JP2002169139A

JP2002169139A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002169139A
Application number: JP2001015122A
Authority: JP
Inventors: Akishi Fujiwara; 晃史藤原; Tomohiko Yamamoto; 智彦山本; Keiichi Tanaka; 恵一田中; Naohito Inoue; 尚人井上; Hideki Ichioka; 秀樹市岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: JP3688588B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブマトリックス駆動型液晶表示装置
において、パネルの温度変化に起因する表示変化を防止
し、動作範囲のいかなる温度においても良好な表示品位
が得られる液晶表示装置を提供することである。【解決手段】液晶表示装置１０は、一対の基板間に液
晶が介在される液晶表示パネル４、液晶表示パネル４の
温度を検出する温度検出器３、および液晶表示パネル４
に駆動電圧を印加する電圧変動回路５を有する。液晶表
示パネル４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有し、Ｔ
ＦＴ素子は、その温度変化によって電気的特性が変化す
る。温度検出器３は、液晶表示パネル４の温度を検出
し、電圧変動回路５は、温度検出器３が検出した温度に
応じて、液晶表示パネル４を駆動する信号の電圧を変動
させ、ＴＦＴ素子の温度補償を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、さらに詳しくは、アクティブマトリックス駆動型の
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal
Display）は、ブラウン管（ＣＲＴ：Cathode Ray Tub
e）などのディスプレイと比較すると、厚み（奥行き）
を格段に薄くできること、消費電力が小さいこと、フル
カラー化が容易なことなどの利点を持っている。その利
点を活かし、最近では、ノート型ＰＣ（パーソナルコン
ピュータ）、各種モニタ、携帯テレビ、またはデジタル
ビデオカメラの表示部など多岐の分野にわたって用いら
れている。

【０００３】ＬＣＤの需要が伸びるにつれ、性能に対す
る要求も年々高くなりつつある。その中でも現在、重要
かつ問題視されているのが、ＬＣＤパネルの消費電力で
ある。昨今、急速に成長している、携帯電話またはＰＤ
Ａ（Personal Digital Assistant）などのモバイルツー
ルにおいて、ＬＣＤの消費電力の占める割合は大きく、
ＬＣＤの低消費電力化は早急に求められている。

【０００４】現在、ＬＣＤの低消費電力化を行うにあた
り様々な対策が考えられている。中でも駆動面からのア
プローチとしては、位相変調駆動による低消費電力化が
報告されている。位相変調駆動に関しては、特開平４−
２９９３８８号公報に開示される。

【０００５】次に、位相変調駆動について説明する。位
相変調駆動は、電圧変動による駆動方法（電圧変動駆
動）とは異なり、たとえば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
または薄膜ダイオードなどの能動素子を用いたアクティ
ブマトリックス液晶表示装置を、パルス幅による変調方
式で駆動する。前記能動素子は、その電流−電圧特性が
急峻でかつ応答性が高いため、画素電極と対向電極との
間への電荷蓄積は急速に行われ、電極間の電圧上昇速度
が速い。

【０００６】したがって、画素電極と対向電極との間に
印加される電圧は、前記能動素子の駆動信号入力端と対
向電極との間に印加した選択電圧のパルス幅に応じて変
化する。このため、前記選択電圧パルス幅を画像データ
に応じて制御すれば、画素電極と対向電極との間に印加
される電圧を変化させて画素の透過率を制御し、階調表
示を行うことができる。

【０００７】具体的に図を用いて、電圧変動駆動と位相
変調駆動とを説明する。図５は、電圧変動駆動による階
調表示方式を説明するためのグラフである。図５に示す
ように、電圧変動駆動では、画像データに応じて液晶に
印加する電圧レベルを変えることによって、画素の透過
率を制御し、階調表示を行う。

【０００８】しかしながら、電圧変動駆動による駆動方
法は、選択電圧の電圧値を変化させて階調表示を行うも
のであるため、駆動信号として、表示階調数と同数の電
圧信号が必要であり、表示階調を多くするほど多段階の
電圧を出力する電源回路が必要となって駆動回路が複雑
化する。さらに、多段階の電圧を入力電圧から作成する
際には、オペアンプなどの昇圧・降圧回路によって各設
定電圧を作らなければならず、作成する際には必ず電力
のロスが生じる。結果、パネルの消費電力は大きいもの
になってしまう。

【０００９】次に、位相変調駆動による階調表示方式を
説明する。図６は、位相変調駆動による階調表示方式を
説明するためのグラフである。図６に示すように、位相
変調駆動では、画像データに応じてパルス幅を制御する
ことで、階調表示を行っている。つまり、パルス幅を変
えることで、液晶に印加される電力レベルを制御し、階
調表示を行うことができる。

