JP3875809B2

JP3875809B2 - Driving method of liquid crystal display device

Info

Publication number: JP3875809B2
Application number: JP9648499A
Authority: JP
Inventors: 真永井; 聡中沢; 喜芳玉井; 昌和北村
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP2000292768A

Description

【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液晶表示装置の駆動方法であって、複数ライン同時選択法を用いた駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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て、携帯電話やポケットベルなどの携帯機器や小型情報端末機器に広く用いられている。それらの機器における表示情報は文字情報を中心とした白黒２値のものが多いが、今後、通信情報分野のサービス向上に伴って、より多くの情報を表示することが求められる。それに伴って、液晶表示装置には、より高精細で多色化した表示を行うことが求められる。
【０００３】
一方で、携帯機器や小型情報端末機器では、電池の入れ替えや充電の手間を軽減するために、また、電池廃棄量を低減させるという環境問題等の観点から、低消費電力化が要請されている。また、上述した高精細化および多色化の要求に応えようとすると液晶表示装置の消費電力が増加することからも、液晶表示装置の低消費電力化が強く要請されている。
【０００４】
液晶表示装置の低消費電力化を図る方法として、駆動電圧を下げる方法や駆動周波数を下げる方法がある。駆動電圧を下げる方法は、所定の走査電圧と信号電圧値の電圧値比を変える方法である。しかし、駆動電圧を低下させると当然に消費電力は低下するが、オン電圧とオフ電圧の実効値比（バイアス比）が最大となる最適バイアスよりも小さくなる場合がある。すなわち、コントラストの低下を招くおそれがある。
【０００５】
駆動周波数を低下させると駆動回路の構成素子を流れる貫通電流等が少なくなるので消費電流は低下するが、単純マトリクス方式で駆動される液晶パネルではちらつきが目立つようになる。マトリクス駆動では一般に交流駆動が用いられるので、オン画素には、オンに相当する正極性の実効電圧が印加された後に必ず負極性の実効電圧が印加される。しかし、実際には、等レベルの正極性および負極性の電圧を印加しても、液晶パネルの非対称性によって液晶素子に印加される実効電圧には差が生ずる。そして、駆動周波数を下げていくと、実効電圧差に応じた輝度差が視認されるようになり、ちらつきとして現れる。
【０００６】
また、コントラストを低下させる要因としてフレーム応答もある。駆動周波数を下げていくとフレーム応答が顕著になるので、コントラストが低下する。ＳＴＮ液晶素子をより高速に駆動するために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。ＭＬＡ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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
図１１〜図１３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１１に示す８行２列、選択行列として図１２に示す４行４列のアダマール行列を例にとる。図１２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。
【００１０】
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１１に示すようになっているとする。図１１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１３に示すようなベクトル（ｄ）で表される。図１３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。
【００１１】
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１３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。
【００１２】
このような複数ライン同時選択法は、液晶のフレーム応答を抑制し、その結果、高速応答（ｒ＋ｄ＜２００ｍｓ：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などの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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、上述したちらつきを抑制できれば、コントラスト改善に効果的なＭＬＡ法を用いた低周波駆動を行うことによって、表示品質を高位に保ちつつ低消費電力化を実現できることになる。
【００１４】
なお、本発明が解決しようとする表示のちらつきとは次のようなものである。ＭＬＡ法で単純マトリクス液晶表示素子を駆動周波数６０Ｈｚ以下で低周波駆動した場合に、文字情報を表示する領域以外の背景地に輝度の微小な変化が間欠的に現れることがある。文字情報を表す領域にも連関して輝度の変化が出る。全体として見ると明らかに、文字を表示しているが小さな波をうっているような微小変化が部分的に起きていることがわかる。これは、文字情報を示す画素のコントラストよりはかなり低い輝度の変化である。
【００１５】
しかし、人間の目は感度が高く、輝度の変化として十分に視認できるものである。ただし、個人差、年齢差があり、このちらつきをあまり感じない人も存在するが、一般的に、視認者によるちらつきの感知を平均的、統計的にみて評価した場合、低い表示品質のものであると判断される。また、このちらつきは、文字情報そのものが見えにくくなるといったものではなく、さらに、工業規格として標準的に定まっているわけでもないが、市場において、一般販売される表示装置として求められる品位のものではない。また、定常的にちらつきが発生しない方がよいことはいうまでもない。
【００１６】
さらに、液晶表示装置の駆動電源の変動によっても、表示品位が変わり得るが、関係するその他の使用環境を総合的に評価したうえで、安定したちらつきのない表示を得ることが重要である。
【００１７】
また、表示の多色化を実現するには、何らかの階調表示方式を用いる必要があるので、ここで、単純マトリクス方式による各種階調方式における問題点について説明する。
【００１８】
（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。従って、単純にＭＬＡ法と組み合わせて低周波駆動を行うと、ちらつきを増大させてしまう。
【００１９】
（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ずる。さらに、ＭＬＡ法と組み合わせた場合には、時間当たりの電圧変位数が増えて消費電流が増大してしまう。
【００２０】
（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。ＭＬＡ法と組み合わせると、より多くの電圧レベルが必要になり、やはり消費電力の増大を招く。
【００２１】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであって、ＭＬＡ法で単純マトリクス方式の液晶表示装置を駆動する駆動方法において、低周波駆動を行っても、液晶パネルのちらつきを防止することができる液晶表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。さらに、高精細液晶パネルをマルチプレクス駆動する際に、低消費電力化を同時に達成できる駆動方法を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、単純マトリクス液晶表示素子を直交行列を用いた複数ライン同時選択法で駆動する駆動方法であって、ｎ行ｍ列の直交行列をＡとし、直交行列Ａの行列要素をすべて極性反転した直交行列をＡ￣とし、直交行列Ａの各行を１行おきの各行電極に対応させるとともに直交行列Ａ￣の各行を直交行列Ａに対応した各行電極の隣接行電極に対応させて駆動した後、直交行列Ａと直交行列Ａ￣を入れ替えて駆動することを特徴とする。
【００２４】
請求項２記載の発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、好ましい直交行列Ａとして、
【数２】

