JP2938674B2

JP2938674B2 - 液晶表示素子の駆動装置

Info

Publication number: JP2938674B2
Application number: JP4153624A
Authority: JP
Inventors: 伸明 ▲高▼橋
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH05341737A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マトリックス型のＬＣ
Ｄ（液晶ディスプレイ）等の液晶表示素子を電圧平均化
法で駆動する液晶表示素子の駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤを電圧平均化法で駆動する場合、
横方向に延びた複数の走査電極に順次走査電圧を印加
し、これに同期して縦方向に延びた複数の信号電極に信
号電圧を印加している。これにより、走査電極と信号電
極の交差部にある各ピクセルに、走査電圧と信号電圧の
差電圧である駆動電圧が印加され、ＬＣＤに所望の文字
や図形が表示される。

【０００３】ピクセルをＯＮ状態（光学的点灯状態）に
するためには、 Von ＝Vop ／BIAS×（（BIAS²＋DUTY−１）／DUTY）^1/2 の実効電圧を印加する必要がある。

【０００４】同様に、ピクセルをＯＦＦ状態（光学的非
点灯状態）にするためには、 Voff＝Vop ／BIAS×（（（BIAS−２）²＋DUTY−１）／DUTY）^1/2 の実効電圧を印加する必要がある。

【０００５】ここで、Vop は液晶材料に応じて予め設定
された一定電圧であり、BIASはDUTY^1/2＋１に等しい値
である。DUTYはＬＣＤのピクセル数に応じて設定されて
おり、例えば、ＬＣＤが縦方向に４００ドットのピクセ
ルを有する場合、DUTYは通常２００に設定され、４８０
ドットのピクセルを有する場合、DUTYは通常２４０に設
定される。

【０００６】ところで、液晶表示素子は容量性の素子で
あるので、走査電圧および信号電圧の電圧レベルの反転
によって、駆動電圧の波形に歪みが生じる。したがっ
て、実効電圧であるVon またはVoffが低下または上昇す
る。この結果、ピクセルによって輝度むらが生じる。す
なわち、シャドーイングが発生する。

【０００７】液晶表示素子の容量をＣとし、ループ抵抗
をＲとすると、シャドーイングによる実効電圧の低下
は、 Vop ／BIAS×（１−（１−１.5Ｃ・Ｒ・Ｎ・Ｆ）^1/2）に比例する。ここで、Ｎは信号電圧の電圧レベルの反転
回数であり、Ｆはフレーム時間の逆数、すなわち、走査
周波数である。

【０００８】そこで、BIASを大きく設定することによ
り、実効電圧の低下量を小さくし、シャドーイング防止
を図っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、図６に示すように、ＬＣＤ５１に中央下部
に、縦方向に延びた棒グラフ５２を黒（ＯＦＦ状態）で
表示すると、棒グラフ５２の延長上の白（ＯＮ状態）の
領域５３の輝度が、棒グラフ５２の両側の背景の白の領
域５４・５４の輝度よりも高くなるという問題点を有し
ている。

【００１０】以下、図７および図８に基づいて、このシ
ャドーイングの発生原因について説明する。

【００１１】走査電極には、図７（ａ）のクロック信号
５５のパルス毎に、走査電圧が順次印加されており、走
査電圧のレベルは、交流化信号５６（同図（ｂ））に基
づいて所定の周期で反転されている。一方、各信号電極
には、上記のクロックパルスに同期して信号電圧（同図
（ｃ））が印加されており、信号電圧のレベルも、走査
電圧のレベルと同様に、交流化信号５６に基づいて反転
されている。

【００１２】図中、電圧レベルＶ₀とＶ₅はピクセルを
ＯＮ状態にするための信号電圧（以下、これを点灯電圧
と呼ぶ）を示しており、電圧レベルＶ₂とＶ₃はピクセ
ルをＯＦＦ状態にするための信号電圧（以下、これを非
点灯電圧と呼ぶ）を示している。なお、電圧レベルＶ₁
とＶ₄は、選択されていない走査電極に印加される走査
電圧（以下、これを非選択電圧と呼ぶ）である。

【００１３】交流化信号が反転したとき、走査電圧のレ
ベルおよび信号電圧のレベルが反転するので、全ピクセ
ルで充放電が起こる。このとき、図８に示すように、非
選択電圧の波形５７が過渡現象によって大きく歪む。

