JPS6024958B2 - 液晶駆動方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイナミック駆動される液晶表示装置における
液晶駆動方式に関する。

近年、電子式小型計算機、電子時計等の表示部に消費電
力の少ない液晶表示装置が使用され始めている。

上記液晶表示装置は一般股に電子回路を駆動する電池電
源の電圧を昇圧した電圧で駆動されており、またその駆
動方式には、スタティック駆動方式及びダイナミック駆
動方式が考えられている。上記スタティック駆動方式は
、ダイナミック駆動方式に比較して表示の安定度におい
て優れているが駆動端子数が多くなると共に消費電力が
多いという問題があり、このため近時、液晶のダイナミ
ック駆動方式が採用されている。しかし、このダイナミ
ック駆動方式を用いた場合、電源電圧のわずかな変動に
よって容易に表示状態が変化するという問題がある。例
えば電池を電源とし夜間照明用ランプ、アラーム用ブザ
ー等を備えた電子時計においては、ランプあるいはブザ
ーを駆動することによって電源電圧が低下する為に、必
然的に駆動電圧が大きく変化して液晶に充分な電圧を印
加することが出来なくなり、正常な表示状態が得られな
いという問題を生ずる。第１図は夜間照明用ランプを備
え、液晶表示部を従来のダイナミック駆動方式により駆
動するようにした電子時計において、ランプスイッチを
開放状態から閉成した場合の液晶に印加される電圧の変
化を示したものである。なお第１図は液晶を１／２バイ
パス、１／２ディーティで駆動した場合の例を示すもの
で、ａはランプスイッチの開閉、ｂは駆動電圧、ｃはコ
モン電極供給信号、ｄはセグメント電極選択信号、ｅは
セグメント電極非選択信号、ｆは選択されたセグメント
電極とコモン電極間の印加電圧（以下表示セグメントの
印加電圧と呼称する）、ｇは非選択のセグメント電極と
コモン電極間の印加電圧（以下「非表示セグメントの印
加電圧と呼称する）を示している。しかして、１／２バ
イパス、１／Ｎデューティのダイナミック駆動方式にお
いて、表示セグメントの印加電圧の実効値Ｖ。ゞ広びに
非表示セグメントの印加電圧の実効値Ｖ。ｒｒは、次式
ｖ。

ｎ＝只｛ｖ。２十（Ｎ−・）ふ）２｝ ＝ノ筈（Ｎ学） −Ｖ。

ノＮ＋３ ．．．・・・｛１
１−２ＶＮＶＭ＝ノ三｛〇十（Ｎ−・）（裏Ｖｅ）２｝
＝、的（Ｎ学）：浄写 ．・・．・脚 但しＶｏ：駆動電圧 Ｎ：１／デイーテイ によって求められる。

従って、今ｎ＝２であるから、ランプスイッチが開放状
態にある通常時には、１フレームでの表示セグメントの
印加電圧の実効値Ｖ。べ正びに非表示セグメントの印加
電圧の実効値Ｖ。ｆｆは、夫々〉肌＝亨三」暑
…糊 Ｖ船乳亨 …判 となる。

しかして第１図に示すようにランプスイッチを閉じて夜
間照明用ランプを駆動すると電池電圧が低下し、必然的
に駆動電圧を低下する。今、駆動電圧のドロップ率をＡ
とすると、１フレームでの表示セグメントの印加電圧の
実効値Ｖ′。ｎ並びに非表示セグメントの印加電圧の実
効値Ｖ′Ｏｆｆは、〜＝雌午２ノ雲 …机 ｖ′の＝Ｖもキ２Ｖｆ季 ……雌 となる。

上記｛３｝，｛３｝′式より明らかな如く、ランプ点灯
時には表示セグメントの印加電圧の実効値が低下し、こ
の結果、液晶の応答速度が遅くなり、コントラストが低
下したり、フリッカを生じたりする。本発明は上記の点
に鑑みてなされたもので、液晶表示装置をダイナミック
駆動する場合において、大負荷を選択的に駆動する際に
駆動信号のパルス幅を広くすることにより印加電圧の実
効値低下を防止し、表示状態を正常に保持し得る液晶駆
動方式を提供することを目的とする。

