JP2012150505A - マトリクス型ｌｃｄパネルを駆動するための装置及びそれに基づく液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】個々の横列の距離を考慮に入れ、ＬＣＤドライバの電力消費量を低減する。
【解決手段】ＬＣＤパネル４６の縦列を駆動するための複数の出力バッファ（４１．１−４１．Ｎ）を備える装置４０。総ての出力バッファ（４１．１−４１．Ｎ）に対して共通のバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓを供給するためにバイアス発生器４２が使用される。手段４３は、入力される負荷信号（ＬＤ）の数をカウントすることによりＬＣＤパネル４６上で駆動されるべきドットの物理的な位置に関する情報を与える。切換可能な電流源４２は、物理的な位置に従ってバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓのレベルを変化させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、マトリクス型ＬＣＤパネルを駆動するための装置、及び、液晶ディスプレイに関する。

図１は、従来のディスプレイモジュール１０のブロック図を示している。簡単なマトリクス型液晶パネル１６を駆動するための電気的構成の詳細が示されている。液晶パネル１６の複数のセグメント電極（例えば、Ｎ＝３８４）は、ソースドライバ１４．１−１４．ｘ（例えば、ｘ＝８）の配列を備える縦列（カラム）ドライババンク１４によって並列に駆動され、また、複数のコモン電極は、連続的に選択されつつ横列（ロウ）ドライバアレイ１５によって駆動される。インタフェースは、ホストコンピュータ（図１には図示せず）とディスプレイモジュール１０との間のインタフェースとして使用される。インタフェース機能１２は、一般に、ディスプレイタイミングコントローラ１３の入力側において実現される。縦列ドライババンク１４は、前述したように、ＬＣＤディスプレイ１６のＮ個の縦列を駆動するとともに、Ｎ個の個々の出力バッファを備えている。一般に、縦列ドライババンク１４の各ソースドライバ１４．ｘは、アナログ出力信号を供給することにより、ディスプレイパネル１６のｎ個の縦列電極を扱う。横列ドライバアレイ１５は、横列ドライバの配列を備えている。ディスプレイ１６の各ピクセルは、横列電極と縦列電極との間の切換可能なキャパシタである。ディスプレイ１６は、例えばパッシブマトリクスＬＣＤパネルであってもよい。

液晶パネル１６上に表示されるべき画像を表す表示データは、タイミングコントローラ１３によりシリアルデータとして縦列ドライバ１４に対して与えられる。一般に、更なる信号ＣＬＫＮ，ＣＬＫＰ，ＬＤもコントローラ１３により縦列ドライババンク１４に供給される。また、コントローラ１３は、横列ドライバアレイ１５に対して信号を供給する。横列ドライバアレイ１５は、最初に、垂直同期信号に応じて表示しなければならないコモン電極を選択し、その後、水平同期信号と連続的に同期しつつ選択されるべきコモン電極を変更することにより垂直方向において走査を行う。

図２は、図１に示される縦列ドライババンク１４の内部構成を示している。コントローラ１３からシリアルデータＩＦ［１：Ｎ］として供給される表示データは、入力インタフェース２７とシリアルデータをパラレルデータに変換するためのシリアル−パラレル変換器２６とを介して、データラッチクロックに従いデータラッチ２２へと供給される。双方向シフトレジスタ２１は、データをパネル１６上に表示すべき方向を切り換えることができるように設けられている。データがデータラッチ２２にラッチされた後、これらのデータは、水平同期信号ＬＤに従って水平走査周期ごとにラインラッチ２３にラッチされる。データラッチ２２は、他のデータセットがラインラッチ２３から読み取られている間にデータをロードするための「データバッファ」としての機能を果たす。ラインラッチ２３の出力は、デジタル−アナログ変換器２４を介して液晶ドライブ出力回路２５へと送られる。データは、ディスプレイパネル１６を駆動するために、ロード信号とも称される水平同期信号ＬＤにより出力Ｙ１乃至Ｙ４８０（即ち、この例では、Ｎ＝４８０）へと転送される。ＬＤパルスは、ドットの総てのライン（いくつかのソースドライバ）の準備ができた後にだけ入ってくる。ドライブ出力回路２５は、この例では、Ｎ＝４８０個の縦列を駆動することができる。ドライブ出力回路は、Ｎ個の個々の出力バッファを備えている。図２において、第３の縦列の出力バッファは、参照符号３１により示されている。

