CN102763151A

CN102763151A - 记忆性液晶的驱动电路

Info

Publication number: CN102763151A
Application number: CN2010800508752A
Authority: CN
Inventors: 松尾博之
Original assignee: Fujitsu Frontech Ltd
Current assignee: Fujitsu Frontech Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2012-10-31
Also published as: WO2011092750A1; TW201128623A; US20120206431A1; JPWO2011092750A1; US8482553B2

Abstract

本发明的目的在于，在记忆性液晶的驱动电路中，在向液晶显示元件的电力供给结束后，有效地回收蓄积于升压电路后级的电源平滑电容器中的电荷。关于本发明的记忆性液晶的驱动电路，当液晶显示元件（109）重置时或描绘时，第1开关电路（105）接通，将升压电压（VDDH）提供给驱动电路（107、108），在要对蓄积在所述电源平滑电容器（104）中的电荷进行放电的期间内，第2开关电路（110）接通，通过进行放电来将蓄积在所述电源平滑电容器（104）中的电荷回收到所述第2电池（112）中。

Description

记忆性液晶的驱动电路

技术领域

本发明涉及具有记忆性的液晶显示元件的驱动技术。

背景技术

被称为所谓记忆性液晶显示器的液晶显示元件在写入使显示器显示的图像的瞬间以外的时间内不需要电力，并且，即便切断电源，该液晶显示元件也能继续维持画面上显示的内容。因此，与在显示中始终需要电力的普通液晶显示器相比，具有所需电力极小的特征。

利用这一特征，记忆性液晶显示器被期待应用于电子纸、电子书、要求节电的便携电话或移动设备中。

作为记忆性液晶显示器，公知有胆甾型液晶（Cholesteric Liquid Crystal）、手性向列型液晶（Chiral Nematic Liquid Crystal）等液晶显示元件。

为了驱动记忆性液晶显示器，需要高电压。在为了可以应用于便携终端设备等而假定电池驱动的情况下，需要将电池电压升高到例如正38伏或者40伏左右后供给。因此，需要考虑升压后的电力消耗。记忆性液晶显示器在液晶画面重写时以外的时间内不需要电力，因此在接通电源、画面重写结束后，进行切断电源的控制。

但是，在频繁发生液晶画面的部分重写的情况下，每次的画面重写时间、即向液晶显示器施加电压的时间变短，因此每次画面重写的电压升压的时间的比例相对升高，电力消耗变大。

因此，为了发挥记忆性液晶显示器的节电性，课题在于如何抑制升压后的电力消耗。

以现有的液晶显示器为例，电池电压（例如约正4.2伏）在重置时被升压至例如正38伏，在描绘时被升压至例如正24伏。重置所需的时间例如为200～300毫秒，描绘所需的时间例如为1～10秒左右。并且，以往，在上述重置时间或者描绘时间中蓄积在出于电源稳定化等目的而安装在升压电路后级的大容量电源平滑电容器等中的电荷在结束向液晶显示元件施加电压后会进行自然放电或者强制放电。

此外，在下面的专利文献1中公开了回收蓄积于具有记忆性的液晶显示元件中的电荷的技术。

但是，在向液晶显示元件的电力供给结束后，蓄积在升压电路后级的电源平滑电容器等中的电荷进行自然放电或者强制放电的情况下，由于所蓄积的电荷会被丢弃，因此存在无助于电力有效利用、节电化的问题。

此外，专利文献1记载的现有技术是从液晶显示元件回收电荷的方式，可以认为在电力供给结束后，为了发挥液晶显示元件的记忆性，需要切断驱动输出电压并在该时刻使液晶显示元件的电荷降至零。因此，存在难以充分回收蓄积在液晶显示元件间的电力的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-72976号公报

发明内容

本发明的课题在于有效利用向液晶显示元件提供的电力。

在方式的一例中，是作为驱动电路来实现的，该驱动电路从装置内部的第1电池或者由装置外部输入的外部电源生成驱动电源，对该驱动电源的电压进行升压，生成升压电压，经由电源平滑电容器将该升压电压提供给具有记忆性的液晶显示元件的驱动电路，由此，驱动该液晶显示元件，并且驱动电路具有以下结构。

