JP3469224B2 - Driving method of matrix display device - Google Patents
Driving method of matrix display deviceInfo
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- JP3469224B2 JP3469224B2 JP2001336204A JP2001336204A JP3469224B2 JP 3469224 B2 JP3469224 B2 JP 3469224B2 JP 2001336204 A JP2001336204 A JP 2001336204A JP 2001336204 A JP2001336204 A JP 2001336204A JP 3469224 B2 JP3469224 B2 JP 3469224B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TN液晶、STN
液晶、STB液晶、ECB液晶、その他の各種液晶材料
やその他の電気光学応答特性を有する材料を用いたマト
リクス型の表示装置の表示方法に関する。特に、本発明
は、階調表示をおこなう方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多数のドットをマトリクス状に構成し
て、特に非線型な特性を有するような素子を設けずに、
単に行(ロウともいう)と列(カラムともいう)に印加
する信号を組み合わせることによって、その交点のドッ
トの信号を制御しようとするマトリクスは単純マトリク
スと呼ばれ、TN液晶、STN液晶、STB液晶、EC
B液晶、その他の各種液晶材料を利用した表示装置等に
用いられている。
【0003】このようなマトリクスでは、従来、図2に
示すように、列電極には絶えず、信号を流し、一方、行
電極では、パルス信号を印加することによって、パルス
信号が印加されたときの列電極の信号を交点の画素の信
号とする方式が採用されてきた。しかしながら、この方
式では、特にマトリクスの規模が拡大して、行数が大き
くなるとコントラストの低下が問題となり、また、階調
表示をおこなうことは極めて困難であった。
【0004】これは、特に上記液晶のような材料では、
その光学応答速度が遅いため、その光学特性(透過率や
散乱率等)は、実質的には、行電極と列電極の電位差の
実効値に比例するためであった。特に、列電極に印加さ
れる信号は、他の行の画素の信号も含んでいるため、そ
の列の他の行の信号の大小によって、絶対的な光学特性
が大きく左右されてしまった。もし、他の行の信号の影
響を小さくしようとすれば、液晶材料として、極めて急
峻な立ち上がりを示す材料を用いねばならず、また、そ
のような材料では中間的な光学特性を得ることは困難
で、単に白黒表示しかできなかった。また、行信号パル
スが大きくなることが問題であった。
【0005】一方、近年になって、新たな駆動方法が提
案された。図3にはその概念図を示した。この方式はア
クティブ・アドレス方式(T. J. Scheffer and B. Clit
ton:1992 SID Digest of Technical Papers XXIII, 228
-231 (1992)) と呼ばれており、特に選択パルスという
概念を排除しているため、行信号、列信号に印加する電
圧は低く、低消費電力が可能である。
【0006】しかし、この方式でも上記の問題が解決で
きたわけではなかった。アクティブ・アドレス方式で
は、正規直交関数系fi の適当な関数fn を採用し、行
電極にはその中の1つの関数の電位を印加し、一方、列
電極には、これらの関数の1次結合Σai fi で表現さ
れる電位を印加することとする。通常の1フレームをT
とすると、1フレームの間の実効値電圧VRMS は、数1
で示される。
【0007】
【数1】
【0008】ここで、Nはマトリクスの行数である。式
から明らかなように、注目している行(第n行)以外の
信号が、中に含まれている。したがって、アクティブ・
アドレス方式であっても、他の行(画素)の情報を除去
することはできず、絶対的な階調表示は困難であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の説明
で問題としたような、絶対的な階調表示を達成すること
を目的とする。すわなち、注目している画素以外の画素
の表示情報が入り込まない信号や駆動方法を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】従来のマトリクス表示方
法においては、階調情報は、信号強度によって与えられ
ていた。信号のパルス幅によって与えられることもあっ
たが、実効値として考えた場合には両者の効果は同じで
あった。一方、信号強度には、階調情報以外にも、画素
の選択という情報を与えなければならなかった。これは
主として行信号によって担われていたが、実効値として
映像が現れる場合には、その効果が列信号にも及ぶこと
は明白である。すなわち、従来の方法では、信号強度と
いう1つの表現手段において、階調と選択という2つの
表現をおこなおうとしたため、著しく自由度が制約され
てしまったのである。
【0011】本発明人はこのような不自由な方法の欠点
を指摘し、階調を表現する他の表現方法を求めた。そし
て、位相によって階調情報を表現する方法を見いだした
のである。本発明でも、アクティブ・アドレス方式と同
様に、正規直交関数系fi を選択する。すなわち、fi
は数2の関係を満たす。ここで、* は複素共役を表す
が、fi が実関数であれば、fi =fi * である。
【0012】
【数2】
【0013】さらに、本発明では、αを任意の数とする
とき、fi に関して、数3および数4という条件を満た
すものとする。本発明においては、例えば、N行のマト
リクスを考えると、各行電極には、上記のfi で示され
る関数系の適当なものの電位を印加する。ただし、選択
される関数は行によって全て異なる。例えば、第n行お
よび第n’行の電位を、それぞれ、Fn (t)、F
n'(t)とすれば、
Fn (t)≠Fn'(t)
である。
【0014】
【数3】
【0015】
【数4】
