液晶顯示元件的驅動方法及電子裝置的製作方法
2023-05-10 17:40:21 2
專利名稱：液晶顯示元件的驅動方法及電子裝置的製作方法
專利說明液晶顯示元件的驅動方法及電子裝置 [發明所屬的技術領域]本發明涉及液晶顯示元件的驅動方法及電子裝置。有一種國際公開的國際申請WO93/18501號公報中發表的液晶顯示裝置的驅動方法(Multi-Line Selection法，即多線選擇法，以下稱MLS)。在該驅動方法中，掃描電極和信號電極交叉成矩陣狀，構成矩陣狀的像素，在這樣的構成矩陣狀的像素的液晶顯示面板中，將多個掃描電極作為一組同時選擇，依次選擇其每一組。
圖5表示同時選擇各4行掃描電極(4條掃描電極)的驅動方法。在圖5中，Y1～Y8表示加在掃描電極上的掃描電位波形，X1表示加在信號電極上的信號電位波形。在構成一幀(F)的4場1f～4f的各場的選擇期間(H)內，將選擇電位V3或-V3加在掃描電極上。
圖3表示加在液晶上的電壓和亮度的關係。液晶1雖然在驅動電壓低的方面有利，但又具有(飽和電壓/閾值電壓)＝(Vs1/Vt1)大的不利的一面。另一方面，液晶2雖然在(飽和電壓/閾值電壓)＝(Vs2/Vt2)小的方面有利，但在不得不提高驅動電壓的方面不利。在進行MLS的情況下，掃描電極數目多時，即使提高了驅動電壓，也多半使用具有液晶2這樣的特性的液晶。另一方面，在掃描電極數目少的情況下(32條以下時)，多半使用具有液晶1這樣的特性的液晶。在上述的圖5所示的同時選擇4條掃描電極的現有的驅動方法中，設想使用具有液晶1這樣的特性的液晶，用加在液晶上的有效電壓的導通/關斷比達到最大的電壓進行驅動。在此情況下，例如使用閾值電壓Vt1為1.2伏的液晶1，驅動掃描電極為32行的液晶面板時，將V3設定為大約2.7伏，將V2設定為大約1.9伏。另外，在驅動掃描電極為64行的液晶面板時，將V3設定為大約3.6伏，將V2設定為大約1.8伏。因此，驅動電壓的電平數需要7個，從掃描電極側驅動電路輸出的選擇電位高，從掃描電極側驅動電路輸出的選擇電位和從信號電極側驅動電路輸出的信號電位之差也大。因此，在同時選擇4條掃描電極的現有的驅動方法中，電源電路變得複雜，功耗增大，難以在一個IC中製作掃描電極驅動器和信號電極驅動器。
因此，本發明的目的在於提供一種能減少驅動電壓電平數、以及降低功耗的液晶顯示元件的驅動方法及電子裝置。為了達到上述目的，本發明的液晶顯示元件的驅動方法是用分別配置了規定數目的液晶顯示元件的多個掃描電極、以及與該多個掃描電極交叉、分別對應於上述規定數目的液晶顯示元件的規定數目的信號電極，使上述各液晶顯示元件顯示該各液晶顯示元件應顯示的灰度的液晶顯示元件的驅動方法，其特徵在於，包括以下步驟通過將利用規定加在上述多個掃描電極上的電壓的正交函數而特別指定的、預先規定的三種電壓中的一種電壓的掃描信號同時加在三個掃描電極上，同時選擇上述三個掃描電極的分別配置的上述規定數目的液晶顯示元件的步驟；以及將利用規定上述灰度的顯示數據而特別指定的上述三種電壓中的一種電壓的數據信號加在上述各信號電極上的步驟。另外，上述三種電壓中最大的電壓和最小的電壓最好使其振幅彼此相同，而極性相反。
另外，本發明的電子裝置的特徵在於採用液晶顯示元件的驅動方法。
本發明的液晶顯示裝置是將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置，將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組，按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置，其特徵在於在某一期間互相正交的選擇信號同時被供給屬於同一組的各個掃描電極，驅動電位電平數為3個電平，而且供給掃描電極的最大電壓振幅和供給信號電極的最大電壓振幅變為相同。
本發明的液晶顯示裝置的驅動方法是將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置，將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組，按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於在某一期間互相正交的選擇信號同時被供給屬於同一組的各個掃描電極，驅動電位電平數為3個電平，而且供給掃描電極的最大電壓振幅和供給信號電極的最大電壓振幅變為相同。
本發明的液晶顯示裝置的驅動電路是驅動將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置，將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組，驅動按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於在某一期間互相正交的選擇信號同時被供給屬於同一組的各個掃描電極，驅動電位電平數為3個電平，而且供給掃描電極的最大電壓振幅和供給信號電極的最大電壓振幅變為相同。
圖1是表示本發明的液晶顯示裝置的第一實施例的驅動方法的一例的驅動波形圖。
圖2是表示本發明的液晶顯示裝置的第二實施例的驅動方法的一例的驅動波形圖。
圖3是表示加在液晶上的有效電壓和亮度的光學特性之一例的圖。
圖4是表示液晶顯示裝置之一例的框圖。
圖5是表示現有的液晶顯示裝置的驅動方法的驅動波形圖。
圖6是第一實施例的液晶顯示裝置的掃描電極側驅動電路(Y驅動器)的框圖。
圖7是將多個掃描電極側驅動電路(Y驅動器)級聯的接線圖。
圖8是第一實施例的掃描電極側驅動電路的電位選擇器222的框圖。
圖9是第一實施例的信號電極側驅動電路(X驅動器)的框圖。
