JPH08286168A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大画素数で高品質表示を行う単純マトリクス
駆動を行うとともに、パネル交換を容易化する。 【構成】 互いに直交する電極群を有する液晶パネル
と、走査電圧を与える走査回路と、画信号に応じた電圧
を与える信号回路と、所定のバイアス値の電圧を供給す
る電源回路とを設ける。走査回路の選択電圧は正負の選
択電圧とし、信号回路は選択電圧の中間値近傍の２種類
の差電圧を用いる。電源回路の電圧変換器にコントラス
ト調節用端子と独立して正負の選択電圧を変更するため
のパネル選択端子を設けた。 【効果】 パネル選択端子の電圧レベルを切り換えるだ
けでパネルに応じた駆動用電圧を供給でき、パネル交換
が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査電圧として正負の選
択電圧を用いた単純マトリクス駆動に好適な液晶表示装
置に関し、特に液晶パネルの変更に伴う電源回路の調節
を容易にした液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、互いに直交する電極群を有す
る液晶セルの駆動、いわゆる単純マトリクス駆動におい
ては、一方の電極群の電極に順次電圧レベルの高い電圧
を与え、その電圧レベルの高い電圧を印加しているとき
に他方の電極群に画信号に応じた電圧を与える線順次走
査を行っており、さらに液晶に直流を印加しないために
特公昭５７−５７７１８号公報に示されるように極性反
転をさせていた。

【０００３】つまり、例えばここにＶＨとＶＬという電
圧と、その中間電圧Ｖｂ１〜４があったとする。そし
て、フレーム毎に極性反転することで交流駆動すること
を例に取る。最初のフレームの特定の時間にＹｎの電極
にＶＬを与え、他のＹ電極にはＶｂ１を与えることでＹ
ｎを走査し、他方Ｙｎに対応する１行分の画信号に応じ
てＸ電極群に、表示したいとき（選択画素）はＶＨを、
表示させたくないとき（非選択画素）はＶｂ２を与え
る。そして次のフレームにおいて、特定の時間にＹｎの
電極にＶＨを与え、他のＹ電極にはＶｂ４を与えること
でＹｎを走査し、他方Ｙｎに対応する１行分の画信号に
応じてＸ電極群に、表示したいときはＶＬを、表示させ
たくないときはＶｂ３を与える。このようにして表示さ
せたい画素にＶＬ−ＶＨ電圧を与えるが、走査側電極に
ＶＨまたはＶＬの電圧を与え、他方信号電極にはＶＬ又
はＶＨの電圧を与えることで、画素の選択と交流化を行
ってきた。

【０００４】このような方法は電圧の比較的大きい電圧
が取り扱える走査側、信号側の駆動回路（集積回路）が
準備されればそれでよく、例えば走査電極の数が３〜４
本のときは数ボルトの低い電圧でよいが、走査電極数が
多くなってそれにより時分割数が大きくなると、実効値
を確保するためにＶＨ〜ＶＬ間電圧が大きくなり、例え
ば１／２００デューティでは２０〜３５ボルトが必要と
なる。これにより交流化信号の切替え時に液晶に起因す
る大きな容量性負荷電流が流れ、消費電力が多くなる。
また最近の液晶表示装置は、６４０×４８０画素（ＶＧ
Ａ）から１０２４ＲＧＢ×７６８画素（カラーＸＧＡ）
（信号側１ライン画素数３０７２）にまで発展しようと
しており、そのためにはデータ転送時間その他の動作が
高速化するので高速高耐圧集積回路が必要になってき
た。しかし集積回路にとって、高速化と高耐圧化は相反
する仕様であり、実現が困難となっていた。

