专利名称：液晶显示元件的驱动方法及电子装置的制作方法
专利说明液晶显示元件的驱动方法及电子装置 [发明所属的技术领域]本发明涉及液晶显示元件的驱动方法及电子装置。有一种国际公开的国际申请WO93/18501号公报中发表的液晶显示装置的驱动方法(Multi-Line Selection法，即多线选择法，以下称MLS)。在该驱动方法中，扫描电极和信号电极交叉成矩阵状，构成矩阵状的像素，在这样的构成矩阵状的像素的液晶显示面板中，将多个扫描电极作为一组同时选择，依次选择其每一组。
图5表示同时选择各4行扫描电极(4条扫描电极)的驱动方法。在图5中，Y1～Y8表示加在扫描电极上的扫描电位波形，X1表示加在信号电极上的信号电位波形。在构成一帧(F)的4场1f～4f的各场的选择期间(H)内，将选择电位V3或-V3加在扫描电极上。
图3表示加在液晶上的电压和亮度的关系。液晶1虽然在驱动电压低的方面有利，但又具有(饱和电压/阈值电压)＝(Vs1/Vt1)大的不利的一面。另一方面，液晶2虽然在(饱和电压/阈值电压)＝(Vs2/Vt2)小的方面有利，但在不得不提高驱动电压的方面不利。在进行MLS的情况下，扫描电极数目多时，即使提高了驱动电压，也多半使用具有液晶2这样的特性的液晶。另一方面，在扫描电极数目少的情况下(32条以下时)，多半使用具有液晶1这样的特性的液晶。在上述的图5所示的同时选择4条扫描电极的现有的驱动方法中，设想使用具有液晶1这样的特性的液晶，用加在液晶上的有效电压的导通/关断比达到最大的电压进行驱动。在此情况下，例如使用阈值电压Vt1为1.2伏的液晶1，驱动扫描电极为32行的液晶面板时，将V3设定为大约2.7伏，将V2设定为大约1.9伏。另外，在驱动扫描电极为64行的液晶面板时，将V3设定为大约3.6伏，将V2设定为大约1.8伏。因此，驱动电压的电平数需要7个，从扫描电极侧驱动电路输出的选择电位高，从扫描电极侧驱动电路输出的选择电位和从信号电极侧驱动电路输出的信号电位之差也大。因此，在同时选择4条扫描电极的现有的驱动方法中，电源电路变得复杂，功耗增大，难以在一个IC中制作扫描电极驱动器和信号电极驱动器。
因此，本发明的目的在于提供一种能减少驱动电压电平数、以及降低功耗的液晶显示元件的驱动方法及电子装置。为了达到上述目的，本发明的液晶显示元件的驱动方法是用分别配置了规定数目的液晶显示元件的多个扫描电极、以及与该多个扫描电极交叉、分别对应于上述规定数目的液晶显示元件的规定数目的信号电极，使上述各液晶显示元件显示该各液晶显示元件应显示的灰度的液晶显示元件的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤通过将利用规定加在上述多个扫描电极上的电压的正交函数而特别指定的、预先规定的三种电压中的一种电压的扫描信号同时加在三个扫描电极上，同时选择上述三个扫描电极的分别配置的上述规定数目的液晶显示元件的步骤；以及将利用规定上述灰度的显示数据而特别指定的上述三种电压中的一种电压的数据信号加在上述各信号电极上的步骤。另外，上述三种电压中最大的电压和最小的电压最好使其振幅彼此相同，而极性相反。
另外，本发明的电子装置的特征在于采用液晶显示元件的驱动方法。
本发明的液晶显示装置是将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置，将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组，按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置，其特征在于在某一期间互相正交的选择信号同时被供给属于同一组的各个扫描电极，驱动电位电平数为3个电平，而且供给扫描电极的最大电压振幅和供给信号电极的最大电压振幅变为相同。
本发明的液晶显示装置的驱动方法是将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置，将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组，按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于在某一期间互相正交的选择信号同时被供给属于同一组的各个扫描电极，驱动电位电平数为3个电平，而且供给扫描电极的最大电压振幅和供给信号电极的最大电压振幅变为相同。
本发明的液晶显示装置的驱动电路是驱动将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置，将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组，驱动按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于在某一期间互相正交的选择信号同时被供给属于同一组的各个扫描电极，驱动电位电平数为3个电平，而且供给扫描电极的最大电压振幅和供给信号电极的最大电压振幅变为相同。
图1是表示本发明的液晶显示装置的第一实施例的驱动方法的一例的驱动波形图。
图2是表示本发明的液晶显示装置的第二实施例的驱动方法的一例的驱动波形图。
图3是表示加在液晶上的有效电压和亮度的光学特性之一例的图。
图4是表示液晶显示装置之一例的框图。
图5是表示现有的液晶显示装置的驱动方法的驱动波形图。
图6是第一实施例的液晶显示装置的扫描电极侧驱动电路(Y驱动器)的框图。
图7是将多个扫描电极侧驱动电路(Y驱动器)级联的接线图。
图8是第一实施例的扫描电极侧驱动电路的电位选择器222的框图。
图9是第一实施例的信号电极侧驱动电路(X驱动器)的框图。