【００１０】位相変調駆動は、電圧変動駆動と異なり、
パルス幅変調方式で駆動しているため、電圧変動駆動の
ように多段階の電圧レベルの駆動信号を用いることな
く、２値の電圧のみで階調表示を行うことができる。２
値の電圧のみで階調表示ができるということは液晶表示
装置の消費電力を低減するのに非常に有効な手段であ
る。なぜなら、前述したように、電圧変動駆動を行う場
合には、多段階の電圧レベルが必要となるからである。
また、電圧変動駆動において、各設定電圧を作成する際
には、オペアンプなどの昇圧・降圧回路による電力のロ
スが生じる。

【００１１】これに対して、位相変調駆動であれば階調
表示の駆動電圧は２値のみであるから、昇圧または降圧
の際の電力ロスもほとんどなく、結果、低消費電力で液
晶表示パネルを駆動することが可能となる。このよう
に、位相変調駆動を行うと液晶表示装置を低消費電力で
駆動できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相変
調駆動には、動作雰囲気の温度変化に応じて、表示品位
が変化しやすいという問題点がある。もともと液晶表示
装置は動作雰囲気の温度に対して、その表示が変化する
のが問題の１つであった。その要因としては、液晶材
料が温度特性を持つ（誘電率、保持率など）、能動素
子が温度特性を持つ、という、２つの要因が考えられ
る。

【００１３】この中で、の液晶材料に起因する表示変
化は電圧変動駆動・位相変調駆動の両駆動において、ほ
ぼ同様に生じる振舞である。しかしながら、の能動素
子の温度特性変化に対する液晶表示装置の振舞が電圧変
動駆動と位相変調駆動とでは大きく異なる。以下にその
理由を、能動素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
素子を例にあげて説明する。

【００１４】図７は、ＴＦＴ素子を有する液晶表示パネ
ルの１画素分の等価回路図である。ＴＦＴ素子を有する
液晶パネルでは、マトリックス状に配置された信号線と
走査線との交点に、ＴＦＴ素子が配置され、ＴＦＴ素子
のゲートは走査線に、ソースは信号線に、ドレインは液
晶容量に接続される。前記液晶パネルにおいて、ゲート
電極が選択状態になると、トランジスタは導通し、信号
線の映像信号を液晶容量に書き込む。ゲート電極が非選
択状態になると、トランジスタはハイインピーダンスと
なり、信号線の映像信号が液晶容量に漏れるのを防ぐ。

【００１５】図８は、ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ）のＶｇ−√Ｉ
ｄ特性（Ｖｇ：ＴＦＴ素子のゲート電極に印加される電
圧、Ｉｄ：ドレイン電流）の温度依存性を示すグラフで
ある。図８に示す温度特性を見ると、温度上昇に伴って
ＴＦＴに流れ込むドレイン電流が増大することが判る。
ドレイン電流の電流量が増大するということは、それだ
け液晶に流れる電流量が大きくなり、入力信号に対する
ドレイン電圧の立上りが急峻になるということである。

【００１６】以上のことを踏まえて、温度変化が生じた
際の電圧変動駆動と位相変調駆動とを考えてみる。ま
ず、電圧変動駆動の場合を考えてみよう。図９（ａ）
は、温度Ｔ＝Ｔｒ（室温時）の際の階調信号（中間調表
示）を示すグラフである。図９（ａ）において、矩形波
１で示した信号が入力信号であり、曲線２で示した信号
がドレイン電圧である。中間表示は設定時間（書込み時
間：１Ｈ）内に設定電圧Ｖａまで達しているものとす
る。

【００１７】図９（ｂ）は、温度Ｔ＝Ｔｈ（Ｔｈ＞Ｔ
ｒ）になった時の階調信号（中間調表示）を示すグラフ
である。図９（ｂ）では、図９（ａ）の状態から温度を
上昇させ、Ｔ＝Ｔｈになった時の状態を表す。図９か
ら、温度上昇に伴ってＴＦＴに流れ込むドレイン電流は
増大し、入力信号に対するドレイン電圧の立上りが急峻
になる様子が判る。

【００１８】しかしながら、温度上昇によってドレイン
電圧の立上りが急峻になったものの、この程度の変化で
あれば、設定時間（書込み時間：１Ｈ）内に設定電圧Ｖ
ａまで達しているという振舞は変わらない。結果、画素
に印加される電圧は温度によって変わらず、ＴＦＴの温
度特性起因の階調表示変化はない。もちろん、もっと大
きな温度変化による、ＴＦＴ素子の特性変化が起こった
場合、電圧変動駆動においても表示は変化する。

【００１９】次に、位相変調駆動の場合を考える。図１
０（ａ）は、温度Ｔ＝Ｔｒの際の階調信号（中間調表
示）を示すグラフである。図１０（ａ）において、矩形
波１で示した信号が入力信号であり、曲線２で示した信
号がドレイン電圧である。中間表示も設定時間（書込み
時間：１Ｈ）内に設定電圧Ｖｃまで達しているものとす
る。

