JP5257346B2 - 液晶表示装置、電子機器、液晶ディスプレイの駆動装置及び液晶ディスプレイの駆動方法 - Google Patents
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一方、コモンDC駆動では、共通電極の電圧が一定であるから共通電極を駆動するための消費電力は少なく、また、ドット反転駆動やカラム反転駆動等の駆動を行うことができるが、信号線の電圧振幅が比較的大きくなるため、データドライバの耐圧を高く設計しなければならなかった。
液晶表示装置が、
2次元配列され、各々が画素電極を有する複数の表示画素と、
前記複数の画素電極に対向した共通電極と、
前記複数の画素電極と前記共通電極との間に挟持された液晶と、
画像信号に基づく前記複数の表示画素に対する複数の階調信号が順次入力され、入力された前記各階調信号の階調値に対応した階調電圧を前記複数の表示画素に出力するデータドライバと、
一定電圧を生成する定電圧生成回路と、
互いに異なる第1電位と第2電位に一定の反転周期で変化する波形信号を生成する波形信号生成回路と、
第1の数のフレーム期間毎に、後続の第2の数のフレーム期間において前記複数の表示画素の各々に印加される前記階調電圧に対応する前記複数の階調信号の、階調値毎の数に基づいて、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧または前記波形信号の何れに設定するかを判定する判定回路と、
を備えることとした。
前記判定回路は、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれているか否かを判定し、前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記波形信号に設定し、前記特定の階調信号が含まれていないと判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧に設定することとした。
前記判定回路は、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれ、且つ、該特定の階調信号の階調値毎の数が予め設定された所定数以下であるか否かを判定し、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧に設定し、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数を越える前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記共通電極に出力する電圧を前記波形信号に設定し、
更に、前記判定回路が前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記複数の階調信号のうちの前記特定の階調信号の階調値を、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値を越えない値となる階調値に変換する制御回路を有することとした。
前記判定回路は、前記表示画素がノーマリーホワイト形であるとき、前記次フレーム分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値となる階調値より小さい階調値の階調信号が含まれているときに、前記特定の階調信号が含まれていると判定し、前記表示画素がノーマリーブラック形であるとき、前記次フレーム分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値となる階調値より大きい階調値の階調信号が含まれているときに、前記特定の階調信号が含まれていると判定することとした。
前記波形信号生成回路により生成される前記第1電位と前記第2電位とを有する前記波形信号に対する極性が前記反転周期に同期して交互に反転する、前記階調信号のビット数に応じた複数の第1の階調基準電圧を生成する第1基準電圧生成回路と、前記定電圧生成回路により生成される前記一定電圧に対する極性が前記反転周期に同期して交互に反転する、前記階調信号のビット数に応じた複数の第2の階調基準電圧を生成する第2基準電圧生成回路と、を更に備え、
前記データドライバは、入力された前記階調信号を設定された階調基準電圧に応じてアナログ電圧に変換して、前記階調電圧を生成するDAコンバータを有し、
前記判定回路は、前記共通電極に前記波形信号を出力させるとき前記第1基準電圧生成回路を選択し、該第1基準電圧生成回路により生成された前記複数の第1の階調基準電圧を前記階調基準電圧として前記データドライバに供給し、前記共通電極に前記一定電圧を出力させるとき前記第2基準電圧生成回路を選択し、該第2基準電圧生成回路により生成された前記複数の第2の階調基準電圧を前記階調基準電圧として前記データドライバに供給するように制御することとした。
前記第1の数と前記第2の数は同じ数であることとした。
2次元配列され、各々が画素電極を有する複数の表示画素と、前記複数の画素電極に対向した共通電極と、前記複数の画素電極と前記共通電極との間に挟持された液晶と、を有する液晶ディスプレイを駆動する駆動装置において、
画像信号に基づく階調信号が順次入力され、入力された前記階調信号の階調値に応じた階調電圧を前記複数の表示画素に出力するデータドライバと、
一定電圧を生成する定電圧生成回路と、
互いに異なる第1電位と第2電位に一定の反転周期で変化する波形信号を生成する波形信号生成回路と、
第1の数のフレーム期間毎に、後続の第2の数のフレーム期間において前記複数の表示画素の各々に印加される前記階調電圧に対応する前記複数の階調信号の、階調値毎の数に基づいて、後続の前記第1の数の1フレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧または前記波形信号の何れに設定するかを判定する判定回路と、
を備えることとした。
前記判定回路は、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれているか否かを判定し、前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記波形信号に設定し、前記特定の階調信号が含まれていないと判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧に設定することとした。
