专利名称：数据电极、扫描电极、驱动电路、液晶显示单元及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示单元和其驱动方法，尤其涉及数据电极驱动电路，扫描电极驱动电路，液晶显示单元及其驱动方法，其中无源矩阵型液晶显示单元中的数行同时被扫描和驱动。
近来，在无源矩阵型液晶显示单元的驱动系统方面，出现了一种其液晶板的数行扫描电极同时被选出，进而减小液晶驱动电压和显示系统能耗的驱动系统。这种技术公开在日本专利公开JP-A-6-67628等文献中。
现描述这种驱动系统的原理。
在描述过程中，假设液晶极为N行×M列。
图1表示了扫描电极的电压函数，其中加在N行扫描电极上的电压函数被定义为每8行为一单元的沃尔什(Walsh)函数，并定义每一帧的周期T为2N(N是被显示的行数)，8行沃尔什函数除以16用于驱动扫描电极。
加在扫描电极上的电压函数和加在数据电极上的电压函数分别由下列表达式(1)和(2)表示。
f(i)＝FpB(i，t) (1)g(j)=1NΣi=1NP(i,j)f(t)----(2)]]>其中Fp是下列表达式(3)描述的常数，B(i，t)是图1所示的一个函数。Fp=N8·N2(N-1)----(3)]]>而且，P(i，j)表示一个显示数据。当第i行第j列的点在＂ON＂状态被显示时，其值为-1；当第i行第j列的点在＂OFF＂状态被显示时，其值为1。用表达式(1)和(2)计算出点U(i，j)的均方根值Urms(i，j)，并表示如下Urm(i，j)＝[[f(i)-g(j)]2]1/2=1T∫0Tf(i)2dt+1T∫0Tg(j)2dt-2T∫0Tr(i)g(j)dt]]>T＝2N并逐项计算。1T∫0Tf(i)2dt=12NΣi=12NN8·N2(N-1)B(i,t)2]]>=116·N2(N-1)Σi=12NB(i,t)2]]>=116·N2(N-1)(B(i,1)2+B(i,2)2+···+B(i,2N))2]]>从图1中可知，对于第i行来说，只有16个B(i，j)点沃尔什函数值为±1，而其余点的值为0。
于是上述表达式为=116·N2(N-1)·16=N2(N-1)]]>1T∫0Tg(j)2dt=12NΣi=12N1N[Σi=1NP(i,j)N8N2(N-1)B(i,t)]2]]>=12N·18·N2(N-1)Σi=12N[Σi=1NP(i,j)B(i,t)]2]]>=12N·18·N2(N-1)Σi=12N(P(i,j)2B(l,t)2+P(2,j)2B(2,t)2+]]>…+P(N，j)2B(N，t)2)从图1可知，第i行的B(i，t)中某一时刻只有8行B(i，j)有±1的沃尔什函数值，而其余的行其值为0。
于是上述表达式为=12N·18·N2(N--1)Σi=12N8-t]]>=12N·18·N2(N-1)·8·2N=N2(N-1)]]>于是，2T∫0Tf(i)g(j)dt=22NΣi=12NFpB(i,t)1NΣi=1NP(i,j)FpB(i,t)]]>=22N·1N·N8·N2(N-1)Σi=12NB(i,t)Σi=1NP(i,j)B(i,t)]]>=18·N2(N-1)Σi=12NB(i,t){P(1,j)B(1,t)+P(2,j)B(2,t)+]]>…+P(N，j)B(N，t)}=18·12(N-1)Σi=12NP(i,j)B(i,t)2]]>从图1可知，只有16B(i，t)的点有沃尔什函数的±1值，而其余点的值为0。
上述表达式可为=18·N2(N-1)·16P(i,j)]]>=2P(i,j)2(N-1)]]>Urms(i,j)=[N2(N-1)+N2(N-1)+2P(i,j)2(N-1)]1/2]]>=[2N2(N-1)-2P(i,j)2(N-1)]1/2]]>因此，U(i，j)的均方根电压值由表达式(4)表示，而且当在＂ON＂状态下显示U(i，j)时，P(i，j)为-1。相应地，它的均方根电压值由表达式(5)表示，而且当在＂OFF＂状态显示时，P(i，j)为1。于是均方根电压值由表达式(6)表示。Urms(i,j)=[2N2(N-1)-2P(i,j)2(N-1)]1/2----(4)]]>Urms(i,j)=[2N2(N-1)--22(N-1)]1/2]]>=N+1N-1]]>Urms(i,j)=[2N2(N-1)-22(N-1)]1/2----(6)]]>＝1计算表达式(5)和(6)之比值，可得到下列表达式(7)，且该值等于代表着液晶单元工作特性的工作边界值。
表达式(5)/表达式(6)=N+1N-1----(7)]]>
如上所述，即使在如图1所示地设定扫描电极上所加电压函数时，液晶板仍然进行显示。
在前述说明中，N行中的8行其电压函数为沃尔什函数，且该8行沃尔函数除以16，用以驱动扫描电极。但是，沃尔值函数的行数和除数并不限于上述值。一般地讲，N行中有R行电压函数可以是沃尔什函数，而且沃尔什函数可以被K除，以驱动扫描电极。同时，要符合R＜N且k≥R的关系。
f(i)与g(j)函数的一般形式由下列表达式(8)和(9)给出。且在此时常量Fp也由表达式(10)给出。
f(i)＝FpB(i，t)(8)g(j)=1NΣi=1NP(i,j)f(i)----(9)]]>Fp=NR·N2(N-1)----(10)]]>而且，U(i，j)的均方根电压值Urms(i，j)如下算出
Urms(i，j)＝[(f(i)-g(j)2]1/2Urms(i，j)＝[(f(i)-g(i))2]1/21T∫0Tf(i)2dt+1T∫0Tg((j)2dt-2T∫0Tf(i)g(j)dt]]>当T＝N·K/R时，1T∫0Tf(i)2dt=1TΣi=1TNR·N2(N-1)B(i,j)2]]>对于第i行来说，只有K个点的B(i，j)有±1的沃尔什函数值，而其余点的值为0。
因此，上式=1T·NR·N2(N-1)·K=1T·T·N2(N-1)]]>=N2(N-1)]]>1T∫0Tg(j)2dt=1TΣi=1T[1NΣi=1NP(i,j)·FpB(i,t)]2]]>=1R·1R·N2(N-1)Σi=1T[Σi=1NP(i,j)·B(i,t)]2]]>=1R·1R·N2(N-1)Σi=1TP(i,j)2B(i,t)2+P(2,j)2B(2,t)2]]>…+P(N，j)2B(N，t)2)在某个时刻t，B(i，j)仅有R个点有±1的沃尔什函数值，而其他点的值为0。因此上式表达式=1T·1R·N2(N-1)Σt=1TRt=N2(N-1)]]>2T∫0Tf(i)g(j)dt=2TΣt=1TFpB(i,t)·1N-Σt=1NP(i,j)FpB(i,j)]]>=2T·1N·NR·N2(N-1)Σt=1TB(i,t)Σi=1NP(i,j)·B(i,t)]]>=2T·1N·NR·N2(N-1)Σt=1TP(i,j)·B(i,t)2]]>对于第i行来讲，B(i，t)只有K个点有±1的沃尔什函数，而其余点的值为0，因此上述表达式为2T·1N·NR·N2(N-1)P(i,j)·K]]>=2P(i,j)2(N-1)]]>从以上公式推导可得，Urms(i,j)=[2N2(N-1)-2P(i,j)2(N-1)]1/2]]>此表达式与表达式(4)相同。
上述说明部分使用了沃尔什函数，但并不仅限于沃尔什函数。从均方根值的计算过程可知，有-1和1值的正交函数都可被采用。这种驱动方法在下文中被称为＂部分正交函数驱动法＂。
在上述现有技术中，当液晶板的行数为N，而因分开驱动而分出的行组数为R时，则需要一个具有与n行相对应存储量并有读和写功能的行存储器。而且由于驱动行存储器需要写入电路，读出电路，控制电路，电压变换电路等等，其组件数量及能耗都将比电压平均法的要多，而电压平均法是用于无源矩阵型液晶显示器的一般驱动法。因此，它不能以低能耗和低成本应用于无源矩阵型液晶显示单元中。
此外，数据电极驱动电路接受模拟显示数据，并将响应于该数据的模拟电压送至数据电极。因此，当模拟显示数据有误差时，该误差呈现为显示误差。即显示不均匀。为解决这一问题，就又带来另一个需要高精度电压变换装置产生模拟显示数据的问题。
此外，在采用现有技术的部分正交函数驱动法时，对每次选出的扫描电极来说有时会在液晶显示板上显示出水平条纹。
另一方面，液晶板驱动系统必须能以高速响应特性来控制液晶显示过程。因此，就需要一种能够根据技术发展而升级，并且组件少成本低的液晶显示单元。
本发明的主要目的是提供一种液晶显示单元，以及它的一个驱动系统，数据电极驱动电路和扫描电极驱动电路，在其中采用了与电压平均法相同数量的组件来实现部分正交函数驱动，而平均电压法是一种无源矩阵型液晶显示的普通驱动法。
本发明的另一个目的是提供一种液晶显示单元，以及它的一个驱动系统，数据电极驱动电路和扫描电极驱动电路，它可以在抑制能耗的同时实现部分正交函数驱动。
本发明的再一个目的是提供一种液晶显示单元，以及它的一个驱动系统，数据电极驱动电路和扫描电极驱动电路，它能够以较高的显示质量进行部分正交函数驱动。
本发明再进一步的目的是提供一种液晶显示单元，及其它的驱动系统，数据电极驱动电路，扫描电极驱动电路，它可以降低成本。
根据本发明的液晶显示单元包括，扫描电极驱动电路中的一个扫描函数发生电路，用于产生m行扫描函数以分开驱动扫描电极，且该显示单元根据其扫描函数选择出扫描电压，以将驱动电压输送至扫描电极。另一方面，数据电极驱动电路包括一个用于分开驱动数据电极的m行移位寄存器。送入移位寄存器的m行显示数据同时产生，将m行显示数据与扫描电极驱动电路输出的扫描函数做比较，根据比较结果选出m+1个电平电压中的一个，并将所选出的电平电压送至数据电极处。
现在将详细说明本发明构成的各种情况。
