JP2011107231A - 液晶駆動方法および液晶駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】時分割方式で２値駆動しても、駆動電圧波形に依存する実効電圧の変動を抑止することのできる液晶駆動方法および液晶駆動回路を提供する。
【解決手段】液晶駆動回路１は、区分信号生成部１１が、１フレーム期間を表示期間とバイアス期間とに区分する区分信号Ｓ１を生成し、フレームメモリ１２が、１フレーム分の入力画像データを一時記憶し、走査電極駆動部１３が、区分信号Ｓ１が表示期間を示すときに、走査電極を駆動する２値信号を時分割で順次出力し、データ電極駆動部１４が、データ電極を駆動する信号として、区分信号Ｓ１が表示期間を示すときは、入力画像データに応じた２値信号を出力し、区分信号Ｓ１がバイアス期間を示すときは、フレームメモリ１２からの出力データを反転させた２値信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶駆動方法および液晶駆動回路に関する。

時分割方式のドットマトリクス型液晶表示装置の各ドットは、行方向の走査電極と列方向のデータ電極との交点に位置する液晶表示セルによって構成される。

行方向の走査電極をＣＯＭ１、ＣＯＭ２、・・・、ＣＯＭｍと表し、列方向のデータ電極をＳＥＧ１、ＳＥＧ２、・・・、ＳＥＧｎと表すと、時分割方式のドットマトリクス型液晶表示装置は、ＣＯＭ１〜ＣＯＭｍのいずれか１つの走査電極を時分割で順次駆動させるとともに、表示データに応じた電圧でデータ電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧｎを駆動させる。これによって、走査電極とデータ電極との間に形成されたコンデンサに電荷が蓄積される。

時分割方式のドットマトリクス型液晶表示装置を駆動する回路は、このコンデンサの実効電圧を制御することによって液晶表示セルの透過状態を制御し、ドットの点灯または非点灯を制御している。

選択された走査電極の選択状態の電圧と非選択状態の電圧の差をＶＡ、非選択の走査電極とデータ電極との電位差をＶＢ、走査電極の選択時間をｔ、走査線数をＮとすると、点灯時の実効電圧Ｖｏｎ、非点灯時の実効電圧Ｖｏｆｆは、
Ｖｏｎ＝√｛（ＶＡ＋ＶＢ）^２×１／Ｎ＋ＶＢ^２×（Ｎ−１）／Ｎ｝
Ｖｏｆｆ＝√｛（ＶＡ−ＶＢ）^２×１／Ｎ＋ＶＢ^２×（Ｎ−１）／Ｎ｝
と表される。

これより、Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆのコントラスト比が最大となるのは、ＶＡ＝√Ｎ×ＶＢとしたときである。したがって、走査線数Ｎが大きい場合、Ｖｏｎ／Ｖｏｆｆのコントラスト比を高くするには、ＶＡを高くする必要がある。例えば、走査線数Ｎ＝３２の場合、ＶＡを５〜８Ｖ程度にする必要がある。

ところが、時分割方式のドットマトリクス型液晶表示装置を使用する携帯機器などに搭載される集積回路の電源電圧は、低消費電力の要求を満たすため、１．５〜３Ｖ程度の低電圧である。したがって、このような低電圧駆動の集積回路にとって、液晶駆動用の高電圧を生成するには特殊な回路が必要となり、チップ面積の増加や検証手順の増加などの問題が生じる。

これに対して、従来、２値のデジタル回路で直接駆動を可能にする単純マトリクス液晶駆動方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この提案された液晶駆動方法では、線順次駆動を行う選択期間と、表示内容差によって発生する電位のばらつきを調整する調整期間を設けることにより、目的の液晶表示セルに対し、必要な電圧差を与えている。

しかし、特許文献１の液晶駆動方法は、リモコンや電卓の数字表示などに使用される比較的小型の液晶表示装置の駆動方法であり、特許文献１には、走査線数Ｎが２乃至３の場合の駆動方法しか示されていない。

これに対して、携帯機器などの電子機器では、走査線数Ｎが１２８程度の中規模の液晶表示装置が用いられる。走査線数Ｎが増加すると、走査電極の選択時間ｔが短くなる。

そのため，非点灯の液晶表示セルの透過率が増加する一方，点灯の液晶表示セルの透過率が減少してしまう。その結果，表示された画像のコントラストが低下し，良好な表示特性が得られなくなる、という問題が発生する。