または、直交行列Ａの行もしくは列を入れ替えて生成される直交行列を用いることを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、オンデータとオフデータの組み合わせで中間電圧を発生するフレーム間引き法を用い、連続する任意の２フレームで各行電極のオンデータとオフデータの数の平均値が等しくなるように各画素にオンデータとオフデータとを割り付けることを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、請求項３記載の駆動方法において、隣接する２つの行電極のうちの一方の行電極に印加される電圧パルスを他方の行電極に印加されるパルス幅と異ならせ、次に一方の行電極と他方の行電極に印加されるパルス幅を入れ替えて駆動することを特徴とする。
【００２７】
請求項５に記載されたように、駆動周波数を３０〜６０Ｈｚとすれば、従来の駆動周波数６０〜７０Ｈｚ程度に比べて、液晶表示装置の消費電力を低減させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して説明する。図１は、本発明の液晶表示装置の駆動方法の一構成例を示すブロック図である。図１において、ＭＬＡ駆動回路１０は、画像データ１００と制御信号１０１とを入力し、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。また、行ドライバに対して直交行列信号１１１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。
【００２９】
ＭＬＡ駆動回路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１０２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】
直交関数発生回路１６は、２種類の直交行列を保持し、所定期間毎に出力されるタイミングコントロール回路１５からの指示信号１０９に応じて、いずれかの直交行列信号１１１を行ドライバに出力する。また、直交行列信号１１１と同一内容の直交行列信号１１０をＭＬＡ演算回路１３に出力する。
【００３１】
ＭＬＡ演算回路１３は、フレームメモリ１２から階調データ１０３を読み出し、階調データ１０３と直交行列信号１１０との内積演算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。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。
【００３２】
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。以下、図１に示したＭＬＡ駆動回路の動作について説明する。ただし、以下に説明する例１および例２は、２値画像を表示する場合の例である。従って、例１および例２に示す駆動方法を実現するＭＬＡ駆動回路１０では、階調処理回路１１は必要とされない。
【００３３】
［例１］
本例では、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。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１つの行ラインが選択される回数が、４回なので１フレーム期間は１２０選択期間となる。
【００３４】
２つの直交行列として、式（１）による直交行列（選択行列）「Ａ」の第１行と第３行の行列要素の極性を反転させた直交行列「Ａ_１」と、直交行列「Ａ」の第２行と第４行の行列要素の極性を反転させた直交行列「Ａ_１」とを使用する。
【００３５】
なお、上記の直交行列の任意の各行または各列を入れ替えることによって生成される行列も直交行列であり、本例および以下に説明する各例において、そのように生成される直交行列を用いても同様の効果が得られる。また、他の直交行列を用いても同様である。
【００３６】
直交行列「Ａ_１」，「Ａ_２」を図２に示す。ＭＬＡ法による駆動では、行電極に直交行列の各行を割り当て、直交行列の行列要素を、＋１のときには＋Ｖｒとして、−１のときには−Ｖｒとして、列毎に一括して印加する。同時に、列電極には、行電極と列電極が交差する表示データをオンのとき−１、オフのとき＋１とし、直交行列の列要素との内積値に比例した電圧値を印加する。
【００３７】
すなわち、ＭＬＡ演算回路１３は、表示データと直交行列「Ａ_１」，「Ａ_２」の列要素との内積値を列データ信号１０４として列ドライバに出力し、列ドライバは、列データ信号１０４に応じた電圧を列電極に印加する。また、直交関数発生回路１６は、列データ信号１０４との同期をとって、直交行列「Ａ_１」，「Ａ_２」の各列要素を直交行列信号１１１として行ドライバに出力する。
【００３８】
同時選択数に応じて、複数の行電極からなるサブグループを定義し、それぞれのサブグループに直交行列を対応させる。そして、直交行列の列要素を１回ずつ対応させて、所定のオン表示やオフ表示に相当する電圧が印加される。例１では、図３に示すように、連続する４本の行電極を１つのサブグループとし、直交行列として第１フレームでは「Ａ_１」、それに続く第２フレームでは「Ａ_２」を用いる。なお、図３において、数字は行電極番号を示す。
【００３９】
図４は、各期間ｔ１〜ｔ４において各画素に印加される電圧レベルを示す説明図である。図４では、一例としてオフ表示がなされる場合を示す。上段は直交行列として「Ａ_１」を用いたときの印加電圧のパルス系列を示す。すなわち、期間ｔ１において直交行列の第１列、期間ｔ２において第２列、期間ｔ３において第３列、期間ｔ４において第４列に相当する電圧が行電極に印加され、列電極に、直交行列「Ａ_１」の各列要素と表示データとの内積値が印加されたときの各画素に印加される電圧パルスを示す。ここで、Ｖｃは内積値＝−２に相当する電圧レベルであり、−Ｖｃは内積値＝２に相当する電圧レベルである。
【００４０】
図４に示すように、第１フレームにおいて、各行電極における画素に印加される電圧パルスの振幅は等しく、｜２Ｖｒ｜である。しかし、極性は、１行おきに反対になっている。すなわち、隣接する行電極における画素には、極性の異なる電圧レベル（（ａ）に示す電圧系列と（ｂ）に示す電圧系列）が印加される。
【００４１】
第２フレームでは、直交行列「Ａ_２」が用いられる。図４下段は、直交行列として「Ａ_２」を用いたときの印加電圧のパルス系列を示す。第２フレームでも各行電極で印加される電圧パルスの振幅は等しく、｜２Ｖｒ｜である。しかも、極性も、第１フレームの場合と同様に１行おきに反対になっている。しかし、第２フレームでは、各行電極における画素に対して第１フレームで印加される電圧レベルとは極性が異なるレベルが印加される。つまり、行電極と電圧系列（ａ）および電圧系列（ｂ）との組み合わせが互いに入れ替わっている。
【００４２】
（ａ）と（ｂ）の各電圧系列は、電圧振幅については同じであるが、極性が互いに反対である。液晶素子は実効電圧に応答するものと近似できるが、極性は異なるがレベルが同一の実効電圧を外部から印加しても、液晶素子自身の非対称性によって同一の光学特性を示さないことは既に述べた。よって、第１フレームで全行が（ａ）の電圧系列で、第２フレームで全行が（ｂ）の電圧系列で電圧印加された場合には、液晶素子の非対称性に起因して輝度変化、すなわちちらつきが視認される。
【００４３】
しかし、この例によれば、第１フレームでは第１の直交行列「Ａ_１」を用い、第２フレームでは直交行列「Ａ_２」を用いることによって、液晶の交流化が実現でき、さらに液晶素子に印加される電圧系列（ａ），（ｂ）の極性の組み合わせがそれぞれ隣接する行毎に分散され、フレーム毎に入れ替わることによって、ちらつきが抑制される。
【００４４】
駆動周波数を低下させていくと、電圧系列（ａ）で駆動される場合と電圧系列（ｂ）で駆動される場合とで、輝度の違いが大きくなっていく。しかし、この例では、各行電極は、隣接する行で輝度変位が相殺されるように駆動されるので、ちらつきが目立たない。
【００４５】
この例による駆動法を用いた場合には、例えば従来の駆動法では６０Ｈｚ以下の駆動周波数ではちらつきが目立つようになっていたのに対して、駆動周波数を３０Ｈｚ程度にまで下げてもちらつきが目立たないようになった。すなわち、駆動周波数を、従来の半分程度に下げることが可能になる。その結果、液晶表示装置における消費電力も、半分程度にまで下げることができる。
【００４６】
［例２］
例２では、例１の場合と同様に、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。
【００４７】
例２では、直交行列として、式（１）の直交行列「Ａ」と、直交行列「Ａ」の全行列要素の極性を反転させた直交行列（以下「Ａ￣」とする。）とを用いる。そして、図５に示すように、行電極を１本おきに選択して同時選択数に応じたサブグループを設ける。この例では、１つのサブグループは４本の行電極からなる。さらに、１つのサブグループに直交行列Ａを対応させ、そのサブグループの各行電極に隣接する各行電極からなるサブグループには直交行列「Ａ￣」を対応させる。
【００４８】
つまり、図６に示すように、直交行列「Ａ」の各行に対応した行電極と直交行列「Ａ￣」の各行に対応した行電極とが、交互に配置されることになる。なお、図６において、ｃ、ｄは、電圧系列を示す。
【００４９】
図７は、各期間ｔ１〜ｔ４において各画素に印加される電圧レベルを示す説明図である。図７では、一例としてオフ表示がなされる場合を示す。上段は直交行列として「Ａ」を用いたときの印加電圧のパルス系列を示し、図７下段は、直交行列として「Ａ￣」を用いたときの印加電圧のパルス系列を示す。
【００５０】
図７には、期間ｔ１において直交行列の第１列、期間ｔ２において第２列、期間ｔ３において第３列、期間ｔ４において第４列に相当する電圧が各行電極に印加され、列電極に、直交行列「Ａ」または「Ａ￣」の各列要素と表示データとの内積値が印加されたときの各画素に印加される電圧パルスが表されている。ここで、Ｖｃは内積値＝−２に相当する電圧レベルであり、−Ｖｃは内積値＝２に相当する電圧レベルである。
【００５１】
図７の上段に示すように、第１のサブグループの各行電極における画素に印加される電圧パルスの振幅は、電圧系列（ｃ）のように等しい。また、図７の下段に示すように、第２のサブグループの各行電極における画素に印加される電圧パルスの振幅は、電圧系列（ｄ）のように等しい。また、上述したように、第１のサブグループを構成する各行電極と第２のサブグループを構成する各行電極とは交互に配されている。すると、各行電極に印加される電圧系列の極性は、１行おきに反対になる。すなわち、例１の場合と同様に、隣接する行電極では、極性の異なる電圧レベル（（ｃ）に示す電圧系列と（ｄ）に示す電圧系列）が印加される。
【００５２】
また、次のフレームでは、各サブグループに対応させる直交行列を入れ替えて交流化を行う。以上のようにすることによって、例１と同様に極性の組み合わせがそれぞれ隣接する行毎に分散され、フレーム毎に入れ替わることによって、ちらつきが抑制される。
【００５３】
［比較例１］
隣接する４行電極を１つのサブグループとした。そして、直交行列として第１フレームにおいて「Ａ」を用い、第２フレームにおいて「Ａ￣」を用いた。例１との違いは、各フレームで使用される直交行列において行要素の反転が行われていないことである。また、例２と比較すると、各サブグループを構成する行電極が連続した４行であることが異なっている。
【００５４】
各期間ｔ１〜ｔ４において各画素に印加される電圧レベルは、図７に示す例２と同じである。しかし、比較例１では、例２の場合とは異なり、図７上段が、連続する４本の行電極についての各画素に対する第１フレームでの印加電圧レベルに相当し、下段が同じ４本の行電極についての各画素に対する第２フレームでの印加電圧レベルに相当する。すなわち、第１フレームでは全ての行電極について電圧系列（ｃ）で駆動され、第２フレームでは全ての行電極について電圧系列（ｄ）で駆動される。電圧系列（ｃ）と電圧系列（ｄ）とは、レベルが同じであるが逆極性である。
【００５５】
