JP3591926B2 - 液晶表示装置の駆動法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単純マトリクス型液晶表示装置の階調駆動法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単純マトリクス型液晶表示素子の基本的な駆動方式（マルチプレックス駆動）としては、１ライン順次選択法（例えばＡＰＴ：Ａｌｔ Ｐｌｅｓｈｋｏ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ やそれを改良したＩＡＰＴ：Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ａｌｔ Ｐｌｅｓｈｋｏ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）が従来から良く知られている。この手法はオン／オフレベルを簡単に駆動できるため、マルチプレックス駆動方式として非常に有効である。しかし、単純マトリクス型液晶表示素子はＴＦＴなどの能動素子を用いないため、高速応答性の液晶表示素子を駆動した場合には、フレーム応答によるコントラスト低下が生じる問題があった。
【０００３】
これを解決するために提案された手法が、複数ライン同時選択（Ｍｕｌｔｉ Ｌｉｎｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）法であり、これにより高速で高コントラストの表示が可能となってきている。また、同様の目的で全ライン同時選択するタイプ（ＡＡ：Ａｃｔｉｖｅ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ）を用いた試みも報告されている。このように新しいアドレッシング技術が進展し、表示の品位が向上してきている。
【０００４】
ところで、近年のパーソナルコンピュータやＴＶなどのディスプレイにおいて、多階調表示することへの要求が高まってきており、液晶表示素子においても例外ではない。階調表示には、いくつかの方法が用いられている。
【０００５】
トランジスタ、ダイオードなどを用いた能動型（アクティブタイプ）駆動方式においては、表示データの濃度レベルに応じて高さが変化するような電圧パルスを用いて、比較的単純に振幅変調ができる。これは、液晶に加えられる電圧が基本的にスタティック波形であるためである。
【０００６】
しかし、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）素子などに代表される非能動型（パッシブタイプ）のマルチプレックス駆動方式においては、単純に表示データの濃度レベルに応じて高さが変化するような電圧パルスを印加すると、非選択時の電圧が変動してしまう。このような状況下で、非能動型マルチプレックス駆動方式において、階調を表示する方式として、いくつかの方式が用いられ、又は提案されてきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＳＴＮの駆動においては、階調表示を行うために、フレーム変調（ＦＲＣ：Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が提案され、かつ用いられている。また、最近、振幅変調（ＡＭ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式も提案された。以下、簡単にその説明をし、続いて、これらの手法を複数ライン同時選択に適用した場合の問題を説明する。
【０００８】
（１）フレーム変調（ＦＲＣ）
複数の表示フレームを用いて階調を表示する方式である。つまり、２値状態であるオン状態とオフ状態の数により中間調を構成する。例えば、３フレームを用いた場合、オン／オン／オン、オン／オフ／オン、オフ／オン／オフ、オフ／オフ／オフの４つの状態が表示できる。
【０００９】
しかし、この方式で多階調化すると、フリッカー（ちらつき）の発生につながる問題がある。フレーム数が増えるので表示が完結するまでの時間が長くなるためである。そのため、実際には、ＦＲＣと空間的に位相をずらす空間変調とを組合せて、このようなちらつきを見えにくくすることが多い。しかしこれでも、１６階調程度が限界と考えられている。
【００１０】
もう一つの重要な問題は、ビデオ表示への対応が困難な点にある。例えば動画を表示させるためには、動画の切り替わる周期で表示が完結する必要がある。このため、多くのフレームを用いることができず、多階調表示が困難となる。
【００１１】
具体的には、例えば、フレーム周波数が１２０Ｈｚ（一般的な周波数であり、１フレーム長は８．３ｍｓ）の場合、毎秒３０画面（３０Ｈｚ）の動画を表示するためには、４フレームで表示を完結させる必要がある。この場合、表示できる階調数はたかだか５〜８階調程度である。このように、動画表示においてはＦＲＣでは充分な多階調表示ができなかった。
【００１２】
（２）パルス幅変調（ＰＷＭ）
１選択期間を例えば２ｎ 個に分割し、オン状態の期間とオフ状態の期間を振り分ける手法である。ＦＲＣをフレーム内で行う手法と考えてもよい。しかし、この手法は、分割数に比例して駆動周波数が増大するため、高密度、多階調の表示になるほど表示むらが大きくなるという欠点がある。
【００１３】
（３）振幅変調（ＡＭ）
前述のように、マルチプレックス駆動方式の単純マトリクス型の液晶表示装置では、単純に表示データの濃度レベルに応じて高さが変化するような電圧パルスを印加できず、非選択画素の実効値電圧の変動を防ぐための工夫が必要である。このために、複数の電圧を印加する手法と、仮想電極を用いる手法の二つが提案されている。
【００１４】
前者は、二つ以上のフレームで異なるデータ（カラム）電圧を印加するか、１選択期間を二つ以上に分け、異なるデータ電圧を印加する手法である。複数の電圧印加により非選択時の電圧実効値が一定となり、正しい階調表示が実現できる。具体的には、例えば、数１の２種のデータに対応する電圧を、フレームごと又は１選択期間中に切替えて印加すればよい。
【００１５】
【数１】
【００１６】
ここで、ｄは表示データ（表示のオンを−１とし、表示のオフを１としたデータ）である。以後、数１に示したような複数のデータを分割データと呼ぶことにする。このような分割データの一部のみを印加した時点では、電圧実効値が所望の値に一定せず、アドレッシングが完了していない。このため、これらの分割データをフレームごとに分けて印加する場合、このフレームを通常のフレームと区別して、サブフレームと呼ぶことにする。分割データは、データの濃度レベルに応じて変化する成分（ｄ）を含む点に特徴がある。それぞれの分割データは、補正項（±（１−ｄ2 ）0.5 ）も含むため、非選択画素の電圧実効値を一定に保つことができる。なお、それぞれの分割データに基づいてさらに新しい分割データを生成することにより、２種を超える分割データを使用できる。
【００１７】
この手法では、複数の電圧レベルを供給できるような装置が必要である。Ｋ階調を表示するために、（２Ｋ−２）個のレベルの電圧が必要になる。つまり、８階調の場合なら、１４レベルである。階調数が増えるほどレベル数は増大する。レベル数の増大は、大きなコストアップ要因である。また、基本的に二つのレベルでの電圧印加で一つの状態が決まるので、単位電圧印加時間（電圧パルス幅）を一定にすると表示完結のフレーム長が従来の２倍になる。
【００１８】
非選択画素の実効値変動を防ぐ手法の他の一つは、１行以上の仮想行を設け、そこに、非選択時の電圧を補正するための仮想データを表示するように駆動するか、又は仮想的に決められた電圧レベルを印加する手法である。この手法はフレーム長を２倍にしないので、周波数はほとんど変わらないという利点がある。しかし、全てのラインデータを用いた演算が必要なこと、供給する電圧のレベル数が階調数と補正レベル数との和になって、著しく増大することが欠点である。特に、電圧レベル数が多くなる点は重大で、ＡＭ方式が広く用いられていない最大の理由である。
【００１９】
これらの二つの手法には、特開平６−１３８８５４号公報、特開平６−２３６１６７号公報に開示された方法や、同様の考え方で特開平６−８９０８２号公報（ＥＰ５６９９７４）にＰＨＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｈｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と称して開示された手法をも含むことができる。
【００２０】
以上のように、振幅変調を用いた階調表示手法では、回路構成の複雑化と、多レベルのドライバの必要性によるコスト上昇が大きな課題となっていた。
【００２１】
（４）複数ライン同時選択法における問題
複数の選択ラインを同時に選択する方式においては、上記の従来駆動法を変形して採用できる。例えば、複数の分割データを用いて、ＡＭ方式の階調表示を行う場合には、それぞれの分割データを複数ライン同時選択法の方式にのっとって表示することにより、階調表示が可能になる。すなわち、分割データに所定の選択行列（直交行列）による直交変換を施してカラム信号とする。
【００２２】
しかし、上記の階調表示における問題は、複数ライン同時選択においても深刻な問題である。ＦＲＣ、ＰＷＭにおいては、１ライン順次選択法と同じ課題を有し、多階調の表示を行うことは困難である。また、ＡＭ方式においては、特に、複数ラインを同時に選択することによる電圧レベル数の増大と最大電圧値の増大とが１ライン順次選択法に比べてより深刻な問題となる。つまり、複数ライン同時選択を行った場合は、直交関数による演算を行うため、表示のために非常に多くの電圧レベルが必要になる。また、回路構成もきわめて複雑になる。このため、階調数を増やすと、大きなコストアップになるという重大な問題があった。
【００２３】
従来のＡＭを用いた複数ライン同時選択においては、階調数が小さく、かつ同時選択ライン本数が少なくても、非常に多くのレベルを必要とする。例えば、ＡＭで表示する階調数がわずか８階調程度であり、かつ１ラインの順次選択であっても１２レベルが必要になる。８階調中６階調は中間調データであり、１ラインの順次選択であっても中間調データ数の２倍の電圧レベルが必要だからである。これを複数ライン同時選択法に適用する場合を考えると、直交変換時の電圧レベルの加算・減算により、同時選択する本数がわずかであってもレベル数が著しく増大する。例えば、Ｌ＝３に対しては、最大８３ ＝５１２レベル程度の電圧レベルが必要となる。
【００２４】
つまり、複数ライン同時選択法でＡＭ変調を行うためには、非常に高解像度（８ビット以上、１０〜１２ビットが望ましい）のカラムドライバが必要となり、このレベルよりも少ないレベルのドライバで駆動する場合には、データエラーが生ずる。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、階調情報量に比して、必要な電圧レベル数が著しく多くなってしまう従来のＡＭ方式を改良し、効率のよい情報供給により、正しい階調表示を可能とする。
【００２６】
本発明は、前述の課題を解決するものであり、マルチプレックス駆動を使用した以下の液晶表示装置の駆動法である。
【００２７】
すなわち、
（ａ）階調データの表示に際し、表示すべきデータの濃度レベルに応じて変化する成分を含むような複数の階調データ（これを分割階調データという）に対応するパルス高の電圧パルスを画素に印加することにより、非選択状態にある走査電極上の画素に印加されるＲＭＳ電圧を表示の１フレーム内において実効的に一定とすること、及び、
（ｂ）上記複数の分割階調データのうちの一部が、表示に使用する階調データのうちの少なくとも異なる二つにおいて共通になるようにし、
階調データｄ（−１＜ｄ＜１であって、−１が表示のオン、１が表示のオフに相当する。）の表示は、分割階調データｄ＋（１−ｄ2 ）1/2 及び分割階調データｄ−（１−ｄ2 ）1/2 を表示することにより実効的に行われるとともに、
前記階調データｄとして、少なくとも｛±ｄ1 ，±（１−ｄ1 2 ）1/2 ｝の４種類（ここで−１＜ｄ1 ＜１かつｄ1 ≠０）を選択する液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００２８】
さらに、フレーム変調又はパルス幅変調による階調表示を併用することを特徴とする上記の液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００２９】
また、本発明は、上記の液晶表示装置の駆動法において、複数行を同時選択する方法を提供する。特に、中間的な階調データの表示時において、全ての行電極に少なくとも一つの選択パルスが印加される期間内に該選択パルスに対応してカラム電極に印加される信号群には、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とが混在していることを特徴とする液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３０】
また、特に、中間的な階調データの表示時において、同時選択される一つの行電極群に印加される１回の選択パルスに対応してカラム電極に印加される信号群には、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とが混在していることを特徴とする液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３１】
さらに本発明は、前記発明において、複数行を同時選択して、同時選択される特定の行電極群に注目した場合に、カラム電極に印加される信号は、所望の階調データを表示するために必要な全ての分割階調データを直交変換することによって形成された複数の信号が、選択行列の列ベクトルごとに一まとまりとなって、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されることを特徴とする液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３２】
また、本発明は、複数行を同時選択するとともに、同時選択される行に仮想行を加え、データ電極に印加される電圧レベル数を減らすように、仮想行上のデータを設定することを特徴とする上記の液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３３】
特に、同時選択される行に対応するカラム電極には実質的に直交性のある選択行列で階調データを変換して得られる信号を印加するともに、同時選択される行（仮想行を含む）に対応する表示データを絶対値の異なる表示データの組に分けた場合、それぞれの組に含まれる表示データの個数が所定の離散した整数値のみをとるように、仮想行上のデータを設定することを特徴とする上記液晶表示装置の駆動法、及び、同時選択される行に対応するカラム電極には実質的に直交性があって列ベクトルの要素積が一定な選択行列で階調データを変換して得られる信号を印加するとともに、同時選択される行（仮想行を含む）に対応する表示データの要素積の符号が一定になるように仮想行上のデータを設定することを特徴とする上記液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３４】
本発明は、以下の効果を有する。
【００３５】
１）多階調の液晶表示装置を、現実的なレベル数（６４／３２レベル以下）のカラムドライバで駆動できる。すなわち、従来に比べて大幅な回路系の省力化とコストダウンが達成できる。
２）データエラーなく完全に独立して表示を行うことができる。特殊なデータ処理なしで、高品位の画像を提供できる。すなわち、従来に比べてクロストークなど情報エラーの少ない画像が提供できる。
【００３６】
本発明において、電圧の振幅を変化させて階調を表示する際、非選択画素に印加される実効電圧の変動を防ぐために、一つの階調の表示のため、異なる複数の電圧レベルからなる電圧パルス群を信号電圧として印加するようにする。この「複数の電圧レベル」は、種々の方法で設定できる。
【００３７】
まず、表示すべきデータを複数のデータで表現して、分割データを形成し、これを表示することによって、一つの階調を表示できる。複数ライン同時選択においては、データを直交変換してカラム信号を形成するが、分割と直交変換の順序は入れ替えることができる。つまり、分割データを形成した後、この分割データに直交変換を施して分割されたカラム信号を形成してもよく、表示データにまず直交変換を施してカラム信号を形成した後、そのカラム信号を複数の分割されたカラム信号で表現してもよい。
【００３８】
また、同時選択されるラインでまとめてひとつの補正カラム信号を印加することもできる。この場合は、補正カラム信号を仮想ライン上のデータとして取り扱えばよい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
《本発明の基本的な考え方》
まず、本発明では、階調数に比べて必要な電圧レベル数が多くなりすぎることを回避し、最低限必要な電圧レベル数を用いて行うＡＭ方式の階調駆動法を提案する。以下の本明細書の説明では、走査電極を行電極又はロウ電極ともいい、データ電極を列電極又はカラム電極ともいう。また、走査電極に印加される電圧波形をロウ波形、データ電極に印加される電圧波形をカラム波形ともいう。
【００４０】
本発明は全てのＡＭ方式に適用可能である。ＡＭ方式に含まれる方法は、出願人が、特開平６−１３８８５４号公報、特開平６−２３６１６７号公報で開示している方法と、特開平６−８９０８２号公報に開示された方法があるが、これらは、ＡＭ方式の無限にある解のうちのいくつかをそれぞれ提案したものになっている。すなわち、それぞれの波高値に表示すべきデータの濃度レベルに応じて変化する成分を含むような複数の電圧パルスを画素に印加することによって、階調表示する方法は以下のような条件で表される。
【００４１】
Ｌ（１以上）本の走査電極を同時に選択し、選択された走査電極へ印加する信号としては、直交関数信号Ａ［Ａmi］（ここで、Ａmiは直交行列Ａのｍ行ｉ列の要素で１，−１，又は０。ｍは１〜Ｌの整数であり、ｉは１〜Ｍの整数であり、１表示サイクル中のｉ番目の選択信号に相当する。）を加えるものとした場合に、特定のカラムの、一括選択される電極のグループにおけるｊ番目（ｊは１〜Ｌの整数）のラインの上の画素について、所定の階調レベルｄj （ｄj は階調の濃度に応じて表示のオフを示す１と、表示のオンを示す−１との間の値をとる。）を得るために、（Ｃ1 ，Ｃ2 ，・・・，ＣM ）＝（ｄ1 ，ｄ2 ，・・・，ｄL ）Ａとすると、列電圧には実質的に数２によって表現される２種類の電圧に比例する電圧が印加される。
【００４２】
【数２】
ただし、Σｑｉ ＝一定≧ｔｒ［ ｔＡＡ］である（ここで、ｔは行列の転置を、ｔｒ［ ］は［ ］内の行列の対角成分の和を示す）。
【００４３】
出願人が、特開平６−２３６１６７号公報で開示している方法は、Σｑｉ ＝ｔｒ［ ｔＡＡ］、かつ、ｑｉが全てのｉについて等しい場合であり、特開平６−８９０８２号公報に開示された方法のうち、Ｓｐｌｉｔ Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｍｏｄｅ と称される方法は、パルス幅変調による階調表示方法に合わせて、ｑｉをｉについて変動させながら設定したものである。もちろん、これらは結果として、互いに異なった電圧パルスを使用することになる。
【００４４】
本発明は、広く、ＡＭ方式に適用可能であるが、説明の便宜上、以下には、数１の二つのレベルの使用に基づいた駆動法を例にとって説明する。
【００４５】
１ライン順次選択法（ＡＰＴ）では、前述のとおり、数１の二つのレベルを印加することにより実効的に一つの階調を表現できる。
【００４６】
本発明では、全体で使用する電圧レベルを減らすために、複数の階調を同じレベルを用いて表現する。我々のアイデアは、特殊な値を持つ階調レベルを選択して表示に用いることにある。すなわち、異なる表示データの分割データが一部重複するならば、結果として必要な電圧レベル数はさほど増大しない。これに対して、従来技術の考え方では、階調レベルは、入力信号のビット数や、処理回路の仕様に基づいて決定される。
【００４７】
例えば、オン、オフ、５０％グレイ（オン＋オフで表現）以外の階調を二つの組（表示データを±ｄ１ 、±ｄ２ とする）として追加し、必要なレベルを階調の増大数以外に増やさないようにするには、数３の条件を満たせばよい。数３より数４の条件が導かれる。
【００４８】
【数３】
【００４９】
【数４】
【００５０】
数４で、ｄ１ 、ｄ２ の条件式はデータの２乗に関して表され、正負対称になっている。したがって、±ｄ１ 、±ｄ２ の４つの階調が４つの電圧レベルの追加により表示できる。具体的なｄ１ 、ｄ２ の組としては、表１のものがある。
【００５１】
【表１】
【００５２】
すなわち、ある階調データｄ１ （ならびに−ｄ１ ）を用いる場合、その対として、ｄ２ （＝（１−ｄ１ ２）０．５ ）（ならびに−ｄ２ ）を用いることにより、必要な電圧レベル数を、増加した階調数と同数にできる。このような階調レベルの組合せは、従来、通常に用いられている、８、１６、３２階調などの表示からは一般的に得られない。これらの場合は、階調レベルに対応する複数の波高値が全て一致せず、電圧レベルの少ないドライバで駆動したのではエラーが大きくなる。本発明の方式では、基本的に、階調数Ｋに対し、必要なレベル数は、数５のように表される。
【００５３】
【数５】
【００５４】
したがって、従来方式の（２Ｋ−２）レベルに比べて（Ｋ−２）レベルの低減が可能である。なお、±１の電圧レベルを用いれば、データ「０」（５０％グレイ）が表現可能である。
【００５５】
前述のように、本発明では、表示データを分割して、二つのサブフレームを用いて表示を完結させるようになしうる。ＡＭを用いて表示する表示データとして、オン（ｄ＝−１）、オフ（ｄ＝＋１）、５０％グレイ（ｄ＝０）（ただし、ｄ＝０は本発明で必須ではない）、さらに数４の条件を満たす４つのデータを選択する。すなわち、±１、±ｄ１ 、±ｄ２ （＝±（１−ｄ１ ２ ）０．５ ）（ならびに０）を階調レベルとして用いる場合を考える。この場合に、各表示データを表現するために必要な二つの分割データは表２のようになる。表２で、Ｘ０ 、Ｙ０ の意味は数６に示したとおりである。
【００５６】
【表２】
【００５７】
【数６】
【００５８】
二つの分割データの印加順序は入れ替えてもよい。入れ替えによって、一方のサブフレームについては±１と±Ｘ０ 、他方のサブフレームについては±１と±Ｙ０ のみを分割データとして使用するようにできる。この場合の、±１と±Ｘ０ を用いるサブフレームをＸサブフレーム、Ｘサブフレームで用いる分割データを総称して分割データＸと呼び、±１と±Ｙ０ を用いるサブフレームをＹサブフレーム、Ｙサブフレームで用いる分割データを総称して分割データＹと呼ぶことにする。
【００５９】
すなわち、この場合に、各表示データを表現するための分割データＸ、Ｙは表３のようになる。定義からＸ０ は絶対値が１以上となり、Ｙ０ は絶対値が１以下となる。
【００６０】
【表３】
【００６１】
図１は、表１における、ｄ１ ＝０．６、ｄ２ ＝０．８の組合せで、種々のロウ波形、カラム波形の場合について、画素に印加される電圧の値を示したものである。図１では、カラム電圧レベルを正規化して（１として）示した。ここでＣ＝２Ｖ２ ＋２である。
【００６２】
図１から、たとえば、階調レベル０．８と０．６とは、パルスハイト１．４を共通に含み、また、０．８と−０．６とはパルスハイト０．２とを共通に含むことがわかる。こうして±１．４、±０．２の４レベルで±０．６と±０．８の４階調が表示できる。これに、±１．０を加えると、カラム電圧６レベルで７階調が表示できる。選択時に印加される信号電圧のうち、カラム電圧で変化する部分は、表示データｄに比例する。また、非選択時のＲＭＳ電圧は１表示フレーム内で一定である。
【００６３】
次に、それぞれの階調レベルの間隔に着目する。上記の階調レベルの組合せから明らかなように、階調±ｄ１ 、±ｄ２ を＋１、−１という表示データに加えて表示した場合、等間隔な階調レベルは形成されていない。この点は、連続的な階調を表現するためには不利である。
【００６４】
本発明では、より連続的な階調の表現をするために、ＡＭと他の階調方式、特にＦＲＣとを組合せることにより、飛躍的に階調数を増やすことを併せて提案する。この場合、表１における、ｄ１ ＝０．６、ｄ２ ＝０．８の組合せは特殊な解である。というのは、データ０．６、０．８、１．０は、０．２間隔のデータになっているからである。換言すれば、階調レベルが、−１と＋１の間を実質的に等間隔に分割したレベルの一部からなっている。具体的には、１から−１までの０．２間隔のデータのうち、±０．２と±０．４が除かれた状態となっている。
【００６５】
つまり、全てが埋まった等間隔な階調レベルを振幅変調で作るのではなく、等間隔のレベルのうちの一部が振幅変調による階調で表現されている。すなわち、振幅変調のみではレベルが閉じていない。
【００６６】
この場合、ＦＲＣやＰＷＭなどの他の階調表示方式と組合せることにより、等間隔の階調レベルが形成できることになるとともに、飛躍的に階調数が増えることになる。２フレームでのＦＲＣと組合せた場合の例を説明する。例えば、ＡＭで７階調（１、０．８、０．６、０、−０．６、−０．８、−１：ここで、表示データ０は、レベル±１で表示できる）を表示し、２フレームのＦＲＣを併用すると、それぞれのレベルの組合せにより、１から−１までの０．１刻みの全てのレベル、２１階調の表示を達成できる。これは、ＦＲＣを併用しない場合の３倍である。他の階調データの組合せの例としては、ｄ１ ＝０．９２，ｄ２ ＝０．３９２などがある。この組合せは、ＦＲＣと組合せることにより、２フレーム（すなわち４サブフレーム）で２５階調、３フレーム（すなわち６サブフレーム）で６３階調、４フレーム（すなわち８サブフレーム）では１００階調以上が実現される。
【００６７】
比較として、ＡＭで等間隔なＫ１ レベルを表示し、さらにＭフレームのＦＲＣで表示階調数を増やす場合には、（（Ｋ１ −１）×Ｍ＋１）階調が表現される。例えば、２フレームでのＦＲＣを併用すると、（２Ｋ１ −１）階調が表現される。これは、ＦＲＣを併用しない場合の２倍以下にすぎない。
【００６８】
以上のように、±０．８、±０．６などのように＋１と−１の間を等間隔に分割した階調レベルから一部を取り出して複数のフレームにより階調を表示する場合、従来の多フレームを用いた階調表示手法より多くの階調が得られる。そして、±０．９２，±０．３９２のような非等間隔レベルの一部を１フレームでの階調レベルとした場合には、フレーム数が増大するにつれ飛躍的に階調数を増大させることができる。
【００６９】
表４に、ｄ１ ＝０．６、ｄ２ ＝０．８の組合せで、２１階調の表示を行うために、第１フレーム及び第２フレームでどのようなデータを表示すればよいかを示した。ここで、１／２１はオフ電圧、２１／２１はオン電圧である。なお、前述の２種類の分割データを各サブフレームに分けて印加する手法によれば、第１フレーム及び第２フレームはそれぞれ二つのサブフレームからなり、合計で４つのサブフレームにより各階調は表現される。
【００７０】
【表４】
【００７１】
比較のため、本発明と従来のＡＭ手法で７〜８階調を表示する場合とで、必要なレベル数、ＦＲＣを併用して達成できる階調数を表５に示す。
【００７２】
【表５】
【００７３】
表５に示されるように、従来手法では、１４レベルの電圧を使用して１５階調しか表示できないが、本発明では、６レベルの電圧を使用して２１階調の表示ができる。階調／レベルの効率は３倍以上高くなる。このことは、本方式によれば、大きなコストアップがなく表示品位が飛躍的に向上することを意味する。
