JP2000267631A - 階調発生方法および液晶表示装置の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】輝度レベルを調整することなく各種の映像を良
好に表示させる。 【解決手段】複数の表示フレームでの選択期間を４：
３：２の期間に分割し、各分割選択期間にオン表示とオ
フ表示に対応した二値を混在させて複数の電圧レベルを
生成し、階調表示の最大レベルおよび最小レベルの近傍
では少数のレベルを選択し、中間のレベル範囲では多数
のレベルを選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単純マトリクス方
式の表示装置における階調発生方法に関し、特に高速応
答可能なＳＴＮ液晶表示装置において高コントラストで
表示を行うことができる階調発生方法および液晶表示装
置の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マンマシンインタフェースとして表示媒
体は様々な商品に用いられている。その中で、ＣＲＴな
どと比較して軽量、薄型、低消費電力を特徴とする液晶
表示装置はその優位性を生かした製品を生みだしてき
た。その一例として、携帯電話、ポケットベル（登録商
標）、カーナビゲーション装置などがある。

【０００３】ドット表示を実現するための液晶パネルの
駆動方式には、主に２つの方式がある。ガラス基板上下
に、互いに直交するように配置されたストライプ状電極
に直接電圧を印加する方式である単純マトリクス方式、
および、画素毎にＴＦＴが搭載されたアクティブマトリ
クス方式である。現在、表示画素数の大きいＳＴＮ液晶
表示装置も用いられている。しかし、ＳＴＮ液晶素子に
おいて応答速度を速くするとコントラストが低下する。

【０００４】ＳＴＮ液晶素子をより高速に駆動する駆動
方式として複数ライン同時選択法（マルチラインアドレ
ッシング法：ＭＬＡ法）が提案されている。複数ライン
同時選択法は、複数の走査電極（行電極）を一括して選
択して駆動する方法である。複数ライン同時選択法で
は、データ電極（列電極）に供給される列表示パターン
を独立に制御するために、同時に駆動される各行電極に
は、所定の電圧パルス列が印加される。

【０００５】各行電極に印加される電圧パルス電圧群
（選択パルス群）は、Ｌ行Ｋ列の行列で表すことができ
る。以下この行列を選択行列（Ａ）という。Ｌは同時選
択数である。電圧パルス電圧群は、互いに直交するベク
トル群として表される。従って、それらのベクトルを要
素として含む行列は直交行列となる。各行列内の各行ベ
クトルは互いに直交である。

【０００６】直交行列において、各行は液晶表示装置の
各ラインに対応する。例えば、Ｌ本の選択ライン中の第
１番目のラインに対して、選択行列（Ａ）の第１行目の
要素が適用される。すなわち１列目の要素、２列目の要
素の順に選択パルスが、第１番目の行電極に印加され
る。

【０００７】図１５〜図１７は、列電極に印加される電
圧波形のシーケンスの決め方を示す説明図である。ここ
では画素として図１５に示す８行２列、選択行列として
図１６に示す４行４列のアダマール行列を例にとる。図
１６に示す選択行列において、「１」は正の選択パル
ス、「−１」は負の選択パルスを意味する。以下、同時
選択される４ラインをサブグループと呼ぶ。図１５にお
いて、ＳＧ１はサブグループ１を示し、ＳＧ２はサブグ
ループ２を示す。

【０００８】列電極１，列電極２において表示されるべ
き表示データが図１５に示すようになっているとする。
図１５において、白丸は点灯であること、黒丸は消灯で
あることを示す。すると、サブグループ１、サブグルー
プ２の列表示パターンは、図１７に示すようなベクトル
（ｄ）で表される。図１７に示すベクトル（ｄ）では、
「−１」はオン表示に対応し、「１」はオフ表示に対応
する。

【０００９】列電極１，２のサブグループ１、サブグル
ープ２に順次印加されるべき電圧レベルは、図１７に示
すベクトル（ｖ）のようになる。このベクトルは、列表
示パターン（画像表示パターン）とそれに対応する行選
択パターンとについてビットごとに積をとり、それらの
結果の和をとったものに対応する。

【００１０】図１８は、図１７に示したベクトル（ｖ）
に対応した列電極１，２の電圧波形を示すタイミング図
である。図１８において、縦軸は列電極に印加される電
圧を示し、横軸は時間を示している。ｓｇ１、ｓｇ２は
それぞれサブグループ１とサブグループ２の選択期間、
ｓｆ１〜ｓｆ４は、サブフレーム１からサブフレーム４
の期間を示す。Ｌ行４列の選択行列を用いた場合、サブ
フレーム１からサブフレーム４の４サブフレーム期間が
１フレームを構成する。

【００１１】このようなＭＬＡ法によれば、液晶のフレ
ーム応答を抑制し、その結果、高速応答（ｒ＋ｄ＜２０
０ｍｓ：ｒは液晶分子の立上がり時間、ｄは立下がり時
間）と高コントラスト（４０：１以上）とを達成でき
る。すなわち、ＳＴＮなど単純マトリックス表示装置に
おいて従来駆動表示では困難とされていた高品位の画像
提供が可能になる。

【００１２】近年、単純マトリクス液晶表示装置用の液
晶材料の改善や階調法の検討によって、コントラストや
色数を改善することによって、単純マトリクス方式によ
っても自然画像等の表示も可能になる考えられてきた。
また、上述したＭＬＡ法によっても、コントラストや色
数が改善される。

【００１３】ここで、単純マトリクス方式による各種階
調方式について説明する。 （１）フレーム間引き（フレーム変調） 全表示画素にオンまたはオフに相当する電圧レベルが印
加される最短期間を１フレームとし、複数のフレームを
１単位としてオンとオフのパターンを周期的に繰り返す
ことによって中間調を表示する方法である。階調数は１
単位中のフレーム数を増やことによって増大する。しか
し、フレーム数を増やすと、１単位の周期が長くなるの
で、オンとオフの繰り返しに対する液晶の応答が人間に
ちらつきとして認識される。

