JP3333608B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3333608B2
JP3333608B2 JP28638393A JP28638393A JP3333608B2 JP 3333608 B2 JP3333608 B2 JP 3333608B2 JP 28638393 A JP28638393 A JP 28638393A JP 28638393 A JP28638393 A JP 28638393A JP 3333608 B2 JP3333608 B2 JP 3333608B2
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裕幸 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は液晶表示装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、CRT(cathod
e ray tube:陰極線管)と比較して、小型・
軽量であり、また消費電力も少なくて済むという特徴を
持っていることから、近年急速に研究、開発、製造等の
技術が進歩し、多種多様な液晶表示装置が商品化され、
普及してきた。
【0003】さて、その中で特に単純マトリクス型液晶
表示装置の画質を向上させるという技術は、液晶表示装
置での用途の拡大、生産性向上にむけてなど、汎用性が
あり、重要な技術の一つである。ここでまず、液晶表示
装置の駆動に通常よく用いられている単純マトリクスの
電極構成を説明する。
【0004】一方の基板面に形成された帯状行(走査)
電極と、他方の基板面に形成された帯状列(信号)電極
とから構成され、これらの走査電極と信号電極とからな
る任意の交点(画素)に選択的に電圧印加することで文
字表示、グラフィック表示、ビデオ表示などが実現でき
る。しかし、この構成で駆動すると、選択した走査電極
に伝達した表示信号によって非選択の電極にも様々の分
圧電圧が印加され、表示コントラストが低下するとい
う、いわゆるクロストーク現象がおこる。
【0005】このクロストーク現象を除くために、液晶
のマルチプレックス駆動方式においては、次に述べる電
圧平均化法と呼ばれる手法が一般的に用いられる。この
手法の特徴は、液晶の寿命の点から交流駆動が必要であ
り、その光学的変化は電圧実効値に依存するという前提
のもとで、半選択点と非選択点の電圧を平均化し、非選
択の画素すべてについて、その実効値を一定にするとい
うことである。
【0006】またこの手法は、数学的には、まず走査線
の本数をN本とし、選択されている走査線の印加電圧を
1、選択されていない走査線の印加電圧を0とすると、
各瞬間に一本の走査線を順に選ぶことは、液晶パネルの
N個の走査電極の並ぶ方向を行方向、時間が推移する方
向を列方向とした場合、全体としてN次の単位行列を発
生させることに相当する。以下、行列の行、列の定義は
数学でなされているものとし、また単純マトリクス方式
の液晶パネルにおける行と列の定義は、走査線を行に対
応させ、信号線を列に対応させるものとする、というも
のである。
【0007】また、マルチプレックス駆動での高速応答
の液晶パネルでは、走査電極が増すごとにフレームレス
ポンスの影響も大きくなり、コントラストも低下する。
このような画質の低下要因から、最近次のような駆動法
が考案されている。それは、次に述べる2つの直交行列
を用いる方法で、まず1つは、1と−1を要素とする直
交行列であるウォルシュ−アダマール行列を用いる方法
で、この行列は、(数1)のような式によって拡張され
る。8次のウォルシュ−アダマール行列を(数2)に示
す。
【0008】
【数1】
【0009】
【数2】
【0010】もう1つは、1と−1を要素とする直交行
列である巡回形アダマール行列を用いる方法で、この行
列は、同じ要素ばかりで構成される第1行および第1列
を除くと、N−1次の巡回行列となるという性質を持っ
ている。8次の巡回形アダマール行列の例を(数3)に
示す。
【0011】
【数3】
【0012】ここでいう直交行列とは、行列を構成する
行ベクトルまたは列ベクトルのうち、任意の異なる2つ
の行ベクトルまたは列ベクトルの内積が、必ず0になる
行列を意味し、巡回行列とは、1つの行ベクトルを巡回
しながら、1つずつシフトさせた形の行列を意味する。
これらの直交行列のうち、1フレーム分の画像データに