第1开关电路在液晶显示元件的重置时或描绘时接通，在要对蓄积在电源平滑电容器中的电荷进行放电的期间断开，将升压电压提供给驱动电路。

第2电池安装在装置内部。

第2开关电路在要对蓄积在电源平滑电容器中的电荷进行放电的期间接通，在液晶显示元件的重置时或描绘时断开。

充放电控制电路在第2开关电路接通的期间使蓄积在电源平滑电容器中的电荷进行放电的同时，回收到第2电池中。

通过以上结构，能够有效地回收提供给液晶显示元件的电力。此外，可以提高具有液晶显示元件的系统的描绘性能。

附图说明

图1是第1实施方式的结构图。

图2是第2实施方式的结构图。

图3是示出第2实施方式的处理的流程图。

图4是示出第2实施方式的处理的时序图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明用于实施本发明的优选方式。

图1是第1实施方式的结构图，在图1中示出例如在电子纸用途中使用的记忆性液晶显示元件的驱动电路的基本实施方式的结构。该结构具备：充电控制电路101；第1电池102；升压电路103；电源平滑电容器104；开关105；分压/电压设定电路106；公共驱动器集成电路（COM-DV）107；节段驱动器集成电路（SEG-DV）108；电子纸面板（EP面板）109；开关110；充放电控制电路111；以及第2电池112。

充电控制电路101引入AC适配器电源113等，进行向作为主电池的第1电池102的充电和向升压电路103等的驱动电源供给。当存在外部电源113时，在进行向第1电池102的充电的同时，还进行向升压电路103等的电力供给。当不存在外部电源113时，从第1电池102向升压电路103等供给电力。

当从软件等产生向EP（电子纸）面板109的画面重写请求信号时，通过控制信号114包含的升压控制信号，使升压电路103接通。升压电路103将经由充电控制电路101从AC适配器电源113或第1电池102供给的例如正4.2伏的驱动电源升压至例如正40伏左右的升压电压VDDH。然后，该升压电压VDDH经由电源平滑电容器104和开关105被提供给分压/电压设定电路106。

电源平滑电容器104连接于升压电压VDDH与接地（地）之间，使升压电压VDDH稳定。

在向EP（电子纸）面板109描绘画面时，开关105接通，将作为驱动电源的升压电压VDDH提供给分压/电压设定电路106。

分压/电压设定电路106基于升压电压VDDH，生成用于驱动EP面板109的各种电压，提供给驱动EP面板109的COM-DV（公共驱动器）107和SEG-DV（节段驱动器）108。COM-DV107是用于在EP面板109中驱动水平线（扫描线）侧的面的总线的集成电路。SEG-DV108是用于在EP面板109中驱动节段侧总线的集成电路。

EP面板109例如为胆甾型液晶等的记忆性液晶显示元件。在描绘时，描绘信号被提供给COM-DV107和SEG-DV108。COM-DV107和SEG-DV108按照从分压/电压设定电路106供给的驱动电压来驱动EP面板109而进行描绘。具体而言，在升压电路103接通而开始升压电压VDDH的供给后，对EP面板109执行重置动作，然后，在经过间隔期间后执行描绘动作，在描绘结束后，升压电路103断开，停止升压电压VDDH的供给。

在COM-DV107和SEG-DV108的描绘动作结束后，由于EP面板109的液晶元件自身具有的记忆性，EP面板109还会维持描绘画面的显示内容。

在EP面板109的重置结束时（没有描绘动作时）或者描绘动作结束时，开关110与升压电路103的断开同步地变为接通，与此同时，开关105断开。其结果为，蓄积在电源平滑电容器104中的电荷在通过充放电控制电路111放电的同时，被充电到作为副电池的第2电池112中。在每次EP面板109的重置结束时（没有描绘动作时）和每次描绘结束时执行该动作，反复向第2电池112充电。

第2电池112的充电量是作为控制信号114包含的充电监视信号而被监视的。其结果为，在第2电池112的充电量达到足够供给电力的量时，将由充电控制电路101向升压电路103供给的电力从AC适配器电源113或第1电池102的电力切换为第2电池112的电力。该切换是通过控制信号114包含的输入电源切换信号对充电控制电路101和充放电控制电路111进行控制来执行的。

