WO2006075768A1

WO2006075768A1 - 容量負荷駆動方法、容量負荷駆動装置、および液晶表示装置

Info

Publication number: WO2006075768A1
Application number: PCT/JP2006/300570
Authority: WO
Inventors: Akimasa Maruo
Original assignee: Rohm Co., Ltd.
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2006-07-20
Also published as: JPWO2006075768A1; US7864147B2; US20090140779A1; EP1837990A1

Abstract

容量負荷の一端の電位を、第１電源電位から第２電源電位へ、あるいはその逆に切り替えるに際に、第１電源電位と第２電源電位との所定の中間電の電位点に、所定時間だけ接続する。これにより、大きなキャパシタンスを持つ電荷蓄積用キャパシタを設けることなく、充放電時の電流を小さくして、容量負荷への電源電位の変動を小さくするとともに、消費電力を低減する。

Description

明細書

容量負荷駆動方法、容量負荷駆動装置、および液晶表示装置技術分野

本発明は、液晶セルなど容量負荷を異なる電位で駆動する容量負荷駆動方法、容量負荷駆動装置、及び、液晶表示装置に関するものである。背景技術

従来から、異なる電位で駆動される容量負荷（代表的には液晶表示パネルの液晶セル）は、図 1 2のように構成され、図 1 3のようなタイミングで駆動されている。図 1 2において、容量負荷 4 0は、例えば液晶表示パネルの信号電極と走査電極とが交差する 1つの点に位置する液晶セルである。この容量負荷 4 0は、キャパシタンス C sを有している。

容量負荷 4 0の一端には、駆動電位 V sが印加され、また、他端には基準電位 V c が印加される。容量負荷 4 0が液晶セルである場合には、駆動電位 V sが信号電極に印加される信号電位に相当し、基準電位 V cが走査電極に印加される走査電位に相当する。

第 1電源回路 1 0は、第 1電源電位 V 1を生成する手段である。第 1電源回路 1 0 の出力端は、第 1スィツチ回路 1 2を介して容量負荷 4 0の一端に接続されている。第 2電源回路 2 0は、第 1電源電位 V 1よりも低い第 2電源電位 V 2を生成する手段である。第 2電源回路 2 0の出力端は、第 2スィッチ回路 2 2を介して容量負荷 4 0 の一端に接続されている。なお、第 1、第 2電源回路 1 0、 2 0は、それぞれ種々の回路構成要素を内蔵して成る力;、本図では、その回路構成要素を代表してアンプ 1 1、 2 1のみを示している。

図 1 2において、第 1スィツチ回路 1 2がオン状態であり、かつ、第 2スィツチ回路 2 2がオフ状態であるときには、駆動電位 V sが第 1電源電位 V 1 と等しくなるように、容量負荷 4 0に電荷が充電される。一方、第 2スィッチ回路 2 2がオン状態であり、かつ、第 1スィッチ回路 1 2がオフ状態であるときには、駆動電位 V sが第 2 電源電位 V 2と等しくなるように容量負荷 4 0の充電電荷が放電される。

図 1 3に示すように、時点 t lにおいて、駆動電位 V sが第 2電源電位 V 2から第 1電源電位 V 1に変遷されるとき、第 1電源回路 1 0には、その電位差 I V 1— V 2 I とキャパシタンス C s とに応じた電流 I ( oc | v l— V 2 | X C s ) が流れる。また、同様に、時点 t 2において、駆動電位 V sが第 1電源電位 V 1から第 2電源電位 V 2に変遷されるとき、第 2電源回路 2 0には、その電位差 I V 1—V 2 i とキャパシタンス C sとに応じた電流 Iが流れる。なお、上記した電流 Iは、実際には、キヤパシタンス C sと経路中の抵抗成分に従った時定数に応じて変化するが、その電流レベルが電位差 I V 1—V 2 I に比例することには変わりがない。

上記した充電時の電流 I及び放電時の電流 Iが周期 T毎に流れる。そして、電流 I が流れる都度、その電流レベルと電流経路中の抵抗成分に応じた電位降下が発生する。このような駆動電位 V sの電位降下は、液晶表示に悪影響（表示品位の低下）を及ぼす。また、電流 Iは、第 1電源回路 1 0及び第 2電源回路 2 0から供給されるため、各電源回路では電流 Iに応じた電力消費が生じることになる。

なお、本顔発明に関連する従来技術としては、一本の信号電極と各走査電極とによつて形成されるキャパシタのキャパシタンスに比べて十分に大きいキャパシタンスを持つ電荷蓄積用キャパシタを用意しておき、信号電極の電位を高い電位から低い電位に切り替える際には、その信号電極を一旦電荷蓄積用キャパシタに接続してから低い電位点に接続する。また、信号電極の電位を低い電位から高い電位に切り替える場合にも、その信号電極を一旦電荷蓄積用キャパシタに接続してから高い電位点に接続することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法が開示 ·提案されている（例えば、特許文献 1 ；特開 2 0 0 4— 9 3 9 5 1号公報を参照）。

また、本願発明に関連するその他の従来技術としては、信号電極に印加する P WM 信号電圧として、前寄せ P WM信号電圧と後寄せ P WM信号とを選択的に供給可能とし、各信号電極に所定期間に印加される前記 P WM信号電圧を、各走査電極に関して、前記前寄せ P WM信号電圧と前記後寄せ P WM信号電圧とがほぼ等しい回数になるように制御することを特徴とする単純マトリクスディスプレイの表示駆動方法が開示 · 提案されている（例えば、本願出願人による特許文献 2 ；特開 2 0 0 4— 1 4 5 1 8 5号公報を参照）。

確かに、特許文献 1の従来技術を用いれば、液晶表示装置を駆動する際の消費電力を低減することが可能である。しかしながら、特許文献 1の従来技術では、大きなキャパシタンスを有する電荷蓄積用キャパシタを必要とするために、当該電荷蓄積用キャパシタを電源回路ゃスィツチ回路等と一緒に I Cに作り込むことが困難であり、デイスクリート部品として I Cとは別に設けなければならなかった。そのため、特許文献 1の従来技術では、装置規模の増大が招かれていた。また、上記の電荷蓄積用キヤパシタを用いることに付随して、走査期間以外にダミー期間を設ける必要があり、かつ、そのダミー期間内に信号電極への駆動電位を制御しなければならなかった。

