JP3066221B2 - 単純マトリックス駆動型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速応答型液晶表示パ
ネルや大型液晶表示パネルにデータを表示できる単純マ
トリックス駆動型液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】斯かる従来の単純マトリックス駆動型液
晶表示装置の駆動例として、説明を簡略化して理解を容
易にするために、図１２に示した５行５列のマトリック
スの場合について説明する。同図において、黒丸が点灯
つまり表示ＯＮで、且つ白丸が非点灯つまり表示ＯＦＦ
をそれぞれ示し、Ｆ１〜Ｆ５は行入力電圧で、Ｇ１〜Ｇ
５は列入力電圧である。

【０００３】そして、図１３（ａ）に第１〜第３行目の
各行入力電圧Ｆ１〜Ｆ３の波形を、同図（ｂ）に第１お
よび第２列目の各列入力電圧Ｇ１，Ｇ２の波形をそれぞ
れ示す。同図には、図１２の１画面全体の表示を行なう
期間を行数の５に等分割し、その等分割した各期間をそ
れぞれｔ１〜ｔ５として示してある。即ち、ｔ１は１行
目、ｔ２は２行目の表示にそれぞれ要する時間であり、
以下ｔ３〜ｔ５についても同様である。同図（ａ）から
明らかなように、各行入力電圧は、該当する行の駆動時
間のみ順次Ｖ５（またはＶ０）の電圧値となって駆動す
べき行を選択する。

【０００４】一方、各列入力電圧は、同図（ｂ）に示す
ように、行入力電圧により選択された行に対応する列の
表示データの点灯および非点灯の別により点灯時にＶ０
（またはＶ５）の電圧値を、且つ非点灯時にＶ２（また
はＶ３）の電圧値を各行選択時間だけ順次出力する。具
体的に説明すると、第１列目の列入力電圧Ｇ１は、１行
目の選択時間ｔ１時に点灯のデータに対応してＶ０（ま
たはＶ５）の電圧値となり、２行目の選択時間ｔ２時に
非点灯のデータに対応してＶ５（またはＶ０）の電圧値
となり、その他についても同様である。

【０００５】尚、行と列に印加する電圧は、液晶に対し
直流電圧が長時間印加されるのを防止する目的で極性反
転する必要があり、図１３では、Ｔ１〜Ｔ５の期間に極
性反転した後の電圧波形を示してあり、この電圧は、上
述の説明における（ ）内に示した電圧値を置換すれば
よいことになる。

【０００６】各行電極と各列電極との各々の交点である
個々の各画素に与えられる電圧値は、行入力電圧と列入
力電圧との差として求められる。図１４（ａ）に非点灯
時の例として前述の１行２列目の画素に与えられる電圧
波形を、同図（ｂ）に点灯時の例として２行２列目の画
素に与えられる電圧波形を、それぞれ示してある。ここ
で、供給する電圧レベルとして、図１３から明らかなよ
うにＶ０＞Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ５＞の６種を持
っている。これらの電圧値の関係は、Ｖ５＝０、Ｖ４＝
Ｖ、Ｖ３＝２Ｖ、Ｖ２＝（ｂ−２）Ｖ、Ｖ１＝（ｂ−
１）Ｖ、Ｖ０＝ｂＶであり、単位は何れもボルトであ
る。前述のＶは一定電圧であり、ｂは定数である。一般
的に１／ｂをバイアス比と呼称しており、通常ｂは整数
が選ばれる。

【０００７】以上のように何れの画素においても波形に
違いがあるものの、点灯画素では、図１４（ｂ）に例示
するように該当する行が選択された時のみ±ｂＶボルト
で、その他の期間は±Ｖボルトとなる。一方、非点灯画
素では、図１４（ａ）に示すように該当する行が選択さ
れた時のみ±（ｂ−２）Ｖボルトで、その他の期間は±
Ｖボルトとなる。ところで、液晶を表示駆動する場合、
表示に寄与するのは印加された累積実効電圧であること
が一般に知られており、前述の場合の点灯時の実効電圧
は、Ｖ〔｛ｂ² ＋（５−１）｝／５〕^1/2 であり、非点
灯時の実効電圧は、Ｖ〔｛（ｂ−２）² ＋（５−１）｝
／５〕^1/2 である。そして、前述の単純マトリックスを
Ｎ行に増やした場合を考えると、点灯電圧は、Ｖｏｎ＝
Ｖ〔｛ｂ ² ＋（Ｎ−１）｝／Ｎ〕^1/2 で、非点灯電圧
は、Ｖｏｆｆ＝Ｖ〔｛（ｂ−２）²＋（Ｎ−１）｝／
Ｎ〕^1/2 でそれぞれ求められる。