比較例１によると、液晶パネルの表示画面全面でちらつきが生じた。その理由は、第１フレームと第２フレームで異なる極性の電圧が印加されることから、第１フレームと第２フレームで輝度差が生ずることによる。
【００５６】
［例３］
次に、本発明による駆動方法のうち、フレーム間引き法による中間調表示に応用した場合について説明する。本例では、４フレームを１周期として、フレーム毎にオンとオフを表示して中間調を表示するフレーム間引き法を用いる。フレーム間引き法では、オン表示（最大階調）を行うときは４フレーム期間すべてでオンを、オフ表示（最小階調）を行うときはすべてオフを表示する。オン表示およびオフ表示以外の中間調は、４回の表示期間でオンの数を制御することによって発生する。
【００５７】
図８（ａ）は、階調レベルと画素に印加されるオンオフデータの関係を示す説明図である。各階調レベルについて、横方向を表示を行う順番とすれば、階調レベル「３」では最初にオフを表示した後３回オンを表示する。なお、具体的には、各画素に印加されるオンデータまたはオフデータが決まったら、図１に示すＭＬＡ演算回路１３は、例１または例２の場合と同様に、直交行列「Ａ_１」および「Ａ_２」、または直交行列「Ａ」および「Ａ￣」を用いてオンオフデータとの間で内積演算を行い、演算結果を列デ−タ信号１０４とする。また、同時選択数に応じてサブグループが設定されることは例１または例２の場合と同様である。
【００５８】
例３では、表示画面の位置によって、電圧印加を開始する位置（表示順「０」〜「３」のいずれか）を変えることでちらつきを抑制する。以下、図８（ａ）に示すものを位相テーブルとよぶ。この例では、表示画面の位置に応じて電圧印加開始位相を変える。
【００５９】
また、本例では、表示画面を（２×２）＝４画素の集合に分ける。図８（ｂ）は、４画素と電圧印加開始位相との関係を示す説明図である。図８（ｂ）において、左側の（０，０）、（０，１）、（１，０）および（１，１）は、それぞれ４画素中の各画素を示す。図８（ｂ）の右側は、第１〜第４フレームでの電圧印加位相を示す。
【００６０】
例えば、表示画面全面に階調レベル「３」を表示するときについて説明を行う。図８（ｂ）に示すように、第１フレームでの各画素（０，０），（０，１），（１，０），（１，１）の位相は、それぞれ、「０」、「２」、「１」、「３」である。第２〜第４フレームでは、それぞれの画素について、表示の位相は１ずつ移動していく。
【００６１】
すると、図８（ａ）より、階調レベル「３」の場合には位相「０」のときにオフ（＝０）が表示されるのであるが、第１〜第４フレームで、位相「０」となる画素位置は上下に移動していく。すなわち、行電極毎の平均輝度は、２フレーム毎に均等になるように駆動される。つまり、第１フレームで明るい行ラインは次のフレームでは暗くなるとともに、隣接する行ラインではその反対となって、フレーム毎に輝度差の大小は入れ替わることになる。すると、ちらつきは視認しずらくなる。以上のように、本例では、連続する任意の２フレームで各行電極のオンデータとオフデータの数の平均値が等しくなるように各画素にオンデータとオフデータとを割り付けることによって、ちらつきを低減させる。
【００６２】
ここでは階調レベル「３」について説明したが、他の階調レベルについても同様であり、以上のような駆動方法を用いることによって、ちらつきのない５階調表示が実現される。従って、従来の駆動方法に比べて、同程度のちらつきに抑えるための駆動周波数を下げることができ、その結果、消費電力を低減することができる。
【００６３】
［比較例２］
例３の場合と同様の４フレームを１周期としてフレーム毎にオンとオフを表示して中間調を表示するフレーム間引き法において、図９に示すような位相配置を用いた。このとき表示画面全面に階調レベル「３」を表示したときには、各フレームにおいて、「０」の数字の位置でオフが表示される。すると、例３の場合に比べると「０」の位置の移動周期が２倍になり、複数フレームでオフの表示が連続する行ラインが出てくる。行電極毎の平均輝度は４フレームで均等化されるが、行ライン毎の平均輝度差が視認され、流れのようなちらつきのある中間調表示が確認された。
【００６４】
［例４］
さらに、階調レベル数を増やすことができる駆動方法を説明する。本例では、例３の場合と同様に、４フレームを１周期としてフレーム毎にオンとオフを表示して中間調を表示するフレーム間引き法を用いる。
【００６５】
図１０（ａ）は、行電極に印加される行選択パルスのパルス期間を示す。また、図１０（ｂ）はこの例での位相テーブルを示す。図１０（ａ）に示すように、例えば奇数フレームでは、奇数番目の行電極に印加される行選択パルス幅をＷ_１とし、偶数番目の行電極に印加される行選択パルス幅をＷ_２とする。そして、偶数フレームでは、逆に、偶数番目の行電極に印加される行選択パルス幅をＷ_１とし、奇数番目の行電極に印加される行選択パルス幅をＷ_２とする。なお、この例では、Ｗ_１：Ｗ_２＝１：０．８とする。
【００６６】
各階調レベル「０」〜「８」を実現するための４フレームにおけるオンデータおよびオフデータは図１０（ｂ）に示すとおりである。なお、図１０（ｂ）において、欄外のＷ_１，Ｗ_２は、それぞれの位相において用いられるべき行選択パルス幅を示す。
【００６７】
また、隣接４画素の電圧印加位相は、図８（ｂ）に示すものを用いる。そして、各画素に印加されるオンデータまたはオフデータが決まったら、図１に示すＭＬＡ演算回路１３は、例１または例２の場合と同様に、直交行列「Ａ_１」および「Ａ_２」、または直交行列「Ａ」および「Ａ￣」を用いて内積演算を行い、演算結果を列デ−タ信号１０４とする。また、同時選択数に応じてサブグループが設定されることは例１または例２の場合と同様である。
【００６８】
例えば、表示画面全面に階調レベル「１」を表示するときについて説明を行う。図８（ｂ）に示すように、第１フレームでの各画素（０，０），（０，１），（１，０），（１，１）の位相は、それぞれ、「０」、「２」、「１」、「３」である。第２〜第４フレームでは、それぞれの画素について、表示の位相は１ずつ移動していく。
【００６９】
ここで、図８（ｂ）の上段の２画素（０，０），（０，１）は奇数番目の行電極で駆動され、下段の２画素（１，０），（１，１）は偶数番目の行電極で駆動されるとする。
【００７０】
すると、図１０（ｂ）より、階調レベル「１」の場合には位相「３」のときにオン（＝１）が表示されるのであるが、上段の２画素（０，０），（０，１）では、第２フレームまたは第４フレームで位相「３」の表示がなされる。奇数番目の行電極では、第２フレームおよび第４フレームでともに短い行選択パルスＷ_２が印加されるので、第１〜第４フレームで階調レベル「１」の表示が実現される。
【００７１】
また、下段の２画素（１，０），（１，１）では、第１フレームまたは第３フレームで位相「３」の表示がなされる。偶数番目の行電極では、第１フレームおよび第３フレームでともに短い行選択パルスＷ_２が印加されるので、やはり、第１〜第４フレームで階調レベル「１」の表示が実現される。
【００７２】
そして、本例でも、例３の場合と同様に、第１〜第４フレームで、位相「３」となる画素位置は上下に移動していく。すなわち、行電極毎の平均輝度は、２フレーム毎に均等になるように駆動される。つまり、第１フレームで明るい行ラインは次のフレームでは暗くなるとともに、隣接する行ラインではその反対となって、フレーム毎に輝度差の大小は入れ替わることになる。すると、ちらつきは視認しずらくなる。以上のように、本例では、連続する任意の２フレームで各行電極のオンデータとオフデータの数の平均値が等しくなるように各画素にオンデータとオフデータとを割り付けることによって、ちらつきを低減させる。
【００７３】
例４では、各画素各階調レベル「０」〜「８」に応じて、４フレーム期間でオンの回数によって９階調の中間調表示が可能であるが、例３に比べ、さらに階調数を増大させることができる。オン表示やオフ表示は、行選択パルスと列電圧パルスとの差電圧によって決まるが、行選択パルスの幅を変化させることによって、差電圧の印加時間を制御することができるからである。
【００７４】
以上のように、本例では、例１または例２の駆動方法と、例３の駆動方法とを組み合わせ、さらに、隣接する行電極に対する行選択パルス幅を異ならせ、かつ、行電極において隣接フレームでの行選択パルス幅を異ならせることによって、例３の場合に比べ、より多くのちらつきのない９階調表示が実現される。
【００７５】
［比較例３］
例１または例２に示したＭＬＡ法において、例３の場合と同様に４フレームを１周期として、例４の駆動法の代わりに、１選択期間（行ラインに１度電圧パルスが印加される期間）を２分割にして、それら各分割期間に表示データを与えて９階調を実現した。例４の場合と同様にちらつきのない９階調表示が確認された。しかし、その方法では、中間調表示で列電圧レベルの変位回数が増大し、消費電力が大幅に増大してしまう。
【００７７】
【発明の効果】
ｎ行ｍ列の直交行列をＡとし、直交行列Ａの行列要素をすべて極性反転した直交行列をＡ￣とし、直交行列Ａの各行を１行おきの各行電極に対応させるとともに直交行列Ａ￣の各行を直交行列Ａに対応した各行電極の隣接行電極に対応させて駆動した後、直交行列Ａと直交行列Ａ￣を入れ替えて駆動するように構成したので、隣接する行電極間で輝度変位が相殺されるような表示を行うことが可能になり、駆動周波数を下げてもちらつきを防止することができる。すなわち、駆動周波数を低下させることによって消費電力の低減を実現することができる。
【００７８】
好ましい直交行列Ａとして、式（１）の直交行列、または直交行列Ａの行もしくは列を入れ替えて生成される直交行列を用いた場合には、隣接する行電極間で輝度変位が相殺されるような表示が実現され、駆動周波数を下げてもちらつきを防止することができる。
【００７９】
オンデータとオフデータの組み合わせで中間電圧を発生するフレーム間引き法を用い、連続する任意の２フレームで各行電極のオンデータとオフデータの数の平均値が等しくなるように各画素にオンデータとオフデータとを割り付けるように構成した場合には、ちらつきのない中間調表示を行うことができる。
【００８０】
また、隣接する２つの行電極のうちの一方の行電極に印加される電圧パルスを他方の行電極に印加されるパルス幅と異ならせ、次に一方の行電極と他方の行電極に印加されるパルス幅を入れ替えて駆動するように構成した場合には、ちらつきを低減させた上で、中間調の階調数を増やすことができる。
【００８１】
そして、駆動周波数を３０〜６０Ｈｚとすれば、従来の駆動周波数６０〜７０Ｈｚ程度に比べて、液晶表示装置の消費電力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本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】直交行列「Ａ_１」，「Ａ_２」を示す説明図。
【図３】直交行列「Ａ_１」，「Ａ_２」と行電極の対応関係を示す説明図。
【図４】例１における各期間ｔ１〜ｔ４において各画素に印加される電圧レベルを示す説明図。
【図５】直交行列「Ａ」，「Ａ￣」と行電極の対応関係を示す説明図。
【図６】直交行列「Ａ」，「Ａ￣」と行の対応関係を示す説明図。
【図７】例２における各期間ｔ１〜ｔ４において各画素に印加される電圧レベルを示す説明図。
【図８】（ａ）は階調レベルと画素に印加されるオンオフデータの関係を示す説明図、（ｂ）は４画素と電圧印加開始位相との関係を示す説明図。
【図９】例３における各画素の位相配置を示す説明図。
【図１０】（ａ）は行電極に印加される行選択パルスのパルス期間、（ｂ）は例４での位相テーブルを示す説明図。
【図１１】８行２列の画素の例を示す説明図。
【図１２】４行４列のアダマール行列の例を示す説明図。
【図１３】列電極データの例を示す説明図。
【符号の説明】
１０ＭＬＡ駆動回路
１１階調処理回路
１２フレームメモリ
１３ＭＬＡ演算回路
１５タイミングコントロール回路
