(57)【要約】複数行のアドレッシングのための装置が、直交関数のセットに基づくパルスパターンを伴うフレームアドレッシングにより駆動される。適したフレーム長の冗長なフレームを選択することにより、二進関数のセットに基づくフレームを介して得られるパルスパターンを伴うよりも、周波数の内容のより少ない変化が得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
行電極又は選択電極を備えた第１の基板と列電極又はデータ電極を備えた第２の基板との間に液晶材料を有し、前記行電極と前記列電極との重なり合う部分が画素を規定し、表示されるべき画像に従って前記列電極を駆動する駆動手段と、動作状態においてｐ個の相互直交信号をｐ個の行電極の各群に順次供給して、前記行電極を駆動する駆動手段とを有する表示装置において、
前記相互直交信号をｐ個の行電極に供給する前記駆動手段は、フレーム長の非二進分割による（ｎ＋１）個の異なる長さの連続したフレームの間において、最大で（２ｎ＋４）（但し、ｎ＞１）のグレー値を実現することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
２ｎのグレー値が実現されることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
時間順に見て、次々に位置する３つの連続するフレームが、（２ｎ−１＋１）：２ｎ−１：（２ｎ−１−１）（但し、ｎ＞２）の相互持続時間比を有することを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
【請求項４】
ｎ＝４であり、時間順に見て、次々に位置する連続するフレームが、（ｋ＋３）：（ｋ＋２）：（ｋ＋１）：ｋ：ａ（但し、ａ≧２，ｋ≧１）の相互持続時間比を有することを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
【請求項５】
前記フレームが、９：８：７：６：４又は１０：９：８：７：４の相互持続時間比を有することを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
ｎ＝３であり、時間順に見て、次々に位置する連続するフレームが、（ｋ＋２）：（ｋ＋１）：ｋ：ａ（但し、ａ≧２，ｋ≧１）の相互持続時間比を有することを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
【請求項７】
前記フレームが、５：４：３：２の相互持続時間比を有することを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
ｎ＝２であり、時間順に見て、次々に位置する連続するフレームが、（ｋ＋１）：ｋ：ａ（但し、ａ≧２，ｋ≧１）の相互持続時間比を有することを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
【請求項９】
前記フレームが、７：６：４又は４：３：２の相互持続時間比を有することを特徴とする請求項８記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、行電極又は選択電極を備えた第１の基板と列電極又はデータ電極を備えた第２の基板との間に液晶材料を有し、行電極と列電極との重なり合う部分が画素を規定し、表示されるべき画像に従って列電極を駆動する駆動手段と、動作状態においてｐ個の相互直交信号をｐ個の行電極の各群に順次供給して、行電極を駆動する駆動手段とを有する表示装置に関する。このような表示装置は、例えば、ラップトップ型コンピュータ、ノート型コンピュータ及び電話のような携帯型装置に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
このタイプのパッシブ・マトリクス・ディスプレイは、一般に知られており、多数のラインを実現することができるように、ますますＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ−Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）効果に基づくようになっている。Ｔ．Ｊ． Ｓｃｈｅｆｆｅｒ及びＢ． Ｃｌｉｆｔｏｎによる記事「ハイコントラスト映像速度（Ｈｉｇｈ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｖｉｄｅｏ−Ｒａｔｅ）ＳＴＮディスプレイのためのアクティブアドレッシング方法」（ＳＩＤ Ｄｉｇｅｓｔ ９２， ｐｐ．２２８−２３１）には、アクティブアドレッシングを使用することにより、高速スイッチングの液晶材料において生じるフレーム応答の現象がどのように回避されるかが述べられている。