根据本发明的第一方面，其液晶显示单元包含一个有M(M为自然数)个数据电极、N个(N为自然数)扫描电极，并用于根据加在两种电极交叉点处电压差的均方根值进行显示的液晶板；一个用于为每个扫描电极提供选中的电压或未选中电压的扫描电极驱动电路；以及响应于输入的显示数据分别为各数据电极提供显示电压的数据电极驱动电路。该扫描电极驱动电路包含一个用于产生m个正交函数的正交函数发生电路；和一个扫描电路，它用于从扫描电极中依次选出m(m是小于或等于N的自然数)个连续的扫描电极，并根据正交函数发生电路产生的m个正交函数将选中的电压加在n个选出的扫描电极上，同时把未选中的电压加在N-m个未被选出扫描电极，其扫描电路将上次选出的m个扫描电极中的P(P为等于或小于m的自然数)个变成未选出的扫描电极，并在下一次选择扫描电极时继续同时选出m个扫描电极。该数据电极驱动电路包含一个以P行为单元存储分别输入的显示数据的移位寄存器；一个用于读取移位寄存器中所存储显示数据并在预定选出时间内保持该读出显示数据的m阶锁定电路，一个用锁定电路中所保存的m行显示数据和m个正交函数进行预定运算的相关器，和一个根据相关器运算结果从预定的m+1个电平电压中选出任意一个并将选出的电平电压作为显示电压输送到数据电极处。
在此情况下，P可以为1。
而m可以等于4。此外，也可以m等于4，P等于4。此时，正交函数是一个二进制函数并满足下列条件(1)，(2)和(3)。(1)在选定周期内m＝4行构成扫描函数数据每个值的时间比率为3比1或者1比3。(2)每半个选定周期内构成四行扫描函数数据每个值的数目比为3比1或1比3，每半个选定周期内反之。(3)正交函数的内容在每个选定周期内是变化的，同时在每一组选定周期内其内容是变化的，且在该组选定周期内呈周期性变化。相关器进行下列表达式(11)定义的运算Sj=Σi=1NIij·Wi+m2----(11)]]>这里Iij是存储在移位寄存器中的第i行和第j列的显示数据(当在＂ON＂状态下显示时其值为-1，而在＂OFF＂状态下显示时其值为+1)；Wi是一个第i个值取+1和-1的正交函数；以及Sj是第j列的运算结果；输出电路根据相关器(138)的运算结果Sj选择预定的m+1个电平电压之一，以将所选定的电平电压提供给第j列数据电极。数据电极驱动电路适宜包括M行相关器(138)和M行输出电路(140)。在此情况下，锁定电路适于一次从移位寄存器中读取一行显示数据。
液晶显示单元适于包括一个液晶控制器，它用于改变分别输出的显示数据和液晶驱动信号的频率，并将改变了频率的显示数据和液晶驱动信号提供给扫描电极驱动电路和/或数据电极驱动电路。在此情况下，液晶控制器适宜把显示数据和液晶驱动信号的频率转变成超过150Hz的帧频频率，尤其是在液晶板为高速响应型的时候。
数据电极驱动电路适于包括有5V耐压的输出晶体管。
有一组扫描电极驱动电路。每个扫描电极驱动电路都包括有正交函数发生电路(160)和扫描电路。该组扫描电极驱动电路中预定的一个扫描电极驱动电路(下文称之为＂主扫描电极驱动电路＂)根据该扫描电极驱动电路自身的正交函数发生电路产生的正交函数进行工作，并且为其他扫描电极驱动电路(下文称之为＂从动扫描电极驱动电路＂)提供正交函数。从动扫描电极驱动电路以扫描电路适于根据主扫描电极驱动电路产生的正交函数进行工作。
数据电极驱动电路和扫描电极驱动电路适于分别形成在一块芯片LSI内。
根据本发明第二方面的液晶显示单元，包括一个有M个(M为自然数)数据电极和N个(N为自然数)扫描电极，用于根据两种电极交叉点处所加电压之差的均方根值进行显示的液晶板，一个为每个扫描电极提供选定的电压或未选定电压的扫描电极驱动电路，一个响应于分别输入的显示数据为数据电极提供显示电压的数据电极驱动电路，及一个与扫描电极驱动电路分开设置的以产生m个(m是小于或等于N的自然数)正交函数的正交函数发生电路，其扫描电极驱动电路包括一个从扫描电极中依次选出m个连续的扫描电极，并根据正交函数发生电路产生的m个正交函数将选定的电压提供给m个选出的扫描电极，同时将未选定的电压提供给N-m个未被选出的扫描电极；其数据电极驱动电路包括一个存储按m行分开输入的显示数据的移位寄存器，一个在预定选出的时间内读取存储在移位寄存器内显示数据并保持该读取显示数据的锁定电路，一个用保持在锁定电路内的m行显示数据和m个正交函数进行一种预定运算的相关器，及一个根据相关器运算结果从m+1个预定电平电压中选定任意一个并将选定的电平电压提供给数据电极做为显示电压。
根据本发明第三方面的液晶显示单元，包括一个有M列(m为自然数)数据电极和N行(N为自然数)扫描电极的矩阵型液晶板；一个把根据分别输入的显示数据所确定的数据电压提供给数据电极的数据电极驱动电路；一个同时选出m行(m为等于或小于N的自然数)扫描电极，并将分别确定的扫描电压提供给选出扫描电极的扫描电极驱动电路；及一个电源电路，它用于接收单一直流电压而产生一组直流电平电压，并将该组电压提供给数据电极驱动电路和扫描电极驱动电路，且该电源电路为扫描电极驱动电路提供+Vsel，0和-Vsel三个直流电平电压，并为数据电极驱动电路提供Vx0，Vx1，…，Vxm的m+1个直流电平电压。
电源电路中的Vsel电压适宜由下列表达式(12)给出Vsel=NmN2(N-1)Vth----(12)]]>这里V+h是液晶板的阈值电压。
电压Vxk(k是一个等于0或m或大于0小于m的整数)由下列表达式(13)给出Vxk=1NN2(N-1)(2k-m)Vth----(13)]]>这里Vth是液晶板的阈值电压。
根据本发明第四个方面，一种包含扫描电极与数据电极的无源矩阵型液晶板的驱动方法，包括同时选出四行扫描电极，并把由一个正交函数确定的电压提供给该选出的扫描电极。
其正交函数为一个二进制函数并适宜满足下列条件(1)，(2)和(3)。(1)在选出的周期内m＝4行扫描函数数据每个值的时间之比为3比1或1比3。(2)每半个选出的周期内四行扫描函数数据每个值的数据之比为3比1或1比3，而且每半个选出的周期内，比率相反。(3)正交函数的内容在每一选定周期内是变化的，并在每一组选定的周期内其内容也是变化的，且在该组选定的周期内呈周期性变化。
根据本发明第五个方面，其液晶显示单元包括一个有数据电极和扫描电极，并用于根据数据电极与扫描电极交叉点处所加电压之差的有效值施行显示的液晶板；一个响应于接受显示数据的一个象素而同时为扫描电极提出一选定电压，并将未选定的电压提供给其他扫描电极的扫描电极驱动电路，及一个响应于分别输入的显示数据而为数据电极提供显示电压的数据电极驱动电路，该扫描电极驱动电路产生一个0V电压做为未被选定的电压。
根据本发明第六个方面，包括一个根据外部输入的一个水平同步信号和一个垂直同步信号为液晶板的每一扫描电极提供选定电压或非选定电压的扫描电极驱动电路；一个包含有一组输出端的输出总线；一个用于产生m个正交函数的正交函数发生电路；一个用于依次选出m个(m是等于或小于N的自然数)连续的输出端，以根据正交函数发生电路所产生的正交函数从选出的m个输出端中产生出选定电压，同时从N-m个未选出的输出端中产生出非选定电压的扫描电路。当下次选择输出端时，该扫描电路使同时选出的m个输出端有P个(P为小于或等于m的自然数)变化成P个非选定输出端。
扫描电路可设计成能够接收外部输出的正交函数和选择信号的形式，并且它根据选择信号选择外部输入的正交函数和扫描电路自身包含的正交函数发生电路产生的正交函数中的任意一个，以利用所选出的函数进行工作。
根据本发明第七个方面，具有一个根据外部输入的水平同步信号，点时针及显示数据而驱动液晶板数据电极的数据电极驱动电路，它包括一个按P行(P是自然数)为单元存储外部输入显示数据的移位寄存器；一个在预定选出的周期内读取移位寄存器所存显示数据并保持该读出的显示数据的m(m是等于或大于P的自然数)行显示数据和m个正交函数进行预定运算的相关器；及一个根据相关器运算结果选定预定的m+1个电平电压中任意一个，并将选定的电平电压提供给数据电极作为显示电压。
相关器进行下列表达式(11)所限定的运算Sj=Σi=1NIij·Wi+m2----(11)]]>这里Iij是存储于移位寄存器中第i行和第j列的显示数据(与在＂ON＂状态下显示时其值为-1，而在＂OFF＂状态下显示时则为+1)，Wi是第i个值取+1和-1的正交函数(114)，以及Sj是第j列的运算结果。
输出电路根据相关器的运算结果Sj从预定的m+1个电平电压选定一个，并将选定的电平电压提供给第j列数据电极。相关器和输出电路各有m行。
锁定电路适宜以一行为单位从移位寄存器中读取显示数据。
数据电极驱动电路响应于将分别输入到数据电极的显示数据提供显示电压。在此情况下数据电极驱动电路内部的处理如下进行移位寄存器的P行单元存储分别输入的显示数据。m阶锁定电路在预定选出的周期内读取存储在移位寄存器中的显示数据并保持所读出的显示数据。相关器用锁定电路所保持的m行显示数据和m个正交函数进行预定的运算。该运算的内容可由表达式(11)给定输出电路根据相关器的运算结果(当运算内容由表达式(11)定义时为Sj)选择预定的m+1个电平电压中任意一个。该选定的电压提供给第j列数据电极作为显示电压。
具有相关器和输出电路，且锁定电路以一行为单元从移位寄存器中读取显示数据，可以实现很高的处理速度。因此，分立输入显示数据和液晶驱动信号的频率仅由液晶控制器做出改变(例如改变的帧频适宜超过150Hz)，即可处理高速响应型的液晶板。
另一方面，扫描电极驱动电路为每个扫描电极提供选定电压或非选定电压。扫描电极驱动电路的内部处理进程在此情况下将如下进行扫描电极驱动电路的正交函数发生电路产生m个正交函数。扫描电路依次选出m个扫描电极。根据正交函数发生电路所产生的m个正交函数，将选定的电压提供给m个选出的扫描电极。另一方面，N-m个未选出的扫描电极同时被加上非选定电压。当下一次做选择时，扫描电路通过将m个同时选出的扫描电极中的P个扫描电极变成同时未被选出的扫描电极，并再选上P个扫描电极来完成扫描操作。
上述m和P及其组合的确切值分别是4和1或者4(m＝4，p＝1或4)。
当有一组扫描电极驱动电路时，其中之一被定为主扫描电极驱动电路，且该主扫描电极驱动电路使该扫描电路根据主扫描电极驱动电路自自的正交函数发生电路产生的正交函数进行工作，并将该正交函数提供给其他从动扫描电极驱动电路。从动扫描电极驱动电路的扫描电路根据主扫描电极驱动电路产生的正交函数进行工作。对于这种构造而言，扫描电路还被制成可接收外部正交函数和选择信号的形式。扫描电路根据选择信号选出外来正交函数与自身正交函数发生电路所产生的正交函数之中任意一个，并利用选出的正交函数进行工作。按照此方式可以利用有较少端口的扫描电极驱动电路来驱动高分辨率的液晶显示板。