【００７４】
また、本発明の関係を２系統又はそれ以上用いることにより少ないフレーム数で、多くの階調を達成できる。たとえば、表１のｄ１ 、ｄ２ の組み合わせを２組（ｄ１ 、ｄ２ 、ｄ１’、ｄ２’）を用いた場合、必要な電圧レベルは１０レベルで、１表示フレームにおいて１１階調が表示できる。この場合、多フレームになるにつれ飛躍的に階調数を増やせ、２フレームＦＲＣにおいて、６４階調以上の階調が実質的に表示可能となる。
【００７５】
また、多フレームを用いＦＲＣとの組合せにより階調表示を行う場合、フレームに応じてロウ電圧を変化させることが階調を増やすために有効である。従来技術の場合は、単純にＦＲＣのみで階調を表示しているので、さらにロウ電圧を変化させて信号を変調する場合においては、階調数を増やすためにロウ電圧を大きく変化させることが必要であった（特開平６−２３０７５２号公報）。したがって、最適なバイアス比（カラム電圧とロウ電圧の比）からのずれが生じ、オン／オフの電圧比が小さくなり、コントラスト、輝度などが低下するという問題を生じていた。しかし、本発明では、１フレーム内において振幅変調による階調増大が行われているので、ロウ電圧を少し変化させれば多階調化できる。したがって、液晶に印加されるオン／オフ電圧比をほとんど損なうことなく階調数を増大させうる。具体的には、従来例においては、変調のために、たとえば、複数のフレーム間で１００％程度以上の電圧変調を必要とした（ロウ電圧比で１：２程度以上）のに対し、本発明においては、５０％以下、通常は３０％以下の電圧変調により階調の増大を生ずることが可能となる。この場合、ほとんど、電圧のオン／オフ比には悪影響を及ぼさない。
【００７６】
《本発明の複数ライン同時選択法への適用》
次に、近年注目されている複数ライン同時選択法（複数ライン同時選択法／ＡＡも含む）への本発明の適用について説明する。
【００７７】
複数ライン同時選択においては、階調表示を行わなくても、必要なレベル数は従来駆動法よりは増大する。一般に、Ｌ本のラインを同時選択する場合には、（Ｌ＋１）個の電圧レベルが必要とされる。
【００７８】
ＡＭ法を複数ライン同時選択に適用するためには、以下の二つの条件を満足することが特に望ましい。
【００７９】
１）ＡＭ法自体で必要なレベル数を極力少なくすること、
２）用いるレベルが等間隔となるようにすること。
【００８０】
１）の条件を満たせば、前述のように、電圧レベル数の低減に関して、従来法よりは格段に改善される。１）の条件に加え、さらに２）の条件を満たすことが望ましいのは以下の理由からである。
【００８１】
複数ライン同時選択法においては、カラム電圧は、同時に選択されるライン上の表示データの直交関数を用いたマトリクス演算の結果に比例した電圧となるので、電圧レベル間の加算、減算が多く行われる。この場合、もし、電圧レベルが等間隔レベルでないと、それぞれの演算により新しいレベルを設ける必要が生じ、Ｌの増大につれ指数的に必要なレベル数が増大してしまう。この観点では、表示データとしては、表１におけるｄ１ ＝±０．８，ｄ２ ＝±０．６を中間調レベルとして用いる場合が、複数ライン同時選択に適する。
【００８２】
以下、この場合を例に説明する。ＡＭに対する表示データとして、１、０．８、０．６、０、−０．６、−０．８、−１を用いる場合を説明する。
【００８３】
この場合、１ライン順次選択法と同様に、分割データＸ、Ｙとしては、±１、±１．４、±０．２の６種類が必要となる。複数ライン同時選択では、これらの分割データの加算・減算によりカラム電圧が決められる。この例では０．４間隔の電圧レベルの一部を用いていると考えうるので、加算・減算により生じる電圧レベルもまた０．４間隔である。また、最大電圧レベルは１．４・Ｌとなる。以上を考慮すると、本例では、（１．４・Ｌ／０．４）×２（個）の電圧レベルが必要となる。反対に、もし、もとの電圧レベルが等間隔レベルの一部を用いていなければ、必要なカラム電圧レベル数は同時選択ライン本数に対して指数的に増大する。
【００８４】
本発明では、複数ライン同時選択においてＡＭ方式による階調表示を行っても、電圧レベル数が指数的に増えることはない。例えば、Ｌ＝３の例においては、ＡＭ方式で７階調表示をするのに必要なレベル数は、２１レベルでしかない。従来例と比較すると、２０分の１以下にレベル数が低減されている。つまり、従来は、８ビットドライバでも表示上の誤差を生じたのに対し、本発明では、５ビットドライバで全く誤差なく表示が行える。
【００８５】
表６に、複数ライン同時選択（Ｌ＝３）での、種々のデータの組合せで必要なカラム電圧レベルＶｘ 、Ｖｙ の例を示す。表では、ロウ選択パターンが、（１、１、１）又は（−１、−１、−１）の場合に必要な電圧レベルを示すが、これで、全ての選択パターンについて必要な電圧レベルを尽くしたものになっている。この例は、ＡＭ階調を導入することによって生じる分割データについて、±１．４と±１の組と、±１と、±０．２の組に分けて、それぞれを別のサブフレーム（Ｘ、Ｙ）で表示するようにしている。すなわち、表３の表記に従えば、Ｘ０ ＝１．４、Ｙ０ ＝０．２である。
【００８６】
このように、一つのサブフレームの中では、絶対値の同じものを組合せて、絶対値の異なる分割データが少なくなるように、各サブフレームに分割データを振り分けると、加算、減算による電圧レベルの増大を極力避けられる。
【００８７】
【表６】
【００８８】
適切なＬの範囲は、この電圧レベル数のみで決まるのではなく、フレーム応答の抑制効果、すなわちコントラストの観点を考慮して決められる。フレーム応答の抑制には、全ライン数、駆動周波数、液晶の応答時間などが関係する。例えば、全ライン数Ｎは２００〜４００ラインとし、応答時間（立ち上がり時間と立ち下がり時間の平均）が１５０ｍｓ以下の液晶で、選択パルス幅２０〜５０μｓとすると、２≦Ｌ≦１５の関係を満たすことが性能と低コストの両立の観点より望ましいと判断される。ここで、一般に、Ｎが増えるほど、応答が早くなるほど、そしてパルス幅が長くなるほど、大きなＬとすることが望ましい。
【００８９】
ＡＭを使用する場合は、上記のレベル数の観点より、フレーム応答が抑制される範囲でより少ないＬを用いることが望ましい。したがって、以下のようにすることが望ましい。
【００９０】
１）Ｎ≦３００では、２≦Ｌ≦７、
２）Ｎ＞３００では、２≦Ｌ≦１５。
【００９１】
条件１）は、ドット数（Ｈ６４０（×ＲＧＢ）×Ｖ４８０）、（Ｈ８００（×ＲＧＢ）×６００）などを２画面駆動する場合や、その１／２、１／４サイズの１画面駆動に対応（Ｎ＝２４０、３００）する。条件２）はより高密度（ヘビーデューティー）なもの、例えば、（Ｈ１０２４×７６８）に対応する。
【００９２】
同時選択数Ｌなどの条件によって、上記のように分割データＸ、Ｙをサブフレームごとに振り分けた方が望ましい場合、同一サブフレーム内で両分割データを用いた方が望ましい場合、がある。Ｌが大きい場合（特にＬ＞４）では、前者が望ましい条件となるが、Ｌが小さな場合には、両方の手法のいずれをも用いうる。たとえば、Ｌ＝２の場合、Ｘ、Ｙ分割データをサブフレームごとに振り分けた場合と、Ｘ、Ｙを必ず同一サブフレーム内でかつ同一サブグループ内で用いる場合（すなわち、同時選択される１本のロウ電極にＸデータを対応させもう１本にＹデータを対応させる場合）とについて、分割データの組合せと電圧レベルは、表７、表８のようになる。ここで、Ｘ、Ｙとしては、±１．４、±０．２を用いた。
【００９３】
【表７】
【００９４】
【表８】
【００９５】
表７、表８に示すように、Ｘ、Ｙのデータを同時に同一サブグループのラインに対応させる場合は、最大の電圧レベルが低下し、同時にこの場合、全レベル数も低減されている（表８）。これは、ドライバー耐圧を低減できる点、波形歪みによる表示の不均一性（クロストーク）を低減できる点などの、利点を生み出す。したがって、Ｌ＝２の場合には、Ｘ、Ｙ分割データを同一サブフレームの同一サブグループにおいて用いることには、利点がある。この関係は、特にＬが小さくＬが偶数のときに有効であり、Ｌ＝２、４などにおいて、同時選択されるラインの半分をＸデータ、残り半分をＹデータとすることは、表示品位の観点、ならびに、コスト低減の観点より有効である。
【００９６】
図４は、複数ライン同時選択法による駆動を行う場合の回路のブロック図の一例である。６ビットのデジタルＲＧＢ信号を、１画面分、メモリ１に保存した後、読み出し、同時選択するラインごとに、３個のサブフレーム振分けルックアップテーブル２によって、ガンマ補正と、フレームレートコントロールのためのフレーム分配を施す。
【００９７】
フレーム分配された信号は、サブフレームカウンタに同期して、各サブフレームごとの表示データを３ビットパラレルで出力し、演算回路３へと送る。演算回路３で演算された信号はカラムドライバ５に送られて、カラム電圧に変換されたのち、液晶表示パネル７に印加される。
【００９８】
演算回路３には、演算のための直交関数が関数発生器４から送られる。直交関数はロウドライバ６にも送られ、ロウ電圧に変換されたのち液晶表示パネル７に印加される。演算回路３及び関数発生器４へは、所定のタイミングで符号反転信号が送られて符号反転が行われ、液晶に印加される直流成分が除去される。
【００９９】
《ダミー行とダミーデータの設定による電圧レベル数の削減》
本発明では、また、複数行を同時選択するとともに、同時選択される行に仮想行を加え、データ電極に印加される電圧レベル数を減らすように、仮想行上のデータを設定することを提案する。
【０１００】
本発明では、ＡＭ方式の階調駆動を行うため、表示データは、絶対値の異なる２種以上のデータからなる。このような場合に、一般的に、電圧レベル数を減らせるような条件について例示、説明する。
【０１０１】
その一つは、同時選択される行（仮想行を含む）に対応する表示データを絶対値の異なる表示データの組に分けた場合、それぞれの組に含まれる表示データの個数が所定の離散した整数値のみをとるように、仮想行上のデータを設定することである。この離散した整数値の例としては、（１，３，５，７・・・），（２，４，６，８・・・），（３，６，９，１２・・・）などがある。
【０１０２】
特に、絶対値の等しい表示データの個数を仮想電極を含む行電極サブグループの中で偶数又は奇数に揃えることが好ましい。必要な仮想電極の本数が多くなりすぎるのを防ぐためである。
【０１０３】
このような条件について、図面を参照しながら説明する。
【０１０４】
図２は、２ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合の、電圧レベルの低減効果を示す。図２は横に並んだ［Ａ］〜［Ｄ］の４つの欄からなっており、それぞれは二つの場合を含んでいる。それぞれの内容は以下のとおりである。
【０１０５】
Ａ欄は、データｄ１ の個数が奇数に統一され、データｄ２ の個数が偶数に統一された場合を示す。Ｂ欄は、データｄ１ の個数が偶数に統一され、データｄ２ の個数が奇数に統一された場合を示す。Ｃ欄は、Ａ欄と同じく、データｄ１ の個数が奇数に統一され、データｄ２ の個数が偶数に統一された場合であり、データベクトルの要素積の符号をマイナスとした場合を示す。Ｄ欄は、データｄ１ の個数が偶数に統一され、データｄ２ の個数が奇数に統一された場合であり、かつデータベクトルの要素積の符号をマイナスとした場合を示す。
【０１０６】
表示データのうち、かっこで囲まれたものが仮想データであり、波形図はその場合の波形である。最下段に、全ての現実の表示パターンを表示するのに必要な電圧レベルを示した。ここでは、交流化のため、符号が反対の電圧レベルが必要になることが考慮されている。選択行列は表９に示すものとした。ここで、行列の行のうち、２行は実在する表示ライン、１行は仮想ラインに対応する。また、行列の列は、選択パルスのシーケンス（すなわち時間）に対応する。
【０１０７】
【表９】
【０１０８】
図２のように、データｄ１ の個数とデータｄ２ の個数との偶奇が反対になる二つの場合のそれぞれに対して必要な電圧レベルは８レベルずつである。３本の行電極を同時選択し、絶対値の異なる２種のデータを扱う場合は、本来１６レベルが必要になるが、この１６レベルが二つの場合に分かれたことになる。これは、それぞれのデータの個数の偶奇が固定されているため、必然的に取り得ないレベルが生じるためであると考えられる。本来、２本の行電極を同時選択し、絶対値の異なる２種のデータを扱う場合は、９レベルが必要なので、本発明のように、仮想行を設定し、かつ適当な仮想データを選択することにより、電圧レベルが１レベル減ることがわかる。
【０１０９】
一般的に、表示データの個数が所定の離散した整数値のみをとるようにすることにより、同様の効果が得られる。ただし、３の倍数などに固定するためには、必要な仮想電極の本数が多くなり、コントラスト比が下がる欠点がある。このため、表示データの個数をそれぞれ偶数又は奇数に固定することが好ましい。
【０１１０】
電圧レベル数を減らすための条件の他の一つは、選択行列として、列ベクトルの要素積の符号が一定となるようなものを用い、かつ同時選択される行（仮想行を含む）に対応する表示データの要素積の符号が一定になるように仮想行上のデータを設定することである。特に、表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積とで符号が逆になるようにすることが好ましい。これにより、最大電圧レベルを低くできるからである。
【０１１１】
この条件は、仮想電極を含む同時選択行電極本数が偶数の場合に、電圧レベル数低減の顕著な効果を示す。以下、図３を参照しながら具体例に即して説明する。
【０１１２】
図３は、３ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合の、電圧レベルの低減効果を示す。表示データ欄でかっこで囲まれたものが仮想データで、波形図はその場合の波形を示す。図２と同様に、最下段に、全ての現実の表示パターンを表示するために必要な電圧レベルを示した。選択行列は表１０のものを用いた。ここで、行列の行のうち、３行は実在する表示ライン、１行は仮想ラインに対応する。また、行列の列は、選択パルスのシーケンス（すなわち時間）に対応する。この行列は、列ベクトルの要素積の符号が、負で一定になっている。例えば、表９に示した行列において、最も右の列の符号を反転した行列も直交行列であるが、このような行列は列ベクトルの要素積の符号が一定にならない。
【０１１３】
【表１０】
【０１１４】
Ａ欄の例は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも偶数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆に統一された場合である。Ｂ欄の例は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも奇数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆に統一された場合である。
【０１１５】
Ｃ欄の例は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも偶数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が等しく統一された場合である。Ｄ欄の例は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも偶数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が等しく統一された場合である。
【０１１６】
図３のように、それぞれの場合に、必要な電圧レベルの数は４個、６個、９個、６個となる。４本の行電極を同時選択し、絶対値の異なる２種のデータを扱う場合は、本来２５レベルが必要になる。図３から理解できるように、この２５レベルが４つの場合に分かれたことになる。４つの場合に分かれたのは、それぞれのデータの個数の偶奇が固定されているため、必然的に取り得ないレベルが生じるためであるばかりでなく、それぞれについて正負対称の電圧レベルになるので、交流化のために極性反転を行っても電圧レベルが増えないことによる。交流化のために極性反転を行っても電圧レベルが増えない点は、仮想行を含めた同時選択本数が偶数の場合の利点である。
【０１１７】
また、図３から、表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆になるように統一された場合には、最大電圧レベルが下がることがわかる。これは、直交変換の加算、減算のとき、全ての表示データの符号が揃うことがないためである。列ベクトルの要素積が一定でない直交行列を選択行列として使用する場合は、この点で不利になる。
【０１１８】
図３より、３ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも偶数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆に統一された場合が最も有利なことがわかる。すなわち、一般に、電圧レベル数削減及び最大電圧低減の観点から最も望ましいといえる条件は、（１）仮想電極を含んだ全同時選択ライン本数を偶数とし、（２）各データ個数をいずれも偶数に統一し、かつ、（３）表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号を逆に統一する場合である。
【０１１９】
本発明で用いる同時選択行本数（Ｌ）としては、２≦Ｌ≦１６程度が、回路構成の複雑さとフレーム応答の抑制の観点から望ましい範囲であり、特に、フリッカー抑制などの観点から、表示が完結するフレーム長が長くならないように、選択パルス系列を決める直交関数が正方行列に近いことが望ましい。この観点より、Ｌ＝２Ｓ −１とするのが最も望ましい。これより、Ｌ＝３、７、１５が望ましい。回路構成ならびにドライバの観点より、なかでもＬ＝３、７、特にはＬ＝３が望ましい。
【０１２０】
前述のように、階調データとして、ｄ１ ，ｄ２ （＝（１−ｄ１ ２）０．５ ）を用いる場合は、基本的に、ＡＰＴ（１ライン選択）に対応するレベルは、±１、±Ｘ０ 、±Ｙ０ の６種類である。したがって、３ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合、大幅な電圧レベル数低減が可能になる条件は、具体的には次の１）〜３）を満たすことである。ただし、１）は必須ではない。
【０１２１】
１）特定のサブグループに対して、サブフレームには、±１と±Ｘ０ のみが割り振られるもの（Ｘサブフレーム）と、±１と±Ｙ０ のみ割り振られるもの（Ｙサブフレーム）の二つのサブフレームが存在するようにする。
２）表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆になるように統一する。
３）４本のラインデータで「±１」「±Ｘ０ 」「±Ｙ０ 」の数を偶数となるように統一する。
【０１２２】
この条件を満たすとき、最もレベルを低減できる。例えば、Ｌ＝３においては、必要なレベル数は６レベル（±２、±２Ｘ０ 、±２Ｙ０ ）である。これは、仮想データを用いない場合の、２１レベルと比して、１／３以下のレベル数である。したがって、内部でのデータビット数も５ビットから３ビットに低減され、安価なカラムドライバが使用できる。
【０１２３】
選択行列の列ベクトルの要素積の符号は、その選択行列がアダマール行列からどのように形成されるかによって決定できる。つまり、アダマール行列に、行もしくは列の入れ替え、又は行もしくは列の極性反転を施して選択行列を形成し、その際に行もしくは列の反転の回数が偶数回か奇数回かで決めればよい。反転回数が偶数の場合は、４本のラインデータでマイナス符号の数を奇数とし、反転回数が奇数の場合には、４本のラインデータでマイナス符号の数を偶数とする。
【０１２４】
表１０の４×４行列を例にとる。この行列は、アダマール行列に対して、以下の操作を施すと得られる。
【０１２５】
１）２、３列を反転、
２）２と３列を入れ替え、
３）１行を反転。
【０１２６】
この場合、行反転が１回入っているので、４本のラインデータでマイナス符号の数を偶数とすればよい。
【０１２７】
本発明のもう一つの大きな利点は、カラム電圧の最大値を低くできる点にある。この点をｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６の場合に、具体的に説明する。例えば、Ｌ＝３では、選択パルス（１、１、１）に対して、データが全て１．４の場合、カラム電圧レベルは、１．４×３＝４．２となるが、本方式では、１．４×２＝２．８が最大となり、カラム電圧の最大値は半分になっている。
【０１２８】
このことは、低消費電力の点で有利であるだけでなく、印加されるカラム電圧波形が大きな変動を起こさないという利点もある。つまり、電圧の急激な変化（すなわち高周波成分）による波形の歪みで起こるクロストークが低減できる。
【０１２９】
以上の本発明の利点をまとめると、以下のようになる。
１）カラム電圧レベル数が低減できる、
２）カラム電圧の絶対値が低減できる、
３）クロストークが低減できる。
つまり、コスト低減と、表示品位の向上が同時に図れる。
【０１３０】
なお、仮想ラインを加える方式では、本来の同時選択ライン数に、仮想のラインを加えて駆動するために生ずる欠点も存在する。これは、実際にはＬラインしか同時に駆動していないにもかかわらず、あたかも（Ｌ＋１）ライン存在するかのように駆動するために生じるデューティ比の変化が原因である。具体的には、Ｎ本のラインをＬ本同時に駆動する際、仮想ラインを１本加えると、全部でＮ／Ｌ×（Ｌ＋１）本のラインを駆動することに相当する。
【０１３１】
例えば、Ｎ＝２４０の場合、実際の同時選択ライン本数が３本で仮想電極が１本のときに３２０ライン相当、実際の同時選択ライン本数が７本で仮想電極が１本のときに２８０ライン相当を駆動することに相当する。これにより、実効電圧のオン／オフ比は、従来駆動時の、１．０６６から、１．０５７及び１．０６２へ低下する。
【０１３２】
ダミーラインを使用して電圧レベル数を減らした場合の回路も図４とほぼ同じである。ただし、演算回路３は、ダミーデータ発生、行列演算ルックアップテーブル３になり、その出力は３ビットになる。
【０１３３】
６ビットのデジタルＲＧＢ信号を、１画面分、メモリ１に保存した後、読み出し、同時選択するラインごとに、３個のサブフレーム振分けルックアップテーブル２によって、ガンマ補正と、フレームレートコントロールのためのフレーム分配を施す。フレーム分配された信号は、サブフレームカウンタに同期して、各サブフレームごとの表示データを３ビットパラレルで出力し、ダミーデータ発生、行列演算ルックアップテーブル（３）へと送る。ここでダミーデータを含めて演算された信号はカラムドライバ５に送られて、カラム電圧に変換されたのち、液晶表示パネル７に印加される。
【０１３４】
ダミーデータ発生、行列演算ルックアップテーブル（３）には、演算のための直交関数が関数発生器４から送られる。直交関数は、ロウドライバ６にも送られ、ロウ電圧に変換されたのち液晶表示パネル７に印加される。ダミーデータ発生、行列演算ルックアップテーブル（３）及び関数発生器４へは、所定のタイミングで符号反転信号が送られて符号反転が行われ、液晶に印加される直流成分が除去される。
【０１３５】
《表示むらの低減》
今までに説明した手法で中間調を表示した場合、表示パターンによっては本来の階調レベルとは異なり、輝度の逆転現象が起こる場合がある。これは、それぞれの階調データを表示する際のカラム電圧波形の周波数スペクトル分布が互いに異なるためである。すなわち、表示されるべき階調（輝度）レベルは実効電圧の大きさによって制御される一方で、実際の液晶表示パネルでは印加されるカラム電圧の周波数特性にも依存する。階調数が増えれば増えるほど隣り合う階調レベルの場合、実効電圧値の差はわずかなものとなり、カラム電圧の周波数特性が異なると、階調レベル間で輝度の逆転現象が起こる可能性がある。
【０１３６】
本発明では、このような問題を解決して、さらに良好な表示を得るために、中間的な階調データの表示時において、全ての行電極に少なくとも一つの選択パルスが印加される期間（これを以後、１スキャンという）内に該選択パルスに対応してカラム電極に印加される信号群に、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とを混在せしめることを提案する。このようにすると、特定の階調において駆動信号の周波数成分が極めて低くなるような事態を回避できるため、前述の階調逆転現象を抑制できる。
【０１３７】
前述のようにＸサブフレームとＹサブフレームとに分けて一つの階調データを表示する場合においては、絶対値が１を超える階調データには、Ｘサブフレーム内で表現される±Ｘ０ （ここでＸ０ ＝ｄ１ ＋（１−ｄ１ ２）０．５ ）が相当し、絶対値が１未満の階調データとは、Ｙサブフレーム内で表現される±Ｙ０ （ここでＹ０ ＝ｄ１ −（１−ｄ１ ２）０．５ ）が相当する。
【０１３８】
すなわち、上記の提案は１スキャン内で分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを混在させる手法であるともいえる。かかる手法により、カラム電圧波形は全体的に高周波化され、各階調間のカラム電圧波形は周波数的に均一化される。
【０１３９】
また、前述したように、本発明のＡＭによる階調表示では、Ｘサブフレームのみ終了した状態では、非選択画素の電圧実効値は一定ではなく表示データに依存し、ＸサブフレームとＹサブフレームとを終了して、はじめて非選択画素の電圧実効値が表示データと無関係に一定となる。したがって、画面の切替えのタイミングによっては、実効電圧が大きく変動し、画素の輝度変化が人間の目に見える程度の時間スケールで生じ、これが縦筋状のむらとして観察される場合がある。これは、特に動画を表示する場合に顕著である。
【０１４０】
かかる縦筋状むらを低減するために、本発明ではまた、同時選択される特定の行電極群に注目した場合に、カラム電極に印加される信号は、所望の階調データを表示するために必要な全ての分割階調データを直交変換することによって形成された複数の信号が、選択行列の列ベクトルごとに一まとまりとなって、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されるようにする。
【０１４１】
一つの選択行列の列ベクトルによって直交変換された分割階調データに基づく信号が全て印加された時点で、非選択画素に印加されるの電圧実効値は表示データと関係なく一定となるため、上記の手法を採用すると、非選択画素に印加されるの電圧実効値が表示データと関係なく一定となる周期を短くでき、縦筋状むらを低減するのに顕著な項効果がある。
【０１４２】
前述のごとくＸサブフレームとＹサブフレームとに分けて一つの階調データを表示する場合においては、選択行列の同一の列ベクトルによって直交変換された分割データＸに基づく信号と分割データＹに基づく信号とが、同時選択される特定の行電極群に注目して、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されるようにすればよい。直交変換された分割データＸに基づく信号と分割データＹに基づく信号とがカラム電圧に印加された時点で非選択画素に印加される電圧実効値が表示データと関係なく一定となる。
【０１４３】
上記の二つの提案をより具体的に説明するため、まず、複数行同時選択法において、本発明のＡＭによる階調表示を行った場合の選択パルスシーケンスの例を具体的に説明する。
