JPH0915560A

JPH0915560A - 液晶表示装置及び液晶表示素子の駆動方法

Info

Publication number: JPH0915560A
Application number: JP18229095A
Authority: JP
Inventors: Soichi Sato; 宗一佐藤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】消費電力が小さく、高品質の画像を表示でき
る液晶表示装置を提供することである。【構成】制御回路１６は複数走査期間毎にレベルが反
転する極性反転制御信号Ｍを出力する。表示電圧発生回
路１７は極性反転制御信号Ｍと内部画像データに従って
複数走査期間毎にデータライン２９に印加する駆動電圧
の極性を反転する。制御回路１６は、極性反転直後の駆
動電圧による画素の充電を確実に行うため、極性反転直
後の駆動電圧を印加するタイミングでは、その画素の選
択期間、即ち、水平走査期間を他より長く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示装置と液晶
表示素子の駆動方法に関し、特に、所定期間毎に駆動電
圧の極性を反転するアクティブマトリクス方式の液晶表
示装置及びアクティブマトリクス方式の液晶表示素子の
駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリクス方式の液晶表示素
子を駆動する場合、液晶材料の劣化を防ぐために、液晶
に交流電圧が印加されるように極性を反転する。従来の
ＴＦＴ液晶表示素子の駆動では、１水平走査期間毎、ド
ット毎、或いは、フレーム毎に駆動電圧の極性を反転し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置の消費電
力の多くはこの駆動電圧の極性反転時に消費される。こ
のため、水平走査期間毎に極性を反転する方法やドット
毎に極性を反転する方法では、消費電力が大きくなると
いう問題がある。また、フレーム毎に極性を反転する方
法では、１フレームの間同一極性の電圧が画素容量に保
持されるため、ＴＦＴの漏れ電流により、各画素の表示
階調が乱れる、いわゆる尾引きが発生し、表示画像の品
質が低下する。

【０００４】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、消費電力の小さい液晶表示装置及び液晶表示素子の
駆動方法を提供することを目的とする。また、この発明
は、高品質の画像を表示できる液晶表示装置及び液晶表
示素子の駆動方法を提供することを他の目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかる液晶表示装置は、スイッチング素
子と該スイッチング素子の電流路の一端に接続された画
素電極とがマトリクス状に形成された一方の基板と、前
記画素電極に対向する対向電極が形成された他方の基板
と、前記一方の基板と前記他方の基板との間に配置され
た液晶と、前記スイッチング素子の制御端に接続された
走査ラインと、前記スイッチング素子の電流路の他端に
接続されたデータラインと、を備える液晶表示素子と、
前記データラインに接続され、前記データラインに順次
映像信号に対応する電圧を複数の走査期間毎に極性を反
転して印加するデータラインドライバと、前記走査ライ
ンに接続され、前記走査ラインに順次パルス電圧を印加
して、各走査ラインに接続されたスイッチング素子を第
１の期間オンし、前記データラインドライバが反転され
た極性の電圧を出力するタイミングでは、前記第１の期
間よりも長い第２の期間オンする走査ラインドライバ
と、より形成されることを特徴とする。

【０００６】また、この発明にかかる液晶表示素子の駆
動方法は、映像データに対応する駆動電圧を所定周期で
極性を変更しながらアクティブマトリクス型液晶表示素
子に印加するアクティブマトリクス液晶表示素子の駆動
方法において、前記駆動電圧を複数の走査線毎に極性を
変更しながら印加し、駆動電圧の極性を反転した直後の
水平走査期間を他の水平走査期間よりも長く設定するこ
とを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成の液晶表示装置においては、駆動電圧
の極性を複数走査期間、例えば、３走査期間毎に反転す
る。従って、走査ライン毎或いはドット毎に駆動電圧の
極性を反転する場合に比して消費電力を小さくすること
ができる。また、データライン上の画素に異なった極性
の電圧が保持されることになり、フレーム毎に極性を反
転する場合と異なり、表示画像の乱れ、即ち、尾引きが
発生しない。

【０００８】ある極性の駆動電圧が印加されていたデー
タラインに逆極性の駆動電圧を印加する場合、データラ
イン等を逆極性に充電するための時間が必要となる。こ
の時間を確保しないと、極性を反転した後の駆動電圧が
印加された画素と極性を反転していない駆動電圧が印加
された画素とでは表示階調が異なってしまう。この発明
では、極性が反転された駆動電圧を印加するタイミング
では、スイッチング素子のオン時間、即ち、選択期間を
長くしている。従って、駆動電圧の極性を反転した場合
でも、各データライン及び各画素を確実に充電し、所望
の表示階調を得ることができる。

