(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の電源電圧を生成する負の昇圧回路と、
バンドギャップ回路を用いて安定した基準電圧を生成して供給する基準電圧生成回路と、
該基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正及び負の各液晶駆動電圧を生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶駆動電圧生成回路は、前記正の各液晶駆動電圧を前記調節した電圧とグランド間とを抵抗で分圧して生成し、該正の各駆動電圧を、前記正の高電圧の電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロワ回路により低インピーダンス化して、走査回路と液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の各駆動電圧を反転して負の各駆動電圧を生成し、該負の駆動電圧を、前記負の高電圧の電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶駆動電圧生成回路は、反転増幅器で正の走査電極選択電圧を負に反転して負の走査電極選択電圧を生成し、該負の走査電極選択電圧を、前記負の高電圧の電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロワ回路により低インピーダンス化して、走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶駆動電圧生成回路は、反転増幅器で正の走査電極選択電圧及び正のデータ電極選択電圧をそれぞれ負に反転して負の走査電極選択電圧及びデータ電極選択電圧を生成し、該走査電極選択電圧及びデータ電極選択電圧を、前記負の高電圧の電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロワ回路により低インピーダンス化して、走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項５】
複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の走査回路用電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の走査回路用電源電圧を生成する負の昇圧回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の液晶駆動回路用電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
バンドギャップ回路を用いて安定した基準電圧を生成して供給する基準電圧生成回路と、
該基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正及び負の各液晶駆動電圧を生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶駆動電圧生成回路は、正の走査電極選択電圧を生成し、該正の走査電極選択電圧を、前記正の走査回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、走査回路に供給し、
正のデータ電極選択電圧を生成し、該正のデータ電極選択電圧を、前記正の液晶駆動回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の走査電極選択電圧を反転して負の走査電極選択電圧を生成し、該負の走電極選択電圧を、前記負の走査回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、走査回路に供給することを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】
複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の走査回路用電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の走査回路用電源電圧を生成する負の昇圧回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の液晶駆動回路用電源電圧を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の液晶駆動回路用電源電圧を生成する負の昇圧回路と、
バンドギャップ回路を用いて安定した基準電圧を生成して供給する基準電圧生成回路と、
該基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正及び負の各液晶駆動電圧を生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶駆動電圧生成回路は、正の走査電極選択電圧を生成し、該正の走査電極選択電圧を、前記正の走査回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダン化して、走査回路に供給し、
