JP2012103501A - 液晶表示パネル、液晶駆動装置、液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドット反転駆動時の電力ロスを低減することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネル30は、複数行のゲート線Gと、複数列のソース線Sと、複数個の液晶画素と、を有しており、液晶表示パネル30全体として前記複数個の液晶画素に各々印加される電圧の極性がドット毎に反転されるように、かつ、前記複数列のソース線Sに各々印加される電圧の極性が少なくとも行走査期間にわたって反転されないように、前記複数列のソース線S及び前記複数個の液晶画素がレイアウトされている。
【選択図】図1
【解決手段】液晶表示パネル30は、複数行のゲート線Gと、複数列のソース線Sと、複数個の液晶画素と、を有しており、液晶表示パネル30全体として前記複数個の液晶画素に各々印加される電圧の極性がドット毎に反転されるように、かつ、前記複数列のソース線Sに各々印加される電圧の極性が少なくとも行走査期間にわたって反転されないように、前記複数列のソース線S及び前記複数個の液晶画素がレイアウトされている。
【選択図】図1
Description
本発明は、液晶表示パネル、これを駆動する液晶駆動装置、及び、これらを用いた液晶表示装置に関する。
近年、液晶表示パネルの駆動方式としては、液晶画素に印加する電圧の極性(正/負)をドット毎に反転させるドット反転駆動方式が主流となってきている。
図13及び図14は、それぞれ、液晶表示装置の第1従来例(マルチプレクサなし)及び第2従来例(マルチプレクサあり)を示すブロック図である。いずれの従来例においても、液晶表示パネル300は、m行のゲート線G(1)〜G(m)と、n列のソース線S(1)〜S(n)と、(m×n)個の液晶画素(角の丸い四角枠で囲まれた部分)と、を有している(ただしm≧2、n≧2)。
白抜きの液晶画素は、k番目のフレーム期間において、これに印加される電圧が正極性(POS)であることを示しており、ハッチングされた液晶画素は、k番目のフレーム期間において、これに印加される電圧が負極性(NEG)であることを示している。なお、液晶表示パネル300において、液晶画素に印加される電圧の極性は、基本的にはドット毎に反転されている。ただし、各列の液晶画素に着目すると、各々に印加される電圧の極性は、ゲート線G(1)〜G(m)を2行走査する毎に反転されている。すなわち、図13及び図14では、いわゆる2ドット反転駆動方式によって液晶表示パネル300を駆動する様子が描写されている。
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。
確かに、液晶表示パネルの駆動方式としてドット反転駆動方式を採用すれば、液晶表示パネルのちらつき(フリッカ)を低減することが可能である。
しかしながら、第1及び第2従来例の液晶表示パネル300では、いずれもy列目(ただし1≦y≦n)の液晶画素がy列目のソース線S(y)に全て接続されていたので、上記の2ドット反転駆動を行う際には、ゲート線G(1)〜G(m)を2行走査する毎に、ソース線S(1)〜S(n)に各々印加される電圧の極性反転が生じていた(図15及び図16の符号Aを参照)。このような極性反転時には、ソース線S(1)〜S(n)に各々接続される容量成分(画素容量、補助容量、及び、配線容量)を正→負または負→正にチャージしなければならず、多大な電力ロスが発生していた。
また、第2従来例の液晶表示パネル300では、z個(ただし1≦z≦(n/3))のマルチプレクサMUX(1)〜(z)により、(n/3)列のドライバ出力線S’(1)〜S’(z)に印加される電圧がn列のソース線S(1)〜S(n)に分配されていたので、各行毎の電圧分配処理に際して、少なくとも1回ずつ、ドライバ出力線S’(1)〜S’(z)に各々印加される電圧の極性反転が生じていた(図16の符号Bを参照)。このような極性反転時には、ドライバ出力線S’(1)〜S’(z)に各々接続される容量成分(配線容量)を正→負または負→正にチャージしなければならず、多少なりとも電力ロスが発生していた。
なお、従来より、上記の電力ロスを低減すべく、極性反転時にチャージシェアを行う手法(=1列のソース線を3つの電圧レベル(POS、NEG、GND)で駆動する手法)が採用されていたが、例えば、バッテリを電源とする携帯電話機、携帯型ゲーム機、PDA[Personal Digital/Data Assistant]、カーオーディオ等に搭載される小型液晶表示装置の分野においては、電力ロスのさらなる低減が求められていた。
本発明は、本願の発明者らによって見い出された上記の問題点に鑑み、ドット反転駆動時の電力ロスを低減することが可能な液晶表示パネル、これを駆動する液晶駆動装置、及び、これら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、本発明に係る液晶表示パネルは、複数行のゲート線と、複数列のソース線と、複数個の液晶画素と、を有する液晶表示パネルであって、前記液晶表示パネル全体として前記複数個の液晶画素に各々印加される電圧の極性がドット毎に反転されるように、かつ、前記複数列のソース線に各々印加される電圧の極性が少なくとも行走査期間にわたって反転されないように、前記複数列のソース線及び前記複数個の液晶画素がレイアウトされている構成(第1の構成)とされている。
なお、上記第1の構成から成る液晶表示パネルは、m行(ただしm≧2)の前記ゲート線と、(n+1)列(ただしn≧2)の前記ソース線と、(m×n)個の前記液晶画素とを有し、1列目のソース線には、行走査方向に沿って1列目の液晶画素がx行分(ただし1≦x≦(m/2))ずつx行分の間隔を空けて接続されており、y列目(ただし、2≦y≦n)のソース線には、行走査方向に沿ってy列目の液晶画素と(y−1)列目の液晶画素がx行分ずつ交互に接続されており、(n+1)列目のソース線には、行走査方向に沿ってn列目の液晶画素がx行分ずつx行分の間隔を空けて接続されている構成(第2の構成)にするとよい。