【０００９】表示フレーム毎に印加電圧の極性を変更す
る位置を変更するようにすれば、特定の画素に特定の極
性の電圧のみが印加される事態を防止できる。

【００１０】また、上記構成の駆動方法を用いて液晶表
示素子を駆動することにより、上記特徴を有する液晶表
示装置が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例にかかる液晶表示
装置を図面を参照して説明する。図１に示すように、こ
の実施例の液晶表示装置は、液晶表示パネル（液晶表示
素子）１１と、列ドライバ１２と、行ドライバ１３と、
画像処理回路１４と、タイミング制御回路１５と、制御
回路１６と、表示電圧発生回路１７と、から構成され
る。

【００１２】液晶表示パネル１１は、画素電極２３と画
素電極２３にソースが接続されたＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）２５と、ゲートライン（走査ライン）２７と、デ
ータライン（色信号ライン）２９とが形成された一方の
基板と、画素電極２３に対向する対向電極が形成された
他方の基板と、両基板間に配置された液晶と、から構成
される。液晶表示パネル１１としては、背面に反射板を
備え、カラーフィルタを用いずに印加電圧に応じた色を
表示する複屈折制御方式のカラーＴＦＴ液晶表示素子が
最適である。

【００１３】画像処理回路１４は、例えば、パーソナル
コンピュータのＣＲＴドライバから構成され、画像デー
タＤＩＮと、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、水平同期信号Ｈ
ＳＹＮＣと、ドットクロック信号ＤＣＬＫ等の各種信号
をそれぞれ独自のタイミングで出力する。

【００１４】タイミング制御回路１５は、画像データＤ
ＩＮと、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、水平同期信号ＨＳＹ
ＮＣと、ドットクロック信号ＤＣＬＫを受けて、液晶表
示パネル１１用のタイミングで内部表示データＤを出力
する。

【００１５】制御回路１６は、タイミング制御回路１５
からのタイミング制御信号を受け、極性反転制御信号
Ｍ、パネルドットクロックＤＣＬＫ２、シフトクロック
ＸＹＣＬＫ、パネル水平同期信号ＲＳＴＸ、パネル垂直
同期信号ＦＲＭを出力する。

【００１６】パネルドットクロックＤＣＬＫ２は液晶表
示パネル１１固有のドットクロック信号であり、１水平
走査期間中に液晶表示パネル１１の行方向に配列された
ドットのそれぞれに対応するパルスを発生する。この実
施例では、液晶表示パネル１１の水平走査期間を固有の
期間としている。一方、フレーム周波数は画像データＤ
ＩＮのフレーム周波数と等しく設定されている（異なっ
ても良い）。これに伴い、パネルドットクロックＤＣＬ
Ｋ２は画像処理回路１４から供給されるドットクロック
ＤＣＬＫとは異なった周波数となっている。

【００１７】シフトクロックＸＹＣＬＫは、そのパルス
間隔により各走査ラインの実質的な走査期間を決定する
信号であり、図２に示すように、通常のパルス間隔はＴ
１であり、３パルス毎にパルス間隔はＴ１より長いＴ２
となる。Ｔ１とＴ２との比は１対１．１〜１．４程度が
望ましい。極性反転制御信号Ｍは、図２に示すように、
３走査期間毎にレベルが反転する信号である。

【００１８】パネル水平同期信号ＲＳＴＸは列ドライバ
１２の動作タイミングを制御する信号であり、パネル垂
直同期信号ＦＲＭは行ドライバ１３の動作タイミングを
制御する信号である。

【００１９】表示電圧発生回路１７は、極性反転制御信
号Ｍに従って、駆動電圧の極性が３フレーム毎に反転す
る表示データＤＯＵＴを出力する。表示データＤＯＵＴ
は列ドライバ１２に供給される。列ドライバ１２は、パ
ネルドットクロックＤＣＬＫ２に従って表示データＤＯ
ＵＴを順次取り込み、シフトクロックＸＹＣＬＫの立ち
上がりに同期して先の走査期間に取り込んだ表示データ
ＤＯＵＴを対応する駆動電圧に変換して、データライン
２９に印加する。

