JP2012181329A

JP2012181329A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2012181329A
Application number: JP2011043842A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Kita; 達也喜多
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】コモン電圧を生成する際に用いられるトランジスタを抹消した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ビデオ信号の階調値に応じたソース電圧が供給される第１の基板と、前記第１の基板に対して対向するよう配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置される液晶層と、前記第２の基板に供給されるコモン電圧を生成するコモン電圧生成回路と、を備える液晶表示装置において、前記コモン電圧生成回路は、出力端子と反転入力端子とが接続されて帰還ループを構成し、非反転入力端子に供給される入力信号を非反転増幅する演算増幅器と、前記演算増幅器の前記出力端子と前記反転入力端子との間に直列に接続された抵抗と、前記抵抗と並列接続されたコンデンサーと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に用いられるコモン電圧の生成に関する。

アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、対向する２つの基板と、これらの基板間に封入された液晶層とを有し、一方の基板に、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、各画素電極に対応して設けられたＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）のようなスイッチ素子と、各スイッチ素子に接続される信号電極および走査電極とを備え、他方の基板に各画素電極と対向する対向電極を備えたものである（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、画素電極と対向電極との対向部分に画素が形成され、両電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配列方向が変化し、光の透過率が変化する。この場合、印加されるビデオ信号の電圧は、極性が正負に変化する交流電圧となる。これは、電極間に直流電圧を印加すると、液晶層中の不純物等が一方の電極に集中して、液晶層の劣化を早めるからである。そこで、例えば１フレームごとに正負を反転するフレーム反転方式などによって、ビデオ信号を交流駆動することが行なわれている。

ところで、ビデオ信号を交流駆動する場合、ＴＦＴの漏れ電流などに基因してビデオ信号に電圧シフトが生じ、対向電極に印加されているコモン電圧に対して、ビデオ信号の正負の信号レベルが非対称となることが知られている。このような電圧シフトが生じると、シフト分の直流成分が画素に印加されるため、液晶劣化やフリッカなどの原因となる。そこで、この電圧シフトを是正するには、対向電極に印加されるコモン電圧に対してオフセット調整を行い、電圧シフト分を相殺する必要がある。

このオフセットの調整方法として、ＰＷＭ信号を用いる方法がある。この場合、コモン電圧生成回路には、ＰＷＭ信号を整流する整流回路と、この整流回路の出力を非反転増幅する演算増幅器と、この演算増幅器の出力を増幅してコモン電圧を出力するトランジスタとが設けられる。ＰＷＭ信号のデューティ比を変えることで、トランジスタから出力されるコモン電圧のレベルを調整することができる。実際の生産ラインでは、作業者がリモコン等を操作してＰＷＭ信号のデューティ比を変化させ、コモン電圧のレベル調整を行なう（例えば、特許文献３参照）。

特開２００６−１５４３７９号公報特開平３−１５５５２３号公報特開２００７−２８６１０３号公報

演算増幅器の出力の増幅にトランジスタを用いる場合、コスト高となっていた。また、液晶パネルの部品点数も増えるため、液晶パネルをコンパクトにする際の弊害となることもあった。しかしながら、演算増幅器のみを直接、対向電極に接続することはその性質上不可能であった。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、コモン電圧を生成する際に用いられるトランジスタを抹消した液晶表示装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、ビデオ信号の階調値に応じたソース電圧が供給される第１の基板と、前記第１の基板に対して対向するよう配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置される液晶層と、前記第２の基板に供給されるコモン電圧を生成するコモン電圧生成回路と、を備える液晶表示装置において、前記コモン電圧生成回路は、出力端子と反転入力端子とが接続されて帰還ループを構成し、非反転入力端子に供給される入力信号を非反転増幅する演算増幅器と、前記演算増幅器の前記出力端子と前記反転入力端子との間に直列に接続された抵抗と、前記抵抗と並列接続されたコンデンサーと、を有する構成としてある。

