧平均化法の想定からはずれ、電圧の波高値に若
干、応答する。この場合、黒レベルも、半選択電圧への
液晶の応答のため、黒状態において若干光が漏れる。す
なわちコントラストは期待に比べて、かなり劣るように
なる。従来の線順次走査において、比較的波高値の大き
い選択された走査線に加わる走査電圧のため、しかも、
１フレームに一度、瞬時に比較的大電圧が加わるため、
明るさは、液晶の高速応答のため、１フレーム内で、一
瞬明るくなり、あとすぐ暗くなる。通常の液晶表示で
は、液晶の緩慢な動きのため、瞬時の大電圧パルスによ
り明るくなると、この状態は１フレーム以上保持され
る。これらの、液晶表示の振舞いはいわゆるフレームレ
スポンスに由来する。フレームレスポンスとは、いまま
で述べてきたような現象を言う。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前述のような課
題を解決するために、走査線の全本数をＭとするとき、
ＮをＭと等しいか、より大きい正の整数とし、Ｎ次の正
方ユニタリー行列である離散余弦変換すなわちＤＣＴに
対応する行列の発生器を備え、１フレームの表示パター
ン行列をこのＤＣＴ行列で変換して変換表示パターン行
列を得、１フレーム期間Ｔ＝ｔ_N−ｔ₀において、ｔ₀〜
ｔ₁、ｔ₁〜ｔ₂、ｔ₂〜ｔ₃、……、ｔ_N-1〜ｔ_N、のタイ
ミングで画面を更新するにおいて、タイミングｔ_i-1〜
ｔ_iにおいて、走査線、及び信号電極、個々に指定され
た電圧を、しかも全体、同時に、走査電圧及び信号電圧
を印加し、この際、ｋ行の走査線には、前記ＤＣＴ行列
のｋ行、ｉ列の数値に比例した走査電圧を印加し、ｊ番
目の信号電極には同一タイミングで前記変換表示パター
ン行列のうち、ｉ行目、ｊ列目の数値に比例した信号電
圧を印加するようなマトリクス型単純液晶表示装置の駆
動法を提供する。

【０００８】さらに、タイミングｔ_i-1〜ｔ_iにおいて、
走査線、及び信号電極、個々に、しかも全体に、走査電
圧及び信号電圧を印加し、この際、ｋ行の走査線には、
前記ＤＣＴ行列のｋ行、ｉ列の数値に比例した走査電圧
を印加し、ｊ番目の信号電極には同一タイミングで前記
変換表示パターン行列のうち、ｉ行目、ｊ列目の数値に
比例した信号電圧を印加するにおいて、フレーム毎に、
走査電圧および信号電圧の極性を反転させるような前述
のマトリクス型単純液晶表示装置の駆動法を明らかにす
る。

【０００９】

【作用】ここにおいて、行列の行、列の定義は、数学で
なされているものとし、マトリクス形表示装置における
行と、列の定義は、走査線に行を対応させ、信号線に列
を対応させる。

【００１０】本発明は、一部は実効値応答するマトリク
ス型単純液晶表示装置に、本質的に関係している。

【００１１】まず、Ｎ次離散余弦変換すなわちＮ次ＤＣ
Ｔについて説明する。Ｎ次ＤＣＴはＮ次の線形一次変換
の一種で、下記のようなＮ次の正方ユニタリー行列Ｃに
対応する。すなわち、ユニタリー性は Ｃ＊tＣ＝Ｃ＊Ｃ-1＝Ｅ・・・（１） Ｃ行列の各要素は、以下のとうりである。

【００１２】Ｃ＝｛ｃ（ｋ，ｎ）｝、 ｋ＝０、１、……、Ｎ−１ ｎ＝０、１、……、Ｎ−１ （２） として ｋ＝０，０≦ｎ≦Ｎ−１の場合、 ｃ（ｋ，ｎ）＝１／√Ｎ １≦ｋ≦Ｎ−１、０≦ｎ≦Ｎ−１の場合、 ｃ（ｋ，ｎ）＝｛√（２／Ｎ）｝＊ｃｏｓ｛π（２ｎ＋
１）ｋ／（２Ｎ）｝（３） である。

【００１３】従来の線順次走査に対応する基底ベクトル
を考えることが出来る。ここで、全走査線数をＭ本とす
る。これは互いに直向かつ、完備である。すなわち１フ
レーム内で、走査線のうち、ｎ本目を選択している時
は、 基底ベクトル｛０，０，……，０，１（ｎ個目），０，
……，０｝・・・（４） に対応する。これらＭ個のベクトルは、ベクトルの積を
通常の内積で定義するとき、互いに直向しているのがわ
かる。また、表示さるべき、各列の画素の状態（この１
フレーム内で、ＯＮであるか、ＯＦＦであるかの状態−
例えば、ＯＮであれば１に対応させ、ＯＦＦなら０に対
応させる）を、Ｍ次のベクトルで表現するとき、このベ
クトルを要素とする空間に対して、Ｍ個のベクトル
（４）は、すぐわかるように完備である。

