JPH07281152A - 液晶表示素子の駆動方法および駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速応答性液晶素子に対して、高コントラス
トで多階調表示可能にする駆動方法及び駆動装置を提供
すること。 【構成】 各フィールド期間Ｔにおいて、直交正規マト
リクスより導かれた信号を持つ選択期間ｔ１、ｔ２、ｔ
３、ｔ４と補償期間ｔ’からなる非直交正規マトリクス
より導かれた走査信号と、補償期間において、同一階調
に対する実効電圧の画面内での不均一分を均一に補償す
るようなデータ信号を印加する。 【効果】 表示パタンに依存することなく、高速応答か
つ高コントラストで、均一な階調表示ができて、多階調
表示が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高コントラスト、高速応
答が可能な単純マトリクス方式の液晶駆動方法および駆
動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】単純マトリクスの液晶表示装置は複数の
データ線及び走査線と該データ線及び走査線の交点に対
応して設けられた液晶画素とを有し、走査線には走査信
号が印加され、データ線にはデータ信号が印加される。
このような単純マトリクスに用いられる代表的な高マル
チプレクス可能な液晶表示モードとしてはＳＴＮやＥＣ
Ｂ（電界制御複屈折モード）がある。

【０００３】しかし何れもマルチプレクスの分割数を増
やすとコントラストや応答速度が低下するという欠点が
ある。特にコントラストと応答速度はトレードオフの関
係にあり、どちらか一方を改善するともう片方が低下す
る。この原因は「フレーム応答」によることが明らかに
なっている。（ 参考文献１：Kaneko et al..Proc.
EuroDisplay'90, p.100, 1990 ）

【０００４】従来の単純マトリクス方式はシングルライ
ン走査法を用いており、この方法の欠点は分割数が増え
れば増えるほど、液晶画素に加わる電気エネルギーは短
い選択期間に集中するようになる点である。またＳＴＮ
等のモードでは基本的には実効電圧で応答するはずの液
晶がパルスにも応答する性質を持つようになる。応答速
度の速い液晶材料を用いたり、セル化の条件の選択によ
ってこの性質はますます強まる。

【０００５】ここで問題となっている「フレーム応答」
とはシングルライン走査によるエネルギーの集中とＳＴ
Ｎの性質とに基づく現象で、高分割で高速応答を得よう
とすると、フィールド毎にエネルギーが集中している選
択パルスに液晶が応答するようになり、コントラストを
著しく損なう結果を引き起こすようになる。

【０００６】この「フレーム応答」を低減する方法とし
て「アクティブ駆動法」（参考文献２：T.J.Sheffer et
al. SID 92 Digest, 228, 1992 ）や「マルチライン走
査法（ＭＬＳ法）」（参考文献３：S.Ihara et al. SID
92 Digest, 232, 1992 ）が提案されている。

【０００７】これらの方法は以前から既に提案されてい
た同様な原理に基づくもので各フィールド期間内に複数
の走査線が同時に選択される期間を有し、選択される走
査線に印加される走査信号は選択電位を有し、それ以外
の走査線に印加される走査信号は非選択電位を有し、デ
ータ線に印加されるデータ信号はそれぞれの選択期間で
選択される走査線との交点の液晶画素の画素情報に基づ
いた電位を有する。

【０００８】参考文献２と参考文献３の違いは、前者が
全ライン同時選択なのに対し、後者は部分ライン選択の
点にある。但し、原理的には同一概念であるので本発明
の説明では一括してＭＬＳ（マルチライン走査）法に統
一して呼ぶこととする。

【０００９】図２はインフォーカスシステムス（ＩＦ
Ｓ）社による全行選択型のＭＬＳ方式のマトリクス表示
装置の従来例の駆動波形である。図２には行電極に印加
される走査信号ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６
と、列信号に印加されるデータ信号ｃｍが示されてい
る。本従来例では全部の行電極Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ
４、Ｒ５、Ｒ６が選択され、走査信号ｒ１、ｒ２、ｒ
３、ｒ４、ｒ５、ｒ６は完全非対角型の直交行列で表現
される。

