JPH08234164A

JPH08234164A - 画像表示装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH08234164A
Application number: JP32921695A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hirai; 良典平井; Makoto Nagai; 真永井; Satoshi Nakazawa; 聡中沢; Kazuyoshi Kawaguchi; 和義河口; Takeshi Kuwata; 武志桑田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1996-09-13
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JP3582919B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数同時選択法による画像表示装置の空間変調
を併用したフレームレートコントロール階調駆動法で、
フリッカーとクロストークを同時に低減する。【解決手段】同一のサブグループに属する全画素で１つ
の中間調レベルを表示する際の各フレームで、列内の全
画素に対して等しい実効電圧が印加される列の割合が、
全中間調レベルおよび全フレームで平均して、４０％以
上となるように、空間変調の位相を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速で応答する液
晶に適した液晶表示装置を駆動する方法に関する。特
に、本発明は、複数ライン同時選択法（特開平６−２７
９０７）でマルチプレックス駆動を行う、単純マトリク
ス型液晶表示装置の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、本明細書では、走査電極を行電極
といい、データ電極を列電極ということにする。

【０００３】高度情報化時代の進展にともなって情報表
示媒体へのニーズはますます高まっている。液晶ディス
プレイは薄型、軽量、低消費電力などのメリットを有
し、半導体技術との整合性もよくますます普及するもの
と考えられる。一方で普及にともなって画面大型化、高
精細化が求められるようになり大容量表示をする方法の
模索が始まっている。そのなかでＳＴＮ（超ねじれネマ
ティック）方式はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）方式に比
べ製造工程が簡素であり、低コストで生産できるので将
来の液晶ディスプレイの主流になると考えられる。

【０００４】ＳＴＮ方式で大容量表示をするためには従
来から線順次選択法が行われている。この方法は各行電
極を１本ずつ順次選択するとともに、列電極を表示した
いパターンと対応させて選択するもので、全行電極が選
択されることによって一画面の表示を終える。

【０００５】しかし、線順次選択法では、表示容量が大
きくなるにつれてフレーム応答と呼ばれる問題が起こる
ことが知られている。線順次駆動法では、選択時には比
較的大きく、非選択時には比較的小さい電圧が画素に印
加される。この電圧比は一般に行ライン数が大きくなる
ほど（高デューティ駆動となるほど）大きくなる。この
ため、電圧比が小さいときには電圧実効値（ＲＭＳ電
圧）に応答していた液晶が印加波形に応答するようにな
る。すなわち、フレーム応答とは選択パルスでの振幅が
大きいためオフ時の透過率が上昇し、選択パルスの周期
が長いためオン時の透過率が減少し、結果としてコント
ラスト比の低下を引き起こす現象である。

【０００６】フレーム応答の発生を抑制するためにフレ
ーム周波数を高くし、これにより選択パルスの周期を短
くする方法が知られているが、これには重大な欠点があ
る。つまり、フレーム周波数を増やすと、印加波形の周
波数スペクトルが高くなるので、表示の不均一を引き起
こし、消費電力が上昇する。したがって選択パルス幅が
狭くなりすぎるのを防ぐためにフレーム周波数の上限に
は制限がある。

【０００７】周波数スペクトルを高くせずにこの問題を
解決するために、最近、新駆動法が提案された。複数の
行電極（選択電極）を同時に選択する複数ライン同時選
択法である。この方法は複数の行電極を同時に選択し、
かつ、列方向の表示パターンを独立に制御できる方法で
あり、選択幅を一定に保ったままフレーム周期を短くす
ることができる。すなわちフレーム応答を抑制した高コ
ントラスト比の表示ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】複数ライン同時選択法
においては、列表示パターンを独立に制御するために、
同時に印加される各行電極には一定の電圧パルス列が印
加される。複数のラインを同時に選択する駆動法では、
複数の行電極に同時に電圧パルスが印加されることにな
るので、列方向の表示パターンを同時にかつ独立に制御
するために、行電極には各々極性の違うパルス電圧が印
加される必要があるためである。行電極には極性を持つ
パルスが何回か印加され、列電極にはデータに応じた電
圧が印加される。こうして、トータルで各画素にはオ
ン、オフに応じた実効電圧が印加される。

【０００９】この各行電極に印加される選択パルス電圧
の系列はＬ行Ｋ列の行列（これを以後、選択行列（Ａ）
という）として表せる。選択パルス電圧系列は互いに直
交なベクトル群として表せるため、これらを列要素とし
て含む行列は直交行列となる。このとき行列内の各行ベ
クトルは互いに直交である。行の数Ｌは同時選択行本数
に対応し、各行はそれぞれのラインに対応する。たとえ
ば、Ｌ本の選択ラインの中のライン１には、選択行列
（Ａ）の１行目の要素が適応される。そして、１列目の
要素、２列目の要素の順に選択パルスが印加される。

【００１０】本明細書では、選択行列（Ａ）の表記にお
いて、１は正の選択パルスを、−１は負の選択パルスを
意味することとする。選択行列（Ａ）の代表的な例とし
てアダマール行列を図４に示す。図４（ａ）は４行４列
のもの、図４（ｂ）は８行８列のもの、図４（ｃ）は８
行８列のものの第１行を除いた７行８列のものである。

【００１１】列電極には、この行列の各列要素および列
表示パターンに対応した電圧レベルが印加される。すな
わち、列電極電圧系列はこの行電極電圧系列を決める行
列と表示パターンによって決まる。

