JP4153562B2 - 液晶表示装置用の共通電極電圧駆動回路 - Google Patents

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は液晶表示装置に関し、より詳しくは、液晶表示装置の共通電極に印加される電圧を制御するためのシステム及び方法に関する。
関連技術の説明
液晶表示装置（ＬＣＤ）は、必要スペース及び電力消費が比較的小さいために様々な用途で広く利用されるようになって来た。これらの特徴があるため、ポータブルコンピュータ、小型テレビ、航空機、宇宙船及び携帯型センサのようなスペース上の制約が大きく、低電力の用途でＬＣＤは非常に有用になっている。ＬＣＤがさらに成長するにつれて、より多くの用途で幾多の種類のＬＣＤ技術が採用されることになると思われる。
一般に、典型的なＬＣＤは２枚の基板の間にはさみ込まれた液晶層を有している。ＬＣＤは画素に細分され、それらの画素はどちらかの基板上に形成された多数のディスプレイ電極を介してアドレスを指定できる。他方、第２の基板は、その液晶層に最も近い側の面上に比較的大きい電極が１つだけ形成される。この電極は、しばしば共通電極と呼ばれる対向電極として液晶層を挟んで各ディスプレイ電極との間にキャパシタンスを形成する役割を果たす。アドレス指定可能なディスプレイ電極が適切な信号を用いて共通電極に対して相対的に荷電されると、液晶の不透明度が液晶両面間の電位差の大きさに応じて変化する。従って、異なったディスプレイ電極にそれぞれ適切な表示信号を供給することによって画像をＬＣＤ上に形成することが可能である。
液晶層両面間の電圧の大きさによって画素の透過率が決定されるから、共通電極に印加される電圧は確実に所望の画像がディスプレイ上に形成されるように制御される。通常、共通電極は実質的に一定電圧が保たれるよう安定化電源及び抵抗分圧器に接続される。そして、共通電極に単一の一定電圧を基準電圧として加えて、すべてのディスプレイ電極を表示信号で駆動する。
共通電極電圧を制御することは表示信号に対して安定した基準電圧を供給するのに役立つが、ディスプレイ電極と共通電極との間に意図せずして差電荷が形成されて、意図せずして表示に変化が生じることがある。例えば、同じ画像がＬＣＤ上に長く保たれると、液晶層両面間に画像が変化するとき完全に放電できないほど電荷が蓄積されることがある。これは、次の画像用の別のデータ信号が印加された後でも前の画像が依然ＬＣＤ上に表示された状態になる長期残像を生じさせるように作用する。これは、ＬＣＤによって表示される画像の品質を低下させるだけではなく、電荷の蓄積によってＬＣＤの寿命が短くなることもある。
このような望ましくない効果をできるだけ小さくするために、大部分のビデオシステムでは交流（ＡＣ）信号でＬＣＤを駆動する。詳しく言うと、ドライブ信号の極性が周期的に、例えば、フレーム毎に反転される。そのため、あるフレーム周期でディスプレイ電極と共通電極との間に印加される電位の極性はその前のフレーム周期の極性と逆になる。共通電極に印加される電圧は、ディスプレイドライバ回路によって供給される正負のピーク信号電圧の中間に設定される。その結果、一方の極性の信号から生じてディスプレイ電極に残っている電荷は全て逆極性の次の信号によってうち消さなければならない。
しかしながら、ディスプレイ電極への交流信号の印加にもかかわらず、表示信号の大きさの変動のために液晶層両面間になおかつ差電荷が生じることがある。例えば、表示信号により供給される電力が高負荷条件下で時折低下する場合がある。その結果、表示信号の平均電圧が共通電極に印加される電圧である元のピークの大きさの間に中間値から逸脱する方向に変動する作用が生じる。結果として、共通電極に対して正または負の電荷がディスプレイ電極上に蓄積され、ディスプレイの表示品質を低下させる場合がある。
