JP2004212748A

JP2004212748A - 表示装置及びその駆動方法

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Publication number: JP2004212748A
Application number: JP2003000759A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kudo; 泰幸工藤; Riyoujin Akai; 亮仁赤井; Kazuo Daimon; 一夫大門; Toshimitsu Matsudo; 利充松戸
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】複数の表示部を有する表示装置の交流化に伴う消費電力を削減する。
【解決手段】２種類の独立した画面（メイン画面とサブ画面）を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、メイン画面とサブ画面の液晶駆動用電極へそれぞれ位相の反転した電圧波形を印加し、交流化のタイミングに同期して、双方の電極を一時的にショートするスイッチ手段を設けた。これにより、メインとサブ画面における液晶駆動電圧は、上記ショート期間において電力を消費することなく振幅のほぼ中点にまで遷移させることが可能となり、外部に新たな部品を設けることなく消費電力を削減することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の表示部を有する表示装置及びその駆動方法に係り、特に、液晶、有機ＥＬ、プラズマを用いた表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印加する電圧の実効値で各画素の透過率（明るさ）を制御するアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、液晶の劣化現象を防止するため、液晶印加電圧の極性を一定期間毎に反転する、いわゆる交流化が必要である。この交流化においては、液晶及び構成材料の有する容量成分が充放電するため、電力が消費される。
【０００３】
この充放電に伴う電力を削減する方法として、下記の特許文献１に記載の方法がある。この方法は、液晶駆動用電極の接続先を、液晶駆動回路または外部ストレージ容量に切り替えるスイッチを設け、１走査期間の第１の期間で外部ストレージ容量、第２の期間で液晶駆動回路を選択する。ここで、外部ストレージ容量が十分大きい場合、前記第１の期間において、電力を消費することなく駆動電圧を交流振幅のほぼ中点にまで遷移させることが可能となる。これにより、何もしない場合に比べて消費電力を削減することができる。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許ＵＳＰ５，８５２，４２６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術においては、液晶駆動回路の外部にストレージ容量を設置する必要があった。このため、この技術を適用する場合、ストレージ容量の配置や、ストレージ容量への配線といった、新規回路基板設計が必要となり、また部品点数も増加する。
【０００６】
また、近年の携帯電話向け液晶表示装置においては、メインとサブの２画面を背中合せに配置し、メインとサブで異なる情報を表示する構成が主流になりつつある。この２画面構成に従来技術を適用する場合、部品実装のスペースが少ないことから、適応がより困難になることが予想される。
【０００７】
本発明の目的は、複数の表示部を有する場合に、交流化に伴う消費電力を削減する表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、図１に示すように第１の表示部Ａと第２の表示部Ｂの駆動用電極へそれぞれ位相の反転した電圧波形を印加し、交流化のタイミングに同期して、双方の電極を一時的にショートさせることにした。これにより、第１の表示部Ａと第２の表示部Ｂの駆動電圧は、上記ショート期間（電力カット部）において電力を消費することなく振幅のほぼ中点にまで遷移させることが可能となり、外部に新たな部品を設けることなく消費電力を削減することができる。
【０００９】