【００１２】列電極に印加される電圧波形のシーケンス
は以下のように決定される。図３はその概念を示した説
明図である。４行４列のアダマール行列を例にとって説
明する。列電極ｉおよび列電極ｊにおける表示データが
図３（ａ）に示すようになっているとする。列表示パタ
ーンは図３（ｂ）に示すようにベクトル（ｄ）として表
される。ここで列要素が−１のときはオン表示を表し、
１はオフ表示を表す。行電極に、行列の列の順に順次行
電極電圧が印加されていくとすると、列電極電圧レベル
は図３（ｂ）に示すベクトル（ｖ）のようになり、その
波形は図３（ｃ）のようになる。図３（ｃ）において、
縦軸、横軸はそれぞれ任意単位である。

【００１３】部分ライン選択の場合、液晶表示素子のフ
レーム応答を抑制するために、１表示フレーム内で分散
して電圧印加されることが好ましい。具体的には、たと
えば、１番目の同時選択される行電極群（同時選択され
る行電極群を以下、サブグループという）に対するベク
トル（ｖ）の第１番目の要素が印加された次には、２番
目の同時選択される行電極群に対するベクトル（ｖ）の
第１番目の要素が印加され、以下同様のシーケンスをと
る。

【００１４】したがって、実際に列電極に印加される電
圧パルスシーケンスは、電圧パルスを１表示フレーム内
でどのように分散するか、また同時選択される行電極群
に対してそれぞれどのような選択行列（Ａ）が選ばれる
かによって決定される。

【００１５】ところで、複数ライン同時選択法における
階調表示において、フレームレートコントロール（ＦＲ
Ｃ）を用いることが提案されている。ＦＲＣは、複数の
フレームにオンまたはオフを分散させ、その平均の明る
さにより階調を表現する方式である。ＦＲＣでは、多階
調化（たとえば８階調以上）のためには多くのフレーム
を用いることが必要である。このため、表示が完結する
までの期間が長くなり、フリッカーが発生する。このた
め、線順次選択法においては、一般に、オン、オフの分
散の位相を隣接する画素間でずらす空間変調という手法
が併用される。

【００１６】図５は、ＦＲＣと空間変調を組み合わせて
表示するための方法を示す。３行３列のドットを用いて
空間変調を行う場合で、時系列上に展開された３フレー
ムを用いて、４階調を表示する場合を例にとっている。
図で、白丸はオン、黒丸はオフを示す。図５（ａ）は３
フレームのそれぞれに用いる３つの点灯テーブルを示
す。点灯テーブルは、空間変調の単位となる画素ブロッ
ク中の画素に対応する要素を持つ。そして、全オフを第
０階調、全オンを第３階調とすると、階調データがテー
ブルの値より大きくなる場合には、オン、残りをオフと
なるようにして駆動する。図５（ｂ）は第１階調を表示
する場合の点灯パターンのシーケンスを示す。

【００１７】従来の線順次選択法では、１ラインごとに
選択されるので、空間変調ＦＲＣとの関連はほとんどな
く、それぞれの要件を独立に決めることができた。しか
し、複数ライン同時選択法では複数のラインを同時に選
択するので、空間変調と選択パルス系列が相互に関係し
あう。したがって、単純に複数ライン同時選択法と空間
変調ＦＲＣを組み合わせた場合、特定の表示で大きなク
ロストークを発生したり、フリッカーなどの表示のちら
つきを発生させたりして、表示品位を損なうことにな
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決するために、以下の画像表示装置の駆動方法を提供
する。

【００１９】すなわち、複数の行電極と複数の列電極と
を有する画像表示装置の行電極を複数本ずつのサブグル
ープに分割し、そのサブグループを一括して選択し、直
交行列の列ベクトルを時系列で展開した信号に基づく電
圧を行電極に印加するとともに、複数のフレームを用い
たフレームレートコントロール（ＦＲＣ）法で階調表示
を行う画像表示装置の駆動方法であって、複数の画素か
らなる画素ブロックを単位としてＦＲＣの位相をずらす
空間変調を行うとともに、同一のサブグループに属する
全画素で１つの中間調レベルを表示する際の各フレーム
で、列内の全画素に対して等しい実効電圧が印加される
列の割合が、全中間調レベルおよび全フレームで平均し
て、４０％以上、好ましくは５０％以上となるように、
空間変調の位相を設定することを特徴とする画像表示装
置の駆動方法を提供する。

【００２０】また、空間変調を実施する画素ブロックの
行ライン数Ｊと同時選択行本数Ｌとが等しいか、一方が
他方の倍数であることを特徴とする請求項１記載の画像
表示装置の駆動方法を提供する。

【００２１】さらに、同一のサブグループに属する全画
素で１つの中間調レベルを表示する際の各フレームで、
列内の全画素に対して等しい実効電圧が印加される点灯
パターンもしくはそれと絶対値の等しい列電圧が印加さ
れる他の点灯パターンをとる割合が、全中間調レベルお
よび全フレームで平均して、６０％以上となるように、
空間変調の位相を設定することを特徴とする画像表示装
置の駆動方法を提供する。

【００２２】

【発明の実施の形態】発明者らは、複数ライン同時選択
法の特徴と、空間変調の方式を検討し、複数ライン同時
選択法と空間変調ＦＲＣの両方のメリットを生かせる方
式を見いだした。

【００２３】すなわち、本発明においては、階調表示の
際に、特定のドットパターンが高い確率で現れるように
制御することによって、クロストークが抑制されかつ均
一になって目立たなくなる。クロストークの大きさが同
時選択されるライン内でのドットパターンによって大き
く変化するのは、複数ライン同時選択法の特徴である
が、本発明ではこの特徴を利用している。従来の線順次
選択法では、できるかぎり、表示のドットパターンをラ
ンダムにして、フリッカーを防止しようとするのが通常
なので、この点は、従来技術と大きく異なる点である。