【０００５】また、液晶表示装置においては、液晶パネ
ルのコントラストを調整するために液晶駆動用の電圧を
使用者の操作によって所定範囲で変更することができる
ようになっているが、液晶の駆動電圧は液晶パネルの種
類（例えば、ＸＧＡ，ＳＶＧＡ，ＶＧＡ対応など）に応
じて予めそれぞれ最適な値に設定されている。そして一
般に、パソコンやワープロなどの複数種類の機器に接続
して使用する場合に備えて、これらの機器から送られて
くる共通的なコントラスト調整用の電圧の範囲を予め想
定し、この電圧範囲内でパネルのコントラストが最適値
に調整できるように液晶駆動電圧が設定される。したが
って、液晶パネルを他の種類のパネルに変更する場合は
その都度、前記共通的なコントラスト調整用の電圧範囲
を考慮して最適な液晶駆動用電圧を供給するように電源
回路の変更作業を必要とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点を考
慮してなされたもので、高速化と高耐圧化を満足すると
ともに、液晶パネルの変更に伴う駆動用電源の変更や調
整を容易にすることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに直交す
る電極群を有する液晶パネルと、該液晶パネルの一方の
電極群に正負の選択電圧のいずれかを選択して所定の電
極に走査電圧として与える走査回路と、前記液晶セルの
他方の電極群に前記走査回路の正の選択電圧と負の選択
電圧の中間値近傍の２種類の差電圧を画信号に応じて与
える信号回路と、前記走査回路と前記信号回路に供給す
る複数の直流電圧を発生する電源回路とを具備した液晶
表示装置であって、前記電源回路は、直流入力電圧を昇
降圧して複数の直流電圧に変換出力するとともに、この
複数の出力の内の少なくとも前記正負の選択電圧として
供給する電圧をコントラスト調節用端子の電圧レベルに
応じて変更自在とした電圧変換器を設け、該電圧変換器
は、前記コントラスト調節用端子と独立して前記正負の
選択電圧を変更するための電圧レベルを与えるパネル選
択端子を設けるとともに、前記コントラスト調節用端子
に与えられる所定範囲の電圧レベルに対応して前記正負
の選択電圧を予め複数の液晶パネルのそれぞれに対応し
た所定範囲で変更するように前記パネル選択端子の電圧
レベルと前記正負の選択電圧の値を複数設定したことを
特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明は上記のように選択回路は正負の選択電
圧を走査電圧として用い、信号回路は画信号に応じて正
負の選択電圧の中間値近傍の２種類の差電圧を用いるの
で、画信号が増加しても信号回路は低電圧で負荷なく高
速処理できる。また、異なる液晶パネルに対しては、走
査回路の選択電圧の変更で対応できるので、パネル変更
に際して電源回路の変更が容易になる。特に、コントラ
スト調節用端子に与えられる所定範囲の電圧レベルに対
応して、正負の選択電圧を予め複数の液晶パネルのそれ
ぞれに対応した所定範囲で変更するようにパネル選択端
子の電圧レベルと正負の選択電圧の値を複数設定したの
で、パネル変更に際しては、電圧変換器のパネル選択端
子の電圧のみ変更すればよいので、パネル変更に伴う電
源回路の変更が極めて容易になる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明実施例の液晶表示装置のブロッ
ク図で、１は互いに直交する電極群を有する液晶パネル
で、例えばスーパーツイストネマティック液晶表示器な
どの電界効果型液晶が利用できる。これらの液晶パネル
１の電極は、いわゆる単純マトリクスを構成する、画素
交点に能動素子を持たないものである。２は、その液晶
パネル１の一方の電極群に走査電圧を与える走査回路
で、正負の電圧ＶＨ，ＶＬと中間電圧ＶＭのいずれかを
選択して所定の電極に供給するものであり、このうちＶ
Ｈ、ＶＬは選択電圧である。３は、液晶パネル１の他方
の電極群に画信号に応じた電圧を与える信号回路で、走
査回路２の正の選択電圧ＶＨと負の選択電圧ＶＬの中間
値近傍の２種類の差電圧Ｖ１，Ｖ０を画信号に応じて選
択的に電極に供給するものである。４は、走査回路２と
信号回路３に所定のバイアス値の電圧を供給する電源回
路で、電源線を介して少なくとも正負の選択電圧ＶＨ、
ＶＬと差電圧Ｖ１、Ｖ０と中間電圧ＶＭとを出力し、よ
り好ましくは電源線を介して走査回路２や信号回路３の
駆動電源Ｖｉｃ、Ｖｉｓをも供給する。５は、パーソナ
ルコンピュータなどの周辺機器から信号線（図示せず）
を介して供給される表示用の信号を受け取る受信回路で
ある。