この方法では、相互直交信号、例えばウォルシュ関数を用いて、全ての行がフレーム期間中ずっと駆動される。その結果、各画素は、１フレーム期間当たり１回ではなく、パルスにより、常に（２４０行のＳＴＮ−ＬＣＤでは１フレーム期間当たり２５６回）励起される。複数行のアドレッシングでは、ｐ行の（サブ）群が、相互直交信号を用いて駆動される。ウォルシュ関数のような直交信号のセットは、２の累乗、すなわち２Ｓである複数の関数より成るので、ｐはできる限りこれに等しくなるように、すなわち一般にｐ＝２Ｓ（又はｐ＝２Ｓ−１）に等しくなるように選択されることが好ましい。直交行信号Ｆｉ（ｔ）は、方形波形状であることが好ましく、電圧＋Ｆ及び電圧−Ｆにより構成され、行電圧は、選択期間以外においてはゼロに等しい。上記直交信号を構成する基本電圧パルスは、フレーム期間の全体に規則的に分散されている。従って、このとき、画素は、１フレーム期間当たり１回ではなく、規則的なパルスにより１フレーム期間当たり２Ｓ（又は２Ｓ−１）回励起する。これは、ｐ＝４（又は３）又はｐ＝８（又は７）のようなｐが小さい値の場合であっても、アクティブアドレッシングにおけるように全ての行を同時に駆動するのと同じく、上述したフレーム応答を抑制するように思われるが、この目的のためには電子的なハードウェアは大幅に少なくてすむ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フレームの二進分割のような従来の方法、又は用いられる関数についての分割（ｓｐｌｉｔ）レベル法を用いると、種々の映像内容に対して、画素における電圧の周波数の内容が大きく異なるので、上述した複数行のアドレッシングのモードを用いたグレースケールの実現は、かなりの問題を生み出す。液晶材料の誘電率は周波数に依存するので、これは、液晶材料を、例えばマトリクスディスプレイの種々の場所において、映像情報に依存して、様々に反応させる。これは、画像中のアーチファクト、特に種々の形態のクロストークにつながってしまう。
【０００４】
本発明の目的は、とりわけ、映像に最小限のアーチファクト（クロストーク）しか生じない、上述したタイプの表示装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明に係る表示装置は、相互直交信号をｐ個の行電極に供給する駆動手段が、フレーム長の非二進分割による（ｎ＋１）個の異なる長さの連続したフレームの間において、最大で（２ｎ＋４）（但し、ｎ＞１）のグレー値を実現することを特徴としている。
【０００６】
グレー値の数及び異なる長さのフレームをこのように選択すると、（特に、通常の二進分割に対して）フレーム長の差が小さい。また、画素の両端の電圧の有効値の実現可能な調整の数の十分な選択は、ほぼ等間隔をおいて配置されたグレー値の数を選択する可能性を与えるように思われる。
【０００７】
本発明のこれらの観点及びその他の観点は、以下に説明する実施態様から明らかであり、これを参照して理解されるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、マトリクス１内に示した断面図において分かるように、基板４，５の対向面に行電極及び列電極として設けられたＮ行２とＭ列３とが交差する領域に画素のマトリクス１を有する表示装置を表している。上記基板間には、液晶材料６が存在している。配向層、偏光子などの他の構成要素は、単純にするために省略されている。
【０００９】
この装置は、更に、行２を駆動するために直交信号Ｆｉ（ｔ）を発生させる、例えばＲＯＭの形態の行関数発生器７を有している。上述したＳｃｈｅｆｆｅｒ及びＣｌｉｆｔｏｎによる記事に説明されているのと同様に、各基本期間の間、駆動回路８を介してｐ行の群を駆動する行ベクトルが規定される。この行ベクトルは、行関数レジスタ９に書き込まれる。
【００１０】
表示されるべき情報１０は、ｐ×Ｍのバッファメモリ１１に記憶され、基本単位時間あたりの情報ベクトルとして読み出される。列電極３用の信号は、各基本単位時間中に、行ベクトル及び上記情報ベクトルのその時の有効値を掛け合わせ、そののち、ｐ個の得られた積を足すことにより得られる。上記基本単位時間中の行ベクトルの有効値と列ベクトルの有効値との乗算は、Ｍ個の排他的論理和のアレイ１２において上記両有効値を比較することにより実現される。上記積の加算は、上記排他的論理和のアレイの出力を加算論理回路１３に加えることにより実現される。加算論理回路１３からの信号１６は、列駆動回路１４を駆動する。この列駆動回路１４は、ｐ＋１の実現可能な電圧レベルを持つ電圧Ｇｊ（ｔ）を列３に供給する。各時間において、ｐ（ｐ＜Ｎ）行が同時に駆動される（「複数行アドレッシング」）。従って、上記行ベクトル及び上記情報ベクトルは、ｐ個の要素しか持っておらず、これは、相互直交信号を用いて全ての行が同時に駆動される方法（「アクティブアドレッシング」）と比較して、排他的論理和の数及び加算回路のサイズのような必要なハードウェアの節約をもたらす。この実施態様では、表示装置が反射型の装置であると想定されているが、装置は、同じ推論が当てはまる透過型又は半透過型の装置であってもよい。