图10是第一实施例的信号电极侧驱动电路(X驱动器)中的不一致数判断电路的电路图。
图11是第一实施例的信号电极侧驱动电路(X驱动器)中的电位选择器260的框图。
图12是该电位选择器260的真值表。
图13是说明第一实施例的电源电路的电荷泵工作的电路图。
图14是第一实施例中使用的电源电路的框图。
图15是表示电源电路的各种变例的框图。
图16是表示本发明的第四实施例的各种电子装置的图。
图17是构成第三实施例的电光装置的第一基板的平面图。
图18是构成第三实施例的电光装置的第二基板的平面图。1.第一实施例1.1.实施例的总体结构图4是表示本实施例的作为电光装置的一例的液晶显示装置的框图。本实施例的液晶显示装置是使在内表面上形成了扫描电极54(Y1～Yn)的第一基板和在内表面上形成了信号电极53(X1～Xn)的第二基板相向，在该一对基板之间夹持着液晶分子具有扭曲180°以上的扭曲取向的STN(超扭曲向列)型液晶的液晶显示装置。该液晶显示装置将各偏振片配置在一对基板的外侧，将延迟片配置在至少一片偏振片和基板之间。另外，在本实施例中，以反射型液晶显示装置为例进行说明，该反射型液晶显示装置将反射片配置在与观察侧相反一侧的偏振片的外侧，如果将电压加在液晶上，则呈黑色显示。
另外，图4中的扫描线驱动器52(也称为扫描电极侧驱动电路或Y驱动器)将后面所述的扫描电位波形加在扫描电极54上，信号线驱动器51(也称为信号电极侧驱动电路或X驱动器)将下面说明的信号电位波形加在信号电极53上，配置在扫描电极54和信号电极53的交点上的像素呈矩阵状，根据扫描电位波形和信号电位波形的电压差，将有效电压加在像素位置的液晶上，如果施加电压时该有效电压值超过液晶的饱和值，则进行导通显示(黑色显示)，如果施加阈值以下的有效电压，则进行关断显示(白色显示，但在液晶面板为彩色显示装置的情况下，进行与该像素对应的颜色的显示)，在阈值和饱和值之间的有效电压作用下，变成导通和关断之间的中间色调的显示。另外，也可以构成液晶显示装置作为透射型显示装置，通过施加超过液晶的饱和电压的有效电压进行导通显示，通过施加比阈值低的有效电压进行关断显示。
图1是表示图4所示的液晶显示装置的驱动波形的图。图1所示的驱动方法是同时选择各三条扫描电极(三行)，以三行为单元依次选择的驱动方法(多线选择法)。即从上面开始第一条至第三条扫描电极构成第一组，第四条至第六条构成第二组，图中未示出的其他扫描电极也一样。
这里，一帧被分割成四场(f1～f4)。如参照第一至第三场(f1～f3)，则根据正规正交行列，某一期间呈互相正交的信号极性的选择电位同时被供给各组的扫描电极即被选择的扫描电极(例如，同时选择的三行中的一行的选择电位的信号极性与其他的信号极性相反，在一帧期间各行被选择三次，其中信号极性与其他相反的选择电位被施加一次)。可是，在第四场(f4)中，加在各扫描电极上的选择电位的极性全部相同。而且，在第一帧和第二帧中通过施加极性相反的选择电位，进行交流驱动。另外，也可以不在每一帧中进行极性切换，而是在某一周期进行极性切换。
在该驱动方法中，选择一行的选择期间(H)周期性地到来并分散在一帧期间(1F)内，在构成一帧的f1～f4四场中的每一场中，各行被选择一次。Y1～Y6是加在实际的扫描电极上的扫描电位波形，它被加在图4中的液晶显示装置的框图所示的Y1～Y6各扫描电极上。而且，X1是信号电位波形，表示加在进行图4中的信号电极X1上所示的显示时的信号电极上的信号电位波形。
如图1所示，本实施例的特征之一在于使扫描电位波形的选择电位和信号电位波形的电位振幅变为相同。具体地说，以Vc为基准(例如0V)，使扫描电位波形的正极性侧的选择电位V1和信号电位波形的正极性侧的电位V1为同一电压电平，使扫描电位波形的负极性侧的选择电位-V1和信号电位波形的负极性侧的电位-V1为同一电平。由于这样处理，所以能使驱动电压的电平数从图5所示的7电压电平减少到3电压电平。另外，关于所使用的液晶的特性虽然前面在图3中已经说明过，但在本实施例中假定使用液晶2。
如果使用该液晶，虽然驱动电压稍微增高一些，但即使导通/关断状态的有效电压的差值小，也能确保对比度。以下，更具体地进行说明。例如，拿扫描电极的条数为33条的情况来说，在采用上述的驱动方法的情况下，液晶的阈值电压为1.41V时，相对于Vc＝0[V]加在液晶上的电压V1约为1.4伏。这时加在液晶上的有效电压的(导通电压/关断电压比)约为1.086。在图3中，由于Vs1/Vt1为1.07左右，所以满足1.07＜1.086，能确保充分的对比度。换句话说，如果采用本实施例，±V1的电压为2.8V即可。由于一般的小型电子装置的电源电压多半为3V，所以在这样的情况下，不使用任何升压电路，也能驱动电光装置。
1.2.扫描电极侧驱动电路的结构其次，用图6说明相当于图4中的扫描线驱动器52的本实施例的扫描电极侧驱动电路(Y驱动器)220。另外，在本实施例中使扫描电极数为33条进行说明。扫描电极侧驱动电路220是半导体集成电路，如该图所示，备有接收来自MPU等的显示数据或控制信号，根据来自生成驱动液晶显示装置所必要的定时信号或显示数据的控制电路(图中未示出)的信号，按照帧启动脉冲YD或闩锁脉冲LP等作成每场的扫描电极的电位选择的列图形的码发生部221、以及后面所述的各种电路。