【００２０】行ドライバ１３は、表示フレームの開始時
点を示すパネル垂直同期信号ＦＲＭに同期して初期化さ
れ、シフトクロックＸＹＣＬＫの立ち下がりに応答し
て、ゲートライン２７を順次選択してゲートパルスをオ
ンし、シフトクロックＸＹＣＬＫの立ち上がりに応答し
てゲートパルスをオフする。なお、シフトクロックＸＹ
ＣＬＫは、列ドライバ１２に、行ドライバ１３よりも若
干遅延して供給される。

【００２１】ゲートパルスが印加されたゲートライン２
７に接続されたＴＦＴ２５はオンし、オンしたＴＦＴ２
５に接続されている画素電極２３にデータライン２９の
電圧が印加される。シフトクロックＸＹＣＬＫが遅延し
て列ドライバ１２に供給されているため、データライン
２９上の駆動信号が切り替わる直前にゲートパルスがオ
フし、ＴＦＴ２５もオフし、画素電極２３と対向電極と
その間の液晶により形成される画素容量に、それまで印
加されていた駆動電圧が保持される。

【００２２】このような構成によれば、３水平走査期間
毎に極性反転制御信号Ｍが印加電圧の極性の反転を指示
する。この極性反転制御信号Ｍに応じて、表示電圧発生
回路１７は、表示データＤＯＵＴの極性を反転する。

【００２３】そして、極性が反転された表示データＤＯ
ＵＴは列ドライバ１２に保持され、次の走査期間に、駆
動電圧に変換されて、データライン２９に印加される。
極性が反転された表示データＤＯＵＴは１走査期間遅れ
てデータライン２９に印加されるため、この表示データ
ＤＯＵＴがデータライン２９に印加されたときに、図２
に示すパルス間隔Ｔ２が対応し、シフトクロックＸＹＣ
ＬＫのパルス間隔が長くなる。即ち、走査期間が通常の
期間Ｔ１よりも長いＴ２となる。このため、各画素容量
を確実に充電することができる。従って、同極性での書
き込み効率と異極性での書き込み効率との差が減少し、
書き込み効率の差による輝度の変化が低減する。従っ
て、比較的低い周波数で駆動した場合でも、フリッカが
目立たなくなる。

【００２４】このような構成によれば、３水平走査期間
毎に駆動信号の極性を反転しているので、画素毎或いは
水平走査期間毎に駆動信号の極性を反転する場合に比較
して、消費電力が小さくて済む。従って、この実施例の
装置は低消費電力が要求される携帯端末などに好適であ
る。また、フレーム毎の極性反転と異なり、画質の劣化
もない。従って、液晶表示パネル１１として、背面に反
射板を備え、カラーフィルタを用いずに印加電圧に応じ
た色を表示する複屈折制御方式の反射型カラーＴＦＴ液
晶表示パネルを使用すれば、高画質化も実現され、最適
である。

【００２５】次に、列ドライバ１２、行ドライバ１３、
制御回路１６、表示電圧発生回路１７の具体的な構成例
を図３〜図６を参照して説明する。列ドライバ１２は図
３に示すように、パネル水平同期信号ＲＳＴＸにより初
期化され、パネルドットクロックＤＣＬＫ２に応じて表
示データＤＯＵＴをシフトして取り込むシフトレジスタ
１２ＡとシフトクロックＸＹＣＬＫの立ち上がりに応答
して、シフトレジスタ１２Ａの出力データを駆動電圧に
変換して出力するドライバ１２Ｂとより構成される。

【００２６】行ドライバ１３は、図４に示すように、シ
フトクロックＸＹＣＬＫの立ち下がりでデータを１ビッ
トシフトして出力し、シフトクロックＸＹＣＬＫの立ち
上がりで出力パルスをオフするシフトレジスタから構成
される。

【００２７】制御回路１６は、図５に示すように、マル
チプレクサ３１と、Ｘカウンタ３２と、デコーダ３３
と、Ｙカウンタ３４と、Ｄフリップフロップ３５と、フ
レームカウンタ３６と、Ｍカウンタ３７と、トグルフリ
ップフロップ３８とを備える。