【０１４４】
ＡＭを伴わない複数ライン同時選択法における列電極表示パターンベクトル（Ｄ）と列電極電圧シーケンスベクトル（ｃ）との関係は一般的に数７のように、ベクトルとマトリクスとからなる表式で書ける。
【０１４５】
【数７】
【０１４６】
ここで、ベクトル（Ｄ）、ベクトル（ｃ）、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（Ｄ）＝（Ｄ１ ，Ｄ２ ，・・・，ＤＭ ）は、行電極本数Ｍ（仮想電極や仮想サブグループを含む）と等しい要素を持ち、特定の列電極上の行電極に対応する表示データを要素とする。従前と同様に、オフの場合を１、オンの場合を−１とする。列電極電圧シーケンスベクトル（ｃ）＝（ｃ１ ，ｃ２ ，・・・，ｃＮ ）は、１フレーム内に印加されるパルス数Ｎと等しい要素を持ち、特定の列電極に対する電圧レベルを１フレーム内で時系列で並べたものを要素とする。
【０１４７】
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フレーム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。典型的な行電極パルスシーケンス行列（Ｓ）は、選択行列Ａのｉ列目の列ベクトルＡｉ 、ならびにゼロベクトルＺｅ により数８のように書かれる。
【０１４８】
【数８】
【０１４９】
複数ライン同時選択法の原理によれば、行電極パルスシーケンス行列（Ｓ）内の列ベクトルの入れ替えは任意に行うことができる。したがって、行電極サブグループの数ＮＳ と選択行列Ａの列ベクトルの数Ｋとの間に特定の関係を満足させれば、行電極パルスシーケンス行列（Ｓ）内の列ベクトルの入れ替えにより、ＮＳ 番目のサブグループの選択からサブグループ１の選択に移行する場合の、選択行列Ａの列ベクトルの飛びをなくせる。
【０１５０】
具体的には、同時選択行本数（仮想電極も含めて）が４本で選択行列Ａの列ベクトルの数が４の場合は、サブグループの数を８１とすれば、数９に示すように、サブグループ８０からサブグループ１の選択に移行する際の選択行列の列ベクトルの飛びをなくせる。こうすると、不必要な低周波成分をなくせるので、フリッカーの抑制に効果的である場合が多い。サブグループの数が、現実のパネルと合致しない場合は、ダミーのサブグループを設けることにより、選択行列の列ベクトルの飛びをなくせる。
【０１５１】
【数９】
【０１５２】
ところで、本発明で採用したＡＭの一方式においては、一つのサブフレームでは、非選択画素の電圧実効値が一定にはならず、最低二つのサブフレームを必要とする。このような本発明のＡＭにおいて、１フレームの列電極表示パターンベクトル（Ｄ）と列電極電圧シーケンスベクトル（ｃ）との関係を表現するためには、上記の表式に若干の修正を加える必要がある。二つのサブフレームＸ，Ｙで１フレームを表現する場合を例にとり、この場合の（Ｄ）、（ｃ）、（Ｓ）を先のＡＭを併用しない場合と区別して、それぞれ、（ＤＸ＋Ｙ ）、（ｃＸ＋Ｙ ）、（ＳＸ＋Ｙ ）と表現する。数７と同様に、数１０が成立する。
【０１５３】
【数１０】
【０１５４】
数１０において、（ＤＸ＋Ｙ ）＝（Ｄ１ ，Ｄ２ ，・・・，Ｄ２Ｍ）は、行電極本数Ｍ（仮想電極や仮想サブグループを含む）の２倍の要素を持ち、特定の列電極上の行電極に対応する分割データＸと分割データＹとを要素とする。説明の便宜上、（ＤＸ＋Ｙ ）の１番目からＭ番目までの要素とＭ＋１番目から２Ｍ番目までの要素がそれぞれ前記の特定の列電極上のＭ本の行電極に対応するとする。また、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）＝（ｃ１ ，ｃ２ ，・・・，ｃ２Ｎ）は、１サブフレーム内に印加されるパルス数Ｎの２倍の要素を持ち、特定の列電極に対する電圧レベルを１フレーム内で時系列で並べたものを要素とする。（ＳＸ＋Ｙ ）は典型的には数７の（Ｓ）を用いて数１１のように表現される。ここにおいて、Ｚｅはゼロ行列である。
【０１５５】
【数１１】
【０１５６】
すなわち、行電極パルスシーケンス行列（ＳＸ＋Ｙ ）は、２Ｍ行２Ｎ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フレーム内で時系列で並べたものを要素とする。（ＳＸ＋Ｙ ）の第１行から第Ｍ行までと、第Ｍ＋１行から第２Ｍ行までとはそれぞれ１フレーム内にそれぞれ２回の選択状態が生じるパネルの行電極に対応する。また、（ＳＸ＋Ｙ ）の列ベクトルは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フレーム内で時系列で並べたものに対応する。
【０１５７】
前記の提案のうち、「１スキャン内に選択パルスに対応してカラム電極に印加される信号群に、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とを混在せしめる」というのは、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）を適当に入れ替えて、１スキャン内に分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを混在させることに対応する。もちろんこの際には、（Ｓｘ＋Ｙ ）の列ベクトルの入れ替えが対応して行われる。
【０１５８】
例えば、ｉ番目の同時選択される行サブグループの選択時に特定のカラム電極にはｊ番目の選択行列の列ベクトルで直交変換したＸサブフレームの分割階調データが信号として印加される場合に、この信号をｇＸ ｉ ｊ と表し、同様に、ｉ番目の同時選択される行サブグループの選択時に特定のカラム電極にはｊ番目の選択行列の列ベクトルで直交変換したＹサブフレームの分割階調データが信号として印加される場合に、この信号をｇＹ ｉ ｊ と表すとする。
【０１５９】
４行４列の選択行列を用いて、５サブグループの選択ごとに分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを入れ替える場合は、例えば、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）は、たとえば、数１２のようになる。これはもちろん、サブグループの数は、５よりも大きい場合である。
【０１６０】
【数１２】
【０１６１】
ＸＹの入れ替え周期は、カラム電圧波形のひずみによる実効電圧低下を考慮して、実験的に定めるのがよい。
【０１６２】
また、「同時選択される特定の行電極群に注目した場合に、カラム電極に印加される信号は、所望の階調データを表示するために必要な全ての分割階調データを直交変換することによって形成された複数の信号が、選択行列の列ベクトルごとに一まとまりとなって、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されるようにする」ためには、同時選択される特定の行電極群に注目した場合に、選択パルスごとに分割データＸと分割データＹとが入れ替わることを意味しており、具体的には、数１３のような列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）を用いる場合である。分割データＸと分割データＹの表現は順序が逆であってもよい。
【０１６３】
【数１３】
【０１６４】
なお、数１３では５選択パルスを周期にして分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを入れ替えている。
【０１６５】
数１３においては、最初の第１サブグループの選択で選択ベクトル１に対する分割データＸが第１サブグループに対応づけられてから次の第１サブグループの選択（すなわち第２スキャン）で選択ベクトル１に対する分割データＹが第１サブグループに対応づけられる。したがって、いかなる表示パターンに対しても、２回のスキャンが終了した時点で、カラム電極上の電圧実効値は一定値となる。これは、同一サブグループに対して分割データＸが４つの選択ベクトルに対して対応づけられた後に分割データＹが４つの選択ベクトルに対して対応づけられる場合に比べて１／４の周期でカラム電極上の電圧実効値が一定値となることを意味する。したがって、あるサブグループに対して、分割データＸと分割データＹがそのサブグループに対する選択パルス毎に入れ替えること、そのサブグループ選択に用いられる選択ベクトルが、２スキャンにおいて同一（この場合、極性は考慮されない）であることの二つの条件によって、カラム波形の低周波成分が除かれ、動画表示などにおいて画像データが頻繁に変化したとしても、スムーズな画像変化が得られる。
【０１６６】
これまでの例では、選択ベクトルはサブグループの選択毎に変化する（たとえば、選択ベクトルが選択行列内でインクリメントされる）ベクトルシーケンスの例を示したが、ベクトルシーケンスとしては、いくつかのサブグループの選択にわたり同一選択ベクトルを用いることもできる。最も長い同一選択ベクトルの使用は、２サブフレームにわたる場合である。すなわち、第１、第２スキャンがベクトル１、次の２スキャンがベクトル２、というケースである。この場合、数１３のように、ベクトルが毎選択ごとに変化する場合に比べ、カラム電圧波形の基本周波数は非常に低くなる。この、基本周波数は、いくつかの選択毎に周期的にベクトルを進めることにより、調整できる。Ｗパルスごとに、ベクトルを進める場合、数１３の場合に比べ、基本周波数は１／Ｗ倍になる。
【０１６７】
高い表示品位の達成において、重要な項目は、下記のようにまとめられる。
１）表示する階調レベルに対して必要なカラム電圧レベル数が適切である（多すぎない）こと、
２）カラム波形の周波数スペクトルが表示パターンにより大きく変動しないこと。
【０１６８】
１）は、必要なカラム電圧レベル数が多すぎると、波形が複雑になり、それによりクロストーク、階調逆転などを生じる場合があるため、これを生じないための要件であり、２）は、表示パターンによるクロストークを防ぐための要件である。本発明の一態様では、１、２の要件を同時に満たす、新規な多階調化手法を提供する。すなわち、低コストで均一性の高い多階調表示を達成する。
【０１６９】
１）の要件に関しては、既に述べた特定の階調レベルをとり、かつ、ＦＲＣ技術と組合せることにより達成される。また、複数ライン同時選択法においては、さらに、仮想行とそれに対応した特殊な仮想データを用いることにより、より一層、カラム電圧レベル数に対する表示される階調数の効率をあげうる。
【０１７０】
２）の要件に関しては、いくつかの波形合成手法との組合せが適する。具体的には、以下のような手法である。
【０１７１】
２−１）１スキャン内で、分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを混在させる。かかるＸ、Ｙデータの混在手法には、混在を生じさせる空間的なサイズとして２種類ある。一つは、あるスキャンにＸデータに対応するサブグループと、Ｙデータに対応するサブグループとを設けるというサブグループ単位での混在であり、もう一つは、同時に選択されるサブグループ内のラインによりＸデータ、Ｙデータを割り振るライン単位の混在である。混在手法としては、それらの片方又は両方を用いうる。
【０１７２】
２−２）スキャン内で、選択パルスの形成に用いる選択ベクトルを規則的に変化させる。たとえば、選択ベクトルを、選択行列内で規則的にシフトして用いる。この周期は、１選択パルスから２スキャンの長さまでの間で可変である。
【０１７３】
２−３）サブグループ数の約数に相当する周期、又はサブグループの数とは独立な周期で、選択ベクトルの極性を反転させる。これは、基本的には、交流化周期を決める手法であり、同時にカラム波形の周波数スペクトルも制御できる。
【０１７４】
以上の３つの手法は、それぞれ独立、かつ有効にカラム波形の周波数スペクトルを制御可能なものであり、この手法により、カラム波形が表示パターンに強く依存するために生じるクロストークの発生を防止できる。特に、本発明のような多階調表示を実現する場合において、クロストークによる波形の電圧変動は、画像の品位を著しく悪化させる。動画表示の場合は、この画像の品位劣化が著しい。本発明の、階調化手法は、２）の要件と適切に組合せることにより、非常に高品位な画像を低コストで提供する。
【０１７５】
階調の増大手法については、前述のように、ＦＲＣとの組合せが本発明に最も適するが、この他にも、空間情報を利用する階調化手法である、誤差拡散法やディザ（ｄｉｔｈｅｒ）法を用いて階調数を増大することもできる。また、ＦＲＣ法としては、従来の手法を応用でき、特に隣接する画素間で複数フレームへの階調データの対応の位相を変える空間変調の手法を用いることが望ましい。これにより、時間的な輝度の変動をより抑制でき、フリッカーのない多階調表示が可能となる。例えば、本発明でＦＲＣとして４フレームを使った表示を行う場合、空間変調を組合せることにより、ほとんど時間的な輝度の変動は認識されないようになる。
【０１７６】
《本発明の実現するための回路手法》
次に、本発明を実現するための回路手法に関して説明する。
【０１７７】
本発明において特徴的な点は、振幅変調とＦＲＣとの組合せにより多くの階調を発生させる点、ならびに、振幅変調が階調データを二つ以上の分割階調データから構成されカラム電圧が決定される点にある。したがって、これらの構成が本発明の基本的な回路構成となる。すなわち、表示するべき階調データを時系列に展開した階調データの系列に展開する回路手段、展開された階調データ（振幅変によって表現されるべき階調データ）を分割階調データに変換する回路手段、カラムに印加する電圧を決定する回路手段、が本発明の基本構成である。また、複数ライン同時選択法を用いる場合には、同時に選択されるロウ電極のサブグループに対応した振幅変調によって表現されるべき階調データから分割データの組を作る回路手段、ロウ電極に印加される選択ベクトルを発生する回路手段、分割データの組と選択ベクトルからカラム電圧を決定する回路手段を加える。これらの、回路手段は、論理回路又はＲＯＭにより構成される。また、いくつかの回路手段を一まとめにして処理することもできる。
【０１７８】
階調データは、上記いずれかの階調データの形でメモリなどに格納することが望ましい。表示するべき元階調データをメモリに格納し上記手段によりディスプレイに送るカラム電圧信号を決定することも、途中の振幅変調によって表現されるべき階調データとしてメモリに格納することも、分割階調データとしてメモリに格納することもできる。このうちで、必要なメモリのサイズ、消費電力などの点で最も有効なのが、振幅変調によって表現されるべき階調データの形でメモリに格納する手法である。この場合に関し、いくつかのシーケンスの例を下に示す。下記例のうち、３）は複数ライン同時選択法を用いた場合を表す。
【０１７９】
１）８ビット階調データ → 空間的階調化手法（誤差拡散、ディザ）→ ６ビット階調データ → 時系列展開（４フレームＦＲＣ） → １フレームの振幅変調で表現されるべき階調データ ３ビット → メモリ → 分割データ発生 → カラム電圧発生 → ディスプレイ
２）６ビット階調データ → 時系列展開（４フレームＦＲＣ） → １フレームの振幅変調で表現されるべき階調データ ３ビット → メモリ → 分割データ発生→ カラム電圧発生 → ディスプレイ
３）６ビット階調データ → 時系列展開（４フレームＦＲＣ） → １フレームの振幅変調で表現されるべき階調データ ３ビット → メモリ → 分割データ発生（複数ライン） → ロウ選択パルス及びカラム電圧発生（Ｅｘ−Ｏｒ演算と加算） → ディスプレイ
【０１８０】
メモリとしては、ＶＲＡＭ、ＤＲＡＭなどが使用でき、データ幅を広くとれる構成であることが望ましい。このように、表示すべき階調データ（６〜８ビット）を、空間、時系列において演算しデータのビット数を減らし、１フレームの振幅変調データ（３〜４ビット程度）としメモリに格納することが効率的である。もちろん、元の階調データから直接（上記のようなメモリを介さずに）カラム電圧信号まで演算することもできる。ただし、この場合、大きなデータ幅と高速のアクセスタイムが必要となる。
【０１８１】
また、１）〜３）の例で、分割データ発生回路手段は、ＦＲＣの空間変調に対応するカラム、ロウの空間情報、ならびに、時系列の情報（フレームカウンター）から、複数の分割データのいずれであるかを決定するものである。
【０１８２】
以下、より具体的に回路構成に関し説明する。
本発明においては、画像信号処理回路が、行選択パターン発生回路と、入力された画像信号を時系列上に展開された複数のフレームに展開するフレーム変調回路と、前記複数のフレームに展開された画像信号（振幅変調に対応した階調データ）を電圧の振幅の計算に必要な量だけ保存可能なメモリと、メモリからの画像信号と行選択パターン信号とから列電圧信号を演算する列電圧信号演算回路と、画像信号が前記展開された複数のフレームの何フレーム目のものであって、かつＸサブフレームとＹサブフレームのいずれのフレームにあるかを指定するタイミング発生器（分割データＸ、Ｙの発生器）と、を備えているため、フリッカーの少ない多階調表示が可能になる。
【０１８３】
また、階調を含んだ画像信号をメモリに転送する前に時系列上に展開された複数フレームの信号に変換するフレーム変調回路を備えることにより、単位時間当たりのデータ量を低減できるため、フリッカーの少ない表示ができるとともに、メモリ数を削減できる。
【０１８４】
また、画像信号処理回路を集積回路とすることにより、メモリの読み書きのデデータ幅を広くとりうるので、アクセス速度の小さいメモリ（例えばＤＲＡＭなど）も使用できる。
【０１８５】
図５は、本発明の実施に用いることのできる画像信号処理回路の例を示す。
画像信号処理回路１００は、フレーム変調回路２１、入力ポート（シフトレジスタ）２２、メモリ（３メガビットＤＲＡＭ）２３、出力ポート（シフトレジスタ）２５、階調データ変換回路２６、行選択パターン発生器２７、列電圧信号演算回路２８、タイミング発生器１５を備えている。
【０１８６】
フレーム変調回路２１では、入力された複数ビットの階調データを複数フレームの振幅変調に対応した階調データに変換する。本実施例では、前述のように４フレームを使う。フレーム変調回路２１でのデータ変換は１フレームから４フレームまでのそれぞれに対応したルックアップテーブルを用意して、それを参照することにより行う。もちろんこのデータ変換をルックアップテーブルを使用せず、演算で行うことは任意である。
【０１８７】
入力ポート２２は、フレーム変調回路２１から転送された複数フレームの振幅変調に対応した階調データをＫピクセル分の並列データに変換し、一度に大量のデータを後段のメモリに転送可能にする。Ｋの値が大きいほど一度に転送できるデータ量を大きくできる。本例では入力ポート２２としてシフトレジスタを用いる。
【０１８８】
メモリ２３としては、後段の列信号形成のための演算に必要なビット数を持つ１画面分のデータを格納できる容量を備えたものであれば、形式にかかわらず用いうる。特に、本発明の画像信号処理回路を集積化して、メモリを内蔵すれば、メモリの読み書きのデータ幅を広くとりうるので、アクセス速度の小さいメモリ（例えばＤＲＡＭなど）も用いうる。価格の安いＤＲＡＭを用いることはコストの観点からきわめて有利である。すなわち、本発明は、低コスト、低速度のＤＲＡＭを使用できるため、低消費電力化、低放射ノイズ化の観点で非常に有効である。
【０１８９】
出力ポート２５は、メモリ２３から転送されたデータを列電圧信号演算回路２８に転送する。本例では、入力ポート２２と同様にシフトレジスタを用いる。
【０１９０】
階調データ変換回路２６では、あらかじめＸサブフレーム及びＹサブフレーム用にそれぞれ用意された論理を用いて分割データＸデータ、Ｙデータに応じた階調データを出力する。階調データ変換回路２６は、図７に示したようにセレクタと論理回路により構成できる。
【０１９１】
列電圧信号演算回路２８では列信号を形成し、出力する。このデータは表示データとして液晶表示モジュールの列ドライバ８０へ送られる。
【０１９２】
行選択パターン発生器７は、選択行列に基づく行選択パターンを発生する。行選択パターンは、行ドライバ９０に送られて行電圧が形成されるほか、列電圧信号演算回路２８に送られて、列電圧信号形成のための演算に用いられる。
【０１９３】
タイミング発生器１５は、対応する画素の画像信号が前記展開された複数のフレームの何フレーム目のものであって、かつＸサブフレームとＹサブフレームのいずれのフレームにあるかを指定する制御回路であり、制御信号はフレーム信号と画素の空間情報を示す信号から構成される。
【０１９４】
なお、列電圧信号演算回路２８へ送られる表示データは同時選択ライン数に等しい列方向のデータであり、これは、ディスプレイコントローラから画像信号処理回路１００に送られるデータの転送順序とは異なる。
【０１９５】
図６はそれらの違いを示す概念図である。図６（ａ）はディスプレイコントローラから画像信号処理回路１００に送られるデータ転送順序を示し、図６（ｂ）は列電圧信号演算回路２８へ送られるデータの転送順序を示す。
【０１９６】
すなわち、画像信号処理回路１００に入力される画像信号は、通常、対応する表示画面の左上から横方向に向かう順序で順次ＲＧＢ１組（すなわち１ピクセル）のシリアルデータとして転送される。１行目のデータが全て転送され終わると次の行に移り、以下同様にして１画面分のデータが送られる。
【０１９７】
転送順序を変更するためのフォーマット変換は、メモリの読み書きの際に行われる。例えば、メモリの書き込み時にランダムアクセスモードを用いて所定のフォーマットに変換して書き込み、読み出し時には順次、高速に連続して読み出す方法、又は、書き込み時に高速で順次、書き込み、読み出し時にランダムアクセスモードで所定のフォーマットで読み出す方法などがある。いずれの場合でも、画像信号処理回路を集積化して、メモリを当該集積回路に内蔵することにより、メモリの読み書きのデータ幅が広くとれる。したがって、シリアルデータをポートに蓄えてデータ幅の広いパラレルデータとして扱うことにより、メモリのアクセス時間に余裕をもたせうる。
【０１９８】
以下に、本例における回路の動作について説明する。
フラットパネルディスプレイコントローラからの入力信号は、通常のＴＦＴモジュール用に用いるインターフェースと同じＲＧＢディジタル１８ビット信号であり、データ信号とともに水平同期信号、垂直同期信号、イネーブル信号、クロック信号が入力される。フレーム周波数は６０Ｈｚで、すなわち１秒間に６０枚の画像が送られてくる。これらＲＧＢそれぞれ６ビットの信号は、フレーム変調回路２１に入力され、タイミング発生器１５から入力されるフレームデータ（２ビット）信号を用いて３ビット×ＲＧＢの出力信号に変換される。この変換は、画像データ６ビットを時間的、空間的にフレーム変調するものである。この出力３ビット×６４０×３×４８０のデータは入力ポート２２を介してメモリ２３へ書き込まれる。
【０１９９】
図１０はＤＲＡＭのメモリ空間の構成を示す一つの例である。
ＤＲＡＭの領域を９つのブロックに分け， アドレスを制御することによりブロックを切り替える。ブロックサイズは、ＶＧＡの場合、７２×６４０×３（ＲＧＢ）×３ビット（階調情報）、ＳＶＧＡの場合、８４×８００×３（ＲＧＢ）×３ビット（階調情報）である。
【０２００】
液晶表示パネルの上側をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの領域、下側をＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈの４つの領域に分けて制御する。例えば、ＶＧＡの場合、Ａ領域とＨ領域は２４ライン、その他は７２ラインで構成される。
【０２０１】
図１０に示すように、９つのブロックのうち常に８つのブロックからＡ〜Ｈまでのデータが並列に読み出され、残り一つのブロックに新しいＶＧＡフレームのデータが書き込まれる。選択行列として４列の直交行列を使用する場合、一つのＶＧＡフレーム内にはＸ及びＹの二つのサブフレームがあるため、一つのＶＧＡフレームは８スキャンで構成される。この８スキャンの間、各ブロックのデータは一定であるため、電圧平均化法が成立する。
【０２０２】
フレーム変調された最初のフレームのうちの第１サブフレームではメモリ２３から出力ポート２５を介して入力される３ビット×ＲＧＢ、計９ビットの信号と、タイミング発生器から供給される、対応画素がＸサブフレームかＹサブフレームかを指定する１ビット信号（この場合は、Ｘサブフレームを指定）が、階調データ変換回路２６に入力される。階調データ変換回路２６では、３ビットの階調をサブフレームがＸかＹかに応じて（この場合は、Ｘサブフレームデータ）２ビットの階調データに変換する。この２ビットは、前出の分割データＸである±１、±１．４に相当する。
【０２０３】
この階調データは、列電圧信号演算回路２８に入力される。列電圧信号演算回路２８には並行して行選択パターン発生器２７からの直交関数の１列目に対応する４ビットのデータが入力され、列電圧を選択し、３ビット×ＲＧＢの列電圧データが１番目のスキャンデータとして出力される。
【０２０４】
スキャンはフレーム内において、計８回行われ終了する。通常の場合、このフレーム周波数は、６０〜７５Ｈｚ程度であり、この期間に一つの振幅変調による階調表示が完了する。
【０２０５】
つづいて２枚目のフレーム信号、３枚目のフレーム信号、４枚目のフレーム信号について同様に行い１表示が完了する。
【０２０６】
以上のシーケンスは全て入力信号に同期した動作に基づいて説明してきたが、必ずしも同期した動作でなくともよい。また、モジュールへのデータ転送周波数が６０Ｈｚに等しいか又は大きければ、モジュールの１フレームの期間は表示データが一定であり、単純マトリクス型液晶表示素子の駆動法の基本である電圧平均化法は成立する。
【０２０７】
このようにして、ビデオ表示を充分可能な速度での駆動が可能になる。また、メモリに書き込む前にフレーム変調処理しておくことによって、これらのメモリに格納されたデータを液晶表示モジュールのフレーム周波数に同期させて読み出せば、フリッカーの少ない表示を得るとともに、メモリ数を削減できる。
【０２０８】
本発明の画像処理回路１００を集積回路として、複数ライン同時選択方式のＬＣＤモジュールの回路基板上に実装すると、ＴＦＴモジュールとのインターフェース互換性が保てるため有益である。この場合の回路構成例が、図８及び図９である。図８は、メモリとその他の回路で構成する場合を示し、図９は、メモリを内蔵する素子により構成する場合を示す。もちろん、パーソナルコンピュータ内の回路基板上に実装することもできる。また、この回路の一部又は全てを列ドライバのチップの上に組み込んでもよい。
【０２０９】
図８と図９とはともに、入力信号として８ビット×３（ＲＧＢ）のフルカラーディジタル入力を想定している。同時選択されるライン数は４である。これらはいずれも、ＲＧＢ各々の８ビットの入力データのうち下位２ビットをディザ処理（空間変調による諧調方式）に用い、上位６ビットをフレーム変調と振幅変調とによる諧調方式を用いる。すなわち８ビット入力データはディザ回路（ＤＩＴＨ）で６ビットに変換されて出力され、さらにフレーム変調回路（ＦＲＣ）で３ビットに変換されて入力ポート（ＷＲ ＦＩＦＯ）に送られる。
【０２１０】
図８では、画面の横方向に奇数番目のカラム電極上のデータ（ＯＤＤ ＰＩＸＥＬ）を偶数番目のカラム電極上のデータ（ＥＶＥＮ ＰＩＸＥＬ）とを並列に入力することにより回路の動作周波数を下げている。そのため、奇数データ用と偶数データ用として全く同一な回路が２系統存在する。ここでは、一方のデータ・フローについて説明するが、他方のデータフローも全く同じである。
