JPH06301359A - 表示装置及び表示装置のデータ信号形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成で、階調表示駆動信号を発生可能と
する。 【構成】複数行同時選択を行うマトリクス表示装置で、
列電極に印加された電圧の自乗平均値をどの列電極に関
しても実質的に一定の値になるような補正信号発生器５
を備え、さらに、列電極駆動信号パルスの振幅変調を行
うこと、及び、振幅変調された列電極駆動信号パルス列
の組を複数個組み合せることによって表示画面の階調を
表現するために１画面の原信号を複数個のサブ画面に分
配するフィールド映像信号変換器２と、該フィールド映
像信号変換器に画面番号を送るフィールドカウンタ３と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主にマトリックス状に配
置された表示装置、いわゆる単純マトリックス型表示装
置であって、マトリックスの横と縦の電極つまり行電極
と列電極の交点の印加電圧がしきい値を超えると光の透
過率を急激に変化させる表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置を例にとって従来技術を説
明する。以下、信号電極を列電極といい、走査電極を行
電極という。従来Ｎ_r 本の行電極とＭ_c 本の列電極を備
えた単純マトリックス型の液晶表示装置は任意の１本の
行電極上の画素に対応する画素信号の組を列電極に印加
すると同時に該行電極に行電極選択電圧を印加して選択
された各画素の光透過率を変化させ、この操作を各行電
極１本毎にＮ_r 本について走査するいわゆる線順次走査
方式で駆動されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置では画素
の光透過率は画素が受ける電圧の実効値に依存するしき
い値特性を持っている。上記の駆動方法では光透過率の
最大最小比つまりコントラスト比が最大となる条件は行
電圧絶対値の最大をＶ_r 、列電圧絶対値の最大をＶ_c と
したときに数１で与えられることが知られている（参考
文献：Paul M. Alt, Peter Pleshko著「Scanning Limit
ations of Liquid-Crystal-Displays 」,IEEE Transact
ions on Electron Devices,vol.ED-21, No2, February
1974,pp146-155）。

【０００４】

【数１】

【０００５】数１の条件のもとで光透過率最大（または
最小）を与える画素電圧の実効値Ｖ _onと透過率最小（ま
たは最大）を与える画素電圧の実効値Ｖ_off との比は数
２で与えられる。

【０００６】

【数２】

【０００７】またＶ_off は数３で与えられる。

【０００８】

【数３】

【０００９】数１と数３から数４のようになる。

【００１０】

【数４】

【００１１】Ｖ_off は通常、透過率対実効値特性のしき
い値Ｖ_thに設定されるのでこれによってＶ_c 、Ｖ_r が決
定されることになる。したがって、行電極数が多くなる
に連れて行電圧が非常に大きい値を求められるという欠
点があった。

【００１２】ところで単純マトリックス表示装置で階調
表示を得るには、行電極の印加電圧を選択期間には＋Ｖ
_r または−Ｖ_r に固定し、非選択期間には０ｖとしたと
き、列電圧を階調に応じて変化させる振幅変調かまたは
印加時間を変化させることで可能となる。印加時間を変
化させる方法には列電圧のパルス幅を変化させる方法
（パルス幅変調）とパルス幅は一定でパルス数を変化さ
せる方法（パルス数変調）がある。パルス数変調を行う
には、例えば１画面を階調数のフレーム数（またはフィ
ールド数ともいう）で表現し各画素の階調に応じてＶ_on
となる列電極パルスを加えるフレーム数（フィールド
数）を決めてやればよい。この方法はフレーム変調ある
いはフレーム間引きといわれている。

【００１３】振幅変調はそのままでは非選択時の画素に
印加される電圧の実効値すなわち自乗平均値の画素によ
り異なってくるので表示ムラの原因となる。またパルス
幅変調はパルス幅が狭い信号に対しては電極抵抗のため
駆動点に遠い画素で駆動波形歪が大きくなって表示ムラ
が発生する問題がある。パルス幅を十分広く取ってパル
ス幅変調を行うとフレーム周波数が小さくなりすぎて画
面のちらつきすなわちフリッカーを発生させる。フレー
ム変調はフレーム周波数を大きくできなければ階調数が
多くなるにつれて低周波の駆動信号成分が多くなりフリ
ッカーが目立つようになるという問題がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる欠点を解
決し、表示ムラやフリッカーが少ない階調表示を可能と
する表示装置を提供することにある。

【００１５】すなわち、走査電極とデータ電極との印加
電圧差に対応して該走査電極と該データ電極とで選ばれ
た画素の光透過率が変化する表示装置であって、複数本
の走査電極と複数本のデータ電極とを備えた表示パネル
と、走査信号を受けて表示パネルの走査電極に走査電圧
を印加する走査電圧発生器と、データ信号を受けて表示
パネルのデータ電極にデータ電圧を印加するデータ電圧
発生器と、実質的に直交性を有する直交関数信号を発生
する直交関数発生器と、所定の映像信号と直交関数発生
器から発生される直交関数信号とから、データ信号を演
算するデータ信号形成回路と、を備えてなり、ここで、
データ信号形成回路は、直列に接続された、１画面分の
信号を複数個のサブ画面に分配するフィールド映像信号
変換器、及び、入力された信号の直交変換を直交関数発
生器から発生される直交関数信号によって行う直交変換
信号発生器と、非選択時の画素に印加される実効電圧が
どの画素に関しても実質的に一定の値になるようにデー
タ信号に含められる補正信号を発生する補正信号発生器
と、を含むものであることを特徴とする表示装置、を提
供する。