また、上記第2の構成から成る液晶表示パネルは、m行(ただしm≧2)の前記ゲート線と、n列(ただしn≧2)の前記ソース線と、(m×n)個の前記液晶画素を有し、y列目(ただしy=1,3,5,…,(n−1))のソース線には、行走査方向に沿ってy列目の液晶画素と(y+1)列目の液晶画素がx行分(ただし1≦x≦(m/2))ずつ交互に接続されており、(y+1)列目のソース線には、行走査方向に沿って(y+1)列目の液晶画素とy列目の液晶画素がx行分ずつ交互に接続されており、かつ、y列目のソース線と(y+1)列目のソース線とは、行走査方向に沿ってx行毎に互いの敷設位置が反転されている構成(第3の構成)にするとよい。
また、本発明に係る液晶駆動装置は、上記第1〜第3いずれかの構成から成る液晶表示パネルをドット反転駆動方式で駆動する構成(第4の構成)とされている。
なお、上記第4の構成から成る液晶駆動装置は、上記第2の構成から成る液晶表示パネルを駆動対象とし、1列目のソース線に電圧を印加すべき行では、1列目のソース線に接続されるアンプをオンして、(n+1)列目のソース線に接続されるアンプをオフし、逆に、(n+1)列目のソース線に電圧を印加すべき行では、1列目のソース線に接続されるアンプをオフして、(n+1)列目のソース線に接続されるアンプをオンする構成(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、上記第1〜第3いずれかの構成から成る液晶表示パネルと、上記第4または第5の構成から成る液晶駆動装置と、を有する構成(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は、前記液晶駆動装置の出力を複数に分配して前記液晶表示パネルに供給するマルチプレクサをさらに有する構成(第7の構成)にするとよい。
また、上記第7の構成から成る液晶表示装置において、前記マルチプレクサは、同一極性の電圧が印加される複数列のソース線に接続された構成(第8の構成)にするとよい。
また、上記第7の構成から成る液晶表示装置において、前記マルチプレクサは、連続する複数列のソース線に接続された構成(第9の構成)にするとよい。
上記本発明によれば、ドット反転駆動時の電力ロスを低減することが可能な液晶表示パネル、これを駆動する液晶駆動装置、及び、これらを用いた液晶表示装置を提供することが可能となる。
<第1実施形態>
図1は、本発明に係る液晶表示装置の第1実施形態を示すブロック図である。第1実施形態の液晶表示装置は、MPU[Micro Processing Unit]10と、ドライバIC(液晶駆動装置)20と、液晶表示パネル30と、を有する。
図1は、本発明に係る液晶表示装置の第1実施形態を示すブロック図である。第1実施形態の液晶表示装置は、MPU[Micro Processing Unit]10と、ドライバIC(液晶駆動装置)20と、液晶表示パネル30と、を有する。
MPU10は、液晶表示装置全体の動作を統括的に制御する。特に、MPU10は、本発明に関連する動作として、ドライバIC20に表示データを出力する。
ドライバIC20は、インタフェイス21と、コントローラ22と、ゲートドライバ23と、ソースドライバ24と、が集積化された半導体装置であり、液晶表示パネル30をいわゆる2ドット反転駆動方式で駆動する。
インタフェイス21は、MPU10からの表示データをコントローラ22に伝達する。
コントローラ22は、MPU10からの表示データを受け取り、各種の表示データ処理(表示データの並べ替え処理など)や各種のタイミング制御(ゲートドライバ23の行走査タイミング制御など)を行う。また、コントローラ22は、第1イネーブル信号EN1と第2イネーブル信号EN2を各々生成して、これをソースドライバ24に出力する。なお、コントローラ22の動作については、後ほど詳細に説明する。
ゲートドライバ23は、コントローラ22からの指示に基づいて、m系統(ただしm≧2)のゲート信号を生成し、これを液晶表示パネル30のゲート線G(1)〜G(m)に出力する。
ソースドライバ24は、コントローラ22からの指示に基づいて、(n+1)系統(ただしn≧2)のソース信号を生成し、これを液晶表示パネル30のソース線S(1)〜S(n+1)に出力する。
ソースドライバ24は、ラッチLAT(1)〜LAT(n+2)と、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(n+2)と、バッファアンプAMP(1)〜AMP(n+2)と、セレクタSEL(1)〜SEL((n/2)+1)と、を含む。
ラッチLAT(1)〜LAT(n+2)は、それぞれ、コントローラ22から入力される表示データを一時的に格納して、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(n+2)に出力する。
デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(n+2)は、それぞれ、ラッチLAT(1)〜LAT(n+2)から入力されるデジタル形式の表示データをアナログ電圧に変換して、バッファアンプAMP(1)〜AMP(n+2)に出力する。なお、奇数列のデジタル/アナログ変換器DAC(1)、DAC(3)、…、DAC(n−1)、DAC(n+1)は、いずれも正出力(POS)とされており、偶数列のデジタル/アナログ変換器DAC(2)、DAC(4)、…、DAC(n)、DAC(n+2)は、いずれも負出力(NEG)とされている。
バッファアンプAMP(1)〜AMP(n+2)は、それぞれ、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(n+2)から入力されるアナログ電圧をバッファして、セレクタSEL(1)〜SEL((n/2)+1)に出力する。なお、奇数列のバッファアンプAMP(1)、AMP(3)、…、AMP(n−1)、AMP(n+1)は、いずれも正出力(POS)とされており、偶数列のバッファアンプAMP(2)、AMP(4)、…、AMP(n)、AMP(n+2)はいずれも負出力(NEG)とされている。また、バッファアンプAMP(1)及びAMP(2)は、それぞれ第1イネーブル信号EN1によってオン/オフ制御され、バッファアンプAMP(n+1)及びAMP(n+2)は、それぞれ第2イネーブル信号EN2によってオン/オフ制御される。