図３が示すように、パネル１６の縦列は、分散ＲＣ負荷とみなすことができる。ｎ個の横列のそれぞれがＲＣネットワークによって表されている。図３には、第３の縦列のみが示されている。従来のデバイスにおいて、出力バッファ３１は、所定の電流Ｉ_ｂｉａｓがバイアスされるため、二つの概略的なＵ（ｔ）タイミング図により示されるように、１番目の横列は、Ｍ番目の横列よりもかなり早く安定する。

従来のソースドライバ１４において、出力バッファ３１は、バイアス電流Ｉ_ｂｉａｓが最も遠く離れた横列、即ち、Ｍ番目の横列に関して規定されるように構成されている。結果として、出力バッファ３１に近い横列は、非常に高いバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓを受ける。即ち、これらの横列は「オーバードライブされる」。

第ＵＳ２００３／０１１２２１５Ａ１号の下で公開された米国特許出願（特許文献１）には、各横列周期をドライブ周期と電圧維持周期とに分割するタイミング回路が設けられている液晶ディスプレイ及びドライバが記載されている。ドライバ周期中、出力バッファは、ディスプレイパネルの縦列ラインを充電するために、高いバイアス電流を使用する。維持周期中においては、縦列ラインの電圧を維持するために、低いバイアス電流が使用される。しかしながら、この解決策は、特定の横列が非常に高い電流で駆動されるという前述した問題を扱っていない。

従って、一般的には、バッファにより引き出される必要がある電力を低減することが望ましい。

米国特許出願公開第ＵＳ２００３／０１１２２１５Ａ１号公報

従って、本発明の目的は、個々の横列の距離を考慮に入れる解決策を提供することである。

本発明の更なる目的は、ＬＣＤドライバの電力消費量を低減するための概念を提供することである。

本発明の更なる目的は、従来のＬＣＤドライバを改良して、それらの電流消費量を低減することである。

前述した既知のシステムの欠点は、ここで説明され且つ請求項に記載された発明を用いて低減され又は排除される。

本発明に係る装置は、請求項１に記載されている。様々な有利な実施の形態は、請求項２から請求項８に記載されている。

本発明に係る液晶ディスプレイは請求項９に記載され、有利な実施の形態が請求項１０及び請求項１１に記載されている。

本発明に係る装置は、ＬＣＤパネルの縦列を駆動するための出力バッファを備えている。総ての出力バッファに対して共通のバイアス電流を供給するバイアス発生器が使用される。また、装置は、ＬＣＤパネル上で駆動されるべきドットの物理的な位置に関する情報を与えるための手段を更に備えている。本発明において、この情報は、入力される負荷信号（ＬＤ）の数をカウントすることにより得られる。物理的な位置に従ってバイアス電流のレベルを変化させることができるようにする切換可能な電流源が使用される。

本発明によれば、横列及び縦列の配列として配置された複数の液晶ピクセル電極を備える液晶ディスプレイが提案される。液晶ピクセル電極を駆動するための複数の横列ライン及び縦列ラインと、複数の縦列ラインを駆動するための複数の出力バッファとが存在する。総ての出力バッファは、共通のバイアス電流で動作可能である。共通のバイアス電流を変化させるための特定の手段が設けられ、それにより、バイアス電流は、出力バッファと駆動されるべき横列との間の物理的な距離に依存する。

横列周期ごとに総ての出力バッファの共通のバイアス電流を変化させることにより、ソースドライバの電力消費量を低減することができるとともに、依然として十分な量の電流を供給しつつ、利用可能な時間で縦列ラインを切り換えることができる。

本発明の利点は、例えばＴＦＴディスプレイやＯＬＥＤ（有機発光ディスプレイ）等の任意の種類のＬＣＤディスプレイを駆動するために使用することができるという点である。

本発明の更なる特徴及び利点は、以下の説明に示されており、また、当該説明から部分的に明らかである。

本発明の更に完全な説明に関しては、また、本発明の更なる目的及び利点に関しては、添付図面と併せて解釈される以下の説明を参照する。

従来のＬＣＤディスプレイの概略ブロック図を示している。 従来のソースドライバの概略ブロック図を示している。 従来のディスプレイパネルの一つの縦列及び複数の横列の概略ブロック図を示している。 本発明に係る第１の装置の概略ブロック図を示している。 本発明に係るデジタル信号に応じたバイアス電流を示している。 本発明に係る切換可能な電流源の概略ブロック図を示している。 本発明に係る他の装置の概略ブロック図を示している。 本発明に係るＬＣＤディスプレイの概略ブロック図を示している。