【００１６】特に、補正信号発生器の出力は、フィール
ド映像信号変換器、及び、直交関数発生器の出力に重畳
するようにされていることを特徴とする上記表示装置、
及び、補正信号発生器の出力は、フィールド映像信号変
換器、及び、直交関数発生器の入力に重畳するようにさ
れていることを特徴とする上記表示装置を提供する。

【００１７】更に、データ信号形成回路は、フィールド
映像信号変換器に画面番号を送るフィールドカウンタを
含むことを特徴とする上記表示装置を提供する。

【００１８】また、本発明は、複数本の走査電極と複数
本のデータ電極とを備え、走査電極とデータ電極との印
加電圧差に対応して該走査電極と該データ電極とで選ば
れた画素の光透過率が変化する表示装置を、複数の走査
線に同時に選択電圧を印加して駆動する際のデータ信号
の形成方法であって、データ信号は以下の信号を含むこ
とを特徴とする表示装置のデータ信号形成方法、を提供
する。

【００１９】（１）１画面分の映像信号が複数のサブ画
面分に分配されるとともに直交変換された第１の信号、
（２）非選択時の画素に印加される実効電圧がどの画素
に関しても実質的に一定の値になるように第１の信号を
補正する第２の信号。

【００２０】特に、第１の信号と第２の信号とを別個の
期間に重畳することによってデータ信号を形成すること
を特徴とする上記記載の表示装置のデータ信号形成方
法、及び、第２の信号を走査電極を同時選択する一組毎
に演算して形成し、映像信号と重畳して直交変換するこ
とによって、第１の信号と第２の信号とが同時に重畳し
て含まれたものとしてデータ信号を形成することを特徴
とする上記の表示装置のデータ信号形成方法、を提供す
る。

【００２１】行電極数が多くなった場合に駆動電圧の実
効値を一定レベル以上得るのに駆動電圧ピーク値が大き
くなってしまうという前述の欠点に対して、本発明で
は、複数本の行電極を同時選択することと、直交関数に
よる映像信号の変換とその逆変換を組み合わせることに
よって駆動電圧を低減することができる。図２にしたが
って駆動電圧低減方法を示す。

【００２２】図２においては映像信号がデジタル信号に
変換されてから後の処理を示す。映像信号はフレームメ
モリー１に一旦蓄えられてから表示パネル１１の任意の
行電極Ｌ本（行番号＝ｉ、ｉ＝１〜Ｌ）に対応する水平
ラインＬ本の信号について好ましくは正規直交関数系に
より信号変換を行い直交変換信号ｇ_kj’を得る。「’」
は後に述べる補正信号が加わっていない状態の列信号要
素であることを示すためのものである。すなわち行番号
ｉ（ｉ＝１〜Ｌ）と列番号ｊ（ｊ＝１〜Ｍ_c ）に対応す
る画素（ｉ、ｊ）の映像信号（階調信号）をＧ_ij、直交
関数発生器からの信号を行列［ｄ_ki］で表すと直交変換
信号は数５のようになる。

【００２３】

【数５】

【００２４】ｋは時間に関する添字であって１からＬの
値をとる。

【００２５】（Δｔ_k ）は行電極の組［ｉ（ｉ＝１〜
Ｌ）］が選択されている時間Δｔ_s に対して数６の関係
になる。

【００２６】

【数６】

【００２７】なおここで、 ^LΣ_k=1 ｛ ｝とは、
｛ ｝内の式のｋ＝１からＬまでの総和をとることを示
すこととする。以下、同様である。ｉは前述のように行
電極の番号を表す。ｊ列上のＬ個の画素をひと組として
時間軸上でＬ個の信号に展開されたことになる。以後は
特に断らない限りｇ_kj’はｇ_kj’（Δｔ_k ）を表すもの
とする。ここで［ｄ_ki］は直交関数として例えばＷａｌ
ｓｈ関数系を使用した場合は表１に示される関数値を取
る。

【００２８】

【表１】

【００２９】以下は、直交関数の次数Ｌと行電極の同時
選択本数とは等しいものとして記述を進める。直交関数
の次数Ｌと行電極の同時選択本数とが等しくない場合
は、同時選択する行電極に仮想電極を加えることによっ
て以下の記述を適用できる。

【００３０】列番号ｊで行番号がｉである映像信号Ｇ_ij
（ｉ＝１〜Ｌ）の組がｊ列電極に関するＬ個の直交変換
信号ｇ_kj’（ｋ＝１〜Ｌ）に変換され、時間軸上で展開
される。一方表示パネル１１上で元の映像信号に対応し
た表示にするためにはｇ_kj’を逆変換してやればよい。
逆変換は数７で表される。

【００３１】

【数７】

【００３２】直交関数の性質から［ｄ_ki］＝［ｄ_ik］と
なるので数８のようになる。

【００３３】

【数８】

【００３４】逆変換を実現するには同時選択された行電
極ｉ（ｉ＝１〜Ｌ）に対し、直交関数［ｄ_ik］を駆動信
号として用いればよい。このようにすると、液晶の光透
過率が印加電圧の実効値すなわち自乗平均値の平方根に
応答することから、次に示すように表示信号が行信号
（ｄ_ik）と列信号（ｇ_kj’）との積和 ^LΣ_k=1 ｛ｄ_ikｇ
_kj’｝を含むことになり、元の映像信号と対応した復元
信号が得られるからである。そのことを以下に詳しく説
明する。