【0016】一方、列電極には、関数系fi の一次結合
で表現される電位Gm (t)が印加されるが、構成され
る個々の関数の位相は、その列の目的とする画素(行)
の階調情報によって、任意に選択される。すなわち、数
5のように表現される。一方、行電圧は、Fn (t)=
V0 fn (t)とする。ここで、V0 は全ての行で同じ
定数である。後述するが、Vを最適化することによっ
て、コントラストを向上せしめることができる。以上の
条件において、第n行第m列の画素の1フレーム(時間
T)の実効値電圧VRMS は、数6に示すようになる。式
から明らかに、V RMS には、第n行の階調情報、g(α
n )以外の他の画素の階調情報は全く含まれていない。
また、最大選択比は、数7であり、g、Nに応じて、V
を最適化することによって、最もよいものを選択でき
る。例えば、fi として、正弦波関数を採用すると、−
1≦g≦1、なので、この場合の最大選択比は数8であ
り、従来のマトリクス駆動の最大コントラスト比と同じ
である。
【0017】
【数5】
【0018】
【数6】
【0019】
【数7】
【0020】
【数8】
【0021】本発明においては、上記の条件を満たす関
数が全て利用できるが、最も利用しやすいのは正弦波関
数や余弦波関数(すわなち、exp(ikx)、(iは
虚数単位))で表現される種類の関数である。また、三
角波や矩形波も正弦波関数の一次結合によって表現され
るものであるから、当然、上記の条件を満たし、本発明
に使用することができる。特に、正弦波関数や余弦波関
数を用いた場合には、本発明の特徴が生かされるだけで
なく、図2、もしくは図3で示したようなパルス信号や
矩形波信号による駆動に比べて、信号が減衰したり、波
形が乱れたりすることが少ない。また、その発生も容易
である。
【0022】本発明も、選択パルスという概念をなくし
たものであり、したがって、行電極、列電極に印加する
電圧の絶対値は、従来のパルス型の表示方式(図2)に
比較して小さい。したがって、消費電力を低くすること
が可能である。さらに、本発明では、1フレームを通し
て、行電極にも列電極にも平均的に電圧が印加されてい
るので、フリッカーは極めて少ない。以下に、実施例を
示し、本発明をさらに発展させた例や、本発明を実施す
るための駆動装置について説明する。
【0023】
【実施例】〔実施例1〕 市販の480行×640列の
STN単純マトリクスを用いて、本発明の効果を確認し
た。画面は上下に2分割した。駆動は、ノン・インター
レースの60フレーム/秒とした。そして、第n行に
は、
V0 sin120π(n+500)t
の信号を印加し、また、各列電極には、数9に示される
電圧を印加して、表示をおこない、計算通りのコントラ
スト比(最大55)と階調精度(最大16)を得ること
ができた。特に、従来は他の画素の情報によってコント
ラストが上下する、いわゆるクロストークが問題となっ
ていたが、本実施例によって、本発明はクロストークが
ほとんどないことが立証された。
【0024】
【数9】
【0025】本実施例では、マトリクスに印加される正
弦波の周波数は、30kHzから、44kHz程度であ
る。一般に液晶は、周波数によってしきい値電圧等の特
性が変化することが知られている。しかし、30kHz
から44kHzの間では、液晶の特性はほとんど平坦で
あったので問題はなかった。
【0026】もし、V0 sin120πntという信号
を利用した場合には、マトリクスに印加される正弦波の
周波数は、60Hzから14kHzという広いバンドに
わたることとなリ、液晶の応答特性も行によって異なる
という問題が生じた。本実施例では、使用される最大周
波数と最小周波数の比が2以下であるので、上記の問題
は避けられ、また、これによって、基本波とその2倍の
周波数の波の共鳴によるノイズも避けることができた。
【0027】〔実施例2〕 図4に本実施例を示す。本
実施例は1フレームを複数のサブフレームに分割するこ
とによって、見かけ上のマトリクスの規模を小さくし、
よって、使用する関数fi の数を減らすことを特徴とす
る。本発明では、マトリクスの行数だけfi を用意しな
ければならず、そのため多くの発振回路等の回路を必要
とする。これは、駆動回路のコストアップの要因とな
る。例えば、第1のサブフレームでは、図4(A)のよ
うに第1行、第5行、...、第(4n+1)行、第
(4n+5)行、というように、マトリクスのうちの1
/4の行にのみ信号(例えば、正弦波)を印加する。他
の行の信号は0とする。そして、第2のサブフレームで
は、図4(B)のように第2行、第6行、...、第
(4n+2)行、第(4n+6)行、というように、ま
た、第3サブフレームでは、第3行、第7行、...、
第(4n+3)行、第(4n+7)行、第4サブフレー
ムでは、第4行、第8行、...、第4n行、第(4n
+4)行、というように順々に信号を印加してゆく。
【0028】このとき、1つの画素に注目してみると、
4つのサブフレームのうち、1つだけが、選択された状
態(行電極に信号が印加された状態)であり、そのとき
の実効値電圧は、マトリクスの行数が4Nとすれば、数
10に示される。一方、その他の3つのサブフレームで
は、行電極には信号が印加されていないが、そのときの
実効値電圧はF√Nである。したがって、平均的な実効
値電圧は、数11に示され、fi として、正弦波関数の
ような、−1≦gn (α)≦1を満たすものでは、最大
選択比は、数12となる。マトリクスの規模が変わらな
いのであれば、本実施例のように、1/4のサブフレー
ムを使用しても、サブフレームを使用しなくても、同じ
だけのコントラストが得られることが示された。
【0029】
【数10】
【0030】
【数11】
【0031】
【数12】
【0032】このことは一般化できて、NL行のマトリ
クス(N、Lは自然数)において、L行をブロックとし
て、Lのサブフレームによって1フレームを得るという
駆動方式を採用する場合には、最大選択比は、数13に
示される。
【0033】
【数13】
【0034】この結果、ほとんど画質を損なうことな
く、駆動回路を削減できた。一方、従来の方法ではこの
ようにうまくはゆかない。例えば、従来のアクティブ・
アドレス方式(図2に示した方式、A.R. Conner and T.