上述第1实施方式的特征在于，在驱动作为记忆性液晶元件的EP面板109时，通过开关110将蓄积在电源平滑电容器104中的电荷蓄积于电荷回收用的第2电池112中，将蓄积的电荷反馈至电荷泵式（charge pump）等的升压电路103，再次用于液晶驱动。

以往，基于用于驱动EP面板109的被升压后的升压电压VDDH而蓄积于电源平滑电容器104中的电力在EP面板109的重置结束后（没有描绘动作时）或者描绘结束后自然放电。

与此相对，在第1实施方式中，该电力的释放是利用开关110由充放电控制电路111迅速地执行，实施向第2电池112的充电。

其结果，与以往相比，在更短时间内执行电源平滑电容器104的放电动作，能够快速达到设定电压。

此外，蓄积于第2电池112中的电力在下次EP面板109的重置动作时或者描绘动作时，辅助地被提供给升压电路103，从而能够有助于系统电源高效化，同时，能够缩短升压所需的时间。

在频繁发生EP面板109的部分重写的情况下，每次描绘动作结束时从电源平滑电容器104向第2电池112的充电次数增加。其结果，电力的回收率升高，能够从第2电池112向升压电路103辅助地提供更多的电力。

图2是第2实施方式的结构图，在图2中示出例如在电子纸用途中使用的记忆性液晶显示元件的驱动电路的详细实施方式的结构。图2示出的充电控制电路101、第1电池102、升压电路103、电源平滑电容器104、开关105、分压/电压设定电路106、公共驱动器集成电路（COM-DV）107、节段驱动器集成电路（SEG-DV）108、电子纸面板（EP面板）109、开关110、充放电控制电路111、以及第2电池112的结构、基本动作与图1示出的第1实施方式的情况相同。在第2实施方式中还示出：EP控制器201；CPU202；键盘203；触摸板204；USB控制器205；206～215的各信号；第1电池电力供给线216；第2电池电力供给线217；二极管218、219；驱动电源220；逻辑电源IC221；AC适配器电源222；以及USB电源223。此外，图1的开关105和110在图2中分别作为使用了场效应晶体管的FET开关105和110来实现。206～215的各信号与图1的控制信号114对应。此外，AC适配器电源222、USB电源223与图1的外部电源113对应。

下面，使用图3示出的流程图和图4示出的时序图，对图2示出的第2实施方式的具体动作进行说明。

首先，产生画面重写请求信号206，作为来自与键盘203、触摸板204或者USB控制器205连接的未特别图示的USB设备的指示。其结果为，CPU202开始执行存储于未特别图示的存储器中的控制程序。图3的流程图示出该控制程序的动作。

首先，执行EP用逻辑电源接通处理（图3的步骤S301）和EP驱动电源接通处理（图3的步骤S302）。

在步骤S301和步骤S302中，EP控制器201根据来自充放电控制电路111的充电监视信号214，判断第2电池112的充电量是否足够。

当第2电池112的充电量不足够时，EP控制器201利用输入电源切换信号207，使充电控制电路101进行以下控制。即，当存在AC适配器电源222或者USB电源223的输入时，充电控制电路101在向第1电池102充电的同时，经由二极管218向逻辑电源IC221和升压电路103进行驱动电源220的电力供给。此外，当AC适配器电源222和USB电源223的输入都不存在时，充电控制电路101经由第1电池电力供给线216从第1电池102接受电力供给，经由二极管218向逻辑电源IC221和升压电路103进行驱动电源220的电力供给。

AC适配器电源222和USB电源223的电压为正5伏。从第1电池102向第1电池电力供给线216供给的电压为正3.6到4.2伏。驱动电源220的电压为正3.6到4.2伏。

当第2电池112的充电量足够时，EP控制器201利用输入电源切换信号207，使充电控制电路101进行以下控制。即，充电控制电路101经由充放电控制电路111和第2电池电力供给线217接受来自第2电池112的电力供给，经由二极管219向逻辑电源IC221和升压电路103进行驱动电源220的电力供给。

此外，二极管219是为了防止在从第1电池102侧供给驱动电源220时、其电力向第2电池112侧逆流而连接的，二极管218是为了防止在从第2电池112侧供给驱动电源220时、其电力向第1电池102侧逆流而连接的。

