JP2009092967A

JP2009092967A - 容量負荷駆動装置及びこれを用いた液晶表示装置

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Publication number: JP2009092967A
Application number: JP2007264030A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nakatani; 善之中谷; Takanobu Nakajima; 崇順中嶋
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: WO2009048136A1; US8952940B2; US20100259513A1; JP5156323B2

Abstract

【課題】本発明は、ロジック部の消費電力や回路規模を増大することなく、容量負荷の駆動方式を任意に設定することが可能な容量負荷駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る容量負荷駆動装置１は、２値の論理信号ＩＮを生成するロジック部１１と；所定のモード切替信号ＭＯＤＥに基づいて、論理信号ＩＮから２値の駆動信号を生成するか、或いは、３値の駆動信号を生成するかを決定し、この決定に基づいて生成された２値または３値の駆動信号Ｘ１〜Ｘｍを容量負荷（液晶セル）の一端に印加するドライバ部１３と；を有して成る構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、容量負荷（例えば液晶セル）を駆動する容量負荷駆動装置、及び、これを用いた液晶表示装置に関するものである。

従来より、容量負荷（例えば液晶セル）の駆動方式としては、容量負荷の一端に印加する駆動電圧の電圧レベルをハイレベル（第１電圧ＶＨ）からローレベル（第２電圧ＶＬ）に、若しくは、ローレベルからハイレベルに、直接的に切り替える２値駆動方式のほか、中間レベル（第３電圧ＶＣ）を経由して、駆動電圧の電圧レベルを切り替える３値駆動方式（ＶＣ駆動方式）が知られている（図９（ａ）、（ｂ）を参照）。

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、本願出願人による特許文献１を挙げることができる。
国際公開第２００６／０７５７６８号パンフレット

確かに、上記従来の３値駆動方式を採用すれば、容量負荷を備えた電子機器（例えば、液晶表示装置）を駆動する際の消費電力を低減することが可能である。

しかしながら、上記従来の３値駆動方式は、入力信号（例えば映像信号）に応じた３値信号をロジック部で生成し、これをドライバ部に出力することで実現されていたため、ロジック部の消費電力が大きいという問題があった。

特に、複数の信号線（セグメント信号線）とこれに直交する複数の走査線（コモン信号線）との各交点に液晶セルを備えて成る単純マトリクス型の液晶表示パネルを駆動する方式として、複数の走査線を同時選択するＭＬＳ［Multi Line Selection］駆動方式を採用する場合には、ロジック部によるセグメント駆動信号の生成処理が複雑となり、これに要する消費電力が不可避的に大きくなるため、ロジック部の消費電力を許容範囲内に収めるためには、上記処理に要する消費電力を極力削減する必要があった。

また、液晶表示パネルの駆動方式として３値駆動方式を採用した場合、液晶駆動に要する消費電力を低減し得る反面、クロストークやチラツキ等の特性に悪影響を及ぼすことも懸念される。そのため、ユーザからは、液晶表示パネルとの組み合わせに応じて、２値駆動方式と３値駆動方式のいずれを採用するかを任意に設定したいという要望があった。

しかしながら、従来の液晶駆動装置において、上記の要望に応えるためには、ロジック部に２値信号と３値信号の両方を生成する機能を組み込まねばならず、ロジック部の回路規模を不要に増大する要因となっていた。

本発明は、上記問題点に鑑み、ロジック部の消費電力や回路規模を増大することなく、容量負荷の駆動方式を任意に設定することが可能な容量負荷駆動装置、及び、これを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る容量負荷駆動装置は、２値の論理信号を生成するロジック部と；所定のモード切替信号に基づいて、前記論理信号から２値の駆動信号を生成するか、或いは、３値の駆動信号を生成するかを決定し、この決定に基づいて生成された２値または３値の駆動信号を容量負荷の一端に印加するドライバ部と；を有して成る構成（第１の構成）とされている。