当数据电极驱动电路和扫描电极驱动电路各集成在一块芯片LSI中时，组件数量减少了。而且，除了LSI集成电路之外，采用每次按行读取显示数据并产生显示数据的移位寄存器可获得高的处理速度。如果液晶显示单元要商品化，无论数据电极驱动电路是否集成为LSI，相关器的数量都等于数据电极的数量。
当正交函数发生电路与扫描电极驱动电路分开设置时，可以只更换正交函数发生电路。因此，当液晶显示单元升级时，可容易地改变正交函数。
现描述发明的其他方面。
电源电路接受单一直流的输入电压，并产生一组直流电平电压，以便为数据电极驱动电路和扫描电极驱动电路提供电压。电源电路为扫描电极驱动电路提供+Vsel，0和-Vsel三个直流电平电压。Vsel电压可由前述的表达式(2)定义。
而且，通过将非选定电压定为0V，可使电路简化。
数据电极驱动装置可获得Vx0，Vx1…，Vxm的m+1个直流电平电压。电压Vxk(k是等于0或m，或者大于0，小于m的整数)可以由前述表达式(13)定义。
现在将结合
本发明的优选实施例，其中图1是表示现有技术同时选择一组电极的方法中所用的电压函数的框图；图2是表示本发明第一实施例的液晶显示系统的示意性框图；图3表示了用于同时从无源矩阵型液晶板的扫描电极中选出一组电极的扫描信号波形；图4是示意性说明图3波形的框图；图5是表示显示数据102，第一行标记时钟105，行时钟104及数据锁定时钟103的时序图；图6是示意性表示扫描电极驱动电路108，109细部的框图；图7是示意性表示扫描函数发生电路160细部的框图；图8是一个表示扫描函数发生电路160工作的时序图；图9表示扫描函数发生电路160所产生的扫描函数数据一个实例；图10是一个表示解码器163细部的示意图；图11是表示解码器163-1细部的示意图12是表示输出电路165细部的示意图；图13是表示扫描电极驱动电路108，109工作的时序图；图14是示意性表示数据电极驱动电路106，107细部的框图；图15是表示数据电极驱动电路106，107工作的时序图；图16是表示相关器138细部的示意图；图17是表示相关器138中解码器155逻辑性的图表；图18是表示输出电路140，及构成输出电路140的电平移动二极管141和电压选择器143细部的示意图；图19是表示电路110细部的示意图；图20是表示扫描函数发生电路160所产生的扫描函数数据的一个实例；图21表示扫描函数发生电路160所产生的扫描函数数据的一个实例；图22表示扫描函数发生电路160所产生的扫描函数数据的一个实例；图23表示图20扫描函数数据基础上的一个扫描信号波形实例；图24表示图21扫描函数数据基础上的一个扫描信号波形实例；图25表示图22扫描函数数据基础上的一个扫描信号波形实例；图26表示扫描函数发生电路160所产生的扫描函数数据的一个实例；图27表示图26扫描函数数据基础上的一个扫描信号波形实例；图28是表示一种帧频控制灰度级显示方法的示意图；图29表示用于从无源矩阵型液晶板中同时选择一组扫描电极的扫描信号，并说明本发明第二实施例的基本原理；
图30是表示图29波形的示意图；图31是表示本发明第二实施例液晶显示系统的示意图；图32是表示扫描电极驱动电路208，209细部的框图；图33是表示扫描函数发生电路260细部的框图；图34是表示扫描函数发生电路260工作的时序图；图35表示扫描函数发生电路260产生的一个扫描函数数据的实例；图36是一个表示解码器263细部的示意图；图37是一个表示解码器263工作的时序图；图38是一个表示解码器263-1细部的示意图；图39是一个表示输出电路265细部的示意图；图40是一个表示扫描电极驱动电路208，209工作的时序图；图41是示意性说明数据电极驱动电路206，207细部的框图；图42是表示数据电极驱动电路206，207工作的时序图；图43是表示相关器238细部的示意图；图44是表示输出电路240，及构成输出电路240的电平移动二极管241和电压选择器243细部的示意图；图45是一个示意性说明扫描函数发生电路260细部的框图；图46表示扫描函数发生电路260所产生的扫描函数数据的一个实例；图47是一个表示在采用图45所示扫描函数发生电路260所产生的扫描函数数据情况下解码器263工作的时序图；图48是一个表示本发明第三个实施例液晶显示系统的示意图；图49是表示扫描函数发生电路360细部的框图50是表示扫描电极驱动电路308，309的细部的框图；图51是表示本发明第四个实施例液晶显示系统的示意图；图52是表示扫描函数发生电路460细部的示意性框图；图53是表示扫描电极驱动电路408，409细部的示意性框图；图54表示在实施例1显示质量情况下扫描函数的数据。
现参考图2至27描述本发明的第一个实施例。
在该实施例的基本结构中，液晶板的多个行扫描电极被同时选用，从而减小了液晶驱动电压，降低了显示系统的能耗。参考图3和4简单说明其基本原理。
图3表示了无源矩阵型液晶板的一组成行的扫描电极同时被选出情况下，其扫描电极处的信号波形。在图3中，液晶板包括由Y1至Y240表示的240个扫描电极。在此第一实施例中，四行扫描电极被同时驱动。因此，有240个扫描电极的液晶板的四行扫描电极为单元被扫描60次完成一个全过程，使所有扫描电极都获得扫描信号。同时选出一组(本实施例为4个)扫描电极的周期被称为＂分割周期＂。扫描电极Y1至Y4在第一分割周期1内被选出而受到驱动，扫描电极Y5至Y8在第二分割周期2内，且Y9至Y12在第三分割周期3内被选出而受驱动。与之相似地，扫描电极依次四个接着四个地被选出受到驱动，在最后的分割周期60内，扫描电极Y237至Y240被选出而受到驱动。此外，第一实施例中的分割周期对应于权利要求书中所述的＂选出周期＂。
图4表示图3所示波形的示意图，并且是与图1所示现有技术有相同构思的基础上进行描述的。在图3中，每一分割周期内选出的扫描电极被加上电压+Vsel或-Vsel，而其他未被选出的扫描电极则加0[V]电压。电压Vsel由表达式(10)得到且由下列表达式(12)定义Vsel=NmN2(N-1)Vth----(12)]]>这里N是扫描电极的数量，m是同时选出的扫描电极数量，而Vth是液晶的阈值电压。通常，第i行扫描电压由下列表达式(14)给出Fi(t)＝Vsel·Wi(14)这里Wi是在选出周期内有+1或-1值，而在未选出周期内有0值的函数。该函数在选出周期内用正交函数。沃尔什函数是正交函数的一个实例。因此，表达式(14)的值等于表达式(12)的值乘以+1，0或-1所得的值。对于这种扫描电压，第j列数据电极驱动电压Gj(l)由下列表达式(15)给出Gj(t)=1NΣi=1NIij·Fi(j)----(15)]]>这里Iij是第i行第j列显示象素的显示数据，当该象素在＂ON＂状态下显示时，其值为-1，而当在＂OFF＂状态下显示时，其值为+1。用表达式(12)和(14)将表达式(15)变换成表达式(16)。Gj(t)=1N·N2(N-1)(2D-m)Vth----(16)]]>这里D是显示数据Iij的+1和-1值与函数Wi的+1和-1在第i行(i＝1到N)相重合点的计算结果，即重合数。当第i行中，Iij＝-1且Wi＝-1或者Iij＝+1且Wi＝+1时，即为一个重合点；而且Iij与Wi的组合不是上述组合而是其他组合时，即被认为是不重合。于是重合数D是一个0到m之间的整数。表达式(16)基本上与权利要求书中的表达式(13)相同。
为了根据表达式(14)和(16)驱动液晶板，加在第i行第j列显示象素上的有效值Vrms(on)和Vrms(off)由下列公式(17)和(18)表示。这些值与已知的平均电压驱动法情况下的值相同。Vrms(on)=N+1N-1Vth----(17)]]>Vrms(off)＝Vth (18)概述上述说明，在本发明同时选出一组电极的方法中，扫描电压由表达式(14)给出，而数据电压由表达式(16)给出。而且，驱动液晶板的驱动电路LSI所需的最大许可电压或耐压由公式(14)和(16)计算时，在N＝240，m＝4且Vth＝2.5V的情况下，扫描端的驱动LSI需要28.3伏峰-峰，而数据端的驱动LSI需要7.3伏峰-峰。当用现有的平均电压驱动法驱动有N＝240，Vth＝2.5的液晶板时，扫描端与数据端所用的两个驱动LSI都需要30伏以上的耐压。因此，在本发明的方法中，数据端驱动LSI所需的耐压减小到现有方法所需耐压的四分之一，而扫描端驱动LSI所需的耐压也稍有减小。换句话说，液晶显示单元的能耗降低了。
采用了基于上述基本原理和同时选出一组电极的方法的液晶显示单元，将参考图2到27进行说明。在下述第一实施例的液晶显示单元中，权利要求书所述的m和p都以4为例说明。m＝4且P＝1的另一种举例将在第二实施例中说明。
首先概要说明一下液晶显示单元。
如图2所示，液晶显示单元包括液晶板100，液晶控制器101，数据电极驱动电路106和107，扫描电极驱动电路108和109，以及电源电路110。
液晶控制器101产生一显示数据102，一个数据锁定时钟103，一个行时钟104，一个第一行标记时钟105，以驱动一个如日产的HD66850液晶板。这些信号的时序关系如图5所示。在图5中，显示数据102与数据锁定时钟103同步地输出，而行时钟102与数据锁定时钟103同步地输出，而行时钟104每次有一行显示数据被输出时才输出。此外，每当有预定行数的显示数据被输出时，使输出第一行标记时钟105。下述说明过程中，假设液晶板包括一个含有每行320个点，共240行的显示点阵，而不再考虑其他形式的情况。
扫描电极驱动电路108和109，从行时钟104和第一行标记时钟105中产生4-行时钟116和扫描函数数据114，并将扫描电极驱动电压122和123提供给液晶板100。
另一方面，数据电极106和107与数据锁定时钟103同步地接收显示数据102。而且，由扫描电极驱动电路108产生的4-行时钟116和扫描函数数据114也被送至数据电极驱动电路106和107。数据电极驱动电路106和107在接收的扫描函数数据114与4-行显示数据之间进行预定的运算，并将由预定运算所得的数据电极驱动电压120和121提供给液晶板100。