セレクタSEL(1)は、バッファアンプAMP(1)の正出力を1列目のソース線S(1)に印加して、バッファアンプAMP(2)の負出力を2列目のソース線S(2)に印加する第1状態と、第1状態とは逆に、バッファアンプAMP(1)の正出力を2列目のソース線S(2)に印加して、バッファアンプAMP(2)の負出力を1列目のソース線S(1)に印加する第2状態とを切り換える。セレクタSEL(2)〜SEL((n/2))の切り換え動作についても、基本的には上記と同様である。一方、セレクタSEL((n/2)+1)の切り換え動作については、(n+2)列目のソース線S(n+2)が存在しないので、バッファアンプAMP(n+1)の正出力を(n+1)列目のソース線S(n+1)に印加する第1状態と、バッファアンプAMP(n+2)の負出力を(n+1)列目のソース線S(n+1)に印加する第2状態とを切り換えることになる。
なお、上記構成から成るソースドライバ24の動作については、後ほど具体例を挙げて詳細に説明する。
液晶表示パネル30は、m行のゲート線G(1)〜G(m)と、これらに直交する(n+1)列のソース線S(1)〜S(n+1)と、(m×n)個の液晶画素(角の丸い四角枠で囲まれた部分)と、を有する。
白抜きの液晶画素は、k番目のフレーム期間において、これに印加される電圧が正極性(POS)であることを示しており、ハッチングされた液晶画素は、k番目のフレーム期間において、これに印加される電圧が負極性(NEG)であることを示している。なお、液晶表示パネル30において、液晶画素に印加される電圧の極性は、基本的にはドット毎に反転されている。ただし、各列の液晶画素に着目すると、各々に印加される電圧の極性は、ゲート線G(1)〜G(m)を2行走査する毎に反転されている。すなわち、図1では、いわゆる2ドット反転駆動方式によって液晶表示パネル30を駆動する様子が描写されている。
各液晶画素には、液晶素子、補助容量素子、及び、アクティブ素子としての薄膜トランジスタ(TFT[Thin Film Transistor])が組み込まれている。薄膜トランジスタのゲートは、ゲート線G(1)〜G(m)のいずれかに接続されている。薄膜トランジスタのソースは、ソース線S(1)〜S(n+1)のいずれかに接続されている。薄膜トランジスタのドレインは、対応する液晶素子及び補助容量素子の一端に接続されている。液晶素子及び補助容量素子の他端は、いずれもコモン電圧の印加端に接続されている。
なお、第1実施形態の液晶表示装置では、アモルファスシリコン型(AMO型)の薄膜トランジスタを好適に用いることができる。ただし、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、高温ポリシリコン型(HTPS[High Temperature Poly Silicon]型)や低温ポリシリコン型(LTPS[Low Temperature Poly Silicon]型)の薄膜トランジスタを用いることも可能である。
ここで、液晶表示パネル30の特徴的な構成として、1列目のソース線S(1)には、行走査方向に沿って1列目の液晶画素がx行分(ただし1≦x≦(m/2))ずつx行分の間隔を空けて接続されている。図1の例に即して具体的に述べると、1列目のソース線S(1)には、行走査方向に沿って、まず1列目の液晶画素が2行分(1行目と2行目)だけ接続された後、2行分(3行目と4行目)の間隔を空けて、さらに1列目の液晶画素が2行分(5行目と6行目)だけ接続されている。図示されていない7行目以降についても上記と同様である。
また、y列目(ただし2≦y≦n)のソース線S(y)には、行走査方向に沿ってy列目の液晶画素と(y−1)列目の液晶画素がx行分ずつ交互に接続されている。図1の例に即して具体的に述べると、2列目のソース線S(2)には、行走査方向に沿って、まず2列目の液晶画素が2行分(1行目と2行目)だけ接続された後、1列目の液晶画素が2行分(3行目と4行目)だけ接続され、さらに2列目の液晶画素が2行分(5行目と6行目)だけ接続されている。すなわち、2列目のソース線S(2)には、これを対称軸として左右反転(ミラーリング)させた状態で、1列目の液晶画素と2列目の液晶画素が交互に(千鳥状に)接続されている。図示されていない7行目以降についても上記と同様であり、また、ソース線S(3)〜S(n)についても上記と同様である。
また、(n+1)列目のソース線S(n+1)には、行走査方向に沿ってn列目の液晶画素がx行分ずつx行分の間隔を空けて接続されている。図1の例に則して具体的に述べると、(n+1)列目のソース線S(n+1)には、行走査方向に沿ってまず2行分(1行目と2行目)の間隔が空けられた後、n列目の液晶画素が2行分(3行目と4行目)だけ接続され、さらに2行分(5行目と6行目)の間隔が空けられている。図示されていない7行目以降についても上記と同様である。
上記のように液晶画素が配列された液晶表示パネル30であれば、その2ドット反転駆動に際して、少なくとも1フレーム期間中には、ソース線S(1)〜S(n)に各々印加される電圧の極性反転が生じなくなるので、ソース線S(1)〜S(n)に各々接続される容量成分(画素容量、補助容量、及び、配線容量)を正→負または負→正にチャージする必要がなくなり、電力ロスを大幅に低減することが可能となる。
図2は、第1実施形態の液晶駆動処理を説明するためのタイムチャートであり、上から順に、ゲート線G(1)〜G(m)、及び、ソース線S(1)〜S(n+1)の電圧印加状態が描写されている。また、図3は、第1実施形態の表示データ処理を説明するためのデータテーブル(上段:入力データ、下段:出力データ(S(1)〜S(n+1)、EN1、EN2)である。なお、図2中の「p.c.」はプリチャージ期間を表しており、図3中の「D(i,j)(ただし、1≦i≦m、1≦j≦(n+1)」は、座標(i,j)に位置する液晶画素用の表示データ(またはこれに応じた電圧値)を表している。
k番目のフレーム期間FRAME(k)において、1行目の選択期間(G(1)=H)には、ソース線S(1)、S(3)、…、S(n−1)にPOS電圧(D(1,1)、D(1,3)、…、D(1,n−1))が印加され、ソース線S(2)、S(4)、…、S(n)にNEG電圧(D(1,2)、D(1,4)、…、D(1,n))が印加される。また、続く2行目の選択期間(G(2)=H)には、ソース線S(1)、S(3)、…、S(n−1)にPOS電圧(D(2,1)、D(2,3)、…、D(2,n−1))が印加されて、ソース線S(2)、S(4)、…、S(n)にNEG電圧(D(2,2)、D(2,4)、…、D(2,n))が印加される。