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第２
図は電子時計に実施した場合の液晶表示部の電極構成を
示すものである。第２図において１は上部電極基板で、
この基板１の裏面には日の状のセグメント電極により構
成されるそれぞれ２桁の時表示電極２、分表示電極３、
及び上記時表示電極２と分表示電極３との間にはコ。ン
表示電極４が設けられる。上記時表示電極２及び分表示
電極３はそれぞれ７つのセグメント電極により構成され
ており、ダイナミック駆動するように各電極が単独ある
いは共通に端子Ｑ．〜６，，Ｑ２〜６２，Ｑ３ 〜６３
，Ｑ４ 〜６４ に接続される。また、コロン表示電極
４は端子Ｃに接続されて常時表示駆動されるようになっ
ている。また、上記上部電極基板１の裏面に液晶を介し
て対面配置される下部電極基板１′の上面には第２図ｂ
に示すように上記各表示電極２〜４に対向するようにコ
モン電極５〜９が設けられる。

この場合、時表示電極２及び分表示電極３に対する日の
字状のコモン電極５〜８はそれぞれ２分割され、その一
方が端子Ｘ′に共通に接続され、他方が端子Ｙ′に共通
に接続される。また、コロン表示電極４に対するコモン
電極９は端子Ｙ′に接続される。なお、上記端子Ｘ′、
Ｙ′は、図示しないトランスファー部材を介して上部電
極基板１の端子×、Ｙに夫々接続される。上記のように
構成された液晶表示部に対し、第３図ｃ〜ｇに示すよう
なダイナミック駆動信号を与える。

なお第３図は夜間照明用ランプを点灯した場合に液晶駆
動信号の変化する状態を示したもので、ａはランプスイ
ッチの開閉状態、ｂは駆動電圧、ｃは端子ＸあるいはＹ
に与えるコモン電極供給信号、ｄはセグメント電極選択
信号、ｅはセグメント電極非選択信号、ｆは選択セグメ
ント電極とコモン電極との間の印加電圧（表示セグメン
トの印加電圧）、ｇは非選択セグメント電極とコモン電
極との間の印加電圧（非表示セグメントの印加電圧）を
示したものである。第３図ｅに示すようにコモン信号の
パルス幅は通常状態（ランプ非点灯）の時にはセグメン
ト信号の時間幅より所定の時間幅ｂだけ狭くしておき、
ランプ点灯時にセグメント信号に一致する時間幅まで広
げるようにしたものである。この場合、通常状態ではパ
ルス幅の狭い液晶駆動信号で正常の表示状態が得られる
ように駆動電圧レベルを設定する。このように負荷の状
態に応じて駆動電圧のパルス幅を変えることによってラ
ンプ駆動時における印加電圧実効値の低下を防止でき、
正常な表示状態を保持することができる。今例えば通常
時におけるコモン信号のパルス時間幅をａ、セグメント
信号に対するコモン信号の差の時間幅をｂとし、ａ＋ｂ
＝１である場合、表示セグメントに対する印加電圧の実
効値Ｖ。ゼ叉び非表示セグメントに印加する電圧の実効
値Ｖ。ｆｆは、次式Ｖ。

ｎ＝技｛ａｖ科ｂふ）２十くＮ−・）（享Ｖ。）２｝＝
偽似ｂ＋Ｎ−１） ＝針小学−１ ‐‐…‐【５１ Ｖの＝」古｛ｂ享Ｖ。

）２十（Ｎ−・）（蔓Ｖ。）２｝＝割出苦二 …
州但しＶｏ：駆動電圧 Ｎ：１／デユーテイ で求められる。

一方、ランプ点灯時の実効値Ｖ。

ｎ′，Ｖ肘′は、電源ドロップ率をＡとすると、前記‘
１１、‘２｝式かり、ｖ。ｎ′＝を（・‐Ａ）ノＮ畔３
・・．・・・‘７）ｖ。ｆｆ′＝事（１‐Ａ）ノＮ
特 …・・側となる。そして、ランプ点灯前と点灯後
の表示セグメントの印加電圧の実効値が等しくなるため
には‘５｝式で求めたＶ肌と【７｝式で求めたＶｍ′が
等しくなることが条件となる。

