JP3632569B2

JP3632569B2 - 液晶装置の駆動方法及び表示装置

Info

Publication number: JP3632569B2
Application number: JP2000199831A
Authority: JP
Inventors: 孝胡桃澤; 昭彦伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP2001059959A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示パネル等の駆動方法及びそれを用いた表示装置、特にフレーム階調表示を行うための駆動方法および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶素子等の駆動方法として、順次複数本の走査電極を同時に選択して駆動する方法が提案されている（例えば、ＡＧＥＮＥＲＡＬＩＺＥＤＡＤＤＲＥＳＳＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＦＯＲＲＭＳＲＥＳＵＰＯＮＤＩＮＧＭＡＴＲＩＸＬＣＤＳ，１９８８ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＤＩＳＰＬＡＹＲＥＳＥＡＲＣＨＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥＰ８０〜８５参照、特願平４−８４００７、特開平５−４６１２７）。
【０００３】
このような駆動方法の１例として４ライン同時選択する方法によって図１３に示すような単純マトリックス型の液晶表示装置を駆動する場合を説明する。走査電極を４本ずつ選択し、３レベル（Ｖ１かゼロか−Ｖ１）の電圧レベルのうち１つを選択して走査電極に印加する。走査電極Ｘ１からＸ６に印加される電圧波形を図１４（ａ）に示す。この時、走査パターンと表示パターンを比較し、不一致の数によって各信号電極に印加する電圧レベルを決定する。走査パターンは、選択電圧がＶ１の場合＋、選択電圧が−Ｖ１の場合−、表示パターンは、オンの時＋、オフの時−と各々定義し、以下に信号電極に印加する電圧レベルを決定する手順の説明を行う。
【０００４】
全画面オン表示を行う場合、図１４（ａ）の１フィールド目の１Ｈに選択される４ライン（Ｘ１からＸ４）の走査パターンは、＋＋−＋で、表示パターンは、全面オンから＋＋＋＋となる。順番に比較すると同じ極性でない部分が３番目に１箇所あり、一致していない、つまり不一致の数は１である。不一致数１の場合、５レベル（Ｖ３かＶ２かゼロか−Ｖ２か−Ｖ３）の電圧レベルのうち、−Ｖ２を選択する。
【０００５】
そのほか不一致数０の場合、−Ｖ３を、不一致数２の場合、ゼロを、不一致数３の場合、Ｖ２を、不一致数４の場合、Ｖ３を選択する。各々の電圧比は、Ｖ２：Ｖ３＝１：２である。
【０００６】
上記手順に従って全画面オンの場合の信号電極Ｙ１に印加する電圧レベルを決定すると、図１４（ｂ）に示すようにフレーム期間１Ｆは、すべて−Ｖ２を選択する電圧波形となる。電圧交流化法によって、次のフレーム期間の走査電極の極性がすべて反転されることから、フレーム期間２Ｆは、すべてＶ２を選択する電圧波形となる。
【０００７】
図１４（ｃ）は、Ｘ１とＹ１の交点にある画素に印加する電圧波形を示している。この電圧波形によってＸ１とＹ１の交点にある画素の全画面オンの場合の光学応答は、図１５に示すように各フィールドで規則正しく透過率が上下を繰り返している。全面オフ表示の場合のＸ１とＹ１の画素の光学応答は、図１５に示すように走査電極に電圧が印加される期間に透過率が少し上昇するものの、低透過率を維持し、画素の表示は高コントラストを実現する。
【０００８】
また、階調の表示方法として、ＦＲＣ（ＦｌａｍｅＲａｔｅＣｏｎｔｒｏｌ）方式が知られている。２値の駆動ＩＣで、階調表示する方法であり、図１６に示すようにフレーム単位に表示をオン，オフさせ中間調を表示する。図１６の場合、３フレーム単位で４階調表示ができる。ただし、このまま全画素に対して適用すると、フリッカが発生する。このため、通常図１７に示すように３×３画素を１組とする基本パターンを考える。この９画素中の３画素だけをオンにすれば、１画素が人間の目の分解能より小さい場合、人間には３／９＝１／３階調の表示として見える。同様に、９画素中の６画素をオンにすると、６／９＝２／３階調の表示となる。
【０００９】
以下に、階調表示した場合の印加電圧波形と、その場合の光学応答について説明する。
【００１０】