【００１４】図６の棒グラフ５２のように、ＬＣＤ５１
の各ピクセルの大半がＯＮ状態になっている場合、非選
択電圧の波形５７は、点灯電圧側（図では電圧レベルＶ
₀側）に歪む。逆に、領域５４のように、ＬＣＤ５１の
各ピクセルの大半がＯＦＦ状態になっている場合、非選
択電圧の波形５７は、非点灯電圧側（図では電圧レベル
Ｖ₂側）に歪む（図８）。

【００１５】このため、領域５３のように非点灯電圧が
印加されている時間が長い信号電極上のピクセルでは、
駆動電圧の実効値が増大する。一方、領域５４・５４の
ように点灯電圧が常時印加されている信号電極上のピク
セルでは、駆動電圧の実効値が減少する。これにより、
領域５３の輝度が両側の領域５４・５４の輝度よりも増
大するタイプのシャドーイングが発生する。

【００１６】図６の棒グラフ６１〜６３の場合は、上記
のシャドーイングとは異なるタイプのシャドーイングが
発生する。すなわち、黒（ＯＦＦ状態）と白（ＯＮ状
態）が交互に配置された、いわゆる網によって棒グラフ
６１〜６３が表示されている場合、棒グラフ６１〜６３
の延長上の白の領域７１〜７３の輝度が、棒グラフ６１
〜６３の両側の背景の白の領域５４・５４の輝度よりも
低くなる。

【００１７】以下、図９および図１０に基づいて、この
シャドーイングの発生原因について説明する。

【００１８】走査電極には、前記と同様に、図９（ａ）
のクロック信号５５のパルス毎に、走査電圧が順次印加
されており、走査電圧のレベルは、交流化信号５６（同
図（ｂ））に基づいて所定の周期で反転されている。一
方、各信号電極には、上記のクロックパルスに同期して
信号電圧（同図（ｃ））が印加されており、信号電圧の
レベルも、走査電圧のレベルと同様に、交流化信号５６
に基づいて反転されている。

【００１９】交流化信号が反転したとき、走査電圧のレ
ベルおよび信号電圧のレベルが反転するので、全ピクセ
ルで充放電が起こる。このとき、図１０に示すように、
非選択電圧の波形５８が過渡現象によって大きく歪む。

【００２０】また、網状の棒グラフ６１〜６３を表示す
るために、信号電圧は交互に点灯電圧または非点灯電圧
に切り換わるので、信号電圧の波形５９も過渡現象によ
ってさらに大きく歪む。

【００２１】信号電圧が点灯電圧または非点灯電圧に切
り換わる回数をＮとすると、Von 、Voffは、それぞれ、
以下の式で表される。

【００２２】 Von ＝Vop ／BIAS×（（BIAS²＋DUTY−１−Ｇ）／DUTY）^1/2 Voff＝Vop ／BIAS×（（（BIAS−２）²＋DUTY−１−Ｇ）／DUTY）^1/2 ここで、Ｇ＝６Ｃ・Ｒ・Ｎ・DUTY・Ｆである。

【００２３】このため、領域７１〜７３では、領域５４
と比較して、駆動電圧の実効値が低下する。これによ
り、領域７１〜７３の輝度が両側の領域５４・５４の輝
度よりも低下するタイプのシャドーイングが発生する。

【００２４】領域６４のように文字を縦に並べて表示し
た場合も、棒グラフ７１〜７３の場合と同様の理由か
ら、領域６４の延長上の白の領域６５・６５の輝度は、
領域６４の両側の背景の白の領域５４・５４の輝度より
も低くなる。

【００２５】以上のようなシャドーイングに対して、BI
ASを増大させる従来のシャドーイング防止方法では充分
対応できない。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示素
子の駆動装置は、上記の課題を解決するために、走査電
極に走査電圧を順次印加すると共に、該走査電圧に同期
して信号電極に表示データに応じた信号電圧を印加し、
かつ、走査電圧の電圧レベルおよび信号電圧の電圧レベ
ルを交流化信号に応答して所定の周期で反転させること
により液晶表示素子に表示データを表示する液晶表示素
子の駆動装置において、上記交流化信号の反転に伴う走
査電極と信号電極との間の充放電による過渡現象分の信
号電圧の実効値を補正するために、上記周期当りの上記
信号電圧の切り換わり回数に応じた補正電圧を上記信号
電極に印加する補正手段が設けられていることを特徴と
している。