【０００８】液晶のコントラストが変化するしきい値電
圧Ｖｔｈ＝Ｖｏｆｆとおいて規格化すると、Ｖ＝Ｖｔｈ
／〔｛（ｂ−２）² ＋（Ｎ−１）｝／Ｎ〕^1/2 であり、
また、駆動するために必要な電圧最大値はｂＶにより求
められる。そして、上式の行数Ｎおよびバイアスｂに具
体的な数値を挿入すると、図１５のようになり、ここ
で、マージンは点灯電圧Ｖｏｎと非点灯電圧Ｖｏｆｆと
の比であるが、この値が「１」に近づく程、液晶に立ち
上がりのより急なしきい値特性が求められることにな
る。従って、よりコントラストの良い表示を行なうため
には、マージンを出来る限り大きくすることが必要であ
る。ところが、このマージンが最も大きくなるのは、ｂ
＝Ｎ^1/2 ＋１の時であることが知られており、この時与
えるべき電圧も一義的に決まってしまう。図１５に、各
行数において最もマージンが大きくなる時の条件を※印
で注記してある。尚、一般的にｂは、ｂ≦Ｎ^1/2 ＋１と
なる最も大きな整数が用いられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、従来の単純
マトリックス駆動型液晶表示装置には次の三つの大きな
問題が残存している。先ず第１に、液晶に対して印加す
る必要のある電圧は、図１５のトータル電圧よりわかる
ように、２００行の時にしきい値電圧に対し１１倍、２
４０行の時にしきい値電圧に対し１２倍、４８０行の時
にしきい値電圧に対し１６倍の各数値となる。例えば、
２００行の時にしきい値電圧が２ボルトの場合に２２Ｖ
_P-P の数値で、４８０行の時にしきい値電圧が２ボルト
の場合に３２Ｖ_P-P の数値となる。従って、特に行数が
多い時には駆動回路の耐圧が要求されるとともに、しき
い値電圧の高い液晶表示素子を使用するのが困難となる
問題がある。

【００１０】次に、１行毎の線順次走査方式であること
から図１６（ａ）に示すように１画素に対しては１フレ
ーム表示当たり１回しか点灯電圧が印加されないため、
特に高速応答型の液晶表示パネルを表示駆動する場合に
は、図１６（ｂ）に示すようにコントラストが電圧の累
積実効値でなく選択パルス／非選択パルスの電圧に追従
してしまうために、十分なコントラストが得られない問
題がある。そこで、フレーム周波数を高くする等の改善
手段が考えられるが、１２０Ｈｚ程度が上限であって限
度がある。

【００１１】更に、特に大画面に表示を行なおうとする
と、液晶表示パネル上での等価回路とその入力に対する
出力の波形を示した図１７において、液晶ドライバの出
力抵抗Ｒ_L と、透明電極の配線抵抗Ｒｃと液晶自体の静
電容量Ｃとによる同図の積分回路により、左方に示す本
来の印加電圧に対し同右方に示すように無視できない波
形歪みが生じ、ゴーストの発生や電圧が十分に加えられ
ないことに起因して所期のコントラストが得られない問
題が発生する。

【００１２】このように従来技術では、高圧の回路が必
要とされ、また、例えば高速応答型液晶表示パネルや大
型表示パネル等の表示駆動といった新たな用途に対し限
度があって適用できない問題がある。

【００１３】そこで本発明は、駆動電圧を低減して液晶
表示素子の耐圧を低下し、またはしきい値電圧の高い液
晶を使用できるようにし、高速応答型液晶表示パネルを
そのコントラストを低下させることなく表示駆動でき、
更に液晶表示パネルに印加する駆動電圧の周波数を下げ
ることにより波形歪みを軽減してゴーストの低減等の表
示品位の向上を図れる単純マトリックス駆動型液晶表示
装置を提供することを技術的課題とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を達成するための技術的手段として、単純マトリックス
駆動型液晶表示装置を次のように構成した。即ち、Ｊ×
Ｎ行でＭ列の単純マトリックス駆動型液晶表示パネル
と、Ｊ個以上の関数列を有する直交関数列から選択した
Ｊ個の関数を走査用信号として格納した直交関数メモリ
と、この直交関数メモリから読み出された関数列を元に
走査グループ期間に合わせて走査グループの行にはこの
関数列を、走査グループ以外の行には所定レベルのデー
タをそれぞれ付加する行データ作成部と、この行データ
作成部の行データを所定のレベルに変換して前記液晶表
示パネルに対しＪ行を同時に選択して時分割駆動するよ
う供給する行方向用ドライバと、１行当たりＭ列の表示
データを点灯と非点灯との別により係数に置き換えてＪ
×Ｎ行分格納するフレームメモリと、このフレームメモ
リから表示タイミングで読み出されたＪ行分の表示デー
タと前記直交関数メモリの関数列との一致または不一致
を理論演算する演算部と、この演算部の演算結果をレベ
ル変換して前記液晶表示パネルに対し列データとして供
給する列方向用ドライバとを備えたことを特徴として構
成されている。

【００１５】

【作用】Ｊ≦Ｎの範囲でＪを可及的に大きな値に設定す
ることにより、このＪ行を同時駆動する単位として時分
割駆動されるため、液晶表示パネルの駆動電圧を大幅に
低減することができる。また、本来の表示フレーム周波
数に直交関数の関数周期を乗算した周波数が見掛け上の
表示フレーム周波数となり、この見掛け上の表示フレー
ム周波数が上がることにより、フレーム応答現象による
コントラスト低下を抑制して高速応答が可能となる。更
に、見掛け上の表示フレーム周波数が上がることを利用
して、本来のフレーム周波数を下げれてもフリッカ等の
少ない画像を得ることができるので、液晶表示パネルの
駆動周波数を下げてゴーストの低減が図れ、コントラス
ト等の表示品位を向上させることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら詳述する。本発明の着眼点は、既存の１
行単位での時分割による表示駆動を行なうのとは異なり
複数行まとめての時分割による表示駆動を行なうことに
より前述の種々の問題点を悉く解消することにある。

