JP3119737B2

JP3119737B2 - 液晶表示素子の駆動方法及び駆動回路

Info

Publication number: JP3119737B2
Application number: JP04277865A
Authority: JP
Inventors: 浩士長谷部; 武志桑田; 豊中川; 英昌高; 孝山下
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 2000-12-25
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JPH05303079A

Description

【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を高速に駆
動する方法及び駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来ツイスティッドネマチック（ＴＮ）
又はスーパーツイスティッドネマチック（ＳＴＮ）など
の単純マトリクス方式液晶表示素子には、電圧平均化法
とよばれる駆動法が用いられてきた。この駆動法では、
走査線数をＮ、フレーム周期をＴとしたとき、選択期間
にはＴ／Ｎ、非選択期間には（Ｎ−１）Ｔ／Ｎの時間が
割り当てられる。即ち、１フレーム内に、Ｎ本中１本の
選択パルスが存在し、他は、ＯＮ電圧選択パルスの１／
ｂの波高値をもつバイアス波で構成される印加波形で成
り立っている。図５（ａ）のＡに印加波形を示した。横
軸は時間、縦軸は電圧である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この電圧平均化法にお
いては、液晶がいわゆる実効値応答としての挙動を示す
ことが前提となっており、これにより所定のコントラス
ト比を得ることができる。図５（ｂ）のＣに実効値応答
の様子を示す。横軸は時間、縦軸は液晶層の両側に偏光
板を配置した際の透過光強度である。

【０００４】ところが、端末に用いられた液晶表示装置
におけるマウス表示又はビデオ表示に対応できるような
高速応答性を有する液晶素子を駆動する場合、上述の駆
動法を用いると液晶分子の分子軸方向が、電圧に対して
追随しやすいため、図５（ｂ）のＢのように、光学応答
波形がいわゆるピーク値応答的な挙動を示すようにな
り、実効値応答を示すＣから外れるようになる。即ち、
選択期間に立ち上がった光学応答波形が、非選択期間で
は保持できず、減衰の割合が大きくなるので、透過率平
均レベルが下がり、コントラスト比が低下するという問
題点が生じる。

【０００５】このような問題は、数百以上の高デューテ
ィ比のダイナミック駆動を行なう際にはいわゆる液晶表
示素子の平均応答時間が１５０ｍｓｅｃ以下になると発
生してくるが、特にダイナミック駆動における平均応答
時間１００ｍｓｅｃ以下の液晶表示素子において顕著で
ある。

【０００６】ここで、液晶表示素子の平均応答時間とは
以下のように本明細書では定義する。即ち、充分時間が
経過した時点でのＯＦＦ電圧での光透過度をＴ_OFF 、Ｏ
Ｎ電圧での光透過度をＴ_ONとし、ＯＦＦ電圧からＯＮ電
圧に切り替えた時刻をｔ₁ 、その後、光透過度Ｔが（Ｔ
_ON−Ｔ_OFF ）×０．９＋Ｔ_OFF となる時刻をｔ₂ 、ま
た、ＯＮ電圧からＯＦＦ電圧に切り替えた時刻をｔ₃ 、
その後、光透過度Ｔが（Ｔ_ON−Ｔ_OFF ）×０．１＋Ｔ
_OFF となる時刻をｔ₄ とすると、平均応答時間τは、 τ＝（（ｔ₄ −ｔ₃ ）＋（ｔ₂ −ｔ₁ ））／２で表わされる。

【０００７】ところで、T.N.Ruckmongathan は低電圧で
の駆動及び表示の均一性を実現するため、いわゆるＩＨ
ＡＴ法を提案している（1988 International Display R
esearch Conference）。その駆動方法は、

【０００８】Ｎ本の行電極をそれぞれＭ本の行電極から
なるｐ個（ｐ＝Ｎ／Ｍ）のサブグループに分け、

【０００９】任意の１つの列電極であって、選択された
サブグループの表示されるべきデータを、［ｄ_kM+1，ｄ
_kM+2，・・・，ｄ_kM+M］；ｄ_kM+j＝０or１（ここで０は
ＯＦＦ、１はＯＮを表わす。また、ｋは選択されるサブ
グループに応じて０から（ｐ−１）まで変化する）なる
Ｍビット語で表示し、

【００１０】行電極の選択パターンを、［ａ_kM+1，ａ_kM+2，・・・，ａ_kM+M］；ａ_kM+j＝０or１なる２^M （＝Ｑ）種類のＭビット語（ｗ₁ ，ｗ₂ ，・・
・ｗ_Q ）で表示すると、以下に示すステップで駆動する
ことを特徴とするものである。

【００１１】（１）１番目の行電極のサブグループを選
ぶ。（２）行電極の選択パターンとして１番目のＭビット語
ｗ₁ を選ぶ。（３）選択されたサブグループの行電極パターンとデー
タパターンとを排他的論理和でビット毎に比較し、これ
らの排他的論理和の出力の和ｉを求める。（４）上記の和ｉに対して、列電極の電圧をＶ_i と定め
る。（５）マトリクスのそれぞれの列について独立にＶ_i を
選ぶ。