対応するN行M列の画像データ行列Aの大きさに適した
N次の行列H0 を考え、この2つの行列の乗算を行うこ
とで、変換データ行列Bを作成する。
【0013】次に、電圧平均化法においては単位行列で
あった、走査線の選択パターンの時間推移から形成され
る行列に、上記2つの直交行列のいずれか1つを用い、
−1の場合は1の場合とは極性を反転させた電圧を走査
電極に印加するものとする。すなわち線順次走査ではな
く、全走査線を一度に選択することに相当する。そし
て、1フレーム期間をN等分した場合の時刻t(tは自
然数)において、行列H0 のt行目の各要素の値に応じ
た各電圧を、各信号電極に印加する。このようにする
と、変換データBは、液晶パネル上で逆変換され、元の
画像データの各要素に応じた実効電圧を、各要素に加え
ることができる。
【0014】このようにして選択される走査線数を増加
させ、1フレーム内で各画素にかかる実効電圧を分散さ
せることで、線順次走査の電圧平均化法に比べ、電圧波
高値を下げることができる。この点から、クロストーク
やフレームレスポンスの削減、画質の向上を実現でき
る。なおこの方法は、「Hardware Architectures for V
ideo Rate ,Active Addressed STN Displays ,B.Clif
ton etc .JAPAN DISPLAY'92 pp.504 〜pp.506」に詳し
く示され、また、直交行列については、「符号理論」、
宮川洋他著、昭晃堂刊に詳しく示されている。
【0015】さて、さらに直交行列について詳しく説明
する。そこでまず行列のクロネッカ積による構成法につ
いて述べる。m次正方行列A=[aij]とn次正方行列
B=[bij]のクロネッカ積は、(数4)のように定義
される。4次巡回形アダマール行列と2次の単位行列と
のクロネッカ積で得られる行列を(数5)に示す。
【0016】
【数4】
【0017】
【数5】
【0018】また、直交行列の関係から、行列の任意の
二つの行、または列の交換によって得られる行列は再び
直交行列となる。この関係を使用して、(数5)の右辺
の行列から、3列目を2列目へ、5列目を3列目へ、7
列目を4列目へ、2列目を5列目へ、4列目を6列目
へ、6列目を7列目へ交換して、(数6)に示す直交行
列を得ることができる。
【0019】
【数6】
【0020】ここで、従来の液晶表示装置を図2を用い
て詳しく説明する。図2において、フレームバッファメ
モリ1は、外部から入力される1フレーム分(N行M
列)の画像データを記憶し、行列要素メモリ2は、各要
素が1,0,−1のいずれか一つの値のみで構成される
行または列を含むことがないN次の直交行列Hを記憶す
る。行列要素発生器3は、行列要素メモリ2に記憶され
たN次の直交行列Hを行単位で第1行目から第N行目ま
で順次読み出すアドレスを発生する。演算器4では、フ
レームバッファメモリ1の記憶するN行M列の画像デー
タに対応する行列Aと、行列要素メモリ2の出力する行
列Hとを(数7)を用いて計算し、その計算結果である
変換データ行列Bを保持する。
【0021】
【数7】
【0022】ただし、bijは行列Bのi行j列の要素、
hikは行列Hのi行k列の要素、akjは行列Aのk行j
列の要素であり、i,j,kはN以下の自然数とする。
また、行列要素メモリ2の出力する行列Hの行単位のデ
ータは、走査側電圧用レジスタ5にラッチされ、走査側
ドライバ6は、走査側電圧用レジスタ5にラッチされた
データに応じて、液晶表示パネル9の走査電極に走査電
圧を印加する。
【0023】一方、演算器4の計算結果である変換デー
タ行列Bは、1行単位でDA変換器7に送られて、ディ
ジタル値からアナログ値に変換される。信号側ドライバ
8は、DA変換器7によって変換されたアナログ値に応
じた電圧を、液晶表示パネル9の信号電極に印加する。
さて、ここで(数5)、(数6)の2種類の行列を用い
て図2の構成で表示させると、まず(数5)の行列を使
用すると、2値表示のときはゴースト等画質の問題点は
表れなかったのに対し、階調表示のときは行列の規則性
等の問題でゴーストが発生し、つづいて(数6)の行列
を使用したところ、それとは逆に、2値表示のときにゴ
ーストが発生し、階調表示のときに画質の問題点は表れ
なかった。
【0024】このような現状から、従来では、どのよう
な画像パターンに対しても高画質を得るために、行列要
素メモリ2に、上記のような2種類の直交行列を記憶さ
