JP3570757B2

JP3570757B2 - 画像表示装置の駆動法

Info

Publication number: JP3570757B2
Application number: JP30519594A
Authority: JP
Inventors: 良典平井; 真永井; 聡中沢; 武志桑田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH08160920A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高速で応答する液晶に適した液晶表示装置を駆動する方法に関するものである。特に、本発明は、ＭＬＳ法（複数ライン同時選択法、特開平６−２７９０７、ＵＳＰ５２６２８８１参照）でマルチプレックス駆動を行う、単純マトリクス型液晶表示装置の駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、本明細書では、走査電極を行電極といい、データ電極を列電極ということにする。
【０００３】
高度情報化時代の進展にともなって情報表示媒体への需要はますます高まっている。液晶ディスプレイは薄型、軽量、低消費電力などの利点を有しており、半導体技術との整合性もよくますます普及するものと考えられる。一方で普及にともなって画面の大型化、高精細化が求められるようになり大容量表示をする方法の模索が始まっている。そのなかでＳＴＮ（超ねじれネマチック）方式はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）方式に比べ製造工程が簡素であり、低コストで生産できるので将来の液晶ディスプレイの主流になると考えられる。
【０００４】
ＳＴＮ方式で大容量表示をするためには従来から線順次マルチプレクス駆動が行われている。この方法は各行電極を一本ずつ順次選択するとともに、列電極を表示したいパターンと対応させて選択するもので、全行電極が選択されることによって一画面の表示を終える。
【０００５】
しかし、線順次駆動法では、表示容量が大きくなるにつれて、フレーム応答と呼ばれる問題が起こることが知られている。線順次駆動法では、選択時には比較的大きく、非選択時には比較的小さい電圧が画素に印加される。この電圧比は一般に行ライン数が大きくなるほど（高デューティ駆動となるほど）大きくなる。このため、電圧比が小さいときには電圧実効値に応答していた液晶が印加波形に応答するようになる。すなわち、フレーム応答は選択パルスでの振幅が大きいためオフ時の透過率が上昇し、選択パルスの周期が長いためオン時の透過率が減少し、結果としてコントラストの低下を引き起こす現象である。
【０００６】
フレーム応答の発生を抑制するためにフレーム周波数を高くし、これにより選択パルスの周期を短くする方法が知られているが、これには重大な欠点がある。つまり、フレーム周波数を増やすと、印加波形の周波数スペクトルが高くなるので、表示の不均一を引き起こし、消費電力が上昇する。したがって選択パルス幅が狭くなり過ぎるのを防ぐためにフレーム周波数の上限には制限がある。
【０００７】
周波数スペクトルを高くせずにこの問題を解決するために、最近、新駆動法が提案された。複数の行電極（選択電極）を同時に選択するＭＬＳ法などの方法である。この方法は複数の行電極を同時に選択し、かつ、列方向の表示パターンを独立に制御できる方法であり、選択幅を一定に保ったままフレーム周期を短くすることができる。すなわちフレーム応答を抑制した高コントラスト表示ができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＬＳ法においては、列表示パターンを独立に制御するために、同時に印加される各行電極には一定の電圧パルス列が印加される。複数のラインを同時に選択する駆動法では、複数の行電極に同時に電圧パルスが印加されることになる。このとき、列方向の表示パターンを同時にかつ独立に制御するために、行電極には各々極性の違うパルス電圧が印加される必要がある。行電極には極性を持つパルスが何回か印加され、列電極にはデータに応じた電圧が印加される。こうして、全体として各画素にはオン、オフに応じた実効電圧が印加される。
【０００９】
この各行電極に印加される選択パルス電圧群はＬ行Ｋ列の行列（これを以後、選択行列（Ａ）という）として表すことができる。選択パルス電圧系列は互いに直交なベクトル群として表せるため、これらを列要素として含む行列は直交行列となる。このとき行列内の各行ベクトルは互いに直交である。行の数Ｌは同時選択される行本数に対応し、各行はそれぞれのラインに対応する。たとえば、Ｌ本の選択ラインの中のライン１には、選択行列（Ａ）の１行目の要素が適応され、１列目の要素、２列目の要素の順に選択パルスが印加される。
【００１０】
本明細書では、選択行列（Ａ）の表記において、１は正の選択パルスを、−１は負の選択パルスを意味することとする。選択行列（Ａ）の代表的な例としてアダマール行列を図５に示す。図５（ａ）は４行４列のもの、図５（ｂ）は８行８列のもの、図５（ｃ）は８行８列のものの第１行を除いた７行８列のものである。
【００１１】
