JP4861955B2 - 液晶ディスプレイの光度不均衡を軽減させる駆動装置及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶ディスプレイの駆動装置及び駆動方法に関し、特にマトリクス液晶ディスプレイの光度不均衡を軽減させる駆動装置及び駆動方法に関する。

液晶は固体と液体の中間にある一種の有機化合物で、規格的な分子配列を有する化合物で、加熱すると透明な液体となり、冷却すると結晶した混濁固体となるといった特性から液晶といわれる。液晶の基本的特徴ゆえに液晶ディスプレイの基本原理は液晶をガラスケース内に封じて、電界を施すと液晶分子が方向変換し、方向変換は光学の性質を変化させ、偏光板を通じてその光透過性を変化させて明滅効果を達成することができる。

図１は一般の液晶ディスプレイの駆動回路ブロック図であり、図２はデータ電極駆動装置の内部構造ブロック図である。一般の液晶ディスプレイの駆動回路は液晶パネル１５と電気的に接続するデータ電極駆動装置１４並びに走査電極駆動装置１３を含み、また前記駆動装置に必要な信号電位の電位発生装置１２と各種制御信号を発信する制御装置１１を提供する。制御装置１１は表示データ、データラッチパルス（LP）、交流駆動信号（M）、パルス幅調整信号（PWM）及び画面制御信号（FRC）をデータ電極駆動装置１４に伝送する。制御装置１１は交流駆動信号並びに垂直制御同時信号をデータ電極駆動装置１４に伝送する。電位発生装置１２がV１、V２、V３、V４、V５電位等５種類の電位を発生させるのを例にとると、V１、V３、V５電位は前記走査電極駆動装置１３を入力し、V２、V４電位は前記データ電極駆動装置１４を入力する。液晶パネル１５はデータ電極X１、X２...Xｎ及び走査電極Y1、Y２...Ymから構成され、且つデータ電極X１、X２...Xｎ及び走査電極Y1、Y２...Ymの交叉点の液晶画素が画素を形成する。

前記データ電極駆動装置１４はラッチレジスタ回路１４１、スイッチ制御回路１４２、電位シフト装置１４３及び駆動出力回路１４４を含む。前記ラッチレジスタ回路１４１は毎回の水平同時信号を通じて前記データ電極駆動装置１４に伝送し、一行ごとの表示データを一時保存して前記スイッチ制御回路１４２へ伝送し、前記スイッチ制御回路１４２は提供された表示データ、交流駆動信号（M）、パルス幅調整信号（PWM）及び画面制御信号（FRC）に基づいてスイッチ制御信号に転換処理し、スイッチ制御信号は電位シフト装置１４３を経てデジタル電位よりスイッチ制御可能な電位に転換して前記駆動出力回路１４４へ伝送し、各スイッチユニット１４４１（図ではV2、V4電位の制御を説明例としていることから、各スイッチユニット１４４１には二個のスイッチがある）を通じて前記データ電極X１、X２...Xｎに出力し、前記液晶パネル１５が必要とするデータ電極信号を発生させる。

図３、図４、図５では説明に便利なように、以下２x４液晶マトリクスで説明する。マルチ機能駆動方式において、４本の走査電極Ｙ１〜Ｙ４信号がある時間に一つだけの走査電極が交流駆動信号によってＶ１又はＶ５電位を選択し、その他の電極は全てＶ３電位を選択する。垂直同時信号が順番にトリガーする。
データ電極Ｘ１、Ｘ２信号は現在表示しようとするデータに基づいて対応するパルス幅を選択し、交流駆動信号により変換してＶ２又はＶ４電位を選択する。走査電極Ｙ１〜Ｙ４とデータ電極Ｘ１、Ｘ２波形電圧差のＲＭＳ値（|Ｙ１-Ｘ１|と|Ｙ１-Ｘ２|）がその表示のグレーレベルを決定する。

