JP4594018B2 - 表示制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドットマトリクス型液晶を表示するための制御装置に関する。

液晶パネルの表示制御装置として、特開平１１−３１１９８０号公報記載の装置がある。この装置は、液晶パネルの一部を選択的に駆動することが可能であると共に、選択部分の駆動ライン数に従い、駆動電圧、駆動バイアス比、基準クロック周波数を設定することができる。これにより、画面全体を表示させる必要のない場合、必要な部分のみを適正な駆動条件で表示することができ、低消費電力化を図ることができる。

特開平１１−３１１９８０号公報

上記した従来技術においては、原クロックの分周比を駆動ライン数に応じて切り換え、これを基準クロックとすることで、フレーム周波数を一定に保つ方法が記載されている。

例えば、８ラインを一行とし、３２ライン（４行）で全画面表示となる液晶パネルにおいて、部分表示時に１６ラインを駆動する場合を考える。この場合、基準クロックの周波数が一定のままであると、１６ラインの駆動時間は３２ラインの半分となるため、フレーム周波数が２倍に増大する。その結果、画質の劣化を招く恐れがある。そこで、原クロックの周波数を２分の１、すなわち２分周し、これを基準クロックとすることで、フレーム周波数を一定に保つことができる。同様に、設定する原クロックの分周比を４分周、８分周することで、８ライン（２行）、４ライン（１行）の部分表示においても、フレーム周波数を一定に保つことが可能である。

ところが、近年の携帯電話等で使用する液晶パネルは、表示ライン数が１００ラインを超えるものが増え、また一行あたりもライン数も、８ライン以外に設定する要求がある。このため、部分表示するライン数も、多種多様な設定が要求されている。これに対し、従来技術においてフレーム周波数を一定にできる部分表示のライン数は、全画面表示の１／２、１／４、１／８等に限定される。したがって、駆動ラインを限定することなくフレーム周波数を一定に保つことが困難であった。

一方、フレーム周波数は、使用する液晶パネルの特性、または駆動条件により、その最適値が異なることが考えられる。例えば、一般に輝度応答の速い液晶を使用する場合、フレーム周波数をより高くしないと充分なコントラストが得られないが、高フレーム周波数化は消費電力の増大につながる。そこで、コントラスト優先モードと、消費電力優先モードを用意する等、目的に応じてフレーム周波数を切り換える動作が考えられる。

しかしながら、従来技術の液晶表示制御装置では、装置の動作モードに応じてフレーム周波数を切換えることについては考慮されていなかった。

また、液晶表示装置を備えた携帯電話やスケジュール管理機能をもつ情報端末等では、低消費電力を図り使用時間を長期化することが望まれており、特に携帯電話の待ち受け時や情報端末の動作時には、時計やアニメーション、アプリケーションによって要求される任意の一部領域のみ表示場合、画面全体を駆動するのではなく、アプリケーションによって要求される任意の一部の領域を効率良く駆動する必要がある。

そこで、本発明の目的は、任意の範囲で部分表示を可能とすることで低消費電力を実現する液晶表示制御装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、フレーム周波数を液晶パネルの特性に合わせ、フレーム周波数自体を容易に切換え可能な液晶表示制御装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記の液晶表示制御装置において、階調表示を実現する液晶表示制御装置を提供することにある。

また、本発明のその他の目的は、液晶表示制御装置を携帯電話等の待ち受け時や情報端末における画面の任意の一部領域で表示データを変化させる場合に、良好な画質で、また、消費電力を減少させることができる液晶表示制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するにあたり、まずフレーム周波数は、１ラインを駆動する時間である１走査期間と駆動ラインから、数１により求めることができる。

フレーム周波数 ＝ １／（１走査期間×駆動ライン数）・・・（数１）
数１から分かるように、駆動ライン数を変えた場合、フレーム周波数を一定に保つためには、１走査期間の長さを調整すればよい。ここで、１走査期間は、これを規定する基準クロックの数で決定される値である。この点に着目し、原クロックの分周比に加え、１走査期間の基準クロック数自体を設定すれば、任意の駆動ラインに応じてフレーム周波数をほぼ一定に保つことができ、また、フレーム周波数自体の調整も容易であると考えた。

設定方法の具体的な例として、フレーム周波数を６０［Ｈｚ］と７０［Ｈｚ］付近に保つ、基準クロックの各種設定値を図２に示す。ここで、原クロックの周波数は２００［ｋＨｚ］、全画面表示時の駆動ライン数を１６０とした。図２からも分かるように、様々な駆動ライン数において、フレーム周波数をほぼ一定に保つことが可能である。そこで、本発明の液晶表示制御装置においては、原クロックの分周比、および１走査期間のクロック数を設定するためのレジスタを設け、そのレジスタに外部から設定値を入力できるようにした。

本発明の液晶表示制御装置は、任意の範囲で部分表示を可能とすることで低消費電力を実現できる。

また、液晶表示制御装置は、液晶パネルの特性等に合わせ、フレーム周波数自体を容易に切換え可能であり、液晶パネルの特性等に応じて良好な表示コントラストを実現することができる。

また、液晶表示制御装置は、消費電力を抑え、良好なコントラストにより階調表示を実現することができる。

さらに、携帯電話の待ち受け時、データ通信時の画面の任意領域の表示を、良好な画質で、また、低消費電力で実現することが可能である。

以下、本発明第1の液晶表示制御装置の実施の形態を、図１〜図５を用いて説明する。

図１は本発明にかかる液晶表示制御装置のブロック構成、および外部装置との接続関係を示したものである。図１において、１０１はＣＰＵ（中央演算装置）、１１３はメモリ、１１４はＣＰＵ１０１とメモリ１１３を接続するバスであり、１０２は本発明の液晶表示制御装置、１０３は複数の走査線とデータ線の交点で画素が形成される、いわゆるパッシブマトリクス型の液晶パネルである。また、液晶表示制御装置１０１は、システムインタフェース１０４、制御レジスタ１０５、基準クロック生成部１０６、タイミング生成部１０７、アドレスデコーダ１０８、表示メモリ１０９、データ線駆動部１１０、走査線駆動部１１１、駆動電圧生成部１１２から構成される。