【００１４】（２）パルス幅変調 行ラインが一度選択される期間を複数の時間領域に分
け、それらにオンに相当する電圧レベルとオフに相当す
る電圧レベルを割り当てて、オンとオフの組み合わせに
よって中間調を表示する方法である。時間領域数に応じ
て中間調は増大する。しかし、階調数を増加させると、
時間あたりの印加電圧の変位回数が増大する。印加電圧
の変位部分には電圧歪みが生じ、波形歪みは印加電圧実
効値の損失を引き起こすので表示上尾引き現象が生じ
る。以下、この現象をクロストークと呼ぶ。

【００１５】（３）振幅変調 単純マトリクス方式では、行ラインに電圧パルスが印加
されたときに、それに同期して列電極側にも交差する部
分に所定の電圧が印加される。階調表示を行わない場合
には、オン時にはオンに相当する電圧レベルが印加さ
れ、オフ時にはオフに相当する電圧レベルが印加され
る。振幅変調では、それらの中間の電圧を印加すること
によって中間電圧を発生し中間調を実現する。振幅変調
では、電圧平均化法を満足させるために、列電圧に補正
電圧を印加する必要がある。そのために、列ドライバの
出力レベル数が増大する。従って、階調を増やすと中間
電圧レベルと補正電圧レベルが増大する。

【００１６】さらに、ＭＬＡ法と併用した場合には、よ
り多くの電圧レベルが必要となり、列ドライバの出力レ
ベル数が増大してコスト増となる。なお、ＭＬＡ法に階
調表示方式を適用した例として、特開平６−４０４９号
公報、ＥＰ０５２２５１０Ａ１、ＵＳ５２６２８８１等
に開示された発明がある。

【００１７】以上のように、いずれの方式も階調数を増
やすと表示の劣化やコスト増を生じさせるので、８〜１
６階調程度を実現するのが限界である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】映像信号から取り込ん
だ表示データを液晶表示装置で表示する場合には、表示
画像によって暗かったり明るすぎたりするという問題が
ある。そのような場合、ユーザは、液晶パネルに印加さ
れる電圧を調整することによって自分の目に合うように
輝度を調節することができる。しかし、そのような電圧
調整が運転中においてカーナビゲーション装置などにお
いて行われるのは危険である。また、一般的な商品でも
電圧調整を行うことは面倒な作業である。

【００１９】その問題に対応するために、アクティブマ
トリクス方式では、表示できる輝度レベルが多数準備さ
れ、その中から、例えばＣＲＴの輝度分布と同様の割り
振りを選択するための補正回路が内蔵される。補正回路
は、例えばＣＲＴの輝度分布と同様の輝度レベル割り振
りを実現し、その結果、ユーザによる輝度調節を不要に
する。

【００２０】しかし、単純マトリクス方式の液晶表示装
置では、上述した各階調方式によっても、多数の輝度レ
ベル発生させることは難しい。従って、アクティブマト
リクス方式において採用されるような補正回路によって
ユーザによる輝度調節を不要にすることは困難である。
また、ＳＴＮ液晶素子では、電圧変化に対する輝度変化
が、ＴＦＴ液晶素子に比べてよりはるかに大きくなる部
分があり、同様の輝度分布を実現するには、さらに多く
の階調数が必要となる。

【００２１】そこで、本発明は、単純マトリクス方式の
液晶表示装置等において、輝度レベルを調整することな
く良好な表示品質で各種の映像を表示させることが可能
になる階調発生方法および液晶表示装置の駆動装置を提
供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る階調発生方法は、連続する複数の表示フレームのうち
少なくとも１つのフレーム期間の時間を他のフレーム期
間の時間と異なるようにし、複数の表示フレームのうち
の１つ以上のフレームの選択期間を分割して分割選択期
間を設け、分割をしないフレーム期間の選択期間と分割
選択期間とにオンデータとオフデータを与えて複数の電
圧レベルを生成し、複数の電圧レベルのうち最大レベル
近傍および最小レベル近傍の両方で電圧レベルを間引き
して使用することを特徴とする。

【００２３】請求項２記載の発明に係る階調発生方法
は、複数の電圧レベルのうち最大レベル近傍および最小
レベル近傍では相対的に少数の電圧レベルを選択して使
用し、中間レベルでは相対的に多数の電圧レベルを選択
して使用することを特徴とする。

【００２４】請求項３記載の発明に係る階調発生方法
は、複数の電圧レベルのうちの最大電圧レベルに相当す
る値をＡ、最小電圧レベルに相当する値をＢとすると、
ＡとＢの間にｍ個の中間電圧が存在する場合に、式
（１），（２）で決まるＬ以上Ｕ未満の範囲において選
定された階調数ｑが式（３）の関係を満足することを特
徴とする。 Ｌ＝（Ａ−Ｂ）×０．２５＋Ｂ ・・・（１） Ｕ＝（Ａ−Ｂ）×０．７５＋Ｂ ・・・（２） ０．５５＜ｑ／ｍ＜０．７５ ・・・（３）