なお、ソース線S(n+1)には、1行目及び2行目の液晶画素が接続されていないので、1行目及び2行目の選択期間には、ソース線S(n+1)に電圧を印加する必要がない。そこで、コントローラ22は、1行目及び2行目の選択期間には、ソース線S(1)に接続されるアンプAMP(1)及びAMP(2)をオンして、ソース線S(n+1)に接続されるアンプAMP(n+1)及びAMP(n+2)をオフするように、第1イネーブル信号EN1と第2イネーブル信号EN2を生成する。このような構成とすることにより、ソースドライバ24の不要な電力消費を回避することが可能となる。なお、アンプAMP(n+1)及びAMP(n+2)がオフされている間、ソース線S(n+1)は、Hi−Z(ハイインピーダンス状態)またはGNDとなる。このとき、アンプAMP(n+1)及びAMP(n+2)に入力される表示データの内容は不問であり、何らかのダミーデータを入力しておけばよい。
3行目の選択期間(G(3)=H)には、ソース線S(3)、S(5)、…、S(n+1)にPOS電圧(D(3,2)、D(3,4)、…、D(3,n))が印加されて、ソース線S(2)、S(4)、…、S(n)にNEG電圧(D(3,1)、D(3,3)、…、D(3,n−1))が印加される。また、4行目の選択期間(G(4)=H)には、ソース線S(3)、S(5)、…、S(n+1)にPOS電圧(D(4,2)、D(4,4)、…、D(4,n))が印加されて、ソース線S(2)、S(4)、…、S(n)にNEG電圧(D(4,1)、D(4,3)、…、D(4,n−1))が印加される。
なお、ソース線S(1)には、3行目及び4行目の液晶画素が接続されていないので、3行目及び4行目の選択期間には、ソース線S(1)に電圧を印加する必要がない。そこで、コントローラ22は、3行目及び4行目の選択期間には、ソース線S(1)に接続されるアンプAMP(1)及びAMP(2)をオフし、ソース線S(n+1)に接続されるアンプAMP(n+1)及びAMP(n+2)をオンするように、第1イネーブル信号EN1と第2イネーブル信号EN2を生成する。このような構成とすることにより、ソースドライバ24の不要な電力消費を回避することが可能となる。なお、アンプAMP(1)及びAMP(2)がオフされている間、ソース線S(1)は、Hi−Z(ハイインピーダンス状態)またはGNDとなる。このとき、アンプAMP(1)及びAMP(2)に入力される表示データの内容は不問であり、何らかのダミーデータを入力しておけばよい。
5行目〜m行目についても、上記と同様の液晶駆動処理及び表示データ処理が実施される。また、(k+1)番目のフレーム期間FRAME(k+1)においては、正極性と負極性を反転させた上で、上記と同様の液晶駆動処理及び表示データ処理が実施される。
このような構成とすることにより、先にも述べた通り、液晶表示パネル30の2ドット反転駆動に際して、少なくとも1フレーム期間中には、ソース線S(1)〜S(n)に各々印加される電圧の極性反転が生じなくなるので、ソース線S(1)〜S(n)に各々接続される容量成分(画素容量、補助容量、及び、配線容量)を正→負または負→正にチャージする必要がなくなり、電力ロスを大幅に低減することが可能となる。
<第2実施形態>
図4は、本発明に係る液晶表示装置の第2実施形態を示すブロック図である。第2実施形態の液晶表示装置は、基本的には先述の第1実施形態と同様の構成を有しているが、ドライバIC20のドライバ出力線S’(1)〜S’(z)(ただし1≦z≦(n+1)/3))に印加される電圧を各々3系統に分配して液晶表示パネル30のソース線S(1)〜S(n+1)に供給するマルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)をさらに有するほか、ソースドライバ24の内部構成や動作についても多少の変更が加えられている。そこで、第1実施形態と同様の構成部分については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第2実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
図4は、本発明に係る液晶表示装置の第2実施形態を示すブロック図である。第2実施形態の液晶表示装置は、基本的には先述の第1実施形態と同様の構成を有しているが、ドライバIC20のドライバ出力線S’(1)〜S’(z)(ただし1≦z≦(n+1)/3))に印加される電圧を各々3系統に分配して液晶表示パネル30のソース線S(1)〜S(n+1)に供給するマルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)をさらに有するほか、ソースドライバ24の内部構成や動作についても多少の変更が加えられている。そこで、第1実施形態と同様の構成部分については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第2実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
ソースドライバ24は、ラッチLAT(1)〜LAT(z)と、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(z)と、バッファアンプAMP(1)〜AMP(z)と、セレクタSEL(1)〜SEL(z/2)と、を含む。
ラッチLAT(1)〜LAT(z)は、それぞれ、コントローラ22から入力される表示データを一時的に格納して、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(z)に出力する。
デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(z)は、それぞれに、ラッチLAT(1)〜LAT(z)から入力されるデジタル形式の表示データをアナログ電圧に変換して、バッファアンプAMP(1)〜AMP(z)に出力する。なお、奇数列のデジタル/アナログ変換器DAC(1)、DAC(3)、…、DAC(z−1)は、いずれも正出力(POS)とされており、また、偶数列のデジタル/アナログ変換器DAC(2)、DAC(4)、…、DAC(z)は、いずれも負出力(NEG)とされている。
