(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度センサーと、該温度センサーの出力をデジタル信号の温度コードに変換するＡ／Ｄ変換器を有し、該Ａ／Ｄ変換器の出力値から演算により液晶パネルの駆動電圧を発生し温度に対する前記駆動電圧を自動調整する液晶表示装置において、
前記演算は、
前記液晶表示装置の動作温度範囲を複数の温度範囲に分割し、
特定の温度を初期値として、該初期値における前記温度コードを基準の温度コードとし、かつ、前記初期値における前記補償コードを基準の補償コードとし、
前記Ａ／Ｄ変換器から出力された温度コードを読み込み、
複数ビットのパラメータにより指定される近似線分を前記温度範囲毎に設け、前記読み込まれた温度コードが、前記基準の温度コードよりも高い温度に対応する場合、又は前記読み込まれた温度コードが、前記基準の温度コードよりも低い温度に対応する場合、それぞれ前記基準の補償コードに、前記近似線分に対応したレジスタで指定される前記増分を繰り返し減算または加算することによって、新たに補償コードを算出し、
該算出された補償コードに基づいて前記駆動電圧を発生するものであり、
前記駆動電圧は、それぞれの前記温度範囲内で、所定の傾斜値を有して直線的に変化し、且つ隣接する前記温度範囲の境界となる温度では前記駆動電圧が連続していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記算出された補償コードに、トリミング回路または電子ボリュームが発生するデジタル値を加算し、該加算により得られた値をアナログ電圧に変換し、該アナログ電圧を増幅して前記駆動電圧を発生させることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記アナログ電圧を増幅するためにスイッチングレギュレータを用いたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記温度範囲を４個の温度範囲に分割したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記温度範囲の幅が概ね３０°Ｃであり、前記特定の温度が概ね２０°Ｃであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に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】
本発明は液晶表示装置に関し、さらに詳しくは液晶パネルの温度補償に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話器など屋外で使用される電子機器の表示装置は広い動作温度範囲が要求され、とくに液晶パネルの場合は液晶状態が維持できる全温度範囲に近い−２０℃から６０℃程度に設定されることが多い。このため液晶パネルの多くのパラメータはこの温度範囲内で大きく変動するものが多く、なかでも液晶パネル表示に大きな影響を与えるものとして透過率と電圧に関する閾値特性は固化直前の低温領域において大きく変動する。ところが多くの液晶表示装置が温度に対し液晶パネルの駆動電圧を直線的に変化させ（以下、線形と称する）、輝度調整ボリュームを併用することにより低温時の急激な特性変化に対応しているのが現状である。一方これに対し無調整化を目指そうとすると、曲線的に変化（以下非線形と称する）する温度特性に対応した温度補償が必要になる。
【０００３】
オープンループ系で非線形温度補償を行う一般的な方法は、最初にアナログ量である温度センサの電圧出力をデジタル化（以下Ａ／Ｄ変換と称する）し、デジタル回路（以下コード変換部と称する）でＡ／Ｄコンバータ出力（以下温度コードと称する）から補償値（以下補償コードと称する）を作成し、この補償コードを再度アナログ量に戻し（以下Ｄ／Ａ変換と称する）という過程を通り、液晶パネルの駆動電圧等を制御するものである。
