JP2954162B1 - 液晶駆動回路 - Google Patents
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Abstract
低減する。 【解決手段】 ライン反転の際に、選択されたコモン電
極COM1と、全てのセグメント電極SEG1、…、S
EGnとを、スイッチ回路SWC1、…、SWCn、S
WS1、…、SWSnを使用して電源から一旦切り離
し、スイッチ回路SWCA1、…、SWCAn、SWS
Aを用いて短期間短絡する。次いで、スイッチを切り換
えて各電極を電源に接続し、所定の電圧に移行させる。
各電極に残された電荷を再利用することで、液晶駆動回
路の消費電流を低減する。
Description
し、更に詳しくは、ライン反転駆動方式を採用する液晶
駆動回路に関する。
に液晶表示パネルが使用されている。このような液晶表
示パネルを駆動する駆動回路では、一般的に、バッテリ
による長時間の連続駆動を可能にするため、消費電流を
出来るだけ低減することが求められている。
いて説明する。液晶は、同じ極性のレベルを加え続ける
と特性が劣化してしまうため、一度プラス極性のレベル
を加えた後にはマイナス極性のレベルを加えなければな
らない。このように極性を反転させる液晶表示パネルの
駆動方式には、ライン反転駆動方式とフレーム反転駆動
方式とが知られている。
る電極駆動のタイミングチャートである。COM1〜C
OMnはコモン電極の信号を、SEG1〜SEGnはセ
グメント電極の信号を夫々示し、各信号が2フレームに
わたって示されている。ライン反転駆動方式では、コモ
ン電極とセグメント電極との間の電圧極性を各走査ライ
ン毎に反転させている。また、図8は、従来のフレーム
反転駆動方式よる電極駆動のタイミングチャートで、図
7と同様に示している。フレーム反転駆動方式では、各
フィールドの切り替え時にコモン電極とセグメント電極
との間の電圧極性を反転させている。
液晶表示装置では特に、各走査ライン毎に電極間の電圧
極性を反転させるので、その極性反転タイミングで、各
電極に蓄えられた電荷が放出される。このため、この形
式の液晶駆動回路では、消費電力が大きいという問題が
あった。
413号において、フレーム反転駆動方式を採用する液
晶駆動回路において、電圧極性の反転の際に従来は捨て
られていた電荷を回収して消費電力を低減した液晶駆動
回路を提案した。該提案では、選択されたコモン端子と
次に選択されるコモン端子とを順次に短絡させて、コモ
ン電極に蓄えられていた電荷を順次に回収/利用する構
成を採用した。
は、フレーム反転駆動方式の駆動回路を対象としたもの
であり、ライン駆動方式を採用する駆動回路を対象とし
たものではない。しかし、ライン反転駆動方式を採用す
る液晶駆動回路では特に、消費電力の低減の要請が大き
い。
式を採用する液晶駆動回路において、液晶表示パネルの
電極に蓄えられた電荷を回収/利用することで、消費電
流を低減した液晶駆動回路を提供することを目的とす
る。
め、本発明の液晶駆動回路は、液晶表示パネルのコモン
電極を駆動する複数のコモン端子と、液晶表示パネルの
セグメント電極を駆動する複数のセグメント端子とを備
え、液晶表示パネルをライン反転駆方式で駆動する液晶
駆動回路において、ライン反転タイミングに応答して所
定期間を設定するタイミング設定手段と、選択されたコ
モン端子と前記セグメント端子の少なくとも一部とを、
前記所定期間中に電源から切り離して短絡するスイッチ
回路とを備え、ライン反転タイミングに際して前記少な
くとも一部のセグメント電極及び前記選択されたコモン
端子の電荷を回収することを特徴とする。
晶駆動回路では、ライン反転タイミング前後の所定期間
中に、選択されたコモン電極と少なくとも一部のセグメ
ント端子、好ましくは全てのセグメント端子、とを短絡
する。これによって、選択されたコモン端子及びこれと