在本实施例中，在选择期间加在扫描电极Y1～Yn上的电位为V1或-V1，在非选择期间为0V，合计为3电位电平，所以对电位选择器222的选择控制信息在每个扫描电极Y1～Yn需要2位。因此，同时选择多行用的码发生部221用帧启动脉冲YD将场计数器(图中未示出)和第一及第二移位寄存器223、224初始化后，在第一场中将表示加在各扫描电极上的选择电位的电位选择列图形的2位的电位选择码D0、D1传输给串并联变换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分别是对应于扫描电极条数的33位移位寄存器，第一移位寄存器223根据移位时钟CK存储低位的电位选择码D0，第二移位寄存器224根据同一个移位时钟CK存储高位的电位选择码D1。由码发生部221的时序生成电路(图中未示出)生成移位时钟CK。移位寄存器对移位时钟CK来说并不是单一的66位的移位寄存器，对移位时钟CK设有并列的33位的第一及第二移位寄存器223、224，所以能用比闩锁脉冲LP低的频率工作，能使功耗降至极低。
第一移位寄存器223及第二移位寄存器224的各位的电位选择码D0、D1以移位时钟CK的发生为契机，向相邻的位移动，输出维持一个选择时间Δt。该移位寄存器的输出被供给电平移位器225，从其低逻辑振幅变换到高逻辑振幅。另外，在液晶的驱动电压比移位寄存器等的逻辑电压低的情况下，不需要电平移位器。从电平移位器225输出的高逻辑振幅电平的电位选择码D0、D1与同时进行了电平变换的液晶交流化信号FR一起被供给作为波形形成部的译码器227，生成选择控制信号。通过利用该选择控制信号对电位选择器222进行开闭控制，将上述图1所示的电位V1、Vc(0V)、-V1中的某一个加在各扫描电极Y1～Yn上。
图8是电位选择器222的框图。电位选择器222由以下各开关构成电位V1从后面所述的电源电路加在输入端上的模拟开关222A、电位Vc加在输入端上的模拟开关222B、以及电位-V1加在输入端上的模拟开关222C。选择控制信号Q1、Q2、Q0分别被输入这些模拟开关中。
在本实施例中，如图7所示，前提是利用初级Y驱动器2201和次级以后的Y驱动器2202～220n，并使用选择端MS，改变码发生部221的功能，以便能级联多个扫描电极侧驱动电路(Y驱动器1～n)。即，在由上述的帧启动脉冲YD进行的初始化后，在初级Y驱动器2201中，按照发生电位选择码的时序向上述的两个移位寄存器223、224移动，而在次级以后，由于选择端MS变成低电平输入，所以不自动地按照发生电位选择码的时序移动。次级以后的Y驱动器2～n从FSI输入端输入初级的进位信号(FS)，最初向上述的两个寄存器223、224发生电位选择码。然后，在输出了来自最后一级的Y驱动器n的进位信号(FS)时，是第一场结束的时刻。这时由于还没有从控制器发来第二场的启动信号，所以使最后一级的Y驱动器n的进位信号(FS)反馈到初级的Y驱动器1的FSI端及X驱动器的FS端，对上述的两个移位寄存器223、224发生第二场的电位选择码。此后，与上述的第一场同样地进行工作，其次依次按照第二场、第三场的顺序直至第四场结束，转移到下一场(第一场)的工作。以上的功能能缓和同时选择行数和Y驱动器的端子数对控制器的制约，能使用与现有的电压平均化法的情况相同频率的帧启动脉冲YD、闩锁脉冲LP。
1.3.信号电极侧驱动电路的结构其次，说明信号电极侧驱动电路(X驱动器)的结构。X驱动器是图9所示结构的半导体集成电路，能通过片选输出CEO和片选输入CEI相互级联。图中，251是片选控制电路，具有作为有源低态的自动省电电路的功能。253是定时电路，主要根据从控制电路(图中未示出)供给的信号形成所需要的定时信号等。255是输入寄存器，存储每次移位时钟XSCL下降时依次采集以启动信号E的发生为契机从控制电路传输的显示数据DATA(1位、4位、或8位)的1扫描行的显示数据DATA。
256是写入寄存器，根据闩锁脉冲LP的下降，一并闩锁来自输入寄存器255的1扫描行部分的显示数据DATA，耗费一个移位时钟XSCL以上的写入时间，写入帧存储器(SRAM)252的存储矩阵中。257是行地址寄存器，每次根据扫描启动信号YD进行初始化后施加写入控制信号WR或读出控制信号RD时依次选择帧存储器252的行(字线)。258是信号电位推断电路，根据来自帧存储器252的显示数据和扫描电极的电位选择图形构成的组，推断加到对应的信号电极上的电位信息。
259是电平移位器，将来自信号电位推断电路258的低逻辑振幅电平的信号变换成高逻辑振幅电平的信号(在液晶的驱动电压比信号电位推断电路258等的逻辑电压低的情况下，不需要电平移位器)。260是电位选择器，根据从电平移位器259输出的高逻辑振幅电平的电位选择码信号，从电位V1、Vc(0V)、-V1这三个电平中选择某一个，加在各信号电极X1～Xn上。另外，如图1所示，通常信号电位波形电平虽然是±V1中的某一个，但例如只在一部分显示区域使用，而对于在不想显示信息的情况下不使用的区域来说，施加Vc(0V)在降低功耗方面是有利的，所以在电位选择器260中也可能选择Vc(0V)。
信号电位推断电路258备有闩锁电路258-1、不一致数判断电路258-2、以及闩锁电路258-3。闩锁电路258-1闩锁从帧存储器252读出的显示数据，从以组为单元(沿Y方向每3个像素为一组)同时选择的3行显示数据中输出a1、a2、a3。在显示数据a1、a2、a3中，像素呈导通状态时为“1”，呈关断状态时为“0”。
其次，参照图10说明不一致数判断电路258-2的详细情况。图中，b1、b2、b3(从同时选择的3行中的b1、b2、b3)是表示扫描电极的电位选择图形(参照图1)的信号，如果电位是V1，则为“1”，如果是-V1，则为“0”。EX0、EX1、EX2是异或门，输出a1和b1、a2和b2、a3和b3的“异或”。换句话说，异或门EX0、EX1、EX2对显示数据a1、a2、a3和扫描电极的电位选择图形b1、b2、b3的各位进行比较，位不一致时输出“1”，位一致时输出“0”。258-21是译码器，在这些不一致的位数为0或1时，使指示电位-V1的输出的选择控制信号Q0上升，在不一致的位数为2或3时，使指示电位V1的输出的选择控制信号Q1上升。