【００１４】また、１フレームの表示パターンを、行列
形式に表したものを、ここでは表示パターン行列Ｐと称
する。公知のごとく、マトリクス表示装置は、Ｍ本の走
査線と、Ｌ本の信号線との交差に１画素が対応する。Ｌ
はＭより大きくてもかまわない。行列Ｐの行は走査線の
順番に対応し、列は信号線の順に対応する。

【００１５】Ｐ＝｛ｐ（ｋ，ｎ）｝・・・（５） ただ
しＰはＭ行Ｌ列の行列 として例えば、ＯＮ画素に対応して、 ｐ（ｋ，ｎ）＝１・・・（６） ＯＦＦ画素に対応して、 ｐ（ｋ，ｎ）＝０・・・（７）とする。

【００１６】さらに、Ｒ＝｛ｒ（ｋ，ｎ）｝ 但しＲは
Ｎ行Ｎ列の行列・・・（７） を、ここでは、表示パターン行列と定義しなおす。ここ
において、 ｒ（ｋ，ｎ）＝ｐ（ｋ，ｎ） ｋ＜Ｍ、ｎ＜Ｌのとき それ以外のｒ（ｋ，ｎ）＝０、ｏｒ＝１ （８） １フレームの表示パターン行列をこのＤＣＴ行列で変換
した変換表示パターン行列Ｙは、 Ｙ＝Ｃ＊Ｒ・・・（９） で得られる。

【００１７】この発明に関する駆動法は以下の通りであ
る。１フレームあたり、原則的には、Ｎ回、走査線およ
び、信号線に、走査電圧及び信号電圧を印加する。この
時、Ｎは原則として、全走査線数Ｍと等しいか、大き
い。この時のここの走査電圧及び信号電圧のタイミング
を、ｔ₀〜ｔ₁、ｔ₁〜ｔ₂、ｔ₂〜ｔ₃、……、ｔ_N-1〜
ｔ_N、とする。

【００１８】ここにおいて、タイミングｔ_i-1〜ｔ_iにお
いて、走査線、及び信号電極、個々に、しかも全体、同
時に、走査電圧及び信号電圧を印加し、この際、ｋ行の
走査線には、前記ＤＣＴ行列のｋ行、ｉ列の数値に比例
した走査電圧を印加し（この時の比例定数をａとす
る）、ｊ番目の信号電極には同一タイミングで前記変換
表示パターン行列のうち、ｉ行目、ｊ列目の数値に比例
した信号電圧を印加する（比例定数をｂとする）。ａ、
ｂは、１フレーム内にかかるＯＮ画素とＯＦＦ画素の電
圧実効値をほぼ最大にすることと、また液晶層のスタテ
ィックな電圧しきい値から決まる。

【００１９】かくすることにより、従来の電圧平均化法
に基づく線順次駆動に比べて、各画素にかかる実効電圧
値が、上記１フレーム内のＮ回の駆動タイミングに分散
される。これは、駆動電圧を下げること、それからこの
現象に多かれ少なかれ基づいて、表示のクロストークが
大きく削減される。また、高速ＳＴＮ等でのフレームレ
スポンスが大きく改善され、この場合には、黒表示がよ
く沈み、白表示は従来より明るくなる。すなわち、高速
ＳＴＮでは、コントラスト及び表示の明るさが大きく改
善される。

【００２０】また、１９９２年、春に公開された、シェ
ファー達による新しい駆動法は、変換行列に、ウォルシ
ュ−アダマール変換を使う点で、本発明とは異なる。こ
れに比べて、本発明においては、ＯＡ用表示や自然画表
示に対して、Ｍ本の全走査線の走査信号パターン（これ
は、この場合、行列Ｃを構成するＮ個の行ベクトルに対
応する）のうち、画像構成のための主要な走査信号パタ
ーンは、特異なかなりより小さい個数のものに限られ
る。すなわち、満足のいく画像再生のためには、場合に
より、Ｎ個の走査信号パターンを発生させる必要がな
く、特異な選抜さるべき表示パターンのみ、使用しても
よい。この表示パターンの個数が、シェファー達の方法
に比べて少なくなる。すなわち、回路構成がより簡略に
なる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を述べる。ただし、回
路はほとんど、論理回路で組まれ、その概略を（図１）
に示す。（図１）はブロック図である。同図において、
１は１フレームの表示パターンデータ、２はＭ＊Ｌ フ
レーム バッファメモリー、３は本発明に係る論理演算
回路、４は離散余弦変換行列Ｃの行ベクトルに比例する
ロウ側電圧発生ＲＯＭ、５は離散余弦変換行列Ｃの行ベ
クトルに比例する関数のレジスター、６は多値振幅電圧
を扱えるロウ側アナログドライバー、７はディジタル−
アナログ変換器（ＤＡＣ）、８は多値振幅電圧を扱える
コラム側アナログドライバー、９はＭ＊Ｌ スーパーツ
イスティッドネマティック液晶（ＳＴＮ）表示パネルで
ある。