また、特許文献 2の従来技術は、あくまで、単純マトリクスディスプレイを P WM 制御する場合に、信号電圧の立ち上がり時（もしくは、立ち下がり時）に発生するノィズ電圧が画面表示上に与える影響を実質的になくすことを目的とするものであって、上記課題を解決する技術ではなかった。

本発明は、上記問題点に鑑み、装置規模の増大を抑えつつ、充放電時の電流を低減し、容量負荷に印加される駆動電位の変動を抑制するとともに、その消費電力を低減することが可能な容量負荷駆動方法、容量負荷駆動装置、及び、液晶表示装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記の目的を達成するために、本発明に係る容量負荷駆動方法は、複数の容量負荷の各一端に、それぞれ、第 1電源電位と第 2電源電位を選択的に印加する容量負荷駆動方法において、前記容量負荷の一端に印加される電位を、第 1電源電位から第 2電源電位へ、或いは、第 2電源電位から第 1電源電位へ切り替えるに先立ち、前記容量負荷の一端を第 1電源電位と第 2電源電位との間の電位レベルである中間電位点に所定時間だけ接続することを特徴とする。

また、容量負荷駆動方法において、その所定の基準期間に対する第 1、第 2電源電位の印加期間をパルス幅変調方式で制御するに際して、第 1、第 2電源電位の印加期間を前記基準期間に対して前寄せで定めるか後寄せで定めるかにつき、少なくとも一の容量負荷については、その前寄せ制御或いは後寄せ制御を他の容量負荷のそれとは逆相とすることを特徴とする。

また、隣り合う容量負荷毎に、上記した前寄せ制御或いは後寄せ制御を互いに逆相とすることを特徴とする。

また、各容量負荷につき、前記前寄せ制御と後寄せ制御とを、前記基準期間の経過毎に切り替えることを特徴とする。

前記中間電位点は、前記中間電位を生成する電源回路の出力端であることを特徴とする。

また、前記中間電位点は、グランド電位点であることを特徴とする。

本発明に係る容量負荷駆動方法は、第 1電源電位を生成する第 1電源回路と；第 1 電源電位よりも低い第 2電源電位を生成する第 2電源回路と；第 1電源電位と第 2電源電位との間の電位レベルである第 3電源電位を生成する第 3電源回路と；第 1〜第 3電源回路の各出力端と、複数の容量負荷の各一端との間に各々接続され、前記容量負荷の各一端に、それぞれ、第 1〜第 3電源電位のいずれか一を選択的に印加する出力部と；を有し、

前記出力部は、前記容量負荷の一端に印加される電位を、第 1電源電位から第 2電源電位へ、或いは、第 2電源電位から第 1電源電位へ切り替えるに先立ち、前記容量負荷の一端を第 3電源回路の出力端に所定時間だけ接続することを特徴とする。また、本発明に係る容量負荷駆動方法は、正の第 1電源電位を生成する第 1電源回路と、負の第 2電源電位を生成する第 2電源回路と、第 1、第 2電源回路の各出力端及びグランド電位点と、複数の容量負荷の各一端との間に各々接続され、前記容量負荷の各一端に、それぞれ、第 1、第 2電源電位及びグランド電位のいずれか一を選択的に印加する出力部と；を有し、

前記出力部は、各々に接続される前記容量負荷の一端に印加される電位を、第 1電源電位から第 2電源電位へ、或いは、第 2電源電位から第 1電源電位へ切り替えるに先立ち、前記容量負荷の一端を前記グランド電位点に所定時間だけ接続することを特徴とする。

また、その容量負荷駆動装置において、所定の基準期間に対する第 1、第 2電源電位の印加期間をパルス幅変調方式で制御するに際して、第 1、第 2電源電位の印加期間を前記基準期間に対して前寄せで定めるか後寄せで定めるかにつき、少なくとも一の容量負荷については、その前寄せ制御或いは後寄せ制御を他の容量負荷のそれとは逆相とすることを特徴とする。

また、隣り合う出力部毎に、上記した前寄せ制御或いは後寄せ制御が互いに逆相とされていることを特徴とする。

また、各出力部につき、上記した前寄せ制御と後寄せ制御とが、前記基準期間の経過毎に切り替えられることを特徴とする。

また、第 1電源電位と第 2電源電位は、互いにその絶対値が等しいことを特徵とする。

本発明に係る液晶表示装置は、複数の走査電極と複数の信号電極との間に、容量負荷である液晶セルを挟持する液晶表示パネルと；前記複数の走査電極を順次選択しながら走査する走査電極ドライバと；前記走査電極の走査に対応して、前記信号電極毎に所要の駆動電位を印加する信号電極ドライバと；前記走查電極への走査電極用駆動電位群を前記走査電極ドライバへ供給するとともに、前記信号電極への信号電極用駆動電位群を前記信号電極ドライバへ供給する電源装置と；を有して成る液晶表示装置であって、前記電源装置は、前記信号電極用駆動電位群として、第 1電源電位と、第 1電源電位よりも低い第 2電源電位と、第 1電源電位と第 2電源電位との間の電位レベルである第 3電源電位と、を供給するものであり、また、

前記信号電極ドライバは、第 1〜第 3電源電位の各印加端と、複数の前記液晶セルの各一端との間に各々接続され、入力される表示データに応じて、前記液晶セルの各一端に、それぞれ、第 1〜第 3電源電位のいずれか一を選択的に印加する出力部を有して成るものであり、さらに、

前記出力部は、各々に接続される前記液晶セルの一端に印加される電位を、第 1電源電位から第 2電源電位へ、或いは、第 2電源電位から第 1電源電位へ切り替えるに先立ち、前記液晶セルの一端を第 3電源電位の印加端に所定時間だけ接続することを特徴とする。

また、本発明の液晶表示装置において、所定の基準期間に対する第 1、第 2電源電位の印加期間をパルス幅変調方式で制御するに際して、第 1、第 2電源電位の印加期間を前記基準期間に対して前寄せで定めるか後寄せで定めるかにつき、少なくとも一の液晶セルについては、その前寄せ制御或いは後寄せ制御を他の液晶セルのそれとは逆相とすることを特徴とする。

