驱动图像显示器件的方法

专利名称：驱动图像显示器件的方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动适用于高速响应液晶的液晶显示器件。
尤其是，本发明涉及一种减少驱动无源矩阵型液晶显示器件的方法中交扰的方法，其中由多线选择方法(MLS方法，参考美国专利5262881)进行的多路驱动。
背景技术：
在此说明中，扫描电极指行电极，数据电极指列电极。
在高速信息时代，用于信息显示的媒体不断增多。液晶显示器具有薄、重量轻和低功耗以及非常适合于半导体工艺的优点；因此，它们将被广泛使用。随着使用的普对，需要大的图像表面和高分辨率的图像，以及寻找具有大容量的显示器。在几个技术中，STN(超扭曲向列型液晶)方法比TFT(薄膜晶体管)方法的制造工艺更简单且成本更低，相应地，STN方法大概将成为未来液晶显示器的主流。
为获得使用STN方法的大容量显示器，已使用了连续线多路驱动(一线对一时刻扫描)方法。在此方法中，依据显示的形式驱动列电极时一个接一个依次选择行电极。当选择遍所有的行电极时，完成了一幅图像的显示。
然而，在连续线驱动方法中，已知存在一个叫做帧响应问题，它是在显示容量大时产生的。在连续线驱动方法中，在选择期间给像素加上相当高的电压而在非选择期间加上相当低的电压。一般当行电极数量很大(高效驱动)，电压比变得很大。相应地，当电压比很小时能响应于电压有效值(RMS电压均方根电压)的液晶现在响应于所加电压的波形。即，引起帧响应是当由大振幅选择脉冲引起关态透射系数增大和由选择脉冲的长时间间隔引起开态透射系数下降的现象，其结果引起对比度的下降。
为了抑制帧响应的发生，已知一种增加帧频率从而减少选择脉冲的时间间隔的方法。然而这种方法有一严重的问题。即，当帧频率增加时，所加电压的波形频谱变高。相应地，高频驱动方法引起显示的不均匀，即显示均匀性减少且增加了功耗。于是，为了避免形成有窄宽度的选择脉冲，对帧频率的确定有一上限。
近来，提出了一种新的驱动方法以克服这个问题而不增加频谱。例如，在美国专利5262881中，描述了多线选择方法(MLS方法)，其中同时选择多个行电极(选择电极)。在此方法中，同时选择多个行电极，并可独立地控制以列方向显示的形式，从而可减小选择脉冲的时间间隔而使选择脉冲的宽度保持为常数。即，可获得高对比度的显示而控制了帧响应。
此外，在控制帧响应的另一个技术中，在欧洲专利公开号为507061的专利中揭示了一种方法。在此方法中，在一个时间内选择所有的电极来控制帧响应。
在美国专利5262881中揭示的多线选择方法中，对已同时选择的每个行电极加上一系列特定电压的脉冲从而可单独地控制列显示形式。在同时选择多条线的驱动方法中，因电压脉冲同时加到多个行电极上，相应地，为单独并同时控制以列方向显示形式必须对行电极加上具有不同极性的电压脉冲。把具有不同极性的电压脉冲几次加到行电极，结果是相应于开或关的电压有效值(RMS电压)整个加到每个像素上。
在寻址期间内加到同时选择的行电极的一组选择脉冲电压由L行和K列的矩阵(以后，叫做选择矩阵(A))来表示。因为一族相应于每个行电极的选择脉冲电压可表示为在寻址期间是正交的一组矢量，所以包含这些作为行元素的矩阵是正交矩阵，即，矩阵中的行矢量是相互正交的。于是，行电极数相应于同时选择的数量，每个行相应于每条线。例如，在数量为L同时选址线中的第一条线相应于选择矩阵(A)中第一行的元素。然后，以此次序对第一列中元素和第二列中元素加选择电压。在选择矩阵(A)中，数字值1指正选择脉冲而数字值-1指负选择脉冲。
把相应于矩阵中列元素的电压值和纵向显示形式加到列电极上。即，由显示的形式和决定一系列行电极电压的矩阵来确定一系列列电极电压。
如下确定加到列电极的电压波形序列。
图8a是示出所加的列电压的图。将描述以Hadamard的4行和4列矩阵作为选择矩阵的例子。假定列电极i和j上的显示数据如在图8a中所示，列显示形式可示成图8b中的矢量d。于是，数字值-1指在列元素上开的显示而数字值1指关的显示。当行电极电压以矩阵中列的次序连续加到行电极上时，列电极电压值取图8b中的矢量v，电压波形为图8c中所示。在图8c中，纵坐标和横坐标分别具有任意单位。
在选择一部分选择线的情况下，最好在一个显示周期中分散地加选择脉冲电压以控制液晶显示元件的帧响应。例如，矢量v的第一个元素首先加到同时选择的第一组行电极(以下，叫做小组)。然后，扰矢量v的第一个元素加到同时选择的第二组行电极。连续进行相同的步骤。
根据在一个显示周期中电压脉冲如何分散或对同时选择的那组行电极选哪个选择矩阵(A)来决定加到列电极的那族电压脉冲。
虽然多线选择方法驱动对具有高对比度的快速响应液晶显示元件很有效，但另一方面已发现闪烁变得很明显。此外，在使用多线选择方法的通常显示中，发现存在着两个有关显示质量的问题。问题之一是在同时选择的线之间发生显示的不均匀，这就使线间行电极方向产生微小的不均匀部分。另一个问题是当使用多线选择方法时，显示的均匀性依赖于图像(形式)。即，在通常的MLS技术中，根据图像数据和选择矩阵A的计算结果来决定加到列电极上的数据的电压波形。相应地，在一些显示图像的情况下交扰变得很明显。
本发明的一个目的是减少其中同时选择多条线的驱动方法中的闪烁、交扰等显示器的不均匀性。发明内容依据本发明，提供了一种通过同时选择多个行电极驱动具有多个行电极和多个列电极的图像显示器件的方法，其中选择脉冲是在寻址工作结束的时段中分散地加到选择的行电极上，以及通过重复一个具有寻址工作完成的时段的1/n(n≥2的整数)倍的时段单位的子序列，以顺时安排的选择脉冲矢量加到同时选择的行电极上获得的序列。