【００３５】画素（ｉ、ｊ）の１フレームで印加される
電圧の実効値をＶ_ijとすると、数９、数１０となる。

【００３６】

【数９】

【００３７】

【数１０】

【００３８】ここでＭは一度にＬ本の行電極を同時選択
したとき行電極数Ｎ_r をすべて走査するのに必要な同時
選択の回数、すなわち１フレームを完成させるのに必要
な同時選択の回数なのでＦはＮ_r より大きいかあるいは
等しい整数である。

【００３９】また（ｄ_ikＶ_r ）は直交関数発生器８から
得られた行駆動信号ｄ_ikが行信号発生器９に送られ、そ
の結果行電圧発生装置１０から行電極ｉに印加される電
圧であり、（ｇ_kj’Ｖ_c ）は直交変換信号ｇ_kj’が列信
号発生器６から列電圧発生装置７に送られ、その結果列
電極ｊに印加される電圧である。数９の第１項は行電極
が選択されている期間、第２項は非選択期間の自乗平均
値にそれぞれ対応する。非選択期間の行電圧は０であ
り、その間の時間は数１１で表される。

【００４０】

【数１１】

【００４１】数９を展開して整理すると数１２になる。

【００４２】

【数１２】

【００４３】ｄ_ik＝±１なので数１２の右辺第１項は数
１３のようになり一定である。

【００４４】

【数１３】

【００４５】また数１２の右辺第３項はｇ_kj’の逆変換
となっていることが数８から明らかである。数８を数１
２の右辺第３項に代入すると数１４のようになるため、
数１２の右辺第３項は一定である。

【００４６】

【数１４】

【００４７】したがって数１２の右辺第２項を一定に保
てばＶ_ijは映像信号Ｇ_ijと１対１に対応することになり
映像が復元されることになる。また、この場合、非選択
状態の画素の実効電圧が一定となり、オフ状態の画素の
表示むらも生じにくい。そこで、数１２の右辺第２項を
一定に保つ条件を検討する。

【００４８】２値データを扱う場合は、Ｖ_c は一定なの
で、数１２の右辺第２項は一定となる。しかし、振幅変
調を行う場合は、一定となるとは限らない。そこで、振
幅変調を行っても数１２の右辺第２項が一定になるよう
な条件を以下に説明する。

【００４９】数１２の右辺第２項はもともと^F Σ_u=1{（ｇ_ujＶ_c ）² ｝＝［ ^FΣ_l=L+1{（ｇ_lj’）
² ｝＋ ^LΣ_k=1{（ｇ_kj’）² ］Ｖ_c ² であるが、Σ（ｇ_kj’）² に補正信号による項Σ
（ｃ_qj’）² を加え、Σ（ｇ_kj）² ＝［Σ（ｇ_kj’）²
＋Σ（ｃ_qj’）² ］を考えてこれが一定になると考え
る。ここで添え字のｑは同時選択の番号を表しておりｑ
＝１〜Ｍ；Ｍ＝Ｆ／Ｌである。この条件は数１５のよう
に表せる。

【００５０】

【数１５】

【００５１】Ｐは定数である。すべての同時選択の組に
ついて数１５が成り立つようにできるならば、数１２の
右辺第２項は、次のようになる。

【００５２】

【数１６】

【００５３】ここで「subgroup」とは同時選択の組を示
す。数１４、数１５、及び数１６を用いて数１２を書き
直すと数１７になる。

【００５４】

【数１７】

【００５５】振幅変調を行う場合は、数１２の右辺第２
項が一定となると保証されているわけではなく映像信号
の内容によって変化しうる。したがって変換信号が数１
２のままでは表示ムラが生じる。本発明では、数１７の
右辺第２項がある決められた値に等しくなるように映像
信号を監視しながら図１に示されるように補正信号発生
器５から列信号発生器６に補正信号ｃ_qjを入力する。こ
うして数１５及び数１６が満足される状態となる。

【００５６】補正信号の生成方法については後で述べる
こととし、その前に数１７の右辺第２項は１フレーム内
では補正信号によって常に一定に保たれているとして数
１７の最大値と最小値を求めて、従来方式の数１から数
３と比較する。

【００５７】数１７の右辺第１項、右辺第２項は定数な
ので右辺第３項が最大・最小を決定する。Ｇ_ijについて
は数１５の条件から次の関係が成り立つ。

【００５８】

【数１８】

【００５９】数１５と数１８は映像信号と列信号との間
のスケールファクターを示している。したがって数１７
の最大値及び最小値は数１９のようになる。

【００６０】

【数１９】

【００６１】数１９の最大値と最小値の比（これを選択
比という）を求める。選択比は、数２で述べたｏｎ／ｏ
ｆｆ比と同じ意味である。選択比を（ＳＲ）とすれば、
数２０のようになる。

