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変調パルス幅を使用してパッシブ液晶ディスプレイ (LCD) の米国特許 6075509 - 統合多重ドライブ システム

【R & D 部門のブレイズの表示 】

説明

技術分野

この発明は、情報の電子ディスプレイに一般に関するし、より特に液晶表示 (LCD)。

バック グラウンド

多くのコンシューマー電子製品は現在電子ディスプレイのいくつかのタイプを使用します。この表示状態や電子デバイスの動作のモードに関してユーザーにほぼあらゆる種類の数値、またはグラフの情報があります。使用するディスプレイの種類に応じて必要な情報を表示するためにディスプレイを駆動する利用可能な技術の多くの種類があります。先行システム 100 図 1 からわかるように、マイクロプロセッサ 101、103 のディスプレイ ドライバーと抵抗ネットワーク 105 すなわち 107 の液晶ディスプレイに供給情報をドライブに使用されます。


このような 1 つの液晶ディスプレイは tn) ディスプレイです。TN ディスプレイは、最小限の実装の努力で低コストを維持しながら適度の量の情報をユーザーに表示することができるために使用されます。ディスプレイ機能を最適化するために、パルス幅変調 (PWM) を用いた TN ディスプレイ用低コストの液晶ディスプレイ ・ ソリューションの数しました。これらの技術により、関連付けられているマイクロプロセッサからの制御線の限られた数を使用して電子デバイスに組み込まれる複数文字 TN ディスプレイ駆動スキームを利用します。このようなスキームはすべての外部コンポーネントが不要し、ディスプレイの製造コストを大幅削減できます。


たとえば、標準的な液晶表示多重 (LCD MUX) ドライブは一度にアドレス選択する LCD の 1 つの行で動作します。この選考で、目的のオン/オフの状態は、すべての行に共通である液晶列を選択した行に適用されます。継続ラウンド ロビン方式で行が選択されます。行は、アドレス選択が場合に、のみ行う列の状態行、それ以外の場合に影響未選択の行、列の状態が低レベルのノイズと見られています。したがって、表 1 は、波形の次の型に付属しているそれぞれの行を示します。


表 1 _ _ _ 行選択 x _ _ _ 低ノイズレベル選択上重要な低レベルのノイズを選択されていない列 1 列/オフ オン/オフ情報重要な情報選択されていない低レベルのノイズ低ノイズレベルは、低レベルのノイズ低ノイズレベル _ _ _ を選択されていません。


当業者に明らかにされ、一度に 1 つの行を選択する時期区分を使用されています。行を選択の方法は、行選択電圧振幅を何回か選択していない行のレベルを指定してです。行を選択する方法はつまり、電圧分割多重方式します。


電圧分割多重化は、2 つ以上の駆動電圧レベルを必要とする手法です。定義ではデジタル回路は 2 つの電圧レベルに限定されるこの技術はデジタル回路と不可能です。したがって、マルチプレクス液晶ディスプレイを含む現代の電子機器のアナログ回路のいくつかのタイプが equipment´s 制御回路を多重化された液晶をインターフェイスに必要です。一般に、デジタル回路が小さく、同様の機能のアナログ回路よりも安価、したがって小さいサイズのすべてのデジタル多重液晶のドライブ方式になるし、低コスト アナログより実装多重液晶ドライブ方式。

したがって、簡単な実装を持つ回路と電子機器を使用し、低コストにすることができます多重液晶ディスプレイ デジタル駆動方式の必要性が存在しています。


図面の簡単な説明


図 1 は、液晶ディスプレイの標準的な駆動方式を示す先行ブロック図です。


図 2 は、本発明の好ましい方法に従って多重液晶表示ブロック ダイアグラム表示操作です。


図 3 は、一般的な液晶ディスプレイの行と列の構造を示す図です。


図 4 は、本発明の好ましい実施形態によると液晶ディスプレイ用多重ドライブ波形を用いた方法を示すフローチャートです。


好適な実施例の詳細な説明


200 ブロック ダイアグラムは図 2 を参照して、本発明の好ましい実施形態のアーキテクチャを示します。マイクロプロセッサ 201 は、マルチプレクス液晶ディスプレイ (LCD) 203 をドライブに使用されます。発明の操作から明らかにされ、ディスプレイ ドライバー、ネットワークのバイアス抵抗先行で削除されました。