J. Scheffer: Proc. 12th Int'l Display Research Con
f. (Japan Display '92), 69-72 (1992).) では、最大
選択比は、数14に示されるようになり、Lが大きくな
るほど、最大選択比は1に近づき、画質(コントラスト
等)が劣化することが示される。このような違いは、従
来のアクティブ・アドレス方式が、階調情報と選択情報
を信号強度という1つのもので表現しようとしたからで
あり、これに対し、本発明では、この2つの表現要素を
位相と信号強度という2つのもので独立に表現しようと
したからに他ならない。
【0035】
【数14】
【0036】〔実施例3〕 図5に本発明を実施するた
めの駆動回路の基本的なブロック図を示す。実際には、
各種の補正回路やリフレッシュ回路等を設けることが必
要であるが、説明が複雑になるので省略する。また、簡
略化して説明するために、行数は8行とした。水平走査
された通常のビデオ信号はシフトレジスタ(1)によっ
て各列に分配された。そして、各列では、8段のシフト
レジスタ(2)によって、各行ごとに分配され、この信
号(アナログ)はキャパシタンス等を有するメモリー
(3)に一時記憶される。
【0037】一方、搬送信号(fi に対応)は異なる周
波数を発振する8つの発振回路(4)によって発生す
る。発振は、例えば、ROMに記憶した正弦波を読みだ
すような方式でおこなわれる。図5に示すように、発振
回路は全ての列に共通である。また、この出力の一部は
行信号としても用いられる。注目している列と発振回路
の間には電圧制御型の遅延回路(5)が設けられ、ここ
に搬送信号が送られてくる。一方、メモリー(3)から
は、画像情報が送られてくる。そして、画像情報によっ
て、遅延の程度が変化し、出力正弦波の位相が変調され
る。
【0038】このように位相変調された8系統の正弦波
は、ミキサー(6)によって混合され、列電極に出力さ
れる。例えば、列の数が640であれば、本実施例の方
式では、8×640個の遅延回路が必要となる。
【0039】本実施例では、8行としたが、240行の
マトリクスであれば、240個の発振回路と240×6
40個の遅延回路が必要となり、そのために駆動回路の
コストが膨大となる。もし、実施例2に記述したような
方式で、30サブフレームによって1フレームを構成す
れば、8つの発振器と8×640個の遅延回路で駆動で
き、コスト低減につながる。
【0040】〔実施例4〕 図6に本発明を実施するた
めの駆動回路の基本的なブロック図を示す。実際には、
各種の補正回路やリフレッシュ回路等を設けることが必
要であるが、説明が複雑になるので省略する。また、簡
略化して説明するために、行数は8行とした。水平走査
された通常のビデオ信号はシフトレジスタ(7)によっ
て各列に分配された。そして、各列では、8段のシフト
レジスタ(8)によって、各行ごとに分配され、この信
号(アナログ)はキャパシタンス等を有するメモリー
(9)に一時記憶される。
【0041】一方、各列には電圧制御によって位相が変
化する8つの発振回路(10)が設けられている。発振
は、例えば、ROMに記憶した正弦波を読みだすような
方式でおこなわれ、外部からの制御電圧によって、読出
のタイミングを加減することによって位相が変化する。
メモリー(3)に蓄積された情報は、フレームの最初に
発振回路(10)に送られ、出力正弦波が、メモリーか
らの情報に応じて発振を開始する。
【0042】このように位相変調された8系統の正弦波
は、ミキサー(11)によって混合され、列電極に出力
される。例えば、列の数が640であれば、本実施例の
方式では、8×640個の発振回路が必要となる。
【0043】本実施例では、8行としたが、240行の
マトリクスであれば、240×640個の発振回路が必
要となり、そのために駆動回路のコストが膨大となる。
もし、実施例2に記述したような方式で、30サブフレ
ームによって1フレームを構成すれば、8×640個の
発振回路で駆動でき、コスト低減につながる。
【0044】〔実施例5〕 以上の説明では、多行同時
選択を記述していたが、本発明では、従来の1行づつ選
択するという方式においても、従来以上の優れた特性を
得ることができる。1行づつの選択とは、実施例2にお
いて、一般化された、数13において、N=1とするこ
とに他ならない。
【0045】例えば、640列×256行のマトリクス
を考える。この場合には、256行のうちの1つだけ
に、16V0 sin(30720πt)の電位を印加
し、他方、列電極には、V0 sin(30720π)
(t+α)の電圧を印加する。なお、30720π=6
0〔フレーム/秒〕×256〔サブフレーム/フレー
ム〕×2πである。
【0046】その結果、選択された行の、そのサブフレ
ームの実効値電圧は、数15に示される。一方、非選択
