JPH01126626A

JPH01126626A - 表示装置

Info

Publication number: JPH01126626A
Application number: JP28415887A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sugano; 英雄菅野; Yuji Inoue; 裕司井上; Atsushi Mizutome; 敦水留
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1989-05-18
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JP2630961B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、表示装置に関し、特に、表示パネルに強誘電
性液晶を使用した表示装とに関する。

［開示の概要］本明細書及び図面は、表示パネルに強誘電性液晶を使用
した表示装置に関し、電源部中に、複数の電圧設定情報
に基づく複数の設定電圧を保持する電圧保持回路と、定
められた固定電位との差動を得ることにより、固定電位
を基準とするプラス電位又はマイナス電位を発生させる
複数の演算増幅器とを備え、これらの設定電位を印加電
圧情報とする駆動電圧を電源部から各電極駆動部へ出力
することにより、情報電極駆動部を高耐圧化することな
く、耐圧内で有効に最大駆動電圧を出力する電位発生方
式により、駆動電圧の低下と高耐圧化に伴う動作スピー
ドの低下を防止し、更に、駆動電圧の適切な温度補償を
行う技術を開示するものである。

［従来の技術］現在、表示パネルにＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔ
ｊｃ）型液晶を使用する場合、特に走査電極と情報電極
がマトリクス状に配置されている大型表示パネルの場合
、その駆動電圧発生方法は汀通下記の如きものである。

即ち、第７図（ａ）に示すように、表示パネル７１に走
査電極駆動部７２と情報電極駆動部７３が接続されてい
て、それぞれにソース電圧ＶＤＯとドレイン電圧Ｖｓｓ
が印加されるようになっている。

ここで、第７図（ｂ）に示す如く、電圧ＶＤＤ　と電圧
ＶＳＳ　との間に複数の抵抗を直列に接続し、抵抗によ
る分圧値Ｖ２１　ＶＳＩ　Ｖ４１　Ｖ３１　Ｖ６を発生
させる０図中Ｒｖは液晶印加電圧を変えるトリマーで、
このトリマーＲｖを調整することにより分圧値ｖ２〜ｖ
６はＶＤＤ”Ｖｌを最上位電圧として伸縮する。前記走
査電極駆動部７２へは分圧値ｖ＋　＊　Ｖ２　＊　Ｖｓ
　＊　Ｖｂが供給され、前記情Ｉ’ｌｌ電極駆動部７３
へは分圧値ｖｌ、ｖ２゜Ｖ３．Ｖｌが供給される。トリ
マーＲｖはコントラストの調整に使用される。このとき
走査電極駆動部７２と情報電極駆動部７３の電源電圧と
しては（Ｖｏｏ　−Ｖｓｓ）が印加されているから、選
択時の液晶画素への印加電圧は（Ｖｌ−Ｖ２）となり、
画素への最大印加電圧は再駆動部の耐圧に依存する。普
通、耐圧は例えば１８ｖ〜２２ｖ程度が実用化されてい
て。

液晶はこの範囲内で駆動される。

一方１強誘電性液晶の駆動方法についても種々の提案が
行われていて、例えば特開昭５９−１９３４２８号公報
や特開昭Ｇｏ−３３５３５号公報において、第８図に示
すような駆動方法が示されている。第８図において、走
査電極駆動と情報電極駆動は印加電圧中心電位Ｖｃを軸
に、Ｖｌ　：　Ｖ２　：　ｌｈ　：　Ｖｌ　＝　２　：
　２　：１：ｌの固定比率を有する波形で行われ走査電
極駆動波形の振幅は（Ｖｌ−Ｖ２）であり、情報電極駆
動波形ノ振幅ｔ＊　（ｈ−Ｖｌ）　テ、即”）　（Ｖｌ
−Ｖ２）／２である０図中■は画素にかかる電界の印加
電圧であり、ΔＴはその画素の配向を反転させるのに必
要な印加時間である。ここで、ＴＮ型液晶の駆動方法と
同様に、Ｖｏｏ　（Ｖｌ　）を最上位電位に固定し、分
圧値ｖ３＋　ＶＣ＊　Ｖｌ　＊　Ｖ２を発生させて強誘
電性液晶を駆動することを考えると画素に印加可能な最
大印加電圧（ｔ　（Ｖｌ−Ｖｌ）　トｌｘる。具体的ニ
Ｖｏｏ　−Ｖｓｓ＝２２ｖとすると、Ｖ（＝　２２ｖ　
、　Ｖ３＝　１８．５ｖ　、　ＶＣ＝１１ｖ　、　Ｖａ
＝５．５　ｖ　、　ｖ２＝　Ｏｖで、画素ヘノ最大印加
電圧は１θ、５ｖとなる。

