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JP2005181669A - 液晶パネル駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 液晶パネルをオーバードライブにより高速駆動する際に生じるEMI(Electro Magnetic Interface)を減少させた液晶パネル駆動装置を提供すること。
【解決手段】 フレームメモリSDRAM1〜4とオーバードライブデータ演算手段13を備えた液晶パネル駆動装置において、前記オーバードライブデータ演算手段13は、クロック周期毎にフレームメモリに伝送する全データのデータ遷移数を計数して、
(1)前記データ遷移数が過半数以上の場合には全データを反転させてフレームメモリに伝送すると共にトグル制御した制御信号をもフレームメモリに伝送し、
(2)前記データ遷移数が過半数未満の場合には全データをそのままフレームメモリに伝送すると共にトグル制御しない制御信号をもフレームメモリに伝送し、
前記フレームメモリのデータを読み込むときは前記制御信号に基いて元のデータを再生する機能を有するデータ遷移低減回路を備える。
【選択図】 図1

Description

この発明は、液晶パネルの駆動装置に関し、特に液晶パネルをオーバードライブにより高速駆動する際に生じるEMI(Electro Magnetic Interface)を減少させた液晶パネル駆動装置に関する。
まず、従来の液晶パネルの一般的な構成を、一画素部分の模式的な等価回路図である図4を参照して簡単に説明する。個々の液晶画素LPは液晶パネル上のゲートラインXnと信号ラインYmの交点に設けられており、この液晶画素LPは等価的に液晶容量CLCで表わされている。通常液晶容量CLCには補助容量CSが並列に接続されている。液晶容量CLCの一端は駆動用画素トランジスタTrに接続されているとともに、他端は対向電極に接続されて所定の基準電圧Vcomが印加されている。
画素トランジスタTrは絶縁ゲート電界効果型の薄膜トランジスタTFTからなり、そのドレイン電極Dは信号ラインYmに接続されて画像信号Vsigの供給を受け、また、ソース電極Sは液晶容量CLCの一端、すなわち画素電極に接続されている。さらに、画素トランジスタTrのゲート電極GはゲートラインXnに接続されて所定のゲート電圧Vgateを有するゲートパルスGPが印加されるようになされている。液晶容量CLCとゲート電極Gとの間には結合容量CGSが形成される。
この画素の選択期間中に電圧VgateのゲートパルスGPがゲート電極Gに印加されると、画素トランジスタTrはオン状態になる。この時、信号ラインYmから供給された画像信号Vsigが画素トランジスタTrを介して液晶画素に書き込まれて、いわゆるサンプリングが行なわれる。次にこの画素が非選択期間になるとゲートパルスGPの印加が停止されてローレベルゲート電圧が印加され、画素トランジスタTrはオフ状態となるが、書き込まれた画像信号は液晶容量CLCに保持され、この液晶容量CLCに保持された電圧が液晶画素に印加され、液晶画素はこの電圧に対応した透過率で光を透過するようになる。なお、以下において、この選択期間から次の選択期間までの間を1フレームという。
しかしながら、液晶は異方性誘電率を有するため、液晶分子の方向によって誘電率が異なる特性がある。つまり、電圧が印加されるに従って液晶分子の方向が変わると誘電率もそれに従って変わり、これによって液晶容量CLCの値も変わるようになる。一度選択期間の間にTFTがオンにされて液晶容量CLCに電荷が供給された後でTFTがオフ状態となるが、電荷Q、容量C及び電圧Vとの間にはQ=CVの関係が成り立つから、液晶容量CLCの値が変わると実際に液晶に印加される画素電圧VPもまた変化するようになる。
従って、任意の画素に印加される画像信号Vsigが低い階調から高い階調に(または高い階調から低い階調に)変わる場合、図5に示したように、実際に印加される画素電圧VPは、すぐに目標の画素電圧Vsigに到達することができず、いくつかのフレームが経過した後にはじめて目標の画素電圧Vsigに到達するようになる。同様に、現在のフレームの画素の透過率は以前のフレームの画素の透過率の影響を受けるので、図6に示したように、いくつかのフレームが経過した後に所望の透過率を得ることができることになり、これが液晶表示パネルの表示速度が遅いことの要因の一つとなっている。
このような液晶パネルの表示速度を高速化するために、図7に示すように、通常の印加電圧より高い電圧Vodを印加する、いわゆるオーバードライブ駆動を行うことにより、実際に印加される画素電圧Vpが短時間で目標の画素電圧Vsigに達するようにして、液晶パネルの透過率も短時間で目的とする透過率に達するようにし(図6参照)、動画表示を良好にする手法が提案されている(特許文献1)。