バッファアンプAMP(1)〜AMP(z)は、それぞれ、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(z)から入力されるアナログ電圧をバッファして、セレクタSEL(1)〜SEL(z/2)に出力する。なお、奇数列のバッファアンプAMP(1)、AMP(3)、…、AMP(z−1)は、いずれも正出力(POS)とされており、偶数列のバッファアンプAMP(2)、AMP(4)、…、AMP(z)は、いずれも負出力(NEG)とされている。また、バッファアンプAMP(1)及びAMP(2)は、それぞれ第1イネーブル信号EN1によってオン/オフ制御され、バッファアンプAMP(z−1)及びAMP(z)は、それぞれ第2イネーブル信号EN2によってオン/オフ制御される。
セレクタSEL(1)は、バッファアンプAMP(1)の正出力をドライバ出力線S’(1)に印加して、バッファアンプAMP(2)の負出力をドライバ出力線S’(2)に印加する第1状態と、第1状態とは逆に、バッファアンプAMP(1)の正出力をドライバ出力線S’(2)に印加して、バッファアンプAMP(2)の負出力をドライバ出力線S’(1)に印加する第2状態を切り換える。セレクタSEL(2)〜SEL(z/2)の切り換え動作についても、基本的には上記と同様である。
マルチプレクサMUX(1)は、ドライバ出力線S’(1)に印加される電圧をソース線S(1)、S(3)、S(5)に分配出力する。マルチプレクサMUX(2)は、ドライバ出力線S’(2)に印加される電圧をソース線S(2)、S(4)、S(5)に分配出力する。マルチプレクサMUX(3)〜MUX(z)の電圧分配処理についても、基本的には上記と同様である。
液晶表示パネル30は、先述の第1実施形態と全く同一の構成を有している。従って、その2ドット反転駆動に際して、少なくとも1フレーム期間中には、ソース線S(1)〜S(n)に各々印加される電圧の極性反転が生じないので、ソース線S(1)〜S(n)に各々接続される容量成分(画素容量、補助容量、及び、配線容量)を正→負または負→正にチャージする必要がなくなり、電力ロスを大幅に低減することが可能となる。
また、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)は、それぞれ、同一極性の電圧が印加される3系統のソース線に接続されているので、各行の選択期間中に、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)での電圧分配処理が行われても、ドライバ出力線S’(1)〜S’(z)に印加される電圧の極性反転が生じることはない。
なお、第2実施形態の液晶表示装置では、高温ポリシリコン型(HTPS型)や低温ポリシリコン型(LTPS型)の薄膜トランジスタを好適に用いることができる。ただし、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、アモルファスシリコン型(AMO型)の薄膜トランジスタを用いることも可能である。
図5は、第2実施形態の液晶駆動処理を説明するためのタイムチャートであり、上から順に、ゲート線G(1)〜G(m)、MUX切替制御信号a〜c、及び、ドライバ出力線S’(1)〜S’(z)の電圧印加状態が描写されている。また、図6は、第2実施形態の表示データ処理を説明するためのデータテーブル(上段:入力データ、下段:出力データ(S(1)〜S(n+1)、EN1、EN2)である。なお、図5中の「p.c.」はプリチャージ期間を表しており、図6中の「D(i,j)(ただし、1≦i≦m、1≦j≦(n+1)」は、座標(i,j)に位置する液晶画素用の表示データ(またはこれに応じた電圧値)を表している。
k番目のフレーム期間FRAME(k)において、各行の選択期間毎に、MUX切替制御信号a〜cが時分割で順次ハイレベルとされる。ドライバ出力線S’(1)に着目すると、a系統の選択期間(a=H)には、ソース線S(1)用のPOS電圧が印加され、b系統の選択期間(b=H)には、ソース線S(3)用のPOS電圧が印加され、c系統の選択期間(c=H)には、ソース線S(5)用のPOS電圧が印加される。また、ドライバ出力線S’(2)に着目すると、a系統の選択期間(a=H)には、ソース線S(2)用のNEG電圧が印加され、b系統の選択期間(b=H)には、ソース線S(4)用のNEG電圧が印加され、c系統の選択期間(c=H)には、ソース線S(6)用のNEG電圧が印加される。その他のドライバ出力線S’(3)〜S’(z)についても、基本的には上記と同様である。また、第1イネーブル信号EN1と第2イネーブル信号EN2の生成動作についても、先述の第1実施形態と同様である。
このように、第2実施形態の液晶表示装置であれば、第1実施形態と同様の効果を享受することができるほか、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)を用いてソースドライバ24の出力系統数を削減することが可能となる。
<第3実施形態>
図7は、本発明に係る液晶表示装置の第3実施形態を示すブロック図である。第3実施形態の液晶表示装置は、基本的には先述の第2実施形態と同様の構成を有しているが、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)の出力先と電圧分配処理に変更が加えられている。そこで、第2実施形態と同様の構成部分については、図4と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では第3実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
図7は、本発明に係る液晶表示装置の第3実施形態を示すブロック図である。第3実施形態の液晶表示装置は、基本的には先述の第2実施形態と同様の構成を有しているが、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)の出力先と電圧分配処理に変更が加えられている。そこで、第2実施形態と同様の構成部分については、図4と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では第3実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
マルチプレクサMUX(1)は、ドライバ出力線S’(1)に印加される電圧をソース線S(1)、S(2)、S(3)に分配出力する。マルチプレクサMUX(2)は、ドライバ出力線S’(2)に印加される電圧をソース線S(4)、S(5)、S(6)に分配出力する。マルチプレクサMUX(3)〜MUX(z)の電圧分配処理についても、基本的には上記と同様である。