【００１０】ＩＦＳ社によるＰＨＭ（パルス高さ変調）
方式の階調表示方法について、図２で説明する。データ
信号は走査信号とそれに相当する画素情報の積を足し合
わせた和から導出されている。

【００１１】しかし、それだけでは実効電圧上の誤差が
生じるため、実際には存在しない仮想行（Ｒ７）に供給
する仮想走査信号ｒ７を仮想的に考えて、仮想画素（Ｒ
７）の仮想階調情報を算出し、この補償信号を加えるこ
とにより実効電圧上の誤差を補償し、階調を表示してい
る。本例ではその仮想画素情報の演算値は１．８７で誤
差を補償している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように仮想行を用
いたＭＬＳ方式の駆動方法には問題点がある。

【００１３】仮想行を用いたＭＬＳ方式の駆動方法で
は、実効電圧上の誤差を補正するため信号をフィールド
期間内にわたり計算し、印加し続ける必要がある。その
ため、仮想行を用いた補正信号を計算し続けなければな
らない。

【００１４】また、フィールド期間中、補償信号をだす
ためにはデータ信号を計算するより先に仮想画素情報を
計算する必要がある。したがって、仮想画素情報の計算
には高速処理可能な回路が必要となり、コスト高をまね
く結果となる。

【００１５】このようなことを解決するために、補償信
号をフィールド期間内にわたり、計算し印加することな
く、多階調表示可能なＭＬＳ方式の駆動方法および駆動
装置を提供することが目的である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、以下に記載の手段を採用することを特
徴とする。

【００１７】液晶素子の駆動方法では、複数のデータ線
及び走査線と該データ線及び走査線の交点に対応して設
けられた液晶画素とを有し、走査線には走査信号が印加
され、データ線にはデータ信号が印加され、全走査線を
同時に選択するマルチライン走査法を用いた液晶表示素
子の駆動方法において、各フィールド期間内に、走査信
号は直交正規マトリクスから導かれた選択期間の信号と
少なくとも一回以上の補償期間をもち、各フィールド期
間について、各々の走査線に印加するべき走査信号同士
が直交でない走査信号を有する駆動方法とする。

【００１８】ここで好ましいデータ信号の作り方とし
て、補償期間において、同一階調に対する実効電圧の画
面内での不均一分を均一に補償するように、同一データ
線上に設けられた液晶素子に表示されるべき画素情報を
自乗した総和にもとずいて決める作り方がある。

【００１９】また、液晶素子の駆動装置では、非対角型
の直交関数にもとづき複数の走査線を同時に選択する複
数走査線選択型の走査信号を発生する手段と、走査信号
の補償期間に印加する信号を発生する手段とデータ信号
の補償期間において同一階調に対する実効電圧の画面内
での不均一分を均一に補償するよう、同一データ線上に
設けられた液晶素子に表示されるべき画素情報を自乗し
た総和にもとずいて決めるデータ信号を発生する手段を
有する駆動装置にする。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明をする。図１は本実施例で用いた各信号波形
図である。但し、ここでは説明の簡略化のために、全走
査線数を４本とし、４本同時駆動をおこなうものとす
る。

【００２１】フィールド期間Ｔには、ｔ１、ｔ２、ｔ
３、ｔ４の選択期間とｔ’の補償期間が設けられてお
り、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とｔ’の個々の期間の長さ
は、フィールド期間内で等分割してある。ｒ１、ｒ２、
ｒ３、ｒ４の選択期間には、＋Ｆまたは−Ｆの選択電位
を有し、また補償期間には、＋Ｆの電位を有している。