【００１１】
図２は、上述した表示装置の反射率（の自然対数）を画素の両端の実効電圧（ＲＭＳ電圧）の関数として示したものである。人間の視覚の感度もまた入射光の対数に比例するので、最大値（ｌｎＲ）ｍａｘと最小値（ｌｎＲ）ｍｉｎとの間において線形的に変化する場合には、（ｌｎＲ）ｍａｘと（ｌｎＲ）ｍｉｎとの間の縦軸を１５等分することにより、等間隔のグレー値（例えば１６グレー値）が容易に決定される。実際には、（図２に示した）グラフは直線ではなく、Ｓ字形状であるので、横座標の電圧の関連する分割は、等間隔ではない。相互の距離は、中央部よりも、特に黒領域及び白領域付近において大きい。
【００１２】
液晶セルについて、例えば、Ｖｔｈ＝１．９ＶにおいてＲｍａｘ＝９４．７４、その結果（ｌｎＲ）ｍａｘ＝４．５５１２が成り立つ一方で、Ｖｓａｔ＝２．０８ＶにおいてＲｍｉｎ＝１１．６０、その結果（ｌｎＲ）ｍｉｎ＝２．４５１２が成り立つ。従って、（ｌｎＲ）のステップは、Δ（ｌｎＲ）＝｛（ｌｎＲ）ｍａｘ−（ｌｎＲ）ｍｉｎ｝／１５＝０．１４という値を持つ必要がある。
【００１３】
これに基づいて、１６の異なる反射レベル及び関連する電圧レベルに関して、以下に示す表が作成され得る。
【表１】
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【００１４】
この表から、実効電圧のステップは、グレースケールの中央部において最小、すなわち約５ｍＶであることが明らかである。全電圧範囲は、２０８０−１９００＝１８０ｍＶであるので、この全範囲をカバーするために、３６のステップが必要になる。本発明によれば、９：８：７：６：４（実現可能な最小のステップが全範囲の１／３４であるように合計が３４である。これは、所望のステップである１／３６に非常に近い。）又は１０：９：８：７：４（実現可能な最小のステップが全範囲の１／３８であるように合計が３８である。）の相互比でフレーム長が選択されるように、２つの極端（白及び黒）付近の範囲において、ステップが非常に大きくなっている。
【００１５】
各フレーム内において画素がスイッチ・オン又はオフされるフレーム長の選択（９：８：７：６：４）に関して、以下の２７のグレーレベル、すなわち０，４，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，３０，３４が生成され得る。しかしながら、これらの全てが必要というわけではない。１８０／３４＝５．３ｍＶという実現可能な最小の実効電圧のステップは、該グレースケールの中央部に対して十分に小さい。１６レベルのグレースケール（グレー値）に関して、例えば以下の１６の値が選択される。
【表２】
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【００１６】
この表から、この選択で得られるグレー値は、理想値からほんのわずかしかずれていないことが明らかである。
【００１７】
測定から、クロストークもまた小さいことが明らかである。これは、最小のフレーム長が最大のフレーム長の４／９であり、全フレーム長の２／１７であるからである。これにより、液晶材料の誘電率が通常の周波数ドメインにおける誘電率とは大きく異なる範囲における高周波の数が小さい。更なる利点は、上述したようにグレーレベルが等距離であることである。二進分割（フレーム長８：４：２：１）であれば、３２のレベルの選択が明らかであろう。その場合、実現可能な最小のステップが、１／３２、すなわち所望の１／３６に近い。しかしながら、このとき、最小フレーム長は、最大フレーム長の１／１６であり、全フレーム長の１／３１である。これは、画素の両端の電圧の極めて高い周波数につながり、従ってアーチファクト（クロストーク）につながる。
【００１８】
同様の利点が、フレーム長が（１０：９：８：７：４）に選択される場合に得られる。ここでは、以下の２９のグレー値、すなわち０，４，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３４，３８が生成され得る。１６レベルのグレースケール（グレー値）に関して、ここでは例えば以下の１６の値が選択される。
【表３】
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【００１９】
