JP2010152157A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減する。
【解決手段】液晶表示装置１０はアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間にＯＣＢ液晶を保持した液晶表示パネルＤＰと、液晶表示パネルＤＰを照明するバックライトＢＬと、液晶表示パネルＤＰおよびバックライトＢＬの駆動制御を行う駆動制御回路ＤＲとを備える。駆動制御回路ＤＲは内部電源電圧Ｖoutを得るために電源電圧Ｖinを昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ５、液晶表示パネルＤＰに印加されて液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させる転移電圧を内部電源電圧Ｖoutから生成する転移回路３、バックライトＢＬに印加される光源駆動電圧を内部電源電圧Ｖoutから生成するインバータ回路ＬＤ、並びに電源電圧Ｖinの投入に伴って内部電源電圧Ｖoutを転移回路３に出力し、転移電圧による液晶表示パネルＤＰの初期化後に内部電源電圧Ｖoutの出力先をインバータ回路ＬＤに切換えるスイッチ６を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＯＣＢ(Optically Compensated Bend)モードの液晶表示パネルを用いた液晶表示装置に関する。

近年、大型液晶テレビなどの分野では、動画表示に必要とされる高速な液晶応答性を有するＯＣＢモードの液晶表示パネルが注目されている。

ＯＣＢモードの液晶表示パネルは、配向膜で覆われる複数の画素電極を保持するアレイ基板、複数の画素電極に対向し配向膜で覆われる共通電極を保持する対向基板、およびそれぞれの配向膜に隣接してアレイ基板および対向基板基板間に挟持される液晶層を含み、一対の偏光板をアレイ基板および対向基板に光学位相差板を介して貼り付けた構造を有する。

このＯＣＢモードの液晶表示パネルでは、図５に示すように液晶分子の配向状態を電源投入後の初期化によって予めスプレイ配向から表示動作可能なベンド配向に転移させる必要がある。この初期化では、表示時よりも大きな電圧レベルに遷移する転移電圧が共通電極に印加され、この間に画素電極および共通電極間に得られる液晶駆動電圧により液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させる(例えば特許文献１を参照)。
特開２００７−２５６７９３号公報

ところで、液晶表示パネルは一般に冷陰極管をバックライト光源として用いている。従来、上述の転移電圧や光源駆動電圧はそれぞれ独立に生成されている。これら転移電圧および光源駆動電圧の生成は大きな駆動能力を持つ高価な回路素子を必要とするため、製造コストの増大が避けられなかった。

本発明の目的は、製造コストを低減できる液晶表示装置を提供することにある。

本発明によれば、一対の電極基板間にＯＣＢ液晶を保持した液晶表示パネルと、液晶表示パネルを照明する照明光源と、液晶表示パネルおよび照明光源の駆動制御を行う駆動制御回路とを備え、駆動制御回路は内部電源電圧を得るために電源電圧を昇圧する照明用電源、液晶表示パネルに印加されて液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させる転移電圧を内部電源電圧から生成する転移回路、照明光源に印加される光源駆動電圧を内部電源電圧から生成する光源駆動回路、並びに電源電圧の投入に伴って内部電源電圧を転移回路に出力し、転移電圧による液晶表示パネルの初期化後に内部電源電圧の出力先を光源駆動回路に切換えるスイッチ回路を含む液晶表示装置が提供される。

この液晶表示装置では、スイッチ回路が電源電圧の投入に伴って内部電源電圧を転移回路に出力し、転移電圧による液晶表示パネルの初期化後に内部電源電圧の出力先を光源駆動回路に切換える。初期化中、照明光源は液晶表示パネルを照明する必要がない。このため、転移回路が転移電圧を生成するために先に照明用電源からの内部電源電圧を使用し、続いて光源駆動回路が光源駆動電圧を生成するために照明用電源からの内部電源電圧を使用する。この場合、転移回路と光源駆動回路とが同時に照明用電源の負荷とならず、大きな駆動能力を持つ回路素子を用いた転移用電源を別に設ける必要をなくすことができる。従って、液晶表示装置の製造コストを低減できる。

以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１０について添付図面を参照して説明する。

図１はこの液晶表示装置１０の回路構成を概略的に示し、図２は図１に示す液晶表示パネルＤＰの断面構造を示す。液晶表示装置１０は例えばＴＶセットや携帯電話等において画像情報処理を行って同期信号および表示信号を出力する外部信号源ＳＧに接続される。液晶表示装置１０は、ＯＣＢモードの液晶表示パネルＤＰ、液晶表示パネルＤＰを照明する照明光源として１以上の冷陰極管を含むバックライトＢＬ、および液晶表示パネルＤＰおよびバックライトＢＬの駆動制御を行う駆動制御回路ＤＲを備える。

