JP2001504954A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数行アドレス指定によって駆動される受動ディスプレイであって、駆動電圧を、直交信号の数を適切に選択することによって減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】 表示装置 本発明は、行すなわち選択電極を設けた第１基板と列すなわちデータ電極を設 けた第２基板との間に液晶材料を具える表示装置であって、前記行電極と列電極 との重なり合う部分が画素を規定し、表示すべき画像に従って前記列電極を駆動 する駆動手段を更に具え、その駆動手段が列電極を駆動する表示装置に関するも のである。このような表示装置は、例えば、ラップトップコンピュータ、ノート ブックコンピュータ、電話機のような携帯装置に用いられる。 このタイプの受動マトリックスディスプレイは一般的に既知であり、複数の行 の駆動を実現することができ、次第に（Ｓ）ＴＮ[(超)捩れネマチック]効果に基 づく傾向にある。 （Ｓ）ＴＮ液晶表示装置において、画素は、供給された電圧の有効値（ｒｍｓ 値）に応答する。このようにして応答する液晶（画素）の駆動は、１９７４年２ 月に刊行されたＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｅｌ．Ｄｅｖ.，Ｖｏｌ．ＥＤ２ １,Ｎｏ．２の１４６−１５５ページのＡｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの文献”Ｓｃ ａｎｎｉｎｇ Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｐｌａｙｓ”に記載されている。 その装置では、１行ごとに連続的に駆動される。迅速な切替を行う（Ｓ）ＴＮ 液晶材料が用いられる場合、１フレーム周期内でディレクタの緩和がある。これ によってコントラストの損失が生じ、これはしばしば「フレーム応答」と称され る。 携帯装置（携帯電話、ラップトップコンピュータ）に組み込まれた表示装置の 用途においては特に、最小エネルギーで装置を駆動させることを目的としている 。その場合、駆動電圧をできるだけ小さくすることが特に試みられている。 本発明の目的は、できるだけ適切になるように選択した駆動電圧が十分である 上記タイプの表示装置を提供することである。 さらに、本発明は、「フレーム応答」をできるだけ減少させることを目的とす る。 このために、本発明による表示装置は、前記液晶材料の多重性ｍを行電極の数 Ｎ以上にし、前記行電極を駆動する駆動手段が、ｐ個の電極の群に直交信号を順 だけ近似する整数とし、Ｎ＜ｍ_eff＜ｍとしたことを特徴とするものである。 この用途において、液晶材料の多様性ｍを、関連の液晶材料によって最大コン トラストで駆動することができる最大行数を意味するものと理解すべきであり、 それは、上記論文に記載したようないわゆるＡｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの最大値 によって決定される。 本発明は、ｐ行を同時に駆動する際に行の駆動電圧及び列の最大駆動電圧がほ ぼ等しくなるように選択することができるという認識に基づくものである。行電 圧及び列電圧を発生させるドライブ−ＩＣにおいて特に、電源電圧が低減する。 きるだけ）等しい列電圧が発生し、ドライブ−ＩＣに対する電源電圧が最低にな る。この場合、電源電圧は、二つの電圧のうちの高い方によって決定される。 好適には、ｐに対して２の累乗を選択し、それは、ｐ_optにできるだけ近似す る。その理由は、直交信号のセットが複数の２の累乗の関数からなり、このセッ トの各関数が、同一の２の累乗である複数の基本パルスからなるからである。駆 動の際の関数を、直交関数のセットに存在するものよりも少なくなるように選択 する場合、パルスの時間の基本周期がそれに応じて減少し、それは、行及び列を 横切るＲＣ時間の影響に対して好適ではない。ｐ_optが常に２の累乗ではないの で、直交信号の電圧は常に互いに等しくない。相互偏差は約３８％に制限された ままである。 ＳＩＤ９２の２２８−２３１ページのＴ．Ｊ．Ｓｃｈｅｆｆｅｒ及びＢ．