また、データ電極の駆動電圧波形に依存して、液晶表示セルごとに実効電圧Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆが変動する問題も生じる。液晶表示セルの点灯／非点灯の閾値は、どの液晶表示セルでも一定であるので、実効電圧Ｖｏｎが閾値を下回る、あるいは実効電圧Ｖｏｆｆが閾値を上回る、というような実効電圧の変動が生じると、液晶表示セルが正常に点灯／非点灯しなくなる、という問題が発生する。

特開平１１−５２３３２号公報 （第３ページ、図１）

そこで、本発明の目的は、走査電極数の多いドットマトリクス型液晶表示装置を時分割方式で２値駆動しても、駆動電圧波形に依存する実効電圧の変動を抑止することのできる液晶駆動方法および液晶駆動回路を提供することにある。

本発明の一態様によれば、ドットマトリクス型液晶表示装置を駆動する液晶駆動方法であって、走査電極を駆動する２値信号を時分割で順次出力する表示期間と、前記走査電極の駆動を行わないバイアス期間と、を設け、前記表示期間中は、入力画像データに応じた２値の駆動信号をデータ電極へ出力し、前記バイアス期間中は、前記駆動信号の反転信号を前記データ電極へ出力することを特徴とする液晶駆動方法が提供される。

また、本発明の別の一態様によれば、ドットマトリクス型液晶表示装置を駆動する液晶駆動回路であって、１フレーム期間を表示期間とバイアス期間とに区分する区分信号を生成する区分信号生成手段と、入力画像データを一時記憶する画像データ記憶手段と、前記区分信号が前記表示期間を示すときに、走査電極を駆動する２値信号を時分割で順次出力する走査電極駆動手段と、前記区分信号が前記表示期間を示すときは、前記入力画像データに応じた２値の駆動信号をデータ電極へ出力し、前記区分信号が前記バイアス期間を示すときは、前記画像データ記憶手段に記憶された前記入力画像データを読み出して、その値を反転させた２値の駆動信号を前記データ電極へ出力するデータ電極駆動手段とを備えることを特徴とする液晶駆動回路が提供される。

本発明によれば、走査電極数の多いドットマトリクス型液晶表示装置を時分割方式で２値駆動しても、駆動電圧波形に依存する実効電圧の変動を抑止することができる。

本発明の実施例１に係る液晶駆動回路の構成の例を示すブロック図。 本発明の実施例１に係る液晶駆動回路の動作の例を示す波形図。 図２の動作波形に対する液晶パネルの表示イメージを示す図。 本発明の実施例２に係る液晶駆動回路の構成の例を示すブロック図。 本発明の実施例２に係る液晶駆動回路の動作の例を示す波形図。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施例１に係る液晶駆動回路の構成の例を示すブロック図である。

本実施例の液晶駆動回路１は、フレーム信号により示される１フレーム期間を表示期間とバイアス期間とに区分する区分信号Ｓ１を生成する区分信号生成部１１と、１フレーム分の入力画像データを一時記憶するフレームメモリ１２と、区分信号Ｓ１が表示期間を示すときに、ドットマトリクス型液晶表示装置（非図示）の走査電極を駆動する２値信号を時分割で順次出力する走査電極駆動部１３と、区分信号Ｓ１を選択信号とするセレクタ５１により入力画像データまたはフレームメモリ１２からの出力のいずれかを選択し、ドットマトリクス型液晶表示装置のデータ電極を駆動する信号として、区分信号Ｓ１が表示期間を示すときは、入力画像データに応じた２値信号を出力し、区分信号Ｓ１がバイアス期間を示すときは、フレームメモリ１２からの出力データを反転させた２値信号を出力するデータ電極駆動部１４と、を備える。

走査電極駆動部１３の出力信号およびデータ電極駆動部１４の出力信号は、ドットマトリクス型液晶表示装置を交流駆動するために、フレーム反転部５２により１フレームおきに反転され、走査電極駆動信号およびデータ電極駆動信号として、それぞれ出力される。