また、第 3電源電位は、グランド電位であり、かつ、第 1電源電位と第 2電源電位は、その絶対値が互いに等しい正負電位であることを特徴とする。

本発明によれば、装置規模の増大を抑えつつ、充放電時の電流を低減し、容量負荷に印加される駆動電位の変動を抑制するとともに消費電力を低減することが可能となる。

また、液晶表示装置の液晶セルを駆動するものについては、駆動電位の変動が抑制されることに伴い、その表示品位の低下を抑えることが可能となる。図面の簡単な説明

【図 1】は、本発明に係る容量負荷駆動装置の第 1実施形態を示す図である。【図 2】は、図 1に示す容量負荷駆動装置の動作タイミングを示す図である。

【図 3】は、本発明に係る容量負荷駆動装置の第 2実施形態を示す図である。【図 4】は、本発明に係る容量負荷駆動装置の第 3実施形態を示す図である。【図 5】は、図 4に示す容量負荷駆動装置の動作タイミングを示す図である。【図 6】は、非理想状態における駆動電位 V sの挙動を説明するための図である。【図 7】は、消費電流低減化の原理を説明するための図である。

【図 8】は、信号電極ドライバ 2の一構成例を示す図である。

【図 9】は、セグメントの一斉状態遷移時（V l→V m) における等価回路図である。

【図 1 0】は、隣り合うセグメント部の P WM制御を説明するための図である。【図 1 1】は、セグメントの同時状態遷移時（V l→V m、 V 2→V m) における等価回路図である。

【図 1 2】は、容量負荷駆動装置の一従来例を示す図である。

【図 1 3】は、図 1 2に示す容量負荷駆動装置の動作タイミングを示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る容量負荷駆動方法、容量負荷駆動装置、及び、液晶表示装置の実施形態について詳細に説明する。

図 1は、本発明に係る容量負荷駆動装置の第 1実施形態を示す図である。図 2は、図 1に示す容量負荷駆動装置の動作タイミングを示す図である。

第 1電源回路 1 0は、第 1電源電位 V 1を生成する手段である。第 1電源回路 1 0 の出力端は、第 1スィツチ回路 1 2を介して、容量負荷 4 0の一端に接続されている。第 2電源回路 20は、第 1電源電位 V 1よりも低い第 2電源電位 V 2を生成する手段である。第 2電源回路 20の出力端は、第 2スィッチ回路 22を介して、容量負荷 40の一端に接続されている。

第 3電源回路 30は、第 1電源電位 V 1 と第 2電源電位 V 2との間の電位レベルである第 3電源電位 Vmを生成する手段である。第 3電源回路 30の出力端は、第 3スィツチ回路 32を介して、容量負荷 40の一端に接続されている。

第 3電源電位 Vmは、第 1電源電位 V I と第 2電源電位 V 2との間の電位レベルであればいかなる電位レベルであってもよいが、特に、第 1電源電位 V I との差（V I - Vm) と、第 2電源電位 V 2との差（V 2 - Vm) が等しくなる電位レベル（以下、中点電位と呼ぶ）に設定されていることが望ましい。

なお、図 1では、第 3電源電位 Vmが上記中点電位に設定されている例を示している。すなわち、第 1電源電位 V Iは、第 3電源電位 Vmに所定の電位 V aを加えた電位レベル（Vm+V a) であり、第 2電源電位 V 2は、第 3電源電位 V mから所定の電位 V aを差し引いた電位レベル（Vm— V a) とされている。

また、第 1、第 2、第 3電源回路 1 0、 20、 30は、それぞれ種々の回路構成要素を内蔵して成るが、本図では、その回路構成要素を代表してアンプ 1 1、 2 1、 3 1のみを示している。

容量負荷 40は、キャパシタンス C sを有している。この容量負荷 40の一端には、駆動電位 V sが印加され、また他端には基準電位 V cが印加される。この容量負荷 4 0は、例えば、液晶表示パネルの信号電極と走査電極とが交差する 1つの点に位置する液晶セルである。容量負荷 40が液晶セルである場合には、駆動電位 V sが信号電極に印加される信号電位に相当し、基準電位 V cが走査電極に印加させる走査電位に相当する。

第 1スィツチ回路 1 2は、第 1電源回路 1 0の出力端と容量負荷 40の一端との間に接続されており、そのオン状態時に、容量負荷 40の一端電位を第 1電源電位 V 1 とする。第 2スィッチ回路 22は、第 2電源回路 20の出力端と容量負荷 40の一端との間に接続されており、そのオン状態時に、容量負荷 40の一端電位を第 2電源電位 V 2とする。第 3スィッチ回路 3 2は、第 3電源回路 30の出力端と容量負荷 40 の一端との間に接続されており、第 1スィツチ回路 1 2、若しくは、第 2スィッチ回路 2 2がオフ状態からオン状態に遷移されるに先立って、所定時間だけオン状態とされる。

図 1において、第 1スィッチ回路 1 2がオン状態であり、かつ、第 2スィッチ回路 22及び第 3スィツチ回路 32がオフ状態であるときには、駆動電位 V sが第 1電源電位 V 1 と等しくなるように、容量負荷 40に電荷が充電される。一方、第 2スイツチ回路 2 2がオン状態であり、かつ、第 1スィツチ回路 1 2及び第 3スィツチ回路 3 2がオフ状態であるときには、駆動電位 V sが第 2電源電位 V 2と等しくなるように、容量負荷 40の充電電荷が放電される。

図 2に示されるように、時点 t 1において、駆動電位 V sが第 2電源電位 V 2から第 1電源電位 V 1に変遷される際には、まず、駆動電位 V sが一旦第 3電源電位 Vm に設定される期間 (時点 t l〜時点 t 2) が設けられている。この期間 < i 〉では、それまでオン状態とされていた第 2スィッチ回路 22がオフ状態にされ、第 3 スィツチ回路 3 2のみがオン状態となっている。

これにより、駆動電位 V sが第 2電源電位 V 2から第 3電源電位 Vmに変遷される力；、このとき、第 3電源回路 30から容量負荷 40には、その電位差 I V 2— Vm I とキャパシタンス C sとに応じた電流 I m (oc | V 2— Vm | xC s) が流れることになる。