【００１２】（６）行電極と列電極とに同時に、列電極
にはＶ_i を、行電極には行電極選択パターンの第１番目
のｗ₁ を（選択されない行電極は接地され、選択された
行電極は、０に対しては−Ｖ_r 、１に対しては＋Ｖ_r と
する。）、時間Ｔの間、電圧印加する。（７）新しい行電極の選択パターンｗ₂ が選ばれ、それ
に対応する列電極の電圧が（３）〜（５）の手順と同様
に選ばれ、（６）と同様に列と行を同時に時間Ｔの間、
電圧印加する。

【００１３】（８）全ての２^M の行電極の選択パターン
が選択されて、１サイクルが完成する。（９）次の行電極のサブグループが選ばれ、上記（２）
〜（８）のサイクルを連続する。

【００１４】特に、Ｖ_i ＝Ｖ₀ （Ｍ−２ｉ）／ＭＶ_r ＝Ｖ₀ Ｎ^1/2 ／Ｍと選ぶと、電圧実効値のＯＮ／ＯＦＦ比を最大にでき
る。

【００１５】このときのＯＮとＯＦＦの実効電圧の比
は、Ｖ_ON／Ｖ_OFF ＝（（Ｎ^1/2 ＋１）／（Ｎ^1/2 −１））
^1/2 となり、従来より用いられている電圧平均化法における
Ｖ_ON／Ｖ_OFF と等しくなる。したがって、コントラスト
も同等となる。また、マトリクスにおける各点灯部の電
圧実効値が均一になるので、表示パターンによらず均一
な表示が得られる。

【００１６】ＩＨＡＴ法は、高速応答を示す液晶素子に
適用した場合、必ずしも利点を生ずるわけではなく、ま
た、そのような概念も従来例には示されてなく、液晶表
示素子を高速に駆動する方法とは直接なんら関係のない
ものである。しかし、本発明者は、この方法に新規な改
良を加えることにより、液晶表示素子の高速駆動に極め
て適した駆動方法が得られることを新規に見出し、本発
明に至ったものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、行電極と列電極とを有す
る液晶表示素子の駆動方法であって、選択パルス列を、
複数の行電極と同時に、順次印加していくことにより、
行電極の選択を行ない、１フレーム内の前半分と後半分
とでは前記選択パルス列の極性が逆になるようにし、該
選択パルスの印加を１フレーム内で分散することによ
り、選択パルスで励起された光学状態の非選択期間にお
ける減衰を小さくすることを特徴とする液晶表示素子の
駆動方法を提供するものである。

【００１８】具体的には、Ｎ₁ 本の行電極とＮ₂ 本の列
電極とからなるマトリクス液晶表示素子のＮ₁ 本の行電
極を、それぞれＭ₁ 、Ｍ₂ 、・・・、Ｍ_j 、・・・，Ｍ
_p 本の行電極からなるｐ個の行電極サブグループに分け
て、１つの行電極サブグループを一括して選択する液晶
表示素子の駆動方法であって、行電極に印加する電圧
は、非選択時には０（接地）、選択時には＋Ｖ_r 、−Ｖ
_r （Ｖ_r ＞０）の２種類のいずれかの電位をとるとし、

【００１９】（ａ）それぞれが行電極の電位に対応する
Ｍ個の電位の組（Ｍは一括して選択される行電極の数で
あり、Ｍ₁ 、Ｍ₂ 、・・・、Ｍ_p のいずれか）として表
わされる行電極サブグループの電位状態を、選択時にと
り得る電位状態全てが少なくともそれぞれ一回は現れる
ように順序付けて並べて形成した行電極選択波形を想定
し、

【００２０】（ｂ）該行電極選択波形を複数個のステー
ジに分け、（ｃ）行電極サブグループに属する行電極に対して、１
つのステージに含まれる電位状態列がその順序にしたが
って連続的に現れるように電圧印加を行ない（以下、こ
れをｃ工程という）、

【００２１】（ｄ）ｃ工程を全ての行電極のサブグルー
プについて行ない（以下、これをｄ工程という）、（ｅ）ｄ工程を全てのステージについてその順序にした
がって行なう、ことにより行電極の選択を行なう液晶表
示素子の駆動方法において、

【００２２】行電極選択波形に含まれる電位状態の数は
２Ｌ個であり（Ｌは２Ｌ≧２^M の自然数）、かつ前半分
のＬ個の電位状態列と後半分のＬ個の電位状態列とは絶
対値が同じで正負が反対になっているように設ける。

【００２３】即ち、ＩＨＡＴ法のように行電極の１つの
サブグループを選択する際、行電極の全ての選択波形を
まとめて連続に印加するのではなく、行選択波形のうち
の１部分を印加する毎に、選択する行電極のサブグルー
プを更新し、全ての行電極のサブグループを選択した後
に、行選択波形の次の部分に移る方法をとることを一つ
の特徴とするものである。

【００２４】本発明を図２のような実施例に従って詳細
に説明する。簡単のために行電極本数Ｎ₁ を４００と
し、これをＭ＝４本ずつのサブグループに分けることを
考える。したがって、このときサブグループ数ｐは全体
でｐ＝Ｎ₁ ／Ｍ＝１００となる。

【００２５】ここで、ＭはＮ₁ の約数とすれば、サブグ
ループ内の行電極本数を全てそろえることができるため
駆動回路構成上は簡単で好ましいが、必ずしもそうしな
くても、行電極の本数の少ないサブグループについては
選択パターンの数が減るだけであり、特に支障はない。