正のデータ電極選択電圧を生成し、該正のデータ電極選択電圧を、前記正の液晶駆動回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の走査電極選択電圧を反転して負の走査電極選択電圧を生成し、該負の走査電極選択電圧を、前記負の走査回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、走査回路に供給し、
反転増幅器で正のデータ電極選択電圧を反転して負のデータ電極選択電圧を生成し、該負のデータ電極選択電圧を、前記負の液晶駆動回路用電源電圧とグランドを電源とするボルテージフォロア回路により低インピーダンス化して、液晶駆動回路に供給することを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置としては、特開平６−２５９０３７号公報「半導体集積回路装置」がある。図１２を用いて説明する。
【０００３】
図１２は従来のコントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置の、特にコントラスト調節回路を含む電源回路の構成図である。なお、図１２は１／５バイアス駆動を例にした電源回路である。
【０００４】
図１２に示すように、従来の電源回路は、液晶駆動電圧発生回路１と、昇圧回路２と、ＤＡ変換器３と、
電源電圧Ｖｃｃ４と、昇圧された液晶駆動電源電圧ＶＬＣＤ５と、コントラスト調節された液晶駆動電源電圧６と、から構成される。また、液晶駆動電圧発生回路１は複数の抵抗７から構成され、ＤＡ変換器３は、４ビットレジスタ回路８と、ＰＭＯＳ９と、抵抗１０と、から構成される。さらに、４ビットレジスタ回路８は、トランスミッションゲート１１と、ドライブ能力の大きなインバータ１２と、ドライブ能力の小さなインバータ１３と、インバータ１４と、から構成されるレシオタイプのラッチを使用している。なお、図１２のＶＬ５からＶＬ０は液晶駆動電圧、ＤＢ３からＤＢ０はコントラスト調節データ、ＷＲはライト信号である。
【０００５】
液晶パネルのコントラストは液晶駆動波形の電圧レベルつまりＶＬ５からＶＬ０によって変化する。したがって調節された液晶駆動電源４の電圧値によってコントラストが変化し、この電圧値が高いとコントラストは高く、低いとコントラストが低くなる。
【０００６】
次に、従来の電源回路の動作について説明する。図１２において、昇圧回路２は電源電圧Ｖｃｃ４を昇圧、液晶駆動電源ＶＬＣＤ５を生成する。液晶駆動電源ＶＬＣＤ５は、ＤＡ変換器３によって、コントラスト調節された液晶駆動電源６に変換され、調節された液晶駆動電源６から、同一抵抗値Ｒの抵抗７が５個直列接続された構成の液晶駆動電圧発生回路１により、ＶＬ５からＶＬ１を発生させる。ＤＡ変換器３は、ＣＰＵから出力されるコントラスト調節データＤＢ３からＤＢ０をライト信号ＷＲにより４ビットレジスタ回路８に取り込む。４ビットレジスタ回路８では、ＷＲ及びＷＲをインバータ１４により反転した信号により、トランスミッションゲート１１が開き、ＤＢ３からＤＢ０がドライブ能力の大きなインバータ１２と、ドライブ能力の小さなインバータ１３とのループにラッチされる。４ビットレジスタ回路８はＤＢ３からＤＢ０の反転データを出力し、それぞれが接続されたＰＭＯＳ９をオンあるいはオフする。ＰＭＯＳ９がオンのとき、並列に接続された抵抗１０との合成抵抗はＰＭＯＳ９のオン抵抗が無視できるとすれば０であり、ＰＭＯＳ９がオフのとき、並列に接続された抵抗１０との合成抵抗は抵抗１０の抵抗値となる。ここで、抵抗１０の抵抗値をＶＬＣＤ５に接続されたほうから順番に、液晶駆動電圧発生回路１を構成する抵抗７の抵抗値Ｒの、５Ｒ／２、５Ｒ／４、５Ｒ／８、５Ｒ／１６、の値を持ってるとする。いま４ビットレジスタ回路８に１６進数で“Ｆ”が書き込まれているとすると、ＰＭＯＳ９はすべてオンとなり、出力の液晶駆動電源６はＶＬＣＤと同電位となる。また、４ビットレジスタ回路８に“０”が書き込まれているとすると、ＰＭＯＳ９はすべてオフとなり、出力の液晶駆動電源６はＶＬＣＤ×１６／３１となる。つまり、４ビットレジスタ回路８に書かれた値をＮとすると、出力の液晶駆動電源６はＶＬＣＤ×１６／（Ｎ＋１６）になる。これにより、ほぼＶＬＣＤ／２からＶＬＣＤまで１６段階の電圧に調節することができる。すなわち１６段階のコントラスト調節が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
液晶ディスプレイは、携帯型機器へ搭載するため低電力化が望まれている。従って、この要求を満足するため、液晶ドライバＬＳＩに制御回路を内蔵しやすいチャージポンプ型の液晶駆動電源が多く採用されている。
【０００８】
