专利名称：液晶驱动电路和液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及有源矩阵型液晶显示装置的低功耗技术。
背景技术：
以施加的电压的有效值控制各象素的透过率(透明度)的矩阵型液晶显示装置为防止液晶恶化现象，必须每隔一定期间反转液晶施加电压的极性，即所谓交流化。此时，由于液晶是电介质，上述交流化中，伴随液晶的充放电而消耗功率。
作为降低该消耗功率的方法，有美国专利No.5852426记载的方法。该方法设计可切换液晶驱动用电极的连接端为液晶驱动电路或外部存储容量的开关，在1个扫描期间的第一期间选择外部存储容量，在第二期间选择液晶驱动电路。这里，外部存储容量很大时，所述第一期间中，不消耗功率，可把驱动电压移动到交流振幅的大致中点处。由此，与什么都不作的情况相比，可降低消耗功率。
上述已有技术中，必须在液晶驱动电路外部设置存储容量。因此，适用该技术的情况下，有存储容量配置、对存储容量的布线的问题、还有必须对新型电路衬底进行设计并且部件数目增加的问题。
本发明的目的是提供一种矩阵型液晶显示装置及其驱动方法，不在外部设置部件，降低伴随交流化的功耗。
发明概述为解决上述问题，本发明中，如
图1所示，着眼于通过把夹住液晶的A电极和B电极在交流化定时中暂时短路，把液晶上蓄积的电荷初始化为零(或实际上为零)。即，通过伴随该短路的序列，不消耗功率，可把电压移动到交流化的大致中点处。这意味着不用在外部设置部件，得到与原有技术相同的功率降低效果。
基于这样的考虑，本发明的液晶显示控制装置和液晶显示装置要设置开关装置，用于对夹住液晶的列电极和对置电极，与交流化定时同步，并暂时把两个电极短路。另外，本发明包括与交流化定时同步地把液晶上蓄积的电荷作到规定值以下。规定值以下包括零(或实质上为零)。
附图简述图1表示本发明的原理，是液晶电路模型；图2是表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的结构的框图；图3是表示本发明的第一实施例的定时控制的输入信号的定时流程图；图4是表示本发明的第一实施例的定时控制的输出信号的定时流程图；图5是表示本发明的第一实施例的列电极驱动部和对置电极驱动部的结构的框图；图6是表示本发明的第一实施例的列电压形成部的动作说明图；图7是表示本发明的第一实施例的列电极驱动部和对置电极驱动部的动作的定时图；图8是表示本发明的第一实施例的行电极驱动部的动作的定时图；图9是表示本发明的第一实施例的液晶施加电压的定时图；图10是表示本发明的第二实施例的液晶显示控制装置的结构的框图；图11是表示本发明的第二实施例的系统接口的输入信号的说明图；图12是表示本发明的第二实施例的系统接口的输入信号的动作的定时图；图13是表示本发明的第二实施例的便携电话装置的结构的框图；图14是表示本发明的第三实施例的液晶显示控制装置的动作的定时图；图15是表示本发明的第三实施例的行电极驱动部的构成的框图；图16是表示本发明的第三实施例的行电极驱动部的动作的定时图；图17是表示本发明的第四实施例的象素构成的电路模型；图18是表示本发明的第四实施例的对象素部施加电压的定时图；图19是表示本发明的第四实施例的对象素部施加电压的定时图20是表示本发明的第四实施例的行电极驱动部的动作的定时图；图21是表示本发明的第五实施例的液晶显示装置的动作的定时图。
优选实施例描述下面使用图2到9说明本发明的第一实施例。图2是表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的结构的图。图2中，201是本发明的液晶显示装置，202是定时控制部，203是列电极驱动部，204是对置电极驱动部，205是行电极驱动部。另外，与象素部207的每一个象素相当的部分上配置3端子开关元件、液晶单元、保持容量。开关元件的漏极端子连接于列电极，栅极端子连接于行电极，源极端子连接于液晶单元和保持容量。而且，液晶单元的另一端子连接于公共的对置电极，保持容量的另一端子连接于公共的存储电极，这些都由对置电极驱动部204驱动。为实现该连接，例如列电极、行电极存储电极在夹住液晶的2块透明衬底的一侧的里面上被形成为矩阵状，对置电极在另一侧的里面上全部涂满。
