JP4567838B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像機器やコンピュータなどの情報機器のディスプレイに用いられる液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置の発展は目覚ましく、カーナビゲーションやノート型パソコン等の表示装置として必要不可欠なデバイスとなり、デスクトップ型パソコンや20インチクラスのテレビジョンの表示装置としても使用され始めている。これからも、多様な分野に利用され、液晶表示装置の市場はますます拡大していくものと思われる。
【0003】
図9にこの従来の液晶表示装置の構成図を示す。この従来の液晶表示装置はドット・インバージョン(ドット反転ともいう)方式を用いたものである。図9の液晶表示装置は液晶パネル15、信号線駆動回路16、走査線駆動回路17、駆動電源回路101、γ補正回路102、制御回路23から構成される。液晶パネル15は走査線11と信号線12とが一方の基板にマトリックス状に配設され、その交点を画素12とし、液晶層を挟んで第1,第2の共通電極10,14が形成されている。画素にはTFT(薄膜トランジスタ)が配置される。
【0004】
図10は画素13の等価回路を示すものである。図10において、S,G,Dは夫々TFTのソース電極、ゲート電極、ドレイン電極を示す。ソース電極Sは信号線12に接続され、ゲート電極Gは走査線11に接続され、ドレイン電極Dは画素電極に接続される。画素電極と対峙して第2の共通電極14(対向電極ともいう)が配置され、画素電極と第2の共通電極間に液晶を封入し液晶セルLCが形成される。Clcは画素電極と第1の共通電極10とに形成される補助容量(蓄積容量という場合もある)である。
【0005】
信号線駆動回路16は信号線12を駆動し画素13に画像信号に対応した駆動電圧を印加するものである。走査線駆動回路17は走査線11を駆動して画素13に配置されたTFTのゲートをON/OFFするものである。これ以降、TFTのゲートをON/OFFする駆動電圧をVgon とVgoffと表記する。信号線駆動回路16,走査線駆動回路17により液晶パネル15を線順次駆動する。
【0006】
制御回路23は液晶表示装置に入力される水平同期信号、垂直同期信号、クロック、画像データ信号等(図9ではSignal in と表記)から、信号線駆動回路16,走査線駆動回路17の制御信号やデータ信号を生成するもので、ゲートアレイ等のLSIから構成される。
【0007】
γ補正回路102は液晶パネル15の駆動電圧に対する透過率特性(以降、透過率特性と略する)を補正して、視感度に合った適正な画像を表示させるためのものである。図9の液晶表示装置は、信号線駆動回路16に画像信号処理用デジタル・アナログ・コンバータ(DAC)を備え、前記DACの参照電圧にγ補正電圧を用いる。
【0008】
図11は図9の液晶表示装置のγ補正回路102を示す回路部であり、駆動電源回路101から液晶駆動電源電圧Vadd が出力される。γ補正電圧Vc0〜Vc9は抵抗Rc0〜Rc10 により液晶駆動電源電圧Vadd を分圧したもので、第1のγ補正電圧群Vc0〜Vc4と第2のγ補正電圧群Vc5〜Vc9とからなり、信号線駆動回路16に入力される。
【0009】
図12(A)に信号線駆動回路16のγ補正電圧と入力データとの関係を表すグラフを示す。入力データは6ビットのデジタル信号の場合で、10進数で表記している。ドット・インバージョン方式であるために、図12(A)の第1の補正電圧群(Vc0〜Vc4)と第2の補正電圧群(Vc5〜Vc9)が必要である。
【0010】
図12(B)に走査線Xn上にある互いに隣り合う画素(Xn,Ym−1)、(Xn,Ym)と(Xn,Ym+1)の駆動電圧を示す。図示しないが、画素(Xn,Ym)と信号線Ym上にある隣り合う画素(Xn−1,Ym)と(Xn+1,Ym)の駆動電圧も極性が反転する。この様に、ドット・インバージョン方式は互いに隣り合う画素に極性が反転した駆動電圧を印加する方式である。1Vは垂直走査時間、Vfはフリッカ補正電圧、Vlc1 とVlc2 は液晶セルの駆動電圧レベルである。Vref は液晶パネル15の理想動作基準電圧である。第2の共通電極14に印加される実際の動作基準電圧は電圧Vcom2であるが、容量結合によって生じる突き抜け電圧等により、Vcom2は理想動作基準電圧Vref からずれる。Vcom2とVref との差分がフリッカ補正電圧Vfである。信号線駆動回路16には理想動作基準電圧Vref に対して極性の反転した駆動電圧を出力するために第1と第2のγ補正電圧群が入力される。
【0011】