さらに、ＬＣＤの他の特性が液晶層両面間の電圧の残留に寄与する可能性もある。特に、表示信号は、通常、各画素専用のスイッチング素子、一般には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いて各ディスプレイ電極に供給される。しかしながら、ＴＦＴは、一般にゲートとソースとの間に寄生キャパシタンスが見られる。寄生キャパシタンスの大きさは、通常ＴＦＴの構造と関係があり、従って個々のディスプレイの構造に従って変化する。これらの寄生キャパシタンスは、ＴＦＴのゲートに印加される電圧を分割するように作用し、従って表示信号によってゲートに印加される実効電圧を変化させる。その結果、ディスプレイ電極が共通電極の基準電位に基づき表示信号に応答して完全に荷電あるいは放電されなくなることが考えられる。
ディスプレイ電極上に残る残留電圧は、液晶層の温度変動に起因する場合もある。特に、液晶層の温度はそのキャパシタンスに影響を与え、ひいてはこれがゲートとソース寄生キャパシタンスによって形成される容量性分圧回路の特性に影響を与える。その結果、周囲条件、電源装置、あるいはバックライト照明に起因する液晶層の温度変動が液晶層を挟んだ電極間の電荷の残留に荷担する。
発明の要約
本発明の種々の態様によれば、共通電極を動的に駆動する回路が、液晶層両面間の電圧に影響を与える要因に基づいて、共通電極に印加される電圧を制御する。一実施態様においては、共通電極制御回路は、カレント、すなわちその時現在の最大・最小表示回路電圧に従って動的に共通電極電圧を調整する。さらに、共通電極制御回路は、ゲート-ソース間の寄生キャパシタンスによって形成される容量性分圧器の影響に従って、また温度変動によって引き起こされる液晶層のキャパシタンスの変動を補償するように、共通電極電圧を調整する。このように、本発明によれば、液晶層両面間に本来意図されていない差電荷の蓄積を生じさせる原因になり得る主要変数を用いて共通電極上の電圧が制御される。その結果、意図せずして液晶セル両面間に印加される電圧成分を減少させる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
本発明の技術内容は、本願明細書の最後の部分に明確に記載し、請求されている通りである。しかしながら、本発明の構成及び動作方法に関しては、以下の詳細な説明を請求の範囲及び添付図面と共に読むことにより最もよく理解することができよう。
図１は、ＬＣＤの一例の構成及びこれに対応した制御回路を示すブロック図である。
図２は、ＬＣＤ用の一例のディスプレイ電極アレイを示す説明図である。
図３は対向基板上の共通電極とこれに対応する共通電極制御回路を示すブロック図である。
図４は、本発明の種々の形態に基づく共通電極制御回路のブロック図である。
図５は、本発明の種々の形態に基づく共通電極制御回路の概略回路図である。
実施形態の詳細な説明
図１において、液晶表示装置（ＬＣＤ）１００は、ディスプレイ基板１０２；対向基板１０４；基板１０２、１０４間の液晶層１０６；ディスプレイドライバ回路１０８；及び共通電極制御回路１１０によって適切に構成されている。表示基板１０２と対向基板１０４は、それらの間に液晶層１０６が配置される狭いギャップが設けられるように互いに対向して配置される。各基板１０２、１０４は、ガラスあるいはアクリル樹脂のような透明材料によって適切に構成され、それぞれ外面を覆う偏光子１０３、１０３Ａを有する。液晶層１０６は、液晶層１０６の両面間に印加された場に応答して偏光特性によって選択的な透過度を有する任意の適切な材料で構成される。ＬＣＤ１００は、ツイストネマチック・モード、スーパーツイストネマチック・モードのＬＣＤ、あるいはアクティブマトリクス・ツイストネマチックＬＣＤで適切に構成される。しかしながら、本発明のこの実施形態においては、ＬＣＤ１００はアクティブマトリクス・ツイストネマチックＬＣＤである。ここで、この実施形態のＬＣＤ１００は、本発明の種々の態様において可能なＬＣＤの構成の一例に過ぎないということに留意するべきである。これに加えて、ＬＣＤは、さらに所要電源、必要なメモリ等のような通常ディスプレイシステムに付随する構成要素を具備するが、これらについては図１では省略してあり、説明も省略する。