このように、駆動部の耐圧が同じ（例えば２２ｖ）であ
っても、その駆動方法の相違から、ＴＮ型液晶と強誘電
性液晶とは画素への最大印加電圧が異なり、強誘電性液
晶の方が小さくなってしまう。

［発明が解決しようとする問題点１強誘電性液晶の特性には、高速スイッチングと広い動作
温度範囲のより一層の向上が要求されているが、それら
は印加電圧への依存度が大きい。

第９図は駆動電圧と印加時間の関係を示す特性グラフで
あり、第１０図は温度と駆動電圧の関係を示す特性グラ
フである。第９図では、横軸に：１ＩＪａ図で印加電圧
Ｖとして示した駆動電圧にり、縦軸に同じく印加時間Δ
Ｔとして示したパルス幅にって、駆動電圧Ｖの変化に伴
うパルス幅ΔＴを示しているが、駆動電圧■が高いほど
パルス幅ΔＴは短くてよいことが図より判る。第１Ｏ図
では、横軸に温度↑ｅｍｐにり、横軸に駆動電圧■にっ
て、パルス幅ΔＴを固定した状態で温度変化に伴う閾値
電圧ＶＬｈを示しているが、温度Ｔｅｍｐが下降すれば
閾値電圧Ｖｔｈが上昇することが図より明らかである。

第９図及び第１０図により、印加電圧を大きくすれば、
より高速なスイッチングとより広い動作温度範囲が得ら
れることになる。

しかし、駆動に必要な駆動電圧が得られるように、耐圧
を上げた駆動部ＩＣを設計すると、情報電極駆動部にお
ける論理回路部の動作スピードが遅くなるという別な問
題が生じる。その理由は、−般に耐圧を上げる設計をす
ると、駆動部ＩＣのパターン幅及び能動素子のサイズが
大きくなり、容量成分が巨大化し、伝播遅延時間が大き
くなるためである。動作スピードが遅くなると、所定の
水平走査期間内に転送できる映像情報量が減ることにな
り、結果的に、画素数の多い大型・高精細液晶デイスプ
レィの実現が困難になってしまう。

また、第９図及び第１Ｏ図によれば、駆動電圧の制御に
関して、閾値を考慮した適切な温度補償が実施されなけ
ればならないが、その際、特に考慮しなければならない
のは、パルス幅ΔＴ、駆動電圧Ｖ等が互いに関連し合っ
た駆動条件が温度によって大きく変動し、かつ所定温度
において許容されるそれら駆動条件の範囲が狭く限定さ
れるということである。変化する温度に対してパルス幅
や駆動電圧をキメ細かに手動調整するのは、大変困難な
作業であり１時間と手間を浪費することになる。