【００２６】ＩＨＡＴ法で提唱されているように、行電
極について、複数本からなるサブグループ単位の選択を
行なうためには、選択電圧を一定にするのではなく、時
間で変化させる必要がある。基本的なＩＨＡＴ法では、
選択電圧を＋Ｖ_r と−Ｖ_r との２値とし、同時に選択す
べき行電極の本数をＭ本とすると、とり得る行電極サブ
グループについての電位状態（これは、それぞれが行電
極の電位に対応するＭ個の電位の組として表わされ、全
部で２^M 種類ある）それぞれの全てを順次、当該行電極
のサブグループについて印加する。この例のように、２
種類の選択電圧は絶対値を等しくして、符号を反対とし
たものを用い、かつ非選択電圧は０（接地）とすること
が、実際の駆動回路を簡単にし、かつ信号が交流化され
るため好ましい。

【００２７】本発明における行電極の選択では、このよ
うな電位状態全てを含む（要素の数２^M 以上の）電位状
態の集合をあらかじめ考える。例えば、本実施例のよう
に１つの行電極サブグループが４本の行電極からなる場
合は、全体としてとり得る電位状態は２⁴ ＝１６通り存
在する。したがって、この場合の行電極の電位状態の集
合は、要素の数が１６以上となる。そして、かかる電位
状態の集合に属する電位状態を順序付けて並べたもの
が、本発明の駆動方法における行電極選択波形となる。

【００２８】電位状態の集合の要素の数は２^M 個とする
（即ち、全ての電位状態を１個ずつ含む集合とする）の
が、最も簡単な構成となるので好ましいが、駆動タイミ
ングの関係では同じ状態を重ねて要素としたり、上記の
選択電位以外の電位が含まれる電位状態を付加すること
も可能である。いずれにしても、１つのサブグループの
選択が完了するためには選択電圧を上記の２値としてと
り得る電位状態の全てが、その行電極のサブグループを
なす行電極に印加されなくてはならない。わかりやすく
するために、以下の説明では、Ｍ＝４で電位状態の集合
の要素数が２⁴＝１６の場合について主に考える。

【００２９】この集合を＋Ｖ_r →１，−Ｖ_r →０とし
て、また４本の行電極をａ₁ ，ａ₂ ，ａ₃ ，ａ₄ として
表１に示した。このような１，０で表わした行電極サブ
グループの電位状態それぞれを、以下、選択パターンと
称することにする。なお、この表１のパターンは自然２
進法コードによるものであり、後述する参考例で用いる
技術として示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】本発明でも、具体的には、（１）このような行電極選択波形を複数個のステージに
分け、（２）行電極サブグループに属する行電極に対して、１
つのステージに含まれる電位状態列がその順序にしたが
って連続的に現れるように電圧印加を行ない、（３）２の工程を全ての行電極のサブグループについて
行ない、（４）３の工程を全てのステージについてその順序にし
たがって行なう、ことにより行電極の選択を行なうこと
を１つの特徴とする。

【００３２】前記の各ステージは１つ以上の電位状態を
含んでいる。行電極選択波形をステージに分ける方法に
ついては、１つのステージに含まれる電位状態を各ステ
ージで必ずしもそろえる必要はないが、駆動回路を簡易
に形成する観点からは、行電極に含まれる電位状態の数
が、２^M 個ある場合は、ステージの数を２^M-j とし、各
ステージに含まれる電位状態の数をそれぞれ等しく２^j
個とすることが、好ましい。

【００３３】一方、本発明においては、従来一画面を一
回選択する期間中に１本だけだった選択パルスが、行電
極選択波形が分けられたステージの個数だけ分散されて
現れることになる。この選択パルスがより多く分散され
れば、選択期間に立ち上がった光学応答波形が、非選択
期間で保持しやすくなる。したがって、透過率平均レベ
ルの低下を抑え、コントラスト比の低下を防ぐ観点から
は、上記ステージの個数は多いほうが良く、最も好まし
いのはｊ＝０の場合、言い換えると全てのステージ内に
電位状態が１個だけ含まれるようにした場合である。そ
こで、以下ではわかりやすくするために、ｊ＝０とした
場合について主に説明する。

【００３４】行電極選択パターンが、選択中の行電極に
どのような順序で現れるかは（この順序を以下、行電極
選択コードという）、任意に決めることができる。例え
ば表１に示した番号順に選ぶなら自然２進法の順とな
る。また、ランダムコードやグレイコードを採用するこ
ともできる。

【００３５】また、行電極のサブグループ内の全ての行
電極について、行電極選択波形の周波数が等しくなるよ
うにした周波数均一化コードを用いることもできる。Ｍ
＝４の場合の一例を表２に示した。なお、この表２のパ
ターンは、後述する参考例で用いる技術として示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】このような選択パターンそれぞれは、Ｍビ
ット語で表現できる。図２のようなＭ＝４の場合には４
ビット語で表わされ、自然２進法コードの順で行電極が
選択されるとすると、この選択パターンは（ａ₁ ，ａ
₂ ，ａ₃ ，ａ₄ ）＝（０，０，０，０）→（１，０，
０，０）→（０，１，０，０）→−−−→（１，１，
１，１）と変化していくことになる。そして、ｊ＝０即
ち、全てのステージ内に電位状態が１個だけ含まれるよ
うにした場合は、各選択パターン毎に、全ての行電極の
サブグループについて順次電圧が印加されてゆくことに
なる。