【００２２】現実には、市販のＳＴＮパネル（Ｍ＝２４
０、Ｌ＝６４０）を工夫し、ロウ側及びコラム側ドライ
バーは、市販のアナログ ＴＦＴ ドライバーを使用し
た。また、パネルのロウ側電圧の発生における比例定
数、コラム側信号演算の際の比例定数は、独立に固定で
きるようにした。これらは、液晶パネルのしきい値、や
表示の規模により、最適値は異なるようである。論理演
算に使った、またロウ側走査電圧発生に使った離散余弦
変換行列において、Ｎ＝２４０とした。

【００２３】応答速度（＝応答の立ち上がりに要する時
間＋信号のｏｆｆ後、立ち下がりにかかる時間）が、１
２０ｍｓの高速ＳＴＮ表示装置において、クロストーク
やフレームレスポンスは大幅に改善出来、従来に比べ
て、コントラストは５倍以上、明るさは２倍程度に改善
出来た。この表示装置は、将来動画表示の可能性を印象
づけるものであった。

【００２４】表示の際、時間的にほとんど１００％、走
査線、信号線に印加される電圧を監視したところ、従来
に比べて、電圧値は１／２〜１／４になっていた。この
ことと轍をともにしていると推測しているが、表示上、
クロストークは著しく減少した。

【００２５】また、１フレーム内の走査において、同時
に、しかも瞬間に印加される走査線全体の電圧パターン
において、周波数成分の著しく低いものに対応する走査
線全体への電圧の印加を省略しても全く差し支えなかっ
た。これは、回路構成に対する要求を著しく緩和するも
のであった。

【００２６】本実施例では、いわゆる単連のマトリクス
表示装置について、述べたが、例えば、いわゆる２連マ
トリクス表示装置については、このうちの単連づつ、本
発明を実施すればよいことは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、液晶表示装置に限らず、類似
の原理に基づくマトリクス型の表示装置には、適用可能
であり、産業上の価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実現するための、システムのブロック
図

【符号の説明】

１ １フレームの表示パターンデータ ２ Ｍ＊Ｌ フレーム バッファメモリー ３ 本発明に係る論理演算回路 ４ 離散余弦変換行列Ｃの行ベクトルに比例するロウ側
電圧発生ＲＯＭ ５ 離散余弦変換行列Ｃの行ベクトルに比例する関数の
レジスター ６ 多値振幅電圧を扱えるロウ側アナログドライバー ７ ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ） ８ 多値振幅電圧を扱えるコラム側アナログドライバー ９ Ｍ＊Ｌ スーパーツイスティッドネマティック液晶
（ＳＴＮ）表示パネル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走査線の全本数をＭとするとき、ＮをＭと
   等しいか、より大きい正の整数とし、Ｎ次の正方ユニタ
   リー行列である離散余弦変換すなわちＤＣＴに対応する
   行列の発生器を備え、１フレームの表示パターン行列を
   このＤＣＴ行列で変換して変換表示パターン行列を得、
   １フレーム期間Ｔ＝ｔ_N−ｔ₀において、ｔ₀〜ｔ₁、ｔ₁
   〜ｔ₂、ｔ₂〜ｔ₃、……、ｔ_N-1〜ｔ_N、のタイミングで
   画面を更新するにおいて、タイミングｔ_i-1〜ｔ_iにおい
   て、走査線、及び信号電極、個々に指定された電圧を、
   しかも全体、同時に、走査電圧及び信号電圧を印加し、
   この際、ｋ行の走査線には、前記ＤＣＴ行列のｋ行、ｉ
   列の数値に比例した走査電圧を印加し、ｊ番目の信号電
   極には同一タイミングで前記変換表示パターン行列のう
   ち、ｉ行目、ｊ列目の数値に比例した信号電圧を印加す
   ることを特徴とするマトリクス型単純液晶表示装置の駆
   動法。
2. 【請求項２】タイミングｔ_i-1〜ｔ_iにおいて、走査線、
   及び信号電極、個々に、しかも全体に、走査電圧及び信
   号電圧を印加し、この際、ｋ行の走査線には、前記ＤＣ
   Ｔ行列のｋ行、ｉ列の数値に比例した走査電圧を印加
   し、ｊ番目の信号電極には同一タイミングで前記変換表
   示パターン行列のうち、ｉ行目、ｊ列目の数値に比例し
   た信号電圧を印加するにおいて、フレーム毎に、走査電
   圧および信号電圧の極性を反転させることを特徴とする
   請求項１記載のマトリクス型単純液晶表示装置の駆動
   法。