圖10是第一實施例的信號電極側驅動電路(X驅動器)中的不一致數判斷電路的電路圖。
圖11是第一實施例的信號電極側驅動電路(X驅動器)中的電位選擇器260的框圖。
圖12是該電位選擇器260的真值表。
圖13是說明第一實施例的電源電路的電荷泵工作的電路圖。
圖14是第一實施例中使用的電源電路的框圖。
圖15是表示電源電路的各種變例的框圖。
圖16是表示本發明的第四實施例的各種電子裝置的圖。
圖17是構成第三實施例的電光裝置的第一基板的平面圖。
圖18是構成第三實施例的電光裝置的第二基板的平面圖。1.第一實施例1.1.實施例的總體結構圖4是表示本實施例的作為電光裝置的一例的液晶顯示裝置的框圖。本實施例的液晶顯示裝置是使在內表面上形成了掃描電極54(Y1～Yn)的第一基板和在內表面上形成了信號電極53(X1～Xn)的第二基板相向，在該一對基板之間夾持著液晶分子具有扭曲180°以上的扭曲取向的STN(超扭曲向列)型液晶的液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置將各偏振片配置在一對基板的外側，將延遲片配置在至少一片偏振片和基板之間。另外，在本實施例中，以反射型液晶顯示裝置為例進行說明，該反射型液晶顯示裝置將反射片配置在與觀察側相反一側的偏振片的外側，如果將電壓加在液晶上，則呈黑色顯示。
另外，圖4中的掃描線驅動器52(也稱為掃描電極側驅動電路或Y驅動器)將後面所述的掃描電位波形加在掃描電極54上，信號線驅動器51(也稱為信號電極側驅動電路或X驅動器)將下面說明的信號電位波形加在信號電極53上，配置在掃描電極54和信號電極53的交點上的像素呈矩陣狀，根據掃描電位波形和信號電位波形的電壓差，將有效電壓加在像素位置的液晶上，如果施加電壓時該有效電壓值超過液晶的飽和值，則進行導通顯示(黑色顯示)，如果施加閾值以下的有效電壓，則進行關斷顯示(白色顯示，但在液晶面板為彩色顯示裝置的情況下，進行與該像素對應的顏色的顯示)，在閾值和飽和值之間的有效電壓作用下，變成導通和關斷之間的中間色調的顯示。另外，也可以構成液晶顯示裝置作為透射型顯示裝置，通過施加超過液晶的飽和電壓的有效電壓進行導通顯示，通過施加比閾值低的有效電壓進行關斷顯示。
圖1是表示圖4所示的液晶顯示裝置的驅動波形的圖。圖1所示的驅動方法是同時選擇各三條掃描電極(三行)，以三行為單元依次選擇的驅動方法(多線選擇法)。即從上面開始第一條至第三條掃描電極構成第一組，第四條至第六條構成第二組，圖中未示出的其他掃描電極也一樣。
這裡，一幀被分割成四場(f1～f4)。如參照第一至第三場(f1～f3)，則根據正規正交行列，某一期間呈互相正交的信號極性的選擇電位同時被供給各組的掃描電極即被選擇的掃描電極(例如，同時選擇的三行中的一行的選擇電位的信號極性與其他的信號極性相反，在一幀期間各行被選擇三次，其中信號極性與其他相反的選擇電位被施加一次)。可是，在第四場(f4)中，加在各掃描電極上的選擇電位的極性全部相同。而且，在第一幀和第二幀中通過施加極性相反的選擇電位，進行交流驅動。另外，也可以不在每一幀中進行極性切換，而是在某一周期進行極性切換。
在該驅動方法中，選擇一行的選擇期間(H)周期性地到來並分散在一幀期間(1F)內，在構成一幀的f1～f4四場中的每一場中，各行被選擇一次。Y1～Y6是加在實際的掃描電極上的掃描電位波形，它被加在圖4中的液晶顯示裝置的框圖所示的Y1～Y6各掃描電極上。而且，X1是信號電位波形，表示加在進行圖4中的信號電極X1上所示的顯示時的信號電極上的信號電位波形。
如圖1所示，本實施例的特徵之一在於使掃描電位波形的選擇電位和信號電位波形的電位振幅變為相同。具體地說，以Vc為基準(例如0V)，使掃描電位波形的正極性側的選擇電位V1和信號電位波形的正極性側的電位V1為同一電壓電平，使掃描電位波形的負極性側的選擇電位-V1和信號電位波形的負極性側的電位-V1為同一電平。由於這樣處理，所以能使驅動電壓的電平數從圖5所示的7電壓電平減少到3電壓電平。另外，關於所使用的液晶的特性雖然前面在圖3中已經說明過，但在本實施例中假定使用液晶2。
如果使用該液晶，雖然驅動電壓稍微增高一些，但即使導通/關斷狀態的有效電壓的差值小，也能確保對比度。以下，更具體地進行說明。例如，拿掃描電極的條數為33條的情況來說，在採用上述的驅動方法的情況下，液晶的閾值電壓為1.41V時，相對於Vc＝0[V]加在液晶上的電壓V1約為1.4伏。這時加在液晶上的有效電壓的(導通電壓/關斷電壓比)約為1.086。在圖3中，由於Vs1/Vt1為1.07左右，所以滿足1.07＜1.086，能確保充分的對比度。換句話說，如果採用本實施例，±V1的電壓為2.8V即可。由於一般的小型電子裝置的電源電壓多半為3V，所以在這樣的情況下，不使用任何升壓電路，也能驅動電光裝置。
1.2.掃描電極側驅動電路的結構其次，用圖6說明相當於圖4中的掃描線驅動器52的本實施例的掃描電極側驅動電路(Y驅動器)220。另外，在本實施例中使掃描電極數為33條進行說明。掃描電極側驅動電路220是半導體集成電路，如該圖所示，備有接收來自MPU等的顯示數據或控制信號，根據來自生成驅動液晶顯示裝置所必要的定時信號或顯示數據的控制電路(圖中未示出)的信號，按照幀啟動脈衝YD或閂鎖脈衝LP等作成每場的掃描電極的電位選擇的列圖形的碼發生部221、以及後面所述的各種電路。
