JP3142068B2 - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置の駆動方
法、特に、アクティブマトリクス方式を適用する液晶表
示装置の駆動方法に関する。近年、マイクロコンピュー
タや周辺機器の小型・高性能化および低価格化に伴っ
て、ラップトップやブックタイプなど、可搬型コンピュ
ータの性能が著しく向上し、各種の高機能アプリケーシ
ョンソフトが可搬型コンピュータ上でも容易に実行でき
るようになってきた。ところで、かかる可搬型コンピュ
ータの表示装置には、装置サイズや重量および消費電力
の面で一般に、液晶タイプの表示装置が使用されるが、
高機能アプリケーションソフトの性能を充分に引き出す
ためには、ＣＲＴ（cathode ray tube）に近い表示品質
が要求される。

【０００２】特に、高機能アプリケーションソフトの普
及に伴う多色化要求は、従来の８色−１６色表示から、
１６階調−４０９６色を越えるマルチカラー表示、さら
には、６４階調−２６万色を越えるフルカラー表示まで
をカバーできることが求められているが、現状では、た
かだか８階調（５１２色）程度が限界である。

【０００３】

【従来の技術】表示品質に優れた液晶表示装置として、
ＴＦＴ（thin film transistor）やＭＩＭ（metal insu
lator metal ）等のいわゆるアクティブマトリクス方式
の液晶表示装置が知られている。例えばＴＦＴでは、２
枚の電極層の間に多数の薄膜トランジスタと画素容量を
形成して液晶パネルを構成し、任意の選択薄膜トランジ
スタを介して表示電圧（以下、駆動電圧）を容量に書き
込む。画素の明暗は駆動電圧の大きさに依存し、例えば
「ｎ」種の駆動電圧を用意すると、「ｎ」階調が得られ
る。

【０００４】ここで、ｎ種の駆動電圧は、所定の定電圧
を増幅するオペアンプの増幅度を多段階（例えばｎ段
階）に可変とすることによっても生成できるし（以下、
第１の生成方法）、または、２つの定電圧から抵抗分圧
によってｎ種の電圧を取り出し、そのうちの１つの電圧
をスイッチング素子で選択することによっても生成でき
る（以下、第２の生成方法）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は何れも要求階調数（ｎ）と同じ数の電圧を必要
とするため、第１の生成方法にあっては、増幅度の最小
可変幅がオペアンプの特性によって決まるから、階調数
が多くなると階調精度を充分に高めることができなくな
るという問題点がある。また、第２の生成方法にあって
は、階調数に比例してきわめて多くの分圧用抵抗やスイ
ッチング素子を必要とするために、回路規模が大きくな
るという問題点がある。

【０００６】そこで本発明は、少ない駆動電圧から多く
の階調表示数を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電位の異なる
３つ以上の駆動電圧を発生し、表示データに従って前記
複数の駆動電圧の中から値の異なる２つの駆動電圧を選
択し、１つの画素に対して、前記異なる２つの駆動電圧
のうちの１つの駆動電圧を与えると共に、該１つの画素
に対して１表示フレーム時間ごとに異なる極性の駆動電
圧を与え、かつ、１表示フレーム時間の正の整数倍に相
当する時間を経過した後に、該１つの画素に対して前記
異なる２つの駆動電圧のうちの他の１つの駆動電圧を与
え、かつ、前記１つの画素に対して前記駆動電圧を与え
るときに、該１つの画素の水平方向に隣接する画素、あ
るいは垂直方向に隣接する画素に対し、前記１つの画素
に与える前記異なる２つの駆動電圧のうちの１つの駆動
電圧とは極性及び大きさの異なる前記異なる２つの駆動
電圧のうちの他の１つの駆動電圧を与えて中間調を表示
させることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明では、図１（ｂ）に示すように、同一の
画素ｄ、ｄ’に対し、所定の時間ｔ（ｔは１表示フレー
ム時間の整数倍に相当する時間）間隔で異なる駆動電圧
が与えられる。その結果、１つの画素の透過率が時間軸
上で平均化（時間平均効果）され、２つの電圧の平均電
圧に対応した中間調が表示される。 すなわち、何れの
場合も２つの電圧の「平均電圧」に相当する見掛け上の
中間調表示が得られ、この平均電圧は実際に作られた電
圧ではないから、実際の電圧の数（例えば図１（ａ）の
電圧〜電圧）よりも多い階調数を実現できる。

