(57)【要約】【課題】液晶表示装置の環境温度が変化しても表示の劣化が起こらない液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶パネル１２と、液晶パネル１２の温度を検出する温度センサ４０と、信号線２４に映像信号を出力する信号線ドライバ１４と、走査線２２に走査信号を出力すると共に、前記走査信号の振幅を一定に維持しつつ、前記温度センサの検出温度に応じて、前記走査信号の最大電圧と前記走査信号の最小電圧とを変化させる走査線ドライバ１６とを有する。【選択図】      図７
2015102626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板上にマトリクス状に配置された複数の画素と、
前記複数の画素を配列する行に沿って延び、前記画素のＴＦＴに走査信号を供給する走査線と、
前記複数の画素を配列する列に沿って延び、前記画素の前記ＴＦＴに映像信号を供給する信号線と、
前記アレイ基板と対向して配された対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に配された液晶素子と、
を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの温度を検出する温度センサと、
前記信号線に前記映像信号を出力する信号線駆動回路と、
（１）前記走査線に前記走査信号を出力するものであって、（２）前記走査信号の振幅を一定に維持しつつ、（３）前記温度センサの検出温度に応じて、前記走査信号の最大電圧と前記走査信号の最小電圧とを変化させる走査線駆動回路と、
を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記走査線駆動回路が出力する前記走査信号の前記最大電圧が、前記映像信号の最大電圧より高く、かつ、前記走査信号の前記最小電圧が、前記映像信号の最小電圧より低いか又は同電位である、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記走査線駆動回路が、外部から入力する信号に基づいてパルス信号を発生させるパルス発生回路と、前記パルス発生回路で発生したパルス信号を昇圧して前記走査信号を出力する昇圧回路とを含み、
前記昇圧回路は、前記走査信号の振幅を一定に維持しつつ、前記温度センサからの検出温度に応じて、前記パルス信号を変化させる、
請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置における液晶パネルの進化は目覚ましく、搭載される液晶パネルに対する要求は益々高くなっている。特に、カーナビなどに代表される車載製品では、高温や低温での画像品位やコントラストなどに対する要求も高くなってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、液晶パネルはＴＦＴ（Thin Film Transistor ：薄膜トランジスタ）を含む画素が形成されたアレイ基板と対向基板との間に液晶素子を挟んで構成されているが、ＴＦＴ特性は温度により変化し、環境温度が高温又は低温となることで、表示の劣化やコントラストなどの初期特性が劣化するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、液晶表示装置の環境温度が変化しても表示の劣化や初期特性の劣化が起こらない液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、アレイ基板上にマトリクス状に配置された複数の画素と、前記複数の画素を配列する行に沿って延び、前記画素のＴＦＴに走査信号を供給する走査線と、前記複数の画素を配列する列に沿って延び、前記画素の前記ＴＦＴに映像信号を供給する信号線と、前記アレイ基板と対向して配された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に配された液晶素子と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの温度を検出する温度センサと、前記信号線に前記映像信号を出力する信号線駆動回路と、（１）前記走査線に前記走査信号を出力するものであって、（２）前記走査信号の振幅を一定に維持しつつ、（３）前記温度センサの検出温度に応じて、前記走査信号の最大電圧と前記走査信号の最小電圧とを変化させる走査線駆動回路と、を有する液晶表示装置である。