この電流 I mは、実際には、スィッチ切替に際して生じる電位差（=V_m— V 2) と、第 3電源回路 30や配線の抵抗値を含めた電流経路の抵抗値 R sで決まる時定数 r (= 1 / (R s XC s)) によって変化する。

従って、上記期間 の設定時間は、容量負荷 40が第 3電源電位 Vm (或いは実質的に第 3電源電位 Vmとみなせる電位）に充電されるまでに要する時間、すなわち、電流 I mがゼロ（或いは実質的にゼロとみなせる電流値）となるまでに要する時間よりも長く設定することが望ましい（第 1事例）。このような設定を行うことより、その後、時点 t 2にて、第 1スィツチ回路 1 2をオン状態とする際に流れる電流 I 1 の電流レベルは、理想的には、図 1 2に示す電流 I (これを 1 0 0 %とする）の半分 ( 5 0 %) となる。従って、その電流レベルと電流経路中の抵抗成分に応じた駆動電位 V sの変動（電位降下）、並びに、当該電流に応じた第 1電源回路 1 0の消費電力について、いずれも 5 0 %低減することが可能となる。

逆に、期間 が終了する場合を想定する（第 2事例）。この第 2事例の場合には、容量負荷 4 0が第 3電源電位 V mまで充電される以前に、第 1電源電位 V 1が印加されることになる。従って、第 1電源回路 1 0からは、より大きな電流 I 1 (図 1 2に示した電流 Iに比べれば小さいが、上記に比べれば大きい電流）が流れる。すなわち、第 2事例では、上記した駆動電位 V sの変動、並びに、第 1電源回路 1 0の消費電力について、いずれも 5 0〜 1 0 0 %の間で低減することが可能となる。

一方、容量負荷 4 0が液晶表示装置の液晶セルである場合、上記期間 の設定時間は、消費電流の低減と、印加電圧の実効値低下とのトレードオフを考慮して決める必要がある。すなわち、消費電流の低減を優先するのであれば、上記期間 の設定時間は、電流 I mがゼロ（或いは実質的にゼロとみなせる電流値）になるまでに要する時間に設定すればよい。また、印加電圧の実効値低下を抑制すべきであれば、上記期間 < i 〉の設定時間は、上記期間 < i 〉の設定時間をゼロとした構成（すなわち図 1 2の従来構成）に比べて、その消費電流を 8 0 %未満（或いはより好ましくは 7 0 %未満）とするように設定してもよい。このような設定であっても、図 1 2の従来構成に比べれば消費電力を低減することが可能であり、また、その設定時間の短縮程度に応じて、液晶セルへの印加電圧の実効値を確保することも可能となる。

以上では、期間 について説明したが、第 1電源電位 V 1から第 2電源電位 V 2に変遷される際の期間 < i i i 〉についても、上記と同様に適用することができる。さて、時点 t 2になると、それまでオン状態とされていた第 3スィッチ回路 32がオフ状態とされ、第 1スィッチ回路 1 2のみがオン状態になる。この状態が期間く i

1 >であり、第 1スィツチ回路 1 2がオン状態とされたときに、駆動電位 V sが第 3 電源電位 Vmから第 1電源電位 V 1に変遷される。その際、第 1電源回路 1 0から容量負荷 40には、その電位差 I V 1 - Vm I とキャパシタンス C s とに応じた電流 I

1 (oc I V 1 - Vm I X C s ) が流れることになる。

また、時点 t 3において、駆動電位 V _Sが第 1電源電位 V 1から第 2電源電位 V 2 に変遷される際にも、期間く i >と同様、まず、駆動電位 V sがー且第 3電源電位 V mに設定される期間 (時点 t 3〜時点 t 4) が設けられている。この期間 では、それまでオン状態とされていた第 1スィッチ回路 1 2がオフ状態にされ、第 3スィッチ回路 3 2のみがオン状態となっている。

これにより、駆動電位 V sが第 1電源電位 V 1から第 3電源電位 Vmに変遷される力；、このとき、第 3電源回路 30から容量負荷 40には、その電位差 I V 1— Vm I とキャパシタンス C s とに応じた電流 I m (cx | V l— Vm | XC s) が流れることになる。

時点 t 4になると、それまでオン状態とされていた第 3スィツチ回路 32がオフ状態とされ、第 2スィッチ回路 22のみがオン状態になる。この状態が期間く i v >であり、第 2スィッチ回路 2 2がオン状態とされたときに、駆動電位 V sが第 3電源電位 Vmから第 2電源電位 V 2に変遷される。その際、容量負荷 40から第 2電源回路

20には、その電位差 I V 2— Vm I とキャパシタンス C sに応じた電流 I 2 ( | V 2— Vm I X C s ) が流れることになる。

このように、本実施形態の容量負荷駆動装置では、容量負荷 40の一端に印加する駆動電位 V sを、第 1電源電位 V 1から第 2電源電位 V 2 或いは、第 2電源電位 V 2から第 1電源電位 V 1へ切り替えるに際して、容量負荷 4 0の一端を第 3電源回路 3 0の出力端に接続し、第 1電源電位 V 1 と第 2電源電位 V 2との中間電位に当たる第 3電源電位 V m (望ましくは中点電位）を所定時間だけ印加する構成とされている。

このような構成とすることにより、駆動電位 V sの切替時に流れる電流 I m、 I 1、 I 2は、いずれも図 1 2の電流 Iに比べて約半分に低減されているから、容量負荷 4 0の駆動電位 V sの変動を低減することできる。また、液晶表示装置の液晶セルを駆動するものにおいては、駆動電位 V sの変動が低減されることに伴い、その表示品位の低下を抑えることが可能となる。

図 3は、本発明に係る容量負荷駆動装置の第 2実施形態を示す図である。なお、図 3に示す容量負荷駆動装置の動作タイミングは、先出の図 2に示されている動作タイミングと同様である。

図 3に示すように、本発明の第 2実施形態においては、図 1における第 3電源回路 3 0に代えて、グランドラインを利用するものである。従って、第 3電源電位 V mは、グランド電位 V g n d (すなわちゼロ電位）となる。また、第 1電源電位 V Iが正電位であるとすれば、第 2電源電位 V 2は負電位となる。なお、第 1電源電位 V 1と第 2電源電位 V 2は、その正負が逆で、絶対値が等しいことが望ましい。

