(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコモン電極が形成された第１基板と、複数のセグメント電極が形成された第２基板と、前記第１，第２基板間に介在された液晶とを有し、前記複数のコモン電極及び前記複数のセグメント電極の各交点に形成される画素に、少なくともＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とに変化する電圧を印加する液晶装置の駆動方法において、
第１のデューティ及び第１のバイアス比の条件下で駆動する第１駆動工程と、
第２のデューティ及び第２のバイアス比の条件下で駆動する第２駆動工程と、
を有し、
前記第１駆動工程にて前記ＯＮ電圧と前記ＯＦＦ電圧の中間電圧が前記画素に印加された時に前記画素に加わる実効電圧と、前記第２駆動工程にて前記ＯＮ電圧と前記ＯＦＦ電圧の中間電圧が前記画素に印加された時に前記画素に加わる実効電圧とが等しくなるように、前記第１，第２のデューティ及び前記第１，第２のバイアス比が設定されていることを特徴とする液晶装置の駆動方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１，第２の駆動工程の各々では、１本の前記コモン電極を順次選択することを特徴とする液晶装置の駆動方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１，第２の駆動工程の各々では、２本以上の前記コモン電極を同時に選択することを特徴とする液晶装置の駆動方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１駆動工程では、前記セグメント電極に供給される最大信号電位を昇圧して、前記コモン電極に供給される選択電位を生成する工程を有し、
前記第２駆動工程では、前記昇圧工程を停止し、前記セグメント電極に供給される前記最大信号電位を、前記コモン電極に前記選択電位として供給する工程を有することを特徴とする液晶装置の駆動方法。
【請求項５】
複数のコモン電極が形成された第１基板と、複数のセグメント電極が形成された第２基板と、前記第１，第２基板間に介在された液晶とを有し、前記複数のコモン電極及び前記複数のセグメント電極の各交点に形成される画素に、少なくともＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とに変化する電圧を印加する液晶装置の駆動方法において、
第１のデューティｎ１及び第１のバイアス比ｃ１の条件下で駆動する第１駆動工程と、
第２のデューティｎ２及び第２のバイアス比ｃ２の条件下で駆動する第２駆動工程と、
を有し、前記第１，第２のデューティ及び前記第１，第２のバイアス比が、ｎ１・ｃ１２＝ｎ２・ｃ２２の関係を満足するように設定されていることを特徴とする液晶装置の駆動方法。
【請求項６】
複数のコモン電極が形成された第１基板と、複数のセグメント電極が形成された第２基板と、前記第１，第２基板間に介在された液晶とを有するパネルと、
前記複数のセグメント電極に電圧を供給するセグメントドライバと、
前記複数のコモン電極に電圧を供給するコモンドライバと、
前記セグメントドライバ及び前記コモンドライバに液晶駆動電圧を供給する電源回路と、
を有し、
前記セグメントドライバは、第１のデューティｎ１と第２のデューティｎ２（ｎ２＜ｎ１）とに可変する回路を有し、
前記電源回路は、前記第１のデューティｎ１に設定された時に第１のバイアス比ｃ１に設定し、前記第２のデューティｎ２に設定された時に第２のバイアス比ｃ２（ｃ２＞ｃ１）に設定する回路を有し、
前記第１，第２のデューティ及び前記第１，第２のバイアス比が、ｎ１・ｃ１２＝ｎ２・ｃ２２の関係を満足するように設定されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記コモンドライバは、１本の前記コモン電極を順次選択することを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記コモンドライバは、２本以上の前記コモン電極を同時に選択することを特徴とする液晶装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記電源回路は、前記セグメント電極に供給される最大信号電位を昇圧して、前記コモン電極に供給される選択電位を生成する昇圧回路と、
前記第１のデューティｎ１に設定された時に前記昇圧回路を動作させ、前記第２のデューティｎ２に設定された時に前記昇圧回路を停止させる昇圧タイミング回路と、
前記第２のデューティｎ２に設定された時に、前記前記セグメント電極に供給される前記最大信号電位を、前記コモン電極に前記選択電位として切り換えて供給する電位切換回路と、
を有することを特徴とする液晶装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記昇圧回路での昇圧倍率をｋとしたとき、ｎ２＝ｎ１・（１／ｋ）２の関係が成立していることを特徴とする液晶装置。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のいずれかにおいて、
前記コモンドライバと前記電源回路とが１チップＩＣに内蔵されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項１２】