在本實施例中，在選擇期間加在掃描電極Y1～Yn上的電位為V1或-V1，在非選擇期間為0V，合計為3電位電平，所以對電位選擇器222的選擇控制信息在每個掃描電極Y1～Yn需要2位。因此，同時選擇多行用的碼發生部221用幀啟動脈衝YD將場計數器(圖中未示出)和第一及第二移位寄存器223、224初始化後，在第一場中將表示加在各掃描電極上的選擇電位的電位選擇列圖形的2位的電位選擇碼D0、D1傳輸給串並聯變換用的第一移位寄存器223及第二移位寄存器224。第一移位寄存器223及第二移位寄存器224分別是對應於掃描電極條數的33位移位寄存器，第一移位寄存器223根據移位時鐘CK存儲低位的電位選擇碼D0，第二移位寄存器224根據同一個移位時鐘CK存儲高位的電位選擇碼D1。由碼發生部221的時序生成電路(圖中未示出)生成移位時鐘CK。移位寄存器對移位時鐘CK來說並不是單一的66位的移位寄存器，對移位時鐘CK設有並列的33位的第一及第二移位寄存器223、224，所以能用比閂鎖脈衝LP低的頻率工作，能使功耗降至極低。
第一移位寄存器223及第二移位寄存器224的各位的電位選擇碼D0、D1以移位時鐘CK的發生為契機，向相鄰的位移動，輸出維持一個選擇時間Δt。該移位寄存器的輸出被供給電平移位器225，從其低邏輯振幅變換到高邏輯振幅。另外，在液晶的驅動電壓比移位寄存器等的邏輯電壓低的情況下，不需要電平移位器。從電平移位器225輸出的高邏輯振幅電平的電位選擇碼D0、D1與同時進行了電平變換的液晶交流化信號FR一起被供給作為波形形成部的解碼器227，生成選擇控制信號。通過利用該選擇控制信號對電位選擇器222進行開閉控制，將上述圖1所示的電位V1、Vc(0V)、-V1中的某一個加在各掃描電極Y1～Yn上。
圖8是電位選擇器222的框圖。電位選擇器222由以下各開關構成電位V1從後面所述的電源電路加在輸入端上的模擬開關222A、電位Vc加在輸入端上的模擬開關222B、以及電位-V1加在輸入端上的模擬開關222C。選擇控制信號Q1、Q2、Q0分別被輸入這些模擬開關中。
在本實施例中，如圖7所示，前提是利用初級Y驅動器2201和次級以後的Y驅動器2202～220n，並使用選擇端MS，改變碼發生部221的功能，以便能級聯多個掃描電極側驅動電路(Y驅動器1～n)。即，在由上述的幀啟動脈衝YD進行的初始化後，在初級Y驅動器2201中，按照發生電位選擇碼的時序向上述的兩個移位寄存器223、224移動，而在次級以後，由於選擇端MS變成低電平輸入，所以不自動地按照發生電位選擇碼的時序移動。次級以後的Y驅動器2～n從FSI輸入端輸入初級的進位信號(FS)，最初向上述的兩個寄存器223、224發生電位選擇碼。然後，在輸出了來自最後一級的Y驅動器n的進位信號(FS)時，是第一場結束的時刻。這時由於還沒有從控制器發來第二場的啟動信號，所以使最後一級的Y驅動器n的進位信號(FS)反饋到初級的Y驅動器1的FSI端及X驅動器的FS端，對上述的兩個移位寄存器223、224發生第二場的電位選擇碼。此後，與上述的第一場同樣地進行工作，其次依次按照第二場、第三場的順序直至第四場結束，轉移到下一場(第一場)的工作。以上的功能能緩和同時選擇行數和Y驅動器的端子數對控制器的制約，能使用與現有的電壓平均化法的情況相同頻率的幀啟動脈衝YD、閂鎖脈衝LP。
1.3.信號電極側驅動電路的結構其次，說明信號電極側驅動電路(X驅動器)的結構。X驅動器是圖9所示結構的半導體集成電路，能通過片選輸出CEO和片選輸入CEI相互級聯。圖中，251是片選控制電路，具有作為有源低態的自動省電電路的功能。253是定時電路，主要根據從控制電路(圖中未示出)供給的信號形成所需要的定時信號等。255是輸入寄存器，存儲每次移位時鐘XSCL下降時依次採集以啟動信號E的發生為契機從控制電路傳輸的顯示數據DATA(1位、4位、或8位)的1掃描行的顯示數據DATA。
256是寫入寄存器，根據閂鎖脈衝LP的下降，一併閂鎖來自輸入寄存器255的1掃描行部分的顯示數據DATA，耗費一個移位時鐘XSCL以上的寫入時間，寫入幀存儲器(SRAM)252的存儲矩陣中。257是行地址寄存器，每次根據掃描啟動信號YD進行初始化後施加寫入控制信號WR或讀出控制信號RD時依次選擇幀存儲器252的行(字線)。258是信號電位推斷電路，根據來自幀存儲器252的顯示數據和掃描電極的電位選擇圖形構成的組，推斷加到對應的信號電極上的電位信息。
259是電平移位器，將來自信號電位推斷電路258的低邏輯振幅電平的信號變換成高邏輯振幅電平的信號(在液晶的驅動電壓比信號電位推斷電路258等的邏輯電壓低的情況下，不需要電平移位器)。260是電位選擇器，根據從電平移位器259輸出的高邏輯振幅電平的電位選擇碼信號，從電位V1、Vc(0V)、-V1這三個電平中選擇某一個，加在各信號電極X1～Xn上。另外，如圖1所示，通常信號電位波形電平雖然是±V1中的某一個，但例如只在一部分顯示區域使用，而對於在不想顯示信息的情況下不使用的區域來說，施加Vc(0V)在降低功耗方面是有利的，所以在電位選擇器260中也可能選擇Vc(0V)。
信號電位推斷電路258備有閂鎖電路258-1、不一致數判斷電路258-2、以及閂鎖電路258-3。閂鎖電路258-1閂鎖從幀存儲器252讀出的顯示數據，從以組為單元(沿Y方向每3個像素為一組)同時選擇的3行顯示數據中輸出a1、a2、a3。在顯示數據a1、a2、a3中，像素呈導通狀態時為「1」，呈關斷狀態時為「0」。
其次，參照圖10說明不一致數判斷電路258-2的詳細情況。圖中，b1、b2、b3(從同時選擇的3行中的b1、b2、b3)是表示掃描電極的電位選擇圖形(參照圖1)的信號，如果電位是V1，則為「1」，如果是-V1，則為「0」。EX0、EX1、EX2是異或門，輸出a1和b1、a2和b2、a3和b3的「異或」。換句話說，異或門EX0、EX1、EX2對顯示數據a1、a2、a3和掃描電極的電位選擇圖形b1、b2、b3的各位進行比較，位不一致時輸出「1」，位一致時輸出「0」。258-21是解碼器，在這些不一致的位數為0或1時，使指示電位-V1的輸出的選擇控制信號Q0上升，在不一致的位數為2或3時，使指示電位V1的輸出的選擇控制信號Q1上升。