【０００４】
このコード変換部は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）がよく使われ、ＲＯＭに予め補償コードを書き込んでおき、温度コードをアドレス信号として補償コードを読み出して使用する。これは機能的にはルックアップテーブルと呼ばれるものに等しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
コード変換部としてＲＯＭを使用する場合、液晶物質や液晶パネルの仕様が変わり温度特性が変化するたびにＲＯＭを書き換えなくてはならなず、ひとつのＲＯＭの条件で適用できる応用範囲が狭いという課題がある。これを避けるため温度コードの他にいろいろな条件を示すコードもＲＯＭのアドレス信号として採用し適用範囲を広げようとすると、ＲＯＭサイズが増大してしまうという課題が起こる。そこで本発明の目的は、温度補償に対する適用範囲が広く回路規模の小さい非線形温度補償方式を有する液晶表示装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は下記の特徴を備える。温度センサーと、温度センサーの出力をデジタル信号の温度コードに変換するＡ／Ｄ変換器を有し、Ａ／Ｄ変換器の出力値から演算により液晶パネルの駆動電圧を発生し温度に対する駆動電圧を自動調整する液晶表示装置において、演算は、液晶表示装置の動作温度範囲を複数の温度範囲に分割し、特定の温度を初期値として、初期値における温度コードを基準の温度コードとし、かつ、初期値における補償コードを基準の補償コードとし、Ａ／Ｄ変換器から出力された温度コードを読み込み、複数ビットのパラメータにより指定される近似線分を温度範囲毎に設け、読み込まれた温度コードが、基準の温度コードよりも高い温度に対応する場合、又は読み込まれた温度コードが、基準の温度コードよりも低い温度に対応する場合、それぞれ基準の補償コードに、近似線分に対応したレジスタで指定される増分を繰り返し減算または加算することによって、新たに補償コードを算出し、算出された補償コードに、トリミング回路または電子ボリュームが発生するデジタル値を加算し、加算により得られた値をアナログ電圧に変換し、アナログ電圧を増幅して駆動電圧を発生させることを特徴とする。また、アナログ電圧を増幅するためにスイッチングレギュレータを用いたことを特徴とする。また、温度範囲を４個の温度範囲に分割したことを特徴とする。また、温度範囲の幅が概ね３０°Ｃであり、特定の温度が概ね２０°Ｃであることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の非線形温度補償の状況を示すグラフ（Ａ）と液晶駆動電圧発生回路のブロック図（Ｂ）である。（Ａ）において、縦軸は電圧であり、横軸が温度である。温度補償範囲は−４０℃から８０℃であり、−４０℃から−１０℃、−１０℃から２０℃、２０℃から５０℃、５０℃から８０℃の４つの温度領域に分割されている。各温度領域において実線で示した線分１，２，３，４は、温度補償された制御電圧であり、減少しながら各領域間で連続している。この制御電圧は、液晶パネルの透過率と駆動電圧に関する閾値電圧曲線１００（点線）にたいし傾向が似ており、完全な温度補償ができた場合の理想的な制御電圧に対する近似線分となっている。２０℃が中央の温度となり、後述するようにこの温度にたいし初期値を設定する。
【０００８】
