JPH0546127A

JPH0546127A - 液晶表示素子の駆動法

Info

Publication number: JPH0546127A
Application number: JP22960591A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hasebe; 浩士長谷部; Takeshi Kuwata; 武志桑田; Yutaka Nakagawa; 豊中川; Hidemasa Ko; 英昌高; Takashi Yamashita; 孝山下
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】高速応答性液晶表示素子に適した駆動法を得
る。【構成】行電極をＭ本ずつのサブグループに分け、該サ
ブグループを一括して選択して行う駆動法であって、列
電極に印加する電圧のレベル（Ｖ₀ ・・・，Ｖ_M）を｜
Ｖ₀ −Ｖ₁ ｜＜｜２Ｖ₀／Ｍ｜を満たすように定める。
また、行電極の選択電圧を±Ｖ_r とすると、Ｖ_r ＞｜Ｖ
₀ ｜Ｎ^1/2 ／Ｍを満たすように定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子を高速に駆
動する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来ツイスティッドネマチック（ＴＮ）
またはスーパーツイスティッドネマチック（ＳＴＮ）な
どの単純マトリクス方式液晶表示素子には、電圧平均化
法とよばれる駆動法が用いられてきた。この駆動法で
は、走査線数をＮ、フレーム周期をＴとしたとき、選択
期間にはＴ／Ｎ、非選択期間には（Ｎ−１）Ｔ／Ｎの時
間が割り当てられる。即ち、１フレーム内に、Ｎ本中１
本の選択パルスが存在し、他は、ＯＮ電圧選択パルスの
１／ｂの波高値をもつバイアス波で構成される印加波形
で成り立っている。図５（ａ）のＡに印加波形を示し
た。横軸は時間、縦軸は電圧である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この電圧平均化法にお
いては、液晶がいわゆる実効値応答としての挙動を示す
ことが前提となっており、これにより所定のコントラス
ト比を得ることができる。図５（ｂ）のＣに実効値応答
の様子を示す。横軸は時間、縦軸は液晶層の両側に偏光
板を配置した際の透過光強度である。

【０００４】ところが、端末におけるマウス表示や、ビ
デオ表示に対応できるような高速応答性を有する液晶素
子を駆動する場合、上述の駆動法を用いると液晶分子の
分子軸方向の変化が、電圧に対して追随しやすいため、
図５（ｂ）のＢのように、光学応答波形がいわゆるピー
ク値応答的な挙動を示すようになり、実効値応答を示す
Ｃから外れるようになる。即ち、選択期間に立ち上がっ
た光学応答波形が、非選択期間では保持できず、減衰の
割合が大きくなるので、透過率平均レベルが下がり、コ
ントラスト比が低下するという問題点が生じる。

【０００５】このような問題は、数百以上の高デューテ
ィ比のダイナミック駆動を行なう際にはいわゆる液晶表
示素子の平均応答速度が１５０ｍｓｅｃ以下になると発
生してくるが、特にダイナミック駆動における平均応答
速度１００ｍｓｅｃ以下の液晶表示素子において顕著で
ある。

【０００６】ここで、液晶表示素子の平均応答速度とは
以下のように本明細書では定義する。即ち、充分時間が
経過した時点でのＯＦＦ電圧での光透過度をＴ_OFF 、Ｏ
Ｎ電圧での光透過度をＴ_ONとし、ＯＦＦ電圧からＯＮ電
圧に切り替えた時刻をｔ₁ 、その後、光透過度Ｔが（Ｔ
_ON−Ｔ_OFF ）×０．９＋Ｔ_OFF となる時刻をｔ₂ 、ま
た、ＯＮ電圧からＯＦＦ電圧に切り替えた時刻をｔ₃ 、
その後、光透過度Ｔが（Ｔ_ON−Ｔ_OFF ）×０．１＋Ｔ
_OFF となる時刻をｔ₄ とすると、平均応答速度τは、 τ＝（（ｔ₄ −ｔ₃ ）＋（ｔ₂ −ｔ₁ ））／２で表わされる。

【０００７】ところで、T.N.Ruckmongathan は低電圧で
の駆動および表示の均一性を実現するため、いわゆるＩ
ＨＡＴ法を提案している（1988 International Display
Research Conference）。その駆動法は、

【０００８】Ｎ本の行電極をそれぞれＭ本の行電極から
なるｐ個（ｐ＝Ｎ／Ｍ）のサブグループに分け、

【０００９】任意の１つの列電極であって、選択された
サブグループの表示されるべきデータを、［ｄ_kM+1，ｄ_kM+2，・・・，ｄ_kM+M］；ｄ_kM+j＝０or１
（ここで０はＯＦＦ、１はＯＮを表す。また、ｋは選択
されるサブグループに応じて０から（ｐ−１）まで変化
する）なるＭビット語で表示し、

【００１０】行電極の選択パターンを、［ａ_kM+1，ａ_kM+2，・・・，ａ_kM+M］；ａ_kM+j＝０or１なる２^M （＝Ｑ）種類のＭビット語（ｗ₁ ，ｗ₂，・・
・ｗ_Q ）で表示すると、以下に示すステップで駆動する
ことを特徴とするものである。

【００１１】（１）１番目の行電極のサブグループを選
ぶ。（２）行電極の選択パターンとして１番目のＭビット語
ｗ₁ を選ぶ。（３）選択されたサブグループの行電極パターンとデー
タパターンとを排他的論理和でビットごとに比較し、こ
れらの排他的論理和の出力の和ｉを求める。（４）上記の和ｉに対して、列電極の電圧をＶ_i と定め
る。（５）マトリクスのそれぞれの列について独立にＶ_i を
選ぶ。