尚、ショート期間は、１走査期間内で、１走査期間よりも短い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明第１の実施の形態を、図２〜９を用いて説明する。図２は本発明第１の実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。図２において、２０１は本発明の液晶表示装置であり、１０１はＶｃｏｍ生成部、２０２はタイミング制御部、２０３と２０６は列電極駆動部ＡとＢ、２０４と２０７は行電極駆動部ＡとＢ、２０５と２０８は表示部ＡとＢ、２０９は電源回路である。ここで、表示部Ａ２０５と表示部Ｂ２０６はそれぞれメイン画面とサブ画面であり、図３に示すように、画面内の各画素は３端子のスイッチ素子、液晶セル、及び保持容量が配置され、スイッチ素子のドレイン端子は列電極、ゲート端子は行電極、ソース端子は液晶セルと保持容量に接続される。また、液晶セルの他方の端子は対向電極に、保持容量の他方の端子はストレージ電極にそれぞれ接続され、これらは共にＶｃｏｍ生成部１０１によって駆動される。なお、この接続構成を実現するため、例えば列電極、行電極、ストレージ電極は液晶を挟持する２枚の透明基板の一方の内面にマトリクス状に形成され、対向電極は他方の内面にべた状に形成される。
【００１１】
以下、本液晶表示装置２０１を線順次走査することを前提に、対向電極とストレージ電極の印加電圧を振幅させる、いわゆるコモン反転駆動を実施する場合を例にとり、各ブロックの動作について説明する。
【００１２】
まず、タイミング制御部２０２へは、外部のグラフィックコントローラから画像入力信号群が転送される。画像入力信号群の内訳は、垂直同期を示すＶｓｙｎｃ、水平同期を示すＨｓｙｎｃ、転送クロックであるＤｃｌｋ、有効表示期間を示すＤｔｍｇ、表示データであるＤａｔａであり、Ｖｙｓｎｃ、Ｈｓｙｎｃ、及びＤｃｌｋは表示部Ａと表示部Ｂで共通のものとする。また、ＤｔｍｇとＤａｔａは表示部Ａと表示部Ｂで異なるため、信号名の末尾にＡとＢを付記して区別することにする。
【００１３】
画像入力信号群は、タイミング制御部２０２により、液晶駆動用信号に変換され、出力される。液晶駆動用信号の内訳は、図５に示すように、先頭ラインの走査タイミングを示すＦＬＭ、列電極への電圧印加タイミングを示すＣＬ１、有効表示データの転送期間を示すＥＮＡとＥＮＢ、交流化の極性を示すＭ、対向電極及びストレージ電極間のショート期間を示すＥＱ、行電極への電圧印加タイミングを示すＣＬ３、表示データの転送クロックを示すＣＬ２、表示データを示すＤＴＡとＤＴＢの各信号を生成して出力する。なお、本実施例において、ＤＴＡとＤＴＢは１画素につき６ビットの階調情報を持つものとし、交流化信号Ｍは１走査期間ごとにハイとローがトグルものする。
【００１４】
次に、列電極駆動部Ａ２０３及び列電極駆動部Ｂ２０６の内部構成を図６に示す。なお、双方の駆動回路は、出力する本数が異なる他は同じ構成と動作であることから、図６の説明においては信号名の末尾にＡとＢは付記しないものとする。図６において、６０１はラッチ回路Ａ、６０２はラッチ回路Ｂ、６０３は電圧生成回路、６０４は電圧セレクタ回路であり、入力信号は、ＤＴ、ＣＬ１、ＣＬ２、ＥＮ、Ｍである。ラッチ回路Ａ６０１は、ＥＮがハイ期間におけるＤＴをＣＬ２を用いて順次取り込み、これらをＰＤＴとして出力する。ラッチ回路ＢはＰＤＴを受け、ＣＬ１に同期して一斉にＬＤＴとして出力する。電圧生成部６０３は、電源回路２０９から与えられる電圧を分圧し、６４レベルの電圧Ｖ０〜Ｖ６３を生成して出力する。ここで、Ｖ０〜Ｖ６３は表示輝度を制御する基となる電圧であり、各々のレベルは液晶の印加電圧−透過率特性に合わせて最適設定されているものとする。電圧セレクタ回路６０４は、各列のＬＤＴと交流化信号Ｍに従い、Ｖ０〜Ｖ６３の中からひとつを選択し、Ｖｘとして出力する。この選択動作の一例を図８に、動作のタイミングチャートを図７に示す。以上説明したように、列電圧生成部Ａ２０３及び列電圧生成部Ｂ３０６は、入力される１行分の表示データを電圧レベルに変換し、各々の列電極へ出力する動作を繰り返す。
【００１５】
次に、行電極駆動部Ａ２０４及び行電極駆動部Ｂ２０７の内部構成を図９に示す。なお、先の列電極駆動部と同じ理由から、行電極駆動部ＡとＢに関しても信号名の末尾にＡとＢは付記せずに説明する。図９において、９０１はシフトレジスタ回路、９０２はレベルシフタ回路であり、入力信号はＦＬＭとＣＬ３である。シフトレジスタ回路９０１は、図１０に示すように、ＦＬＭのハイをＣＬ３の立上りで取り込み、これをＣＬ３に同期して順次シフトして出力する。レベルシフト回路９０２は、シフトレジスタ回路９０１からの信号を電圧変換して行電極へ出力するが、この際、ハイ電圧は先に述べた画素のスイッチ素子がオン状態、ロー電圧とはオフ状態となる様に予め電圧レベルが定められており、これらは共に電源回路２０９から与えられる。以上の動作から、行電極駆動部は行電極を１行づつ線順次に選択走査することが可能である。
【００１６】