短絡されたセグメント端子に残った電荷を回収し再利用
して、ライン反転後に移行すべき電位に近い電位にまで
電極電位を上昇させることで、液晶駆動回路における消
費電流を低減する。
る。図9は一般的な液晶表示装置のブロック図である。
液晶表示パネル29の各液晶セル28を等価モデルで考
えると、セグメント電極及びコモン電極を端子とするキ
ャパシタンスである。液晶駆動回路では、選択されたコ
モン端子とセグメント端子とには相互に逆極性の信号が
印加される。図7に示すように、ライン反転時には、選
択されたコモン端子はVLC5のレベルからVDDレベ
ルに立ち上がり、セグメント端子は逆にVDDレベルか
らVLC5レベルまで立ち下がる。つまり、ライン反転
直前の表示状態のセグメント端子及びコモン端子のレベ
ルは、それぞれVDD及びVLC5である。従って、こ
のときの電荷Qは、液晶セルの容量をCとすると Q=C(VDD−VLC5) …(12) である。
極SEG及びコモン電極COMを外部から切り離し、相
互に短絡すると、短絡した後の電圧をVSHとすると、電
荷Qは、 Q=C(VDD−VSH)+C(VSH−VLC5) …(13) になる。
C5)であり、それぞれの電圧に対する電荷をQSHとす
ると、 Q=2QSH、 QSH=Q/2 …(14) となる。上記より、電荷としてはショート時にQ/2が
供給され、残りのQ/2が電源回路19より供給される
ことになる。従って、この場合は半分の消費電流で済む
ことになる。選択されたコモン電極と短絡すべきセグメ
ント電極は任意に選定できるが、好ましくは、全てのセ
グメント電極を選択されたコモン電極と短絡させる。
に基づいて本発明を更に詳細に説明する。本発明の液晶
駆動回路は、図9に示した一般的な液晶表示装置で使用
できる。液晶表示装置は、液晶セル28がマトリクス状
に配置された液晶パネル29と、液晶パネル29を駆動
する液晶駆動回路とから成る。液晶駆動回路は、左右方
向からライン選択を行うコモン信号を発生するコモン出
力回路26と、上下方向から表示データであるセグメン
ト信号を発生するセグメント出力回路27と、外部入力
信号に基づいてセグメント出力回路27とコモン出力回
路26とを制御する制御回路25と、図示しない電源回
路とを有する。
液晶駆動回路を示すブロック図である。液晶駆動回路
は、コモン信号発生回路20及びコモンレベル選択回路
21を含むコモン出力回路と、セグメントデータ発生回
路22を含むセグメント出力回路と、タイミングジェネ
レータ23及び遅延回路13、14等を含む制御回路
と、電源回路19とを有する。
3へ入力し、タイミングジェネレータ23の出力T2を
コモン信号発生回路20に入力する。コモン信号発生回
路20の出力C1、C2、…・、Cn及び電源回路19
の出力VDD、VLC1、VLC4、VLC5をコモンレベル選択回路
21に入力する。タイミングジェネレータ23の出力T
2は更に遅延回路14と2入力ANDゲート11の一方
の入力端子に入力し、遅延回路14の出力T2Dは遅延
回路13及びコモン信号発生回路20に入力している。
遅延回路13の出力はインバータ12を介して2入力A
NDゲート11の他方の入力端子に入力している。2入
力ANDゲート11の出力1SHは2入力ANDゲート
NA1、NA2、…、NAnの一方の入力端子に入力
し、2入力ANDゲートNA1、NA2、…、NAnの
他方の入力端子にはそれぞれコモン信号発生回路20の
出力C1、C2、…・、Cnを入力する。
LC5及びセグメント出力データRAM(0:n)は、セ
グメントデータ発生回路22に入力している。コモンレ
ベル選択回路21の出力はアナログスイッチSWD1、
SWD2、…、SWDnとアナログスイッチSWE1、
SWE2、…、SWEnに入力し、これらアナログスイ
ッチの制御信号はT2Dである。アナログスイッチSW
D1、SWD2、…、SWDnの他端とアナログスイッ