図12(A)に示すように、ある画素の画像データが「00」の場合に、Vc0の補正電圧が出力されたとすれば、1V後にはVc9の補正電圧が出力される。画像データが「63」の場合にはVc4の補正電圧が、1V後にVc5の補正電圧が出力される。Vc0とVc9、あるいはVc4とVc5は理想駆動基準電圧に対して互いに極性が反転した電圧となるように設定される。他の組Vc1とVc8,Vc2とVc7,Vc3とVc6も同様であり、駆動電圧出力回路から、互いに隣り合う画素に極性が反転した駆動電圧が出力され、且つ同一画素の画素データが変化しない場合、1V毎に極性の反転した駆動電圧V1c1 ,V1c2 が出力される。このような機能は信号線駆動回路16を構成する信号線駆動用LSIに内蔵されている。「00」と「63」以外の画像データについても同様で、図12(A)に基づく補正電圧が出力される。これに基づいて信号線駆動回路16でA/D変換が行われ、図12(B)に示すように位相動作基準電圧Vref 又は実際の動作基準電圧Vcom2と対称な電圧Vlc1 ,Vlc2 が印加されることとなる。
【0012】
図11のγ補正電圧Vc0〜Vc9は、液晶を交流駆動するために、Vc0−Vc4=Vc5−Vc9、Vc1−Vc4=Vc5−Vc8、Vc2−Vc4=Vc5−Vc7、Vc3−Vc4=Vc5−Vc6を満たすように設計(抵抗等の許容誤差を含めていない)されるから、抵抗Rco〜Rc10 の精度を高くしなければならない。
【0013】
駆動電源回路101は液晶駆動電源電圧Vadd 、TFTのゲートオン/オフ電圧Vgon とVgoff、第1と第2の共通電極10,14への印加電圧Vcom2を出力する。
【0014】
図9に示すように、駆動電源回路101はVg出力回路101a、Vadd 出力回路101bとVcom2出力回路101cからなる。Vg出力回路101aはゲートオン電圧Vgon とゲートオフ電圧Vgoffを出力し、Vadd 出力回路101bとVcom2出力回路101cは夫々Vadd とVcom2を出力する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ドット・インバージョン方式による駆動では、隣り合う画素に極性が反転した駆動電圧を印加するから、液晶表示装置のフリッカ(ちらつきともいう)を非常に小さくでき、表示品位の高い液晶表示装置を実現できる。一方、動作基準電圧(Vcom2)を直流電位にしなければならないために、信号線駆動電圧範囲が大きくなる。よって、信号線駆動回路16を構成する駆動LSIの耐圧は高くなるから、駆動LSIのチップサイズが大になり、コストもアップする。
【0016】
低電圧駆動が可能な液晶を用いれば、信号線駆動電圧範囲を小さくできコストアップを抑制できるが、低電圧駆動用液晶を用いた液晶パネルの駆動電圧に対する透過率特性(以降、透過率特性と略する)は急峻であるために、周囲温度によって透過率特性がシフトする(以降、これを液晶パネルの温度特性と略す)。液晶表示装置に透過率特性が急峻な液晶パネルを用いた場合には、周囲温度によって液晶表示装置の階調表示が変化し、適正なコントラストが得られなくなり画質が劣化する。
【0017】
又ドットインバージョン方式は互いに異なる画素に極性が反転した駆動電圧を加えることにより、フリッカを小さくして画質を向上できるために用いられる。
そのために極性に応じた動作基準電圧を必要とする。動作基準電圧は液晶パネルの動作を定めるものであるから、変動した場合には、フリッカやクロストーク等が発生し画質に影響を与えるだけでなく、液晶パネルの信頼性に悪影響を与えるが、ドットインバージョン方式では動作基準電圧を複数必要とし、しかもトラッキングがとれている必要がある。
【0018】
このため動作基準電圧は高精度で安定度が高いものが必要となる。しかしトラッキング・エラーの小さい動作基準電圧を得るには、複雑な回路を必要としコストアップする。そして安価に高精度の多数の基準電圧を得ることは難しいという欠点があった。
【0019】
本願の請求項1〜6の発明は、このような従来の問題点を解決するものであって、ドット・インバージョン方式の液晶表示装置に透過率特性が急峻な液晶パネルを用いた場合にも、周囲温度の影響による階調表示の変化を最小限に止めて、高品位の画質を表示することができる液晶表示装置を提供するものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項1の発明は、ドット・インバージョン方式の液晶表示装置であって、複数の信号線と走査線とを交差して設け、前記信号線と走査線との各交点にTFTをマトリックス状に配置した液晶パネルと、前記液晶パネルの走査線を駆動する走査線駆動回路と、γ補正電圧を参照電圧にして、デジタル画像信号を信号線駆動電圧に変換するデジタル・アナログコンバータを具備した信号線駆動回路と、を備えた液晶表示装置において、前記液晶パネルの温度をTとして液晶パネルの温度特性を補償する補償電圧V(T)(標準温度ToのときV(To)=0)を発生する温度補償電圧発生回路と、前記温度補償電圧発生回路から出力される温度補償電圧に基づいて液晶パネルの理想動作基準電圧Vref を基準として、電圧V1とV2及び電圧V3とV4はV2>V1>Vref >V3>V4を満たしてトラッキングされたものであって、第1〜第4の基準電圧Vr1〜Vr4が次式
