JPH03260621A - 液晶パネルの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 液晶パネルの駆動力法に関し、 電圧平均化法を用いて単純マトリクス構造の液晶パネル
に階調表示をさせて駆動するに際し、表示パターンの階
調に依存したクロストークの発生を抑えることを目的と
し、 データ電極とスキャン電極とを交差して設けたマトリク
ス型液晶パネルを、選択されるデータ電極には所定電圧
■を階調に応じてパルス幅で印加し、選択されるスキャ
ン電極にはＯを印加し、非選択のデータ電極には（１−
２／ａ）νを印加し、非選択のスキャン電極には（１−
１／ａ）νを印加する正電圧印加モードと、選択される
データ電極にはＯを階調に応してパルス幅で印加し、選
択されるスキャン電極には■を印加し、非選択のデータ
電極に（２／ａ）Ｖを、非選択のスキャン電極には（１
／ａ）Ｖを印加する負電圧印加モード時とで駆動する方
法において、ｌスキャン電極駆動時間毎に、選択される
スキャン電極に表示する中間調データの個数と、パルス
幅が走査期間と同じ階調データ数の前回選択されたスキ
ャン電極における動データ数との差との和を演算し、演
算値に応じて補正電圧の大きさを決定して、この補正電
圧を正電圧印加モード時と負電圧印加モード時とでは逆
の極性で、スキャン電極の非選択電圧に足し合わせる方
法である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は単純マトリクス構造の液晶パネルの駆動方法に
関し、特に、パルス幅変調方式で階調表示を行わせる液
晶パネルの駆動方法に関する。

近年、パソコンやワープロ等の普及に伴い、その表示装
置として大型で消費電力が大きいＣＲＴに代わり、軽量
、薄型で電池駆動も可能な液晶表示装置の採用が顕著と
なってきている。液晶表示装置の駆動方式は単純マトリ
クス型とアクティブマトリクス型に大別されるが、アク
ティブマトリクス型は各画素に非線型素子が必要である
ために製造が困難であり、現在は表示容量の大きい液晶
表示装置には一般に単純マトリクス構造が採用されてい
る。

更に、近年の白黒ＳＴＮ型液晶表示パネルの開発により
、これを用いての階調表示やカラー表示も行われるよう
になってきている。ところが、ＳＴＮ型液晶パネルは同
じ白（黒）でも表示パターンにより明るさが異なるクロ
ストークが発生するという問題がある。特に、階調表示
においては、クロストークによる輝度の変化は、階調の
順序が設計と異なって表示されたり、設計通りの階調数
が表示できなかったりして、表示品質を太き（低下させ
るので、これが出ないようにする技術の確率が望まれて
いる。

〔従来の技術］ 液晶表示パネルに階調表示を行わせるための方法を説明
する前に、液晶パネルに従来の明暗表示を行わせる電圧
平均化法について説明する。

第６図は、第７図に示す単純マトリクス構造の液晶パネ
ルのＸ１列に全て「明ｊ　（○）を書き込み、Ｘ２列に
ｒ暗Ｊ　（・）を書き込んだ時の液晶パネルの駆動波形
を示すものである。図において（ａ）はＸ１列のデータ
電圧印加波形（太線）、Ｘ２列のデータ電圧印加波形（
点線）であり、（ｂ）はＹ行のスキャン電圧印加波形、
および（Ｃ）は７２行のスキャン電圧印加波形、（ｄ）
はセルαの駆動電圧波形（太線）、セルβの駆動電圧波
形（点線）である。この時の電圧平均化法による電圧値
は第８図に示すようになり、第１の周期を１フレームの
期間中選択し、次のフレームで第２の周期を選択するも
のや、何ラインかおきに第１の周期と第２の周期を切り
換えるものが実用され、液晶に直流成分が印加されない
ようにして、パネル特性を劣化させない高信転な駆動を
実現している。

この第１の周期と第２の周期の切り換えは極性反転と呼
ばれ、その制御信号は極性反転信号と呼ばれる。

以上のような電圧平均化法で液晶パネルを駆動し、更に
階調表示、例えば８段階の階調表示を行わせるためには
、第５図（ａ）に示すように１走査期間におけるデータ
電圧波形をパルス幅変調すれば良い。即ち、階調０では
データ電圧を出さず（データ電圧は非選択電圧）、階調
１ではデータ電圧のパルス幅を１走査期間の１／７の時
間とし、階調の段階が１段階増える毎にパルス幅を増し
ていって、階調７でデータ電圧のパルス幅を１走査期間
と同じにすれば良い。