このようなオーバードライブ駆動手段10は、例えば、図8に示すように、フレームメモリSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)1〜4、ルックアップテーブル12を備えたオーバードライブデータ演算手段13とを有し、このルックアップテーブル12には、前入力データと現入力データ(目標データ)の全ての組み合わせに基づいて予め実験によって求めたオーバードライブ(階調補正)データが設定されており、オーバードライブデータ演算手段13はこのルックアップテーブル12を参照することによりビデオカードから入力された入力データに対して正確にオーバードライブとなるデータを発生させることができるようになされている。なお、このようなオーバードライブデータ演算手段13として、ルックアップテーブルを使用するもの以外に、デジタル回路により直接オーバードライブとなるデータを発生するようになすことも可能である。
このようなオーバードライブ駆動手段10は、いずれも大容量のフレームメモリSDRAM1〜4が必要であるために、現在はこのフレームメモリ以外の構成要素はASIC(Application Specific Integrated Circuit)化やFPGA(Field Programmable Gate Array)化され、フレームメモリは外付けのSDRAMが汎用的に使用されている。
このオーバードライブ駆動手段の動作をより詳細に説明すると、図示しないビデオカードからのRGB各8ビット計24ビットの階調信号を高速化処理のために2ドット分ずつ合わせて48ビットに合成されたLVDS(Low Voltage Differential Signal)信号は、48本の伝送ライン11を経て、前記のルックアップテーブル12を有するオーバードライブデータ演算手段13に入力され、ここで、奇数フレームデータのうちの24ビット分のODDデータ(奇数データ)は24本の伝送ライン14を経てSDRAM1に、また、24ビット分のEVENデータ(偶数データ)は24本の伝送ライン16を経てSDRAM3に、同じく偶数フレームデータのうちの24ビット分のODDデータは24本の伝送ライン15を経てSDRAM2に、24ビット分のEVENデータは24本の伝送ライン17を経てSDRAM4に振り分けられ、それぞれ現在の階調信号と以前の階調信号とからルックアップテーブル12を参照して前述のようなオーバードライブとなるデータの発生が行われる。このようにして得られたオーバードライブとなるデータは、入力信号と同様に48ビットのデータに合成されて、48本の伝送ライン18を経てLVDS信号出力として別途液晶モジュールへ供給されるようになっている。
一方従来、ビデオカードからの出力を液晶モジュール内のインタフェースを介して液晶駆動用データドライバに転送するバスラインには多数本のバスライン、例えばRGB各8ビット階調の場合には計24本ないしは2ドット分合わせて48本のバスラインが使用されており、これらのバスラインは、典型的にはリボンケーブルないしはフレキシブル配線基板によって形成されているので、配線が長いこと及び配線がシールドされていないことと相まって大きなEMIが発生することが知られていた。
そして、このバスラインからのEMIを減少させるための方法として、バスラインのデータの変化量を検出し、データの変化量が過半数を超える場合には全てのデータの極性を反転させてデータの変化量を過半数以下に減らすいわゆるデータ遷移低減(Data Translate Reduction.以下、「DTR」という。)回路を使用し、この反転させたデータを転送することが知られていた(特許文献2〜4参照)。
しかしそれと同時にこのDTR回路は、そもそもバスラインの本数が多くかつその長さが長く、またバスラインがシールドされずに剥き出しの場合でのEMI対策として用いられており、ライン数は多いがその距離が短いような場合にはDTR回路を用いたものは見受けられなかった。これは、そもそもこのDTR回路は距離が短い場合にはEMIの低下に思ったほど寄与せず、またそもそも距離が短い場所においてはEMI自体がそれほど発生していなかったことによると思われる。
特開2001−265298号公報(段落[0019]〜[0034]、[0078]〜[0086]、図1〜3,図9、図14) 特開2000−207077号公報(段落[0003]〜[0007]、[0019]〜[0023]、図3) 特開2003−005729号公報(特許請求の範囲、段落[0042]〜[0056]、図3〜図7) 特開2000−148605号公報(特許請求の範囲、段落[0002]〜[0023]、[0025]〜[0027]、図5,図8)
上記のようなオーバードライブ駆動手段10を用いた液晶パネル駆動装置において、例えば市松模様表示などのデータの反転数が多い画像を表示すると、EMIによる悪影響が観察されるようになってきた。
