JPS63161495A - 液晶駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 ごの発明は液晶素子内に画素電極がマトリクス状に配列
され、その各画素電極に対応して薄膜トランジスタなど
のスイッチング素子を設け、そのスイッチング素子を選
択駆動することによって画素電極を駆動して選択的に表
示を行うアクティブ液晶における液晶を駆動して、多階
調あるいはフルカラー表示の画像表示のための液晶駆動
装置に関する。

「従来の技術７１ 従来のこの種のアクティブ液晶駆動装置においては、一
般にその入力映像信号はアナログ信号であって、第１８
図に示すように主走査の開始を示す信号、即ち水平起動
信号ＳＴＨが端子１１よりシフトレジスタ１２のデータ
入力端に与えられる。

シフトレジスタ１２は端子１３よりのドントクロック（
画素クロック）により駆動され、シフトレジスタ１２の
各段の出力によりアナログスイッチＳ＋ｎ　Ｉ＋　Ｓｗ
　ＫＩ　５１１３．を制御し、端子１３＊　、　１３ａ
。

１３１に入力された赤色信号ｖ１、緑色信号ｖ６゜青色
信号Ｖ、がそれぞれコンデンサ１４つ、　１４Ｇ　。

１４ｍに標本化保持され、バッファ増幅器１５ｍ　。

１５゜、１５゜に供給される。このような各画素ごとの
駆動回路が映像信号の１ライン分、即ち１主走査信号線
分だけ配列されており、これらに対する各画素に対する
その色信号の標本化保持が行われると、バッファ増幅器
の各出力で液晶表示素子（図示せず）の各駆動線、例え
ばソースパスを駆動するように構成されている０次の主
走査線開始信号ＳＴＨが到来すると同様に動作して次の
ラインの駆動が行われる。

このように従来のものはアナログ入力映像信号を入力と
し、その信号の電圧値を、液晶駆動電圧として伝播させ
、表示パネルに印加する、アナログ的駆動回路であり、
ディジタル入力映像信号を入力とした駆動回路として特
に全ディジタル的に処理するようなものは提案されてい
なかった。たとえば、ディジタル入力映像信号を、この
ようなアナログ的駆動回路に入力するためには、第１９
図のように、入力ディジタル映像信号をかならずＤ／Ａ
変換回路８１を通じて第１８図に示した駆動回路８２へ
供給しなければならなかった。また、これらのアナログ
駆動回路と、Ｄ／Ａ変換回路８１とは、アナログ増幅器
が内蔵されるため、その増幅器のためのバイアス電流と
して、多大な電力損失が発生ずる。このため、たとえば
第１８図中にＶ、なる端子８３を設け、負荷となる液晶
の容量の程度に応して、充分少ない電力損失となるよう
に、パネル毎での、供給電流の制限値の調整を実施する
必要があった。

「問題点を解決するための手段」 この発明によれば入力映像信号の画素クロックでシフト
動作するシフトレジスタが設けられ、そのシフトレジス
タの各シフト段の出力によって、入力映像信号の各画素
データ、つまりその画素の階調を示すディジタル値が第
１ラッチ回路に順次画素ごとにラッチされる。１主走査
線分、つまり１９４７分の信号に対するラッチが終了す
ると、第１ラッチ回路にラッチされた全データは第２ラ
ッチ回路に同時にラッチされる。その第２ラッチ回路に
ラッチされたデータは、必要に応じて電圧変換されてデ
コーダへ供給され、デコーダでは各画素ごとにそのデー
タ（値）と対応した１つの出力端子に信号が出力される
。そのデコーダの出力によって選択回路により各階調と
対応した電圧の一つが選択されて、それが駆動信号とし
て液晶表示素子の駆動端子に与えられる。

このようにこの発明によれば多階調ディジタル映像信号
を入力して、これをディジタル的に処理することができ
る。

「実施例」 亘星腹ｌ儂号 第１図はこの発明による駆動装置の実施例を示し、シフ
トレジスタ１２の初段データ端子に端子１１より水平起
動信号ＳＴＨが人力される。またこのシフトレジスタ１
２は端子１３よりの映像信号の画素クロック、つまりド
ントクロックＣＰＨによってシフトされる。シフトレジ
スタ１２はそれぞれシフト段１２．乃至１２．ｌを有し
、各シフト段１２１〜１２．と対応して第１ラツチ回路
２１１乃至２１１．が設けられている。これら第１ラッ
チ回路２１＋乃至２１７には端子２２から多階調ディジ
タル映像信号か入力されており、そのディジタル映像信
号の階調情報はｍビットである。