圖11是表示電位選擇器260的框圖。由上述的不一致數判斷電路258-2生成的選擇控制信號Q0、Q1通過閂鎖電路258-3和電平移位器259被輸入到電位選擇器260。該電位選擇器260備有模擬開關261、262，電位V1、-V1被供給各自的輸入端。而且，上述的選擇控制信號Q0、Q1分別被輸入到它們的控制端。由這些模擬開關從兩個電平的電位中選擇一個。另外，對應於圖1的1F期間內的顯示數據a1、a2、a3的值，將在每場中實際選擇的電位示於圖12(a)的真值表中，圖12(b)中示出了加在掃描電極上的選擇電位與1F期間的極性相反時的真值表。
現在更詳細地說明該電位選擇的工作。首先，參照圖4，由於掃描電極Y1～Y3的第一列的像素全部呈導通狀態，所以對應的顯示數據a1、a2、a3為「1」、「1」、「1」。同樣，對於掃描電極Y4～Y6的第一列的像素來說，對應的顯示數據a1、a2、a3為「1」、「1」、「0」。其次，參照圖1，在第一場(f1)中加在各組掃描電極上的電位按照從上至下的順序為V1、-V1、V1，所以電位選擇圖形b1、b2、b3為「1」、「0」、「1」。因此，如果與顯示數據a1、a2、a3＝「1」、「1」、「1」相比較，則不一致數為「1」。因此，在圖1中的第一場(f1)的第一組選擇期間(1h)內，信號電位波形X1的電平被設定為-V1。
其次，在第二組選擇期間(2h)內，如果比較對應的顯示數據a1、a2、a3＝「1」、「1」、「0」和電位選擇圖形b1、b2、b3＝「1」、「0」、「1」，則不一致數為「2」。因此，在圖1中的第一場(f1)的第二組選擇期間(2h)內，信號電位波形X1的電平被設定為V1。在其他場及其他組選擇期間內，也同樣決定信號電位波形X1的電平。然後，如果第一場(f1)的顯示結束，則在第二幀(2F)以後，在每一幀中一邊使掃描電位及信號電位的極性反轉，一邊反覆進行同樣的工作。
1.4.電源電路的結構其次，參照圖14，說明將3電平的電位供給信號電極側驅動電路和掃描電極側驅動電路的電源電路。
該電源電路的輸入電源電壓只是Vcc(第一輸入電位)、GND(第二輸入電位)，成為單一電源輸入。另外，輸入由在每一水平掃描期間發生的脈衝構成的閂鎖脈衝LP。時鐘形成電路21根據閂鎖脈衝LP，形成電荷泵電路所必要的時鐘信號，將Vcc及GND作為電源，設GND為-V1，以此為基準，決定其他電位電平。在圖1進行的說明中，雖然說明了Vc＝0V，但在該電源電路的結構中，由GND生成各驅動電位作為正側的電壓。不管按怎樣的電位關係驅動液晶顯示裝置，加在液晶上的有效電壓也相同，但只生成正側的驅動電壓的方法可使電源電路的結構變得簡單。
在該圖中，23是穩壓器，將GND作為基準，將電位Vcc(例如3V)降到2·V1(例如2.8V)，作為圖1中的電位V1輸出。另外，22是1/2降壓電路，使穩壓器23的輸出端-GND之間的電壓下降到1/2，將它作為圖1中的電位Vc輸出。另外，1/2降壓電路22通過電荷泵工作發生電位Vc。
圖13是電荷泵電路的最基本的示意圖。圖中SWa、SWb是連動開關，當一方被倒向A側時，另一方也被倒向A側。另外，在圖13中雖然用機械性的開關表示，但實際上開關SWa、SWb能用控制與A側的導通·關斷的MOS電晶體、以及控制與B側的導通·關斷的MOS電晶體這樣兩個通常的電晶體開關構成。
在開關SWa、SWb切換到A側的期間，抽運電容器Cp被用Va-Vb大小的電壓充電。其次，如果開關SWa、SWb被切換到B側，則被充電到Cp中的電荷被傳輸給後備電容器Cb。通過反覆進行該開關工作，加在Cb上的電壓、即Ve-Vd之間的電壓接近於與Vb-Va之間的電壓大致相等的值。這時，在Vd為某確定電壓的情況下，在Ve中發生比Vd高Vb-Va的電壓。反之，在Ve為某確定電壓的情況下，在Vd中發生比Ve低Vb-Va的電壓。以上是電荷泵電路的基本工作。通過將該圖所示的Va、Vb、Vd、Ve連接在某處，該電路具有作為升壓電路的功能，或者具有作為降壓電路的功能。
1.5.實施例的效果再回到圖1進行說明。在圖1中，在各掃描電極的選擇期間，加在各像素上的電壓為「2·V1」(加在掃描電極及信號電極上的電位的極性不同時)或「0」(兩電位的極性相同時)中的某一個。這裡，在導通狀態下對於全部像素來說，「2·V1」是「有利電壓」，「0」是「不利電壓」。反之，在關斷狀態下對於全部像素來說，「2·V1」是「不利電壓」，「0」是「有利電壓」。
在本實施例中，在全部4場中基於正規正交行列，有1行的選擇電位的信號極性與另一行相反的期間(1f～3f)、以及將同一極性的選擇電位加在該組內的全部行上的過程(4f)。因此，不管顯示數據的值如何，在全部4場中的3場中，有可能供給「有利電壓」。現在分不同情況說明其理由。
(1)在顯示數據的全部位相等的情況下在顯示數據的全部位相等的情況下，在第四場(4f)中能將「有利電壓」加在全部像素上。即，在應使全部像素呈導通狀態的情況(圖1中的掃描電極Y1～Y3所示的情況)下，將使對掃描電位反相的電位加在信號電極上即可，反之，在應使全部像素呈關斷狀態的情況下，施加同一電位即可。另外，在第一至第三場(1f～3f)中，如果將與第四場(4f)相同的電位加在信號電極上，則在第一至第三場中，每一次都對各個像素施加「不利電壓」。此外，由於全部是「有利電壓」，所以結果在3場中能對全部像素供給「有利電壓」。
(2)在顯示數據的位不等的情況下所謂「顯示數據的位不等的情況」是指3位中「特定的1位」的顯示數據與「剩餘的2位」不同的情況。在此情況下，第一至第三場(1f～3f)中的某一場能對全部像素施加「有利電壓」。在圖1中的掃描電極Y4～Y6的例子中，在第二場(2f)中由於掃描電位波形Y4～Y6為(「1」、「1」、「0」)，所以作為信號電位X1也可以施加電位-V1。