【００２５】請求項４記載の発明に係る階調発生方法
は、上記の工程が複数ライン同時選択法によって液晶表
示装置を駆動する際に適用される方法である。

【００２６】請求項５記載の発明に係る液晶表示装置の
駆動装置は、行電極と列電極とがマトリクス状に配置さ
れた液晶表示装置の行電極を複数本一括して選択し、選
択された各行電極に選択期間の間に所定の電圧を印加す
る液晶表示装置の駆動装置であって、列電極を駆動する
列ドライバに対して、連続する複数の表示フレームのう
ち少なくとも１つのフレームのフレーム期間を他のフレ
ームのフレーム期間と異なるようにし、複数の表示フレ
ームのうちの少なくとも１つのフレームの選択期間を分
割するようにタイミング信号を与えるタイミングコント
ロール手段と、入力される画像データから階調データを
生成してフレームメモリに書き込む回路であって階調に
応じた複数の電圧レベルのうちの最大電圧レベルに相当
する値をＡ、最小電圧レベルに相当する値をＢとする
と、ＡとＢの間にｍ個の中間電圧が存在する場合に、上
記の式（１），（２）で決まるＬ以上Ｕ未満の範囲にお
いて階調数ｑが式（３）の関係を満足するように階調デ
ータを発生する階調処理手段と、複数のフレーム期間の
うちの各フレーム期間に対する選択期間およびサブフレ
ーム期間に対する選択期間にフレームメモリに格納され
た階調データを順次読み出して列データを生成し生成し
た列データを列ドライバに供給する列データ生成手段と
を備えたことを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１は、この発明による複数ラ
イン同時選択駆動を行う液晶駆動装置の一構成例を示す
ブロック図である。図１において、液晶駆動装置１０
は、画像データ１００および制御信号１０１を入力し、
列ドライバに対して列データ信号１０４を出力し、列ド
ライバと行ドライバに対して必要な制御信号１０８を出
力する。制御信号１０１には、ドットクロック信号、垂
直同期信号、水平同期信号、画像データの有効期間を示
すデータ・イネーブル信号等が含まれる。

【００２８】なお、液晶駆動装置１０には、図１６に例
示したような直交行列にもとづく行選択パターン信号を
行ドライバに供給する行選択パターン発生器も設けられ
ているが、図１では図示を省略した。

【００２９】液晶駆動装置１０に入力される階調信号を
持った画像データ１００は、階調処理回路１１に入力さ
れる。階調処理回路１１は、入力した画像データ１００
を各表示フレームごとの階調レベルを示す階調データ１
０２に変換してフレームメモリ１２に書き込む。フレー
ムメモリ１２は、複数ライン同時選択駆動（ＭＬＡ駆
動）するために複数回読み出されるまで、書き込まれた
階調データを保持する。

【００３０】ＭＬＡ演算回路１３は、フレームメモリ１
２から階調データ１０３を読み出して、図１６，図１７
に例示したような複数ライン同時選択演算処理を行って
列電極に印加される電圧パターンを生成する。そして、
電圧パターンを列データ信号１０４として列ドライバに
出力する。また、行選択パターン発生器からの行選択パ
ターン信号が行ドライバに出力される。タイミングコン
トロール回路１５は、各回路ブロックに対して必要な制
御信号１０５，１０６，１０７と列ドライバおよび行ド
ライバに対する制御信号１０８を生成する。

【００３１】なお、列ドライバは、列データ信号１０４
に応じて液晶パネルの列電極に液晶駆動用電圧を印加す
る。また、行ドライバは、行選択パターン信号に応じて
液晶パネルの行電極に所定の電圧を印加する。次に、図
１に示した液晶駆動装置の動作について説明する。

【００３２】［例１］図２は、２フレームの期間で８階
調表示を行う例１を示す説明図である。図２（ａ）は第
１のフレーム期間の選択時間を示す。図２（ｂ）は第２
のフレーム期間の選択期間を示す。１フレーム期間と続
くフレーム期間との時間の比を４：５とする。すると、
各フレームの選択期間は４：５となる。

【００３３】さらに、第２のフレームの１選択期間を
３：２で分割する。よって、図２に示すように、第１の
選択期間がＴ１、第２の選択期間の第１の分割期間がＴ
２、第２の分割期間がＴ３となる。そして、Ｔ１，Ｔ
２，Ｔ３の時間の比を４：３：２にする。従って、第１
フレームでの選択期間の長さと第２フレームでの選択期
間の期間の長さとは異なっている。なお、時間比を異な
るように設定する場合、例えば、フレーム期間の最大の
ものと最小のものとの時間比を５１〜９０％で設定可能
である。さらに、各種の表示性能を同時に達成する駆動
条件としては５５〜８０％が好ましい。また、フレーム
毎のちらつきを低減し、見やすい表示を達成するには６
０〜７５％の範囲から選択して設定することが好まし
い。

【００３４】各階調レベルに従ってＴ１，Ｔ２，Ｔ３期
間にオン、オフデータが与えられ、「１」をオン表示、
「０」をオフ表示に対応させると、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の
期間ですべて「０」が選択されると最小の中間調表示
（オフ）となり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の期間ですべて
「１」が選択されると最大の中間調表示（オン）とな
る。また、中間の階調レベルは、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３期間
でオン表示とオフ表示の組み合わせによって行われる。

【００３５】例えば、行ライン数が１２０ラインである
ドットマトリクスの液晶表示素子において、ＭＬＡ法で
４×４の直交行列を用いて順次４本の行ラインを選択す
る場合を考える。各画素にオンまたはオフに相当する実
効電圧が印加される最小周期を１フレーム期間とする
と、１フレーム期間に一つの行ラインが選択される回数
を４回なので１フレーム期間は１２０選択期間となる。

【００３６】以上のように、第１のフレームの選択期間
では期間の分割は行われず、第２のフレームの選択期間
でのみ期間の分割が行われる。従って、第１および第２
のフレームの選択期間中の印加電圧レベルの変化は、第
２のフレームのＴ２とＴ３の切り替わり点でのみ生ず
る。よって、変化点が少ないために印加電圧の波形歪み
は少なく、その結果、表示むらも低下する。

【００３７】図３は、本例の各選択期間Ｔ１〜Ｔ３にお
けるオンオフの状態を示す説明図である。１つの中間調
は、Ｔ１〜Ｔ３の期間での表示データを「オン」のとき
を１とし「オフ」のときを０とすると、０と１の組み合
わせで表現することができる。