図３で示すように、V2-V3=V3-V4，V1-V3=V3-V5且つ理想的な条件の下で、走査電極Ｙ１、Ｙ２が電位Ｖ３を選択しない場合、データ電極Ｘ１、Ｘ２の波形がどの幅であろうと、走査電極Ｙ１、Ｙ２とデータ電極Ｘ１、Ｘ２の電圧差のＲＭＳ値は全く同じとなる。換言すると、表示するグレーレベルとこのときのデータ電極Ｘ１、Ｘ２の波形幅は関係が無い。走査電極Ｙ１〜Ｙ４が電位Ｖ１又はＶ５を選択した場合、データ電極Ｘ１、Ｘ２のパルス幅はそのＲＭＳ値を変える。換言すると、このときのデータのパルス幅は画素のグレーレベルを決定し、このことはまたマトリクス式液晶画素の最も基本的なマルチ機能駆動原理でもある。図５(a)では上記の駆動波形が表示する結果を示しており、理想的にはデータ電極Ｘ１の４個の液晶画素と液晶画素Ｘ２-Ｙ１は同様のグレーレベルを表示しており、データ電極Ｘ２上の別の３個の液晶画素は最も明るいグレーレベルを表示している。

しかし、実際液晶画素のデータ電極Ｘ１、Ｘ２、走査電極Ｙ１〜Ｙ４及び駆動回路は何れも抵抗性を有しており、また二電極間には蓄電池容量があり、こうしたことが図４に示すように駆動波形にひずみを生じさせる虞がある。このことは走査電極Ｙ１〜Ｙ４が電位Ｖ３を選択しない場合、データ電極Ｘ１、Ｘ２が表示するデータが相互に影響し合い、図５(b)に示すような結果を表示する虞がある。ここに示された二つの液晶画素Ｘ１-Ｙ１とＸ２-Ｙ１のグレーレベルは異なり、これがデータ電極Ｘ１、Ｘ２が毎回電位を転換する際に電圧のＲＭＳ値の減少を招く虞があり、こうして液晶画素が表示しようとするデータが表示すべきデータのみでなくなり、同じデータ電極Ｘ１、Ｘ２のその他の表示データにも影響されて、光度不均衡の現象が現れるのである。

こうした問題に対して、日本特許ＪＰ５２６５４０２が提示した解決方法は各走査時間ごとのデータ電極Ｘ１、Ｘ２の駆動波形には何れも補償時間があり、このときＯＮ表示とＯＦＦ表示の中間電位を出力し、従って液晶画素に加えた実効電圧値が表示データが異なることで異なる転換回数を有することは無く、こうして波形がひずむことでもたらされる光度不均衡を解消することができる。しかし補償時間に中間電位を出力し、また走査時間ごとに補償があるので、一般の駆動方法による実効電圧値と比較すると、この方法での実効電圧値が低下し、同時に表示のコントラストも低下する。こうした問題を回避するためにバイアス比を上げる必要があるが、バイアス比の上昇で出力電圧も上げる必要があるので、パワー消費もこれにつれて大きくなる。

この問題を改善するために、米国特許ＵＳ６,６３３,２７２が開示した技術において、図６で示すように、データ電極Ｘ１、Ｘ２電位が転換する際に、Ｖ２電位に転換しようとすると、まず高めのＶ２’電位に転換し、またＶ４電位に転換しようとすると、まず低めのＶ４’電位に転換する。まずＶ２’又は Ｖ４’電位が多く出力する実効電圧値に転換すると、データ電極Ｘ１、Ｘ２が電位転換してロスする実効電圧値を相殺できることにより、波形がひずんでもたらされる光度不均衡現象を解消することができる。

図７で示すように、別途実施方法はデータ電極Ｘ１、Ｘ２がある走査時間内に電位転換がなされない場合、補償周期内にデータ電極Ｘ１、Ｘ２電位をＶ２電位より低いＶ２’電位並びにＶ４電位より高いＶ４’電位に転換して、転換していないデータ電極の実効電圧値を減らして補償効果を達成する。