【００２４】振幅変調やパルス高変調を伴わない単純な
ＦＲＣにおいては、本発明でいう「列内の全画素に対し
て等しい実効電圧が印加される列」とは、「列内の全画
素がオンまたはオフとなる列」である。振幅変調などを
伴う場合は、複数のサブフレームによって、中間調に相
当する実効電圧が印加される１つのフレームが構成され
る場合がある。このような場合は、必ずしも、全オンパ
ターンや全オフパターンとなる場合に限らない。以下
は、振幅変調等を伴わない場合について主に説明する。

【００２５】本発明を説明する便宜上、閾値テーブルお
よび位相テーブルという概念を導入する。

【００２６】閾値テーブルとは、ＦＲＣに用いるフレー
ム数に等しい数の要素を持つベクトルである。それぞれ
の要素は、それぞれのフレームでオン電圧を加えるべき
か、オフ電圧を加えるべきかの判定を行う閾値である。
つまり、入力された階調データが、そのフレームに対応
する閾値テーブルの要素より大きいときは、オン電圧が
加えられ、閾値テーブルの要素以下であるときは、オフ
電圧が加えられる。

【００２７】一方、位相テーブルとは、空間変調の適用
される画素ブロック内の画素に対応する要素を持ってい
る。それぞれの要素は、その画素において、閾値テーブ
ルの何番目の要素を、閾値として適用する始点とするか
を示す。つまり、各画素の位相状態を決定するテーブル
である。

【００２８】階調数ｍ（それぞれの階調は０からｍ−１
までの整数で表現されるとする。）の入力データをフレ
ーム数ｇのＦＲＣで（ｇ＋１）階調に割り振って表示
し、空間変調の画素ブロックの大きさをｋ行ｈ列とする
場合について説明する。

【００２９】この場合、閾値テーブルＴ（ｎ）はｇ個の
要素を持つベクトルであり、それぞれの要素は、０から
ｍ−１までの整数をとりうる。また、位相テーブルＰ
（ｉ，ｊ）はｋ行ｈ列の行列であり、それぞれの要素
は、０からｇ−１までの整数を取りうる。そして、ＦＲ
ＣのＦ番目のフレームにおいては、画素（ｉ，ｊ）の閾
値は、Ｔ（Ｐ（ｉ，ｊ）＋Ｆ−１）となり、この値よ
り、入力される階調データが大きい場合は、オン表示が
なされ、入力される階調データがこの値以下である場合
はオフ表示がなされる。

【００３０】本発明では、同一のサブグループに属する
全画素で１つの中間調レベルを表示する際の各フレーム
で、列内の全画素に対して等しい実効電圧が印加される
列（オンまたはオフとなる列）の割合が、全中間調レベ
ルおよび全フレームで平均して、４０％以上、好ましく
は５０％以上となるように、空間変調の位相を設定す
る。この割合を以下簡単のため、「ベタ確率」と呼ぶ。
ベタ確率を４０％以上にすると、各フレームで全オンま
たは全オフの表示パターンとなる確率が高いため、全体
として、クロストークを目立たなくすることができる。

【００３１】ベタ確率を４０％以上となるようにするた
めに、効果的な閾値テーブルと位相テーブルの条件に
は、たとえば、以下のようなものがある。

【００３２】まず、閾値テーブルの要素に一定の周期性
を持たせる。閾値テーブルの要素の値が大きければ、そ
の要素に対応するフレームでは、オフ電圧が印加される
ことになる確率が高くなり、逆に、閾値テーブルの要素
の値が小さければ、その要素に対応するフレームでは、
オン電圧が印加されることになる確率が高くなる。した
がって、閾値テーブルの要素に一定の周期性を持たせる
と、各画素では、オン電圧が印加される確率の上下が周
期的に生じることになる。

【００３３】この状態で、位相テーブルの各列内の要素
間の位相差を上記周期の倍数にする。そうすると、オン
電圧の印加される確率が各列の全画素で同期して上下す
るため、１フレーム内で、全オンパターンになりやすい
列と全オフパターンになりやすい列とが生じることにな
る。

【００３４】本発明の実施形態のひとつを、閾値テーブ
ルおよび位相テーブルを用いて説明する。４本の行電極
を同時に選択し、かつ、空間変調のための画素ブロック
を２行４列（以下、簡単のため２×４ともいう）の大き
さにする。そして、同時に選択される行電極は、列方向
に、２つの画素ブロックからなるものとする。すなわち
１つの画素ブロックは複数のサブグループにまたがらな
い。データ入力は４ビット（１６階調）であり、０から
１５までの整数で各階調データは表現される。また、Ｆ
ＲＣのために８フレームを使用し、最終的に９階調に割
り振られて表示されるとする。

【００３５】この場合、閾値テーブルＴ（ｎ）と位相テ
ーブルＰ（ｉ，ｊ）として以下の数１のようなものが採
用できる。

【００３６】

【数１】

【００３７】この場合は、閾値テーブルの要素の周期性
は２であり、２フレームごとに全オン（または全オフ）
が生じやすい状態が生じることになる。具体的には、閾
値テーブル内の要素は、８以上のものと７以下のものと
が、２フレームごとに現れる形になっている。そして、
位相テーブルの各列内の位相差はすべて４（２の倍数）
になっている。

【００３８】たとえば、１つの画素ブロック内の全画素
で、階調”６”を表示する場合を考える。この場合の、
１つの画素ブロックの点灯パターンは各フレームで図１
のようになる。