在较佳实施例中，m′＝m/p和s′＝s/p的值是整数，并且将m′被s′除得的余数是一个奇数，这里s指一列用作单位的选择脉冲子序列的长度，m指同时选择的行电极组的组数，P指连续使用相同类型的选择脉冲频谱的次数。
在又一个较佳实施例，K·m′的值是s的倍数，这里K是和选择脉冲频谱的类型数。
在另一个较佳实施例中，s″＝s/q的值是一个整数，由m被s″除得的余数是一个奇数，这里s指一列用作单位的选择脉冲子序列的长度，m指同时选择的行电极的组数，q指连续加选择脉冲频谱到同时选择的行电极特定组的次数。
依据本发明，提供了通过同时选择行电极的L数(L≥3)和根据具有L行和K列正交排列的行矢量的正交选择矩阵A的列矢量加到行电极选择信号来驱动具有多个行电极和多个列电极的图像显示器件的方法，其中使用至少两个不同类的选择矩阵(A1，A2，…，Ax)，在L行和为使用通过连续排列至少两个矩阵形成的(X·Y)列的正交矩阵(B)＝(A1，A2，…，Ax)中，基本上满足|Ri—Rj|/Rmax≤0.3(i，j＝1～L)的关系式，这里Ri和Rj分别指具有作为分量的在矩阵(B)中连续正或负行矢量符号的长度的行电压序列矢量(Z)i，(Z)j(i和j分别代表矩阵(B)中i行和j行)的长度，Rmax指Ri(i＝1～L)的最大值。
在上述的本发明的较佳实施例中，(Z)j的分量的最大值Zo，j和Zo，j(j＝1～L)的最大值Zmax基本上满足关系式0.6＜Zo，j/Zmax＜1(j＝1～L)。
附图概述

图1a和1b是分别示出依据本发明用于加选择脉冲频谱的序列的例子的图；图2a和2b是分别示出用于加选择脉冲频谱的通常序列的图；图3a和3b是分别示出依据本发明用于加选择脉冲频谱的序列其它例子的图；图4a和4b是分别示出依据本发明用于加选择脉冲频谱的序列其它例子的图；图5是示出依据本发明的实施例加选择脉冲频谱的序列的另一个例子的图；图6是示出依据本发明加选择脉冲频谱的序列的另一个例子的图；图7是示出一个选择矩阵例子的图；图8a到8c分别是解释在多线选择方法加电压的方法的图和波形；图9是示出用于实施本发明的电路结构的实施例的方框图；图10是示出数据预处理电路1的方框图；
图11是示出列信号产生电路2的方框图；图12是示出列驱动器3的方框图；图13是示出行驱动器4的方框图；图14是解释在本发明的驱动方法中行选择序列的图；图15a和15b示出在行选择脉冲中频率分量散布的图；图16是示出显示均匀性与显示图像关系的图；图17a到17d是示出行选择序列的图；图18a到18b是示出行选择序列的图；图19a到19c是示出行选择序列的图。
本发明的最佳实施方式如上所述，为了减少交扰，必需研究实际加到列电极的电压脉冲的序列。现在，将详细描述在同时选择多个行电极方法中实际加到列电极上的电压脉冲的序列。
在同时选择部分行电极(部分线选择)的情况下，从决定推进选择脉冲序列的时间点的观点中得到三种方法。在第一种方法中，用于行电极选择脉冲序列由位于已选择了一个小组后而将选择另一个小组的时间点上的一个来推进，即，它相应于其中有小组构成单位的选择脉冲序列方法(1)。第二种方法相应于方法(2)，其中选择脉冲序列在所有线都被选择(对所有的小组)到的时间点被推进。第三种方法相应于方法(1)和(2)的中间方法(3)。
表1示出用于使用方法(1)或方法(2)的情况下的小组的选择脉冲的矢量，其中A1和A2…AM代表在选择矩阵A中的每个列矢量，Ns代表小组数。
方法1小组1 A1A2↓↓2 A2A3↓↓NsAx方法2小组1A1A2↓↓2A1A2↓↓↓NsA1在加到列电极的电压序列中，当列电极电压值可由图4b中所示相同方式中矢量(V)＝(V1，V2，V3，…)表示时，矢量(V1，V2，V3…，V2，V3，V4，…)可适用方法(1)而矢量(V1，V1，…，V1，V2，V2，…，V2，V3，…)可适用方法(2)。重复的时间步骤数分别指小组数。
上述关系可描述成包含公式(1)中所示的矢量和矩阵的一般表达式公式(1)(y)＝(x)(s)这里(x)＝(x1，x2，…，xM)(y)＝(y1，y2，…，yN)(x)列电极显示图形矢量(y)列电极电压序列矢量(s)行电极脉冲序列矩阵将描述矢量(x)，矢量(y)和矩阵(s)。列电极显示图形矢量(x)＝(x1，x2，…，xM)具有与行电极数M相同数量的分量且具有相应于特定列电极上行电极的显示图形。在此描述中，数字1指关态而-1指开态。列电极电压序列矢量(y)＝(y1，y2，…，yN)具有与在一个显示周期中所加的脉冲数N相同数量的分量，且具有在一个显示周期中顺时排列的作为对特定列电极的分量的电压值。
行电极脉冲序列矩阵(s)是M行N列的矩阵，其中作为分量的行电极选择电压值的列矢量在一个显示周期中顺时地排列。相应于不选择行电极的分量为0。例如，方法(1)中行电极脉冲序列矩阵包括选择矩阵的列矢量Ai和0矢量并且它如公式(2)中进行描述。公式(2) 在方法(2)的序列中，因为频率太低，会产生闪烁。相应地，有时最好在对每个小组至少加一次选择脉冲以前先推进选择脉冲序列。
在下面，把使用方法(1)的序列情况作为典型的例子加以描述。当然，相同的方法也可用于方法(2)或方法(3)的序列。当使用方法(1)的序列时，除了颠倒极性的情况和从最后一组向第一组偏移的情况以外，行电极脉冲序列矩阵(s)可看成具有(A)，…(A)组合的选择矩阵(A)。这是因为如表1或公式2示出，相应于A1，A2，…，AK的电压反复加到所选择的小组上。
