JPH06314081A

JPH06314081A - 単純マトリクス型液晶パネルの駆動装置

Info

Publication number: JPH06314081A
Application number: JP5102303A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Fukui; 康仁福井; Manabu Yumine; 学湯峯; Tokikazu Matsumoto; 時和松本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】単純マトリクス型液晶パネルの表示画像の画
質の向上，回路規模の縮小および演算時間の短縮を図
る。【構成】行列メモリ５はＮ次のウォルシュ−アダマー
ル行列Ｈ（ｎ）（Ｎ＝２ⁿ）のｉ列目がｊ列目になるよ
うに並べ換えた行列Ｈ（ｎ）’の要素を行単位で出力
し、走査側電圧用レジスタ６は行列Ｈ（ｎ）’をラッチ
し、走査側ドライバ７はラッチした値に応じた電圧を単
純マトリクス型液晶表示装置１０の走査電極に印加す
る。一方、列レジスタ２，並べ換え回路３はフレームメ
モリ１の持つＮ行Ｍ列の画像データ行列Ａのｊ行目がｉ
行目になるように並べ換えて画像データ行列Ａ’とし、
演算回路４は画像データ行列Ａ’にアダマール変換の高
速計算法を用い列信号行列Ｂに変換する。列信号行列Ｂ
はＤＡ変換器８，信号側ドライバ９を介して液晶表示装
置１０の信号側電極を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単純マトリクス方式を
用いた液晶パネルの駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置等の表示装置はマン
・マシン・インターフェースとして不可欠な技術であ
り、特に、最近のコンピュータ端末等において、ダウン
・サイジングの意味からも、液晶表示装置は必須となっ
てきた。そのうち単純マトリクス型液晶表示装置は、価
格等が妥当な範囲にあり、幅広く使用されつつある。

【０００３】従来、単純マトリクス型液晶表示装置の駆
動法は、電圧平均化駆動法にのっとり、走査線の線順次
走査が使われている。この方法は、数学的には、次のよ
うに考えられる。すなわち、走査線の本数をＮ本とし、
選択されている走査線の印加電圧を「１」、選択されて
いない走査線の印加電圧を「０」とすると、各瞬間に一
本の走査線を順に選ぶことは、液晶パネルのＮ個の走査
電極の並ぶ方向を行方向、時間が推移する方向を列方向
とした場合、全体としてＮ次の単位行列を発生させて、
各走査線を駆動することに相当する。以下、行列の行，
列の定義は数学でなされているものとし、また、単純マ
トリクス方式の液晶パネルにおける行と列の定義は、走
査線を行に対応させ、信号線を列に対応させるものとす
る。

【０００４】この方法を、高速な液晶パネルにおいて用
いた場合、各走査線は１フレームに一度、一瞬明るくな
った後すぐ暗くなり、この結果、液晶パネルが光を通す
白状態と光を通さない黒状態の明るさの比であるコント
ラストが期待に比べて、かなり低下するようになる。ま
た通常の液晶パネルにおいて用いた場合、瞬時の大電圧
パルスにより明るくなると、この状態は１フレーム以上
保持される。このような現象を、フレームレスポンスと
いう。

【０００５】そこで最近、次のような駆動法が考案され
ている。それは、「１」と「−１」の２値を要素とする
直交行列であるウォルシュ−アダマール行列を用いる方
法で、この行列は、（数２）のような式によって拡張さ
れる。８次のウォルシュ−アダマール行列を（数３）に
示す。