まず、ＭＰＵ１０１、液晶表示制御装置１０２、液晶パネル１０３における基本的な動作について説明する。

ＭＰＵ１０１は、液晶パネル１０３に画像を表示するための表示データ、および液晶パネル１０３の各種駆動パラメータを、液晶表示制御装置１０２に与える。各種駆動パラメータには、駆動ライン数、駆動電圧、駆動バイアス比等の情報の他に、本発明の特徴である、原クロックの分周比、および１走査期間のクロック数に関する情報が含まれている。なお、この動作は、メモリ１１３に格納されている装置全体を制御するオペレーティングシステムとアプリケーションソフトウエアに基づいてＭＰＵ１０１により実行される。従って、メモリ１１３には、図２に示した駆動ライン数、分周比、１走査期間の基準クロック数が対応付けられているテーブルを格納しており、ＭＰＵ１０１は駆動するライン数に応じて分周比と１走査期間の基準クロック数を決定し、液晶表示制御装置１０２に対して駆動パラメータとして供給する。プログラムの一例としては、オペレータから装置に入力があった場合、これに対応した表示となるように、新たな表示データを与える動作や、反対に一定期間オペレータから入力が無い場合、駆動ライン数を変更するように、新たな駆動パラメータを与える動作などがある。

液晶表示制御装置１０２は、外部情報処理装置１０１から与えられる表示データと各種駆動パラメータを、それぞれ表示メモリ１０９と制御レジスタ１０５に格納する。そして、格納した駆動パラメータに従い、表示メモリ１０９から表示データを読み出し、これをデータ信号に変換し、これを更に、データ線に供給するデータ線駆動電圧として出力する。一方、データ駆動電圧によって駆動されるデータ線に対応して走査する走査線に走査駆動電圧を出力する。したがって、表示のためのデータ線駆動電圧と走査線駆動電圧が制御されて切り替わる周波数、およびその他の駆動条件は、駆動パラメータによって決定する。

液晶パネル１０３は、液晶表示制御装置１０２から与えられるデータ線駆動電圧と走査線駆動電圧を、それぞれデータ線と走査線に入力することで画像を表示する。ここで、データ線駆動電圧と走査線駆動電圧の電圧波形は、例えば日刊工業社出版、日本学術振興会第１４２編「液晶デバイスハンドブック」Ｐ３９４〜Ｐ３９９記載の液晶駆動波形に従うものとする。

以上説明した構成と動作により、原クロックの分周比、および１走査期間のクロック数を外部から設定でき、この値に応じて液晶パネルを駆動することが可能である。したがって、本発明の目的である、様々な駆動ライン数において、フレーム周波数をほぼ一定に保ち、表示パネルの任意の数の走査線を駆動でき、表示パネルに良好な画質で表示させることができる。

次に、液晶表示制御装置１０２のより詳細な動作について説明する。

まず、外部情報処理装置１０１のインタフェースは、例えばいわゆる６８系のバスインタフェースに準拠しており、液晶表示制御装置１０２は、表示データの変化した情報を外部情報処理装置１０１から受け取ることとなる。より具体的には、外部情報処理装置１０１は各画素毎に1フレーム前と現在のフレームとで階調が異なる場合、階調を表す表示データを液晶表示制御装置１０２に転送し、階調が変化しない画素については表示データを転送しない。外部情報処理装置１０１のシステムインタフェース１０１Ｃと液晶表示制御装置１０２のシステムインターフェース１０４とのインタフェースは、図３に示すように、チップ選択を示すＣＳ信号、制御レジスタのアドレス／データを選択するＲＳ信号、動作の起動を指示するＥ信号、データの書込み／読出しを選択するＲＷ信号、アドレス／データの実際の値であるＤ信号で構成される。そして、これらの制御信号は、制御レジスタ１０５のアドレスを指定するサイクルと、データを書込むサイクルを持つ。これらのサイクルにおける制御信号の動作を、図４を用いて説明する。まず、アドレス指定のサイクルでは、ＣＳ信号を“ロー”、ＲＳ信号を“ロー”、ＲＷ信号を“ロー”、Ｄ信号を所定のアドレス値にセットし、その後、Ｅ信号を一定期間“ハイ”にセットする。一方、データ書込みのサイクルでは、ＣＳ信号を“ロー”、ＲＳ信号を“ハイ”、ＲＷ信号を“ロー“、Ｄ信号を所望のデータにセットし、その後、Ｅ信号を一定期間“ハイ”にセットする。

システムインタフェース１０４は、上記制御信号をデコードする部分であり、アドレス指定のサイクルでは、該当するアドレスを書込み状態にするための信号、データ書込みのサイクルでは書込むデータを、それぞれ制御レジスタ１０５へ出力する。

制御レジスタ１０５では、指示されたアドレスのレジスタが書込み状態となり、このレジスタにデータが格納される。なお、制御レジスタ１０５へ書込まれるデータは、各種駆動パラメータ、および表示データとその表示位置データであり、それぞれ別のアドレスに書込まれるものとする。つまり、情報処理装置１０１から与えられる各種駆動パラメータも表示データも、一旦制御レジスタ１０５を経由する。また、制御レジスタ１０５に格納される各種データは、各ブロックへ出力される。

基準クロック生成部１０６は、制御レジスタ１０５から、原クロックの分周比データを受け、この値を基に原クロックを分周して基準クロックを生成し、これをタイミング生成部１０７へ出力する。なお、原クロックは内蔵の発振回路で生成するものとする。