即，当使用方法(1)的序列时，通过适当地选定选择矩阵A(L行和K列)可满足本发明的条件。换句话说，通过适当地重新排列具有互相正交行矢量的任意矩阵的列矢量及把此矩阵用作选择矩阵可形成适当的矩阵。然后可形成列电极的较佳波形。
即，当使用方法(1)的序列时，通过适当地选定选择矩阵A(L行和K列)可满足本发明的条件。换句话说，通过适当地重新排列具有互相正交行矢量的任意矩阵的列矢量及把此矩阵用作选择矩阵可形成适当的矩阵。然后可形成列电极的较佳波形。
在使用多线选择方法驱动液晶示元件的情况下，闪烁引起显示器质量的下降。尤其是，当通过使用帧频控制来提供灰度显示时，驱动电压的波形包括相当长周期的分量。相应地，闪烁引起一系列问题。
本发明就是要减少闪烁的发生以及抑制由一低频分量即使用不同种类的上述选择矩阵的结果产生的干涉。通过以这样一个方式，即把寻址工作结束的时间周期1/n(n≥2的整数)倍的时间周期的子序列作为单位反复进行来形成选择脉冲序列可减少闪烁和低频分量。
然而为形成其中反复作为一个单位且具有1帧(用于完成寻址工作的时间周期)的1/n(n≥2的整数)的时间周期的子序列的选择脉冲序列，有一个限制。由上述重复单位构成的时间周期应该是1帧时间周期的发生器，伴随着含有重复单位的时间周期是选择脉冲序列中最长的时间周期的结果。
此外，当将在其中选择脉冲用作一个单位的选择脉冲矢量的序列中重复的单位为s，同时选择的行电极组(小组)数为m，选择脉冲矢量为K，连续使用相同选择脉冲矢量的次数为p时，则这几个值之间应有一特殊关系。
然而，满足这个关系不是很容易。因为同时选择行(行小组)的组数是在实际扫描线和用于控制液晶中驰预效应(帧响应)的同时选择行数的情况下决定的，所以满足这个关系的自由度相当小。另一方面，必须寻址的选择脉冲矢量数也是明确的。
在本发明的一个实施例中，通过驱动其中虚拟地被包括的同时选择的行电极组中一组(小组)或多组的液晶显示元件可满足上述条件。采取这一措施，可与扫描线数、同时选择的扫描线数和用于选址的选择脉冲矢量数无关地驱动液晶显示元件。
将描述本发明的特定实施例。首先，将描述分散到一个帧中的选择脉冲最大限度的情况。即，使用其中一系列选择脉冲加到行小组，然后，将此选择脉冲加到另一个行小组的序列。
在多线同时选择的驱动方法中，必须(i)由每个行矢量正交排列的矩阵的列矢量限定选择脉冲，(ii)在一个显示周期中以相同次数把K种选择脉冲矢量加到所有的小组上。相应地，最短的显示周期指所有种类的选择脉冲对所有小组加一次的周期。在此周期中，可完成图像的显示。当显示周期很短时，可防止闪烁。
作为满足上述条件的方法，可把所有的选择脉冲矢量对所有的小组相继地加一次。然而，在此方法中，根据小组数m和选择脉冲矢量数K的关系产生不连续的脉冲序列。结果，此序列有很长的重复周期。
在以下的描述中，由选择矩阵中列的相应位置代表选择脉冲矢量的类型。即，由公式2中选择矩阵列矢量Ai的下标i来代表选择脉冲矢量的类型。
假定通过加上包含7行和8列的选择矩阵的选择脉冲来驱动245个行电极，则小组数为245/7＝35。当选择脉冲矢量以上述方法中的次序[1，2，…]加到每个小组时，则第35个小组以矢量3结束。在第二个选择时间内，此序列以矢量2开始。相应地，在矢量序列中形成如[…1，2，3，2，3，4…]这样的不连续。
因为这样的不连续通常在从最后一组向第一组的选择转移时产生，直到加8次选择脉冲结束后才有周期性。相应地，在此例中，重复进行其中已完成8次选择的显示循环。
在本发明的较佳实施例中，提供了一种驱动序列以减少由选择脉冲序列不连续引起的长脉冲序列。
为满足上述条件(i)和(ii)，以及消除脉冲序列的不连续从而使显示循环的长度具有脉冲序列的短周期性，所以应同时满足几个条件。即，当选择脉冲矢量的类别数为K，将选择脉冲用作单位的重复脉冲序列的单位为s，且同时选择的行的组(小组)数为m，则将m被s除所得的余数应该为奇数。
如下说明必须为奇数的原因。因为选择矩阵中的行矢量排列成具有正交性的正交矩阵形式，所以一般选择脉冲(通常为元素-1或+1的形式)的类型数K为偶数。相应地，为选择周期的小组以及满足上述条件(ii)，必须使加到特定小组的选择脉冲矢量的下标以奇数的步长变化。当然，在给部分选择脉冲矢量加上示出非选择的元素0的情况下不必满足上述条件。
以下，通过取小组数为35或18及选择脉冲类型数为8的例子更详细地进行描述。在此情况中，当同时选择的行数为L＝7时，则行电极数为245或126。图2a和2b示出在使用通常提出的驱动序列获得显示循环中的选择脉冲矢量的分布情况。图2a中组数是35，图2b中组数是18。序列中字母指选择脉冲的类型。同样的约定也可适用于图1和3至5。
在通常的方法中，虽然可每8次选择每个小组分散地使用一次所有选择脉冲矢量，但是在从最后一组向第一组的传送中仍然存在着序列的不连续，从而序列的周期等于一个循环。
另一方面，图1a和1b示出依据本发明的序列。图1a示出小组数为35的情况，图1b示出小组数为18的情况。
在35个小组的情况下，m＝35且s＝8。然后，35÷8的余数为3，满足上述条件，可直接应用本发明的序列。然而，当m＝18时，18÷8的余数为2。因为值“2”是偶数，不能直接运用上述方法。于是，通过提供图1b中所示的虚拟小组(第19组)可满足上述关系式。然后，可使用上述序列。于是，当从实际显示线数所得的小组数不能满足上述关系时，可提供一虚拟小组或一些虚拟小组，从而驱动液晶显示元件可保持序列的连续性。