【０００９】また、同一の画素ｄ、ｄ’に対し、１表示
フレーム時間ごとに異なる極性の駆動電圧が与えられ
る。この結果、３０Ｈｚフリッカが低減される。 また、
図１（ｃ）に示すように、表示画面の面方向に隣接する
２つの画素ａ、ｂ（またはａ、ｃ）に異なる大きさ（例
えば図１（ａ）の電圧と電圧）で逆極性の駆動電圧
が与えられる。すなわち、隣接する画素間で電圧の印加
順序及び極性を入れ替えているため、液晶セルの光応答
が面内で平均化（面平均効果）され、３０Ｈｚフリッカ
が低減される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２〜図１４は本発明に係る液晶表示装置の駆動
方法の一実施例を示す図である。まず、構成を説明す
る。図２において、液晶表示装置１０は、液晶駆動電源
部１１、上下２つのディジタルデータドライバ１２、１
３、走査ドライバ１４、液晶パネル１５、タイミング回
路１６および表示データ変換部１７を含み、液晶駆動電
源部１１は、電位の異なる複数の駆動電圧（例えば図１
（ａ）の〜までの８つの電圧）を発生するととも
に、タイミング信号Ｓ１に従ってこれらの駆動電圧を選
択出力する。ディジタルデータドライバ１２、１３はそ
れぞれ８階調表示用のドライバであり、表示データＤＴ
やデータドライバ信号Ｓ２に従ってデータラインＬＤｉ
（ｉは１、２、３、……）を選択し、選択データライン
ＬＤを液晶駆動電源部１１から送られてきた電圧（選択
駆動電圧）で駆動する。走査ドライバ１４はスキャンド
ライバ信号Ｓ３に従ってスキャンラインＬＳを順次に選
択し活性化する。液晶表示パネル１５は水平方向（デー
タライン配列方向とも言う）と垂直方向（スキャンライ
ン配列方向とも言う）に、例えばＴＦＴで作られた多数
の液晶セルＣ（ｘ，ｙ）を配列して構成し、選択データ
ラインＬＤと選択スキャンラインＬＳの交点に接続され
た液晶セルの透過率を、ＬＤからの駆動電圧によって変
化させ、当該駆動電圧に応じた階調を表示する。タイミ
ング回路１６は、外部のＯＡ機器１８（例えばパソコ
ン）からの水平・垂直同期信号に従って、表示装置内部
に必要な各種の信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４）を
発生し、表示データ変換部１７はＯＡ機器１８からのＲ
ＧＢ信号を表示装置内部に必要な形に変換するもので、
水平方向あるいは垂直方向に隣接する液晶セルの間で駆
動電圧の印加順序が入れ替わるように、または、１画面
を構成するフレーム数の整数倍の時間間隔で駆動電圧の
印加順序が入れ替わるように、所定のデータ変換処理を
実行する。

【００１１】次に、図３〜図１１を参照しながら、駆動
電圧の印加順序の入れ替えを説明する。 ＜第１の入れ替え例＞図３において、４つの四角形はそ
れぞれ画素（液晶セル）を表している。１つの画素は座
標（ｘ，ｙ）に位置する画素であり、その画素の水平方
向に隣接する座標（ｘ＋１，ｙ）の画素、垂直方向に隣
接する座標（ｘ，ｙ＋１）の画素、および斜め方向に隣
接する座標（ｘ＋１，ｙ＋１）の画素が示されている。