なお、上記第１の構成から成る容量負荷駆動装置において、前記ドライバ部は、前記論理信号を遅延させて２値の遅延論理信号を生成する遅延回路と；前記駆動信号のハイレベルに相当する第１電圧、前記駆動信号のローレベルに相当する第２電圧、及び、前記駆動信号の中間レベルに相当する第３電圧のうち、いずれか一を選択的に容量負荷に印加するスイッチ回路と；前記論理信号、前記遅延論理信号、及び、前記モード切替信号の入力を受けて、前記スイッチ回路の切替制御を行うセレクタ回路と；を有して成る構成（第２の構成）にするとよい。

或いは、上記第１の構成から成る容量負荷駆動装置において、前記ロジック部は、前記論理信号を遅延させて２値の遅延論理信号を生成する遅延回路を有して成り、前記ドライバ部は、前記駆動信号のハイレベルに相当する第１電圧、前記駆動信号のローレベルに相当する第２電圧、及び、前記駆動信号の中間レベルに相当する第３電圧のうち、いずれか一を選択的に容量負荷に印加するスイッチ回路と；前記論理信号、前記遅延論理信号、及び、前記モード切替信号の入力を受けて、前記スイッチ回路の切替制御を行うセレクタ回路と；を有して成る構成（第３の構成）としてもよい。

また、上記第２または第３の構成から成る容量負荷駆動装置において、前記セレクタ回路は、前記モード切替信号によって３値駆動方式が選択されているときには、前記論理信号と前記遅延論理信号が共に第１論理であれば、前記駆動信号として第１電圧を出力し、前記論理信号と前記遅延論理信号が共に第２論理であれば、前記駆動信号として第２電圧を出力し、前記論理信号と前記遅延論理信号が互いに異なる論理であれば、前記駆動信号として第３電圧を出力するように、前記スイッチ回路の切替制御を行い、また、前記モード切替信号によって２値駆動方式が選択されているときは、前記遅延論理信号の論理に依ることなく、前記論理信号が第１論理であれば、前記駆動信号として第１電圧を出力し、前記論理信号が第２論理であれば、前記駆動信号として第２電圧を出力するように、前記スイッチ回路の切替制御を行う構成（第４の構成）にするとよい。

また、上記第１〜第４いずれかの構成から成る容量負荷駆動装置は、前記容量負荷として、液晶セルが接続される構成（第５の構成）にするとよい。

また、本発明に係る液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線との間に液晶セルを挟持して成る液晶表示パネルと、前記液晶セルを駆動する請求項４に記載の容量負荷駆動装置と、を有して成り、前記ロジック部及び前記ドライバ部のいずれか一方は、シリアル入力される前記論理信号を一桁ずつ順次シフトさせながら格納していき、複数桁分の論理信号をパラレル出力するシフトレジスタを有して成る構成（第６の構成）とされている。

なお、上記第６の構成から成る液晶表示装置において、前記容量負荷駆動装置は、前記液晶表示パネルの垂直走査に際して、前記複数の走査線を所定本数ずつ同時に選択する構成（第７の構成）にするとよい。

本発明によれば、ロジック部の消費電力や回路規模を増大することなく、容量負荷の駆動方式を任意に設定することが可能となる。

以下では、本発明を液晶表示装置に適用した場合を例に挙げて、詳細な説明を行う。

図１は、本発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す図である。

図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、液晶駆動装置１と、その駆動対象である液晶表示パネル２と、を有して成る。

液晶駆動装置１は、液晶表示パネル２の液晶セルを駆動する容量負荷駆動装置であり、ロジック部１１と、メモリ部１２と、セグメントドライバ部１３と、コモンドライバ部１４と、電源部１５と、を集積化して成る半導体装置である。