ディスプレイ基板１０２は、そのどちらかの面、好ましくは液晶層１０６に最も近い面の上に形成されたディスプレイ電極アレイ１１２を適切な形で具備する。同様に、対向基板１０４は、そのどちらかの面、好ましくは液晶層１０６に隣接した側の面上に形成された少なくとも１つの共通電極１１４を具備する。ディスプレイ電極アレイ１１２はディスプレイドライバ回路１０８に接続され、共通電極１１４は共通電極制御回路１１０に接続されている。ディスプレイドライバ回路１０８及び共通電極制御回路１１０は、各電極１１２、１１４に印加される信号を制御し、偏光子と共に液晶層１０６の透過率を種々の位置で選択的に変化させ、これによってＬＣＤ１００に画像を形成する。
より詳しくは図２を参照する。ディスプレイ電極アレイ１１２は格子パターンとして適切に形成された複数のアドレス指定可能な画素２００を構成する。ディスプレイ電極アレイ１１２は、複数の行電極２０２及び複数の列電極２０４を適切な形で具備し、これらの電極は行電極２０２が列電極２０４と直交するようにしてディスプレイ基板１０２の表面上に形成されている。行及び列電極２０２、２０４は、インジウム-錫-酸化物（ＩＴＯ）のような適切な導電材料で構成されている。特定の行電極２０２と特定の列電極２０４との各組合せがそれぞれ１つの画素２００に対応する。各画素２００は、行電極と列電極２０２、２０４の適切な組合せでアドレスすることができるディスプレイ電極２０６を有する。これらの電極も適切な導電材料よりなる。ＬＣＤ１００を通して可視光を透過させるように、ディスプレイ電極２０６は、好ましくは、パターニングされたＩＴＯ膜のような実質的に透明な材料で構成される。
ディスプレイ電極２０６は、スイッチング素子を介して対応する行電極２０２及び列電極２０４に接続される。スイッチング素子は、行電極及び列電極２０２、２０４を介してのディスプレイ電極２０６を選択的に荷電させ、かつ放電させるよう構成される。この実施形態においては、スイッチング素子は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０８で構成されるが、これに限定されるものではなく、任意の適切なスイッチング素子を用いて構成することが可能である。例えば、ＴＦＴ２０８のゲートは行電極２０２に接続され、ソースは列電極２０４に接続され、ドレインはディスプレイ電極２０６に接続される。したがって、ディスプレイ電極２０６に加えられる電荷が行電極及び列電極２０２、２０４に供給される信号によって選択的に調節される。行電極２０２を介してＴＦＴ２０８のゲートに印加される信号はＴＦＴ２０８のドレインとソースの間に電流が流れるかどうかを制御し、列電極を２０４を介してソースに印加される信号はディスプレイ電極２０６に送られる電荷量を制御する。
ディスプレイ電極アレイ１１２と対照的に、共通電極１１４には単一の基準電圧が適切な形で印加される。この共通電極１１４は、任意の適切な形態に構成することが可能である。例えば、共通電極１１４は対向基板１０４の表面全体にわたって格子状に分散された多数の素子として分割形成することもできれば、図３に示すように対向基板１０４の表面全体にわたる単一の電極として形成することもできる。共通電極１１４は、ＬＣＤ１００の具体的な用途に適合する実質的に透明な任意の導体で構成することができる。
各ディスプレイ電極２０６は、液晶層１０６全体にわたる共通電極１１４の少なくとも一部に対向した位置に配置されるから、各ディスプレイ電極２０６は、共通電極１１４と共に、これらの間に介在する液晶層１０６の材料が誘電体として作用するセルコンデンサを構成する。ディスプレイ電極２０６は、画素２００の各々と関連づけて設けられるが、対向基板１０４上の共通電極１１４は、画素２００の全てに対応する基準電圧を供給する。従って、共通電極１１４に印加される電圧に対して各ディスプレイ電極２０６に印加される電圧を変えることによって、液晶層１０６の両面間に別々の位置毎に選択的に場を形成することができる。この場の形成は、液晶層１０６の分子の配向を対応して変化させ、それによって画素２００の隣接層の偏光子との関連で光透過率を変化させ、画像の形成を容易にする。