この端子２２よりのディジタル映像信号は第１ラッチ回
路２１．乃至２１．のデータ端子にそれぞれ印加されて
おり、各クロック端子にはシフトレジスタの各段１２１
乃至１２．の出力が対応して与えられている。従って水
ギ起動信号（パルス）ＳＴＨの初めから順番に各画素デ
ータが第１う゛ツチ回路２１１乃至２１７に順次ラッチ
される。即ち各画素クロックごとにシフトレジスタ１２
内の信号ＳＴＨはシフト段１２．乃至１２．、を順次シ
フトし、その出力によって各画素データが第１ラツチ回
路２１１乃至２１．ｌに順次ラッチされる。

この１ライン（１主走査ｖＡ）分の画素データのラッチ
が終了すると、水平起動信号ＳＴＨによって第２ラツチ
回路２３１乃至２３．、に第１ラツチ回路２１１乃至２
１．、の各画素データがそれぞれ一斉にラッチされる。

この第２ラッチ回路２３１乃至２３７の出力は必要に応
じてレベルシフタ２４＋乃至２４゜によって電圧レベル
が変換されてデコーダ２５．乃至２５．１に供給されて
、各ｍビットの画素データはデコードされ、その２＠の
値の何れかに応じた一つの端子に出力される。

デコーダ２５１乃至２５．１のそのデコード出力は選択
回路２６＋乃至２６７に供給され、選択回路２６１乃至
２６．には共通に電圧値ｖｏ乃至■３が与えられている
。■、乃至■３は入力映像信号のとり得る階調と対応し
て２＠の種類の値をとるものである。従って各選択回路
２６１乃至２６．。

においては、デコーダ２５．乃至２５．１においてデコ
ードされた出力に応じて電圧Ｖｏ乃至Ｖ、の何れか一つ
が選択されて出力端子２７１乃至２７゜に出力され、こ
の出力端子２７．乃至２７、は図に示してないが液晶セ
ルの駆動端子、例えばソースパスに印加される。

１主走査線分のデータが第１ラツチ回路２１１乃至２１
．、にラッチされると、これらデータは同時に第２ラツ
チ回路２３．乃至２３．１にラッチされ、また次の主走
査線信号の画素データが第１ラツチ回路２１１乃至２１
．に順次ラッチされる。

以上のことが繰返されることになる。なおレベルシフタ
２４．乃至２４．１はその前段側はディジタル処理系で
あって、電源としてはいわゆるＶ　Ｄ　１１　ｒＶＳＳ
系が用いられているが、液晶セル側においてはこれと異
ったその液晶セルに対応した適切な値がとるようになさ
れており、このためにその電圧を変換する作用をするも
のである。各画素データはｍビットであるから２−個の
輝度レベルをとるものであり、これに応じてその電圧ｖ
ｏ乃至Ｖ。

の何れかが選択されて出力されるが、時によるとＶｏ乃
至ｖ３のどの電圧をも選ばないことができると便利な場
合があり、このためにはいわゆるインヒビット機能をデ
コーダ２５．〜２５７に持たせればよい。

互ｉ二茨圭望号 第２図は入力ディジタル映像信号がカラー映像画像の場
合の実施例を示す、映像信号の入力端子２Ｌ、２８ｅ、
２Ｌにはそのディジタル化された赤色映像信号ｖ１、緑
色映像信号ｖ、、青色映像信号Ｖｌがそれぞれ印加され
ている。この例セは各色信号の画素データが３ビツト、
即ちｍ＝３の場合を示している。また第２図において第
１図と対応する部分に同一符号を付けているが、特に各
色信号、赤色信号ＶＲ％緑色信号Ｖ、、青色信号ｖｌの
処理と対応して第１ラッチ回路、第２ラッチ回路、レベ
ルシフタ、デコーダ選択回路などのサフィクス１〜ｎに
更にサフィクスＲ，Ｇ。

Ｂを付けて示している。このような構成になっているた
め、シフトレジスタ１２の第１シフト段１２１に信号Ｓ
ＴＨがシフトされてくると、第１ラッチ回路２１１え、
２１＋Ｇ、２１１ｍに対してそれぞれ端子２８１．ｚ８
ｅ、２Ｌの色信号の画素データがラッチされる。このよ
うにして各色信号は同時に各画素ごとに順次第１ラッチ
回路にラッチされ、１ライン分の画素データのラッチが
終ると、第１ラッチ回路の各データは同時に第２ラッチ
回路に移される。以下の動作は第１図の場合と同様であ
るので特に説明をしない。

