(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交関数を用いて、単純マトリクス液晶の液晶パネルの複数の行電極を同時に選択して駆動するマルチラインアドレッシング駆動方法であって、
１表示サイクルを、前記直交関数の列ベクトル数分のフィールドで構成し、
各々の前記フィールドは、前記液晶パネル上で、画面の上から下まで１回スキャンする単位であって、各々の前記フィールドを、前記液晶パネルの行電極数を前記同時に選択される複数の行電極数で割った数の行選択期間で構成し、
各々の前記行選択期間は、前記同時に選択される複数の行電極の単位であるブロックの選択期間であって、各々の前記行選択期間を複数のシーケンスで構成し、
各々の前記シーケンスは、前記行選択期間の最小分割時間であって、
各々の前記行選択期間を各々同数の分割選択期間に分割し、各々の前記分割選択期間は、各々同数の前記シーケンスを含み、
前記同時に選択されたブロックでは、前記行選択期間の分割選択期間の各々に、前記直交関数の行ベクトルを行方向にローテーションして得られる直交関数の組のうちから複数を用いて１つずつ一定の直交関数を割り当て、
前記１表示サイクルのフィールドごとに選択される各々のブロックの前記分割選択期間の各々では、前記割り当てられた直交関数の１つの列ベクトルをフィールドごとに更新して用いて、該ブロックの行電極を同時に選択することを特徴とする単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法。
【請求項２】
前記ローテーションして得られる直交関数の数より、各々の前記行選択期間の分割選択期間の数を少なくすることを特徴とする請求項１に記載の単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法。
【請求項３】
直交関数を用いて、単純マトリクス液晶の液晶パネルの複数の行電極を同時に選択して駆動するマルチラインアドレッシング駆動方法であって、
１表示サイクルを、前記直交関数の列ベクトル数分のフィールドで構成し、
各々の前記フィールドは、前記液晶パネル上で、画面の上から下まで１回スキャンする単位であって、各々の前記フィールドを、前記液晶パネルの行電極数を前記同時に選択される複数の行電極数で割った数の行選択期間で構成し、
各々の前記行選択期間は、前記同時に選択される複数の行電極の単位であるブロックの選択期間であって、各々の前記行選択期間を複数のシーケンスで構成し、
各々の前記シーケンスは、前記行選択期間の最小分割時間であって、
各々の前記行選択期間を各々同数の分割選択期間に分割し、各々の前記分割選択期間は、各々同数の前記シーケンスを含み、
前記１表示サイクルのフィールドごとに選択される各々のブロックでは、前記直交関数の１つの列ベクトルをフィールドごとに更新してロードし、前記行選択期間の分割選択期間ごとに、前記ロードされた列ベクトルのビットを行方向にローテーションした列ベクトルを用いて、該ブロックの行電極を同時に選択することを特徴とする単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法であって、
表示データに対応する階調データの上位ビットをパルスウィズスモジュレーション階調方式で表現するとともに、前記表示データに対応する階調データの下位ビットをフレームレートコントロール階調方式で表現し、前記フレームレートコントロール階調方式で表現したものを前記パルスウィズスモジュレーション階調方式における最小分割時間であるシーケンスに割り当てて、前記パルスウィズスモジュレーション階調方式に付け加えるようにして液晶を駆動し、
前記シーケンスの数を、前記同時に選択される複数の行電極数で割った商の整数値以上の整数値ごとに、前記行選択期間を前記分割選択期間に分割することを特徴とする単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法。
【請求項５】
前記直交関数の列ベクトルを、各々の前記フィールド内において、各々の前記ブロックごとに更新することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法。
【請求項６】
前記直交関数の列ベクトルを、各々の前記フィールド内では同じ列ベクトルとし、各々の前記フィールドごとに更新することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の駆動方法によって前記液晶パネルを駆動することを特徴とする液晶ドライバ。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の駆動方法によって駆動されることを特徴とする液晶パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータの表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が用いられている。このＬＣＤは、小型化が容易であり、薄く、軽量である等の利点により、例えば携帯電話のディスプレイ等として、近年ますますその使用頻度が増大している。
【０００３】
ＬＣＤとして、いわゆるツイステッドネマチックタイプ（ＴＮ型）及びスーパーツイステッドネマチックタイプ（ＳＴＮ型）の液晶表示素子を、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タイプのものがある。このＬＣＤの駆動方式として、従来の線順次走査方式に対して、複数の走査線を同時に選択駆動する複数ライン同時駆動方式であるマルチラインアドレッシング駆動方式（ＭＬＡ駆動方式）が提案されている。