【００１２】（６）行電極と列電極とに同時に、列電極
にはＶ_i を、行電極には行電極選択パターンの第１番目
のｗ₁ を（選択されない行電極は接地され、選択された
行電極は、０に対しては−Ｖ_r 、１に対しては＋Ｖ_r と
する。）、時間Ｔの間、電圧印加する。（７）新しい行電極の選択パターンｗ₂ が選ばれ、それ
に対応する列電極の電圧が（３）〜（５）の手順と同様
に選ばれ、（６）と同様に列と行を同時に時間Ｔの間、
電圧印加する。

【００１３】（８）全ての２^M の行電極の選択パターン
が選択されて、１サイクルが完成する。（９）次の行電極のサブグループが選ばれ、上記（２）
〜（８）のサイクルを連続する。

【００１４】特に、Ｖ_i ＝Ｖ₀ （２ｉ−Ｍ）／ＭＶ_r ＝Ｖ₀ Ｎ^1/2 ／Ｍと選ぶと、電圧実効値のＯＮ／ＯＦＦ比を最大にでき
る。

【００１５】このときのＯＮとＯＦＦの実効電圧の比
は、Ｖ_ON／Ｖ_OFF ＝（（Ｎ^1/2 ＋１）／（Ｎ^1/2 −１））^1/2 となり、従来より用いられている電圧平均化法における
Ｖ_ON／Ｖ_OFF と等しくなる。したがって、コントラスト
も同等となる。また、マトリクスにおける各点灯部の電
圧実効値が均一になるので、表示パターンによらず均一
な表示が得られる。

【００１６】ＩＨＡＴ法は、高速応答を示す液晶素子に
適用した場合、必ずしも利点を生ずるわけではなく、ま
た、そのような概念も従来例には示されてなく、液晶表
示素子を高速に駆動する方法とは直接なんら関係のない
ものである。しかし、本発明者は、この方法に新規な改
良を加えることにより、液晶表示素子の高速駆動に極め
て適した駆動法が得られることを新規に見出し本発明に
至ったものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、以下のような液晶表示素
子の駆動法を提供するものである。

【００１８】Ｎ本の行電極とＬ本の列電極とからなるマ
トリクス液晶表示素子のＮ本の行電極をそれぞれＭ₁ ，
Ｍ₂ ，・・・，Ｍ_p本の行電極からなるｐ個の行電極サ
ブグループに分けて、１つの行電極サブグループを一括
して選択する液晶表示素子の駆動法であって、

【００１９】行電極に印加する電圧は、非選択時には０
（接地）、選択時には＋Ｖ_r 、−Ｖ_r （Ｖ_r ＞０）の２
種類のいずれかの電位をとるとし、列電極に印加する電
圧は、選択される行電極サブグループの行電極の本数を
Ｍ（ＭはＭ₁ ，Ｍ₂ ，・・・，Ｍ_pのいずれか）とする
と、下記の（Ａ）及び（Ｂ）及び／または（Ｃ）を満た
すように決められた（Ｍ＋１）個の電位レベルから選ば
れるとし、

【００２０】行電極に対しては、（ａ）選択時に行電極
サブグループの取り得る電位状態の全てを含むようにつ
くられた電位状態の集合をあらかじめ想定するととも
に、該集合を複数個のサブ集合に分け、（ｂ）１つのサ
ブ集合に属する全ての電位状態が連続的に現われるよう
に、１つの行電極サブグループに属する行電極それぞれ
に同時に電圧を印加し、（ｃ）ｂの工程を全ての行電極
のサブグループについて行ない、（ｄ）次いでｂ及びｃ
の工程を全てのサブ集合について行なう、ことにより選
択を行なうとともに、

【００２１】列電極に対しては、（１）選択時の２種類
の行電極電位のうち＋Ｖ_r を１、−Ｖ_r を０として、選
択されている行電極サブグループの電位状態をＭビット
語で表わすとともに、表示すべきデータを、ＯＮは１、
ＯＦＦは０として該行電極サブグループについてＭビッ
ト語で表わし、（２）行電極サブグループの電位状態の
Ｍビット語と前記表示データのＭ_j ビット語とで、ビッ
トごとに排他的論理和をとった和をｉ（ｉは０≦ｉ≦Ｍ
の整数）とすると、Ｖ_i として表わされる電圧を印加す
る、ことを特徴とする液晶表示素子の駆動法。

【００２２】（Ａ）Ｍが奇数のときは（Ｍ＋１＝２
ｋ）、Ｖ_2k-m-1＝−Ｖ_m （ｍは０≦ｍ≦ｋ−１の整数で
Ｖ_2k-m-1＞０）かつ｜Ｖ₀ ｜＞｜Ｖ₁ ｜＞・・・＞｜Ｖ
_k-1｜とし、Ｍが偶数のときは（Ｍ＝２ｋ）、Ｖ_2k-m＝
−Ｖ_m（ｍは０≦ｍ≦ｋ−１の整数でＶ_2k-m＞０）かつ
｜Ｖ₀ ｜＞｜Ｖ₁ ｜＞・・・＞｜Ｖ_k-1 ｜＞｜Ｖ_k ｜＝
０とする。（Ｂ）｜Ｖ₀ −Ｖ₁ ｜＜｜２Ｖ₀ ／Ｍ｜（Ｃ）Ｖ_r ＞｜Ｖ₀ ｜Ｎ^1/2 ／Ｍ