【０００６】

【数２】

【０００７】

【数３】

【０００８】ここでいう直交行列とは、行列を構成する
行ベクトルまたは列ベクトルの内、任意の異なる２つの
行ベクトルまたは列ベクトルの内積が、必ず「０」にな
る行列を意味する。このようなウォルシュ−アダマール
行列の内、１フレーム分の画像データに対応するＮ行Ｍ
列の画像データ行列Ａの大きさに適したＮ次（Ｎ＝
２ ⁿ）の行列Ｈ（ｎ）を考え、１つの列の要素を一方の
端から他方の端へ順にたどる時に、符号が反転する回数
を計算し、この回数の順に列を並べ換えることで、行列
Ｈ（ｎ）から行列Ｈ（ｎ）’を作成する。この符号の反
転する回数の２分の１の値は、周列数と呼ばれ、三角関
数における周波数に相当するものである。このような行
列Ｈ（ｎ）’を変換行列に用い、画像データ行列Ａとの
積である、列信号行列Ｂを作成する。以下、行列の積の
算出は、一般に数学でなされている方法で行う。

【０００９】次に、電圧平均化駆動法では単位行列であ
った、液晶パネルの各走査線の駆動信号の時間的変化を
表わす行列に、この行列Ｈ（ｎ）’を用い、「−１」の
場合は「１」の場合とは極性を反転させた電圧を走査電
極に印加するものとする。すなわち線順次走査ではな
く、全走査線を一度に選択することに相当する。そし
て、１フレーム期間をＮ等分した場合の時刻ｔにおい
て、行列Ｈ（ｎ）’のｔ行目の各要素の値に応じた電圧
を走査電極に印加すると同時に、列信号行列Ｂのｔ行目
の各要素の値に応じた電圧を、各信号電極に印加する。
このようにすると、列信号行列Ｂは、液晶パネル上で逆
変換され、元の画像データの各要素に応じた実効電圧
を、各画素に加えることができる。このように、この駆
動法は、ウォルシュ−アダマール変換に依拠しており、
変換行列に用いた行列で走査線を駆動することが条件と
なる。

【００１０】なぜ、行列Ｈ（ｎ）’を用いて走査線を駆
動するかというと、行列Ｈ（ｎ）では、隣り合う列の周
列数は大小入り乱れているため、結果として、液晶パネ
ル上に表示される画像にムラが生じる。そこで、周列数
の順に列を並べ換えた行列Ｈ（ｎ）’を使用すれば、隣
り合う列の周列数の差は常に一定となり、画像のムラが
均一になり、この現象をなくすことができるためであ
る。

【００１１】このようにして選択される走査線数を増加
させ、１フレーム内で各画素にかかる実効電圧を分散さ
せることで、線順次走査の電圧平均化駆動法に比べ、電
圧波高値は下げることができる。この点から、クロスト
ークやフレームレスポンスの削減、画質の向上を実現で
きるという優位点がある。

【００１２】なお、この方法は、Active Addressing Me
thod for High-Contrast Video-Rate STN Displays, T.
J.Scheffer etc. SID 92 DIGEST pp.228〜pp.231、に詳
しく、ウォルシュ−アダマール行列、周列数について
は、「信号・画像のディジタル処理」，有本卓著，産業
図書刊に詳しい。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、変換行列がウ
ォルシュ−アダマール行列であれば、アダマール変換の
高速計算法を用いることができ、演算に要する時間、回
路規模を大幅に減少させることができる。また、ウォル
シュ−アダマール行列の各列の周列数の順に列を並べ換
えた行列で走査線を駆動すれば、液晶パネルに表示され
る画像にムラが生じない。しかし上記のような方法で
は、変換行列に用いた行列で走査線を駆動しなければな
らないため、これらを両立できないという問題点を有し
ていた。