１６直交関数発生回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method of a liquid crystal display device of a simple matrix system, and relates to a driving method using a multiple line simultaneous selection method.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices characterized by light weight, thinness, and low power consumption are widely used in portable devices such as mobile phones and pagers and small information terminal devices, taking advantage of their advantages. Most of the display information in these devices is black and white binary data centered on character information, but in the future, it is required to display more information as services in the communication information field improve. Accordingly, liquid crystal display devices are required to perform display with higher definition and more colors.
[0003]
On the other hand, in portable devices and small information terminal devices, low power consumption is required in order to reduce battery replacement and charging, and from the viewpoint of environmental problems such as reducing battery waste. . Further, since the power consumption of the liquid crystal display device increases when trying to meet the above-described demand for higher definition and more colors, there is a strong demand for lower power consumption of the liquid crystal display device.
[0004]
As a method for reducing the power consumption of a liquid crystal display device, there are a method of reducing a drive voltage and a method of reducing a drive frequency. The method of lowering the drive voltage is a method of changing the voltage value ratio between a predetermined scanning voltage and a signal voltage value. However, when the drive voltage is lowered, the power consumption is naturally lowered, but the effective bias ratio (bias ratio) between the on voltage and the off voltage may be smaller than the optimum bias. That is, there is a possibility that the contrast is lowered.
[0005]
When the driving frequency is lowered, the through current and the like flowing through the constituent elements of the driving circuit are reduced, so that the current consumption is reduced. However, flickering becomes conspicuous in a liquid crystal panel driven by a simple matrix method. Since AC driving is generally used in matrix driving, a negative effective voltage is always applied to on pixels after a positive effective voltage corresponding to ON is applied. However, in practice, even if equal-level positive and negative voltages are applied, a difference occurs in the effective voltage applied to the liquid crystal element due to the asymmetry of the liquid crystal panel. As the drive frequency is lowered, a luminance difference corresponding to the effective voltage difference is visually recognized and appears as flicker.
[0006]
Another factor that reduces contrast is frame response. As the drive frequency is lowered, the frame response becomes more prominent, so the contrast is lowered. In order to drive the STN liquid crystal element at a higher speed, a multiple line simultaneous selection method (multiline addressing method: MLA method) has been proposed. The multiple line simultaneous selection method is a method of selecting and driving a plurality of scanning electrodes (row electrodes) at once. In the MLA method, in order to independently control the column display pattern supplied to the data electrode (column electrode), a predetermined voltage pulse train is applied to each row electrode driven simultaneously.
[0007]
A voltage pulse voltage group (selection pulse group) applied to each row electrode can be represented by a matrix of L rows and K columns. Hereinafter, this matrix is referred to as a selection matrix (A). L is the number of simultaneous selections. The voltage pulse voltage group is represented as a vector group orthogonal to each other. Therefore, a matrix including these vectors as elements is an orthogonal matrix. Each row vector in each matrix is orthogonal to each other.
[0008]
In the orthogonal matrix, each row corresponds to each line of the liquid crystal display device. For example, the element in the first row of the selection matrix (A) is applied to the first line among the L selection lines. That is, the selection pulse is applied to the first row electrode in the order of the element in the first column and the element in the second column.
[0009]
11 to 13 are explanatory diagrams showing how to determine the sequence of voltage waveforms applied to the column electrodes. Here, an 8-by-2 column shown in FIG. 11 is used as a pixel, and a 4-by-4 Hadamard matrix shown in FIG. 12 is taken as an example of a selection matrix. In the selection matrix shown in FIG. 12, “1” means a positive selection pulse, and “−1” means a negative selection pulse. Hereinafter, the four lines simultaneously selected are referred to as subgroups.
[0010]
It is assumed that display data to be displayed on the column electrode 1 and the column electrode 2 is as shown in FIG. In FIG. 11, a white circle indicates that the light is on and a black circle indicates that the light is off. Then, the column display patterns of subgroup 1 and subgroup 2 are represented by a vector (d) as shown in FIG. In the vector (d) shown in FIG. 13, “−1” corresponds to the on display, and “1” corresponds to the off display.
[0011]
A voltage level to be sequentially applied to the subgroup 1 and the subgroup 2 of the