【００３８】図２中の最上段の行電極のサブグループ内
の４本の行電極Ｒ₁ 〜Ｒ₄ について、このようにした場
合の電位の時系列変化を示したのが図１である。図１で
は、選択パターンは自然２進法コードで変化させた。図
１によれば、１００ラインの走査（つまり１００のサブ
グループについて走査する）毎に１本の選択パルスが現
れることが分かる。

【００３９】即ち、従来は図５のようにＮラインに１本
の割合で配列されていた選択パルスが、最も頻繁にはＮ
₁ ／Ｍラインに１本の割合で、分散されるようになるた
め、次の選択パルスが立つまでの非選択期間が、従来の
電圧平均化法に比べて短くなる。即ち、光学的変化の度
合いが少なくなるので、輝度及びコントラスト低下の防
止に寄与する。

【００４０】以下に、本発明において、列電極に印加す
べき電圧について説明する。

【００４１】行電極がＭ本同時に選択される場合には、
（Ｍ＋１）個の電位レベルから、行電極サブグループの
選択パターンに応じて選ばれた電圧を列電極に印加する
ことにより駆動可能である。この（Ｍ＋１）個の電位レ
ベルは、表示ムラ抑止等の観点から、電圧波形が交流化
された方が有利であることを考慮すると、少なくとも以
下のような条件を満たす電位レベルＶ₀ 、Ｖ₁ 、・・
・、Ｖ_M とされることが好ましい。

【００４２】即ち、Ｍが奇数のときは（Ｍ＋１＝２
ｋ）、Ｖ_2k-m-1＝−Ｖ_m （ｍは０≦ｍ≦ｋ−１の整数で
Ｖ_2k-m-1＞０）かつ｜Ｖ₀ ｜＞｜Ｖ₁ ｜＞・・・＞｜Ｖ
_k-1 ｜とされ、Ｍが偶数のときは（Ｍ＝２ｋ）、Ｖ_2k-m
＝−Ｖ_m （ｍは０≦ｍ≦ｋ−１の整数でＶ_2k-m＞０）か
つ｜Ｖ₀ ｜＞｜Ｖ₁ ｜＞・・・＞｜Ｖ_k-1 ｜＞｜Ｖ_k ｜
＝０とされる。このうち、本明細書では、便宜上、Ｖ₀
＜Ｖ₁ ＜・・・＜Ｖ_i ＜・・・＜Ｖ_M-1 ＜Ｖ_M となるも
のを採用して、説明する。

【００４３】このうち、Ｖ₀ 及びＶ_M の絶対値は液晶層
に印加される最大電圧と最小電圧とを決定するものであ
り、液晶素子の構成によって、適宜決定する必要があ
る。

【００４４】次に特定の表示パターンが与えられた場合
の、上記の（Ｍ＋１）個の電位レベルからの電位の選び
方を説明する。

【００４５】図２のような表示パターンを表示する場合
に、これに対応するデータのパターンは、ＯＮを１、Ｏ
ＦＦを０とすると、図中の表のようになり、１本の列電
極では各サブグループに対して、Ｍビット（図２では４
ビット）毎のデータパターンに分割される。例えば列電
極Ｃ₉ では（ｄ₁ ，ｄ₂ ，ｄ₃ ，ｄ₄ ）＝（１，０，
１，０）である。行電極の１つのサブグループが特定の
電位状態にあるときに、それぞれの列電極に印加すべき
電圧を決定するために、行電極の選択パターンのＭビッ
ト語と、列電極のデータパターンのＭビット語とで、ビ
ット毎に排他的論理和の和を作る。

【００４６】例えば、図２の行電極の１番目のサブグル
ープが表１の第１番目の電位状態にあるときに、図２の
列電極Ｃ₉ に印加すべき電圧を決定するとする。このと
きの、上記の排他的論理和の和ｉは数１で表わされる。
なお、数１中で上付きのバーは「否定」を表わす。

【００４７】

【数１】

【００４８】このようにして、ｉを求めて、Ｖ_i として
表わされる電位になるように列電極に電圧を印加すれば
よい。

【００４９】例えば、表１のような選択パターンの順序
としたときで、図２の表示パターンを表示する場合、列
電極Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ，Ｃ₉ に印加する電圧は図３のよ
うになる。図で、例えばＲ₁ 〜Ｒ₄ とあるのはＲ₁ 〜Ｒ
₄ の行電極のサブグループが選択されている期間につい
ての電圧変化を示している。ここでＲ₁ 〜Ｒ₄ 、Ｒ₅〜
Ｒ₈ 、Ｒ₉ 〜Ｒ₁₂はそれぞれ独立して描かれている。ま
た、見やすさのため横軸の時間軸は、他のサブグループ
選択期間を省略して描いている。したがって、本発明に
よって、選択パルスを分散して印加する場合（例えばサ
ブ集合の要素の数を１とするｊ＝０の場合）には、グラ
フに示した電圧印加が連続して行なわれるのではなく、
グラフ上のひとつの電圧印加が行なわれた後に、他の行
電極サブグループへの電圧印加が行なわれ、他の行電極
サブグループへの電圧印加の時間が経過した後に、グラ
フ上の次の電圧印加が行なわれることになる。