【０００７】
他の態様として、前記走査線駆動回路が出力する前記走査信号の前記最大電圧が、前記映像信号の最大電圧より高く、かつ、前記走査信号の前記最小電圧が、前記映像信号の最小電圧より低いか又は同電位であってもよい。
【０００８】
また、他の態様として、前記走査線駆動回路が、外部から入力する信号に基づいてパルス信号を発生させるパルス発生回路と、前記パルス発生回路で発生したパルス信号を昇圧して前記走査信号を出力する昇圧回路とを含み、前記昇圧回路は、前記走査信号の振幅を一定に維持しつつ、前記温度センサからの検出温度に応じて、前記パルス信号を変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の液晶表示装置の説明図である。
【図２】画素回路の説明図である。
【図３】映像信号の振幅と走査信号の振幅との関係を示すグラフである。
【図４】常温におけるＩｄ−Ｖｇ曲線を示すグラフである。
【図５】高温におけるＩｄ−Ｖｇ曲線を示すグラフである。
【図６】低温におけるＩｄ−Ｖｇ曲線を示すグラフである。
【図７】映像信号、常温、高温、低温における映像信号と走査信号の最大値と最小値の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態の液晶表示装置１０について図１〜図７に基づいて説明する。
【００１１】
なお、実施形態における開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の趣旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の対応に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまでも一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１２】
また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１３】
液晶表示装置１０の構造について図１と図２に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１０は、液晶パネル１２、信号線ドライバ１４、走査線ドライバ１６、コントローラ１８を有している。液晶パネル１２は、アレイ基板１３と対向基板を相対向させ、液晶素子を挟んで貼り付けたものである。アレイ基板１３上には、複数本の走査線２２が行方向に沿って形成され、信号線２４が列方向に沿って形成されている。走査線２２と信号線２４の交差する近傍には画素２０がそれぞれ形成され、マトリクス状に配されている。また、液晶パネル１２の表示領域外には、例えばサーミスタよりなる温度センサ４０が取り付けられている。
【００１４】
信号線駆動回路を構成する信号線ドライバ１４は、各信号線２４に映像信号を供給する。走査線駆動回路を構成する走査線ドライバ１６は、各走査線２２に走査信号を供給する。コントローラ１８には、外部から映像信号及び制御信号が入力する。コントローラ１８は、信号線ドライバ１４に映像信号を供給すると共に、制御信号を元にクロック信号、水平同期信号、垂直同期信号を出力し、走査線ドライバ１６に制御信号を元にクロック信号、水平同期信号、垂直同期信号を出力する。
【００１５】
図２の画素回路に示すように、画素２０にはＮ型のトランジスタよりなるＴＦＴ３０が形成され、ＴＦＴ３０のゲート端子Ｇが走査線２２に接続され、ソース端子Ｓが信号線２４に接続されている。ＴＦＴ３０のドレイン端子Ｄには画素電極２６が接続されている。ＴＦＴ３０のゲート電極Ｇに走査信号のオン電圧ＶｇＯＮが印加されると、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間が導通し、対応する信号線２４から画素電極２６に映像信号が供給される。画素電極２６に印加される映像信号とコモン電極２８に印加されるコモン電圧ＣＯＭとにより液晶容量ＬＣが形成される。また、液晶容量ＬＣと並列に、補助容量Ｃｓが形成されても良い。