本実施形態における容量負荷駆動方法及び装置においても、その動作は図 1、図 2 で説明した第 1実施形態と同様であり、上記と同様の作用 ·効果を得ることが可能である。さらに、第 3電源電位 V mをグランド電位とする構成であるため、これを生成する第 3電源回路が不要である。従って、先述の第 1実施形態に比べて、装置の消費電力をより低減することが可能となる。

なお、図 3において、第 3スィツチ回路 3 2とグランドラインとの間には、抵抗（抵抗成分、抵抗器など）が入っていてもよい。

図 4は、本発明に係る容量負荷駆動装置を搭載した液晶表示装置の一実施形態を示す図である。図 5は、図 4に示す容量負荷駆動装置の動作タイミングを示す図である。液晶表示パネル 1は、単純マトリクス方式（ S T N [Super Twisted Nematic] 方式）等の液晶パネルであって、複数の信号電極と複数の走査電極との間にそれぞれ液晶セルを備えて成る。なお、各信号電極（信号ライン）と各走査電極（走査ライン）とは、互いに直交するように配置されている。

信号電極ドライバ 2は、複数の電圧出力端子を有して成り、個々の電圧出力端子は、液晶表示パネル 1の個々の信号電極と一対一に対応して接続されている。信号電極ドライバ 2は、一本の走査電極の選択期間中、各信号電極の電位を、選択行の画素の表示データに応じて、第 1電源電位 V 1若しくは第 2電源電位 V 2である駆動電位 V s に設定する。

走査電極ドライバ 3は、複数の電圧出力端子を有して成り、個々の電圧出力端子は、液晶表示パネル 1の個々の走査電極と一対一に対応して接続されている。走査電極ドライバ 3は、 1つの走査電極を選択しながら全ての走査電極を順次走査するように液晶表示パネル 1を駆動する。通常、選択行（1本）の走查電極を所定の選択時電位に設定し、非選択行の走査電極の電位を非選択時電位に設定する。なお、選択された走査電極は、その正極性駆動時においては、第 1の選択時電位である第 4電源電位 V 4 に設定され、負極性駆動時においては、第 2の選択時電位である第 5電源電位 V 5に設定される。一方、非選択とされた残りの走査電極は、非選択時電位である第 3電源電位 V mに設定される。なお、本実施形態において、第 3電源電位 V mはグランド電位（= 0 [ V ] ) とされている。

制御装置 4は、表示データ D a t aを信号電極ドライバ 2に供給するとともに、液晶表示の制御に必要な各種の制御信号 C o n tを信号電極ドライバ 2及び走査電極ドライバ 3に供給する。

電源装置 5は、第 1電源回路 1 0で生成される第 1電源電位 V 1 と、第 2電源回路 2 0で生成される第 2電源電位 V 2と、グランドラインの第 3電源電位 V m (グランド電位 V g n d ) とを、それぞれ液晶表示パネル 1の信号電極に対する信号電極用電位群として、信号電極ドライバ 2に供給する。なお、第 2電源電位 V 2は、第 1電源電位 V 1よりも低く設定されており、かつ、第 3電源電位 Vmは、第 1電源電位 V I と第 2電源電位 V 2との中間電位に当たる電位レベルに設定されている。本実施形態の場合、第 3電源電位 Vmがグランド電位 V g n dであるから、第 1電源電位 V Iは正電位であり、第 2電源電位 V 2は負電位である。また、第 1電源電位 V I及び第 2 電源電位 V 2は、その正負が逆で、その絶対値が互いに等しい電位レベルに設定するとよい。これらの信号電極用駆動電位群 V 1、 V 2、 Vmは、図 3における第 1〜第 3電源電位 V I、 V 2、 Vmと同様である。

信号電極ドライバ 2の内部では、制御信号 C o n t及ぴ表示データ D a t aに従つて、上記した信号電極用駆動電位群 V 1、 V 2、 Vmのいずれか一が駆動電位 V sとして選択され、液晶表示パネル 1の各信号電極に供給される。

また、電源装置 5は、第 4電源回路 60で生成される第 4電源電位 V 4と、第 5電源回路 70で生成される第 5電源電位 V 5と、グランドラインの第 3電源電位 V m (グランド電位 Vg n d) とを、それぞれ液晶表示パネル 1の走查電極に対する走査電極用電位群として、走査電極ドライバ 3に供給する。なお、第 5電源電位 V 5は、第 4 電源電位 V4よりも低く設定されており、かつ、第 3電源電位 Vmは、第 4電源電位 V 4と第 5電源電位 V 5との中間電位に当たる電位レベルに設定されている。本実施形態の場合、第 3電源電位 Vmがグランド電位 V g n dであるから、第 4電源電位 V 4は正電位であり、第 5電源電位 V 5は負電位である。また、第 4電源電位 V 4及び第 5電源電位 V 5は、その正負が逆で、その絶対値が互いに等しい電位レベルに設定するとよい。なお、 S TNの場合、第 1電源電位 V 1と第 4電源電位 V 4の電圧値は、最適バイアス化法に基づき、 V4 = 2 V 1ないし 1 5V 1とするのが良い。

走査電極ドライバ 3の内部では、制御信号 C o n tに従って、上記した走査電極用駆動電位群 V 4、 V 5、 Vmのいずれか一が基準電位（走査電位） V cとして選択され、液晶表示パネル 1の各走査電極に供給される。

図 5を参照しながら、上記構成から成る液晶表示装置の動作を説明する。図 5の下段波形に示すように、液晶表示パネル 1を構成する複数の走査電極のうち、選択された 1つの走査電極には、所定の単位走査時間 T cだけ、第 4電源電位 V 4 (正極性動作時）或いは第 5電源電位 V 5 (負極性動作時）が印加される。そして、単位走査時間 T cが経過すると走査電極の選択切替が行われ、順次その他の走査電極に対して第 4電源電位 V 4 (或いは第 5電源電位 V 5 ) が印加されていく。なお、非選択とされた走査電極は、全て非選択時電位である第 3電源電圧 V mに設定されている。

一方、液晶表示パネル 1を構成する複数の信号電極には、それぞれ、制御信号 C o n t及び表示データ D a t aに従って選択された信号電極用駆動電位群のいずれか一 (第 1電源電位 V I、第 2電源電位 V 2、第 3電源電位 V m) が駆動電位 V s として供給される。