电源电路110从5伏电源中产生一个数据电极驱动电路的电源电压112和一个扫描电极驱动电路的电源电压113，以将这些电压分别提供给数据电极驱动电路106和107及扫描电极驱动电路108和109。在本实施例中，数据电极驱动电路的电源电压112包含五个电平电压(Vx0，Vx1，Vx2，Vx3，和Vx4)，而扫描电极驱动电路的电源电压113包含三个电平电压(Vy0，Vy1和Vy2)。
上述个部分将通过一一举例而得到详细的说明。参考图6到13来描述扫描电极驱动电路108和109，参考图14至18描述数据电极驱动电路106和107，参考图19描述电源电路110。
首先参考图6至13描述扫描电极驱动电路108。
如图6所示，扫描电极驱动电路108包含一个扫描函数发生电路160，一个时钟控制电路161，一解码器163，和一个输出电路165(由电平移动二极管166主电压选择器168构成)。图6各部分的信号时序关系如图13所示。权利要求书所述的＂正交函数发生电路＂在本实施例由扫描函数发生电路160实现(在后面所述的第二实施例中为扫描函数发生电路260)。＂扫描电路＂由时钟控制电路161，解码器163及输出电路165来实现(在第二实施例中为时钟控制电路261，解码器263和输出电路265)。
时钟控制电路161从第一行标记时钟105及4-行时钟116产生一个时钟控制输出信号162和一个使能信号118。而且，扫描函数发生电路160与行时钟104同步地产生扫描函数数据114。该扫描函数数据114和时钟控制电路161的输出信号162被送至解码器163处，解码器将输出信号164输送到输出电路165处。输出电路165包括一个电平移动二极管166和电压选择器168。电压选择器168从电平移动二极管的输出167中选出扫描电极驱动电路电源电压113的三个电平电压之一，并将选出的电压做为扫描电极驱动电压122输出。
现在详细描述图6所示构成扫描电极驱动电路108，109的各个部分。
扫描函数发生电路160(见图6)的一个实例参考图7到9进行描述。图7是示意性表示扫描函数发生电路160内部构造的框图，而图8是表示扫描函数发生电路160工作的时序图。
如图7所示，扫描函数发生电路160包括一个帧计数器172，一个行计数器173，一个扫描函数解码器177和一个选择器179。
帧计数器172借助于行时钟104接收第一行标记信号105而对第一行标记时钟进行计数，并产生一个帧计数174。行计数器173以第一行标记时钟105和行时钟104中产生一个行计数175和一个4-行时钟176。每当四个行时钟104如图8所示输入时，便产生一个4-行时钟176。
扫描函数解码器177根据帧计数174和行计数175产生一个预定扫描函数数据178。每当有第一行标记时钟105和行时钟104输出时(见图8)，便修正扫描函数数据178。
选择器179根据扫描电极驱动电路在主驱动状态或者从动驱动状态下工作的不同而进行不同的操作。在主驱动状态下，选择器将扫描函数解码器177产生的扫描函数数据178作为扫描函数数据114输出。在从动驱动状态下，选择器将该扫描电极驱动电路外部输入的扫描函数输入数据170作为扫描函数数据114输出。与此类似，在主驱动状态时，选择器将行计数器173产生的4-行时钟176做为4-行时钟116输出，而在从动驱动状态时，将4-行输入时钟169做为4-行时钟116输出。
扫描电极驱动电路在主驱动状态下还是在从动驱动状态下工作，这取决于主动模式信号171。在从动驱动状态下，帧计数器172，行计数器173和扫描函数解码器177都停止工作。权利要求书中的＂主扫描驱动电路＂代表本实施例中被主动驱动的扫描电极驱动电极108。＂选择信号＂对应于主动模式信号171。
扫描函数解码器177所产生的扫描函数数据178的实例表示在图9中，在图9中，当帧计数174为偶数，且行计数器173的行计数175为0时，扫描函数数据178的W0，W1，W2和W3都为1。当行计数变为1时，扫描函数数据有W0＝1，W1＝1，W2＝0及W3＝0。当行计数175变为2时，扫描函数数据178有W0＝1，W1＝0，W2＝0且W3＝1。与此相似，扫描函数数据178可以如图9所示产生。上述图3中第一分割周期1内的扫描电压对应于0至3行计数的数据，而第二分割周期2内的扫描电压对应于4至7行计数的数据。与此类似，分割周期60内的扫描电压对应于236到239行计数的数据。而且奇数与偶数帧的扫描函数数据逻辑关系，根据帧计数174而有一个相反的关系。于是加在液晶元上的电压有一个每一帧可交替相反的极性，同时保持其均方根值为常数，从而可以防止液晶材料的损坏。
解码器163(图6)的一个实例将参考图10做出描述。
解码器163包括锁定电路180和解码器163-1，163-2，163-3，…，163-30。与图6中组件相对应的组件用了相同的标号来表示。在图10中，解码器163由30个解码器163-1，163-2，163-3，…163-30组成。时钟控制电路161的输出162选择其中之一解码器。该选出的解码器根据锁定电路180中锁定的扫描函数数据114产生一个解码器输出164，其余未被选中的解码器产生一个未选中解码器输出164。每一个解码器163-1至163-30都如图11所示构成。当时钟控制电路161的输出162为逻辑0时，解码器处于在未选中状态。解码器在选中状态下，根据扫描函数数据114的逻辑值产生一个信号作为提供给输出电路165的解码器输出164。
输出电路165(见图6)的一个实例将参考图12做出说明。
与图6中那些组件相对应的组件用同样的标号表示。在图12中，解码器输出164的电平被电平移动二极管166移动，且电压选择器168受电平移动二极管的操纵。在选中状态下，电压选择器168根据解码器输出164而工作。换句话说，当扫描函数数据114等于逻辑1时，电压Vy0(图13中的+Vsel)被选中，而当扫描函数数据114为逻辑0时，电压Vy2(图13中-Vsel)被选中。选定的电压被用作扫描电极电压122。而且，在未选中状态下，电压Vy1(0伏)被用作扫描电极电压122，而与扫描函数数据114的逻辑值无关。
扫描电极驱动电路108也被扫描过，另一扫描电极驱动电路109也按电路108相同的方式构成。但是，由于扫描电极驱动电路109在从动驱动状态下工作，不同于扫描电极驱动电路108，所以图7所示的扫描函数发生电路160变成从动模式。即，由于图7的选择器179在从动状态下工作，故选择器179选择外部输入的4-行输入时钟169(此时扫描电极驱动电路108产生的4-行时钟116被输入进来)作为4-行时钟，并选择由外部输入的扫描函数输入数据170(此时，扫描电极驱动电路108产生的扫描函数数据114被输入进来)作为扫描函数数据。
现参考图14到18详细描述图2的数据电极驱动电路106，107。
如图14所示，数据电极驱动电路106，107包括一个时序控制器132，4-行移位寄存器134-1至134-4，4-行锁定器136-1至136-4，相关器138，及输出电路140(电平移动二极管141和电压选择器143)。与图2所示信号相对应的信号用相同的标号表示。图15表示了数据电极驱动电路106，107中的信号时序。
在图14中，启动输入信号130控制数据电极驱动电路是工作或者是不工作的状态。与一组数据电极驱动电路相连时，启动输出信号131被输送到下一个数据电极驱动电路的启动输入端。由于启动输入信号130和启动输出信号131也用于商品化的数据电极驱动电路品(通常称为＂数据驱动器＂)并在实际中应用，故省略对其详细的说明。
时序控制器132在行时钟104和数据锁定时钟103的基础上产生一个移位时钟，和一个启动输出信号131。4-行移位寄存器134按照移位时钟的时序依次接收显示数据102，且当完成显示数据接收时，4-行移位寄存器134产生一个作为移位寄存器输出(显示数据)135的显示数据。权利要求中所描述＂移位寄存器＂在第一实施例中由4-行移位寄存器134实现(在第二实施例中为移位寄存器234)。
4-行锁定器136借助于4-行时钟116锁定移位寄存器输出135。即，每个锁定器136-1，136-2，136-3和136-4存储一行显示数据135，并且输出作为锁定输出137的显示数据。相关器138用锁定输出137和扫描函数数据114进行预定运算。在输出电路140中，电平移动二极管141移动相关器138输出信号139的电平。然后，电压选择器143根据电平移动二极管141的输出142选择数据电极驱动电路电源电压112的五个电平电压之一并将其作为数据电极电压120。权利要求书中所述的＂锁定电路＂在此第一实施例中由4-行锁定器136构成(在第二实施例中为4-行锁定器236)。
现参考图16描述相关器138(见图14)的实例。
相关器138包括专用的或电路151至154及解码器155、驱动一个数据电极必须有图16所示的一个相关器。如果假设第一实施例的数据电极驱动电路106和107各驱动160个数据电极，则需要160个相关器。下文设相关器是160个输出中的第j列(第j点)。在图16中，专用或电路151至154在图14的4-行锁定器136输出的第j列4-行显示数据137，与扫描函数据数据114之间做专门的或(OR)运算。
第j列4-行显示数据137包括锁定器136-1，136-2，136-3和136-4的第j列显示数据。这些显示数据与扫描函数数据114接受专门的或运算，并把数据E0，E1，E2和E3输送到解码器155。解码器155从数据E0，E1，E2，和E3中产生选择信号139(S0，S1，S2，S3和S4)。数据E0，E1，E2和E3与选择信号S0，S1，S2，S3和S4的关系如图17所示。在图17中，解码器155产生选择信号，从而当输入数据E0，E1，E2和E3都不是逻辑1时S0是逻辑1，当输入数据中，有一个为逻辑1时S1为逻辑1，当输入数据中有两个为逻辑1时S2为逻辑1，当输入数据中有三个为逻辑1时S3为逻辑1，当输入数据中有四个为逻辑1时S4为逻辑1。于是产生的选择信号139被提供给图14所示的输出电路140。相关器138所做的运算由下列表达式(11)给出Sj=Σi=1NIij·Wi+m2----(11)]]>这里m是同时选出的扫描电极数；Wi是一个在选定时间内取值为+1或-1，而在非选定时间里取值为0的函数；而Iij是第i行第j列显示象素的显示数据。