前記判定回路は、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれ、且つ、該特定の階調信号の階調値毎の数が予め設定された所定数以下であるか否かを判定し、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧に設定し、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数を越える前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記共通電極に出力する電圧を前記波形信号に設定し、
更に、前記判定回路が前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記複数の階調信号のうちの前記特定の階調信号の階調値を、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値を越えない値となる階調値に変換する制御回路を有することとした。
前記判定回路は、前記表示画素がノーマリーホワイト形であるとき、前記次フレーム分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値となる階調値より小さい階調値の階調信号が含まれているときに、前記特定の階調信号が含まれていると判定し、前記表示画素がノーマリーブラック形であるとき、前記次フレーム分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値となる階調値より大きい階調値の階調信号が含まれているときに、前記特定の階調信号が含まれていると判定することとした。
前記波形信号生成回路により生成される前記第1電位と前記第2電位とを有する前記波形信号に対する極性が前記反転周期に同期して交互に反転する、前記階調信号のビット数に応じた複数の第1の階調基準電圧を生成する第1基準電圧生成回路と、前記定電圧生成回路により生成される前記一定電圧に対する極性が前記反転周期に同期して交互に反転する、前記階調信号のビット数に応じた複数の第2の階調基準電圧を生成する第2基準電圧生成回路と、を更に備え、
前記データドライバは、入力された前記階調信号を設定された階調基準電圧に応じてアナログ電圧に変換して、前記階調電圧を生成するDAコンバータを有し、
前記判定回路は、前記共通電極に前記波形信号を出力させるとき前記第1基準電圧生成回路を選択し、該第1基準電圧生成回路により生成された前記複数の第1の階調基準電圧を前記階調基準電圧として前記データドライバに供給し、前記共通電極に前記一定電圧を出力させるとき前記第2基準電圧生成回路を選択し、該第2基準電圧生成回路により生成された前記複数の第2の階調基準電圧を前記階調基準電圧として前記データドライバに供給するように制御することとした。
前記第1の数と前記第2の数は同じ数であることとした。
2次元配列され、各々が画素電極を有する複数の表示画素と、前記複数の画素電極に対向した共通電極と、前記複数の画素電極と前記共通電極との間に挟持された液晶と、を有する液晶ディスプレイを駆動する駆動方法において、
画像信号に基づく前記複数の表示画素に対する複数の階調信号が順次入力され、入力された前記階調信号の階調値に応じた階調電圧を前記複数の表示画素に出力する階調電圧出力ステップと、
第1の数のフレーム期間毎に、後続の第2の数のフレーム期間において前記複数の表示画素の各々に印加される前記階調電圧に対応する前記複数の階調信号の階調値毎の数に基づいて、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素を、コモン反転駆動方式で駆動するか、コモンDC駆動方式で駆動するかを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモン反転駆動方式で駆動すると判定されたとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において、前記共通電極に、一定の反転周期で互いに異なる第1電位と第2電位に変化する波形信号を出力させる波形信号出力ステップと、
前記判定ステップにおいて後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモンDC駆動方式で駆動すると判定されたとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に一定電圧を出力させる一定電圧出力ステップと、
を含むこととした。
前記判定ステップは、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれているか否かを判定する特定階調信号含有判定ステップと、前記特定階調信号含有判定ステップにおいて前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモン反転駆動方式で駆動すると判定するコモン反転駆動判定ステップと、前記特定階調信号含有判定ステップにおいて前記特定の階調信号が含まれていないと判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモンDC駆動方式で駆動すると判定するコモンDC駆動判定ステップと、を含むこととした。
前記判定ステップは、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれ、且つ、該特定の階調信号の階調値毎の数が予め設定された所定数以下であるか否かを判定する特定階調信号分布判定ステップと、前記特定階調信号分布判定ステップにおいて、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモンDC駆動方式で駆動すると判定するコモンDC駆動判定ステップと、前記特定階調信号分布判定ステップ前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数を越える前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモン反転駆動方式で駆動すると判定するコモン反転駆動判定ステップと、を含み、
更に、前記判定回路が前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記複数の階調信号のうちの前記特定の階調信号の階調値を、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値を越えない値となる階調値に変換する変換ステップを含むこととした。