しかし、チャージポンプ型の電源を用いると、液晶パネルの負荷が大きくなる場合に液晶駆動電源電圧５が変動し、従来の液晶表示装置では、コントラスト調節された液晶駆動電圧６も併せて変動し、コントラストが変化して、表示に悪影響を与えるという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、液晶駆動電源電圧が変動しても安定したコントラストで表示が可能なコントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１１】
すなわち本発明は、第１の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から高電圧の駆動電圧電源を生成する昇圧回路と、
安定した基準電圧を供給する基準電圧生成回路と、
基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から各駆動電圧レベルを生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００１２】
また、前記基準電圧生成回路は、バンドギャップ電圧を生成することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、前記液晶駆動電圧生成回路は、前記各駆動電圧レベルを前記調節した電圧とグランド間とを抵抗で分圧して生成し、駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【００１４】
また第２の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の駆動電圧電源を生成する負の昇圧回路と、
安定した基準電圧を供給する基準電圧生成回路と、
基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正の駆動電圧レベル及び負の駆動電圧レベルを生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００１５】
また、前記液晶駆動電圧生成回路は、前記正の駆動電圧レベルを前記調節した電圧とグランド間とを抵抗で分圧して正の各駆動電圧レベルを生成してさらに正の駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の駆動電圧レベルを反転して負の駆動電圧レベルを生成してさらに負の駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【００１６】
また、前記液晶駆動電圧生成回路は、反転増幅器で正の走査電極選択電圧レベルを負に反転してさらに負の駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【００１７】
さらにまた、前記液晶駆動電圧生成回路は、反転増幅器で正の走査電極選択電圧レベル及び正のデータ電極選択電圧レベルをそれぞれ負に反転してさらに負の駆動電圧電源から電流増幅して走査回路と液晶駆動回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であってもよい。
【００１８】
また第３の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の走査回路用駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の走査回路用駆動電圧電源を生成する負の昇圧回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の液晶駆動回路用駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
安定した基準電圧を供給する基準電圧生成回路と、
基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正の駆動電圧レベル及び負の駆動電圧レベルを生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００１９】
また、前記液晶駆動電圧生成回路は、正の走査電極選択電圧レベルを生成してさらに正の走査回路用駆動電圧電源から電流増幅して走査回路に供給し、
正のデータ電極選択電圧レベルを生成してさらに正の液晶駆動回路用駆動電圧電源から電流増幅して液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の走査電極選択電圧レベルを反転して負の走査電極選択電圧レベルを生成してさらに負の走査回路用駆動電圧電源から電流増幅して走査回路に供給することを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【００２０】
また第４の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の走査回路用駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の走査回路用駆動電圧電源を生成する負の昇圧回路と、