下面以顺序线扫描本液晶显示装置201为前提，以使对置电极的施加电压振动，即所谓的实施常规反向驱动时为例，说明各方框的动作。
首先，定时控制部202从外部的图形控制器210接收使用开关元件的矩阵型液晶(下面称为有源矩阵型液晶)的标准的图像输入信号组。这些信号组的定时图如图3所示。之后，定时控制部202从这些信号组形成如图4所示的表示前面扫描线的扫描开始定时的FLM、表示对列电极和对置电极的电压施加定时的CL1、表示一个扫描线部分的有效显示数据的输出期间的EN、表示交流化的极性的M、表示实施短路的定时的SHT、表示对行电极的电压施加开始定时的CL3、表示一个扫描线中的各列的显示数据的输送时钟的CL2、表示一个扫描部分的显示数据的DT的各信号，并向列电极驱动部203、对置电极驱动部204、行电极驱动部205输出、另外，本实施例中，DT的每1象素做成6位的64灰度信息。
接着，图5表示列电极驱动部203、对置电极驱动部204的内部结构。图5中，501是数据锁存电路，502是列电压形成电路，503是短路开关A，504是相对电压形成电路，505是短路开关B。列电极驱动部203的输入是与DATA、CL1、CL2、EN、M、SHT和64灰度对应的列电压V0～V63，对置电极驱动部204的输入必须是作为M和相对电压的基准电压的VCOMH和用于VCOML交流化的2种。V0～V63和VCOMH、VCOML的各电压电平以外部输入的VCC电压为基础，在电源电路206形成。各电压电平的相互关系设置成与一般常规反向驱动相同，符合液晶的施加电压—透过率特性而最佳地设置。首先，在列电极驱动部203中，数据锁存电路501使用CL2来1行(一扫描线)地存储EN为高期间的DT，反复把存储的数据与CL1同步，一起作为LDT1-LDTn(后面总称为LDT)来输出的操作。列电压形成电路502对应于各列的LDT和信号M，从列电压V0～V63中选择与该象素的灰度对应的一个，作为VD(代表VD1～VDn中的一个，称为“VD”)输出。其选择动作的例子在图6表示。短路开关A503是对应于信号SHT选择来自列电压形成电路502的端子和来自对置电极的端子的之一的开关，SHT为高时，选择对置电极，为低时选择列电极形成电路的端子，作为VX(代表VX1～VXn的一个，称为“VX”)向各个列电极输出。
接着，在对置电极驱动部204中，相对电压形成电路504在输入的信号M为高时选择VCOMH，在低时选择VCOML，作为VCOMP输出。之后，短路开关B505是对应于信号SHT选择是否直接连接来自相对电压形成电路504的端子的开关，SHT为高时，切断连接，为低时作连接，将其作为VCOM向对置电极和存储电极输出。
综合以上的动作的定时图如图7所示。从图7判断出，VX和VCOM在SHT为高时，达到短路时相同的电位电平，之后SHT变为低时，则解除短路，并且成为正常的驱动动作。这与前面所述的降低消耗功率的动作是等价的。
接着，参考图2和图8说明行电极驱动部205的动作。首先，行电极驱动部205的输入是作为FLM、CL3和行电压的基准电压的VGON和VGOFF。VGON和VGOFF以外部输入的VCC电压为基础，在电源电路206形成，VGON是连接于行电极的晶体管的栅极接通时的电压电平，VGOFF是栅电极断开的电压电平。那么，行电极驱动部205的动作如图8的定时图所示，在CL3的上升沿，取FLM的高电平，将其与CL3同步，并顺序移动，作为VY输出到行电极，由此顺序移动扫描线。这个动作例如可用移位寄存器实现。
这里，例如在图2的液晶显示装置中，设施加VX1的列和施加VY1的行的交叉部为P11、设VX1和VY2的交叉部为P12，考虑P11和P12的液晶施加电压VLC11、VCL12。P11和P12的显示数据分别为(111111)、(100000)，液晶的模式为图6的NB模式。图9表示VLC11和VLC12的施加电压波形。如从图9判断，VLC11和VLC12在各个VGON期间施加VCOM和VX1的差电压后，维持VGON期间结束时的电压。此时的电压分别是与显示数据对应的电压电平，可实现与一般的常规反向驱动一样的显示。
