JP2009288789A - 液晶ディスプレイ用駆動回路及び液晶ディスプレイ駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ディスプレイにおける消費電力を低減する。
【解決手段】液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイモジュール用駆動回路が提供される。前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電される。前記駆動回路は、前記構造体の前記液晶セルのすべてを、１フレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させるように構成される。第１の動作モード中は、前記液晶セルはすべて、低リフレッシュレートで繰り返し再充電される。第２の動作モード中は、前記液晶セルはすべて、前記低リフレッシュレートよりも高い通常リフレッシュレートで繰り返し再充電される。また、前記第１の動作モード中、前記液晶セルはすべて、前記２つの飽和値のいずれかのみに充電される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動回路及び液晶ディスプレイ駆動方法に関し、より詳細には、液晶ディスプレイを、通常の利用モードではない低電力動作モードにおいて選択的に駆動することに関する。

液晶セルが、一方向において複数の信号線を共有し、垂直方向においてゲート線により選択的にイネーブルされる、液晶セルの２次元アレイを用いる液晶ディスプレイが知られている。液晶ディスプレイには、ゲート線を用いて液晶セルの各セットをイネーブルする駆動回路が設けられる。そして、このイネーブルされたセルに信号線により映像信号レベルが供給され、このセルが所望の輝度となるのに必要なレベルにまで充電される。

通常、液晶セルがグループにまとめられることで、画像画素が形成される。典型的には、各画像画素は、赤、緑、青にそれぞれ対応する３つの液晶セルを有する。画素の赤、緑及び青の液晶セルは、同じゲート線上に供給され、同じ映像信号によって駆動することができる。具体的には、画素のすべての液晶セルをイネーブルするゲート線を用いて、まず赤の液晶セルに映像信号が信号線によって供給され、次に緑の液晶セルに映像信号が信号線によって供給され、最後に青の液晶セルに映像信号が信号線によって供給される。

低電力動作モードは、液晶ディスプレイモジュールの分野において周知である。

液晶ディスプレイモジュールが携帯電話機又はカメラ等の機器に設けられる場合、その機器が一定時間利用されないと、駆動回路は、通常の動作モードから低電力動作モードへの切り換えを行う。

米国特許出願公開第２００８／０１４３７２９号明細書 国際公開第ＷＯ２００６／０１３５２５号明細書 米国特許第５５７６７３１号明細書

典型的には、液晶ディスプレイモジュールにはバックライトが設けられる。液晶ディスプレイの個々の液晶セルは、表示する画像に応じて信号線により変更される透過率を有し、バックライトは、これらの液晶セルを背後から照明する。機器が使用されないと、バックライトはオフになるので、入射光の反射によってぼんやりと画像が見えるだけになる。この構成により、電力を節約することができる。しかし本願では、さらなる電力の節約を実現することが望ましいと認識している。

本発明の実施形態によれば、液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイの駆動方法が提供される。前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電される。当該駆動方法は、前記構造体のすべての前記液晶セルを、１つのフレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させ、第１の動作モード中は、すべての前記液晶セルを、低リフレッシュレートで繰り返し再充電し、第２の動作モード中は、すべての前記液晶セルを、前記低リフレッシュレートよりも高い標準リフレッシュレートで繰り返し再充電する。

本発明の別の実施形態によれば、液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイモジュール用駆動回路も提供される。前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電される。当該駆動回路は、前記構造体のすべての前記液晶セルを、１つのフレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させ、第１の動作モード中は、すべての前記液晶セルを、低リフレッシュレートで繰り返し再充電し、第２の動作モード中は、すべての前記液晶セルを、前記低リフレッシュレートよりも高い標準リフレッシュレートで繰り返し再充電するように構成される。

本発明の別の実施形態によれば、液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイモジュール用駆動回路も提供される。前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電可能である。当該駆動回路は、前記フレームのすべての前記液晶セルを、通常リフレッシュレートを有する１つのフレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させ、第１の動作モード中は、前記アレイのすべての前記液晶セルを前記通常リフレッシュレートで再度選択的に充電するまでの少なくとも１フレーム期間、個々のフレームについて前記液晶セルの前記アレイを充電するための前記通常リフレッシュレートよりも低い低リフレッシュレートで、前記アレイのすべての前記液晶セルを繰り返し再充電するように構成される。

本発明の別の実施形態によれば、液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイモジュールの駆動方法も提供される。前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電可能である。当該駆動方法は、前記構造体の前記液晶セルのすべてを、通常リフレッシュレートを有する１つのフレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させ、第１の動作モード中は、前記アレイのすべての前記液晶セルを再度選択的に充電するまでの少なくとも１フレーム期間、個々のフレームについて前記アレイのすべての前記液晶セルを充電するための前記通常リフレッシュレートよりも低い低リフレッシュレートで、一連のフレームについて前記アレイのすべての前記液晶セルを繰り返し再充電する。