【００１７】この着眼点に基づく表示駆動方法につい
て、図２により３Ｎ行でＭ列の表示マトリックスにおい
て３行単位で時分割走査する場合の表示駆動の手順につ
いて説明する。先ず、表示マトリックスの第ｍ列に着目
し、そのｍ列目の表示データのＯＮ／ＯＦＦに対してそ
れぞれＯＮ＝「−１」、ＯＦＦ＝「＋１」という係数を
定め、それをＩ₁₁〜Ｉ_N3とおく。

【００１８】次に、表示マトリックスへの行入力信号波
形として、Ｆ₁₁（ｔ）〜Ｆ_N3の３Ｎ個の関数を入力す
る。これらの関数は、ｔ11〜ｔN4の４Ｎ時間で１周期と
なる関数で、「１」、「−１」および「０」の３値のう
ちの何れかをとるものであるとする。例えば、Ｆ
₁₁（ｔ）〜Ｆ₁₃（ｔ）は図のｔ11〜ｔ14の４サイクル間
のみ「１」または「−１」の値をとり、それ以外の期間
では「０」となるものである。特に、関数Ｆ₁₁（ｔ）〜
Ｆ₁₃（ｔ）のｔ11〜ｔ14の４サイクルのみを抽出的に見
た場合、これらの三つの関数はそれぞれ直交関数で構成
されるものである。同様に、Ｆ₂₁（ｔ）〜Ｆ₂₃（ｔ）は
図のｔ21〜ｔ24の４サイクル間のみ「１」または「−
１」の値をとり、それ以外の期間では「０」となり、最
終グループのＦ_N1（ｔ）〜Ｆ_N3（ｔ）まで同様に入力す
る。尚、表示マトリックスへの行入力としての最終的な
入力レベルは、液晶表示パネルのしきい値電圧に合わせ
てＶ倍に電圧変換した「Ｖ」、「−Ｖ」および「０」の
レベルとして与える。

【００１９】ｍ列への列入力信号波形Ｇｍ（ｔ）を下式
により計算し入力する。即ち、時間ｔ_nxのとき（_n は１
からN つまり各グループを示し、_x は１から４の各グル
ープ内期間を示す）、Ｇｍ（ｔ_nx）＝Ｖ｛Ｉ_n1Ｆ_n1（ｔ
_ix）＋Ｉ_n2Ｆ_n2（ｔ_nx）＋Ｉ _n3Ｆ_n3（ｔ_nx）｝／（３
Ｎ）^1/2 となる。ｍ列以外の他の列に対しても同様の計
算を行い、同一タイミングで列信号として印加する。１
周期全体にわたりこれらの処理を行なうと、画面表示が
できる。

【００２０】前述の説明では３行単位での時分割の例を
示したが、どのような構成のマトリックスであっても適
用可能であることを、次に数学的証明に基づき説明す
る。先ず、表示フォーマットとして、図２に示すような
Ｎ×Ｊ行でＭ列の単純マトリックスに対して表示するこ
とを考える。ここで、Ｊは一つのグループとして同時に
選択される行数で、且つＮはグループの総数であり、結
果として行数合計はＪ×Ｎである。

【００２１】次に、表示データについて説明する。Ｍ列
のうちの任意のｍ列の表示のＯＮ／ＯＦＦに対応するデ
ータとして、ＯＮのとき「−１」、ＯＦＦのとき「＋
１」という係数を考え、それらをＩ₁₁〜Ｉ_NJのＮ×Ｊ個
の記号に置き換える。引数の_NJは同時選択の数Ｊとその
グループ番号Ｎにそれぞれ対応する。

【００２２】行入力信号について説明する。行入力信号
として、Ｆ₁₁（ｔ）〜Ｆ_NJ（ｔ）の信号を入力する。こ
こで、Ｆ_NJ（ｔ）は以下の条件を満足するものとする。
但し、積分は一定周期の積分である。 １／Ｔ∫Ｆｉｊ（ｔ）・Ｆｉ´ｊ´（ｔ）ｄｔ＝Ｖ² ／
Ｎ（ｉ＝ｉ´且つｊ＝ｊ´）１／Ｔ∫Ｆｉｊ（ｔ）・Ｆ
ｉ´ｊ´（ｔ）ｄｔ＝０（ｉ≠ｉ´且つｊ≠ｊ´） Ｆｉｊ（ｔ）＝Ｖまたは−Ｖ（ｔがグループｉの選択期
間のとき） Ｆｉｊ（ｔ）＝０（ｔがグループｉ以外の選択期間の
時） 即ち、Ｆｉｊ（ｔ）は、グループｉ以外の選択期間では
０ボルトの電圧値をとり、グループｉの選択期間におい
ては「Ｖ」または「−Ｖ」の電圧値をとるものである。
尚、ここでｉは１からＮ、ｊは１からｊの値をとる。ま
た、Ｆｉｊ（ｔ）は異なる行に入力される信号同士は一
次独立（直交関数系）となっており、また、信号グルー
プ毎の選択時間は全周期に対し１／Ｎになる。