将描述依据本发明的一种引伸。在上述例子中，以某一选择脉冲矢量系列选择某一小组，然后，通过推进一次选择脉冲序列来处理下一个小组。然而，同样的选择脉冲矢量序列可加到多个小组上，然后，对多个小组把选择脉冲序列推进一个。图3a和3b示出这样的情况，图3a中，为m＝3的情况，图3b中，为m＝18的情况。
在m＝35的图3a中，同样的选择脉冲连续p＝5次加到多个小组上，然后对另外多个小组将选择脉冲序列推进一个。于是，重复周期s＝40。于是，在连续地把选择脉冲加到多个小组的情况中，当m′＝m/p及s′＝s/p时，如果m′/s′的值是以上所述的奇数，那么可形成一具有显示循环中封闭的选择序列的序列和一相当小的周期。
在此例中，因为m′＝7而s′＝8且m′被s′除所得余数为奇数7，可形成图3a中示出的序列。
在m＝35的情况中，因为35＝5×7，5和7都可取为p。在m＝18的情况中，18＝2×3×3。因为m/p的值应为奇数，2或6能作为p。图3b示出p＝2的情况。重复周期s′一般为偶数。相应地，为满足m/p的值为奇数的条件，必须使m′为奇数从而m′除所得的余数为奇数。
甚至在此情况下，可提供虚拟小组，从而以与图1b中所示例子相同方式建立上述关系式。在m＝35的情况中，当增加了一个虚拟小组时，则m＝36＝2×2×3×3，从而p＝4或12是可能的连续数。依据图3a和3b所示的方法，可抑制列电压的波动及可获得低频驱动电压，从而可有效地减少交扰。
在本发明中，通过驱动信号的极性翻转，可容易地控制频率分量。特别是，可在重复单位整数倍的周期来改变极性翻转。在本发明中，因为重复单位的周期很短，调整极性翻转的的自由度很大，结果导致控制频率分量的自由度增加。
图1和3中示出的例子中提出选择脉冲在一个显示循环中完全分散。然而，同样的观点可加到选择脉冲不完全分散的情况。甚至在此情况下，可形成最佳序列。
即，如本发明的另一个实施例，选择脉冲不可以完全分散而不同种类的选择脉冲可相继加到特定的小组上。有时当显示元件不用于高速驱动时，不必分开选择脉冲。
在不同种类的选择脉冲相继加到特定小组的情况中，当相继选择相同小组的次数为g，周期s由s″＝s/g所代替时，可应用图1所示的方法。即，由m被s/g除所得的余数必须为奇数。
图4示出上述方法。图4a示出m＝35的情况，图4b示出m＝18的情况。在图4a的m＝35的例子中，s＝8；g＝2，35被4除所得余数为奇数3。相应地，可使用上述序列。在图4b的m＝18的例子中，通过上述理由加一虚拟小组可满足上述关系式。
当控制了选择脉冲的分散度时，可把图4a中所示例子变成图5中所述的情况。于是，可用于几个组(图5中示出两组的情况)的序列驱动液晶显示元件。在此情况下，虽然驱动不是以整个连续状态进行，但可认为基本上连续地驱动特定的小组。在图5的例子中，连续数g可以为是2。相应地，g可认为是在相同组选择的整个循环中没有分散的选择脉冲数。
在上述例子中，脉冲序列周期s＝8(1，2，…，8)其中以8结束。相应地，可抑制由长周期脉冲或与其它频率分量同步引起的闪烁。
此外，作为防止长周期脉冲形成的其它方法，可附加地使用本发明的选择脉冲序列。例如，当小组数为10使用4×4的选择矩阵时，可用图6示出的序列。
本申请的发明者已致力于使用多线选择方法产生的不均匀显像的研究。结果是，他们获得以下所述的新发现且发现满足特定条件时可大大减少不均匀显像。
如下是第一个发现。即，发明人发现通过同时选择多条线在驱动液晶显示元件的扫描线上产生频率分量的波动。在同时选择L条行电极的情况下，必须同时且独立地控制以列的方向排列的显示形式。为了这个目的，必须把具有不同极性的脉冲电压加到行电极上。它很自然地从选择矩阵有正交的行矢量这个事实推得。上述Hadamard的矩阵是一个典型的例子。相应地，通常以具有不同频率分量的波形驱动每条线。多线选择方法的特征不同于连续线驱动方法的特征。即，在连续线驱动方法中，以相同频率分量的波形加到相同线的行电极上。然而，在多线选择方法中，加到行电极的波形频率分量与加到其它同时选择行电极上的不同。因此，当使用多线选择方法时，在线间产生很小的不均匀显像。
参考3行和4列的选择矩阵说明行电极上驱动波形中频率分量波动的具体例子。矩阵中相应于每行的元素作为选择脉冲相继加到行电极上。当重复图15a所示的脉冲序列时，每个行电极都加上不同重复图形的正和负号的选择脉冲。换句话说，根据选择脉冲的极性翻转，给线加不同的频率。在图15a中，选择脉冲的正和负号在相应于第一行的线上交替变换。然而，在第二和第三行中，符号每两次变换一次。因此，第一行中的选择脉冲的频率是第二行或第三行中选择脉冲频率的两倍。相应地，用于第二或第三行的驱动波形包含低频分量而不是第一行的频率分量(见图15b，其中示出重复正或负号的方式)。
一般，液晶的波形畸变的大小及阈值特性是根据驱动波形的频率而异。相应地，对第一线1的选择脉冲表明比第二或第三线更高的阈值特性。相应地，当显示负显示(关态中的黑及开态中的白)时，与其它线比，它显得较暗。