【００１２】それぞれの画素内に記した矩形波形は、当
該画素の駆動電圧波形であり、縦軸が駆動電圧の大き
さ、横軸が時間を表している。波形の幅は１フレームの
長さに相当し、Ｆｎフレーム、Ｆｎ＋１フレーム、Ｆｎ
＋２フレーム、……の順に並んでいる。この入れ替え例
では、Ｆｎフレームにおける座標（ｘ，ｙ）の画素に例
えば駆動電圧を与えたときに、水平方向に隣接する座
標（ｘ＋１，ｙ）の画素に対して上記駆動電圧と異な
る駆動電圧、例えば駆動電圧を与える。すなわち、水
平方向に隣接する画素の駆動電圧を異なる駆動電圧に入
れ替える（ア）。こうすると、駆動電圧に応じて座標
（ｘ，ｙ）の画素の透過率が変化し、一方、駆動電圧
に応じて座標（ｘ＋１，ｙ）の画素の透過率が変化す
る。２つの駆動電圧は異なる大きさであるから、こ
れらの平均電圧に対応して２画素平面内の透過率を平均
化でき、液晶セルの光応答を面平均化（面平均効果）し
て３０Ｈｚフリッカを低減できる。 ＜第２の入れ替え例＞図４に示すように、上記と同様に
水平方向の電圧入れ替え（イ）を行うとともに、垂直方
向でも入れ替え（ウ）を行うものである。水平、垂直と
もに平均化され、第１の入れ替え例よりも面平均効果を
高めることができる。 ＜第３の入れ替え例＞図５に示すように、第１の入れ替
え例と同様に水平方向の入れ替え（エ）を行い、さら
に、フレーム間の入れ替え（オ）を行うようにしたもの
である。

【００１３】ここで、上記の第１および第２の入れ替え
例は、同一フレーム内での入れ替えであり、画素走査時
間程度の微小時間のずれはあるものの、ほぼ同一時間内
での操作と言って差し支えない。これに対して、フレー
ム間での入れ替え操作は、少なくとも１フレームの表示
時間（例えば１６．７ｍｓ）若しくはその整数倍に相当
する長い時間間隔で行われる入れ替え操作である。

【００１４】フレーム間の入れ替えの実際は、座標
（ｘ，ｙ）の画素に対して任意フレームで駆動電圧を
与えた後、２フレーム後すなわち「１６．７ｍｓ×２」
の時間を経過してから、同一の画素に異なる値の駆動電
圧を与えている。従って、時間平均効果によって同一
画素間に新たな階調を生じさせることができる。しか
も、面平均効果と相まって階調品質をより高めることが
できる。 ＜第４の入れ替え例＞上記第３の入れ替え例では２フレ
ーム毎に駆動電圧を入れ替えているが、ここでは、図６
に示すように４フレーム毎に入れ替える（カ）ようにし
ている。 ＜第５の入れ替え例＞この例は、図７に示すように、水
平方向の入れ替え（キ）、垂直方向の入れ替え（ク）、
および、２フレーム毎の入れ替え（ケ）を併用する。高
い面平均効果と時間平均効果とを得ることができ、階調
品質をより一層高めることができる。 ＜第６の入れ替え例＞この例は、図８に示すように、水
平方向の入れ替え（コ）、垂直方向の入れ替え（サ）、
および、４フレーム毎の入れ替え（シ）を併用する。第
５の入れ替え例と同様に、高い面平均効果と時間平均効
果とを得ることができ、階調品質をより一層高めること
ができる。 ＜第７の入れ替え例＞この例は、図９に示すように、垂
直方向の入れ替え（ス）だけを行うものである。垂直方
向の面平均効果だけを得ることができる。 ＜第８の入れ替え例＞この例は、図１０に示すように、
垂直方向の入れ替え（セ）に加えて、２フレーム毎の入
れ替え（ソ）を行うものである。垂直方向の面平均効果
と時間平均効果とを得ることができる。 ＜第９の入れ替え例＞この例は、図１１に示すように、
垂直方向の入れ替え（タ）に加えて、４フレーム毎の入
れ替え（チ）を行うものである。垂直方向の面平均効果
と時間平均効果とを得ることができる。

【００１５】以上の各入れ替え例によれば、同一フレー
ム内の水平方向または垂直方向に隣接する２つの画素に
異なる駆動電圧（例えば駆動電圧の組み合せ）を与
えるので、２つの画素の各透過率が面平均化され、２つ
の駆動電圧の平均電圧に対応した階調表示を得るこ
とができる。また、１つの画素に対して駆動電圧（例え
ば駆動電圧）を与え、１表示フレーム時間の整数倍に
相当する時間を経過した後に、該１つの画素に対して前
記駆動電圧と異なる値の駆動電圧（例えば駆動電圧）
を与えるので、１つの画素の透過率が時間平均化され、
２つの駆動電圧の平均電圧に対応した階調表示を得
ることができる。