前記技術において、実効電圧値の減少は最下限まで下げることが可能であり、コントラストの低下も最下限まで下げることが可能で、同時にＶ４とＶ４’電位、Ｖ２とＶ２’電位の電圧差が小さいので、毎回の補償電流が低下すると同時に毎回電位転換のロスを正確に補償することができる。然しながら、欠点は電源システムで二個の余分な補償電位Ｖ２’と Ｖ４’が必要で、（図８に示すように）データ電極Ｘ１、Ｘ２の前にある前記駆動出力回路１４４の各スイッチユニット１４４２は二組のスイッチを余分に設けることとなる。しかも液晶ディスプレイのグレーレベルは大部分がパルス幅調整信号（ＰＷＭ）方式で実現しており、もし上記補償方式と組合わせると、補償時間点とパルス幅はこれにより制限される。

そこで上記の欠点を解決解消するために、本発明の主な目的は余分な補償電位が不要な状況で、電源システムの複雑さを簡素化することで、液晶表示パネルの品質を向上させることができ、液晶ディスプレイの光度不均衡を軽減する駆動装置及び駆動方法を提供することにある。

本発明の別途目的は補償（電圧変化）の回数を減少させることによって、データ電極のパワー消費を減少させて液晶表示パネルの品質を向上させ、液晶ディスプレイの光度不均衡を軽減する駆動装置及び駆動方法を提供することにある。

上記の目的に基づいて、本発明は液晶ディスプレイの光度不均衡を軽減する駆動装置を提示し、それは表示データを液晶パネルに伝送するデータ電極駆動装置であって、ラッチレジスタ回路は一行ごとの表示データを一時保存してスイッチ制御回路に伝送し、前記スイッチ制御回路は信号をスイッチ制御信号に転換処理し、そして検知及びカウンター回路を通じて前記スイッチ制御信号を検知し、スイッチ制御信号が走査時間内に変わらない場合、前記検知及びカウンター回路に一回カウントさせ、各データ電極の待機補償個数をカウントして、該補償個数を補償時間に転換させると共に、前記補償時間でデータ電極電位を中間電位に転換させ、さらに電位シフト装置が前記検知及びカウンター回路のスイッチ制御信号を通じて、デジタル電位からスイッチ制御可能な信号に転換し、また、駆動出力回路が前記電位シフト装置から伝送される信号を受信し、各スイッチユニットを通じてデータ電極信号を出力する内容を含む。

本発明の駆動方法は、前記検知及びカウンター回路を通じて走査時間内の各データ電極の待機補償個数をカウントして該補償個数を補償時間に転換させ、前記補償時間でデータ電極電位を中間電位に転換させると、中間電位に転換された補償時間が待機補償個数に正比例し、補償時間が終了すると再び次のデータに必要とされる電位に転換される。

本発明の効果は中間電位において余分な補償電位が不要なことであり、電源システムの複雑さを簡素化し、且つデータ電極も従来技術に比べてスイッチ回路を減らすことが出来る。同時に補償の回数を減らせることにより、データ電極のパワー消費を減少させることができる。本発明はまた実効電圧値を最下限にまで減少させることができ、コントラストもまた最下限にまで低下させることができ、毎回の電位転換のロスを正確に補償することもできる。

本発明に関連した詳細な内容及び技術説明は実際に実施例でもって説明するが、前記実施例は例示説明用に過ぎず、これを以って本発明実施の制限と解釈すべきでない旨理解しておかねばならない。