すなわち、 妾」傘十ｂ声Ｎ−１−守（・−Ａ）」玉音亨．・・．・
・‘９１を満足する必要がある。

この場合、電源のドロップ率Ａを考慮してパルス時間幅
ａ、ｂの値を設定することによって上記‘９｝式の条件
を満足させることができる。つまり、パルス時間幅ａ、
ｂの値を変えることによって機器の電源ドロップ率Ａに
対応させることができる。例えばａを０．７、ｂの値を
０．３に設定した場合、上記‘７ー式は姿（．・Ａ）」
÷持三＝会」土守り‐‐‐‐‐‐（血となり、上式より
電源のドロップ率Ａは、次式Ａ＝１一味幹で求められる
。

そして、デューティ１／２（Ｎ＝２）の場合であればＡ
＝０．０９４となり、ランプ点灯時における９．４％の
電源変動を吸収することができ、安定した表示を行わせ
ることができる。次に本発明の具体的実施例例について
説明する。第４図は第２図に示した電極構成を有する液
晶表示装置を備えた電子時計に実施した場合の回路構成
を示すもので、１１は一定周期の基準パルス信号を発生
する発振回路である。この発振回路１１から出力される
基準パルス信号は分周回路１２で所定周期の信号に分周
され、さらにアダー回路１３を介してシフトレジス夕か
らなる計時カウンタ１４へ入力される。そして、この計
時カウンター４の出力はアダー回路１３へ入力される。
また、アダー回路１３には、その入出力端間に桁上制御
回路１５が接続され、計時カウンター４の桁上げ制御が
行われる。この計時カウンタ１４の出力はデコーダ１６
を介してセグメント変換回路１７へ送られる。このセグ
メント変換回路１７は、デコーダ１６からの入力に従っ
てセグメント信号を発生するものでこのセグメント信号
はバッファ回路１８．へ送られる。このバッファ回路１
８はそれぞれ４ビット構成の４つのシフトレジスタ１８
ａ〜１８ｄからなり、セグメント変換回路１７から出力
されるセグメント信号をデイジットパルス◇。に同期し
て各レジスタ１８ａ〜１８ｄの先頭ビットに読込むよう
になっている。そして、このレジスタ１８ａ〜１８ｄの
各ビット出力は、保持回路１９へ送られる。この保持回
路１９は、４ビット構成のレジスタ１９ａ〜１９ｄから
なり、各レジスタ１９ａ〜１９ｄにバッファ回路１８の
各レジスタ出力がワードパルス◇ｗに同期して同時に読
込むようになっている。上記保持回路１９に保持された
セグメント信号は、セグメント駆動部２０へ送られる。
このセグメント駆動部２０は、上記しジスタ１９ａ〜１
９ｄの出力あるいは“１”信号が常時入力される反一致
論理和回路（以下ＥＸオア回路と略称する）２１，〜２
１，７及びこれらのＥＸオア回路２１，〜２１，７の出
力が与えられるそれぞれ例えば１対のＭＯＳトランジス
タからなる駆動回路２２，〜２２，７により構成される
。また、上記ＥＸオア回路２１．〜２１，７には、液晶
をＡＣ駆動するためタイミングパルス発生回路２３から
例えば１００Ｈｚの信号が与えられる。しかして、上記
駆動回路２２，〜２２，７の出力は、第２図に示す液晶
表示部の各端子Ｑ，〜Ｑ４’ＱＩ〜Ｑ４’ｙ・〜ッ４’
６１〜６４に送られる。上記タイミングパルス発生回路
２３は、分周回略１２から送られてくるパルス信号を基
準にして上記デジツトパルスで。