权利要求书所述的＂相关器＂在第一实施例中由相关器138实现(在第二实施例中为相关器238)。＂输出电路＂在第一实施例中由输出电路140实现(在第二实施例中为输出电路240)。
参考图18描述电平移动二极管141和电压选择器143(见图14)。在图18中，数字143-1至143-5表示输出晶体管。与图14相对应的组件将用相同的标号表示。图18的电路与图16所示的相关器输出端相连，因此要使用与相关器138数量相等的电路。
在图18中，相关器138中解码器155产生的选择信号139提供给输出电路140的电平移动二极管141。电平移动二极管141根据选择信号的逻辑值，将选择信号139转换成开和关电压选择器143的输出晶体管143-1到143-5所必须的电压，输出晶体管143-1到143-5根据电平移动二极管141的输出选择数据电极驱动电路电源电压112的五个电平电压(Vx0，Vx1，Vx2，Vx3和Vx4)之一，并将选出的电压作为第j个数据电极电压120。
现参考图19详细描述图2的电源电路110。
电源电路110包括一个用5伏电源111所供电能产生预定电压的直流到直流的转换器。本实施例的直流-直流转换器190有4种输出电压(+15V，-15V，+5V，和-5V)。
电源电路110包括用于分配+15V输出电压的电阻R1和R2，一个用于放大其电流的产生电压Vy0的运算放大器191。与此类似，-15V输出电压由电阻R1和R2分配，其电流由运算放大器192放大以产生Vy1。而且电压Vy1被接地(0V)。于是产生的电压Vy0，Vy1和Vy2被用作数据电极驱动电路的电源113。
另一方面，电源电路110包括用于分配+5V输出电压的电阻R3，R4和R5，及用于放大其电流以产生电压Vx0和Vx1的运算放大器193和194。与此相似，-5V输出电压由电阻R3，R4和R5来分配且其电流由运算放大器195和196放大以生产电压Vx3和Vx4。而且，Vx2为接地电压(0V)。于是，产生的电压Vx0，Vx1，Vx2，Vx3和Vx4被用作数据电极驱动电路的电源112。
当公式(12)中，N＝240，m＝4且Vth＝2.5时，扫描电极驱动电路电源113产生的电压表示如下Vx0＝14.2V Vy1＝0V Vy2＝-14.2V与此类似，数据电极驱动电路电源112产生的电压如下给出Vx0＝+3.66V，Vx1＝+1.83V Vx2＝0V，Vx3＝-1.83V，Vx4＝-3.66V
电阻R1至R5可以按电压分配比来确定，以产生上述各电压值。
在本实施例中，选择脉冲(见图9)在每一分割周期内做相似的变化，即给出一个正交函数作为扫描电压波形(见图3)。但是，可作扫描电压波形的不限于此。比如可以使用每个分割周期内有不同组合的选择脉冲。图20所示的是此情况下扫描函数数据178的一种实例，而此情况下的扫描电压波形表示在图23中。选择脉冲的极性在每个分割周期里可以相反。此情况下的扫描函数数据178的实例表示在图21中，且此时扫描电压波形表示在图24中。而且在每一帧里正交函数组合可以是不同的。这种情况的扫描函数数据178的实例表示在图22中，且此时扫描电极Y1到Y4的扫描电压波形表示于图25中。
如图23到25所示，在分割周期内有电压极性不变和电压极性变一次、二次和三次这四种选择脉冲。已知液晶的光学特性随其上所加电压频率变化而变化。因此，选择脉冲电压极性改变的次数不同成为频率的不同，因而出现不均匀显示。于是，如图23至25所示，通过改变每一分割周期内扫描函数的组合，可以减少每一帧里极性的反转和扫描函数组合的变化，及显示不均匀性。而且，当一个分割周期内同时选出的四行扫描电压极性不平衡时，由于在一个分割周期内产生的直流成分会加在液晶元上，有时要出现显示闪光。
＂电压极性不平衡＂是指电压+Vsel使用次数不等于电压-Vsel使用次数。如在图9的情况下，当帧计数174为偶数且行计数175等于0至3时，有10个图9中用＂1＂表示的+Vsel电压，和6个用＂0＂表示的-Vsel电压。另一方面，当帧计数174奇数且行计数175为0至3时，有6个用＂1＂表示的+Vsel电压和10个用＂0＂表示的-Vsel电压。即每一帧有四个+Vsel与-Vsel的不平衡。
为了解决这一问题，可以用无不平衡的扫描函数数据178。无电压极性不平衡的扫描函数数据178的实例表示在图26中，其扫描电压的波形表示在图27中。扫描函数数据总有8个值为1，8个值为0和为一个分割周期内选出4行的扫描函数。即如图27所示，在一个分割周期内选出的四行中有8个+Vsel电压和8个-Vsel电压。
如图26所示，在一个分割周期内(四行时间)选出的全部四行中其扫描函数数据为16个，扫描函数中的8个1和8个0。此外，在考虑液晶板显示屏显示质量的情况下，扫描函数数据的条件(1)，(2)和(3)表示如下条件(1)液晶有随所加电压频率变化而改变的光学特性。因此，当加在扫描电极上的扫描电压变化的次数有差异时，将在液晶板的显示屏幕上产生诸如水平条纹这样的显示不均匀。因此，为了解决这一问题，要除去一个分割周期内全部取1值或全部取0值的四行扫描函数数据(W0到W3)。该函数设定1与0值的比率为1比3或3比1。条件(2)当数据电极电压变化时，通过液晶会在变化的时候产生以数据电极到扫描电极的串话，并在液晶板的显示屏幕上产生不均匀显示。为减少数据扫描电压的变化，一个分割周期(四行时间)被分成两部分，且在每个2-行周期内设定W0到W3取0值和1值的函数组合比率为1比3或3比1。因此，当4-行显示数据作为背景色而不变化的情况出现时，数据电极电压仅每2-行周期内做变化。
条件(3)为了减少显示图形对数据电极电压频率变化的依赖，扫描函数被设定为如图21所示的每一个分割周期都作改变。尤其是，当每一分割周期扫描函数数据都反向时最为见效。而且，为防止直流成分的加入，根据图22所示的奇偶帧数使扫描函数反向，并在一组帧数中改变扫描函数的组合。另一方面，考虑到扫描函数发生电路的难易性，使扫描函数数据组合的变化呈周期性。
满足前述条件(1)，(2)和(3)的扫描函数数据表示在图54中。
在图54中，描述了帧计数174为0，行计数175等于0到3的扫描函数数据。在一个分割周期内，有8个值为1，8个值为0。不存在一个分割周期内四行扫描函数数据都为1或0的情况。该数据具有一个0与1之比等于1比3和3比1的函数关系。即W0有等于3比1的1与0之比，W1为1比3，W2为3比1，而W3为1比3。满足条件(1)。
而且，W0到W3有1与0函数组合之比，在每2-行周期里成每两个行计数175中为1比3或3比1，并满足条件(2)。即，当行计数175为0和1时，W0为W3的1与0函数组合之比为1比3。当行计数175为2和3时，W0至W3的1与0函数组合之比为3比1。
此外，每四行计数扫描函数数据反向一次，每一帧完成时也要反向。而且，每两帧其组合也做一次变化并在8帧内全部变化过。即，条件(3)和(2)都满足。当每一帧中行计数175大于8时，扫描函数数据要被重复。
现参考图29至47说明本发明的第二实施例。
此实施例与第一实施例一样，液晶板同时有多行扫描电极被选出，从而降低了液晶驱动电压，使显示系统能耗下降，而不同之处是选出的行是一行挨一行向下移的。现参考图29和30简述该驱动方法的基本原理。
图29表示了当无源矩阵型液晶板的数行扫描电极同时被选出，且选出的行在一行挨一行地向下移时，加到扫描电极上的信号波形实例。
在图29中，液晶板有240个扫描电极，且设这些电极为Y1到Y240。成行的扫描电极以四行为单位同时被驱动，且在分割的时间间隔t内一行挨一行地向下移动这些选择的扫描电极行。因此，对于整个液晶板构成的一帧里，四行同步扫描操作要进行240次(240t)，以使扫描信号在一帧里的4t期间内加到全部扫描电极上。数行扫描电极同时选出的时间t被称为＂同时选择周期＂。本实施例的同时选择时间对应于第一实施例中分割周期的四分之一。在第一同时选择周期1内选出扫描电极Y1到Y4并受到驱动；在同时选择周期2内选出扫描电极Y3到Y6并且均受到驱动。与此类似，按四行为单位依次选出扫描电极并使其受到驱动，且在最后的同时选择周期240内，扫描电极Y1到Y3被选出和受到驱动。图29所示的波形示意性地表示在图30中。在图29中，每个同时选择周期内选出的扫描电极被加上+Vsel或者-Vsel，而未被选出的扫描电极加上0伏。本实施例中液晶板的驱动电压与第一实施例是相同的。在第二实施例中，从一帧中选出一行的周期等于四个同时选择周期(4t)，因为它与第一实施例的分割周期是相同的。权利要求书中的＂选择周期＂对应于第二实施例的四个同时选择周期。
现参考图31到47描述基于上述基本原理的液晶显示单元。
如图31所示，根据本发明第二实施例的液晶显示单元包括一个液晶板100，一个液晶控制器101，数据电极驱动电路206和207，扫描电极驱动电路208和209，以及电源电路110。用图2中表示第一实施例那些元件的相同标号代表有相同功能元件。
首先对第二实施例做一概述。
扫描电极驱动电路208和209从行时钟104和第一行标记时钟105中产生扫描函数数据214，并将扫描电极驱动电压222和223加到液晶板100上。
与数据锁定时钟103同步地向数据电极驱动电路206和207输送显示数据102。而且，扫描电极驱动电路208所产生的扫描函数数据214也被送到数据电极驱动电路206和207。数据电极驱动电路206和207在扫描函数数据214与输入的4-行显示数据之间做一预定的运算，并在其计算结果的基础上把数据电极驱动电压220提供给液晶显示板100。