图11是表示电位选择器260的框图。由上述的不一致数判断电路258-2生成的选择控制信号Q0、Q1通过闩锁电路258-3和电平移位器259被输入到电位选择器260。该电位选择器260备有模拟开关261、262，电位V1、-V1被供给各自的输入端。而且，上述的选择控制信号Q0、Q1分别被输入到它们的控制端。由这些模拟开关从两个电平的电位中选择一个。另外，对应于图1的1F期间内的显示数据a1、a2、a3的值，将在每场中实际选择的电位示于图12(a)的真值表中，图12(b)中示出了加在扫描电极上的选择电位与1F期间的极性相反时的真值表。
现在更详细地说明该电位选择的工作。首先，参照图4，由于扫描电极Y1～Y3的第一列的像素全部呈导通状态，所以对应的显示数据a1、a2、a3为“1”、“1”、“1”。同样，对于扫描电极Y4～Y6的第一列的像素来说，对应的显示数据a1、a2、a3为“1”、“1”、“0”。其次，参照图1，在第一场(f1)中加在各组扫描电极上的电位按照从上至下的顺序为V1、-V1、V1，所以电位选择图形b1、b2、b3为“1”、“0”、“1”。因此，如果与显示数据a1、a2、a3＝“1”、“1”、“1”相比较，则不一致数为“1”。因此，在图1中的第一场(f1)的第一组选择期间(1h)内，信号电位波形X1的电平被设定为-V1。
其次，在第二组选择期间(2h)内，如果比较对应的显示数据a1、a2、a3＝“1”、“1”、“0”和电位选择图形b1、b2、b3＝“1”、“0”、“1”，则不一致数为“2”。因此，在图1中的第一场(f1)的第二组选择期间(2h)内，信号电位波形X1的电平被设定为V1。在其他场及其他组选择期间内，也同样决定信号电位波形X1的电平。然后，如果第一场(f1)的显示结束，则在第二帧(2F)以后，在每一帧中一边使扫描电位及信号电位的极性反转，一边反复进行同样的工作。
1.4.电源电路的结构其次，参照图14，说明将3电平的电位供给信号电极侧驱动电路和扫描电极侧驱动电路的电源电路。
该电源电路的输入电源电压只是Vcc(第一输入电位)、GND(第二输入电位)，成为单一电源输入。另外，输入由在每一水平扫描期间发生的脉冲构成的闩锁脉冲LP。时钟形成电路21根据闩锁脉冲LP，形成电荷泵电路所必要的时钟信号，将Vcc及GND作为电源，设GND为-V1，以此为基准，决定其他电位电平。在图1进行的说明中，虽然说明了Vc＝0V，但在该电源电路的结构中，由GND生成各驱动电位作为正侧的电压。不管按怎样的电位关系驱动液晶显示装置，加在液晶上的有效电压也相同，但只生成正侧的驱动电压的方法可使电源电路的结构变得简单。
在该图中，23是稳压器，将GND作为基准，将电位Vcc(例如3V)降到2·V1(例如2.8V)，作为图1中的电位V1输出。另外，22是1/2降压电路，使稳压器23的输出端-GND之间的电压下降到1/2，将它作为图1中的电位Vc输出。另外，1/2降压电路22通过电荷泵工作发生电位Vc。
图13是电荷泵电路的最基本的示意图。图中SWa、SWb是连动开关，当一方被倒向A侧时，另一方也被倒向A侧。另外，在图13中虽然用机械性的开关表示，但实际上开关SWa、SWb能用控制与A侧的导通·关断的MOS晶体管、以及控制与B侧的导通·关断的MOS晶体管这样两个通常的晶体管开关构成。
在开关SWa、SWb切换到A侧的期间，抽运电容器Cp被用Va-Vb大小的电压充电。其次，如果开关SWa、SWb被切换到B侧，则被充电到Cp中的电荷被传输给后备电容器Cb。通过反复进行该开关工作，加在Cb上的电压、即Ve-Vd之间的电压接近于与Vb-Va之间的电压大致相等的值。这时，在Vd为某确定电压的情况下，在Ve中发生比Vd高Vb-Va的电压。反之，在Ve为某确定电压的情况下，在Vd中发生比Ve低Vb-Va的电压。以上是电荷泵电路的基本工作。通过将该图所示的Va、Vb、Vd、Ve连接在某处，该电路具有作为升压电路的功能，或者具有作为降压电路的功能。
1.5.实施例的效果再回到图1进行说明。在图1中，在各扫描电极的选择期间，加在各像素上的电压为“2·V1”(加在扫描电极及信号电极上的电位的极性不同时)或“0”(两电位的极性相同时)中的某一个。这里，在导通状态下对于全部像素来说，“2·V1”是“有利电压”，“0”是“不利电压”。反之，在关断状态下对于全部像素来说，“2·V1”是“不利电压”，“0”是“有利电压”。
在本实施例中，在全部4场中基于正规正交行列，有1行的选择电位的信号极性与另一行相反的期间(1f～3f)、以及将同一极性的选择电位加在该组内的全部行上的过程(4f)。因此，不管显示数据的值如何，在全部4场中的3场中，有可能供给“有利电压”。现在分不同情况说明其理由。
(1)在显示数据的全部位相等的情况下在显示数据的全部位相等的情况下，在第四场(4f)中能将“有利电压”加在全部像素上。即，在应使全部像素呈导通状态的情况(图1中的扫描电极Y1～Y3所示的情况)下，将使对扫描电位反相的电位加在信号电极上即可，反之，在应使全部像素呈关断状态的情况下，施加同一电位即可。另外，在第一至第三场(1f～3f)中，如果将与第四场(4f)相同的电位加在信号电极上，则在第一至第三场中，每一次都对各个像素施加“不利电压”。此外，由于全部是“有利电压”，所以结果在3场中能对全部像素供给“有利电压”。
(2)在显示数据的位不等的情况下所谓“显示数据的位不等的情况”是指3位中“特定的1位”的显示数据与“剩余的2位”不同的情况。在此情况下，第一至第三场(1f～3f)中的某一场能对全部像素施加“有利电压”。在图1中的扫描电极Y4～Y6的例子中，在第二场(2f)中由于扫描电位波形Y4～Y6为(“1”、“1”、“0”)，所以作为信号电位X1也可以施加电位-V1。