液晶表示パネルＤＰは第１電極基板であるアレイ基板ＡＲ、第２電極基板である対向基板ＣＴ、およびこれら基板ＣＴおよびＡＲ間に保持される液晶層ＬＱを含む。アレイ基板ＡＲはガラス板等からなる透明絶縁基板ＧＬ上に形成される複数の画素電極ＰＥ、およびこれら画素電極ＰＥを覆う配向膜ＡＬを含む。対向基板ＣＴはガラス板等からなる透明絶縁基板ＧＬ上に形成されるカラーフィルタ層ＣＦ、このカラーフィルタ層ＣＦ上に形成される共通電極ＣＥ、およびこの共通電極ＣＥを覆う配向膜ＡＬを含む。液晶層ＬＱは対向基板ＣＴとアレイ基板ＡＲの間隙にＯＣＢ液晶を充填することにより得られる。カラーフィルタ層ＣＦは赤画素用の赤着色層、緑画素用の緑着色層、青画素用の青着色層、およびブラックマトリクス用の黒着色(遮光)層を含む。また、液晶表示パネルＤＰはアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴの外側に配置される一対の位相差板ＲＴ、およびこれら位相差板ＲＴの外側に配置される一対の偏光板ＰＬを備える。アレイ基板ＡＲ側の配向膜ＡＬおよび対向基板ＣＴ側の配向膜ＡＬは互いに平行にラビング処理される。バックライトＢＬは、アレイ基板ＡＲ側の偏光板ＰＬの外側に配置される。

アレイ基板ＡＲでは、複数の画素電極ＰＥが透明絶縁基板ＧＬ上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線Ｙ(Ｙ１〜Ｙｍ)が複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置され、複数のソース線Ｙ(Ｘ１〜Ｘｎ)が複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。これらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍には、複数の画素スイッチング素子Ｗが配置される。各画素スイッチング素子Ｗは、例えばゲート線Ｙに接続されるゲートおよびソース線Ｘおよび画素電極ＰＥ間に接続されるソース−ドレインパスを有する薄膜トランジスタからなり、対応ゲート線Ｙを介して駆動されたときに対応ソース線Ｘおよび対応画素電極ＰＥ間で導通する。

複数の画素電極ＰＥは共通電極ＣＥおよび液晶層ＬＱとの協力により複数の液晶画素ＰＸを構成する。各液晶画素ＰＸは画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ、並びに電極ＰＥ，ＣＥ間に位置する液晶層ＬＱの一部である画素領域からなる液晶容量Ｃlcを有する。また、複数の補助容量線Ｃst(Ｃ１〜Ｃｍ)の各々は対応行の液晶画素ＰＸの画素電極ＰＥに容量結合して補助容量Ｃｓを構成する。各液晶画素ＰＸでは、液晶分子の配向状態が電源投入前において表示動作不能であるスプレイ配向にある。

駆動制御回路ＤＲは、電源電圧Ｖinの投入直後に液晶分子の配向状態をスプレイ配向から表示動作可能なベンド配向へ予め転移させるように液晶表示パネルＤＰを初期化し、この初期化後においてバックライトＢＬを駆動して液晶表示パネルＤＰに表示動作を行わせるように構成されている。具体的には、駆動制御回路ＤＲはコントローラ１、コモン電圧発生回路２、転移回路３、スイッチ４、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、スイッチ６、ソースドライバＸＤ、ゲートドライバＹＤ、インバータ回路ＬＤを含む。

コントローラ１は電源電圧Ｖinの投入から所定の初期化期間が経過したことを検出してスイッチ４および６に出力切換信号を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は例えば２４Ｖの内部電源電圧Ｖoutを得るために電源電圧Ｖinを昇圧する照明用電源である。スイッチ６は電源電圧Ｖinの投入に伴って内部電源電圧Ｖoutを転移回路３に出力し、転移電圧による液晶表示パネルＤＰの初期化後に内部電源電圧Ｖoutの出力先をインバータ回路ＬＤに切換える。この切換えはコントローラ１からの出力切換信号ＳＷＣに応答して行われる。

転移回路３は液晶表示パネルＤＰに印加され液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させる転移電圧を内部電源電圧Ｖoutから生成する。この転移電圧は所定の遷移パターンで変化するものである。インバータ回路ＬＤはバックライトＢＬに印加される光源駆動電圧を内部電源電圧Ｖoutから生成する光源駆動回路である。コモン電圧発生回路２は初期化後の表示動作において共通電極ＣＥの電位を設定するコモン電圧Ｖcomを電源電圧Ｖinから発生する。スイッチ４は電源電圧Ｖinの投入に伴って転移電圧を共通電極ＣＥに出力し、コントローラ１からの出力切換信号ＳＷＣに応答して転移電圧の代わりにコモン電圧Ｖcomを共通電極ＣＥに出力する。ここで、コモン電圧発生回路２および転移電圧発生回路３は液晶表示パネルＤＰの共通電極ＣＥを駆動する共通電極ドライバＣＤを構成する。