タイミング生成部１０７では、基準クロックを受けると共に、制御レジスタ１０５から１走査期間の基準クロック数、駆動ライン数のデータを受け、これを基に１走査期間に同期したラインパルス、１フレーム期間に同期したフレームパルスを生成してデータ線駆動部１１０および走査線駆動１１１に出力する。同時に、表示メモリの読出しアドレスを生成し、アドレスデコーダ１０８へ出力する。

アドレスデコーダ１０８は、表示データの書込み時には、制御レジスタ１０５から与えられる表示位置データをデコードし、これに相当する表示メモリ１０９内のビット線とワード線を選択する。その後、制御レジスタ１０５から与えられる表示データを、表示メモリ１０９のデータ線へ出力し、書込み動作を完了する。一方、読出し時には、タイミング生成部１０８が出力する読出しアドレスをデコードし、該当する表示メモリ１０９内のワード線を選択する。その後、表示メモリ１０９のデータ線から、１ライン分の表示データが一括して出力される。なお、上記の読出しアドレスは、例えば画面の先頭ラインのデータが格納されているアドレスから順に１ラインずづ切り換わり、最終ラインのアドレスの次は、再び先頭ラインに戻ってこの動作を繰り返す。なお、アドレス切換えタイミングはタイミング生成部１１７から出力されるラインパルスに同期し、先頭ラインのアドレスを出力するタイミングは、同じくタイミング生成部１１７から出力されるフレームパルスに同期するものとする。なお、アドレスデコーダ１０８は、書込み動作と読出し動作が同時に発生した場合にどちらかを優先させる、いわゆる調停機能を持つものとする。

データ線駆動部１１０は、表示メモリ１０９から読み出された表示データを、所定のオン電圧またはオフ電圧に変換し、液晶パネル１０３のデータ線へデータ線駆動電圧として出力する。なお、データ線駆動電圧のオン電圧とオフ電圧は、共に駆動電圧生成部１１２で生成されて与えられる。

走査線駆動部１１１へは、フレームパルスと、ラインパルスを入力し、これら信号に従い、選択電圧または非選択電圧を液晶パネル１０３の走査線に走査線駆動電圧として出力する。ここで、奏させん駆動電圧の印加タイミングは、フレームパルスに同期して先頭ラインに選択電圧を与え、その後ラインパルスに同期し、次ラインへ順次印加するものとする。また、走査線駆動電圧を印加する期間以外は、全て非選択電圧を印加する。なお、走査線駆動電圧の選択電圧と非選択電圧は、共に駆動電圧生成部１１２で生成されて与えられる。

駆動電圧生成部１１２は、上記したデータ線駆動電圧の内のオン電圧とオフ電圧、および走査線駆動電圧の内の選択電圧と非選択電圧を、外部から与えられるシステム電源から生成する。また、駆動電圧生成部１１２は、制御レジスタ１０５から駆動電圧と駆動バイアス比のデータを受け、これに応じて各駆動電圧のレベルを調整する。

ここで、前述のフレームパルス、ラインパルス、基準クロック、表示データ、データ信号、走査信号のタイミンチャートを図５にまとめる。なお、ここでは１走査期間の基準クロック数を１５としている。

以上説明した液晶表示制御装置１０２の動作により、外部情報処理装置１０１からクロックの分周比、および１走査期間のクロック数に関する情報を与えることで、このデータに応じ、液晶パネル１０３を所望のフレーム周波数で駆動することが可能となる。したがって、本発明の目的である、様々な駆動ライン数において、フレーム周波数をほぼ一定に保つことができ、またフレーム周波数自体の変更も容易に実現可能となる。また、駆動ライン数に応じて、駆動電圧、駆動バイアス比を調整することができるため、部分表示時に適正な駆動条件で表示することができ、低消費電力化を図ることが可能である。なお、以上の説明では、液晶に与える電圧の極性を一定の周期で反転する、いわゆる交流化について詳細な説明を省略したが、この動作は、タイミング生成部１０７で交流化を指示する信号を生成し、これに応じ、データ信号と走査信号の出力する電圧レベルを、適正な電圧レベルに切換えることで、容易に実現可能である。

次に、本発明一部変形例として第２の実施の形態について、図６〜図１３を用いて説明する。

本発明第２の実施の形態に係る液晶表示制御装置は、階調表示を実現する液晶表示制御装置である。

まず、適用する階調表示方式を、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式とした。ＰＷＭ方式とは、図６に示すように、液晶パネルのデータ線に与えるデータ信号に関し、１走査期間を複数の期間に分割し、それぞれの分割期間においてオン電圧、オフ電圧の割合を、表示データの持つ階調情報（以下、単に階調表示データと呼ぶ）により決定することで、中間の表示輝度を得る方法である。

ここで、本発明の液晶表示制御装置にＰＷＭ方式を適用し、１６階調を得る方法について考える。まず、ＰＷＭ方式で必要な１走査期間の分割は、基準クロックの周期で分割すると簡単である。データ信号は、走査信号によって選択されている期間、即ちラインパルスによって規定される１走査期間に渡って各データ線に供給されることから、例えば図７に示すように、１６階調を実現する場合、１走査期間の基準クロック数を１５とし、この中でオン電圧の割合を、０／１５、１／１５、２／１５．．．１５／１５とすれば良い。

ところが、先に述べたように、本発明の液晶表示制御装置は、フレーム周波数を調整するために、１走査期間の基準クロック数は１５に固定されない。このため、例えば基準クロック数が１５以下の場合、１６階調を実現できない。また、基準クロック数が１５以上の場合、オン電圧の割合を連続的に増やすことができず、リニアな実効電圧特性を実現することができない。