図 5の上段波形は、 1つの信号電極へ印加される駆動電位 V sの一例を示している。なお、本図に示す駆動電位 V sの変遷タイミング例は、図 2で説明した動作タイミングと同様であるので、再度の説明は省略する。

上記の動作によって、各信号電極（信号ライン）に印加される駆動電位 V s と、各走査電極（走査ライン）に印加される駆動電位 V cとの差電圧が、両ラインの交差箇所に接続された液晶セル（容量負荷）の両端間に印加される。そして、液晶セルに印加される電圧に応じて、当該液晶セルにおける液晶表示のオン、オフ、及び、その時間が決定される。

先述の第 1、第 2実施形態と同様、上記の液晶表示装置においても、各信号電極に対する駆動電位 V sの印加については、図 5に示すように、容量負荷である液晶セルの信号電極の電位を、第 1電源電位 V 1から第 2電源電位 V 2 或いは、第 2電源電位 V 2から第 1電源電位 V 1 切り替えるに際して、一旦、第 3電源電位 V m (グランド電位 V g n d ) に所定時間だけ接続する構成とされている。

上記したように、本実施形態の液晶表示装置においては、駆動電位 V sの変遷途中に印加する中間電位（第 3電源電位 V m) をグランド電位 V g n dとするとともに、走査電極の非選択時電位についてもグランド電位 V g n dとしている。

このような構成とすることにより、液晶セルへの充電時や放電時の電流を低減し、延いては、駆動電位 V sの変動を低減することが可能となる。また、駆動電位 V sの変動が低減されたことに伴い、その表示品位の低下を抑えることもできる。さらに、電源装置 5を構成する電源回路としては、液晶表示パネル 1で必要とされる 6つの電源電位に対して、 4つの電源回路（第 1、第 2、第 4、第 5電源回路 1 0、 2 0、 6 0、 7 0 ) を設けることで足りるようになる。従って、電源回路の数を抑えることができるので、充電時や放電時の電流を低減し、電源装置 5の消費電力を低減することが可能となる。

ただし、電源装置 5の構成は上記に限定されるものではなく、上記した中間電位や非選択時電位としてグランド電位 V g n d以外の所定電位を生成する電源回路を設けた構成としても構わない。

なお、図 5でも示したように、液晶表示パネル 1の各信号電極に印加される駆動電位 V sは、液晶表示パネル 1を構成する各液晶セルの表示階調を制御すべく、パルス幅変調方式（以下、 P WM [Pulse Width Modulation] 方式と呼ぶ）で制御されるものである。

上記で説明してきた通り、本発明に係る容量負荷の駆動方法を採用すれば、液晶表示パネル 1を構成する液晶セル（容量負荷）のオン/オフに際して、電源装置 5 (第 1電源回路 1 0若しくは第 2電源回路 2 0 ) から液晶セルに流れる消費電流を理想的には半減することができる（図 6 ( a )、 ( b ) を参照）。

しかしながら、実際には、各種実条件により、図 6 ( c ) に示す通り、液晶セル（容量負荷）をグランドラインに接続している期間内に、駆動電位 V sが第 3電源電圧 V m ( = V g n d ) に到達せず、上記の効果を十分に得られない場合がある。その理由について、図 7を参照しながら説明する。

図 7は、消費電流低減化の原理を説明するための図（コモンラインを A C的に G N Dとみなした等価回路図）である。

本図に示すように、例えば、ある時点で第 1電源電位 V 1が駆動電位 V s として印加されている容量負荷の一端をグランドライン（第 3電源電位 V m = V g _n d ) に接続した場合、時間 t経過後における駆動電位 V s ( t ) は、以下の（1) 式となる。さらに、その時点から駆動電位 V s ( t ) を第 2電源電位 V 2 (=— V I) まで変遷するために必要となる電荷 Q (延いては、第 2電源回路 20の消費電流）は、以下の (2) 式となる。

V s ( t ) = V 1 - e X p { - X / (C s · R v m) } - . . (1)

I Q I = C s - I V 1 I · [ 1 + e x p { - t / (C s · R v m) }] · · · ( 2 ) 上記（2) 式より、消费電流の低減効果が得にくくなる要因としては、（a) 容量負荷（液晶セルの容量 C s ) が大きいこと、（b) グランドラインと容量負荷との間の抵抗 R vmが大きいこと、（c) グランドラインへの接続時間（上記の時間 t) が短いこと、が考えられる。

しかしながら、要因（a) については、液晶表示パネル 1によって決定されるものであり、要因（b) については、外付けの条件で変動するものである。また、要因（c) については、グランドラインへの接続時間を長く設定し過ぎると、先述したように、表示品位に悪影響を及ぼす懸念がある。そのため、要因（a) 〜（c) のパラメータ値には、自由度が少ない。

—方、上記とは異なる観点から、液晶表示パネル 1はドットマトリクス構造であり、信号電極ドライバ 2は、図 8に示すように、 N (≥ 2) 系統のセグメント部 S e g 1 〜S e g Nから構成され、かつ、各セグメント部 S e g ：！〜 S e g Nは、制御装置 4 からの表示データ D a t a (延いては、信号処理部 2 1から入力される各セグメント毎の表示データ D 1〜DN) に従って、個別に動作していることに着目する。

ここで、 N系統全てのセグメン卜部 S e g l〜S e gNにっき、各々の入力電位が同電位（例えば第 1電源電位 V 1 ) から第 3電源電位 Vm (=V g n d) へと一斉に変遷された場合、コモンラインを AC的に GNDとみなせば、その等価回路は、図 9 (c) に示す形となる。なお、図 9 (a)、 (b) は、図 9 (c) に示した等価回路の導出過程を説明するための図である。また、図 9 (b)、 ( c ) で示した抵抗値 R s e g及び容量値 C s e gは、各セグメント系統毎の合成抵抗値及び合成容量値（いずれの系統についても、その合成抵抗値及び合成容量値は同値であると仮定する）を示している。

従って、図 9 ( c ) の等価回路、並びに、先出の（1 ) 式を鑑みると、上記の一斉状態遷移時点から時間 t経過後における容量負荷（液晶セル）の一端電位 V s e g ( t ) は、 V s e g (0) =V 1と仮定すれば、以下の（3) 式で表されることになる。 V s e g ( t ) = V 1 - e X p [- t /{C s e g · N · (R v m+R s e g/N)}]