各ディスプレイ電極２０６と関連づけられた電荷、従ってＬＣＤ１００上に形成される画像は、ディスプレイドライバ回路１０８によって制御される。ディスプレイドライバ回路１０８は、ＬＣＤ１００を駆動するよう構成された任意の適切なディスプレイドライバ回路よりなる。ディスプレイドライバ回路１０８は、個々のディスプレイ電極２０６の電荷量を制御するよう、ディスプレイ基板１０２上に形成された種々の画素２００に適切に信号を供給する。
特に、ＬＣＤ１００に画像を表示するため、ディスプレイドライバ回路１０８は個々の行電極２０２を順次選択し、それらの行電極を介してそれぞれのＴＦＴ２０８のゲートに選択されたゲートドライブ信号Ｇ_nを印加する。選択された行電極２０２に接続されたＴＦＴ２０８はゲートドライブ信号Ｇ_nによって起動されて、その起動されたＴＦＴ２０８の１つと関連した各ディスプレイ電極２０６がＴＦＴ２０８のドレインとソースを介して対応する列電極２０４と電気的に接続される。ゲートドライブ信号Ｇ_nとほぼ同時に、ディスプレイドライバ回路１０８は列電極２０４に適切なソースドライブ信号Ｓ_nを印加する。列電極２０４に印加されるソースドライブ信号Ｓ_nの電圧レベルは、ディスプレイドライバ回路１０８に入力されるビデオ信号に基づいて決定される。その結果、対応する列電極２０４に印加される電圧は、関連づけられたディスプレイ電極２０６へ、あるいはディスプレイ電極からＴＦＴ２０８のドレイン及びソースを介して電荷を転送させる。
従って、起動された行電極２０２に接続された画素２００では、ディスプレイ電極２０６上の電荷がソースドライブ信号Ｓ_nに従って決定される。しかしながら、選択された行のＴＦＴ２０８だけが起動されているので、残りのディスプレイ電極２０６は変化しないまま保たれる。その結果、各画素２００毎にディスプレイ電極２０６と共通電極１１４との間に選択された電位差を印加することが可能である。このようにして、液晶層１０６の対応する部分では、偏光子を組み合わせた形での光透過が、印加される電位差のレベルに従って変化し、ある量の光がディスプレイ基板１０２を透過する。そして、画素２００の全てを順次選択し、駆動することによって、ＬＣＤ１００上に画像を表示することができる。
本発明の種々の形態のＬＣＤ１００において、共通電極１１４に印加される電圧は共通電極制御回路１１０によって制御される。共通電極制御回路１１０は、共通電極１１４に印加される電圧を選択された変数に従い動的に調節して、液晶層１０６の両面間の電荷の予期外の蓄積を打ち消すように構成されている。特に、共通電極制御回路１１０は、共通電極１１４に、ＬＣＤ１００に印加される表示信号と関連したピーク電圧の平均値、各ＴＦＴ２０８のゲートとソースとの間の寄生キャパシタンス、及び液晶層１０６のその時現在の温度に従って電圧を供給するよう適切に構成されている。
例えば、図４を参照する。適切な共通電極制御回路１１０は、ディスプレイドライバ回路１０８に応答して動作する表示信号平均化回路４００；ＴＦＴ２０８のゲート電圧及び寄生キャパシタンスに応答して動作する寄生キャパシタンス補償信号発生器４０２；液晶層１０６の温度に応答して動作する温度補償信号発生器４０４；及びコンバイナ回路４０６で構成されている。表示信号平均化回路４００、寄生キャパシタンス補償信号発生器４０２、及び温度補償信号発生器４０４は、画素２００における予期外の電荷蓄積に最も大きく影響を及ぼす変数に対応した信号を発生する。このように、共通電極制御回路１１０は、共通電極１１４にこれらの信号に従って電圧を印加して、液晶層１０６の両面間における予期外の電位差蓄積を最小限に抑える。