請求項６乃至１１のいずれかに記載の液晶装置を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、単純マトリクッスパネルを使用した液晶装置の駆動方法に関する。本発明はさらに、液晶装置と、それを搭載したＯＡ機器や計測機器等の電子機器とに関する。
［背景技術］
近年、単純マトリックスパネルを使用した液晶装置にあっては、電源電圧に応じてバイアス比を切り換える方法や、表示デューティを切り換えた際にバイアス比を切り換える方法が使用されていた。表示デューティの切り換えは、例えば全画面表示から部分表示に切り換える際に必要となる。
ここで、従来の液晶装置では、電源電圧を昇圧して液晶駆動電圧の中の最大電圧を生成し、その最大電圧を抵抗分割回路を用いて分圧して、各種レベルの液晶駆動電圧を生成していた。
表示デューティを変更する際には、動作マージンを最大にするためにバイアス比を切り換える必要がある。従来は、抵抗分割回路内の抵抗素子の抵抗値を可変としていた。このとき抵抗値を変化させると、抵抗分割回路に流れる電流が変化するので、各種液晶駆動電圧のレベルが変化する。従って、従来では表示デューティの切換時には、必ずコントラスト調整が必要である欠点をもっていた。
そこで、本発明は、表示デューティ切り換え時に、使用者によるコントラスト調整を不要とする液晶装置の駆動方法並びに液晶装置及び電子機器を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、部分表示に容易に切り換えることができ、しかも部分表示を低消費電力にて実施できる液晶装置の駆動方法並びに液晶装置及び電子機器を提供することを目的とする。
［発明の開示］
本発明の一態様は、複数のコモン電極が形成された第１基板と、複数のセグメント電極が形成された第２基板と、前記第１，第２基板間に介在された液晶とを有し、前記複数のコモン電極及び前記複数のセグメント電極の各交点に形成される画素に、少なくともＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とに変化する電圧を印加する液晶装置の駆動方法において、
第１のデューティ及び第１のバイアス比の条件下で駆動する第１駆動工程と、
第２のデューティ及び第２のバイアス比の条件下で駆動する第２駆動工程と、
を有し、
前記第１駆動工程にて前記ＯＮ電圧と前記ＯＦＦ電圧との間の中間電圧が前記画素に印加された時に前記画素に加わる実効電圧と、前記第２駆動工程にて前記ＯＮ電圧と前記ＯＦＦ電圧との間の中間電圧が前記画素に印加された時に前記画素に加わる実効電圧とが等しくなるように、前記第１，第２のデューティ及び前記第１，第２のバイアス比が設定されていることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、表示デューティを変更した際に、ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の中心値がほぼ同一となるようにバイアス比も変化させている。これにより、デューティの変更の前後で中間濃度がほぼ一定に保たれるので、デューティを変更する度に使用者がコントラスト調整をする必要はなくなる。
本発明の一態様は、いわゆる１ライン選択駆動にもマルチライン駆動にも適用できる。
本発明の他の態様は、複数のコモン電極が形成された第１基板と、複数のセグメント電極が形成された第２基板と、前記第１，第２基板間に介在された液晶とを有する液晶装置の駆動方法において、
第１のデューティｎ１及び第１のバイアス比ｃ１の条件下で駆動する第１駆動工程と、
第２のデューティｎ２及び第２のバイアス比ｃ２の条件下で駆動する第２駆動工程と、
を有し、前記第１，第２のデューティ及び前記第１，第２のバイアス比が、ｎ１・ｃ１２＝ｎ２・ｃ２２の関係を満足するように設定されていることを特徴とする。
本発明の他の態様でも、表示デューティをｎ１からｎ２に変更した際に、ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の中心値がほぼ同一となるようにバイアス比をｃ１からｃ２に変化させている。この時の条件は、後述するＲｕｃｋｍｏｎｇａｔｈａｎ氏の式から、ｎ１・ｃ１２＝ｎ２・ｃ２２の関係を満足させればよいことが分かる。この本発明の他の態様もまた、いわゆる１ライン選択駆動とマルチライン駆動とに適用できる。
ここで、前記第１駆動工程では、前記セグメント電極に供給される最大信号電位を昇圧して、前記コモン電極に供給される選択電位を生成する工程を有することができる。この場合、前記第２駆動工程では、前記昇圧工程を停止し、前記セグメント電極に供給される前記最大信号電位を、前記コモン電極に前記選択電位として供給する工程を有する。
このようにすれば、第２駆動工程にて昇圧動作を停止できるので、消費電力を低減できる。また、セグメント電極のための電位をコモン電極に供給すればよいので、他の液晶駆動電位を生成する必要もない。
前記第１駆動工程にて実施される前記昇圧工程での昇圧倍率をｋとしたとき、ｎ２＝ｎ１・（１／ｋ）２の関係が成立する。各駆動工程でのバイアス比ｎ１，ｎ２と昇圧倍数ｋとの間に、ｃ１／ｃ２＝１／ｋの関係が成立するからである。