ロジック部１１は、映像信号や制御信号の入力を受け、液晶表示の制御に必要な各種信号（論理信号ＩＮやコモン選択信号等を含む）をセグメントドライバ部１３やコモンドライバ部１４に供給する手段であり、データレジスタ、コマンドデコーダ、ＭＰＵ［Micro Processing Unit］インターフェイス、コントロールレジスタ、アドレスカウンタ、タイミングジェネレータなどを有して成る（いずれも不図示）。

メモリ部１２は、ロジック部１１で生成された論理信号ＩＮを一旦格納し、これを適宜読み出してセグメントドライバ部１３に送出するバッファ手段である。

セグメントドライバ部１３は、ロジック部１１から入力される２値の論理信号ＩＮ（延いては、液晶駆動装置１の外部から入力される映像信号）に応じてセグメント駆動信号Ｘ１〜Ｘｍを生成し、これらを液晶表示パネル１の各信号線（液晶セルの各一端）に供給する手段である。特に、本実施形態の液晶駆動装置１において、セグメントドライバ部１３は、所定のモード切替信号ＭＯＤＥに基づいて、論理信号ＩＮから２値のセグメント駆動信号を生成するか、或いは、３値のセグメント駆動信号を生成するかを決定し、この決定に基づいて生成された２値または３値のセグメント駆動信号Ｘ１〜Ｘｍを液晶表示パネル１の各信号線に印加する機能を備えている。なお、セグメントドライバ部１３の上記機能については、セグメントドライバ部１３の内部構成の説明と合わせて、後ほど詳述する。

コモンドライバ部１４は、ロジック部１１から入力されるコモン選択信号に応じてコモン駆動信号Ｙ１〜Ｙｎを生成し、これらを液晶表示パネル１の各走査線（液晶セルの各他端）に供給する手段である。なお、本実施形態の液晶駆動装置１において、コモンドライバ部１４は、液晶表示パネル１の垂直走査に際して、液晶表示パネル１の走査線を所定の本数ずつ同時に選択するＭＬＳ駆動方式を採用した構成とされている。このような構成とすることにより、各走査線を時分割で順次選択するＡＰＴ［Alt Pleshko Technics］駆動方式を採用した構成に比べて、ロジック部１１で生成すべきコモン選択信号の本数を削減することができる上、フレーム応答の低減やコモン電圧の低電圧化を図ることも可能となる。ただし、ＭＬＳ駆動方式を採用する場合には、ロジック部１１における論理信号ＩＮの生成処理（すなわちセグメント駆動信号Ｘ１〜Ｘｍの生成処理）が複雑となり、これに要する消費電力が不可避的に大きくなるため、ロジック部１１の消費電力を許容範囲内に収めるためには、上記処理に要する消費電力を極力削減する必要がある。

電源部１５は、装置外部から第１電源電圧Ｖｃｃ１と第２電源電圧Ｖｃｃ２の入力を受け、ロジック部１１、メモリ部１２、セグメントドライバ部１３、及び、コモンドライバ部１４に対して、それぞれ駆動電圧を供給する手段である。

液晶表示パネル２は、複数の信号線（セグメント信号線）とこれに直交する複数の走査線（コモン信号線）との各交点にそれぞれ液晶セルを挟持して成る単純マトリクス型（ＳＴＮ［Super Twisted Nematic］型）の液晶表示パネルであり、各液晶セルの両端間に電圧をかけることで液晶分子の向きを変え、光の透過を制御することによって、任意の文字や画像を表示するものである。

次に、セグメントドライバ部１３の内部構成及び動作について、詳細な説明を行う。

図２は、セグメントドライバ部１３の一構成例を示すブロック図である。

図２に示すように、本構成例のセグメントドライバ部１３は、シフトレジスタ回路ＲＥＧと、遅延回路ＤＬＹ１〜ＤＬＹｍと、セレクタ回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬｍと、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｍと、を有して成る。

シフトレジスタ回路ＲＥＧは、ロジック部１１からシリアルに入力される論理信号ＩＮを一桁ずつ順次シフトさせながら格納していき、ｍ桁分の論理信号ＩＮ１〜ＩＮｍを後段の遅延回路ＤＬＹ１〜ＤＬＹｍ、及び、セレクタ回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬｍにパラレル出力する手段である。