然後，在第四場(4f)中，對「特定的1位」施加「不利電壓」。另外，在第一至第三場(1f～3f)中，在上述的場以外的剩餘的場(在上述例中為第一、第三場)中，每一次都能對「剩餘的2位」施加「不利電壓」。結果，在此情況下也能在3場中對全部像素供給「有利電壓」。
這樣，使用圖3所示的液晶2即驅動電壓稍高而(飽和電壓/閾值電壓小)的液晶，能充分地確保實用上能接受的對比度，能將掃描電位及信號電位的振幅抑制得低一些。通過壓低驅動電壓，能減少升壓電路，簡化電源電路的結構，同時降低功耗。
2.第二實施例本實施例的液晶顯示裝置與第一實施例的結構相同，如圖4中的液晶顯示裝置的框圖所示，有掃描電極54和信號電極53，在它們之間夾著液晶分子扭曲180°以上並取向的STN(超扭曲向列)型液晶構成。以下，與第一實施例相同，以一旦施加電壓則呈黑色的反射型液晶顯示裝置為例進行說明。
圖2是表示本實施例的驅動波形的圖。本實施例的驅動方法是反覆同時選擇3條掃描電極(3行)，以3行為單元依次進行選擇的驅動方法，與第一實施例相同，在某一期間(1h～3h)內，基於互相正交那樣的正規正交行列而被選擇的信號極性的選擇電位被同時供給到同時選擇的掃描電極，在另一期間(4h)內，同一極性的選擇電位被加在各掃描電極上。
但是，第一實施例是使每場的選擇期間(H)分散在1幀期間(1F)內，與此不同，第二實施例是使在第一實施例中加在1幀期間內的4個選擇期間1h～4h連續，作為總體示出構成各個選擇期間(H)的一例。Y1～Y6是掃描電位波形，它被加在圖4中的液晶顯示裝置的框圖所示的Y1～Y6各掃描電極54上。而且，X1是信號電位波形，表示在進行圖4中的X1在信號電極上所示的顯示的情況下加在信號電極53上的信號電位波形。
在本實施例中，也使掃描電位波形的選擇電位和信號電位波形的電位振幅相同。具體地說，以Vc為基準(例如0V)，掃描電位波形的正極性側的選擇電位V1和信號電位波形的正極性側的電位V1為同一電平，掃描電位波形的負極性側的選擇電位-V1和信號電位波形的負極性側的電位-V1為同一電平。
如果採用本實施例，則在某幀中將掃描電位加在屬於任何場的掃描電極上後，在下一幀之前這些掃描電極上不施加掃描電位。因此，能用存儲3行部分的顯示數據的存儲器代替圖9所示的第一實施例的幀存儲器252，在能減少存儲器所需要的容量方面是有利的。
3.第三實施例其次，說明本發明的第三實施例。在第一及第二實施例中，掃描電極數即Y方向的像素數為33條。可是，在行動電話等中，最好還進行縱向長的(Y方向長的)顯示。這時，也可以考慮沿Y方向再設置一組與由掃描電極54及信號電極53構成的矩陣同樣的矩陣。可是，如果採用這樣的結構，布線的迂迴距離變長，顯示區域在電光裝置的全部面積中佔有的比例變小。另外，由於掃描電極數增加而為了確保顯示區域，需要使布線圖形更細，與布線的迂迴距離加長的同時，阻抗也增大，對顯示品質造成不良影響。本實施例就是要解決這樣的問題。
圖17及圖18示出了本實施例的液晶顯示裝置的第一基板及第二基板的平面圖。在圖17中，多個信號電極10與掃描電極20構成多重矩陣配置在圖像顯示區3中的第一基板1上。特別是各信號電極10由對應於像素設置的多個像素電極部分10a和與它們連接的信號布線部分10b構成，沿Y方向延伸。
另一方面，在圖18中，多個掃描電極20與分別連接在多個信號電極10上的多個像素電極部分10a和1行的掃描電極分別重疊地配置在第二基板2上。即各掃描電極沿X方向延伸。掃描電極20和信號電極10相當於圖4中的掃描電極54和信號電極53。100是驅動電路，由信號線驅動器及掃描線驅動器構成。
在圖17中，連接靠近驅動電路100一側的信號電極10的一端和驅動電路100的多條第一迂迴布線31被配置在邊框區域4中。另外，連接設置在第一基板1上的上下導通端子40和驅動電路100的多條第二迂迴布線32也配置在邊框區域4中。另外，如圖17及圖18所示，多個上下導通材料41被設置在邊框區域4中的第一基板1及第二基板2之間，上述上下導通材料41用來導電性地連接設置在第一基板1上的上下導通端子40和掃描電極20在第二基板2上沿邊框區域4內延伸設置的端部20a。
如上所述，如果採用本實施例，則由於利用第一迂迴布線31連接在邊框區域4中靠近驅動電路100一側的信號電極10的一端和驅動電路100，所以第一迂迴布線31幾乎不需要沿圖像顯示區3的周圍迂迴(參照圖17)。即，第一迂迴布線31的布線長度基本上非常短就可以。
這裡，在圖17所示的雙重矩陣結構的情況下，被供給掃描信號Y1、Y2、…的各掃描電極20的寬度達兩個像素部分，以便與由被供給圖像信號X1、X2、…的兩條相鄰的信號電極10構成的沿Y方向排列的像素相向。另一方面，與不具有多重矩陣結構的情況(即，與掃描電極和信號電極的交點一一對應地規定一個像素的、可以說是單重矩陣結構的情況)相比，掃描電極20的總數變為1/2左右。
而且，一般說來，在信號電極10的多重矩陣結構為n(n是2以上的自然數)重矩陣結構的情況下，各掃描電極20的寬度變成n個像素部分，以便與由n條相鄰的信號電極10構成的沿Y方向排列的像素相向，與不具有多重矩陣結構的情況相比，掃描電極20的總數變為1/n左右。另一方面，雖然第一迂迴布線31的條數增加到n倍，但由於第一迂迴布線31的長度本來就短，所以即使條數增加了，但邊框區域4擴展的趨勢卻小了。
因此，在本實施例中，著眼於與這些多重矩陣結構有關的掃描電極20的寬度及總數，如圖17所示，接觸在與掃描電極20的端部20a連接的上下導通材料41上的上下導通端子40和驅動電路100利用第二迂迴布線32連接。因此，與不具有多重矩陣結構的情況相比，第二迂迴布線32的總數減少到1/n左右。例如，假設圖像顯示區3沿X方向為100個像素、且沿Y方向為66個像素，則第二迂迴布線32有33條就夠了。