また、階調信号の中に所定閾値以下のものがあるか否かの判定結果に基づきコモンDC駆動が選択されるので、コモンDC駆動に用いられる2n通りの階調基準電圧のうち高い階調基準電圧は参照されない。そのため、データドライバの耐圧を低く設計することができる。
図1は、本発明に係わる電子機器100の斜視図である。図1に示すように、電子機器100には、液晶ディスプレイ110が搭載されている。
また、非表示領域10cには、可撓性回路シート(いわゆるFPC:Flexible Printed circuit)10dが接合されている。可撓性回路シート10dが、電子機器100に内蔵されたメイン回路基板に接続されている。メイン回路基板によって出力された映像信号が可撓性回路シート10dによってICチップ81の駆動装置80に転送される。駆動装置80が映像信号に基づき液晶ディスプレイパネル10を駆動し、液晶ディスプレイパネル10によって映像が表示される。
液晶ディスプレイパネル10には、複数の走査線16が互いに平行となって横方向(水平方向)に延びるように設けられている。複数の信号線15は、複数の走査線16に対して直交するとともに、互いに平行となって縦方向(垂直方向)に延びるように設けられている。これら信号線15と走査線16によって囲われた各領域に複数の表示画素11が設けられている。この複数の表示画素11がマトリクス状に配列されている。ここで、信号線15の本数をM、走査線16の本数をNとする。
表示信号生成回路40は、階調信号Data、水平同期信号H、垂直同期信号V及びクロック信号CLKを制御回路70に出力する。制御回路70は、データドライバ20に階調信号Data及び水平同期信号H、垂直同期信号V、クロック信号CLK、極性反転信号Pol等の水平制御信号を出力する。更に、制御回路70は、水平同期信号H、垂直同期信号V等の垂直制御信号を走査ドライバ30に出力する。
階調信号Dataは、p(pは1以上の自然数である。)ビットの信号である。階調信号Dataは、表示画素11ごとの階調を示す。なお、液晶ディスプレイパネル10はノーマリーホワイト形の場合とノーマリーブラック形の場合とがあり、ノーマリーホワイト形である場合には、階調信号Dataの階調値が高く画素の輝度が高くなるのに応じて表示画素11に印加される電圧は低くなり、液晶ディスプレイパネル10がノーマリーブラック形である場合には、階調信号Dataの階調値が高く画素の輝度が高くなるのに応じて表示画素11に印加される電圧は高くなる。
クロック信号CLKは、所定周期の信号であって、データドライバ20及び制御回路70の動作タイミングの同期を取るための信号である。例えば、クロック信号CLKは、階調信号Dataを各表示画素11に応じたタイミングで時分割する信号である。
水平同期信号Hは、水平方向(走査線16に沿う方向)の同期を取るための信号である。水平同期信号Hは1水平同期期間(1H、1選択期間)毎のタイミングで出力される信号であり、1水平同期期間内に1行分の描画が行われる。第1ゲートクロック信号GCK1と第2ゲートクロック信号GCK2は立ち上がり及び立ち下がりが水平同期信号Hに同期した信号であり、1/2周期が1水平同期期間となっており、第1ゲートクロック信号GCK1と第2ゲートクロック信号GCK2は互いに逆位相となっている。
垂直同期信号Vは、垂直方向の同期をとるための信号である。垂直同期信号Vは1フレーム期間毎のタイミングで出力される信号であり、1フレーム期間に1画面の描画が行われる。
極性反転信号Polは、1水平同期期間ごとに極性が反転する信号である。また、極性反転信号Polの位相が1フレーム期間ごとに180°遅れ、又は進む。つまり、1フレーム期間の最初の1水平同期期間で極性反転信号Polがハイであれば、次の1フレーム期間の最初の1水平同期期間で極性反転信号Polがローとなり、1フレーム期間の最初の1水平同期期間で極性反転信号Polがローであれば、次の1フレーム期間の最初の1水平同期期間で極性反転信号Polがハイとなる。極性反転信号Polは、ライン反転駆動のために用いる。ライン反転駆動とは、共通電極14の電圧を基準とした信号線15の電圧の極性を1水平同期期間毎に反転して、液晶ディスプレイパネル10を駆動する方式である。
図5は、本実施形態における制御回路70の構成を示すブロック図である。制御回路70は、画像メモリ回路71と、判定回路72と、制御信号生成回路73と、を備える。画像メモリ回路71は、表示信号生成回路40から出力された1フレーム期間分(1画面分)の階調信号Dataを記憶する。判定回路72は、表示信号生成回路40から出力された1フレーム期間分の階調信号Dataに基づき、コモン反転駆動とコモンDC駆動の何れかを選択し、その選択結果に応じた選択信号1を共通電圧生成回路50に出力し、選択信号2及び極性反転信号Polを階調基準電圧生成回路60に出力する。具体的には、判定回路72は、1フレーム期間内の階調信号Data、すなわち液晶ディスプレイパネル10の全表示画素11に対する階調信号Dataの中に所定の閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataがあるか否かの判定を行う。そして、判定回路72は、その判定の結果、各表示画素11に対する階調信号Dataの中に所定の閾値Drefより小さい階調値のものがあると判断した場合、コモン反転駆動を表す選択信号1、2を次の1フレーム期間において共通電圧生成回路50及び階調基準電圧生成回路60に出力する。一方、判定回路72は、その判定の結果、1フレーム期間内の階調信号Dataの中に所定の閾値Drefより小さいものが無いと判断した場合、コモンDC駆動を表す選択信号1、2を次の1フレーム期間に共通電圧生成回路50及び階調基準電圧生成回路60に出力する。制御信号生成回路73は、画像メモリ回路71に記憶された1フレーム期間分の階調信号Dataを順次読み出してデータドライバ20に出力するとともに、極性反転信号Pol等の制御信号を生成し、データドライバ20に水平同期信号H、垂直同期信号V、クロック信号CLK、極性反転信号Pol等の水平制御信号を出力し、走査ドライバ30に水平同期信号H、垂直同期信号V等の垂直制御信号を出力する。