= V l - e x p [- t /{C s e g · (R v m · N + R s e g )}] · · · ( 3 ) 上記（3) 式より、同電位から第 3電源電位 Vm ( = V g n d) へと一斉接続されるセグメント部の本数 Nが多いほど、その共通インピーダンス Rv_mを N倍することになり、延いては、 V s e g ( t )がゼロに近付くのを妨げる結果となることが分かる。なお、セグメント部 S e g 1〜S e g Nは、先述した通り、制御装置 4からの表示データ D a t a (延いては、信号処理部 2 1から入力される各セグメント毎の表示デ —タ D 1〜DN) に従って動作する。

そのため、全てのセグメント部 S e g l〜S e g Nにっき、駆動電位 V sの PWM 制御を一律的に前寄せ（或いは、後寄せ）で行うと、表示データ D a t aによっては、最悪の場合、全てのセグメント部 S e g 1〜S e g Nにっき、同電位から第 3電源電位 Vm (=V g n d) への一斉接続が生じることもあり得る。

なお、上記した前寄せの PWM制御とは、単位走査時間 T cの開始からその途中まで、所定の幅だけ所望の電源電位を印加することを言い、後寄せの PWM制御とは、これと逆に、単位走査時間 T cの途中からその終了まで、所定の幅だけ所望の電源電位を印加することを言う。

そこで、本実施形態の液晶表示装置は、同電位から第 3電源電位 Vm ( = V g n d) へと一斉接続されるセグメント部の本数を低減すべく、図 1 0に示す通り、隣り合うセグメント部毎（すなわち隣り合う液晶セル毎）に、上記の前寄せ PWM制御或いは後寄せ PWM制御を互いに逆相とした構成とされている。

より具体的に述べると、本実施形態の液晶表示装置において、 K番目のセグメント部 S e gKでは、第 1、第 2電源電位 V I、 V 2の印加期間が所定の基準期間（単位走査時間 T c) に対して、前寄せ Z後寄せ/前寄せ …、という具合に定められている一方、これに隣り合う（K— 1 ) 番目のセグメント部 S e g (K— 1)、及び、（K + 1 ) 番目のセグメント部 S e g (K+ 1 ) では、上記と逆に、第 1、第 2電源電位 V I、 V 2の印加期間が、後寄せ Ζ前寄せ後寄せ/…、という具合に定められている。

このような容量負荷駆動方法を用いた構成とすることにより、同電位から第 3電源電位 Vm (= V g n d)へと一斉接続されるセグメント部の本数は、最悪の場合でも、全セグメント本数 Nの半分（N/2) となる。

また、上記の容量負荷駆動方法を用いた構成であれば、図 1 0の期間 pで示すように、ある時点において、その入力電位が第 1電源電位 V 1であるセグメント部と、第 2電源電位 V 2 ( =— V I) であるセグメント部とが、同時に第 3電源電位 Vm (= Vg n d) へと同時接続されることもある（図 1 1を参照）。この場合、第 1、第 2電源回路は、互いにショートされた電流経路を介して電流を引き抜くことができるので、各個単独で第 3電源電位 Vmに接続された場合に比べて、より一層消費電流を低減することが可能となる。なお、当該効果を高めるためには、本実施形態のように、隣り合うセグメント部について上記の前寄せ PWM制御或いは後寄せ PWM制御を互いに逆相とする構成が望ましい。

以上のように、本実施形態の液晶表示装置であれば、先述の実施形態（すなわち、全てのセグメント部 S e g l〜S e g Nにっき、駆動電位 V sの PWM制御を一律的に前寄せ（或いは、後寄せ）で行っていた構成）に比べて、消費電流のワースト値をさらに低減することができ、延いては、駆動電位 V sの瞬時的なドロップを抑えて、液晶表示パネル 1の明度を改善することが可能となる。

また、本実施形態の液晶表示装置は、図 1 0に示す通り、各セグメント部につき、上記した前寄せ PWM制御と後寄せ PWM制御とが、前記基準期間（単位走査時間 T c ) の経過毎に切り替えられる構成としている。このような容量負荷駆動方法を用いた構成であれば、一律的に前寄せ P WM制御（或いは、後寄せ P WM制御）を行うよりも、電流効率を高めることが可能となる。

なお、上記の実施形態では、本発明を液晶表示装置に適用した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、容量負荷を異なる電位で駆動する容量負荷駆動方法及び容量負荷駆動装置として、広く適用することができる。

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記では、隣り合うセグメント部毎（すなわち、隣り合う液晶セル毎）に、上記の前寄せ P WM制御或いは後寄せ P WM制御を互いに逆相とした構成を例示して説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、少なくとも一の液晶セル（容量負荷）にっき、その前寄せ P WM制御或いは後寄せ P WM制御を他の液晶セル（容量負荷）のそれとは逆相とするように制御してもよレ、。産業上の利用可能性

本発明に係る容量負荷駆動方法、容量負荷駆動装置、および液晶表示装置は、大きなキャパシタンスを持つ電荷蓄積用キャパシタを設けることなく、充放電時の電流を小さくして、容量負荷への電源電位の変動を小さくするとともに、消費電力を低減することができる。したがって、液晶セルなど容量負荷を異なる電位で駆動するのに、好適である。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の容量負荷の各一端に、それぞれ、第 1電源電位と第 2電源電位を選択的に印加する容量負荷駆動方法において、

前記容量負荷の一端に印加される電位を、第 1電源電位から第 2電源電位へ、或いは、第 2電源電位から第 1電源電位へ切り替えるに先立ち、前記容量負荷の一端を第 1電源電位と第 2電源電位との間の電位レベルである中間電位点に所定時間だけ接続することを特徵とする容量負荷駆動方法。

2 . 所定の基準期間に対する第 1、第 2電源電位の印加期間をパルス幅変調方式で制御するに際して、第 1、第 2電源電位の印加期間を前記基準期間に対して前寄せで定めるか後寄せで定めるかにつき、少なくとも一の容量負荷については、その前寄せ制御或いは後寄せ制御を他の容量負荷のそれとは逆相とすることを特徴とする請求項 1に記載の容量負荷駆動方法。

