(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
行電極に印加される電圧と列電極に印加される電圧との電圧差に対応して該行電極と該列電極で選ばれた画素の光透過率が変化する表示素子の駆動方法であって、以下の条件を満足して行う表示素子の駆動方法。
（１）複数（Ｌ本）の行電極を同時に選択する。
（２）選択された行電極への行電極信号としては、直交関数信号Ａ［Ａmi］（ここで、Ａmiは直交行列Ａのｍ行ｉ列の要素で１，−１，または０。ｍは１〜Ｌの整数であり、ｉは１〜Ｍの整数であり、１表示サイクル中のｉ番目の選択信号に相当する。）を加える。
（３）特定の列の、特定の行電極サブグループにおけるｊ番目（ｊは１〜Ｌの整数）の行の画素について、所定の階調レベルｄj （ｄj は階調の程度に応じてオフを示す１とオンを示す−１との間の値をとる。）を得るために、（Ｃ1 ，Ｃ2 ，・・・，ＣM ）＝（ｄ1 ，ｄ2 ，・・・，ｄL ）Ａとし、
ｑi をｉに関して可変として、列電圧振幅、列ドライバの電圧分解能、表示データ幅に応じて、ｑi を決め、
列電圧には実質的に以下の式によって表現される２種類の電圧に比例する電圧が印加される。
Ｘi ＝Ｃi ＋（ｑi −Ｃi2）1/2
Ｙi ＝Ｃi −（ｑi −Ｃi2）1/2
ただし、Σｑi ＝一定≧ｔｒ［ tＡＡ］である（ここで、ｔは行列の転置を、ｔｒ［  ］は［  ］内の行列の対角成分の和を示す）。
【請求項２】
少なくとも１つのｉにおいて、ｑi ＝Ｃi2とし、他の一つ以上のｉではｑｉの総和を一定値に保つような値をとるようにする請求項１に記載の表示素子の駆動方法。
【請求項３】
すべての行電極サブグループに対してＸｉに対応する電圧を印加した後に、Ｙｉに対応する電圧を印加する請求項１または２に記載の表示素子の駆動方法。
【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等の表示素子を階調駆動する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＲＴに代わる、薄くて、軽くコンパクトでかつ大容量の情報の表示を実現するものとして、液晶表示素子が注目されている。画素に対応して形成された薄膜フィルムトランジスタで各画素を駆動する液晶表示素子と、いわゆるツイステッドネマチック（ＴＮ）型およびスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）型の液晶を薄膜フィルムトランジスタを用いずに駆動する単純マトリクス型液晶表示素子の２種類に、大きく分けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
薄膜フィルムトランジスタを用いる液晶表示素子の製造工程は複雑で、製造コストが高いという問題点がある。一方、単純マトリクス型液晶表示素子の製造工程は比較的単純であるが、多段階の階調表示に適していないという問題点がある。
【０００４】
従来の単純マトリクス型液晶表示素子は、フレーム変調またはパルス幅変調で駆動されている。フレーム変調によると駆動波形の低周波成分が増し、フリッカが発生しやすい。また、パルス幅変調によると駆動波形の高周波成分が増し、表示むらが発生しやすい。
【０００５】
かかる課題を解決する、電圧振幅を主に制御する駆動方法が知られている。しかし、この駆動方法では、非選択行に直流成分が残る難点があった。そこで、欧州特許公開公報第５６９９７４号および欧州特許公開公報第５８１２５５号などは、直流成分の残存を回避するための手段を提案している。具体的には、前者は、パルス幅変調の電圧に対応するカラム電圧を２つのカラム電圧で表現したものであり、後者は、ＡＰＴの振幅変調方式を複数行同時選択方式に適用したものである。
【０００６】
しかし、両者の駆動方法とも２つのカラム信号の決め方が固定的で柔軟性がなく、かつ、全部のカラム信号について平方根の計算が必要になる。したがって、多階調の表示情報を正確に与えるためには、非常に大きなビット数の情報処理が要求される。そして、この表示情報が正確でないと、クロストークの原因になる。