【００２８】マルチプレクサ３１は後述するキャリー信
号Ｍcarryに従って予め定められた値ｎ１とｎ２の一方
を選択して出力する。値ｎ１とｎ２の比は１対１．１〜
１．４程度が望ましい。

【００２９】図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、Ｘカウ
ンタ３２はパネル水平同期信号ＲＳＴＸに応答してマル
チプレクサ３１の出力値ｎ１又はｎ２を取り込んで、制
御回路１６から供給されるパネルドットクロックＤＣＬ
Ｋ２に従ってカウントダウンし、カウント値Ｘを出力す
る。デコーダ３３は、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、Ｘカウンタ３２のカウント値が０になるとパネル水
平同期信号ＲＳＴＸを出力し、カウント値が０より大き
い所定値になるとシフトクロックＸＹＣＬＫを出力す
る。

【００３０】Ｙカウンタ３４は走査線数Ｌ１をカウント
するカウンタであり、シフトクロックＸＹＣＬＫのパル
ス数をカウントし、カウント値がＬ１に達すると、図６
（Ｄ）に示すキャリー信号Ｙcarryを出力する。値Ｌ１
は１フレーム当たりの走査線数に等しい。Ｄフリップフ
ロップ３５はシフトクロックＸＹＣＬＫに同期してＹカ
ウンタ３４のキャリー信号Ｙcarryをラッチし、図６
（Ｅ）に示すパネル垂直同期信号ＦＬＭとして出力す
る。

【００３１】フレームカウンタ３６はＬ２進のカウンタ
であり、図６（Ｆ）に示すように、パネル垂直同期信号
ＦＬＭの数、即ち、フレーム数をカウントする。Ｌ２
は、特に限定されないが、例えば、Ｌ１（走査線数）と
等しい値に設定される。Ｍカウンタ３７は３進カウンタ
であり、図６（Ｇ）に示すように、パネル垂直同期信号
ＦＬＭによりフレームカウンタ３６のカウント値を初期
値として取り込み、以後シフトクロックＸＹＣＬＫに応
じてカウント値をカウントアップする。

【００３２】図６（Ｈ）に示すＭカウンタ３７のキャリ
ー信号Ｍcarryはトグルフリップフロップ３８のクロッ
ク入力端とマルチプレクサ３１の選択信号入力端Ｓとに
供給される。マルチプレクサ３１は、キャリー信号Ｍca
rryが出力されている時、値ｎ２を取り込み、キャリー
信号Ｍcarryがオフすると、取り込んだ値を出力する。
このため、図６（Ｃ）に示すように、次の走査期間に、
Ｘカウンタ３２の初期値がｎ２となり、その走査期間は
他より長くなる。また、トグルフリップフロップ３８の
出力が、図６（Ｋ）に示す極性反転制御信号Ｍとなる。

【００３３】表示電圧発生回路１７は、例えば、内部画
像データＤと極性反転制御信号Ｍのレベルに応じて適当
な表示データを選択して出力するルックアップテーブル
から構成される。極性反転制御信号Ｍと画像データＤに
従って、図６（Ｉ）に示すように、第１、第２、第３・・
・・・・走査ライン用の表示データＤＯＵＴを順次出力す
る。この時、極性反転制御信号Ｍがハイレベルであれば
正極性の駆動電圧に対応する表示データＤＯＵＴを出力
し、極性反転制御信号Ｍがローレベルであれば負極性の
駆動電圧に対応する表示データＤＯＵＴを出力する。こ
のため、図６（Ｉ）と（Ｋ）にしめすように、極性反転
制御信号Ｍがローレベルの、第４、第５走査期間では、
表示データＤＯＵＴの出力は負極性に対応する値とな
る。これらの表示データＤＯＵＴは列ドライバ１２に供
給され、図６（Ｊ）に示すように、次の水平走査期間に
データライン２９に印加される。

【００３４】図３〜図５の構成によれば、Ｍカウンタ３
７がフレームカウンタ３６のカウント値を初期値として
取り込み、取り込んだ初期値を基準としてカウント動作
を行う。フレームカウンタ３６のカウント値はフレーム
毎に更新される。従って、フレーム毎にＭカウンタ３７
の初期値が変化し、Ｍカウンタ３７がキャリー信号Ｍca
rryを出力するタイミングもフレーム毎に変化する。従
って、フレーム毎に駆動電圧の極性が反転する位置（走
査線）が変化する。このため、特定の走査線に特定の極
性の電圧が印加される事態が防止される。