せておく必要があった。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の液晶表示装
置では、どのような画像パターンに対しても高画質を得
るためには、行列要素メモリ2に2種類の直交行列を常
時備えておく必要があり、行列要素メモリ2の記憶容量
が大きくなるという問題を有していた。そこでこの発明
は、上記従来の問題を解決するもので、記憶容量の小さ
い行列要素メモリを使用して、どのような画像パターン
に対しても高画質を得ることができる液晶表示装置を提
供することを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、外部から入力される画像データを記憶するフレーム
バッファメモリと、各要素が1,0または−1からな
り、1,0および−1のうちいずれか一つの値の要素の
みで構成される行または列を含んでいない直交行列を記
憶する行列要素メモリと、この行列要素メモリの記憶し
たデータを出力させる第1および第2の指示をするとと
もに、画像パターンにより第1および第2の指示の切換
えを行う行列要素出力切換手段と、フレームバッファメ
モリに記憶された画像データと第1または第2の指示に
より行列要素メモリから出力される直交行列との演算を
行う演算器と、単純マトリクス方式を用いた液晶表示パ
ネルと、第1または第2の指示により行列要素メモリか
ら出力される直交行列に応じた電圧を液晶表示パネルの
走査電極に印加し、演算器で演算された結果に応じた電
圧を液晶表示パネルの信号電極に印加して液晶表示パネ
ルを駆動する駆動手段とを備えている。行列要素出力切
換手段の第1の指示は、行列要素メモリの記憶した直交
行列を第1行から最終行までを行単位で順次出力させる
ようにし、行列要素出力切換手段の第2の指示は、行列
要素メモリの記憶した直交行列を行または列を入れ換え
て出力させるようにしている。
【0027】
【作用】この発明の構成によれば、行列要素出力切換手
段が、行列要素メモリの記憶したデータを出力させる第
1および第2の指示の切換えを画像パターンにより行
い、第1の指示は、行列要素メモリの記憶した直交行列
を第1行から最終行までを行単位で順次出力させるよう
にし、第2の指示は、行列要素メモリの記憶した直交行
列を行または列を入れ換えて出力させるようにしてい
る。このように、行列要素メモリの読み出しのアドレッ
シング方法を変えることにより、1種類の直交行列から
2種類の直交行列を発生させることができ、記憶容量が
直交行列1種類分の行列要素メモリで、2種類の直交行
列を発生できる。
【0028】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1はこの発明の一実施例の液晶
表示装置の構成図である。図1において、31は行列要
素発生器a、32は行列要素発生器b、10は行列要素
発生方法切りかえ器であり、これら(31,32,1
0)が行列要素出力切換手段を構成する。他は従来例と
同じで、図2と同一部分には同一符号を付している。
【0029】フレームバッファメモリ1は、外部から入
力される1フレーム分(N行M列)の画像データを記憶
し、行列要素メモリ2は、各要素が1,0,−1のいず
れか一つの値のみで構成される行または列を含むことが
ないN次の直交行列Hを記憶し、ここでは、(数5)の
8次の直交行列を記憶しているとする。行列要素発生器
a31は、行単位で第1行目から第8行目まで順次読み
出すアドレスを発生する。また、行列要素発生器b32
は、(数5)の8次の直交行列において、第1列から第
1、3、5、7、2、4、6、8行という順番で第8列
までのアドレスを発生する。すなわち、列ごとに、まず
奇数番目の行のアドレスを発生し、次に偶数番目の行の
アドレスを発生して、第1列から第8列までのアドレス
を発生する。この行列要素発生器b32により行列要素
メモリ2から出力される行列は、(数6)に示す行列と
なる。
【0030】行列要素発生方法切りかえ器10は、画像
データにより、2値画像パターンでは行列要素発生器a
31を、階調画像パターンでは行列要素発生器b32を
各々選択する。演算器4では、フレームバッファメモリ
1の記憶する8行8列の画像データに対応する行列A
と、行列要素メモリ2の出力する行列Hとを(数7)を
用いて計算し、その計算結果である変換データ行列Bを
保持する。
【0031】また、行列要素メモリ2の出力する行列H