図９は発明のデータ電極駆動装置の構造ブロック図である。電位発生装置がV１、V２、V３、V４、V５電位等５種類の電位を発生させるのを例として、本発明のデータ電極駆動装置３４はラッチレジスタ回路３４１、スイッチ制御回路３４２、検知及びカウント回路３４５、電位シフト装置３４３及び駆動出力回路３４４を含む。前記ラッチレジスタ回路３４１は毎回の水平同時信号を通じて前記データ電極駆動装置３４に伝送し、一行ごとの表示データを一時保存して前記スイッチ制御回路３４２へ伝送し、前記スイッチ制御回路３４２は提供された表示データ、交流駆動信号（M）、パルス幅調整信号（PWM）及び画面制御信号（FRC）に基づいてスイッチ制御信号に転換処理し、前記検知及びカウント回路３４５を通じて前記スイッチ制御信号を検知し、スイッチ制御信号が走査時間内に変わらない場合、前記検知及びカウンター回路３４５に一回カウントさせ、各データ電極Ｘ１…Ｘｎの待機補償個数をカウントして、該補償個数を補償時間１００に転換させると共に、前記補償時間１００でデータ電極Ｘ１…Ｘｎのスイッチ制御信号の電位を中間電位に転換させ（図１０で示すような各部電圧波形の理想的タイムチャート(a)と本発明の実際のタイムチャート(b)）、前記補償時間１００は待機補償個数に正比例する。

そして前記スイッチ制御信号は前記電位シフト装置３４３を経てデジタル電位よりスイッチ制御可能な信号に転換して前記駆動出力回路３４４へ伝送し、各スイッチユニット３４４１（図ではV2、V3、V4電位の制御を説明例としていることから、各スイッチユニット３４４１には３個のスイッチがある）を通じて前記データ電極X１...Xｎに出力し、前記液晶パネル１５が必要とするデータ電極信号を発生させる。

従来技術と同様に、２x４液晶マトリクスで説明する（図５に示す）。V2-V3=V3-V4，V1-V3=V3-V5且つ理想的な条件の下では、図１０(a)に示すように、走査電極Ｙ１、Ｙ２が電位Ｖ３を選択しない場合、データ電極Ｘ１、Ｘ２の波形がどの幅であろうと、走査電極Ｙ１、Ｙ２とデータ電極Ｘ１、Ｘ２の電圧差のＲＭＳ値は全く同じとなる。換言すると、液晶画素が表示するグレーレベルとこのときのデータ電極Ｘ１、Ｘ２の波形幅は関係が無い。

図１０(b)で、実際の表示パネルの抵抗性と蓄電池容量性が駆動波形のひずみの原因となって、走査電極Ｙ１、Ｙ２が電位Ｖ３を選択しない場合、データ電極Ｘ１、Ｘ２が表示するデータが相互に影響し合うことから、本発明では前記検知及びカウント回路３４５を通じて一走査時間（ＦＲＭ）内の各データ電極Ｘ１、Ｘ２の待機補償個数（図に示す３個の補償個数）をカウントして、該補償個数を前記補償時間１００に転換させ、前記補償時間１００でデータ電極の電位を中間電位に転換させると（図のＶ３電位）、前記補償時間１００は待機補償個数に正比例し、補償時間が終了するとデータ電極の電位は次のデータに必要とされる電位に転換される。従って、液晶画素に加えた実効電圧値が表示データが異なることで異なることは無く、こうして波形がひずむことでもたらされる光度不均衡を解消することができ、また電圧変化の回数を減らし、即ち補償の回数を減らしてデータ電極のパワー消費を減少させることができる。

本発明の中間電位は原電源回路の電位発生装置が発生させた多種類の中間電位であって、電位発生装置がV１、V２、V３、V４、V５電位等５種類の電位を発生させるのを例にとると、前記中間電位はＶ３電位である。従って実施に当たって余分な補償電位は不要であることから、電源システムの複雑さを簡素化できるだけでなく、データ電極Ｘ１、Ｘ２…Ｘｎも従来技術の解決方法に比べて一個のスイッチ部材を減らすことができ、各スイッチユニット３４４１は３個のスイッチ部材だけでよい。また同時に補償の回数を減らせる（電圧変化の回数を減らす）ことにより、データ電極Ｘ１、Ｘ２…Ｘｎのパワー消費を減少させることができる。本発明はまた実効電圧値を最下限にまで減少させられ、コントラストもまた最下限にまで低下させることができ、毎回の電位転換のロスを正確に補償することもできる。こうして超微細サブミクロンの技術の下で、前記検知及びカウント回路３４５が払うべき代償は大幅に軽減し、コスト並びに効果は前記検知及びカウント回路３４５が払うべき代償よりも大きい。