図４に示すように、１／３階調表示を走査電極Ｘ５からＸｎと信号電極Ｙ２からＹ５の交点の画素に表示し、それ以外の画素は、３／３階調（背景の白画素）の表示をする。ＦＲＣ階調は、図１７の３×３画素を基本パターンとして表示する。
【００１１】
この場合の走査電極Ｘ１と信号電極Ｙ２の交点にある画素に印加する電圧波形を、図１８（ａ）に示す。また、光学応答を図１８（ｂ）に示す。
【００１２】
図１８（ａ）は、信号電極の電圧が−Ｖ２とＶ２だけでなく、ゼロや−Ｖ３、Ｖ３の電位も選択することになる。このため図１８（ｂ）の光学応答は、−Ｖ２とＶ２だけを選択しているフィールド期間よりも−Ｖ３やＶ３の選択がある部分のフィールド期間の透過率は、下降が緩やかで、ゼロを選択がある部分のフィールド期間は、透過率の下降が激しくなる。また、−Ｖ３やＶ３を選択しているフィールド期間は、オフの場合の透過率が上昇してしまい、通常のオフ表示よりも明るいオフ表示となってしまう。このため、階調表示している信号電極上のＸ１とＹ２、Ｙ３、Ｙ４・・・Ｙｍの交点の画素は、Ｘ１とＹ１の交点の画素と違った光学応答を示すためクロストークとなって観測される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＦＲＣ方式によって階調を表示すると、各信号電極の電圧波形が違うことから、光学応答が異なり、階調表示部分と非階調表示部分のクロストークが発生する課題を有している。特に高速応答の液晶を駆動する場合に顕著である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置の駆動方法は、複数の走査電極及び前記複数の走査電極に交差する複数の信号電極と、前記各走査電極と前記各データ電極との間に挟持された液晶とを備える液晶装置の駆動方法において、複数の画素の集合を基本単位として一つの表示ドットを表わし、フレーム単位で表示すべき階調に対応する前記基本単位内の表示状態を変えることによって階調表示を行い、複数の前記走査電極をｈ本毎にサブグループにわけ、当該サブグループ内の走査電極を同時に選択し、前記走査電極を選択する選択電圧は、第１の選択値と第２の選択値を有し、表示データ及び前記選択電圧の選択値に基づき信号電圧を前記信号電極に印加し、前記信号電極に印加される信号電位のレベル数が、前記信号電極に本来印加されるべき信号電位のレベル数よりも少なく、かつ所定の２つの階調を表示する場合に同一の信号電位のセットを用いるように前記基本単位内の表示状態及び前記選択値を設定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の表示装置は、複数の走査電極及び前記複数の走査電極に交差する複数の信号電極と、前記各走査電極と前記各データ電極との間に挟持された液晶とを備える表示装置において、複数の画素の集合を基本単位として一つの表示ドットを表わし、フレーム単位で表示すべき階調に対応する前記基本単位内の表示状態を変えることによって階調表示が行われ、複数の前記走査電極をｈ本毎にサブグループにわけ、当該サブグループ内の走査電極が同時に選択され、前記走査電極を選択する選択電圧は、第１の選択値と第２の選択値を有し、表示データ及び前記選択電圧の選択値に基づき信号電圧を前記信号電極が印加され、前記信号電極に印加される信号電位のレベル数が、前記信号電極に本来印加されるべき信号電位のレベル数よりも少なく、かつ所定の２つの階調を表示する場合に同一の信号電位のセットを用いるように前記基本単位内の表示状態及び前記選択値が設定されてなることを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明による液晶素子等の駆動方法および表示方法を具体的に説明する。
（実施例１）
実施例１は、４ラインの走査電極を同時選択する場合に、背景を表示する画素を駆動する信号電極が選択する電圧レベルと同じ実効値の電圧レベルを、階調表示を表示する画素を駆動する信号電極でも選択するものである。
【００１７】
図１３に示す構成の液晶表示装置を駆動するとする。図１（ａ）は、４ライン同時に駆動する場合の走査電極Ｘ１からＸ６に印加する電圧波形を、（ｂ）は、背景表示の画素を駆動する信号電極Ｙ１に印加する電圧波形を、（ｃ）は、階調を表示する画素を駆動する信号電極Ｙ２に印加する電圧波形を示している。図２は、同時選択する４画素のうち２画素が必ず組になってオンまたは、オフとなるように構成した３×４画素を基本単位とするＦＲＣ階調の基本パターン図である。図３は、信号電極Ｙ２と走査電極Ｘ１の交点の画素の光学応答を示している。