【０００７】
一方、カラム信号を電圧に変換して表示パネルに供給する手段（ドライバ）が必要であるが、カラム電圧の取りうる値が非常に多いため、現状ではアナログドライバを使用することが必須になる。したがって、正確な電圧を表示パネルに伝達することが困難であった。
【０００８】
また、欧州特許公開公報第５６９９７４号には、ダミー行を設け、そこに仮想のデータを配置することにより、電圧を補正する方式（フルインターバルモード）も示されている。しかし、この駆動方法でも、全表示情報を演算した結果をダミー行のデータとして用いるため、非常に大きなビット数の情報処理が要求される問題点および非常に高分解能である電圧供給手段（ドライバ）が要求される問題点については、前述の駆動方法と変わりがない。
【０００９】
【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るものであり、以下のような液晶表示素子の駆動方法を提供する。
【００１０】
行電極に印加される電圧と列電極に印加される電圧との電圧差に対応して該行電極と該列電極で選ばれた画素の光透過率が変化する表示素子の駆動方法であって、以下の条件を満足して行う駆動方法。
（１）複数（Ｌ本）の行電極を同時に選択する。
（２）選択された行電極への行電極信号としては、直交関数信号Ａ［Ａmi］（ここで、Ａmiは直交行列Ａのｍ行ｉ列の要素を示す。ｍは１〜Ｌの整数であり、ｉは１〜Ｍの整数であり、１表示サイクル中のｉ番目の選択信号に相当する。）を加える。
（３）特定の列の、特定の行電極サブグループにおけるｊ番目（ｊは１〜Ｌの整数）の行の画素について、所定の階調レベルｄj （ｄj は階調の程度に応じてオフを示す１とオンを示す−１との間の値をとる。）を得るために、（Ｃ1 ，Ｃ2 ，・・・，ＣM ）＝（ｄ1 ，ｄ2 ，・・・，ｄL ）Ａとし、
ｑi をｉに関して可変として、列電圧振幅、列ドライバの電圧分解能、表示データ幅に応じて、ｑi を決め、
列電圧には実質的に以下の式によって表現される２種類の電圧に比例する電圧が印加される。  Ｘi ＝Ｃi ＋（ｑi −Ｃi2）1/2
Ｙi ＝Ｃi −（ｑi −Ｃi2）1/2
ただし、Σｑi ＝一定≧ｔｒ［ tＡＡ］である（ここで、ｔは行列の転置を、ｔｒ［  ］は［  ］内の行列の対角成分の和を示す）。
【００１１】
特に、ｑi をｉに関して可変とし、他の一つ以上のｉではｑｉの総和を一定値に保つような値をとるようにすることが好ましい。表示素子は液晶表示素子であることが好ましい。
【００１２】
本出願人は、高速応答する液晶を備えた液晶表示素子の駆動方法として、複数の行電極を同時に選択し、かつ選択パルスを１表示サイクル内で分散することにより、液晶の緩和現象を抑え、コントラスト比の低下を抑制した駆動方法をすでに提案している（特開平６−２７９０７号参照）。以下、この方法をＭＬＳ（multi line selection） 法と呼ぶ。本発明は、特に、複数行同時選択した場合に有効である。
【００１３】
以下に、本発明と振幅変調を伴わない単純なＭＬＳ法との差異について述べる。
【００１４】
振幅変調を伴わないＭＬＳ法はまとめると以下のようになる。
【００１５】
（１）行電極を複数（Ｌ本）一括して選択する。
（２）選択された行電極への行電極信号としては、直交関数信号Ａ［Ａmi］（ここで、Ａmiは直交行列Ａのｍ行ｉ列の要素を示す。ｍは１〜Ｌの整数であり、ｉは１〜Ｍの整数であり、１表示サイクル中のｉ番目の選択信号に相当する。）を加える。すなわち、同時選択される行電極の組の中のｍ番目の行については、Ｖr ・Ａmi（Ｖr は正の数）の非選択電圧に対する電圧を印加して選択することになる。
（３）列電極信号としては、表示パネル上の選択された行電極の位置に対する映像信号を該直交関数で変換した信号を加える。
【００１６】
さらに、上述のように構成された選択電圧ベクトルで表される選択パルスを各行電極に印加するタイミングは次のようにされる。
【００１７】