【００３９】図１では、３２列中、全オフまたは全オン
となるのは、２４列である。画素ブロックは異なるサブ
グループにまたがることがなく、かつ全面に同じ閾値テ
ーブルおよび位相テーブルが適用されるため、図１で列
方向に全オフパターン、全オンパターンの列は、画面全
体でみてもそれぞれ全オフパターン、全オンパターンに
なる。したがって、画面全体で７５％がベタ表示にな
る。

【００４０】同様に、同一のサブグループに属する全画
素で１つの中間調レベルを表示する際の各フレームで、
何％の列が全オンパターンまたは全オフパターンになる
かを、１６個の各階調レベルすべてについて調べると、
表１のようになる。

【００４１】

【表１】

【００４２】このうち、中間調表示のなされる階調レベ
ル１〜１４について平均すると、８５．７％が全オンま
たは全オフとなっている。すなわち、数１の閾値テーブ
ルおよび位相テーブルを用いると、ベタ確率は８５．７
％となり、これは非常に高い値である。

【００４３】よって、数１の閾値テーブルと位相テーブ
ルを採用すると、全オンまたは全オフを各フレームで表
示することになる列の確率が非常に高くなり、クロスト
ークが目立たない画像が得られる。

【００４４】実際には、空間変調の適用される画素ブロ
ックの行の数を２とすれば、閾値テーブルや位相テーブ
ルに特別の工夫をしなくとも、ベタ確率を５０％以上と
なしうる。したがって、画素ブロックの行の数を２とす
ることは、本発明において、非常に好ましい実施形態で
ある。

【００４５】本実施形態では、奇数フレームに全オンパ
ターン、偶数フレームに全オフパターンが基調となるよ
うに各テーブルを設定しているが、各フレームにおい
て、列ごとに、全オフパターンと全オンパターンが交互
に基調となる用にテーブルを決めることもできる。

【００４６】また、本実施形態においては、２フレーム
単位での周期性を持った閾値テーブルを採用しているた
め、これに応じて、点灯パターンも２フレーム単位で変
化しているが、これを３フレームや４フレームを周期の
単位ともなしうる。これらは、表示品位、ディスプレイ
解像度、ディスプレイサイズなどに応じて決めればよ
い。

【００４７】以上の説明では、閾値テーブル、位相テー
ブルを用いて説明したが、これらの関係を、図５に示す
ような各フレームごとの点灯テーブルで表すこともでき
る。ただし、回路設計は、閾値テーブル、位相テーブル
を回路部品として使用すれば、各フレームごとの点灯テ
ーブルを用意するよりも単純になる。

【００４８】ところで、空間変調の単位となる画素ブロ
ックの大きさと同時選択される行電極の本数の整合性
も、クロストークの低減には重要である。本発明の１実
施形態では、空間変調の単位の行ライン数Ｊを同時選択
行電極数Ｌと一致させるか、または一方が一方の約数と
なるようにする。こうすることにより、複数ライン同時
選択法と空間変調ＦＲＣの不整合性は著しく低減され、
空間変調によりフリッカーの低減された階調表示が得ら
れる。

【００４９】ここでいう不整合性とは次のようなもので
ある。もしＬとＪが不一致でかつ互いに倍数の関係にな
いならば、均一な中間調を表示する場合であっても、選
択パルスの系列はサブグループごとに異なる。したがっ
て、画像スクリーン全体にわたって、均一な駆動を行う
ことが困難になる。すなわち、特定のサブグループでは
印加される波形が緩やかに変化する波形であるが、別の
サブグループでは大きく変化する波形となる場合があ
る。こうして、場所により明暗のムラを生ずることにな
る。

【００５０】複数ライン同時選択法においては、特定の
列電極上の同時選択される行電極に対応する表示パター
ン（オフが１、オンが−１）を要素とする列電極表示パ
ターンベクトル（ｘ）＝（ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ ・・
・）と、選択行列の列ベクトル（Ａ_{i:i=1,2,3,4・・・}）の
内積ｙ_i ＝（ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ ・・・）Ａ_i に比例した電圧が列電極に印加されるので、（ｘ）のパ
ターンが電圧を直接的に決める重要な要素である。空間
変調を用いる場合、（ｘ）としては、ベタ、１本おきの
周期パターンなどが典型的パターンであるが、空間変調
のサイズが同時選択ライン数Ｌと上記の特定の関係にな
い場合、さまざまな（ｘ）の種類が発生することにな
り、結果として列電極に印加される電圧ｙが大きく変化
することとなるのである。

【００５１】また、時間的に見ると、同時選択される行
電極のサブグループに対し、空間変調のユニット（画素
ブロック）がずれていく。したがって、これらの位相が
合う周期は非常に長いものとなり、長時間での電圧の揺
らぎの原因となり、フリッカーや像の流れが発生するお
それがある。

【００５２】こうした複数ライン同時選択法と空間変調
ＦＲＣの間の不整合をなくすには、それぞれのシーケン
スが整合するか、シーケンスの位相の合う周期を短くす
ることが必要である。このための条件が、先に述べた
「空間変調の単位の行ライン数Ｊを同時選択行電極数Ｌ
と一致させるかまたは一方が一方の約数となるようにす
る」という条件である。

【００５３】空間変調のサイズやフリッカー抑制効果、
複数ライン同時選択のフレーム応答抑制効果・回路構成
を考慮した場合、同時選択ライン数Ｌとしては、２〜１
５程度とするのが望ましく、空間変調の単位の行ライン
数Ｊは、Ｌと同一かその約数（または倍数）とすること
が望ましい。特には、Ｊは２〜７とされる。たとえば、
Ｌ＝４、Ｊ＝２は好ましい組み合わせの例であり、３〜
１６フレームを単位としてＦＲＣにより階調を表現でき
る。