図１（Ｂ）において、コード変換部１２６は各温度領域に対応した近似線分の番号を格納するレジスター１０１，１０２，１０３，１０４と比較演算部１０５からなり、６ビットの温度コード１０６が入力し、７ビットの補償コード１０９を出力している。あらかじめ設定しておいた傾斜値が８通りの近似線分群のなかから番号を指定することで任意の近似線分を選択可能にしているので、各レジスター１０１、１０２、１０３、１０４は３ビットである。温度センサー１０８の出力はＡ／Ｄコンバータ１０７で６ビットの温度コード１０６に変換される。８ビット加算器１１０には、７ビット補償コード１０９の他に、リミッタ１１１により設定された８ビット線と、トリミング回路１１６により設定された６ビット線と、電子ボリューム回路１１３により設定された６ビット線が入力する。加算器１１０出力はＤ／Ａコンバータ１１４でアナログ電圧に変換され制御電圧１２５になる。この制御電圧１２５は、（Ａ）の温度補償された制御電圧に相当し、コンパレータ１１５の比較基準端子（＋側）に入力する。
【０００９】
この制御電圧１２５にに対し電圧比較を行うコンパレータ１１５と、コンパレータ１１５の出力がハイレベルの時に発振する発振器１１６と、発振器１１６の出力でコイル１１９を介して電池１１８からグランド間に流れる電流のオン・オフ制御を行うトランジスタ１１７と、整流と平滑用のダイオード１２０とコンデンサ１２１と、得られた高電圧１２２を分割しその分割電圧をコンパレータ１１５にフィードバックさせる抵抗１２３、１２４により、スイッチングレギュレータが構成されている。この高電圧１２２を分圧して液晶パネルの各種の駆動電圧を作成するので、駆動電圧は制御電圧１２５の温度補償と連動する。
【００１０】
図１（Ｂ）において、加算器１１０の１ビット変化が制御電圧１２５の１０ｍＶ変化に対応するようにＤ／Ａコンバータ１１４が設定されている。リミッタ１１１は過大な高電圧を発生させないように加算器１１０の加算値の上限を定めているもので、加算器１１０は加算値が上限値を越えるとこの上限値を出力する。
トリミング１１２は、液晶パネルの閾値電圧、温度センサー１０８やＡ／Ｄコンバータ１０７、Ｄ／Ａコンバータ１１４のオフセット電圧、抵抗１２３，１２４の値などのばらつきを調整するものである。電子ボリューム１１３は、デジタル信号により液晶パネルのコントラスト（ないしブライトネス）を制御するものである。
【００１１】
図２は実施の形態のコード変換部１２６の比較演算部１０５のブロック図である。同期回路なのでクロック信号は省略している。また温度が上昇すると温度コード１０６も増加する。温度コード１０６はＴレジスタ２０１のデータ端子Ｄに入力する。コード変換の開始を示す信号２００はＴレジスタ２０１のイネーブル端子Ｅとセレクタ２０７、２１４の制御端子に入力する。Ｔレジスタ２０１の出力Ｑは比較器２０２に入力する。比較器２０２の出力はセレクタ２０５、２１０の制御端子とＵレジスタ２０８のイネーブル端子Ｅに入力する。Ｓレジスタ２０６の出力Ｑは比較器２０２、１を足す加算器（＋１）２０３と１を引く減算器（−１）２０４とセレクタ２０５に入力する。１を足す加算器（＋１）２０３と１を引く減算器（−１）２０４の出力はセレクタ２０５に入力する。セレクタ２０５の出力はセレクタ２０７に入力し、セレクタ２０７の他一方の端子に２０℃に相当する温度コードが入力する。セレクタ２０７の出力はＳレジスタ２０６のデータ端子Ｄに入力する。Ｒレジスタの出力ＱはＵレジスタのデータ端子Ｄと、加算器（＋δ）２１１と、減算器（−δ）２１２と、セレクタ２１０に入力する。
加算器（＋δ）２１１と減算器（−δ）２１２の出力はセレクタ２１０に入力する。セレクタ２１０の出力はセレクタ２１４に入力し、セレクタ２１４の他一方の端子は２０℃の補償コード（１００００００）が入力する。セレクタ２１４の出力はＲレジスタ２１３のデータ端子に入力する。Ｕレジスターの出力Ｑは補償コード１０９である。
【００１２】
図２において、コード変換の開始を示す信号２００が入力すると、Ｔレジスタ２０１は温度コード１０６を読み込み、同時にセレクタ２０７は２０℃に相当する温度コードを選択しＳレジスタ２０６がこれを読み込み、同様にセレクタ２１４は２０℃に相当する補償コードを選択しＲレジスタ２１３がこれを読み込む。