周知のように、液晶ディスプレイの画像フレームをリフレッシュする毎に、液晶セルを再充電する必要がある。また、液晶セルを取り付けられたＣＯＭプレート等、他の構成要素も再充電する必要がある。ＣＯＭプレート等の各種構成要素は静電容量を有し、これらの静電容量を有する構成要素を充電する際には、電力が消費される。連続したリフレッシュサイクル毎に液晶セルを反転させる必要があり、静電容量を有する各種構成要素の極性も逆にする必要があるため、この電力が消費される状況はさらに悪くなる。

前記第１の動作モード（低電力モード）では、表示される画像中の欠陥に対し、視聴者はより寛容であると仮定される。

前記通常リフレッシュレートは、所望の品質の画像を提供するために、任意の周知のリフレッシュレートに設定される。本発明の実施形態では、その他の場合には、電力を節約するためにリフレッシュレートを低くすることができる。

ここでは、典型的な３ｍＷの消費電力を１ｍＷに低減できると期待される。

前記通常リフレッシュレートは、許容できる品質の通常画像を提供するための任意の周知の標準的なリフレッシュレート、例えば１秒間に５０回〜６０回である。

基本的に、前記低リフレッシュレートは、前記通常リフレッシュレートよりも低いが、液晶ディスプレイの特定用途のために許容可能な任意のリフレッシュレートであってよい。ここでは、１秒間に１０回〜１回のリフレッシュレートが可能である。前記低リフレッシュレートは、１秒間に１０回以下、又は１秒間に５回以下であることが好ましい。

前記駆動回路は、同期パルスを生成するように構成されたクロック回路を有することが好ましい。この場合前記駆動回路は、前記同期パルスに応じて、すべての前記液晶セルに再充電する。

前記クロック回路は、前記同期パルスを前記通常リフレッシュレートにおいて生成するように構成される。言い換えれば、この同期パルスは、画像の各フィールド／フレームの開始時に用いられる垂直方向同期パルスに対応する。

前記低リフレッシュレートは、複数の異なる方法により実現することができる。

一態様では、前記駆動回路は、前記第１の動作モード中は、所定の複数の連続した同期パルスを無視して、すべての前記液晶セルを前記低リフレッシュレートにおいて再充電するように構成される。或いは、前記駆動回路は、受信した画像データのフレームを無視して、前記低リフレッシュレートに従って動作される同期パルスに対応する受信したフレームのみをリフレッシュして、液晶ディスプレイをリフレッシュしてもよい。

或いは、前記クロック回路は、前記第１の動作モード中は、前記同期パルスを前記低リフレッシュレートに生成するように構成されてもよい。この場合においても、前記駆動回路は、前記低リフレッシュレートで１つの同期パルスから次の同期パルスの間に受信された画像データのフレームを無視するように構成される。

前記駆動回路は、前記第１の動作モード中は、すべての前記液晶セルを、前記２つの飽和値のうちのいずれかのみに充電するように構成されることが好ましい。

したがって、モノクロ表示の場合、グレートーンは表示されず、画像は黒及び白の画素でのみ表示される。一方、カラー表示の場合、サブピクセル／画素ユニットは、最大透過率又は透過率ゼロのいずれかに駆動されるので、ディスプレイは８色モードで動作する。

個々の液晶セルを、飽和状態にならず、中間の透過率が提供されるような電位で駆動した場合、信号が与えられるとすぐに、漏れ電流が液晶セルの電位を変動させ、画像の減衰が起こる。液晶ディスプレイが低電力動作モードで動作しており、ユーザが画質をあまり気にしていない場合であっても、画像の１回のリフレッシュから次のリフレッシュまでの間に画像が減衰することは望ましくない。

液晶セルが飽和状態である場合、いくらかの漏れ電流や電位降下が発生しても、透過率が変化しない場合がある。したがって、低電力動作モード中は飽和状態の液晶セルのみを用いることにより、より長いリフレッシュ間隔を、ユーザにフリッカ（ちらつき）を知覚させることなく用いることができる。

前記駆動回路は、前記第１の動作モード中は、前記各液晶セルの１回の充電から次の充電までの間、前記各信号線において、前記各液晶セルからの電荷の漏れを低減するのに最適な電圧を維持するように構成されることが好ましい。

液晶セルが所望の値まで充電され、対応する信号線が各スイッチによって切断された後も、スイッチと信号線との間で漏れ電流が発生する可能性がある。そこで、信号線をアクティブにして特定の電位に駆動することにより、スイッチの両側での電位の差が低減され、したがって漏れ電流が低減されることが理解される。このようにして、より長いリフレッシュ間隔を実現することができる。

前記駆動回路は、前記第１の動作モード中は、前記各液晶セルの１回の充電の間、前記各信号線において、前記液晶セルの接地側に対して０ボルトの電圧を維持するように構成されることが好ましい。