列電極には、この行列の各列要素および列表示パターンに対応した電圧レベルが印加される。すなわち、列電極電圧系列はこの行電極電圧系列を決める行列と表示パターンによって決まる。
【００１２】
列電極に印加される電圧波形のシーケンスは以下のように決定される。図４はその概念を示した説明図である。４行４列のアダマール行列を例にとって説明する。列電極ｉおよび列電極ｊにおける表示データが図４（ａ）に示したようになっているとする。列表示パターンは図４（ｂ）に示すようにベクトル（ｄ）として表される。ここで列要素が−１の時はオン表示を表し、１はオフ表示を表している。行電極に、行列の列の順に順次行電極電圧が印加されていくとすると、列電極電圧レベルは図４（ｂ）に示すベクトル（ｖ）のようになり、その波形は図４（ｃ）のようになる。図４（ｃ）において、縦軸、横軸はそれぞれ任意単位である。
【００１３】
部分ライン選択の場合、液晶表示素子のフレーム応答を抑制するために、１表示サイクル内で分散して電圧印加されることが好ましい。具体的には、たとえば、１番目の同時選択される行電極群（これを以下、サブグループという）に対するベクトル（ｖ）の第１番目の要素が印加された次には、２番目の同時選択される行電極群に対するベクトル（ｖ）の第１番目の要素が印加され、以下同様のシーケンスをとる。
【００１４】
したがって、実際に列電極に印加される電圧パルスシーケンスは、電圧パルスを１表示サイクル内でどのように分散するか、また同時選択される行電極群に対してそれぞれどのような選択行列（Ａ）が選ばれるかによって決定される。
【００１５】
ところで、最近非常に頻繁に使用されるウインドウパターン表示などを行う場合、クロストークと呼ばれる現象がおき、表示上の問題となっている。
【００１６】
クロストークの影響が最も顕著な場合となって現れるのが図３のようなバー表示をさせたときである。バーの下に領域Ｂには表示ムラが出現する。Δε＞０のとき全オン表示させると液晶の容量成分は最大になり列電極電圧波形は最も歪んだ状態になるからである。つまり、同じオン状態に関わらず領域Ａ＜領域Ｂという輝度差が表示ムラとなって現れる。これは液晶に印加される実効電圧も領域Ａ＜領域Ｂとなっていることを示している。ウインドウ表示などの表示パターンは図３の表示の組合せであり、最も頻繁に使われることが想定され、この表示ムラ（クロストーク）低減が大きな課題となる。
【００１７】
このクロストークの大きさは、バーの幅Ｗまたは長さＬが変化することにより、変化する。表示パターンのバーの幅Ｗを大きくしていくと、領域Ａと領域Ｂの輝度差は減少していく。またバーの長さＬを大きくしていくと領域Ａと領域Ｂの輝度差は増加していく。
【００１８】
これらの現象は列電極波形の歪みがオン波形とオフ波形とで異なることに基づいて説明できる。つまり、オン波形はある程度歪んだ波形となるのに対し、オフ波形はほぼ理想に近い波形となる。
【００１９】
オン波形が歪む原因は主に二つある。ひとつは、駆動系は理想的な電源および理想的なドライバでは構成されていないということである。図３の表示では大部分がオン状態なので大部分の列電極ではオン波形を出力している。このとき駆動系では各列電極電圧レベルの中でオン波形を出力する電圧レベルに大きな負荷がかかり、これが歪みの原因になる。もうひとつは、液晶パネル内部の容量による影響である。オン状態で、列電極に直列に接続する液晶の容量は最大となるため、オン波形が多いと液晶パネル内での波形は最も歪んだ状態となる。
【００２０】
一方、オフ波形は理想に近い波形が出力される。オン波形に比べると波形が歪む条件に当てはまらないからである。
【００２１】
図３において、領域Ａでは、ほぼオンの列電極波形のみが印加されるが、領域Ｂでは、オンとオフの両方の列電極波形が印加される。したがって、領域Ａの列電圧波形は非常に歪んだ波形のみが出力されるのに対し、領域Ｂでは領域Ａに比べて全体としての列電圧の歪みは大きくない。したがって、領域Ｂでは液晶に印加される実効電圧の減少が少ない。
【００２２】
前述のように、ＭＬＳ法はフレーム応答を抑制するためにきわめて有効な方法ではあるが、本発明者らが研究を進めるうち、従来の駆動法に比べてクロストークによる表示ムラが目立つことが多いことがわかってきた。
【００２３】
これは、複数の行を同時に選択する駆動法では、行電極電圧レベルが線順次駆動に比べて低いという特徴に由来するものと推察される。つまり、複数の行を同時に選択すると、行電極電圧と列電極電圧とのバイアス比が小さくなり、実効電圧に列電極電圧が与える影響は従来駆動法に比べてきわめて大きくなる。この結果、列電極電圧系列に波形歪みがあれば、これが表示品位に与える影響は従来のものに比べ大きい。
【００２４】
実際には駆動系で使用される電源、ドライバの能力は有限なので入力端では電圧波形は必ず歪んでいる。また、液晶パネルでは液晶自身の容量成分と電極抵抗の直列結合と考えられるので、列電極に出力されるべき電圧波形はかなりなまって出力される。したがって、複数行を同時選択すると、クロストークによる表示ムラが目立つ場合があることになる。この現象は、同時選択する行電極本数Ｌが５以上になると顕著になる。
【００２５】