図４は、本発明に係るデバイス４０の最も基本的な概略図を示している。デバイス４０は、図４に概略的に示されるように、ＬＣＤパネル４６のＮ個の縦列（Ｏ１乃至ＯＮ）を駆動するための複数の出力バッファ４１．１乃至４１．Ｎを備えている。切換可能な電流源４２は、総ての出力バッファ４１．１乃至４１．Ｎに対して共通のバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓを供給する。デバイス４０は、総ての出力バッファ４１．１乃至４１．Ｎに対して接続されるバイアスライン４４を備えている。更にまた、デバイス４０は、ＬＣＤパネル４６上で駆動されるべきドット（それぞれ横列）の物理的な位置に関する情報を与えるための手段４３を備えている。本発明において、次のステップ中に駆動されるべき横列についての情報は、入ってくる負荷信号ＬＤの数をカウントすることにより得られる。このため、手段４３は、ＬＤ入力４７を備えている。各出力バッファ４１．１乃至４１．Ｎは、データ入力４７．１乃至４７．Ｎと出力Ｙ１乃至ＹＮとを有している。

手段４３は、ＬＤ信号をカウントするカウンタを構成しているものとするとよい。カウンタ４３は、一組のフリップフロップを備えているものとするとよい。この組における最後のフリップフロップの出力での信号は、カウンタをリセットするために使用されるものとするとよい。パワーオン後にカウンタが適切に始動されるようにするため、外部リセットが設けられてもよい。カウンタ４３は、次に駆動されるべき横列の数を表すデジタル信号を発する。この実施例において、デジタル信号はＮ桁を有している。

本発明において、切換可能な電流源４２は、物理的な位置に従ってバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓのレベルを変化させる。物理的な位置は、カウンタ４３によって与えられる対応するデジタル信号により表されるため、切換可能な電流源４２は、多くのデジタル制御されるスイッチを備えている。これらのスイッチは、デジタル信号に応じて、バイアス電流Ｉ_ｂｉａｓに対して寄与する。

手段４３及び切換可能な電流源４２は、異なる態様で実現することができる。簡単のため、以下では、切換可能な電流源４２がＭ個のスイッチ（各スイッチが例えば一対のＭＯＳＦＥＴトランジスタによって形成される）を備え且つデジタル信号の対応する数字（桁）が論理「１」の場合にだけこれらのスイッチのそれぞれがバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓに寄与する実施の形態について説明する。総てのスイッチが同一である場合には、図５に示されるようなバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓを得ることができる。この特定の実施例においては、四つのスイッチと四つの異なるバイアス電流レベルのみが存在する。切換可能な電流源４２に対してデジタル信号「１０００」が印加される場合には、第１のスイッチだけがバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓに寄与する。バイアス電流Ｉ_ｂｉａｓはｘである。デジタル信号が「１１００」である場合には、結果として得られるバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓが２ｘであり、以下同様である。

これが、図５に線５０で示されるようにバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓが段階的に変化して勾配が直線的である単なる一つの可能な実施の形態であることは明らかである。液晶ディスプレイの構造に応じて他の曲線を実施してもよい。また、切換可能な電流源４２のスイッチを設定するために使用されるコーディング方式が変更されてもよい。

尚、バッファバイアス電流は、出力バッファによって引き出される完全な電流ではなく、一般に電源から引き出される。この電源は、いずれの図面にも示されていない。

他の実施の形態では、電流ステップの数が減少させられる。二つの隣り合う横列が同じバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓを用いて駆動される場合には、ちょうどＭ／２個の異なる電流ステップが必要となる。この場合、第１及び第２の横列の両方がバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓ１を用いて駆動される。第３及び第４の横列は、バイアス電流Ｉ_ｂｉａｓ２を用いて駆動され、以下同様である。この手法によれば、バイアス電流を供給するために必要な切換可能電流源４２内のトランジスタ対の数を低減することができる。ＬＣＤパネルがＭ＝１２０個の横列を有している場合（ＵＸＧＡパネルの場合）には、１２００個のトランジスタ対ではなく６００個のトランジスタ対が必要となる。