【０２１１】
図８はメモリをＩＣの外に外づけするタイプである。入力ポート（ＷＲ ＦＩＦＯ）では２ピクセル分のデータを蓄えて、すなわち２×３×３（ＲＧＢ）＝１８ビットデータがメモリへ、ここではＶＲＡＭへ送られる。メモりは上半分（ＵＰＰＥＲ）用と下半分（ＬＯＷＥＲ）用の２系統あり読み出しは並列に行われる。すなわち上半分用と下半分用合わせて３６ビットのデータ同時に読み出されて出力ポート（ＲＤ ＦＩＦＯ）へ行きここで上半分と下半分それぞれ２ピクセル分のデータ計３６ビットのデータにして諧調データ変換器（ＸＹＦ）に行く。ここにはＸサブフレームとＹサブフレームのいずれのフレームにあるかを指定する１ビット信号がロウパルス発生器（ＲＰＧ）から入力されており、ＸＹのそれぞれのサブフレームに応じて７２ビットの信号が列電圧信号演算回路（ＣＶＧ）へ送られる。列電圧信号演算回路では、並行して行選択パターンが入力され、先に述べた入力データを用いて列電圧信号が演算される。ここから５ビット出力で上半分用とした半分用それぞれＲＧＢの信号が計５×２×３＝３０ビットの信号としてここから液晶ドライバへ送られる。
【０２１２】
図９は、メモリをＩＣに内蔵（ＤＲＡＭ内蔵）するタイプである。図８の回路との主な相違点はメモリにデータを送るデータ幅がきわめて大きいことと、これにより動作速度を遅くしてＤＲＡＭが使用できるようにした点にある。これにより、低消費電力化とコスト・ダウンが図れる。したがって、データ幅はＩＣプロセスの可能な範囲で広くすることが望ましく、例えば１２８ビットや２５６ビットが効果的である。このデータ幅に対応して入力ポート、出力ポートのビット幅を大きくする必要があることは言うまでもない。
【０２１３】
【実施例】
［実施例１］
４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡ液晶表示パネルを用意した。液晶表示パネルは、２４０度ツイストのＳＴＮで、２枚の位相フィルムで位相補償を行い、内面カラーフィルタと組合せてカラー化したものであり、蛍光管バックライトを裏面に配置して、表示モジュールを構成した。
【０２１４】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを１ライン順次選択法（ＡＰＴ）で行った。階調方式は、振幅変調とフレーム変調を併用し、２１階調の表示を行った。５ビット（３２階調分）のデータを入力し、ガンマ補正後２１階調のレベルに割り振り、その２１階調をＡＭ７階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭの７階調は、±１、±０．８、±０．６、０である。すなわち、表１におけるｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６の条件を採用した。フレームでのＡＭデータ、カラム電圧レベルは、図１と表４に示したものになる。
【０２１５】
各フレームは、ＸサブフレームとＹサブフレームに分けられ、Ｘサブフレームには表３の分割データＸに対応する電圧、Ｙサブフレームには表３の分割データＹに対応する電圧（ただし、ｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６とする）、がカラム電圧として印加される。また、１３選択パルス毎に信号電圧の極性を反転した。
【０２１６】
駆動周波数は、選択パルス幅が３５μｓ（すなわちサブフレーム周波数＝１２０Ｈｚ）となるようにし、バイアス比は１／１４とした。カラムドライバは、８レベル（３ビット）ドライバを用い、ロウドライバは、通常の３レベル（±ＶＲ
、０）を用いた。
【０２１７】
上記駆動方式で駆動した状態での特性を表１３に示す。応答時間は立ち上がり立ち下がり平均を示し、実施例２〜３、比較例についても同様である。
【０２１８】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、若干の残像は見られたが、階調に優れた動画表示が得られた。
【０２１９】
［実施例２］
実施例１と同様であるが、より高速応答の液晶表示パネルの４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡパネル（２４０度ツイストフィルム補償型ＳＴＮ）を下記の要領で駆動した。
【０２２０】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを３ラインずつ選択する複数ライン同時選択法（複数ライン同時選択）で行った。したがって、２４０の選択ラインは８０個のサブグループに分割され、各サブグループが４回選択されたときに電圧実効値が確定するように表９に示す３×４の直交行列により選択パルス系列を規定した。
【０２２１】
階調方式は、実施例１と同様に振幅変調とフレーム変調を併用し２１階調の表示を行った。５ビット（３２階調分）のデータを入力し、ガンマ補正後２１階調のレベルに割り振り、その２１階調をＡＭ７階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭの７階調は、±１、±０．８、±０．６、０である。すなわち、表１におけるｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６の条件を採用した。フレームでのＡＭデータ、カラム電圧レベルは、表４に示したものになる。ＡＭ７階調は、ｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６として、表３に示したように、ＸサブフレームとＹサブフレームに振り分けて行った。
【０２２２】
極性反転は、２フレーム（４サブフレーム）完了後、極性を反転した。Ｘサブフレームには表３の分割データＸを演算した結果の電圧レベル、Ｙサブフレームには表３の分割データＹを演算した結果の電圧レベル、がカラム電圧として印加される。
【０２２３】
駆動周波数は、選択パルス幅が３５μｓ（すなわちサブフレーム周波数＝１２０Ｈｚ）となるようにし、最大バイアス比（ロウ電圧／カラム最大電圧）は１／５とした。カラムドライバは、３２レベル（５ビット）ドライバを用い（内２０レベルを使用）、ロウドライバは、通常の３レベル（±ＶＲ 、０）を用いた。
【０２２４】
上記の駆動方式で駆動した状態での特性を表１３に示す。
【０２２５】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、残像のほとんどない階調に優れた動画表示が得られた。
【０２２６】
ウィンドウズでの静止画表示、ビデオ信号を用いた動画表示のいずれにおいても、優れた画像が得られ、実施例１よりもコントラストの高いクロストークの少ない表示が得られた。
【０２２７】
また、入力ビット数を６ビット（６４階調）とし、それを、４フレームでのフレーム変調と７階調のＡＭ変調に割り振り、表示を行ったところ、４１階調の表示が達成された。
【０２２８】
［実施例３］
実施例１と同様の液晶表示パネルを駆動した。ただし、用いたカラム電圧レベルとしては、表１１のようにした。すなわち、表示データとしては、１、０．８６６、０．５、０、−０．５、−０．８６６、−１の７つを用いた。
【０２２９】
【表１１】
【０２３０】
得られたモジュールの特性を表１３に示す。
【０２３１】
２フレームでは、２１階調であったが、等間隔な階調ではなかった。
【０２３２】
入力ビット数を６ビット（６４階調）に変更して、４フレームでのフレーム変調と７階調のＡＭ変調に割り振り、表示を行ったところ、等間隔な階調表示が達成され、階調数は６１階調であった。
【０２３３】
［比較例１］
実施例１と同様の４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡ液晶表示パネル（２４０度ツイストのフィルム補償型ＳＴＮ）を下記の要領で駆動した。
【０２３４】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを１ライン順次選択法（ＡＰＴ）で行った。階調方式は振幅変調とフレーム変調を併用し１５階調の表示を行った。階調の対応は、４ビット（１６階調分のデータを入力し、１５階調のレベルに割り振り、その１５階調をＡＭ８階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭ変調による８階調は、表示データ−１（オン）から＋１（オフ）までを等間隔にとった８階調とした。
【０２３５】
極性反転は、１３選択パルス毎に行った。各フレームは、ＸサブフレームとＹサブフレームに分けられ、Ｘサブフレームには分割データＸに対応する電圧、Ｙサブフレームには分割データＹに対応する電圧、が印加される。駆動周波数は、選択パルス幅が３５μｓ（すなわちサブフレーム周波数＝１２０Ｈｚ）となるようにし、バイアス比は１／１４とした。
【０２３６】
上記の駆動方式で駆動した状態での特性を、表１３に示す。
【０２３７】
カラムドライバは、１６レベル（４ビット）ドライバ（内１４レベルを使用）を用い、ロウドライバは、通常の３レベル（±ＶＲ 、０）を用いた。
【０２３８】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、若干の残像のある動画表示が得られたが、実施例１、２、３よりも品位の劣るものであった。
【０２３９】
以上の実施例、比較例の、カラム電圧レベル数ならびに階調数を表１２に示す。なお、ＭＬＳは複数同時選択法の意味である。
【０２４０】
【表１２】
【０２４１】
【表１３】
【０２４２】
［実施例４］
４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡ液晶表示パネルを用意した。液晶表示パネルは、２４０度ツイストのＳＴＮで、２枚の位相フィルムで位相補償を行い、内面カラーフィルタと組合せてカラー化したものであり、蛍光管バックライトを裏面に配置して、表示モジュールを構成した。
【０２４３】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを３ラインずつ選択する複数ライン同時選択で行った。したがって、２４０の選択ラインは８０個のサブグループに分割され、表１０に示す４×４の直交行列により選択パルス系列を規定した。ここで、各サブグループ単位に仮想ラインを１行設け、仮想的に４ライン選択として駆動した。
【０２４４】
階調方式は、振幅変調とフレーム変調を併用し２１階調の表示を行った。５ビット（３２階調分）のデータを入力し、ガンマ補正後２１階調のレベルに割り振り、その２１階調をＡＭ７階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭで表示する７階調は±１、±０．８、±０．６、０を選択した。フレーム変調における各フレームでは、図４に示したような表示データの分配をした。また、ＡＭ７階調は、ＸサブフレームとＹサブフレームに分けて表示した。
【０２４５】
仮想ライン上の仮想データは３本の実ラインのデータより計算され、以下の３つの条件を用いて計算し、ロウ（選択）関数発生器からの信号により、行列演算を実施し、６レベルの選択パルスに対応したカラム電圧レベルを得た。このデータを３ビットでカラムドライバに転送した。
【０２４６】
条件１：奇数サブフレームにおいては、１ラインデータ当たりの、分割データＸとして±１、±１．４を用い、偶数サブフレームでは、分割データＹとして±１、±０．２を用いる。
条件２：仮想ラインのデータは、４ラインの分割データとして±１の数が偶数になるようにする。
条件３：仮想ラインのデータは、４ラインの分割データとしてマイナス符号の数が偶数になるようにする。
【０２４７】
極性反転は、２フレーム（４サブフレーム）完了後、極性を反転した。Ｘサブフレームには、表３の分割データＸを演算した結果に基づくカラム電圧を印加し、Ｙサブフレームには、表３の分割データＹを演算した結果に基づくカラム電圧を印加する。
【０２４８】
駆動周波数は、選択パルス幅が３５μｓ（すなわちサブフレーム周波数＝１２０Ｈｚ）となるようにし、最大バイアス比（ロウ電圧／カラム最大電圧）は１／５とした。カラムドライバは、８レベル（３ビット）ドライバを用い（うち６レベルを使用）、ロウドライバは、通常の３レベル（±ＶＲ 、０）を用いた。
【０２４９】
上記の駆動方式で駆動した状態での特性は、コントラスト比４０：１、応答時間（平均）７０ｍｓ、であった。
【０２５０】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、残像のほとんどない階調に優れた動画表示が得られた。
【０２５１】
ウィンドウズでの静止画表示、ビデオ信号を用いた動画表示のいずれにおいても、優れた画像が得られ、コントラストが高くクロストークの少ない表示が得られた。
【０２５２】
また、入力ビット数を６ビット（６４階調）とし、それを、４フレームでのフレーム変調と７階調のＡＭ変調に割り振り、表示を行ったところ、４１階調の表示が達成された。
【０２５３】
［実施例５］
実施例４と同様に液晶表示素子を駆動した。ただし、用いた選択行列は、表１４のものにした。
【０２５４】
【表１４】
【０２５５】
選択行列の変更に応じて、仮想データの決め方を、一部変更した。実施例４では仮想ラインのデータは、４ラインの分割データとしてマイナス符号の数が偶数になるようにしていたのに対し（条件３）、これが奇数になるようにした。
【０２５６】
得られたモジュールの特性は、実施例４と同等であり、画像としても、実施例４とほぼ同じであった。
【０２５７】
［実施例６］
実施例４において、仮想的なサブグループを一つ追加し、サブグループの数を８１として、選択行列の列ベクトルの飛びをなくして駆動した。この場合において、１３選択パルスごとに極性反転した。また、ＡＭ７階調データに２フレームのＦＲＣを併用するとともにフリッカー防止のためにＡＭデータを空間的、時間的に分散した。具体的には、１フレーム目と２フレーム目で表示されるデータを、表示画面上の２×２のピクセルに分けると、データを表１５のようになるようにした。
【０２５８】
【表１５】
【０２５９】
また、１スキャン内で、５サブグループの選択ごとに分割データＸと分割データＹの入れ替えを行った。すなわち、数１２に示したような、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）を用いた。
【０２６０】
上記の手法を用いることによって中間調のクロストークは大幅に減少した。また本来の階調レベル（実効電圧レベル）に対する輝度の逆転現象も大幅に抑制された。
【０２６１】
［実施例７］
実施例６で、さらに、選択行列の同一の列ベクトルによって直交変換された分割データＸに基づく信号と分割データＹに基づく信号とが、同時選択される特定の行電極群に注目して、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されるようにした。すなわち、数１３に示したような、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）を用いた。
【０２６２】
かかる手法を用いることにより、ＡＭ特有の動画縦筋むらは大幅に低減した。その結果、ビデオ信号の表示を行ったところ、クロストークの少ない表示品位の優れた、表示が得られた。
【０２６３】
［実施例８］
４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡ液晶表示パネルを用意した。液晶表示パネルは、２４０度ツイストのＳＴＮで、２枚の位相フィルムで位相補償を行い、内面カラーフィルタと組合せてカラー化したものであり、蛍光管バックライトを裏面に配置して、表示モジュールを構成した。
【０２６４】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを２ラインずつ選択する複数ライン同時選択で行った。したがって、２４０の選択ラインは１２０個のサブグループに分割され、表１６示すように二つの２×２直交行列からなる２×４の直交行列により選択パルス系列を規定した。したがって、オン、オフデータに関しては、各サブグループが２回選択されたときに電圧実効値が確定し、中間調データに関しては、４回選択されたときに電圧実効値が確定するようにした。
【０２６５】
【表１６】
【０２６６】
ここで、表１６のようなベクトルを用いているのは、同時に選択される二つのロウ電極間でロウ波形の周波数成分を等しくし、ロウ方向の均一性を達成するためである。上記行列の各列（選択ベクトル）を本例で左からＡ１〜Ａ４と呼ぶことにする。
【０２６７】
階調方式は、振幅変調とフレーム変調を併用し２１階調の表示を行った。５ビット（３２階調分）のデータを入力し、ガンマ補正後２１階調のレベルに割り振り、その２１階調をＡＭ７階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭで表示する７階調は±１、±０．８、±０．６、０を選択した。フレーム変調における各フレームでは、図４に示したような表示データの分配をした。また、ＡＭ７階調は、分割データであるＸデータとＹデータに分けて表示した。
【０２６８】
特定のフレーム中のスキャンと、Ｘデータ、Ｙデータとの対応は、サブグループにより異なり、最初の５サブグループは、第１スキャンをＸデータとし、次の５サブグループは第１スキャンをＹデータとした。さらに、次のスキャン時には、それぞれ、Ｘ、Ｙを入れ替えてスキャンした。
【０２６９】
また、第１スキャンと第２スキャンとで使用する選択ベクトルが等しくなるようにし、第３スキャンと第４スキャンとで使用する選択ベクトルが等しくなるようにした。すなわち、２スキャンごとに選択ベクトルが変化する。さらに３回の選択ごとに選択ベクトルを規則的に変化させた。つまり、第１、２スキャンでの選択ベクトルの系列が、Ａ１，Ａ１，Ａ１，Ａ２，Ａ２，Ａ２，Ａ３，Ａ３，Ａ３， ・・・、第３、４スキャンでの選択ベクトルの系列が、Ａ２，Ａ２，Ａ２，Ａ３，Ａ３，Ａ３，・・・、となるようにした。第１サブグループでは、表１７のような選択ベクトルと、分割データが、それぞれのスキャンにおいて印加される。
【０２７０】
【表１７】
【０２７１】
極性反転は、上記シーケンスとは独立に３１パルスごととした。カラム信号は、選択ベクトルと分割データから演算され、カラムドライバとして４ビット（１６レベル）のドライバを用いた。上記の駆動方式で駆動した状態での特性は、コントラスト比３５：１、応答時間（平均）７０ｍｓ、であった。
【０２７２】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、残像のほとんどない階調に優れた動画表示が得られた。
【０２７３】
ウィンドウズでの静止画表示、ビデオ信号を用いた動画表示のいずれにおいても、優れた画像が得られ、コントラストが高くクロストークの少ない表示が得られた。
【０２７４】
また、入力ビット数を６ビット（６４階調）とし、それを、４フレームでのフレーム変調と７階調のＡＭ変調に割り振り、表示を行ったところ、４１階調の表示が達成された。
【０２７５】
［実施例９］
実施例８とほぼ同様の駆動法で画像を表示した。
【０２７６】
ただし、Ｘ、Ｙの入れ替えは、サブグループ内とサブグループ間の両方で行った。また、サブグループ間のＸ、Ｙの切り替え部にダミーサブグループを挿入し、次のサブグループのデータをダミーサブグループ中の電極の仮想データとして用いた。これは、サブグループごとの切り替えにより生じる波形歪みによるサブグループ間の輝度むらを除くためである。Ｘ、Ｙのサブグループ間の切り替えは、２０サブグループごとに行い、したがって、全体を６個のブロックに分け、６個のダミーサブグループ（１２本の仮想ライン）を設けた。
【０２７７】
第１のブロックでは、第１フレーム第１スキャンで、同時選択される２ラインの第１ラインにＸデータを第２ラインにＹデータを振り分け、第２のブロックでは、第１ラインにＹデータを第２ラインにＸデータを振り分けた。次のスキャンでは、Ｘ、Ｙを入れ替えて用いた。
【０２７８】
駆動デューティは、１／２５２となったが、実施例８とほぼ同等の特性が得られ、かつ画像の高い均一性が得られた。
【０２７９】
［実施例１０］
実施例８とほぼ同様の駆動法で画像を表示した。
【０２８０】
ただし、階調手法として、ＦＲＣにより時系列に展開される振幅変調に対応した階調データとして、２種類設定し、奇数カラムラインでは、奇数フレームに階調データＡ、偶数フレームに階調データＢ、偶数カラムラインでは、奇数フレームに階調データＢ、偶数フレームに階調データＡとして表示を行った。用いた、階調データＡ，Ｂは、Ａ（１，０．８，０．６，０，−０．６，−０．８，−１）、Ｂ（１，０．８８，０．４７，０，−０．４７，−０．８８，−１）とした。２フレームのＦＲＣで表示を行ったところ、４０階調を超える階調表示が得られ、階調データＡのみの場合の、２１階調に比べ飛躍的に階調数が増大した。ただし、カラムドライバとしては、５ビットのものを用い、内２７レベルを用いた。
【０２８１】
［実施例１１］
実施例８とほぼ同様の駆動法で画像を表示した。
【０２８２】
１フレームの階調データは、（１，０．８，０．６，０，−０．６，−０．８，−１）とし、奇数フレームと偶数フレームで、ロウ電圧の振幅の絶対値を変えて階調を表示した。ここで、偶数フレームのロウ電圧は、奇数フレームの０．７５倍とした。
【０２８３】
実施例８とほぼ同等のコントラストが得られ、階調数は２フレームで４４階調、４フレームで１００階調以上が表示された。
【０２８４】
【発明の効果】
本発明においては、多階調の液晶表示装置を、現実的なレベル数（６４／３２レベル以下）で、振幅変調を利用した階調駆動ができる。すなわち、フリッカーのない階調表示を得るために、大幅な回路系の省力化とコストダウンが達成できる。
【０２８５】
また、データエラーなく完全に独立して表示を行える。特殊なデータ処理なしで、高品位の画像を提供できる。すなわち、クロストークなど情報エラーの少ない画像が提供できる。
【０２８６】
さらに、カラム電圧の最大レベルを低く抑制できる。これにより、消費電力を少なくするだけでなく、表示むらの原因となる電圧変動を小さくし、非常に高品位の表示を提供できる。
【０２８７】
本発明は、複数ライン同時選択法にもきわめて効果の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、ｄ１ ＝０．６、ｄ２ ＝０．８の組合せで、種々のロウ波形、カラム波形の場合について、画素に印加される電圧の値を示した説明図。
【図２】２ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合の、電圧レベルの低減効果を示した説明図。
【図３】３ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合の、電圧レベルの低減効果を示した説明図。
【図４】本発明によって、複数ライン同時選択法による駆動を行う場合の回路の一例のブロック図。
【図５】本発明の実施するための回路を示すブロック図。
【図６】（ａ）は従来の技術を実施するためのメモリマッピングを示す概念図、（ｂ）は本発明を実施するためのメモリマッピングを示す概念図。
【図７】図５の階調データ変換回路の具体的な内容を示す回路図。
【図８】本発明を実施するための回路を集積化した場合の回路の一例を示すブロック図。
【図９】本発明を実施するための回路を集積化した場合の回路の他の例を示すブロック図。
【図１０】本発明を実施するためのメモリマネージメントの方法を示す概念図。
【符号の説明】
１：メモリ
２：サブフレーム振分けルックアップテーブル
３：演算回路
４：関数発生器
５：カラムドライバ
６：ロウドライバ
７：液晶表示パネル
１５：タイミング発生器
２１：フレーム変調回路
２２：入力ポート
２３：メモリ
２５：出力ポート
２６：階調データ変換回路
２７：行選択パターン発生器
２８：列電圧信号演算回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、単純マトリクス型液晶表示装置の階調駆動法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単純マトリクス型液晶表示素子の基本的な駆動方式（マルチプレックス駆動）としては、１ライン順次選択法（例えばＡＰＴ：Ａｌｔ Ｐｌｅｓｈｋｏ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ やそれを改良したＩＡＰＴ：Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ａｌｔ Ｐｌｅｓｈｋｏ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）が従来から良く知られている。この手法はオン／オフレベルを簡単に駆動できるため、マルチプレックス駆動方式として非常に有効である。しかし、単純マトリクス型液晶表示素子はＴＦＴなどの能動素子を用いないため、高速応答性の液晶表示素子を駆動した場合には、フレーム応答によるコントラスト低下が生じる問題があった。
【０００３】
これを解決するために提案された手法が、複数ライン同時選択（Ｍｕｌｔｉ Ｌｉｎｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）法であり、これにより高速で高コントラストの表示が可能となってきている。また、同様の目的で全ライン同時選択するタイプ（ＡＡ：Ａｃｔｉｖｅ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ）を用いた試みも報告されている。このように新しいアドレッシング技術が進展し、表示の品位が向上してきている。
【０００４】
ところで、近年のパーソナルコンピュータやＴＶなどのディスプレイにおいて、多階調表示することへの要求が高まってきており、液晶表示素子においても例外ではない。階調表示には、いくつかの方法が用いられている。
【０００５】
トランジスタ、ダイオードなどを用いた能動型（アクティブタイプ）駆動方式においては、表示データの濃度レベルに応じて高さが変化するような電圧パルスを用いて、比較的単純に振幅変調ができる。これは、液晶に加えられる電圧が基本的にスタティック波形であるためである。
【０００６】
しかし、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）素子などに代表される非能動型（パッシブタイプ）のマルチプレックス駆動方式においては、単純に表示データの濃度レベルに応じて高さが変化するような電圧パルスを印加すると、非選択時の電圧が変動してしまう。このような状況下で、非能動型マルチプレックス駆動方式において、階調を表示する方式として、いくつかの方式が用いられ、又は提案されてきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＳＴＮの駆動においては、階調表示を行うために、フレーム変調（ＦＲＣ：Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が提案され、かつ用いられている。また、最近、振幅変調（ＡＭ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式も提案された。以下、簡単にその説明をし、続いて、これらの手法を複数ライン同時選択に適用した場合の問題を説明する。
【０００８】
（１）フレーム変調（ＦＲＣ）