この問題を解決するにあたり、まずｍ階調を表示する場合、基準クロックの数ｎは（ｍ−１）以上必要である。そこで、ｎ≧（ｍ−１）として１走査期間をｎ分割することにした。次に、ｎが（ｍ−１）よりも大きい場合における、実効電圧のリニア性については、選択電圧の印加期間におけるオン電圧の割合が、液晶へ印加する実効電圧を決定する点に着目した。つまり、選択電圧を１走査期間全部に印加するのではなく、ｎ分割の１番目から（ｍ−１）番目の期間のみ選択電圧を与えれば、ｎ＝（ｍ−１）の場合と同じ条件にできることを見出した。そこで、１番目から（ｍ−１）番目の分割期間を有効期間、残りの分割期間を無効期間とし、有効期間においてオン電圧の割合を連続的に増やすことにした。例えば１６階調表示を１６分割で行う場合、図８に示すように、１番目から１５番目の分割期間でオン電圧の割合を連続的に増やすことで各階調を実現し、１６番は１５番目の電圧をそのまま出力することにした。これと連動し、走査信号は、１番目から１５番目の分割期間で選択電圧、１６番では非選択電圧を出力することにした。以上の動作により、上記した問題点を解決することが可能である。

以下、本発明第２の実施の形態に係る液晶表示制御装置の構成と動作について説明する。

図９は本発明第２の実施の形態に係る液晶表示制御装置のブロック構成、および外部装置との接続関係を示したものである。図９において、９０１はＣＰＵ、９０２は本発明の液晶表示制御装置、９０３はパッシブマトリクス型のカラー液晶パネルである。また、液晶表示制御装置９０２は、システムインタフェース９０４、制御レジスタ９０５、基準クロック生成部９０６、タイミング生成部９０７、アドレスデコーダ９０８、表示メモリ９０９、データ線駆動部９１０、走査線駆動部９１１、駆動電圧生成部９１２、および階調処理部９１３、階調パレットレジスタ９１４から構成される。

まず、情報処理装置９０１、液晶表示制御装置９０２、液晶パネル９０３における基本的な動作について説明する。

情報処理装置９０１は、ＭＰＵ９０１ａ、メモリ９０１ｂ、システムインタフェース９０１ｃ、これらを接続するバス９０１ｄによって構成され、液晶パネル９０３に画像を表示するための階調表示データ、および液晶パネル９０３の各種駆動パラメータ、および階調パレットデータを、液晶表示制御装置９０２に与える。まず、各種駆動パラメータは、図１の場合と同じである。階調表示データについては、本実施の形態ではカラー表示を前提とするため、１画素につき８ビットの色情報を持ち、この中で赤（Ｒ）と緑（Ｇ）に３ビット、青（Ｂ）に２ビットを割り当てるものとする。また、階調パレットデータとは、階調表示データで指定する色が、どの階調に相当するかを決定するベースデータである。ここでは、情報処理装置９０１は、ＲＧＢそれぞれ１６階調の階調パレットデータの中から、ＲＧ：８種類（３ビット）、Ｂ：４種類（２ビット）の計２０種類を選択し、液晶表示制御装置９０２に与えるものとする。これにより、４０９６色（ＲＧＢ各１６階調）から２５６色（１画素につき８ビットの色情報）を選んで表示することが可能となる。なお、情報処理装置９０１から液晶表示制御装置９０２へ情報を与える動作は、図１の液晶表示制御装置と同様である。

液晶表示制御装置９０２は、情報処理装置９０１から与えられる階調表示データ、各種駆動パラメータ、および階調パレットデータを、それぞれ表示メモリ９０９、制御レジスタ９０５、および階調パレットレジスタ９１４に格納する。そして、格納した駆動パラメータに従い、表示メモリ９０９から階調表示データを読み出し、これを階調パレットデータに基づいたＲＧＢ毎のＰＷＭ信号に変換する。さらにこのＰＷＭ信号をデータ信号に変換して出力すると共に、対応する走査信号を出力する。

液晶パネル９０３は、ＲＧＢに対応した色のカラーフィルタ、これに対応したデータ線があり、液晶表示制御装置９０２から与えられるＲＧＢのデータ信号を対応するデータ線に入力すると共に、走査信号を走査線に入力し、画像を表示する。

なお、データ信号と走査信号の電圧波形は、本発明第１の実施の形態と同様、例えば日刊工業社出版、日本学術振興会第１４２編「液晶デバイスハンドブック」Ｐ３９４〜Ｐ３９９記載の液晶駆動波形に従うものとする。

以上説明した構成と動作により、本発明第２の実施の形態に係る液晶表示制御装置は、図１の液晶表示制御装置と同様、様々な駆動ライン数において、フレーム周波数をほぼ一定に保つことができる。これに加え、ＰＷＭ方式による、カラー多色表示が可能となる。

次に、液晶表示制御装置９０２のより詳細な動作について説明する。

まず、システムインタフェース９０４、制御レジスタ９０５、基準クロック生成部９０６、アドレスデコーダ９０８は、駆動電圧生成部９１２は、図１の液晶表示制御装置と同じであるため、その説明は省略する。

タイミング生成部９０７では、図１のタイミング生成部１０７と同様、ラインパルス、フレームパルス、表示メモリの読出しアドレスを出力し、その他に、先に説明した有効期間／無効期間を指示する階調イネーブル信号を生成し、階調処理部９１３および走査線駆動９１１に出力する。