そこで本発明者は、上記したオーバードライブ駆動手段10におけるEMI悪化の原因を種々検討したところ、EMI悪化はオーバードライブデータ演算手段13と各SDRAM1〜4を結ぶ伝送ライン14〜17の部分から発生していることを見出した。これは近年における伝送ライン数の増加及び動作周波数が非常に高くなってきたこととが相まって、この部分においてもEMIの発生につながったことがわかってきた。
そこで、本発明はフレームメモリを使用した液晶パネルのオーバードライブ駆動手段を含む液晶駆動装置において、フレームメモリに接続されるバスラインからのEMIを低減した液晶駆動装置を提供することを目的とする。
本発明の上記目的は以下の構成により達成することができる。すなわち、本願の請求項1に係る液晶パネル制御装置の発明は、フレームメモリとオーバードライブデータ演算手段を備えた液晶パネル駆動装置において、前記オーバードライブデータ演算手段は、
クロック周期毎にフレームメモリに伝送する全データのデータ遷移数を計数して、
(1)前記データ遷移数が過半数以上の場合には全データを反転させてフレームメモリに伝送すると共にトグル制御した制御信号をもフレームメモリに伝送し、
(2)前記データ遷移数が過半数未満の場合には全データをそのままフレームメモリに伝送すると共にトグル制御しない制御信号をもフレームメモリに伝送し、
前記フレームメモリのデータを読み込むときは前記制御信号に基いて元のデータを再生する機能を有するデータ遷移低減回路を備えていることを特徴とする。
また、本願の請求項2に係る発明は、前記請求項1に記載の液晶パネル駆動装置において、前記フレームメモリは、奇数フレーム用及び偶数フレーム用メモリを備え、更に前記制御信号も対応する前記奇数フレーム用及び偶数フレーム用メモリに記憶されるようになされていることを特徴とするとする。
また、本願の請求項3に係る発明は、前記請求項2に記載の液晶パネル制御装置の発明において、前記奇数フレーム用及び偶数フレーム用メモリは、それぞれが奇数データ用メモリ及び偶数データ用メモリを備え、更に前記制御信号も対応する前記奇数データ用メモリ及び偶数データ用メモリに記憶されるようになされていることを特徴とする。
また、本願の請求項4に係る発明は、前記請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶パネル駆動装置において、前記フレームメモリは、オーバードライブデータ演算手段の外部に設けられているSDRAMであることを特徴とする。
更に、本願の請求項5に係る発明は、前記請求項1に記載の液晶パネル駆動装置において、前記オーバードライブデータ演算手段は、ルックアップテーブルを備えていることを特徴とする。
本発明は、上述の構成を備えることにより以下のような優れた効果を奏する。すなわち、本願の請求項1に係る液晶パネル駆動装置によれば、フレームメモリとオーバードライブデータ演算手段とを結ぶ伝送ラインを通るデータの遷移数が減るので、この伝送ラインに起因するEMIが減少すると共に、それに付随して消費電力が低下するという効果も奏するようになる。したがって、高解像度の液晶モジュールに対してEMIを悪化させずにオーバードライブ駆動を行うことができるようになる。
また、本願の請求項2に係る液晶パネル駆動装置によれば、1ドットずつ処理する際に動作周波数は入力された画像データの動作周波数と同じであるけれども、前記フレームメモリが奇数フレーム用及び偶数フレーム用の2つですむので、安価な液晶パネル駆動装置を得ることができる。
また、本願の請求項3に係る液晶パネル駆動装置によれば、処理するフレームデータを2ドットずつ処理してオーバードライブとなるデータを発生させるようにしているので、処理速度が実質的に2倍になったのと同様の効果を奏するので、動作周波数を下げることができるようになり、高解像度の高動作周波数の液晶モジュールに対して安定にオーバードライブ駆動を行うことができるようになる。
また、本願の請求項4に係る液晶パネル駆動装置によれば、高速、大容量かつ安価な市販のSDRAMをフレームメモリとして使用し得るので、得られる液晶駆動装置も安価に製造できるようになる。
更に、本願の請求項5に係る液晶パネル駆動装置によれば、デジタル回路により直接オーバードライブとなるデータを発生させるよりもオーバードライブデータ演算手段の構成が簡単となるので、ASIC化ないしはFPGA化が容易になる。
以下、図1〜3を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶駆動装置を例示するものであって、本発明をこの液晶駆動装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