特に、表示信号平均化回路４００は、ヌル電圧、適切な形態としては、列電極２０４に印加されるソースドライブ信号Ｓ_nの最小値と最大値の平均を求めるよう適切に構成される。例えば、図４及び５を参照すると、表示信号平均化回路４００は、表示加算回路５０２及び平均除算器回路５０４を具備している。表示加算回路５０２は、ＬＣＤ１００に印加される最大・最小信号の大きさをソースドライブ信号Ｓ_nの正極性及び負極性の両モードの場合について加算する。ノーマリーホワイトディスプレイを駆動しているディスプレイドライバ回路１０８は、例えば、正極性モードでは、特定の列電極２０４に最大電圧を印加して、特定の画素２００をフルブラックに駆動する。逆に、負極性モードでは、ディスプレイドライバ回路１０８は、列電極２０４に最小電圧を印加して、画素２００をフルブラックに駆動する。ノーマリーブラックの画素２００を各極性モードでフルホワイトに駆動するためにも、同様の最大・最小電圧が印加される。
最小・最大のソースドライブ信号Ｓ_nは、ＬＣＤ１００の構成に従って任意の適切な方法で発生させることができる。例えば、最大・最小のソースドライブ信号Ｓ_nは、ソースドライブ信号Ｓ_nを発生するディスプレイドライバ回路１０８から直接得ることができる。あるいは、これらの最大・最小ソースドライブ信号は、ディスプレイドライバ回路１０８の出力からフィードバック回路を介して得ることも可能である。表示加算回路５０２に印加される信号の大きさと種類は、ソースドライブ信号Ｓ_nの電圧の実際のレベルと同じであってもよく、あるいはソースドライブ信号Ｓ_nの最小・最大のドライブ電圧に応じて処理された任意の信号とすることも可能である。
本発明の一形態によれば、回路５０４の出力である共通平面電圧のヌル成分を得る際の要点は、ＬＣＤの回路５０２の入力であるソース線に供給される最小・最大ドライブ電圧（Ｖソース−及びＶソース＋）についての回路５０２の出力の平均を得ることである。ソース線に供給されるＶソース−及びＶソース＋のドライブ電圧を求めるための方法は、これらのソース電圧を印加あるいは発生するためにソースドライバチップで使用される方法によって決まる。一部の形態のドライバでは、外部の電源回路から得られる最小・最大基準電圧を印加し、他の形態のドライバは内部で最小・最大基準電圧を発生する。好ましくは、共通平面電圧のヌル成分を求める方法は、ソースドライバのスペア出力を利用し、これらの出力を制御された入力値でサンプリングしてＶソース−及びＶソース＋基準電圧出力を発生させ、これらの基準電圧出力を平均して共通平面電圧のヌル成分を求めるものである。
最小・最大ソース基準電圧は、様々な方法で得ることができる。好ましくは、その方法は主としてディスプレイ上で使用されるＬＣＤソースの種類によって決定される。ソースドライバは、一般に４つの設計方式、すなわち；クロスポイントスイッチ、サンプリング型アナログ基準、デジタル-アナログ変換（ＤＡＣ）、及び直接アナログサンプリング方式のいずれかである。
クロスポイントスイッチ・ソースドライバは、デジタルワードを受け取り、これを用いてやはりソースドライバに供給されるいくつかの精密基準電源の１つを選択する。この実施形態は、電圧レギュレータでＶソース＋及びＶソース−の基準電圧を求め、平均してヌル電圧成分を得ることによって達成される。
サンプリング型アナログ基準ドライバ（サンプリング型ランプドライバとしても知られている）は、ディジタル入力を受け取り、これを用いて精密アナログ基準波形が所望の値になっている期間を選択する。このアナログ基準あるいはランプ電圧はソースドライバにも供給される。好ましくは、Ｖソース＋及びＶソース−の基準値は、アナログ基準電圧発生に制御されたサンプル・アンド・ホールド回路を用い、合わせて平均法によってヌル成分を求めることにより決定される。また、Ｖソース＋及びＶソース−の基準電源は、正・負のピーク検出器を用いて、その出力を平均してヌル電圧成分を求めることにより決定することも可能であろう。
ディジタル-アナログ変換器方式のソースドライバは、ディジタル入力を受け取り、これを用いて精密基準電圧をソースドライバ出力に直接発生させる。好ましくは、この実施形態では、ＤＡＣ用にＶソース＋及びＶソース−基準電源を求め、平均することによってヌル電圧成分が求められる。