次に、Ｖｃｏｍ生成部１０１について説明する。Ｖｃｏｍ生成部１０１の構成は、本発明の概念を示した図１に記載されており、１０２と１０３はインバータ、１０４〜１０６はレベルシフタ、１０７〜１０９はスイッチであり、入力信号はＭとＥＱである。インバータ１０２は、交流化タイミングの位相を表示部Ａと表示部Ｂで反転するための手段であり、入力されるＭ信号を反転してレベルシフタ１０５へ出力する。次に、レベルシフタ１０４と１０５は、Ｍ信号の振幅を変換してＶｃｏｍ信号の基をスイッチ１０７と１０８へ出力する。ここで、変換後の電圧レベルは、コモン反転駆動を実現する上で最適となるように予め定められており、これらのレベルは電源回路２０９から与えられる。次に、スイッチ１０７〜１０９は、表示部Ａと表示部Ｂに印加する電圧を一時的にショートする手段である。より具体的に説明すると、スイッチ１０７と１０８は、ＥＱ信号がローの時、レベルシフタ出力を対向電極とストレージ電極へ接続し、ハイの時はこの接続を切り離す。また、スイッチ１０９は、ＥＱ信号がハイの時、表示部Ａの対向電極（及びストレージ電極）表示部Ｂの対向電極（及びストレージ電極）へ接続し、ローの時はこれらの接続を切り離す。なお、上記動作を実現するため、ＥＱ信号を反転するインバータ１０３、及びＥＱ信号と反転ＥＱ信号の信号レベルを調整するレベルシフタ１０６を、Ｖｃｏｍ生成部１０１内に設けた。
【００１７】
以上説明した動作により、本発明第１の実施の形態の液晶表示装置は、表示部Ａと表示部Ｂ（メイン画面とサブ画面）に印加する液晶駆動電圧の位相が反転しており、これらか一時的にショートされるため、低消費電力化が図れる。また、この動作を実現するにあたっては、外部容量などの追加部品が無いことから、低コストで装置を提供することが可能である。尚、メイン画面の階調数は、サブ画面の階調数よりも多くてもよい。また、メイン画面に表示するデータとサブ画面に表示するデータとは異ってもよい。
【００１８】
以下、本発明第２の実施の形態を、図１１〜１４を用いて説明する。本発明第２の実施の形態は、列電極駆動部ＡとＢ、及び行電極駆動ＡとＢをそれぞれ一体化した例である。図１１において、１１０１は液晶表示制御装置、１１０２はタイミング生成部、１１０３は列電極駆動部、１１０４は行電極駆動部である。なお、図中のその他の構成手段は、本発明第１の実施の形態と同じであり、同じ番号を符ってある。
【００１９】
まず、タイミング制御部１１０２へは、外部のグラフィックコントローラから画像入力信号群が転送される。画像入力信号群の種類は本発明第１の実施の形態と同じであるが、図１２に示すようにＤｔｍｇとＤａｔａは１種類であり、Ｖｓｙｎｃ周期の前半で表示部Ａ用、後半で表示部Ｂ用のＤｔｍｇとＤａｔａが転送されることに特徴がある。そして、図１３に示す液晶駆動用信号群に変換して出力する。
【００２０】
列電極駆動部１１０３は、本発明第１の列電極駆動回路２０３と同様に、入力される１行分の表示データを電圧レベルに変換し、各々の列電極へ出力する動作を繰り返す。ここで、列電極駆動部１１０３は表示部Ａと表示部Ｂの両方の列電極を駆動することから、表示部Ａと表示Ｂの列電極は共通とした。
【００２１】
次に、行電極駆動部１１０４は、本発明第１の行電極駆動部Ａ２０４と行電極駆動部Ｂ２０７を一体化させ、表示部Ａから表示部Ｂの順番で、行電極を１行づつ線順次に選択走査する動作を行う。この動作タイミングを図１４に示す。
【００２２】
その他の構成要素に関しては、本発明第１の実施の形態と同じ構成、動作であるため、その説明は省略する。
【００２３】
以上説明した、本発明第２の実施の形態の液晶表示装置は、表示部Ａと表示部Ｂ（メイン画面とサブ画面）に印加する液晶駆動電圧の位相が反転しており、これらか一時的にショートされるため、低消費電力化が図れる。また、この動作を実現するにあたっては、外部容量などの追加部品が無いことから、低コストで装置を提供することが可能である。さらに、表示部Ａと表示部Ｂにおける列電極と行電極の駆動回路を、それぞれ一つで実現できるため、コスト低減が可能である。
【００２４】
なお、本発明の実施の形態においては、Ｍ信号の切り換え周期を１走査期間毎としたが、これに限られる訳ではなく、複数走査期間毎でも良い。この場合、ＥＱはＭの切り換え後の最初の１走査期間に対してのみハイとローを出力し、それ以外の期間ではローであることが望ましい。
【００２５】
また、本発明の実施の形態においては、画素内の保持容量の接続先をストレージ電極としたが、これに限られる訳ではなく、前段あるいは後段の行電極へ接続する構成に対しても容易に適用できることは明白である。
【００２６】