本实施例中，以M的切换周期作为一个扫描期间，但并不限于此，解释也可以是隔多个扫描期间。此时，SHT仅对于M切换后的最初一个扫描期间输出高和低电平，此外的期间中希望为低电平。
下面，使用图10～13说明本发明的第二实施例。本发明的第二实施例示出对于显示存储器内置型液晶显示控制装置适用本发明的例子。图10中，1001是液晶显示控制装置，1002是系统接口，1003是控制寄存器，1004是定时形成部，1005是地址解码器，1006是显示存储器，1007是列电极驱动部，1008是对置电极驱动部，1009是行电极驱动部，1010是电源电路，1011是配置成矩阵状的多个象素构成的象素部。
首先，液晶显示控制装置的接口例如以所谓的MPU6800系列的总线接口为基准，如图11所示，经系统总线作为信号提供表示芯片选择的CS、选择控制寄存器的地址/数据的RS、指示动作启动的E、选择数据写入/读出的RW、作为地址/数据的实际值的D。并且，这些控制信号包括指定控制寄存器1003的地址的循环和写入数据的循环。使用图12说明这些循环中的控制信号的动作。首先，地址指定的循环中，CS为“低”、RS为“低”、RW为“低”、D设置成规定的地址值，之后，E在一定期间设置为“高”。另一方面，数据写入的循环中，CS为“低”、RS为“高”、RW为“低”、D设置成希望的数据，之后，E在一定期间设置为“高”。这些动作通过控制装置整体的操作系统和应用软件预先编程。
系统接口1002是解码上述控制信号的部分，地址指定的循环中把用于使相应的地址处于写入状态的信号、在数据写入循环中把写入数据分别输出到控制寄存器1003。
在控制寄存器1003中，以指示的地址的寄存器作为写入状态，将数据存储在该寄存器中。向控制寄存器1003写入的数据是液晶面板的分辩率等的各种驱动参数以及显示数据和其显示位置数据，这些数据分别被写入另外的地址。之后，存储在控制寄存器1003中的驱动参数向各个方框输出，显示数据输出到显示存储器1006。
定时形成部1004是基于从控制寄存器1003提供的驱动参数，自己形成定时信号组并输出的部分，其内容与图4所示的定时信号组实质等价。与此同时，形成显示存储器的读出地址，输出到地址解码器1005。
地址解码器1005在写入显示数据时，解码从控制寄存器1003提供的显示位置数据，选择与此相当的显示存储器1006内的位线和字线。随后，把从控制寄存器1003提供的显示数据输出到显示存储器1006的数据线，结束写入动作。另一方面，读出时，解码定时形成部1004输出的读出地址，选择相应的显示存储器1006内的字线。接着，从显示存储器1006的数据线统一输出一个线部分的显示数据。上述的读出地址从例如存储画面的最前面的线的数据的地址依次每一线进行切换，在最后的线的地址之后再次返回到最前面的线反复该操作。各线的地址切换定时与CL1同步，输出前面线的地址的定时与FLM同步。地址解码器1005在写入动作和读出动作同时发生时具有使任何一个优先，即所谓调停功能。
列电极驱动部1007是把从显示存储器1006读出的1线部分的显示数据变换为规定的列电压的同时，选择该输出和来自对置电极的端子中的一个而输出的部分，其结构与图5所示的本发明的第一实施例的列电极驱动电路203相同，可用列电压形成电路和短路开关的结构实现。
对置电极驱动部1008、行电极驱动部1009与本发明的第一实施例的对置电极驱动部204、行电极驱动部205结构相同，执行相同的动作，其详细说明从略。各个方框必要的输入信号和输入电压分别从定时形成部1004和电源电路1010提供。
通过以上说明的液晶显示控制装置1001的动作，作为本发明的特征，可在交流化的定时中，实现列电极、对置电极间暂时的短路动作。因此，与本发明的第一实施例相同，消耗功率会降低。
这里，本发明的第二实施例的液晶显示控制装置1001可适用于例如便携电话装置。图13是便携电话装置的方框结构的例子。图中，1301是包括本发明的液晶显示控制装置和象素部的液晶模块，1302是进行声音压缩/解压缩的ADPC编码解码电路，1303是扬声器，1304是麦克风，1305是键盘，1306是时分复用数字数据的TDMA电路，1307是存储记录的ID序号的EEPROM，1308是存储程序的ROM，1309是暂时存储数据和成为微机的工作区的SRAM。1310是设定无线信号的载波频率的PLL电路，1311是收发无线信号的RF电路，1312是系统控制微机。图13中，所述驱动参数和显示数据从系统控制微机1312提供，这些数据分别被存储在ROM1308和SRAM1309中。各方框的详细说明在这里省略了，但通过图13所示的结构，本发明的第二实施例的液晶显示控制装置可适用于便携电话装置。