【００５０】なお、ＩＨＡＴ法においては、Ｖ_i ＝Ｖ₀
（Ｍ−２ｉ）／Ｍ，Ｖ_r ＝Ｖ₀ Ｎ₁ ^1/2／Ｍと選ぶことに
より、電圧実効値のＶ_ON／Ｖ_OFF を最大にしている。

【００５１】本発明においては、ダイナミック駆動時の
平均応答時間が１５０ｍｓｅｃ以下の高速応答性液晶表
示素子に関するものであるため、必ずしも上記条件を採
用することが、Ｖ_ON／Ｖ_OFF 比を最大にし、コントラス
ト比を最大にするわけではない。したがって、上記条件
にこだわらず、その近傍で最も良いコントラスト比を得
られるようにＶ_r ，Ｖ_i のレベルを調整することが好ま
しい。

【００５２】図２のようなＭ＝４のときは、列電極電圧
の最大値をＶ_C とすると、Ｖ₄ ＝＋Ｖ_c ，Ｖ₃ ＝＋Ｖ_c
／２，Ｖ₂ ＝０，Ｖ₁ ＝−Ｖ_c ／２，Ｖ₀ ＝−Ｖ_c など
と選ぶ。また、Ｖ_r ＝５Ｖ_c となる。この場合の図２の
Ｒ₁ −Ｃ₉ （ＯＮ状態）及びＲ₂ −Ｃ₉ （ＯＦＦ状態）
の電圧変化を示したのが図４である。ただし、これも見
やすさのため横軸の時間軸は図１の非選択状態にある９
９ラインを省略して描いている。

【００５３】ＩＨＡＴ法においては、前述したように、
本発明の行選択コードについては、特に指定されておら
ず、自然２進法コード等が例示されている。

【００５４】しかるに、本発明は、ダイナミック駆動時
の平均応答時間が１５０ｍｓｅｃ以下の高速応答性液晶
表示素子に関するものであり、単純に自然２進法コード
を採用したのでは、本発明の駆動方法の選択パルス分散
機能を未だ最大限に生かしてはいないことが本出願人に
より解明されてきた。

【００５５】そこで、この高速駆動時に好適な行電極選
択コードについて次に説明する。

【００５６】即ち、行電極選択波形に含まれる電位状態
の数を２Ｌ個とし（Ｌは２Ｌ≧２^Mの自然数）、かつ、
前半分のＬ個の電位状態列と、後半分のＬ個の電位状態
列とは絶対値が同じで正負が反対になるようにするもの
である（以下、反転コードと呼ぶ）。

【００５７】具体的には、２Ｌ個のＭビット行電極選択
パターンから行電極選択波形がなっている場合に、第１
番目から第Ｌ番目の行電極選択パターンの列と、第（Ｌ
＋１）番目から第２Ｌ番目の行電極選択パターンの列と
の２つの列を考えたとき、第Ｓ番目の行電極選択パター
ンと第（Ｓ＋Ｌ）番目の行電極選択パターンとの内容
が、否定の関係になるような行電極選択コードを用いる
ことを特徴とする。即ち、第Ｓ番目の行電極選択パター
ンをＷ_S として表わすと、数２のような関係を満たすよ
うに、行電極選択コードが形成されるということであ
る。

【００５８】

【数２】

【００５９】Ｍ＝３を例にとって、上記の行電極選択コ
ードについて説明する。表３は、その１例を示してい
る。即ち、反転コードを使用したものである。

【００６０】

【表３】

【００６１】このように行電極選択コードを選ぶと、第
１番目から第４番目までの行電極選択パターンの否定を
とったものが、それぞれの順番で第５番目から第８番目
まで並ぶことになる。

【００６２】図１と同様に、この場合の行電極サブグル
ープＲ₁ 〜Ｒ₃ についての電位の時系列変化を、図７に
示す。ここでＮ＝２４０とした。

【００６３】次にこの例の場合の、列電極に印加すべき
電圧について表４に基づいて説明する。

【００６４】

【表４】

【００６５】表４に示すとおり、１本の列電極につい
て、行電極サブグループにおけるデータパターン（ｄ
₁ ，ｄ₂ ，ｄ₃ ）のとり得る状態は全部で８通りあり、
これらの組合せで、任意の表示パターンが構成され得
る。各行電極選択パターンとデータパターンのビット毎
の排他的論理和の合計ｉ、及びそのｉにおけるＶ_i をＶ_i ＝Ｖ_c （２ｉ−Ｍ）／Ｍに従って計算した結果が、表４に示されている。ただし
Ｖ_i の値はＶ_c の係数のみ代表して示した。

【００６６】この表に基づき、１つのサブグループを選
択している期間に列電極へ印加すべき電圧波形が決定さ
れ、図８のようになる。この図における８通りの波形の
組合せで、任意の表示が可能となる。

【００６７】さらに図７におけるＲ₃ 上での印加電圧の
波形を全面ＯＮ（（ｄ₁ ，ｄ₂ ，ｄ₃ ）＝（１，１，
１））のデータパターン、及び全面ＯＦＦ（（ｄ₁ ，ｄ
₂ ，ｄ₃ ）＝（０，０，０））のデータパターンで見る
と、常に４ステージ後に同じ電圧が印加されていること
がわかる。これは全面ＯＦＦ、全面ＯＮ以外のデータパ
ターンでも同じである。