の行の実効値電圧は、πV0 である。したがって、1フ
レーム(=256サブフレーム)を通した実効値電圧
は、数16に示されるようになる。したがって、最大選
択比は、1.064である。この数字は従来のマトリク
スによって得られる値と同じであるが、本発明では、い
わゆるクロストークが生じないので、極めて鮮明な画像
が得られる。
【0047】
【数15】
【0048】
【数16】
【0049】このような1行づつの駆動をおこなうに
は、実施例3において、発振器と電圧制御型遅延回路を
各列1つづつ、あるいは、実施例4において、電圧制御
によって位相の変化する発振器を各列1つだけ用意すれ
ばよい。また、ビデオ信号をストックするためのメモリ
ーやその前の段のシフトレジスターも不要である。
【0050】このように1行づつの駆動では、回路が簡
単になる反面、フレーム速度が低いと、フリッカーが生
じる。フリッカーは、フレーム速度を、60Hz以上、
好ましくは120Hz以上とすることによって、フリッ
カーを抑制することが可能であるが、その分、上記駆動
回路の動作速度が増加する。
【0051】〔実施例6〕 実施例5では、駆動に使用
する関数として正弦波関数を使用したが、従来のマトリ
クス駆動の場合と同様に矩形波を使用することもでき
る。その例を図7に示す。矩形波は、先に説明したよう
に本発明の必要とする条件を満たす。また、矩形波で
は、数17に示す関係があるので、使用しやすい。
【0052】
【数17】
【0053】図7(A)には実施例5と同様に1行づつ
の駆動をおこなった場合の駆動方式の概念図を示す。行
電極には、1周期の矩形波が独立に印加されるが、これ
はさらに多周期のものであってもよい。第n行の選択が
完了すると、次の行(図では第(n+1)行)に矩形波
が印加される。
【0054】一方、列電極(第m列)には矩形波の合成
された電圧が印加される。図7(B)にこのとき、印加
される電圧の合成方法を説明する。図において、
(a)、(b)は同じ位相で振動している矩形波であ
る。今、第n行にはαだけ遅れた矩形波を、また、第
(n+1)行にはβだけ遅れた矩形波を印加する場合を
考える。αだけ遅れた矩形波、およびβだけ遅れた矩形
波は、それぞれ、(c)、(d)のようになる。今、必
要なのはこのうちの第n行及び第(n+1)行が選択さ
れるときの波だけであるので、それぞれの部分を切り取
ると(e)、(f)のようになる。
【0055】これを重ね合わせると、(g)のように、
第m列の信号の第n行と第(n+1)行の成分が得られ
る。実際には、階調信号によって矩形波の開始する時間
を変化させてやればよいので、回路構成は実施例5のも
のと同じである。また、本実施例の矩形波では、電圧は
2値だけであるので、市販のデジタル回路を使用するに
よって容易にコストダウンが図れる。この場合にも、実
施例5と同様に、フレーム速度が低いと、フリッカーが
生じることに注意するべきである。
【0056】
【発明の効果】本発明が、従来の方法に対して極めて優
位にあることは以上の説明から明らかであろう。このよ
うな多くのメリットは、本発明がそれまで誰も考え及ば
なかった位相制御(位相変調)によって、画像情報を表
現するという方法を採用していることに帰結する。本発
明はまた、理論的にも極めてきれいなものである。
【0057】従来、STN液晶の大規模マトリクスは、
安価であるが、階調表示が必要とされるカラー表示には
向かないとされていた。しかし、本発明によって、アク
ティブマトリクスと同程度の階調表示特性が得られるこ
ととなった。その結果、相対的にアクティブマトリクス
の競争力が低下する。もちろん、本発明はSTN液晶以
外にも、TN液晶、STB液晶、ECB液晶のように、
その材料の光学特性が実効値電圧に依存する材料一般に
適用できることは言うまでもない。このように、本発明
が液晶等のフラットパネルディスプレー業界に及ぼす効
果は極めて大きく、それゆえ工業的に大きな価値を有し
た発明であると言えるのである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a TN liquid crystal, an STN
Liquid crystal, STB liquid crystal, ECB liquid crystal, and other various liquid crystal materials
And other materials with electro-optical response characteristics
The present invention relates to a display method for a elixir-type display device. In particular, the invention
Relates to a method for performing gradation display.