典型的なファッション製品に設計されるディスプレイ LCD コントロール LCD 液晶ドライバー集積回路を提供することが必要です。いくつかのコストは液晶ドライバー集積回路 (IC)、複数ドライブ電圧レベルを提供する抵抗分圧器ネットワークのコストのコストを含む液晶ドライバーの使用に関連付けられて、ドライブ電圧を生成する電源供給ブースター メディア多重化率とパワーの必要な供給 LCD の温度補償を実装するコントロール。余分な回路に対応する製品のプリント回路基板 (PCB) の面積増加でそのサポート回路と共に LCD ドライバー IC にはコストを追加します。地域のこの増加は、全体のサイズ、製品の重量を増やすことも。大幅なコスト削減を実現するには、LCD ドライバー IC、ドライバーを押し上げて電源、電源抵抗分圧器ネットワーク、電源調整回路温度補償に必要性を排除するためここに記載されている発明を使用しています。


好ましい実施形態では、マイコン製品またはマイクロプロセッサ 201 電子デバイスで液晶 203 をドライブとされます。ただし、不十分なマイコンの出力ポートのピンは場合、まだことは望ましい (と典型的な LCD ドライバー方式に比べてコスト削減) 幅変調液晶表示多重 (PWM 液晶 MUX) ドライブ別の液晶ドライバー IC のパルスを実装します。典型的な液晶ドライバー IC 部品と比較して PWM ドライバーが昇圧された電力供給電圧、抵抗分圧器を必要としないも電源は温度補償の調整が必要。また、PWM 液晶ドライブは、標準のドライブ テクニックの半分の速度で表示を更新するときコントラストの同等の表示品質を提供します。この速度の低下は、低消費電力と改善されたバッテリー寿命につながります。


PWM 液晶 MUX ドライブの問題の標準的な液晶 MUX ドライブ方式と比較してメソッドは、PWM 多重レート選択と非選択の電圧を増加は、液晶材料で見られるように移動する近い一緒にです。これはの間の遷移を必要とする液晶により厳しい性能基準を配置することの効果があり、ますます状態を急多重率が高いの。一緒に近い移動選択/非選択電圧のこの現象現在の最新式の液晶材料よりも少ない約 30 多重行を大幅に低または中程度の多重率に PWM の使用が制限されます。


図 3 では、マルチプレクス液晶の配線図 300 は本発明の好ましい実施形態で使用される典型的な液晶の構成を示しています。各ポイントまたはサークルの 309 に 301 を表す LCD セグメント。LCD セグメントが概念的には行導体 311、313、または 315 317、319、またはこれらの導体間に液晶材料 (図示せず) と上下に 321 列導体上に階層化された構造として形成されます。行 y と指定された Sxy x 列の交点など表示セグメントごとに 1 ビットがディスプレイ メモリを想定して、y = N を 1 行と x の M 列に 1 を =。場合ビット Sxy = 1 が ON 状態で液晶に対応する部分になります他の場合ビット Sxy = 0、それから対応する液晶セグメントは OFF 状態になります


図 4 では、フロー チャート 400 は液晶ディスプレイ用多重ドライブ波形を生成する方法を示しています。カウンター変数は、アルゴリズムを通じて反復処理回数を追跡し、現在のイテレーションを操作する行を識別するために維持されます。401 の開始手順は、液晶機器がアクティブになったときに入力されます。403 をステップで、カウンターが 0 に初期化され、内部アルゴリズム ループ処理に入り。405 のステップで行は、下表 2 の値を 311, 313, 315 を行します。ステップ 407、列線 317, 319, 321 はテーブル 3below から決定される値で駆動されています。


たとえば、行と列が同じ振幅のある双方向レベルの波形で駆動されているため潜在的な電圧は、特定のセグメントにも適用されますまたは、ゼロ電位は、各表示更新の期間中にその特定のセグメントに適用されますこれらの業者に認識されます。表示の合計は、表示更新波形時間期間のフォームを更新します。潜在的な非ゼロ電圧はセグメントをオフにサイクル セグメントをオンまたは更新波形のデューティ 50% 未満の更新波形のデューティ サイクル 50% よりも大きいため液晶セグメントに適用されるので、この pwm 制御法は単純です。液晶材料の整合性を維持するためにアルゴリズムを生成ゼロ以外の正電圧を潜在的な数と同じ期間、ゼロ以外の負電圧潜在的な期間または完全な表示中にパルス波形サイクルまたは期間を更新します。