【００２０】図１０（ｂ）は、温度Ｔ＝Ｔｈ（Ｔｈ＞Ｔ
ｒ）になった時の階調信号（中間調表示）を示すグラフ
である。図１０（ｂ）では、図１０（ａ）の状態から温
度を上昇させ、Ｔ＝Ｔｈになった時の状態を表す。温度
上昇に伴ってＴＦＴに流れ込むドレイン電流は増大し、
入力信号に対するドレイン電圧の立上りが急峻になる。
すると、その立上り方の変化を受けて、中間調表示の設
定電圧ＶｃはＴ＝Ｔｒ時よりも高い方向にシフトする。
その結果、温度が上昇した場合、通常時よりもΔＶ高い
電圧Ｖｃ’が印加されることになり、階調表示が変化し
てしまう。

【００２１】つまり、位相変調駆動では、パルス幅変調
方式で駆動しているため、ドレイン電圧の立上り方の変
化がそのまま、まともに階調表示に影響を及ぼすことが
判る。

【００２２】液晶表示装置において、パネル温度変化に
起因する表示変化を防止するための対策として、たとえ
ば特開平３−１０２１７号公報では、信号電極に電圧が
印加されるパルスの幅を温度によって変化させることに
よって、温度補償を行う方法が開示されている。しかし
ながら、この従来技術では、階調に応じてパルス幅を制
御しなければならず、非常に複雑な制御になってしま
う。

【００２３】特開平１０−３０１０９４号公報では、透
過型液品表示装置において、バックライト光の温度分布
による液晶の閾値移動を走査信号の電圧変化によって補
償し、画像表示ムラを防止する方法が開示されている。
しかしながら、この従来技術では、透過型液晶表示装置
における、液晶の閾値移動の補償のみについて言及され
ており、反射型液晶表示装置、位相変調駆動、および能
動素子（ＴＦＴ）特性に対する補償については一切述べ
られていない。

【００２４】本発明の目的は、アクティブマトリックス
駆動型液晶表示装置において、パネルの温度変化に起因
する表示変化を低消費電力の温度補償を行う電圧変動回
路で防止し、動作範囲のいかなる温度においても良好な
表示品位が得られる液晶表示装置を提供することであ
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の能動素
子によって、スイッチングを行う液晶表示パネルを備え
たアクティブマトリックス駆動型液晶表示装置におい
て、前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、前記能動
素子を駆動する信号の電圧を変化させて、能動素子の温
度補償を行う電圧変動回路を有することを特徴とする液
晶表示装置である。

【００２６】本発明に従えば、液晶表示装置は、前記液
晶表示パネルの温度変化に応じて、前記能動素子を駆動
する信号の電圧を変化させて、能動素子の温度補償を行
う電圧変動回路を有するので、能動素子の温度特性変化
を補償し、動作範囲のいかなる温度においても良好な表
示品位を得ることができる。

【００２７】また本発明は、前記液晶表示パネルの温度
変化を検出する温度検出器を有することを特徴とする。

【００２８】本発明に従えば、前記液晶表示パネルの温
度変化を検出する温度検出器を有するので、液晶パネル
の温度を逐次検出することができ、液晶パネルの温度変
化に応じた能動素子の温度補償を行うことができる。

【００２９】また本発明は、位相変調駆動を行うことを
特徴とする。位相変調駆動では、階調表示の駆動電圧が
２値のみであるから、昇圧または降圧の際の電力ロスも
ほとんどなく、低消費電力で液晶表示パネルを駆動する
ことができる。しかしながら、位相変調駆動には、動作
雰囲気の温度変化に応じて、表示品位が変化しやすいと
いう問題点がある。

【００３０】本発明に従えば、液晶表示パネルの温度変
化に応じて、前記能動素子を駆動する信号の電圧を変化
させて、能動素子の温度補償を行うので、位相変調駆動
を行う液晶表示装置においても温度変化による表示品位
の変化を防止することができる。

【００３１】また本発明は、前記液晶表示パネルの温度
変化に応じて、走査信号の印加電圧を変化させることを
特徴とする。

【００３２】本発明に従えば、前記液晶表示パネルの温
度変化に応じて、走査信号の印加電圧を変化させるの
で、温度変化によって表示が変化しない液晶表示パネル
を実現することができる。

【００３３】また本発明は、前記液晶表示パネルの温度
変化に応じて、共通信号の印加電圧を変化させることを
特徴とする。

【００３４】本発明に従えば、前記液晶表示パネルの温
度変化に応じて、共通信号の印加電圧を変化させるの
で、温度変化によって表示が変化しない液晶表示パネル
を実現することができる。また、共通信号の印加電圧
は、走査信号として印加する電圧などに比べて低電圧で
あるので、電圧変動させる電圧を低く設定することがで
きる。