【００１０】上記電圧関係を図２の中央部に示してい
る。図２は０−５ボルトの直流電圧を基に各電圧値を生
成する場合を示しており、供給された電圧レベルはその
まま信号回路３の駆動電圧Ｖｉｓとして用いる他、この
Ｖｉｓの電圧範囲内に差電圧Ｖ１、Ｖ０を得る。一方０
ボルトラインから正負の選択電圧ＶＨ、ＶＬと、オペア
ンプＯＰ等の回路（素子）の電源ＶＡＨ，ＶＡＬと、走
査回路２の駆動電圧Ｖｉｃ用の電圧ＶＬｏｇを生成させ
る。これら選択電圧ＶＨ，ＶＬと差電圧Ｖ１，Ｖ０の電
位を相互に位置付けることで中間電圧ＶＭを得る。この
ように、１つの電圧０−５ボルトしか与えられないとき
には、その電圧の略中央を中間電圧ＶＭとし、一方の電
圧から選択電圧を生成するのが効率的で好ましい。これ
ら選択電圧や差電圧の大きさは、電圧平均化法に準じて
求められるもので、例えば１／２４０デューティの駆動
の場合最適バイアス値は１：１６．５であり、選択電圧
３０ボルトに対して差電圧は４．３ボルトと０．７ボル
トである。

【００１１】この様な電圧関係により、図３ａに示すよ
うな電圧波形で走査・駆動し、液晶に印加される電圧は
同図ｂのようになる。尚これらの図において、走査電圧
は一定の周期で正負いずれかの選択電圧が選択される様
子を示しているが、信号回路３から出力される差電圧は
画信号と極性反転に伴って２つの値のうちどちらが選択
されるのかが変化するので、２つの差電圧のいずれをも
算盤の駒状に記載して表現しているのであって、図のま
まのように両方の差電圧が選択されるのでもなければ電
圧波形が緩やかに変化するものでもない。

【００１２】この駆動により、走査回路２の集積回路の
出力段は従来の略倍の耐電圧を必要とするが、走査線数
に応じた低速処理であり、出力段で３つの電位のうち一
つを選択するので交流化信号の切り替え時の大きな電流
は発生せず、また従来見られがちだったクロストーク発
生の基になる波形崩れもきわめて生じ難い。一方信号回
路３は上述の例でわずか５ボルトという低電圧で駆動さ
れ、高速駆動に適しているばかりか、集積回路の面積も
小さくできるので、ミリメートル単位で液晶周辺の幅
（通称額縁）を短くするのに凌ぎを削っていることに対
しても幅の狭い駆動素子が利用・配置できるので好まし
い。

【００１３】尚、信号回路の駆動電圧Ｖｉｓと差電圧Ｖ
１，Ｖ０の関係において、本発明によれば時分割数が少
ないほど電圧余裕が少なくなって駆動が困難になる反
面、時分割数が大きくなるに従って電圧余裕が大きくな
って駆動し易くなるという特徴がある。例えば上述の１
／２４０デューティ駆動の例では、駆動電圧Ｖｉｓが０
−５ボルトであるから、電圧余裕が上側、下側それぞれ
０．７ボルトであるが、１／３６４デューティ駆動では
差電圧Ｖ１、Ｖ０が４．０ボルトと１．０ボルトである
から１ボルトの余裕がある。これらの余裕は、集積回路
のバラツキや電圧微調整の余裕を踏まえると、１／２４
０デューティ駆動の場合には特殊な工夫をしなければ０
−５ボルト電源では出力不足を生じるのに対して、１／
３６５デューティ駆動では０．５ボルト以上の余裕をも
って駆動できることとなり、時分割数が大きいほどこの
余裕が得られる。