多重化は、それぞれの個々 のセグメントを適切な ON または OFF 制御が行に固定繰り返しパターンに関連して状態列線に波形を操作することによって行われます。行線は固定繰り返しまたはその関係は数学的には互いに直交するバイナリ波形を適用する周期パターンで刺激します。これは、供給でまたは '0' 第 1 四半期を通じて行波の論理を行進と' 1' 第 3 四半期を通じて行波の論理を行進します。第 2 四半期と第 4 四半期行波は 1 つだけを選択するを保証するために必要な 1 つの非選択電圧が生成されます。


列データの操作に関して前項の繰り返し行波単純な規則に従います。液晶リフレッシュの第 1 四半期では、サイクル、マーチング論理 0 の位置が論理的にアクティブとしてその行をマークします。アクティブ行のオン/オフ液晶セグメント データは、サイクルの第 1 四半期中に列線に配置されます。第 2 四半期の時間帯では、サイクルの第 1 四半期中に出力をした列データの波形が繰り返されます。液晶リフレッシュ サイクルの第 3 四半期では、マーチングの論理 1 の位置は、アクティブとしてその行をマークします。アクティブ行のオン/オフ液晶セグメント データの逆は、サイクルの第 3 四半期中に列線に配置されます。第 4 四半期の時間帯では、サイクルの第 3 四半期中に出力をした列データの波形が繰り返されます。したがって、列の双方向レベルの波形生成の目的またはオフのいずれかの列に直接対応する 2進数をコピーすることによって状態出力液晶またはコピーと反転でのポートが形成されるまたは列に状態を出力ポート。


オン/オフ 1 つだけが表示されます PWM アルゴリズムを適用するときのセグメントの組み合わせ可能なすべてのチェックを選択し、液晶セグメントごとに 1 つの非選択電圧が生じたセグメント データがオンであると非選択セグメント データは、OFF にする必要に設定されて選択されている電圧が生成されます。3、4、および 5 の多重行の LCD MUX レートが余すところなくチェックされ検証します。数学的に、任意の必要な MUX レートに PWM 液晶 MUX ドライブ方式を拡張できます。実習では、20 9 多重化された行の表示は構築されているし、よく PWM MUX 液晶ドライブ技術を使用して動作します。


当業者に明らかになると各液晶セグメント 301 に 309 行と列の値を対応するセグメントの $$$ s によって形成から見た電圧差はセグメント波形形状を決定します。409 のステップの期間は、各波形以前と変わりません。実用的なシステムで、このメソッドを実装すると、他のすべての計算ステップ 409 の待機期間中に管理タスクが実行されます。また、411 の手順でカウンターがインクリメントされ、液晶ディスプレイのロー数の 4 倍に等しい、内側のループ ターミナル カウントのチェックします。カウンターは、小さい方の値が、415 のステップを撮影し、アルゴリズムが続行されます。カウンターが大きい値の場合、表示のすべての行が処理されましたのでステップ 417 ですにすると再初期化、カウンターをゼロにリセットし、アルゴリズムが新たに開始。


標準的な液晶 MUX メソッドは表示更新周期の単一の期間の選択電圧のすべてを適用します。対照的に、発明の PWM 液晶 MUX ドライブ方法は、この方法では動作しません。代わりに PWM 液晶マルチプレクサーでは、全体表示の更新サイクルに選択電圧が広がっています。ドライブ方式のアルゴリズム/ソフトウェア ビューが大幅に標準の MUX ドライブと同様、1) 行を選択、2) 列に出力の選択行のオン/オフ状態、3) 現在の行の選択を解除、4) 次の行、手順を繰り返しますに移動します。ただし、本発明の行選択と非選択電圧振幅の違いはありません。動作では、各行は演説する根元の部分 (RMS) 電圧の 2乗は各液晶セグメントに追加可能性があることを意味。すべての RMS 電圧部分の合計は、PWM 液晶セグメントを ON または OFF の状態のいずれかを引き起こします。表 2 に液晶ディスプレイの行ごとに波形データは図 4 に示すフロー図に使用されます。