【００３８】Ｔ１期間の値には４、Ｔ２期間の値には
３、Ｔ３期間の値には２と重み付けをして和すと、それ
ぞれの中間調の電圧レベルが得られる。図３に示すよう
に、最大の中間調表示（オン）の場合は９で、最小の中
間調表示（オフ）の場合は０となる。また、各中間調の
電圧レベル値は、最大の中間調表示（オン）に隣接する
電圧レベル値と最小の中間調表示（オフ）に隣接する電
圧レベル値を除き、ほぼ均等になっている８階調レベル
を実現することができる。

【００３９】図３には、最大の電圧レベルに対応した実
効電圧値で規格化された各実効電圧値も示されている。
図３において電圧レベル値として示した０〜９の値は画
素に実際に印加される実効電圧値とは等しくないが、目
安として用いることができる。

【００４０】各階調レベルに対する第１フレームと第２
フレームのＴ１，Ｔ２，Ｔ３期間のオン、オフの関係は
図４に示すようになる。ここで、「１」はオン表示、
「０」はオフ表示に対応する。最下位の階調レベル０／
９は、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の期間でオフ表示となり、最上
位の階調レベル９／９は、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の期間でオ
ン表示となる。また中間の階調レベルは、図に示すよう
にＴ１，Ｔ２，Ｔ３期間でオン表示とオフ表示が行われ
る。

【００４１】以上のような中間調を実現するために、液
晶駆動装置１０における階調処理回路１１は、入力され
る階調信号を持った画像データ１００から３ビットの階
調データ［ｂ１，ｂ２，ｂ３］を生成してフレームメモ
リ１２に書き込む。８階調を０／９〜７／９という階調
レベルで表現すると、階調データと階調レベルの関係
は、図４に示すように、［ｂ１，ｂ２，ｂ３］=［００
０］が階調レベル０／９を示し、［ｂ１，ｂ２，ｂ３］
=［１１１］が階調レベル９／９を示す。

【００４２】ＭＬＡ演算回路１３は、フレームメモリ１
２に格納された［ｂ１，ｂ２，ｂ３］の階調データから
第１のフレームの期間にｂ１、第２のフレームのＴ２の
期間ではｂ２、Ｔ３の期間ではｂ３を読み出し、列ドラ
イバに出力する列データ信号１０４（［ｃ１，ｃ２，ｃ
３］）を生成する。また、タイミングコントロール回路
１５は、第１のフレームと第２のフレームの時間比が
４：５になるように、かつ、第２のフレームにおける選
択期間の分割の時間比が３：２になるように列ドライバ
へのラッチ信号を制御する。

【００４３】図５は、タイミングコントロール回路１５
が出力するラッチ信号のタイミングを示すタイミング図
である。図に示すように、タイミングコントロール回路
１５は、第１のフレームについては、第１サブグループ
（ｓｇ１）用の列データ信号（カラムデータ）ｃ１がＭ
ＬＡ演算回路１３から列ドライバに出力されると、デー
タを列ドライバに取り込ませるためのラッチ信号を出力
する。列ドライバは、ラッチ信号を受け取ると、入力し
たデータに対応した液晶駆動用電圧を列電極に印加す
る。

【００４４】同様に、第２サブグループ（ｓｇ２）用の
カラムデータｃ１がＭＬＡ演算回路１３から列ドライバ
に出力され、タイミングコントロール回路１５から列ド
ライバに対してラッチ信号が出力されると、列電極に所
定の電圧が印加される。従って、ラッチ信号と次のラッ
チ信号の期間が１サブグループの選択期間であるＴ１を
示す。

【００４５】また、第２のフレームでは、第１サブグル
ープ（ｓｇ１）用のカラムデータｃ２がＭＬＡ演算回路
１３から列ドライバに出力され、タイミングコントロー
ル回路１５から列ドライバに対してラッチ信号が出力さ
れると、列電極に所定の電圧が印加される。そして、カ
ラムデータｃ３がＭＬＡ演算回路１３から列ドライバに
出力され、タイミングコントロール回路１５から列ドラ
イバに対してラッチ信号が出力されると、列電極に所定
の電圧が印加される。以下、同様の手順で列電極に電圧
印加される。

【００４６】従って、図５に示すように、各ラッチ信号
の期間がＴ２期間とＴ３期間を表す。このように、タイ
ミングコントロール回路１５は、ラッチ信号の出力タイ
ミングを変えることによってＴ１，Ｔ２，Ｔ３の期間が
４：３：２の時間比になるように制御する。

【００４７】［比較例１］比較例として、第１のフレー
ム期間とそれに続く第２のフレーム期間とを等しくした
場合を説明する。図６は、比較例１の各選択期間Ｔ１，
Ｔ２におけるオンオフの状態を示す説明図である。図に
示すように、第１のフレームの選択期間をＴ１とし、第
２のフレーム期間の選択期間を２：３に分割し、第２の
フレームの第１分割期間をＴ２とし第２分割期間をＴ３
とする。そして、各期間Ｔ１〜Ｔ３に、オンまたはオフ
のデータを割り付けて中間調を得る。

【００４８】例１の場合と同様に、Ｔ１期間の値には
５、Ｔ２期間の値には３、Ｔ３期間の値には２と重み付
けをして和すと、それぞれの中間調の電圧レベルが得ら
れる。このとき得られる電圧レベルでは、不均等な４階
調が得られるのみである。

【００４９】比較例１は、例１と比較すると、第１のフ
レームの選択期間と第２のフレームの選択期間とが等し
いことが異なっているのであるが、Ｔ１におけるオンオ
フとＴ２におけるオンオフとの複数の組み合わせで重複
する電圧レベルが存在する。よって、実質的に得られる
階調数が例１に比べて少なくなっている。すなわち、第
１のフレーム期間の長さと第２のフレーム期間の長さを
均等にすると、実用的な多階調を得ることはできない。