本発明のさらに他の態様は、複数のコモン電極が形成された第１基板と、複数のセグメント電極が形成された第２基板と、前記第１，第２基板間に介在された液晶とを有し、前記複数のコモン電極及び前記複数のセグメント電極の各交点に形成される画素に、少なくともＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とに変化する電圧を印加する液晶装置の駆動方法において、
第１のデューティ及び第１のバイアス比の条件下で駆動する第１駆動工程と、
第１のデューティより低い第２のデューティ及び第２のバイアス比の条件下で駆動する第２駆動工程と、
を有し、
前記第１駆動工程にて前記ＯＮ電圧が前記画素に印加された時に前記画素に加わる実効電圧が、前記第２駆動工程にて前記ＯＮ電圧が前記画素に印加された時に前記画素に加わる実効電圧以下であり、かつ、前記第１駆動工程にて前記ＯＦＦ電圧が前記画素に印加された時に前記画素に加わる実効電圧が、前記第２駆動工程にて前記ＯＦＦ電圧が前記画素に印加された時に前記画素に加わる実効電圧以上となるように、前記第１，第２のデューティ及び前記第１，第２のバイアス比が設定されていることを特徴とする。
本発明のさらに他の態様によれば、高デューティ（第１のデューティ）での駆動時のＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の範囲を、低デューティ（第２のデューティ）での駆動時のＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の範囲が包含するように、バイアス比が変化する組み合わせを選んでいる。こうすると、低デューティでの駆動時に得られるコントラストは、高デューティでの駆動時以上となる。よって、表示デューティを切り換えた際に、使用者がコントラスト調整をする作業を不要とすることができる。なお、この本発明のさらに他の態様もまた、いわゆる１ライン選択駆動とマルチライン駆動とに適用できる。
本発明のさらに他の態様に係る液晶装置は、複数のコモン電極が形成された第１基板と、複数のセグメント電極が形成された第２基板と、前記第１，第２基板間に介在された液晶とを有するパネルと、
前記複数のセグメント電極に電圧を供給するセグメントドライバと、
前記複数のコモン電極に電圧を供給するコモンドライバと、
前記セグメントドライバ及び前記コモンドライバに液晶駆動電圧を供給する電源回路と、
を有し、
前記セグメントドライバは、第１のデューティｎ１と第２のデューティｎ２（ｎ２＜ｎ１）とに可変する回路を有し、
前記電源回路は、前記第１のデューティｎ１に設定された時に第１のバイアス比ｃ１に設定し、前記第２のデューティｎ２に設定された時に第２のバイアス比ｃ２（ｃ２＞ｃ１）に設定する回路を有し、
前記第１，第２のデューティ及び前記第１，第２のバイアス比が、ｎ１・ｃ１２＝ｎ２・ｃ２２の関係を満足するように設定されていることを特徴とする。
この液晶装置において、上述した本発明の他の態様に係る駆動方法を好適に実施することができる。
なお、前記コモンドライバと前記電源回路とを、１チップＩＣに内蔵することができる。
本発明のさらに他の態様に係る電子機器は、上述の液晶装置を内蔵している。この電子機器の表示部として用いられる液晶装置では、通常動作モードでは高デューティでの駆動とし、待ち受けモードにてパネルの一部に部分表示する際には低デューティでの駆動とすることができる。特に、携帯電話機などでは、待ち受けモードではアイコン等を部分的に表示し、他のエリアは非表示エリアとすることで、消費電力を低減できる。本発明の電子機器としては、携帯電話機に限らず、低デューティでの駆動にて部分表示が必要となる機器全てに適用でき、特に消費電力を低減すべきモバイル機器に有効である。
［発明を実施するための最良の形態］
以下本発明を図面に基づいて説明する。
（実施例装置の概要）
まず、後述する駆動方法を実施する液晶装置について説明する。
図９には、単純マトリックスパネル１０が示されている。このパネル１０は、コモン電極１２が形成された第１基板（図示せず）と、セグメント電極１４が形成された第２基板（図示せず）との間に、液晶（図示せず）が介在配置されて構成される。
図９にはさらに、コモン電極１２を駆動するコモンドライバＩＣ１００と、セグメント電極１４を駆動するセグメントドライバＩＣ２００と、セグメントドライバＩＣ２００に対してコマンド、データを出力するＭＰＵ３００とが示されている。この液晶装置は例えば携帯電話に搭載され、通常動作モードではパネル１０の全画面にフル表示し、待ち受けモード時にはパネル１０の一部のみを部分表示する。従って、通常動作モードは高デューティの駆動となり、待ち受けモード時には低デューティの駆動となる。
ここで、単純マトリックスパネル１０では複数のコモン電極１２と複数のセグメント電極１４との各交点にそれぞれ画素が形成される。このパネル１０のコモン電極１２、セグメント電極１４へ供給される駆動波形として、従来より２種のものが知られている。その一つは、図１０に示す電圧平均化法を用いた駆動波形であり、他の一つは図１１に示す原理駆動法（ＡＰＴ法ともいう）を用いた駆動波形である。なお、図１０，図１１において、太線はセグメント電極の駆動波形であり、細線はコモン電極の駆動波形である。図１０，図１１のいずれの駆動波形を用いても、各電極に印加される電圧の差電圧が液晶に印加されることになる。なお、両駆動法では、各電極に印加される絶対電位が変わるのみで、駆動される液晶には同じ電圧が印加される。