また、それぞれがｑ個の横列を備えるグループを形成することにより、必要とされるトランジスタ対の数を更に低減することもできる。ＬＣＤパネルがＭ個の横列を有している場合、この手法は、Ｍ／ｑ個のトランジスタ対を必要とする。ＬＣＤパネルがＭ＝１２００個の横列を有し且つｑ＝１０であるとすると、１２０個のトランジスタ対だけで足りる。

切換可能な電流源４２の一つの可能な実施の形態が図６に示されている。この図に示されるように、電流源４２は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタのネットワークを備えている。ネットワークは、図６に示されるように、所定の基準電流を供給する第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１と、Ｍ個のＭＯＳＦＥＴ対とを備えている。入力１乃至Ｎに対して印加されるデジタル信号に応じて、少量の電流が基準電流に対して加えられる。その結果として得られるバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓは、出力４４において利用可能になる。

第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１とプラス電圧ノードＶとの間に、ダミースイッチとしての機能を果たすトランジスタが配置されてもよい。そのようなダミースイッチは、常にオン状態である場合には、マッチングのために使用されてもよい。しかしながら、このダミースイッチは、オプションであることに留意されたい。

更なる他の実施の形態が図７に示されている。この図には、切換可能な電流源４２（例えば、図６に示される電流源と同様のもの）と、カウンタ５３と、プレスケーラ（ｐｒｅｓｃａｌｅｒ）５２とを備えるデバイス６０が示されている。プレスケーラ５２は、図示のように、入力５４において負荷信号ＬＤを受け取る。プレスケーラ５２は、入力５５において、Ｍ／ｑ個の各パルスＬＤごとにＬＤｉｎパルスを発する。ＬＤ ｉｎパルスは、カウンタ５３に対して印加される。カウンタ５３の出力側におけるデジタル出力信号１乃至Ｎは、特定の予め定められた波形を遵守する。

プレスケーラ５２は、ファクタｑのバイアス分解能を与える。Ｍ個の横列が存在する場合、バイアス分解能は、ｑ／Ｍである。

図６に関連して説明したように、明確な基準電流のミラーリング原理に基づく電流源４２を使用すると、ＭＯＳＦＥＴ対は、結果として得られるバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓに寄与する電流を加えるスイッチとしての機能を果たす。結果として得られるバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓは、出力４４に供給される。プレスケーラ５２は、例えば結果として得られるバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓの数を低減するために使用されてもよい。

結果として、横列指数が増大するにつれて、即ち、バイアス電流が各横列周期と共に増大するにつれて、又は、一つのグループからのいくつかの横列の場合には各横列グループと共にバイアス電流が増大するにつれて、総てのバッファにより強くバイアスがかけられるデバイスが得られる。これにより、ｉ（０＜ｉ＜Ｍ）が増大している場合であっても、横列の各ピクセルにおける整定時間がある程度一定に維持されるようにすることができる。

本発明において、バイアス電流は、負荷信号ＬＤの数に従って変化する。以上から分かるように、本発明によれば、適切な（十分な）電流を用いて各横列を駆動することができるため、電力消費量をかなり低減することができる。非常に高い電流を用いて横列を駆動する必要はもはやない。

本発明に係る液晶ディスプレイ７０が図８に示されている。図８の詳細については、図１に関連して既に説明されている。以下では、本発明に到達するために変更しなければならない液晶ディスプレイ７０の態様についてのみ扱う。液晶ディスプレイ７０は、横列（Ｌ１−ＬＭ）及び縦列（Ｏ１−ＯＮ）の配列として配置された複数の液晶ピクセル電極を備えている。液晶ピクセル電極を駆動するための複数の横列ライン及び縦列ラインが存在する。複数の縦列ライン（Ｏ１−ＯＮ）を駆動するために複数の出力バッファが設けられている。バッファの出力は、ソースドライバ１４．１−１４．ｘの内側にある。本発明によれば、総ての出力バッファが共通のバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓで動作可能である。このバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓは、共通の電流ライン７２を介して、ソースドライバ１４．１−１４．ｘ及びその内側の出力バッファに対して印加される。出力バッファと駆動されるべき横列との間の物理的な距離に応じて共通のバイアス電流Ｉ_ｂｉａｓを変化させるための手段７１が存在する。手段７１は、実際の横列指数に関する情報を得るために、負荷信号ＬＤ又は対応する信号を処理する。