【００３５】また本発明は、前記液晶表示パネルの温度
変化に応じて、階調信号の印加電圧を変化させることを
特徴とする。

【００３６】本発明に従えば、前記液晶表示パネルの温
度変化に応じて、階調信号の印加電圧を変化させるの
で、温度変化によって表示が変化しない液晶表示パネル
を実現することができる。また、電圧変動駆動で液晶表
示装置を駆動する場合には、各階調に対してそれぞれの
階調電圧が設定されているので、これを利用すれば温度
補償用の電圧をわざわざ作ることなく温度補償を行うこ
とができる。

【００３７】また本発明は、前記能動素子を駆動する信
号電圧を昇圧する昇圧回路をさらに備えているととも
に、上記能動素子を駆動する信号電圧が、前記電圧変動
回路によって電圧変化された後に、上記昇圧回路によっ
て昇圧されることを特徴とする。

【００３８】本発明に従えば、能動素子を駆動する信号
電圧が昇圧回路によって昇圧される前に、能動素子の温
度補償を行うための電圧変動回路によって、この信号電
圧が変化されることになる。よって、昇圧回路によって
昇圧された信号電圧に対して、電圧変動回路が温度補償
を行う構成と比較して、電圧変動回路に入力される電圧
値、および電圧変動回路から出力される電圧値を低くす
ることができる。

【００３９】電圧変動回路から出力される電圧値が低く
なることによって、電圧変動回路における外部抵抗で消
費される電力も小さく抑制することができる。よって、
消費電力の小さい液晶表示装置を提供することが可能と
なる。

【００４０】また、電圧変動回路に入力される電圧値が
低くなることによって、電圧変動回路に用いられるレギ
ュレータ等を構成するＩＣの動作範囲電圧を低く設定す
ることができる。すなわち、耐圧の低いＩＣで電圧変動
回路を構成することができるので、温度補償を行うため
の電圧変動回路を、より安価に実現することができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある液晶表示装置１０を示す概略図である。液晶表示装
置１０は、一対の基板間に液晶が介在される液晶表示パ
ネル４、液晶表示パネル４の温度を検出する温度検出器
３、および液晶表示パネル４に駆動電圧を印加する電圧
変動回路５を有する。

【００４２】液晶表示装置１０は、アクティブマトリッ
クス型の液晶表示装置であり、能動素子として、薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）素子を有する。ＴＦＴ素子などの
能動素子は、その温度変化によって電気的特性が変化す
る。

【００４３】温度検出器３は、液晶表示パネル４の温度
を検出し、検出した温度は電圧変動回路５に伝達され
る。電圧変動回路５は、検出器３が検出した温度に応じ
て、液晶表示パネル４を駆動する信号の電圧を変動させ
る。

【００４４】次に、液晶表示装置１０の液晶駆動方式に
ついて、ＴＦＴ素子の温度特性変化に対してセンシティ
ブに表示が変わる位相変調駆動を例に挙げて説明する。
ＴＦＴ素子を有する液晶表示パネルでは、マトリックス
状に配置された信号線と走査線との交点に、ＴＦＴ素子
が配置され、ＴＦＴ素子のゲートは走査線に、ソースは
信号線に、ドレインは液晶容量に接続される。前記液晶
パネルにおいて、ゲート電極が選択状態になると、トラ
ンジスタは導通し、信号線の映像信号を液晶容量に書き
込む。ゲート電極が非選択状態になると、トランジスタ
はハイインピーダンスとなり、信号線の映像信号が液晶
容量に漏れるのを防ぐ。

【００４５】図８において前述したように、温度上昇に
伴ってＴＦＴに流れ込むドレイン電流は増大する。ドレ
イン電流の電流量が増大するということは、それだけ液
晶に流れる電流量が大きくなり、入力信号に対ナるドレ
イン電圧の立上りが急峻になり、液晶パネルの表示に影
響を与えるということである。温度変化によって電流量
が変化するのであれば、その電流量変化を補償するよう
な形で、入力信号を変化させればよいと考えられる。

【００４６】そこで、液晶表示パネルの温度変化に応じ
て、走査信号の印加電圧Ｖｇを変化させる駆動方法につ
いて考えてみる。図２は、ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ）のＶｇ−
√Ｉｄ特性（Ｖｇ：ＴＦＴ素子のゲート電極に印加され
る電圧、Ｉｄ：ドレイン電流）の温度依存性を示すグラ
フである。図２に示すように、温度変化に対して常に一
定の電流量√Ｉｄ＝ｃをドレイン電極に供給するために
は、走査信号電圧Ｖｇを温度によって変化させてやれば
よいことが判る。すなわち、各温度Ｔｈ，Ｔｒ，Ｔｌの
間に、Ｔｈ＞Ｔｒ＞Ｔｌの関係が成立ち、温度Ｔｒのと
きに走査信号電圧Ｖｇ＝Ｖｒで√Ｉｄ＝Ｃであれば、温
度Ｔｈのときに走査信号電圧Ｖｇ＝Ｖｈ（Ｖｈ＜Ｖｒ）
とすれば√Ｉｄ＝Ｃとなり、温度Ｔｌのときに走査信号
電圧Ｖｇ＝Ｖｌ（Ｖｒ＜Ｍ）とすれば√Ｉｄ＝Ｃとな
り、ドレイン電流を温度によらず一定に保つことができ
る。