【００１８】
図４に示すように、走査電極Ｘ５からＸｎと信号電極Ｙ２からＹ５の交点の画素に１／３階調を表示し、それ以外の画素は、３／３階調（背景の白画素）の表示をする。走査電極Ｘ１からＸ４に、図１（ａ）に示した電圧波形を印加する。ここで、１Ｆ，２Ｆは、フレーム期間を、１ｆ、２ｆ、３ｆ、４ｆは、１フレーム期間を４つに分割したフィールド期間、１Ｈは、走査電極Ｘ１からＸ４の４ラインを選択する走査期間、２Ｈは、走査電極Ｘ５からＸ８の４ラインを選択する走査期間である。
【００１９】
背景表示の３／３階調の画素を駆動する信号電極Ｙ１に印加する電圧波形は、従来例でも説明したように、図１（ｂ）に示すように１Ｆ期間では、−Ｖ２の電圧レベルを選択し、２Ｆ期間では、Ｖ２を選択する波形となる。図２の階調パターンを用いて１／３階調を表示すると、信号電極Ｙ２に印加する電圧波形は、図１（ｃ）に示すようにＶ２か−Ｖ２のどちらかの電圧レベルを選択する波形となる。
【００２０】
１／３階調を表示する場合の信号電極の電圧波形を表１を用いて詳細に説明する。
【００２１】
表１は、走査パターンと１／３階調表示する表示パターンのすべての組み合わせの不一致数と、選択電位を示したものである。走査パターンは、走査電極が選択する電圧Ｖ１を＋、−Ｖ１を−として表示し、表示パターンは、オンを＋、オフを−として表示している。従来例で説明した手順に従い、走査パターンと表示パターンの不一致数によって電圧レベルを決定すると、走査パターンと階調パターンのすべての組み合わせにおいてＶ２か−Ｖ２しか選択していない。Ｖ２と−Ｖ２は、極性が違うだけで、非選択期間では、液晶素子に掛かる実効電圧は全く同じ働きをする。また、非選択期間に、Ｖ３、−Ｖ３とゼロ電圧を選択しないことから、階調表示部分がある信号電極Ｙ２とＸ１の交点にある画素の光学応答である図３は背景だけを表示する信号電極Ｙ１とＸ１の交点にある画素の光学応答（図１５）と全く同じとなり、クロストークを発生しない。
【００２２】
【表１】

表２は、２／３階調表示の場合の走査パターンと表示パターンのすべての組み合わせの不一致数と、選択電位を示したものである。すべての組み合わせにおいてＶ２か−Ｖ２しか選択していない。つまり、２／３階調の場合にも、階調表示部分がある信号電極上の背景を表示している画素と背景だけを表示する信号電極上の画素の光学応答は、同じとなり、クロストークを発生しない。同様に、背景が全面黒表示の場合にも、図２に示すＦＲＣ階調の基本パターンで階調表示を行うことで、クロストークの起きない良好な階調表示を行うことができる。
【００２３】
【表２】

さらに、同じ効果を持つ階調表示の基本パターンを図５に示す。同図では、１／３階調の１フレーム目に表示するパターンを代表して示している。同時に選択する４画素の内、２画素を組としてオン、オフすることは変わらないが、同図（ａ）と（ｂ）は、組にする２画素を隣合わせたものであり、同図（ｃ）と（ｄ）は、隣合わせの場合と離れた場合を組み合わせたものである。
【００２４】
（実施例２）
実施例１において、１／３階調や２／３階調の表示をする場合に、１列すべてがオンまたはオフになる場合を含んでいた。このため、階調表示部分に１列すべてがオンまたはオフになるラインが動くことでチラツキが目だつ。実施例２では、４ラインの走査電極を同時選択する場合に、走査期間（１Ｈ期間）ごとに階調表示パターンを変えることによって、このチラツキを解消するものである。
【００２５】
図６は、３走査期間（３Ｈ期間）ごとの周期で繰り返す１／３階調表示の場合の基本パターンを示すものである。３×１２画素単位のパターン構成となる。１走査期間ごとに４画素ずつ表示するが、１走査期間ごとに違う階調表示パターンを３つ組み合わせたものである。具体的には、１フレーム目の１列上の画素表示は、上から順に（オン、オフ、オン、オフ）、（オフ、オン、オフ、オン）、（オフ、オフ、オフ、オフ）となり、図２で示した１／３階調の１フレーム目の１列、２列、３列のパターンを順番にならべたものとなっている。表１に示したように、走査パターンと階調の表示パターンは、すべての組み合わせにおいてＶ２か−Ｖ２の電圧レベルしか選択しないことから、図６に示した階調表示パターンの場合にも、Ｖ２か−Ｖ２の電圧レベルしか選択しない。このため、光学応答が異なることによるクロストークが無い表示が可能である。
【００２６】