【００５０】［比較例２］次に、第１のフレームにおけ
る選択期間の長さと第２のフレームにおける選択期間の
長さとが不均等であるが、それぞれのフレームにおける
選択期間を分割した場合について説明する。比較例２で
は、それぞれのフレームでの選択期間が２：３に分割さ
れる。分割されて得られた選択期間をＴ１，Ｔ２する。
そして、各フレーム期間での選択期間Ｔ１，Ｔ２に、オ
ンまたはオフのデータを割り付けて中間調を得る。

【００５１】図７は、比較例２の各選択期間Ｔ１，Ｔ２
におけるオンオフの状態を示す説明図である。例１の場
合と同様に、期間Ｔ１には２、期間Ｔ２には３とと重み
付けを付けて和すと、それぞれの中間調の電圧レベルが
得られる。この場合には、電圧レベルがほぼ均等に分か
れた９階調が得られている。

【００５２】従って、例１の場合に比べてに比べ階調数
が１上回る。しかし、第１のフレームでも第２のフレー
ムでも選択期間が分割されることから、時間あたりの印
加電圧レベルの変位数が例１の場合に比べ増大する。従
って、クロストークが発生し表示品質が低下する。

【００５３】以上のように、例１のように、第１のフレ
ームとそれに続く第２のフレーム期間が異なるように
し、また一方のフレームでのみ選択期間を時間分割した
場合には、比較例１，２の場合に比べて、電圧レベル数
を増やしながら、表示品位悪化の原因となるクロストー
クを抑制することができる。

【００５４】［例２］図８は、例２の各選択期間Ｔ１，
Ｔ２におけるオンオフの状態を示す説明図である。本例
では、第１のフレーム期間とつぎに続く第２のフレーム
期間の比を６：５として、各フレームでの選択期間を
６：５とする。そして、第２のフレームでの選択期間を
３：２で分割する。

【００５５】第１のフレームにおける選択期間をＴ１、
第２のフレームにおける選択期間の第１分割期間をＴ
２、第２分割期間をＴ３とする。そして、第１および第
２のフレーム期間を１組とした場合の２組について、期
間Ｔ１〜Ｔ３にオンまたはオフの表示データを割り当て
ることによって中間調を得る。

【００５６】図８に示したようにオン，オフを割り当
て、期間Ｔ１には６、期間Ｔ２には３、期間Ｔ３には２
を重み付けをして和すと、それぞれの電圧レベルが得ら
れる。図８に示すように、最大の中間調表示（オン）の
場合は２２、最小の中間調表示（オフ）の場合は０とな
る。また、各中間調の電圧レベル値は、最大の中間調表
示（オン）に隣接する電圧レベルと最小の中間調表示
（オフ）に隣接する電圧レベルを除き、ほぼ均等になっ
ている２１電圧レベルとなる。

【００５７】入力される表示データが４ビット１６階調
の表示のデータである場合には、得られる２１階調のう
ちから１６階調を選択する必要がある。ここで、２１階
調のうちから１６階調を選択する方法ついて図９を用い
て説明する。

【００５８】図９（ａ）に示した各値は、上記の方法に
よって得られる電圧レベル値を示している。また、図９
（ｂ）に示した各値は左に図９（ａ）に示した電圧レベ
ル値から、実際に表示される１６個の電圧レベル値が選
択されたものである。図９（ｂ）に示すように、最大の
中間調表示（オン）と最小の中間調表示（オフ）付近で
は、その中間に比べて、実際の表示に用いられない電圧
レベル値が多い。そして、オンとオフの中間付近では、
多くの電圧レベル値が、実際に表示される電圧レベルと
して採用される。

【００５９】このとき、最大の中間調表示（オン）の際
に印加される実効電圧値を示す電圧レベル値をＡ、最小
の中間調表示（オフ）の際に印加される実効電圧値を示
す電圧レベル値をＢし、上記の式（１），（２）を満足
するＬ以上Ｕ未満の領域に含まれる電圧レベル値は１６
個である。

【００６０】本例では、Ａ＝２２、Ｂ＝０である。よっ
て、Ｌ以上Ｕ未満の領域に含まれる電圧レベル値は、図
９（ａ）より、６〜１６である。そのうち、７〜１６の
電圧レベル値が図９（ｂ）に示すように採用されてい
る。従って、実際に表示に用いられる１６個の電圧レベ
ルのうち６３％がＬ以上Ｕ未満の領域に含まれている。

【００６１】実際に表示に用いられる電圧分布を以上に
説明したような電圧分布にして、コンピュータグラフィ
ック等の様々な画面を表示したところ、輝度を調節する
ための電圧調整の必要もなく良好な表示画面が得られ
た。

【００６２】なお、上記のような階調表示を実現するた
めに、液晶駆動装置１０における階調処理回路１１は、
入力される階調信号を持った画像データ１００から３ビ
ットの階調データ［ｂ１，ｂ２，ｂ３］を生成してフレ
ームメモリ１２に書き込む。このとき、階調レベルに応
じて図８および図９（ｂ）に示した関係にもとづいて階
調データ［ｂ１，ｂ２，ｂ３］を生成する。

【００６３】［比較例３］例２に対する比較例として、
１選択期間を１：２：４：８になるように時間分割し、
それら４分割された時間領域にオンまたはオフのデ−タ
を割り当てて得られる均等な１６個の電圧レベル用い
た。すると、コンピュータグラフィック等の様々な画面
を表示したところ、表示画面が変わる度に違和感を感じ
輝度を調節するための電圧調整の必要があった。

【００６４】このとき、例２の場合と同様に、Ａを１
５、Ｂを０として、（１）式および（２）式を適用す
る。すると、Ｌ以上Ｕ未満の領域に、含まれる電圧レベ
ル値の数は、１６個のレベルのうちの５０％である。

【００６５】実際に視認試験を行った結果を図１０に示
す。すなわち、例２で用いた方式と比較例３で用いた方
式で液晶パネルを駆動し、６種類のパターンを表示させ
た。そして、それぞれ視認して許容される電圧範囲を特
定した。