負１豆に死■入笠 液晶セル内における色フィルタの配列は、第３図Ａ、Ｂ
、Ｃに示すように各種のタイプがある。

第３図Ａは斜めのダイヤゴナルタイプであって、同じ色
フィルタが斜めに同一直線上に配列されている。−力筒
３図Ｂは縦方向のストライプタイプでありで、縦方向に
おいては同一色フィルタが配列されている。第３図Ｃは
デルタ配列タイプであって、２行ごとに同一配列となり
、しかもその２行の間においてはその一方の色フィルタ
に対し、そのピッチの半ピッチ分だけ他方の色フィルタ
は行方向にずらされている。その他の配列の形式のもの
もある。

例えば第３図Ａのダイヤゴナルタイプの配列において、
第１行目の画素信号について各色信号配列が正しく配列
されるように画素に対する駆動が行われたとしても１１
次の行に入力される映像信号をそのまま同様に分配して
駆動すると色の対応関係がずれたものになってしまう、
即ち例えば第３図への第１行目においては、赤信号、緑
信号、青信号、赤信号、緑信号、・・・の配列順で駆動
するが、第２行目については最初は赤信号ではなく青信
号で駆動し、その次は緑信号ではなく赤信号で駆動し、
また次は青信号の替りに緑信号で駆動しないと正しい表
示を行うことができなくなる。更に３行目については同
様に駆動する色信号を変更する必要があり、４行目につ
いては第１行目と同じような駆動信号をすればよい。こ
のように各行ごとに駆動する色信号の配列を変化させる
場合には、例えば第４図に示すようにすればよい。

第４図においてディジタル色映像信号入力端子２８＋＋
　、２８ｅ　、２８ｍと、出力端子２９　ａ、２９ｂ。

２９Ｃとの間にはスイッチ群３１．３２．３３がそれぞ
れ接続されており、スイッチ３１がオンとされる時は端
子２８＋、２８ｃ、２８□の信号はそのまま端子２９ａ
、２９ｂ、２９ｃへ供給される。スイッチ群３２がオン
にされた時は、端子２８ｍの信号は端子２９ｂに出力さ
れ、端子２８．。

２８１の各信号はそれぞれ端子２９ｃ、２９ａにそれぞ
れ出力される。同様にスイッチ群３３がオンとされると
、端子２　Ｌ　、　　２８ｓ　、　　２８ｉの信号はそ
れぞれ端子２９ｃ、２９ａ、２９ｂにそれ・ぞれ出力さ
れる。

各種表示パネルの色フィルタの配置状態に応じてスイッ
チ３１，３２．３３の何れかのスイッチ群を選択するが
、その選択は次のようにすればよい、即ち端子１１より
水平起動信号ＳＴＨが２進カウンタ３４に人力されて計
数され、このカウンタ３４は端子３５よりの垂直開始信
号ＳＴＶによってオアゲート３６を通じてリセットされ
る。２進カウンタ３４の計数状態が０．０の状態はアン
ド回路３７の出力によってスイッチ群３１がオンとされ
る。２ビツトカウンタ３４が１．０の状態はアンド回路
３８で検出され、２ビフトカウンタ３４が０．１の状態
はアンド回路３９で検出され、１．１の状態はアンド回
路４１で検出され、その出力はスイッチ４２、オアゲー
ト３６を通じてカウンタ３４をリセットするように構成
されている。

端子４３には３行ごとに繰返すか２行ごとに繰返すかの
指令信号Ｈ２／３が入力され、この信号が高レベルの時
はスイッチ４２がオンとされ、低レベルの場合はスイッ
チ４４がオンとされて２ビツトカウンタ３４は２を計数
ごとにリセットされて、つまり２行繰返しを行うことに
なる。端子４７に印加される信号Ｒ／Ｌは色信号の順序
の入れ替えを選定するもので、この信号が高レベルの場
合はスイッチ４８．４９をオンとし、従って端子４３の
信号Ｈ２／３が高レベルの場合は、第５図に示すように
最初のライン（１行目）ではスイッチ群３１がオンにな
って端子２８１．２８Ｇ、２８ｍは端子２９　ａ、　　
２９　ｂ、　　２９　ｃとそれぞれ接続されるが、次の
行になるとスイッチ群３２がオンにされて端子２８ｍ　
、　　２８＋＋　、　　２８ｅが端子２９ａ。