电源电路110由5伏电源111产生数据电极驱动电路的电源电压112，并将该电压提供给数据电极驱动电路206和207中。而且，电源电路110还产生扫描电极驱动电路的电源电压113，并将该电压提供给扫描电极驱动电路208和209。数据电极驱动电路的电源电压112由5个电平电压构成(Vx0，Vx1，Vx2，Vx3和Vx4)。扫描电极驱动电路的电源电压113由3个电平电压组成(Vy0，Vy1和Vy2)。电源电路110产生的各电源电压的电平与第一实施例中的相同。
现在通过一一举例详细地描述上述各部分。
参考图32至40来描述扫描电极驱动电路208和209，并参考图41至44描述数据电极驱动电路206和207。
首先，参考图32至40描述扫描电极驱动电路208。
如图32所示，扫描电极被驱动电路208包括一个扫描函数数据发生电路260，时钟控制电路261，解码器263及输出电路265(一个电平移动二极管266和一电压选择器268)。
时钟控制电路261从第一行标记时钟105和行时钟104中产生出时钟控制输出262和启动信号206。另一方面，扫描函数发生电路260，与行时钟104同步地产生出扫描函数数据214。扫描函数数据214与时钟控制输出262都被送至解码器263，由解码器263将一解码器输出264送至输出电路265。输出电路265包括一个电平移动二极管266和一电压选择器268。电压选择器268从扫描电极驱动电路的电源电压113的三个电平电压中选出一个并用该选出电平的电压作为扫描电极驱动电压222。
现在参考图33至35描述图32所示的扫描函数发生电路260的构成。图33是一个表示扫描函数发生电路260内部构造的示意图；而图334是其工作时序图。
如图33所示，扫描函数发生电路260包括一个帧计数器272，一扫描函数解码器277和一选择器279。
如图33和34所示，帧计数器272接收第一行标记时钟105与行时钟104，以对第一行标记时钟进行计数并产生帧计数274。扫描函数解码器277在帧计数274的基础上产生一个预定的扫描函数数据278。每当有第一行标记时钟105输入时，便修改扫描函数数据278。
选择器279根据扫描电极驱动电路208，209是工作在主动驱动状态或是从动驱动状态的情况，而进行不同的操作。在主动驱动状态下，选择器279将扫描函数解码器277产生的扫描函数数据278作为扫描函数数据214输出。另一方面，在从动驱动状态下，选择器279将该扫描电极驱动外部输入的扫描函数输入数据270作为扫描函数数据214输出。扫描电极驱动电路工作在主动驱动状态还是从动驱动状态的指定由主动模式信号271产生。在从动驱动状态下，帧计数器272和扫描函数解码器277停止工作。
扫描函数解码器277产生的扫描函数数据278实例表示在图35中。在图35中，当帧计数器272的帧计数274为0时，扫描函数数据278为W0＝1，W1＝0，W2＝1和W3＝1。当帧计数为1时，扫描函数数据278为W0＝0，W1＝1，W2＝0和W3＝0。当帧计数为2时，扫描函数数据278为W0-0，W1＝0，W2＝0和W3＝1。以此类推，扫描函数数据278如图35那样被产生出来。
解码器263(见图32)的实例将参考图36进行描述。解码器263包括一个锁定器280和解码器263-1，263-2，263-3，…，263-30。与图32相对应的那些元件将用相同的标号表示。在图36中，解码器263根据时钟控制电路的输出262和锁定在锁定器280中的扫描函数锁定数据211产生解码数据264。
由锁定电路280(见图36)和时钟控制电路261的输出262产生的扫描函数锁定数据之时序被表示在图37中。如图37所示，扫描函数数据214的四个数据W0，W1，W2和W3，由行时钟104依次选出，以形成扫描函数锁定数据211的Wa数据。数据Wa被行时钟104锁定，从而依次形成扫描函数锁定数据211的Wb，Wc和Wd。而且，时钟控制电路261从第一行标记时钟105过去之后的第四个行时钟起，产生逻辑值为0并含有四个相连时钟的C1。而且，输出C1被行时钟104锁定，依次产生了C2，C3和C4。
解码器263-1至263-30有如图38所示的结构。当时钟控制电路261的输出262-1为逻辑0时，解码器263-1被选中，而当该输出为逻辑1时，则不被选中。选中时，根据扫描函数锁定数据211逻辑值得到的解码器输出264-1，被送至输出电路265。解码器263-2至263-30也与之相同。
现将参考图39描述输出电路265(见图32)的一个实例。
与图32相对应的那些部分将用相同的标号表示。在图39中，电平移动二极管266-1移动解码器输出264-1的电平，而电压选择器268-1则由该二极管的输出267操作。当相应的解码器263-1被选中时，电压选择器268-1将根据解码器输出264-1而工作。即当扫描函数锁定数据211为逻辑1时，电压Vy0(图40中的+Vsel)被选中，而当扫描函数锁定数据211为逻辑0时，电压Vy2(图40中的-Vsel)被选中，从而产生扫描电极电压222。另一方面，当未被选中时，电压选择器268-1产生Vy1(0伏)作为扫描电极电压222，而与扫描函数锁定数据211的逻辑值无关。
图31的扫描电极驱动电路208已描述过了，另一扫描电极驱动电路209与之相同。但是，由于扫描电极驱动电路209是在从动驱动状态下工作的，而不同于扫描电极驱动电路208，所以扫描函数发生电路260(见图33)变成从动模式。即由于图33的选择器279在从动状态下工作，则选择外部输入的扫描函数输入数据270作为扫描函数数据214(在此情况下，扫描电极驱动电路208产生的扫描函数数据214被输入进来)。
现参考图41至44描述图31所示的数据电极驱动电路206，207的实例。
如图41所示，数据电极驱动电路206，207包括一个时序控制器232，一个移位寄存器234，4-行锁定器236-1到236-4，一个相关器238，一个输出电路240(一个电平移动二极管241和一个电压选择器243)。与图31信号相对应的信号用相同的标号表示。
在图41中，启动输入信号230控制着数据电极驱动电路的工作与否。当一组数据电极驱动电路相连时，启动输出信号231被送至下一个数据电极驱动电路的启动输入端。
时序控制器232在行时钟104和数据锁定时钟103的基础上产生一个移位时钟233，和启动输出信号231。移位寄存器234在移位时钟233的计时下，依次接收显示数据。当显示数据接收工作完成时，该显示数据将作为移位寄存器的输出235被输出。4-行锁定器236利用行时钟依次锁定移位寄存器输出235，并产生一个锁定输出237。相关器238对锁定输出237和扫描函数数据214进行预定的运算。输出电路240的电平移动二极管241由相关器238的输出239产生一电平移动输出242。然后，电压选择器243从数据电极驱动电路的电源电压5个电平电压中选出一个，并将选出的电压作为数据电极电压207。
如图43所示，相关器238(见图41)包括专用的或电路251至254及解码器255。输出电路240的电平移动二极管241和电压选择器243(见图41)包含输出晶体管243-1至243-5，如图44所示。与图39相对应的部分将用相同的标号表示。图43和44所示的具体实例与第一实施例图16和17所示的相同，因此省略其细部说明部分。
当图35所示扫描函数数据被用来驱动液晶板时，往往会出现显示闪光。其原因是，各帧之间所加电压直流成份，因每帧加有相同数据电极电压而被增加了。比如，当某一列都在＂ON＂状态下显示时，则第j列的4-行显示数据237都为代表着显示＂ON＂的逻辑0。另一方面，当帧计数为0时，扫描函数数据有W0＝1，W1＝0，W2＝1和W3＝1。由于一帧周期内其重合数目为1，故数据电极电压220为Vx1。由于帧计数274为1时扫描函数数据为W0＝1，W1＝1，W2＝0和W3＝0，则一帧时间内显示数据237之间的重合数为3，且数据电极电压220为Vx3。以此类推，当帧计数为2时，数据电极电压220为Vx1；且当帧计数为3时，数据电极电压220为Vx3。
解决这一问题的方法可以考虑如第一实施例那样变化扫描函数数据的组合。参考图45至47对该方法进行描述。
图45是第二实施例扫描函数发生电路260的另一具体实例的框图。在图45中，扫描函数发生电路260包括一个帧计数器290，4-行计数器291，扫描函数解码器294，及选择器296。图46表示了扫描函数发生电路260产生的扫描函数数据实例。
在图45中，帧计数器290并行接收第一行标记时钟105和行时钟104，以对第一行标记时钟105进行计数，并产生帧计数292。4-行计数器291对行时钟104进行计数，以产生4-行计数293。用第一行标记时钟105重设4-行计数293。扫描函数解码器294根据帧计数292和4-行计数293产生出图46所示的扫描函数数据295。选择器296按照与图33所示选择器279相同的方式工作。
对上述工作再参考图47做一描述。当扫描电极驱动电路在主动驱动状态下工作时，则每当帧计数292和4-行计数293改变时，扫描函数数据214都被修改。当液晶板由此实施驱动，且其某一列都显示＂ON＂时，则第j列的4-行显示数据237都为代表着＂ON＂显示的逻辑0。另一方面，当帧计数292为0，且4-行计数293为0时，扫描函数数据为W0＝1，W1＝0，W2＝1且W3＝1。在此情况下，其它们的重合数为1，且数据电极电压220是Vx1。而且，当帧计数292为0而4-行计数293为1时，扫描函数数据为W0＝1，W1＝1，W2＝0且W3＝0。因此，显示数据237之间的重合数为3且数据电极电压220为Vx3。当帧计数292为0，4-行计数293为2时，数据电极电压220为Vx1，而当4-行计数293为3时，数据电极电压220为Vx3。
按此方式，当使用扫描函数发生电路(图45到46所示的)时，则在一帧周期内，每当4-行计数293改变时数据电极电压就有变化。因此，避免了一帧周期内由直流成分而引起的闪光。
如上所述，根据本发明的第二实施例，数据电极驱动电中的移位寄存器数量相比于第一实施例从四行减少为一行，而且更小型的数据电极驱动电路(LSI)可获得更大的效率。在第一实施例，由于通过接收四行显示数据来完成数据电极驱动电路的操作，所以需要设置等于4的倍数的显示行数。在第二实施例中，由于一行行地接收显示数据并在锁定四行显示数据之后用四行显示数据进行操作，所以显示行数不受限制。而且，在第一实施例中，由于在一个分割周期(4t)内四行同时扫描，则每四行都会在液晶显示板上产生条纹图案(串话)，而在第二实施例中，由于在一个同时选择时间(1t)内同时进行四行扫描，而且一行行地移动选出的行，所以不容易出现条纹图案。