【００６６】ここで、パターンとして以下のような６種
類を用いた。

【表１】 画像Ｎｏ．の１〜６が、図１０の横軸の番号１〜６に対
応する。

【００６７】また、図１０に示した電圧（％）は、ある
実効電圧値を基準として、各表示パターンが見やすいと
判定される範囲（許容範囲）の電圧割合である。すなわ
ち、図１０に示した範囲外に電圧調整が行われると、表
示パターンは見にくくなる。

【００６８】図１０に示すように、比較例３で用いた方
式は表示パターンによって許容される電圧範囲が変化
し、また上限と下限の電圧値そのものも変動し、各パタ
ーンに対して電圧調整の必要のない電圧領域はわずかで
あった。一方、例２で用いた方式を用いると、パターン
によって許容される電圧範囲がほとんど変化していな
い。また、上限下限の電圧値そのものも変動が少ない。
従って、各種パターンを表示させた場合に、電圧調整の
必要のない電圧領域は比較例３で実施した方式に比べ広
がっている。

【００６９】この原因として、次のことが挙げられる。
比較的明るい画像や暗い画像などでは、人間は、明るさ
あるいは暗さの中にコントラストのある表示を求めよう
とする。この場合、明るい画像では、表示する階調デー
タのうち比較的低い電圧レベルが暗くなるまで電圧値を
十分さげることによって、コントラストのある表示にす
る。一方、暗い画像の場合、表示する階調データのうち
比較的高い電圧レベルが暗くなるまで電圧値を十分さげ
ることによって、コントラストのある表示にする。

【００７０】よって、オンとオフの中間付近に電圧レベ
ルが集中していれば、明るい画像においては比較的低い
電圧レベルの数が増え、暗い画像においては比較的高い
電圧レベルの数が増え、相対的に電圧調整の幅を少なく
できる。すなわち、様々な表示パターンに対して、電圧
調整がなくても視認にたえる表示画像がえられる。な
お、このことは液晶表示装置だけでなく表示素子全般に
当てはまる。

【００７１】［例３］図１１は、例３の各選択期間Ｔ
１，Ｔ２におけるオンオフの状態を示す説明図である。
本例では、第１のフレーム期間とつぎに続く第２のフレ
ーム期間の比を１２：１１として各フレームの選択期間
を１２：１１とする。第２のフレームの選択期間を６：
３：２となるように３分割する。また、第１の選択期間
をＴ１、第２の選択期間の第１分割期間をＴ２、第２の
分割期間をＴ３、第３の分割期間をＴ４とする。

【００７２】そして、第１および第２のフレーム期間を
１組とした場合の２組について、Ｔ１〜Ｔ４にオンある
いはオフの表示データを割り当てることによって中間調
を得る。図１１に示したようにオン，オフを割り当て、
例１の場合と同様に、期間Ｔ１には１２、期間Ｔ２には
６、期間Ｔ３には３、期間Ｔ４には２と重み付けを付け
て和すと、それぞれの電圧レベル値が得られる。

【００７３】図１２における（ａ）に示すように、最大
の中間調表示（オン）の場合は４６、最小の中間調表示
（オフ）の場合は０となる。また、各中間調の電圧レベ
ル値は、最大の中間調表示（オン）に隣接する電圧レベ
ルと最小の中間調表示（オフ）に隣接する電圧レベルを
除き、ほぼ均等になっている４５電圧レベルとなる。

【００７４】入力される表示データが５ビット３２階調
の表示のデータである場合には、得られる４５階調のう
ちから３２階調を選択する必要がある。ここで、４５階
調のうちから３２階調を選択する方法ついて説明する。

【００７５】図１２（ａ）に示した各値は、上記の方法
によって得られる電圧レベル値である。また、図１２
（ｂ）に示した各値は、（ａ）に示した各電圧レベル値
から、実際に表示される３２個の電圧レベル値が選択さ
れたものである。図１２（ｂ）に示すように、最大の中
間調表示（オン）と最小の中間調表示（オフ）付近で
は、その中間に比べて、実際の表示に用いられない電圧
レベル値が多い。そして、オンとオフの中間付近では、
多くの電圧レベル値が、実際に表示される電圧レベルと
して採用される。

【００７６】上述した（１），（２）式を適用すると、
本例では、Ａ＝４６、Ｂ＝０であるから、Ｌ以上Ｕ未満
の領域に含まれる電圧レベル値は、図１２（ａ）より、
１２〜３４である。そのうち、１３〜３４の電圧レベル
値が図１２（ｂ）に示すように採用されている。従っ
て、実際に表示に用いられる３２個の電圧レベルのうち
６９％がＬ以上Ｕ未満の領域に含まれている。

【００７７】実際に表示に用いられる電圧分布を以上に
説明したような電圧分布にして、自然画等の様々な画面
を表示したところ、輝度を調節するための電圧調整の必
要もなく良好な表示画面が得られた。

【００７８】［比較例４］例３に対する比較例として、
比較例３と同様に１選択期間を１：２：４：８になるよ
うに時間分割し、それら４分割された時間領域にオンま
たはオフのデ−タを割り当て、かつ、４フレームを１単
位として得られる均等な６４個の電圧レベル用いた例を
示す。図１３は、比較例４の各分割期間におけるオンオ
フの状態を示す説明図である。

【００７９】図１３（ａ）に示すように、１フレームで
実現できる階調数は０〜１５の１６レベルである。よっ
て、４フレームでは６４階調を実現できる。そして、図
１３（ｂ）に示すように、最大レベルおよび最小レベル
の近傍ではほとんど電圧レベル値を選択せず、中間のレ
ベル範囲では多数の電圧レベル値を選択してみた。