（実施例１）
単純マトリクスパネル１０の１画素に印加される電圧の実効電圧は、Ｒｕｃｋｍｏｎｇａｔｈａｎ氏により見いだされた次式で表される。
ｎ：駆動デューティ
Ｌ：同時選択数
ｃ：バイアス比
Ｖ：選択電圧
0004277449.tif 000002
ルートの記号の中の２ｃの項に±の符号があるが、ＯＮしている画素では＋２ｃとなり、ＯＦＦしている画素では−２ｃとなる。この式の原理については文献Ｒｕｃｋｍｏｎｇａｔｈａｎ，Ｔ．Ｎ．，＆＃３４Ａ  ＧＥＮＥＲＡＬＩＺＥＤ  ＡＤＤＲＥＳＳＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ  ＦＯＲ  ＲＭＳ  ＲＥＳＰＯＮＤＩＮＧ  ＭＡＴＲＩＸ  ＬＣＤＳ＆＃３４  １９８８  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＲＥＳＥＡＲＣＨ  ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ，ｐ．８０−８５に詳しく説明されているので、ここでは省略する。
（１）式に、同時選択数としてＬ＝１を代入すると次式となる。
0004277449.tif 000003
（２）式は、上述したや電圧平均化法（川上方式）や原理駆動法（ＡＰＴ法）を用いた１ライン選択駆動時の実効電圧を表している。
ここで、例えば携帯電話に用いられる液晶装置での表示モードとして、図９に示すパネル１０の全画面（例えば１００ライン）を駆動する通常動作モードと、図９に示すパネル１０の一部例えば１〜２５ラインのみにアイコンなどを表示する待ち受けモードとがある。待ち受けモードでは、２６〜１００ラインまでは非表示エリアとなる。このため、通常動作モードが高デューティ駆動となるのに対して、待ち受けモードでは低デューティ駆動となる。
図１は、図１０に示す電圧平均化法を用い、かつ高デューティで駆動した時の電源のバイアス比を示す図である。図２は、同様に低デューティで駆動した時の電源のバイアス比を示す図である。一方、図１１に示す原理駆動（ＡＰＴ法）を用いた時の電源のバイアス比は、図３，図４に示す通りとなり、図３は高デューティで駆動した時、図４は低デューティで駆動した時のそれぞれの電源のバイアス比を示している。
式（１）中のバイアス比は、１画素に依存する単位信号電圧振幅の半値と、選択電圧振幅の半値との比を意味している。図１〜図４に示す１ライン選択駆動ので信号電圧振幅の半値Ｓ（Ｌ＝１）は、Ｌ＝１であるので、単位信号電圧振幅そのものであり次式で現される。
0004277449.tif 000004
ここで、図１及び図３に示す高デューティでの駆動時でのコモン電圧振幅を符号±ＶＨで示し、図２及び図４に示す低デューティでの駆動時でのコモン電圧振幅を符号±ＶＬで示している。また、図１〜図４において、１ライン選択駆動時のセグメント電圧の振幅の半値をそれぞれ符号Ｓで示している。
また、式（２）中のバイアス比ｃは、１ライン選択駆動時には、（セグメント電圧の振幅の半値）／（コモン電圧振幅の半値）で示される比率を意味する。図１及び図３に示す高デューティでの駆動時では、バイアス比ｃＨ＝Ｓ／ＶＨとなり、図２及び図４に示す低デューティでの駆動時では、バイアス比ｃＬ＝Ｓ／ＶＬとなる。
なお、式（１）はマルチライン選択駆動にも適用されるが、これについては後述する。
次に、図１及び図３に示す高デューティ駆動の時のデューティｎＨと、バイアス比ｃＨと、選択電圧ＶＨを、式（２）に代入することで次式が得られる。
0004277449.tif 000005
同様に、図２及び図４に示す低デューティ駆動の時のデューティｎＬと、バイアス比ｃＬと、選択電圧ＶＬを、式（２）に代入することで次式が得られる。
0004277449.tif 000006
さらに、式（３）を高デューティ駆動、低デーティ駆動時の符号を用いて表すと、次式の通りとなる。
0004277449.tif 000007
ここで、ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の中間電圧を考える。この場合、±２ｃＨと±２ｃＬの項をそれぞれ式（４）、式（５）から取り去ることができ、次式が得られる。
0004277449.tif 000008
ここで、高デューティ駆動時でも低デューティ駆動時でも、ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の中間での実効電圧のそれぞれの中間電圧ＲＭＳＭＩＤは等しくする必要がある。このため、式（８）＝式（９）が成立し、その式に式（６）、式（７）の関係を代入して次式が得られる。
0004277449.tif 000009
この式（１０）の両辺を二乗して整理すると、次式が得られる。
0004277449.tif 000010
この式（１１）から、次のことが言える。すなわち、表示デューティ（ｎＬ，ｎＨ）とバイアス比（ｃＬ，ｃＨ）の２乗の積が変化しないように表示デューティとバイアス比の関係を保てば（ｎ・ｃ２＝一定）、画素に印加されるＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の中間値は変化しない。