液晶表示パネル30は、先述の第1実施形態や第2実施形態と全く同一の構成を有している。従って、その2ドット反転駆動に際して、少なくとも、1フレーム期間中には、ソース線S(1)〜S(n)に各々印加される電圧の極性反転が生じないので、ソース線S(1)〜S(n)に各々接続される容量成分(画素容量、補助容量、及び、配線容量)を正→負または負→正にチャージする必要がなくなり、電力ロスを大幅に低減することが可能となる。
一方、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)は、先述の第2実施形態と異なり、それぞれ、連続する3系統のソース線に接続されているので、ソース線S(1)〜S(n+1)の引き回しが容易となる。ただし、ドット反転駆動される液晶表示パネル30において、連続する3系統のソース線に印加される電圧が全て同一の極性ということはあり得ないので、各行の選択期間中には、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)での電圧分配処理に伴い、ドライバ出力線S’(1)〜S’(z)に印加される電圧の極性反転が生じることに留意すべきである(図8の符号Bを参照)。
なお、第3実施形態の液晶表示装置では、先述の第2実施形態と同様、高温ポリシリコン型(HTPS型)や低温ポリシリコン型(LTPS型)の薄膜トランジスタを好適に用いることができる。ただし、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、アモルファスシリコン型(AMO型)の薄膜トランジスタを用いることも可能である。
図8は、第3実施形態の液晶駆動処理を説明するためのタイムチャートであり、上から順に、ゲート線G(1)〜G(m)、MUX切替制御信号a〜c、及び、ドライバ出力線S’(1)〜S’(z)の電圧印加状態が描写されている。また、図9は、第3実施形態の表示データ処理を説明するためのデータテーブル(上段:入力データ、下段:出力データ(S(1)〜S(n+1)、EN1、EN2)である。なお、図8中の「p.c.」はプリチャージ期間を表しており、図9中の「D(i,j)(ただし、1≦i≦m、1≦j≦(n+1)」は、座標(i,j)に位置する液晶画素用の表示データ(またはこれに応じた電圧値)を表している。
k番目のフレーム期間FRAME(k)において、各行の選択期間毎に、MUX切替制御信号a〜cが時分割で順次ハイレベルとされる。ドライバ出力線S’(1)に着目すると、a系統の選択期間(a=H)には、ソース線S(1)用のPOS電圧が印加され、b系統の選択期間(b=H)には、ソース線S(2)用のNEG電圧が印加され、c系統の選択期間(c=H)には、ソース線S(3)用のPOS電圧が印加される。また、ドライバ出力線S’(2)に着目すると、a系統の選択期間(a=H)には、ソース線S(4)用のNEG電圧が印加され、b系統の選択期間(b=H)には、ソース線S(5)用のPOS電圧が印加され、c系統の選択期間(c=H)には、ソース線S(6)用のNEG電圧が印加される。その他のドライバ出力線S’(3)〜S’(z)についても、基本的には上記と同様である。また、第1イネーブル信号EN1と第2イネーブル信号EN2の生成動作についても、先述の第1実施形態や第2実施形態と同様である。
なお、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)での電圧分配処理に伴うドライバ出力線S’(1)〜S’(z)の極性反転回数をできるだけ減らすためには、図8に示したように、同一極性の電圧印加ができるだけ連続するように、マルチプレクサMUX(1)〜MUX(z)の出力系統選択順序を各行毎に入れ替えることが望ましい。
このように、第3実施形態の液晶表示装置であれば、第2実施形態とほぼ同様の効果を享受することができるほか、ソース線S(1)〜S(n+1)の引き回しを容易に行うことも可能となる。
<第4実施形態>
図10は、本発明に係る液晶表示装置の第4実施形態を示すブロック図である。第4実施形態の液晶表示装置は、基本的には先述の第1実施形態と同様の見地に立つものであるが、液晶表示パネル30の内部レイアウトに相違点を有するほか、ソースドライバ24の内部構成や動作についても変更が加えられている。そこで、第1実施形態と同様の構成部分については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第4実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
図10は、本発明に係る液晶表示装置の第4実施形態を示すブロック図である。第4実施形態の液晶表示装置は、基本的には先述の第1実施形態と同様の見地に立つものであるが、液晶表示パネル30の内部レイアウトに相違点を有するほか、ソースドライバ24の内部構成や動作についても変更が加えられている。そこで、第1実施形態と同様の構成部分については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第4実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
ソースドライバ24は、ラッチLAT(1)〜LAT(n)と、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(n)と、バッファアンプAMP(1)〜AMP(n)と、セレクタSEL(1)〜SEL(n/2)と、を含む。
ラッチLAT(1)〜LAT(n)は、それぞれ、コントローラ22から入力される表示データを一時的に格納して、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(n)に出力する。
デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(n)は、それぞれに、ラッチLAT(1)〜LAT(n)から入力されるデジタル形式の表示データをアナログ電圧に変換して、バッファアンプAMP(1)〜AMP(n)に出力する。なお、奇数列のデジタル/アナログ変換器DAC(1)、DAC(3)、…、DAC(n−1)は、いずれも正出力(POS)とされており、また、偶数列のデジタル/アナログ変換器DAC(2)、DAC(4)、…、DAC(n)は、いずれも負出力(NEG)とされている。