次に、図２を用いて、本実施例の液晶駆動回路１の動作について説明する。

図２では、走査電極駆動信号としてＣＯＭ１〜ＣＯＭ８を出力し、データ電極駆動信号としてＳＥＧ１〜ＳＥＧ８を出力する場合を例にとって、本実施例の液晶駆動回路１の動作波形を示している。

液晶駆動回路１へ入力されるフレーム信号は、フレーム間隔を示す信号であり、１フレームごとに、信号レベルのＨ／Ｌが変化する。

ここで、信号レベル‘Ｈ’は液晶駆動回路１の電源電圧電位であり、信号レベル‘Ｌ’は接地電位とする。以下の説明における信号レベル‘Ｈ’、‘Ｌ’は、総てこの２値の電位である。

フレーム信号が‘Ｌ’レベルのとき、フレーム反転部５２は、走査電極駆動部１３およびデータ電極駆動部１４の出力信号の信号レベルを反転させるものとする。そこで、ここでは、フレーム信号が‘Ｌ’レベルであるときのフレーム期間をフレーム反転期間と称する。

以下の説明では、フレーム信号が‘Ｈ’レベルであるフレームについての動作を中心に説明する。このフレーム期間では、走査電極駆動部１３の出力がそのまま走査電極駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ８として出力され、データ電極駆動部１４の出力がそのままデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として出力される。

本実施例の区分信号生成部１１は、１フレーム期間を２分し、その前半を表示期間、後半をバイアス期間として示すべく、１フレーム期間を１周期としてＨ／Ｌを繰り返す区分信号Ｓ１を生成する。ここでは、区分信号Ｓ１は、表示期間を‘Ｈ’レベルで示し、バイアス期間を‘Ｌ’レベルで示すものとする。

走査電極駆動部１３は、区分信号Ｓ１が‘Ｈ’レベルで表示期間を示すとき、１ライン分の画像データを表示する点灯期間ｔの間だけ‘Ｌ’となる信号を、走査電極駆動信号ＣＯＭ１から走査電極駆動信号ＣＯＭ８へ向かって順次シフトさせながら出力する。

一方、区分信号Ｓ１が‘Ｌ’レベルでバイアス期間を示すときは、走査電極駆動部１３は、走査電極駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ８を‘Ｈ’レベルのままとする。

セレクタ５１は、区分信号Ｓ１が‘Ｈ’レベルのとき、入力画像データを選択してデータ電極駆動部１４へ出力する。

このとき、データ電極駆動部１４は、入力画像データに応じた２値の信号をデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として出力する。

例えば、１ライン目の入力画像データが‘１１１１０００１’であったとすると、データ電極駆動部１４は、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として‘ＨＨＨＨＬＬＬＨ’を出力する。同様にして、２ライン目から８ライン目の入力画像データに対して、図２に示すようなデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８が出力されるものとする。

図３に、この最初のフレームの走査電極駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ８およびデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８の出力波形に対する、液晶パネルの表示イメージを示す。

図３に示すように、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８が‘Ｌ’レベル、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８が‘Ｈ’レベルとなる交点の液晶表示セルは点灯し、それ以外は非点灯となる。

動作の説明の続きに戻って、入力された１フレーム分の入力画像データは、フレームメモリ１２に一時記憶される。

次に、区分信号Ｓ１が‘Ｌ’レベルになると、セレクタ５１は、フレームメモリ１２の出力を選択してデータ電極駆動部１４へ出力する。フレームメモリ１２からは、直前の表示期間の入力画像データと同じ画像データが１ラインずつ読み出される。

このとき、データ電極駆動部１４は、フレームメモリ１２から読み出された画像データを反転させた２値の信号をデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として出力する。

例えば、先に例に挙げた１ライン目の入力画像データ‘１１１１０００１’に対して、電極駆動部１４は、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として‘ＬＬＬＬＨＨＨＬ’を出力する。

このように、本実施例では、１フレーム期間の前半を表示期間、後半をバイアス期間として、データ電極駆動部１４から出力するデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８を、表示期間とバイアス期間とで反転させている。

したがって、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８それぞれの駆動波形は、表示期間とバイアス期間とで相補的な波形となる。そのため、１フレーム単位で見ると、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８で駆動される液晶表示セルに印加される電位は、‘Ｈ’レベル期間と‘Ｌ’レベル期間とが等しくなる。