印加する電圧の実効値で各画素の透過率（明るさ）を制御する、２種類の独立した画面（メイン画面とサブ画面）を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、メイン画面とサブ画面の液晶駆動用電極へそれぞれ位相の反転した電圧波形を印加し、交流化のタイミングに同期して、双方の電極を一時的にショートするスイッチ手段を設けた。これにより、メインとサブ画面における液晶駆動電圧は、上記ショート期間において電力を消費することなく振幅のほぼ中点にまで遷移させることが可能となり、外部に新たな部品を設けることなく消費電力を削減することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の表示部を有する表示装置の交流化に伴う消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念を示す、Ｖｃｏｍ生成部のブロック図及びタイミングチャートである。
【図２】本発明第１の実施の形態に係る、液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明第１の実施の形態に係る、表示部の構成を示す回路図である。
【図４】本発明第１の実施の形態に係る、タイミング制御部の入力信号を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明第１の実施の形態に係る、タイミング制御部の出力信号を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明第１の実施の形態に係る、列電極駆動部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明第１の実施の形態に係る、列電圧生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明第１の実施の形態に係る、列電極駆動部の動作説明図である。
【図９】本発明第１の実施の形態に係る、行電極駆動部の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明第１の実施の形態に係る、行電極駆動部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明第２の実施の形態に係る、液晶表示制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明第２の実施の形態に係る、タイミング制御部の入力信号を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明第２の実施の形態に係る、タイミング制御部の出力信号を示すタイミングチャートである。
【図１４】本発明第２の実施の形態に係る、行電極駆動部の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０１…Ｖｃｏｍ生成部、２０１…液晶表示装置、２０２…タイミング制御部、２０３…列電極駆動部Ａ、２０４…行電極駆動部Ａ、２０５…表示部Ａ、２０６…列電極駆動部Ｂ、２０７…行電極駆動部Ｂ、２０８…表示部Ｂ、２０９…電源回路。

Claims

液晶層を介して対向して配置される２枚の基板の一方の内面に対向電極、他方の内面に複数本の行電極と列電極、および該行電極に平行した複数本のストレージ電極を形成し、該行電極と列電極のそれぞれの交点付近に３端子のスイッチング素子、液晶セル、および保持容量で構成される画素を形成し、
該スイッチング素子の第１、第２、第３の端子は、それぞれ該行電極、該列電極、および該液晶セルと保持容量に接続され、該液晶セルの対向側は該対向電極に接続され、該保持容量の対向側は、該ストレージ電極に接続される、表示部と、
上位装置から入力されるタイミング信号を、液晶駆動用タイミング信号に変換するタイミング制御部と、
該列電極に、表示データと液晶印加電圧の交流化タイミングを示す交流化信号によって決定する列電圧を、該液晶駆動用タイミング信号に従って出力する列電極駆動部と、
該行電極に、該スイッチング素子のオン・オフを制御するための行電圧を、該液晶駆動用タイミング信号に従って出力する行電極駆動部と、
該対向電極と該ストレージ電極に、該交流化信号に従った共通のＶｃｏｍ電圧を出力するＶｃｏｍ生成部と、
該行電圧、該列電圧、該Ｖｃｏｍ電圧の基準となる電位を生成する電源回路を備えた液晶表示装置において、
前記表示部は、第１及び第２の表示部を具備し、
該第１及び第２の表示部に与える前記Ｖｃｏｍ電圧は、互いに位相が反転しており、
該交流化信号の変化時に伴う一定の期間、該Ｖｃｏｍ電圧の供給が断たれ、その一定の期間、該第１及び第２の表示部にある対向電極並びにストレージ電極がショート状態になる
ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１の液晶表示装置において、
前記Ｖｃｏｍ生成部は、前記交流化信号の変化時に伴う一定の期間、前記Ｖｃｏｍ電圧の供給を断つためのスイッチと、双方の表示部にある対向電極並びにストレージ電極をショート状態にするスイッチを具備し、これらのスイッチは互いに連動する
ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１及び２の液晶表示装置において、
前記列電極駆動部または前記行電極駆動部は、前記第１と第２の表示部を共に駆動し、
上位装置から入力されるタイミング信号は、１フレーム期間の前半が第１の表示部用、後半が第２の表示部用である
ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１から３の液晶表示装置において、
前記交流化信号の変化周期は、１行を走査する時間である１走査期間である
ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１〜４の液晶表示装置において、
タイミング制御部、列電極駆動部、行電極駆動部、Ｖｃｏｍ生成部、電源回路は、１チップのＬＳＩで構成されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
液晶層を介して対向して配置される２枚の基板の一方の内面に対向電極、他方の内面に複数本の行電極と列電極、および該行電極に平行した複数本のストレージ電極を形成し、
該行電極と列電極のそれぞれの交点付近に３端子のスイッチング素子、液晶セル、および保持容量で構成される画素を形成し、
該スイッチング素子の第１、第２、第３の端子は、それぞれ該行電極、該列電極、および該液晶セルと保持容量に接続され、該液晶セルの対向側は該対向電極に接続され、該保持容量の対向側は、該ストレージ電極に接続される、表示部と、
上位装置から入力されるタイミング信号を、液晶駆動用タイミング信号に変換するタイミング制御部と、
該列電極に、表示データと液晶印加電圧の交流化タイミングを示す交流化信号によって決定する列電圧を、該液晶駆動用タイミング信号に従って出力する列電極駆動部と、
該行電極に、該スイッチング素子のオン・オフを制御するための行電圧を、該液晶駆動用タイミング信号に従って出力する行電極駆動部と、
該対向電極と該ストレージ電極に、該交流化信号に従った共通のＶｃｏｍ電圧を出力するＶｃｏｍ生成部と、
該行電圧、該列電圧、該Ｖｃｏｍ電圧の基準となる電位を生成する電源回路を備えた液晶表示装置を駆動する駆動方法において、
前記表示部は、互いに独立した第１及び第２の表示部を具備し、
該第１及び第２の表示部に与える前記Ｖｃｏｍ電圧の位相を互いに反転させ、該交流化信号の変化時に伴う一定の期間、該Ｖｃｏｍ電圧の供給を断ち、その期間、該第１及び第２の表示部にある対向電極並びにストレージ電極をショート状態にする
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
請求項６の液晶表示装置の駆動方法において、
前記列電極駆動部または前記行電極駆動部は、前記第１と第２の表示部を共に駆動し、
上位装置から入力されるタイミング信号は、１フレーム期間の前半が第１の表示部用、後半が第２の表示部用である
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
請求項６及び７の液晶表示装置において、
前記交流化信号の変化周期は、１行を走査する時間である１走査期間である
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
マトリックス状に配置された複数の画素部と、前記画素部の接続される行電極及び列電極と及び対向電極及びストレージ電極とを有する表示部と、
表示データと前記画素部へ印加する電圧を交流化するための交流化信号によって決定された列電圧を、前記列電極に出力する列電極駆動部と、
行単位に前記画素部を選択するための行電圧を、前記行電極に出力する行電極駆動部と、
前記交流化信号に従った共通のＶｃｏｍ電圧を、前記対向電極及び前記ストレージ電極に出力するＶｃｏｍ電圧生成部と、
前記列電圧、前記行電圧、前記共通電圧の基準となる電位を生成する電源回路とを備えた表示装置において、
前記表示部は、第１の表示部と第２の表示部とを有し、
前記Ｖｃｏｍ電圧生成部は、前記第１の表示部に出力する第１のＶｃｏｍ電圧と前記第２の表示部に出力する第２のＶｃｏｍ電圧とが互いに位相が反転するように、前記第１のＶｃｏｍ電圧及び前記第２のＶｃｏｍ電圧を出力し、
当該表示装置は、さらに、前記行電圧を前記行電極に出力している１走査期間内ごとに、前記第１の表示部に接続される第１の対向電極と前記第２の表示部に接続される第２の対向電極とをショートさせると共に前記第１の表示部に接続される第１のストレージ電極と前記第２の表示部に接続される第２のストレージ電極とをショートさせるショート手段を備えた表示装置。