【００２３】即ち、ＩＨＡＴ法のように行電極の１つの
サブグループを選択する際、行電極の全ての選択パター
ンをまとめて連続に印加するのではなく、行選択波形の
いくつかの選択パターンを印加するごとに、選択する行
電極のサブグループを更新し、全ての行電極のサブグル
ープを選択した後に、行選択波形の次の選択パターンに
移る方法をとることを一つの特徴とするものである。

【００２４】本発明を図２のような実施例に従って詳細
に説明する。簡単のために行電極本数Ｎを４００とし、
これをＭ＝４本ずつのサブグループに分けることを考え
る。したがって、このときサブグループ数ｐは全体でｐ
＝Ｎ／Ｍ＝１００となる。

【００２５】ここで、ＭはＮの約数とすれば、サブグル
ープ内の行電極本数を全てそろえることができるため駆
動回路構成上は簡単で好ましいが、必ずしもそうしなく
ても、行電極の本数の少ないサブグループについては選
択パターンの数が減るだけであり、特に支障はない。

【００２６】ＩＨＡＴ法で提唱されているように、行電
極につき、複数本からなるサブグループ単位の選択を行
なうためには、選択電圧を一定にするのではなく、時間
で変化させる必要がある。基本的なＩＨＡＴ法では、選
択電圧を＋Ｖ_r と−Ｖ_r との２値とし、同時に選択すべ
き行電極の本数をＭ本とすると、とり得るサブグループ
についての電位状態（全部で２^M 種類ある）それぞれの
全てを順次、当該行電極のサブグループについて印加す
る。この例のように、２種類の選択電圧は絶対値を等し
くして、符号を反対としたものを用い、かつ非選択電圧
は０（接地）とすることが、実際の駆動回路を簡単に
し、かつ信号が交流化されるため好ましい。

【００２７】本発明における行電極の選択では、このよ
うな電位状態全てを含む（要素の数２^M 以上の）電位状
態の集合をあらかじめ考える。例えば、本実施例のよう
に１つの行電極サブグループが４本の行電極からなる場
合は、全体としてとり得る電位状態は２⁴ ＝１６通り存
在する。したがって、この場合の行電極の電位状態の集
合は、要素の数が１６以上となる。

【００２８】電位状態の集合の要素の数は２^M 個とする
（即ち、全ての電位状態を１個ずつ含む集合とする）の
が、最も簡単な構成となるので好ましいが、駆動タイミ
ングの関係では同じ状態を重ねて要素としたり、上記の
選択電位以外の電位が含まれる電位状態を付加すること
も可能である。いずれにしても、１つのサブグループの
選択が完了するためには選択電圧を上記の２値としてと
り得る電位状態の全てが、その行電極のサブグループを
なす行電極に印加されなくてはならない。以下は説明の
簡単のため、Ｍ＝４で電位状態の集合の要素数が２⁴ ＝
１６の場合について主に考える。

【００２９】この集合を＋Ｖ_r →１，−Ｖ_r →０とし
て、また４本の行電極をａ₁ ，ａ₂ ，ａ₃ ，ａ₄ として
表１に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】本発明では、（１）このような行電極のサ
ブグループの電位状態の集合を複数個のサブ集合に分
け、（２）１つのサブ集合に属する全ての電位状態が連
続的に表われるように、１つの行電極サブグループに属
する行電極それぞれに同時に電圧を印加し、（３）第２
の工程を全ての行電極のサブグループについて行ない、
（４）次いで第３及び第４の工程を全てのサブ集合につ
いて行なう、ことにより行電極の選択を行なうことを１
つの特徴とする。

【００３２】行電極のサブグループの電位状態の集合を
複数個のサブ集合に分ける方法については、サブ集合の
要素の数をサブ集合同志で必ずしもそろえる必要はない
が、駆動回路を形成の観点からは、電位状態の集合の要
素が、２^M 個ある場合は２^M- ^j 個（０≦ｊ≦Ｍ−１）の
等しく２^j 個の要素を有するサブ集合を作ることが、好
ましい。

【００３３】一方、本発明においては、一画面を一回選
択する期間中に、サブ集合の個数だけ、選択パルスが分
散されることになる。そして、選択パルスがより多く分
散されるほうが、選択期間に立ち上がった光学応答波形
が、非選択期間で保持し得るので、透過率平均レベルの
低下を押え、コントラスト比の低下を防ぐ観点からは、
上記サブ集合の個数は多いほうが良く、最も好ましいの
はｊ＝０，即ちサブ集合の要素の数を１とした場合であ
る。そこで、以下はｊ＝０とした場合について説明す
る。

【００３４】行電極サブグループの電位状態が、選択中
の行電極にどのような順序で表われるかは、任意に決め
ることができる。例えば表１に示した番号順に選ぶなら
自然２進法の順となる。また、ランダムコードやグレイ
コードを採用することもできる。

【００３５】また、行電極のサブグループ内の全ての行
電極について、選択波形の周波数が等しくなるようにし
た周波数均一化コードを用いることもできる。Ｍ＝４の
場合の一例を表２に示した。

【００３６】

【表２】

【００３７】このような１，０で表わした電位状態それ
ぞれを、以下、選択パターンと称すると、選択パターン
はＭビット語で表現できる。図２のＭ＝４の場合に、自
然２進法の順で行電極サブグループの電位状態が表われ
る場合は、４ビット語で表わされる選択パターンは（ａ
₁ ，ａ₂ ，ａ₃ ，ａ₄ ）＝（０，０，０，０）→（１，
０，０，０）→（０，１，０，０）→−−−→（１，
１，１，１）と変化していくことになる。ｊ＝０即ち、
電位状態のサブ集合の要素の数が１の場合は、各選択パ
ターンごとに、全ての行電極のサブグループについて順
次電圧が印加されてゆくことになる。