【００６２】

【数２０】

【００６３】数２０の最大値は （ＬＶ_r ²＋ＭＰＶ_c ²）
が最小値をとる場合、つまり数２１が成り立つ場合であ
る。

【００６４】

【数２１】

【００６５】これを数２０に代入して整理すると数２２
になる。

【００６６】

【数２２】

【００６７】また数２１の条件下での画素電圧の最小値
は数１９を参照して数２３のようになる。

【００６８】

【数２３】

【００６９】これをしきい値電圧Ｖ_thに設定すれば数２
４が得られる。

【００７０】

【数２４】

【００７１】数２４と数４を比べてみると行電極数が多
い場合は Ｎ_r ^1/2＞＞１ すなわち Ｆ^1/2 ＞＞１ なので、数２４で示される行電圧ピーク値の方がＦ／
（Ｎ_r Ｌ^1/2 ）倍に低減されている。Ｖ_r が決定された
後では列駆動ピーク電圧Ｖ_c はＬとＭの比によって左右
されるが、通常Ｌ＜Ｍなので行駆動ピーク電圧Ｖ_r より
は低電圧である。またＦ＝ＬＭであり、これはＮ_r に近
い数字である。以上より、ｏｎ／ｏｆｆ比つまり選択比
の数２２は、従来方式のｏｎ／ｏｆｆ比である数２と、
ほぼ同じ値となっている。

【００７２】これまでは同時選択される行電極本数（以
下、Ｓとする）と直交関数の次数Ｌとは、Ｓ＝Ｌの関係
にある場合について述べてきた。Ｓ≠Ｌの場合にはＬ＞
Ｓとなるように直交関数を選ぶ必要がある。その場合に
は同時選択の回数ＭはＭ・Ｓ＞Ｎ_r となる最小の整数で
あり、１フレームあたりの時間はＦ＝Ｌ・Ｍ・Δｔ_kと
なってＳとＬが等しい場合に比べ長くなり、また選択比
も小さくなる。

【００７３】以上述べてきたように行電極の複数同時選
択と直交関数変換によって駆動電圧を低減できることが
示された。

【００７４】次に表示ムラの発生を抑えるための補正信
号の生成方法について述べる。

【００７５】補正信号は数１６及び数１５を満足させる
ように生成されればよい。まず数１６について検討する
と、数１６は全ての行番号にわたる総和なので、数１５
が一定であることを保証されていなくとも数１６が一定
であれば映像が復元できる。また、同じ行電極上の画素
であれば行番号にかかわらず数１５のΣ（ｃ_qj’）²は
同じ値となる。したがって補正信号は表示品質を劣化さ
せない範囲で数１６を結果として満足させるように印加
すればよく、同時選択の期間毎に発生しなくてもよい。

【００７６】ここでは十分条件として数１５を一定にす
る条件を考える。

【００７７】数１５を書き直すと数２５を得る。

【００７８】

【数２５】

【００７９】上式を満足させるｃ_qj’を得るために映像
信号Ｇ_ijを直交変換した信号の正味の自乗加算値である
数２６について吟味してみる。

【００８０】

【数２６】

【００８１】行列［ｄ_ki］が直交関数であることを用い
ると、上式は結局数２７となる。

【００８２】

【数２７】

【００８３】ここでＧ_ijの絶対値の最大値をＧ_MAX とし
て数２８を満足するような信号ｃ_qjを生成してみる。

【００８４】

【数２８】

【００８５】数２７、数２８を使うと、Σ_k
｛（ｇ_kj’）² ｝＋Σ_k ｛ｃ_qj ² ｝は数２９のようにな
る。

【００８６】

【数２９】

【００８７】上の数２９を数２５と等しいとすれば、数
３０を得る。

【００８８】

【数３０】

【００８９】と数３０とから数３１が得られる。

【００９０】

【数３１】

【００９１】この補正信号はｑ番目の同時選択について
Ｌ・Δｔ_k の時間だけ非選択の状態でｊ番目の列電極に
印加してやればよいことを示す。ひとつの同時選択につ
いて補正信号の自乗加算値は数３２となる。

【００９２】

【数３２】

【００９３】またｃ_qjの最大値をＣ_MAX とすると、これ
はΣ｛（Ｇ_ij）² ｝＝０の場合なので、数３３が成り立
つ。

【００９４】

【数３３】

【００９５】数３２が満足されていれば合成信号は一つ
の同時選択期間内では数３４で表され、一定となる条件
を満足する。

【００９６】

【数３４】

【００９７】したがって１フレーム内すべての同時選択
番号についても一定となる。１フレーム内でｊ番目の列
電極に関わる補正信号は数３５となる。

【００９８】

【数３５】

【００９９】補正信号の加え方としては種々考えられる
が数３４に相当する補正信号の量を１フレームの時間Ｆ
Δｔ_k 内、もしくは表示品質の劣化が目だたない範囲内
で消化できればよい。例えば一つの同時選択の期間と次
の同時選択の期間の間に補正信号印加区間を設ける方法
でもよいし、１フレーム内の同時選択の組をすべて終了
させた後でまとめて印加してもよい。前者の場合、補正
信号の印加は直交変換信号の印加期間とは別個の独立し
た期間に行われる。後者の場合、補正信号を複数行電極
の同時選択の一組毎に計算し、仮想的な映像信号として
実映像信号と一組にして直交変換信号発生器を通し、実
映像信号と補正信号とを同時に含んだ列駆動信号を発生
する。また同時選択本数ＳをＷａｌｓｈ関数の次数Ｌよ
り１だけ少なくして一つの同時選択についての補正信号
を仮想的な映像信号として直交変換信号発生器やフィー
ルド映像信号変換器に加えることでもよい。その場合に
は図１２のような構成の表示装置になる。