上記のように構成された発明では、コモン電圧を生成するために用いられるコモン電圧生成回路は、入力を増幅する演算増幅器を備えている。この演算増幅器は、出力端子と反転入力端子とが接続されて帰還ループを形成し、非反転入力端子に供給される入力信号を非反転増幅する。また、この演算増幅器の出力端子と反転入力端子との間には、直列に接続された抵抗と、この抵抗と並列接続されたコンデンサーとを有している。

そのため、演算増幅器の出力端子に抵抗を接続することで、電流利得を稼ぐことができるが、この抵抗に係る負荷を軽減する必要が生じる。そこで、抵抗に対して並列にコンデンサーを接続することで、抵抗の負荷をコンデンサーにより軽減するよう構成されているため、従来のように演算増幅器の出力端子にトランジスタ接続せずとも、電流利得を稼ぐことができる。

以上説明したように本発明によれば、コモン電圧を生成するコモン電圧生成回路において、演算増幅器の出力側にトランジスタを用いることなく回路を構成することができる。

本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置およびコモン電圧生成回路の一実施形態を示した図である。液晶パネル２０の概略断面図である。ビデオ信号とコモン電圧Ｖｃｏｍとの関係を説明する波形図である。コモン電圧生成回路３０の出力波形を示す。

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．第１の実施形態：
２．その他の実施形態：

１．第１の実施形態：
以下、図を参照して、この発明に係る液晶表示装置１００を具体化した第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置およびコモン電圧生成回路の一実施形態を示した図である。ここでは、本発明を液晶テレビに適用した場合を例に挙げている。

１０は、液晶パネル２０を駆動するための液晶駆動部であって、ビデオ信号を出力する映像処理回路１１と、タイミング信号を出力するタイミングコントローラ１２と、各種制御を行なうマイクロコンピュータ１３とが内蔵されたワンチップＩＣから構成される。液晶駆動部１０には、テレビ信号や外部入力信号のほか、リモコンからのリモコン信号も入力される。

液晶パネル２０には、Ｘドライバ（ソースドライバ）２１、Ｙドライバ（ゲートドライバ）２２、アレイ基板２３および対向電極基板２４が備わっている。液晶駆動部１０から出力されるタイミングパルスなどの制御信号は、Ｘドライバ２１とＹドライバ２２に与えられ、液晶駆動部１０から出力されるビデオ信号は、Ｘドライバ２１に与えられる。Ｘドライバ２１は、ビデオ信号が指定する階調値をもとに、図示しない電源回路から供給される電圧ＶＤＤＡから画素を駆動するためのソース電圧を生成する。

図２は、液晶パネル２０の概略断面図である。液晶パネル２０は、アレイ基板２３と対向電極基板２４との間に液晶層５０が封入された構造となっている。アレイ基板２３には、走査電極２６、信号電極２７、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２８、画素電極２９が形成されている。画素電極２９は、基板上にマトリクス状に配置され、各画素電極２９に対応してＴＦＴ２８が設けられる。ＴＦＴ２８のドレインは、対応する画素電極２９と接続されている。走査電極２６はＹドライバ２２からのゲート電圧をＴＦＴ２８のゲートに供給し、信号電極２７はＸドライバ２１からのソース電圧をＴＦＴ２８のソースに供給する。

対向電極基板２４には、アレイ基板２３の画素電極２９と対向する対向電極２５が全面的に形成されている。この対向電極２５には、後述するコモン電圧Ｖｃｏｍが印加される。Ｘドライバ２１は、Ｙドライバ２２により選択されたＴＦＴ２８を介して、ソース電圧を画素電極２９へ与え、画素電極２９と対向電極２５との対向部分に形成される画素にビデオ信号の階調値に応じた電圧を書き込む。

以上において、アレイ基板２３は、本発明における第１の基板の一実施形態を構成し、対向電極基板２４は、本発明における第２の基板の一実施形態を構成し、液晶駆動部１０は、本発明におけるＰＷＭ信号供給手段の一実施形態を構成する。