液晶セルの透過率特性を考慮すると、液晶セルは、液晶セルの両側における電位の差が大きい場合よりも、電位の差が小さい場合の方が、透過率の変化の影響を受け易い。したがって、信号の書き込みの間、信号線を、ゼロ電圧又は液晶セルの接地電圧に近い電圧に保つことにより、リフレッシュレートをさらに低くすることができる。いくつかの反転方法では、液晶セルの接地側が接続されたＣＯＭ線は、電圧が上下する。このような構成では、信号線上の電圧は、各液晶セルを充電している間、ＣＯＭ電圧に従って変化することが好ましい。

駆動回路は、選択的に動作可能な液晶ディスプレイモジュールと共に用いられることが好ましい。低電力動作モードの場合、駆動回路はバックライトをオフにするように構成されることが好ましい。

バックライトがオフにされると、得られる画像はより薄暗いものになるため、液晶セルの飽和値を用いていることが、見る者により知覚されにくくなる。したがって、見る者に困惑を与えることなく、より長いリフレッシュ間隔を実現することができる。駆動回路は、液晶ディスプレイを有する液晶ディスプレイモジュールにおいて具現されてもよい。

また、液晶ディスプレイモジュールは、携帯電話機器やカメラ等の適当な機器に設けられてもよい。

本発明の実施形態を具現する携帯電話機の図である。 本発明の実施形態を具現するカメラの図である。 本発明の実施形態を具現する液晶ディスプレイモジュールの図である。 液晶ディスプレイの３つの画素ユニットを概略的に示す図である。 図４の画素ユニットを駆動するための信号のタイミングを示す図である。 典型的な液晶セルの送信応答を示す図である。 別の典型的な液晶セルの送信応答を示す図である。 液晶ディスプレイのトランジスタのチャネルを概略的に示す図である。

本発明の実施形態は、例示としてのみ提供される以下の説明により、添付の図面を参照して、より明確に理解されるであろう。

本発明の実施形態は、例えば図１及び図２にそれぞれ示す携帯電話機及びデジタルカメラにおいて用いられるようなＬＣＤ（Liquid Crystal Display）モジュールに適用可能である。本発明の実施形態は、ＬＣＤモジュール自体のディスプレイパネル上に形成されたＬＣＤ駆動回路を含む、いかなるＬＣＤにも適用可能である。

図１の携帯電話機２及び図２のデジタルカメラ４において、必要に応じて画像を表示するための各ＬＣＤモジュール６及び８が設けられる。

図３は、携帯電話機及びデジタルカメラの用途に適しており、本発明の実施形態を具現するＬＣＤモジュール１０を示す。

ＬＣＤモジュール１０は、少なくとも１枚のガラス（又は任意の他の好適な透明材料）製の基板１２を有する。この基板１２に対し、液晶ディスプレイ１６が、任意の周知方法で形成される。図３に示す実施形態では、駆動回路１４も基板１２上に形成される。本発明の実施形態に係る駆動回路１４は、ＬＣＤモジュール１０の下部に示されているが、同様の駆動回路をガラス基板１２の液晶ディスプレイ１６の周囲の任意の部分に設けてもよく、又は、液晶ディスプレイ１６の周囲に分散させて設けてもよい。

図４は、液晶ディスプレイ１６の実施態様の一例を示す。

液晶ディスプレイ１６は、画素の２次元アレイに分割される。画素は、水平（横）方向の行である第１の方向及び垂直（縦）方向の列である第２の方向に延びる。各画素を所望の色及び輝度となるように駆動することにより、液晶ディスプレイ１６上に適切な画像が表示される。

種々の異なる色を生成するために、各画素は、赤、緑、青をそれぞれ生成する３つの画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ（すなわち、サブピクセル）を有する。図４は、第１の（水平）方向に並んで構成された画素の３つの画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを示す。ここで、所望の視覚的に合成された色を提供するために、３つの画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは互いに近接して配置されるべきであるが、画素の厳密な位置関係は重要ではないことを理解されたい。

各画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、対応する液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを有する。各液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの片側は、共通線ＣＯＭに接続される。好適な実施形態では、この共通線ＣＯＭは、ガラス基板１２自体の一部として形成される。各液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの反対側は、制御トランジスタすなわちスイッチ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂにそれぞれ接続される。

図４に示すように、行におけるすべてのスイッチ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂは、共通ゲート線２６によって制御される、すなわち、オン／オフに切り換えられる。ゲート線は、液晶ディスプレイ１６の各行毎に設けられる。一方、スイッチ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂへの入力部は、信号線２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂに接続される。具体的には、同じ列内のすべての赤の画素ユニット２０Ｒは、１本の信号線２８Ｒに接続され、同じ列内のすべての緑の画素ユニット２０Ｇは、１本の信号線２８Ｇに接続され、同じ列内のすべての青の画素ユニット２０Ｂは、１本の信号線２８Ｂに接続される。