[0002]
2. Description of the Related Art A large number of dots are arranged in a matrix.
Therefore, without providing an element having a non-linear characteristic,
Simply apply to rows (also called rows) and columns (also called columns)
The signals at the intersection
The matrix that tries to control the signal of the
TN liquid crystal, STN liquid crystal, STB liquid crystal, EC
For display devices using B liquid crystal and other various liquid crystal materials
Used.
In such a matrix, conventionally, FIG.
As shown, the column electrodes are constantly flowing signals while the row electrodes
In the electrode, a pulse signal is applied to
When the signal is applied, the signal of the column electrode is
Have been adopted. However, this one
In the formulas, the matrix size is particularly large, and the number of rows is large.
When it becomes difficult, the decrease in contrast becomes a problem,
It was extremely difficult to display.
This is especially true for materials such as the liquid crystal described above.
Due to its slow optical response speed, its optical characteristics (transmittance and
Scattering rate) is substantially the potential difference between the row electrode and the column electrode.
This is because it is proportional to the effective value. In particular, applied to the column electrodes
Since the signals to be included also include the signals of pixels in other rows,
Absolute optical characteristics depending on the magnitude of the signal in other rows of the column
Has been greatly influenced. If the shadow of the other row signal
If you try to reduce the sound, you can
Materials that show a steep rise must be used, and
Difficult to obtain intermediate optical properties with materials such as
So, I could only display black and white. Also, the row signal pal
The problem was that the size became large.
On the other hand, recently, a new driving method has been proposed.
Was devised. FIG. 3 shows a conceptual diagram thereof. This method is
Active addressing (T. J. Scheffer and B. Clit
ton: 1992 SID Digest of Technical Papers XXIII, 228
-231 (1992)).
Since the concept has been eliminated, the power applied to the row and column signals
The pressure is low and low power consumption is possible.
However, even with this method, the above problem can be solved.
It didn't come. Active address method
Is the orthonormal function system fiA suitable function f ofnAdopt the line
The potential of one of the functions is applied to the electrodes, while
The electrode has a linear combination of these functions の aifiExpressed in
Is applied. Normal one frame is T
Then, the effective value voltage V during one frameRMSIs the number 1
Indicated by
[0007]
(Equation 1)
Here, N is the number of rows in the matrix. formula
As is clear from, the rows other than the row of interest (the n-th row)
A signal is contained therein. Therefore, active
Removes information of other rows (pixels) even in the address method
And absolute gradation display was difficult.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to the above description
Achieving absolute gradation display, which was a problem in
With the goal. That is, pixels other than the pixel of interest
The present invention provides a signal and a driving method in which the display information does not enter.
[0010]
A conventional matrix display method
In the method, the tone information is given by the signal strength
I was Sometimes given by the pulse width of the signal
However, when considered as an effective value, both effects are the same.
there were. On the other hand, in addition to the gradation information,
Had to give the information that the choice. this is
Mainly carried by row signals, but as effective value
If video appears, the effect will be on the column signal
Is obvious. That is, in the conventional method, the signal strength and
In one expression means, there are two methods, gradation and selection.
Attempts to express are severely limited in freedom.
It has been.
The inventor has found that the disadvantages of such a crippled method are:
He called for another expression method for expressing gradation. Soshi
And found a way to express gradation information by phase
It is. In the present invention, the same as the active address method is used.
Thus, the orthonormal function system fiSelect That is, fi
Satisfies the relationship of Equation 2. here,*Represents the complex conjugate
Is fiIf is a real function, fi= Fi *It is.
[0012]
(Equation 2)
Further, in the present invention, α is an arbitrary number.
When fiSatisfies the conditions of Equations 3 and 4
Shall be In the present invention, for example, a matrix of N rows
Rix, each row electrode has the above fiIndicated by
The potential of an appropriate function system is applied. However, select
The functions performed depend on the line. For example, the nth row
And the potential of the n'th row is Fn(T), F
n '(T)
Fn(T) ≠ Fn '(T)
It is.
[0014]
(Equation 3)
[0015]
(Equation 4)
On the other hand, the column electrode has a functional system fiLinear combination of
Potential G expressed bym(T) is applied,
The phase of each function is determined by the target pixel (row) in that column.
Arbitrarily selected according to the gradation information. That is, the number
5 is expressed. On the other hand, the row voltage is Fn(T) =
V0fn(T). Where V0Is the same for all rows
Is a constant. As will be described later, by optimizing V
Thus, the contrast can be improved. More than
Under the conditions, one frame of the pixel at the n-th row and the m-th column (time
T) Effective voltage VRMSBecomes as shown in Expression 6. formula
Apparently from V RMSContains the gradation information of the n-th row, g (α
n) Does not include any gradation information of other pixels.
Further, the maximum selection ratio is given by Expression 7, and depending on g and N, V
By optimizing, you can choose the best
You. For example, fiIf a sine wave function is adopted,
Since 1 ≦ g ≦ 1, the maximum selection ratio in this case is Equation 8.
The same as the maximum contrast ratio of the conventional matrix drive
It is.