【００３８】４本の行電極からなる行電極のサブグルー
プＲ₁ 〜Ｒ₄ について、このようにした場合の電位の時
系列変化を示したのが図１である。図１では、選択パタ
ーンは自然２進法の順で変化させた。図１によれば、１
００ラインごとに１本の選択パルスが表われることが分
かる。

【００３９】即ち、本発明においては、従来は図５のよ
うにＮラインに１本の割合で配列されていた選択パルス
が、最も頻繁にはＮ／Ｍラインに１本の割合で、分散さ
れるようになるため、次の選択パルスが立つまでの非選
択期間が、従来の電圧平均化法に比べて短くなる。即
ち、光学的変化の度合いが少なくなるので、輝度および
コントラスト低下の防止に寄与する。

【００４０】以下に、列電極に印加すべき電圧について
説明する。

【００４１】行電極がＭ本同時に選択される場合には、
（Ｍ＋１）個の電位レベルから、行電極サブグループの
選択パターンに応じて選ばれた電圧を列電極に印加する
ことにより駆動可能である。この（Ｍ＋１）個の電位レ
ベルは、表示ムラ抑止等の観点からは、電圧波形が交流
化された方が有利であることを考慮すると、少なくとも
以下のような条件を満たす電位レベルＶ₀ 、Ｖ₁、・・
・、Ｖ_M とされることが好ましい。

【００４２】即ち、Ｍが奇数のときは（Ｍ＋１＝２
ｋ）、Ｖ_2k-m-1＝−Ｖ_m （ｍは０≦ｍ≦ｋ−１の整数で
Ｖ_2k-m-1＞０）かつ｜Ｖ₀ ｜＞｜Ｖ₁ ｜＞・・・＞｜Ｖ
_k-1｜とされ、Ｍが偶数のときは（Ｍ＝２ｋ）、Ｖ_2k-m
＝−Ｖ_m （ｍは０≦ｍ≦ｋ−１の整数でＶ_2k-m＞０）か
つ｜Ｖ₀ ｜＞｜Ｖ₁ ｜＞・・・＞｜Ｖ_k-1 ｜＞｜Ｖ_k ｜
＝０とされる。

【００４３】このうち、Ｖ₀ 及びＶ_M の絶対値は液晶層
に印加される最大電圧と最小電圧とを決定するものであ
り、液晶素子の構成によって、適宜決定する必要があ
る。

【００４４】次に特定の表示パターンが与えられた場合
の、上記の（Ｍ＋１）個の電位レベルからの電位の選び
方を説明する。

【００４５】図２のような表示パターンを表示する場合
に、これに対応するデータのパターンは、ＯＮを１、Ｏ
ＦＦを０とすると、図中の表のようになり、１本の列電
極では各サブグループに対して、Ｍビット（図２では４
ビット）ごとのデータパターンに分割される。例えば列
電極Ｃ₉ では（ｄ₁ ，ｄ₂ ，ｄ₃ ，ｄ₄ ）＝（１，０，
１，０）である。行電極の１つのサブグループが表１の
電位状態にあるときに、それぞれの列電極に印加すべき
電圧を決定するために、行電極の選択パターンのＭビッ
ト語と、列電極のデータパターンのＭビット語とで、ビ
ットごとに排他的論理和の和を作る。

【００４６】例えば、図２の行電極の１番目のサブグル
ープが表１の第１番目の電位状態にあるときに、図２の
列電極Ｃ₉ に印加すべき電圧を決定するとする。このと
きの、上記の排他的論理和の和ｉは数１で表わされる。

【００４７】

【数１】

【００４８】このようにして、ｉを求めて、Ｖ_i として
表わされる電位になるように列電極に電圧を印加すれば
良い。

【００４９】例えば、図２の表示パターンを表示する場
合で、電位状態の集合から個々の電位状態を選ぶ順序に
ついて自然２進法を選ぶなら、それぞれのサブグループ
について、列電極Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ，Ｃ₉ に印加する電
圧は図３のようになる。図で、例えばＲ₁ 〜Ｒ₄ とある
のはＲ₁ 〜Ｒ₄ の行電極のサブグループが選択されてい
る期間を示している。ただし、見易さのため横軸の時間
軸は、図１の非選択状態にある９９ラインを省略して描
いた。

【００５０】図２のようなＭ＝４のときは、Ｖ₄ ＝＋Ｖ
₀ ，Ｖ₃ ＝＋Ｖ₀ ／２，Ｖ₂ ＝０，Ｖ₁ ＝−Ｖ₀ ／２，
Ｖ₀ ＝−Ｖ₀ などと選ぶ。また、Ｖ_r ＝５Ｖ₀ となる。
この場合の図２のＲ₁ −Ｃ₉ （ＯＮ状態）及びＲ₂ −Ｃ
₉ （ＯＦＦ状態）の電圧変化を示したのが図４である。
ただし、これも見易さのため横軸の時間軸は図１の非選
択状態にある９９ラインを省略して描いている。

【００５１】ＩＨＡＴ法においては、前述したように、
Ｖ_i ＝Ｖ₀ （２ｉ−Ｍ）／Ｍ及びＶ_r ＝Ｖ₀ Ｎ^1/2 ／Ｍ
とすることにより、電圧実効値のＯＮ／ＯＦＦ比を最大
とし、コントラスト比を大きくとることができることが
示されている。