次に、コモン電圧生成回路３０について説明する。コモン電圧生成回路３０は、液晶駆動部１０から供給されるＰＷＭ信号を整流する整流回路３１と、この整流回路３１の出力を非反転増幅する演算増幅器４０と、を備えて構成されている。本実施形態に係るコモン電圧生成回路３０は、１フレーム（垂直同期信号の周期で表示される）毎に極性を反転させるコモン電圧Ｖｃｏｍ（いわゆるコモン反転型のコモン電圧）を出力する。

整流回路３１は、抵抗Ｒ１及びコンデンサーＣ１を備えて構成され、演算増幅器４０の非反転入力端子ａに接続されている。本実施形態では、整流回路３１は、液晶駆動部１０から出力されるＰＷＭ信号を整流し、５．０Ｖの直流電圧を非反転入力端子ａに供給する。即ち、ＰＷＭ信号のデューティ比を変化させることで演算増幅器４０に供給される入力電圧を調整することができる。

演算増幅器４０は、図示しない電源回路から駆動用電圧ＶＤＤの供給を受け、整流回路３１から供給される整流された電圧を非反転増幅する。演算増幅器４０は、出力端子ｃが反転入力端子ｂに接続されており、全帰還型（帰還率１００％）のボルテージフォロワを構成している。即ち、本実施形態では、演算増幅器４０の電圧増幅率は１となり、演算増幅器４０の出力端子ｃには、入力電圧（５．０Ｖ）と同じ電圧（５．０Ｖ）がコモン電圧として出力される。さらに、演算増幅器４０の出力は、対向電極２５に接続されており、この演算増幅器４０の出力端子ｃからコモン電圧Ｖｃｏｍが取り出され、液晶パネル２０の対向電極２５（図２）に供給される。

また、演算増幅器４０の出力端子ｃと反転入力端子ｂとの間には、演算増幅器４０の増幅率を調整するための抵抗Ｒ２が接続されている。さらに、この抵抗Ｒ２には、コンデンサーＣ１が並列接続され、並列回路が構成されている。

図３は、ビデオ信号とコモン電圧Ｖｃｏｍとの関係を説明する波形図である。ここで、図３Ａは、理想的なビデオ信号とコモン電圧Ｖｃｏｍとの関係を示す波形図である。また、図３Ｂは、一例としてのビデオ信号とコモン電圧Ｖｃｏｍとの関係を説明する波形図である。なお、図３に示す波形は１フレーム（例えば、７２０Ｈｚ）以下での波形を示す。

ＴＦＴ２８を介して画素電極２９に印加されるビデオ信号の電圧は、図３に示すように、コモン電圧Ｖｃｏｍに対して正負の極性を持った交流電圧となる。本来は、この図３Ａのように、ビデオ信号の正負の信号レベルは、コモン電圧Ｖｃｏｍに対して対称となることが望ましいが、前述したように、ＴＦＴ２８の漏れ電流などに基因してビデオ信号に電圧シフトが生じると、図３Ｂに示すように、ビデオ信号の正負の信号レベルがコモン電圧Ｖｃｏｍに対して非対称となり、液晶劣化やフリッカなどの問題が生じる。このため、生産ラインでは、作業者がリモコンを操作して、液晶駆動部１０から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比を変化させ、コモン電圧Ｖｃｏｍのレベルを調整する。この場合、図３Ｂの破線に示すように、ビデオ信号の正負レベルの中間にコモン電圧Ｖｃｏｍが来るように、すなわち、ビデオ信号がコモン電圧Ｖｃｏｍに対して対称となるように、オフセット調整が行なわれ、これによってビデオ信号の電圧シフト分が相殺される。