Vr1=V1+V(T)
Vr2=V2+V(T)
Vr3=V3−V(T)
Vr4=V4−V(T)
で与えられる基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、前記基準電圧発生回路から出力される第1,第2の基準電圧によって定まる第1のγ補正電圧群、及び前記第3,第4の基準電圧によって定まる第2のγ補正電圧群を発生するγ補正回路と、を具備し、前記信号線駆動回路は、前記第1,第2のγ補正電圧群の補正電圧に基づいてデジタル画像信号をD/A変換した信号線駆動電圧によって液晶パネルを駆動することを特徴とする。
液晶パネルの温度特性を実用上無視できるレベルにし、周囲温度の影響による階調表示変化を最小限として高品位の画像を表示できるという作用を有する。
【0021】
本願の請求項2の発明は、請求項1の液晶表示装置において、前記電圧V1、V2、V3とV4は、トラッキング・エラーをδとすれば、V1+V3−2Vref =δ且つV2+V4−2Vref =δとして、−0.5V≦δ≦0.5Vとすることを特徴とする。
実用的なトラッキング・エラーの範囲を定めることができるという作用を有する。
【0022】
本願の請求項3の発明は、請求項1の液晶表示装置において、前記基準電圧発生回路は、液晶パネルの標準温度Toでのオフ電圧をΔ1とし、有効駆動電圧範囲をΔ2とすれば、第1〜第4の基準電圧Vr1〜Vr4として次式
Vr1=Vref +Δ1+V(T)
Vr2=Vr1+Δ2
Vr3=Vref −Δ1−V(T)
Vr4=Vr3−Δ2
の電圧を発生することを特徴とする。
【0023】
本願の請求項4の発明は、請求項1の液晶表示装置において、前記温度補償電圧発生回路は、温度範囲−20℃〜90℃の範囲内で、温度センサーにより周囲温度を検出し、前記液晶パネルの温度特性を補償する前記補償電圧V(T)を発生するものであることを特徴とする。
液晶表示装置の温度補償範囲を定めることができるという作用を有する。
【0024】
本願の請求項5の発明は、請求項1の液晶表示装置において、γ補正回路は、前記第2の基準電圧と第1の基準電圧間に第1の抵抗から第nの抵抗を順に直列に接続し各接続点より前記第1のγ補正電圧群を出力する第1の分圧回路と、第3の基準電圧と第4の基準電圧間に第n+1の抵抗から第2nの抵抗を順に直列に接続し、各接続点より前記第2のγ補正電圧群を出力する第2の分圧回路とを含んで構成され、前記第1と第2nの抵抗の抵抗値、前記第2と第2n−1の抵抗の抵抗値、・・・前記第nと第n+1の抵抗の抵抗値を夫々等しくしたことを特徴とする。
簡単な構成のγ補正回路により、温度補償された精度の高いγ補正電圧を得ることができるという作用を有する。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態における液晶表示装置について図面を参照しつつ説明する。尚、従来の液晶表示装置の構成と同一部分には同一の符号を付している。
【0027】
(実施の形態1)
図1には発明の実施の形態1における液晶表示装置の構成図を示す。図1の液晶表示装置は図9に示す従来の液晶表示装置と同じく、線順次駆動によるドット・インバージョン方式の駆動による液晶表示装置である。本図において、液晶パネル15、制御回路23、信号線駆動回路16及び走査線駆動回路17は図9と同一であるので説明は省略する。
【0028】
駆動電源回路20にはVg出力回路20a、Vadd出力回路20b、Vcom出力回路20cに加えて、温度補償電圧発生回路20dと第1,第2,第3及び第4の基準電圧を発生する基準電圧発生回路20eが新たに備えられている。Vg出力回路20aはゲートオン電圧Vgon とゲートオフ電圧Vgoffを走査線駆動回路17に出力し、Vadd 出力回路20bは信号線駆動回路16の駆動電源電圧Vadd を出力する。Vddは駆動回路16,17のロジック電源電圧で、液晶表示装置の電源電圧Vinを用いる。
【0029】
Vcom 出力回路20cは第1と第2の共通電極10,14に夫々Vcom1とVcom2を出力するものである。温度補償電圧発生回路20dは周囲の温度を検出する温度センサーTSからの信号に基づいて、液晶パネルの温度特性を補償する補償電圧V(T)を発生するものである。基準電圧発生回路20eには補償電圧V(T)が入力され、γ補正回路21に液晶パネルの温度特性を補償する第1,第2,第3及び第4の基準電圧を出力する。