然后，在第四场(4f)中，对“特定的1位”施加“不利电压”。另外，在第一至第三场(1f～3f)中，在上述的场以外的剩余的场(在上述例中为第一、第三场)中，每一次都能对“剩余的2位”施加“不利电压”。结果，在此情况下也能在3场中对全部像素供给“有利电压”。
这样，使用图3所示的液晶2即驱动电压稍高而(饱和电压/阈值电压小)的液晶，能充分地确保实用上能接受的对比度，能将扫描电位及信号电位的振幅抑制得低一些。通过压低驱动电压，能减少升压电路，简化电源电路的结构，同时降低功耗。
2.第二实施例本实施例的液晶显示装置与第一实施例的结构相同，如图4中的液晶显示装置的框图所示，有扫描电极54和信号电极53，在它们之间夹着液晶分子扭曲180°以上并取向的STN(超扭曲向列)型液晶构成。以下，与第一实施例相同，以一旦施加电压则呈黑色的反射型液晶显示装置为例进行说明。
图2是表示本实施例的驱动波形的图。本实施例的驱动方法是反复同时选择3条扫描电极(3行)，以3行为单元依次进行选择的驱动方法，与第一实施例相同，在某一期间(1h～3h)内，基于互相正交那样的正规正交行列而被选择的信号极性的选择电位被同时供给到同时选择的扫描电极，在另一期间(4h)内，同一极性的选择电位被加在各扫描电极上。
但是，第一实施例是使每场的选择期间(H)分散在1帧期间(1F)内，与此不同，第二实施例是使在第一实施例中加在1帧期间内的4个选择期间1h～4h连续，作为总体示出构成各个选择期间(H)的一例。Y1～Y6是扫描电位波形，它被加在图4中的液晶显示装置的框图所示的Y1～Y6各扫描电极54上。而且，X1是信号电位波形，表示在进行图4中的X1在信号电极上所示的显示的情况下加在信号电极53上的信号电位波形。
在本实施例中，也使扫描电位波形的选择电位和信号电位波形的电位振幅相同。具体地说，以Vc为基准(例如0V)，扫描电位波形的正极性侧的选择电位V1和信号电位波形的正极性侧的电位V1为同一电平，扫描电位波形的负极性侧的选择电位-V1和信号电位波形的负极性侧的电位-V1为同一电平。
如果采用本实施例，则在某帧中将扫描电位加在属于任何场的扫描电极上后，在下一帧之前这些扫描电极上不施加扫描电位。因此，能用存储3行部分的显示数据的存储器代替图9所示的第一实施例的帧存储器252，在能减少存储器所需要的容量方面是有利的。
3.第三实施例其次，说明本发明的第三实施例。在第一及第二实施例中，扫描电极数即Y方向的像素数为33条。可是，在移动电话等中，最好还进行纵向长的(Y方向长的)显示。这时，也可以考虑沿Y方向再设置一组与由扫描电极54及信号电极53构成的矩阵同样的矩阵。可是，如果采用这样的结构，布线的迂回距离变长，显示区域在电光装置的全部面积中占有的比例变小。另外，由于扫描电极数增加而为了确保显示区域，需要使布线图形更细，与布线的迂回距离加长的同时，阻抗也增大，对显示品质造成不良影响。本实施例就是要解决这样的问题。
图17及图18示出了本实施例的液晶显示装置的第一基板及第二基板的平面图。在图17中，多个信号电极10与扫描电极20构成多重矩阵配置在图像显示区3中的第一基板1上。特别是各信号电极10由对应于像素设置的多个像素电极部分10a和与它们连接的信号布线部分10b构成，沿Y方向延伸。
另一方面，在图18中，多个扫描电极20与分别连接在多个信号电极10上的多个像素电极部分10a和1行的扫描电极分别重叠地配置在第二基板2上。即各扫描电极沿X方向延伸。扫描电极20和信号电极10相当于图4中的扫描电极54和信号电极53。100是驱动电路，由信号线驱动器及扫描线驱动器构成。
在图17中，连接靠近驱动电路100一侧的信号电极10的一端和驱动电路100的多条第一迂回布线31被配置在边框区域4中。另外，连接设置在第一基板1上的上下导通端子40和驱动电路100的多条第二迂回布线32也配置在边框区域4中。另外，如图17及图18所示，多个上下导通材料41被设置在边框区域4中的第一基板1及第二基板2之间，上述上下导通材料41用来导电性地连接设置在第一基板1上的上下导通端子40和扫描电极20在第二基板2上沿边框区域4内延伸设置的端部20a。
如上所述，如果采用本实施例，则由于利用第一迂回布线31连接在边框区域4中靠近驱动电路100一侧的信号电极10的一端和驱动电路100，所以第一迂回布线31几乎不需要沿图像显示区3的周围迂回(参照图17)。即，第一迂回布线31的布线长度基本上非常短就可以。
这里，在图17所示的双重矩阵结构的情况下，被供给扫描信号Y1、Y2、…的各扫描电极20的宽度达两个像素部分，以便与由被供给图像信号X1、X2、…的两条相邻的信号电极10构成的沿Y方向排列的像素相向。另一方面，与不具有多重矩阵结构的情况(即，与扫描电极和信号电极的交点一一对应地规定一个像素的、可以说是单重矩阵结构的情况)相比，扫描电极20的总数变为1/2左右。
而且，一般说来，在信号电极10的多重矩阵结构为n(n是2以上的自然数)重矩阵结构的情况下，各扫描电极20的宽度变成n个像素部分，以便与由n条相邻的信号电极10构成的沿Y方向排列的像素相向，与不具有多重矩阵结构的情况相比，扫描电极20的总数变为1/n左右。另一方面，虽然第一迂回布线31的条数增加到n倍，但由于第一迂回布线31的长度本来就短，所以即使条数增加了，但边框区域4扩展的趋势却小了。
因此，在本实施例中，着眼于与这些多重矩阵结构有关的扫描电极20的宽度及总数，如图17所示，接触在与扫描电极20的端部20a连接的上下导通材料41上的上下导通端子40和驱动电路100利用第二迂回布线32连接。因此，与不具有多重矩阵结构的情况相比，第二迂回布线32的总数减少到1/n左右。例如，假设图像显示区3沿X方向为100个像素、且沿Y方向为66个像素，则第二迂回布线32有33条就够了。