3 . 隣り合う容量負荷毎に、上記した前寄せ制御或いは後寄せ制御を互いに逆相とすることを特徴とする請求項 2に記載の容量負荷駆動方法。

4 . 各容量負荷につき、前記前寄せ制御と後寄せ制御とを、前記基準期間の経過毎に切り替えることを特徴とする請求項 3に記載の容量負荷駆動方法。

5 . 前記中間電位点は、前記中間電位を生成する電源回路の出力端であることを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれかに記載の容量負荷駆動方法。

6 . 前記中間電位点は、グランド電位点であることを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれかに記載の容量負荷駆動方法。

7 . 第 1電源電位を生成する第 1電源回路と；第 1電源電位よりも低い第 2電源電位を生成する第 2電源回路と；第 1電源電位と第 2電源電位との間の電位レベルである第 3電源電位を生成する第 3電源回路と；第 1〜第 3電源回路の各出力端と、複数の容量負荷の各一端との間に各々接続され、前記容量負荷の各一端に、それぞれ、第 1〜第 3電源電位のいずれか一を選択的に印加する出力部と；を有し、

前記出力部は、前記容量負荷の一端に印加される電位を、第 1電源電位から第 2電源電位へ、或いは、第 2電源電位から第 1電源電位へ切り替えるに先立ち、前記容量負荷の一端を第 3電源回路の出力端に所定時間だけ接続することを特徴とする容量負荷駆動装置。

8 . 所定の基準期間に対する第 1、第 2電源電位の印加期間をパルス幅変調方式で制御するに際して、第 1、第 2電源電位の印加期間を前記基準期間に対して前寄せで定めるか後寄せで定めるかにつき、少なくとも一の容量負荷については、その前寄せ制御或いは後寄せ制御を他の容量負荷のそれとは逆相とすることを特徴とする請求項 7に記載の容量負

9 . 正の第 1電源電位を生成する第 1電源回路と、負の第 2電源電位を生成する第 2電源回路と、第 1、第 2電源回路の各出力端及びグランド電位点と、複数の容量負荷の各一端との間に各々接続され、前記容量負荷の各一端に、それぞれ、第 1、第 2 電源電位及びグランド電位のいずれか一を選択的に印加する出力部と；を有し、前記出力部は、各々に接続される前記容量負荷の一端に印加される電位を、第 1電源電位から第 2電源電位へ、或いは、第 2電源電位から第 1電源電位へ切り替えるに先立ち、前記容量負荷の一端を前記グランド電位点に所定時間だけ接続することを特徴とする容量負荷駆動装置。

1 0 . 所定の基準期間に对する第 1、第 2電源電位の印加期間をパルス幅変調方式で制御するに際して、第 1、第 2電源電位の印加期間を前記基準期間に対して前寄せで定めるか後寄せで定めるかにつき、少なくとも一の容量負荷については、その前寄せ制御或いは後寄せ制御を他の容量負荷のそれとは逆相とすることを特徴とする請求項 9に記載の容量負荷駆動装置。

1 1 . 隣り合う出力部毎に、上記した前寄せ制御或いは後寄せ制御が互いに逆相とされていることを特徴とする請求項 8もしくは請求項 1 0のいずれかに記載の容量負荷駆動装置。

1 2 . 各出力部につき、上記した前寄せ制御と後寄せ制御とが、前記基準期間の経過毎に切り替えられることを特徴とする請求項 1 1に記載の容量負荷駆動装置。

1 3 . 各出力部につき、上記した前寄せ制御と後寄せ制御とが、前記基準期間の経過毎に切り替えられることを特徴とする請求項 8もしくは請求項 1 0のいずれかに記載の容量負荷駆動装置。

1 4 . 第 1電源電位と第 2電源電位は、互いにその絶対値が等しいことを特徴とする請求項 9に記載の容量負荷駆動装置。

1 5 . 複数の走査電極と複数の信号電極との間に、容量負荷である液晶セルを挟持する液晶表示パネルと；前記複数の走査電極を順次選択しながら走査する走査電極ドライバと；前記走査電極の走査に対応して、前記信号電極毎に所要の駆動電位を印加する信号電極ドライバと；前記走査電極への走査電極用駆動電位群を前記走査電極ドライバへ供給するとともに、前記信号電極への信号電極用駆動電位群を前記信号電極ドライバへ供給する電源装置と；を有して成る液晶表示装置であって、前記電源装置は、前記信号電極用駆動電位群として、第 1電源電位と、第 1電源電位よりも低い第 2電源電位と、第 1電源電位と第 2電源電位との間の電位レベルである第 3電源電位と、を供給するものであり、また、

前記出力部は、各々に接続される前記液晶セルの一端に印加される電位を、第 1電源電位から第 2電源電位へ、或いは、第 2電源電位から第 1電源電位へ切り替えるに先立ち、前記液晶セルの一端を第 3電源電位の印加端に所定時間だけ接続することを特徴とする液晶表示装置。

1 6 . 所定の基準期間に対する第 1、第 2電源電位の印加期間をパルス幅変調方式で制御するに際して、第 1、第 2電源電位の印加期間を前記基準期間に対して前寄せで定めるか後寄せで定めるかにつき、少なくとも一の液晶セルについては、その前寄せ制御或いは後寄せ制御を他の液晶セルのそれとは逆相とすることを特徴とする請求項 1 5に記載の液晶表示装置。

1 7 . 隣り合う出力部毎に、上記した前寄せ制御或いは後寄せ制御が互いに逆相とされていることを特徴とする請求項 1 6に記載の液晶表示装置。

1 8 . 各出力部につき、上記した前寄せ制御と後寄せ制御とが、前記基準期間の経過毎に切り替えられることを特徴とする請求項 1 6または請求項 1 7に記載の液晶表示装置。

1 9 . 第 3電源電位は、グランド電位であり、かつ、第 1電源電位と第 2電源電位は、その絶対値が互いに等しい正負電位であることを特徵とする請求項 1 6または請求項 1 7に記載の液晶表示装置。

2 0 . 第 3電源電位は、グランド電位であり、かつ、第 1電源電位と第 2電源電位は、その絶対値が互いに等しい正負電位であることを特徴とする請求項 1 5に記載の液晶表示装置。