column electrodes

1 and 2 is a vector (v) shown in FIG. This vector corresponds to the product of the column display pattern (image display pattern) and the corresponding row selection pattern for each bit and the sum of the results.
[0012]
Such a multi-line simultaneous selection method suppresses the frame response of the liquid crystal, and as a result, high-speed response (r + d <200 ms: r is the rise time of liquid crystal molecules, d is the fall time) and high contrast (40: 1 or more) ) And can be achieved. That is, it is possible to provide a high-quality image, which has been difficult in conventional drive display in a simple matrix display device such as STN.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, if the above-described flickering can be suppressed, low power consumption can be realized while maintaining high display quality by performing low frequency driving using the MLA method effective for improving contrast.
[0014]
The display flicker that the present invention intends to solve is as follows. When a simple matrix liquid crystal display element is driven at a low driving frequency of 60 Hz or less by the MLA method, a minute change in luminance may appear intermittently in the background other than the area where character information is displayed. The luminance changes in association with the area representing the character information. When viewed as a whole, it is clear that a small change such as a letter is displayed but a small wave is occurring partially. This is a change in luminance that is considerably lower than the contrast of the pixels indicating character information.
[0015]
However, human eyes have high sensitivity and can be sufficiently visually recognized as a change in luminance. However, there are individual differences and age differences, and there are people who do not feel this flicker very much, but in general, when the perception of flicker by viewers is evaluated on an average and statistical basis, it has a low display quality. It is judged that there is. In addition, this flickering does not make it difficult to see the text information itself, and it is not standardized as an industrial standard, but it is of a quality required for a display device that is generally sold in the market. Absent. Needless to say, it is preferable that the flicker does not occur constantly.
[0016]
Further, the display quality may change depending on the fluctuation of the driving power source of the liquid crystal display device, but it is important to obtain a stable and non-flickering display after comprehensively evaluating other related usage environments.
[0017]
In order to realize multi-color display, it is necessary to use some kind of gradation display method. Here, problems in various gradation methods using the simple matrix method will be described.
[0018]
(1) Frame thinning (frame modulation)
This is a method of displaying halftones by periodically repeating on and off patterns with one frame as the shortest period during which a voltage level corresponding to on or off is applied to all display pixels, and a plurality of frames as one unit. . The number of gradations is increased by increasing the number of frames in one unit. However, if the number of frames is increased, the period of one unit becomes longer, so that the response of the liquid crystal to repeated ON and OFF is recognized as flicker by humans. Therefore, if low frequency driving is simply performed in combination with the MLA method, flicker is increased.
[0019]
(2) Pulse width modulation
This is a method in which a period in which a row line is selected once is divided into a plurality of time regions, a voltage level corresponding to ON and a voltage level corresponding to OFF are assigned to them, and a halftone is displayed by a combination of ON and OFF. The halftone increases with the number of time domains. However, increasing the number of gradations increases the number of applied voltage displacements per hour. A voltage distortion occurs in the displacement portion of the applied voltage, and the waveform distortion causes a loss of the effective value of the applied voltage, so that a display tailing phenomenon occurs. Furthermore, when combined with the MLA method, the number of voltage displacements per hour increases and current consumption increases.
[0020]
(3) Amplitude modulation
In the simple matrix method, when a voltage pulse is applied to the row line, a predetermined voltage is applied to a portion that also intersects the column electrode side in synchronization with the voltage pulse. When gradation display is not performed, a voltage level corresponding to ON is applied when ON, and a voltage level corresponding to OFF is applied when OFF. In amplitude modulation, an intermediate voltage is generated by applying an intermediate voltage to realize a halftone. In amplitude modulation, it is necessary to apply a correction voltage to the column voltage in order to satisfy the voltage averaging method. For this reason, the number of output levels of the column driver increases. Therefore, when the gradation is increased, the intermediate voltage level and the correction voltage level are increased. When combined with the MLA method, more voltage levels are required, which also increases power consumption.
[0021]
The present invention is to solve the above-described problems, and in a driving method for driving a simple matrix type liquid crystal display device by the MLA method, even if low frequency driving is performed, flickering of the liquid crystal panel is prevented. It is an object of the present invention to provide a method for driving a liquid crystal display device. It is another object of the present invention to provide a driving method capable of simultaneously achieving low power consumption when multiplex driving a high-definition liquid crystal panel.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
Claim1The driving method of the liquid crystal display device according to the described invention is a driving method for driving a simple matrix liquid crystal display element by a multiple line simultaneous selection method using an orthogonal matrix, wherein an orthogonal matrix of n rows and m columns is A, and orthogonal An orthogonal matrix in which all matrix elements of the matrix A are inverted in polarity is A￣, each row of the orthogonal matrix A is associated with every other row electrode, and each row of the orthogonal matrix A￣ is adjacent to each row electrode corresponding to the orthogonal matrix A. After driving corresponding to the row electrodes, driving is performed by switching the orthogonal matrix A and the orthogonal matrix A￣.
[0024]
Claim2The driving method of the liquid crystal display device according to the described invention is a preferable orthogonal matrix A,
[Expression 2]