【００１４】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、ウォルシュ−アダマール行列の列を並べ換えた行
列で走査線を駆動しても、変換行列にウォルシュ−アダ
マール行列を用いることができ、アダマール変換の高速
計算法によって計算できる単純マトリクス型液晶パネル
の駆動装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、２次元画像に対応するＮ行Ｍ列の画像デー
タ行列Ａを記憶するフレームメモリと、Ｎ次のウォルシ
ュ−アダマール行列Ｈ(ｎ)の、ｉ番目の列をｊ番目の列
とすることで、行列Ｈ（ｎ）の各列の周列数の順になる
ように並べ換えた行列Ｈ（ｎ）’を出力する行列発生手
段と、画像データ行列Ａを、ｊ番目の行がｉ番目の行に
なるようにＮ個の行を並べ換えて画像データ行列Ａ’を
構成し、行列Ｈ（ｎ）と画像データ行列Ａ’との積であ
る列信号行列Ｂを、アダマール変換の高速計算法を用い
て算出する変換手段と、単純マトリクス方式を用いた液
晶表示手段と、列信号行列Ｂと行列Ｈ（ｎ）’とから液
晶表示手段を駆動する駆動手段の構成を有している。

【００１６】

【作用】本発明は上記した構成によって、ウォルシュ−
アダマール行列の列を並べ換えた行列を用いて、液晶パ
ネルの各走査線の駆動しても、アダマール変換の高速計
算法を用いて、列信号データの演算を行うことができ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の実施例を示す単純マ
トリクス型液晶パネルの駆動装置のブロック図である。

【００１８】図１において、フレームメモリ１は、外部
から入力される１フレーム分（Ｎ行Ｍ列）の画像データ
を記憶し、１列単位で列レジスタ２に転送する。行列メ
モリ５には、Ｎ次のウォルシュ−アダマール行列Ｈ
（ｎ）の各列の周列数の順に、行列Ｈ（ｎ）の列を並べ
換えて得られる行列Ｈ（ｎ）’が格納されている。並べ
換え回路３は、列レジスタ２のデータの順序を変えるよ
うに、列レジスタ２と演算回路４とを接続しており、結
果的に、画像データ行列Ａの行を並べ換えた画像データ
行列Ａ’を第１列から列単位で演算回路４に転送する。
演算回路４は、行列Ｈ（ｎ）と画像データ行列Ａ’との
積である列信号行列Ｂを作成するため、画像データ行列
Ａ’の各列のデータに対して、アダマール変換の高速計
算法を用いる。

【００１９】走査側電圧用レジスタ６は、行列メモリ５
の出力する行列Ｈ（ｎ）’の１つの行の要素の値を、第
１行から順に行単位でラッチする。走査側ドライバ７
は、走査側電圧用レジスタ６のデータに応じて、単純マ
トリクス型液晶表示装置１０の走査電極に走査電圧を印
加する。

【００２０】一方、演算回路４の計算結果である列信号
行列Ｂは、１行単位でＤＡ変換器８に送られて、ディジ
タル値からアナログ値に変換される。信号側ドライバ９
は、ＤＡ変換器８によって変換されたアナログ値に応じ
た電圧を、単純マトリクス型液晶表示装置１０の信号側
電極に印加する。このようにすると、列信号行列Ｂは、
単純マトリクス型液晶表示装置１０上で逆変換され、画
像データ行列Ａの各要素に応じた実効電圧を、各画素に
加えることができる。

【００２１】これらの構成要素の内、走査側電圧レジス
タ６と走査側ドライバ７とＤＡ変換器８と信号側ドライ
バ９とから、単純マトリクス型液晶表示装置１０を駆動
する駆動ブロック１００が構成され、列レジスタ２と並
べ換え回路３と演算回路４とから、フレームメモリ１に
記憶される画像データ行列Ａの行を並べ換えた画像デー
タ行列Ａ’に対して、アダマール変換の高速計算法を用
いて、列信号行列Ｂを作成する変換ブロック２００が構
成されている。

【００２２】以下、ｎを３、Ｎを８として、具体的に行
列Ｈ（ｎ）、および画像データ行列Ａの並べ換えについ
て説明を行う。まず（数３）の行列の各列を、左から周
列数の小さい順になるように並べ換えると、（数４）の
行列となる。