以上の記述は本発明の好ましい実施例に過ぎず、これをもって本発明の実施範囲を限定するものではない。即ち、本発明が請求する特許範囲において為された均一的変更若しくは修正についても、全て本発明による技術の範囲内とする。

一般の液晶ディスプレイの駆動回路ブロック図である。 図１に表示するデータ電極駆動装置の構造ブロック図である。 ２x４液晶マトリクスの各部電圧波形を表示した理想的タイムチャートである。 ２x４液晶マトリクスの各部電圧波形を表示した実際のタイムチャートである。 ２x４液晶マトリクスの理想的表示(a)と実際表示(b) を表示した概略図である。 データ電極電位転換の際にまず高め/又は低めの電位に転換することを表示したタイムチャートである。 データ電極電位転換の際にまず低め/又は高めの電位に転換することを表示したタイムチャートである。 図６と図７のデータ電極駆動装置を表示した構造ブロック図である。 本発明のデータ電極駆動装置の構造ブロック図である。 各部電圧波形の理想的タイムチャート(a)と本発明の実際のタイムチャート(b)である。

符号の説明

１００ 補償時間
１１ 制御装置
１２ 電位発生装置
１３ 走査電極駆動装置
１４ データ電極駆動装置
１４１ ラッチレジスタ回路
１４２ スイッチ制御回路
１４３ 電位シフト装置
１４４ 駆動出力回路
１４４１ スイッチユニット
１４４２ スイッチユニット
１５ 液晶パネル
３４ データ電極駆動装置
３４１ ラッチレジスタ回路
３４２ スイッチ制御回路
３４３ 電位シフト装置
３４４ 駆動出力回路
３４４１ スイッチユニット
３４５ カウント回路

Claims (2)

1. 表示データを液晶パネルに伝送するデータ電極駆動装置であって、
   一行ごとの表示データを一時保存して伝送するラッチレジスタ回路と、
   前記ラッチレジスタ回路が発信する信号を受信してスイッチ制御信号に転換処理するスイッチ制御回路と、
   検知及びカウンター回路であって、前記スイッチ制御信号を検知し、該スイッチ制御信号が走査時間内に変わらない場合、該検知及びカウンター回路が一つの待機補償個数を累計して、各データ電極（Ｘ１…Ｘｎ）の補償個数をカウントした後、該待機補償個数を該待機補償個数に正比例する補償時間に変換し、前記補償時間内にデータ電極電位を電源回路中に発生する複数の電位中の中間電位に転換し、且つ該補償時間終了後には該データ電極の電位を次のデータが必要な電位に変換する前記検知及びカウンター回路と、
   前記検知及びカウンター回路のスイッチ制御信号を通じてデジタル電位からスイッチ制御可能な信号に転換する電位シフト装置と、
   前記電位シフト装置から伝送される信号を受信し、各スイッチユニットを通じてデータ電極信号を出力する駆動出力回路とを含むことを特徴とする液晶ディスプレイの光度不均衡を軽減させる駆動装置。
2. 表示データを液晶パネルのデータ電極駆動装置に伝送する駆動方法であって、検知及びカウンター回路によりスイッチ制御信号を検知し、該スイッチ制御信号が走査時間内に変わらない場合、該検知及びカウンター回路が一つの待機補償個数を累計して、各データ電極（Ｘ１…Ｘｎ）の補償個数をカウントした後、該待機補償個数を該待機補償個数に正比例する補償時間に変換し、前記補償時間内にデータ電極電位を電源回路中に発生する複数の電位中の中間電位に転換し、且つ該補償時間終了後には該データ電極の電位を次のデータが必要な電位に変換し、前記補償時間でデータ電極電位を中間電位に転換して前記補償時間が終了すると、データ電極電位を次のデータが必要とする電位に転換することを含むことを特徴とする表示データを液晶パネルのデータ電極駆動装置に伝送する駆動方法。

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