【００２３】続いて、列入力信号について説明する。ｍ
列への入力信号Ｇｍ（ｔ）として、Ｇｍ（ｔ）＝ＡΣ
（ｉ＝１→Ｎ）Σ（ｊ＝１→Ｊ）ＩｉｊＦｉｊ（ｔ）を
入力する。ここでＡは一定の定数である。以上の条件よ
りドットに与えられる実効電圧を求める。先ず、ｉｊ行
でｍ列の１ドットにかかる電圧Ｖｉｊは、Ｖｉｊ（ｔ）
＝Ｆｉｊ（ｔ）−Ｇｍ（ｔ）であらわされるため、この
ドットにかかる実効電圧｜Ｖ｜は以下のように求められ
る。 ｜Ｖ｜＝｛１／Ｔ∫Ｖ² ｉｊ（ｔ）ｄｔ｝^1/2 ＝｛１／
Ｔ∫Ｆ² ｉｊ（ｔ）ｄｔ＋１／Ｔ∫Ｇ² ｍ（ｔ）ｄｔ−
２／Ｔ∫Ｆｉｊ（ｔ）Ｇｍ（ｔ）ｄｔ｝^1/2 前式の第１項は、１／Ｔ∫Ｆ² ｉｊ（ｔ）ｄｔ＝Ｖ² ／
Ｎとなり、第２項は、１／Ｔ∫Ｇ² ｍ（ｔ）ｄｔ＝Ａ²
｛Σ（ｉ＝１→Ｎ）Σ（ｊ＝１→Ｊ）ＩｉｊＦｉｊ
（ｔ）Σ（ｉ＝１→Ｎ）Σ（ｊ＝１→Ｊ）ＩｉｊＦｉｊ
（ｔ）｝ｄｔ＝Ａ² 〔｛Ｉ² ₁₁ Ｆ² ₁₁ （ｔ）＋……＋Ｉ
² _1J Ｆ² _1J （ｔ）＋……＋Ｉ² _{1 J} Ｆ² _1J （ｔ）｝＋…
｛Ｉ² _i1Ｆ² _i1（ｔ）＋……＋Ｉ² _ijＦ² _ij（ｔ）＋…
…＋Ｉ² _ijＦ² _ij（ｔ）｝＋…｛Ｉ² _N1Ｆ² _N1（ｔ）＋
……＋Ｉ² _NJＦ² _NJ（ｔ）＋……＋Ｉ² _NJＦ
² _NJ（ｔ）｝となる。ここで、Ｆｉｊ（ｔ）が±１のと
きにのみＩｉｊとの演算が行なわれることより、上式の
｛ ｝内はＪＶ² ／Ｎとなり、この｛ ｝はＮ個あるた
め、上式は、＝Ａ² ＮＪＶ² ／Ｎ＝Ａ² Ｖ² Ｊとなる。

【００２４】第３項は、２／Ｔ∫Ｆｉｊ（ｔ）Ｇｍ
（ｔ）ｄｔ＝２Ａ／Ｔ∫｛Ｆｉｊ（ｔ）Σ（ｉ＝１→
Ｎ）Σ（ｊ＝１→Ｊ）ＩｉｊＦｉｊ（ｔ）｝ｄｔ＝２Ａ
／Ｔ∫ＩｉｊＦ² ｉｊ（ｔ）ｄｔ＝−２ＡＶ² ／Ｎ
（Ｉｉｊ＝−１のとき） ＝＋２ＡＶ² ／Ｎ （Ｉｉｊ＝１のとき） となる。尚、上式はＦｉｊ（ｔ）が±１のときにのみＩ
ｉｊとの演算が行なわれるためである。

【００２５】従って、実効電圧｜Ｖ｜は、 ｜Ｖ｜＝Ｖ／Ｎ^1/2 （１＋Ａ² ＮＪ＋２Ａ）^1/2 （Ｉｉ
ｊ＝−１のときＶｏｎ） ＝Ｖ／Ｎ^1/2 （１＋Ａ² ＮＪ−２Ａ）^1/2 （Ｉｉｊ＝１
のときＶｏｆｆ） Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆが最大になる条件よりＡを求めると、
Ａの値は、Ａ＝１／（ＮＪ）^1/2 となる。従って、Ｖｏ
ｎ／Ｖｏｆｆ比を最も高くとれる電圧条件としてＡを代
入して以下の値が求められる。 Ｖｏｎ＝Ｖ／Ｎ^1/2 ｛２＋２／（ＮＪ）^1/2 ｝^1/2 Ｖｏｆｆ＝Ｖ／Ｎ^1/2 ｛２−２／（ＮＪ）^1/2 ｝^1/2 また、Ｖｏｆｆを液晶のしきい値電圧Ｖｔｈとして上式
に代入すると、Ｖｔｈ＝Ｖｏｆｆ＝Ｖ／Ｎ^1/2 ｛２−２
／（ＮＪ）^1/2 ｝^1/2 となり、行電圧Ｖは、Ｖ＝Ｖｔｈ
Ｎ^1/2 〔（ＮＪ）^1/2 ／｛２（ＮＪ）^1/2 −２｝〕^1/2
となる。結論として、前述の条件を持つ行入力信号Ｆ_ij
（ｔ）と、任意のｍ列への行入力信号Ｇｍ（ｔ）＝１／
（ＮＪ）^1/2 Σ（ｉ＝１→Ｎ）Σ（ｊ＝１→Ｊ）Ｉｉｊ
Ｆｉｊ（ｔ）とを、それぞれ行及びｍ列に入力すること
で、ｍ列への表示が可能となる。尚、ｍ列以外の他の列
についても同様に求められる。上式から明らかなよう
に、行入力電圧と列入力電圧の各々の最大値が共に最も
小さくなるときは、Ｎ＝Ｊのときである。現実に応用し
ようとした場合に、同時選択行数であるＪは整数でなけ
ればならないので、Ｊ≦Ｎの範囲内でＪを可及的に大き
な値に選定することで相当の低電圧化を図ることができ
る。