高速応答の液晶におけるフレーム応答（液晶緩和現象）の抑制は、選択パルスを１表示サイクル内で分散して印加して、各行電極についての非選択期間の長さを短くすることにより行える。一般的には、選択電圧ベクトル列の分割数を増やしたほうが、非選択期間が短縮されるため、液晶の緩和現象防止にはより効果がある。また、選択パルスの分散は均一に行うことが好ましい。すなわち、もっとも好ましいのは１つの選択パルスを印加するごとに次の行電極サブグループの選択に移るようなシーケンスをとることである。
【００１８】
単純なＭＬＳ法においては、列電極信号として、表示パネル上の選択された行電極の位置に対する映像信号を該直交関数で変換した信号を加えるのに対し、本発明においては、実質的に以下の式によって表現される２種類の電圧に比例する電圧が印加される。
【００１９】
特定の列の、特定の行電極サブグループにおけるｊ番目の行の画素について、階調レベルをｄj （ｄj は階調の程度に応じてオフを示す１とオンを示す−１との間の値をとる。）とし、（Ｃ1 ，Ｃ2,・・・，ＣM ）＝（ｄ1 ，ｄ2 ，・・・，ｄL ）Ａとすると、
Ｘi ＝Ｃi ＋（ｑi −Ｃi2）1/2
Ｙi ＝Ｃi −（ｑi −Ｃi2）1/2
ただし、Σｑi ＝一定≧ｔｒ［ tＡＡ］である。
【００２０】
階調レベルｄj は具体的には次のようになる。たとえば、４階調であれば、−３／３，−１／３，１／３，３／３をとることができ、１６階調であれば、−１５／１５，−１３／１５，・・・，１３／１５，１５／１５をとることができる。もちろん、一般の液晶表示素子においては、電圧−透過率曲線は直線ではないので、ｄj を均等にとることが好ましくないことが多い。電圧−透過率曲線に応じて各階調の間隔を適宜設定することが好ましい。
【００２１】
本発明の駆動方法で、表示素子を駆動できること、すなわち、選択時にはｄj に関係した実効電圧が画素に印加されるとともに、非選択時には一定の電圧が画素に印加されるようになっていることを簡単に示す。
【００２２】
１表示サイクルでの非選択電圧の２乗和はＫを定数として数１のようになる。また、１表示サイクルでの選択電圧の２乗和は数２のようになる。
【００２３】
【数１】
0003547167.tif 000002
【００２４】
【数２】
0003547167.tif 000003
【００２５】
以上より、選択時にはｄj に関係した実効電圧が画素に印加されるとともに、非選択時には一定の電圧が画素に印加されるようになっていることがわかる。
【００２６】
ｑi はｉに関する総和がｔｒ［ tＡＡ］以上で一定値となるように定められればよい。ただし、電圧レベルとオンオフ比の適正化の観点からは、ｑi のｉに関する総和がｔｒ［ tＡＡ］と一致することが好ましい。ｔｒ［ tＡＡ］は、行列の要素が１または−１ならばＭ・Ｌとなる。
【００２７】
たとえば、ｑi はＣi2に比例するように定めることもできる。その具体例を説明する。選択行列として、数３に示した４次のアダマール行列を用い、階調データとして、（ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 ，ｄ4 ）＝（−１，−９／１５，−１／１５，＋１）を採用すると、各ｉでｑi 、Ｘi 、Ｙi は表１のようになる。
【００２８】
【数３】
0003547167.tif 000004
【００２９】
【表１】
0003547167.tif 000005
【００３０】
本発明においては、上記のｑi をｉに関して可変として、列電極振幅、列ドライバの電圧分解能、表示データの種類に応じてｑi を決める。こうして、もっとも有利な駆動回路を採用できる。
【００３１】
たとえば、その一態様として、少なくとも１つのｉにおいて、ｑi ＝Ｃi2とできる。こうすると、少なくとも上記の条件が満足されるｉにおいては、印加すべき電圧が、Ｃi に一致する。したがって、そのｉにおいては、開平計算が不要になるばかりではなく、等間隔に分割された列電圧レベルを用いて表示誤差なく、駆動電圧を供給できる。
【００３２】