【０１００】数２７と表１に示される関数値から数３６
が成り立つ。

【０１０１】

【数３６】

【０１０２】したがって、列電圧発生装置はダイナミッ
クレンジが数３７となる電圧を発生しなければならな
い。

【０１０３】

【数３７】

【０１０４】Ｃ_MAX に対してＬ倍の電圧を発生できる。
したがって、補正信号を直交変換信号と別個に印加する
場合は、補正信号の印加時間を（１／Ｌ）にすることも
できる。

【０１０５】数３７の電圧を印加する場合は一つの同時
選択期間に対する補正信号の印加期間としてはΔｔ_k で
よい。また１フレームの場合はＭΔｔ_k である。

【０１０６】なお、本発明では、選択期間中に、数５に
示したように、時間軸上に展開されたＬ個の信号を行電
極に印加することになる。液晶表示素子を駆動する場合
において、このＬ個の信号を１フレーム内に分散印加す
ることにより、液晶の緩和現象を抑制することができ
る。液晶の緩和現象は、非常に走査線の多い液晶表示素
子や５０〜１００ｍｓ程度の応答時間を有する高速応答
液晶を用いた液晶表示素子において見られる現象で、液
晶の応答が印加電圧の実効値応答からはずれることによ
り、コントラスト比の低下が生じるものである。Ｌ個の
信号を１フレーム内に分散印加することにより液晶表示
素子のコントラスト比低下が抑制される。分散印加の方
法は、具体的には、ＵＳＰ５，２６２，８８１に記載さ
れている方法が採用できる。

【０１０７】以上のような方法で、振幅変調による階調
を表示ムラなく行うことが可能であるが、一般的に階調
レベルが増大すると、振幅変調を行うためのハードウエ
アは極めて複雑になる。

【０１０８】上記の説明において駆動パルスの振幅変調
を導入しても表示ムラを発生させることなく階調表示が
可能であることを示したが、表示階調は駆動電圧の実効
値で決定されるので一定時間内での駆動パルス幅やパル
ス数を変調しても数１７を満足する関係になっていれば
階調表現が可能であり、また振幅変調とパルス数（ある
いはパルス幅）との組み合わせでもよい。

【０１０９】本発明では、列電極駆動信号パルスの振幅
変調を行うこと、振幅変調された列電極駆動信号パルス
列の組を複数個組み合せること（フレーム変調を行うこ
と）の両方を行うことによって、表示画面の階調を表現
する。この点について以下に説明する。

【０１１０】まず、列電圧の精度つまり階調レベル数に
ついて考えてみる。映像信号と列駆動信号との間のスケ
ールファクターが数３６で示されるとおりＬであること
から列電圧発生装置のレベル数が直交変換前のレベル数
のＬ倍となる。すなわち映像信号のビット幅をＢ_si、列
電圧のビット幅をＢ_amとして数３８が成り立つ。

【０１１１】

【数３８】

【０１１２】ここでＭ_L はＭ_L ≧log₂（Ｌ）となる最小
の正整数であり、列駆動信号の階調レベル数は表示レベ
ル数のＬ倍が必要となる。

【０１１３】列電極駆動信号パルスの振幅変調と振幅変
調された列電極駆動信号パルスの組を何個か組み合わせ
て目標の階調レベルを実現する方法を次に示す。視覚の
残像特性を利用して１フレームを時間軸上でＮ_f 個のフ
ィールド画面に分けてみる。そうすると振幅変調だけで
階調表現したときは階調レベルのＬ倍に相当する精度の
デジタル・アナログ変換器（ＤＡ変換器）が列電圧発生
器の前に必要となっていたが、Ｎ_f 個のフィールドに分
割すると、列電圧ＤＡ変換器のビット精度は Ｎ＝log₂（Ｎ_f ） として、（Ｂ_am−Ｎ）＝（Ｂ_si＋Ｍ_L −Ｎ）ビットに粗
くすることができる。すなわちＤＡ変換器の負担が軽く
なるので列信号発生器と列電圧発生装置の構成を簡単に
することができる。

【０１１４】例えば（Ｂ_am−Ｎ）＝３ビット程度であれ
ば図１１に示すような構造で８レベル分の基準電圧を用
意してアナログスイッチとデコーダの組み合わせでデジ
タル・アナログ変換を簡単に実現でき、列電圧発生装置
７内にＤＡ変換器を組み込むことができる。同時にまた
変換信号発生器４や、補正信号発生器５などは扱う信号
のビット数が少なくなるのでやはりこの場合も負担が軽
くなる。

【０１１５】図３に示すように目標の階調数をＧ_t とし
て１フレームを前述のようにＮ_f 個のフィールドに分け
ると、１フィールドあたりの目標レベル数はＳ_g ＝Ｇ_t
／Ｎ_f となって低減できる。ただし列駆動信号の階調レ
ベル数は表示レベル数のＬ倍が必要となるので、列電圧
発生装置７としては（ＬＳ_g ）のレベル数が必要とな
る。

【０１１６】階調レベルと列電極駆動パルスの分配の仕
方を考えてみると、特に中間的な階調レベル｛２〜（Ｇ
_t −Ｎ_f ）｝の場合は同一の階調レベルに対して駆動パ
ルスを各フィールドに分配する仕方が複数個考えられ
る。