下面，使用图14～16说明本发明的第三实施例。本发明的第三实施例目的是实现行电极驱动部的低消耗功率，谋求本发明的短路动作的应用。一般的有源矩阵型液晶驱动方式中，图8所示的GON电压比GND电位高，GOFF比GND电位低。着眼于这一点，如图14所示，若暂时将行电压设置成GND，则随着到GND的电压移动，不消耗功率，可降低行电压驱动的消耗功率。因此，实现该动作的行电极驱动部的结构和动作使用图15和16来说明。图15是表示本发明第三实施例的行电极驱动部的内部结构的图，1501是行电极驱动部，1502是行选择电路，1503是开关控制电路，1504是短路开关C。首先，行选择电路1502与本发明的第一实施例的行电极驱动部205同样，是输出VGON/VGOFF的部分，在CL3的上升沿得到FLM的高电平，将其与CL3同步并顺序移动，作为R(代表R1-Rm中的一个，叫作“R”)输出。开关控制电路1503是控制短路开关C 1504的部分，其输入是FLM、CL3、SHTR。之后，向行施加VGON的扫描期间和之前的一个扫描期间，直接输出SHTR，其他时间输出低电平。短路开关C 1504在开关控制电路1503输出的控制信号SR(代表SR1-SRm中的一个，叫作“SR”)为高电平时选择GND，为低电平时选择来自行选择电路1502的端子作为VY(代表VY1-VYm中的一个，叫作“VY”)输出。图16中汇总与VY2相关的动作的定时图来作为例子。在从图16判断出的状态中，通过本发明的第三实施例的行电极驱动部1501可实现图14所示的动作。
通过以上说明的本发明的第三实施例的行电极驱动部与本发明的第一实施例的液晶显示装置和本发明的第二实施例的液晶显示控制装置组合，可望进一步降低消耗功率。
接着，使用图17～20说明本发明的第四实施例。首先，作为有源矩阵型液晶的象素结构，除图2所示结构外，如图17所示，已知有把保持容量的端子连接于该行的前一级的行的结构。使用该象素结构时，在行电极驱动部中，如图18所示，为把保持容量和液晶单元的电位关系做成相等的目的，一般使GOFF的电压波形按与对置电极相同的振幅变化。该驱动方法中使用本发明的短路动作时，如图19所示，SHT为高电平的短路期间中，成为VCOM和VY的电位关系不同的状态。结果，移动在保持容量中蓄积的电荷，增大消耗功率。为防止这一点，例如如图20所示，短路期间，可把VY的输出作到高阻抗(Hi-Z)状态。这个动作可通过例如在行电极驱动部中设置开关、配合SHT的高电平切换VY的连接而容易实现。图20中，与第2个CL3脉冲同步，VY变为VGON，进行列电压的写入。其间，由于即使为Hi-Z也没有意义，所以不作到Hi-Z状态。
根据以上所示的本发明的第四实施例，对于把保持容量的端子与该行的前一级的行连接的象素结构，可得到与本发明第一～第三实施例相同的消耗功率降低的效果。
在本发明的实施例中，以常规反向驱动为例说明，但对于已知为不使相对电压振动的驱动方式的点反向驱动、每列反向驱动，可作相同的考虑。作为本发明的第五实施例，上述驱动方式中的列电压和相对电压的波形如图21所示。
上述的实施例实现下面的效果。在用施加的电压的有效值控制各象素的透过率(明度)的有源矩阵型液晶显示装置中，通过把夹住液晶的列电极和对置电极在交流化的定时中暂时短路，可不消耗功率，就把电压移动到交流化的大致中点处。由此，不在外部设置部件，可降低消耗功率。
通过把作为选择行的信号的行电极的施加电压暂时短路到GND，可降低消耗功率。
另外，上述的短路期间，通过把行电极的施加电压设置到高阻抗状态，即使对于将保持容量的端子与该行的前一级的行连接的象素结构，也不消耗过多的功率，就能采用上述的降低消耗功率的方法。
权利要求
