LCD

April, 2016
日本語版
Application Note Introduction of JDI MIP reflective‐type color LCD はじめに
ジャパンディスプレイは、この度、高反射で超低消費電力の
MIP (memory-In-pixel)反射型カラーLCD を開発いたしました。
そのデザインコンセプト、光学的優位性およびコマンドの例を
ここに紹介いたします。
1 デザイン
デ
ンコンセ
セプト
MIP (Memory-In-Pixel)
MIP 反射型
型カラーデ
ディスプレイ
イは SRA
AM (static random access memory)
m
JDI の M
を各画素内
内に内蔵し
しており、ホ
ホストから のアクセス
スが停止し
しても静止
止画を表示
示し続け
る事が可能
能です。この
のため、静
静止画表示
示中にホス
ストをスリー
ープモード
ドまたは電
電源 OFF
にする事が
に
が可能で、2
2.7”パネル
ルに静止画
画を表示し
した状態で
で 1～5μA
A 程度の電
電流にて
超低消費電
超
電力が実現
現可能です
す。図 1 に
に示す通り
り、反射型 LCD は透
透過型 LC
CD に比べ
べ、
バックライト
バ
トが不要な
な分、80%の低消費
費電力化が
が可能で、静止画表
表示中は MIP
M 技術
によりさらに
に
にここから 19%の低
低消費電力
力化が可能
能です。表
表示してい
いる静止画
画の部分
的な表示内
的
内容の変更
更が必要な
な場合、m
multiple lin
ne update
e mode ま
または sing
gle line
up
pdate mo
ode を使用
用して、全デ
データを書
書き換える
る事無く表示内容の
の変更が可
可能です。
Power consumption
100%
80%
60%
Backligght
80%
%
40%
Data Writin
ng
Approx. 20
0%
20%
Approx. 0.55%
0%
Trransmissive LC
CD
Refflective LCD
(Mooving Image)
Reflective LCD
(Still Image)
図 1. 消
消費電力の
の比較
コンパクト外
外形デザイ
イン
MIP 反射型
型カラーLC
CD は、LT
TPS を始め
めとした技
技術により
り、ドライバ
バ回路を内
内蔵し、
1.28"サイズ
ズで 1.2～
～2.2mm 程度の狭額
程
額縁および
び 0.8～1.4mm の薄
薄さを実現
現しました
た。
これにより、
、携帯機器
器など自由
由度の高い
い小型化設
設計が可能
能です。
使いやすい
使
いインタフェ
ェース
1.28",2.7
7",4.4"MIP 反射型カラーLC D のインタ
タフェース
スは、一般的
的な 0.5m
mm ピッチ
チ
10
0pin の ZIF コネクタ
タ対応 FP
PC(適合コ
コネクタ例：Hirose FH19SCF
-10S-0.5S
SH(0.5))
を使用し、S
SCLK、SI、SCS の 3 線シリ アル SPI (Serial Periphera
P
al Interfac
ce)で信号
入力を行い
入
います。本製
製品は単一電源で
で駆動可能
能です。これ
れにより外
外部に昇圧
圧回路が
不要となり、
不
、昇圧回路
路での不要
要な電力消
消費が無く
くなります
す。例えば数
数 μA で 3V
3 から
5V
V に昇圧し
した場合の
の電力ロス
スは約 10
0%です。
2 高反射輝度
高
度
反射型 L
LCD の特徴は、強力
力な外光下
下でも見や
やすい点で
です。LCD
D はバック
クライト無
しでも外光を
を反射して
て、はっきりと視認で
できます(写
写真 1.参照)。
しかしながら
らカラー化
化した場合
合、反射層 の上にカラーフィル
ルターが有
有るため視
視認性が
落ちます。反
落
反射輝度で
で約 70%
%の低下と
となります。
。
写真
真 1. 直射日
日光下での視認性比較
較
この反射
射輝度を改
改善するために、弊社
社は独自のオプティ
ィカル・ライ
イトコントロ
ロール技
術を用いて
術
て、各表示サ
サイズに最
最適な視角
角特性に調整してい
います。図
図 2.に示す
す通り、入
入
射光の反射
射
射特性を輝
輝度重視や
や視角特性
性重視とす
する事で、各表示サ
サイズに最
最適な反
射率と視角
射
特性を実
実現します。
さらに、ア
アルミよりも
も 6～7%
%反射率の
の高い銀を
を反射層に
に使用する
る事で反射
射輝度を
改善してい
改
ます。
(a) LCF(Light Control Film) 技
技術
図 2. オプティカル
ル・ライトコン
ントロール技
技術
3 (b) 内面散
散乱技術
接続例
SPI インタフェースのノイズマージンを確保するために出力側のデバイスと入力側
の LCD の電源を共通にして下さい。特に SPI で高い転送レートが必要な場合、電源
電圧は高めに設定して下さい。図 3、4 は、出力側デバイスが CPU の場合の接続例
です。