２９ｂ、２９ｃにそれぞれ接続される０次の行ではスイ
ッチ群３３がオンとなって、端子２８Ｇ。

２８ｍ、２８ｍが端子２９　ａ、　　２９　ｂ、　　２
９　ｃにそれぞれ接続される。

一方端子４７の信号Ｒ／Ｌが低レベルの場合はスイッチ
５１．５２がオンとされ、第１行目は同様にスイッチ群
３１がオンとされるが、第２行口においてはスイッチ群
３３がオンとされ、第３行目においてスイッチ群３２が
オンとされる。このような制御において先に述べた端子
４３の信号Ｈ２／３が低レベルの場合は、それぞれ端子
４３の信号が、高レベルの場合はスイッチ群３１と３２
がオンになるのが交互に繰返され、逆に低しヘルの場合
はスイッチ３１と３３がオンになることが繰返される。

このようにして第３図Ａ、Ｂ、Ｃなどに対応した液晶に
対して、これに適した信号を供給することができる。

又抜上 液晶に対する電圧印加は直流よりも交流の方が長寿命と
なる。これを多階調画像信号について行うには例えば次
のようにする。第６図に示すように、１画素信号がｍビ
ットの信号Ａ０〜Ａ、−１の場合、その各ビットごとに
端子６１の反転信号ＦＲとの排他的論理和を回路６２゜
〜６２．．でそれぞれとればよい。画素信号がＡｏ”Ａ
ｘの３ビツトの場合、これが２進数で順次変化した時の
第２図における選択回路２６での選択すべき電圧ｖ０〜
Ｖ、は第７図に示すようになる。点線６３は反転信号Ｆ
Ｒが“０”のままの場合であり、実＆１１６４が反転信
号ＦＲを“１”とした時の出力である。

反転信号ＦＲは入力画像信号のフレームごとに“１”と
“Ｏ“をとる。

このように信号が反転信号ＦＲの制御により簡単に画像
信号のＷｔ調を反転させることができる。

これを液晶に印加する電圧を同一階調で反転させるには
、第８図に示すように共通電極（各画素電極と対応する
液晶内の電極）に対する印加電圧を曲線６５で反転させ
ればよい、この場合の共通電極に対する印加電圧６５と
しては＋■、と−Ｖ。

とを、交流化用の反転信号ＦＲと同期して画像信号フレ
ームごとに交互に取るものである。また、通常、アクテ
ィブ液晶表示素子の場合において、その素子に加える電
圧に対して、液晶の画素電極に加わる電圧が、いくらか
の電位の変化をともなう場合には、その電極においてバ
ランスよく交流化されるように、印加電圧６５も同量の
電位変化をもたせることは言うまでもない、また、後述
する対向電極電圧のすべてについてこのことはあてはま
る。

第６図において画素データの各ビットを反転させる代り
に第９図に示すように、第２図中の電圧選択回路２６に
印加する電圧Ｖ、。〜■、とスイッチＳ８゜〜５ｉｌｌ
？を用い、これらスイッチＳ。。

〜Ｓｗ？を反転信号ＦＲでフレームごとに切替え、Ｖ（
１”Ｖ？　　、　　■＋　　”Ｖｂ　　、　　Ｖｚ　　
４−ｅＶ、、　　Ｖ、ＭＶ、。

間に交換を行ってもよい。

共通電極をゼロボルトとしておき、駆動信号゛、つまり
第２図中の電圧選択回路２６に印加する電圧を第１０図
に示すように正電圧■。〜Ｖｖと負電圧Ｖ−０〜Ｖ−，
とを設け、第１１図に示すようにスイッチ　Ｓ。。〜Ｓ
ｉｌ？を反転信号ＦＲでフレームごとに切替え、ｖＯＭ
ｖ−＠　＋　ｖｌ　’＝　Ｖ　−１＋　Ｖ　！”−ｘ、
　Ｖｓ　”Ｖ−３，Ｖ４”Ｖ−４，Ｖｓ　”−ｓ・Ｖ６
→ｖ−＆、ｖ、−４−？間の切替えを行うようにしても
よい、これまでの、第７図、第８図、第９図、第１０図
、第１１図のどれについても、ＶｏとＶ、を、Ｖ、とＶ
ｈ、Ｖ、とＶｓ　、ＶｓとＶ４　、Ｖ−ｅとＶｌ、Ｖ　
−＋とＶ−いＶ−１とＶ−いＶ−３とＶ−４を各々すぺ
でとりかえた場合を考え、このように、切り替えたとき
と、切り替える以前とによりノーマリホワイト（電圧が
印加されない時は光透過）とノーマリブラック（電圧が
印加されない時は光不透過）の切替に利用することもで
きる。

さらに、供給する直流電圧ｖ０〜Ｖ、　、Ｖ−０〜Ｖ−
’ｌや、共通電極電圧を切り替えることもせずに、交流
化を行うと共にノーマリホワイト及びノーマリブラック
の切替を行うようにするには第１２図に示すように第６
図に示した回路に対し、排他的論理和回路６６を設け、
これに端子６１の反転信号ＦＲと端子６７のノーマリホ
ワイト及びノーマリブラック切替信号ＮＢ／ＮＷを供給
し、その回路６６の出力を排他的論理和回路６２゜〜６
２．へ供給すればよい。