如下是发明者的第二个发现。即，在多线选择方法中，以脉冲形式的列电极电压的变化严重影响行电极电压波形的有效值改变。这也是不同于连续线驱动方法的特征，好象多线选择方法中的列电极电压等级数大于连续线驱动方法。即，在连续线驱动方法中，大量的波形畸变主要发生在极性转换时。然而，在多线选择系统中，当脉冲形式列电极的变化很大时，也会发生前者的情况。相应地，在多线选择方法中，可频繁地引起与使用选择矩阵有关的列电极的变化。当变化发生时，将可能产生较强的交扰。
将对列电极电压变化的起因进行更详细的描述。加到液晶上的电压波形由行电压波形和列电压波形来确定。因为列电压波形与相应列的显示图形有关。相应地，有两种情况列电极电压变化大和列电极电压变化很小。图16示出在某一列上显示图像的数据为完全关或完全开的情况下可抑制列电极电压变化的选择矩阵。在此矩阵中，相应于(x)＝(1，1，1，…，1)的列电压序列的最大变化Δy的宽度为2，列电极电压变化相当小。然而，根据(x)＝(1，1，1，-1，-1，1，1，1)的单个图形，Δy为8，且产生列电压极电压的大变化。
本发明的主要目的是为了减少MLS方法中固有地引起的且获得均匀显示中图像形式依存性的同时选择的线之间的非均匀显示。如果可实现这些目的，可获得优于由通常STN驱动方法的均匀的图像显示。
在本发明中，交替且重复使用两或更多种选择矩阵，从而可同时改善同时选择的线间非均匀显示和显示图像形式依存性。特别是，较佳的方法是重复加由S给出的一系列选择电压和由S′给出的一系列选择电压，即使用(S→S′，S→S′)。当然所用的矩阵不限于两种，而可重复应用三或更多种矩阵。由S′给出的选择电压序列可以是这样的，即某一行成某些行以S代替，或某一列或某些列以S代替。或者它可以是其它序列函数。在此情况下，因为由矩阵中时间序列(循环)决定每个像素的电压有效值，所以延长显示循环不会产生问题。于是，通过交替使用不同类型的矩阵可增加每条线的均匀性，从而可提供高均匀性的图像显示。
此外，通过重复和交替地使用两种或多种选择矩阵，可控制由显示的图形引起的显示的均匀性的变化。理由如下。在一选择矩阵中，具有使列电极上电压序列中电压变化增加的显示图形。然而，当使用两种或多种不同的选择矩阵时，可消除相对于特定显示图形的显示均匀性的破坏，即，可提供具有显示形式依存性很少的均匀显示。相应地，从线间显示的均匀性和显示形式间的显示均匀性的观点，交替使用多个不同选择矩阵来决定行电压序列的方法是非常理想的。
此外，本发明的特征为提供了行电压序列自身频率的均匀性。即，在选择矩阵中的每个行矢量中，正号(1)或负号(-1)的连续数(一系列符号)在各自的行上变得均匀。
在本发明中，关于行电极序列频率分散使用两个评估标准。在使用两个或更多不同选择矩阵(A1，A2，…，Ax)的情况下，L行和(K·X)列的正交矩阵(B)＝(A1，A2，…，Ax)可通过以使用的顺序接连排列两个或多个不同选择矩阵来形成。在此情况下，给出公式|Ri－Rj|/Rmax作为一个标准，其中Ri和Rj分别指具有矩阵(B)中两个行矢量(i，j)的连续正或负元素的长度作为元素的行电压序列矢量(Z)i，(Z)j的长度(i和j分别代表矩阵(B)中i行和j行)，Rmax指Ri(i＝1～L)的最大值。由公式Zo，j/Zmax给出另一个标准，这里Zo，j是元素(Z)j的最大值，Zmax指Zo，j(i＝1～L)的最大值。
将更详细地描述这些标准。首先，考虑下述条件决定矩阵和序列。当相继使用多个不同矩阵时，把时间的周期看作一个循环，且用于每行(线)的选择脉冲的连续正负号由脉冲数来指出。例如，一系列(++---+++-+)的重复可表示为(3331)。通过连续地排列选择脉冲符号的连续数形成的矢量叫做行电压序列矢量(Z)。于是，因为最后的(+)号和最先的(-)号可认为是连续的，所以脉冲数为3。
可认为第一标准|Ri－Rj|/Rmax是这样一个标准，即指出了行电压波形的平均频率的均匀度。这个指数表明了行电极序列矢量(Z)的元素数是否在每条线上都基本上相等，即，对每条线来说选择信号正负号变换的次数是否基本上相等。
在本发明中，在一个循环中(显示循环×含有L行和K列的各种选择矩阵数)同时选择的线上选择脉冲符号变换的次数Ri，即行电压序列矢量的元素数应满足公式3所述的条件。
|Ri－Rj|/Rmax≤0.3(i，j＝1～L)(1)它最好还满足公式4所述的条件。
|Ri－Rj|/Rmax≤0.2(1′)当满足这些条件时，因为每行上选择脉冲的频率分量基本上相同，所以可减少线间产生的不均匀的显示。
第二个标准“Zo，j/Zmax”是这样一个指数，即指出了每行上的选择脉冲的最低频率是否基本上相同，即，(Z)的元素的大小是否有大的波动。特别是，不希望包含极低频的分量。
在本发明中，当J行上序列矢量(Z)的元素最大值为Zo，j，它应满足与矢量的最大值Zmax有关的公式5所述条件。
0.6≤Zo，j/Zmax≤1 (2)最好还应满足公式6的条件。
0.7≤Zo，j/Zmax≤1 (2′)
在这些条件下，因为每行上选择脉冲的最低频率基本上相同，所以可减少线间不均匀的显示。
于是，上述公式提供了有关行电压波形的平均频率(频率的分散)和最低频率的条件。根据所需的均匀度可使用这些公式。然而当需要高均匀性时，最有希望同时满足这些条件。
将参考图14描述同时满足两个标准的情况。在交替使用图14中示出的选择矩阵A1和A2的情况下，在四行上有四种矢量(Z)i。因为矢量的长度都为4，Ri与i无关是4，所以Rmax为4。另一方面，当矢量(Z)i的元素为最大值时，Zo，j分别为4，3，4，3，所以Zmax为4。相应地，在图14所示的序列中，|Ri－Rj|/Rmax＝0。因为Zo，j/Zmax＝3/4或1，它们不仅满足条件(1)，(2)也满足(1′)，(2′)。
