JP2005241817A - 液晶駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 動画像表示時における良好な動画性能と、静止画表示時における低消費電力とを両立させる。
【解決手段】 ＭＰＵ１がオーバードライブ法を実行することを指定している場合には、比較・補正回路４１は、フレームメモリ３に記憶されている１フレーム前の画像データと信号源２１から供給される現在の画像データとから決まる補正データで、現在の画像データを補正し、補正した画像データを出力する。ＭＰＵ１がオーバードライブ法を実行することを指定していない場合には、信号源２１からの画像データは比較・補正回路４１のみに供給される。比較・補正回路４１は、信号源２１からの画像データをそのまま出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示パネルを駆動する液晶駆動装置に関し、特に、液晶の応答速度を改善することができる液晶駆動装置に関する。

液晶表示装置は、マンマシンインタフェース用の表示装置として広く利用されている。例えば、軽量で薄型という特長を活かして、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）や携帯電話機等の表示装置として広く利用されている。また、近年の技術進歩により、テレビジョン放送を受信して動画表示を行ったり、動画を用いるゲームを行うことができる携帯電話機やＰＤＡも普及しつつある。

しかし、液晶表示装置（液晶表示パネル）は、画像が変化するときの応答速度がＣＲＴなどの応答速度に比べて遅く、テレビジョン放送による動画（以下、テレビジョン画像という。）などの表示を行うと、残像やぼやけが生ずるという問題が生ずる。一般的に用いられるＴＮ液晶の場合、ノーマリーホワイトパネルを想定すると、白表示の状態すなわち液晶が基板に対して平行である状態から、黒表示の状態すなわち液晶が立ち上がった状態になるまでの応答時間（τr ）と、黒表示の状態から白表示の状態になるまでの応答時間（τd ）との和は、２０〜３０ｍｓｅｃ程度である。

また、中間調表示の状態から他の中間調表示の状態になるまでの応答速度は、白表示の状態と黒表示の状態との間での応答速度よりも数倍遅く、応答時間が１００ｍｓｅｃを超える場合もあることが知られている。従って、中間調表示が多用されるテレビジョン画像などを表示させる場合に、液晶の応答時間が表示画像のフィールド時間（約１６．７ｍｓｅｃ）を超えるために、残像やぼやけなどの画質低下を招く。

中間調表示の場合の応答速度を速くする方法として、いわゆるオーバードライブ法が知られている（例えば、特許文献１参照）。オーバードライブ法では、１フィールド前の画像データと現在の画像データとを比較して、現在の画像データの方が暗くなる場合には、画像データをより暗くなるように補正する。また、現在の画像データの方が明るくなる場合には、画像データをより明るくなるように補正する。オーバードライブ法によれば、中間調表示の場合の応答速度を速くすることができ、残像などが低減される。オーバードライブ法は、パーソナルコンピュータ用の液晶モニタ装置や据え置き型テレビジョン受像機などに採用されている。

図４は、オーバードライブ法を実現するための液晶駆動装置の構成例を示すブロック図である。図４には、液晶駆動装置における画像データの処理が行われる部分のみが示され、例えばＴＦＴ液晶表示装置に駆動信号を供給するソースドライバやゲートドライバ等は記載省略されている。信号源２３は、所定の周期（以下、１フレームという。）で画像データを出力する。画像データは、１画面分の記憶容量を持つフレームメモリ３と比較・補正回路４３とに入力される。フレームメモリ３は、入力された画像データを１フレームの間記憶し、１フレーム前の画像データを出力する。

比較・補正回路４３には、１フレーム前の画像データがフレームメモリ３から入力され、現在の画像データが信号源２３から入力される。また、比較・補正回路４３には、補正値が設定されているルックアップテーブル（ＬＵＴ、以下、テーブルという。）が内蔵されている。テーブルには、１フレーム前の画像データと現在の画像データとから決まる現在の画像データの補正データが、１フレーム前の画像データおよび現在の画像データが取りうるそれぞれの値毎に設定されている。補正データは、現在の画像データの方が暗くなる場合には画像データをより暗くなるように補正し、現在の画像データの方が明るくなる場合には、画像データをより明るくなるように補正するような値を持つデータである。