チSWE1、SWE2、…、SWEnの他端はそれぞれ
共通接続され、それぞれ対応するアナログスイッチSW
C1、SWC2、…、SWCnに入力している。アナロ
グスイッチSWC1、SWC2、…、SWCnの制御信
号はそれぞれ上記2入力ANDゲートNA1、NA2、
…、NAnの出力である。アナログスイッチSWC1、
SWC2、…、SWCnの出力はそれぞれコモン信号C
OM1、COM2、…、COMnで、各コモン端子を経
由して出力される。
アナログスイッチSWF1、SWF2、…、SWFnと
アナログスイッチSWG1、SWG2、…、SWGnと
に入力し、これらアナログスイッチの制御信号はT2D
である。アナログスイッチSWF1、SWF2、…、S
WFnの他端とアナログスイッチSWG1、SWG2、
…、SWGnの他端はそれぞれ共通接続され、それぞれ
対応するアナログスイッチSWS1、SWS2、…、S
WSnに入力する。アナログスイッチSWS1、SWS
2、…、SWSnの制御信号はすべてタイミング信号1
SHである。アナログスイッチSWS1、SWS2、
…、SWSnの出力はそれぞれセグメント信号SEG
1、SEG2、…、SEGnで、各セグメント端子を経
由して出力される。
Mnは対応するアナログスイッチSWCA1、SWCA
2、…、SWCAnに接続し、アナログスイッチSWC
A1、SWCA2、…、SWCAnの他端は各セグメン
ト端子SEG1、SEG2、…、SEGnに接続してい
る。アナログスイッチSWCA1、SWCA2、…、S
WCAnの制御信号はそれぞれNA1、NA2、…、N
Anである。セグメント端子SEG1、SEG2、…、
SEGnはすべてアナログスイッチSWSAで相互に接
続され、アナログスイッチSWSAの制御信号はタイミ
ング信号1SHである。
選択回路21、コモン信号発生回路20、セグメントデ
ータ発生回路22、タイミングジェネレータ23は、周
知の回路であり、その構成についての詳細な説明は省略
する。
駆動回路は、アナログスイッチSWSA、SWCA1、
SWCA2、…、SWCAn、SWC1、SWC2、
…、SWCn、SWS1、SWS2、…、SWSnと、
2入力ANDゲートNA1、NA2、…、NAn、2入
力ANDゲート11と、遅延回路13、14と、インバ
ータ12とを、従来のライン反転駆動方式の液晶駆動回
路の構成要素に加えている。図2は図1の液晶駆動回路
のタイミングチャートである。同図に示すように、タイ
ミングT2の立ち上がりに応答して遅延回路13、1
4、インバータ12、及び、アンドゲート1で生成され
たワンショット信号1SHがハイレベルの期間に、アナ
ログスイッチSWS1、SWS2、…、SWSnがオフ
し、アナログスイッチSWSAがオンする。これによ
り、セグメント端子SEG1、SEG2、…、SEGn
に所望の電圧レベルを電源回路19から供給するに先立
って、セグメント端子SEG1、SEG2、…、SEG
nを相互に短絡する。
M1とすると、コモン選択信号C1がハイレベルでかつ
タイミング信号1SHがハイレベルの期間に、アナログ
スイッチSWC1はオフし、SWCA1はオンする。こ
れにより、選択されたコモン端子COM1に所望の電圧
レベルを電源回路19から供給するに先立って、コモン
端子COM1と上記短絡したセグメント端子SEG1、
SEG2、…、SEGnとを短絡する。ここで、タイミ
ング信号1SHのハイレベル期間の中心にライン反転タ
イミングT2Dがくるように構成している。セグメント
端子SEG1、SEG2、…、SEGnの全てが前記短
絡の直前に点灯データを出力していた場合には、これら
はVDDレベルを保持しており、選択されたコモン電極
COM1はVLC5レベルを保持しているので、これら
を短絡することで電荷の移動が生じ、平均化された電圧
レベルになる。従って、次のライン反転後の駆動では、
これらを平均化された電圧レベルから所望の電圧レベル