作为一已知矩阵，有一个虚拟随机矩阵，其中线间频率分量是均匀的。在虚拟随机矩阵中，因为在一个显示循环中选择脉冲数K对数L变为L2-1，所以当同时选择的行数L增加时需要一个极长的序列。因为显示循环时间周期延长会引起液晶的频率不均匀的特征和闪烁导致不均匀的显示，所以它是不希望有长的时间周期。
虽然虚拟随机矩阵有许多问题，但它具有一个优点，即每条选择的行上的频率分量基本上相等。即，虚拟随机矩阵有利于减少线间的差别且在线间提供了均匀的显示。发明者已研究了克服上述问题而取使用虚拟随机矩阵的优点的驱动方法。结果，他们发现了基于行矢量正交度、显示循环长度及线间均匀性观点的有效驱动方法。
依据本发发明的较佳实施例，提供了公式7以计算矩阵(S)以在时间轴上(以加到序列上的次序)最大电压变化宽度的观点的列电压最佳波形。
Δyi＝|yi－yi-1|(这里i＝1～N而yo＝yN。)虽然希望控制Δyi的值成为所有显示形式中特殊值或更低的值，但因为Δyi的值与列电极上显示形式矢量(x)有关，所以这样做实际上很难。例如，整个开态和整个检查形式的状态之间的Δy值都不相同。
在本发明的较佳实施例中，选(x)＝(1，1，…，1)作为用作标准的列电极显示形式矢量(x)。在发明者的研究中，在近似整个开态和整个关态中(例如，在均匀平图形上有方块或线的图形)一般交扰很明显。如果在此状态中抑制了交扰，在整个显示中可显著地提高显示质量。
一般，当提供了Δyi≤0.7·L的条件时，可把最大电压的变化差别抑制到实际可用的程度。Δyi≤0.5·L特别有用。当上述公式的条件满足时，每线上的频率分量基本上相等；可减少显示形式依存性，可抑制交扰而显示循环不延长。
在本发明的较佳实施例中，通过适当时刻倒转所加电压极性可减少不均匀的显示。即，通过适当时间倒转极性，甚至当使用任何正交型矩阵作为选择矩阵时可消除直流分量。此外，通过调节极性转换的周期可控制其中有驱动波形中心的频带区域。当频带区太低时，根据显示图形可形成不均匀显示或闪烁。然而，通过倒转极性可消除这些缺点。在这方面，当驱动频率相当低时倒转极性是很有效的。
因为可使极性颠倒形成的波形变化引起的有效值变化达到最小，所以在列电极电压序列接近0水平的时间点倒转极性是所希望的。特别是，最好相对于同时选择的行数L极性颠倒时间前后的列电极电压值yj-1和yj满足下列关系式|yj-1|≤0.5·L及|yj|≤0.5·L这里j-1和j分别表示就在极性颠倒前后的下标。
上述关系式最好如下表示|yj-1|≤0.3·L及|yj|≤0.3·L这里j-1和j分别指就在极性颠倒前后的下标。
当列电极电压值满足条件时，极性颠倒时对电压有效值变化的影响就最小。
此外，希望极性颠倒前后的列电极电压差满足|yj-1－yj|＜0.7·L，它应同时满足上述关系式及|yj-1－yj|≤0.5·L。于是，可减少极性颠倒时列电压波形的畸变与列电压变化时列电压的畸变从而减少不均匀的显示。此外，当适当地选择行和列，适当地选择序列且适当地进行极性倒转时，可同时改善交扰、线用非均匀显示和图形依存性的问题，以及可获得均匀显示。
通过使用美国专利5262881中描述的基本电路可实现本发明的驱动方法。
首先，将描述一般有用的电路结构的一个实施例。图9是用于分别显示R、G、B16个灰阶的电路的方框图。16个灰阶信号转换成MSB到LSB的4位信号，数据信号输入产生具有适合于形成列信号格式的数据信号的数据预处理电路1并在适当时间对列信号发生电路2输出数据信号。列信号发生电路2接收从数据预处理电路1来的数据信号和从正交函数发生电路5输出的正交函数信号。
列信号发生电路2使用这两个信号完成预定的操作以形成列信号并对列驱动器3输出该信号。列驱动器3使用预定参考电路产生要加到液晶板6的列电极上的列电极电压，并把列电极电压输出到液晶板6上。另一方面，对液晶板6的行电极加上行电极电压，他们是在行驱动器4中通过转换正交函数发生电路5输出的正交函数信号而获得的。这些电路可具有定时电路从而它们以预定时间工作。
由正交函数发生电路5产生本发明所用的正交函数。每当正交函数信号产生时正交函数发生电路5都可完成操作。然而，最好为方便起见把要用的正交函数信号存贮在只读存贮器(ROM)中，在适当的时间读取信号。即，计数用于控制加电压到液晶板6的定时脉冲，通过使用用作寻址信号的计数值相继读出ROM中的正交函数信号。
数据预处理电路1的结构如图10所示。通过把具有灰阶信息的4位图像数据分成四组，每组对R、G和B有3位，这样来处理信号。即，为了平行处理信号，将它们分成四组，分别为MSB(23)，第二MSB(22)，第三MSB(21)，和LSB(20)。
把3位数据输入5级串行/平行转换器11，在这里数据转换成15位数据，并馈给存贮器12。特别是，串行数据输入5级移位寄存器的输入端，寄存器的分支输出输入每个存贮器。
作为存贮器12，使用具有16位数据宽度的VRAMs。使用如下的直接寻址模式对存贮器12进行寻址工作。即，相应于相同列电极的行电极上的数据存入相对于同时选择的7个行电极有关的相邻7个寻址位上。从而可以高速度进行从最后一级存贮器中读数据的工作，而且计算也很容易。
在由快速寻址方式驱动LSB时进行从存贮器中读出数据，从而4套1 5位数据馈给数据格式转换电路16。至于与虚拟电极附近行电极上的数据相一致的虚拟数据，在相应于虚拟行电极的位置上重复读数几次。