【０１１７】各フィールドのパルス振幅レベルをフレー
ム内で全フィールドにわたって加算したものが同じであ
れば実効値が同一の値となるのであるが、液晶表示装置
の透過率の応答速度は初期状態と印加パルスの波高値や
パルス幅によって異なった様相を示す。したがって、コ
ントラスト比やフリッカーといった表示品質を評価しな
がら駆動パルスの分配の仕方を決めていった方がよい。
逆に本発明の方法によれば表示パネルの応答特性の変化
に応じて表示品質を最良にする最適の駆動パルス分配方
法を選ぶことができる。

【０１１８】図１に示すのは図２の構成にフイールドカ
ウンタ３とフィールド映像信号変換器２を付け加え、行
電極複数同時選択と直交関数変換を使い列駆動信号の振
幅変調とフィールド変調を組み合わせて階調表示できる
ようにした本発明による表示装置のブロック図の一例で
ある。ここでは、フィールド映像信号変換器２は直交変
換信号発生器４とフレームメモリ１の間に挿入されフィ
ールド番号と映像信号の内容によって列電極駆動パルス
の各フィールドへの分配の仕方を決め直交変換信号発生
器４へ出力するものである。

【０１１９】以上の方法によって、従来と比較して表示
パネル駆動電圧ピーク値の低減に寄与し、階調表示にお
いて、振幅変調された駆動信号による列電圧の実効値変
動を補償して表示ムラを低減し、表示パネルの過渡応答
特性に合わせた駆動パルス配分によってフリッカーを少
なくできる。

【０１２０】

【実施例】行電極数２４０、列電極数３２０×３＝９６
０本の液晶表示パネルを用意し、行電極の同時選択本数
を８本として本発明の実施例を図１０のように構成し
た。イメージ上は１行あたり３２０個の画素であるがＲ
ＧＢの３原色に分解して表示するので９６０本の列電極
が必要となる。図１０の構成はフレームメモリ１、フィ
ールド映像信号変換器２、フィールドカウンタ３、直交
変換信号発生器４、補正信号発生器５、列信号発生器
６、列電圧発生装置７、直交関数発生器８、行信号発生
器９、行電圧発生装置１０、コントローラ１２、及び表
示パネル１１からなっている。このうち、フィールド映
像信号変換器２、フィールドカウンタ３、直交変換信号
発生器４、補正信号発生器５及び列信号発生器６が列信
号形成回路１３を形成する。また、コントローラ１２
は、回路全体のタイミングをコントロールするものであ
る。

【０１２１】フレームメモリ１は２４０行×９６０列×
５ビットの構成である。フレームメモリ１にはＲＧＢの
各信号をアナログ・デジタル変換した後ガンマ補正をか
けて各水平ラインに対応してＲＧＢの順序で格納する。
出力は同時選択行の本数に合わせ５ビット×８ポートと
なっている。本実施例では各画素の輝度信号（階調信
号）のデータ長は５ビットとしたのでメモリ１の構成も
５ビット長としたが入力信号が８ビット長であるなら
ば、図１３に示すようにガンマ補正回路に８／５ビット
変換を含ませて図７に示す構成としてもよい。

【０１２２】使用した表示パネル１１の平均応答時間は
５０ｍｓ、しきい値電圧は２．５Ｖ_rms であった。行電
極駆動電圧のピーク値Ｖ_r は±１０．０Ｖ、列電極駆動
電圧のピーク値Ｖ_c は±５．４７Ｖを使用した。列電極
はＲＧＢの３原色の順序で配置され各々３２０本、合計
９６０本からなっている。

【０１２３】表示パネル上辺の行電極から８本ずつの組
で同時選択することにして対応する水平ラインのメモリ
ー領域の頭から順にフィールド映像信号変換器２を通し
て列電極駆動信号（ｇ_kj’＝Σｄ_kiＧ_ij’）を計算す
る。ここでＧ_ij’はメモリからの映像信号をフィールド
映像信号変換器２に通したものつまりフィールド信号で
ある。

【０１２４】フィールド映像信号変換器２は図４に示さ
れる機能となっており、５ビットのフレーム映像信号Ｇ
_ijをフィールドカウンタから入力されるフィールド番号
にしたがって表２に示される関係でフィールド信号
Ｇ_ij’に変換される。同時選択行数に対応して８ポート
のＧ_ij信号を受けて８行分並列に変換処理を行う。フィ
ールドカウンタ３は２ビットのアップカウンタであり、
フィールド映像信号変換器２にフィールド番号を送る。

【０１２５】表２は５ビットの映像信号を３ビット×４
フィールドの信号に展開した場合であって中間階調の信
号配列をフリッカーが最も少なくかつコントラストが大
きくなるように実験的に決めたものである。表２中の数
字は列駆動信号の振幅レベル数を示している。

【０１２６】

【表２】

【０１２７】フィールド信号は同時選択内の行の同じ列
番号について順次、直交変換器４に入力される。直交変
換器４は図５に示される構成になっておりインバータ４
２を通してフィールド映像信号Ｇ_ij’の補数をとり排他
的論理和ゲート４３に入力される。排他的論理和ゲート
４３には直交関数発生器８からの信号ｄ_kiも入力され表
１に示される関数値にしたがって（＋ｄ_ki) または（−
ｄ_ki) を出力する。（ｄ_ki・Ｇ_ij）の計算はインバータ
４２と排他的論理和ゲート４３でなされる。排他的論理
和ゲート４３の出力はアキュムレータ４１で同時選択内
の行番号（ｉ＝１からＬ）について累積加算されてい
く。インバータ４４の機能は直交関数の値が（−１）の
場合に加算器４１にキャリッジコントロール信号を送る
ものである。アキュムレータ４１からインバータ４４ま
では１同時選択期間のタイムスロット数である８個から
なっており、加算処理はタイムスロット番号ｋ毎に並列
処理される。ここでタイムスロットというのは行電極の
駆動信号として使う直交関数の最小パルス幅であってΔ
ｔ_k である。