に上昇させるだけですむため、消費電流を削減すること
ができる。
いて、図2のタイミングチャートを参照して更に詳細に
説明する。タイミングジェネレータ23はクロックCK
にて分周したタイミングT2を発生する。遅延回路14
は、タイミングT2を遅延させてタイミングT2Dを作
る。このT2Dがライン反転タイミングとなる。コモン
信号発生回路20はタイミングT2Dの立ち下がりで順
次タイミングC1、C2、…、Cnを発生する。タイミ
ング信号1SHはタイミングT2の立ち上がり検出のワ
ンショット信号となっている。
延回路13と遅延回路14とで作られる。タイミングT
2Dの立ち上がりは、タイミング信号1SHのハイレベ
ル幅の中心付近にくるように設定されている。ここで、
コモン端子COM1の選択期間中のL1期間では、コモ
ン端子COM1のレベル1(図1参照)はVDDに設定
され、レベル2(図1参照)はVLC5に設定され、他
のコモン端子COM2、…、COMnのレベル1はVL
C4に設定され、レベル2はVLC1に設定される。同
様に、コモン端子COMnの選択期間中のL1期間で
は、COMnのレベル1はVDDに設定され、レベル2
はVLC5に設定され、他のコモン端子COM1、…、
COMn-1のレベル1はVLC4に設定され、レベル
2はVLC1に設定される。
SEGnは、点灯状態(例えばRAMn=1)のとき、
L1の期間では、レベル1はVLC5に設定され、レベ
ル2はVDDに設定される。また、非点灯状態(例えば
RAMn=0)のとき、L1の期間では、レベル1はV
LC3に設定され、レベル2はVLC2に設定される。
コモン端子COM1の選択期間中にタイミング信号1S
Hがハイレベルになると、2入力ANDゲートNA1の
出力がハイレベルとなり、アナログスイッチSWC1が
オフ状態に、残りのアナログスイッチSWC2、…、S
WCnがオン状態になり、アナログスイッチSWCA1
がオン状態に、残りのアナログスイッチSWCA2、
…、SWCAnがオフ状態になる。また、アナログスイ
ッチSWS1、…、SWSnがオフ状態に、アナログス
イッチSWSAがオン状態になる。
G2、…、SEGnが点灯状態の場合には、セグメント
端子SEG1、SEG2、…、SEGnのレベルと、選
択されたコモン電極COM1のレベルとが補完され、電
圧として平均化された電圧Vaとなる。この時の動作は
電荷移動のみなので消費電流は発生しない。その後タイ
ミング信号1SHの立ち下がりで、2入力ANDゲート
NA1の出力がローレベルとなり、アナログスイッチS
WC1がオン状態になり、アナログスイッチSWCA1
がオフ状態になる。また、アナログスイッチSWS1、
…、SWSnがオン状態、アナログスイッチSWSAが
オフ状態になる。これにより、コモン端子COM1は電
圧Vaから所望のVDDになり、セグメント端子SEG
1、SEG2、…、SEGnは電圧Vaから所望のVL
C5になる。したがって、それぞれ電圧Vaのレベルか
ら所望のレベルまで持っていく消費電流だけで済むこと
になる。一方、セグメント端子SEG1、SEG2、
…、SEGnが非点灯状態の場合には、セグメント端子
SEG1、SEG2、…、SEGnのレベルと選択され
たコモン端子COM1のレベルとが補完され、電圧とし
て平均化された電圧Vbとなる。この時の動作は電荷の
移動のみなので消費電流は発生しない。その後タイミン
グ信号1SHの立ち下がりで、2入力ANDゲートNA
1の出力がローレベルとなり、アナログスイッチSWC
1がオン状態になり、アナログスイッチSWCA1がオ
フ状態になる。また、アナログスイッチSWS1、…、
SWSnがオン状態に、アナログスイッチSWSAがオ
フ状態になる。これにより、COM1は点灯状態と同じ
で、SEG1、SEG2、…、SEGnは電圧Vbから
所望のVLC3になる。したがって、それぞれ電圧Vb
のレベルから所望のレベルまで持っていく消費電流だけ