【００２７】

【作用】上記の構成により、走査電極に走査電圧を順次
印加すると共に、該走査電圧に同期して信号電極に表示
データに応じた信号電圧を印加し、かつ、走査電圧の電
圧レベルおよび信号電圧の電圧レベルを交流化信号に応
答して所定の周期で反転させることにより液晶表示素子
に表示データを表示する液晶表示素子の駆動装置におい
て、上記交流化信号の反転に伴う走査電極と信号電極と
の間の充放電による過渡現象分の信号電圧の実効値を補
正するために、上記周期当りの上記信号電圧の切り換わ
り回数に応じた補正電圧を印加する補正手段を設けたの
で、上記過渡現象による特定の信号電極の信号電圧の実
効値の増大または減少を防止できる。これにより、シャ
ドーイングが起こりにくくなる。

【００２８】

【実施例】本発明の第１の実施例について図１ないし図
４に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００２９】本実施例のマトリックス型のＬＣＤの駆動
装置は、図１に示すように、キーボード等の入力手段
（図示されていない）から送られた文字等のデータを処
理するＣＰＵ（中央演算処理ユニット）１と、ＣＰＵ１
からの表示データを記憶するＶＲＡＭ（ビデオ用のラン
ダムアクセスメモリー）３、ＶＲＡＭ３に記憶されてい
る表示データを読み出して、ＬＣＤパネル１２に表示す
るための制御を行うＬＣＤコントローラー５を備えてい
る。

【００３０】ＣＰＵ１とＶＲＡＭ３の間、および、ＬＣ
Ｄコントローラー５とＶＲＡＭ３の間には、ＣＰＵ１お
よびＬＣＤコントローラー５が同時にＶＲＡＭ３にアク
セスしないように制御するＢＵＳ（バス）アービター２
・４が設けられている。

【００３１】さらに、本実施例のＬＣＤの駆動装置は、
カウンター６と、交流化のための信号発生回路７と、Ｌ
ＣＤパネル１２を駆動するための６つのレベルの異なる
電圧を発生させる駆動電圧発生回路８、駆動電圧発生回
路８からの駆動電圧を切り換えるスイッチ部９、ＬＣＤ
パネル１２の信号電極（列電極）のドライバー１０・１
０、ＬＣＤパネル１２の走査電極のドライバー１１を備
えている。

【００３２】ＬＣＤコントローラー５は、フレーム信号
１３、クロック信号１４、およびＶＲＡＭ３から読み出
した表示データをデータ信号１５として出力する。ＬＣ
Ｄコントローラー５からのフレーム信号１３は、カウン
ター６のリセット端子（Ｒ）に入力される。ＬＣＤコン
トローラー５からのクロック信号１４は、カウンター６
の反転入力端子（＞）、信号発生回路７、ドライバー１
０・１０・１１に入力される。

【００３３】カウンター６は、フレーム信号１３および
クロック信号１４に基づいて、表示期間信号１６をスイ
ッチ部９に出力する。信号発生回路７は、クロック信号
１４に基づいて、交流化信号１７をドライバー１０・１
０・１１に出力する。

【００３４】上記の構成において、本実施例の液晶表示
素子の駆動装置では、ＬＣＤパネル１２に１フレームの
表示データを表示した後に、表示期間中に起こった実効
電圧の低下または上昇をキャンセルするために補正電圧
をドライバー１０・１０からＬＣＤパネル１２の信号電
極に印加している。ここで、補正電圧を印加する期間を
補正期間と呼ぶことにすると、本実施例の１フレーム期
間は、表示期間（＝DUTY×１クロック期間）に補正期間
（＝Ｘ×１クロック期間）を加えた期間になる。Ｘは補
正のために適当な整数値に設定される。

【００３５】例えば、（Vop/BIAS）Ｖの補正電圧を、補
正期間中にＭ×１クロック期間だけ印加したとすると、 Von ＝Vop/BIAS×((BIAS²＋DUTY−１−Ｇ＋Ｍ)/( DUTY＋Ｘ))^1/2 Voff＝Vop/BIAS×(((BIAS −２)²＋DUTY−１−Ｇ＋Ｍ)/（DUTY＋Ｘ))^1/2 Ｇ＝６Ｃ・Ｒ・Ｎ・（DUTY＋Ｘ）・Ｆになる。ここで、Ｃ、Ｒはそれぞれ液晶表示素子の容
量、ループ抵抗であり、Ｎは信号電圧の電圧レベルが切
り換わる回数であり、Ｆはフレーム時間の逆数、すなわ
ち、走査周波数である。