の行単位のデータは、走査側電圧用レジスタ5にラッチ
され、走査側ドライバ6は、走査側電圧用レジスタ5に
ラッチされたデータに応じて、液晶表示パネル9の走査
電極に走査電圧を印加する。一方、演算器4の計算結果
である変換データ行列Bは、1行単位でDA変換器7に
送られて、ディジタル値からアナログ値に変換される。
信号側ドライバ8は、DA変換器7によって変換された
アナログ値に応じた電圧を、液晶表示パネル9の信号電
極に印加する。
【0032】以上のようにこの実施例によれば、2値の
画像パターンでは、行列要素発生器a31により(数
5)の直交行列を発生し、また階調の画像パターンで
は、行列要素発生器b32により(数6)の直交行列を
発生するため、行列要素メモリ2の記憶容量が1種類の
直交行列分でよい。このように小さい記憶容量の行列要
素メモリ2を用いて、2値画像パターンおよび階調画像
パターンのどちらの画像パターンに対しても高画質を得
ることができる。
【0033】なお、この実施例では、直交行列を8次と
したが、N次としても同様の効果が得られる。また、こ
の実施例を含んだ液晶表示装置は、高画質なOA用情報
機器装置および映像用表示装置を実現できる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明の液晶表示
装置は、行列要素出力切換手段が、行列要素メモリの記
憶したデータを出力させる第1および第2の指示の切換
えを画像パターンにより行い、第1の指示は、行列要素
メモリの記憶した直交行列を第1行から最終行までを行
単位で順次出力させるようにし、第2の指示は、行列要
素メモリの記憶した直交行列を行または列を入れ換えて
出力させるようにしている。このように、行列要素メモ
リの読み出しのアドレッシング方法を変えることによ
り、1種類の直交行列を記憶している行列要素メモリか
ら2種類の直交行列を発生することができ、記憶容量の
小さい行列要素メモリを使用して、2値画像パターンお
よび階調画像パターンのどのような画像パターンに対し
ても高画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の液晶表示装置の構成図で
ある。
【図2】従来例の液晶表示装置の構成図である。
【符号の説明】
1 フレームバッファメモリ 2 行列要素メモリ 4 演算器 5 走査側電圧用レジスタ 6 走査側ドライバ 7 DA変換器 8 信号側ドライバ 9 液晶表示パネル 10 行列要素発生方法切りかえ器 31 行列要素発生器a 32 行列要素発生器b
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09G 3/36 G02F 1/133 545

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部から入力される画像データを記憶す
    るフレームバッファメモリと、 各要素が1,0または−1からなり、1,0および−1
    のうちいずれか一つの値の要素のみで構成される行また
    は列を含んでいない直交行列を記憶する行列要素メモリ
    と、 この行列要素メモリの記憶したデータを出力させる第1
    および第2の指示をするとともに、画像パターンにより
    前記第1および第2の指示の切換えを行う行列要素出力
    切換手段と、 前記フレームバッファメモリに記憶された画像データと
    前記第1または第2の指示により前記行列要素メモリか
    ら出力される直交行列との演算を行う演算器と、 単純マトリクス方式を用いた液晶表示パネルと、 前記第1または第2の指示により前記行列要素メモリか
    ら出力される直交行列に応じた電圧を前記液晶表示パネ
    ルの走査電極に印加し、前記演算器で演算された結果に
    応じた電圧を前記液晶表示パネルの信号電極に印加して
    前記液晶表示パネルを駆動する駆動手段とを備え、 前記行列要素出力切換手段の第1の指示は、前記行列要
    素メモリの記憶した直交行列を第1行から最終行までを
    行単位で順次出力させるようにし、前記行列要素出力切
    換手段の第2の指示は、前記行列要素メモリの記憶した
    直交行列を行または列を入れ換えて出力させるようにし
    た液晶表示装置。
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