【００５４】すでに数１および図１を用いて例示した実
施形態においては、Ｌ＝４、Ｊ＝２となっており、上記
条件を満たす。Ｌ＝４に対しては、２行２列、４行２
列、４行４列、４行６列、８行８列などが好ましい空間
変調の画素ブロックサイズとして例示される。一般によ
く用いられる３行３列の空間変調はＬ＝４に対して好ま
しいサイズではない。

【００５５】ドットパターンと列電極電圧とが関係する
ため、選択ベクトルのシーケンスもクロストーク、フリ
ッカー低減のために非常に重要な要素である。その要件
としては、１）選択パルスの系列（選択列ベクトルシーケンス）が
周期的、２）周期がフレーム長よりも充分短い、ことが必要であ
る。これらの条件を満たした場合、複数ライン同時選択
固有のフリッカーを充分に抑制できる。

【００５６】１）、２）の要件を満たすために、次のよ
うなシーケンスを使用できる。すなわち、各選択ベクト
ルをＨ回（Ｍ／２≧Ｈ≧１，ここでＭはサブグループの
数）ずつ用いながら、Ａ₁ →Ａ₂ →Ａ₃ →Ａ₄ の繰り返
しサイクルで、順次サブグループを選択することであ
る。この場合、その選択列ベクトルの要素の符号に対応
した選択パルスが選択されているサブグループの各行ラ
インに印加される。一方、非選択状態のサブグループの
各行ラインには０電圧が印加される。

【００５７】また、複数ライン同時選択方式で実効電圧
が正しく決定されるには、すべてのサブグループに対
し、１つの表示フレーム内でＡ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ 、Ａ₄ の
すべての選択列ベクトルに対応する電圧が印加されるこ
とが必要である。

【００５８】次に、列電極電圧の変動に注目する。ＦＲ
Ｃに空間変調を併用した場合、各テーブルの作り方に応
じて、各フレームにおいて各種のドットパターンが生じ
る。このとき、列電極電圧ｙの大きな変動を生ずるドッ
トパターンの存在する確率が高いと大きなクロストーク
を生じることになり、中間調表示の均一性を損なうこと
になる。このため、ｙが時間的に大きく変動しないよう
なドットパターンが多く存在するようにテーブルを設定
することが望ましい。

【００５９】具体的には、同一のサブグループに属する
全画素で１つの中間調レベルを表示する際の各フレーム
で、列内の全画素に対して等しい実効電圧が印加される
点灯パターンまたはそれと絶対値の等しい列電圧が印加
される他の点灯パターンをとる割合が、全中間調レベル
および全フレームで平均して、６０％以上となるよう
に、空間変調の位相を設定することが好ましい。

【００６０】特に、数２に示すような行列を選択行列と
して、４ライン同時選択を行う場合は、全オンパター
ン、全オフパターンおよびオン／オフの繰り返しパター
ンを２つの列電圧レベルで表示できる。４ライン同時選
択において一般に必要とされる列電圧レベルは５つであ
る。さらに、この場合に用いられる２つの列電圧レベル
は極性が反対で、絶対値が等しいものになっている。こ
のことは、全オンパターン、全オフパターンおよびオン
／オフの繰り返しパターンを基調とする表示を行えば、
階調データの切替時に列電圧が余り変動せず、列電圧の
変動に伴う画質の劣化を大幅に低減できることを意味す
る。

【００６１】

【数２】

【００６２】一般に、同一のサブグループに属する全画
素で１つの中間調レベルを表示する際の各フレームで、
列内の全画素に対してオンまたはオフとなるパターンも
しくはそれらと絶対値の等しい列電圧を有する他のひと
つのパターンをとる割合が、全中間調レベルおよび全フ
レームで平均して６０％以上となるように、空間変調の
位相を調整することが、ベタ確率が４０％以上になるか
否かにかかわらず、クロストークを低減するために好ま
しい。この割合が非常に大きいときは、４０％よりも多
少ベタ確率が低くとも、良好な画像が得られる場合があ
る。同時にベタ確率を４０％以上にすれば、クロストー
ク低減の観点でもっとも好ましい。

【００６３】空間変調サイズが２行ｈ列の場合は、全オ
ンまたは全オフもしくはオン／オフしかパターンが存在
しないので、本発明の駆動方式には適する。

【００６４】このような観点からは、たとえば、Ｌ＝４
に対しては、２行４列、４行４列、４行８列のサイズ
で、かつ上位ビットを斜めに（クロスの配置で）割り振
ったような空間変調の点灯テーブルが望ましい。単純な
魔法陣では各種のドットパターンが存在することにな
り、中間調にクロストークが発生するため望ましくな
い。

【００６５】たとえば、４×４のサイズに０から７まで
の数字を２回ずつ割り振り、縦、横、斜めの合計を１４
としたテーブルは多くの組み合わせが存在する。その中
のある種の点灯テーブルによると、階調数は９階調（中
間階調は７階調）であり、全部で２８の列方向のドット
パターンがあるが、全オンパターン、全オフパターンと
オン／オフパターンの合計は１２回であり、本発明の駆
動法に適するとはいえない。

【００６６】多階調表示において、短いフレームで多く
の階調を表現する手法として、複数の異なるフレーム数
のＦＲＣを組み合わせるものがある。この場合にも、本
発明は適用できる。ただし、用いる複数のＦＲＣのフレ
ーム数が２、３、５または７などを公約数として含み、
閾値テーブルの要素の持つ周期性がその公約数であるこ
とが好ましい。

【００６７】たとえば、４フレームのＦＲＣ、６フレー
ムのＦＲＣを併用することにより、０，１／６，１／
４，２／６，２／４，４／６，３／４，５／６，１の９
階調を最長６フレームで達成できるが、この場合は、各
ＦＲＣのフレーム数の公約数である２フレームを閾値テ
ーブルの要素の持つ周期性とすればよい。こうすると、
ベタ確率を高めることができ、クロストークの少ない表
示ができる。