【００４７】図３（ａ）は、走査信号電圧Ｖｇが一定の
場合の、階調信号の入力波形（中間調表示時）と、各温
度Ｔｈ，Ｔｒ，Ｔｌでのドレイン電圧の変化とを示すグ
ラフである。図３（ａ）から、温度変化によってＴＦＴ
特性が変わり、ドレインに流れ込む電流量、つまりドレ
イン電圧の立上り方が変化する様子が見て取れる。

【００４８】図３（ｂ）は、温度に応じて走査信号電圧
Ｖｇを変化させた場合のドレイン電圧の変化を示すグラ
フである。図３（ｂ）に示すように、温度によって走査
信号電圧ＶｇをＶｈ，Ｖｒ，Ｖｌと変化させ、ドレイン
電極に流れ込む電流量が一定値になるように制御するこ
とによって、ドレイン電圧の立上り方の温度依存性を無
くすことができる。その結果、温度変化によって表示が
変化しない、液晶表示パネルを実現することができる。

【００４９】この駆動は電圧変動駆動のパネルにおいて
も有効であるが、特に能動素子の温度特性変化に対し
て、表示がセンシティブに変化する位相変調駆動におい
ては、非常に有効な手段となる。また、位相変調駆動で
あれば階調表示の駆動電圧は２値のみであるから、昇・
降圧の際の電力ロスもほとんどなく、結果、低消費電力
で液晶表示パネルを駆動することが可能となる。

【００５０】次に、液晶表示パネルの温度変化に応じ
て、共通信号の印加電圧Ｖｃｏｍまたは階調信号の印加
電圧Ｖｓを変化させる駆動方法について考えてみる。図
４は、液晶表示パネルの温度変化に応じて、共通信号の
印加電圧Ｖｃｏｍまたは階調信号の印加電圧Ｖｓを変化
させる駆動方法について説明するためのグラフである。
図４（ａ）において、矩形波１で示した信号が入力信号
であり、曲線２で示した信号がドレイン電圧である。図
４（ａ）に示すように、たとえばパネルの温度の低下に
応じて、ＴＦＴ素子の特性が変化し、ドレイン電極に流
れ込む電流量が低下し、ドレイン電極の電位は低下す
る。

【００５１】図４（ｂ）は、液晶表示パネルの温度変化
に応じて、対向電極に印加する電圧を変化させる駆動方
法について説明するためのグラフである。まず、ドレイ
ン電極に階調信号電圧Ｖｓが印加され、対向電極に共通
信号電圧Ｖｃｏｍが印加される場合について考える。た
とえば、液晶表示パネルの温度低下に伴って、ドレイン
電極の電位がＶｓからΔＶ低下する場合には、液晶の電
位差が温度変化によらず一定になるように、対向電極に
印加する共通信号電圧Ｖｃｏｍを図４（ｂ）に示すよう
にΔＶ低下させる。こうすることによって、ＴＦＴ素子
の温度補償を行うことができる。

【００５２】この駆動を行う場合、共通信号の印加電圧
Ｖｃｏｍは、走査信号電圧と比較して低電圧であるの
で、電圧変動させる電圧を低く設定できるというメリッ
トがある。

【００５３】次に、ドレイン電極に共通信号電圧Ｖｃｏ
ｍが印加され、対向電極に階調信号電圧Ｖｓが印加され
る場合について考える。この場合も、液晶表示パネルの
温度変化に応じてＴＦＴ素子の特性が変化し、ドレイン
電極の電位が変動する。ここでたとえば、液晶表示パネ
ルの温度低下に伴って、ドレイン電極の電位がＶｃｏｍ
からΔＶ低下する場合には、液晶の電位差が温度変化に
よらず一定になるように、対向電極に印加する階調信号
電圧Ｖｓを図４（ｂ）に示すようにΔＶ低下させる。こ
うすることによって、ＴＦＴ素子の温度補償を行うこと
ができる。

【００５４】電圧変動駆動において、この駆動を行う場
合は、各階調に対してそれぞれ階調電圧が設定されてい
るので、温度に応じて階調信号電圧Ｖｓを変動させる際
に、その設定されている階調電圧を利用し、温度補償用
の電圧をわざわざ作ることなく、温度補償を行うことが
できる。

【００５５】以上のように、対向電極に印加する電圧を
温度に応じて変動させることによって、ＴＦＴ素子の温
度補償を行うことができ、温度変化によって表示が変化
しない液晶表示パネルを実現することができる。

【００５６】さらに、対向電極に印加する電圧を変動さ
せる駆動は、電圧変動駆動のパネルにおいても有効であ
るが、特に能動素子の温度特性変化に対して、表示がセ
ンシティブに変化する位相変調駆動においては、非常に
有効な手段となる。加えて、位相変調駆動であれば階調
表示の駆動電圧は２値のみであるから、昇・降圧の際の
電力ロスもほとんどなく、結果、低消費電力で液晶表示
パネルを駆動することが可能となる。