遅延回路ＤＬＹ１〜ＤＬＹｍは、クロック信号ＣＬＫの１クロック分だけ、論理信号ＩＮ１〜ＩＮｍを遅延させて、２値の遅延論理信号Ｄ１〜Ｄｍを生成する手段であり、例えば、Ｄフリップフロップなどを用いることができる。

セレクタ回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬｍは、論理信号ＩＮ１〜ＩＮｍ、遅延論理信号Ｄ１〜Ｄｍ、及び、モード切替信号ＭＯＤＥの入力を受けて、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｍの切替制御を行う手段である。なお、セレクタ回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬｍによるスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｍの切替動作については、後ほど詳述する。

スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｍは、セグメント駆動信号Ｘ１〜Ｘｍのハイレベルに相当する第１電圧ＶＨ、セグメント駆動信号Ｘ１〜Ｘｍのローレベルに相当する第２電圧ＶＬ、及び、セグメント駆動信号Ｘ１〜Ｘｍの中間レベルに相当する第３電圧ＶＣのうち、いずれか一を選択的に液晶セルに印加する手段であり、それぞれ、ＶＨ選択用のスイッチＳ１１、Ｓ１２、…、Ｓ１ｍと、ＶＬ選択用のスイッチＳ２１、Ｓ２２、…、Ｓ２ｍと、ＶＣ選択用のスイッチＳ３１、Ｓ３２、…、Ｓ３ｍと、を有して成る。

なお、第３電圧ＶＣは、第１電圧ＶＨと第２電圧ＶＬとの間の電位レベルであればいかなる電位レベルであってもよいが、特に、第１電圧ＶＨとの差（ＶＨ−ＶＣ）と、第２電圧ＶＬとの差（ＶＣ−ＶＬ）が等しくなる電位レベル（すなわち中点電位）に設定されていることが望ましい。特に、本実施形態の液晶駆動装置１では、第３電圧ＶＣを接地電位とし、第１電圧ＶＨと第２電圧ＶＬは、絶対値が等しい正負の電位とされている。

次に、セレクタ回路ＳＥＬ１〜ＳＥＬｍによるスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷｍの切替動作について、図３及び図４を参照しながら詳細に説明する。

図３は、セレクタ回路ＳＥＬ１によるスイッチ回路ＳＷ１の切替動作を説明するための論理値表であり、左から順に、モード切替信号、論理信号ＩＮ１、及び、遅延論理信号Ｄ１の各論理値（ハイレベル／ローレベル）、スイッチＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１の各オン／オフ状態、並びに、セグメント駆動信号Ｘ１の各電圧レベル（ＶＨ／ＶＣ／ＶＬ）を各々示している。

また、図４は、セグメント駆動信号Ｘ１の生成動作を説明するための波形図であり、上から順に、モード切替信号ＭＯＤＥ、論理信号ＩＮ１、クロック信号ＣＬＫ、遅延論理信号Ｄ１、及び、セグメント駆動信号Ｘ１の電圧波形を各々示している。

なお、図３及び図４では、スイッチ回路ＳＷ１の切替動作によって、セグメント駆動信号Ｘ１が生成される様子のみを例に挙げて説明を行うが、その余のスイッチ回路ＳＷ２〜ＳＷｍについても、スイッチＳＷ１と同様の切替動作によって、セグメント駆動信号Ｘ２〜Ｘｍの生成が行われる。