階調処理部９１３は、図１０に示すように、ＰＷＭ信号生成部１００１とＰＷＭ信号選択部１００２から構成される。まず、ＰＷＭ信号生成部１００１は、図１１に示すように、基準クロックカウンタ１１０１と比較器１１０２から成る。基準クロックカウンタの入力は、ラインパルス、基準クロック、階調イネーブル信号である。そして、ラインパルスでリセットされ、階調イネーブル信号がアクティブ期間の間、基準クロックに同期してカウント値をインクリメントする。例えば、１走査期間を１６分割して１６階調を表示する場合、図１２に示すように、ラインパルスで１にリセットされ、その後１５までカウントした後、残りの期間は１５のカウント値をそのまま出力する。比較器１１０２は、この基準クロックのカウント値と、階調パレットレジスタ９１４から与えられる階調パレットデータを入力し、（カウント値）≦（階調パレットデータ）の場合は“ロー”、（カウント値）＞（階調パレットデータ）の場合は“ハイ”を出力する。例えば図１２に示すように、階調パレットデータが“２”の場合、基準クロックのカウント値が１〜２までは“ロー”、３〜１５は“ハイ”となる。なお、階調パレットのデータは、ＲＧ：８種類、Ｇ：４種類の計２０種類あることから、ＰＷＭ信号生成部１００１は、それぞれの階調パレットデータに応じた２０種類のＰＷＭ信号を生成する。次に、ＰＷＭ信号選択部１００２は、図１３に示すように、１画素につき８ｔｏ１セレクタ２個（ＲＧ用）と、４ｔｏ１セレクタ１個（Ｂ用）が、１ラインの画素数分配置されている。そして、表示メモリ９０９から読み出される１ライン分の階調表示データに従い、ＰＷＭ信号を選択して出力する。

データ線駆動部９１０は、階調処理部９１３から与えられるＰＷＭ信号が“ロー”の場合はオン電圧、“ハイ”の場合はオフ電圧に変換し、液晶パネル１０３のデータ線へデータ信号として出力する。

走査線駆動部９１１へは、フレームパルスと、ラインパルス、および階調イネーブル信号を入力し、これら信号に従い、選択電圧または非選択電圧を液晶パネル１０３の走査線に走査信号として出力する。ここで、選択電圧の印加タイミングは、フレームパルスに同期して先頭ラインに選択電圧を与え、その後ラインパルスに同期し、次ラインへ順次印加するが、この選択電圧の印加は、階調イネーブル信号がアクティブの場合のみとする。なお、それ以外の期間は、全て非選択電圧を印加する。

以上説明した液晶表示制御装置９０２の動作により、図１の液晶表示制御装置と同様に、様々な駆動ライン数において、フレーム周波数をほぼ一定に保つことができ、またフレーム周波数自体の変更も容易に実現可能となる。これに加え、図８に示した、データ信号と走査信号を出力することが可能となるため、ＰＷＭ方式を用いてリニアな実効電圧特性を実現することができる。

なお、本発明第２の実施の形態で示した色数、階調数、１走査期間の分割数等は、全て一例であり、これに限られる訳ではない。

また、本発明第２の実施の形態では、階調方式にＰＷＭ方式を適応したが、これに限られる訳ではない。例えば、数フレームを１単位として、この中で表示オンと表示オフを表示するフレーム数を制御する、ＦＲＣ（フレーム・レイト・コントロール）方式を適用することも可能である。なおこの方式の場合、１走査期間の中でオン電圧とオフ電圧が混在することはなく、どちらかの電圧が印加される。したがって、１走査期間を有効期間と無効期間に分ける必要はない。

次に、本発明の一部変形例として第３の実施の形態について、図１４〜図１８を用いて説明する。

本発明第３の実施の形態は、本発明の液晶表示制御装置において、より高画質化、低消費電力化を実現するＰＷＭ方式の実現方法について述べたものである。

まず、先の図８で示したＰＷＭ方式を実現するデータ信号は、黒、白の階調を除き、必ず１走査期間につき２回、電圧レベルの変化点が存在する。これは、１走査期間の始まりがオン電圧、終わりがオフ電圧になっているためである。そこで、１走査期間毎にこの関係を逆転させることで、データ信号の変化回数を半分にできると考えた。これにより、液晶の充放電に係る消費電力が半減し、装置の低消費電力化が図れる。この動作を実現するためには、例えば図１４に示すように、基準クロックのカウントを、ある走査期間で１からインクリメントしたなら、次の走査期間では１５からデクリメントさせれば良い。

ここで、仮にデータ信号と走査信号の出力タイミングに時間差がある場合、１走査期間の始まりがオン電圧かオフ電圧かにより、液晶印加電圧の実効値に差が生じることある。このため、例えば同一階調を表示しても、ライン毎に濃淡の差が発生する可能性がある。これを解決するためには、図１５に示すように、１走査期間の始まりをオン電圧にする走査期間と、オフ電圧にする走査期間をフレーム毎に切り換え、印加電圧実効値の差を平均化すれば良い。この動作は、例えば図１５に示すように、偶数フレームにおいて、基準クロックのカウントを１からインクリメントした走査期間は、奇数フレームでは１５からデクリメントさせれば良い。つまり、階調パレットデータ２を供給する場合、偶数フレームにおいて、第１のフレームではＰＷＭ信号が基準クロック１、２の時に“ロー”となり、第２のフレームではＰＷＭ信号が基準クロック１４，１５，１６の時に“ロー”となる。ここで、基準クロック１６の場合は非選択となるため、各々のフレームで基準クロックが２パルス分だけデータが有効に供給されることとなる。また、同様に奇数フレームにおいて、第１フレームでは基準クロック１４，１５，１６の時にＰＷＭ信号が“ロー”となり、第２フレームでは基準クロック１，２の時に“ロー”となる。この場合の第１フレームの基準クロック１６では非選択のため、階調パレットデータ“２”を実現できる。

さらに、図１５で示したデータ信号は、例えば同一階調を表示した場合、全データ線に対し、同じタイミングで電圧レベルが変化する。このため、一時的に大きなピーク電流が流れることになる。このピーク電流を低減する目的で、データ信号の変化タイミングをデータライン毎にずらすことを考えた。例えば、図１６に示すように、基準クロックのカウンタを偶数データライン用と奇数データライン用に２種類用意し、それぞれのカウンタにおけるインクリメントとデクリメントのタイミングを反転させることにした。これにより、偶数データラインと奇数データラインに印加するデータ信号の位相を、１８０度ずらすことができる。さらに発展し、図１７に示すように、基準クロックのカウンタを複数個用意し、カウント値のタイミングをそれぞれ１基準クロック分ずらすことにより、よりデータ信号の電圧レベル変化を分散することが可能である。