【００６８】一方、４フレームのＦＲＣ、５フレームの
ＦＲＣを併用する場合は、点灯パターン周期として２０
フレーム程度の長い周期のものが生じるため、フリッカ
ーとして観察されやすくなる。

【００６９】また、階調表示の際にディザ法を用いて、
疑似的に階調表示を増やす手法もよく知られている。こ
の場合も、本発明を適用できる。ただし、ディザを行う
単位については、同一の位相を空間変調に対して使用す
ることが必要である。たとえば、２×２を単位としてデ
ィザを適用する場合は、行または列のそれぞれ２画素を
１つのセットとして同一の位相を用いる。こうすること
により、ディザによる画像の流れやフリッカーを抑制で
きる。

【００７０】具体的なディザの手法としては、入力され
るもとのデータにディザの情報が含まれている場合と、
元データはディザ情報を含まないが、ディザ処理をし
て、階調表示をする場合とがある。いずれの場合も、本
発明を適用できる。後者の場合は、ディザ処理をされた
データに対する位相テーブルと、ディザ処理をされない
データに対する位相テーブルとを切り替えて用いうる。

【００７１】本発明は、振幅変調やパルス高変調などの
他の階調方式とＦＲＣを併用する場合にも適応できる。
複数のフレームにわたって階調を表現する手法と空間変
調を組み合わせ用いる手法において、本発明はきわめて
有効である。

【００７２】また、多色表示を行う場合は、色により、
位相を反転させて用いると、よりフリッカーの抑制効果
が高く、均一な階調表示が達成できる。たとえば、赤と
青とを同一の位相とし、緑のみを逆位相になしうる。

【００７３】上記のように、本発明では、空間変調ＦＲ
Ｃと複数ライン同時選択法において特定の関係を満たし
て駆動することにより、それぞれの方式の持つメリット
を損なうことなく、高い品位の画像を提供できる。

【００７４】本発明は、従来から知られている複数ライ
ン同時選択用の回路を使って簡単に実現できる。空間変
調ＦＲＣは、初段の多ビットデータをメモリに格納する
前段にいれて、ＦＲＣ後の１ビット（１フレーム）デー
タをメモリに格納し、それを順次読み出し複数ライン同
時選択演算により列電極電圧波形を計算してもよく、多
ビットデータのままメモリに格納し、列電圧演算の前段
で空間変調ＦＲＣのテーブルとの参照により１ビットの
ＦＲＣデータとしてもよい。閾値テーブルや位相テーブ
ルは、ＲＯＭに格納して順次読み出して用いればよい
が、論理回路で構成することも容易である。

【００７５】

【実施例】

［例１］ＶＧＡ（６４０×４８０×３（ＲＧＢ））のカ
ラーＳＴＮ表示素子を上下２画面に分割し２画面駆動と
した。１画面の、行ラインは２４０であり、同時選択数
Ｌ＝４（すなわちサブグループ数＝６０）で複数ライン
同時選択駆動を行った。フレーム周波数は１２０Ｈｚと
して駆動し、応答時間（立ち上がり時間、立ち下がり時
間の平均）は６０ｍｓであった。

【００７６】用いた選択行列は、数２に示したものであ
り、選択行列の各列ベクトルを左から順にＡ₁ ，Ａ₂ ，
Ａ₃ ，Ａ₄ と呼ぶと、Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₄ ，Ａ₁ ，
Ａ₂，Ａ₃ ，Ａ₄ ，Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₄ ，・・・と
なる順序で選択パルスの系列を設定した。極性の反転は
７パルスごとに行い駆動の交流化を行った。

【００７７】階調方式としては、８フレームのＦＲＣと
２ビット（２×２）のディザリングを用いた。まず、５
ビット入力の下位２ビットをディザリング処理し、各色
３ビットのデータに変換し、それを空間変調併用のＦＲ
Ｃで表示した。

【００７８】空間変調の単位となる画素ブロックは４×
４として、１つのサブグループが１つの画素ブロックに
含まれるようにした。空間変調方式としては、数３に示
すような閾値テーブルおよび位相テーブルを使用した。

【００７９】

【数３】

【００８０】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率は８５．７％であり、同一のサ
ブグループに属する全画素で１つの中間調レベルを表示
する際の各フレームで、全オンパターンまたは全オフパ
ターンと絶対値の等しい駆動電圧を有するパターン（こ
の場合はオン／オン／オフ／オフとなるパターン）をと
る割合（これを以後オン／オフ確率という）は１４．３
％となる。

【００８１】結果として、各階調で、ほとんどフリッカ
ーのない、３１階調表示（ドット単位では８階調）が得
られ、コントラスト比４０：１の動画表示が得られた。

【００８２】次に、緑のみ、閾値テーブルの位相を逆転
し、数４に示すようにした。

【００８３】

【数４】

【００８４】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率およびオン／オフ確率は、閾値
テーブルとして、Ｔ₁ （ｎ）を用いた場合と変わらない
が、フリッカーのレベルはさらに低減され、画質が向上
した。

【００８５】さらに、ディザ処理されなかった場合（す
なわち、入力データの下位２ビットを０とした場合）に
用いる位相テーブルとして、数５に示すものを用意し
て、数３の位相テーブルと数５の位相テーブルとを表示
データによって切り替えて用いた。このような閾値テー
ブルと位相テーブルとを用いた場合のベタ確率は８５．
７％であり、オン／オフ確率は１４．３％となる。この
場合も、同様にフリッカ−レベルの低い画像が得られ
た。