数据格式转换电路16适用于把供给平行的每个灰度的15位数据重新排列成具有用于R、G和B的20位宽度的平行信号。实现此功能的电路可以通过在电路衬底上适当地布线来获得。
已在数据格式转换电路16中转换成三套对R、G和B为20位的数据加到灰度确定电路15。每个灰度确定电路15是一个帧调制电路，它把每点的4位灰度数据转换成开/关的一位数据以把它们用作一小图像表面的视频信号，并且它对小图像实现例如15次灰度显示。
特别是，在预定的时刻可使用把20位长度的数据分配成5位长度数据的多路调制器。由帧计数器得的计数值来决定小图像表面的位间相应关系。于是相应于用于5点的灰度数据的20位数据转换成没有灰度的5位串行数据，以输出给垂直/水平方向转换电路13。
每个垂直/水平转换电路13是用于存贮由转换7次得的5个像素的显示数据，以及读取用作读取5次的7个像素数据的显示数据的电路。垂直/水平转换电路13由两套5×7位寄存器构成。垂直/水平转换电路13的数据信号传到列信号发生电路2。
图11示出列信号发生电路2的结构。7位数据输入每个异或门23。每个异或门23也接收从正交函数发生电路5来的信号。从异或门23来的输出信号加到其中进行同时选择的行电极数据的相加工作的加法器21。
列驱动器具有如图12所示结构，其中每个包含移位寄存器21、寄存器32、译码器33和电压分配器34。信号分离器用作电压值选择器件33。当一线上的数据加到移位寄存器21时，把显示数据转换成列电压。
行驱动器4，具有图13中示出的结构。它包括驱动方式寄存器41、选择信号寄存器42和译码器43。依据选择信号寄存器42的数据决定同时选择的行电极，并依据驱动方式寄存器41的数据决定要加到选到的行电极的选择信号的极性。零(0)伏输出到非选择行电极。
图9到13示出电路的例子。于是可注意到只要不破坏本发明的本质可使用其它结构的电路。实施例例1在下列使用图9至13中所示的电路的条件下，驱动每个液晶显示板。液晶显示板具有9.5英寸的VGA模件(像素数480×280×(3(RGB))和后面的背光源。上升时间和下降时间的液晶显示板的响应时间平均为60毫秒。通过对每个小组同时选择7个行电极以及推进一个选择矩阵的列(方法1)来驱动此板。把图像表面分成垂直方向的两个面，从而小组数为35。进行偏压的调整从而对比度变为基本上最大。显示的对比度为30∶1而最大亮度为100坎德拉/平方米(cd/m2)。
作为选择矩阵，使用如图7的具有正交行矢量的7行和8列的正交矩阵。列矢量标为A1，A2，…，A8，用图1a所示的序列驱动液晶显示板。除了高频振动方法外还可在使用4个显示循环帧速率控制下显示16个灰度的图像。选择脉冲的极性每40次倒转一下从而加到液晶的电压变成交流电流的形式。
获得了交扰很弱的显示且在两态显示或灰阶显示中都不发生闪烁。例2以与例1相同的方法驱动液晶显示器件，其中选择脉冲的序列依据图2a。获得了其中交扰被大大抑制的显示器，然而，在两态显示时仍发现一些闪烁。此外，这些闪烁在灰度显示器中有增加从而降低了显示质量。例3和4以与例1基本上相同的方法驱动液晶显示器件，其中选择矩阵的序列依据图3a(例3)和图4a(例4)。在例3中，在平板图形中抑制了交扰，且闪烁级与例1基本上相同。在例4中，减少了脉冲的分散。相应地，与例1比，对比度下降了大约10％，交扰稍稍增加。闪烁级基本上与例1相同。例5到14在下列使用图9到13示出的电路的条件下驱动与例1相同的液晶显示板。通过同时对每小组选择7个行电极及推进选择矩阵的一列(方法1)驱动液晶显示板。把图像表面分成两个垂直方向的图像表面从而小组数为35。进行偏压的调节从而使对比度变基本上变到最大。显示的对比度为30∶1且最大亮度为100坎德拉/平方米(cd/m2)。
使用图17a所示的3行和4列选择矩阵，通过同时选择L＝3个行电极驱动液晶显示板。在图17a中，使用Hadamard的4×4矩阵中的3条线且时间周期由2个显示循环来形成。通过使用第一选择矩阵(A)以及接着通过颠倒矩阵(A)的符号形成的矩阵来形成选择脉冲序列。图17a示出有正负号行电压(选择脉冲电压)序列的行电压序列矢量。在第一和第三线中，符号变换次数Ri＝6，最大元素Zo，j＝2。在第二组中，Ri＝2而Zo，j＝4。依据上述驱动方法制成全开的显示器。结果，相应于第二线的线为亮的，破坏了整个显示的均匀性。
以下，示出使用如图14、17、18和19中示出的具有不同大小矩阵的例子。在表2中，示出下列三个条件条件(1)线间行电压正负号颠倒次数的最大差|Ri－Rj|/Rmax，条件(2)线间行电压最长时间周期的最大比Zo，j/Zmax，以及条件(3)列电压的最大位移的关系式(这里Y满足Δyi＜0.7·L，N不满足此公式)。在表2中，字母A，B和C分别指好、中等和不好。
表2<


在图19C所示的驱动条件下驱动液晶显示板，其中，行选择电压和列电压的极性每选择到32组时颠倒一下。结果可获得一个非常均匀的显示，其中图像显示线间的交扰和不均匀是可忽略的。工业应用性依据本发明，可防止用多线选择方法驱动图像显示器件所引起的频率分量的增加。特别是，可抑制在灰度显示中在帧速率控制下产生的明显闪烁。
此外，通过适当地进行驱动信号的极性颠倒可容易地控制频率分量。特别是，可把极性颠倒定在一个重复单元的几个间隔的时间周期中。此外，在本发明中，因为重复单元的时间周期很短，所以决定极性翻转时间的自由度很大，结果增加了控制频率分量的自由度。