標準的接続
CPU 側と LCD 側を同一電源とする事で、ノイズマージンが改善されます。
2.7V ~ 3.3V LCD
CPU 図 3. 標準的接続例

CPU 側電源 1.5V 以下，LCD 側電源 3V の場合
CPU 側電源を 1.5V 以下で使用される場合は、レベルシフターを使用して、LCD
側入力信号レベルを 3V にして下さい。
1.5V 3V LCD
CPU
図 4. CPU 側 1.5V 以下，LCD 側 3V での接続例
4 VCOM 反転周波数
MIP LCD は、LCD への DC 印加による表示異常を避けるため、表示 ON 中は常
に VCOM 電圧を反転させることで交流化駆動を行う必要が有ります。VCOM 電圧を
反転させる方法として以下の 2 通りの方法があります。

コマンドによる VCOM 反転：時計やタイマーのように、表示内容が一定時間ごと
にアップデートされるデバイスを使用する場合、表示のアップデートごとに VCOM
電圧を反転させることが可能です。VCOM 電圧の H と L の期間が等しくなるよう
使用して下さい。
Interval sleep
SPI
CPU
LCD
EXTCOMIN
EXTMODE=L
図 5. EXTMODE: L mode


EXTCOMIN 信号による VCOM 反転：RTC IC など独立したクロック素子を使用
する場合は、クロック素子からのクロックを EXTCOMIN に入力する事で VCOM
電圧を反転させる事が出来、CPU をスリープや電源 OFF にする事が可能です。
OFF
CPU
SPI
LCD
RTC
EXTCOMIN
EXTMODE=H
図 6. EXTMODE: H mode
VCOM 反転周波数が 1Hz 以下のように低い場合、フリッカーが見える場合がありま
す。特にフリッカーが見えやすい透過モードで使用する時は、VCOM 反転周波数を約
60Hz にする事を推奨します。ただし、VCOM 反転周波数が高くなると、消費電力が
増加します。
5 LCD コマンド
下記の表示モードがコマンドにより設定可能です。各モードでのコマンドと表示デー
タの転送手順を以下に説明します。
SINGLE LINE UPDATE
最小単位として任意の 1 ラインのデータだけを書き変える事が可能です。下表は、
3BIT-DATA MODE で 1 番目のラインのデータを書きかえる場合のコマンドとデータの
転送例です。詳細は技術資料を参照ください。
M0
H
Mode selection (6bit)
M1
M2 M3 M4
L/H
L
L
L
M5
-
Gate line address (10bit)
AG9 AG8 … AG1 AG0
0
0
…
0
1
D1R
H/L
Color Voltage Data (nx3 bit)
D1G D1B
…
DnG
DnB
H/L H/L H/L H/L
H/L
Data Trailer (16bit)
Dummy1 … Dummy16
…
-
*n：1 ライン内の画素数
MULTIPLE LINES UPDATE
例えば 149 番目のラインから 153 番目のラインまでなどの、任意の連続した複数ラ
インのデータだけを書き換える事が可能です。
NO-UPDATE
M0=M2=L または M0=M2=H に設定する事で、表示データを変更せずにコマンドによ
る VCOM 反転を行う事が可能です。
DISPLAY BLINKING COLOR / DISPLAY COLOR INVERSION
特殊なアラームや情報表示の目的で、表示を点滅させたり、色を反転させるため
のモードです。
消費電力
その他、MIP 反射型カラーLCD の大きな特徴として、静止画表示時だけでなく、表
示データ更新時も非常に消費電力が小さい点が上げられます。1.28"LCD で静止画
表示時の省電力は約 2μW です。表示データが 1 回/秒書き換えられる場合で約
10μW、10 回/秒すなわち 10fps(frame per second)で約 90μW となります。
6 まとめ
ま
ジャパンデ
ディスプレ
レイの MIP
P 反射型カ
カラーLCD
D は 8 色カラー表示
示です。写
写真 2.に
示す通り、モ
示
モノクロ LCD に比べ
べ、より自 由度の高
高い表示デ
デザインが
が実現可能
能です。新
新
しい回路の採用により、従来品
品よりも小
小さい外形
形となってお
おり、より自
自由度の高
高い製品
の設計が可
の
可能です。消費電力
力も従来品
品より低消費電力とな
なっていま
ます。1.28
8"，2.7"，
4.4"LCD の
のインタフェ
ェースは簡
簡単にホス
ストと接続可能なイン
ンタフェー
ースとなって
ており、容
容
易に評価可
易
可能です。また将来、MIP 反射
射型カラー
ーLCD はその超低
低消費電力
力により、
自然環境保
自
保全や IoT
T の発展に
に大きく寄
寄与することが期待さ
されます。
。
写真
真 2. コンテン
ンツのデザ
ザイン詳細(例
例)
このアプリケー
こ
ーションノート
トに含まれる情
情報は、予告な
なく変更される
ることがありま
ます。この製品
品は、一般電子
子機器で使わ
れる
るように設計さ
されています。他の用途、特
特に、直接エ ンドユーザー
ーの身体に損傷
傷を引き起こす
す可能性が有
有る用途(航
空宇
宇宙機器、兵
兵器、軍事目的
的、生命維持シ
システムなど))に使用しない
いでください。
ジャパンディス
ジ
スプレイは、製
製品が本仕様書で指定され
れた範囲や環境
境を超えて使
使用された場合
合、本製品およ
よび本製品を
使用
用した機器で
で発生した不具
具合に関して責
責任を負いませ
せん。
7