次に、これまで述べてきたＰＷＭ方式を実現するデータ信号は、黒、白の階調においては、電圧レベルが変化しない。このため、中間階調と黒または白が混在した画像において、この電圧レベルの変化点数差に起因した表示むらが発生する可能性がある。これを解決するには、黒、白の階調においても他の中間階調と同様に、データ信号の電圧レベルを変化させれば良い。そこで、例えば、図１８に示すように、有効期間の基準クロック数を１５ではなく１７に設定し、カウント値の始まりを０、終わりを１６とした。これにより、例えば図１８に示すように、階調パレットデータが“０”（黒）の場合でも、ＰＷＭ信号が１走査期間に１回変化していることが分かる。

ここで、黒または白の階調でデータ信号を変化させると、消費電力は増加する。そこで、表示むら抑制を優先するか、低消費電力を優先するかで、黒、白のデータ信号を変化させる／させないを切換えることを考えた。具体的には、図１８に示すように、データ信号を変化させない時には、基準クロックのカウント値における“０”と“１６”を、“１”と“１５”に切換えれば良い。なお、この動作は、前述の駆動パラメータの設定と同様、外部情報処理装置から命令を与えることで実現可能である。

以上述べた、以上の実施の形態は、自由に組み合わせることが可能である。また、本発明で述べた駆動パラメータの他に、コントラスト調整、表示オフ機能等、色々な設定が考えられるが、これらは全て本発明の実施の形態で述べた、外部情報処理装置から制御レジスタに設定値を与え、そこから各ブロックを制御する構成により、容易に実現可能である。また、本発明の実施の形態で述べた液晶表示制御装置は、１チップのＬＳＩで構成することを前提に述べたが、これに限られる訳でなく、機能別に分割した２チップ、３チップ構成でも良い。

次に、本発明第４の実施の形態を、図１９を用いて説明する。

本発明第４の実施の形態は、本発明の液晶表示制御装置を用いた携帯電話システムを示したものである。図１９は携帯電話システムのブロック構成であり、１９０１は本発明の液晶表示制御装置と液晶パネルを含む液晶モジュール、１９０２は音声の圧縮／伸張を行うＡＤＰＣコーデック回路、１９０３はスピーカ、１９０４はマイク、１９０５はキーボード、１９０６はデジタルデータを時分割多重化するＴＤＭＡ回路、１９０７は登録されたＩＤ番号を格納するＥＥＰＲＯＭ、１９０８はプログラムを格納するＲＯＭ、１９０９はデータの一時格納やマイコンの作業エリアとなるＳＲＡＭ、１９１０は無線信号のキャリア周波数を設定するＰＬＬ回路、１９１１は無線信号を送受信するためのＲＦ回路、１９１２はシステム制御マイコンである。

本発明第４の実施の形態に関わる携帯電話システムは、例えば受信した電子メールや、記憶した電話番号帳を表示する場合には全画面表示、待受時には部分画面表示となる。この全画面／部分画面表示の状態は、オペレータからのキーボード入力や受信電波の状況から、システム制御マイコン１９１２が切換えるものとし、その時液晶モジュール１９０１に駆動ライン数の情報を出力するように、予めプログラムされているものとする。これに連動して、原クロックの分周比、１走査期間のクロック数、その他の駆動パラメータに関する情報も、液晶モジュール１９０１へ出力される。ここで、システム制御マイコン１９１２が決定する駆動ライン数に対し、原クロックの分周比と１走査期間のクロック数をどのように決定すれば良いかについては、例えば図２で示したようなテーブルを用意し、このテーブルを参照することで決定可能である。なお、このテーブルデータは、プログラムと共にＲＯＭ１９０８に格納されているものとする。また、その他の駆動パラメータに関する情報も、駆動ライン数に対するテーブルをそれぞれ用意することで決定可能である。

以上の動作により、本発明第４の実施の形態に関わる携帯電話システムは、全画面表示と部分画面表示を用途に応じて切換えることが可能になる。つまり、画面全体を表示させる必要のない場合、必要な部分のみを表示することができ、低消費電力化を図ることができる。さらに、本発明第４の実施の形態に関わる携帯電話システムは、液晶モジュールの駆動周波数であるフレーム周波数を、全画面／部分画面表示によらず、ほぼ一定に保つことができる。これにより、フレーム周波数増大に伴う画質劣化を防止することが可能である。

また、本発明第４の実施の形態に関わる携帯電話システムは、例えば全画面表示のままで、フレーム周波数だけ変えることも可能である。この動作は、高フレーム周波数で駆動するコントラスト優先モードと、低フレーム周波数で駆動する消費電力優先モードの実現が目的である。これは、例えば動作時にはフレーム周波数が高くなり、待受時にはフレーム周波数が低くなるように、原クロックの分周比と１走査期間のクロック数の情報を、システム制御マイコン１９１２（情報処理装置１０１，９０１に該当）が液晶モジュール１９０１へ出力することで実現可能である。なお、各モードにおいて、原クロックの分周比と１走査期間のクロック数をどのように決定すれば良いかについては、先の例と同様、例えば図２で示したようなテーブルを用意し、このテーブルを参照することで決定可能である。

以上の動作により、本発明第４の実施の形態に関わる携帯電話システムは、液晶モジュールのフレーム周波数を用途に応じて切換えることが可能になる。つまり、オペレータの動作時等では高フレーム周波数駆動で高画質表示を行い、待受時には低フレーム周波数駆動で液晶モジュールの低消費電力化を図ることができる。