【０００４】
近年、パソコンや携帯情報端末あるいは携帯電話等に表示手段として用いられているＬＣＤパネルは、カラー化が進み、多階調で高精細な画像の表示が求められている。
ここで、多階調を表示するための階調駆動方式としては、大きく分けてＦＲＣ（フレームレートコントロール）階調方式と、ＰＷＭ（パルスウィズスモジュレーション）階調方式の２つが知られている。
【０００５】
ＦＲＣ階調方式とは、複数のフレームを用いて１つの表示画像を表示するものであり、各フレーム周期において液晶素子に印加する電圧によってオンないしオフにする回数を制御することで表示画像の階調を表現する階調方式である。
また、ＰＷＭ階調方式とは、１フレーム内でオン、オフの期間を振り分けることにより表示画像の階調を表現する階調方式である。すなわち、ＰＷＭ階調方式とは、ＦＲＣ階調方式を１フレーム内で行う手法であると考えることもできる。
【０００６】
例えば、特開平１１−２４６３７号公報には、ＰＷＭ階調方式とＦＲＣ階調方式を組み合わせて、大画面の単純マトリクス液晶表示装置において６４階調以上にて自然画像を表示するようにしたものが開示されている。
これは、各カラム電圧を不均一に２分割して各フレーム周期において、ＰＷＭ階調方式で複数階調表現を行い、このＰＷＭ階調に対応した複数フレーム周期で１つの画像を更新するようにしてＦＲＣ階調方式を組み合わせることで、多階調を構成するようにしたものである。
【０００７】
また、このような階調表現を行うにあたり、カラム電圧制御と位相フレーム制御を併用するようにしている。カラム電圧制御とは、所定の液晶素子に所定の階調を表示させるために印加される一連のカラム電圧系列に応じて、カラム電圧の大きさを可変制御するものである。すなわち、所定の液晶素子または列電極に印加される一連のカラム電圧系列が全てカラム電圧に割り当てることができるパルス幅よりも細かい場合には、例えば、カラム電圧の大きさを５％増加して、高周波による輝度低下を補うようにしている。
【０００８】
また、位相フレーム制御とは、ＦＲＣ階調方式において、複数の平均的な輝度が複数のフレーム間において、略均等となるように位相を制御するものである。
さらに、上記公報に開示されたものは、ＭＬＡ駆動方式において、カラム電圧系列の各カラム電圧の絶対値が全て同じになるように制御して、瞬間的な輝度の偏りであるスプライシングの発生を抑えるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＬＡ駆動方式においては、横方向に輝度むらが発生するという問題がある。この横方向の輝度むらは、行電極（ＣＯＭＭＯＮ電極）方向に生ずる筋であるため、ＣＯＭ筋と呼ばれることもある。
これに対し、前記公報に開示されるところのカラム電圧制御は、横方向の輝度むらに対する有効な解決方法とはならない。カラム電圧は、表示データと直交関数とのＭＬＡ演算（排他的論理和および加算）の結果によって決まる。従って、フレームに亙って一連のカラム電圧系列を予測して、カラム電圧を増加するか否かを判断しようとすると回路が非常に複雑になってしまい、現実的ではない。
【００１０】
前記公報に開示された発明は、カラム電圧系列の高周波成分が列電極の抵抗成分と各液晶の容量成分によって減衰することを課題としている。しかし、その輝度むらは、列電極方向（通常縦方向）に現れ、本発明が問題としている行電極方向（通常横方向）の輝度むら（ＣＯＭ筋）とは異なる現象といえる。横方向の輝度むらの原因は明確ではないが、液晶に印加される時系列の行電極電圧と列電極電圧のパターンに依存する光学応答特性と推測され、前記従来技術では横方向の輝度むらの問題を解決することは不可能である。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、直交関数を用いて単純マトリクス液晶の複数行を同時に駆動するマルチラインアドレッシング（ＭＬＡ）駆動方式において、ＭＬＡ駆動方式に特有な、横方向に生じる輝度むらを解消し、ＬＣＤの表示品質を向上させることのできる単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法及び装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、直交関数を用いて、単純マトリクス液晶の液晶パネルの複数の行電極を同時に選択して駆動するマルチラインアドレッシング駆動方法であって、
１表示サイクルを、前記直交関数の列ベクトル数分のフィールドで構成し、
各々の前記フィールドは、前記液晶パネル上で、画面の上から下まで１回スキャンする単位であって、各々の前記フィールドを、前記液晶パネルの行電極数を前記同時に選択される複数の行電極数で割った数の行選択期間で構成し、
各々の前記行選択期間は、前記同時に選択される複数の行電極の単位であるブロックの選択期間であって、各々の前記行選択期間を複数のシーケンスで構成し、
各々の前記シーケンスは、前記行選択期間の最小分割時間であって、
各々の前記行選択期間を各々同数の分割選択期間に分割し、各々の前記分割選択期間は、各々同数の前記シーケンスを含み、
前記同時に選択されたブロックでは、前記行選択期間の分割選択期間の各々に、前記直交関数の行ベクトルを行方向にローテーションして得られる直交関数の組のうちから複数を用いて１つずつ一定の直交関数を割り当て、