（ＩＰ／２．５ｈｓ）、ワードパルス０ｗ（ＩＰ／１印
ｈｓ）、１００Ｈｚのパルス信号の他、ＩＰ／５ｍｓ、
ＩＰ／０．５ｈｓのパルス信号を発生する。上記タイミ
ングパルス発生回路２３から出力されるワードパルス◇
ｗは、入出力端がインバータ２４を介して接続されたデ
ィレードフリップフロップ２５に読込みパルスとして送
られる。このフリップフロップ２５はコモン電極５〜９
を駆動する信号を得るためのもので、その出力信号はセ
グメント変換回路１７及びアンド回路２６へ入力される
と共にィンバータ２４を介してセグメント変換回路１
７及びァンド回路２７へ入力される。そして、上記アン
ド回路２６，２７の出力は、コモン電極駆動回路２８，
２９へ送られる。しかして、上記フリツプフロップ２５
は、ワードパルス０ｗが与えられる毎に反転動作し、そ
の出力によってセグメント変換回路１７の動作が設定さ
れる。すなわち、セグメント変換回路１７は、フリップ
フロップ２５の出力により、コモン電極５〜８の駆動内
容に同期してセグメント信号を出力する。この場合、セ
グメント変換回路１７とセグメント駆動部２０との間に
はバッファ回路１８及び保持回路１９が設けられて１ワ
ード分信号が遅延するので、アンド回路２６，２７から
出力されるコモン信号に対し、セグメント変換回路１７
から出力されるセグメント信号が１ワード分だけ先に出
力されるようにセグメント変換回路１７の動作が設定さ
れる。上記コモン電極駆動回路２８，２９は、それぞれ
ＭＯＳ型のＰチャンネルトランジスタ３０ａ，３０ｂ、
Ｎチヤンネルトランジス夕３０ｃ，３０ｄ，３３１、イ
ンバー夕３２からなっている。

上記コモン電極駆動回路２８，２９は同一構成であるの
で、一方の回路２８について説明すると、トランジスタ
３０ａ〜３０ｄはソース・ドレインが直列的に接続され
、トランジスタ３０ａのソースが接続され、トランジス
タ３０ｄのソースに一Ｖ。の電圧が供給される。そして
トランジスタ３０ａのゲートにアンド回路２６の出力が
直接供給され、トランジスタ３０ｄのゲートにはアンド
回路２６の出力がィンバータ３２を介して供給される。
そして、トランジスタ３０ｂ，３０ｃのゲート電極共通
接続点には前記１００Ｈｚのパルス信号が供給され、ま
たドレィン電極共通接続点が出力ライン３３に接続され
る。この出力ライン３３と−１／２Ｖｏ伝源との間にト
ランジスタ３１が設けがれ、このトランジスタ３１のゲ
ートにアンド回路２６の出力が与えられる。そして、上
記出力ライン３３から出力される信号がコモン電極５〜
８の駆動信号として表示部の端子×に供給される。また
、コモン電極駆動回路２９の出力ライン３４から出力さ
れる信号は表示部の端子Ｙに供給される。また、上記タ
イミングパルス発生回路２３から出力されるＩＰ／０．
８ｈｓの信号は例えば７進のカウンタ３６にカウンタア
ップ信号として供給され、ＩＰ／８ｈｓの信号はカウン
タ３６にＩＪセット信号として供給される。

このカウンタ３６の出力はナンド回路３７の一方の入力
端に入力される。このナンド回路３７の他方の入力端に
は、夜間照明用ランプ駆動回路（図示せず）へ送られる
ランプスイッチ３８の出力が入力される。このランプス
イッチ３８とナンド回路３７との接続点は、ＭＯＳトラ
ンジスタ３９を介して−ＶＢ電源に接続され、ランプス
イッチ３８を開いている状態では一ＶＢ伝源によりナン
ド回路３７のゲートを開き、カウンタ３６の出力がナン
ド回路３６から出力されるようになっている。そして、
このナンド回路３６の出力がアンド回路２６，２７に加
えられ、アンド回路２６，２７から出力されるコモン信
号の出力幅がランプスイッチ３８の操作により可変する
ようになっている。以下上記のように構成された第４図
の動作を第５図のタイムチャートを参照して説明する。