本発明は、このような問題点に鑑み創案された　　−も
ので、情報電極駆動部を高耐圧化することなく、一般耐
圧内で有効に最大駆動電圧を出方する電位発生方式によ
り、駆動電圧の低下と高耐圧化に伴う動作スピードの低
下を防止し、更に、駆動電圧の適切な温度補償を行う強
誘電性液晶の表示装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明において、上記の問題点を解決するための手段は
、走査電極と情報電極とをマトリクス状に配設した一対
の対向電極間に光学変調素子を挟持した表示パネルと、
それらの電極を駆動する走査電極駆動部及び情報電極駆
動部と、それらの駆動部を制御する制御部と、前記各駆
動部へ電圧を供給する電源部とで成る表示装置において
、複数の電圧設定情報−に基づく複数の設定電圧を保持
する電圧保持回路と、定められた固定電位と°の差動を
１１１ることにより、固定電位を基準とするプラス電位
又はマイナス電位を発生させる複数の演算増幅器とを電
源部が備え、これらの設定電位を印加電圧情報とする駆
動電圧を電源部から各駆動部へ出力する表示装置とする
ものであり、特に、４種類中の２種類が固定電位に対し
てプラス側であり、他の２種類がマイナス側であるよう
な電圧が電源部で設定され１表示パネルが温度センサを
備えていて、制御部はその測温データに対応する変更設
定を各駆動部及び電源部に指示し、電源部の複数の駆動
電圧出力段にそれぞれ電流増幅器を配設すると好適な表
示装置とするものであり、かつ、前記光学変調素子が強
誘電液晶素子であることを主な対象とする表示装置であ
る。

［作　用］本発明では駆動部へ供給する電源部にあたり、４種の電
圧設定情報から発生する４種の設定電圧に対し、定めら
れた固定電位との差動をそれぞれの設定電圧とでとるこ
とにより、固定電位ＶＣを基準にプラス単位となるＶｌ
及びｖ３と、マイナス電位となるｖ２及びｖ４とを発生
し、これら４種の電位を駆動電圧として発生させ、更に
、表示パネルの温度に応じて前記設定電圧を変更設定す
るようにしたものである。

［実施例］以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明を実施した表示装置の一例を示す構成
図である。第１図において１表示装置は光学変調素子と
して強誘電性液晶を使用し、走査電極及び情報電極をマ
トリクス状に配設した表示パネルｌと、それらの電極を
駆動する走査電極駆動部２及び情報電極駆動部３と、そ
れらの駆動部２及び３を制御する制御部４と、駆動部２
．３へ電圧を供給する電源部５とで成る。電源部５は、
駆動部ノ動作ニ必要す’ｍ圧Ｖｏｏ＋　、　ＶＳＳｌ、
　ＶＤＤ２゜ＧＮＤ、　ｖｓｓｌ　ＶＳＳ３　と１画素
に必要な電圧Ｖｌ、Ｖ３゜Ｖｃ、　Ｖａ、　Ｖ２とを、
図示しない外部電源からの電圧＋Ｖ及び−■に基づいて
発生させ、駆動部２．３ヘ供給する。

走査電極駆動部２及び情報電極駆動部３はそれぞれ論理
回路部と出力段回路部（いずれも図示せず）とを備えて
いて、走査電極駆動部２においては、　　（ＶＤＤＩ　
−Ｖｓｓ＋）の電圧で論理回路部を、（ＶＤＤＩ　−Ｖ
ＳＳ３）の電圧で出力段回路部を動作させ、情報電極駆
動部３においては、（ＶＤＯ２−ＧＮＯ）の電圧で論理
回路部を、（ＶＤＤ２−ＶＳＳ２）の電圧で出力段回路
部を動作させる。

本実施例では、走査電極駆動部２における論理回路部の
動作スピードが３０ＫＨｚ程度より、使用最大定格が３
６Ｖ耐圧プロセスＩＣとし、情報電極駆動部３における
論理回路部の動作スピードが５　ＭＨｚより使用最大定
格が１８Ｖ耐圧プロセスＩＣとした。