Ｃｌ ｉｆｔｏｎによる論文”Ａｃｔｉｖｅ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｖｉｄｅｏ−Ｒａｔｅ ＳＴＮ Ｄｉｓ ｐｌａｙ”は、「アクティブアドレス指定」を利用することによって「フレーム 応答」を回避する方法を記載しており、この場合、全ての行は、全フィールド周 期中に直交信号、例えばワルシュ（Ｗａｌｓｈ）関数によって駆動される。その 結果、各画素は、フィールド周期ごとに１回ではなく（フィールド周期毎に２５ ６ 回、２４０行のＳＴＮ ＬＣＤの）パルスによって連続的に励起される。 Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ９２の６５−６８ページのＴ．Ｎ．Ｒｕｃｋｍ ｏｎｇａｔｈａｎ等による論文”Ａ Ｎｅｗ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｆａｓｔ Ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ＳＴＮ ＬＣＤ”では 、Ｌ行の群が直交信号によって駆動される。ワルシュ関数のような直交信号のセ ットが、２の累乗、したがって２^Sである複数の関数からなるので、Ｌを、好適 にはそれにできるだけ等しくなるように選択し、したがって、一般的にはＬ＝２^S 又はＬ＝２^S−１とする。直交行信号Ｆ_i（ｔ）を好適には方形にし、それは電 圧＋Ｆ及び−Ｆからなり、同時に、行電圧を、選択周期以外で零に等しくする。 直交信号が構成される基本電圧パルスを、フィールド周期中で規則的に分布させ る。したがって、画素は、フィールド周期ごとに１回ではなくフィールド周期ご とに２^S又は２^S−１回規則的な間隔で励起される。Ｌ＝３やＬ＝７のような小さ いＬの値に対してさえも、「フレーム応答」が抑制されるとともに「アクティブ アドレス指定」のように全ての行が同時に駆動されるが、このために要求される 電子ハードウェアが著しく少なくなる。しかしながら、二つの論文のうちのいず れも駆動電圧を最適にする方法を記載していない。 本発明のこれら及び他の態様を、以下説明する実施の形態を参照にして明らか にする。 図面中、 図１は、本発明を用いる表示装置を線図的に示す。 図２は、図１の装置に用いるべき液晶材料の透過／電圧特性を示す。 図１は、断面で示すことができる基板４，５の対向する面上に行電極及び列電 極として設けたＮ行２及びＭ列の交差領域に画素のマトリックス１を有する表示 装置を示す。液晶材料６が基板間に存在する。簡単のために、オリエンテーショ ン層、偏向子のような他の素子を、断面では省略する。 装置は、行２を駆動するために直交信号Ｆ_i（ｔ）を発生させる、例えばＲＯ Ｍとして実現された行ファンクションジェネレータ７を更に具える。Ｓｃｈｅｆ ｆｅｒ及びＣｌｉｆｔｏｎによる論文に記載されたようにして、各基本時間間隔 中に行ベクトルが規定され、その行ベクトルは、駆動回路８を通じてｐ行の群を 駆動させる。行ベクトルは、行ファンクションレジスタ９に書き込まれる。 表示すべき情報１０は、Ｎ×Ｍバッファメモリ１１に格納され、時間の基本単 位ごとに情報ベクトルとして読み出される。列電極３に対する信号は、時間の基 本単位の各々の間に行ベクトルの有効値及び情報ベクトルを互いに乗算し、その 後、得られたｐ個の積を加算することによって得られる。時間の基本単位中の行 ベクトル及び列ベクトルの有効値は、Ｍ個のｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲのアレイ １２でこれらを比較することによって乗算される。ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲの アレイの出力信号を和論理１３に供給することによってこれらの積を加算する。 和論理１３からの信号１６は列駆動回路１４を駆動し、列駆動回路１４は、電圧 Ｇ_j（ｔ）を有する列３にｐ＋１個のあり得る電圧レベルを供給する。この場合 、ｐ行は常に同時に駆動される。ここで、ｐ＜Ｎとする。したがって、行ベクト ルは、情報ベクトルと同様にｐ個の成分のみを具え、これによって、ｅｘｃｌｕ ｓｉｖｅ−ＯＲの個数や和回路のサイズのような要求されるハードウェアが、相 互に直交する信号を用いて全ての行を同時に駆動させる方法（アクティブアドレ ス指定）に比べて経済的になる。 