【００２６】具体例として、液晶表示装置に一般的に用
いられている表示行数としての２００行、２４０行およ
び４８０行を選び、同時選択行数であるＪをパラメータ
として上式に代入すると、図３のようになる。同図から
明らかなように、２００行では、Ｊ＝１０でＮ＝２０の
時に行電圧が±３．２８０×Ｖｔｈとなる。即ち、ｐ−
ｐ（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）ではＶｔｈに対し６．
５６倍となるため、Ｖｔｈ＝２ボルトの液晶を使用する
と、１３．１ボルトの印加電圧となる。２４０行では、
Ｊ＝１５でＮ＝１６の時に行電圧が±２．９２４×Ｖｔ
ｈとなり、ｐ−ｐではＶｔｈに対し５．８４８倍となる
ため、Ｖｔｈ＝２ボルトの液晶を使用すると、１１．６
８ボルトの印加電圧となる。更に、４８０行では、Ｊ＝
２０でＮ＝２４の時に行電圧が±３．５４６×Ｖｔｈと
なり、ｐ−ｐではＶｔｈに対し７．０９２倍となるた
め、Ｖｔｈ＝２ボルトの液晶を使用すると、１４．１８
４ボルトの印加電圧となる。上述の各電圧値は、従来技
術の構成による表示駆動時に必要なとなる印加電圧に比
較して約半分となる。

【００２７】図１は、前述の技術思想を具体化した本発
明の一実施例のブロック構成図である。この構成を説明
するに際し、理解を容易にするために当該構成に至る経
過について予め説明する。先ず、行入力信号の形成方法
について説明すると、前述のように行入力信号として与
える信号は直交関数でなければならない。本発明に使用
する上で最も効率のよい関数例として、最低関数周期が
２，４，８，１２，１６，２０，２４……のものがあげ
られ、これらの具体的な関数列を図４（ａ）〜（ｅ）お
よび図５（ｆ），（ｇ）に示す。これらの関数は、任意
の期間での時間の関係を入れ換えても、或いは任意に選
んだ関数の極性を入れ換えても、直交関数列となるもの
である。例えば、表示駆動の方法を説明した図２では、
図４（ｂ）の周期４の直交関数列のうちの三つを取り出
して時間の関係を入れ換えたものである。

【００２８】この実施例で用いる行入力信号であるＦｉ
ｊ（ｔ）には、同時に選択する行数Ｊ≦関数数となる何
れかの関数列のうちから任意のＪ個の関数（極性または
時間の関係を入れ換えてもよい）のみを選び、メモリに
格納する。表示の際には、各グループの選択時間に合わ
せてそのままレベル変換して出力或いは０レベルとして
出力する。具体的には、ｉグループの選択時間にはｉグ
ループのＪ個の行に対して電圧値Ｖにレベル変換して与
えるとともに、ｉグループ以外の行に対しては０レベル
を与えることとする。

【００２９】次に、列入力信号の計算の方法について説
明する。ｍ列への列入力信号は、Ｇｍ（ｔ）＝１／（Ｎ
Ｊ）^1/2 Σ（ｉ＝１→Ｎ）Σ（ｊ＝１→Ｊ）ＩｉｊＦｉ
ｊ（ｔ）であるが、グループｉの選択期間ｔｉについて
のみ着目すると、Ｆｉｊ（ｔ）はグループｉ以外は０と
なるため、Ｇｍ（ｔｉ）＝１／（ＮＪ）^1/2 Σ（ｊ＝１
→Ｊ）ＩｉｊＦｉｊ（ｔｉ）で表される。そのため、特
定期間を見た場合にはＪ個の関数とＪ個の画素データと
の積の和という形で求められる。更にまた、回路への置
き換えが簡単になるように、 Ｆ´ｉｊ（ｔ）＝Ｆｉｊ（ｔ）／Ｖとおくと、 Ｇｍ（ｔｉ）＝Ｖ／（ＮＪ）^1/2 Σ（ｊ＝１→Ｊ）Ｉｉ
ｊＦ´ｉｊ（ｔｉ）となる。この式のΣ（ｊ＝１→Ｊ）
から右方の部分は、「１」或いは「−１」であるＩｉｊ
とＦ´ｉｊ（ｔ）との積の和と考えられる。この積の結
果は値が一致したとき、即ち−１×−１或いは１×１の
時に「１」となり、値が異なるとき、即ち−１×１或い
は１×−１の時に「−１」となる。これらの和をとる
と、最大でＪで最小で−Ｊとなるが、この演算結果はＩ
ｉｊとＦｉｊ（ｔ）との間において、「一致した数」−
「不一致の数」として表される。またこれは、「一致し
た数」×２−Ｊ、或いは、Ｊ−「不一致の数」×２とし
ても表される。