【００１４】ところで、この様な液晶表示装置はその液
晶パネルの改良や変更が短い周期で行われるので、変更
後のパネルに応じて電源回路も変更する必要がある。例
えば電源回路４にＤＣ／ＤＣ変換器を備える場合は、変
更後のパネルに応じてこのＤＣ／ＤＣ変換器も変更する
必要があった。しかしながら、ＤＣ／ＤＣ変換器をパネ
ル変更の都度パネルに合わせて変更するのは時間がかか
り効率的でなかった。

【００１５】そこで、この液晶表示装置は、上記の問題
を解決するため、液晶パネルの変更に容易に対応できる
電源回路４を備えている。以下、電源回路４の詳細につ
いて図４を参照して説明する。

【００１６】電源回路４は、直流入力電圧（０−５ボル
ト）を昇降圧して複数の直流出力電圧を発生する１つの
電圧変換器４１を備えている。この電圧変換器４１は、
１パッケージ化されたＤＣ／ＤＣコンバータで構成さ
れ、入力端子として、直流電圧が入力される端子Ｖｉ
１，Ｖｉ２、コントラスト調整用の電圧（０．８〜２．
８ボルト）が入力される端子Ｖｉ３，液晶パネルの種類
選択用の電圧レベル設定用の端子Ｖｉ４と、ＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号が入力される端子Ｖｉ５を備え、出力端子とし
て、正の選択電圧ＶＨを出力する端子Ｖｏ１、回路電源
電圧ＶＡＨを出力する端子Ｖｏ２、回路電源電圧ＶＡＬ
を出力する端子Ｖｏ３、負の選択電圧ＶＬを出力する端
子Ｖｏ４、電圧ＶＬｏｇを出力する端子Ｖｏ５とを備え
ている。この電圧変換器４１の出力端子Ｖｏ１とＶｏ４
に接続した電源線の間には、ラダ−抵抗ＲＲが接続さ
れ、このラダー抵抗を構成する各抵抗の接続点電圧をオ
ペアンプＯＰ１〜ＯＰ３を介して取り出すことによっ
て、前記差電圧Ｖ１、Ｖ０と中間電圧ＶＭを生成してい
る。上記各オペアンプＯＰ１〜ＯＰ３の駆動電源は、電
圧変換器４１の出力端子Ｖｏ２とＶｏ３に接続した電源
線からそれぞれ供給される。

【００１７】前記電圧変換器４１について図５を参照し
て説明すると、この電圧変換器は、前記正負の選択電圧
を生成する第１の回路系統４２と、前記回路駆動電源Ｖ
ＡＨ，ＶＡＬを生成する第２の回路系統４３と、前記ロ
ジック用ＶＬＯＧを生成する第３の回路系統４４とを備
えている。第１，第２の回路系統４２、４３は、それぞ
れコイルＬ１〜Ｌ４、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４、制
御回路Ｓ１，Ｓ２、ダイオードＤ１〜Ｄ４、コンデンサ
ーＣ１〜Ｃ４を備え、直流電源入力端子Ｖｉ１に接続し
たコイルＬ１（Ｌ３）（括弧内の図番は第２回路系統４
３の構成を示す）の通電と遮断を制御回路Ｓ１（Ｓ２）
の制御信号（パルス幅が可変の信号）によってトランジ
スタＴｒ１（Ｔｒ３）で行い、コイルＬ１（Ｌ３）に貯
えた電気エネルギーをダイオードＤ１（Ｄ３）を介して
コンデンサーＣ１（Ｃ３）に貯え、正の電圧を出力する
回路構成と、直流電源入力端子Ｖｉ１に接続したコイル
Ｌ２（Ｌ４）の通電と遮断を制御回路Ｓ１（Ｓ２）の制
御信号（パルス幅が可変の信号）によってトランジスタ
Ｔｒ２（Ｔｒ４）で行い、コイルＬ２（Ｌ４）に貯えた
電気エネルギーをダイオードＤ２（Ｄ４）を介してコン
デンサーＣ２（Ｃ４）に貯え、負の電圧を出力する回路
構成としている。