【００８６】

【数５】

【００８７】［例２］例１において、入力を各色６ビッ
トとし、６フレームのＦＲＣを加えて、ドット単位で１
３階調、２ビットのディザを含めて５１階調となる表示
を行った。

【００８８】６フレームの場合は、空間変調の単位とな
る画素ブロックは６×３とした。閾値テーブル、位相テ
ーブルは数６に示すものである。このテーブルは、中間
調レベル２／１５，５／１５，７／１５，８／１５，１
０／１５および１２／１５を表示する際に用いた。

【００８９】

【数６】

【００９０】また、８フレームの空間変調の単位となる
画素ブロックは４×４とした。閾値テーブル、位相テー
ブルは数７に示すものである。このテーブルは、中間調
レベル１／１５，３／１５，４／１５，６／１５，７／
１５，８／１５，９／１５，１１／１５，１３／１５お
よび１４／１５を表示する際に用いた。

【００９１】

【数７】

【００９２】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率は７６．８％であり、オン／オ
フ確率は１３．７％となる。この場合も、フリッカーや
低周波のうなりの観察されない良好な画像が得られた。

【００９３】［例３］ＶＧＡ（６４０×４８０×３（Ｒ
ＧＢ））のカラーＳＴＮ表示素子を上下２画面に分割し
２画面駆動とした。１画面の、行電極数は２４０であ
り、同時選択数Ｌ＝４（すなわちサブグループ数＝６
０）で複数ライン同時選択駆動を行った。フレーム周波
数は１２０Ｈｚとして駆動し、応答時間は６０ｍｓであ
った。

【００９４】用いた選択行列は、数２に示すものであ
り、選択行列の各列ベクトルを左から順にＡ₁ , Ａ₂ ,
Ａ₃ , Ａ₄ と呼ぶと、Ａ₁ ，Ａ₁ ，Ａ₁ ，Ａ₁ ，Ａ₂ ，
Ａ₂ ，Ａ₂ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₃ ，Ａ₃ ，Ａ₃ ，・・・と
なる順序で選択パルスの系列を設定した。極性の反転は
７パルスごとに行い駆動の交流化を行った。

【００９５】階調方式としては、４ビット（１６階調）
入力を９階調に割り振った後、図２に示すような各フレ
ームごとの点灯テーブルを用い、４フレーム５階調を行
った。同一の画素ブロック内の画素は同時選択される行
に属するようにした。

【００９６】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率は５０．００％であり、オン／
オフ確率は５０．０％となる。結果として、階調数が減
り、ビデオ表示などでの自然さには失われていたが、フ
リッカーはほとんど発生せず、きわめて均一な表示が得
られた。

【００９７】［例４］例１と同様の液晶表示パネルを４
ライン同時選択法で、同様に駆動した。ただし、ディザ
処理は行わず、４フレームで５階調のＦＲＣに２×４の
画素ブロックを単位とする空間変調を併用した。同時選
択される行電極４行には、空間変調の単位となる画素ブ
ロックの２行が２つ対応するようにした。閾値テーブル
と位相テーブルとを数８に示す。

【００９８】

【数８】

【００９９】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率は６６．７％であり、オン／オ
フ確率は３３．３％となる。クロストーク、フリッカー
ともにきわめて少ない画像が得られた。

【０１００】［例５］例１と同様の液晶表示パネルを４
ライン同時選択法で、同様に駆動した。ただし、ディザ
処理は行わず、４フレームで５階調のＦＲＣに２×４の
画素ブロックを単位とする空間変調を併用した。同時選
択される行電極４行には、空間変調の単位となる画素ブ
ロックの２行が２つ対応するようにした。閾値テーブル
と位相テーブルとを数９に示す。

【０１０１】

【数９】

【０１０２】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率は３３．３％であり、オン／オ
フ確率は６６．７％となる。クロストーク、フリッカー
ともに少ない、例４に準じる画像が得られた。

【０１０３】［例６］例１と同様の液晶表示パネルを４
ライン同時選択法で、同様に駆動した。ただし、ディザ
処理は行わず、４フレームで５階調のＦＲＣに４×４の
画素ブロックを単位とする空間変調を併用した。同時選
択される行電極４行には、空間変調の単位となる画素ブ
ロックの４行が対応するようにした。閾値テーブルと位
相テーブルとを数１０に示す。

【０１０４】

【数１０】

【０１０５】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率は６６．７％であり、オン／オ
フ確率は３３．３％となる。クロストーク、フリッカー
ともに少ない、例４には及ばないが例５にまさる画像が
得られた。

【０１０６】［例７］例１と同様の液晶表示パネルを４
ライン同時選択法で、同様に駆動した。ただし、ディザ
処理は行わず、４フレームで５階調のＦＲＣに４×４の
画素ブロックを単位とする空間変調を併用した。同時選
択される行電極４行には、空間変調の単位となる画素ブ
ロックの４行が対応するようにした。閾値テーブルと位
相テーブルとを数１１に示す。

【０１０７】

【数１１】

【０１０８】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率は０％であり、オン／オフ確率
は２５％となる。クロストークが大きかった。

【０１０９】［例８］例１と同様の液晶表示パネルを４
ライン同時選択法で、同様に駆動した。ただし、ディザ
処理は行わず、３フレームで４階調のＦＲＣに３×３の
画素ブロックを単位とする空間変調を併用した。閾値テ
ーブルと位相テーブルとを数１２に示す。