比較・補正回路４３は、フレームメモリ３から入力された画像データと信号源２３から入力された画像データとを比較して、対応する補正データをテーブルから抽出し、抽出した補正データを現在の画像データに加算した値をソースドライバに出力する。

特開平９−８１０８３号公報（段落００２０−００２１、図２）

しかし、オーバードライブ法を用いる場合には、動画像のように画像データが変化する場合だけでなく、信号源２３から同じ画像データが繰り返し送られてくる場合でも、フレームメモリ３に画像データが書き込まれ、比較・補正回路４３は、現在の画像データとフレームメモリ３から読み出された１フレーム前の画像データとを比較する比較処理を実行する。信号源２３から同じ画像データが繰り返し送られてくる場合には、現在の画像データと１フレーム前の画像データとは一致するので現在の画像データを補正する必要はない。それにも関わらずフレームメモリ３への画像データの書き込みとフレームメモリ３からの画像データの読み出しとが繰り返し実行されるので、また、比較・補正回路４３による比較処理が１フレーム毎に実行されるので、液晶駆動装置において消費される電力が大きくなってしまう。このことは、携帯電話機やＰＤＡなど電池で駆動される装置においては大きな問題になる。

そこで、本発明は、オーバードライブ法を用いる液晶駆動装置において消費電力を低減させることを目的とする。

本発明の態様１は、画像データ供給手段と、画像データを記憶する記憶手段と、画像データ変換手段とを有する液晶駆動装置において、画像データ変換手段を動作させるか否かを示す選択信号（オーバードライブ法を実行するか否かを指定する制御信号に相当）が動作させることを示している場合に、記憶手段に記憶されている画像データと画像データ供給手段から供給される画像データとを比較し、比較結果に応じて画像データを所定の画像データに変換する画像データ変換手段と、選択信号が画像データ変換手段を動作させないことを示している場合に画像データ供給手段から記憶手段への画像データの書き込みを禁止する書き込み禁止手段と、選択信号に応じて、画像データ変換手段が変換した所定の画像データと画像データ供給手段から供給される画像データとのいずれかを選択する画像データ選択手段と、画像データ選択手段が選択した画像データに応じた電圧を液晶表示パネルに供給する液晶駆動手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の態様２は、態様１において、選択信号が画像データ変換手段を動作させないことを示している場合に、画像データ供給手段からの画像データの供給周期を、選択信号が画像データ変換手段を動作させることを示している場合に比べて長くする周期調整手段を備えたことを特徴とする。

本発明の態様３は、画像データ供給手段と、画像データを記憶する記憶手段と、画像データ変換手段とを有する液晶駆動装置において、画像データ変換手段を動作させるか否かを示す選択信号が動作させることを示している場合に、記憶手段に記憶されている画像データと画像データ供給手段から供給される画像データとを比較し、比較結果に応じて画像データを所定の画像データに変換する画像データ変換手段と、選択信号に応じて、画像データ変換手段が変換した所定の画像データと記憶手段に記憶されている画像データであってそこから読み出される画像データとのいずれかを選択する画像データ選択手段と、画像データ選択手段が選択した画像データに応じた電圧を液晶表示パネルに供給する液晶駆動手段とを備えたことを特徴とする。なお、選択信号が画像データ変換手段を動作させないことを示している場合には、画像データ供給手段からの画像データの出力を停止させることがより好ましい。

本発明の態様４は、態様３において、選択信号が画像データ変換手段を動作させないことを示している場合に、記憶手段からの画像データの読み出し周期を、選択信号が画像データ変換手段を動作させることを示している場合に比べて長くする周期調整手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、動画像表示時における良好な動画性能と、静止画表示時における低消費電力とを両立させることができる。