低い電源電圧から正の高電圧の液晶駆動回路用駆動電圧電源を生成する正の昇圧回路と、
低い電源電圧から負の高電圧の液晶駆動回路用駆動電圧電源を生成する負の昇圧回路と、
安定した基準電圧を供給する基準電圧生成回路と、
基準電圧を増幅した電圧を供給する増幅回路と、
該増幅した電圧の電圧値を調節した電圧を生成する調節回路と、
該調節した電圧から正の駆動電圧レベル及び負の駆動電圧レベルを生成して、走査回路と液晶駆動回路に供給する液晶駆動電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００２１】
また、前記液晶駆動電圧生成回路は、正の走査電極選択電圧レベルを生成してさらに正の走査回路用駆動電圧電源から電流増幅して走査回路に供給し、
正のデータ電極選択電圧レベルを生成してさらに正の液晶駆動回路用駆動電圧電源から電流増幅して液晶駆動回路に供給し、
反転増幅器で正の走査電極選択電圧レベルを反転して負の走査電極選択電圧レベルを生成してさらに負の走査回路用駆動電圧電源から電流増幅して走査回路に供給し、
反転増幅器で正のデータ電極選択電圧レベルを反転して負のデータ電極選択電圧レベルを生成してさらに負の液晶駆動回路用駆動電圧電源から電流増幅して液晶駆動回路に供給するすることを特徴とする液晶表示装置であることが好ましい。
【００２２】
また第５の態様として、複数のデータ線及び複数の走査線の交点位置にマトリックス状に配列された画素部を有する液晶パネルと、
前記複数の走査線に順次電圧を印加する走査回路と、
上位装置からの表示データを受けて該表示データに対応した電圧を前記複数のデータ線に印加する液晶駆動回路と、
該走査回路及び該液晶駆動回路に選択レベル電圧を供給する電源回路を具備する液晶表示装置であって、
前記電源回路は外部要因による変動の少ない基準電圧源から選択レベル電圧用基準電圧を生成し、
該選択レベル電圧用基準電圧を電流増幅して出力するものであり、
該選択レベル電圧用基準電圧を調節して液晶パネルの表示コントラストを変更する
ことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、図１から図３を用いて、本発明の一実施形態による液晶表示装置の構成及び動作について説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態による液晶表示装置の全体構成について説明する。
【００２４】
本実施形態による液晶表示装置は、基準入力電圧Ｖｃｉ１００と、Ｖｃｉ１００をＮ倍に昇圧するＮ倍昇圧回路２００と、Ｎ倍昇圧回路２００で生成した液晶駆動用電源電圧ＶＬＣＤ２０１と、基準電圧発生回路３００と、基準電圧発生回路３００が発生する基準電圧Ｖｒｅｆ３０１と、Ｖｒｅｆ３０１をＡ倍に増幅するＡ倍化アンプ４００と、Ａ倍化された電圧ＶｒｅｆＡ４０１と、ＶｒｅｆＡ４０１を基準にコントラストを調節するコントラスト調節回路５００と、コントラスト調節された電圧ＶＬＣＴ５０１と、ＶＬＣＴ５０１を基にＶＬＣＤ２０１を電源として液晶駆動電圧を生成する液晶駆動電圧生成回路６００と、液晶駆動電圧６０１と、コモンドライバ７００と、セグメントドライバ８００と、液晶パネル９００と、から構成されている。
【００２５】
図１から図３を用いて、本実施形態による液晶表示装置の全体的な動作について説明する。以下、本実施形態による液晶表示装置においては、駆動方式に電圧平均化法を用いるものとする。まず、Ｖｃｉ１００をＮ倍昇圧回路２００で昇圧し、ＶＬＣＤ２０１を生成する。ＶＬＣＤ２０１はＡ倍化アンプ４００およびコントラスト調節回路５００および液晶駆動電圧生成回路６００の電源として用いる。Ｎ倍昇圧回路２００はどのような回路構成でもかまわないが、本実施形態による液晶表示装置は携帯情報機器に適用する場合は低電力が求められるため、変換効率の高いチャージポンプ式の昇圧回路がよく用いられる。倍率ＮはＶｃｉ１００をＮ倍した電圧ＶＬＣＤ２０１がＶｒｅｆＡ４０１よりも十分に高くなるように設定する。
【００２６】
次に図２を用いて基準電圧生成回路３００及びＡ倍化アンプ４００について説明する。図２において、３０２は負荷抵抗、３０３はバンドギャップ型定電圧ダイオード、４０２はオペアンプ、４０３は抵抗値Ｒの抵抗、４０４は抵抗値（Ａ−１）×Ｒの可変抵抗、である。図２に示す基準電圧生成回路３００は一例であり、本実施形態による液晶表示装置では負荷抵抗３０２及びバンドギャップ型定電圧ダイオード３０３で構成される定電圧回路を示した。ここで、バンドギャップ型定電圧ダイオード３０３のバンドギャップ電圧はＶｃｉ１００よりも低く、また負荷抵抗３０２はバンドギャップ型定電圧ダイオード３０３の両端にバンドギャップ電圧が発生するのに必要な電流を流すものとし、バンドギャップ電圧を基準電圧Ｖｒｅｆ３０１とする。バンドギャップ型定電圧ダイオード３０３を用いるため、基準電圧Ｖｒｅｆ３０１は基準入力電圧Ｖｃｉ１００が多少変動してもその影響は少なく、また、周囲温度が変化しても変動が少なく、安定した電圧を得ることができる。基準電圧Ｖｒｅｆ３０１はＡ倍化アンプ４００に入力する。Ａ倍化アンプ４００はオペアンプ４０２、抵抗４０３、可変抵抗４０４から構成され、オペアンプ４０２の電源電圧はＶＬＣＤ２０１である。Ａ倍化アンプ４００はいわゆる非反転増幅器であり、Ｖｒｅｆ３０１を抵抗４０３および可変抵抗４０４により決定される倍率の電圧に増幅する。ここで、抵抗４０３の抵抗値をＲとし、可変抵抗４０４の抵抗値を（Ａ−１）×Ｒとすると、