ところが、このように、電圧平均化法を用いて液晶パネ
ルに階調表示を行うと、液晶パネルでは容量成分でデー
タ電極がスキャン電極と結合しているので、スキャン電
極の１走査期間中に対してデータ電圧が階調表示のため
に変化すると、この変化がスキャン電圧に微分パルスと
なって現れ、第５図（ｂ）に示すように非選択電圧に重
畳されてクロストークとなってしまう。

そこで、従来は現在選択しているスキャン電極上の各中
間調のパルスが終了したときに、走査波形に生ずる歪の
量をその中間調セル数を計数して得た信号を用い、第５
図（Ｃ）に示すように次の階調までの時間内でスキャン
電極の非選択電圧に階調数に応じた補正電圧を印加する
ことによって実効電圧の補正を行い、歪の影響を打ち消
すようにしていた（特開昭６３−２２０２２８号公報）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来のパルス幅変調方式におけるクロストー
ク対策方法は、階調の区切り毎にスキャン電圧の補正を
行っているので、階調数が増大すると各中間調を計数す
るカウンタの数が非常に多くなり、更に、１ラインの走
査時間が数十μ秒であることを考慮すると、１階調当た
りは数μ秒で電圧制御を行わねばならず、応答特性の良
い電源が必要になるという問題がある。従って、多階調
にすればするほど回路数が増え、ＩＣ化する場合にゲー
ト数の増大を伴ってコストが高くなる。また、従来のク
ロストーク対策法では、走査ライン間でパルスの幅が走
査期間と同し最高位の階調である白（または全く選択期
間のない最低位の階調である黒）セルの数が変化するこ
とにより生ずるクロストークについての考慮がなされて
おらず、完全なりコストークの除去は出来ないという問
題があった。

本発明は、前記従来の単純マトリクス型液晶パネルの駆
動方法における課題を解消し、パルス幅変調方式により
階調表示を行う液晶パネルにおいて、階調数が多くなっ
ても回路規模が大きくならず、また、電源の応答も無階
調の場合と同等程度で良い液晶パネルの駆動方法を提供
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記従来の問題点を解消する本発明の液晶パネルの駆動
方法は、第１図に示すように、データ電極とスキャン電
極とを交差して設けたマトリクス型液晶パネルを、選択
されるデータ電極には所定電圧■を階調に応じてパルス
幅で印加し、選択されるスキャン電極には０を印加し、
非選択のデータ電極には（１−２／ａ）νを印加し、非
選択のスキャン電極には（１−１／ａ）Ｖを印加する正
電圧印加モードと、選択されるデータ電極にはＯを階調
に応じてパルス幅で印加し、選択されるスキャン電極に
は■を印加し、非選択のデータ電極に（２／ａ）　Ｖを
印加し、非選択のスキャン電極には（１／ａ）Ｖを印加
する負電圧印加モード時とで駆動する方法において、ま
ず、１スキャン電極駆動時間毎に、選択されるスキャン
電極に表示する中間調データの個数が計数されると共に
、選択されるスキャン電極に表示する最高位階調のデー
タ数（パルス幅が走査期間と同じ階調データ数）が計数
され、１スキャン電極駆動時間前に計数した１ライン前
の最高位階調のデータの個数との差が演算される。続い
て計数した中間調データの個数と最高位階調のデータの
ライン間の差数との和の演算が行われ、演算値に応じて
補正電圧が発生され、この補正電圧は正電圧印加モード
時と負電圧印加モード時とでは逆の極性で、スキャン電
極の非選択電圧に足し合わせられる。

〔作用〕

本発明によれば、各ライン毎に表示前にパターン中の中
間調のデータ数が計数され、かつ、次に表示するライン
中の最高位の階調の個数と現在表示中のライン中の最高
位の階調の個数の差が演算され、両者の和に応してスキ
ャン電極の非選択時の電圧に対する補正電圧が求められ
、各スキャン電極の非選択電圧に加算される。これによ
り、走査ライン間の最高位の階調のセル変化数により生
ずるクコストークと、パルス幅変調による１走査期間内
で発生するクロストークとを同時に抑えることが可能と
なる。