＜＜本発明の効果について＞＞
図４は、コモン電圧生成回路３０の出力波形を示す。ここで、図４Ａは、本実施形態に係るコモン電圧生成回路の電流波形を示す。また、図４Ｂは、抵抗Ｒ２に流れる電流成分を示し、図４Ｃは、コンデンサーＣ１に流れる電流成分を示す。なお、図４に示す波形図は、縦軸が電流値（Ａ）であり、横軸が時間軸（２０μｓｅｃオーダー）である。

本実施形態では、演算増幅器４０の出力端子ｃには抵抗Ｒ２が接続されており、コモン電圧生成回路３０におけるオープンループゲインを調整する。即ち、抵抗Ｒ２は演算増幅器４０の飽和を抑制するよう作用し、コモン電圧生成回路３０での電流利得を稼ぐ。ここで、演算増幅器４０の出力端子ｃを抵抗Ｒ２を介して直接対向電極基板２４に接続する場合、図４Ａに示す電流が抵抗Ｒ２のみに流れることとなり、抵抗Ｒ２の発熱が大きくなりすぎる場合もある。

一方、本実施形態では、抵抗Ｒ２と並列にコンデンサーＣ１を接続することにより、演算増幅器４０の出力端子ｃから流れる電流Ｉａは、概略的には、抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒと、コンデンサーＣ１に流れる電流Ｉｃとの総和となる。即ち、コンデンサーＣ１を用いることで抵抗Ｒ２に生じる電流量を少なくすることが可能となる。

なお、電流Ｉｒと電流Ｉｃは、以下の式（１）及び式（２）より求めることができる。
Ｉｒ＝Ｖｏｕｔ／Ｒ２ …（１）
Ｉｃ＝Ｃ・ｄＶｏｕｔ／ｄｔ …（２）
ここで、Ｖｏｕｔは、演算増幅器４０の出力端子ｃの電圧、Ｃはコンデンサーの容量（Ｆ：ファラッド）である。

また、抵抗Ｒ２にコンデンサーを並列接続する構成とすれば、コモン電圧生成回路３０において得たい電流のゲイン量をより算出し易くすることが可能となる。

２．その他の実施形態：
本発明は様々な実施形態が存在する。
液晶表示装置は、テレビジョン受像機以外にも、チューナー部を備えない表示装置であってもよい。
また、コモン電圧生成回路３０にＰＷＭ信号を供給することは一例であり、通常のＤＣ電圧であってもよい。この場合、コモン電圧生成回路３０は、整流回路３１を備えない。また、演算増幅器４０を駆動するためにＶＤＤＡを供給することは一例であり、これに限定されない。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。

１０…液晶駆動部、１１…映像処理回路、１２…タイミングコントローラ、１３…マイクロコンピュータ、２０…液晶パネル、２１…Ｘドライバ、２２…Ｙドライバ、２３…アレイ基板、２４…対向電極基板、２５…対向電極、２６…走査電極、２７…信号電極、２８…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、２９…画素電極、３０…コモン電圧生成回路、３１…整流回路、４０…演算増幅器、５０…液晶層

Claims

ビデオ信号の階調値に応じたソース電圧が供給される第１の基板と、前記第１の基板に対して対向するよう配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置される液晶層と、前記第２の基板に供給されるコモン電圧を生成するコモン電圧生成回路と、を備える液晶表示装置において、
前記コモン電圧生成回路は、
出力端子と反転入力端子とが接続されて帰還ループを構成し、非反転入力端子に供給される入力信号を非反転増幅する演算増幅器と、
前記演算増幅器の前記出力端子と前記反転入力端子との間に直列に接続された抵抗と、
前記抵抗と並列接続されたコンデンサーと、を有することを特徴とする液晶表示装置。
所定のデューティ比を備えるＰＷＭ信号を前記コモン電圧生成回路に供給するＰＷＭ信号供給手段を有し、
前記コモン電圧生成回路は、前記ＰＷＭ信号を整流し、前記演算増幅器に入力することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。