【００３５】上記実施例においては、画像処理回路（例
えば、コンピュータ本体内のＣＲＴコントローラ）１４
が指示する動作タイミングをタイミング制御回路１５で
液晶表示パネル固有の動作タイミングに変換した。しか
し、例えば、画像処理回路１４内に、図５と同様の構成
の回路を配置し、期間の異なる水平同期信号を出力させ
れば、タイミング制御回路１５は不要となり、表示装置
の構成が容易となり、小型化が可能となる。

【００３６】なお、この発明は上記実施例に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例で
は、駆動電圧の極性を反転する周期を３走査期間とした
が、２又は４以上の任意の走査期間とすることができ
る。ただし、全走査線数の１／４以下とすることが望ま
しい。また、上述と同様に、所定走査期間毎にその期間
を延長し、且つ、表示データＤＯＵＴの極性を反転でき
るならば、他の構成を採用してもよい。例えば、図５に
示す構成をＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）で
構成してもよい。

【００３７】また、上記実施例では、表示データＤＯＵ
Ｔを列ドライバ１２に取り込み、ドライバが表示データ
に対応する駆動電圧をデータライン２９に印加した。し
かし、例えば、表示電圧発生回路１７が画像データに対
応する電圧を出力し、列ドライバ１２がこの電圧をサン
プリングして、データライン２９に印加するようにして
もよい。

【００３８】上記実施例では、アクティブマトリクス液
晶表示素子として、ＴＦＴ液晶表示素子を採用したが、
この発明はＭＩＭ等をアクティブ素子とする液晶表示素
子にも同様に適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、消費電力を抑えて、しかも、フリッカ等の目立たな
い高品質の画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる液晶表示装置の回
路ブロック図である。

【図２】走査期間と極性反転制御信号の関係を示すタイ
ミングチャートである。

【図３】列ドライバの構成の一例を示す図である。

【図４】行ドライバの構成の一例を示す図である。

【図５】制御回路の構成の一例を示すブロック図であ
る。

【図６】（Ａ）〜（Ｋ）は図１、図３〜図５に示す回路
の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

１１・・・液晶表示パネル、１２・・・列ドライバ、１３・・・
行ドライバ、１４・・・画像処理回路、１５・・・タイミング
制御回路、１６・・・制御回路、１７・・・表示電圧発生回
路、２３・・・画素電極、２５・・・ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）、２７・・・ゲートライン、２９・・・データライン、３
１・・・マルチプレクサ、３２・・・Ｘカウンタ、３３・・・デ
コーダ、３４・・・Ｙカウンタ、３５・・・Ｄフリップフロッ
プ、３６・・・フレームカウンタ、３７・・・Ｍカウンタ、３
８・・・トグルフリップフロップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スイッチング素子と該スイッチング素子の
電流路の一端に接続された画素電極とがマトリクス状に
形成された一方の基板と、前記画素電極に対向する対向
電極が形成された他方の基板と、前記一方の基板と前記
他方の基板との間に配置された液晶と、前記スイッチン
グ素子の制御端に接続された走査ラインと、前記スイッ
チング素子の電流路の他端に接続されたデータライン
と、を備える液晶表示素子と、前記データラインに接続され、前記データラインに順次
映像信号に対応する電圧を複数の走査期間毎に極性を反
転して印加するデータラインドライバと、前記走査ラインに接続され、前記走査ラインに順次パル
ス電圧を印加して、各走査ラインに接続されたスイッチ
ング素子を第１の期間オンし、前記データラインドライ
バが反転された極性の電圧を出力するタイミングでは、
前記第１の期間よりも長い第２の期間オンする走査ライ
ンドライバと、より形成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記データラインドライバは表示フレーム
毎に印加電圧の極性を反転する位置を変更する手段を備
えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記液晶表示素子は、反射型複屈折制御方
式のカラー液晶表示素子から構成されることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】映像データに対応する駆動電圧を所定周期
で極性を変更しながらアクティブマトリクス型液晶表示
素子に印加する液晶表示素子の駆動方法において、前記駆動電圧を複数の走査線毎に極性を変更しながら印
加し、駆動電圧の極性を反転した直後の水平走査期間を
他の水平走査期間よりも長く設定することを特徴とする
液晶表示素子の駆動方法。