于是，作为总体能使第二迂回布线32在边框区域4中占有的区域与不具有多重矩阵结构的情况相比减少到1/n左右。即，尽管使用单片结构的驱动电路100，但能极其有效地抑制第二迂回布线32在边框区域4中迂回的面积的增加。反之，如图18所示，由于扫描电极20具有各像素的n倍左右的宽度，远比信号电极10的宽度宽，所以几乎不需要与使用单片结构的驱动电路100相伴随的微细化。
以上的结果如图17所示，利用布线长度较短的第一迂回布线31和总数较少的第二迂回布线32，能使边框区域4相对于图像显示区3缩小。此外，考虑到第一基板1及第二基板2贴合时的基板偏移等，对应于多重数n，边框区域4内需要一定面积的上下导通端子40的总数为1/n左右即可，所以更容易缩小边框区域4。
而且，这样利用布线长度较短的第一迂回布线31和总数较少的第二迂回布线32，能抑制从驱动电路100至扫描电极20及信号电极10的布线电阻的增加。因此，能预先防止由布线电阻的增加引起的图像信号和扫描信号的变差，用电压供给性能较低的或耐压低的驱动电路100也能进行品位足够高的图像显示，还连带降低驱动用的功耗。
这时，由于能使由驱动电路100供给信号电极10的图像信号在1帧中的选择时间对应于多重数n而成为n倍，所以通过降低占空比，也能降低驱动电压，同时图像显示区3中的对比度比和亮度也增高。此外，这样构成的多重矩阵结构的信号电极10、第一迂回布线31、第二迂回布线32、以及单片结构的驱动电路100都能利用现有的微细化技术充分地作成，所以在实践上是非常有利的。
在本实施例中，如图18所示，特别是扫描电极20从图像显示区3的两侧向其内部交替地呈梳齿状布线。因此，将仅为扫描电极20的总数一半的上下导通材料41设置在图像显示区3的一侧即可，如图17所示，也可以将位于图像显示区3的两侧的边框区域4部分上的各个第二迂回布线32的一半设置在第一基板1上。其结果是，能平衡地将第二迂回布线32配置在边框区域4中。例如，假设图像显示区3沿X方向有100个像素、且沿Y方向有66个像素，则第二迂回布线32在一侧设置17条，在另一侧设置18条就足够了。这样能平衡地使X方向两侧的边框区域变窄。
4.第四实施例将采用第一至第三实施例所示的驱动方法的液晶显示装置作为移动电话或小型信息装置等电子装置使用，能实现显示品质好、功耗低、成本低、体积小的电子装置。
图16是表示各种使用本发明的液晶显示装置的电子装置的例子的外观图。图16A是表示移动电话的斜视图。1000表示移动电话本体，其中1001是使用本发明的反射型液晶显示装置的液晶显示部。图16B是表示手表型电子装置的图。1100表示钟表本体。1101是使用本发明的反射型液晶显示装置的液晶显示部。该液晶显示装置与现有的钟表显示部相比具有高精细的像素，也能进行电视图像显示，能实现手表型电视。
图16C是表示文字处理器、个人计算机等携带型信息处理装置的图。1200表示信息处理装置，1202表示键盘等输入部，1206表示使用本发明的液晶显示装置的显示部，1204表示信息处理装置本体。因为各个电子装置是利用电池驱动的电子装置，所以通过作成驱动电压低的IC化的驱动电路，能延长电池寿命。另外，通过单片的驱动器IC化，能大幅度地减少零部件个数，能更加轻量化·小型化。
5.变例本发明不限于上述的实施例，例如如下进行的各种变形都是可能的。
(1)图14所示的电源电路能像图15(a)那样变形。图中从稳压器23输出的电压利用具有同一电阻值的电阻器24、25进行分压，从两者的连接点输出电位Vc。26是由运算放大器构成的电压跟随器电路，稳定地输出该电位Vc。
(2)另外，在第一至第三实施例中应用的电子装置的电源电压为1.8伏的情况下，也可以采用图15(b)所示的电源电路。在该图中，在图(a)的前级设有2倍升压电路27，预先将1.8伏升压到3.6伏左右。其后的结构与该图(a)相同。
(3)另外，在图14或图15(a)所示的电源电路的前级也可以插入图15(c)所示的电路。图中28、29是互补设定导通/关断状态的开关，选择由2倍升压电路27升高的电压或电压Vcc中的某一方。这里，也可以根据电压Vcc，利用跨接线等供给对两个开关28、29的选择信号。即，也可以设定电压Vcc为3伏时开关29呈导通状态，电压Vcc为1.8伏时开关28呈导通状态。如果这样构成，则不管本体装置能供给的电源电压如何，都能使用公用的电源电路。
(4)在上述的第一实施例中，虽然使选择期间分散为4次，但也可以集中每2h期间分散为两次，还可以采用特开平9-15556所示的分散方法。另外，在上述各实施例中虽然以同时选择的行数为3行的情况为例进行了说明，但同时选择的行数也可以是2、4、5、6、7、…任意的行。另外，在上述第一及第二实施例中，虽然说明了驱动的扫描电极数为33的情况，但当然能任意地决定扫描电极数。
(5)另外，在上述的各实施例中，虽然说明了在电光装置中进行二值显示(导通显示/关断显示)的例，但在将选择期间加在信号电极上的电压波形作为脉宽灰度(PWM)的情况下、或作为帧灰度(FRC)的情况下等灰度显示的情况下同样能实现。
(6)另外，在上述的各实施例中，虽然作为液晶面板中的液晶举例示出了反射型STN型，但液晶不限于此，也可以使用铁电型或反铁电型等具有双稳态的液晶、或高分子分散型液晶、或TN型液晶、或向列液晶等各种液晶。另外，虽然以反射型为例说明了液晶面板，但也能将本发明用于透射型液晶面板中。
(7)另外，在上述的各实施例中，虽然以简单矩阵型液晶面板为例说明了液晶面板，但在下述的结构中也可以采用本发明的驱动方法将像素电极呈矩阵状配置在面板的一片基板上，将由两端型非线性元件构成的开关元件连接在该像素电极上，液晶层和两端型开关元件串联连接在扫描电极和信号电极之间，构成有源矩阵型液晶面板。如上所述，如果采用本发明，则由于能将驱动电压抑制得较低，而且能减少驱动电压电平数，所以能降低液晶显示装置的电源电路、驱动电路、液晶面板等的总功耗，能简化电源电路和驱动电路。因此，能实现显示品质好、功耗低、成本低、体积小的电子装置。