ＬＣＤモジュール１０の液晶ディスプレイ１６上に画像を表示するために、画像は行毎に提供される。特定のゲート線２６が駆動されて、その各行におけるすべてのスイッチすなわちトランジスタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂをオンにする電圧が印加される。なお、このゲート線２６は、この特定の行すなわち水平方向ラインをイネーブルする。まず、すべての赤の信号線２８Ｒを用いて、その行のすべての赤の液晶セル２２Ｒが駆動され、次に、すべての緑の信号線２８Ｇを用いて、その特定の行のすべての緑の液晶セル２２Ｇが駆動され、最後に、すべての青の信号線２８Ｂを用いて、その特定の行のすべての青の液晶セル２２Ｂが駆動される。特定の色の画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂのすべてが同時に駆動されることが好ましいが、他の構成も可能である。

１本の行すなわち水平方向ラインに書き込みが行われると、対応するゲート線２６が駆動されて、このゲート線２６に対応するすべてのスイッチすなわちトランジスタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂをオフにする電圧が印加され、別のゲート線２６が駆動されて、このゲート線２６に対応するスイッチをオンにする電圧が印加される。隣り合うゲート線２６を次々に駆動してもよいが、他の構成も可能である。また、種々の異なる構成の画素ユニットのアレイを提供して、同様の効果を達成してもよいことも理解されるであろう。

実際には、液晶の静電容量には或る程度の変動があるので、上述した構成だけでは、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを確実に適切な又は所望の輝度レベルに駆動するのは困難である。液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの変動を補償するために、ＣＳキャパシタ３０が、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに並行して設けられる。図４に示すように、ＣＳキャパシタ３０は、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの信号駆動端と、ＣＳ線３２との間に設けられる。このような構成の場合、ＣＳ線３２は、各行すなわち水平方向ライン毎に設けられる。したがって、各行すなわち水平方向ラインのすべての画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０ＢのＣＳキャパシタ３０は、対応する各ＣＳ線３２に接続される。

ＣＳ線３２は、共通電圧ＣＯＭの電圧に近い電圧により駆動される。これにより、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの静電容量の変動がこれらの液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの駆動に与える影響が少なくなる。

図５は、１Ｈ反転法による、液晶ディスプレイ１６の水平方向ラインの最初の２本を駆動するための種々の信号を示す。ここで、液晶ディスプレイ１６の駆動中は、液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを用いる毎に、これらの液晶セルに印加される極性を逆にする必要があるということは言うまでもない。これは、極性反転として周知である。したがって、液晶ディスプレイ１６上に各フレームが表示された後、すなわち各垂直期間後に、極性が逆にされる。また、１Ｈ反転法の場合、隣り合う水平方向ライン、すなわち行は、逆の極性で駆動される。

図５に示すように、１水平タイミングの長さを有する垂直同期パルスが、新たなフレームを示す。また、各新たな水平方向ラインすなわち行を示すために、短い水平同期パルスが供給される。

第１の水平方向ライン及び第２の水平方向ラインに対するゲートパルスが示される。各ゲートパルスは、その水平方向ラインの期間内に位置し、ゲートパルス中、画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの各行すなわち水平方向ラインは、上述した方法でイネーブルされる。したがって、第１の水平方向ラインに対するゲートパルス中、この第１の水平方向ラインのすべてのスイッチ／トランジスタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂはオンにされるが、他はされない。同様に、第２の水平方向ラインに対するゲートパルスでは、第２の行すなわち水平方向ラインのスイッチ／トランジスタのみがオンにされる。

図５において、第１の水平方向ライン及び第２の水平方向ラインについての、赤の画素ユニット２０Ｒ、緑の画素ユニット２０Ｇ、及び青の画素ユニット２０Ｂに対する電圧が示される。画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの液晶セル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに対して示される電圧に重なって、ＣＯＭ信号が破線により示される。図示される１Ｈ反転では、ＣＯＭ信号は、各水平方向ライン毎に、１つの電圧状態から別の電圧状態に変化する。このようにして、隣り合う水平方向ラインの画素に印加される極性が逆にされる。また、図５に示すように、第２の垂直期間（図５の右側）では、水平方向ラインの画素がフレーム毎に逆の極性により駆動されるように、ＣＯＭ信号が全体として逆方向にされる。