【００５７】図４（ｃ）は、液晶表示パネルの温度変化
に応じて、ドレイン電極に印加する電圧を変化させる駆
動方法について説明するためのグラフである。まず、ド
レイン電極に階調信号電圧Ｖｓが印加され、対向電極に
共通信号電圧Ｖｃｏｍが印加される場合について考え
る。たとえば、液晶表示パネルの温度低下に伴って、ド
レイン電極の電位がＶｓからΔＶ低下すると推定される
場合には、液晶の電位差が温度変化によらず一定になる
ように、階調信号として印加する電圧を図４（ｃ）に示
すようにΔＶ上昇させる。こうすることによって、ＴＦ
Ｔ素子の温度補償を行うことができる。

【００５８】電圧変動駆動において、この駆動を行う場
合は、各階調に対してそれぞれ階調電圧が設定されてい
るので、温度に応じて階調信号電圧Ｖｓを変動させる際
に、その設定されている階調電圧を利用し、温度補償用
の電圧をわざわざ作ることなく、温度補償を行うことが
できる。

【００５９】次に、ドレイン電極に共通信号電圧Ｖｃｏ
ｍが印加され、対向電極に階調信号電圧Ｖｓが印加され
る場合について考える。この場合も、液晶表示パネルの
温度変化に応じてＴＦＴ素子の特性が変化し、ドレイン
電極の電位が変動する。ここでたとえば、液晶表示パネ
ルの温度低下に伴って、ドレイン電極の電位がＶｃｏｍ
からΔＶ低下すると推定される場合には、液晶の電位差
が温度変化によらず一定になるように、共通信号として
印加する電圧を、図４（ｃ）に示すようにΔＶ上昇させ
る。こうすることによって、ＴＦＴ素子の温度補償を行
うことができる。

【００６０】この駆動を行う場合、共通信号の印加電圧
Ｖｃｏｍは、走査信号電圧と比較して低電圧であるの
で、電圧変動させる電圧を低く設定できるというメリッ
トがある。

【００６１】以上のように、ドレイン電極に印加する電
圧を温度に応じて変動させることによって、ＴＦＴ素子
の温度補償を行うことができ、温度変化によって表示が
変化しない液晶表示パネルを実現することができる。

【００６２】さらに、ドレイン電極に印加する電圧を変
動させる駆動は、電圧変動駆動のパネルにおいても有効
であるが、特に能動素子の温度特性変化に対して、表示
がセンシティブに変化する位相変調駆動においては、非
常に有効な手段となる。加えて、位相変調駆動であれば
階調表示の駆動電圧は２値のみであるから、昇・降圧の
際の電力ロスもほとんどなく、結果、低消費電力で液晶
表示パネルを駆動することが可能となる。

【００６３】次に、電圧変動回路５の構成について説明
する。温度補償を行うための電圧変動回路５は、温度に
よって抵抗値の変化するサーミスタ１１と、設定抵抗値
の割合によって出力電圧を制御できるレギュレータ１２
とを備えた構成となっている。図１１は、電圧変動回路
５の具体的な回路構成を示す回路図である。

【００６４】ここで、Ｒ１、Ｒ２は固定抵抗値、Ｒｔｈ
はサーミスタ１１の抵抗値、Ｖｉｎは入力電圧値、およ
びＶｏｕｔは出力電圧値をそれぞれ示している。Ｒｔｈ
は、温度によって抵抗値が変化するものである。また、
Ｖｏｕｔは、次の（１）式で表されるものとする。Ｖｏｕｔ＝α×（１＋（Ｒ２＋Ｒｔｈ）／Ｒ１）（１）なお、この式において、αは定数を表している。また、
このＶｏｕｔの式は、標準的なレギュレータの仕様より
引用したものである。この式によれば、電圧変動回路５
は、Ｒｔｈの抵抗値が温度によって変わることによっ
て、レギュレータ１２からの出力電圧値Ｖｏｕｔを変化
させて出力するものとなっていることがわかる。すなわ
ち、Ｖｏｕｔの値を反映する信号電圧が温度によって変
動することによって、温度補償が行われることになる。

【００６５】次に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒｔｈに流れる電流を
Ｉｒと設定する。なお、厳密には、本来Ｒ１に流れる電
流をＩ１、Ｒ２およびＲｔｈに流れる電流をＩ２、レギ
ュレータ１２の調整用ピンＡＤＪから流れ込む電流をＩ
ａｄｊと設定しなければならない。しかしながら、低消
費電力駆動を考える際に用いる低損失のレギュレータ１
２において、調整用ピンから流れ込む電流Ｉａｄｊは非
常に微小な電流値（具体的には、数十ｎＡ程度）とな
る。よって、近似的にＩ１≒Ｉ２＝Ｉｒとして、以下で
は説明を行うことにする。