で済むことになる。
の幅は、選択されたコモン端子COM1と全てのセグメ
ント端子SEGとを短絡し、電荷移動によってレベルを
電圧Vaまたは電圧Vbにするまでの時間がとれれば良
いので、数10nsec程度あれば良い。他のコモン端
子COM2、…、COMnの選択期間中も上記と同様な
動作をする。
後の所定期間に、選択されたコモン端子とすべてのセグ
メント端子とを短絡し、選択されたコモン端子及び全て
のセグメント端子に残った電荷を利用して、所望の電位
に近い電位まで持ち上げてから所望の電位まで持ち上げ
るので、従来より少ない消費電流で済むことになる。
回路を考える。例えば液晶パネルの構成としてセグメン
ト電極SEG100本、コモン電極COM32本でな
り、フレーム周波数を100Hz、液晶セルの容量をC
とする。ここで、LCD表示が全点灯する場合を考える
と、従来のコモン電極COM、セグメント電極SEGの
波形は図10の点灯時として示した波形になる。1フレ
ーム期間の消費電流を求めると、以下のようになる。コ
モン電極COMは図10のように1フレーム中にA点
(VDD/5→0)、B点(0→VDD)、C点(VD
D→VDD×4/5)、D点(VDD×4/5→VDD
/5)、E点(VDD/5→VDD×4/5)の5通り
の電圧変化が考えられる。
中1本のコモン電極COMに1回発生し、コモン電極C
OMが32本あるので32回発生する。図10のD、E
点の変化は1フレーム中1本のコモン電極COMに31
回発生し、コモン電極COMが32本あるので992回
発生する。電流計算は、Q=CV、I=dQ/dtよ
り、I=CVfで行う。1フレーム中コモン電極COM
のA、B、C点での電流は、 I=C(1/5VDD+VDD+1/5VDD)×32×100 =4480C・VDD …(1) 1フレーム中コモン電極COMのD、E点での電流は、 I=C(3/5VDD+3/5VDD)×31×32×100 =119040C・VDD …(2) 1フレーム中のコモン電極COMの電圧変化による消費
電流は123520C・VDDとなる。
に、1フレーム中にA、B点の2通りの電圧変化が考え
られる。図10のA、B点の変化は1フレーム中1本の
セグメント電極SEGに32回発生し、セグメント電極
SEGが100本あるので、それぞれ32×100回発
生する。上記と同様に電流計算を行うと、 I=C・VDD・2×32×100×100 =640000C・VDD …(3) となる。
従来のコモン電極COM、セグメント電極SEGの波形
は、図10の消灯時として示した波形になる。1フレー
ム期間の消費電流は上記と同様に計算してコモン電極C
OMは上記と同じである。セグメント電極SEGは電圧
変化が違うだけで、 I=C・1/5VDD・2×32×100×100 =128000C・VDD …(4) になる。
時に、 I=763520C・VDD …(5) であり、消灯時には、 I=251520C・VDD …(6) となる。
るのは図10のB点であり、全点灯の場合のB点は、選
択されたコモン電極COMのライン反転タイミング(図
10のB点)直前のレベル0である。SEG1、SEG
2、…、SEGn(点灯データ)のライン反転タイミン
グ(図10のB点)直前のレベルはVDDである。した
がって、選択されたコモン電極COMと全てのセグメン
ト電極SEG1、SEG2、…、SEGnとをショート
した時のレベルは1/2VDDとなる。従来回路で、選
択されたコモン電極COMに必要なライン反転タイミン
グでのレベルの変化は、0からVDDまでに対して、本
発明の駆動回路では、必要なレベル変化は(1/2)・
VDDからVDDである。セグメント電極SEG1、S
EG2、…、SEGnが従来必要なライン反転タイミン
グでのレベルの変化は、VDDから0までに対して、本
発明で必要なレベルの変化は、(1/2)・VDDから
0である。したがって、コモン電極COM、セグメント