於是，作為總體能使第二迂迴布線32在邊框區域4中佔有的區域與不具有多重矩陣結構的情況相比減少到1/n左右。即，儘管使用單片結構的驅動電路100，但能極其有效地抑制第二迂迴布線32在邊框區域4中迂迴的面積的增加。反之，如圖18所示，由於掃描電極20具有各像素的n倍左右的寬度，遠比信號電極10的寬度寬，所以幾乎不需要與使用單片結構的驅動電路100相伴隨的微細化。
以上的結果如圖17所示，利用布線長度較短的第一迂迴布線31和總數較少的第二迂迴布線32，能使邊框區域4相對於圖像顯示區3縮小。此外，考慮到第一基板1及第二基板2貼合時的基板偏移等，對應於多重數n，邊框區域4內需要一定面積的上下導通端子40的總數為1/n左右即可，所以更容易縮小邊框區域4。
而且，這樣利用布線長度較短的第一迂迴布線31和總數較少的第二迂迴布線32，能抑制從驅動電路100至掃描電極20及信號電極10的布線電阻的增加。因此，能預先防止由布線電阻的增加引起的圖像信號和掃描信號的變差，用電壓供給性能較低的或耐壓低的驅動電路100也能進行品位足夠高的圖像顯示，還連帶降低驅動用的功耗。
這時，由於能使由驅動電路100供給信號電極10的圖像信號在1幀中的選擇時間對應於多重數n而成為n倍，所以通過降低佔空比，也能降低驅動電壓，同時圖像顯示區3中的對比度比和亮度也增高。此外，這樣構成的多重矩陣結構的信號電極10、第一迂迴布線31、第二迂迴布線32、以及單片結構的驅動電路100都能利用現有的微細化技術充分地作成，所以在實踐上是非常有利的。
在本實施例中，如圖18所示，特別是掃描電極20從圖像顯示區3的兩側向其內部交替地呈梳齒狀布線。因此，將僅為掃描電極20的總數一半的上下導通材料41設置在圖像顯示區3的一側即可，如圖17所示，也可以將位於圖像顯示區3的兩側的邊框區域4部分上的各個第二迂迴布線32的一半設置在第一基板1上。其結果是，能平衡地將第二迂迴布線32配置在邊框區域4中。例如，假設圖像顯示區3沿X方向有100個像素、且沿Y方向有66個像素，則第二迂迴布線32在一側設置17條，在另一側設置18條就足夠了。這樣能平衡地使X方向兩側的邊框區域變窄。
4.第四實施例將採用第一至第三實施例所示的驅動方法的液晶顯示裝置作為行動電話或小型信息裝置等電子裝置使用，能實現顯示品質好、功耗低、成本低、體積小的電子裝置。
圖16是表示各種使用本發明的液晶顯示裝置的電子裝置的例子的外觀圖。圖16A是表示行動電話的斜視圖。1000表示行動電話本體，其中1001是使用本發明的反射型液晶顯示裝置的液晶顯示部。圖16B是表示手錶型電子裝置的圖。1100表示鐘錶本體。1101是使用本發明的反射型液晶顯示裝置的液晶顯示部。該液晶顯示裝置與現有的鐘表顯示部相比具有高精細的像素，也能進行電視圖像顯示，能實現手錶型電視。
圖16C是表示文字處理器、個人計算機等攜帶型信息處理裝置的圖。1200表示信息處理裝置，1202表示鍵盤等輸入部，1206表示使用本發明的液晶顯示裝置的顯示部，1204表示信息處理裝置本體。因為各個電子裝置是利用電池驅動的電子裝置，所以通過作成驅動電壓低的IC化的驅動電路，能延長電池壽命。另外，通過單片的驅動器IC化，能大幅度地減少零部件個數，能更加輕量化·小型化。
5.變例本發明不限於上述的實施例，例如如下進行的各種變形都是可能的。
(1)圖14所示的電源電路能像圖15(a)那樣變形。圖中從穩壓器23輸出的電壓利用具有同一電阻值的電阻器24、25進行分壓，從兩者的連接點輸出電位Vc。26是由運算放大器構成的電壓跟隨器電路，穩定地輸出該電位Vc。
(2)另外，在第一至第三實施例中應用的電子裝置的電源電壓為1.8伏的情況下，也可以採用圖15(b)所示的電源電路。在該圖中，在圖(a)的前級設有2倍升壓電路27，預先將1.8伏升壓到3.6伏左右。其後的結構與該圖(a)相同。
(3)另外，在圖14或圖15(a)所示的電源電路的前級也可以插入圖15(c)所示的電路。圖中28、29是互補設定導通/關斷狀態的開關，選擇由2倍升壓電路27升高的電壓或電壓Vcc中的某一方。這裡，也可以根據電壓Vcc，利用跨接線等供給對兩個開關28、29的選擇信號。即，也可以設定電壓Vcc為3伏時開關29呈導通狀態，電壓Vcc為1.8伏時開關28呈導通狀態。如果這樣構成，則不管本體裝置能供給的電源電壓如何，都能使用公用的電源電路。
(4)在上述的第一實施例中，雖然使選擇期間分散為4次，但也可以集中每2h期間分散為兩次，還可以採用特開平9-15556所示的分散方法。另外，在上述各實施例中雖然以同時選擇的行數為3行的情況為例進行了說明，但同時選擇的行數也可以是2、4、5、6、7、…任意的行。另外，在上述第一及第二實施例中，雖然說明了驅動的掃描電極數為33的情況，但當然能任意地決定掃描電極數。
(5)另外，在上述的各實施例中，雖然說明了在電光裝置中進行二值顯示(導通顯示/關斷顯示)的例，但在將選擇期間加在信號電極上的電壓波形作為脈寬灰度(PWM)的情況下、或作為幀灰度(FRC)的情況下等灰度顯示的情況下同樣能實現。
(6)另外，在上述的各實施例中，雖然作為液晶面板中的液晶舉例示出了反射型STN型，但液晶不限於此，也可以使用鐵電型或反鐵電型等具有雙穩態的液晶、或高分子分散型液晶、或TN型液晶、或向列液晶等各種液晶。另外，雖然以反射型為例說明了液晶面板，但也能將本發明用於透射型液晶面板中。
(7)另外，在上述的各實施例中，雖然以簡單矩陣型液晶面板為例說明了液晶面板，但在下述的結構中也可以採用本發明的驅動方法將像素電極呈矩陣狀配置在面板的一片基板上，將由兩端型非線性元件構成的開關元件連接在該像素電極上，液晶層和兩端型開關元件串聯連接在掃描電極和信號電極之間，構成有源矩陣型液晶面板。如上所述，如果採用本發明，則由於能將驅動電壓抑制得較低，而且能減少驅動電壓電平數，所以能降低液晶顯示裝置的電源電路、驅動電路、液晶面板等的總功耗，能簡化電源電路和驅動電路。因此，能實現顯示品質好、功耗低、成本低、體積小的電子裝置。