もう１つの大きな課題は、中間調表示におけるクロストークである。中間調表示の方式としては、フレームレートコントロール方式、振幅変調方式、ディザ法との組み合わせなどがあげられるが、フレームレートコントロール方式が液晶表示装置の駆動方法としてはもっとも多く用いられている。この際、フリッカーの発生を目立たなくするために、空間的に（隣接する画素間で）位相の差をつけフリッカーをキャンセルさせる空間変調との組み合わせが頻繁に用いられる。この場合、２値表示を基本とするベタ表示とは異なり、各フレーム毎に画像の空間的な周波数が非常に高くなる場合がある。このために、クロストークが生じ画像の品位を劣化させていた。同様にディザ方式を用いた場合にも空間周波数が高くクロストークの問題が存在していた。
【００２６】
さらに、ビデオ表示など動画を表示する場合にも画像の劣化の問題がある。ビデオ表示においては、ウインドウなどの基本的に幾何学的な表示とはことなり、空間的に複雑な（すなわち空間周波数の高い）表示が多く出現する。したがって、特に、特定のウインドウ内でビデオ表示を表示しようとした場合には、発生するクロストークによりビデオ表示自体の品位を劣化させるだけでなく、周辺のウインドウにも影響する問題が生じていた。
【００２７】
一方、フレーム応答の抑制と回路規模の関係では、Ｌが大きくなればなるほどフレーム応答は抑制されるものの回路規模が増大しコストが上昇するという課題が存在し、コスト、性能のバランスのとれた駆動方式が求められていた。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の問題点を解決するために、以下の画像表示装置の駆動方法を提供するものである。すなわち、複数（Ｍ本）の行電極と複数の列電極とを有する画像表示装置の行電極を４本ずつのサブグループに分割し、そのサブグループを一括して選択し、４行４列の選択直交行列（Ａ）選択列ベクトル（Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₄ ）を時系列で展開した信号に基づく電圧を行電極に印加する画像表示装置の駆動方法であって、選択列ベクトルのシーケンスとしては、順次サブグループを選択し、対応させる選択列ベクトルとして、Ａ₁ ・・・Ａ₁ 、Ａ₂ ・・・Ａ₂ 、Ａ₃ ・・・Ａ₃ 、Ａ₄ ・・・Ａ₄ 、Ａ₁ ・・・Ａ₁ 、Ａ₂ ・・・Ａ₂ 、Ａ₃ ・・の繰り返しサイクルで各選択ベクトルをＪ回ずつ（Ｊ≧２）繰り返し用い、選択列ベクトルの要素の符号に対応した選択パルスが選択されているサブグループの各行に印加され、非選択状態のサブグループの行には０電圧が印加され、すべてのサブグループに対し、１つの表示フレーム内でＡ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ 、Ａ₄、のすべての選択列ベクトルに対応する電圧が印加され、特定の列電極上の同時選択される行電極に対応する表示パターン（オフが１、オンが−１）を要素とする列電極表示パターンベクトル（ｘ）＝（ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ ）と、選択列ベクトル（Ａ_i:i=1,2,3,4 ）の内積ｙ_i ＝（ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ ）Ａ_i に比例した電圧が列電極に印加され、選択パルスをＮ回（Ｎは、３以上５０未満の奇数）印加する期間を周期として行および列信号の極性の反転が行われることを特徴とする画像表示装置の駆動方法を提供する。
【００２９】
また、選択列ベクトルの繰り返し回数Ｊが、２以上Ｍ／２以下であることを特徴とする上記の画像表示装置の駆動方法を提供するものである。
【００３０】
さらに、４行４列の選択直交行列（Ａ）が、数１の行入れ替え、列入れ替え、および列もしくは行の極性反転のうちの１つまたは２つ以上の動作を組み合わせることにより作られる直交行列である上記の画像表示装置の駆動方法を提供する。
【００３１】
さらに、表示サイクルが完結する前に、行信号および列信号の極性を反転することを特徴とする上記の画像表示装置の駆動方法を提供するものである。
【００３３】
また、階調表示方式として、空間変調をともなうフレームレートコントロール方式またはディザ方式を用いることを特徴とする上記の画像表示装置の駆動方法を提供する。
【００３４】
また、画像表示装置が液晶表示装置であることを特徴とする上記の画像表示装置の駆動方法を提供する。
【００３５】
また、画像表示装置の画面の少なくとも一部でビデオ表示を行うことを特徴とする上記の画像表示装置の駆動方法を提供する。
【００３６】
本明細書で１表示サイクルとは、全行電極のアドレスが完了する最も短い時間をいうこととする。すなわち、実効値が定まる最小時間間隔である。これは、上記の直交行列（Ａ）の直交する行ベクトル成分が全て選択電極に印加される時間間隔ということもできる。また、本明細書では、特に断らない限り、Ｌを同時選択される行電極数として用い、Ｋを特定の行電極に１表示サイクル中に印加される選択パルスの数として用い、Ｍを全行電極数として用い、Ｎを１表示サイクル内に印加されるパルス数として用いる。
【００３７】
本発明者らは、複数同時選択をする場合のクロストークの発生原因について、検討した結果、特定の条件を満たすことにより、先述の各種クロストークを同時に大幅に減ずることが可能であること、ならびに簡単な回路でクロストークを低減したＭＬＳ法による駆動を達成できることを見い出した。