電極SEG共に1/2VDDのレベル変化させるための
消費電流が削減できることになる。
モン電極COMでは I=C(1/2VDD)×32×100 =1600C・VDD …(7) であり、セグメント電極SEGでは I=C(1/2VDD)×32×100×100 =160000C・VDD …(8) である。
上記と同様であり、セグメント電極SEGは、 I=C(1/10VDD)×32×100×100 =32000C・VDD …(9) が削減できる。したがって、上記実施形態例で削減され
る消費電流は、点灯時で I=161600C・VDD …(10) であり、消灯時では、 I=33600C・VDD …(11) となる。、つまり、消費電流削減割合は、全点灯時で2
1%、全消灯の時は13%となる。
動回路のブロック図である。本実施形態例の液晶駆動回
路は、その基本的構成は第1の実施形態例と同様である
が、コモン電極COM1、…、COMnと電源回路19
とを所定期間遮断するスイッチ回路の構成が第1の実施
形態例と異なる。第1の実施形態例では、アナログスイ
ッチSWC1、…、SWCnにて行っていた制御を、第
2の実施形態例では、インバータ15、16と2入力A
NDゲート17、18にて行う。このインバータ15、
16と2入力ANDゲート17、18を用いた動作のタ
イミングを図4に示す。クロックCK、タイミングT
2、T2D、1STは第一の実施形態例と同様に動作す
る。ここで、インバータ15、16と2入力ANDゲー
ト17、18とにより図4の17、18の出力のタイミ
ングを作る。図4の17、18の出力のタイミングは、
タイミング信号1SHがハイレベルの時にロウレベルと
なる。これにより、選択されたCOMnと全てのセグメ
ント電極SEG1、…、SEGnとを短絡する時には、
アナログスイッチSWD1、…、SWDn、SWE1、
…、SWEnをオフ状態とする。
n個のアナログスイッチSWC1、…、SWCnを、図
3のインバータ15、16と2入力AND17、18と
で置き替えることができ、簡単な構成で同様な効果が得
られる。
回路によると、ライン反転の際に選択されたコモン電極
とこれに短絡されるセグメント電極とに蓄えられていた
電荷を回収し利用するので、電源から流入する電荷を減
らすことができ、消費電力を低減する効果がある。
すブロック図。
すブロック図。
グチャート。
ングチャート。
図。
アナログスイッチ
Claims (4)
- 【請求項1】 液晶表示パネルのコモン電極を駆動する
複数のコモン端子と、液晶表示パネルのセグメント電極
を駆動する複数のセグメント端子とを備え、液晶表示パ
ネルをライン反転駆方式で駆動する液晶駆動回路におい
て、 ライン反転タイミングに応答して所定期間を設定するタ
イミング設定手段と、 前記所定期間中に作動し、複数のセグメント端子及び選
択された1のコモン端子を夫々電源から切り離し、前記
セグメント端子を相互に接続すると共に前記選択された
1のコモン端子に接続するスイッチ回路とを備え、 ライン反転タイミングに際して、前記セグメント電極及
び前記選択された1のコモン電極の電荷を回収すること
を特徴とする液晶駆動回路。 - 【請求項2】 前記スイッチ回路は、コモン端子と電源
とを接続する第1のスイッチ、各セグメント端子と電源
とを接続する第2のスイッチ、前記セグメント端子を相
互に接続する第3のスイッチ、選択されたコモン端子と
前記相互に接続されたセグメント端子とを接続する第4
のスイッチを含むことを特徴とする液晶駆動回路。 - 【請求項3】 前記第1〜第4のスイッチがアナログス
イッチである、請求項1又は2に記載の液晶駆動回路。 - 【請求項4】 前記タイミング設定手段は遅延回路を備
える、請求項1乃至3の何れかに記載の液晶駆動回路。
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