図6は、本実施形態における判定回路72が行う処理動作を示すフローチャートである。なお、図6は液晶ディスプレイパネル10がノーマリーホワイト形である場合について示している。制御回路70に入力される垂直同期信号Vが立ち上がると、判定回路72が図6に示す処理動作を開始する。まず、判定回路72はカウンタ値nを0(ゼロ)に設定し(ステップS1)、カウンタ値mを0(ゼロ)に設定する(ステップS2)。その後、クロック信号CLKに応じて1表示画素11に対する階調信号Dataが入力される毎(ステップS3)に、カウンタ値mに1を加算するとともに(ステップS4)、入力された1表示画素11に対する階調信号Dataを所定の閾値Drefと比較する(ステップS5)。ここで、閾値Drefは例えばデータドライバ20の耐圧に基づいて設定される値である。判定回路72は、閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataが入力されるまで(ステップS5:Yes)、この比較をM回(Mは信号線15の本数である。)だけ繰り返す(ステップS5:No、ステップS6:No)。判定回路72は、比較の結果、閾値Drefより小さい階調値の階調信号Data(特定の階調信号)が1回でも入力された場合には(ステップS5:Yes)、コモン反転駆動を選択する(ステップS9)。
一方、判定回路72は、閾値Drefより小さい階調値の階調信号Data(特定の階調信号)がM回続けて入力されなかった場合には(ステップS5:No、ステップS6:Yes)、カウンタ値nに1を加算するとともに(ステップS8)、カウンタ値mを0(ゼロ)に設定する(ステップS2)。この後、上記と同様に、1表示画素11に対する階調信号Dataが入力される毎にカウンタ値mに1を加算し、入力された1表示画素11に対する階調信号Dataを閾値Drefと比較し、この比較を閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataが入力されるまで繰り返し、この一連の動作をN回だけ繰り返す(ステップS2〜S6、ステップS7:No、Nは走査線16の本数である)。そして、M×N回の上記比較において閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataが入力されなかった場合、すなわち1フレーム期間の1画面分の階調信号Dataに閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataが無い場合には(ステップS7:Yes)、コモンDC駆動を選択する(ステップS10)。判定回路72はこのような処理を1フレーム期期間内に行う。そして、判定回路72は、次の1フレーム期期間において、選択内容に応じた選択信号1,2を共通電圧生成回路50及び階調基準電圧生成回路60に出力する。例えば、判定回路72は、コモン反転駆動の選択を選択する場合には、ハイレベルの選択信号1,2を共通電圧生成回路50及び階調基準電圧生成回路60に出力する。一方、判定回路72は、コモンDC駆動を選択する場合には、ローレベルの選択信号1,2を共通電圧生成回路50及び階調基準電圧生成回路60に出力する。判定回路72は、この一連の動作を、表示動作を行っている期間中、繰り返す。
すなわち、液晶ディスプレイパネル10がノーマリーホワイト形である場合、階調信号Dataが低階調になるにつれて表示画素11に印加される電圧が高くなることから、1画面分の階調信号Dataが閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataを含んでいるときにはコモン反転駆動を選択し、1画面の階調信号Dataが閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataを含んでいないときにはコモンDC駆動を選択することで、データドライバ20の出力電圧が所定の限度以上に上昇しないように制御しているのである。
波形信号生成回路52は、相対的に電位の高い状態と低い状態に交互に反転する波形信号Vcom(AC)を生成する。波形信号生成回路52によって生成される波形信号は、極性反転信号Polに同期している。スイッチ54がオン状態である場合には、波形信号生成回路52から出力された波形信号が出力端に出力されて、共通電極14及び蓄積キャパシタ18のCsラインに入力され、スイッチ54がオフ状態である場合には、波形信号生成回路52の出力は出力端から遮断される。
定電圧生成回路53は、定電圧Vcom(DC)を生成する。スイッチ55がオン状態である場合には、定電圧生成回路53から出力された定電圧が出力端に出力されて、共通電極14及び蓄積キャパシタ18のCsラインに入力され、スイッチ55がオフ状態である場合には、定電圧生成回路53の出力は出力端から遮断される。
選択回路51には、判定回路72から出力された選択信号が入力される。選択回路51は、入力した選択信号に従って波形信号生成回路52と定電圧生成回路53の何れかを一方を選択する。具体的には、判定回路72によってコモン反転駆動が選択された場合には、選択回路51は、スイッチ54をオン状態にするとともに、スイッチ55をオフ状態にする。これにより波形信号生成回路52が選択される。一方、判定回路72によってコモンDC駆動が選択された場合には、選択回路51は、スイッチ54をオフ状態にするとともに、スイッチ55をオン状態にする。これにより定電圧生成回路53が選択される。例えば、判定回路72から選択回路51に入力される選択信号がハイレベルの場合には、選択回路51がスイッチ54をオン状態にするとともに、スイッチ55をオフ状態にする。一方、判定回路72が選択回路51に入力される選択信号がローレベルの場合には、選択回路51がスイッチ54をオフ状態にするとともに、スイッチ55をオン状態にする。
内部ロジック525は、例えば、極性反転信号Polに同期したアナログの波形信号(例えば、Sin波)を生成する。その波形信号の周期は、水平同期信号Hの周期の2倍(2H)に等しい。内部ロジック525によって生成された波形信号のレベルがレベルシフタ526によってシフトされ、レベルシフトされた波形信号がボルテージコンパレータ524に入力される。ボルテージコンパレータ524は、入力されるアナログの波形信号をデジタル(1ビット)の波形信号に変換する。具体的には、ボルテージコンパレータ524は、入力される波形信号がその波形信号の中心点(極大点の電圧と極小点の電圧の平均電圧)よりも大きい時には、正電源端子の電圧を出力し、入力される波形信号がその波形信号の中心点よりも小さい時には、負電源端子の電圧を出力する。従って、ボルテージコンパレータ524の出力信号は、水平同期信号Hの周期の2倍(2H)に等しい周期で振動するパルス形の波形信号である。そのパルス形の波形信号の最大レベルが非反転増幅回路522の出力のレベルに等しく、そのパルス波形信号の最小レベルが反転増幅回路523の出力のレベルに等しい。非反転増幅回路522の増幅率の絶対値と、反転増幅回路523の増幅率の絶対値が等しいことが望ましい。なお、図9に示されるVcom(AC)は、ボルテージコンパレータ524の出力信号を表す。