（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１の液晶駆動装置における画像データの処理に関する部分を、液晶駆動装置を制御するＭＰＵ（Micro Processing Unit ）とともに示すブロック図である。図１には、液晶駆動装置における画像データの処理が行われる部分のみが示され、例えばＴＦＴ液晶表示装置に駆動信号を供給するソースドライバやゲートドライバ等は記載省略されている。図１に示す構成において、ＭＰＵ１は制御信号を出力する。携帯電話機やＰＤＡなどに搭載されているＲＡＭ等の信号源２１は、１フレーム毎に画像データを出力する。信号源２１は、例えば、１フレームの周波数（以下、フレーム周波数という。）に応じた周波数のクロック信号に同期して画像データを出力する。

画像データは、切替部５を介して、１画面分の記憶容量を持つフレームメモリ３と比較・補正回路４１とに入力される。フレームメモリ３は、入力された画像データを１フレームの間記憶し、１フレーム前の画像データを出力する。ＭＰＵは、信号源２１、比較・補正回路４１および切替部５に、制御信号として、オーバードライブ法を実行するか否かを指定する信号を出力する。切替部５は、ＭＰＵ１からの制御信号に応じて、信号源２１が出力した画像データを、フレームメモリ３と比較・補正回路４１とに出力するか、または、比較・補正回路４１にのみ出力する。

比較・補正回路４１には、図２に例示するようテーブルが内蔵されている。テーブルには、１フレーム前の画像データと現在の画像データから決まる現在の画像データの補正データが、１フレーム前の画像データおよび現在の画像データが取りうるそれぞれの値（この例では０〜６３）毎に設定されている。なお、フレームメモリ３および比較・補正回路４１とソースドライバ（図示せず）とを、１つのＬＳＩに集積してもよい。

次に、図１に示す液晶駆動装置の動作を説明する。ＭＰＵ１がオーバードライブ法を実行することを制御信号で指定している場合には、各ブロックは以下の動作をする。信号源２１は、１フレーム毎に、１画面分の画像データを出力する。切替部５は、制御信号に応じて、信号源２１が出力した画像データの出力先を、フレームメモリ３と比較・補正回路４１との双方に設定する。従って、信号源２１が出力した画像データは、フレームメモリ３と、比較・補正回路４１とに送られる。フレームメモリ３は、入力された画像データを１フレームの間記憶し、１フレーム前の画像データを出力する。比較・補正回路４１には、１フレーム前の画像データがフレームメモリ３から入力され、現在の画像データが信号源２１から切替部５を介して入力される。

比較・補正回路４１は、１フレーム前の画像データと現在の画像データとから決まる補正データをテーブルから読み出す。そして、読み出した補正データを現在の画像データに足した値を、補正された画像データとしてソースドライバに出力する。１フレーム前の画像データよりも現在の画像データが明るくなる場合、例えば１フレーム前の画像データが「０」で現在の画像データが「２」の場合には、補正値「４」が現在の画像データ「２」に足されて「６」が出力される。このように補正することによって、オーバードライブ法を実行しない場合に比べて、応答速度を高速化することができる。ソースドライバは、比較・補正回路４１が出力した画像データに応じた電圧を液晶表示パネルに供給する。

ＭＰＵ１がオーバードライブ法を実行しないことを制御信号で指定している場合には、各ブロックは以下の動作をする。信号源２１は、１フレーム毎に１画面分の画像データを出力する。切替部５は、制御信号に応じて、信号源２１が出力した画像データの出力先を、比較・補正回路４１のみに設定する。従って、信号源２１が出力した画像データはフレームメモリ３には書き込まれない。また、比較・補正回路４１は、制御信号に応じて、フレームメモリ３からの画像データの読み出しを停止する。さらに、比較・補正回路４１は、制御信号に応じて、信号源２１から切替部５を介して入力された画像データを、そのままソースドライバに出力する。この場合には、フレームメモリ３への画像データの書き込み、フレームメモリ３からの画像データの読み出し、および比較・補正回路４１における比較処理がなされないので、消費電力を低減することができる。