【００３８】
複数ライン同時選択数Ｌは、本発明においてＬ＝４とされる。これは、メモリーアクセススピード、フレーム応答抑制率、クロストークを低減した駆動の実行しやすさなどの観点により決められたものである。本発明の駆動方式では、周期性の高い行信号のシーケンスを発生させるための選択行列の列ベクトルのシーケンスを決定し、さらには、クロストーク低減に最適な直交行列系を提示している。これにより、規模の小さな回路構成で高性能な表示が実現される。
【００３９】
クロストークの発生要因は以下のように説明される。Ｌ本の行電極が同時選択される場合は、列電極電圧のパルスごとの変動幅が列電極波形の実効値の変動に強く影響する。これは線順次駆動とは異なる特徴であり、Ｌ本の行電極が同時選択される場合は線順次駆動に比べて、列電極電圧レベルが多いことに起因する。つまり、線順次駆動では、大きな波形歪みは極性反転のときに主に生じるが、複数同時選択駆動では列電極電圧のパルスごとの変動幅が大きい場合にも生じる。複数同時選択駆動において、選択行列の種類によっては列電極電圧の変動が頻繁に起こるため、強いクロストークが発生する。
【００４０】
したがって、クロストークの低減には実際に列電極に印加される電圧パルスシーケンスの検討がきわめて重要である。そこで、ＭＬＳ法において、実際に列電極に印加される電圧パルスシーケンスがどのようになっているかについて以下に述べる。
【００４１】
全行電極のうちの一部を同時選択する（部分ライン選択）場合は、いつの時点で選択パルスシーケンスを進めるかという観点で基本的に三つの考え方がある。一番目の方式は、１つのサブグループが選択され次のサブグループが選択される時点で、行電極の選択パルスシーケンスを１つ進める、すなわちサブグループを単位とした選択パルスシーケンスの方式（１）である。二番目の方式は、全ラインが選択された時点で（全サブグループに対して）選択パルスシーケンスを進めるという方式（２）である。三番目の方式は方式（１）および（２）の中間方式（３）である。方式（１）および方式（２）の場合に、選択パルスを示すベクトルをサブグループごとに示すと数２のようになる。ここで、選択行列（Ａ）の各列ベクトルをＡ_１、Ａ_２・・・Ａ_Ｋ、サブグループの数をＮ_Ｓとした。
【００４２】
【数２】

【００４３】
列電極に印加される電圧のシーケンスは、列電極電圧レベルを図４（ｂ）に示すのと同様にベクトル（ｖ）＝（ｖ_１，ｖ_２，ｖ_３，・・）で表されるとすると、方式（１）の場合、（ｖ_１，ｖ_２，ｖ_３，・・・，ｖ_２，ｖ_３，ｖ_４，・・）となり、方式（２）の場合、（ｖ_１，ｖ_１，・・ｖ_１，ｖ_２，ｖ_２，・・・，ｖ_２，ｖ_３，・・）となる。それぞれの繰り返し回数はサブグループの数である。
【００４４】
これらの関係は一般的に数３のように、ベクトルとマトリクスとからなる数式で書くことができる。
【００４５】
【数３】

【００４６】
ベクトル（ｘ）、ベクトル（ｙ）、行列（Ｓ）は以下のようなものである。列電極表示パターンベクトル（ｘ）＝（ｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_Ｍ）は、行電極本数Ｍと同じ数の要素を持ち、特定の列電極上の行電極に対応する表示パターンを要素とする。ここで、オフの場合が１、オンの場合が−１とする。列電極電圧シーケンスベクトル（ｙ）＝（ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｎ）は、１表示サイクル内に印加されるパルス数Ｎと同じ数の要素を持ち、特定の列電極に対する電圧レベルを１表示サイクル内で時系列で並べたものを要素とする。行電極パルスシーケンス行列（Ｓ）は、Ｍ行Ｎ列の行列であり、特定の列電極に対する行電極電圧レベルからなる列ベクトルを１表示サイクル内で時系列で並べたものを要素とする。非選択の行電極に対応する要素は０とされる。たとえば、方式（１）における行電極パルスシーケンス行列Ｓは、選択行列Ａの列ベクトルＡ_ｉ、ならびにゼロベクトルＺ_ｅにより数４のように書かれる。
【００４７】
【数４】

【００４８】
以下は、一つの典型的な場合として、主に方式（１）のシーケンスを採用した場合を例にとって本発明を説明することにする。もちろん、方式（２）および方式（３）のシーケンスを採用した場合も同様に考えることができる。
【００４９】
方式（１）のシーケンスを採用した場合は、行電極パルスシーケンス行列（Ｓ）は、極性反転する場合や最後のサブグループから最初のサブグループに移る場合を除くと、選択行列（Ａ）を（Ａ）（Ａ）・・（Ａ）のように、並べた行列を考えれば充分である。これは、数２または数４に示したように、選択されるサブグループについて注目すると、Ａ_１、Ａ_２・・・、Ａ_Ｋに対応する電圧が繰り返し印加されているためである。
【００５０】
つまり、方式（１）のシーケンスを採用するとすれば、どのような選択行列Ａ（Ｌ行Ｋ列）が採用されるかによって、本発明の条件が満たされるかどうかがほぼ決まることになる。すなわち、互いに直交な行成分によってなる任意行列を適当に列成分を並び変えることによって適当な行列を選択すれば、好ましい列電極波形を作ることができる。以下、どのような選択行列を採用するのが良いかについて具体的に説明する。