複数の表示フレームを用いて階調を表示する方式である。つまり、２値状態であるオン状態とオフ状態の数により中間調を構成する。例えば、３フレームを用いた場合、オン／オン／オン、オン／オフ／オン、オフ／オン／オフ、オフ／オフ／オフの４つの状態が表示できる。
【０００９】
しかし、この方式で多階調化すると、フリッカー（ちらつき）の発生につながる問題がある。フレーム数が増えるので表示が完結するまでの時間が長くなるためである。そのため、実際には、ＦＲＣと空間的に位相をずらす空間変調とを組合せて、このようなちらつきを見えにくくすることが多い。しかしこれでも、１６階調程度が限界と考えられている。
【００１０】
もう一つの重要な問題は、ビデオ表示への対応が困難な点にある。例えば動画を表示させるためには、動画の切り替わる周期で表示が完結する必要がある。このため、多くのフレームを用いることができず、多階調表示が困難となる。
【００１１】
具体的には、例えば、フレーム周波数が１２０Ｈｚ（一般的な周波数であり、１フレーム長は８．３ｍｓ）の場合、毎秒３０画面（３０Ｈｚ）の動画を表示するためには、４フレームで表示を完結させる必要がある。この場合、表示できる階調数はたかだか５〜８階調程度である。このように、動画表示においてはＦＲＣでは充分な多階調表示ができなかった。
【００１２】
（２）パルス幅変調（ＰＷＭ）
１選択期間を例えば２ｎ 個に分割し、オン状態の期間とオフ状態の期間を振り分ける手法である。ＦＲＣをフレーム内で行う手法と考えてもよい。しかし、この手法は、分割数に比例して駆動周波数が増大するため、高密度、多階調の表示になるほど表示むらが大きくなるという欠点がある。
【００１３】
（３）振幅変調（ＡＭ）
前述のように、マルチプレックス駆動方式の単純マトリクス型の液晶表示装置では、単純に表示データの濃度レベルに応じて高さが変化するような電圧パルスを印加できず、非選択画素の実効値電圧の変動を防ぐための工夫が必要である。このために、複数の電圧を印加する手法と、仮想電極を用いる手法の二つが提案されている。
【００１４】
前者は、二つ以上のフレームで異なるデータ（カラム）電圧を印加するか、１選択期間を二つ以上に分け、異なるデータ電圧を印加する手法である。複数の電圧印加により非選択時の電圧実効値が一定となり、正しい階調表示が実現できる。具体的には、例えば、数１の２種のデータに対応する電圧を、フレームごと又は１選択期間中に切替えて印加すればよい。
【００１５】
【数１】
ここで、ｄは表示データ（表示のオンを−１とし、表示のオフを１としたデータ）である。以後、数１に示したような複数のデータを分割データと呼ぶことにする。このような分割データの一部のみを印加した時点では、電圧実効値が所望の値に一定せず、アドレッシングが完了していない。このため、これらの分割データをフレームごとに分けて印加する場合、このフレームを通常のフレームと区別して、サブフレームと呼ぶことにする。分割データは、データの濃度レベルに応じて変化する成分（ｄ）を含む点に特徴がある。それぞれの分割データは、補正項（±（１−ｄ2 ）0.5 ）も含むため、非選択画素の電圧実効値を一定に保つことができる。なお、それぞれの分割データに基づいてさらに新しい分割データを生成することにより、２種を超える分割データを使用できる。
【００１７】
この手法では、複数の電圧レベルを供給できるような装置が必要である。Ｋ階調を表示するために、（２Ｋ−２）個のレベルの電圧が必要になる。つまり、８階調の場合なら、１４レベルである。階調数が増えるほどレベル数は増大する。レベル数の増大は、大きなコストアップ要因である。また、基本的に二つのレベルでの電圧印加で一つの状態が決まるので、単位電圧印加時間（電圧パルス幅）を一定にすると表示完結のフレーム長が従来の２倍になる。
【００１８】
非選択画素の実効値変動を防ぐ手法の他の一つは、１行以上の仮想行を設け、そこに、非選択時の電圧を補正するための仮想データを表示するように駆動するか、又は仮想的に決められた電圧レベルを印加する手法である。この手法はフレーム長を２倍にしないので、周波数はほとんど変わらないという利点がある。しかし、全てのラインデータを用いた演算が必要なこと、供給する電圧のレベル数が階調数と補正レベル数との和になって、著しく増大することが欠点である。特に、電圧レベル数が多くなる点は重大で、ＡＭ方式が広く用いられていない最大の理由である。
【００１９】
これらの二つの手法には、特開平６−１３８８５４号公報、特開平６−２３６１６７号公報に開示された方法や、同様の考え方で特開平６−８９０８２号公報（ＥＰ５６９９７４）にＰＨＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｈｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と称して開示された手法をも含むことができる。
【００２０】
以上のように、振幅変調を用いた階調表示手法では、回路構成の複雑化と、多レベルのドライバの必要性によるコスト上昇が大きな課題となっていた。
【００２１】
（４）複数ライン同時選択法における問題
複数の選択ラインを同時に選択する方式においては、上記の従来駆動法を変形して採用できる。例えば、複数の分割データを用いて、ＡＭ方式の階調表示を行う場合には、それぞれの分割データを複数ライン同時選択法の方式にのっとって表示することにより、階調表示が可能になる。すなわち、分割データに所定の選択行列（直交行列）による直交変換を施してカラム信号とする。
【００２２】
しかし、上記の階調表示における問題は、複数ライン同時選択においても深刻な問題である。ＦＲＣ、ＰＷＭにおいては、１ライン順次選択法と同じ課題を有し、多階調の表示を行うことは困難である。また、ＡＭ方式においては、特に、複数ラインを同時に選択することによる電圧レベル数の増大と最大電圧値の増大とが１ライン順次選択法に比べてより深刻な問題となる。つまり、複数ライン同時選択を行った場合は、直交関数による演算を行うため、表示のために非常に多くの電圧レベルが必要になる。また、回路構成もきわめて複雑になる。このため、階調数を増やすと、大きなコストアップになるという重大な問題があった。
【００２３】
従来のＡＭを用いた複数ライン同時選択においては、階調数が小さく、かつ同時選択ライン本数が少なくても、非常に多くのレベルを必要とする。例えば、ＡＭで表示する階調数がわずか８階調程度であり、かつ１ラインの順次選択であっても１２レベルが必要になる。８階調中６階調は中間調データであり、１ラインの順次選択であっても中間調データ数の２倍の電圧レベルが必要だからである。これを複数ライン同時選択法に適用する場合を考えると、直交変換時の電圧レベルの加算・減算により、同時選択する本数がわずかであってもレベル数が著しく増大する。例えば、Ｌ＝３に対しては、最大８３ ＝５１２レベル程度の電圧レベルが必要となる。
【００２４】
つまり、複数ライン同時選択法でＡＭ変調を行うためには、非常に高解像度（８ビット以上、１０〜１２ビットが望ましい）のカラムドライバが必要となり、このレベルよりも少ないレベルのドライバで駆動する場合には、データエラーが生ずる。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、階調情報量に比して、必要な電圧レベル数が著しく多くなってしまう従来のＡＭ方式を改良し、効率のよい情報供給により、正しい階調表示を可能とする。
【００２６】
本発明は、前述の課題を解決するものであり、マルチプレックス駆動を使用した以下の液晶表示装置の駆動法である。
【００２７】
すなわち、
（ａ）階調データの表示に際し、表示すべきデータの濃度レベルに応じて変化する成分を含むような複数の階調データ（これを分割階調データという）に対応するパルス高の電圧パルスを画素に印加することにより、非選択状態にある走査電極上の画素に印加されるＲＭＳ電圧を表示の１フレーム内において実効的に一定とすること、及び、
（ｂ）上記複数の分割階調データのうちの一部が、表示に使用する階調データのうちの少なくとも異なる二つにおいて共通になるようにし、
階調データｄ（−１＜ｄ＜１であって、−１が表示のオン、１が表示のオフに相当する。）の表示は、分割階調データｄ＋（１−ｄ2 ）1/2 及び分割階調データｄ−（１−ｄ2 ）1/2 を表示することにより実効的に行われるとともに、
前記階調データｄとして、少なくとも｛±ｄ1 ，±（１−ｄ1 2 ）1/2 ｝の４種類（ここで−１＜ｄ1 ＜１かつｄ1 ≠０）を選択する液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００２８】
さらに、フレーム変調又はパルス幅変調による階調表示を併用することを特徴とする上記の液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００２９】
また、本発明は、上記の液晶表示装置の駆動法において、複数行を同時選択する方法を提供する。特に、中間的な階調データの表示時において、全ての行電極に少なくとも一つの選択パルスが印加される期間内に該選択パルスに対応してカラム電極に印加される信号群には、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とが混在していることを特徴とする液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３０】
また、特に、中間的な階調データの表示時において、同時選択される一つの行電極群に印加される１回の選択パルスに対応してカラム電極に印加される信号群には、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とが混在していることを特徴とする液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３１】
さらに本発明は、前記発明において、複数行を同時選択して、同時選択される特定の行電極群に注目した場合に、カラム電極に印加される信号は、所望の階調データを表示するために必要な全ての分割階調データを直交変換することによって形成された複数の信号が、選択行列の列ベクトルごとに一まとまりとなって、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されることを特徴とする液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３２】
また、本発明は、複数行を同時選択するとともに、同時選択される行に仮想行を加え、データ電極に印加される電圧レベル数を減らすように、仮想行上のデータを設定することを特徴とする上記の液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３３】
特に、同時選択される行に対応するカラム電極には実質的に直交性のある選択行列で階調データを変換して得られる信号を印加するともに、同時選択される行（仮想行を含む）に対応する表示データを絶対値の異なる表示データの組に分けた場合、それぞれの組に含まれる表示データの個数が所定の離散した整数値のみをとるように、仮想行上のデータを設定することを特徴とする上記液晶表示装置の駆動法、及び、同時選択される行に対応するカラム電極には実質的に直交性があって列ベクトルの要素積が一定な選択行列で階調データを変換して得られる信号を印加するとともに、同時選択される行（仮想行を含む）に対応する表示データの要素積の符号が一定になるように仮想行上のデータを設定することを特徴とする上記液晶表示装置の駆動法、を提供する。
【００３４】
本発明は、以下の効果を有する。
【００３５】
１）多階調の液晶表示装置を、現実的なレベル数（６４／３２レベル以下）のカラムドライバで駆動できる。すなわち、従来に比べて大幅な回路系の省力化とコストダウンが達成できる。
２）データエラーなく完全に独立して表示を行うことができる。特殊なデータ処理なしで、高品位の画像を提供できる。すなわち、従来に比べてクロストークなど情報エラーの少ない画像が提供できる。
【００３６】
本発明において、電圧の振幅を変化させて階調を表示する際、非選択画素に印加される実効電圧の変動を防ぐために、一つの階調の表示のため、異なる複数の電圧レベルからなる電圧パルス群を信号電圧として印加するようにする。この「複数の電圧レベル」は、種々の方法で設定できる。
【００３７】
まず、表示すべきデータを複数のデータで表現して、分割データを形成し、これを表示することによって、一つの階調を表示できる。複数ライン同時選択においては、データを直交変換してカラム信号を形成するが、分割と直交変換の順序は入れ替えることができる。つまり、分割データを形成した後、この分割データに直交変換を施して分割されたカラム信号を形成してもよく、表示データにまず直交変換を施してカラム信号を形成した後、そのカラム信号を複数の分割されたカラム信号で表現してもよい。
【００３８】
また、同時選択されるラインでまとめてひとつの補正カラム信号を印加することもできる。この場合は、補正カラム信号を仮想ライン上のデータとして取り扱えばよい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
《本発明の基本的な考え方》
まず、本発明では、階調数に比べて必要な電圧レベル数が多くなりすぎることを回避し、最低限必要な電圧レベル数を用いて行うＡＭ方式の階調駆動法を提案する。以下の本明細書の説明では、走査電極を行電極又はロウ電極ともいい、データ電極を列電極又はカラム電極ともいう。また、走査電極に印加される電圧波形をロウ波形、データ電極に印加される電圧波形をカラム波形ともいう。
【００４０】
本発明は全てのＡＭ方式に適用可能である。ＡＭ方式に含まれる方法は、出願人が、特開平６−１３８８５４号公報、特開平６−２３６１６７号公報で開示している方法と、特開平６−８９０８２号公報に開示された方法があるが、これらは、ＡＭ方式の無限にある解のうちのいくつかをそれぞれ提案したものになっている。すなわち、それぞれの波高値に表示すべきデータの濃度レベルに応じて変化する成分を含むような複数の電圧パルスを画素に印加することによって、階調表示する方法は以下のような条件で表される。
【００４１】
Ｌ（１以上）本の走査電極を同時に選択し、選択された走査電極へ印加する信号としては、直交関数信号Ａ［Ａmi］（ここで、Ａmiは直交行列Ａのｍ行ｉ列の要素で１，−１，又は０。ｍは１〜Ｌの整数であり、ｉは１〜Ｍの整数であり、１表示サイクル中のｉ番目の選択信号に相当する。）を加えるものとした場合に、特定のカラムの、一括選択される電極のグループにおけるｊ番目（ｊは１〜Ｌの整数）のラインの上の画素について、所定の階調レベルｄj （ｄj は階調の濃度に応じて表示のオフを示す１と、表示のオンを示す−１との間の値をとる。）を得るために、（Ｃ1 ，Ｃ2 ，・・・，ＣM ）＝（ｄ1 ，ｄ2 ，・・・，ｄL ）Ａとすると、列電圧には実質的に数２によって表現される２種類の電圧に比例する電圧が印加される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
出願人が、特開平６−２３６１６７号公報で開示している方法は、Σｑｉ ＝ｔｒ［ ｔＡＡ］、かつ、ｑｉが全てのｉについて等しい場合であり、特開平６−８９０８２号公報に開示された方法のうち、Ｓｐｌｉｔ Ｉｎｔｅｒｖａｌ Ｍｏｄｅ と称される方法は、パルス幅変調による階調表示方法に合わせて、ｑｉをｉについて変動させながら設定したものである。もちろん、これらは結果として、互いに異なった電圧パルスを使用することになる。
【００４４】
本発明は、広く、ＡＭ方式に適用可能であるが、説明の便宜上、以下には、数１の二つのレベルの使用に基づいた駆動法を例にとって説明する。
【００４５】
１ライン順次選択法（ＡＰＴ）では、前述のとおり、数１の二つのレベルを印加することにより実効的に一つの階調を表現できる。
【００４６】
本発明では、全体で使用する電圧レベルを減らすために、複数の階調を同じレベルを用いて表現する。我々のアイデアは、特殊な値を持つ階調レベルを選択して表示に用いることにある。すなわち、異なる表示データの分割データが一部重複するならば、結果として必要な電圧レベル数はさほど増大しない。これに対して、従来技術の考え方では、階調レベルは、入力信号のビット数や、処理回路の仕様に基づいて決定される。
【００４７】
例えば、オン、オフ、５０％グレイ（オン＋オフで表現）以外の階調を二つの組（表示データを±ｄ１ 、±ｄ２ とする）として追加し、必要なレベルを階調の増大数以外に増やさないようにするには、数３の条件を満たせばよい。数３より数４の条件が導かれる。
【００４８】
【数３】
【数４】
数４で、ｄ１ 、ｄ２ の条件式はデータの２乗に関して表され、正負対称になっている。したがって、±ｄ１ 、±ｄ２ の４つの階調が４つの電圧レベルの追加により表示できる。具体的なｄ１ 、ｄ２ の組としては、表１のものがある。
【００５１】
【表１】
すなわち、ある階調データｄ１ （ならびに−ｄ１ ）を用いる場合、その対として、ｄ２ （＝（１−ｄ１ ２）０．５ ）（ならびに−ｄ２ ）を用いることにより、必要な電圧レベル数を、増加した階調数と同数にできる。このような階調レベルの組合せは、従来、通常に用いられている、８、１６、３２階調などの表示からは一般的に得られない。これらの場合は、階調レベルに対応する複数の波高値が全て一致せず、電圧レベルの少ないドライバで駆動したのではエラーが大きくなる。本発明の方式では、基本的に、階調数Ｋに対し、必要なレベル数は、数５のように表される。
【００５３】
【数５】
したがって、従来方式の（２Ｋ−２）レベルに比べて（Ｋ−２）レベルの低減が可能である。なお、±１の電圧レベルを用いれば、データ「０」（５０％グレイ）が表現可能である。
【００５５】
前述のように、本発明では、表示データを分割して、二つのサブフレームを用いて表示を完結させるようになしうる。ＡＭを用いて表示する表示データとして、オン（ｄ＝−１）、オフ（ｄ＝＋１）、５０％グレイ（ｄ＝０）（ただし、ｄ＝０は本発明で必須ではない）、さらに数４の条件を満たす４つのデータを選択する。すなわち、±１、±ｄ１ 、±ｄ２ （＝±（１−ｄ１ ２ ）０．５ ）（ならびに０）を階調レベルとして用いる場合を考える。この場合に、各表示データを表現するために必要な二つの分割データは表２のようになる。表２で、Ｘ０ 、Ｙ０ の意味は数６に示したとおりである。
【００５６】
【表２】
【数６】
二つの分割データの印加順序は入れ替えてもよい。入れ替えによって、一方のサブフレームについては±１と±Ｘ０ 、他方のサブフレームについては±１と±Ｙ０ のみを分割データとして使用するようにできる。この場合の、±１と±Ｘ０ を用いるサブフレームをＸサブフレーム、Ｘサブフレームで用いる分割データを総称して分割データＸと呼び、±１と±Ｙ０ を用いるサブフレームをＹサブフレーム、Ｙサブフレームで用いる分割データを総称して分割データＹと呼ぶことにする。
【００５９】
すなわち、この場合に、各表示データを表現するための分割データＸ、Ｙは表３のようになる。定義からＸ０ は絶対値が１以上となり、Ｙ０ は絶対値が１以下となる。
【００６０】
【表３】
図１は、表１における、ｄ１ ＝０．６、ｄ２ ＝０．８の組合せで、種々のロウ波形、カラム波形の場合について、画素に印加される電圧の値を示したものである。図１では、カラム電圧レベルを正規化して（１として）示した。ここでＣ＝２Ｖ２ ＋２である。
【００６２】
図１から、たとえば、階調レベル０．８と０．６とは、パルスハイト１．４を共通に含み、また、０．８と−０．６とはパルスハイト０．２とを共通に含むことがわかる。こうして±１．４、±０．２の４レベルで±０．６と±０．８の４階調が表示できる。これに、±１．０を加えると、カラム電圧６レベルで７階調が表示できる。選択時に印加される信号電圧のうち、カラム電圧で変化する部分は、表示データｄに比例する。また、非選択時のＲＭＳ電圧は１表示フレーム内で一定である。
【００６３】
次に、それぞれの階調レベルの間隔に着目する。上記の階調レベルの組合せから明らかなように、階調±ｄ１ 、±ｄ２ を＋１、−１という表示データに加えて表示した場合、等間隔な階調レベルは形成されていない。この点は、連続的な階調を表現するためには不利である。
【００６４】
本発明では、より連続的な階調の表現をするために、ＡＭと他の階調方式、特にＦＲＣとを組合せることにより、飛躍的に階調数を増やすことを併せて提案する。この場合、表１における、ｄ１ ＝０．６、ｄ２ ＝０．８の組合せは特殊な解である。というのは、データ０．６、０．８、１．０は、０．２間隔のデータになっているからである。換言すれば、階調レベルが、−１と＋１の間を実質的に等間隔に分割したレベルの一部からなっている。具体的には、１から−１までの０．２間隔のデータのうち、±０．２と±０．４が除かれた状態となっている。
【００６５】
つまり、全てが埋まった等間隔な階調レベルを振幅変調で作るのではなく、等間隔のレベルのうちの一部が振幅変調による階調で表現されている。すなわち、振幅変調のみではレベルが閉じていない。
【００６６】
この場合、ＦＲＣやＰＷＭなどの他の階調表示方式と組合せることにより、等間隔の階調レベルが形成できることになるとともに、飛躍的に階調数が増えることになる。２フレームでのＦＲＣと組合せた場合の例を説明する。例えば、ＡＭで７階調（１、０．８、０．６、０、−０．６、−０．８、−１：ここで、表示データ０は、レベル±１で表示できる）を表示し、２フレームのＦＲＣを併用すると、それぞれのレベルの組合せにより、１から−１までの０．１刻みの全てのレベル、２１階調の表示を達成できる。これは、ＦＲＣを併用しない場合の３倍である。他の階調データの組合せの例としては、ｄ１ ＝０．９２，ｄ２ ＝０．３９２などがある。この組合せは、ＦＲＣと組合せることにより、２フレーム（すなわち４サブフレーム）で２５階調、３フレーム（すなわち６サブフレーム）で６３階調、４フレーム（すなわち８サブフレーム）では１００階調以上が実現される。
【００６７】
比較として、ＡＭで等間隔なＫ１ レベルを表示し、さらにＭフレームのＦＲＣで表示階調数を増やす場合には、（（Ｋ１ −１）×Ｍ＋１）階調が表現される。例えば、２フレームでのＦＲＣを併用すると、（２Ｋ１ −１）階調が表現される。これは、ＦＲＣを併用しない場合の２倍以下にすぎない。
【００６８】
以上のように、±０．８、±０．６などのように＋１と−１の間を等間隔に分割した階調レベルから一部を取り出して複数のフレームにより階調を表示する場合、従来の多フレームを用いた階調表示手法より多くの階調が得られる。そして、±０．９２，±０．３９２のような非等間隔レベルの一部を１フレームでの階調レベルとした場合には、フレーム数が増大するにつれ飛躍的に階調数を増大させることができる。
【００６９】
表４に、ｄ１ ＝０．６、ｄ２ ＝０．８の組合せで、２１階調の表示を行うために、第１フレーム及び第２フレームでどのようなデータを表示すればよいかを示した。ここで、１／２１はオフ電圧、２１／２１はオン電圧である。なお、前述の２種類の分割データを各サブフレームに分けて印加する手法によれば、第１フレーム及び第２フレームはそれぞれ二つのサブフレームからなり、合計で４つのサブフレームにより各階調は表現される。
【００７０】
【表４】
比較のため、本発明と従来のＡＭ手法で７〜８階調を表示する場合とで、必要なレベル数、ＦＲＣを併用して達成できる階調数を表５に示す。
【００７２】
【表５】
表５に示されるように、従来手法では、１４レベルの電圧を使用して１５階調しか表示できないが、本発明では、６レベルの電圧を使用して２１階調の表示ができる。階調／レベルの効率は３倍以上高くなる。このことは、本方式によれば、大きなコストアップがなく表示品位が飛躍的に向上することを意味する。
【００７４】
また、本発明の関係を２系統又はそれ以上用いることにより少ないフレーム数で、多くの階調を達成できる。たとえば、表１のｄ１ 、ｄ２ の組み合わせを２組（ｄ１ 、ｄ２ 、ｄ１’、ｄ２’）を用いた場合、必要な電圧レベルは１０レベルで、１表示フレームにおいて１１階調が表示できる。この場合、多フレームになるにつれ飛躍的に階調数を増やせ、２フレームＦＲＣにおいて、６４階調以上の階調が実質的に表示可能となる。
【００７５】
また、多フレームを用いＦＲＣとの組合せにより階調表示を行う場合、フレームに応じてロウ電圧を変化させることが階調を増やすために有効である。従来技術の場合は、単純にＦＲＣのみで階調を表示しているので、さらにロウ電圧を変化させて信号を変調する場合においては、階調数を増やすためにロウ電圧を大きく変化させることが必要であった（特開平６−２３０７５２号公報）。したがって、最適なバイアス比（カラム電圧とロウ電圧の比）からのずれが生じ、オン／オフの電圧比が小さくなり、コントラスト、輝度などが低下するという問題を生じていた。しかし、本発明では、１フレーム内において振幅変調による階調増大が行われているので、ロウ電圧を少し変化させれば多階調化できる。したがって、液晶に印加されるオン／オフ電圧比をほとんど損なうことなく階調数を増大させうる。具体的には、従来例においては、変調のために、たとえば、複数のフレーム間で１００％程度以上の電圧変調を必要とした（ロウ電圧比で１：２程度以上）のに対し、本発明においては、５０％以下、通常は３０％以下の電圧変調により階調の増大を生ずることが可能となる。この場合、ほとんど、電圧のオン／オフ比には悪影響を及ぼさない。
【００７６】
《本発明の複数ライン同時選択法への適用》
次に、近年注目されている複数ライン同時選択法（複数ライン同時選択法／ＡＡも含む）への本発明の適用について説明する。
【００７７】
複数ライン同時選択においては、階調表示を行わなくても、必要なレベル数は従来駆動法よりは増大する。一般に、Ｌ本のラインを同時選択する場合には、（Ｌ＋１）個の電圧レベルが必要とされる。
【００７８】
ＡＭ法を複数ライン同時選択に適用するためには、以下の二つの条件を満足することが特に望ましい。
【００７９】
１）ＡＭ法自体で必要なレベル数を極力少なくすること、
２）用いるレベルが等間隔となるようにすること。
【００８０】
１）の条件を満たせば、前述のように、電圧レベル数の低減に関して、従来法よりは格段に改善される。１）の条件に加え、さらに２）の条件を満たすことが望ましいのは以下の理由からである。
【００８１】
複数ライン同時選択法においては、カラム電圧は、同時に選択されるライン上の表示データの直交関数を用いたマトリクス演算の結果に比例した電圧となるので、電圧レベル間の加算、減算が多く行われる。この場合、もし、電圧レベルが等間隔レベルでないと、それぞれの演算により新しいレベルを設ける必要が生じ、Ｌの増大につれ指数的に必要なレベル数が増大してしまう。この観点では、表示データとしては、表１におけるｄ１ ＝±０．８，ｄ２ ＝±０．６を中間調レベルとして用いる場合が、複数ライン同時選択に適する。
【００８２】
以下、この場合を例に説明する。ＡＭに対する表示データとして、１、０．８、０．６、０、−０．６、−０．８、−１を用いる場合を説明する。
【００８３】
この場合、１ライン順次選択法と同様に、分割データＸ、Ｙとしては、±１、±１．４、±０．２の６種類が必要となる。複数ライン同時選択では、これらの分割データの加算・減算によりカラム電圧が決められる。この例では０．４間隔の電圧レベルの一部を用いていると考えうるので、加算・減算により生じる電圧レベルもまた０．４間隔である。また、最大電圧レベルは１．４・Ｌとなる。以上を考慮すると、本例では、（１．４・Ｌ／０．４）×２（個）の電圧レベルが必要となる。反対に、もし、もとの電圧レベルが等間隔レベルの一部を用いていなければ、必要なカラム電圧レベル数は同時選択ライン本数に対して指数的に増大する。
【００８４】