一般に、Ｎ行の液晶表示装置に適用し、その液晶は電圧の有効値に応答し、そ の間、１行が行選択電圧Ｖ_Sによって同時に駆動され、選択されていない行は、 零に等しい電圧を有し、列は電圧±Ｖ_dで駆動され、有効な画素電圧Ｖ_peffは、 すなわち となる。オン又はオフである画素に対して、を適用し、その結果、 れる。これを式（４）に代入すると、 となる。式（５）を、 と書き直すことができる。本発明による表示装置において、Ｎ≦ｍとし、ｍを、 液晶材料のしきい値電圧Ｖ_th及び飽和電圧Ｖ_sat（図２）によって決定される最 大コントラストを乗算すべき行数とする。Ａｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの分析（Ｉ ＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｌ．Ｄｅｖ.，Ｖｏｌ ＥＤ−２１，Ｎｏ．２，Ｆｅｂ ｒ．１９７４，ｐｐ．１４６−１５５）によれば、このような行の最大数は、 に等しい。これを、 と書くこともできる。式（７）のＶ_ponに対するＶ_sat及びＶ_poffに対するＶ_thを 選択することによって、Ａｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの式に従って比Ｖ_pon／Ｖ_{pof f} を最大にする代わりに、 又は 及び とする。式（６）における式（１２）の置換によって となる。これによって、 となり、これのルートをとると、 となる。その後、Ｖ_dの値を、式（１２）の演算値Ｖ_Sに代入することによって見 つけることができる。 Ｎ＝ｍの場合、Ｖ_Sに対して１個の解、すなわち、Ａｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏ の最大値に対して見つけられる値のみが存在する。 一般的に、相互の直交信号Ｆ_i(t)によるｐ行の同時の選択に対して、行電圧Ｆ の振幅を、以前に演算したような１行を同時に駆動する場合の振幅である値Ｖ_S よ最大列電圧に対して、次の値を見つける。 行信号Ｆの振幅及び最大列信号Ｇ_maxが等しくなるようにｐを選択する場合、２ 個のうちの大きい方によって決定されるドライブＩＣに対して要求される電源電 圧はできるだけ小さくなる。Ｆ_opt及びＧ_max,opt、に対する等しい値は、 のときに見つけられ、その結果、 となる。これを、 のような相違する形態で記載することができる。式（１１）及び（１５）によっ て、これは、 すなわち となる。式（２２）で負の符号を選択することによって、ｐ_optの最小値が得ら れる。これは好適である。その理由は、列信号のあり得るレベルｐ+1の数ができ るだけ小さくなり、これによってドライブＩＣの列部のハードウェアが減少する からである。式（１１）における式（２０）の置換によって、 となり、その結果、 となる。これを式（１８）に代入すると、 となる。ｐ_optが２の累乗でない場合、２に最も近い累乗をｐに対して選択する ことができる。この場合、行信号Ｆの振幅及び最大列電圧Ｇ_maxが、 及び に対してそれぞれ等しくなくなり及び等しくなる。 駆動すべき行の実際の数Ｎより大きい、Ａｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの最大値に よって与えられるような多重性ｍを有する液晶材料を本発明によって利用するこ とによって、直交信号によって複数の行を同時にアドレス指定する「複数行アド レス指定」を行うに当たり、最適な行電圧を用いるのに十分であり、それは、Ａ ｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの方法及びＮ行に対する式によって１行を同時に駆動さ せる場合より低い最大の係数 となる。例１ Ａｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの最大値が見つけられる６４回マルチプレクサ処理可 能な（ｍ＝６４）液晶を用いた、Ｎ＝６４行のディスプレイに対して、これは、 Ｖ_S＝６．０４７×Ｖ_th，Ｖ_d＝０．７５６×Ｖ_th，Ｐ_opt＝８，Ｆ_opt＝Ｇ_{max,op t} ＝２．１３８×Ｖ_thとなる。Ｖ_th＝１．４Ｖとすると、行電圧の振幅は、１行 を一度に駆動させる場合にはＶ_S＝８．