1.一种液晶驱动电路，对于液晶面板上配置的电极，输出对应于表示液晶施加电压的交流化定时的交流化信号的规定电压，其特征在于具有检测所述交流化信号的变化的装置；确定基于检测的所述变化的规定期间的装置；在确定的所述规定期间中，变更所述规定电压的装置；输出变更的电压的装置，根据所述变更的装置的控制，减少在所述液晶面板上蓄积的电荷。
2.根据权利要求1的液晶驱动电路，其特征在于所述变更装置变更所述电压，使得所述液晶面板上蓄积的电荷变为零。
3.根据权利要求1的液晶驱动电路，其特征在于该液晶驱动电路是针对所述液晶显示面板上配置的对置电极和存储电极输出根据所述交流化信号的相对电压的对置电极驱动电路，所述变更装置在所述规定期间，抑制所述输出装置对所述相对电压的输出。
4.根据权利要求3的液晶驱动电路，其特征在于所述输出装置是可切换连接端的开关，所述开关根据所述变更的装置的控制，在所述规定期间中处于不连接状态，除此之外，连接于所述对置电极。
5.根据权利要求1的液晶驱动电路，其特征在于该液晶驱动电路是向所述液晶显示面板上配置的列电极输出基于所述液晶面板上显示的显示数据和所述交流化信号的列电压的列电极驱动电路，具有输入根据所述交流化信号的相对电压的装置，所述输出装置输出输入的所述相对电压。
6.根据权利要求5的液晶驱动电路，其特征在于作为可与连接于所述输出的装置来输出电压的多个端子连接的开关，所述开关根据所述控制的装置的输出，在所述规定期间中与输出所述相对电压的端子连接，除此之外，连接于输出所述列电压的端子。
7.根据权利要求1的液晶驱动电路，其特征在于由所述交流化信号确定的交流化定时是对所述液晶显示面板的每一个扫描期间。
8.一种配置列电极、对置电极和存储电极的液晶显示装置，其特征在于具有对于所述对置电极和所述存储电极，输出根据表示液晶施加电压的交流化定时的交流化信号的相对电压的相对电压驱动电路；向所述列电极输出根据所述液晶面板上显示的显示数据和所述交流化信号的列电压的列电极驱动电路；所述相对电压驱动电路和所述列电极驱动电路在基于所述交流化信号的变化的规定期间，通过变更所述相对电压和所述列电压而输出，减少在所述液晶面板上蓄积的电荷。
9.根据权利要求8的液晶显示装置，其特征在于变更所述电压，使得所述液晶面板上蓄积的电荷变为零。
10.根据权利要求9的液晶显示装置，其特征在于所对置电极驱动电路有可变更连接端的开关，所述开关在所述规定期间中处于不连接状态，除此之外，连接于所述对置电极。
11.根据权利要求9的液晶显示装置，其特征在于所述列电极驱动电路是可连接输出电压的多个端子的输入开关，所述输入开关在所述规定期间中和输出所述相对电压的端子连接，除此之外，与输出所述列电压的端子连接。
12.根据权利要求9的液晶显示装置，其特征在于所述交流化信号确定的交流化定时是对所述液晶显示面板的每一个扫描期间。
13.一种液晶驱动方法，对于液晶面板上配置的电极，输出对应于表示液晶施加电压的交流化定时的交流化信号的规定电压，其特征在于具有检测所述交流化信号的变化的步骤；确定基于检测的所述变化的规定期间的步骤；在确定的所述规定期间中，变更所述规定电压的步骤；输出变更的电压的步骤，根据所述变更步骤的控制，减少在所述液晶面板上蓄积的电荷。
14.根据权利要求13的液晶驱动方法，其特征在于所述变更步骤变更所述电压，使得所述液晶面板上蓄积的电荷变为零。
15.根据权利要求13的液晶驱动方法，其特征在于针对所述液晶显示面板上配置的对置电极和存储电极输出根据所述交流化信号的相对电压，所述变更步骤在所述规定期间，抑制所述输出步骤对所述相对电压的输出。
16.根据权利要求15的液晶驱动方法，其特征在于所述输出步骤中，可切换连接端的开关，根据所述变更步骤的控制，在所述规定期间中处于不连接状态，除此之外，连接于所述对置电极。
全文摘要
矩阵型液晶显示装置中,具有抑制消耗功率的功能,进行存储容量的配置、对存储容量的布线,在新型电路和外部不设置新的部件。液晶显示装置中,设置开关,用于对于夹住液晶的列电极和对置电极,与交流化定时同步,并暂时把两个电极短路。
文档编号G09G3/36GK1371086SQ01140
公开日2002年9月25日 申请日期2001年8月20日 优先权日2001年2月14日
发明者工藤泰幸, 横田善和, 黑川一成, 比嘉淳裕 申请人:株式会社日立制作所