【００２２】図１の選択期間ｔ１の走査信号電位が＋
Ｆ、選択期間ｔ２の走査信号電位が＋Ｆ、選択期間ｔ３
の走査信号電位が＋Ｆ、選択期間ｔ４の走査信号電位が
＋Ｆ、補償期間ｔ’の走査信号電位が＋Ｆである走査信
号ｒ１を以下のように表す。 同様にして、図１にある走査信号ｒ２、ｒ３、ｒ４を同
じ形式でまとめると次のように表せる。

【００２３】以上のように、本実施例の走査信号の特徴
としては、選択期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に完全非対
角型の直交関数と補償期間ｔ’を持つ特徴がある。

【００２４】また図１で示したように、走査電極Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とデータ電極Ｃｍの交点に設けられた
液晶表示素子に表示されるべき画素情報は順に−１、−
０．５、０、１であるとする。

【００２５】画素情報のとることのできる値は、−１以
上１以下の値とする。ここで、画素情報が−１であると
いうことは画素を点灯することを示し、画素情報が１で
あるということは画素を非点灯のままにすることを示し
ていて、画素情報が−１と１の中間の値は、中間調を表
す。

【００２６】データ電極より印加するデータ信号は以下
のように求める。まず選択期間におけるデータ信号電位
は、それぞれの選択期間において走査信号電位に画素情
報を乗じて総和をとることにより求めることができる。

【００２７】本実施例の選択期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ
４のデータ信号を上記の方法より求めたものを走査信号
ｒ１を示した形式で表せば、以下のように記述すること
ができる。 （ ｔ１、 ｔ２、 ｔ３、 ｔ４） ｃｍ＝ａ×（−０．５Ｆ、−２．５Ｆ、 ０．５Ｆ、−２．５Ｆ） ただし、ａはコントラスト最大にするための比例定数
で、その値は全走査線本数をＮとすればａ＝１／（Ｎ）
^1/2 で求めることができる。本実施例では、Ｎ＝４よ
り、ａ＝１／２＝０．５である。

【００２８】補償期間ｔ’におけるデータ信号は、同一
データ線上の画素情報を自乗した総和をＳとすると補償
期間ｔ’におけるデータ信号電位は ｃｍ＝ ａ×Ｆ×（Ｎ）^1/2 ×（（Ｎ−Ｓ）^1/2 ）−Ｆ ……式 で得ることができる。本実施例では補償期間ｔ’におけ
るデータ信号電圧は、式を使って求めると、 ｃｍ＝ ０．３２２９Ｆ となる。ただし、この値は小数第五位を四捨五入してあ
る。

【００２９】本実施例のデータ信号走査信号ｒ１で用い
た形式で表すと以下のように表現できる。 また、このデータ信号ｃｍを図示すると、図１のデータ
信号ｃｍとして示すことができる。

【００３０】以上の方法より求めた走査信号とデータ信
号を印加することにより、高速応答高コントラストで、
均一な階調を得ることができる。

【００３１】もう一つ実施例として、全走査線数が８本
で８本同時選択で、補償期間が複数ある実施例をあげ、
図３を参考にしながら説明する。図３は本実施例で用い
た各信号波形図である。また無論、走査線、同時選択す
る本数は、本実施例にあげられているものに限られたも
のではなく、より多本数で可能である。

【００３２】本実施例では、フィールド期間Ｔをｔ１、
ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８の選択期間
と、１ｔ’、２ｔ’の補償期間に分割している。ただ
し、１ｔ’と２ｔ’の補償期間の和は選択期間の１期間
分に等しい。そして、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、
ｒ６、ｒ７、ｒ８の選択期間には＋Ｆ、−Ｆのどちらか
の選択電位を有し、補償期間には＋Ｆの電位を有してい
る。