【００５１】
本発明によれば、時間軸（シーケンスを進める順）における最大電圧変動幅という観点で最適な列波形を選ぶための基準として行列（Ｓ）は数５によって評価される。
【００５２】
【数５】

【００５３】
ところで、すべての表示パターンでΔｙ_ｉを一定値以下に抑えることが好ましいが、Δｙ_ｉは列電極表示パターンベクトル（ｘ）に依存する値なので、これは実際上難しい。たとえば、全面オンの表示と、市松模様の表示とでは、Δｙ_ｉの値はまったく異なる。
【００５４】
発明者らは、以下のような要因が各種クロストークを支配する因子であることを見い出した。
【００５５】
（１）選択行列の種類
（２）選択パルスシーケンス（選択パルスの分散方式）
（３）選択行列の行・列入れ替え
ベタ表示、動画など数多くのパターンでクロストークを抑制するには、上記（１）〜（３）の条件を、適切に決める必要がある。本発明では、上記（１）〜（３）の条件を詳細に検討した結果、構成される行列Ｓによるデータ変換に着目し、表示品位向上、特にクロストークの抑制を効果的に行うために、いかなる基準でＳが決定されるべきか、すなわち、そのもととなる選択行列Ａと選択パルスシーケンスがいかに決定されるべきかを見い出した。
【００５６】
本発明では、基準となる列電極表示パターンベクトル（ｘ）として、（ｘ）＝（１，１，・・・，１）（基準パターン１）ならびに（１，−１，１，−１，・・・）（基準パターン２）の２種類を選ぶ。通常の２値表示では、全オンもしくは全オフに近い状態（たとえば、均一なベタパターン上に、ブロックまたはラインの表示が存在するパターン）が支配的であり、階調表示や動画表示では、はるかに空間周波数の高い表示状態が支配的となる。これらの、空間周波数の全く異なるパターンに関して、クロストークを低減するには、上記の２つの基準ベクトルを用い、（１）〜（３）を決めることが重要であり、これにより画像の種類によらずクロストークの抑制された画像が提供できることが見い出された。
【００５７】
一般に、上記の基準ベクトルに対して、Δｙ_ｉ＋Δｙ_ｉ ’＜１．４・Ｌ（これを以後、条件Ａという）とすることにより、最大電圧変動差を実用可能な程度に抑えることができる。特に好ましくは、Δｙ_ｉ＋Δｙ_ｉ ’≦Ｌ（これを以後、条件Ｂという）である。ここで、Δｙ_ｉは基準パターン１に対する変動差、Δｙ_ｉ ’は基準パターン２に対する変動差を示す。
【００５８】
次に、従来まで用いられてきたアダマール関数を用いた列電極波形について調べる。ここで、選択パルスシーケンスは方式（１）を例にとる。図５（ｃ）は７行８列のアダマール行列であり、基準パターン１に対しては、（ｘ）＝（１，１，・・・，１）に対し、（ｙ）＝（７，−１，−１，・・，−１，７，−１，・・・）となり、最大変位（Δｙ_ｉの最大）は８である。また、基準パターン２に対しては、（ｘ）＝（１，−１，１，−１・・・）に対し、（ｙ）＝（１，７，１，−１，１，−１，１，−１，１，７，１，・・・）となり、最大変位（Δｙ_ｉの最大）は６である。一方、Ｌ＝７なので条件Ａは、Δｙ_ｉ＋Δｙ_ｉ ’＜９．８となる。したがって、この場合、Δｙ_ｉ＋Δｙ_ｉ ’＝１４であり、最大変位時に条件Ａは満足されない。すなわち、選択行列として、アダマール行列を用いると、低周波の表示パターンに対しても高周波の表示パターンに対しても最大電圧変動は大きく、これが主に波形歪による実効値減少をもたらすことになる。
【００５９】
この場合の波形パターンは図２のようになる。図２は全オン表示のときの列電圧波形を任意単位で示したものである。周期的に大きな電圧変動のあることがわかる。
【００６０】
２つの基準パターンは空間周波数的に全く異なるものであるが、次のように最適な行列Ｓを決めることが可能である。まず基準となる選択行列（直交関数）を作製する。この時の基準は、隣り合う列要素の符号ができるだけ一致するように取ることが望ましい。これは、隣り合う列同士の符号が一致する際にはカラム電圧シーケンスに与えるパターン依存性が抑制されるためである。このための条件としては、行列Ａの隣り合う列同士（１と２、２と３、・・、Ｋと１）の同符号となる要素の数の合計Ｆが、行列のサイズＬ×Ｋに対して、
Ｆ≧Ｌ×Ｋ／２
の関係を満たすことが望ましい。
【００６１】
この条件により、最適化された４×４行列の一例が図１である。この行列においては、基準パターン１に対しては全く同一のレベルをとり、基準パターン２に対しては、＋２と−２の間で１回変動するだけの、きわめて電圧変動の少ない列信号を生成する。本行列のもう一つの特徴は、各行ベクトル内で符号の数が同等になっている点（上記の例では正が３、負が１）にある。これは、同時に選択される行電極の組（サブグループ）内の各ラインにおいて、位相だけが違う同一な選択波形が送られることを意味しており、各ライン間に明暗のムラが発生することを根本的に抑制することができる。これ以外の直交行列において、このように各行ベクトルのシーケンスが位相の差のみであるようなものはなく、何らかの補正によりライン間のムラの補正が必要であった。本発明では、同時選択数を４とし、各行ベクトルの要素の符号の個数の比を１：３（または３：１）とすることにより、各ラインが位相以外完全に等価な駆動が可能となる。その具体例が上記の行列であり、その行入れ替え、列入れ替え、行または列の極性反転などにより類似の適した行列を得ることができる。