[0017]
(Equation 5)
[0018]
(Equation 6)
[0019]
(Equation 7)
[0020]
(Equation 8)
In the present invention, a function that satisfies the above conditions is used.
All numbers are available, but the most accessible is the sine wave
Number or cosine wave function (ie, exp (ikx), (i is
It is a function of the kind represented by imaginary unit)). Also three
Angle and square waves are also represented by linear combinations of sinusoidal functions.
Naturally, the above conditions are satisfied and the present invention
Can be used for In particular, sine wave functions and cosine wave functions
When numbers are used, only the characteristics of the present invention can be used.
Without the pulse signal shown in FIG. 2 or FIG.
Compared to driving with a square wave signal, the signal
The shape is rarely distorted. Also easy to generate
It is.
The present invention also eliminates the concept of a selection pulse.
And therefore applied to the row and column electrodes
The absolute value of the voltage is calculated using the conventional pulse type display method (Fig. 2).
Small in comparison. Therefore, lower power consumption
Is possible. Furthermore, according to the present invention, one frame
Voltage is applied to both row and column electrodes on average.
Therefore, flicker is extremely low. The following is an example.
Examples showing further developments of the present invention, and practicing the present invention
Of the driving device for this will be described.
[0023]
EXAMPLES Example 1 Commercially available 480 rows × 640 columns
The effect of the present invention was confirmed using the STN simple matrix.
Was. The screen was divided into upper and lower parts. Drive is non-inter
The race was 60 frames / sec. And on the nth line
Is
V0sin120π (n + 500) t
Is applied to each column electrode, and
Apply a voltage, display, and perform contra
Obtain strike ratio (up to 55) and gradation accuracy (up to 16)
Was completed. In particular, conventionally, control is performed based on information from other pixels.
So-called crosstalk, which raises and lowers the last, is a problem
However, according to the present embodiment, the present invention reduces crosstalk.
It was proven that there was little.
[0024]
(Equation 9)
In this embodiment, the positive voltage applied to the matrix is
The frequency of the sine wave is about 30 kHz to 44 kHz.
You. Generally, liquid crystals have characteristics such as threshold voltage depending on the frequency.
Sex is known to change. However, 30kHz
The liquid crystal characteristics are almost flat between
There was no problem.
If V0signal of sin120πnt
Is used, the sine wave applied to the matrix
Frequency is wide band from 60Hz to 14kHz
The response characteristics of the liquid crystal also differ from row to row.
The problem arose. In this embodiment, the maximum
Since the ratio between the wave number and the minimum frequency is 2 or less, the above-described problem occurs.
Is avoided, and this allows the fundamental wave and twice its
The noise caused by the resonance of the frequency wave was also avoided.
Embodiment 2 FIG. 4 shows this embodiment. Book
The embodiment divides one frame into a plurality of subframes.
By reducing the size of the apparent matrix,
Therefore, the function f usediCharacterized by reducing the number of
You. In the present invention, f is equal to the number of rows of the matrix.iDo not prepare
Must have many circuits such as oscillation circuits.
And This is a factor that increases the cost of the drive circuit.
You. For example, in the first subframe, as shown in FIG.
The first row, the fifth row,. . . , The (4n + 1) th row, the
(4n + 5) rows, one of the matrices
A signal (for example, a sine wave) is applied only to the / 4 rows. other
Is 0. And in the second subframe
Are the second row, the sixth row,... As shown in FIG. . . ,
(4n + 2) line, (4n + 6) line, etc.
In the third subframe, the third row, the seventh row,. . . ,
(4n + 3) line, (4n + 7) line, fourth subframe
In line 4, lines 8, line 8,. . . , 4nth row, (4n
+4) row, and so on.
At this time, paying attention to one pixel,
Of the four subframes, only one is selected
State (a state in which a signal is applied to the row electrode).
The effective value voltage of is given by
It is shown in FIG. On the other hand, in the other three subframes
Indicates that no signal is applied to the row electrode,
The effective value voltage is F√N. Therefore, the average effective
The value voltage is shown in equation 11, and fiAs the sinusoidal function
Like, -1 ≦ gn(Α) ≦ 1, the maximum
The selection ratio is given by Expression 12. The size of the matrix does not change
If this is not the case, as in this embodiment,
Whether you use the subframe or subframe
It was shown that only contrast was obtained.
[0029]
(Equation 10)
[0030]
[Equation 11]
[0031]
(Equation 12)
This can be generalized to the matrix of the NL line.
L (N and L are natural numbers)
And obtain one frame by L subframes
When the driving method is adopted, the maximum selection ratio becomes
Shown.
[0033]
(Equation 13)
As a result, the image quality is hardly impaired.
And the number of drive circuits could be reduced. On the other hand, the conventional method
Does not work as well. For example, traditional active
Address method (method shown in FIG. 2, A.R. Conner and T.
J. Scheffer: Proc. 12th Int'l Display Research Con
f. (Japan Display '92), 69-72 (1992).)
The selection ratio becomes as shown in Expression 14, and L becomes large.
As the maximum selection ratio approaches 1, the image quality (contrast
Etc.) are degraded. These differences are
The conventional active address method uses gradation information and selection information.