直接アナログサンプリング方式のソースドライバは、ソースドライバに供給される所望の値を表す交番反転アナログ入力波形を受け取り、増幅する。ソースドライバは、ディスプレイに所望の値を供給するドライバ出力の物理的位置に対応する適切な時点で入力波形をサンプリングする。この実施形態では、出力ドライバのサンプル値についてのＶソース＋及びＶソース−を求め、サンプリングした出力を正・負のピーク検出器に通してから、平均することによってヌル電圧成分を得ることが必要になると考えられる。
最大・最小電圧のレベルは、これらの電圧レベルを加算して和信号を発生する表示加算回路５０２によって得られる。次に、この和信号は平均除算器回路５０４、好適には分圧器に供給されて、２分割することにより平均が得られる。しかしながら、平均除算器回路５０４は、ソースドライブ信号Ｓ_nに基づき共通電極１１４のためのベースラインヌル電圧を確立する任意の構成で実施することが可能である。
他方、寄生キャパシタンス補償信号発生器４０２は、ゲートに印加されるゲート駆動信号Ｇ_nに対するＴＦＴ２０８のゲートとソースとの間の寄生キャパシタンスの作用に対応した信号を適切な形で発生する。この寄生キャパシタンスはゲートとソースとの間の分圧器として作用するので、適切な共通電極電圧は、ディスプレイドライバ回路１０８により発生するゲート駆動信号Ｇ_nの大きさに反比例する。このように、共通電極制御回路１１０は、ディスプレイドライバ回路１０８により発生するゲートドライブ信号Ｇ_nを表す信号を適切な形で受け取って、共通電極１１４に印加される電圧をＧ_nの大きさに反比例させて調節する。
この実施形態では、寄生キャパシタンス補償信号発生器４０２は、現在のゲートドライブ信号Ｇ_nの電圧に基づいて信号を供給し、ゲートドライブ信号Ｇ_nがＴＦＴ２０８のゲートに印加される際のゲート-ソース間の寄生キャパシタンスの影響を補償する信号を発生する。例えば、ゲートドライブ信号Ｇ_nは適切に整流される。交流ゲートドライブ信号Ｇ_nを整流するために任意の適切な整流器（図示省略の）を具備することができる。ゲートドライブ信号Ｇ_nは、ディスプレイドライバ回路１０８から直接得ることもできれば、ＬＣＤ１００のディスプレイドライバ回路１０８の出力からフィードバック回路を介して得ることもできる。寄生キャパシタンス信号発生器４０２に供給される信号は、好適には実際のゲートドライブ信号Ｇ_nであるが、ゲートドライブ信号Ｇ_nを表す、あるいはこれに対応する任意の処理された信号であってもよい。
整流信号は、整流信号を適切なゲート寄生定数で割る寄生キャパシタンス補償回路５０６に供給される。ゲート寄生定数は、ＬＣＤ１００の構成に基づいて、好適にはＬＣＤ１００の組立時に工場で決定され、通常約１０の大きさである。ゲート寄生キャパシタンスは、主としてＴＦＴの製造時起こるミスアラインメントによって左右される。例えば、ゲート寄生定数は、ゲート絶縁体の厚さ及びＴＦＴ２０８のアラインメントの関数であり、これらは両方ともＬＣＤ１００の製造プロセスの間に設定される。ゲート寄生キャパシタンスは、主として他のＴＦＴの製造時起こるミスアラインメントによって影響される。寄生ゲート定数の主要因は：ゲートドライブ電圧（ピーク-ピーク）の変化率（Ｃ（ｄＶ／ｄｃ））のメーカー公差変動によるＣ_storageの製造公差変動に起因するＣ_asの変動である。その結果、ゲート寄生定数は適切に調節可能であり、この定数に関する適切な値をＬＣＤ１００の組立て時に決定し、それに応じて設定することが可能である。あるいは、他の何らかの適切な仕組みを設けて、適切なゲート寄生定数を求めると共に、適切な寄生キャパシタンス補償信号を発生させることも可能である。このように、全てのＬＣＤ１００は、適切なゲート寄生定数を用いて動作するように個々に調整することが可能である。