例えば１００ライン表示する場合であって（ｎＨ＝１００）、バイアス比ｃＨ＝１／１０で駆動し、この後外部信号により１０ラインのみ部分表示（ｎＬ＝１０）をバイアス比ｃＬ＝０．３１６・・（１０の平方根分の１）で行う。こうすると、表示デューティを変えて部分表示をした際に、中間調の表示は一定となるから、使用者がコントラスト調整をする必要がなくなる。
（実施例２）
図５は、式（１）の同時選択数Ｌ＝４としたマルチライン選択駆動の場合における高デューティ時の電源のバイアス比を示す図である。図６は、図５と同じマルチライン選択駆動の場合において、部分表示する際の低デューティ時の電源のバイアス比を示す図である。
式（１）に同時選択数としてＬ＝４を代入すると次式となる。なお、同時選択数Ｌは４以外の数でもかまわないが、一例としてＬ＝４とした。
0004277449.tif 000011
式（１２）は、４ライン同時選択駆動方法の実効電圧を表している。４ライン同時選択駆動方法では信号電圧は、図５に示す５レベル（ＰＶ２，ＰＶ１，ＶＣ，ＭＶ１，ＭＶ２）が必要とされる。信号電圧振幅Ｓ（Ｌ＝４）は、図５に示すＰＶ２−ＶＣ間，ＶＣ−ＭＶ２間の各電圧を示す。バイアス比ｃは、１画素に依存する単位信号電圧振幅の半値と、選択電圧振幅との比を意味しているので、信号電圧振幅Ｓ（Ｌ＝４）は次式で現される。
0004277449.tif 000012
ここで、式（４）〜（７）を得た場合と同様にして、高デューティｎＨ、低デューティｎＬなどを式（１２），式（１３）にそれぞれ代入すると、下記の式（１４〜（１７）が得られる。
0004277449.tif 000013
ここで、実施例１と同様に、ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の中間電圧を考える。すなわち、±２ｃＨと±２ｃＬの各項をそれぞれ、式（１４）、式（１５）から取り去り、次式が得られる。
0004277449.tif 000014
上述の通り、実効電圧のそれぞれの中間電圧ＲＭＳＭＩＤが等しくなるためには、式（１８）＝式（１９）が成立し、その式に式（１６）、式（１７）の関係を代入すると、次式が得られる。
0004277449.tif 000015
この式（２）の両辺を二乗して整理すると、次式が得られる。
0004277449.tif 000016
従って、実施例２のマルチライン選択駆動の場合においても、実施例１の１ライン選択駆動の場合と同様に、ｎｃ２＝一定数の関係を保てば、画素に印加されるＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の中間値ＲＭＳＭＩＤは変化しない。
例えば、同時選択数Ｌ＝１０として１００ライン表示（ｎＨ＝１００）でバイアス比ｃＨ＝１／１０で駆動し、この後１０ライン表示の部分表示（ｎＬ＝１０）でバイアス比ｃＬ＝０．３１６・・（１０の平方根分の１）で行う。こうすると、マルチライン選択駆動の場合であっても、表示デューティを変えて部分表示をした際に、使用者がコントラスト調整をすることが不要となる。
（実施例３）
実施例１，２は、ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の中間値のみを考慮したが、実際にはＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の比（以下動作マージンという）も変動する。そこで、ＯＮ電圧、ＯＦＦ電圧をも考慮して条件設定する方法を、この実施例３にて説明する。
式（１）を、Ｓ＝Ｌ・ｃ・Ｖを考慮して変形すると、次式が得られる。
0004277449.tif 000017
ここで、図７に示すように、バイアス比ｃ１，表示デューティｎ１にてＯＮ電圧を液晶に印加した時の実効電圧をＲＭＳ（ＯＮ１）とし、ＯＦＦ電圧を液晶に印加した時の実効電圧をＲＭＳ（ＯＦＦ１）とする。同様に、バイアス比ｃ２，表示デューティｎ２でＯＮ電圧を液晶に印加した時の実効電圧をＲＭＳ（ＯＮ２）とし、ＯＦＦ電圧を液晶に印加した時の実効電圧をＲＭＳ（ＯＦＦ２）とする。
図７は、液晶パネルの電圧−輝度の関係を示した特性図である。輝度については、実際はｎｉｔやカンデラ等の単位がつくが、図７では省略し無次元数で示している。図７では、電圧が増すと輝度が上がる例で示しているが、電圧が上がると輝度が下がる液晶パネルにも本発明を適用できることは言うまでもない。
図７に示す特性を有する液晶パネルは、実効電圧が２．０Ｖ以上となると液晶が反応し、輝度が上昇していく。そして、実効電圧が２．４Ｖで輝度は飽和に達している。
ここで、バイアス比ｃ１，表示デューティｎ１での駆動では、６０対３０のコントラスト（コントラスト比＝２）が得られている。従って、ＲＭＳ（ＯＮ１）≦ＲＭＳ（ＯＮ２）で、かつ、ＲＭＳ（ＯＦＦ１）≧ＲＭＳ（ＯＦＦ２）の２つの関係を保てば、バイアス比ｃ２，表示デューティｎ２の部分表示切り換え後には、コントラスト比＝２以上の得ることができる。
以上の内容を、具体的に式を用いて説明する。
図７に示すそれぞれの実効電圧ＲＭＳ（ＯＮ１）、ＲＭＳ（ＯＮ２）、ＲＭＳ（ＯＦＦ１）、ＲＭＳ（ＯＦＦ２）は次式の通りとなる。
0004277449.tif 000018
ここで、ＯＮ電圧相互に等しい実効電圧であるとすれば、式（２３）＝式（２４）となり、次式が成立する。
0004277449.tif 000019
また、ＯＦＦ電圧相互に等しい実効電圧であるとすれば、式（２５）＝式（２６）となり、次式が成立する。
0004277449.tif 000020