〔実施例〕

以下、添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第２図は本発明を実施する液晶パネルの駆動装置の一実
施例の構成を示す回路図である。図において、液晶パネ
ル２３のデータ電極にはデータ電極ドライバ（Ｘドライ
バ）２１が、スキャン電極にはスキャン電極ドライバ（
Ｙドライバ）２２がそれぞれ接続されている。２４は電
源回路であり、２つの電源Ｖ（（とＶＥＥとの間を複数
の抵抗で分割して電圧■１〜■６を発生させている。電
圧■、〜Ｖ６は第８図において説明した電圧平均化法の
実施に必要な電圧であり、その値は、 Ｖ　　−Ｖ　　　　　　　　Ｖ４＝（２／ａ）ＶＶ　ｚ
　＝　（１−１／ａ）　Ｖ　　　　　Ｖ　ｓ　−（１／
ａ）　ＶＶ３−（１−２／ａ）Ｖ　　　　　Ｖｂ　＝　
　０である。　（但しａはデユーティ比によって定まる
数であり、また、Ｖ６−０はこれを基準にするとう意味
で、物理的にＯ■である必要はない。）そして、データ
電極ドラ１”ハ２１には電源回路２４から電圧ｖ、、ｖ
、、ｖ４．ｖ６の各電位が与えられ、スキャン電極ドラ
イバ２２には後述する補正電圧加算回路２９を通し、て
電源回路２４から電圧Ｖ、、Ｖ、、Ｖ。

■６の各電位が与えられる。データ電極ドライバ２１お
よびスキャン電極ドライバ２２には液晶パネル制御装置
２６が接続されている。この液晶パネル制御装置２６は
パーソナルコンピュータ２５等の制御機器等からの指令
に応じて、データ電極トライバ２１およびスキャン電極
ドライバ２２に液晶パネル表示テ′−夕であるＸデータ
ＸＤＡＴＡおよびＹデータＹＤＡＴＡと、これらのデー
タを同期化するためのデータクロック信号Ｄ　ＣＬ　Ｋ
、並びに正電圧印加モード期間と負電圧印加モード期間
を切り替えるための信号ＤＦ（ここでは以後、１フレー
ム毎に切り替える場合を例に説明する。）を与えるもの
である。

また、データ電極ドライバ２１およびスキャン電極トラ
イバ２２は液晶パネル制御装置２６からのＸデータχＤ
ＡＴＡ　、　ＹデータＹＤＡＴＡに応じて液晶パネル２
３の各データ電極、および各スキャン電極に電源回路２
４からの前述の電圧■、〜Ｖ６のうちの何れかを選択し
て与える。即ち、正電圧印加モード期間では、データ電
極ドライバ２１はＸデータＸＤＡＴＡに基づいて選択さ
れるデータ電極には所定電圧Ｖを階調に応じたパルス幅
で印加し、非選択のデータ電極には（１−２／ａ）　Ｖ
を印加し、スキャン電極ドライバ２２はＹデータＹＤＡ
ＴＡに基づいて、選択されるスキャン電極には０を印加
し、非選択のスキャン電極乙こは（１−１／ａ）　Ｖを
印加する。同様に、負電圧印加モード期間では、データ
電極ドライバ２１はＸデータＸＤＡＴＡに基づいて選択
されるデータ電極にはＯを階調に応したパルス幅で印加
し、非選択のデータ電極には（２／ａ）　Ｖを印加し、
スキャン電極ドライバ２２はＹデータＹＤＡＴＡに基づ
いて、選択されるスキャン電極には■を印加し、非選択
のスキャン電極には（１／ａ）　Ｖを印加する。

この実施例では、以上のような構成に加えて、最高位の
階調セルの変化数検出回路２７と、中間調総数計数回路
２８と、補正パラメータ発生回路２９と、Ｄ／Δ変換回
路２８と、補正電圧加算回路３１が設けられている。