【００６２】
Ｌ＝４であることのもう一つの特徴は、ベタの表示パターンに関して、電圧の変動を全くなくすことができることにある。上記の行列では、それぞれの列ベクトル中要素の符号の数が一致しているので、列信号電圧は４つの列ベクトルすべてに共通となる。このすべての列ベクトルに対して列電圧の変動がないことは、全くこのベクトルシーケンスとは非同期に極性反転などの操作が可能であることを意味している。他のディメンションの直交行列を用いた場合、直交行列の列ベクトルごとに列信号の電圧レベルが変動するために、送られる列ベクトルのシーケンスに同期してしか極性反転をかけることができなかった。このことは、駆動の柔軟性を著しく阻害し、駆動を複雑なものにし、かつ回路構成も複雑なものとしていた。
【００６３】
本発明では、非同期の極性反転が可能なため、簡単なカウンター機能だけで極性反転が行え、かつ、極性反転の周期も非常に広い範囲で任意に選ぶことができる。実際には、極性反転がすべてのサブグループで成立するための周期などの観点により、選択パルスの３以上５０未満の奇数倍が望ましく、特には、３以上２３以下の奇数とされる。偶数が好ましくないのは、Ｌ＝４が偶数であり、各サブグループに１フレーム４回の選択パルスが送られることと関連し、交流化駆動が損なわれる危険性が高いためである。特に望ましい反転周期としては、５、７、９、１１、１３、２３などがあげられる。
【００６４】
極性反転と選択ベクトルシーケンスに関して、ＭとＬが適切な関係を満たしていることが重要である。たとえば、行ライン数Ｍが２４０、Ｌ＝４では、２４０／４＝６０となりサブグループは６０個となる。この場合、極性反転周期を５パルスごととすると、６０／５＝１２となり固定の場所で反転が起こり、かつ交流化が成立しないこととなる。したがって、２４０ラインを極性反転５パルスごとで駆動するには、仮想のラインを加え、上記のような関係を崩すことが必要である。たとえば、サブグループ数を６１（ライン数＝２４４）として極性反転５パルスごとで行えばよい。
【００６５】
必要な条件は、このように、サブグループ数Ｎｓと極性反転周期（Ｒパルスごと）が、一方が一方の約数ではないこと、であり、仮想ラインを加えるなどしてこの条件を達成することが必要である。もう一つの必要条件は、ベクトルシーケンスと極性反転の周期が異なること、が必要であり、極性反転周期Ｒは、４の倍数であってなならない。
【００６６】
本発明においては、直交行列系での改良とは独立な方法で列信号波形の大きな電圧変動を押さえクロストークを低減することが可能である。これは、選択列ベクトルを複数回連続して用いることにより達成される。すなわち、選択パルスシーケンスの（２）または（３）を採用することになる。表示パターンが連続される（たとえばベタ表示や階調表示）は、表示上頻繁に存在するが、これに対して、選択列ベクトルを複数回同一のものを送ることによりその期間での電圧変動をなくすことが可能となる。言い換えれば、列信号波形の周波数成分を低周波化することが可能となる。繰り返し回数をＪとすると、一般に列信号波形の周波数は１／Ｊに低周波化され、パターンに応じて信号波形の周波数が大きく変動することが抑制される。これは、いかなる表示パターンに対してもクロストークを抑制できることを意味している。また、繰り返し同一の選択列ベクトルを用いる手法は、極性反転と組み合わせることによりいっそう効果を発揮する。これは、２つの効果により波形の周波数のパターン依存性を小さくできるからである。この際、極性反転周期Ｒと、Ｊが同一、または一方が一方の約数でないことが必要である。
【００６７】
このような選択列ベクトルを連続して用いるシーケンスは、特殊な要件を満たしていることが望ましい。上記の基準パターン１（ベタパターン）に対する列電圧信号が大きく変動する場合、Ｊサブグループごとに電圧変動が生じ、その変動の生じたサブグループで電圧変動が起こり、表示の不均一性を生じる危険性がある。このためには、列信号電圧が基準パターン１に対し変動しない選択行列と本シーケンスの組み合わせは、最も適した組み合わせということができる。この意味で、同時選択数を４とした本発明で、このようなシーケンスを用いることは、クロストーク、横すじムラなど各種表示不均一性の低減に大きな効果を発揮するものであり、かつ、従来の全ライン駆動方式や同時選択数が７本の駆動方式に比べて簡単な回路構成でそれを実現することができる。
【００６８】
本発明のシーケンスに関しては、一般に、以下の駆動シーケンス上の関係を満たすことが望ましい。
【００６９】
１）Ｊは、サブグループ数Ｎｓの約数であり、Ｎｓ／Ｊが奇数である。
【００７０】
２）Ｎｓ／Ｒが奇数である。
【００７１】
３）ＮｓはＪと等しくない。
【００７２】
１）は、ベクトルシーケンスの連続性を保つ条件であり、駆動上必須の要件ではないが、このような構成にすることにより波形の連続性・周期性を達成できるとともに、駆動回路系を簡素化することができる。２）、３）は、極性反転による交流化の条件であり、これらの関係を満たすようにすることが表示品位、回路構成上望ましい。