バッファアンプAMP(1)〜AMP(n)は、それぞれ、デジタル/アナログ変換器DAC(1)〜DAC(n)から入力されるアナログ電圧をバッファして、セレクタSEL(1)〜SEL(n/2)に出力する。なお、奇数列のバッファアンプAMP(1)、AMP(3)、…、AMP(n−1)は、いずれも正出力(POS)とされており、偶数列のバッファアンプAMP(2)、AMP(4)、…、AMP(n)は、いずれも負出力(NEG)とされている。
セレクタSEL(1)は、バッファアンプAMP(1)の正出力を1列目のソース線S(1)に印加して、バッファアンプAMP(2)の負出力を2列目のソース線S(2)に印加する第1状態と、第1状態とは逆に、バッファアンプAMP(1)の正出力を2列目のソース線S(2)に印加して、バッファアンプAMP(2)の負出力を1列目のソース線S(1)に印加する第2状態とを切り換える。セレクタSEL(2)〜SEL((n/2))の切り換え動作についても、基本的には上記と同様である。
液晶表示パネル30は、m行のゲート線G(1)〜G(m)と、これらに直交するn列のソース線S(1)〜S(n)と、(m×n)個の液晶画素と、を有する。なお、第4実施形態の液晶表示装置では、第1実施形態と同様、アモルファスシリコン型(AMO型)の薄膜トランジスタを好適に用いることができる。ただし、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、高温ポリシリコン型(HTPS型)や低温ポリシリコン型(LTPS型)の薄膜トランジスタを用いることも可能である。
ここで、液晶表示パネル30の特徴的な構成として、y列目(ただしy=1,3,5,…,(n−1))のソース線S(y)には、行走査方向に沿ってy列目の液晶画素と(y+1)列目の液晶画素がx行分(ただし、1≦x≦(m/2))ずつ交互に接続されており、(y+1)列目のソース線には、行走査方向に沿って(y+1)列目の液晶画素とy列目の液晶画素がx行分ずつ交互に接続されており、かつy列目のソース線と(y+1)列目のソース線とは、行走査方向に沿ってx行毎に互いの敷設位置が反転されている。
図1の例に即して具体的に述べると、1列目のソース線S(1)には、行走査方向に沿って、まず1列目の液晶画素が2行分(1行目と2行目)だけ接続されている。一方、2列目のソース線S(2)には、行走査方向に沿って、まず2列目の液晶画素が2行分(1行目と2行目)だけ接続されている。そして、2行目と3行目との間において、ソース線S(1)とソース線S(2)の敷設位置が互いに反転されている。敷設位置が反転された後、ソース線S(1)には、行走査方向に沿って、2列目の液晶画素が2行分(3行目と4行目)だけ接続されている。一方、ソース線S(2)には、行走査方向に沿って、1列目の液晶画素が2行分(3行目と4行目)だけ接続されている。そして、4行目と5行目の間において、ソース線S(1)とソース線S(2)の敷設位置が再び反転されている。敷設位置が再反転された後、ソース線S(1)には、行走査方向に沿って、1列目の液晶画素が2行分(5行目と6行目)だけ接続されている。一方、ソース線S(2)には、行走査方向に沿って、2列目の液晶画素が2行分(5行目と6行目)だけ接続されている。図示されていない7行目以降についても上記と同様であり、また、ソース線S(3)〜S(n)についても上記と同様である。
上記のように液晶画素及びソース線S(1)〜S(n)が配列された液晶表示パネル30であれば、先述の第1実施形態と同様、その2ドット反転駆動に際して、少なくとも1フレーム期間中には、ソース線S(1)〜S(n)に各々印加される電圧の極性反転が生じなくなるので、ソース線S(1)〜S(n)に各々接続される容量成分(画素容量、補助容量、及び、配線容量)を正→負または負→正にチャージする必要がなくなり、電力ロスを大幅に低減することが可能となる。
図11は、第4実施形態の液晶駆動処理を説明するためのタイムチャートであり、上から順に、ゲート線G(1)〜G(m)、及び、ソース線S(1)〜S(n)の電圧印加状態が描写されている。また、図12は、第4実施形態の表示データ処理を説明するためのデータテーブル(上段:入力データ、下段:出力データ(S(1)〜S(n))である。なお、図11中の「p.c.」はプリチャージ期間を表しており、図12中の「D(i,j)(ただし、1≦i≦m、1≦j≦n」は、座標(i,j)に位置する液晶画素用の表示データ(またはこれに応じた電圧値)を表している。
k番目のフレーム期間FRAME(k)において、i行目の選択期間(G(i)=H)には、ソース線S(1)、S(3)、…、S(n−1)にPOS電圧(D(i,1)、D(i,3)、…、D(i,n−1))が印加され、ソース線S(2)、S(4)、…、S(n)にNEG電圧(D(i,2)、D(i,4)、…、D(i,n))が印加される。なお、(k+1)番目のフレーム期間FRAME(k+1)においては、正極性と負極性を反転させた上で、上記と同様の液晶駆動処理及び表示データ処理が実施される。
このような構成とすることにより、先述の第1実施形態〜第3実施形態と同じく、液晶表示パネル30の2ドット反転駆動に際して、少なくとも1フレーム期間中には、ソース線S(1)〜S(n)に各々印加される電圧の極性反転が生じなくなるので、ソース線S(1)〜S(n)に各々接続される容量成分(画素容量、補助容量、及び、配線容量)を正→負または負→正にチャージする必要がなくなり、電力ロスを大幅に低減することが可能となる。
また、第4実施形態の液晶表示装置であれば、先述の第1実施形態と異なり、ソースドライバ24の信号系統(ラッチ、デジタル/アナログ変換器、バッファアンプ、及び、セレクタ)を1つ余分に持つ必要がなく、また、表示データの並べ替え処理も不要となるので(図12を参照)、既存のソースドライバをそのまま流用することが可能となる。
なお、第4実施形態の液晶表示装置を基本形としながら、第2実施形態や第3実施形態に倣ってマルチプレクサを追加することも当然に可能である。
<まとめ>
上記第1〜第4実施形態を鑑みると、本発明に係る液晶表示パネルは、複数行のゲート線と、複数列のソース線と、複数個の液晶画素と、を有するものであって、液晶表示パネル全体として前記複数個の液晶画素に各々印加される電圧の極性がドット毎に反転されるように、かつ、前記複数列のソース線に各々印加される電圧の極性が少なくとも行走査期間にわたって反転されないように、前記複数列のソース線及び前記複数個の液晶画素がレイアウトされている構成であると言える。このような構成とすることにより、ドット反転駆動時の電力ロスを低減することが可能な液晶表示パネル、これを駆動する液晶駆動装置及び、これらを用いた液晶表示装置を提供することが可能となる。