【００１６】
次に、走査線ドライバ１６の構造について図１に基づいて説明する。走査線ドライバ１６は、シフトレジスタ３２、レベルシフタ３４、出力バッファ３６、ＤＣ−ＤＣコンバータ３８を有する。なお、シフトレジスタ３２、レベルシフタ３４、出力バッファ３６がパルス発生回路を構成し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３８が昇圧回路３８を構成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３８には、電圧を可変できるボリュームが設けられている。
【００１７】
シフトレジスタ３２には、コントローラ１８から出力されたクロック信号、水平同期信号、垂直同期信号が入力する。
【００１８】
シフトレジスタ３２は、垂直同期信号に応じて発生するパルス信号を、水平同期信号に応じてシフトレジスタ３２内を順次シフトしていく。シフトレジスタ３２からシフトしながら順次出力されるパルス信号は、レベルシフタ３４を介して、出力バッファ３６で昇圧され、パルス状の走査信号として走査線２２にそれぞれ順番に出力される。そして、出力バッファ３６から出力されるときの走査信号の電圧が、昇圧回路３８によって決定される。すなわち、昇圧回路３８は、液晶パネル１２に取り付けられている温度センサ４０からの温度信号が入力すると、その温度信号に対応してパルス信号の電圧を昇圧し、出力バッファ３６から出力されるパルス状の走査信号を生成する。
【００１９】
各画素２０におけるＴＦＴ３０の動作を考慮すると、ソース端子Ｓに入力する映像信号に対し、ゲート端子Ｇに入力する走査信号は、映像信号がいかなる値であっても画素電極２６の充放電ができ、かつ、ＴＦＴ３０のリーク電流が発生しないように、ＴＦＴ３０のゲート・ソース間電圧Ｖｇを印加する振幅ＶＡとする必要がある。そのため、図３に示すように、コモン電圧ＣＯＭを中心にして反転駆動を行う場合に、映像信号の振幅（ＶｓＨ・ＶｓＬ間電圧）より走査信号の振幅（ＶｇＨ・ＶｇＬ間電圧）が大きい必要がある。この条件のもとにＴＦＴ３０の動作について常温時、低温時、高温時に分けて説明する。なお温度の一例として、常温とは２５℃、低温とは−３０℃、高温とは８５℃を意味する。
【００２０】
常温時について図４に基づいて説明する。図４は、縦軸がＴＦＴ３０のドレイン電流Ｉｄ、横軸がゲート・ソース間電圧Ｖｇであって、実線が常温時におけるＩｄ−Ｖｇ曲線である。但し、走査信号の最大値ＶｇＨ＝ＶｓＨ＋｜ＶｇＯＮ｜であり、最小値ＶｇＬ＝ＶｓＬ＋｜ＶｇＯＦＦ｜であり、ＴＦＴ３０のゲート・ソース間電圧Ｖｇの振幅ＶＡは一定であって２０Ｖとする。
【００２１】
常温において、画素２０へ映像信号を書き込む時には、ＴＦＴ３０のソース端子Ｓに入力される映像信号の電位に対して、ＴＦＴ３０が充分に導通する（電流を流せる）ゲート・ソース間電圧Ｖｇが印加される必要がある。図４に示すＡ点は、映像信号の最大値ＶｓＨに対し、ＴＦＴ３０が導通するＶｇＯＮが＋１５Ｖとなる点を示している。
【００２２】
また、常温において、画素２０の映像信号を維持する時には、ＴＦＴ３０のソース端子Ｓに入力される映像信号の電位に対して、ＴＦＴ３０がリークしないような（電流を流さない）ゲート・ソース間電圧Ｖｇが印加される必要がある。図４に示すＢ点は、映像信号の最小値ＶｓＬに対し、リーク電流が流れないＶｇＯＦＦが−５Ｖとなる点を示している。
【００２３】
高温時について図５に基づいて説明する。図５は、縦軸がＴＦＴ３０のドレイン電流Ｉｄ、横軸がゲート・ソース間電圧Ｖｇであって、実線が常温時におけるＩｄ−Ｖｇ曲線、点線が高温時におけるＩｄ−Ｖｇ曲線である。但し、走査信号の最大値ＶｇＨ＝ＶｓＨ＋｜ＶｇＯＮ｜であり、最小値ＶｇＬ＝ＶｓＬ＋｜ＶｇＯＦＦ｜であり、ＴＦＴ３０のゲート・ソース間電圧Ｖｇの振幅ＶＡは一定であって２０Ｖとする。
【００２４】
高温において、ＴＦＴ３０は、常温時よりドレイン電流Ｉｄを流し易い特性となる。そのため、図５に示すようにＩｄ−Ｖｇ曲線は、マイナス側にシフトし、点線に示すようなＩｄ−Ｖｇ曲線となる。常温時と同じＶｇＨとＶｇＬの設定であると、映像信号を書き込む時はドレイン電流（オン電流）Ｉｄが増加し（Ａ’点参照）、映像信号を維持する時にはリーク電流が流れてしまう（Ｂ’点参照）。