【００３３】図３の選択期間ｔ１の走査信号電位が＋
Ｆ、選択期間ｔ２の走査信号電位が＋Ｆ、選択期間ｔ３
の走査信号電位が＋Ｆ、選択期間ｔ４の走査信号電位が
＋Ｆ、補償期間１ｔ’の走査信号電位が＋Ｆ、選択期間
ｔ５の走査信号電位が＋Ｆ、選択期間ｔ６の走査信号電
位が＋Ｆ、選択期間ｔ７の走査信号電位が＋Ｆ、選択期
間ｔ８の走査信号電位が＋Ｆ、補償期間２ｔ’の走査信
号電位が＋Ｆである走査信号ｒ１を以下のように表す。 （ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、１ｔ’、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８、２ｔ’） ｒ１＝（＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ 、＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ ） 同様にして、図３にあるそれぞれの走査信号をｒ１と同
じ形式で表すと次のように表すことができる。 （ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、１ｔ’、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８、２ｔ’） ｒ２＝（＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ 、−Ｆ、−Ｆ、−Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ ） ｒ３＝（＋Ｆ、＋Ｆ、−Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ 、−Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ ） ｒ４＝（＋Ｆ、＋Ｆ、−Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ 、＋Ｆ、＋Ｆ、−Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ ） ｒ５＝（＋Ｆ、−Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ 、＋Ｆ、−Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ ） ｒ６＝（＋Ｆ、−Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ 、−Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ ） ｒ７＝（＋Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ 、−Ｆ、＋Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ、＋Ｆ ） ｒ８＝（＋Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ 、＋Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ、−Ｆ、＋Ｆ ）

【００３４】また図１で示したように、走査電極Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８とデータ電
極Ｃｍの交点に設けられた液晶表示素子に表示されるべ
き画素情報は、順に−１、０．５、０、１、−０．５、
０、０．５、１、であるとする。

【００３５】データ電極から印加するデータ信号電圧の
選択期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、
ｔ８の電圧を求めると以下のように述することができ
る。 （ ｔ１、 ｔ２、 ｔ３、 ｔ４、 ｔ５、 ｔ６、 ｔ７、 ｔ８ ） ｃｍ＝（１／（８）^1/2 ）×（ １．５Ｆ、−０．５Ｆ、 ０．５Ｆ、 −３．５Ｆ、−０．５Ｆ、−０．５Ｆ、 −１．５Ｆ、−３．５Ｆ ）

【００３６】次に、データ電極から印加するデータ信号
電圧の補償期間１ｔ’と２ｔ’における電圧を求める。
本実施例のように、補償期間が複数ある場合の補償期間
のデータ信号電位も、式に補償期間の総和と選択期間
の一つとの比のルートをとったものの逆数を乗じること
により、求めることができる。ここで、補償期間の総和
をｓ’とし、選択期間の一つをｔとおけば、補償期間の
データ信号電位は以下のように書くことができる。 ｃｍ＝ａ×（１／（ｔ／ｓ’）^1/2 ）×Ｆ×（Ｎ）^1/2 ×（（Ｎ−Ｓ）^1/2 ） −Ｆ ……式

【００３７】式を用いて、本実施例の補償期間１
ｔ’、２ｔ’におけるデータ信号電位は双方の期間に等
しく、ｃｍ＝１．０６１６Ｆになっている。ただし、補
償期間１ｔ’、２ｔ’の電位は、小数第五位を四捨五入
した値となっている。

【００３８】本実施例でデータ電極から印加されるデー
タ信号ｃｍを走査信号ｒ１で用いた形式でまとめると、
以下のように記述できる。 （ ｔ１、 ｔ２、 ｔ３、 ｔ４、 １ｔ’、 ｔ５、 ｔ６、 ｔ７、 ｔ８、 ２ｔ’ ） ｃｍ＝（ ０．５３０３Ｆ、−０．１７６８Ｆ、 ０．１７６８Ｆ、 −１．２３７４Ｆ、 １．０６１６Ｆ、−０．１７６８Ｆ、 −０．１７６８Ｆ、−０．５３０３Ｆ、−１．２３７４Ｆ、 １．０６１６Ｆ ） また、このデータ信号ｃｍを表示すると、図３のデータ
信号ｃｍとして示すことができる。