依据本发明的一个实施例，当用其中至少使用两个不同选择矩阵的多线选择方法来驱动图像显示器件时。行电压序列矢量(Z)i和(Z)j(i和j分别指i行和j行)的矢量长度Ri和Rj及Ri(i＝1～L)的最大值Rmax满足关系式，|Ri－Rj|/Rmax≤0.3(i，j＝1～L)。相应地，可控制由线和显示图形的关系之间不均匀引起的非均匀显示，并可获得高质量的显示。此外，也不一定要降低频率分量。
此外，(Z)j的元素的最大值Zo，j和Zo，j(j＝1～L)的最大值Zmax基本上满足关系式，0.6≤Zo，j/Zmax≤1(j＝1～L)。相应地，可进一步控制线间不均匀和获得高质量的显示。
权利要求
1.一种通过同时选择多个行电极来驱动具有多个行电极和多个列电极的图像显示器件的方法，此驱动方法其特征在于在寻址工作完成的时段中把选择脉冲分散地加到同时选择的行电极上；通过重复作为一个单元且具有时间周期为寻址工作结束的时间周期1/n(整数n≥2)倍的序列可形成通过排列加到同时选择的行电极上的时间连续选择脉冲矢量而获得的序列。
2.如权利要求1所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于，m′＝m/p和s′＝s/p的每个值是整数，m′被s′除得的余数为奇数，这里s指把加选择脉冲作为一个单元的序列的长度，m指同时选择的行电极组数，p指连续使用相同选择脉冲矢量的次数。
3.如权利要求2所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于，K·m′是s的倍数，这里K指选择脉冲矢量的类别数。
4.如权利要求1所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于s″＝s/g的值为整数，m被s″除得的余数为奇数，这里s指把加选择脉冲作为一个单元的序列长度，m指同时选择的行电极组数，g指连续地把选择脉冲矢量加到一组特定的同时选择的行电极的次数。
5.如权利要求1所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于为驱动提供了一组虚拟同时选择的行电极。
6.一种通过同时选择L个(L≥3)行电极及根据具有L行和K列的正交排列行矢量的正交选择矩阵A中列矢量加行电极选择脉冲来驱动具有多个行电极和多个列电极的图像显示器件的方法，此驱动方法其特征在于使用至少两种选择矩阵(A1，A2，…，AX)，以及在以使用的顺序排列至少两种不同矩阵形成的L行和(K·X)列正交矩阵(B)＝(A1，A2，…AX)中，基本上满足关系式，|Ri—Rj|/Rmax≤0.3(i，j＝1～L)，其中Ri和Rj分别指把矩阵(B)中行矢量的连续正或负号作为元素的行电压序列矢量(Z)i，(Z)j(i和j分别代表矩阵(B)中i行和j行)的长度，Rmax指Ri(i＝1～L)的最大值。
7.如权利要求6所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于，(Z)j的元素最大值Zo，j和Zo，j(i＝1～L)的最大值Rmax基本上满足关系式0.6≤Zo，j/Zmax≤1(j＝1～L)。
8.如权利要求6所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于具有相应于特定列电极上同时选择的行电极的作为元素的显示方式(1关和-1开)的列电极显示方式矢量(x)＝(X1，x2，…xM)和具有由N个电压脉冲构成的用于列电极且在一个显示循环中以时间连续排列的用作元素的电压值的列电极电压序列矢量(y)＝(y1，y2，…yN)有关系式(y1，y2，…，yN)＝(x1，x2，…，xM)(S)以及，当(x)＝(1，1，…，1)时，Δyi＜0.7·L，这里Δyi＝|yi－yi-1|(i＝2到N)。
9.如权利要求6所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于，具有相应于特定列电极上同时选择的行电极且作为元素的显示方式(1关和-1开)的列电极显示方式矢量(x)＝(x1，x2，…，xM)和具有由N个电压脉冲构成的用于列电极及在一个显示循环中以时间连续排列且用作元素的电压值的列电极电压序列矢量(y)＝(y1，y2，…yN)有关系式(y1，y2，…yN)＝(x1，x2，…，xM)(S)，以及，当(x)＝(1，1，…，1)时，Δyi≤0.7·L，这里Δyi＝|yi－yi-1|(i＝2到N)。
10.如权利要求1所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于，在一个显示循环结束前进行行信号和列信号的翻转。
11.如权利要求10所述的驱动图像显示器件的方法，其特征在于当(x)＝(1，1，…1)时，列电极电压yj-1和yj在极性翻转前后分别满足|yj-1|≤0.5·L和|yj|≤0.5·L(j-1和j分别指极性翻转前和后的下标)，这里L指同时选择的行电极数。
全文摘要
通过重复具有一帧(寻址工作结束后的时段)的1/n倍的时段的子序列来形成通过按时间顺序排列加到同时选择的扫描电极的选择脉冲矢量而获得的选择脉冲序列。
文档编号G09G3/36GK1127048SQ95190288
公开日1996年7月17日 申请日期1995年4月12日 优先权日1994年4月13日
发明者平井良典, 中沢聡, 永井真, 桑田武志 申请人:旭硝子电子株式会社