これより、動作電位および駆動電位関係は第２図に示す
如く設定した。同図において、制御信号Ｓｌは（＋５Ｖ
−ＧＮＤ）電圧で入力″レベルとし。

（Ｖｏｏ＋−Ｖｓｓ＋）　＝　（１４Ｖ　−９Ｖ）　　
＋　　（Ｖｏｏ＋　−Ｖｓｓ３）　＝　（１４Ｖ−（−
２２Ｖ）　）　、　（Ｖｏｏ２−（ｉＮＤ　）＝　（５
Ｖ−ＯＶ）　　＋　　（ＶＤＤ２−Ｖｓｓ２）　＝　（
５Ｖ　−（−１３Ｖ））のような動作電位とした。以上
のような動作電位設定より、駆動電位のうち固定電位は
、Ｖｃ＝　−４Ｖと定めた。従って、可変範囲はそれぞ
れ、Ｖ＋＝−４Ｖ　〜＋１４Ｖ　、Ｖ３＝−４Ｖ　〜＋
　５　Ｖ　、　Ｖａ＝　−４Ｖ〜−１３Ｖ　、　Ｖ２＝
　−４Ｖ〜−２２ｖとなる。

また１本実施例においては、前記表示パネルｌに温度セ
ンサ６が付設されている。温度センサ６としては感温抵
抗素子が使用され、その測定結果はＡ／Ｉ）変換器７に
より検出されて、測温データは前記制御？Ｂ４に取り込
まれる。制御部４において、測温データは予め用意され
ているデータテーブルと比較され、その比較値により最
適駆動条件となるパルス幅ΔＴが決定し、制御信号Ｓ！
の形で制御部４から走査電極駆動部２及び情報電極駆動
部３へと出力される。同時に、最適駆動条件となる駆動
電圧Ｖも決定し、制御部４から口／Ａ変換器８へ出力さ
れ、このＤ／Ａ変換器８によりアナログ値に変換された
のち、電源部５に入力される。電源部５は、電圧保持回
路５１．演算増幅器５２．Ｔｌｉ流増流器幅器５３えて
いて、電圧保持回路５１は、Ｖｌ用、Ｖ２用、　Ｖ３用
、Ｖｌ用のそれぞれ独立した４つの回路から成り、その
動作は、所望のＶｌ、　Ｖ２．　Ｖ３及びｖ４が口／Ａ
変換器８から順次出力されると、その電圧をサンプリン
グしたのち保持することで、４つの電位が設定されると
いう動作になる。

前記データテーブルは第９図及び第１０図に示した特性
を考慮して作成され、第３図はそのデータを線図化した
特性グラフである。第３図において横軸は温度Ｔｅｍｐ
を示し、縦軸は駆動電圧Ｖ及び周波数ｆ（ｆ＝１／Δ丁
）を示す、ここで、温度範［（Ａ）で周波数ｆを固定し
た場合、温度Ｔｅ■ｐが上昇すると駆動電圧Ｖが下降し
、Ｖａｉｎを越えてしまう、従って、図中温度点（０）
で、より大きな周波数ｆを固定値とすれば、それに対応
して駆動電圧Ｖも決定し、以下、温度範囲（Ｂ）　、（
Ｃ）及び温度点（Ｅ）でも、同様な操作を縁り返すこと
になる。

上記により形成される曲線の形状は液晶の特性によって
異なり、周波数ｆ及び駆動電圧Ｖの線形は適宜設定ずぶ
ことができる。特に、駆動電圧Ｖに関しては細かい制御
を行うのが普通で、種々の提案がなされているが、第８
図に示した従来例のようにＶ＋　：　Ｖ２　：　Ｖ３　
：　Ｖ４が固定比率でなく、可変比率の電位関係で実施
される駆動方式もある。また、温度補償のためにやはり
可変比率を採用した駆動方式もある。

第４図は、本発明の電源部の一例を示す回路図である。

第４図における電源部は、温度変化に伴う駆動電圧設定
変更の手段を備えたもので、アンプ、電圧保持回路、演
算増幅器、電流増幅器の４段階で構成されている。既に
述べたように、設定電圧データＤ１は、前記制御部４よ
りデジタル信号の形でＤ／Ａ変換器８へ送られてアナロ
グ値に変換されたのち、ｖ、ｖ２用ア°ンプ５０ａ及び
Ｖ３Ｖ４用アンプ５０ｂを介して、電圧保持回路５１に
入力される。