前記１表示サイクルのフィールドごとに選択される各々のブロックの前記分割選択期間の各々では、前記割り当てられた直交関数の１つの列ベクトルをフィールドごとに更新して用いて、該ブロックの行電極を同時に選択することを特徴とする単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法を提供する。
ここで、前記ローテーションして得られる直交関数の数より、各々の前記行選択期間の分割選択期間の数を少なくすることが好ましい。
【００１３】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明は、直交関数を用いて、単純マトリクス液晶の液晶パネルの複数の行電極を同時に選択して駆動するマルチラインアドレッシング駆動方法であって、
１表示サイクルを、前記直交関数の列ベクトル数分のフィールドで構成し、
各々の前記フィールドは、前記液晶パネル上で、画面の上から下まで１回スキャンする単位であって、各々の前記フィールドを、前記液晶パネルの行電極数を前記同時に選択される複数の行電極数で割った数の行選択期間で構成し、
各々の前記行選択期間は、前記同時に選択される複数の行電極の単位であるブロックの選択期間であって、各々の前記行選択期間を複数のシーケンスで構成し、
各々の前記シーケンスは、前記行選択期間の最小分割時間であって、
各々の前記行選択期間を各々同数の分割選択期間に分割し、各々の前記分割選択期間は、各々同数の前記シーケンスを含み、
前記１表示サイクルのフィールドごとに選択される各々のブロックでは、前記直交関数の１つの列ベクトルをフィールドごとに更新してロードし、前記行選択期間の分割選択期間ごとに、前記ロードされた列ベクトルのビットを行方向にローテーションした列ベクトルを用いて、該ブロックの行電極を同時に選択することを特徴とする単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法を提供する。
【００１４】
ここで、上記のいずれかに記載の単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法であって、
表示データに対応する階調データの上位ビットをパルスウィズスモジュレーション階調方式で表現するとともに、前記表示データに対応する階調データの下位ビットをフレームレートコントロール階調方式で表現し、前記フレームレートコントロール階調方式で表現したものを前記パルスウィズスモジュレーション階調方式における最小分割時間であるシーケンスに割り当てて、前記パルスウィズスモジュレーション階調方式に付け加えるようにして液晶を駆動し、
前記シーケンスの数を、前記同時に選択される複数の行電極数で割った商の整数値以上の整数値ごとに、前記行選択期間を前記分割選択期間に分割することが好ましい。
【００１５】
また、前記直交関数の列ベクトルを、各々の前記フィールド内において、各々の前記ブロックごとに更新することが好ましい。また、前記直交関数の列ベクトルを、各々の前記フィールド内では同じ列ベクトルとし、各々の前記フィールドごとに更新することが好ましい。
【００１６】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明は、上記のいずれかに記載の駆動方法によって前記液晶パネルを駆動することを特徴とする液晶ドライバを提供する。また、本発明は、上記のいずれかに記載の駆動方法によって駆動されることを特徴とする液晶パネルを提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法及び装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
本発明は、直交関数を用いて単純マトリクス液晶の複数行を同時に駆動するＭＬＡ駆動方式において、行電極の選択期間（以下、単に行選択期間とする。）を複数に分割した分割選択期間のそれぞれに、直交関数の行ベクトルをローテーションした直交関数の組（直交関数セット）の中から各々１つの直交関数を割り当てて、それぞれの分割選択期間の行電極には、割り当てた直交関数の列ベクトルを時系列で一巡させることによって、ＭＬＡ駆動方式に特有な横方向の輝度むら（ＣＯＭ筋）を解消するものである。
【００１８】
図１は、本発明に係る単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法を実行するための液晶駆動装置（ＬＣＤドライバ）の一実施形態の回路構成を示すブロック図である。本実施形態に係るＬＣＤドライバは、行電極を同時に７本選択し、かつ列電極の電圧レベルを４値とするものである。この駆動方法は、既に出願済の特願２００１−１７７９９８において、本発明者により提案された駆動方法であり、これをＦＬＡ７（Four-Level Addressing 7)と呼ぶこととする。
図１に示すように、本実施形態に係るＬＣＤドライバ１０は、ＬＣＤパネル（ＬＣＤ）１２の行電極のうち７行（コモン）を同時に選択し、列電極電圧を４値でドライブするＭＬＡ駆動方式のもので、行電極ドライバ１４、列電極ドライバ１６及び表示データＲＡＭ（表示データメモリ）１８を備えている。
【００１９】
また、スクランブラ２０、ＥＸＯＲゲート２２、アダー（加算器）２４、ラッチ＆デコーダ２６を備えている。スクランブラ２０は、階調表示のために、階調セレクタから階調変換データを受け取る。なお、階調セレクタについては後述する。