ＣＯＭ信号の後に、概ね同じ電圧を有するＣＳ信号が続く。

ＣＯＭ信号及びＣＳ信号は、０ボルト〜約５ボルトの間で状態が変化する。

各水平期間中に、赤の画素ユニット２０Ｒ、緑の画素ユニット２０Ｇ、及び青の画素ユニット２０Ｂに対し、それぞれ選択パルスが供給される。このようにして、１つの画素の赤の画素ユニット２０Ｒ、緑の画素ユニット２０Ｇ、及び青の画素ユニット２０Ｂのために必要とされる駆動信号を連続的に有する共通映像線を、その画素に対して供給することができる。図５に示す選択パルスは、赤、緑、青の画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂのそれぞれに、映像線信号のうちの適切な部分を印加するために用いられる。結果として、特定の各選択パルス中、画素ユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂのそれぞれの信号線が、その時に共通映像線信号により供給される必要電圧により駆動される。

ここで、上述したような液晶ディスプレイ１６は、上述した動作モード（通常動作モード）のみならず、低電力動作モードでも動作可能である。

低電力動作モードでは、リフレッシュレートが低くされる。言い換えれば、画素又は画素ユニットの１つのフレーム全体を書き換える頻度が減らされる。既に説明したように、画素又は画素ユニットを書き換える又はリフレッシュする度に、極性を反転させる必要がある。各種構成要素、特にＣＯＭ線／プレートが有する静電容量により、比較的大量の電力が消費される。書き換えすなわちリフレッシュが行われる頻度を低下させることにより、消費電力を低減することができる。

残念なことに、液晶セルに対する信号の１回の書き込みから次の書き込みまでの間に電流漏れが発生するため、液晶セルの電位が低下して画像が減衰してしまうことがある。もちろん、液晶セルがリフレッシュされれば、液晶セルは適正な電位に戻り、適正な明度の画像が表示されるが、この画像明度の変化は、見る者にはフリッカ（ちらつき）として視認されてしまう。

一般的に、フリッカが見えることは、ユーザにとって許容できないものである。したがって、液晶ディスプレイ１６が低電力動作モード又はパワーセーブモードで用いられている場合であっても、リフレッシュレートを低下できる度合いには限度がある。

液晶セルが飽和状態である場合、いくらかの電流漏れが発生しても、知覚できるほどの画像の劣化は生じないことがあるため、リフレッシュレートをさらに低下させることができる。モノクロ表示の場合、液晶セルは、すべての画素が黒又は白のいずれかになるように駆動される。一方、カラー表示の場合、全ての画素ユニット又はサブピクセルが、それぞれ黒又はフルレッド、フルブルー又はフルグリーン、すなわち８色表示になるように駆動される。

このように液晶ディスプレイ１６を駆動することで、リフレッシュレートが通常のリフレッシュレートよりも低い低電力動作モードにおいて液晶ディスプレイ１６を動作させることが可能になる。

ＬＣＤモジュール１０の駆動回路１４は、画像が単なるモノクロ画像か８色画像かを判断することができる。或いは、駆動回路１４は、低電力動作モードにおいて、任意の受信した画像データのフレームをフルモノクロ又は８色に変換する。

リフレッシュレートをより低くするために、駆動回路１４に、通常フレームレート用のクロック信号とは異なる低フレームレート用のクロック信号を供給することも可能である。しかしながら、好適な実施形態では、駆動回路１４は、複数のフレームに対して同じクロック信号、例えば図５に示す垂直方向同期パルスを用いながらも、低リフレッシュレートを実現するために、所定の連続した複数のフレームクロック信号（垂直方向同期パルス）を無視する。

多くの構成において、ＬＣＤモジュール１０は、通常動作モードであるか低電力動作モードであるかに関らず、表示する一連の画像フレームを受信する。駆動回路１４は、低リフレッシュレートの低電力動作モードの場合、無視するクロック信号（垂直同期パルス）が与えられたときに受信された画像データのフレームを無視するように構成される。

従来では、スイッチ２４を介して信号線２８を液晶セル２２に接続し、その後スイッチ２４をオフにして信号線２８を切断する処理の後、信号線２８における電圧はほとんど考慮されてこなかった。しかしながら、スイッチ２４を介して接続された液晶セル２２と信号線２８との間に、いくらかの電流漏れが発生することは避けられない。信号線２８と液晶セル２２との電位差が大きければ、漏れ電流も多くなる。

そこで、本実施形態では、少なくとも低電力動作モード中は、液晶セル２２からの漏れ電流が低減され、より長いリフレッシュ間隔が可能になるように、信号線２８上の電圧を制御することが提案される。

各液晶セル２２について信号線２８をそれぞれ有する液晶ディスプレイ１６では、各信号線２８が、各液晶セル２２における電位にそれぞれ対応する電位によって駆動されるように維持することが可能である。これにより、各スイッチ２４の両側における電位の差がなくなり、信号線２８に対する漏れ電流をなくすことができる。しかしながら、このような構成であっても、図５を参照して説明したように、すべての液晶セル２２が接続されたＣＯＭ線は、所望の反転が起こるように電位が変動することに留意されたい。したがって、液晶セル２２の他方の側における電位も上下に変動するので、各信号線２８における電位もそれに応じて変動する必要がある。