式（２７）、式（２８）から、同時選択数Ｌは消去されているので、１ライン選択駆動でもＬ（Ｌ≧２）ライン同時選択駆動でも、全く同じに扱えることになる。
式（２７）を整理すると、ＯＮ電圧同士が一致する条件は次式の通りとなる。
0004277449.tif 000021
一例として、バイアス比がｃ１＝１／８，ｃ２＝１／４と変化させる際には、デューティｎ１，ｎ２の関係は式（２９）は次式の通りとなる。
0004277449.tif 000022
つまり、上記の通りバイアス比が定められた場合には、３０％のデューティ比とすればよい。例えば、ｎ１＝１００ならば、ｎ２＝３０となる。
同様にして、式（２８）を整理すると、ＯＦＦ電圧同士が一致する条件は次式の通りとなる。
0004277449.tif 000023
一例として、ｃ１＝１／８，ｃ２＝１／４を式（３１）に代入すると、次式が得られる。
0004277449.tif 000024
つまり、上記の通りバイアス比が定められた場合には、１７％のデューティ比とすればよい。こうして、表示デューティｎ１＝１００，バイアス比がｃ１＝１／８の駆動から、バイアス比ｃ２＝１／４と変化させる際には、表示デューティｎ２を３０〜１７の範囲で設定すれば、コントラスト調整を要せずに、切り換え前のコントラスト以上を確保することができる。
また、予めデューティ比が定められる場合には、下記のようにしてバイアス比を設定することができる。例えば、デューティをｎ１＝１００からｎ２＝５０と変化させる場合を考える。この際、デューティｎ１＝１００の時のバイアス比がｃ１＝１／１０であるとする。この場合に、ＯＮ電圧同士が一致する条件は、次の２次方程式にて示される。
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式（３３）を解くと、ｃ２＝０．１４６８３７が得られる。
一方、ＯＦＦ電圧同士が一致する条件は、次の２次方程式で示される。
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式（３４）を解くと、ｃ２＝０．１３５０７８が得られる。
こうして、表示デューティｎ１＝１００，バイアス比がｃ１＝１／１０での駆動から、デューティをｎ２＝５０に変化させる際には、バイアス比ｃ２を０．１４６８３７〜０．１３５０７８の範囲で設定すれば、コントラスト調整を要せずに切り換え前のコントラスト以上を確保できる。
（実施例４）
実施例３では、２種の表示デューティの間で表示駆動を切り換える場合を説明したが、３種以上のデューティの中から任意の２種の表示デューティを採用し、その時のバイアス比条件を設定する場合について、以下に説明する。この場合も、実施例３と同様に設定すれば、使用者がコントラスト調整をする作業を不要とすることができる。
図８では、図７に示す実効電圧ＲＭＳ（ＯＮ１），ＲＭＳ（ＯＦＦ１），ＲＭＳ（ＯＮ２），ＲＭＳ（ＯＦＦ２）に加えて、バイアス比ｃ３，表示デューティｎ３の時のＯＮ電圧の実効電圧ＲＭＳ（ＯＮ３）と、ＯＦＦ電圧の実効電圧ＲＭＳ（ＯＦＦ３）が示されている。
実施例３にて求められた条件とは、ＲＭＳ（ＯＮ１）≦ＲＭＳ（ＯＮ２）でかつ、ＲＭＳ（ＯＦＦ１）≧ＲＭＳ（ＯＦＦ２）である。
同様にして、バイアス比ｃ１，表示デューティｎ１での表示と、バイアス比ｃ３，表示デューティｎ３での表示との間に要求される条件は、ＲＭＳ（ＯＮ１）≦ＲＭＳ（ＯＮ３）でかつ、ＲＭＳ（ＯＦＦ１）≧ＲＭＳ（ＯＦＦ３）である。
同じく、バイアス比ｃ２，表示デューティｎ２での表示と、バイアス比ｃ３，表示デューティｎ３での表示との間に要求される条件は、ＲＭＳ（ＯＮ２）≦ＲＭＳ（ＯＮ３）でかつ、ＲＭＳ（ＯＦＦ２）≧ＲＭＳ（ＯＦＦ３）となる。
このように、３種以上のデューティの中の任意の２つの関係を上記の通り設定しておけば、使用者がコントラスト調整をする作業を不要とすることができる。
（実施例５）
この実施例５では、図９に示すセグメントドライバＩＣ１００及びコモンドライバＩＣ２００の詳細について説明しながら、デューティを切り換えて駆動する方法について説明する。
図１２には、セグメントドライバＩＣ１００が示されている。図１２において、このＩＣ１００の入出力回路として、ＭＰＵインターフェース１０２、入出力バッファ１０４及び出力バッファ１０６が設けられている。この入出力回路１０２，１０４，１０６に接続された内部バス１１０には、バスホールダ１１２、コマンドデコーダ１１４、ステータス回路１１６、発振回路１１８及びタイミング発生回路１２０が接続されている。
ＭＰＵ３００からの通常動作モードまたは待ち受けモードを指示するコマンド内容は、ＭＰＵインターフェース１０２のＡ０端子への信号がＬＯＷとなった後に、入出力バッファ１０４に入力される８ビットデータが、コマンドデコーダ１１４にてデコードされる。表示デューティは、発振回路１１８からの基準クロックを表示タイミング発生回路１２０にてカウントすることで設定される。
従って、表示タイミング発生回路１２０は、内部バス１１０を介して入力される指令に基づき、通常動作モードでは高デューティを設定し、待ち受けモードでは低デューティを設定する。表示タイミング発生回路１２０にて設定されたデューティなどに従って、表示データＲＡＭ１３０からの表示データの読み出しが実施される。なお、特に低デューティの時には、発振回路１１８からの基本クロックの周波数を下げて、低消費電力にて駆動することも可能である。