また、本発明のポイントである、同時選択する行電極の選択パターンを与える直交関数の行ベクトルのローテーションを行う、直交関数ＲＯＭ２８及びＲＯＴレジスタ３０が設けられている。直交関数ＲＯＭ２８は、直交関数の列ベクトルの初期値を格納する。ＲＯＴレジスタ３０は、この列ベクトルの初期値のビットをローテーションしてＥＸＯＲゲート２２及び行電極ドライバ１４に送る。詳しい動作については後述するが、このローテーションによって所望の行電極選択パターンが達成される。
【００２０】
また、表示データＲＡＭ１８には、ＲＡＭデコーダ３２が設けられており、これら各構成要素を制御するためのコントローラ３４が設置されている。
なお、図１では、ＲＧＢの各色を時分割で処理する例のため、スクランブラ２０、ＥＸＯＲ２２、アダー２４、ラッチ＆デコーダ２６は、それぞれ１つしか表示していないが、各列（セグメント）に、これらをＲＧＢの各色ごとに備えるようにしてもよい。
【００２１】
表示データＲＡＭ１８からは、同時にドライブされるＬＣＤ１２の７行分のカラーデータ（ＲＧＢのいずれか）が同時にスクランブラ２０に出力される。スクランブラ２０は、入力されたカラーデータと階調変換データに対応したオン／オフ信号を、それぞれ出力する。スクランブラ２０から出力されたオン／オフ信号は、ＥＸＯＲゲート２２により、ＲＯＴレジスタ３０から受け取った各々対応する行電極選択パターンとの排他的論理和がとられ、アダー２４により加算される。
加算結果は、ラッチ＆デコーダ２６により、加算結果に対応した電圧レベルが、列電極の最大電圧の１／３の電圧をＶｃとして、−３Ｖｃ、−Ｖｃ、＋Ｖｃ、＋３Ｖｃの４値の中から選択され、列電極ドライバ１６に出力される。そして行電極ドライバ１４及び列電極ドライバ１６により、ＬＣＤ１２が駆動される。
【００２２】
このように、本実施形態ではＭＬＡ駆動方式を用いる。これは、フレームレスポンス現象を回避するためには、単位時間の選択回数が多くなるＭＬＡ駆動方式が必須だからである。さらに、選択行数が多い程、選択回数が多くなるので、７行を同時に駆動する上記ＦＬＡ７駆動方式が好ましい。７行同時駆動のＭＬＡ駆動方式では、通常、列（カラム）電極電圧レベルの種類は８値となるが、ＦＬＡ７駆動方式では、４値であるため、列電極電圧が変化する周波数が約１／２になるという効果をも有している。ＦＬＡ７駆動方式は、特に携帯電話用ＬＣＤモジュールへの市場要求である、多色、高画質、動画対応、低消費電力、低価格、左右対称、３辺フリー、１チップ化を実現する非常に有効な技術である。
【００２３】
すなわち、ＦＬＡ７駆動方式においては、同時選択行数を７、列電極電圧の種類を４値とし、平均応答時間が早い１６８行の高速液晶でも最大使用電圧が１５Ｖ程度と低い。従って、多色表示データ用の比較的大きなメモリを搭載する微細プロセスにセグメント（列電極）ドライバとコモン（行電極）ドライバを１チップ化できる。また、フレームレスポンス現象も少なく、コントラストが高い液晶表示が可能となる。
さらに、ＦＬＡ７駆動方式では、８行選択のＭＬＡ駆動方式よりも列電極ドライブ回路が小さいのでチップサイズも小さい。従って、行電極選択電圧のドライブ振幅が小さく（行電圧Ｖｒ＝７．５Ｖmax)、動作周波数も低くできるため、消費電力も少ない。
【００２４】
以下、簡単にＦＬＡ７駆動方式について説明する。
本実施形態は、７本の行電極を同時に選択するものである。行電極選択パターンとしては、７行８列の直交関数を用いることとする。この直交関数は、例えば図２に示すような正規直交行列Ｍ1 で表されるものである。すなわち、行列Ｍ1 は、自分自身の転置行列Ｍ1 t との積が単位行列Ｉの整数倍となるものである。図２に示す行列Ｍ1 の場合、Ｍ1 Ｍ1 t ＝８Ｉとなる（ただし、Ｉは７次の単位行列である。）。このような行列は、例えばアダマール行列（この場合は、８次のアダマール行列）から１行を省いたものとして得ることができる。
【００２５】
図３に、本実施形態における行電極選択パターン（直交関数）（Ａ）、表示パターン（Ｂ）、積和演算結果（Ｃ）、列電極電圧パターン（Ｄ）及び実効電圧に相当する値（Ｅ）を示す。表示パターン（Ｂ）等は全部で２の７乗＝１２８通りあるが途中省略して示している。
図３において、行電極選択パターン（Ａ）に示される１を＋Ｖｒ、−１を−Ｖｒとする。また、表示データのオン画素を１、オフ画素を−１とする。
行電極選択パターン（Ａ）の各列ベクトルを構成する７ビットからなる行選択列ベクトルと、表示パターン（Ｂ）の各行ベクトルを構成する同一列電極の７ビットの表示データ（ベクトル）とを、該当するビット毎に乗算して積和演算結果（Ｃ）の表が得られる。
【００２６】
図３に示すように、積和演算結果（Ｃ）に現れる数値は、±７、±５、±３、±１の８種類であり、従来は７行を選択する場合には、この８種類（７＋１＝８）の電圧レベルが必要とされた。ここでは、−７及び−５を＋３Ｖｃに、−３及び−１を＋Ｖｃに、＋１及び＋３を−Ｖｃに、＋５及び＋７を−３Ｖｃに置き換えることにより、電圧レベルを−３Ｖｃ、−Ｖｃ、＋Ｖｃ、＋３Ｖｃのように４つのレベルとし、列電極の電圧レベルを４値化する。
【００２７】
このようにして、図３に示すような列電極電圧パターン（Ｄ）が決定される。