【００８０】このとき、例３の場合と同様に、Ａを６
３、Ｂを０として、（１）式および（２）式を適用す
る。すると、Ｌ以上Ｕ未満の領域に、含まれる電圧レベ
ル値の数は、３２個のレベルのうちの８４％である。

【００８１】しかし、以上のように選択された階調レベ
ルを用いて、自然画等の表示を行ったところ、クロスト
ークが多くしかもＣＲＴ画像に比べ色の再現性が悪く、
電圧をどのように調節しても違和感のない画像は得られ
なかった。

【００８２】［例４］比較例４の場合と同様に、１選択
期間を１：２：４：８になるように時間分割し、それら
４分割された時間領域にオンまたはオフのデ−タを割り
当て、かつ、４フレームを１単位として得られる均等な
６４個の電圧レベル用いた場合でも、電圧レベルの選択
が適正であれば、良好な表示品質の表示画面を得ること
ができる。

【００８３】例４では、図１４に示すように、Ａを６
３、Ｂを０とし、Ｌ以上Ｕ未満の領域に含まれる電圧レ
ベルの数を２２個とした。それらは、実際に表示に用い
られる３２個のレベルのうちの６３％である。このよう
に選択された電圧レベルを用いて、自然画等の表示を行
ったところ、クロストークは多かったが、輝度を調節す
るための電圧調整の必要もなく違和感のない良好な表示
画面が得られた。

【００８４】以上のように、上記の各例で示したよう
に、２つの表示フレームの１つ以上の組み合わせにおけ
る分割後の各期間にオンデータとオフデータとを混在さ
せて複数の電圧レベルを生成し、生成された各電圧レベ
ルから、最大レベルおよび最小レベルの近傍では相対的
に少数のレベルを選択し中間のレベル範囲では相対的に
多数のレベルを選択して階調表示に用いられる電圧レベ
ルとする場合には、輝度を調節するための電圧調整の必
要もなく良好な表示画面を得ることができる。

【００８５】また、上記の各例で示したように、選定さ
れる電圧レベルは、オン表示の場合に印加される実効電
圧値を指定する値をＡ、オフ表示の場合に印加される実
効電圧値を指定する値をＢとし、最大レベルと最小レベ
ルの実効電圧値間にｍ個の中間電圧値を発生させるとき
に、上記の（１），（２）式を満たすＬ以上Ｕ未満の領
域に含まれる階調数をｑ個とすると、ｑは、 ０．５５＜ｑ／ｍ＜０．７５ ・・・（３） 程度であることが好ましい。

【００８６】なお、上記の例１〜例３では、第１のフレ
ーム期間とつぎに続く第２のフレーム期間の時間比を所
定比とし、一方または双方のフレームでの選択期間を所
定比で分割したが、３フレーム期間以上の複数のフレー
ム期間で１中間調表示シーケンスを構成し、そのうちの
少なくとも１つのフレーム期間の時間を他のフレーム期
間の時間と異ならせ、さらに１つ以上のフレームでの選
択期間を複数の期間に分割した場合にも本発明を適用す
ることができる。その場合にも、分割によってできた各
期間と分割されない選択期間とにオン表示とオフ表示を
適切に混在させることによって中間調が実現される。

【００８７】また、上記の各例では、オンに相当する画
素に印加される実効電圧値をＶｏｎ、オフに相当する画
素に印加される実効電圧値をＶｏｆｆとしたとき、オン
とオフの実効電圧値の最大が、 Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆ＝√（（√Ｎ）＋１）／（√Ｎ）−
１）） となる電圧平均化法に従うＭＬＡ法を用いた場合につい
て説明したが、線順次駆動法においても本発明を適用で
きる。

【００８８】線順次駆動法を用いた場合に、（１），
（２）式を満たすような中間電圧を発生させて液晶パネ
ルを駆動したところ、多階調を要する複数種類の自然画
等の表示を行っても、電圧調整の必要もなく違和感のな
い表示画像が得られた。

【００８９】さらに、電圧平均化法に従わない非実効電
圧応答のマトリクス状表示素子において、オンに相当す
る輝度または反射率をＡ、オフに相当する輝度または反
射率をＢとしたときに、（１），（２）式を満たすよう
な輝度レベルまたは反射率を発生させた場合にも、電圧
調整の必要もなく違和感のない表示画像を得ることがで
きる。

【００９０】例えば、有機ＥＬ素子などの自発光型素子
を用いて、オン時の発光輝度をＡ、オフ時の発光輝度を
Ｂとし、（１），（２）式を満たすような輝度レベルを
発生させると、電圧調整の必要もなく違和感のない表示
画像を得ることができる。

【００９１】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
階調発生方法が、連続する複数の表示フレームのうち少
なくとも１つのフレーム期間の時間を他のフレーム期間
の時間と異なるようにし、複数の表示フレームのうちの
１つ以上のフレームの選択期間を分割して分割選択期間
を設け、分割をしないフレーム期間の選択期間と分割選
択期間とにオンデータとオフデータを与えて複数の電圧
レベルを生成し、複数の電圧レベルのうち最大レベル近
傍および最小レベル近傍の両方で電圧レベルを間引きし
て使用するように構成され、階調の低い側と階調の高い
側において電圧レベルの間引きが行われるので、階調表
示の駆動が容易であり、かつ、各種の表示態様に対応で
きる。

【００９２】特に、最大レベル近傍および最小レベル近
傍では相対的に少数の電圧レベルを選択し、中間レベル
では相対的に多数の電圧レベルを選択することによっ
て、電圧調整等の輝度レベルの調整を行うことなく良好
な表示品質で各種の映像を表示素子に表示させることが
可能になる。