【００２５】
そこで、本実施形態では高温における映像信号の書き込み時においては、ＴＦＴ３０のオン電流が大きくなる方向なので、特に不具合がないが、振幅ＶＡ＝２０Ｖを一定にするため、ＶｇＯＮの電位をＡ点からＣ点に下げて、ＶｇＨ＝＋１０Ｖとする。
【００２６】
次に、高温における映像信号を維持する時には、Ｉｄ−Ｖｇ曲線がマイナス側にシフトしているので、このままではリーク電流によって画素２０内の電荷が抜けてしまうため、リーク電流が充分小さくなるＶｇの電位に変更する。例えば、ＶｇＬをＢ点からＤ点に移動させ、ＶｇＬ＝−１０Ｖとする。つまり、ＴＦＴ３０は、映像信号の最大値ＶｓＨに対して、ＶｇＯＮが＋１０Ｖ、映像信号の最小値ＶｓＬに対して、ＶｇＯＦＦが−１０Ｖとして制御される。
【００２７】
低温時について図６に基づいて説明する。図６は、縦軸がＴＦＴ３０のドレイン電流Ｉｄ、横軸がゲート・ソース間電圧Ｖｇであって、実線が常温時におけるＩｄ−Ｖｇ曲線、一点鎖線が低温時におけるＩｄ−Ｖｇ曲線である。但し、走査信号の最大値ＶｇＨ＝ＶｓＨ＋｜ＶｇＯＮ｜であり、最小値ＶｇＬ＝ＶｓＬ＋｜ＶｇＯＦＦ｜であり、ＴＦＴ３０のゲート・ソース間電圧Ｖｇの振幅ＶＡは一定であって２０Ｖとする。
【００２８】
低温において、ＴＦＴ３０は、常温時よりドレイン電流Ｉｄを流し難い特性となる。そのため、図６に示すようにＩｄ−Ｖｇ曲線は、プラス側にシフトし、一点鎖線に示すようなＩｄ−Ｖｇ曲線となる。常温時と同じＶｇＨとＶｇＬの設定であると、映像信号を書き込む時はオン電流が減少し（Ａ’’点参照）、画素２０の充放電能力が不足する。一方、リーク電流はそれほど変化しない（Ｂ’’点参照）。
【００２９】
そこで、本実施形態では低温における映像信号の書き込み時においては、ＴＦＴ３０のオン電流不足により充放電が足りなくなるのを防止し、十分なオン電流が確保できるＶｇの電位に変更する。例えば、ＶｇＯＮをＡ点からＥ点に変更し、ＶｇＯＮ＝＋２０ｖとする。
【００３０】
また、低温における映像信号を維持する時には、リーク電流が大きく増加することがないので、常温時とＶｇの電位を変更する必要はないが、振幅ＶＡ＝２０Ｖを一定にするため、ＶｇＯＦＦの電位をＢ点からＦ点に上げて、ＶｇＬ＝０Ｖとする。つまり、ＴＦＴ３０は、映像信号の最大値ＶｓＨに対して、ＶｇＯＮが＋２０Ｖ、映像信号の最小値ＶｓＬに対して、ＶｇＯＦＦが０Ｖとして制御される。
【００３１】
上記のように常温、常温、高温においてＴＦＴ３０からのリーク電流を防止するためには、それぞれ出力バッファ３６から出力される走査信号の最大電圧ＶｇＨと最小電圧ＶｇＬを変更する必要がある。そのため、本実施形態では、温度センサ４０によって液晶パネル１２の温度を検出し、この検出温度に基づいて昇圧回路３８の電圧を調整し、走査信号の最大電圧ＶｇＨと最小電圧ＶｇＬを制御する。
【００３２】
例えば、図７に示すように映像信号の電圧Ｖｓの振幅が、対向電圧ＣＯＭ（＝０Ｖ）を中心に振幅をア５Ｖとし、上記したように映像信号に対し、走査信号が如何なる値であっても充放電でき、かつ、リーク電流が発生しないようにするために、走査信号の電圧の振幅を適宜制御する。また、走査信号の最小電圧ＶｇＬは映像信号の最小電圧ＶｓＬを上回らないとする。さらに、走査信号の電位を変化させる場合に、プラスとマイナスの極性が変わらないのが好ましい。
【００３３】
図７に示すように、常温においては、走査信号の最大電圧ＶｇＨを＋２０Ｖとすると映像信号の最大電圧ＶｓＨ＝＋５Ｖより＋１５Ｖ（＝ＶｇＯＮ）だけ上回り、走査信号の最小電圧ＶｇＬを−１０Ｖとすると映像信号の最小電圧−５Ｖより５Ｖ（＝ＶｇＯＦＦ）だけ下回る。したがって、図４に示すようなＶｇＯＮ＝１５Ｖ、ＶｇＯＦＦ＝−５ＶのＩｄ−Ｖｇ曲線を実現できる。
【００３４】
図７に示すように、高温においては、走査信号の最大電圧ＶｇＨを＋１５Ｖとすると映像信号の最大電圧ＶｓＨ＝＋５Ｖより１０Ｖ（＝ＶｇＯＮ）だけ上回り、走査信号の最小電圧ＶｇＬ＝−１５Ｖとすると映像信号の最小電圧ＶｓＬ＝−５Ｖより１０Ｖ（＝ＶｇＯＦＦ）だけ下回る。したがって、図５に示すようなＶｇＯＮ＝１０Ｖ、ＶｇＯＦＦ＝−１０ＶのＩｄ−Ｖｇ曲線を実現できる。