より一般的には、連続するフレームが、（ｋ＋３）：（ｋ＋２）：（ｋ＋１）：ｋ：ａ（但し、ａ≧２，ｋ≧１）という相互持続時間比を持つべきである。
【００２０】
８つのグレー値を生成するために、（ｌｎＲ）ｍａｘと（ｌｎＲ）ｍｉｎとの間の範囲は、縦軸に関して７等分されなければならない。従って、（ｌｎＲ）のステップは、Δ（ｌｎＲ）＝｛（ｌｎＲ）ｍａｘ−（ｌｎＲ）ｍｉｎ｝／７＝０．３という値を持たなければならない。これに基づいて、８個の異なる反射レベル（又は透過レベル）及び関連する電圧レベルに関して、以下に示す表が作成され得る。
【表４】
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【００２１】
（５：４：３：２）のフレーム長により、所望の電圧を得ることができる。これと共に、以下の１３のグレー値、すなわち０，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１４が生成され得る。しかしながら、これらの全てが必要というわけではない。８レベルのグレースケール（グレー値）に関して、例えば以下の８の値が選択される。
【表５】
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【００２２】
得られるグレー値は、理想値からほとんどずれていない。
【００２３】
４つのグレー値を実現するために、（ｌｎＲ）ｍａｘと（ｌｎＲ）ｍｉｎとの間の範囲は、縦軸に関して３等分されなければならない。従って、（ｌｎＲ）のステップは、Δ（ｌｎＲ）＝｛（ｌｎＲ）ｍａｘ−（ｌｎＲ）ｍｉｎ｝／３＝０．７という値を持たなければならない。これに基づいて、４個の異なる反射レベル（又は透過レベル）及び関連する電圧レベルに関して、以下に示す表が作成され得る。
【００２４】
より一般的には、この場合においても、連続するフレームについて、（ｋ＋２）：（ｋ＋１）：ｋ：ａ（但し、ｋ≧１，ａ≧２）の比が当てはまる。
【表６】
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【００２５】
所望の電圧は、例えばフレーム長が（７：６：４）である場合に得ることができる。これと共に、以下の８つのグレー値、すなわち０，４，６，７，１０，１１，１３，１７が生成され得る。しかしながら、これらの値の全てが必要というわけではない。４つのレベル（グレー値）を有するグレースケールに関して、例えば以下の４つの値が選択される。
【表７】
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【００２６】
フレーム長が（４：３：２）であれば、所望の電圧も得ることができる。これと共に、以下の８つのグレー値、すなわち０，２，３，４，５，６，７，９が生成され得る。４つのレベル（グレー値）を有するグレースケールに関して、例えば以下の４つの値が選択される。
【表８】
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【００２７】
より一般的には、この場合においても、（ｋ＋１）：ｋ：ａ（但し、ａ≧２，ｋ≧１）の比が当てはまる。
【００２８】
本発明は、勿論上記実施態様に限定されるものではない。上述したように、本発明は、透過型の表示装置に用いることも可能である。上記グレースケールは、必要に応じてフレーム長の選択に細かく適合させて、より多くの（例えば１６に代えて２０。しかしながら、１６よりも小さい数もあり得る）等間隔にも分割され得る。
【００２９】
本発明の保護範囲は、上述した実施態様に限定されるものではない。本発明は、新しい固有の特徴のそれぞれ及び全て、並びに固有の特徴の任意の組み合わせに帰するものである。特許請求の範囲の参照符号は、その保護範囲を限定するものではない。動詞「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及びその活用の使用は、特許請求の範囲に述べられている構成要素以外の他の構成要素の存在を排除するものではない。構成要素の前に付された冠詞「ａ」又は「ａｎ」の使用は、複数のそのような構成要素の存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が用いられた表示装置を模式的に表す図である。
【図２】画素の両端の実効電圧（ＲＭＳ電圧）の関数として反射率の対数（ＬｎＲ）を表す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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