オペアンプの出力する電圧ＶｒｅｆＡ４０１はＡ×Ｖｒｅｆとなる。また、オペアンプ４０２の電源電圧ＶＬＣＤ２０１はＶｒｅｆＡ４０１より十分に高い電圧であり、Ｖｒｅｆ３０１が安定した電圧であるため、ＶＬＣＤ２０１に多少の変動があってもＶｒｅｆＡ４０１は安定した電圧を出力することができる。なお、ＶｒｅｆＡ４０１は後述するコントラスト調節可能な電圧の最大値となるため、駆動方法および表示デューティおよびパネル特性（パネルのＶｏｆｆ電圧）により決定される最適コントラストが得られる液晶駆動電圧の値よりも大きくなくてはならない。本実施形態による液晶表示装置では、可変抵抗４０４の抵抗値を適当に与えることで、倍率Ａを調節して、電圧電圧ＶｒｅｆＡ４０１を最適な電圧値にすることができる。もちろん、表示デューティおよびパネル特性があらかじめ決まっている場合は固定抵抗でもかまわない。また、いわゆる電子ボリューム抵抗にしてもよい。この場合、ＣＰＵなどによる制御で、抵抗値を決定することができる。
【００２７】
次に図３を用いてコントラスト調節回路５００及び液晶駆動電圧生成回路６００について説明する。図３において、５０２はオペアンプ、５０３は可変抵抗、６０２は抵抗、６０３は抵抗、６０４は可変抵抗、６０５は抵抗、６０６は抵抗、６０７から６１１はそれぞれオペアンプである。
【００２８】
まずコントラスト調節回路５００から説明する。コントラスト調節回路５００では、まずＶｒｅｆＡ４０１をオペアンプ５０２でバッファする。オペアンプ５０２はいわゆるボルテージ・フォロワであり、ＶｒｅｆＡ４０１と同じ電圧を出力する。オペアンプ５０２の電源電圧はＶＬＣＤ２０１であるが、Ａ倍化アンプ４００のオペアンプ４０２と同様に、ＶｒｅｆＡ４０１が安定しているため、ＶＬＣＤ２０１に多少の変動があっても、安定した電圧を出力することができる。次にオペアンプ５０２の出力は可変抵抗５０３に接続し、後述する液晶駆動電圧生成回路６００の抵抗と、可変抵抗５０３とで分圧される電圧ＶＬＣＴ５０１を出力する。
【００２９】
次に液晶駆動電圧生成回路６００について説明する。液晶駆動電圧生成回路６００において、抵抗６０２、抵抗６０３、可変抵抗６０４、抵抗６０５、抵抗６０６は直列に接続され、抵抗６０２にＶＬＣＴ５０１、抵抗６０６にグランド（ＧＮＤ）を接続し、ＶＬＣＴ５０１から各液晶駆動電圧レベルを分圧して生成し、オペアンプ６０７からオペアンプ６１１によってバッファされて液晶駆動電圧６０１（電位の高いほうから順に、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、とする）となる。
【００３０】
次にコントラスト調節回路５００におけるコントラスト調節動作について説明する。可変抵抗５０３と、液晶駆動電圧生成回路６００の各抵抗で液晶駆動電圧６０１の各電圧値が決定することができるため、可変抵抗５０３の抵抗値を変更することで、ＶＬＣＴ５０１の電圧が変化し、液晶駆動電圧生成回路６００の各抵抗で生成する電圧も変化する。すなわち、可変抵抗５０３の抵抗値を変更することで、コントラスト調節することが可能である。例えば可変抵抗５０３の値が小さいとき、ＶＬＣＴ５０１は高くなり、表示が濃くなる。逆に、可変抵抗５０３の値が大きいとき、ＶＬＣＴ５０１は低くなり、表示が薄くなる。また、可変抵抗５０３は、いわゆる電子ボリューム抵抗がよい。この場合、ＣＰＵなどによる制御で、抵抗値を決定することができる。図３に示すように、ＤＢがＣＰＵからの設定データであり、ＤＢの値にしたがって、可変抵抗５０３の抵抗値が変化し、ＶＬＣＴ５０１が変化する。
【００３１】
以上のようにして、コントラストを調節することが可能となる。
【００３２】
駆動方式に電圧平均化法を用いた第１の実施の形態によるコントラスト調節可能な電源回路を備える液晶表示装置について説明を行ったが、第２の実施の形態よるコントラスト調節可能な電源回路を備える液晶表示装置を用いて駆動方式にＨｉ−ＦＡＳ法を適用可能である。
【００３３】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態を図４から図６を用いて説明する。本実施形態は、駆動方式にＨｉ−ＦＡＳ法を適用して負電源を必要とする場合のコントラスト調節に特徴を有しており、第１の実施の形態による液晶駆動電圧生成回路６００の内部構成が異なるものである。
【００３４】
図４は、本実施形態による液晶表示装置の構成を示している。
【００３５】