权利要求
1.一种液晶驱动方法，该方法是用分别配置了规定数目的液晶显示元件的多个扫描电极，以及与该多个扫描电极交叉、各自对应于上述规定数目的液晶显示元件的规定数目的信号电极，使上述各液晶显示元件上显示出该各液晶显示元件应显示的灰度的液晶显示元件的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤利用规定加在上述多个扫描电极上的电压的正交函数，通过将特定的、预先规定的三种电压中的一种电压的扫描线同时加在三个扫描电极上，同时选择在上述三个扫描电极的每一个上配置的上述规定数目的液晶显示元件的步骤；以及利用规定上述灰度的显示数据，将特定的上述三种电压中的一种电压的数据信号加在上述各信号电极上的步骤。
2.如权利要求1所述的液晶显示元件的驱动方法，其特征在于使上述三种电压中的最大的电压和最小的电压的振幅彼此相同、而极性相反。
3.一种电子装置，其特征在于采用权利要求1所述的液晶显示元件的驱动方法。
4.一种液晶显示装置，该装置是将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置、将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组、按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置，其特征在于在某一期间互相正交的选择信号同时被供给属于同一组的各个扫描电极，驱动电位电平数为3个电平，而且供给扫描电极的最大电压振幅和供给信号电极的最大电压振幅相同。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于对上述信号电极施加上述第一或第二电位，以便加在上述各扫描电极和上述各信号电极的各交叉部分上的电压对该交叉部分的显示数据成为p次(p＞(n+1)/2)有利电压，成为n+1-p次不利电压。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于施加上述有利电压的次数p等于上述各组的扫描电极数n。
7.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于上述第一电位及上述第二电位是以加在上述各扫描电极上的电位的平均值为中心、极性相反、绝对值相等的电位。
8.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于设定上述各电位，以便“加在液晶上的有效电压的导通电压/关断电压”≥“液晶的饱和电压/阈值电压”。
9.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于属于上述各组的上述扫描电极数各为3条。
10.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于上述扫描电极和上述信号电极交叉配置成多重矩阵结构。
11.一种液晶显示装置，该装置是将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置、将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组、按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置，其特征在于有选择地将第一电位、或以加在上述各扫描电极上的电位的平均值为中心、相对于该第一电位极性相反而绝对值相等的第二电位中的某一电位加在上述信号电极上，在上述第一或第二电位被加在上述信号电极上的期间内，上述第一或第二电位被有选择地加在与显示位置对应的扫描电极上。
12.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于供给上述同一组的扫描电极的选择信号在1帧期间内分多次供给。
13.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于供给上述同一组的扫描电极的选择信号在1帧期间内一次集中供给。
14.一种液晶显示装置的驱动方法，该方法是将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置、将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组、按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于在某一期间互相正交的选择信号同时被供给属于同一组的各个扫描电极，驱动电位电平数为3个电平，而且供给扫描电极的最大电压振幅和供给信号电极的最大电压振幅相同。
15.如权利要求14所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于对上述信号电极施加上述第一或第二电位，以便加在上述各扫描电极和上述各信号电极的各交叉部分上的电压对该交叉部分的显示数据成为p次(p＞(n+1)/2)有利电压，成为n+1-p次不利电压。
16.如权利要求15所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于施加上述有利电压的次数p等于上述各组的扫描电极数n。
17.如权利要求14所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于上述第一电位及上述第二电位是以加在上述各扫描电极上的电位的平均值为中心、极性相反、绝对值相等的电位。