なお、上記した全画面／部分画面表示と、高フレーム／低フレーム周波数駆動の各モードは、組合せて使用することも勿論可能である。
以上、上記第１の実施の形態の液晶表示制御装置によれば、原クロックの分周比、および１走査期間のクロック数を設定するためのレジスタを設け、そのレジスタに外部から設定値を入力できるようにした。これにより、様々な駆動ライン数において、フレーム周波数をほぼ一定に保つことができ、またフレーム周波数自体の変更も容易に実現できる。

また、上記第２の実施の形態の液晶表示制御装置によれば、ＰＷＭ方式による階調表示機能を設ける場合、１走査期間を有効期間と無効期間に分け、有効期間でのみ、表示データに対応した時間幅のデータ電圧、および走査信号の選択電圧レベルを与えることにした。これにより、１走査期間のクロック数が変化しても、階調表示データに対してリニアな実効電圧特性を得ることができる。

また、上記第３の実施の形態の液晶表示制御装置によれば、ＰＷＭ方式を実現する各種データ信号波形を提示した。これにより、低消費電力化、高画質化が実現できる。

さらに、本発明の液晶表示制御装置を携帯電話に適用することにより、待ち受け時の任意の一部領域で表示データが変化する場合においても、良好な画質で、また、消費電力を減少させることができる。

本発明第１の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明第１の実施の形態に係わる、フレーム周波数の設定方法を説明する図である。 本発明第１の実施の形態に係わる、制御信号群の内容を説明する図である。 本発明第１の実施の形態に係わる、制御信号郡の動作を示すタイミング図である。 本発明第１の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の動作を示すタイミング図である。 本発明第２の実施の形態に係わる、ＰＷＭ方式の原理を説明する図である。 本発明第２の実施の形態に係わる、ＰＷＭ方式の動作を示すタイミング図である。 本発明第２の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の動作を示すタイミング図である。 本発明第２の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明第２の実施の形態に係わる、階調処理部の構成を示すブロック図である。 本発明第２の実施の形態に係わる、ＰＷＭ信号生成部の構成を示すブロック図である。 本発明第２の実施の形態に係わる、ＰＷＭ信号生成部の動作を示すタイミング図である。 本発明第２の実施の形態に係わる、ＰＷＭ信号選択部の構成を示すブロック図である。 本発明第３の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の動作を示すタイミング図である。 本発明第３の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の動作を示すタイミング図である。 本発明第３の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の動作を示すタイミング図である。 本発明第３の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の動作を示すタイミング図である。 本発明第３の実施の形態に係わる、液晶表示制御装置の動作を示すタイミング図である。 本発明第４の実施の形態に係わる、携帯電話システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１…ＣＰＵ
１０２…液晶表示制御装置
１０３…液晶パネル
１０４…システムインタフェース
１０５…制御レジスタ
１０６…基準クロック選択部
１０７…タイミング生成部
１０８…アドレスデコーダ
１０９…表示メモリ
１１０…データ線駆動部
１１１…走査線駆動部
１１２…駆動電圧生成部
９１３…階調処理部
１００１…ＰＷＭ信号生成部
１００２…ＰＷＭ信号選択部
１９０１…液晶モジュール

Claims (20)