最初に、図４を用いて、本実施形態による液晶表示装置の構成について説明する。本実施形態による液晶表示装置は第１の実施の形態による液晶表示装置に加えて、−Ｎ倍昇圧回路２００ａを備え、−Ｎ倍昇圧回路２００ａが生成する負の液晶駆動用電源電圧−ＶＬＣＤ２０１ａを液晶駆動電圧生成回路６００に供給する。まず、Ｖｃｉ１００を−Ｎ倍昇圧回路２００ａで昇圧し、−ＶＬＣＤ２０１ａを生成する。−Ｎ倍昇圧回路２００ａはどのような回路構成でもかまわないが、Ｎ倍昇圧回路２００と同様、変換効率の高いチャージポンプ式の昇圧回路がよく用いられる。
【００３６】
次に、図５を用いて、液晶駆動電圧生成回路６００について説明する。図５において、６２０から６２４および６２８、６２９は抵抗、また、６２５から６２７、６３０、６３１はオペアンプであり、液晶駆動電圧６０１のうち、ＶＣＨはコモンドライバの高電圧側電源電圧、ＶＳＨはセグメントドライバの高電圧側電源電圧、ＶＣＭはコモンドライバの中間電源電圧、ＶＳＬはセグメントドライバの低電圧側電源電圧、ＶＣＬはコモンドライバの低電圧側電源電圧、であり、この順に電位が高い。また、ＶＣＨ−ＶＣＭ間の電位差およびＶＣＭ−ＶＣＬ間の電位差は等しく、ＶＳＨ−ＶＣＭ間の電位差およびＶＣＭ−ＶＳＬ間の電位差は等しい。通常Ｈｉ−ＦＡＳ法はＶＣＨ−ＶＣＬ間の電圧が高く、ＶＳＨ−ＶＳＬ間の電圧が低い。したがって、ＶＳＨ及びＶＳＬを低電圧となるようにＶＳＬをＧＮＤレベルにして、セグメントドライバの動作電圧を低くすることが可能であり、本実施の形態による液晶表示装置のＶＳＬもＧＮＤレベルとした。図３に示したように、第１の実施の形態による液晶表示装置では、液晶駆動電圧６０１の最低電位であるＶ６をＧＮＤレベルとしたため、ＶＬＣＴ５０１の電圧を調節することで、Ｖ１−Ｖ６間の電圧を変化させることができた。しかし、本実施の形態による液晶表示装置では最低電位ではないＶＳＬをＧＮＤレベルとしたため、第１の実施の形態による液晶表示装置と同様な構成の液晶駆動電圧６０１ではＶＬＣＴ５０１により変更可能な電圧はＶＣＨ−ＶＳＬ間の電圧である。したがって液晶駆動電圧６０１は次のような構成にする。まず、抵抗６２０から抵抗６２４を直列に接続し、抵抗６２０にはＶＬＣＴ５０１、抵抗６２４にはＧＮＤを接続し、ＶＬＣＴ５０１からＶＣＨ、ＶＳＨ、ＶＣＭの電圧レベルを生成し、オペアンプ６２５からオペアンプ６２７でバッファして液晶駆動電圧６０１のＶＣＨ、ＶＳＨ、ＶＣＭ、ＶＳＬを生成する。次にＶＣＨ及びＶＣＭからＶＣＬの電位を生成する。オペアンプ６３０は正電源をＶＬＣＤ２０１、負電源を−ＶＬＣＤ２０１ａとする。また、オペアンプ６３０と、抵抗６２３および抵抗６２４と、抵抗６２８および抵抗６２９とでいわゆる差動増幅器を構成する。抵抗６２３および抵抗６２４はＶＣＭの電圧レベルとＧＮＤ間に直列に接続し、分圧された電圧をオペアンプ６３０の正入力端子に接続する。また、抵抗６２８および抵抗６２９はＶＣＨとオペアンプ６３０の出力端子間に直列に接続し、分圧された電圧をオペアンプ６３０の負入力端子に接続する。ここで、抵抗６２３および抵抗６２４、抵抗６２８、抵抗６２９の抵抗値は同一とする。その時、オペアンプ６３０は常に（ＶＣＭ−ＶＣＨ）の電圧を出力する。これを更にオペアンプ６３１でバッファしてＶＣＬとする。
【００３７】
次にコントラスト調節について説明する。コントラスト調節は可変抵抗５０３の抵抗値を変化することでＶＬＣＴ５０１が変化して、ＶＣＨ−ＶＳＬ間電圧が変化する。この時、ＶＣＬはＶＣＨとＶＣＭの電圧に追従して変化し、その電圧値は常に（ＶＣＭ−ＶＣＨ）であるため、ＶＣＨ−ＶＣＭ間の電位差とＶＣＭ−ＶＣＬ間の電位差は等しい。したがって、コントラスト調節回路５００でＶＬＣＴ５０１を調節して、コントラスト調節可能である。
【００３８】
次に図６を用いて、図５と異なる構成の液晶駆動電圧生成回路６００について説明する。図５において、６４０及び６４１、６４４、６４５、６４８、６４９は抵抗、また、６４２及び６４３、６４６、６４７、６５０、６５１はオペアンプである。ここでは図５と異なり、ＶＣＭをＧＮＤレベルとした。したがって、ＶＬＣＴ５０１により変更可能な電圧はＶＣＨ−ＶＣＭ間の電圧である。したがって液晶駆動電圧６０１は次のような構成にする。まず、抵抗６４０及び抵抗６４１を直列に接続し、抵抗６４０にはＶＬＣＴ５０１、抵抗６４１にはＧＮＤを接続し、ＶＬＣＴ５０１からＶＣＨ、ＶＳＨの電圧レベルを生成し、オペアンプ６４２及びオペアンプ６４３でバッファして液晶駆動電圧６０１のＶＣＨ、ＶＳＨ、ＶＣＭを生成する。次にＶＳＨ及びＶＣＭからＶＳＬの電位を生成する。オペアンプ６４６は正電源をＶＬＣＤ２０１、負電源を−ＶＬＣＤ２０１ａとする。また、オペアンプ６４６と、抵抗６４４および抵抗６４５とでいわゆる反転増幅器を構成する。オペアンプ６４６の正入力端子はＧＮＤに接続する。また、抵抗６４４および抵抗６４５はＶＳＨとオペアンプ６４６の出力端子間に直列に接続し、分圧された電圧をオペアンプ６４６の負入力端子に接続する。ここで、抵抗６４４および抵抗６４５の抵抗値は同一とする。その時、オペアンプ６４６は常に（ＶＣＭ−ＶＳＨ）の電圧を出力する。これを更にオペアンプ６４７でバッファしてＶＳＬとする。同様にＶＣＨ及びＶＣＭからＶＣＬの電位を生成する。オペアンプ６５０は正電源をＶＬＣＤ２０１、負電源を−ＶＬＣＤ２０１ａとする。また、オペアンプ６５０と、抵抗６４８および抵抗６４９とでいわゆる反転増幅器を構成する。オペアンプ６５０の正入力端子はＧＮＤに接続する。また、抵抗６４８および抵抗６４９はＶＣＨとオペアンプ６５０の出力端子間に直列に接続し、分圧された電圧をオペアンプ６５０の負入力端子に接続する。ここで、抵抗６４８および抵抗６４９の抵抗値は同一とする。その時、オペアンプ６５０は常に（ＶＣＭ−ＶＣＨ）の電圧を出力する。これを更にオペアンプ６５１でバッファしてＶＣＬとする。