【００９３】また、本発明によれば、ＭＬＡ法で駆動さ
れる液晶表示装置の駆動装置を、複数の電圧レベルのう
ちの最大電圧レベルを指定する値をＡ、最小電圧レベル
を指定する値をＢとした場合、ＡとＢの間にｍ個の中間
電圧が存在するときに、上記の式（１），（２）で決ま
るＬ以上Ｕ未満の範囲内において式（３）の関係を満足
するｑ個の階調データを選定するように構成したので、
電圧調整を行うことなく良好な表示品質で各種の映像を
液晶表示装置に表示させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明における液晶駆動装置の一構成例を
示すブロック図。

【図２】 ２フレームの期間で８階調表示を行う例１を
示す説明図。

【図３】 例１における各選択期間Ｔ１〜Ｔ３における
オンオフの状態を示す説明図。

【図４】 例１の各選択期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３における
オンオフの状態を示す説明図。

【図５】 タイミングコントロール回路が出力するラッ
チ信号のタイミングを示すタイミング図。

【図６】 比較例１の各選択期間Ｔ１，Ｔ２におけるオ
ンオフの状態を示す説明図。

【図７】 比較例２の各選択期間Ｔ１，Ｔ２におけるオ
ンオフの状態を示す説明図。

【図８】 例２の各選択期間Ｔ１，Ｔ２におけるオンオ
フの状態を示す説明図。

【図９】 ２１階調のうちから１６階調を選択する方法
を説明するための説明図。

【図１０】 例２と比較例３とにおける許容される電圧
範囲を示す説明図。

【図１１】 例３の各選択期間Ｔ１，Ｔ２におけるオン
オフの状態を示す説明図。

【図１２】 ４６階調のうちから３２階調を選択する方
法を説明するための説明図。

【図１３】 比較例４の各分割期間におけるオンオフの
状態を示す説明図。

【図１４】 ６４階調のうちから３２階調を選択する方
法を説明するための説明図。

【図１５】 ８行２列の画素の例を示す説明図。

【図１６】 ４行４列のアダマール行列の例を示す説明
図。

【図１７】 列電極データの例を示す説明図。

【図１８】 列電極電圧波形の例を示すタイミング図。

【符号の説明】

１０ 液晶駆動装置 １１ 階調処理回路 １２ フレームメモリ １３ ＭＬＡ演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河口 和義 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 2H093 NA18 NA22 NA47 NA53 NA55 NB30 NC03 NC26 NC37 ND49 NH18 5C006 AA14 AA16 AA17 AC13 AC24 AF11 BB12 FA54 FA56 GA02 5C080 AA10 BB05 DD01 EE29 FF10 JJ02 JJ04 JJ05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マトリクス表示素子を有する表示装置の階
   調表示に用いられる電圧レベルを発生する階調発生方法
   において、 連続する複数の表示フレームのうち少なくとも１つのフ
   レーム期間の時間を他のフレーム期間の時間と異なるよ
   うにし、 前記複数の表示フレームのうちの１つ以上のフレームの
   選択期間を分割して分割選択期間を設け、 分割をしないフレーム期間の選択期間と前記分割選択期
   間とにオンデータとオフデータを与えて複数の電圧レベ
   ルを生成し、 前記複数の電圧レベルのうち、最大レベル近傍および最
   小レベル近傍の両方で電圧レベルを間引きして使用する
   ことを特徴とする階調発生方法。
2. 【請求項２】前記複数の電圧レベルのうち最大レベル近
   傍および最小レベル近傍では相対的に少数の電圧レベル
   を選択して使用し、中間レベルでは相対的に多数の電圧
   レベルを選択して使用する請求項１に記載の階調発生方
   法。
3. 【請求項３】前記複数の電圧レベルのうちの最大電圧レ
   ベルをＡ、最小電圧レベルをＢとし、ＡとＢの間にｍ個
   の中間電圧を発生させる際に、式（１），（２）で決ま
   るＬ以上Ｕ未満の範囲において選定された階調数ｑが式
   （３）の関係を満足する請求項１または２に記載の階調
   発生方法。 Ｌ＝（Ａ−Ｂ）×０．２５＋Ｂ ・・・（１） Ｕ＝（Ａ−Ｂ）×０．７５＋Ｂ ・・・（２） ０．５５＜ｑ／ｍ＜０．７５ ・・・（３）
4. 【請求項４】液晶表示装置を駆動する際に用いられ、駆
   動法が複数ライン同時選択法である請求項１、２または
   ３に記載の階調発生方法。
5. 【請求項５】行電極と列電極とがマトリクス状に配置さ
   れた液晶表示装置の行電極を複数本一括して選択し、選
   択された各行電極に選択期間の間に所定の電圧を印加す
   る液晶表示装置の駆動装置において、 列電極を駆動する列ドライバに対して、連続する複数の
   表示フレームのうち少なくとも１つのフレームのフレー
   ム期間を他のフレームのフレーム期間と異なるように
   し、前記複数の表示フレームのうちの少なくとも１つの
   フレームの選択期間を分割するようにタイミング信号を
   与えるタイミングコントロール手段と、 入力される画像データから階調データを生成してフレー
   ムメモリに書き込む回路であって、階調に応じた複数の
   電圧レベルのうちの最大電圧レベルをＡ、最小電圧レベ
   ルをＢとし、ＡとＢの間にｍ個の中間電圧を発生させる
   際に、式（１），（２）で決まるＬ以上Ｕ未満の範囲に
   おいて選定された階調数ｑが式（３）の関係を満足する
   階調データを発生する階調処理手段と、 前記複数のフレーム期間のうちの各フレーム期間に対す
   る選択期間およびサブフレーム期間に対する選択期間に
   前記フレームメモリに格納された階調データを順次読み
   出して列データを生成し、生成した列データを前記列ド
   ライバに供給する列データ生成手段とを備えたことを特
   徴とする液晶表示装置の駆動装置。 Ｌ＝（Ａ−Ｂ）×０．２５＋Ｂ ・・・（１） Ｕ＝（Ａ−Ｂ）×０．７５＋Ｂ ・・・（２） ０．５５＜ｑ／ｍ＜０．７５ ・・・（３）