【０１２８】アキュムレータ４１からの出力ｇ_kj’は、
図７に示したごとく、次の列信号発生器６内のタイムス
ロット番号ｋに対応したラインメモリ６１に蓄えられ
る。列信号発生器６は二組のラインメモリアレイと補正
信号ラインメモリ６２からなる。ひとつのラインメモリ
アレイは８個のラインメモリからなる。前述のように画
素（ｉ、ｊ）（ｉ＝１から８、ｊ＝１から９６０）の直
交変換信号は並列に８個のアキュムレータで累積加算さ
れ、同時選択内の行について直交変換、加算の演算を実
行する。累積加算された信号はラインメモリに蓄えられ
次の列の映像信号の変換計算に移る。同時選択内のすべ
ての列について同様の変換を行い１フィールド分の信号
を８本のラインメモリに蓄えたら直交変換番号の早いラ
インメモリから列電圧発生器７に信号を送る。直交変換
番号ｋは１から８である。

【０１２９】直交関数発生器８は表１に示す関数値を発
生し、（ｄ_ki）あるいは（ｄ_ik）の信号として直交変換
信号発生器４や行信号発生器９に送る。４への信号は
（ｋ）については並列に、（ｉ）については演算対象の
行番号のタイミングに応じて送出する。行信号発生器９
は直交関数発生器８からの関数値を受けてタイムスロッ
ト毎の行駆動パターンと同時選択パターンの信号を作り
だし行電圧発生装置１０に送る。

【０１３０】行電圧発生装置１０は図９に示す構成とな
っており駆動パターンレジスタ１０１、選択信号レジス
タ１０２、及びデコーダ（電圧レベル選別器）１０３か
らなる。１０２の内容によって同時選択行が決められ、
１０１の内容によって選択された各行が（＋Ｖ_r ）を出
力するか、または（−Ｖ_r ）を出力するか決められる。
非選択行は０Ｖが出力される。

【０１３１】列電圧発生器７は図８に示す構成となって
おりシフトレジスタ７１、レベルシフタ７２、サンプル
＆ホールド回路７４、及びバッファアンプアレイ７３か
らなる。１行分のデータをシフトレジスタ７１に送り込
んだ段階で列電圧の変換と直交変換番号に対応する直交
関数の行電圧への変換とを同時に行う。ひと組のフィー
ルドデータに対し駆動電圧の符号を反転させてもう一度
同じ信号で駆動する。すなわち、列電圧発生装置７と行
電圧発生装置１０の反転出力端子をアクティブにしなが
ら前フィールドの信号をもう一度繰り返すことによって
前フィールドと全く正負反対の駆動波形が得られる。こ
のような駆動シーケンスの理由は液晶パネル上に直流電
位を残さないためである。一つのフィールドを表示して
いる間に次のフィールドの準備をするのに図７に示すよ
うに８本のラインメモリをもう一組用意して次のフィー
ルド番号について同様の演算、データの格納を行う。

【０１３２】ふた組のラインメモリで順番に第４フィー
ルドまで信号変換を終了したら次の同時選択の組に移る
前に補正信号Ｃ_qjを加える。補正信号を補正信号ライン
メモリ６２から列電圧発生装置７のシフトレジスタ７１
に送り込んで、行電極を全て非選択の状態にしてから列
電圧の変換、印加を実行する。補正信号もまた符号反転
印加を行う。

【０１３３】補正信号の生成は図６に示す構成で行う。
すなわち数３１を書き直すと数３９を得る。

【０１３４】

【数３９】

【０１３５】数３９の演算は次のように行う。同時選択
された行電極のｊ列について映像信号の自乗値を自乗か
け算器５１で計算する。その補数を取って同時選択内の
行電極番号ｉ＝１からＬまでアキュムレータ５２で加算
する。そのあと開平器５３を通して列信号発生器６に送
り補正信号ラインメモリ６２に蓄える。ここで補正信号
の最大振幅（レベル数）、つまりビット幅は直交変換信
号のビット幅に合わせておけばよい。

【０１３６】列電圧発生装置７へ補正信号を送るタイミ
ングは同時選択期間直後とした。補正信号は符号反転の
期間も含めて８フィールドに対して８Δｔ_k の時間だけ
送出するようにした。また補正信号を印加している期間
は行電極は非選択電圧が印加されるようにした。上記の
方法で表示したら良好な表示を行えるフレーム周波数は
３０〜４６Ｈｚであった。１フレームに要する時間Ｆは Ｆ＝２（４ＬＭ＋４Ｍ）Δｔ_k ＝８（Ｌ＋１）ＭΔｔ_k ＝２１〜３２ｍｓ （Ｌ＝８、Ｍ＝３０、Δｔ_k ＝１０〜１５μｓ） となる。フレーム周波数の高い領域では信号の演算が追
い付かず、また低い周波数ではフリッカーがめだつよう
になった。