【００５２】しかるに、本発明は、ダイナミック駆動時
の平均応答速度が１５０ｍｓｅｃ以下の高速応答性液晶
表示素子に関するものであり、上記条件を単純に採用し
たのではコントラスト比が十分でないことが本出願人に
より解明されてきた。

【００５３】そこで、かかる高速駆動時に好適な条件に
ついて次に説明する。

【００５４】図７は本発明の方法によって、Ｍ＝３で平
均応答速度４５ｍｓｅｃの液晶素子を２５℃で駆動した
場合の、｜Ｖ_r ｜と｜Ｖ₀ ｜との比を変化させたときの
コントラスト比変化を示すグラフである。

【００５５】図中に描かれた２本の線はフレーム周波数
ｆ（１画面を走査する周波数をいう。本発明の実施例及
びＩＨＡＴ法において以下同じ。）を３３．８Ｈｚ、６
７．５Ｈｚ、１３５Ｈｚに変えた場合のコントラスト比
変化である。また、横軸のｂはｂ＝（Ｖ_r ＋Ｖ₀ ）／Ｖ
₀ で定義されるバイアス値である。ＩＨＡＴ法によれば
ｂ＝６．１６において最大コントラスト比が得られるは
ずであるが、図７から明らかなように、特にフレーム周
波数が低周波なとき（例えば１００Ｈｚ以下のとき）は
ＩＨＡＴ法における最大コントラスト比のｂ＝６．１６
よりも大きいところで、即ち、｜Ｖ_r ｜＞｜Ｖ₀ ｜Ｎ
^1/2 ／Ｍの範囲でコントラスト比のピークが存在する。

【００５６】ピークの位置はフレーム周波数により変化
するので、素子により、最も有利なｂを選べば良い。ま
た、ｂ値の選択には表示ムラ等の他の要素も考慮される
べきである。

【００５７】また、図８、図９は本発明の方法によって
それぞれＭ＝３、Ｍ＝４で平均応答速度８０ｍｓｅｃの
液晶表示素子を２５℃で駆動した場合の、｜Ｖ_r ｜と｜
Ｖ₀｜との比を変化させたときのコントラスト比の変化
を示すグラフである。

【００５８】図から理解されるように、Ｍ＝３のときは
フレーム周波数ｆにかかわらず、｜Ｖ_r ｜＞｜Ｖ₀ ｜Ｎ
^1/2 ／Ｍの範囲でコントラスト比のピークが存在する。
やはり、ピークの位置はフレーム周波数により変化する
ので、素子により、最も有利なｂを選ぶのが良い。ま
た、Ｍ＝４のときは、フレーム周波数ｆが４５Ｈｚ近傍
より低くなると、｜Ｖ_r ｜＞｜Ｖ₀ ｜Ｎ^1/2 ／Ｍの範囲
でコントラスト比のピークが存在する。やはり、ピーク
の位置はフレーム周波数により変化するので、素子によ
り、最も有利なｂを選ぶことができる。

【００５９】また、本発明の駆動法においては、従来の
電圧平均化法とは異なり、列電極に印加する電圧は、前
述のように決められた（Ｍ＋１）個の電位レベルから選
ばれる。この各電位レベル間の絶対値の大きさの比もコ
ントラストに影響を与えることが本出願人により見出さ
れた。

【００６０】図１０は、本発明の方法によって、Ｍ＝
３、で平均応答速度４５ｍｓｅｃの液晶表示素子を３５
℃で駆動した場合の、｜Ｖ₁ ｜と｜Ｖ₀ ｜との比（即ち
Ｍ＝３の場合は、｜Ｖ₂ ｜と｜Ｖ₃｜との比に等し
い。）を変化させた場合のコントラスト比の変化を示す
グラフである。横軸には、１／ｂ₂ ＝Ｖ₁ ／Ｖ₀ ＝Ｖ₂
／Ｖ₃ をとった。

【００６１】ＩＨＡＴ法においては、最もコントラスト
比が高くなるのは、１／ｂ₂ ＝Ｖ₁／Ｖ₀ ＝Ｖ₂ ／Ｖ₃＝
３のときである。図１０から理解されるように、１／ｂ
₂がＩＨＡＴ法における最大コントラスト比の１／ｂ₂
よりも大きいところで、即ち、｜Ｖ₀ −Ｖ₁ ｜＜｜２Ｖ
₀ ／Ｍ｜の範囲でコントラスト比のピークが存在する。

【００６２】ピークの位置は、やはりフレーム周波数に
より変化するので、素子により、最も有利な値を選ぶの
が良い。また、ｂ値のときと同様に、ｂ₂値の設定には
表示ムラの強さも考慮されるべきである。

【００６３】

【作用】従来の電圧平均化法では、図５のように選択パ
ルスがＮ本に１本の割合で配列されている。

【００６４】したがって、高速応答素子に適用した場
合、非選択期間が、液晶の応答時間（減衰時間）に比べ
長いので、１本の選択パルスで励起された光学状態が、
非選択期間中に減衰し、高速性が増加すればするほど、
減衰の程度も増大する。このため、ＯＮ時の輝度が低下
し、コントラストも低下する。

【００６５】これに対し、本発明においては、選択パル
スがＮ／Ｍ本に１本の割合で分散されているために、次
の選択パルスが立つまでの非選択期間が、上記電圧平均
化法の場合に比べて短くなり、光学状態の変化の度合い
が少なくなるので、輝度およびコントラスト低下の防止
に寄与すると考えられる。