【００１８】第１の回路系統４２は、制御回路Ｓ１がト
ランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に出力する制御信号を可変す
ることによって、出力端子Ｖｏ１，Ｖｏ４から取り出す
正負の選択電圧ＶＨ，ＶＬの値を可変自在に構成してい
る。すなわち、制御回路Ｓ１は、前記コントラスト調整
用の端子Ｖｉ３、並びに液晶パネル選択用の端子Ｖｉ４
と接続した２つの端子を備え、これらの端子に印加され
る電圧レベルによってトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に出
力するパルス幅を変更自在とし、このパルス幅の変更に
よって出力端子Ｖｏ１，Ｖｏ４電圧を可変するように構
成している。そして、コントラスト調整用端子Ｖｉ３に
は、外部機器から送られるコントラスト調整用デジタル
信号を受信回路５内部に設けたＤ／Ａ変換回路等によっ
てアナログ電圧に変換したものが印加されるが、外部か
ら供給されるコントラスト用の信号は一般に１．８ボル
トを中心に０．８〜２．８ボルトの範囲で変更されるの
で、制御回路Ｓ１はこの０．８〜２．８ボルトの電圧レ
ベル範囲に対応して出力端Ｖｏ１，Ｖｏ４の出力電圧を
各々連動して例えば±６ボルトの範囲で変動できるよう
に構成している。

【００１９】また、パネル選択用端子Ｖｉ４には、液晶
パネルの種類に応じて、例えば受信回路５若しくは電源
回路４に設けた選択回路（図示せず）で予め選択した電
圧が印加される。前記選択回路は、所定端子を開放、抵
抗を介して接地、直接接地の何かの状態に設定すること
によって、例えば所定インチのＶＧＡ，ＳＶＧＡ，ＸＧ
Ａの３つの液晶パネルタイプに対応した＋３ボルト、＋
１．５ボルト、０ボルトの３種類の電圧レベルを選択的
に発生させる回路によって構成することができる。制御
回路Ｓ１は、パネル選択用端子Ｖｉ４に印加されるこの
３種類の電圧レベルに応じて、出力端子Ｖｏ１とＶｏ４
の出力電圧（コントラスト調整用端子Ｖｉ３の電圧が＋
１．８ボルトの場合）を、例えば各パネルに最適なコン
トラストが得られるように予め求めた＋２６と−２１ボ
ルト、＋２９と−２４ボルト、＋３２ボルトと−２７ボ
ルトのように、段階的に変更するように設定している。
図６は、出力端子Ｖｏ１とＶｏ４から出力される正負の
選択電圧ＶＨ、ＶＬと、コントラスト調整用端子Ｖｉ３
並びにパネル選択用端子Ｖｉ４に加わる電圧レベルとの
関係を示している。尚、パネル選択用端子Ｖｉ４に供給
する電圧レベルは、パネルの種類に応じて選択回路によ
って３種類選択するようにしたが、これに限らず２種類
若しくは４種類以上に設定することができるし、コント
ラスト調整用端子Ｖｉ３の場合と同様に、外部機器から
送られるパネル選択用デジタル信号を受信回路内部のＤ
／Ａ変換回路等によってアナログ電圧に変換したものを
印加するようにすることもできる。