本発明では、複数ライン同時選択においてＡＭ方式による階調表示を行っても、電圧レベル数が指数的に増えることはない。例えば、Ｌ＝３の例においては、ＡＭ方式で７階調表示をするのに必要なレベル数は、２１レベルでしかない。従来例と比較すると、２０分の１以下にレベル数が低減されている。つまり、従来は、８ビットドライバでも表示上の誤差を生じたのに対し、本発明では、５ビットドライバで全く誤差なく表示が行える。
【００８５】
表６に、複数ライン同時選択（Ｌ＝３）での、種々のデータの組合せで必要なカラム電圧レベルＶｘ 、Ｖｙ の例を示す。表では、ロウ選択パターンが、（１、１、１）又は（−１、−１、−１）の場合に必要な電圧レベルを示すが、これで、全ての選択パターンについて必要な電圧レベルを尽くしたものになっている。この例は、ＡＭ階調を導入することによって生じる分割データについて、±１．４と±１の組と、±１と、±０．２の組に分けて、それぞれを別のサブフレーム（Ｘ、Ｙ）で表示するようにしている。すなわち、表３の表記に従えば、Ｘ０ ＝１．４、Ｙ０ ＝０．２である。
【００８６】
このように、一つのサブフレームの中では、絶対値の同じものを組合せて、絶対値の異なる分割データが少なくなるように、各サブフレームに分割データを振り分けると、加算、減算による電圧レベルの増大を極力避けられる。
【００８７】
【表６】
適切なＬの範囲は、この電圧レベル数のみで決まるのではなく、フレーム応答の抑制効果、すなわちコントラストの観点を考慮して決められる。フレーム応答の抑制には、全ライン数、駆動周波数、液晶の応答時間などが関係する。例えば、全ライン数Ｎは２００〜４００ラインとし、応答時間（立ち上がり時間と立ち下がり時間の平均）が１５０ｍｓ以下の液晶で、選択パルス幅２０〜５０μｓとすると、２≦Ｌ≦１５の関係を満たすことが性能と低コストの両立の観点より望ましいと判断される。ここで、一般に、Ｎが増えるほど、応答が早くなるほど、そしてパルス幅が長くなるほど、大きなＬとすることが望ましい。
【００８９】
ＡＭを使用する場合は、上記のレベル数の観点より、フレーム応答が抑制される範囲でより少ないＬを用いることが望ましい。したがって、以下のようにすることが望ましい。
【００９０】
１）Ｎ≦３００では、２≦Ｌ≦７、
２）Ｎ＞３００では、２≦Ｌ≦１５。
【００９１】
条件１）は、ドット数（Ｈ６４０（×ＲＧＢ）×Ｖ４８０）、（Ｈ８００（×ＲＧＢ）×６００）などを２画面駆動する場合や、その１／２、１／４サイズの１画面駆動に対応（Ｎ＝２４０、３００）する。条件２）はより高密度（ヘビーデューティー）なもの、例えば、（Ｈ１０２４×７６８）に対応する。
【００９２】
同時選択数Ｌなどの条件によって、上記のように分割データＸ、Ｙをサブフレームごとに振り分けた方が望ましい場合、同一サブフレーム内で両分割データを用いた方が望ましい場合、がある。Ｌが大きい場合（特にＬ＞４）では、前者が望ましい条件となるが、Ｌが小さな場合には、両方の手法のいずれをも用いうる。たとえば、Ｌ＝２の場合、Ｘ、Ｙ分割データをサブフレームごとに振り分けた場合と、Ｘ、Ｙを必ず同一サブフレーム内でかつ同一サブグループ内で用いる場合（すなわち、同時選択される１本のロウ電極にＸデータを対応させもう１本にＹデータを対応させる場合）とについて、分割データの組合せと電圧レベルは、表７、表８のようになる。ここで、Ｘ、Ｙとしては、±１．４、±０．２を用いた。
【００９３】
【表７】
【表８】
表７、表８に示すように、Ｘ、Ｙのデータを同時に同一サブグループのラインに対応させる場合は、最大の電圧レベルが低下し、同時にこの場合、全レベル数も低減されている（表８）。これは、ドライバー耐圧を低減できる点、波形歪みによる表示の不均一性（クロストーク）を低減できる点などの、利点を生み出す。したがって、Ｌ＝２の場合には、Ｘ、Ｙ分割データを同一サブフレームの同一サブグループにおいて用いることには、利点がある。この関係は、特にＬが小さくＬが偶数のときに有効であり、Ｌ＝２、４などにおいて、同時選択されるラインの半分をＸデータ、残り半分をＹデータとすることは、表示品位の観点、ならびに、コスト低減の観点より有効である。
【００９６】
図４は、複数ライン同時選択法による駆動を行う場合の回路のブロック図の一例である。６ビットのデジタルＲＧＢ信号を、１画面分、メモリ１に保存した後、読み出し、同時選択するラインごとに、３個のサブフレーム振分けルックアップテーブル２によって、ガンマ補正と、フレームレートコントロールのためのフレーム分配を施す。
【００９７】
フレーム分配された信号は、サブフレームカウンタに同期して、各サブフレームごとの表示データを３ビットパラレルで出力し、演算回路３へと送る。演算回路３で演算された信号はカラムドライバ５に送られて、カラム電圧に変換されたのち、液晶表示パネル７に印加される。
【００９８】
演算回路３には、演算のための直交関数が関数発生器４から送られる。直交関数はロウドライバ６にも送られ、ロウ電圧に変換されたのち液晶表示パネル７に印加される。演算回路３及び関数発生器４へは、所定のタイミングで符号反転信号が送られて符号反転が行われ、液晶に印加される直流成分が除去される。
【００９９】
《ダミー行とダミーデータの設定による電圧レベル数の削減》
本発明では、また、複数行を同時選択するとともに、同時選択される行に仮想行を加え、データ電極に印加される電圧レベル数を減らすように、仮想行上のデータを設定することを提案する。
【０１００】
本発明では、ＡＭ方式の階調駆動を行うため、表示データは、絶対値の異なる２種以上のデータからなる。このような場合に、一般的に、電圧レベル数を減らせるような条件について例示、説明する。
【０１０１】
その一つは、同時選択される行（仮想行を含む）に対応する表示データを絶対値の異なる表示データの組に分けた場合、それぞれの組に含まれる表示データの個数が所定の離散した整数値のみをとるように、仮想行上のデータを設定することである。この離散した整数値の例としては、（１，３，５，７・・・），（２，４，６，８・・・），（３，６，９，１２・・・）などがある。
【０１０２】
特に、絶対値の等しい表示データの個数を仮想電極を含む行電極サブグループの中で偶数又は奇数に揃えることが好ましい。必要な仮想電極の本数が多くなりすぎるのを防ぐためである。
【０１０３】
このような条件について、図面を参照しながら説明する。
【０１０４】
図２は、２ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合の、電圧レベルの低減効果を示す。図２は横に並んだ［Ａ］〜［Ｄ］の４つの欄からなっており、それぞれは二つの場合を含んでいる。それぞれの内容は以下のとおりである。
【０１０５】
Ａ欄は、データｄ１ の個数が奇数に統一され、データｄ２ の個数が偶数に統一された場合を示す。Ｂ欄は、データｄ１ の個数が偶数に統一され、データｄ２ の個数が奇数に統一された場合を示す。Ｃ欄は、Ａ欄と同じく、データｄ１ の個数が奇数に統一され、データｄ２ の個数が偶数に統一された場合であり、データベクトルの要素積の符号をマイナスとした場合を示す。Ｄ欄は、データｄ１ の個数が偶数に統一され、データｄ２ の個数が奇数に統一された場合であり、かつデータベクトルの要素積の符号をマイナスとした場合を示す。
【０１０６】
表示データのうち、かっこで囲まれたものが仮想データであり、波形図はその場合の波形である。最下段に、全ての現実の表示パターンを表示するのに必要な電圧レベルを示した。ここでは、交流化のため、符号が反対の電圧レベルが必要になることが考慮されている。選択行列は表９に示すものとした。ここで、行列の行のうち、２行は実在する表示ライン、１行は仮想ラインに対応する。また、行列の列は、選択パルスのシーケンス（すなわち時間）に対応する。
【０１０７】
【表９】
図２のように、データｄ１ の個数とデータｄ２ の個数との偶奇が反対になる二つの場合のそれぞれに対して必要な電圧レベルは８レベルずつである。３本の行電極を同時選択し、絶対値の異なる２種のデータを扱う場合は、本来１６レベルが必要になるが、この１６レベルが二つの場合に分かれたことになる。これは、それぞれのデータの個数の偶奇が固定されているため、必然的に取り得ないレベルが生じるためであると考えられる。本来、２本の行電極を同時選択し、絶対値の異なる２種のデータを扱う場合は、９レベルが必要なので、本発明のように、仮想行を設定し、かつ適当な仮想データを選択することにより、電圧レベルが１レベル減ることがわかる。
【０１０９】
一般的に、表示データの個数が所定の離散した整数値のみをとるようにすることにより、同様の効果が得られる。ただし、３の倍数などに固定するためには、必要な仮想電極の本数が多くなり、コントラスト比が下がる欠点がある。このため、表示データの個数をそれぞれ偶数又は奇数に固定することが好ましい。
【０１１０】
電圧レベル数を減らすための条件の他の一つは、選択行列として、列ベクトルの要素積の符号が一定となるようなものを用い、かつ同時選択される行（仮想行を含む）に対応する表示データの要素積の符号が一定になるように仮想行上のデータを設定することである。特に、表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積とで符号が逆になるようにすることが好ましい。これにより、最大電圧レベルを低くできるからである。
【０１１１】
この条件は、仮想電極を含む同時選択行電極本数が偶数の場合に、電圧レベル数低減の顕著な効果を示す。以下、図３を参照しながら具体例に即して説明する。
【０１１２】
図３は、３ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合の、電圧レベルの低減効果を示す。表示データ欄でかっこで囲まれたものが仮想データで、波形図はその場合の波形を示す。図２と同様に、最下段に、全ての現実の表示パターンを表示するために必要な電圧レベルを示した。選択行列は表１０のものを用いた。ここで、行列の行のうち、３行は実在する表示ライン、１行は仮想ラインに対応する。また、行列の列は、選択パルスのシーケンス（すなわち時間）に対応する。この行列は、列ベクトルの要素積の符号が、負で一定になっている。例えば、表９に示した行列において、最も右の列の符号を反転した行列も直交行列であるが、このような行列は列ベクトルの要素積の符号が一定にならない。
【０１１３】
【表１０】
Ａ欄の例は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも偶数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆に統一された場合である。Ｂ欄の例は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも奇数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆に統一された場合である。
【０１１５】
Ｃ欄の例は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも偶数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が等しく統一された場合である。Ｄ欄の例は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも偶数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が等しく統一された場合である。
【０１１６】
図３のように、それぞれの場合に、必要な電圧レベルの数は４個、６個、９個、６個となる。４本の行電極を同時選択し、絶対値の異なる２種のデータを扱う場合は、本来２５レベルが必要になる。図３から理解できるように、この２５レベルが４つの場合に分かれたことになる。４つの場合に分かれたのは、それぞれのデータの個数の偶奇が固定されているため、必然的に取り得ないレベルが生じるためであるばかりでなく、それぞれについて正負対称の電圧レベルになるので、交流化のために極性反転を行っても電圧レベルが増えないことによる。交流化のために極性反転を行っても電圧レベルが増えない点は、仮想行を含めた同時選択本数が偶数の場合の利点である。
【０１１７】
また、図３から、表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆になるように統一された場合には、最大電圧レベルが下がることがわかる。これは、直交変換の加算、減算のとき、全ての表示データの符号が揃うことがないためである。列ベクトルの要素積が一定でない直交行列を選択行列として使用する場合は、この点で不利になる。
【０１１８】
図３より、３ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合は、データｄ１ 、ｄ２ の個数がいずれも偶数に統一され、かつ表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆に統一された場合が最も有利なことがわかる。すなわち、一般に、電圧レベル数削減及び最大電圧低減の観点から最も望ましいといえる条件は、（１）仮想電極を含んだ全同時選択ライン本数を偶数とし、（２）各データ個数をいずれも偶数に統一し、かつ、（３）表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号を逆に統一する場合である。
【０１１９】
本発明で用いる同時選択行本数（Ｌ）としては、２≦Ｌ≦１６程度が、回路構成の複雑さとフレーム応答の抑制の観点から望ましい範囲であり、特に、フリッカー抑制などの観点から、表示が完結するフレーム長が長くならないように、選択パルス系列を決める直交関数が正方行列に近いことが望ましい。この観点より、Ｌ＝２Ｓ −１とするのが最も望ましい。これより、Ｌ＝３、７、１５が望ましい。回路構成ならびにドライバの観点より、なかでもＬ＝３、７、特にはＬ＝３が望ましい。
【０１２０】
前述のように、階調データとして、ｄ１ ，ｄ２ （＝（１−ｄ１ ２）０．５ ）を用いる場合は、基本的に、ＡＰＴ（１ライン選択）に対応するレベルは、±１、±Ｘ０ 、±Ｙ０ の６種類である。したがって、３ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合、大幅な電圧レベル数低減が可能になる条件は、具体的には次の１）〜３）を満たすことである。ただし、１）は必須ではない。
【０１２１】
１）特定のサブグループに対して、サブフレームには、±１と±Ｘ０ のみが割り振られるもの（Ｘサブフレーム）と、±１と±Ｙ０ のみ割り振られるもの（Ｙサブフレーム）の二つのサブフレームが存在するようにする。
２）表示データの要素積と選択行列の列ベクトルの要素積との符号が逆になるように統一する。
３）４本のラインデータで「±１」「±Ｘ０ 」「±Ｙ０ 」の数を偶数となるように統一する。
【０１２２】
この条件を満たすとき、最もレベルを低減できる。例えば、Ｌ＝３においては、必要なレベル数は６レベル（±２、±２Ｘ０ 、±２Ｙ０ ）である。これは、仮想データを用いない場合の、２１レベルと比して、１／３以下のレベル数である。したがって、内部でのデータビット数も５ビットから３ビットに低減され、安価なカラムドライバが使用できる。
【０１２３】
選択行列の列ベクトルの要素積の符号は、その選択行列がアダマール行列からどのように形成されるかによって決定できる。つまり、アダマール行列に、行もしくは列の入れ替え、又は行もしくは列の極性反転を施して選択行列を形成し、その際に行もしくは列の反転の回数が偶数回か奇数回かで決めればよい。反転回数が偶数の場合は、４本のラインデータでマイナス符号の数を奇数とし、反転回数が奇数の場合には、４本のラインデータでマイナス符号の数を偶数とする。
【０１２４】
表１０の４×４行列を例にとる。この行列は、アダマール行列に対して、以下の操作を施すと得られる。
【０１２５】
１）２、３列を反転、
２）２と３列を入れ替え、
３）１行を反転。
【０１２６】
この場合、行反転が１回入っているので、４本のラインデータでマイナス符号の数を偶数とすればよい。
【０１２７】
本発明のもう一つの大きな利点は、カラム電圧の最大値を低くできる点にある。この点をｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６の場合に、具体的に説明する。例えば、Ｌ＝３では、選択パルス（１、１、１）に対して、データが全て１．４の場合、カラム電圧レベルは、１．４×３＝４．２となるが、本方式では、１．４×２＝２．８が最大となり、カラム電圧の最大値は半分になっている。
【０１２８】
このことは、低消費電力の点で有利であるだけでなく、印加されるカラム電圧波形が大きな変動を起こさないという利点もある。つまり、電圧の急激な変化（すなわち高周波成分）による波形の歪みで起こるクロストークが低減できる。
【０１２９】
以上の本発明の利点をまとめると、以下のようになる。
１）カラム電圧レベル数が低減できる、
２）カラム電圧の絶対値が低減できる、
３）クロストークが低減できる。
つまり、コスト低減と、表示品位の向上が同時に図れる。
【０１３０】
なお、仮想ラインを加える方式では、本来の同時選択ライン数に、仮想のラインを加えて駆動するために生ずる欠点も存在する。これは、実際にはＬラインしか同時に駆動していないにもかかわらず、あたかも（Ｌ＋１）ライン存在するかのように駆動するために生じるデューティ比の変化が原因である。具体的には、Ｎ本のラインをＬ本同時に駆動する際、仮想ラインを１本加えると、全部でＮ／Ｌ×（Ｌ＋１）本のラインを駆動することに相当する。
【０１３１】
例えば、Ｎ＝２４０の場合、実際の同時選択ライン本数が３本で仮想電極が１本のときに３２０ライン相当、実際の同時選択ライン本数が７本で仮想電極が１本のときに２８０ライン相当を駆動することに相当する。これにより、実効電圧のオン／オフ比は、従来駆動時の、１．０６６から、１．０５７及び１．０６２へ低下する。
【０１３２】
ダミーラインを使用して電圧レベル数を減らした場合の回路も図４とほぼ同じである。ただし、演算回路３は、ダミーデータ発生、行列演算ルックアップテーブル３になり、その出力は３ビットになる。
【０１３３】
６ビットのデジタルＲＧＢ信号を、１画面分、メモリ１に保存した後、読み出し、同時選択するラインごとに、３個のサブフレーム振分けルックアップテーブル２によって、ガンマ補正と、フレームレートコントロールのためのフレーム分配を施す。フレーム分配された信号は、サブフレームカウンタに同期して、各サブフレームごとの表示データを３ビットパラレルで出力し、ダミーデータ発生、行列演算ルックアップテーブル（３）へと送る。ここでダミーデータを含めて演算された信号はカラムドライバ５に送られて、カラム電圧に変換されたのち、液晶表示パネル７に印加される。
【０１３４】
ダミーデータ発生、行列演算ルックアップテーブル（３）には、演算のための直交関数が関数発生器４から送られる。直交関数は、ロウドライバ６にも送られ、ロウ電圧に変換されたのち液晶表示パネル７に印加される。ダミーデータ発生、行列演算ルックアップテーブル（３）及び関数発生器４へは、所定のタイミングで符号反転信号が送られて符号反転が行われ、液晶に印加される直流成分が除去される。
【０１３５】
《表示むらの低減》
今までに説明した手法で中間調を表示した場合、表示パターンによっては本来の階調レベルとは異なり、輝度の逆転現象が起こる場合がある。これは、それぞれの階調データを表示する際のカラム電圧波形の周波数スペクトル分布が互いに異なるためである。すなわち、表示されるべき階調（輝度）レベルは実効電圧の大きさによって制御される一方で、実際の液晶表示パネルでは印加されるカラム電圧の周波数特性にも依存する。階調数が増えれば増えるほど隣り合う階調レベルの場合、実効電圧値の差はわずかなものとなり、カラム電圧の周波数特性が異なると、階調レベル間で輝度の逆転現象が起こる可能性がある。
【０１３６】
本発明では、このような問題を解決して、さらに良好な表示を得るために、中間的な階調データの表示時において、全ての行電極に少なくとも一つの選択パルスが印加される期間（これを以後、１スキャンという）内に該選択パルスに対応してカラム電極に印加される信号群に、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とを混在せしめることを提案する。このようにすると、特定の階調において駆動信号の周波数成分が極めて低くなるような事態を回避できるため、前述の階調逆転現象を抑制できる。
【０１３７】
前述のようにＸサブフレームとＹサブフレームとに分けて一つの階調データを表示する場合においては、絶対値が１を超える階調データには、Ｘサブフレーム内で表現される±Ｘ０ （ここでＸ０ ＝ｄ１ ＋（１−ｄ１ ２）０．５ ）が相当し、絶対値が１未満の階調データとは、Ｙサブフレーム内で表現される±Ｙ０ （ここでＹ０ ＝ｄ１ −（１−ｄ１ ２）０．５ ）が相当する。
【０１３８】
すなわち、上記の提案は１スキャン内で分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを混在させる手法であるともいえる。かかる手法により、カラム電圧波形は全体的に高周波化され、各階調間のカラム電圧波形は周波数的に均一化される。
【０１３９】
また、前述したように、本発明のＡＭによる階調表示では、Ｘサブフレームのみ終了した状態では、非選択画素の電圧実効値は一定ではなく表示データに依存し、ＸサブフレームとＹサブフレームとを終了して、はじめて非選択画素の電圧実効値が表示データと無関係に一定となる。したがって、画面の切替えのタイミングによっては、実効電圧が大きく変動し、画素の輝度変化が人間の目に見える程度の時間スケールで生じ、これが縦筋状のむらとして観察される場合がある。これは、特に動画を表示する場合に顕著である。
【０１４０】
かかる縦筋状むらを低減するために、本発明ではまた、同時選択される特定の行電極群に注目した場合に、カラム電極に印加される信号は、所望の階調データを表示するために必要な全ての分割階調データを直交変換することによって形成された複数の信号が、選択行列の列ベクトルごとに一まとまりとなって、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されるようにする。
【０１４１】
一つの選択行列の列ベクトルによって直交変換された分割階調データに基づく信号が全て印加された時点で、非選択画素に印加されるの電圧実効値は表示データと関係なく一定となるため、上記の手法を採用すると、非選択画素に印加されるの電圧実効値が表示データと関係なく一定となる周期を短くでき、縦筋状むらを低減するのに顕著な項効果がある。
【０１４２】
前述のごとくＸサブフレームとＹサブフレームとに分けて一つの階調データを表示する場合においては、選択行列の同一の列ベクトルによって直交変換された分割データＸに基づく信号と分割データＹに基づく信号とが、同時選択される特定の行電極群に注目して、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されるようにすればよい。直交変換された分割データＸに基づく信号と分割データＹに基づく信号とがカラム電圧に印加された時点で非選択画素に印加される電圧実効値が表示データと関係なく一定となる。
【０１４３】
上記の二つの提案をより具体的に説明するため、まず、複数行同時選択法において、本発明のＡＭによる階調表示を行った場合の選択パルスシーケンスの例を具体的に説明する。
【０１４４】
ＡＭを伴わない複数ライン同時選択法における列電極表示パターンベクトル（Ｄ）と列電極電圧シーケンスベクトル（ｃ）との関係は一般的に数７のように、ベクトルとマトリクスとからなる表式で書ける。
【０１４５】
【数７】
ここで、ベクトル（Ｄ）、ベクトル（ｃ）、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（Ｄ）＝（Ｄ１ ，Ｄ２ ，・・・，ＤＭ ）は、行電極本数Ｍ（仮想電極や仮想サブグループを含む）と等しい要素を持ち、特定の列電極上の行電極に対応する表示データを要素とする。従前と同様に、オフの場合を１、オンの場合を−１とする。列電極電圧シーケンスベクトル（ｃ）＝（ｃ１ ，ｃ２ ，・・・，ｃＮ ）は、１フレーム内に印加されるパルス数Ｎと等しい要素を持ち、特定の列電極に対する電圧レベルを１フレーム内で時系列で並べたものを要素とする。
【０１４７】
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フレーム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。典型的な行電極パルスシーケンス行列（Ｓ）は、選択行列Ａのｉ列目の列ベクトルＡｉ 、ならびにゼロベクトルＺｅ により数８のように書かれる。
【０１４８】
【数８】
複数ライン同時選択法の原理によれば、行電極パルスシーケンス行列（Ｓ）内の列ベクトルの入れ替えは任意に行うことができる。したがって、行電極サブグループの数ＮＳ と選択行列Ａの列ベクトルの数Ｋとの間に特定の関係を満足させれば、行電極パルスシーケンス行列（Ｓ）内の列ベクトルの入れ替えにより、ＮＳ 番目のサブグループの選択からサブグループ１の選択に移行する場合の、選択行列Ａの列ベクトルの飛びをなくせる。
【０１５０】
具体的には、同時選択行本数（仮想電極も含めて）が４本で選択行列Ａの列ベクトルの数が４の場合は、サブグループの数を８１とすれば、数９に示すように、サブグループ８０からサブグループ１の選択に移行する際の選択行列の列ベクトルの飛びをなくせる。こうすると、不必要な低周波成分をなくせるので、フリッカーの抑制に効果的である場合が多い。サブグループの数が、現実のパネルと合致しない場合は、ダミーのサブグループを設けることにより、選択行列の列ベクトルの飛びをなくせる。
【０１５１】
【数９】
ところで、本発明で採用したＡＭの一方式においては、一つのサブフレームでは、非選択画素の電圧実効値が一定にはならず、最低二つのサブフレームを必要とする。このような本発明のＡＭにおいて、１フレームの列電極表示パターンベクトル（Ｄ）と列電極電圧シーケンスベクトル（ｃ）との関係を表現するためには、上記の表式に若干の修正を加える必要がある。二つのサブフレームＸ，Ｙで１フレームを表現する場合を例にとり、この場合の（Ｄ）、（ｃ）、（Ｓ）を先のＡＭを併用しない場合と区別して、それぞれ、（ＤＸ＋Ｙ ）、（ｃＸ＋Ｙ ）、（ＳＸ＋Ｙ ）と表現する。数７と同様に、数１０が成立する。
【０１５３】
【数１０】
数１０において、（ＤＸ＋Ｙ ）＝（Ｄ１ ，Ｄ２ ，・・・，Ｄ２Ｍ）は、行電極本数Ｍ（仮想電極や仮想サブグループを含む）の２倍の要素を持ち、特定の列電極上の行電極に対応する分割データＸと分割データＹとを要素とする。説明の便宜上、（ＤＸ＋Ｙ ）の１番目からＭ番目までの要素とＭ＋１番目から２Ｍ番目までの要素がそれぞれ前記の特定の列電極上のＭ本の行電極に対応するとする。また、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）＝（ｃ１ ，ｃ２ ，・・・，ｃ２Ｎ）は、１サブフレーム内に印加されるパルス数Ｎの２倍の要素を持ち、特定の列電極に対する電圧レベルを１フレーム内で時系列で並べたものを要素とする。（ＳＸ＋Ｙ ）は典型的には数７の（Ｓ）を用いて数１１のように表現される。ここにおいて、Ｚｅはゼロ行列である。
【０１５５】
【数１１】