【００３０】これを実際の回路に置き換える場合には、
「−１」を「１」に、「１」を「０に置換した２値デジ
タルデータで表し、これらの間での一致と不一致をカウ
ントする構成にすれば回路を簡略化できる。一致または
不一致を判断する手段としては、排他的ＯＲまたは排他
的ＮＯＲを用いて、更に計数回路によりこれらの数をカ
ウントすればよい。

【００３１】次に、図１について説明する。同図には、
同時選択行数がＪで同時選択グループ数がＮの総行数が
Ｊ×ＮであってＭ列の単純マトリックス液晶表示パネル
（１０）への表示制御を行なう場合を例示してある。そ
して、直交関数メモリ（１）は、前述の図４および図５
で示したような直交関数列のうちＪ個以上の関数列をも
つもののなかから選んだＪ個の関数を走査用信号として
格納したものであり、Ｊ×Ｔ（選択した関数列の周期）
の容量を有する。前述の式におけるＦ´ｉｊ（ｔ）のう
ち各走査グループに与える「０」レベルを含まない部分
のみを格納したものである。

【００３２】直交関数レジスタ（２）は、直交関数メモ
リ（１）から読み出した或る一定時間のＪ個分の関数列
を一時的に記憶するもので、表示データ出力のタイミン
グに合わせて後述の演算部（６）および行データ作成部
（３）に出力する。行データ作成部（３）は、直交関数
レジスタ（２）から出力された関数列を基にして走査グ
ループ期間に合わせて走査グループ以外の行に「０」レ
ベルの行データを付加し、本来のＦ´ｉｊ（ｔ）の形に
構成し直す。

【００３３】フレームメモリ（４）は、１行当たりＭ列
の表示データをＪ行×Ｎグループ行分、つまり１画面分
の表示データを格納する。表示メモリレジスタ（５）は
表示タイミングに合わせてフレームメモリ（４）からの
特定の列のＪ行分を読み出し記憶するとともに、表示タ
イミングに合わせて後段の演算部（６）に対し出力す
る。その演算部（６）は、Ｊ行分の表示データと関数列
との一致及び不一致の論理演算を行なう。計数回路部
（７）は、演算部（６）による演算結果の一致および不
一致をカウントして「一致数」および「不一致数」を算
出する。

【００３４】列方向用デジタルドライバ（８）は、演算
部（６）により演算された一致演算結果をＶ／（ＮＪ）
^1/2 にレベル変換してＧｍ（ｔ）として単純マトリック
ス液晶表示パネル（１０）に列データとして供給する。
この列方向用デジタルドライバ（８）として、ＴＦＴ液
晶用に製造された既存のデジタルドライバを用いること
ができ、このＴＦＴ液晶用デジタルドライバとして実用
化されている６ビット程度のものを用いれば当該実施例
例の実用化が可能である。具体的にはＪ≦７列までは３
ビット（８レベル）のもの、Ｊ≦１５までは４ビット
（１６レベル）のもの、Ｊ≦３１までは５ビット（３２
レベル）のものがあれば実用化できる。尚、使用するド
ライバの入力方式に合わせて計数回路（７）から出力す
るデータの並びを設計する必要がある。

【００３５】行方向用デジタルドライバ（９）は、行デ
ータ作成部（３）で作成された走査信号としての行デー
タＦ´ｉｊ（ｔ）をＶ倍にレベル変換することにより単
純マトリックス液晶表示パネル（１０）に対し出力す
る。この行方向用デジタルドライバ（９）としてもＴＦ
Ｔ液晶用に製造された既存のデジタルドライバを用いる
ことができるが、出力レベルは最低３レベル（Ｖ，０，
−Ｖ）あればよいためにＴＦＴ液晶用のものを必ずしも
用いる必要はなく、３レベルのものを用いることでコス
トダウンできる。尚、列方向および行方向の両デジタル
ドライバ（８），（９）に代えてアナログＴＦＴドライ
バを使用することもできるが、Ａ／Ｄコンバータや高精
度アンプ回路等が必要となるため、この実施例ではデジ
タル入力型のものを用いた場合を例示してある。

【００３６】単純マトリックス液晶表示パネル（１０）
は、（Ｊ×Ｎ）行×Ｍ列の単純マトリックス構成のもの
であって、既存のものである。表示クロック発生アドレ
ス生成回路（１１）は、表示のタイミングを決定するク
ロックを発生するとともにメモリのアドレスを生成する
もので、装置全体の動作シーケンスを制御する。