【００３５】
図７に示すように、低温においては、走査信号の最大電圧ＶｇＨを＋２５Ｖとすると映像信号の最大電圧ＶｓＨ＝＋５Ｖより２０Ｖ（＝ＶｇＯＮ）だけ上回り、走査信号の最小電圧ＶｓＬ＝−５Ｖとすると映像信号の最小電圧ＶｓＬ＝−５Ｖと同じ電位（０Ｖ＝ＶｇＯＦＦ）となる。したがって、図６に示すようなＶｇＯＮ＝２０Ｖ、ＶｇＯＦＦ＝０ＶのＩｄ−Ｖｇ曲線を実現できる。なお、このときに走査信号の最小値ＶｇＬが映像信号の最小値ＶｓＬを上回らない。
【００３６】
このとき、ＴＦＴ３０のゲート・ソース間電圧Ｖｇの振幅ＶＡは、常温、高温、低温のいずれの場合でも３０Ｖｐｐとなっている。ＶＡを一定とすることで、高温時にＶｇＯＦＦを下げた場合、あるいは低温時にＶｇＯＮを上げた場合に、ＴＦＴ３０に余分な電圧ストレスがかからないようにすることができる。
【００３７】
上記のような制御するために、ボリュームを有するＤＣ−ＤＣコンバータより形成された昇圧回路３８が、温度センサ４０からの温度信号に応じて出力バッファ３６に供給する電圧を常に昇圧又は下圧させる。
【００３８】
本実施形態によれば、液晶表示装置１０の環境温度が変化して、高温や低温となっても、ゲート・ソース間電圧Ｖｇの振幅ＶＡが一定であることを維持しつつ、ＶｇＯＮ、ＶｇＯＦＦを環境温度に応じて常に変化させるので、液晶パネル１２の表示の劣化やコントラストなどの初期特性が劣化しない。
【００３９】
上記実施形態では、Ｎ型トランジスタよりなるＴＦＴ３０で説明したが、Ｐ型トランジスタよりなるＴＦＴであっても極性が反対になるだけで同様の構成で実現できる。
【００４０】
また、上記実施形態では、昇圧回路３８を温度センサ４０からの温度信号により常に変化させたが、これに代えてテーブルを予め準備し、温度信号に対応して電圧をテーブルから呼び出してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、ＶｇＯＮ、ＶｇＯＦＦを環境温度に応じて常に変化させたが、所定時間毎に変化させてもよい。
【００４２】
また、本実施形態は携帯電話などの２〜３型の小型、スマートフォンやカーナビなどの中型からテレビなどの大型まで、特に限定することなく液晶表示装置に適応できる。
【００４３】
また、温度センサ４０は、液晶パネル１２の表示領域外に設けるのが好ましいが、その他に液晶パネル１２の裏面や、それ以外の位置に設けてもよい。但し、この場合には温度センサ４０が検出する温度と液晶パネル１２の表示領域での温度との差を補正する。
【００４４】
また、本発明の実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての実施形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００４５】
また、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上記実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【００４６】
また、本実施形態において述べた対応によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は、当業者において時に想到し得るものについては、当然に発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【００４７】
１０・・・液晶表示装置、１２・・・液晶パネル、１４・・・信号線ドライバ、１６・・・走査線ドライバ、１８・・・コントローラ、２０・・・画素、２２・・・走査線、２４・・・信号線、２６・・・画素電極、２８・・・コモン電極、３０・・・ＴＦＴ、３２・・・シフトレジスタ、３４・・・レベルシフタ、３６・・・出力バッファ、３８・・・昇圧回路、４０・・・温度センサ、
【図１】
2015102626.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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