【００３６】したがって、Ｍ＝Ｇを満たすようにＭを設
定すれば、Ｇの項が打ち消されるから、シャドーイング
を低減することができる。

【００３７】一例として、６４０×４８０ドットのＬＣ
Ｄパネル１２を駆動する場合について、図２に基づいて
説明すれば、以下のとおりである。

【００３８】フレーム信号１３は、図２（ａ）に示すよ
うに、１フレーム毎に出力されるパルスからなってお
り、クロック信号１４は、同図（ｂ）に示すように、１
クロック毎に出力されるパルスからなっている。

【００３９】DUTY＝２４０、Ｘ＝１５とすると、１フレ
ーム期間は２５５×１クロック期間になる。表示期間信
号１６は、同図（ｃ）に示すように、１フレーム期間の
前期の２４０×１クロック期間ではハイレベルになり、
その後の１５×１クロック期間ではローレベルになる。
前記表示期間は、表示期間信号１６がハイレベルの期間
に一致し、この期間に表示データがＬＣＤパネル１２に
表示される。一方、前記補正期間は、表示期間信号１６
がローレベルの期間に一致し、この期間に補正電圧が印
加される。

【００４０】例えば、Ｆ＝６０Ｈｚ、ＣＲ＝0.５μｓと
すると、上式からＭ＝0.０４６Ｎになる。0.０４６×２
０＝0.９２≒１であるから、信号電圧が約２０回、点灯
電圧と非点灯電圧に切り換わる毎に、補正電圧を１クロ
ック期間だけ印加する。

【００４１】信号電極Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃…に印加される
信号電圧の時間変化の一例を図３に示す。

【００４２】図中、表示期間では、ハッチングは点灯電
圧（電圧レベルＶ₀またはＶ₅）が印加される期間を示
しており、白ヌキは非点灯電圧（電圧レベルＶ₂または
Ｖ₃）が印加される期間を示している。

【００４３】一方、補正期間では、ハッチングは、表示
期間におけると同様に、点灯電圧（電圧レベルＶ₀また
はＶ₅）に等しい補正電圧が印加される期間を示してお
り、白ヌキは非選択電圧（電圧レベルＶ₁またはＶ₄）
に等しい補正電圧が印加される期間を示している。

【００４４】このように、本実施例では、白ヌキの期間
が表示期間に属するか、または補正期間に属するかによ
って、白ヌキの期間に印加される電圧レベルを切り換え
ている。電圧レベルの切り換えは、スイッチ部９によっ
て行われる。すなわち、表示期間信号１６によってスイ
ッチ部９を制御することにより、駆動電圧発生回路８か
らドライバー１０・１０に印加される電圧レベルを切り
換えている。

【００４５】信号電極Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₄、Ｓ₅、Ｓ₇、
Ｓ₈…では、点灯電圧と非点灯電圧の切り換わり回数が
標準的な値になっており、図２（ｄ）に示すように、補
正電圧をＭ＝５に対応する５クロック期間だけ印加する
と、Ｇの項が打ち消されるとする。

【００４６】信号電極Ｓ₃では、点灯電圧と非点灯電圧
が交互に切り換わっており、切り換わり回数が多い。こ
のとき、Ｇが大きくなるから、Ｍを上記の値より大きく
する必要がある。したがって、図２（ｅ）に示すよう
に、例えば、Ｍ＝１５にすると、Ｇの項が打ち消され
る。

【００４７】信号電極Ｓ₁₂では、点灯電圧が印加されて
いる期間が長く、切り換わり回数が少ない。このとき、
Ｇが小さくなるから、Ｍを上記の値より小さくする必要
がある。したがって、図２（ｆ）に示すように、例え
ば、Ｍ＝０にすると、Ｇの項が打ち消される。

【００４８】上記のＭの値は、ＬＣＤコントローラー５
によって決定され、表示期間信号１６が示す補正期間に
データ信号１５としてドライバー１０・１０に送られ
る。

【００４９】上記の液晶表示素子の駆動装置で使用され
る駆動電圧発生回路８およびスイッチ部９の具体例を図
４に示す。

【００５０】駆動電圧発生回路８は、５個の抵抗２１〜
２５と、５個の演算増幅器２６…から構成されている。
抵抗２１〜２５は直列接続されており、両端に電源から
の電圧Ｖ_DD、Ｖ_EEが印加されている。抵抗２１〜２５に
よって分割された電圧は、それぞれ演算増幅器２６…に
入力され、演算増幅器２６…から電圧レベルＶ₁〜Ｖ₅
が出力される。なお、電圧レベルＶ₀は、電源からの電
圧Ｖ_EEが直接、取り出されるようになっている。