现参考图48到50描述第三实施例。
在第三实施例中，包含在第一实施例扫描电极驱动电路中的扫描函数发生电路是设置在扫描电极驱动电路外部的。
第三实施例的液晶显示单元被表示在图48中。在该液晶显示单元中，扫描函数发生电路360，扫描函数驱动电路308及309与第一实施例的不相同。除了上述组件之外的组件则与图2中的相同。
图50中表示出扫描电极驱动电路308，309的实例。扫描电极驱动电路308，309各部分的功能，与除了没有扫描函数发生电路160之外的图6中扫描电极驱动电路108，109的功能相同。扫描电极驱动电路308，309代替图2中电路108和109使用，并可以在从动驱动状态下工作。如上所述，第一实施例中扫描函数发生电路设置在扫描电极驱动电路108，109中，而在第三实施例中，扫描函数发生电路360被独立地设置。因此，扫描函数数据314(对应于第一实施例的扫描函数数据114)及4-行时钟316(对应于该实施例的4-行时钟116)由扫描函数发生电路360提供。
图49表示了扫描函数发生电路360的一个实例。其每部分的功能与除去选择器179后的图7中所述的扫描函数发生电路160的功能相同。扫描函数发生电路360产生扫描函数数据314和4-行时钟316，以将它们提供给数据电极驱动电路306和3-7，及扫描电极驱动电路308和309。
数据电极驱动电路306和307与第一实施例的数据电极驱动电路106和107相同。在实施例1中，扫描函数数据(114)和4-行时钟(116)由扫描电极驱动电路108提供，而此例中扫描函数数据和4-行时钟则由扫描函数发生电路360提供。
图51至53表示了第四个实施例。
在第四实施例中，包括在第二实施例中扫描电极驱动电路208，209内的扫描函数发生电路被设置在扫描电极驱动电路之外。
如图51所示，液晶显示单元中的扫描函数发生电路460和扫描电极驱动电路408，409与第二实施例的不同。其他组件则与第二实施例的相同。
图52表示了扫描函数发生电路460的一个实例。扫描函数发生电路460除了没有选择器之外与图33所示的扫描函数发生电路260相同。扫描函数发生电路460产生一个扫描函数数据414，以将该数据提供给数据电极驱动电路406和407，及扫描电极驱动电路408和409。
图53表示了扫描电极驱动电路408，409的一个实例。扫描电极驱动电路408，409除了没有扫描函数发生电路之外，与图32所示的扫描电极驱动电路208，209相同。扫描电极驱动电路408，409代替图32所示的扫描电极驱动电路208，209使用，并能在从动驱动状态下工作。
如上所述，在第二实施例中，扫描函数发生电路包括在扫描电极驱动电路208，209中，而在本实施例中，扫描函数发生电路460是独立设置的。因此，扫描函数数据414(对应于实施例2的扫描函数数据214)由扫描函数发生电路460提供。
数据电极驱动电路406，407与第二实施例的数据电极驱动电路206，207是相同的。但是，第二实施例中从扫描电极驱动电路208输入的扫描函数数据(214)，则要来自于扫描函数发生电路460。
如上所述，在本发明中，扫描函数发生电路包括帧计数器，行计数器和计数解码器电路，然而其具体构造并不限于此。比如，可以用数据只读存储器(ROM)代替解码器电路。在此情况下，可以容易地设定任何扫描函数。
如上所述，根据本发明的第一和第二实施例，即使在采用多种不同时选出法的情况下，这些实施例中所述的数据电极驱动电路，扫描电极驱动电路和电源电路可以用于实施液晶显示单元的驱动法。尤其是由于数据电极驱动电路的最大容许电压或耐压可以大大地降低，所以可以降低液晶显示单元的能耗。
而且，液晶显示控制器用帧速控制灰度显示系统(参见＂液晶器件手册＂日本科学促进协会，第142委员会)作为实现灰度显示的方法。帧速控制灰度显示系统的实例在图28中有描述。图28表示了实现本半灰度的显示数据，它对于＂开＂和＂关＂的半色调，在其中两帧中的一帧显示＂开＂状态，另一帧显示＂关＂状态。该显示数据包括由两行和两列构成且受控＂开＂和＂关＂的点阵形式的四个点。因此，当在液晶板的整个显示屏上实行半灰度显示时，由于开和关的操作可防止显示屏上的闪光。在帧速控制灰度显示系统中，必须确定每一帧里各点是开或是关，即使采用本实施例的液晶显示单元这也不成问题，而且可以按照与现有平均电压驱动法灰度显示相同的方式获得所需的灰度显示。在此方式中，由于显示数据的输入接口和液晶控制器，以及数据电极驱动电路的各种时钟可以与现有技术中平均电压驱动法所用的相同，所以与现有的液晶板接口有互换性，且操作得到改善。而且，本发明可以用于已售出液晶显示单元的升级。
总之，在无源矩阵型液晶显示单元中，数据电极驱动电路所加电压的变化出现在扫描电极上即成为串话。尤其在未选定的周期里，脉冲噪声会成为串话出现在电压本来恒为0V的位置处。脉冲噪声是由于扫描驱动器输出阻抗与连接于其上的电源电路阻抗未被吸收所致。在实施例中，未被选定周期内的电压定为0伏(接地)，从而大大降低了电源的阻抗。因此，脉冲噪声可以被吸收，以致降低了因串话造成显示不均匀。此外，未选定周期内产生电压的运算放大器之类的组件是不需要的，从而使电源电路更小，成本更低。由于实施例中所述电源电路采用了5V驱动的直流-直流的变换器，所以仅需要5V电源做逻辑驱动。实施例中的液晶显示单元不同于现有的液晶显示单元，它不需要驱动液晶板的电源。
本发明易于应用于有中速响应液晶的液晶板和有高速响应液晶的液晶板。即中速响应液晶板可以按与CRT驱动相同的方式以大约70Hz的帧频进行驱动。反之，当用约70Hz帧频驱动高速响应液晶板时，就有一个称为帧频感应的亮度下降现象出现，且显示质量变劣的问题。解决这一问题的办法之一，可考虑增大驱动频率。尤其是设定驱动频率为150Hz或更大些较为理想。在本发明中，驱动频率仅由液晶控制器的控制即可完成简单的变换，而不需要特殊的改造。因此，驱动频率易于提高。
在本发明中，由于显示数据沿行的方向进行读取并被一行行地处理，因此频率便于提高。在本发明中，采用了行移位寄存器134，234和4-行锁定器136，236，且每一列都有相关器138等，从而获得一种处理系统。在该系统中需大量的相关器138等组件(最多等于数据电极数量)，而且处理显示数据的电路由一块芯片LSI构成，从而获得此系统。
在实施例3，4中，由于扫描函数发生电路与扫描电极驱动电路彼此分开独立地设置，因而便于变动扫描函数数据，强化了对用户的帮助。比如，便于升级和数据误差校正。
在上述实施例中，所举的例子是同时选出四行。但是，同时选出的行数不仅限于四行。根据数据电极驱动电路和扫描电极驱动电路降低成本，大量生产可能性等方面的要求，同时选出的行数可增加或减少。
如上所述，根据本发明可减少液晶显示单元所用的组件数。
而且，由于数据电极驱动电路可以在低电压下工作，故可以降低能耗。此外，数据电极驱动电路所需的最大容许电压或耐压也可以降低了。
进一步讲，扫描函数发生电路包含在扫描电极驱动电路中，且m行移位寄存器包含在数据电极驱动电路中，使得输入接口(如显示数据，驱动信号，各种时钟)和液晶控制器可以用与现有技术相同的组件。因此，能够与现有的液晶显示板(比如采用平均电压法驱动的液晶板)兼容。
由于显示数据可以被高速地处理，所以具有高速响应液晶的液晶板可以方便地使用。
显示不均匀性和闪光可以得到解决，从而实现较高质量的显示。
权利要求
1.一种液晶显示单元，其特征在于，它包括一个包含有M个(M等于自然数)数据电极和N个(N为自然数)扫描电极，并用于根据所述两种电极交叉点所加电压之差的均方根值进行显示的液晶板；一个用于为每个所述扫描电极提供选定电压或未选定电压的扫描电极驱动电路；以及一个用于为所述数据电极施加一种响应于输入显示数据的显示电压的数据电极驱动电路；所述的扫描电极驱动电路包含一个产生m个正交函数的正交函数发生电路；及一个扫描电路，用于从所述扫描电极中依次选出m个(m是一个小于或等于N的自然数)连续的扫描电极，并根据所述正交函数发生电路产生的m个所述正交函数，将所述选定电压加到所述m个选出扫描电极上，同时将所述的未选定电压加到N-m个未选出的电极上；所述扫描电路用同时选出的m个中被移位的P(P是小于或等于m的自然数)个扫描电极作为下一次选出的扫描电极；所述的数据电极驱动电路包括一个用于存储以P行为单元的所述输入显示数据的移位寄存器；一个用于读取存储于所述移位寄存器中的所述显示数据，并在预选定的周期内保存该读取的显示数据的m阶锁定电路；一个用所述锁定电路保存的m行所述显示数据和所述的m个正交函数进行预定运算的相关器；以及一个用于根据所述相关器运算结果从m+1个预定电平电压中选定任意一个，并将选定的电平电压施加到所述数据电极上作为所述显示电压的输出电路。
2.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，其中的P等于1。
3.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，其中的m等于4。
4.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，m等于4且P等于4。
5.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，m和P都等于4，且所述的正交函数为+1和-1的二元函数并满足下列条件(1)，(2)和(3)(1)m＝4行扫描函数数据的每个值的周期比，在所述的选出周期内为3比1或1比3；(2)4行扫描函数数据其每个值的数值比，在每半个所述选出周期内为3比1或1比3，而在每半个所述选出周期内则相反一次；和(3)所述正交函数的内容在每一个选出周期都是变化的，而且其内容在每一组选出周期内也是变化的，并在所述的一组选出周期内有变化的周期性。