これにより、液晶表示セルにかかる実効電圧Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆのデータ電極駆動信号の駆動波形依存性を排除することができ、実効電圧Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆの変動を抑止することができる。すなわち、総ての液晶表示セルにおいて、液晶表示セルの閾値に対する実効電圧Ｖｏｎと、Ｖｏｆｆの関係を一定にすることができる。

このような本実施例によれば、走査電極数の多いドットマトリクス型液晶表示装置を時分割方式で２値駆動しても、駆動電圧波形に依存する実効電圧の変動を抑止することができ、総ての液晶表示セルにおいて、液晶表示セルの閾値に対する実効電圧Ｖｏｎと、Ｖｏｆｆの関係を一定にすることができる。これにより、液晶表示セルの点灯／非点灯動作が不安定になることを防止することができる。

実施例１では、１フレーム分の画像データの入力ごとにバイアス期間を設ける例を示したが、本実施例では、１ライン分の画像データの入力ごとにバイアス期間を設ける例を示す。

図４は、本発明の実施例２に係る液晶駆動回路の構成の例を示すブロック図である。本実施例の液晶駆動回路２も、基本的な構成は、実施例１の液晶駆動回路１と同じである。

本実施例の液晶駆動回路２は、フレーム信号により示される１フレーム期間を、１ライン分の画像データの入力ごとに表示期間とバイアス期間とに区分する区分信号Ｓ２を生成する区分信号生成部２１と、１ライン分の入力画像データを一時記憶するラインメモリ２２と、区分信号Ｓ２が表示期間を示すときに、ドットマトリクス型液晶表示装置（非図示）の走査電極を駆動する２値信号を時分割で順次出力する走査電極駆動部２３と、区分信号Ｓ２を選択信号とするセレクタ５１により入力画像データまたはラインメモリ２２からの出力のいずれかを選択し、ドットマトリクス型液晶表示装置のデータ電極を駆動する信号として、区分信号Ｓ２が表示期間を示すときは、入力画像データに応じた２値信号を出力し、区分信号Ｓ２がバイアス期間を示すときは、ラインメモリ２２からの出力データを反転させた２値信号を出力するデータ電極駆動部２４と、を備える。

実施例１と同様、走査電極駆動部２３の出力信号およびデータ電極駆動部２４の出力信号は、フレーム反転部５２により１フレームおきに反転され、走査電極駆動信号およびデータ電極駆動信号として、それぞれ出力される。

次に、図５を用いて、本実施例の液晶駆動回路２の動作について説明する。

ここでも、実施例１と同様、走査電極駆動信号としてＣＯＭ１〜ＣＯＭ８を出力し、データ電極駆動信号としてＳＥＧ１〜ＳＥＧ８を出力する場合を例にとって説明する。

本実施例の区分信号生成部２１は、１ライン分の画像データを表示する点灯期間ｔごとに‘Ｈ’レベルと‘Ｌ’レベルを交互に出力する区分信号Ｓ２を生成する。本実施例でも、区分信号Ｓ２は、‘Ｈ’レベルが表示期間を示し、‘Ｌ’レベルがバイアス期間を示すものとする。

走査電極駆動部２３は、点灯期間ｔの間だけ‘Ｌ’となる信号を、区分信号Ｓ２が‘Ｈ’レベルとなるごとに、走査電極駆動信号ＣＯＭ１から走査電極駆動信号ＣＯＭ８へ向かって順次シフトさせながら出力する。

したがって、区分信号Ｓ２が‘Ｌ’レベルでバイアス期間を示すときは、走査電極駆動部１３から出力される走査電極駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ８は、‘Ｈ’レベルとなる。

セレクタ５１は、区分信号Ｓ２が‘Ｈ’レベルのとき、入力画像データを選択してデータ電極駆動部２４へ出力する。

このとき、データ電極駆動部２４は、入力画像データに応じた２値の信号をデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として出力する。

例えば、１ライン目の入力画像データが‘１１１１０００１’であったとすると、データ電極駆動部１４は、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として‘ＨＨＨＨＬＬＬＨ’を出力する。