【００３７】この表示タイミングは図６に示すように制
御される。同図において、Ｔｆは１画面全体を表示する
ために要する１フレーム表示期間であり、この１フレー
ムを同図（ａ）に示すようにグループ数のＮに等分して
グループ１からグループＮまでの選択期間に分割する。
このうちのグループｉ選択期間を例に詳細なタイミング
を同図（ｂ）に示してあり、直交関数の最低周期をＴと
してグループｉの選択期間をＴ等分すると、直交関数メ
モリ（１）から直交関数レジスタ（２）への読み出しタ
イミングとなる。直交関数レジスタ（２）は、この時間
Ｔｆ／（ＮＴ）を繰り返し時間として関数データをＪ個
単位で順次書き換える。このうちの関数が書き換えられ
る時間のみを拡大して同図（ｃ）〜（ｅ）に示してあ
る。同図（ｃ）は、行データ作成部（３）から行方向デ
ジタルドライバ（９）に対し出力される行信号の状態を
説明するために示したものであり、直交関数レジスタ
（２）に保持されているＪ個の関数データを、Ｆ´ｉｊ
（ｔ）としてグループｉ時間に合わせて出力するもの
で、グループｉ時間以外は「０」レベルに置き換えた状
態となる。尚、行方向デジタルドライバ（９）として使
用するＴＦＴ液晶デジタルドライバのシフトクロック入
力が１画素／１クロックに対応するものであれば、行方
向デジタルドライバ（９）へデータを転送するためのシ
フトクロックの周期は、Ｔｆ／（Ｎ² ＴＪ）となる。ま
た、同図（ｄ）は、同期間内を表示データ数Ｍで分割し
て示したもので、表示メモリレジスタ（５）のデータＪ
個をフレームメモリ（４）から読み出し書き換えるタイ
ミングを示している。最終的に列方向デジタルドライバ
（８）に対し入力されるデータは、直交関数レジスタ
（２）に保持されているＪ個の関数と、表示メモリレジ
スタ（５）に保持されているＪ個の表示データとの演算
部（６）による演算結果として与えられる。即ち、同図
（ｂ）と同図（ｄ）との演算結果である同図（ｅ）の状
態で与えられる。尚、列方向用デジタルドライバ（８）
に使用するＴＦＴ液晶デジタルドライバのシフトクロッ
クが１画素／１クロックに対応するものであれば、該ド
ライバ（８）へデータを転送するためのシフトクロック
の周期は、Ｔｆ／（ＮＴＭ）となる。また、行方向用デ
ジタルドライバ（９）がデータをラッチし、液晶表示パ
ネル（１０）へ出力するためのラッチクロックはＴｆ／
（ＮＴ）の周期で与えられる。

【００３８】前述のように複数の行を同時に選択して時
分割駆動するので、その駆動電圧を既存装置に比し大幅
に下げることができる。即ち、液晶表示パネル（１０）
の総行数に対して、図３に基づき駆動電圧を最も下げら
れる同時選択行数とそのグループ数を設定するととも
に、図４（ａ）〜（ｅ）および図５（ｆ），（ｇ）に示
した直交関数列の中から同時選択行数以上のものを選定
し、これらのデータを図１の構成に設定すればよい。

【００３９】一方、高速応答型の液晶表示パネルの表示
駆動あるいは液晶駆動周波数を下げるためには、表示タ
イミングを前述の図６に対し次のように入れ換える必要
がある。具体的には、図６の表示タイミングに対し図７
に示すような表示タイミングに変更すればよい。この図
７は、図６の（ａ）と（ｂ）との関係を相互に入れ換え
たものである。即ち、１フレームを先ず周期Ｔの直交関
数列で分割し、その中で同時選択グループを順次選択し
ていく。尚、図６および図７の各々の（ｃ）〜（ｅ）に
ついては全く同じである。そして、この図７の表示タイ
ミングに基づいて図１の表示クロック発生アドレス生成
回路（１１）内の構成を変更するだけで、上述の高速応
答型の液晶表示パネルの表示駆動あるいは液晶駆動周波
数を下げる目的を達成することができる。

【００４０】このように表示タイミングを変更した例と
して、図８にその波形例を示す。同図は、表示手順とし
て示した図２に対し関数列と選択グループの走査手順を
入れ換えたものであリ、数学的な理論については図２の
場合と全く同一の条件が成立する。そして、この図８の
表示タイミングでは、関数周期Ｔ＝４の場合であり、１
フレームを４分割した各ブロックにおいて、全同時走査
グループに対する走査が終了している。換言すると、任
意の画素を見た場合にその画素の点灯に寄与する電圧印
加が１フレームの間で４回行なわれ、従来の表示駆動方
式と同一のフレーム周波数であれば、見掛け上のフレー
ム周波数がほぼ４倍になることになる。この場合の印加
電圧とコントラストとの関係を図９（ａ），（ｂ）に模
式的に示してある。

【００４１】従って、高速応答を目的とした装置を得た
い場合には、フレーム応答現象を抑制するために、見掛
け上のフレーム周波数を４００Ｈｚ程度以上に上げるこ
とができる。例えば、本来のフレーム周波数を５０Ｈｚ
に設定すると、関数周期Ｔ＝８以上の関数を用いれば、
見掛け上のフレーム周波数が５０Ｈｚ×８倍＝４００Ｈ
ｚとなり、前記目的を達成することができる。