【００６６】また、上述のｂ値、及びｂ₂ 値は非選択期
間での電圧レベルを決めていると考えられる。したがっ
て、これらを調整することにより、選択パルスにより励
起された光学状態が非選択期間中に減衰する割合を減ら
すことが可能になるものと推測される。

【００６７】

【実施例】本発明の駆動方法を実現するために採用した
回路の一例が図６である。液晶表示素子をＮ本の行電極
とＬ本の列電極からなるとし、前述のようにＮ本の行電
極をＭ本の行電極からなるサブグループに分け、サブグ
ループごとに一括して選択することとする。また、表示
データはαビットのパラレルデータを転送して表示す
る。

【００６８】選択信号形成は以下のように行なった。

【００６９】まず、基準となるパルス列をパルス発生器
１で発生し、列アドレスカウンタ２のクロックに入力す
る。このパルス列を列アドレスカウンタ２で１／αに分
周したものをクロック信号４として、Ｌ／α段シフトレ
ジスタ１５のクロックに入力する。また、列アドレスカ
ウンタ２でα／Ｌに分周したものをロード信号５とし
て、サブグループカウンタ６のクロック、フリップフロ
ップ７のクロック、Ｌ／αビットラッチ１６のロード、
Ｍ個のＮ／Ｍ段シフトレジスタ１８のクロック、および
１個のＮ／Ｍ段シフトレジスタ１９のクロックに入力す
る。ここでＬ／αビットラッチ１６は、ｇを２^g-1 ＜Ｍ
＋１≦２^g を満足する自然数とするとｇ×α個が必要と
なる。

【００７０】さらに、サブグループカウンタでロード信
号５をＭ／Ｎに分周してフリップフロップ７のデータに
入力し、フリップフロップ７の出力をフレーム信号８と
して行ステージカウンタ９のクロック及び１個のＮ／Ｍ
段シフトレジスタ１９のデータに入力する。また、行ス
テージカウンタ９のＭビット出力を直接に、又はグレイ
コードなどに変換してそれぞれＭ個のＮ／Ｍ段シフトレ
ジスタ１８のデータに入力する。

【００７１】Ｍ個のＮ／Ｍ段シフトレジスタ１８の出力
及び１個のＮ／Ｍ段シフトレジスタ１９の出力をＮビッ
トの３レベルドライバ２０に入力し、３レベルドライバ
２０のＮ本の出力を液晶パネル２１の行電極に入力す
る。

【００７２】また、表示データに対応するＯＮ・ＯＦＦ
信号形成は以下のように行なった。表示データ１０は、
Ｍｋ＋１行用，Ｍｋ＋２行用，・・・・，Ｍｋ＋ｋ行用
（ｋ＝０，・・・，Ｎ／Ｍ−１）のＭ個のＲＡＭ１１，
１１，・・・，１１に分けてそれぞれαビットのデータ
として順次書き込みを行ない、列アドレスカウンタ２の
出力をＲＡＭアドレス３としてこれらＭ個のＲＡＭ１
１，１１，・・・，１１に並列に入力してアドレス指定
を行なう。

【００７３】表示データは、Ｍ個のＲＡＭ１１，１１，
・・・，１１から同時に読み出し、それぞれ行ステージ
カウンタ９の対応する行と排他的論理和形成及び加算器
１４で排他的論理和をとりかつ加算してｇビットの結果
とする。その結果をＬ／α段シフトレジスタ１５のデー
タに入力し、クロック信号４により順次シフトを行ない
Ｌ／α段のデータが全て揃ったところで並列出力をＬ／
αビットラッチ１６に送り、ロード信号５でメモリーす
る。Ｌ／αビットラッチ１６の出力はＬ個のＭ＋１レベ
ルドライバ１７に入力され、Ｍ＋１レベルドライバ１７
のＬ本の出力をそれぞれ液晶パネル２１の列電極に入力
する。

【００７４】（実施例１）上述の回路構成を用いて平均
応答速度が８０ｍｓｅｃ（２５℃）のＳＴＮ液晶表示素
子をＮ＝２４０、Ｍ＝４、フレーム周波数９０Ｈｚとし
て本発明の駆動法で駆動をしたところ、２５℃で最大コ
ントラスト比が８０：１となった。

【００７５】この際、ｊ＝０（即ち、サブ集合中の要素
の数を１）とし、電位状態の集合から個々の電位状態を
選ぶ順序については表２に示したような周波数均一化コ
ードを用いた。さらに、Ｖ_i ＝Ｖ₀ （Ｍ−２ｉ）／Ｍ、
Ｖ_r ＝Ｖ₀ Ｎ^1/2 Ｍと選び、即ちｂ＝４．８７，ｂ₂ ＝
２と選び、電圧の絶対値は最大のコントラスト比が得ら
れるように調整した。

【００７６】（比較例１）従来の電圧平均化法で１／２
４０デューティ、１／１５バイアス、フレーム周波数９
０Ｈｚで同様の素子を駆動したところ、最大コントラス
ト比は４７：１であった。

【００７７】（比較例２）ＩＨＡＴ法でＮ＝２４０、Ｍ
＝４、フレーム周波数９０Ｈｚで駆動をしたところ、最
大コントラスト比が３０：１となった。

【００７８】（実施例２）本発明の駆動法で、実施例１
と同じ液晶表示素子をフレーム周波数を９０Ｈｚと規定
するかわりに、パルス幅１２μｓｅｃとする以外は同様
にして駆動をしたところ、最大コントラスト比が２５℃
で７５：１であった。