【0030】
γ補正回路21は信号線駆動回路16に備えられたDACの参照電圧として用いられるγ補正電圧を出力するもので、第1と第2の基準電圧間に挿入される第1の分圧回路21aと第3と第4の基準電圧間に挿入される第2の分圧回路21bからなる。第1の分圧回路21aから第1のγ補正電圧群が出力され、第2の分圧回路21bから第2のγ補正電圧群が出力され、γ補正電圧線22により信号線駆動回路16に入力される。
【0031】
液晶パネル15の駆動は、理想動作基準電圧Vref を基準として交互に極性の反転した駆動電圧を加える交流駆動であるが、極性の反転した駆動電圧を出力するためには、第1と第2のγ補正電圧群が必要である。第1のγ補正電圧群により+極性の駆動電圧を出力するとすれば、−極性の駆動電圧は第2のγ補正電圧により出力されるのである。
【0032】
標準温度Toのとき(一般的には20℃、あるいは25℃)、基準電圧発生回路20eは第1の基準電圧Vr1としてV1、第2の基準電圧Vr2としてV2、第3の基準電圧Vr3としてV3、第4の基準電圧Vr4としてV4を出力する。ここで液晶駆動の原理に基づく第1〜第4の理想的電圧基準電圧(理論値)を、V1i,V2i,V3i,V4iとすれば、液晶交流駆動の原理から次の式(1)が成り立つ。kは定数とする。
V2i=V1i+k
V4i=V3i−k
V1i+V2i−2Vref =0
V3i+V4i−2Vref =0
・・・(1)
最もV1iとV3iが理論値であれば、V2i,V4iは理論値になることはこの式(1)から明らかである。式(1)でV1iとV2iが、V1i+V2i−2Vref =0を満たすこと、V3iとV4iが、V3i+V4i−2Vref =0を満たすことを、V1iとV2i、V3iとV4iがトラッキングされ、トラッキング・エラーδが0であるという。
【0033】
しかしながら電子回路部のバラツキや液晶パネルの特性によって、トラッキング・エラーδが生じる。よって表示装置で用いられる標準温度Toでの第1〜第4の基準電圧V1〜V4を出力する場合、トラッキング・エラーδを含んだ(2)で表される。第1〜第4の基準電圧を出力する基準電圧発生回路20eはトラッキング電圧出力回路とも言える。
V2=V1+k
V4=V3−k
V1+V2−2Vref =δ
V3+V4−2Vref =δ
−δ≦(V2−V1)+(V3−V4)≦δ
・・・(2)
このように所定範囲のトラッキング・エラーを有するものも含めてトラッキングがとれているという。
【0034】
基準電圧V2はV1に定数kを加算した電圧であり、基準電圧V4はV3に定数kを減算した電圧である。式(1)の電圧V2とV4には回路で発生する誤差電圧は含めていない。この誤差電圧はトッラキング・エラーδに含める。
【0035】
標準温度Toと異なる温度Tの場合に、基準電圧発生回路20eは第1の基準電圧Vr1としてV1に補償電圧V(T)を加算した電圧、第3の基準電圧Vr3としてV3にV(T)を減算した電圧をトッラキング・エラーδ範囲内で出力する。従って、これらの関係は式(3)で表される。
T=Toでは、V(To)=0として、
Vr1=V1+V(T)
Vr2=V1+V(T)+k
Vr3=V3−V(T)
Vr4=V3−V(T)−k
Vr1+Vr2−2Vref =δ
Vr3+Vr4−2Vref =δ
−δ≦(Vr2−Vr1)+(Vr3−Vr4)≦+δ
・・・(3)
【0036】
このように温度補償された第1〜第4の基準電圧Vr1〜Vr4はγ補正回路21に入力される。γ補正回路21は第1と第2の分圧回路21a,21bにより構成されるが、その一例を図2に示す。図2に示すように、抵抗Rcp0 〜抵抗Rcp5 は第2の基準電圧と第1の基準電圧間に挿入される第1の分圧回路21aを構成し、その各接続点からの出力電圧Vcp0 〜Vcp4 は第1のγ補正電圧群である。同様に、抵抗Rcm0 〜抵抗Rcm5 は第3の基準電圧と第4の基準電圧間に挿入される第2の分圧回路21bで、その各接続点からの出力電圧Vcm0 〜Vcm4 は第2のγ補正電圧群である。図12(A)の補正電圧Vc0〜Vc4は、夫々Vcp0 〜Vcp4 に対応し、Vc5〜Vc9は夫々Vcm0 〜Vcm4 に対応する。第1と第2のγ補正電圧群は、液晶表示装置の画質が最適となるように抵抗Rcp0 〜抵抗Rcp5 、抵抗Rcm0 〜抵抗Rcm5 を定めればよい。これは従来例に準じたものであるが、図10に示す従来例ではγ補正電圧の誤差には11個の抵抗(Rc0〜Rc10 )の精度が累積加算される。これに対して図2では、第1と第2のγ補正電圧が独立して設定でき、γ補正電圧の誤差は6個の抵抗の精度が累積加算されるので、設定が簡易になり精度が向上するという特徴がある。γ補正電圧は従来例と共に第1と第2の補正電圧数が夫々5個の場合を一例としたが、必要に応じて増減できることはいうまでもない。