同様に、温度補償信号発生器４０４は、温度の関数として液晶層１０６のキャパシタンスを表す信号を適切な形で発生する。液晶層１０６の温度の変動は、液晶層１０６の誘電特性及び抵抗の変化を誘発し、その結果ディスプレイ電極２０６と共通電極１１４との間のセルキャパシタンス及び時間定数の変化を生じさせる。誘電特性が異なると、ゲート、ドレイン及びソースの寄生キャパシタンスによって形成される容量性分圧器及び液晶層のキャパシタンスに変化が生じ得る。温度補償信号発生器４０４は、液晶層１０６の温度の変動に従い共通電極１１４電圧を調整することによって適切なヌル電圧を維持するための適切な信号を発生する。
温度信号発生器４０４は、ＬＣＤ１００と関連した温度センサ４０８から信号を受信する。温度センサ４０８は、生の温度信号を発生し、この信号は温度補償信号発生器４０４に供給される。温度センサ４０８は、市販の熱電対のような温度に応じた信号を発生する任意の適切な形態のセンサで構成することができる。温度補償信号発生器４０４に印加される信号は、適切な形態としては、温度センサ４０８により発生した生信号よりなるが、温度センサ４０８により発生する信号に対応する処理された信号を用いることも可能である。温度センサ４０８により発生する信号は、液晶層１０６の温度を表す、あるいはこれに対応する任意の種類の信号とすることができる。ここで説明する実施形態においては、温度センサ４０８は液晶層１０６の温度と共に実質的に線形に変化する電圧を持つ信号を発生する。
温度センサ４０８から供給された信号は、温度補償信号発生器４０４により処理されて、液晶層１０６の温度に対応した信号が得られ、この信号は共通電極１１４に印加される電圧をそれに従って制御するために使用することができる。例えば、温度信号発生器４０４は、温度センサ４０８から供給された信号を温度定数によって割る分圧器回路のような温度除算器回路５０８からなる。温度定数は、好適には、ＬＣＤ１００の液晶の種類及びＬＣＤ１００の構成に基づいてあらかじめ選択された定数よりなり、通常−４０℃から＋８５℃の範囲で約１５０ｍＶ／℃程度である。
表示信号平均化回路４００、寄生キャパシタンス補償信号発生器４０２及び温度補償信号発生器４０４によって発生する信号はコンバイナ回路４０６に供給される。コンバイナ回路４０６は、共通電極１１４に印加される電圧を、例えば表示信号平均化回路４００、寄生キャパシタンス補償信号発生器４０２及び温度補償信号発生器４０４より供給される３つの信号に従って制御するための回路を適切な形で具備する。例えば、コンバイナ回路４０６は、あらかじめ選択されたアルゴリズムと入力に供給される信号とに従って共通電極１１４の電圧を制御するマイクロプロセッサで制御される回路で構成することが可能である。
しかしながら、この実施形態では、コンバイナ回路４０６は、適切な形態として、コンバイナ加算回路５１０及び増幅器５１２よりなる。寄生キャパシタンス補償信号発生器４０２及び温度補償信号発生器４０４は、コンバイナ加算回路５１０に接続され、この加算回路５１０は２つの信号の和に相当する信号を適切に発生する。コンバイナ加算回路５１０は、任意の適切な加算回路で構成することができる。
コンバイナ加算回路５１０からの和信号及び表示信号平均化回路４００からの平均表示信号は、増幅器５１２に供給され、増幅器５１２はコンバイナの和信号及び平均表示信号に従って適切な共通電極１１４の電圧を発生する。この実施形態では、増幅器５１２は、非反転入力と反転入力を持つ普通の演算増幅器で構成される。平均表示信号は非反転入力に供給され、コンバイナ和信号は反転入力に供給される。
増幅器５１２はユニティ利得が得られるよう適切に構成されており、これによって、増幅器５１２は、平均表示信号からコンバイナ加算回路５１０からの和信号を減じた大きさに相当するコンバイナ信号を発生するようになっている。コンバイナ信号は、その後共通電極１１４に印加することができる。あるいは、コンバイナ信号は、フィルタ・増幅器回路のような適切な回路に供給して、コンバイナ信号に従って共通電極１１４に印加される信号を作り出すようにしてもよい。このように、共通電極１１４の電圧は、主要因に起因する共通電極１１４の電圧の変動を補償するよう調整される。