選択回路61には、制御回路70判定回路72から出力された選択信号が入力される。選択回路61は、入力した選択信号に従って第1基準電圧生成回路62と第2基準電圧生成回路63のうち何れかを選択する。具体的には、判定回路72によってコモン反転駆動が選択された場合には、選択回路61はスイッチ64をオン状態にするとともに、スイッチ65をオフ状態にする。これにより、第1基準電圧生成回路62が選択される。一方、判定回路72によってコモンDC駆動が選択された場合には、選択回路61はスイッチ64をオフ状態にするとともに、スイッチ65をオン状態にする。これにより、第2基準電圧生成回路62が選択される。例えば、判定回路72から選択回路61に入力される選択信号がハイレベルの場合には、選択回路61がスイッチ64をオン状態にするとともに、スイッチ65をオフ状態にする。一方、判定回路72が選択回路61に入力される選択信号がローレベルの場合には、選択回路61がスイッチ64をオフ状態にするとともに、スイッチ65をオン状態にする。
データラッチ回路23は、データレジスタ回路22に記憶された1行分の階調信号Dataを水平制御信号における制御信号CTLに応じて取り込み保持するとともに、その保持している階調信号DataをDAC回路241に出力する。
DAC回路241には、第1基準電圧生成回路62及び第2基準電圧生成回路63のうち選択されたものによって生成される2p通りの階調基準電圧が入力される。具体的には、スイッチ64がオン状態であって、スイッチ65がオフ状態である場合には、第1基準電圧生成回路62によって生成された2p通りの階調基準電圧VA(1)〜VA(2p)がDAC回路241に入力される。一方、スイッチ64がオフ状態であって、スイッチ65がオン状態である場合には、2p通りの階調基準電圧VB(1)〜VB(2p)がDAC回路241に入力される。
ここで、DAC回路241に入力されるデジタル階調信号Dataは閾値Dref以上であるから、階調基準電圧VB(1)〜VB(2p)のうち、閾値Drefに対応する階調基準電圧よりも高電位なものはDAC回路241によって選択されることがない。そのため、データドライバ20のDAC回路241やアンプ242等の耐圧を比較的低く設定することができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係わる液晶表示装置について説明する。
本実施形態に係わる液晶表示装置の構成は、上述した第1の実施形態と同等であるので説明を省略する。本実施形態における液晶表示装置は、第1の実施形態における液晶表示装置に対し、制御回路70の判定回路72が行う処理動作が異なっているものである。以下においては、本実施形態の判定回路72が行う処理動作について説明する。
図13は、本実施形態における判定回路72が行う処理動作を示すフローチャート図である。図14は本実施形態における判定回路72が行う処理動作を説明するための図である。
上述の第1の実施形態においては、1つの表示画素11に対する1つの階調信号Data毎に閾値Drefと比較して、閾値Drefより小さい階調値の階調信号Data(特定の階調信号)があるか否かを判定して、コモン反転駆動またはコモンDC駆動を選択するようにした。一方、本実施形態における判定回路72は、次の1フレーム期間分(1画面分)の複数の階調信号Dataが入力されて、1フレーム期間分の複数の階調信号Dataについての階調毎のヒストグラムを作成し、この作成したヒストグラムにおける階調毎の頻度分布に基づいて、コモン反転駆動またはコモンDC駆動を選択するものである。
まず、判定回路72に次の1フレーム期間分の複数の階調信号Dataが入力される(ステップS11)。そして、判定回路72は、入力された1フレーム期間分の複数の階調信号Dataについて、階調毎の頻度を示すヒストグラムを作成する(ステップS12)。このヒストグラムは、例えば、図14の(a)や(b)に示すような形のものになる。ここで、図14の(a)、(b)に示すヒストグラムは階調信号Dataが3ビットで8階調の場合の例を示している。
次いで、このヒストグラムにおいて閾値Drefより小さい階調値の頻度に基づいて、閾値Drefより小さい階調値の階調信号Data(特定の階調信号)が存在するか否かを判定する(ステップS13)。そして、判定回路72は、閾値Drefより小さい階調値の頻度がゼロでないと判定したとき(ステップS13:No)、コモン反転駆動を選択する(ステップS14)。すなわち、このときは、例えば閾値Drefが4階調に設定されているとした場合に、ヒストグラムが図14の(a)に示すように、0から3階調の頻度がゼロでないような場合である。
一方、判定回路72は、閾値Drefより小さい階調値の頻度がゼロであると判定したとき(ステップS13:Yes)、コモンDC駆動を選択する(ステップS15)。すなわち、このときは、閾値Drefが4階調に設定されている場合に、ヒストグラムが図14の(b)に示すように、0から3階調の頻度がゼロである場合である。
なお、液晶ディスプレイパネル10がノーマリーブラック形の場合には、階調信号Dataが高階調になるにつれて表示画素11に印加される電圧が高くなることから、図13において、閾値Drefより小さい階調値の頻度がゼロでないときにコモン反転駆動を選択し、閾値Drefより小さい階調値の頻度がゼロであるときにコモンDC駆動を選択するとしたところを、閾値Drefより大きい階調の頻度がゼロでないときにコモン反転駆動を選択し、閾値Drefより大きい階調の頻度がゼロであるときにコモンDC駆動を選択するように変更すればよい。
次に、本発明の第3の実施形態に係わる液晶表示装置について説明する。
本実施形態に係わる液晶表示装置の構成は、上述の第2の実施形態における液晶表示装置に対し、制御回路70の判定回路72が行う処理動作の一部が異なっているものである。以下においては、本実施形態の判定回路72が行う処理動作について説明する。
図15は、本実施形態における判定回路72が行う処理動作を示すフローチャート図である。図16は本実施形態における判定回路72が行う処理動作を説明するための図である。