【００６８】即ち、上述の反転コードを、行電極選択コ
ードとして採用することにより、一画面を走査する周期
（以下、フレーム周期という、また、その逆数をフレー
ム周波数という）の間に絶対値の同じ電位が２回繰り返
されるようにすることができる。

【００６９】つまり、表示をＯＮとする場合には印加電
圧のパルスのうち、絶対値として最大の電圧を持つ＋
（Ｖ_r ＋Ｖ_c ），−（Ｖ_r ＋Ｖ_c ）の印加が最も液晶分
子の動きに寄与すると思われるが、これも４ステージに
１度、即ちフレーム周波数の２倍の周波数で正確に現れ
ることになる。

【００７０】即ち、従来の電圧平均化法では、液晶の光
学的応答の周波数はフレーム周期に等しかったが、本発
明の駆動方法において行電極選択コードとして反転コー
ドを用いれば、フレーム周波数を実質的に２倍にするこ
とができる。したがってこれにより、ＯＮ輝度、及びコ
ントラスト比を増加させることができる。また、いかな
る表示パターンにおいても液晶の光学的応答周期が一定
なため、均一な表示が得られる。

【００７１】

【作用】従来の電圧平均化法では、図５のように選択パ
ルスがＮ₁ 本に１本の割合で配列されている。

【００７２】したがって、高速応答素子に適用した場
合、非選択期間が、液晶の応答時間（減衰時間）に比べ
長いので、１本の選択パルスで励起された光学状態が、
非選択期間中に減衰し、高速性が増加すればするほど、
減衰の程度も増大する。このため、ＯＮ時の輝度が低下
し、コントラストも低下する。

【００７３】これに対し、本発明においては、選択パル
スがＮ₁ ／Ｍ本に１本の割合で分散されているために、
次の選択パルスが立つまでの非選択期間が、上記電圧平
均化法の場合に比べて短くなり、光学状態の変化の度合
いが少なくなるので、輝度及びコントラスト低下の防止
に寄与すると考えられる。

【００７４】

【実施例】本発明の駆動方法を実現するために採用した
回路の一例が図６である。液晶表示素子をＮ₁ 本の行電
極とＮ₂ 本の列電極からなるとし、前述のようにＮ₁ 本
の行電極をＭ本の行電極からなるサブグループに分け、
サブグループ毎に一括して選択することとする。また、
表示データはαビットのパラレルデータを転送して表示
する。

【００７５】選択信号形成は以下のように行なった。

【００７６】まず、基準となるパルス列をパルス発生器
１で発生し、列アドレスカウンタ２のクロックに入力す
る。このパルス列を列アドレスカウンタ２で１／αに分
周したものをクロック信号４として、Ｎ₂ ／α段シフト
レジスタ１５のクロックに入力する。また、列アドレス
カウンタ２でα／Ｎ₂ に分周したものをロード信号５と
して、サブグループカウンタ６のクロック、フリップフ
ロップ７のクロック、Ｎ₂ ／αビットラッチ１６のロー
ド、Ｍ個のＮ₁ ／Ｍ段シフトレジスタ１８のクロック、
及び１個のＮ₁ ／Ｍ段シフトレジスタ１９のクロックに
入力する。ここでＮ ₂ ／α段シフトレジスタ１５及びＮ
₂ ／αビットラッチ１６は、ｇを２^g-1＜Ｍ＋１≦２^g
を満足する自然数とするとｇ×α個が必要となる。

【００７７】さらに、サブグループカウンタでロード信
号５をＭ／Ｎ₁ に分周してフリップフロップ７のデータ
に入力し、フリップフロップ７の出力をフレーム信号８
として行ステージカウンタ９のクロック及び１個のＮ₁
／Ｍ段シフトレジスタ１９のデータに入力する。また、
行ステージカウンタ９のＭビット出力を反転コードに変
換してそれぞれＭ個のＮ₁ ／Ｍ段シフトレジスタ１８の
データに入力する。反転コードへの変換は、あらかじめ
プログラムされたテーブルを参照して形成してもよい
し、電位状態をすべて反転させて形成してもよい。

【００７８】Ｍ個のＮ₁ ／Ｍ段シフトレジスタ１８の出
力及び１個のＮ₁ ／Ｍ段シフトレジスタ１９の出力をＮ
₁ ビットの３レベルドライバ２０に入力し、３レベルド
ライバ２０のＮ₁ 本の出力を液晶パネル２１の行電極に
入力する。

【００７９】また、表示データに対応するＯＮ・ＯＦＦ
信号形成は以下のように行なった。表示データ１０は、
Ｍｋ＋１行用，Ｍｋ＋２行用，・・・・，Ｍｋ＋ｋ行用
（ｋ＝０，・・・，Ｎ₁ ／Ｍ−１）のＭ個のＲＡＭ１
１，１１，・・・，１１に分けてそれぞれαビットのデ
ータとして順次書き込みを行ない、列アドレスカウンタ
２の出力をＲＡＭアドレス３としてこれらＭ個のＲＡＭ
１１，１１，・・・，１１に並列に入力してアドレス指
定を行なう。