すなわち、行電極パルスシーケンス行列（ＳＸ＋Ｙ ）は、２Ｍ行２Ｎ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フレーム内で時系列で並べたものを要素とする。（ＳＸ＋Ｙ ）の第１行から第Ｍ行までと、第Ｍ＋１行から第２Ｍ行までとはそれぞれ１フレーム内にそれぞれ２回の選択状態が生じるパネルの行電極に対応する。また、（ＳＸ＋Ｙ ）の列ベクトルは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フレーム内で時系列で並べたものに対応する。
【０１５７】
前記の提案のうち、「１スキャン内に選択パルスに対応してカラム電極に印加される信号群に、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とを混在せしめる」というのは、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）を適当に入れ替えて、１スキャン内に分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを混在させることに対応する。もちろんこの際には、（Ｓｘ＋Ｙ ）の列ベクトルの入れ替えが対応して行われる。
【０１５８】
例えば、ｉ番目の同時選択される行サブグループの選択時に特定のカラム電極にはｊ番目の選択行列の列ベクトルで直交変換したＸサブフレームの分割階調データが信号として印加される場合に、この信号をｇＸ ｉ ｊ と表し、同様に、ｉ番目の同時選択される行サブグループの選択時に特定のカラム電極にはｊ番目の選択行列の列ベクトルで直交変換したＹサブフレームの分割階調データが信号として印加される場合に、この信号をｇＹ ｉ ｊ と表すとする。
【０１５９】
４行４列の選択行列を用いて、５サブグループの選択ごとに分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを入れ替える場合は、例えば、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）は、たとえば、数１２のようになる。これはもちろん、サブグループの数は、５よりも大きい場合である。
【０１６０】
【数１２】
ＸＹの入れ替え周期は、カラム電圧波形のひずみによる実効電圧低下を考慮して、実験的に定めるのがよい。
【０１６２】
また、「同時選択される特定の行電極群に注目した場合に、カラム電極に印加される信号は、所望の階調データを表示するために必要な全ての分割階調データを直交変換することによって形成された複数の信号が、選択行列の列ベクトルごとに一まとまりとなって、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されるようにする」ためには、同時選択される特定の行電極群に注目した場合に、選択パルスごとに分割データＸと分割データＹとが入れ替わることを意味しており、具体的には、数１３のような列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）を用いる場合である。分割データＸと分割データＹの表現は順序が逆であってもよい。
【０１６３】
【数１３】
なお、数１３では５選択パルスを周期にして分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを入れ替えている。
【０１６５】
数１３においては、最初の第１サブグループの選択で選択ベクトル１に対する分割データＸが第１サブグループに対応づけられてから次の第１サブグループの選択（すなわち第２スキャン）で選択ベクトル１に対する分割データＹが第１サブグループに対応づけられる。したがって、いかなる表示パターンに対しても、２回のスキャンが終了した時点で、カラム電極上の電圧実効値は一定値となる。これは、同一サブグループに対して分割データＸが４つの選択ベクトルに対して対応づけられた後に分割データＹが４つの選択ベクトルに対して対応づけられる場合に比べて１／４の周期でカラム電極上の電圧実効値が一定値となることを意味する。したがって、あるサブグループに対して、分割データＸと分割データＹがそのサブグループに対する選択パルス毎に入れ替えること、そのサブグループ選択に用いられる選択ベクトルが、２スキャンにおいて同一（この場合、極性は考慮されない）であることの二つの条件によって、カラム波形の低周波成分が除かれ、動画表示などにおいて画像データが頻繁に変化したとしても、スムーズな画像変化が得られる。
【０１６６】
これまでの例では、選択ベクトルはサブグループの選択毎に変化する（たとえば、選択ベクトルが選択行列内でインクリメントされる）ベクトルシーケンスの例を示したが、ベクトルシーケンスとしては、いくつかのサブグループの選択にわたり同一選択ベクトルを用いることもできる。最も長い同一選択ベクトルの使用は、２サブフレームにわたる場合である。すなわち、第１、第２スキャンがベクトル１、次の２スキャンがベクトル２、というケースである。この場合、数１３のように、ベクトルが毎選択ごとに変化する場合に比べ、カラム電圧波形の基本周波数は非常に低くなる。この、基本周波数は、いくつかの選択毎に周期的にベクトルを進めることにより、調整できる。Ｗパルスごとに、ベクトルを進める場合、数１３の場合に比べ、基本周波数は１／Ｗ倍になる。
【０１６７】
高い表示品位の達成において、重要な項目は、下記のようにまとめられる。
１）表示する階調レベルに対して必要なカラム電圧レベル数が適切である（多すぎない）こと、
２）カラム波形の周波数スペクトルが表示パターンにより大きく変動しないこと。
【０１６８】
１）は、必要なカラム電圧レベル数が多すぎると、波形が複雑になり、それによりクロストーク、階調逆転などを生じる場合があるため、これを生じないための要件であり、２）は、表示パターンによるクロストークを防ぐための要件である。本発明の一態様では、１、２の要件を同時に満たす、新規な多階調化手法を提供する。すなわち、低コストで均一性の高い多階調表示を達成する。
【０１６９】
１）の要件に関しては、既に述べた特定の階調レベルをとり、かつ、ＦＲＣ技術と組合せることにより達成される。また、複数ライン同時選択法においては、さらに、仮想行とそれに対応した特殊な仮想データを用いることにより、より一層、カラム電圧レベル数に対する表示される階調数の効率をあげうる。
【０１７０】
２）の要件に関しては、いくつかの波形合成手法との組合せが適する。具体的には、以下のような手法である。
【０１７１】
２−１）１スキャン内で、分割データＸに基づくカラム電圧レベルと分割データＹに基づくカラム電圧レベルとを混在させる。かかるＸ、Ｙデータの混在手法には、混在を生じさせる空間的なサイズとして２種類ある。一つは、あるスキャンにＸデータに対応するサブグループと、Ｙデータに対応するサブグループとを設けるというサブグループ単位での混在であり、もう一つは、同時に選択されるサブグループ内のラインによりＸデータ、Ｙデータを割り振るライン単位の混在である。混在手法としては、それらの片方又は両方を用いうる。
【０１７２】
２−２）スキャン内で、選択パルスの形成に用いる選択ベクトルを規則的に変化させる。たとえば、選択ベクトルを、選択行列内で規則的にシフトして用いる。この周期は、１選択パルスから２スキャンの長さまでの間で可変である。
【０１７３】
２−３）サブグループ数の約数に相当する周期、又はサブグループの数とは独立な周期で、選択ベクトルの極性を反転させる。これは、基本的には、交流化周期を決める手法であり、同時にカラム波形の周波数スペクトルも制御できる。
【０１７４】
以上の３つの手法は、それぞれ独立、かつ有効にカラム波形の周波数スペクトルを制御可能なものであり、この手法により、カラム波形が表示パターンに強く依存するために生じるクロストークの発生を防止できる。特に、本発明のような多階調表示を実現する場合において、クロストークによる波形の電圧変動は、画像の品位を著しく悪化させる。動画表示の場合は、この画像の品位劣化が著しい。本発明の、階調化手法は、２）の要件と適切に組合せることにより、非常に高品位な画像を低コストで提供する。
【０１７５】
階調の増大手法については、前述のように、ＦＲＣとの組合せが本発明に最も適するが、この他にも、空間情報を利用する階調化手法である、誤差拡散法やディザ（ｄｉｔｈｅｒ）法を用いて階調数を増大することもできる。また、ＦＲＣ法としては、従来の手法を応用でき、特に隣接する画素間で複数フレームへの階調データの対応の位相を変える空間変調の手法を用いることが望ましい。これにより、時間的な輝度の変動をより抑制でき、フリッカーのない多階調表示が可能となる。例えば、本発明でＦＲＣとして４フレームを使った表示を行う場合、空間変調を組合せることにより、ほとんど時間的な輝度の変動は認識されないようになる。
【０１７６】
《本発明の実現するための回路手法》
次に、本発明を実現するための回路手法に関して説明する。
【０１７７】
本発明において特徴的な点は、振幅変調とＦＲＣとの組合せにより多くの階調を発生させる点、ならびに、振幅変調が階調データを二つ以上の分割階調データから構成されカラム電圧が決定される点にある。したがって、これらの構成が本発明の基本的な回路構成となる。すなわち、表示するべき階調データを時系列に展開した階調データの系列に展開する回路手段、展開された階調データ（振幅変によって表現されるべき階調データ）を分割階調データに変換する回路手段、カラムに印加する電圧を決定する回路手段、が本発明の基本構成である。また、複数ライン同時選択法を用いる場合には、同時に選択されるロウ電極のサブグループに対応した振幅変調によって表現されるべき階調データから分割データの組を作る回路手段、ロウ電極に印加される選択ベクトルを発生する回路手段、分割データの組と選択ベクトルからカラム電圧を決定する回路手段を加える。これらの、回路手段は、論理回路又はＲＯＭにより構成される。また、いくつかの回路手段を一まとめにして処理することもできる。
【０１７８】
階調データは、上記いずれかの階調データの形でメモリなどに格納することが望ましい。表示するべき元階調データをメモリに格納し上記手段によりディスプレイに送るカラム電圧信号を決定することも、途中の振幅変調によって表現されるべき階調データとしてメモリに格納することも、分割階調データとしてメモリに格納することもできる。このうちで、必要なメモリのサイズ、消費電力などの点で最も有効なのが、振幅変調によって表現されるべき階調データの形でメモリに格納する手法である。この場合に関し、いくつかのシーケンスの例を下に示す。下記例のうち、３）は複数ライン同時選択法を用いた場合を表す。
【０１７９】
１）８ビット階調データ → 空間的階調化手法（誤差拡散、ディザ）→ ６ビット階調データ → 時系列展開（４フレームＦＲＣ） → １フレームの振幅変調で表現されるべき階調データ ３ビット → メモリ → 分割データ発生 → カラム電圧発生 → ディスプレイ
２）６ビット階調データ → 時系列展開（４フレームＦＲＣ） → １フレームの振幅変調で表現されるべき階調データ ３ビット → メモリ → 分割データ発生→ カラム電圧発生 → ディスプレイ
３）６ビット階調データ → 時系列展開（４フレームＦＲＣ） → １フレームの振幅変調で表現されるべき階調データ ３ビット → メモリ → 分割データ発生（複数ライン） → ロウ選択パルス及びカラム電圧発生（Ｅｘ−Ｏｒ演算と加算） → ディスプレイ
【０１８０】
メモリとしては、ＶＲＡＭ、ＤＲＡＭなどが使用でき、データ幅を広くとれる構成であることが望ましい。このように、表示すべき階調データ（６〜８ビット）を、空間、時系列において演算しデータのビット数を減らし、１フレームの振幅変調データ（３〜４ビット程度）としメモリに格納することが効率的である。もちろん、元の階調データから直接（上記のようなメモリを介さずに）カラム電圧信号まで演算することもできる。ただし、この場合、大きなデータ幅と高速のアクセスタイムが必要となる。
【０１８１】
また、１）〜３）の例で、分割データ発生回路手段は、ＦＲＣの空間変調に対応するカラム、ロウの空間情報、ならびに、時系列の情報（フレームカウンター）から、複数の分割データのいずれであるかを決定するものである。
【０１８２】
以下、より具体的に回路構成に関し説明する。
本発明においては、画像信号処理回路が、行選択パターン発生回路と、入力された画像信号を時系列上に展開された複数のフレームに展開するフレーム変調回路と、前記複数のフレームに展開された画像信号（振幅変調に対応した階調データ）を電圧の振幅の計算に必要な量だけ保存可能なメモリと、メモリからの画像信号と行選択パターン信号とから列電圧信号を演算する列電圧信号演算回路と、画像信号が前記展開された複数のフレームの何フレーム目のものであって、かつＸサブフレームとＹサブフレームのいずれのフレームにあるかを指定するタイミング発生器（分割データＸ、Ｙの発生器）と、を備えているため、フリッカーの少ない多階調表示が可能になる。
【０１８３】
また、階調を含んだ画像信号をメモリに転送する前に時系列上に展開された複数フレームの信号に変換するフレーム変調回路を備えることにより、単位時間当たりのデータ量を低減できるため、フリッカーの少ない表示ができるとともに、メモリ数を削減できる。
【０１８４】
また、画像信号処理回路を集積回路とすることにより、メモリの読み書きのデデータ幅を広くとりうるので、アクセス速度の小さいメモリ（例えばＤＲＡＭなど）も使用できる。
【０１８５】
図５は、本発明の実施に用いることのできる画像信号処理回路の例を示す。
画像信号処理回路１００は、フレーム変調回路２１、入力ポート（シフトレジスタ）２２、メモリ（３メガビットＤＲＡＭ）２３、出力ポート（シフトレジスタ）２５、階調データ変換回路２６、行選択パターン発生器２７、列電圧信号演算回路２８、タイミング発生器１５を備えている。
【０１８６】
フレーム変調回路２１では、入力された複数ビットの階調データを複数フレームの振幅変調に対応した階調データに変換する。本実施例では、前述のように４フレームを使う。フレーム変調回路２１でのデータ変換は１フレームから４フレームまでのそれぞれに対応したルックアップテーブルを用意して、それを参照することにより行う。もちろんこのデータ変換をルックアップテーブルを使用せず、演算で行うことは任意である。
【０１８７】
入力ポート２２は、フレーム変調回路２１から転送された複数フレームの振幅変調に対応した階調データをＫピクセル分の並列データに変換し、一度に大量のデータを後段のメモリに転送可能にする。Ｋの値が大きいほど一度に転送できるデータ量を大きくできる。本例では入力ポート２２としてシフトレジスタを用いる。
【０１８８】
メモリ２３としては、後段の列信号形成のための演算に必要なビット数を持つ１画面分のデータを格納できる容量を備えたものであれば、形式にかかわらず用いうる。特に、本発明の画像信号処理回路を集積化して、メモリを内蔵すれば、メモリの読み書きのデータ幅を広くとりうるので、アクセス速度の小さいメモリ（例えばＤＲＡＭなど）も用いうる。価格の安いＤＲＡＭを用いることはコストの観点からきわめて有利である。すなわち、本発明は、低コスト、低速度のＤＲＡＭを使用できるため、低消費電力化、低放射ノイズ化の観点で非常に有効である。
【０１８９】
出力ポート２５は、メモリ２３から転送されたデータを列電圧信号演算回路２８に転送する。本例では、入力ポート２２と同様にシフトレジスタを用いる。
【０１９０】
階調データ変換回路２６では、あらかじめＸサブフレーム及びＹサブフレーム用にそれぞれ用意された論理を用いて分割データＸデータ、Ｙデータに応じた階調データを出力する。階調データ変換回路２６は、図７に示したようにセレクタと論理回路により構成できる。
【０１９１】
列電圧信号演算回路２８では列信号を形成し、出力する。このデータは表示データとして液晶表示モジュールの列ドライバ８０へ送られる。
【０１９２】
行選択パターン発生器７は、選択行列に基づく行選択パターンを発生する。行選択パターンは、行ドライバ９０に送られて行電圧が形成されるほか、列電圧信号演算回路２８に送られて、列電圧信号形成のための演算に用いられる。
【０１９３】
タイミング発生器１５は、対応する画素の画像信号が前記展開された複数のフレームの何フレーム目のものであって、かつＸサブフレームとＹサブフレームのいずれのフレームにあるかを指定する制御回路であり、制御信号はフレーム信号と画素の空間情報を示す信号から構成される。
【０１９４】
なお、列電圧信号演算回路２８へ送られる表示データは同時選択ライン数に等しい列方向のデータであり、これは、ディスプレイコントローラから画像信号処理回路１００に送られるデータの転送順序とは異なる。
【０１９５】
図６はそれらの違いを示す概念図である。図６（ａ）はディスプレイコントローラから画像信号処理回路１００に送られるデータ転送順序を示し、図６（ｂ）は列電圧信号演算回路２８へ送られるデータの転送順序を示す。
【０１９６】
すなわち、画像信号処理回路１００に入力される画像信号は、通常、対応する表示画面の左上から横方向に向かう順序で順次ＲＧＢ１組（すなわち１ピクセル）のシリアルデータとして転送される。１行目のデータが全て転送され終わると次の行に移り、以下同様にして１画面分のデータが送られる。
【０１９７】
転送順序を変更するためのフォーマット変換は、メモリの読み書きの際に行われる。例えば、メモリの書き込み時にランダムアクセスモードを用いて所定のフォーマットに変換して書き込み、読み出し時には順次、高速に連続して読み出す方法、又は、書き込み時に高速で順次、書き込み、読み出し時にランダムアクセスモードで所定のフォーマットで読み出す方法などがある。いずれの場合でも、画像信号処理回路を集積化して、メモリを当該集積回路に内蔵することにより、メモリの読み書きのデータ幅が広くとれる。したがって、シリアルデータをポートに蓄えてデータ幅の広いパラレルデータとして扱うことにより、メモリのアクセス時間に余裕をもたせうる。
【０１９８】
以下に、本例における回路の動作について説明する。
フラットパネルディスプレイコントローラからの入力信号は、通常のＴＦＴモジュール用に用いるインターフェースと同じＲＧＢディジタル１８ビット信号であり、データ信号とともに水平同期信号、垂直同期信号、イネーブル信号、クロック信号が入力される。フレーム周波数は６０Ｈｚで、すなわち１秒間に６０枚の画像が送られてくる。これらＲＧＢそれぞれ６ビットの信号は、フレーム変調回路２１に入力され、タイミング発生器１５から入力されるフレームデータ（２ビット）信号を用いて３ビット×ＲＧＢの出力信号に変換される。この変換は、画像データ６ビットを時間的、空間的にフレーム変調するものである。この出力３ビット×６４０×３×４８０のデータは入力ポート２２を介してメモリ２３へ書き込まれる。
【０１９９】
図１０はＤＲＡＭのメモリ空間の構成を示す一つの例である。
ＤＲＡＭの領域を９つのブロックに分け， アドレスを制御することによりブロックを切り替える。ブロックサイズは、ＶＧＡの場合、７２×６４０×３（ＲＧＢ）×３ビット（階調情報）、ＳＶＧＡの場合、８４×８００×３（ＲＧＢ）×３ビット（階調情報）である。
【０２００】
液晶表示パネルの上側をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの領域、下側をＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈの４つの領域に分けて制御する。例えば、ＶＧＡの場合、Ａ領域とＨ領域は２４ライン、その他は７２ラインで構成される。
【０２０１】
図１０に示すように、９つのブロックのうち常に８つのブロックからＡ〜Ｈまでのデータが並列に読み出され、残り一つのブロックに新しいＶＧＡフレームのデータが書き込まれる。選択行列として４列の直交行列を使用する場合、一つのＶＧＡフレーム内にはＸ及びＹの二つのサブフレームがあるため、一つのＶＧＡフレームは８スキャンで構成される。この８スキャンの間、各ブロックのデータは一定であるため、電圧平均化法が成立する。
【０２０２】
フレーム変調された最初のフレームのうちの第１サブフレームではメモリ２３から出力ポート２５を介して入力される３ビット×ＲＧＢ、計９ビットの信号と、タイミング発生器から供給される、対応画素がＸサブフレームかＹサブフレームかを指定する１ビット信号（この場合は、Ｘサブフレームを指定）が、階調データ変換回路２６に入力される。階調データ変換回路２６では、３ビットの階調をサブフレームがＸかＹかに応じて（この場合は、Ｘサブフレームデータ）２ビットの階調データに変換する。この２ビットは、前出の分割データＸである±１、±１．４に相当する。
【０２０３】
この階調データは、列電圧信号演算回路２８に入力される。列電圧信号演算回路２８には並行して行選択パターン発生器２７からの直交関数の１列目に対応する４ビットのデータが入力され、列電圧を選択し、３ビット×ＲＧＢの列電圧データが１番目のスキャンデータとして出力される。
【０２０４】
スキャンはフレーム内において、計８回行われ終了する。通常の場合、このフレーム周波数は、６０〜７５Ｈｚ程度であり、この期間に一つの振幅変調による階調表示が完了する。
【０２０５】
つづいて２枚目のフレーム信号、３枚目のフレーム信号、４枚目のフレーム信号について同様に行い１表示が完了する。
【０２０６】
以上のシーケンスは全て入力信号に同期した動作に基づいて説明してきたが、必ずしも同期した動作でなくともよい。また、モジュールへのデータ転送周波数が６０Ｈｚに等しいか又は大きければ、モジュールの１フレームの期間は表示データが一定であり、単純マトリクス型液晶表示素子の駆動法の基本である電圧平均化法は成立する。
【０２０７】
このようにして、ビデオ表示を充分可能な速度での駆動が可能になる。また、メモリに書き込む前にフレーム変調処理しておくことによって、これらのメモリに格納されたデータを液晶表示モジュールのフレーム周波数に同期させて読み出せば、フリッカーの少ない表示を得るとともに、メモリ数を削減できる。
【０２０８】
本発明の画像処理回路１００を集積回路として、複数ライン同時選択方式のＬＣＤモジュールの回路基板上に実装すると、ＴＦＴモジュールとのインターフェース互換性が保てるため有益である。この場合の回路構成例が、図８及び図９である。図８は、メモリとその他の回路で構成する場合を示し、図９は、メモリを内蔵する素子により構成する場合を示す。もちろん、パーソナルコンピュータ内の回路基板上に実装することもできる。また、この回路の一部又は全てを列ドライバのチップの上に組み込んでもよい。
【０２０９】
図８と図９とはともに、入力信号として８ビット×３（ＲＧＢ）のフルカラーディジタル入力を想定している。同時選択されるライン数は４である。これらはいずれも、ＲＧＢ各々の８ビットの入力データのうち下位２ビットをディザ処理（空間変調による諧調方式）に用い、上位６ビットをフレーム変調と振幅変調とによる諧調方式を用いる。すなわち８ビット入力データはディザ回路（ＤＩＴＨ）で６ビットに変換されて出力され、さらにフレーム変調回路（ＦＲＣ）で３ビットに変換されて入力ポート（ＷＲ ＦＩＦＯ）に送られる。
【０２１０】
図８では、画面の横方向に奇数番目のカラム電極上のデータ（ＯＤＤ ＰＩＸＥＬ）を偶数番目のカラム電極上のデータ（ＥＶＥＮ ＰＩＸＥＬ）とを並列に入力することにより回路の動作周波数を下げている。そのため、奇数データ用と偶数データ用として全く同一な回路が２系統存在する。ここでは、一方のデータ・フローについて説明するが、他方のデータフローも全く同じである。
【０２１１】
図８はメモリをＩＣの外に外づけするタイプである。入力ポート（ＷＲ ＦＩＦＯ）では２ピクセル分のデータを蓄えて、すなわち２×３×３（ＲＧＢ）＝１８ビットデータがメモリへ、ここではＶＲＡＭへ送られる。メモりは上半分（ＵＰＰＥＲ）用と下半分（ＬＯＷＥＲ）用の２系統あり読み出しは並列に行われる。すなわち上半分用と下半分用合わせて３６ビットのデータ同時に読み出されて出力ポート（ＲＤ ＦＩＦＯ）へ行きここで上半分と下半分それぞれ２ピクセル分のデータ計３６ビットのデータにして諧調データ変換器（ＸＹＦ）に行く。ここにはＸサブフレームとＹサブフレームのいずれのフレームにあるかを指定する１ビット信号がロウパルス発生器（ＲＰＧ）から入力されており、ＸＹのそれぞれのサブフレームに応じて７２ビットの信号が列電圧信号演算回路（ＣＶＧ）へ送られる。列電圧信号演算回路では、並行して行選択パターンが入力され、先に述べた入力データを用いて列電圧信号が演算される。ここから５ビット出力で上半分用とした半分用それぞれＲＧＢの信号が計５×２×３＝３０ビットの信号としてここから液晶ドライバへ送られる。
【０２１２】
図９は、メモリをＩＣに内蔵（ＤＲＡＭ内蔵）するタイプである。図８の回路との主な相違点はメモリにデータを送るデータ幅がきわめて大きいことと、これにより動作速度を遅くしてＤＲＡＭが使用できるようにした点にある。これにより、低消費電力化とコスト・ダウンが図れる。したがって、データ幅はＩＣプロセスの可能な範囲で広くすることが望ましく、例えば１２８ビットや２５６ビットが効果的である。このデータ幅に対応して入力ポート、出力ポートのビット幅を大きくする必要があることは言うまでもない。
【０２１３】
【実施例】
［実施例１］
４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡ液晶表示パネルを用意した。液晶表示パネルは、２４０度ツイストのＳＴＮで、２枚の位相フィルムで位相補償を行い、内面カラーフィルタと組合せてカラー化したものであり、蛍光管バックライトを裏面に配置して、表示モジュールを構成した。
【０２１４】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを１ライン順次選択法（ＡＰＴ）で行った。階調方式は、振幅変調とフレーム変調を併用し、２１階調の表示を行った。５ビット（３２階調分）のデータを入力し、ガンマ補正後２１階調のレベルに割り振り、その２１階調をＡＭ７階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭの７階調は、±１、±０．８、±０．６、０である。すなわち、表１におけるｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６の条件を採用した。フレームでのＡＭデータ、カラム電圧レベルは、図１と表４に示したものになる。
【０２１５】
各フレームは、ＸサブフレームとＹサブフレームに分けられ、Ｘサブフレームには表３の分割データＸに対応する電圧、Ｙサブフレームには表３の分割データＹに対応する電圧（ただし、ｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６とする）、がカラム電圧として印加される。また、１３選択パルス毎に信号電圧の極性を反転した。
【０２１６】
駆動周波数は、選択パルス幅が３５μｓ（すなわちサブフレーム周波数＝１２０Ｈｚ）となるようにし、バイアス比は１／１４とした。カラムドライバは、８レベル（３ビット）ドライバを用い、ロウドライバは、通常の３レベル（±ＶＲ
、０）を用いた。
【０２１７】
上記駆動方式で駆動した状態での特性を表１３に示す。応答時間は立ち上がり立ち下がり平均を示し、実施例２〜３、比較例についても同様である。
【０２１８】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、若干の残像は見られたが、階調に優れた動画表示が得られた。
【０２１９】
［実施例２］
実施例１と同様であるが、より高速応答の液晶表示パネルの４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡパネル（２４０度ツイストフィルム補償型ＳＴＮ）を下記の要領で駆動した。