權利要求
1.一種液晶驅動方法，該方法是用分別配置了規定數目的液晶顯示元件的多個掃描電極，以及與該多個掃描電極交叉、各自對應於上述規定數目的液晶顯示元件的規定數目的信號電極，使上述各液晶顯示元件上顯示出該各液晶顯示元件應顯示的灰度的液晶顯示元件的驅動方法，其特徵在於，包括以下步驟利用規定加在上述多個掃描電極上的電壓的正交函數，通過將特定的、預先規定的三種電壓中的一種電壓的掃描線同時加在三個掃描電極上，同時選擇在上述三個掃描電極的每一個上配置的上述規定數目的液晶顯示元件的步驟；以及利用規定上述灰度的顯示數據，將特定的上述三種電壓中的一種電壓的數據信號加在上述各信號電極上的步驟。
2.如權利要求1所述的液晶顯示元件的驅動方法，其特徵在於使上述三種電壓中的最大的電壓和最小的電壓的振幅彼此相同、而極性相反。
3.一種電子裝置，其特徵在於採用權利要求1所述的液晶顯示元件的驅動方法。
4.一種液晶顯示裝置，該裝置是將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置、將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組、按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置，其特徵在於在某一期間互相正交的選擇信號同時被供給屬於同一組的各個掃描電極，驅動電位電平數為3個電平，而且供給掃描電極的最大電壓振幅和供給信號電極的最大電壓振幅相同。
5.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特徵在於對上述信號電極施加上述第一或第二電位，以便加在上述各掃描電極和上述各信號電極的各交叉部分上的電壓對該交叉部分的顯示數據成為p次(p＞(n+1)/2)有利電壓，成為n+1-p次不利電壓。
6.如權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特徵在於施加上述有利電壓的次數p等於上述各組的掃描電極數n。
7.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特徵在於上述第一電位及上述第二電位是以加在上述各掃描電極上的電位的平均值為中心、極性相反、絕對值相等的電位。
8.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特徵在於設定上述各電位，以便「加在液晶上的有效電壓的導通電壓/關斷電壓」≥「液晶的飽和電壓/閾值電壓」。
9.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特徵在於屬於上述各組的上述掃描電極數各為3條。
10.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特徵在於上述掃描電極和上述信號電極交叉配置成多重矩陣結構。
11.一種液晶顯示裝置，該裝置是將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置、將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組、按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置，其特徵在於有選擇地將第一電位、或以加在上述各掃描電極上的電位的平均值為中心、相對於該第一電位極性相反而絕對值相等的第二電位中的某一電位加在上述信號電極上，在上述第一或第二電位被加在上述信號電極上的期間內，上述第一或第二電位被有選擇地加在與顯示位置對應的掃描電極上。
12.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特徵在於供給上述同一組的掃描電極的選擇信號在1幀期間內分多次供給。
13.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特徵在於供給上述同一組的掃描電極的選擇信號在1幀期間內一次集中供給。
14.一種液晶顯示裝置的驅動方法，該方法是將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置、將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組、按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於在某一期間互相正交的選擇信號同時被供給屬於同一組的各個掃描電極，驅動電位電平數為3個電平，而且供給掃描電極的最大電壓振幅和供給信號電極的最大電壓振幅相同。
15.如權利要求14所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於對上述信號電極施加上述第一或第二電位，以便加在上述各掃描電極和上述各信號電極的各交叉部分上的電壓對該交叉部分的顯示數據成為p次(p＞(n+1)/2)有利電壓，成為n+1-p次不利電壓。
16.如權利要求15所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於施加上述有利電壓的次數p等於上述各組的掃描電極數n。
17.如權利要求14所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於上述第一電位及上述第二電位是以加在上述各掃描電極上的電位的平均值為中心、極性相反、絕對值相等的電位。