Alternatively, an orthogonal matrix generated by exchanging rows or columns of the orthogonal matrix A is used.
[0025]
  Claim3The driving method of the liquid crystal display device according to the described invention uses a frame thinning method in which an intermediate voltage is generated by a combination of on data and off data, and the number of on data and off data of each row electrode in any two consecutive frames. On data and off data are assigned to each pixel so that the average values are equal.
[0026]
  Claim4A driving method of a liquid crystal display device according to the invention described in claim3In the described driving method, the voltage pulse applied to one of the two adjacent row electrodes is made different from the pulse width applied to the other row electrode, and then the one row electrode and the other row electrode It is characterized by being driven by switching the pulse width applied to the electrodes.
[0027]
  Claim5As described in the above, if the drive frequency is 30 to 60 Hz, the power consumption of the liquid crystal display device can be reduced as compared with the conventional drive frequency of about 60 to 70 Hz.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a driving method of a liquid crystal display device of the present invention. In FIG. 1, an MLA driving circuit 10 receives image data 100 and a control signal 101, outputs a column data signal 104 to the column driver, and outputs necessary control signals 108 to the column driver and the row driver. To do. Further, the orthogonal matrix signal 111 is output to the row driver. The control signal 101 includes a dot clock signal, a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, a data enable signal indicating a valid period of image data, and the like.
[0029]
Image data 100 having a gradation signal input to the MLA driving circuit 10 is input to the gradation processing circuit 11. The gradation processing circuit 11 converts the input image data 100 into gradation data 102 indicating the gradation level for each display frame and writes it into the frame memory 12. The frame memory 12 holds the written gradation data until it is read a plurality of times for simultaneous selection driving (MLA driving) of a plurality of lines.
[0030]
The orthogonal function generation circuit 16 holds two types of orthogonal matrices and outputs one of the orthogonal matrix signals 111 to the row driver according to the instruction signal 109 from the timing control circuit 15 output every predetermined period. Further, the orthogonal matrix signal 110 having the same content as the orthogonal matrix signal 111 is output to the MLA arithmetic circuit 13.
[0031]
The MLA arithmetic circuit 13 reads the gradation data 103 from the frame memory 12, performs an inner product operation of the gradation data 103 and the orthogonal matrix signal 110, and generates a voltage pattern applied to the column electrode. Then, the voltage pattern is output as a column data signal 104 to the column driver. The timing control circuit 15 generates necessary control signals 105, 106, and 107 for each circuit block and control signals 108 for the column driver and the row driver.
[0032]
The column driver applies a liquid crystal driving voltage to the column electrode of the liquid crystal panel in accordance with the column data signal 104. The row driver applies a predetermined voltage to the row electrodes of the liquid crystal panel according to the row selection pattern signal. Hereinafter, an operation of the MLA driving circuit shown in FIG. 1 will be described. However, Example 1 and Example 2 described below are examples in the case of displaying a binary image. Therefore, the gradation processing circuit 11 is not required in the MLA driving circuit 10 that realizes the driving method shown in Example 1 and Example 2.
[0033]
[Example 1]
In this example, in a dot matrix liquid crystal display element having 120 row lines, four row lines are sequentially selected using a 4 × 4 orthogonal matrix by the MLA method. If the minimum cycle in which an effective voltage corresponding to ON or OFF is applied to each pixel is one frame period, the number of times one row line is selected in one frame period is four, so one frame period is 120 selection periods. Become.
[0034]
As two orthogonal matrices, an orthogonal matrix “A” obtained by inverting the polarities of the matrix elements in the first and third rows of the orthogonal matrix (selection matrix) “A” according to the equation (1).₁”And the orthogonal matrix“ A ”obtained by inverting the polarities of the matrix elements in the second and fourth rows of the orthogonal matrix“ A ”₁".
[0035]
Note that a matrix generated by replacing any row or each column of the above orthogonal matrix is also an orthogonal matrix. In this example and each example described below, an orthogonal matrix generated as such may be used. Similar effects can be obtained. The same applies to other orthogonal matrices.
[0036]
Orthogonal matrix “A₁"," A₂Is shown in FIG. In driving by the MLA method, each row of the orthogonal matrix is assigned to the row electrode, and the matrix elements of the orthogonal matrix are collectively applied to each column as + Vr when +1 and as −Vr when −1. At the same time, the display data at which the row electrode and the column electrode intersect is set to −1 when turned on and +1 when turned off, and a voltage value proportional to the inner product value with the column element of the orthogonal matrix is applied to the column electrode.
[0037]
That is, the MLA arithmetic circuit 13 displays the display data and the orthogonal matrix “A₁"," A₂Is output to the column driver as a column data signal 104, and the column driver applies a voltage corresponding to the column data signal 104 to the column electrode. Further, the orthogonal function generation circuit 16 synchronizes with the column data signal 104 to generate an orthogonal matrix “A”.₁"," A₂"Is output to the row driver as an orthogonal matrix signal 111.
[0038]
A subgroup consisting of a plurality of row electrodes is defined according to the number of simultaneous selections, and an orthogonal matrix is associated with each subgroup. Then, a voltage corresponding to a predetermined on display or off display is applied by making the column elements of the orthogonal matrix correspond to each other once. In Example 1, as shown in FIG. 3, four consecutive row electrodes are set as one subgroup, and “A” is set as an orthogonal matrix in the first frame.₁", In the second frame that follows," A₂Is used. In FIG. 3, numerals indicate row electrode numbers.
[0039]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing voltage levels applied to each pixel in each of the periods t1 to t4. FIG. 4 shows a case where off display is performed as an example. The upper row is “A₁The pulse series of the applied voltage when "" is used is shown. That is, a voltage corresponding to the first column of the orthogonal matrix in the period t1, the second column in the period t2, the third column in the period t3, and the fourth column in the period t4 is applied to the row electrode, and the orthogonal matrix “ A₁The voltage pulse applied to each pixel when the inner product value of each column element and display data is applied. Here, Vc is a voltage level corresponding to the inner product value = −2, and −Vc is a voltage level corresponding to the inner product value = 2.
[0040]
As shown in FIG. 4, in the first frame, the amplitudes of the voltage pulses applied to the pixels in each row electrode are equal and | 2Vr |. However, the polarity is reversed every other row. That is, voltage levels (voltage series shown in (a) and voltage series shown in (b)) having different polarities are applied to pixels in adjacent row electrodes.
[0041]
In the second frame, the orthogonal matrix “A₂Is used. The lower part of FIG. 4 shows “A” as an orthogonal matrix.₂The pulse series of the applied voltage when "" is used is shown. Also in the second frame, the amplitudes of the voltage pulses applied at the respective row electrodes are equal to | 2Vr |. In addition, the polarity is reversed every other row as in the case of the first frame. However, in the second frame, a level different in polarity from the voltage level applied in the first frame is applied to the pixels in each row electrode. That is, the combination of the row electrode and the voltage series (a) and the voltage series (b) is interchanged.
[0042]
Each voltage series of (a) and (b) has the same voltage amplitude but opposite polarities. Although it can be approximated that the liquid crystal element responds to the effective voltage, it has already been stated that even if an effective voltage having the same level but different polarity is applied from the outside, the liquid crystal element itself does not exhibit the same optical characteristics due to the asymmetry of the liquid crystal element itself. It was. Accordingly, when voltage is applied to all rows in the voltage sequence of (a) in the first frame and all rows in the voltage sequence of (b) in the second frame, the luminance changes due to the asymmetry of the liquid crystal element. That is, flicker is visually recognized.
[0043]
However, according to this example, in the first frame, the first orthogonal matrix “A₁In the second frame, the orthogonal matrix “A₂”Can be used to realize alternating current of the liquid crystal, and furthermore, the combinations of the polarities of the voltage series (a) and (b) applied to the liquid crystal element are dispersed for each adjacent row and replaced for each frame. , Flicker is suppressed.
[0044]
When the drive frequency is lowered, the difference in luminance increases between the case of driving with the voltage series (a) and the case of driving with the voltage series (b). However, in this example, each row electrode is driven so that the luminance displacement is canceled in adjacent rows, and thus flicker is not noticeable.
[0045]
When the driving method according to this example is used, the flickering is conspicuous at a driving frequency of 60 Hz or less in the conventional driving method, for example, but the flickering is conspicuous even when the driving frequency is lowered to about 30 Hz. No longer came. That is, the drive frequency can be lowered to about half of the conventional frequency. As a result, the power consumption in the liquid crystal display device can be reduced to about half.
[0046]
[Example 2]
In Example 2, as in Example 1, in a dot matrix liquid crystal display element having 120 row lines, four row lines are sequentially selected using a 4 × 4 orthogonal matrix by the MLA method.
[0047]
In Example 2, the orthogonal matrix “A” of Expression (1) and the orthogonal matrix (hereinafter referred to as “A￣”) in which the polarities of all matrix elements of the orthogonal matrix “A” are inverted are used as the orthogonal matrix. . Then, as shown in FIG. 5, every other row electrode is selected, and subgroups corresponding to the number of simultaneous selections are provided. In this example, one subgroup consists of four row electrodes. Further, the orthogonal matrix A is made to correspond to one subgroup, and the orthogonal matrix “A￣” is made to correspond to the subgroup consisting of each row electrode adjacent to each row electrode of the subgroup.
[0048]
That is, as shown in FIG. 6, the row electrodes corresponding to the respective rows of the orthogonal matrix “A” and the row electrodes corresponding to the respective rows of the orthogonal matrix “A「 ”are alternately arranged. In FIG. 6, c and d represent voltage series.
[0049]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing voltage levels applied to each pixel in each period t1 to t4. FIG. 7 shows a case where off display is performed as an example. The upper row shows the pulse sequence of the applied voltage when “A” is used as the orthogonal matrix, and the lower row of FIG. 7 shows the pulse sequence of the applied voltage when “A￣” is used as the orthogonal matrix.
[0050]
In FIG. 7, a voltage corresponding to the first column of the orthogonal matrix in the period t1, the second column in the period t2, the third column in the period t3, and the fourth column in the period t4 is applied to each row electrode, A voltage pulse applied to each pixel when an inner product value of each column element of the orthogonal matrix “A” or “A￣” and display data is applied is shown. Here, Vc is a voltage level corresponding to the inner product value = −2, and −Vc is a voltage level corresponding to the inner product value = 2.
[0051]
As shown in the upper part of FIG. 7, the amplitudes of the voltage pulses applied to the pixels in each row electrode of the first subgroup are equal as in the voltage series (c). Further, as shown in the lower part of FIG. 7, the amplitudes of the voltage pulses applied to the pixels in each row electrode of the second subgroup are equal as in the voltage series (d). Further, as described above, the row electrodes constituting the first subgroup and the row electrodes constituting the second subgroup are alternately arranged. Then, the polarity of the voltage series applied to each row electrode is reversed every other row. That is, as in Example 1, voltage levels (voltage series shown in (c) and voltage series shown in (d)) having different polarities are applied to adjacent row electrodes.
[0052]
In the next frame, the orthogonal matrix corresponding to each subgroup is switched to perform AC. By doing as described above, the combination of polarities is dispersed for each adjacent row as in Example 1, and flickering is suppressed by switching for each frame.
[0053]
[Comparative Example 1]
Adjacent four-row electrodes were made one subgroup. As the orthogonal matrix, “A” is used in the first frame, and “A￣” is used in the second frame. The difference from Example 1 is that row elements are not inverted in the orthogonal matrix used in each frame. Also, compared to Example 2, the difference is that the row electrodes constituting each subgroup are four consecutive rows.
[0054]