上述のように、ほとんどの液晶ディスプレイの構成では、各信号線２８は、複数の異なる液晶セル２２に実際に接続可能である。図４を参照して説明した実施形態では、ゲート線２６は、液晶セル２２のスイッチ２４を一水平方向ラインにわたって制御する。一方、各信号線２８は、垂直方向に配列された液晶セル２２のアレイに信号を供給することができる。一本の信号線２８を用いて、特定の水平方向ラインの１つの液晶セル２２に書き込みを行うと、その信号線２８は、その水平方向ラインの他の液晶セル２２に対して他の信号線２８が書き込みを行っている間、その電位に保たれる。しかし、他の水平方向ラインの液晶セル２２がその同じ信号線２８を用いるため、その特定の信号線２８上で保たれている電位は、その垂直方向の列の他の液晶セル２２に書き込みを行うための電位としては適当でない可能性がある。

図６は、液晶セル２２の典型的な反応プロファイルを示す。図６では、液晶セル２２の透過率が、液晶セル２２に印加される電圧に対して、パーセントで示される。この反応は、印加される正の電圧と負の電圧とについて概ね対称である。

図６に示すような反応を有する液晶セルを、低電力動作モードのために上述した飽和状態で用いると、液晶セル２２に２．７ボルト（正又は負のいずれか）を印加した場合、透過率は実質的にゼロまで減少する。一方、液晶セル２２に０ボルトを印加すると、液晶セル２２の透過率は約１００％になる。

液晶セル２２に２．７ボルトが印加され、漏れ電流がある場合、その液晶セル２２の電圧は低下する。図６に示すような特性から、電圧が０．８ボルト下がると、透過率が１％増加することが理解される。一方、液晶セル２２に最初に０ボルトが印加され、漏れ電流がある場合、電圧が０．２５ボルト上がるだけで、透過率が１％減少する。

電圧印加／透過性なしの場合と、電圧印加なし／透過性ありの場合との非対称性に留意すると、電圧印加なし／透過性ありの場合の液晶セルの反応は、漏れ電流の影響をより受けやすいことが理解される。液晶ディスプレイの駆動を制御する際、これを考慮することができる。

まず、１フレームのすべての水平方向ラインが同じ電位（正又は負のいずれか）で駆動され、その電位が連続したフレーム毎に反転されるフレーム反転方法を検討する。

特定の垂直方向の信号線２８上の液晶セル２２が、ランダムに選択された透過率を有するように駆動されると仮定すると、液晶ディスプレイ１６がフレーム反転方法で駆動される（又は少なくとも、その垂直方向の列のすべての液晶セル２２が同じ電位で駆動される）場合、信号線２８がその信号線２８に接続された液晶セル２２を駆動してから次の駆動を行うまでの間（言い換えれば、他の垂直方向の列に対して書き込みが行われている間）、その信号線２８は、その信号線２８に接続された液晶セル２２に対して漏れ電流の観点から平均的に最も悪影響の少ない電位にされることが好ましい。列の半分の液晶セル２２が０ボルトであり、その列の半分の液晶セル２２が最大ボルトであると仮定すると、図６に示すような適切な中間電圧Ｖｍｉｄを算出することが可能である。このＶｍｉｄは、０ボルトと最大ボルトとの中間の電圧ではないが、漏れ電流に関して、双方の飽和状態の液晶セル２２に対し、同様の効果を有する。図７は、印加される電圧が０である場合に透過率が０となる液晶セル２２の反応を、適切な中間電圧Ｖｍｉｄと共に示す。図６及び図７に示すＶｍｉｄの特定の値は、５０％の透過率を提供する。

一実施形態では、信号線２８は中間点の電位にされる。一般に、この中間点の電位は、最大の透過率を有するセルの透過率を所与の割合（例えば、１％）だけ減少させると同時に、透過性を有しないセルが同じ透過率に達するようにする。このようにして、液晶ディスプレイが許容できない程度に減衰するまでにかかる時間を最長にすることができ、リフレッシュレートを最大限減らすことができる。

典型的には、透過率の１％の変化が、見る者にとって許容できる適切な上限であることが分かっている。

フレーム全体に対して書き込みが行われると、信号線２８は、適切なＶｍｉｄに保たれ、Ｖｃｏｍは次のフレームまで一定に保たれることが好ましい。画素のフレームが、Ｖｃｏｍに対して正の電位で駆動された場合、ＶｍｉｄはＶｃｏｍに対して正であり、画素のフレームがＶｃｏｍに対して負の電位で駆動された場合、ＶｍｉｄはＶｃｏｍに対して負である。