また、図３の実効電圧に相当する値（Ｅ）は、行電極選択パターン（Ａ）の値（−１及び１）に応じて列電極パターンをサイクル毎に加算することによって得られる。すなわち、実効電圧に相当する値は、行電極選択パターンが−１なら、列電極電圧パターンをそのまま加え、行電極選択パターンが１なら、列電極電圧パターンを極性反転して加えることによって得られる。結局、行電極選択パターン（Ａ）の各行と列電極電圧パターン（Ｄ）の各行の対応する要素の積和をとり、その符号を変えたものが実効電圧に相当する値となる。
【００２８】
実効電圧に相当する値（Ｅ）と表示パターン（Ｂ）とを比較すると、すべてのオン画素は同じ実効電圧４、すべてのオフ画素は同じ実効電圧−４となっている。これから、電圧平均化法が成立していることがわかる。
また、この場合、一般に行電極数をＮとし、行電極選択電圧をＶｒ、列電極電圧をＶｃとし、これらの比をＡ＝Ｖｃ／Ｖｒとおき、実効電圧（ＲＭＳ）を求める。説明を省略し、結果のみを示す。オン画素の実効電圧Ｖon及びオフ画素の実効電圧Ｖoff は、それぞれ次の式で表される。
Ｖon  ＝（１／√Ｎ）＊Ｖｒ＊√（２＊Ｎ＊Ａ2 ＋７＊Ａ＋７）
Ｖoff ＝（１／√Ｎ）＊Ｖｒ＊√（２＊Ｎ＊Ａ2 −７＊Ａ＋７）
また、理想バイアスの場合の行電極及び列電極の電圧比Ａは、次のようになる。
Ａ＝Ｖｃ／Ｖｒ＝√（７／（２＊Ｎ））
【００２９】
行電極数１６８本（７行×２４ブロック）、あるいは１２８本（７行×１９ブロック）のＬＣＤパネルをＦＬＡ７駆動方式で駆動する場合を考える。直交関数は、例えば図２に示すような７行８列の直交行列で表されるとする。
このとき、直交関数の８つの列ベクトル（Ｒ１〜Ｒ８）を時系列で更新し、１表示サイクルの間に、各ブロック（ないし行）が全ての列ベクトルを使用するようにしなければならない。
この列ベクトルの更新には、２つの方法がある。
【００３０】
１つは、同時選択される行電極の単位（組）であるブロックごとに列ベクトルを更新するブロック更新モードである。
図４に、ブロック更新モードによる列ベクトルの更新の様子を示す。図４において、行電極数は１６８本で、同時に７行を選択するとブロックは１６８÷７＝２４ブロックとなる。これをブロック０〜ブロック２３とする。また、フィールドとは、ＬＣＤパネル上で、画面の上から下まで１回スキャンする単位である。図に示す例では、８フィールド、すなわち画面を上から下まで８回スキャンすることで１表示サイクルが完結する。このとき、ブロック更新モードでは、各フィールドにおいて、それぞれ７行からなるブロックごとに列ベクトルを更新する。
【００３１】
列ベクトルを更新するもう１つの方法は、フィールドごとに列ベクトルを更新するフィールド更新モードである。
図５に、フィールド更新モードによる列ベクトルの更新の様子を示す。図５では、行電極１２８本で、７行同時選択で１９ブロックの場合を示している。図５に示すように、フィールド更新モードでは、１つのフィールドにおいては、ブロック０からブロック１８まで全て同じ列ベクトルを用い、フィールドが変わると列ベクトルを更新する。
【００３２】
本実施形態は、さらに単純マトリクス液晶の階調駆動方式として、ＰＷＭ階調方式にＦＲＣ階調方式を付け加えた（プラスした）ＰｐＦ（ＰＷＭ  plus  ＦＲＣ）階調方式を適用する。このＰｐＦ階調方式は、階調データの上位ビットをパルスウィズスモジュレーション（ＰＷＭ）階調方式で表示するとともに、階調データの下位ビットをフレームレートコントロール（ＦＲＣ）階調方式で表示し、ＰＷＭ階調方式の最小分割時間に割り当てて、ＰＷＭ階調方式に付け加えるようにしたものである。このＰｐＦ階調方式は、既に出願済の特願２００２−０８４１９４において、本発明者によって提案された単純マトリクス液晶の階調方式である。
【００３３】
このＰｐＦ階調方式は、特に、携帯電話用ＬＣＤモジュールへの市場要求である、多色、高画質、動画対応、低消費電力、低価格等を実現することのできる非常に有効な技術である。
ＦＲＣ階調方式の表示サイクルは、１つのオン画素ないしオフ画素を全ての列ベクトルで演算して表示し、それを全てのオン画素ないしオフ画素について実行する。例えば、同時選択行数が７で７行８列の直交関数を用いる場合、１つの階調を６４個（６ビット６４階調データ）のＯＮ／ＯＦＦで表示すると、１表示サイクルは５１２（８×６４）となる。１６８行（２４ブロック）を完全動画（３０コマ／秒）で表示するには、ＬＣＤパネルは、約３６９ｋＨｚ（５１２×２４×３０）の周波数に応答しなければならない。
【００３４】
一方、例えば７行８列の場合、ＰＷＭ階調方式の表示サイクルは、８フィールドとなる。６４階調の場合は、６３分割した時間のＯＮ時間で１つの階調を表現する。１６８行（２４ブロック）を完全動画で表示するには、ＬＣＤパネルは、約３６３ｋＨｚ（６３×８×２４×３０）の周波数に応答しなければならない。
また、液晶のパルス幅に対する輝度特性はリニアではないので、６４階調を表示するには、補正のために６４以上のパルス幅（階調データ）が必要になる。具体的には、６４階調の表示データのそれぞれを１２８の階調データの中から選択して、階調データとして対応させることとなる。従ってますます（２倍）高周波化してしまう。
【００３５】
しかし、現在そのような高周波に応答できるＬＣＤパネルは存在しない。また、動作周波数が高くなるため、消費電力も大きくなってしまう。ＦＬＡ７駆動方式は、列電極電圧の種類が８値ではなく、４値なので液晶へのカラム周波数が約１／２になる効果があるが消費電力はあまり低減できない。
