(57)【特許請求の範囲】
【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、前記液晶パネ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、１パッケージ化されたＤＣ／ＤＣコンバータに、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解像度毎の電圧レベ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
【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（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（ＶＧＡ）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、前記液晶パネ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、１パッケージ化されたＤＣ／ＤＣコンバータに、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解像度毎の電圧レベ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ＶＨ、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Ｖ１，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、１／３６５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、１／２４０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Ｖｉ１，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，パネル解像度毎の電圧レベル選択端子Ｖｉ４と、ＯＮ／ＯＦＦ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、ラダー抵抗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ＶＡＨ，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４３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端子Ｖｉ３、並びにパネル解像度毎の電圧レベル選択端子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可能とし、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子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、パネル解像度毎の電圧レベル選択端子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，ＸＧＡ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、パネル解像度毎の電圧レベル選択端子Ｖｉ４に印可されるこの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並びにパネル解像度毎の電圧レベル選択端子Ｖｉ４に加わる電圧レベルとの関係を示している。尚、パネル解像度毎の電圧レベル選択端子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４１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の範囲で変更するようにパネル解像度毎の電圧レベ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解像度毎の電圧レベ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
【図１】
0003545090.tif 000002
【図２】
0003545090.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003545090.tif 000007