【００７９】（比較例３）従来の駆動法で１／２４０デ
ューティ、１／１５バイアス、パルス幅１２μｓｅｃで
実施例２の液晶表示素子を駆動したところ、最大コント
ラスト比は５５：１であった。

【００８０】（実施例３）上述の回路構成を用いて平均
応答速度が４５ｍｓｅｃ（２５℃）のＳＴＮ液晶表示素
子をＮ＝２４０、Ｍ＝３、フレーム周波数９０Ｈｚとし
て本発明の駆動法で駆動をしたところ、２５℃で最大コ
ントラスト比が３０：１となった。

【００８１】この際、ｊ＝０（即ち、サブ集合中の要素
の数を１）とし、電位状態の集合から個々の電位状態を
選ぶ順序については表１に記載した順序の自数２進法コ
ードを用いた。さらに、実施例１及び２と同様にＶ_i ＝
Ｖ₀ （Ｍ−２ｉ）／Ｍ、Ｖ_r＝Ｖ₀ （Ｍ−２ｉ）／Ｎ^1/2
Ｍと選び、即ちｂ＝６．１６，ｂ₂ ＝３と選び、電圧
の絶対値は最大のコントラスト比が得られるように調整
した。

【００８２】（比較例４）従来の電圧平均化法で１／２
４０デューティ、１／１５バイアス、フレーム周波数９
０Ｈｚで実施例３の素子を駆動したところ、最大コント
ラスト比は１８：１となった。

【００８３】（実施例４）本発明の駆動方法を用いて、
ＳＴＮ液晶表示素子をＮ＝２４０、ｊ＝０、２５℃のも
とで、種々のｂ（＝（Ｖ_r ＋Ｖ₀ ）／Ｖ₀ ）で駆動し
た。コントラスト比の結果を図７、図８、図９に、ま
た、それぞれの駆動条件について表３に示す。なお、図
中に示した周波数はフレーム周波数である。

【００８４】（実施例５）本発明の駆動方法を用いて、
ＳＴＮ液晶表示素子をＮ＝２４０、ｊ＝０、２５℃のも
とで、種々のｂ₂ （＝Ｖ₀ ／Ｖ₁ ）で駆動した。コント
ラスト比の結果を図１０に、また、それぞれの駆動条件
について表３に示す。なお、図中に示した周波数はフレ
ーム周波数である。

【００８５】

【表３】

【００８６】

【表４】

【００８７】

【表５】

【００８８】

【発明の効果】本発明は、選択パルスが１フレーム内で
複数分散することによって、従来の単純マトリクス方式
における電圧平均化法が１フレーム内に１本の選択パル
スしか存在しないのと比べて、光学的状態の変化を少な
く抑制することが可能となった。これにより、ダイナミ
ック駆動時の平均応答速度が１００ｍｓｅｃ以下、特に
５０ｍｓｅｃ以下の液晶表示素子を駆動する場合に有効
である。

【００８９】また、本発明は基本的にＩＨＡＴ法の特徴
が生かされているので、Ｍ≧４とすれば供給電圧を従来
の電圧平均化法に比べて低減することができるという効
果も有している。

【００９０】この場合Ｍを増加させればさせるほど供給
電圧がさらに低減されていくが、Ｍの数が大きいと、列
電極印加波形のレベル数（Ｍ＋１）も増えてハードウエ
ア上複雑になるので、今のところＭ＝３〜４付近が好ま
しい。

【００９１】さらに、行選択コードを自然２進数とし
て、ＩＨＡＴ法と本発明の駆動波形の周波数成分につい
て比較してみると、ＩＨＡＴ法の場合、同一サブグルー
プ内の１行目とＭ行目で選択パルスの周波数成分が大き
く異なっているのに対し、本発明の場合、どの行、どの
列においても選択パルスの周波数成分が変化せず、閾値
電圧の周波数依存性の大きい液晶表示素子でも、均一な
表示を得ることができる。

【００９２】また、同様に駆動による表示均一性に関し
て、従来の電圧平均化法と比べてもその効果は大であ
る。

【００９３】従来法は、表示パターンによって駆動波形
の周波数成分が大きく異なり、表示のムラの要因になっ
ていたが、本発明においては、表示パターンによる周波
数成分の変動が少ないので、表示ムラが出にくいと考え
られる。

【００９４】さらに、｜Ｖ₀ −Ｖ₁ ｜＜｜２Ｖ₀ ／Ｍ｜
を満たすように電圧レベルを決定すると、駆動電圧（Ｖ
_r ＋Ｖ₀ ）が小さくてすみ、供給電圧２（Ｖ_r ＋Ｖ₀ ）
も低減化される。従って、ドライバＩＣの耐圧に関係し
た種々の制約が緩和されるという利点が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】行電極のサブグループＲ₁ 〜Ｒ₄ についての電
位の時系列変化を示すグラフ

【図２】液晶表示素子の表示パターンを示す概念図

【図３】図２の表示パターンで列電極Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ
₃ ，Ｃ₉ に印加する電圧を示すグラフ