これに対し、ＰｐＦ階調方式は、液晶の電圧輝度特性の補正を含めて、１２８の階調データの中から６４階調を選択し、Ｒ、Ｇ、Ｂで２６万色を表示する、完全動画に対応した階調方式である。動作周波数を１／４の９２ｋＨｚ（１６×８×２４×３０）に低減でき、消費電力を格段に小さくできる。完全動画でも消費電力が増えない。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの階調データを保持する記憶容量も４６０８ビットで済むという効果を有する。
【００３６】
以下、ＰｐＦ階調方式について簡単に説明する。
本実施形態におけるＰｐＦ階調方式では、１２８階調（７ビット）から６４階調を選択し、上位４ビットをＰＷＭ階調方式で、また、下位３ビットをＦＲＣ階調方式で表現し、ＦＲＣをＰＷＭの最小分割時間に割り当てて、ＰＷＭ階調方式に付け加える。また、必要な行選択期間を８の倍数で設定することとする。
【００３７】
例えば、いま、最大の階調を１０７とする。このとき行選択期間を、１０７以上の８の倍数、例えば１１２（１４×８）階調とし、１１２階調にマッピングし、シーケンス０〜１３として、行選択期間を１４分割する。そして、シーケンス０で下位３ビットをＦＲＣ階調方式で表現し、シーケンス１〜１３で上位４ビットをＰＷＭ階調方式で表現する。
【００３８】
図６に、連続時間ＰＷＭ階調方式による駆動方法の例を示す。
これは、１４シーケンス時の例である。値は階調パレットに設定される。Ｒ（レッド）及びＢ（ブルー）も、階調０〜１３を使用して、同様に階調パレットに設定される。
各シーケンスのオン／オフデータに対して８種の行電極選択パターン（列ベクトル）を使ってＭＬＡ演算を行うので、８つのフィールドで完結することとなる。しかし、連続時間ＰＷＭ階調方式では、図６に示すように、どの階調も一斉にオンになり、表示データＲＡＭと設定した階調パレットに応じてオフになる。そして再び一斉にオンになるので、表示サイクルの繰り返し周波数が低い（例えば３５Hz以下）場合には、ちらつきが見えることがある。この対策として、ＰＷＭ階調方式のオン時間を、行選択期間のＰＷＭ区間で分散させる分散ＰＷＭ階調方式が考えられる。
【００３９】
また、ＦＲＣ区間においては、その値により、フィールド（ＦＲＣシーケンス）毎に、図７に示すように各シーケンスにおけるオン／オフを制御する。このようにすると、ＦＲＣシーケンスをフィールド毎に更新するので、オンとオフが平均化され、フリッカが少ない。
このとき、各ＦＲＣシーケンスのオン／オフデータに対して、８種の行電極選択パターン（列ベクトル）を使ってＭＬＡ演算を行うので、７行８列の直交関数の場合、１表示サイクルは６４フィールド（８×８）で完結することになる。
【００４０】
このとき、図７に示すように、指定によってＦＲＣ区間を上記ＦＲＣシーケンス７（下位３ビット中の最上位ビット）に固定する。ＦＲＣが８フィールドで完結するので、表示データが変わっても、瞬時的な輝度変化であるスプライシングは少なく、ＭＬＡ演算が完結しないことによる色再現性の低下も少ない。
結局、下位３ビットを３捨４入することになり、等価的には、ＦＲＣ期間がＰＷＭ期間の１つになって、上位４ビットが４．５ビットになる。Ｒ、Ｇ、Ｂでは、１２ビットが１３．５ビットになるので、１１Ｋ色となる。人間の目で認識できる完全動画の階調としてはこれでも十分である。
【００４１】
ＰｐＦ階調方式の応用例として、携帯電話の画面を文字や低速動画の領域と完全動画領域に分割して表示することが考えられる。
例えば、図８に示すように、携帯電話の画面５０を、文字や静止画または低速動画を表示するＦＲＣ非固定領域Ａと、完全動画を表示するＦＲＣ固定領域Ｂとに分割する。そして、画面５０上のＦＲＣ固定領域Ｂに完全動画を表示することができる。
【００４２】
以下、本発明のポイントである、ＭＬＡ駆動方式に特有の横方向の輝度むらを行ベクトルのローテーションによって解消する方法について説明する。
まず、横方向の輝度むらについて説明する。計算上各画素の実効電圧は等しいが、各行への時系列の列ベクトルに応じて画面横方向の輝度むらが生じる。この横方向の輝度むらは、表示サイクルの周波数（フレーム周波数）が低く、全白表示の時に顕著に現れ、「ＣＯＭ筋」と呼ばれる。この横方向の輝度むらは、ブロック更新モードで直交関数の列ベクトルをブロック毎に更新することによって見えにくくなる。しかし、ＬＣＤパネルを振ると「振り筋」として、やはり輝度むらが見えるようになる。また、表示サイクルの周期を早くすると（例えば６０サイクル程度）この輝度むらは消える。
【００４３】
この横方向の輝度むらは、ＭＬＡ駆動方式に特有の問題で、この発生原因はよくわかってはいない。しかし、液晶に印加される時系列の行電極電圧と列電極電圧のパターンの違いによる光学応答特性の一種と予想される。
例えば、直交関数として図９に示すような、７行８列のＷａｌｓｈ関数を使用して、ＬＣＤパネルの表示を行う。このとき、行電極１の表示が他の行電極よりも明るくなる。また、行電極１の行ベクトルＬ１の極性を反転しても、やはり行電極１の表示が他の行電極よりも明るい。サイクル＃６の列ベクトルＲ６の極性を反転すると行電極１の明るさは、和らぐが、やはり他の行電極よりも明るい。また、列ベクトルＲ６を列ベクトルＲ２の前に移動して、列ベクトルＲ２〜Ｒ５を後へシフトすると、行電極１の明るさは無くなり、行電極６がやや明るくなり、行電極７がやや暗くなる。また、行ベクトルＬ１〜Ｌ７をローテーションすると、明るい行電極も一緒にローテーションする。また、列ベクトルＲ１〜Ｒ８をローテーションしても、行電極１の表示が、他の行電極よりも明るいままである。
【００４４】
そこで、以下、この横方向の輝度むらを解消する方法について、説明する。