【００４２】更に、液晶駆動周波数を下げて波形歪みの
影響を軽減することを目的とした装置を得たい場合に
は、前述の見掛け上のフレーム周波数が上がることを利
用して本来のフレーム周波数を下げれはよいことにな
る。例えば、前述のＴ＝８の関数を用いた場合、本来の
フレーム周波数を１／４の１２．５Ｈｚ程度に下げても
フリッカ等の少ない画像を得ることができる。このよう
にすることにより、液晶表示パネル（１０）に対し印加
される駆動周波数が１／４となり、図１０（ａ）の入力
信号波形に対し液晶表示パネル（１０）での駆動波形は
同図（ｂ）のようにより理想に近いものとなり、ゴース
ト等の低減を図ることができる。

【００４３】尚、同時選択行数Ｊと関数周期Ｔとは、Ｊ
≦Ｔの関係でなければならないが、フレーム周波数をｆ
（Ｈｚ）とし、同時選択グループ数をＮとすると、液晶
表示パネル（１０）における駆動パルスの周波数は、従
来装置のＮＪｆと本発明のＮＴｆとの関係がＮＪｆ≦Ｎ
Ｔｆであるため、Ｊ＝Ｔのとき以外上がってしまうこと
になる。そこで、ＪとＴはできるだけ近い値の方が効率
がよい。ところが、Ｊ＝Ｔのときには必ず関数として連
続した「１」或いは「−１」を使用する必要があるた
め、図１の回路をそのままで使用すると液晶表示パネル
（１０）上に直流電圧が累積されることになり、液晶表
示素子の寿命を縮めてしまう。その場合には、図１１に
示すように、関数自体の極性を反転させるための切換回
路（１２）を付加し、フレームに応じて極性を反転する
ことにより、直流電圧の累積を防止することができる。
尚、図１１において図１と同一若しくは同等のものには
同一の符号を付してある。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明の単純マトリックス
駆動型液晶表示装置によると、Ｊ行を同時駆動する単位
として時分割駆動するため、液晶表示パネルの駆動電圧
を大幅に低減することができる。また、本来の表示フレ
ーム周波数に直交関数の関数周期を乗算した周波数が見
掛け上の表示フレーム周波数となり、この見掛け上の表
示フレーム周波数が上がることにより、フレーム応答現
象によるコントラスト低下を抑制して高速応答が可能と
なる。更に、見掛け上の表示フレーム周波数が上がるこ
とを利用して、本来のフレーム周波数を下げてもフリッ
カ等の少ない画像を得ることができるので、液晶表示パ
ネルの駆動周波数を下げてゴーストの低減が図れ、コン
トラスト等の表示品位を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図２】同上、表示駆動の説明図である。

【図３】同上、同時に選択する行数をパラメータとした
ときの行および列の両入力電圧のレベルの実測値を示す
図である。

【図４】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ周期が２，４，８，
１２，１６の直交関数列の説明図である。

【図５】（ｆ），（ｇ）はそれぞれ周期が２０，２４の
直交関数列の説明図である。

【図６】同上の表示タイミングの説明図である。

【図７】同上、高速応答用途または駆動周波数を下げる
場合の表示タイミングの説明図である。

【図８】同上、高速応答用途または駆動周波数を下げる
場合の表示波形を示す表示駆動の説明図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は同上の画素に対する印加電圧
波形とコントラストとの関係を示した図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）はそれぞれ同上の駆動周波数
を下げたときの入力電圧と表示パネルの駆動電圧の波形
図である。

【図１１】本発明の他の実施例のブロック構成図であ
る。

【図１２】５行５列のマトリックス表示例を示す図であ
る。

【図１３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来装置の行入力
信号および列入力信号の波形図である。

【図１４】（ａ），（ｂ）は同上の非点灯画素および点
灯画素へのそれぞれの印加電圧の波形図である。

【図１５】同上のバイアスをパラメータとした時の印加
電圧の実測値を示す図である。

【図１６】（ａ），（ｂ）は同上の画素に対する印加電
圧波形とコントラストとの関係を示した図である。

【図１７】同上、液晶表示パネル上での等価回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 直交関数メモリ ３ 行データ作成図 ４ フレームメモリ ６ 演算部 ８ 列方向用デジタルドライバ ９ 行方向用デジタルドライバ １０ 単純マトリックス駆動型液晶表示パネル。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｊ×Ｎ行でＭ列の単純マトリックス駆動
   型液晶表示パネルと、Ｊ個以上の関数列を有する直交関
   数列から選択したＪ個の関数を走査用信号として格納し
   た直交関数メモリと、この直交関数メモリから読み出さ
   れた関数列を元に走査グループ期間に合わせて走査グル
   ープの行にはこの関数列を、走査グループ以外の行には
   所定レベルのデータをそれぞれ付加する行データ作成部
   と、この行データ作成部の行データを所定のレベルに変
   換して前記液晶表示パネルに対しＪ行を同時に選択して
   時分割駆動するよう供給する行方向用ドライバと、１行
   当たりＭ列の表示データを点灯と非点灯との別により係
   数に置き換えてＪ×Ｎ行分格納するフレームメモリと、
   このフレームメモリから表示タイミングで読み出された
   Ｊ行分の表示データと前記直交関数メモリの関数列との
   一致または不一致を理論演算する演算部と、この演算部
   の演算結果をレベル変換して前記液晶表示パネルに対し
   列データとして供給する列方向用ドライバとを備えたこ
   とを特徴とする単純マトリックス駆動型液晶表示装置。