在步骤S301中，接受来自充电控制电路101的驱动电源220的供给，逻辑电源IC221接通。逻辑电源IC221由驱动电源220生成正1.8到3.3伏等的逻辑电源电压VCC，开始向系统内的各控制电路部输出（图4（a）的定时t1）。其结果，成为能够进行各控制电路部的动作的状态。

在步骤S302中，通过来自EP控制器201的升压控制信号208，升压电路103接通。其结果，升压电路103开始如下动作：将从充电控制电路101供给的正3.6到4.2伏的驱动电源220升压至例如正40伏左右的升压电压VDDH，进行输出（图4（b）的定时t2）。

此后，等待升压电压VDDH稳定在设定的高电压的定时（重复图3的步骤S303的判定处理）（图4（b）的期间T1）。可以构成为，EP控制器201对预先设定的期间T1进行计数，也可以构成为，EP控制器201对升压电压VDDH的电压值进行监视。

在升压电压VDDH稳定后，执行面板重置开始处理（图3的步骤S304）。

在步骤S304中，首先，利用从EP控制器201向栅极（gate）端子施加的开关控制信号212，使FET开关105接通，另一方面，利用从EP控制器201向栅极端子施加的开关控制信号213，使FET开关110断开。进而，通过来自EP控制器201的电压控制信号209，分压/电压设定电路106开始输出以升压电压VDDH为代表的为了驱动COM-DV107和SEG-DV108而所需的各种电压信号（图2中表示为VDDH、V21C、V34C、V5的信号）。

接着，在步骤S304中，通过来自EP控制器201的DV控制信号210、211，在EP面板109的作为重写对象的描绘区域的整个区域中，由COM-DV107选择多个行，由SEG-DV108施加选择电压。在图4（b）的期间T2（从几毫秒到几百毫秒）内持续该状态，从而EP面板109的作为重写对象的描绘区域的整个区域变为透射状态。

图4的期间T2结束后，作为面板重置停止处理，上述电压施加动作结束（图3的步骤S305）。

接着，执行间隔期间控制处理（图3的步骤S306）（图4（b）的期间T3）。在步骤S306中，通过去除向EP面板109施加的电压，EP面板109变为平面（planar）状态。此外，通过来自EP控制器201的升压控制信号208，使升压电路103生成的升压电压VDDH的电压值从重置电压（正38到40伏左右）转变为描绘电压（正24伏左右）（图4（b）的期间T3’）。

在上述间隔期间（图4（b）的期间T3）后，执行描绘开始处理（图3的步骤S307）。在步骤S307中，由COM-DV107选择EP面板109上的作为重写对象的描绘区域的最初的水平行，选择或非选择电压被施加给由SEG-DV108在EP面板109上选择的垂直行。由此，决定EP面板109的相应像素的状态，执行该像素的描绘。

然后，判断作为重写对象的描绘区域的全部水平行的选择是否结束（图3的步骤S308）。

如果全部的水平行的选择没有结束，则由COM-DV107选择EP面板109上的作为重写对象的描绘区域的下一个水平行（图3的步骤S308的判定为“否”→步骤S309），重复上述步骤S307的描绘处理（图3的步骤S309→步骤S307）。

如果全部水平行的选择都已结束，则作为描绘停止处理，结束作为重写对象的描绘区域的描绘处理（图3的步骤S308→步骤S310）。

通过从EP控制器201向COM-DV107和SEG-DV108输出的DV控制信号210、211，控制上面图3中从步骤S307到S310的处理。该期间的动作是在图4的期间T4中执行的。

在上述描绘处理结束后，执行EP驱动电源断开处理（图3的步骤S311）（图4（b）的定时t3）。

在步骤S311中，通过来自EP控制器201的升压控制信号208和电压控制信号209，使升压电路103和分压/电压设定电路106断开。

此外，在步骤S311中，通过从EP控制器201向栅极端子施加的开关控制信号212，使FET开关105断开，另一方面，通过从EP控制器201向栅极端子施加的开关控制信号213，使FET开关110接通。

其结果为，在步骤S311中，蓄积在电源平滑电容器104中的电荷经由FET开关110输入到充放电控制电路111。充放电控制电路111在使电源平滑电容器104的电荷放电的同时，向第2电池112充电。在图4的期间T5中执行该动作。