6.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，P等于m，且所述的相关器进行下列表达式(11)所定义的运算Sj=Σi=1NIij·Wi+m2----(11)]]>这里Iij是一个存储在所述移位寄存器中的第i行和第j列的显示数据(当在＂ON＂状态下显示时其值为-1，而当＂OFF＂状态下显示时其值为+1)；Wi是第i个值取+1和-1的正交函数；且Sj是第j列的运算结果；所述的输出电路根据所述相关器的所述运算结果Sj选择出所述m+1个预定电压之一，以将该选出的电平电压提供给第j列的数据电极；所述数据电极驱动电路包括数量等于m列的所述相关器和所述输出电路。
7.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，P等于m，且所述的相关器进行下列表达式(11)所定义的运算Sj=Σi=1NIij·Wi+m2----(11)]]>这里Iij是一个存储在所述移位寄存器中的第i行和第j列的显示数据(当在＂ON＂状态下显示时其值是-1，而在＂OFF＂状态下显示时其值为+1)；Wi是第i个值为+1和-1的正交函数；且Sj是第j列的运算结果；所述输出电路根据所述相关器的所述运算结果Sj选择出所述预定的m+1个电平电压之一，并将所述的选出电平电压提供给第j行数据电极；所述数据电极驱动电路包括数量等于m列的所述相关器和所述输出电路；所述锁定电路整行地从所述移位寄存器中读取所述的显示数据。
8.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，它包括一个液晶控制器，它用于变换所述输入显示数据及液晶驱动信号的频率，并将频率变换后的所示显示数据和所述液晶驱动信号提供给所述扫描电极驱动电路和所述数据电极驱动电路。
9.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，它包括一个液晶控制器，它用于变换所述输入显示数据及液晶驱动信号的频率，并将频率变换后的所示显示数据和所示液晶驱动信号提供给所述扫描电极驱动电路和所述数据电极驱动电路；所述液晶控制器将所述显示数据和所述液晶驱动信号的频率变换成大于150Hz的帧频频率。
10.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，所述数据电极驱动电路包含有耐压为5伏的输出晶体管。
11.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，有一组所述扫描电极驱动电路；每个所述扫描电极驱动电路都包括所述正交函数发生电路和所述扫描电路；所述扫描电极驱动电路中预定的一个主动扫描电极驱动电路，它使所述扫描电路根据所述主动扫描电极驱动电路自身具有的所述正交函数发生电路产生的所述正交函数进行工作，并将所述正交函数提供给其他扫描电极驱动电路；所述其他扫描电极驱动电路的所述扫描电路根据所述主动扫描电极驱动电路产生的所述正交函数进行工作。
12.根据权利要求1的液晶显示单元，其特征在于，所述数据电极驱动电路和所述扫描电极驱动电路各形成在一块芯片LSI上。
13.一种液晶显示单元，其特征在于，它包括一个液晶显示板，包括M(M为自然数)个数据电极和N个(N为自然数)扫描电极，被用于根据两种所述电极交叉点处所加电压之差的均方根值进行显示；一个用于为每个所述扫描电极提供选定电压或未选定电压的扫描电极驱动电路；一个用于将响应于输入的显示数据的显示电压提供给所述数据电极的数据电极驱动电路；以及一个与所述扫描电极驱动电路分开设置，用于产生m个正交函数的正交函数发生电路；所述的扫描电极驱动电路包括一个扫描电路，用于从所述扫描电极中依次选出m个连续的扫描电极，并根据所述正交函数发生电路产生的m个正交函数将所述选定电压加到所述的m个选出扫描电极上，同时将所述未选定电压加到N-m个未选出的电极上；所述数据电极驱动电路包括一个用于以m行为单元存储分别输入的显示数据的移位寄存器；一个用于读取所述移位寄存器中所有的所述显示数据并在预定选出的周期内保持所述读取数据的锁定电路；一个利用所述锁定电路保持的m行所述显示数据和所述的m个正交函数进行预定运算的相关器，以及一个用于根据所述相关器运算结果从预定的m+1个电平电压中选定任意一个，并将所述选定的电平电压提供给所述数据电极作为所述显示电压的输出电路。
14.一种液晶显示单元，其特征在于，它包括一个包含M(M为自然数)列数据电极和N(N为自然数)行扫描电极的矩阵液晶板；一个数据电极驱动电路，用于把根据输入显示数据而确定的数据电压提供给所述数据电极；一个扫描电极驱动电路，用于同时选出m(m是等于或小于N的自然数)行扫描电极，并将另外确定的扫描电压提供给所述选出的扫描电极；以及一个电源电路，用于接收输入的单一直流电压而产生一组直流电平电压，并将所述组电压提供给所述的数据电极驱动电路和所述的扫描电极驱动电路；所述的电源电路为所述扫描电极驱动电路提供+Vsel，0和-Vsel三个直流电平电压，并为所述数据电极驱动电路提供Vx0.Vx1，…Vxm，的m+1个直流电平电压。
15.根据权利要求14的液晶显示单元，其特征在于，其中所述电源电路中的所述电压Vsel由下列表达式(2)给出Vsel=NmN2(N-1)Vth----(12)]]>这里Vth是所述液晶显示板的阈值电压。
16.根据权利要求14的液晶显示单元，其特征在于，其中所述的电压Vxk(k是等于0或m，或者大于0且小于m的整数)由下列表达式(13)给出Vxk=1NN2(N-1)(2k-m)Vth----(13)]]>这里Vth是所述液晶显示板的阈值电压。
17.一种驱动包含有扫描电极和数据电极的无源矩阵型液晶板的方法，其特征在于，包括同时选出四行所述扫描电极，并把根据一正交函数而确定的电压提供给所述选出的四行扫描电极。
18.根据权利要求17的驱动无源矩阵型液晶显示板的方法，其特征在于，其中所述的正交函数是一个二进制函数并满足下列条件(1)，(2)和(3)(1)m＝4行扫描函数数据的每个值的周期比率在所述选定周期内为3比1或1比3；(2)四行扫描函数数据的每个值数值比在每半个所述选定周期内是3比1或1比3，并且每半个所述选定周期反转一次；以及，(3)所述正交函数的内容在每一选出周期都是变化的，而且其内容在每一组选出周期中也是变化的，并在所述的一组选出周期内周期性地变化。
19.一种液晶显示单元，其特征在于，它包括一个包含有数据电极和扫描电极的液晶板，它用于根据所述数据电极与所述扫描电极交叉点处所加电压之差的均方根值进行显示；一个用于为扫描电极提供选定电压或未选定电压的扫描电极驱动电路；以及，一个把响应于输入显示数据的显示电压提供给所述数据电极的数据电极驱动电路；所述的扫描电极驱动电路以0伏作为所述的未选定电压。
20.一种扫描电极驱动电路，用于根据外部输入的水平同步信号和垂直同步信号为液晶板的每个扫描电极提供选定电压或未选定电压，其特征在于，它包括一个有一组输出端的输出总线；一个用于产生m个正交函数的正交函数发生电路；以及一个扫描电路，它用于依次从所述输出端中选出m个(m为等于或小于N的自然数)连续的输出端，以根据所述正交函数发生电路产生的m个正交函数从所述的m个选出输出端中产生所述的选定电压，且同时从N-m个未选出的输出端中产生出所述的非选定电压；所述扫描电路用同时选出的m个扫描电极中移位过的P个(P是等于或小于m的自然数)扫描电极作为下次选择出的扫描电极。
21.根据权利要求20的液晶显示单元，其特征在于，其中所述的扫描电路结构使其能够接收外部输入的正交函数和选择信号，并根据所述的选择信号选择出所述外部输入正交函数和扫描电路自身所含正交函数发生电路产生的正交函数中的任意一个，以利用选出的正交函数进行工作。
22.一个数据电极驱动电路，它用于根据外部输入的水平同步信号，点时钟和显示数据来驱动液晶板的数据电极，其特征在于，它包括一个以P行(P为自然数)为单元存储所述外部输入显示数据的移位寄存器；一个读取存储于移位寄存器中所述显示数据据并在预定选出周期内保持所述读取显示数据的m-阶锁定电路；一个用保持在所述锁定电路中的m行(m是等于或大于P的自然数)所述显示数据及m个外部输入的正交函数进行预定运算的相关器；以及，一个根据所述相关器运算结果选出预定的m+1个电平电压中的任意一个，以将所述选出的电平电压提供给所述数据电极作为显示电压的输出电路。
23.根据权利要求22的数据电极驱动电路，其特征在于，其中所述的相关器进行下列表达式(11)所定义的运算Sj=Σi=1NIij·Wi+m2----(11)]]>这里Iij是存储于所述移位寄存器中的第i行第j列的显示数据(当在＂开＂状态显示时为-1，而在＂关＂状态显示时为+1)；Wi是第i行值取+1和-1的一个正交函数；以及，Sj是第j列的运算结果；所述输出电路根据所述相关器的所述运算结果Sj从预定的m+1个电平电压中选出一个电平电压，并将选出的电平电压提供给第j列数据电极；所述相关器和所述输出电路数量上都等于M列。
24.根据权利要求22的数据电极驱动电路，其特征在于，其中所述的锁定电路整行地从所述移位寄存器中读取所述显示数据。
全文摘要
为了在无源矩阵型液晶显示单元中实现数行同时扫描和驱动的数据电极驱动电路，扫描电极驱动电路，液晶显示单元及其驱动方法。扫描电极驱动电路包括产生m行扫描函数的扫描函数发生电路。用扫描函数选出扫描电压，并将驱动电压提供给扫描电极。另一方面，数据电极驱动电路包括一个m行的移位寄存器。移位寄存器同时存储m行显示数据，对m行显示数据和扫描电极驱动电路产生的扫描函数进行比较运算。根据运算结果，从m+1个电平电压中选出一个电平并将其提供给数据电极。液晶板根据扫描电极的电压和数据电极的电压进行显示。
文档编号G02F1/133GK1137665SQ9511314
公开日1996年12月11日 申请日期1995年12月22日 优先权日1994年12月26日
发明者占桥勉, 犬塚达裕, 真野宏之, 西谷茂之, 工藤泰幸, 恒川悟, 二见利男 申请人:株式会社日立制作所