まず、行電極の選択期間（行選択期間）を複数に分割し、それぞれを分割選択期間とする。次に、直交関数の行ベクトルをローテーションした直交関数の組（セット）を、それぞれの分割選択期間に割り当てる。そして、表示サイクルの間に、それぞれの分割選択期間の行電極には、割り当てた直交関数の列ベクトルを時系列で一巡させる。
【００４５】
具体列を用いてこれを説明する。
図１０は、直交関数Ａを２行ずつ下へローテーションした直交関数の組（Ａ〜Ｇ）である。
例えば、図１１に示すように、行選択期間が１４シーケンス（シーケンス０〜シーケンス１３）から成るとする。この１４シーケンスを２シーケンスずつの７つの分割選択期間に分割する。そして、各分割選択期間に行ベクトルＬ１〜Ｌ７を２つずつローテーションした直交関数のセットを割り当てる。
すなわち、シーケンス０、１からなる第一の分割選択期間Ａには直交関数Ａが対応し、上から行電極１〜行電極７に対し、それぞれ行ベクトルＬ１〜Ｌ７が対応する。これに対し、次のシーケンス２、３からなる第二の分割選択期間Ｂには直交関数Ｂが対応し、行ベクトルを下へ２つずらし、行電極３から行ベクトルＬ１として、行電極１、２を行ベクトルＬ６、Ｌ７とする。以下、同様にそれぞれの分割選択期間（Ｃ〜Ｇ）にそれぞれの直交関数（Ｃ〜Ｇ）が対応する。
【００４６】
また、１フィールドの行選択期間に指定される列ベクトル（Ｒ１〜Ｒ８）は１つであり、８フィールドで列ベクトルが一巡して表示サイクルが完結する。
図１１に示すように、上記ローテーションの結果、それぞれの行電極の行選択期間の中に、Ｌ１からＬ７までのすべての行ベクトルが存在する。従って、横方向の輝度むらがあったとしても、時間的に平均化される。全ての行電極（行電極１〜７）が同じ条件であるため、ＭＬＡ駆動方式に特有の横方向の輝度むらは解消される。
【００４７】
この図１１に示した例では、分割選択期間の数とローテーションによって得られる直交関数のセットの数は同数の７で、理想的であったが、これは特に同じである必要はない。分割選択期間の数が多いと、少ない場合に比べて輝度の平均化が保証される。しかし、この場合は、行電極及び列電極へ印加する電圧レベルが、より多く変化するため、消費電力が多くなってしまう。逆に、分割選択期間の数のほうが少ないと、消費電力は減るが、輝度の平均化が弱くなる。
ただし、携帯機器では、消費電力の低減の方が優先されるため、分割選択期間の数が少ない方が好ましい。これらのことから演算すると、シーケンス数（例えば１６）を同時選択行数（例えば７）で割った商（１６÷７＝２．２９）の整数値（この場合は２）以上の整数値（この場合２以上、すなわち２、３、４等）ごとに、行選択期間を分割するのが好ましい。実際には、液晶によって、また直交関数によって、輝度むらの程度が異なるため、最終的には、輝度むらを観察して決めるようにすればよい。
なお、上記例では、行ベクトルをローテーションする幅を２行ずつとしていたが、特にこれに限定されるものではない。輝度むらの程度によって、ローテーションの幅または直交関数を変えるようにすればよい。
【００４８】
以下、図１の液晶駆動装置（ＬＣＤドライバ）１０の作用について説明する。
コントローラ３４は、ＬＣＤパネル１２に表示すべきブロックの表示データを表示データＲＡＭ（表示データメモリ）１８のＲＡＭデコーダ３２に指示する。そして、選択された７行分の表示データ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が、表示データＲＡＭ１８からスクランブラ２０へ送られる。
【００４９】
スクランブラ２０は、表示データが示す階調が、そのシーケンスでオンなのかオフなのかを階調セレクタから送られる階調変換データから判定する。
この階調変換データの生成について、図１２を用いて説明する。
図１２に示すように、コントローラ３４は、１２８階調の中から指定される６４階調の階調データの上位４ビットをＰＷＭ階調パレット３６に設定し、また、前記階調データの下位３ビットをＦＲＣ階調パレット３８に設定する。
【００５０】
シーケンサ４０は、コントローラ３４からのクロックとエンドシーケンス値に応じて、シーケンス信号（ＳＱ０〜ＳＱ１５）を発生する。ＰＷＭ階調パレット３６は、各シーケンス（ＳＱ１〜ＳＱ１５）時点の各階調（階調０〜階調６３）のオン／オフデータを出力する。
ＦＲＣシーケンサ４２は、コントローラ３４からのクロックとＦＲＣ固定領域の指定に応じて、ＦＲＣシーケンス信号（Ｆ０〜Ｆ７）を発生する。ＦＲＣ固定領域に該当する場合は、下位３ビット中の最上位ビットに対応するＦ７に固定する。
ＦＲＣ階調パレット３８は、各ＦＲＣシーケンス（Ｆ０〜Ｆ７）時点の各階調（階調０〜階調６３）のオン／オフデータを出力する。
【００５１】
階調セレクタ４４は、ＳＱ０の場合は、ＦＲＣ階調パレット３８からのオン／オフデータを、また、ＳＱ１〜ＳＱ１５の場合は、ＰＷＭ階調パレット３６からのオン／オフデータを階調変換データとして出力する。
このようにして、ＦＲＣ階調方式で表現されたものをＰＷＭ階調方式における最小分割時間に割り当てることにより、ＦＲＣ階調方式がＰＷＭ階調方式に付け加えられる。
【００５２】
また、前述したように、列ベクトルの更新には、ブロック更新モードとフィールド更新モードがある。いずれにしろ、各ブロックで使用される列ベクトルは表示サイクルで一巡する。