最后，执行EP用逻辑电源断开处理（图3的步骤S312）。在步骤S312中，停止从充电控制电路101输出驱动电源220，从而停止从逻辑电源IC221向系统内各控制电路部输出逻辑电源电压VCC（图4（b）的定时t4）。

通过以上动作，在再次产生画面重写请求信号206之前，系统处于电力消耗最小的待机状态。

在上面的第2实施方式的动作中，在紧接着重置动作的描绘动作之后，执行从电源平滑电容器104向第2电池112的电力回收动作。在此，在没有描绘动作而只执行重置动作的情况下，进行如下控制：在重置动作后，执行从电源平滑电容器104向第2电池112的电力回收动作。

下面对以上第1或者第2实施方式的具体的电力回收效果进行说明。

首先，可以如下面例子那样计算EP面板109的重置时的回收电力。

·电源平滑电容器104的容量C：47μF（微法拉）

·电容器电压Vc：例如38伏（=升压电压VDDH）

·电容器电荷Q=电容器容量C×电容器电压Vc

=47μF×38伏=1786μC

·第2电池112的电压V=4.2伏

·在一次重置中的第2电池112的充电量W

=（1/2）×Q×V²

=0.5×1786×（4.2×4.2）

=15752.52μWs=15.752mWs（毫瓦秒）

另一方面，可以如下面例子那样计算EP面板109的重置时的需要电力。

500mA×4.2伏×0.2秒=420mWs

因此，

420mWs/15.752mWs=26.66次

即，通过27次重置能够蓄积1次重置所需要的电荷。换言之，

15.752/420×100=3.75%

即，描绘动作中的3.75%可以不需要新电力供给而执行。

这样，根据第1或者第2实施方式，能够有效地回收向EP面板109等液晶显示元件供给的电力。并且，当第2电池112的充电量达到足够供给电力的量时，由充电控制电路101向升压电路103供给的电力从AC适配器电源113或者第1电池102的电力切换为第2电池112的电力。其结果为，能够再次利用回收电力。其效果对例如手持型的便携信息终端等主要使用电池驱动的装置特别有效。

此外，关于电源平滑电容器104，通过图2的200所示的充放电电路结构，能够以比自然放电更短的时间达到设定电压。此外，通过辅助地进行升压，能够缩短升压所需的时间。由此，可以提升具有记忆性的液晶显示系统的描绘性能。

在上述第1或者第2实施方式中，蓄积在连接于升压电路103之后的电源平滑电容器104中的电荷被回收到第2电池112中。与此相对，也可以实现这样的结构：关于从分压/电压设定电路106输出的各种电压信号（图2的VDDH、V21C、V34C、V5等），也分别连接平滑电容器，将在重置结束时（没有描绘动作时）或者描绘动作结束时蓄积于各平滑电容器中的电荷回收到第2电池112中。利用该结构，能够进一步实现节电化。

Claims

1.一种记忆性液晶的驱动电路，其从装置内部的第1电池或者由装置外部输入的外部电源生成驱动电源，对该驱动电源的电压进行升压，生成升压电压，经由电源平滑电容器将该升压电压提供给具有记忆性的液晶显示元件的驱动电路，由此，驱动该液晶显示元件，该记忆性液晶的驱动电路的特征在于，

所述记忆性液晶的驱动电路具备：

第1开关电路，其在所述液晶显示元件的重置时或描绘时接通，在要对蓄积在所述电源平滑电容器中的电荷进行放电的期间断开，将所述升压电压提供给所述驱动电路；

安装在装置内部的第2电池；

第2开关电路，其在要对蓄积在所述电源平滑电容器中的电荷进行放电的期间接通，在所述液晶显示元件的重置时或描绘时断开；以及

充放电控制电路，其在所述第2开关电路接通的期间使蓄积在所述电源平滑电容器中的电荷进行放电的同时，回收到所述第2电池中。

2.根据权利要求1所述的记忆性液晶的驱动电路，其特征在于，

所述充放电控制电路在所述第2开关电路断开的期间，在所述第2电池的充电量为预定量以上的情况下，将所述第2电池中充入的电力提供给所述驱动电源。

3.根据权利要求1所述的记忆性液晶的驱动电路，其特征在于，

所述液晶显示元件是在电子纸显示装置中使用的液晶显示面板。