発振回路１１から出力される基準パルス信号は、分周回
路１２で所定周期の信号に分周され、アダー回路１３を
介して計時カウン夕１４へ送られる。アダー回路１３は
分周回路１２から信号が与えられる毎に計時カゥンタ１
４の最下位桁の内容を１ずつカウントアップし、その値
が所定値に達すると桁上制御回路１５からの制御信号に
従って計時カウン夕１４の桁上げを行う。このようにし
て常に計時動作が行われ、計時カウンタ１４には「時」
及び「分」に対する計時データが貯えられる。上記計時
カウンチ１４の内容は「分」の下位桁から順次謙出され
、デコ−ダ１６を介してセグメント変換回路１７へ送ら
れる。このセグメント変換回路１７はィンバータ２４及
びフリップフロップ２５からの信号に従ってコモン信号
の×あるいはＹに対するセグメント信号を出力する。こ
のセグメント信号はバッファ回路１８の各レジスタ１８
ａ〜１８ｄの最上位ビットにディジツトパルスＪｏに同
期して読込まれる。以下同様にしてセグメント変換回路
１７から出力される各表示桁に対するセグメント信号は
デイジツトパルスぐｄに同期してレジスター８ａ〜１８
ｄの最上位ビットに読込まれる。この際に先にレジスタ
１８ａ〜１８ｄに読込まれているセグメント信号は順次
下位ビットにシフトされる。そして全表示桁に対するセ
グメント信号がレジスター８ａ〜１８ｄに読込まれると
、タイミングパルス発生回路２３からワードパルスめｗ
が出力され、このワードパルスマｗによりレジスタ１８
ａ〜１８ｄの内容が保持回路１９内にレジスター９ａ〜
１９ｄに転送される。そして、これらのレジタ１９ａ〜
１９ｄに保持されたデータがＥＸオア回路２１，〜２１
，６を介してセグメント駆動回路２２，〜２２，６へ送
られ、これらの駆動回路２２，〜２２，６から表示部の
端子ＱＩ〜Ｑ４，８１〜８４，ｙ・〜ｙ４，６・〜６４
にセグメント駆動信号が送られる。また、端子Ｃにはセ
グメント駆動回路２２，７からの駆動信号が与えられる
。一方、パルス幅制御用のカウンタ３６は第５図ｂに示
すＩＰ／０．５ｈｓの信号によりカウントアップし、第
５図ｃに示すＩＰ／５ｈｓの信号によりリセットされる
。従ってカウン夕３６は第５図ｅに示すようにリセット
後７発の入力パルスをカウントすると出力が“１”とな
り、その後ＩＰ／５ｍｓの信号によってリセットされる
と出力が“０”に戻る。カゥンタ３６は上記の動作を常
時繰返している。しかして、ランプスイッチ３８を開放
している状態ではトランジスタ３９を介してナンド回路
３７に“１”信号が与えられてそのゲートが開かれてお
り、このためナンド回路３７からは第５図ｆに示すよう
にカウンタ３６の出力が反転した状態で出力され、アン
ド回路２６，２７に入力される。また、フリップフロッ
プ２５は第５図ｈに示すようワードパルス◇ｗが与えら
れる毎に反転動作し、その出力が直接あるいはィンバー
タ２４を介してアンド回路２６，２７に入力される。従
ってアンド回路２６，２７は、フリップフロップ２５の
出力状態及びナンド回路３７からの信号に従って出力が
変化する。すなわち、ァンド回路２６では第５図ｉに示
すように、フリップフロツプ２５から“１”信号が出力
されている状態のおいて、ナンド回路３７の出力が“１
”、つまり、カウンタ３６が「０〜７」のカウントを行
っている間に“１”信号を出力する。この結果アンド回
路２６から出力される“１”信号の時間幅は１０批セの
信号の１／２周期、つまりＩＰ／８ｈｓの１周期よりカ
ウンタ３６から“１”信号が出力されている時間（ＩＰ
／０．５ｈｓのパルス信号３発分の時間で前記第３図に
おけるコモン信号中の時間幅ｂに対応している）だけ短
くなる。そして、アンド回路２６から“１”信号が出力
されると、トランジスタ３０ａ，３０ｄがオンし、トラ
ンジスタ３１がオフするので１０皿ｚの信号のレベルが
“０”のタイミングでは出力ライン３３にトランジスタ
３０ｄ，３０ｅを介して−Ｖｏの電位が出力され、また
、ｌｏｏ比の値号のレベルが“１”のタイミングでは出
力ライン３３にトランジスタ３０ａ，３ｂを介して“０
”の電位が出力される。しかして、アンド回路２６の出
力が“０”になるとトランジスタ３０ａ，３０ｄがオフ
し、トランジスタ３１がオンするので出力ライン３３は
１／２Ｖｏの電位が出力される。このようにしてコモン
電極駆動回路２８の出力ライン３３からはアンド回路２
６の出力及び１００比の信号に応じた信号が出力される
。ここの場合上託したようにアンド回路２６の出力は１
００位の信号の１／２周期より時間幅ｂだけ短いので、
コモン電極駆動回路２８の出力ライン３３から出力され
るコモン電極駆動信号も第５図ｉに示すように１００Ｈ
ｚの信号の１／２周期より時間幅ｂだけ短くなる。また
、アンド回路２７はフリップフロツプ２５の出力が“０
”、つまりインバー夕２４の出力が“１”となった際に
ゲートが開かれ、アンド回路２６の出力と同様の信号を
１８０度の位相差で出力するので、その出力に従ってコ
モン電極駆動回路２９が駆動回路２８と同様の動作を行
う。しかして、上記のような動作が行われている状態に
おいて第５図ａに示すようにランプスイッチ３８を閉成
し、ランプ駆動回路を動作させると、ナンド回路３７の
一方の入力が常時“０”となり、ナンド回路３７の出力
は第５図ｆに示すようにカウンタ３６の出力に無関係に
“０”状態に保持される。この結果アソド回路２６，２
７の出力時間幅は第５図ｉに示すように１００世の信号
の１周期に等しくなり、コモン電極駆動回路２８，２９
の出力ライン３３，３４からの出力される信号は１００
世の信号の時間幅に対応した時間幅となる。すなわち、
コモン電極駆動信号の時間幅が通常時より時間幅ｂだけ
広くなる。この結果、ランプの点灯により電池電圧が低
下した場合でも安定した液晶表示動作を持続することが
できる。上記実施例では電子時計において夜間照明用ラ
ンプを駆動する場合について説明したが、選択的に動作
させる負荷を備えた電子機器であれば電子時計以外でも
実施し得ることは勿論である。