入力された１ライン分の画像データは、ラインメモリ２２に一時記憶される。

次に、区分信号Ｓ２が‘Ｌ’レベルになると、セレクタ５１は、ラインメモリ２２の出力を選択してデータ電極駆動部２４へ出力する。ラインメモリ２２からは、直前の表示期間の入力画像データと同じ画像データが読み出される。

このとき、データ電極駆動部２４は、ラインメモリ２２から読み出された画像データを反転させた２値の信号をデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として出力する。

例えば、先に例に挙げた１ライン目の入力画像データ‘１１１１０００１’に対して、電極駆動部２４は、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８として‘ＬＬＬＬＨＨＨＬ’を出力する。

このように、本実施例では、１ライン分の画像データが入力されるごとに表示期間とバイアス期間を切り換え、データ電極駆動部２４から出力するデータ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８を、実施例１と同様、表示期間とバイアス期間とで反転させている。

したがって、本実施例においても、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８それぞれの駆動波形は、表示期間とバイアス期間とで相補的な波形となる。そのため、１フレーム単位で見ると、データ電極駆動信号ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８で駆動される液晶表示セルに印加される電位は、‘Ｈ’レベル期間と‘Ｌ’レベル期間とが等しくなる。

これにより、本実施例においても、実施例１と同様に、液晶表示セルにかかる実効電圧Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆのデータ電極駆動信号の駆動波形依存性を排除することができ、実効電圧Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆの変動を抑止することができる。すなわち、総ての液晶表示セルにおいて、液晶表示セルの閾値に対する実効電圧Ｖｏｎと、Ｖｏｆｆの関係を一定にすることができる。

そのとき、実施例１では、１フレーム分の画像データを一時記憶する必要があるため、フレームメモリを使用する。そのため、大きな容量のメモリを必要とする。

それに対して、本実施例では、ラインメモリに１ライン分の画像データを一時記憶するだけでよいので、使用するメモリの容量を小さくすることができる。

このような本実施例によれば、使用するメモリの容量が小さいので、集積回路化したときのチップサイズを小さくすることができる。

１、２ 液晶駆動回路
１１、２１ 区分信号生成部
１２ フレームメモリ
１３、２３ 走査電極駆動部
１４、２４ データ電極駆動部
２２ ラインメモリ
５１ セレクタ
５２ フレーム反転部

Claims (4)

1. ドットマトリクス型液晶表示装置を駆動する液晶駆動方法であって、
   走査電極を駆動する２値信号を時分割で順次出力する表示期間と、前記走査電極の駆動を行わないバイアス期間と、を設け、
   前記表示期間中は、入力画像データに応じた２値の駆動信号をデータ電極へ出力し、
   前記バイアス期間中は、前記駆動信号の反転信号を前記データ電極へ出力する
   ことを特徴とする液晶駆動方法。
2. ドットマトリクス型液晶表示装置を駆動する液晶駆動回路であって、
   １フレーム期間を表示期間とバイアス期間とに区分する区分信号を生成する区分信号生成手段と、
   入力画像データを一時記憶する画像データ記憶手段と、
   前記区分信号が前記表示期間を示すときに、走査電極を駆動する２値信号を時分割で順次出力する走査電極駆動手段と、
   前記区分信号が前記表示期間を示すときは、前記入力画像データに応じた２値の駆動信号をデータ電極へ出力し、前記区分信号が前記バイアス期間を示すときは、前記画像データ記憶手段に記憶された前記入力画像データを読み出して、その値を反転させた２値の駆動信号を前記データ電極へ出力するデータ電極駆動手段と
   を備えることを特徴とする液晶駆動回路。
3. 前記区分信号生成手段が、１フレーム分の画像データの入力ごとに前記表示期間と前記バイアス期間を交互に発生させる区分信号を生成し、
   前記画像データ記憶手段が１フレーム分の入力画像データを一時記憶する
   ことを特徴とする請求項２に記載の液晶駆動回路。
4. 前記区分信号生成手段が、１ライン分の画像データの入力ごとに前記表示期間と前記バイアス期間を交互に発生させる区分信号を生成し、
   前記画像データ記憶手段が１ライン分の入力画像データを一時記憶する
   ことを特徴とする請求項２に記載の液晶駆動回路。

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