１５５図は、電圧保持回路５１における設定電圧のサン
プリング及び電圧保持の制御動作の一例を示す手順図で
ある。制御手順は、第５Ｆｌ！Ｊに示すように、まず、
Ｄ／Ａ変換器８にＶｌ用設定電圧をセットしておいて、
制御部４よりＶｌ用サンプリング信号をｖ１用’Ｉｆｆ
圧保持回路５１ａへ出力することによって、当該回路５
１ａにサンプリングホールドし、ｖｉ用設定電圧υ１を
保持する。以下、電圧保持回路５１ｂ、　５１ｃ、　５
１ｄにおいて、同様の動作を繰返し、それぞれ設定電圧
υ２．υ３．ｖ４を保持する。

さて、電圧保持回路５１ａ、　５１ｂ、　５１ｃ、　５
１ｄに設定された電圧υ１．υ２．υ３．υ４は、第４
図に示す演算増幅器５２ａ、　５２ｂ、　５２ｃ、　５
２ｄへそれぞれ入力される。演算増幅器５２ａ、　５２
ｂ、　５２ｃ、　５２ｄは、固定電位ＶＣ＝　−４Ｖと
差動にる差動増幅器で、本実施例では、各保持電圧は一
４Ｖ≦υ１．υ２≦１４ｖ。

−４Ｖ≦υ３．ｖ４≦５ｖの電圧範囲としている。

従って、演算増幅器５２ａ、　５２ｂ、　５２ｃ、　５
２ｄにより発生する電位は−４Ｖ　≦ＶＩ≦１４Ｖ、−
４Ｖ≦ｖ２≦２２Ｖ　、−４Ｖ≦！ｈ≦５Ｖ　、−４Ｖ
≦ｖ４≦−１３ｖとなる範囲の電位にる。

そして、演算増幅器５２ａ、　５２ｂ、　５２ｃ、　５
２ｄ及びＶｃ用電圧フォロワーＯＰアンプ５２ｅで発生
した電位は、それぞれに接続された電流増幅器５３ａ、
　５３ｂ。

５３ｃ、　５３ｄ、　５３ｅを介して、その出力Ｖｌｌ
　ｖｃ、　Ｖ２が走査電極駆動部２へ供給され、出力Ｖ
３．　ＶＣ，Ｖｌが情報電極駆動部３へ供給される。電
流増幅器５３ａ。

５３ｂ、　５３ｃ、　５３ｄ、　５３ｅは、所要の電力
を安定化供給するため設けられたもので、一般にＴＮ型
液晶の場合は容量性負荷が小さいため、単に分圧抵抗毎
に並列コンデンサを設けるだけでよいが、強誘電性液晶
の場合は非常に大きな容量値にるため、負荷スイッチン
グによる電圧ドロップアップが無視できず、これを解消
するた゛めには電力供給能力を大きくし、レギュレーシ
ョンを良化しなければならないので、電流増幅器を配設
するのである。

また、図示しないが、電圧ドリフトを防止するため、各
電流増幅器の出力を前記差動増幅器のバッファＯＰアン
プにフィードバックするのが通常の回路構成である。

上記実施例では、電圧保持方式としてアナログ電圧を保
持する回路構成としたが１本発明はもちろんこれに限定
されるものではなく、制御部４からのデジタルな電圧設
定データＤｉをそのまま保持して電圧設定することも可
能である。第６図は。

そのような構成例を示す電圧保持回路の回路図で、第６
図において、電圧保持回路は、４組のデータレジスタ及
びＤ／Ａ変換器から構成され、制御部４からサンプリン
グ信号ＳＨ！〜ＳＨ４が送られると、Ｖｌ用、ｖ２用、
Ｖ３用、Ｖ４用の各データレジスタ６１ａ、　６１ｂ、
　６１ｃ、　６１ｄに電圧設定データＤｉを格納する。