なお、ＭＰＵ１は、例えば、動画表示が行われる期間ではオーバードライブ法を実行することを制御信号で指定し、静止画表示が行われる期間（信号源２１から同じ画像データが繰り返し出力される期間）ではオーバードライブ法を実行しないことを制御信号で指定する。ただし、ＭＰＵ１による指定は、そのような場合分けに限られず、例えば、動画表示が行われる期間であっても、画像内の動きが少ないことを認識できるような場合には、オーバードライブ法を実行しないことを制御信号で指定するようにしてもよい。

また、オーバードライブ法を実行しているときと、オーバードライブ法を実行していないときとで、１フレームの期間を変更してもよい。例えば、動画表示が行われる期間ではオーバードライブ法を実行し、静止画表示が行われる期間ではオーバードライブ法を実行しない場合に、オーバードライブ法を実行していないときには、信号源２１から出力されるフレーム周波数を６０Ｈｚとし、オーバードライブ法を実行しないときには、信号源２１から出力される信号のフレーム周波数を４５Ｈｚなどとすることで、静止画表示時の消費電力をさらに低減することもできる。

逆に、静止画表示時には、フリッカなどの表示不具合が目立ちやすい場合もあるので、オーバードライブ法を実行しているときには、信号源２１から出力される信号のフレーム周波数を６０Ｈｚ、オーバードライブ法を実行しないときには、信号源２１から出力される信号のフレーム周波数を７０Ｈｚなどとすることで、静止画での表示品位を向上させることもできる。

また、比較・補正回路４１は、１画素ずつ順番に比較を行ってもよいし、数画素同時に比較を行うようしてもよい。また、１本のゲートライン上の画像データを同時に比較するように構成してもよい。１本のゲートライン上の画像データを同時に比較するように構成する場合には、［ソースライン数×１画素のデータビット数（例えば６４階調では６）］本の信号線がフレームメモリ３と比較・補正回路４１との間に設置されるが、１画素ずつ順番に比較を行う場合に比べて、画像データをフレームメモリ３から読み出す回数を大幅に減らせるので、消費電流を低減することができる。

なお、実施の形態１では、比較結果に応じて画像データを所定の画像データに変換する画像データ変換手段と、画像データ変換手段を動作させるか否かを示す選択信号（ＭＰＵ１からの制御信号に相当）に応じて、画像データ変換手段が変換した所定の画像データと画像データ供給手段としての信号源２１から供給された画像データとのいずれかを選択する画像データ選択手段とは、比較・補正回路４１と切替部５とで実現されている。また、画像データ供給手段から記憶手段への画像データの書き込みを禁止する書き込み禁止手段は切替部５で実現されている。画像データの供給周期を長くする周期調整手段は、例えば、信号源２１から画像データを出力するためのクロック信号の周波数を変更する回路で実現することができる。

（実施の形態２）図３は、本発明の実施の形態２の液晶駆動装置における画像データの処理に関する部分を、ＭＰＵとともに示すブロック図である。図３に示す構成おいて、ＭＰＵ１は制御信号を出力する。信号源２２は、１フレーム毎に画像データを出力する。画像データは、１画面分の記憶容量を持つフレームメモリ３と比較・補正回路４２とに入力される。比較・補正回路４２には、図２に例示するようなテーブルが内蔵されている。フレームメモリ３は、入力された画像データを１フレームの間記憶し、１フレーム前の画像データを出力する。ＭＰＵ１は、信号源２２および比較・補正回路４２に、制御信号として、オーバードライブ法を実行するか否かを指定する信号を出力する。