【００７３】
例として、走査ライン数Ｍが２４０、および３００のディスプレイを駆動する場合を例に適した組み合わせの例を表１にあげる。
【００７４】
【表１】

【００７５】
本発明における駆動法は、特開平６−２７９０７、ＵＳＰ５２６２８８１に記載されているような回路を用いて実現できる。
【００７６】
回路の構成の一例のブロック図を図６に示した。これは、ＲＧＢそれぞれ１６階調表示を行うための回路である。データ信号を、１６階調の信号をＭＳＢからＬＳＢまで４ビットの信号としてデータ前処理回路１に入力する。データ前処理回路１は後段の列信号形成に適したフォーマットとタイミングで列信号発生回路２に入力されるデータ信号を出力するための回路である。列信号発生回路２には、データ前処理回路２から出力されるデータ信号と直交関数発生回路５から出力される直交関数信号とが入力される。
【００７７】
列信号発生回路２は両信号を用いて所定の演算を行い列信号を形成した後、列ドライバ３に出力する。列ドライバ３は所定の基準電圧を用いて、入力される列信号から液晶パネル６の列電極に印加する列電極電圧を形成して液晶パネル６に出力する。一方、液晶パネル６の行電極には、直交関数発生回路５から出力される直交関数信号を行ドライバ４で変換した行電極電圧が印加される。これらの回路は、必要に応じてタイミング回路等を備え、所定のタイミングにコントロールされて動作する。
【００７８】
本発明で用いられている直交関数は、直交関数発生回路５が発生する。直交関数発生回路５は、直交関数信号発生のたびに演算を行い信号形成することもできる。しかし、あらかじめ、使用する直交関数信号をＲＯＭに保存しておき、それを適当なタイミングで読み出すほうが簡便性の点で好ましい。すなわち、液晶パネル６への電圧印加タイミングを規定するパルスを計数し、計数値をアドレス信号としてＲＯＭ内の直交関数信号を順次読み出すようにする。直交関数発生器には極性反転端子があり、その論理により極性を切り替える。直交関数の極性切り替えにより同時に列信号も反転される。
【００７９】
図７はデータ前処理回路の構成の一例を示すブロック図である。データ前処理回路１では、入力データをフレーム変調の階調方式に対応した各色１ビットデータに変換しメモリ１２に格納する。メモリ１２としてはデータ幅１６ビットのＶＲＡＭを用いた。メモリ１２への書き込みは直接アクセスモードを用いて以下のように行う。すなわち、同じ列電極に対応した行電極上のデータは、同時選択される４本の行電極について隣り合う４個のアドレスに格納する。このようにすることにより、後段のメモリからの読み出しを高速に行えるとともに、演算が容易になる。
【００８０】
メモリ１２からの読み出しは高速な順次アクセスモードでＬＣＤの駆動タイミングに応じて行い、４組のデータをデータフォーマット変換回路１６へ送る。
【００８１】
データフォーマット変換回路１６は、各階調ごとに並列に送られたデータをＲＧＢごとの並列信号に整理し直す回路であり、通常は、回路基板上で適宜の配線を行うことにより足りる。
【００８２】
図８は、列信号発生回路２の構成の一例を示すブロック図である。データフォーマット変換回路１６で変換されたデータは列信号発生回路２に送られる。４ビットのデータ信号を排他的論理和ゲート２３、２３、・・・に入力する。排他的論理和ゲート２３にはそれぞれ直交関数発生回路５からの信号も入力される。排他的論理和ゲート２３の出力は加算器２１で同時選択される行電極について加算される。
【００８３】
図９は、列ドライバ３の構成の一例を示すブロック図である。シフトレジスタ３１、ラッチ３２、デコーダー３３、および電圧分割器３４からなっている。電圧レベル選別器３３としてはデマルチプレクサを用い、１行分のデータをシフトレジスタ３１に送り込んだ段階で表示データの列電圧への変換を行う。
【００８４】
図１０は、行ドライバ４の構成の一例を示すブロック図である。駆動パターンレジスタ４１、選択信号レジスタ４２、およびデコーダー４３からなる。選択信号レジスタ４２の内容によって同時選択行が決められ、駆動パターンレジスタ４１の内容によって選択された各行にどちらの極性の選択信号をを出力するかが決められる。非選択行は０Ｖが出力される。
【００８５】
図６〜図１０は回路の一例として示したものであり、本発明の本質を損しない限り、さまざまな回路の採用が可能である。
【００８６】
【実施例】
図６〜図１０に示した回路を用いて、液晶パネル６を以下の要領で駆動した。液晶パネルは９．４インチのＶＧＡモジュール（画素数４８０×６４０×３（ＲＧＢ））でバックライトを備える。液晶パネルの応答時間は立ち上がりと立ち下がりとの平均で６０ｍｓである。４本の行を同時選択するとともに、サブグループごとの選択で、選択行列の列を１つ進める方式（方式１）で駆動した。２画面駆動（上下分割）を行ったので、サブグループの数は３５となった。バイアスはコントラスト比がほぼ最大となるように調整し、階調は空間変調フレームレートコントロール方式で行った。
【００８７】
表示のコントラスト比は４０：１、最大輝度は１００ｃｄ／ｍ^２となった。
【００８８】
選択行列としては、図１に示した行列を用いた。
【００８９】