【００２３】

【数４】

【００２４】この時の並べ換えの方法を、行列Ｈ（ｎ）
のｉ列目を、行列Ｈ（ｎ）’のｊ列目になるようにした
場合、ｉ→ｊと書くことで表わすと、１→１，２→８，
３→４，４→５，５→２，６→７，７→３，８→６のよ
うになる。

【００２５】並べ換え回路３は、列レジスタ２のデータ
を、行列Ｈ（ｎ）から行列Ｈ（ｎ）’が作成される時と
は、並べ換えの順序が逆になるような方法で、画像デー
タ行列Ａから画像データ行列Ａ’を作成する。つまり、
行列Ｈ（ｎ）’のｉ列目を行列Ｈ（ｎ）のｊ列目とした
のとは反対に、画像データ行列Ａのｊ行目を画像データ
行列Ａ’のｉ行目になるようにする。先に説明したよう
な書き方を用いると、１→１，８→２，４→３，５→
４，２→５，７→６，３→７，６→８となる。

【００２６】これは言い換えると、行列Ｈ(ｎ)から行列
Ｈ(ｎ)’への並べ換えの方法がｉ→ｊであれば、画像デ
ータ行列Ａから画像データ行列Ａ’への並べ換えの方法
はｊ→ｉということである。ここで（数５）のような行
列Ａの１つの列ベクトルを、上記したｊ→ｉの並べ換え
の方法で並べ換えたものを（数６）に示す。ただし、左
隅のｔは転置を表わす。

【００２７】

【数５】

【００２８】

【数６】

【００２９】この（数６）の列ベクトルと行列Ｈ（ｎ）
との積から得られる画像データ行列Ｂの１つの列ベクト
ルを（数７）に示す。

【００３０】

【数７】

【００３１】（数７）の列ベクトルを（数８）のように
書き直すと、（数８）は、行列Ｈ（ｎ）’と（数５）の
列ベクトルとの積であることがわかる。

【００３２】

【数８】

【００３３】よって、（数９）に示されるように、行列
Ｈ（ｎ）と画像データ行列Ａ’の積は、行列Ｈ（ｎ）’
と画像データ行列Ａの積と同じとなるため、変換行列で
走査線を駆動することと同様の効果を得られるわけであ
る。

【００３４】

【数９】

【００３５】また、ｎを３、Ｎを８とすると、アダマー
ル変換の高速計算法のフローチャートは、図２によって
示される。この図において、ａ（ｉ）は画像データ行列
Ａの１つの列のｉ番目のデータで、ａ₁（ｉ），ａ
₂（ｉ），ａ₃（ｉ）は途中結果であり、その内ａ
₃（ｉ）を列信号行列Ｂの１つの列のｉ番目のデータｂ
（ｉ）としている。このアダマール変換の高速計算法
は、先に紹介した「信号・画像のディジタル処理」，有
本卓著，産業図書刊に詳説されている。

【００３６】以上のように本発明の実施例によれば、２
次元画像に対応するＮ行Ｍ列の画像データ行列Ａを記憶
するフレームメモリ（フレームメモリ１）と、Ｎ次のウ
ォルシュ−アダマール行列Ｈ（ｎ）の、ｉ番目の列をｊ
番目の列とすることで、行列Ｈ（ｎ）の各列の周列数の
順になるように並べ換えた行列Ｈ（ｎ）’を出力する行
列発生手段（行列メモリ５）と、画像データ行列Ａをｊ
番目の行がｉ番目の行になるようにＮ個の行を並べ換え
て画像データ行列Ａ’を構成し、行列Ｈ（ｎ）と画像デ
ータ行列Ａ’との積である列信号行列Ｂを、アダマール
変換の高速計算法を用いて算出する変換手段（変換ブロ
ック２００）と、単純マトリクス方式を用いた液晶表示
手段（単純マトリクス型液晶表示装置１０）と、列信号
行列Ｂと行列Ｈ（ｎ）’とから液晶表示手段を駆動する
駆動手段（駆動ブロック１００）とを設けることによ
り、ウォルシュ−アダマール行列の列を並べ換えた行列
で走査線を駆動しても、変換行列にウォルシュ−アダマ
ール行列を用いることができ、アダマール変換の高速計
算法を用いることができる。