【００３９】
次にコントラスト調節について説明する。コントラスト調節は可変抵抗５０３の抵抗値を変化することでＶＬＣＴ５０１が変化して、ＶＣＨ−ＶＣＭ間電圧が変化する。この時、ＶＣＬはＶＣＨとＶＣＭの電圧に追従して変化し、その電圧値は常に（ＶＣＭ−ＶＣＨ）であるため、ＶＣＨ−ＶＣＭ間の電位差とＶＣＭ−ＶＣＬ間の電位差は等しい。また、ＶＳＬはＶＳＨとＶＣＭの電圧に追従して変化し、その電圧値は常に（ＶＣＭ−ＶＳＨ）であるため、ＶＳＨ−ＶＣＭ間の電位差とＶＣＭ−ＶＳＬ間の電位差は等しい。したがって、コントラスト調節回路５００でＶＬＣＴ５０１を調節して、コントラスト調節可能である。
【００４０】
以上のようにして、駆動方式にＨｉ−ＦＡＳ法を適用してコントラスト調節が可能となる。
【００４１】
第２の実施の形態による液晶表示装置について説明を行ったが、第３の実施の形態による液晶表示装置で、電圧の変換効率を高くすることが可能である。
【００４２】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置を図７から図１１を用いて説明する。本実施形態による液晶表示装置は、液晶駆動電源電圧をコモンドライバ用とセグメントドライバ用に独立して生成することに特徴を有しており、第２の実施の形態による液晶表示装置よりも電圧変換効率の高い液晶表示装置を実現するものである。
【００４３】
図７は第２の実施の形態による液晶表示装置の電流の流れを示す図である。液晶駆動電圧生成回路６００の内部構成は、液晶駆動電圧を生成するオペアンプとその電源電圧のみを記し、その他は割愛した。液晶は容量性負荷であるため、液晶にかかる電圧が変化したときに液晶に充放電電流が流れる。図７ではコモンが非選択時にセグメントの電圧がＶＳＬからＶＳＨに変化したときに流れる電流を示している。ここで、ＶＳＨを出力するオペアンプ６２６が出力する電流をＩＳＨとすると、液晶パネルで消費される電力は（ＶＳＨ−ＶＣＭ）×ＩＳＨである。しかし、オペアンプ６２６の電源はＶＬＣＤ２０１であり、ＶＬＣＤ２０１から電流を供給するため、液晶表示装置全体としては（ＶＬＣＤ−ＧＮＤ）×ＩＳＨが消費される。したがって電圧の変換効率は（ＶＳＨ−ＶＣＭ）／（ＶＬＣＤ−ＧＮＤ）となり、ＶＳＨ及びＶＣＭはＶＬＣＤに比較して電圧が低いため、電圧の変換効率が悪い。
【００４４】
本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置を図８に示す。本実施形態による液晶表示装置は第２の実施の形態による液晶表示装置に加えて、Ｍ倍昇圧回路２００ｂを備え、Ｍ倍昇圧回路２００ｂが生成するセグメントドライバ用液晶駆動電源電圧ＶＬＣＤｓ２０１ｂを液晶駆動電圧生成回路６００に供給する。まず、Ｖｃｉ１００をＭ倍昇圧回路２００ｂで昇圧し、ＶＬＣＤｓ２０１ｂを生成する。Ｍ倍昇圧回路２００ｂはどのような回路構成でもかまわないが、Ｎ倍昇圧回路２００と同様、変換効率の高いチャージポンプ式の昇圧回路がよく用いられる。なお、倍率Ｍは液晶駆動電圧生成回路でオペアンプがＶＬＣＤｓ２０１ｂを電源として、ＶＳＨを出力するのに十分な電圧を供給することができるものであって、ＶＬＣＤ２０１よりも低い電圧となるように設定する。
【００４５】
次に図９を用いて液晶駆動電圧生成回路の構成と、電圧の変換効率について説明する。図９に示すように、ＶＳＨを生成するオペアンプ６２６の正電源はＶＬＣＤｓ２０１ｂとし、また、ＶＣＭを生成するオペアンプ６２７の正電源はＶＬＣＤｓ２０１ｂとした。したがって、図７で説明したＩＳＨはオペアンプ６２６の正電源ＶＬＣＤｓ２０１ｂから電流を供給するため、液晶表示装置全体としては（ＶＬＣＤｓ−ＧＮＤ）×ＩＳＨが消費される。したがって電圧の変換効率は（ＶＳＨ−ＶＣＭ）／（ＶＬＣＤｓ−ＧＮＤ）となり、ＶＬＣＤｓがＶＬＣＤよりも低くいため、電圧の変換効率が高くなる。すなわち、本実施形態による液晶表示装置のほうが、低消費電力である。
【００４６】