【0037】
次に第1〜第4の基準電圧Vr1〜Vr4について図3と図4を用いて詳細に説明する。図3は液晶表示装置の温度をパラメータとした駆動電圧に対する輝度特性(これ以降、温度特性と略する)の一例を示す図であり、図4は液晶パネルの温度補償の一例を示す説明図である。ここで、液晶表示装置の駆動電圧に対する輝度特性(これ以降、輝度特性と略する)は、液晶表示装置に用いられる液晶パネルの透過率特性を基にするから、これらはほぼ同じと見なせ、本願では液晶パネルの透過率特性と液晶表示装置の輝度特性は同じものとして扱う。ここでの駆動電圧とは液晶に印加される電圧である。
【0038】
液晶表示装置の輝度特性は図3に示すようにノーマリホワイトとノーマリブラックの2つのタイプがあるが、いずれも標準温度Toを基準として、温度T1とT2では(T2>T1)特性曲線の形状が一定のまま駆動電圧の範囲が変化する温度特性を示す。一般的に液晶パネルは負の温度特性を示す。標準温度Toにおいて、Vwa(あるいはVna)は液晶表示装置の輝度が実用レベルで最小となる駆動電圧、Vwbは最大となる駆動電圧であり、Vwa(あるいはVna)を液晶パネルのオフ電圧、Vwb(あるいはVnb)を液晶パネルのオン電圧とする。図3より、液晶表示装置は、温度ToからT1に変化した場合に、液晶パネルのオン電圧とオフ電圧は共にプラスにVw1(あるいはVn1)シフトし、温度ToからT2に変化した場合に、マイナスにVw2(あるいはVn2)シフトする温度特性を持つと表せる。
【0039】
液晶表示装置が上記の温度特性を持つため、標準温度で適正な階調を表示したとしても、駆動電圧が一定の条件で周囲温度が変われば、適正な階調表示とならない。温度による階調表示変化が視認されない程、輝度特性の勾配が緩やかであれば、液晶表示装置に温度補償を施さなくても実用的に満足する画質が得られるが、低電圧駆動化を図るために、特性曲線の勾配が急峻な液晶パネルを用いた場合には、液晶表示装置に温度補償を施さなければ良好な画質が得られなくなる。
【0040】
図3に示す温度特性を有する場合には、適正な画像を表示するために、周囲温度に対応した駆動電圧を液晶に印加しなければならない。ここで、液晶パネルの有効駆動電圧範囲をVwa−Vwb(あるいはVnb−Vna)=Δ2とし、液晶パネルのオフ電圧Vwa(あるいはVna)をΔ1と定める。液晶表示装置に入力される画像データ信号を視感度に適合した液晶パネルの有効駆動電圧範囲の駆動電圧となる様に変換すれば、これをγ補正というが、良好な画質が得られる。前記したように、信号線駆動回路16に備えられたDACの参照電圧にγ補正電圧を用いてγ補正は成されるから、γ補正電圧に液晶パネルの温度特性を打ち消す温度特性を持つようにすれば、液晶表示装置の温度補償ができるのである。
【0041】
よって、温度Tをパラメータに含む第1〜4の基準電圧Vr1〜Vr4を次式(4)に示す電圧に設定すれば、液晶表示装置の温度補償が実現される。
※T=Toのとき、V(T)=0とし、
V1=Vref +Δ1
V3=Vref −Δ1
k=Δ2
に定めれば、式(3)より
第1の基準電圧:Vr1(T)=Vref +Δ1+V(T)、
第2の基準電圧:Vr2(T)=Vr1(T)+Δ2
第3の基準電圧:Vr3(T)=Vref −Δ1−V(T)
第4の基準電圧:Vr4(T)=Vr3(T)−Δ2
※駆動電源回路のトラッキング・エラーδとして、
V1+V2−2Vref =δ、V3+V4−2Vref =δ
−δ≦(V2−V1)+(V3−V4)≦δ
・・・(4)
【0042】
図3の温度特性の補償電圧V(T)は、V(To)=0で、V(T1)=−Vw1(あるいは−Vn1)に、V(T2)=Vw2(あるいはVn1)に定めればよい。
図4に示す液晶パネルの温度特性は、輝度を一定にして、標準温度To(図では25℃)の駆動電圧を基準として温度によるシフト電圧を動作点の変化として縦軸にとりプロットしたものである。従って、図4の液晶パネルの温度特性を打ち消す特性のV(T)により駆動電圧を補償すれば、図4に示すような温度の影響を受けない補償した液晶パネルの特性が得られる。サーミスタ等の温度センサーTSと温度補償電圧発生回路20dにより、実用的には十分な特性のV(T)を得ることができる。
【0043】
トラッキング・エラーδは基準電圧発生回路に用いられる半導体や抵抗等の電子部品のバラツキにより生じる。バラツキがない電子部品などは存在しないために、δは必ず生じる。δが大である場合には、画面にフリッカが発生したり、液晶パネルにメモリ効果が発生するなどの画質劣化を招いたり、液晶パネルの信頼性が低下する。理想的にはδが小さいほど好ましいことはいうまでもないが、|δ|が0.3〜0.5V以内であれば実用上支障が無いことが、各種のデータから確認されている。