つづいて比較器２０２はＴレジスタ２０１の出力ＱとＳレジスタ２０６の出力Ｑである２０℃の温度コードを比較し、Ｔ＞２０℃とＴ＜２０℃とＴ＝２０℃のどの場合か判定する。Ｔ＝２０℃の場合は次のクロックでＵレジスタ２０８がＲレジスタの出力Ｑを読み込み、補償コード１０９として出力する。これ以降ふたたびコード変換の開始を示す信号２００が入力するまではこの状態を保持する。
【００１３】
Ｔ＜２０℃の場合、セレクタ２０５は１を引く減算器（−１）２０４の出力を選択し、セレクタ２０７はセレクタ２０５の出力を選択し（以下、信号２００が入力するまでセレクタ２０７はセレクタ２０５の出力を選択し続けるので記述を省く）、次のクロックでＳレジスタ２０６は、自らの出力Ｑから１を減じた値を読み込み出力Ｑを切り替える。同様に、セレクタ２１０は加算器（＋δ）２１１の出力を選択し、セレクタ２１４はセレクタ２１０の出力を選択し（以下、信号２００が入力するまでセレクタ２１４はセレクタ２１０の出力を選択し続けるので記述を省く）、次のクロックでＲレジスタ２１３は、自らの出力Ｑに増分δを加えた値を読み込み出力Ｑを切り替える。つづいて比較器２０２はＴレジスタ２０１の出力Ｑと更新したＳレジスタ２０６の出力Ｑを比較し一致したかどうか判定する。一致した場合は次のクロックでＵレジスタ２０８がＲレジスタの出力Ｑを読み込み補償コード１０９として出力する。一致しない場合は再度Ｓレジスタ２０６から１を減算しＲレジスタ２１３に増分δを加算し、再度一致したかどうか比較する。Ｔレジスタ２０１の出力ＱとＳレジスタ２０６の出力Ｑが一致するまでこれを繰り返し、一致したらＵレジスタ２０８がＲレジスタ２１３の出力Ｑを読み込み補償コード１０９として出力する。一致したらコード変換の開始を示す信号２００が再度入力するまでこの状態を保持する。
【００１４】
Ｔ＞２０℃の場合、セレクタ２０５は１を足す加算器（＋１）２０４の出力を選択し、次のクロックでＳレジスタ２０６は、自らの出力Ｑに１を加えた値を読み込み出力Ｑを切り替える。同様に、セレクタ２１０は減算器（−δ）２１２の出力を選択し、次のクロックでＲレジスタ２１３は、自らの出力Ｑから増分δを減じた値を読み込み出力Ｑを切り替える。つづいて比較器２０２はＴレジスタ２０１の出力Ｑと更新したＳレジスタ２０６の出力Ｑを比較し一致したかどうか判定する。一致した場合は次のクロックでＵレジスタ２０８がＲレジスタの出力Ｑを読み込み補償コード１０９として出力する。一致しない場合は再度Ｓレジスタ２０６に１を加算しＲレジスタ２１３から増分δを減算し、再度一致したかどうか比較する。Ｔレジスタ２０１の出力ＱとＳレジスタ２０６の出力Ｑが一致するまでこれを繰り返し、一致したらＵレジスタ２０８がＲレジスタ２１３の出力Ｑを読み込み補償コード１０９として出力する。一致したらコード変換の開始を示す信号２００が再度入力するまでこの状態を保持する。
【００１５】
ここで増分δは、どの近似線分を使っているか、Ｓレジスタ２０６の出力Ｑの下位２ビットがどうなっているか、という２条件で決まる。なお線分は、−１０℃ないし５０℃で切り替わり、−４０℃から−１０℃の温度範囲では図１（Ｂ）のレジスタ１０１で指定された近似線分（言い換えれば増分テーブル）を使うことになり、同様に−１０℃から２０℃、２０℃から５０℃、５０℃から８０℃の温度範囲では、それぞれレジスタ１０２，１０３，１０４で指定された近似線分を使用する。この増分δを決めるテーブルを図３に示す。図３に示すように本発明の形態では８とおりの傾斜値（Ｖｒ傾き  ｍＶ／ｂｉｔ）近似線分を作り込んだ。それぞれの近似線分は３ビットのパラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３の値により指定される。増分は、１０進数で０，１，２，３のどれかの値になるので２進数では２ビットで示される。また近似線分とＳレジスタ２０６出力Ｑの下位２ビットを指定すると増分が決まる。たとえは近似線分が（０１１）の場合、下位２ビットが（００）、（０１）、（１０）、（１１）に対して増分が１（０１）、２（１０）、１（０１）、２（１０）となっている。補償コードが１ビット変化するとＤ／Ａコンバータの出力（以下制御電圧Ｖｒと称する）は１０ｍＶ変化するので、４ビット変化した時点で、制御電圧Ｖｒが６０ｍＶ変化する（（１＋２＋１＋２）×１０ｍＶ）。これから制御電圧Ｖｒの傾きは１５ｍＶ／ｂｉｔとなる。