The voltage level applied to each pixel in each period t1 to t4 is the same as in Example 2 shown in FIG. However, in Comparative Example 1, unlike the case of Example 2, the upper part of FIG. 7 corresponds to the applied voltage level in the first frame for each pixel for four consecutive row electrodes, and the lower part has the same four lines. This corresponds to the applied voltage level in the second frame for each pixel for the row electrode. That is, in the first frame, all row electrodes are driven with the voltage series (c), and in the second frame, all row electrodes are driven with the voltage series (d). The voltage series (c) and the voltage series (d) have the same level but opposite polarity.
[0055]
According to Comparative Example 1, flickering occurred on the entire display screen of the liquid crystal panel. This is because a voltage having a different polarity is applied between the first frame and the second frame, so that a luminance difference is generated between the first frame and the second frame.
[0056]
[Example 3]
Next, of the driving methods according to the present invention, a case where it is applied to halftone display by the frame thinning method will be described. In this example, a frame thinning method is used in which halftones are displayed by displaying on and off for each frame with four frames as one cycle. In the frame thinning method, ON is displayed in all four frame periods when ON display (maximum gradation) is performed, and OFF is displayed when OFF display (minimum gradation) is performed. Halftones other than on display and off display are generated by controlling the number of ons in four display periods.
[0057]
FIG. 8A is an explanatory diagram showing the relationship between the gradation level and the on / off data applied to the pixel. For each gradation level, if the horizontal direction is the order of display, the gradation level “3” displays “off” first and then “on” three times. Specifically, when the on data or the off data applied to each pixel is determined, the MLA arithmetic circuit 13 shown in FIG. 1 performs the orthogonal matrix “A” as in the case of Example 1 or Example 2.₁"And" A₂”, Or the orthogonal matrices“ A ”and“ A￣ ”, the inner product operation is performed with the on / off data, and the operation result is set as the column data signal 104. Further, the setting of subgroups according to the number of simultaneous selections is the same as in the case of Example 1 or Example 2.
[0058]
In Example 3, flickering is suppressed by changing the position where voltage application starts (any one of the display orders “0” to “3”) depending on the position of the display screen. Hereinafter, what is shown in FIG. 8A is referred to as a phase table. In this example, the voltage application start phase is changed according to the position of the display screen.
[0059]
In this example, the display screen is divided into a set of (2 × 2) = 4 pixels. FIG. 8B is an explanatory diagram showing the relationship between the four pixels and the voltage application start phase. In FIG. 8B, (0, 0), (0, 1), (1, 0), and (1, 1) on the left side indicate each of the four pixels. The right side of FIG. 8B shows the voltage application phase in the first to fourth frames.
[0060]
For example, a case where the gradation level “3” is displayed on the entire display screen will be described. As shown in FIG. 8B, the phases of the pixels (0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1) in the first frame are “0”, “2”, “1”, “3”. In the second to fourth frames, the display phase shifts by one for each pixel.
[0061]
Then, from FIG. 8A, when the gradation level is “3”, OFF (= 0) is displayed when the phase is “0”, but the phase “0” is displayed in the first to fourth frames. The pixel position “” moves up and down. That is, the average luminance for each row electrode is driven to be equal every two frames. That is, the bright line in the first frame becomes dark in the next frame, and vice versa in the adjacent line, and the magnitude of the luminance difference is switched for each frame. Then, it becomes difficult to see the flicker. As described above, in this example, flickering is achieved by assigning on-data and off-data to each pixel so that the average value of the number of on-data and off-data of each row electrode becomes equal in any two consecutive frames. Reduce.
[0062]
Although the gradation level “3” has been described here, the same applies to other gradation levels. By using the above driving method, a 5-gradation display without flickering is realized. Therefore, the driving frequency for suppressing the same level of flicker can be lowered as compared with the conventional driving method, and as a result, the power consumption can be reduced.
[0063]
[Comparative Example 2]
In the frame thinning method in which halftones are displayed by displaying on and off for each frame with the same period of four frames as in Example 3, a phase arrangement as shown in FIG. 9 is used. At this time, when the gradation level “3” is displayed on the entire display screen, “OFF” is displayed at the position of the number “0” in each frame. Then, compared with the case of Example 3, the movement cycle of the position “0” is doubled, and row lines in which OFF display continues in a plurality of frames appear. The average luminance for each row electrode is equalized in 4 frames, but the average luminance difference for each row line was visually recognized, and a halftone display with a flicker like a flow was confirmed.
[0064]
[Example 4]
Further, a driving method capable of increasing the number of gradation levels will be described. In this example, as in Example 3, a frame thinning method is used in which halftones are displayed by displaying ON and OFF for each frame with 4 frames as one period.
[0065]
FIG. 10A shows a pulse period of a row selection pulse applied to the row electrode. FIG. 10B shows a phase table in this example. As shown in FIG. 10A, for example, in the odd frame, the row selection pulse width applied to the odd-numbered row electrode is set to W.₁The row selection pulse width applied to the even-numbered row electrode is W₂And In the even frame, on the contrary, the row selection pulse width applied to the even-numbered row electrode is set to W.₁And the row selection pulse width applied to the odd-numbered row electrodes is W₂And In this example, W₁: W₂= 1: 0.8.
[0066]
On data and off data in four frames for realizing each gradation level “0” to “8” are as shown in FIG. In FIG. 10B, the marginal W₁, W₂Indicates the row selection pulse width to be used in each phase.
[0067]
Further, the voltage application phase of the adjacent four pixels is as shown in FIG. When the on data or the off data applied to each pixel is determined, the MLA arithmetic circuit 13 shown in FIG. 1 performs the orthogonal matrix “A” as in the case of Example 1 or Example 2.₁"And" A₂”Or the orthogonal matrices“ A ”and“ A￣ ”, and the inner product operation is performed, and the operation result is set as the column data signal 104. Further, the setting of subgroups according to the number of simultaneous selections is the same as in the case of Example 1 or Example 2.
[0068]
For example, the case where the gradation level “1” is displayed on the entire display screen will be described. As shown in FIG. 8B, the phases of the pixels (0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1) in the first frame are “0”, “2”, “1”, “3”. In the second to fourth frames, the display phase shifts by one for each pixel.
[0069]
Here, the upper two pixels (0, 0), (0, 1) in FIG. 8B are driven by odd-numbered row electrodes, and the lower two pixels (1, 0), (1, 1) are It is assumed that driving is performed with even-numbered row electrodes.
[0070]
Then, from FIG. 10B, when the gradation level is “1”, ON (= 1) is displayed at the phase “3”, but the upper two pixels (0, 0), ( In 0, 1), the phase “3” is displayed in the second frame or the fourth frame. For odd-numbered row electrodes, both the second and fourth frames have short row selection pulses W.₂Is applied, the display of the gradation level “1” is realized in the first to fourth frames.
[0071]
In the lower two pixels (1, 0) and (1, 1), the phase “3” is displayed in the first frame or the third frame. For even-numbered row electrodes, both the first and third frames have short row selection pulses W.₂Therefore, the display of the gradation level “1” is also realized in the first to fourth frames.
[0072]
Also in this example, similarly to the case of Example 3, the pixel position having the phase “3” moves up and down in the first to fourth frames. That is, the average luminance for each row electrode is driven to be equal every two frames. That is, the bright line in the first frame becomes dark in the next frame, and vice versa in the adjacent line, and the magnitude of the luminance difference is switched for each frame. Then, it becomes difficult to see the flicker. As described above, in this example, flickering is achieved by assigning on-data and off-data to each pixel so that the average value of the number of on-data and off-data of each row electrode becomes equal in any two consecutive frames. Reduce.
[0073]
In Example 4, according to the gradation levels “0” to “8” of each pixel, halftone display of 9 gradations can be performed depending on the number of times of ON in 4 frame periods. Can be increased. This is because ON display and OFF display are determined by the difference voltage between the row selection pulse and the column voltage pulse, but the application time of the difference voltage can be controlled by changing the width of the row selection pulse.
[0074]
As described above, in this example, the driving method of Example 1 or Example 2 and the driving method of Example 3 are combined, the row selection pulse widths for adjacent row electrodes are made different, and the adjacent frames are arranged in the row electrodes. By making the row selection pulse widths different in FIG. 5, the 9-gradation display without flickering more than in the case of Example 3 is realized.
[0075]
[Comparative Example 3]
In the MLA method shown in Example 1 or Example 2, as in Example 3, four frames are set as one cycle, and instead of the driving method of Example 4, one selection period (a voltage pulse is applied to the row line once) (Period) was divided into two, and display data was given to each of the divided periods to realize nine gradations. Similar to the case of Example 4, a 9-gradation display without flickering was confirmed. However, this method increases the number of column voltage level displacements in halftone display, which greatly increases power consumption.
[0077]
【The invention's effect】
  An orthogonal matrix of n rows and m columns is A, an orthogonal matrix in which all matrix elements of the orthogonal matrix A are polarity-inverted is A￣, each row of the orthogonal matrix A is associated with every other row electrode, and the orthogonal matrix A￣ After each row is driven corresponding to the adjacent row electrode of each row electrode corresponding to the orthogonal matrix A, the orthogonal matrix A and the orthogonal matrix A are switched to drive.BecauseIt is possible to perform display such that the luminance displacement is canceled between adjacent row electrodes, and flicker can be prevented even if the drive frequency is lowered.That is, power consumption can be reduced by lowering the drive frequency.
[0078]
When the orthogonal matrix of Equation (1) or the orthogonal matrix generated by exchanging the rows or columns of the orthogonal matrix A is used as the preferable orthogonal matrix A, the luminance displacement is canceled between adjacent row electrodes. Display can be realized, and flickering can be prevented even if the drive frequency is lowered.
[0079]
Using a frame decimation method that generates an intermediate voltage with a combination of on data and off data, each pixel is turned on and off so that the average value of the number of on data and off data in each row electrode is equal in any two consecutive frames. When it is configured to assign off-data, halftone display without flickering can be performed.
[0080]
Further, the voltage pulse applied to one of the two adjacent row electrodes is made different from the pulse width applied to the other row electrode, and then applied to one row electrode and the other row electrode. In the case where driving is performed with the pulse widths switched, the number of gray levels of halftone can be increased while reducing flicker.
[0081]
If the drive frequency is 30 to 60 Hz, the power consumption of the liquid crystal display device can be reduced as compared with the conventional drive frequency of about 60 to 70 Hz.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal driving device according to the present invention.
FIG. 2 Orthogonal matrix “A₁"," A₂FIG.
FIG. 3 Orthogonal matrix “A₁"," A₂And an explanatory diagram showing the correspondence between row electrodes.
4 is an explanatory diagram showing voltage levels applied to each pixel in each period t1 to t4 in Example 1. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a correspondence relationship between orthogonal matrices “A” and “A￣” and row electrodes.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a correspondence relationship between orthogonal matrices “A” and “A￣” and rows.
7 is an explanatory diagram showing voltage levels applied to each pixel in each period t1 to t4 in Example 2. FIG.
8A is an explanatory diagram showing the relationship between gradation levels and on / off data applied to pixels, and FIG. 8B is an explanatory diagram showing the relationship between four pixels and a voltage application start phase.
9 is an explanatory diagram showing a phase arrangement of each pixel in Example 3. FIG.
10A is a pulse period of a row selection pulse applied to a row electrode, and FIG. 10B is an explanatory diagram showing a phase table in Example 4. FIG.
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of pixels in 8 rows and 2 columns.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a 4-by-4 Hadamard matrix.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of column electrode data.
[Explanation of symbols]
10 MLA drive circuit
11 gradation processing circuit
12 frame memory
13 MLA arithmetic circuit
15 Timing control circuit
16 Orthogonal function generator