【0044】
温度Tの範囲は液晶表示装置の使用環境に依存する。パーソナルコンピュータ等の表示装置は屋内で用いられるから使用温度範囲は小さい。一方車載用のカーナビゲーション・システムや、携帯端末機器の表示装置は屋外でも使用されるから使用温度範囲は広くなるが、液晶表示装置の温度補償範囲は−20℃〜90℃であれば十分である。尚、標準温度Toは20℃〜25℃の値であることが多い。
【0045】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では駆動電源回路の構成が実施の形態1と異なっており、その他は同一であるので説明を省略する。前記したように、液晶パネルは第1と第2のγ補正電圧群により交流駆動されるから、式(5)の関係式を満たさねばならない。式(5)は図2の第1と第2のγ補正電圧群の数をx個に拡張したものであり、図2の場合はx=5である。
Vcp0 −Vcpx =Vcm0 −Vcmx
Vcp1 −Vcpx =Vcm0 −Vcmx-1


Vcpx-1 −Vcpx =Vcm0 −Vcm1
・・・(5)
式(5)に基づき抵抗Rcp0 〜Rcpx とRcm0 〜Rcmx との関係が求められ、式(6)を得る。
Σ=Rcp0 +Rcp1 〜+Rcpx-1+Rcpx
=Rcm0 +Rcm1 +〜+Rcmx-1 +Rcmx
であれば、
Rcp1 =Rcmx-1 、Rcp2 =Rcmx-2 、…、Rcpx-2 =Rcm2 、Rcpx-1 =Rcm1 でRcpo +Rcpx =Rcm0 +Rcmx ・・・(6)を満たす。
Rcp0 =r0、Rcp1 =r1 、Rcp2 =r2 、Rcp3 =r3 、Rcp4 =r4 、Rcp5 =r5 であるn=5の場合については、式(6)から、Rcm1 =r4 、Rcm2 =r3 、Rcm3 =r2 、Rcm4 =r1 、でr0+r5=Rcm0 +Rcm5 となる。
【0046】
ここで、Rcpo 、Rcpx 、Rcm0 とRcmx を夫々第1〜第4の基準電圧源の内部抵抗とし、抵抗Rcp1 〜Rcpx-1 やRcm1 〜Rcmx-1 よりも十分に小さい値とすれば、Rcpo =Rcpx =Rcm0 =Rcmx =0とできる。実際、抵抗Rcp1 〜Rcpx-1 とRcm1 〜Rcmx-1 は数百Ωであるのに対して、抵抗Rcp1 〜Rcpx-1 とRcm1 〜Rcmx-1 は数Ω以下であり、この条件を満たす。図2では、第1の基準電圧をVcp4 、第2の基準電圧をVcp0 、第3の基準電圧をVcm0 、第4の基準電圧をVcm4 とすることである。
【0047】
式(6)から、γ補正回路は、第2の基準電圧と第1の基準電圧間に第1の抵抗から第nの抵抗を順に直列に接続した第1の分圧回路と、第3の基準電圧と第4の基準電圧間に第n+1の抵抗から第2nの抵抗を順に直列に接続した第2の分圧回路とにより構成し、第nと第n+1,第n−1と第n+2、・・・、第1と第2nの抵抗の抵抗値を夫々同一とすれば、γ補正回路は簡易な構成になる。
【0048】
γ補正電圧は、第2の基準電圧と前記第1の分圧回路の隣接する抵抗間の電圧の夫々と第1の基準電圧とを第1のγ補正電圧群とし、第3の基準電圧と前記第2の分圧回路の隣接する抵抗間の電圧の夫々と第4の基準電圧とを第2のγ補正電圧群とすることによって得ることができる。
【0049】
第1〜第4の基準電圧は演算増幅器により出力される。その出力抵抗値(基準電圧源の内部抵抗である)は数Ω以下で、前記の第1抵抗から第n抵抗までの総和は、各抵抗値を数百Ω以上とすれば、無視できる出力抵抗値であるが、式(6)によれば、第1の基準電圧源の内部抵抗と第2の基準電圧源の内部抵抗との和と第3の基準電圧源の内部抵抗と第4の基準電圧源の内部抵抗との和は概ね等しいことが望ましい。この様に、実施の形態2によれば、簡易な構成のγ補正回路により精度の高いγ補正電圧が得られる。
【0050】
図5には発明の実施の形態2における液晶表示装置の駆動電源回路40の構成図を示すもので、その他の部分は図1の液晶表示装置と同様である。この駆動電源回路40は、第1の共通電極の駆動電圧を出力するVcom1出力回路41、第2の共通電極の駆動電圧を出力するVcom2出力回路42、フリッカ制御電圧Vf発生回路43、理想動作基準駆動電圧Vref 出力回路44、液晶パネルのオフ電圧Δ1発生回路45、液晶パネルの有効駆動電圧の範囲Δ2発生回路46、温度センサーTSを備えた温度補償電圧V(T)発生回路47、第1,第2,第3と第4の基準電圧発生回路48〜51、信号線駆動電圧の電源電圧Vadd 出力回路52、TFTのゲートオフ電圧Vgoff出力回路53とTFTのゲートオン電圧Vgon 出力回路54とから構成される。
【0051】