すなわち、１表示サイクル中で、少なくとも一部のｉでは、ｑi ＝Ｃi2として、かつ、他の一つ以上のｉではｑi の総和を一定値に保つような値をとるようにする。ｑi ＝Ｃi2という条件が満足されない場合は、開平計算が必要になるが、その数は少ないので、開平計算と、その結果を電圧供給する差異の誤差（クロストーク）の発生を抑制し、品位の高い画像を供給できるようになる。
【００３３】
具体的に説明すると、Ｍ＝８であり、８回の選択パルスでアドレスが完了する場合には、全ての選択時に対応して開平演算が必要な従来の駆動方法に比べ、本態様においては、その回数を１／８に減らすことができる。このことはすなわち、演算に必要なビット数を３ビット減らし、列電圧を供給するドライバの電圧分解能を８倍にゆるめることができることを意味している。したがって、正しい表示情報を、少ないビット数で処理できるようになると同時にＳ／Ｎ比を従来技術の駆動方法に比べて格段に高めることができる。
【００３４】
このような場合の具体例を説明する。選択行列として、４次のアダマール行列を用い、階調データとして、前述した例と同様に、（ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 ，ｄ4 ）＝（−１，−９／１５，−１／１５，＋１）を採用すると、各ｉでｑi ，Ｘi ，Ｙi は表２のようになる。この例では、ｉ＝１〜３で、ｑi ＝Ｃi2として、ｉ＝４で残りを分配した。
【００３５】
【表２】
0003547167.tif 000006
【００３６】
本発明の場合、表示データｄj の切り替えは、選択電圧行列を構成する全ての選択電圧ベクトルを印加し終えた時点のタイミングで行う必要はない。すなわち、選択電圧行列の選択電圧ベクトルを順次印加している途中（１表示サイクルの途中）で表示データｄj が切り替わってもよい。このような場合は、若干直流成分が駆動信号にのることがあるが、全体としては大きな問題にならない場合が多い。
【００３７】
なお、本発明においては、全行電極を同時に選択することもできる。かかる場合は、非選択期間がなくなるので、行電極に印加する電圧が２レベルとなる点で利点があるが、ハードウエアがきわめて複雑になるため、上述のように適当な数の複数行を同時選択し、かつ走査することが好ましい。
【００３８】
本発明の駆動方法において複数行同時選択する場合は、駆動回路を簡単なものとするために、行電極サブグループを構成する行電極の本数をそれぞれ等しくすることが好ましい。行電極を仮想的に加えて駆動することもできる。
【００３９】
本発明では、Ｘi 、Ｙi の２つのタイムスロットで列電圧が印加されるが、各タイムスロットに対応する電圧印加の順序は任意である。液晶の緩和防止のためには、選択パルスを１表示サイクル内で分散したほうが好ましい。すなわち、印加する毎に次の選択パルス第１および第２のタイムスロットを連続して印加せず、すべての行電極サブグループに対して第１のタイムスロットに対応する電圧印加をした後に、第２のタイムスロットに対応する電圧印加を行うことが好ましい。
【００４０】
【実施例】
平均応答速度が５０ｍｓｅｃ（２５℃）のＳＴＮ型液晶表示素子を駆動した。２４０本である行電極本数Ｎに対して、Ｌ＝７、Ｊ＝３５、Ｍ＝８とした。選択行列Ａとして数４に示したものを用いた。ｔｒ［ tＡＡ］＝５６である。選択パルスシーケンスにおいて、ｉ＝１〜７では、ｑi ＝Ｃi2とし、ｉ＝８では、ｑ8 ＝５６−（Ｃ12＋Ｃ22＋Ｃ32＋Ｃ42＋Ｃ52＋Ｃ62＋Ｃ72）と定めた。
【００４１】
【数４】
0003547167.tif 000007
【００４２】
２５６レベルのディジタルドライバを列電極ドライバとして使用したが、従来のアナログドライバを用いて表示した結果と遜色なかった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のｑi をｉに関して可変として、列電極振幅、列ドライバの電圧分解能、表示データの種類に応じてｑi を決めるので、もっとも有利な駆動回路を採用できる。
【００４４】
特に、少なくとも１つのｉにおいて、ｑi ＝Ｃi2とすることにより、そのｉにおいては、開平計算が不要になるばかりではなく、等間隔に分割された列電圧レベルを用いて表示誤差を抑えて、電圧を供給できる。