【０１３７】上記の説明では同時選択の組毎に各フィー
ルドを連続して表示する方法であったが、一つのフィー
ルドについて先ず同時選択走査を終了させてから次のフ
ィールドの表示に移るような仕方でもシーケンス信号の
変更だけで図１１の構成をそのまま使用することができ
る。表示パネルの応答特性に応じて前者の方法か後者の
方法かを選ぶことができる。

【０１３８】図１２に示す構成で同時選択本数を７本、
Ｗａｌｓｈ関数の次数を８として一つの同時選択につい
ての補正信号を仮想的な映像信号として直交変換信号発
生器に加える方式で前述の実施例と同じ構成部品と表示
パネルを使用したところ同様な表示品質を得た。

【０１３９】また図１０の構成で、列電極を１６０本毎
に６つのグループに分割し、フレームメモリ以降から列
電圧発生装置までの信号処理系を列電極グループに対応
させて並列に信号処理を行うようにしたところ、フレー
ム周波数の使用範囲を広げることができた。

【０１４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く本発明によ
れば表示パネルの低電圧駆動が可能となり、簡単な構成
で階調表示駆動信号が発生でき、高周波成分と低周波成
分を低減できるので低コストで表示ムラやフリッカーの
少ない良好な品質の表示装置を提供可能とするものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図

【図２】先に提案した構成を示すブロック図

【図３】本発明に用いられる振幅変調されたパルスのフ
ィールド画面への分配を示す概念図

【図４】フィールド映像信号変換器２の構成を示すブロ
ック図

【図５】直交変換信号発生器４の構成を示すブロック図

【図６】補正信号発生器５の構成を示すブロック図

【図７】列信号発生器６の構成を示すブロック図

【図８】列電圧発生装置７の構成を示すブロック図

【図９】行電圧発生装置１０の構成を示すブロック図

【図１０】本発明の実施例の構成を示すブロック図

【図１１】列電圧発生装置の他の例を示すブロック図

【図１２】他の実施例の構成を示すブロック図

【図１３】フレームメモリ１の構成例を示すブロック図

【符号の説明】

１：フレームメモリ ２：フィールド映像信号変換器 ３：フィールドカウンタ ４：直交変換信号発生器 ５：補正信号発生器 ６：列信号発生器 ７：列電圧発生装置 ８：直交関数発生器 ９：行信号発生器 １０：行電圧発生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 豊 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町松原1160番 地 エイ・ジー・テクノロジー株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走査電極とデータ電極との印加電圧差に対
   応して該走査電極と該データ電極とで選ばれた画素の光
   透過率が変化する表示装置であって、 複数本の走査電極と複数本のデータ電極とを備えた表示
   パネルと、 走査信号を受けて表示パネルの走査電極に走査電圧を印
   加する走査電圧発生器と、 データ信号を受けて表示パネルのデータ電極にデータ電
   圧を印加するデータ電圧発生器と、 実質的に直交性を有する直交関数信号を発生する直交関
   数発生器と、 所定の映像信号と直交関数発生器から発生される直交関
   数信号とから、データ信号を演算するデータ信号形成回
   路と、を備えてなり、 ここで、データ信号形成回路は、 直列に接続された、１画面分の信号を複数個のサブ画面
   に分配するフィールド映像信号変換器、及び、入力され
   た信号の直交変換を直交関数発生器から発生される直交
   関数信号によって行う直交変換信号発生器と、 非選択時の画素に印加される実効電圧がどの画素に関し
   ても実質的に一定の値になるようにデータ信号に含めら
   れる補正信号を発生する補正信号発生器と、を含むもの
   であることを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】補正信号発生器の出力は、フィールド映像
   信号変換器、及び、直交関数発生器の出力に重畳するよ
   うにされていることを特徴とする請求項１の表示装置。
3. 【請求項３】補正信号発生器の出力は、フィールド映像
   信号変換器、及び、直交関数発生器の入力に重畳するよ
   うにされていることを特徴とする請求項１の表示装置。
4. 【請求項４】データ信号形成回路は、フィールド映像信
   号変換器に画面番号を送るフィールドカウンタを含むこ
   とを特徴とする請求項１の表示装置。
5. 【請求項５】表示装置は液晶表示装置であることを特徴
   とする請求項１の表示装置。
6. 【請求項６】複数本の走査電極と複数本のデータ電極と
   を備え、走査電極とデータ電極との印加電圧差に対応し
   て該走査電極と該データ電極とで選ばれた画素の光透過
   率が変化する表示装置を、複数の走査線に同時に選択電
   圧を印加して駆動する際のデータ信号の形成方法であっ
   て、データ信号は以下の信号を含むことを特徴とする表
   示装置のデータ信号形成方法。 （１）１画面分の映像信号が複数のサブ画面分に分配さ
   れるとともに直交変換された第１の信号、 （２）非選択時の画素に印加される実効電圧がどの画素
   に関しても実質的に一定の値になるように第１の信号を
   補正する第２の信号。
7. 【請求項７】第１の信号と第２の信号とを別個の期間に
   重畳することによってデータ信号を形成することを特徴
   とする請求項６の表示装置のデータ信号形成方法。
8. 【請求項８】第２の信号を走査電極を同時選択する一組
   毎に演算して形成し、映像信号と重畳して直交変換する
   ことによって、第１の信号と第２の信号とが同時に重畳
   して含まれたものとしてデータ信号を形成することを特
   徴とする請求項６の表示装置のデータ信号形成方法。
9. 【請求項９】表示装置は液晶表示装置であることを特徴
   とする請求項６の表示装置のデータ信号形成方法。