図３及び図４に示す通り、セレクタ回路ＳＥＬ１は、モード切替信号ＭＯＤＥによって３値駆動方式が選択されているとき（モード切替信号ＭＯＤＥがハイレベルであるとき）には、論理信号ＩＮ１と遅延論理信号Ｄ１が共にハイレベルであれば、セグメント駆動信号Ｘ１として第１電圧ＶＨを出力し、論理信号ＩＮ１と遅延論理信号Ｄ１が共にローレベルであれば、セグメント駆動信号Ｘ１として第２電圧ＶＬを出力し、論理信号ＩＮ１と遅延論理信号Ｄ１が互いに異なる論理であれば、セグメント駆動信号Ｘ１として第３電圧ＶＣを出力するように、スイッチ回路ＳＷ１の切替制御を行う。

一方、セレクタＳＥＬ１は、モード切替信号ＭＯＤＥによって２値駆動方式が選択されているとき（モード切替信号ＭＯＤＥがローレベルであるとき）には、遅延論理信号Ｄ１の論理に依ることなく、論理信号ＩＮ１がハイレベルであれば、セグメント駆動信号Ｘ１として第１電圧ＶＨを出力し、論理信号ＩＮ１がローレベルであれば、セグメント駆動信号Ｘ１として第２電圧ＶＬを出力するように、スイッチ回路ＳＷ１の切替制御を行う。

このように、本実施形態の液晶駆動装置１であれば、セグメント駆動信号Ｘ１〜Ｘｍの駆動方式として、２値駆動方式と３値駆動方式のいずれが選択されていても、ロジック部１１では、常に２値の論理信号ＩＮのみを生成すればよいので、ロジック部１１の消費電力や回路規模を増大することなく、セグメント駆動信号Ｘ１〜Ｘｍの駆動方式を任意に設定することが可能となる。

なお、上記の実施形態では、本発明を単純マトリクス型の液晶表示パネルを駆動する液晶表示装置に適用した場合を例示して説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他形式の液晶表示パネルを駆動する液晶表示装置はもちろん、容量負荷を駆動する容量負荷駆動装置全般について、本発明を適用することが可能である。

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、ＭＬＳ駆動方式を採用した液晶駆動装置を例に挙げて説明を行ったが、これは、あくまで、ロジック部１１の消費電力を低減すべき構成の一例であって、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他の駆動方式を採用した液晶駆動装置や、その他の容量負荷駆動装置についても、当然に本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態では、ロジック部１１からセグメントドライバ部１３に対して、モード切替信号ＭＯＤＥを供給する構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、装置外部からセグメントドライバ部１３に対して、モード切替信号ＭＯＤＥを供給する構成としても構わない。

また、上記実施形態では、セグメントドライバ部１３にシフトレジスタ回路ＲＥＧを設けた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、図５及び図６に示す第１変形例のように、シフトレジスタ回路をロジック部１１に含め、ロジック部１１からセグメントドライバ部１３に対して、論理信号ＩＮ１〜ＩＮｍをパラレルに供給する構成としても構わない。

また、上記の第１変形例では、セグメントドライバ部１３に遅延回路ＤＬＹ１〜ＤＬＹｍを設けた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、図７及び図８に示す第２変形例のように、遅延回路をロジック部１１に含め、ロジック部１１からセグメントドライバ部１３に対して、論理信号ＩＮ１〜ＩＮｍと、遅延論理信号Ｄ１〜Ｄｍを各々パラレルに供給する構成としても構わない。

本発明は、例えば、液晶表示装置の消費電力低減を図る上で有用な技術である。

は、本発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示すブロック図である。は、セグメントドライバ部１３の一構成例を示すブロック図である。は、スイッチ回路ＳＷ１の切替動作を説明するための論理値表である。は、セグメント駆動信号Ｘ１の生成動作を説明するための波形図である。は、本発明に係る液晶表示装置の第１変形例を示すブロック図である。は、セグメントドライバ部１３の第１変形例を示すブロック図である。は、本発明に係る液晶表示装置の第２変形例を示すブロック図である。は、セグメントドライバ部１３の第２変形例を示すブロック図である。は、２値駆動方式と３値駆動方式を説明するための波形図である。