再び図１において、コントローラ３４は、シーケンス０（図１１参照）の始まり時に、直交関数ＲＯＭ２８から、更新モードに応じて、列ベクトルの初期値７ビットを選択し、ＲＯＴレジスタ３０にロードする。また、所定のシーケンス数（分割選択期間）ごとにＲＯＴレジスタ３０の７ビットをローテーションする。これによって直交関数の行ベクトルのローテーションが行われる。
【００５３】
各選択期間ごとに行電極選択パターンに対応した列ベクトルの要素がＲＯＴレジスタ３０からＥＸＯＲゲート２２へ送られる。
ＥＸＯＲゲート２２において、スクランブラ２０からのオン／オフデータと、行電極選択パターンに対応してローテーションされた列ベクトル要素との排他的論理和（ＥＸＯＲ）が演算される。ＥＸＯＲ演算の結果は、アダー２４で加算されて、ラッチ＆デコーダ２６でラッチされる。
【００５４】
ラッチされた値によって、列電極電圧レベルが選択され、列電極ドライバ１６によって、各列電極に供給される。
また、一方、選択された行電極電圧が行電極ドライバ１４によって、行電極に供給され、これにより、ＬＣＤパネル１２が駆動される。
【００５５】
このように、直交関数の行ベクトルをローテーションして直交関数のセット（例えば７種類）を用意する必要はなく、１種類を直交関数ＲＯＭ２８に用意しておくだけでよい。ここから、シーケンス０で初期値となる列ベクトルをＲＯＴレジスタ３０にロードし、分割選択期間ごとにビットをローテーション（例えば２ビットローテーション）すればよい。なお、シーケンス０での初期値は、前述したように更新モードによって選択すればよい。
【００５６】
なお、上記実施形態では、階調方式として、ＰｐＦ階調方式を用いたが、これに限定されるものではなく、ＰＷＭ階調方式でも、ＦＲＣ階調方式でも、あるいは従来例のように分割カラム電圧を使用したＰＷＭ階調方式とＦＲＣ階調方式の複合方式等にも本発明は適用可能である。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＭＬＡ駆動方式に特有の横方向の輝度むらを解消し、表示品質を著しく向上させることができる。
また、直交関数の行ベクトルのローテーションを行う際、直交関数の列ベクトルの初期値をロードして、分割選択期間ごとにビットをローテーションするだけでよいため、本発明の液晶駆動装置を実現するための回路を極めて小さくすることができる。
さらに、直交関数の行ベクトルをローテーションした直交関数セットの数より、分割選択期間の数を少なくすることによって、列電極の駆動周波数を低くできるため、消費電力を低減することができる。
また、本実施形態では、直交関数の組として１種類を示したが、異なる直交関数の組を混在させることも可能である。
【００５８】
以上、本発明の単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法及び装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、ＭＬＡ駆動方式に特有の横方向の輝度むらを解消し、表示品質を向上させることが可能となるとともに、回路規模を小さくし、さらに消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る単純マトリクス液晶のマルチラインアドレッシング駆動方法を実行するための液晶駆動装置（ＬＣＤドライバ）の一実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図２】  行電極選択パターンを示す７行８列の直交関数を表す行列の例を示す説明図である。
【図３】  本実施形態における行電極選択パターン（Ａ）、表示パターン（Ｂ）、積和演算結果（Ｃ）、列電極電圧パターン（Ｄ）及び実効電圧に相当する値（Ｅ）を示す説明図である。
【図４】  列ベクトルの１つの更新モードであるブロック更新モードを示す説明図である。
【図５】  列ベクトルの他の更新モードであるフィールド更新モードを示す説明図である。
【図６】  連続時間ＰＷＭ階調方式による駆動方法の例を示す説明図である。
【図７】  ＦＲＣ区間のオン／オフ制御の例を示す説明図である。
【図８】  文字や静止画等を表示するＦＲＣ非固定領域と、完全動画を表示するＦＲＣ固定領域とに分割した画面の例を示す説明図である。
【図９】  ７行８列のＷａｌｓｈ関数の直交関数の例を示す説明図である。
【図１０】  行ベクトルをローテーションした直交関数の組の例を示す説明図である。
【図１１】  分割選択期間で直交関数の行ベクトルがローテーションする様子を示す説明図である。
【図１２】  階調変換データの生成を示すコントローラ周辺のブロック図である。
【符号の説明】
１０  液晶駆動装置（ＬＣＤドライバ）
１２  ＬＣＤパネル
１４  行電極ドライバ
１６  列電極ドライバ
１８  表示データＲＡＭ
２０  スクランブラ
２２  ＥＸＯＲゲート
２４  アダー
２６  ラッチ＆デコーダ
２８  直交関数ＲＯＭ
３０  ＲＯＴレジスタ
３２  ＲＡＭデコーダ
３４  コントローラ
３６  ＰＷＭ階調パレット
３８  ＦＲＣ階調パレット
４０  シーケンサ
４２  ＦＲＣシーケンサ
４４  階調セレクタ
５０  （携帯電話の）画面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003789847.tif 000010
【図１０】
0003789847.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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