【００２０】尚、第３の回路系統は、出力端子Ｖｏ４の
電圧よりも５ボルト高い電圧を出力するように接続され
た５ボルトレギュレ−タ回路によって構成している。

【００２１】上記のように、電源回路４の電圧変換器４
１は、コントラスト調整用とは別に液晶パネル選択用の
端子を備えているので、パネル交換に際して、このパネ
ル選択用の端子に加える電圧レベルを切り換えるだけで
コントラスト調整用端子とは独立して液晶駆動用の電圧
を簡単に変更することができ、パネル交換の都度、電圧
変換器を交換する必要がなくなる。特に、コントラスト
調整用電圧が０．８〜２．８ボルトというように共通の
範囲で可変される場合を考慮して、パネル選択用の端子
によって選択された液晶パネルがこのコントラスト調整
用電圧範囲内で最適なコントラスト状態になるように、
正負の選択電圧ＶＨ、ＶＬをパネル選択端子の電圧レベ
ルに対応して予め複数組設定しているので、パネルを変
更してもパネル選択端子の電圧レベルを選択回路などに
よって変更するのみで容易に最適な表示状態を得ること
ができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記のように選択回路は正負の
選択電圧を走査電圧として用い、信号回路は画信号に応
じて正負の選択電圧の中間値近傍の２種類の差電圧を用
いるので、画信号が増加しても信号回路は低電圧で負荷
なく高速処理できる。また、異なる液晶パネルに対して
は、走査回路の選択電圧の変更で対応できるので、パネ
ル変更に際して電源回路の変更が容易になる。特に、コ
ントラスト調節用端子に与えられる所定範囲の電圧レベ
ルに対応して、正負の選択電圧を予め複数の液晶パネル
のそれぞれに対応した所定範囲で変更するようにパネル
選択端子の電圧レベルと正負の選択電圧の値を複数設定
したので、パネル変更に際しては、電圧変換器のパネル
選択端子の電圧のみ変更すればよいので、パネル変更に
伴う電源回路の変更が極めて容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の液晶表示装置のブロック図であ
る。

【図２】本発明に係る電圧のタイムチャートである。

【図３】本発明実施例に係る駆動波形図で、ａは走査回
路と信号回路の出力電圧、ｂは液晶に印加される電圧を
示す。

【図４】本発明実施例に係る電源回路の回路図である。

【図５】本発明実施例に係る電圧変換器の回路図であ
る。

【図６】本発明実施例に係る電圧変換器の出力電圧特性
図である。

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ 走査回路 ３ 信号回路 ４ 電源回路 ４１ 電圧変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直交する電極群を有する液晶パネ
   ルと、該液晶パネルの一方の電極群に正負の選択電圧の
   いずれかを選択して所定の電極に走査電圧として与える
   走査回路と、前記液晶セルの他方の電極群に前記走査回
   路の正の選択電圧と負の選択電圧の中間値近傍の２種類
   の差電圧を画信号に応じて与える信号回路と、前記走査
   回路と前記信号回路に供給する複数の直流電圧を発生す
   る電源回路とを具備した液晶表示装置であって、前記電
   源回路は、直流入力電圧を昇降圧して複数の直流電圧に
   変換出力するとともに、この複数の出力の内の少なくと
   も前記正負の選択電圧として供給する電圧をコントラス
   ト調節用端子の電圧レベルに応じて変更自在とした電圧
   変換器を設け、該電圧変換器は、前記コントラスト調節
   用端子と独立して前記正負の選択電圧を変更するための
   電圧レベルを与えるパネル選択端子を設けるとともに、
   前記コントラスト調節用端子に与えられる所定範囲の電
   圧レベルに対応して前記正負の選択電圧を予め複数の液
   晶パネルのそれぞれに対応した所定範囲で変更するよう
   に前記パネル選択端子の電圧レベルと前記正負の選択電
   圧の値を複数設定したことを特徴とする液晶表示装置。