図５を参照して上述した１Ｈ反転方法の場合、各信号線２８は、当然、液晶セル２２の垂直方向のアレイに接続する。この垂直方向のアレイには、ＣＯＭ線に対して正又は負のいずれかの電位が与えられる。ＣＯＭ線の電圧は、水平方向ライン毎に上下する。したがって、１本の水平方向ラインの液晶セル２２の電位が、０ボルトか又はＣＯＭ線に対して正の最大ボルト（例えば、＋２．７ボルト）である場合、次の水平方向ラインの液晶セル２２の電位は、０ボルト又はＣＯＭ線に対して負の最大ボルト（例えば、−２．７ボルト）である。

したがって、上述した１Ｈ反転方法の場合、信号線２８を用いて個々の液晶セル２２に対する所望の信号の書き込みを行う間、その信号線２８は、ＣＯＭ線の電位に保たれることが平均的に最も良い。

液晶ディスプレイにおいて、ＶｃｏｍがＤＣレベルとして維持される駆動方法を用いることも周知である。この方法は当業者にはよく理解されていると思われるが、図８を参照して簡潔に説明する。

同図（ｂ）で示すように、Ｖｃｏｍは、例えば１ボルトで一定である。

信号線２８は同図（ａ）において示され、ゲート線２６は同図（ｃ）において示される。信号線２８が例えば２ボルトである場合、ゲートパルスは、同図（ｅ）に示すように、特定の液晶セル２２の電圧Ｖｘ（Ｖｃｏｍとは反対側）が２ボルトの信号レベルまで上昇するように、その信号線２８を、その液晶セル２２に接続する。

ＤＣ駆動方法では、ＣＳ電圧がＶｃｏｍ電圧に従って変化することはない。同図（ｄ）に示すように、ゲート電圧によって、画素トランジスタ２４による液晶セル２２に対する信号電圧の印加が可能になると、ＣＳ電圧は０ボルトから２ボルトに変更される。ＣＳキャパシタ３０と液晶セル２２との静電容量の比較に応じて、液晶セル２２の電圧Ｖｘが上昇する。図８に示す例では、５０％の結合効果があるので、液晶セル２２の電圧Ｖｘは３ボルトまで上昇する。

次のフレームにおいて、液晶セル２２に逆の極性を印加するために、ゲートは、トランジスタ２４が、Ｖｘに対する０ボルトの信号電圧を印加できるようにする。しかしながら、その後、ＣＳ電圧が０ボルトに戻ると、結合効果により、液晶セル２２の電圧はさらに−１ボルトまで下降する。

したがって、フレーム毎に、Ｖｃｏｍ（＋１ボルト）に対する液晶セル２２の電圧は＋２ボルト〜−２ボルトの間で変化する。

各水平方向ラインを別々に制御するために、各水平方向ラインに対するＣＳ線は、別々に制御される。

１Ｈ反転駆動方法の場合、フレーム全体に書き込みが行われると、＋１ボルト及び＋３ボルトの正の極性の画素と、＋１ボルト及び−１ボルトの負の極性の画素とが混在する。したがって、漏れ電流を最小にするためには、次のフレームに対する書き込みが行われるまで、信号線２８は、Ｖｃｏｍ電圧（この場合は＋１ボルト）に保たれるべきである。

１Ｆ反転方法の場合、１フレームに対する書き込みの終了時、正の極性のフレームでは、液晶セルは１ボルトと３ボルトの混合であり、一方、負の極性のフレームでは、液晶セルは１ボルトと−１ボルトの混合である。

別の考え方をすると、Ｖｃｏｍに対して正の極性のフレームの場合、液晶セル２２は０ボルトと２ボルトの混合である。一方、Ｖｃｏｍに対して負の極性のフレームの場合、液晶セル２２は０ボルトと−２ボルトの混合である。したがって、ＡＣ駆動方法の場合、正の極性のフレームでは、信号線２８のレベルを、上述した中間電圧レベルに設定する。この中間電圧レベルは、Ｖｃｏｍよりも高いレベルに設定される。一方、負の極性のフレームでは、信号線２８のレベルを、Ｖｃｏｍ電圧に対して負の極性の中間電圧レベルに設定する。

もちろん、駆動回路１４が、実際に表示する画像と、特定の信号線２８の各液晶セル２２に供給される実際の電位とを考慮することも可能である。特定の信号線２８の液晶セル２２に供給される実際の電位に基づいて、各液晶セル２２に対する書き込み中にその信号線２８に供給される電位を、漏れ電流を最小にするために最適な値になるように制御することができ、後続のフレームをリフレッシュするまでの時間を最長にすることができる。

上記で概説した技術により、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの通常動作モードのリフレッシュレートが、低電力動作モード中は１０Ｈｚ〜５Ｈｚ以下に減らされる。そして、低電力動作モードの場合、１秒あたりのリフレッシュレートは１０回〜１回にされる。

上述した構成により、典型的な３ｍＷの消費電力を１ｍＷ未満に低減することができると予想される。

Claims (19)