【０１１０】

【数１２】

【０１１１】このような閾値テーブルと位相テーブルと
を用いた場合のベタ確率は０％であり、オン／オフ確率
は３３．３％となる。クロストークが大きかった。

【０１１２】

【発明の効果】本発明では、複数ライン同時選択法と空
間変調ＦＲＣを両方の特性を損なうことなく多階調の高
速・高コントラスト比表示を可能とし、従来にない単純
マトリクスでの動画多階調表示を可能とする。また、従
来の駆動法に比してクロストーク・フリッカーのない時
間的にも空間的にも高い均一性を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動方法の実施例における点灯パター
ンを示す図。

【図２】本発明の駆動方法の１実施例で用いた空間変調
の点灯テーブルの例を示した図。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は複数ライン同時選択法での電
圧印加方法を説明する概念図および波形図。

【図４】（ａ）〜（ｃ）はアダマール行列を示す説明
図。

【図５】（ａ）、（ｂ）は空間変調を伴うＦＲＣ方式を
説明する説明図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河口和義神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者桑田武志神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の行電極と複数の列電極とを有する画
像表示装置の行電極を複数本ずつのサブグループに分割
し、そのサブグループを一括して選択し、直交行列の列
ベクトルを時系列で展開した信号に基づく電圧を行電極
に印加するとともに、複数のフレームを用いたフレームレートコントロール
（ＦＲＣ）法で階調表示を行う画像表示装置の駆動方法
であって、複数の画素からなる画素ブロックを単位としてＦＲＣの
位相をずらす空間変調を行うとともに、同一のサブグループに属する全画素で１つの中間調レベ
ルを表示する際の各フレームで、列内の全画素に対して
等しい実効電圧が印加される列の割合が、全中間調レベ
ルおよび全フレームで平均して、４０％以上となるよう
に、空間変調の位相を設定することを特徴とする画像表
示装置の駆動方法。
【請求項２】同一のサブグループに属する全画素で１つ
の中間調レベルを表示する際の各フレームで、列内の全
画素に対してオンまたはオフとなる列の割合が、全中間
調レベルおよび全フレームで平均して、４０％以上とな
るように、空間変調の位相を設定することを特徴とする
請求項１記載の画像表示装置の駆動方法。
【請求項３】空間変調を実施する画素ブロックの行ライ
ン数Ｊと同時選択行本数Ｌとが等しいか、一方が他方の
倍数であることを特徴とする請求項１または２記載の画
像表示装置の駆動方法。
【請求項４】同一のサブグループに属する全画素で１つ
の中間調レベルを表示する際の各フレームで、列内の全
画素に対して等しい実効電圧が印加される点灯パターン
もしくはそれと絶対値の等しい列電圧が印加される他の
点灯パターンをとる割合が、全中間調レベルおよび全フ
レームで平均して、６０％以上となるように、空間変調
の位相を設定することを特徴とする請求項１〜３のいず
れか記載の画像表示装置の駆動方法。
【請求項５】同一のサブグループに属する全画素で１つ
の中間調レベルを表示する際の各フレームで、列内の全
画素に対してオンまたはオフとなる点灯パターンもしく
はそれらと絶対値の等しい列電圧を有する他の点灯パタ
ーンをとる割合が、全中間調レベルおよび全フレームで
平均して、６０％以上となるように、空間変調の位相を
設定することを特徴とする請求項４記載の画像表示装置
の駆動方法。
【請求項６】複数の異なるフレーム数のＦＲＣを組み合
わせることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の
画像表示装置の駆動方法。
【請求項７】ディザ法による階調表示を併用することを
特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の画像表示装置
の駆動方法。
【請求項８】多色表示を行うとともに、１色について、
他の色と空間変調の位相を反転させることを特徴とする
請求項１〜７のいずれか記載の画像表示装置の駆動方
法。
【請求項９】複数の行電極と複数の列電極とを有する画
像表示装置の行電極を複数本ずつのサブグループに分割
し、そのサブグループを一括して選択し、直交行列の列
ベクトルを時系列で展開した信号に基づく電圧を行電極
に印加するとともに、複数のフレームを用いたフレームレートコントロール
（ＦＲＣ）で階調表示を行う画像表示装置の駆動方法で
あって、複数の画素からなる画素ブロックを単位としてＦＲＣの
位相をずらす空間変調を行うとともに、同一のサブグループに属する全画素で１つの中間調レベ
ルを表示する際の各フレームで、列内の全画素に対して
等しい実効電圧が印加される点灯パターンもしくはそれ
と絶対値の等しい列電圧が印加される他の点灯パターン
をとる割合が、全中間調レベルおよび全フレームで平均
して、６０％以上となるように、空間変調の位相を設定
することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置の駆
動方法。
【請求項１０】同一のサブグループに属する全画素で１
つの中間調レベルを表示する際の各フレームで、列内の
全画素に対してオンまたはオフとなるパターンもしくは
それらと絶対値の等しい列電圧を有する他のパターンを
とる割合が、全中間調レベルおよび全フレームで平均し
て、６０％以上となるように、空間変調の位相を設定す
ることを特徴とする請求項９記載の画像表示装置の駆動
方法。
【請求項１１】空間変調を実施する画素ブロックの行ラ
イン数Ｊと同時選択行本数Ｌとが等しいか、一方が他方
の倍数であることを特徴とする請求項９または１０記載
の画像表示装置の駆動方法。
【請求項１２】複数の異なるフレーム数のＦＲＣを組み
合わせることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか記
載の画像表示装置の駆動方法。
【請求項１３】ディザ法による階調表示を併用すること
を特徴とする請求項９〜１２のいずれか記載の画像表示
装置の駆動方法。
【請求項１４】多色表示を行うとともに、１色につい
て、他の色と空間変調の位相を反転させることを特徴と
する請求項９〜１３のいずれか記載の画像表示装置の駆
動方法。