この構成においては、共通電極制御回路１１０は、共通電極１１４に印加される電圧を液晶層１０６の両面間における差電荷の予期外の蓄積に影響を及ぼす最も有力な要因に従って動的に調整する。共通電極制御回路１１０は、ディスプレイドライバ回路１０８によって供給されるＬＣＤ１００を駆動するための最大・最小信号を監視する。例えば電源装置の過負荷状態のためにソースドライブ信号Ｓ_nのレベルが下がった場合、共通電極制御回路１１０は、共通電極電圧が最大・最小ソースドライブ信号Ｓ_nの平均となるように、共通電極１１４に印加される電圧を自動的に調整する。
ソースドライブ信号Ｓ_nを監視する他、共通電極制御回路は、さらに、液晶層における寄生キャパシタンス及びキャパシタンスの変動を補償するように共通電極電圧を調整するよう構成される。特に、ゲートドライブ信号Ｇ_nは、ＴＦＴ２０８のゲートとソースとの間に形成される分圧器の大きさを検知するために、共通電極制御回路１１０によって監視される。共通電極１１４に印加される電圧は、ゲートに印加される実際の電圧を補償するよう比例調整される。同様に、液晶層の温度が変化する際、共通電極制御回路１１０は温度を監視し、共通電極１１４に印加される電圧をそれに応じて自動的に調整する。
上記の本発明の駆動回路においては、共通電極１１４の電圧におけるある特定の変化の必要を生じさせ得る主要または一次入力変数を用いて共通電極１１４の信号が設定される。従って、電圧レベルの変化を小さくするためにそれらの変化を生じさせる偏差を追跡する間に共通電極１１４の電圧を制御することが可能になる。その結果、長期残像が生じる機会が少なくなり、ＬＣＤ１００の温度に対する性能が改善される。さらに、ＬＣＤ１００の寿命を長くすることが可能である。
以上、本発明の原理及びその実地応用について説明するために、種々の実施形態を選択し、説明することによって当業者が各特定の途に適した種々の実施態様で、また種々の修正態様によって最も良く本発明を使用できるようにすることを期した。本発明の範囲は、本願添付の特許請求の範囲の記載によって決定されるものである。

Claims (4)

1. 第１の基板上に配置されたディスプレイ電極と、ディスプレイ電極を駆動するためのディスプレイドライバ回路と、第２の基板上に配置された共通電極と、第１と第２の基板間に配置された液晶層とを具備する液晶表示装置のための共通電極制御回路であって、
   ディスプレイドライバ回路によってディスプレイ電極に供給される、詳しくは、ソース線に供給される最小と最大のソースドライブ電圧（Ｖソース−とＶソース＋）の平均値に基づいて共通電極に供給されるドライブ信号を調整する表示信号平均化回路と、
   ディスプレイドライバ回路によってディスプレイ電極に供給されるゲートドライブ信号Ｇｎに基づいて共通電極に供給されるドライブ信号を調整する寄生キャパシタンス補償信号発生器とを有し、共通電極に供給されるドライブ信号はゲートドライブ信号Ｇｎに反比例して調整されることを特徴とする共通電極制御回路。
2. 表示信号平均化回路は、正極性と負極性のいずれのモードであっても画素をフルブラックまたはフルホワイトに駆動するための最小と最大のソースドライブ電圧（Ｖソース−とＶソース＋）信号を受け、それらの信号の大きさを加算して和信号を発生する表示加算回路と平均値を得るために和信号を２分割する平均除算器回路とを具備し、共通電極に供給されるドライブ信号はその平均値に比例して調整されることを特徴とする請求項１記載の共通電極制御回路。
3. 更に、液晶層の検出温度に基づいて共通電極に供給されるドライブ信号を調整する温度補償信号発生器を有することを特徴とする請求項１記載の共通電極制御回路。
4. 更に、表示信号平均化回路と寄生キャパシタンス補償信号発生器と温度補償信号発生器とから入力を受けるコンバイナ回路を有し、このコンバイナ回路は最小と最大のソースドライブ信号Ｓｎの平均値とゲートドライブ信号Ｇｎと液晶層の検出温度とに基づいて共通電極に供給されるドライブ信号を調整することを特徴とする請求項３記載の共通電極制御回路。

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