以上述べたように本発明によれば、液晶表示袋層をダイ
ナミック駆動する場合において、負荷を選択的に駆動す
る際に駆動信号のパルス幅を広くすることにより駆動電
圧の実効値低下を防止し、表示状態を正常に保持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液晶駆動方式を説明するためのタイムチ
ャート、第２図は本発明の一実施例を示．す液晶表示部
の構成図、第３図は同実施例の動作を説明するためのタ
イムチャート、第４図は本発明の具体的実施例を示す回
路構成図、第５図は第４図の動作を説明するためのタイ
ムチャートである。 １，１′・・・基板、２・・・時表示電極、３・・・分
表示電極、４・・・コロン表示電極、５〜９・・・コロ
ン電極、１４…計時カウンタ、１８・・・バッファ回路
、１９・・・保持回路、２０・・・セグメント駆動部、
２２１〜２２１７…セグメント駆動回路、２８，２９・
・・コモン電極駆動回路。 第１図 第２図 第３図 第４図 図 賊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電池電源を用いて選択的に動作する負荷と共に駆動
   される液晶表示装置をダイナミツク駆動する液晶駆動方
   式において、液晶駆動パルスのパルス幅を前記負荷が駆
   動した際に広くして液晶に印加される電圧実効値を所定
   値に保持するようにしたことを特徴とする液晶駆動方式
   。