ベクトルシーケンスは、下記の表２（１フレーム）で示すように選択するサブグループと選択列ベクトルを対応させた。選択列ベクトルの連続回数は４回とした。
【００９０】
【表２】

【００９１】
また、極性反転は行選択パルスが７パルス印加されるごとに行って、駆動した。
【００９２】
本実施例においては、均一な表示が得られ、著しくクロストークが低減され、ウインドウズの画面表示でビデオ表示をウインドウ表示した場合においても、ほとんど気にならないレベルであった。
【００９３】
【発明の効果】
本発明においては、複数ライン同時選択法による液晶表示装置の駆動方法において、全画面がオンまたはオフに近い状態で発生するクロストークとともに、中間調表示におけるクロストークを低減することができる。また、特定のウインドウ内でビデオ表示を表示する場合にも鮮明な画像が得られる。
【００９４】
さらに、回路コストが低いにもかかわらず、フレーム応答抑制効果の高い液晶表示装置が得られる。
【００９５】
また、直交行列系での改良とは独立な方法で列信号波形の大きな電圧変動を押さえクロストークを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動方法に適した選択行列を示す説明図。
【図２】従来の駆動方法における全オン表示のときの列電圧波形を示した波形図。
【図３】クロストークを説明するための概念図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はＭＬＳ法での電圧印加方法を説明する概念図および波形図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はアダマール行列を示す説明図。
【図６】本発明を実施するための回路の構成の一例を示すブロック図。
【図７】データ前処理回路１を示すブロック図。
【図８】列信号発生回路２を示すブロック図。
【図９】列ドライバ３を示すブロック図。
【図１０】行ドライバ４を示すブロック図。
【符号の説明】
１：データ前処理回路
２：列信号発生回路
３：列ドライバ
４：行ドライバ
５：直交関数発生回路
６：液晶パネル

Claims

複数（Ｍ本）の行電極と複数の列電極とを有する画像表示装置の行電極を４本ずつのサブグループに分割し、そのサブグループを一括して選択し、４行４列の選択直交行列（Ａ）選択列ベクトル（Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₄ ）を時系列で展開した信号に基づく電圧を行電極に印加する画像表示装置の駆動方法であって、
選択列ベクトルのシーケンスとしては、
順次サブグループを選択し、対応させる選択列ベクトルとして、
Ａ₁ ・・・Ａ₁ 、Ａ₂ ・・・Ａ₂ 、Ａ₃ ・・・Ａ₃ 、Ａ₄ ・・・Ａ₄ 、Ａ₁ ・・・Ａ₁ 、Ａ₂ ・・・Ａ₂ 、Ａ₃ ・・の繰り返しサイクルで各選択ベクトルをＪ回ずつ（Ｊ≧２）繰り返し用い、
選択列ベクトルの要素の符号に対応した選択パルスが選択されているサブグループの各行に印加され、非選択状態のサブグループの行には０電圧が印加され、すべてのサブグループに対し、１つの表示フレーム内でＡ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ 、Ａ₄ 、のすべての選択列ベクトルに対応する電圧が印加され、
特定の列電極上の同時選択される行電極に対応する表示パターン（オフが１、オンが−１）を要素とする列電極表示パターンベクトル（ｘ）＝（ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ ）と、選択列ベクトル（Ａ_i:i=1,2,3,4 ）の内積
ｙ_i ＝（ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ ）Ａ_i
に比例した電圧が列電極に印加され、
選択パルスをＮ回（Ｎは、３以上５０未満の奇数）印加する期間を周期として行および列信号の極性の反転が行われることを特徴とする画像表示装置の駆動法。
選択列ベクトルの繰り返し回数Ｊが、２以上Ｍ／２以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の駆動法。
４行４列の選択直交行列（Ａ）が、

の行入れ替え、列入れ替え、および列もしくは行の極性反転のうちの１つまたは２つ以上の動作を組み合わせることにより作られる直交行列である請求項１または２に記載の画像表示装置の駆動法。
表示サイクルが完結する前に、行信号および列信号の極性を反転することを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像表示装置の駆動法。
階調表示方式として、空間変調をともなうフレームレートコントロール方式またはディザ方式を用いることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の画像表示装置の駆動法。
画像表示装置が液晶表示装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動法。
画像表示装置の画面の少なくとも一部でビデオ表示を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動法。