最高位の階調セルの変化数検出回路２７はメモリを使う
例で説明すると、第３図のように動作する。

即ち、ステップ３０１において次に選択するラインのＸ
データＸＤＡＴＡの中から最高位の階調のド・ントの個
数を検出する。次いで、ステップ３０２において１スキ
ャン電極走査時間前に検出した前のライン（現在選択さ
れているライン）の最高位階調のドツトの個数をメモリ
から読み出し、ステップ３０３においてステップ３０１
で検出した最高位階調のドツトの個数をメモリに格納す
る。そして、ステップ３０４において、読み出した前の
ラインの最高位階調のドツトの個数と次に表示するライ
ンのデータ中の最高位階調のドツト数の個数の差を演算
し、ステップ３０５において演算した差の数を出力する
。また、中間調総数計数回路２８はカウンタ等で構成さ
れる回路で、次に選択するラインのＸデータＸＤＡＴＡ
の中から中間調のドツトの個数を検出する。以上の動作
を行うために、最高位の階調セルの変化数検出回路２７
と中間調総数計数回路２Ｂにはデータクロック信号ＤＣ
ＬＫ、正負電圧印加モード期間を切り換えるための極性
切換信号ＤＦ、およびスキャン電極駆動の同期化を図る
ためのスキャン同期信号５ＳＹＮＣが入力されている。

スキャン同期信号５ＳＹＮＣは１スキャン駆動期間毎に
最高位の階調セルの変化数検出回路２７と中間調総数計
数回路２８のカウントをリセットするためのものである
。

最高位の階調セルの変化数検出回路２７と中間調総数計
数回路２８の出力は補正パラメータ発生回路２９に入力
され、創出力の和がとられる。この和演算の結果はディ
ジタル値で補正パラメータ発生回路２９から出力されて
Ｄ／Ａ変換回路２８に入力される。Ｄ／Ａ変換回路２８
は補正電圧を発生するものであり、補正パラメータ発生
回路２９から出力されたディジタル値の演算結果をこれ
に対応する電圧値に変換する。更に、補正電圧加算回路
３１は電源回路２４のスキャン電極非選択電圧■２に補
正電圧を加算する加算回路３１１と、補正電圧を反転す
る反転回路３１３と、電源回路２４のスキャン電極非選
択電圧■、に反転された補正電圧を加算する加算回路３
１２とから構成されている。

なお、前述の実施例では最高位階調の“白”のライン間
の差を計数しているが、最低位階調である“黒”のライ
ン間の差を計数するようにしても良い。この場合は補正
パラメータ発生回路２９において、中間調総数から最低
位の階調のライン間の差を差し引く演算を実効すれば良
い。

次に、以上のように構成された液晶パネルにおける本発
明の詳細な説明する。

例えば、第２図の液晶パネル２３に８段階の階調表示を
行わせる場合について説明すると、データ電極トライバ
２１には第４図（ａ）に示すような７種類のパルス幅を
持ったＸデータＸＤＡＴＡが１走査期間に与えられる。

そして、あるスキャン電極が選択された時のＸデータＸ
ＤＡＴＡにこれら７種類の信号があったとすると、本発
明のようにスキャン電極の非選択電圧に補正電圧が印加
されない場合は、この７種類のＸデータＸＤＡＴＡの立
ち下がりにおいて、非選択状態のスキャン電極の非選択
電圧に第４図（ｂ）に示すような微分パルスが現れ、こ
れがクロストークとなって表示パネル２３に輝度むらが
生じていた。

このような場合、本発明の方法によれば、７種類の階調
があるＸデータχＤＡＴＡが表示される前に、中間調総
数計数回路２８において中間調を表示するドツトの総数
が計数され、更に、現在表示中のラインの最高位の階調
を表示しているドツト数と、次に表示するＸデータＸＤ
ＡＴＡ中の最高位の階調を表示するドツト数との差が演
算される。そして、両方の数の和によって補正電圧がＤ
／Ａ変換回路３０において補正電圧Δ■が発生され、そ
の補正電圧Δ■が第４図（Ｃ）に示すように、非選択状
態のスキャン電極の非選択電圧、例えば（１−１／ａ）
　Ｖに加算される。

この結果、階調表示を行った場合に発生する微分パルス
によるスキャン電極の非選択電圧の落ち込み量が補正電
圧Δ■によってキャンセルされ、スキャン電極の非選択
電圧の実効値が非選択状態のスキャン電極の正規の非選
択電圧、例えば（１−１／ａ）　Ｖに等しくなる。この
補正はＸデータＸＤＡＴＡをデータ電極ドライバ２１か
らデータ電極に印加する前に行われ、どのスキャン電極
が選択された場合でも、そのときのＸデータＸＤＡＴＡ
の表示パターンに対応した補正電圧が非選択状態のスキ
ャン電極の非選択電圧に印加されるので、表示パターン
に係わらず、非選択状態のスキャン電極に印加される非
選択電圧の実効値が常に一定となり、クロストークの影
響が抑えられる。