データレジスタのデータは、それぞれに接続されたＤ／
Ａ変換器６２ａ、　６２ｂ、　６２ｃ、　６２ｄを介し
て、前記保持電圧ｖｌ、υ２．υ３．υ４として出力さ
れる。

以上説明したように本発明によれば、Ｖｌ用。

ｖｚ川、　Ｖ３ｍ　、’Ｖ４用の電圧設定情報から発生
するｖｌ＋υ２．υ、書、υ４の保持電圧と固定電位Ｖ
Ｃとで、それぞれが差動にることにより固定電位ＶＣを
基準に、プラス電位であるＶｌ、　Ｖ３と、マイナス電
位であるＶｌ、　Ｖ２とを発生させることができ、この
発生方式によれば、従来の抵抗による分圧方式と違って
走査電極駆動部と情報電極駆動部の耐圧が異なっても、
それぞれの耐圧内で有効に最大駆動電圧を出力すること
ができる。更に、前記４種の駆動電位を独立に可変でき
るため、温度補償における駆動電圧制御の自由度が広く
なる。更には、情報電極駆動部を必要以上に高耐圧化す
る必要がないので、動作スピードを低下させるような高
耐圧ＩＣプロセスを考慮せずに済む。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、情報電極駆動部
を高耐圧化することなく、一般耐圧内で有効に最大駆動
電圧を出力する電位発生方式により、駆動電圧の低下と
高耐圧化に伴う動作スピードの低下を防止することが出
来、更に、駆動電圧の適切な温度補償を行う強誘電性液
晶の表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は動作電位
と駆動電位の説明図、第３図は駆動電圧と周波数の温度
特性図、第４図は本発明の電源部の回路図、第５図は電
圧設定の動作の手順図、第６図は本発明の電圧保持回路
の回路図、第７図は従来例の構成図、第８図は従来例の
駆動電圧の波形図、第９図は駆動電圧と印加時間の特性
図、第１Ｏ図は温度と駆動電圧の特性図である。１．７１・・・表示パネル、２．７２・・・走査電極駆動部、３．７３・・・情報電極駆動部、４・・・制御部、５・
・・電源部、　　　　　　　６・・・温度センサ、７・
・・Ａ／Ｄ変換器、　　　　８・・・Ｄ／Ａ変換器、５
１・・・電圧保持回路、　　　５２・・・演算増幅器、
５３・・・電流増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】（１）走査電極と情報電極とをマトリクス状に配設した
一対の対向電極間に光学変調素子を挟持した表示パネル
と、それらの電極を駆動する走査電極駆動部及び情報電
極駆動部と、それらの駆動部を制御する制御部と、前記
各駆動部へ電圧を供給する電源部とで成る表示装置にお
いて、電源部中に、複数の電圧設定情報に基づく複数の
設定電圧を保持する電圧保持回路と、定められた固定電
位との差動を得ることにより、固定電位を基準とするプ
ラス電位又はマイナス電位を発生させる複数の演算増幅
器とを備え、これらの設定電位を印加電圧情報とする駆
動電圧を電源部から各駆動部へ出力することを特徴とす
る表示装置。（２）２種類が固定電位に対してプラス側であり、他の
２種類がマイナス側であるような４種類の設定電圧が電
源部で設定されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の表示装置。（３）表示パネルが温度センサを備え、制御部はその測
温データに対応する変更設定を各駆動部及び電源部に指
示することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
表示装置。（４）電源部の複数の駆動電圧出力段にそれ
ぞれ電流増幅器を配設したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の表示装置。（５）光学変調素子が強誘電性液晶素子であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項
に記載の表示装置。（６）固定電位は、駆動部動作電圧範囲内に定めること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の表示装置。