６４４Ｖとなり、列電圧Ｖ_dの振幅は１． ０５８Ｖとなる。 直交信号の度に８行を駆動させる場合、行電圧Ｆの振幅は２．９９３Ｖとなり、 最大列電圧Ｇ_maxの振幅も２．９９３Ｖとなる。この場合、ドライブＩＣは、１ 行を同時に駆動させる場合のＶ_B’＝Ｖ_S＋Ｖ_d＝９．５２５Ｖの代わりにＶ_B＝２ ×２．２９３＝５．９８７Ｖの電源電圧で十分である。行電圧と列電圧との比Ｆ ／Ｇ_maxに対して、本例（ｍ＝ｍ_eff）ではＦ／Ｇ_max＝１を適用する。例２ Ｎ＝６４行の同一ディスプレイは、この場合ｍ＝１２１の液晶を有する。本発明 に基づく式は、Ｖ_S＝３．３２３×Ｖ_th，Ｖ_d＝０．９６３×Ｖ_th，Ｐ_opt＝３． ４５，Ｆ_opt＝Ｇ_max,opt＝１．７８９×Ｖ_thとなる。 ｐを整数、好適には２の累乗（ｐ＝２^S）にする必要があるので、ｐを４に選定 してＦ＝１．６６１×Ｖ_th，Ｇ_max＝１．９２６×Ｖ_thとなる。Ｖ_th＝１．４Ｖ の場合、１行を同時に駆動させるときの行信号Ｖ_Sに対する４．６５１Ｖの振幅 及び列信号Ｖ_dに対する１．３４８Ｖの振幅が見つけられる（Ａｌｔ及びＰｌｅ ｓｈｋｏの式をＮ＝６４行に対して用いる場合、例１の場合と同一の値がＶ_S及 びＶ_dに対して見つけられる。）直交信号ごとに４行駆動させる場合、行電圧Ｆ の振幅が２．３２６Ｖになるとともに列電圧Ｇ_maxの最大振幅が２．６９７Ｖと なり、その結果、２×２．６９７Ｖ＝５．３９３Ｖの電源電圧は、ドライブＩＣ に対して十分なものとなる。この場合もｍ＝ｍ_effが適用される。ｐ≠ｐ_optであ るので、Ｆ／Ｇ_maxに対して数≠１、すなわち０．８６２が見つけられる。例３ Ｎ＝６４行及びｍ＝１２１の液晶を有する同一ディスプレイを、この場合、最大 多重性が１００、すなわち、ｍ_eff＝１００であるように駆動させ、それは、Ｖ_{t h} とＶ_satが僅かに相違するように駆動される特性であることを意味する。したが って、本例では、Ｎ＜ｍ_eff＜ｍとなる。ここで、Ｖ_S＝３．７７１×Ｖ_th，Ｖ_d ＝０．９４３×Ｖ_th，Ｐ_opt＝４，Ｆ_opt＝Ｇ_max,opt＝１．８８６×Ｖ_thとなる 。Ｖ_th＝１．４Ｖの場合、１行を同時に駆動させるときの行信号Ｖ_Sに対する５ ．２８０Ｖの振幅及び列信号Ｖ_dに対する１．３２０Ｖの振幅が見つけられる(Ａ ｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの式をＮ＝６４行に対して用いる場合、例１の場合と同 一の値がＶ_S及びＶ_dに対して見つけられる。)直交信号ごとに４行駆動させる場 合、行電圧Ｆの振幅が２．６４０Ｖになるとともに列電圧Ｇ_maxの最大振幅が２ ．６４０Ｖとなり、その結果、ドライブＩＣに対する５．２８０Ｖの電源電圧は 十分なものとなる。この場合もＦ／Ｇ_maxは１となる。例４ Ｎ＝６４行及びｍ＝２５６の液晶を有する同一ディスプレイによって以下の値と なる。Ｖ_S＝２．１３８×Ｖ_th，Ｖ_d＝０．９９８×Ｖ_th，Ｐ_opt＝２．１４，Ｆ_{o pt} ＝Ｇ_max,opt＝１．４６１×Ｖ_thとなる。 ｐを整数、好適には２の累乗（ｐ＝２^S）にする必要があるので、ｐを２に選定 してＦ＝１．５１２×Ｖ_th，Ｇ_max＝１．４１１×Ｖ_thとなる。 Ｖ_th＝１．４Ｖの場合、１行を同時に駆動させるときの行信号Ｖ_Sに対する２． ９９４Ｖの振幅及び列信号Ｖ_dに対する１．３９７Ｖの振幅が見つけられる（Ａ ｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの式をＮ＝６４行に対して用いる場合、例１の場合と同 一の値がＶ_S及びＶ_dに対して見つけられる。）直交信号ごとに２行駆動させる場 合、行電圧Ｆの振幅が２．１１７Ｖになるとともに列電圧Ｇ_maxの最大振幅が１ ．９７５Ｖとなり、その結果、２×２．１１７Ｖ＝４．２３４Ｖの電源電圧は、 ドライブＩＣに対して十分なものとなる。例５ Ａｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの最大値が見つけられる１００回の多重性（ｍ＝１０ ０）の液晶が用いられるＮ＝１００行のディスプレイに対して、Ｖ_S＝７．４５ ４×Ｖ_th，Ｖ_d＝０．