上述の第2の実施形態においては、次の1フレーム期間分(1画面分)の複数の階調信号Dataについての階調毎のヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおいて閾値Drefより小さい階調値の階調信号Data(特定の階調信号)が存在するか否かの判定結果に基づいて、コモン反転駆動またはコモンDC駆動を選択するようにした。一方、本実施形態における判定回路72は、次の1フレーム期間分の複数の階調信号Dataについての階調毎のヒストグラムを作成し、この作成したヒストグラムにおいて閾値Drefより小さい階調値の領域に対応する階調信号Data(特定の階調信号)の階調値毎の頻度が所定量以下であるか否かの判定結果に基づいて、コモン反転駆動またはコモンDC駆動を選択する。そして、コモンDC駆動を選択する場合には、閾値Drefより小さい階調値の領域に対応する階調信号Data(特定の階調信号)を閾値Dref以上とするように圧縮変換するものである。すなわち、第2の実施形態においては閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataが1個でもあったらコモン反転駆動を選択するようにしていたが、例えば階調信号Dataに閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataが数個(例えば5個以下)だけ含まれているような場合には、その閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataを閾値Dref以上の値に変換して表示するようにしても、表示される画像には殆ど変化が生じない。本実施形態は、このことに基づいて、1フレーム期間分の階調信号Dataについての階調毎のヒストグラムにおいて閾値Drefより小さい階調値の領域における頻度が所定量以下であれば、閾値Drefより小さい階調値の階調信号Dataを閾値Dref以上の値に変換するとともに、コモンDC駆動を選択するようにしたものである。ここで、所定量は、それを閾値Dref以上の値に変換して表示したときの表示画像の変化が殆ど視認されない程度の量に予め設定される。
まず、判定回路72に1フレーム期間分の階調信号Dataが入力される(ステップS16)。そして、判定回路72は、入力された1フレーム期間分の階調信号Dataについて、階調毎の頻度を示すヒストグラムを作成する(ステップS17)。このヒストグラムは、例えば、図16の(a)や(b)に示すような形のものになる。ここで、図16の(a)、(b)に示すヒストグラムは階調信号Dataが3ビットで8階調の場合の例を示している。
次いで、このヒストグラムにおいて閾値Drefより小さい階調値の頻度が所定量以下であるか否かを判定する(ステップS18)。そして、判定回路72は、閾値Drefより小さい階調値の頻度が所定量以下ではないと判定したとき(ステップS18:No)、コモン反転駆動を選択する(ステップS19)。すなわち、このときは、閾値Drefが4階調に設定されている場合に、ヒストグラムが図16の(a)に示すように、0から3階調の頻度が比較的大きい(所定量より大きい)場合である。
一方、判定回路72が閾値Drefより小さい階調値の頻度が所定量以下であると判定したとき(ステップS13:Yes)、判定回路72の判定結果を受けて、例えば制御信号生成回路73が閾値Drefより小さい階調値の階調信号Data(Dm、特定の階調信号)を閾値Dref以上の値に圧縮変換する(ステップS20)。すなわち、このときは、閾値Drefが4階調に設定されているとした場合に、ヒストグラムが図16の(b)に示すように、0から3階調の閾値Drefより小さい階調値の階調信号Data(Dm)が比較的小さく、これが予め設定された所定量以下となっている。そして、このヒストグラムを、図16の(c)に示すように、閾値Drefより小さい階調値の階調信号Data(Dm)をゼロとするように階調信号Dataを圧縮変換する。そして、コモンDC駆動を選択する(ステップS21)。
また、上記各実施形態では、図3、図9、図10に示すように、極性反転信号Polが第2基準電圧生成回路63に入力されていたが、極性反転信号Polの代わりに第2の極性反転信号が第2基準電圧生成回路63に入力されてもよい。第2の極性反転信号は、1フレーム期間ごとに極性が反転する信号である。そのため、切替スイッチ631が、第2の極性反転信号に従って、1フレーム期間ごとに切替動作をする。従って、判定回路72によってコモンDC駆動が選択された場合には、フレーム反転駆動が行われるが、ライン反転駆動が行われない。第2の極性反転信号は、映像信号に基づき表示信号生成回路40によって生成される。
10 液晶ディスプレイパネル
12 スイッチ素子
13 画素電極
14 共通電極
15 信号線
16 走査線
20 データドライバ
24 DAコンバータ
30 走査ドライバ
52 波形信号生成回路
53 定電圧生成回路
62 第1基準電圧生成回路
63 第2基準電圧生成回路
70 制御回路
80 駆動装置
100 電子機器
241 DAC回路
Claims (16)
- 2次元配列され、各々が画素電極を有する複数の表示画素と、
前記複数の画素電極に対向した共通電極と、
前記複数の画素電極と前記共通電極との間に挟持された液晶と、
画像信号に基づく前記複数の表示画素に対する複数の階調信号が順次入力され、入力された前記各階調信号の階調値に対応した階調電圧を前記複数の表示画素に出力するデータドライバと、
一定電圧を生成する定電圧生成回路と、
互いに異なる第1電位と第2電位に一定の反転周期で変化する波形信号を生成する波形信号生成回路と、