次に図６に示した液晶駆動電圧生成回路６００を適用した液晶表示装置に対応し、電圧の変換効率の高い液晶表示装置を図１０に示す。本実施形態による液晶表示装置は第２の実施の形態による液晶表示装置に加えて、Ｍ倍昇圧回路２００ｂ及び−Ｍ倍昇圧回路２００ｃを備え、Ｍ倍昇圧回路２００ｂが生成するセグメントドライバ用液晶駆動電源電圧ＶＬＣＤｓ２０１ｂと、−Ｍ倍昇圧回路２００ｃが生成するセグメントドライバ用液晶駆動電源電圧−ＶＬＣＤｓ２０１ｃと、を液晶駆動電圧生成回路６００に供給する。まず、Ｖｃｉ１００をＭ倍昇圧回路２００ｂで昇圧し、ＶＬＣＤｓ２０１ｂを生成する。また、Ｖｃｉ１００を−Ｍ倍昇圧回路２００ｃで昇圧し、−ＶＬＣＤｓ２０１ｃを生成する。Ｍ倍昇圧回路２００ｂ及び−Ｍ倍昇圧回路２００ｃはどのような回路構成でもかまわないが、Ｎ倍昇圧回路２００と同様、変換効率の高いチャージポンプ式の昇圧回路がよく用いられる。なお、倍率Ｍは液晶駆動電圧生成回路でオペアンプがＶＬＣＤｓ２０１ｂを電源として、ＶＳＨを出力するのに十分な電圧を供給することができるものであって、ＶＬＣＤ２０１よりも低い電圧となるように設定する。また、倍率−Ｍは液晶駆動電圧生成回路でオペアンプがＶＬＣＤｓ２０１ｃを負電源として、ＶＳＬを出力するのに十分な電圧を供給することができるものであって、−ＶＬＣＤ２０１ａよりも高い電圧となるように設定する。
【００４７】
次に図１１を用いて液晶駆動電圧生成回路の構成と、電圧の変換効率について説明する。図１１に示すように、ＶＳＨを生成するオペアンプ６４３の正電源はＶＬＣＤｓ２０１ｂとし、また、ＶＳＬを生成するオペアンプ６４７の負電源は−ＶＬＣＤｓ２０１ｃとした。したがって、ＩＳＨはオペアンプ６４３の正電源ＶＬＣＤｓ２０１ｂから電流を供給するため、液晶表示装置全体としては（ＶＬＣＤｓ−ＧＮＤ）×ＩＳＨが消費される。したがって電圧の変換効率は（ＶＳＨ−ＶＣＭ）／（ＶＬＣＤｓ−ＧＮＤ）となり、ＶＬＣＤｓがＶＬＣＤよりも低いため、電圧の変換効率が高くなる。すなわち、本実施形態による液晶表示装置のほうが、低消費電力である。
【００４８】
以上のように電圧変換効率の高い液晶表示装置を実現することが可能である。
【００４９】
ここで、本実施の形態による液晶表示装置の駆動方式はＨｉ−ＦＡＳ法としたが、マルチライン選択法でも同様に実現可能である。
【００５０】
本発明は以上に示した実施の形態に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図２で説明した基準電圧生成回路ではバンドギャップ型定電圧ダイオード３０３を用いたが、バンドギャップ型定電圧発生回路は各種報告されており、その他の定電圧発生回路技術を適用しても変動の少ない基準電圧から液晶駆動電圧の電圧レベルを生成して、さらにバッファして出力する限り、コントラストを容易に変更し、かつ、安定したコントラストで表示することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００５２】
すなわち、本発明によるコントラスト調節回路を含む電源回路を備えた液晶表示装置は液晶駆動電源電圧が変動しても安定したコントラストで表示が可能である。また、負電源を用いる駆動方式においてもコントラスト調節が容易でかつ、安定したコントラストで表示が可能である。また、昇圧回路をセグメントドライバおよびコモンドライバ用に個別に設けて電源を構成することで、低消費電力な液晶表示装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の基準電圧生成回路と、Ａ倍化アンプの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置のコントラスト調節回路と、液晶駆動電圧生成回路の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置のコントラスト調節回路と、液晶駆動電圧生成回路の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置のその他の例のコントラスト調節回路と、液晶駆動電圧生成回路の構成を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル充放電電流の経路を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の液晶パネル充放電電流の経路を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置のその他の例の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置のその他の例の液晶パネル充放電電流の経路を示すブロック図である。
【図１２】従来の液晶表示装置のコントラスト調節可能な電源回路の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００…基準入力電圧Ｖｃｉ、２００…Ｎ倍昇圧回路、２０１…液晶駆動用電源電圧ＶＬＣＤ、３００…基準電圧発生回路、３０１…基準電圧Ｖｒｅｆ、４００…Ａ倍化アンプ、４０１…Ａ倍化された電圧ＶｒｅｆＡ、５００…コントラスト調節回路、５０１…コントラスト調節された電圧ＶＬＣＴ、６００…液晶駆動電圧生成回路、６０１…液晶駆動電圧、７００…コモンドライバ、８００…セグメントドライバ、９００…液晶パネル。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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