【００８０】αビットの表示データは、Ｍ個のＲＡＭ１
１，１１，・・・，１１から同時に読み出し、それぞれ
行ステージカウンタ９の対応する行とα個の排他的論理
和形成及び加算器１４で排他的論理和をとりかつ加算し
てｇビットの結果とする。その結果をＮ₂ ／α段シフト
レジスタ１５のデータに入力し、クロック信号４により
順次シフトを行ないＮ₂ ／α段のデータが全てそろった
ところで並列出力をＮ₂ ／αビットラッチ１６に送り、
ロード信号５でメモリーする。Ｎ₂ ／αビットラッチ１
６の出力はＬ個のＭ＋１レベルドライバ１７に入力さ
れ、Ｍ＋１レベルドライバ１７のＮ₂ 本の出力をそれぞ
れ液晶パネル２１の列電極に入力する。

【００８１】（参考例１）上述の回路構成を用いて平均応答時間が８０ｍｓｅｃ
（２５℃）のＳＴＮ液晶表示素子をＮ₁ ＝２４０、Ｍ＝
４、フレーム周波数９０Ｈｚとして、駆動をしたとこ
ろ、２５℃で最大コントラスト比が８０：１となった。

【００８２】この際、ｊ＝０（即ち、サブ集合中の要素
の数を１）とし、電位状態の集合から個々の電位状態を
選ぶ順序については表２に示したような周波数均一化コ
ードを用いた。さらに、Ｖ_i ＝Ｖ_c （２ｉ−Ｍ）／Ｍ、
Ｖ_r ＝Ｖ_c Ｎ₁ ^1/2／Ｍと選び、電圧の絶対値は最大のコ
ントラスト比が得られるように調整した。

【００８３】（比較例１）従来の電圧平均化法で１／２４０デューティ、１／１５
バイアス、フレーム周波数９０Ｈｚで、参考例１と同様
の素子を駆動したところ、最大コントラスト比は４７：
１であった。

【００８４】（比較例２）ＩＨＡＴ法でＮ＝２４０、Ｍ＝４、フレーム周波数９０
Ｈｚで駆動をしたところ、最大コントラスト比が３０：
１となった。

【００８５】（参考例２）上記の駆動方法で、参考例１と同じ液晶表示素子をフレ
ーム周波数を９０Ｈｚと規定するかわりに、パルス幅１
２μｓｅｃとする以外は同様にして駆動をしたところ、
最大コントラスト比が２５℃で７５：１であった。

【００８６】（比較例３）従来の駆動方法で１／２４０デューティ、１／１５バイ
アス、パルス幅１２μｓｅｃで参考例２の液晶表示素子
を駆動したところ、最大コントラスト比は５５：１であ
った。

【００８７】（参考例３）上述の回路構成を用いて平均応答時間が４５ｍｓｅｃ
（２５℃）のＳＴＮ液晶表示素子をＮ₁ ＝２４０、Ｍ＝
３、フレーム周波数９０Ｈｚとして、駆動をしたとこ
ろ、２５℃で最大コントラスト比が３０：１となった。

【００８８】この際、ｊ＝０（即ち、サブ集合中の要素
の数を１）とし、電位状態の集合から個々の電位状態を
選ぶ順序については表１に記載した順序の自然２進法コ
ードを用いた。さらに、参考例１及び２と同様にＶ_i ＝
Ｖ_c （２ｉ−Ｍ）／Ｍ、Ｖ_r＝Ｖ_c Ｎ₁ ^1/2／Ｍと選び、
電圧の絶対値は最大のコントラスト比が得られるように
調整した。

【００８９】（比較例４）従来の電圧平均化法で１／２４０デューティ、１／１５
バイアス、フレーム周波数９０Ｈｚで参考例３の素子を
駆動したところ、最大コントラスト比は１８：１となっ
た。

【００９０】（実施例１）上述の回路構成を用いて平均応答時間が４５ｍｓｅｃ
（２５℃）のＳＴＮ液晶表示素子を、行電極選択コード
として、表３に示した反転コードを用い、Ｎ₁ ＝２４
０、Ｍ＝３、パルス幅２３μｓｅｃとした本発明の駆動
方法で駆動したところ、最大コントラストは５０：１で
あった。

【００９１】（参考例４）行電極選択コードに、周波数均一化コードを選び、Ｎ₁
＝２４０、Ｍ＝３、パルス幅２３μｓｅｃとして、参考
例３の液晶表示素子を駆動したところ、最大コントラス
トは２５：１であった。

【００９２】（実施例２）パルス幅を１２μｓｅｃとするほかは、すべて実施例１
と同様の条件としたところ、最大コントラストは６２：
１であった。

【００９３】

【発明の効果】本発明は、選択パルスが１フレーム内で
複数分散することによって、従来の単純マトリクス方式
における電圧平均化法が１フレーム内に１本の選択パル
スしか存在しないのと比べて、光学的状態の変化を少な
く抑制することが可能となったうえ、上述の反転コード
を用いることにより、ＯＮ輝度やコントラスト比を増大
させることができる。これにより、ダイナミック駆動時
の平均応答時間が１００ｍｓｅｃ以下、特に５０ｍｓｅ
ｃ以下の液晶表示素子を駆動する場合に有効である。

【００９４】また、本発明は基本的にＩＨＡＴ法の特徴
が生かされているので、Ｍ≧４とすれば供給電圧を従来
の電圧平均化法に比べて低減することができるという効
果も有している。