ゲートドライバＹＤは複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙを順次駆動する。ソースドライバＸＤは各行のスイッチング素子Ｗが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖsを複数のソース線Ｘにそれぞれ出力する。

コントローラ１は、電源電圧Ｖinの投入後において外部信号源ＳＧからの表示信号および同期信号が安定するまでに初期化期間を設定し、この初期化期間に垂直タイミング制御信号、水平タイミング制御信号、および画素データを内部的に生成し、この初期化期間後に表示動作を行うために同期信号に基づいて垂直タイミング制御信号および水平タイミング制御信号を生成すると共に表示信号に基づいて画素データを生成する。

垂直タイミング制御信号はゲートドライバＹＤに出力され、水平タイミング制御信号および画素データはソースドライバＸＤに出力される。ゲートドライバＹＤは垂直タイミング制御信号の制御により順次複数のゲート線Ｙを選択し、１行分の画素スイッチング素子Ｗを導通させるゲート駆動電圧を選択ゲート線Ｙに出力する。ソースドライバＸＤは水平タイミング制御信号の制御によりゲート駆動電圧が選択ゲート線Ｙに出力される間に１行分の画素データを画素電圧Ｖsにそれぞれ変換して複数のソース線Ｘに並列的に出力する。初期化期間については、垂直タイミング制御信号の制御によりゲート線Ｙ１〜Ｙｍが一緒に選択され、全ての画素電極ＰＥの電位が互いに共通なレベルに設定される。他方、共通電極ＣＥには、所定遷移パターンの転移電圧が出力される。これにより、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間の液晶駆動電圧が通常表示時よりも大きくなり、液晶分子の配向状態をベンド配向へ転移させる。

上述の転移後、画素電極ＰＥには、画素電圧Ｖsがコモン電圧に対応して設定される共通電極ＣＥの電位に対して印加され、例えばフレーム反転駆動およびフレーム反転駆動、およびライン反転駆動のような形式で極性反転される。各液晶画素ＰＸの透過率は複数の画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間の液晶駆動電圧により制御される。

図３はこの液晶表示装置１０の電源出力切換動作を示す。電源電圧Ｖinが投入されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が電源電圧Ｖinを昇圧して内部電源電圧Ｖoutを生成する。これに伴い、スイッチ６が内部電源電圧Ｖoutを転移回路３に出力し、スイッチ４が転移回路３からの転移電圧を共通電極ＣＥに出力する。遷移電圧は電源電圧Ｖinの投入時に初期レベルにあり、リセットレベル、正極転移電圧レベル、負極転移電圧レベル、および初期レベルへ順次遷移する。これらの遷移タイミングは、コントローラ１によって制御される。ここで、リセットレベルはノーマリホワイトモードで白色を表示させる画素電圧レベルと同等であり、液晶分子の配向状態を整えてスプレイ配向からベンド配向へ転移させるための転移能力を向上させるために設定される。また、転移電圧は、液晶分子の配向状態を初期化する間に生じる液晶分子の偏在化を防止するために正極転移電圧レベルとこれに対して逆の負極転移電圧レベルとに交互に設定されている。

コントローラ１が電源電圧Ｖinの投入から所定の初期化期間が経過したことを検出すると、スイッチ４，６(スイッチ回路)に出力切換信号ＳＷＣを出力する。これに伴い、スイッチ６が内部電源電圧Ｖoutをインバータ回路ＬＤに出力し、スイッチ４がコモン電圧発生回路２からのコモン電圧Ｖcomを共通電極ＣＥに出力する。インバータ回路ＬＤは内部電源電圧Ｖoutを所定周波数でスイッチングした交流電圧を光源駆動電圧としてバックライトＢＬに出力する。ここで、インバータ回路ＬＤは、光源駆動電圧がバックライトＢＬの消灯期間に対する点灯期間の割合を決定するデューティ比を持つようにコントローラ１により制御される。