18.如权利要求14所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于设定上述各电位，以便“加在液晶上的有效电压的导通电压/关断电压”≥“液晶的饱和电压/阈值电压”。
19.如权利要求14所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于属于上述各组的扫描电极数各为3条。
20.如权利要求14所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于上述扫描电极和上述信号电极交叉配置成多重矩阵结构。
21.一种液晶显示装置的驱动方法，该方法是将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置、将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组、按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于有选择地将第一电位、或以加在上述各扫描电极上的电位的平均值为中心、相对于该第一电位极性相反而绝对值相等的第二电位中的某一电位加在上述信号电极上，在上述第一或第二电位被加在上述信号电极上的期间内，上述第一或第二电位被有选择地加在与显示位置对应的扫描电极上。
22.如权利要求14所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于供给上述同一组的扫描电极的选择信号在1帧期间内分多次供给。
23.如权利要求14所述的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于供给上述同一组的扫描电极的选择信号在1帧期间内一次集中供给。
24.一种液晶显示装置的驱动电路，该电路是驱动将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置、将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组、按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于在某一期间互相正交的选择信号同时被供给属于同一组的各个扫描电极，驱动电位电平数为3个电平，而且供给扫描电极的最大电压振幅和供给信号电极的最大电压振幅相同。
25.如权利要求24所述的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于对上述信号电极施加上述第一或第二电位，以便加在上述各扫描电极和上述各信号电极的各交叉部分上的电压对该交叉部分的显示数据成为p次(p＞(n+1)/2)有利电压，成为n+1-p次不利电压。
26.如权利要求25所述的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于施加上述有利电压的次数p等于上述各组的扫描电极数n。
27.如权利要求24所述的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于上述第一电位及上述第二电位是以加在上述各扫描电极上的电位的平均值为中心、极性相反、绝对值相等的电位。
28.如权利要求24所述的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于设定上述各电位，以便“加在液晶上的有效电压的导通电压/关断电压”≥“液晶的饱和电压/阈值电压”。
29.如权利要求24所述的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于属于上述各组的扫描电极数各为3条。
30.如权利要求24所述的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于上述扫描电极和上述信号电极交叉配置成多重矩阵结构。
31.一种液晶显示装置的驱动电路，该电路是将多个扫描电极和多个信号电极互相交叉配置、将该扫描电极分成每n个(n≥2)同时选择的扫描电极为一组、按照这些组单元选择上述扫描电极的液晶显示装置的驱动方法，其特征在于有选择地将第一电位、或以加在上述各扫描电极上的电位的平均值为中心、相对于该第一电位极性相反而绝对值相等的第二电位中的某一电位加在上述信号电极上，在上述第一或第二电位被加在上述信号电极上的期间内，上述第一或第二电位被有选择地加在与显示位置对应的扫描电极上。
32.如权利要求24所述的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于供给上述同一组的扫描电极的选择信号在1帧期间内分多次供给。
33.如权利要求24所述的液晶显示装置的驱动电路，其特征在于供给上述同一组的扫描电极的选择信号在1帧期间内一次集中供给。
全文摘要
在同时选择4条扫描电极的现有的驱动方法中,电源电路复杂,功耗大。本发明的液晶驱动方法包括:利用规定加在上述多个扫描电极上的电压的正交函数,将特定的、预先规定的三种电压中的一种电压的扫描信号同时加在三个扫描电极上,以此同时选择上述三个扫描电极的每一个上配置的上述规定数目的液晶显示元件的步骤;以及利用规定上述灰度的显示数据,将特定的上述三种电压中的一种电压的数据信号加在上述各信号电极上的步骤。
文档编号G09G3/20GK1375811SQ0210
公开日2002年10月23日 申请日期2002年3月18日 优先权日2001年3月19日
发明者伊藤昭彦 申请人:精工爱普生株式会社