なお、図1は、本発明の液晶駆動装置で使用するオーバードライブ駆動手段のブロック図であり、図2はDTR回路のブロック図であって、図2(a)はオーバードライブデータ演算手段からSDRAMへ伝送する信号の処理回路のブロック図、図2(b)はSDRAMから受信した信号の処理回路のブロック図であり、また、図3はDTR回路でのデータの反転を説明するためのタイミング図であって、図3(a)はDTR回路を通す前の信号であり、図3(b)はDTR回路を通した後の信号を示す。
このオーバードライブ駆動手段20において、図8に示した従来のオーバードライブ駆動手段10とは、オーバードライブデータ演算手段13内にDTR回路21を組み込んだこと及び各SDRAM1〜4とオーバードライブデータ演算手段13との間に制御信号ライン(DEXRライン)22〜25をそれぞれ設けた点が相違しているが、他の構成は実質的に同一であるので、この同一の構成の部分は図8と同一の符号を付与することとしてその詳細な説明は省略する。
このオーバードライブ駆動手段20では、図示しないビデオカードからのRGB各8ビット計24ビットの階調信号を高速化処理のために2ドット分ずつ合わせて48ビットに合成されたLVDS信号が、伝送ライン11を経て、前記のルックアップテーブル12を有するオーバードライブデータ演算手段13に入力され、ここで、奇数フレームデータのうちの24ビット分のODDデータ(奇数データ)は24本の伝送ライン14を経てSDRAM1に、また、24ビット分のEVENデータ(偶数データ)は24本の伝送ライン16を経てSDRAM3に、同じく偶数フレームデータのうちの24ビット分のODDデータは24本の伝送ライン15を経てSDRAM2に、24ビット分のEVENデータは24本の伝送ライン17を経てSDRAM4に振り分けられ、それぞれ現在のフレームにおける階調信号と以前のフレームにおける階調信号とからルックアップテーブル12を参照して前述のようなオーバードライブとなるデータの発生を発生させるようになされているが、各データをSDRAM1〜4へ振り分ける前及びSDRAM1〜4に記憶されたデータを読み込む際にDTR回路21により信号処理されるようになされていると共に、制御信号ライン22〜25を経て各SDRAM1〜4に制御信号(DEXR信号)も記憶及び読み出しされるようになっている。なお、このオーバードライブデータ演算手段13は、ASICないしはFPGAにより製造されている。
このDTR回路21では、各データをSDRAM1〜4へ振り分ける前に、図2(a)に示したように、次の(1)〜(6)の処理が、クロックパルスに同期して行われる。
(1)データ比較器31において、48本のデータラインのそれぞれについて1つ前のデータと比較してデータに変化があったか否かを判断し、データの変化があった場合にはHレベルを出力し、変化がなかった場合にはLレベルを出力する。
(2)加算機32において、データ比較器から出力されたHレベルの数を求める。
(3)比較器33において、Hレベルの数が48の過半数である25以上であるか否かを判断し、25以上の場合はHレベルを出力し、それ以外の場合はLレベルを出力する。
(4)トグル回路34において、比較器33からHレベルデータが入力される毎に出力を反転する。
(5)AND回路35において、イネイブル信号ELが入力されている場合のみトグル回路35からの信号をそのまま出力して、DEXR信号を生成する。
(6)XOR回路36において、DEXR信号と入力データ信号の排他的ORをとることにより所定のDTR信号を得、対応するSDRAM1〜4に伝送して記憶する。
このようにして得られるDTR信号のタイミングを図3を用いて詳細に説明する。図3(a)はDTR回路を通す前の6クロック分の信号を示し、クロック信号CLKの立ち下がりに同期して、DATA0〜DATA46のレベルは毎回変化し、DATA47のみ第1クロック時に立ち上がり、第5クロック時に立ち下がるデータを示している。この場合、DEXR信号はLレベルとなっている。そうすると、第1クロック時及び第6クロック時のみ反転した信号の数はDEXR信号を含めても48となり、第2〜第5クロック時には反転した信号の数は47となる。
そうすると、第1クロックから第6クロックまでの全てにおいて反転した信号の数は25以上であるから、DTR回路を通って得られた信号は、図3(b)に示したように、DEXR信号は第1クロック時から第6クロック時まで毎回反転し、DATA0〜DATA46まではLレベルとなって変化せず、DATA47のみ第2クロック時から第5クロック時まで毎回反転した信号となる。結局、DEXR信号も含めると、第1クロック時及び第6クロック時が反転した信号の数が1で、第2クロックから第5クロックまでは反転した信号の数は2となる。したがって、上述の場合は、DTR回路を通すことにより反転する信号の数を大きく減らすことができるので、結果としてEMIの発生を減らすことができるようになる。
また、上記(3)の工程で比較器33においてLレベルの出力があった場合は、データの変化があったライン数が24以下であるので、DEXR信号は変化せず、入力されたデータはそのままSDRAM1〜4に伝送されて記憶される。
