JP2011107231A - 液晶駆動方法および液晶駆動回路 - Google Patents
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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
【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+VB2×(N−1)/N}
Voff=√{(VA−VB)2×1/N+VB2×(N−1)/N}
と表される。
Von=√{(VA+VB)2×1/N+VB2×(N−1)/N}
Voff=√{(VA−VB)2×1/N+VB2×(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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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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