Claims

In a driving method of a liquid crystal display device for driving a simple matrix liquid crystal display element by a multiple line simultaneous selection method using an orthogonal matrix,
An orthogonal matrix of n rows and m columns is A, an orthogonal matrix in which all matrix elements of the orthogonal matrix A are polarity-inverted is A 、, each row of the orthogonal matrix A is made to correspond to every other row electrode, and the orthogonal matrix A￣ A driving method of a liquid crystal display device, wherein each row is driven corresponding to an adjacent row electrode of each row electrode corresponding to the orthogonal matrix A, and then driven by switching the orthogonal matrix A and the orthogonal matrix A 直交.

As an orthogonal matrix A,

The driving method of the liquid crystal display device according to claim 1 , wherein an orthogonal matrix generated by replacing rows or columns of the orthogonal matrix A is used.

Using a frame thinning method that generates an intermediate voltage by a combination of on data and off data, the on data and the number of on data and the number of off data in each row electrode are equal to each other in any two consecutive frames. method for driving a liquid crystal display device according to claim 1 or 2 allocate and off data.

A voltage pulse applied to one row electrode of two adjacent row electrodes is made different from a pulse width applied to the other row electrode, and then a pulse applied to one row electrode and the other row electrode. The method for driving a liquid crystal display device according to claim 3 , wherein the driving is performed by switching the width.

Method for driving a liquid crystal display device according to claim 1, 2, 3 or 4 to the driving frequency and 30 Hz to 60 Hz.