また全温度補償範囲が１２０℃（−４０℃から８０℃）にわたり、温度コードが６ビットなので、温度のステップ幅は１．８７５℃／ｂｉｔとなる。
【００１６】
実施の形態では、初期値として温度補償範囲の中央の温度のものを選んだが、どの温度のものでも実現可能である。とくに初期値を温度補償範囲の最低温度ないし最高温度にすると演算を加算か減算の一方で済ますことが可能となる。また比較演算部にレジスタを増やし、初期値として前回測定温度のものを採用することも可能であり、演算回数を減らすことができる。
【００１７】
【発明の効果】
液晶パネルの温度補償は、低温領域では応答速度など他にも性能が悪化するパラメータがあるので比較的粗い精度でも許される事情があるのと、制御速度も遅くて良いという好条件がある反面、強い非線形性を持たせなければならない。以上の説明から明らかなように、温度補償範囲を複数の温度範囲に分割し各温度領域内の温度補償を近似線分で行う本発明の構成は、液晶パネルの閾値に関する温度特性が横に寝たＳ字状に減少する特性を良く反映している。またその主要な演算も、近似線分の増分（ないし傾斜値）と初期値から検出した温度における温度補償された駆動電圧に対応するデジタル値（実施の形態においては補償コード）を発生させるという単純な演算（ないし変換テーブル）で済むため、容易に複数種類の線分を予め回路内に作り込めるので、分割数や液晶物質の変更などにたいし広い範囲で対応できる。またこの方式のコード変換部は、温度補償が低速で良いという条件のもとに繰り返し演算を利用できるため、少数のレジスタと比較回路と小さな値の加減算回路から構成できるので回路規模が小さい。
【００１８】
とくに初期値として選んだ２０℃は室温に近いのでトリミングなど出荷時調整に都合良い。また液晶パネルは固化直前の急激な特性変化に加え液化直前の高温部でも特性変化が線形からずれるので、中央の温度を２０℃にした場合に温度領域として温度補償範囲を４分割するのが現象とよく合う。常温では特性変化が穏かなことに加え、校正を省いた温度センサーの精度が数℃程度であることや、温度補償範囲も１２０℃程度であることも考慮すると、温度コードを６ビットにすれば温度の量子化の影響が目立たなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の非線形温度補償のグラフ（Ａ）と液晶駆動電圧発生回路のブロック図（Ｂ）である。
【図２】本発明の実施の形態のコード変換部の比較演算部のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の増分δを決めるテーブルである。
【符号の説明】
１，２，３，４ 制御電圧用の近似線分
１００  液晶パネルの閾値の温度特性
１０１，１０２，１０３，１０４ 近似線分のレジスタ
１０５  比較演算部
１０６  温度コード
１０７  Ａ／Ｄコンバータ
１０８  温度センサー
１０９  補償コード
１１０  ８ビット加算器
１１１  リミッタ
１１２  トリミング
１１３  電子ボリューム
１１５  コンパレータ
１２２  液晶パネル駆動用の高電圧
１２５  制御電圧
１２６  コード変換部
２０１，２０６，２０８，２１３ レジスタ
２０３  １を足す加算器
２０４  １を引く減算器
２０５，２０７，２１０，２１４ セレクタ
２１１  ２ビット増分値の加算器
２１２  ２ビット増分値の減算器
【図１】
0004580063.tif 000002
【図２】
0004580063.tif 000003
【図３】
0004580063.tif 000004