次に、図３に示す液晶駆動装置の動作を説明する。ＭＰＵ１がオーバードライブ法を実行することを制御信号で指定している場合には、各ブロックは以下の動作をする。信号源２２は１フレーム毎に１画面分の画像データを出力する。画像データは、フレームメモリ３と比較・補正回路４２とに入力される。フレームメモリ３は、入力された画像データを、１フレームの間記憶し、１フレーム前の画像データを出力する。比較・補正回路４２には、１フレーム前の画像データがフレームメモリ３から入力され、現在の画像データが信号源２２から入力される。そして、比較・補正回路４２は、実施の形態１の場合と同様に動作し、現在の画像データに補正データを足した値を、補正された画像データとしてソースドライバに出力する。ソースドライバは、比較・補正回路４２が出力した画像データに応じた電圧を液晶表示パネルに供給する。このようにオーバードライブ法を実行することによって、オーバードライブ法を実行しない場合に比べて、応答速度を高速化することができる。

ＭＰＵ１がオーバードライブ法を実行しないことを制御信号で指定している場合には、各ブロックは以下の動作をする。信号源２２は、画像データの出力を停止する。画像データの出力を停止させるには、例えば、信号源２２から画像データを出力するためのクロック信号を停止させればよい。その結果、フレームメモリ３には、最後に書き込まれた画像データが保持される。比較・補正回路４２は、１フレーム毎に、フレームメモリ３から画像データを読み出し、画像データを、そのままソースドライバに出力する。従って、信号源２２の動作、フレームメモリ３への画像データの書き込み、および比較・補正回路４２における比較処理はなされないので、消費電力を低減することができる。

この実施の形態でも、ＭＰＵ１は、例えば、動画表示が行われる期間ではオーバードライブ法を実行することを制御信号で指定し、静止画表示が行われる期間ではオーバードライブ法を実行しないことを制御信号で指定する。また、実施の形態１の場合と同様に、オーバードライブ法を実行しているときと、オーバードライブ法を実行していないときとで、１フレームの期間を変更してもよい。例えば、オーバードライブ法を実行しているときには、信号源２２から出力される画像データのフレーム周波数を６０Ｈｚとし、オーバードライブ法を実行していないときには、比較・補正回路４２がフレームメモリ３から画像データを読み出すフレーム周波数を４５Ｈｚなどとすることで、静止画表示時の消費電力をさらに低減することができる。

逆に、静止画表示時には、フリッカなどの表示不具合が目立ちやすい場合もあるので、オーバードライブ法を実行しているときには、信号源２２から出力される信号のフレーム周波数を６０Ｈｚとし、オーバードライブ法を実行しないときには、比較・補正回路４２がフレームメモリ３から画像データを読み出すフレーム周波数を７０Ｈｚなどとすることで、静止画での表示品位を向上させることもできる。

なお、オーバードライブ法を実行しないときに、信号源２２からフレームメモリ３に対して画像データを出力できるように構成してもよい。そのように構成することによって、オーバードライブ法を実行しない場合でも、フレームメモリ３の内容を書き換えることができる。

また、比較・補正回路４２は、実施の形態１の場合と同様に、１画素ずつ順番に比較を行ってもよいし、数画素同時に比較を行うようしてもよい。また、１本のゲートライン上の画像データを同時に比較するように構成してもよい。

実施の形態２では、比較結果に応じて画像データを所定の画像データに変換する画像データ変換手段と、画像データ変換手段を動作させるか否かを示す選択信号に応じて、画像データ変換手段が変換した所定の画像データと記憶手段（フレームメモリ３に相当）に記憶されている画像データとのいずれかを選択する画像データ選択手段とは、比較・補正回路４２で実現されている。また、記憶手段からの画像データの読み出し周期を長くする周期調整手段も、比較・補正回路４２で実現されている。

上記の各実施の形態では、オーバードライブ法を実行しているときには、１画面分全ての画像データがフレームメモリ３に書き込まれたが、以下のようにしてもよい。すなわち、あらかじめ動画像を表示する特定の矩形領域を決めておく。そして信号源２１，２２から、矩形領域に表示される動画像の画像データのみを出力し、フレームメモリ３内の矩形領域に対応するメモリ領域に信号源２１，２２から入力される画像データを書き込む。