表示データを読み出すために、表示データＲＡＭ１３０にはページアドレスデコーダ１３２、カラムアドレスデコーダ１３４が設けられ、表示データＲＡＭ１３０の読み出しアドレスが指定される。ページアドレスデコーダ１３２にはＬＣＤ表示アドレス制御回路１４０が、カラムデコーダ１３４にはカラムデコーダ１４２がそれぞれ接続されている。なお、ページアドレスデコーダ１３２に接続されたＭＰＵページアドレス制御回路１４４は、図９に示すＭＰＵ３００の指令に基づき表示データＲＡＭ１３０の内容をリード、ライトする際に使用される。
表示データＲＡＭ１３０に対して、ＭＰＵ３００の指令に基いて、Ｉ／Ｏバッファ１３６を介してデータがリード、ライトされる。リード、ライト時のページアドレスは、ページアドレスレジスタ１４６によって指定される。
表示データＲＡＭ１３０から読み出された表示データは、表示データラッチ回路１５０にてラッチされ、デコード回路１５２にてデコードされ、液晶駆動回路１５４を介して、図９のセグメント電極１４に供給される。なお、このセグメントドライバＩＣ１００では、同時選択数Ｌ＝４とするマルチライン選択駆動法を実施しているので、セグメント電極１４に供給される電位は、通常駆動モード時にあっては、図５に示すＰＶ１，ＰＶ２，ＶＣ，ＭＶ１，ＭＶ２の５レベルである。待ち受けモード時の供給電位については後述する。
次に、図９に示すコモンドライバ２００について、図１３を参照して説明する。
図１３に示すコモンドライバＩＣ２００は、コモン駆動回路２１０と電源回路２２０とを内蔵している。コモン駆動回路２１０には、双方向シフトレジスタ２１２と、その出力をデコードするデコード回路２１４と、デコード結果に従って図９のコモン電極１２に電圧を供給する液晶駆動回路２１６とを有する。双方向シフトレジスタ２１２は、画面の上下いずれかからも走査可能とするものである。このスキャン方向は、ＭＰＵ３００からのスキャン方向のコマンドをセグメントドライバＩＣ１００を介して入力するシフト方向制御回路２１８からの出力によって制御される。
電源回路２２０は、電源電位ＶＤＤ，ＶＳＳから、図５に示す７レベルの電位ＰＶ３，ＰＶ２，ＰＶ１，ＶＣ，ＭＶ１，ＭＶ２，ＭＶ３を生成するものである。このために、図１３に示す電源回路２２０内には、１次昇圧補助回路２２２、１次昇圧回路２２４、電子ボリューム２２６、２次昇圧回路２２８、３次及び４次昇圧回路２３０，２３２が設けられている。これら１次〜４次昇圧回路はチャージポンプにて構成される。また、各界圧回路での昇圧タイミングを発生するために、基本タイミング発生回路２３４、第１〜第３の昇圧タイミング発生回路２３６，２３８，２４０が設けられている。この電源回路２２０にはさらに、電位発生回路２４２、電位切換回路２４４及び放電回路２４６が設けられている。電位発生回路２４２は、２次昇圧回路２２８からの電位ＰＶ２，ＭＶ２を降圧して、電位ＰＶ１，ＭＶ１を発生するものである。電位切換回路２４４は、端子ＰＶ３，ＭＶ３より出力される電位を切り換えるものである。この電位切換回路２４４は、通常動作モード時にあっては３次、４次昇圧回路２３０，２３２からの電位ＭＶ３，ＰＶ３を出力し、待ち受けモード時にあっては、２次昇圧回路２からの出力に基づいて電位ＰＶ２，ＭＶ２を出力する。待ち受けモードは、ＭＰＵ３００からのコマンドによって指定される。詳しくは、その待ち受けモードのコマンドは、図１２に示すセグメントドライバＩＣ１００の出力バッファ１０６より出力され、図１３に示すコモンドライバＩＣ２００のパワーセーブ端子（／ＰＳＡＶＥ）の論理が例えばＨＩＧＨとなることで設定される。このパワーセーブ端子からの信号は、第３の昇圧タイミング発生回路２４０にも入力される。そして、この待ち受けモード時にあっては、第３の昇圧タイミング発生回路２４０からの信号に基づいて、３次、４次昇圧回路２３０，２３２の動作は停止される。
図１３に示す電源回路２２０の動作を、図１４を参照して説明する。電源電位ＶＤＤ，ＶＳＳを一次昇圧回路２２４にて昇圧し、その昇圧された電位を電子ボリューム２２６にて適正な電位ＶＣに調整する。他の電位ＰＶ３，ＰＶ２，ＰＶ１，ＭＶ１，ＭＶ２，ＭＶ３は、この電位ＶＣを基準として生成されるので、電子ボリューム２２６にて電位ＶＣを調整することで、コントラスト、輝度調整が可能となる。ただし、一旦コントラスト調整が済んでいれば、先に説明した通り、デューティを変更して駆動する度に電子ボリューム２２６を操作してコントラストを調整することは不要である。
次に、２次昇圧回路２２８は、電位ＶＣと電源電位ＶＳＳとの間の電圧を昇圧して、電位ＰＶ２を生成する。なお、電位ＭＶ２としては電源電位ＶＳＳが用いられる。
電位発生回路２４２は、電位ＶＣと電位ＭＶ２間の電圧を降圧して、電位ＭＶ１を生成し、また、電位ＰＶ２と電位ＶＣ間の電圧を降圧して、電位ＰＶ１を生成する。本実施例では、電位設定回路２４２は１／２降圧回路で構成している。
３次昇圧回路２３０は、電位ＰＶ２と電位ＭＶ２間の電圧を昇圧して、電位ＭＶ３を生成する。４次昇圧回路２３２は、電位ＭＶ３と電位ＶＣ間の電圧を昇圧して、電位ＰＶ３を生成する。
以上により、通常動作モードでの４ライン同時選択駆動時に必要な、図５に示す電位ＰＶ３，ＰＶ２，ＰＶ１，ＶＣ，ＭＶ１，ＭＶ２，ＭＶ３の７レベルを全て生成できる。