符号の説明

１液晶駆動装置（容量負荷駆動装置）
１１ロジック部
１２メモリ部
１３セグメントドライバ部
１４コモンドライバ部
１５電源部
２液晶表示パネル
ＲＥＧシフトレジスタ回路
ＤＬＹ１、ＤＬＹ２、…、ＤＬＹｍ遅延回路
ＳＥＬ１、ＳＥＬ２、…、ＳＥＬｍセレクタ回路
ＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷｍスイッチ回路
Ｓ１１、Ｓ１２、…、Ｓ１ｍスイッチ（ＶＨ選択用）
Ｓ２１、Ｓ２２、…、Ｓ２ｍスイッチ（ＶＬ選択用）
Ｓ３１、Ｓ３２、…、Ｓ３ｍスイッチ（ＶＣ選択用）

Claims

２値の論理信号を生成するロジック部と；
所定のモード切替信号に基づいて、前記論理信号から２値の駆動信号を生成するか、或いは、３値の駆動信号を生成するかを決定し、この決定に基づいて生成された２値または３値の駆動信号を容量負荷の一端に印加するドライバ部と；
を有して成ることを特徴とする容量負荷駆動装置。
前記ドライバ部は、
前記論理信号を遅延させて２値の遅延論理信号を生成する遅延回路と；
前記駆動信号のハイレベルに相当する第１電圧、前記駆動信号のローレベルに相当する第２電圧、及び、前記駆動信号の中間レベルに相当する第３電圧のうち、いずれか一を選択的に容量負荷に印加するスイッチ回路と；
前記論理信号、前記遅延論理信号、及び、前記モード切替信号の入力を受けて、前記スイッチ回路の切替制御を行うセレクタ回路と；
を有して成ることを特徴とする請求項１に記載の容量負荷駆動装置。
前記ロジック部は、前記論理信号を遅延させて２値の遅延論理信号を生成する遅延回路を有して成り、
前記ドライバ部は、
前記駆動信号のハイレベルに相当する第１電圧、前記駆動信号のローレベルに相当する第２電圧、及び、前記駆動信号の中間レベルに相当する第３電圧のうち、いずれか一を選択的に容量負荷に印加するスイッチ回路と；
前記論理信号、前記遅延論理信号、及び、前記モード切替信号の入力を受けて、前記スイッチ回路の切替制御を行うセレクタ回路と；
を有して成ることを特徴とする請求項１に記載の容量負荷駆動装置。
前記セレクタ回路は、
前記モード切替信号によって３値駆動方式が選択されているときには、前記論理信号と前記遅延論理信号が共に第１論理であれば、前記駆動信号として第１電圧を出力し、前記論理信号と前記遅延論理信号が共に第２論理であれば、前記駆動信号として第２電圧を出力し、前記論理信号と前記遅延論理信号が互いに異なる論理であれば、前記駆動信号として第３電圧を出力するように、前記スイッチ回路の切替制御を行い、
また、前記モード切替信号によって２値駆動方式が選択されているときには、前記遅延論理信号の論理に依ることなく、前記論理信号が第１論理であれば、前記駆動信号として第１電圧を出力し、前記論理信号が第２論理であれば、前記駆動信号として第２電圧を出力するように、前記スイッチ回路の切替制御を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の容量負荷駆動装置。
前記容量負荷として、液晶セルが接続されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の容量負荷駆動装置。
複数の走査線と複数の信号線との間に液晶セルを挟持して成る液晶表示パネルと、前記液晶セルを駆動する請求項５に記載の容量負荷駆動装置と、を有して成り、
前記ロジック部及び前記ドライバ部のいずれか一方は、シリアル入力される前記論理信号を一桁ずつ順次シフトさせながら格納していき、複数桁分の論理信号をパラレル出力するシフトレジスタを有して成ることを特徴とする液晶表示装置。
前記容量負荷駆動装置は、前記液晶表示パネルの垂直走査に際して、前記複数の走査線を所定本数ずつ同時に選択することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。