【００３７】なお、行列Ｈ（ｎ）の各列を、左から周列
数の大きい順になるように並べ換えて行列Ｈ（ｎ）’を
作成し、その反対の順序で、画像データ行列Ａの行を並
べ換えて画像データ行列Ａ’を作成しても、同様の効果
が得られる。

【００３８】また、変換行列にウォルシュ−アダマール
行列以外の直交行列を用い、どのような順序で変換行列
の列を並べ換えても、その反対の順序で、画像データ行
列Ａの行を並べ換えて画像データ行列Ａ’を作成すれ
ば、同様の効果が得られる。

【００３９】また、変換行列は、「１」と「−１」以外
の要素を含む（例えば「０」）３値以上の要素からなる
行列であっても、「１」と「−１」以外の要素からなる
行列であっても、直交行列であれば問題なく、実施例に
留まるものではない。

【００４０】さらに、列レジスタ２，並べ換え回路３，
演算回路４，行列メモリ５は、マイクロコンピュータを
用いても実現可能であり、発明の効果に変わりはない。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
によれば、ウォルシュ−アダマール行列の列を並べ換え
た行列で走査線を駆動しても、変換行列にウォルシュ−
アダマール行列を用いることができ、アダマール変換の
高速計算法を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における単純マトリクス型液晶
パネルの駆動装置の構成を示すブロック図

【図２】アダマール変換の高速計算法のフローチャート

【符号の説明】

１フレームメモリ２列レジスタ３並べ換え回路４演算回路５行列メモリ６走査側電圧用レジスタ７走査側ドライバ８ＤＡ変換器９信号側ドライバ１０単純マトリクス型液晶表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部から入力される２次元画像に対応す
るＮ行Ｍ列（Ｍ，Ｎは自然数）の画像データ行列Ａを記
憶するフレームメモリと、Ｎ次の直交行列Ｈのｉ番目の列がｊ番目（ｉ，ｊはＮ以
下の自然数）の列になるようにＮ個の列を並べ換えた直
交行列Ｈ’を出力する行列発生手段と、前記画像データ行列Ａをｊ番目の行がｉ番目の行になる
ようにＮ個の行を並べ換えて画像データ行列Ａ’を構成
し前記直交行列Ｈと前記画像データ行列Ａ’との積であ
る列信号行列Ｂを算出する変換手段と、単純マトリクス方式を用いた液晶表示手段と、１フレーム期間をＮ等分した場合の時刻ｔ（ｔはＮ以下
の自然数）において前記直交行列Ｈ’のｔ行目の各要素
の値に応じた電圧を前記液晶表示手段の走査電極に印加
すると同時に前記列信号行列Ｂのｔ行目の各要素の値に
応じた電圧を前記液晶表示手段の各信号電極に印加して
前記液晶表示手段を駆動する駆動手段と、を具備するこ
とを特徴とする単純マトリクス型液晶パネルの駆動装
置。
【請求項２】行列Ｈは、（数１）の式から得られる、
Ｎ次（Ｎ＝２ⁿ、ｎは自然数）のウォルシュ−アダマー
ル行列Ｈ（ｎ）であり、行列Ｈ’は、前記行列Ｈ（ｎ）
の各列の要素を一方の端から他方の端へ順にたどる時の
符号が反転する回数の順に、前記行列Ｈ（ｎ）の列を並
べ換えることで得られる行列Ｈ（ｎ）’であることを特
徴とする請求項１記載の単純マトリクス型液晶パネルの
駆動装置。【数１】
【請求項３】列信号行列Ｂは、アダマール変換の高速
計算法を用いて算出されることを特徴とする請求項１記
載の単純マトリクス型液晶パネルの駆動装置。