ここで、上述した通り、通常動作モードでのコントラストは、図１３及び図１４に示す電子ボリューム２２６を操作して一度調整しておけば良い。このとき、バイアス比は一定（すなわち、１次〜４次昇圧倍率は固定）のままでコントラスト調整を容易に実施できる。従来は、ＰＶ３を変動させ、抵抗分割回路によって任意の電位レベルを生成していたが、抵抗分割回路に直流電流が流れて消費電力が増大することに加え、バイアス比も変動してしまう欠点があった。本実施例ではこれらの従来の欠点を改善できる。
さらには、従来は電位ＶＣ＝ＶＤＤに設定していた。しかし、電位ＶＣとして３Ｖ程度必要となると、電源電位ＶＤＤを上げるしかなく、低電圧化に反してしまう。本実施例では、電位ＶＤＤを昇圧して電位ＶＣを生成しているので、電源電圧ＶＤＤの低電圧化が図れる。
次に、待ち受けモード時の駆動について説明する。待ち受けモード駆動法の一つとして、図５に示す通常モード時のバイアス比に代えて、図６に示すバイアス比となるように、電位ＰＶ３，ＭＶ３を変更すればよい。このためには、図１３及び図１４に示す３次昇圧回路２３０及び４次昇圧回路２３２での昇圧倍率を変更すればよい。
図１３に示すコモンドライバＩＣ２００内の電源回路２２０では、昇圧倍率を変更する代わりに、他の方法を用いて待ち受けモード時でのバイアス比を変更している。
すなわち、待ち受けモードでは、コモン電位ＰＶ３，ＭＶ３を生成する３次、４次昇圧回路２３０，２３２での動作を停止させている。電位切換回路２４４では、このコモン電位ＰＶ３，ＭＶ３の代わりに、セグメント電位ＰＶ２，ＭＶ２をコモン電極１２に供給している。そのために、図１３に示す切換回路２４４は、パワーセーブ信号により待ち受けモードが設定された時に、図１３に示すＰＶ３，ＭＶ３端子より電位ＰＶ２，ＭＶ２を出力するように切り換えている。
従って、通常動作モードでは７レベル駆動であったのに対して、待ち受けモードでは電位ＰＶ３，ＭＶ３を除いた５レベル駆動となる。
ここで、式（２１）を変形すると、次式が得られる。
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ここで、バイアス比ｃ１＝（ＰＶ２−ＶＣ）／Ｌ／ＰＶ３である。一方、バイアス比ｃ２＝（ＰＶ２−ＶＣ）／Ｌ／ＰＶ２である。従って、式（３５）中の（ｃ１／ｃ２）は結局、通常動作モード時のコモン電圧ＰＶ３と、待ち受け動作モード時のコモン電圧ＰＶ２との比率ＰＶ２／ＰＶ３（ＭＶ２／ＭＶ３と同じ）となる。ここで、比率（ＭＶ２／ＭＶ３）は、図１４に示すように３次昇圧回路２３０での３次昇圧倍率ｋとなる。よって、式（３５）中の（ｃ１／ｃ２）は、１／ｋに等しい。従って、式（３５）は、３次昇圧倍率ｋを用いると、次式の通りとなる。
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式（３５）中の（ｃ１／ｃ２）、すなわち式（３６）中の３次昇圧倍率ｋを２または３としたとき、通常動作モードでのデューティｎ１と待ち受け動作モードでのデューティｎ２との関係は、下記の表１の通りとなる。
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但し、マルチライン選択駆動法でのｎ１，ｎ２は、同時選択数Ｌの整数倍という制限があるので本実施例では最も近い４の倍数値を採用することになる。
このように、３次昇圧倍率と通常動作デューティｎ１とが定められれば、待ち受け動作時の表示デューティｎ２は一義的に決定される。この表示デューティｎ２で駆動すれば、コントラスト調整は不要となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例１において、電圧平均化法を用いて高デューティで駆動する際のバイアス比を示す図である。
図２は、本発明の実施例１において、電圧平均化法を用いて低デューティで駆動する際のバイアス比を示す図である。
図３は、本発明の実施例１において、原理駆動法を用いて高デューティで駆動する際のバイアス比を示す図である。
図４は、本発明の実施例１において、原理駆動法を用いて低デューティで駆動する際のバイアス比を示す図である。
図５は、本発明の実施例２において、４ライン同時選択駆動法を用いて高デューティで駆動する際のバイアス比を示す図である。
図６は、本発明の実施例２において、４ライン同時選択駆動法を用いて低デューティで駆動する際のバイアス比を示す図である。
図７は、本発明の実施例３において、高デューティと低デューティとの各駆動時での液晶パネルの動作点での電圧−輝度の関係を示す特性図である。
図８は、本発明の実施例４において、デューティを３種類に変更した各駆動時での液晶パネルの動作点での電圧−輝度の関係を示す特性図である。
図９は、本発明の各実施例に用いられる液晶装置の概略説明図である。
図１０は、電圧平均化法を用いた時の液晶駆動波形を示す波形図である。
図１１は、原理駆動法を用いた時の液晶駆動波形を示す波形図である。
図１２は、図９に示すセグメントドライバＩＣの回路図である。
図１３は、図９に示すコモンドライバＩＣの回路図である。
図１４は、図１３に示すコモンドライバＩＣ中の電源回路の説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004277449.tif 000039
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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