【０２２０】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを３ラインずつ選択する複数ライン同時選択法（複数ライン同時選択）で行った。したがって、２４０の選択ラインは８０個のサブグループに分割され、各サブグループが４回選択されたときに電圧実効値が確定するように表９に示す３×４の直交行列により選択パルス系列を規定した。
【０２２１】
階調方式は、実施例１と同様に振幅変調とフレーム変調を併用し２１階調の表示を行った。５ビット（３２階調分）のデータを入力し、ガンマ補正後２１階調のレベルに割り振り、その２１階調をＡＭ７階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭの７階調は、±１、±０．８、±０．６、０である。すなわち、表１におけるｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６の条件を採用した。フレームでのＡＭデータ、カラム電圧レベルは、表４に示したものになる。ＡＭ７階調は、ｄ１ ＝０．８、ｄ２ ＝０．６として、表３に示したように、ＸサブフレームとＹサブフレームに振り分けて行った。
【０２２２】
極性反転は、２フレーム（４サブフレーム）完了後、極性を反転した。Ｘサブフレームには表３の分割データＸを演算した結果の電圧レベル、Ｙサブフレームには表３の分割データＹを演算した結果の電圧レベル、がカラム電圧として印加される。
【０２２３】
駆動周波数は、選択パルス幅が３５μｓ（すなわちサブフレーム周波数＝１２０Ｈｚ）となるようにし、最大バイアス比（ロウ電圧／カラム最大電圧）は１／５とした。カラムドライバは、３２レベル（５ビット）ドライバを用い（内２０レベルを使用）、ロウドライバは、通常の３レベル（±ＶＲ 、０）を用いた。
【０２２４】
上記の駆動方式で駆動した状態での特性を表１３に示す。
【０２２５】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、残像のほとんどない階調に優れた動画表示が得られた。
【０２２６】
ウィンドウズでの静止画表示、ビデオ信号を用いた動画表示のいずれにおいても、優れた画像が得られ、実施例１よりもコントラストの高いクロストークの少ない表示が得られた。
【０２２７】
また、入力ビット数を６ビット（６４階調）とし、それを、４フレームでのフレーム変調と７階調のＡＭ変調に割り振り、表示を行ったところ、４１階調の表示が達成された。
【０２２８】
［実施例３］
実施例１と同様の液晶表示パネルを駆動した。ただし、用いたカラム電圧レベルとしては、表１１のようにした。すなわち、表示データとしては、１、０．８６６、０．５、０、−０．５、−０．８６６、−１の７つを用いた。
【０２２９】
【表１１】
得られたモジュールの特性を表１３に示す。
【０２３１】
２フレームでは、２１階調であったが、等間隔な階調ではなかった。
【０２３２】
入力ビット数を６ビット（６４階調）に変更して、４フレームでのフレーム変調と７階調のＡＭ変調に割り振り、表示を行ったところ、等間隔な階調表示が達成され、階調数は６１階調であった。
【０２３３】
［比較例１］
実施例１と同様の４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡ液晶表示パネル（２４０度ツイストのフィルム補償型ＳＴＮ）を下記の要領で駆動した。
【０２３４】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを１ライン順次選択法（ＡＰＴ）で行った。階調方式は振幅変調とフレーム変調を併用し１５階調の表示を行った。階調の対応は、４ビット（１６階調分のデータを入力し、１５階調のレベルに割り振り、その１５階調をＡＭ８階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭ変調による８階調は、表示データ−１（オン）から＋１（オフ）までを等間隔にとった８階調とした。
【０２３５】
極性反転は、１３選択パルス毎に行った。各フレームは、ＸサブフレームとＹサブフレームに分けられ、Ｘサブフレームには分割データＸに対応する電圧、Ｙサブフレームには分割データＹに対応する電圧、が印加される。駆動周波数は、選択パルス幅が３５μｓ（すなわちサブフレーム周波数＝１２０Ｈｚ）となるようにし、バイアス比は１／１４とした。
【０２３６】
上記の駆動方式で駆動した状態での特性を、表１３に示す。
【０２３７】
カラムドライバは、１６レベル（４ビット）ドライバ（内１４レベルを使用）を用い、ロウドライバは、通常の３レベル（±ＶＲ 、０）を用いた。
【０２３８】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、若干の残像のある動画表示が得られたが、実施例１、２、３よりも品位の劣るものであった。
【０２３９】
以上の実施例、比較例の、カラム電圧レベル数ならびに階調数を表１２に示す。なお、ＭＬＳは複数同時選択法の意味である。
【０２４０】
【表１２】
【表１３】
［実施例４］
４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡ液晶表示パネルを用意した。液晶表示パネルは、２４０度ツイストのＳＴＮで、２枚の位相フィルムで位相補償を行い、内面カラーフィルタと組合せてカラー化したものであり、蛍光管バックライトを裏面に配置して、表示モジュールを構成した。
【０２４３】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを３ラインずつ選択する複数ライン同時選択で行った。したがって、２４０の選択ラインは８０個のサブグループに分割され、表１０に示す４×４の直交行列により選択パルス系列を規定した。ここで、各サブグループ単位に仮想ラインを１行設け、仮想的に４ライン選択として駆動した。
【０２４４】
階調方式は、振幅変調とフレーム変調を併用し２１階調の表示を行った。５ビット（３２階調分）のデータを入力し、ガンマ補正後２１階調のレベルに割り振り、その２１階調をＡＭ７階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭで表示する７階調は±１、±０．８、±０．６、０を選択した。フレーム変調における各フレームでは、図４に示したような表示データの分配をした。また、ＡＭ７階調は、ＸサブフレームとＹサブフレームに分けて表示した。
【０２４５】
仮想ライン上の仮想データは３本の実ラインのデータより計算され、以下の３つの条件を用いて計算し、ロウ（選択）関数発生器からの信号により、行列演算を実施し、６レベルの選択パルスに対応したカラム電圧レベルを得た。このデータを３ビットでカラムドライバに転送した。
【０２４６】
条件１：奇数サブフレームにおいては、１ラインデータ当たりの、分割データＸとして±１、±１．４を用い、偶数サブフレームでは、分割データＹとして±１、±０．２を用いる。
条件２：仮想ラインのデータは、４ラインの分割データとして±１の数が偶数になるようにする。
条件３：仮想ラインのデータは、４ラインの分割データとしてマイナス符号の数が偶数になるようにする。
【０２４７】
極性反転は、２フレーム（４サブフレーム）完了後、極性を反転した。Ｘサブフレームには、表３の分割データＸを演算した結果に基づくカラム電圧を印加し、Ｙサブフレームには、表３の分割データＹを演算した結果に基づくカラム電圧を印加する。
【０２４８】
駆動周波数は、選択パルス幅が３５μｓ（すなわちサブフレーム周波数＝１２０Ｈｚ）となるようにし、最大バイアス比（ロウ電圧／カラム最大電圧）は１／５とした。カラムドライバは、８レベル（３ビット）ドライバを用い（うち６レベルを使用）、ロウドライバは、通常の３レベル（±ＶＲ 、０）を用いた。
【０２４９】
上記の駆動方式で駆動した状態での特性は、コントラスト比４０：１、応答時間（平均）７０ｍｓ、であった。
【０２５０】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、残像のほとんどない階調に優れた動画表示が得られた。
【０２５１】
ウィンドウズでの静止画表示、ビデオ信号を用いた動画表示のいずれにおいても、優れた画像が得られ、コントラストが高くクロストークの少ない表示が得られた。
【０２５２】
また、入力ビット数を６ビット（６４階調）とし、それを、４フレームでのフレーム変調と７階調のＡＭ変調に割り振り、表示を行ったところ、４１階調の表示が達成された。
【０２５３】
［実施例５］
実施例４と同様に液晶表示素子を駆動した。ただし、用いた選択行列は、表１４のものにした。
【０２５４】
【表１４】
選択行列の変更に応じて、仮想データの決め方を、一部変更した。実施例４では仮想ラインのデータは、４ラインの分割データとしてマイナス符号の数が偶数になるようにしていたのに対し（条件３）、これが奇数になるようにした。
【０２５６】
得られたモジュールの特性は、実施例４と同等であり、画像としても、実施例４とほぼ同じであった。
【０２５７】
［実施例６］
実施例４において、仮想的なサブグループを一つ追加し、サブグループの数を８１として、選択行列の列ベクトルの飛びをなくして駆動した。この場合において、１３選択パルスごとに極性反転した。また、ＡＭ７階調データに２フレームのＦＲＣを併用するとともにフリッカー防止のためにＡＭデータを空間的、時間的に分散した。具体的には、１フレーム目と２フレーム目で表示されるデータを、表示画面上の２×２のピクセルに分けると、データを表１５のようになるようにした。
【０２５８】
【表１５】
また、１スキャン内で、５サブグループの選択ごとに分割データＸと分割データＹの入れ替えを行った。すなわち、数１２に示したような、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）を用いた。
【０２６０】
上記の手法を用いることによって中間調のクロストークは大幅に減少した。また本来の階調レベル（実効電圧レベル）に対する輝度の逆転現象も大幅に抑制された。
【０２６１】
［実施例７］
実施例６で、さらに、選択行列の同一の列ベクトルによって直交変換された分割データＸに基づく信号と分割データＹに基づく信号とが、同時選択される特定の行電極群に注目して、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されるようにした。すなわち、数１３に示したような、列電極電圧シーケンスベクトル（ｃＸ＋Ｙ ）を用いた。
【０２６２】
かかる手法を用いることにより、ＡＭ特有の動画縦筋むらは大幅に低減した。その結果、ビデオ信号の表示を行ったところ、クロストークの少ない表示品位の優れた、表示が得られた。
【０２６３】
［実施例８］
４８０×６４０×ＲＧＢのＶＧＡ液晶表示パネルを用意した。液晶表示パネルは、２４０度ツイストのＳＴＮで、２枚の位相フィルムで位相補償を行い、内面カラーフィルタと組合せてカラー化したものであり、蛍光管バックライトを裏面に配置して、表示モジュールを構成した。
【０２６４】
全走査線（選択線）を上下２分割して、２画面駆動とした。駆動は選択ラインを２ラインずつ選択する複数ライン同時選択で行った。したがって、２４０の選択ラインは１２０個のサブグループに分割され、表１６示すように二つの２×２直交行列からなる２×４の直交行列により選択パルス系列を規定した。したがって、オン、オフデータに関しては、各サブグループが２回選択されたときに電圧実効値が確定し、中間調データに関しては、４回選択されたときに電圧実効値が確定するようにした。
【０２６５】
【表１６】
ここで、表１６のようなベクトルを用いているのは、同時に選択される二つのロウ電極間でロウ波形の周波数成分を等しくし、ロウ方向の均一性を達成するためである。上記行列の各列（選択ベクトル）を本例で左からＡ１〜Ａ４と呼ぶことにする。
【０２６７】
階調方式は、振幅変調とフレーム変調を併用し２１階調の表示を行った。５ビット（３２階調分）のデータを入力し、ガンマ補正後２１階調のレベルに割り振り、その２１階調をＡＭ７階調と２フレームでのフレーム変調に割り振った。ＡＭで表示する７階調は±１、±０．８、±０．６、０を選択した。フレーム変調における各フレームでは、図４に示したような表示データの分配をした。また、ＡＭ７階調は、分割データであるＸデータとＹデータに分けて表示した。
【０２６８】
特定のフレーム中のスキャンと、Ｘデータ、Ｙデータとの対応は、サブグループにより異なり、最初の５サブグループは、第１スキャンをＸデータとし、次の５サブグループは第１スキャンをＹデータとした。さらに、次のスキャン時には、それぞれ、Ｘ、Ｙを入れ替えてスキャンした。
【０２６９】
また、第１スキャンと第２スキャンとで使用する選択ベクトルが等しくなるようにし、第３スキャンと第４スキャンとで使用する選択ベクトルが等しくなるようにした。すなわち、２スキャンごとに選択ベクトルが変化する。さらに３回の選択ごとに選択ベクトルを規則的に変化させた。つまり、第１、２スキャンでの選択ベクトルの系列が、Ａ１，Ａ１，Ａ１，Ａ２，Ａ２，Ａ２，Ａ３，Ａ３，Ａ３， ・・・、第３、４スキャンでの選択ベクトルの系列が、Ａ２，Ａ２，Ａ２，Ａ３，Ａ３，Ａ３，・・・、となるようにした。第１サブグループでは、表１７のような選択ベクトルと、分割データが、それぞれのスキャンにおいて印加される。
【０２７０】
【表１７】
極性反転は、上記シーケンスとは独立に３１パルスごととした。カラム信号は、選択ベクトルと分割データから演算され、カラムドライバとして４ビット（１６レベル）のドライバを用いた。上記の駆動方式で駆動した状態での特性は、コントラスト比３５：１、応答時間（平均）７０ｍｓ、であった。
【０２７２】
信号入力として、パソコンからのＶＧＡ出力を用い駆動したところ、細やかな階調の表示が行われた。また、ビデオ信号をパソコンに入力しそれを表示したところ、残像のほとんどない階調に優れた動画表示が得られた。
【０２７３】
ウィンドウズでの静止画表示、ビデオ信号を用いた動画表示のいずれにおいても、優れた画像が得られ、コントラストが高くクロストークの少ない表示が得られた。
【０２７４】
また、入力ビット数を６ビット（６４階調）とし、それを、４フレームでのフレーム変調と７階調のＡＭ変調に割り振り、表示を行ったところ、４１階調の表示が達成された。
【０２７５】
［実施例９］
実施例８とほぼ同様の駆動法で画像を表示した。
【０２７６】
ただし、Ｘ、Ｙの入れ替えは、サブグループ内とサブグループ間の両方で行った。また、サブグループ間のＸ、Ｙの切り替え部にダミーサブグループを挿入し、次のサブグループのデータをダミーサブグループ中の電極の仮想データとして用いた。これは、サブグループごとの切り替えにより生じる波形歪みによるサブグループ間の輝度むらを除くためである。Ｘ、Ｙのサブグループ間の切り替えは、２０サブグループごとに行い、したがって、全体を６個のブロックに分け、６個のダミーサブグループ（１２本の仮想ライン）を設けた。
【０２７７】
第１のブロックでは、第１フレーム第１スキャンで、同時選択される２ラインの第１ラインにＸデータを第２ラインにＹデータを振り分け、第２のブロックでは、第１ラインにＹデータを第２ラインにＸデータを振り分けた。次のスキャンでは、Ｘ、Ｙを入れ替えて用いた。
【０２７８】
駆動デューティは、１／２５２となったが、実施例８とほぼ同等の特性が得られ、かつ画像の高い均一性が得られた。
【０２７９】
［実施例１０］
実施例８とほぼ同様の駆動法で画像を表示した。
【０２８０】
ただし、階調手法として、ＦＲＣにより時系列に展開される振幅変調に対応した階調データとして、２種類設定し、奇数カラムラインでは、奇数フレームに階調データＡ、偶数フレームに階調データＢ、偶数カラムラインでは、奇数フレームに階調データＢ、偶数フレームに階調データＡとして表示を行った。用いた、階調データＡ，Ｂは、Ａ（１，０．８，０．６，０，−０．６，−０．８，−１）、Ｂ（１，０．８８，０．４７，０，−０．４７，−０．８８，−１）とした。２フレームのＦＲＣで表示を行ったところ、４０階調を超える階調表示が得られ、階調データＡのみの場合の、２１階調に比べ飛躍的に階調数が増大した。ただし、カラムドライバとしては、５ビットのものを用い、内２７レベルを用いた。
【０２８１】
［実施例１１］
実施例８とほぼ同様の駆動法で画像を表示した。
【０２８２】
１フレームの階調データは、（１，０．８，０．６，０，−０．６，−０．８，−１）とし、奇数フレームと偶数フレームで、ロウ電圧の振幅の絶対値を変えて階調を表示した。ここで、偶数フレームのロウ電圧は、奇数フレームの０．７５倍とした。
【０２８３】
実施例８とほぼ同等のコントラストが得られ、階調数は２フレームで４４階調、４フレームで１００階調以上が表示された。
【０２８４】
【発明の効果】
本発明においては、多階調の液晶表示装置を、現実的なレベル数（６４／３２レベル以下）で、振幅変調を利用した階調駆動ができる。すなわち、フリッカーのない階調表示を得るために、大幅な回路系の省力化とコストダウンが達成できる。
【０２８５】
また、データエラーなく完全に独立して表示を行える。特殊なデータ処理なしで、高品位の画像を提供できる。すなわち、クロストークなど情報エラーの少ない画像が提供できる。
【０２８６】
さらに、カラム電圧の最大レベルを低く抑制できる。これにより、消費電力を少なくするだけでなく、表示むらの原因となる電圧変動を小さくし、非常に高品位の表示を提供できる。
【０２８７】
本発明は、複数ライン同時選択法にもきわめて効果の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、ｄ１ ＝０．６、ｄ２ ＝０．８の組合せで、種々のロウ波形、カラム波形の場合について、画素に印加される電圧の値を示した説明図。
【図２】２ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合の、電圧レベルの低減効果を示した説明図。
【図３】３ライン同時選択する駆動方式に対して１ラインの仮想電極を追加した場合の、電圧レベルの低減効果を示した説明図。
【図４】本発明によって、複数ライン同時選択法による駆動を行う場合の回路の一例のブロック図。
【図５】本発明の実施するための回路を示すブロック図。
【図６】（ａ）は従来の技術を実施するためのメモリマッピングを示す概念図、（ｂ）は本発明を実施するためのメモリマッピングを示す概念図。
【図７】図５の階調データ変換回路の具体的な内容を示す回路図。
【図８】本発明を実施するための回路を集積化した場合の回路の一例を示すブロック図。
【図９】本発明を実施するための回路を集積化した場合の回路の他の例を示すブロック図。
【図１０】本発明を実施するためのメモリマネージメントの方法を示す概念図。
【符号の説明】
１：メモリ
２：サブフレーム振分けルックアップテーブル
３：演算回路
４：関数発生器
５：カラムドライバ
６：ロウドライバ
７：液晶表示パネル
１５：タイミング発生器
２１：フレーム変調回路
２２：入力ポート
２３：メモリ
２５：出力ポート
２６：階調データ変換回路
２７：行選択パターン発生器
２８：列電圧信号演算回路
Claims (16)
- マルチプレックス駆動を使用した液晶表示装置の駆動法であって、
（ａ）階調データの表示に際し、表示すべきデータの濃度レベルに応じて変化する成分を含むような複数の階調データ（これを分割階調データという）に対応するパルス高の電圧パルスを画素に印加することにより、非選択状態にある走査電極上の画素に印加されるＲＭＳ電圧を表示の１フレーム内において実効的に一定とすること、及び、
（ｂ）上記複数の分割階調データのうちの一部が、表示に使用する階調データのうちの少なくとも異なる二つにおいて共通になるようにし、
階調データｄ（−１＜ｄ＜１であって、−１が表示のオン、１が表示のオフに相当する。）の表示は、分割階調データｄ＋（１−ｄ2 ）1/2 及び分割階調データｄ−（１−ｄ2 ）1/2 を表示することにより実効的に行われるとともに、
前記階調データｄとして、少なくとも｛±ｄ1 ，±（１−ｄ1 2 ）1/2 ｝の４種類（ここで−１＜ｄ1 ＜１かつｄ1 ≠０）を選択する液晶表示装置の駆動法。 - 階調データは、フレーム変調又はパルス幅変調を併用して表示されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 表示すべきデータの濃度レベルに応じて変化する成分を波高値に含むような電圧パルスによって得られる階調レベルが、−１と＋１の間を実質的に等間隔に分割したレベルの一部からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 複数の走査電極が同時に選択され、その選択パルス系列が実質的に直交性を有する選択行列に対応することを特徴とする請求項１、２または３に記載の液晶表示装置の駆動法。
- データ電極には、同時選択される走査電極に対応する前記選択行列で前記分割階調データを変換して得られる信号を印加することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 階調データｄ（−１＜ｄ＜１であって、−１が表示のオン、１が表示のオフに相当する。）の表示は、分割階調データｄ＋（１−ｄ2 ）1/2 及び分割階調データｄ−（１−ｄ2 ）1/2 を表示することにより実効的に行われるとともに、
前記階調データｄとして、少なくとも｛±ｄ1 ，±（１−ｄ1 2 ）1/2 ｝の４種類（ここで−１＜ｄ1 ＜１かつｄ1 ≠０）を選択することを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶表示装置の駆動法。 - 中間的な階調データの表示時において、全ての走査電極に少なくとも一つの選択パルスが印加される期間内に該選択パルスに対応してデータ電極に印加される信号群には、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とが混在していることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 中間的な階調データの表示時において、同時選択される一つの走査電極群に印加される１回の選択パルスに対応してデータ電極に印加される信号群には、分割階調データのうち絶対値が１を超えるものを直交変換して得られる信号と絶対値が１未満のものを直交変換して得られる信号とが混在していることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 同時選択される特定の走査電極群に注目した場合に、データ電極に印加される信号は、所望の階調データを表示するために必要な全ての分割階調データを直交変換することによって形成された複数の信号が、選択行列の列ベクトルごとに一まとまりとなって、選択パルスの印加のタイミングに対応して連続的に印加されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 同時選択される走査電極に仮想走査電極を加え、表示に必要な電圧レベル数を減らすように、仮想走査電極上のデータを設定することを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 同時選択される走査電極（仮想走査電極を含む）に対応する表示データを絶対値の異なる表示データの組に分けた場合、それぞれの組に含まれる表示データの個数が所定の離散した整数値のみをとるように、仮想走査電極上のデータを設定することを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 選択行列の列ベクトルの要素積が一定とされ、同時選択される走査電極（仮想走査電極を含む）に対応する表示データの要素積の符号が一定になるように仮想走査電極上のデータを設定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 液晶表示装置の駆動法であって、
複数の走査電極が同時に選択され、その選択パルス系列を実質的に直交性を有する選択行列に対応させるとともに、データ電極には選択行列で階調データを変換して得られる信号を印加し、
該階調データは、絶対値の異なる２種以上のデータであり、
同時選択される走査電極に仮想走査電極を加え、表示に必要な電圧レベル数を減らすように仮想走査電極上のデータを設定することを特徴とする液晶表示装置の駆動法。 - 同時選択される走査電極（仮想走査電極を含む）に対応する表示データを絶対値の異なる表示データの組に分けた場合、それぞれの組に含まれる表示データの個数が所定の離散した整数値のみをとるように、仮想走査電極上のデータを設定することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の駆動法。
- 選択行列の列ベクトルの要素積の符号が一定とされ、同時選択される走査電極（仮想走査電極を含む）に対応する表示データの要素積の符号が一定になるように仮想走査電極上のデータを設定することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液晶表示装置の駆動法。
- マルチプレックス駆動を使用した液晶表示装置の駆動法であって、
（ａ）第１の階調データの表示に際し、表示すべき第１の階調データの濃度レベルに応じて変化する成分を含むような複数の第２の階調データ（これを分割階調データという）に対応するパルス高の電圧パルスを画素に印加することにより、非選択状態にある走査電極上の画素に印加されるＲＭＳ電圧を表示の１フレーム内において実効的に一定とすること、及び、
（ｂ）上記複数の第２の階調データのうちの一部が、表示に使用する第１の階調データのうちの少なくとも異なる二つにおいて共通になるようにしたこと、
を特徴とする液晶表示装置の駆動法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21507595A JP3591926B2 (ja) | 1994-08-23 | 1995-08-23 | 液晶表示装置の駆動法 |
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| JP19990894 | 1994-08-24 | ||
| JP6-317027 | 1994-12-20 | ||
| JP31702794 | 1994-12-20 | ||
| JP12141595 | 1995-05-19 | ||
| JP7-121415 | 1995-05-19 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0943571A JPH0943571A (ja) | 1997-02-14 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21507595A Expired - Lifetime JP3591926B2 (ja) | 1994-08-23 | 1995-08-23 | 液晶表示装置の駆動法 |
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| JP (1) | JP3591926B2 (ja) |
-
1995
- 1995-08-23 JP JP21507595A patent/JP3591926B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH0943571A (ja) | 1997-02-14 |
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