【００１６】従って、少ない駆動電圧から多くの階調を
得ることができ、例えば〜までの８種類の駆動電圧
の場合には、１６階調（従来は駆動電圧の数と同じく８
階調）を得ることができる。図１２および図１３は、８
階調ディジタルドライバによって１６階調表示を行う場
合の電圧レベルの組み合せ例であり、図１２は、実現し
ようとする平均電圧レベル（例えば２．０Ｖ、２．２
Ｖ、……、５．０Ｖ）が複数ある場合、この電圧レベル
間の平均電圧（２．１Ｖ、２．３Ｖ、２．５Ｖ、……
４．９Ｖ）をひとつ置きに第１、第２フレームの電圧レ
ベルとする例、図１３は、平均電圧レベルをひとつ置き
に第１、第２フレームの電圧レベルとする例である。

【００１７】図１４はコモン電圧（液晶パネルのコモン
電極電圧）の反転駆動時における電圧レベルの切り替え
例であり、図１３の組み合せ例を採用するとともに、最
も電圧値の高い電圧レベル（例えば５．２Ｖ）と、最も
電圧値の低い電圧レベル（例えば２．０Ｖ）をフレーム
毎に切り替えるものである。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、同一フレーム内の水平
方向または垂直方向に隣接する２つの画素に極性及び大
きさの異なる駆動電圧を与えるので、あるいは、１つの
画素に対して駆動電圧を与えると共に、前記１つの画素
に対して１表示フレーム時間ごとに異なる極性の駆動電
圧を与え、１表示フレーム時間の整数倍に相当する時間
を経過した後に、該１つの画素に対して前記駆動電圧と
異なる値の駆動電圧を与えるので、液晶透過率を面平均
化でき、あるいは、時間平均化でき、３０Ｈｚフリッカ
を低減しつつ少ない駆動電圧から多くの階調表示数を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】一実施例の構成図である。

【図３】一実施例の第１の入れ替え例の説明図である。

【図４】一実施例の第２の入れ替え例の説明図である。

【図５】一実施例の第３の入れ替え例の説明図である。

【図６】一実施例の第４の入れ替え例の説明図である。

【図７】一実施例の第５の入れ替え例の説明図である。

【図８】一実施例の第６の入れ替え例の説明図である。

【図９】一実施例の第７の入れ替え例の説明図である。

【図１０】一実施例の第８の入れ替え例の説明図であ
る。

【図１１】一実施例の第９の入れ替え例の説明図であ
る。

【図１２】一実施例の電圧レベルの組み合せ図である。

【図１３】一実施例の他の電圧レベルの組み合せ図であ
る。

【図１４】一実施例のコモン反転駆動時の電圧レベルの
切り替え図である。

【符号の説明】

ａ、ｂ（またはａ、ｃ）：画素 、：駆動電圧 ｄ、ｄ’：画素 ｔ：所定の時間

フロントページの続き (72)発明者 高原 和博 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−16596（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−285391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97921（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−205983（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電位の異なる３つ以上の駆動電圧を発生
   し、 表示データに従って前記複数の駆動電圧の中から値の異
   なる２つの駆動電圧を選択し、 １つの画素に対して、前記異なる２つの駆動電圧のうち
   の１つの駆動電圧を与えると共に、該１つの画素に対し
   て１表示フレーム時間ごとに異なる極性の駆動電圧を与
   え、かつ、１表示フレーム時間の正の整数倍に相当する
   時間を経過した後に、該１つの画素に対して前記異なる
   ２つの駆動電圧のうちの他の１つの駆動電圧を与え、かつ、前記１つの画素に対して前記駆動電圧を与えると
   きに、該 １つの画素の水平方向に隣接する画素、あるい
   は垂直方向に隣接する画素に対し、前記１つの画素に与
   える前記異なる２つの駆動電圧のうちの１つの駆動電圧
   とは極性及び大きさの異なる前記異なる２つの駆動電圧
   のうちの他の１つの駆動電圧を与えて中間調を表示させ
   ることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。