【００５１】スイッチ部９は、インバーター３６および
４個のＦＥＴ（電界効果トランジスター）３７…からな
るフリップフロップと、ＦＥＴ３１〜３４からなる４個
のスイッチから構成されている。ＦＥＴ３１〜３４のソ
ースには、それぞれ、駆動電圧発生回路８からの電圧レ
ベルＶ₁〜Ｖ₄が入力されており、ドレインがドライバ
ー１０・１０に接続されている。

【００５２】上記の構成において、ＦＥＴ３１・３３
は、表示期間信号１６のレベルに応じて、いずれか一方
がオン状態となる。これにより、駆動電圧発生回路８か
らの電圧レベルＶ₁、Ｖ₃のいずれか一方を選択して、
ドライバー１０・１０に入力することができる。同様
に、ＦＥＴ３２・３４は、表示期間信号１６のレベルに
応じて、いずれか一方がオン状態となり、これにより、
駆動電圧発生回路８からの電圧レベルＶ₄、Ｖ₂のいず
れか一方を選択して、ドライバー１０・１０に入力する
ことができる。

【００５３】なお、図中のクロック信号１４’は、クロ
ック信号１４を反転させることにより得られる。

【００５４】本発明の第２の実施例について図５に基づ
いて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便
宜上、前記の実施例の図面に示した部材と同一の機能を
有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略
する。

【００５５】本実施例のマトリックス型のＬＣＤの駆動
装置は、図５に示すように、データ信号１５およびクロ
ック信号１４に基づいてＭの値を決定するＭ発生回路４
２を備えている。表示期間および補正期間における電圧
レベルＶ₀〜Ｖ₅の切り換えは、信号電極のドライバー
４０・４０内に設けられているスイッチ部４０ａで行わ
れる。走査電圧の電圧レベルＶ₁、Ｖ₄の切り換えは、
従来通り、走査電極のドライバー４１内に設けられてい
るスイッチ部４１ａで行われる。表示期間信号１６はＬ
ＣＤコントローラー５で生成される。

【００５６】以上のように、本実施例の液晶表示素子の
駆動装置は、従来の液晶表示素子の駆動装置にＭ発生回
路４２を追加した構成であるので、装置の構成を大幅に
変更することなく、容易にシャドーイングを防止でき
る。

【００５７】

【発明の効果】本発明に係る液晶表示素子の駆動装置
は、以上のように、交流化信号の反転に伴う走査電極と
信号電極との間の充放電による過渡現象分の信号電圧の
実効値を補正するために、所定の周期当りの上記信号電
圧の切り換わり回数に応じた補正電圧を印加する補正手
段が設けられているので、上記過渡現象による特定の信
号電極の信号電圧の実効値の増大または減少を防止でき
る。これにより、シャドーイングが発生しにくくなると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すものであり、液晶
表示素子の駆動装置の主要部の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】図１の液晶表示素子の駆動装置の動作を説明す
るための波形図である。

【図３】図２（ｄ）〜（ｆ）の波形に対応した説明図で
ある。

【図４】図１の液晶表示素子の駆動装置の具体例を示す
回路図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示すものであり、液晶
表示素子の駆動装置の主要部の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】従来のＬＣＤにおけるシャドーイングを示す説
明図である。

【図７】図６の輝度が増大するシャドーイングの発生原
因を説明するための波形図である。

【図８】図７（ｃ）の波形の反転時の部分拡大図であ
る。

【図９】図６の輝度が低下するシャドーイングの発生原
因を説明するための波形図である。

【図１０】図９（ｃ）の波形の反転時の部分拡大図であ
る。

【符号の説明】

１ＣＰＵ３ＶＲＡＭ５ＬＣＤコントローラー６カウンター７信号発生回路８駆動電圧発生回路９スイッチ部１０信号電極のドライバー１１走査電極のドライバー１２ＬＣＤパネル１３フレーム信号１４クロック信号１５データ信号１６表示期間信号４０信号電極のドライバー４１走査電極のドライバー４２Ｍ発生回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】走査電極に走査電圧を順次印加すると共
に、該走査電圧に同期して信号電極に表示データに応じ
た信号電圧を印加し、かつ、走査電圧の電圧レベルおよ
び信号電圧の電圧レベルを交流化信号に応答して所定の
周期で反転させることにより液晶表示素子に表示データ
を表示する液晶表示素子の駆動装置において、上記交流化信号の反転に伴う走査電極と信号電極との間
の充放電による過渡現象分の信号電圧の実効値を補正す
るために、上記周期当りの上記信号電圧の切り換わり回
数に応じた補正電圧を上記信号電極に印加する補正手段
が設けられていることを特徴とする液晶表示素子の駆動
装置。