【００６６】以上のような回路構成を考えた場合、設定
電圧を出力するために設けた外部抵抗値（Ｒ１，Ｒ２，
Ｒｔｈ）で生じる消費電力が間題となる。外部抵抗値で
生じる消費電力Ｐｒは、出力電圧値Ｖｏｕｔと、流れる
電流量Ｉｒとの積で表される。すなわち、Ｐｒは、Ｐｒ＝Ｖｏｕｔ×Ｉｒ（２）という式で表される。

【００６７】また、Ｉ１≒Ｉ２＝Ｉｒであることから、
出力電圧値Ｖｏｕｔは、次の式のような形でも表すこと
ができる。Ｖｏｕｔ＝Ｉｒ×（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｔｈ）（３）この（３）式と（２）式とによって、消費電力Ｐｒは次
の式で表される。Ｐｒ＝β×（Ｖｏｕｔ）² （β＝１／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｔｈ））（４）つまり、電圧変動回路から出力される出力電圧値Ｖｏｕ
ｔの値を小さくすれば、外部抵抗値で生じる消費電力は
小さくなることがわかる。例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが
１／２になれば、消費電力Ｐｒは１／４になる。

【００６８】以上を踏まえて、次に、電圧変動回路を含
む、実際の駆動回路について説明する。通常、走査電圧
などの高い信号電圧は、液晶モジュールに供給される電
源電圧を何倍かに昇圧して作成される。

【００６９】ここで、まず比較例として、従来の駆動回
路について説明する。図１２は、従来の駆動回路の概略
構成を示すブロック図である。同図に示すように、従来
の駆動回路は、入力電圧Ｖｉｎが、まず昇圧回路１３に
入力され、その後、電圧変動回路５から出力電圧Ｖｏｕ
ｔが出力される構成となっている。すなわち、従来の駆
動回路は、パネルに供給される直前の信号電圧に対して
電圧変動回路５による温度補償をかける構成となってい
る。しかしながら、この構成の場合、昇圧回路１３によ
って昇圧された高い信号電圧に対して温度補償を行うこ
とになる。したがって、電圧変動回路５から出力される
出力電圧Ｖｏｕｔは高い電圧となるので、この従来の駆
動回路は、外部抵抗値での消費電力が大きくなってしま
うという問題を有している。

【００７０】一方、本実施形態における駆動回路は、図
１３に示すような構成となっている。すなわち、この駆
動回路は、入力電圧Ｖｉｎが、まず電圧変動回路５に入
力され、その後、昇圧回路１３から出力電圧Ｖｏｕｔが
出力される構成となっている。つまり、上記従来の構成
とは異なり、本実施形態の駆動回路は、まず、昇圧前の
電源電圧（入力電圧Ｖｉｎ）に対して電圧変動回路５に
よって温度補償を行っている。そして、温度補償が行わ
れた後の電圧が、昇圧回路１３によって昇圧されて、パ
ネルに供給される。これにより、電圧変動回路５から出
力される電圧値Ｖｏｕｔを低く抑えることが可能とな
り、電圧変動回路５における外部抵抗で消費される電力
も小さく抑制することができる。

【００７１】また、入力電圧Ｖｉｎの値も、従来の回路
構成よりも低くなるので、電圧変動回路５に用いられて
いるレギュレータ等を構成するＩＣの動作範囲電圧を低
く設定することができる。すなわち、耐圧の低いＩＣで
電圧変動回路５を構成することができるので、温度補償
を行うための電圧変動回路５を、より安価に実現するこ
とができる。

【００７２】図１４は、上記の駆動回路を備えた液晶表
示装置１０の概略構成を示す説明図である。この構成で
は、温度検出器３によって、液晶表示パネル４の温度が
検出され、検出された温度が電圧変動回路５に伝達され
る。電圧変動回路５は、検出器３が検出した温度に応じ
て、入力される電圧を変動させて温度補償を行う。そし
て、温度補償が行われた信号が昇圧回路１３に入力さ
れ、必要とされる電圧にまで昇圧された後に、液晶表示
パネル４に入力される。

【００７３】なお、上記の駆動回路の構成は、位相変調
駆動のみならず、電圧変調駆動においても有効な手段と
なる。また、温度補償を行う信号としては、走査信号に
限定されるものではなく、温度補償処理および昇圧処理
が必要とされる信号であれば、どのような信号を入力し
ても、上述した消費電力低減効果を同様に得ることがで
きる。

【００７４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶表示
装置は、前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、前記
能動素子を駆動する信号の電圧を変化させて、能動素子
の温度補償を行う電圧変動回路を有するので、能動素子
の温度特性変化を補償し、動作範囲のいかなる温度にお
いても良好な表示品位を得ることができる。