【００９５】この場合Ｍを増加させればさせるほど供給
電圧がさらに低減されていくが、Ｍの数が大きいと、列
電極印加波形のレベル数（Ｍ＋１）も増えてハードウエ
ア上複雑になるので、今のところＭ＝３〜４付近が好ま
しい。

【００９６】さらに、行選択コードを自然２進数とし
て、ＩＨＡＴ法と本発明の駆動波形の周波数成分につい
て比較してみると、ＩＨＡＴ法の場合、同一サブグルー
プ内の１行目とＭ行目で選択パルスの周波数成分が大き
く異なっているのに対し、本発明の場合、どの行、どの
列においても選択パルスの周波数成分が変化せず、閾値
電圧の周波数依存性の大きい液晶表示素子でも、均一な
表示を得ることができる。

【００９７】また、同様に駆動による表示均一性に関し
て、従来の電圧平均化法と比べてもその効果は大であ
る。

【００９８】従来法は、表示パターンによって駆動波形
の周波数成分が大きく異なり、表示のムラの要因になっ
ていたが、本発明においては、表示パターンによる周波
数成分の変動が少ないので、表示ムラが出にくいと考え
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】行電極のサブグループＲ₁ 〜Ｒ₄ についての電
位の時系列変化を示すグラフ。

【図２】液晶表示素子の表示パターンを示す概念図。

【図３】図２の表示パターンで列電極Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ
₃ ，Ｃ₉ に印加する電圧を示すグラフ。

【図４】図２の表示パターンでＲ₁ −Ｃ₉ 及びＲ₂ −Ｃ
₉ の電圧を示すグラフ。

【図５】実効値応答及びピーク値応答を示すグラフ。

【図６】本発明の駆動方法を実現する回路の一例を示す
ブロック図。

【図７】行電極のサブグループＲ₁ 〜Ｒ₃ についての電
位の時系列変化を示すグラフ。

【図８】Ｍ＝３のとき列電極へ印加すべき電圧波形を示
すグラフ。

【図９】図７のＲ₃ 上に印加される電圧を示すグラフ。

【符号の説明】

１：パルス発生器２：列アドレスカウンタ３：ＲＡＭアドレス４：クロック信号５：ロード信号６：サブグループカウンタ７：フリップフロップ８：フレーム信号９：行ステージカウンタ１０：表示データ１１：ＲＡＭ１４：排他的論理和形成及び加算器１５：Ｎ₂ ／α段シフトレジスタ１６：Ｎ₂ ／α段ビットラッチ１７：Ｍ＋１レベルドライバ１８：Ｎ₁ ／Ｍ段シフトレジスタ１９：Ｎ₁ ／Ｍ段シフトレジスタ２０：３レベルドライバ２１：液晶パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桑田武志神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1160番地株式会社旭硝子電子商品開発センター内 (72)発明者中川豊神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1160番地株式会社旭硝子電子商品開発センター内 (72)発明者高英昌神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1160番地株式会社旭硝子電子商品開発センター内 (72)発明者山下孝神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社中央研究所内 (56)参考文献特開昭54−45600（ＪＰ，Ａ) 特公昭63−15596（ＪＰ，Ｂ２) 日経エレクトロニクスＮｏ．618, ｐｐ．179−189 ＩＥＥＥ．ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＥＬＥＣＴＲＯＮＤＥＶＩＣＥＳＥＤ−26，Ｎｏ．５，ｐｐ. 795−802 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/133 545 G09G 3/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】行電極と列電極とを有する液晶表示素子の
駆動方法であって、選択パルス列を、複数の行電極と同
時に、順次印加していくことにより、行電極の選択を行
ない、１フレーム内の前半分と後半分とでは前記選択パ
ルス列の極性が逆になるようにし、該選択パルスの印加
を１フレーム内で分散することにより、選択パルスで励
起された光学状態の非選択期間における減衰を小さくす
ることを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
【請求項２】Ｎ本の行電極が備えられ、選択パルス列
を、Ｍ本（Ｍ＜Ｎ）の行電極に同時に、順次印加してい
くことにより、行電極の選択を行なう請求項１記載の液
晶表示素子の駆動方法。
【請求項３】Ｍが３又は４である請求項２記載の液晶表
示素子の駆動方法。
【請求項４】平均応答時間が１５０ｍｓｅｃ以下のスー
パーツイステッドネマチック液晶表示素子を用いる請求
項１、２又は３記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項５】平均応答時間が１００ｍｓｅｃ以下のスー
パーツイステッドネマチック液晶表示素子を用いる請求
項１、２又は３記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項６】平均応答時間が５０ｍｓｅｃ以下のスーパ
ーツイステッドネマチック液晶表示素子を用いる請求項
１、２又は３記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項７】表示データの極性と、対応する行電極上に
印加される選択パルスの極性との排他的論理和に基づい
て列電極に印加する信号を形成する請求項１〜６のいず
れか１項記載の液晶表示素子の駆動方法。
【請求項８】請求項７記載の液晶表示素子の駆動方法が
行なわれ、サブグループカウンタ、行ステージカウン
タ、列アドレスカウンタ、排他的論理和形成器、及び加
算器が配置された液晶表示素子の駆動回路。