そのうえ、図６のような表示を行うと、Ｖ２と−Ｖ２の切り替えの数が信号電極毎に同じになり、互いに切り替わる電位変化の方向が違うため、相殺効果によって電圧を補正する効果がある。図１３に示す表示装置の全画面に図６のパターンによって１／３階調を表示した場合の信号電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に印加する電圧波形を図７に示す。立ち上がりと立ち下りが同じ時に必ず１組あることがわかる。このため、波形の立ち上がりによる歪と立ち下りによる歪が互いに相殺され、液晶に与えられる実効値電圧を補正する効果により、中間調を高品位で表示することが可能である。
【００２７】
（実施例３）
実施例３は、６ライン同時選択とした場合の本発明の１例である。６ライン同時選択の場合、信号電極に印加する電圧レベルは、全部で７レベル（Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，ゼロ，−Ｖ２，−Ｖ３，−Ｖ４の各レベル）必要である。電圧比は、Ｖ２：Ｖ３：Ｖ４＝１：２：３である。走査電極Ｘ１からＸ６に印加する電圧波形を図８（ａ）に示す。図１２の表示装置において、走査電極Ｘ７からＸｎと信号電極Ｙ２からＹ５の交点の画素に１／３階調を表示し、それ以外の画素は、３／３階調（背景の白画素）の表示をする。全面白（３／３階調）表示の信号電極Ｙ１に印加する電圧波形は、同図（ｂ）のように、最高電圧レベル（Ｖ４）と最低電圧レベル（−Ｖ４）を選択しない波形となる。図９は、４階調の表示を行う場合の基本パターンを示している。この基本パターンで１／３階調を表示する。１／３階調表示する信号電極Ｙ２の電圧波形は、図８（ｃ）に示すように、最高電圧レベル（Ｖ４）と最低電圧レベル（−Ｖ４）を選択しない波形となる。つまり、１／３階調表示も背景の全面白表示にも、信号電極に印加する電圧波形は、Ｖ２、Ｖ３、ゼロ、−Ｖ２、−Ｖ３の５レベルのセットしか用いない。このため、実施例１と同様に、光学応答の違いによるクロストークが起きない。２／３階調の場合も同様にクロストークは起きない。また、実施例２と同様に、３Ｈごとに基本パターンを入れ換えることによって、階調表示のちらつきを防止し、あわせて波形の歪を補正することによって良好な階調表示を行うことができることは明らかである。
【００２８】
（実施例４）
実施例４は、５ライン同時選択とした場合の本発明の１例である。５ライン同時選択の場合、信号電極に印加する電圧レベルは、全部で６レベル（Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，−Ｖ２，−Ｖ３，−Ｖ４の各レベル）必要である。電圧比は、Ｖ２：Ｖ３：Ｖ４＝１：３：５である。走査電極Ｘ１からＸ５に印加する電圧波形を図１０（ａ）のようにする。図１３の表示装置の走査電極Ｘ６からＸｎと信号電極Ｙ２からＹ５の交点の画素に１／３階調を表示し、それ以外の画素は、３／３階調（背景の白画素）の表示をする。３／３階調表示の信号電極Ｙ１に印加する電圧波形は、同図（ｂ）のように、最高電圧レベル（Ｖ４）と最低電圧レベル（−Ｖ４）を選択しない波形となる。図１１は、１／３階調表示を行う場合の基本パターンを示している。この基本パターンで１／３階調を表示すると、図１０（ｃ）に示すように、最高電圧レベル（Ｖ４）と最低電圧レベル（−Ｖ４）を選択しない波形となる。つまり、１／３階調表示も背景の全面白表示にも、信号電極に印加する電圧波形は、Ｖ２、Ｖ３、−Ｖ２、−Ｖ３の４レベルのセットしか用いない。このため、実施例１、実施例３と同様に、光学応答の違いによるクロストークが起きない。また、実施例２と同様に、３Ｈごとに基本パターンを入れ換えることによって、階調表示のチラツキを防止し、あわせて波形の歪を補正することによって良好な階調表示を行うことができることは明らかである。
【００２９】
以上、説明したように背景を表示する画素を駆動する信号電極が選択する電圧レベルのセットと同じ電圧レベルのセットを、階調表示を表示する画素を駆動する信号電極でも選択することで、光学応答が同じとなり、クロストークを発生しない。また、階調パターンを走査期間ごとに変えることにより、信号電極に印加する電圧波形の立ち上がりと立ち下がりが同じ位置で、同数に設定することができる。この相殺効果によって、良好な階調表示が可能である。
【００３０】
７ライン選択時の走査パターンと階調表示パターンを図１２に示す。同図（ａ）は、走査パターンを＋と−の符号によって簡略に表現した図であり、同図（ｂ）は、１／３階調を表示する３×７画素の基本パターンを示したものである。５、６ラインの場合と同様な効果がある。
【００３１】