【００７５】また本発明によれば、前記液晶表示パネル
の温度変化を検出する温度検出器を有するので、液晶パ
ネルの温度を逐次検出することができ、液晶パネルの温
度変化に応じた能動素子の温度補償を行うことができ
る。

【００７６】また本発明によれば、前記液晶表示パネル
の温度変化に応じて、前記能動素子を駆動する信号の電
圧を変化させて、能動素子の温度補償を行うので、位相
変調駆動を行う液晶表示装置においても温度変化による
表示品位の変化を防止することができる。

【００７７】また本発明によれば、昇圧前の電源電圧に
対して温度補償を行い、補償後の電圧を昇圧回路によっ
て昇圧して、パネルに供給する構成となっているので、
電圧変動回路から出力される電圧値（Ｖｏｕｔ）を低く
抑えることができ、電圧変動回路の外部抵抗で消費され
る電力も小さく抑制することができる。

【００７８】さらに、入力電圧値も通常の回路構成より
も低くなるので、電圧変動回路に用いるレギュレータ等
のＩＣの動作範囲電圧を低く設定できる。結果、耐圧の
低いＩＣで電圧変動回路が構成できるので、より安価に
温度補償が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である液晶表示装置を示
す概略図である。

【図２】ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ）のＶｇ−√Ｉｄ特性の温度
依存性を示すグラフである。

【図３】同図（ａ）は、走査信号電圧が一定の場合の、
階調信号の入力波形（中間調表示時）と、各温度Ｔｈ，
Ｔｒ，Ｔｌでのドレイン電圧の変化とを示すグラフであ
り、同図（ｂ）は、温度に応じて走査信号電圧を変化さ
せた場合の、各温度Ｔｈ，Ｔｒ，Ｔｌでのドレイン電圧
の変化を示すグラフである。

【図４】液晶表示パネルの温度変化に応じて、共通信号
の印加電圧Ｖｃｏｍまたは階調信号の印加電圧Ｖｓを変
化させる駆動方法について説明するためのグラフであ
り、同図（ａ）は、入力信号を矩形波１で示し、ドレイ
ン電圧を曲線２で示しており、同図（ｂ）は、対向電極
に印加する電圧を示しており、同図（ｃ）は、ドレイン
電極に印加する電圧を示している。

【図５】電圧変動駆動による階調表示方式を説明するた
めのグラフである。

【図６】位相変調駆動による階調表示方式を説明するた
めのグラフである。

【図７】ＴＦＴ素子を有する液晶表示パネルの１画素分
の等価回路図である。

【図８】ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ）のＶｇ−√Ｉｄ特性の温度
依存性を示すグラフである。

【図９】電圧変動駆動における階調信号とドレイン電圧
の変化を示すグラフであり、同図（ａ）は、温度Ｔ＝Ｔ
ｒ（室温時）のとき、同図（ｂ）は、温度Ｔ＝Ｔｈ（温
度上昇時）のときを示している。

【図１０】位相変動駆動における階調信号とドレイン電
圧の変化を示すグラフであり、同図（ａ）は、温度Ｔ＝
Ｔｒ（室温時）のとき、同図（ｂ）は、温度Ｔ＝Ｔｈ
（温度上昇時）のときを示している。

【図１１】電圧変動回路の回路構成例を示す回路図であ
る。

【図１２】従来の駆動回路の概略構成を示すブロック図
である。

【図１３】本発明の一実施形態に係る駆動回路の概略構
成を示すブロック図である。

【図１４】図１３に示す駆動回路を備えた液晶表示装置
の概略構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１入力信号２ドレイン電圧３温度検出器４液晶表示パネル５電圧変動回路１０液晶表示装置１１サーミスタ１２レギュレータ１３昇圧回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/36 (72)発明者田中恵一大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者井上尚人大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者市岡秀樹大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H092 JA24 JA49 MA57 NA01 PA06 2H093 NA16 NC13 NC63 NC65 NC90 ND05 ND09 ND45 ND58 5C006 AA15 AA16 AC11 AF62 BB15 BF38 BF46 FA19 5C080 AA10 BB05 DD03 DD20 FF11 JJ02 JJ04 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の能動素子によって、スイッチングを
行う液晶表示パネルを備えたアクティブマトリックス駆
動型液晶表示装置において、前記液晶表示パネルの温度
変化に応じて、前記能動素子を駆動する信号の電圧を変
化させて、能動素子の温度補償を行う電圧変動回路を有
することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶表示パネルの温度変化を検出する
温度検出器を有することを特徴とする請求項１記載の液
晶表示装置。
【請求項３】位相変調駆動を行うことを特徴とする請求
項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、
走査信号の印加電圧を変化させることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、
共通信号の印加電圧を変化させることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、
階調信号の印加電圧を変化させることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記能動素子を駆動する信号電圧を昇圧す
る昇圧回路をさらに備えているとともに、上記能動素子を駆動する信号電圧が、前記電圧変動回路
によって電圧変化された後に、上記昇圧回路によって昇
圧されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記
載の液晶表示装置。