18.如權利要求14所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於設定上述各電位，以便「加在液晶上的有效電壓的導通電壓/關斷電壓」≥「液晶的飽和電壓/閾值電壓」。
19.如權利要求14所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於屬於上述各組的掃描電極數各為3條。
20.如權利要求14所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於上述掃描電極和上述信號電極交叉配置成多重矩陣結構。
21.一種液晶顯示裝置的驅動方法，該方法是將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置、將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組、按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於有選擇地將第一電位、或以加在上述各掃描電極上的電位的平均值為中心、相對於該第一電位極性相反而絕對值相等的第二電位中的某一電位加在上述信號電極上，在上述第一或第二電位被加在上述信號電極上的期間內，上述第一或第二電位被有選擇地加在與顯示位置對應的掃描電極上。
22.如權利要求14所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於供給上述同一組的掃描電極的選擇信號在1幀期間內分多次供給。
23.如權利要求14所述的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於供給上述同一組的掃描電極的選擇信號在1幀期間內一次集中供給。
24.一種液晶顯示裝置的驅動電路，該電路是驅動將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置、將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組、按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於在某一期間互相正交的選擇信號同時被供給屬於同一組的各個掃描電極，驅動電位電平數為3個電平，而且供給掃描電極的最大電壓振幅和供給信號電極的最大電壓振幅相同。
25.如權利要求24所述的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於對上述信號電極施加上述第一或第二電位，以便加在上述各掃描電極和上述各信號電極的各交叉部分上的電壓對該交叉部分的顯示數據成為p次(p＞(n+1)/2)有利電壓，成為n+1-p次不利電壓。
26.如權利要求25所述的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於施加上述有利電壓的次數p等於上述各組的掃描電極數n。
27.如權利要求24所述的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於上述第一電位及上述第二電位是以加在上述各掃描電極上的電位的平均值為中心、極性相反、絕對值相等的電位。
28.如權利要求24所述的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於設定上述各電位，以便「加在液晶上的有效電壓的導通電壓/關斷電壓」≥「液晶的飽和電壓/閾值電壓」。
29.如權利要求24所述的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於屬於上述各組的掃描電極數各為3條。
30.如權利要求24所述的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於上述掃描電極和上述信號電極交叉配置成多重矩陣結構。
31.一種液晶顯示裝置的驅動電路，該電路是將多個掃描電極和多個信號電極互相交叉配置、將該掃描電極分成每n個(n≥2)同時選擇的掃描電極為一組、按照這些組單元選擇上述掃描電極的液晶顯示裝置的驅動方法，其特徵在於有選擇地將第一電位、或以加在上述各掃描電極上的電位的平均值為中心、相對於該第一電位極性相反而絕對值相等的第二電位中的某一電位加在上述信號電極上，在上述第一或第二電位被加在上述信號電極上的期間內，上述第一或第二電位被有選擇地加在與顯示位置對應的掃描電極上。
32.如權利要求24所述的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於供給上述同一組的掃描電極的選擇信號在1幀期間內分多次供給。
33.如權利要求24所述的液晶顯示裝置的驅動電路，其特徵在於供給上述同一組的掃描電極的選擇信號在1幀期間內一次集中供給。
全文摘要
在同時選擇4條掃描電極的現有的驅動方法中,電源電路複雜,功耗大。本發明的液晶驅動方法包括:利用規定加在上述多個掃描電極上的電壓的正交函數,將特定的、預先規定的三種電壓中的一種電壓的掃描信號同時加在三個掃描電極上,以此同時選擇上述三個掃描電極的每一個上配置的上述規定數目的液晶顯示元件的步驟;以及利用規定上述灰度的顯示數據,將特定的上述三種電壓中的一種電壓的數據信號加在上述各信號電極上的步驟。
文檔編號G09G3/20GK1375811SQ0210
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月18日 優先權日2001年3月19日
發明者伊藤昭彥 申請人:精工愛普生株式會社