【図４】図２の表示パターンでＲ₁ −Ｃ₉ 及びＲ₂−Ｃ₉
の電圧を示すグラフ

【図５】実効値応答及びピーク値応答を示すグラフ

【図６】本発明の駆動法を実現する回路の一例を示すブ
ロック図

【図７】本発明の駆動法によって液晶表示素子を駆動し
た場合の、｜Ｖ_r｜と｜Ｖ₀ ｜との比を変化させたとき
のコントラスト比の変化を示すグラフ

【図８】本発明の駆動法によって液晶表示素子を駆動し
た場合の、｜Ｖ_r｜と｜Ｖ₀ ｜との比を変化させたとき
のコントラスト比の変化を示すグラフ

【図９】本発明の駆動法によって液晶表示素子を駆動し
た場合の、｜Ｖ_r｜と｜Ｖ₀ ｜との比を変化させたとき
のコントラスト比の変化を示すグラフ

【図１０】本発明の駆動法によって液晶表示素子を駆動
した場合の、｜Ｖ₁ ｜と｜Ｖ₀ ｜との比を変化させた場
合のコントラスト比の変化を示すグラフ

【符号の説明】

１パルス発生器２列アドレスカウンタ３ＲＡＭアドレス４クロック信号５ロード信号６サブグループカウンタ７フリップフロップ８フレーム信号９行ステージカウンタ１０表示データ１１ＲＡＭ１４排他的論理和形成及び加算器１５Ｌ／α段シフトレジスタ１６Ｌ／α段ビットラッチ１７Ｍ＋１レベルドライバ１８Ｎ／Ｍ段シフトレジスタ１９Ｎ／Ｍ段シフトレジスタ２０３レベルドライバ２１液晶パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高英昌神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1160番地株式会社旭硝子電子商品開発センター内 (72)発明者山下孝神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ本の行電極とＬ本の列電極とからなるマ
トリクス液晶表示素子のＮ本の行電極をそれぞれＭ₁ 、
Ｍ₂ 、・・・、Ｍ_p本の行電極からなるｐ個の行電極サ
ブグループに分けて、１つの行電極サブグループを一括
して選択する液晶表示素子の駆動法であって、行電極に印加する電圧は、非選択時には０（接地）、選
択時には＋Ｖ_r 、−Ｖ_r （Ｖ_r ＞０）の２種類のいずれ
かの電位をとるとし、列電極に印加する電圧は、選択される行電極サブグルー
プの行電極の本数をＭ（ＭはＭ₁ 、Ｍ₂ 、・・・、Ｍ_p
のいずれか）とすると、下記の（Ａ）及び（Ｂ）を満た
すように決められた（Ｍ＋１）個の電位レベルＶ₀ 、Ｖ
₁ 、・・・、Ｖ_M から選ばれるとし、行電極に対しては、（ａ）選択時に行電極サブグループの取り得る電位状態
の全てを含むようにつくられた電位状態の集合をあらか
じめ想定するとともに、該集合を複数個のサブ集合に分
け、（ｂ）１つのサブ集合に属する全ての電位状態が連続的
に現われるように、１つの行電極サブグループに属する
行電極それぞれに同時に電圧を印加し、（ｃ）ｂの工程を全ての行電極のサブグループについて
行ない、（ｄ）次いでｂ及びｃの工程を全てのサブ集合について
行なう、ことにより選択を行なうとともに、列電極に対しては、（１）選択時の２種類の行電極電位のうち＋Ｖ_r を１、
−Ｖ_rを０として、選択されている行電極サブグループ
の電位状態をＭビット語で表わすとともに、表示すべき
データを、ＯＮは１、ＯＦＦは０として該行電極サブグ
ループについてＭビット語で表わし、（２）行電極サブグループの電位状態のＭビット語と前
記表示データのＭビット語とで、ビットごとに排他的論
理和をとった和をｉ（ｉは０≦ｉ≦Ｍの整数）とする
と、Ｖ_i として表わされる電圧を印加する、ことを特徴
とする液晶表示素子の駆動法。（Ａ）Ｍが奇数のときは（Ｍ＋１＝２ｋ）、Ｖ_2k-m-1＝
−Ｖ_m （ｍは０≦ｍ≦ｋ−１の整数でＶ_2k-m-1＞０）か
つ｜Ｖ₀ ｜＞｜Ｖ₁ ｜＞・・・＞｜Ｖ_k-1 ｜とし、Ｍが
偶数のときは（Ｍ＝２ｋ）、Ｖ_2k-m＝−Ｖ_m （ｍは０≦
ｍ≦ｋ−１の整数でＶ_2k-m＞０）かつ｜Ｖ₀ ｜＞｜Ｖ₁
｜＞・・・＞｜Ｖ_k-1 ｜＞｜Ｖ_k ｜＝０とする。（Ｂ）Ｖ_r ＞｜Ｖ₀ ｜Ｎ^1/2 ／Ｍ
【請求項２】請求項１の液晶表示素子の駆動法で、列電極に印加される電圧レベルは条件（Ｂ）に代えて以
下の条件（Ｃ）を満たす範囲で定めることを特徴とする
液晶表示素子の駆動法。（Ｃ）｜Ｖ₀ −Ｖ₁ ｜＜｜２Ｖ₀ ／Ｍ｜
【請求項３】請求項１の液晶表示素子の駆動法で、列電極に印加される電圧レベルは条件（Ｂ）に加えて以
下の条件（Ｃ）を満たす範囲で定めることを特徴とする
液晶表示素子の駆動法。（Ｃ）｜Ｖ₀ −Ｖ₁ ｜＜｜２Ｖ₀ ／Ｍ｜
【請求項４】Ｍ₁ ＝Ｍ₂ ＝・・・＝Ｍ_j ＝・・・＝Ｍ_p
＝Ｍであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項
記載の液晶表示素子の駆動法。