第1の数のフレーム期間毎に、後続の第2の数のフレーム期間において前記複数の表示画素の各々に印加される前記階調電圧に対応する前記複数の階調信号の、階調値毎の数に基づいて、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧または前記波形信号の何れに設定するかを判定する判定回路と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記判定回路は、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれているか否かを判定し、前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記波形信号に設定し、前記特定の階調信号が含まれていないと判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧に設定することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記判定回路は、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれ、且つ、該特定の階調信号の階調値毎の数が予め設定された所定数以下であるか否かを判定し、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧に設定し、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数を越える前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記共通電極に出力する電圧を前記波形信号に設定し、
更に、前記判定回路が前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記複数の階調信号のうちの前記特定の階調信号の階調値を、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値を越えない値となる階調値に変換する制御回路を有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記判定回路は、前記表示画素がノーマリーホワイト形であるとき、前記次フレーム分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値となる階調値より小さい階調値の階調信号が含まれているときに、前記特定の階調信号が含まれていると判定し、前記表示画素がノーマリーブラック形であるとき、前記次フレーム分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値となる階調値より大きい階調値の階調信号が含まれているときに、前記特定の階調信号が含まれていると判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の液晶表示装置。
- 前記波形信号生成回路により生成される前記第1電位と前記第2電位とを有する前記波形信号に対する極性が前記反転周期に同期して交互に反転する、前記階調信号のビット数に応じた複数の第1の階調基準電圧を生成する第1基準電圧生成回路と、前記定電圧生成回路により生成される前記一定電圧に対する極性が前記反転周期に同期して交互に反転する、前記階調信号のビット数に応じた複数の第2の階調基準電圧を生成する第2基準電圧生成回路と、を更に備え、
前記データドライバは、入力された前記階調信号を設定された階調基準電圧に応じてアナログ電圧に変換して、前記階調電圧を生成するDAコンバータを有し、
前記判定回路は、前記共通電極に前記波形信号を出力させるとき前記第1基準電圧生成回路を選択し、該第1基準電圧生成回路により生成された前記複数の第1の階調基準電圧を前記階調基準電圧として前記データドライバに供給し、前記共通電極に前記一定電圧を出力させるとき前記第2基準電圧生成回路を選択し、該第2基準電圧生成回路により生成された前記複数の第2の階調基準電圧を前記階調基準電圧として前記データドライバに供給するように制御することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の数と前記第2の数は同じ数であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の液晶表示装置。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の液晶表示装置を備える電子機器。
- 2次元配列され、各々が画素電極を有する複数の表示画素と、前記複数の画素電極に対向した共通電極と、前記複数の画素電極と前記共通電極との間に挟持された液晶と、を有する液晶ディスプレイを駆動する駆動装置において、
画像信号に基づく階調信号が順次入力され、入力された前記階調信号の階調値に応じた階調電圧を前記複数の表示画素に出力するデータドライバと、
一定電圧を生成する定電圧生成回路と、
互いに異なる第1電位と第2電位に一定の反転周期で変化する波形信号を生成する波形信号生成回路と、
第1の数のフレーム期間毎に、後続の第2の数のフレーム期間において前記複数の表示画素の各々に印加される前記階調電圧に対応する前記複数の階調信号の、階調値毎の数に基づいて、後続の前記第1の数の1フレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧または前記波形信号の何れに設定するかを判定する判定回路と、
を備えることを特徴とする液晶ディスプレイの駆動装置。 - 前記判定回路は、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれているか否かを判定し、前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記波形信号に設定し、前記特定の階調信号が含まれていないと判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧に設定することを特徴とする請求項8に記載の液晶ディスプレイの駆動装置。
- 前記判定回路は、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれ、且つ、該特定の階調信号の階調値毎の数が予め設定された所定数以下であるか否かを判定し、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記共通電極に出力する電圧を前記一定電圧に設定し、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数を越える前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記共通電極に出力する電圧を前記波形信号に設定し、