なお、本発明では階調１〜階調６までを一律に中間調と
して数を計数しているので、中間調のドツトの個数を計
数するためのカウンタは、各階調の区切り毎には必要で
なく、ｌ走査期間の開始時にＸデータＸＤＡＴＡが“オ
ン”であり、終了時には“オフ”である個数を計数すれ
ば良いので、階調数が増えてもカウンタの数に変化はな
い。また、補正電圧は１走査期間の中間調のドツト数と
ライン間の最高位階調の数の変化の和に応じて１走査期
間毎に行われるので、応答特性の良い電源も必要になら
ない。更に、前述の実施例では、階調を表すデータ電圧
のパルス幅が１走査期間の開始側を基準に変化する例に
ついて説明したが、階調を表すデータ電圧のパルス幅が
１走査期間の終了側を基準に変化する場合でも本発明は
同しように適用できる。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明の液晶パネルの駆動方法に
よれば、走査ライン間の最高位階調のセル変化数により
生ずるクロストークと、パルス幅変調により１走査期間
内で発生するクロストークを合わせて除去することが可
能となり、パルス幅変調方式の多階調表示におけるクロ
ストーク除去を回路規模を大きくすることなく容易に実
現でき、また、特別に高速動作の電源回路も必要がない
ので、コストダウンが可能な上に階調の表示品質が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の原理説明図、 第２図は本発明の方法を実施する液晶パネルおよびその
駆動装置の構成を示す回路図、第３図は第２図の最高位
の階調セルの変化数検出回路の動作を示すフローチャー
ト、 第４図は本発明の方法によるスキャン電極の非選択電圧
の波形を示す説明図、 第５図は第４図の実施例の動作を示す波形図、第６図は
第７図のセルα、βの駆動電圧波形を示す図、 第７図は液晶パネル上での表示パターンの一例を示す図
、 第８図は電圧平均化法を示す図である。 ２１・・・データ電極ドライバ、 ２２・・・スキャン電極ドライバ、 ２３・・・液晶パネル、 ２４・・・電源回路、 ２６・・・液晶バ矛ル制御装置、 ２７・・・最高位の階調セルの変化数検出回路、２８・
・・中間調総数計数回路、 ２９・・・補正パラメータ発生回路、 ３０・・・Ｄ／Ａ変換回路、 ３１・・・補正電圧加算回路、 ３１Ｌ　３１２・・・加算回路 ３１３・・・反転回路。 本発明の原理図 第１図 第２図 第２図の最高位の階調セルの変化数検出回路の動作を示
すフローチャート第 図 階調数とスキャン電８Ｎ印加電圧波形 第 図 階調数と本発明のスキャン電極印加電圧波形表示パター
ン例 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 データ電極とスキャン電極とを交差して設けたマトリク
   ス型液晶パネルを、選択されるデータ電極には所定電圧
   Ｖを階調に応じてパルス幅で印加し、選択されるスキャ
   ン電極には０を印加し、非選択のデータ電極には（１−
   ２／ａ）Ｖを印加し、非選択のスキャン電極には（１−
   １／ａ）Ｖを印加する正電圧印加モードと、選択される
   データ電極には０を階調に応じてバルス幅で印加し、選
   択されるスキャン電極にはＶを印加し、非選択のデータ
   電極に（２／ａ）Ｖを印加し、非選択のスキャン電極に
   は（１／ａ）Ｖを印加する負電圧印加モード時とで駆動
   する方法において、 １スキャン電極駆動時間毎に、選択されるスキャン電極
   に表示する中間調データの個数と、パルス幅が走査期間
   と同じ階調データ数の前回選択されたスキャン電極にお
   ける同データ数との差との和を演算し、演算値に応じて
   補正電圧の大きさを決定して、この補正電圧を正電圧印
   加モード時と負電圧印加モード時とでは逆の極性で、ス
   キャン電極の非選択電圧に足し合わせることを特徴とす
   る液晶パネルの駆動方法。