Was expressed as a single signal strength.
In contrast, in the present invention, these two expression elements are
Try to express them independently with two things, phase and signal strength
There is no other way.
[0035]
[Equation 14]
Embodiment 3 FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a basic block diagram of a driving circuit for the present invention. actually,
It is necessary to provide various correction circuits and refresh circuits.
It is important, but it will not be described because the description is complicated. In addition,
For simplification, the number of lines is set to eight. Horizontal scan
The converted normal video signal is shifted by the shift register (1).
Was distributed to each row. And in each column, 8 steps shift
This signal is distributed for each line by the register (2).
No. (analog) is a memory with capacitance etc.
It is temporarily stored in (3).
On the other hand, the carrier signal (fiCorresponding to different laps
Generated by eight oscillator circuits (4) that oscillate wave numbers
You. For oscillation, for example, read a sine wave stored in ROM
It is performed in such a manner. As shown in FIG.
The circuit is common to all columns. Also, part of this output is
Also used as a row signal. Columns and oscillator circuits of interest
A voltage control type delay circuit (5) is provided between
The carrier signal is sent to the. Meanwhile, from memory (3)
, Image information is sent. And the image information
Changes the degree of delay and modulates the phase of the output sine wave.
You.
Eight sine waves thus phase-modulated
Are mixed by the mixer (6) and output to the column electrodes.
It is. For example, if the number of columns is 640,
In the formula, 8 × 640 delay circuits are required.
In this embodiment, eight lines are used.
In the case of a matrix, 240 oscillation circuits and 240 × 6
Forty delay circuits are required, which makes the drive circuit
The costs are enormous. If as described in Example 2
One frame is composed of 30 subframes
Then, it can be driven by 8 oscillators and 8 × 640 delay circuits
And lead to cost reduction.
Embodiment 4 FIG. 6 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a basic block diagram of a driving circuit for the present invention. actually,
It is necessary to provide various correction circuits and refresh circuits.
It is important, but it will not be described because the description is complicated. In addition,
For simplification, the number of lines is set to eight. Horizontal scan
The converted normal video signal is shifted by the shift register (7).
Was distributed to each row. And in each column, 8 steps shift
This signal is distributed for each line by the register (8).
No. (analog) is a memory with capacitance etc.
It is temporarily stored in (9).
On the other hand, the phase of each column is changed by voltage control.
There are provided eight oscillation circuits (10). oscillation
Is, for example, to read the sine wave stored in ROM
Readout is performed by an external control voltage.
The phase changes by adjusting the timing.
The information stored in the memory (3) is stored at the beginning of the frame.
The output sine wave sent to the oscillation circuit (10)
Oscillation starts according to the information.
Eight sine waves thus phase-modulated
Are mixed by the mixer (11) and output to the column electrodes
Is done. For example, if the number of columns is 640,
In the system, 8 × 640 oscillation circuits are required.
In this embodiment, eight lines are used.
In the case of a matrix, 240 × 640 oscillation circuits are required.
In other words, the cost of the driving circuit becomes enormous.
If 30 subframes are used in the manner described in the second embodiment,
If one frame is composed of frames, 8 × 640
It can be driven by an oscillation circuit, leading to cost reduction.
[Embodiment 5] In the above description, simultaneous multi-line
Although the selection is described, in the present invention, the conventional selection is performed line by line.
Even with the method of selecting
Obtainable. The line-by-line selection refers to Example 2.
And N = 1 in generalized equation 13.
And nothing else.
For example, a matrix of 640 columns × 256 rows
think of. In this case, only one of the 256 rows
, 16V0Apply potential of sin (30720πt)
On the other hand, V0sin (30720π)
A voltage of (t + α) is applied. Note that 30720π = 6
0 [frame / second] x 256 [subframe / frame
X 2π.
As a result, the subframe of the selected row is
The effective value voltage of the beam is shown in Expression 15. On the other hand, unselected
The effective value voltage of the row is πV0It is. Therefore, one
RMS voltage through the frame (= 256 subframes)
Becomes as shown in Expression 16. Therefore, the maximum selection
The selection ratio is 1.064. This number is the traditional matrix
Is the same as the value obtained by
Extremely clear images because no crosstalk occurs
Is obtained.
[0047]
(Equation 15)
[0048]
(Equation 16)
To perform such driving for each row,
In the third embodiment, the oscillator and the voltage-controlled delay circuit
One by one in each column, or in the fourth embodiment, voltage control
Prepare only one oscillator whose phase changes according to the
I just need. Also, a memory for storing video signals
There is no need for a shift register in the previous stage.
In such a row-by-row drive, the circuit is simplified.
On the other hand, when the frame speed is low, flicker is generated.
I will. Flicker increases the frame rate above 60Hz,
Preferably, the frequency is set to 120 Hz or more, so that
It is possible to suppress the car, but the drive
The operating speed of the circuit increases.
[Embodiment 6] In the embodiment 5, it is used for driving.
The sine wave function was used as the
Square wave can be used in the same way as
You. An example is shown in FIG. The square wave, as explained earlier
Satisfy the conditions required by the present invention. Also, with a square wave
Is easy to use because it has the relationship shown in Equation 17.