７４５×Ｖ_th，Ｐ_opt＝１０，Ｆ_opt＝Ｇ_max,opt＝２．３５ ７×Ｖ_thが適用される。 ｐを整数、好適には２の累乗（ｐ＝２^S）にする必要があるので、ｐを８に選定 してＦ＝２．６３５×Ｖ_th，Ｇ_max＝２．０１８×Ｖ_thとなる。 Ｖ_th＝１．４Ｖの場合、１行を同時に駆動させるときの行信号Ｖ_Sに対する１０ ．４３５Ｖの振幅及び列信号Ｖ_dに対する１．０４４Ｖの振幅が見つけられる。 直交信号ごとに８行駆動させる場合、行電圧Ｆの振幅が３．６８９Ｖになるとと もに列電圧Ｇ_maxの最大振幅が２．９５１Ｖとなり、その結果、２×３．７Ｖ＝ ７．４Ｖの電源電圧は、ドライブＩＣに対して十分なものとなる。この場合、相 互的な比Ｆ／Ｇ_maxは１．２５０となる。例６ Ｎ＝１００行の同一ディスプレイは、この場合ｍ＝１２１の液晶を有する。本発 明に基づく式は次のようになる。 Ｖ_S＝５．６６５×Ｖ_th，Ｖ_d＝０．８８３×Ｖ_th，Ｐ_opt＝６．４２，Ｆ_opt＝Ｇ_max,opt ＝２．２３６×Ｖ_th。ｐを整数、好適には２の累乗（ｐ＝２^S）にする必 要があるので、ｐを８に選定してＦ＝２．００３×Ｖ_th，Ｇ_max＝２．４９７× Ｖ_thとなる。Ｖ_th＝１．４Ｖの場合、１行を同時に駆動させるときの行信号Ｖ_S に対する７．９３Ｖの振幅及び列信号Ｖ_dに対する１．２３６Ｖの振幅が見つけ られる(Ａｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏの式をＮ＝１００行に対して用いる場合、例 ５の場合と同一の値がＶ_S及びＶ_dに対して見つけられる。)。直交信号ごとに８ 行 駆動させる場合、行電圧Ｆの振幅が２．８０４Ｖになるとともに列電圧Ｇ_maxの 最大振幅が３．４９５Ｖとなり、その結果、２×３．４９５Ｖ＝６．９９０Ｖの 電源電圧は、ドライブＩＣに対して十分なものとなる。この場合、比Ｆ／Ｇ_max は０．８０２となり、その間、ｍ＝ｍ_effとなる。 した場合、Ｎ＝６４及びｍ_eff＝１００のディスプレイ（例７）に対して次のよ うになる。Ｖ_S＝７．５４２×Ｖ_th，Ｖ_d＝０．４７１×Ｖ_th，Ｐ_opt＝１６及び Ｆ_opt＝Ｇ_max,opt＝１．８８６×Ｖ_th。 見つけられた電圧Ｆ，Ｇ_maxは例３のものと等しくなる。しかしながら、同時に 駆動すべき行数は増大し、これによって、行を駆動させるために更に複雑な電子 回路を必要とする。 要約すると、本発明は、「複数行アドレス指定」によって駆動される受動マト リックス液晶ディスプレイに関するものであり、この場合、行の群が直交信号ご とに駆動され、その間、駆動電圧を、液晶及び直交信号の数を最適に選択するこ とによって減少させる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．行すなわち選択電極を設けた第１基板と列すなわちデータ電極を設けた第２ 基板との間に液晶材料を具える表示装置であって、前記行電極と列電極との重 なり合う部分が画素を規定し、表示すべき画像に従って前記列電極を駆動する 駆動手段を更に具え、その駆動手段が行電極を駆動する表示装置において、前 記液晶材料の多重性ｍを行電極の数Ｎ以上にし、前記行電極を駆動する駆動手 段が、ｐ個の電極の群に直交信号を順次供給し、同時に駆動される行数ｐの値 としたことを特徴とする表示装置。 ２．行電極又は列電極に供給すべき信号の最大振幅を、Ｎ行を駆動する際に１行 を一度に駆動するＡｌｔ及びＰｌｅｓｈｋｏに従って規定した列信号及び行信 号の振幅の和の半分よりも小さくしたことを特徴とする請求の範囲１記載の表 示装置。 ３．列電極又は行電極に供給すべき信号の最大振幅を、１行を一度に選択するの に要求される列信号及び行信号の振幅の和の半分の最大値より小さくしたこと を特徴とする請求の範囲１記載の表示装置。 ４．前記行電極の電圧の振幅Ｆと最大列電圧の振幅Ｇ_maxとの比に対して、 ０．７＜Ｆ／Ｇ_max＜１．３ を適用したことを特徴とする請求の範囲１記載の表示装置。 ５．Ｎ＜ｍとしたことを特徴とする請求の範囲１記載の表示装置。 ７．選択したｐの値を、２の累乗又は１未満としたことを特徴とする請求の範囲 １記載の表示装置。 ８．前記駆動手段が、行電圧と列電圧の両方を発生させる少なくとも１個のドラ イブＩＣを具えることを特徴とする請求の範囲１記載の表示装置。