上記第1〜第4実施形態を鑑みると、本発明に係る液晶表示パネルは、複数行のゲート線と、複数列のソース線と、複数個の液晶画素と、を有するものであって、液晶表示パネル全体として前記複数個の液晶画素に各々印加される電圧の極性がドット毎に反転されるように、かつ、前記複数列のソース線に各々印加される電圧の極性が少なくとも行走査期間にわたって反転されないように、前記複数列のソース線及び前記複数個の液晶画素がレイアウトされている構成であると言える。このような構成とすることにより、ドット反転駆動時の電力ロスを低減することが可能な液晶表示パネル、これを駆動する液晶駆動装置及び、これらを用いた液晶表示装置を提供することが可能となる。
<その他の構成例>
なお、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。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
なお、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。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
例えば、上記実施形態では、画素の右上部分または左上部分にTFT回路を組み込んだ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、画素の右下部分または左下部分にTFT回路を組み込んだ構成としても構わない。
本発明は、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。
10 MPU
20 ドライバIC(液晶駆動装置)
21 インタフェイス
22 コントローラ
23 ゲートドライバ
24 ソースドライバ
30 液晶表示パネル
LAT ラッチ
DAC デジタル/アナログ変換器(POS:正出力、NEG:負出力)
AMP バッファアンプ(POS:正出力、NEG:負出力)
SEL セレクタ
MUX マルチプレクサ
EN1、EN2 イネーブル信号
S ソース線
G ゲート線
D 表示データ
20 ドライバIC(液晶駆動装置)
21 インタフェイス
22 コントローラ
23 ゲートドライバ
24 ソースドライバ
30 液晶表示パネル
LAT ラッチ
DAC デジタル/アナログ変換器(POS:正出力、NEG:負出力)
AMP バッファアンプ(POS:正出力、NEG:負出力)
SEL セレクタ
MUX マルチプレクサ
EN1、EN2 イネーブル信号
S ソース線
G ゲート線
D 表示データ
Claims (9)
- 複数行のゲート線と、複数列のソース線と、複数個の液晶画素と、を有する液晶表示パネルであって、
前記液晶表示パネル全体として前記複数個の液晶画素に各々印加される電圧の極性がドット毎に反転されるように、かつ、
前記複数列のソース線に各々印加される電圧の極性が少なくとも行走査期間にわたって反転されないように、
前記複数列のソース線及び前記複数個の液晶画素がレイアウトされていることを特徴とする液晶表示パネル。 - m行(ただしm≧2)の前記ゲート線と、(n+1)列(ただしn≧2)の前記ソース線と、(m×n)個の前記液晶画素と、を有し、
1列目のソース線には、行走査方向に沿って1列目の液晶画素がx行分(ただし1≦x≦(m/2))ずつx行分の間隔を空けて接続されており、
y列目(ただし、2≦y≦n)のソース線には、行走査方向に沿ってy列目の液晶画素と(y−1)列目の液晶画素がx行分ずつ交互に接続されており、
(n+1)列目のソース線には、行走査方向に沿ってn列目の液晶画素がx行分ずつx行分の間隔を空けて接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。 - m行(ただしm≧2)の前記ゲート線と、n列(ただしn≧2)の前記ソース線と、(m×n)個の前記液晶画素と、を有し、
y列目(ただしy=1,3,5,…,(n−1))のソース線には、行走査方向に沿ってy列目の液晶画素と(y+1)列目の液晶画素がx行分(ただし1≦x≦(m/2))ずつ交互に接続されており、
(y+1)列目のソース線には、行走査方向に沿って(y+1)列目の液晶画素とy列目の液晶画素がx行分ずつ交互に接続されており、かつ、
y列目のソース線と(y+1)列目のソース線とは、行走査方向に沿ってx行毎に互いの敷設位置が反転されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の液晶表示パネルをドット反転駆動方式で駆動することを特徴とする液晶駆動装置。
- 前記液晶表示パネルは、請求項2に記載の液晶表示パネルであり、
1列目のソース線に電圧を印加すべき行では、1列目のソース線に接続されるアンプをオンして、(n+1)列目のソース線に接続されるアンプをオフし、逆に、(n+1)列目のソース線に電圧を印加すべき行では、1列目のソース線に接続されるアンプをオフして、(n+1)列目のソース線に接続されるアンプをオンすることを特徴とする請求項4に記載の液晶駆動装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の液晶表示パネルと、
請求項4または請求項5に記載の液晶駆動装置と、
を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶駆動装置の出力を複数に分配して前記液晶表示パネルに供給するマルチプレクサをさらに有することを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記マルチプレクサは、同一極性の電圧が印加される複数列のソース線に接続されていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記マルチプレクサは、連続する複数列のソース線に接続されていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
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