上記の実施例では、４ライン、５ライン、６ライン、７ラインの場合を説明したが、選択ラインは、これに限定されるものではなく、８ライン以上の同時選択時でも同様の考え方で駆動できる。
【００３２】
そして、本発明の駆動方法による表示装置をパーソナルコンピュータ等の表示装置として使うことによって画質の向上した見やすい表示が実現できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶駆動方法によって液晶を駆動すると、高速応答の液晶ディスプレイの階調表示でも、クロストーク、チラツキの少ない表示品質の高い階調表示ができる表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶素子等の駆動方法の一実施例を示す駆動波形図。
【図２】本発明による液晶素子等の駆動方法の階調表示パターンを示す図。
【図３】光学応答を示す図。
【図４】表示パターンの説明図。
【図５】本発明による液晶素子等の駆動方法の階調表示パターンの他の例を示す図。
【図６】本発明による液晶素子等の駆動方法の他の実施例を示す階調表示パターンを示す図。
【図７】本発明による液晶素子等の駆動方法の他の実施例を示す信号電極に印加する電圧波形図。
【図８】本発明による液晶素子等の駆動方法の他の実施例を示す駆動波形図。
【図９】本発明による液晶素子等の駆動方法の他の実施例を示す階調パターン図。
【図１０】本発明による液晶素子等の駆動方法の他の実施例を示す駆動波形図。
【図１１】本発明による液晶素子等の駆動方法の他の実施例を示す階調パターン図。
【図１２】本発明による液晶素子等の駆動方法の他の実施例を示す走査パターンと階調パターン図。
【図１３】液晶表示装置の構成を示す図。
【図１４】従来の駆動方法を示す駆動波形図。
【図１５】従来の駆動方法による背景表示時の光学応答を示す図。
【図１６】従来のＦＲＣ階調表示の説明図。
【図１７】従来のＦＲＣ階調表示の基本パターン図。
【図１８】従来の駆動方法による階調表示時の光学応答を示す図。
【符号の説明】
Ｘ１，Ｘ２〜Ｘｎ走査電極
Ｙ１，Ｙ２〜Ｙｍ信号電極
１Ｆ，２Ｆフレーム期間
１ｆ，２ｆフィールド期間
１Ｈ，２Ｈ，３Ｈ走査期間

Claims

複数の走査電極及び前記複数の走査電極に交差する複数の信号電極と、前記各走査電極と前記各データ電極との間に挟持された液晶とを備える液晶装置の駆動方法において、
複数の画素の集合を基本単位として一つの表示ドットを表わし、フレーム単位で表示すべき階調に対応する前記基本単位内の表示状態を変えることによって階調表示を行い、
複数の前記走査電極をｈ本毎にサブグループにわけ、当該サブグループ内の走査電極を同時に選択し、
前記走査電極を選択する選択電圧は、第１の選択値と第２の選択値を有し、
表示データ及び前記選択電圧の選択値に基づき信号電圧を前記信号電極に印加し、
前記信号電極に印加される信号電位のレベル数が、前記信号電極に本来印加されるべき信号電位のレベル数よりも少なく、かつ所定の２つの階調を表示する場合に同一の信号電位のセットを用いるように前記基本単位内の表示状態及び前記選択値を設定することを特徴とする液晶装置の駆動方法。
前記複数の走査電極を同時に選択する走査期間ごとに前記基本単位内の画素の表示状態を変えることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の駆動方法。
複数の走査電極及び前記複数の走査電極に交差する複数の信号電極と、前記各走査電極と前記各データ電極との間に挟持された液晶とを備える表示装置において、
複数の画素の集合を基本単位として一つの表示ドットを表わし、フレーム単位で表示すべき階調に対応する前記基本単位内の表示状態を変えることによって階調表示が行われ、
複数の前記走査電極をｈ本毎にサブグループにわけ、当該サブグループ内の走査電極が同時に選択され、
前記走査電極を選択する選択電圧は、第１の選択値と第２の選択値を有し、
表示データ及び前記選択電圧の選択値に基づき信号電圧を前記信号電極が印加され、
前記信号電極に印加される信号電位のレベル数が、前記信号電極に本来印加されるべき信号電位のレベル数よりも少なく、かつ所定の２つの階調を表示する場合に同一の信号電位のセットを用いるように前記基本単位内の表示状態及び前記選択値が設定されてなることを特徴とする表示装置。
前記複数の走査電極を同時に選択される走査期間ごとに前記基本単位内の画素の表示状態を変えることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。