[0052]
[Equation 17]
FIG. 7A shows one line at a time, similarly to the fifth embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a driving method when the driving is performed. line
One-period rectangular wave is applied to the electrode independently.
May have a multi-period. The selection of the n-th row
When completed, the next row (the (n + 1) th row in the figure)
Is applied.
On the other hand, a rectangular wave is applied to the column electrode (m-th column).
The applied voltage is applied. At this time, FIG.
A method of synthesizing the applied voltages will be described. In the figure,
(A) and (b) are rectangular waves vibrating in the same phase.
You. Now, in the n-th row, a rectangular wave delayed by α
The case where a rectangular wave delayed by β is applied to the (n + 1) -th row
Think. Square wave delayed by α and rectangle delayed by β
The waves are as shown in (c) and (d), respectively. Now
What is important is that the nth and (n + 1) th rows are selected.
Cut off each part because it is only the wave when
Then, (e) and (f) are obtained.
When this is superimposed, as shown in (g),
The components of the n-th row and the (n + 1) -th row of the signal of the m-th column are obtained.
You. Actually, the time when the square wave starts due to the gradation signal
Can be changed, and the circuit configuration is the same as that of the fifth embodiment.
Is the same as In the rectangular wave of the present embodiment, the voltage is
Since it is only binary, use a commercially available digital circuit
Therefore, cost can be easily reduced. In this case as well,
As in the fifth embodiment, when the frame speed is low, flicker is reduced.
It should be noted that this occurs.
[0056]
The present invention is extremely superior to the conventional method.
It will be clear from the above description that the order is high. This
There are many benefits that the present invention
Image information is displayed by phase control (phase modulation)
This results in adopting the method of manifestation. Departure
Ming is also very clean in theory.
Conventionally, a large-scale matrix of STN liquid crystal is as follows.
It is inexpensive, but for color display that requires gradation display
It was not suitable. However, according to the present invention,
That the same gradation display characteristics as the active matrix can be obtained.
And As a result, relatively active matrix
Will be less competitive. Of course, the present invention does not apply to STN liquid crystal or less.
Besides, like TN liquid crystal, STB liquid crystal, ECB liquid crystal,
Materials whose optical properties depend on the RMS voltage
It goes without saying that it can be applied. Thus, the present invention
Effect of LCD on flat panel display industry such as liquid crystal
The fruit is extremely large and therefore of great industrial value
It can be said that this is an invention.
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のマトリクス表示装置の駆動方法の概
念図を示す。
【図2】 従来のマトリクス表示装置の駆動方法の概念
図を示す。
【図3】 従来のマトリクス表示装置の駆動方法の概念
図を示す。
【図4】 実施例のマトリクス表示装置の駆動方法の概
念図を示す。
【図5】 実施例のマトリクス表示装置の駆動装置の概
念図を示す。
【図6】 実施例のマトリクス表示装置の駆動装置の概
念図を示す。
【図7】 実施例のマトリクス表示装置の駆動方法の概
念図を示す。
【符号の説明】
1、7 シフトレジスター
2、8 シフトレジスター(8段)
3、9 メモリー装置
4 発振回路(8周波数)
5 電圧制御型遅延回路
6、11 ミキサー
10 電圧制御型発振回路BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a conceptual diagram of a driving method of a matrix display device of the present invention. FIG. 2 shows a conceptual diagram of a driving method of a conventional matrix display device. FIG. 3 shows a conceptual diagram of a driving method of a conventional matrix display device. FIG. 4 is a conceptual diagram of a driving method of the matrix display device according to the embodiment. FIG. 5 is a conceptual diagram of a driving device of the matrix display device according to the embodiment. FIG. 6 is a conceptual diagram of a driving device of the matrix display device according to the embodiment. FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a driving method of the matrix display device according to the embodiment. [Description of Signs] 1, 7 shift register 2, 8 shift register (8 stages) 3, 9 memory device 4 oscillation circuit (8 frequencies) 5 voltage-controlled delay circuit 6, 11 mixer 10 voltage-controlled oscillation circuit
Claims (1)
用される電気光学材料は実効値電圧に応答し、該表示に
おいては、行電極には正規直交関数を満たす信号を、ま
た、列電極には当該列に含まれる画素の階調情報を含む
正規直交関数の一次結合で表現される信号を印加するこ
とによって表示をおこなう際、階調情報の少なくとも一
部は、該列電極に印加される信号の位相の変調によって
与えられ、前記正規直交関数は正弦波関数又は余弦波関
数であることを特徴とするマトリクス表示装置の駆動方
法。(57) [Claims 1] In a matrix display device, an electro-optic material used for display responds to an effective value voltage, and in the display, a signal satisfying an orthonormal function is applied to a row electrode. And the column electrode includes the gradation information of the pixels included in the column.
When a display is performed by applying a signal represented by a linear combination of an orthonormal function, at least a part of gradation information is given by modulation of a phase of a signal applied to the column electrode, and the orthonormal function is applied. Is a sine wave function or a cosine wave function.
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