本実施形態では、スイッチ６が電源電圧Ｖinの投入に伴って内部電源電圧Ｖoutを転移回路３に出力し、転移電圧による液晶表示パネルＤＰの初期化後に内部電源電圧Ｖoutの出力先をインバータ回路ＬＤに切換える。初期化中、バックライトＢＬは液晶表示パネルＤＰを照明する必要がない。このため、転移回路３が転移電圧を生成するために先にＤＣ／ＤＣコンバータ５からの内部電源電圧Ｖoutを使用し、続いてインバータ回路ＬＤが光源駆動電圧を生成するためにＤＣ／ＤＣコンバータ５からの内部電源電圧Ｖoutを使用する。この場合、転移回路３とインバータ回路ＬＤとが同時にＤＣ／ＤＣコンバータ５の負荷とならず、大きな駆動能力を持つ回路素子を用いた転移用電源を別に設ける必要をなくすことができる。従って、液晶表示装置ＤＰの製造コストを低減できる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。

本発明は、図１に示すバックライトＢＬおよびインバータ回路ＬＤを例えば図４に示すように変形した構成にも適用可能である。すなわち、図４では、バックライトＢＬが液晶表示パネルＤＰを照明する照明光源として互いに所定間隔で並べられた１以上のＬＥＤ（発光ダイオード）を含むように構成され、インバータ回路ＬＤはＤＣ／ＤＣコンバータ５からスイッチ６を介して供給される内部電源電圧Ｖoutを使用して生成したＬＥＤ駆動電圧を光源駆動電圧として出力するＬＥＤ駆動回路ＬＤ’に変更される。このような構成でも、内部電源電圧Ｖoutは転移回路３によって先に使用され、続いてＬＥＤ駆動回路ＬＤ’によって使用される。従って、転移回路３とＬＥＤ駆動回路ＬＤ’とが同時にＤＣ／ＤＣコンバータ５の負荷とならず、大きな駆動能力を持つ回路素子を用いた転移用電源を別に設ける必要をなくすことができる。従って、液晶表示装置ＤＰの製造コストを低減できる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。 図１に示す液晶表示パネルの断面構造を示す図である。 図１に示す液晶表示装置の電源出力切換動作を示す図である。 図１に示すバックライトおよびインバータ駆動回路の変形例を示す図である。 ＯＣＢモードの液晶表示パネルにおいて行われる初期化の前後における液晶分子の配向状態を示す図である。

符号の説明

１…コントローラ、２…コモン電圧発生回路、３…転移回路、４，６…スイッチ、５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、７…ＬＥＤ、ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＤＰ…液晶表示パネル、ＤＲ…駆動制御回路、ＣＤ…共通電極ドライバ、ＹＤ…ゲートドライバ、ＸＤ…ソースドライバ、ＢＬ…バックライト、ＬＤ…インバータ回路、ＬＤ’…ＬＥＤ駆動回路、ＰＸ…液晶画素、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、Ｗ…画素スイッチング素子、Ｙ…ゲート線、Ｘ…ソース線。

Claims (7)

1. 一対の電極基板間にＯＣＢ液晶を保持した液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルを照明する照明光源と、
   前記液晶表示パネルおよび前記照明光源の駆動制御を行う駆動制御回路とを備え、
   前記駆動制御回路は内部電源電圧を得るために電源電圧を昇圧する照明用電源、前記液晶表示パネルに印加されて液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させる転移電圧を前記内部電源電圧から生成する転移回路、前記照明光源に印加される光源駆動電圧を前記内部電源電圧から生成する光源駆動回路、並びに前記電源電圧の投入に伴って前記内部電源電圧を前記転移回路に出力し、前記転移電圧による前記液晶表示パネルの初期化後に前記内部電源電圧の出力先を前記光源駆動回路に切換えるスイッチ回路を含むことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記駆動制御回路は前記電源電圧の投入から所定の初期化期間が経過したことを検出して前記スイッチ回路に出力切換信号を出力するコントローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記駆動制御回路はさらに前記一対の電極基板の一方に配置される共通電極に対して表示動作用のコモン電圧を発生するコモン電圧発生回路を含み、前記スイッチ回路はさらに前記電源電圧の投入に伴って前記転移電圧を前記共通電極に出力し、前記出力切換信号に応答して前記転移電圧の代わりに前記コモン電圧を前記共通電極に出力するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記転移回路は前記転移電圧を所定の遷移パターンで変化させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記照明光源は１以上の冷陰極管を含み、前記光源駆動回路は前記内部電源電圧を所定周波数でスイッチングした交流電圧を前記光源駆動電圧として出力するインバータ回路であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記駆動制御回路はさらに前記インバータ回路から出力される前記光源駆動電圧が前記照明光源の消灯期間に対する点灯期間の割合を決定するデューティ比を持つように制御するコントローラを含むことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記照明光源は１以上のＬＥＤを含み、前記光源駆動回路は前記内部電源電圧を使用して生成したＬＥＤ駆動電圧を前記光源駆動電圧として出力するＬＥＤ駆動回路であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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