1. 液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電可能であり、
   当該液晶ディスプレイモジュール用駆動回路は、
   前記構造体のすべての前記液晶セルを、１つのフレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させ、
   第１の動作モード中は、すべての前記液晶セルを、低リフレッシュレートで繰り返し再充電し、
   第２の動作モード中は、すべての前記液晶セルを、前記低リフレッシュレートよりも高い通常リフレッシュレートで繰り返し再充電する
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
2. 液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電可能であり、
   当該液晶ディスプレイモジュール用駆動回路は、
   前記構造体のすべての前記液晶セルを、通常リフレッシュレートを有する１つのフレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させ、
   第１の動作モード中は、前記アレイのすべての前記液晶セルを前記通常リフレッシュレートで再度選択的に充電するまでの少なくとも１フレーム期間、個々のフレームについて前記液晶セルの前記アレイを充電するための前記通常リフレッシュレートよりも低い低リフレッシュレートで、前記アレイのすべての前記液晶セルを繰り返し再充電するように構成される
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
3. 請求項１又は２に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   前記通常リフレッシュレートは、１秒間に５０回〜６０回である
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   前記低リフレッシュレートは、１秒間に１０回以下である
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   前記低リフレッシュレートは、１秒間に５回以下である
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
6. 請求項４又は５に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   前記低リフレッシュレートは、１秒間に少なくとも１回である
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   シーケンスパルスを生成するように構成されたクロック回路をさらに具備し、
   当該液晶ディスプレイモジュール用駆動回路は、前記シーケンスパルスに応じて、すべての前記液晶セルを再充電する
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
8. 請求項７に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   前記クロック回路は、前記シーケンスパルスを前記通常リフレッシュレートにおいて生成するように構成される
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
9. 請求項７又は８に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
   前記第１の動作モード中は、所定の複数の連続したシーケンスパルスを無視して、すべての前記液晶セルを前記低リフレッシュレートにおいて再充電するように構成される
   液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
10. 請求項７又は８に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
    前記クロック回路は、前記第１の動作モード中は、前記シーケンスパルスを前記低リフレッシュレートにおいて生成するように構成される
    液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
    前記第１の動作モード中は、すべての前記液晶セルを、前記２つの飽和値のうちのいずれかのみに充電するように構成される
    液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
    前記第１の動作モード中は、前記各液晶セルの１回の充電の間、前記各信号線において、前記各液晶セルからの電荷の漏れを低減するのに最適な電圧を維持するように構成される
    液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
13. 請求項１２に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
    前記第１の動作モード中は、前記各液晶セルの１回の充電の間、前記各信号線において、前記液晶セルの接地側に対して０ボルトの電圧を維持するように構成される
    液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液晶ディスプレイモジュール用駆動回路であって、
    前記液晶ディスプレイモジュールは、前記液晶セルを照明するための選択的に動作可能なバックライトを有し、
    当該液晶ディスプレイモジュール用駆動回路は、前記第１の動作モード中は、前記バックライトをオフにするように構成される
    液晶ディスプレイモジュール用駆動回路。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の駆動回路を具備する液晶ディスプレイモジュール。
16. 請求項１５に記載の液晶ディスプレイモジュールを具備する携帯電話機。
17. 請求項１５に記載の液晶ディスプレイモジュールを具備するカメラ。
18. 液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイを駆動する液晶ディスプレイ駆動方法であって、
    前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電され、
    当該液晶ディスプレイ駆動方法は、
    前記構造体の前記液晶セルのすべてを、１つのフレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させ、
    第１の動作モード中は、前記液晶セルのすべてを、低リフレッシュレートにおいて繰り返し再充電し、
    第２の動作モード中は、前記液晶セルのすべてを、前記低リフレッシュレートよりも高い通常リフレッシュレートにおいて繰り返し再充電する
    液晶ディスプレイ駆動方法。
19. 液晶セルのアレイと信号線とから形成された構造体を有する液晶ディスプレイモジュールを駆動する液晶ディスプレイモジュール駆動方法であって、
    前記液晶セルはそれぞれ、当該液晶セルに対応する表示明度を提供するように、前記信号線のうちの１本を介して、２つの飽和値の間の任意の量を充電可能であり、
    当該液晶ディスプレイモジュール駆動方法は、
    前記構造体の前記液晶セルのすべてを、通常リフレッシュレートを有する１つのフレーム期間内に選択的に充電して、前記液晶セルのアレイに画像を表示させ、
    第１の動作モード中は、前記アレイのすべての前記液晶セルを前記通常リフレッシュレートで再度選択的に充電するまでの少なくとも１フレーム期間、個々のフレームについて前記アレイのすべての前記液晶セルを充電するための前記通常リフレッシュレートよりも低い低リフレッシュレートで、一連のフレームについて前記アレイのすべての前記液晶セルを繰り返し再充電する
    液晶ディスプレイモジュール駆動方法。

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