第１２図の回路において第１３図に示すように、データ
入力端の最上位ビットＡ、を高レベル′Ｈ”に固定し、
端子６７を接地し、交流化の中央レベＶ、＋Ｖ４ ルを□とすると選択回路２６より第１４図に示すように
直流電圧Ｖ０〜Ｖ、とｖ４〜Ｖ７を交流化の正、負レベ
ルに振り分けることができる。この場合は階調数が半分
になるが、共通電極い。第１３図はノーマリブラックモ
ードであるが、第１５図に示すように端子６７を高レベ
ル“Ｈ”とし、データ入力端の最高位ピッ）Ａｘを接地
すると、ノーマリホワイトモードで、かつ共通電極を制
御することなく、第１６図に示すように交流化した出力
を選択回路２６から得ることができる。

つまり第１３図と第１５図との切替えで第１４図と第１
６図との関係の何れかとされ、例えば液晶に対する印加
電圧が最大であった部分がこの切替えで液晶に対する印
加電圧が最小となり、反転画像が得られることになり、
従ってノーマリブラックとノーマリホワイトとの切替え
が可能となる。

第２図、第４図、第１２図を綜合した図を第１７図に示
す。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によればディジタル多階調画
像入力を純デイジタル処理により階調表示することがで
きる。

また前記例では液晶セル内、色フィルタ配列に応じてそ
の入力カラーディジタル画像データの各フレーム又はフ
ィールドごとの配列の交換をもディジタル処理で行うこ
とができる。

更に前記例ではディジタル多階調画像データを排他的論
理和回路を用いて論理処理で簡単に、液晶を交流駆動さ
せることができる。更に、表示パネルが、入力電圧に対
して出力となる輝度又は選別率等が直線的な関係になく
、たとえばγ補正と呼ばれる如く、直線性補正を施す必
要がある場合、外部から与える駆動電圧を、直流電圧の
設定値をあらかじめ設定することによって達成できるた
め広帯域高周波特性を有し、微妙な曲線特性を発揮する
増幅器を設置する必要がない、さらに、このように、ド
ライブ電圧が直流電圧で与えられ、構成素子はすべてス
イッチング素子によるため、きわめて低消費電力にて達
成できる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明による液晶表示駆動装置の一例を示す
ブロック図、第２＠はこの発明をカラー画素入力に対し
て適用した例を示すブロック図、第３図はカラ一液晶セ
ル９色フィルタの各種配列例を示す図、第４図は色フィ
ルタの各種配列に応じてカラー画素データの配列の入れ
換えを行うための配列制御回路の例を示す図、第５図は
その動作の説明に供するための図、第６図は多階調画像
データを処理して液晶電圧印加を交流化するための回路
例を示す図、第７図は第６図の動作を説明するための図
、第８図は液晶に印加される電圧例を示す図、第９図は
選択回路の入力電圧を切替えることによる液晶駆動交流
化の例を示す図、第１０図は液晶駆動交流電圧の他の例
を示す図、第１１図は第１０図に示した駆動電圧を選択
回路の入力電圧の切替えで発生する例を示す図、第１２
図はディジタル多階調画像データを処理して液晶交流駆
動を行い、かつノーマリブラックとノーマリホワイトと
の切替えを行う回路例を示す図、第１３図は第１２図の
回路をノーマリブラックとした状態を示す図、第１４図
はその液晶駆動電圧を示す図、第１５図は第１２図の回
路をノーマリホワイトとした状態を示す図、第１６図は
その液晶駆動電圧を示す図、第１７図は第２図、第４図
及び第１２図を綜合した図、第１８図は従来の液晶駆動
装置を示すブロック図、第１９図は従来の液晶駆動装置
の前段部分を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力された多階調デジタル映像信号の画像クロッ
   クでシフト動作されるシフトレジスタと、そのシフトレ
   ジスタの各シフト段よりの出力によって上記映像信号が
   ラッチされる第１ラッチ回路と、 その第１ラッチ回路にラッチされた映像信号のうち１主
   走査線分のデータを同時にラッチされる第２ラッチ回路
   と、 その第２ラッチ回路の各画素データをそれぞれデコード
   するデコーダと、 そのデコーダからの出力によって制御されて対応した駆
   動電圧の一つを選択して液晶セルの駆動端子に出力する
   選択回路とを具備する液晶駆動装置。