液晶パネル駆動の原理から、理想動作基準駆動電圧Vref は信号線駆動電圧の電源電圧Vadd のほぼ1/2である。Vcom2出力回路42はVcom2=Vref ±Vfを出力し、Vfを調整して画面のフリッカを最小にするものである。液晶パネルによっては、第1と第2の共通電極を接続して一つの電極とするもの、あるいは、第1の共通電極のみとするものがあり、これらの場合はVcom2出力回路は不要である。
【0052】
第1の基準電圧発生回路48はVref にΔ1とV(T)とを加算した第1の基準電圧を出力し、第2の基準電圧発生回路49は前記第1の基準電圧にΔ2を加算した第2の基準電圧を出力し、第3の基準電圧発生回路50はVref にΔ1とV(T)とを減算した第3の基準電圧を出力し、第4の基準電圧発生回路51は前記第3の基準電圧にΔ2を減算した第4の基準電圧を出力するものである。
【0053】
図6〜8に駆動電源回路40の回路図の一例を示す。Vgon 出力回路54、Voff 出力回路53、Vdd出力回路52は制御回路Cとトラッキング,トランス等を含むスイッチング電源である。Vcom2出力回路42においてVRはフリッカを最小とするVcom2を設定するものである。温度補償電圧V(T)発生回路47は温度センサーにサーミスタTHを用い、THとR25とR26を組み合わせて最適な補償電圧を発生させる。VR2により標準温度ToでV(T)=0に設定する。こうすれば図4に示す温度補償を実現できる。
【0054】
図8において、48,49は第1と第2の基準電圧発生回路、50,51は第3と第4の基準電圧発生回路である。これらの基準電圧発生回路48〜51は加算回路と減算回路とを組み合わせたものである。Op1〜Op12は演算増幅器である。抵抗R9とR10の値が図8に示すΔ1in入力抵抗を無視でき得るような小さい値に設定できる場合、もしくはΔ1inの入力抵抗がR9より十分大きい場合、R9とR10とによる分圧電源(Δ1)をΔ1inに直接入力できるからOp1が省略できる。同様にして、R11とR12、R20とR21が図8のΔ2in、Vref inの入力抵抗の影響を受けない値に設定できれば、Op3とOp5も省略できる。Op1〜Op12を集積化してLSIにすればコンパクトな駆動回路を実現できる。ドット・インバージョン方式をとる液晶表示装置は、この構成の駆動電源回路により、周囲温度の影響を最小限に止めて高画質の画像表示をすることができるのである。
【0055】
尚、実施の形態1,2では、液晶表示装置を一例として、本願発明を説明したが、交流駆動が必要であるマトリクス型パネルを用い、参照電圧入力端子を有するDACを備えた信号線駆動回路を用いた表示装置にも適用することができる。
【0056】
又この実施の形態では液晶表示装置について説明しているが、この液晶表示装置を表示部として用いた種々の画像表示応用機器に本発明を適用することができる。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の請求項1〜6の発明によれば、理想動作基準電圧Vref に対して互いに隣合う画素に極性の反転した駆動電圧を印加する方式(ドット・インバージョン方式ともいう)の液晶表示装置に温度補償を施すことにより、液晶パネルの温度特性を実用上無視できるレベルにし、周囲温度の影響による階調表示の変化を最小限に止めて、常に高品位の画質を表示できるという効果がある。又温度補償された第1〜第4の基準電圧を用いて、γ補正電圧を発生させる構成により、温度補償された精度の高いγ補正電圧を簡単な構成で容易に低コストで得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における液晶表示装置の構成図
【図2】本発明の実施の形態1におけるγ補正回路の一例を示す回路図
【図3】液晶パネルの温度特性の一例を示す図
【図4】液晶パネルの温度補償の一例を示す説明図
【図5】本発明の実施の形態1における駆動電源回路のブロック図
【図6】本発明の実施の形態2における駆動電源回路の回路図の一例を示す図
【図7】本発明の実施の形態2における駆動電源回路の回路図の一例を示す図
【図8】本発明の実施の形態2における駆動電源回路の回路図の一例を示す図
【図9】従来の液晶表示装置の構成図
【図10】液晶パネルの画素の等価回路を示す回路図
【図11】従来の液晶表示装置に用いられるγ補正回路
【図12】信号線駆動回路16のγ補正電圧と入力データとの関係を表すグラフと走査線上の互いに隣り合う画素の駆動電圧を示す図
【符号の説明】
10 第1の共通電極
11 走査線
12 信号線
13 画素
14 第2の共通電極
15 液晶パネル
16 信号線駆動回路
17 走査線駆動回路
20,101 駆動電源回路
21,102 γ補正回路
22,103 γ補正電圧線
23 制御回路
24 データ及び制御信号線
41 Vcom1出力回路