フレームメモリに記憶されたデータを読み込む際には、図2(b)に示したように、XOR回路47においてSDRAM1〜4からの信号とDEXR信号との排他的ORをとることにより、元の信号を再生することができ、この再生された信号に基いてオーバードライブデータ演算手段13によってオーバードライブとなるデータを発生させ、液晶モジュールに供給するようになされる。
なお、この具体例においては、前述の従来技術に合わせてRGB各8ビット計24ビットの階調信号を高速化処理のために2ドット分ずつ合わせて48ビットに合成されたLVDS信号を処理する例を示したが、本発明はこのような場合のみでなく、例えばRGB各8ビットの24ビットからなる1ドットの信号を処理することも、更には2ドットを超えて同時入力させて処理するようになすことも可能である。前者であれば動作周波数は入力データの動作周波数と同じで高くなるけれども必要とするフレームメモリの容量を上述の具体例の場合と比して半減することが可能であるので、より安価に液晶駆動装置を製造することができるようになる。なお1ドットずつ処理する場合には、技術的にはフレームメモリは一つですむが、駆動周波数がより高くなるためにEMIが悪化し、また、安定性が劣るようになるので、二つ用いる方が好ましい。
また、後者であれば、同時処理されるドット数が増えれば増えるほどその分だけ動作周波数を下げることができるようになるために、高解像度の高動作周波数の液晶パネルであっても、EMIを悪化させることなく、安定にオーバードライブ駆動することができるようになる。
本発明の液晶駆動装置で使用するオーバードライブ駆動手段のブロック図である。 DTR回路のブロック図であって、図2(a)はASICからSDRAMへ伝送する信号の処理回路のブロック図、図2(b)はSDRAMから受信した信号の処理回路のブロック図である。 DTR回路でのデータの反転を説明するためのタイミング図であって、図3(a)はDTR回路を通す前の信号であり、図3(b)はDTR回路を通した後の信号を示す。 液晶パネルの一画素部分の模式的な等価回路図である。 従来の液晶パネルの一画素に印加される電圧と実際の画素電圧との関係を示す図である。 液晶の一画素の目標透過率と実際の透過率との関係を示す図である。 オーバードライブ駆動した場合の液晶の一画素に印加される電圧と実際の画素電圧との関係を示す図である。 従来のルックアップテーブルを使用したオーバードライブ駆動手段のブロック図である。
符号の説明
10、20 オーバードライブ駆動手段
11,18 バスライン
12 ルックアップテーブル
13 オーバードライブデータ演算手段
14〜17 伝送ライン
21 DTR回路
22,23 DEXRライン

Claims (5)

  1. フレームメモリとオーバードライブデータ演算手段を備えた液晶パネル駆動装置において、前記オーバードライブデータ演算手段は、クロック周期毎にフレームメモリに伝送する全データのデータ遷移数を計数して、
    (1)前記データ遷移数が過半数以上の場合には全データを反転させてフレームメモリに伝送すると共にトグル制御した制御信号をもフレームメモリに伝送し、
    (2)前記データ遷移数が過半数未満の場合には全データをそのままフレームメモリに伝送すると共にトグル制御しない制御信号をもフレームメモリに伝送し、
    前記フレームメモリのデータを読み込むときは前記制御信号に基いて元のデータを再生する機能を有するデータ遷移低減回路を備えていることを特徴とする液晶パネル駆動装置。
  2. 前記フレームメモリは、奇数フレーム用及び偶数フレーム用メモリを備え、更に前記制御信号も対応する前記奇数フレーム用及び偶数フレーム用メモリに記憶されるようになされていることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル駆動装置。
  3. 前記奇数フレーム用及び偶数フレーム用メモリは、それぞれが奇数データ用メモリ及び偶数データ用メモリを備え、更に前記制御信号も対応する前記奇数データ用メモリ及び偶数データ用メモリに記憶されるようになされていることを特徴とする請求項2に記載の液晶パネル駆動装置。
  4. 前記フレームメモリは、オーバードライブデータ演算手段の外部に設けられているSDRAMであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶パネル駆動装置。
  5. 前記オーバードライブデータ演算手段は、ルックアップテーブルを備えていることを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル駆動装置。

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