1. 複数のデータ線と走査線がマトリクス状に配線された表示パネルに、画像を表示させる表示制御装置において、
   原クロックを発振する発振回路と、
   外部から与えられる表示データを記憶する表示メモリと、
   外部から与えられる前記原クロックの分周比の設定値と１走査期間の基準クロック数の設定値と前記表示パネルの駆動ライン数の設定値とを格納するための制御レジスタと、
   前記発振回路からの前記原クロックを前記制御レジスタ内の前記原クロックの分周比の設定値で分周して、基準クロックを生成する基準クロック生成部と、
   前記制御レジスタ内の前記１走査期間の基準クロック数の設定値と前記制御レジスタ内の前記駆動ライン数の設定値とに基づいて、１走査期間に同期したラインパルス及び１フレーム期間に同期したフレームパルスを生成するタイミング生成部と、
   前記ラインパルス及び前記フレームパルスに従って、前記表示メモリから前記表示データを読み出すデコーダと、
   前記表示メモリから読み出された前記表示データを駆動電圧へ変換し、前記駆動電圧を前記表示パネルの前記データ線へ出力するデータ線駆動部とを備え、
   前記制御レジスタへ格納される前記原クロックの分周比の設定値、前記１走査期間の基準クロック数の設定値、前記表示パネルの駆動ライン数の設定値を、前記表示パネルの駆動ライン数に応じて前記外部から変更することにより、フレーム周波数を切替えることを特徴とする表示制御装置。
2. 前記デコーダは、前記ラインパルスに従って、１ライン分の表示データを一括して前記表示パネルの先頭ラインに対応する前記表示メモリのアドレスから順に読み出し、前記フレームパルスに従って、前記表示パネルの先頭ラインに対応する前記表示メモリのアドレスへ戻り、この１ライン分の表示データの読み出しを繰り返す請求項１に記載の表示制御装置。
3. 前記ラインパルス及び前記フレームパルスに従って、選択電圧及び非選択電圧を前記表示パネルの前記走査線へ出力する走査線駆動部を備えた請求項１又は２に記載の表示制御装置。
4. 複数の走査線を含む液晶パネルに画像を表示するための表示制御装置において、
   外部から与えられた１走査期間中の基準クロック数と１フレーム期間に対応する走査線数と前記基準クロックの１期間中の原クロック数とを含む駆動パラメータを記憶するための制御レジスタと、
   前記基準クロックの１期間中の原クロック数に基づいて、前記基準クロックを生成するための基準クロック生成部と、
   前記制御レジスタに記憶された前記１走査期間中の基準クロック数と前記１フレーム期間に対応する走査線数とに基づいて、前記１走査期間に同期したラインパルスと前記１フレーム期間に同期したフレームパルスとを生成するためのタイミング生成部とを備え、
   前記制御レジスタに格納される前記基準クロックの１期間中の原クロック数、前記１走査期間の基準クロック数を、前記液晶パネルの走査線数に応じて前記外部から変更することにより、フレーム周波数を切替えることを特徴とする表示制御装置。
5. 前記基準クロック生成部と前記タイミング生成部は、前記制御レジスタに記憶された前記駆動パラメータに基づき、前記基準クロックと前記ラインパルスと前記フレームパルスの周波数を変更する請求項４に記載の表示制御装置。
6. 前記基準クロックの周波数に関する駆動パラメータは、前記基準クロックの１期間中の原クロック数であり、
   前記ラインパルスと前記フレームパルスの周波数に関する駆動パラメータは、前記１走査期間中の基準クロック数である請求項５に記載の表示制御装置。
7. 表示パネルを制御するための表示制御装置において、
   外部からの情報に基づいて、基準クロックに対する原クロックの分周比と１走査期間あたりの基準クロック数と前記表示パネルの駆動ライン数とを含む前記表示パネルのパラメータを設定するための第１の回路と、
   前記パラメータに基づいて、１走査期間に同期したラインパルス及び１フレーム周期に同期したフレームパルスを生成するための第２の回路と、
   前記ラインパルス及びフレームパルスに従って前記表示パネルを駆動するための第３の回路とを備え、
   前記第１の回路に設定される前記パラメータを、前記表示パネルの駆動ライン数に応じて、前記外部からの情報によって変更することにより、前記表示パネルに対するフレーム周波数を変化させる表示制御装置。
8. 前記フレーム周波数は、前記原クロックの分周比と前記１走査期間あたりの基準クロック数から決定される請求項７に記載の表示制御装置。
9. 前記フレーム周波数は、前記原クロックの分周比と前記１走査期間中あたりの基準クロック数と前記表示パネルの駆動ライン数とから決定される請求項７又は８に記載の表示制御装置。
10. 前記１走査期間あたりの基準クロック数は、整数である請求項７乃至９の何れかに記載の表示制御装置。
11. 表示パネルのフレーム周波数を調整可能な表示制御装置において、
    外部からの情報に基づいて、原クロックの分周比と１走査期間あたりの基準クロック数と前記表示パネルの駆動ライン数とを設定するための第１の回路と、
    前記原クロックの分周比によって原クロックの周波数を分周して基準クロックを生成し、前記表示パネルの駆動ライン数と１走査期間あたりの基準クロック数に基づいて前記基準クロックから前記フレーム周波数を持つ信号を生成するための第２の回路と、
    前記外部からのデータを前記表示パネルへの駆動電圧へ変換するための第３の回路とを備え、
    前記第１の回路に設定される前記原クロックの分周比、前記１走査期間の基準クロック数、前記表示パネルの駆動ライン数を、前記表示パネルの駆動ライン数に応じて、前記外部からの情報によって変更することにより、フレーム周波数を調整することを特徴とする表示制御装置。
12. 前記フレーム周波数は、前記外部から前記第１の回路に設定される前記原クロックの分周比と前記１走査期間あたりの基準クロック数によって調整される請求項１１に記載の表示制御装置。
13. 前記フレーム周波数を持つ信号に従って前記表示パネルの走査線に、選択電圧と非選択電圧を出力する第４の回路を備えた請求項１１又は１２に記載の表示制御装置。
14. 前記１走査期間あたりの基準クロック数は、整数である請求項１１乃至１３の何れかに記載の表示制御装置。
15. 複数のデータ線と走査線がマトリクス状に配線された表示パネルの表示を制御するための１チップの表示制御装置において、
    原クロックを発振する内蔵の発振回路と、
    外部から与えられる表示データを記憶するメモリと、
    外部から与えられる前記原クロックの分周比と１走査期間あたりの基準クロック数と前記表示パネルの駆動ライン数とを設定するためのレジスタと、
    前記発振回路からの前記原クロックを前記レジスタ内の前記原クロックの分周比で分周して、基準クロックを生成し、前記レジスタ内の前記１走査期間あたりの基準クロック数と前記レジスタ内の前記表示パネルの駆動ライン数とに基づいて、１走査期間に同期したラインパルス及び１フレーム期間に同期したフレームパルスを生成するための生成回路と、
    前記ラインパルス及び前記フレームパルスに従って、前記メモリから前記表示データを読み出し、前記表示メモリから読み出された前記表示データを駆動電圧へ変換し、前記駆動電圧を前記表示パネルの前記データ線へ出力するためのデータ線駆動回路とを備え、
    前記レジスタへ設定される前記原クロックの分周比と前記１走査期間の基準クロック数とを、前記表示パネルの駆動ライン数に応じて、前記外部から変更することにより、フレーム周波数を調整することを特徴とする表示制御装置。
16. 前記生成回路は、前記ラインパルスに従って、表示データを前記表示パネルの先頭ラインに対応する前記表示メモリのアドレスから１ラインごとに順に読み出し、前記フレームパルスに従って、前記表示パネルの先頭ラインに対応する前記表示メモリのアドレスへ戻り、この表示データの読み出しを繰り返す請求項１５に記載の表示制御装置。
17. 前記ラインパルス及び前記フレームパルスに従って、選択電圧及び非選択電圧を前記表示パネルの前記走査線へ出力する走査線駆動回路を備えた請求項１５又は１６に記載の表示制御装置。
18. 前記フレーム周波数は、前記原クロックの分周比と前記１走査期間中あたりの基準クロック数と前記表示パネルの駆動ライン数とから決定される請求項１５乃至１７の何れかに記載の表示制御装置。
19. 前記フレーム周波数は、前記外部から前記レジスタへ設定される前記原クロックの分周比と前記１走査期間中あたりの基準クロック数と前記表示パネルの駆動ライン数によって調整される請求項１５乃至１８の何れかに記載の表示制御装置。
20. 前記１走査期間あたりの基準クロック数は、整数である請求項１５乃至１９の何れかに記載の表示制御装置。

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