42 Vcom2出力回路
43 フリッカー制御電圧Vf発生回路
44 Vref 出力回路
45 Δ1電圧発生回路
46 Δ2電圧発生回路
48 第1の基準電圧発生回路
49 第2の基準電圧発生回路
50 第3の基準電圧発生回路
51 第4の基準電圧発生回路
52 Vadd 出力回路
53 Vgoff出力回路
54 Vgon 出力回路
Vcom1 第1の共通電極の駆動電圧
Vcom2 第2の共通電極の駆動電圧
Vadd 信号線駆動電源電圧
Vgon TFTのゲートオン電圧
Vgoff TFTのゲートオフ電圧
VR フリッカ調整半固定抵抗
TS 温度センサー
Vwa,Vna,Δ1 液晶パネルのオフ電圧
Vwb,Vnb 液晶パネルのオン電圧
Δ2 液晶パネルの有効駆動電圧範囲
To 標準温度
Rcp0 〜Rcp5 ,Rcm0 〜Rcm5 ,R1〜R26 抵抗
VR,VR2 半固定抵抗
Vc0〜Vc9,Vcp0 〜Vcp5 ,Vcm0 〜Vcm5 γ補正電圧
δ トラッキング・エラー
Vf フリッカ制御電圧
V(T) 補償電圧

Claims (5)

  1. ドット・インバージョン方式の液晶表示装置であって、
    複数の信号線と走査線とを交差して設け、前記信号線と走査線との各交点にTFTをマトリックス状に配置した液晶パネルと、
    前記液晶パネルの走査線を駆動する走査線駆動回路と、
    γ補正電圧を参照電圧にして、デジタル画像信号を信号線駆動電圧に変換するデジタル・アナログコンバータを具備した信号線駆動回路と、を備えた液晶表示装置において、
    前記液晶パネルの温度をTとして液晶パネルの温度特性を補償する補償電圧V(T)(標準温度ToのときV(To)=0)を発生する温度補償電圧発生回路と、
    前記温度補償電圧発生回路から出力される温度補償電圧に基づいて液晶パネルの理想動作基準電圧Vref を基準として、電圧V1とV2及び電圧V3とV4はV2>V1>Vref >V3>V4を満たしてトラッキングされたものであって、
    第1〜第4の基準電圧Vr1〜Vr4が次式
    Vr1=V1+V(T)
    Vr2=V2+V(T)
    Vr3=V3−V(T)
    Vr4=V4−V(T)
    で与えられる基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、
    前記基準電圧発生回路から出力される第1,第2の基準電圧によって定まる第1のγ補正電圧群、及び前記第3,第4の基準電圧によって定まる第2のγ補正電圧群を発生するγ補正回路と、を具備し、
    前記信号線駆動回路は、前記第1,第2のγ補正電圧群の補正電圧に基づいてデジタル画像信号をD/A変換した信号線駆動電圧によって液晶パネルを駆動することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記電圧V1、V2、V3とV4は、トラッキング・エラーをδとすれば、V1+V3−2Vref =δ且つV2+V4−2Vref =δとして、−0.5V≦δ≦0.5Vとすることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 前記基準電圧発生回路は、液晶パネルの標準温度Toでのオフ電圧をΔ1とし、有効駆動電圧範囲をΔ2とすれば、第1〜第4の基準電圧Vr1〜Vr4として次式
    Vr1=Vref +Δ1+V(T)
    Vr2=Vr1+Δ2
    Vr3=Vref −Δ1−V(T)
    Vr4=Vr3−Δ2
    の電圧を発生することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 前記温度補償電圧発生回路は、温度範囲−20℃〜90℃の範囲内で、温度センサーにより周囲温度を検出し、前記液晶パネルの温度特性を補償する前記補償電圧V(T)を発生するものであることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  5. γ補正回路は、
    前記第2の基準電圧と第1の基準電圧間に第1の抵抗から第nの抵抗を順に直列に接続し各接続点より前記第1のγ補正電圧群を出力する第1の分圧回路と、
    第3の基準電圧と第4の基準電圧間に第n+1の抵抗から第2nの抵抗を順に直列に接続し、各接続点より前記第2のγ補正電圧群を出力する第2の分圧回路とを含んで構成され、
    前記第1と第2nの抵抗の抵抗値、前記第2と第2n−1の抵抗の抵抗値、・・・前記第nと第n+1の抵抗の抵抗値を夫々等しくしたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
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