更に、前記判定回路が前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記複数の階調信号のうちの前記特定の階調信号の階調値を、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値を越えない値となる階調値に変換する制御回路を有することを特徴とする請求項8に記載の液晶ディスプレイの駆動装置。 - 前記判定回路は、前記表示画素がノーマリーホワイト形であるとき、前記次フレーム分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値となる階調値より小さい階調値の階調信号が含まれているときに、前記特定の階調信号が含まれていると判定し、前記表示画素がノーマリーブラック形であるとき、前記次フレーム分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値となる階調値より大きい階調値の階調信号が含まれているときに、前記特定の階調信号が含まれていると判定す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の駆動装置。
- 前記波形信号生成回路により生成される前記第1電位と前記第2電位とを有する前記波形信号に対する極性が前記反転周期に同期して交互に反転する、前記階調信号のビット数に応じた複数の第1の階調基準電圧を生成する第1基準電圧生成回路と、前記定電圧生成回路により生成される前記一定電圧に対する極性が前記反転周期に同期して交互に反転する、前記階調信号のビット数に応じた複数の第2の階調基準電圧を生成する第2基準電圧生成回路と、を更に備え、
前記データドライバは、入力された前記階調信号を設定された階調基準電圧に応じてアナログ電圧に変換して、前記階調電圧を生成するDAコンバータを有し、
前記判定回路は、前記共通電極に前記波形信号を出力させるとき前記第1基準電圧生成回路を選択し、該第1基準電圧生成回路により生成された前記複数の第1の階調基準電圧を前記階調基準電圧として前記データドライバに供給し、前記共通電極に前記一定電圧を出力させるとき前記第2基準電圧生成回路を選択し、該第2基準電圧生成回路により生成された前記複数の第2の階調基準電圧を前記階調基準電圧として前記データドライバに供給するように制御することを特徴とする請求項8乃至11の何れか一項に記載の液晶ディスプレイの駆動装置。 - 前記第1の数と前記第2の数は同じ数であることを特徴とする請求項8乃至12の何れか一項に記載の液晶ディスプレイの駆動装置。
- 2次元配列され、各々が画素電極を有する複数の表示画素と、前記複数の画素電極に対向した共通電極と、前記複数の画素電極と前記共通電極との間に挟持された液晶と、を有する液晶ディスプレイを駆動する駆動方法において、
画像信号に基づく前記複数の表示画素に対する複数の階調信号が順次入力され、入力された前記階調信号の階調値に応じた階調電圧を前記複数の表示画素に出力する階調電圧出力ステップと、
第1の数のフレーム期間毎に、後続の第2の数のフレーム期間において前記複数の表示画素の各々に印加される前記階調電圧に対応する前記複数の階調信号の階調値毎の数に基づいて、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素を、コモン反転駆動方式で駆動するか、コモンDC駆動方式で駆動するかを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモン反転駆動方式で駆動すると判定されたとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において、前記共通電極に、一定の反転周期で互いに異なる第1電位と第2電位に変化する波形信号を出力させる波形信号出力ステップと、
前記判定ステップにおいて後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモンDC駆動方式で駆動すると判定されたとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記共通電極に一定電圧を出力させる一定電圧出力ステップと、
を含むことを特徴とする液晶ディスプレイの駆動方法。 - 前記判定ステップは、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれているか否かを判定する特定階調信号含有判定ステップと、前記特定階調信号含有判定ステップにおいて前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモン反転駆動方式で駆動すると判定するコモン反転駆動判定ステップと、前記特定階調信号含有判定ステップにおいて前記特定の階調信号が含まれていないと判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモンDC駆動方式で駆動すると判定するコモンDC駆動判定ステップと、を含むことを特徴とする請求項14に記載の液晶ディスプレイの駆動方法。
- 前記判定ステップは、前記第2の数のフレーム期間分の前記複数の階調信号の中に、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が所定の電圧値を越える値となる特定の階調信号が含まれ、且つ、該特定の階調信号の階調値毎の数が予め設定された所定数以下であるか否かを判定する特定階調信号分布判定ステップと、前記特定階調信号分布判定ステップにおいて、前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモンDC駆動方式で駆動すると判定するコモンDC駆動判定ステップと、前記特定階調信号分布判定ステップ前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数を越える前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、後続の前記第1の数のフレーム期間において前記複数の表示画素をコモン反転駆動方式で駆動すると判定するコモン反転駆動判定ステップと、を含み、
更に、前記判定回路が前記複数の階調信号の中に階調値毎の数が前記所定数以下の前記特定の階調信号が含まれていると判定したとき、前記複数の階調信号のうちの前記特定の階調信号の階調値を、前記画素電極と前記共通電極間に印加される電圧の電圧値が前記所定の電圧値を越えない値となる階調値に変換する変換ステップを含むことを特徴とする請求項14に記載の液晶ディスプレイの駆動方法。
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