好ましい実施の形態において、液晶ディスプレイ７０の出力バッファは、信号入力及び出力を有している。出力（Ｙ１−ＹＮ）はそれぞれの縦列ラインを駆動するように接続されており、信号入力はデジタル−アナログ変換手段（例えば、図２のデジタル−アナログ変換手段２４）に対して接続されている。

第ＵＳ２００３／０１１２２１５Ａ１号の下で公開された米国特許出願（特許文献１）に示された発明が本発明の教示内容と組み合わせられてもよい。これにより、横列の物理的な位置がバイアス電流に影響を与えるデバイスを実現することができる。同時に、バイアス電流は、駆動期間後に、縦列ライン上の電圧を維持するのに十分な低いバイアス電流まで低減されてもよい。

明確にするために別個の実施の形態において説明された本発明の様々な特徴が組み合わせられて一つの実施の形態において提供されてもよいことが認識される。逆に、簡単のために一つの実施の形態において説明された本発明の様々な特徴が、別個に又は任意の適当なサブコンビネーションにおいて提供されてもよい。

図面及び明細書には、本発明の好ましい実施の形態が示されており、また、特定の用語が使用されているが、そのように与えられた説明は、限定的な目的ではなく総称的で且つ記述的な意味でのみ専門用語を使用している。

４０…デバイス、４１．１〜４１．Ｎ…出力バッファ、４２…電流源、４３…ＬＣＤパネル上で駆動されるドットの位置に関する情報を与える手段、４４…バイアスライン、４６…ＬＣＤパネル、４７．１〜４７．Ｎ…データ入力、Ｏ１〜ＯＮ…ＬＣＤパネルの縦列、Ｙ１〜ＹＮ…出力。

Claims (11)

1. ＬＣＤパネルの縦列を駆動するための複数の出力バッファと、
   共通のバイアス電流を前記出力バッファの総てに対して供給するバイアス発生器と、
   入力される負荷信号の数をカウントすることにより前記ＬＣＤパネル上で駆動されるべきドットの物理的な位置に関する情報を与えるための手段と、
   前記物理的な位置に従って前記バイアス電流のレベルを変化させるための切換可能な電流源と、
   を備えることを特徴とする装置。
2. 切換可能な前記電流源は、前記出力バッファと駆動されるべき前記ドットとの間の物理的な距離に比例するバイアス電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 切換可能な前記電流源は、基準電流のミラーリング原理に基づいていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 切換可能な前記電流源は複数のスイッチを備え、それにより、前記各スイッチは、前記バイアス電流に寄与する電流を加え、前記スイッチは、情報を与えるための前記手段により動作させられることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
5. 情報を与えるための前記手段は、入力される前記負荷信号をカウントするためのカウンタを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. 情報を与えるための前記手段は、プレスケーラを備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記出力バッファは、前記ＬＣＤパネル上の任意の物理的位置における任意のドットに対してほぼ同じ出力信号を供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記バイアス電流は、小さな物理的距離を有する横列を駆動する際にスルーレートを低減するため、前記出力バッファと駆動されるべき横列との間の物理的な距離に応じて形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
9. 横列及び縦列のアレイとして配置された複数の液晶ピクセル電極と、
   前記液晶ピクセル電極を駆動するための複数の横列ライン及び縦列ラインと、
   前記複数の縦列ラインを駆動するための複数の出力バッファであって、その総ての出力バッファが共通のバイアス電流で動作可能な複数の出力バッファと、
   前記出力バッファと駆動されるべき前記横列との間の物理的な距離に応じて前記共通のバイアス電流を変化させるための手段と、
   を備えることを特徴とする液晶ディスプレイ。
10. 前記共通のバイアス電流を変化させるための前記手段は、物理的な位置に従って前記バイアス電流のレベルを変化させるための切換可能な電流源を備えていることを特徴とする請求項９に記載の液晶ディスプレイ。
11. 前記各出力バッファは信号入力及び出力を有し、前記出力は、対応する前記縦列ラインを駆動するように接続され、前記信号入力は、デジタル−アナログ変換手段に接続されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液晶ディスプレイ。

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