比較・補正回路４１，４２は、フレームメモリ３内の特定の矩形領域内のデータを読み出すときに、信号源２１，２２から入力された画像データと、フレームメモリ３から読み出された画像データとについてオーバードライブ法を適用する。また、フレームメモリ３内の特定の矩形領域外に相当する領域から画像データを読み出す場合には、フレームメモリ３からの画像データをそのままソースドライバに出力する。そのように構成した場合には、信号源２１，２２は、書き換えが必要な矩形領域の画像データのみを出力すればよい。よって、フレームメモリ３に画像を書き込む回数を、１画面分全てを書き込む場合に比べて少なくでき、消費電力をさらに低減することができる。

上記の各実施の形態では、動画像表示時には、オーバードライブ法により液晶の応答速度を向上させた良好な動画性能を得ることができるとともに、静止画表示時には、信号源２１，２２からの画像データの出力回数またはフレームメモリ３へのアクセス回数（書き込み回数および読み出し回数）を少なくすることによって消費電力を低減させることができる。

本発明は、例えば、携帯端末に搭載されるＴＦＴ液晶表示装置などを駆動する液晶駆動装置に好適に適用できる。

本発明の実施の形態１の液晶駆動装置における画像データの処理に関する部分を示すブロック図である。 オーバードライブ法を実現するためのＬＵＴの構成例を示す説明図である 本発明の実施の形態２の液晶駆動装置における画像データの処理に関する部分を示すブロック図である。 オーバードライブ法を実行する液晶駆動装置における画像データの処理に関する部分を示すブロック図である。

符号の説明

１ ＭＰＵ
２１，２２，２３ 信号源
３ フレームメモリ
４１，４２，４３ 比較・補正回路
５ 切替部

Claims (4)

1. 画像データ供給手段と、画像データを記憶する記憶手段と、画像データ変換手段とを有する液晶駆動装置において、
   前記画像データ変換手段を動作させるか否かを示す選択信号が動作させることを示している場合に、前記記憶手段に記憶されている画像データと前記画像データ供給手段から供給される画像データとを比較し、比較結果に応じて画像データを所定の画像データに変換する画像データ変換手段と、
   前記選択信号が前記画像データ変換手段を動作させないことを示している場合に、前記画像データ供給手段から前記記憶手段への画像データの書き込みを禁止する書き込み禁止手段と、
   前記選択信号に応じて、前記画像データ変換手段が変換する所定の画像データと、前記画像データ供給手段から供給される画像データとのいずれかを選択する画像データ選択手段と、
   前記画像データ選択手段が選択した画像データに応じた電圧を液晶パネルに供給する液晶駆動手段と
   を備えたことを特徴とする液晶駆動装置。
2. 選択信号が画像データ変換手段を動作させないことを示している場合に、画像データ供給手段からの画像データの供給周期を、前記選択信号が前記画像データ変換手段を動作させることを示している場合に比べて長くする周期調整手段を備えた
   請求項１記載の液晶駆動装置。
3. 画像データ供給手段と、画像データを記憶する記憶手段と、画像データ変換手段とを有する液晶駆動装置において、
   前記画像データ変換手段を動作させるか否かを示す選択信号が動作させることを示している場合に、前記記憶手段に記憶されている画像データと前記画像データ供給手段から供給される画像データとを比較し、比較結果に応じて画像データを所定の画像データに変換する画像データ変換手段と、
   前記選択信号に応じて、前記画像データ変換手段が変換した所定の画像データと、前記記憶手段に記憶されている画像データであってそこから読み出される画像データとのいずれかを選択する画像データ選択手段と、
   前記画像データ選択手段が選択した画像データに応じた電圧を液晶パネルに供給する液晶駆動手段と
   を備えたことを特徴とする液晶駆動装置。
4. 選択信号が画像データ変換手段を動作させないことを示している場合に、記憶手段からの画像データの読み出し周期を、前記選択信号が前記画像データ変換手段を動作させることを示している場合に比べて長くする周期調整手段を備えた
   請求項３記載の液晶駆動装置。

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