TABLE 2 __________________________________________________________________________ ROW data versus COUNTER value __________________________________________________________________________ COUNTER 0 1 2 . . .(N-1)N . . .(2 N - 1) 2 N (2 N 1) (2N 2).(1 - 3 N) 3 N.(4 N - 1)行 1 0 1 1.1 0 0.1 0 0.0 1.1 行 2 1 0 1.1 0 0.0 1 0.0 1.1 行 3 1 1 0.1 0 0.0 0 1.0 1.1 . . .行 N 1 1 1.0 0 0.0 0 0.1 1.1 __________________________________________________________________________


表 3 _ _ _ 列データ カウンターの値と"*"ビット値を反転することを示します。カウント列の ER の列 1 列 2 列 3 M _ _ _ 0 S11 S21 S31.SM1 1 S12 S22 S82.SM2 2 S13 S23 s33.SM3 . . . . . . . . . . . . . . . . . .(N-1)S1(N-1) S2(N-1) S3(N-1).SM (N-1) N S11 S21 S31.SM1 (N 1) S12 S22 S32.SM2 (N 2) S13 S23 S33.SM3 . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2 N - 1)S1(N-1) S2(N-1) S3(N-1).SM (N-1) 2N S11 * S21 * S31 *.SM1 * (2 N 1) S12 * S22 * S32 *.SM2 * (2 N 2) S13 * S23 * S33 *.SM3* . . . . . . . . . . . . . . . . . .(1 - 3 N)S1(N-1) * S2(N-1) * S3(N-1) *.SM(N-1) * 3N S11 * S21 * S31 *.SM1 * (3N 1) S12 * S22 * S32 *.SM2 * (3 N 2) S13 * S23 * S33 *.SM3* . . . . . . . . . . . . . . . . . .(4 N - 1)S1(N-1) * S2(N-1) * S3(N-1) *.SM(N - 1)* ______________________________________


要約すると、本発明の方法は行/共通線双方向レベルの波形を生成する、多重液晶ドライブからバイナリ データを使用して表示の列/セグメント行表示メモリの場所。定期的な間隔でカウンターがインクリメントされます。カウンター値は、行/コモンズと場所は 3) で、反転したり反転列/セグメント データを LCD の列/セグメント線に双方向レベルのデータを送信する前にアクティブな列/セグメントに関連付けられたルックアップ 2) メモリに出力する 1) 2 値データのテーブルにルックアップし、使用されます。0 4 回、波形、ゼロにリセットされる前に行/コモンズの数からカウンターのインクリメントが繰り返されます。


アルゴリズムは、1 つの/選択電圧 (フォン) と次の式に従って 1 つのオフ/非選択電圧 (VOFF) を生成します。選択および非選択の電圧は、交流電流二乗平均平方根 (RMS AC) 単位。


ON/オン電圧: ##EQU1 # OFF/非選択電圧: ##EQU2 #


どこパルス振幅電圧がいずれか行/コモンズの双方向レベルの波形または列/セグメント波形の bi-levels 間の電圧差の絶対値によって決定されます。


したがって、上記の電圧選択と非選択式は、PWM アルゴリズムによって刺激された液晶セグメントで見られるパルスのグラフィカルな解析から従ってください。セグメントは、それは時間の 50% 以上はパルスし、セグメントされるオフ液晶リフレッシュ サイクル時間の 50% 未満をパルスが ON になります。液晶リフレッシュ サイクルが 4 4 回希望する MUX レートと、更新サイクルが、偶数の時間帯とが。また、更新サイクルの 2 番目の半分は、サイクルの前半の逆で、同じです、のでのセグメントがパルスの半分の半分の時間サイクル時間と OFF セグメントよりも大きいが表示されますパルス半サイクルの半分以下の時間表示されます。計算を整数で達成することができます 50% 以上最初の数が制約される行行/共通の番号と同じである MUX レートの倍数。同様に、この制約 OFF 計算整数を達成することができます 50% 以下最初の番号を行の行/共通の番号と同じである MUTX レートの倍数。


本発明の好ましい実施形態を説明し、説明、発明に限定されることは明らかででしょう。数多くの修正、変更、バリエーション、置換および同等が精神及び添付の請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することがなく当業者に発生します。


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