【００３９】以上のような走査信号とデータ信号を印加
することにより、高コントラストで均一な階調を表示す
ることができる。

【００４０】また、液晶画素に直流電圧をかけることで
液晶を劣化させないために、補償期間毎、フィールド期
間毎に、走査信号電位、データ信号電位の極性を反転さ
せることが必要である。

【００４１】図４は本発明を用いたマトリクス液晶表示
装置のブロック図を示したものである。ブロック図の動
作はタイミング回路１０により、制御されていて、画素
情報を入力するとバッファメモリ５に記憶する。バッフ
ァメモリ５より読みだされた画素情報と走査信号発生回
路４から送られた走査信号をデータ信号演算回路６に入
力し、データ信号を計算する。同時に補償信号演算回路
９を使って、補償信号も計算する。

【００４２】計算結果をデータ信号バッファ７に送り、
次にＤ／Ａ変換器８でデータ信号をＤ／Ａ変換を行う。
そして走査信号発生回路４より送られた走査信号を走査
線ドライバ２から、Ｄ／Ａ変換器８より送られたデータ
信号をデータ線ドライバ３からＬＣＤパネル１に印加す
る。

【００４３】

【発明の効果】ＭＬＳ法の長所であるフレーム応答を低
減する効果を保ちつつ、補償期間にのみ実効電圧上の誤
差をなくすデータ信号の印加により、表示パタンに依存
することなく均一な階調が表示できて、多階調表示が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動方法の一実施例における波形図で
ある。

【図２】従来のＭＬＳ駆動方法の一実施例における波形
図である。

【図３】本発明の駆動方法の一実施例における波形図で
ある。

【図４】本発明の液晶表示装置の実施例におけるブロッ
ク図である。

【符号の説明】

ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６、ｒ７、ｒ８
走査信号 ｃｍ
データ信号 ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８
選択期間 ｔ’、１ｔ’、２ｔ’
補償期間 １ ＬＣＤパネル ２ 走査線ドライバ ３ データ線ドライバ ４ 走査信号発生回路 ５ バッファメモリ ６ データ信号演算回路 ７ データ信号バッファ ８ Ｄ／Ａ変換器 ９ 補償信号演算回路 １０ タイミング回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のデータ線及び走査線と該データ線
   及び走査線の交点に対応して設けられた液晶画素とを有
   し、走査線には走査信号が印加され、データ線にはデー
   タ信号が印加され、全走査線を同時に選択するマルチラ
   イン走査法を用いたマトリクス液晶表示装置の駆動方法
   において、各フィールド期間内に、走査信号は直交正規
   マトリクスから導かれた選択期間の信号と少なくとも一
   回以上の補償期間をもち、各フィールド期間について、
   各々の走査線に印加するべき走査信号同士が直交でない
   走査信号を有することを特徴とする液晶表示素子の駆動
   方法。
2. 【請求項２】 補償期間において、同一階調に対する実
   効電圧の画面内での不均一分を均一に補償するように、
   同一データ線上に設けられた液晶素子に表示されるべき
   画素情報を自乗した総和にもとずいて決めるデータ信号
   を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子
   の駆動方法。
3. 【請求項３】 非対角型の直交関数にもとづき複数の走
   査線を同時に選択する複数走査線選択型の走査信号を発
   生する手段と、走査信号の補償期間に印加する信号を発
   生する手段とデータ信号の補償期間において同一階調に
   対する実効電圧の画面内での不均一分を均一に補償する
   よう、同一データ線上に設けられた液晶素子に表示され
   るべき画素情報を自乗した総和にもとずいて決めるデー
   タ信号を発生する手段を有することを特徴とする液晶表
   示素子の駆動装置。